WO2006085489A1 - 加熱処理装置及び加熱処理方法 - Google Patents

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Definitions

  • ITO Indium Tin Oxide
  • LCD glass substrates hereinafter referred to as wafers
  • Photolithographic technology In this photolithography technology, a photoresist is applied to a wafer or the like, the resist film formed thereby is exposed in accordance with a predetermined circuit pattern, and this exposure pattern is developed to develop a circuit pattern on the resist film. Is formed.
  • a heat treatment apparatus is a heat treatment apparatus for heat-treating a substrate to be treated, and has a top opening and a treatment container that accommodates the substrate to be treated, and heats the substrate to be treated.
  • the substrate to be processed in the processing container is disposed close to the substrate to be processed, or the substrate to be processed is mounted thereon, and a flexible heating plate and the heating plate are processed.
  • a contact / separation moving means for bringing the heating plate close to or in contact with the substrate and separating the heating plate from the substrate to be processed.
  • a plurality of slits are formed in the heating plate. Such a slit can facilitate the deformation of the heating plate.
  • a plurality of substrates provided on the heating plate and supporting the substrate to be processed so that a slight gap is formed between the heating plate and the substrate to be processed. It has a gap spacer.
  • FIG. 6B is an internal perspective cross-sectional view showing the heat treatment apparatus during the proximity operation of the heating plate and the substrate to be processed.
  • FIG. 10 is a block cross-sectional view showing the main parts of the device of the fourth embodiment.
  • the cassette station 10 has a plurality of, for example, up to four wafer cassettes 1 at the position of the protrusion 3 on the cassette mounting table 2 and arranged in a row along the horizontal X direction with each wafer inlet / outlet facing the processing station 20 side.
  • Wafer transfer tweezers 4 that can be moved in the wafer arrangement direction (Z direction) of the wafer W placed in the cassette arrangement direction (X direction) and accommodated in the wafer cassette 1 along the vertical direction in each wafer cassette 1 1 is configured to selectively convey.
  • wafer transfer tweezers 4 accesses cassette 1 containing unprocessed wafers W on cassette mounting table 2, and takes out one wafer W from cassette 1. .
  • the wafer W tweezers 4 moves to the alignment unit (ALIM) arranged in the multi-stage unit of the third yarn G3 on the processing station 20 side. Place wafer W on wafer mounting table 24 in (ALIM). Wafer W undergoes orientation flat alignment and centering on wafer mounting table 24.
  • the main wafer transfer mechanism 21 also accesses the alignment unit (ALIM) with the opposite side force, and receives the wafer W from the wafer mounting table 24.
  • FIGS. 4, 5A, and 5B A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4, 5A, and 5B.
  • Such a heating plate 60 has a thickness of about 0.2 mn! It can be set in the range of ⁇ 1.5 mm, and the movable magnet 71 smoothly makes contact and separation with the wafer W. He also Since the heater wiring 62 is protected by the film 61, the life of the heater wiring 62 is increased. Further, since the heating plate 60 is formed thin, the heat capacity can be reduced and the temperature can be increased or decreased quickly. As described above, since the temperature can be raised up to a predetermined temperature during the heat treatment and the temperature can be lowered after the heat treatment, the efficiency of the heat treatment can be improved.
  • the contact / separation moving means 70 is formed by a plurality of sets (for example, 17 sets) of magnets 71 and 72 facing each other with the wafer W placed on the heating plate 60 interposed therebetween.
  • the movable magnet 71 is mounted at an appropriate position on the back surface of the heating plate 60 (for example, at the bottom of the gap spacer 57). ing.
  • the movable magnet 71 is connected to the moving mechanism 75 via a spring member 73 connected to the lower end of the movable magnet 71.
  • the spring member 73 biases the movable magnet 71 upward.
  • the moving mechanism 75 is driven, the movable magnet 71 is forcibly moved to the lower position, and the movable magnet 71 is pulled away from the fixed magnet 72.
  • the driving of the moving mechanism 75 is stopped, the movable magnet 71 is returned to the upper position by the spring member 73.
  • the switching mechanism (ON, OFF operation) of the moving mechanism 75 based on the control signal from the CPU 90 is appropriately performed within the processing time (for example, 90 seconds), thereby increasing the heating temperature. The degree is corrected.
  • This makes it possible to deal with actual device wafers where warpage of the wafer W and circuit patterns are formed, and with a single heater wiring 62 that does not require multi-channel heaters, it is possible to By controlling it, it is possible to have a free temperature distribution and to easily correct the line width.

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Abstract

　半導体ウエハＷを所定温度に加熱処理する加熱処理装置において、半導体ウエハＷを収容する処理容器本体５２内に配設され、その表面に半導体ウエハＷを近接又は載置して加熱処理する可撓性を有する加熱プレート６０と、加熱プレート６０の適宜箇所を、半導体ウエハＷに対して接離移動する接離移動手段７０とを設ける。これにより、半導体ウエハＷの反りや実デバイスに応じた温度制御を可能にし、線幅の均一化等を図ると共に、製品歩留まりの向上を図ることができる。

Description

明 細 書
加熱処理装置及び加熱処理方法
技術分野
[0001] この発明は、例えば半導体ウェハや LCDガラス基板等の基板を加熱処理する加 熱処理装置及び加熱処理方法に関する。
背景技術
[0002] 一般に、半導体デバイスの製造にお!、ては、半導体ウェハや LCDガラス基板等（ 以下にウェハ等という）の上に ITO (Indium Tin Oxide)の薄膜や電極パターンを形成 するために、フォトリソグラフィ技術が利用されている。このフォトリソグラフィ技術にお いては、ウェハ等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 に回路パターンが形成されて 、る。
[0003] このようなフォトリソグラフイエ程においては、レジスド塗布後の加熱処理 (プリベータ )、露光後の加熱処理（ポストェクスポージャーベータ； PEB)、現像処理後の加熱処 理 (ポストベータ）等の種々の加熱処理が施されて 、る。
[0004] 従来のこの種の加熱処理方法 (装置）として、例えば特開平 11 233407号公報 において、ヒートプレートの上下両面に薄膜ヒータを配設した加熱手段を、ウェハに 対して接離移動させて温度制御を行うものが知られている。
[0005] し力しながら、実際に加熱処理するウェハ等にお!、て、その形状が反って 、るため 、従来のこの種の加熱処理装置を用いて加熱処理を行った場合には、加熱処理時 におけるヒートプレートとウェハ等の間の距離に不均一な部分が生じ、その不均一さ が伝熱特性の変化を生じ、これがウェハ面内における熱履歴やプロセス結果のバラ ツキの要因となって例えば線幅の不均一をきたし、製品歩留まりが低下するという問 題があった。
[0006] この問題を解決する手段として、ヒータ部を複数設けたヒータ多チャンネル制御を 行うことによって温度をコントロールしてウェハ等の熱処理を行うことが考えられる。し かし、このヒータ多チャンネル制御においては、構造が複雑になるばかりか、ヒータ部 の数に限度があり十分な温度制御ができない虞がある。
[0007] この問題は、特に、大型化の傾向にあるウェハ等の加熱処理においては重要な課 題である。
発明の開示
[0008] 本発明の目的は、単一のヒータで、ウェハ等の反りや実デバイスに応じた温度制御 を可能にし、線幅の均一化等を図ると共に、製品の歩留まりを向上できる加熱処理装 置及び加熱処理方法を提供することにある。
[0009] (1)本発明に係る加熱処理装置は、被処理基板を加熱処理する加熱処理装置で あって、上部開口を有し、被処理基板を収容する処理容器と、被処理基板を加熱す るために前記処理容器内の被処理基板に対して近接して配置されるか、又はその上 に被処理基板が載置され、可撓性を有する加熱プレートと、前記加熱プレートを被処 理基板に対して近接または接触させ、また前記加熱プレートを被処理基板から引き 離す接離移動手段と、を具備することを特徴とする。これにより、被処理基板を近接 又は載置する可撓性を有する加熱プレートの適宜箇所を、被処理体に対して接離移 動することができ、被処理基板の反り等の変形に対応して温度制御を行うことができ る。
[0010] (2)上記（1)において、さらに、被処理基板の加熱情報を取得し、読み出し可能に 保存しておく手段と、前記加熱情報に基づいて前記接離移動手段の動作を制御す る制御手段と、を有する。
[0011] (3)上記（1)において、さらに、被処理基板の加熱情報を取得し、読み出し可能に 保存しておく手段と、前記処理容器内の被処理基板の温度を検出する温度検出器と 、前記加熱情報と前記温度検出器からの温度検出結果とに基づいて前記接離移動 手段の動作を制御する制御手段と、を有する。これにより、被処理基板を近接又は載 置する可撓性を有する加熱プレートの適宜箇所を、被処理基板の加熱情報に応じて 被処理体に対して接離移動することができ、被処理基板の反り等の変形や例えば実 デバイスに対応して温度制御を行うことができる。
[0012] (4)上記（1)において、さらに、前記処理容器の上部開口を塞ぐ蓋体と、前記接離 移動手段に含まれ、被処理基板を挟んで対向する 1組又は複数組の磁石と、を有し 、前記組の磁石のうち一方の磁石は前記処理容器に取り付けられ、前記組の磁石の うち他方の磁石は前記蓋体に取り付けられている。
[0013] (5)上記 (4)にお 、て、対向する前記磁石のうち!ヽずれか一方を電磁石とする。
[0014] (6)上記 (4)において、さらに、対向する前記磁石のうちいずれか一方が取り付けら れ、前記一方の磁石を他方の磁石に対して強制的に近接させるか又は離隔させる 移動機構を有する。被処理基板を加熱処理する際に、処理容器本体の開口部を蓋 体によって閉塞することにより、互いに対畤する磁石同士の磁力が作用して、加熱プ レートの適宜箇所が被処理体に対して接離移動することができ、被処理基板の反り 等の変形や例えば実デバイスに対応して温度制御を行うことができる。
[0015] (7)上記（1)において、前記接離移動手段は、前記処理容器内の被処理基板の適 宜箇所に対応するように配置された複数の移動機構を有し、前記移動機構の各々は 、前記加熱プレートを被処理基板の適宜箇所に対して強制的に近接または接触させ 、また前記加熱プレートを被処理基板の適宜箇所力 引き離す。
[0016] 前記接離移動手段は、加熱プレートを被処理基板に対して強制的に近接又は離隔 する移動機構にて形成してなる。移動機構によって加熱プレートを被処理基板に対 して強制的に近接又は離隔することができるので、可撓性を有するものであれば、従 来のセラミック材質の加熱プレートにおいても、加熱プレートの適宜箇所を被処理体 に対して接離移動することができる。その結果、被処理基板の反り等の変形や例え ば実デバイスに対応して温度制御を行うことができる。
[0017] (8)上記（1)において、前記加熱プレートは、可撓性を有するフィルムと、ヒータ配 線とを積層してなる。これにより加熱プレートの肉厚を薄くすることができると共に、被 処理基板に対する接離移動箇所を多く設定することができる。
[0018] (9)上記（1)において、前記加熱プレートが、可撓性を有する一対のフィルムと、前 記一対のフィルムの間に設けられるヒータ配線とを有する。これにより加熱プレートの 肉厚を薄くすることができると共に、被処理基板に対する接離移動箇所を多く設定す ることができ、さらにヒータ配線をフィルムによって保護することができる。
[0019] (10)上記（1)において、前記加熱プレートに複数のスリットが形成されている。この ようなスリットによって加熱プレートの変形を容易にすることができる。 [0020] (11)上記（1)において、さらに、前記加熱プレート上に設けられ、前記加熱プレー トと被処理基板との間に僅かな間隙が形成されるように被処理基板を支持する複数 のギャップスぺーサを有する。
[0021] (12)上記（6)において、さらに、前記移動機構に可動に支持された磁石の上部に 取り付けられ、前記加熱プレートと被処理基板との間に僅かな間隙が形成されるよう に被処理基板を支持する複数のギャップスぺーサを有する。
[0022] (13)被処理基板を所定温度に加熱処理する方法であって、 (a)可撓性を有する加 熱プレートと対向するように被処理基板を処理容器内に収容し、前記加熱プレートに 対して被処理基板を近接させるか又は接触させ、（b)接離移動手段により前記加熱 プレートを変位させ、前記加熱プレートを被処理体に対して近接させるか又は接触さ せ、前記加熱プレートにより被処理基板を加熱し、（c)前記接離移動手段により前記 加熱プレートを被処理基板から強制的に引き離す、ことを特徴とする。
[0023] (14)上記（13)において、さらに、前記工程 (a)の前に、被処理基板の加熱情報を 取得し、読み出し可能に保存しておき、前記工程 (b)では、前記加熱情報に基づい て前記接離移動手段の動作を制御する。
[0024] (15)上記（13)において、さらに、前記工程 (a)の前に、被処理基板の加熱情報を 取得し、読み出し可能に保存しておき、前記工程 (a)では、被処理基板の温度分布 を検出し、前記工程 (b)では、前記温度検出結果および前記加熱情報に基づいて 前記接離移動手段の動作を制御する。
[0025] 本発明の基板処理方法及び基板処理装置によれば、下記 (a)〜 (g)の効果が得ら れる。
[0026] (a)上記（1)の発明によれば、被処理基板を近接又は載置する可撓性を有する加 熱プレートの適宜箇所を、被処理体に対して接離移動することができ、被処理基板 の反り等の変形に対応して温度制御を行うことができるので、線幅の均一化等を図る ことができると共に、製品歩留まりの向上を図ることができる。
[0027] (b)上記（2)の発明によれば、被処理基板を近接又は載置する可撓性を有する加 熱プレートの適宜箇所を、被処理基板の加熱情報に応じて被処理体に対して接離 移動することができ、被処理基板の反り等の変形や例えば実デバイスに対応して温 度制御を行うことができるので、前記 (a)の効果に加えて、更に高精度な温度制御を 行うことができる。
[0028] (c)上記（3) , (4) , (5)の発明によれば、被処理基板を加熱処理する際に、処理 容器本体の開口部を蓋体によって閉塞することにより、互いに対畤する磁石同士の 磁力が作用して、加熱プレートの適宜箇所が被処理体に対して接離移動することが でき、被処理基板の反り等の変形や例えば実デバイスに対応して温度制御を行うこ とができるので、前記 (a)と (b)の効果に加えて、更に加熱処理時の温度雰囲気を一 定にすることができ、処理効率の向上を図ることができる。
[0029] (d)上記（6)の発明によれば、従来のセラミック材質の加熱プレートにおいても、加 熱プレートの適宜箇所を被処理体に対して接離移動することができ、被処理基板の 反り等の変形や例えば実デバイスに対応して温度制御を行うことができるので、前記 (a)と (b)の効果に加えて、従来の装置の一部を改良して装置の適用範囲を広げるこ とがでさる。
[0030] (e)上記（7)の発明によれば、加熱プレートの肉厚を薄くすることにより、更に加熱 プレートの熱容量を小さくすることができるので、前記 (a)〜（c)の効果にカ卩えて、高 速な昇温及び降温が可能となり、熱処理の迅速ィ匕を図ることができる。また、被処理 基板に対する接離移動箇所を多く設定することができるので、高精度な温度制御を 行うことができる。
[0031] (f)上記（8)の発明によれば、加熱プレートの肉厚を薄くすることができると共に、被 処理基板に対する接離移動箇所を多く設定することができる他、ヒータ配線をフィル ムによって保護することができるので、前記 (e)の効果にカ卩えて、更に加熱プレートの 寿命の増大、ひ ヽては装置の寿命の増大を図ることができる。
[0032] (g)上記（9)の発明によれば、スリットによって加熱プレートの変形を容易にすること ができるので、前記 (a)〜(f)の効果に加えて、更に少ない機械的あるいは電気的ェ ネルギによって高精度な温度制御を行うことができる。
図面の簡単な説明
[0033] [図 1]本発明に係る基板処理装置を備えたレジスト液塗布 ·現像処理システムの一例 を示す概略平面図。 [図 2]レジスト液塗布 ·現像処理システムの概略正面図。
[図 3]レジスト液塗布 ·現像処理システムの概略背面図。
[図 4]本発明の第 1実施形態に係る加熱処理装置を示すブロック断面図。
[図 5A]本発明における加熱プレートを示す平面図。
[図 5B]図 5Aの I I線に沿って切断した加熱プレートを示す拡大断面図。
[図 6A]加熱プレートと被処理基板との接離移動前における加熱処理装置を示す内 部透視断面図。
[図 6B]加熱プレートと被処理基板との近接動作中の加熱処理装置を示す内部透視 断面図。
[図 6C]加熱プレートと被処理基板との引き離し動作中の加熱処理装置を示す内部透 視断面図。
[図 7A]加熱温度の補正を説明するために、ウェハ温度 (°C)と時間（sec)との関係を 示す特性線図。
[図 7B]接離移動手段の動作を示すタイミングチャート。
[図 8]第 2実施形態の装置の加熱プレートを示す平面図。
[図 9A]加熱プレートと被処理基板との近接動作中の第 3実施形態の装置を示す内部 透視断面図。
[図 9B]加熱プレートと被処理基板との引き離し動作中の第 3実施形態の装置を示す 内部透視断面図。
[図 10]第 4実施形態の装置の要部を示すブロック断面図。
発明を実施するための最良の形態
[0034] 以下、本発明の種々の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは 本発明の加熱処理装置を半導体ウェハのレジスド塗布'現像処理システムに適用す る場合について説明する。
[0035] 図 1はレジスト液塗布 ·現像処理システムの一実施形態の概略平面図、図 2は図 1 に示すシステムの正面図、図 3は図 1に示すシステムの背面図である。
[0036] 図 1に示すように、レジスト液塗布 ·現像処理システムは、カセットステーション 10 ( 搬送部）、処理ステーション 20およびインターフェース部 30を備えている。ウェハ力 セット 1は、外部力もカセットステーション 10を介してシステム内に搬入され、システム 力もカセットステーション 10を介して外部へ搬出される。ウェハカセット 1内には半導 体ウェハ Wが複数枚 (例えば 25枚）のロット単位で収納されて 、る。処理ステーション 20は、各種処理ユニットを多段に積み重ねてなる複数の処理装置を備えている。処 理ユニットは、塗布現像工程の中で枚葉式に 1枚ずつウェハ Wを処理する機能を有 する。インターフェース部 30は、処理ステーション 20と露光装置（図示せず）との間に 配置されている。
[0037] カセットステーション 10は、カセット載置台 2上の突起 3の位置に複数個例えば 4個 までのウェハカセット 1がそれぞれのウェハ出入口を処理ステーション 20側に向けて 水平の X方向に沿って一列に載置され、カセット配列方向（X方向）及びウェハカセッ ト 1内に垂直方向に沿って収容されたウェハ Wのウェハ配列方向（Z方向）に移動可 能なウェハ搬送用ピンセット 4が各ウェハカセット 1に選択的に搬送するように構成さ れている。また、ウェハ搬送用ピンセット 4は、 Z軸まわりに Θ回転可能であり、後述す る処理ステーション 20側の第 3の糸且 G3の多段ユニット部に属するァライメントユニット (ALIM)及びエクステンションユニット（EXT)にも搬送できるようになって!/、る。
[0038] 処理ステーション 20の中央部には垂直搬送型の主ウェハ搬送機構 21が設けられ ている。この主ウェハ搬送機構 21が収容された室 22の周囲に全ての処理ユニットが 1組又は複数の組に渡って多段に配置されている。この例では、 5組 Gl, G2, G3, G4及び G5の多段配置構成であり、第 1及び第 2の糸且 Gl, G2の多段ユニットはシス テム正面側に並列され、第 3の組 G3の多段ユニットはカセットステーション 10に隣接 して配置され、第 4の糸且 G4の多段ユニットはインターフェース部 30に隣接して配置さ れ、第 5の組 G5の多段ユニットは背部側に配置されている。
[0039] 図 2に示すように、第 1の組 G1には、現像ユニット（DEV)とレジスト塗布ユニット（C OT)とが上下 2段に積み重ねられている。第 2の組 G2には、 2台のレジスト塗布ュ- ット（COT)と現像ユニット（DEV)とが上下 2段に積み重ねられて 、る。このようにレジ スト塗布ユニット（COT)を下段側に配置した理由は、現像ユニット (DEV)からの排 液と比べてレジスト塗布ユニット（COT)力 の排液のほうが処理することが難しいか らである。し力し、必要に応じてレジスト塗布ユニット（COT)を現像ユニット（DEV)よ りも上段に配置するようにしてもょ 、。
[0040] 図 3に示すように、第 3の組 G3には、クーリングユニット（COL)、アドヒージョンュ- ット（AD)、ァライメントユニット（ALIM)、エクステンションユニット（EXT)、 4つのホッ トプレートユニット（HP)が上下多段（8段）に積み重ねられている。ホットプレートュ- ッ HHP)は加熱機能を有する本発明の加熱処理装置を備えている。第 4の組 G4〖こ は、クーリングユニット（COL)、エクステンション 'クーリングユニット（EXTCOL)、ェ タステンションユニット（EXT)、クーリングユニット（COL)、 2つのチリングホットプレー トユニット（CHP)及び 2つのホットプレートユニット（HP)が上下多段（8段）に積み重 ねられている。チリングホットプレートユニット (CHP)は急冷機能を有する本発明の 加熱処理装置を備えて!/ヽる。
[0041] 処理温度の低いクーリングユニット（COL)、エクステンション 'クーリングユニット（E XTCOL)を下段に配置し、処理温度の高いホットプレートユニット（HP)、チリングホ ットプレートユニット（CHP)及びアドヒージョンユニット（AD)を上段に配置することで 、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。勿論、ランダムな多段配置 とすることち可會である。
[0042] なお、図 1に示すように、処理ステーション 20において、第 1及び第 2の糸且 Gl, G2 の多段ユニット (スピナ型処理ユニット）に隣接する第 3及び第 4の組 G3, G4の多段 ユニット (オーブン型処理ユニット）の側壁の中には、それぞれダクト 25, 26が垂直方 向に縦断して設けられている。これらのダクト 25, 26には、ダウンフローの清浄空気 又は特別に温度調整された空気が流されるようになつている。このダクト構造によって 、第 3及び第 4の組 G3, G4のオーブン型処理ユニットで発生した熱は遮断され、第 1 及び第 2の組 Gl, G2のスピナ型処理ユニットへは及ばな!/、ようになって!/、る。
[0043] また、この処理システムでは、主ウェハ搬送機構 21の背部側にも図 1に点線で示す ように第 5の組 G5の多段ユニットが配置できるようになって!/、る。この第 5の組 G5の 多段ユニットは、案内レール 27に沿って主ウェハ搬送機構 21から見て側方へ移動 できるようになつている。したがって、第 5の組 G5の多段ユニットを設けた場合でも、 ユニットをスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウェハ搬送機構 21に対 して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。 [0044] インターフェース部 30は、 Y方向では処理ステーション 20と同じ寸法を有する力 X 方向では小さなサイズに作られている。このインターフェース部 30の正面部には可搬 性のピックアップカセット 31と定置型のバッファカセット 32が上下 2段に配置されてい る。また、インターフェース部 30の背面部には、周辺露光装置 33が配置されている。 周辺露光装置 33は、ウェハ Wの周辺部あるいは識別マーク領域を露光処理するよう になっている。また、インターフェース部 30の中央部には、ウェハ搬送アーム 34が配 置されている。このウェハ搬送アーム 34は、 X方向と Z方向に移動して両カセット 31, 32及び周辺露光装置 33にウェハ Wを搬送するようになっている。また、搬送アーム 3 4は、 Z軸まわりに Θ回転可能であり、処理ステーション 20側の第 4の組 G4の多段ュ ニットに属するエクステンションユニット (EXT)及び隣接する露光装置側のウェハ受 渡し台（図示せず）にもウェハ Wを搬送する。
[0045] このような処理システムは、クリーンルーム 40内に設置され、更に同システム内でも 効率的な清浄エアの垂直層流方式によって各部の清浄度が高められている。
[0046] 次に、上記のレジスト液塗布 ·現像処理システムを用いてウェハ Wを処理する場合 について説明する。
[0047] まず、カセットステーション 10において、ウェハ搬送用ピンセット 4がカセット載置台 2上の未処理のウェハ Wを収容しているカセット 1にアクセスして、そのカセット 1から 1 枚のウェハ Wを取り出す。ウェハ搬送用ピンセット 4は、カセット 1よりウェハ Wを取り 出すと、処理ステーション 20側の第 3の糸且 G3の多段ユニット内に配置されているァラ ィメントユニット（ALIM)まで移動し、ユニット（ALIM)内のウェハ載置台 24上にゥェ ハ Wを載せる。ウェハ Wは、ウェハ載置台 24上でオリフラ合せ及びセンタリングを受 ける。その後、主ウェハ搬送機構 21がァライメントユニット (ALIM)に反対側力もァク セスし、ウェハ載置台 24からウェハ Wを受け取る。
[0048] 処理ステーション 20において、主ウェハ搬送機構 21はウェハ Wを最初に第 3の組 G3の多段ユニットに属するアドヒージョンユニット（AD)に搬入する。このアドヒージョ ンユ ット (AD)内でウェハ Wは疎水化処理される。疎水化処理が終了すると、主ゥ ェハ搬送機構 21は、ウェハ Wをアドヒージョンユニット (AD)力も搬出して、次に第 3 の組 G3又は第 4の組 G4の多段ユニットに属するクーリングユニット (COL)へ搬入す る。このクーリングユニット（COL)内でウェハ Wはレジスト塗布処理前の設定温度例 えば 23°Cまで冷却される。冷却処理が終了すると、主ウェハ搬送機構 21は、ウェハ Wをクーリングユニット（COL)力 搬出し、次に第 1の組 G1又は第 2の組 G2の多段 ユニットに属するレジスト塗布ユニット（COT)へ搬入する。このレジスト塗布ユニット（ COT)内でウェハ Wはスピンコート法によりウェハ表面に一様な膜厚でレジストを塗 布する。
[0049] レジスド塗布処理が終了すると、主ウェハ搬送機構 21は、ウェハ Wをレジスト塗布 ユニット（COT)から搬出し、次にホットプレートユニット（HP)内へ搬入する。ホットプ レートユニット (HP)内でウェハ Wは載置台上に載置され、所定温度例えば 100°Cで 所定時間プリベータ処理される。これによつて、ウェハ W上の塗布膜から残存溶剤を 蒸発除去することができる。プリベータが終了すると、主ウェハ搬送機構 21は、ゥェ ハ Wをホットプレートユニット（HP)力 搬出し、次に第 4の組 G4の多段ユニットに属 するエクステンション.クーリングユニット（EXTCOL)へ搬送する。このユニット（EXT COL)内でウェハ Wは次工程すなわち周辺露光装置 33における周辺露光処理に 適した温度例えば 24°Cまで冷却される。この冷却後、主ウェハ搬送機構 21は、ゥェ ハ Wを直ぐ上のエクステンションユニット（EXT)へ搬送し、このユニット（EXT)内の 載置台（図示せず）の上にウェハ Wを載置する。このエクステンションユニット（EXT) の載置台上にウェハ Wが載置されると、インターフェース部 30の搬送アーム 34が反 対側からアクセスして、ウェハ Wを受け取る。そして、搬送アーム 34はウェハ Wをイン ターフェース部 30内の周辺露光装置 33へ搬入する。周辺露光装置 33において、ゥ ェハ W表面の周辺部の余剰レジスト膜 (部）に光が照射されて周辺露光が施される。
[0050] 周辺露光が終了した後、搬送アーム 34が周辺露光装置 33の筐体内からウェハ W を搬出し、隣接する露光装置側のウェハ受取り台（図示せず)へ移送する。この場合 、ウェハ Wは、露光装置へ渡される前に、バッファカセット 32に一時的に収納される ことちある。
[0051] 露光装置で全面露光が済んで、ウェハ Wが露光装置側のウェハ受取り台に戻され ると、インターフェース部 30の搬送アーム 34はそのウェハ受取り台へアクセスしてゥ ェハ Wを受け取り、受け取ったウェハ Wを処理ステーション 20側の第 4の組 G4の多 段ユニットに属するエクステンションユニット（EXT)へ搬入し、ウェハ受取り台上に載 置する。この場合にも、ウェハ Wは、処理ステーション 20側へ渡される前にインターフ エース部 30内のバッファカセット 32に一時的に収納されることもある。
[0052] ウェハ受取り台上に載置されたウェハ Wは、主ウェハ搬送機構 21により、チリング ホットプレートユニット（CHP)に搬送され、フリンジの発生を防止するため、あるいは 化学増幅型レジスト (CAR)における酸触媒反応を誘起するため、加熱処理装置 50 により例えば 120°Cで所定時間のポストェクスポージャーベータ（PEB)処理が施さ れる。
[0053] その後、ウェハ Wは、第 1の組 G1又は第 2の組 G2の多段ユニットに属する現像ュ ニット（DEV)に搬入される。この現像ユニット（DEV)内では、ウェハ W表面のレジス トに現像液が満遍なく供給されて現像処理が施される。この現像処理によって、ゥェ ハ W表面に形成されたレジスト膜が所定の回路パターンに現像されると共に、ウェハ Wの周辺部の余剰レジスト膜が除去され、更に、ウェハ W表面に形成されたァライメ ントマーク Mの領域に付着したレジスト膜が除去される。次いで、ウェハ Wの表面にリ ンス液がかけられて現像液が洗 、落とされる。
[0054] 現像工程が終了すると、主ウェハ搬送機構 21は、ウェハ Wを現像ユニット (DEV) 力 搬出して、次に第 3の組 G3又は第 4の組 G4の多段ユニットに属するホットプレー トユニット（HP)へ搬入する。このユニット（HP)内でウェハ Wは例えば 100°Cで所定 時間ポストベータ処理される。これによつて、現像で膨潤したレジストが硬化し、耐薬 品性が向上する。
[0055] ポストベータが終了すると、主ウェハ搬送機構 21は、ウェハ Wをホットプレートュ- ッ HHP)力 搬出し、次にいずれかのクーリングユニット (COL)へ搬入する。ここで ウエノ、 Wが常温に戻った後、主ウェハ搬送機構 21は、次にウェハ Wを第 3の組 G3 に属するエクステンションユニット（EXT)へ移送する。このエクステンションユニット（E XT)の載置台（図示せず）上にウェハ Wが載置されると、カセットステーション 10側の ウェハ搬送用ピンセット 4が反対側力もアクセスして、ウェハ Wを受け取る。そして、ゥ ェハ搬送用ピンセット 4は、受け取ったウェハ Wをカセット載置台上の処理済みゥェ ハ収容用のカセット 1の所定のウェハ収容溝に入れて処理が完了する。 [0056] 次に、ホットプレートユニット（HP)及びチリングホットプレートユニット（CHP)を構成 する本発明に係る加熱処理装置 50について、図 4〜図 10を参照して詳細に説明す る。
[0057] (第 1実施形態）
図 4、図 5A、図 5Bを参照して本発明の第 1実施形態について説明する。
[0058] 加熱処理装置 50は、処理容器本体 52および蓋体 53を備えている。処理容器本体 52は上部が開口している。蓋体 53は、処理容器本体 52の上部開口を開閉し得るよ うに、シリンダ 59によって昇降可能に支持されている。処理容器本体 52に蓋体 53を 被せて上部開口を塞ぐと、処理容器本体 52と蓋体 53とで処理室が形成される。この 処理室内には主ウェハ搬送機構 21によってウェハ Wが出し入れされる。
[0059] 処理容器本体 52内には加熱プレート 60及び複数の移動機構 75が設けられている 。加熱プレート 60は、可撓性を有し、複数の支持部材 55および複数の移動機構 75 によってほぼ水平に支持されている。各移動機構 75は、共通のベース板 54上に設 けられ、上端に可動磁石 71をそれぞれ備えている。蓋体 53内には支持板 74に支持 された複数の固定磁石 72が設けられている。処理容器本体 52に蓋体 53を被せた状 態では、ウェハ Wは加熱プレート 60に接触又は近接し、かつウェハ Wは支持板 74 に近接している。
[0060] 固定磁石 72と可動磁石 71とで接離移動手段 70が構成される。固定磁石 72と可動 磁石 71とは 1対 1に対応しており、 XY平面視野内で固定磁石 72は可動磁石 71とォ 一バーラップして重なり合う位置に配置されている。これらの可動磁石 71および固定 磁石 72は、 XY平面視野内で格子状または同心円状に配列されることが望ましい。
[0061] 加熱プレート 60は、図 5Aに示すように円板状をなし、図 5Bに示すようにヒータ配線 62を 1対のフィルム 61により両側からサンドイッチ状に挟み込んだラミネート積層体 である。フィルム 61は、十分な可撓性を有し、例えばポリイミドまたはシリコンゴムでつ くられている。ヒータ配線 62は、例えばニッケル合金抵抗線、銅線あるいは銀線等で つくられている。
[0062] このような加熱プレート 60は、厚さを約 0. 2mn！〜 1. 5mmの範囲に設定することが でき、可動磁石 71によってウェハ Wに対する接離変形が円滑に行われる。また、ヒー タ配線 62がフィルム 61によって保護されているので、ヒータ配線 62の寿命が増大す る。また、加熱プレート 60は肉薄に形成されるので、熱容量を小さくでき、迅速に昇 温または降温させることができる。このように加熱処理の際の所定温度までの昇温と 加熱処理後の降温を迅速に行うことができるので、加熱処理の効率の向上が図れる
[0063] なお、加熱プレート 60は、必ずしもフィルム 61とヒータ配線 62とのラミネート積層体 とする必要はなぐフィルム 61の片面（下面)側にヒータ配線 62を積層する構造として もよい。このように加熱プレート 60を肉薄構造にすると、可撓性の自由度 (変形能）が 向上する。
[0064] また、加熱プレート 60は、図 4に示すように、処理容器本体 52の底部側に配置され るベース板 54の同心円上に立設された複数 (本実施形態では例えば 6本)の支持部 材 55によって水平状に支持されており、加熱プレート 60上に突出する支持部材 55 に取り付けられる略截頭円錐状のウェハガイド 56を備えている。また、加熱プレート 6 0の表面には、ウェハ Wとの間に僅かな隙間例えば 0. 1mmの隙間をおいてウェハ Wを支持する複数 (本実施形態では例えば 17個）の例えばセラミック製のギャップス ぺーサ 57が取り付けられている。したがって、ウェハ Wは、ウェハガイド 56によって 位置決めされた状態でギャップスぺーサ 57上に載置される。
[0065] なお、加熱プレート 60には、同心円上に 3個の貫通孔 63が穿設されており、これら 貫通孔 63内に、主ウェハ搬送機構 21との間でウェハ Wの受け渡しを行うリフトピン 5 8が貫通可能に形成されている。リフトピン 58は、図 4に示すように、ベース板 54及び 処理容器本体 52の底部にそれぞれ穿設された貫通孔 54a, 52a内を摺動可能に貫 通して下方に延在しており、各リフトピン 58の下端は連結板 82に立設固定されてい る。連結板 82は、処理ユニット 51の底部に配置された昇降機構である昇降シリンダ 8 0のピストンロッド 81に連結されており、昇降シリンダ 80の駆動によって連結板 82が 昇降すると共に、リフトピン 58が昇降するようになって 、る。
[0066] 一方、接離移動手段 70は、加熱プレート 60上に載置されるウェハ Wを挟んで対向 する複数組 (例えば 17組)の磁石 71, 72によって形成されている。可動磁石 71は、 加熱プレート 60の裏面の適宜箇所 (例えばギャップスぺーサ 57の下部）に装着され ている。また、可動磁石 71は、可動磁石 71の下端に連結するスプリング部材 73を介 して移動機構 75に連結されて 、る。スプリング部材 73は可動磁石 71を上方に向け て付勢している。移動機構 75を駆動させると、可動磁石 71が強制的に下方位置に 移動され、固定磁石 72から可動磁石 71が引き離される。移動機構 75の駆動を停止 させると、スプリング部材 73により可動磁石 71が上方位置に戻される。
[0067] 移動機構 75には、例えば下方位置と上方位置とに切り換え操作 (ON, OFF操作） するエアーシリンダ、マイクロプランジャまたは電磁石を用いることができる。また、移 動機構 75として、可動磁石 71の高さを微調整できる比例型ァクチユエータを用いる ことができる。
[0068] 各移動機構 75は、制御手段としての中央演算処理装置 90 (CPU)の出力部に電 気的に接続されている。 CPU90は、予め記憶された加熱情報に基づいて移動機構 75を駆動させ、可動磁石 71の位置、すなわちウェハ Wと加熱プレート 60との接離位 置を制御する。ここで、「加熱情報」とは、ウェハ Wの反りの状態、およびウェハ W上 に形成される回路パターンに関する加熱温度分布等のデータを 、う。これらの加熱 情報に関するデータは、予め実証試験を行って得られたものであり、メモリに読み出 し可能に保存されている。 CPU90は、加熱情報に関するデータに基づいて各移動 機構 75を制御することができる。
[0069] また、他方の磁石 72 (固定磁石）は、蓋体 53の裏面側に配置される肉薄の支持板 74上に固定されている。なお、可動磁石 71と固定磁石 72は、開口する面側に互い に反発する磁極が形成されて ヽる。
[0070] 支持板 74の下面には感温フィルム 77が貼り付けられている。感温フィルム 77の適 所には温度検出器 78の検出端が接続されている。温度検出器 78は、感温フィルム 7 7から得られる温度情報 (温度分布情報)をデジタル信号ィ匕し、その検出信号を CPU 90に送るようになつている。 CPU90は、温度検出器 78からの入力信号および前記 加熱情報に関するデータに基づいて各移動機構 75を制御することができる。
[0071] 次に、図 6A〜図 6C及び図 7A、図 7Bを参照して接離移動手段 70の動作の概要 について説明する。
[0072] 本実施形態では、移動機構 75を、下方位置と上方位置に切り換え操作 (ON, OF F操作)するエアーシリンダ、マイクロプランジャゃ電磁石等で形成する場合につ!、て 説明する。まず、蓋体 53が開放されている状態では、図 6Aに示すように、可動磁石 71と固定磁石 72とが離れているので、可動磁石 71はスプリング部材 73の付勢力に よって上方位置に位置する。この状態では、ウェハ Wの周辺部の反りと加熱プレート 60との距離は離れている。
[0073] 次いで、蓋体 53を下降させ、処理容器本体 52の開口部を蓋体 53によって閉塞す る。図 6Bに示すように、可動磁石 71と固定磁石 72とが吸引しあい、可動磁石 71が 固定磁石 72側に移動して、加熱プレート 60をウエノ、 Wの反り部に近接または接触さ せ、ウェハ Wの反り部を加熱する。また、ウェハ Wの加熱温度を低くする場合は、図 6 Cに示すように、 CPU90からの制御信号に基づいて移動機構 75が駆動して、加熱 プレート 60をウェハ Wから引き離すことによって、ウェハ Wの加熱処理を制御する。
[0074] 図 7A及び図 7Bに示すように、 CPU90からの制御信号に基づく移動機構 75の切 換操作 (ON, OFF操作)を処理時間（例えば 90秒）内に適宜行うことにより、加熱温 度が補正される。これによりウェハ Wの反りや回路パターンが形成される実デバイス ウェハへの対応が可能となり、し力も、ヒータを多チャンネル化することなぐ単一のヒ ータ配線 62で、面内の各箇所をコントロールすることによって自在な温度分布をもた せることができると共に、線幅の補正を容易にすることができる。
[0075] 本実施形態では、可動磁石 71と固定磁石 72の対向する面側の磁極を反対極にし て、可動磁石 71と固定磁石 72とを吸引させることにより加熱プレート 60をウェハ Wに 近接または接触させる。また、移動機構 75によって可動磁石 71を固定磁石 72から 強制的に引き離すことにより、加熱プレート 60をウェハ Wから離脱させる。しかし、本 発明はこれのみに限定されず、これらの動作を逆にしてもよい。すなわち、可動磁石 71と固定磁石 72の対向する面側の磁極を同極にして、可動磁石 71と固定磁石 72と を反発させることにより加熱プレート 60をウエノ、 Wから引き離すようにしてもよいし、ま た、移動機構 75によって可動磁石 71をウエノ、 Wに強制的に近接させることにより、 加熱プレート 60をウェハ Wに近接させるようにしてもよ!/、。
[0076] (第 2実施形態）
次に、図 8を参照して本発明の第 2実施形態について説明する。なお、本実施形態 が上述の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
[0077] 第 2実施形態の装置では、加熱プレート 60Aのウェハ Wに対する接離移動を円滑 にすると共に、可撓性の自由度を増大させている。すなわち、図 8に示すように、加熱 プレート 60Aに直状スリット 64a、内方円弧状スリット 64b、中間円弧状スリット 64cお よび外方円弧状スリット 64dを形成することにより、加熱プレート 60Aのウェハ Wに対 する接離移動が円滑になると共に、可撓性の自由度が増大する。
[0078] 直状スリット 64aは、加熱プレート 60Aの中央部力も外周部まで放射状に延び出し ている。内方円弧状スリット 64bは、加熱プレート 60Aの最内周の同心円に沿ってい る。中間円弧状スリット 64cは、加熱プレート 60Aの中間の同心円に沿っている。外 方円弧状スリット 64dは、加熱プレート 60Aの最外周の同心円に沿っている。
[0079] このように、カロ熱プレート 60Aに多くのスリット 64a, 64b, 64c, 64dを形成すること により、加熱プレート 60Aのウエノ、 Wに対する接離移動を円滑にすると共に、可撓性 の自由度を増大させて加熱プレート 60Aの変形を容易にすることができるので、少な V、機械的あるいは電気的エネルギ例えば省電力によって高精度な温度制御を行うこ とがでさる。
[0080] なお、加熱プレート 60Aに設けられるスリットは、必ずしも前記スリット 64a, 64b, 64 c, 64dである必要はなぐ加熱プレート 60Aの変形を促す形状であれば任意の形状 又は数のスリットであってもよ ヽ。
[0081] (第 3実施形態）
次に、図 9A及び図 9Bを参照して本発明の第 3実施形態について説明する。なお 、本実施形態が上述の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
[0082] 第 3実施形態では、移動機構 75Aを用いて加熱プレート 60の適宜箇所を強制的 にウェハ Wに対して接離移動させる。加熱プレート 60の適宜箇所に、例えば比例型 ァクチユエータにて形成される移動機構 75Aの移動部 76を連結して、 CPU90から の制御信号に基づいて移動機構 75Aの電流を制御して移動部 76の高さ、すなわち ウェハ Wに対する加熱プレート 60の接離移動量を調整する。このようにして、図 9A に示すように、加熱プレート 60をウェハ Wに近接させる力 図 9Bに示すように、加熱 プレート 60をウェハ Wから引き離して、ウェハ Wを加熱処理する。 [0083] 本実施形態では、移動機構 75Aが比例型ァクチユエータにて形成される場合につ V、て説明した力 移動機構 75Aは必ずしも比例型ァクチユエータにて形成する必要 はなぐ例えばェアーシリンダやマイクロプランジャ等を用いてもょ 、。
[0084] (第 4実施形態）
次に、図 10を参照して本発明の第 4実施形態について説明する。なお、本実施形 態が上述の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
[0085] 第 4実施形態は、従来使用されているセラミック材料 (具体的には、アルミナ系セラミ ッタス）の加熱プレートに可撓性をもたせて、ウェハ Wの加熱処理を制御できるように している。すなわち、図 10に示すように、セラミック材料力もなる加熱プレート 60Bを、 撓みが可能な厚さ例えば 3mm以下に切削して形成する。この加熱プレート 60Bの中 心部に、例えば移動機構 75Aの移動部 76を連結する。
[0086] 本実施形態によれば、 CPU90からの制御信号に基づいて移動機構 75Aの電流を 制御し、移動部 76の高さ、すなわちウェハ Wに対する加熱プレート 60Bの接離移動 量を調整することができる。
[0087] 上記実施形態では、本発明の加熱処理装置を半導体ウェハのレジスド塗布 ·現像 処理システムにおける加熱処理装置に適用した場合について説明した力 LCDガラ ス基板のレジスド塗布'現像処理システムにおける加熱処理装置にも適用できること は勿論である。

Claims

請求の範囲
[1] 被処理基板を加熱処理する加熱処理装置であって、
上部開口を有し、被処理基板を収容する処理容器と、
被処理基板を加熱するために前記処理容器内の被処理基板に対して近接して配 置されるか、又はその上に被処理基板が載置され、可撓性を有する加熱プレートと、 前記加熱プレートを被処理基板に対して近接または接触させ、また前記加熱プレ 一トを被処理基板から引き離す接離移動手段と、
を具備することを特徴とする加熱処理装置。
[2] 請求項 1記載の装置において、さらに、
被処理基板の加熱情報を取得し、読み出し可能に保存しておく手段と、 前記加熱情報に基づ!、て前記接離移動手段の動作を制御する制御手段と、を有 する。
[3] 請求項 1記載の装置において、さらに、
被処理基板の加熱情報を取得し、読み出し可能に保存しておく手段と、 前記処理容器内の被処理基板の温度を検出する温度検出器と、
前記加熱情報と前記温度検出器からの温度検出結果とに基づいて前記接離移動 手段の動作を制御する制御手段と、を有する。
[4] 請求項 1記載の装置において、さらに、
前記処理容器の上部開口を塞ぐ蓋体と、
前記接離移動手段に含まれ、被処理基板を挟んで対向する 1組又は複数組の磁 石と、を有し、
前記組の磁石のうち一方の磁石は前記処理容器に取り付けられ、前記組の磁石の うち他方の磁石は前記蓋体に取り付けられている。
[5] 請求項 4記載の装置において、
対向する前記磁石のうち ヽずれか一方を電磁石とする。
[6] 請求項 4記載の装置において、さらに、
対向する前記磁石のうち 、ずれか一方が取り付けられ、前記一方の磁石を他方の 磁石に対して強制的に近接させるか又は離隔させる移動機構を有する。
[7] 請求項 1記載の装置において、
前記接離移動手段は、前記処理容器内の被処理基板の適宜箇所に対応するよう に配置された複数の移動機構を有し、
前記移動機構の各々は、前記加熱プレートを被処理基板の適宜箇所に対して強 制的に近接または接触させ、また前記加熱プレートを被処理基板の適宜箇所から引 き離す。
[8] 請求項 1記載の装置において、
前記加熱プレートは、可撓性を有するフィルムと、ヒータ配線とを積層してなる。
[9] 請求項 1記載の装置において、
前記加熱プレートが、可撓性を有する一対のフィルムと、前記一対のフィルムの間 に設けられるヒータ配線とを有する。
[10] 請求項 1記載の加熱処理装置において、
前記加熱プレートに複数のスリットが形成されている。
[11] 請求項 1記載の加熱処理装置において、さらに、
前記加熱プレート上に設けられ、前記加熱プレートと被処理基板との間に僅かな間 隙が形成されるように被処理基板を支持する複数のギャップスぺーサを有する。
[12] 請求項 6記載の加熱処理装置において、さらに、
前記移動機構に可動に支持された磁石の上部に取り付けられ、前記加熱プレート と被処理基板との間に僅かな間隙が形成されるように被処理基板を支持する複数の ギャップスぺーサを有する。
[13] 被処理基板を所定温度に加熱処理する方法であって、
(a)可撓性を有する加熱プレートと対向するように被処理基板を処理容器内に収容 し、前記加熱プレートに対して被処理基板を近接させるか又は接触させ、
(b)接離移動手段により前記加熱プレートを変位させ、前記加熱プレートを被処理 体に対して近接させるか又は接触させ、前記加熱プレートにより被処理基板を加熱し
(c)前記接離移動手段により前記加熱プレートを被処理基板力も強制的に引き離 す、ことを特徴とする加熱処理方法。
[14] 請求項 13記載の加熱処理方法において、さらに、
前記工程 (a)の前に、被処理基板の加熱情報を取得し、読み出し可能に保存して おさ、
前記工程 (b)では、前記加熱情報に基づ!、て前記接離移動手段の動作を制御す る。
[15] 請求項 13記載の加熱処理方法において、さらに、
前記工程 (a)の前に、被処理基板の加熱情報を取得し、読み出し可能に保存して おさ、
前記工程 (a)では、被処理基板の温度分布を検出し、
前記工程 (b)では、前記温度検出結果および前記加熱情報に基づ!/、て前記接離 移動手段の動作を制御する。
PCT/JP2006/301870 2005-02-08 2006-02-03 加熱処理装置及び加熱処理方法 WO2006085489A1 (ja)

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