JP4811860B2 - 熱処理方法、そのプログラム及び熱処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば塗布・現像処理された半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等の被処理基板を熱処理する際の熱処理方法、そのプログラム及び熱処理装置に関するものである。

一般に、半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等（以下にウエハ等という）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、ウエ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いる。

このようなフォトリソグラフィ工程においては、レジスト塗布後の加熱処理（プリベーク）、露光後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーク）、現像処理後の加熱処理（ポストベーク）等の種々の加熱処理が施されている。

従来のこの種の熱処理装置として、ヒータを埋設した熱板と、該熱板を覆う蓋体とで熱処理雰囲気を形成する構造のものが知られている。この熱処理装置は、熱板の発熱の輻射熱により処理雰囲気を処理温度にして、熱板上に載置されたウエハ等に熱処理を施している。この場合、処理雰囲気を形成する蓋体は、それ自体の温度が熱板ほど考慮されていないため、熱処理中であっても熱板の設定温度より低い温度となり、処理温度に影響を及ぼし、熱処理が不安定となる。そのため、従来の熱処理装置においては、蓋体にヒートパイプを埋設して蓋体の伝熱性を高めるようにした構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１８３０６９号公報（特許請求の範囲、図１）

ところで、一般に、フォトリソグラフィ工程においては、ロット毎にウエハ等を、熱処理装置を含む各処理部に連続して搬送（搬入）して処理を施し、処理済みのウエハ等を処理部から搬出した後に、後続するロットのウエハ等を同様に処理している。そのため、熱処理装置においては、先行のロットのウエハ等を処理した後、後続のロットのウエハ等を処理するまで待機しているが、その間の処理室の温度は、蓋体の開閉状態によって異なり、通常のように蓋体が閉鎖している状態では、処理室内の温度が処理温度より高くなり、逆に、蓋体が開放している状態では、処理室内の温度が処理温度より低くなる。したがって、熱処理装置に搬入された後続のロットのウエハ等の処理温度が不安定となり、処理精度の不均一、例えば露光後の加熱処理においては線幅の不均一が生じると共に、歩留まりの低下をきたすという問題があった。

これに対して、熱板の加熱温度を調整して処理温度を維持することが考えられるが、上述したように、処理室の温度は蓋体の温度に影響され、熱板の温度より低くなるため、熱板の加熱温度を調整して処理温度を維持することが難しい。また、特開２０００−１８３０６９号公報に記載のものは、蓋体の伝熱性を高めるようにしたため、熱板の昇降温に応じた処理室の温度変化に対する応答性はよいが、これにおいても、熱板及び蓋体の加熱温度を調整して処理温度を維持することが難しい。しかも、特開２０００−１８３０６９号公報に記載のものは、構造が複雑となると共に、装置が大型化するという問題もある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、別途に温度制御装置等を設けることなく、被処理基板の処理前に熱処理室の温度を処理温度に維持して、処理精度の均一化を図ると共に、製品歩留まりの向上を図れるようにした熱処理における熱処理方法、そのプログラム及び熱処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明の熱処理方法は、熱処理室内に熱板が設けられ、蓋体の開閉動作により上記熱処理室の開閉を行うことが可能な熱処理装置を用いて被処理基板に熱処理を施す熱処理方法であって、 上記蓋体の開閉動作を行うことにより上記熱処理室内の蓄熱温度を所定の処理温度に維持する工程と、 上記熱処理室に搬入された上記被処理基板に上記熱板により熱処理を施す工程を備え、 上記蓋体の開閉動作における開放及び閉鎖時間の少なくとも一方の時間を、上記蓋体の開放時間と閉鎖時間との比と上記熱処理室内の温度との関係を示す曲線と、上記熱処理の処理温度とに基づいて設定する、ことを特徴とする。

このように構成することにより、蓋体を開放することで、熱処理室内の温度を降温させ、また、蓋体を閉鎖することで、熱処理室内の温度を昇温させることができるので、開放と閉鎖を組み合わせて、熱処理室の蓄熱温度を処理温度に維持することができる。

また、蓋体の開放時間と閉鎖時間との比と熱処理室内の温度との関係を示す曲線と、熱処理の処理温度との関係から、蓋体の開閉動作を処理温度に近づけるべく、最適な開放時間及び／又は閉鎖時間を設定することができる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱処理方法において、上記蓋体の開閉動作における開放及び閉鎖時間の少なくとも一方の時間は、更に上記被処理基板を上記熱処理室に搬送する搬送手段の搬送状態に基づいて設定する、ことを特徴とする。

このように構成することにより、蓋体の開放時間と閉鎖時間との比と熱処理室内の温度との関係を示す曲線と、熱処理の処理温度及び被処理基板の搬送手段の搬送状態との関係から、蓋体の開閉動作を処理温度に近づけるべく、最適な開放時間及び／又は閉鎖時間を設定することができる。これにより、例えば、異なるロットの被処理基板を連続で熱処理する場合においても最適な処理温度に近づけることができる。すなわち、先行ロットの最後の被処理基板が熱処理室を通過し、後続ロットの最初の被処理基板が熱処理室に搬入される前の搬送手段の動作状態は、先行ロットの方が優先されて、後続ロットの被処理基板の搬入タイミングにばらつきが生じ、温度が不安定となるが、この場合、搬送手段の搬送状態に対応して蓋体の開閉動作における開放時間及び／又は閉鎖時間を設定することができる。

この発明の熱処理方法において、上記蓋体の開閉動作は、少なくても一回であってもよいが、複数回繰り返す方がよい（請求項３）。

このように構成することにより、蓋体の開閉動作を複数回繰り返して、熱処理室内の温度の昇降温を繰り返して熱処理室の蓄熱温度を処理温度に維持することができる。

また、上記処理温度は、被処理基板の処理中の飽和温度にする方が好ましい（請求項４）。

このように構成することにより、処理温度は被処理基板の処理中の飽和温度であるので、処理温度を安定した一定温度にすることができる。

また、請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱処理方法において、温度検出手段により熱板の温度を検出し、検出された温度に基づいて蓋体の開閉動作を行う、ことを特徴とする。

このように構成することにより、温度検出手段により検出された熱板の温度に基づいて蓋体の開閉動作を行うことにより、現状の熱板の温度に対応して、熱処理室内の温度を処理温度に維持することができる。

また、請求項６記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱処理方法において、温度検出手段により熱処理室の温度を検出し、検出された温度に基づいて蓋体の開閉動作を行う、ことを特徴とする。

このように構成することにより、温度検出手段により検出された熱処理室の温度に基づいて蓋体の開閉動作を行うことにより、現状の熱処理室内の温度に対応して、熱処理室内の温度を処理温度に維持することができる。

加えて、請求項７記載の熱処理用プログラムは、コンピュータ上で動作し、実行時に請求項１ないし６のいずれかに記載の方法が行われるように、コンピュータに蓋体の開閉動作を制御させる、ことを特徴とする。

また、請求項８記載の発明は、請求項１記載の熱処理方法を具現化するもので、被処理基板に熱処理を施す熱処理装置であって、 上記被処理基板を加熱する熱板と、 上記熱板の外周及び下部を包囲し、上方開口部を有するサポートリングと、 上記上方開口部を覆って、上記サポートリングと共に上記熱板及び上記被処理基板を収納する熱処理室を構成する蓋体と、 上記サポートリングに対して上記蓋体を開閉する蓋体昇降機構と、 上記蓋体昇降機構による上記蓋体の開閉動作を制御する制御部と、を具備し、 上記制御部は、上記蓋体の開閉動作における開放及び閉鎖時間の少なくとも一方の時間を、上記蓋体の開放時間と閉鎖時間との比と上記熱処理室内の温度との関係を示す曲線と、上記熱処理の処理温度とに基づいて設定して、上記蓋体の開閉動作により上記熱処理室内の蓄熱温度を所定の処理温度に維持するように上記蓋体昇降機構を制御してなる、ことを特徴とする。

このように構成することにより、蓋体を開放することで、熱処理室内の温度を降温させ、また、蓋体を閉鎖することで、熱処理室内の温度を昇温させることができるので、開放と閉鎖を組み合わせて、熱処理室の蓄熱温度を処理温度に維持することができる。

また、蓋体の開放時間と閉鎖時間との比と熱処理室内の温度との関係を示す曲線と、熱処理の処理温度との関係から、蓋体の開閉動作を処理温度に近づけるべく、最適な開放時間及び／又は閉鎖時間を設定することができる。

また、請求項９記載の発明は、請求項２記載の熱処理方法を具現化するもので、請求項１記載の熱処理方法において、上記制御部は、上記蓋体の開閉動作における開放及び閉鎖時間の少なくとも一方の時間を、更に上記被処理基板を上記熱処理室に搬送する搬送手段の搬送状態に基づいて設定する、ことを特徴とする。

このように構成することにより、蓋体の開放時間と閉鎖時間との比と熱処理室内の温度との関係を示す曲線と、熱処理の処理温度及び被処理基板の搬送手段の搬送状態との関係から、蓋体の開閉動作を処理温度に近づけるべく、最適な開放時間及び／又は閉鎖時間を設定することができる。これにより、例えば、異なるロットの被処理基板を連続で熱処理する場合においても最適な処理温度に近づけることができる。すなわち、先行ロットの最後の被処理基板が熱処理室を通過し、後続ロットの最初の被処理基板が熱処理室に搬入される前の搬送手段の動作状態は、先行ロットの方が優先されて、後続ロットの被処理基板の搬入タイミングにばらつきが生じ、温度が不安定となるが、この場合、搬送手段の搬送状態に対応して蓋体の開閉動作における開放時間及び／又は閉鎖時間を設定することができる。

この発明の熱処理装置において、上記制御部は、上記蓋体の開閉動作を、複数回繰り返すように上記蓋体昇降機構を制御してなる方がよい（請求項１０）。

このように構成することにより、蓋体の開閉動作を複数回繰り返して、熱処理室内の温度の昇降温を繰り返して熱処理室の蓄熱温度を処理温度に維持することができる。

また、上記処理温度は、被処理基板の処理中の飽和温度にする方が好ましい（請求項１１）。

このように構成することにより、処理温度は被処理基板の処理中の飽和温度であるので、処理温度を安定した一定温度にすることができる。

また、請求項１２記載の発明は、請求項５記載の熱処理方法を具現化するもので、請求項８ないし１１のいずれかに記載の熱処理装置において、上記熱板の温度を検出する温度検出手段を更に具備し、上記制御部は、上記温度検出手段によって検出された温度に基づいて上記蓋体昇降機構を制御する、ことを特徴とする。

このように構成することにより、温度検出手段により検出された熱板の温度に基づいて蓋体の開閉動作を行うことにより、現状の熱板の温度に対応して、熱処理室内の温度を処理温度に維持することができる。

また、請求項１３記載の発明は、請求項６記載の熱処理方法を具現化するもので、請求項８ないし１１のいずれかに記載の熱処理装置において、上記熱処理室の温度を検出する温度検出手段を更に具備し、上記制御部は、上記温度検出手段により検出された温度に基づいて上記蓋体昇降機構を制御する、ことを特徴とする。

このように構成することにより、温度検出手段により検出された熱処理室の温度に基づいて蓋体の開閉動作を行うことにより、現状の熱処理室内の温度に対応して、熱処理室内の温度を処理温度に維持することができる。

この発明によれば、蓋体の開閉動作を行って熱処理室の蓄熱温度を処理温度に維持することにより、別途に温度制御装置等を設けることなく、被処理基板の処理前に熱処理室の温度を処理温度に維持することができ、熱処理室内に搬入された被処理基板を搬入時から一定の処理温度で処理することができる。したがって、処理精度の均一化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。

以下に、この発明の最良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、この発明に係る熱処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・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する。

図１は、上記レジスト塗布・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１の背面図である。

上記レジスト塗布・現像処理システムは、被処理基板である半導体ウエハ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。

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個までの蓋付のウエハカセット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、各ウエハカセット１に対峙して蓋開閉装置５が配設され、また、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。

上記処理ステーション２０は、図１に示すように、中心部には、移動機構２２によって垂直移動する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。

この場合、図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カップ（容器）２３内でウエハＷと現像液供給手段（図示せず）とを対峙させてレジストパターンを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）と、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レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）と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。

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をベークする熱処理装置を使用した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。

また、第４の組Ｇ４では、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）、急冷機能を有するこの発明に係る熱処理装置を使用した２つのチリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）及びこの発明に係る熱処理装置を使用した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。

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。

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。

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２７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。

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、ウエハＷの周辺部の露光及び識別マーク領域の露光を行う露光手段である周辺露光装置３３が配設され、中央部には、搬送手段であるウエハの搬送アーム３４が配設されている。この搬送アーム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、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。

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。

次に、上記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）を構成するこの発明に係る熱処理装置について、図４を参照して詳細に説明する。ここでは、この発明に係る熱処理装置をチリングホットプレートユニット（ＣＨＰ）に適用した場合について説明する。

上記熱処理装置５０は、図４に示すように、熱処理ユニットのケーシング（図示せず）内に、ウエハＷを加熱する加熱部５０ａと、ウエハＷを冷却する冷却部５０ｂが設けられている。加熱部５０ａには、表面に塗布膜であるレジスト膜が形成されたウエハＷを載置し加熱する熱板５１と、熱板５１の外周及び下部側を包囲する支持台５２と、この支持台５２の外周及び下部側を包囲するサポートリング５３と、サポートリング５３の上方開口部を覆い、サポートリング５３と協働して熱処理室５４を形成する蓋体５５が設けられている。なお、サポートリング５３の頂部の蓋体５５に当接する面には円状の凹溝５６が周設されており、この凹溝５６内にＯリング５７が嵌挿されている。

上記熱板５１には、温度制御器５８ａからの出力制御により所定温度に設定される温度ヒータ５８が埋設されている。また、熱板５１の同心円上の３箇所には、貫通孔５９が設けられている。貫通孔５９には、熱板５１の下方に配設された昇降駆動機構６０によって昇降する支持ピン６１が貫通可能になっており、支持ピン６１の昇降により、ウエハＷが冷却部５０ｂの冷却プレート６２との間で受け渡されるようになっている。

また、熱板５１には、この熱板５１の温度を検出する温度検出手段である温度センサ５１ａが取り付けられている。この温度センサ５１ａによって検出された熱板５１の温度の検出信号が、後述する制御手段である制御コンピュータ７０の中央演算処理装置（ＣＰＵ）を主体として構成される制御部７１に伝達されるように形成されている。

また、上記蓋体５５の一側には支持部６３が突設されており、この支持部６３に蓋体昇降機構例えば昇降シリンダ６４のピストンロッド６５が連結されている。したがって、昇降シリンダ６４の駆動によって蓋体５５がサポートリング５３に対して接離移動すなわち開閉移動するようになっている。

上記昇降シリンダ６４及び昇降駆動機構６０は、後述する制御部７１に電気的に接続されており、制御部７１からの制御信号に基づいて駆動、すなわち蓋体５５の開閉動作、支持ピン６１の昇降動作するように構成されている。

制御コンピュータ７０は、図１に概略的に示すように、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を主体として構成される制御部７１と、制御部７１に接続された入出力部７２と、処理シーケンスを作成するための処理シーケンス入力画面を表示する表示部７３と、入出力部７２に挿着され制御ソフトウエアを格納した記録媒体７４とを具備する。なお、制御コンピュータ７０は、具体的には、図２に示すように、カセットステーション１０のカセット載置台２に設置される。この場合、制御コンピュータ７０は、引き出し式に格納されるキーボードからなる入出力部７２と、ディスプレーからなる表示部７３及び記録媒体７４とで構成されている。なお、記録媒体７４には、後述する、蓋体５５の開閉動作のタイミング，開閉時間及び開閉回数等の最適情報のパラメータが記憶（格納）されている。

上記記録媒体７４は、制御コンピュータ７０に固定的に設けられるもの、あるいは、制御コンピュータ７０に設けられた読み取り装置に着脱自在に挿着されて該読み取り装置により読み取り可能なものであってもよい。最も典型的な実施形態においては、記録媒体７４は、基板処理装置のメーカーのサービスマンによって制御ソフトウエアがインストールされたハードディスクドライブである。他の実施の形態においては、記録媒体７４は、制御ソフトウエアが書き込まれたＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭのような読み出し専用のリムーバブルディスクであり、このようなリムーバブルディスクは制御コンピュータ７０に設けられた光学的読み取り装置によって読み取られる。記録媒体７４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）のいずれの形式のものであってもよく、また、記録媒体７４は、カセット式のＲＯＭのようなものであってもよい。要するに、コンピュータの技術分野において知られている任意のものを記録媒体７４として用いることが可能である。

次に、上記蓋体５５の開閉動作とパラメータについて、図５ないし図７を参照して説明する。まず、熱板５１の設定温度に対する熱処理室５４内の処理温度すなわち飽和温度を決定する。この場合、熱板５１の設定温度が１００℃，１２０℃，１４０℃で、処理時間がそれぞれ６０秒の場合と、９０秒の場合について、ウエハＷを５０枚熱処理して測定したところ、蓋体裏面平均温度と各ウエハＷとの関係は、図６のグラフと表１に示す通りであった。

上記測定の結果から、飽和温度の平均値、すなわち熱板５１の設定温度が１００℃の場合の飽和温度の平均値５８．２℃，熱板５１の設定温度が１２０℃の場合の飽和温度の平均値６８．６℃，熱板５１の設定温度が１４０℃の場合の飽和温度の平均値７８．５℃を目標温度と決定する。

次に、蓋体５５の開放時間Ｔｏ，閉鎖時間Ｔｃを測定する。ここで、プログラムの仕様上、開放時間Ｔｏと閉鎖時間Ｔｃは同じ値の繰り返しとなるので、蓋体５５の温度を最大限早く放熱させ、かつ、その後の蓋体５５の温度の上下幅を最小限にするため、開放時間Ｔｏは固定値にした方がパラメータ設定し易いことから、ここでは、開放時間Ｔｏを固定値にした場合について説明する。

熱板５１の設定温度が１００℃，１２０℃，１４０℃の場合の蓋体５５の閉鎖時間Ｔｃを１５秒，３０秒，４５秒の３パターンにて蓋体５５の開閉動作を行い、その時の蓋体５５の温度を調べたところ、図７のグラフに示す通りであった。

ここで得られた、熱板５１の設定温度が１００℃，１２０℃，１４０℃における単位時間（秒）当たりの温度変化から、上記目標温度（５８．２℃，６８．６℃，７８．５℃）に近づける時間は表２に示す通りある。

上記結果から、熱板５１の設定温度が１００℃の場合の閉鎖時間Ｔｃは２４秒，熱板５１の設定温度が１２０℃の場合の閉鎖時間Ｔｃは２３秒，熱板５１の設定温度が１４０℃の場合の閉鎖時間Ｔｃは２０秒であるので、平均値として閉鎖時間Ｔｃを２３秒に決定する。

なお、蓋体５５の開放時間Ｔｏは、繰り返しテストの経験値に基づいて１５秒に設定する。また、条件として、蓋体５５の開閉動作の開始待ち時間Ｔ１を１秒とし、繰り返し回数を無限に設定し、ウエハＷが熱処理室５４内に搬入された時点で繰り返しを停止する。

上記のようにして求めた蓋体５５の開閉動作とパラメータ（図５参照）を記録媒体７４に記憶（格納）する。そして、上記のように構成された制御コンピュータ７０によって制御ソフトウエアを実行することにより、例えば、先行するロットの最後のウエハＷが熱処理装置５０の熱処理室５４から搬出され、後続のロットの最初のウエハＷが熱処理室５４に搬入されるまでの間、蓋体５５が上記パラメータに基づいて開閉動作を行うことにより、熱処理室５４の蓄熱温度を処理温度（飽和温度）に維持することができる。これにより、熱処理室５４に搬入されたウエハＷは、搬入時点から処理温度下におかれて熱処理される。

例えば、熱板５１の設定温度を１２０℃から１００℃に変更する場合は、処理温度を変更した後に蓋体５５を上昇して開放した状態で待機させて放熱させる。なお、このとき、温度制御器５８ａからの制御出力はない状態となっている。放熱により熱板５１の温度が設定値より低い温度例えば９８℃が温度センサ５１ａによって検出されたら、検出信号が制御部７１に伝達され、制御部７１からの制御信号に基づいて昇降シリンダ６４が駆動し、蓋体５５を下降して閉じる。この状態で、温度制御器５８ａの制御出力をＯＮにして、熱板５１の温度が１００℃になるように制御する。これにより、熱処理室５４の熱雰囲気を安定化させることができる。

また、例えば、熱板５１の設定温度を１２０℃から１４０℃に変更する場合は、蓋体５５を閉じた状態で、温度制御器５８ａの制御出力をＯＮにして、熱板５１の温度が１４０℃になるように制御する。これにより、蓋体５５を早く蓄熱すると共に、熱処理室５４の熱雰囲気を早く安定化させることができる。

上記のようにして、熱板５１の設定温度を変更することにより、異なるロットの連続処理において、温度設定の切り換えの設定値と現状の設定値との温度差がある場合においても、熱板５１の温度の高低により蓋体５５の開閉動作を制御することにより、熱処理室５４を処理温度に早く近づけることができる。

なお、処理に供されるウエハＷの処理温度が変更される場合は、その処理レシピに基づくパラメータを予め制御コンピュータ７０に記憶（格納）しておけば、そのパラメータに基づいて熱処理室５４の温度をより早く安定化させるために、蓋体５の開閉動作を開始するまでの待ち時間Ｔ１を変更温度幅に合わせて算出して、蓋体５５の開閉動作の開始待ち時間Ｔ１を調整することができる。なお、例えば、熱板５１の温度を１０℃以上変更した場合、「蓋体５の温度安定待ち」のアラームを発生し、自動算出した待ち時間が経過するまで蓋体５５の開閉動作を開始しないように設定するようにしてもよい。これにより、蓋体５の開閉動作の無駄を省くことができ、昇降シリンダ６４の寿命の増大が図れる。また、蓋体５の開閉動作を極力少なくすることで、熱処理室５４内への異物混入を防止することができる。

次に、上記のように構成されるレジスト塗布・現像処理システムの動作態様について説明する。

まず、カセットステーション１０において、蓋開閉装置５が作動して先行のロットのウエハカセット１の蓋を開放する。次に、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。

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。

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（ＥＸＴＣＯＬ）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、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。周辺露光装置３３において、ウエハ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。

周辺露光が終了した後、搬送アーム３４が周辺露光装置３３の筐体内からウエハＷを搬出し、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。

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。

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）の熱処理装置５０に搬送（搬入）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、例えば１２０℃で所定時間ポストエクスポージャーベーク処理が施される。この際、熱処理装置５０では、上述したように、ウエハＷが熱処理室５４に搬入されるまでの間、蓋体５５が処理レシピのパラメータに基づいて開閉動作を行うことにより、熱処理室５４の蓄熱温度を処理温度（飽和温度）に維持しているので、熱処理室５４に搬入されたウエハＷは、搬入時点から処理温度下におかれて熱処理される。

また、先行するロットにおける最後のウエハＷがポストエクスポージャーベーク処理されて、熱処理装置５０の熱処理室５４から搬出された後、後続のロットにおける最初のウエハＷが搬入されるまでの間、蓋体５５が開閉動作を行うことにより、熱処理室５４の蓄熱温度を処理温度（飽和温度）に維持している。

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、ウエハ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、ウエハＷの周辺部の余剰レジスト膜が除去され、更に、ウエハＷ表面に形成された（施された）アライメントマークＭの領域に付着したレジスト膜が除去される。このようにして、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。

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。

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ウエハカセット１の所定のウエハ収容溝に入れ、ウエハカセット１内に全ての処理済みのウエハＷが収納された後、蓋開閉装置５が作動して蓋を閉じて処理が完了する。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態では、蓋体５５の開放時間Ｔｏを固定値にし、閉鎖時間Ｔｃをパラメータにした場合について説明したが、開放時間Ｔｏをパラメータにしてもよい。開放時間Ｔｏをパラメータにする場合は、例えば、熱板５１の設定温度が１２０℃における３０秒，６０秒，９０秒及び１５０秒の蓋体５５の裏面温度を調べたところ、図１０に示すような結果が得られ、蓋体５５は３０秒間で１０℃の低下つまり０．３℃／秒となる。この単位時間当たりの温度（０．３℃／秒）を、処理温度（飽和温度）に近づけるようにして、開放時間Ｔｏを設定することができる。

また、この発明の別の実施形態として、温度検出手段により熱処理室５４の温度を検出し、検出された温度に基づいて蓋体５５の開閉動作を行うようにしてもよい。例えば、図１１に示すように、熱処理室５４内、具体的には蓋体５５の裏面側に配設される温度検出手段である温度センサ８０と、制御コンピュータ７０の制御部７１とを電気的に接続する。そして、温度センサ８０によって熱処理室５４（蓋体５５の裏面側）の温度を検出し、その検出信号を制御コンピュータ７０の制御部７１に伝達して、制御コンピュータ７０に熱処理室５４の現状の温度状態を認識させると共に、制御部７１からの制御信号に基づいて昇降シリンダ６４を駆動して蓋体５５を開閉動作させて、熱処理室５４の蓄熱温度を処理温度（飽和温度）に維持させるようにしてもよい。

なお、図１１において、その他の部分は、図４に示した第１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説明は省略する。

なお、上記実施形態では、この発明に係る熱処理装置をポストエクスポージャーベーク処理する基板熱処理装置に適用した場合について説明したが、ポストエクスポージャーベーク処理以外の熱処理装置、例えばポストベーク処理する熱装置についても同様に適用することができ、同様の効果が得られる。

また、上記実施形態では、この発明に係る基板熱処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムにおける熱処理装置に適用した場合について説明したが、ＬＣＤガラス基板のレジスト塗布・現像処理システムにおける熱処理装置にも適用できることは勿論である。

（１）熱板５１の設定温度が１００℃で、処理時間がそれぞれ６０秒の場合と、９０秒の場合について、この発明に係る蓋体５５の開閉動作有りと、開閉動作無しの場合について、ウエハＷを５０枚熱処理して測定したところ、蓋体裏面平均温度と各ウエハＷとの関係は、図８のグラフに示す通りの結果が得られた。

この結果、処理時間が６０秒においては、開閉動作無しにおける蓋体裏面温度レンジが１１．６℃であるのに対してこの発明に係る開閉動作有りにおける蓋体裏面温度レンジが１．８℃であり、約８５％の改善が図れた。また、処理時間が９０秒においては、開閉動作無しにおける蓋体裏面温度レンジが８．９℃であるのに対してこの発明に係る開閉動作有りにおける蓋体裏面温度レンジが１．９℃であり、約７９％の改善が図れた。

（２）熱板５１の設定温度が１４０℃で、処理時間がそれぞれ６０秒の場合と、９０秒の場合について、この発明に係る蓋体５５の開閉動作有りと、開閉動作無しの場合について、ウエハＷを５０枚熱処理して測定したところ、蓋体裏面平均温度と各ウエハＷとの関係は、図９のグラフに示す通りの結果が得られた。

この結果、処理時間が６０秒においては、開閉動作無しにおける蓋体裏面温度レンジが１７．４℃であるのに対してこの発明に係る開閉動作有りにおける蓋体裏面温度レンジが４．１℃であり、約７６％の改善が図れた。また、処理時間が９０秒においては、開閉動作無しにおける蓋体裏面温度レンジが１２．３℃であるのに対してこの発明に係る開閉動作有りにおける蓋体裏面温度レンジが２．７℃であり、約７８％の改善が図れた。

この発明に係る熱処理装置を適用したレジスト塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略正面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略背面図である。 この発明に係る熱処理装置の第１実施形態を示す概略断面図である。 この発明における蓋体の開閉動作とパラメータを示すタイムチャートである。 この発明における熱板の温度に対するウエハ処理中の蓋体裏面温度（処理温度）の関係を示すグラフである。 この発明における蓋体裏面温度（処理温度）と蓋体の閉鎖時間との関係を示すグラフである。 この発明に係る蓋体の開閉動作有りと開閉動作無しの場合の蓋体裏面温度（処理温度）を比較して示すグラフである。 この発明に係る蓋体の開閉動作有りと開閉動作無しの場合の蓋体裏面温度（処理温度）を比較して示す別のグラフである。 この発明における蓋体裏面温度（処理温度）と蓋体の開放時間との関係を示すグラフである。 この発明に係る熱処理装置の別の実施形態を示す概略断面図である。

Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）
５０ 熱処理装置
５１ 熱板
５１ａ 温度センサ（温度検出手段）
５４ 熱処理室
５５ 蓋体
６４ 昇降シリンダ（蓋体昇降機構）
７０ 制御コンピュータ
７１ 制御部
７２ 入出力部
７３ 表示部
７４ 記録媒体
８０ 温度センサ（温度検出手段）
Ｔ１ 蓋体の開閉動作待ち時間
Ｔｏ 蓋体の開放時間
Ｔｃ 蓋体の閉鎖時間

Claims (13)

1. 熱処理室内に熱板が設けられ、蓋体の開閉動作により上記熱処理室の開閉を行うことが可能な熱処理装置を用いて被処理基板に熱処理を施す熱処理方法であって、
   上記蓋体の開閉動作を行うことにより上記熱処理室内の蓄熱温度を所定の処理温度に維持する工程と、
   上記熱処理室に搬入された上記被処理基板に上記熱板により熱処理を施す工程を備え、
   上記蓋体の開閉動作における開放及び閉鎖時間の少なくとも一方の時間を、上記蓋体の開放時間と閉鎖時間との比と上記熱処理室内の温度との関係を示す曲線と、上記熱処理の処理温度とに基づいて設定する、ことを特徴とする熱処理方法。
2. 請求項１に記載の熱処理方法において、
   上記蓋体の開閉動作における開放及び閉鎖時間の少なくとも一方の時間は、更に上記被処理基板を上記熱処理室に搬送する搬送手段の搬送状態に基づいて設定する、ことを特徴とする熱処理方法。
3. 請求項１又は２記載の熱処理方法において、
   上記蓋体の開閉動作は、複数回繰り返すことを含む、ことを特徴とする熱処理方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の熱処理方法において、
   上記処理温度は、被処理基板の処理中の飽和温度である、ことを特徴とする熱処理方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の熱処理方法において、
   温度検出手段により熱板の温度を検出し、検出された温度に基づいて蓋体の開閉動作を行う、ことを特徴とする熱処理方法。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の熱処理における熱処理方法において、
   温度検出手段により熱処理室の温度を検出し、検出された温度に基づいて蓋体の開閉動作を行う、ことを特徴とする熱処理方法。
7. コンピュータ上で動作し、実行時に請求項１ないし６のいずれかに記載の方法が行われるように、コンピュータに蓋体の開閉動作を制御させる、ことを特徴とする熱処理用プログラム。
8. 被処理基板に熱処理を施す熱処理装置であって、
   上記被処理基板を加熱する熱板と、
   上記熱板の外周及び下部を包囲し、上方開口部を有するサポートリングと、
   上記上方開口部を覆って、上記サポートリングと共に上記熱板及び上記被処理基板を収納する熱処理室を構成する蓋体と、
   上記サポートリングに対して上記蓋体を開閉する蓋体昇降機構と、
   上記蓋体昇降機構による上記蓋体の開閉動作を制御する制御部と、を具備し、
   上記制御部は、上記蓋体の開閉動作における開放及び閉鎖時間の少なくとも一方の時間を、上記蓋体の開放時間と閉鎖時間との比と上記熱処理室内の温度との関係を示す曲線と、上記熱処理の処理温度とに基づいて設定して、上記蓋体の開閉動作により上記熱処理室内の蓄熱温度を所定の処理温度に維持するように上記蓋体昇降機構を制御してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
9. 請求項８に記載の熱処理装置において、
   上記制御部は、上記蓋体の開閉動作における開放及び閉鎖時間の少なくとも一方の時間を、更に上記被処理基板を上記熱処理室に搬送する搬送手段の搬送状態に基づいて設定する、ことを特徴とする熱処理装置。
10. 請求項８又は９記載の熱処理装置において、
    上記制御部は、上記蓋体の開閉動作を、複数回繰り返すように上記蓋体昇降機構を制御してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
11. 請求項８ないし１０のいずれかに記載の熱処理装置において、
    上記処理温度は、被処理基板の処理中の飽和温度である、ことを特徴とする熱処理装置。
12. 請求項８ないし１１のいずれかに記載の熱処理装置において、
    上記熱板の温度を検出する温度検出手段を更に具備し、上記制御部は、上記温度検出手段によって検出された温度に基づいて上記蓋体昇降機構を制御する、ことを特徴とする熱処理装置。
13. 請求項８ないし１１のいずれかに記載の熱処理における熱処理装置において、
    上記熱処理室の温度を検出する温度検出手段を更に具備し、上記制御部は、上記温度検出手段により検出された温度に基づいて上記蓋体昇降機構を制御する、ことを特徴とする熱処理装置。

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