JP3266844B2 - 熱処理装置 - Google Patents
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Description
術を用いて半導体素子を製造する半導体製造システム内
に組み込まれる加熱装置や予備加熱装置などの熱処理装
置に関する。
製造システムでは、一つのシステム内にレジスト塗布ユ
ニットや、乾燥ユニット、加熱ユニットなどの各種処理
ユニットを組み込み、これら各種処理ユニット間を順次
移動させながら一連の処理を施すようになっている。
垂直断面図である。
エハ(以下、単に「ウエハ」という)Wは熱盤101の
上面上に載置され、このウエハWは熱盤101から放出
される熱により熱処理される。この熱盤101には図示
しない加熱機構が組み込まれており、この加熱機構から
供給される熱量により熱盤101が加熱される。熱盤1
01の上面上には図示しない小突起が複数個設けられて
おり、ウエハWはこれら小突起の頂部に載置され、ウエ
ハWの下面と熱盤101の上面とが接触してウエハWの
下面に傷や埃が付着するのを防止するようになってい
る。そのため、ウエハWの下面と熱盤101の上面との
間には微小な隙間が形成され、熱盤101上面からこの
隙間の空気を介してウエハW下面に熱が供給される。こ
の熱盤101及びウエハWで加熱された空気は周囲のよ
り低温の空気より比重が軽いため、熱処理ユニット10
1内を上昇し、熱盤101の上方に対向配置されたカバ
ー体102に集められ、このカバー体102の頂部10
3に接続された配管104を介して排気されるようにな
っている。
ト100では、上述したように気体を介して熱を供給す
るようになっているため、熱処理盤101上面とウエハ
W下面との間の気体を十分加熱する必要上、熱処理盤1
01の温度をウエハWの処理温度より高い温度まで加熱
する必要がある。
盤101からウエハWへの熱の伝達は一様でなく、ウエ
ハWに供給される熱量がばらついて不均一に加熱される
場合がある。ウエハWの加熱が不均一であると、ウエハ
W上に形成される半導体素子の品質がばらつくため、製
造される半導体素子の歩留まりが低下して半導体素子の
製造コストが上昇するという問題がある。
になされたもので、ウエハWの全体にわたって均一な熱
処理を施すことのできる熱処理装置を提供することを目
的とする。
温度制御を高精度に行うことのできる熱処理装置を提供
することを目的とする。
め、 請求項1記載の本発明の熱処理装置は、被処理基板
の下面を所定温度で加熱する第1の加熱手段と、前記被
処理基板の上面を前記第1の加熱手段より高い温度で加
熱する第2の加熱手段と、前記被処理基板が目標温度で
熱処理されるような温度に前記第2の加熱手段を制御す
る手段とを具備し、前記被処理基板の下面を前記第1の
加熱手段で加熱する一方、前記被処理基板の上面を前記
第2の加熱手段で加熱し、前記被処理基板に作用する温
度を目標温度に制御しつつ前記被処理基板の熱処理を行
うことを特徴とする。
処理基板の下面を所定温度で加熱する第1の加熱手段
と、前記被処理基板の上面を前記第1の加熱手段より高
い温度で加熱する第2の加熱手段と、前記被処理基板の
温度を検出する手段と、前記検出した被処理基板の温度
に基づいて、この被処理基板の熱処理温度が目標温度に
なるように前記第2の加熱手段を制御する手段とを具備
し、前記被処理基板の下面を前記第1の加熱手段で加熱
する一方、前記被処理基板の上面を前記第2の加熱手段
で加熱し、前記被処理基板に作用する温度を目標温度に
制御しつつ前記被処理基板の熱処理を行うことを特徴と
する。
処理基板が載置される熱盤と、前記熱盤を所定温度に維
持する第1の制御部と、前記熱盤の上方でこの熱盤に対
向して配設され、前記熱盤で加熱された気体を排気する
カバー体と、前記カバー体の熱盤対向面に配設された少
なくとも一つのヒータと、前記ヒータを前記熱盤より高
い温度であって前記被処理基板が目標温度で熱処理され
るような温度に調節する第2の制御部とを具備し、前記
被処理基板の下面を前記熱盤で加熱する一方、前記被処
理基板の上面を前記ヒータで加熱し、前記被処理基板に
作用する温度を目標温度に制御しつつ前記被処理基板の
熱処理を行うことを特徴とする。
処理基板が載置される熱盤と、前記熱盤を所定温度に維
持する第1の制御部と、前記熱盤の上方でこの熱盤に対
向して配設され、前記熱盤で加熱された気体を排気する
カバー体と、前記カバー体の熱盤対向面に配設された少
なくとも一つのヒータと、前記被処理基板の温度を検出
するセンサと、前記検出した被処理基板の温度に基づい
て、前記ヒータを前記熱盤より高い温度であって前記被
処理基板が目標温度で熱処理されるような温度に調節す
る第2の制御部とを具備し、前記被処理基板の下面を前
記熱盤で加熱する一方、前記被処理基板の上面を前記ヒ
ータで加熱し、前記被処理基板に作用する温度を目標温
度に制御しつつ前記被処理基板の熱処理を行うことを特
徴とする。
求項3又は4に記載の熱処理装置であって、前記ヒータ
は各々独立して電源のオン・オフができる複数のヒータ
に分割されていることを特徴とする。
求項5に記載の熱処理装置であって、前記ヒータは同心
円状に配設されたヒータであることを特徴とする。
求項6に記載の熱処理装置であって、前記ヒータは半径
方向に沿って二つ以上の部分に分割されたヒータである
ことを特徴とする。
求項3又は4に記載の熱処理装置であって、前記ヒータ
は前記カバー体の中心から外周縁部にかけて加熱能力を
連続的に傾斜配置したグラデーションヒータであること
を特徴とする。
求項3〜8のいずれかに記載の熱処理装置であって、前
記熱盤は、内部を循環する熱媒蒸気により所定温度に維
持される熱定盤であることを特徴とする。
請求項3〜9のいずれかに記載の熱処理装置であって、
前記カバー体の下面側にはフラットな熱盤対向面が形成
されていることを特徴とする。
下面を第1の加熱手段により所定温度で加熱する一方、
被処理基板の上面を第2の加熱手段により前記第1の加
熱手段より高い温度で加熱し、被処理基板に熱処理を施
す空間に下から上に向けて温度上昇する温度勾配を形成
する配置にしたので、加熱空気の流れを不規則化する熱
対流がこの空間で発生しなくなり、被処理基板全体にわ
たって均一な熱処理を施すことができる。
2の加熱手段を制御することにより被処理基板の処理温
度を調節するようにしているので、加熱気体流が乱れ
ず、被処理基板を熱処理する際の温度制御を高精度に行
うことができる。
にわたって均一な熱処理を施すことができるという請求
項1の熱処理装置の効果に加え、実際に検出した被処理
基板の温度に基づいて、被処理基板の熱処理温度が目標
温度になるように第2の加熱手段を制御するので、被処
理基板を熱処理する際の温度制御を高精度に行うことが
できる。
下面を前記熱盤により所定温度で加熱する一方、被処理
基板の上面を前記ヒータにより前記熱板より高温で加熱
し、被処理基板に熱処理を施す空間に下から上に向けて
温度上昇する温度勾配を形成する配置にしたので、加熱
気体の流れを不規則化する熱対流がこの空間で発生しな
くなり、被処理基板全体にわたって均一な熱処理を施す
ことができる。また、前記第2の制御部により前記ヒー
タを被処理基板が目標温度で熱処理されるような温度に
調節するので、加熱気体流が乱れず、被処理基板を熱処
理する際の温度制御を高精度に行うことができる。
にわたって均一な熱処理を施すことができるという請求
項3の熱処理装置の効果に加え、実際に検出した被処理
基板の温度に基づいて、被処理基板の熱処理温度が目標
温度になるように前記ヒータを制御するので、被処理基
板を熱処理する際の温度制御を高精度に行うことができ
る。
4に記載の熱処理装置において、前記ヒータとして各々
独立して電源のオン・オフができる複数のヒータに分割
されたヒータを採用しているので、きめ細かな温度制御
ができ、被処理基板を熱処理する際の温度制御を更に高
精度に行うことができる。
載の熱処理装置において、前記ヒータとして同心円状に
配設されたヒータを採用しているので、熱盤の半径方向
の温度分布に対応して、カバー体下面に供給される熱量
をカバー体下面の半径方向に関してきめ細かな調節をす
ることができ、被処理基板を熱処理する際の温度制御を
更に高精度に行うことができる。
載の熱処理装置において、前記ヒータとして半径方向に
沿って二つ以上の部分に分割されたヒータを採用してい
るので、熱盤の半径方向と円周方向の温度分布に対応し
て、カバー体下面に供給される熱量をカバー体下面の半
径方向と円周方向の双方に関してきめ細かな調節をする
ことができ、被処理基板を熱処理する際の温度制御を更
に高精度に行うことができる。
4に記載の熱処理装置において、前記ヒータとして前記
カバー体の中心から外周縁部にかけて加熱能力を連続的
に傾斜配置したグラデーションヒータを採用しているの
で、熱盤の半径方向の温度分布に対応して、カバー体下
面に供給される熱量をカバー体下面の半径方向に関して
きめ細かく、かつ、連続的な調節をすることができ、被
処理基板を熱処理する際の温度制御を更に一層高精度に
行うことができる。
のいずれかに記載の熱処理装置において、前記熱盤とし
て、内部を循環する熱媒蒸気により所定温度に維持され
る熱定盤を採用しているので、簡単な構造でありながら
熱定盤全体を均一の温度に保つことができ、それにより
被処理基板全体にわたって均一な熱処理を施すことがで
きる。また、加熱空気の熱源としての熱定盤を均一の温
度に保つことができるので、被処理基板を熱処理する際
の温度制御を更に高精度に行うことができる。請求項1
0の熱処理装置では、請求項3〜9のいずれかに記載の
熱処理装置において、前記カバー体として、その下面側
にフラットな熱盤対向面が形成されたカバー体を採用し
ているので、カバー体の厚さを薄くすることができ、熱
処理ユニット全体を小型化することができる。
図面に基づいて説明する。
塗布ユニット(COT)を備えた半導体ウエハ(以下、
「ウエハ」という)の塗布現像処理システム1全体を示
した平面図である。
体としてのウエハWをウエハカセットCRで複数枚、例
えば25枚単位で外部からシステムに搬入・搬出した
り、ウエハカセットCRに対してウエハWを搬入・搬出
したりするためのカセットステーション10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た処理ス
テーション11と、この処理ステーション11に隣接し
て設けられる露光装置(図示せず)との間でウエハWを
受け渡しするためのインタフェース部12とが一体的に
接続されている。このカセットステーション10では、
カセット載置台20上の位置決め突起20aの位置に、
複数個例えば4個までのウエハカセットCRが、夫々の
ウエハ出入口を処理ステーション11側に向けてX方向
(図1中の上下方向)一列に載置され、このカセット配
列方向(X方向)およびウエハカセッ卜CR内に収納さ
れたウエハWのウエハ配列方向(Z方向;垂直方向)に
移動可能なウエハ搬送体21が各ウエハカセットCRに
選択的にアクセスする。
であり、後述するように処理ステーション11側の第3
の処理ユニット群G3 の多段ユニット部に配設されたア
ライメントユニット(ALIM)やイクステンションユ
ニット(EXT)にもアクセスできる。
置を備えた垂直搬送型の主ウエハ搬送機構22が設けら
れ、その周りに全ての処理ユニットが1組または複数の
組に亙って多段に配置されている。
図である。
P内でウエハWをスピンチャックに載せて所定の処理を
行う2台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗
布ユニット(COT)および現像ユニット(DEV)が
下から順に2段に重ねられている。第2の処理ユニット
群G2 では、2台のスピンナ型処理ユニット、例えばレ
ジスト塗布ユニット(COT)および現像ユニット(D
EV)が下から順に2段に重ねられている。これらレジ
スト塗布ユニット(COT)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ことから、こ
のように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に
応じて適宜上段に配置することももちろん可能である。
図である。
9の内側に、ウエハ搬送装置46が上下方向(Z方向)
に昇降自在に装備されている。筒状支持体49はモータ
(図示せず)の回転軸に接続されており、このモータの
回転駆動力によって、前記回転軸を中心としてウエハ搬
送装置46と一体に回転し、それによりこのウエハ搬送
装置46はθ方向に回転自在となっている。なお筒状支
持体49は前記モータによって回転される別の回転軸
(図示せず)に接続するように構成してもよい。ウエハ
搬送装置46には、搬送基台47の前後方向に移動自在
な複数本の保持部材48が配設されており、これらの保
持部材48は各処理ユニット間でのウエハWの受け渡し
を可能にしている。
システム1では、5つの処理ユニット群G1 、G2 、G
3 、G4 、G5 が配置可能であり、第1および第2の処
理ユニット群G1 、G2 の多段ユニットは、システム正
面(図1において手前)側に配置され、第3の処理ユニ
ット群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の処理ユニット群G4 の多段
ユニットはインタフェース部12に隣接して配置され、
第5の処理ユニット群G5 の多段ユニットは背面側に配
置されることが可能である。
G3 では、ウエハWを保持台(図示せず)に載せて所定
の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えば冷却処
理を行うクーリングユニット(COL)、レジストの定
着性を高めるためのいわゆる疏水化処理を行うアドヒー
ジョンユニット(AD)、位置合わせを行うアライメン
トユニット(ALIM)、イクステンションユニット
(EXT)、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキン
グユニット(PREBAKE)および露光処理後の加熱
処理を行うポストベーキングユニット(Post Exposure
Bake 以下「PEB」と記す)が、下から順に例えば8
段に重ねられている。第4の処理ユニット群G4 でも、
オーブン型の処理ユニット、例えばクーリングユニット
(COL)、イクステンション・クーリングユニット
(EXTCOL)、イクステンションユニット(EX
T)、クーリングユニッ卜(COL)、プリベーキング
ユニット(PREBAKE)およびポストベーキングユ
ニット(PEB)が下から順に、例えば8段に重ねられ
ている。
ット(COL)、イクステンション・クーリングユニッ
ト(EXTCOL)を下段に配置し、処理温度の高いプ
リベーキングユニット(PREBAKE)、ポストベー
キングユニット(PEB)およ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。もちろん、ラン
ダムな多段配置としてもよい。
では、奥行方向(X方向)は前記処理ステーション11
と同じ寸法を有するが、幅方向(Y方向)はより小さな
サイズである。このインタフェース部12の正面部に
は、可搬性のピックアップカセットCRと、定置型のバ
ッファカセットBRとが2段に配置され、他方背面部に
は周辺露光装置23が配設され、さらに中央部にはウエ
ハ搬送体24が設けられている。このウエハ搬送体24
は、X方向、Z方向に移動して両カセットCR、BRお
よび周辺露光装置23にアクセスする。
であり、処理ステーション11側の第4の処理ユニット
群G4 の多段ユニットに配設されたイクステンションユ
ニット(EXT)や、隣接する露光装置側のウエハ受渡
し台(図示せず)にもアクセスできる。
如く主ウエハ搬送機構22の背面側にも図1中破線で示
した第5の処理ユニット群G5 の多段ユニットを配置で
きるが、この第5の処理ユニット群G5 の多段ユニット
は、案内レール25に沿ってY方向へ移動可能である。
従って、この第5の処理ユニット群G5 の多段ユニット
を図示の如く設けた場合でも、前記案内レール25に沿
って移動することにより、空間部が確保されるので、主
ウエハ搬送機構22に対して背後からメンテナンス作業
が容易に行える。
ン11において第3および第4の組G3 ,G4 の多段ユ
ニットに含まれているベーキングユニット(PREBA
KE)、(PEB)、クーリングユニット(COL)、
(EXTCOL)のような熱処理ユニットの構成および
作用を説明する。
処理ユニットの構成を示す平面図および断面図である。
なお、図4では、図解のために水平遮蔽板55を省略し
てある。この熱処理ユニットの処理室50は両側壁53
と水平遮蔽板55とで形成され、処理室50の正面側
(主ウエハ搬送機構24側)および背面側はそれぞれ開
口部50A,50Bとなっている。遮蔽板55の中心部
には円形の開口56が形成され、この開口56内には内
部に空洞を備え、熱媒が封入されて密閉された円盤状の
熱定盤58が載置台として設けられる。
られ、各孔60内には支持ピン62が遊嵌状態で挿通さ
れており、半導体ウエハWのローディング・アンローデ
ィング時には各指示ピン62が熱定盤58の表面より上
に突出または上昇して主ウエハ搬送機構22の保持部材
48との間でウエハWの受け渡しを行うようになってい
る。
えば2゜間隔で多数の通気孔64を形成したリング状の
帯板からなるシャッタ66が設けられている。このシャ
ッタ66は、通常は熱定盤58より下の位置に退避して
いるが、加熱処理時には図5に示すように熱定盤58の
上面よりも高い位置まで上昇して、熱定盤58とカバー
体68との間にリング状の側壁を形成し、図示しない気
体供給系より送り込まれるダウンフローの空気や窒素ガ
ス等の不活性ガスを通気孔64より周方向で均等に流入
させるようになっている。
エハW表面から発生するガスを排出するための排気口6
8aが設けられ、この排気口68aに排気管70が接続
されている。この排気管70は、装置正面側(主ウエハ
搬送機構22側)のダクト53(もしくは54)または
図示しないダクトに通じている。
53および底板72によって機械室74が形成されてお
り、室内には熱定盤支持板76、シャッタアーム78、
支持ピンアーム80、シャッタアーム昇降駆動用シリン
ダ82、支持ピンアーム昇降駆動用シリンダ84が設け
られている。
載るべき熱定盤58の表面位置に複数個たとえば4個の
ウエハW案内支持突起部86が設けられている。
には図示しない小突起が複数設けられており、ウエハW
の下面がこれら小突起の頂部に載置される。そのためウ
エハW下面と熱定盤58上面との間に微小な隙間が形成
され、ウエハW下面が熱定盤58上面と直接接触するの
が避けられ、この間に塵などがある場合でもウエハW下
面が汚れたり、傷ついたりすることがないようになって
いる。
空洞が設けられており、この空洞内で熱媒を加熱するこ
とにより発生する熱媒蒸気をこの空洞内で循環させて熱
定盤58を所定温度に維持するようになっている。
直断面図であり、図7はこのカバー体68を下側からみ
た状態を示した平面図である。この図6に示したよう
に、カバー体68の下面側には円錐形の凹部68bが形
成されており、この円錐の頂点にあたる部分には排気口
68aが設けられ、この排気口68aに排気管70の下
端が接続されている。排気管70の他端側は図示しない
排気系に接続されており、熱板58で加熱されて上昇し
た加熱気体(空気や窒素ガス等の不活性ガス)が円錐形
の凹部68bで集められ、前記排気口68aと排気管7
0とを介して排気されるようになっている。
ヒータH1〜H12が同心円を描く様に配設されてい
る。本実施形態に係るカバー体68では12枚の扇形ヒ
ータH1〜H12が配設されており、ヒータH1〜H
4、ヒータH5〜H8、ヒータH9〜H12の各4枚ず
つのヒータで小、中、大の半径が異なる3つの同心円を
形成するように配設されている。これら12枚のヒータ
H1〜H12にはそれぞれ制御装置(図示省略)を介し
て電力が供給されるように配線されている。
周辺の構造を模式的に示した垂直断面図である。この図
8に示すように熱定盤58の内部は密閉された空洞58
aになっており、その底部の一部分には断面がV字状に
なるように形成された熱媒溜め58bが設けられてい
る。この熱媒溜め58bの中にはニクロム線等のヒータ
が93が図8の紙面に垂直な方向に配設されており、こ
のヒータ93には電源供給装置からの電力が制御装置で
制御されて供給されるようになっている。
制御されてヒータ93に供給されると、ヒータ93が発
熱を開始し、凝縮されて熱媒溜め58b内に溜まった熱
媒が加熱される。加熱された熱媒は蒸発して空洞58a
内を循環する。熱媒蒸気が空洞58a内の冷えた部分に
当接すると、熱媒蒸気はこの冷えた部分に熱量を与える
と同時に凝縮して液化する。このとき熱媒蒸気は空洞5
8aの内部壁面全体を均一な温度に加熱するので熱定盤
全体が一定温度に保たれる。
制御系を図示したブロック図である。この図9に示すよ
うに、熱定盤58にはこの熱定盤58内に配設されたヒ
ータ93に電力を供給する電力供給装置95が接続され
ており、この電力供給装置95は制御装置90により制
御され、熱定盤58の温度を調節する。同様に12枚の
ヒータH1〜H12も制御装置90と接続されており、
これらヒータH1〜H12はそれぞれ独立して電源のオ
ン・オフや発熱量を調節できるようになっている。 次
に本実施形態に係る熱処理ユニットの制御の仕方につい
て説明する。
るように制御する。この熱定盤58が維持される温度
は、この熱定盤58上に載置したウエハWの熱処理温度
を制御する上で都合の良い温度、例えば、ウエハWの熱
処理温度に近い温度であって、この熱処理温度より若干
低い温度である。
御されるのとは対照的に、ヒータH1〜H12は前記熱
定盤58が維持される温度と相俟ってウエハWの熱処理
温度を一定に保つような温度に維持される。例えば、ウ
エハWの熱処理温度の目標値に近い温度であって、この
熱処理温度の目標値より若干高い温度である。
処理温度の目標値に基づいて決められ、上記ヒータH1
〜H12の温度は、ウエハWの熱処理温度の目標値と上
記熱定盤温度とに基づいて求められる。
して熱定盤58の温度を若干低い温度に維持し、この状
態でウエハWの上面から加熱した場合に、ウエハWに実
際に作用する温度が前記目標値に最も近くなるような温
度を求め、この温度に上記ヒータH1〜H12の温度を
制御する。
目標値をTW 、熱定盤58の温度をTL 、ヒータH1〜
H12の温度(平均温度)をTH とすると、これら
TW 、TL 、TH の間にはTL <TW <TH の関係があ
る。この関係を図示したのが図10である。
を一定に保ち、ヒータH1〜H12の温度をウエハWの
熱処理温度目標値TW より高い所定の温度TH に保つこ
とによりウエハWに作用する温度を熱処理温度の目標値
TW に近い値に維持することができる。この熱板の温度
TL とヒータH1〜H12の維持すべき温度TH の値は
実測データに基づいて求められる。
度TH は、温度センサ(図示省略)で検出したウエハW
の温度に基づいて制御するようにしてもよい。
て水平方向に熱的な偏在が生じる場合には、この熱定盤
58上の熱的偏在を打ち消すようにヒータH1〜H12
を発熱させることによりウエハWを均一に熱処理するこ
とが可能になる。
縁部にかけて温度が上昇する熱勾配がある場合にはカバ
ー体68の中心のヒータH1〜H4を高温に加熱する一
方で、外周縁部のヒータH9〜H12を低温に加熱し、
その間のヒータH5〜H8を中間の温度に維持する。
で周縁部にかけて温度が低下する熱勾配がある場合には
カバー体68の中心のヒータH1〜H4を低温に加熱す
る一方で、外周縁部のヒータH9〜H12を高温に加熱
し、その間のヒータH5〜H8を中間の温度に維持す
る。また熱定盤58の中心付近と周縁部とが低温で中心
付近と周縁部との途中の部分が高温になる場合には、ヒ
ータH1〜H4とヒータH9〜H12とを高温に加熱し
ヒータH5〜H8を低温に加熱する。熱定盤58の特性
により熱定盤58の一部に温度が高い部分或いは低い部
分が生じる場合には、その部分に熱的偏在を打ち消すよ
うにヒータH1〜H12のいくつかを他のヒータと異な
る温度に加熱することもできる。
示したような12枚の扇形に分割したヒータH1〜H1
2を用いたが、一枚の連続的なヒータであって局所的な
加熱や加熱量を各部分ごとに変えることのできる、いわ
ゆるグラデーションヒータを用いることも可能である。
その場合には一枚の連続的なヒータでありながら、上術
したような局所的な加熱が可能になる。そのため上記性
能を維持したまま部品点数を減らしたり製造工程を簡略
化でき、製造コストの低減に繋がるという利点がある。
ニット(PREBAKE)及びクーリングユニット(C
OL)として用いる場合の操作について以下に説明す
る。
カセットCR内からウエハ搬送体21によりウエハWが
取り出され、次いでウエハ搬送体21から主ウエハ搬送
機構22にウエハWが引き渡される。主ウエハ搬送機構
22は受け取ったウエハWをレジスト塗布ユニット(C
OT)内に搬送、セットし、ここでウエハWにレジスト
塗布を行なう。次いで、このウエハWをレジスト塗布ユ
ニット(COT)内から主ウエハ搬送機構22がウエハ
Wを取り出し、上記熱処理ユニット内まで搬送し、熱定
盤58の上にウエハWをセットする。
に熱定盤58の電力供給装置95が作動を開始して所定
時間の後に熱定盤58は所定の温度、即ちウエハWの熱
処理温度目標値より少し低い温度に維持される。同様に
カバー体68の下面側に配設されたヒータH1〜H12
にも電源が投入され加熱が開始される。なお、本実施形
態に係る熱定盤58では中心付近で温度が高く、外周縁
部で温度が低くなる特性上の傾向があるので、これを打
ち消すように、カバー体68のヒータH1〜H4では加
熱温度が低く、これより外側のヒータH5〜H8、更に
外側のヒータH9〜H12になるにつれて加熱温度がだ
んだん高くなるように温度制御がなされている。
トでは、上記のように加熱量が制御された熱定盤58と
カバー体68との間にウエハWがセットされると、熱定
盤58からの加熱量の熱的偏在を打ち消すようにカバー
体68のヒータH1〜H12の加熱量が制御されている
ので、これらの間にセットされ熱処理されるウエハWに
は常に均一な熱量が供給され、ウエハW全体にわたって
均一な熱処理が施される。
H1〜H12の温度の方が高くなるように制御されてい
るため、常に熱勾配は垂直方向下から上にむかって高温
側になるように構成されている。そのため、熱定盤58
で加熱された気体はまっすぐ上昇し、熱定盤58とヒー
タH1〜H12との間の空間で熱的な対流がおこること
はない。
均一な熱量の供給が防止され、ウエハWの均一な熱処理
が可能となる。
よれば、熱定盤58を熱処理可能な温度の下限に近い、
比較的低温に維持しておき、ウエハWを下面側から加熱
する一方、ウエハWの上面側からヒータH1〜H12で
必要な熱量を追加供給するようにしているので、微妙な
温度調節が可能であり、しかも、ヒータH1〜H12の
加熱量変化による対流の発生もないので、ウエハWを熱
処理する際の温度制御を高精度に行うことができる。
定されるものではない。
下面が円錐状に削り取られた形状のものを採用している
が、下面が水平面を形成するものであってもよい。下面
が水平面のカバー体を採用する場合にはカバー体の製造
が簡単になることと、カバー体が小形化されることによ
り熱処理ユニット全体をコンパクトにできるという利点
がある。なお下面が水平面のカバー体を採用する場合に
は、ヒータH1〜H12の形状や配置、発熱能力を適宜
組み合わせることにより熱定盤58とヒータH1〜H1
2との間で熱的対流が起こらないようにする。
2を同心円状に配設したが、これ以外でも螺旋状に配設
するなど各種の配置形態が採用可能である。
を循環させることにより均一に加熱される熱定盤を用い
てウエハWを加熱する装置について説明したが、内部に
ニクロム線ヒータを内蔵し、温度センサなどにより温度
制御する熱盤を用いるものでもよい。
ての塗布現像処理システム1を例にして説明したが、本
発明はこれ以外の処理装置、例えば、LCD基板用処理
装置などにも適用できることは言うまでもない。
発明によれば、被処理基板の下面を第1の加熱手段によ
り所定温度で加熱する一方、被処理基板の上面を第2の
加熱手段により前記第1の加熱手段より高い温度で加熱
し、被処理基板に熱処理を施す空間に下から上に向けて
温度上昇する温度勾配を形成する配置にしたので、加熱
気体の流れを不規則化する熱対流がこの空間で発生しな
くなり、被処理基板全体にわたって均一な熱処理を施す
ことができる。
2の加熱手段を制御することにより被処理基板の処理温
度を調節するようにしているので、加熱気体流が乱れ
ず、被処理基板を熱処理する際の温度制御を高精度に行
うことができる。
全体にわたって均一な熱処理を施すことができるという
請求項1の熱処理装置の効果に加え、実際に検出した被
処理基板の温度に基づいて、被処理基板の熱処理温度が
目標温度になるように第2の加熱手段を制御するので、
被処理基板を熱処理する際の温度制御を高精度に行うこ
とができる。
板の下面を前記熱盤により所定温度で加熱する一方、被
処理基板の上面を前記ヒータにより前記熱板より高温で
加熱し、被処理基板に熱処理を施す空間に下から上に向
けて温度上昇する温度勾配を形成する配置にしたので、
加熱気体の流れを不規則化する熱対流がこの空間で発生
しなくなり、被処理基板全体にわたって均一な熱処理を
施すことができる。また、前記第2の制御部により前記
ヒータを被処理基板が目標温度で熱処理されるような温
度に調節するので、加熱気体流が乱れず、被処理基板を
熱処理する際の温度制御を高精度に行うことができる。
全体にわたって均一な熱処理を施すことができるという
請求項3の熱処理装置の効果に加え、実際に検出した被
処理基板の温度に基づいて、被処理基板の熱処理温度が
目標温度になるように前記ヒータを制御するので、被処
理基板を熱処理する際の温度制御を高精度に行うことが
できる。
又は4に記載の熱処理装置において、前記ヒータとして
各々独立して電源のオン・オフができる複数のヒータに
分割されたヒータを採用しているので、きめ細かな温度
制御ができ、被処理基板を熱処理する際の温度制御を更
に高精度に行うことができる。
に記載の熱処理装置において、前記ヒータとして同心円
状に配設されたヒータを採用しているので、熱盤の半径
方向の温度分布に対応して、カバー体下面に供給される
熱量をカバー体下面の半径方向に関してきめ細かな調節
をすることができ、被処理基板を熱処理する際の温度制
御を更に高精度に行うことができる。
に記載の熱処理装置において、前記ヒータとして半径方
向に沿って二つ以上の部分に分割されたヒータを採用し
ているので、熱盤の半径方向と円周方向の温度分布に対
応して、カバー体下面に供給される熱量をカバー体下面
の半径方向と円周方向の双方に関してきめ細かな調節を
することができ、被処理基板を熱処理する際の温度制御
を更に高精度に行うことができる。
又は4に記載の熱処理装置において、前記ヒータとして
前記カバー体の中心から外周縁部にかけて加熱能力を連
続的に傾斜配置したグラデーションヒータを採用してい
るので、熱盤の半径方向の温度分布に対応して、カバー
体下面に供給される熱量をカバー体下面の半径方向に関
してきめ細かく、かつ、連続的な調節をすることがで
き、被処理基板を熱処理する際の温度制御を更に一層高
精度に行うことができる。
のいずれかに記載の熱処理装置において、前記熱盤とし
て、内部を循環する熱媒蒸気により所定温度に維持され
る熱定盤を採用しているので、簡単な構造でありながら
熱定盤全体を均一の温度に保つことができ、それにより
被処理基板全体にわたって均一な熱処理を施すことがで
きる。また、加熱気体の熱源としての熱定盤を均一の温
度に保つことができるので、被処理基板を熱処理する際
の温度制御を更に高精度に行うことができる。請求項1
0の本発明によれば、請求項3〜9のいずれかに記載の
熱処理装置において、前記カバー体として、その下面側
にフラットな熱盤対向面が形成されたカバー体を採用し
ているので、カバー体の厚さを薄くすることができ、熱
処理ユニット全体を小型化することができる。
の全体構成を示す平面図である。
の正面図である。
の背面図である。
を示す平面図である。
図である。
である。
た状態を示した平面図である。
式的に示した垂直断面図である。
系を図示したブロック図である。
処理盤温度、ウエハWの温度、及びヒータの温度との関
係を示した図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 被処理基板の下面を所定温度で加熱する
第1の加熱手段と、 前記被処理基板の上面を前記第1の加熱手段より高い温
度で加熱する第2の加熱手段と、 前記被処理基板が目標温度で熱処理されるような温度に
前記第2の加熱手段を制御する手段とを具備し、前記被処理基板の下面を前記第1の加熱手段で加熱する
一方、前記被処理基板の上面を前記第2の加熱手段で加
熱し、前記被処理基板に作用する温度を目標温度に制御
しつつ前記被処理基板の熱処理を行う ことを特徴とする
熱処理装置。 - 【請求項2】 被処理基板の下面を所定温度で加熱する
第1の加熱手段と、 前記被処理基板の上面を前記第1の加熱手段より高い温
度で加熱する第2の加熱手段と、 前記被処理基板の温度を検出する手段と、 前記検出した被処理基板の温度に基づいて、この被処理
基板の熱処理温度が目標温度になるように前記第2の加
熱手段を制御する手段とを具備し、前記被処理基板の下面を前記第1の加熱手段で加熱する
一方、前記被処理基板の上面を前記第2の加熱手段で加
熱し、前記被処理基板に作用する温度を目標温度に制御
しつつ前記被処理基板の熱処理を行う ことを特徴とする
熱処理装置。 - 【請求項3】 被処理基板が載置される熱盤と、 前記熱盤を所定温度に維持する第1の制御部と、 前記熱盤の上方でこの熱盤に対向して配設され、前記熱
盤で加熱された気体を排気するカバー体と、 前記カバー体の熱盤対向面に配設された少なくとも一つ
のヒータと、 前記ヒータを前記熱盤より高い温度であって前記被処理
基板が目標温度で熱処理されるような温度に調節する第
2の制御部とを具備し、前記被処理基板の下面を前記熱盤で加熱する一方、前記
被処理基板の上面を前記ヒータで加熱し、前記被処理基
板に作用する温度を目標温度に制御しつつ前記被処理基
板の熱処理を行う ことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項4】 被処理基板が載置される熱盤と、 前記熱盤を所定温度に維持する第1の制御部と、 前記熱盤の上方でこの熱盤に対向して配設され、前記熱
盤で加熱された気体を排気するカバー体と、 前記カバー体の熱盤対向面に配設された少なくとも一つ
のヒータと、 前記被処理基板の温度を検出するセンサと、 前記検出した被処理基板の温度に基づいて、前記ヒータ
を前記熱盤より高い温度であって前記被処理基板が目標
温度で熱処理されるような温度に調節する第2の制御部
とを具備し、前記被処理基板の下面を前記熱盤で加熱する一方、前記
被処理基板の上面を前記ヒータで加熱し、前記被処理基
板に作用する温度を目標温度に制御しつつ前記被処理基
板の熱処理を行う ことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項5】 請求項3又は4に記載の熱処理装置であ
って、 前記ヒータは各々独立して電源のオン・オフができる複
数のヒータに分割されていることを特徴とする熱処理装
置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の熱処理装置であって、 前記ヒータは同心円状に配設されたヒータであることを
特徴とする熱処理装置。 - 【請求項7】 請求項6に記載の熱処理装置であって、 前記ヒータは半径方向に沿って二つ以上の部分に分割さ
れたヒータであることを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項8】 請求項3又は4に記載の熱処理装置であ
って、 前記ヒータは前記カバー体の中心から外周縁部にかけて
加熱能力を連続的に傾斜配置したグラデーションヒータ
であることを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項9】 請求項3〜8のいずれかに記載の熱処理
装置であって、 前記熱盤は、内部を循環する熱媒蒸気により所定温度に
維持される熱定盤であることを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項10】 請求項3〜9のいずれかに記載の熱処
理装置であって、 前記カバー体の下面側にはフラットな熱盤対向面が形成
されていることを特徴とする熱処理装置。
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