JP4519036B2 - 加熱装置、塗布、現像装置及び加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば塗布膜が形成された基板を加熱処理する加熱装置、この加熱装置を含んだ塗布、現像装置及び加熱方法に関する。

半導体ウエハ（以下、ウエハという。）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用のガラス基板などの基板に対してレジストパターンを形成する装置として、基板に対してレジストを塗布し、また露光後のウエハを現像する塗布、現像装置が用いられている。この装置内には、ベーク装置などと呼ばれている加熱装置が組み込まれており、例えばレジスト液を塗布した基板を加熱する装置にあっては、レジスト液中の溶剤を乾燥させる役割を果たし、また露光後、現像前の基板を加熱する装置にあっては、例えば化学増幅型のレジストであれば酸触媒を拡散させる役割を果たしている。

この種の加熱装置は例えば図１２に示すように、抵抗発熱体からなるヒータ１０を内蔵した例えばセラミックスからなる加熱プレート１１を備えており、ヒータ１０は通常中央部から外縁部の間で複数に分割されてゾーン毎に温度制御が行われている。加熱プレート１１の上側には蓋体１２が設けられ、この蓋体１２により加熱プレート１１の上方側領域を閉じた空間としている。そして蓋体１２の全周に亘って形成されたガス供給口１３からガスを供給しながら蓋体１２の中央部から吸引排気し、こうして矢印で示すような気流を形成しながら基板Ｇを加熱処理している。

ところで半導体デバイスの多品種少量化に伴い、塗布、現像装置内におけるプロセスパラメータの変更頻度が従来に比べて高くなってきており、加熱装置においても基板のプロセス温度（加熱処理温度）をロットの切り替わりで変更する場合がある。しかしながら加熱プレート１１のヒータ１０への供給電力を変更すると、加熱プレート１１の表面の温度が安定するまでに時間遅れがあり、特にプロセス温度を低くする場合には温度が安定するまでに長い時間がかかるという課題がある。また基板の外縁に近い領域と中央側の領域とでは放熱の程度が異なり、そしてその放熱の程度は加熱プレート１１の温度によっても変わってくることから、種々のプロセス温度に対応する電力供給制御の最適ポイントを見つけにくいという課題もある。

一方特許文献１には、加熱プレートに載置されたウエハの上方に加熱プレートを設け、これら加熱プレートが垂直駆動機構により夫々上下動する構成にある加熱装置が記載されている。また特許文献２には、加熱プレートに載置されたウエハの上方に、ヒータが内設された上蓋を設け、前記加熱プレート内を貫通するウエハ支持ピンを伸長させることで、ウエハを上蓋に近接させる構成が記載されている。しかしいずれの装置もウエハをその上方側に設けられた発熱源（この例では加熱プレート又は上蓋に相当する。）に近接させることでウエハ昇温時間を短くすることを目的としており、上述した問題を解決することを目的としたものではないし、基板の周囲が開放された空間であるため、基板を高い面内均一性をもって加熱することはできない。

特開平３−６９１１１号公報（図１） 特開平７−２０１７１９号公報（段落００３８〜段落００４０、図５）

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、基板の加熱処理温度を変更するにあたり、その変更を速やかに行うことができる加熱装置及び加熱方法を提供することにある。また本発明の他の目的は、基板の加熱処理温度を速やかに変更することができ、スループットの低下を抑えることのできる塗布、現像装置を提供することにある。

本発明は基板を加熱処理し、加熱処理温度が複数用意されている加熱装置であって、
基板を水平に保持する基板保持部と、
この基板保持部の上方側に基板と対向するように設けられた上部加熱手段と、
前記基板保持部に保持された基板の側方から上部加熱手段の周囲に至るまでの領域を囲んで加熱雰囲気を形成する囲い部材と、
前記基板保持部を、基板の受け取り位置と基板が前記囲い部材により囲まれて加熱処理される処理位置との間で、上部加熱手段に対して相対的に昇降させる昇降手段と、
基板の加熱処理温度に応じた、上部加熱手段に対する基板の相対高さ位置となるように前記昇降手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また上記加熱装置において、前記基板保持部の上方側に、下面が開口すると共に基板を囲むように構成された上部筒状体を設け、上部加熱手段はこの上部筒状体内に設けられ、この上部筒状体の側壁は、少なくとも前記囲い部材の一部をなすように構成してもよい。

また上記加熱装置において、上面が開口し、基板の加熱処理時に前記上部筒状体の側周壁とその側周壁とが互いに重なり合って閉じられた空間を形成するための下部筒状体を備え、
前記基板保持部はこの下部筒状体に設けられ、
前記昇降手段は、この下部筒状体を、基板保持部に対して基板の受け渡しが行われるときに位置する低位置と基板の加熱処理時に位置する高位置との間で上部筒状体に対して相対的に昇降させる構成を採用してもよい。

さらに上記加熱装置において、上部筒状体の開口端面及び下部筒状体の開口端面の少なくとも一方には、上下方向に伸びる溝が周方向に沿って形成され、上部筒状体及び下部筒状体の他方の側周壁が前記溝に入り込むことにより、側壁同士が互いに重なり合うように構成することが好ましい。

さらに上記加熱装置において、基板の加熱雰囲気をパージするためのパージガスを供給するガス供給手段とを備え、このガス供給手段により供給されたパージガスを整流するために基板と上部加熱手段との間に設けられた整流板と、を備えた構成であってもよい。

また上記加熱装置において、上部加熱手段に対する基板の相対高さ位置と基板の加熱処理温度とを対応付けたデータを格納する記憶部と、前記制御部は基板の加熱処理温度に応じた基板の高さ位置を前記記憶部から読み出して、前記第１の昇降手段を制御する構成とすることもできる。

また上記加熱装置において、前記囲い部材に、基板を囲むように側部加熱手段を設けてもよい。この場合、前記側部加熱手段は、上下方向に設けられた複数段のヒータを含み、下段側のヒータほど設定温度が低いように構成してもよいし、あるいは上下方向に設けられた複数段のヒータを含み、前記上部筒状体の側周壁は、末広がりの形状に成形されていて、下段側のヒータほど基板から離れているように構成してもよい。

また本発明は、複数枚の基板を収納したキャリアが搬入されるキャリアブロックと、前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布部と、露光後の基板を現像する現像処理部と、を含む処理ブロックと、この処理ブロックと露光装置との間で基板の受け渡しを行うインターフェイス部と、を備えた塗布、現像装置において、前記処理ブロックに、既述の加熱装置を設けたことを特徴とする。

また本発明の加熱方法は、基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
基板と対向するように設けられた上部加熱手段に対する基板の相対高さ位置と基板の加熱処理温度とを対応付けた記憶部内のデータから、基板の加熱処理温度に対応する基板の相対高さ位置を読み出す工程と、
読み出した基板の相対高さ位置となるように前記基板保持部を、上部加熱手段に対して相対的に上昇させ、基板を囲い部材により囲まれて加熱処理される位置に置く工程と、を含むことを特徴とする。なお、前記上部加熱手段は、例えば下面が開口すると共に基板を囲むように構成された上部筒状体内に設けられており、この上部筒状体の側壁は、少なくとも前記囲い部材の一部をなしている。

また上記加熱方法は、上面が開口すると共に基板保持部が設けられた下部筒状体を、基板の加熱処理時に、基板保持部に対して基板の受け渡しが行われるときに位置する低位置から、上部筒状体の側周壁とその側周壁とが互いに重なり合って閉じられた空間を形成する高位置まで上昇させる工程を含むようにしてもよい。

さらに上記加熱方法において、基板と上部加熱手段との間に設けられた整流板の上側にパージガスを供給し、このガスを整流板を介して下降させて基板の加熱雰囲気をパージする工程を含んでもよい。その場合は、例えば上部筒状体の開口端面及び下部筒状体の開口端面の少なくとも一方には、上下方向に伸びる溝が周方向に沿って形成され、上部筒状体及び下部筒状体の他方の側周壁が前記溝に入り込むことにより、側壁同士が互いに重なり合っている。また基板は、例えば前記上部加熱手段と、前記囲い部材に基板を囲むように設けられた側部加熱手段とにより、加熱される。

本発明は、基板保持部の上方側に上部加熱手段を設け、基板の側方から上部加熱手段の周囲に至るまでの領域を囲んで加熱雰囲気を形成することにより、基板に対して面内均一性の高い加熱処理を行うと共に、上部加熱手段に対する基板の相対高さ位置を基板の加熱処理温度に応じた位置に制御することで、加熱処理温度の変更に対応するようにしている。従って基板の加熱処理温度を速やかに変更することができる。

そして基板保持部の上方側に、下面が開口すると共にその側壁が囲い部材の少なくとも一部をなす上部筒状体を設け、更に上面が開口し、前記上部筒状体の側周壁とその側周壁とが互いに重なり合って閉じられた空間を形成するための下部筒状体を設けることにより、基板が上下の筒状体により囲まれた閉空間内に置かれてこの空間が加熱雰囲気となるため、より面内均一性の高い加熱処理を基板に対して行うことができる。更にまた囲い部材の側周壁に、基板を囲むように側部加熱手段を設けることにより、基板を更により一層均一に加熱することができる。

以下に本発明に係る加熱方法を実施する加熱装置の実施の形態の一例として、例えば塗布液としてレジスト液が表面に塗布された基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという。）Ｗを加熱処理して、当該ウエハＷ表面にレジスト膜を形成する加熱装置２について説明する。加熱装置２は筐体２０を備えており、筐体２０の側壁にはウエハＷが搬入出するための搬送口２１が形成されている。また前記筐体２０内には下部が空洞となっている基台３０が設けられており、搬送口２１に向かう側を手前側とすると、この基台３０の中央部分には手前側から奥側（図中のＸ方向）へ向けて移動可能なウエハＷを搬送するための搬送プレート３１が移動するための開口部３２が形成されている。

また前記搬送プレート３１の一端側（搬送口２１側）は連結部材３３に接続されている。この連結部材３３は図３に示すように前記開口部３２に間挿され、その下端がガイドレール３５に嵌合され、駆動部３６によって前記ガイドレール３５に沿ってＸ軸方向に移動自在に構成されている。

前記搬送プレート３１は内部に例えば冷却媒体の流路が形成されている冷却プレートの役割を持っている。この搬送プレート３の中央部には３つの孔２２が周方向に穿設されている。この孔２２からは前記搬送プレート３１の下方側に設けられた支持ピン２３が通過するようになっている。前記支持ピン２３は保持部材２４を介して昇降部２５に連結され、これにより支持ピン２３の先端が搬送プレート３１の表面に対して出没できるように昇降自在に構成されている。なお、図２中３７ａ，３７ｂは後述する支持ピン６２ａ，６２ｂ，６２ｃが通過するためのスリットである。

図１に示すように基台３０において前記搬送プレート３１の奥側には、例えばアルミニウムからなる処理容器（チャンバ）４が設けられており、この処理容器４は下面が開口すると共にウエハＷを囲むように構成された上部筒状体４１と、当該上部筒状体４１よりも小径で上面が開口すると共にウエハＷを囲むように構成された下部筒状体４２とからなる。図１及び図４に示すように筐体２０の下面には基台５が敷設されており、この基台５の一端側には支柱５１が設けられている。前記支柱５１の上端側には上部支持アーム５２が水平に設けられており、この上部支持アーム５２の先端部には上述した上部筒状体４１が固定されている。また前記支柱５１には、当該支柱５１に沿って図示しないアクチュエータ例えばモータによる昇降やエアシリンダーによる昇降可能な昇降部５３が設けられており、この昇降部５３には下部支持アーム５４が水平に設けられている。前記下部支持アーム５４の先端部には上述した下部筒状体４２が固定されており、前記下部筒状体４２は昇降部５３によって昇降できるように構成されている。

また前記上部筒状体４１の開口端面には、上下方向に伸びる溝４３が周方向に沿って形成されており、下部筒状体４２の側周端が前記溝４３に入り込むことで上部筒状体４１の側壁と下部筒状体４２の側壁とが互いに重なるように構成されている。なお、この例では下部筒状体４２よりも大径な上部筒状体４１の開口端面に上下方向に伸びる溝４３を周方向に沿って形成することで、下部筒状体４２の側周端が前記溝４３に入り込むように構成されているが、上部筒状体４１よりも大径な下部筒状体４２の開口端に上下方向に伸びる溝を周方向に沿って形成し、上部筒状体４１の側周端が前記溝に入り込むように構成してもよい。

また上部筒状体４１の上面部にはガス供給管４４が設けられており、このガス供給管４４は筐体２０の上面部を貫通してウエハＷの加熱雰囲気をパージするためのパージガス例えばＮ2ガスやエアー等を供給するためのガス供給部４５に接続されている。この例では上部筒状体４１の上面部に設けられたガス供給管４４と、ガス供給管４４の基端側に接続されたガス供給部４５とにより、ガス供給手段が構成されている。

また上部筒状体４１の上部には上部加熱手段である抵抗発熱体であるヒータ４０を内蔵した円形状のセラミックスからなる加熱プレート４６が設けられている。この加熱プレート４６の直径は、後述する載置台の上に載置されるウエハＷの直径よりも大きい。前記加熱プレート４６の外縁と上部筒状体４１との間には隙間４７が形成されており、この隙間４７を介して下方側にパージガスが供給されるようになっている。また図１に示すように加熱プレート４６のヒータ４０には、電源部７０が接続されており、この電源部７０は後述する制御部８によってヒータ４０に供給する電力を制御するようになっている。

前記加熱プレート４６の下方側には、図１、図４及び図５に示すように前記隙間４７を通過したパージガスの流れを整えるために多数の孔４９が穿設された円形状の整流板４８が設けられている。

前記下部筒状体４２内にはウエハＷを水平に保持するためのウエハＷよりも一回り大きい基板保持部である円形状の載置台６が上部筒状体４１の上部に形成された整流板４８と対向するように設けられており、前記載置台６の中央部には３つの孔６ａ，６ｂ，６ｃが周方向に穿設されている。また前記下部筒状体４２の下面部には前記３つの孔６ａ，６ｂ，６ｃの投影領域に夫々孔６１ａ，６１ｂ，６１ｃが穿設されている。また前記孔６ａ、６ｂ、６ｃ及び孔６１ａ，６１ｂ，６１ｃを貫通するように支持ピン６２ａ，６２ｂ，６２ｃが夫々設けられており、これら支持ピン６２ａ，６２ｂ，６２ｃは支持部材６３を介して基台５の上面に設けられた昇降部６４により、先端が載置台６の上方側に位置するウエハＷの受け渡し位置と、先端が載置台６の下方側に位置する待機位置との間で昇降自在に構成されている。

また前記下部筒状体４２が昇降部５３によって昇降することで、前記支持ピン６２ａ，６２ｂ，６２ｃは前記孔６ａ，６ｂ，６ｃ及び孔６１ａ，６１ｂ，６１ｃを介して載置台６上に突没するように構成されている。つまり前記支持ピン６２ａ，６２ｂ，６２ｃがウエハＷの裏面を支持した状態から昇降部５３によって下部筒状体４２を上昇させると載置台６の上にウエハＷが受け渡されるようになっている。また、図１中６０は前記昇降部５３等を作動させるための電装部品が収納された電装エリアである。

また前記下部筒状体４２の底部には上下方向に伸縮自在なフレキシブルチューブからなる排気管７１，７２が接続されており、この排気管７１，７２は上部筒状体４０と下部筒状体４１とで囲まれた空間内に供給されたパージガスを排気するために基台５及び筐体２０の下面部を貫通して排気ポンプ７３に接続されている。この例では昇降部５３によって下部筒状体４２が上昇するに伴って前記排気管７１，７２が伸長するように構成されている。

次に制御部８に関して図６を参照しながら詳述する。図６において、８０はバスであり、このバス８０には記憶部及びＣＰＵなどが接続されているが、図６ではこれらを機能的にブロック化して表している。

記憶部８１には、上部筒状体４１の上部に設けられた加熱プレート４６に対するウエハＷの相対高さ位置とウエハＷの加熱処理温度とを対応付けたデータテーブルが格納されている。この例では、載置台６側が昇降するので載置台６の高さ位置と加熱処理温度とが対応付けられている。

制御プログラム８２は、ウエハＷの加熱処理温度に対応する載置台６の高さを記憶部８２内のテーブルから読み出し、その高さ位置となるなるように昇降部５４に動作指令を出力する。一方、加熱プレート４６のヒータ４０には電源部７０から所定量の電力が供給される。

この制御プログラム８２は、記憶媒体例えばフレキシブルディスク（ＦＤ）、メモリーカード、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）などに格納され、制御部８であるコンピュータにインストールされ、プログラム格納部に格納されることになる。

データ処理部８３はＣＰＵ（中央演算処理装置）からなり、前記制御プログラム８２が前記記憶部８１に格納されているデータシートを参照して昇降部５４に動作指令を出力する一連の動作をコントロールする。

次に上述の実施の形態の作用について述べる。表面にレジスト液が塗布されたウエハＷは図示しない搬送アームを有するウエハＷの搬送機構により、搬送口２１を介して筐体２０内に搬入され、搬送アームと昇降ピン２３との協働作用により搬送プレート３１に受け渡される。次いでこの搬送アームは筐体２０内から退去すると共に、ウエハＷを保持した搬送プレート３１が載置台６上に移動すると、支持ピン６２ａ，６２ｂ，６２ｃが上昇して搬送プレート３１に載置されたウエハＷの裏面を支持する。そして搬送プレート３１がホーム位置（図１の左端位置）に後退する（図７（ａ））。

続いて今回予定とするウエハＷの加熱処理温度を例えばｔ３（図６参照）とすると、上述した記憶部８２に格納されているデータテーブルからウエハＷの加熱処理温度ｔ３に対応する載置台６の高さ位置ｄ３が制御部８のプログラムにより読み出される。そして制御部８は読み出した高さ位置ｄ３となるように昇降部５３の昇降動作を制御して載置台６を加熱プレート４６に対して相対的に上昇させる。このとき載置台６の上昇の途中で図７（ｂ）に示すように載置台６は支持ピン６２ａ，６２ｂ，６２ｃによって支持されているウエハＷを受け取ることになる。そして更に下部筒状体４２（載置台６）が上昇すると下部筒状体４２の側壁が上部筒状体４１の側壁における溝部４３の中に入り込んで加熱雰囲気をなす閉空間が形成され、こうして図７（ｃ）に示すようウエハＷは上部筒状体４１及び下部筒状体４２により囲まれた閉空間内において前記高さ位置ｄ３に応じた処理位置に置かれる。即ちこの例では上面が開口する下部筒状体４２を載置台６に対してウエハＷの受け渡しが行われるときに位置する低位置から、上部筒状体４１の側周壁とその側周壁とが互いに重なりあって閉じられた空間を形成する高位置まで上昇することになる。

一方、加熱プレート４６は、ヒータ４０に電源部７０から所定量の電力が供給されて、例えば１１０℃まで加熱されており、ウエハＷは既述の高さ位置ｄ３に置かれると、加熱プレート４６の発熱量と、加熱プレート４６及びウエハＷの離間距離とで決まる温度、即ち温度ｔ３に加熱される。そしてガス供給部４５からガス供給管４４を介して前記空間内にパージガス例えばＮ2ガスを供給しながら、排気ポンプ７３により下部筒状体４２の底面に接続された排気管７１，７２から吸引排気を行う。さらに詳しく説明すると、上部筒状体４１と加熱プレート４６との間の空間に供給されたパージガスは加熱プレート４６の外縁と上部チャンバ４１との間に形成された隙間４７を通過する間に加熱プレート４６の放熱によって温められる。加熱プレート４６と整流板４８との間の空間に供給されたパージガスは、整流板４８の表面に穿設された多数の孔４９を通過することによって流れが整えられ、整流されたパージガスがウエハＷの表面に供給されることになる。そしてパージガスはウエハＷの表面を中央から外周に沿って流れ、下部筒状体４２の底面に接続された排気管７１，７２から排気されることになる。こうして図８中の矢印で示すようなウエハＷの中央から外周に向かう気流を形成しながら加熱処理が行われることになる。

このようにしてウエハＷを加熱処理することで、この例ではレジスト液中の溶剤が乾燥し、当該ウエハＷの表面にレジスト膜が形成されることになる。

こうしてウエハＷの加熱処理が終了した後、載置台６が昇降部５３によって下降することで載置台６の上に載置されているウエハＷは支持ピン６２ａ，６２ｂ，６２ｃの上に受け渡される。しかる後、搬送プレート３１がホーム位置から再び載置台６上へ移動して、支持ピン６２ａ，６２ｂ，６２ｃによって支持されているウエハＷは搬送プレート３１（冷却プレート）上に受け渡され、ここで粗熱取りがなされて冷却される。その後、搬送プレート３１上がホーム位置に戻った後、ウエハＷは外部の搬送機構、図１０及び図１１の例では主搬送手段Ａ２により搬出される。

ここで例えばウエハＷのロットが切り替わり、ウエハＷの加熱処理温度が例えばｔ３からｔ２に変更になったとする（図６参照）。この場合、次のロットのウエハＷが同様にして載置台６に載置されて上昇するが、制御部８はデータテーブルからｔ２に対応するｄ２を読み出して、載置台６の高さをｄ２となるように昇降部５３を介して制御することになる。これによりウエハＷはｄ２に対応する高さ位置に置かれ、加熱処理温度ｔ２で加熱処理がされる。

上述の実施の形態によれば、載置台６の上方側に、下面が開口すると共にウエハＷを囲むように構成された上部筒状体４１を設け、更に上面が開口し、前記上部筒状体４１の側周壁とその側周壁とが互いに重なり合って閉じられた空間を形成するための下部筒状体４２を設けることにより、ウエハＷが上部筒状体４１と下部筒状体４２とにより囲まれた閉空間内に置かれてこの空間が加熱雰囲気となるため、より面内均一性の高い加熱処理をウエハＷに対して行うことができる。

また上述の実施の形態によれば、上部筒状体４１の上部に設けられた加熱プレート４６に対するウエハＷの相対高さ位置をウエハＷの加熱処理温度に応じた位置に制御することで、ウエハＷの加熱処理温度の変更に対応するようにしているので、ウエハＷの加熱処理温度を速やかに変更することができる。

上述の例では、レジスト液が塗布されたウエハＷを加熱するようにしているが、本発明の加熱装置では、露光後、現像前のウエハＷに対して加熱を行うものであってもよい。

なお、下部筒状体４２を設けずに、ウエハＷを上部筒状体４１内に置いた状態で加熱処理を行ってもよいが、加熱処理雰囲気の温度安定性を考慮すると、ウエハＷの下方側は閉じられていることが好ましい。またウエハＷの周囲には囲い部材、この例では上部筒状体４１の側壁が存在することが必要であるが、この囲い部材は、下部筒状体４２の側壁により形成する構成であってもよい。

また囲い部材例えば上部筒状体４１の側壁には、載置台６上のウエハＷを囲むように加熱手段が設けられていることが好ましく、この場合ウエハＷは側方からも加熱されるのでウエハＷの面内温度均一性をより高くすることができるし、また上部加熱手段だけで面内均一性を高める場合に比べて調整が行い易い。このように側部加熱手段を設けるに当たっては、図９（ａ）に示すように上下方向に互いに独立して温度制御できる複数のヒータ９０を配列し、下段側のヒータ９０ほど設定温度を低くすることが好ましい。ウエハＷと上部加熱手段との距離が離れる程ウエハＷの温度が低くなることから、これに対応して側方からの加熱量も低くすることでウエハＷの面内温度均一性をより一層向上させることができる。この場合、各段のヒータ９０とウエハＷの加熱処理温度に応じたウエハＷの各高さ位置とを対応させてもよい。

また図９（ｂ）に示すように上部筒状体４１の側壁を末広がりの形状として、各ヒータ９１とウエハＷとの距離が下方に行く程大きくなるようにし、こうしてウエハＷへの側方からの加熱量を下へ行く程小さくするようにしてもよく、この場合、各段のヒータ９１は同じ発熱量としてもよいし、下へ行く程小さくしてもよい。

また図１及び図９に示す処理容器４の下部筒状体４２内に設けられた載置台６において、この載置台６の内部に加熱ヒータを埋設した構成であってもよい。この場合、載置台６の内部に設けられた加熱ヒータの加熱温度は、ウエハＷのプロセス温度よりも低く設定されており、このようにするとウエハＷの下方側への放熱を抑えることができると共に、上部筒状体４１と下部筒状体４２とにより囲まれた閉空間の雰囲気をより早く加熱することができて載置台６上のウエハＷをプロセス温度に速やかに昇温することができる。

続いて既述した加熱装置２を塗布、現像装置に適用した場合の一実施の形態について図１０及び図１１を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたカセットＣを搬入出するためのカセット載置部であり、カセットＣを複数個載置可能な載置部２００ａを備えたカセットステーション２００と、このカセットステーション２００から見て前方の壁面に設けられる開閉部２１０と、開閉部２１０を介してカセットＣ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。

カセット載置部Ｂ１の奥側には筐体２２０にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には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と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理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とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２、Ａ３はカセット載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理部Ｂ１内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段Ａ２、Ａ３は、カセット載置部Ｂ１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２３０により囲まれる空間内に置かれている。また図中２４０、２５０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である。

液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図１１に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部２６０の上に、塗布ユニット（ＣＯＴ）３００、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニット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、その組み合わせは塗布ユニット３にて表面に塗布液が塗られたウエハＷを減圧雰囲気下で乾燥し、当該塗布液中に含まれる溶剤を蒸発させるための減圧乾燥装置、ウエハＷを加熱（ベーク）する本発明の加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室２７０及び第２の搬送室２８０からなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他、棚ユニットＵ６及びバッファカセットＣ０が設けられている。

この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたカセットＣが載置台２００に載置されると、開閉部２１０と共にカセットＣ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（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後塗布ユニット３にてレジスト液が塗布される。次いで減圧乾燥装置にて減圧乾燥がなされウエハＷ表面にレジスト膜が形成されると、ウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす本発明の加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に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Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは載置台２００上の元のカセットＣへと戻される。

このように本発明の加熱装置２を上述した塗布、現像装置に適用することで、この加熱装置においてはウエハＷの加熱処理温度を速やかに変更することができるように構成されているため、塗布、現像装置のスループットの低下を抑えることのできる。

本発明の加熱装置の実施の形態の一例を示す縦断面図である。 前記加熱装置の横断面図である。 前記加熱装置内においてウエハを搬送する搬送プレートを示した縦断側面図である。 前記加熱装置内に設けられた処理容器を示す概略斜視図である。 前記上部筒状体において加熱プレートの下方側に設けられた整流板を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態に用いられる制御部を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における作用を説明する説明図である。 本発明の実施の形態における作用を説明する説明図である。 本発明の加熱装置の実施の形態の他の例を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る加熱装置が適用された塗布、現像装置の平面図である。 前記塗布、現像装置を示す斜視図である。 従来の加熱装置の一例を示した図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ
２ 加熱装置
４ 処理容器
４１ 上部筒状体
４２ 下部筒状体
４４ ガス供給管
４５ ガス供給部
４６ 加熱プレート
４８ 整流板
５ 基台
５３ 駆動部
６ 載置台
６０ 電装エリア
７１，７２ 排気管
７３ 排気ポンプ
８ 制御部
８１ 記憶部
８２ 制御プログラム
８３ データ処理

Claims (16)

1. 基板を加熱処理し、加熱処理温度が複数用意されている加熱装置であって、
   基板を水平に保持する基板保持部と、
   この基板保持部の上方側に基板と対向するように設けられた上部加熱手段と、
   前記基板保持部に保持された基板の側方から上部加熱手段の周囲に至るまでの領域を囲んで加熱雰囲気を形成する囲い部材と、
   前記基板保持部を、基板の受け取り位置と基板が前記囲い部材により囲まれて加熱処理される処理位置との間で、上部加熱手段に対して相対的に昇降させる昇降手段と、
   基板の加熱処理温度に応じた、上部加熱手段に対する基板の相対高さ位置となるように前記昇降手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする加熱装置。
2. 前記基板保持部の上方側に、下面が開口すると共に基板を囲むように構成された上部筒状体を設け、
   上部加熱手段はこの上部筒状体内に設けられ、
   この上部筒状体の側壁は、少なくとも前記囲い部材の一部をなすことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 上面が開口し、基板の加熱処理時に前記上部筒状体の側周壁とその側周壁とが互いに重なり合って閉じられた空間を形成するための下部筒状体を備え、
   前記基板保持部はこの下部筒状体に設けられ、
   前記昇降手段は、この下部筒状体を、基板保持部に対して基板の受け渡しが行われるときに位置する低位置と基板の加熱処理時に位置する高位置との間で上部筒状体に対して相対的に昇降させるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の加熱装置。
4. 上部筒状体の開口端面及び下部筒状体の開口端面の少なくとも一方には、上下方向に伸びる溝が周方向に沿って形成され、上部筒状体及び下部筒状体の他方の側周壁が前記溝に入り込むことにより、側壁同士が互いに重なり合うことを特徴とする請求項３記載の加熱装置。
5. 基板の加熱雰囲気をパージするためのパージガスを供給する
   ガス供給手段を備え、
   このガス供給手段により供給されたパージガスを整流するために基板と上部加熱手段との間に設けられた整流板と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の加熱装置。
6. 上部加熱手段に対する基板の相対高さ位置と基板の加熱処理温度とを対応付けたデータを格納する記憶部と、
   前記制御部は、基板の加熱処理温度に応じた基板の高さ位置を前記記憶部から読み出して、前記第１の昇降手段を制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の加熱装置。
7. 前記囲い部材に、基板を囲むように側部加熱手段が設けられたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の加熱装置。
8. 前記側部加熱手段は、上下方向に設けられた複数段のヒータを含み、下段側のヒータほど設定温度が低いことを特徴とする請求項７記載の加熱装置。
9. 前記側部加熱手段は、上下方向に設けられた複数段のヒータを含み、前記囲い部材は、末広がりの形状に成形されていて、下段側のヒータほど基板から離れていることを特徴とする請求項７記載の加熱装置。
10. 複数枚の基板を収納したキャリアが搬入されるキャリアブロックと、
    前記キャリアから取り出された基板の表面にレジストを塗布する塗布部と、露光後の基板を現像する現像処理部と、を含む処理ブロックと、
    この処理ブロックと露光装置との間で基板の受け渡しを行うインターフェイス部と、を備えた塗布、現像装置において、
    前記処理ブロックに、請求項１ないし９のいずれか一に記載の加熱装置を設けたことを特徴とする塗布、現像装置。
11. 基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
    基板と対向するように設けられた上部加熱手段に対する基板の相対高さ位置と基板の加熱処理温度とを対応付けた記憶部内のデータから、基板の加熱処理温度に対応する基板の相対高さ位置を読み出す工程と、
    読み出した基板の相対高さ位置となるように前記基板保持部を、上部加熱手段に対して相対的に上昇させ、基板を囲い部材により囲まれて加熱処理される位置に置く工程と、を含むことを特徴とする加熱方法。
12. 下面が開口すると共に基板を囲むように構成された上部筒状体内に上部加熱手段が設けられ、この上部筒状体の側壁は、少なくとも前記囲い部材の一部をなすことを特徴とする請求項１１記載の加熱方法。
13. 上面が開口すると共に基板保持部が設けられた下部筒状体を、基板の加熱処理時に、基板保持部に対して基板の受け渡しが行われるときに位置する低位置から、上部筒状体の側周壁とその側周壁とが互いに重なり合って閉じられた空間を形成する高位置まで上昇させる工程を含むことを特徴とする請求項１１または１２記載の加熱方法。
14. 基板と上部加熱手段との間に設けられた整流板の上側にパージガスを供給し、このガスを整流板を介して下降させて基板の加熱雰囲気をパージする工程を含むことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか一に記載の加熱方法。
15. 上部筒状体の開口端面及び下部筒状体の開口端面の少なくとも一方には、上下方向に伸びる溝が周方向に沿って形成され、上部筒状体及び下部筒状体の他方の側周壁が前記溝に入り込むことにより、側壁同士が互いに重なり合うことを特徴とする請求項１３に記載の加熱方法。
16. 基板は、前記上部加熱手段と、前記囲い部材に基板を囲むように設けられた側部加熱手段とにより、加熱されることを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか一に記載の加熱方法。

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