JP5568495B2

JP5568495B2 - 熱処理装置

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Publication number: JP5568495B2
Application number: JP2011056483A
Authority: JP
Inventors: 光秋岩下; 啓士田内
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: JP2012195347A

Description

この発明は、例えば半導体ウエハやフラット・パネル・ディスプレー基板（ＦＰＤ基板）等の熱処理装置に関するものである。

一般に、フォトリソグラフィ技術においては、半導体ウエハやＦＰＤ基板等の基板にフォトレジストを塗布し、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所望の回路パターンを形成する、一連の工程によって行われている。

このようなフォトリソグラフィ技術においては、基板にレジスト液を塗布した後の加熱処理（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）、現像処理後の加熱処理（ポストベーク）等の種々の加熱処理が施されている。

上記加熱処理は、一般にヒータ線を埋設あるいはヒータ線を裏面側に配線した熱板上に基板を載置して、処理目的に応じた所定温度例えば９０℃〜３００℃程度で基板を加熱処理する熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記熱処理装置においては、加熱処理に対応できるようにするために、熱板はヒータ線で常時加熱されて設定温度（９０℃〜３００℃程度）を保っている。

特開２００７−２５８３０３号公報

しかしながら、熱板をヒータ線で常時加熱して設定温度（９０℃〜３００℃程度）を保つことは、基板を熱処理しない場合も加熱していることとなり、エネルギの損失をきたす。エネルギの省力化を図る手段として、基板を熱処理しない時間帯はヒータ線の加熱を切ることが考えられる。しかし、一旦温度が下がった熱板を再度ヒータ線で加熱して９０℃〜３００℃程度まで昇温するには時間がかかり、スループットの低下を招く。

そこで、発明者は鋭意研究し、発光ダイオード（ＬＥＤ）の光の波長を例えば８８０ｎｍを用いてシリコンウエハの昇温との関係を調べた結果、真空中においては、図１４に示すように、１０秒で６００℃以上まで昇温できることが判り、また、空気中においては、図１５に示すように、ＬＥＤとシリコンウエハとの距離を３６ｍｍ，１７ｍｍと変えた場合、３秒で２５０℃（１７ｍｍ），１７５℃（３６ｍｍ）昇温でき、１０秒で６００℃まで温度上昇できることを知見した。

しかし、発光ダイオードの光を直接基板に照射すると、基板の光が当たる面が鏡面であると反射が起こり、光エネルギを効率的に基板に伝達できないという問題がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光エネルギを効率よく熱エネルギに変換して、基板の熱処理時のみ加熱し、処理しない時間帯の加熱を停止してエネルギの損失を抑制する熱処理装置を提供する。

上記課題を解決するために、この発明に係る熱処理装置は、基板を加熱することができる波長の光を照射する複数の発光ダイオードを備える加熱源と、上記加熱源から照射された光により加熱され、その熱を基板に伝達する伝熱板と、を備え、上記伝熱板の上記加熱源と対向する面に、上記発光ダイオードから照射される光の反射を抑制する反射防止層を形成し、上記伝熱板が、反射防止層を形成した伝熱板本体と、該伝熱板本体の基板側面に接合される伝熱表層板からなり、上記伝熱板本体が、シリコン製板部材又は炭化シリコン製板部材であり、上記伝熱表層板が、銅製板部材，アルミニウム製板部材又は窒化アルミニウム製板部材のいずれかである、ことを特徴とする。ここで、基板を加熱することができる波長の光は、例えば１００ｎｍ〜１μｍの波長の光であれば、基板を加熱することが可能である。

このように構成することにより、加熱源を構成する複数の発光ダイオードから照射される光が反射防止層を形成した伝熱板に照射されるので、光を効率よく伝熱板に照射して伝熱板を加熱し、その熱を基板に伝熱して基板を加熱することができる。

この発明において、上記伝熱板が、該伝熱板の表面に支持ピンを介して基板を載置する載置台である方が好ましい。

このように構成することにより、基板を載置する載置台自体を伝熱板が兼用するので、加熱された伝熱板の熱を効率よく基板に伝熱することができる。

また、この発明において、上記反射防止層は、上記発光ダイオードから照射される光の波長以上の深さを有する凹凸面にて形成されるか、あるいは、上記伝熱板の加熱源と対向する面に成膜される反射防止膜にて形成される。

このように構成することにより、発光ダイオードから照射される光の反射を抑制して伝熱板に光を照射することができる。

また、この発明において、上記伝熱板と基板との間に空気より熱伝導率が高いガスを供給するようにしてもよい。

このように構成することにより、伝熱板と基板との間に空気より熱伝導率が高いガスの層が形成されるので、伝熱板の熱を基板に効率よく伝熱して基板を加熱することができる。

更に、この発明において、上記加熱源と上記伝熱板を基板の表裏面側に配設してもよい。

このように構成することにより、基板の表裏面を同時に加熱することができるので、更に基板を効率よく加熱することができる。

加えて、この発明において、上記加熱源を構成する複数の発光ダイオードを複数に区画された領域に配設すると共に、区画された領域の発光ダイオード群の領域単位毎を制御手段によって制御するようにしてもよい。

このように構成することにより、基板の歪みや反りに応じて加熱温度を制御することができ、あるいは、基板に形成された回路パターンの形状等に応じて加熱温度を制御することができる。

この発明によれば、加熱源を構成する複数の発光ダイオードから照射される光が反射防止層を形成した伝熱板に照射されることで、光を効率よく伝熱板に照射して伝熱板を加熱し、その熱を基板に伝熱して基板を加熱することができる。したがって、光エネルギを効率よく熱エネルギに変換して、短時間で伝熱板を加熱することができるので、基板の熱処理時のみ加熱し、処理しない時間帯の加熱を停止してエネルギの損失を抑制することができる。

この発明に係る熱処理装置を適用した塗布・現像処理装置に露光装置を接続した処理システムの全体を示す概略平面図である。上記処理システムの概略斜視図である。この発明に係る熱処理装置の第１実施形態を示す概略断面図である。この発明における反射防止用凹凸面と光の波長の関係を模式的に示す概略拡大断面図である。この発明における発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える加熱源を示す断面図である。図５のＩ部拡大断面図である。この発明における加熱源を構成するＬＥＤアレイの概略平面図である。上記加熱源の概略平面図である。この発明に係る熱処理装置の第２実施形態を示す概略断面図である。この発明に係る熱処理装置の第３実施形態を示す概略断面図である。この発明に係る熱処理装置の第４実施形態を示す概略断面図である。この発明に係る熱処理装置の第５実施形態を示す概略断面図である。この発明における加熱源の別の実施形態を示す概略平面図である。真空中で波長８８０ｎｍのＬＥＤでシリコンウエハを昇温した状態を示すグラフである。空気中で波長８８０ｎｍのＬＥＤでシリコンウエハを昇温した状態を示すグラフである。

以下、この発明の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。ここでは、この発明に係る熱処理装置を塗布・現像処理装置に露光処理装置を接続した処理システムに適用した場合について説明する。

上記処理システムは、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を複数枚例えば２５枚を密閉収納するキャリア１０を搬出入するためのキャリアステーション１と、このキャリアステーション１から取り出されたウエハＷにレジスト塗布，現像処理等を施す処理部２と、ウエハＷの表面を露光する露光装置４と、処理部２と露光装置４との間に接続されて、ウエハＷの受け渡しを行うインターフェイス部３とを具備している。

キャリアステーション１は、キャリア１０を複数個並べて載置可能な載置部１１と、この載置部１１から見て前方の壁面に設けられる開閉部１２と、開閉部１２を介してキャリア１０からウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。

また、キャリアステーション１の奥側には筐体２０にて周囲を囲まれる処理部２が接続されており、この処理部２にはキャリアステーション１から見て左手手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を配置し、右手に液処理ユニットＵ４，Ｕ５を配置する。棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の間に、各ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３が棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と交互に配列して設けられている。また、主搬送手段Ａ２，Ａ３は、キャリアステーション１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁２１により囲まれる空間内に置かれている。また、キャリアステーション１と処理部２との間、処理部２とインターフェイス部３との間には、各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニット２２が配置されている。

インターフェイス部３は、処理部２と露光装置４との間に前後に設けられる第１の搬送室３Ａ及び第２の搬送室３Ｂにて構成されており、それぞれに第１のウエハ搬送部５Ａ及び第２のウエハ搬送部５Ｂが設けられている。

棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、その組み合わせは、ウエハＷを加熱（ベーク）する、この発明に係る熱処理装置を備える加熱ユニット（ＨＰ）、ウエハＷを冷却する冷却ユニット（ＣＰＬ）等が含まれる。また、液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように、レジストや現像液などの薬液収納部の上に反射防止膜を塗布するボトム反射防止膜塗布ユニット（ＢＣＴ）２３、塗布ユニット（ＣＯＴ）２４、ウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像ユニット（ＤＥＶ）２５等を複数段例えば５段に積層して構成されている。

次に、上記の処理システムにおけるウエハＷの流れについて簡単に説明する。先ず外部からウエハＷの収納されたキャリア１０が載置部１１に載置されると、開閉部１２と共にキャリア１０の蓋体が外されて受け渡し手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニットを介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一つの棚にて、塗布処理の前処理として、反射防止膜の形成や冷却ユニットによる基板の温度調整などが行われる。

その後、主搬送手段Ａ２によりウエハＷは塗布ユニット（ＣＯＴ）２４内に搬入され、ウエハＷの表面にレジスト膜が成膜される。レジスト膜が成膜されたウエハＷは主搬送手段Ａ２により外部に搬出され、加熱ユニットに搬入されて所定の温度で加熱処理がなされる。加熱処理を終えたウエハＷは、冷却ユニットにて冷却された後、棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部３へと搬入され、このインターフェイス部３を介して露光装置４内に搬入される。なお、液浸露光用の保護膜をレジスト膜の上に塗布する場合には、上記冷却ユニットにて冷却された後、処理部２における図示しないユニットにて保護膜用の薬液の塗布が行われる。その後、ウエハＷは露光装置４に搬入されて露光処理が行われる。

露光処理を終えたウエハＷは第２のウエハ搬送部３０Ｂにより露光装置４から取り出され、棚ユニットＵ６の一段をなす加熱ユニット（ＰＥＢ）に搬入されて所定の温度で加熱処理される。その後、ウエハＷは第１のウエハ搬送部３０Ａによって加熱ユニット（ＰＥＢ）から搬出され、主搬送手段Ａ３に受け渡される。そしてこの主搬送手段Ａ３により現像ユニット２５内に搬入される。現像ユニット２５で現像処理された後、ウエハＷは主搬送手段Ａ３により現像ユニット２５から搬出され、主搬送手段Ａ２、受け渡し手段Ａ１を経由して載置部１１上の元のキャリア１０へと戻される。

次に、この発明に係る熱処理装置について、図３ないし図１３を参照して説明する。ここでは、露光処理後のウエハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニットに備えられる熱処理装置を代表して説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態の熱処理装置３０は、図３に示すように、ウエハＷを加熱することができる波長、例えば１００ｎｍ〜１μｍの光を照射する複数の発光ダイオード５３（以下にＬＥＤ５３という）を備える加熱源５０と、この加熱源５０から照射された光により加熱され、その熱をウエハＷに伝達する伝熱板４０と、を具備しており、伝熱板４０の加熱源５０と対向する面（加熱源側面）に、ＬＥＤ５３から照射される光の反射を抑制する後述する反射防止処理が施されている。

この場合、伝熱板４０は、その表面の複数箇所、例えば３箇所（図面では２箇所を示す）にウエハＷを水平状態に支持する支持ピンであるプロキシミティピン４１を介してウエハＷを載置する載置台４２を構成している。図面では誇張して示しているが、載置台４２すなわち伝熱板４０の表面とウエハＷの下面との距離Ｓ１は例えば１００μｍに設定されている。

載置台４２は上端が開口する箱状のケース４３の開口縁部にブラケット４４によって水平状態に設置されている。ケース４３内における載置台４２（伝熱板４０）の下方に光照射による加熱源５０が水平状態に配設されている。この場合、伝熱板４０の下面と加熱源５０との距離Ｓ２は１ｍｍ〜１ｃｍに設定されている。

なお、ケース４３の上方には、載置台４２（伝熱板４０）上のウエハＷを被覆するカバー４５が配設されている。カバー４５は、ケース４３の開口端部に図示しないシール部材を介して当接する側壁部４５ａと、側壁部４５ａの上端から内方側に向かって上り勾配の天板部４５ｂとを有し、天板部４５ｂの中央部に排気口４５ｃが設けられている。排気口４５ｃは図示しない排気管路を介して排気装置に接続されており、加熱処理によって生じた昇華物等が排気口４５ｃ、排気管路を介して外部に排出されるようになっている。このように構成されるカバー４５は、例えば昇降シリンダ等の昇降機構４６によって昇降可能に構成されている。なお、昇降機構４６は制御手段であるコントローラ１００に電気的に接続されており、コントローラ１００からの制御信号に基づいて駆動してカバー４５を昇降移動するようになっている。

上記伝熱板４０は、熱伝導率が高い材質例えばシリコン（熱伝導率：１４８Ｗ／ｍ・Ｋ），炭化シリコン（熱伝導率：２７０Ｗ／ｍ・Ｋ），銅（熱伝導率：３９８Ｗ／ｍ・Ｋ），アルミニウム（熱伝導率：２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）又は窒化アルミニウム（熱伝導率：２８０Ｗ／ｍ・Ｋ）製の厚さが１ｍｍ程度の板部材にて形成されている。

このように形成される伝熱板４０の加熱源側面すなわち加熱源５０と対向する裏面には、ＬＥＤ５３から照射される光の反射を抑制する反射防止層が形成されている。この場合、図４に示すように、伝熱板４０の裏面に、ＬＥＤ５３から照射される光Ｂの波長Ｌ以上の深さＨを有する凹凸面４７の処理を施すことによって反射防止層が形成される。例えば、光Ｂの波長Ｌを８８０ｎｍとした場合、凹凸面４７の深さＨは１μｍとする。

このように伝熱板４０の裏面に凹凸面４７からなる反射防止層（凹凸面４７）を形成することにより、ＬＥＤ５３から伝熱板４０に照射される光Ｂの反射を抑制することができる。例えば、ＬＥＤ５３から照射される光Ｂの波長Ｌが８８０ｎｍに対して反射率約３０％のシリコンにおいてＬＥＤ５３から伝熱板４０に照射される光Ｂの反射を抑制することができる。また、波長Ｌが８８０ｎｍに対して反射率約９０％の銅や反射率約７０％のアルミニウム又は反射率約７０％以下の窒化アルミニウムにおいてもＬＥＤ５３から伝熱板４０に照射される光Ｂの反射を抑制することができる。

一方、上記加熱源５０は、図５ないし図８に示すように、同一平面上に配列される複数のＬＥＤ５３と、ＬＥＤ５３への給電制御を行う制御電源５４を具備する。この場合、ＬＥＤ５３は、ウエハＷを加熱することができる波長、例えば１００ｎｍ〜１μｍの波長を出力するものであればよい。

光照射加熱源５５は、図５ないし図８に示すように、絶縁性を有する高熱伝導性材料、典型的にはＡｌＮセラミックスからなる支持体５６ａと、支持体５６ａに電極５６ｂを介して支持された多数のＬＥＤ５３と、支持体５６ａの裏面側に接合された高熱伝導性材料である銅または銅合金製の熱拡散部材５６ｃとで構成された複数のＬＥＤアレイ５６を具備している。支持体５６ａには例えば銅に金メッキした導電性の高い電極５６ｂがパターン形成されており、電極５６ｂにＬＥＤ５３が導電性で高熱伝導性の接合材５７ａにより接合されている。また、支持体５６ａと熱拡散部材５６ｃとは高熱伝導性の接合材５７ｂにより接合される。高熱伝導性の接合材５７ａ，５７ｂとしては、信頼性の高いハンダや、より熱伝導率の高い銀ペーストを用いることが好ましい。

ＬＥＤアレイ５６の裏面側の熱拡散部材５６ｃと冷却部材５６ｄとは、これらの間に高熱伝導性の接合材５７ｃが介在された状態でねじ止めされている。接合材５７ｃとしては、シリコングリースを好適に用いることができる。

このような構成により、ＬＥＤ５３で発生した熱を、高熱伝導性の接合材５７ａ、電極５６ｂ、支持体５６ａ、高熱伝導性の接合材５７ｂ、熱拡散部材５６ｃ、高熱伝導性の接合材５７ｃという熱伝導性の良好な経路を通って冷却部材４に極めて効果的に逃がすことができる。

一つのＬＥＤ５３と隣接するＬＥＤ５３の電極５６ｂとの間はワイヤ５６ｅにて接続されている。また、支持体５６ａの表面の電極５６ｂが設けられていない部分には例えばＴｉＯ_２を含有する反射層５６ｆが設けられており、ＬＥＤ５３から支持体５６ａ側に射出された光を反射させて有効に取り出すことができるようになっている。反射層５６ｆの反射率は０．８以上であることが好ましい。

隣接するＬＥＤアレイ５６の間には、例えばＣｕ板に金メッキを施した反射板５８が設けられており、これによりＬＥＤアレイ５６の全周が反射板５８に囲まれた状態となっている。

個々のＬＥＤ５３は例えば透明樹脂からなるレンズ層５６ｇで覆われている。レンズ層５６ｇはＬＥＤ５３から射出する光を取り出す機能を有するものであり、ＬＥＤ５３の側面からの光も取り出すことができる。このレンズ層５６ｇの形状はレンズ機能を有すれば特に限定されるものではないが、製造の容易性および効率を考慮すると、略半球状が好ましい。このレンズ層５６ｇは、屈折率の高いＬＥＤ５３と屈折率が１の空気との間の屈折率を有しており、ＬＥＤ５３から空気中に光が直接射出されることによる全反射を緩和するために設けられる。

支持体５６ａと光透過部材５９との間の空間は真空引きされており、光透過部材５９の両側（上面と下面）が真空状態となる。したがって、光透過部材５９が大気状態と真空状態との仕切りとして機能する場合よりも薄く構成することができる。

冷却部材５６ｄの上方には、ＬＥＤ５３への給電制御を行うための制御電源５４が設けられており、制御電源５４は制御手段であるコントローラ１００に電気的に接続されており、ＬＥＤ５３への給電を制御するようになっている。例えば、コントローラ１００による制御によってＬＥＤ５３の印加電流を３００ｍＡ〜４００ｍＡに設定することができる。

ＬＥＤアレイ５６は図７に示すように六角状をなし、その３辺に反射板５８が設けられている。そして、複数のＬＥＤアレイ５６が例えば図８に示すように隙間無く配置される。このとき、一つのＬＥＤアレイ５６の反射板５８が設けられていない辺に、隣接するＬＥＤアレイ５６の反射板５８が設けられている辺が来るようにして全てのＬＥＤアレイ５６が反射板５８に囲まれた状態となるようにされる。これにより、反射板５８が重なることがなく、ＬＥＤアレイ５６の配置個数を最大にすることができる。

一つのＬＥＤアレイ５６には、１０００〜２０００個程度のＬＥＤ５３が搭載される。ＬＥＤ５３としては、射出される光の波長が近紫外光〜近赤外光の範囲、例えば１００ｎｍ〜１．０μｍの範囲のものが用いられる。このような１００ｎｍ〜１．０μｍの範囲の光を射出する材料としてはＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等をベースとした化合物半導体が例示される。この中では、特に加熱対象として用いられるシリコン製又は炭化シリコン製の伝熱板４０に対する吸収率の高い４５０〜２００ｎｍ付近の放射波長を有するＧａＡｓ系の材料からなるものが好ましい。

上記のように構成される第１実施形態では、熱処理装置３０にウエハＷが搬送される直前に制御電源５４を駆動することによって加熱源５０のＬＥＤ５３から照射される光Ｂが伝熱板４０の下面の反射防止層を形成する凹凸面４７に照射され、照射された光Ｂは凹凸面４７によって反射が阻止されて伝熱板４０に吸収されて熱エネルギに変換し、伝熱板４０を１０秒程度で設定温度例えば１１０℃に昇温する。

図示しない搬送手段によって熱処理装置３０内に搬入されたウエハＷは、上昇したカバー４５の下方から載置台４２の上方に移動された状態で、図示しない受渡しピンの昇降動作によって載置台４２（伝熱板４０）表面のプロキシミティピン４１にて支持される。その後カバー４５が下降して、加熱時間を６０秒とすることによってウエハＷの加熱処理（ＰＥＢ処理）を行う。

加熱処理（ＰＥＢ処理）されたウエハＷは、図示しない受渡しピンの上昇動作によって載置台４２の上方に移動され、第１のウエハ搬送部（図示せず）に受け渡されて、熱処理装置３０から搬出され、主搬送手段Ａ３に受け渡される。そしてこの主搬送手段Ａ３により現像ユニット２５内に搬入される。現像ユニット２５で現像処理された後、ウエハＷは主搬送手段Ａ３により現像ユニット２５から搬出され、主搬送手段Ａ２、受け渡し手段Ａ１を経由して載置部１１上の元のキャリア１０へと戻される。

上記のように構成される第１実施形態によれば、加熱源５０を構成する複数のＬＥＤ５３から照射される光が反射防止層を形成する凹凸面４７を有する伝熱板４０に照射されることで、光を効率よく伝熱板４０に照射して伝熱板４０を加熱し、その熱をウエハＷに伝熱して効率的な加熱処理（ＰＥＢ処理）を行うことができる。したがって、光エネルギを効率よく熱エネルギに変換して、短時間で伝熱板４０を加熱することができるので、ウエハＷの熱処理時のみ加熱し、処理しない時間帯の加熱を停止してエネルギの損失を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の熱処理装置３０Ａは、図９に示すように、伝熱板４０Ａを、下面に例えば凹凸面４７にて形成される反射防止層を有する伝熱板本体４８と、この伝熱板本体４８のウエハ側面に例えば接着或いは蒸着等によって接合される伝熱表層板４９とで構成した場合である。この場合、伝熱板本体４８は、第１実施形態の伝熱板４０と同様に熱伝導率の高い材質、例えばシリコン製板部材又は炭化シリコン製板部材にて形成されている。また、伝熱表層板４９は、伝熱板本体４８と同等以上の熱伝導率が高い材質、例えば銅（熱伝導率：３９８Ｗ／ｍ・Ｋ），アルミニウム（熱伝導率：２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）又は窒化アルミニウム（熱伝導率：２８０Ｗ／ｍ・Ｋ）製板部材のいずれかで形成されている。

なおこの場合、伝熱板本体４８と伝熱表層板４９の厚さはそれぞれ０．５ｍｍに形成されており、伝熱板本体４８と伝熱表層板４９を接合した伝熱板４０Ａの厚さは、第１実施形態の伝熱板４０と同様に１ｍｍに形成されている。

なお、第２実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

上記のように構成される第２実施形態によれば、加熱源５０を構成する複数のＬＥＤ５３から照射される光が反射防止層を形成する凹凸面４７を有する伝熱板本体４８に照射されることで、光を効率よく伝熱板本体４８に照射して伝熱板本体４８を加熱し、その熱が伝熱表層板４９に伝熱されて伝熱表層板４９を加熱し、その熱がウエハＷに伝熱して効率的な加熱処理を行うことができる。したがって、光エネルギを効率よく熱エネルギに変換して、短時間で伝熱板４０を加熱することができるので、ウエハＷの熱処理時のみ加熱し、処理しない時間帯の加熱を停止してエネルギの損失を抑制することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の熱処理装置３０Ｂは、図１０に示すように、伝熱板４０の加熱源側面（下面）に施される反射防止層を、伝熱板４０の加熱源側面（下面）に成膜される反射防止膜４７Ａにて形成した場合である。この場合、反射防止膜４７Ａの成膜方法としては、例えば、熱酸化で表面を酸化する、スパッタ法でＴｉＮ，Ｔｉ，Ｗ，ＴｉＷ等を成膜、蒸着で誘電体多層膜を成膜、あるいは色素含有の有機膜を塗布法で成膜する方法等がある。

なお、第３実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

上記のように構成される第３実施形態によれば、加熱源５０を構成する複数のＬＥＤ５３から照射される光が反射防止層を形成する反射防止膜４７Ａを有する伝熱板４０に照射されることで、光を効率よく伝熱板４０に照射して伝熱板４０を加熱し、その熱がウエハＷに伝熱して効率的な加熱処理を行うことができる。したがって、光エネルギを効率よく熱エネルギに変換して、短時間で伝熱板４０を加熱することができるので、ウエハＷの熱処理時のみ加熱し、処理しない時間帯の加熱を停止してエネルギの損失を抑制することができる。

なお、上記説明では、伝熱板４０の加熱源側面（下面）に反射防止膜４７Ａを成膜して反射防止層を形成したが、第２実施形態の伝熱板本体４８の加熱源側面（下面）に反射防止膜４７Ａを成膜して反射防止層を形成してもよい。

＜第４実施形態＞
第４実施形態の熱処理装置３０Ｃは、図１１に示すように、伝熱板４０とウエハＷとの間Ｓ１に空気（熱伝導率：０．０２３Ｗ／ｍ・Ｋ）より熱伝導率が高いガス例えばヘリウムガス（熱伝導率：０．１４Ｗ／ｍ・Ｋ）を供給（充填）して、伝熱板４０からのウエハＷへの伝熱を更に効率よく行えるようにした場合である。この場合、カバー４５の側壁部４５ａにおける載置台４２（伝熱板４０）の上面の上方近傍部位にガス供給口６０が設けられており、このガス供給口６０に一端が接続するガス供給管６１の他端をガス供給源であるヘリウムガスボンベ６２に接続し、ガス供給管６１に流量調整可能な開閉弁６３が介設されて、ヘリウムガス供給機構６４が形成されている。この場合、カバー４５の側壁部４５ａにおけるガス供給口６０の上方近傍部位には、ガス供給口６０から供給されたヘリウムガスを載置台４２（伝熱板４０）とウエハＷの間に案内する整流板６５が取り付けられている。

なお、開閉弁６３は制御手段であるコントローラ１００に電気的に接続されており、コントローラ１００からの制御信号に基づいて流量調整及び開閉制御されるようになっている。なお、少なくともガス供給管６１のガス供給口６０との接続部は、カバー４５の昇降移動に追従可能にフレキシブルに形成されている。

なお、第４実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

上記のように構成される第４実施形態によれば、加熱源５０を構成する複数のＬＥＤ５３から照射される光によって加熱された伝熱板４０の熱を、空気より熱伝導率が高いガス例えばヘリウムガスの層を介してウエハＷに伝熱して効率的な加熱処理を行うことができる。したがって、光エネルギを効率よく熱エネルギに変換して、短時間で伝熱板４０を加熱し、伝熱板４０の熱を効率よくウエハＷに伝熱して加熱することができるので、ウエハＷの熱処理時のみ加熱し、処理しない時間帯の加熱を停止してエネルギの損失を抑制することができる。

＜第５実施形態＞
第５実施形態の熱処理装置３０Ｄは、図１２に示すように、載置台４２（伝熱板４０）にて支持されたウエハＷの上方側面を、第２の熱処理機構５１によって加熱するようにした場合である。この場合、第２の熱処理機構５１は、第１実施形態の熱処理装置３０と同様の構造を有しており、ウエハＷを加熱することができる波長の光を照射する複数のＬＥＤ５３を備える加熱源５０と、この加熱源５０から照射された光により加熱され、その熱をウエハＷに伝達する伝熱板４０と、を具備しており、伝熱板４０の加熱源側面に、ＬＥＤ５３から照射される光の反射を抑制する反射防止処理例えば凹凸面４７が施されている。

上記のように構成される第２の熱処理機構５１は、ケース４３に設置された載置台４２（伝熱板４０）の上方を覆う箱状のカバー４５Ａに取り付けられている。すなわち、伝熱板４０はカバー４５Ａの対向する側壁部４５ａにブラケット４４を介して横設され、加熱源５０はカバー４５Ａの天板部４５ｂの下面に装着されている。なお、カバー４５の天板部４５ｂには排気口４５ｃが設けられており、排気口４５ｃには排気管路５２が接続されている。また、カバー４５Ａは、第１実施形態のカバー４５と同様に例えば昇降シリンダ等の昇降機構４６によって昇降可能に構成されている。

なお、第５実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。なお、第５実施形態において、伝熱板４０は必ずしも上記構造である必要はなく、第２実施形態と同様に、伝熱板本体４８と伝熱表層板４９とからなる伝熱板４０Ａであってもよく、また、反射防止層を、第３実施形態と同様な反射防止膜４７Ａにて形成してもよい。更には、第５実施形態において、第４実施形態と同様に、伝熱板４０とウエハＷとの間にヘリウムガスを供給（充填）することも可能である。

上記のように構成される第５実施形態によれば、加熱源５０を構成する複数のＬＥＤ５３から照射される光が反射防止層を形成する凹凸面４７を有する伝熱板４０に照射されることで、光を効率よく伝熱板４０に照射して伝熱板４０を加熱し、その熱をウエハＷの下面側に伝熱する一方、第２の熱処理機構５１の加熱源５０のＬＥＤ５３から照射される光が反射防止層を形成する凹凸面４７を有する伝熱板４０に照射されることで、光を効率よく伝熱板４０に照射して伝熱板４０を加熱し、その熱をウエハＷの上面側に伝熱することができる。したがって、更に光エネルギを効率よく熱エネルギに変換して、短時間で伝熱板４０を加熱し、ウエハＷを挟んで対向する伝熱板４０からウエハＷの表裏面を加熱することができるので、ウエハＷの熱処理時のみ加熱し、処理しない時間帯の加熱を停止してエネルギの損失を抑制することができる。

＜第６実施形態＞
第６実施形態の熱処理装置３０Ｅは、図１３に示すように、加熱源５０Ａを構成する複数のＬＥＤ５３を複数例えば７に区画された領域Ｚ０，Ｚ１〜Ｚ６に配設すると共に、区画された領域Ｚ０，Ｚ１〜Ｚ６のＬＥＤ５３群の領域単位毎を制御手段であるコントローラ１００によって制御可能に形成した場合である。この場合、区画される領域のうちのＺ０は円形状の加熱源５０Ａの中心部に設けられ、残りの６つの領域Ｚ１〜Ｚ６は、第１領域Ｚ０の外周側に６等分されている。上記のように区画された領域Ｚ０，Ｚ１〜Ｚ６のＬＥＤ５３群は、夫々コントローラ１００に電気的に接続されており、各領域Ｚ０，Ｚ１〜Ｚ６のＬＥＤ５３群はコントローラ１００からの制御信号に基づいて制御されて、領域Ｚ０，Ｚ１〜Ｚ６毎に異なる温度に設定可能に構成されている。

上記のように構成される加熱源５０Ａを、第１〜第５実施形態の加熱源に用いることにより、例えばウエハＷに反りがある場合や異なる回路パターンが形成されている場合において加熱温度を制御して温度分布の均一化を図ることができる。

なお、第６実施形態において、加熱源５０Ａに形成される複数の領域は上記７つに限定されるものではなく、目的に応じて領域の数や面積すなわちＬＥＤ５３の数を変更するなどしてもよい。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態では、半導体ウエハの露光後の加熱処理について説明したが、この発明に係る熱処理装置は、露光後の加熱処理以外のレジスト塗布後の加熱処理や現像処理後の加熱処理にも適用できる。

また、この発明に係る熱処理装置は、フラット・パネル・ディスプレー基板（ＦＰＤ基板）の加熱処理にも適用できることは勿論である。

Ｗ半導体ウエハ（基板）
３０，３０Ａ〜３０Ｇ熱処理装置
４０伝熱板
４１プロキシミティピン（支持ピン）
４２載置台
４７反射防止用凹凸面（反射防止層）
４７Ａ反射防止膜（反射防止層）
５０加熱源
５１第２の熱処理機構
５３ＬＥＤ（発光ダイオード）
５６ＬＥＤアレイ
６０ガス供給口
６２ヘリウムガスボンベ（ヘリウムガス供給源）
６４ヘリウムガス供給機構
１００コントローラ（制御手段）
Ｚ０，Ｚ１〜Ｚ６ＬＥＤ群の区画領域

Claims

基板を加熱することができる波長の光を照射する複数の発光ダイオードを備える加熱源と、
上記加熱源から照射された光により加熱され、その熱を基板に伝達する伝熱板と、を備え、
上記伝熱板の上記加熱源と対向する面に、上記発光ダイオードから照射される光の反射を抑制する反射防止層を形成し、
上記伝熱板が、反射防止層を形成した伝熱板本体と、該伝熱板本体の基板側面に接合される伝熱表層板からなり、
上記伝熱板本体が、シリコン製板部材又は炭化シリコン製板部材であり、上記伝熱表層板が、銅製板部材，アルミニウム製板部材又は窒化アルミニウム製板部材のいずれかである、
ことを特徴とする熱処理装置。
請求項１に記載の熱処理装置において、
上記伝熱板が、該伝熱板の表面に支持ピンを介して基板を載置する載置台である、ことを特徴とする熱処理装置。
請求項１又は２に記載の熱処理装置において、
上記反射防止層は、上記発光ダイオードから照射される光の波長以上の深さを有する凹凸面にて形成されている、ことを特徴とする熱処理装置。
請求項１又は２に記載の熱処理装置において、
上記反射防止層は、上記伝熱板の上記加熱源と対向する面に成膜される反射防止膜にて形成されている、ことを特徴とする熱処理装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の熱処理装置において、
上記伝熱板と基板との間に空気より熱伝導率が高いガスを供給する、ことを特徴とする熱処理装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の熱処理装置において、
上記加熱源と上記伝熱板を基板の表裏面側に配設してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
請求項１ないし６のいずれかに記載の熱処理装置において、
上記加熱源を構成する複数の発光ダイオードを複数に区画された領域に配設すると共に、区画された領域の発光ダイオード群の領域単位毎を制御手段によって制御可能に形成してなる、ことを特徴とする熱処理装置。