JP2009111343A - 熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を加熱するための加熱板を冷却するにあたり、冷却ガスの流量が少ない場合であっても、短い時間で当該加熱板を冷却すること。
【解決手段】加熱板の下側に、内周側にガス排出口の形成された整流板を設ける。また、この加熱板と整流板との間に、当該整流板と概略同径の管状の降温パージリングを設けて、この降温パージリングの内周側に多数のガス吐出孔を形成する。この加熱板の下端面と降温パージリングの上端面との間の間隙を狭くして、降温パージリングから冷却ガスを内側に向けて吐出させると、加熱板の下面側が負圧となり、外部から大気が大量に流入する。
【選択図】図７

Description

本発明は、加熱板上に基板を載置して基板の加熱処理を行う熱処理装置、熱処理方法及びこの方法を実施するプログラムが記憶された記憶媒体に関する。

基板に対して液処理を行うシステムである例えばレジスト膜の塗布、現像を行うための塗布・現像装置には、加熱板上に基板を載置して、この加熱板上において基板の加熱を行うための熱処理装置が組み込まれている。この熱処理装置では、様々な種類のレジスト膜が塗布された基板の処理が行われるので、レジスト膜の種類に応じて、適正な加熱温度や処理時間などの加熱処理条件が選定されることとなる。

そのために、上記の熱処理装置では、例えばあるロットの基板の加熱処理が終わった後、後続のロットの基板の加熱温度が先のロットの基板の加熱温度と違う場合には、その後続のロットの基板に適した加熱温度となるように、加熱板の温度が変更される。例えば後続のロットの基板に適した加熱温度が先のロットの基板の加熱温度よりも高い場合には、加熱板に設けられたヒータの出力が上げられる。一方、後続のロットの基板に適した加熱温度が先のロットの基板の加熱温度よりも低い場合には、加熱板の冷却が行われることとなる。

このような加熱板の冷却方法として、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されているように、加熱板の裏面に冷媒として液体などの流体を接触させ、この冷媒と加熱板との間で熱交換を行うことで、加熱板を冷却する方法が知られている。このような方法では、冷媒が熱板の表面側に回り込んで当該熱板の表面を汚染しないように、冷媒の流路を区画して、加熱板の裏面の領域とこの冷媒を冷却するための冷却機構との間において冷媒が循環するようにしている。

この加熱板としては、強度が高い材料例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などが用いられており、従ってその厚さは例えば３ｍｍ程度に薄く設定されている。このような材料は、強度が強い反面、材料費が高く、また加工費も高い。そこで、最近では、この材料に代えて、材料費や加工費の安価な金属材例えばアルミニウム（Ａｌ）を用いることが検討されている。しかしながら、アルミニウムは、上記の窒化アルミと比較して強度が小さいので、強度を保つためにはひずみが出ない厚みまで厚くする必要がある。一方、加熱板を厚くすると、熱容量が増えてしまい、上記のロットの切り替え時における冷却に長時間必要となり、スループットが低下してしまう。

ところで、上記のように加熱板が厚くなったとしても、加熱板の裏面に供給する冷媒の流量を増やすことで、冷却時間を長く取らなくても加熱板を冷却できると考えられるが、上記の塗布・現像装置においては、冷媒の流量ができるだけ少なく済むように設定されており、そのため例えば冷却ガスを圧縮するためのコンプレッサーや冷却水を供給するための加圧ポンプあるいはチラーなどの冷却装置は、冷媒の流量に合わせて小型のものが選定されている。従って、冷媒の流量を増やそうとすると、装置の設計を変更する必要があり、つまり冷却装置を大型のものに変更する必要があり、そのため冷却時間を短縮するのは非常に困難である。
一方、冷媒を供給するために必要な電気エネルギーを減らしたり、あるいは上記の冷却装置を更に小型化したりするために、加熱板の冷却時間を増やさずに、上記の冷却装置から供給する冷媒の流量を減らすことが求められている。

また、既述のように、加熱板を冷却した後、直ぐに後続のロットの加熱処理を行うので、加熱板を面内に亘って均等に冷却する必要がある。そのためには、例えば冷媒を供給するノズルを加熱板に対して多数箇所に設けなければならず、またこのノズルに接続する配管も必要になるので、使用部材の個数が増えて、装置の大型化やコストアップに繋がっているといった課題もある。

特開平１０−２８４３８２（（００１２）、図１） 特開２００１−５２９８５（（００１３）、（００３１））

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、加熱板上に基板を載置して基板の加熱処理を行うにあたり、例えばロットの切り替え時などにおいて加熱板を冷却する時に、少ない冷却ガスの流量でも加熱板を速やかに冷却することのできる技術を提供することにある。

本発明の熱処理装置は、
基板に対して加熱処理を行うための熱処理装置において、
基板が載置され、加熱手段が設けられた加熱板と、
前記加熱板の下面において、当該加熱板の外側から内側に向かって前記加熱板を冷却する冷却ガスを通流させるために、前記加熱板の周方向に沿って複数設けられたガス吐出孔と、
前記加熱板の下方における前記冷却ガスのガス流を規制するために、この加熱板の下方に当該加熱板に近接して対向するように設けられ、中央部にガス排出口の形成された整流板と、
前記加熱板の外端部に周方向に沿って設けられ、前記冷却ガスの通流により発生した前記負圧によって、外部の雰囲気を前記加熱板と前記整流板との間に取り込むための外気取り入れ口と、を備えたことを特徴とする。

上記の熱処理装置は、
前記加熱板の下方側にて、当該加熱板の周方向に沿ってリング状に形成された管状部材と、この管状部材に冷却ガスを供給する冷却ガス供給路と、を備え、前記管状部材の内周側には、前記ガス吐出孔が穿設されていることが好ましい。
前記管状部材は、前記加熱板の下面との間に、前記外気取り入れ口をなす隙間を介して設けられていることが好ましい。
また、上記の熱処理装置は、
前記加熱板の下方側にて、その先端部が当該加熱板の周方向に沿って間隔をおいて設けられた複数の冷却ノズルを備え、
前記ガス吐出孔は、この冷却ノズルの先端部に形成されたガス吐出孔であることが好ましい。
前記冷却ノズルは、整流板を下面側から上面側へ貫通して設けられていることが好ましい。
前記加熱板と前記整流板との間の間隔は、１５ｍｍ以下より好ましくは８ｍｍ以下であることが好ましい。
前記ガス吐出孔は、冷却ガスが前記加熱板の下面に衝突するように上方斜めに向いていることが好ましい。

本発明の熱処理方法は、
基板に対して加熱処理を行う熱処理方法において、
基板を加熱板上に載置して、前記基板を加熱する工程と、
次いで、前記加熱板の下面において、当該加熱板の外側から内側に向かって、前記加熱板を冷却する冷却ガスを前記加熱板の周方向に沿って多数設けられたガス吐出孔から通流させることによって、この加熱板の外端部の下面側に負圧を発生させる工程と、
前記負圧により、前記加熱板の外縁部に周方向に沿って設けられた外気取り入れ口から、外部の雰囲気を前記加熱板とこの加熱板の下方に設けられた整流板との間に取り込んで、この雰囲気を前記冷却ガスと共に通流させることによって、前記加熱板を冷却する工程と、
前記冷却ガスと外部から取り込んだ前記雰囲気とを前記整流板の中央部に形成されたガス排出口から下方側に排出する工程と、を含むことを特徴とする。
前記負圧を発生させる工程は、前記冷却ガスが前記加熱板の下面に衝突するように、冷却ガスを上方斜めに通流させる工程であることが好ましい。

本発明の記憶媒体は、
基板を加熱板に載置して加熱処理を行う熱処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、上記の熱処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明は、熱処理装置の加熱板上に基板を載置して基板の加熱処理を行うにあたり、例えばロットの切り替え時などにおいて加熱板を冷却する時に、加熱板の下面において、当該加熱板の外側から内側に向けて、前記加熱板を冷却する冷却ガスをこの加熱板の周方向に沿って多数設けられたガス吐出孔から通流させることによって、加熱板の外端部の側方位置に負圧を発生させて、この負圧により外部の雰囲気を加熱板の下方に取り込んで、前記冷却ガスと共に通流させるようにしている。従って、ガス吐出孔から供給する冷却ガスの流量が少なくても、加熱板を速やかに冷却することができる。

本発明の熱処理装置の一例として、基板例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」）という）Ｗの表面に、塗布膜例えばレジスト膜を形成するための塗布・現像装置に適用した熱処理装置２について、図１〜図６を参照して説明する。
熱処理装置２は、例えばアルミニウムよりなる筐体４によって囲まれており、この筐体４内は、床面７によってウェハＷに対して加熱処理が行われる上方領域４ａと、ウェハＷを昇降させる駆動機構が収納された下方領域４ｂと、に区画されている。図１中の左側（Ｙ軸正方向）を便宜的に前方として説明すると、上方領域４ａには、前方側から冷却アーム５、加熱モジュール６及び排気系部品の一部が収納された収納室９がこの順番で設置されている。この筐体４の側壁４４の前方側には、冷却アーム５と後述の主搬送手段２５との間でウェハＷの受け渡しを行うための開口部４５が形成されており、この開口部４５は、図示しないシャッターなどにより開閉可能に構成されている。また、加熱モジュール６の側方位置における側壁４４の両側には、この加熱モジュール６の周囲の雰囲気を冷却するために、冷媒が上下に通流する冷媒流路４０が例えば４本並ぶように埋設されており、例えば後述の棚ユニットＵの最下層に設けられた図示しない収納部から、温度調整された冷却水がこの冷媒流路４０内を通流するように構成されている。

冷却アーム５は、ウェハＷを載置するための板状の支持板５２と、この支持板５２の下面の手前側においてこの支持板５２を保持する脚部５１と、から構成されている。この冷却アーム５は、床面７に形成されたガイド４６に沿って脚部５１が筐体４１の長手方向にスライドすることにより、開口部４５の側方位置である既述の主搬送手段２５との間でウェハＷの受け渡しを行う位置と、加熱モジュール６との間でウェハＷの受け渡しを行う処理位置と、の間において移動できるように構成されている。また、支持板５２の下面側には、加熱されたウェハＷを粗冷却する（粗熱取りを行う）ために、例えば温度調節用の温調媒体例えば純水を通流させるための図示しない温調流路が設けられている。

下方領域４ｂには、図２に示すように、既述の開口部４５の側方位置と処理位置とにおいて、冷却アーム５上のウェハＷを昇降させるために、それぞれ昇降機構４９ａ、４９ｂに接続された支持ピン４７ａ、４７ｂが設けられており、支持板５２には、これら支持ピン４７ａ、４７ｂが貫通するスリット５３が形成されている。床面７には、支持ピン４７ａが突没するための孔部４８が形成されている。尚、支持ピン４７ｂは、床面７に形成された後述の第１のガス排出口８８を介して突没する。

加熱モジュール６の側方位置における下方領域４ｂの両側には、図３にも示すように、側壁４４に近接するように、筐体４１の長手方向に伸びる排気路１０４、１０４が設けられている。この排気管１０４は、例えば棚ユニットＵを構成する各段のユニットで共用される共用排気路２６に収納室９を介して接続されており、排気管１０４、１０４同士の互いに対向する面に形成された多数の吸引孔１０３から、この下方領域４ｂの雰囲気を排出できるように配置されている。

次いで、加熱モジュール６について説明する。加熱モジュール６は、既述の図１に示すように、ウェハＷを加熱するための加熱ユニット６１と、下面側が開口し、この加熱ユニット６１の周囲を上方側から覆うように形成された概略カップ型の蓋体６２と、から構成されている。この蓋体６２は、図示しない昇降機構により、加熱ユニット６１と冷却アーム５との間でウェハＷの受け渡しを行うための上方位置と、加熱ユニット６１の周囲を囲むと共に、この蓋体６２の下面の周縁に設けられた図示しないシール部材と床面７とが気密に接合してウェハＷの周囲の雰囲気を気密に保つ下方位置と、の間で昇降できるように構成されている。

蓋体６２の天井部には、給気管６６を介してガス供給源６５が接続されており、加熱ユニット６１上のウェハＷに対して、例えば蓋体６２の天井部中央に形成された開口部６７から、例えば空気や窒素ガスなどを供給できるように構成されている。また、蓋体６２の側壁の内側には、下方位置におけるウェハＷの側面を臨む位置に、例えば全周に亘って多数の孔部６８が形成されている。この孔部６８は、蓋体６２の側壁内に設けられた排気流路６９及び蓋体６２の上面に設置された捕集部７１を介して排気路７０に接続されており、ガス供給源６５から供給された既述の空気や窒素ガスと共に、ウェハＷから発生する揮発物質などを排気できるように構成されている。この捕集部７１内には、例えば図示しないフィルターなどが設けられており、上述の揮発物質などを捕集できるように構成されている。排気路７０の下流側には、収納室９内の例えば図示しない流量調節手段などを介して、上述の共用排気路２６が接続されている。

次に、加熱ユニット６１について、図４〜図６を参照して説明する。この加熱ユニット６１は、サポートリング８０、ボトムプレート８１、整流板８２、管状部材である降温パージリング８３及び加熱板であるフェースプレート８４が下側からこの順番で積層された構成となっている。このフェースプレート８４は、例えばアルミニウム、ステンレス、銅合金等のように比較的安価で加工しやすい金属からなっている。
サポートリング８０は、中心部に直径が例えば１００ｍｍの第２のガス排出口８５が形成された円板状であり、その周縁部には、上側に向かって伸び上がる高さが例えば４０ｍｍの起立壁８６が周方向に亘って形成されている。このサポートリング８０の外径は、ウェハＷの外径よりも片側が例えば２０ｍｍずつ大きくなるように形成されている。このサポートリング８０の底面には、当該底面を貫通して既述の床面７から起立壁８６の高さ位置の例えば半分程度まで垂直に伸びる支持軸８７が設けられており、サポートリング８０は、この支持軸８７によって床面７に支持されている。また、既述の床面７には、図５に示すように、このサポートリング８０の第２のガス排出口８５の位置に対応するように、この第２のガス排出口８５とほぼ同径の第１のガス排出口８８が開口している。

このサポートリング８０の支持軸８７上には、このサポートリング８０内に収納されるように、サポートリング８０よりも外径が例えば片側７ｍｍずつ小さいボトムプレート８１が支持されている。このボトムプレート８１の中央部には、既述の第２のガス排出口８５よりも大径の例えば直径が１４０ｍｍの第３のガス排出口８９が形成されており、この第３のガス排出口８９は、当該第３のガス排出口８９の中央部から外側に向かって等間隔に伸びる例えば３本の橋部９０によって、例えば３つの同形の扇形に区画されている。第３のガス排出口８９よりも外側には、第３のガス排出口８９の中心部から同じ距離だけ半径方向に離れた位置に、それぞれ例えば高さが例えば１５ｍｍの円柱状の支持部材９１が設けられている。また、このボトムプレート８１の外周縁には、当該ボトムプレート８１の外周に沿って上方に伸びる例えば高さが２５ｍｍの熱板支持部９２が周方向に等間隔に例えば３カ所に設けられている。

上記の支持部材９１の上方には、既述の整流板８２が設置されている。この整流板８２の中央部には、既述の第２のガス排出口８５とほぼ同径あるいは僅かに小径の第４のガス排出口９３が開口している。
この整流板８２の上面の外周縁には、既述の管状の降温パージリング８３が当該整流板８２の外縁と同心となるように設置されている。この降温パージリング８３の内部には、図５及び図６に示すように、周方向に亘って空洞のガス流路８３ａが形成されている。この降温パージリング８３の下側には、サポートリング８０、ボトムプレート８１及び整流板８２に形成された孔部９４を介して、ガス流路８３ａに連通するように、サポートリング８０の下方から伸びる冷却ガス供給路９５の一端側が接続されており、この冷却ガス供給路９５の他端側は、冷却ガス源１００が接続されている。また、降温パージリング８３の内周側（第４のガス排出口９３側）には、周方向に亘って多数個例えば１２個のガス吐出孔９６が上記のガス流路８３ａに連通するように形成されている。このガス吐出孔９６は、水平面との間の角度θが夫々のガス吐出孔９６において揃っており、またこの角度θが僅かに例えば２０°〜３５°程度となるように上方斜めに向いている。尚、この角度θについては、多数個のガス吐出孔９６における夫々の角度θを揃えなくても良い。

熱板支持部９２上には、既述のフェースプレート８４の周縁部が例えば緩衝材などの受け部材９７を介して支持されており、ネジなどの固定部材９８によりこのフェースプレート８４がボトムプレート８１に固定されている。この時、フェースプレート８４の下面と降温パージリング８３の上面との間の隙間である間隙Ｌは、例えば１．５ｍｍ〜４ｍｍとなるように設定されており、後述する外気取り入れ口の一部をなしている。この間隙Ｌは、降温パージリング８３とウェハＷの裏面との間にリング状の隙間が形成され、冷却ガス通流領域Ｇへ流入する気流が当該隙間から周方向に亘って均等に流れ込むような隙間であれば良い。

フェースプレート８４の下面と整流板８２の上面とから形成される薄い円板状の領域は、冷却ガスが通流する冷却ガス通流領域Ｇをなす。この冷却ガス通流領域Ｇの高さは、例えば１５ｍｍ以下でより好ましくは８ｍｍ以下に設定されている。
フェースプレート８４は、ウェハＷを載置するための例えば厚さが１０ｍｍの板状のプレートであり、このフェースプレート８４の表面には、ウェハＷをこのフェースプレート８４に載置する時に、ウェハＷとこのフェースプレート８４との間に介在する空気によってウェハＷが横滑りしないように、ウェハＷの水平方向への移動を規制するための突起であるガイド９９が例えば周方向に等間隔に例えば６カ所に設けられている。このフェースプレート８４の下面には、図５に示すように、ウェハＷを加熱するためのリング状の加熱手段であるヒータ１０１が同心円状に例えば４周設けられている。また、このフェースプレート８４内には、例えば中央部にフェースプレート８４の上面の温度を介してウェハＷの裏面の温度を検出するための温度検出部１２が設けられており、この温度検出部１２には、測定部１３が接続されている。この測定部１３には、後述の制御部１０が接続されており、フェースプレート８４の表面の温度を制御部１０に伝達するように構成されている。

図５及び図６に示すように、既述のサポートリング８０の内部には、ボトムプレート８１、整流板８２及び降温パージリング８３が収納され、サポートリング８０の起立壁８６の上端縁からフェースプレート８４が露出することとなる。この時、サポートリング８０の上端縁の内周側とフェースプレート８４の外周縁との間には、例えば２．５ｍｍの隙間がリング状の開口部Ｄとして形成され、この開口部Ｄは、外気取り入れ口の一部をなす。尚、図４において、サポートリング８０内を見やすくするために、当該サポートリング８０の一部を切り欠いて描いている。また、同図において、フェースプレート８４を円板状に描いたが、実際には、図５及び図６に示すように、このフェースプレート８４は、上端面が下端面よりも僅かに例えば５ｍｍ程度大きくなるように形成されており、上端面から下端面に向かって徐々に縮径している。尚、フェースプレート８４には、既述の支持ピン４７ｂが突没するための小孔１０２が形成されている。また、床面７、サポートリング８０、ボトムプレート８１及び整流板８２においては、この支持ピン４７ｂは、夫々に形成されたガス排出口８８、８５、８９、９３を介して昇降する。

熱処理装置２には、既述の図２に示すように、例えばコンピュータからなる制御部１０が接続されており、ウェハＷの加熱処理あるいはフェースプレート８４の冷却を行うためのプログラムやＣＰＵ、メモリなどが格納されている。このプログラムは、記憶媒体例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶部１１に格納されて、制御部１０にインストールされる。

次に上述の熱処理装置２における作用について説明する。先ず図示しないシャッタが開くと、主搬送手段２５Ａ（２５Ｂ）によって、後述の塗布ユニットＣＯＴにおいて表面にレジスト液の塗布されたウェハＷが開口部４５を介して筐体４１内へ搬送される。ウェハＷが冷却アーム５の上方まで搬送されると、支持ピン４７ａにより、ウェハＷが冷却アーム５上に載置される。そして、冷却アーム５が処理位置まで移動すると、加熱モジュール６の下方の支持ピン４７ｂにより、ウェハＷは、ガイド９９によって位置が規制されながら、ウェハＷが加熱温度例えば１２０℃となるように温度が設定されたフェースプレート８４上に載置される。この時、フェースプレート８４は例えば１２０℃まで昇温しており、またボトムプレート８１についても、ヒータ１０１やフェースプレート８４からの伝熱により加熱温度付近まで昇温している。

次いで、蓋体６２を下降させて、ウェハＷの周囲を密閉して、ガス供給源６５から所定のガス例えば空気を所定の流量で供給すると共に、孔部６８からウェハＷの周囲の雰囲気を排気する。そして、所定の時間この状態を保持してウェハＷの加熱処理を行う。その後、蓋体６２を上昇させて、ウェハＷを搬入時と逆の経路で冷却アーム５に引き渡し、この冷却アーム５上において所定の時間冷却して、主搬送手段２５Ａ（２５Ｂ）により筐体４１から搬出する。その後、所定の枚数の例えば同一ロットのウェハＷについても同様に加熱処理が行われる。

そして、このロットのウェハＷに対する加熱処理が終了し、続いて後続のロットのウェハＷに対して加熱処理を行う場合について、以下に説明する。この後続のロットのウェハＷの表面には、例えば適正な加熱温度が上記の先のロットのウェハＷの表面に塗布されたレジスト液よりも例えば１０℃低いレジスト液が塗布されている。
この時、フェースプレート８４は、先のウェハＷの加熱温度である例えば１２０℃に昇温しているので、この後続のロットのウェハＷに対して加熱処理を行う前に、フェースプレート８４を以下のようにして降温させる。

先ず、このフェースプレート８４の設定温度が後続のロットのウェハＷの加熱温度となるように、ヒータ１０１の出力を設定する。そして、既述の冷却ガス供給路９５を介して冷却ガス源１００から例えば空気あるいは窒素ガスなどの冷却ガスを所定の流量例えば１２０リットル／ｍｉｎで降温パージリング８３に供給する。この冷却ガスは、降温パージリング８３内のガス流路８３ａを周方向に速やかに通流していき、周方向に亘って形成された多数のガス吐出孔９６から冷却ガス通流領域Ｇに降温パージリング８３の中心に向かって勢いよく吹き出していく。ガス吐出孔９６が上側に向けて傾斜しているので、この冷却ガスは、フェースプレート８４の下面に衝突し、整流板８２に規制されながら当該フェースプレート８４の下面に沿って冷却ガス通流領域Gを外周側から内周側に流れていき、整流板８２の中央に形成された第４のガス排出口９３から下側に通流していく。そして、この冷却ガスは、第３のガス排出口８９、第２のガス排出口８５及び第１のガス排出口８８を介して、既述の下方領域４ｂに通流して、この下方領域４ｂにおいて排気管１０４を介して共用排気路２６に排気されることとなる。

この時、既述のように、フェースプレート８４と降温パージリング８３との間には、僅かな隙間である間隙Ｌがリング状に形成されているので、上記の冷却ガスの流れによって、この間隙Ｌにおいていわばエジェクタやアスピレーターのように、大きな負圧が発生する。そのために、図７に示すように、フェースプレート８４の外端面とサポートリング８０の上端面との間のリング状の開口部Ｄから、周方向に亘って均等に上記の冷却ガスの流量と比べて大流量の例えば５倍以上の流量の外部の雰囲気が間隙Ｌを介してこの冷却ガス通流領域Ｇに流れ込んでくる。この外部の雰囲気は、既述のように蓋体６２を上昇させているので、例えば図８に示すように、開口部４５や収納室９の上方空間などから流れ込んできた常温に保たれた後述の塗布・現像装置内の例えば清浄な大気である。

従って、上記の冷却ガスと共に大量の大気が冷却ガス通流領域Ｇを流れていくので、フェースプレート８４及びボトムプレート８１が急激に冷やされていく。この時、冷却ガス通流領域Ｇに外周側から内周側に向かって、冷却ガス及び大気が通流していくので、フェースプレート８４は、面内に亘って均一に冷却されることとなる。そして、例えばウェハＷの加熱温度までフェースプレート８４を冷却して、冷却ガスの供給を停止する。次いで、既述のように、この後続のロットのウェハＷに対して加熱処理が同様に行われる。

上述の実施の形態によれば、フェースプレート８４を冷却するにあたり、フェースプレート８４と降温パージリング８３との間に間隙Ｌを設けると共に、降温パージリング８３から冷却ガス通流領域Ｇに冷却ガスを内周側に向かって通流させることによって、加熱ユニット６１の外部の雰囲気を当該冷却ガス通流領域Ｇに引き込むようにしている。従って、例えばロット間においてウェハＷの加熱温度を下げる場合に、この降温パージリング８３から供給する冷却ガスの流量が少なくても、フェースプレート８４を速やかに冷却することができる。そのため、フェースプレート８４が降温するまでの待ち時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。

換言すると、上記の冷却ガス及び外部から引き込む大気の流量と同じ流量の冷却ガスを既述の冷却ガス源１００から供給しようとすると、冷却ガス源１００の冷却装置例えばコンプレッサーなどを極めて大型のものにする必要があり、それに伴って冷却ガスを供給するための電力も多くなってしまうが、上記のように外部から大気を引き込むようにすることで、設備の簡略化や消費電力の低減化を図ることができると言える。

また、冷却ガス通流領域Ｇにおいて、冷却ガスを外側から内側に供給するにあたり、降温パージリング８３を環状にしているので、多数のガス吐出孔９６に対して、１本の冷却ガス供給路９５から冷却ガスを供給することができ、例えば多数のノズルを設ける場合に比べて、冷却ガスの配管などに要する部品点数を少なくして、フェースプレート８４の面内において均一に冷却することができる。

更に、冷却ガス通流領域Ｇに通流する冷却ガスがフェースプレート８４の下面に衝突するように、ガス吐出孔９６を傾斜させているので、この冷却ガスと共に流れる外部から引き込まれる大気についてもフェースプレート８４の下面に衝突するので、このフェースプレート８４を速やかに冷却することができる。

ここで、冷却ガスの流量と、開口部Ｄから冷却ガス通流領域Ｇ内に引き込まれる大気の流量と、について熱流体解析ソフトを用いて解析を行った結果について説明する。上記のように降温パージリング８３から冷却ガスを供給することで、図９に示すように、冷却ガスの流量よりも外部からの引き込み流量の方が例えば５倍以上大きくなることが分かった。

尚、既述の冷却ガス通流領域Ｇには、フェースプレート８４の上方に連通する小孔１０２が開口しているが、この小孔１０２の開口面積よりも、下側に連通する第４のガス排出口９３の面積の方が大きいので、冷却ガスのほぼ全量が下方領域４ｂに流れていくこととなる。

また、本発明は、このように降温パージリング８３を環状に形成することに限定されず、上記のように多数のノズルと配管とを設ける構成であっても、冷却ガス通流領域Ｇにおいて外周から内周に向かうガス流を形成して、既述の間隙Ｌに負圧が生じる構成であれば良い。更に、本発明では、強度が小さいために厚くなり、従って熱容量が大きくなる既述の金属からなるフェースプレート８４の冷却に用いることによって、大きな効果を得ることができるが、熱容量の小さな材料例えば窒化アルミニウムからなるフェースプレート８４に対して適用しても良い。

また、このように冷却ガス通流領域Ｇに外側から内側に向かうガス流を形成させる方法としては、例えば以下の図１０及び図１１に示す構成としても良い。この構成では、整流板８２の下方に降温パージリング８３を配置している。この降温パージリング８３は、上記の例と同様に、管状をなしているが、縦断面形状が概略方形であり、上面側が周方向に亘って水平に開口して開口部１１１をなしている。この開口部１１１が密閉されるように、降温パージリング８３の上面には整流板８２が図示しないシール材などを介して密接されており、整流板８２の周縁部には、この開口部１１１に連通するように、多数の冷却ガス吐出孔１１２が形成されている。この冷却ガス吐出孔１１２は、図１１に示すように、整流板８２の内周側を向くように上方斜めに傾斜している。降温パージリング８３の下方側には、同様に冷却ガス供給路９５が接続されている。この例では、降温パージリング８３の下端面と整流板８２の上面との距離が既述の間隙Ｌに相当し、この間隙Ｌは例えば３ｍｍに設定されている。

この例では、冷却ガス源１００から冷却ガス供給路９５を介して降温パージリング８３に冷却ガスを供給すると、周方向に冷却ガスが速やかに通流していき、この冷却ガス吐出孔１１２から冷却ガスが冷却ガス通流領域Ｇに供給される。この冷却ガス吐出孔１１２は既述のように上方斜めに傾いているので、上記の例と同様に、この冷却ガスは、外側から内側に向かって流れていく。そのために、間隙Ｌに大きな負圧が生じて、上記の例と同様に外部の雰囲気がこの冷却ガス通流領域Ｇに引き込まれることとなる。このような構成でも、上記の例と同様の効果が得られる。尚、この図１０及び図１１において、既述の例と同じ構成の部材については同じ符号を付してある。

また、本発明の他の実施形態を、図１４及び図１５に示す。この実施形態では、前述したボトムプレート８１の上面に周方向に沿って等間隔に複数個例えば８個の冷却ノズル１２１を起立する形で設けている。これら冷却ノズル１２１の位置に対応して整流板８２には８個の貫通孔１２２が形成されており、夫々冷却ノズル１２１の先端部は対応する貫通孔１２２を介して、整流板８２上に突出している。前記冷却ノズル１２１の先端面１２３は、整流板８２の中心側上向きに傾斜し、傾斜面１２４を形成している。例えば、この傾斜面１２４は水平面から角度θ例えば２０度〜３５度程度上方を向いて形成されており、この傾斜面１２４に複数のガス吐出孔１２５が穿設されている。

また、図１５に示すように各冷却ノズル１２１における整流板８２の下方側部位の側周面には、図示しない継ぎ手を介して冷却ガス供給路をなす配管１２６の一端が着脱自在に接続されている。各配管１２６は下向きに屈曲されて第３のガス排出口８９、第２のガス排出口８５及び第１のガス排出口８８内を通って下方に伸び、その基端側は冷却ガス源１００に接続されている。このように個別の冷却ノズル１２１を等間隔に８個設けることによって、既述の降温パージリング８３の配管部による外気の流入の妨げを解消して、より多くの外気を開口部Ｄを介して冷却ガス通流領域Ｇへ流入させることが可能な構成となる。なお、図１４及び図１５において、既述の例と同じ構成の部材については同じ符号を付してある。

続いて、この実施の形態の作用、効果を簡単に説明する。前記冷却ガス源１００から夫々の冷却ガス供給路（配管）９５を介して対応する冷却ノズル１２１へ冷却ガスが供給されると、この冷却ガスは冷却ノズル１２１の吐出孔１２５を介して斜め上方へ吐出されて、冷却ガス通流領域Ｇへ流れていく。この冷却ガスは周方向の８箇所から放射線状に整流板８２の中心部へ流れ込み、これによって既述の間隙Ｌが負圧となり、外部の雰囲気が冷却ガス通流領域Ｇへ引き込まれることとなる。この結果、加熱板が急速に冷却され、先の実施の形態と同様の効果が得られる。そして、冷却ガスを吐出する部材として、整流板８２の周方向に間隔をおいて配列した８個の冷却ノズル１２１を用いているため、前述の全周に亘る降温パージリング８３の構成に比べ、当該冷却ノズル１２１が外部からの気体の引き込みを阻害することが少ない。従って、より多くの気体が冷却ガス通流領域Ｇに引き込まれるため、より一層高い冷却効果が得られることとなる。冷却ノズルの設置数としては８個に限られるものではない。また、前記冷却ノズル１２１の先端部を整流板８２上に位置させるにあたっては整流板８２の外周の外側から当該整流板８２の表面上に冷却ノズル１２１を引き込ますようにしてもよいことは勿論である。

次に、上記の熱処理装置２が適用される塗布・現像装置について説明する。図１２及び図１３に示した塗布・現像装置には、基板カセットＣ内に収納された例えば１３枚のウェハＷを搬入出するためのカセット載置部Ｓ１として、基板カセットＣを複数個載置可能な載置台２１、この載置台２１の奥側（図中Ｘ方向）の壁面に設けられた開閉部２２及び開閉部２２を介して基板カセットＣとの間でウェハＷを受け渡すための受け渡し手段２３が設けられている。また、カセット載置部Ｓ１の奥側には、筐体２４にて周囲を囲まれた処理部Ｓ２が接続されており、この処理部Ｓ２には手前側から順に、上述の熱処理装置２を含む加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウェハＷの受け渡しを行う主搬送手段２５Ａ、２５Ｂと、が交互に設けられている。即ち、棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３及び主搬送手段２５Ａ、２５Ｂは、カセット載置部Ｓ１側からＸ方向に前後一列に配列されており、各々の接続部位には図示しないウェハ搬送用の開口部が形成され、ウェハＷが処理部Ｓ２内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるように構成されている。

また、主搬送手段２５Ａ、２５Ｂは、両側に配置される棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３側の一面部、後述する右側（Ｙ軸正側）の液処理ユニットＵ４、Ｕ５側の一面部及び筐体２４の背面部で囲まれる空間内に配置されている。液処理ユニットＵ４、Ｕ５の両側面には、処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調整ユニット２７、２８が設けられている。液処理ユニットＵ４、Ｕ５は、例えば塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部２９の上に、塗布ユニットＣＯＴ、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等が複数段例えば５段に積層された構成である。また、既述の棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３は、液処理ユニットＵ４、Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットが複数段例えば１０段に積層されている。処理部Ｓ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室３１及び第２の搬送室３２からなるインターフェイス部Ｓ３を介して露光部Ｓ４が接続されている。インターフェイス部Ｓ３の内部には処理部Ｓ２と露光部Ｓ４との間でウェハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段３３、３４の他、棚ユニットＵ６及びバッファカセットＣ０が設けられている。

この塗布・現像装置におけるウェハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウェハＷの収納された基板カセットＣが載置台２１に載置されて、開閉部２２と共に基板カセットＣの蓋体が外されて受け渡し手段２３によりウェハＷが取り出される。そして、ウェハＷは、棚ユニットＵ１の一段をなす図示しない受け渡しユニットを介して主搬送手段２５Ａへと引き渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内のいずれかの棚にて、塗布処理の前処理として例えば疎水化処理や冷却処理などが行われて、しかる後塗布ユニットＣＯＴにてレジスト液が塗布される。そして、ウェハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３のいずれかの棚である熱処理装置２で加熱され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由して、インターフェイス部Ｓ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｓ３においてウェハＷは例えば受け渡し手段３３から棚ユニットＵ６及び受け渡し手段３４を介して露光部Ｓ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウェハＷは逆の経路で主搬送手段２５Ａまで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されてレジストマスクが形成される。その後ウェハＷは、載置台２１上の元の基板カセットＣへと戻される。

本発明の熱処理装置の一例を示す斜視図である。 上記の熱処理装置を示す縦断面図である。 上記の熱処理装置を示す平面図である。 上記の熱処理装置における加熱ユニットを示す分解斜視図である。 上記の加熱ユニットを示す縦断面図である。 上記の加熱ユニットを示す縦断面図である。 上記の加熱ユニットにおける冷却ガスの流れを示す模式図である。 上記の熱処理装置内における大気の流れを示す模式図である。 上記の熱処理装置において、冷却ガスの流量と外部から引き込まれる大気の流量との相関関係を示す特性図である。 上記の加熱ユニットの一例を示す分解斜視図である。 上記の加熱ユニットを示す縦断面図である。 上記の熱処理装置が適用される塗布・現像装置の一例を示す斜視図である。 上記の塗布・現像装置を示す平面図である。 上記の加熱ユニットの一例を示す分解斜視図である。 上記の加熱ユニットを示す縦断面図である。

符号の説明

Ｄ 開口部
Ｌ 間隙
２ 熱処理装置
６ 加熱モジュール
６１ 加熱ユニット
８０ サポートリング
８２ 整流板
８３ 降温パージリング
８３ａ ガス流路
８４ フェースプレート
８５ 第２のガス排出口
８８ 第１のガス排出口
８９ 第３のガス排出口
９３ 第４のガス排出口
９５ 冷却ガス供給路
９６ ガス吐出孔
１２１ 冷却ノズル

Claims (9)

1. 基板に対して加熱処理を行うための熱処理装置において、
   基板が載置され、加熱手段が設けられた加熱板と、
   前記加熱板の下面において、当該加熱板の外側から内側に向かって前記加熱板を冷却する冷却ガスを通流させるために、前記加熱板の周方向に沿って複数設けられたガス吐出孔と、
   前記加熱板の下方における前記冷却ガスのガス流を規制するために、この加熱板の下方に当該加熱板に近接して対向するように設けられ、中央部にガス排出口の形成された整流板と、
   前記加熱板の外端部に周方向に沿って設けられ、前記冷却ガスの通流により発生した前記負圧によって、外部の雰囲気を前記加熱板と前記整流板との間に取り込むための外気取り入れ口と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. 前記加熱板の下方側にて、当該加熱板の周方向に沿ってリング状に形成された管状部材と、この管状部材に冷却ガスを供給する冷却ガス供給路と、を備え、前記管状部材の内周側には、前記ガス吐出孔が穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記管状部材は、前記加熱板の下面との間に、前記外気取り入れ口をなす隙間を介して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理装置。
4. 前記加熱板の下方側にて、その先端部が当該加熱板の周方向に沿って間隔をおいて設けられた複数の冷却ノズルを備え、
   前記ガス吐出孔は、この冷却ノズルの先端部に形成されたガス吐出孔であることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
5. 前記冷却ノズルは、整流板を下面側から上面側へ貫通して設けられていることを特徴とする請求項４に記載の熱処理装置。
6. 前記ガス吐出孔は、冷却ガスが前記加熱板の下面に衝突するように上方斜めに向いていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の熱処理装置。
7. 基板に対して加熱処理を行う熱処理方法において、
   基板を加熱板上に載置して、前記基板を加熱する工程と、
   次いで、前記加熱板の下面において、当該加熱板の外側から内側に向かって、前記加熱板を冷却する冷却ガスを前記加熱板の周方向に沿って多数設けられたガス吐出孔から通流させることによって、この加熱板の外端部の下面側に負圧を発生させる工程と、
   前記負圧により、前記加熱板の外縁部に周方向に沿って設けられた外気取り入れ口から、外部の雰囲気を前記加熱板とこの加熱板の下方に設けられた整流板との間に取り込んで、この雰囲気を前記冷却ガスと共に通流させることによって、前記加熱板を冷却する工程と、
   前記冷却ガスと外部から取り込んだ前記雰囲気とを前記整流板の中央部に形成されたガス排出口から下方側に排出する工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
8. 前記負圧を発生させる工程は、前記冷却ガスが前記加熱板の下面に衝突するように、冷却ガスを上方斜めに通流させる工程であることを特徴とする請求項７に記載の熱処理方法。
9. 基板を加熱板に載置して加熱処理を行う熱処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
   前記コンピュータプログラムは、請求項７または８に記載の熱処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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