JP2008177303A - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板とこの基板を載置するための加熱プレートとの間に形成された間隙を介して、前記基板を加熱するにあたり、様々な形状に反った基板であっても、基板の温度を速やかに均一にして、基板の形状を矯正するための吸引量を少なくすること。
【解決手段】基板を保持するための突起が複数形成された加熱プレート上に、この突起よりも低い高さのリング状の隔壁を複数周設けて、前記間隙を複数の領域に区画して、この複数の領域を介して基板の吸引を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、加熱板あるいは冷却板上に基板を載置して加熱処理あるいは冷却処理を行う基板処理装置、基板処理方法及びこの方法を実施するプログラムが記憶された記憶媒体に関する。

基板に対して有機膜例えばレジスト膜を塗布した後、現像するための塗布・現像装置には、基板の加熱や冷却を行うための基板処理装置が組み込まれている。
このような装置として、例えば基板を加熱するために用いられる加熱装置１０１について、図１６を参照して説明する。この加熱装置１０１は、加熱プレート１０２に基板１０３を載置して、例えば加熱プレート１０２に埋設されたヒーター１０４によって基板１０３を加熱すると共に、この基板１０３に対して例えば窒素ガスなどを供給して、基板１０３から発生する有機溶剤などの揮発物質を捕集部１０５などを介して排気装置１１０によって排気するように構成されている。この加熱装置１０１では、基板１０３を加熱プレート１０２の表面に直接接触させると、基板１０３の裏面にパーティクルが付着するおそれがあることから、例えば複数のピン１０８を加熱プレート１０２の表面に設けて、このピン１０８に基板１０３を載置して、基板１０３と加熱プレート１０２との間に形成されたプロキシミティギャップと呼ばれる空気層を介して基板１０３を加熱するようにしている。

ところが、基板１０３の表面に塗布膜などが形成されている時には、その塗布膜などの応力などによって、基板１０３がお椀型（下に凸）形状あるいはドーム型（上に凸）形状などに変形する場合がある。これらの基板１０３についても面内において均一に加熱するために、加熱プレート１０２に複数の吸引路１０６を設けて、真空ポンプ１０７によって基板１０３を加熱プレート１０２側に吸引し、基板１０３の形状を矯正して熱処理を行う方法が知られている。

例えばお椀型に変形した基板１０３の形状が矯正される様子について、図１７に示す。先ず、同図（ａ）に示すように、基板１０３を加熱プレート１０２上のピン１０８に載置して、基板１０３を加熱プレート１０２側に吸引すると、基板１０３の最下部（反った基板１０３の底部）がピン１０８に接触する。そして、この最下部を中心に基板１０３の形状が矯正されて、ピン１０８の高さに倣っていく。つまり、基板１０３と加熱プレート１０２との間の距離が狭い部分が強く吸引されるので、基板１０３は、同図（ｂ）に示すように、最も下側となる部分からピン１０８の高さに倣って、ピン１０８に接触していく。この時、基板１０３の周縁部において、加熱プレート１０２との間隙が広く、周縁から吸引路１０６に窒素ガスが流れ込むことから、基板１０３の反りを矯正できる大きな負圧を基板１０３の下方側に発生させるためには、吸引量を多くする必要がある。しかしながら、吸引量を多くすると、反りの程度によっては、例えば既にピン１０８に接触した部位等では、局所的に過大な力が加わることがある。この結果、図１７（ｃ）に示すように、基板１０３が破損するおそれがあり、また反りの程度が大きい場合には、反りの矯正に要する時間が長くなり、このため基板１０３間で矯正に要する時間がばらつく。更に、例えば基板１０３の面内での受熱量が異なってくることから、均一性の高い処理が困難になる。

また、加熱によって基板１０３から発生した揮発物質などは、排気ガスと共に排気装置１１０によって吸引されて、捕集部１０５において除去されるが、基板１０３を吸着するための吸引路１０６からも吸引されるため、この吸引路１０６の内壁で冷えて析出するおそれがある。その場合、吸引路１０６の流路が減少して、基板１０３の吸引量が低下してしまい、基板１０３の形状を矯正できなくなる。

特許文献１には、基板の反りの状態を予め測定して、この反りに合わせて基板の内周側と外周側とにおいて気体の吸引及び吹き出しの設定を変えて、基板を冷却する技術が記載されている。しかしながら、一律に各基板間で同じ吸引量に設定する場合に比べて有利であるかも知れないが、外周から空気が流入するので、上述した課題を解決することはできない。

また、特許文献２には、上述の基板と加熱プレートとの間における空気層を実質的に密閉して、外部の空気が流入することによる基板の温度のばらつきを小さくする技術が記載されている。この方法によれば、基板の形状を矯正できるかも知れないが、基板の裏面の周縁部は、基板の表面から例えばレジスト液が回り込んでいて汚染されており、加熱プレートとの接触によってこの汚染が拡散することから、このような技術を用いることができない。

特開２００６−２１０４００（（００４２）、（００４５）、図６、図７） 特開平６−３３８４５０（００２７）

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、熱交換板上にわずかな間隙を介して基板を載置すると共に、熱交換板側から吸引することにより、基板の反りを矯正して加熱あるいは冷却処理を行うにあたり、基板に過大な力が加わることを抑えて基板の損傷を防止することのできる技術を提供することにある。

本発明の基板処理装置は、
基板を加熱または冷却するための基板処理装置において、
前記基板を加熱または冷却するための熱交換手段が設けられた熱交換板と、
前記熱交換板の表面に設けられ、前記基板を保持して、前記熱交換板と前記基板との間に間隙を形成するための多数の突起と、
前記熱交換板に穿孔され、前記間隙を介して基板を吸引して前記基板の形状を矯正するための複数の吸引孔と、
前記間隙を各々吸引孔が開口する複数の領域に区画するために前記熱交換板の表面に設けられ、前記突起よりも低い高さに形成された隔壁と、
前記吸引孔に接続された吸引手段と、を備え、
前記複数の領域の少なくとも一つは、前記隔壁により周囲が囲まれていることを特徴とする。
前記隔壁は、前記間隙が径方向に複数の領域に区画されるように形成されていることが好ましく、更に前記隔壁の一部が前記基板の周縁部に全周に亘って設けられていることが好ましい。
前記熱交換手段は、それぞれの前記領域ごとに独立して温度を調整可能に構成されていても良い。また、前記吸引手段は、それぞれの前記領域ごとに独立して吸引量を調整可能に構成されていても良い。

また、基板処理装置は、反り測定装置にて得られた、基板の反りの方向を含む測定結果に基づいて、それぞれの前記領域の各々の設定温度及び吸引量の一方あるいは両方を制御する制御部を備えていても良い。
前記反り測定装置にて得られた測定結果は、基板の反り量を更に含んでいても良い。

本発明の基板処理方法は、
基板を加熱または冷却するための基板処理方法において、
熱交換板上に設けられた多数の突起上に前記基板を載置する工程（ａ）と、
次いで、前記熱交換板上に前記突起よりも低い高さに形成された隔壁によって区画されると共に、その少なくとも一つは隔壁により周囲が囲まれている複数の領域から前記基板を吸引して、前記基板の形状を矯正する工程（ｂ）と、
前記基板と前記熱交換板との間の間隙を介して前記基板を加熱または冷却する工程（ｃ）と、を含むことを特徴とする。
前記加熱または冷却する工程（ｃ）は、それぞれの前記領域ごとに独立して温度を調整する工程であることが好ましく、更に反り測定装置にて得られた、基板の反りの方向を含む測定結果に基づいて、それぞれの前記領域ごとに独立して温度を調整する工程であることが好ましい。
前記基板の形状を矯正する工程（ｂ）は、それぞれの前記領域ごとに独立して吸引量を調整する工程であることが好ましく、更に反り測定装置にて得られた、基板の反りの方向を含む測定結果に基づいて、それぞれの前記領域ごとに独立して吸引量を調整する工程であることが好ましい。

また、加熱または冷却する工程（ｃ）と基板の形状を矯正する工程（ｂ）とを、それぞれの前記領域毎に独立して温度と吸引量とを制御するようにしても良く、その際温度と吸引量とを制御するにあたり、反り測定装置にて得られた測定結果を用いても良い。
前記測定結果は、基板の反り量を更に含んでいても良い。

本発明の記憶媒体は、
基板を加熱または冷却するための基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、上記基板処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明は、熱交換板上にわずかな間隙を介して基板を載置して加熱処理あるいは冷却処理を行うにあたり、複数の吸引孔を熱交換板に設けると共に、吸引領域である前記間隙が吸引孔の連通する少なくとも一つ以上の領域に区画されるように、基板と接触しない高さの隔壁を設けている。このため、隔壁によって基板の周縁部からの気体の流入が抑えられて、基板は少なくとも一つ以上の領域から強く吸引されるため、基板の形状を速やかに矯正して温度を均一にすることができ、更に少ない吸引量で基板の形状を矯正できる。

本発明の第１の実施の形態である基板処理装置の一例として、基板例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハＷ」という）の表面に、塗布膜例えばレジスト膜を形成するための塗布・現像装置２０に適用した基板処理装置２について説明する。

初めに塗布・現像装置２０について説明しておくと、図１及び図２に示した塗布・現像装置２０には、基板カセットＣ内に収納された例えば１３枚のウェハＷを搬入出するためのカセット載置部Ｓ１として、基板カセットＣを複数個載置可能な載置台２１、この載置台２１の奥側（図中Ｘ方向）の壁面に設けられた開閉部２２及び開閉部２２を介して基板カセットＣとの間でウェハＷを受け渡すための受け渡し手段２３が設けられている。また、カセット載置部Ｓ１の奥側には、筐体２４にて周囲を囲まれた処理部Ｓ２が接続されており、この処理部Ｓ２には手前側から順に、上述の基板処理装置２を含む加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウェハＷの受け渡しを行う主搬送手段２５Ａ、２５Ｂと、が交互に設けられている。即ち、棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３及び主搬送手段２５Ａ、２５Ｂは、カセット載置部Ｓ１側からＸ方向に前後一列に配列されており、各々の接続部位には図示しないウェハ搬送用の開口部が形成され、ウェハＷが処理部Ｓ２内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるように構成されている。また、主搬送手段２５Ａ、２５Ｂは、両側に配置される棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３側の一面部、後述する右側（Ｙ軸正側）の液処理ユニットＵ４、Ｕ５側の一面部及び筐体２４の背面部で囲まれる空間内に配置されている。液処理ユニットＵ４、Ｕ５の両側面には、処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調整ユニット２７、２８が設けられている。液処理ユニットＵ４、Ｕ５は、例えば塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部２９の上に、塗布ユニットＣＯＴ、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等が複数段例えば５段に積層された構成である。また、既述の棚ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３は、液処理ユニットＵ４、Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットが複数段例えば１０段に積層されている。処理部Ｓ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室３１及び第２の搬送室３２からなるインターフェイス部Ｓ３を介して露光部Ｓ４が接続されている。インターフェイス部Ｓ３の内部には処理部Ｓ２と露光部Ｓ４との間でウェハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段３３、３４の他、棚ユニットＵ６及びバッファカセットＣ０が設けられている。

この塗布・現像装置２０におけるウェハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウェハＷの収納された基板カセットＣが載置台２１に載置されて、開閉部２２と共に基板カセットＣの蓋体が外されて受け渡し手段２３によりウェハＷが取り出される。そして、ウェハＷは、棚ユニットＵ１の一段をなす図示しない受け渡しユニットを介して主搬送手段２５Ａへと引き渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内のいずれかの棚にて、塗布処理の前処理として例えば疎水化処理や冷却処理などが行われて、しかる後塗布ユニットＣＯＴにてレジスト液が塗布される。そして、ウェハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３のいずれかの棚である加熱ユニット（基板処理装置２）で加熱され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由して、インターフェイス部Ｓ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｓ３においてウェハＷは例えば受け渡し手段３３から棚ユニットＵ６及び受け渡し手段３４を介して露光部Ｓ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウェハＷは、棚ユニットＵ３において加熱された後、逆の経路で主搬送手段２５Ａまで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されてレジストマスクが形成される。その後ウェハＷは、載置台２１上の元の基板カセットＣへと戻される。

次いで、本実施の形態の要部をなす基板処理装置２について、図３〜図５を参照して説明する。基板処理装置２は、既述のように例えば棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一段をなすように構成されており、その周囲は例えばアルミニウムよりなる筐体４１により囲まれている。液処理ユニットＵ４、Ｕ５等が設けられる図１中右側（Ｙ軸正方向）を便宜的に前方として説明すると、筐体４１の後方には、排気系部品の一部を収納する収納室４３が設けられており、筐体４１の底部には、ステージ４２が設けられている。この筐体４１の側壁４４には、ウェハＷの搬送を行うための開口部４５が形成されており、図示しないシャッターなどにより開閉可能に構成されている。また、側壁４４の中央付近には、後述する加熱プレート６１の周囲を冷却するための冷媒流路４０が上下に貫通しており、この冷媒流路４０は、例えば棚ユニットＵ１（Ｕ２、Ｕ３）の最下層に設けられる図示しない収納部から、温度調節された冷却水が供給されるように構成されている。

ステージ４２の上面には、その前方側及び後方側にそれぞれ冷却アーム５と熱交換板である加熱プレート６１とが設けられている。冷却アーム５は、開口部４５を介して筐体４１内に進入する主搬送手段２５Ａ（２５Ｂ）と、加熱プレート６１と、の間でウェハＷの受け渡しができるように、冷却アーム５の脚部５１がステージ４２上のガイド４６に沿って、開口部４５の側方位置（搬送位置）と加熱プレート６１の上方位置（処理位置）との間で移動できるように構成されている。また、冷却アーム５のウェハ支持板５２の裏面側には、加熱されたウェハＷを粗冷却する（粗熱取りを行う）ために、例えば温度調節用の温調媒体例えば純水を通流させるための図示しない温調流路が設けられている。

ステージ４２内において、既述の搬送位置（ステージ４２における主搬送手段２５Ａ（２５Ｂ）と冷却アーム５とのウェハＷの受け渡し位置）及び処理位置（加熱プレート６１と冷却アーム５とのウェハＷの受け渡し位置）には、それぞれ突没自在な支持ピン４７ａ、４７ｂが設けられており、ステージ４２の上面には、これら支持ピン４７ａ、４７ｂが突没するための孔部４８が形成されている。また、ウェハ支持板５２には、これら支持ピン４７ａ、４７ｂが貫通できるように、スリット５３が形成されている。

次いで、加熱プレート６１の周辺部位について説明する。加熱プレート６１の上方には、図示しない昇降機構の働きにより昇降自在な蓋体６２が設けられている。蓋体６２は、例えば図４に示すように、下降すると加熱プレート６１の周囲を囲むと共に、図示しないシール部材を介してステージ４２と気密に接合して、ウェハＷの置かれる雰囲気を気密に保つように構成されている。

蓋体６２の天井部には、給気管６６を介してガス供給源６５が接続されており、例えば天井部中央に形成される開口部６７を介して、加熱プレート６１上のウェハＷに対して例えば空気や窒素ガスなどを供給できるように構成されている。また、蓋体６２の側壁には、蓋体６２が下降したときにおけるウェハＷの側面を臨む位置に、例えば全周に亘って多数の孔部６８が形成されている。孔部６８は、蓋体６２の側壁内部の排気流路６９及び捕集部８を介して排気路７に接続されており、既述の空気や窒素ガスと共に、ウェハＷから発生する揮発物質などを排気できるように構成されている。この捕集部８内には、例えば図示しないフィルターなどが設けられており、上述の揮発物質などを捕集できるように構成されている。排気路７の下流側には、収納室４３内の例えば排気流量調節手段などを介して、例えば棚ユニットＵ１（Ｕ２、Ｕ３）を構成する各段のユニットで共用される共用排気路２６に接続されている。

次に、加熱プレート６１について、図５を参照して説明する。この加熱プレート６１は、例えば窒化アルミニウムからなり、内部には熱交換手段として、ウェハＷを加熱するためのヒーター６４が埋設され、電源７０に接続されている。加熱プレート６１の表面には、ウェハＷとの間に所定の寸法例えば０．３ｍｍ程度の隙間が形成されるように、複数のピン状の突起８１が形成されている。この突起８１とウェハＷとの間に形成される空間は、吸引領域である間隙８０をなしている。この突起８１は、ウェハＷを全面に亘って均等に保持できるように、後述するように、加熱プレート６１上にほぼ等間隔に配置されている。また、加熱プレート６１の表面には、前述の間隙８０を加熱プレート６１の中央から周縁部に向かって径方向に間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃの領域にそれぞれ区画するように、リング状の隔壁８２が複数例えば３周形成されている。この隔壁８２は、ウェハＷに接触しないように、突起８１よりも低い高さ例えば突起８１の５０％〜６０％程度の高さに形成されている。前述の突起８１は、それぞれの間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃにおいて、例えばそれぞれ１カ所、４カ所、８カ所形成されるように配置されている。また、これらの突起８１は、ウェハＷが多少下側に撓んでも、あるいは下側に歪んだウェハＷを保持しても隔壁８２がウェハＷと接触しないように、隔壁８２と近接するように配置されている。また、表面に例えばレジスト膜が形成されたウェハＷの裏面の周縁部には、レジスト液が回り込んでいるため、最外周の突起８１は、このレジスト液に接触しないように、ウェハＷの最外周よりも僅かに例えば３ｍｍ程度内側となるように形成されている。

間隙８０ａ内及び８０ｃ内の突起８１の近傍と、間隙８０ｂ内の外周側の突起８１の近傍と、における加熱プレート６１には、吸引孔８３が形成されており、それぞれの間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃからウェハＷを吸引できるように、それぞれ吸引路８４ａ、８４ｂ、８４ｃとバルブ８５ａ、８５ｂ、８５ｃとを介して真空ポンプなどの吸引手段８６に接続されている。

加熱プレート６１の表面には、最外周に例えば３本の円柱状のガイド８７が設けられており、ウェハＷが加熱プレート６１上に載置されるとき、側面がこのガイド８７に倣うようにウェハＷが下降して、位置の調整が行われる。尚、図５（ａ）では、図の簡略化のため、孔部４８の記載を省略している。

また、基板処理装置２には、例えばコンピュータからなる制御部１０が接続されており、ウェハＷの加熱や吸引を行うためのプログラムやＣＰＵ、メモリなどが格納されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶部１１に格納されて、制御部１０にインストールされる。

次に上述の基板処理装置２における第１の実施の形態の作用について説明する。先ず図示しないシャッタが開くと、主搬送手段２５Ａ（２５Ｂ）によって、既に塗布ユニットＣＯＴにおいて表面にレジスト液の塗布されたウェハＷが開口部４５を介して筐体４１内へ搬送される。ウェハＷが冷却アーム５の上方の搬送位置まで搬送されると、支持ピン４７ａの昇降により、ウェハＷが冷却アーム５上に載置される。そして蓋体６２を上昇させた状態で冷却アーム５が処理位置まで移動すると、加熱プレート６１の下方の支持ピン４７ｂの昇降により、ガイド８７に倣うようにウェハＷの位置が調整されて、加熱プレート６１上にウェハＷが載置される。この時、ヒーター６４は常にある所定の温度例えば１２０℃となるように設定されており、ウェハＷが加熱プレート６１に載置されると、速やかに以下の工程が行われる。

次いで、蓋体６２を下降させて、ウェハＷの周囲を密閉する。そして、ガス供給源６５から所定のガス例えば空気を所定の流量で供給すると共に、孔部６８からウェハＷの周囲の雰囲気を排気する。また、吸引手段８６により、吸引路８４ａ、８４ｂ、８４ｃを介して間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃからウェハＷを加熱プレート６１側に吸引する。既述の図１７において説明したように、例えばお椀型に歪んだウェハＷについて説明すると、ウェハＷは、図６（ａ）に示すように、吸引によって、最も下側となる部分がまず初めに突起８１に接触して、その後同図（ｂ）に示すように、この接触点の周囲からウェハＷの外周部に向かって順に突起８１に接触する。つまり、ウェハＷの中央付近の下面と隔壁８２の上面との間が狭いので、中央付近の間隙８０ａは、外周側からの空気の流入量が少なく、直ぐに負圧になるので、ウェハＷの中央が速やかに加熱プレート６１側に引き込まれる。これに伴い、中央よりも少し外側のウェハＷの下面が隔壁８２に接近するので、間隙８０ｂについても、外周側からの空気の流入量が少なく、直ぐに負圧になり、この間隙８０ｂに対応するウェハＷの領域が引き込まれる。そして、同様に外周側の間隙８０ｃに対応するウェハＷの領域が引き込まれる。即ち、リング状の隔壁８２は、ウェハＷと加熱プレート６１との間の間隙８０を通流する空気の流れを遮る働きがあるので、水平方向の空気の流れが少なくなって、ウェハＷの下方における負圧が大きくなる、その結果、ウェハＷは、速やかに形状が矯正されて、図６（ｃ）に示すように、突起８１全体に接触して、平坦になる。尚、図６については、隔壁８２及び突起８１の数を省略して示している。

そして、所定の時間例えば９０秒この状態を保持した後、ウェハＷが搬入時と逆の経路で冷却アーム５に引き渡され、所定の時間冷却された後に主搬送手段２５Ａ（２５Ｂ）により筐体４１から搬出される。尚、熱処理中に孔部６８から排気された排気ガスは、その中に含まれるウェハＷからの昇華物などが捕集部８において除去されて、それ以外のガスが既述の共用排気路２６に排気される。
その後、所定の枚数のウェハＷについても同様に加熱処理が行われる。

上述の実施の形態によれば、ウェハＷと加熱プレート６１との間の間隙８０を隔壁８２により径方向に複数の領域（間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃ）に区画して、中央側から順次ウェハＷを吸引するようにしているので、概略的にはこれらの領域が中央側から塞がれていくため、外周側から空気がウェハＷの下面全体に流入する状態で吸引する場合に比べて、周辺からの空気の流入が少なくなり、後述の実験例からも明らかなように、ウェハＷに局所的な力が加わらないため、ウェハＷの破損や変形のおそれが少なくなる。また、揮発物質の流入が少なくなるので、吸引路８４ａ、８４ｂ、８４ｃ内に揮発物質が析出することによる管内の閉塞や吸引量の低下が抑えられる。

また、中央側から段階的に形状を矯正するので、各々の領域において速やかにウェハＷが吸引されて、ウェハＷ全体としても形状が矯正される時間が短くなるため、ウェハＷ内において熱処理を均一に行うことができると共に、ウェハＷ間において矯正時間が揃うので、ウェハＷ間における熱処理も均一に行うことができる。

後述の実験例からも明らかなように、ウェハＷの形状を矯正できる程度の吸引量とした場合には、隔壁８２を設けることによって、吸引手段８６に流入する空気の量をおよそ２５％程度に低減できる。

一方、隔壁８２を突起８１よりも低く形成して、更に突起８１の近傍に配置することで、ウェハＷが下側に撓んだとき（お椀型に歪んでいるとき）であっても、隔壁８２とウェハＷとが接触しないので、ウェハＷの裏面へのパーティクルの付着が抑制される。このように、各々の間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃを完全に密閉せずに、隔壁８２の上側を介して隣接する間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃ同士が連通するようにしても、従来の隔壁８２を設けない場合と比較して、空気の流れが抑制されるため、周辺からの空気の流入量が抑えられて、上述の効果が得られる。また、それぞれの間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃが隔壁８２の上側において連通するようにしたことで、各々の間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃにおける吸引力（圧力）がほぼ等しくなり、ウェハＷに対して局所的に過大な力が加わらないので、既述の図１７（ｃ）に示したウェハＷの破損や矯正不足が抑えられる。
尚、この例ではお椀型に歪んだウェハＷについて説明したが、ドーム型に歪んだウェハＷについても、同様に形状の矯正が速やかに行われる。

以上の基板処理装置２では、図示は省略したが、ウェハＷが均等に加熱されるように、ヒーター６４を複数の領域に区画して、それらの領域における出力をゾーン制御している。しかし、そのゾーン制御は、吸引領域との関係が考慮されていないので、吸引領域と対応するようにしても良い。このような例について、本発明の第２の実施の形態として、その一例である基板処理装置３を図７を参照して説明する。この基板処理装置３は、既述の基板処理装置２とほぼ同じ構成であるが、加熱プレート６１内には、間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃの位置に対応するように、ヒーター６４ａ、６４ｂ、６４ｃが埋設されており、それぞれ電源７０ａ、７０ｂ、７０ｃに接続されている。

この基板処理装置３は、ＣＰＵ１３とプログラム１２などからなる制御部１０ａを備えている。このプログラム１２は、反りの情報（ウェハＷの反りの向き）に基づいて、電源７０ａ、７０ｂ、７０ｃの出力を調整する温度制御プログラム１２ａを備えている。つまり、既述の図６で説明したように、ウェハＷは、その反りの状態によって、最も下側となる部分から突起８１に接触して、その接触部の周囲から徐々に形状が矯正されて突起８１に接触するが、その突起８１との初めの接触部とウェハＷの周縁部とでは、突起８１に接触している時間、つまりヒーター６４に近接する時間に微差があるので、ごく僅かではあるが、加熱状態にむらが生じる。そこで、間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃにおける温度をウェハＷの反りの情報に対応させてそれぞれ制御することで、より面内均一性を高くウェハＷの熱処理を行うことができる。

この反りの情報とは、例えば熱処理の前に施された処理の履歴が異なる（表面に形成されたレジスト膜の種類が異なる場合など）複数種類のウェハＷに対して連続的に熱処理を行う場合に、その処理の履歴の情報を示している。つまり、熱処理前に行われたプロセスによって、その後の熱処理によりどのように反るかといった傾向が予測できる場合には、その情報に基づいて、上述のようにヒーター６４のゾーン制御が行われる。尚、反りの向きだけでなく、反り量についても処理の履歴によって予測できる場合には、反りの情報には、反り量が含まれるようにしても良い。

例えば、既述の図６に示すお椀型に歪んだウェハＷに対しては、ウェハＷの中心部が加熱されやすい傾向にあるので、例えば加熱プレート６１の中心部から周縁部に向けて徐々に温度が高くなるように、ヒーター６４ａ、６４ｂ、６４ｃの温度が例えば９０．０℃、９０．３℃、９０．５℃となるように設定する。

また、ドーム型（上に凸）形状に歪んだウェハＷに対しては、前述のお椀型に歪んだウェハＷとは周方向に逆の温度勾配となるように設定される。歪んでいないウェハＷに対しては、各部において均等な温度となるように調整される。
上述の実施の形態によれば、既述の第１の実施の形態における基板処理装置２よりも面内均一性高く熱処理を行うことができる。

また、以上の実施の形態では、吸引量を各間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃにおいて別個に制御せずに、全体を同じように吸引したが、それぞれの間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃにおける吸引量を個別に制御するようにしても良い。このような基板処理装置４について、第３の実施の形態として、図８を参照して説明する。

既述のバルブ８５ａ、８５ｂ、８５ｃと吸引手段８６との間には、それぞれ流量調整部７１ａ、７１ｂ、７１ｃが介設されており、それぞれの間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃから吸引する空気の流量を調整可能に構成されている。尚、バルブ８５ａ、８５ｂ、８５ｃと流量調整部７１ａ、７１ｂ、７１ｃとは、流量制御部７３を構成している。

この基板処理装置４は、既述の基板処理装置３と同様に、ＣＰＵ１３とプログラム１４などからなる制御部１０ｂを備えている。このプログラム１４は、既述の反りの情報に基づいて、流量制御部７３から吸引する間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃの各吸引量を調整する吸引量調整プログラム１４ａを備えており、ウェハＷの反りの状態や反り量に合わせて間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃにおける吸引量をそれぞれ制御することで、より面内均一性を高くウェハＷの熱処理を行うことができる。

例えば、既述の図６に示すお椀型に歪んだウェハＷに対しては、ウェハＷの周縁部の吸引量を増やして、ウェハＷが全面に亘ってほぼ同時に突起８１に接触するように、間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃからの吸引量が流量制御部７３によって調整される。
また、ドーム型（上に凸）形状に歪んだウェハＷに対しては、前述のお椀型に歪んだウェハＷとは周方向に逆の吸引量の勾配となるように設定される。歪んでいないウェハＷに対しては、各部において均等な吸引量となるように調整される。
上述の実施の形態によれば、ウェハＷの反りの状態や反り量に合わせて各部の吸引量を調整しているので、更に速やかに形状を矯正できると共に、面内において均一に熱処理を行うことができる。

また、反りの情報に対応させて、各領域のヒーター６４の出力と吸引量とを同時に制御するようにしても良い。つまり、既述の基板処理装置３と基板処理装置４を組み合わせて熱処理を行うようにしても良い。この場合には、更に面内の均一性が向上する。

以上の第２の実施の形態及び第３の実施の形態では、反りの情報として、例えば熱処理前にウェハＷが受けた処理の履歴を用いたが、実際の反りの状態（向き）や反りの量を測定するようにしても良い。このようなウェハＷの反りを測定する装置として、図９を参照して説明する。反り測定装置７２は、既述の基板処理装置３（４）に近設されており、例えば既述の棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一段をなすように構成されていて、ウェハＷが基板処理装置３（４）内に搬送される前に、予めウェハＷの反りの状態（ウェハＷがどのように反っているか）及び反りの量を測定できるように構成されている。

反り測定装置７２は、同図（ａ）に示すように、筐体９１とウェハＷを載置するためのステージ９２とを備えている。このステージ９２の表面には、加熱プレート６１上の突起８１と同じ配置で複数のピン９３が設けられている。つまり、このステージ９２上にウェハＷが載置されると、加熱プレート６１上にウェハＷが載置された時と同じ反りの形状及び反り量となるように構成されている。また、ウェハＷが載置される向きについても、加熱プレート６１上と同じ向きになるように構成されている。
同図（ｂ）にも示すように、このステージ９２には、複数の孔９４が形成されており、ウェハＷが載置されるときに、ウェハＷとの間の空気がステージ９２の下方に排出されるように構成されている。

ステージ９２の周縁部には、搬送手段２５Ａ（２５Ｂ）の形状に対応するように、切り欠き９２ａが設けられており、ステージ９２がその下部に設けられた駆動機構９５によって昇降して、搬送手段２５Ａ（２５Ｂ）との間でウェハＷの受け渡しができるように構成されている。また、このステージ９２は、駆動機構９５によって鉛直軸周りに回転自在に構成されている。この筐体９１の側面には、ウェハＷを搬送するための搬送口９９が形成されている。
ステージ４２の上方には、例えば３基のレーザー変位計９７が設けられており、このレーザー変位計９７は、ウェハＷの中心部側から周縁部側に向かって等間隔となるように支持部材９６に支持されている。

ウェハＷの反りの形状及び反り量は、レーザー変位計９７からウェハＷの中央部、ミドル位置（中央部と周縁部との間）及び周縁部にレーザーを照射して、このレーザーがウェハＷの表面で反射して戻って来るまでの時間から算出される。具体的には、例えばステージ９２を回転させて、レーザー変位計９７からステージ９２上のウェハＷの中央部、ミドル位置及び周縁部にレーザーを照射すると共にその反射光を受光して、レーザー変位計９７からウェハＷの中央部、ミドル位置及び周縁部までの距離を夫々測定する。この測定をウェハＷが１周するまで続けると、ウェハＷの反りの形状と反り量とに対応するデータが得られる。

このデータに基づいて、各々の間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃの温度や吸引量を調整する場合には、以下のように既述の基板処理装置３（４）が構成される。つまり、反り測定装置７２において測定されたデータが既述の制御部１０ａ（１０ｂ）に送信されて、ウェハＷの反りの形状と反り量とが算出され、このデータに基づいて、上述の基板処理装置３（４）において、各々の間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃでの温度や吸引量が調整される。

例えば制御部１０ａについて、図１０を参照して説明すると、制御部１０ａは、ウェハＷの反りの程度（情報（Ａ１、Ａ２、、、））を算出するためのテーブル１８を備えており、それぞれの情報には、ウェハＷの各位置におけるデータ（反り量（Ｑｍｎ（ｍ、ｎ：自然数）））の範囲が定められている。つまり、どのような反りの量のウェハＷでも、いずれかの一つの情報が割り振られるように構成されている。また、この情報には、図示を省略するが、各々の間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃにおけるヒーター６４の設定温度が定められており、各々のウェハＷの情報に応じて、ヒーター６４ａ〜６４ｃの温度を調整するように構成されている。

このような構成とする場合には、ウェハＷは基板処理装置３において熱処理が行われる前に、予め反り測定装置７２において形状が測定されるので、各々の間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃの温度をウェハＷの実際の反りの形状や反り量に対応させて調整することができ、更に面内均一性高く熱処理を行うことができる。

また、制御部１０ｂにおける吸引量についても、同様に各々のウェハＷの情報に基づいて調整しても良い。この場合においても、更に速やかに、ウェハＷを面内均一性高く吸引することができる。
更に、各々の間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃの温度と吸引量とを同時に調整するようにしても良い。

尚、上述の反り測定装置７２は、ウェハＷの反りの状態及び反り量を測定できるように構成したが、反りの状態だけを測定するようにしても良い。つまり、ウェハＷがお椀型あるいはドーム型など、どのような形状に反っているかだけを測定するようにしても良い。この場合には、それぞれの領域の温度や吸引量は、その反りの状態毎に、ある所定の値に設定される。また、この反り測定装置７２では、ステージ９２を回転させるようにしたが、支持部材９６を回転させるようにしても良い。更に、基板処理装置３（４）内にレーザー変位計９７、９８を設けて、既述の加熱プレート６１を回転させて、基板処理装置３（４）内にてウェハＷの反りを測定するようにしても良い。

上述の各実施の形態では、加熱プレート６１を径方向に３カ所に区画したが、２カ所であっても良いし、３カ所以上例えば５カ所などに区画しても良い。また、この区画は、径方向に限られず、周方向に分割しても良い。この例について、図１１（ａ）に示す。この例では、加熱プレート６１ａの表面には、既述の間隙８０を周方向に例えば８カ所に区画して、更にウェハＷの外周部において全周を囲むように、隔壁８２ａを配置している。この例においても、例えばウェハＷが周方向に均一に歪んでいない場合例えば波状に歪んでいる場合や、ねじれた形状に歪んでいる場合などは、上述の基板処理装置２と同様に速やかに、且つ少ない吸引量でウェハＷの形状を矯正できる。この例における各部の区画数も、８カ所に限られず、４カ所や８カ所以上例えば１６カ所などであっても良い。

また、このように周方向に区画する例に限られず、図１１（ｂ）に示すように、碁盤の目状に区画しても良い。この例では、加熱プレート６１ｂの表面には、間隙８０を縦横にそれぞれ６カ所に区画して、更にウェハＷの外周部において全周を囲むように、隔壁８２ｂを配置している。この例では、ウェハＷの歪みがどのような態様であっても、形状を速やかに且つ少ない吸引量で矯正することができる。この例でも、加熱プレート６１ｂの区画数は、縦横それぞれ３カ所ずつなどであっても良いし、６カ所以上例えば１０カ所ずつ等であっても良い。また、縦横それぞれの区画数が異なっていても良い。

以上の加熱プレート６１（６１ａ、６１ｂ）では、ウェハＷの外周部に全周を囲むように隔壁８２（８２ａ、８２ｂ）を配置したが、間隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃを複数の領域に区画して、その領域の少なくとも一つが隔壁８２によって囲まれている（閉じられている）構成であれば良い。つまり、例えば図１２に示すように、加熱プレート６１ｃの中心にウェハＷよりも小径の隔壁８２ｃを設ける構成としても良い。尚、この隔壁８２ｃとしては、特に加熱プレート６１の中心に合わせる必要はなく、更に例えば角状などであっても良い。
尚、これらの加熱プレート６１ａ、６１ｂ、６１ｃにおいて、区画された各領域において、基板処理装置３、４と同様に各部の温度や吸引量を調整しても良い。

上述の各例においては、ウェハＷを加熱する基板処理装置２、３について説明したが、ウェハＷを冷却する装置に適用しても良い。また、この基板処理装置２、３を塗布・現像装置２０に組み込むことに限られず、単独で熱交換する装置として用いても良い。

次に、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。実験には、既述の基板処理装置２を用いて、既述のリング状の隔壁８２が設けられた加熱プレート６１と従来の加熱プレート９０（隔壁８２が設置されていないタイプ）とを用いて、以下の条件において行った。また、ウェハＷは、実験用に作成した反ったウェハＷを使用した。尚、目視用には、高速度撮影機を設置して、加熱プレート６１、９０上のウェハＷの反りを観察できるように構成した。

また、加熱プレート６１、９０内における圧力分布（吸引量）を測定するために、加熱プレート６１、９０の表面に圧力センサ８８を複数個設置した。この圧力センサ８８の配置の様子を図１３に示す。同図に示すように、加熱プレート６１の表面の圧力を周方向及び径方向に測定できるように、圧力センサ８８を５周の同心円状に配置して、それぞれの円上に各２４カ所設けた。また、各円は、間隙８０ａ内の隔壁８２側に１周、間隙８０ｂ内に２周、間隙８０ｃ内の内周側に１周及びウェハＷの周縁部に対応する位置に１周設けた。尚、この図１３では、加熱プレート６１について示しているが、加熱プレート９０についても同様に圧力センサ８８を設置した。また、この図では隔壁８２、突起８１及び吸引孔８３の描画を省略している。
（実験例１）
既述の加熱プレート６１を用いて、ウェハＷの反りが矯正されるまで吸引量を増やした。
（比較例１）
既述の加熱プレート９０を用いて、ウェハＷの反りが矯正されるまで吸引量を増やした。
（比較例２）
既述の加熱プレート９０を用いて、実験例１と同じ吸引量となるように、吸引手段８６の吸引量を設定した。
（実験結果）
上記の各条件に設定したときに圧力センサ８８によって得られた各部の圧力分布を図１４及び図１５に示す。この結果、図１４（ａ）に示すように、実験例１では、加熱プレート６１の全面における圧力勾配（圧力の差）が小さくなっており、つまりウェハＷ全体がほぼ均一に吸引されていることが分かった。尚、同図中、加熱プレート６１上の中央付近に３カ所圧力の低い場所が認められるが、これは、既述の図５（ｂ）に示したように、支持ピン４７ｂ用の孔部４８に対応したものであり、この部分については、無視して取り扱うものとする。以下の実験についても同様である。

一方、比較例１では、同図（ｂ）に示すように、圧力の面内のばらつきが大きくなっていることが分かった。つまり、吸引孔８３に対応する位置では、圧力が最も高くなり、ウェハＷの外周部では、圧力が最も低くなっていた。
また、この時の吸引手段８６が吸引していた吸引量は、実験例１における吸引量と比較して、およそ４倍になっていることが分かった。つまり、これはウェハＷの形状を矯正するために必要な空気の吸引量が比較例１では実験例１の４倍必要だったことを表しており、この比較例１では、隔壁８２を設けていないため、既述の通り、ウェハＷの周縁部からの空気の吸引量が多くなっていることを示している。

実験例１及び比較例１の結果から、実験例１の加熱プレート６１では、形状を矯正した時のウェハＷの温度の精度及び定常状態となったときの温度の面内均一性が従来例である比較例１の加熱プレート９０と比較して、同等レベルあるいはより良好なレベルとなることが推察される。また、加熱プレート６１では、圧力が分散していることから、ウェハＷの破損や変形が抑えられることも予測される。

図１５に示すように、比較例２において加熱プレート９０を用いて、実験例１と同じ吸引量に設定した場合には、圧力勾配については実験例１と同程度に均一になったものの、全体的な圧力が低く、ウェハＷの形状を矯正できないことが分かった。このことから、実験例１の加熱プレート６１では、隔壁８２によってウェハＷの周囲からの空気の流れが抑制されて、低い圧力でもウェハＷが強く吸引されていることが分かる。

本発明の塗布・現像装置の一例を示す斜視図である。 上記の塗布・現像装置を示す水平断面図である。 本発明の基板処理装置２の一例を示す斜視図である。 上記の基板処理装置２を示す縦断面図である。 上記の基板処理装置２に設置される加熱プレート６１の一例を示す説明図である。 上記の加熱プレート６１においてウェハＷの形状が矯正される様子の一例を示す模式図である。 上記加熱プレート６１の他の構成例を示す説明図である。 上記加熱プレート６１の他の構成例を示す説明図である。 上記加熱プレート６１の他の構成例に接続されるウェハＷの反り測定装置を示す概略図である。 上記加熱プレート６１の他の構成例を示す説明図である。 上記加熱プレート６１の他の例を示す横平面図である。 上記加熱プレート６１の他の例を示す横平面図である。 実施例における圧力センサ８８の配置位置を示す横平面図である。 上記圧力センサ８８によって得られた圧力分布図である。 上記圧力センサ８８によって得られた圧力分布図である。 従来の加熱装置１０１を示す縦断面図である。 上記の加熱装置１０１において基板１０３の形状が矯正される様子を示す模式図である。

符号の説明

２ 基板処理装置
６１ 加熱プレート
６４ ヒーター
７２ 反り測定装置
８０ 間隙
８０ａ 間隙
８０ｂ 間隙
８０ｃ 間隙
８１ 突起
８２ 隔壁
８３ 吸引孔
８６ 吸引手段

Claims (19)

1. 基板を加熱または冷却するための基板処理装置において、
   前記基板を加熱または冷却するための熱交換手段が設けられた熱交換板と、
   前記熱交換板の表面に設けられ、前記基板を保持して、前記熱交換板と前記基板との間に間隙を形成するための多数の突起と、
   前記熱交換板に穿孔され、前記間隙を介して基板を吸引して前記基板の形状を矯正するための複数の吸引孔と、
   前記間隙を各々吸引孔が開口する複数の領域に区画するために前記熱交換板の表面に設けられ、前記突起よりも低い高さに形成された隔壁と、
   前記吸引孔に接続された吸引手段と、を備え、
   前記複数の領域の少なくとも一つは、前記隔壁により周囲が囲まれていることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記隔壁は、前記間隙が径方向に複数の領域に区画されるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記隔壁の一部は、前記基板の周縁部に全周に亘って設けられていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記熱交換手段は、それぞれの前記領域ごとに独立して温度を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
5. 反り測定装置にて得られた、基板の反りの方向を含む測定結果に基づいて、それぞれの前記領域の各々の設定温度を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記吸引手段は、それぞれの前記領域ごとに独立して吸引量を調整可能に構成されており、
   前記制御部は、前記測定結果に基づいて、更に前記複数の領域の各々の吸引量を制御することを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記吸引手段は、それぞれの前記領域ごとに独立して吸引量を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
8. 反り測定装置にて得られた、基板の反りの方向を含む測定結果に基づいて、前記複数の領域の各々の吸引量を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記測定結果は、基板の反り量を更に含むことを特徴とする請求項５、６及び８のいずれか一つに記載の基板処理装置。
10. 基板を加熱または冷却するための基板処理方法において、
    熱交換板上に設けられた多数の突起上に前記基板を載置する工程（ａ）と、
    次いで、前記熱交換板上に前記突起よりも低い高さに形成された隔壁によって区画されると共に、その少なくとも一つは隔壁により周囲が囲まれている複数の領域から前記基板を吸引して、前記基板の形状を矯正する工程（ｂ）と、
    前記基板と前記熱交換板との間の間隙を介して前記基板を加熱または冷却する工程（ｃ）と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
11. 前記隔壁は、前記間隙が径方向に複数の領域に区画されるように形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 前記隔壁の一部は、前記基板の周縁部に全周に亘って設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記加熱または冷却する工程（ｃ）は、それぞれの前記領域ごとに独立して温度を調整する工程であることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか一つに記載の基板処理方法。
14. 前記加熱または冷却する工程（ｃ）は、反り測定装置にて得られた、基板の反りの方向を含む測定結果に基づいて、それぞれの前記領域ごとに独立して温度を調整する工程であることを特徴とする請求項１３に記載の基板処理方法。
15. 前記基板の形状を矯正する工程（ｂ）は、前記測定結果に基づいて、それぞれの前記領域ごとに独立して吸引量を調整する工程であることを特徴とする請求項１４に記載の基板処理方法。
16. 前記基板の形状を矯正する工程（ｂ）は、それぞれの前記領域ごとに独立して吸引量を調整する工程であることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
17. 前記基板の形状を矯正する工程（ｂ）は、反り測定装置にて得られた、基板の反りの方向を含む測定結果に基づいて、それぞれの前記領域ごとに独立して吸引量を調整する工程であることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
18. 前記測定結果は、基板の反り量を更に含むことを特徴とする請求項１４、１５及び１７のいずれか一つに記載の基板処理方法。
19. 基板を加熱または冷却するための基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１０ないし１８のいずれか一つに記載の基板処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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