JP2012227264A - 基板加熱装置、これを備える塗布現像装置、及び基板加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度の速やかな変更と基板の均一な加熱とを可能とする基板加熱装置を提供する。
【解決手段】基板を加熱する発熱体を含み、撓み性を有する加熱板と、前記加熱板に設けられ、前記基板を支持する基板支持部材と、前記基板支持部材により支持される前記基板と前記加熱板との間の空間を減圧する減圧部とを備える基板加熱装置により上記の課題が達成される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、半導体ウエハやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板などの基板を加熱する基板加熱装置、これを備える塗布現像装置、及び基板加熱方法に関する。

半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程においては、例えば、半導体ウエハやＦＰＤ用ガラス基板などにフォトレジスト膜を形成した後に、このフォトレジスト膜を加熱するプリベークを始めとする種々の加熱処理が行われる。プリベークには所定の加熱装置が用いられ、加熱装置内で、使用するフォトレジスト膜に応じた温度に基板が加熱される。

特開２００６−２２２１２４号公報 特開２００７−３２９００８号公報

ところで、例えば一つのロット内の複数のウエハを処理している途中で、使用するフォトレジスト膜を変更しなければならない場合がある。フォトレジスト膜の変更に伴い、フォトレジスト膜の例えばプリベーク温度も変更する必要が生じる。このような変更は、例えば、製造する半導体デバイスの回路パターンが変わる場合に必要となり、これに応じて露光装置ではフォトレジスト膜の露光に使用するフォトマスクもまた交換される。すなわち、回路パターンの変更に伴って、使用するフォトレジスト液の変更、プリベーク温度の変更、及びフォトマスクの交換が行われる。

近年の露光装置の改良によりフォトマスクの交換を短時間で行うことができるようになってきたため、プリベーク温度の変更が、フォトレジスト膜の露光処理を律速するようになりつつある。露光装置のランニングコスト等を考慮すると、露光装置を待機状態に維持することは好ましくない。このため、プリベーク温度を速やかに変更することに対する要請が高まっている。

加熱装置内の熱板の温度を変更する場合においては、温度を高くすることは比較的容易であるが、温度を下げるときに時間がかかる傾向にある。温度を急速に低下させるためには、熱板を薄くして熱容量を下げること有効である。
ところが、熱板を薄くすると、熱板が撓み易くなり、その結果、熱板と基板との間の間隔が不均一となる場合がある。そうすると、基板の加熱温度に不均一が生じる可能性がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為され、温度の速やかな変更のために厚さが薄くされた加熱板を用いる場合であっても、基板を均一に加熱することができる基板加熱装置、これを備える塗布現像装置、及び基板加熱方法を提供する。

本発明の第１の態様は、基板を加熱する発熱体を含み、撓み性を有する加熱板と、前記加熱板に設けられ、前記基板を支持する基板支持部材と、前記基板支持部材により支持される前記基板と前記加熱板との間の空間を減圧する減圧部とを備える基板加熱装置を提供する。

本発明の第２の態様は、基板を加熱するための発熱体を含み、撓み性を有する加熱板に、前記加熱板に設けられる基板支持部材を介して前記基板を載置するステップと、前記基板支持部材により支持される前記基板と前記加熱板との間の空間を減圧するステップとを含む基板加熱方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、温度の速やかな変更のために厚さが薄くされた加熱板を用いる場合であっても、基板を均一に加熱することができる基板加熱装置、これを備える塗布現像装置、及び基板加熱方法が提供される。

本発明の実施形態による塗布現像装置を示す概略上面図である。 図１の塗布現像装置を示す概略平面図である。 図１の塗布現像装置を示す概略側面図である。 図１の塗布現像装置における第３のブロックを示す概略斜視図である。 本発明の実施形態による加熱装置の要部を示す概略側面図である。 図５の加熱装置における熱板を示す図である。 図５の加熱装置における冷却プレートを示す図である。 本発明の実施形態による加熱方法を説明する図である。 図８に引き続いて、本発明の実施形態による加熱方法を説明する図である。 本発明の他の実施形態による加熱装置の要部を示す概略側面図である。 図１０の加熱装置における環状蓋部材を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態による加熱方法を説明する図である。 図１２に引き続いて、本発明の他の実施形態による加熱方法を説明する図である。 本発明の実施形態による加熱装置の効果を確認するために行った実験の結果を示すグラフである。 本発明の更に別の実施形態による加熱装置の要部を示す概略側面図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし当業者により決定されるべきものである。

（第１の実施形態）
先ず、図１から図４までを参照しながら、本発明の第１の実施形態による塗布現像装置を説明する。図１及び図２に示すように、塗布現像装置１００には、キャリアステーションＳ１、処理ステーションＳ２、及びインターフェイスステーションＳ３がこの順に並んで設けられている。また、塗布現像装置１００のインターフェイスステーションＳ３側には露光装置Ｓ４が結合されている。

キャリアステーションＳ１は載置台２１及び搬送機構Ｃを有する。載置台２１上には、所定の枚数（例えば２５枚）の半導体ウエハ（以下、ウエハ）Ｗが収容されるキャリア２０が載置される。本実施形態では、載置台２１には４つのキャリア２０を並べて載置することができる。以下の説明では、図１に示すように、キャリア２０が並ぶ方向をＸ方向とし、これと直交する方向をＹ方向とする。搬送機構Ｃは、キャリア２０からウエハＷを取り出し、処理ステーションＳ２に搬送するとともに、処理ステーションＳ２において処理された処理済みのウエハＷを受け取り、キャリア２０に収容する。

処理ステーションＳ２は、図１及び図２に示すように棚ユニットＵ１、棚ユニットＵ２、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、及び第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４を有している。

棚ユニットＵ１は、図３に示すように、例えば下から順に積層された、受け渡しモジュールＴＲＳ１、ＴＲＳ１、ＣＰＬ１１、ＣＰＬ２、ＢＦ２、ＣＰＬ３、ＢＦ３、ＣＰＬ４、及びＴＲＳ４を有する。また、図１に示すように、棚ユニットＵ１の＋Ｘ方向側には、昇降自在な搬送機構Ｄが設けられ、棚ユニットＵ１の各モジュール間では搬送機構ＤによりウエハＷが搬送される。
棚ユニットＵ２は、図３に示すように、例えば下から順に積層された、受け渡しモジュールＴＲＳ６、ＴＲＳ６、及びＣＰＬ１２を有する。

なお、受け渡しモジュールのうち、参照符号「ＣＰＬ＋数字」が付されている受け渡しモジュールには、ウエハＷを加熱する加熱モジュールを兼ねるものがあり、ウエハＷを冷却して所定の温度（例えば２３℃）に維持する冷却モジュールを兼ねるものがある。参照符号「ＢＦ＋数字」が付されている受け渡しモジュールは、複数枚のウエハＷを載置可能なバッファモジュールを兼ねている。また、受け渡しモジュールＴＲＳ、ＣＰＬ、ＢＦ等には、ウエハＷが載置される載置部が設けられている。

次に、図４を参照しながら、処理ステーションＳ２の第３のブロックＢ３について説明する。図４に示すように、第３のブロックＢ３は、塗布モジュール２３、棚ユニットＵ３、及び搬送機構Ａ３を有している。塗布モジュール２３には、ウエハＷ上にフォトレジスト液を供給し、ウエハＷを回転することによりフォトレジスト膜を形成する塗布ユニット（図示せず）が配置されている。棚ユニットＵ３は、塗布モジュール２３と対向するように配列され、熱処理モジュールＴＭを有している。熱処理モジュールＴＭには、塗布モジュール２３においてフォトレジスト膜を形成する前の前処理を行う前処理ユニット、形成されたフォトレジスト膜を加熱するプリベークユニット、露光されたフォトレジスト膜を加熱するポストベークユニットなどであって良く、後述する、本発明の実施形態による加熱装置も熱処理モジュールとして、棚ユニットＵ３に配置されている。搬送機構Ａ３は、２枚のフォーク３Ａ、３Ｂ、基台３１、回転機構３２、及び昇降台３４を有している。昇降台３４は、上下方向（図４中Ｚ軸方向）に直線状に延びる図示しないＺ軸ガイドレールに沿って、昇降機構により昇降自在に設けられている。昇降機構としては、ボールネジ機構やタイミングベルトを用いた機構等を用いることができる。この例ではＺ軸ガイドレール及び昇降機構は夫々カバー体３５により覆われており、例えば上部側において接続されて一体となっている。またカバー体３５は、Ｙ軸方向に直線状に伸びるＹ軸ガイドレール３６に沿って摺動移動するように構成されている。このような構成により、搬送機構Ａ３は、各熱処理モジュールＴＭの間、及び各熱処理モジュールＴＭと塗布モジュール２３との間にウエハＷが搬入出される。

再び図１及び図３を参照すると、第１のブロックＢ１には、現像モジュール２２、搬送機構Ａ１、及びシャトルアームＥが設けられている。詳しくは、第１のブロックＢ１内には２つの現像モジュール２２があり、これらは上下に積層されている。各現像モジュール２２には、露光されたフォトレジスト膜を有するウエハＷに対して現像液を供給し、当該フォトレジスト膜を現像する現像ユニットが設けられている。

第２のブロックＢ２及び第４のブロックＢ４は、第３のブロックＢ３と同様の構成を有している。ただし、第２のブロックＢ２では、フォトレジスト液の代わりに反射防止膜用の薬液がウエハＷに供給され、フォトレジスト膜の下地層となる下部反射防止膜が形成される。また、第４のブロックＢ４においても反射防止膜用の薬液がウエハＷに供給され、フォトレジスト膜の上に上部反射防止膜が形成される。なお、図３に示すように、第２のブロックＢ２の搬送機構に参照符号Ａ２を付し、第４のブロックＢ４の搬送機構に参照符号Ａ４を付す。

また、インターフェイスステーションＳ３には、図１及び図３に示すように、インターフェイスアームＦが設けられている。インターフェイスアームＦは、処理ステーションＳ２の棚ユニットＵ２の＋Ｙ方向側に配置されている。棚ユニットＵ２の各モジュール間、及び各モジュールと露光装置Ｓ４との間においては、インターフェイスアームＦによりウエハＷが搬送される。

上記の構成を有する塗布現像装置１００においては、以下のようにウエハＷが各モジュールに搬送されて、フォトレジスト膜が形成され、露光されたフォトレジスト膜が現像される。まず、キャリアステーションＳ１の搬送機構Ｃによって載置台２１上のキャリア２０からウエハＷが取り出され、処理ステーションＳ２の棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＣＰＬ２へ搬送される（図３参照）。受け渡しモジュールＣＰＬ２に搬送されたウエハＷは、第２のブロックＢ２の搬送機構Ａ２により、第２のブロックＢ２の熱処理モジュール及び塗布モジュールに順次搬送され、ウエハＷ上に下部反射防止膜が形成される。

下部反射防止膜が形成されたウエハＷは、搬送機構Ａ２により棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＢＦ２へ搬送され、搬送機構Ｄ（図１）により棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＣＰＬ３へ搬送される。次に、ウエハＷは、第３のブロックＢ３の搬送機構Ａ３により受け取られ、第３のブロックＢ３の熱処理モジュールＴＭ及び塗布モジュール２３（図３）に順次搬送され、下部反射防止膜上にフォトレジスト膜が形成される。
フォトレジスト膜が形成されたウエハＷは、搬送機構Ａ３により、棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＢＦ３に搬送される。

なお、フォトレジスト膜が形成されたウエハＷは、第４のブロックＢ４において更に反射防止膜が形成される場合もある。この場合は、ウエハＷは受け渡しモジュールＣＰＬ４を介し、第４のブロックＢ４の搬送機構Ａ４に受け取られ、第４のブロックＢ４の熱処理モジュール及び塗布モジュールに順次搬送され、フォトレジスト膜上に上部反射防止膜が形成される。この後、ウエハＷは、搬送機構Ａ４により、棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＴＲＳ４に受け渡される。

フォトレジスト膜（又は、その上に更に上部反射防止膜）が形成されたウエハＷは、搬送機構Ｄにより、受け渡しモジュールＢＦ３（又は受け渡しモジュールＴＲＳ４）から受け渡しモジュールＣＰＬ１１へ搬送される。受け渡しモジュールＣＰＬ１１に搬送されたウエハＷは、シャトルアームＥにより棚ユニットＵ２の受け渡しモジュールＣＰＬ１２に搬送された後、インターフェイスステーションＳ３のインターフェイスアームＦに受け取られる。

この後、ウエハＷはインターフェイスアームＦにより露光装置Ｓ４に搬送され、所定の露光処理が行われる。露光処理が行われたウエハＷは、インターフェイスアームＦにより、棚ユニットＵ２の受け渡しモジュールＴＲＳ６に搬送され、処理ステーションＳ２に戻される。処理ステーションＳ２に戻されたウエハＷは、第１のブロックＢ１へ搬送され、ここで現像処理が行われる。現像処理が行われたウエハＷは、搬送機構Ａ１により棚ユニットＵ１のいずれかの受け渡しモジュールへ搬送され、搬送機構Ｃによりキャリア２０に戻される。

（第２の実施形態）
次に、図５から図６までを参照しながら、本発明の第２の実施形態による加熱装置について説明する。この加熱装置は、上述の塗布現像装置１００において、第３のブロックＢ３の熱処理モジュールＴＭ（図４）として用いられる。図５は、この加熱装置５０の要部を示す模式図である。図５においては、搬送口２４を除き筐体は省略している。

図示のとおり、加熱装置５０は、ウエハＷが載置され、載置されたウエハＷを加熱する熱板５１と、有底円筒形状を有し熱板５１の周縁部を支持するケーシング５２と、熱板５１に形成された貫通孔５１Ｈ及びケーシング５２に形成された貫通孔５２Ｈを通して上下動可能な３つのリフトピン５３（図５では２つのみを図示）と、ケーシング５２の側部を外側から内側へ貫通する複数のガスノズル５４とを備える。

熱板５１は、周縁部において、ケーシング５２に対して例えばシリコーンシートを介して気密に取り付けられており、これにより、熱板５１とケーシング５２とによりチャンバ５０Ｃが形成される。熱板５１には、熱板５１の上方の空間とチャンバ５０Ｃ内の空間とを連通する複数の吸気孔５１Ｖが形成されている。また、熱板５１の上面には、ウエハＷを支持する複数のスペーサ５１Ｓが設けられている。

図６（ａ）を参照すると、本実施形態における熱板５１は、基材５１Ｂと、基材５１Ｂの裏面に取り付けられるヒータ５１ＨＥと、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）基板５１Ｆと、基材５１Ｂ及びヒータ５１ＨＥとＦＰＣ基板５１Ｆとを接合する絶縁樹脂５１Ｒとから構成されている。基材５１Ｂは、例えば１００μｍから５００μｍの厚さを有し、例えば３１０ｍｍから３５０ｍｍの直径を有する例えばシリコンカーバイトの円盤で作製される。基材５１Ｂの上面を示す図６（ｂ）を参照すると、基材５１Ｂには、リフトピン５３（図５）の上下動を許容する３つの貫通孔５１Ｈが形成されている。

また、上述の複数のスペーサ５１Ｓは、基材５１Ｂの中心、及び２つの同心円に沿って配置されている。ただし、複数のスペーサ５１Ｓの数および配置は、図示の例に限定されない。複数のスペーサ５１Ｓの数および配置は、ウエハＷと基材５１Ｂとの間をほぼ一定の幅に維持できる限りにおいて、適宜決定してよい。また、スペーサ５１Ｓの高さは、後述するように、スペーサ５１Ｓにより熱板５１上に支持されるウエハＷと熱板５１との間に減圧可能な空間が維持される程度に決定され、例えば３０μｍから５００μｍであって良く、５０μｍから２００μｍまでであることが好ましい。スペーサ５１Ｓは、例えば、基材５１Ｂの上面に座繰りを形成し、この座繰りに例えばセラミックスなどで作製された球を載置することにより実現することができる。また、基材５１Ｂを例えばシリコンカーバイトで作製する際に、所定のパターンで配列する複数の突起を形成し、これらをスペーサ５１Ｓとして用いても良い。この場合の突起は、ピン形状、ドーム形状、円柱形状などを有することができる。

なお、図示の例では、基材５１Ｂには８つの吸気孔５１Ｖが設けられているが、吸気孔５１Ｖの数は適宜決定して良い。具体的には、吸気孔５１Ｖは、スペーサ５１Ｓにより熱板５１上に支持されるウエハＷと熱板５１との間の空間を減圧できるように設けることが好ましい。
また、図６（ｃ）に示すように、基材５１Ｂの裏面に取り付けるヒータ５１ＨＥは、ほぼ同心円状の２つの円の形状を有しており、これにより基材５１Ｂを均一に加熱することができる。ヒータ５１ＨＥは、例えばポリイミドから作製することができる。すなわち、基材５１Ｂの裏面にポリイミド膜を形成し、パターニングすることによりヒータ５１ＨＥを作製することができる。ただし、ヒータ５１ＨＥを白金で形成しても良い。この場合、基材５１Ｂの裏面に例えばスパッタリングにより白金膜を堆積し、フォトリソグラフィにより白金膜をパターニングすることによりヒータ５１Ｈを作製することができる。

ＦＰＣ基板５１Ｆは、後述するバンプ５１ＦＢを含めて例えば５０μｍから２００μｍの厚さを有し、基材５１Ｂの直径とほぼ等しい直径を有している。また、図６（ａ）に示すように、ＦＰＣ基板５１Ｆの上面には、ヒータ５１ＨＥのパターンに応じたバンプ５１ＦＢが形成されている。各バンプ５１ＦＢは、ＦＰＣ基板５１Ｆを貫通する貫通電極５１ＦＥにより、ＦＰＣ基板５１Ｆの裏面に形成されるパッド５１ＦＰと電気的に接続されている。また、ＦＰＣ基板５１Ｆは、バンプ５１ＦＢがヒータ５１ＨＥに圧接されるように、絶縁樹脂５１Ｒによって基材５１Ｂの裏面に取り付けられる。このような構成により、ＦＰＣ基板５１Ｆのパッド５１ＦＰに電源ＰＳを接続し、電流を流すことにより、パッド５１ＦＰ、貫通電極５１ＦＥ、及びバンプ５１ＦＢを通してヒータ５１ＨＥに電流が流れ、ヒータ５１ＨＥが発熱する。これにより、基材５１Ｂが加熱され、基材５１Ｂの上にスペーサ５１Ｓを介して載置されるウエハＷ（図５）が加熱される。その温度は、図示しない温度センサ（例えば熱電対、白金抵抗体、放射温度計など）により測定され、測定された温度に基づいて電源ＰＳの出力が制御され、ウエハＷ上のフォトレジスト膜に応じた加熱温度でウエハＷが加熱される。
上述のように構成される熱板５１は、例えば３２０ｍｍから３５０ｍｍの直径を有する一方で、その厚さは、例えば３００μｍから１０００μｍと比較的薄く、しかも、その周辺部でケーシング５２に取り付けられているため、通常時には自重により凹状に湾曲している。また、上述のとおり薄いため、熱板５１の熱容量が小さく、したがって、熱板５１の温度を速やかに変更することが可能である。換言すると、本実施形態においては、速やかな温度変更の観点から、熱板５１は、自重により凹状に湾曲する程度に薄く作製されている。
なお、図６（ａ）に示すように、熱板５１に形成される貫通孔５１Ｈ及び吸気孔５１Ｖは、基材５１Ｂ、ＦＰＣ基板５１Ｆ、及び絶縁樹脂５１Ｒを貫通している。

再び図５を参照すると、ケーシング５２の底部のほぼ中央に排気管５２Ｖが接続されている。排気管５２Ｖは真空排気装置（ポンプ）６０に接続され、ポンプ６０を起動することにより、排気管５２Ｖを通してチャンバ５０Ｃの内部が排気される。ウエハＷが熱板５１（のスペーサ５１Ｓ）に載置されているときに、ポンプ６０によりチャンバ５０Ｃの内部を排気すると、熱板５１の吸気孔５１Ｖを通して熱板５１とウエハＷとの間の空間が排気される。そうすると、この空間が減圧されるため、熱板５１とウエハＷは互いに引っ張られることとなり、したがって、熱板５１とウエハＷとの間は、スペーサ５１Ｓの高さにより決まる均一な間隔に維持される。

また、図５に示すように、ケーシング５２の側部を貫通するガスノズル５４には、ガス供給系５６が接続されている。ガス供給系５６は、ガス供給源５６ａと、このガス供給源５６ａとガスノズル５４とを接続する配管５６ｂと、配管５６ｂに設けられる開閉バルブ５１ｃ及び５１ｄと、配管５６ｂに設けられる流量制御器５６ｅとを有している。ガス供給源５６ａは、例えば窒素ガスや清浄空気などの清浄気体を所定の圧力で貯留している。このような構成により、開閉バルブ５１ｃ及び５１ｄを開くと、流量制御器５６ｅで制御される流量にて清浄気体がガスノズル５４を通してチャンバ５０Ｃの内部に供給され、熱板５１の裏面に清浄気体が吹き付けられる。この清浄気体により、熱板５１の冷却が促進される。

なお、図５においては、２本のガスノズル５４を図示したが、ケーシング５２の側部に所定の間隔で例えば３本以上のガスノズル５４を設け、いずれからもほぼ等しい流量で清浄気体を供給することが好ましい。また、ガスノズル５４の数は、例えば６本から８本であると好適である。

また、図５に示すように、加熱装置５０には、塗布現像装置１００の第３のブロックＢ３に配置される搬送機構Ａ３と加熱装置５０の熱板５１との間でウエハＷを受け渡す搬送アームを兼ねる冷却プレートＣＰが設けられている。冷却プレートＣＰは、図示しない移動機構により、図中の矢印ＡＲで示すように、搬送口２４を臨む位置と、熱板５１の上方の位置との間を移動することができる。冷却プレートＣＰは、図７（ａ）に示すように、その上にウエハＷが載置され得るようウエハＷの直径よりも僅かに大きい幅を有している。また、冷却プレートＣＰには、２つのスリットＳＬが設けられている。これらのスリットＳＬは、３つのリフトピン５３が冷却プレートＣＰを通り抜けることができるように、リフトピン５３に対応して形成されている。また、冷却プレートＣＰの内部には、冷却された媒体が流れる導管ＣＰＣが形成され、図示しない温調装置からの媒体が導管ＣＰＣを環流することによって冷却プレートＣＰが所定の温度に冷却される。このため、熱板５１により加熱されたウエハＷは、冷却プレートＣＰに受け取られると、冷却プレートＣＰにより直ちに冷却され始める。したがって、例えば加熱装置５０から搬出された後に、所定の冷却モジュールによりウエハＷを冷却する場合に比べ、冷却に要する時間を短縮することができる。
上述の構成を有する加熱装置５０により発揮される効果・利点は、以下の説明からより明らかとなる。

（第３の実施形態）
次に、図８及び図９を参照しながら、本発明の第３の実施形態による基板加熱方法を、上述の加熱装置５０を用いて実施する場合について説明する。以下では、一枚のウエハＷを第１の温度に加熱した後、次のウエハＷを第１の温度よりも低い第２の温度に加熱する場合を例として挙げる。
まず、電源ＰＳ（図６（ａ）にのみ図示）から所定の電力が熱板５１に供給され、熱板５１が第１の温度に維持される。次に、図８（ａ）に示すように、冷却プレートＣＰによりウエハＷが搬送されて熱板５１の上方に維持される。次いで、図８（ｂ）に示すように、図示しない昇降機構によりリフトピン５３を上昇させて、冷却プレートＣＰ上のウエハＷを持ち上げるとともに、熱板５１の上方の位置から冷却プレートＣＰを退出させる。この後、リフトピン５３を降下させると、熱板５１上のスペーサ５１ＳによりウエハＷが支持される。このとき、熱板５１は自重により撓んで凹状に湾曲しており、ウエハＷは、主として熱板５１の周縁側に設けられたスペーサ５１Ｓにより支持される。

スペーサ５１ＳによりウエハＷが支持されると同時に（又は僅かに遅れて）、熱板５１とケーシング５２との間の空間（チャンバ５０Ｃ内の空間）が、排気管５２Ｖを通して排気装置６０（図５のみに図示）により排気される。これに伴い、図８（ｃ）中に矢印Ａで示すように、ウエハＷと熱板５１との間の空間が、熱板５１の吸気孔５１Ｖを通して排気され、この空間の圧力が大気圧よりも低くなる。そうすると、ウエハＷ及び熱板５１が互いに変形しつつ近づき合い、スペーサ５１ＳによりウエハＷと熱板５１との間の間隔がほぼ一定に維持される。したがって、熱板５１からウエハＷの全面に亘って熱が均一に伝わり、よって、ウエハＷの全体が均一に加熱される。

所定の期間、ウエハＷを第１の温度で加熱した後、排気装置６０による排気を停止し、リフトピン５３を上昇させることにより、図９（ｄ）に示すように、ウエハＷを熱板５１から持ち上げる。次に、冷却プレートＣＰをウエハＷと熱板５１との間に進入させ、リフトピン５３を降下させると、ウエハＷは冷却プレートＣＰに受け取られる。この後、冷却プレートＣＰが搬送口２４側へ移動し、冷却プレートＣＰからインターフェイスアーム６７へウエハＷが受け渡されて加熱装置５０から搬出される。

一方、電源ＰＳから熱板５１へ供給される電力が調整されて、熱板５１が第２の温度（＜第１の温度）に変更される。熱板５１は、上述のとおり、自重により撓んで凹状に湾曲するほどに薄いため、熱容量が小さく、したがって、その温度は速やかに第２の温度に変更される。このとき、ガスノズル５４からチャンバ５０Ｃの内部に清浄気体を供給することにより、熱板５１の冷却を促進しても良い。
続けて、次のウエハＷが冷却プレートＣＰにより搬入され（図８（ａ）参照）、以降、図８（ｂ）から図９（ｅ）を参照しながら説明した手順と同様にして、そのウエハＷが第２の温度で加熱され、加熱装置５０から搬出される。

以上のとおり、本実施形態の基板加熱方法においては、自重により撓んで凹状に湾曲するほど薄い熱板５１の上にスペーサ５１Ｓを介してウエハＷが載置され、ウエハＷと熱板５１との間の空間が、熱板５１の吸気口５１Ｖを通して排気装置６０により減圧されるため、ウエハＷと熱板５１とが互いに変形し合う。これにより、ウエハＷと熱板５１との間の間隔がスペーサ５１Ｓによってほぼ一定に維持される。したがって、熱板５１からの熱がウエハＷに均一に伝搬し、よって、ウエハＷが均一に加熱される。

また、上述のように熱板５１が薄く熱容量が小さいため、熱板５１の温度を速やかに変更することができる。また、本実施形態による加熱装置５０には、ケーシング５２の側部を貫通してチャンバ５０Ｃの内部に至り、熱板５１に向けて清浄気体を供給するガスノズル５４が設けられている。このため、熱板５１の温度を下げる場合に、ガスノズル５４から清浄気体により熱板５１の冷却を促進することができる。

したがって、本発明の実施形態による加熱装置５０を備える塗布現像装置１００とともに使用される露光装置Ｓ４において、フォトマスク（レチクル）を交換する間に、熱板５１における温度変更を終了することができる。したがって、加熱装置５０の熱板５１の温度変更のために露光装置を待機させる必要がない。

（第４の実施形態）
次に図１０及び図１１を参照しながら、本発明の第４の実施形態による加熱装置について、図５に示した加熱装置５０との相違点を中心に説明する。
図１０を参照すると、本実施形態の加熱装置５０１においては、ケーシング５２の底面に載置される環状蓋部材５７を有している。図１１に示すように、環状蓋部材５７には、環状蓋部剤５７を貫通して固定される３つのリフトピン５３が設けられている。リフトピン５３は、図５に示す加熱装置５０におけるリフトピン５３と同様に、昇降機構（図示しない）によって昇降される。したがって、リフトピン５３が持ち上げられて、冷却プレートＣＰからウエハＷを受け取るとき、又はウエハＷを受け渡すときには、図１１（ｂ）に示すように環状蓋部材５７もまた持ち上げられ、ケーシング５２との間に隙間が生じる。

一方、ケーシング５２には、環状蓋部材５７の下方において、ほぼＣ字の形状を有し互いに向かい合う２つの開口５２ａが形成されている。開口５２ａは、環状蓋部材５７がケーシング５２の底面に載置されている場合は環状蓋部材５７により閉じ、環状蓋部材５７がリフトピン５３とともに持ち上げられる場合は開く。

再び図１０を参照すると、ガス供給系５６の配管５６ｂから分岐管５８が分岐しており、分岐管５８は、ケーシング５２の底部の排気管５２Ｖと排気装置６０とを接続する排気管６０Ｌに開閉バルブ５８ａを介して合流している。また、この合流点よりも排気装置６０側において、排気管６０Ｌには開閉バルブ６０ａが設けられている。ここで、開閉バルブ５８ａを閉め、開閉バルブ６０ａを開くことにより、熱板５１とケーシング５２との間の空間（チャンバ５０Ｃ内の空間）を排気装置６０により排気することができる。逆に、開閉バルブ５８ａを開き、開閉バルブ６０ａを閉めると、排気管５２Ｖからもガス供給系５６からの清浄気体を熱板５１に対して供給することができる。
上述の構成を有する加熱装置５０１により発揮される効果・利点は、以下の説明からより明らかとなる。

（第５の実施形態）
次に、上述の加熱装置５０１を用いて実施する、本発明の実施形態による基板加熱方法について図１２及び図１３を参照しながら説明する。以下においても、一枚のウエハＷを第１の温度に加熱した後、次のウエハＷを第１の温度よりも低い第２の温度に加熱する場合を例として挙げる。
始めに熱板５１が第１の温度に維持され、冷却プレートＣＰによりウエハＷが搬送されて熱板５１の上方に維持される（図１２（ａ））。次いで、昇降機構（図示せず）によりリフトピン５３を上昇させて、冷却プレートＣＰ上のウエハＷを持ち上げるとともに、熱板５１の上方の位置から冷却プレートＣＰを退出させる（図１２（ｂ））。この後、リフトピン５３を降下させると、熱板５１上のスペーサ５１ＳによりウエハＷが支持される。この場合においても熱板５１は自重により撓んで凹状に湾曲しており、ウエハＷと熱板５１との間隔は各々の中央部で広くなっている。

スペーサ５１ＳによりウエハＷが支持されると同時に（又は僅かに遅れて）、開閉バルブ５８ａを閉じたまま開閉バルブ６０ａを開くことにより、チャンバ５０Ｃ内の空間が排気装置６０（図１０）により排気される。これに伴い、図１２（ｃ）中に矢印Ａで示すように、ウエハＷと熱板５１との間の空間が、熱板５１の吸気孔５１Ｖを通して排気され、この空間の圧力が大気圧よりも低くなる。これにより、ウエハＷ及び熱板５１が互いに変形しつつ近づき合い、スペーサ５１ＳによりウエハＷと熱板５１との間の間隔がほぼ一定に維持され、ウエハＷの全体が均一に加熱される。

所定の期間、ウエハＷを第１の温度で加熱した後、排気装置６０による排気を停止し、リフトピン５３を上昇させることにより、ウエハＷを熱板５１から持ち上げる（図１３（ｄ））。次に、冷却プレートＣＰをウエハＷと熱板５１との間に進入させ、リフトピン５３を降下させると、ウエハＷは冷却プレートＣＰに受け取られる（図１３（ｅ））。この後、冷却プレートＣＰが搬送口２４側へ移動し、冷却プレートＣＰからインターフェイスアーム６７へウエハＷが受け渡されて加熱装置５０から搬出される。

次いで、電源ＰＳから熱板５１へ供給される電力が調整されるとともに、リフトピン５３及び環状蓋部材５７が再び持ち上げられる（図１３（ｆ））。これにより、チャンバ５０Ｃ内の空間が、ケーシング５２の底部に形成された開口５２ａを通してケーシング５２の下方の空間と連通することとなる。ここで、ガスノズル５４からチャンバ５０内の空間へ清浄気体を供給するとともに、開閉バルブ６０ａを閉めて開閉バルブ５８ａを開けることにより、排気管５２Ｖからもチャンバ５０内の空間へ清浄気体を供給する。ガスノズル５４及び排気管５２Ｖから供給される清浄気体は、熱板５１に吹き付けられて熱板５１の熱を奪い、開口５２ａを通して排気される。これにより、チャンバ５０内の空間が効率よく換気され、熱板５１の冷却が促進され、熱板５１の温度が速やかに第２の温度に変更される。
続けて、次のウエハＷが冷却プレートＣＰにより搬入され（図１２（ａ）参照）、以降、図１２（ｂ）から図１２（ｅ）を参照しながら説明した手順と同様にして、そのウエハＷが第２の温度で加熱され、加熱装置５０から搬出される。

以上のとおり、第５の実施形態による基板加熱方法においても、自重により撓んで凹状に湾曲するほど薄い熱板５１の上にスペーサ５１Ｓを介してウエハＷが載置され、ウエハＷと熱板５１との間の空間が、熱板５１の吸気口５１Ｖを通して排気装置６０により減圧されるため、第３の実施形態による基板加熱方法と同様の効果・利点が発揮される。これに加えて、第５の実施形態による基板加熱方法においては、リフトピン５３及び環状蓋部材５７を持ち上げ、ガスノズル５４及び排気管５２Ｖから清浄気体を供給し、ケーシング５２の開口５２ａから排気しているので、熱板５１の温度を更に速やかに変更することができる。

（実験例）
次に、スペーサ５１Ｓを介して熱板５１に載置されるウエハＷと熱板５１との間の空間を減圧することにより、ウエハＷと熱板５１とがどのように変形するかについて検討した実験の結果を説明する。

この実験では、３００ｍｍの直径と７７５μｍの厚さとを有するシリコンウエハをウエハＷとして使用した。また、実験で使用した熱板５１のサイズは以下のとおりである。
・直径：約３４０ｍｍ
・厚さ：約５００μｍ
・吸気口５１Ｖの内径：約１．１ｍｍ
・スペーサ５１Ｓの熱板５１の表面からの高さ：約１００μｍ
また、ウエハＷと熱板５１との間の間隔は、レーザ変位計により測定した。

測定結果を図１４に示す。ここで、図１４（ａ）は、スペーサ５１Ｓを介してウエハＷが熱板５１に載置されたときのウエハＷと熱板５１との間の間隔を示している。このグラフから、ウエハＷは凸状に湾曲しており、最上点は最下点よりも約２５０μｍ高くなっていることがわかる。一方、熱板５１は一様な凹状ではなく、一部分においてウエハＷと同様に凸状に湾曲している。これは、熱板５１にウエハＷを載置した際に、両者の間に働く静電気等の影響により、ウエハＷの形状を反映した結果と考えられる。ここで、ウエハＷと熱板５１との間の間隔は、ウエハＷの周縁においてはほぼゼロであるけれども、広い範囲で約１００μｍであることが分かる。

図１４（ｂ）は、ウエハＷと熱板５１との間の空間を、大気圧に対して約２ｋＰａ低くなるように減圧した場合におけるウエハＷと熱板５１との間の間隔を示している。このグラフから、ウエハＷと熱板５１との間の空間を減圧することにより、ウエハＷ及び熱板５１が互いに変形し合い、両者の間隔が近くなったことが分かる。特に、両者の間隔は、ウエハＷの広い範囲でほぼ一定になっていることが分かる。これより、本発明の実施形態による基板加熱方法の効果が理解される。

なお、上述の実験結果からも分かるように、ウエハＷが凸状に湾曲している場合であっても、ウエハＷと熱板５１との間の間隔をほぼ一定にすることができる。

（変形例）
次に、上述の加熱装置５０及び５０１の変形例について説明する。図１５（ａ）を参照すると、熱板５１の吸気口５１Ｖに対して排気管５１ｐが接続され、排気管５１ｐは他端において排気装置（図示せず）に接続されている。これによれば、ウエハＷと熱板５１との間の空間は排気管５１ｐを通して排気され、減圧される。したがって、この変形例による加熱装置によっても、第２及び第４の実施形態と同様の効果・利点が発揮される。

また、図１５（ｂ）を参照すると、この変形例による加熱装置は、ケーシング５２の底部の裏面に対し脱離可能に設けられる環状蓋部材５７Ａを有している。この環状蓋部材５７Ａは、上述の環状蓋部材５７とは異なり、リフトピン５３とは別個に設けられている。すなわち、環状蓋部材５７Ａには３つのリフトピン５３に対応する貫通孔が形成され、これらの貫通孔を通して、リフトピン５３が独立に昇降する。また、環状蓋部材５７Ａは、図示しない昇降機構により、リフトピン５３と独立に昇降可能である。

この構成によれば、熱板５１の温度を第１の温度から第２の温度（＜第１の温度）に変更する際には、環状蓋部材５７Ａのみを降下させ、ガスノズル５４及び排気管５２Ｖからチャンバ５０Ｃ内の空間へ供給された清浄気体を、ケーシング５２の底部の開口５２ａから排気することができる。したがって、第４及び第５の実施形態と同様の効果・利点が発揮される。また、この変形例においては、排気装置６０（図１０参照）により排気管５２Ｖを通してチャンバ５０内の空間を排気するときに、環状蓋部材５７Ａがケーシング５２の底部の裏面に対して押圧されるため、チャンバ５０内の空間を減圧に維持し易い点で好ましい。
なお、第４の実施形態による加熱装置５０１において、環状蓋部材５７をリフトピン５３と別個に設け、環状蓋部材５７及びリフトピン５３を独立に昇降しても良い。

以上、幾つかの実施形態及び変形例を参照しながら本発明を説明したが、本発明は記述の実施形態及び変形例に限定されることなく、添付の特許請求の範囲の記載に照らし、更になる変更又は変形が可能である。
例えば、第３の実施形態においては、第１の温度でウエハＷを加熱し、熱板５１からウエハＷを持ち上げ、ウエハＷを受け取った冷却プレートＣＰが退出した後に、熱板５１の温度を第１の温度から第２の温度（＜第１の温度）に変更した。しかし、第１の温度でウエハＷを加熱し、熱板５１からウエハＷを持ち上げるのと同時に（又は僅かに遅れて）熱板５１の温度を変更し始めて良い。これにより、第１の温度から第２の温度への変更を早期に完了することができる。また、温度変更を早く始める場合においては、ガスノズル５４からの清浄気体の供給も早く開始して良いことは勿論である。

また、第３の実施形態にて、熱板５１の温度を第１の温度から第２の温度に変更する場合において（図９（ｆ）参照）、ガスノズル５４から清浄気体を供給するときは、排気装置６０（図５）を用いてチャンバ５０Ｃ内を排気しても良い。このようにすれば、チャンバ５０内の空間を効率よく換気することができ、よって、熱板５１の冷却を促進することができる。この場合において、排気管５２Ｖに流量制御器を設け、ガスノズル５４からチャンバ５０内に供給される清浄気体の総供給量に合わせて排気量を調整しても良い。

さらに、第５の実施形態においては、ウエハＷを受け取った冷却プレートＣＰが退出し、リフトピン５３及び環状蓋部材５７を再び持ち上げた後、ガスノズル５４及び排気管５２Ｖから清浄気体を供給した（図１３（ｆ）参照）。しかし、リフトピン５３及び環状蓋部材５７を一旦下げてから持ち上げる必要はない。すなわち、冷却プレートＣＰにウエハＷを受け渡した後に、環状蓋部材５７がケーシング５２の底面に接しないようにリフトピン５３及び環状蓋部材５７を下げた後に、熱板５１の温度変更を開始するとともに、ガスノズル５４及び排気管５２Ｖから清浄気体を供給して良い。

また、排気管５２Ｖは、ケーシング５２の底部のほぼ中央部に限らず、ケーシング５２の底部の中央からずれた位置に接続されても良く、また、ケーシング５２の側部に接続されても良い。

また、本発明の実施形態による基板加熱装置及び基板加熱方法は、半導体ウエハだけでなく、ＦＰＤ用ガラス基板に対しても適用することができる。

１００・・・塗布現像装置、Ｓ１・・・キャリアステーション、Ｓ２・・・処理ステーション、Ｓ３・・・インターフェイスステーション、２０・・・キャリア、Ｃ・・・搬送機構、Ｕ１、Ｕ２・・・棚ユニット、Ｂ１・・・第１のブロック（ＤＥＶ層）、Ｂ２・・・第２のブロック（ＢＣＴ層）、Ｂ３・・・第３のブロック（ＣＯＴ層）、Ｂ４・・・第４のブロック（ＴＣＴ層）、Ｆ・・・インターフェイスアーム、５０・・・加熱装置、５０Ｃ・・・チャンバ、５１・・・熱板、５１Ｓ・・・スペーサ、５２・・・ケーシング、５３・・・リフトピン、５４・・・ガスノズル５４、５１Ｖ・・・吸気孔、５２Ｖ・・・排気管、５６・・・ガス供給系、６０・・・排気装置、Ｗ・・・ウエハ。

Claims (13)

1. 基板を加熱する発熱体を含み、撓み性を有する加熱板と、
   前記加熱板に設けられ、前記基板を支持する基板支持部材と、
   前記基板支持部材により支持される前記基板と前記加熱板との間の空間を減圧する減圧部と
   を備える基板加熱装置。
2. 前記加熱板に貫通孔が設けられ、
   前記減圧部が前記貫通孔を通して前記空間を減圧する、請求項１に記載の基板加熱装置。
3. 円筒形状を有し、前記加熱板の周辺部を支持する枠体を更に有し、
   前記減圧部が前記加熱板と前記枠体との間の空間を減圧することにより、前記貫通孔を通して前記空間が減圧される、請求項２に記載の基板加熱装置。
4. 前記加熱板に対して気体を供給する気体供給部を更に備える、請求項１から３に記載の基板加熱装置。
5. 前記枠体を貫通し、前記加熱板に対して気体を供給する気体供給部を更に備える、請求項３に記載の基板加熱装置。
6. 前記枠体が底部に開口を有し、前記気体供給部から前記加熱板に対して供給される前記気体が前記開口から排気される、請求項５に記載の基板加熱装置。
7. 基板にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト塗布ユニットと、
   前記フォトレジスト膜を加熱する、請求項１から６のいずれか一項に記載される基板加熱装置と、
   露光装置において所定のフォトマスクを介して露光された前記フォトレジスト膜を現像する現像ユニットと
   を備える塗布現像装置。
8. 基板を加熱するための発熱体を含み、撓み性を有する加熱板に、前記加熱板に設けられる基板支持部材を介して前記基板を載置するステップと、
   前記基板支持部材により支持される前記基板と前記加熱板との間の空間を減圧するステップと
   を含む基板加熱方法。
9. 前記減圧するステップにおいて、前記加熱板に設けられる貫通孔を通して前記空間が減圧される、請求項８に記載の基板加熱方法。
10. 前記減圧するステップにおいて、円筒形状を有し、前記加熱板の周辺部を支持する枠体と、前記加熱板との間の空間を減圧することにより、前記貫通孔を通して前記空間が減圧される、請求項９に記載の基板加熱方法。
11. 前記加熱板に対して気体を供給するステップを更に含む、請求項８から１０に記載の基板加熱方法。
12. 前記気体を供給するステップにおいて、前記枠体を貫通し、前記加熱板に対して気体を供給する気体供給部から前記加熱板に対して前記気体が供給される、請求項１０に記載の基板加熱方法。
13. 前記気体を供給するステップにおいて、前記枠体の底部に設けられた開口から、前記気体供給部から前記加熱板に対して供給される前記気体が前記開口から排気される、請求項１２に記載の基板加熱方法。

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