JP4666474B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、半導体ウェハや液晶表示パネル用ガラス基板あるいは半導体製造装置用マスク基板等の基板を熱処理プレートにより加熱して処理する熱処理装置に関する。

このような熱処理装置は、例えば半導体製造工程において、基板上に形成されたフォトレジスト膜の露光処理前の加熱処理（プリベーク処理）や露光後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーク処理）、あるいは、現像後の加熱処理（ポストベーク処理）等に用いられる。このような熱処理装置として、例えば特許文献１に記載される装置が知られている。

特許文献１に記載の装置は、ヒートパイプ構造の熱処理プレートと、熱処理プレートを加熱するヒータとを備える。このため、特許文献１に記載の装置は、このような構成を採用していることから、熱容量を極めて小さくしつつ、温度分布の面内均一性を高めることが可能となる。

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、熱処理プレートの外周部から熱が発散し、熱処理プレートの中心部と外周部との間での温度分布の面内均一性を高めることが困難であった。

一方、熱処理プレートの外周部からの熱の発散を防止するための装置として、特許文献２に記載されるような装置が知られている。

特許文献２に記載の装置は、熱処理プレートと、熱処理プレートにおける基板載置部を加熱するための加熱ヒータと、熱処理プレートの外周部を加熱する補助加熱ヒータとを備える。このため、特許文献２に記載の装置は、熱処理プレートの外周部からの熱の発散を防止し、外周部の温度の低下を防止することが可能となる。
特開２００２−２８９５０４号公報 特開２００１−２０２１４０号公報

しかしながら、特許文献２に記載の装置では、熱処理プレートにおける基板載置部が加熱ヒータにより加熱されることから、位置によって温度が相違し、熱処理プレートにおける温度分布の面内均一性を高めることが困難であった。

この発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、熱処理プレートの中心部から外周部にわたり温度分布の面内均一性を高めることができる熱処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、その表面に熱を伝達可能な中空部と、作動液を貯留する前記中空部と連通した作動液貯留部と、前記作動液を加熱して蒸発させる加熱手段とを有し、その表面に基板を近接または載置して熱処理する熱処理プレートと、前記熱処理プレートの外周部に配設され、前記熱処理プレートの側部の温度を上昇させる側部加熱ヒータと、記熱処理プレートの表面に対応する領域を複数の領域に分割した場合に、当該各領域を独立して冷却することができる複数の冷却手段と、を備え、前記作動液貯留部は、同心円上に複数配設され、前記冷却手段は、前記熱処理プレートの表面に対応する領域を複数の領域に分割した場合の各領域に対応するとともに、前記作動液貯留部と干渉しない位置に配設されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱処理装置において、前記側部加熱ヒータは、複数の領域に分割され、各領域毎に独立して加熱動作を実行可能である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
前記熱処理プレートの外周部に側部冷却手段を配設する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の熱処理装置において、前記側部冷却手段は、複数の領域に分割され、各領域毎に独立して冷却動作を実行可能である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の熱処理装置において、前記各側部冷却手段は、冷却流体の流路と、前記流路に気体を供給する気体供給手段と、を備える。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の熱処理装置において、前記各側部冷却手段は、前記流路に冷却水を供給する冷却水供給手段を備える。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、検査装置により熱処理後の基板における所定領域のパターンを測定して得られた測定値と目標値との間の相違値と、設定温度との関係から、前記所定領域の設定温度を演算し、この演算結果に基づいて前記側部加熱ヒータを制御する加熱制御手段を備える。

請求項８に記載の発明は、請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、検査装置により熱処理後の基板における所定領域のパターンを測定して得られた測定値と目標値との間の相違値と、設定温度との関係から、前記所定領域の設定温度を演算し、この演算結果に基づいて前記側部冷却手段を制御する冷却制御手段を備える。

請求項１に記載の発明によれば、その表面に熱を伝達可能な中空部と、作動液を貯留する前記中空部と連通した作動液貯留部と、作動液を加熱して蒸発させる加熱手段とを有し、その表面に基板を近接または載置して熱処理する熱処理プレートと、熱処理プレートの外周部に配設され、熱処理プレートの側部の温度を上昇させる側部加熱ヒータと、を備えることから、熱処理プレートにおいて温度が低下しやすい外周部の温度の低下を防止することが可能となる。このため、熱処理プレートの中心部から外周部にわたり温度分布の面内均一性を高めることが可能となる。また、熱処理プレートの表面に対応する領域を複数の領域に分割した場合に、当該各領域を独立して冷却することができる複数の冷却手段を備えることから、熱処理プレートの表面の各領域を適切な温度に制御することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、側部加熱ヒータは、複数の領域に分割され、各領域毎に独立して加熱動作を実行可能であることから、領域毎に温度を変更することができる。このため、熱処理プレートの外周部の各領域を適切な温度に制御することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、熱処理プレートの外周部に側部冷却手段を配設することから、熱処理プレートの外周部を適切な温度に制御することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、側部冷却手段は、複数の領域に分割され、各領域毎に独立して冷却動作を実行可能であることから、熱処理プレートの外周部の各領域を適切な温度に制御することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、各側部冷却手段は、冷却流体の流路と、流路に気体を供給する気体供給手段と、を備えることから、熱処理プレートの外周部の各領域を適切な温度に制御するために微小な温度調整を行うことが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、各側部冷却手段は、流路に冷却水を供給する冷却水供給手段を備えることから、熱処理プレートの外周部を迅速に降温させることが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、熱処理後の基板における所定領域のパターンを検査装置により測定し、これにより得られた測定値に基づいて設定温度を演算して側部加熱ヒータを制御する加熱制御手段を備えることから、基板を適正に処理することが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、熱処理後の基板における所定領域のパターンを検査装置により測定し、これにより得られた測定値に基づいて設定温度を演算して側部冷却手段を制御する冷却制御手段を備えることから、基板を適正に処理することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る熱処理装置の側面概要図であり、図２はその平面図である。

この発明の実施形態に係る熱処理装置は、ヒートパイプ構造を採用することにより、熱容量を小さくしつつ温度分布の面内均一性を高めたものである。この熱処理装置は、その表面に基板Ｗを近接または載置して加熱処理する熱処理プレート１１と、熱処理プレート１１の裏面に配置される５個の冷却手段３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅと、熱処理プレート１１の温度を測定するための温度センサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅとを備える。この熱処理プレート１１においては、冷却手段３０を備えることから、過剰に上昇した熱処理プレート１１の自然な放熱による降温を待つことなく、強制的な降温が可能となる。このため、熱処理プレート１１を迅速に降温させることが可能となる。

この熱処理装置は、さらに、熱処理プレート１１の外周部に４個の領域に分割して配設される側部加熱ヒータ１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉと、側部加熱ヒータ１８のさらに外側に４個の領域に分割して配設される側部冷却手段３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉとを備える。

この熱処理プレート１１は、例えば、アルミニウム等の伝熱性が良好な金属材料によって形成され、その表面に熱を伝達可能な中空部１０と、作動液１６を貯留する中空部１０と連通した作動液貯留部１３と、作動液１６を加熱して蒸発させる加熱手段としてのヒータ１７とを有する。なお、この熱処理プレート１１の表面には、アルミナ、マテアタイト等の低伝熱部材から構成された３個の球体２０が配設されている。この球体２０の上端は、熱処理プレート１１の上面より微少量だけ突出する状態で配設されており、基板Ｗと熱処理プレート１１の表面との間にいわゆるプロキシミティギャップと称される微小間隔を保った状態で、基板Ｗを熱処理プレート１１の球体２０上に載置、支持して、この基板Ｗを加熱するように構成されている。また、この熱処理プレート１１は、薄状の略円柱形状からなり、その外周部に配設される側部加熱ヒータ１８、および、側部冷却手段３０を構成する（後述する）側部冷却プレート２１ｆ乃至２１ｉは、熱処理プレート１１の円柱側面を包囲する中空の円柱形状からなる。

なお、基板Ｗを熱処理プレート１１の表面と直接接触する状態で熱処理プレート１１上に載置してもよい。

熱処理プレート１１の中空部１０は、ヒートパイプ構造のため減圧されている。したがって、熱処理プレート１１の内部には、その強度を補強するため複数のリム１２が形成されている。

熱処理プレート１１を構成する作動液貯留部１３は、熱処理プレート１１の中空部１０の下方に同心円上に４個配設されている。この作動液貯留部１３には、水等の作動液１６が貯留されている。熱処理プレート１１を構成するヒータ１７は、作動液貯留部１３内部に配置され、作動液１６を加熱する。

この熱処理装置においては、ヒータ１７の駆動により作動液１６を加熱することにより、作動液１６の蒸気が熱処理プレート１１の中空部１０を移動し、熱処理プレート１１との間で蒸発潜熱の授受を行うことにより、熱処理プレート１１を加熱する構成となっている。熱処理プレート１１との間で蒸発潜熱の授受を実行した作動液１６の蒸気は、再度、作動液１６となって、作動液貯留部１３に回収される。

このような熱処理装置において、複数の領域に分割して熱処理プレート１１の表面の温度分布の微小な温度調整を行うために、冷却手段３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅを備える。このため、熱処理プレート１１の表面に対応する分割された複数の領域を各領域毎に独立して冷却することを可能としている。すなわち、この熱処理装置は、熱処理プレート１１の裏面における、作動液貯留部１３と干渉しない分割された５個の領域を、それぞれ独立して冷却することを可能としている。

具体的には、この熱処理装置は、当該５個に分割された領域それぞれに冷却手段３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅを構成する冷却プレート２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅが配設されている。そして、温度センサ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅは、熱処理プレート１１の表面における冷却プレート２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅに対応する各領域の中央部の温度を測定するように配置されている。

また、このような熱処理装置において、熱処理プレート１１の外周部に、熱処理プレート１１の側部の温度を上昇させる側部加熱ヒータ１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉが配設される。このため、熱処理プレート１１において温度が低下しやすい外周部の温度の低下を防止することが可能となり、熱処理プレート１１の中心部から外周部にわたり温度分布の面内均一性を高めることが可能となる。

この側部加熱ヒータ１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉは、４個の領域に分割され、各領域毎に独立して加熱動作を実行可能に構成されている。このため、当該４個に分割された領域毎に温度を変更することができ、熱処理プレート１１の外周部の各領域を適切な温度に制御することが可能となる。

さらに、この熱処理装置において、熱処理プレート１１の外周部であって、側部加熱ヒータ１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉのさらに外側に側部冷却手段３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉが配設される。このため、熱処理プレート１１の外周部の各領域を適切な温度に制御することが可能となる。

具体的には、この熱処理装置は、当該４個に分割された領域それぞれに側部冷却手段３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉを構成する側部冷却プレート２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉが配設されている。なお、熱処理プレート１１の外周側面における側部冷却プレート２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉに対応する各領域の中央部の温度を測定するための温度センサ１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ、１４ｉを配置してもよい。

図３は、冷却プレート２１ａの平面図である。以下、この冷却プレート２１ａの構成について説明する。なお、冷却プレート２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅは冷却プレート２１ａと同様の構成を有するため、その制御動作等について説明を省略する。

この冷却プレート２１ａは、熱伝導率が高い二枚の金属板を張り合わせた構成を有し、その張り合わせ面には冷却流体の流路２４ａが形成されている。この冷却流体の流路２４ａの一端である流入口２２ａは供給配管２５ａ（図１参照）と接続されており、他端である流出口２３ａは排出配管２６ａ（図１参照）と接続されている。また、流入口２２ａから流出口２３ａに至る流路２４ａは、その流路長を長くするために蛇行状に形成されている。

図１に示すように、流入口２２ａに取り付けられた供給配管２５ａは、冷却水の供給部３２と開閉弁３４ａを介して接続されている。また、この供給配管２５ａは、冷却用の気体である圧縮空気の供給部３１とも、開閉弁３３ａを介して接続されている。一方、流出口２３ａに取り付けられた排出配管２６ａは、大気開放されたドレイン３５と接続されている。なお、冷却水としては、単なる水を使用してもよく、また、その他の冷却媒体を使用してもよい。

このように構成された冷却プレート２１ａにおいては、基板のロットが変更される等基板の処理温度の変更があった場合には、熱処理プレート１１において冷却プレート２１ａと対応する領域の温度をより低い温度に設定するため、冷却流体の流路２４ａ中に冷却水の供給部３２から供給された冷却水を流通させることにより、熱処理プレート１１において冷却プレート２１ａに対応する領域を降温させる。熱処理プレート１１の降温に供された冷却水は、大気開放されたドレイン３５に排出される。

このとき、この降温動作後に冷却流体の流路２４ａに冷却水が残存していた場合には、冷却流体の流路２４ａ内に残存した冷却水は後続する基板Ｗの加熱処理時にその沸点以上の温度まで昇温されて沸騰し、熱処理プレート１１の温度が不均一になったり、熱処理プレート１１が振動したりすることにより、基板Ｗの処理結果に悪影響を及ぼす。このため、この熱処理装置において、冷却流体の流路２４ａに冷却水を供給して熱処理プレート１１において冷却プレート２１ａに対応する領域の温度を降温させた後、この流路２４ａに圧縮空気の供給部３１から供給された圧縮空気を供給する構成となっている。

また、図４は、側部冷却プレート２１ｆの展開図である。以下、この側部冷却プレート２１ｆの構成について説明する。なお、側部冷却プレート２１ｇ、２１ｈ、２１ｉは側部冷却プレート２１ｆと同様の構成を有するため、その制御動作等について説明を省略する。

この側部冷却プレート２１ｆは、熱伝導率が高い二枚の金属板を張り合わせた構成を有し、その張り合わせ面には冷却流体の流路２４ｆが形成されている。この冷却流体の流路２４ｆの一端である流入口２２ｆは供給配管２５ｆ（図１参照）と接続されており、他端である流出口２３ｆは排出配管２６ｆ（図１参照）と接続されている。また、流入口２２ｆから流出口２３ｆに至る流路２４ｆは、その流路長を長くするために蛇行状に形成されている。

図１に示すように、流入口２２ｆに取り付けられた供給配管２５ｆは、冷却水の供給部３２と開閉弁３４ｆを介して接続されている。また、この供給配管２５ｆは、冷却用の気体である圧縮空気の供給部３１とも、開閉弁３３ｆを介して接続されている。一方、流出口２３ｆに取り付けられた排出配管２６ｆは、大気開放されたドレイン３５と接続されている。

このように構成された冷却プレート２１ｆにおいては、側部加熱ヒータ１８ｆにより熱処理プレート１１の側部の冷却プレート２１ｆに対応する領域の温度が昇温し過ぎた場合、熱処理プレート１１の側部の冷却プレート２１ｆに対応する領域のみの温度を降温させたい場合、または、基板のロットが変更される等基板の処理温度の変更があった場合には、熱処理プレート１１の側部の冷却プレート２１ｆと対応する領域の温度をより低い温度に設定するため、冷却流体の流路２４ａ中に圧縮空気の供給部３１から供給された冷却用の気体を流通させることにより、熱処理プレート１１の側部の冷却プレート２１ｆに対応する領域を降温させる。

なお、熱処理プレート１１の側部の冷却プレート２１ｆに対応する領域を大幅に降温させたい場合には、冷却流体の流路２４ｆ中に冷却水の供給部３２から供給された冷却水を流通させることにより、熱処理プレート１１の側部の冷却プレート２１ｆに対応する領域を降温させる。熱処理プレート１１の降温に供された冷却水は、大気開放されたドレイン３５に排出される。

このとき、この降温動作後に冷却流体の流路２４ｆに冷却水が残存していた場合には、冷却流体の流路２４ｆ内に残存した冷却水は後続する基板Ｗの加熱処理時にその沸点以上の温度まで昇温されて沸騰し、熱処理プレート１１の温度が不均一になったり、熱処理プレート１１が振動したりすることにより、基板Ｗの処理結果に悪影響を及ぼす。このため、この熱処理装置において、冷却流体の流路２４ｆに冷却水を供給して熱処理プレート１１において冷却プレート２１ｆに対応する領域の温度を降温させた後、この流路２４ｆに圧縮空気の供給部３１から供給された圧縮空気を供給する構成となっている。

次に、この発明に係る熱処理装置の主要な電気的構成について説明する。図５は、この発明に係る熱処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

この熱処理装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ４１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ４２と、論理演算を実行するＣＰＵ４３からなる制御部４０を備える。制御部４０は、インターフェース４４を介して、上述した温度センサ１４ａ乃至１４ｅ、開閉弁３３ａ乃至３３ｉ、開閉弁３４ａ乃至３４ｉ、と接続されている。また、制御部４０は、上述したヒータ１５を駆動するためのヒータ駆動部４５、上述した側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉをそれぞれ独立して駆動させるための側部ヒータ駆動部４６、および、加熱後の基板Ｗを測定する測定手段としての検査装置７０と接続されている。

以上のような構成を有する熱処理装置において、熱処理プレート１１の温度調整動作について説明する。

図６は、この発明に係る熱処理プレート１１の温度調整動作を示すフローチャートである。

ここで、熱処理プレート１１が、あるロットの基板Ｗを熱処理するための設定された設定温度となっており、そのロットの基板Ｗが全体的に同様の撓みや反りの傾向を有する場合に、熱処理プレート１１の表面または側面における所定領域毎に、例えば、冷却プレート２１ａ乃至２１ｅに対応する領域、または、側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉに対応する領域毎に異なる温度に昇温または降温させたい場合がある。このときに、熱処理プレート１１において各領域毎に設定温度Ｘａ乃至Ｘｉに変更する場合においては、次のような制御動作により、冷却プレート２１ａ乃至２１ｅ、または、側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉを使用して熱処理プレート１１の表面または側面における各領域毎に温度を昇温または降温させ、熱処理プレート１１の温度調整を行う。

この場合に、熱処理プレート１１の設定温度を全体的に上げる場合には、ヒータ駆動部４５によりヒータ１７を駆動させて、作動液１６と熱処理プレート１１自体との間の蒸発潜熱の授受により熱処理プレート１１の昇温動作が行われる（ステップＳ１）。このとき、側部ヒータ駆動部４６により側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉを駆動させて（ステップＳ２）、熱処理プレート１１の外周部の温度の低下を防止する。これにより、熱処理プレート１１の中心部から外周部にわたり温度分布の面内均一性を高めることが可能となる。

この場合に、熱処理プレート１１の側部の各領域毎にその設定温度Ｘｆ乃至Ｘｉに達しているか否かを判定しながら（ステップＳ３）、熱処理プレート１１全体で大まかに温度調整を行う。

そして、各領域の温度が設定温度Ｘａ乃至Ｘｉよりも大きい場合には、ヒータ１７および側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉを停止させる（ステップＳ４）。

次に、熱処理プレート１１の表面または側面の各領域の温度が、設定温度Ｘａ乃至Ｘｉよりも大幅に高い温度Ｘａ＋Ｚ乃至Ｘｉ＋Ｚよりも高温であるか否かを判定する（ステップＳ５）。この場合、大幅に高い温度の基準としてのＺ値は予めＲＡＭ４２に記憶される値である。なお、このＺ値は、例えば基板のロット毎に変更してもよい。

そして、この温度Ｘａ＋Ｚ乃至Ｘｉ＋Ｚと各温度センサ１４ａ乃至１４ｅ等による検出値とを比較した結果、これらの温度よりも高い温度である場合には、広い範囲で温度を降温させるため、制御部４０の制御で開閉弁３４ａ乃至３４ｉを開放することにより、冷却水の供給部３２から冷却プレート２１ａ乃至２１ｅ、および、側部冷却プレート２１ｆ乃至２１ｉにおける冷却流体の各流路２４ａ乃至２４ｉ内に冷却水を供給する（ステップＳ６）。

そして、各領域の温度がＸａ＋Ｚ乃至Ｘｉ＋Ｚよりも低い温度となった場合には、制御部４０の制御で開閉弁３４ａ乃至３４ｉを閉止する（ステップＳ７、ステップＳ８）。

一方、ステップＳ５において、設定温度Ｘａ＋Ｚ乃至Ｘｉ＋Ｚと各温度センサ１４ａ乃至１４ｅ等による検出値とを比較した結果、これらの温度よりも低い温度である場合には、次のステップＳ９の工程に移る。

以上の工程により、各領域の温度がＸａ＋Ｚ乃至Ｘｉ＋Ｚよりも低い温度となった熱処理プレート１１の各領域毎に微小の温度調整を行うため、制御部４０の制御で開閉弁３３ａ乃至開閉弁３３ｉを開放する（ステップＳ９）。これにより、圧縮空気の供給部３１から冷却プレート２１ａ乃至２１ｅ、および、側部冷却プレート２１ｆ乃至２１ｉにおける冷却流体の各流路２４ａ乃至２４ｉ内に圧縮空気を供給する。

そして、熱処理プレート１１の表面または側面の各領域の温度が、設定温度Ｘａ乃至Ｘｉよりも僅かに高い温度Ｘａ＋Ｙ乃至Ｘｉ＋Ｙとなったか否かを判定する（ステップＳ１０）。この場合、僅かに高い温度の基準としてのＹ値は予めＲＡＭ４２に記憶される値である。なお、このＹ値は、例えば基板のロット毎に変更してもよい。各領域の温度がＸａ＋Ｙ乃至Ｘｉ＋Ｙとなった場合には、制御部４０の制御で開閉弁３４ａ乃至３４ｉを閉止する（ステップＳ１０、ステップＳ１１）。これにより、圧縮空気の供給を停止する。その後、熱処理プレート１１は、その放熱のみにより冷却されることになる。

そして、熱処理プレート１１の表面または側面における各領域毎の温度がそれぞれの設定温度Ｘａ乃至Ｘｉとなれば、降温処理動作を終了する（ステップＳ１２）。

以上のような工程により熱処理プレート１１の表面および側面の温度調整を行う熱処理装置においては、設定温度から大幅に高い温度が検知された場合には、冷却水を利用して急速に降温させた後、圧縮空気を利用して低速で降温させることから、熱処理プレート１１の表面および側面における所定領域の降温動作にオーバーシュートを生じさせることなく、速やかに設定温度Ｘａ乃至Ｘｉに整定することができる。

次に、熱処理プレート１１の表面および側面における各領域の設定温度Ｘａ乃至Ｘｉを決定する工程について説明する。

図７は、熱処理プレート１１の表面および側面における領域毎の設定温度Ｘａ乃至Ｘｉを決定する工程を示すフローチャートである。

熱処理プレート１１の表面および側面における各領域毎の設定温度Ｘａ乃至Ｘｉは、例えば、ロット毎に変更される。これは、１ロットに所属する基板Ｗは、同じロットに所属する他の基板Ｗと同様の撓みや反りの傾向を有するためである。

そこで、ロットの始めの基板Ｗｆを熱処理プレート１１に載置して、加熱する（ステップＳ２１）。そして、加熱された基板Ｗｆにおける加熱処理時の冷却プレート２１ａ乃至２１ｅに対応する領域Ｗｆａ乃至Ｗｆｅ、および、側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉに対応する領域Ｗｆｆ乃至Ｗｆｉの状態を検査する（ステップＳ２２）。この検査は、例えば、走査型電子顕微鏡等の検査装置７０（図５参照）により、基板Ｗｆにおける各領域Ｗｆａ乃至Ｗｆｉ上に形成されたパターンのＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）値と目標値との間の相違値θａ乃至θｉを認識することにより行われる。

ここで、相違値θと設定温度Ｘとの間の関係を予め設定されている。そして、その設定された関係に基づいて、制御部４０において、熱処理プレート１１の表面および側面における各領域の設定温度Ｘａ乃至Ｘｉが演算される（ステップＳ２３）。このようにして演算された設定温度Ｘａ乃至Ｘｉから、上述の熱処理プレート１１の温度調整動作が開始される。

以上のような構成を有する熱処理装置においては、熱処理プレート１１の側部の温度を上昇させる側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉを備えることから、熱処理プレート１１において温度が低下しやすい外周部の温度の低下を防止することができる。

また、このような熱処理装置においては、側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉは、複数の領域に分割されており、各々が独立して加熱動作を実行可能であることから、分割された領域毎に温度を変更することができる。

また、このような熱処理装置においては、冷却プレート２１ａ乃至２１ｅ、および、側部冷却プレート２１ｆ乃至２１ｉを備えることから、熱処理プレート１１の表面および側面において複数に分割された領域毎に温度を変更することができる。このため、撓みや反りを有し、熱処理プレート１１との距離がその面内において不均一である基板Ｗに対しても、均一に加熱することが可能となる。

さらに、このような構成を有する熱処理装置においては、ヒートパイプ構造および側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉにより熱処理プレート１１の表面および側面全域の温度を略均一としておいた上で、冷却プレート２１ａ乃至２１ｅ、および、側部冷却プレート２１ｆ乃至２１ｉの作用で、その一部の領域を降温させることができる。このように、熱処理プレート１１の表面および側面の温度分布の調整を容易に行うことが可能となる。このような構成によれば、個々の領域に対して独立した加熱手段や冷却手段を備える場合と比較して、熱処理プレート１１の表面および側面の温度分布の調整をより容易に行うことが可能となる。

なお、この実施形態に係る熱処理装置においては、先に冷却流体２４内に供給され当該流路２４内に残存する冷却水は、後に流路２４内に供給される圧縮空気により流路２４内から排出される。このため、冷却流体の流路２４内に残存した冷却水が基板Ｗの加熱処理時にその沸点以上の温度まで昇温されて沸騰するという現象の発生を有効に防止することができる。

また、この実施形態に係る熱処理装置においては、冷却流体の流路２４ａ乃至２４ｉは、大気開放されたドレイン３５と接続されている。このため、装置の誤作動等によち冷却流体の流路２４ａ乃至２４ｉ内において冷却水が沸騰した場合においても、沸騰時の圧力を大気開放されたドレイン３５から排出させることができる。これにより、冷却流体の流路２４ａ乃至２４ｉの圧力が急上昇して爆発等が生じるという危険を未然に回避することが可能となる。

なお、上述した実施形態に係る熱処理装置においては、熱処理プレート１１の側部の温度を上昇させる側部加熱ヒータ１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉを、熱処理プレート１１の外周部に配置するように構成したが、これに限られるものではなく、例えばそれぞれの側部加熱ヒータ１８を熱処理プレート１１の底面の外周部に配置し、熱処理プレート１１の底面側から熱処理プレート１１の側部を加熱するように構成してもよい。すなわち、熱処理プレート１１の外周部に熱処理プレート１１の側部の温度を上昇させる側部加熱ヒータ１８を設ける構成であればよい。

また、上述した実施形態に係る熱処理装置においては、側部加熱ヒータ１８のさらに外側に側部冷却手段３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉを備える構成となっているが、それに限られるものではなく、例えば熱処理プレート１１の底面の外周部に各側部冷却手段を配置するようにしてもよい。すなわち、熱処理プレート１１の外周部に側部冷却手段を備えて熱処理プレート１１の側部の温度を調整できる構成であればよい。

また、上述した実施形態に係る熱処理装置においては、冷却水を利用して熱処理プレート１１の表面および側面における所定領域の温度を急速に降温させた後、圧縮空気を利用して当該所定領域を低速で降温させる構成を採用しているが、圧縮空気は冷却流体の流路２４内に残存した冷却水を排出する目的のみに使用してもよい。

また、上述した実施形態に係る熱処理装置においては、冷却水の供給部３２と冷却プレート２１ａ乃至２１ｅ、および、側部冷却プレート２１ｆ乃至２１ｉとの間に各々開閉弁３４ａ乃至３４ｉを設け、制御部４０の制御でこの開閉弁３４ａ乃至３４ｉを開閉することにより、冷却プレート２１ａ乃至２１ｉにおける冷却流体の流路２４ａ乃至２４ｉに冷却水を供給するか否かを決定し、これにより熱処理プレート１１の表面および側面における所定領域の降温動作を制御しているが、冷却プレート２１ａ乃至２１ｅ、および、側部冷却プレート２１ｆ乃至２１ｉにおける冷却流体の流路２４ａ乃至２４ｉに供給する冷却水の流量を調整することにより、熱処理プレート１１の表面および側面における所定領域の降温動作を制御するようにしてもよい。

また、上述した実施形態に係る熱処理装置において、圧縮空気の供給部３１と冷却プレート２１ａ乃至２１ｅ、および、側部冷却プレート２１ｆ乃至２１ｉとの間、または、圧縮空気の供給部３１に空気の冷却手段を設けてもよい。

また、上述した実施形態に係る熱処理装置において、冷却プレート２１ａ乃至２１ｅと、側部冷却プレート２１ｆ乃至２１ｉと、圧縮空気の供給部３１と、冷却水の供給部３２とを備える冷却手段３０ａ乃至３０ｉを採用しているが、分割した領域毎に独立して冷却することができるものであれば、その他の冷却方法による冷却手段を採用してもよい。

また、上述した実施形態に係る熱処理装置において、加熱処理後の基板Ｗを検査して、その結果を設定温度Ｘに反映させているが、加熱処理中に基板Ｗの分割された領域毎の温度を測定して、その結果を設定温度Ｘに反映させてもよい。

また、上述した実施形態に係る熱処理装置においては、冷却水と圧縮空気とをそれぞれの領域毎に供給するための単一流路を備えているが、冷却水の流路と圧縮空気の流路とを領域毎に供給するための単一流路を備えているが、冷却水の流路と圧縮空気の流路とを別個に備えてもよい。このように冷却水の流路と圧縮空気の流路とを別個に備える場合には、冷却水の流路が熱処理プレート１１の表面全域に対応する一の流路により構成されてもよい。このとき、冷却水のための開閉弁を単一にすることが可能となる。

また、上述した実施形態に係る熱処理装置において、熱処理プレート１１の側面を４個の領域に分割して加熱することが可能な４個の側部加熱ヒータ１８ｆ乃至１８ｉを備えているが、４個以外の複数の領域をそれぞれ独立して加熱可能な側部加熱手段を備えてもよく、分割されない単一の側部加熱手段を備えてもよい。

さらに、上述した実施形態に係る熱処理装置において、熱処理プレート１１表面に対して５個に分割された領域、および、側面に対して４個に分割された領域をそれぞれ独立して冷却可能な冷却手段３０ａ乃至３０ｉを備えるが、これらの冷却手段を備えなくてもよく、また、表面に対して５個以外、側面に対して４個以外の分割された複数の領域をそれぞれ独立して冷却可能な冷却手段を備えてもよく、さらに、単一の冷却手段を備えてもよい。

この発明に係る熱処理装置の側面概要図である。 この発明に係る熱処理装置の平面図である。 冷却プレート２１ａの平面図である。 側部冷却プレート２１ｆの展開図である。 この発明に係る熱処理装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。 この発明に係る熱処理プレート１１の降温動作を示すフローチャートである。 熱処理プレート１１の表面および側面における領域毎の設定温度Ｘａ乃至Ｘｉを決定する工程を示すフローチャートである。

１１ 熱処理プレート
１２ リム
１３ 作動液貯留部
１４ 温度センサ
１６ 作動液
１７ ヒータ
１８ 側部加熱ヒータ
２０ 球体
２１ａ〜２１ｅ冷却プレート
２１ｆ〜２１ｉ冷却プレート
２２ 流入口
２３ 流出口
２４ 流路
２５ 供給配管
２６ 排出配管
３１ 圧縮空気の供給部
３２ 冷却水の供給部
３３ 開閉弁
３４ 開閉弁
３５ ドレイン
４０ 制御部
４１ ＲＯＭ
４２ ＲＡＭ
４３ ＣＰＵ
４４ インターフェース
４５ ヒータ駆動部
４６ 側部ヒータ駆動部
７０ 検査装置

Claims (8)

1. その表面に熱を伝達可能な中空部と、作動液を貯留する前記中空部と連通した作動液貯留部と、前記作動液を加熱して蒸発させる加熱手段とを有し、その表面に基板を近接または載置して熱処理する熱処理プレートと、
   前記熱処理プレートの外周部に配設され、前記熱処理プレートの側部の温度を上昇させる側部加熱ヒータと、
   前記熱処理プレートの表面に対応する領域を複数の領域に分割した場合に、当該各領域を独立して冷却することができる複数の冷却手段と、
   を備え、
   前記作動液貯留部は、同心円上に複数配設され、
   前記冷却手段は、前記熱処理プレートの表面に対応する領域を複数の領域に分割した場合の各領域に対応するとともに、前記作動液貯留部と干渉しない位置に配設されることを特徴とする熱処理装置。
2. 請求項１に記載の熱処理装置において、
   前記側部加熱ヒータは、複数の領域に分割され、各領域毎に独立して加熱動作を実行可能な熱処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
   前記熱処理プレートの外周部に側部冷却手段を配設した熱処理装置。
4. 請求項３に記載の熱処理装置において、
   前記側部冷却手段は、複数の領域に分割され、各領域毎に独立して冷却動作を実行可能な熱処理装置。
5. 請求項４に記載の熱処理装置において、
   前記各側部冷却手段は、
   冷却流体の流路と、
   前記流路に気体を供給する気体供給手段と、
   を備える熱処理装置。
6. 請求項５に記載の熱処理装置において、
   前記各側部冷却手段は、
   前記流路に冷却水を供給する冷却水供給手段を備える熱処理装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
   検査装置により熱処理後の基板における所定領域のパターンを測定して得られた測定値と目標値との間の相違値と、設定温度との関係から、前記所定領域の設定温度を演算し、この演算結果に基づいて前記側部加熱ヒータを制御する加熱制御手段を備える熱処理装置。
8. 請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の熱処理装置において、
   検査装置により熱処理後の基板における所定領域のパターンを測定して得られた測定値と目標値との間の相違値と、設定温度との関係から、前記所定領域の設定温度を演算し、この演算結果に基づいて前記側部冷却手段を制御する冷却制御手段を備える熱処理装置。

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