JP2007311520A - 熱処理装置、熱処理方法、熱処理プログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に対し熱処理を行う熱処理装置において、熱処理における基板面内の温度均一性が得られ、均一なパターン線幅を得ることができる熱処理装置、熱処理方法、熱処理プログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体を提供する。
【解決手段】基板Ｗを保持する基板保持手段と、前記基板保持手段により保持された基板Ｗの上方及び／または下方から該基板Ｗを加熱する加熱手段２５とを備え、前記基板保持手段は、前記基板Ｗが載置される載置台２４と、前記基板Ｗと載置台２４との間に空気流を形成する気流形成手段５１〜５６とを有し、前記加熱手段２５による加熱処理の際、前記気流形成手段５１〜５６が形成した空気流により前記基板Ｗの下面全体を支持し、該基板Ｗを浮上させた状態で保持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に対し熱処理を行う熱処理装置、熱処理方法、熱処理プログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造においては、被処理体である板状の半導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ）に所定の膜を成膜した後、処理液であるフォトレジスト（以下、レジストと呼ぶ）を塗布してレジスト膜を形成し、回路パターンに対応してレジスト膜を露光し、これを現像処理するという、いわゆるフォトリソグラフィ工程により回路パターンを形成する。このフォトリソグラフィ工程では、レジスト塗布後の加熱処理（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）、現像後の加熱処理（ポストベーク）等、種々の加熱処理が行われており、また、これらの加熱処理後には、一定温度まで冷却する冷却工程が行われるのが一般的である。

このような処理において、例えばポストエクスポージャーベーク処理を行う熱処理装置としては、チリングホットプレートユニットが知られている。このチリングホットプレートユニットは、図１０に示すように、ウエハＷを所定温度に加熱処理する加熱処理部２００と、加熱処理後のウエハＷを加熱処理部２００内で受け取ると共に、所定温度まで冷却処理するクールアーム２１０とで構成されている。加熱処理部２００は、図示するように、ヒータ２０１を有する載置台２０２と、ウエハＷを載置台２０２上に隙間を空けて支持するためのギャップピン２０３と、載置台２０２を貫通し、ウエハＷをギャップピン２０３上に載置すると共に、ギャップピン２０３上方に移動する昇降可能な支持ピン２０４とを具備し、ヒータ２０１から発せられる熱量を載置台２０２表面から輻射してウエハＷに熱処理を施すものである。

また、クールアーム２１０は、支持ピン２０４上に支持された加熱処理済みのウエハＷを受け取るアーム本体２１１を有し、このアーム本体２１１には、載置台２０２上にウエハＷを押し上げる支持ピン２０４との干渉を回避するスリット（図示せず）が形成されている。また、アーム本体２１１の内部には、冷却流路（図示せず）が埋設されている。
この構成により、載置台２０２から受け取ったウエハＷに前記冷却流路から発せられる熱をアーム本体２１１から輻射してウエハＷに冷却処理を施すようになされている。

このように構成された熱処理装置においては、まず、加熱処理部２００の載置台２０２上（ギャップピン２０３上）にウエハＷを配置し、ヒータ２０１からの熱により加熱処理を行う。加熱処理後、載置台２０２上のウエハＷを支持ピン２０４が上昇して持ち上げる。次に、アーム本体２１１が前進して図１０に示すように載置台２０２とウエハＷとの間に移動し、ウエハＷの冷却処理を行う。したがって、このような構成によれば、加熱処理から冷却処理までの時間を最短かつ一定にすることができ、ウエハに対し効率的に熱処理を施すことができる。
尚、このようなチリングホットプレートユニットの構成を用いた熱処理装置については、特許文献１に開示されている。
特開２００３−３７０３３号公報

ところで、近年にあってはウエハ直径の大型化に伴い、その重量が増大している。そのため、図１０に示すようにギャップピン２０３によりウエハＷを支持し加熱処理を行う構成の場合、ウエハＷを支持する際に、図１１に示すようにウエハＷの自重によりウエハＷが湾曲する（反る）という問題があった。

即ち、ウエハＷが湾曲した状態で加熱処理を行うと、熱板となった載置台２０２とウエハ面との距離がウエハ面の部位によって異なるため、ウエハ面における加熱温度が不均一となり、レジストの化学反応の進行度が一様でなくなる。したがって、クールアームを用いた冷却処理によりウエハ全面が均一温度になされたとしてもウエハ面内での処理がばらつき、結果的に得られるパターン線幅（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が不均一になるという課題があった。

また、熱処理装置に搬入された段階で既に反った状態のウエハを加熱処理する場合、ギャップピンやスペーサ等によりウエハを支持しても、ウエハの反りを矯正することはできないため、結局、ウエハ面における温度均一性が悪化するという課題があった。

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、基板に対し熱処理を行う熱処理装置において、熱処理における基板面内の温度均一性が得られ、均一なパターン線幅を得ることができる熱処理装置、熱処理方法、熱処理プログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る熱処理装置は、基板に対し熱処理を行う熱処理装置において、前記基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段により保持された基板の上方及び／または下方から該基板を加熱する加熱手段とを備え、前記基板保持手段は、前記基板が載置される載置台と、前記基板と載置台との間に空気流を形成する気流形成手段とを有し、前記加熱手段による加熱処理の際、前記気流形成手段が形成した空気流により前記基板の下面全体を支持し、該基板を浮上させた状態で保持することに特徴を有する。

このように載置台上に形成された空気流により基板の下面全体を支持し、基板を保持することにより、基板の荷重を分散させることができる。したがって、従来のピン等を用いた支持方法のように、基板が湾曲する（反る）ことなく保持でき、熱処理における基板面内の温度均一性が得られ、結果的に均一なパターン線幅を得ることができる。
また、基板の下方から加熱処理を行う場合であっても、空気流により基板を支持する構成のため、加熱の際に障害となるものがなく、基板面に対し均一な加熱処理を施すことができる。

また、前記載置台には、上下方向に貫通する複数の通気孔が形成され、前記気流形成手段は、前記複数の通気孔のいずれかから前記載置台上に空気を送出する空気送出手段と、前記複数の通気孔のいずれかから前記載置台上の空気を吸引する空気吸引手段とを有し、前記基板保持手段は、前記空気送出手段によって前記載置台上に送出した空気を前記空気吸引手段によって吸引させることにより、載置台上に空気流を形成することが望ましい。
尚、前記複数の通気孔は、前記載置台において前後左右方向に等間隔に形成され、前記空気送出手段により空気が送出される通気孔と、前記空気吸引手段により吸引される通気孔とが前後左右方向に交互に配置されることが望ましい。
このように構成することにより、載置台上において前後左右方向に等間隔に複数の山なりの空気流を形成することができる。即ち、これにより基板の下面全体を支持することができ、基板を湾曲させずに保持することができる。

また、前記基板保持手段は、前記加熱手段による加熱処理の際、前記載置台の上方で保持された基板の側部を押さえ、横方向の移動を固定するためのガードリングを有することが望ましい。
このようにガードリングを設けることによって、基板を浮上させ保持する際に横方向の揺れを抑制し、載置台上の一定の位置に保持することができる。
また、前記ガードリングの内周は、前記基板の外周形状に沿って形成されると共に、該内周面において、上端側の内周径が前記基板直径よりも小さく、下端側の内周径が前記基板直径よりも大きくなるよう傾斜していることが望ましい。
このようにガードリングを形成すれば、既に湾曲している基板を浮上させ保持する場合に、基板外縁がガードリングの内周面に当接し、ガードリングを押し上げる方向に力が生じる。これにより、湾曲した基板が矯正され平板状になされる。その結果、加熱手段からの加熱処理が基板に対して均一となり、結果的に均一なパターン線幅を得ることができる。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係る熱処理装置は、基板に対し熱処理を行う熱処理装置において、前記基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段により保持された基板の上方及び／または下方から該基板を加熱する加熱手段とを備え、前記基板保持手段は、前記基板が載置される載置台と、前記基板を載置台に吸着させる基板吸着手段とを有し、前記加熱手段による加熱処理の際、前記基板吸着手段により前記基板の下面全体を前記載置台に吸着し、該基板を保持することに特徴を有する。
このように構成することにより、基板が既に湾曲している場合であっても、基板の下面全体を載置台上に吸着することにより、湾曲した基板を矯正し平板状にすることができる。その結果、加熱手段からの加熱処理が基板に対して均一となり、結果的に均一なパターン線幅を得ることができる。

また、前記載置台には、上下方向に貫通する複数の通気孔が形成され、前記基板吸着手段は、前記複数の通気孔から前記載置台上の空気を吸引する空気吸引手段を有し、前記基板保持手段は、前記載置台と前記基板との間に介在する空気を前記空気吸引手段によって吸引させることにより、載置台上に前記基板を吸着保持することが望ましい。
このように構成することにより、基板の下面全体を載置台上に吸着させ、基板の湾曲を矯正した状態で保持することができる

また、前記した課題を解決するために、本発明に係る熱処理方法は、基板に対し熱処理を行う熱処理方法において、載置台上に前記基板を載置するステップと、前記基板と前記載置台との間に空気流を形成するステップと、前記形成された空気流により前記基板の下面全体を支持し、該基板を前記載置台上に浮上させた状態で保持するステップと、前記載置台上に浮上し保持された基板を上方及び／または下方から加熱するステップとを実行することに特徴を有する。
このように載置台上に形成された空気流により基板の下面全体を支持し、基板を保持することにより、基板の荷重を分散させることができる。したがって、従来のピン等を用いた支持方法のように、基板が湾曲する（反る）ことなく保持でき、熱処理における基板面内の温度均一性が得られ、結果的に均一なパターン線幅を得ることができる。
また、基板の下方から加熱処理を行う場合であっても、空気流により基板を支持する構成のため、加熱の際に障害となるものがなく、基板面に対し均一な加熱処理を施すことができる。

また、前記基板と前記載置台との間に空気流を形成するステップにおいて、上下方向に貫通する複数の通気孔が形成された前記載置台の、前記複数の通気孔のいずれかから前記載置台上に空気を送出するステップと、前記複数の通気孔のいずれかから前記載置台上に送出された空気を前記複数の通気孔のいずれかから吸引するステップとを実行し、前記載置台上に空気流を形成することが望ましい。
このような方法により、載置台上において複数の山なりの空気流を形成することができる。即ち、これにより基板の下面全体を支持することができ、基板を湾曲させずに保持することができる。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係る熱処理方法は、基板に対し熱処理を行う熱処理方法において、載置台上に前記基板を載置するステップと、前記基板の下面全体を前記載置台に吸着し該基板を保持するステップと、前記載置台上に吸着保持された基板を上方及び／または下方から加熱するステップとを実行することに特徴を有する。
このような方法により、基板が既に湾曲している場合であっても、基板の下面全体を載置台上に吸着することにより、湾曲した基板を矯正し平板状にすることができる。その結果、加熱するステップにおける加熱処理が基板に対して均一となり、結果的に均一なパターン線幅を得ることができる。

また、前記基板の全面を前記載置台上に吸着保持するステップにおいて、上下方向に貫通する複数の通気孔が形成された前記載置台の前記複数の通気孔から該載置台と前記基板との間に介在する空気を吸引し、載置台上に前記基板を吸着保持することが望ましい。
このような方法により、基板の下面全体を載置台上に吸着させ、基板の湾曲を矯正した状態で保持することができる

本発明によれば、基板に対し熱処理を行う熱処理装置において、熱処理における基板面内の温度均一性が得られ、均一なパターン線幅を得ることができる熱処理装置、熱処理方法、熱処理プログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体を得ることができる。

以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に基づいて説明する。図１は、本発明に係る熱処理装置を具備するレジスト塗布現像処理システムの全体構成を示す斜視図である。
レジスト塗布現像処理システム１は、図１に示すように、その一端側に被処理基板として例えば多数枚の半導体ウエハＷ（以下にウエハＷと呼ぶ）を収容する複数のカセット２を例えば４個載置可能に構成したキャリアステーション３を有し、このキャリアステーション３の中央部にはウエハＷの搬入・搬出及びウエハＷの位置決めを行う補助アーム４が設けられている。

また、レジスト塗布現像処理システム１のキャリアステーション３側の側方にはプロセスステーション６が配置されている。更に、その中央部にてその長さ方向に移動可能に設けられると共に、補助アーム４からウエハＷを受け渡される搬送手段としてのメインアーム５が設けられている。このメインアーム５は、図示するように、ウエハＷの周辺部を保持するように略馬蹄状に形成されている。

なお、メインアーム５の移送路の両側には各種処理機構が配置されている。具体的には、これらの処理機構として例えばウエハＷをブラシ洗浄するためのブラシスクラバ７及び高圧ジェット水により洗浄を施すための高圧ジェット洗浄機７Ａが並設され、その隣には例えばチリングホットプレートユニットからなる熱処理装置２０が２基積み重ねて設けられると共に、メインアーム５の移送路の反対側には現像装置８が２基並設されている。

更に、前記プロセスステーション６の側方には、接続用ユニット９を介してもう一つのプロセスステーション６Ａが配置されている。このプロセスステーション６Ａには、例えばウエハＷにフォトレジスト（以下、レジストと呼ぶ）を塗布する前にこれを疎水化処理するアドヒージョン処理装置１０が設けられ、その下方にはクーリング装置１１が配置されている。また、これら装置１０、１１の側部には別の熱処理装置２０が２列で２個ずつ積み重ねられて配置されている。

また、メインアーム５の移送路を挟んでこれら熱処理装置２０やアドヒージョン処理装置１０等の反対側にはウエハＷにレジストを塗布するレジスト塗布装置１２が２台並設されている。なお、これらレジスト塗布装置１２の側部には、インターフェースユニット１３を介してレジスト膜に所定の微細パターンを露光するための露光装置１４等が設けられている。

このように構成されたレジスト塗布現像処理システム１においては、まず、カセット２内に収容された未処理のウエハＷが、補助アーム４により取り出され、さらにメインアーム５によりブラシスクラバ７、高圧ジェット水圧機７Ａに搬送され、そこでゴミ及び汚れが除去される。
洗浄されたウエハＷは、メインアーム５により熱処理装置２０に搬送されて、そこで、加熱乾燥処理が行われる。その後、ウエハＷはクーリング装置１１において冷却され、さらにアドヒージョン処理装置１０において疎水化処理が施される。疎水化処理後、ウエハＷはレジスト塗布装置１２に搬送され、例えばスピンコート法によりウエハ表面にレジスト膜が塗布形成される。

そして、ウエハＷは熱処理装置２０に搬送されて、溶剤をレジスト膜から蒸発させるために所定時間、所定温度（例えば８０℃前後）のプリベーク処理が施される。
その後、ウエハＷは、例えば室温（２３℃程度）まで冷却され、露光装置１４に搬送されて露光処理が行われる。露光処理後のウエハＷは、熱処理装置２０に搬送され、所定時間、所定温度（例えば１４０℃）でベーク処理（現像前ベーク処理）が施される。このベーク処理が終了したウエハＷは、現像装置８に搬送され、そこで現像処理が施された後、再び熱処理装置２０に搬送され、所定時間、所定温度（５０〜１８０℃）でポストベーク処理（現像後ベーク処理）が施されて、現像後のレジストに残留する現像液等が加熱蒸発される。
その後、ウエハＷは、クーリング装置１１に搬送され、室温（２３℃程度）まで冷却、すなわち温度調整された後、カセット２に戻され収容される。

続いて、本発明に係る熱処理装置の第一の実施の形態について、例えばチリングホットプレートユニットが適用される前記熱処理装置２０の構成を図２に基づき説明する。図２は、第一の実施の形態における熱処理装置２０の概略断面図である。
図２に示す熱処理装置２０は、前記メインアーム５によって搬送されたウエハＷを所定の温度に加熱処理する加熱処理部２１と、加熱処理された後のウエハＷを受け取ると共に、所定の温度例えば室温（２３℃程度）まで冷却（冷却温調）する冷却手段としてのクールアーム４０の待機部２２とを備えている。

前記加熱処理部２１においては、ウエハＷを載置する例えば矩形板状の載置台２４が保持部材２５により保持されている。また、この載置台２４の上方には、昇降シリンダ２７によって上下動可能になされ、降下して載置台２４に嵌合し図３に示すように加熱処理室Ｃを形成するためのカバー部材２６が配備されている。
カバー部材２６は、例えばその平面形状が載置台２４に合わせて矩形の筒形状とされ、図２に示すように、その下方が開口した形状になされている。このカバー部材２６内には、発熱体２３（ヒータ）を埋設して有する加熱板２５（加熱手段）が、該カバー部材２６の内周面に沿って水平状態で設けられている。即ち、載置台２４上に載置されたウエハＷは、その上方に配置された加熱板２５により加熱処理されるよう構成されている。

また、カバー部材２６の上部中央には、給気手段２８から所定流量の空気を供給するための給気口２６ａが形成され、この給気口２６ａの下方に位置する前記加熱板２５には、上下方向に貫通する複数の通気孔２５ａが前後左右に所定の等間隔に形成されている。即ち、加熱板２５は整流板として機能し、給気口２６ａから供給された所定温度の空気は、その複数の通気孔２５ａを通過するよう分散され、発熱体２３の熱により温風となって加熱処理室Ｃ内に均一に供給されるようになされている。
なお、カバー部材２６の周部において加熱板２５の下方には複数の排気口２６ｂが均等に設けられ、加熱処理室内に供給された空気はウエハＷ上に均一に供給された後、ウエハＷの回りに分散し、処理室外に排気されるようになされている。

また、載置台２４の下方には、ウエハＷを支持して該載置台２４の上方位置に移動すべく昇降移動する３本の支持ピン３２が昇降板３３上に同心円状に起立して設けられている。これら支持ピン３２は、例えばセラミクス，フッ素樹脂あるいは合成ゴム等の断熱性部材にて形成されており、昇降板３３に連結するボールねじ機構からなる昇降機構３４の駆動によって載置台２４に設けられた貫通孔２４ｂを介して載置台２４の上方に出没移動し得るように構成されている。

また、載置台２４には、上下方向に貫通する複数の通気孔２４ａ（例えば直径１〜３ｍｍ）が前後左右に所定の等間隔（例えば５〜２０ｍｍ間隔）に形成され、各通気孔２４ａの下側には、通気管５１、５２のいずれかが接続されている。これら通気管５１、５２には、空気圧を検出する圧力センサ５３、５４を介し、夫々送風部５５、吸引部５６が接続され、通気孔２４ａから空気を送出するか、または吸引できるよう構成されている。即ち通気管５１、送風部５５により空気送出手段が構成され、通気管５２、吸引部５６により空気吸引手段が構成されている。
また、送風部５５、吸引部５６、圧力センサ５３、５４は夫々制御部６０に接続され、制御部６０は圧力センサ５３、５４の検出する空気圧の値に基づいて送風部５５から送出する空気の圧力、及び吸引部５６により吸引する空気の圧力を制御するよう構成されている。

さらに詳細に説明すると、図３に示すように、載置台２４上に空気を送出する通気孔２４ａと、載置台２４上から空気を吸引する通気孔２４ａとが（前後左右方向に）交互に配設されるように通気管５１、５２が夫々配管される。
これにより、図４の載置台２４の一部拡大図に示すように、載置台２４上に送出する空気の力（送出力Ｐ１）と載置台２４上から空気を吸引する力（吸引力Ｐ２）とが交互に形成される。したがって載置台２４上には、この載置台２４上に送出された空気が装置台２４から再び吸引されることによる山なりの空気流が前後左右方向に複数形成される。そして、この空気流によってウエハＷが浮上し、一定の高さに保持されるよう、制御部６０が送風部５５、吸引部５６を制御するようなされている。

また、図４に示すように、浮上したウエハＷと載置台２４との距離寸法ｈ１は、例えば０．１〜０．５ｍｍとなるよう制御され、このように距離寸法ｈ１が小さい場合には送出力Ｐ１と吸引力Ｐ２とにより載置台２４上の空気流が高速流となり、ベンチュリー効果により下向きの力（下向き力Ｐ３）が生じる。したがって、制御部６０は、ウエハＷを一定の高さ寸法に浮上させるために、式（１）に基づき上下方向の力を均衡制御する。

送出力Ｐ１＝吸引力Ｐ２＋下向き力Ｐ３＋重力Ｐ４・・・（１）

尚、制御部６０は、載置台２４上に形成する空気流（の大きさ、圧力）を制御することによりウエハＷを保持する高さ寸法（距離寸法ｈ１）を調整し、これにより加熱板２５とウエハＷとの距離寸法を変化させ、ウエハＷに対する加熱力の調整を行うようになされている。
また、図３に示すように、載置台２４上にはウエハＷの直径に略等しい内径を有するガードリング３５が設けられ、浮上したウエハＷの側部を押さえ、横方向の移動を固定するようになされている。
このように、熱処理装置２０においては、ウエハＷを保持する基板保持手段として、載置台２４と、この載置台２４上に空気流を形成するための気流形成手段と、ガードリング３５とを具備している。尚、気流形成手段は、空気送出手段を構成する通気管５１、圧力センサ５３及び送風部５５、空気吸引手段を構成する通気管５２、圧力センサ５４及び吸引部５６により構成される。

一方、図２に示すように前記待機部２２に配設されるクールアーム４０は、前記支持ピン３２によって載置台２４の上方位置に移動されたウエハＷの下面（裏面）からウエハＷを冷却するように構成されている。前記クールアーム４０には、冷媒としてのペルチェ素子４１が埋設されると共に、ペルチェ素子４１の背部に放熱板４２が配設されており、図示しない電源からの通電によって、その上面側が吸熱されて温度が低下しウエハＷを所定の温度例えば室温（２３℃程度）に冷却し得るように構成されている。
なお、ペルチェ素子４１の代りに、管状の流路を内蔵させ、所定温度に冷却された恒温水，ガス等を循環させて冷却するように構成することもできる。

前記のように構成されるクールアーム４０は、連結されたロッド４６ａを介して水平移動用の空気シリンダ４６に連結されており、この空気シリンダ４６の駆動によってクールアーム体４０が載置台２４の上方位置のウエハＷに向かって進退移動し得るように構成されている。

また、クールアーム４０には、３本の支持ピン３２との干渉を避け支持ピン３２が進退できるようにするためのスリット（図示せず）が設けられている。このようにスリットを設けることにより、支持ピン３２によって載置台２４の上方位置に移動されたウエハＷに向かってクールアーム４０を移動させ、ウエハＷの下面（裏面）にクールアーム４０を近接させると、スリット以外の領域がウエハＷの下面に位置するため、この状態でウエハＷを冷却温調することができる。

また、この実施の形態では、支持ピン３２でウエハＷを支持した状態でクールアーム４０を移動させてウエハＷとクールアーム４０とが非接触状態で冷却温調を行っているが、図２に想像線で示すように、クールアーム４０の上面に設けたスペーサ４８によってウエハＷを支持してプロキシミティー状態で冷却温調することも可能である。

尚、前記制御部６０は、図示しない記憶部を備え、この記憶部には、熱処理装置２０における動作が予め決められたソフトウエアからなる熱処理プログラムが格納されている。そして、制御部６０は当該プログラムを読み出し、後述の熱処理工程が実施されるよう制御を行う。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記録媒体に記録され収納された状態で制御部６０の記憶部に格納される。

続いて、このように構成された熱処理装置２０において、制御部６０の制御によるウエハＷへの熱処理工程について図５のフローに基づいて説明する。
先ず、昇降シリンダ２７の駆動によりカバー部材２６が載置台２４上方に移動し、カバー部材２６と載置台２４とが分離した状態で、メインアーム５によりウエハＷが加熱処理部２１内に搬送される（図５のステップＳ１）。
次いで、支持ピン３２が載置台２４の上方に突出するよう上昇し、この支持ピン３２上にウエハＷが引き渡される（図５のステップＳ２）。

次いで、ウエハＷを引き渡したクールアーム４０或いは図示しない他の搬送手段が加熱処理部２１外に移動した後、支持ピン３２が下降して載置台２４上のガードリング３５内にウエハＷが載置される（図５のステップＳ３）。そして、カバー部材２６が下降して載置台２４に嵌合し、加熱処理室が形成される。
次いで、送風部５５、吸引部５６が駆動制御されることにより載置台２４上に複数の山なりの空気流が前後左右方向に均等に形成され、これによりウエハＷ全体が載置台２４から所定の高さ寸法で浮上し保持される（図５のステップＳ４）。尚、このように載置台２４上に均等に形成された複数の空気流によってウエハＷの下面全体が支持されるため、ウエハＷの荷重が分散され、ピン等を用いた従来の支持方法のようにウエハＷの自重によりウエハＷが湾曲する（反る）ことがなく保持される。

次いで、図示しない電力供給手段により発熱体２３が発熱すると共に、給気手段２８によりカバー部材２６内に所定流量の空気が供給される。ここで供給された空気は発熱体２３により加熱され、整流板として機能する加熱板２５により分散し、所定温度の温風となってウエハＷ上に均一に供給される。そして、この加熱処理を所定時間継続することによりウエハＷが所定温度になされる（図５のステップＳ５）。尚、前記したようにウエハＷは湾曲することなく保持されるため、ウエハＷ面に対して均一な加熱処理が施される。

所定時間の加熱処理が終了すると、カバー部材２６が上方に移動して載置台２４と分離すると共に、支持ピン３２が上昇し、ウエハＷを載置台２４の上方において支持する（図５のステップＳ６）。
次いで、クールアーム４０が加熱処理部２１内のウエハＷ下方まで水平移動し、ウエハＷを所定温度に冷却処理し、加熱処理部２１外に搬出する（図５のステップＳ７）。

以上説明した第一の実施の形態によれば、加熱処理の際に、載置台２４上に空気流を形成し、この空気流によりウエハＷの下面全体を支持し保持する構成となされる。この構成によれば、ウエハＷを保持する際、ウエハＷの荷重が分散されるため、従来のピン等を用いた支持方法のように、ウエハＷが湾曲する（反る）虞がない。したがって、熱処理におけるウエハ面内の温度均一性が得られ、結果的に均一なパターン線幅を得ることができる。

続いて、本発明に係る熱処理装置の第二の実施の形態について説明する。尚、この第二の実施形態では、前記第一の実施の形態での構成に対し一部構成のみが異なるため、その異なる構成及び作用効果のみを説明する。また、前記第一の実施の形態で図２、図３に示した構成における同一部は同じ符号で示し、その詳細な説明は省略する。

図６は、本発明に係る熱処理装置の第二の実施の形態における加熱処理部２１の構成を模式的に示す断面図である。
図示するように、この形態においては載置台２４に形成された通気孔２４ａの全てに通気管５２が接続され、通気管５２は圧力センサ５４を介し吸引部５６に接続されている。即ち、吸引部５６の駆動により通気孔２４ａは全て吸引口として機能し、載置台２４上のウエハＷは、その下面全体が吸引されるようになされる。

これにより、例えば図７（ａ）に示すように、ウエハＷが加熱処理部２１に搬入された際、既に湾曲している場合であっても、通気孔２４ａからウエハＷの下面全体を吸引することにより、湾曲したウエハＷを矯正し、平板状にすることができる。その結果、加熱板２５からの加熱処理がウエハＷに対して均一となり、結果的に均一なパターン線幅を得ることができる。

続いて、本発明に係る熱処理装置の第三の実施の形態について説明する。尚、この第三の実施形態では、前記第一の実施の形態での構成に対し一部構成のみが異なるため、その異なる構成及び作用効果のみを説明する。また、前記第一の実施の形態で図２、図３に示した構成における同一部は同じ符号で示し、その詳細な説明は省略する。

図８は、本発明に係る熱処理装置の第三の実施の形態における加熱処理部２１の構成を模式的に示す断面図である。
この第三の実施の形態においては、カバー部材２６の内側下端部にガードリング２６ｃが形成され設けられる。このガードリング２６ｃは、その内周面が傾斜することにより、その上端が下端よりも突出して形成されている。また、その下端側の内径はウエハＷの直径よりも大きく形成され、上端側の内径はウエハＷの直径よりも小さく形成されている。したがって、カバー部材２６が開かれ、ウエハＷが載置台２４上に載置された後、カバー部材２６が閉じられると、ガードリング２６ｃがウエハＷの外縁を覆うようになされている。

この構成により、例えば図７（ａ）に示すように、ウエハＷが加熱処理部２１に搬入された際、既にウエハＷ外縁が上方に向けて反っている場合であっても、その反りが矯正される。即ち、ウエハＷを浮上させた際、ウエハＷ外縁がガードリング２６ｃの内周面に当接し、ガードリング２６ｃを押し上げる方向に力が生じる。これにより湾曲したウエハＷが矯正され平板状になされる。その結果、加熱板２５からの加熱処理がウエハＷに対して均一となり、結果的に均一なパターン線幅を得ることができる。

なお、前記した第一乃至第三の実施の形態においては、ウエハＷ上方の加熱板２５から加熱処理を行う場合を例に説明したが、本発明の熱処理装置にあっては、その構成に限定されず、例えば載置台２４内に発熱体を埋設し、ウエハＷの上下方向から、または下方のみからウエハＷを加熱処理する構成としてもよい。この場合、空気流によりウエハＷの下面全体を支持する構成のため、ウエハＷの下方からの加熱の際に障害となるものがなく、ウエハＷ面に対し均一な加熱処理を施すことができる。

また、前記第一の実施の形態においては、ウエハＷを浮上させて保持する動作のみを説明したが、送風部５５の駆動を停止し、吸引部５６を駆動させて、ウエハＷを載置台２４上に吸着することによりウエハＷを保持する動作を加えてもよい。この場合、ウエハＷを浮上させて保持する場合の制御と、ウエハＷを載置台２４上に吸着して保持する場合の制御を組み合わせることにより、浮上させて保持する場合のみよりもウエハＷの昇温速度等を自在に調整できる。また、この場合においても載置台２４内に発熱体を埋設し、ウエハＷの上下方向から、または下方のみからウエハＷを加熱処理する構成としてよい。

また、前記実施の形態において、載置台２４は、その平面が矩形状としてが、その形状に限らず、ウエハＷ等の基板よりも広い載置面を有し、その載置面中に基板の下面全体を載置できるのであれば、円形等、他の形状でもよい。

また、本発明における被処理体は、ウエハに限らず、半導体ウエハ、ＣＤ基板、ガラス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。

本発明は、処理液が塗布形成された半導体ウエハ等を熱処理する熱処理装置に適用でき、半導体製造業界、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。

図１は、本発明に係る熱処理装置を具備するレジスト塗布現像処理システムの全体構成を示す斜視図である。 図２は、第一の実施の形態における熱処理装置の概略断面図である。 図３は、図２の熱処理装置の他の状態を示す概略断面図である。 図４は、図２の熱処理装置が有する載置台の一部拡大断面図である。 図５は、図２の熱処理装置において、制御部の制御による熱処理工程を示すフローである。 図６は、本発明に係る熱処理装置の第二の実施の形態における加熱処理部の構成を模式的に示す断面図である。 図７は、図６の熱処理装置においてウエハの湾曲を矯正する状況を説明するための図である。 図８は、本発明に係る熱処理装置の第三の実施の形態における加熱処理部の構成を模式的に示す断面図である。 図９は、図８の熱処理装置においてウエハの湾曲を矯正する状況を説明するための図である。 図１０は、従来の熱処理装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１１は、従来の熱処理装置においてウエハが湾曲する状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１ レジスト塗布現像処理システム
２０ 熱処理装置
２１ 加熱処理部
２２ 待機部
２３ 発熱体
２４ 載置台（基板保持手段）
２４ａ 通気孔
２５ 加熱板（加熱手段）
２６ カバー部材
２６ａ 給気口
２６ｂ 排気口
２７ 昇降シリンダ
２８ 給気手段
３２ 支持ピン
３５ ガードリング
４０ クールアーム
５１ 通気管（空気送出手段、気流形成手段、基板保持手段）
５２ 通気管（空気吸引手段、気流形成手段、基板保持手段）
５３ 圧力センサ（空気送出手段、気流形成手段、基板保持手段）
５４ 圧力センサ（空気吸引手段、気流形成手段、基板保持手段）
５５ 送風部（空気送出手段、気流形成手段、基板保持手段）
５６ 吸引部（空気吸引手段、気流形成手段、基板保持手段）
６０ 制御部
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (13)

1. 基板に対し熱処理を行う熱処理装置において、
   前記基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段により保持された基板の上方及び／または下方から該基板を加熱する加熱手段とを備え、
   前記基板保持手段は、前記基板が載置される載置台と、前記基板と載置台との間に空気流を形成する気流形成手段とを有し、前記加熱手段による加熱処理の際、前記気流形成手段が形成した空気流により前記基板の下面全体を支持し、該基板を浮上させた状態で保持することを特徴とする熱処理装置。
2. 前記載置台には、上下方向に貫通する複数の通気孔が形成され、
   前記気流形成手段は、前記複数の通気孔のいずれかから前記載置台上に空気を送出する空気送出手段と、前記複数の通気孔のいずれかから前記載置台上の空気を吸引する空気吸引手段とを有し、
   前記基板保持手段は、前記空気送出手段によって前記載置台上に送出した空気を前記空気吸引手段によって吸引させることにより、載置台上に空気流を形成することを特徴とする請求項１に記載された熱処理装置。
3. 前記複数の通気孔は、前記載置台において前後左右方向に等間隔に形成され、
   前記空気送出手段により空気が送出される通気孔と、前記空気吸引手段により吸引される通気孔とが前後左右方向に交互に配置されることを特徴とする請求項２に記載された熱処理装置。
4. 前記基板保持手段は、前記加熱手段による加熱処理の際、前記載置台の上方で保持された基板の側部を押さえ、横方向の移動を固定するためのガードリングを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された熱処理装置。
5. 前記ガードリングの内周は、前記基板の外周形状に沿って形成されると共に、該内周面において、上端側の内周径が前記基板直径よりも小さく、下端側の内周径が前記基板直径よりも大きくなるよう傾斜していることを特徴とする請求項４に記載された熱処理装置。
6. 基板に対し熱処理を行う熱処理装置において、
   前記基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段により保持された基板の上方及び／または下方から該基板を加熱する加熱手段とを備え、
   前記基板保持手段は、前記基板が載置される載置台と、前記基板を載置台に吸着させる基板吸着手段とを有し、前記加熱手段による加熱処理の際、前記基板吸着手段により前記基板の下面全体を前記載置台に吸着し、該基板を保持することを特徴とする熱処理装置。
7. 前記載置台には、上下方向に貫通する複数の通気孔が形成され、
   前記基板吸着手段は、前記複数の通気孔から前記載置台上の空気を吸引する空気吸引手段を有し、
   前記基板保持手段は、前記載置台と前記基板との間に介在する空気を前記空気吸引手段によって吸引させることにより、載置台上に前記基板を吸着保持することを特徴とする請求項６に記載された熱処理装置。
8. 基板に対し熱処理を行う熱処理方法において、
   載置台上に前記基板を載置するステップと、
   前記基板と前記載置台との間に空気流を形成するステップと、
   前記形成された空気流により前記基板の下面全体を支持し、該基板を前記載置台上に浮上させた状態で保持するステップと、
   前記載置台上に浮上し保持された基板を上方及び／または下方から加熱するステップとを実行することを特徴とする熱処理方法。
9. 前記基板と前記載置台との間に空気流を形成するステップにおいて、
   上下方向に貫通する複数の通気孔が形成された前記載置台の、前記複数の通気孔のいずれかから前記載置台上に空気を送出するステップと、
   前記複数の通気孔のいずれかから前記載置台上に送出された空気を前記複数の通気孔のいずれかから吸引するステップとを実行し、前記載置台上に空気流を形成することを特徴とする請求項８に記載された熱処理方法。
10. 基板に対し熱処理を行う熱処理方法において、
    載置台上に前記基板を載置するステップと、
    前記基板の下面全体を前記載置台に吸着し該基板を保持するステップと、
    前記載置台上に吸着保持された基板を上方及び／または下方から加熱するステップとを実行することを特徴とする熱処理方法。
11. 前記基板の全面を前記載置台上に吸着保持するステップにおいて、
    上下方向に貫通する複数の通気孔が形成された前記載置台の前記複数の通気孔から該載置台と前記基板との間に介在する空気を吸引し、載置台上に前記基板を吸着保持することを特徴とする請求項１０に記載された熱処理方法。
12. 前記請求項８乃至１１のいずれかに記載された熱処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
13. 前記請求項１２に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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