JP4115641B2

JP4115641B2 - 加熱処理装置

Info

Publication number: JP4115641B2
Application number: JP37378699A
Authority: JP
Inventors: 英一白川; 哲也小田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001189250A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板に対して加熱処理を行う加熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスのフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウエハにレジストを塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パターンが形成されている。
【０００３】
このようなフォトリソグラフィー工程においては、レジスト塗布後の加熱処理（プリベーク）、露光後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーク）、現像後の加熱処理（ポストベーク）等、種々の加熱処理が行われている。
【０００４】
これらの加熱処理は、通常、ヒーターによって加熱される加熱プレート（ホットプレート）を筐体内に配置してなるホットプレートユニットにより行われる。加熱処理に際しては、加熱プレートの表面に半導体ウエハが近接あるいは載置されるが、その際に、ウエハの全面にわたって均一な温度で加熱処理できるように、加熱プレートは、その載置面の全面にわたって温度が均一であること（面内均一性）が要求されている。
【０００５】
このため、加熱プレートの上の処理空間を蓋体で覆って外気の影響を少なくするとともに、処理空間に加熱プレート外側から中央に向かうガスの流れを形成している。
【０００６】
一方、半導体デバイスの種類やレジスト液の種類等を変更する際には、このようなホットプレートユニットにおける加熱プレートの温度を変更する必要があり、例えば加熱プレートの温度を高い設定温度から低い設定温度に変更する際には、従来、なんらコントロールすることなく自然放冷により加熱プレートを降温している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自然放冷により加熱プレートを降温する場合には、極めて長時間を要し、スループット向上の観点から好ましくない。これを解消するために、加熱プレートの裏面に空気等を供給して強制急冷を実施することが考えられる。しかしながら、加熱プレートの載置面には、冷却されやすい部位とされにくい部位とが存在し、加熱プレート面が不均一に冷却されてしまう。したがって、イニシャル動作までに時間がかかり、結局十分なスループットの向上を図ることができない。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、加熱プレートの載置面の温度をその全面にわたって略均一に維持しながら、加熱プレートを迅速に降温することができる加熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれは、基板を所定温度に加熱処理する加熱処理装置であって、
その表面に基板を近接または載置させて加熱処理する加熱プレートと、
前記加熱プレートの裏面に冷却ガスを供給して、前記加熱プレートを降温する冷却ガス供給手段と
を具備し、
前記冷却ガス供給手段は、前記加熱プレートの裏面側で、放冷速度の遅い部位に向けて、冷却ガスを吐出する冷却ガス吐出ノズルと、放冷速度の遅い部位に供給された冷却ガスを放冷速度の速い部位に導く冷却ガス案内手段とを有し、
前記加熱プレートの裏面には、前記加熱プレートのヒーターの配置パターンに略対応するように前記冷却ガスの流路を規定する冷却ガス流路規定部材が設けられていることを特徴とする加熱処理装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の第２の観点によれは、基板を所定温度に加熱処理するとともに基板を冷却可能な加熱処理装置であって、
その表面に基板を近接または載置させて加熱処理する加熱プレートと、
この加熱プレートとは別個に設けられ、その表面に基板を近接または載置させて冷却処理する冷却プレートと、
前記加熱プレートと前記冷却プレートとの間で基板を搬送する搬送手段と、
前記加熱プレートの裏面に冷却ガスを供給して、前記加熱プレートを降温する冷却ガス供給手段と
を具備し、
前記冷却ガス供給手段は、前記加熱プレートの裏面側で、放冷速度の遅い部位に向けて、冷却ガスを吐出する冷却ガス吐出ノズルと、放冷速度の遅い部位に供給された冷却ガスを放冷速度の速い部位に導く冷却ガス案内手段とを有し、
前記加熱プレートの裏面には、前記加熱プレートのヒーターの配置パターンに略対応するように前記冷却ガスの流路を規定する冷却ガス流路規定部材が設けられていることを特徴とする加熱処理装置が提供される。
【００１１】
これら加熱処理装置において、前記加熱プレートの降温時は、前記加熱プレートの温度を検出する複数の温度センサの温度情報に基づいて前記冷却ガスの流量を制御することができる。
【００１３】
本発明によれば、加熱プレートの裏面に冷却ガスを供給して加熱プレートを降温する冷却ガス供給手段が、前記加熱プレートの冷却速度の遅い部位から冷却速度の速い部位に向けて冷却ガスが流れるように冷却ガスを供給するので、まず冷却速度の遅い部位に冷却ガスが供給されてより迅速に冷却され、その後ある程度温められた冷却ガスが冷却速度の速い部位に供給される。したがって、加熱プレートの載置面の温度をその全面にわたって略均一に維持しながら、加熱プレートを迅速に降温することができる。また、基板を冷却処理する冷却プレートと、加熱プレートと冷却プレートとの間で基板を搬送する搬送手段とをさらに備えることで、加熱後の冷却処理を迅速に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の加熱処理装置の一実施形態である急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニット（ＣＨＰ）を備えたレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１５】
この処理システムは、搬送ステーションであるカセットステーション１０と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、処理ステーション１１と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を受け渡すためのインターフェイス部１２とを具備している。
【００１６】
上記カセットステーション１０は、被処理体としての半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを複数枚例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入またはこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。
【００１７】
このカセットステーション１０においては、図１に示すように、カセット載置台２０上に図中Ｘ方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａが形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けて一列に載置可能となっている。ウエハカセットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に配列されている。また、カセットステーション１０は、ウエハカセット載置台２０と処理ステーション１１との間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。このウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、この搬送アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送用アーム２１ａは、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション１１側の第３の処理部Ｇ_３に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００１８】
上記処理ステーション１１は、半導体ウエハＷへ対して塗布・現象を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらにより半導体ウエハＷが一枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部に搬送路２２ａを有し、この中に主ウエハ搬送機構２２が設けられ、ウエハ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置されている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれており、各処理部は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って多段に配置されている。
【００１９】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転駆動力によって回転可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置４６も一体的に回転可能となっている。
【００２０】
ウエハ搬送装置４６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を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを実現している。
【００２１】
また、図１に示すように、この実施の形態においては、４個の処理部Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，Ｇ_４がウエハ搬送路２２ａの周囲に実際に配置されており、処理部Ｇ_５は必要に応じて配置可能となっている。
【００２２】
これらのうち、第１および第２の処理部Ｇ_１，Ｇ_２はシステム正面（図１において手前）側に並列に配置され、第３の処理部Ｇ_３はカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理部Ｇ_４はインターフェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理部Ｇ_５は背面部に配置可能となっている。
【００２３】
第１の処理部Ｇ_１および第２の処理部Ｇ_２は、いずれもウエハＷにレジストを塗布するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）およびレジストのパターンを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２４】
第３の処理部Ｇ_３においては、図３に示すように、ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち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疎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）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。
【００２５】
第４の処理部Ｇ_４も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、２つの急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレート（ＣＨＰ）および２つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００２６】
主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理部Ｇ_５を設ける場合には、案内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２１から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の処理部Ｇ_５を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってスライド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２１に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００２７】
上記インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ長さを有している。図１、図２に示すように、このインターフェイス部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が２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部には、ウエハ搬送機構２４が配設されている。このウエハ搬送機構２４は、ウエハ搬送用アーム２４ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２４ａ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にアクセス可能となっている。また、このウエハ搬送用アーム２４ａは、θ方向に回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理部Ｇ_４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス可能となっている。
【００２８】
このようなレジスト塗布現像処理システムにおいては、まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａがカセット載置台２０上の未処理のウエハＷを収容しているウエハカセットＣＲにアクセスして、そのカセットＣＲから一枚のウエハＷを取り出し、第３の処理部Ｇ_３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００２９】
ウエハＷは、このエクステンションユニット（ＥＸＴ）から、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６により、処理ステーション１１に搬入される。そして、第３の処理部Ｇ_３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）によりアライメントされた後、アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）に搬送され、そこでレジストの定着性を高めるための疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。
【００３０】
アドヒージョン処理が終了し、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却さたウエハＷは、引き続き、ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、そこで塗布膜が形成される。塗布処理終了後、ウエハＷは処理部Ｇ_３，Ｇ_４のいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）内でプリベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷却される。
【００３１】
冷却されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ_３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、そこでアライメントされた後、第４の処理部群Ｇ_４のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してインターフェイス部１２に搬送される。
【００３２】
インターフェイス部１２では、周辺露光装置２３により周辺露光されて余分なレジストが除去された後、インターフェイス部１２に隣接して設けられた露光装置（図示せず）により所定のパターンに従ってウエハＷのレジスト膜に露光処理が施される。
【００３３】
露光後のウエハＷは、再びインターフェイス部１２に戻され、ウエハ搬送機構２４により、第４の処理部Ｇ_４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、後述する急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレート（ＣＨＰ）に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が施される。
【００３４】
その後、ウエハＷは現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われる。現像終了後、ウエハＷはいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。このような一連の処理が終了した後、第３処理ユニット群Ｇ_３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０に戻され、いずれかのウエハカセットＣＲに収容される。
【００３５】
次に、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態に係る急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニット（ＣＨＰ）について説明する。図４は本発明の実施の形態に係る急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレート（ＣＨＰ）を示す断面図であり、図５はその概略平面図である。
【００３６】
この急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニット（ＣＨＰ）は、ケーシング５０を有し、その内部の一方側には円盤状をなす加熱プレート５１を有しており、他方側には冷却プレート８１を有している。
【００３７】
加熱プレート５１は例えばアルミニウムで構成されており、その表面にはプロキシミティピン５２が設けられている。このプロミキシティピン５２上に、加熱プレート５１に近接した状態（例えば０．１ｍｍ）でウエハＷが載置されるようになっている。加熱プレート５１の裏面には所定パターンを有する電気ヒーター５３が配置されている。
【００３８】
加熱プレート５１の周囲には、断熱リング５４が設けられており、この断熱リング５４は、支持部材５５により支持されており、支持部材５５内は、空洞となっている。この支持部材５５の底板５６は、例えば、パンチングメタルのように、多数の通気部が形成された孔空きのプレートから構成されている。
【００３９】
加熱プレート５１には、その中央部に３つの貫通孔５７が形成されており、これら貫通孔５７にはウエハＷを昇降させるための３本の昇降ピン５８が昇降自在に設けられている。加熱プレート５１と底板５６との間には、貫通孔５７に連通する筒状のガイド部材５９が設けられている。これらガイド部材５９によって加熱プレート５１の下のヒーター配線等に妨げられることなく昇降ピン５８を移動させることが可能となる。これら昇降ピン５８は、支持板６１に支持されており、この支持板６１を介してシリンダー６２により昇降されるようになっている。
【００４０】
断熱リング５４および支持部材５５の周囲には、それらを包囲するサポートリング６３が設けられており、このサポートリング６３の上には、蓋体６４が上下動自在に設けられている。この蓋体６４がサポートリング６３の上面まで降下した状態でウエハＷの加熱処理室Ｓが形成される。また、蓋体６４の下端には、シール部材６５が設けられ、蓋体６４の下端がシールされる。さらに、蓋体６４は、外側から中心部に向かって次第に高くなるような円錐状をなし、中央の頂上部には排気管６７に接続された排気口６６を有している。
【００４１】
サポートリング６３の上端には加熱プレート５１に沿って、加熱処理室ＳにＮ_２ガス、アルゴン等の不活性ガスからなるパージガスを供給するための供給口７１が設けられている。供給口は加熱プレート５１の外周に沿って多数設けられていてもよく、リング状であってもよい。供給口７１には、パージガスを供給するための供給管７２が接続され、この供給管７２には、パージガスの流量を調整するため、弁例えば電磁弁７３が介装されている。
【００４２】
底板５６の冷却プレート８１側には、加熱プレート５１の裏面に空気、窒素ガス等の冷却ガスを供給するための複数のノズル７４が設けられている。これらのノズル７４は、加熱プレートの外側から内側に向けて斜めに配置されており、冷却ガスが斜め上方に向けて噴出される。これらノズル７４には、冷却ガスを供給するための供給管７５が接続され、この供給管７５には、冷却ガスの流量を調整するため、弁例えば電磁弁７６が介装されている。この冷却ガスは、例えば、６０リットル／分の流量で供給される。また、支持部材５５およびサポートリング６３には、ノズル７４から噴出された冷却ガスを側方に排出するための複数の排出孔７７が形成されている。
【００４３】
加熱プレート５１の裏面側には、冷却ガス案内部材７８が設けられており、この案内部材７８には、冷却プレート８１側にノズル７４から噴出された冷却ガスが導入される複数の冷却ガス導入口７８ａが設けられ、冷却プレート８１とは反対の側には冷却ガスが排出される冷却ガス排出口７８ｂが設けられている。冷却ガス導入口７８ａは、各ノズル７４に対応して設けられ、冷却ガスの噴出方向に沿って斜めに設けられている。また、冷却ガス排出口７８ｂは内側から外側へ向けて斜め下方に向けて設けられている。これにより、ノズル７４から噴出された冷却ガスが冷却ガス導入口７８ａから冷却ガス案内部材７８内に導入され、加熱プレート５１の裏面に沿って流れ、冷却ガス排出口７８ｂから冷却ガス案内部材７８の外へ排出され、さらに排出孔７７から排出される。
【００４４】
冷却プレート８１上にはプロキシミティピン８２が設けられており、ウエハＷはこのプロキシミティピン８２の上に冷却プレート８１に近接した状態で載置され、冷却処理される。この冷却プレート８１は、駆動機構８３により例えばベルト駆動によって加熱プレート５１側に移動可能に構成されており、冷却プレートには図５に示すようにこの移動の際に昇降ピン５８との干渉を避けるための溝８４が形成されている。このように冷却プレート８１を移動可能に設けることにより、加熱プレート５１から昇降ピン５８を突出させた状態で冷却プレート８１との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。そして、ウエハＷを受け取って冷却処理する際、およびウエハＷを加熱プレート５１に受け渡した後はいずれも、図示の位置に戻るようになっている。
【００４５】
冷却プレート８１内には、冷却水を流通するための冷却水路８５が形成され、この冷却水路８５には、冷却水を供給するための供給管８６と、冷却水を排出するための排出管８７とが接続されている。供給管８６には、冷却水の流量を制御するため、弁例えば電磁弁８８が介装されている。
【００４６】
加熱プレート５１の適宜箇所には、複数個の温度センサー９０が設けられており、冷却プレート８１の適宜箇所にも、複数個の温度センサー９１が設けられていて、これら温度センサー９０，９１によりそれぞれ加熱プレート５１および冷却プレート８１の温度が計測されるようになっている。この温度センサー９０，９１からの検出信号は、図６に示すように、このユニット（ＣＨＰ）を制御するためのユニットコントローラ９３に送信され、その検出情報に基づいてコントローラ９３から温調器９４に制御信号が送信され、その制御信号に基づいて温調器９４からヒーター電源９５および電磁弁８８に信号が送信され、加熱プレート５１および冷却プレート８１の温度が制御される。さらに、このユニットコントローラ９３は、加熱処理に際して、シリンダー６２に制御信号を送って昇降ピン５８の昇降を制御するとともに、電磁弁７３に制御信号を送って、パージガスの流量を制御する。一方、加熱プレート５１の降温時には、温度センサー９０により計測された温度情報に基づいて、電磁弁７６に制御信号を送って、冷却ガスの流量を制御する。また、駆動機構８３に制御信号を送って、冷却プレート８１の移動を制御する。なお、ユニットコントローラ８１は、塗布・現像システムのシステムコントローラ（図示略）からの指令に基づいて制御信号を出力するようになっている。
【００４７】
以上のように構成された急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニット（ＣＨＰ）においては、以下のようにしてウエハＷの加熱処理が行われる。
【００４８】
まず、露光処理後のウエハＷがウエハ搬送装置４６により、所定の温度に加熱された状態にある急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニット（ＣＨＰ）の筐体５０内に搬入されて、昇降ピン５８に受け渡される。そして、この昇降ピン５８が降下されて、ウエハＷが加熱プレート５１のプロキシミティピン５２に載置される。次いで、蓋体６４がサポートリング６３の上面まで降下されてシール部材６５によりシールされ、ウエハＷの加熱処理室Ｓが形成される。
【００４９】
この状態で、電磁弁７３により流量が調節されたパージガスが供給口７１から加熱処理室Ｓ内に供給され、かつ排気口６６から排気管６７を介して排気されてウエハＷの外周から中央に向かうパージガスの流れが形成されるとともに、加熱プレート５１によりウエハＷが所定温度でポストエクスポージャー処理される。この際に、ウエハＷが載置されることによりアンダーシュートした加熱プレート５１の温度が電気ヒーター５３により補償される。
【００５０】
ウエハＷを所定時間加熱処理した後、昇降ピン５８によりウエハＷを突き上げ、次いで図７の（ａ）に示すように冷却プレート８１を加熱プレート５１の上に移動させ、さらに図７の（ｂ）に示すように昇降ピン５８を下降させることにより、ウエハＷを冷却プレート８１上のプロキシミティピン８２上に載置する。そして図７の（ｃ）に示すように冷却プレート８１を元の位置に移動させ、冷却処理が行われる。
【００５１】
ポストエクスポージャーベークは化学増幅型レジストを用いた場合に特有な処理であるが、この際の加熱処理時間を厳密に制御する必要があるため、加熱処理後にクーリングユニットに搬送するタイミングに高精度が要求されていたが、このように加熱プレート５１に隣接して冷却プレート８１を設けることにより、所定時間加熱処理した後に即座に冷却プレート８１にて冷却処理することができ、加熱処理時間を厳密に制御することができる。
【００５２】
このようにして所定の冷却が終了した後、ウエハＷは昇降ピン５８に受け渡され、昇降ピン５８上のウエハＷは主ウエハ搬送装置４６により筐体５０外に搬出される。
【００５３】
ところで、プロセスやレジストの種類によって露光後のポストエクスポージャーベークの温度も異なり、例えば従前のプロセスでは１４０℃で加熱していたものを、次順のプロセスでは例えば９０℃で加熱処理しなければならない場合がある。この場合に、加熱プレート５１を迅速に冷却して加熱処理の準備を行う必要があるが、従来はなんらの冷却手段を有しておらず、自然放冷により多大の時間がかかっていた。
【００５４】
これに対して本実施形態では、このように加熱処理温度を低下させる場合に、複数のノズル７４から加熱プレート５１の裏面に向けて空気や窒素ガス等の冷却ガスを噴出させ、加熱プレート５１の裏面に供給する。これにより、加熱プレート５１が急冷されて、極めて短時間で所定の低い設定温度まで降温することができる。
【００５５】
ところで、このように加熱プレート５１に冷却プレート８１が隣接した構造の場合、加熱プレート５１の冷却プレート８１に隣接した部位（図５の部分Ａ）は冷えにくく冷却速度が遅いが、冷却プレート８１と反対側の部位（図５の部分Ｂ）は冷えやすく冷却速度が速い。すなわち、筐体５０の加熱プレート５１と反対側の端部にはユニット内の駆動系部分からの熱雰囲気や発塵を排気するユニット排気口５０ａが形成されており、そのためこのユニット排気口５０ａに近い側の部分Ｂが冷えやすく、ユニット排気口５０ａから遠い側の部分Ａが雰囲気の滞留により冷えにくい。したがって、加熱プレート５１に均一に冷却ガスを供給した場合には加熱プレート５１表面の温度が均一に冷却されないおそれがある。そのため、本実施形態では、ノズル７４から加熱プレート５１の中で冷却速度の遅い冷却プレート８１側の部位に冷却ガスを供給するとともに、案内部材７８を設けることにより、冷却ガスがその部位から案内部材７８に沿って冷却速度の速い冷却プレート８１と反対側の部位に向けて流れるようにしているので、まず冷却速度の遅い部位に冷却ガスが供給されてより迅速に冷却され、その後ある程度温められた冷却ガスが冷却速度の速い部位に供給される。したがって、加熱プレート５１の載置面の温度をその全面にわたって略均一に維持しながら、加熱プレートを迅速に降温することが可能となる。
【００５６】
以上のように案内部材７８を設ける他に、図８のように加熱プレート５１の裏面に冷却ガス流路規定部材７９を設けることにより、冷却ガスをより均一に流すことができ、加熱プレートを一層均一に冷却することができる。図８は加熱プレート５１の裏面を示す図であるが、この図では例えばヒーターの配置パターンに略対応するようにして例えば同心円状に冷却ガス流路規定部材７９を設けて加熱プレート５１の裏面全体に均一に冷却ガスが流れるようにしている。もちろん、加熱プレートの状態に応じて冷却ガス流路規定部材を他のパターンで設けてもよい。
【００５７】
また、各ノズル７４にバルブを設け、各ノズル７４の流量を調節することによっても、加熱プレート５１をより一層均一に冷却することが可能である。
【００５８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。上記実施の形態では、冷却プレートを有するホットプレートユニット（ＣＨＰ）に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、加熱プレートのみを備えたホットプレートユニットにも適用することができる。また、加熱プレートの冷却速度の遅い部位および冷却速度の速い部位は、加熱プレートの配置状態等によってその位置が変化するから、その位置に応じて冷却速度の遅い部位から冷却速度の速い部位に向けて冷却ガスが流れるように冷却ガスを供給するノズルの位置や形状を適宜調整すればよい。例えば図９の（ａ）に示すように、ノズル本体の軸に沿って形成された孔９６ａと、そこから分岐して斜めに形成された孔９６ｂとを有するノズル７４’を用いることができるし、（ｂ）に示すように、ノズル本体の先端に二股状に形成された孔９７ａ，９７ｂを有するノズル７４''を用いることもできる。さらに、上記実施形態では、案内部材７８を設けて冷却ガスを冷却速度の遅い部位から冷却速度の速い部位へ冷却ガスを流すようにしたが、案内部材としてはこのような流れを形成することができればどのようなものであってもよく、また、このような流れを形成することができる限り必ずしも案内部材を設けなくてもよい。さらにまた、上記実施形態では、本発明をレジスト塗布現像処理システムにおけるポストエクスポージャーベーク用のホットプレートユニットに適用した場合について示したが、これに限らず、プリベークやポストベーク等の他の加熱処理にも適用することが可能であるし、レジスト塗布現像処理システム以外に用いられる加熱処理に適用することも可能である。さらにまた、上記実施形態ではウエハをプロキシミティピン上に載置して間接的に加熱を行った場合について示したが、ウエハを加熱プレート上に直接密着するように載置して加熱してもよい。さらにまた、上記実施形態では基板として半導体ウエハを用いた場合について説明したが、半導体ウエハ以外の他の被処理基板、例えばＬＣＤ基板の加熱処理を行う場合についても適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加熱プレートの裏面に冷却ガスを供給して加熱プレートを降温する冷却ガス供給手段が、前記加熱プレートの冷却速度の遅い部位から冷却速度の速い部位に向けて冷却ガスが流れるように冷却ガスを供給するので、まず冷却速度の遅い部位に冷却ガスが供給されてより迅速に冷却され、その後ある程度温められた冷却ガスが冷却速度の速い部位に供給される。したがって、加熱プレートの載置面の温度をその全面にわたって略均一に維持しながら、加熱プレートを迅速に降温することができる。また、基板を冷却処理する冷却プレートと、加熱プレートと冷却プレートとの間で基板を搬送する搬送手段とをさらに備えることで、加熱後の冷却処理を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱処理装置の一実施形態である急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニットを備えたレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図。
【図２】本発明の加熱処理装置の一実施形態である急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニットを備えたレジスト塗布・現像処理システムを示す概略正面図
【図３】本発明の加熱処理装置の一実施形態である急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニットを備えたレジスト塗布・現像処理システムを示す概略背面図。
【図４】本発明の加熱処理装置の一実施形態である急冷機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニットを示す断面図。
【図５】図４のホットプレートユニットを示す平面図。
【図６】図４のホットプレートユニットの制御系を示す図。
【図７】図４のホットプレートにおいて、加熱プレートから冷却プレートへウエハを移し替える工程を説明するための図。
【図８】冷却ガス流路規制部材が底面に設けられた加熱プレートを示す底面図。
【図９】冷却ガスを供給するためのノズルの他の例を示す断面図。
【符号の説明】
５０；筐体
５１；加熱プレート
５３；電気ヒーター
７４；ノズル
７５；供給管
７６；電磁弁
７８；案内部材
７９；冷却ガス流路規定部材
８１；冷却プレート
ＣＨＰ；冷却機能を有しかつ冷却プレートを有するホットプレートユニット
Ｗ；ウエハ（基板）

Claims

基板を所定温度に加熱処理する加熱処理装置であって、
その表面に基板を近接または載置させて加熱処理する加熱プレートと、
前記加熱プレートの裏面に冷却ガスを供給して、前記加熱プレートを降温する冷却ガス供給手段と
を具備し、
前記冷却ガス供給手段は、前記加熱プレートの裏面側で、放冷速度の遅い部位に向けて、冷却ガスを吐出する冷却ガス吐出ノズルと、放冷速度の遅い部位に供給された冷却ガスを放冷速度の速い部位に導く冷却ガス案内手段とを有し、
前記加熱プレートの裏面には、前記加熱プレートのヒーターの配置パターンに略対応するように前記冷却ガスの流路を規定する冷却ガス流路規定部材が設けられていることを特徴とする加熱処理装置。
基板を所定温度に加熱処理するとともに基板を冷却可能な加熱処理装置であって、
その表面に基板を近接または載置させて加熱処理する加熱プレートと、
この加熱プレートとは別個に設けられ、その表面に基板を近接または載置させて冷却処理する冷却プレートと、
前記加熱プレートと前記冷却プレートとの間で基板を搬送する搬送手段と、
前記加熱プレートの裏面に冷却ガスを供給して、前記加熱プレートを降温する冷却ガス供給手段と
を具備し、
前記冷却ガス供給手段は、前記加熱プレートの裏面側で、放冷速度の遅い部位に向けて、冷却ガスを吐出する冷却ガス吐出ノズルと、放冷速度の遅い部位に供給された冷却ガスを放冷速度の速い部位に導く冷却ガス案内手段とを有し、
前記加熱プレートの裏面には、前記加熱プレートのヒーターの配置パターンに略対応するように前記冷却ガスの流路を規定する冷却ガス流路規定部材が設けられていることを特徴とする加熱処理装置。
前記加熱プレートの降温時は、前記加熱プレートの温度を検出する複数の温度センサの温度情報に基づいて前記冷却ガスの流量を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱処理装置。