JP4840437B2

JP4840437B2 - 基板加熱装置、基板加熱方法及び記憶媒体

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Publication number: JP4840437B2
Application number: JP2008308985A
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Inventors: 浩新屋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
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Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2011-12-21
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Description

本発明は、例えば半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）等の基板を当該基板に対向する加熱源により加熱する基板加熱装置に関する。

ウエハやフラットパネル用のガラス基板等の基板は、薬液処理をした後、或いは処理前に熱板により加熱処理が行われる。具体的にはレジストパターン形成システムにおいて、レジスト液を塗布した後や、露光後現像処理前の基板を加熱する場合、或いは絶縁膜形成装置において、絶縁膜の前駆物質を含む薬液を塗布した後の基板を加熱する場合などが挙げられる。

この種の基板加熱装置は、例えば図１８に示す熱板１００を備えている。熱板１００は、裏面に熱源となるヒータ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５と図示しない温度検出部を備えており、ヒータ１０１〜１０５は、例えば電気抵抗体からなるパターンを印刷することによって形成され、熱板１００の中心から同心円状となるように配設されている。また周縁側に位置しているヒータ１０４及び１０５は周方向に、例えば４分割されている。そしてヒータ１０１〜１０５は、電力供給部１１０からの電力供給により発熱する。

この種の基板加熱装置では、各ヒータ１０１〜１０５の制御を多チャンネル化して、各ヒータ１０１〜１０５ごとに供給される電力量を制御することにより、各ヒータ１０１〜１０５ごとに発熱量を変えることが可能となっている。各ヒータ１０１〜１０５の発熱量の制御は、例えばテスト用の温度検出器付きの基板を用いて加熱処理したときの温度検出情報に基づいて作成された電力供給プロファイルにより行われる。

ところが近年ウエハが大型化しており、それに合わせて熱板が大型化したため、制御チャンネル数やヒータの数、即ちパターニング面積が増えている。電気抵抗体を印刷してパターンを形成する場合、電気抵抗体の幅や厚さにバラツキが生じることが避けられないため、所望のヒータの総面積と実際のヒータの総面積との間に差が生じ、この差はパターニング面積に比例して大きくなる。そのため熱板が大きくなると、その分温度制御精度が低下することになる。また制御チャンネルやパターニング面積が増えるため、基板加熱装置の製造コストが増加する。

また電気抵抗体のヒータには電力供給用の電極が接続されるため、この電極が熱板の裏面と接触して熱を逃がし、熱板の温度が局所的に下がることがあり、熱板が大型化してヒータの数が増えると、電極の数が増えるため、この電極から逃げる熱量が大きくなり、温度制御精度の低下の要因の一つになる。さらに各ヒータへの電力供給制御を多チャンネル化しているため、供給される電力量を調整することによってある範囲での温度制御は可能だが、ヒータのパターンが固定化されてしまうため、外乱要因が大きく変化した場合、外乱要因に対する追随性に限界がある。従ってこの種の基板加熱装置では、基板を均一に加熱することが困難になり、基板の面内の温度均一性が悪化する虞があった。

一方本出願人は、特許文献１に記載されている基板加熱装置用の熱板を提案している。この熱板は、シリコン基板からなり、その裏面には電気抵抗体である例えば白金をスタッパリングにより蛇行状、または円弧状に形成することによって得られたヒータが配設されている。これにより電気抵抗体パターンを印刷してヒータを形成する場合と比較して、ヒータの幅や厚さを均一にすることができ、熱板の温度の面内均一性を向上させることができる。しかしながらヒータのパターン形状を変更するには熱板そのものを交換する必要がある。

特開２００７−３２９００８号公報（段落番号００１６、００２２）

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板に対向する加熱源により当該基板を加熱する基板加熱装置において、加熱制御領域の配置パターンを自由に設定、或いは変更することができ、基板の加熱処理の面内均一性を向上させることのできる技術を提供することにある。

本発明の基板加熱装置は、基板を保持し、基板を加熱するための熱板により構成された基板保持部と、
この基板保持部における基板を保持する側の面とは反対側に、当該基板保持部と対向するように配置され、当該基板を前記基板保持部を介して加熱するための光源と、
この光源と前記基板保持部との間に介在して設けられ、光透過状態と遮光状態との間で切り替わる光シャッタセルが基板の対向領域全体に亘って多数配列された光シャッタ板と、
前記基板保持部における前記光源側の面に形成され、当該光源からの光を吸収するための光吸収層と、
前記光シャッタセルの各々に対して単位時間当たりにおける光透過状態となっている時間の比率を制御することにより光透過状態と遮光状態との切り替え制御を行うための制御部と、を備えたことを特徴とする。

また本発明の基板加熱装置では、例えば光シャッタセルを複数のグループに分割し、前記制御部は、分割されたグループ単位で前記時間の比率を制御してもよい。

また本発明の基板加熱装置では、例えば前記グループ毎に温度検出部を設け、前記制御部は、前記温度検出部の温度検出値に基づいて光透過状態と遮光状態との切り換えを制御してもよい。

本発明の基板加熱方法は、基板を加熱するための熱板により構成された基板保持部に基板を保持する工程と、
この基板保持部における基板を保持する側の面とは反対側に当該基板保持部と対向するように配置された光源からの光により、前記基板を前記基板保持部を介して加熱する工程と、
前記光源と前記基板保持部との間に介在して前記基板の対向領域全体に亘って多数配列された光シャッタセルからなる光シャッタ板の、各々の前記光シャッタセルに対して単位時間当たりにおける光透過状態となっている時間の比率を制御することにより光透過状態と遮光状態との切り替え制御を行う工程と、を含み、
前記基板保持部における前記光源側の面には、前記光源からの光を吸収するための光吸収層が形成されていることを特徴とする。

そして本発明の記憶媒体では、保持された基板を、光源により加熱する基板加熱装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムは、上記基板加熱方法を実行するようにステップ群が構成されていることを特徴としている。

本発明は、光透過状態と遮光状態との間で切り替わる光シャッタセルが基板の対向領域全体に亘って多数配列された光シャッタ板を光源と基板との間に介在して設け、光シャッタセルを制御することにより基板の加熱制御を行うように構成している。従来のように抵抗発熱体による加熱制御では加熱制御領域のパターンが固定されているが、本発明によればこのような構成を採用しているため、加熱制御領域のパターンを自由に設定することができ、従ってきめ細かい加熱制御を行うことができる。この結果基板の面内あるいは基板間における加熱処理の均一性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態の係る基板加熱装置について、図１ないし図１１を参照して説明する。本実施形態の基板加熱装置は、図１、図２に示すように筐体１を備えており、筐体１は仕切り壁１１によって仕切られて上部領域１２と下部領域１３とに分離されており、上部領域１２側の側壁にはウエハＷの搬入出口１４が設けられている。搬入出口１４が形成されている領域を装置手前側とすると、筐体１の装置奥手側内部には、ウエハＷを加熱する熱板２（基板保持部）が設けられており、装置手前側には、加熱されたウエハＷの粗熱取り（冷却）を行うと共に、搬入出口１４から搬入されるウエハＷの受け渡しを行う待機位置から熱板２の上方領域までの間を移動する冷却板３が配設されている。

冷却板３は、ウエハＷを載置して待機位置と熱板２の上方領域との間でウエハＷを搬送すると共に載置されたウエハＷとの間で熱交換を行うことよってウエハＷの粗熱取りを行う載置部３１と、載置部３１を移動支持する移動支持部３２とを備えており、移動支持部３２は仕切り壁１１の開口部１１ａを貫通して下部領域１３に配設されているガイドレール３３にガイドされる。載置部３１の待機位置の下方には、搬送アームとの協働作用によりウエハＷの受け渡しを行う、昇降駆動機構（図示せず）によって昇降する昇降ピン３４が設けられている。そして載置部３１には、載置部３１が昇降ピン３４、４１と平面上で干渉しないように切り欠き部３１ａ、３１ｂが形成されている。

熱板２には、ウエハＷの載置面に孔部２１が３つ形成され、この孔部２１には、昇降ピン４１が軸通している。この昇降ピン４１は昇降装置４に接続されており、昇降ピン４１と冷却板３との協働作用により熱板２と冷却板３との間でウエハＷが受け渡される。また筐体１には、下部領域１３の奥手側に排気装置１５と排気ダクト１６が備えられている。熱板２の奥手側近傍には排気装置１５に接続された排気口２３（図２参照）が形成され、熱板２の手前側近傍には図示しないガス供給源に接続された吐出口２（図２参照）が形成されている。また熱板２の上方には、支持部２５に支持された天板２６が配設されている。この基板加熱装置では、吐出口２４から供給されるパージ用ガスを排気口２３で吸引してガス流を形成し、このガス流を天板２６によって整流する。そしてこのガス流で加熱処理中のウエハＷにパーティクルが付着することを防止する。

また図１及び図３に示すように、熱板２の下方には加熱部５が配設されている。加熱部５は、熱板２を加熱するための加熱源となる光源５ａと、光源５ａの光を遮ることが可能な光シャッタ板５ｂとを備えており、熱板２の下面全面には光源５ａから照射される光を吸収する光吸収層２０が成膜されている。また図中パージガス供給菅７は、熱板２を冷却する際に熱板２に向けてパージガスを供給するための図示しないガス供給源に接続されている。

また熱板２の上面には、図示しないウエハ載置用の突起部が複数、例えば周縁に近い部位であって周方向に等間隔に３ヶ所配設されており、ウエハＷはこの突起部に支持された状態で熱板２に載置される。なお突起部は、支持しているウエハＷと熱板２との間に、例えば０．１〜０．５ｍｍ程度の隙間ができるように形成されている。また熱板２は、厚さ２〜３ｍｍのＡＩＮ（窒化アルミ）やＳｉＣ（炭化珪素）等のセラミック板若しくはＡｌ（アルミニウム）等の金属板から形成されており、光吸収層２０は、その厚さが５〜５０μｍ程度のシアニン系色素、カーボンブラック、ＤＬＫ（タンパク質リン酸化酵素）、若しくはジルコニウム含有膜などの薄膜から形成されている。

光源５ａは、例えばフラッシュランプやキセノンランプ、若しくはＹＡＧレーザーなどからなり、加熱部５は、光源５ａを複数、例えば図４に示すように計２９個備えている。光源５ａは、図１に示すように熱板２の裏面全域に対して光を照射できるように熱板２の投影領域（熱板２の光吸収層２０と対向する領域）に配設されている。そして熱板２は、光源５ａから照射された光を光吸収層２０で吸収することによって、間接的に加熱される。また熱板２と光吸収層２０との間には、熱板２の温度を計測するための本発明の温度検出部に相当する温度センサ８が、熱板２の下面に一定の間隔をあけて複数設けられている。

光シャッタ板５ｂは、図５に示すように、例えば大きさが０．１〜０．２５ｍｍの液晶シャッタからなる光シャッタセル６０をウエハＷに対向する全面に亘って、例えばマトリックス状に設けて構成される。またこの光シャッタ板５ｂには、昇降ピン４１及びパージガス供給菅７が通過するための図示しない開口部が形成されており、昇降ピン４１はこの開口部を貫通した状態で昇降する。なお光シャッタセル６０としては、液晶シャッタの変わりにＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）を使用することもできる。また図５は、光シャッタ板５ｂを図３に示す光源５ａ側から見た図であり、説明の便宜上、光シャッタセル６０の大きさを実物より大きく示すと共に、熱板２を示している。

光シャッタ板５ｂは、図６に示すように複数のセル群６１ａ〜６１ｏを有している。各セル群６１ａ〜６１ｏは、光シャッタセル６０を複数まとめてグループ化することによって形成されており、このセル群６１ａ〜６１ｏによって本実施形態の光シャッタ板５ｂは「１５」の区画に分けられている。なお区画数が「１５」であることは、説明の便宜上の記載である。また温度センサ８は、熱板２の下面にセル群６１ａ〜６１ｏの数と同数の１５個配設されており、各セル群６１ａ〜６１ｏと１対１で対応するように配設されている。

次に本実施形態の光シャッタ板５ｂの制御系について説明する。図７は光シャッタセル６０の制御系の概略を示す図である。この制御系においては、各光シャッタセル６０をオンにして光透過状態にするためのオン電圧を供給するスイッチング素子９４が光シャッタセル６０毎に設けられ、このスイッチング素子９４のオン／オフ制御を行うためのドライバ（駆動回路）９５が基板加熱装置の内部に設けられている。このドライバ９５は、各スイッチング素子９４にＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）を出力するものであり、制御部９からの制御信号によって、どのスイッチング素子にいくつのデューティ比のＰＷＭ信号を出力するのかという指示に応じて動作する。

制御部９は、図１に示すように入力部９０を有し、オペレータが入力部９０を介して制御部９内の記憶部９１に、各スイッチング素子９４毎のデューティ比、つまり各光シャッタセル６０毎のデューティ比（単位時間当たりのオンの比率）を記憶させることができるように設定されている。また記憶部９１にはグループ化されたセル群６１ａ〜６１ｏの光シャッタ板５ｂ上の位置データと、各グループ毎のデューティ比とを対応付けて設定できるように構成されている。模式的な説明をすれば、例えば光シャッタセルが１番から１００００番までの１万個設けられているとすると、１番から１０００番までを第１のグループ、１００１から２０００番までを第２のグループといった具合にグループ化し、グループ化されたセル群６１ａ〜６１ｏのスイッチング素子９４に対してドライバ９５から共通のＰＷＭ信号が供給されることになる。

光シャッタセル６０が、オン／オフ制御されるパルスのデューティ比に応じて単位時間、例えば１ｍｓ当たりの光透過状態の時間比率が調整されるので、熱板２側にしてみれば発熱制御を行う制御単位であるゾーン（チャンネル）がセル群６１ａ〜６１ｏのグループ分けに応じて決められることとなり、また各ゾーンをどのように発熱制御するのかが、記憶されたデューティ比の設定に応じて決められることになる。即ち従来の電気抵抗体のパターンを印刷により形成して各チャンネル化していた構造と比較すると、電気抵抗体の一つのチャンネルがセルのグループに相当し、各チャンネルの電力制御が光シャッタセル６０の制御（単位時間当たりの光透過状態の時間比率の制御）に相当することになる。

なお、図１に示す９２は、記憶部９１から各光シャッタセル６０毎のデューティ比や、セル群６１ａ〜６１ｏの位置データの情報を読み出し、制御信号を生成してドライバ９５に送信する制御プログラムである。そして制御プログラム９２は、例えばコンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカード等の記憶媒体に格納され、そこから制御部９に設けられた図示しない、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）等からなる補助記憶部にインストールされ、図示しないメモリ等の主記憶装置上に展開されて制御信号をドライバ９５に送信可能となる。

このような制御系を用いることにより、本実施形態では、例えば以下に示すような光シャッタ板５ｂの制御を行うことができる。本実施形態では、各スイッチング素子９４毎のデューティ比として、例えば図８に示すような各セル群６１ａ〜６１ｏ毎のデューティ比のデータを記憶部９１に記憶している。そして制御プログラム９２は、このデータを読み出して各セル群６１ａ〜６１ｏ毎の制御信号を生成してドライバ９５に送信する。

ドライバ９５は、例えば０．１〜１ｍｓ周期のクロックパルスを発生する図示しないクロックパルス発生源とこのクロックパルスに基づいてＰＷＭ信号を生成する生成部等を備えており、受け取った制御信号に含まれるデューティ比に基づいてクロックパルスの周期と同じ周期のパルス信号をデューティ１００％とするＰＷＭ信号を生成する。

例えば、図８に示すようにセル群６１ｈ、６１i、６１ｊ、６１ｋのデューティ比が夫々５０％、８０％、２０％、１０％であった場合、デューティ比が５０％ならば、図９（ａ）に示すようなクロックパルスの１周期に相当する単位時間の中での半分の時間だけオンとなるＰＷＭ信号が生成され、デューティ比が２０％ならば、図９（ｂ）に示すようにクロックパルスの１周期に相当する単位時間の中での２割の時間だけオンとなるＰＷＭ信号が生成され、デューティ比が８０％ならば、図９（ｃ）に示すようにクロックパルスの１周期に相当する単位時間の中での８割の時間がオンとなるＰＷＭ信号が生成される。

こうしてドライバ９５は、制御信号により指定されたスイッチング素子９４に対し、当該スイッチング素子９４に割り当てられるデューティ比に応じたＰＷＭ信号が出力される。ＰＷＭ信号を受け取ったスイッチング素子９４は、このＰＷＭ信号に基づいてスイッチングし、これによりセル群６１ａ〜６１ｏの各々が開閉制御される。従って各光シャッタセル６０の出力側（熱板２側）には、ＰＷＭ信号に応じた時間幅の光パルスが現れることとなる。

上述したデューティ比は全てのセル群６１ａ〜６１ｏごとに設定されており、デューティ比に応じて光シャッタ板５ｂを介して熱板２に供給される光エネルギーの量（単位時間当たりの量）がきまることから、この実施形態においては、熱板２を複数の発熱制御領域に分割し、各分割領域（発光制御領域）の発光量をデューティ比に応じて決めることができるといえる。

例えばセル群６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｉ、６１ｍ、６１ｏのデューティ比を８０％、セル群６１ｄ、６１ｆ、６１ｈ、６１ｎのデューティ比を５０％、セル群６１ｅ、６１ｇ、６１ｊ、６１ｌのデューティ比を２０％、６１ｌのデューティ比が２０％、セル群６１ｋのデューティ比を１０％と設定することにより、図１０に示すように熱板２の中心から外側に向けて単位時間当たりの光透過状態の時間比率が順次長くなる。言い換えれば供給される発熱量が中心から外側に向かう程、大きくなるように設定されていることになる。

次に本実施形態の基板加熱装置によるウエハＷの加熱方法について図７ないし図１１を参照して説明する。なお図１１は、図６に示す矢視Ａ−Ａからみた熱板２と加熱部５とを模式的に示したものである。本実施形態の基板加熱装置では、まずウエハＷの加熱を行う前工程として、複数の温度検出部を取り付けた温度測定用のウエハを熱板２に載置する。次いで光シャッタ板５ｂを介して光源５の光を熱板２に照射し、熱板２を介してウエハＷを加熱する。そしてこのときのウエハの温度上昇データの時間帯を含む温度検出データに基づいて各セル群６１ａ〜６１ｏに対応するＰＷＭ信号の時系列データ、即ちＰＷＭ信号のデューティ比の時間推移データを作成する。なお実際には、例えばＰＷＭ信号の温度と温度検出データの取得とを繰り返すことになる。こうして得られたデューティ比の設定データを記憶部９１に記憶する。

このような設定作業が終了した後、製品ウエハＷの加熱処理が実施される。まず図１１（ａ）に示すように加熱対象のウエハＷを冷却板３によって熱板２の上方に搬送する。次いで図１１（ｂ）に示すように冷却板３と昇降ピン４１との協働作用によりウエハＷを熱板２に載置する。そして制御プログラム９２が記憶部９１から各セル群６１ａ〜６１ｏ毎のデューティ比のデータを読み出して各セル群６１ａ〜６１ｏ毎の制御信号を生成してドライバ９５に送信する。そしてドライバ９５から各セル群６１ａ〜６１ｏに対応するスイッチング素子９４に対してＰＷＭ信号を生成して出力し、これにより各セル群６１ａ〜６１ｏのオン／オフ制御が開始され、図１１（ｃ）に示すように光源５ａからの光が各セル群６１ａ〜６１ｏにより変調されて熱板２の下面に成膜された光吸収膜２０に照射される。

光吸収膜２０は、光シャッタ板５ｂを通過した光を吸収して発熱し、この熱が熱板２に伝わって当該熱板２が加熱され、この結果熱板２上のウエハＷが当該熱板２により加熱されることになる。この場合、各セル群６１ａ〜６１ｏ毎に独立して光変調を行っていることから、ウエハＷの加熱領域を複数に分割して各分割領域毎に加熱制御を行う所謂ゾーン制御が行われることとなる。そして温度安定化後に、何れかのゾーン（セル群）に応じて設けられた温度センサ８からの温度検出値が外乱等によって設定温度から外れたときは、フィードバック制御がかかってそのゾーン（セル群）に設定されたＰＷＭ信号のデューティ比が調整され、これによりそのゾーンのウエハＷの温度が、設定温度となるようにコントロールされる。そしてウエハＷの加熱処理が終了すると、ウエハＷを熱板２に載置したのとは逆の工程を経て基板加熱装置より搬出する。

上述した本実施形態の基板加熱装置では、光透過状態と遮光状態との間で切り替わる光シャッタセル６０がウエハＷの対向領域全体に亘って多数配列された光シャッタ板５ｂを光源５ａとウエハＷとの間に介在して設け、光シャッタセル６０をオン／オフ制御することによりウエハＷの加熱制御を行うように構成している。従来のように抵抗発熱体による加熱制御では加熱制御領域のパターンが固定されているが、本実施形態の基板加熱装置によれば、加熱制御領域に該当するセル群を自由に設定でき（この例では、セル群６１ａ〜６１ｏとして設定している）、そして各セル群６１ａ〜６１ｏ毎にデューティ比を設定することによって、各セル群６１ａ〜６１ｏからの発光量（発熱量）を自由に設定することができる。即ち、この実施形態では加熱制御領域のパターンを自由に設定できるものであり、従ってきめ細かい加熱制御を行うことができる。

またこの実施形態では、加熱中に各セル群６１ａ〜６１ｏの分け方、つまり加熱制御領域のパターンを一定としているが、加熱中に変更してもよいし、また例えば同じロットの先のウエハの加熱処理が行われた後、当該ウエハの加熱を行う前に前記パターンを変更してもよいし、あるいはまた当該ウエハの加熱を行った後に変更してもよい。このような変更は、ウエハの線幅の検査を塗布、現像装置内にて行い、その結果に応じて実施される場合が挙げられる。このように前記パターンを加熱装置の製造後に自由に変更できるということは、ウエハの面内あるいはウエハ間において、加熱処理を均一に行うための調整パラメータが広がったということであり、結果として均一性の高い加熱処理を実施できることになる。また、例えばチャンバー構造の変更によって熱板上の気流が変わるような場合や、薬液感度の変化等、外部環境が変化しても熱板自体を作り直すことなく制御プログラムの書き換えでその時の環境に適応した熱板の温度制御を行うことが可能となる。

本実施形態では、ＰＷＭ制御を行うセル群と、ＰＷＭ制御を行わずに遮光状態としたままのセル群とに分け、加熱制御領域に相当する前者のセル群の形状（パターン）を特定のパターン形状に設定するという使い方をしてもよい。なおこのことは、複数のグループ（セル群）のうち、いくつかのグループに係るＰＷＭ信号のデューティ比を０％にすることを同じ意味である。このような例を図１２に示すと、例えば図１２（ａ）に示すような蛇行するパターン形状を形成したり、図１２（ｂ）に示すような井桁と十字を重ねたパターン形状を形成したりすることも可能となる。また図１２（ｃ）に示すように従来の電気抵抗体からなるパターンが印刷されることによって形成されるヒータ（図１８参照）のパターン形状と同形状のパターン形状を光シャッタ板５ｂで形成することも可能となる。

図１２では、斜線の記載されていない光シャッタセル６０は、ＰＷＭ制御されて光変調が行われている加熱制御領域のセルであり、斜線が記されている光シャッタセル６０は、光変調されない光シャッタセル６０を示している。つまり図１２（ｂ）では、井桁と十字を重ねたパターンの部分が光透過状態であることを示している。ただし本発明の実施の形態としては、図１２（ｂ）に示す遮光状態と光透過状態の領域を入れ替えてもよい。
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について図１３を参照して説明する。第２の実施形態の基板加熱装置は、第１の実施形態とは光シャッタ板２０５ｂの構成と制御系とが異なるのみであり、その他の構成は、第１の実施形態の基板加熱装置と略同構成であるため、以下の説明では光シャッタ板２０５ｂ及び光シャッタ板２０５ｂの制御系に関連する点についてのみ説明し、他の部材については、第１の実施形態と同一番号を付し、説明を省略する。第２の実施形態の光シャッタ板２０５ｂは、図１３に示すように、同じ形状のセル群２６１をウエハＷに対向する全面に亘って、例えばマトリックス状に設けることによって構成される。セル群２６１は、光シャッタセル６０を、複数例えば縦横１０個×１０個のマトリックス状にした１００個により構成されている。なおこの数値は便宜上の値である。本実施形態においても、熱板２の下面には、第１の実施形態と同じく温度センサ８が複数例えば１５個配設されるが、この配設位置は例えばセル群２６１を複数集めてグループ分けし、そのグループの略中央に配設される。

即ち、第１の実施形態では、光シャッタセル６０を複数集合した領域を加熱制御領域の単位とし、これを１５個配列しており、つまり光シャッタ板５ｂは「１５」の領域に分割されている。これに対し、第２の実施形態では、１００個の光シャッタセル６０を集合させて、加熱制御領域の単位としている。そして第１の実施形態では、１つの加熱制御領域に属するセル群６１ａ〜６１ｏについてはＰＷＭ信号により、同じ光変調が行われるが、第２の実施形態では、１００個の光シャッタセル６０からなるセル群２６１からなる単位領域の状態が光透過状態（オン）、遮光状態（オフ）のいずれかとなるように制御され、かつオンになる光シャッタセル６０の数を制御することによって、発光量の制御を行っている。即ち、この例では１００階調の発光状態が得られる。こうして各加熱領域毎に発光量を制御しているということになる。このような実施形態においても加熱を自由に設定できるため、同様の効果が得られる。

また第２の実施形態においても、第１の実施形態の図１２において説明した例と同様の制御をすることができる。即ちこの場合、１００個の光シャッタセル６０からなるセル群２６１（単位領域）のうち、上述のいわば発光面積（１００階調）制御を行わない非加熱制御領域と、発光面積制御を行う加熱制御領域とが分かれることになる。

上述した本実施形態の基板加熱装置においても、加熱制御領域に該当するセル群２６１の光透過状態にする光シャッタセル６０と、遮光状態にする光シャッタセル６０との数の比を変更することによって、各セル群２６１からの発光量（発熱量）を自由に設定することができる。そしてこのような構成を有していることから、第１の実施形態に記載された各作用・効果を奏することが可能となる。
［他の実施形態］
また本発明の実施の形態としては、図１４に示す形態であってもよい。図１４に示すように本実施形態では、基板加熱装置に熱板２とパージガス供給菅７が設けられていない以外は、第１の実施形態の基板加熱装置と同構成であるため、第１の実施形態と同一の部材については同一番号を付し説明を省略する。また光シャッタ板５ｂの制御については、第１、第２の実施形態に記載されている各制御系のうち、どの制御系でも制御することができる。この基板加熱装置では、光源５ａと光シャッタセル５ｂからなる加熱部５を備えており、熱板の下面にパターニングによりヒータを形成する必要がないため、熱板を削除している。そのためウエハＷを加熱するときは昇降ピン３４１のみでウエハＷを支持する。

このような実施形態では、例えば先のロットにおけるウエハＷ１の加熱温度が２５０度であり、次のロットにおけるウエハＷ２の加熱温度が１２０度であった場合、ウエハＷ１の加熱が終了した時点で、従来必要とされていた熱板を冷却する工程を行わずに、次のウエハＷ２の加熱処理を開始することが可能となる。つまりロットの変更時に熱板２を冷却する工程を省略することが可能となり、基板加熱処理のロット変更時のスループットを向上させることが可能となる。

そして本実施形態の基板加熱装置でも、光シャッタ板５ｂを備えているため、上記各実施形態と同様の制御を行い、光シャッタ板５ｂからの発光量（発熱量）を自由に設定して、きめ細かい加熱制御を行うことができ、ウエハＷの面内あるいはウエハＷ間における加熱処理の均一性の向上を図ることができる。

なおこの実施形態では、第１、第２の実施形態のように温度センサ８を設けることが不可能であるため、昇降ピン３４１によって支持されているウエハＷの温度を測定する必要がある場合には、ウエハＷの温度を計測可能な非接触型の温度センサを設ける必要がある。

また本実施形態では、光吸収層ではなく、ウエハＷに直接光を照射してウエハＷを加熱しているが、本発明の実施の形態としてはウエハＷの光の照射面に光吸収層を成膜してもよい。この場合、発熱体となる光吸収膜がウエハに直接接触しているため、ウエハＷと発熱体との距離に左右されることなく、またワタミを有するウエハでも面内の温度が均一となるように加熱を行うことができる。また発熱体が薄膜なので基板の昇降温速度が上昇する。

また本実施形態では、加熱部５はウエハＷの下方に配設されているが、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではない。例えば加熱部を、ウエハを加熱する位置の上方に設け、ウエハＷに上方から光を照射してウエハＷを加熱してもよい。この場合、ウエハＷの上面に成膜されている膜、例えばレジスト膜等を、光を吸収する物質で形成してレジスト膜を光吸収層として利用することが好ましい。

次に本発明の適用例である、本実施形態の基板加熱装置が組み込まれた塗布、現像装置に露光装置を接続したレジストパターン形成システムの一例について簡単に説明する。図１５ないし図１７に示すように、本実施形態のレジストパターン形成システム４００は、キャリア載置ブロックＢ１、処理ブロックＢ２、インターフェイスブロックＢ３、露光装置Ｂ４を備えている。キャリア載置ブロックＢ１は、載置部４１０上に載置された密閉型のキャリアＣ１から受け渡しアームＡ１がウエハＷを取り出して、隣接する処理ブロックＢ２に受け渡すと共に、受け渡しアームＡ１によって処理ブロックＢ２にて処理された処理済みのウエハＷを受け取りキャリアＣ１に戻すように構成されている。

処理ブロックＢ２は、図１６に示すように、この例では現像処理を行うための現像領域であるＤＥＶ層、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行う反射防止膜の塗布領域であるＢＣＴ層、レジスト液の塗布処理を行う塗布領域であるＣＯＴ層及びレジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成処理を行う反射防止膜の塗布領域であるＴＣＴ層を備えており、各領域を下から順に積層して階層化することによって処理ブロックＢ２は構成されている。

ＢＣＴ層と、ＴＣＴ層とは、各々反射防止膜を形成するためのレジスト液をスピンコーティングにより塗布する液処理ユニットと、この液処理ユニットにて行われる処理の前処理及び後処理を行うための、本発明の実施形態に係る基板加熱装置を含む加熱、冷却系の処理ユニット群と、各ユニット間でウエハＷの受け渡しを行う搬送アームＡ２、Ａ４とを備えている。ＣＯＴ層は、レジスト膜を形成するためのレジスト液をスピンコーティングにより塗布する塗布装置と、この塗布装置にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための、本発明の実施形態に係る基板加熱装置を含む加熱、冷却系の処理ユニット群と、疎水化処理を行う疎水化処理ユニットと、各ユニット間でウエハＷの受け渡しを行う搬送アームＡ３とを備えている。

またＤＥＶ層は、例えば一つのＤＥＶ層内に２段積層された現像装置と、この現像装置にウエハＷを搬送する搬送アームＡ５とを備えている。そして処理ブロックＢ２には、図１５及び図１７に示すように棚ユニットＵ１と、棚ユニットＵ１の各部同士の間でウエハＷを搬送する昇降自在な受け渡しアームＡ６とが配設されている。処置ブロックＢ２の奥側には、インターフェイスブロックＢ３を介して露光装置Ｂ４が接続されている。処理ブロックＢ２とインターフェイスブロックＢ３とは、棚ユニットＵ２を介して接続されており、インターフェイスブロックＢ３には、昇降自在かつ鉛直軸回りに回転自在でかつ進退自在に構成された移載アームＡ７と、基板洗浄装置ＳＲＳ等が設けられている。

このようなレジストパターン形成システムにおける塗布、現像工程が行われるウエハＷの流れは次の通りとなる。図１７に示すように、まずキャリア載置ブロックＢ１のキャリアＣ１に積載されているウエハＷを、受け渡しアームＡ１により棚ユニットＵ１の処理ブロックＢ２のＢＣＴ層に対応する受け渡しユニットＣＰＬ２に搬送する。次いでウエハＷは受け渡しユニットＣＰＬ２から受け渡しユニットＣＰＬ３→搬送アームＡ３→ＣＯＴ層へと搬送され、疎水化処理ユニットにてウエハＷの表面が疎水化された後、塗布装置にてレジスト膜が形成される。レジスト膜形成後のウエハＷは、搬送アームＡ３により棚ユニットＵ１のＢＦ３に受け渡される。

その後ウエハＷは、受け渡しユニットＢＦ３→受け渡しアームＡ６（図１６参照）→受け渡しユニットＣＰＬ４を介してＴＣＴ層に受け渡され、レジスト膜の上に反射防止膜が形成された後、受け渡しユニットＴＲＳ４に受け渡される。なおレジスト膜の上の反射防止膜を形成しない場合や、ウエハＷに対して疎水化処理を行う代わりに、ＢＣＴ層にて反射防止膜が形成される場合もある。

またＤＥＶ層内の上部には、棚ユニットＵ１に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１１から棚ユニットＵ２に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアームＥが設けられている。レジスト膜が形成されたウエハＷは、受け渡しアームＡ６により受け渡しユニットＢＦ３、ＴＲＳ４を介して受け渡しユニットＣＰＬ１１に受け渡され、シャトルアームＥにより棚ユニットＵ２の受け渡しユニットＣＰＬ１２を介してインターフェィスブロックＢ３に搬送される。なお図１７中のＣＰＬが付されている受け渡しユニットは、複数枚のウエハＷを載置可能なバッファユニットを兼ねている。

次にウエハＷは移載アームＡ７により基板洗浄装置ＳＲＳへと搬送されて洗浄され、その後露光装置Ｂ４に搬送されて露光処理が行われる。その後ウエハＷは処理ブロックＢ２に戻されてＤＥＶ層にて現像処理が行われ、搬送アームＡ５により棚ユニットＵ１における受け渡しアームＡ１のアクセス範囲の受け渡し台に搬送される。そして受け渡しアームＡ１を介してキャリアＣ１へと戻される。なお図１６においてＭ１は、各々加熱部冷却部等を積層した処理ユニット群である。以上の工程により、このレジストパターン形成システムではウエハＷにレジストパターンを形成する。そしてこのレジストパターン形成システムでは、本実施形態の基板加熱装置を積載することにより、加熱されるウエハＷの温度の面内均一性を良好な状態にすることができ、レジストパターン形成処理を良好な状態で行うことが可能となる。さらに基板加熱装置の加熱部５の光シャッタ板５ｂを制御部９で制御することにより、加熱制御領域のパターンを自由に設定することができるので、加熱部のパターン形状を変更したいときに装置の交換を行う必要がなくなり、作業工程を短縮することも可能となる。

本実施形態の加熱装置の概略を示す断面図である。本実施形態の加熱装置の概略を示す側面図である。本実施形態の熱板と加熱部の概略を示す側面図である。本実施形態の光源の配置について説明するための平面図である。本実施形態の光シャッタ板の構成について説明するための平面図である。本実施形態の光シャッタ板の構成について説明するための第２の平面図である。本実施形態の光シャッタ板の制御系について説明するための説明図である。本実施形態の光シャッタ板の制御データについて説明するための説明図である。本実施形態の光シャッタ板制御用のＰＷＭ信号について説明するための説明図である。本実施形態の光シャッタ板の制御について説明するための説明図である。本実施形態におけるウエハＷの加熱方法について説明するための説明図である。第１の実施形態における光シャッタ板の他の制御方法について説明するための説明図である。第２の実施形態における基板加熱装置の光シャッタ板ついて説明するための平面図である。他の実施形態における基板加熱装置について説明するための側面図である。本発明の基板加熱装置が組み込まれたレジストパターン形成装置の平面図である。本発明の基板加熱装置が組み込まれたレジストパターン形成装置の斜視図である。本発明の基板加熱装置が組み込まれたレジストパターン形成装置の側面図である。従来の基板加熱装置用の熱板について説明するための平面図である。

符号の説明

１筐体
２熱板
３冷却板
５加熱部
５ａ光源
５ｂ光シャッタ板
７パージガス供給菅
８温度センサ（温度検出部）
９制御部
２０光吸収層
３１載置部
３４、４１、３４１昇降ピン
６０光シャッタセル
６１ａ〜６１ｏセル群
９１記憶部
９２制御プログラム
１００熱板
１０１、１０２、１０３、１０４、１５０ヒータ
１１０電力供給部
４００レジストパターン形成システム
４１０載置部
Ｗウエハ

Claims

基板を保持し、基板を加熱するための熱板により構成された基板保持部と、
この基板保持部における基板を保持する側の面とは反対側に、当該基板保持部と対向するように配置され、当該基板を前記基板保持部を介して加熱するための光源と、
この光源と前記基板保持部との間に介在して設けられ、光透過状態と遮光状態との間で切り替わる光シャッタセルが基板の対向領域全体に亘って多数配列された光シャッタ板と、
前記基板保持部における前記光源側の面に形成され、当該光源からの光を吸収するための光吸収層と、
前記光シャッタセルの各々に対して単位時間当たりにおける光透過状態となっている時間の比率を制御することにより光透過状態と遮光状態との切り替え制御を行うための制御部と、を備えたことを特徴とする基板加熱装置。
光シャッタセルを複数のグループに分割し、
前記制御部は、分割されたグループ単位で前記時間の比率を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板加熱装置。
前記基板保持部の温度を検出する温度検出部を設け、
前記制御部は、前記温度検出部の温度検出値に基づいて光透過状態と遮光状態との切り換えを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の基板加熱装置。
基板を加熱するための熱板により構成された基板保持部に基板を保持する工程と、
この基板保持部における基板を保持する側の面とは反対側に当該基板保持部と対向するように配置された光源からの光により、前記基板を前記基板保持部を介して加熱する工程と、
前記光源と前記基板保持部との間に介在して前記基板の対向領域全体に亘って多数配列された光シャッタセルからなる光シャッタ板の、各々の前記光シャッタセルに対して単位時間当たりにおける光透過状態となっている時間の比率を制御することにより光透過状態と遮光状態との切り替え制御を行う工程と、を含み、
前記基板保持部における前記光源側の面には、前記光源からの光を吸収するための光吸収層が形成されていることを特徴とする基板加熱方法。
光シャッタセルを複数のグループに分割し、
前記制御は、分割されたグループ単位での前記時間の比率の制御であることを特徴とする請求項４に記載の基板加熱方法。
前記基板保持部の温度を検出する温度検出部を設け、
前記温度検出部の温度検出値に基づいて光透過状態と遮光状態との切り換えを制御することを特徴とする４または５に記載の基板加熱方法。
保持された基板を、光源により加熱する基板加熱装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項４ないし６の何れか一つに記載の基板加熱方法を実行するようにステップ群が構成されていることを特徴とする記憶媒体。