KR101361219B1 - 온도 조절 장치, 도포, 현상 장치, 온도 조절 방법 및 기억 매체 - Google Patents

Abstract

가열실에 반입된 경우에 기판 표면에 발생하는 초기 온도 분포의 영향을 저감하고, 기판 전체를 균일하게 가열하는 것이 가능한 온도 조절 장치 등을 제공한다. 온도 조절 장치는 기판(웨이퍼(W))이 반입되었을 때에 이 기판 표면에 초기 온도 분포를 일으키는 가열실(3)을 구비하고 있다. 온도 분포 부여 수단(가열 램프(2))은 대기 위치(냉각 플레이트(4))에서 대기하는, 가열실(3)에 반입되기 이전의 기판의 표면에 상기 초기 온도 분포를 완화하도록 반입 이전 온도 분포를 부여한다.

Description

온도 조절 장치, 도포, 현상 장치, 온도 조절 방법 및 기억 매체{TEMPERATURE CONTROL DEVICE, COATING-DEVELOPING APPARATUS, TEMPERATURE CONTROL METHOD AND STORAGE MEDIUM}

본 발명은 예를 들면 레지스트막 등의 도포막이 형성된 기판을 가열하기 위한 온도 조절 장치, 온도 조절 방법, 온도 조절 장치를 이용한 도포, 현상 장치 및 상기 온도 조절 방법을 실시하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기억한 기억 매체에 관한다.

반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 한다)나 LCD(액정 디스플레이)용의 유리 기판에 대해서 레지스트 패턴을 형성하는 장치로서, 웨이퍼에 대해서 레지스트를 도포하고 또 노광 후의 웨이퍼를 현상하는 도포, 현상 장치가 이용되고 있다. 이 장치 내에는 베이크 장치 등으로 불리고 있는 온도 조절 장치가 조립되어 있어, 예를 들면 레지스트액을 도포한 후의 웨이퍼를 가열해 레지스트액안의 용제를 건조시키거나 하고 있다.

특히, 예를 들면 화학 증폭형의 레지스트액에서는 노광에 의해 레지스트막 내에 발생시킨 산을 PEB(포스트 익스포져 베이크)로 불리는 가열 처리에서 레지스트막내에 확산시켜 그 다음에 웨이퍼를 냉각함으로써 산의 확산을 정지시켜 현상액에 대한 레지스트막의 가용, 불가용을 제어하고 있다. 이 때, PEB 처리와 그 후의 냉각을 웨이퍼면 내에서 균일하게 실시하지 않으면 현상 이후의 레지스트 패턴의 선폭이 웨이퍼면 내에서 불균일하게 되어 버릴 우려가 있다.

그런 이유로, 도포, 현상 장치 내에서 웨이퍼를 반송하는 메인 아암과 가열 처리가 행해지는 가열실의 사이에 냉각 기능을 구비한 전용 아암을 설치하고 전용 아암에 의해 가열실 내의 열판에 웨이퍼를 재치(載置)하는 타입의 온도 조절 장치가 채용되고 있다. 이것에 의해 가열 처리를 끝낸 웨이퍼를 전용 아암으로 수취하여 균일하게 냉각하는 것이 가능해지고, 정밀도가 높은 레지스트 패턴을 현상할 수가 있다.

그런데, 이러한 타입의 온도 조절 장치는 전용 아암과 열판 사이에서 웨이퍼를 수수하는 승강 핀이나 그 승강기구, 수수 동작을 행하기 위한 클리어런스를 필요로 하기 때문에, 온도 조절 장치의 높이를 컴팩트하게 하지 못하고, 도포, 현상 장치를 보다 다단화해 수율 향상을 도모할 때의 제약이 되어 버린다. 또, 전용 아암과 열판의 사이의 웨이퍼의 수수 동작에 필요로 하는 시간도 가열 처리와는 직접 관계가 없는 오버헤드 타임(작업시간)이 되어 수율의 저하를 부르고 있다.

종래의 온도 조절 장치의 이와 같은 과제에 대해서, 본 발명자 등은 가열실의 앞에 냉각 플레이트를 설치해 와이어를 사용하여 냉각 플레이트와 가열실의 사이에 웨이퍼를 반송하는 타입의 온도 조절 장치를 개발하고 있다. 도 16은, 이러한 온도 조절 장치(100)의 내부를 모식적으로 나타낸 종단면도이다. 온도 조절 장치(100) 내에는 측면에 개구부(101a)를 가지는 평평한 프레임체 형상의 가열실(101)이 설치되고 온도 조절 장치(100)의 앞에 가열 처리 이후의 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 플레이트(105)를 설치하고 있다.

온도 조절 장치(100) 내에 반입된 웨이퍼(W)는 도 16(a)에 나타나는 바와 같이 외부의 웨이퍼 반송 기구에 의해 냉각 플레이트(105) 상에 재치된다. 상기 냉각 플레이트(105)는 예를 들면 2개의 홈부(105a)를 구비하고 있고 각각의 홈부(105a) 내에는 웨이퍼(W)의 반송로와 교차하는 방향으로 2개의 와이어(104A, 104B)가 팽팽히 설치되고 있다. 그리고 냉각 플레이트(105)를 강하시켜 와이어(104A, 104B)에 웨이퍼(W)를 수수하고, 와이어의 지지부에 설치된 도시하지 않은 이동 기구에 의해 이러한 와이어(104A, 104B)를 슬라이드시켜 개구부(101a)보다 가열실(101) 내에 웨이퍼(W)를 반입한다.

가열실(101) 내는 상부측 및 하부측에 설치된 열판(102A, 102B)에 의해 미리 가열되고 있다. 그리고 도 16(b)에 나타나는 바와 같이 개구부(101a) 근방에 설치된 가스 토출부(103a)에 의해 가열된 가스를 공급하고, 반대 측에 설치된 가스 배기부(103b)에 의해 이것을 배기하고, 가열실(101) 내에 가열 가스의 한방향흐름을 형성함으로써 열판 상에 직접 재치하지 않고 웨이퍼(W)를 가열한다. 가열 처리를 끝낸 웨이퍼(W)는 지금까지는 반대의 경로에서 냉각 플레이트(105) 상에 재치되어, 여기서 급냉되고 레지스트막의 변화를 정지시키고 나서 온도 조절 장치(100)에 의해 반출된다.

발명자들이 개발하고 있는 타입의 온도 조절 장치(100)에 의하면, 와이어(104A, 104B) 상에 재치한 채의 상태로 웨이퍼(W)의 가열 처리를 실시하므로, 종래 장치와 같이 가열실 내에서 전용 아암과 열판 사이에서 웨이퍼(W)를 수수할 필요가 없고, 승강 핀이나 그 승강기구, 수수시의 클리어런스가 불필요해져 온도 조절 장치(100)의 높이를 컴팩트하게 할 수 있다. 또, 수수 동작을 생략함으로써 오버헤드 타임이 삭감되어 수율의 저하를 방지할 수가 있다.

그런데 온도 조절 장치(100)는 미리 가열된 가열실(101) 내에 웨이퍼(W)를 슬라이드시키면서 반입하는 구성으로 되어 있기 때문에 웨이퍼(W)의 선단측과 후단측과는 가열실(101) 내에 반입되는 타이밍이 예를 들면 1~3초 정도 어긋나 버린다. 이 결과, 웨이퍼(W) 전체를 가열실(101) 내에 반입한 시점에서, 웨이퍼(W) 표면에는 그 선단과 후단에서, 예를 들면 3 ℃ 정도의 온도차를 가지는 초기 온도 분포를 발생시키고 있는 것을 알았다.

이러한 초기 온도 분포가 있는 상태로 PEB 처리를 실시하면, 웨이퍼(W)의 선단측과 후단측으로 레지스트막이 불균일하게 가열되어, 예를 들면 웨이퍼(W)의 선단측과 후단측에서 레지스트 패턴의 선폭이 달라질 우려가 있다.

또한 특허 문헌 1, 특허 문헌 2에는 실시의 형태 중에서 사용하는 가열 램프에 의해 웨이퍼를 가열하는 구성의 장치가 기재되어 있지만, 특허 문헌 1에 기재 되고 있는 기술은 가열 램프를 이용해 기판을 가열함으로써 가열실 내에 생기는 결로를 방지하기 위한 것이고, 또 특허 문헌 2에 기재되어 있는 기술은 가열 램프를 사용한 기판의 가열 효율을 향상시키기 위한 것이며, 초기 온도 분포에 의해 생기는 기술의 불편의 해결을 목적으로 하는 본 발명과는 과제가 달라, 어느 기술도 적용할 수 없다.

　　[특허 문헌 1] 일본국 특개평 7－183291호 공보：제0053 단락

　　[특허 문헌 2] 일본국 특개평 10－256170호 공보：제0019~0021 단락,

본 발명은 이러한 사정에 근거해 행해진 것이고 그 목적은 가열실에 반입했을 때에 기판 표면에 생기는 초기 온도 분포의 영향을 저감하여, 기판의 면내 균일성이 높은 가열 처리를 하는 것이 가능한 온도 조절 장치, 이 온도 조절 장치를 구비한 도포, 현상 장치, 온도 조절 방법 및 이 온도 조절 방법을 기억한 기억 매체를 제공하는 것에 있다.

본 발명과 관련되는 온도 조절 장치는 처리 용기 내에 설치되어 기판을 열판에 의해 가열하기 위한 가열실과,

상기 처리 용기 내에서 대기 위치에 놓여진 기판을 상기 가열실에 그 측쪽으로부터 반입하기 위한 반송 수단과,

상기 대기 위치에서 대기하는 기판의 표면에 가열실에 반입되었을 때에 기판의 표면에 생기는 초기 온도 분포를 완화하기 위한 반입 이전 온도 분포를 부여하는 온도 분포 부여 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.　

또한, 초기 온도 분포의 완화란 이러한 온도 분포에 의해 기판 표면에 생기는 온도차를 작게 하는 것이다.

여기서 상기 온도 분포 부여 수단은, 상기 가열실 내로의 반입 방향에 대해서 기판의 후단측을 가열하고, 기판의 선단측보다 후단측이 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하도록, 예를 들면 가열 램프나 가열 램프와 대기 위치의 사이에 설치되고 기판 상의 배광 패턴을 규제하기 위한 배광 패턴 규제 부재 등에 의해 반입 이전 온도 분포를 부여하도록 구성하여도 좋다.

또, 상기 기판의 반입 방향으로부터 볼 때 상기 가열실의 앞에 기판의 대기 위치가 되는 재치 플레이트를 더 구비하고 재치 플레이트에, 예를 들면 저항 발열체등으로 이루어지는 온도 분포 부여 수단을 설치하도록 구성해도 괜찮다.

이 외, 상기 온도 분포 부여 수단은 상기 가열실 내에의 반입 방향에 대해서 기판의 선단측을 냉각함으로써 기판의 선단측보다 후단측이 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하도록, 예를 들면 상기 기판의 반입 방향으로부터 볼 때 상기 가열실의 앞에 기판의 대기 위치가 되는 재치 플레이트를 더 구비하고, 상기 온도 분포 부여 수단을 재치 플레이트에 설치하도록 구성해도 괜찮다.

또 상기 가열실로부터 반출된 가열 처리 이후의 기판을 냉각하기 위한 냉각 플레이트 상에, 상기 대기 위치를 마련하거나 상기 재치 플레이트에 냉각 플레이트로서의 기능을 겸비하도록 구성하거나 해도 괜찮다. 더욱 또 상기 반송 수단을, 상기 기판의 반송로와 교차하는 방향으로 팽팽히 설치된, 또는 반송로를 따라 팽팽히 설치된 복수 라인의 와이어에 의해 구성하는 것이 매우 적합하다.

　본 발명과 관련되는 도포, 현상 장치는, 기판을 수납한 캐리어가 반입되는 캐리어 블럭과,
상기 캐리어로부터 꺼내진 기판의 표면에 화학 증폭형의 레지스트를 도포하는 도포부와,

노광 후의 기판을 가열 처리하는 온도 조절 장치와 가열 처리 이후의 기판을 현상하는 현상 처리부를 포함한 처리 블럭과,
이 처리 블럭과 노광 장치 사이에서 기판의 수수를 실시하는 인터페이스부를 구비한 도포, 현상 장치에 있어서,
상기 온도 조절 장치로서 전술의 온도 조절 장치를 이용한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명과 관련되는 온도 조절 방법은 처리 용기 내에 설치된 가열실에서 기판을 열판에 의해 가열하는 공정과,

상기 처리 용기 내에서 대기 위치에 놓여진 기판을 상기 가열실에 그 측쪽으로부터 반입하는 공정과,

상기 대기 위치에서 대기하는 기판의 표면에, 가열실에 반입되었을 때에 해당 기판의 표면에 생기는 초기 온도 분포를 완화하기 위한 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정에서는 상기 가열실 내로의 반입 방향에 대해서 기판의 후단측을 예를 들면 가열 램프로 가열함으로써, 기판의 선단측보다 후단측의 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하도록 하여도 좋고, 가열 램프와 대기 위치의 사이에서 기판 상의 배광 패턴을 규제하는 공정을 더욱 포함함으로써 반입 이전 온도 분포를 부여하도록 구성해도 좋다. 또, 상기 기판의 반입 방향으로부터 볼 때 상기 가열실의 앞에 기판의 대기 위치가 되는 재치 플레이트를 더 구비하고 상기 반입 이전 온도 분포는 이 재치 플레이트에 설치된 가열 수단에 의해 부여되도록 구성해도 괜찮다.

이 외, 상기 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정에서는, 상기 가열실 내로의 반입 방향에 대해서 기판의 선단측을 냉각함으로써 기판의 선단측보다 후단측의 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하도록, 예를 들면 상기 기판의 반입 방향으로부터 볼 때 상기 가열실의 앞에 기판의 대기 위치가 되는 재치 플레이트를 더 구비하고, 이 재치 플레이트에 설치된 냉각 수단에 의해 상기 반입 이전 온도 분포를 부여하도록 구성해도 괜찮다.

또 가열실로부터 반출된 가열 처리 이후의 기판을 냉각하는 공정을 더 포함하고, 상기 대기 위치는 이 기판을 냉각하는 공정과 동일한 위치에서 행해지도록 구성하는 것이 바람직하다. 또 상기 기판을 반송하는 공정은 상기 기판의 반송로와 교차하는 방향으로 팽팽히 설치된 또는 반송로를 따라 팽팽히 설치된 복수 라인의 와이어를 이용해 실시하는 것이 매우 적합하다.

본 발명과 관련되는 기억 매체는 기판을 열판에 의해 가열하는 온도 조절 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 격납한 기억 매체이며, 컴퓨터 프로그램은 기술한 온도 조절 방법을 실시하도록 스텝군이 구성되고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 미리 반입 이전 온도 분포가 부여된 상태의 기판을 가열실에 반입해 기판 전체의 가열을 개시하므로 기판의 선단측과 후단측이 각각 가열실 내에 반입되는 타이밍의 차이에 의해 생기는 초기 온도 분포를 완화해 가열 처리의 면내 균일성을 높일 수가 있다. 이 결과, 예를 들면 화학 증폭형의 레지스트막의 PEB 처리를 실시하는 온도 조절 장치에 이 기술을 적용한 경우에는 균일한 선폭의 레지스트 패턴을 현상하는 것이 가능해져 제품의 품질이나 제품 비율의 향상에 기여할 수가 있다.

이하에 본 발명과 관련되는 온도 조절 장치의 실시의 형태의 일례로서, 예를 들면 기술한 PEB를 실행하는 타입의 온도 조절 장치를 도 1~도 7을 참조하면서 설명한다. 도 1은 온도 조절 장치(1)의 외관 사시도이며, 도 2는 그 내부 구조를 나타낸 사시도, 도 3은 종단면도이다.

도 1에 나타나는 바와 같이 온도 조절 장치(1)는 한쪽측의 측벽에 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 반입출구(10a)를 구비한 프레임체 형상의 처리 용기(10) 내에 넣을 수 있고 처리 용기(10)의 천정부에는 온도 조절 장치(1) 내에 반입된 웨이퍼(W)에 소정의 온도 분포를 부여하기 위한 온도 분포 부여 수단으로서의 역할을 완수하는 가열 램프(2)가 배치 설치되고 있다. 이하, 웨이퍼(W)의 반입되는 방향으로부터 볼 때 반입출구(10a)가 형성되고 있는 처리 용기(10)의 측면을 앞측으로 하여 설명을 한다.

온도 조절 장치(1)의 처리 용기(10)의 내부는 도 3에 나타나는 바와 같이 기초대(11)를 끼워서 상부측과 하부측의 공간으로 나누어져 있고 상부측의 공간에는, 도 2에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)를 가열 처리하기 위한 평평한 가열실(3)과 가열 처리 이전의 웨이퍼(W)의 대기 위치와 가열 처리 이후의 웨이퍼(W)를 냉각하는 수단을 겸하는 냉각 플레이트(4)와 이들 냉각 플레이트(4)와 가열실(3) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송 수단(5)이 설치되고 있다. 또한 도 3안의 10c는 반입출구(10a)를 개폐하기 위한 셔터이다.

처음에 냉각 플레이트(4)의 구성으로부터 설명하면 냉각 플레이트(4)는 예를 들면 12 인치의 웨이퍼(W)와 대략 동일한 직경을 가지는 대략 원형 판 모양의 알루미늄 등에 의해 구성되어 후술하는 홈부 이외의 영역에서는 4 mm정도의 두께에 형성되고 있다. 또 그 이면 측에, 예를 들면 온도 조절수를 흘리기 위한 도시하지 않는 냉각 기구를 구비하고 있고 냉각 플레이트(4) 상에 재치된 웨이퍼(W)를 시험냉각할 수 있게 되어 있다.

다음에 반송 수단(5)의 구성에 대해 설명한다. 반송 수단(5)은 웨이퍼(W)를 재치해 반송하는 복수 라인의 와이어(51)와 이러한 와이어(51)를 지지하는 와이어 지지부(52)와 와이어 지지부(52)를 이동시키는 이동 기구(53)를 구비하고 있다. 복수 라인, 예를 들면 2개의 와이어(51;51A, 51B)는, 웨이퍼(W)의 반송 방향(도 2, 도 3 중 Y방향)에 대해서 교차하는 방향(도 2, 도 3 중 X방향)으로 늘어나고 각각의 와이어(51)의 양단부를 와이어 지지부(52)에 고정된 상태로 팽팽히 설치되고 있다. 각각의 와이어(51)는, 예를 들면 직경이 0. 5 mm 정도, 길이가 웨이퍼(W)나 냉각 플레이트(4)의 직경보다 길어서, 예를 들면 아라미드 섬유(aramid fiber)나 탄화 규소 섬유 등의 내열성을 구비한 재료에 의해 구성되어 있다.

와이어 지지부(52A, 52B)는, 각각의 와이어(51A, 51B)를 팽팽히 설치하기 위해서, 냉각 플레이트(4)를 사이에 두고 대향하도록 설치되어 있다. 이러한 와이어 지지부(52)는 이동 기구(53)에 의해, 냉각 플레이트(4)의 윗쪽 위치와 가열실(3) 내의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있도록 구성되어 있다. 이하, 도 1~도 3에 나타나는 바와 같이 와이어(51)가 냉각 플레이트(4)측에 위치하는 위치를 홈 위치로 한다.

이동 기구(53)의 구성에 대해 간단하게 설명하면 각각의 와이어 지지부(52)는 기초부에서 예를 들면 공통의 기초몸체(54)에 고정되고 있고 이 기초몸체(54)는 구동부(56)로부터의 동력을 받아, 웨이퍼(W)의 반송 방향으로 평행하게 설치된 2개의 가이드 레일(55A, 55B)을 따라 이동하도록 구성되어 있다. 또한, 58은 후술하는 가열실(3)에 설치된 와이어(51)가 빠져나가는 틈새로부터 가열실(3) 내의 기류가 외부로 빠져 나와 버리는 것을 방지하기 위한 차폐판이다.

웨이퍼(W)를 반송하는 와이어(51)에는 도 4에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)의 재치 위치를 규제하기 위한 비즈 부재(57)가 설치되고 있다. 비즈 부재(57)는 웨이퍼(W)의 주변의 4개소의 위치에 대응하도록, 예를 들면 각 와이어(51A, 51B)에 각각 2개씩 설치되고 있고 웨이퍼(W)를 비즈 부재(57)의 내측에 위치 결정함으로써, 이동중의 웨이퍼(W)의 재치 위치가 어긋나지 않게 되어 있다. 또한 도 4 이외의 각 도면에서는 편의상 비즈 부재(57)의 기재는 생략되어 있다.

또한 전술의 냉각 플레이트(4)에는 도 2, 도 3에 나타나는 바와 같이 와이어(51)를 잠입시키기 위한 홈부(41)가 형성되고 있다. 홈부(41)는 홈 위치에 있는 2개의 와이어(51A, 51B)에 대응하는 위치에 웨이퍼(W)의 반송 방향과 교차하도록 형성되어 각 와이어(51)에 설치된 비즈 부재(57)도 잠입하는 폭을 갖추고 있다.

기술된 기초대(11)를 개재시켜 냉각 플레이트(4)의 아래쪽에는, 도 3에 나타나는 바와 같이 냉각 플레이트(4)를 승강시키기 위한 승강기구(42)가 설치되고 있다. 승강기구(42)는 예를 들면 복수 라인의 지지 핀(43)을 구비하고 있고 이러한 지지 핀(43)은 기초대(11)에 뚫린 구멍을 통해 승강기구(42)에 의해 수직으로 출몰할 수 있도록 구성되어 있다.　

그리고 승강기구(42)의 작용에 의해 냉각 플레이트(4)는 와이어(51)에 대해서 상대적으로 승강하고 각 와이어(51)가 대응하는 홈부(41) 내에 잠입하거나 홈부(41)의 윗쪽으로 빠져나감으로써, 와이어(51)와 냉각 플레이트(4) 사이에서 웨이퍼(W)를 수수할 수가 있다. 또한, 도 2 중의 44는 도시하지 않는 외부의 웨이퍼 반송 기구와 냉각 플레이트(4) 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행할 때에, 웨이퍼 반송 기구의 편자형 형상의 아암 내의 주변에 설치된 웨이퍼(W)의 지지 갈고리가 냉각 플레이트(4)와 간섭하지 않고 냉각 플레이트(4)의 윗쪽측과 아래쪽측을 승강 가능하도록 설치된 노치 부분이다.

다음에 가열실(3)의 구성에 대해 설명한다. 가열실(3)은 냉각 플레이트(4)에 대향하는 앞측의 측면으로 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한, 예를 들면 상하 방향으로 6 mm 이하의 폭을 가지는 개구부(31)를 구비하고 웨이퍼(W)보다 큰 내부 공간을 가지고 있다. 가열실(3)은, 도 3에 나타나는 바와 같이 예를 들면 두께가 3 mm 정도의 알루미늄(Al)이나 스테인레스 등의 전열성의 재료에 의해 형성되어 그 종단면이 コ자형이 되고 있다. 도 2에 나타나는 바와 같이 개구부(31)의 양측의 측벽부(32)에는, 각각 예를 들면 3 mm 정도의 틈새부(33)가 형성되어 이 틈새부(33)에는 기술한 와이어 지지부(52) 간에 팽팽히 설치된 와이어(51)를 진입시킬 수 있도록 되어 있다.

가열실(3)의 상면측 및 하면에는, 도 2, 도 3에 나타나는 바와 같이 가열실(3) 내부를 가열하기 위한, 예를 들면 질화 알루미늄(AlN)이나 탄화규소(SiC)제의 열판(34, 35)이 설치되고 있다. 이러한 열판(34, 35)은, 예를 들면 웨이퍼(W)와 거의 같은 크기의 원판 형상으로 형성되고 있고, 열판(34, 35) 내에는 예를 들면 저항 발열체에 의해 이루어지는 도시하지 않는 히터가 매입되고 있다.

또 도 3에 나타나는 바와 같이, 가열실(3)의 앞측의 기초대(11) 상에는 가스 토출부(12)가 설치되고, 가열실(3)의 내부의 안쪽 측에는 배기부(61)가 설치되고 있다. 가스 토출부(12)는, 도 5에 나타나는 바와 같이 가열실(3)의 개구부(31)에 대향하는 경사면부를 구비하고 있고, 경사면부에는 예를 들면 다수의 작은 구멍이 토출구(12a)로서 처리 용기(10)의 폭방향(도 2 중의 X방향)에 따라 각각 일정한 간격을 두어 설치되고 있다. 토출구(12a)의 일단으로부터 타단까지의 길이는 가열실(3) 내에 재치되는 웨이퍼(W)의 직경을 커버하도록 구성되어 있다. 또한 도 5에 나타나는 바와 같이 가스 토출부(12)의 내부에는 히트 파이프(14a)를 개재시켜 열판(35)에 접속된 전열판(14)이 설치되고 있어 전열판(14)에 의해 웨이퍼(W)의 가열 온도(가열시의 웨이퍼(W)의 표면 온도)와 동일한 온도로 온도 조절한 가스를 토출할 수 있게 되어 있다.

또 가스 토출부(12)에는 가스 공급관(13a), 밸브(V1)를 통해, 예를 들면 처리 용기(10)의 외부에 설치된 가스 공급원(13)에 접속되고 있고 가스 공급원(13)에는 깨끗한 퍼지용 가스, 예를 들면 질소 가스 등의 불활성 가스가 저장되고 있다. 한편, 배기부(61)는 가열실(3)의 하부측에 설치된 열판(35)을 끼워서 가스 토출부(12)와 대향하도록 설치되고 가열실(3) 내로 향하는 경사면부를 갖추고 있다. 경사면부에는, 예를 들면 다수의 작은 구멍 형상의 배기구(61a)가 가열실(3)의 폭방향으로 나열하여 설치되고 있고, 배기부(61)의 일단으로부터 타단까지의 길이는, 예를 들면 웨이퍼(W)의 직경을 커버하도록 구성되어 있다. 배기부(61)는 팬(62)이나 밸브(V2)가 개재된 배기관(63)을 통해, 예를 들면 공장의 배기로에 접속되고 있다. 배기부(61)로부터의 배기량은, 예를 들면 팬(62)의 회전수나 밸브(V2)의 개방도를 변경함으로써 조정된다.

도 3에 나타나는 바와 같이 온도 조절 장치(1)는, 예를 들면 컴퓨터로 이루어지는 제어부(7)를 구비하고 있고 제어부(7)는 승강기구(42)나 가스 공급원(13), 팬(62) 등의 동작을 제어하는 기능을 가지고 있다. 제어부(7)는 웨이퍼(W)의 반송 타이밍이나 퍼지용의 가스의 공급 단절 타이밍 등을 제어하기 위해서 처리 파라미터 및 처리 순서를 실행하기 위한 프로그램을 격납한 도시하지 않은 기억 매체로부터 이러한 프로그램을 독출하여 각 부에 실행시키는 역할을 완수한다. 기억 매체는 예를 들면 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 수단에 의해 구성되어 있다.

이상으로 설명한 구성을 가지는 온도 조절 장치(1)에 대해서는, 배경 기술에서 설명한 바와 같이 웨이퍼(W)를 가열실(3)에 반입했을 때에 그 표면에 초기 온도 분포를 일으켜 버린다. 거기서, 본 실시의 형태와 관련되는 온도 조절 장치(1)에서는 냉각 플레이트(4) 상의 대기 위치에서 대기하고 있는 가열 처리 이전의 웨이퍼(W)에 대해서 온도 분포를 부여해 두는 것에 의해 가열실(3)에 반입되는 타이밍의 차이에 의해 생기는 초기 온도 분포를 완화하기 위한 온도 분포 부여 수단으로서의 가열 램프(2)가 설치되어 있다. 이하, 가열 램프(2)의 구성에 대해 설명한다.

도 1, 도 3에 나타나는 바와 같이 온도 조절 장치(1)의 처리 용기(10) 천정부에는 고정대(22)에 고정된 상태로, 복수의 가열 램프(2)가 배치 설치되고 있다. 각 가열 램프(2)는 예를 들면 적외선을 방사 가능한 램프나 LED에 의해 구성되어 냉각 플레이트(4) 상에서 대기하는 웨이퍼(W)에 대해서 처리 용기(10)에 뚫린 구멍부(10b)를 통해 열선을 방사 가능하도록, 냉각 플레이트(4)에 대향한 상태로 고정대(22)에 고정되고 있다. 또 가열 램프(2)의 방사부(2a)는 방사된 열선을 기판을 향해 반사시키기 위해서 반사 부재로서 기능하고, 예를 들면 금 도금에 의한 반사 가공이 실시된 통 형상의 반사 케이스(21)에 의해 덮여 있다. 도 3 중의 24는, 구멍부(10b)에 끼워 넣어진 투과판이다. 투과판(24)은 가열 램프(2)에 의해 방사되는 열선을 투과 가능한 석영 유리판 등에 의해 구성되고 처리 용기(10)에 파티클이 진입해 웨이퍼(W) 상에 부착하는 것을 방지하는 역할을 완수한다.

다음에, 처리 용기(10) 천정부에 있어서의 가열 램프(2)의 배치 상태에 대해 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은 처리 용기(10)의 천정부에 있어서의 각 가열 램프(2)의 배치 상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도면 중, 파선으로 가리킨 원은 냉각 플레이트(4) 상에 재치된 웨이퍼(W)의 처리 용기(10)천정부에의 투영면을 나타내고, 작은 2중원의 내원은 가열 램프(2)의 방사부(2a), 바깥원은 반사케이스(21)를 각각 나타내고 있다. 도시의 편의상 고정대(22) 등의 기재는 생략하고 있다.

도 6에 나타나는 바와 같이 본 실시의 형태에서는 냉각 플레이트(4) 상에 재치된 웨이퍼(W)의, 예를 들면 후단측 절반분의 형상에 대응하도록, 예를 들면 17개의 가열 램프(2)가 4열로 배치되고 있다. 각 열의 가열 램프(2)는 후단측만큼 좌우의 간격이 작아지도록 배치되고 있고, 3 번째와 4 번째는 열끼리의 간격도 작아지고 있다. 이러한 구성에 의해 냉각 플레이트(4) 상에서 대기하고 있는 가열 처리 이전의 웨이퍼(W)에 대해서 가열 램프(2)에 의해 열선을 소정 시간 방사하면웨이퍼(W)의 대략 후단측 절반의 영역에 열선이 조사되어 또 조사되고 있는 영역의 후단측으로 갈수록 에너지 밀도가 높은 열선이 조사되므로, 선단측은 온도가 낮고, 후단측으로 갈수록 온도가 높은 온도 분포(이하, 반입 이전 온도 분포라고 함)를 부여할 수가 있다. 또한 도 3 및 후술하는 도 7의 가열 램프(2)의 표시는, 이러한 간격이 후단측으로 갈수록 작아지고 있는 것을 모식적으로 표현한 것이며 도 6에 나타낸 배열을 엄밀하게 표현한 것은 아니다.

여기서, 웨이퍼(W)에 부여하는 반입 이전 온도 분포는 가열실(3) 내로의 웨이퍼(W) 선단부와 후단부의 반입 타이밍의 차이에 의한 흡수 열량의 차이를 없애초기 온도 분포가 완화되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 가열 램프(2)의 배치를 설계함에 있어서는 가열 램프(2)가 없는 상태로 가열실(3)에의 반입에 의해 웨이퍼(W)의 각 부위에 흡수되는 열량이나 초기 온도 분포를 실험이나 시뮬레이션등에 의해 미리 구해 두어 이 초기 온도 분포를 완화하고, 플랫으로 하기 위해서 웨이퍼(W)에 미리 부여해야 할 열량을 산출하고 이 산출 결과에 근거해 가열 램프(2)의 배치 영역이나 설치 간격, 각 가열 램프(2)의 출력 등을 결정하면 좋다. 또한, 도 6에서는 웨이퍼(W)의 절반보다 후단 측에 상당하는 영역에만 가열 램프(2)를 배치하고 있지만, 상술의 설계 결과에 근거해 웨이퍼(W)의 절반보다도 선단 측에도 예를 들면 출력이 보다 작은 가열 램프(2)를 설치하는 등 하여도 괜찮은 것은 물론이다.

또한 도 3에 나타나는 바와 같이, 각 전력 공급부(23)는 전력 공급부(23)에 접속되고 있고 전력 공급부(23)는 기술된 제어부(7)로부터의 지시에 근거해 각 가열 램프(2)로의 전력의 급단절 타이밍이 제어되도록 구성되어 있다. 이하, 상술의 가열 램프(2)의 작용에 대해 설명한다.

도 7은, 가열실(3) 내로의 반입 전후의 웨이퍼(W)의 위치와 온도 조절 장치(1)의 동작의 관계를 모식적으로 나타낸 종단면도이다. 예를 들면, 편자형 형상을 구비한 도시하지 않는 웨이퍼 반송 기구에 의해 반송되어 온 웨이퍼(W)는 대기 위치인 냉각 플레이트(4) 상에 수수되고 대기 위치에서 대기한다. 그 다음에, 도 7(a)에 나타나는 바와 같이 냉각 플레이트(4)를 하강시켜 웨이퍼(W)를 와이어(51) 상에 재치해, 각 가열 램프(2)를 「ON」으로 하여, 소정 시간, 예를 들면 1초~3초 정도 열선을 방사해, 대기중의 웨이퍼(W)에 기술한 반입 이전 온도 분포를 부여한다. 이와 같이 본 실시의 형태에서는, 웨이퍼(W)에 부여한 열의 손실을 억제하기 위하여 웨이퍼(W)를 냉각 플레이트(4)로부터 와이어(51)에 수수한 후에 반입 이전 온도 분포를 부여하고 있지만 이 동작을 냉각 플레이트(4) 위에서 실시해도 괜찮은 것은 물론이다.

그 다음에 도 7(b)에 나타나는 바와 같이, 가열 램프(2)를 「OFF」로 함과 동시에 와이어(51)을 이동시켜 웨이퍼(W)를 선단부로부터 가열실(3) 내로 반입한다. 이때, 웨이퍼(W)에는 선단측으로부터 후단측에 향하여 온도가 높아져 가고 반입 이전 온도 분포가 부여되고 있어 이 분포는 반입 타이밍의 차이에 의한 웨이퍼(W) 각 부의 흡수 열량의 차이를 없애도록 조정되고 있으므로, 가열실(3) 내로의 반입이 완료했을 때에, 비교적 큰 열량을 흡수한 선단부와 작은 열량을 흡수한 후단부의 사이에 생기는 온도차를 작게 하여 완화할 수가 있다.

이때 가열실(3) 내는 상하에 설치된 열판(34, 35)에 의해 예를 들면 130 ℃로 가열되고 있다. 그리고, 가열실(3) 내에 반입된 웨이퍼(W)는 와이어(51) 상에 재치된 채로 어느 열판(34, 35)에도 접촉하지 않는 상태로 이들 열판(34, 35) 간에 정지한다. 웨이퍼(W)반입 완료 후, 밸브(V1)를 열어 가스 토출부(12)에 의해 가열실(3) 내에, 가열실(3) 내와 같은 온도에 가열된 퍼지용의 가스를 공급함과 동시에, 밸브(V2)를 열어, 팬(62)을 작동시켜 가스를 배기한다. 이것에 의해 웨이퍼(W)의 상하면에는 도 5 중의 화살표로 나타내는 한 방향 흐름이 형성된다. 이러한 열판(34, 35)로부터의 열방사나 가스로부터의 대류전열 등에 의해, 초기 온도 분포가 플랫인 상태로 웨이퍼(W)에 도포된 노광 후의 화학 증폭형의 레지스트막이 가열되어 PEB 처리가 개시된다. 이때, 웨이퍼(W)에의 PEB 처리는, 기술한 것과 같이 초기 온도 분포의 플랫인 상태로 개시되게 된다. 그리고, 웨이퍼(W)에의 퍼지용 가스의 공급이, 예를 들면 일정 시간 행해진 후에, 퍼지용 가스의 공급과 배기가 정지되어 가열실(3) 내에 있어서의 PEB 처리를 종료한다.

그리고, PEB 처리가 종료하면, 도 7(c)에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)는 반입시와는 반대의 순서로 와이어(51)로부터 냉각 플레이트(4)에 수수되고 조열이 제거되어 냉각된다. 냉각 후, 웨이퍼(W)는 냉각 플레이트(4)에 의해 외부의 반송 기구에 수수되어 처리 용기(10)의 밖으로 반출되고 온도 조절 장치(1)에 있어서의 처리가 종료한다.

본 실시의 형태에 의하면 이하와 같은 효과가 있다. 미리 반입 이전 온도 분포의 부여된 상태의 웨이퍼(W)를 가열실(3)에 반입해 웨이퍼(W) 전체의 가열을 개시하므로 선단측과 후단측이 각각 가열실(3) 내에 반입되는 타이밍의 차이에 의해 생기는 초기 온도 분포를 완화해 웨이퍼(W)에 대한 가열 처리의 면내 균일성을 높일 수가 있다. 이 결과, 예를 들면 기술의 PEB 처리에 대해 균일한 선폭의 레지스트 패턴을 현상하는 것이 가능해져 제품의 품질이나 제품 비율의 향상에 기여할 수가 있다.

또, 온도 분포 부여 수단으로서 가열 램프(2)를 채용함으로 단시간에 웨이퍼(W)를 가열할 수가 있으므로, 반입 이전 온도 분포를 부여하는 프로세스를 가해도 온도 조절 장치(1) 내에서의 전체의 처리 시간에는 그다지 영향을 주지 않고 끝난다. 더욱 또, 선단부보다도 후단측의 웨이퍼(W) 형상에 대응하도록 복수의 가열 램프(2)를 배치하거나 가열 램프(2)의 회전을 반사 케이스(21)로 덮거나 하고 있으므로, 웨이퍼(W)의 다른 부분이나 온도 조절 장치(1) 내의 다른 기기의 불필요한 부분에 열선을 방사하는 로스를 억제해 필요한 반입 이전 온도 분포를 효율적으로 부여할 수가 있다.　

또한, 가열 램프(2)를 사용해 원하는 반입 이전 온도 분포를 구하는 수법은, 도 6으로 설명한 바와 같이 가열 램프(2)끼리의 배치 간격에 의해 조정하는 경우로 한정되지 않는다. 예를 들면, 가열 램프(2)로부터 웨이퍼(W)에의 배광 패턴을 규제하는 배광 패턴 규제 부재를 설치해도 좋다. 구체적인 예로서는, 예를 들면 도 8(a)에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)의 후단측으로부터 선단측에 걸쳐 점점 작아지도록 한 구멍부(10b)가 뚫린 배광 패턴 규제 부재(본 예에서는 처리 용기(10)의 천정부에 상당한다)를 가열 램프(2)와 가열실(3) 내의 웨이퍼(W) 사이에 설치하는 경우 등을 생각할 수 있다. 이때, 고정대(22)전체를 반사 부재로 덮어, 이 안에, 예를 들면 도 8(b)의 평면도안에 파선으로 가리키는 바와 같이 가열 램프(2)를 예를 들면 3개만 배치 설치하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우에는, 이러한 가열 램프(2)전체보다 방사된 열선의 배광 패턴을 지름이 다른 구멍부(10b)에 의해 규제해 후단측으로 갈수록 에너지 밀도가 높은 열선을 조사할 수가 있다. 이것에 의해 가열 램프(2)의 배치 간격을 조정하는 경우에 비해 보다 유연한 초기 온도 분포의 조정이 가능해진다.

이 외, 도 6으로 설명한 구성의 가열 램프(2)에 대해, 배치 설치된 각 가열 램프(2)의 열선의 출력이 선단측으로부터 후단측에 걸쳐 커지도록 각각 출력이 다른 가열 램프(2)를 배치해도 괜찮고, 후단측보다 선단측의 열선의 방사 시간이 작아지도록 각 가열 램프(2)의 「ON/OFF」의 타이밍을 늦추어도 괜찮다. 또, 배광 패턴 규제 부재의 구성도 도 8에 예시한 것으로 한정되지 않고, 예를 들면 방사된 열선의 일부를 투과하는 블라인드를 투과판(24)의 교체에 설치하고 블라인드의 투과율을 변화시키는 것에 의해 선단측으로부터 후단측에 걸쳐 열선의 방사량이 커지도록 해도 괜찮다. 또, 기술한 각 수법을 2개 이상 조합해도 괜찮다.

또, 온도 분포 부여 수단은 열선을 방사하는 타입의 가열 램프(2) 등으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 9(a)에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)의 후단 측에 대응하는 냉각 플레이트(4) 내에 전열히터(45)를 매입하고 이 부분을 가열해 웨이퍼(W)의 선단측보다 후단측이 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하도록 구성해도 괜찮고, 도 9(b)에 나타나는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 선단 측에 대응하는 냉각 플레이트(4) 내에 펠티어 소자(46)을 매입하고 이 부분을 냉각해, 웨이퍼(W)의 선단측보다 후단측이 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하도록 구성해도 괜찮다. 이러한 수법에 의하면 온도 조절 장치(1)의 높이를 컴팩트하게 할 수 있는 이점이 있다. 또, 웨이퍼(W)의 후단 측에 열풍을 내뿜거나 선단 측에 찬 바람을 내뿜거나 함으로써, 각각 동일한 반입 이전 온도 분포를 부여하는 구성으로도 좋다.

또한, 실시의 형태 중에 있어서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 수단을 웨이퍼(W)의 반송로와 교차하는 방향으로 팽팽히 설치된 와이어(51A, 51B)에 의해 구성하고 있지만, 예를 들면 웨이퍼(W)의 반송로의 양단에 풀리를 설치해 이러한 풀리를 통해 복수 라인의 와이어를 웨이퍼(W)의 반송 방향으로 팽팽히 설치해, 이러한 와이어에 의해 웨이퍼(W)를 반송하도록 구성해도 괜찮다. 이 경우에는, 냉각 플레이트(4)의 홈부는 와이어에 따라 웨이퍼(W)의 반송 방향으로 설치한다.

다음에, 도포, 현상 장치에 상술한 온도 조절 장치(1)를 적용한 일례에 대해 간단하게 설명한다. 도 10은 도포, 현상 장치에 노광 장치가 접속된 시스템의 평면도이며, 도 11은 동시스템의 사시도이다. 도면 중의 S1은 캐리어 블럭이며 웨이퍼(W)가 예를 들면 13매 밀폐 수납된 캐리어(C1)를 반입출하기 위한 재치부(121)를 구비한 캐리어 스테이션(120)과 캐리어 스테이션(120)으로부터 볼 때 전방의 벽면에 설치되는 개폐부(122)와 개폐부(122)를 통해 캐리어(C1)로부터 웨이퍼(W)를 꺼내기 위한 트랜스퍼 아암(C)이 설치되고 있다.

캐리어 블럭(S1)의 안쪽 측에는 케이스(124)로 주위를 둘러싸는 처리 블럭(S2)이 접속되고 있고 처리 블럭(S2)에는 앞측으로부터 차례로 가열·냉각계의 유닛을 다단화한 선반 유닛(P1, P2, P3) 및 액처리 유닛(P4, P5)과 반송 수단(메인 아암;A1,A2)이 교대로 설치되고 있다. 반송 수단(A1,A2)이 이들 각 유닛 간의 웨이퍼(W)의 수수를 실시하는 역할을 완수한다. 반송 수단(A1,A2)은 캐리어 블럭(S1)으로부터 볼 때 전후방향에 배치되는 선반 유닛(P1, P2, P3)의 한면측과 우측의 액처리 유닛(P4, P5) 측의 한면측과 좌측의 한면측을 이루는 배면부로 구성되는 구획벽에 의해 둘러싸이는 공간(123) 내에 놓여져 있다.

선반 유닛(P1, P2, P3)은, 액처리 유닛(P4, P5)에서 행해지는 처리의 사전 처리 및 사후 처리를 행하기 위한 각종 유닛을 복수단 적층한 구성으로 되어 있다. 적층된 각종 유닛에는 웨이퍼(W)를 가열(베이크)하는 복수의 가열 유닛(PAB)이나 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 유닛 등이 포함된다. 여기서 본 실시의 형태와 관련되는 온도 조절 장치(1)은, 선반 유닛(P3)에 조립되어 있다.

또, 액처리 유닛(P4, P5)은 레지스트액이나 현상액 등의 약액 수납부 위에 하부 반사 방지막 도포 유닛(133), 레지스트 도포 유닛(134), 웨이퍼(W)에 현상액을 공급해 현상 처리하는 현상 유닛(131) 등을 복수단, 예를 들면 5단으로 적층해 구성되어 있다.

인터페이스 블럭(S3)은 처리 블럭(S2)과 노광 장치(S4) 사이에 앞뒤로 설치되는 제1의 반송실(3A) 및 제2의 반송실(3B)에 의해 구성되어 있고 각각에 승강 자유, 수직축 주위로 회전 가능 또한 진퇴 가능한 웨이퍼 반송 기구(131A, 131B)를 구비하고 있다.

제1의 반송실(3A)에는 선반 유닛(P6) 및 버퍼 카셋트(CO)가 설치되고 있다. 선반 유닛(P6)에는 웨이퍼 반송 기구(131A)와 웨이퍼 반송 기구(131B) 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하기 위한 수수 스테이지(TRS) 및 노광 장치에 수수하기 이전에 웨이퍼(W)의 온도 조절을 실시하는 냉각 플레이트를 가지는 고정밀도 온도 조절 유닛 등이 상하로 적층된 구성으로 되어 있다.

이어서, 이 도포, 현상 장치에 있어서의 웨이퍼(W)의 흐름에 대해 설명한다. 먼저 외부로부터 웨이퍼(W)가 수납된 캐리어(C1)가 캐리어 블럭(S1)에 반입되면 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 아암(C)→선반 유닛(P1)의 수수 유닛(TRS)→반송 수단(A1)→하부 반사 방지막 형성 유닛(BARC, 133)→반송 수단(A1;A2)→가열 유닛→반송 수단(A1; A2)→냉각 유닛→반송 수단(A1; A2)→레지스트 도포 유닛(COT, 134)→반송 수단(A1; A2)→가열 유닛→반송 수단(A1; A2)→냉각 유닛→반송 수단(A2)→선반 유닛(P3)의 수수 유닛(TRS)→웨이퍼 반송 기구(131A)→선반 유닛(P6)의 수수 유닛(TRS)→선반 유닛(P6)의 온도 조절 유닛→웨이퍼 반송 기구(131B)→노광 장치(S4)의 순서로 반송된다.

노광 처리를 받은 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 기구(131B)→선반 유닛(P6)의 수수 스테이지(TRS)→웨이퍼 반송 기구(131A)→선반 유닛(P3)의 수수 유닛(TRS)→선반 유닛(P3)의 온도 조절 장치(1; PEB)→반송 수단(A2)→현상 유닛(131)→반송 수단(A1)→선반 유닛(P1)의 수수 유닛(TRS)→트랜스퍼 아암(C)의 순서로 반송되어 캐리어(C1)에 되돌려져 도포, 현상 처리가 완료한다.

[실시예]

(실험)

도 1 내지 도 6에서 설명한 것과 대략 동일한 구성의 온도 조절 장치(1)를 이용해 웨이퍼(W)의 가열을 실시하고 반입 이전 온도 분포를 부여하는 것에 의한 효과를 확인했다. 온도 조절 장치(1)에 배치 설치한 가열 램프(2)는 출력 54 W(60 V), 색온도가 3000 K의 적외 램프를 사용했다. 도 12는, 적외 램프의 파장의 상대 강도 분포도이다. 가열 램프(2)의 개수 및 배치는 도 6에서 설명한 것과 동일하고, 각 램프로부터 냉각 플레이트(4) 상에 재치된 웨이퍼(W)까지의 거리는 25 mm이다. 각 구멍부(10b)의 지름은 30 mm로 일정하고 구멍부(10b)에는 투과판(24)를 끼워넣지 않았다.　

(실시예)　

12 인치의 웨이퍼(W)에 대해서 3초간 가열 램프(2)에 의해 열선을 조사해 반입 이전 온도 분포를 부여하고, 그 다음에 이 웨이퍼(W)를 130℃의 가열실(3) 내에 반입해 퍼지용의 가스를 공급했을 때의 웨이퍼(W) 표면의 초기 온도 분포나 온도 변화를 측정했다.

(비교예)　

반입 이전 온도 분포를 부여하지 않고, 동일한 실험을 실시했다.

도 13(a)는, 가열실(3)로의 웨이퍼(W) 반입 시에 균일한 초기 온도 분포를 얻기 위해서 부여해야 할 반입 이전 온도 분포를 시뮬레이션한 결과이다. 도면 중, 가열실(3)로의 반입 방향에 대해서 선단측을 위, 후단측을 아래로 해, 레지스트막이 형성되고 있는 상면측의 온도 분포를 동일한 온도선에 의해 나타냈다. 각 등온선은 기준 온도(T)에 대한 상대적인 온도차를 0. 4 ℃ 잘라서 나타내었다. 따라서, 각 등온선으로 둘러싸인 영역은 도면 중 우측으로 기재한 온도 범위에 있는 것을 나타내고 있다. 시뮬레이션의 결과에 의하면, 초기 온도 분포를 일정하게 하기 위해서는 웨이퍼(W)의 선단측으로부터 후단측에 걸쳐 서서히 온도가 높게 되어 가는 반입 이전 온도 분포를 부여해 두는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

도 13(b)는, 실시예에서 가열 램프(2)에 의해 반입 이전 온도 분포를 부여한 결과를 나타내고 있다. 17개의 가열 램프(2)에 의한 전체의 방사속은 918 W이며, 12 인치의 웨이퍼(W)에 대한 방사 조도는 2. 6 W/㎠, 3초간에 조사한 에너지는 7. 8J/㎠였다. 웨이퍼(W)의 방향이나 그 온도 분포 등의 표시에 대해서는 도 13(a)와 같다. 실시예의 결과에 의하면, 실시의 형태에 나타낸 가열 램프(2)를 사용해 웨이퍼(W)의 선단측으로부터 후단측에 걸쳐 온도가 높아져 가는 반입 이전 온도 분포를 부여시키고 있는 것을 알 수 있다. 도 13(a)의 시뮬레이션 결과와 비교해 웨이퍼(W)선단부의 저온 영역 및 후단부의 고온 영역의 면적이 넓어지고 있는 것은, 도 6에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)의 후단측 절반만의 형상에 대응시켜, 선단측으로부터 후단측에 걸쳐 배치 간격이 대체로 작게 되어 가도록 가열 램프(2)를 배치한 영향에 의하는 것이라고 생각된다.

도 14, 도 15는 실시예, 비교예의 실험의 결과를 나타내고 있다. 도 14는 실시예, 비교예에 있어서의 웨이퍼(W)의 초기 온도 분포이며, 도 15는 이러한 웨이퍼(W)를 가열실(3) 내에서 가열한 경우에 있어서의 웨이퍼(W) 표면의 최대 온도차, 웨이퍼(W)의 평균 온도의 경시 변화를 나타낸 트랜드도이다.

도 14(a)는 실시예에 있어서의 초기 온도 분포이다. 웨이퍼(W)의 방향의 표시에 대해서는 도 13(a)와 같지만, 각 등온선은 실온도를 표시하고 있다. 실시 예의 결과에 의하면, 도 13(b)에 나타낸 반입 이전 온도 분포를 미리 부여한 웨이퍼(W)를 가열실(3)에 반입하는 것에 의해, 최선단부를 제외한 웨이퍼(W)의 대부분이 약 1.3 ℃의 온도차에 들어가고 있어 플랫한 초기 온도 분포를 구할 수 있었다.

한편으로, 미리 반입 이전 온도 분포를 부여하지 않았던 비교예에 대해서는, 도 14(b)에 나타나는 바와 같이 웨이퍼(W)의 선단측으로부터 후단측에 걸쳐 서서히 온도가 낮게 되어 가는 초기 온도 분포를 구할 수 있었다. 또, 초기 온도 분포에 있어서의 온도차도 약 4.7 ℃으로 실시예와 비교해 커졌다. 이러한 결과로부터, 웨이퍼(W)에 적절한 반입 이전 온도 분포를 부여해 두는 것으로, 초기 온도 분포를 완화하는 효과를 구할 수 있다고 말할 수 있다.

도 15(a)는 실시예, 비교예에 있어서의 각 웨이퍼(W)표면의 최대 온도차의 경시 변화를 나타낸 트랜드도이다. 실시예를 실선, 비교예를 파선으로 나타냈다. 실시예에 대해서는, 가열실(3)로의 반입이 개시되기 직전의 시간 「0」에 있어서 웨이퍼(W)는 약 2.5 ℃의 온도차를 가지고 있지만, 웨이퍼(W) 전체의 반입이 완료한 시점에서는 이 범위가 약 1.3 ℃까지 작아져, 예를 들면 80초 후에는 이 범위는 1 ℃ 이하까지 작아지고 있다. 이것에 대해서 비교예에서는, 웨이퍼(W)를 가열실(3) 내에 반입함으로써 온도차가 약 4.7 ℃까지 도약하여 올라가고 나서 서서히 작아지고 있지만, 80초 후에 대해도 이 온도차는 1 ℃ 이하가 되지 않았다. 즉, 실시예에 대해 비교예에 대해서 초기 온도 분포를 약 3 ℃ 정도 완화할 수가 있었다.

또, 도 15(b)는 실시예, 비교예에 있어서의 각 웨이퍼(W) 내의 평균 온도의 경시 변화를 나타낸 트랜드도이지만, 예를 들면 80초 후의 시점에 있어서 실시예와 비교예의 사이에는 웨이퍼(W)평균 온도의 현저한 온도차는 볼 수 없다. 이것으로부터, 반입 이전 온도 분포를 부여하는 구성에 있어서도 웨이퍼(W)전체는 종래 대로 필요한 온도까지 가열할 수 있다고 말할 수 있다.

도 1은 실시의 형태와 관련되는 온도 조절 장치의 외관 사시도이다.

도 2는 온도 조절 장치의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.

도 3은 온도 조절 장치의 종단면도이다.

도 4는 웨이퍼의 반송 수단의 구성예를 나타내는 사시도이다.

도 5는 온도 조절 장치 내의 가열실의 작용을 나타내는 종단면도이다.

도 6은 온도 분포 부여 수단인 가열 램프의 배치 상태를 나타낸 평면도이다.

도 7은 온도 조절 장치의 작용을 나타내는 설명도이다.

도 8은 가열 램프의 배치 설치 방법에 있어서의 다른 실시의 형태를 나타내는 설명도이다.

도 9는 온도 분포 부여 수단의 다른 실시의 형태를 나타내는 설명도이다.

도 10은 본 발명과 관련되는 온도 조절 장치가 적용되는 도포, 현상 장치의 평면도이다.

도 11은 도포, 현상 장치의 사시도이다.

도 12는 실시예에서 사용한 가열 램프의 파장의 상대 강도 분포를 나타내는 분포도이다.

도 13은 반입 이전 온도 분포의 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 가리키는 특성도이다.

도 14는 실시예와 비교예에 있어서의 웨이퍼의 초기 온도 분포를 나타내는 특성도이다.

도 15는 실시예와 비교예에 있어서의 웨이퍼 표면의 온도차, 웨이퍼 평균 온도의 경시 변화를 나타내는 트랜드도이다.

도 16은 종래의 온도 조절 장치의 작용을 나타내는 종단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

W　　　　　웨이퍼

1　　　　　온도 조절 장치

2　　　　　가열 램프

2a　　　　방사부

3　　　　　가열실

4　　　　　냉각 플레이트

5　　　　　반송 수단

7　　　　　제어부

10　　　　처리 용기

10a　　　반입출구

10b　　　구멍 부분

11　　　　기초대

12　　　　가스 토출부

12a　　　토출구

13　　　가스 공급원

13a　　　가스 공급관

14　　　전열판

14a　　　히트 파이프

21　　　　반사 케이스

22　　　　고정대

23　　　　전력 공급부

24　　　　투과판

31　　　　개구부

32　　　　측벽부

33　　　　틈새부

34, 35 열판

41　　　　홈부

42　　　　승강기구

43　　　　지지 핀

44　　　　노치 부분

45　　　　전열히터

46　　　　펠티어 소자

51, 51A, 51B 　와이어

52, 52A, 52B 　와이어 지지부

53　　　　이동 기구

54　　　　기초 몸체

55A, 55B　가이드 레일

56　　　　구동부

57　　　　비즈 부재

58　　　　차폐판

61　　　　배기부

61a　　　배기구

62　　　　팬

63　　　　배기관

Claims (22)

1. 처리 용기 내에 설치되어 기판을 열판에 의해 가열하기 위한 가열실과,

   상기 처리 용기 내에서, 대기 위치에 놓여진 기판을 상기 가열실에 그 측면으로부터 반입하기 위한 반송 수단과,

   상기 대기 위치에서 대기하는 기판의 표면에, 가열실에 반입되었을 때에 당해 기판의 표면에 생기는 초기 온도 분포를 완화하기 위한 반입 이전 온도 분포를 부여하는 온도 분포 부여 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 온도 분포 부여 수단은 상기 가열실 내로의 반입 방향에 대해서 기판의 후단측을 가열함으로써, 기판의 선단측보다 후단측 쪽이 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 온도 분포 부여 수단은 가열 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 온도 분포 부여 수단은, 기판 상의 배광 패턴을 규제하기 위한 배광 패턴 규제 부재를 더 포함하고,

   상기 배광 패턴 규제 부재는 가열 램프와 대기 위치 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 기판의 반입 방향으로부터 볼 때 상기 가열실의 앞에, 당해 기판의 대기 위치가 되는 재치(載置) 플레이트를 더 구비하고, 상기 온도 분포 부여 수단은 당해 재치 플레이트에 설치되고 있는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 온도 분포 부여 수단은 저항 발열체인 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 온도 분포 부여 수단은, 상기 가열실 내로의 반입 방향에 대해서 기판의 선단측을 냉각함으로써 기판의 선단측보다도 후단측 쪽이 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 기판의 반입 방향으로부터 볼 때 상기 가열실의 앞에, 당해 기판의 대기 위치가 되는 재치 플레이트를 더 구비하고, 상기 온도 분포 부여 수단은 재치 플레이트에 설치되고 있는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
9. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 청구항 4 및 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가열실로부터 반출된 가열 처리 이후의 기판을 냉각하기 위한 냉각 플레이트를 더 구비하고, 상기 대기 위치는 이 냉각 플레이트 상인 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
10. 청구항 5, 청구항 6 및 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 재치 플레이트는, 상기 가열실로부터 반출된 가열 처리 이후의 기판을 냉각하기 위한 냉각 플레이트로서의 기능을 겸비하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 반송 수단은, 상기 기판의 반송로와 교차하는 방향으로 팽팽히 설치된, 또는 반송로를 따라 팽팽히 설치된 복수 개의 와이어인 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
12. 기판을 수납한 캐리어가 반입되는 캐리어 블럭과,

    상기 캐리어로부터 꺼내진 기판의 표면에 화학 증폭형의 레지스트를 도포하는 도포부와,

    노광 후의 기판을 가열 처리하는 온도 조절 장치와, 가열 처리 이후의 기판을 현상하는 현상 처리부를 포함하는 처리 블럭과,

    이 처리 블럭과 노광 장치 사이에서 기판의 수수를 실시하는 인터페이스부를 구비한 도포, 현상 장치에 있어서,

    상기 온도 조절 장치로서 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 온도 조절 장치를 이용한 것을 특징으로 하는 도포, 현상 장치.
13. 처리 용기 내에 설치된 가열실에서 기판을 열판에 의해 가열하는 공정과,

    상기 처리 용기 내에서, 대기 위치에 놓여진 기판을 상기 가열실에 그 측면으로부터 반입하는 공정과,

    상기 대기 위치에서 대기하는 기판의 표면에, 가열실에 반입되었을 때에 당해 기판의 표면에 생기는 초기 온도 분포를 완화하기 위한 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 방법.
14. 청구항 13에 있어서,

    상기 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정에서는, 상기 가열실 내로의 반입 방향에 대해서 기판의 후단측을 가열함으로써 기판의 선단측보다 후단측 쪽의 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 방법.
15. 청구항 14에 있어서,

    상기 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정은, 기판을 가열 램프로 조사함으로써, 상기 반입 이전 온도 분포를 부여하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 방법.
16. 청구항 15에 있어서,

    상기 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정은, 가열 램프와 대기 위치 사이에서 기판 상의 배광 패턴을 규제하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 방법.
17. 청구항 13에 있어서,

    상기 기판의 반입 방향으로부터 볼 때 상기 가열실의 앞에, 당해 기판의 대기 위치가 되는 재치 플레이트를 더 구비하고, 상기 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정은 이 재치 플레이트에 설치된 가열 수단에 의해 부여되는 것을 특징으로 하는 온도 조절 방법.
18. 청구항 13에 있어서,

    상기 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정에서는, 상기 가열실 내로의 반입 방향에 대해서 기판의 선단측을 냉각함으로써, 기판의 선단측보다 후단측의 온도가 높은 반입 이전 온도 분포를 부여하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 방법.
19. 청구항 18에 있어서,

    상기 기판의 반입 방향으로부터 볼 때 상기 가열실의 앞에, 당해 기판의 대기 위치가 되는 재치 플레이트를 더 구비하고, 상기 반입 이전 온도 분포를 부여하는 공정은 이 재치 플레이트에 설치된 냉각 수단에 의해 부여되는 것을 특징으로 하는 온도 조절 방법.
20. 청구항 13 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 가열실로부터 반출된 가열 처리 이후의 기판을 냉각하는 공정을 더 포함하고, 상기 대기 위치는 기판을 냉각하는 공정이 행해지는 위치와 동일한 위치인 것을 특징으로 하는 온도 조절 방법.
21. 청구항 13 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기판을 반송하는 공정은, 상기 기판의 반송로와 교차하는 방향으로 팽팽히 설치된, 또는 반송로를 따라 팽팽히 설치된 복수 개의 와이어를 이용해 실시하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 방법.
22. 기판을 열판에 의해 가열하는 온도 조절 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 격납한 기억 매체로서,

    상기 컴퓨터 프로그램은 청구항 13 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 기재된 온도 조절 방법을 실시하도록 스텝군이 짜여지고 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.

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