(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を載置する載置台の表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理方法において、
同心円上の複数箇所に温度検出手段を設けた測定用基板を予め加熱処理させた時の温度情報を、上記測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間の間で検出して、上記熱処理の制御をする制御手段に記憶する工程と、
上記複数箇所のそれぞれで検出された上記温度情報の温度と上記安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、上記複数箇所それぞれの積算熱量の差を求める工程と、を有し、
上記熱処理における上記被処理体の加熱処理温度が安定した後に、上記積算熱量の差を相殺させるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
被処理体を載置する載置台の表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理方法において、
予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、上記被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、
上記拡散係数と上記温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における上記被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように、上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする熱処理方法。
【請求項３】
請求項２記載の熱処理方法において、
上記積算反応熱量が、上記被処理体の温度と上記被処理体に塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分した値であることを特徴とする熱処理方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の熱処理方法において、
上記熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が上記被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行うことを特徴とする熱処理方法。
【請求項５】
被処理体を載置する載置台を具備し、上記載置台表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、
上記載置台の同心円上に複数形成され、載置台に熱を供給する熱源と、
同心円上の複数箇所に温度検出手段を設けた測定用基板と、
上記測定用基板を予め加熱処理させた時の温度情報を、測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間で検出し記憶させる制御手段と、を具備し、
上記制御手段は、上記同心円上の複数箇所のそれぞれで検出された上記温度情報の温度と上記安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、上記複数箇所それぞれの積算熱量の差を求めて、熱処理における上記被処理体の加熱処理温度が安定した後に、上記積算熱量の差を相殺させるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
被処理体を載置する載置台を具備し、上記載置台表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、
上記載置台の同心円上に複数形成され、載置台に熱を供給する熱源と、
上記被処理体の同心円上の複数箇所の温度を検出する温度検出手段と、
上記熱源の各出力量を制御する制御手段と、を具備し、
上記制御手段は、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、上記被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と上記温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における上記被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする熱処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の熱処理装置において、
上記制御手段による熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行うことを特徴とする熱処理装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の熱処理装置において、
上記温度検出手段は、被処理体を載置台上に隙間をもたせて支持するギャップピンに設けられることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理体を載置台で熱処理する熱処理方法及び熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路の製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ基板等（以下にウエハ等という）の表面に、レジストのパターンを形成するために、フォトリソグラフィ技術が用いられている。このフォトリソグラフィ技術は、ウエハ等の表面にレジスト液を塗布するレジスト塗布工程と、形成されたレジスト膜に回路パターンを露光する露光処理工程と、露光処理後のウエハ等に現像液を供給する現像処理工程とを有している。
【０００３】
また、上記処理工程間においては、例えばレジスト塗布工程と露光処理工程との間で行われる、レジスト膜中の残留溶剤を蒸発させてウエハ等とレジスト膜との密着性を向上させるための加熱処理（プリベーク）や、露光処理工程と現像処理工程との間で行われる、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：chemically amplified resist）における酸触媒反応を誘起するための加熱処理（ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ））や、現像処理工程後に行われる、レジスト中の残留溶媒や現像時にレジスト中に取り込まれたリンス液を除去し、ウェットエッチング時の浸み込みを改善するための加熱処理（ポストベーク）等、種々の加熱処理が行われている。
【０００４】
上記加熱処理は、レジストパターンの形成に影響するため重要であるが、特に、高感度、高解像性、高ドライエッチング耐性を実現できることで、近年注目されている化学増幅型レジストを用いる場合には、ＰＥＢ時にレジスト膜の各部に与えられる熱量の差が最終的な製品における回路パターン形成に極めて大きな影響を与えるため、加熱処理の条件を厳しく管理することが必要とされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の熱処理装置は、熱源例えばヒータを有しウエハを所定の温度に加熱可能な載置台を有するものが用いられているが、この載置台は外周から熱が逃げやすいため、ウエハの外周部よりも中心部に多くの熱量が供給されてしまい、熱処理を均一にすることができないという問題があった。また、これを解決するために、外周部のヒータ線の抵抗値を大きくして、中心部より外周部に多くの熱を供給し、外周部と中心部とで熱処理温度のバランスを図る熱処理装置もあるが、この場合には、熱処理温度までの昇温時に、ウエハの中央部よりも外周部でより多くの熱量が供給されるため、熱処理が不均一になるという問題があった。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、半導体ウエハやＬＣＤ基板等に対する均一な熱処理が可能な熱処理方法及び熱処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の熱処理方法は、同心円上の複数箇所に温度検出手段を設けた測定用基板を予め加熱処理させた時の温度情報を、上記測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間の間で検出して、上記熱処理の制御をする制御手段に記憶する工程と、上記複数箇所のそれぞれで検出された上記温度情報の温度と上記安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、上記複数箇所それぞれの積算熱量の差を求める工程と、を有し、上記熱処理における上記被処理体の加熱処理温度が安定した後に、上記積算熱量の差を相殺させるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
また、この発明の第２の熱処理方法は、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、上記被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と上記温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における上記被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように、上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする（請求項２）。
【０００９】
この発明の熱処理方法において、上記積算反応熱は、上記被処理体の温度と上記被処理体に塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分して求めることができる（請求項３）。この場合、上記熱源の各出力量の制御は、昇温時に行っても差し支えないが、熱処理温度が上記被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるように行う方が好ましい（請求項４）。
【００１０】
また、この発明の第１の熱処理装置は、上記第１の熱処理方法を具現化するもので、被処理体を載置する載置台を具備し、上記載置台表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理装置を前提とし、上記載置台の同心円上に複数形成され、載置台に熱を供給する熱源と、同心円上の複数箇所に温度検出手段を設けた測定用基板と、上記測定用基板を予め加熱処理させた時の温度情報を、測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間で検出し記憶させる制御手段と、を具備し、上記制御手段は、上記同心円上の複数箇所のそれぞれで検出された上記温度情報の温度と上記安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、上記複数箇所それぞれの積算熱量の差を求めて、熱処理における上記被処理体の加熱処理温度が安定した後に、上記積算熱量の差を相殺させるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする（請求項５）。
【００１１】
また、この発明の第２の熱処理装置は、上記第２の熱処理方法を具現化するもので、被処理体を載置する載置台を具備し、上記載置台表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理装置を前提とし、上記載置台の同心円上に複数形成され、載置台に熱を供給する熱源と、上記被処理体の同心円上の複数箇所の温度を検出する温度検出手段と、上記熱源の各出力量を制御する制御手段と、を具備し、上記制御手段は、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、上記被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と上記温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における上記被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする（請求項６）。この場合、上記制御手段による熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行う方が好ましい（請求項７）。また、上記温度検出手段は、被処理体を載置台上に隙間をもたせて支持するギャップピンに設ける方が好ましい（請求項８）。
【００１２】
請求項１，５記載の発明によれば、予め測定用基板の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を、測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間の間で検出し、温度情報の温度と安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、複数箇所それぞれの積算熱量の差を求め、熱処理における被処理体の加熱処理温度が安定した後に、積算熱量の差を相殺させるように、載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御するので、被処理体に供給される熱量を面内で等しくすることができ、被処理体の熱処理を均一にすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【００１３】
請求項２，６の発明によれば、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように、載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御するので、熱処理を行っている被処理体の熱影響を直接制御することができる。したがって、被処理体の面内の熱処理を確実に均一にして、歩留まりの向上を図ることができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明によれば、被処理体の温度と被処理体に塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分した値（積算反応熱量）が、被処理体の同心円上の複数箇所で等しくなるように熱源の各出力量を制御するので、被処理体に塗布された塗布液の反応に直接寄与する熱量を面内で等しくすることができ、被処理体の熱処理を更に均一にすることができる。
【００１６】
請求項４，７記載の発明によれば、熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行うので、正確に制御することができ、熱処理を確実に均一にすることができる。
【００１７】
請求項８記載の発明によれば、温度検出手段を、被処理体を載置台上に隙間をもたせて支持するギャップピンに設けるので、温度検出手段による被処理体の面内への熱影響を最小限に抑えることができ、被処理体の熱処理を均一にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態では、この発明の熱処理方法及び熱処理装置を、半導体ウエハの加熱処理を行うホットプレートユニットに適用した場合について説明する。
【００１９】
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の正面図、図３は図２の背面図である。
【００２０】
上記処理システムは、被処理体として半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）をウエハカセット１で複数枚例えば２５枚単位で外部からシステムに搬入又はシステムから搬出したり、ウエハカセット１に対してウエハＷを搬出・搬入したりするためのカセットステーション１０（搬送部）と、塗布現像工程の中で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなるこの発明の処理装置を具備する処理ステーション２０と、この処理ステーション２０と隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを受け渡すためのインター・フェース部３０とで主要部が構成されている。
【００２１】
上記カセットステーション１０は、図１に示すように、カセット載置台２上の突起３の位置に複数個例えば４個までのウエハカセット１がそれぞれのウエ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）及びウエハカセット１内に垂直方向に沿って収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用ピンセット４が各ウエハカセット１に選択的に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送用ピンセット４は、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション２０側の第３の組Ｇ３の多段ユニット部に属するア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いる。
【００２２】
上記処理ステーション２０は、図１に示すように、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２１が設けられ、この主ウエハ搬送機構２１を収容する室２２の周り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Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４及びＧ５の多段配置構成であり、第１及び第２の組Ｇ１，Ｇ２の多段ユニットはシステム正面（図１において手前）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の組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。
【００２３】
この場合、図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カップ２３内でウエハＷをスピンチャック（図示せず）に載置して所定の処理を行う２台のスピナ型処理ユニット例えばレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）及びレジストパターンを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）が垂直方向の下から順に２段に重ねられている。第２の組Ｇ２も同様に、２台のスピナ型処理ユニット例えばレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）及び現像ユニット（ＤＥＶ）が垂直方向の下から順に２段に重ねられている。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、レジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であるためである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を上段に配置することも可能である。
【００２４】
図３に示すように、第３の組Ｇ３では、ウエハＷをウエハ載置台２４に載置して所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット例えばウエハＷを冷却するクーリングユニット（ＣＯＬ）、ウエハＷに疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、ウエハＷの位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、ウエハＷをベークする４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が垂直方向の下から順に例えば８段に重ねられている。第４の組Ｇ４も同様に、オーブン型処理ユニット例えば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）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、急冷機能を有する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）が垂直方向の下から順に例えば８段に重ねられている。
【００２５】
上記のように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（ＥＸＴＣＯＬ）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も可能である。
【００２６】
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の組Ｇ１，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６５，６６が垂直方向に縦断して設けられている。これらのダクト６５，６６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っている。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Ｇ１，Ｇ２のスピナ型処理ユニットへは及ばないようになっている。
【００２７】
また、この処理システムでは、主ウエハ搬送機構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いる。この第５の組Ｇ５の多段ユニットは、案内レール６７に沿って主ウエハ搬送機構２１から見て側方へ移動できるようになっている。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、主ウエハ搬送機構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。
【００２８】
上記インター・フェース部３０は、奥行き方向では処理ステーション２０と同じ寸法を有するが、幅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２段に配置され、背面部には周辺露光装置３３が配設され、中央部には、ウエハ搬送アーム３４が配設されている。このウエハ搬送アーム３４は、Ｘ，Ｚ方向に移動して両カセット３１，３２及び周辺露光装置３３に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送アーム３４は、θ方向に回転可能に構成され、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）及び隣接する露光装置側のウエハ受渡し台（図示せず）にも搬送できるように構成されている。
【００２９】
上記のように構成される処理システムは、クリーンルーム４０内に設置されるが、更にシステム内でも効率的な垂直層流方式によって各部の清浄度を高めている。
【００３０】
次に、上記処理システムの動作について説明する。まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送用ピンセット４がカセット載置台２上の未処理のウエハ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枚のウエハＷを取り出す。ウエハ搬送用ピンセット４は、カセット１よりウエハＷを取り出すと、処理ステーション２０側の第３の組Ｇ３の多段ユニット内に配置されているアライメントユニット（ＡＬＩＭ）まで移動し、ユニット（ＡＬＩＭ）内のウエハ載置台２４上にウエハＷを載せる。ウエハＷは、ウエハ載置台２４上でオリフラ合せ及びセンタリングを受ける。その後、主ウエハ搬送機構２１がアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に反対側からアクセスし、ウエハ載置台２４からウエハＷを受け取る。
【００３１】
処理ステーション２０において、主ウエハ搬送機構２１はウエハ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ニット（ＡＤ）内でウエハＷは疎水化処理を受ける。疎水化処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをアドヒージョンユニット（ＡＤ）から搬出して、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）内でウエハＷはレジスト塗布処理前の設定温度例えば２３℃まで冷却される。冷却処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをクーリングユニット（ＣＯＬ）から搬出し、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）内でウエハＷはスピンコート法によりウエハ表面に一様な膜厚でレジストを塗布する。
【００３２】
レジスト塗布処理が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハ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）内でウエハＷは載置台上に載置され、所定温度例えば１００℃で所定時間プリベーク処理される。これによって、ウエハ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。プリベークが終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）から搬出し、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（ＣＯＬ）内でウエハ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℃まで冷却される。この冷却後、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハ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）の上にウエハＷを載置する。このエクステンションユニット（ＥＸＴ）の載置台上にウエハＷが載置されると、インター・フェース部３０のウエハ搬送アーム３４が反対側からアクセスして、ウエハＷを受け取る。そして、ウエハ搬送アーム３４はウエハ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。ここで、ウエハＷはエッジ部に露光を受ける。
【００３３】
周辺露光が終了すると、ウエハ搬送アーム３４は、ウエハＷを周辺露光装置３３から搬出し、隣接する露光装置側のウエハ受取り台（図示せず）へ移送する。この場合、ウエハ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もある。
【００３４】
露光装置で全面露光が済んで、ウエハＷが露光装置側のウエハ受取り台に戻されると、インター・フェース部３０のウエハ搬送アーム３４はそのウエハ受取り台へアクセスしてウエハＷを受け取り、受け取ったウエハ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、ウエハ受取り台上に載置する。この場合にも、ウエハＷは、処理ステーション２０側へ渡される前にインター・フェース部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。
【００３５】
ウエハ受取り台上に載置されたウエハＷは、主ウエハ搬送機構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、酸触媒反応を誘起するためポストエクスポージャーベーク処理が施される。
【００３６】
その後、ウエハ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ユニット（ＤＥＶ）に搬入される。この現像ユニット（ＤＥＶ）内では、ウエハＷはスピンチャックの上に載せられ、例えばスプレー方式により、ウエハＷ表面のレジストに現像液が満遍なくかけられる。現像が終了すると、ウエハＷ表面にリンス液がかけられて現像液が洗い落とされる。
【００３７】
現像工程が終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷを現像ユニット（ＤＥＶ）から搬出して、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）内でウエハＷは例えば１００℃で所定時間ポストベーク処理される。これによって、現像で膨潤したレジストが硬化し、耐薬品性が向上する。
【００３８】
ポストベークが終了すると、主ウエハ搬送機構２１は、ウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）から搬出し、次にいずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）へ搬入する。ここでウエハＷが常温に戻った後、主ウエハ搬送機構２１は、次にウエハ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（ＥＸＴ）の載置台（図示せず）上にウエハＷが載置されると、カセットステーション１０側のウエハ搬送用ピンセット４が反対側からアクセスして、ウエハＷを受け取る。そして、ウエハ搬送用ピンセット４は、受け取ったウエハＷをカセット載置台上の処理済みウエハ収容用のカセット１の所定のウエハ収容溝に入れて処理が完了する。
【００３９】
次に、本発明の熱処理装置の一実施形態であるホットプレートユニット（ＨＰ）について図４の断面図を参照して説明する。
【００４０】
ホットプレートユニット（ＨＰ）は、主ウエハ搬送機構２１により搬入されたウエハＷを加熱処理する処理室５０が形成されており、この処理室５０には、外気と遮断するためのシャッタ５１と、ウエハＷを載置する載置台２５と、載置台２５上でウエハＷを昇降可能な支持ピン８０とを有している。
【００４１】
シャッタ５１は、昇降シリンダ５２の作動により上下動自在であり、シャッタ５１が上昇した際には、シャッタ５１と上部中央に排気口５３を有するカバー５４から垂下したストッパ５５とが接触して、処理室５０内が気密に維持されるように構成されている。また、ストッパ５５には給気口（図示せず）が設けられており、この給気口から処理室５０内に流入した空気は上記排気口５３から排気されるように構成されている。なお、かかる給気口から流入された空気は処理室５０内のウエハＷに直接触れないように構成されており、ウエハＷを所定の処理温度で加熱処理することができる。
【００４２】
載置台２５は、図５に示すように、ウエハＷより大きい円盤状に形成され、ウエハＷを加熱するための熱源例えばヒータ２６ａ〜２６ｄが、同心円上に適宜間隔をおいて複数内蔵されている。また、このヒータ２６は、ウエハＷあるいはダミーウエハＤＷ（測定用基板）の同心円上の複数箇所Ｐ１〜Ｐ４における熱伝対５８ａ〜５８ｄによって検出される温度情報に基づいて、各出力量を制御し得る制御手段例えば中央演算処理装置５９（以下にＣＰＵ５９という）に接続されている。
【００４３】
また、載置台２５上には、ウエハＷを載置台２５と隙間をもたせて支持するギャップピン７０が取り付けられており、ウエハＷにパーティクル等が付着するのを防止している。また、載置台２５の同心円上には、支持ピン８０が出入りするための支持ピン案内用貫通孔２７が等間隔で複数、例えば３つ設けられている。このように構成される載置台２５は、例えばアルミニウム合金等の熱伝導性の良好な材料で形成されている。
【００４４】
ギャップピン７０は、載置台２５の表面に設けられた凹部内に取り付けられる基台部と、この基台部に起立しウエハＷを載置台２５と例えば０．１〜０．３ｍｍの隙間を空けて支持する支持部とで構成されており、ギャップピン７０からウエハＷに与えられる熱と載置台２５表面からウエハＷに与えられる熱との差が可及的に小さくなるように形成されている。
【００４５】
支持ピン８０は、図４に示すように、その下部を連結ガイド８９に固定されており、連結ガイド８９はタイミングベルト８８に連結されている。タイミングベルト８８は、ステッピングモータ８１により駆動される駆動プーリ８６と、この駆動プーリ８６の上方に配設される従動プーリ８７とに掛け渡されており、ステッピングモータ８１の正逆回転によって、支持ピン８０と載置台２５とが相対的に上下移動自在に形成されている。したがって、支持ピン８０は、ウエハＷを２点鎖線で示す位置で支持することができると共に、この状態から支持ピン８０を下降させると、実線で示すようにウエハＷを載置台２５上に載置することができる。この支持ピン８０も、上述したギャップピン７０と同様、支持ピン８０からウエハＷに与えられる熱と載置台２５表面から与えられる熱との差が可及的に小さくなるように形成されている。
【００４６】
次に、このホットプレートユニット（ＨＰ）を用いた熱処理方法について説明する。
【００４７】
まず、ホットプレートユニット（ＨＰ）を用いてダミーウエハＤＷを、ヒータ２６を全て等しい出力量、例えば最大出力量の９０％にして熱処理を行う。この時、ダミーウエハＤＷには、図６に示すように、ヒータ２６ａ〜２６ｄに対応させたポイントＰ１〜Ｐ４に温度検出手段、例えば熱伝対５８ａ〜５８ｄを設け、熱処理時の温度を一定時間ごと、例えば１秒ごとに検出し、その検出温度の情報をＣＰＵ５９に入力する。この検出された温度情報はＣＰＵ５９に記憶される。
【００４８】
また、熱処理温度が安定した後に、ヒータ２６ａ〜２６ｄの出力量を変化させて、ヒータ２６ａ〜２６ｄの出力量とダミーウエハＤＷの各ポイントＰ１〜Ｐ４の温度との関係を検出し、ＣＰＵ５９に入力し記憶しておく。
【００４９】
次に、ウエハＷの熱処理を開始し、制御手段５９が、上記検出情報に基づいてヒータ２６ａ〜２６ｄに電気信号を送り、熱処理時におけるウエハＷの面内の熱影響が等しくなるようにヒータ２６ａ〜２６ｄの出力量を制御する。
【００５０】
具体的には、以下のように制御することができる。
【００５１】
◎第一実施形態
この発明の第一実施形態は、ヒータ２６ａ〜２６ｄの各出力量を、ウエハＷに供給される積算熱量が、ウエハＷの同心円上の複数箇所Ｐ１〜Ｐ４で等しくなるように制御した場合である。
【００５２】
ここで、積算熱量とは、ウエハＷの任意のポイントＰに任意の時間までに熱処理によって供給された熱量の総和を意味するが、便宜的には、ウエハＷの任意のポイントＰにおける温度を縦軸、熱処理時間を横軸に取った図７の斜線で示す面積Ｓで表すことができ、面積が等しければ積算熱量は等しくなる（以下Ｓを積算熱量という）。
【００５３】
なお、ポイントＰにおける任意の時間ｔ’までの積算熱量ＳＰは一定時間ｔごとに検出したウエハＷの温度Ｔｎを用いて、
0003755814.tif 000002
と近似することができる（図８参照）。ここで、ｎは時間ｔ’までに検出した熱処理温度の検出回数、ＡＰはポイントＰにおいて、一定時間ｔ毎に検出された温度の総和（以下に積算温度という）である。
【００５４】
熱処理温度が安定した後は、ウエハＷの面内に供給される熱量は等しく、積算熱量に差は生じないことから、熱処理時の積算熱量を、ウエハＷの同心円上の複数箇所Ｐ１〜Ｐ４で等しくするには、熱処理開始から熱処理温度が安定するまでの積算熱量の差を、熱処理温度が安定した後に相殺するように、ヒータ２６の各出力量を制御すればよい。
【００５５】
実施形態では、まず、各ポイントＰにおけるダミーウエハＤＷの熱処理開始から熱処理温度が安定するまでの積算熱量ＳＰを計算すると共に、積算熱量ＳＰの中から最小値Ｓｍｉｎを求め、積算熱量ＳＰと積算熱量の最小値Ｓｍｉｎとの積算熱量差ΔＳＰを計算する（図９参照）。この積算熱量差ΔＳＰは、
0003755814.tif 000003
より、積算温度ＡＰと積算温度の最小値Ａｍｉｎとの差から計算すればよい。
【００５６】
次に、ウエハＷの熱処理を開始し、ウエハＷの熱処理温度が安定した後に、この積算熱量差ΔＳＰを相殺するように、予め求めておいたポイントＰに対応するヒータ２６の出力量とポイントＰの温度との関係に基づいて、ヒータ２６の出力量を調整して温度をＴｃ下げると共に、補正時間ｔｃだけ保てばよい（図１０参照）。
【００５７】
例えば、ポイント１における積算温度Ａ１と積算温度の最小値Ａｍｉｎとの差が５０（℃）で、ポイント１に対応するヒータ２６ａの出力量を９０％から５０％に下げると、ウエハＷのポイント１の温度が２℃下がることが分かっている時は、
ΔＳＰ１＝２×ｔｃとなればよいので、
0003755814.tif 000004
より、２５秒間ヒータ２６ａの出力量を下げるように制御すればよい。
【００５８】
なお、上記説明では、ウエハＷの各ポイントＰの温度を１秒ごとに検出した場合について説明したが、検出時間は任意でよく、検出時間が短いほど正確な積算熱量を求めることができ、熱処理を均一にすることができる。例えば、０．５秒ごとにウエハＷの温度を検出して積算熱量ＳＰを計算した場合には、上述したのと同様にΔＳＰを計算し、熱処理温度が安定した後に、例えば熱処理温度を２℃下げて積算熱量を等しくする場合には、
0003755814.tif 000005
より、計算した時間だけ、そのポイントＰに対応するヒータの出力量を下げればよい。
【００５９】
また、上記説明では、積算熱量差ΔＳＰを積算熱量の最小値Ｓｍｉｎを基準にして計算したが、どのポイントの積算熱量を基準にしてもよく、例えば積算熱量の最大値を基準にすることもできる。
【００６０】
また、上記説明では、下げる温度Ｔｃを先に決定して補正時間ｔｃを計算する場合について説明したが、逆に補正時間ｔｃを決定しておき、下げる温度Ｔｃを計算して、予め求めておいたポイントＰに対応するヒータ２６の出力量とポイントＰの温度との関係に基づいて、ヒータ２６の出力量を調整することも勿論可能である。
【００６１】
◎第二実施形態
この発明の第二実施形態は、ウエハＷに塗布された化学増幅型レジストの各温度における酸の拡散反応を考慮して、ウエハＷの温度とウエハＷに塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分した値（以下に積算反応熱量Ｊという）が、ウエハＷの同心円上の複数箇所Ｐ１〜Ｐ４で等しくなるようにヒータ２６ａ〜２６ｄの各出力量を制御した場合である。
【００６２】
ここで、ポイントＰにおける任意の時間ｔ’までの積算反応熱量をＪＰとすると、一定時間ｔごとに検出したウエハＷの温度Ｔｎと、温度Ｔｎにおける拡散係数ＤＴｎ（図１１参照）とを用いて、
0003755814.tif 000006
と近似することができる（図１２参照）。ここで、ｎは時間ｔ’までに検出した熱処理温度の検出回数、ＩＰはポイントＰにおいて、一定時間ｔ毎に検出された温度Ｔｎに、その温度における拡散係数ＤＴｎを掛けた値の総和（以下に積算反応温度という）である。なお、拡散係数ＤＴｎは、予め温度との関係を実験で求めておき、その近似式をＣＰＵ５９に入力しておく。
【００６３】
熱処理温度が安定した後は、ウエハＷの面内温度は等しく、また、温度が等しければ拡散係数ＤＴｎも等しいので、積算反応熱量に差は生じない。したがって、熱処理時の積算反応熱量ＪＰを、ウエハＷの同心円上の複数箇所Ｐ１〜Ｐ４で等しくするには、熱処理開始から熱処理温度が安定するまでの積算反応熱量ＪＰの差を、熱処理温度が安定した後に相殺するように、ヒータ２６の出力量を制御すればよい。
【００６４】
実施形態では、まず、各ポイントＰにおけるダミーウエハの熱処理開始から熱処理温度が安定するまでの積算反応熱量ＪＰを計算すると共に、積算反応熱量ＪＰの中から最小値Ｊｍｉｎを求め、積算反応熱量ＪＰと積算反応熱量の最小値Ｊｍｉｎとの積算反応熱量差ΔＪＰを計算する（図１３参照）。この積算反応熱量差ΔＪＰは、
0003755814.tif 000007
より、積算反応温度ＩＰと積算反応温度の最小値Ｉｍｉｎとの差から計算すればよい。
【００６５】
次に、ウエハＷの熱処理を開始し、ウエハＷの熱処理温度が安定した後に、この積算反応熱量差ΔＪＰを相殺するように、予め求めておいたポイントＰに対応するヒータ２６の出力量とポイントＰの温度との関係に基づいて、一定時間ヒータ２６の出力量を調整して温度をＴｃ下げると共に、補正時間ｔｃだけ保てばよい（図１４参照）。
【００６６】
例えば熱処理温度が１４０℃で安定した時に、ポイント１における積算反応熱量差ΔＪＰ１が１５８で、ポイント１に対応するヒータ２６ａの出力量を９０％から５０％に下げると、ウエハＷのポイント１の温度が２℃下がることが分かっている時は、１４０℃の拡散係数がＤ１４０＝１．０、１３８℃の拡散係数がＤ１３８＝０．９、ΔＪＰ１を相殺する補正時間をｔｃとすると、ΔＪＰ１＝（Ｄ１４０×１４０−Ｄ１３８×１３８）×ｔｃとなればよいので、
0003755814.tif 000008
より、１０秒間ヒータ２６ａの出力量を下げるように制御すればよい。
【００６７】
なお、上記説明では、積算反応熱量差ΔＪＰを積算反応熱量の最小値Ｊｍｉｎを基準にして計算したが、どのポイントの積算反応熱量を基準にしてもよく、例えば積算反応熱量の最大値を基準にすることもできる。
【００６８】
また、上記説明では、下げる温度Ｔｃを先に決定して補正時間ｔｃを計算する場合について説明したが、逆に補正時間ｔｃを決定しておき、下げる温度Ｔｃを計算して、予め求めておいたポイントＰに対応するヒータ２６の出力量とポイントＰの温度との関係に基づいて、ヒータ２６の出力量を調整することも勿論可能である。
【００６９】
◎第三実施形態
上記第一、第二実施形態では、予めダミーウエハＤＷを用いて得られた温度情報に基づいて、熱処理時におけるウエハＷの面内の熱影響が等しくなるように、ヒータ２６の出力量を制御する場合について説明したが、この温度情報は、熱処理時に直接ウエハＷから検出するようにしてもよい。その場合にも、昇温時の温度情報に基づいて、積算熱量差ΔＳＰ、積算反応熱量差ΔＪＰを計算し、ウエハＷの熱処理温度が安定した後に、この積算熱量差ΔＳＰ、積算反応熱量差ΔＪＰを相殺するように、ポイントＰに対応するヒータ２６の出力量とポイントＰの温度との関係に基づいて、一定時間ヒータ２６の出力量を下げればよい。
【００７０】
この場合、上記ギャップピン７０を載置台２５の同心円上の複数箇所に設け、このギャップピン７０に熱伝対等の温度検出手段を内蔵し、ウエハＷの同心円上の複数箇所Ｐ１〜Ｐ４の温度を測定するように構成すれば、熱伝対によるウエハＷの面内への熱影響を最小限に抑えることができる。
【００７１】
◎第四実施形態
また、上記第一ないし第三実施形態では、ヒータ２６を載置台２５の同心円上の４箇所に設け、それぞれのヒータ２６ａ〜２６ｄに対応するダミーウエハＤＷ又はウエハＷの同心円上の４箇所のポイントＰ１〜Ｐ４の熱処理時の温度情報を、熱伝対５８ａ〜５８ｄによって検出し、その温度情報に基づいて、熱処理時におけるウエハＷの面内の熱影響が等しくなるようにヒータ２６ａ〜２６ｄの出力量を制御する場合について説明したが、ヒータの数や温度を検出するポイントの数はこれに限らず、別の構成とすることもできる。例えば、図１５に示すように、載置台２５の一番外側のヒータを更に４つに分割して７つのヒータ２６ａ〜２６ｇを設け、図１６に示すように、それぞれのヒータ２６ａ〜２６ｇに対応するダミーウエハＤＷ又はウエハＷの同心円上の７箇所のポイントＰ１〜Ｐ７の熱処理時の温度情報を検出する熱伝対５８ａ〜５８ｇを設けるように構成することができる。この場合、上記温度情報に基づいて、熱処理時におけるウエハＷの面内の熱影響が等しくなるようにヒータ２６ａ〜２６ｇの出力量を制御することができるので、熱が逃げやすく、温度差が生じやすい外周部の熱処理を更に確実に均一にすることができる。なお、図１５、図１６において、その他の部分は上記第一ないし第三実施形態と同じであるので、同一箇所には同一符号を付して、その説明は省略する。
【００７２】
なお、上記実施形態においては、熱処理温度が安定した後にヒータ２６の出力量を制御する場合について説明したが、積算熱量ＳＰ又は積算反応熱量ＪＰを等しくできれば、昇温時等にヒータ２６の出力量を制御することも、勿論可能である。
【００７３】
また、上記実施形態においては、昇温時の積算熱量差ΔＳ又は積算反応熱量差ΔＪのみを、熱処理温度が安定した後にヒータ２６の出力量を制御して相殺する場合について説明したが、熱処理が終了した後の冷却時における積算熱量差ΔＳ又は積算反応熱量差ΔＪも相殺するようにヒータ２６の出力量を制御すれば、更に均一な熱処理を施すことができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
【００７５】
１）請求項１，５記載の発明によれば、予め測定用基板の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を、測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間の間で検出し、温度情報の温度と安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、複数箇所それぞれの積算熱量の差を求め、熱処理における被処理体の加熱処理温度が安定した後に、積算熱量の差を相殺させるように、載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御するので、被処理体に供給される熱量を面内で等しくすることができ、被処理体の熱処理を均一にすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【００７６】
２）請求項２，６記載の発明によれば、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように、載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御するので、熱処理を行っている被処理体の熱影響を直接制御することができる。したがって、被処理体の面内の熱処理を確実に均一にして、歩留まりの向上を図ることができる。
【００７８】
３）請求項３記載の発明によれば、被処理体の温度と被処理体に塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分した値（積算反応熱量）が、被処理体の同心円上の複数箇所で等しくなるように熱源の各出力量を制御するので、上記１）、２）に加えて更に被処理体に塗布された塗布液の反応に直接寄与する熱量を面内で等しくすることができ、被処理体の熱処理を更に均一にすることができる。
【００７９】
４）請求項４，７記載の発明によれば、熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行うので、上記３）に加えて更に正確に制御することができ、熱処理を確実に均一にすることができる。
【００８０】
５）請求項８記載の発明によれば、温度検出手段を、被処理体を載置台上に隙間をもたせて支持するギャップピンに設けるので、上記２）に加えて更に温度検出手段による被処理体の面内への熱影響を最小限に抑えることができ、被処理体の熱処理を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の熱処理装置を適用したレジスト液塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。
【図２】上記レジスト液塗布・現像処理システムの概略正面図である。
【図３】上記レジスト液塗布・現像処理システムの概略背面図である。
【図４】この発明に係る熱処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図５】この発明に係る熱処理装置の一例を示す概略平面図である。
【図６】この発明に係る熱処理装置の温度検出手段の位置を示す概略平面図である。
【図７】被処理体を加熱処理したときの熱処理時間と被処理体の温度及び積算熱量の関係を示す説明図である。
【図８】被処理体を加熱処理したときの積算温度と積算熱量の関係を示す説明図である。
【図９】被処理体の任意の箇所における積算熱量差を示す説明図である。
【図１０】この発明の熱処理方法を用いた場合の被処理体の温度と積算熱量差を示す説明図である。
【図１１】被処理体の温度と被処理体の塗布液の拡散係数の関係を示す説明図である。
【図１２】被処理体を加熱処理した時の積算反応温度と積算反応熱量の関係を示す説明図である。
【図１３】被処理体の任意の箇所における積算反応熱量差を示す説明図である。
【図１４】この発明の熱処理方法を用いた場合の被処理体の温度と積算反応熱量差を示す説明図である。
【図１５】この発明に係る別の熱処理装置の一例を示す概略平面図である。
【図１６】この発明に係る別の熱処理装置の温度検出手段の位置を示す概略平面図である。
【符号の説明】
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
ＤＷ  ダミーウエハ（測定用基板）
２５  載置台
２６ａ〜２６ｇ  ヒータ（熱源）
５８ａ〜５８ｇ  熱伝対（温度検出手段）
５９  ＣＰＵ（制御手段）
７０  ギャップピン
【図１】
0003755814.tif 000009
【図２】
0003755814.tif 000010
【図３】
0003755814.tif 000011
【図４】
0003755814.tif 000012
【図５】
0003755814.tif 000013
【図６】
0003755814.tif 000014
【図７】
0003755814.tif 000015
【図８】
0003755814.tif 000016
【図９】
0003755814.tif 000017
【図１０】
0003755814.tif 000018
【図１１】
0003755814.tif 000019
【図１２】
0003755814.tif 000020
【図１３】
0003755814.tif 000021
【図１４】
0003755814.tif 000022
【図１５】
0003755814.tif 000023
【図１６】
0003755814.tif 000024