JP3259226B2 - 熱処理方法及び熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被処理体を加熱
した後、所定温度に冷却して被処理体を温度調整する熱
処理方法及び熱処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いて、例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）等の
被処理体の表面にフォトリソグラフィー技術を用いて回
路パターンを縮小してフォトレジストに転写し、これを
現像処理している。

【０００３】このフォトリソグラフィー工程において、
まず、未処理のウエハ上のゴミ及び汚れを除去するため
にウエハ表面を洗浄し、その後加熱乾燥処理を行う。そ
して、冷却後直ちに、ウエハをレジスト塗布装置に搬送
して、例えばスピンコート法によりウエハ表面にレジス
ト膜を塗布形成する。その後、ウエハは加熱装置に搬送
されて、溶剤をレジスト膜から蒸発させるために所定時
間、所定温度（８０℃前後）プリベーク処理が施され
る。その後、例えば室温（２３℃）まで冷却され、露光
装置に搬送されて露光処理が行われる。露光処理後のウ
エハは、加熱装置に搬送され、所定時間、所定温度でベ
ーク処理（現像前ベーク処理）が施される。このベーク
処理が終了したウエハは、現像装置に搬送され、ここで
現像処理が施された後、再び加熱装置に搬送され、所定
時間、所定温度（５０〜１８０℃）でポストベーク処理
（現像後ベーク処理）が施されて、現像後のフォトレジ
ストに残留する現像液等を加熱蒸発させる。その後、ウ
エハは、冷却装置に搬送され、室温（２３℃）まで冷却
すなわち温度調整された後、次の工程へ搬送される。

【０００４】上記のようにフォトリソグラフィー工程に
おいては、処理されるウエハは、レジスト塗布の前、現
像処理の前後において所定温度に加熱処理されると共
に、その後の工程に搬送される前に室温まで冷却処理を
施す必要があるため、加熱及び冷却の熱処理は重要な工
程とされている。

【０００５】ところで、従来のこの種のフォトリソグラ
フィー工程において、加熱装置と冷却装置は別の位置に
配置されており、加熱処理後のウエハをロボット等の搬
送手段で冷却装置に搬送するため、搬送時にウエハは自
己放熱及び周囲の気流による冷却等の影響を受けて温度
が変化し、面内温度分布が不均一となり、その結果、レ
ジストの膜厚の不均一や現像むら等が生じ製品歩留まり
の低下をきたすという問題があった。

【０００６】ウエハの搬送時の自己放熱及び気流による
冷却の影響を防止する手段として、特開平６−２９２０
３号公報に記載の技術が知られている。この特開平６−
２９２０３号公報に記載の技術は、ベークユニット内の
上部に設置され、ウエハをその上方から非接触で加熱す
るヒータと、ベークユニット内の下部に設置され、ウエ
ハを冷却する冷却プレートと、ベークユニット内のウエ
ハを水平に支持した状態で上下動させる昇降ピンと、ヒ
ータと冷却プレートとの間に設置され、ベークユニット
内の密閉空間を上下に二分割する断熱シャッタとを具備
する熱処理装置である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の熱処理装置においては、ウエハの上方の非接触
位置に設置されたヒータによってウエハを加熱する構造
であるため、ウエハを例えば１８０℃の高温度に加熱す
るには多くの時間を要すると共に、多くの熱エネルギー
を要するという問題があり、しかもウエハの面内温度分
布を均一にすることが難しいという問題がある。また、
同一のユニット内にヒータと冷却プレートとを設置する
ため、ヒータ及び冷却プレートの双方に熱影響を及ぼす
という問題がある。この問題は断熱シャッタの閉塞時に
は解消されるが、断熱シャッタが開放された状態では、
ヒータと冷却プレートの双方が熱による悪影響を受ける
ことは免れない。また、断熱シャッタはシャッタ巻取装
置内に収容された状態から引き出されてベークユニット
内に移動するため、断熱シャッタとベークユニットとの
摺動部分にパーティクルが発生し、そのパーティクルが
ウエハに付着し、製品歩留まりの低下をきたすという問
題がある。

【０００８】また、特に化学増幅型のレジスト膜を形成
する場合、露光処理後の現像前ベーク処理を行った後、
冷却処理を短時間内に行わないと、増幅反応が進みウエ
ハ表面にパターン形成された線幅等に悪影響を及ぼすと
いう問題もあった。更に、上記ベーク処理を行った後、
冷却処理までの時間が一定でないと、ウエハ毎に線幅が
変動するという問題もあった。

【０００９】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体の加熱・冷却処理時間の短縮を図り、かつ
被処理体の面内温度分布の均一化及び製品歩留まりの向
上を図れるようにした熱処理方法及び熱処理装置を提供
することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の熱処理方法は、板状の被処理体を加
熱手段上に載置して所定温度に加熱処理する工程と、
加熱処理後、上記被処理体を上記加熱手段の上方位置に
移動する工程と、 上記被処理体に向かって移動する冷
却温度調整手段が被処理体を受け取る工程と、 上記冷
却温度調整手段を上記加熱手段の側方へ移動する際に上
記被処理体の所定温度への冷却を開始する工程と、 上
記加熱手段の側方の位置において、上記被処理体を所定
温度に冷却する工程と、を有することを特徴とするもの
である。

【００１１】請求項２記載の熱処理装置は、板状の被処
理体を載置して所定温度に加熱する発熱体を有する載置
台と、 上記被処理体を上記載置台上に離間すべく載置
台に対して相対移動する支持部材と、 上記載置台の側
方に設けられた待機部から上記支持部材にて支持される
上記被処理体の方向に向かって進退移動可能な、かつ被
処理体を受け取る冷媒を具備する冷却温度調整手段と、
を具備し、 上記冷却温度調整手段は、加熱された上記
被処理体を受け取った後、上記待機部に移動する際に、
被処理体の所定温度への冷却を開始し、待機部におい
て、被処理体の所定温度への冷却を終了可能に形成され
る、ことを特徴とするものである。

【００１２】請求項３記載の熱処理装置は、板状の被処
理体を載置して所定温度に加熱する発熱体を有する載置
台と、 上記被処理体を上記載置台上に離間すべく載置
台に対して相対移動する第１の支持部材と、 上記載置
台の側方に設けられた待機部から上記第１の支持部材に
て支持される上記被処理体の方向に向かって進退移動可
能な、かつ被処理体を受け取る冷媒を具備する冷却温度
調整手段と、 上記待機部に設けられ、上記冷却温度調
整手段から上記被処理体を受け取る第２の支持部材と、
を具備し、 上記冷却温度調整手段は、加熱された上記
被処理体を受け取った後、上記待機部に移動する際に、
被処理体の所定温度への冷却を開始し、待機部におい
て、被処理体の所定温度への冷却を終了可能に形成され
る、ことを特徴とするものである。

【００１３】請求項４記載の熱処理装置は、請求項２又
は３記載の熱処理装置において、上記冷却温度調整手段
は、この冷却温度調整手段が支持部材にて支持される被
処理体の方向に移動する際に、支持部材と干渉しないス
リットを設けると共に、このスリット以外の領域にて載
置台と被処理体とを遮断し得るように形成される、 こと
を特徴とするものである。

【００１４】この発明において、上記冷却温度調整手段
は、支持部材にて支持される被処理体の方向に向かって
進退移動可能な、かつ被処理体を受け取るものであれ
ば、被処理体の上面又は下面に近接する板状であっても
差し支えないが、好ましくは被処理体の上下面（表裏
面）を覆うサンドイッチ形のものである方がよく、また
少なくとも下方に冷媒を具備する方がよい。この場合、
冷媒としては、例えばペルチェ素子あるいは恒温水を循
環する方式を使用することができる。

【００１５】この発明によれば、板状の被処理体を加熱
手段（載置台）上に載置して所定温度に加熱した後、冷
却温度調整手段が載置台上の被処理体を受け取ることが
できる。この場合、支持部材をもって被処理体を加熱手
段の上方位置に移動（離間）し、この状態で、載置台の
側方に設けられた待機部から被処理体の方向に向かって
冷却温度調整手段（冷却温度調整体）を移動して被処理
体を受け取った後、待機部に移動する際に、被処理体の
所定温度への冷却を開始し、待機部において、被処理体
を所定温度に冷却することができる。

【００１６】したがって、加熱手段による熱影響を可及
的に少なくして、冷却処理を行うことができる。また、
被処理体の冷却を、加熱手段の上方から側方の位置への
移動中に行うことにより、被処理体の搬送中に冷却処理
することができ、スループットの向上を図ることができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る
熱処理装置を半導体ウエハの塗布・現像処理システムに
組み込んだ場合について説明する。

【００１８】上記半導体ウエハの塗布・現像処理システ
ム１は、図１に示すように、その一端側に被処理体とし
て例えば多数枚の半導体ウエハＷ（以下にウエハとい
う）を収容する複数のカセット２を例えば４個載置可能
に構成したキャリアステーション３を有し、このキャリ
アステーション３の中央部にはウエハＷの搬入・搬出及
びウエハＷの位置決めを行う補助アーム４が設けられて
いる。また、塗布・現像処理システム１のキャリアステ
ーション３側の側方にはプロセスステーション６が配置
されている。更に、その中央部にてその長さ方向に移動
可能に設けられると共に、補助アーム４からウエハＷを
受け渡される搬送手段としてのメインアーム５が設けら
れている。このメインアーム５は、図１に示すように、
ウエハＷの周辺部を保持するように略馬蹄状に形成され
ている。なお、メインアーム５の移送路の両側には各種
処理機構が配置されている。具体的には、これらの処理
機構として例えばウエハＷをブラシ洗浄するためのブラ
シスクラバ７及び高圧ジェット水により洗浄を施すため
の高圧ジェット洗浄機７Ａが並設され、その隣には、熱
処理装置２０が２基積み重ねて設けられると共に、メイ
ンアーム５の移送路の反対側には現像装置８が２基並設
されている。

【００１９】更に、上記プロセスステーション６の側方
には、接続用ユニット９を介してもう一つのプロセスス
テーション６Ａとして例えばウエハＷにフォトレジスト
を塗布する前にこれを疎水化処理するアドヒージョン処
理装置１０が設けられ、この下方にはクーリング装置１
１が配置されている。これら装置１０，１１の側部には
別の熱処理装置２０が２列で２個ずつ積み重ねられて配
置されている。

【００２０】また、メインアーム５の移送路を挟んでこ
れら熱処理装置２０やアドヒージョン処理装置１０等の
反対側にはウエハＷにフォトレジスト液を塗布するレジ
スト塗布装置１２が２台並設されている。なお、これら
レジスト塗布装置１２の側部には、インターフェースユ
ニット１３を介してレジスト膜に所定の微細パターンを
露光するための露光装置１４等が設けられている。

【００２１】次に、熱処理装置について詳細に説明す
る。図２はこの発明に係る熱処理装置２０の基本構成を
示す概略断面図である。

【００２２】上記熱処理装置２０は、上記メインアーム
５によって搬送されるウエハＷを所定の温度に加熱処理
する加熱処理部２１と、この加熱処理部２１にて加熱処
理された後のウエハＷを加熱処理部２１から受け取ると
共に、所定の温度例えば室温（２３℃程度）まで冷却
（冷却温調）する冷却温度調整手段としての冷却温度調
整体４０の待機部２２とを具備している。

【００２３】上記加熱処理部２１には、ウエハＷを載置
して所定温度に加熱する加熱手段としての発熱体２３
（ヒータ）を埋設して有する載置台２４が保持部材２５
にて保持されている。この載置台２４の外周側には、載
置台２４の周辺部を包囲すべく円筒状のシャッタ２６が
昇降シリンダ２７によって上下移動可能に配設されてお
り、また、載置台２４の上方には、上部中央に、図示し
ない排気装置に接続する排気口２８ａを有するカバー２
８が配設されている。

【００２４】この場合、シャッタ２６の下端部には内向
きフランジ２６ａが設けられており、昇降シリンダ２７
の駆動によってシャッタ２６が上昇した際、内向きフラ
ンジ２６ａが載置台保持部材２５の下面に装着されたシ
ールパッキング２９に密接した状態でシャッタ２６が載
置台２４を包囲してカバー２８と共に処理室３０を形成
し、シャッタ２６が下降することにより、シャッタ２６
上端部とカバー２８下側部との隙間を通して待機部２２
以外の箇所から載置台２４上へのウエハＷの搬入及び搬
出が可能に構成されている。なお、処理室３０を形成す
る際、シャッタ２６の上端とカバー２８との間には約１
ｍｍ程度の隙間３１が設けられ、この隙間３１から処理
室３０内に流入する空気が排気口２８ａから排気される
ようになっている。このように、ウエハＷの上方の周囲
から処理室３０内に流入される空気を上方の排気口２８
ａから排出することにより、流入した空気が直接ウエハ
Ｗに触れることを防止できるため、ウエハＷの加熱処理
の加熱温度を均一にすることができ、ウエハＷの加熱処
理を均一にすることができる。

【００２５】また、載置台２４の下方には、ウエハＷを
支持して載置台２４上及び載置台２４の上方位置に移
動、すなわちウエハＷを、ヒータ２３が埋設された載置
台２４上に離間すべく載置台２４に対して相対移動する
第１の支持部材としての３本の支持ピン３２が昇降板３
３上に同心円状に起立して設けられている。これら支持
ピン３２は、例えばセラミックス，フッ素樹脂あるいは
合成ゴム等の断熱性部材にて形成されており、昇降板３
３に連結するボールねじ機構からなる昇降機構３４の駆
動によって載置台２４に設けられた貫通孔２４ａを介し
て載置台２４の上方に出没移動し得るように構成されて
いる。

【００２６】一方、上記待機部２２に配設される冷却温
度調整体４０は、上記支持ピン３２によって載置台２４
の上方位置に移動されたウエハＷの上下面すなわち表裏
面を覆うサンドイッチ形に配置された上部冷却片４１及
び下部冷却片４２と、これら冷却片４１，４２の一端を
連結する連結片４３とからなる縦断面形状がほぼコ字状
に形成されている。このようにコ字状に形成することに
より、上下方向の厚みを薄くでき、また、連結片４３に
よる片持ち支持に構成できるので、移動に都合が良く、
構成も簡単にできる。また、上部冷却片４１又は下部冷
却片４２又は両者には冷媒としてのペルチェ素子４４が
埋設されると共に、ペルチェ素子４４の背部に放熱板４
５が配設されており、図示しない電源からの通電によっ
て上部冷却片４１の下面側及び下部冷却片４２の上面側
が吸熱されて温度が低下しウエハＷを所定の温度例えば
室温（２３℃程度）に冷却し得るように構成されてい
る。

【００２７】なお、ペルチェ素子４４の代りに、図３に
示すように、管状の流路４４Ａを内蔵させ、所定温度に
冷却された恒温水，ガス等を循環させて冷却するように
構成することもできる。

【００２８】上記のように構成される冷却温度調整体４
０は、連結片４３に連結するロッド４６ａを介して水平
移動用の空気シリンダ４６に連結されており、この空気
シリンダ４６の駆動によって冷却温度調整体４０が載置
台２４の上方位置のウエハＷに向かって進退移動し得る
ように構成されている。なお、空気シリンダ４６は、図
示しない昇降機構によって垂直方向に移動可能に形成さ
れている。この場合、冷却温度調整体４０の下部冷却片
４２には、図４に示すように、３本の支持ピン３２との
干渉を避け支持ピン３２が進退できるようにするための
スリット４７が設けられている。このようにスリット４
７を設けることにより、支持ピン３２によって載置台２
４の上方位置に移動されたウエハＷに向かって冷却温度
調整体４０を移動させ、ウエハＷの上下面（表裏面）に
上部冷却片４１と下部冷却片４２を近接させると、スリ
ット４７以外の領域で載置台２４とウエハＷとが遮断さ
れ、この状態でウエハＷを冷却温調することができる。
この際、ウエハＷは下部冷却片４２によって載置台２４
と熱的に遮断されるので、載置台２４からの熱の影響を
受ける虞れはない。

【００２９】なお、上記説明では、円筒状のシャッタ２
６を上下動させて処理室３０の形成及び載置台２４の外
方の開放を行っているが、シャッタ２６の上下動に代え
て、あるいは、シャッタ２６の上下動と共にカバー２８
及び載置台２４を上下動させて同様に処理室３０を形成
するようにしてもよい。また、上記円筒状のシャッタ２
６に代えて、載置台２４を収容する容器の側壁にウエハ
搬入・搬出用の開口を設け、この開口を開閉するシャッ
タとしてもよい。また、上記説明では、支持ピン３２で
ウエハＷを支持した状態で冷却温度調整体４０を移動さ
せてウエハＷと冷却温度調整体４０とが非接触状態で冷
却温調を行っているが、図２に想像線で示すように、冷
却温度調整体４０の下部冷却片４２の上面に設けたスペ
ーサ４８によってウエハＷを支持してプロキシミティー
状態で冷却温調することも可能である。

【００３０】図５はこの発明に係る熱処理装置の別の基
本構成第二実施形態の概略断面図、図６は図５のＶ−Ｖ
矢視図である。

【００３１】図５及び図６に示す熱処理装置は、加熱処
理後のウエハＷを冷却温調する際に載置台２４からの熱
が冷却温度調整体４０に影響を及ぼすのを更に確実に防
止するようにした場合である。すなわち、シャッタ２６
の外方側例えば冷却温度調整体４０の待機位置と対向す
る側から載置台２４と冷却温度調整体４０との間に進退
移動する断熱板５０を配設し、この断熱板５０には、前
進した時に、冷却温度調整体４０の下部冷却片４２に設
けられたスリット４７を、３本の支持ピン３２部分を残
して他の部分を塞ぐように形成されたスリット４７ａを
設ける。そして、図示しない移動機構によって断熱板５
０を載置台２４と冷却温度調整体４０との間に挿入し前
進させて、断熱板５０のスリット４７ａ内に支持ピン３
２を位置させることにより、冷却温度調整体４０のスリ
ット４７の存在によって連通される部分を極力狭くし
て、載置台２４と冷却温調されるウエハＷとを遮断させ
るようにした場合である。このように、断熱板５０にス
リット４７ａを設けることにより、スリット４７ａ以外
の領域で載置台２４とウエハＷとが遮断されるので、冷
却温度調整体４０のスリット４７と断熱板５０のスリッ
ト４７ａとが共働して載置台２４とウエハＷとの連通部
分を最小限にすることができる（図５及び図６参照）。

【００３２】上記のように、載置台２４と冷却温度調整
体４０との間に断熱板５０を介在させることにより、載
置台２４から冷却温度調整体４０への熱の伝達を確実に
遮断することができ、加熱処理後のウエハＷが冷却温調
時に載置台２４からの熱の影響を受けるのを確実に防止
することができる。

【００３３】なお、上記説明では、断熱板５０を冷却温
度調整体４０の待機位置と対向する位置に配設する場合
について説明したが、断熱板５０の配設位置は必ずしも
冷却温度調整体４０の待機位置と対向させる必要はな
く、断熱板５０の移動時に支持ピン３２と干渉しないス
リット４７ａを設ければ任意の位置でよく、例えば図５
の紙面に対して直交する位置に配設してもよい。なお、
図５及び図６に示す熱処理装置において、その他の部分
は図２ないし図４に示す熱処理装置と同じであるので、
同一部分には同一符号を付して、その説明は省略する。

【００３４】図７はこの発明に係る熱処理装置の更に別
の基本構成の概略断面図、図８はその要部を示す概略斜
視図である。

【００３５】図７及び図８に示す熱処理装置は、加熱処
理後のウエハＷを冷却温調する際に載置台２４からの熱
が冷却温度調整体４０に影響を及ぼすのを更に確実に防
止するようにした別の場合である。すなわち、載置台２
４と冷却温度調整体４０との間の平面上におけるシャッ
タ２６の外方側の対向する位置の一方に、図示しない空
気供給源に接続する空気供給ノズル６０（空気供給手
段）を配設し、他方には、図示しない排気装置に接続す
る空気吸引管６１（空気吸引手段）を配設して、空気供
給ノズル６０から載置台２４と冷却温度調整体４０との
間に供給される常温又は冷却された断熱用空気を空気吸
引管６１から吸引して載置台２４と冷却温度調整体４０
との間にシート状の断熱用空気層６２を形成するように
した場合である。この場合、図８に示すように、スリッ
ト状に形成された空気供給ノズル６０の噴口６０ａと空
気吸引管６１の吸引口６１ａをシャッタ２６の外周面と
相似形の円弧状の偏平状に形成することにより、断熱用
空気層６２を容易にシート状に形成することができる。

【００３６】上記のように、載置台２４と冷却温度調整
体４０との間に断熱用空気層６２を形成することによ
り、載置台２４の熱が冷却温度調整体４０側に伝熱され
るのを防止することができる。なお、断熱用空気によっ
て載置台２４の温度が低下するので、次のウエハＷを加
熱処理する際には、載置台２４の温度が所定温度に達し
た後に次のウエハＷを載置台２４上に搬送する方が望ま
しい。なお、図７及び図８に示す熱処理装置において、
その他の部分は図２ないし図４に示す熱処理装置と同じ
であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明
は省略する。

【００３７】図９はこの発明に係る熱処理装置の更に別
の基本構成の要部を示す概略断面図である。

【００３８】図９に示す熱処理装置は、冷却温度調整体
４０よりウエハＷに向かって、気体供給手段から常温又
は冷却された例えば不活性ガスを供給して冷却温調する
前のウエハＷを不活性ガス雰囲気に置換するようにした
場合である。すなわち、冷却温度調整体４０の上部冷却
片４１の下面側に、図示しない不活性ガス例えば窒素
（Ｎ2）ガスの供給源に接続するＮ2ガス供給通路７０を
形成すると共に、このＮ2ガス供給通路７０に適宜間隔
をおいて多数の噴口７１を設けることにより、Ｎ2ガス
供給源からＮ2ガス供給通路７０に流入するＮ2ガスを、
冷却温調される前のウエハＷに向かってシャワー状に供
給するようにした場合である。なお、Ｎ2ガス供給源
と、噴口７１が設けられたＮ2ガス供給通路７０とで気
体供給手段が構成されている。

【００３９】なお、図９に示す熱処理装置では、冷却温
度調整体４０の上部冷却片４１にＮ2ガス供給通路７０
と噴口７１を設けて、ウエハＷの上面にＮ2ガスを供給
する場合について説明したが、下部冷却片４２の上面側
に同様にＮ2ガス供給通路７０と噴口７１を設けて、ウ
エハＷの下面にもＮ2ガスを供給するようにしてもよ
い。また、Ｎ2ガスに代えて清浄化された空気やその他
の不活性ガスを供給するようにしてもよい。

【００４０】上記のように構成することにより、加熱処
理されたウエハＷを冷却温調する前に、ウエハＷにＮ2
ガスを供給して、高温雰囲気を低温の不活性ガス雰囲気
に置換することができる。したがって、加熱処理された
ウエハＷの表面を予め低温の同一の雰囲気下において冷
却温調することができるので、ウエハＷの面内温度分布
を更に均一にすることができる。また、Ｎ2ガス吐出気
流により、ウエハＷを高速冷却させ、目標冷却温度まで
の処理時間を短縮させることもできる。

【００４１】なお、図９に示す熱処理装置において、そ
の他の部分は図２ないし図４に示す熱処理装置と同じで
あるので、同一部分には同一符号を付して、その説明は
省略する。

【００４２】図１０はこの発明に係る熱処理装置の実施
形態を示す概略断面図である。

【００４３】図１０に示す熱処理装置は、ウエハＷの冷
却温調を載置台２４の上方位置以外の場所で行えるよう
にし、かつ冷却温度調整体４０の待機位置で冷却温調後
のウエハＷの受け渡しを行えるようにした場合である。

【００４４】この場合、冷却温度調整体４０の待機部２
２に、上記載置台２４ａの下方に配設された支持ピン３
２（第１の支持ピン）と同様に、ボールねじ機構にて形
成される昇降機構３４ａによって上下移動する昇降板３
３上に、同心円状に起立する第２の支持部材である３本
の第２の支持ピン３２ａを設けてなる受け渡し手段を構
成する。

【００４５】上記のように、冷却温度調整体４０の待機
部２２に、ウエハＷの受け渡し用の第２の支持ピン３２
ａを上下移動可能に配設することにより、加熱処理部２
１で加熱処理された後に第１の支持ピン３２の上昇によ
って載置台２４の上方位置に移動されたウエハＷを冷却
温度調整体４０で受け取った後、冷却温度調整体４０を
待機部２２に移動し、ウエハＷを冷却温調することがで
きる。この際、冷却温度調整体４０を待機部２２に移動
する間に冷却温調を開始すれば、冷却温調の時間の短縮
を図ることができる。冷却温調が終了した後、昇降機構
３４ａを駆動させて第２の支持ピン３２ａを冷却温度調
整体４０に向かって移動して、下部冷却片４２上のウエ
ハＷを支持した状態で、メインアーム５にウエハＷを受
け渡すことができる。

【００４６】したがって、図１０に示す熱処理装置によ
れば、加熱処理後のウエハＷの冷却温調を載置台２４の
上方位置から離れた場所で行うので、載置台２４からの
熱による影響を少なくすることができ、ウエハＷの面内
温度分布の均一性をより一層高めることができる。ま
た、次に加熱すべきウエハＷを直ちに載置台２４に載置
して、加熱処理を開始することができる。

【００４７】次に、この発明の熱処理方法について、図
１１及び図１２を参照して説明する。

【００４８】★熱処理方法Ａ 熱処理方法Ａは、図２ないし図９に示す熱処理装置を用
いてウエハＷを加熱処理及び冷却温調処理する方法であ
る。以下に、図２ないし図４に示す熱処理装置を代表例
として説明すると、まず、図１１（ａ）に示すように、
加熱処理部２１の載置台２４上にウエハＷを載置した状
態で、載置台２４に埋設されたヒータ２３を発熱させ又
は予め発熱させておき、所定時間、所定温度（５０〜１
８０℃）の下でウエハＷに加熱処理を施す（加熱工
程）。この際、シャッタ２６とカバー２８との隙間３１
から処理室３０内に流入する空気を排気口から排気す
る。

【００４９】次に、図１１（ｂ）に示すように、支持ピ
ン３２を上昇してウエハＷを載置台２４の上方位置へ移
動（離間）する（移動工程）。このとき、シャッタ２６
を下降させて載置台２４の上部側方を開放させる。次
に、図１１（ｃ）に示すように、待機部２２に待機して
いた冷却温度調整体４０を支持ピン３２にて支持されて
いるウエハＷの方向に向かって移動して、上部冷却片４
１と下部冷却片４２との間にウエハＷを位置させて（受
け取って）ウエハＷの上下面（表裏面）を覆い、ペルチ
ェ素子（図１１において図示せず）に通電し又は予め通
電しておき、所定時間、所定温度（室温：２３℃）にな
るまでウエハＷを冷却処理する（冷却温調工程）。

【００５０】そして、ウエハＷの冷却温調すなわち熱処
理が終了した後、支持ピン３２にて支持されているウエ
ハＷの下方にメインアーム（図示せず）を挿入して、ウ
エハＷをメインアームが受け取って次の処理工程へ搬送
する。

【００５１】上記熱処理方法Ａは、図２ないし図４に示
す熱処理装置を代表とした場合であるが、図５及び図６
に示す熱処理装置や図７及び図８に示す熱処理装置で熱
処理を行う場合には、冷却温調工程の際に、載置台２４
と冷却温度調整体４０との間に、断熱板５０を介在させ
るか、あるいは、断熱用空気層６２を形成する。また、
図９に示す熱処理装置で熱処理を行う場合には、加熱処
理されたウエハＷを冷却温調する前に、ウエハＷに例え
ばＮ2ガス等の不活性ガス又は清浄化空気を供給してウ
エハＷの表面を不活性 ガス雰囲気又は清浄化空気の雰
囲気に置換する。

【００５２】★熱処理方法Ｂ 熱処理方法Ｂは、図１０に示す熱処理装置を用いてウエ
ハＷを熱処理する場合であり、まず、図１２に示すよ
うに、メインアーム５によって周辺部が保持された状態
で搬送されるウエハＷを、熱処理方法Ａと同様に、加熱
処理部２１の載置台２４上に載置する。この状態で、載
置台２４に埋設されたヒータ２３を発熱させ又は予め発
熱させておき、所定時間、所定温度（５０〜１８０℃）
の下でウエハＷに加熱処理を施す（加熱工程）。

【００５３】次に、第１の支持ピン３２を上昇してウエ
ハＷを載置台２４の上方位置へ移動（離間）する（移動
工程）。このとき、シャッタ２６を下降させて載置台２
４の上部側方を開放させる。次に、図１２に示すよう
に、待機部２２に待機していた冷却温度調整体４０を第
１の支持ピン３２にて支持されているウエハＷの方向に
向かって移動して、冷却温度調整体４０でウエハＷの上
下面（表裏面）を覆うようにしてウエハＷを受け取る。
そして、図１２に示すように、冷却温度調整体４０を
待機部２２に移動させた後、ペルチェ素子（図示せず）
を通電し又は予め通電しておき、所定時間、所定温度
（室温：２３℃）になるまでウエハＷを冷却処理する
（冷却温調工程）。

【００５４】ウエハＷの冷却温調すなわち熱処理が終了
した後、第２の支持ピン３２ａを上昇してウエハＷを支
持し、ウエハＷの下方にメインアーム５を挿入してウエ
ハＷを受け取った後、メインアーム５を待機部２２から
後退させて、次の処理工程へ搬送する（図１２，参
照）。

【００５５】★熱処理方法Ｃ 熱処理方法Ｃは、図１０に示す熱処理装置を用いてウエ
ハＷを熱処理する場合であり、上記熱処理方法Ｂにおい
て、加熱処理されたウエハＷの上下面（表裏面）を覆う
ようにして冷却温度調整体４０で受け取って待機部２２
へ移動する際に、ペルチェ素子（図示せず）を通電し又
は予め通電しておき、ウエハＷを冷却処理（冷却温調）
するようにした場合である。熱処理方法Ｃにおいて、そ
の他の加熱処理、ウエハの搬送工程は熱処理方法Ｂと同
じであるので、説明は省略する。

【００５６】上記実施形態では、この発明の熱処理方法
及び装置を半導体ウエハの塗布・現像処理システムに適
用した場合について説明したが、その他の処理工程・処
理システムの半導体ウエハの加熱及び冷却温調処理する
ものにも適用できることは勿論である。また、半導体ウ
エハ以外のＬＣＤ基板，ＣＤ等の板状の被処理体の熱処
理にも適用できる。

【００５７】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、以下のような効果が得られる。

【００５８】１）板状の被処理体を加熱手段（載置台）
上に載置して所定温度に加熱した後、冷却温度調整手段
が載置台上の被処理体を受け取ることができる。この場
合、被処理体を加熱手段の上方位置に移動（離間）し、
この状態で、載置台の側方に設けられた待機部から被処
理体の方向に向かって冷却温度調整手段（冷却温度調整
体）を移動して被処理体を受け取った後、待機部に移動
する際に、被処理体の所定温度への冷却を開始し、待機
部において、被処理体を所定温度に冷却することができ
るので、被処理体の加熱及び冷却処理時間の短縮を図る
ことができると共に、被処理体の面内温度分布の均一化
及び製品歩留まりの向上を図ることができる。

【００５９】２）被処理体の冷却処理を、加熱手段（載
置台）の側方の待機部で行うことにより、加熱手段によ
る熱影響を可及的に少なくして、冷却処理を行うことが
できる。また、被処理体の冷却を、加熱手段の上方から
待機部への移動中に行うことにより、被処理体の搬送中
に冷却処理することができ、スループットの向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の熱処理装置を適用した半導体ウエハ
の塗布・現像処理システムの斜視図である。

【図２】この発明に係る熱処理装置の基本構成を示す概
略断面図である。

【図３】この発明における冷却温度調整体の一例を示す
概略断面図である。

【図４】この発明における載置台と冷却温度調整体を示
す分解斜視図である。

【図５】この発明に係る熱処理装置の別の基本構成の概
略断面図である。

【図６】図５のＶ−Ｖ矢視図である。

【図７】この発明に係る熱処理装置の更に別の基本構成
の概略断面図である。

【図８】図７に示す熱処理装置の要部を示す概略斜視図
である。

【図９】この発明に係る熱処理装置の更に別の基本構成
の要部を示す概略断面図である。

【図１０】この発明に係る熱処理装置の実施形態を示す
概略断面図である。

【図１１】この発明の熱処理方法の一例を示す説明図で
ある。

【図１２】この発明の熱処理方法の別の例を示す概略平
面図である。

【符号の説明】 ５ メインアーム（搬送手段） ２１ 加熱処理部 ２２ 待機部 ２３ ヒータ（発熱体） ２４ 載置台（加熱手段） ３２ 支持ピン（支持部材，第１の支持部材） ３２ａ 第２の支持ピン（第２の支持部材） ４０ 冷却温度調整体（冷却温度調整手段） ４４ ペルチェ素子 Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 浩二 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (56)参考文献 特開 昭61−156814（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−209722（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−3910（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−291419（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−29203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−78528（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−73619（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の被処理体を加熱手段上に載置して
   所定温度に加熱処理する工程と、 加熱処理後、上記被処理体を上記加熱手段の上方位置に
   移動する工程と、 上記被処理体に向かって移動する冷却温度調整手段が被
   処理体を受け取る工程と、 上記冷却温度調整手段を上記加熱手段の側方へ移動する
   際に上記被処理体の所定温度への冷却を開始する工程
   と、上記加熱手段の側方の位置において、上記被処理体を所
   定温度に冷却する工程と、 を有することを特徴とする熱
   処理方法。
2. 【請求項２】 板状の被処理体を載置して所定温度に加
   熱する発熱体を有する載置台と、 上記被処理体を上記載置台上に離間すべく載置台に対し
   て相対移動する支持部材と、上記載置台の側方に設けられた待機部から 上記支持部材
   にて支持される上記被処理体の方向に向かって進退移動
   可能な、かつ被処理体を受け取る冷媒を具備する冷却温
   度調整手段と、を具備し、 上記冷却温度調整手段は、加熱された上記被処理体を受
   け取った後、上記待機部に移動する際に、被処理体の所
   定温度への冷却を開始し、待機部において、被処理体の
   所定温度への冷却を終了可能に形成される、ことを特徴
   とする熱処理装置。
3. 【請求項３】 板状の被処理体を載置して所定温度に加
   熱する発熱体を有する載置台と、 上記被処理体を上記載置台上に離間すべく載置台に対し
   て相対移動する第１の支持部材と、上記載置台の側方に設けられた待機部から 上記第１の支
   持部材にて支持される上記被処理体の方向に向かって進
   退移動可能な、かつ被処理体を受け取る冷媒を具備する
   冷却温度調整手段と、 上記待機部に設けられ、上記冷却温度調整手段から上記
   被処理体を受け取る第２の支持部材と、を具備し、 上記冷却温度調整手段は、加熱された上記被処理体を受
   け取った後、上記待機部に移動する際に、被処理体の所
   定温度への冷却を開始し、待機部において、被処理体の
   所定温度への冷却を終了可能に形成される、 ことを特徴
   とする熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の熱処理装置におい
   て、 上記冷却温度調整手段は、この冷却温度調整手段が支持
   部材にて支持される被処理体の方向に移動する際に、支
   持部材と干渉しないスリットを設けると共に、このスリ
   ット以外の領域にて載置台と被処理体とを遮断し得るよ
   うに形成される、 ことを特徴とする熱処理装置。