JP2008034685A - 熱処理方法および熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を均一に加熱することができる熱処理技術を提供する。
【解決手段】基板を載置して加熱する加熱プレートは中央部、周縁部およびその中間部の３つの領域に分割されている。基板が加熱プレート上に載置されてその平均温度が第１の温度に昇温した時点（時刻ｔ＝ｔ１）から離間後に第２の温度に降温する時点（時刻ｔ＝ｔ２）までの間に基板が加熱プレートから受ける単位面積当たりの熱量が均一となるように、加熱プレートの中央部、中間部および周縁部のそれぞれの温度を制御する。このときに、基板が加熱プレート上に載置された直後の時点で加熱プレートの中央部の方が周縁部よりも若干高温であったとすると、その温度高低関係が加熱プレートから基板が離間する直前には逆転するように加熱プレートの温度制御を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、加熱プレート上に載置した半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）を加熱する熱処理方法およびその熱処理方法に使用する熱処理装置に関する。

半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製品は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらのうち熱処理は、例えばパターンの露光後、層間絶縁膜の材料であるＳＯＧ(Spin on glass)材の塗布後、或いはフォトレジストの塗布後に行われる処理であって、半導体製造のプロセスに必須の重要な処理工程である。

半導体ウェハ等の加熱処理を行うさいには、加熱プレート（ホットプレート）上に基板を載置して加熱する方式が最も一般的に行われている。このような加熱プレートを使用した熱処理では、プレート中央部と周辺部との発熱量および放熱量の違い等によって、例えば加熱処理中の基板の中央部の温度が周辺部の温度よりも高くなるといったような基板面内の温度分布が不均一となる現象が生じる。

一方、近年のデザインルール高精度化の進展に伴って、基板の熱処理に対する温度精度の要求も益々厳しいものとなってきている。特に、上述したフォトレジスト塗布後の加熱処理は形成されるレジスト膜の膜厚および膜質に、また化学増幅型レジストを使用した場合における露光後加熱処理はパターンの線幅に直接影響を与えるため、基板面内の温度均一性の向上が強く求められている。

このため、特許文献１には、加熱プレートを幾つかのゾーンに分割し、各ゾーンに配置された抵抗発熱体を個別に温調制御することによって、基板を均一に加熱する技術が提案されている。例えば、上記のような不均一が生じた場合、プレート周辺部の発熱量を中央部よりも多くすることによって基板の面内温度分布を均一にすることができる。

特開昭６３−２１６２８３号公報

特許文献１に開示されているような技術を適用することによって、加熱処理中の基板の面内温度分布をある程度均一にすることは可能であるが、完全に均一にすることは不可能であった。すなわち、特許文献１開示の技術を用いたとしても、加熱処理中の基板の最高温度点と最低温度点との間には１℃以下の微小な温度差が不可避的に存在しており、この温度差を完全に解消することは不可能である。そして、近年の要求精度を鑑みると、この程度の微小な温度差であっても問題視されつつある。

また、面内温度分布が最も大きくばらつくのは、基板を加熱プレート上に載置した直後と加熱プレートから離間させた直後である。加熱プレートをいかに精密に温調したとしても、これらの瞬間の基板温度を制御することは不可能である。特に基板を加熱プレートから離間させた直後は未だ基板温度が高いため、例えば基板上のレジスト膜内の熱化学反応が停止しておらず、この瞬間に基板温度がばらつくと処理後の基板の性質も不均一になるという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板を均一に加熱することができる熱処理方法およ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、請求項１の発明は、加熱プレート上に載置した基板を加熱する熱処理方法において、加熱プレート上に基板を載置する載置工程と、前記加熱プレート上に載置した前記基板を加熱する加熱工程と、前記基板を前記加熱プレートから離間させる離間工程と、を備え、前記加熱工程は、前記基板が前記加熱プレート上に載置されて第１の温度に昇温した時点から離間後に第２の温度に降温する時点までの間に前記基板が前記加熱プレートから受ける単位面積当たりの熱量が均一となるように前記基板を加熱することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理方法において、前記第１の温度は、前記基板に塗布されている処理液の反応が開始する温度であり、前記第２の温度は、前記処理液の反応が停止する温度であることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理方法において、前記加熱プレートは、少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割され、前記加熱工程は、前記基板が前記加熱プレート上に載置された直後の前記第１の領域と前記第２の領域との温度高低関係が前記加熱プレートから前記基板が離間される直前には逆転するように前記基板を加熱することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割された加熱プレート上に載置した基板を加熱する熱処理方法において、前記加熱プレート上に基板を載置する載置工程と、前記加熱プレート上に載置した前記基板を加熱する加熱工程と、前記基板を前記加熱プレートから離間させる離間工程と、を備え、前記加熱工程は、前記基板が前記加熱プレート上に載置された直後の前記第１の領域と前記第２の領域との温度高低関係が前記加熱プレートから前記基板が離間される直前には逆転するように前記基板を加熱することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、加熱プレート上に載置した基板を加熱する熱処理装置において、基板を前記加熱プレートに対して相対的に昇降して接離させる接離手段と、前記基板が前記加熱プレート上に載置されて第１の温度に昇温した時点から離間されて第２の温度に降温する時点までの間に前記基板が前記加熱プレートから受ける単位面積当たりの熱量が均一となるように前記加熱プレートの温度を制御する温度制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記第１の温度は、前記基板に塗布されている処理液の反応が開始する温度であり、前記第２の温度は、前記処理液の反応が停止する温度であることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明に係る熱処理装置において、前記加熱プレートは、少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割され、前記温度制御手段は、前記基板が前記加熱プレート上に載置された直後の前記第１の領域と前記第２の領域との温度高低関係が前記加熱プレートから前記基板が離間される直前には逆転するように前記複数の領域の温度を個別に制御することを特徴とする。

また、請求項８の発明は、少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割された加熱プレート上に載置した基板を加熱する熱処理装置において、基板を前記加熱プレートに対して相対的に昇降して接離させる接離手段と、前記基板が前記加熱プレート上に載置された直後の前記第１の領域と前記第２の領域との温度高低関係が前記加熱プレートから前記基板が離間される直前には逆転するように前記複数の領域の温度を個別に制御する温度制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、基板が加熱プレート上に載置されて第１の温度に昇温した時点から離間後に第２の温度に降温する時点までの間に基板が加熱プレートから受ける単位面積当たりの熱量が均一となるように基板を加熱するため、加熱処理工程全体として基板を均一に加熱することができる。

また、請求項２の発明によれば、第１の温度が基板に塗布されている処理液の反応が開始する温度であり、第２の温度が処理液の反応が停止する温度であるため、処理液の反応が生じる温度域では基板を均一に加熱することができる。

また、請求項３の発明によれば、加熱プレートが少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割され、基板が加熱プレート上に載置された直後の第１の領域と第２の領域との温度高低関係が加熱プレートから基板が離間される直前には逆転するため、基板が加熱プレートから受ける単位面積当たりの熱量が均一となり、加熱処理工程全体として基板を均一に加熱することができる。

また、請求項４の発明によれば、基板が加熱プレート上に載置された直後の第１の領域と第２の領域との温度高低関係が加熱プレートから基板が離間される直前には逆転するため、加熱処理工程全体として基板を均一に加熱することができる。

また、請求項５の発明によれば、基板が加熱プレート上に載置されて第１の温度に昇温した時点から離間されて第２の温度に降温する時点までの間に基板が加熱プレートから受ける単位面積当たりの熱量が均一となるように加熱プレートの温度を制御するため、加熱処理工程全体として基板を均一に加熱することができる。

また、請求項６の発明によれば、第１の温度が基板に塗布されている処理液の反応が開始する温度であり、第２の温度が処理液の反応が停止する温度であるため、処理液の反応が生じる温度域では基板を均一に加熱することができる。

また、請求項７の発明によれば、加熱プレートが少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割され、基板が加熱プレート上に載置された直後の第１の領域と第２の領域との温度高低関係が加熱プレートから基板が離間される直前には逆転するため、基板が加熱プレートから受ける単位面積当たりの熱量が均一となり、加熱処理工程全体として基板を均一に加熱することができる。

また、請求項８の発明によれば、基板が加熱プレート上に載置された直後の第１の領域と第２の領域との温度高低関係が加熱プレートから基板が離間される直前には逆転するように複数の領域の温度を個別に制御するため、加熱処理工程全体として基板を均一に加熱することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る熱処理装置の概略構成を示す側断面図である。この熱処理装置は、加熱プレート（ホットプレート）１上に基板Ｗを載置して所定温度に加熱するものである。加熱プレート１に対しては昇降機構５によって基板Ｗを接離させる。

加熱プレート１は、上部プレート１０と下部プレート３０との間に発熱体２０を挟み込んで構成されている。上部プレート１０は、円板形状を有する金属製（例えばアルミニウム合金製）プレートである。上部プレート１０は、加熱処理の対象となる基板Ｗを載置するものであり、その上面はなるべく平坦であることが望ましい。上部プレート１０は、金属製に限らず、セラミックス製（例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製）であっても良い。また、上部プレート１０の上面には、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の低伝熱部材から構成され、その上端が上部プレート１０の表面より微小量だけ突出する複数個（３個以上）の球体（いわゆるプロキシミティボール）を配設するようにしても良い。

下部プレート３０は、上部プレート１０と同程度の平面サイズおよび平面形状を有する円板状部材である。下部プレート３０は、上部プレート１０との間に発熱体２０を挟み込んでネジ止め（図示省略）されることによって、発熱体２０を上部プレート１０に押圧接触させるためのものである。下部プレート３０の素材としては金属製またはセラミックス製の適宜のものを使用することができる。

図２は、発熱体２０の平面図である。発熱体２０としては、例えば発熱抵抗体である金属箔の両面をマイカ板で挟み込んだマイカヒータを採用すれば良い。発熱体２０は、中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃの３つの領域に分割されている。図２に示すように、中央部２０ａは円形領域であり、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃは円環領域である。これら中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃは同心円状に配置されており、加熱プレート１上に基板Ｗが載置されたときに、中央部２０ａは基板Ｗの中心近傍に対向し、周縁部２０ｃは基板Ｗの周縁部に対向し、中間部２０ｂはそれらの中間域に対向することとなる。

発熱体２０の中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃは、それぞれ独立して電源ユニット２５に接続されており、電源ユニット２５から個別に電力供給を受ける。また、中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃのそれぞれの温度は、下部プレート３０に埋設された温度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃによって個別に検出される。より具体的には、発熱体２０の中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃのそれぞれの温度に応じて温度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃに生じる電気信号が測温部３５によって検知され、測温部３５が所定の演算処理を行うことによって３つのゾーンの温度を個別に検出する。なお、温度センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとしては、熱電対や測温抵抗体等の公知の種々の測温素子を使用することができる。

測温部３５によって検出された中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃの各温度は温度制御部４０に伝達される。温度制御部４０はＣＰＵやメモリ等を備えたコントロールユニットであり、測温部３５から伝達された測温結果に基づいて電源ユニット２５を制御して中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃのそれぞれに供給する電力量を個別に調整する。このような構成によって、加熱プレート１では中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃの温度関係を任意に調整することが可能である。

また、昇降機構５は、複数本（本実施形態では３本）のリフトピン５１、支持板５２およびアクチュエータ５５を備える。３本のリフトピン５１は、石英によって形成されており、支持板５２上にそれぞれ固定されて立設されている。支持板５２はアクチュエータ５５によって昇降される。アクチュエータ５５としては、パルスモータやエアシリンダなど公知の種々の直線駆動機構を採用することができる。

図２に示すように、発熱体２０にはリフトピン５１が挿通される３つの貫通孔２１が、中央部２０ａと中間部２０ｂとの隙間の周上に沿って１２０°毎に穿設されている。また、上部プレート１０および下部プレート３０にも３つの貫通孔２１に対応する位置にリフトピン５１が挿通可能な程度の大きさの貫通孔が鉛直方向に沿って穿設されている。アクチュエータ５５が支持板５２を昇降させると、支持板５２上に立設された３本のリフトピン５１が一斉にこれら貫通孔に沿って昇降する。

３本のリフトピン５１は、図１の実線で示す処理位置と二点鎖線で示す受渡位置との間でアクチュエータ５５によって昇降される。図１に示すように、リフトピン５１が処理位置にまで下降されると、その上端が上部プレート１０の貫通孔内に埋入する。一方、リフトピン５１が受渡位置にまで上昇すると、その上端が上部プレート１０の上面から突出する。

次に、上記構成を有する熱処理装置における加熱処理動作について説明する。ここでは、化学増幅型レジストが塗布された半導体ウェハーにパターン露光を行った後に、上記熱処理装置を用いて加熱処理を行う場合を例として説明する。化学増幅型レジストを使用すると、基板Ｗ上に形成されたレジスト膜のうち露光された部分のみに光化学反応によって酸が生成する。そして、露光後の基板Ｗを本実施形態の熱処理装置によって加熱すると、露光時の光化学反応によって生じた生成物を酸触媒としてレジストの樹脂の架橋・重合等の反応が進行し、現像液に対する溶解度が露光部分のみ局所的に変化する。このような加熱処理は「露光後加熱処理(Post Exposure Bake)」と称されており、今日のフォトリソグラフィー工程において極めて重要な処理である。この露光後加熱処理において、基板Ｗの面内温度分布が不均一となるとパターンの線幅が不均一になる。

まず、図外の基板搬送ロボットによって露光後の基板Ｗが装置内に搬入されてから３本のリフトピン５１が受渡位置（図１の二点鎖線位置）に上昇することによって該基板Ｗを受け取る。加熱プレート１は、予め発熱体２０に通電することによって加熱されている。よって、３本のリフトピン５１が処理位置（図１の実線位置）に下降して上部プレート１０の上面に基板Ｗが載置されると同時に基板Ｗの加熱処理が開始される。そして、所定時間の加熱処理の後、３本のリフトピン５１が再び受渡位置に上昇して基板Ｗが上部プレート１０から離間される。その後、受渡位置にて若干待機して降温した基板Ｗがリフトピン５１から搬出される。

図３は、加熱処理中の基板Ｗの温度変化を示す図である。なお、同図は、基板Ｗの面内平均温度の推移を示している。時刻ｔ＝０秒にてリフトピン５１が処理位置に下降して上部プレート１０上に基板Ｗが載置されると直ちに基板Ｗが加熱されてその温度が上昇し、やがて１２５℃に到達する。この１２５℃は化学増幅型レジストを使用した場合における露光後加熱処理の一般的な加熱温度である。そして、時刻ｔ＝１２０秒にてリフトピン５１が受渡位置に上昇し、基板Ｗを突き上げて上部プレート１０から離間させることにより、基板Ｗの温度が下降を開始する。

加熱プレート１によって基板Ｗが加熱されることにより、露光後のレジストの化学反応が進行するのであるが、この化学反応は約７５℃以上の温度域で生じることが知られている。一方、基板Ｗの面内温度分布のばらつきが大きいのは、基板Ｗを加熱プレート１に載置してから基板温度が設定温度（ここでは１２５℃）に到達するまでの昇温期間および基板Ｗが加熱プレート１から離間した後の降温期間であり、特に後者のばらつきが大きい。基板Ｗ上のレジストの化学反応は７５℃以上で生じるため、かかる昇温期間および降温期間における面内温度分布のばらつきも処理結果（ここでは線幅）に影響を与えるおそれがある。

また、基板Ｗの温度が設定温度に到達してから離間するまでの間においても、基板Ｗの面内には微小な温度差が生じており、その傾向は加熱処理の期間中継続されることが多い。例えば、基板Ｗの温度が設定温度に到達した時点で基板Ｗの中心部の方が周縁部よりもわずかに高温であったとすると、その温度関係は基板Ｗが加熱プレート１から離間するまで継続する。そうすると、極微小な温度差であったとしても、基板Ｗの高温部分が受ける累積の熱量は低温部分よりも相応に大きくなり、これが処理結果に影響を与えることとなる。

このため、本発明に係る熱処理装置は、基板Ｗが加熱プレート１上に載置されてその平均温度が７５℃に昇温した時点（時刻ｔ＝ｔ１）から離間後に７５℃に降温する時点（時刻ｔ＝ｔ２）までの間に基板Ｗが加熱プレート１から受ける単位面積当たりの熱量が均一となるように基板Ｗを加熱している。具体的には、基板Ｗの中央部、周縁部およびその中間部が時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ２の間に加熱プレート１から受ける熱量が均一となるように温度制御部４０が発熱体２０の中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃのそれぞれの温度を制御している。

図４は、加熱処理中の基板Ｗの各部の温度変化を示す図である。同図においては、基板Ｗの中央部、周縁部およびその中間部のそれぞれの温度推移を示している。温度制御部４０は、基板Ｗの平均温度が７５℃に昇温した時点（時刻ｔ＝ｔ１）から７５℃に降温する時点（時刻ｔ＝ｔ２）までの間に、基板Ｗの中央部、周縁部およびその中間部が加熱プレート１から受ける熱量が均一となるように、すなわち図４に示す中央部、周縁部、中間部のそれぞれの温度Ｔの時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ２の範囲での積分値が等しくなるように発熱体２０の中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃの各温度を制御している。

発熱体２０の中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃの各温度は直接には電源ユニット２５からの電力供給量によって決定されるものであり、温度制御部４０は中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃのそれぞれへの電力供給パターン（電力供給量の時間変化パターン）を電源ユニット２５に指示する。このような電力供給パターンとしては、発熱体２０の中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃの各温度を微調整しつつ加熱プレート１に載置されたサンプル用基板の面内温度分布変化を測定し（なるべく多数の測定点で温度測定する方が好ましい）、基板Ｗの中央部、周縁部およびその中間部が受ける熱量が均一となるパターンを予め決定して温度制御部４０のメモリ等に格納しておく。処理対象となる基板Ｗの加熱処理を行うときには、温度制御部４０は当該電力供給パターンに従って電源ユニット２５を制御し、中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃのそれぞれへの電力供給量を調整して温度制御を行う。なお、温度の実測に代えて（または併せて）シミュレーションによって電力供給パターンを決定するようにしても良い。

このような温度制御を行うと、例えば図４のように基板Ｗの温度が設定温度に到達した時点で基板Ｗの中央部の方が周縁部よりもわずかに高温である場合には、基板Ｗが加熱プレート１から離間する直前にはその温度関係が逆転するように、つまり基板Ｗの周縁部の方が中央部よりもわずかに高温となるような加熱処理が行われることとなる。より具体的には、図４の場合、基板Ｗが加熱プレート１上に載置された直後の時点では発熱体２０の中央部２０ａの方が周縁部２０ｃよりも若干高温であるが故に基板Ｗの中央部の方が周縁部よりも高温となっているのであるが、その温度高低関係が加熱プレート１から基板Ｗが離間する直前には逆転するように（周縁部２０ｃの方が中央部２０ａよりも若干高温となるように）温度制御部４０が電源ユニット２５を制御するのである。なお、中間部２０ｂの温度については基板Ｗが加熱プレート１上に載置された直後の時点で中央部２０ａと周縁部２０ｃとの間であり、上記温度高低関係が逆転した後も周縁部２０ｃと中央部２０ａとの間の温度である。

以上のようにすれば、基板Ｗが加熱プレート１上に載置されてその平均温度が７５℃に昇温した時点（時刻ｔ＝ｔ１）から離間後に７５℃に降温する時点（時刻ｔ＝ｔ２）までの間に基板Ｗが加熱プレート１から受ける単位面積当たりの熱量が均一となるように基板Ｗを加熱しているため、露光後のレジストの化学反応が進行する約７５℃以上の温度域では基板Ｗが受ける単位面積当たりの熱量が等しくなって加熱処理工程全体として基板Ｗを均一に加熱することができ、その結果処理後の基板Ｗの線幅をも均一にすることが可能となる。

加熱処理中の基板Ｗの最高温度点と最低温度点との間に全く温度差が無い、つまり面内温度分布が完全に均一となるのが理想の加熱処理であり、従前はこのような理想の加熱処理を実現すべく、例えば特許文献１に開示の如き様々な試みがなされてきた。そして、ある程度理想の加熱処理に近づくことは出来たものの、加熱処理中の基板Ｗの最高温度点と最低温度点との間に存在する１℃以下の微小な不可避的温度差を解消することは不可能であった。また、仮に設定温度における微小な温度差を解消できたとしても、基板Ｗを加熱プレート１に載置した直後および加熱プレート１から離間させた直後は基板温度の制御がほとんど不可能であり、この期間の面内温度分布のばらつきによる影響を排除することはできない。

本発明に係る熱処理装置は、上記微小な温度差を解消するような発熱体２０の温度調整は現実的でないとの前提のもとに、加熱処理中の時間帯によって面内温度分布を変化させて（高温域と低温域とを入れ換えて）基板Ｗが受ける単位面積当たりの熱量を等しくすることによって加熱処理の全期間をトータルで考慮して基板Ｗを均一に加熱している点に技術的意義を有している。

しかも、本実施形態の熱処理装置は、基板Ｗが加熱プレート１上に載置されてその平均温度が７５℃に昇温した時点（時刻ｔ＝ｔ１）から離間後に７５℃に降温する時点（時刻ｔ＝ｔ２）までの間の面内温度分布を調整しているため、基板Ｗを加熱プレート１に載置した直後および加熱プレート１から離間させた直後の面内温度分布のばらつきをも考慮した発熱体２０の温度制御が行われることとなり、加熱処理工程の全体として基板Ｗを均一に加熱することができるのである。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、基板Ｗの平均温度が７５℃に昇温した時点（時刻ｔ＝ｔ１）から７５℃に降温する時点（時刻ｔ＝ｔ２）までの間に基板Ｗが加熱プレート１から受ける単位面積当たりの熱量が均一となるようにしていたが、この温度制御の始期および終期の温度は７５℃に限定されるものではなく基板Ｗに塗布されている処理液の種類やプロセス目的に応じて適宜に設定しうる値である。また、温度制御の始期の温度（時刻ｔ＝ｔ１の基板平均温度）と終期の温度（時刻ｔ＝ｔ２の基板平均温度）とが異なる値であっても良い。

また、上記実施形態においては、初期の段階では発熱体２０の中央部２０ａの方が周縁部２０ｃよりも若干高温であり、その後この温度高低関係が逆転するようにしていたが、これとは逆に初期の段階では発熱体２０の周縁部２０ｃの温度を中央部２０ａよりも高温とし、後半の段階では中央部２０ａの温度が周縁部２０ｃよりも高温となるようにしても良い。

また、本発明に係る熱処理装置によって行われる処理は露光後加熱処理に限定されるものではなく、半導体ウェハ等の製造工程にて実行される種々の加熱処理が対象となりうる。例えば、フォトレジストを塗布した基板Ｗを加熱して基板上にレジスト膜を焼成する塗布後加熱処理(Post Applied Bake)を行うようにしても良い。この塗布後加熱処理を本発明に係る熱処理装置にて行えば、加熱処理工程全体として基板Ｗを均一に加熱することができ、その結果基板Ｗ上に形成されるレジスト膜の膜厚および膜質の面内均一性を向上させることができる。なお、塗布後加熱処理の設定温度は上記実施形態の露光後加熱処理の設定温度とは当然に異なる温度であり、温度制御の始期の温度はフォトレジストの焼成が開始する温度とし、終期の温度はフォトレジストの焼成が停止する温度とすれば良い。すなわち、温度制御の始期の温度（第１の温度）は基板Ｗに塗布されている処理液の反応が開始する温度とし、温度制御の終期の温度（第２の温度）は当該処理液の反応が停止する温度とすれば良い。

また、上記実施形態においては、発熱体２０を中央部２０ａ、中間部２０ｂおよび周縁部２０ｃの３つの領域に３分割していたが、これに限定されるものではなく、少なくとも２領域以上に分割するものであればよい。発熱体２０を分割する領域数が多いほど基板Ｗが加熱プレート１から受ける単位面積当たりの熱量を均一にすることが容易となるが、温度制御部４０による制御も複雑となる。

また、上記実施形態においては、３本のリフトピン５１を昇降させることによって基板Ｗを加熱プレート１に接離させるようにしていたが、加熱プレート１を昇降させることによって基板Ｗを加熱プレート１に接離させるようにしても良いし、基板Ｗを保持する外部の搬送ロボットが昇降して基板Ｗを加熱プレート１に接離させるようにしても良い。

また、本発明に係る熱処理装置によって加熱対象となる基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、液晶ガラス基板であっても良い。

本発明に係る熱処理装置の概略構成を示す側断面図である。 発熱体の平面図である。 加熱処理中の基板の温度変化を示す図である。 加熱処理中の基板の各部の温度変化を示す図である。

符号の説明

１ 加熱プレート
５ 昇降機構
１０ 上部プレート
２０ 発熱体
２０ａ 中央部
２０ｂ 中間部
２０ｃ 周縁部
２５ 電源ユニット
３０ 下部プレート
３５ 測温部
４０ 温度制御部
５１ リフトピン
５５ アクチュエータ
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 加熱プレート上に載置した基板を加熱する熱処理方法であって、
   加熱プレート上に基板を載置する載置工程と、
   前記加熱プレート上に載置した前記基板を加熱する加熱工程と、
   前記基板を前記加熱プレートから離間させる離間工程と、
   を備え、
   前記加熱工程は、前記基板が前記加熱プレート上に載置されて第１の温度に昇温した時点から離間後に第２の温度に降温する時点までの間に前記基板が前記加熱プレートから受ける単位面積当たりの熱量が均一となるように前記基板を加熱することを特徴とする熱処理方法。
2. 請求項１記載の熱処理方法において、
   前記第１の温度は、前記基板に塗布されている処理液の反応が開始する温度であり、
   前記第２の温度は、前記処理液の反応が停止する温度であることを特徴とする熱処理方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の熱処理方法において、
   前記加熱プレートは、少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割され、
   前記加熱工程は、前記基板が前記加熱プレート上に載置された直後の前記第１の領域と前記第２の領域との温度高低関係が前記加熱プレートから前記基板が離間される直前には逆転するように前記基板を加熱することを特徴とする熱処理方法。
4. 少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割された加熱プレート上に載置した基板を加熱する熱処理方法であって、
   前記加熱プレート上に基板を載置する載置工程と、
   前記加熱プレート上に載置した前記基板を加熱する加熱工程と、
   前記基板を前記加熱プレートから離間させる離間工程と、
   を備え、
   前記加熱工程は、前記基板が前記加熱プレート上に載置された直後の前記第１の領域と前記第２の領域との温度高低関係が前記加熱プレートから前記基板が離間される直前には逆転するように前記基板を加熱することを特徴とする熱処理方法。
5. 加熱プレート上に載置した基板を加熱する熱処理装置であって、
   基板を前記加熱プレートに対して相対的に昇降して接離させる接離手段と、
   前記基板が前記加熱プレート上に載置されて第１の温度に昇温した時点から離間されて第２の温度に降温する時点までの間に前記基板が前記加熱プレートから受ける単位面積当たりの熱量が均一となるように前記加熱プレートの温度を制御する温度制御手段と、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
6. 請求項５記載の熱処理装置において、
   前記第１の温度は、前記基板に塗布されている処理液の反応が開始する温度であり、
   前記第２の温度は、前記処理液の反応が停止する温度であることを特徴とする熱処理装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の熱処理装置において、
   前記加熱プレートは、少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割され、
   前記温度制御手段は、前記基板が前記加熱プレート上に載置された直後の前記第１の領域と前記第２の領域との温度高低関係が前記加熱プレートから前記基板が離間される直前には逆転するように前記複数の領域の温度を個別に制御することを特徴とする熱処理装置。
8. 少なくとも第１の領域および第２の領域を含む複数の領域に分割された加熱プレート上に載置した基板を加熱する熱処理装置であって、
   基板を前記加熱プレートに対して相対的に昇降して接離させる接離手段と、
   前記基板が前記加熱プレート上に載置された直後の前記第１の領域と前記第２の領域との温度高低関係が前記加熱プレートから前記基板が離間される直前には逆転するように前記複数の領域の温度を個別に制御する温度制御手段と、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
   

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