JP2005340286A - 熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱プレートの上に基板を載置して、その温度を目標とするプロセス温度に安定させて所定の熱処理を行う場合において、高精度な熱処理を短時間で行うこと。
【解決手段】 冷却プレートに載置された基板を、専用の搬送手段により加熱プレートに載置して熱処理を行なうにあたり、加熱プレートに基板を載置する前に、加熱プレートを電力供給により加熱するヒータモジュールへの調節部によるＰＩＤ制御から、固定パターン出力部によるＭＶ制御に切り替え、次いで基板が加熱プレートに載置されてから所定のタイミングで調節部による制御に切り替える。これにより基板を載置する前に温度が低下した加熱プレートの温度を素早く復帰させることができ、かつ速やかに温度を安定させることができて、高精度な加熱処理を短時間で行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばフォトマスク用のマスク基板等の基板に対して、レジスト液の塗布後、あるいは露光後かつ現像前における加熱処理などを行うための熱処理装置及び熱処理方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、この半導体デバイスの表面に所望のレジストパターンを形成するためにフォトリソグラフィと呼ばれる技術が用いられる。半導体デバイス用の露光マスクである角型のマスク基板（レチクル基板）に対しても同様にフォトリソグラフィが用いられ、基板の表面にレジスト液を塗布し、所望のパターンを用いてそのレジスト膜を露光し、更に現像することによってマスク基板の表面に所望のレジストパターンを作製することが行なわれている。

前記レジスト液は塗布膜の成分を溶剤に溶解させたものであり、レジスト液の塗布後には基板を所定温度に加熱して前記溶剤を揮発させるべークと呼ばれる加熱処理が行われ、更にこの加熱処理を終えた基板は例えば露光処理する前に所定の温度に冷却される冷却処理が行われる。この加熱又は冷却処理は例えば加熱手段又は冷却手段を内部に備えた基板載置台の表面に基板を載置することにより行われている。

ここで基板に対して加熱処理をするための加熱装置の一例について図１０を用いて簡単に述べておくと、図中１は基板Ｇを載置するための加熱プレートである。この加熱プレート１の表面には、基板Ｇの裏面にパーティクルが付着するのを抑えるために当該基板Ｇの裏面を加熱プレート１の表面から僅かに例えば０．５ｍｍ程度浮かせて支持するための突起部１１が例えば４個設けられている。また加熱プレート１の内部には加熱手段であるヒータ１２が設けられており、例えば熱電対からなる検知部１３の検出値に基づいて制御部１４によりヒータ１２の出力（加熱動作）をＰＩＤ制御することにより、その表面に載置された基板Ｇが予定とする温度例えば１３０℃に加熱されるように構成されている。図中１５は昇降自在に構成された加熱プレート１の蓋体であり、１６は加熱プレート１に基板Ｇを受け渡す際に用いられる昇降ピンである。

このような加熱装置では、加熱装置の蓋体１５を上昇させて開き、昇降ピン１６を加熱プレート１よりも浮上させておいて、図示しない搬送手段から昇降ピン１６に基板Ｇを受け渡し、次いで昇降ピン１６を下降させることにより加熱プレート１に基板Ｇを載置する。そして蓋体１５を下降させて閉じ、加熱プレート１の上方側に閉じられた処理空間を形成して所定の熱処理を行う。

ところで基板Ｇを加熱処理する場合、加熱前の基板Ｇの温度は例えば２３℃程度であることから基板Ｇと加熱プレート１との間で大幅な温度差がある。そのため基板Ｇが加熱プレート１上に載置されると、基板Ｇに熱が吸収されて加熱プレート１表面の温度が低下してしまう。このとき加熱プレート１の温度が早く予定の温度に復帰するようにＰＩＤ制御の応答性を高く設定していると（Ｐ，Ｉ，Ｄの各設定値を高くしておくと）、ヒータ１２の出力が大きくなり加熱プレート１の温度が目標値を超えてオーバーシュートして、この加熱プレート１の温度に追従して基板Ｇの温度までもがオーバーシュートしてしまう。

この場合、基板Ｇの表面に形成される塗布膜の厚みにばらつきが生じてしまうおそれがあったために、ＰＩＤ制御の応答性を低く設定して、加熱プレート１の温度がオーバーシュートにならないように穏やかに加熱プレート１を昇温させようとすると、加熱プレート１の温度を目標温度に復帰させるのに長時間を要してしまう。このためＰＩＤ制御を行う制御ループと、タイマを用いて固定された出力パターンでヒータ１２に電力供給を行う固定制御（ＭＶ制御）を行う制御ループとを制御部１４に組み込み、昇降ピン１６が下降して基板Ｇが加熱プレート１上に載置された時点にて、ＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替え、加熱プレート１の昇温速度を高めた後、所定時間後に再びＰＩＤ制御を切り替えることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−７４１８７号公報(段落００２８〜００３０、図４)

しかしながら特許文献１に開示された手法には以下の問題がある。つまり基板Ｇを加熱するときには、加熱装置の蓋体１５を開いて図示しない搬送手段により加熱プレート１に基板Ｇを載置するが、蓋体１５を開いたときにこの開口部から放熱が起こり、加熱プレート１の温度が低下してしまう。つまり加熱プレート１の周縁領域から放熱が起こって、加熱プレート１の周縁領域の温度が中央領域よりも低下してしまう。

このように加熱プレート１の周縁領域の温度が低下すると、基板Ｇが加熱プレート１に載置される時点までの間に、ＰＩＤ制御が急激に作用して周縁領域のヒータ１２の出力が大きくなり、これにより加熱プレート１の周縁領域の温度が中央領域よりも高くなりすぎてしまい、加熱プレート１の面内温度分布が悪化した状態で基板Ｇが加熱プレート１上に置かれることになる。この加熱プレート１の周縁領域と中央領域の温度差はＭＶ制御ではリカバーできないため、結果として基板Ｇの昇温中の面内温度分布が悪化してしまう。

従って基板Ｇの面内において均一な加熱処理を行うことが困難であり、そのため表面に塗布された塗布液の溶剤の蒸発速度が面内で均一でなくなり、結果として塗布膜の膜厚が面内でばらついてしまう懸念があると共に、更には基板Ｇ間においても均一な加熱処理を行うことが困難であり、塗布膜の膜厚が基板Ｇ間でばらつくおそれが大きい。ここでマスク基板の面内均一性の精度は極めて高く要求されるので問題であるが、特許文献１には、このような課題を解決する手法は示唆されていない。

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は加熱プレートの上に基板を載置して、その温度を目標とするプロセス温度に安定させて所定の熱処理をする際において、高精度な熱処理を短時間で行うことができる熱処理装置及び熱処理方法を提供することにある。また他の目的は加熱プレートの温度の面内均一性を高め、これにより面内均一性の高い熱処理を行うことができる熱処理装置及び熱処理方法を提供することにある。

このため本発明の熱処理装置は、
電力の供給により発熱する加熱手段により加熱され、その表面に載置された基板に対して所定の熱処理を行う加熱プレートと、
外部から搬入された基板が載置される冷却プレートと、
この冷却プレート上の基板を加熱プレートに専用に搬送する専用の搬送手段と、
前記加熱プレートの温度を検出する温度検出部と、
温度検出部の温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する調節部と、
予め設定された出力パターンに基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を出力する固定パターン出力部と、
基板が冷却プレートに載置されてから加熱プレートに載置されるまでの間に、基板の搬入時の外乱による調節部の制御動作を補償するために、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替え、基板が加熱プレートに載置された後、所定のタイミングで制御出力を固定パターン出力部から調節部に切り替える切り替え手段と、を備えたことを特徴とする。

また本発明は、電力の供給により発熱する加熱手段により加熱され、その表面に載置された基板に対して所定の熱処理を行う加熱プレートと、
外部から搬入された基板を受け取り、前記加熱プレートに基板を専用に搬送する専用の搬送手段と、
前記加熱プレートの温度を検出する温度検出部と、
温度検出部の温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する調節部と、
予め設定された出力パターンに基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を出力する固定パターン出力部と、
基板が搬送手段に載置されてから、当該搬送手段により加熱プレートに搬送し、当該加熱プレートに載置されるまでの間に、基板の搬入時の外乱による調節部の制御動作を補償するために、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替え、基板が加熱プレートに載置された後、所定のタイミングで制御出力を固定パターン出力部から調節部に切り替える切り替え手段と、を備えたことを特徴とする。この際、基板に対して所定の冷却処理を行う冷却プレートをさらに備え、前記搬送手段により、この冷却プレートと加熱プレートとの間で基板を専用に搬送するようにしてもよいし、前記搬送手段は、基板に対して所定の冷却処理を行う冷却プレートを兼用するものであってもよい。

ここで、基板が加熱プレートの表面から僅かな隙間を介して浮上している場合、例えば基板の表面へのパーティクルの付着を避けるために、１ｍｍ以内の隙間を介して浮上している場合も、「その表面に載置された基板に対して所定の熱処理を行う加熱プレート」に相当する。また基板が加熱プレートに載置された後、制御出力を固定パターン出力部から調節部に切り替える所定のタイミングとは、基板が加熱プレートに載置されたことにより、加熱プレートの温度が一旦下がり、その後上昇して温度目標値に近づいたタイミングであり、例えば温度目標値に対して±４％以内の温度まで近づいたタイミングである。

本発明は、加熱プレートの上方位置で基板を受け取り、下降して加熱プレート上に基板を載せる昇降自在な支持部材を備え、前記切り替え手段は、基板が冷却プレートに載置されてから前記支持部材に受け渡されるまでの間に、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替えるように構成してもよい。また加熱プレートの上方位置で基板を受け取り、下降して加熱プレート上に基板を載せる昇降自在な支持部材を備え、前記切り替え手段は、基板が搬送手段に載置されてから前記支持部材に受け渡されるまでの間に、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替えるように構成してもよい。

また前記加熱プレートは、この加熱プレートの上部空間を覆う蓋体を備え、前記切り替え手段は、前記蓋体を開いてから基板が前記支持部材に載置されるまでの間に、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替えるようにしてもよい。

さらに加熱手段は、加熱プレートの周縁領域を加熱する部位と、加熱プレートの中央領域を加熱する部位とに分割されており、各加熱手段に対応して温度検出部、固定パターン出力部及び調節部の組が設けるようにしてもよいし、この場合前記出力パターンは、加熱プレートの周縁領域の温度を、中央領域の温度よりも低くするように、前記加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力するものであってもよい。

さらに本発明では、基板に対して行われる処理の種別と、調節部と固定パターン出力部との間の制御出力の切り替えのタイミングと、を対応付けたデータを記憶する記憶部と、前記処理の種別に応じて前記メモリから調節部と固定パターン出力部との制御出力の切り替えのタイミングを選択する選択手段と、を備えるようにしてもよい。ここで前記加熱プレートと冷却プレートとは、共通の処理容器内に互いに水平方向に隣接して設けるようにしてもよいし、共通の処理容器内に互いに上下方向に隣接して設けるようにしてもよい。

また本発明の熱処理方法は、外部から搬入された基板を冷却プレートに載置する工程と、基板が冷却プレートに載置されてから加熱プレートに載置されるまでの間に、加熱プレートの温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて、加熱プレートを電力の供給により加熱する加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する工程から、予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力する工程に切り替える工程と、次いで基板が加熱プレートに載置された後所定のタイミングで、加熱プレートの温度を検出し、この温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて加熱手段へ電力供給量に対応する信号を演算して出力する工程を開始することを特徴とする。

さらに本発明の熱処理方法は、外部から搬入された基板を冷却プレートに載置する工程と、基板が搬送手段に載置されてから加熱プレートに載置されるまでの間に、加熱プレートの温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて、加熱プレートを電力の供給により加熱する加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する工程から、予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力する工程に切り替える工程と、次いで基板が加熱プレートに載置された後所定のタイミングで、加熱プレートの温度を検出し、この温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて加熱手段へ電力供給量に対応する信号を演算して出力する工程を開始することを特徴とする。

ここで予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力する工程は、基板が冷却プレートに載置されてから加熱プレートの上方位置で支持部材に基板が受け渡されるまでの間に行われるようにしてもよいし、予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力する工程は、基板が搬送手段に載置されてから加熱プレートの上方位置で支持部材に基板が受け渡されるまでの間に行われるようにしてもよい。

前記加熱プレートは、この加熱プレートの上方側を覆う蓋体を備えており、予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力する工程は、前記蓋体を開いてから基板が支持部材に受け渡されるまでの間に行われるようにしてもよい。さらに予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に電力供給量に対応する信号を出力する工程は、加熱プレートの周縁領域の温度を、中央領域の温度よりも低くするように、加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力するものであってもよい。

本発明は、冷却プレートに載置された基板を、搬送手段により加熱プレートに搬送し、加熱プレートに基板を載置して所定の熱処理を行なうにあたり、基板が冷却プレートに載置されてから加熱プレートに載置されるまでの間に、加熱手段への電力供給量の制御を、加熱プレートの温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する調節部による制御から、予め設定された出力パターンに基づいて前記加熱手段に電力供給量に対応する信号を出力する固定パターン出力部による制御に切り替え、次いで基板が加熱プレートに載置された後所定のタイミングで固定パターン出力部から調節部に切り替えている。

加熱プレートでは例えば加熱プレートを覆う蓋体や、加熱プレートが設けられた雰囲気の搬出入口が開き、加熱プレートから放熱が起こる場合等といった基板の搬入時の外乱により、加熱プレートに基板を載置する前に加熱プレートの温度が低下してしまうことがある。前記調節部により、これを復帰させようとして加熱プレートの温度を高める制御を基板が加熱プレートに載置されるまで続けると、今度は加熱プレートの温度が高くなり過ぎてしまう。本発明ではこのような基板の搬入時の外乱による調節部の制御動作を補償するために、基板を冷却プレートに載置してから加熱プレートに載置するまでの間に、加熱手段への制御出力を調節部による制御から固定パターン出力部に切り替えて、予め設定された固定の出力パターンにより、調節部による制御により高くなってしまった加熱プレートの温度を元の温度に近づけ、この後固定パターン出力部による制御から調節部による制御に切り替える。

これにより基板を載置する前に温度が低下した加熱プレートを素早く元の温度に復帰させることができ、その結果、基板に対して高精度な熱処理を短時間で行うことができる。また複数設けられた加熱手段毎に出力パターンを割り当てることにより、各加熱手段の受け持ち領域に見合った昇温制御ができる。そのため基板の面内での温度のばらつきが抑えられるので、結果として面内均一性の高い加熱処理を行うことができる。加熱プレートを温度の高い面内均一性を保持した状態で昇温させることができるので、面内均一性の高い熱処理を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る熱処理装置をなす熱処理ユニットについて図１及び図２を参照しながら説明する。図中２は熱処理ユニットの外装体をなす処理容器であり、その内部には基板Ｇ例えばマスク基板に対して所定の冷却処理を行うための冷却部３と、基板Ｇに対して所定の熱処理を行うための加熱部４と、前記冷却部３と加熱部４との間で基板Ｇを専用に搬送するための専用の搬送手段５が設けられている。

前記冷却部３は、冷却処理される基板Ｇを所定の載置領域に載置し、冷却するための冷却プレート３１を備えている。この例では、冷却プレート３１は基板Ｇよりも大きく設定されており、冷却プレート３１の表面は図示しない冷却部により所定温度例えばクリーンルームの温度と同じ２３℃に調整されている。この冷却プレート３１は、カバー体３２により、基板Ｇが載置された冷却プレート３１の表面及び側面が基板Ｇと共に覆われるように構成されており、前記カバー体３２は昇降機構３３例えばエアシリンダにより、冷却プレート３１の上方側の、カバー体３２の側壁部下面が冷却プレート３１の上方側に位置する、冷却プレート３１に対して基板Ｇの受け渡しを行う受け渡し位置と、冷却プレート３１を覆う処理位置との間で昇降自在に構成されている。

また冷却プレート３１には、上下に伸びる貫通孔３４ａが例えば４ヵ所設けられており、この貫通孔３４ａ内には基板Ｇの側面を裏面側から支持するための基板支持ピン３４が創設されている。この基板支持ピン３４は、基板Ｇの底縁の傾斜面を支持するように構成されると共に、冷却プレート３１の下方側に設けられた昇降機構３４ｂにより基板支持ピン３４の先端が冷却プレート３１の表面から突没自在に構成されている。

前記処理容器２には、冷却プレート３１に対して装置外部から図示しない基板搬送手段により基板Ｇの受け渡しを行うために、前記基板搬送手段が冷却プレート３１にアクセスできる位置に基板Ｇの搬出入口２１が形成されており、この搬出入口２１はゲートシャッタ２２により開閉自在に構成されている。そして前記基板支持ピン３４は、前記基板搬送手段により搬出入口２１を介して処理容器２内に水平姿勢で搬入された基板Ｇを、この基板搬送手段との協働作用により冷却プレート３１の表面に載置するように構成されている。

前記加熱部２は、加熱処理される基板Ｇを所定の載置領域に載置し、加熱するための加熱プレート４１を備えている。この例では、加熱プレート４１は、例えばセラミックスにより構成され、基板Ｇよりも大きい円板状に形成されている。より詳しくは、加熱プレート４１の表面には突起部４１ａが複数設けられており、基板Ｇは突起部４１ａにより加熱プレート４１の表面から僅かに例えば０．１ｍｍ程度浮かせた状態で支持される。また加熱プレート４１表面と冷却プレート３１表面は、この例では夫々高さ位置が揃うように構成されている。

また加熱プレート４１には上下に伸びる貫通孔４２ａが例えば４ヵ所設けられており、この貫通孔４２ａ内には基板Ｇの側面を裏面側から、つまり基板Ｇの底縁の傾斜面を支持するための基板支持ピン４２が創設されている。この基板支持ピン４２は、加熱プレート４１の下方側に設けられた昇降機構４２ｂにより、基板支持ピン４２の先端が加熱プレート４１の表面から突没自在に構成されており、後述する搬送手段５により水平姿勢で保持された基板Ｇが、この搬送手段５と基板支持ピン４２との協働作用により加熱プレート４１の表面に載置されるように構成されている。この例では、昇降機構４２ｂにより昇降自在に構成された基板支持ピン４２が本発明の支持部材に相当する。

さらに加熱プレート４１は、当該加熱プレート４１の上方側を囲むようにして例えば蓋体４３が設けられている。一方加熱プレート４１の周囲には、加熱プレート４１の側面を囲むようにリング状の側壁部４４が設けられている。この側壁部４４の上面は例えば加熱プレート４１の上面と高さ位置が揃うように構成され、側壁部４４の上面に設けられたシール部材４４ａと蓋体４３の側壁部下面が接触し、こうして加熱プレート４１の上方側を概ね封鎖することにより、加熱プレート４１上の基板Ｇの周囲を囲む処理空間が形成されている。

前記蓋体４３は支持部４５ａを介して昇降機構４５例えばエアシリンダと連結されており、これにより例えば加熱プレート４１に基板Ｇの受け渡しを行うときの蓋体４３の側壁部下面が加熱プレート４１の上方側に位置する受け渡し位置と、この受け渡し位置の下方側であり、蓋体４３が加熱プレート４１上を覆う処理位置との間で昇降可能に形成されている。蓋体４３の中央部には、排気口４６が形成されており、この排気口４６には他端側が図示しない排気手段に接続された排気路４７の一端側が接続されている。

前記搬送手段５は、既述のように冷却部３と加熱部４との間で基板Ｇを専用に搬送する役割を果たすが、ここで基板Ｇは外部から冷却部３に受け渡され、次いで冷却部３から加熱部４に搬送されるので、搬送手段５は冷却部３から加熱部４に向かう方向を進行方向として説明する。

搬送手段５は、例えば基板Ｇの、加熱部４と対向する辺を除く３辺を冷却プレート３１の外側から囲むように設けられたコ字状のアーム部材５１を備え、このアーム部材５１から基板を保持するための複数本例えば５本の保持部５２が内側に伸び出し、この保持部５２により基板Ｇの前記３辺の底縁の傾斜面が支持されるようになっている。一方冷却プレート３１の保持部５２に対応する領域には切欠き部３５が形成されている。ここで、搬送手段５と基板支持ピン３４，４２との間で基板Ｇの受け渡しを行う際、互いに干渉しないように、保持部５２が基板を保持する領域は、前記基板支持ピン３４，４２が基板の保持する領域とは異なる領域であり、この例では保持部５２は基板Ｇの角部近傍領域を保持し、基板支持ピン３４，４２は、保持部５２が保持する領域よりも内側の領域を保持するようになっている。

前記アーム部材５１の基端側（前記進行方向の後方側）は支持体５３にて支持されており、この支持体５３の一方側例えば搬出入口２１から遠い側は昇降機構５４例えばエアシリンダに接続され、これによりアーム部材５１が基板Ｇの搬送を行う、冷却プレート３１や加熱プレート４１の上方側であって、受け渡し位置にあるカバー体３２や蓋体４３の下方側の搬送位置と、冷却プレート３１や加熱プレート４１の表面よりも下方側であって、基板Ｇを加熱プレート４１や冷却プレート３１に受け渡した後で、次の搬送を待機する待機位置との間で昇降自在に構成されている。また前記昇降機構５４は、水平方向駆動機構５５例えばロッドレスシリンダに接続されており、これによりアーム部材５１が冷却部３１と加熱部４１との間で図２中ｘ方向に移動可能に構成されている。

こうして冷却部３から加熱部４へ基板Ｇを搬送するときには、例えば図３に示すように、先ず冷却部３においてカバー体３２を上記受け渡し位置まで上昇させ、基板Ｇを冷却プレート３１の上方側の搬送位置にて基板支持ピン３４との協働作用によりアーム部材５１に受け渡し、加熱部４の蓋体４３を上記受け渡し位置まで上昇させた後、冷却プレート３１の上方側であって、前記受け渡し位置にあるカバー体３２の下方側の搬送領域を、加熱部４へ向けて搬送する。そして加熱部４では基板Ｇを加熱プレート４１の上方側にて搬送手段５から基板支持ピン４２に受け渡し、アーム部材５１を冷却プレート３１側に退行させてから、基板支持ピン４２を下降させることにより加熱プレート４１に基板Ｇを受け渡す。アーム部材５１は冷却プレート３１の下方側の待機位置に位置させておく。

続いて加熱プレート４１の熱供給系について説明する。加熱プレート４１の内部には、基板Ｇを加熱するための電力の供給により発熱する加熱手段である例えば抵抗発熱体からなるヒータ６が設けられている。このヒータ６は、例えば図４に示すように、四角形状のヒータモジュール６１を例えば縦横５枚ずつ網の目状に配置して構成されている。これにより基板Ｇは、加熱プレート４１の表面から僅かな隙間を介した熱伝導によって、より詳しくは突起部４１ａを介した直接伝熱、及び輻射熱も加わって加熱されることとなる。各ヒータモジュール６１は、夫々のヒータモジュール６１の温度制御領域（受け持ち領域)の温度を検出するための温度検出部６２例えば熱伝対を備えている。

前記各ヒータモジュール６１は、図１では図示の便宜上１つのヒータモジュール６１を代表して示すが、夫々電力供給部６３に接続されると共に、これら電力供給部６３には夫々制御部である温度コントローラ７が接続されており、温度コントローラ７からのヒータモジュール６１への電力供給量に対応する信号に基づいて電力供給部６３の例えばスイッチング素子のオン状態のタイミングが制御されて各ヒータモジュール６１への供給電力が制御され、以ってその発熱量が調整されるように構成されている。

温度コントローラ７に設けられた制御回路部について図５を用いて説明すると、例えば温度コントローラ７には温度設定値と温度検出部６３の温度検出値との偏差を取り出す加算部７１と、この偏差に基づいてヒータモジュール６１の加熱動作（出力）を自動制御例えばＰＩＤ制御するための、ヒータモジュール６１への電力供給量に対応する信号を電力供給部６３に出力する調節部であるＰＩＤ演算部７２と、予め設定された（固定された）出力パターンに基づいてヒータモジュール６１への電力供給量に対応する信号を出力し、ＭＶ制御する固定パターン出力部７３とを備えている。前記予め設定された出力パターンは記憶部であるメモリ７４に記憶されており、メモリ７４の出力パターンは出力部７７により読み出されるようになっている。

また７５は切り替え手段であり、この切り替え手段７５を切り替えることにより調節部７２及び固定パターン出力部７３のいずれか一方を選択して基板Ｇの加熱処理ができるように構成されている。７６は加熱プレート４１の蓋体４３が受け渡し位置まで上昇したことを例えば昇降機構４５の動作により検知して作動する接点である。ここでどのような出力パターンＰを採用し、更に出力値及び時間の具体的設定をどのようにするかは予め実験を行って決めるようにするのが好ましい。

出力パターンの出力のタイミング、つまり調節部７２によるＰＩＤ制御から固定パターン出力部７３によるＭＶ制御への切り替えのタイミングは、例えば冷却プレート３１に載置された基板Ｇが加熱プレート４１に載置されるまでの間、より詳しくは加熱プレート４１の蓋体４３が開いて（受け渡し位置まで上昇して）から所定時間後である、搬送手段５から加熱プレート４１の基板支持ピン４２に基板Ｇが受け渡されるまでの間とされる。

続いて上述の熱処理ユニットを用いて基板Ｇを加熱処理する工程について説明する。先ず切り替え手段７５をＰＩＤ演算部７２側に接続してＰＩＤ制御を行う状態とし、加熱プレート４１の温度が予定とする基板Ｇの加熱温度例えば１３０℃となるように、つまりその温度に対応する温度に加熱プレート４１が維持されるようにヒータモジュール６１により加熱プレート４１を加熱し、温度検出部６２の検出温度が設定温度と一致するように各ヒータモジュール６１の出力をＰＩＤ制御する。なおこの時点では冷却プレート３１のカバー体３２、加熱プレート４１の蓋体４３は夫々冷却プレート３１や加熱プレート４１を覆う処理位置に位置している。

続いてゲートシャッタ２１を開き、冷却プレート３１のカバー体３２を上昇させ、冷却プレート３１の基板支持ピン３４を上昇させる。次いで図示しない基板搬送手段を搬出入口２１に進入させ、冷却プレート３１の上方側にて、前段の工程でその表面にレジスト液が塗布された基板Ｇを処理容器２内に搬入する。そして基板Ｇを基板支持ピン３４上に受け渡し、前記基板搬送手段を搬出入口２１から退出させる。この後ゲートシャッタ２２を閉じ、基板支持ピン３４を下降させて基板Ｇを冷却プレート３１上に受け渡し、カバー体３２を処理位置まで下降させて、所定時間例えば１００秒程度基板Ｇの冷却処理を行う。基板Ｇは例えば温度が２３℃に設定された冷却プレート３１に所定時間載置されることにより、基板温度が面内に亘って揃い、安定した状態になる。

続いてカバー体３２を受け渡し位置まで上昇させ、加熱プレート４１の蓋体４３を受け渡し位置まで上昇させる。そして搬送手段５を上昇させると共に、基板支持ピン３４を上昇させ、基板Ｇを基板支持ピン３４を介して搬送手段５に受け渡し、この搬送手段５により加熱プレート４１の上方側まで基板Ｇを搬送する。

次いで加熱プレート４１の基板支持ピン４２を上昇させ、搬送手段５から当該基板支持ピン４２に基板Ｇを受け渡し、搬送手段５は冷却プレート３１側へ退行させて、待機位置まで下降させる。そして冷却部３ではカバー体３２を処理位置まで下降させて、カバー体３２により冷却プレート３１を覆い、加熱部４では基板支持ピン４２を下降させて基板Ｇを加熱プレート４１へ受け渡し、蓋体４３を処理位置まで下降させて、所定時間例えば６００秒程度、所定の熱処理を行う。

熱処理後、加熱部４では蓋体４３を受け渡し位置まで上昇させて、基板支持ピン４２を上昇させ、一方冷却部３ではカバー体３２を受け渡し位置まで上昇させる。そして搬送手段５を搬送位置まで上昇させて加熱プレート４１側へ進行させ、基板Ｇを基板支持ピン４２を介して搬送手段５へ受け渡す。次いで搬送手段５を冷却プレート３１側へ退行させ、基板支持ピン３４を介して冷却プレート３１へ基板Ｇを受け渡す。そして搬送手段５を待機位置まで下降させると共に、蓋体４３とカバー体３２とを処理位置まで下降させて、加熱プレート４１及び冷却プレート３１をこれら蓋体４３、カバー体３２により囲んだ状態で、所定時間例えば６００秒程度、所定の冷却処理を行う。次いでカバー体３２を受け渡し位置まで上昇させ、ゲートシャッタ２２を開いて基板支持ピン３４を介して前記基板搬送手段に対して処理済みの基板Ｇを受け渡す。

この際、加熱プレート４１の温度制御については、加熱プレート４１の蓋体４３が開いて（受け渡し位置まで上昇して）、昇降機構４５が所定の位置で停止すると接点７６がオンとなり、オンしてから予め設定された所定時間経過後、切り替え手段７５が固定パターン出力部７３側に切り替わると共に、出力部７７がメモリ７４内の出力パターンを読み出して各ヒータモジュール６１の電力供給部６３に出力する。

しかる後、例えば基板Ｇに予め設定された出力パターンに対応するヒータモジュール６１への電力供給量に対応する信号が出力された後、切り替え手段７５によりＭＶ制御側からＰＩＤ制御側へ戻され、そして温度検出部６２の温度検出値が設定温度になるように各ヒータモジュール６１の出力がＰＩＤ制御され、基板Ｇの温度が目標温度で安定し、所定時間べーク処理が行われる。

ここで上述の加熱処理時における基板Ｇ及び加熱プレート４１温度の変化の様子について図６を用いて説明する。先ず基板Ｇが搬入される前では、加熱プレート４１はＰＩＤ制御により所定の温度例えば１３０℃に保持されており、冷却プレート３１、基板Ｇは例えば熱処理ユニットが設置されたクリーンルームの温度例えば２３℃程度となっている。そして時刻ｔ１において基板Ｇが冷却プレート３１に載置されて所定の冷却処理が開始された後、時刻ｔ２において冷却プレート３１のカバー体３２と加熱プレート４１の蓋体４３とを開き（上昇させ）、時刻ｔ２から予め設定された時間が経過した後、時刻ｔ３にてＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替える。

ここで時刻ｔ３は、冷却プレート３１に載置された基板Ｇを加熱プレート４１に載置する前、つまり基板Ｇを加熱プレート４１に載置する時点から予め設定された時間前であって、搬送手段５から基板支持ピン４２に基板Ｇを受け渡す前に相当する。即ち基板支持ピン４２上に基板Ｇを保持させて加熱プレート４１上で待機させると基板Ｇが加熱プレート４１の熱影響を受け、基板温度の面内分布が悪化してしまうため、これを避けるために基板支持ピン４２に搬送手段５から基板Ｇが受け渡すと、直ちに基板支持ピン４２を下降させて加熱プレート４１に基板Ｇを受け渡している。このため基板Ｇを加熱プレート４１に載置するタイミングは、基板Ｇを基板支持ピン４２に受け渡すタイミングとほぼ同じであるので、本発明でいう「基板Ｇを加熱プレート４１に載置する前」は、「基板Ｇを基板支持ピン４２に受け渡す前」とほぼ同じ時期を意味している。

具体的には、ＰＩＤ制御からＭＶ制御への切り替えのタイミングは、例えば加熱プレート４１の温度が９０℃〜１４０℃であるときには、基板支持ピン４１が下降して基板Ｇが加熱プレート４１に載置される時点から所定時間例えば１０秒〜１５秒前である。

そして時刻ｔ３から予め設定された時間が経過した後、時刻ｔ４にて加熱プレート４１に基板Ｇを載置する。ここで基板Ｇを載置するとは、加熱プレート４１の基板支持ピン４２を下降させて加熱プレート４１上に基板Ｇを受け渡した時点をいう。この後時刻ｔ４にて加熱プレート４１に基板Ｇが載置された後所定のタイミングで、時刻ｔ５にてＭＶ制御からＰＩＤ制御に切り替える。ここで時刻ｔ５は、時刻ｔ３にて開始されるＭＶ制御の固定パターンの出力が終了した時点である。

ここで基板Ｇが加熱プレート４１に載置された後のＭＶ制御からＰＩＤ制御に切り替わる所定のタイミングとは、基板Ｇが加熱プレート４１に載置されたことにより、加熱プレート４１の温度が一旦下がり、その後上昇して温度目標値に近づいたタイミングであり、例えば温度目標値に対して±４％以内の温度まで近づいたタイミングである。具体的には、ＭＶ制御からＰＩＤ制御に切り替わるタイミングは、例えば加熱プレート４１の温度が９０℃〜１４０℃であるときには、基板Ｇが加熱プレート４１に載置されてから所定時間例えば１００秒〜２００秒経過後である。

ここでＭＶ制御では、時刻ｔ３のＰＩＤ制御からの切り替え時には、先ず加熱プレート４１の周縁領域を加熱するヒータモジュール６１の出力を、中央領域を加熱するヒータモジュール６１の出力よりも小さくし、時刻ｔ４にて基板Ｇが加熱プレート４１に載置された時点においては、中央領域を加熱するヒータモジュール６１の出力を周縁領域を加熱するヒータモジュール６１よりも大きくしたまま、全体的に出力をさらに小さくする。次いで中央領域を加熱するヒータモジュール６１の出力を周縁領域を加熱するヒータモジュール６１よりも大きくしたまま、全体的に出力を徐々に大きくしていく。

この場合例えば、中央領域を加熱するヒータモジュール６１の出力を周縁領域を加熱するヒータモジュール６１よりも大きくするとは、中央領域を加熱するヒータモジュール６１の電力供給量を、周縁領域を加熱するヒータモジュール６１の電力供給量よりも大きくすることや、ヒータ６は各ヒータモジュール６１に分割されているので、中央領域のヒータモジュール６１を先に、周縁領域のヒータモジュール６１を後から夫々電力供給し、中央領域のヒータモジュール６１から周縁領域のヒータモジュール６１よりも先に出力させることが含まれる。

そして例えば基板Ｇが加熱プレート４１に載置されてから例えばタイマで計測される所定時間が経過すると、切り替え手段７５によりＰＩＤ演算部７２側に切り替えられてＰＩＤ制御に戻され、温度検出部６２の温度検出値が設定温度になるように電力供給部６３の出力が制御されてヒータモジュール６１の発熱量が調整され、基板Ｇの温度が目標温度に安定して維持される。この結果、図６に実線にて示すように、加熱プレート４１の温度は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までほぼ一定になり、時刻ｔ４から時刻ｔ５では、一旦下降した後、徐々に上昇していき時刻ｔ５からはＰＩＤ制御により目標温度に維持される。

つまり加熱プレート４１の蓋体４３が開いた時点では、加熱プレート４１はＰＩＤ制御されているので、前記蓋体４３が開いて放熱により加熱プレート４１の温度が低下すると、より詳しくは周縁領域の温度が中央領域よりも低下すると、この温度低下に基づいてＰＩＤ制御によって前記周縁領域の温度を急激に復帰させようとする。このため本発明では、基板Ｇが加熱プレート４１に載置される前に、早めにＭＶ制御に切り替え、蓋体４３を開いてからＰＩＤ制御により高くなってしまった周縁領域の温度をＭＶ制御により目標温度に近づけようとしている。

即ち時刻ｔ３のＰＩＤ制御からＭＶ制御への切り替わり時には、ＭＶ制御では周縁領域の出力を低くし、一方中央領域の出力を高くして、周縁領域よりも中央領域のヒータモジュール６１の方が温度が高くなるように電力供給量を制御しているので、ＰＩＤ制御により中央領域より温度が高くなってしまった周縁領域では、ＭＶ制御では中央領域よりも低い温度で加熱され、ＰＩＤ制御により周縁領域より温度が低くなってしまった中央領域では、ＭＶ制御では周縁領域よりも高い温度で加熱され、結果として加熱プレート４１面内の温度分布を揃えることができる。

さらに時刻ｔ４にて基板Ｇが加熱プレート４１に載置されたときには、周縁領域よりも中央領域の方が出力が大きい状態で、さらに全体的に出力を低下させる。これにより加熱プレート４１に基板Ｇを載置した瞬間には、加熱プレート４１の熱が基板Ｇに奪われ、加熱プレート４１の温度が急激に下がるが、ここで急激にヒータモジュール６１の出力を大きくすると温度変化が大きくなり過ぎるので、これを抑えるため、時刻ｔ４ではヒータモジュール６１の出力を低下させ、その後徐々に出力を大きくすることにより、加熱プレート４１の温度を緩やかに上昇させることができ、膜厚への悪影響を抑えることができる。

ここで図６に点線で示す従来の制御方法では、時刻ｔ４、つまり基板Ｇが加熱プレート４１に載置されたときにＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替えていたので、これにより時刻ｔ３から時刻ｔ４にて急激に温度が上昇してしまう。これは、加熱プレート４１の蓋体４３が開いて加熱プレート４１の周縁領域の温度が中央領域よりも低下すると、この温度低下に基づいてＰＩＤ制御によって前記周縁領域の温度を急激に復帰させようとするからである。この後は時刻ｔ４にてＭＶ制御により、時刻ｔ３から時刻ｔ４の急激な温度上昇を元に戻すために急激に下降させ、時刻ｔ５でＰＩＤ制御に切り替わることにより、目標温度に維持されるが、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間の急激な温度上昇が、基板の温度分布に悪影響を及ぼし、結果として膜厚の面内均一性が悪化してしまう。

このように図６は加熱プレート４１温度の傾向を示すものであるが、実際に基板周縁付近と中央付近とを、複数の測定センサが付いた温度測定基板で測定した。このときに加熱プレートを１４０℃に加熱し、時刻ｔ３を加熱プレート４１に基板Ｇを載置する時点から例えば１０秒〜２０秒前の時点に設定して、このタイミングでＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替えて加熱処理を行ったところ、昇温中の温度（過渡）分布は１℃程度であった。一方同様に時刻ｔ４（加熱プレート４１に基板を載置した時点）にてＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替えて、加熱処理を行ったところ、昇温中の温度（過渡）分布は２℃程度であり、加熱プレート４１に基板Ｇを載置する時点よりも前にＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替えることにより、昇温時の面内温度均一性が向上することが認められた。

このように本発明では、基板搬入時の外乱による調節部の制御動作を補償するために、つまり蓋体４３が開いたことによる加熱プレート４１の周縁領域の温度の低下に基づいて、ＰＩＤ制御により加熱プレート４１の周縁領域の温度が設定値よりも高くなった分を下げるのに必要な時間だけ、加熱プレート４１に基板Ｇを載置する時点よりもＭＶ制御への切り替わり時点を早めているので、蓋体４３が開くことにより温度が低下した加熱プレート４１の温度を素早く元の温度に復帰させることができ、その結果、基板に対して高精度な熱処理を短時間で行うことができる。この際、従来のＭＶ制御への切り替わり時におけるような、膜厚に悪影響を与える急激な温度上昇が抑えられ、加熱プレート４１の温度の面内均一性を高めることができる。

ここでＭＶ制御に切り替えるタイミングは、例えば加熱プレート４１の蓋体４３を開けることによる、加熱プレート４１の周縁領域の温度の低下の程度が２℃程度であり、この温度低下に基づくＰＩＤ制御で加熱プレート４１に基板Ｇを載置するときまでに３℃上がるとし、これを元の温度に復帰させるために例えば１０秒±２秒程度かかるとすると、この時間に相当する分、加熱プレート４１に基板Ｇを載置する時点から前の時である。実際には、上述の装置を用いてテスト基板の処理を行い、加熱プレート４１の蓋体４３を開けたときの加熱プレート４１の周縁領域の温度の低下量や、これに基づくＰＩＤ制御による加熱プレート４１の温度の上昇量を検出し、これにより加熱プレート４１の温度を高い面内均一性で昇温させるためには、ＭＶ制御の開始時期を加熱プレート４１に基板Ｇを載置するときからどの程度早めるかや、どの程度の出力でどの位の間、各ヒータモジュール６１に電力供給するかを試行錯誤して見出し、こうして得られたＭＶ制御の開始時期のタイミングや出力パターンをメモリ７４に格納する。

この際ヒータモジュール６１に対して夫々作成した出力パターンを用いることにより、各ヒータモジュール６１の受け持ち領域に見合った昇温制御ができ、基板Ｇの面内での温度のばらつきが抑えられ、結果として均一な加熱処理を行うことができ、この例では基板Ｇの面内で厚みが均一な塗布膜を形成することができる。またこのように出力パターンに基づいてヒータモジュール６１への出力を制御する構成とすることにより、出力パターン形状を変えることで、加熱プレートの昇温パターンを調節することができる。

また本発明では、共通の処理容器２内に冷却部３と加熱部４とを設け、これら冷却部３と加熱部４との間にて基板Ｇを専用の搬送手段５により搬送しているので、冷却部３から加熱部４への基板Ｇの搬送時間が基板搬送手段の使用状態に関わらず一定になり、ＭＶ制御の開始時間を揃えることができて、搬送時間の違いがもたらす基板Ｇの温度分布の悪化を抑えることができる。

またこの際、外部の基板搬送手段と冷却部３との間で基板Ｇの受け渡しを行うことにより、熱処理開始前に基板Ｇを冷却部３に載置して、当該基板Ｇの温度を、基板面内に亘って揃え、安定させることができる。一方加熱部４では、基板Ｇが冷却部３または搬送手段５に載置されている間に、つまり基板Ｇが加熱プレート４１に置かれる前から当該加熱プレート４１の温度制御を行うことが可能になるので、加熱プレート４１による加熱時の温度分布の面内均一性が向上する。

仮に冷却プレート３１を設けない構成について考えてみると、蓋体４３を開けてから、基板搬送手段に基板Ｇを保持させた状態でＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替えることにより、加熱プレート４１の周縁領域の急激な温度上昇を抑えることはできるが、このようにすると前記基板搬送手段の搬送効率が極めて悪くなってしまう。また加熱プレート４１の基板支持ピン４２により、加熱プレート４１の上方側で基板Ｇを保持し、この状態でＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替える構成も考えられるが、この場合には加熱プレート４１から基板Ｇに熱が移動してしまい、基板Ｇが不均一に加熱がされてしまう。ここでマスク基板は厚さが大きく熱容量が大きいので、一旦周縁領域が中央領域より温度が高い温度分布になってしまうと、面何に亘って均一な温度分布には復帰しにくく、本発明を適用する効果が大きい。

また共通の処理容器２内に加熱部４と冷却部３とを設けるのではなく、加熱部４と冷却部３とを別個に設け、冷却部３から加熱部４へ基板搬送手段により基板を搬送する構成では、基板搬送手段の使用状態により、冷却部３から加熱部４への基板Ｇの搬送時間にずれが生じ易く、これにより結果として基板Ｇの温度分布が悪化してしまう。

さらに冷却プレートと加熱プレートとを同一の処理容器内に配置し、冷却プレート自体により加熱プレートに基板Ｇを搬送する構成のユニットも知られているが、このように冷却プレートが基板Ｇの搬送手段を兼用するタイプでは、冷却プレートから加熱プレートに基板Ｇを受け渡すときに、冷却プレートが加熱プレートの上方側を通過し、このときに加熱プレートから冷却プレートに熱が移動してしまうので、冷却プレートの温度が変化しやすく、冷却プレート自体の温度精度が低い。既述のようにマスク基板は厚みが大きく、熱容量が大きいので、温度に精度が要求され、このような装置はマスク基板の熱処理用の装置としては適さず、本発明のように冷却プレート３１と搬送手段５とが別個に設けられており、冷却プレート３１が一定の温度に維持された構成が好ましい。

以上のように本発明では、冷却プレート３１に載置された基板Ｇを加熱プレート４１に載置する間の任意の点でＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替え、ＭＶ制御をスタートさせることが可能なため、メモリ７４内に、基板Ｇを処理するときの種別毎に、この処理の種別と、ＰＩＤ制御とＭＶ制御との間の制御出力の切り替えのタイミングとを対応付けたデータを作成して記憶させておき、選択手段をなす例えば上位のコンピュータから指定された処理の種別に応じて前記メモリ７４からＰＩＤ制御とＭＶ制御との制御出力の切り替えのタイミングを選択して読み出し、これに基づいてＰＩＤ制御とＭＶ制御との切り替えを行うようにしてもよい。ここで処理の種別としては、プロセス温度（目標温度）や、基板の種類、レジスト種、膜厚、加熱プレートの種類等が挙げられる。こうして処理に応じて適切なタイミングにてＰＩＤ制御からＭＶ制御へ切り替えることによって、膜厚の面内均一性の良い加熱処理を行うことができる。

ここで出力パターンやＰＩＤ制御とＭＶ制御の切り替えのタイミングの設定及び書き換えは、この例では図１、５に示すように全体を制御する制御部の内部に設けられるデータ設定部７０を用いて行われる。このデータ設定部７０は各温度コントローラ７に接続される上位コンピュータであってもよいが、例えばノートパソコンなどのハンディタイプのコンピュータを用いるようにすれば、現場での設定作業を行い易い。

続いて本発明の熱処理ユニットの他の例について図７により説明する。この実施の形態は、冷却部３と加熱部４とを共通の処理容器８内に上下に配置した例であり、この例では、処理容器８内が例えば３つの領域に分割されて、第１の処理領域８１には冷却部３が設けられ、第１の処理領域８１の下部に設けられた第２の処理領域８２には加熱部４が設けられ、第１の処理領域８１と第２の処理領域８２とに隣接する領域は、搬送手段８０が設けられた搬送領域８３として構成されている。

前記第１の処理領域８１と第２の処理領域８２の搬送領域８３に接続する壁部には夫々基板Ｇの搬出入口８４，８５が形成され、この搬出入口８４，８５を介して搬送手段８０により夫々の処理領域に基板Ｇが搬送される。冷却部３や加熱部４は上述の実施の形態と同様に構成されており、搬送手段８０は、上述の搬送手段５のアーム部材５１と同様に構成されたアーム部材８６が昇降機構８７により昇降自在、ガイドレール８８に沿って、各処理領域８１，８２に進入して、冷却プレート３１や加熱プレート４１に基板Ｇを受け渡す位置と搬送領域８３内の位置との間で進退自在に構成されている。

このような熱処理ユニットでは、搬送領域８３に形成された図示しない搬出入口により外部から搬送手段８０に基板Ｇが受け渡され、次いで基板Ｇは搬送手段８０により第１の処理領域８１の冷却プレート３１に受け渡されて、所定の冷却処理が行われる。次いで基板Ｇは搬送手段８０により第１の処理領域８１から搬送領域８３を介して第２の処理領域８２に搬送され、加熱プレート４１に受け渡されて、所定の熱処理が行われる。続いて基板Ｇは搬送手段８０により再び第２の処理領域８２から搬送領域８３を介して第１の処理領域８２に搬送され、冷却プレート３１にて所定の冷却処理が行われた後、搬送手段８０を介して装置外部へ搬出される。また加熱プレート４１により所定の熱処理が行われた基板Ｇを搬送手段８０により搬送領域８３に搬送し、このまま装置外部へ搬出してもよい。 この熱処理ユニットにおいても、基板搬入時の外乱つまり加熱プレート４１の蓋体４３を開くことにより、加熱プレート４１の周縁領域の温度が低下してしまうので、前記蓋体４３が開いてから所定時間経過後である冷却プレート３１から加熱プレート４１への基板Ｇの搬送途中にてＰＩＤ制御からＭＶ制御に切り替え、次いで所定時間経過後である加熱プレート４１へ基板Ｇを載置した後で、ＭＶ制御からＰＩＤ制御に切り替えることにより、加熱プレート４１の温度を高い面内均一性を維持した状態で加熱することができ、面内均一性の高い熱処理を行うことができる。

なおこの例では、冷却部３と加熱部４とは異なる処理領域８１，８２に配置され、熱的に分離されているので、冷却プレート３１が加熱プレート４１の熱影響を受けることが少ないため、冷却プレート３１にカバー体３２を設けない構成としてもよい。
最後に本発明の熱処理ユニットをユニット化して組み込んだ、基板処理システムの一例について図８を参照しながら説明する。この例では本発明の熱処理ユニットは、露光後かつ現像前の加熱処理を行うユニットとして用いられている。図中９１は、複数枚の未処理の基板Ｇ１を収納したキャリアＣ１を装置に搬入するための搬入用キャリアステージであり、このステージ９１に隣接して、複数枚の処理済みの基板Ｇ２を収納したキャリアＣ２を装置から搬出するための、搬出用キャリアステージ９２が設けられている。

これら搬入用キャリアステージ９１と搬出用キャリアステージ９２は、基板の搬送領域９３に接続されており、さらに搬送領域９３には、基板の冷却処理を行う冷却ユニット９４と、本発明の熱処理ユニット９５と、露光装置９６の搬入ステージ９６Ａと搬出ステージ９６Ｂとが接続されている。これら搬入用キャリアステージ９１、搬出用キャリアステージ９２、冷却ユニット９４、熱処理ユニット９５、露光装置９６の搬入ステージ９６Ａと搬出ステージ９６Ｂとには、搬送領域に設けられ、昇降自在、鉛直軸まわりに回転自在、進退自在に構成された基板搬送手段９７がアクセスされるように構成されている。この例では、本発明の熱処理ユニット９５としては、上述の図１，図７に示す構成の熱処理ユニットが組み込まれるが、この際熱処理ユニット９５の処理容器２、８は基板処理システムの壁部により構成されている。

このシステムの基板Ｇの流れについて説明する。先ず外部から前工程にてレジスト液が塗布された基板Ｇ１が収納されたキャリアＣ１が搬入用キャリアステージ９１に置かれると、基板搬送手段９７により、この基板Ｇ１は冷却ユニット９４→露光装置９６の搬入ステージ９６Ａの順序で搬送され、露光装置９６にて所定の露光処理が行われる。次いで露光処理後の基板Ｇは、基板搬送手段９７により露光装置９６の搬出ステージ９６Ｂを介して熱処理ユニット９５に搬送され、ここで露光後かつ現像前の熱処理と、この熱処理後の冷却処理とを行った後、基板搬送手段９７により搬出用キャリアステージ９２を介して、次工程の現像処理を行う装置に搬送される。

この基板処理システムは、レジスト液が塗布された基板に対して露光前の冷却処理や、露光後かつ現像前の熱処理を専門に行うところであるが、マスク基板に化学増幅型のレジストが塗布されている場合には、熱処理ユニット９５にて行われる露光後の熱処理と冷却処理により、化学増幅型のレジストの酸の増殖が停止していれば、現像まで搬送時間がかかっても問題がない。

ここでマスク基板Ｇは大きいので、このようなレジスト液の塗布後の基板Ｇに対して、露光処理前の冷却処理と、露光処理後かつ現像処理前の熱処理と冷却処理とを専用に行うためのシステムは、レジストの塗布処理、現像処理、これらの処理の前後に基板Ｇの冷却処理や加熱処理等を行う処理ユニットを１台の装置に多数組み込んだ装置に比べて、装置や占有面積を小さくすることができるので有効である。この基板処理システムでは、複数個の熱処理ユニット９５を多段に積層して配置するようにしてもよい。

このように熱処理ユニットを、基板処理システムに複数個設置した場合には、各ユニットに共通の出力パターンを割り当てることができるので、初期設定の手間を省くことでき、更には各ユニット間で微妙にアセンブリが異なるなど、ハード構成上に差異が生じたり、或いは基板Ｇ上の気流の状態が同じでなかったとしても、各ユニット毎に出力パターンを微調整することにより、各ユニット間での処理のばらつきも抑えられる。

以上において本発明は、基板搬入時の外乱としては、加熱プレートの蓋体を開いたことによる加熱プレートの周縁領域の温度低下や、加熱プレートが設けられた処理容器の搬出入口を開いたことによる加熱プレートの周縁領域の温度低下が含まれる。またこのような基板搬入時の外乱により加熱プレート４１全体の温度が低下するような装置では、ヒータ６が分割されていない場合でも適用がある。つまりこのような場合には、加熱プレートに基板を載置する前に、加熱プレートから放熱が起こり、加熱プレートの温度が低下してしまう。前記調節部により、これを復帰させようとして加熱プレートの温度を高める制御を基板が加熱プレートに載置されるまで続けると、今度は加熱プレートの温度が高くなり過ぎてしまう。このため基板を冷却プレートから加熱プレートに搬送する間に、調節部による制御から固定パターン出力部による制御に切り替えて、予め設定された固定の出力パターンにより、調節部による制御により高くなってしまった加熱プレートの温度を元の温度に近づけ、この後固定パターン出力部による制御から調節部による制御に切り替えることにより、加熱プレートの温度を素早く復帰させることができ、かつ速やかに温度を安定させることができて、高精度な加熱処理を短時間で行うことができるという利点がある。

またヒータ６が、図３のように、多数のヒータモジュールに分割される構成の他に、図９に示すように、加熱プレート４１の周縁領域を加熱するヒータモジュールＨ１と、中央領域を加熱するヒータモジュールＨ２とに分割されている場合にも適用できる。またＭＶ制御の際には、各ヒータモジュール６１を異なる出力パターンで制御するようにしてもよいし、各ヒータモジュール６１を共通の出力パターンで制御する構成としてもよい。

さらに本発明では、外部からの基板、例えば露光処理後の基板を冷却プレートの上方側で搬送手段に直接受け渡し、次いで搬送手段により加熱プレートに搬送して加熱プレートに載置し、加熱プレートにより基板に対して所定の加熱処理を行い、次いで搬送手段により基板を加熱プレートから冷却プレートに搬送して、冷却プレートにて基板に所定の冷却処理を行ない、この基板を外部の基板搬送手段に、冷却プレートから直接、又は冷却プレートから搬送手段を介して受け渡すようにしてもよい。この場合には、搬送手段が外部の基板搬送手段から基板を受け取って加熱プレートに載置される前に、ＰＩＤ制御からＭＶ制御への切り替えが行われる。この場合であっても、基板が搬送手段から加熱プレートの基板支持ピンに受け渡されるまでの間に、さらに詳しくは加熱プレートの蓋体が開いてから基板が基板支持ピンに載置されるまでの間に、ＰＩＤ制御からＭＶ制御への切り替えが行われる。

この場合には、搬送アームに基板を保持させた状態で所定時間待機させ、このときにＰＩＤ制御からＭＶ制御への切り替えが行われるので、その間に基板の温度が装置内温度に近づき、これにより基板を加熱プレートに載置したときに、加熱プレートの急激な温度低下が抑えられるので、加熱プレートの温度を目標とするプロセス温度に短時間で安定させることができ、高精度な熱処理を短時間で行うことができる。

この際、本発明では、冷却プレートを設けない構成とし、搬送手段により外部から基板を受け取り、次いでこの基板を搬送手段により加熱プレートに搬送し、当該加熱プレートにて所定の熱処理を行った後、加熱プレート上の基板を搬送手段が受け取り、次いで当該処理後の基板を外部の基板搬送手段に搬送手段から受け渡すようにしてもよい。また搬送手段が冷却プレートを兼用する構成としてもよい。

また本発明においては、基板Ｇに対して行われる熱処理は塗布液を塗布した基板Ｇを加熱する処理に限られず、上述のレジスト液の塗布後の加熱処理や、化学増幅型レジストの露光後かつ現像前の加熱処理であってもよいし、例えば層間絶縁膜、デバイスの保護膜をなす絶縁膜の加熱処理（べーク処理）であってもよい。更には本発明においては、基板Ｇはマスク基板に限られず例えば半導体ウエハ、ＬＣＤ基板の熱処理にも適用できる。

本発明に係る熱処理装置の実施の形態を示す断面図である。 前記熱処理装置を示す平面図である。 前記熱処理装置を示す断面図である。 前記熱処理装置に設けられる加熱プレート４１と、ヒータ６とを示す平面図である。 前記熱処理装置の加熱手段の制御部の制御回路を示す説明図である。 前記熱処理装置で加熱処理される基板の温度変化の様子を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る熱処理装置を示す説明図である。 前記熱処理装置を組み込んだ基板処理システムを示す平面図である。 前記熱処理装置に設けられるヒータの他の例を示す平面図である。 従来の加熱装置を示す説明図である。

符号の説明

Ｇ，Ｇ１，Ｇ２ 基板
Ｃ１，Ｃ２ キャリア
２ 処理容器
２１ 搬出入口
２２ ゲートシャッタ
３ 冷却部
３１ 冷却プレート
３２ カバー体
３４ 基板支持ピン
４ 加熱部
４１ 加熱プレート
４２ 基板支持ピン
４３ 蓋体
５ 搬送手段
５１ アーム部材
５２ 保持部
５４ 昇降機構
５５ 水平方向駆動機構
６ ヒータ
６１ ヒータモジュール
６２ 温度検出部
６３ 電力供給部
７ 温度コントローラ
７０ データ設定部
７２ ＰＩＤ制御
７３ 固定パターン出力部
７５ 切り替え手段
８ 処理容器
８０ 搬送手段
８１ 第１の処理領域
８２ 第２の処理領域
８３ 搬送領域

Claims (18)

1. 電力の供給により発熱する加熱手段により加熱され、その表面に載置された基板に対して所定の熱処理を行う加熱プレートと、
   外部から搬入された基板が載置される冷却プレートと、
   この冷却プレートと加熱プレートとの間で基板を専用に搬送する専用の搬送手段と、
   前記加熱プレートの温度を検出する温度検出部と、
   温度検出部の温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する調節部と、
   予め設定された出力パターンに基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を出力する固定パターン出力部と、
   基板が冷却プレートに載置されてから加熱プレートに載置されるまでの間に、基板の搬入時の外乱による調節部の制御動作を補償するために、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替え、基板が加熱プレートに載置された後、所定のタイミングで制御出力を固定パターン出力部から調節部に切り替える切り替え手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. 電力の供給により発熱する加熱手段により加熱され、その表面に載置された基板に対して所定の熱処理を行う加熱プレートと、
   外部から搬入された基板を受け取り、前記加熱プレートに基板を専用に搬送する専用の搬送手段と、
   前記加熱プレートの温度を検出する温度検出部と、
   温度検出部の温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する調節部と、
   予め設定された出力パターンに基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を出力する固定パターン出力部と、
   基板が搬送手段に載置されてから、当該搬送手段により加熱プレートに搬送し、当該加熱プレートに載置されるまでの間に、基板の搬入時の外乱による調節部の制御動作を補償するために、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替え、基板が加熱プレートに載置された後、所定のタイミングで制御出力を固定パターン出力部から調節部に切り替える切り替え手段と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
3. 基板に対して所定の冷却処理を行う冷却プレートを備え、前記搬送手段は、この冷却プレートと加熱プレートとの間で基板を専用に搬送することを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
4. 前記搬送手段は、基板に対して所定の冷却処理を行う冷却プレートを兼用することを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
5. 加熱プレートの上方位置で基板を受け取り、下降して加熱プレート上に基板を載せる昇降自在な支持部材を備え、前記切り替え手段は、基板が冷却プレートに載置されてから前記支持部材に受け渡されるまでの間に、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替えることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
6. 加熱プレートの上方位置で基板を受け取り、下降して加熱プレート上に基板を載せる昇降自在な支持部材を備え、前記切り替え手段は、基板が搬送手段に載置されてから前記支持部材に受け渡されるまでの間に、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一に記載の熱処理装置。
7. 前記加熱プレートは、この加熱プレートの上部空間を覆う蓋体を備え、前記切り替え手段は、前記蓋体を開いてから基板が前記支持部材に載置されるまでの間に、制御出力を調節部から固定パターン出力部に切り替えることを特徴とする請求項５又は６記載の熱処理装置。
8. 加熱手段は、加熱プレートの周縁領域を加熱する部位と、加熱プレートの中央領域を加熱する部位とに分割されており、各加熱手段に対応して温度検出部、固定パターン出力部及び調節部の組が設けられることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一に記載の熱処理装置。
9. 前記出力パターンは、加熱プレートの周縁領域の温度を、中央領域の温度よりも低くするように、各加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力するものであることを特徴とする請求項８記載の熱処理装置。
10. 基板に対して行われる処理の種別と、調節部と固定パターン出力部との間の制御出力の切り替えのタイミングと、を対応付けたデータを記憶する記憶部と、前記処理の種別に応じて前記メモリから調節部と固定パターン出力部との制御出力の切り替えのタイミングを選択する選択手段と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一に記載の熱処理装置。
11. 前記加熱プレートと冷却プレートとは、共通の処理容器内に互いに水平方向に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一に記載の熱処理装置。
12. 前記加熱プレートと冷却プレートとは、共通の処理容器内に互いに上下方向に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一に記載の熱処理装置。
13. 外部から搬入された基板を冷却プレートに載置する工程と、
    基板が冷却プレートに載置されてから加熱プレートに載置されるまでの間に、加熱プレートの温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて、電力の供給により加熱プレートを加熱する加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する工程から、予め設定された出力パターンに基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を出力する工程に切り替える工程と、
    次いで基板が加熱プレートに載置された後所定のタイミングで、加熱プレートの温度を検出し、この温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する工程を開始することを特徴とする熱処理方法。
14. 外部から搬入された基板を搬送手段に載置する工程と、
    基板が搬送手段に載置されてから加熱プレートに載置されるまでの間に、加熱プレートの温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて、電力の供給により加熱プレートを加熱する加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する工程から、予め設定された出力パターンに基づいて前記加熱手段への電力供給量に対応する信号を出力する工程に切り替える工程と、
    次いで基板が加熱プレートに載置された後所定のタイミングで、加熱プレートの温度を検出し、この温度検出値と温度目標値との偏差に基づいて加熱手段への電力供給量に対応する信号を演算して出力する工程を開始することを特徴とする熱処理方法。
15. 予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力する工程は、基板が冷却プレートに載置されてから加熱プレートの上方位置で支持部材に基板が受け渡されるまでの間に行われることを特徴とする請求項１３記載の熱処理方法。
16. 予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力する工程は、基板が搬送手段冷却に載置されてから加熱プレートの上方位置で支持部材に基板が受け渡されるまでの間に行われることを特徴とする請求項１４記載の熱処理方法。
17. 前記加熱プレートは、この加熱プレートの上方側を覆う蓋体を備えており、予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力する工程は、前記蓋体を開いてから基板が支持部材に受け渡されるまでの間に行われることを特徴とする請求項１５又は１６のいずれか一に記載の熱処理方法。
18. 予め設定された出力パターンに基づいて加熱手段に電力供給量に対応する信号を出力する工程は、加熱プレートの周縁領域の温度を、中央領域の温度よりも低くするように、加熱手段に対して電力供給量に対応する信号を出力するものであることを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれか一に記載の熱処理方法。
    

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