JP3259227B2 - 熱処理方法及び熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被処理体を加熱
した後、所定温度に冷却して被処理体を温度調整する熱
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、半導体デバイスの製造工程にお
いて、例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）等の
被処理体の表面にフォトリソグラフィー技術を用いて回
路パターンを縮小してフォトレジストに転写し、これを
現像処理している。

【０００３】このフォトリソグラフィー工程において、
まず、未処理のウエハ上のゴミ及び汚れを除去するため
にウエハ表面を洗浄し、その後加熱乾燥処理を行う。そ
して、冷却後直ちに、ウエハをレジスト塗布装置に搬送
して、例えばスピンコート法によりウエハ表面にレジス
ト膜を塗布形成する。その後、ウエハは加熱装置に搬送
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（８０℃前後）プリベーク処理が施され
る。その後、例えば室温（２３℃）まで冷却され、露光
装置に搬送されて露光処理が行われる。露光処理後のウ
エハは、加熱装置に搬送され、所定時間、所定温度でベ
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は、現像装置に搬送され、ここで
現像処理が施された後、再び加熱装置に搬送され、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、現像後のフォトレジ
ストに残留する現像液等を加熱蒸発させる。その後、ウ
エハは、冷却装置に搬送され、室温（２３℃）まで冷却
すなわち温度調整された後、次の工程へ搬送される。

【０００４】上記のようにフォトリソグラフィー工程に
おいては、処理されるウエハは、レジスト塗布の前、現
像処理の前後において所定温度に加熱処理されると共
に、その後の工程に搬送される前に室温まで冷却処理を
施す必要があるため、加熱及び冷却の熱処理は重要な工
程とされている。

【０００５】ところで、従来のこの種のフォトリソグラ
フィー工程において、加熱装置と冷却装置は別の位置に
配置されており、加熱処理後のウエハをロボット等の搬
送手段で冷却装置に搬送するため、搬送時にウエハは自
己放熱及び周囲の気流による冷却等の影響を受けて温度
が変化し、面内温度分布が不均一となり、その結果、レ
ジストの膜厚の不均一や現像むら等が生じ製品歩留まり
の低下をきたすという問題があった。

【０００６】ウエハの搬送時の自己放熱及び気流による
冷却の影響を防止する手段として、特開平６−２９２０
３号公報に記載の技術が知られている。この特開平６−
２９２０３号公報に記載の技術は、ベークユニット内の
上部に設置され、ウエハをその上方から非接触で加熱す
るヒータと、ベークユニット内の下部に設置され、ウエ
ハを冷却する冷却プレートと、ベークユニット内のウエ
ハを水平に支持した状態で上下動させる昇降ピンと、ヒ
ータと冷却プレートとの間に設置され、ベークユニット
内の密閉空間を上下に二分割する断熱シャッタとを具備
する熱処理装置である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の熱処理装置においては、ウエハの上方の非接触
位置に設置されたヒータによってウエハを加熱する構造
であるため、ウエハを例えば１８０℃の高温度に加熱す
るには多くの時間を要すると共に、多くの熱エネルギー
を要するという問題があり、しかもウエハの面内温度分
布を均一にすることが難しいという問題がある。また、
同一のユニット内にヒータと冷却プレートとを設置する
ため、ヒータ及び冷却プレートの双方に熱影響を及ぼす
という問題がある。この問題は断熱シャッタの閉塞時に
は解消されるが、断熱シャッタが開放された状態では、
ヒータと冷却プレートの双方が熱による悪影響を受ける
ことは免れない。また、断熱シャッタはシャッタ巻取装
置内に収容された状態から引き出されてベークユニット
内に移動するため、断熱シャッタとベークユニットとの
摺動部分にパーティクルが発生し、そのパーティクルが
ウエハに付着し、製品歩留まりの低下をきたすという問
題がある。

【０００８】また、特に化学増幅型のレジスト膜を形成
する場合、露光処理後の現像前ベーク処理を行った後、
冷却処理を短時間内に行わないと、増幅反応が進みウエ
ハ表面にパターン形成された線幅等に悪影響を及ぼすと
いう問題もあった。更に、上記ベーク処理を行った後、
冷却処理までの時間が一定でないと、ウエハ毎に線幅が
変動するという問題もあった。

【０００９】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体の加熱・冷却処理時間の短縮を図り、かつ
被処理体の面内温度分布の均一化及び製品歩留まりの向
上を図れるようにした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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の熱処理方法は、板状の被処理体を加
熱手段上に載置して所定温度に加熱処理する工程と、
加熱処理後、上記被処理体を上記加熱手段の上方位置に
移動する工程と、 加熱処理された上記被処理体に向か
って移動する冷却温度調整手段が上記加熱手段上の被処
理体の表裏面を 覆って被処理体を受け取る工程と、 上
記加熱処理された、被処理体を不活性ガス又は清浄化空
気雰囲気に置換する工程と、 上記置換の後、上記被処
理体の表裏面を覆う上記冷却温度調整手段で被処理体を
所定温度に冷却する工程と、を有することを特徴とする
ものである。

【００１１】請求項２記載の熱処理装置は、板状の被処
理体を載置して所定温度に加熱する発熱体を有する載置
台と、 上記載置台上の上記被処理体の表裏面を覆って
被処理体を受け取ると共に、被処理体を所定温度に冷却
する冷却温度調整手段と、を具備し、 上記冷却温度調
整手段は、上記被処理体の表裏面を覆う冷却片を具備す
ると共に、被処理体に向けて置換用の不活性ガス又は清
浄化空気を供給する気体供給手段を具備することを特徴
とするものである。

【００１２】請求項３記載の熱処理装置は、板状の被処
理体を載置して所定温度に加熱する発熱体を有する載置
台と、 上記被処理体を上記載置台上に離間すべく載置
台に対して相対移動する支持部材と、 上記載置台上の
上記被処理体の表裏面を覆って被処理体を受け取ると共
に、被処理体を所定温度に冷却する冷却温度調整手段
と、を具備し、 上記冷却温度調整手段は、上記被処理
体の表裏面を覆う冷却片を具備すると共に、被処理体に
向けて置換用の不活性ガス又は清浄化空気を供給する気
体供給手段を具備し、かつ、この冷却温度調整手段が上
記支持部材にて支持される被処理体の方向に移動する際
に、支持部材と干渉しないスリットを設けると共に、こ
のスリット以外の領域にて上記載置台と被処理体とを遮
断し得るように形成されることを特徴とするものであ
る。

【００１３】この発明において、上記冷却温度調整手段
は、被処理体の表面を冷却する上部冷却片と、被処理体
の裏面を冷却する下部冷却片とを具備し、上記上部冷却
片又は／及び上記下部冷却片と上記被処理体との間隔を
調整可能に形成する方が好ましい（請求項４）。また、
上記上部冷却片の下面側及び上記下部冷却片の上面側の
うちの少なくとも上部冷却片の下面側に気体供給手段を
具備する方が好ましい（請求項５）。

【００１４】また、上記冷却温度調整手段は、支持部材
にて支持される被処理体の方向に向かって進退移動可能
な、かつ被処理体を受け取るものであれば、被処理体の
上面又は下面に近接する板状であっても差し支えない
が、好ましくは被処理体の上下面（表裏面）を覆うサン
ドイッチ形のものである方がよく、また少なくとも下方
に冷媒を具備する方がよい。この場合、冷媒としては、
例えばペルチェ素子あるいは恒温水を循環する方式を使
用することができる。

【００１５】また、上記気体供給手段は、冷却温度調整
手段に設けられて被処理体に向けて不活性ガス又は清浄
化空気を供給するものであれば、不活性ガスや空気の供
給形態は任意のものでよく、例えば被処理体の上面側あ
るいは下面側に向かってシャワー状に不活性ガス又は空
気を供給する方式を用いることができる。この場合、不
活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ2）ガス等を使用する
ことができる。

【００１６】この発明によれば、板状の被処理体を加熱
手段（載置台）上に載置して所定温度に加熱した後、冷
却温度調整手段が載置台上の被処理体の表裏面を覆って
受け取ることができる。この場合、支持部材をもって被
処理体を加熱手段の上方位置に移動（離間）し、この状
態で被処理体の方向に向かって冷却温度調整手段（冷却
温度調整体）を移動して被処理体を所定温度に冷却する
ことができる。

【００１７】また、気体供給手段から被処理体に向けて
不活性ガス又は清浄化空気を供給することにより、加熱
処理された被処理体を不活性ガス雰囲気又は清浄化され
た空気に置換された雰囲気においた後、冷却して所定の
温度に調整することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る
熱処理装置を半導体ウエハの塗布・現像処理システムに
組み込んだ場合について説明する。

【００１９】上記半導体ウエハの塗布・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体とし
て例えば多数枚の半導体ウエハＷ（以下にウエハとい
う）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、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１に示すように、
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、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。

【００２０】更に、上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として例えばウエハＷにフォトレジスト
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、この下方にはクーリング装置１
１が配置されている。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。

【００２１】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にフォトレジスト液を塗布するレジ
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。

【００２２】次に、熱処理装置について詳細に説明す
る。 ◎第一実施形態 図２はこの発明に係る熱処理装置２０を示す概略断面図
である。

【００２３】上記熱処理装置２０は、上記メインアーム
５によって搬送されるウエハＷを所定の温度に加熱処理
する加熱処理部２１と、この加熱処理部２１にて加熱処
理された後のウエハＷを加熱処理部２１から受け取ると
共に、所定の温度例えば室温（２３℃程度）まで冷却
（冷却温調）する冷却温度調整手段としての冷却温度調
整体４０の待機部２２とを具備している。

【００２４】上記加熱処理部２１には、ウエハＷを載置
して所定温度に加熱する加熱手段としての発熱体２３
（ヒータ）を埋設して有する載置台２４が保持部材２５
にて保持されている。この載置台２４の外周側には、載
置台２４の周辺部を包囲すべく円筒状のシャッタ２６が
昇降シリンダ２７によって上下移動可能に配設されてお
り、また、載置台２４の上方には、上部中央に、図示し
ない排気装置に接続する排気口２８ａを有するカバー２
８が配設されている。

【００２５】この場合、シャッタ２６の下端部には内向
きフランジ２６ａが設けられており、昇降シリンダ２７
の駆動によってシャッタ２６が上昇した際、内向きフラ
ンジ２６ａが載置台保持部材２５の下面に装着されたシ
ールパッキング２９に密接した状態でシャッタ２６が載
置台２４を包囲してカバー２８と共に処理室３０を形成
し、シャッタ２６が下降することにより、シャッタ２６
上端部とカバー２８下側部との隙間を通して待機部２２
以外の箇所から載置台２４上へのウエハＷの搬入及び搬
出が可能に構成されている。なお、処理室３０を形成す
る際、シャッタ２６の上端とカバー２８との間には約１
ｍｍ程度の隙間３１が設けられ、この隙間３１から処理
室３０内に流入する空気が排気口２８ａから排気される
ようになっている。このように、ウエハＷの上方の周囲
から処理室３０内に流入される空気を上方の排気口２８
ａから排出することにより、流入した空気が直接ウエハ
Ｗに触れることを防止できるため、ウエハＷの加熱処理
の加熱温度を均一にすることができ、ウエハＷの加熱処
理を均一にすることができる。

【００２６】また、載置台２４の下方には、ウエハＷを
支持して載置台２４上及び載置台２４の上方位置に移
動、すなわちウエハＷを、ヒータ２３が埋設された載置
台２４上に離間すべく載置台２４に対して相対移動する
第１の支持部材としての３本の支持ピン３２が昇降板３
３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、例えばセラミックス，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３
３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２４ａ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。

【００２７】一方、上記待機部２２に配設される冷却温
度調整体４０は、上記支持ピン３２によって載置台２４
の上方位置に移動されたウエハＷの上下面すなわち表裏
面を覆うサンドイッチ形に配置された上部冷却片４１及
び下部冷却片４２と、これら冷却片４１，４２の一端を
連結する連結片４３とからなる縦断面形状がほぼコ字状
に形成されている。このようにコ字状に形成することに
より、上下方向の厚みを薄くでき、また、連結片４３に
よる片持ち支持に構成できるので、移動に都合が良く、
構成も簡単にできる。また、上部冷却片４１又は下部冷
却片４２又は両者には冷媒としてのペルチェ素子４４が
埋設されると共に、ペルチェ素子４４の背部に放熱板４
５が配設されており、図示しない電源からの通電によっ
て上部冷却片４１の下面側及び下部冷却片４２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。

【００２８】なお、ペルチェ素子４４の代りに、図３に
示すように、管状の流路４４Ａ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。

【００２９】上記のように構成される冷却温度調整体４
０は、ウエハＷに向かって、気体供給手段から常温又は
冷却された例えば不活性ガスを供給して冷却温調する前
のウエハＷを不活性ガス雰囲気に置換するように形成さ
れている。すなわち、図９に示すように、冷却温度調整
体４０の上部冷却片４１の下面側に、図示しない不活性
ガス例えば窒素（Ｎ2）ガスの供給源に接続するＮ2ガス
供給通路７０を形成すると共に、このＮ2ガス供給通路
７０に適宜間隔をおいて多数の噴口７１を設けることに
より、Ｎ2ガス供給源からＮ2ガス供給通路７０に流入す
るＮ2ガスを、冷却温調される前のウエハＷに向かって
シャワー状に供給するように形成されている。なお、Ｎ
2ガス供給源と、噴口７１が設けられたＮ2ガス供給通路
７０とで気体供給手段が構成されている。

【００３０】また、上記冷却温度調整体４０は、連結片
４３に連結するロッド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
の駆動によって冷却温度調整体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。なお、空気シリンダ４６は、図示しない昇降
機構によって垂直方向（Ｚ方向）に移動可能に形成され
ている。この場合、冷却温度調整体４０の下部冷却片４
２には、図４に示すように、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４７が設けられている。このようにスリット４７
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に向かって冷却温度調
整体４０を移動させ、ウエハＷの上下面（表裏面）に上
部冷却片４１と下部冷却片４２を近接させると、スリッ
ト４７以外の領域で載置台２４とウエハＷとが遮断さ
れ、この状態でウエハＷを冷却温調することができる。
この際、ウエハＷは下部冷却片４２によって載置台２４
と熱的に遮断されるので、載置台２４からの熱の影響を
受ける虞れはない。

【００３１】上記のように構成することにより、加熱処
理されたウエハＷを冷却温調する前に、ウエハＷにＮ2
ガスを供給して、高温雰囲気を低温の不活性ガス雰囲気
に置換することができる。したがって、加熱処理された
ウエハＷの表面を予め低温の同一の雰囲気下において冷
却温調することができるので、ウエハＷの面内温度分布
を均一にすることができる。また、Ｎ2ガス吐出気流に
より、ウエハＷを高速冷却させ、目標冷却温度までの処
理時間を短縮させることもできる。

【００３２】なお、上記第一実施形態では、冷却温度調
整体４０の上部冷却片４１にＮ2ガス供給通路７０と噴
口７１を設けて、ウエハＷの上面にＮ2ガスを供給する
場合について説明したが、下部冷却片４２の上面側に同
様にＮ2ガス供給通路７０と噴口７１を設けて、ウエハ
Ｗの下面にもＮ2ガスを供給するようにしてもよい。ま
た、Ｎ2ガスに代えて清浄化された空気やその他の不活
性ガスを供給するようにしてもよい。

【００３３】また、上記第一実施形態では、円筒状のシ
ャッタ２６を上下動させて処理室３０の形成及び載置台
２４の外方の開放を行っているが、シャッタ２６の上下
動に代えて、あるいは、シャッタ２６の上下動と共にカ
バー２８及び載置台２４を上下動させて同様に処理室３
０を形成するようにしてもよい。また、上記円筒状のシ
ャッタ２６に代えて、載置台２４を収容する容器の側壁
にウエハ搬入・搬出用の開口を設け、この開口を開閉す
るシャッタとしてもよい。また、上記第一実施形態で
は、支持ピン３２でウエハＷを支持した状態で冷却温度
調整体４０を移動させてウエハＷと冷却温度調整体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、冷却温度調整体４０の下部冷却片４２
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。

【００３４】◎第二実施形態 図５はこの発明に係る熱処理装置の第二実施形態の概略
断面図、図６は図５のＶ−Ｖ矢視図である。

【００３５】第二実施形態は、加熱処理後のウエハＷを
冷却温調する際に載置台２４からの熱が冷却温度調整体
４０に影響を及ぼすのを更に確実に防止するようにした
場合である。すなわち、シャッタ２６の外方側例えば冷
却温度調整体４０の待機位置と対向する側から載置台２
４と冷却温度調整体４０との間に進退移動する断熱板５
０を配設し、この断熱板５０には、前進した時に、冷却
温度調整体４０の下部冷却片４２に設けられたスリット
４７を、３本の支持ピン３２部分を残して他の部分を塞
ぐように形成されたスリット４７ａを設ける。そして、
図示しない移動機構によって断熱板５０を載置台２４と
冷却温度調整体４０との間に挿入し前進させて、断熱板
５０のスリット４７ａ内に支持ピン３２を位置させるこ
とにより、冷却温度調整体４０のスリット４７の存在に
よって連通される部分を極力狭くして、載置台２４と冷
却温調されるウエハＷとを遮断させるようにした場合で
ある。このように、断熱板５０にスリット４７ａを設け
ることにより、スリット４７ａ以外の領域で載置台２４
とウエハＷとが遮断されるので、冷却温度調整体４０の
スリット４７と断熱板５０のスリット４７ａとが共働し
て載置台２４とウエハＷとの連通部分を最小限にするこ
とができる（図５及び図６参照）。

【００３６】上記のように、載置台２４と冷却温度調整
体４０との間に断熱板５０を介在させることにより、載
置台２４から冷却温度調整体４０への熱の伝達を確実に
遮断することができ、加熱処理後のウエハＷが冷却温調
時に載置台２４からの熱の影響を受けるのを確実に防止
することができる。

【００３７】なお、上記第二実施形態では、断熱板５０
を冷却温度調整体４０の待機位置と対向する位置に配設
する場合について説明したが、断熱板５０の配設位置は
必ずしも冷却温度調整体４０の待機位置と対向させる必
要はなく、断熱板５０の移動時に支持ピン３２と干渉し
ないスリット４７ａを設ければ任意の位置でよく、例え
ば図５の紙面に対して直交する位置に配設してもよい。
なお、第二実施形態において、その他の部分は上記第一
実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付
して、その説明は省略する。

【００３８】◎第三実施形態 図７はこの発明に係る熱処理装置の第三実施形態の概略
断面図、図８は第三実施形態の要部を示す概略斜視図で
ある。

【００３９】第三実施形態は、加熱処理後のウエハＷを
冷却温調する際に載置台２４からの熱が冷却温度調整体
４０に影響を及ぼすのを更に確実に防止するようにした
別の場合である。すなわち、載置台２４と冷却温度調整
体４０との間の平面上におけるシャッタ２６の外方側の
対向する位置の一方に、図示しない空気供給源に接続す
る空気供給ノズル６０（空気供給手段）を配設し、他方
には、図示しない排気装置に接続する空気吸引管６１を
配設して、空気供給ノズル６０から載置台２４と冷却温
度調整体４０との間に供給される常温又は冷却された断
熱用空気を空気吸引管６１から吸引して載置台２４と冷
却温度調整体４０との間にシート状の断熱用空気層６２
を形成するようにした場合である。この場合、図８に示
すように、スリット状に形成された空気供給ノズル６０
の噴口６０ａと空気吸引管６１の吸引口６１ａをシャッ
タ２６の外周面と相似形の円弧状の偏平状に形成するこ
とにより、断熱用空気層６２を容易にシート状に形成す
ることができる。

【００４０】上記のように、載置台２４と冷却温度調整
体４０との間に断熱用空気層６２を形成することによ
り、載置台２４の熱が冷却温度調整体４０側に伝熱され
るのを防止することができる。なお、断熱用空気によっ
て載置台２４の温度が低下するので、次のウエハＷを加
熱処理する際には、載置台２４の温度が所定温度に達し
た後に次のウエハＷを載置台２４上に搬送する方が望ま
しい。なお、第三実施形態において、その他の部分は上
記第一実施形態と同じであるので、同一部分には同一符
号を付して、その説明は省略する。

【００４１】◎第四実施形態 図１０はこの発明に係る熱処理装置の第四実施形態の要
部の動作態様を示す概略側面図である。

【００４２】第四実施形態は、冷却処理の短縮を図れる
ようにした場合である。すなわち、冷却温度調整体４０
の上部冷却片４１又は／及び下部冷却片４２とウエハＷ
との間隔を狭くして冷却温調の促進を図れるようにした
場合である。この場合、冷却温調後のウエハＷの搬出を
円滑に行わせるために、この発明では、冷却温度調整体
４０の上部冷却片４１と下部冷却片４２とを別体に形成
し、これら冷却片４１，４２の一端に突設されるブラケ
ット４１ａ，４２ａ間に伸縮自在なシリンダ装置８０を
介設し、シリンダ装置８０の駆動によって上部冷却片４
１と下部冷却片４２との間隔を調整可能に構成してあ
る。

【００４３】このように構成することにより、ウエハＷ
の冷却温調時には、図１０（ａ）に示すように、シリン
ダ装置８０を収縮動作して上部冷却片４１と下部冷却片
４２との間隔すなわちウエハＷと冷却片４１，４２との
間隔を狭めて冷却温調処理を施すことができる。また、
冷却温調後には、図１０（ｂ）に示すように、シリンダ
装置８０を伸長動作してウエハＷと冷却片４１，４２と
の間隔を広げ、そして、ウエハＷと下部冷却片４２との
間にメインアーム５を挿入し、支持ピン３２にて支持さ
れているウエハＷをメインアーム５に受け渡すことがで
きる。

【００４４】◎第五実施形態 図１１はこの発明に係る熱処理装置の第五実施形態を示
す概略断面図である。

【００４５】第五実施形態は、ウエハＷの冷却温調を載
置台２４の上方位置以外の場所で行えるようにし、かつ
冷却温度調整体４０の待機位置で冷却温調後のウエハＷ
の受け渡しを行えるようにした場合である。

【００４６】この場合、冷却温度調整体４０の待機部２
２に、上記載置台２４ａの下方に配設された支持ピン３
２（第１の支持ピン）と同様に、ボールねじ機構にて形
成される昇降機構３４ａによって上下移動する昇降板３
３上に、同心円状に起立する第２の支持部材である３本
の第２の支持ピン３２ａを設けてなる受け渡し手段を構
成する。

【００４７】上記のように、冷却温度調整体４０の待機
部２２に、ウエハＷの受け渡し用の第２の支持ピン３２
ａを上下移動可能に配設することにより、加熱処理部２
１で加熱処理された後に第１の支持ピン３２の上昇によ
って載置台２４の上方位置に移動されたウエハＷを冷却
温度調整体４０で受け取った後、冷却温度調整体４０を
待機部２２に移動し、ウエハＷを冷却温調することがで
きる。この際、冷却温度調整体４０を待機部２２に移動
する間に冷却温調を開始すれば、冷却温調の時間の短縮
を図ることができる。冷却温調が終了した後、昇降機構
３４ａを駆動させて第２の支持ピン３２ａを冷却温度調
整体４０に向かって移動して、下部冷却片４２上のウエ
ハＷを支持した状態で、メインアーム５にウエハＷを受
け渡すことができる。

【００４８】したがって、第五実施形態によれば、加熱
処理後のウエハＷの冷却温調を載置台２４の上方位置か
ら離れた場所で行うので、載置台２４からの熱による影
響を少なくすることができ、ウエハＷの面内温度分布の
均一性をより一層高めることができる。また、次に加熱
すべきウエハＷを直ちに載置台２４に載置して、加熱処
理を開始することができる。

【００４９】次に、この発明の熱処理方法について、図
１２及び図１３を参照して説明する。

【００５０】★熱処理方法Ａ 熱処理方法Ａは、上記第一実施形態ないし第四実施形態
の熱処理装置を用いてウエハＷを加熱処理及び冷却温調
処理する方法である。以下に、第一実施形態を代表例と
して説明すると、まず、図１２（ａ）に示すように、加
熱処理部２１の載置台２４上にウエハＷを載置した状態
で、載置台２４に埋設されたヒータ２３を発熱させ又は
予め発熱させておき、所定時間、所定温度（５０〜１８
０℃）の下でウエハＷに加熱処理を施す（加熱工程）。
この際、シャッタ２６とカバー２８との隙間３１から処
理室３０内に流入する空気を排気口から排気する。

【００５１】次に、図１２（ｂ）に示すように、支持ピ
ン３２を上昇してウエハＷを載置台２４の上方位置へ移
動（離間）する（移動工程）。このとき、シャッタ２６
を下降させて載置台２４の上部側方を開放させる。次
に、図１２（ｃ）に示すように、待機部２２に待機して
いた冷却温度調整体４０を支持ピン３２にて支持されて
いるウエハＷの方向に向かって移動して、上部冷却片４
１と下部冷却片４２との間にウエハＷを位置させてウエ
ハＷの上下面（表裏面）を覆い、冷却温調する前に、ウ
エハＷに例えばＮ2ガス等の不活性ガス又は清浄化空気
を供給してウエハＷの表面を不活性ガス雰囲気又は清浄
化空気に置換された雰囲気におく。その後ペルチェ素子
（図１２において図示せず）に通電し又は予め通電して
おき、所定時間、所定温度（室温：２３℃）になるまで
ウエハＷを冷却処理する（冷却温調工程）。

【００５２】そして、ウエハＷの冷却温調すなわち熱処
理が終了した後、支持ピン３２にて支持されているウエ
ハＷの下方にメインアーム（図示せず）を挿入して、ウ
エハＷをメインアームが受け取って次の処理工程へ搬送
する。

【００５３】上記熱処理方法Ａは、上記第一実施形態を
代表とした場合であるが、第二実施形態及び第三実施形
態の熱処理装置で熱処理を行う場合には、冷却温調工程
の際に、載置台２４と冷却温度調整体４０との間に、断
熱板５０を介在させるか、あるいは、断熱用空気層６２
を形成する。また、第四実施形態の熱処理装置で熱処理
を行う場合には、冷却温調工程の際にシリンダ装置８０
を収縮させて上部冷却片４１と下部冷却片４２との間隔
を狭くし、また、冷却温調後には、シリンダ装置８０を
伸長させて上部冷却片４１と下部冷却片４２との間隔を
広げ、支持ピン３２にて支持されているウエハＷの下方
にメインアームを挿入させてウエハＷを受け取るように
する。

【００５４】★熱処理方法Ｂ 熱処理方法Ｂは、上記第五実施形態の熱処理装置を用い
てウエハＷを熱処理する場合であり、まず、図１３に
示すように、メインアーム５によって周辺部が保持され
た状態で搬送されるウエハＷを、熱処理方法Ａと同様
に、加熱処理部２１の載置台２４上に載置する。この状
態で、載置台２４に埋設されたヒータ２３を発熱させ又
は予め発熱させておき、所定時間、所定温度（５０〜１
８０℃）の下でウエハＷに加熱処理を施す（加熱工
程）。

【００５５】次に、第１の支持ピン３２を上昇してウエ
ハＷを載置台２４の上方位置へ移動（離間）する（移動
工程）。このとき、シャッタ２６を下降させて載置台２
４の上部側方を開放させる。次に、図１３に示すよう
に、待機部２２に待機していた冷却温度調整体４０を第
１の支持ピン３２にて支持されているウエハＷの方向に
向かって移動して、冷却温度調整体４０でウエハＷの上
下面（表裏面）を覆うようにしてウエハＷを受け取る。
次に、冷却温調する前に、ウエハＷに例えばＮ2ガス等
の不活性ガス又は清浄化空気を供給してウエハＷの表面
を不活性ガス雰囲気又は清浄化空気に置換された雰囲気
におく。そして、図１３に示すように、冷却温度調整
体４０を待機部２２に移動させた後、ペルチェ素子（図
示せず）を通電し又は予め通電しておき、所定時間、所
定温度（室温：２３℃）になるまでウエハＷを冷却処理
する（冷却温調工程）。

【００５６】ウエハＷの冷却温調すなわち熱処理が終了
した後、第２の支持ピン３２ａを上昇してウエハＷを支
持し、ウエハＷの下方にメインアーム５を挿入してウエ
ハＷを受け取った後、メインアーム５を待機部２２から
後退させて、次の処理工程へ搬送する（図１３，参
照）。

【００５７】★熱処理方法Ｃ 熱処理方法Ｃは、上記第五実施形態の熱処理装置を用い
てウエハＷを熱処理する場合であり、上記熱処理方法Ｂ
において、加熱処理されたウエハＷの上下面（表裏面）
を覆うようにして冷却温度調整体４０で受け取って待機
部２２へ移動する際に、ペルチェ素子（図示せず）を通
電し又は予め通電しておき、ウエハＷを冷却処理（冷却
温調）するようにした場合である。熱処理方法Ｃにおい
て、その他の加熱処理、ウエハの搬送工程は熱処理方法
Ｂと同じであるので、説明は省略する。

【００５８】◎その他の実施形態 上記実施形態では、この発明の熱処理方法及び装置を半
導体ウエハの塗布・現像処理システムに適用した場合に
ついて説明したが、その他の処理工程・処理システムの
半導体ウエハの加熱及び冷却温調処理するものにも適用
できることは勿論である。また、半導体ウエハ以外のＬ
ＣＤ基板，ＣＤ等の板状の被処理体の熱処理にも適用で
きる。

【００５９】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、以下のような効果が得られる。

【００６０】１）板状の被処理体を加熱手段（載置台）
上に載置して所定温度に加熱した後、冷却温度調整手段
が載置台上の被処理体の表裏面を覆って受け取ることが
できる。この場合、被処理体を加熱手段の上方位置に移
動（離間）して、冷却温度調整手段によって被処理体を
不活性ガス雰囲気又は清浄化空気に置換された雰囲気に
おいた後、被処理体を所定温度に冷却することができる
ので、被処理体の加熱及び冷却処理時間の短縮を図るこ
とができると共に、被処理体の面内温度分布の均一化及
び製品歩留まりの向上を図ることができる。

【００６１】２）冷却温度調整手段は、上部冷却片と下
部冷却片との間隙を調整することができるので、上部冷
却片又は／及び下部冷却片と被処理体との間隔を狭くし
て冷却温調の促進を図ることができると共に、冷却温調
後の被処理体の搬出を円滑に行うことができる。

【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半導体ウエハ
の塗布・現像処理システムの斜視図である。

【図２】この発明に係る熱処理装置の第一実施形態を示
す概略断面図である。

【図３】この発明における冷却温度調整体の一例を示す
概略断面図である。

【図４】この発明における載置台と冷却温度調整体を示
す分解斜視図である。

【図５】この発明に係る熱処理装置の第二実施形態の概
略断面図である。

【図６】図５のＶ−Ｖ矢視図である。

【図７】この発明に係る熱処理装置の第三実施形態の概
略断面図である。

【図８】第三実施形態の要部を示す概略斜視図である。

【図９】この発明に係る熱処理装置の第一実施形態の要
部を示す概略断面図である。

【図１０】この発明に係る熱処理装置の第四実施形態の
要部の動作態様を示す概略側面図である。

【図１１】この発明に係る熱処理装置の第五実施形態を
示す概略断面図である。

【図１２】この発明の熱処理方法の一例を示す説明図で
ある。

【図１３】この発明の熱処理方法の別の例を示す概略平
面図である。

【符号の説明】

５ メインアーム（搬送手段） ２１ 加熱処理部 ２２ 待機部 ２３ ヒータ（発熱体） ２４ 載置台（加熱手段） ４０ 冷却温度調整体（冷却温度調整手段） ４１ 上部冷却片 ４２ 下部冷却片 ４４ ペルチェ素子 ６０ 空気供給ノズル（空気供給手段） ７０ Ｎ2ガス供給通路（気体供給手段） ７１ 噴口（気体供給手段） Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 浩二 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東 京エレクトロン九州株式会社 熊本事業 所内 (56)参考文献 特開 平１−209722（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−3910（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185806（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の被処理体を加熱手段上に載置して
   所定温度に加熱処理する工程と、 加熱処理後、上記被処理体を上記加熱手段の上方位置に
   移動する工程と、加熱処理された 上記被処理体に向かって移動する冷却温
   度調整手段が上記加熱手段上の被処理体の表裏面を覆っ
   て被処理体を受け取る工程と、上記加熱処理された 被処理体を不活性ガス又は清浄化空
   気雰囲気に置換する工程と、 上記置換の後、上記被処理体の表裏面を覆う上記冷却温
   度調整手段で 被処理体を所定温度に冷却する工程と、 を有することを特徴とする熱処理方法。
2. 【請求項２】 板状の被処理体を載置して所定温度に加
   熱する発熱体を有する載置台と、 上記載置台上の上記被処理体の表裏面を覆って被処理体
   を受け取ると共に、被処理体を所定温度に冷却する冷却
   温度調整手段と、を具備し、 上記冷却温度調整手段は、上記被処理体の表裏面を覆う
   冷却片を具備すると共に、被処理体に向けて置換用の不
   活性ガス又は清浄化空気を供給する気体供給手段を具備
   することを特徴とする熱処理装置。
3. 【請求項３】 板状の被処理体を載置して所定温度に加
   熱する発熱体を有する載置台と、 上記被処理体を上記載置台上に離間すべく載置台に対し
   て相対移動する支持部材と、 上記載置台上の上記被処理体の表裏面を覆って被処理体
   を受け取ると共に、被処理体を所定温度に冷却する冷却
   温度調整手段と、を具備し、 上記冷却温度調整手段は、上記被処理体の表裏面を覆う
   冷却片を具備すると共に、被処理体に向けて置換用の不
   活性ガス又は清浄化空気を供給する気体供給手段を具備
   し、かつ、この冷却温度調整手段が上記支持部材にて支
   持される被処理 体の方向に移動する際に、支持部材と干
   渉しないスリットを設けると共に、このスリット以外の
   領域にて上記載置台と被処理体とを遮断し得るように形
   成されることを特徴とする熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の熱処理装置におい
   て、 上記冷却温度調整手段は、被処理体の表面を冷却する上
   部冷却片と、被処理体の裏面を冷却する下部冷却片とを
   具備し、上記上部冷却片又は／及び上記下部冷却片と上
   記被処理体との間隔を調整可能に形成してなることを特
   徴とする熱処理装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の熱処理装置において、 上記上部冷却片の下面側及び上記下部冷却片の上面側の
   うちの少なくとも上部冷却片の下面側に気体供給手段を
   具備することを特徴とする熱処理装置。