JP6313253B2 - 熱処理装置、熱処理方法及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板を熱処理する熱処理装置、熱処理方法及びコンピュータ記憶媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば基板としての半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）表面の被処理膜上に塗布液を供給して反射防止膜やレジスト膜を形成する塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理、ウェハを加熱する熱処理、などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。そして、レジストパターンをマスクとしてエッチング処理を行うことで、被処理膜に所定のパターンが転写される。

ところで、ウェハ上に反射防止膜を形成した後は、当該反射防止膜上にレジスト膜が形成される前に、２段階に分けて熱処理が行われる。具体的には、反射防止膜から溶剤を蒸発させるために熱処理が行われ、次いで、より高い温度で熱処理することで反射防止膜の硬化処理が行われる（特許文献１）。

特許文献１における熱処理では、処理容器内の上下に熱板が設けられた熱処理装置が用いられる。そして、例えばウェハの下方に位置する熱板にウェハを近接させて溶剤を蒸発除去し、次いで、ウェハの上方に位置するより高温の熱板にウェハを近接させて、高温でウェハを加熱する。

特開２０００−９１２１８号公報

ところで、近年の半導体デバイスのさらなる高集積化に伴うレジストパターンの微細化により、熱処理においては高い精度での温度管理が必要とされるようになってきた。しかしながら、特許文献１に開示される方法では、所望の精度でウェハの温度調整を行うことが困難であった。これは、ウェハの温度が、熱板の温度や熱板との距離だけ決まるものでなく、例えば処理容器内の温度や処理容器内の気流といった、ウェハの周囲環境の影響を受けて変動することが原因である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、熱処理における基板の温度調整を、高い精度で行うことを目的としている。

前記の目的を達成するため、本発明は、処理容器内で基板の熱処理を行う熱処理装置であって、前記処理容器内に配置された熱板と、前記基板を支持した状態で、当該基板を前記熱板に対して昇降させる支持ピンと、前記処理容器内を排気する排気機構と、前記排気機構による排気流量を計測する流量計測機構と、前記処理容器内の雰囲気温度を計測する温度計測機構と、前記基板の温度が目標温度となるように、予め求められた前記基板の前記熱板からの距離と当該基板の温度との相関関係に基づいて、前記支持ピンを昇降させる制御部と、を有し、さらに前記制御部は、前記流量計測機構の計測値、及び前記温度計測機構の計測値に基づいて、前記支持ピンの高さ方向の位置を補正するように構成され、前記支持ピンの高さ方向の位置の補正は、予め求められた前記排気流量の変化と前記基板の温度変化との相関関係及び予め求められた前記雰囲気温度の変化と前記基板の温度変化との相関関係の双方に基づいて、前記目標温度を補正することにより行われることを特徴としている。

本発明によれば、予め求められた支持ピンの高さ方向の位置と基板の温度との相関関係に基づいて制御部により支持ピンの高さ方向の位置を調整すると共に、流量計測機構の計測値及び温度計測機構の計測値の双方に基づいて、支持ピンの高さ方向の位置を補正するので、所望の精度でウェハの熱処理を行うことができる。

前記処理容器内のガス濃度を計測するガス濃度計測機構をさらに有し、前記制御部は、前記ガス濃度計測機構の計測値が所定の値を下回ったときに、前記基板を前記熱板に対して近づけるように、前記支持ピンを移動させてもよい。

別な観点による本発明は、処理容器内に配置された熱板と、基板を支持した状態で、当該基板を前記熱板に対して昇降させる支持ピンと、前記処理容器内を排気する排気機構を備えた熱処理装置を用いた熱処理方法であって、前記基板の温度が所定の目標温度になるように、予め求められた前記基板の前記熱板からの距離と当該基板の温度との相関関係に基づいて、前記支持ピンを昇降させると共に、排気機構による排気流量及び処理容器内の雰囲気温度に基づいて、前記支持ピンの高さ方向の位置を補正し、前記支持ピンの高さ方向の位置の補正は、予め求められた前記排気流量の変化と前記基板の温度変化との相関関係及び予め求められた前記雰囲気温度の変化と前記基板の温度変化との相関関係の双方に基づいて、前記目標温度を補正することにより行われることを特徴としている。

前記処理容器内のガス濃度を計測し、当該ガス濃度が所定の値を下回ったときに、前記基板を前記熱板に対して近づけるように、前記支持ピンの高さ方向の位置を調整してもよい。

別な観点による本発明によれば、前記熱処理方法を熱処理装置によって実行させるように、当該熱処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

本発明によれば、熱処理における基板の温度調整を、高い精度で行うことができる。

本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す正面図である。 本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す背面図である。 熱処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 熱処理装置の構成の概略を示す横断面図である。 支持ピンの高さ方向の位置とウェハの温度との相関関係を示すグラフである。 排気流量の変化とウェハの温度との相関関係を示すグラフである。 雰囲気温度の変化とウェハの温度との相関関係を示すグラフである。 熱処理装置でウェハの熱処理を行う様子を示す縦断面の説明図である。 熱処理装置でウェハの熱処理において支持ピンの位置を補正した状態を示す縦断面の説明図である。 熱処理におけるウェハの熱履歴を示すグラフである。 熱処理における支持ピンの動作パターンを示すグラフである

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる熱処理装置を備えた基板処理システム１の構成の概略を示す説明図である。図２及び図３は、各々基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す、正面図と背面図である。なお、本実施の形態では、基板処理システム１がウェハＷに対してフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理システムである場合を例にして説明する。

基板処理システム１は、図１に示すように複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。

カセットステーション１０には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。

処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。

例えば第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下からこの順に配置されている。

例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。

これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３では、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。

例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置４０や、レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。これら熱処理装置４０、アドヒージョン装置４１、周辺露光装置４２の数や配置についても、任意に選択できる。

例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。

図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有する、ウェハ搬送装置７０が複数配置されている。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。

また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。

シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。

図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。

インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１１０と受け渡し装置１１１が設けられている。ウェハ搬送装置１１０は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１１０は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１１１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。

次に、上述した熱処理装置４０の構成について説明する。図４は、熱処理装置４０の構成の概略を示す横断面図であり、図５は、熱処理装置４０の構成の概略を示す縦断面図である。

例えば熱処理装置４０は、筐体１５０と、ウェハＷを載置して温度調節する温度調節板１５１と、ウェハＷを載置して加熱する熱板１５２が設けられている。温度調節板１５１と熱板１５２は、筐体１５０の内側に、例えば図４のＹ方向に沿って並んで設けられている。筐体１５０は、温度調節板１５１側の天井部が全面にわたって開口しており、熱板１５２側のみが天井を有する容器状に形成されている。換言すれば、熱板１５２は、処理容器としての筐体１５０内に配置されている。筐体１５０の温度調節板１５１と熱板１５２との間には温度調節板１５１が通過する搬送口１５０ａが形成されている。搬送口１５０ａには図示しないシャッタが設けられており、シャッタを閉止することで、熱板１５２の周囲に閉鎖された処理空間Ａを形成できる。

熱板１５２は、厚みのある略円盤形状を有している。熱板１５２は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する図示しない吸引口が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷを熱板１５２上に吸着保持できる。

熱板１５２の内部には、図５に示すように、熱板１５２を加熱する加熱機構１５３が設けられている。加熱機構１５３としては、例えば電気ヒータなどが用いられ、後述する制御部３００により加熱機構１５３への電力の供給量を制御することにより、熱板１５２を所定の設定温度に制御することができる。

熱板１５２には、上下方向に貫通する複数の貫通孔１５４が形成されている。貫通孔１５４には、支持ピン１５５が設けられている。支持ピン１５５は、昇降駆動機構１５６によって支持されており、昇降自在となっている。支持ピン１５５は、貫通孔１５４内を挿通して熱板１５２の上面に突出し、ウェハＷを支持した状態で、ウェハＷを熱板１５２に対して相対的に昇降できる。昇降駆動機構１５６としては、例えばステッピングモータなどが用いられ、制御部３００からの制御信号に基づいて、支持ピン１５５の高さ方向の位置を任意に設定できる。

熱板１５２には、当該熱板１５２の外周部を保持する環状の保持部材１５７が設けられている。保持部材１５７には、当該保持部材１５７の外周を囲み、支持ピン１５５を収容する筒状のサポートリング１５８が設けられている。

温度調節板１５１は、図４に示すように略方形の平板形状を有し、熱板１５２側の端面が円弧状に湾曲している。温度調節板１５１には、Ｙ方向に沿った２本のスリット１６０が形成されており、温度調節板１５１が、支持ピン１５５及び温度調節板１５１の下方に設けられた支持ピン１６１と干渉するのを防止できる。支持ピン１６１は、シリンダなどの昇降駆動機構１６２によって上下動できる。また、温度調節板１５１には、例えばペルチェ素子などの温度調節部材（図示せず）が内蔵されている。

温度調節板１５１は、図４に示すように支持アーム１７０に支持されている。支持アーム１７０には、駆動部１７１が取り付けられている。駆動部１７１は、Ｙ方向に延伸するレール１７２に取り付けられている。レール１７２は、温度調節板１５１の下方から搬送口１５０ａの下方近傍まで延伸している。この駆動部１７１により、温度調節板１５１は、レール１７２に沿って熱板１５２の上方まで移動可能になっている。このような構成により、温度調節板１５１は、熱板１５２との間でウェハＷの受け渡しを行う搬送機構としても機能する。

筐体１５０における熱板１５２の上方には、処理空間Ａ内の雰囲気を排気する排気機構１８０に接続された排気管１８１が連通して設けられている。排気管１８１には、排気機構１８０による排気流量を計測する流量計測機構１８２と、排気温度を計測する温度計測機構１８３と、排気機構１８０による排気流量を調整する流量調整弁１８４が設けられている。また、排気管１８１には、当該排気管１８１内を流れる排気に含まれる所定のガスの濃度を計測するガス濃度計１８５が設けられている。なお、本実施の形態における所定のガスとは、例えば反射防止膜に含有された溶剤の蒸気である。

以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部３００が設けられている。制御部３００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１におけるウェハＷの熱処理や塗布処理といった各種処理を制御するプログラムが格納されている。

次に、熱処理を実現させるためのプログラムについて説明する。制御部３００には、図６、図７、図８に示すような、予め求められた所定の相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）、ｆ（Ｑ）、ｆ（Ｔ_Ｅ）が、プログラムとして格納されている。図６に示す相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）は、ウェハＷと熱板１５２との距離、即ち支持ピン１５５の高さ方向の位置Ｌと、位置ＬにおけるウェハＷの温度Ｔ_ｗとの相関関係である。図６の横軸はウェハＷの温度Ｔ_ｗであり、縦軸は、支持ピン１５５の高さ方向の位置Ｌである。

この相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）は、例えば内部に熱電対を備えた測定用ウェハを熱処理装置４０の支持ピン１５５上に載置して加熱する予備試験により、予め求められる。具体的には、ウェハＷを目標温度Ｔ_ｃで熱処理する場合と同様に熱板１５２の温度を設定した状態で、支持ピン１５５の位置Ｌを変更し、各位置ＬでウェハＷの熱処理を行う場合と同じ時間経過したときにウェハＷが到達する温度Ｔ_ｗを求める。そして、各位置Ｌに対して到達した温度Ｔ_ｗをプロットすることで、図６のような相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）が求められる。

図７に示す相関関係ｆ（Ｑ）は、排気管１８１の排気流量Ｑの変化ΔＱと、当該排気流量Ｑの変化ΔＱに伴い変化するウェハＷの温度Ｔ_ｃ１との相関関係である。図７の横軸は排気流量Ｑの変化ΔＱ、縦軸は温度Ｔ_ｃ１である。なお、排気流量Ｑの変化ΔＱとは、例えば相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）を求めるための上記予備試験の際の排気流量Ｑ_ｃと、流量計測機構１８２で計測される実際の排気流量Ｑとの差分である。つまり、上述の相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）を求める際には、排気流量ＱがＱ_ｃと一致するように条件設定されている。

そして、相関関係ｆ（Ｑ）を求めるにあたっては、ウェハＷを目標温度Ｔ_ｃに到達させるべく所定の温度に加熱された熱板１５２上にウェハＷを載置した状態で、排気流量ＱをΔＱずつ変化させ、各変化ΔＱごとにウェハＷの到達温度Ｔ_ｗを求める。そして、各変化ΔＱごとに目標温度Ｔ_ｃとウェハＷの到達温度Ｔ_ｗとの差分である温度Ｔ_ｃ１を算出し、この温度Ｔ_ｃ１と変化ΔＱをそれぞれプロットすることで、図７のような相関関係ｆ（Ｑ）が求められる。

図８に示す相関関係ｆ（Ｔ_Ｅ）は、処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_Ｅの変化ΔＴ_Ｅと、当該温度Ｔ_Ｅの変化ΔＴ_Ｅに伴い変化するウェハＷの温度Ｔ_ｃ２との相関関係である。図８の横軸は温度Ｔ_Ｅの変化ΔＴ_Ｅ、縦軸は温度Ｔ_ｃ２である。なお、処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_Ｅの変化ΔＴ_Ｅとは、例えば相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）を求めるための上記予備試験の際の雰囲気の温度Ｔ_Ｅｃと、温度計測機構１８３で計測される実際の温度Ｔ_Ｅとの差分である。つまり、上述の相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）を求める際には、温度Ｔ_ＥがＴ_Ｅｃと一致するように条件設定されている。なお、本実施の形態では、排気を温度計測機構１８３により計測することで処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_Ｅを求めているが、温度計測機構１８３の配置は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、例えば処理空間Ａ内、即ち筐体１５０の内部に設置されていてもよい。

相関関係ｆ（Ｔ_Ｅ）を求めるにあたっては、ウェハＷを目標温度Ｔ_ｃに到達させるべく所定の温度に加熱された熱板１５２上にウェハＷを載置した状態で、処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_ＥをΔＴ_Ｅずつ変化させ、各変化ΔＴ_ＥごとにウェハＷの到達温度Ｔ_ｗを求める。雰囲気の温度Ｔ_Ｅは、温度計測機構１８３での計測値である。そして、各変化ΔＴ_Ｅごとに目標温度Ｔ_ｃとウェハＷの到達温度Ｔ_ｗとの差分である温度Ｔ_ｃ２を算出し、この温度Ｔ_ｃ２と変化ΔＴ_Ｅをそれぞれプロットすることで、相関関係ｆ（Ｔ_Ｅ）が求められる。なお、処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_Ｅは、例えば搬送口１５０ａに設けられたシャッタ（図示せず）の開度を調整するなどして変化させることができる。

なお、上記のプログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部３００にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成された基板処理システム１で行われるウェハ処理について説明する。先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、基板処理システム１のカセットステーション１０に搬入され、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次処理ステーション１１の受け渡し装置５３に搬送される。

次にウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され温度調節処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送されて熱処理される。

熱処理装置４０に搬送されたウェハＷは、温度調節板１５１により熱板１５２上の支持ピン１５５に受け渡される。次いで、図示しないシャッタにより搬送口１５０ａを閉じることで、ウェハＷの周囲に処理空間Ａが形成される。次いで、制御部３００では、ウェハＷを目標温度Ｔ_ｃで熱処理するべく、相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）に基づいてウェハＷと熱板１５２との距離、即ち支持ピン１５５の高さ方向の位置Ｌを調整する。なお、本実施の形態では、例えば先ず９０℃で加熱するいわゆる中間熱処理を行った後に、２７０℃で加熱するように、目標温度Ｔ_ｃが設定されている。この際、熱板１５２の設定温度は、相関関係ｆ（Ｔ_Ｅ）を求めたときと同じ温度で一定に保たれる。

したがって、先ず制御部３００では、相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）に基づいて、ウェハＷの温度が９０℃となる支持ピン１５５の位置Ｌ_１及び２７０℃となる位置Ｌ_２が算出される。次いで、制御部３００からの信号に基づいて、図９に示すように支持ピン１５５の位置がＬ_１となるように、昇降駆動機構１５６が制御される。そしてウェハＷは、位置Ｌ_１において、９０℃で所定の時間熱処理される。

また、位置Ｌ_１での熱処理と並行して、制御部３００では流量計測機構１８２と温度計測機構１８３の計測値を監視し、排気流量Ｑの変化ΔＱと、処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_Ｅの変化ΔＴ_Ｅを求める。そして、制御部３００では、排気流量Ｑの変化ΔＱと相関関係ｆ（Ｑ）に基づき、ΔＱに起因して変化するウェハＷの温度Ｔ_ｃ１を、処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_Ｅの変化ΔＴ_Ｅと相関関係ｆ（Ｔ_Ｅ）に基づき、ΔＴ_Ｅに起因して変化するウェハＷの温度Ｔ_ｃ２を、それぞれ算出する。

次いで、制御部３００では、温度Ｔ_ｃ１と温度Ｔ_ｃ２に基づいて、到達温度Ｔ_ｗが目標温度Ｔ_ｃと一致するように、目標温度Ｔ_ｃを補正する。具体的には、補正後の新たな目標温度Ｔ_ａを、下記の式（１）より求める。
Ｔ_ａ＝Ｔ_ｃ−Ｔ_ｃ１−Ｔ_ｃ２ ・・・（１）

より具体的には、例えば目標温度Ｔ_ｃが９０℃であり、温度Ｔ_ｃ１が−０．５℃、即ち、排気流量Ｑの変化ΔＱによりウェハＷの到達温度Ｔ_ｗが目標温度Ｔ_ｃよりも０．５℃低くなり、温度Ｔ_ｃ２が−０．３℃である場合、支持ピン１５５の位置をＬ_１に維持した状態では到達温度Ｔ_ｗは、目標温度Ｔ_ｃよりもＴ_ｃ１とＴ_ｃ１の分低い、８９．２℃（＝９０℃−０．５℃−０．３℃）となる。そこで、Ｔ_ｃ１とＴ_ｃ２の温度低下分を考慮して、新たな目標温度Ｔ_ａを、式（１）より９０．８℃（＝９０℃−（−０．５℃）−（−０．３℃））と算出する。そして、制御部３００では、新たな目標温度Ｔ_ａに基づき、相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）から、補正後の支持ピン１５５の位置Ｌ_ａを求め、図１０に示すように、支持ピンの位置をＬ_１からＬ_１ａに変化させる。これにより、Ｔ_ｃ１とＴ_ｃ２の影響が低減され、ウェハＷの到達温度Ｔ_ｗは９０℃となる。そして、この中間熱処理を所定の時間行うことにより、ウェハＷ上の反射防止膜中に含有された溶剤が蒸発する。

中間熱処理の後は、２７０℃で熱処理を行うべく、制御部３００により、支持ピン１５５の位置がＬ_２に調整される。それと共に、位置Ｌ_２での熱処理においても、排気流量Ｑの変化ΔＱと、温度Ｔ_Ｅの変化ΔＴ_Ｅとに基づいて、温度Ｔ_ｃ１と温度Ｔ_ｃ２がそれぞれ算出される。

次いで、制御部３００では、温度Ｔ_ｃ１と温度Ｔ_ｃ２に基づいて、目標温度Ｔ_ｃの補正が行われる。そして、新たな目標温度Ｔ_ａに基づき、支持ピン１５５の位置がＬ_２からＬ_２ａ調整にされ、熱処理が所定の時間行われる。これにより、反射防止膜の硬化処理が完了する。

なお、本実施の形態では中間熱処理を所定の時間行った後に２７０℃での熱処理に移行したが、例えば中間熱処理中にガス濃度計１８５で排気中に含まれる反射防止膜の溶剤蒸気の濃度を監視し、濃度が所定の閾値以下となった時点で中間熱処理を終了し、支持ピン１５５の位置をＬ_２またはＬ_２ａに移動させるようにしてもよい。中間熱処理での熱処理の目的は反射防止膜からの溶剤の除去であり、予め設定されていた所定の時間よりも前にガス濃度計１８５の結果に基づいて当該中間熱処理を終了することで、熱処理装置４０での熱処理におけるスループットを向上させることができる。

熱板１５２での熱処理が終了すると、ウェハＷは温度調節板１５１に受け渡されて温度調節される。熱処理装置４０での熱処理が終了すると、次にウェハＷはアドヒージョン装置４１に搬送され、アドヒージョン処理される。その後ウェハＷは、第１のブロックＧ１のレジスト塗布装置３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。

次にウェハＷは、第１のブロックＧ１の上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、熱処理が行われる。その後、ウェハＷは、周辺露光装置４２に搬送され、周辺露光処理される。

次にウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１１０を介して露光装置１２に搬送され、所定のパターンで露光処理される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後ウェハＷは、現像処理装置３０に搬送され、現像処理が行われる。

現像処理の終了後、ウェハＷは熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０、ウェハ搬送装置２３を介して所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送され、一連のフォトリソグラフィー工程が完了する。

以上の実施の形態によれば、予め求められた支持ピン１５５の高さ方向の位置ＬとウェハＷの温度との相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）に基づいて、制御部３００により支持ピン１５５の位置Ｌを調整すると共に、排気流量Ｑの変化ΔＱと処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_Ｅの変化ΔＴ_Ｅに基づいて支持ピン１５５の位置をさらに補正するので、ウェハＷの周囲環境による影響を低減して、所望の精度でウェハＷの熱処理を行うことができる。

また、排気流量Ｑの変化ΔＱと処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_Ｅの変化ΔＴ_ＥといったウェハＷの周囲環境の影響を低減することで、例えばウェハ間差や熱処理装置間差を低減し、再現性の高い熱処理を行うことができる。

加えて、支持ピン１５５の位置Ｌを調整することでウェハＷの温度Ｔ_ｗを調整するので、熱板１５２の設定温度を一定に維持したままであっても、複数の目標温度Ｔ_ｃで熱処理を行うことができる。したがって、熱板１５２の温度設定の変更に要する時間を必要とせず、効率的に熱処理を行うことができる。

また以上の実施の形態では、ガス濃度計１８５により排気中のガス濃度を監視することで中間熱処理の終期を検出し、予め定められた所定の時間よりも前に中間熱処理を終えることで、熱処理装置４０での熱処理におけるスループットを向上させることができる。

さらには、熱処理中に支持ピン１５５を昇降させることでウェハＷ周囲の雰囲気が撹拌されるため、例えばウェハＷからの反射防止膜の溶剤の蒸発を促進し、それにより中間熱処理の時間を短縮するという効果も期待できる。

なお、以上の実施の形態では、熱処理装置４０により、いわゆる中間熱処理を伴う熱処理を行った場合を例として説明したが、本実施の形態にかかる熱処理装置４０の適用については、上記実施の形態の内容に限定されるものではなく、さまざまな熱処理において適用できる。

例えば図１１に示すように、極小点Ｐ_１や極大点Ｐ_２を有するような熱履歴Ｔ_ｒでウェハＷの熱処理を行いたい場合、相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）に基づき、例えば図１２に示すような支持ピン１５５の動作パターンｆ（Ｌｘ）を制御部３００で作成し、この動作パターンｆ（Ｌｘ）に基づいて熱処理を行うようにしてもよい。

図１１に示すように、極小点Ｐ_１や極大点Ｐ_２を有するような熱履歴Ｔ_ｒを形成するには、ウェハＷの目標温度としては、少なくとも極小点Ｐ_１、極大点Ｐ_２、及び定常温度Ｔ_ｘの３点の設定値が必要となる。かかる場合、例えば特許文献１のように２つの熱板を有する熱処理装置では、低温側の熱板に近づけた場合と高温側の熱板に近づけた場合の２点のみしか目標温度の設定ができないため、３点以上の温度制御をすることが困難である。この点、本実施の形態のように、相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）に基づき、支持ピン１５５の動作パターンｆ（Ｌｘ）を作成し、それに基づいて支持ピン１５５を動作させることで、３点以上の目標温度を有する様々なパターンに対応した熱処理を実現することができる。そして、相関関係ｆ（Ｑ）及び相関関係ｆ（Ｔ_Ｅ）に基づいて支持ピン１５５の位置Ｌを補正することで、より高い精度で熱処理を行うことができる。

なお、以上の実施の形態では、例えば支持ピン１５５の位置をＬ_１とした後に、相関関係ｆ（Ｑ）、相関関係ｆ（Ｔ_Ｅ）に基づいて支持ピン１５５の位置をＬ_１ａに補正したが、例えば処理空間Ａの雰囲気の温度Ｔ_Ｅや排気流量Ｑが概ね一定の値に維持されている場合には、相関関係ｆ（Ｔ_ｗ）から位置Ｌ_１及びＬ_２を求めると同時に相関関係ｆ（Ｑ）、相関関係ｆ（Ｔ_Ｅ）により位置Ｌ_１ａ及び位置Ｌ_２ａを求め、ウェハＷが温度調節板１５１から支持ピン１５５に受け渡された後に、直ちに支持ピンを位置Ｌ_１ａに移動させるようにしてもよい。即ち、位置Ｌの補正にあたっては、フィードバック制御、フィードフォワード制御のいずれを用いてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は、基板上に塗布液を塗布する際に有用である。

１ 基板処理システム
３０ 現像処理装置
３１ 下部反射防止膜形成装置
３２ レジスト塗布装置
３３ 上部反射防止膜形成装置
４０ 熱処理装置
４１ アドヒージョン装置
４２ 周辺露光装置
１５０ 筐体
１５２ 熱板
１５５ 支持ピン
３００ 制御部
Ｗ ウェハ

Claims (5)

1. 処理容器内で基板の熱処理を行う熱処理装置であって、
   前記処理容器内に配置された熱板と、
   前記基板を支持した状態で、当該基板を前記熱板に対して昇降させる支持ピンと、
   前記処理容器内を排気する排気機構と、
   前記排気機構による排気流量を計測する流量計測機構と、
   前記処理容器内の雰囲気温度を計測する温度計測機構と、
   前記基板の温度が目標温度となるように、予め求められた前記基板の前記熱板からの距離と当該基板の温度との相関関係に基づいて、前記支持ピンを昇降させる制御部と、を有し、
   さらに前記制御部は、前記流量計測機構の計測値及び前記温度計測機構の計測値に基づいて、前記支持ピンの高さ方向の位置を補正するように構成され、
   前記支持ピンの高さ方向の位置の補正は、予め求められた前記排気流量の変化と前記基板の温度変化との相関関係及び予め求められた前記雰囲気温度の変化と前記基板の温度変化との相関関係の双方に基づいて、前記目標温度を補正することにより行われることを特徴とする、熱処理装置。
2. 前記処理容器内のガス濃度を計測するガス濃度計測機構をさらに有し、
   前記制御部は、前記ガス濃度計測機構の計測値が所定の値を下回ったときに、前記基板を前記熱板に対して近づけるように、前記支持ピンを移動させることを特徴とする、請求項１に記載の熱処理装置。
3. 処理容器内に配置された熱板と、基板を支持した状態で、当該基板を前記熱板に対して昇降させる支持ピンと、前記処理容器内を排気する排気機構を備えた熱処理装置を用いた熱処理方法であって、
   前記基板の温度が所定の目標温度になるように、予め求められた前記基板の前記熱板からの距離と当該基板の温度との相関関係に基づいて、前記支持ピンを昇降させると共に、排気機構による排気流量及び処理容器内の雰囲気温度に基づいて、前記支持ピンの高さ方向の位置を補正し、
   前記支持ピンの高さ方向の位置の補正は、予め求められた前記排気流量の変化と前記基板の温度変化との相関関係及び予め求められた前記雰囲気温度の変化と前記基板の温度変化との相関関係の双方に基づいて、前記目標温度を補正することにより行われることを特徴とする、熱処理方法。
4. 前記処理容器内のガス濃度を計測し、当該ガス濃度が所定の値を下回ったときに、前記基板を前記熱板に対して近づけるように、前記支持ピンの高さ方向の位置を調整することを特徴とする、請求項３に記載の熱処理方法。
5. 請求項３または４のいずれか一項に記載の熱処理方法を熱処理装置によって実行させるように、当該熱処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した、読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。

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