JP2002353111A

JP2002353111A - 熱処理板の温度制御方法及び熱処理装置

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Publication number: JP2002353111A
Application number: JP2001157053A
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

Abstract

(57)【要約】【課題】接触式の温度センサを用いてより信頼性のあ
る熱板温度を測定し，熱板温度を制御する。【解決手段】熱板６３の片６５ａの下面に，凹部Ｄ
１，Ｄ２，Ｄ３を設け，当該凹部Ｄ１〜Ｄ３内に３つの
熱電対Ａ１，Ａ２，Ａ３の検出部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３がそ
れぞれ設けられる。検出部Ｂ１〜Ｂ３からの各金属線Ｄ
１〜Ｄ３は，演算部７１に接続されている。演算部７１
には，かかる検出部Ｂ１〜Ｂ３による各検出温度の内，
最も高い温度を選択し，当該温度を片６５ａの測定温度
と擬制するプログラムが組み込まれている。演算部７１
で選択された測定温度は，制御部６８に出力されるよう
になっており，制御部６８は，当該測定温度に基づいて
電源６７ａを介してヒータ６６ａを操作し，片６５ａの
温度が設定温度になるように制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，熱処理板の温度制
御方法及び基板の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），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），現像処理後の加熱処理（ポ
ストベーキング），各加熱処理後の冷却処理等の種々の
熱処理が行われている。

【０００３】例えば，前記加熱処理では，所定の温度に
加熱された熱板上にウェハを所定時間載置することによ
って行われる。ウェハの加熱温度は，最終的なパターン
の線幅に影響を与えるため，ウェハを加熱する際の熱板
の温度を厳密に制御する必要がある。そして，熱板の温
度を制御するためには，その基準となる熱板温度を正確
に測定する必要がある。従来から熱板温度の測定には，
比較的安価で，取り付けやすい接触式の温度センサ，例
えば熱電対が用いられていた。そして，当該熱電対は，
熱板との接触を確保し，熱板の温度が正確に検出される
ように熱板内に埋設されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，近年，
熱の応答性の向上の観点から熱板の薄型化が図られてお
り，熱板の薄型化が進むと，熱板内に熱電対を埋設でき
ない場合が生じてくる。このような場合，例えば熱電対
を熱板内に埋設せずに，熱板の表面に取り付けることも
提案されるが，かかる構成によれば，熱電対と熱板との
接触が不十分となる可能性が否定できず，測定温度の正
確性，信頼性が十分に確保されない。かかる測定温度に
基づく熱板の温度制御は，正確性，信頼性に欠け，ウェ
ハの加熱温度を厳密に制御するはできない。

【０００５】本発明は，かかる点に鑑みてなされたもの
であり，熱板等の熱処理板が薄型化された場合であって
も，より信頼性のある温度を測定し，当該測定温度に基
づいて熱処理板の温度を制御する温度制御方法と当該温
度制御方法が実施できるウェハ等の基板の熱処理装置と
を提供することをその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば，基板を熱処理する熱処理板の温度制御方法であっ
て，温度測定部材の検出部を，前記熱処理板内に完全に
埋設せずに前記熱処理板の温度測定部の表面に接触させ
て，前記温度測定部の温度を複数箇所で測定し，当該測
定された測定温度の中で，最も高い温度を前記温度測定
部の温度と擬制し，当該擬制された温度に基づいて前記
熱処理板の温度を制御することを特徴とする熱処理板の
温度制御方法が提供される。

【０００７】このように，温度測定部材の検出部を前記
熱処理板に完全に埋設せずに熱処理板の表面に接触させ
て，前記温度測定部の温度を測定するので，薄型の熱処
理板であっても測定できる。前記熱処理板の温度測定部
の温度を温度測定部内の複数箇所で測定するので，より
正確で，より信頼性のある温度を検出することができ
る。前記温度測定部材のように熱処理板の表面に検出部
を接触させて温度測定する場合，熱処理板と温度センサ
との接触が十分であれば，温度測定部材によって真の熱
処理板温度が検出され，接触が不十分であれば，真の熱
処理板温度よりも低い温度が検出される。言いかえれ
ば，温度センサによって検出された温度の内，より高い
温度が真の熱処理板温度により近いことになる。したが
って，本発明のように複数箇所で測定された測定温度の
中で最も高い温度を前記温度測定部の温度と擬制するこ
とによって，温度測定部の真の温度に近い，より信頼性
のある温度を測定することができる。これによって，上
述したように薄型化された熱処理板であって，熱処理板
の温度測定が困難な場合であっても，熱処理板の温度を
より正確に知ることができ，当該温度に基づいて熱処理
板の温度をより厳密に制御することができる。

【０００８】請求項２の発明によれば，基板を熱処理す
る熱処理板の温度制御方法であって，前記熱処理板の温
度測定部における温度を，前記温度測定部近傍で前記熱
処理板と所定距離離れた複数箇所で測定し，当該測定さ
れた測定温度の中で最も高い温度に，所定の補正値を加
えた温度を前記温度測定部の温度と擬制し，当該擬製さ
れた温度に基づいて前記熱処理板の温度を制御すること
を特徴とする熱処理板の温度測定方法が提供される。

【０００９】例えば，熱処理板近傍に配置され熱処理板
に非接触な状態の温度センサによって，熱処理板の温度
を測定すると，その距離に応じて熱処理板の真の温度よ
りも所定の値だけ低い温度が測定される。また，複数箇
所で測定したときに，その中で最も高い温度がより真の
熱処理板の温度に近いことは，上述の通りである。本発
明のように，前記温度測定部の温度を熱処理板と所定距
離離れた前記複数箇所で測定し，その中の最高温度に補
正値を加えた温度を温度測定部の温度と擬制することに
よって，熱処理板の温度測定部の真の温度に近い，より
信頼性のある温度を測定することができる。したがっ
て，熱処理板が薄型化し，熱処理板の温度測定が困難な
場合であっても，より正確な温度を測定することがで
き，その結果前記擬製された温度に基づいて熱処理板の
温度をより厳密に制御することができる。また，熱処理
板と接触させないため，接触の程度による温度測定のば
らつきが解消され，安定した温度測定が行われる。

【００１０】請求項３の発明によれば，基板を熱処理す
る熱処理装置であって，基板を載置し，熱処理する熱処
理板と，前記熱処理板の温度測定部の温度を測定するた
めの温度測定部材とを有し，前記温度測定部材は，前記
温度測定部に接触して前記温度測定部の温度を検出する
検出部を有し，前記温度測定部材は，一の前記温度測定
部に対して複数設けられていることを特徴とする熱処理
装置が提供される。

【００１１】このように，前記温度測定部材は，熱処理
板の表面に接触した状態で，前記温度測定部の温度を検
出する検出部を有し，当該温度計測部材が，一の前記温
度測定部に対して複数設けられることによって，熱処理
板の温度測定部の温度を複数箇所で測定することができ
る。これによって，温度測定の信頼性が向上する。ま
た，上述の請求項１で記載したように，複数の測定温度
の中で，最も信頼性の高い，最も高い温度を温度測定部
の温度と擬制することができる。したがって，前記検出
部を熱処理板の表面に接触させて，熱処理板の温度を測
定する場合でも，測定温度の正確性や信頼性が担保され
る。なお，熱処理板の表面には，熱処理板の上面と下面
が含まれる。

【００１２】前記温度測定部材は，前記検出部に接続さ
れ，前記検出部による検出結果を送信するための送信線
を有し，前記送信線の前記検出部との接続部付近は，弾
性体で構成されており，前記送信線は，前記検出部が前
記熱処理板に付勢されるように設けられていてもよい。
このように，前記送信線の一部を弾性体とし，その弾性
力によって前記検出部が前記熱処理板に付勢されること
によって，前記検出部と前記熱処理板との接触が安定さ
れ，より正確な熱処理板の温度が検出される。

【００１３】前記熱処理板の前記温度測定部には，少な
くとも前記検出部の一部と適合する凹部が設けられても
よい。このように，前記検出部の一部と適合する凹部を
設けることによって，前記検出部の一部が当該凹部内に
入って，前記検出部がずれたり，熱処理板から離れたり
することが抑制できる。したがって，熱処理板の温度測
定部と検出部との接触が確保され，より信頼性のある熱
処理板の温度を検出することができる。

【００１４】請求項６の発明によれば，基板を熱処理す
る熱処理装置であって，基板を載置し，熱処理する熱処
理板と，前記熱処理板の温度測定部の温度を測定する温
度測定部材とを有し，前記温度測定部材は，前記熱処理
板の表面近傍で，前記熱処理板と非接触な状態で前記温
度測定部の温度を検出する検出部を有し，前記温度測定
部材は，一の前記温度測定部に対して複数設けられてい
ることを特徴とする熱処理装置が提供される。

【００１５】このように，前記温度測定部材が，前記熱
処理板と非接触な状態で前記温度測定部の温度を検出す
る検出部を有し，当該温度測定部材が，一の前記温度測
定部に対して複数設けられることによって，熱処理板の
温度測定部の温度を複数箇所で測定することができる。
これによって，測定温度の正確性，信頼性が向上する。
また，上述の請求項２で記載したように，複数の測定温
度の中で，最も信頼性の高い，最も高い温度を選択し，
当該温度に所定の補正値を加えた温度を温度測定部の温
度と擬制することができる。したがって，熱処理板が薄
型化し，熱処理板内に温度センサ等を埋設できない場合
でも，より正確な温度を検出することができる。また，
非接触で温度を検出できるため，熱処理板と検出部との
接触具合によって，測定温度が左右されることが防止さ
れ，より安定した測定を行うことができる。

【００１６】前記熱処理板の温度測定部には，前記熱処
理板を貫通する孔が設けられており，前記検出部は，前
記孔内に設けられていてもよい。このように，前記検出
部を熱処理板の前記孔内に設けることによって，温度測
定部の温度を，熱処理板に非接触な状態で測定すること
ができる。また，熱処理板を貫通する孔内に設けるの
で，熱処理板上の基板と検出部との距離が短くなり，検
出部によって基板の温度を測定することもできる。かか
る場合，熱処理中の実際の基板温度に基づいて，熱処理
板の温度を制御することができ，この結果基板を所望の
温度で熱処理することができる。

【００１７】前記温度測定部材は，前記熱処理板に対し
て取り外すことができてもよい。このように，前記温度
測定部材を前記熱処理板から取り外せるようにすること
によって，例えば，熱処理板が破損し，熱処理板を交換
する際に，温度測定部材を当該熱処理板から取り外し，
熱処理板のみを交換することができる。また，熱処理板
の製造工程において，熱処理板の最終的な性能を検査す
る際に，熱処理板と温度測定部材を別々に評価すること
ができ，十分な性能が補償されなかった方のみを交換
し，両者を交換する必要がない。したがって，基板の熱
処理装置を製造し，維持する上でのコスト面での向上が
図られる。

【００１８】前記温度測定部は，前記熱処理板の複数箇
所に設けられており，当該温度測定部は，前記熱処理板
に偏り無く設けられていてもよい。このように，複数の
前記温度測定部を前記熱処理板全体に偏り無く設けるこ
とによって，各温度測定部において正確な温度が検出さ
れるので，熱処理板全体の温度を正確に測定することが
できる。測定された測定温度に基づいて，より狭い範囲
で熱処理板の温度が調節され，熱処理板面内の温度を正
確かつ均一に制御することができる。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】次に，上述したＰＥＢ装置４４の構成につ
いて説明する。ＰＥＢ装置４４は，図４に示すようにケ
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できる蓋体６０と，当該蓋体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。

【００２９】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。蓋体６０には，図示しない昇降機構が設け
られており，蓋体６０を昇降させることができる。

【００３０】一方，熱板収容部６１は，上面が開口した
略筒形状を有している。熱板収容部６１の中央部には，
ウェハＷを載置して加熱する熱処理板としての熱板６３
が設けられている。熱板６３は，全体として厚みの薄い
略円盤形状を有しており，図５に示すように平面から見
て円形状の中央部６４と，当該中央部６４の外方の外縁
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，６５ｃ，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，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。

【００３１】熱板６３の各部分，すなわち各片６５ａ〜
６５ｃ及び中央部６４には，熱源となるヒータ６６ａ，
６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ，６６ｅがそれぞれ設けられて
いる。ヒータ６６ａ〜６６ｄは，例えば各片６５ａ〜６
５ｄの裏面に各々印刷技術を用いて円弧状に設けられて
いる。ヒータ６６ｅは，例えば中央部６４の裏面に印刷
技術を用いて環状に設けられている。各ヒータ６６ａ，
６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ，６６ｅは，各々電源６７ａ，
６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ，６７ｅを有しており，各電源
６７ａ〜６７ｅの電圧は，制御部６８で制御される。

【００３２】熱板６３の片６５ａ〜６５ｄ及び中央部６
４の各部分には，当該各部分の温度が測定される温度測
定部６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄ，６９ｅがそれぞ
れ設けられている。各温度測定部６９ａ，６９ｂ，６９
ｃ，６９ｄ，６９ｅは，各ヒータ６６ａ，６６ｂ，６６
ｃ，６６ｄ，６６ｅに干渉しない位置に設けられ，例え
ば平面から見て偏りがないように放射状に配置される。

【００３３】例えば，温度測定部６９ａには，図６に示
すように温度測定部材としての３つの温度センサ，例え
ば熱電対Ａ１，Ａ２，Ａ３が設けられる。各熱電対Ａ
１，Ａ２，Ａ３は，先端部に熱板６３の表面に接触して
熱板温度を検出する検出部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３と，各検出
部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に接続され，検出部Ｂ１〜Ｂ３から
の各検出温度を後述する演算部７１に出力するための送
信線としての金属線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とを有している。
検出部Ｂ１〜Ｂ３は，例えば温度測定部６９ａ内におい
て正三角形を形成する頂点の位置に配置される。また，
検出部Ｂ１〜Ｂ３は，例えば球形状を有している。

【００３４】片６５ａの温度測定部６９ａには，図７に
示すように検出部Ｂ１〜Ｂ３の形状に適合する凹部Ｄ
１，Ｄ２，Ｄ３が設けられており，各検出部Ｂ１，Ｂ
２，Ｂ３は，各凹部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に位置される。各
金属線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の各検出部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３と
の接続部付近は，金属線Ｃ１〜Ｃ３の延伸方向に対して
横方向に弾性を有する弾性体Ｋで形成されている。金属
線Ｃ１〜Ｃ３の一部は，支持部材７０によって支持され
ており，支持部材７０は，弾性体Ｋに適度な上向きの力
がかかるように設置されている。この上向きの力によっ
て，弾性体Ｋが撓み，この弾性力によって，検出部Ｂ１
〜Ｂ３が片６５ａの下面に付勢されている。なお，検出
部Ｂ１〜Ｂ３は，片６５ａに対して付勢されているだけ
なので，前記支持部材７０を取り除けば，熱板６３から
取り外すことができる。

【００３５】検出部Ｂ１〜Ｂ３で検出された各検出温度
は，上述したように各金属線Ｃ１〜Ｃ３を介して演算部
７１に出力されようになっている。演算部７１は，受信
した複数の検出データの中から最も高い温度を選出し，
当該最高温度を温度測定部６９ａの測定温度と擬制する
プログラムＰを有する。例えば演算部７１は，制御部６
８に接続されており，演算部７１で選出された温度測定
部６９ａの測定温度は，制御部６８に出力される。制御
部６８は，当該測定温度に基づいて電源６７ａを介して
ヒータ６６ａの発熱量を操作し，片６５ａの温度が設定
温度になるように制御できる。なお，他の温度測定部６
９ｂ，６９ｃ，６９ｄ，６９ｅは，温度測定部６９ａと
同様の構成を有し，かかる構成の説明は省略する。

【００３６】熱板６３の中央部６４には，図４に示すよ
うに中央部６４を貫通する貫通孔７２が設けられてお
り，貫通孔７２内には，ウェハＷを支持し，昇降させる
ための昇降ピン７３が設けられている。昇降ピン７３の
下方には，例えばシリンダ等を備えた昇降部７４が設け
られており，昇降ピン７３を上下動させることができ
る。

【００３７】熱板６３上には，ウェハＷが熱板６３に載
置される際にウェハＷを支持する支持ピン７５が設けら
れている。支持ピン７５は，例えば１ｍｍ程度の高さを
有し，材質には，例えば熱伝導性の低い樹脂が用いられ
る。加熱処理の際，ウェハＷは支持ピン７５によって支
持されるので，ウェハＷは，熱板６３の輻射熱によって
加熱される。

【００３８】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７６と，その支持リング７
６を支持する支持台７７とを有している。支持リング７
６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７７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７６
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。

【００３９】熱板収容部６１は，支持リング７６とその
支持台７７とを囲む略筒状のサポートリング７８を有し
ている。このサポートリング７８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噴出する吹き出し
口７８ａ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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】ＰＥＢ装置４４又は４５において後述する
加熱処理の終了したウェハＷは，主搬送装置１３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。

【００４４】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
各部分，すなわち中央部６４及び片６５ａ〜６５ｄの温
度が設定温度に制御される。例えば制御部６８に設定温
度Ｔ_０が設定され，制御部６８は，当該設定温度Ｔ_０に
従って電源６７ａ〜６７ｅの電圧を操作する。この電圧
の操作によって，各ヒータ６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６
６ｄ，６６ｅの発熱量が調節され，熱板６３の中央部６
４及び片６５ａ〜６５ｄが設定温度Ｔ_０に加熱される。
この際，各温度測定部６９ａ〜６９ｅでは，温度測定が
行われ，当該各測定温度に基づいて熱板６３の前記各部
分の温度が調節される。以下，温度測定部６９ａの温度
測定のプロセスを図７を参考にして説明する。

【００４５】先ず，各熱電対Ａ１，Ａ２，Ａ３の各検出
部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３によって温度測定部６９ａの温度が
３箇所で検出される。検出された各検出温度Ｔ_１，
Ｔ_２，ＴＴ_３は，各金属線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を介して，
演算部７１に送信される。検出温度Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３を
受信した演算部７１では，プログラムＰによって３つの
検出温度が比較され，最も高い温度，例えば検出温度Ｔ
_１（Ｔ_１＞Ｔ_２，Ｔ_３）が選出される。選択された検出
温度Ｔ_１は，この時の温度測定部６９ａの温度とされ
る。当該検出温度Ｔ_１は，演算部７１から制御部６８に
送信される。そして，検出温度Ｔ_１を受信した制御部６
８は，当該検出温度Ｔ_１に基づいて，上述したようにヒ
ータ６６ａの発熱量を操作し，片６５ａの温度が設定温
度Ｔ_０になるように微調節される。この温度測定は，例
えば比較的短い間隔で断続的に行われ，片６５ａの温度
が設定温度Ｔ_０に維持される。他の温度測定部６９ｂ〜
６０ｅにおいても同様に３箇所での温度検出が行われ，
最も高い検出温度に基づいて各部分の温度が調節され
る。こうして，熱板６３全体の温度が設定温度Ｔ_０に調
節，維持される。

【００４６】次に，設定温度Ｔ_０に維持された熱板６３
上で行われるウェハＷの加熱処理について説明する。先
ず，ウェハＷが，主搬送装置１３によってＰＥＢ装置４
４内に搬送され，予め上昇して待機していた昇降ピン７
３に受け渡され，支持される。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７８の吹き出し口７８
ａ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。

【００４７】次いでウェハＷを支持した昇降ピン７３が
下降され，ウェハＷが支持ピン７５上に載置される。そ
して，ウェハＷが支持ピン７５上に載置されると，熱板
６３の輻射熱によってウェハＷの加熱が開始され，ウェ
ハＷが設定温度Ｔ_０に加熱される。所定時間経過後，昇
降ピン７３が再び上昇され，ウェハＷが上昇されて，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６
０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７３から主搬送装置１３に受け渡され，ウ
ェハＷがＰＥＢ装置４４内から搬出されて一連の加熱処
理が終了する。

【００４８】以上の実施の形態によれば，温度測定部６
９ａに３つの熱電対Ａ１，Ａ２，Ａ３を設け，一箇所の
温度測定部の温度測定を，複数の熱電対を用いて行うよ
うにしたので，より確実に信頼性の高い温度を測定する
ことができる。また，各熱電対Ａ１，Ａ２，Ａ３で検出
された検出温度の内，最も高い温度を選択し，当該温度
を温度測定部６９ａの測定温度と擬制するプログラムＰ
を設けたので，熱電対と片６５ａとの接触が確保された
最も信頼性のある検出温度を用いて，片６５ａの温度制
御を行うことができる。したがって，より厳格に熱板６
３の温度を設定温度Ｔ_０に維持することができる。

【００４９】また，熱電対Ａ１，Ａ２，Ａ３の各金属線
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の一部を弾性体Ｋとし，支持部材７０
によって検出部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を片５６ａに付勢する
ようにしたので，検出部Ｂ１〜Ｂ３と片６５ａとの接触
が確保され，片６５ａの温度を正確に測定することがで
きる。

【００５０】熱板６５の片６５ａ側に凹部Ｄ１，Ｄ２，
Ｄ３を設けて，検出部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を当該凹部Ｄ
１，Ｄ２，Ｄ３に合わせるようにしたので，検出部Ｂ１
〜Ｂ３が測定位置からずれたり，離脱したりすることが
防止され，温度測定が好適に行われる。

【００５１】熱電対Ａ１〜Ａ３を，片６５ａに固着せず
に片６５ａから取り外せるようにしたので，片６５ａが
破損した際に，熱電対Ａ１〜Ａ３を取り外し，片６５ａ
のみを交換することが可能となる。

【００５２】熱板６３の中央部６４及び片６５ａ〜６５
ｄ毎に温度測定部を設け，温度測定部６９ａ〜６９ｅを
熱板６３の平面から見て偏り無く配置したので，より狭
い範囲で熱板６３の温度を厳密に制御し，熱板面内の温
度を所望で均一な温度に保つことができる。

【００５３】以上の実施の形態では，金属線Ｃ１〜Ｃ３
を支持部材７０によって支持し，付勢していたが，弾性
体Ｋを有する金属線Ｃ１〜Ｃ３の一部を片６５ａに固着
させてもよい。例えば図８に示すように金属線Ｃ１〜Ｃ
３の弾性体Ｋの一部を接着剤Ｌによって片６５ａの裏面
に固着させる。このとき，弾性体Ｋの弾性力によって，
各金属線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の検出部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が
片６５ａに付勢されるように接着する。こうすることに
よって，検出部Ｂ１〜Ｂ３と片６５ａとの接触が確保さ
れ，検出部Ｂ１〜Ｂ３による温度検出が好適に行われ
る。なお，接着剤Ｌに，接着力の弱いものを用い，必要
なときに熱電対Ａ１〜Ａ３を片６５ａから取り外せるよ
うにしてもよい。また，金属線Ｃ１〜Ｃ３を固着する手
段として接着剤Ｌの代わりに，ねじ等を用いてもよい。

【００５４】また，前記実施の形態では，各金属線Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３の一部に，金属線の延伸方向に対して横
方向に撓む弾性体Ｋを取り付けたが，金属線Ｃ１〜Ｃ３
の一部に，金属線と同方向に伸縮する弾性体としてのバ
ネＭを用いてもよい。図９は，その一例を示すものであ
り，例えばバネＭを有する金属線Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６が鉛
直方向に設けられ，バネＭの下方を支持部材９０に支持
させる。支持部材９０は，各金属線Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の
検出部Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６が片６５ａに付勢されるように
設けされる。かかる構成により，検出部Ｂ４〜Ｂ６と片
６５ａとの接触が確保され，検出部Ｂ４〜Ｂ６によって
より正確な熱板温度を測定することができる。なお，前
記検出部の付勢は，弾性体等の付勢部材を別途金属線に
取り付けることによって行ってもよい。

【００５５】以上の実施の形態では，熱電対Ａ１〜Ａ３
を片６５ａに接触させて設けていたが，熱電対の検出部
を熱板近傍に非接触な状態で設けるようにしてもよい。
以下，かかる構成を採用した例を，第２の実施の形態と
して説明する。

【００５６】図１０は，第２の実施の形態で用いられる
熱板１００の縦断面の説明図である。熱板１００の片１
０１の温度測定部１０２には，片１０１を貫通する孔１
０３が設けられる。孔１０３内には，３つの熱電対Ｅ
１，Ｅ２，Ｅ３の検出部Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が設けられ
る。各検出部Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３には，金属線Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３がそれぞれ接続されており，検出部Ｆ１〜Ｆ３
からの検出温度は，金属線Ｈ１〜Ｈ３を介して演算部１
０４に送信される。演算部１０４には，例えば各検出部
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３から受信した検出温度の中で最も高い
温度を選択し，当該選択された温度に所定の補正値Ｍを
加え，当該補正された温度を，温度測定部１０２の測定
温度と擬制するプログラムＲが組み込まれている。補正
値Ｍには，片１０１と検出部Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３との距離
に応じて求められたものや予め実験等によって求められ
たものが使用される。

【００５７】演算部１０４で求められた測定温度は，制
御部１０５に出力できるようになっている。制御部１０
５は，電源１０６を介して，片１０１に設けられたヒー
タ１０７の発熱量を操作することができる。なお，他の
温度測定部も同じ構成を有し，また，ＰＥＢ装置の他の
構成は，前記実施の形態と同様である。

【００５８】片１０１の温度を制御，維持する際には，
先ず検出部Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３によって温度測定部１０２
の温度が検出される。各検出部Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３で検出
された検出温度Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３は，金属線Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３を介して演算部１０４に送信される。検出温度
Ｔ_１〜Ｔ_１を受信した演算部１０４では，プログラムＲ
によって検出温度Ｔ_１〜Ｔ_３の中で最も高い検出温度Ｔ
_１（Ｔ_１＞Ｔ_２，Ｔ_３）が選択され，当該検出最高Ｔ_１
に補正値Ｍが加えられて，温度測定部１０２の測定温度
Ｔ_４（Ｔ１＋Ｍ）が算出される。その後，測定温度Ｔ４
が，演算部１０４から制御部１０５に伝送され，制御部
１０５では，かかる測定温度Ｔ４に基づいて，ヒータ１
０６の発熱量が調節され，片１０１の温度が設定温度に
制御，維持される。

【００５９】かかる第２の実施の形態によれば，検出部
Ｆ１〜Ｆ３を片１０１に非接触な状態で設けるので，検
出温度が検出部Ｆ１〜Ｆ３と片１０１との接触具合に影
響されず，温度検出を安定して行うことができる。ま
た，検出部Ｆ１〜Ｆ３が片１０１から離れた分の補正値
Ｍを加えることによって，正確な温度測定部１０２の温
度を測定することができる。さらに上述した実施の形態
と同様に３つの熱電対Ｅ１〜Ｅ３を設けたので，より確
実に，信頼性のある温度を検出することができる。

【００６０】また，第２の実施の形態において，孔１０
３の径を大きく設けて，検出部Ｆ１〜Ｆ３とウェハＷと
の距離が検出部Ｆ１〜Ｆ３と片１０１との距離よりも短
くなるようにしてもよい。このとき，検出部Ｆ１〜Ｆ３
によって，ウェハＷの温度が直接検出され，かかるウェ
ハＷ温度に基づいて熱板温度を調節してもよい。これに
よって，ウェハＷ温度が調節され，ウェハＷの加熱温度
を厳密に制御することができる。

【００６１】以上の実施の形態では，熱電対を３つ設け
たが，数は２以上なら任意に選択できる。また，温度測
定部材として熱電対を用いたが，他の接触式の温度セン
サ，例えば白金測温抵抗体，サーミスタ等であってもよ
い。さらに，前記実施の形態では，分割された熱板が設
けられていたが，分割されていない一体型の熱板であっ
てもよい。

【００６２】以上の実施の形態は，本発明をＰＥＢ装置
に適用したものであったが，本発明は，他の熱処理装
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。また，熱処理板とし
ての冷却板を有するクーリング装置３０，４０，４１及
び４３にも応用できる。

【００６３】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Ｌ
ＣＤ基板の熱処理装置においても適用できる。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば，より正確で信頼性のあ
る熱処理板の温度を測定できるので，当該測定温度に基
づいて熱処理板の厳密な温度制御ができるようになり，
基板が所望の温度で熱処理される結果，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示す平面図である。

【図６】熱板の温度測定部の拡大図である。

【図７】熱板の片に熱電対を取り付けたときの構成を示
す片の縦断面の説明図である。

【図８】熱板の片に熱電対を取り付けたときの他の態様
を示す片の縦断面の説明図である。

【図９】熱板の片に熱電対を取り付けたときの他の態様
を示す片の縦断面の説明図である。

【図１０】第２の実施の形態における熱板の片の構成を
示す縦断面の説明図である。

【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６６ａ〜６６ｅヒータ６７ａ〜６７ｅ電源６９ａ〜６９ｅ温度測定部Ａ１〜Ａ３熱電対Ｂ１〜Ｂ３検出部Ｃ１〜Ｃ３金属線Ｄ１〜Ｄ３凹部６８制御部７１演算部Ｓ処理室Ｗウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を熱処理する熱処理板の温度制御方
法であって，温度測定部材の検出部を，前記熱処理板内
に完全に埋設せずに前記熱処理板の温度測定部の表面に
接触させて，前記温度測定部の温度を複数箇所で測定
し，当該測定された測定温度の中で，最も高い温度を前
記温度測定部の温度と擬制し，当該擬制された温度に基
づいて前記熱処理板の温度を制御することを特徴とす
る，熱処理板の温度制御方法。
【請求項２】基板を熱処理する熱処理板の温度制御方
法であって，前記熱処理板の温度測定部における温度
を，前記温度測定部近傍で前記熱処理板と所定距離離れ
た複数箇所で測定し，当該測定された測定温度の中で最
も高い温度に，所定の補正値を加えた温度を前記温度測
定部の温度と擬制し，当該擬製された温度に基づいて前
記熱処理板の温度を制御することを特徴とする，熱処理
板の温度測定方法。
【請求項３】基板を熱処理する熱処理装置であって，
基板を載置し，熱処理する熱処理板と，前記熱処理板の
温度測定部の温度を測定するための温度測定部材とを有
し，前記温度測定部材は，前記温度測定部に接触して前
記温度測定部の温度を検出する検出部を有し，前記温度
測定部材は，一の前記温度測定部に対して複数設けられ
ていることを特徴とする，熱処理装置。
【請求項４】前記温度測定部材は，前記検出部に接続
され前記検出部による検出結果を送信するための送信線
を有し，前記送信線の前記検出部との接続部付近は，弾
性体で構成されており，前記送信線は，前記検出部が前
記熱処理板に付勢されるように設けられていることを特
徴とする，請求項３に記載の熱処理装置。
【請求項５】前記熱処理板の前記温度測定部には，少
なくとも前記検出部の一部と適合する凹部が設けられて
いることを特徴とする，請求項３又は４のいずれかに記
載の熱処理装置。
【請求項６】基板を熱処理する熱処理装置であって，
基板を載置し，熱処理する熱処理板と，前記熱処理板の
温度測定部の温度を測定する温度測定部材とを有し，前
記温度測定部材は，前記熱処理板の表面近傍で，前記熱
処理板と非接触な状態で前記温度測定部の温度を検出す
る検出部を有し，前記温度測定部材は，一の前記温度測
定部に対して複数設けられていることを特徴とする，熱
処理装置。
【請求項７】前記熱処理板の温度測定部には，前記熱
処理板を貫通する孔が設けられており，前記検出部は，
前記孔内に設けられていることを特徴とする，請求項６
に記載の熱処理装置。
【請求項８】前記温度測定部材は，前記熱処理板から
取り外し可能であることを特徴とする，請求項３，４，
５，６又は７のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項９】前記温度測定部は，前記熱処理板の複数
箇所に設けられており，当該温度測定部は，前記熱処理
板に偏り無く設けられていることを特徴とする，請求項
３，４，５，６，７又は８のいずれかに記載の熱処理装
置。