JP2007258303A - 基板熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理基板の形状に起因した熱分布を均一にし、線幅の均一化等を図ると共に、製品歩留まりの向上を図れるようにした基板加熱処理装置を提供すること。
【解決手段】半導体ウエハＷを載置して所定温度に加熱処理する基板熱処理装置において、ウエハを載置する加熱プレート５１を、互いに間隔ｓをおいて分離されると共に、それぞれがヒータとしての電熱線５６を具備する複数の加熱ピース５５にて形成し、各加熱ピースを、ウエハの自重及び変形に追従して変位すべく可変支持手段例えばジェル状シート６０にて支持する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、基板熱処理装置に関するもので、更に詳細には、例えば塗布膜が形成された半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等の被処理基板を加熱処理する基板熱処理装置に関するものである。

一般に、半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等（以下にウエハ等という）の上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の薄膜や電極パターンを形成するために、フォトリソグラフィ技術が利用されている。このフォトリソグラフィ技術においては、ウエハ等にフォトレジストを塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パターンが形成されている。

このようなフォトリソグラフィ工程においては、レジスト塗布後の加熱処理（プリベーク）、露光後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーク）、現像処理後の加熱処理（ポストベーク）等の種々の加熱処理が施されている。

従来のこの種の加熱処理装置として、ウエハ等の裏面に直にヒータを配設することによる加熱の不均一を解決するために、ウエハ等と分割された複数のヒータ部分との間隔を制御する間隔制御手段を具備するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、別のこの種の加熱処理装置として、温度変化に対して耐久性の向上を図るために、ヒータを具備するプレートを互いに分離された複数の分割プレートにて形成するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−８７２５１号公報（特許請求の範囲、図１） 特開２００２−８３８５９号公報（特許請求の範囲、図５，図７，図１０）

しかしながら、実際に加熱処理するウエハ等において、その形状が反っているため、従来のこの種の加熱処理装置を用いて加熱処理を行った場合には、加熱処理時における加熱プレートとウエハ等の間の距離に不均一な部分が生じ、その不均一さが伝熱特性の変化を生じ、これがウエハ面内における温度分布のバラツキの要因となって例えば線幅の不均一をきたし、製品歩留まりが低下するという問題があった。

この問題は、特に、大型化の傾向にあるウエハ等の加熱処理においては重要な課題である。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、被処理基板の形状に起因した熱分布を均一にし、線幅の均一化等を図ると共に、製品歩留まりの向上を図れるようにした基板加熱処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明の基板熱処理装置は、被処理基板を載置して所定温度に加熱処理する基板熱処理装置を前提とし、 上記被処理基板を載置する加熱プレートを、互いに間隔をおいて分離されると共に、それぞれがヒータを具備する複数の加熱ピースにて形成し、 上記各加熱ピースを、上記被処理基板の自重及び変形に追従して変位すべく可変支持手段にて支持してなる、ことを特徴とする（請求項１）。

このように構成することにより、熱処理時に載置される被処理基板の自重及び変形に追従して各加熱ピースを変位させて、加熱ピースに備えられたヒータからの熱を効率よく被処理基板に伝達することができる。

この発明において、上記加熱ピースは互いに間隔をおいて分離されるものであれば、その形状は任意であっても差し支えないが、好ましくは加熱ピースを正六角形に形成する方がよい（請求項２）。

このように加熱ピースを正六角形に形成することにより、各加熱ピース間の間隔を同一にすることができる。

また、上記加熱ピースは、隣接する加熱ピースとの間においてそれぞれ等間隔位置に温度検出手段を具備する方が好ましい（請求項３）。

このように隣接する加熱ピースとの間においてそれぞれ等間隔位置に温度検出手段を設けることにより、隣接する加熱ピースの温度影響を受けることなく、各加熱ピースの温度を正確に検出することができる。

また、上記加熱ピースは、少なくとも上面開口部が加熱ピースの中心に開口する吸着保持用の吸引孔を具備する方が好ましい（請求項４）。

このように少なくとも上面開口部が加熱ピースの中心に開口する吸着保持用の吸引孔を設けることにより、各加熱ピースと被処理基板とを均等に吸着させることができる。

また、上記可変支持手段は各加熱ピースを、上記被処理基板の自重及び変形に追従して変位する必要があり、例えば、可変支持手段を、ジェル状シートや、圧縮可能な流体を封入する可撓性袋体にて形成するか、あるいは、各加熱ピースを三次元に変位自在に支持する昇降機構にて形成することができる（請求項５，６，８）。

このように可変支持手段を、ジェル状シート，圧縮可能な流体を封入する可撓性袋体，あるいは、各加熱ピースを三次元に変位自在に支持する昇降機構にて形成することにより、被処理基板の複雑な反り、例えば中央部が凸状あるいは凹状に湾曲，横断面形状が略Ｍ字状、横断面が略Ｗ字状等の変形に対して各加熱ピースを追従させることができる。

また、請求項７記載の請求項１ないし４のいずれかに記載の基板熱処理装置において、上記可変支持手段を、同心円状に間隔をおいて分離され、それぞれが可撓性袋体内に液体を封入した複数の可変支持体にて形成すると共に、可変支持体の少なくとも１つにおける封入された液体を出し入れ自在にして、可変支持体の被処理基板の載置面を他の可変支持体に対して相対的に出没可能に形成してなる、ことを特徴とする。

このように可変支持体の少なくとも１つにおける封入された液体を出し入れ自在にして、可変支持体の被処理基板の載置面を他の可変支持体に対して相対的に出没可能に形成することにより、被処理基板の変形に対する各加熱ピースの変位を積極的に行わせることができる。

また、請求項９記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の基板熱処理装置において、上記加熱ピースに備えられたヒータの温度を被処理基板の変形に追従させて制御する温度制御手段を更に具備する、ことを特徴とする。

このように構成することにより、温度制御手段からの情報に基づいて被処理基板の変形に追従させて加熱ピースに備えられたヒータの温度を制御することができる。

この発明の基板熱処理装置は、上記のように構成することにより、熱処理時に載置される被処理基板の自重及び変形に追従して各加熱ピースを変位させて、加熱ピースに備えられたヒータからの熱を効率よく被処理基板に伝達することができるので、被処理基板の形状に起因した熱分布を均一にすることができると共に、被処理基板に塗布された塗布膜に形成された回路パターン等の複雑な線幅の補正を行うことができ、製品歩留まりの向上を図ることができる。

以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板熱処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムにおける加熱処理装置に適用した場合について説明する。

図１は、上記レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態の概略平面図、図２は、図１の正面図、図３は、図１の背面図である。

上記レジスト塗布・現像処理システムは、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）をウエハカセット１で複数枚例えば２５枚単位で外部からシステムに搬入又はシステムから搬出したり、ウエハカセット１に対してウエハＷを搬出・搬入したりするためのカセットステーション１０（搬送部）と、塗布現像工程の中で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理装置を具備する処理ステーション２０と、この処理ステーション２０と隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェース部３０とで主要部が構成されている。

上記カセットステーション１０は、図１に示すように、カセット載置台２上の突起３の位置に複数個例えば４個までの蓋付のウエハカセット１がそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション２０側に向けて水平のＸ方向に沿って一列に載置され、各ウエハカセット１に対峙して蓋開閉装置５が配設され、また、カセット配列方向（Ｘ方向）及びウエハカセット１内に垂直方向に沿って収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用ピンセット４が各ウエハカセット１に選択的に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送用ピンセット４は、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション２０側の第３の組Ｇ３の多段ユニット部に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）及びエクステンションユニット（ＥＸＴ）にも搬送できるようになっている。

上記処理ステーション２０は、図１に示すように、中心部には、移動機構２２によって垂直移動する垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２１が設けられ、この主ウエハ搬送機構２１の周りに全ての処理ユニットが１組又は複数の組に渡って多段に配置されている。この例では、５組Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４及びＧ５の多段配置構成であり、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２の多段ユニットはシステム正面側に並列され、第３の組Ｇ３の多段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の組Ｇ４の多段ユニットはインターフェース部３０に隣接して配置され、第５の組Ｇ５の多段ユニットは背部側に配置されている。

この場合、図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カップ（容器）２３内でウエハＷと現像液供給手段（図示せず）とを対峙させてレジストパターンを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）と、ウエハＷをスピンチャック（図示せず）に載置して所定の処理を行うレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）とが垂直方向の下から順に２段に重ねられている。第２の組Ｇ２も同様に、２台のレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）及び現像ユニット（ＤＥＶ）が垂直方向の下から順に２段に重ねられている。このようにレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を下段側に配置した理由は、レジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であるためである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を上段に配置することも可能である。

図３に示すように、第３の組Ｇ３では、ウエハＷをウエハ載置台２４に載置して所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット例えばウエハＷを冷却するクーリングユニット（ＣＯＬ）、ウエハＷに疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、ウエハＷの位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、ウエハＷをベークする熱処理装置を使用した４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が垂直方向の下から順に例えば８段に重ねられている。第４の組Ｇ４も同様に、オーブン型処理ユニット例えばクーリングユニット（ＣＯＬ）、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、急冷機能を有するこの発明に係る基板熱処理装置を使用した２つのチリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）及びこの発明に係る基板熱処理装置を使用した２つのホットプレートユニット（ＨＰ）が垂直方向の下から順に例えば８段に重ねられている。

上記のように処理温度の低いクーリングユニット（ＣＯＬ）、エクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いホットプレートユニット（ＨＰ）、チリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）及びアドヒージョンユニット（ＡＤ）を上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。勿論、ランダムな多段配置とすることも可能である。

なお、図１に示すように、処理ステーション２０において、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２の多段ユニット（スピナ型処理ユニット）に隣接する第３及び第４の組Ｇ３，Ｇ４の多段ユニット（オーブン型処理ユニット）の側壁の中には、それぞれダクト２５，２６が垂直方向に縦断して設けられている。これらのダクト２５，２６には、ダウンフローの清浄空気又は特別に温度調整された空気が流されるようになっている。このダクト構造によって、第３及び第４の組Ｇ３，Ｇ４のオーブン型処理ユニットで発生した熱は遮断され、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２のスピナ型処理ユニットへは及ばないようになっている。

また、この処理システムでは、主ウエハ搬送機構２１の背部側にも図１に点線で示すように第５の組Ｇ５の多段ユニットが配置できるようになっている。この第５の組Ｇ５の多段ユニットは、案内レール２７に沿って主ウエハ搬送機構２１から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の組Ｇ５の多段ユニットを設けた場合でも、ユニットをスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２１に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。

上記インターフェース部３０は、奥行き方向では処理ステーション２０と同じ寸法を有するが、幅方向では小さなサイズに作られている。このインターフェース部３０の正面部には可搬性のピックアップカセット３１と定置型のバッファカセット３２が２段に配置され、背面部には、ウエハＷの周辺部の露光及び識別マーク領域の露光を行う露光手段である周辺露光装置３３が配設され、中央部には、搬送手段であるウエハの搬送アーム３４が配設されている。この搬送アーム３４は、Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセット３１，３２及び周辺露光装置３３に搬送するように構成されている。また、搬送アーム３４は、θ方向に回転可能に構成され、処理ステーション２０側の第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）及び隣接する露光装置側のウエハ受渡し台（図示せず）にも搬送できるように構成されている。

上記のように構成される処理システムは、クリーンルーム４０内に設置されるが、更にシステム内でも効率的な垂直層流方式によって各部の清浄度を高めている。

上記のように構成されるレジスト塗布・現像処理システムにおいては、まず、カセットステーション１０において、蓋開閉装置５が作動して所定のウエハカセット１の蓋を開放する。次に、ウエハ搬送用ピンセット４がカセット載置台２上の未処理のウエハＷを収容しているカセット１にアクセスして、そのカセット１から１枚のウエハＷを取り出す。ウエハ搬送用ピンセット４は、カセット１よりウエハＷを取り出すと、処理ステーション２０側の第３の組Ｇ３の多段ユニット内に配置されているアライメントユニット（ＡＬＩＭ）まで移動し、ユニット（ＡＬＩＭ）内のウエハ載置台２４上にウエハＷを載せる。ウエハＷは、ウエハ載置台２４上でオリフラ合せ及びセンタリングを受ける。その後、主ウエハ搬送機構２１がアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に反対側からアクセスし、ウエハ載置台２４からウエハＷを受け取る。

処理ステーション２０において、主ウエハ搬送機構２１はウエハＷを最初に第３の組Ｇ３の多段ユニットに属するアドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入する。このアドヒージョンユニット（ＡＤ）内でウエハＷは疎水化処理を受ける。疎水化処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをアドヒージョンユニット（ＡＤ）から搬出して、次に第３の組Ｇ３又は第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するクーリングユニット（ＣＯＬ）へ搬入する。このクーリングユニット（ＣＯＬ）内でウエハＷはレジスト塗布処理前の設定温度例えば２３℃まで冷却される。冷却処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをクーリングユニット（ＣＯＬ）から搬出し、次に第１の組Ｇ１又は第２の組Ｇ２の多段ユニットに属するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ搬入する。このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内でウエハＷはスピンコート法によりウエハ表面に一様な膜厚でレジストを塗布する。

レジスト塗布処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から搬出し、次にホットプレートユニット（ＨＰ）内へ搬入する。ホットプレートユニット（ＨＰ）内でウエハＷは載置台上に載置され、所定温度例えば１００℃で所定時間プリベーク処理される。これによって、ウエハＷ上の塗布膜から残存溶剤を蒸発除去することができる。プリベークが終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）から搬出し、次に第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）へ搬送する。このユニット（ＥＸＴＣＯＬ）内でウエハＷは次工程すなわち周辺露光装置３３における周辺露光処理に適した温度例えば２４℃まで冷却される。この冷却後、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷを直ぐ上のエクステンションユニット（ＥＸＴ）へ搬送し、このユニット（ＥＸＴ）内の載置台（図示せず）の上にウエハＷを載置する。このエクステンションユニット（ＥＸＴ）の載置台上にウエハＷが載置されると、インターフェース部３０の搬送アーム３４が反対側からアクセスして、ウエハＷを受け取る。そして、搬送アーム３４はウエハＷをインターフェース部３０内の周辺露光装置３３へ搬入する。周辺露光装置３３において、ウエハＷ表面の周辺部の余剰レジスト膜（部）に光が照射されて周辺露光が施される。

周辺露光が終了した後、搬送アーム３４が周辺露光装置３３の筐体内からウエハＷを搬出し、隣接する露光装置側のウエハ受取り台（図示せず）へ移送する。この場合、ウエハＷは、露光装置へ渡される前に、バッファカセット３２に一時的に収納されることもある。

露光装置で全面露光が済んで、ウエハＷが露光装置側のウエハ受取り台に戻されると、インターフェース部３０の搬送アーム３４はそのウエハ受取り台へアクセスしてウエハＷを受け取り、受け取ったウエハＷを処理ステーション２０側の第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）へ搬入し、ウエハ受取り台上に載置する。この場合にも、ウエハＷは、処理ステーション２０側へ渡される前にインターフェース部３０内のバッファカセット３２に一時的に収納されることもある。

ウエハ受取り台上に載置されたウエハＷは、主ウエハ搬送機構２１により、チリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）に搬送され、フリンジの発生を防止するため、あるいは化学増幅型レジスト（ＣＡＲ）における酸触媒反応を誘起するため、例えば１２０℃で所定時間ポストエクスポージャーベーク処理が施される。

その後、ウエハＷは、第１の組Ｇ１又は第２の組Ｇ２の多段ユニットに属する現像ユニット（ＤＥＶ）に搬入される。この現像ユニット（ＤＥＶ）内では、ウエハＷ表面のレジストに現像液が満遍なく供給されて現像処理が施される。この現像処理によって、ウエハＷ表面に形成されたレジスト膜が所定の回路パターンに現像されると共に、ウエハＷの周辺部の余剰レジスト膜が除去され、更に、ウエハＷ表面に形成された（施された）アライメントマークＭの領域に付着したレジスト膜が除去される。このようにして、現像が終了すると、ウエハＷ表面にリンス液がかけられて現像液が洗い落とされる。

現像工程が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷを現像ユニット（ＤＥＶ）から搬出して、次に第３の組Ｇ３又は第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するホットプレートユニット（ＨＰ）へ搬入する。このユニット（ＨＰ）内でウエハＷは例えば１００℃で所定時間ポストベーク処理される。これによって、現像で膨潤したレジストが硬化し、耐薬品性が向上する。

ポストベークが終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）から搬出し、次にいずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）へ搬入する。ここでウエハＷが常温に戻った後、主ウエハ搬送機構２１は、次にウエハＷを第３の組Ｇ３に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）へ移送する。このエクステンションユニット（ＥＸＴ）の載置台（図示せず）上にウエハＷが載置されると、カセットステーション１０側のウエハ搬送用ピンセット４が反対側からアクセスして、ウエハＷを受け取る。そして、ウエハ搬送用ピンセット４は、受け取ったウエハＷをカセット載置台上の処理済みウエハ収容用のウエハカセット１の所定のウエハ収容溝に入れ、ウエハカセット１内に全ての処理済みのウエハＷが収納された後、蓋開閉装置５が作動して蓋を閉じて処理が完了する。

次に、上記ホットプレートユニット（ＨＰ）及びチリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）を構成するこの発明に係る基板熱処理装置について、図４ないし図１１を参照して詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板熱処理装置をポストベーク処理する基板加熱装置に適用した場合について説明する。

◎第１実施形態
図４は、この発明に係る基板熱処理装置の第１実施形態の加熱処理状態を示す断面図、図５は、図４の要部を示す概略平面図である。

上記基板熱処理装置５０は、図４及び図５に示すように、熱処理ユニットのケーシング（図示せず）内に、表面に塗布膜であるレジスト膜が形成されたウエハＷを載置し加熱する加熱プレート５１と、加熱プレート５１を変位可能に支持する可変支持手段例えばジェル状シート６０と、加熱プレート５１及びジェル状シート６０の外周及び下部側を包囲するサポートリング５２と、サポートリング５２の上方開口部を覆い、サポートリング５２と協働して処理室５３を形成する蓋体５４と、を具備している。

上記加熱プレート５１は、互いに間隔ｓをおいて分離される複数例えば１９個の加熱ピース５５にて形成されている。この場合、加熱ピース５５は、図５ないし図７に示すように、正六角形状に形成されており、その裏面側にはヒータである電熱線５６が渦状に配線されている。また、加熱ピース５５には、裏面の中心部に温度検出手段である温度センサ５７が設けられており、この温度センサ５７によって隣接する加熱ピース５５の温度に影響を受けることなく、加熱ピース５５の中心部の温度が検出可能になっている。また、加熱ピース５５には、上面開口部が加熱ピース５５の中心部に位置し、下面開口部が加熱ピース５５の中心部からずれた温度センサ５７の近傍部位に位置する吸着保持用の吸引孔５８が設けられている（図７参照）。

上記のように形成される加熱ピース５５は、例えば、一辺の長さが４２．１４７ｍｍ，厚さが３〜５ｍｍに形成されている。また、電熱線５６の間隔は約３ｍｍに形成され、吸引孔５８の孔径は約５ｍｍに形成されている。また、各加熱ピース５５ａ間の間隔ｓは２．０ｍｍに形成され、各温度センサ５７間の距離は全て７５．０ｍｍに設定されている。

上記可変支持手段を形成するジェル状シート６０は、厚さ約１０ｍｍに形成されており、サポートリング５２の載置部５２ａ上に水平保持された状態で載置されている。なお、ジェル状シート６０における加熱ピース５５の温度センサ５７，吸引孔５８及び電熱線５６の端子５６ａが位置する部位には、排気通路を構成する透孔６１が設けられており、透孔６１内には、電熱線５６のリード線５６ｂ及び温度センサ５７のリード線５７ａが配線されている（図４及び図７（ｃ）参照）。なお、電熱線５６のリード線５６ｂは温度調整器７０に接続されている。また、各透孔６１は共通の連通路６２に連通し、連通路６２を介して排気手段例えば排気ポンプ６３に接続されている。

上記温度センサ５７，電熱線５６に接続する温度調整器７０及び排気ポンプ６３は、制御手段８０に電気的に接続されており、温度センサ５７によって検出された温度信号が制御手段８０に送られ、制御手段８０において予め記憶された処理されるウエハＷの形状や回路パターン等の情報と検出温度とが比較演算処理されて、温度調整器７０によって加熱ピース５５の温度が制御されると共に、排気ポンプ６３がＯＮ，ＯＦＦ制御されるように形成されている。

また、加熱プレート５１における加熱ピース５５の間隔ｓとジェル状シート６０には、例えば３つの貫通孔６０ａが形成されており、各貫通孔６０ａには、ウエハＷの裏面を支持して昇降する支持ピン６４がそれぞれ挿入されている。支持ピン６４は、例えばシリンダ等を備えた昇降手段６５により上下動し、加熱プレート５１の上方まで上昇して上記主ウエハ搬送機構２１との間でウエハＷを授受したり、受け取ったウエハＷを加熱プレート５１に載置したりできるようになっている。昇降手段６５は制御手段８０に電気的に接続されており、制御手段８０からの制御信号に基づいて、加熱処理時には下降して支持ピン６４を加熱プレート５１及びジェル状シート６０の下方に位置させ、加熱処理後の主ウエハ搬送機構２１とのウエハＷの受け渡し時には上昇して支持ピン６４を加熱プレート５１の上方へ位置させるようになっている。

なお、蓋体５４は、図５に示すように、平面視が正六角形状に形成されており、この蓋体５４の外周部における加熱ピース５５が位置しない部位に、パージ用の気体の給気孔５４ａが設けられており、蓋体５４の中央部に、排気孔５４ｂが設けられている。この場合、給気孔５４ａは１８個設けられており、各給気孔５４ａは供給管５４ｃを介して気体供給源５４ｄに接続されている。なお、供給管５４ｃには流量調整弁５４ｅが介設されており、上記制御手段８０からの制御信号に基づいて流量調整弁５４ｅが開閉及び流量調整可能に形成されている。

上記のように、蓋体５４の外周部における加熱ピース５５が位置しない部位に、パージ用の気体の給気孔５４ａを設け、蓋体５４の中央部に排気孔５４ｂを設けることにより、周辺部の複数の給気孔５４ａから処理室５３内に供給されたパージ用気体を中心部から均等に排気することができる。

なお、蓋体５４全体は、シリンダ等を備えた図示しない昇降機構により上下動自在であり、ウエハＷの搬入出時に蓋体５４が上下動されようになっている。

なお、制御手段８０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を具備しており、この制御手段８０に予め記憶されたウエハＷの形状やプログラムに基づいて、所定のタイミングで、上記ヒータすなわち電熱線５６の温度調整，流量調整弁５４ｅの開閉及び流量制御，排気ポンプ６３のＯＮ，ＯＦＦ及び支持ピン６４の昇降手段６５のＯＮ，ＯＦＦ等が行われるようになっている。

なお、上記説明では、可変支持手段がジェル状シート６０にて形成される場合について説明したが、ジェル状シート６０に代えて圧縮可能な流体例えば空気やガス等の気体を封入した可撓性を有する袋体によって形成してもよい。また、可変支持手段を、ジェル状シート６０又は圧縮可能な流体を封入した可撓性袋体に代えて、各加熱ピース５５を三次元に変位自在に支持する昇降機構６０Ａによって形成してもよい。すなわち、可変支持手段を、図８に示すように、加熱ピース５５の下面中心部を保持する保持部材６６に例えばボールジョイント等の自在継手６７を介して連結するピストンロッド６８を伸縮自在に嵌挿する昇降シリンダ６９を具備する昇降機構６０Ａによって形成し、各加熱ピース５５を、ウエハＷの変形曲面に追従すべく三次元に変位自在に支持する昇降機構６０Ａの昇降シリンダ６９同士を配管６９ａによって連通した構成としてもよい。

次に、上記のように構成されるこの発明に係る基板熱処理装置５０の動作態様について説明する。まず、露光処理が終了し、主ウエハ搬送機構２１に保持されたウエハＷは、図示しないケーシング内に搬送され、加熱プレート５１の上方で予め上昇して待機していた支持ピン６４に受け渡される。続いて蓋体５４が下降し、サポートリング５２と一体となって処理室５３が形成される。一方、支持ピン６４が下降してウエハＷは加熱プレート５１を構成する加熱ピース５５上に載置される。このとき、排気ポンプ６３が作動して、各加熱ピース５５の吸引孔５８を負圧状態にしてウエハＷを吸着保持する。すると、ウエハＷの自重が加熱ピース５５を介してジェル状シート６０に加わり、その圧力によってジェル状シート６０が変形して各加熱ピース５５をウエハＷの形状に追従して変位する。例えば、ウエハＷの中央部に凸状の反りがある場合には、図９（ａ）に示すように、周辺側の加熱ピース５５が下方に変位して、各加熱ピース５５がウエハＷの裏面に密接する。また、ウエハＷの中央部に凹状の反りがある場合には、図９（ｂ）に示すように、中央側の加熱ピース５５が下方に変位して、各加熱ピース５５がウエハＷの裏面に密接する。また、ウエハＷが上記以外に変形する場合においても、ウエハＷの形状に追従して各加熱ピース５５が変位して、ウエハＷの裏面に密接する。この状態で、ヒータの電熱線５６が所定温度に設定されて、ウエハＷが所定温度に加熱処理される。したがって、ウエハＷの形状に起因した熱分布を均一にすることができる。

所定時間の加熱が終了すると、支持ピン６４が上昇してウエハＷを加熱プレート５１の情報に移動すると共に、蓋体５４が上昇して処理室５３が開放される。そして、支持ピン６４上のウエハＷは、再びケーシング内に進入した主ウエハ搬送機構２１に受け渡され、基板熱処理装置５０から搬出される。

◎第２実施形態
図１０は、この発明に係る基板熱処理装置の第２実施形態の要部を示す概略斜視図、図１１は、第２実施形態における別の動作態様を示す概略断面図である。

第２実施形態は、第１実施形態に対して、加熱ピース５５を積極的に変位してウエハＷの形状に追従させるようにして、スループットの向上を図れるようにした場合である。すなわち、図１０及び図１１に示すように、加熱ピース５５を変位可能に支持する可変支持手段６０Ｂを、同心円状に間隔をおいて分離され、それぞれが可撓性袋体９１内に液体９２を封入した複数（図面では２個の場合を示す）の可変支持体９０ａ，９０ｂにて形成し、可変支持体９０ａ，９０ｂの少なくとも１つに封入される液体９２を給排管９３を介して連通する給排用シリンダ装置９４のピストン９５の往復動作によって、封入された液体９２を出し入れ自在にして、可変支持体９０ａ又は９０ｂのウエハＷの載置面を他の可変支持体９０ｂ又は９０ａに対して相対的に出没可能に形成した場合である。この場合、給排用シリンダ装置９４のピストン９５の動作は、ウエハＷの形状を予め反り測定器によって測定したデータを記憶した制御手段（図示せず）からの制御信号に基づいて制御されている。

第２実施形態によれば、ウエハＷの形状を予め反り測定器によって測定したデータを制御手段に記憶しておき、このデータに基づく制御手段からの制御信号によって給排用シリンダ装置９４のピストン９５を作動して、例えばウエハＷの形状が中央部に凹状を有する場合は、図１１（ａ）に示すように、外側の可変支持体９０ｂ内の液体９２を出し入れして、外側に位置する加熱ピース５５を積極的に変位させる。また、ウエハＷの形状が中央部に凸状を有する場合は、図１１（ｂ）に示すように、中心部側の可変支持体９０ａ内の液体９２を出し入れして、中心部側に位置する加熱ピース５５を積極的に変位させる。更には、図１１（ｃ）に示すように、中心部側と外側の両可変支持体９０ａ，９０ｂ内の液体９２を給排用シリンダ装置９４のピストン９５の往復移動によって区画された両室９４ａ，９４ｂ間で出し入れして、加熱ピース５５をウエハＷの凹凸形状に追従させて変位させる。

なお、第２実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

◎第３実施形態
第３実施形態は、ウエハＷに形成された回路パターンの線幅の補正精度の向上を図れるようにした場合である。

すなわち、第１実施形態と同様に形成された複数（１９個）の加熱ピース５５の全てを、図１２に示すように、温度センサ５７の場所をピークとしたサインカーブを描くように設計し、１９個の加熱ピース５５を、例えば、図１２に示すように、中心部から外周部に向かって時計方向に従ってチャンネル化して番号（ＣＨ1，ＣＨ2，…ＣＨ19）を付しておく。そして、上述したように、ウエハＷの形状を予め反り測定器によって測定したデータを制御手段に記憶しておき、このデータに基づく制御手段からの制御信号によってチャンネル化した加熱ピース５５（ＣＨ1，ＣＨ2，…ＣＨ19）の所定のチャンネルを他のチャンネルに対して温度差をもたせて線幅の補正を行うようにした場合である。例えばウエハＷが中央部に凸状を有する場合は、中央部のチャンネル（ＣＨ1）を他のチャンネル（ＣＨ2〜ＣＨ19）に対して温度を所定温度（Ｔｏ）まで上げて、図１４に示すように、線幅を目標値（Ｄｏ）に補正する。また、ウエハＷが中央部に凹状を有する場合は、外周側のチャンネル（ＣＨ8〜ＣＨ19）を他のチャンネル（ＣＨ1〜ＣＨ7）に対して温度を所定温度（Ｔｏ）まで上げて、図１４に示すように、線幅を目標値（Ｄｏ）に補正する。以下同様にして、ウエハＷの横断面が略Ｍ字状、あるいは略Ｗ字状等に変形している場合においても、ウエハＷの凸状変形部に対応するチャンネルの温度を他のチャンネルの温度より所定温度（Ｔｏ）まで上げるか、あるいは所定温度（Ｔｏ）まで下げて線幅を目標値（Ｄｏ）に補正することができる。

上記のようにして、ウエハＷの形状が平坦状（通常）の場合（Ａ），中央部が凸状の場合（Ｂ），中央部が凹状の場合（Ｃ）、横断面が略Ｍ字状の場合（Ｄ）及び横断面が略Ｗ字状の場合（Ｅ）について、残差成分のバラツキを調べたところ、（Ａ）：０．２８％，（Ｂ）：０．３５％，（Ｃ）：０．４０％，（Ｄ）：０．３６％，（Ｅ）：０．４５％であった。

これに対して、従来の分割型の加熱プレート、すなわち、図１５に示すように、同心円状に３分割された第１，第２及び第３の加熱ピース１ＣＨ，２ＣＨ及び３ＣＨを有する同心円型加熱プレートＨＰを用いて同様にウエハＷの形状が平坦状（通常）の場合（Ａ），中央部が凸状の場合（Ｂ），中央部が凹状の場合（Ｃ）、横断面が略Ｍ字状の場合（Ｄ）及び横断面が略Ｗ字状の場合（Ｅ）について、残差成分のバラツキを調べたところ、（Ａ）：０．５８％，（Ｂ）：０．６６％，（Ｃ）：０．７１％，（Ｄ）：０．６６％，（Ｅ）：０．７１％であった。

したがって、加熱ピース５５（ＣＨ1，ＣＨ2，…ＣＨ19）を用いたこの発明に係る加熱プレート５１によれば、変位しない従来の分割型加熱プレートＨＰを用いた場合に比べて約５０％の精度向上が図れた。

◎その他の実施形態
上記実施形態では、この発明に係る基板熱処理装置をポストベーク処理する基板熱処理装置に適用した場合について説明したが、ポストベーク処理以外の基板加熱装置、例えばポストエクスポージャーベーク処理する基板加熱装置についても同様に適用することができ、同様の効果が得られる。

また、上記実施形態では、この発明に係る基板熱処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムにおける加熱処理装置に適用した場合について説明したが、ＬＣＤガラス基板のレジスト塗布・現像処理システムにおける加熱処理装置にも適用できることは勿論である。

この発明に係る基板熱処理装置を適用したレジスト塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略正面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略背面図である。 この発明に係る基板熱処理装置の第１実施形態の使用状態を示す断面図である。 図４の要部を示す概略平面図である。 第１実施形態における加熱ピースとジェル状シートを示す斜視図である。 この発明における加熱ピースの平面図（ａ）、底面図（ｂ）及び（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図（ｃ）である。 この発明における別の可変支持手段の支持状態を示す概略斜視図（ａ）及びその要部断面図（ｂ）である。 第１実施形態における加熱ピースの別の変位状態を示す概略斜視図である。 この発明の第２実施形態を示す概略斜視図である。 第２実施形態の別の動作態様を示す概略断面図である。 この発明における加熱ピースの温度分布を示すグラフである。 この発明における加熱ピースをチャンネル化した場合の概略平面図である。 線幅と温度の関係を示すグラフである。 従来の分割型加熱プレートを示す概略平面図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）
５１ 加熱プレート
５５ 加熱ピース
５６ 電熱線（ヒータ）
５７ 温度センサ（温度検出手段）
５８ 吸引孔
６０ ジェル状シート（可変支持手段）
６０Ａ 昇降機構（可変支持手段）
６０Ｂ 可変支持手段
６３ 排気ポンプ（排気手段）
６７ 自在継手
６９ 昇降シリンダ
７０ 温度調整器
８０ 制御手段
９０ａ，９０ｂ 可変支持体
９１ 可撓性袋体
９２ 液体
９３ 給排管
９４ 給排用シリンダ装置
ｓ 加熱ピース間の間隔

Claims (9)

1. 被処理基板を載置して所定温度に加熱処理する基板熱処理装置であって、
   上記被処理基板を載置する加熱プレートを、互いに間隔をおいて分離されると共に、それぞれがヒータを具備する複数の加熱ピースにて形成し、
   上記各加熱ピースを、上記被処理基板の自重及び変形に追従して変位すべく可変支持手段にて支持してなる、
   ことを特徴とする基板熱処理装置。
2. 請求項１記載の基板熱処理装置において、
   上記加熱ピースは、正六角形に形成されている、ことを特徴とする基板熱処理装置。
3. 請求項１又は２記載の基板熱処理装置において、
   上記加熱ピースは、隣接する加熱ピースとの間においてそれぞれ等間隔位置に温度検出手段を具備してなる、ことを特徴とする基板熱処理装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
   上記加熱ピースは、少なくとも上面開口部が加熱ピースの中心に開口する吸着保持用の吸引孔を具備する、ことを特徴とする基板熱処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
   上記可変支持手段が、ジェル状シートである、ことを特徴とする基板熱処理装置。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
   上記可変支持手段が、圧縮可能な流体を封入する可撓性袋体である、ことを特徴とする基板熱処理装置。
7. 請求項１ないし４のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
   上記可変支持手段を、同心円状に間隔をおいて分離され、それぞれが可撓性袋体内に液体を封入した複数の可変支持体にて形成すると共に、可変支持体の少なくとも１つにおける封入された液体を出し入れ自在にして、可変支持体の被処理基板の載置面を他の可変支持体に対して相対的に出没可能に形成してなる、ことを特徴とする基板熱処理装置。
8. 請求項１ないし４のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
   上記可変支持手段が、各加熱ピースを三次元に変位自在に支持する昇降機構である、ことを特徴とする基板熱処理装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
   上記加熱ピースに備えられたヒータの温度を被処理基板の変形に追従させて制御する温度制御手段を更に具備する、ことを特徴とする基板熱処理装置。

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