JP2002353110A

JP2002353110A - 加熱処理装置

Info

Publication number: JP2002353110A
Application number: JP2001157030A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Shirakawa; 英一白川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-12-06
Anticipated expiration: 2021-05-25
Also published as: US20020177094A1; US6753508B2; JP3825277B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱による熱板自体の変形を抑制し，基板を均
一に加熱する。【解決手段】熱板６３を，円形状の中心部６４とその
外方の外縁部６５とに分割する。さらに，外縁部６５を
４つの円弧状の片６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄに分
割する。熱板６３の中央部６４と片６５ａ〜６５ｄに
は，それぞれヒータ６７ａ〜６７ｅが設けられ，各ヒー
タ６７ａ〜６７ｅは，制御部６９によって個別に制御さ
れる。熱板６３の温度は，各部分毎に微調節される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，基板の加熱処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造におけるフォトリ
ソグラフィー工程では，半導体ウエハの表面に塗布され
たレジスト液内の溶剤を蒸発させるための加熱処理（プ
リベーキング）や，パターンの露光後に，ウェハ上の塗
布膜の化学反応を促進させるための加熱処理（ポストエ
クスポージャーベーキング）等の種々の加熱処理が行わ
れている。

【０００３】かかる加熱処理は，通常加熱処理装置にお
いて行われ，ウェハが所定温度に熱せられた熱板に載置
されることによって行われている。熱板には，従来か
ら，厚みのある略円盤状の一体型のものが用いられてお
り，熱板内には，例えば熱源となるヒータ等が内蔵され
ていた。また，ウェハの加熱処理は，通常１００℃〜２
００℃程度の範囲で行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで，近年，ウェ
ハの多様化等が進むにつれ，ウェハを従来よりも高温，
例えば７００℃程度にまで加熱する必要性が高まってい
る。しかしながら，このような高温の加熱処理に従来の
熱板をそのまま使用すると，高温によって熱板が変形し
たり，時には割れたりすることが実験等で確認されてい
る。また，熱板が変形すると，熱板からの熱が不均一に
ウェハに伝導されるため，ウェハが均一に加熱されず，
ウェハ自体が大きく変形することが分かっている。この
ようなウェハの変形は，デバイス精度の低下を招き，歩
留まりの低下の要因となるので好ましくない。特に，近
年，生産性の向上等の要請からウェハの径が大型化され
る傾向にあり，かかる場合には，ウェハの変形がより顕
著に現れ，改善が望まれる。

【０００５】また，加熱処理に用いられる熱板は，熱の
応答性等の観点から厚みの薄いものが好ましい。しかし
ながら，上述したようなウェハの破損等を防止するため
には，最低限の強度が必要であり，実際にはあまり薄く
することができなかった。特に，加熱温度が上昇される
と，ウェハの薄型化は困難になる。

【０００６】本発明は，かかる点に鑑みてなされたもの
であり，熱板の変形を抑制しつつ，より薄型化された熱
板を有する加熱処理装置を提供することをその目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば，基板を加熱する加熱処理装置であって，基板を加熱
する熱板を有し，前記熱板は，中央部の第１の部分と，
当該第１の部分の外方の第２の部分とに分割されてお
り，前記第２の部分は，複数の片に分割されていること
を特徴とする加熱処理装置が提供される。

【０００８】このように，熱板を複数に分割することに
よって，熱板の一片が小さくなるので，熱板温度を上昇
させたときの熱による変形量を軽減することができる。
特に，熱板を中央部の第１の部分とその外方の第２の部
分とに分割し，さらに第２の部分を複数の片に分割する
ようにしたので，変形量の最も大きくなる外縁部がより
細かく分割され，当該外縁部の変形を効果的に抑制でき
る。したがって，熱板全体の平坦性が確保され，当該熱
板上の基板が均一に加熱されるので，熱による基板の変
形も抑制される。また，熱板の変形が抑制されるので，
その分熱板の強度を下げて熱板を薄型化させることがで
きる。それ故，熱板の熱の応答性が向上し，例えばより
速く熱板を昇降温することができる。なお，かかる観点
から，低温度用の熱板においても，当該熱板をより薄く
することが可能になる。さらに，熱板の各部分，各片の
構造が単純化されるので，熱板の製造が容易になり，製
造コストが低減される。また，部分又は片単位で，性能
等を評価でき，不良品の場合に従来のように完成品とし
ての熱板全体を廃棄する必要がないので，生産コストの
向上が図られる。

【０００９】前記第１の部分は，円形状を有し，前記第
２の部分は，円弧状の４つの片に分割されるようにして
もよい。従来の一体型の熱板によって基板を加熱する
と，基板は，所定方向の相対向する外縁部が上昇し，そ
れに直角方向の相対向する外縁部が下降する，いわゆる
略鞍型状に変形することが発明者の実験によって確認さ
れている。かかる鞍型形状は，平面から見ると４つの領
域に分けることができ，かかる領域に対応させるように
熱板を４つの円弧状に分割し，当該熱板上で基板を加熱
すると，基板の変形が抑制されることが発明者によって
確認されている。したがって，第２の部分を円弧状に４
つの片に分割することによって，基板の変形量が抑制さ
れ，基板の平坦性を維持したまま，加熱処理することが
できる。また，基板の変形特性である前記４つの領域に
合わせて，例えば熱板温度等を調節することができるの
で，基板の変形を効果的に抑制することができる。

【００１０】前記加熱処理装置は，前記第２の部分の前
記各片の温度を個別に制御できる温度制御装置を有して
いてもよい。熱板を上述したように分割した場合でも，
熱板の微小な変形は回避できず，熱板全体の平坦性は，
完全には確保されない。そのため，熱板から基板に伝導
される熱量が不均一になり，基板が僅かに変形する。本
発明は，複数の片の温度を個別に制御できるようにする
ことによって，各片毎に，基板に伝達される熱量を調節
し，基板をより均一に加熱できるようにするものであ
る。

【００１１】前記加熱処理装置は，前記第２の部分の前
記片に対して非接触な状態で，前記各片の温度を検出で
きる非接触温度センサを有していてもよい。例えば熱板
を温度制御する際には，熱板の温度を検出する温度セン
サが必要となるが，本発明のように非接触で温度を検出
できる非接触温度センサを用いることによって，熱板が
薄型化され，熱板に直接取り付けることが困難な場合で
も，好適に熱板温度を測定することができる。また，直
接熱板に取付られないので，例えば故障等により熱板が
取り替えられる時に，温度センサを取り替える必要が無
く，同じ温度センサを長い期間使用できる。

【００１２】前記加熱処理装置は，前記第２の部分の前
記片を昇降させる昇降機構を有していてもよい。このよ
うに，前記片を昇降させる昇降機構を備えることによっ
て，基板と前記片との距離を調節し，前記片から基板に
伝導される熱量を微調節することができる。したがっ
て，基板がより均一に加熱され，基板の変形をより厳密
に抑制することができる。

【００１３】前記加熱処理装置は，前記基板が加熱され
る際に前記基板を支持する支持部材を有し，前記支持部
材は，前記基板の荷重が前記熱板にかからないように，
前記熱板以外の他の部材に支持されていてもよい。

【００１４】このように，基板を支持する支持部材を設
け，当該支持部材を熱板以外の部材に支持させることに
よって，基板を直接熱板に載置する必要が無くなり，基
板の荷重が熱板にかかることが無くなる。したがって，
基板の荷重による熱板の変形が抑えられる。また，荷重
がかからない分，熱板の耐荷重性が軽減されるので，熱
板を薄型化できる。

【００１５】前記加熱処理装置は，前記支持部材を回転
させる回転駆動部を有し，前記第１の部分と前記第２の
部分との間には，環状の隙間が設けられ，前記支持部材
は，前記隙間内に設けられ，前記支持部材は，前記回転
駆動部によって前記隙間に沿って回転できるものであっ
てもよい。このように，前記環状の隙間内に前記支持部
材を設け，当該支持部材を回転駆動部によって回転でき
るようにすることによって，例えば加熱処理中に，前記
支持部材に支持された基板を回転させることができる。
これによって，熱板の前記各片に僅かな温度等の斑があ
ったとしても，基板が受ける熱量の斑を均すことができ
る。したがって，基板をより均一に加熱処理することが
できる。また，基板を回転させるので，従来行っていた
基板のアライメント作業を省略できる。

【００１６】前記加熱処理装置は，前記第１の部分と前
記第２の部分との隙間内の通気を遮断する遮断部材を有
していてもよい。このように，前記隙間内の通気を遮断
することによって，当該隙間内を流れる気流によって熱
板上の基板温度が局所的に変動することが防止できる。

【００１７】前記第１の部分の前記第２の部分側の端部
は，上部又は下部が前記第２の部分側に突出するように
形成されており，前記第２の部分の前記第１の部分側の
端部は，前記第１の部分の前記端部の形状に適合するよ
うに，前記第１の部分側に突出するように形成されてお
り，前記第１の部分の端部と前記第２の部分の端部は，
平面から見て重合していてもよい。このように，前記第
１の部分の前記端部と前記第２の部分の前記端部を突出
させ，重合させることによって，当該端部間からも他の
部分と同じように熱が放射されるので，当該端部間の隙
間によって基板の一部の温度が局所的に低下し基板が均
一に加熱されないことを抑制できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下，本発明の好ましい実施の形
態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる加
熱処理装置が搭載された塗布現像処理システム１の構成
の概略を示す平面図であり，図２は，塗布現像処理シス
テム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム
１の背面図である。

【００１９】塗布現像処理システム１は，図１に示すよ
うに，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部か
ら塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセ
ットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットス
テーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定
の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステ
ーション３と，この処理ステーション３に隣接して設け
られている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け
渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構
成を有している。

【００２０】カセットステーション２では，載置部とな
るカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセット
ＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在とな
っている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）と
カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ
方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が
搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセッ
トＣに対して選択的にアクセスできるようになってい
る。

【００２１】ウェハ搬送体７は，ウェハＷの位置合わせ
を行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送
体７は後述するように処理ステーション３側の第３の処
理装置群G３に属するエクステンション装置３２に対し
てもアクセスできるように構成されている。

【００２２】処理ステーション３では，その中心部に主
搬送装置１３が設けられており，この主搬送装置１３の
周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を
構成している。該塗布現像処理システム１においては，
４つの処理装置群G1，G2，G3，G4が配置されており，第
１及び第２の処理装置群G1，G2は塗布現像処理システム
１の正面側に配置され，第３の処理装置群G3は，カセッ
トステーション２に隣接して配置され，第４の処理装置
群G4は，インターフェイス部４に隣接して配置されてい
る。さらにオプションとして破線で示した第５の処理装
置群G5を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬
送装置１３は，これらの処理装置群G1，G2，G3，G4，G5
に配置されている後述する各種処理装置に対して，ウェ
ハＷを搬入出可能である。なお，処理装置群の数や配置
は，ウェハＷに施される処理の種類によって異なり，処
理装置群の数は，１つ以上であれば任意に選択可能であ
る。

【００２３】第１の処理装置群G1では，例えば図２に示
すように，ウェハＷにレジスト液を塗布し，ウェハＷ上
にレジスト膜を形成するレジスト塗布装置１７と，露光
後にウェハＷを現像処理する現像処理装置１８とが下か
ら順に２段に配置されている。処理装置群G2の場合も同
様に，レジスト塗布装置１９と，現像処理装置２０とが
下から順に２段に積み重ねられている。

【００２４】第３の処理装置群G3では，例えば図３に示
すように，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３
０，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのア
ドヒージョン装置３１，ウェハＷの受け渡しを行うため
のエクステンション装置３２，レジスト液中の溶剤を蒸
発させるためのプリベーキング装置３３，３４及び現像
処理後の加熱処理を施すポストベーキング装置３５が下
から順に例えば６段に重ねられている。

【００２５】第４の処理装置群G4では，例えばクーリン
グ装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクス
テンション・クーリング装置４１，エクステンション装
置４２，クーリング装置４３，本実施の形態にかかる加
熱処理装置としてのポストエクスポージャーベーキング
装置（以下「ＰＥＢ装置」とする）４４，４５及びポス
トベーキング装置４６が下から順に例えば７段に積み重
ねられている。

【００２６】インターフェイス部４の中央部には，図１
に示すように例えばウェハ搬送体５０が設けられてい
る。このウェハ搬送体５０はＸ方向（図１中の上下方
向），Ｚ方向（垂直方向）の移動とθ方向（Ｚ軸を中心
とする回転方向）の回転が自在にできるように構成され
ており，第４の処理装置群G4に属するエクステンション
・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，周
辺露光装置５１及び図示しない露光装置に対してアクセ
スして，各々に対してウェハＷを搬送できるように構成
されている。

【００２７】次に，上述したＰＥＢ装置４４の構成につ
いて説明する。図４に示すように，ＰＥＢ装置４４は，
ケーシング４４ａを有し，当該ケーシング４４ａ内に，
上側に位置して上下動自在な蓋体６０と，下側に位置し
て蓋体６０と一体となって処理室Ｓを形成する熱板収容
部６１とを有している。

【００２８】蓋体６０は，中心部に向かって次第に高く
なる略円錐状の形態を有し，頂上部には，排気部６２が
設けられている。処理室Ｓ内の雰囲気は排気部６２から
排気される。

【００２９】一方，熱板収容部６１には，ウェハＷを載
置して加熱する熱板６３が設けられている。熱板６３
は，全体として厚みのある薄い略円盤形状に形成されて
おり，図５に示すように平面から見て円形状の第１の部
分としての中央部６４と，当該中央部６４の外方の第２
の部分としての外縁部６５とに分割されている。外縁部
６５は，さらに円弧状の４つの片６５ａ，６５ｂ，６５
ｃ，６５ｄに分割されている。熱板６３の厚みは，例え
ば０．２〜１ｍｍ程度であり，その材質には，熱伝導性
の優れたセラミックスである例えば炭化ケイ素や窒化ア
ルミニウム等が用いられている。

【００３０】熱板６３は，熱板６３の温度を制御できる
温度制御装置６６を有している。温度制御装置６６は，
例えば熱源となるヒータ６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７
ｄ，６７ｅと，各ヒータ６７ａ〜６７ｅにそれぞれ電力
を供給する電源６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ，６８
ｅと，各電源６８ａ〜６８ｅの電圧を制御する制御部６
９と，熱板６３の中央部６４，片６５ａ〜６５ｄの温度
を検出する温度センサ７０とを有している。

【００３１】ヒータ６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ
は，例えば片６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄの裏面に
印刷技術を用いて円弧状に設けられている。ヒータ６７
ｅは，例えば中央部６４の裏面に２重に同心円状に設け
られている。温度センサ７０には，熱板６３に非接触な
状態で，熱板温度を連続的に検出できる非接触式の温度
センサが用いられる。温度センサ７０は，熱板６３全体
の温度だけでなく，熱板６３の中央部６４及び各片６５
ａ〜６５ｄ毎の温度を検出することができ，検出された
検出データは，制御部６９に出力されるようになってい
る。制御部６９は，前記検出データに基づき，熱板６３
の中央部６４，片６５ａ〜６５ｄの温度が設定温度にな
るように，電源６８ａ〜６８ｅを介して各ヒータ６７ａ
〜６７ｅの発熱量を操作できる。したがって，熱板６３
の温度は，温度制御装置６６のよって厳格に制御され
る。

【００３２】熱板６３の中央部６４と外縁部６５との間
には，例えば１〜７ｍｍ程度の環状の隙間Ｄが設けられ
ている。隙間Ｄ内には，図６に示すように加熱処理時に
ウェハＷを支持する支持部材としての支持ピン７１が複
数箇所，例えば３箇所に設けられている。支持ピン７１
の先端部は，図４に示すように熱板６３から上方に少し
だけ突出しており，ウェハＷを熱板６３に直接接触させ
ないように支持することができる。支持ピン７１は，例
えば熱板６３の下方に位置する環状のフランジ７２に直
立して支持されている。これによって，支持ピン７１に
支持されたウェハＷの全荷重は，フランジ７２にかか
る。フランジ７２の下方には，回転駆動部７３が設けら
れており，フランジ７２は，回転駆動部７３によって回
転される。したがって，支持ピン７１は，隙間Ｄ内を回
転することができ，これによって支持ピン７１上のウェ
ハＷも回転される。

【００３３】熱板６３の中央部６４には，図４に示すよ
うに中央部６４を貫通する孔７５が設けられており，孔
７５には，当該孔７５内を上下に移動する昇降ピン７６
が設けられている。この昇降ピン７６によって，ウェハ
Ｗを熱板６３上に載置する際にウェハＷを支持し，ウェ
ハＷを昇降させることができる。

【００３４】熱板収容部６１は，熱板６３の外縁部６５
を支持する環状の支持リング７７と，その支持リング７
７を支持する支持台７８とを有している。支持リング７
７には，熱板６３の熱を外部に逃がさないように断熱材
が使用されている。また，支持台７８は，上面が開口し
た略筒状に形成されており，その上部に支持リング７７
を支持している。なお，中央部６４も，図示しない支柱
によって支持されている。

【００３５】熱板収容部６１は，支持リング７７とその
支持台７８とを囲む略筒状のサポートリング７９を有し
ている。このサポートリング７９には，処理室Ｓ内に向
けて所定の気体，例えば不活性ガスを吹き出す吹き出し
口７９ａが設けられており，処理室Ｓ内をパージするこ
とができる。また，サポートリング７９の外方には，熱
板収容部６１の外周となる略筒状のケース８０が設けら
れている。ケース８０の底部の中央には，前記フランジ
７２のための孔８０ａが開口しており，例えばフランジ
７２が孔８０ａを塞ぐようにして設けられている。

【００３６】次に，以上のように構成されているＰＥＢ
装置４４の作用について，塗布現像処理システム１で行
われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明
する。

【００３７】先ず，ウェハ搬送体７によりカセットＣか
ら未処理のウェハＷが１枚取り出され，第３の処理装置
群G3に属するエクステンション装置３２に搬送される。
次いでウェハＷは，主搬送装置１３によってアドヒージ
ョン装置３１に搬送され，ウェハＷ上にレジスト液の密
着性を向上させる，例えばHMDSなどの密着強化剤が塗布
される。次にウェハＷは，クーリング装置３０に搬送さ
れ，所定の温度に冷却され，その後，レジスト塗布装置
１７又は１９に搬送されてレジスト膜が形成される。レ
ジスト膜が形成されたウェハＷは，プリベーキング装置
３３又は３４，エクステンション・クーリング装置４１
に順次搬送され，各装置で所定の処理が施される。

【００３８】次いで，ウェハＷはエクステンション・ク
ーリング装置４１からウェハ搬送体５０によって取り出
され，周辺露光装置５１を経て露光装置（図示せず）に
搬送される。露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬
送体５０によりエクステンション装置４２に搬送され，
その後主搬送装置１３によって，ＰＥＢ装置４４又は４
５に搬送される。

【００３９】ＰＥＢ装置４４又は４５において，後述す
る高温の加熱処理の終了したウェハＷは，主搬送装置１
３によってクーリング装置４３，現像処理装置１８又は
２０，ポストベーキング装置３５又は４６，クーリング
装置３０に順次搬送され，各装置において所定の処理が
施される。その後，ウェハＷは，エクステンション装置
３２を介して，ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻
され，一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

【００４０】次に，上述したＰＥＢ装置４４の作用につ
いて詳しく説明する。ＰＥＢ装置４４では，熱板６３の
温度が所定の温度に設定され，維持される。制御部６９
に，例えば設定温度５００℃が設定され，各ヒータ６７
ａ〜６７ｅによって熱板６３の中央部６４及び各片６５
ａ〜６５ｄが５００℃に加熱される。非接触式の温度セ
ンサ７０によって，逐次中央部６４及び片６５ａ〜６５
ｄの各温度がモニタリングされ，その検出データに基づ
いて，中央部６４及び片６５ａ〜６５ｄの各温度が微調
節され，熱板６３全体の温度が設定温度に維持される。

【００４１】ウェハＷの加熱処理が開始されると，先
ず，主搬送装置１３によってウェハＷがＰＥＢ装置４４
内に搬送され，予め上昇して待機していた昇降ピン７６
に受け渡され，支持される。

【００４２】次いで，蓋体６０が下降され，熱板収容部
６１と一体となって処理室Ｓが形成される。このとき，
サポートリング７９の吹き出し口７９ａから，例えば不
活性ガスが供給され始める。この不活性ガスは，処理室
Ｓを通って排気部６２から排気され，当該不活性ガスの
気流によって，処理室Ｓ内が所定の雰囲気に維持され
る。

【００４３】次いでウェハＷを支持した昇降ピン７６が
下降され，それに伴ってウェハＷも下降する。下降した
ウェハＷは，支持ピン７１に支持され，熱板６３に非接
触な状態で熱板６３上に位置される。そして，ウェハＷ
が支持ピン７１に支持されると同時に，ウェハＷの加熱
が開始され，ウェハＷが５００℃に加熱される。このと
き，ウェハＷは，熱板６３における温度の等しい中央部
６４及び各片６５ａ〜６５ｄによって，ウェハ面内にお
いて均一に加熱される。

【００４４】次いで，例えば回転駆動部７３によって支
持ピン７１が隙間Ｄに沿って回転され，ウェハＷが回転
される。このとき，各片６５ａ〜６５ｄからウェハＷ外
縁部に与えられる熱量が平均化され，ウェハＷ外縁部全
体の熱履歴が一定になる。そして，所定時間経過後，支
持ピン７１の回転が停止され，ウェハＷも停止される。

【００４５】その後，昇降ピン７６が再び上昇され，そ
れに伴ってウェハＷも上昇し，ウェハＷと熱板６３とが
離されることによってウェハＷの加熱が終了する。ウェ
ハＷの加熱が終了すると，蓋体６０が上昇され，処理室
Ｓが開放される。そして，ウェハＷが昇降ピン７６から
主搬送装置１３に受け渡され，ウェハＷがＰＥＢ装置４
４内から搬出されて一連の加熱処理が終了する。

【００４６】以上の実施の形態によれば，熱板６３を中
央部６４と外縁部６５の各片６５ａ〜６５ｄとに分割し
たので，熱による熱板６３自体の変形量を軽減すること
ができる。それ故，熱板６３全体の平坦性が確保され，
ウェハＷが均一に加熱される。したがって，ウェハＷが
不均一に加熱された時に生じるウェハＷの変形，反りが
抑制される。また，熱板６３の変形量が抑制されるの
で，その分熱板６３の強度を下げることができ，熱板６
３をより薄くすることができる。したがって，熱板６３
の熱の応答性が向上され，ウェハＷをより正確な温度で
加熱することができる。また，例えば熱板６３の一部が
破損した場合に，その部分のみを取り替えれば済むの
で，ＰＥＢ装置４４の維持コスト等が低減される。

【００４７】また，外縁部６５を４つの片６５ａ〜６５
ｄに分割したので，比較的熱による変形量が大きい外縁
部６５の変形をさらに低減できる。従来の一体型の熱板
によってウェハを加熱すると，上述したように４つの領
域に区画される，いわゆる略鞍型にウェハＷが変形す
る。本実施の形態のように熱板６３の外縁部６５を４つ
に円弧状に分割して加熱すると，前記略鞍型の変形量が
低減されていることが発明者によって確認されている。

【００４８】熱板６３の中央部６４及び片６５ａ〜６５
ｄの各温度を個別に制御する温度制御装置６６を設けた
ので，熱板６３の温度を狭い範囲で調節することがで
き，より温度の均一性の向上した熱板６３によってウェ
ハＷを加熱することができる。また，何らかの原因で熱
板６３の一部の温度が変化した場合でも，局所的に温度
を微調節することができる。

【００４９】熱板６３の温度を非接触式の温度センサ７
０で検出するようにしたので，熱板６３が薄くされ，熱
板６３に直接取り付けることができない場合でも，好適
に熱板温度を検出できる。また，熱板に温度センサが直
接取り付けられている場合のように，熱板６３の破損に
伴い，温度センサを取り替える必要がなくなり，低コス
ト化が図られる。なお，温度センサ７０は，非接触式で
ない温度センサ，例えば熱板６３に対して取り外しので
きる熱電対等の温度センサであってもよい。

【００５０】隙間Ｄに支持ピン７１を設け，加熱処理中
は，支持ピン７１によってウェハＷを支持するようにし
たので，ウェハＷの荷重が熱板６３にかかることが無く
なり，熱板６３の荷重による変形が防止される。また，
その分熱板６３を薄くし，熱の応答性を向上させること
ができる。

【００５１】支持ピン７１に回転駆動部７３を設け，ウ
ェハＷを回転できるようにしたので，加熱処理中にウェ
ハＷを回転させ，ウェハＷ外縁部を均等に加熱すること
ができる。すなわち，熱板６３の各片６５ａ〜６５ｄか
ら輻射される熱は，外乱によって僅かに相異するので，
ウェハＷを回転させることによって，各片６５ａ〜６５
ｄから伝導される熱量を均し，均等にすることができ
る。

【００５２】以上の実施の形態では，熱板６３の各部
分，すなわち中央部６４及び片６５ａ〜６５ｄの温度を
等しく設定したが，ウェハＷが実際に均等に加熱され，
ウェハＷの変形が抑制されるような各部分の温度を，予
め実験等で求めておき，当該温度を前記各部分毎に設定
してもよい。こうすることにより，ウェハＷの変形特性
に基づいて熱板面内の温度が微調整されるので，結果的
にウェハＷがより均等に加熱され，ウェハＷの変形が抑
制できる。

【００５３】上述した実施の形態のように熱板温度全体
を等しく制御する場合には，各ヒータ６７ａ〜６７ｄを
接続して，外縁部６５のヒータを一体化させてもよい。
また，一体化させた環状のヒータと，各片６５ａ〜６５
ｄ毎に分割されたヒータとを併用させてもよい。

【００５４】前記実施の形態では，支持ピン７１が回転
できるのみであったが，支持ピン７１が任意の位置に昇
降できるものであってもよい。図７は，その一例を示す
ものであり，支持ピン７１を支持するフランジ７２の下
方に，例えばシリンダ等を備えた昇降駆動部９０が設け
られる。そして，ウェハＷが加熱処理される際には，支
持ピン７１上のウェハＷが熱板６３から所定距離離れる
位置，例えばウェハＷ上の薬液の反応が開始されない程
度にウェハＷが昇温される位置に支持ピン７１を予め待
機させておく。そして，昇降ピン７６によって下降され
たウェハＷが当該支持ピン７１に支持され，熱板６３か
らの輻射熱によって比較的低温度に加熱される。その
後，支持ピン７１が下降され，熱板６３に近づけられ
て，設定温度でのウェハＷの加熱処理が行われる。この
ように，支持ピン７１を昇降できるようにし，ウェハＷ
を補助的に加熱してから，通常の加熱を行うことによっ
て，ウェハＷ温度の急激な上昇が抑えられるので，ウェ
ハＷの熱による変形を抑制することができる。

【００５５】なお，各支持ピン７１毎に昇降駆動部を取
付けて，各支持ピン７１を個別に昇降させて，ウェハＷ
を斜めに傾けることができるようにしてもよい。例えば
加熱処理中にウェハＷを傾けたり，平坦に戻したりする
ことによって，ウェハＷの変形特性に合わせた加熱が可
能になる。

【００５６】また，以上の実施の形態で記載した熱板６
３の各片６５ａ〜６５ｄを昇降できるようにしてもよ
い。かかる場合，例えば図８に示すように熱板６３の下
方には，各片６５ａ〜６５ｄを支持する支柱１００が設
けられ，その支柱１００の下部には，当該支柱１００を
昇降させる，例えばシリンダ等を備えた駆動部１０１が
設けられる。そして，例えばウェハＷが均等に加熱さ
れ，ウェハＷの変形が抑制されるような各片６５ａ〜６
５ｄの位置を予め実験等で求めておき，加熱処理開始時
又は開始前に各片６５ａ〜６５ｄを駆動部１０１によっ
て所定の高さに移動させるようにする。こうすることに
よって，ウェハＷの加熱をより均一に行うことができ，
ウェハＷの変形が抑制される。なお，実験等で求められ
たウェハＷの反りに対応させて，各片６５ａ〜６５ｄを
予め傾けて設けるようにしてもよい。また，熱板６３の
中央部６４も昇降できるようにしてもよい。

【００５７】また，かかる昇降可能な各片６５ａ〜６５
ｄの位置を，ウェハＷ面内の温度に基づいて変更するよ
うにしてもよい。例えば温度センサによってウェハＷ面
内の温度を検出し，目標温度よりも低い温度の領域に対
応する熱板６３の片を上昇させて，ウェハＷに近づけ
る。一方，目標温度よりも高い温度の領域に対応する片
を下降させて，ウェハＷから遠ざけるようにする。この
ように各片６５ａ〜６５ｄの高さを個別に操作すること
によって，ウェハＷがより均等に加熱され，ウェハＷの
変形を抑制できる。なお，非接触式の温度センサ７０を
用いてウェハＷ面内の温度を検出してもよい。

【００５８】以上の実施の形態で記載した熱板６３は，
中央部６４と外縁部６５との間に隙間Ｄを設けていた
が，熱板は，隙間Ｄのないものであってもよい。図９
は，その一例を示すものであり，例えば熱板１１０にお
ける中央部１１１の外縁部１１２側の端部１１１ａが，
外縁部１１２側に突出した斜め形状に形成されている。
一方，外縁部１１２の中央部１１１側の端部１１２ａ
が，中央部１１１の端部１１１ａの形状に適合するよう
な，中央部１１１側に突出した斜め形状に形成されてい
る。そして，端部１１１ａと端部１１２ｂとが平面から
見て重合するように配置されている。かかる熱板１１０
によれば，分割したことによってできる端部１１１ａと
端部１１２ａとの間隙からも，ウェハＷに対して熱が供
給されるため，ウェハ面内に供給される熱量が不均一に
なることが抑制される。したがって，ウェハＷが均一に
加熱される。

【００５９】また，隙間Ｄに，当該隙間Ｄの通気を遮断
する遮断部材を設けるようにしてもよい。例えば，図１
０に示すように隙間Ｄに，断熱性の優れた遮断部材とし
ての樹脂膜，例えばポリイミドフィルム１２０が設けら
れる。このように，隙間Ｄにポリイミドフィルム１２０
を設けることによって，隙間Ｄ内を流れる気流が遮断さ
れるため，当該気流によってウェハＷの一部の温度が低
下されることが防止される。したがって，ウェハＷがよ
り均一に加熱される。なお，遮断部材は，磁性流体，弾
性を有する部材等の他の部材であってもよい。

【００６０】以上の実施の形態では，熱板６３を中央部
６４と外縁部６５とに分割し，さらに外縁部６５を４つ
の円弧形状に分割していたが，分割する数は，任意に選
択できる。

【００６１】例えば，図１１に示すように，熱板１３０
を中央部１３１と外縁部１３２に分割し，外縁部１３２
を同心円状の第１の外縁部１３３と第２の外縁部１３４
とに分割する。さらに第１の外縁部１３３を４つの円弧
状の片１３３ａ〜１３３ｄに分割し，第２の外縁部１３
４を４つの円弧状の片１３４ａ〜１３４ｄに分割する。
このように，熱板１３０の外縁部１３２をより細かく分
割することにより，熱による変形量が軽減され，熱板１
３０全体の平坦性がより向上する。したがって，ウェハ
Ｗが均一に加熱され，ウェハＷが変形することが抑制さ
れる。また，各外縁部をそれぞれ４つの円弧状に分割す
るので，上述したようにいわゆる略鞍型に変形するウェ
ハＷの変形量が低減される。

【００６２】また，熱板１３０は，図１２に示すように
第１の外縁部１３３の片１３３ａ〜１３３ｄ同士の間隙
と片１３３ａ〜１３３ｄ同士の間隙との位置が重ならな
いようにずらした状態になっていてもよい。このよう
に，片１３２ａ〜１３２ｄ同士の間隙と片１３３ａ〜１
３３ｄ同士の間隙をずらすことによって，熱板１３０を
分割することによってできる間隙を熱板面内において，
比較的偏り無く配置することができる。したがって，当
該間隙によって，ウェハＷの温度が局所的に低下するこ
とが抑制され，ウェハＷが均一に加熱される。なお，同
心円状の外縁部の数は，２つでなくても任意に選択でき
る。また，各外縁部の片の数も４つに限られず，任意に
選択できる。

【００６３】以上の実施の形態は，本発明をＰＥＢ装置
４４に適用したものであったが，本発明は，他の加熱処
理装置，例えばプリベーク装置３３又は３４，ポストベ
ーク装置３５又は４６にも応用できる。

【００６４】また，以上で説明した実施の形態は，半導
体ウェハデバイス製造プロセスのフォトリソグラフィー
工程におけるウェハの加熱処理装置について適用したも
のであったが，本発明は半導体ウェハ以外の基板例えば
ＬＣＤ基板の加熱処理装置においても適用できる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば，熱板の平坦性が確保さ
れるので，熱板上で加熱される基板が均一に加熱され，
熱による基板の変形も抑制されるので，歩留まりの向上
が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態にかかるＰＥＢ装置を搭載した塗布
現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。

【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。

【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。

【図４】ＰＥＢ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図
である。

【図５】熱板の構成の概略を平面から見た説明図であ
る。

【図６】熱板の構成の概略を示す斜視図である。

【図７】支持ピンを昇降する場合のＰＥＢ装置の構成の
概略を示す説明図である。

【図８】熱板の片を昇降する場合のＰＥＢ装置の構成の
概略を示す説明図である。

【図９】熱板の他の構成例を示す縦断面の説明図であ
る。

【図１０】ポリアミドフィルムを設けた場合の熱板の縦
断面の説明図である。

【図１１】熱板の他の構成例を示す平面図である。

【図１２】熱板の他の構成例を示す平面図である。

【符号の説明】

１塗布現像処理システム４４ＰＥＢ装置６３熱板６４中央部６５外縁部６５ａ〜６５ｄ片６７ａ〜６７ｅヒータ６９制御部Ｓ処理室Ｗウェハ

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を加熱する加熱処理装置であって，
基板を加熱する熱板を有し，前記熱板は，中央部の第１
の部分と，当該第１の部分の外方の第２の部分とに分割
されており，前記第２の部分は，複数の片に分割されて
いることを特徴とする，加熱処理装置。
【請求項２】前記第１の部分は，円形状を有し，前記
第２の部分は，円弧状の４つの片に分割されていること
を特徴とする，請求項１に記載の加熱処理装置。
【請求項３】前記第２の部分の前記各片の温度を個別
に制御できる温度制御装置を有することを特徴とする，
請求項１又は２のいずれかに記載の加熱処理装置。
【請求項４】前記第２の部分の前記片に対して非接触
な状態で，前記各片の温度を検出できる非接触温度セン
サを有することを特徴とする，請求項１，２又は３のい
ずれかに記載の加熱処理装置。
【請求項５】前記第２の部分の前記片を昇降させる昇
降機構を有することを特徴とする，請求項１，２，３又
は４のいずれかに記載の加熱処理装置。
【請求項６】前記基板が加熱される際に前記基板を支
持する支持部材を有し，前記支持部材は，前記基板の荷
重が前記熱板にかからないように，前記熱板以外の他の
部材に支持されていることを特徴とする，請求項１，
２，３，４又は５のいずれかに記載の加熱処理装置。
【請求項７】前記支持部材を回転させる回転駆動部を
有し，前記第１の部分と前記第２の部分との間には，環
状の隙間が設けられ，前記支持部材は，前記隙間内に設
けられ，前記支持部材は，前記回転駆動部によって前記
隙間に沿って回転できることを特徴とする，請求項６に
記載の加熱処理装置。
【請求項８】前記第１の部分と前記第２の部分との隙
間内の通気を遮断する遮断部材を有することを特徴とす
る，請求項１，２，３，４，５又は６のいずれかに記載
の加熱処理装置。
【請求項９】前記第１の部分の前記第２の部分側の端
部は，上部又は下部が前記第２の部分側に突出するよう
に形成されており，前記第２の部分の前記第１の部分側
の端部は，前記第１の部分の前記端部の形状に適合する
ように，前記第１の部分側に突出するように形成されて
おり，前記第１の部分の端部と前記第２の部分の端部
は，平面から見て重合していることを特徴とする，請求
項１，２，３，４，５，６又は８のいずれかに記載の加
熱処理装置。