JP2007157896A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】処理中の基板温度を正確かつ簡便に測定することができ、また、それによって得られた測定温度に基づいて正確な温調機構の制御を行うことができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】温度センサとその温度センサによって測定された測温データを蓄積するメモリとを搭載した測温用ウェハを格納するベースステーションを基板処理装置に組み込む。ホットプレートの温度測定を行うときには、搬送ロボットによってベースステーションから測温用ウェハを取り出してホットプレートに搬送し、測定結果をメモリに測温データとして蓄積する。その後、ホットプレートからクールプレートを経てベースステーションに測温用ウェハを帰還させ、メモリから測温データをダウンロードし、それに基づいてホットプレートのヒータの温調制御を行う。
【選択図】図9

Description

本発明は、半導体ウェハや光ディスク用基板等(以下、単に「基板」と称する)に所定の処理を行う際の基板の温度を計測する基板処理装置に関する。
周知のように、半導体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。これらの諸処理のうち、基板にレジスト塗布処理を行ってその基板を露光ユニットに渡すとともに、該露光ユニットから露光後の基板を受け取って現像処理を行う装置がいわゆるコータ&デベロッパとして広く使用されている。
通常、このようなコータ&デベロッパには、レジスト塗布処理および現像処理に付随する熱処理(例えば露光後ベーク処理)を行うユニットが多数搭載されており、それら熱処理ユニットの処理特性を均一にしておくことがプロセス上重要である。このため、ベアウェハ上に複数点の温度センサを設置した測温用ウェハを用いて熱処理ユニットにおけるウェハ面の温度測定が行われている(例えば、特許文献1,2参照)。
特開2002−124457号公報 特開平11−307606号公報
測温用ウェハには、温度センサに接続したケーブルを装置外にまで引き出して専用の測定ユニットに接続して温度測定を行う方式と、測温用ウェハに送信機を搭載して通信によって装置外の測定ユニットにより温度測定を行うワイヤレス方式とがある。ケーブルを装置外にまで引き出す方式では測温用ウェハを多数の熱処理ユニットにセットする作業自体が極めて煩雑なものとなり、しかも熱処理用プレートを覆うカバーや熱処理ユニットのシャッタによってケーブルが挟まれることとなるため正確な温度測定が困難になるという問題があった。
また、いずれの方式であっても、従来では熱処理ユニットのプレート上に測温用ウェハを設置してから十分な時間が経過して安定した後の温度測定を行い、それに基づいて温度設定のパラメータ調整等を行っていた。しかしながら、このような安定状態に移行した後の温度測定はいわば静的温度測定ともいうべきものであり、それによって得られた測定温度に基づいてパラメータ調整を行った場合には実際に処理するウェハの温度変化が予定したものとわずかながら異なるという問題が生じる。このため、わずかな誤差をも問題視する近年においては、静的温度よりもむしろ実際の熱処理中のウェハ温度、言うなれば動的温度を重視する傾向にある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理中の基板温度を正確かつ簡便に測定することができ、また、それによって得られた測定温度に基づいて正確な温調機構の制御を行うことができる基板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、基板処理装置に、基板に所定の処理を行う処理部と、温度センサと該温度センサによって測定された測温データを蓄積する記憶部とを搭載した測温用基板を格納するとともに、当該測温用基板の記憶部に蓄積された測温データを収集する格納部と、前記格納部と前記処理部との間で基板の搬送を行う搬送手段と、前記処理部を経て前記格納部に搬送された測温用基板から収集された測温データに基づいて、前記所定の処理の温度状態が予め定められた温度状態となるように前記所定の処理に関連する温調機構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2の発明は、請求項1記載の基板処理装置において、前記処理部は、基板に熱処理を行う熱処理部であり、前記温度制御手段は、測温用基板から収集された測温データに基づいて前記熱処理部の温調機構を制御することを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項1記載の基板処理装置において、前記処理部は、基板に処理液を供給する液処理部であり、前記温度制御手段は、測温用基板から収集された測温データに基づいて前記処理液の温度調整を行う温調機構を制御することを特徴とする。
また、請求項4の発明は、基板処理装置に、基板に所定の処理を行う処理部を配置したユニット配置部と、前記処理部に未処理の基板を払い出すとともに、前記処理部から処理済みの基板を受け取るインデクサ部と、温度センサと該温度センサによって測定された測温データを蓄積する記憶部とを搭載した測温用基板を格納するとともに、当該測温用基板の記憶部に蓄積された測温データを収集する格納部と、前記インデクサ部、前記処理部および前記格納部の間で基板を搬送する搬送手段と、を備え、前記格納部を前記ユニット配置部に固定的に設置したことを特徴とする。
また、請求項5の発明は、請求項4記載の基板処理装置において、前記搬送手段は、前記ユニット配置部に配置された複数の搬送ロボットを含み、前記格納部は、前記複数の搬送ロボットのそれぞれに対応して設けられた格納ステーションを含むことを特徴とする。
また、請求項6の発明は、請求項4または請求項5記載の基板処理装置において、前記搬送手段に定期的に前記格納部から測温用基板を搬出させて前記処理部を経由して前記格納部に帰還させるスケジュール管理部をさらに備えることを特徴とする。
また、請求項7の発明は、請求項4から請求項6のいずれかに記載の基板処理装置において、前記ユニット配置部には複数の処理部が配置され、前記複数の処理部と前記格納部との間での基板搬送手順を設定可能な設定手段と、前記設定手段によって設定された基板搬送手順に従って測温用基板を搬送するように前記搬送手段を制御する搬送制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、温度センサと該温度センサによって測定された測温データを蓄積する記憶部とを搭載した測温用基板を処理部から格納部に搬送し、測温用基板から収集された測温データに基づいて、所定の処理に関連する温調機構を制御しているため、処理中の基板温度を正確かつ簡便に測定することができ、しかも、それによって得られた測定温度に基づいて正確な温調機構の制御を行うことができる。
また、請求項2の発明によれば、測温用基板から収集された測温データに基づいて熱処理部の温調機構を制御するため、熱処理中の基板温度を正確かつ簡便に測定することができ、しかも正確な熱処理部の温調機構の制御を行うことができる。
また、請求項3の発明によれば、測温用基板から収集された測温データに基づいて処理液の温度調整を行う温調機構を制御するため、当該温調機構の正確な制御を行うことができる。
また、請求項4の発明によれば、処理部を配置するユニット配置部に格納部を固定的に設置するため、処理中の基板温度を正確かつ簡便に測定することができる。
また、請求項5の発明によれば、複数の搬送ロボットのそれぞれに対応して格納ステーションが設けられているため、基板温度をより簡便に測定することができる。
また、請求項6の発明によれば、定期的に前記格納部から測温用基板を搬出させて前記処理部を経由して前記格納部に帰還させるため、基板温度をより簡便に測定することができる。
また、請求項7の発明によれば、複数の処理部と前記格納部との間での基板搬送手順を設定可能な設定手段を備えるため、基板温度測定の利便性をより高めることができる。
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、本発明に係る基板処理装置の平面図である。また、図2は基板処理装置の液処理部の正面図であり、図3は熱処理部の正面図であり、図4は基板載置部の周辺構成を示す図である。なお、図1から図4にはそれらの方向関係を明確にするためZ軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を付している。
本実施形態の基板処理装置は、半導体ウェハ等の基板に反射防止膜やフォトレジスト膜を塗布形成するとともに、パターン露光後の基板に現像処理を行う装置である。なお、本発明に係る基板処理装置の処理対象となる基板は半導体ウェハに限定されるものではなく、液晶表示装置用のガラス基板等であっても良い。
本実施形態の基板処理装置は、インデクサブロック1、バークブロック2、レジスト塗布ブロック3、現像処理ブロック4およびインターフェイスブロック5の5つの処理ブロックを並設して構成されている。インターフェイスブロック5には本基板処理装置とは別体の外部装置である露光ユニット(ステッパ)EXPが接続配置されている。また、本実施形態の基板処理装置および露光ユニットEXPはホストコンピュータ100とLAN回線(図示省略)を経由して接続されている。
インデクサブロック1は、装置外から受け取った未処理基板をバークブロック2やレジスト塗布ブロック3に払い出すとともに、現像処理ブロック4から受け取った処理済み基板を装置外に搬出するための処理ブロックである。インデクサブロック1は、複数のキャリアC(本実施形態では4個)を並べて載置する載置台11と、各キャリアCから未処理の基板Wを取り出すとともに、各キャリアCに処理済みの基板Wを収納する基板移載機構12とを備えている。基板移載機構12は、載置台11に沿って(Y軸方向に沿って)水平移動可能な可動台12aを備えており、この可動台12aに基板Wを水平姿勢で保持する保持アーム12bが搭載されている。保持アーム12bは、可動台12a上を昇降(Z軸方向)移動、水平面内の旋回移動、および旋回半径方向に進退移動可能に構成されている。これにより、基板移載機構12は、保持アーム12bを各キャリアCにアクセスさせて未処理の基板Wの取り出しおよび処理済みの基板Wの収納を行うことができる。なお、キャリアCの形態としては、基板Wを密閉空間に収納するFOUP(front opening unified pod)の他に、SMIF(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納基板Wを外気に曝すOC(open cassette)であっても良い。
インデクサブロック1に隣接してバークブロック2が設けられている。インデクサブロック1とバークブロック2との間には、雰囲気遮断用の隔壁13が設けられている。この隔壁13にインデクサブロック1とバークブロック2との間で基板Wの受け渡しを行うために基板Wを載置する2つの基板載置部PASS1,PASS2が上下に積層して設けられている。
上側の基板載置部PASS1は、インデクサブロック1からバークブロック2へ基板Wを搬送するために使用される。基板載置部PASS1は3本の支持ピンを備えており、インデクサブロック1の基板移載機構12はキャリアCから取り出した未処理の基板Wを基板載置部PASS1の3本の支持ピン上に載置する。そして、基板載置部PASS1に載置された基板Wを後述するバークブロック2の搬送ロボットTR1が受け取る。一方、下側の基板載置部PASS2は、バークブロック2からインデクサブロック1へ基板Wを搬送するために使用される。基板載置部PASS2も3本の支持ピンを備えており、バークブロック2の搬送ロボットTR1は処理済みの基板Wを基板載置部PASS2の3本の支持ピン上に載置する。そして、基板載置部PASS2に載置された基板Wを基板移載機構12が受け取ってキャリアCに収納する。なお、後述する基板載置部PASS3〜PASS10の構成も基板載置部PASS1,PASS2と同じである。
基板載置部PASS1,PASS2は、隔壁13の一部に部分的に貫通して設けられている。また、基板載置部PASS1,PASS2には、基板Wの有無を検出する光学式のセンサ(図示省略)が設けられており、各センサの検出信号に基づいて、基板移載機構12やバークブロック2の搬送ロボットTR1が基板載置部PASS1,PASS2に対して基板Wを受け渡しできる状態にあるか否かが判断される。
次に、バークブロック2について説明する。バークブロック2は、露光時に発生する定在波やハレーションを減少させるために、フォトレジスト膜の下地に反射防止膜を塗布形成するための処理ブロックである。バークブロック2は、基板Wの表面に反射防止膜を塗布形成するための下地塗布処理部BRCと、反射防止膜の塗布形成に付随する熱処理を行う2つの熱処理タワー21,21と、下地塗布処理部BRCおよび熱処理タワー21,21に対して基板Wの受け渡しを行う搬送ロボットTR1とを備える。
バークブロック2においては、搬送ロボットTR1を挟んで下地塗布処理部BRCと熱処理タワー21,21とが対向して配置されている。具体的には、下地塗布処理部BRCが装置正面側に、2つの熱処理タワー21,21が装置背面側に、それぞれ位置している。また、熱処理タワー21,21の正面側には図示しない熱隔壁を設けている。下地塗布処理部BRCと熱処理タワー21,21とを隔てて配置するとともに熱隔壁を設けることにより、熱処理タワー21,21から下地塗布処理部BRCに熱的影響を与えることを回避しているのである。
下地塗布処理部BRCは、図2に示すように、同様の構成を備えた3つの塗布処理ユニットBRC1,BRC2,BRC3を下から順に積層配置して構成されている。なお、3つの塗布処理ユニットBRC1,BRC2,BRC3を特に区別しない場合はこれらを総称して下地塗布処理部BRCとする。各塗布処理ユニットBRC1,BRC2,BRC3は、基板Wを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック22、このスピンチャック22上に保持された基板W上に反射防止膜用の塗布液を吐出する塗布ノズル23、スピンチャック22を回転駆動させるスピンモータ(図示省略)およびスピンチャック22上に保持された基板Wの周囲を囲繞するカップ(図示省略)等を備えている。
図3に示すように、インデクサブロック1に近い側の熱処理タワー21には、基板Wを所定の温度にまで加熱する6個のホットプレートHP1〜HP6と、加熱された基板Wを冷却して所定の温度にまで降温するとともに基板Wを当該所定の温度に維持するクールプレートCP1〜CP3とが設けられている。この熱処理タワー21には、下から順にクールプレートCP1〜CP3、ホットプレートHP1〜HP6が積層配置されている。一方、インデクサブロック1から遠い側の熱処理タワー21には、レジスト膜と基板Wとの密着性を向上させるためにHMDS(ヘキサメチルジシラザン)の蒸気雰囲気で基板Wを熱処理する3個の密着強化処理部AHL1〜AHL3が下から順に積層配置されている。また、密着強化処理部AHL1の下段には、後述する測温用ウェハを格納するベースステーションBSが設置されている。なお、図3において「×」印で示した箇所には配管配線部や、予備の空きスペースが割り当てられている。
このように塗布処理ユニットBRC1〜BRC3や熱処理ユニット(バークブロック2ではホットプレートHP1〜HP6、クールプレートCP1〜CP3、密着強化処理部AHL1〜AHL3)を多段に積層配置することにより、基板処理装置の占有スペースを小さくしてフットプリントを削減することができる。また、2つの熱処理タワー21,21を並設することによって、熱処理ユニットのメンテナンスが容易になるとともに、熱処理ユニットに必要なダクト配管や給電設備をあまり高い位置にまで引き延ばす必要がなくなるという利点がある。
図5は、搬送ロボットTR1を説明するための図である。図5(a)は搬送ロボットTR1の平面図であり、(b)は搬送ロボットTR1の正面図である。搬送ロボットTR1は、基板Wを略水平姿勢で保持する2個の保持アーム6a,6bを上下に近接させて備えている。保持アーム6a,6bは、先端部が平面視で「C」字形状になっており、この「C」字形状のアームの内側から内方に突き出た複数本のピン7で基板Wの周縁を下方から支持するようになっている。
搬送ロボットTR1の基台8は装置基台(装置フレーム)に対して固定設置されている。この基台8上に、ガイド軸9cが立設されるとともに、螺軸9aが回転可能に立設支持されている。また、基台8には螺軸9aを回転駆動するモータ9bが固定設置されている。そして、螺軸9aには昇降台10aが螺合されるとともに、昇降台10aはガイド軸9cに対して摺動自在とされている。このような構成により、モータ9bが螺軸9aを回転駆動することにより、昇降台10aがガイド軸9cに案内されて鉛直方向(Z方向)に昇降移動するようになっている。
また、昇降台10a上にアーム基台10bが鉛直方向に沿った軸心周りに旋回可能に搭載されている。昇降台10aには、アーム基台10bを旋回駆動するモータ10cが内蔵されている。そして、このアーム基台10b上に上述した2個の保持アーム6a,6bが上下に配設されている。各保持アーム6a,6bは、アーム基台10bに装備されたスライド駆動機構(図示省略)によって、それぞれ独立して水平方向(アーム基台10bの旋回半径方向)に進退移動可能に構成されている。
このような構成によって、図5(a)に示すように、搬送ロボットTR1は2個の保持アーム6a,6bをそれぞれ個別に基板載置部PASS1,PASS2、熱処理タワー21に設けられた熱処理ユニット、下地塗布処理部BRCに設けられた塗布処理ユニット、ベースステーションBSおよび後述する基板載置部PASS3,PASS4に対してアクセスさせて、それらとの間で基板Wの授受を行うことができる。
次に、レジスト塗布ブロック3について説明する。バークブロック2と現像処理ブロック4との間に挟み込まれるようにしてレジスト塗布ブロック3が設けられている。このレジスト塗布ブロック3とバークブロック2との間にも、雰囲気遮断用の隔壁25が設けられている。この隔壁25にバークブロック2とレジスト塗布ブロック3との間で基板Wの受け渡しを行うために基板Wを載置する2つの基板載置部PASS3,PASS4が上下に積層して設けられている。基板載置部PASS3,PASS4は、上述した基板載置部PASS1,PASS2と同様の構成を備えている。
上側の基板載置部PASS3は、バークブロック2からレジスト塗布ブロック3へ基板Wを搬送するために使用される。すなわち、バークブロック2の搬送ロボットTR1が基板載置部PASS3に載置した基板Wをレジスト塗布ブロック3の搬送ロボットTR2が受け取る。一方、下側の基板載置部PASS4は、レジスト塗布ブロック3からバークブロック2へ基板Wを搬送するために使用される。すなわち、レジスト塗布ブロック3の搬送ロボットTR2が基板載置部PASS4に載置した基板Wをバークブロック2の搬送ロボットTR1が受け取る。
基板載置部PASS3,PASS4は、隔壁25の一部に部分的に貫通して設けられている。また、基板載置部PASS3,PASS4には、基板Wの有無を検出する光学式のセンサ(図示省略)が設けられており、各センサの検出信号に基づいて、搬送ロボットTR1,TR2が基板載置部PASS3,PASS4に対して基板Wを受け渡しできる状態にあるか否かが判断される。さらに、基板載置部PASS3,PASS4の下側には、基板Wを大まかに冷却するための水冷式の2つのクールプレートWCPが隔壁25を貫通して上下に設けられている。
レジスト塗布ブロック3は、バークブロック2にて反射防止膜が塗布形成された基板W上にレジストを塗布してレジスト膜を形成するための処理ブロックである。なお、本実施形態では、フォトレジストとして化学増幅型レジストを用いている。レジスト塗布ブロック3は、下地塗布された反射防止膜の上にレジストを塗布するレジスト塗布処理部SCと、レジスト塗布処理に付随する熱処理を行う2つの熱処理タワー31,31と、レジスト塗布処理部SCおよび熱処理タワー31,31に対して基板Wの受け渡しを行う搬送ロボットTR2とを備える。
レジスト塗布ブロック3においては、搬送ロボットTR2を挟んでレジスト塗布処理部SCと熱処理タワー31,31とが対向して配置されている。具体的には、レジスト塗布処理部SCが装置正面側に、2つの熱処理タワー31,31が装置背面側に、それぞれ位置している。また、熱処理タワー31,31の正面側には図示しない熱隔壁を設けている。レジスト塗布処理部SCと熱処理タワー31,31とを隔てて配置するとともに熱隔壁を設けることにより、熱処理タワー31,31からレジスト塗布処理部SCに熱的影響を与えることを回避しているのである。
レジスト塗布処理部SCは、図2に示すように、同様の構成を備えた3つの塗布処理ユニットSC1,SC2,SC3を下から順に積層配置して構成されている。なお、3つの塗布処理ユニットSC1,SC2,SC3を特に区別しない場合はこれらを総称してレジスト塗布処理部SCとする。各塗布処理ユニットSC1,SC2,SC3は、基板Wを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック32、このスピンチャック32上に保持された基板W上にレジスト液を吐出する塗布ノズル33、スピンチャック32を回転駆動させるスピンモータ(図示省略)およびスピンチャック32上に保持された基板Wの周囲を囲繞するカップ(図示省略)等を備えている。
図3に示すように、インデクサブロック1に近い側の熱処理タワー31には、基板Wを所定の温度にまで加熱する6個の加熱部PHP1〜PHP6が下から順に積層配置されている。一方、インデクサブロック1から遠い側の熱処理タワー31には、加熱された基板Wを冷却して所定の温度にまで降温するとともに基板Wを当該所定の温度に維持するクールプレートCP4〜CP9が下から順に積層配置されている。
各加熱部PHP1〜PHP6は、基板Wを載置して加熱処理を行う通常のホットプレートの他に、そのホットプレートと隔てられた上方位置に基板Wを載置しておく基板仮置部と、該ホットプレートと基板仮置部との間で基板Wを搬送するローカル搬送機構34(図1参照)とを備えた熱処理ユニットである。ローカル搬送機構34は、昇降移動および進退移動が可能に構成されるとともに、冷却水を循環させることによって搬送過程の基板Wを冷却する機構を備えている。
ローカル搬送機構34は、上記ホットプレートおよび基板仮置部を挟んで搬送ロボットTR2とは反対側、すなわち装置背面側に設置されている。そして、基板仮置部は搬送ロボットTR2側およびローカル搬送機構34側の双方に対して開口している一方、ホットプレートはローカル搬送機構34側にのみ開口し、搬送ロボットTR2側には閉塞している。従って、基板仮置部に対しては搬送ロボットTR2およびローカル搬送機構34の双方がアクセスできるが、ホットプレートに対してはローカル搬送機構34のみがアクセス可能である。
このような構成を備える各加熱部PHP1〜PHP6に基板Wを搬入するときには、まず搬送ロボットTR2が基板仮置部に基板Wを載置する。そして、ローカル搬送機構34が基板仮置部から基板Wを受け取ってホットプレートまで搬送し、該基板Wに加熱処理が施される。ホットプレートでの加熱処理が終了した基板Wは、ローカル搬送機構34によって取り出されて基板仮置部まで搬送される。このときに、ローカル搬送機構34が備える冷却機能によって基板Wが冷却される。その後、基板仮置部まで搬送された熱処理後の基板Wが搬送ロボットTR2によって取り出される。
このように、加熱部PHP1〜PHP6においては、搬送ロボットTR2が常温の基板仮置部に対して基板Wの受け渡しを行うだけで、ホットプレートに対して直接に基板Wの受け渡しを行わないため、搬送ロボットTR2の温度上昇を抑制することができる。また、ホットプレートはローカル搬送機構34側にのみ開口しているため、ホットプレートから漏出した熱雰囲気によって搬送ロボットTR2やレジスト塗布処理部SCが悪影響を受けることが防止される。なお、クールプレートCP4〜CP9に対しては搬送ロボットTR2が直接基板Wの受け渡しを行う。
搬送ロボットTR2の構成は、搬送ロボットTR1と全く同じである。よって、搬送ロボットTR2は2個の保持アームをそれぞれ個別に基板載置部PASS3,PASS4、熱処理タワー31,31に設けられた熱処理ユニット、レジスト塗布処理部SCに設けられた塗布処理ユニットおよび後述する基板載置部PASS5,PASS6に対してアクセスさせて、それらとの間で基板Wの授受を行うことができる。
次に、現像処理ブロック4について説明する。レジスト塗布ブロック3とインターフェイスブロック5との間に挟み込まれるようにして現像処理ブロック4が設けられている。レジスト塗布ブロック3と現像処理ブロック4との間にも、雰囲気遮断用の隔壁35が設けられている。この隔壁35にレジスト塗布ブロック3と現像処理ブロック4との間で基板Wの受け渡しを行うために基板Wを載置する2つの基板載置部PASS5,PASS6が上下に積層して設けられている。基板載置部PASS5,PASS6は、上述した基板載置部PASS1,PASS2と同様の構成を備えている。
上側の基板載置部PASS5は、レジスト塗布ブロック3から現像処理ブロック4へ基板Wを搬送するために使用される。すなわち、レジスト塗布ブロック3の搬送ロボットTR2が基板載置部PASS5に載置した基板Wを現像処理ブロック4の搬送ロボットTR3が受け取る。一方、下側の基板載置部PASS6は、現像処理ブロック4からレジスト塗布ブロック3へ基板Wを搬送するために使用される。すなわち、現像処理ブロック4の搬送ロボットTR3が基板載置部PASS6に載置した基板Wをレジスト塗布ブロック3の搬送ロボットTR2が受け取る。
基板載置部PASS5,PASS6は、隔壁35の一部に部分的に貫通して設けられている。また、基板載置部PASS5,PASS6には、基板Wの有無を検出する光学式のセンサ(図示省略)が設けられており、各センサの検出信号に基づいて、搬送ロボットTR2,TR3が基板載置部PASS5,PASS6に対して基板Wを受け渡しできる状態にあるか否かが判断される。さらに、基板載置部PASS5,PASS6の下側には、基板Wを大まかに冷却するための水冷式の2つのクールプレートWCPが隔壁35を貫通して上下に設けられている。
現像処理ブロック4は、露光処理後の基板Wに対して現像処理を行うための処理ブロックである。現像処理ブロック4は、パターンが露光された基板Wに対して現像液を供給して現像処理を行う現像処理部SDと、現像処理に付随する熱処理を行う2つの熱処理タワー41,42と、現像処理部SDおよび熱処理タワー41,42に対して基板Wの受け渡しを行う搬送ロボットTR3とを備える。なお、搬送ロボットTR3は、上述した搬送ロボットTR1,TR2と全く同じ構成を有する。
現像処理部SDは、図2に示すように、同様の構成を備えた5つの現像処理ユニットSD1,SD2,SD3,SD4,SD5を下から順に積層配置して構成されている。なお、5つの現像処理ユニットSD1〜SD5を特に区別しない場合はこれらを総称して現像処理部SDとする。各現像処理ユニットSD1〜SD5は、基板Wを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック43、このスピンチャック43上に保持された基板W上に現像液を供給するノズル44、スピンチャック43を回転駆動させるスピンモータ(図示省略)およびスピンチャック43上に保持された基板Wの周囲を囲繞するカップ(図示省略)等を備えている。
図3に示すように、インデクサブロック1に近い側の熱処理タワー41には、基板Wを所定の温度にまで加熱する5個のホットプレートHP7〜HP11と、加熱された基板Wを冷却して所定の温度にまで降温するとともに基板Wを当該所定の温度に維持するクールプレートCP10〜CP13とが設けられている。この熱処理タワー41には、下から順にクールプレートCP10〜CP13、ホットプレートHP7〜HP11が積層配置されている。一方、インデクサブロック1から遠い側の熱処理タワー42には、6個の加熱部PHP7〜PHP12とクールプレートCP14とが積層配置されている。各加熱部PHP7〜PHP12は、上述した加熱部PHP1〜PHP6と同様に、基板仮置部およびローカル搬送機構を備えた熱処理ユニットである。但し、各加熱部PHP7〜PHP12の基板仮置部およびクールプレートCP14はインターフェイスブロック5の搬送ロボットTR4の側には開口しているが、現像処理ブロック4の搬送ロボットTR3の側には閉塞している。つまり、加熱部PHP7〜PHP12およびクールプレートCP14に対してはインターフェイスブロック5の搬送ロボットTR4はアクセス可能であるが、現像処理ブロック4の搬送ロボットTR3はアクセス不可である。なお、熱処理タワー41に組み込まれた熱処理ユニットに対しては現像処理ブロック4の搬送ロボットTR3がアクセスする。
また、熱処理タワー42の最上段には、現像処理ブロック4と、これに隣接するインターフェイスブロック5との間で基板Wの受け渡しを行うための2つの基板載置部PASS7,PASS8が上下に近接して組み込まれている。上側の基板載置部PASS7は、現像処理ブロック4からインターフェイスブロック5へ基板Wを搬送するために使用される。すなわち、現像処理ブロック4の搬送ロボットTR3が基板載置部PASS7に載置した基板Wをインターフェイスブロック5の搬送ロボットTR4が受け取る。一方、下側の基板載置部PASS8は、インターフェイスブロック5から現像処理ブロック4へ基板Wを搬送するために使用される。すなわち、インターフェイスブロック5の搬送ロボットTR4が基板載置部PASS8に載置した基板Wを現像処理ブロック4の搬送ロボットTR3が受け取る。なお、基板載置部PASS7,PASS8は、現像処理ブロック4の搬送ロボットTR3およびインターフェイスブロック5の搬送ロボットTR4の両側に対して開口している。
次に、インターフェイスブロック5について説明する。インターフェイスブロック5は、現像処理ブロック4に隣接して設けられ、レジスト塗布処理が行われてレジスト膜が形成された基板Wをレジスト塗布ブロック3から受け取って本基板処理装置とは別体の外部装置である露光ユニットEXPに渡すとともに、露光済みの基板Wを露光ユニットEXPから受け取って現像処理ブロック4に渡すブロックである。本実施形態のインターフェイスブロック5には、露光ユニットEXPとの間で基板Wの受け渡しを行うための搬送機構55の他に、レジスト膜が形成された基板Wの周縁部を露光する2つのエッジ露光ユニットEEW1,EEW2と、現像処理ブロック4内に配設された加熱部PHP7〜PHP12、クールプレートCP14およびエッジ露光ユニットEEW1,EEW2に対して基板Wを受け渡しする搬送ロボットTR4とを備えている。
エッジ露光ユニットEEW1,EEW2(2つのエッジ露光ユニットEEW1,EEW2を特に区別しない場合はこれらを総称してエッジ露光部EEWとする)は、図2に示すように、基板Wを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック56や、このスピンチャック56に保持された基板Wの周縁に光を照射して露光する光照射器57などを備えている。2つのエッジ露光ユニットEEW1,EEW2は、インターフェイスブロック5の中央部に上下に積層配置されている。このエッジ露光部EEWと現像処理ブロック4の熱処理タワー42とに隣接して配置されている搬送ロボットTR4は上述した搬送ロボットTR1〜TR3と同様の構成を備えている。
また、図2に示すように、2つのエッジ露光ユニットEEW1,EEW2の下側には基板戻し用のリターンバッファRBFが設けられ、さらにその下側には2つの基板載置部PASS9,PASS10が上下に積層して設けられている。リターンバッファRBFは、何らかの障害によって現像処理ブロック4が基板Wの現像処理を行うことができない場合に、現像処理ブロック4の加熱部PHP7〜PHP12で露光後の加熱処理を行った後に、その基板Wを一時的に収納保管しておくものである。このリターンバッファRBFは、複数枚の基板Wを多段に収納できる収納棚によって構成されている。また、上側の基板載置部PASS9は搬送ロボットTR4から搬送機構55に基板Wを渡すために使用するものであり、下側の基板載置部PASS10は搬送機構55から搬送ロボットTR4に基板Wを渡すために使用するものである。なお、リターンバッファRBFに対しては搬送ロボットTR4がアクセスを行う。
搬送機構55は、図2に示すように、Y方向に水平移動可能な可動台55aを備え、この可動台55a上に基板Wを保持する保持アーム55bを搭載している。保持アーム55bは、可動台55aに対して昇降移動、旋回動作および旋回半径方向への進退移動が可能に構成されている。このような構成によって、搬送機構55は、露光ユニットEXPとの間で基板Wの受け渡しを行うとともに、基板載置部PASS9,PASS10に対する基板Wの受け渡しと、基板送り用のセンドバッファSBFに対する基板Wの収納および取り出しを行う。センドバッファSBFは、露光ユニットEXPが基板Wの受け入れをできないときに、露光処理前の基板Wを一時的に収納保管するもので、複数枚の基板Wを多段に収納できる収納棚によって構成されている。
以上のインデクサブロック1、バークブロック2、レジスト塗布ブロック3、現像処理ブロック4およびインターフェイスブロック5には常に清浄空気がダウンフローとして供給されており、各ブロック内でパーティクルの巻き上がりや気流によるプロセスへの悪影響を回避している。また、各ブロック内は装置の外部環境に対して若干陽圧に保たれ、外部環境からのパーティクルや汚染物質の進入などを防いでいる。
また、上述したインデクサブロック1、バークブロック2、レジスト塗布ブロック3、現像処理ブロック4およびインターフェイスブロック5は、本実施形態の基板処理装置を機構的に分割した単位である。各ブロックは、各々個別のブロック用フレーム(枠体)に組み付けられ、各ブロック用フレームを連結して基板処理装置が構成されている。
一方、本実施形態では、基板搬送に係る搬送制御単位を機械的に分割したブロックとは別に構成している。本明細書では、このような基板搬送に係る搬送制御単位を「セル」と称する。1つのセルは、基板搬送を担当する搬送ロボットと、その搬送ロボットによって基板が搬送されうる搬送対象部とを含んで構成されている。そして、上述した各基板載置部が、セル内に基板Wを受け入れるための入口基板載置部またはセルから基板Wを払い出すための出口基板載置部として機能する。すなわち、セル間の基板Wの受け渡しも基板載置部を介して行われる。なお、セルを構成する搬送ロボットとしては、インデクサブロック1の基板移載機構12やインターフェイスブロック5の搬送機構55も含まれる。
本実施形態の基板処理装置には、インデクサセル、バークセル、レジスト塗布セル、現像処理セル、露光後ベークセルおよびインターフェイスセルの6つのセルが含まれている。インデクサセルは、載置台11と基板移載機構12とを含み、機械的に分割した単位であるインデクサブロック1と結果的に同じ構成となっている。また、バークセルは、下地塗布処理部BRCと2つの熱処理タワー21,21と搬送ロボットTR1とを含む。このバークセルも、機械的に分割した単位であるバークブロック2と結果として同じ構成になっている。さらに、レジスト塗布セルは、レジスト塗布処理部SCと2つの熱処理タワー31,31と搬送ロボットTR2とを含む。このレジスト塗布セルも、機械的に分割した単位であるレジスト塗布ブロック3と結果として同じ構成になっている。
一方、現像処理セルは、現像処理部SDと熱処理タワー41と搬送ロボットTR3とを含む。上述したように、搬送ロボットTR3は熱処理タワー42の加熱部PHP7〜PHP12およびクールプレートCP14に対してアクセスすることができず、現像処理セルに熱処理タワー42は含まれない。この点において、現像処理セルは機械的に分割した単位である現像処理ブロック4と異なる。
また、露光後ベークセルは、現像処理ブロック4に位置する熱処理タワー42と、インターフェイスブロック5に位置するエッジ露光部EEWと搬送ロボットTR4とを含む。すなわち、露光後ベークセルは、機械的に分割した単位である現像処理ブロック4とインターフェイスブロック5とにまたがるものである。このように露光後加熱処理を行う加熱部PHP7〜PHP12と搬送ロボットTR4とを含んで1つのセルを構成しているので、露光後の基板Wを速やかに加熱部PHP7〜PHP12に搬入して熱処理を行うことができる。このような構成は、パターンの露光を行った後なるべく速やかに加熱処理を行う必要のある化学増幅型レジストを使用した場合に好適である。
なお、熱処理タワー42に含まれる基板載置部PASS7,PASS8は現像処理セルの搬送ロボットTR3と露光後ベークセルの搬送ロボットTR4との間の基板Wの受け渡しのために介在する。
インターフェイスセルは、外部装置である露光ユニットEXPに対して基板Wの受け渡しを行う搬送機構55を含んで構成されている。このインターフェイスセルは、搬送ロボットTR4やエッジ露光部EEWを含まない点で、機械的に分割した単位であるインターフェイスブロック5とは異なる構成となっている。なお、エッジ露光部EEWの下方に設けられた基板載置部PASS9,PASS10は露光後ベークセルの搬送ロボットTR4とインターフェイスセルの搬送機構55との間の基板Wの受け渡しのために介在する。
次に、本実施形態の基板処理装置の制御機構について説明する。図6は、制御機構の概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の基板処理装置は、メインコントローラMC、セルコントローラCC、ユニットコントローラの3階層からなる制御階層を備えている。メインコントローラMC、セルコントローラCC、ユニットコントローラのハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、各コントローラは、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えている。
第1階層のメインコントローラMCは、基板処理装置全体に1つ設けられており、装置全体の管理、メインパネルMPの管理およびセルコントローラCCの管理を主に担当する。メインパネルMPは、メインコントローラMCのディスプレイとして機能するものである。また、メインコントローラMCに対してはキーボードKBから種々のコマンドを入力することができる。なお、メインパネルMPをタッチパネルにて構成し、メインパネルMPからメインコントローラMCに入力作業を行うようにしても良い。
第2階層のセルコントローラCCは、6つのセル(インデクサセル、バークセル、レジスト塗布セル、現像処理セル、露光後ベークセルおよびインターフェイスセル)のそれぞれに対して個別に設けられている。各セルコントローラCCは、対応するセル内の基板搬送管理およびユニット管理を主に担当する。具体的には、各セルのセルコントローラCCは、所定の基板載置部に基板Wを置いたという情報を、隣のセルのセルコントローラCCに送り、その基板Wを受け取ったセルのセルコントローラCCは、当該基板載置部から基板Wを受け取ったという情報を元のセルのセルコントローラCCに返すという情報の送受信を行う。このような情報の送受信はメインコントローラMCを介して行われる。そして、各セルコントローラCCはセル内に基板Wが搬入された旨の情報を搬送ロボットコントローラTCに与え、該搬送ロボットコントローラTCが搬送ロボットを制御してセル内で基板Wを所定の手順に従って循環搬送させる。なお、搬送ロボットコントローラTCは、セルコントローラCC上で所定のアプリケーションが動作することによって実現される制御部である。
また、第3階層のユニットコントローラとしては、例えばスピンコントローラやベークコントローラが設けられている。スピンコントローラは、セルコントローラCCの指示に従ってセル内に配置されたスピンユニット(塗布処理ユニットおよび現像処理ユニット)を直接制御するものである。具体的には、スピンコントローラは、例えばスピンユニットのスピンモータを制御して基板Wの回転数を調整する。また、ベークコントローラは、セルコントローラCCの指示に従ってセル内に配置された熱処理ユニット(ホットプレート、クールプレート、加熱部等)を直接制御するものである。具体的には、ベークコントローラは、例えばホットプレートに内蔵されたヒータを制御してプレート温度等を調整する。
また、基板処理装置に設けられた3階層からなる制御階層のさらに上位の制御機構として、基板処理装置とLAN回線を介して接続されたホストコンピュータ100が位置している(図1参照)。ホストコンピュータ100は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えており、一般的なコンピュータと同様の構成を有している。ホストコンピュータ100には、本実施形態の基板処理装置が通常複数台接続されている。ホストコンピュータ100は、接続されたそれぞれの基板処理装置に処理手順および処理条件を記述したレシピを渡す。ホストコンピュータ100から渡されたレシピは各基板処理装置のメインコントローラMCの記憶部(例えばメモリ)に記憶される。
なお、露光ユニットEXPには、上記の基板処理装置の制御機構から独立した別個の制御部が設けられている。すなわち、露光ユニットEXPは、基板処理装置のメインコントローラMCの制御下で動作しているものではなく、単体で独自の動作制御を行っているものである。もっとも、このような露光ユニットEXPもホストコンピュータ100から受け取ったレシピに従って動作制御を行っており、露光ユニットEXPにおける露光処理と同期した処理を基板処理装置が行うこととなる。
次に、本実施形態の基板処理装置の動作について説明する。ここでは、まず、基板処理装置における一般的な処理対象となる基板Wの循環搬送の概略手順について簡単に説明する。以下に説明する処理手順は、ホストコンピュータ100から受け取ったレシピの記述内容に従ったものである。
まず、装置外部から未処理の基板WがキャリアCに収納された状態でAGV等によってインデクサブロック1に搬入される。続いて、インデクサブロック1から未処理の基板Wの払い出しが行われる。具体的には、インデクサセル(インデクサブロック1)の基板移載機構12が所定のキャリアCから未処理の基板Wを取り出し、上側の基板載置部PASS1に載置する。基板載置部PASS1に未処理の基板Wが載置されると、バークセルの搬送ロボットTR1が保持アーム6a,6bのうちの一方を使用してその基板Wを受け取る。そして、搬送ロボットTR1は受け取った未処理の基板Wを塗布処理ユニットBRC1〜BRC3のいずれかに搬送する。塗布処理ユニットBRC1〜BRC3では、基板Wに反射防止膜用の塗布液が回転塗布される。
塗布処理が終了した後、基板Wは搬送ロボットTR1によってホットプレートHP1〜HP6のいずれかに搬送される。ホットプレートにて基板Wが加熱されることによって、塗布液が乾燥されて基板W上に下地の反射防止膜が形成される。その後、搬送ロボットTR1によってホットプレートから取り出された基板WはクールプレートCP1〜CP3のいずれかに搬送されて冷却される。なお、このときにクールプレートWCPによって基板Wを冷却するようにしても良い。冷却後の基板Wは搬送ロボットTR1によって基板載置部PASS3に載置される。
また、基板載置部PASS1に載置された未処理の基板Wを搬送ロボットTR1が密着強化処理部AHL1〜AHL3のいずれかに搬送するようにしても良い。密着強化処理部AHL1〜AHL3では、HMDSの蒸気雰囲気で基板Wを熱処理してレジスト膜と基板Wとの密着性を向上させる。密着強化処理の終了した基板Wは搬送ロボットTR1によって取り出され、クールプレートCP1〜CP3のいずれかに搬送されて冷却される。密着強化処理が行われた基板Wには反射防止膜を形成しないため、冷却後の基板Wは搬送ロボットTR1によって直接基板載置部PASS3に載置される。
また、反射防止膜用の塗布液を塗布する前に脱水処理を行うようにしても良い。この場合はまず、基板載置部PASS1に載置された未処理の基板Wを搬送ロボットTR1が密着強化処理部AHL1〜AHL3のいずれかに搬送する。密着強化処理部AHL1〜AHL3では、HMDSの蒸気を供給することなく基板Wに単に脱水のための加熱処理(デハイドベーク)を行う。脱水のための加熱処理の終了した基板Wは搬送ロボットTR1によって取り出され、クールプレートCP1〜CP3のいずれかに搬送されて冷却される。冷却後の基板Wは搬送ロボットTR1によって塗布処理ユニットBRC1〜BRC3のいずれかに搬送され、反射防止膜用の塗布液が回転塗布される。その後、基板Wは搬送ロボットTR1によってホットプレートHP1〜HP6のいずれかに搬送され、加熱処理によって基板W上に下地の反射防止膜が形成される。さらにその後、搬送ロボットTR1によってホットプレートから取り出された基板WはクールプレートCP1〜CP3のいずれかに搬送されて冷却された後、基板載置部PASS3に載置される。
基板Wが基板載置部PASS3に載置されると、レジスト塗布セルの搬送ロボットTR2がその基板Wを受け取って塗布処理ユニットSC1〜SC3のいずれかに搬送する。塗布処理ユニットSC1〜SC3では、基板Wにレジストが回転塗布される。なお、レジスト塗布処理には精密な基板温調が要求されるため、基板Wを塗布処理ユニットSC1〜SC3に搬送する直前にクールプレートCP4〜CP9のいずれかに搬送するようにしても良い。
レジスト塗布処理が終了した後、基板Wは搬送ロボットTR2によって加熱部PHP1〜PHP6のいずれかに搬送される。加熱部PHP1〜PHP6にて基板Wが加熱処理されることにより、レジスト中の溶媒成分が除去されて基板W上にレジスト膜が形成される。その後、搬送ロボットTR2によって加熱部PHP1〜PHP6から取り出された基板WはクールプレートCP4〜CP9のいずれかに搬送されて冷却される。冷却後の基板Wは搬送ロボットTR2によって基板載置部PASS5に載置される。
レジスト塗布処理が行われてレジスト膜が形成された基板Wが基板載置部PASS5に載置されると、現像処理セルの搬送ロボットTR3がその基板Wを受け取ってそのまま基板載置部PASS7に載置する。そして、基板載置部PASS7に載置された基板Wは露光後ベークセルの搬送ロボットTR4によって受け取られ、エッジ露光ユニットEEW1,EEW2のいずれかに搬入される。エッジ露光ユニットEEW1,EEW2においては、基板Wの周縁部の露光処理が行われる。エッジ露光処理が終了した基板Wは搬送ロボットTR4によって基板載置部PASS9に載置される。そして、基板載置部PASS9に載置された基板Wはインターフェイスセルの搬送機構55によって受け取られ、露光ユニットEXPに搬入され、パターン露光処理に供される。本実施形態では化学増幅型レジストを使用しているため、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では光化学反応によって酸が生成する。なお、エッジ露光処理が終了した基板Wを露光ユニットEXPに搬入する前に、搬送ロボットTR4によってクールプレート14に搬入して冷却処理を行うようにしても良い。
パターン露光処理が終了した露光済みの基板Wは露光ユニットEXPから再びインターフェイスセルに戻され、搬送機構55によって基板載置部PASS10に載置される。露光後の基板Wが基板載置部PASS10に載置されると、露光後ベークセルの搬送ロボットTR4がその基板Wを受け取って加熱部PHP7〜PHP12のいずれかに搬送する。加熱部PHP7〜PHP12では、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・重合等の反応を進行させ、現像液に対する溶解度を露光部分のみ局所的に変化させるための加熱処理(Post Exposure Bake)が行われる。露光後加熱処理が終了した基板Wは、冷却機構を備えたローカル搬送機構(加熱部PHP7〜PHP12内の搬送機構:図1参照)によって搬送されることにより冷却され、上記化学反応が停止する。続いて基板Wは、搬送ロボットTR4によって加熱部PHP7〜PHP12から取り出され、基板載置部PASS8に載置される。
基板載置部PASS8に基板Wが載置されると、現像処理セルの搬送ロボットTR3がその基板Wを受け取ってクールプレートCP10〜CP13のいずれかに搬送する。クールプレートCP10〜CP13においては、露光後加熱処理が終了した基板Wがさらに冷却され、所定温度に正確に温調される。その後、搬送ロボットTR3は、クールプレートCP10〜CP13から基板Wを取り出して現像処理ユニットSD1〜SD5のいずれかに搬送する。現像処理ユニットSD1〜SD5では、基板Wに現像液を供給して現像処理を進行させる。やがて現像処理が終了した後、基板Wは搬送ロボットTR3によってホットプレートHP7〜HP11のいずれかに搬送され、さらにその後クールプレートCP10〜CP13のいずれかに搬送される。
その後、基板Wは搬送ロボットTR3によって基板載置部PASS6に載置される。基板載置部PASS6に載置された基板Wは、レジスト塗布セルの搬送ロボットTR2によってそのまま基板載置部PASS4に載置される。さらに、基板載置部PASS4に載置された基板Wは、バークセルの搬送ロボットTR1によってそのまま基板載置部PASS2に載置されることにより、インデクサブロック1に格納される。基板載置部PASS2に載置された処理済みの基板Wはインデクサセルの基板移載機構12によって所定のキャリアCに収納される。その後、所定枚数の処理済み基板Wが収納されたキャリアCが装置外部に搬出されて一連のフォトリソグラフィー処理が完了する。
以上のように、本実施形態の基板処理装置には、多数の熱処理ユニットが搭載されており、それらのなかには露光後加熱処理を行う加熱部PHP7〜PHP12のように厳密な温度管理が要求されるものもある。このため、本実施形態においては、以下のようにして熱処理ユニットの温度管理を行っている。
図3に示すように、熱処理タワー21の一段にベースステーションBSが設けられている。ベースステーションBSは、測温用ウェハMWを格納するとともに、その測温用ウェハMWから測温データをダウンロードするユニットである。
図7は、測温用ウェハMWの概念的構成を示す図である。測温用ウェハMWの全体形状は実際に処理対象となる基板Wとほぼ同一である。測温用ウェハMWの主面には複数点(例えばφ200mmでは52点、φ300mmでは64点)の温度センサ71が配置されている。また、測温用ウェハMWには温度センサ71の他にバッテリー72、AD変換器73、メモリ74およびインターフェイス75が搭載されている。温度センサ71は、温度を電気信号に変換するものであり、例えば白金測温抵抗体や半導体温度センサが使用される。温度センサ71にて生じた電気信号はAD変換器73によってディジタル信号に変換されてメモリ74に順次に格納される。インターフェイス75は、測温用ウェハMWと外部との間にて信号送受信を行うためのものである。また、測温用ウェハMWに搭載されている各機構はバッテリー72からの電力供給を受けて動作する。このような構成によって、測温用ウェハMWはワイヤレスにて温度計測を行うことができ、その測温データを一旦メモリ74に蓄積するメモリストアド方式のものである。
図8は、ベースステーションBSにおける測温用ウェハMWの運用形態を示す図である。測温用ウェハMWは通常の処理対象となる基板Wと同一の形状を有しているため、基板処理装置が備える各搬送ロボットによって搬送可能であるとともに、各処理ユニットに搬入することも可能である。本実施形態では、ベースステーションBSをバークブロック2に配置しているため、搬送ロボットTR1がベースステーションBSに対する測温用ウェハMWの受け渡しを行う。
ベースステーションBSには、載置台81、充電部82、データ収集部83およびアップロード部84が備えられている。なお、充電部82、データ収集部83およびアップロード部84は載置台81の内蔵するようにしても良いし、載置台81とは別体として設けるようにしても良い。搬送ロボットTR1によって測温用ウェハMWが載置台81に載置されると、測温用ウェハMWのインターフェイス75と図示を省略する載置台81のインターフェイスとが連結される。その結果、充電部82がバッテリー72に充電可能になるとともに、データ収集部83がメモリ74から測温データをダウンロードすることができる。また、アップロード部84がセンサの選択や温度測定開始条件等を含む温度測定要件を測温用ウェハMWにアップロードすることも可能となる。
図9は、測温用ウェハMWを用いた温度測定手順を示すフローチャートである。この温度測定は、オペレータがキーボードKBやメインパネルMPから測温対象となる処理ユニットを指定した所定のコマンドを入力することによってセルコントローラCCの制御下にて実行される。本実施形態では、まず、搬送ロボットTR1がベースステーションBSから測温用ウェハMWを搬出する(ステップS1)。このときには、バッテリー72への充電は完了しているものとする。また、ベースステーションBSから測温用ウェハMWが搬出されると同時に温度測定が開始されるものとする。ベースステーションBSから搬出された測温用ウェハMWは搬送ロボットTR1によってホットプレートHP1〜HP6のいずれかに搬入される(ステップS2)。
ホットプレートに搬入された測温用ウェハMWは、通常の基板Wと同様に加熱されることによって昇温し、そのウェハ温度は予め設定された測定間隔にて逐次温度センサ71によって測定され、測温データとしてメモリ74に蓄積される(ステップS3)。やがて、所定の測定時間が経過した後、搬送ロボットTR1がホットプレートから測温用ウェハMWを搬出してクールプレートCP1〜CP3のいずれかに搬送する(ステップS4)。クールプレートに搬入された測温用ウェハMWは、通常の基板Wと同様に冷却されることによって降温し、そのときのウェハ温度も逐次温度センサ71によって測定され、測温データとしてメモリ74に蓄積される。
冷却された測温用ウェハMWは、搬送ロボットTR1によってクールプレートから取り出されて再びベースステーションBSへと搬送される(ステップS5)。ベースステーションBSに帰還した測温用ウェハMWは搬送ロボットTR1によって載置台81に載置される。そして、充電部82によってバッテリー72の充電が実行されるとともに、メモリ74に蓄積された測温データがデータ収集部83によって読み出される(ステップS6)。なお、このときにはアップロード部84によって温度測定要件等のアップロードも行われる。データ収集部83によって収集された測温データはバークセルのセルコントローラCCに伝達されて解析され(ステップS7)、それに基づいて測温用ウェハMWが搬送されたホットプレートの温調制御が行われる(ステップS8)。
例えば、測温データから得られた上記ホットプレートにおける測温用ウェハMWの到達温度が予め定められている熱処理温度よりも高い場合には、当該ホットプレートのプレート温度を低下させる適切なオフセット値をセルコントローラCCが算出し、そのオフセット値を下位のベークコントローラに伝達する(図6参照)。当該ベークコントローラは、そのオフセット値に基づいてホットプレートに内蔵されたヒータを制御してプレート温度を低下させる。逆に、測温データから得られた測温用ウェハMWの到達温度が設定処理温度よりも低い場合には、プレート温度を上昇させる適切なオフセット値をセルコントローラCCが算出し、それに基づいてベークコントローラがヒータを制御してプレート温度を上昇させる。なお、測温用ウェハMWには複数の温度センサ71が配置されているため、その数に応じた複数の測温データが得られることとなるが、本実施形態ではセルコントローラCCがこれらを平均化処理して代表値を算出し、その代表値に基づいて温調制御を行っている。
このようにすれば、搬送ロボットTR1によって測温用ウェハMWをホットプレートに自動搬送して測温データを蓄積し、それに基づいてホットプレートの温度が予め定められた温度となるように自動制御されるため、ホットプレートの温度管理が簡易なものとなる。なお、この実施形態においては、セルコントローラCCの管理の制御のもとに温度測定手順の実施および温度制御が行われるようになっていたが、かかる制御をメインコントローラMCによって行わしめるようにしてもよい。
また、実際に処理される基板Wとほぼ同一形状のワイヤレス方式の測温用ウェハMWによって温度計測を実行するため、より実処理に近い状態の正確な温度計測を行うことができ、より正確にホットプレートの温度制御を行うことができる。
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、ホットプレートの温度計測を行ってそのプレート温度を制御するようにしていたが、測温用ウェハMWを用いてクールプレートCP1〜CP3のいずれかの温度計測を行ってそのプレート温度を制御するようにしても良い。なお、図9と同様の手法によって密着強化処理部AHL1〜AHL3のいずれか温度計測を行ってそのプレート温度を制御するようにしても良いことは勿論である。すなわち、測温用ウェハMWによって熱処理ユニットにおけるウェハ温度計測を行い、測温用ウェハMWから収集された測温データに基づいて当該熱処理ユニットの温調機構を制御することができる。
また、上記実施形態の手法によって温度計測の対象となるのは熱処理ユニットに限定されるものではなく、例えば塗布処理ユニットBRC1〜BRC3の如き基板に処理液を供給する液処理ユニットにおけるウェハ温度計測を行うようにしても良い。塗布処理ユニットBRC1〜BRC3においては、通常の基板Wを処理するのと同じように、測温用ウェハMWに反射防止膜用の塗布液を供給して回転塗布する。この場合、測温用ウェハMWによって収集されるウェハ温度変化は、塗布処理ユニットBRC1〜BRC3に供給される温調済みエアーの温度、測温用ウェハMWに供給される塗布液の温度、測温用ウェハMWを回転するモータのモータフランジ温度等によってもたらされるものである。従って、バークセルのセルコントローラCCは、測温用ウェハMWから収集された測温データに基づいて、塗布処理ユニットBRC1〜BRC3にエア供給を行う空調ユニット(図示省略)を制御してエアの温度を所定値に調整したり、供給前の塗布液の温度調整を行う温調機構を制御して塗布液の温度を所定値に調整したり、モータフランジの恒温水の温度調整を行う温調機構を制御して恒温水の温度を所定値に調整することができる。
また、測温用ウェハMWを搬送することによって温度計測の対象となるのはバークブロック2の処理ユニットに限られるものではなく、レジスト塗布ブロック3、現像処理ブロック4、インターフェイスブロック5に配置された処理ユニットであっても良い。この場合、搬送ロボットTR1と他の搬送ロボットとが協働して測温用ウェハMWを搬送することとなり、温度計測の対象となる処理ユニットを管理するセルコントローラCCが測温データに基づいた温調制御を行う。
これらの内容を集約すると、測温用ウェハMWをいずれかの処理ユニットに搬送してその処理ユニットにおけるウェハ温度計測を行い、ベースステーションBSに帰還した測温用ウェハMWから収集された測温データに基づいて当該処理ユニットにおける処理の温度状態が予め定められた温度状態となるようにその処理に関連する温調機構を制御するというものである。
また、上記実施形態においては、バークブロック2の熱処理タワー21の一段にベースステーションBSを設けるようにしていたが、他のブロックの処理ユニット多段配置構造の一段(例えば、レジスト塗布ブロック3における加熱部PFP6の上段や現像処理ブロック4におけるホットプレートHP11の上段)にベースステーションBSを設けるようにしても良い。そのベースステーションBSの運用形態は上記実施形態と同じである。基板に何らかの処理を行う処理ユニットを多段に配置した多段配置構造の一段にベースステーションBSを配置するようにすれば、従来の基板処理装置よりもフットプリントを増大させることなくベースステーションBSを組み込むことができる。
また、インデクサブロック1とバークブロック2との間の隔壁13に設けられた基板載置部PASS1,PASS2にベースステーションBSを積層させるなど、各ブロック間の隔壁にベースステーションBSを配置するようにしてもよい。かかる構成によっても従来の基板処理装置よりもフットプリントを増大させることなくベースステーションBSを組み込むことができる。
また、キャリアCにベースステーションBSを内蔵し、そのキャリアCを載置台11の4つの載置位置(図1参照)のうちのいずれか一つに載置するようにしても良い。もっとも、このようにすると4つの載置位置のうちの1つがベースステーションBS内蔵キャリアによって占有されることとなるため、実際の基板処理を行うときにはベースステーションBS内蔵キャリアを取り外し、温度計測を行うときのみ取り付けるようにする必要がある。これ対して、上記実施形態のように基板に所定の処理を行う処理ユニットを配置したユニット配置部(上記の例ではバークブロック2、レジスト塗布ブロック3、現像処理ブロック4、インターフェイスブロック5)にベースステーションBSを固定的に設置するようにすれば、温度計測の際のキャリア着脱が不要となって便利である。
また、基板処理装置に配置するベースステーションBSは1つに限定されるものではなく、複数であっても良い。例えば、4つの搬送ロボットTR1〜TR4に1対1で対応するように、各搬送ロボットを含むセルにベースステーションBSを設置するようにすれば良い。このようにすれば、いずれのセルの設けられた処理ユニットの温度計測を行う場合であっても、そのセルに配置されたベースステーションBSから測温用ウェハMWを搬送して温度計測を行うことができ、搬送ロボット間で測温用ウェハMWを受け渡す必要がなくなってより簡便に温度計測を行うことができる。
また、上記実施形態においては、オペレータがキーボードKBやメインパネルMPから温度計測開始を指示するようにしていたが、温度計測を自動的に実行するスケジュールを管理するアプリケーションを予めセルコントローラCC(またはメインコントローラMC)に持たせておき、定期的にベースステーションBSから測温用ウェハMWを搬出させて前記アプリケーション上で設定されている処理ユニットを経由してベースステーションBSに帰還させるようにセルコントローラCCが搬送ロボットを制御するようにしても良い。温度計測を行う時期としては、例えば基板処理装置が設置されている工場の休業日や定期メンテナンス日に設定すれば、実際の基板処理に影響を与えることなく、処理ユニットでの処理温度を計測して関連する温調機構の調整を行うことができる。言うなれば、処理ユニットの温度調整に関しては、オートメンテナンスおよびオートチューニングが可能となるのである。
また、測温用ウェハMWを搬送する手順としては図9に示した例に限定されるものではなく、複数の処理ユニットに任意に順序で搬送することが可能である。例えば、上述した通常の基板Wを処理するのと同様の手順に従って測温用ウェハMWを搬送して一連のフォトリソグラフィー処理におけるウェハ温度履歴を収集するようにすることもできる。この場合、複数の処理ユニットとベースステーションBSとの間での測温用ウェハMWの搬送順序は通常の基板Wと同じようにレシピに記述しておき、メインコントローラMCから各セルコントローラCCにそのレシピを渡し、各セルコントローラCCがレシピの記述内容に沿って搬送ロボットを制御する。測温用ウェハMWを搬送する手順を記述したレシピは、オペレータがキーボードKBおよびメインパネルMPを使用して編集するようにしても良いし、或いはホストコンピュータ100から基板処理装置に渡すようにしても良い。
また、上記実施形態においては、測温用ウェハMWの到達温度(静的温度)に基づいてプレート設定温度のオフセット値を調整するようにしていたが、動的温度に基づいて例えばPIDパラメータの調整を行うようにしても良い。すなわち、ホットプレートに搬入されたウェハが辿る温度履歴は図10のようなものとなるのであるが、ウェハ温度が一定温度に到達した後の安定したものが静的温度であり、ホットプレートに搬入されてから変化するウェハ温度プロファイル全体が動的温度と言うべきものである。測温用ウェハMWは一定間隔にて測定した温度データを蓄積しているため、図10の如き温度プロファイルを得ることができ、測温用ウェハMWから収集した測温データに基づいて、当該温度プロファイルが所定のプロファイルに近づくようにホットプレートのヒータに設定されているPID定数をセルコントローラCCが調整する。このようにすれば、より実際の熱処理中のウェハ温度に近い測温データを得ることができ、それに基づいてパラメータの調整を行えば、より正確にホットプレートの温度制御を行うことができる。
本発明に係る基板処理装置の平面図である。 図1の基板処理装置の液処理部の正面図である。 図1の基板処理装置の熱処理部の正面図である。 図1の基板処理装置の基板載置部の周辺構成を示す図である。 搬送ロボットを説明するための図である。 図1の基板処理装置の制御機構の概略を示すブロック図である。 測温用ウェハの概念的構成を示す図である。 ベースステーションにおける測温用ウェハの運用形態を示す図である。 測温用ウェハを用いた温度測定手順を示すフローチャートである。 ホットプレートに搬入された基板が辿る温度プロファイルを示す図である。
符号の説明
1 インデクサブロック
2 バークブロック
3 レジスト塗布ブロック
4 現像処理ブロック
5 インターフェイスブロック
12 基板移載機構
21,31,41,42 熱処理タワー
55 搬送機構
71 温度センサ
74 メモリ
100 ホストコンピュータ
KB キーボード
BRC1〜BRC3,SC1〜SC3 塗布処理ユニット
BS ベースステーション
CC セルコントローラ
CP1〜CP14 クールプレート
EXP 露光ユニット
HP1〜HP11 ホットプレート
MC メインコントローラ
MP メインパネル
MW 測温用ウェハ
PASS1〜PASS10 基板載置部
PHP1〜PHP12 加熱部
SD1〜SD5 現像処理ユニット
TC 搬送ロボットコントローラ
TR1〜TR4 搬送ロボット
W 基板

Claims (7)

  1. 基板に所定の処理を行う処理部と、
    温度センサと該温度センサによって測定された測温データを蓄積する記憶部とを搭載した測温用基板を格納するとともに、当該測温用基板の記憶部に蓄積された測温データを収集する格納部と、
    前記格納部と前記処理部との間で基板の搬送を行う搬送手段と、
    前記処理部を経て前記格納部に搬送された測温用基板から収集された測温データに基づいて、前記所定の処理の温度状態が予め定められた温度状態となるように前記所定の処理に関連する温調機構を制御する温度制御手段と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  2. 請求項1記載の基板処理装置において、
    前記処理部は、基板に熱処理を行う熱処理部であり、
    前記温度制御手段は、測温用基板から収集された測温データに基づいて前記熱処理部の温調機構を制御することを特徴とする基板処理装置。
  3. 請求項1記載の基板処理装置において、
    前記処理部は、基板に処理液を供給する液処理部であり、
    前記温度制御手段は、測温用基板から収集された測温データに基づいて前記処理液の温度調整を行う温調機構を制御することを特徴とする基板処理装置。
  4. 基板に所定の処理を行う処理部を配置したユニット配置部と、
    前記処理部に未処理の基板を払い出すとともに、前記処理部から処理済みの基板を受け取るインデクサ部と、
    温度センサと該温度センサによって測定された測温データを蓄積する記憶部とを搭載した測温用基板を格納するとともに、当該測温用基板の記憶部に蓄積された測温データを収集する格納部と、
    前記インデクサ部、前記処理部および前記格納部の間で基板を搬送する搬送手段と、
    を備え、
    前記格納部を前記ユニット配置部に固定的に設置したことを特徴とする基板処理装置。
  5. 請求項4記載の基板処理装置において、
    前記搬送手段は、前記ユニット配置部に配置された複数の搬送ロボットを含み、
    前記格納部は、前記複数の搬送ロボットのそれぞれに対応して設けられた格納ステーションを含むことを特徴とする基板処理装置。
  6. 請求項4または請求項5記載の基板処理装置において、
    前記搬送手段に定期的に前記格納部から測温用基板を搬出させて前記処理部を経由して前記格納部に帰還させるスケジュール管理部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
  7. 請求項4から請求項6のいずれかに記載の基板処理装置において、
    前記ユニット配置部には複数の処理部が配置され、
    前記複数の処理部と前記格納部との間での基板搬送手順を設定可能な設定手段と、
    前記設定手段によって設定された基板搬送手順に従って測温用基板を搬送するように前記搬送手段を制御する搬送制御手段と、
    をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
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