JP2012038970A - 熱処理方法及びその熱処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体並びに熱処理装置 - Google Patents

熱処理方法及びその熱処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体並びに熱処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】熱板の強度を低下させたり、装置コストを増大させることなく、基板間における塗布膜の特性の変動を防止しつつ、基板を処理する処理時間を短縮することができる、熱処理方法及び熱処理装置を提供する。
【解決手段】熱板の設定温度を第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２に変更し、熱板の温度が第２の温度Ｔ２に到達する前に、熱板による基板群の最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の熱板の温度データを取得し、熱板の温度が第２の温度Ｔ２に到達する際に、取得した熱板の温度データに基づいて、熱板の設定温度を第２の温度Ｔ２から変更し、第２の温度Ｔ２から設定温度が変更された熱板により最初の基板を熱処理する第１の工程Ｓ１４〜Ｓ１６と、最初の基板の熱処理の後、熱板の設定温度を第２の温度Ｔ２に戻し、熱板の温度が第２の温度Ｔ２に保持されている状態で、熱板により基板群の次の基板を熱処理する第２の工程Ｓ１７とを有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、基板を熱処理する熱処理方法及びその熱処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体並びに熱処理装置に関する。
半導体集積回路の製造工程においては、半導体ウェハやＬＣＤ基板等（以下にウェハ等という）の表面に、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技術を用いる塗布現像処理が行われている。フォトリソグラフィ技術を用いる塗布現像処理は、ウェハ等の表面にレジスト液を塗布するレジスト塗布工程と、形成されたレジスト膜に回路パターンを露光する露光処理工程と、露光処理後のウェハ等に現像液を供給する現像処理工程とを有している。
また、フォトリソグラフィ技術を用いる塗布現像処理においては、各種の熱処理が行われている。
例えば、レジスト塗布工程と露光処理工程との間では、レジスト膜中の残留溶剤を蒸発させてウェハ等とレジスト膜との密着性を向上させるための熱処理（プリベーク）が行われている。また、露光処理工程と現像処理工程との間では、化学増幅型レジスト（Chemically Amplified Resist；ＣＡＲ）における酸触媒反応を誘起するための熱処理（露光後ベーク（ポストエクスポージャーベーク；ＰＥＢ））が行われている。更に、現像処理工程後に行われる、レジスト中の残留溶媒や現像時にレジスト中に取り込まれたリンス液を除去し、ウェットエッチング時の浸み込みを改善するための熱処理（ポストベーク）が行われている。
上記した各熱処理は、形成されるレジストパターンの線幅（Critical Dimension；ＣＤ）を管理するために、その熱処理の熱処理条件を厳しく管理することが好ましい。特に、レジストとして、高感度、高解像性、高ドライエッチング耐性を実現できるために、近年注目されている化学増幅型レジストを用いる場合には、露光後ベークの熱処理条件を厳しく管理することが好ましい。基板の面内各箇所におけるレジスト膜に与えられる熱量の差が、製造される半導体集積回路における回路パターンの寸法精度に極めて大きな影響を与えるからである。
このような熱処理の条件を管理するために、熱処理時に基板に供給される熱量が、基板上の複数箇所で等しくなるように、熱源の出力量を制御することを特徴とした熱処理方法及び熱処理装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−５１４３９号公報
ところが、上記したような、熱処理方法及び熱処理装置では、次のような問題がある。
例えば、露光後ベーク等の熱処理において、それぞれ熱処理温度の異なる複数の種類のレジスト膜が塗布されている基板を連続して順次熱処理する場合に、熱板の温度変更を高速で行う必要がある。
一般に、熱処理装置は、熱板を有しており、所定温度に設定された熱板上に、基板を載置することによって、基板を熱処理する。そして、一般に、熱板は、通電によって発熱するヒータを熱源として用いている。また、温度を安定させるため、一般に熱板の熱容量は大きい。従って、熱板の設定温度が変更された後、熱板の温度が設定温度に到達するまでは、最初の基板の熱処理の開始を待たなければならず、基板を処理する処理時間を短縮することができず、製造コストを低減することができないという問題がある。
また、熱処理装置は、熱板を冷却する冷却機構を有していないため、特に、熱板の設定温度を高温から低温へ変更する場合には、高速に温度を変更することはできない。従って、熱板の設定温度が高温から低温へ変更された後、熱板の温度が設定温度に到達するまで、最初の基板の熱処理の開始を待たなければならず、基板を処理する処理時間を短縮することができず、製造コストを低減することができないという問題がある。
一方、熱板の温度が設定温度に到達する前に最初の基板の熱処理を開始した場合、熱板により最初の基板に与えられる熱量は、その基板の熱処理の後、熱板の温度が設定温度に保持されている状態で熱処理を開始した次の基板に与えられる熱量と異なる。そのため、複数の基板を処理するときに、基板間で、レジスト膜等の塗布膜の特性が変動してしまうという問題がある。特に、熱処理が露光後ベークであるときは、レジストパターンの線幅ＣＤが基板間で変動するという問題がある。
熱板の温度を速く設定温度に到達させるためには、熱板の容量を小さくする方法も考えられる。あるいは、熱板の設定温度を高温から低温へ変更する場合に熱板を速く冷却させるには、熱板の近傍に、熱板に冷却ガスを吹き付ける冷却ガスノズル等の冷却機構を設ける方法も考えられる。しかし、熱板の容量を小さくする方法には、熱板の小型化、薄型化に伴って、熱板の強度、性能が低下するという問題がある。また、熱板の近傍に冷却機構を設ける方法には、熱処理装置の装置コストが増大するという問題がある。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、熱板の強度を低下させたり、装置コストを増大させることなく、基板間における塗布膜の特性の変動を防止しつつ、基板を処理する処理時間を短縮することができる、熱処理方法及び熱処理装置を提供する。
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。
本発明の一実施例によれば、所定温度に設定された熱板上に、複数の基板よりなる基板群の各基板を順次載置して熱処理する熱処理方法において、前記熱板の設定温度を第１の温度から第２の温度に変更し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記熱板による前記基板群の最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記熱板の温度データを取得し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する際に、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記熱板の設定温度を前記第２の温度から変更し、設定温度が変更された前記熱板により前記最初の基板を熱処理する第１の工程と、前記最初の基板の熱処理の後、前記熱板の設定温度を前記第２の温度に戻し、前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で、前記熱板により前記基板群の次の基板を熱処理する第２の工程とを有する、熱処理方法が提供される。
また、本発明の一実施例によれば、所定温度に設定された熱板上に、複数の基板よりなる基板群の各基板を順次載置して所定時間熱処理する熱処理方法において、前記熱板の設定温度を第１の温度から第２の温度に変更し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記熱板による前記基板群の最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記熱板の温度データを取得し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する際に、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記最初の基板の熱処理時間を前記所定時間から変更し、変更された前記熱処理時間の間、前記熱板により前記最初の基板を熱処理する第１の工程と、前記最初の基板の熱処理の後、前記熱処理時間を前記所定時間に戻し、前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で、前記所定時間の間、前記熱板により前記基板群の次の基板を熱処理する第２の工程とを有する、熱処理方法が提供される。
また、本発明の一実施例によれば、熱板を有し、所定温度に設定された前記熱板上に、複数の基板よりなる基板群の各基板を順次載置して熱処理する熱処理装置において、前記熱板の設定温度を第１の温度から第２の温度に変更し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記熱板による前記基板群の最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記熱板の温度データを取得し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する際に、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記熱板の設定温度を前記第２の温度から変更し、設定温度が変更された前記熱板により前記最初の基板を熱処理し、前記最初の基板の熱処理の後、前記熱板の設定温度を前記第２の温度に戻し、前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で、前記熱板により前記基板群の次の基板を熱処理する制御部を有する、熱処理装置が提供される。
また、本発明の一実施例によれば、熱板を有し、所定温度に設定された前記熱板上に、複数の基板よりなる基板群の各基板を順次載置して所定時間熱処理する熱処理装置において、前記熱板の設定温度を第１の温度から第２の温度に変更し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記熱板による前記基板群の最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記熱板の温度データを取得し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する際に、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記最初の基板の熱処理時間を前記所定時間から変更し、変更された前記熱処理時間の間、前記熱板により前記最初の基板を熱処理し、前記最初の基板の熱処理の後、前記熱処理時間を前記所定時間に戻し、前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で、前記所定時間の間、前記熱板により前記基板群の次の基板を熱処理する制御部を有する、熱処理装置が提供される。
本発明によれば、熱板の強度を低下させたり、装置コストを増大させることなく、基板間における塗布膜の特性の変動を防止しつつ、基板を処理する処理時間を短縮することができる。
実施の形態に係る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。 実施の形態に係る塗布現像処理システムの構成の概略を示す正面図である。 実施の形態に係る塗布現像処理システムの構成の概略を示す背面図である。 実施の形態に係る露光後ベーク装置の構成の概略を示す縦断面図である。 実施の形態に係る露光後ベーク装置の構成の概略を示す横断面図である。 熱板を拡大して示す平面図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。 線幅測定装置の構成の概略を示す縦断面図である。 実施の形態に係る熱処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。 ステップＳ１１及びステップＳ１２における熱板温度の時間変化を示すグラフである。 ウェハが熱板により熱量を与えられる現象を等価回路として示す図である。 熱板温度を一定と仮定した場合におけるウェハ温度の時間変化を示すグラフである。 露光後、それぞれステップＳ１１及びステップＳ１２と同等の熱処理条件により露光後ベークし、現像処理することによって形成されるレジストパターンを模式的に示す断面図である。 ステップＳ１１と同等の熱処理条件により露光後ベークした場合に形成されるレジストパターンの線幅ＣＤを、各熱源の位置に対応する位置の間で比較して示すグラフである。 第１の工程における熱板温度の時間変化を示すグラフである。 実施の形態の変形例に係る熱処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。 第１の工程における熱板温度の時間変化を示すグラフである。
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
以下、図１から図８を参照し、実施の形態に係る熱処理装置を含む塗布現像処理システムについて説明する。
最初に、図１から図３を参照し、本実施の形態に係る塗布現像処理システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係る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は、塗布現像処理システムの構成の概略を示す正面図であり、図３は、塗布現像処理システムの構成の概略を示す背面図である。
塗布現像処理システム１は、例えば図１に示すように露光装置Ａを挟んだ両側に設けられた第１の処理システム１０と第２の処理システム１１を備えている。第１の処理システム１０は、例えばカセットステーション１２、処理ステーション１３及びインターフェイスステーション１４を一体に接続した構成を有している。カセットステーション１２は、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。処理ステーション１３は、フォトリソグラフィ工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置してなる処理部である。インターフェイスステーション１４は、露光装置Ａとの間でウェハＷの受け渡しを行う搬送部である。カセットステーション１２、処理ステーション１３及びインターフェイスステーション１４は、露光装置ＡのあるＹ方向正方向側（図１中の右方向）に向かって順に配置され、インターフェイスステーション１４は、露光装置Ａに接続されている。
カセットステーション１２では、カセット載置台２０が設けられ、当該カセット載置台２０は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション１２には、搬送路２１上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送体２２が設けられている。ウェハ搬送体２２は、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）にも移動自在であり、カセットＣ内に上下方向に配列されたウェハＷに対して選択的にアクセスできる。ウェハ搬送体２２は、鉛直方向の軸周り（θ方向）に回転可能であり、処理ステーション１３側の後述する第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスできる。
処理ステーション１３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション１３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、カセットステーション１２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション１３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、カセットステーション１２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には、第１の搬送装置３０が設けられている。第１の搬送装置３０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各装置に対し選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置３１が設けられている。第２の搬送装置３１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各装置に対して選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。
図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えばレジスト塗布装置（ＣＯＴ）４０、４１、４２、ボトムコーティング装置（ＢＡＲＣ）４３、４４が下から順に５段に重ねられている。レジスト塗布装置４０、４１、４２は、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト膜形成装置である。ボトムコーティング装置４３、４４は、露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する。第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置（ＤＥＶ）５０〜５４が下から順に５段に重ねられている。また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室（ＣＨＭ）６０、６１がそれぞれ設けられている。
例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温調装置（ＴＣＰ）７０、トランジション装置（ＴＲＳ）７１、高精度温調装置（ＣＰＬ）７２〜７４、熱処理装置（ＢＡＫＥ）７５〜７８が下から順に９段に重ねられている。トランジション装置７１は、ウェハＷの受け渡しを行う。高精度温調装置７２〜７４は、精度の高い温度管理下でウェハ温度を調節する。熱処理装置７５〜７８は、ウェハＷを熱処理する。
第４の処理装置群Ｇ４には、例えば高精度温調装置（ＣＰＬ）８０、プリベーク装置（ＰＡＢ）８１〜８４及びポストベーク装置（ＰＯＳＴ）８５〜８９が下から順に１０段に重ねられている。プリベーク装置８１〜８４は、レジスト塗布処理後のウェハＷを熱処理する。ポストベーク装置８５〜８９は、現像処理後のウェハＷを熱処理する。
第５の処理装置群Ｇ５には、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温調装置（ＣＰＬ）９０〜９３、熱処理装置としての露光後ベーク装置（ＰＥＢ）９４〜９９が下から順に１０段に重ねられている。
図１に示すように第１の搬送装置３０のＸ方向正方向（図１中の上方）側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置（ＡＤ）１００、１０１が下から順に２段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置３１のＸ方向正方向側には、例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）１０２が配置されている。
インターフェイスステーション１４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１１０上を移動するウェハ搬送体１１１と、バッファカセット１１２が設けられている。ウェハ搬送体１１１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション１４に隣接した露光装置Ａ、バッファカセット１１２及び第５の処理装置群Ｇ５内の各装置に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。
第２の処理システム１１には、搬送装置としてのウェハ搬送装置１２０と、第６の処理装置群Ｇ６と、収容部としてのバッファカセット１２１が設けられている。ウェハ搬送装置１２０は、露光装置Ａ側に設けられたＸ方向に延びる搬送路１２３上を移動できる。ウェハ搬送装置１２０は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、露光装置Ａ、第６の処理装置群Ｇ６及びバッファカセット１２１に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。ウェハ搬送装置１２０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。
第６の処理装置群Ｇ６とバッファカセット１２１は、搬送路１２３のＹ方向正方向側にＸ方向に並べて設けられている。第６の処理装置群Ｇ６には、図２に示すように熱処理装置としての露光後ベーク装置（ＰＥＢ）１３０〜１３３が下から順に４段に重ねられている。バッファカセット１２１は、複数枚のウェハＷを一時的に収容できる（図３参照）。
また、図１に示すように、例えばカセットステーション１２には、ウェハＷ上のレジストパターンの線幅を測定する線幅測定装置１４０が設けられている。
次に、図４から図７を参照し、露光後ベーク装置について説明する。なお、露光後ベーク装置は、本発明における熱処理装置に相当する。
図４は、本実施の形態に係る露光後ベーク装置の構成の概略を示す縦断面図である。図５は、本実施の形態に係る露光後ベーク装置の構成の概略を示す横断面図である。図６は、熱板１７０を拡大して示す平面図である。図７は、図６のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。なお、図６及び図７においては、図示を容易にするため、第１の昇降ピン、貫通孔等の図示を省略している。
図４及び図５に示すように、露光後ベーク装置１３０は、筐体１５０内に、ウェハＷを加熱する加熱部１５１と、ウェハＷを冷却する冷却部１５２を備えている。
加熱部１５１は、図４に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体１６０と、下側に位置してその蓋体１６０と一体となって処理室Ｓを形成する熱板収容部１６１を備えている。
蓋体１６０の天井部の中央には、排気部１６０ａが設けられており、処理室Ｓ内の雰囲気を排気部１６０ａから均一に排気できる。
熱板収容部１６１の中央には、ウェハＷを載置して加熱する熱板１７０が設けられている。熱板１７０は、ウェハＷより大きく、厚みのある略円盤形状を有している。熱板１７０には、給電により発熱するヒータ１７１が内蔵されている。ヒータ１７１の発熱量は、例えばヒータ制御装置１７２により調整されている。ヒータ制御装置１７２における温度制御は、例えば後述する本体制御部２２０により行われる。
なお、ヒータ制御装置１７２及び本体制御部２２０は、本発明における制御部に相当する。
図６及び図７に示すように、ヒータ１７１は、複数のヒータ１７１ａ〜１７１ｃにより構成される。複数のヒータ１７１ａ〜１７１ｃは、熱板１７０に、同心円状に適宜間隔をおいて配置されており、前述したように、熱板１７０に内蔵されており、それぞれ独立にヒータ制御装置１７２に接続されている。
図６では、ヒータ１７１は、３つのヒータ１７１ａ〜１７１ｃにより構成されるが、３つに限定されるものではなく、任意の複数のヒータにより構成されていてもよい。
また、熱板１７０には、各ヒータ１７１ａ〜１７１ｃを独立して制御するために、各ヒータ１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃに対応する複数の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に、図示しない温度センサが設けられており、各温度センサにより、熱板温度ＰＶを測定することができる。また、各温度センサにより測定された熱板温度ＰＶはヒータ制御装置１７２に入力され、熱板温度ＰＶと設定温度との差に基づいて、ヒータ制御装置１７２は、各ヒータ１７１ａ〜１７１ｃの出力を制御するように構成されている。
図６及び図７に示すように、熱板１７０上には、ウェハＷを熱板１７０と隙間をもたせて支持するギャップピン１７３が設けられており、ウェハＷにパーティクル等が付着するのを防止している。図６に示す例では、ギャップピン１７３が７箇所設けられており、ウェハＷは、７箇所のギャップピン１７３により支持される。ギャップピン１７３は、熱板１７０の上面からギャップピン１７３の上面までの高さである隙間（ギャップ高さ）Ｈを隔ててウェハＷを支持できるように構成されている。このときのギャップ高さＨは、例えば０．１〜０．３ｍｍとすることができる。そして、ギャップピン１７３は、ウェハＷが、ギャップピン１７３により上述したギャップを隔てて支持されている状態で、熱板１７０表面から主として空気を介して熱が伝導されるように形成されている。
図４に示すように、熱板１７０の下方には、ウェハＷを下方から支持して昇降する第１の昇降ピン１８０が設けられている。第１の昇降ピン１８０は、昇降駆動機構１８１により上下動できる。熱板１７０の中央部付近には、熱板１７０を厚み方向に貫通する貫通孔１８２が形成されている。第１の昇降ピン１８０は、熱板１７０の下方から上昇して貫通孔１８２を通過し、熱板１７０の上方に突出できる。
熱板収容部１６１は、熱板１７０を収容して熱板１７０の外周部を保持する環状の保持部材１９０と、その保持部材１９０の外周を囲む略筒状のサポートリング１９１を有している。サポートリング１９１の上面には、処理室Ｓ内に向けて例えば不活性ガスを噴出する吹き出し口１９１ａが形成されている。この吹き出し口１９１ａから不活性ガスを噴出することにより、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１９１の外方には、熱板収容部１６１の外周となる円筒状のケース１９２が設けられている。
加熱部１５１に隣接する冷却部１５２には、例えばウェハＷを載置して冷却する冷却板２００が設けられている。冷却板２００は、例えば図５に示すように略方形の平板形状を有し、熱板１７０側の端面が外側に凸の円弧状に湾曲している。図４に示すように冷却板２００の内部には、例えばペルチェ素子などの冷却部材２００ａが内蔵されており、冷却板２００を所定の設定温度に調整できる。
冷却板２００は、加熱部１５１側に向かって延伸するレール２０１に取付けられている。冷却板２００は、駆動部２０２によりレール２０１上を移動し、加熱部１５１側の熱板１７０の上方まで移動できる。
冷却板２００には、例えば図５に示すようにＸ方向に沿った２本のスリット２０３が形成されている。スリット２０３は、冷却板２００の加熱部１５１側の端面から冷却板２００の中央部付近まで形成されている。このスリット２０３により、加熱部１５１側に移動した冷却板２００と熱板１７０上に突出した第１の昇降ピン１８０との干渉が防止される。図４に示すように冷却板２００の下方には、第２の昇降ピン２０４が設けられている。第２の昇降ピン２０４は、昇降駆動部２０５によって昇降できる。第２の昇降ピン２０４は、冷却板２００の下方から上昇しスリット２０３を通過して冷却板２００の上方に突出できる。
図５に示すように冷却板２００を挟んだ筐体１５０の両側壁には、ウェハＷを搬入出するための搬入出口２１０が形成されている。
なお、他の露光後ベーク装置９４〜９９、１３１〜１３３は、上述の露光後ベーク装置１３０と同じ構成を有しているので、その説明は省略する。
次に、図８を参照し、線幅測定装置について説明する。図８は、線幅測定装置の構成の概略を示す縦断面図である。
線幅測定装置１４０は、例えば図８に示すように、ウェハＷを水平に載置する載置台１４１と、光学式表面形状測定計１４２を備えている。載置台１４１は、例えばＸ−Ｙステージになっており、水平方向の２次元方向に移動できる。光学式表面形状測定計１４２は、例えば、光照射部１４３、光検出部１４４及び算出部１４５を備えている。光照射部１４３は、ウェハＷに対して斜方向から光を照射する。光検出部１４４は、光照射部１４３から照射されウェハＷで反射した光を検出する。算出部１４５は、当該光検出部１４４の受光情報に基づいてウェハＷ上のレジストパターンの線幅ＣＤを算出する。線幅測定装置１４０は、例えばスキャトロメトリ（Scatterometry）法を用いてレジストパターンの線幅を測定するものである。スキャトロメトリ法を用いる場合、算出部１４５において、光検出部１４４により検出されたウェハＷの面内の光強度分布と、予め記憶されている仮想の光強度分布とを照合する。そして、その照合された仮想の光強度分布に対応するレジストパターンの線幅ＣＤを求めることにより、レジストパターンの線幅ＣＤを測定できる。
また、線幅測定装置１４０は、光照射部１４３及び光検出部１４４に対してウェハＷを相対的に水平移動させることによって、ウェハＷの面内の複数の測定点における線幅を測定することができる。
以上のように構成された塗布現像処理システム１では、以下のような塗布現像処理が行われる。
先ず、図１に示すウェハ搬送体２２によって、カセット載置台２０上のカセットＣ内から未処理のウェハＷが１枚ずつ取り出され、処理ステーション１３に順次搬送される。ウェハＷは、処理ステーション１３の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置７０に搬送され、所定温度に温度調節される。その後、ウェハＷは、第１の搬送装置３０によって例えばボトムコーティング装置４３に搬送され、反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは、第１の搬送装置３０によって熱処理装置７５、高精度温調装置８０に順次搬送され、各処理装置において所定の処理が施される。その後、ウェハＷは、第１の搬送装置３０によって例えばレジスト塗布装置４０に搬送される。
レジスト塗布装置４０では、例えば回転されたウェハＷの表面にノズルから所定量のレジスト液が供給される。そして、そのレジスト液がウェハＷの表面の全面に拡散することによって、ウェハＷ上に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、第１の搬送装置３０によって例えばプリベーク装置８１に搬送され、熱処理（プリベーク）が施される。その後、ウェハＷは、第２の搬送装置３１によって周辺露光装置１０２、高精度温調装置９３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、インターフェイスステーション１４のウェハ搬送体１１１によって露光装置Ａに搬送される。露光装置ＡにウェハＷが搬送されると、ウェハＷのレジスト膜上に露光光源からマスクを介して光が照射され、レジスト膜に所定のパターンが露光される。こうしてウェハＷに露光が施される。
露光の終了したウェハＷは、インターフェイスステーション１４のウェハ搬送体１１１によって処理ステーション１３の例えば露光後ベーク装置９４に搬送される。露光後ベーク装置９４では、先ずウェハＷが搬入出口２１０から搬入され、図４に示す冷却板２００上に載置される。続いて冷却板２００が移動することによって、ウェハＷが熱板１７０の上方に移動する。ウェハＷは冷却板２００から第１の昇降ピン１８０に受け渡され、その後、第１の昇降ピン１８０によって熱板１７０上に載置される。こうしてウェハＷの熱処理（露光後ベーク）が開始される。そして、所定時間経過後、ウェハＷが第１の昇降ピン１８０によって熱板１７０から離隔され、ウェハＷの熱処理が終了する。その後、ウェハＷは、第１の昇降ピン１８０から冷却板２００に受け渡され、冷却板２００により冷却され、当該冷却板２００から搬入出口２１０を通じて露光後ベーク装置９４の外部に搬送される。
露光後ベークが終了したウェハＷは、第２の搬送装置３１によって例えば現像処理装置５０に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜が現像処理される。その後、ウェハＷは、例えば第２の搬送装置３１によってポストベーク装置８５に搬送され、熱処理（ポストベーク）が施され、その後、第１の搬送装置３０によって高精度温調装置７２に搬送されて温度調節される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送体２２によってカセットステーション１２のカセットＣに戻される。こうして塗布現像処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。
上記した塗布現像処理システム１で行われる熱処理を含めた塗布現像処理は、例えば図１に示す本体制御部２２０によって制御されている。本体制御部２２０は、線幅測定装置１４０によるウェハＷ上のレジストパターンの線幅測定も制御している。本体制御部２２０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えた汎用コンピュータにより構成され、記憶されたプログラムを実行してウェハ処理や線幅測定を制御できる。なお、本体制御部２２０のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体により本体制御部２２０にインストールされたものであってもよい。更に、後述する本実施の形態に係る熱処理方法を実行させるためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体により本体制御部２２０又はヒータ制御装置１７２にインストールされたものであってもよい。
次に、図９から図１５を参照し、本実施の形態に係る熱処理方法について説明する。図９は、本実施の形態に係る熱処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、ステップＳ１１及びステップＳ１２における熱板温度ＰＶの時間変化を示すグラフである。図１１は、ウェハＷが熱板１７０により熱量を与えられる現象を等価回路として示す図である。図１２は、熱板温度ＰＶを一定と仮定した場合におけるウェハ温度Ｔｗの時間変化を示すグラフである。図１３は、露光後、それぞれステップＳ１１及びステップＳ１２と同等の熱処理条件により露光後ベークし、現像処理することによって形成されるレジストパターンを模式的に示す断面図である。図１４は、ステップＳ１１と同等の熱処理条件により露光後ベークした場合に形成されるレジストパターンの線幅ＣＤを、各熱源の位置に対応する位置の間で比較して示すグラフである。図１５は、第１の工程における熱板温度ＰＶの時間変化を示すグラフである。
図９に示すように、本実施の形態に係る熱処理方法は、データ取得工程（ステップＳ１１、ステップＳ１２）、算出工程（ステップＳ１３）、第１の工程（ステップＳ１４〜Ｓ１６）及び第２の工程（ステップＳ１７）を有する。
本実施の形態に係る熱処理方法は、設定温度到達前に熱処理を開始するときにウェハに与えられる熱量が、設定温度到達後に熱処理を開始した場合にウェハに与えられる所定の熱量に等しくなるように、設定温度到達前に開始した熱処理の後半の熱処理温度を変更するものである。そのため、本実施の形態に係る熱処理方法は、予め所定の熱量を測定する測定工程と、測定した所定の熱量に基づいて実際にウェハに熱処理を行う熱処理工程とを有する。測定工程は、データ取得工程（ステップＳ１１、ステップＳ１２）及び算出工程（ステップＳ１３）を有する。そして、熱処理工程は、第１の工程（ステップＳ１４〜ステップＳ１６）及び第２の工程（ステップＳ１７）を有する。また、第１の工程は、開始工程（ステップＳ１４）、予測工程（ステップＳ１５）及び変更工程（ステップＳ１６）を有する。
ステップＳ１１では、熱板１７０の設定温度を第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２に変更し、設定温度が変更された熱板１７０の温度が第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２に到達する前、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との間の第３の温度Ｔ３で、熱板１７０に第１の測定用ウェハＴＷ１を載置して熱処理を開始する。そして、設定温度が第２の温度Ｔ２に変更された熱板１７０により第１の測定用ウェハＴＷ１を熱処理する。第１の測定用ウェハＴＷ１を熱処理する際に、熱板１７０の温度である熱板温度ＰＶを測定する。これにより、熱板温度ＰＶの温度データを取得する。そして、所定時間熱処理を行った後、熱板１７０から第１の測定用ウェハＴＷ１を取り出す。
前述したように、ヒータ１７１は、複数のヒータ１７１ａ〜１７１ｃに分かれている。従って、各ヒータ１７１ａ〜１７１ｃの設定温度を第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２に変更する。そして、各ヒータ１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃに対応する位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における熱板温度ＰＶが第２の温度Ｔ２に到達する前、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との間の第３の温度Ｔ３で、熱板１７０に第１の測定用ウェハＴＷ１を載置して熱処理を開始する。そして、設定温度が第２の温度Ｔ２に変更された熱板１７０により第１の測定用ウェハＴＷ１を熱処理し、ヒータ１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃに対応した複数の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における熱板１７０の温度である熱板温度ＰＶを測定する。
熱板温度ＰＶについては、例えば図６に示す位置Ｐ１〜Ｐ３に温度センサを設け、位置Ｐ１〜Ｐ３における熱板温度ＰＶを、一定時間ごと、例えば１秒ごとに測定し、測定した熱板温度ＰＶをヒータ制御装置１７２に入力し、ヒータ制御装置１７２に記憶する。
なお、各ヒータ１７１ａ〜１７１ｃの設定温度として、第１の温度Ｔ１、第２の温度Ｔ２について、ヒータ１７１ａ〜１７１ｃごとに異なる別々の値を設定してもよい。これにより、ウェハＷの面内における線幅ＣＤの均一性を向上させるように調整することができる。
また、第１の測定用ウェハＴＷ１として、ウェハの複数箇所に例えば熱電対よりなる温度センサが設けられた熱電対付きウェハを用いることにより、ウェハ温度Ｔｗを測定してもよい。
次に、ステップＳ１２では、熱板１７０の温度が第２の温度Ｔ２に保持されている状態で、熱板１７０に第２の測定用ウェハＴＷ２を載置して熱処理を開始する。そして、熱板１７０により第２の測定用ウェハＴＷ２を第２の温度Ｔ２で熱処理する。第２の測定用ウェハＴＷ２を第２の温度Ｔ２で熱処理する際に、熱板１７０の温度である熱板温度ＰＶを測定する。これにより、熱板温度ＰＶの温度データを取得する。そして、所定時間熱処理を行った後、熱板１７０から第２の測定用ウェハＴＷ２を取り出す。
ステップＳ１２でも、位置Ｐ１〜Ｐ３における熱板温度ＰＶを、一定時間ごと、例えば１秒ごとに測定し、測定した熱板温度ＰＶをヒータ制御装置１７２に入力し、ヒータ制御装置１７２に記憶する。そして、各ヒータ１７１ａ〜１７１ｃの設定温度として、第２の温度Ｔ２について、ヒータ１７１ａ〜１７１ｃごとに異なる別々の値を設定してもよい。
また、第２の測定用ウェハＴＷ２として、ウェハの複数箇所に例えば熱電対よりなる温度センサが設けられた熱電対付きウェハを用いることにより、ウェハ温度Ｔｗを測定してもよい。
なお、第２の測定用ウェハＴＷ２は、本発明における測定用基板に相当する。
データ取得工程（ステップＳ１１及びステップＳ１２）で取得される熱板温度ＰＶの温度データの一例を、それぞれ図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す。
ステップＳ１１において、熱板１７０の設定温度を、第１の温度Ｔ１である１４０℃から第２の温度Ｔ２である１１０℃に変更する。そして、図１０（ａ）に示すように、熱板温度ＰＶが第２の温度Ｔ２である１１０℃に到達する前、第３の温度Ｔ３である１１７℃になるときに、第１の測定用ウェハＴＷ１を載置して熱処理を開始する。すると、熱板温度ＰＶは、第１の測定用ウェハＴＷ１の熱処理が開始された後も下降し、第２の温度Ｔ２である１１０℃に到達する。
また、ステップＳ１２において、熱板温度ＰＶが第２の温度Ｔ２である１１０℃に保持されている状態で、第２の測定用ウェハＴＷ２を載置して熱処理を開始する。すると、図１０（ｂ）に示すように、熱板温度ＰＶは、第２の測定用ウェハＴＷ２の熱処理が開始された後若干変動するものの、その後は第２の温度Ｔ２である１１０℃に保持される。
次に、算出工程（ステップＳ１３）では、取得した熱板温度ＰＶの温度データに基づいて、第１の測定用ウェハＴＷ１及び第２の測定用ウェハＴＷ２が熱板１７０により与えられる熱量を算出する。
図７に示したように、ウェハＷが熱板１７０からギャップ高さＨの位置に配置されている場合、上記した熱板温度ＰＶの温度領域では、熱板１７０からウェハＷへの熱の伝達は、対流、輻射は無視できる程度であり、空気を介する熱伝導が支配的であると考えられる。このとき、空気を介する熱伝導による熱流は、図１１に示すように、熱板１７０を直流電源と仮定し、ウェハＷを容量Ｃのコンデンサと仮定し、ギャップ高さＨの間の空気を介する熱伝導における熱抵抗を抵抗値Ｒの電気抵抗と仮定し、等価回路に置き換えることができる。また、熱板温度ＰＶを所定温度Ｔｐとし、時定数をτとする。すると、時刻ｔにおけるウェハ温度Ｔｗは、式（１）
Figure 2012038970
 及び式（２）
Figure 2012038970
 で表される。式（１）に示されるウェハ温度Ｔｗの時間変化は、図１２に示される。
このとき、ウェハＷの面積をＳ、空気の熱伝導率をκとすると、時刻ｔにおける単位時間にウェハＷに与えられる熱量は、式（３）
Figure 2012038970
 で表される。
具体的には、時刻ｔ＝０における熱板温度ＰＶの温度データ及び式（１）に基づいて、微小時間Δｔ後（ｔ＝Δｔ）のウェハ温度Ｔｗを算出し、算出したウェハ温度Ｔｗ及び式（３）に基づいて、この微小時間Δｔの間にウェハＷに与えられた熱量ＱΔｔを求める。同様にして、更に微小時間Δｔ後（ｔ＝２Δｔ）のウェハ温度Ｔｗ及び与えられた熱量ＱΔｔを求める。これを繰り返す数値計算を行って、ステップＳ１１及びステップＳ１２におけるウェハ温度Ｔｗ及び与えられた全熱量Ｑを求めることができる。
なお、後述する第１の工程の予測工程（ステップＳ１５）を行うためには、少なくともステップＳ１２を行えばよく、ステップＳ１１を省略してもよい。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す例では、熱処理の前半において、第１の測定用ウェハＴＷ１の熱板温度ＰＶは、第２の測定用ウェハＴＷ２の熱板温度ＰＶよりも高い。従って、第１の測定用ウェハＴＷ１に与えられる合計熱量は、第２の測定用ウェハＴＷ２に与えられる合計熱量よりも多くなる。
また、各ヒータ１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃに対応する熱板温度ＰＶが互いに異なる場合にも、第１の測定用ウェハＴＷ１又は第２の測定用ウェハＴＷ２に与えられる単位面積当たりの熱量は、各位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の間で異なる。
ウェハＷ間又はウェハＷの面内で与えられる熱量が異なると、現像処理まで行って形成されるレジストパターンの線幅ＣＤが異なる。露光後ベークにおいて、露光領域におけるレジスト膜が現像液に可溶化する反応の進行が異なるため、現像処理の際に除去される可溶部の幅が異なるためである。ここで、線幅ＣＤは、線幅測定装置１４０を用いて測定して得られるものである。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、ウェハＷ上に反射防止膜３０１を介して形成されたレジスト膜３０２を露光し、露光後、それぞれステップＳ１１及びステップＳ１２に相当する熱処理条件により露光後ベークし、現像処理することによって形成されたレジストパターン３０３を模式的に示す断面図である。図１３（ａ）は、ステップＳ１１、すなわちウェハＷに与えられる熱量が相対的に多い場合を示しており、図１３（ｂ）は、ステップＳ１２、すなわちウェハＷに与えられる熱量が相対的に少ない場合を示している。ウェハＷに与えられる熱量が多くなると、露光領域におけるレジスト膜３０２が現像液に可溶化して可溶部３０４になる反応の進行が進むため、現像処理の際に除去される可溶部３０４の幅が大きくなり、形成されるレジストパターン３０３の線幅ＣＤが小さくなる。
図１４は、露光後、ステップＳ１１と同等の熱処理条件により露光後ベークを行い、現像処理を行った場合に形成されるレジストパターンの線幅ＣＤを、各熱源の位置Ｐ１〜Ｐ３に対応する位置の間で比較して示すグラフである。ウェハＷに与えられる単位面積当たりの熱量がＰ１、Ｐ２、Ｐ３の順に増大する場合、形成されるレジストパターンの線幅ＣＤはＰ１、Ｐ２、Ｐ３の順に減少する。すなわち、ウェハＷに与えられる単位面積当たりの熱量がウェハＷの面内で異なると、線幅ＣＤのウェハ面内における均一性が低下する。
以上、データ取得工程（ステップＳ１２）及び算出工程（ステップＳ１３）を行うことによって、熱板１７０が第２の温度Ｔ２に保持されている状態で熱処理を開始した場合にウェハＷに与えられる所定の熱量が算出される。そして、その後、実際に処理される複数のウェハよりなるウェハ群の各ウェハＷに対して、熱処理を行う。
第１の工程の開始工程（ステップＳ１４）では、熱板１７０の設定温度を第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２に変更し、設定温度が変更された熱板１７０の温度が第２の温度Ｔ２に到達する前、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との間の第３の温度Ｔ３で、熱板１７０に第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１を載置して熱処理を開始する。そして、熱処理を開始した後の熱板１７０の温度である熱板温度ＰＶの温度データを取得する。
なお、第１のウェハＷ１は、本発明における基板群の最初の基板に相当する。
具体的には、各ヒータ１７１ａ〜１７１ｃの設定温度を第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２に変更する。そして、各ヒータ１７１ａ〜１７１ｃの近傍における熱板温度ＰＶが第２の温度Ｔ２に到達する前、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との間の第３の温度Ｔ３で、熱板１７０に第１の測定用ウェハＴＷ１を載置して熱処理を開始する。そして、設定温度が第２の温度Ｔ２に変更された熱板１７０により第１の測定用ウェハＴＷ１を熱処理し、ヒータ１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃに対応した複数の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における熱板１７０の温度である熱板温度ＰＶを測定する。
次に、第１の工程の予測工程（ステップＳ１５）では、熱板１７０の温度が第２の温度Ｔ２に到達する際に、取得した熱板温度ＰＶの温度データに基づいて、熱板１７０の設定温度を第２の温度Ｔ２から変更しなかった場合に第１のウェハＷ１が熱板１７０により与えられる熱量を予測する。
算出工程（ステップＳ１３）と同様の方法により、取得した熱板温度ＰＶの温度データに基づいて、第１のウェハＷ１が熱板１７０により与えられる熱量を算出する。ただし、取得した熱板温度ＰＶの温度データは、熱処理の前半の部分についてのみである。従って、熱板温度ＰＶが設定温度に到達した後に第１のウェハＷ１が熱板１７０により与えられるであろう熱量は、熱板温度ＰＶがその後第２の温度Ｔ２に等しいものと仮定して算出する。
なお、ヒータ１７１ａ〜１７１ｃに対応する各位置Ｐ１〜Ｐ３の温度データを取得するときは、各位置Ｐ１〜Ｐ３ごとに取得した熱板温度ＰＶの温度データに基づいて、各位置Ｐ１〜Ｐ３において第１のウェハＷ１が熱板１７０により与えられる熱量を予測する。
次に、第１の工程の変更工程（ステップＳ１６）では、予測した熱量と、第２のウェハＷ２が熱板１７０により与えられる熱量とに基づいて、熱板１７０の設定温度を第２の温度Ｔ２から変更し、設定温度が変更された熱板１７０により第１のウェハＷ１を熱処理する。このとき、予測した熱量に基づいて、実際に第１のウェハＷ１が熱板１７０により与えられる熱量が、算出工程（ステップＳ１３）で算出したウェハＷに与えられる熱量に等しくなるように、熱板１７０の設定温度を第２の温度Ｔ２から変更する。
例えば、予測された熱量をＱ１とする。また、予め算出したステップＳ１２における熱量をＱ２とする。また、第１の工程の変更工程（ステップＳ１６）において設定温度を変更して熱処理する時間をｔ１とし、ウェハＷの重量及び比熱をそれぞれＭ、Ｃｗとする。このとき、設定温度の変更量ΔＴを、式（４）
Figure 2012038970
 により簡単に算出することができる。
具体的には、設定温度に変更量ΔＴを加算することによって、新たな設定温度に変更する。すなわち、第２の温度Ｔ２が第１の温度Ｔ１よりも低いときは、熱量Ｑ１が熱量Ｑ２より大きくなり、ΔＴが負になり、設定温度を第２の温度Ｔ２より変更量ΔＴだけ下げる。一方、第２の温度Ｔ２が第１の温度Ｔ１よりも高いときは、熱量Ｑ１が熱量Ｑ２より小さくなり、ΔＴが正になり、設定温度を第２の温度Ｔ２から変更量ΔＴだけ上げる。
具体例として、例えば第１の温度Ｔ１を１４０℃、第２の温度Ｔ２を１１０℃、第３の温度Ｔ３を１１７℃、熱処理時間を６０秒とすることができる。また、熱処理時間のうち、熱板温度ＰＶが第２の温度Ｔ２に到達する際に第１のウェハＷ１が与えられる熱量を計算するまでにデータを取得する時間を３０秒とすることができる。そして、第２の温度Ｔ２から変更量ΔＴだけ設定温度を変更して熱処理する時間ｔ１を３０秒とすることができる。なお、データ取得の時間間隔は、例えば１秒とすることができる。
このとき、予測された熱量Ｑ１は８９８３Ｊとなり、ステップＳ１２における熱量Ｑ２は８７７４Ｊとなり、Ｑ２−Ｑ１は−２０９Ｊとなる。また、Ｍを１２０ｇ、Ｃｗを０．７１Ｊ／ｇ・℃とする。すると、式（４）におけるΔＴは−０．０８℃となり、第１の工程の変更工程（ステップＳ１６）において熱板１７０の設定温度を０．０８℃下げればよいと求められる。
そして、図１５に示すように、第２の温度Ｔ２から変更量ΔＴだけ設定温度が変更された熱板１７０により第１のウェハＷ１を熱処理する。そして、所定時間熱処理を行った後、熱板１７０から第１のウェハＷ１を取り出す。
なお、ヒータ１７１ａ〜１７１ｃに対応する各位置Ｐ１〜Ｐ３において第１のウェハＷ１が熱板１７０により与えられる熱量を予測したときは、予測した熱量と、第２のウェハＷ２が各ヒータ１７１ａ〜１７１ｃにより与えられる熱量とに基づいて、熱板１７０の設定温度を第２の温度Ｔ２から異なる変更量ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３で変更してもよい。これにより、ウェハＷに与えられる熱量のウェハ面内における均一性を向上させることができ、現像処理後に形成されるレジストパターンの線幅ＣＤのウェハ面内における均一性を向上させることができる。
また、ステップＳ１５及びステップＳ１６に代え、熱板１７０の温度が第２の温度Ｔ２に到達する際に、取得した熱板温度ＰＶの温度データに基づいて、熱板１７０の設定温度を第２の温度Ｔ２から設定温度をΔＴ変更した場合に第１のウェハＷ１が熱板１７０により与えられる熱量を予測し、予測した熱量と、次の基板が熱板１７０により与えられる熱量とに基づいて、設定温度の変更量ΔＴを決定するようにしてもよい。このとき、予測した熱量に基づいて、実際に第１のウェハＷ１が熱板により与えられる熱量が、算出工程（ステップＳ１３）で算出したウェハＷに与えられる熱量に等しくように、設定温度の変更量ΔＴを決定する。
次に、第２の工程（ステップＳ１７）では、熱板１７０の設定温度を第２の温度Ｔ２に戻し、熱板１７０の温度が第２の温度Ｔ２に保持されている状態で、熱板１７０に第２のウェハ（次のウェハ）Ｗ２を載置して熱処理を開始する。そして、熱板１７０により第２のウェハＷ２を熱処理する。そして、所定時間熱処理を行った後、熱板１７０から第２のウェハＷ２を取り出す。
なお、第２のウェハＷ２は、本発明における基板群の次の基板に相当する。
本実施の形態によれば、熱板１７０の温度が第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２へ到達する前、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との間の第３の温度Ｔ３であるときに、第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１の熱処理を開始する。これにより、熱板１７０の温度が第２の温度Ｔ２へ到達した後に熱処理を開始する場合よりも早く第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１の熱処理を開始することができる。例えば、第１の温度Ｔ１を１４０℃、第２の温度Ｔ２を１１０℃、第３の温度Ｔ３を１１７℃とするとき、第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１の熱処理を３０秒程度早く開始することができる。
また、本実施の形態によれば、第１の工程（ステップＳ１４〜Ｓ１６）で第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１に与えられる熱量と、第２の工程（ステップＳ１７）で第２のウェハ（次のウェハ）Ｗ２に与えられる熱量とを略等しくすることができる。従って、露光領域におけるレジスト膜が現像液に可溶化する反応の進行を略等しくすることができ、現像処理の際に除去される可溶部の幅を略等しくすることができる。よって、第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１と第２のウェハ（次のウェハ）Ｗ２（及びそれ以降のウェハＷ）との間で、現像処理することによって形成されるレジストパターンの線幅ＣＤを略等しくすることができる。
例えば、第１の工程（ステップＳ１４〜ステップＳ１６）に代え、データ取得工程のステップＳ１１により第１のウェハＷ１を熱処理し、続けて第２の工程（ステップＳ１７）を行った場合、線幅ＣＤは、第１のウェハＷ１において６５．３７ｎｍ、第２のウェハＷ２において６６．００ｎｍである。一方、第１の工程（ステップＳ１４〜ステップＳ１６）により第１のウェハＷ１を熱処理し、続けて第２の工程（ステップＳ１７）を行った場合、線幅ＣＤは、第１のウェハＷ１において６５．８０ｎｍ、第２のウェハＷ２において６６．００ｎｍとすることができる。
更に、本実施の形態によれば、熱容量を小さくするために熱板１７０を薄くして強度を低下させるおそれがない。また、熱板１７０を冷却する冷却機構が不要であるため、装置コストを増大させるおそれがない。
一方、本実施の形態に係る熱処理方法は、設定温度到達前に熱処理を開始するときにウェハに与えられる熱量が、設定温度到達後に熱処理を開始した場合にウェハに与えられる所定の熱量に等しくなるように、設定温度到達前に開始した熱処理の後半の熱処理時間を変更するものであってもよい。以下、図１６及び図１７を参照し、本実施の形態の変形例に係る熱処理方法について説明する。
図１６は、本変形例に係る熱処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図１７は、第１の工程における熱板温度ＰＶの時間変化を示すグラフである。
図１６に示すように、本変形例に係る熱処理方法は、データ取得工程（ステップＳ１１、ステップＳ１２）、算出工程（ステップＳ１３）、第１の工程（ステップＳ１４〜Ｓ１６´）及び第２の工程（ステップＳ１７´）を有する。ステップＳ１１からステップＳ１５までは、図９を用いて前述した実施の形態に係る熱処理方法と同様である。ただし、予測工程（ステップＳ１５）では、取得した熱板温度ＰＶの温度データに基づいて、熱処理時間を所定時間から変更しなかった場合に第１のウェハＷ１が熱板１７０により与えられる熱量を予測する。
次に、第１の工程の変更工程（ステップＳ１６´）では、予測した熱量と、第２のウェハＷ２が熱板１７０により与えられる熱量とに基づいて、熱処理時間を所定時間から変更し、変更された熱処理時間の間、第１のウェハＷ１を熱処理する。このとき、予測した熱量に基づいて、実際に第１のウェハＷ１が熱板１７０により与えられる熱量が、算出工程（ステップＳ１３）で算出したウェハＷに与えられる熱量に等しくなるように、熱処理時間を所定時間から変更し、変更された熱処理時間の間、第１のウェハＷ１を熱処理する。
例えば、予測された熱量をＱ１とする。また、予め算出したステップＳ１２における熱量をＱ２とする。また、第１の工程における熱処理時間を所定時間から変更する変更時間をｔ１とし、ウェハＷの重量及び比熱をそれぞれＭ、Ｃｗとする。このとき、熱処理時間の変更量Δｔを、式（５）
Figure 2012038970
 により簡単に算出することができる。
具体的には、所定時間に変更量Δｔを加算することによって、新たな熱処理時間に変更する。すなわち、第２の温度Ｔ２が第１の温度Ｔ１よりも低いときは、熱量Ｑ１が熱量Ｑ２より大きくなり、Δｔが負になり、熱処理時間を所定時間より変更量Δｔだけ短くする。一方、第２の温度Ｔ２が第１の温度Ｔ１よりも高いときは、熱量Ｑ１が熱量Ｑ２より小さくなり、Δｔが正になり、熱処理時間を所定時間より変更量Δｔだけ長くする。
そして、図１７に示すように、熱板１７０により、所定時間から変更量Δｔだけ変更された熱処理時間の間、第１のウェハＷ１を熱処理する。そして、熱処理を行った後、熱板１７０から第１のウェハＷ１を取り出す。
次に、第２の工程（ステップＳ１７´）では、熱処理時間を所定時間に戻し、熱板１７０の温度が第２の温度Ｔ２に保持されている状態で、熱板１７０に第２のウェハＷ２を載置して熱処理を開始する。そして、熱板１７０により第２のウェハＷ２を熱処理する。そして、所定時間熱処理を行った後、熱板１７０から第２のウェハＷ２を取り出す。
本変形例でも、熱板１７０の温度が第１の温度Ｔ１から第２の温度Ｔ２へ到達する前、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との間の第３の温度Ｔ３であるときに、第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１の熱処理を開始する。これにより、熱板１７０の温度が第２の温度Ｔ２へ到達した後に熱処理を開始する場合よりも早く第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１の熱処理を開始することができる。
例えば、第１の温度Ｔ１を１４０℃、第２の温度Ｔ２を１１０℃、第３の温度Ｔ３を１１７℃とするとき、第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１の熱処理を３０秒程度早く開始することができる。
また、本変形例でも、第１の工程（ステップＳ１４〜Ｓ１６´）で第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１に与えられる熱量と、第２の工程（ステップＳ１７´）で第２のウェハ（次のウェハ）Ｗ２に与えられる熱量とを略等しくすることができる。従って、露光領域におけるレジスト膜が現像液に可溶化する反応の進行を略等しくすることができ、現像処理の際に除去される可溶部の幅を略等しくすることができる。よって、その後、第１のウェハ（最初のウェハ）Ｗ１と第２のウェハ（次のウェハ）Ｗ２（及びそれ以降のウェハＷ）との間で、現像処理することによって形成されるレジストパターンの線幅ＣＤを略等しくすることができる。
更に、本変形例でも、熱容量を小さくするために熱板１７０を薄くして強度を低下させるおそれがない。また、熱板１７０を冷却する冷却機構が不要であるため、装置コストを増大させるおそれがない。
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
なお、本発明は、露光後ベーク装置のみならず、ウェハを熱処理する各種の熱処理装置に適用することが可能である。また、本発明は、半導体基板、ガラス基板その他の各種基板を熱処理するための装置に適用することが可能である。
１ 塗布現像処理システム
１３０ 露光後ベーク装置
１７０ 熱板
１７１ ヒータ
１７２ ヒータ制御装置
２２０ 本体制御部
Ｗ ウェハ（基板）

Claims (13)

  1. 所定温度に設定された熱板上に、複数の基板よりなる基板群の各基板を順次載置して熱処理する熱処理方法において、
    前記熱板の設定温度を第１の温度から第２の温度に変更し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記熱板による前記基板群の最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記熱板の温度データを取得し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する際に、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記熱板の設定温度を前記第２の温度から変更し、設定温度が変更された前記熱板により前記最初の基板を熱処理する第１の工程と、
    前記最初の基板の熱処理の後、前記熱板の設定温度を前記第２の温度に戻し、前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で、前記熱板により前記基板群の次の基板を熱処理する第２の工程と
    を有する、熱処理方法。
  2. 前記第１の工程は、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記熱板の設定温度を前記第２の温度から変更しなかった場合に前記最初の基板が前記熱板により与えられる熱量を予測し、予測した前記熱量と、前記次の基板が前記熱板により与えられる熱量とに基づいて、前記熱板の設定温度を変更するものである、請求項１に記載の熱処理方法。
  3. 前記熱板は、同心円状に設けられた複数の熱源を有するものであり、
    前記第１の工程は、各熱源の設定温度を前記第１の温度から前記第２の温度に変更し、前記各熱源の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記各熱源の温度データを取得し、取得した前記各熱源の温度データに基づいて、前記各熱源の設定温度を前記第２の温度から変更しなかった場合に前記最初の基板が前記各熱源により与えられる熱量を予測し、予測したそれぞれの前記熱量と、前記次の基板が前記各熱源により与えられる熱量とに基づいて、前記各熱源の設定温度を変更するものである、請求項２に記載の熱処理方法。
  4. 所定温度に設定された熱板上に、複数の基板よりなる基板群の各基板を順次載置して所定時間熱処理する熱処理方法において、
    前記熱板の設定温度を第１の温度から第２の温度に変更し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記熱板による前記基板群の最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記熱板の温度データを取得し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する際に、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記最初の基板の熱処理時間を前記所定時間から変更し、変更された前記熱処理時間の間、前記熱板により前記最初の基板を熱処理する第１の工程と、
    前記最初の基板の熱処理の後、前記熱処理時間を前記所定時間に戻し、前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で、前記所定時間の間、前記熱板により前記基板群の次の基板を熱処理する第２の工程と
    を有する、熱処理方法。
  5. 前記第１の工程は、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記最初の基板の熱処理時間を前記所定時間から変更しなかった場合に前記最初の基板が前記熱板により与えられる熱量を予測し、予測した前記熱量と、前記次の基板が前記熱板により与えられる熱量とに基づいて、前記熱処理時間を変更するものである、請求項４に記載の熱処理方法。
  6. 前記次の基板が与えられる熱量は、予め前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で測定用基板の熱処理を開始し、前記測定用基板を熱処理する際に、前記熱板の温度データを取得し、取得した前記熱板の温度データに基づいて、算出されたものである、請求項２又は請求項５に記載の熱処理方法。
  7. コンピュータに請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  8. 熱板を有し、所定温度に設定された前記熱板上に、複数の基板よりなる基板群の各基板を順次載置して熱処理する熱処理装置において、
    前記熱板の設定温度を第１の温度から第２の温度に変更し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記熱板による前記基板群の最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記熱板の温度データを取得し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する際に、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記熱板の設定温度を前記第２の温度から変更し、設定温度が変更された前記熱板により前記最初の基板を熱処理し、前記最初の基板の熱処理の後、前記熱板の設定温度を前記第２の温度に戻し、前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で、前記熱板により前記基板群の次の基板を熱処理する制御部を有する、熱処理装置。
  9. 前記制御部は、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記熱板の設定温度を前記第２の温度から変更しなかった場合に前記最初の基板が前記熱板により与えられる熱量を予測し、予測した前記熱量と、前記次の基板が前記熱板により与えられる熱量とに基づいて、前記熱板の設定温度を変更するものである、請求項８に記載の熱処理装置。
  10. 前記熱板は、同心円状に設けられた複数の熱源を有するものであり、
    前記制御部は、各熱源の設定温度を前記第１の温度から前記第２の温度に変更し、前記各熱源の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記各熱源の温度データを取得し、取得した前記各熱源の温度データに基づいて、前記各熱源の設定温度を前記第２の温度から変更しなかった場合に前記最初の基板が前記各熱源により与えられる熱量を予測し、予測したそれぞれの前記熱量と、前記次の基板が前記各熱源により与えられる熱量とに基づいて、前記各熱源の設定温度を変更するものである、請求項９に記載の熱処理装置。
  11. 熱板を有し、所定温度に設定された前記熱板上に、複数の基板よりなる基板群の各基板を順次載置して所定時間熱処理する熱処理装置において、
    前記熱板の設定温度を第１の温度から第２の温度に変更し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する前に、前記熱板による前記基板群の最初の基板の熱処理を開始し、熱処理を開始した後の前記熱板の温度データを取得し、前記熱板の温度が前記第２の温度に到達する際に、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記最初の基板の熱処理時間を前記所定時間から変更し、変更された前記熱処理時間の間、前記熱板により前記最初の基板を熱処理し、前記最初の基板の熱処理の後、前記熱処理時間を前記所定時間に戻し、前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で、前記所定時間の間、前記熱板により前記基板群の次の基板を熱処理する制御部を有する、熱処理装置。
  12. 前記制御部は、取得した前記熱板の温度データに基づいて、前記最初の基板の熱処理時間を前記所定時間から変更しなかった場合に前記最初の基板が前記熱板により与えられる熱量を予測し、予測した前記熱量と、前記次の基板が前記熱板により与えられる熱量とに基づいて、前記熱処理時間を変更するものである、請求項１１に記載の熱処理装置。
  13. 前記次の基板が与えられる熱量は、予め前記熱板の温度が前記第２の温度に保持されている状態で測定用基板の熱処理を開始し、前記測定用基板を熱処理する際に、前記熱板の温度データを取得し、取得した前記熱板の温度データに基づいて、算出されたものである、請求項９又は請求項１２に記載の熱処理装置。
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