(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により昇温され、冷却ガスの供給により降温される、基板を加熱するための加熱プレートと、
冷媒が入った冷却容器と、
冷却容器の一面に接触するように設けられ、ペルチェ効果により冷却容器の熱を吸熱して、冷却容器内の冷媒を所定温度まで冷却する冷却モジュールと、
前記冷却容器を貫通するように設けられ、その外面が前記冷却容器内の冷媒と接触することにより冷却される、加熱プレートに冷却ガスを供給するための冷却ガス流路と、
前記冷却ガス流路に接続され、加熱プレートの裏面に向けて冷却ガスを供給するノズル部と、
加熱プレートの裏面側に配置され、前記ノズル部から噴出された冷却ガスを所定の流路に沿って案内するための案内壁と、を備え、
前記冷却モジュールの冷却により冷却ガス流路内を通流する冷却ガスを冷却し
、この冷却ガスを加熱プレートに供給して当該加熱プレートの温度を降温させることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
加熱プレートは基板を保持するプレートと、該プレートの裏面に少なくとも発熱線が平行に配設される部分を有するように設けられるヒータと、を備え、案内壁は互いに平行に隣接する前記発熱線間を区切るように設けられることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
加熱プレートは電気配線が接続される配線接続部を備え、ノズル部は該配線接続部に対し、冷却ガスを直接噴出するものであることを特徴とする請求項１または２記載の加熱装置。
【請求項４】
冷却ガスは、反射部材にて一旦反射された後、加熱プレートに供給されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項５】
前記冷却モジュールの冷却容器と接触している面の他面側に接触するように冷却路を設け、ペルチェ効果により吸熱した冷却容器からの熱をこの冷却路に放熱させる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。
【請求項６】
前記冷却モジュールによる冷却により所定温度まで冷却された冷媒は固体であ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。
【請求項７】
前記冷媒は水である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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハや液晶ディスプレイ用のガラス基板などの基板に対して、露光後の加熱処理を行う加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィ−技術においては、半導体ウエハ（以下ウエハという）の表面にレジストを塗布した後、この塗布レジストを所定パタ−ンに露光処理し、更に現像処理して所定パタ−ンのレジスト膜が形成される。このような一連の処理は、塗布・現像装置に露光装置を接続したシステムにより行われる。
【０００３】
ところで化学増幅型レジストは、露光することにより酸が生成し、この酸が加熱処理により拡散して触媒として作用し、レジスト材料の主成分であるベ−ス樹脂を分解したり、分子構造を変えて現像液に対して可溶化するものである。従ってこの種のレジストを用いた場合、露光後のウエハＷは所定温度まで加熱された後、酸による現像液への可溶化反応（レジストの解像反応）を抑えるために所定温度まで冷却され、次いで現像液が塗布される。
【０００４】
ここで露光後のウエハＷの加熱に用いられる加熱装置について図１３により説明する。図中１は蓋体１ａ及び下部容器１ｂからなる処理容器であり、前記下部容器１ｂは加熱プレート１０の支持部材を兼ねている。加熱プレート１０は例えばアルミニウム等により構成されており、この加熱プレート１０の裏面にはヒータ１１が設けられている。１０ａはウエハＷを保持するための突部である。
【０００５】
この加熱プレート１０と前記下部容器１ｂとに囲まれた空間は冷却室１２として構成されており、ここには複数の冷却ガス供給管１３により冷却ガスが供給されるようになっている。また図中１４は蓋体１ａを閉じたときに、加熱プレート１０と前記蓋体１ａとの間に形成される加熱処理室であり、ここにはガス供給管１５により不活性ガスが供給されるようになっている。図中１６は加熱処理室内を排気するための排気路、１７は冷却ガスを排出するための排出孔である。
【０００６】
この加熱装置では、蓋体１ａを開けてウエハＷを容器１内に搬入して突部１０ａに載置し、ヒータ１１により所定温度に加熱された加熱プレート１０上にウエハＷを所定時間載置することにより、ウエハＷの加熱処理が行われる。この際処理中には加熱処理室１４内には不活性ガスからなるパージガスが供給される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで前記加熱装置が組み込まれた塗布・現像装置で実施される実際のプロセスでは、露光装置で用いられるレチクル（マスク）が目的に応じて交換され、例えば１つのレチクルを用いて少なくとも２００枚程度のウエハＷを処理した後、別のレチクルに交換して再び所定の露光処理が行われている。
【０００８】
ところで露光後のウエハＷの加熱温度は、例えば図１４に示すように、第１のレチクルの加熱温度が１００℃、第２のレチクルの加熱温度が１５０℃、第３のレチクルの加熱温度が１００℃のように、用いられるレチクルに応じて例えば９０℃〜２００℃の範囲で異なり、このためレチクルの交換時に加熱装置の加熱プレート１０の温度調整を行うようにしている。
【０００９】
この際加熱温度を昇温させる場合には、ヒータ１１の出力を上げることにより対応し、加熱温度を降温させる場合には、冷却室１２内に冷却ガスを供給することにより対応している。例えば冷却ガスとしては例えば空気や窒素ガスなどが用いられ、例えば２０℃程度の冷却ガスを加熱プレート１０の裏面側に吹き付けることにより冷却を行っている。
【００１０】
しかしながらレチクルの交換時間は３分程度であり、昇温させる場合はこの時間内に温度調整を行うことができるものの、降温させる場合には、例えば数十リットル／分〜数百リットル／分の流量の冷却ガスを加熱プレート１０に吹き付けても、前記交換時間内に温度調整を行うことは困難であった。このため加熱プレート１０の温度を調整するまでの間、ウエハＷを待機させることになり、スループット低下の一因になっていた。
【００１１】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、加熱プレートの温度を短時間で低下させることによりスループットを向上させることできる技術を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため本発明の加熱装置は、加熱手段により昇温され、冷却ガスの供給により降温される、基板を加熱するための加熱プレートと、
冷媒が入った冷却容器と、
冷却容器の一面に接触するように設けられ、ペルチェ効果により冷却容器の熱を吸熱して、冷却容器内の冷媒を所定温度まで冷却する冷却モジュールと、
前記冷却容器を貫通するように設けられ、その外面が前記冷却容器内の冷媒と接触することにより冷却される、加熱プレートに冷却ガスを供給するための冷却ガス流路と、
前記冷却ガス流路に接続され、加熱プレートの裏面に向けて冷却ガスを供給するノズル部と、
加熱プレートの裏面側に配置され、前記ノズル部から噴出された冷却ガスを所定の流路に沿って案内するための案内壁と、を備え、
前記冷却モジュールの冷却により冷却ガス流路内を通流する冷却ガスを冷却し
、この冷却ガスを加熱プレートに供給して当該加熱プレートの温度を降温させることを特徴とする。
【００１３】
このような構成では、ペルチェ効果により冷却された冷却ガスを加熱プレートに供給しているので、加熱プレートの冷却効率が向上し、短時間で当該加熱プレートの温度を所定の温度まで降温させることができる。
【００１４】
前記加熱プレートは基板を保持するプレートと、該プレートの裏面に少なくとも発熱線が平行に配設される部分を有するように設けられるヒータと、を備え、案内壁は互いに平行に隣接する前記発熱線間を区切るように設けられるものであってもよい。また加熱プレートは電気配線が接続される配線接続部を備え、ノズル部は該配線接続部に対し、冷却ガスを直接噴出するものであるものであってもよい。さらに冷却ガスは、反射部材にて一旦反射された後、加熱プレートに供給されるものであってもよい。さらにまた前記冷却モジュールの冷却容器と接触している面の他面側に接触するように冷却路を設け、ペルチェ効果により吸熱した冷却容器からの熱をこの冷却路に放熱させるようにしてもよい。前記冷却モジュールによる冷却により所定温度まで冷却された冷媒は固体であってもよいし、水であってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の加熱装置を備えたレジストパターン形成装置の一実施の形態について説明する。先ずレジストパターン形成装置について図１及び図２を参照して述べると、図中２１は複数の基板例えば２５枚のウエハＷが収納されたカセット２２を搬入出するためのカセット搬入出ステ−ジであり、この搬入出ステ−ジ２１にはカセット２２からウエハＷを取り出すための受け渡しア−ム２３が設けられている。この受け渡しアーム２３は、昇降自在、Ｘ，Ｙ方向に移動自在、鉛直軸まわりに回転自在に構成されている。
【００１８】
搬入出ステージ２１の奥側には、例えば搬入出ステージ２１から奥を見て右側には例えば塗布・現像系ユニットＵが、手前側、左側、奥側には例えば３個の棚ユニットＲ１，Ｒ２，Ｒ３が夫々配置されていると共に、塗布・現像系ユニットＵと棚ユニットＲ１，Ｒ２，Ｒ３との間でウエハＷの受け渡しを行うための基板搬送手段ＭＡが設けられている。この基板搬送手段ＭＡは、進退自在、鉛直軸まわりに回転自在、昇降自在に構成されている。但し図１では便宜上棚ユニットＲ２と基板搬送手段ＭＡとは描かれていない。
【００１９】
塗布・現像系ユニットＵにおいては、例えば上段には２個の現像処理部をなす現像ユニットＤが、下段には２個の塗布処理部をなす塗布ユニットＣが設けられている。ここで前記塗布ユニットＣについて例えば図３に基づいて説明すると、２４はカップであり、このカップ２４内に真空吸着機能を有する回転自在なスピンチャック２５が設けられている。このスピンチャック２５は昇降機構２６により昇降自在に構成されており、カップ２４の上方側に位置しているときに、前記基板搬送手段ＭＡのア−ムとの間でウエハＷの受け渡しが行われる。
【００２０】
２７はレジスト液の吐出ノズル、２８はレジスト液供給管、２９はノズルを水平移動させる支持ア−ムである。前記吐出ノズル２７は、例えばウエハＷのほぼ中心付近にレジスト液を供給するように構成され、スピンチャック２５上のウエハＷの表面に吐出ノズル２７からレジスト液を滴下し、スピンチャック２５を回転させてレジスト液をウエハＷ上に伸展させ塗布するようになっている。
【００２１】
また現像ユニットＤは塗布ユニットＣとほぼ同一の構成であるが、吐出ノズル２７は例えばウエハＷの直径方向に配列された多数の供給孔を備えるように構成され、スピンチャック２５上のウエハＷの表面に吐出ノズル２７から現像液を吐出し、スピンチャック２５を半回転させることによりウエハＷ上に現像液の液盛りが行われ、現像液の液膜が形成されるようになっている。
前記棚ユニットＲ１，Ｒ２，Ｒ３においては、図４に棚ユニットＲ１を示すように、ウエハＷを加熱するための加熱装置４と、ウエハＷを冷却するための冷却部３１と、ウエハ表面を疎水化するための疎水化処理部３２と、棚ユニットＲ１においては前記受け渡しアーム２３と基板搬送手段ＭＡとの間でウエハＷの受け渡しを行うための、棚ユニットＲ３においては後述するインターフェイスユニットＢ２の搬送アームＡと基板搬送手段ＭＡとの間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し台を備えた受け渡し部３３と、棚ユニットＲ１においてはウエハＷの位置合わせを行うためのアライメント部３４とが縦に配列されている。
【００２２】
続いて前記加熱装置４について例えば図５に基づいて説明する。４１は蓋体４１ａ及び下部容器４１ｂからなる例えば略円筒形状の処理容器であり、前記蓋体４１ａが下部容器４１ｂの側壁の内側に入り込んで内部に密閉された空間を形成するように構成されている。前記蓋体４１ａは例えば図６に示すように側部を支持アーム４２により支持されて図示しない昇降機構により昇降自在に構成されている。
【００２３】
前記蓋体４１ａ中央には排気管４３に接続された排気口４４が設けられており、この排気口４４の周囲には複数のガス供給孔４５が例えば周方向に形成されている。また蓋体４１ａの頂部は、内側から見ると、外側から中心部に向かって次第に高くなるように緩やかに傾斜しており、この傾斜部４６の外縁部には複数のガス供給孔４７が周方向に形成されている。図中４８は、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスをパージガスとして供給するためのガス供給管４８である。なお図６では図示の便宜上ガス供給管４８及びガス供給孔４５は省略してある。
【００２４】
前記下部容器４１ｂは内側に迫り出すように段部４１ｃが形成されており、この段部４１ｃの上には、例えばアルミニウムやセラミックスよりなる例えば円板状のプレートＰが、当該プレートＰの周縁領域を前記段部４１ｃにより保持されるように設けられている。
【００２５】
このようなプレートＰの表面には、ウエハＷをプレートＰから例えば０．１〜０．５ｍｍ浮上させた状態で保持するための、例えばセラミックスよりなる複数例えば３個の突部４９が設けられている。このようにウエハＷをプレートＰから僅かに浮上させた状態で保持するのは、ウエハ裏面のパーティクル汚染を防止するためという理由による。またプレートＰの裏面には、例えばニクロム線や焼結金属よりなる加熱手段をなすヒータＨが設けられており、このヒータＨによる加熱によってプレートＰが所定の温度に加熱されるようになっている。なお、プレートＰ及びヒータＨは、共に特許請求の範囲に記載される「加熱プレート」を構成するものである。
【００２６】
こうして前記処理容器４の内部は、蓋体４１ａを閉じたときに、プレートＰの上下に２つの区画された空間が形成され、つまりプレートＰと蓋体４１ａとで囲まれた領域は加熱処理室Ｓ１、プレートＰと下部容器４１ｂとで囲まれた領域は冷却室Ｓ２となっている。
【００２７】
前記冷却室Ｓ２内には、プレートＰの裏面側に、例えば空気や窒素ガスなどの冷却ガスを吹き付けるための複数のノズル部５１が設けられており、これらノズル部５１の夫々には、下部容器４１ｂの外側に設けられたマニホールドＭで分岐された冷却ガス流路をなす冷却ガス供給管５２の分岐端側が接続されている。
【００２８】
また下部容器４１ｂには、ウエハＷを前記突部４９上に受け渡す際に、ウエハＷを昇降させるための、複数例えば３本の昇降ピン５３が冷却室Ｓ２及びプレートＰを貫通するように設けられており、これら昇降ピン５３は処理容器４の外側に設けられた昇降機構５４により昇降自在に構成されている。図中５５は昇降ピン５３をヒータＨの配線などに妨げられることなく昇降させるためのガイド部材、５６は冷却ガスの排気口である。
【００２９】
こうして加熱処理室Ｓ１には、ガス供給管４８により、ガス供給孔４５，４７を介して供給された前記不活性ガスよりなるパージガスにより図中点線で示す熱雰囲気の気流が発生するようになっている。また冷却室Ｓ２内では、冷却ガス供給管５２によりノズル部５１を介してプレートＰの裏面側に冷却ガスが吹き付けられて、プレートＰが所定温度に冷却され、当該プレートＰの温度調整が行われるようになっている。
【００３０】
本発明は、プレートＰの温度を降下させる温度調整を行う際、温度の低い冷却ガスを用いることを特徴とするものであるが、続いてこのような温度の低い冷却ガスを得るための冷却機構について図７及び図８に基づいて説明する。図中６はペルチェ素子を利用した冷却装置であり、６１は例えば極薄のフッ素樹脂（例えばテトラフルオルエチレン）や金属等の熱伝導性の良好な材質により形成された箱状の冷却容器である。この冷却容器６１には、前記冷却ガス供給管５２が複数に分岐された状態で容器６１を貫通するように設けられていて、当該容器６１の内部には例えば水などの冷媒６０が入っている。また前記冷却ガス供給管５２は、例えば容器６１内の冷媒６０と接触する部分が熱伝導性の良好な材質例えばアルミニウムや銅より構成されている。また冷却ガス供給管５２の下流側は例えば結露を防止するために、断熱材を外周囲に設けるようにしてもよい。
【００３１】
冷却容器６１の外側の一面には、容器６１に接触するように、冷却モジュールをなすペルチェ素子７が設けられており、ペルチェ素子７の他面側（容器６１と接触していない側）には冷却路をなす冷却管６２が、素子７と接触するように設けられている。この例では例えば容器６１の上下２カ所にペルチェ素子７が容器６１を挟むように設けられており、２本の冷却管６２がペルチェ素子７の夫々外側に設けられている。
【００３２】
前記ガス供給管５２は冷却効率を高めるために冷却容器６１の内部を分岐して貫通しているが、例えば図８に示すように、冷却容器６１の上流側ではまとめられて開閉バルブＶ１を介して冷却ガス源６３に接続されており、また冷却容器６１の下流側においてもまとめられて開閉バルブＶ２を介して前記マニホールドＭに接続されている。前記冷却管６２には、冷却プレート６４で冷却された例えば２０℃の冷却水が循環供給されている。
【００３３】
続いてペルチェ素子７について簡単に説明すると、この素子は熱電モジュールの一種であり、素子の両面に温度差が生じ、低温側で吸熱、高温側で発熱がおこる半導体素子をいい、例えば図９に示すように、Ｎ型半導体７１とＰ型半導体７２とを金属電極７３にて接合し、この対を直列に接続した構造である。図中７４はＰ型電極，７５はＮ型電極である。
【００３４】
このペルチェ素子７による冷却原理について簡単に説明する。素子７の一面側を冷却対象物に接触させ、Ｐ型電極７４にマイナス、Ｎ型電極７５にプラスの電圧を印加すると、電源より与えられた電子がＰ型半導体７２内に移動する際、当該半導体７２は電子不足の状態であり、電子はエネルギー順位の低い位置へ移動するので外部へエネルギーを放出する。Ｎ型半導体７１についても同様に電子がＮ型半導体７１内に移動する際は外部よりエネルギーを奪い、出ていく際にはエネルギーを放出する。これにより素子７の一面側より吸熱が行われ、他面側からは（吸熱された熱量＋ジュール熱）に相当する熱量が発熱されることになる。これによりこの発熱側の熱を効率よく放散させると、熱は吸熱側（低温側）から発熱側（高温側）へ連続的に移動していき、冷却対象物が所定温度まで冷却される。
【００３５】
従って既述のように、このペルチェ素子７の一面側を冷却対象物である冷却容器６１に接触させ、他面側を冷却管６２に接触させて電圧を印加すると、冷却容器６１の熱が素子７の一面側から吸熱され、素子７の他面側から発熱された熱は冷却管６２内の冷却水の通流により奪われ、この熱の移動により、冷却容器６１内の水が冷却される。このように冷却容器が冷却されると、容器内の水は凝固点以下の温度で氷となり、さらに温度が低下すると、温度の低い氷となる。
【００３６】
そして冷却容器６１の内部では、水の冷却により得られた氷によりガス供給管５２が冷却され、この供給管５２内に冷却ガスを通流させることにより、当該冷却ガスが冷却される。この際冷却容器６１内の氷の温度は、あまり高いと冷却ガスの温度が低くならないため、冷却効率の向上を図ることが難しく、一方あまり低いと冷却ガスが結露してしまうため、０℃〜−６０℃程度例えば−４０℃程度が望ましい。ここで冷却装置６では、ペルチェ素子７の駆動電流を調整することにより、所定温度の氷や低温の液体を製造することができる。また冷却容器６１は水を冷却して氷としたときに膨張することを考慮して大きさが決定される。
【００３７】
以下に上述のレジストパターン形成装置において行われる本発明方法について説明する。「従来の技術」の項で説明したように、実際のプロセスでは、第１のレチクルを用いて例えば２００枚のウエハＷを処理した後、レチクルを第２のレチクルに交換し、このレチクルを用いて例えば２００枚のウエハＷを処理する。ここでは、第１のレチクルを用いた場合の露光後のプレートＰの温度（第１の温度）が１５０℃、第２のレチクルを用いた場合の露光後のプレートＰの温度（第２の温度）が１００℃の場合のように、レチクル交換により露光後の加熱温度が低くなる場合を例にして説明する。
【００３８】
先ずレジストパターン形成装置におけるウエハＷの流れを第１のレチクルを用いた場合の処理を例にして述べると、外部から自動搬送ロボット（あるいはオペレータ）により所定枚数のウエハＷを収納したカセット２２をカセットステ−ジ２１に搬入し、受け渡しア−ム２３によりカセット２２内からウエハＷを取り出して処理ブロックＢ１の棚ユニットＲ１の受け渡し部３３に置き、このウエハＷを基板搬送手段ＭＡにより疎水化処理部３２に搬送して、疎水化処理を行う。
【００３９】
次いでウエハＷを冷却部３１を介して塗布ユニットＣに搬送して、レジスト液を塗布し、レジスト膜を形成する。この後ウエハＷを、加熱装置４→冷却部３１→棚ユニットの受け渡し部３３→インタ−フェイスユニットＢ２の搬送アームＡ→露光装置Ｂ３の経路で搬送して、露光装置Ｂ３にて第１のレチクルを用いて露光を行う。
【００４０】
露光後のウエハＷは露光装置Ｂ３→インターフェイスユニットＢ２の搬送アームＡ→棚ユニットＲ２の受け渡し部３３の経路で処理ブロックＢ１に搬送し、処理ブロックＢでは先ず棚ユニットＲの加熱装置４にて露光後の加熱処理を行う。
【００４１】
この処理では、例えば処理容器４の蓋体４１ａを上昇させて、当該容器４１ａを開き、ここにウエハＷを搬入する。容器４１内では、昇降ピン５３をプレートＰの突部４９より突出させておいてここにウエハＷを受け渡し、この後昇降ピン５３を降下させることにより突部４９にウエハＷを支持させ、蓋体４１ａを閉じる。
【００４２】
そしてガス供給管４８によりガス供給孔４５，４７を介して不活性ガスを導入し、加熱処理室Ｓ１に熱雰囲気の気流を発生させ、一方ヒータＨに電力を供給して、プレートＰを第１の温度である１５０℃に加熱して、これによりウエハＷに所定の加熱処理を行う。加熱処理後のウエハＷは、不活性ガスの供給を停止して、蓋体４１ａを開き、昇降ピン５３との協動作用により基板搬送手段ＭＡに受け渡す。
【００４３】
この後ウエハＷを、冷却部３１→現像ユニットＤの経路で搬送して、現像ユニットＤにおいて現像処理を行い、レジストパターンを形成する。その後ウエハＷを加熱装置４→冷却部３１→棚ユニットＲ１の受け渡し部３３→受け渡しア−ム２３の経路で搬送し、例えば元のカセット２２内に戻す。
【００４４】
こうして２００枚のウエハＷに対してレジストパターン形成処理を行うが、この処理の間、加熱装置４では、冷却装置６にて冷却容器６１を冷却し、所定温度の氷を作製する。つまりペルチェ素子７に所定の電力を供給すると共に、冷却管６２に所定の流量で所定温度の冷却水を通流させて冷却容器６１を冷却し、これにより容器６１内の水を凝固させ、所定温度例えば−４０℃の氷を作製する。
【００４５】
ここで例えば−４０℃の氷を作製するための条件の一例については以下の通りである。内容積が４０ｃｃの大きさのフッ素樹脂製の冷却容器６１と２０Ｗクラスのペルチェ素子７を用い、このペルチェ素子７の冷却能力（ペルチェ効率）を１０％とし、一次冷却水として２０℃の水を用いた場合、２０℃の１０ｃｃの水を−４０℃の氷にするには、約５０分程度要する。
【００４６】
このようにして所定枚数のウエハＷに対してレジストパターンの形成を行った後、露光装置Ｂ３のレチクルを第２のレチクルに交換する。一方この交換の間、前記加熱装置４では、プレートＰの温度を調整する。つまりバルブＶ１，Ｖ２を開き、ガス供給管５２に例えば空気よりなる冷却ガスを通流させる。ガス供給管５２は−４０℃の氷により冷却されているので、この供給管５２内に冷却ガスを通流させることにより当該ガスは例えば−３０℃程度に冷却される。そしてこのガスをマニホールドＭで分岐してノズル部５１に供給し、ここからプレートＰの裏面側に所定の流量例えば２０リットル／分で吹き付けることによりプレートＰが冷却され、当該プレートＰの温度は２分程度で第１の温度よりも低い第２の温度（１００℃）まで冷却される。
【００４７】
こうしてレチクルの交換時に、プレートＰの温度調整を終了した後、第２のレチクルを用いて所定枚数のウエハＷに対して上述のプロセスにてレジストパターンの形成処理を行う。
【００４８】
この実施の形態によれば、ペルチェ素子７を利用して所定温度の冷媒例えば−４０℃の氷を作製し、これにより冷却されたガス供給管５２に冷却ガスを通流しているので、当該冷却ガスの温度を例えば−３０℃程度に下げることができる。このためこの温度の低い冷却ガスをプレートＰに吹き付けて当該プレートＰ冷却しているので、プレートＰの冷却効率が向上し、冷却時間が短縮される。
【００４９】
このときペルチェ素子７により所定温度例えば−４０℃程度の氷を作製できるので、冷却ガスを結露を抑えた状態で、十分に冷却することができる。また冷却容器６１や、ガス供給管５２の冷却容器６１内の冷媒と接触する部分を熱伝導性の良好な材質により構成することにより、効率よく冷媒やガス供給管５２を冷却できる。
【００５０】
ここで従来のように２０℃の冷却ガスを用いた場合には、プレートＰに吹き付けるガスの流量を大きくすることにより、当該プレートＰの冷却時間の短縮を図ることができるが、冷却時間を従来の半分に短縮しようとすると、流量は１０倍以上必要となるので、この手法は現実的ではない。
【００５１】
またプレートＰの冷却は、レチクルの交換により、交換後のプロセスでは露光後のプレートＰの温度が交換前のプロセスよりも低くなる場合に行われるので、プロセス全体から見ると冷却ガスは間欠的にプレートＰに向けて送出されることとなる。この際冷却装置６における所定温度の冷媒の作製は例えば最長でも５０分程度で行え、上述の装置にて２００枚のウエハＷに対してレジストパターン形成処理を行う場合に要する時間は２００分程度であるので、冷却装置６をプロセスの間中作動させる必要はなく、冷却ガスによる冷却を行う前に行えば済み、電力コストの削減を図ることができる。一方例えば熱交換器などを備えた冷却装置でガスを冷却することを考えると、通常冷却装置は常に動作させるため、エネルギー的に無駄になる。
【００５２】
また既述のように、レチクルの交換により、交換後のプロセスでは露光後のプレートＰの温度が交換前のプロセスよりも低くなる場合には、交換前の第１のレチクルを用いてレジストパターン形成処理を行なっている間に、冷却装置６において所定温度の冷媒を作製すればよいので、レジストパターン形成装置から見ると冷媒の作製を待機する時間が必要ない。
【００５３】
また所定温度の冷媒により冷却された冷却ガスを用いると、既述のように２分程度でプレートＰの温度を例えば１５０℃から１００℃まで降温させることができるので、３分程度の時間を要するレチクルの交換時に十分プレートＰの温度調整を行うことができる。このためプレートＰの温度調整を待つ時間が無くなるので、スループットの向上を図ることができる。通常露光後の加熱温度の温度差は１１０℃程度であるが、この程度であれば交換時間内に温度調整を行うことができる。
【００５４】
上述の実施の形態では、冷却容器６１内の所定温度の冷媒は氷には限らないが、冷媒として氷を用いると、氷は一旦所定の温度に冷却した後、冷却を停止してもしばらくの間その状態を保ち、その間温度を保つことができるので有利である。冷媒として液体を用いた場合には、冷却を停止すると、徐々に温度が上昇していき、上昇の程度が早いからである。また上述の例では、一旦−４０℃の氷を製造した後、冷却を停止するようにしてもよく、この場合にはさらに電力の削減を図ることができる。
以上において本発明では、冷媒として水以外にエタノール等のアルコールや、融点が−２１．２℃の水と塩化ナトリウムの混合液や、融点が−３０℃の水とエタノールの混合液等を用いることができ、この場合液体であっても固体であっても良い。また上述の例では、冷却ガス供給管５２からの冷却ガスをノズル部５１を介してプレートＰに吹き付けるようにしたが、冷却ガス供給管５２から冷却ガスを直接プレートＰに吹き付けるようにしてもよい。
【００５５】
さらに冷却装置６では、ペルチェ素子７を多段に積み重ねて設けるようにしてもよい。この場合冷却容器６１側のペルチェ素子７の放熱側が、隣接するペルチェ素子により冷却されることになる。このようにペルチェ素子７を多段に積み重ねて設ける場合には、ペルチェ素子７の放熱側を冷却する冷却管６２を特に設けなくても良い。さらにまた本発明では、露光後の加熱を行う加熱装置が上述の構成であればよく、レジスト塗布前後の加熱等は従来の加熱装置を用いても良いし、本発明の加熱装置であってもよい。さらにまた本発明では、基板としてはウエハに限らず、液晶ディスプレイ用のガラス基板であってもよい。
【００５６】
ところで、上述した実施の形態では、冷却ガスの排気口５６を冷却室Ｓ２の外周に設けていたが、排気口をプレートＰの裏面付近に設けて冷却ガスの流路を所望のものとしてもよい。図１０及び図１１はその一例を示す斜視図及び断面図であり、プレートＰの裏面には、一対の電極部（特許請求の範囲に記載の配線接続部に相当）８１を当該プレートＰの周縁部に寄せて配置し、電極部８１から夫々屈曲しながら左右に分かれるように発熱線８２を配線してなるヒータＨが設けられると共に、冷却ガスの流路を形成するための案内壁８３が設けられている。この案内壁８３は、例えば互いに平行に隣接する発熱線８２間を中間位置にて区切るように互いに平行に設けられている。ノズル部５１は可能な限り電極部８１の近くに、すなわちノズル部５１から噴出された冷却ガスがダイレクトに電極部８１に当たるような位置に設けられている。各ノズル部５１は例えばプレートＰの裏面の一方側に配置され、他方側には排気ノズル８４が配置されている。排気ノズル８４には、図示を省略した排気ポンプが接続されている。
【００５７】
従って、各ノズル部５１から噴出された冷却ガスは、図１１に示すように案内壁８３間の空間、すなわち発熱線８２の表面近傍を通過して排気ノズル８４により回収される。これにより、昇温した冷却ガスがプレートＰの裏面側に滞留することはなくなり、効率のよい冷却を行うことができる。また、発熱線８２に沿って冷却ガスが通過するので、よりヒータＨの冷却効率が高まる。更に、特に温度が高くなる電極部８１にノズル部５１から噴出された冷却ガスがダイレクトに当たるようにしているので、更に冷却効率を高めることが可能である。なお、ノズル部５１及び排気ノズル８４の夫々の位置は、図１１に示した構成に限られるものではなく、例えば図１１に示すノズル部５１に加えて、排気ノズル８４の位置にもノズル部５１を設け、その中間位置に排気ノズル８４を設けるようにしてもよく、このような構成においても冷却ガスは電極部８１にダイレクトに当たり且つ発熱線８２に沿って流れるため、上記の例と同様の効果を上げることができる。
【００５８】
また、いずれの実施の形態においてもノズル部５１から噴出された冷却ガスをダイレクトにプレートＰの裏面に噴出するように構成していたが、図１２に示すように、ノズル部５１の先端から所定距離をおいて反射部材である反射板８５を配置してもよい。この反射板８５は、ノズル部５１から噴出された冷却ガスを反射させて、ノズル部５１からプレートＰの裏面までの実質的な冷却ガスの流路を長くすると共に冷却ガスを乱流化させるもので、これにより冷却効率を高めることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱プレートを短時間で冷却することでき、スループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に用いられるレジストパターン形成システムの一実施の形態の全体を示す斜視図である。
【図２】上述システムを示す平面図である。
【図３】前記システムの塗布ユニットの一例を示す側面図である。
【図４】前記システムの棚ユニットの一例を示す側面図である。
【図５】前記システムの加熱装置の一例を示す断面図である。
【図６】前記加熱装置の蓋体を示す斜視図である。
【図７】前記加熱装置に設けられている冷却装置を示す斜視図である。
【図８】前記冷却装置を示す断面図である。
【図９】前記冷却装置に設けられているペルチェ素子を示す斜視図である。
【図１０】前記加熱装置の他の例を示す斜視図である。
【図１１】前記加熱装置の他の例を示す断面図である。
【図１２】前記加熱装置の更に他の例を示す断面図である。
【図１３】従来の加熱装置を示す断面図である。
【図１４】レジストパターン形成装置で行われるプロセスを説明するための特性図である。
【符号の説明】
Ｗ              半導体ウエハ
Ｂ１            処理ブロック
Ｂ２            インタ−フェイスユニット
Ｂ３            露光装置
Ｃ              塗布ユニット
Ｄ              現像ユニット
４              加熱装置
４１            処理容器
Ｐ              プレート
Ｈ              ヒータ
５１            ノズル部
５２            冷却ガス供給管
６              冷却装置
６０            冷媒
６１            冷却容器
６２            冷却管
７              ペルチェ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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