JP2009123817A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセス上の問題発生を抑制しつつも短時間で熱処理を行うことができる熱処理装置および熱処理方法を提供する。
【解決手段】ベークプレートの設定温度を変更した際に、プレート温度が目標設定温度の許容範囲に到達した時点での温度プロファイルの微分値を算定する。算定された微分値の絶対値が所定の閾値よりも小さい場合には、温度プロファイルの傾きが比較的緩やかであり、プレート温度が許容範囲から逸脱する可能性は低いため、直ちに熱処理を開始する。一方、微分値の絶対値が閾値よりも大きい場合には、プレート温度が許容範囲から逸脱する可能性があるため、プレート温度が目標設定温度の許容範囲内に留まっている滞留時間が予め定められた設定時間以上となった時点で熱処理を開始する。
【選択図】図６

Description

本発明は、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）を熱処理プレートに載置して熱処理を行う熱処理装置および熱処理方法に関する。

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など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。

半導体ウェハ等の熱処理を行う際には、熱処理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。すなわち、アルミニウム等の金属によって形成された熱処理プレートに加熱機構や冷却機構を内蔵し、その熱処理プレート上に基板を載置することによって熱処理を実行する方式である。

このような熱処理において、基板のロットが切り替わるとき等に熱処理プレートの設定温度を変更することがある。特に、基板を加熱するためのベークプレートについては設定温度を１０℃以上変更することもある。ベークプレートの設定温度を高くする場合には加熱機構の出力を上げれば良いのであるが、逆に低くする場合には加熱機構の出力をＯＦＦにしたとしても自然放冷では目標設定温度に到達するまでに長時間を要する。このため、例えば特許文献１には、冷却水を供給してベークプレートを強制的に冷却し、降温速度を高めて短時間で目標設定温度に到達する技術が開示されている。

特開２００６−３２２６３０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術のように、短時間で目標設定温度に到達すべくベークプレートを強制的に冷却した場合には、ハードウェア上の問題や調整の不足等の原因によってベークプレートの温度がアンダーシュートすることがあった。このような場合、目標設定温度に近づいたときに直ぐに基板の熱処理を開始するとプロセス上の問題が発生することがあるため、ベークプレート温度が目標設定温度近傍で安定するまで基板の熱処理を待つ必要があった。

一方、特段の問題なく正常にベークプレートの温度が降温されているときには、処理時間短縮のために目標設定温度に近づいたときに直ぐに基板の熱処理を開始する方が好ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、プロセス上の問題発生を抑制しつつも短時間で熱処理を行うことができる熱処理装置および熱処理方法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、基板に熱処理を行う熱処理装置において、表面に載置された基板を熱処理する熱処理プレートと、前記熱処理プレートの表面温度を測定するプレート温度測定手段と、前記熱処理プレートの設定温度が変更された際に、前記プレート温度測定手段によって測定される前記熱処理プレートの表面温度が目標設定温度の許容範囲に到達したか否かを判定する温度判定手段と、前記熱処理プレートの表面温度が前記許容範囲に到達した時点で当該表面温度の描く温度プロファイルの微分値を算定する微分手段と、前記微分手段によって算定された微分値の絶対値が所定の閾値より小さい場合には前記熱処理プレートでの熱処理開始を許可するとともに、前記所定の閾値より大きい場合には前記熱処理プレートでの熱処理開始を禁止する処理開始判定手段と、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の発明に係る熱処理装置において、前記微分手段によって算定された微分値の絶対値が前記所定の閾値より大きい場合に、前記熱処理プレートの表面温度が前記許容範囲内に留まっている滞留時間を計測する計時手段をさらに備え、前記処理開始判定手段は、前記計時手段によって計測される前記滞留時間が所定の設定時間以上となった時点で前記熱処理プレートでの熱処理開始を許可することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記計時手段は、前記表面温度が前記許容範囲から逸脱した場合には、前記表面温度が再度前記許容範囲に復帰した時点から滞留時間の計測を再開することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、基板を熱処理プレートに載置して当該基板に熱処理を行う熱処理方法において、前記熱処理プレートの設定温度が変更された際に、前記熱処理プレートの表面温度が目標設定温度の許容範囲に到達したか否かを判定する温度判定工程と、前記熱処理プレートの表面温度が前記許容範囲に到達した時点で当該表面温度の描く温度プロファイルの微分値を算定する微分工程と、を備え、前記微分工程にて算定された微分値の絶対値が所定の閾値より小さい場合には前記熱処理プレートでの熱処理開始を許可するとともに、前記所定の閾値より大きい場合には前記熱処理プレートでの熱処理開始を禁止することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱処理方法において、前記微分工程にて算定された微分値の絶対値が前記所定の閾値より大きい場合に、前記熱処理プレートの表面温度が前記許容範囲内に留まっている滞留時間を計測する計時工程をさらに備え、前記計時工程にて計測される前記滞留時間が所定の設定時間以上となった時点で前記熱処理プレートでの熱処理開始を許可す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方法において、前記計時工程にて前記表面温度が前記許容範囲から逸脱した場合には、前記表面温度が再度前記許容範囲に復帰した時点から滞留時間の計測を再開することを特徴とする。

本発明によれば、熱処理プレートの表面温度が目標設定温度の許容範囲に到達した時点での当該表面温度の描く温度プロファイルの微分値の絶対値が所定の閾値より小さい場合には熱処理プレートでの熱処理開始を許可するとともに、所定の閾値より大きい場合には熱処理プレートでの熱処理開始を禁止するため、温度プロファイルの傾きの程度によってプロセス上の問題発生の可能性が無い場合には直ちに熱処理を開始する一方、問題発生の可能性がある場合には熱処理を待つこととなるため、プロセス上の問題発生を抑制しつつも短時間で熱処理を行うことができる。

特に、請求項２および請求項５の発明によれば、微分値の絶対値が所定の閾値より大きい場合に、熱処理プレートの表面温度が許容範囲内に留まっている滞留時間が所定の設定時間以上となった時点で熱処理プレートでの熱処理開始を許可するため、熱処理プレートの表面温度の変動が目標設定温度の許容範囲内に安定するのを待ってから熱処理を開始することとなり、プロセス上の問題発生をより確実に防止することができる。

特に、請求項３および請求項６の発明によれば、表面温度が許容範囲から逸脱した場合には、表面温度が再度許容範囲に復帰した時点から滞留時間の計測を再開するため、プロセス上の問題発生をより確実に防止することができる。

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。

まず、本発明に係る熱処理装置を組み込んだ基板処理装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る熱処理装置を組み込んだ基板処理装置１の平面図である。また、図２は基板処理装置１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は搬送ロボットおよび基板載置部の配置構成を示す図である。なお、図１および以降の各図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直交座標系を適宜付している。

本実施形態の基板処理装置１は、半導体ウェハ等の基板Ｗに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Ｗに現像処理を行う装置（いわゆるコータ＆デベロッパ）である。なお、本発明に係る基板処理装置１の処理対象となる基板Ｗは半導体ウェハに限定されるものではなく、液晶表示装置用ガラス基板やフォトマスク用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１は、インデクサブロック１０、バークブロック２０、レジスト塗布ブロック３０、現像処理ブロック４０およびインターフェイスブロック５０の５つの処理ブロックを一方向（Ｘ方向）に連設して構成されている。インターフェイスブロック５０には基板処理装置１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。

インデクサブロック１０は、装置外から受け取った未処理基板を装置内に搬入するとともに、現像処理の終了し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１０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を収納するインデクサロボットＩＲと、を備えている。

インデクサロボットＩＲは、載置台１１に沿って（Ｙ軸方向に沿って）水平移動可能であるとともに昇降（Ｚ軸方向）移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能である可動台１２を備えている。可動台１２には、基板Ｗを水平姿勢で保持する２つの保持アーム１３ａ，１３ｂが搭載されている。保持アーム１３ａ，１３ｂは相互に独立して前後にスライド移動可能とされている。よって、保持アーム１３ａ，１３ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向に沿った水平移動、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。これにより、インデクサロボットＩＲは、保持アーム１３ａ，１３ｂを個別に各キャリア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１０に隣接してバークブロック２０が設けられている。インデクサブロック１０とバークブロック２０との間には、雰囲気遮断用の隔壁１５が設けられている。この隔壁１５にインデクサブロック１０とバークブロック２０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１０からバークブロック２０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１０のインデクサロボットＩＲ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２０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２０からインデクサブロック１０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２０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をインデクサロボットＩＲ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１５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、インデクサロボットＩＲや搬送ロボット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２０について説明する。バークブロック２０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２０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２１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２２，２３と、下地塗布処理部２１および熱処理タワー２２，２３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２０においては、搬送ロボットＴＲ１を挟んで下地塗布処理部２１と熱処理タワー２２，２３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２１が装置正面側（（−Ｙ）側）に、２つの熱処理タワー２２，２３が装置背面側（（＋Ｙ）側）に、それぞれ位置している。また、熱処理タワー２２，２３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２１と熱処理タワー２２，２３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２２，２３から下地塗布処理部２１に熱的影響を与えることを回避しているのである。

図２に示すように、下地塗布処理部２１は同様の構成を備えた４つの塗布処理ユニットＢＲＣを上下に積層配置して構成されている。それぞれの塗布処理ユニットＢＲＣ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２６、このスピンチャック２６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２７、スピンチャック２６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２６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、熱処理タワー２２には、基板Ｗを所定の温度にまで加熱する２個の加熱ユニットＨＰ、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２個の冷却ユニットＣＰおよびレジスト膜と基板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）の蒸気雰囲気中で基板Ｗを熱処理する３個の密着強化処理ユニットＡＨＬが上下に積層配置されている。一方、熱処理タワー２３にも２個の加熱ユニットＨＰおよび２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。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（後述する他の熱処理タワーについても同じ）。

図４に示すように、搬送ロボットＴＲ１は、基板Ｗを略水平姿勢で保持する搬送アーム２４ａ，２４ｂを上下２段に近接させて備えている。搬送アーム２４ａ，２４ｂのそれぞれは、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。搬送アーム２４ａ，２４ｂは搬送ヘッド２８に搭載されている。搬送ヘッド２８は、図示省略の駆動機構によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿った昇降移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能である。また、搬送ヘッド２８は、図示省略のスライド機構によって搬送アーム２４ａ，２４ｂを互いに独立して水平方向に進退移動させることができる。よって、搬送アーム２４ａ，２４ｂのそれぞれは、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。これにより、搬送ロボットＴＲ１は、２個の搬送アーム２４ａ，２４ｂをそれぞれ個別に基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２、熱処理タワー２２，２３に設けられた熱処理ユニット（加熱ユニットＨＰ、冷却ユニットＣＰおよび密着強化処理ユニットＡＨＬ）、下地塗布処理部２１に設けられた４つの塗布処理ユニットＢＲＣ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３０について説明する。バークブロック２０と現像処理ブロック４０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３０が設けられている。このレジスト塗布ブロック３０とバークブロック２０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２０とレジスト塗布ブロック３０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２０からレジスト塗布ブロック３０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２０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３０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３０からバークブロック２０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３０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２０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。

レジスト塗布ブロック３０は、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３０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３１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３２，３３と、レジスト塗布処理部３１および熱処理タワー３２，３３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３０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３１と熱処理タワー３２，３３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３１が装置正面側に、２つの熱処理タワー３２，３３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３２，３３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３１と熱処理タワー３２，３３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３２，３３からレジスト塗布処理部３１に熱的影響を与えることを回避しているのである。

図２に示すように、レジスト塗布処理部３１は同様の構成を備えた４つの塗布処理ユニットＳＣを上下に積層配置して構成されている。それぞれの塗布処理ユニットＳＣ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３６、このスピンチャック３６上に保持された基板Ｗ上にフォトレジストの塗布液を吐出する塗布ノズル３７、スピンチャック３６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３６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、熱処理タワー３２には、基板Ｗを所定の温度にまで加熱する２個の加熱ユニットＨＰおよび加熱された基板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２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。一方、熱処理タワー３３にも２個の加熱ユニットＨＰおよび２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。

図４に示すように、搬送ロボットＴＲ２は、搬送ロボットＴＲ１と同様の構成を備えており、基板Ｗを略水平姿勢で保持する搬送アーム３４ａ，３４ｂを上下２段に近接させて備えている。搬送アーム３４ａ，３４ｂは、「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で基板Ｗの周縁を下方から支持する。搬送アーム３４ａ，３４ｂは搬送ヘッド３８に搭載されている。搬送ヘッド３８は、図示省略の駆動機構によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿った昇降移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能である。また、搬送ヘッド３８は、図示省略のスライド機構によって搬送アーム３４ａ，３４ｂを互いに独立して水平方向に進退移動させることができる。よって、搬送アーム３４ａ，３４ｂのそれぞれは、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。これにより、搬送ロボットＴＲ２は、２個の搬送アーム３４ａ，３４ｂをそれぞれ個別に基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４、熱処理タワー３２，３３に設けられた熱処理ユニット、レジスト塗布処理部３１に設けられた４つの塗布処理ユニットＳＣ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４０について説明する。レジスト塗布ブロック３０とインターフェイスブロック５０との間に挟み込まれるようにして現像処理ブロック４０が設けられている。この現像処理ブロック４０とレジスト塗布ブロック３０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３０と現像処理ブロック４０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３０から現像処理ブロック４０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３０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４０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４０からレジスト塗布ブロック３０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４０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３０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。

現像処理ブロック４０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４０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４１と、現像処理後の熱処理を行う熱処理タワー４２と、露光直後の基板Ｗに熱処理を行う熱処理タワー４３と、現像処理部４１および熱処理タワー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。

図２に示すように、現像処理部４１は、同様の構成を備えた５つの現像処理ユニットＳＤを上下に積層配置して構成されている。各現像処理ユニットＳＤ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４６、このスピンチャック４６上に保持された基板Ｗ上に現像液を供給するノズル４７、スピンチャック４６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４６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、熱処理タワー４２には、基板Ｗを所定の温度にまで加熱する２個の加熱ユニットＨＰおよび加熱された基板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２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。一方、熱処理タワー４３にも２個の加熱ユニットＨＰおよび２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。熱処理タワー４３の加熱ユニットＨＰは露光直後の基板Ｗに対して露光後加熱処理(Post Exposure Bake)を行う。熱処理タワー４３の加熱ユニットＨＰおよび冷却ユニットＣＰに対してはインターフェイスブロック５０の搬送ロボットＴＲ４が基板Ｗの搬出入を行う。

また、熱処理タワー４３には、現像処理ブロック４０とインターフェイスブロック５０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４０からインターフェイスブロック５０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４０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５０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５０から現像処理ブロック４０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５０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４０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４０の搬送ロボットＴＲ３およびインターフェイスブロック５０の搬送ロボットＴＲ４の両側に対して開口している。

搬送ロボットＴＲ３は、基板Ｗを略水平姿勢で保持する搬送アーム４４ａ，４４ｂを上下に近接させて備えている。搬送アーム４４ａ，４４ｂは、「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で基板Ｗの周縁を下方から支持する。搬送アーム４４ａ，４４ｂは搬送ヘッド４８に搭載されている。搬送ヘッド４８は、図示省略の駆動機構によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿った昇降移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能である。また、搬送ヘッド４８は、図示省略のスライド機構によって搬送アーム４４ａ，４４ｂを互いに独立して水平方向に進退移動させることができる。よって、搬送アーム４４ａ，４４ｂのそれぞれは、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。これにより、搬送ロボットＴＲ３は、２個の搬送アーム４４ａ，４４ｂをそれぞれ個別に基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６、熱処理タワー４２に設けられた熱処理ユニット、現像処理部４１に設けられた５つの現像処理ユニットＳＤおよび熱処理タワー４３の基板載置部ＰＡＳＳ７，ＰＡＳＳ８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、インターフェイスブロック５０について説明する。インターフェイスブロック５０は、現像処理ブロック４０に隣接して配置され、レジスト膜が塗布形成された未露光の基板Ｗを基板処理装置１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４０に渡す処理ブロックである。インターフェイスブロック５０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ＩＦＲ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ＥＥＷと、現像処理ブロック４０の熱処理タワー４３およびエッジ露光ユニットＥＥＷに対して基板Ｗを受け渡しする搬送ロボットＴＲ４とを備える。

エッジ露光ユニットＥＥＷ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およびスピンチャック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ＥＥＷは、インターフェイスブロック５０の中央部に上下に積層配置されている。また、エッジ露光ユニットＥＥＷの下側には、２つの基板載置部ＰＡＳＳ９，ＰＡＳＳ１０、基板戻し用のリターンバッファＲＢＦおよび基板送り用のセンドバッファＳＢＦが上下に積層配置されている。上側の基板載置部ＰＡＳＳ９は搬送ロボットＴＲ４から搬送機構ＩＦＲ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ＩＦＲ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。

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４０が露光済みの基板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４０の熱処理タワー４３で露光後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。一方、センドバッファＳＢＦは、露光ユニットＥＸＰが未露光の基板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ある。リターンバッファＲＢＦおよびセンドバッファＳＢＦはいずれも複数枚の基板Ｗを多段に収納できる収納棚によって構成されている。なお、リターンバッファＲＢＦに対しては搬送ロボットＴＲ４がアクセスを行い、センドバッファＳＢＦに対しては搬送機構ＩＦＲがアクセスを行う。

現像処理ブロック４０の露光後ベーク処理部４３に隣接して配置されている搬送ロボットＴＲ４は、基板Ｗを略水平姿勢で保持する搬送アーム５４ａ，５４ｂを上下に近接させて備えており、その構成および動作機構は搬送ロボットＴＲ１〜ＴＲ３と全く同じである。また、搬送機構ＩＦＲは、Ｙ軸方向の水平移動、昇降移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能な可動台５２を備え、その可動台５２に基板Ｗを水平姿勢で保持する２つの保持アーム５３ａ，５３ｂを搭載している。保持アーム５３ａ，５３ｂは相互に独立して前後にスライド移動可能とされている。よって、保持アーム５３ａ，５３ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向に沿った水平移動、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。

露光ユニットＥＸＰは、基板処理装置１にてレジスト塗布された露光前の基板Ｗを搬送機構ＩＦＲから受け取って露光処理を行う。露光ユニットＥＸＰにて露光処理の行われた基板Ｗは搬送機構ＩＦＲによって受け取られる。なお、露光ユニットＥＸＰは、投影光学系と基板Ｗとの間に屈折率の大きな液体（例えば、屈折率ｎ＝１．４４の純水）を満たした状態で露光処理を行う、いわゆる「液浸露光処理」に対応したものであっても良い。

次に、熱処理タワー２２，２３，３２，３３，４２，４３に設けられている加熱ユニットＨＰについて説明する。図５は、加熱ユニットＨＰの要部構成を示す図である。加熱ユニットＨＰは、熱処理プレートたるベークプレート８０にベークコントローラ９０を付設して構成されている。

ベークプレート８０は、図示省略の加熱機構を内蔵する円板形状の金属製（例えばアルミニウム合金製）プレートである。ベークプレート８０の径は基板Ｗの径（例えばφ３００ｍｍ）よりも大きい。ベークプレート８０の加熱機構としては抵抗発熱体やヒートパイプ機構を採用することが可能である。また、ベークプレート８０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、ベークプレート８０には、設定温度を降下させるときに使用するための冷却機構（図示省略）が内蔵されている。冷却機構としては、水冷管やペルチェ素子を採用することが可能である。

ベークプレート８０の表面には、その上端がプレート表面より微小量だけ突出する複数個のプロキシミティボール８１が配設されている。各プロキシミティボール８１は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の低伝熱性の部材にて構成された球体である。本実施形態では、３個のプロキシミティボール８１がベークプレート８０の上面の同一円周上に沿って１２０°間隔で配設されている。

また、ベークプレート８０の表面周縁部には、複数個の位置決めガイド８２が配設されている。位置決めガイド８２は、上側にテーパ面を備えており、ベークプレート８０への載置時に基板Ｗの位置ずれを防止するための部材である。本実施形態では、３個の位置決めガイド８２がベークプレート８０の上面の基板Ｗの径よりも若干大きな径を有する円周上に沿って１２０°間隔で配設されている。

ベークプレート８０内部の上面近傍には温度センサ８４が設けられている。温度センサ８４は、例えば熱電対を用いて構成されており、ベークプレート８０の表面温度を測定する。

また、加熱ユニットＨＰには、基板Ｗをベークプレート８０に載置するための昇降機構８５が設けられている。昇降機構８５は、複数本（本実施形態では３本）のリフトピン８６およびアクチュエータ８７を備える。３本のリフトピン８６は、石英によって形成されており、アクチュエータ８７によって一斉に昇降される。ベークプレート８０には、リフトピン８６が挿通可能な程度の大きさの貫通孔８３が鉛直方向に沿って穿設されている。

アクチュエータ８７は、３本のリフトピン８６を処理位置と受渡位置との間で昇降させる。アクチュエータ８７がリフトピン８６を受渡位置まで上昇させると、リフトピン８６の上端がベークプレート８０の上面から突出する。逆に、アクチュエータ８７がリフトピン８６を処理位置まで下降させると、リフトピン８６の上端が貫通孔８３内に埋入する。

ベークコントローラ９０は、加熱ユニットＨＰの制御を行う制御部であり、そ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、ベークコントローラ９０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。ベークコントローラ９０は、温度センサ８４、ベークプレート８０の加熱機構や冷却機構および昇降機構８５のアクチュエータ８７と電気的に接続されており、温度センサ８４からの信号を受けるとともに、ベークプレート８０および昇降機構８５の動作を制御する。また、ベークコントローラ９０は、微分器９１、タイマー９２、温度判定部９３および処理開始判定部９４を備えている。温度判定部９３および処理開始判定部９４はベークコントローラ９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって実現される機能処理部であり、その処理内容についてはさらに後述する。なお、ベークコントローラ９０は、基板処理装置１の全体を管理するメインコントローラの下位コントローラとして設けられていても良い。

次に、上記の基板処理装置１における基板処理の手順について簡単に説明する。まず、基板処理装置１における全体の処理手順を簡単に説明する。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１０に搬入される。続いて、インデクサブロック１０から未処理の基板Ｗの払い出しが行われる。具体的には、インデクサロボットＩＲ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、バークブロック２０の搬送ロボットＴＲ１がその基板Ｗを受け取って熱処理タワー２２のいずれかの密着強化処理ユニットＡＨＬに搬送する。密着強化処理ユニットＡＨＬでは、ＨＭＤＳの蒸気雰囲気で基板Ｗを熱処理して基板Ｗ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、熱処理タワー２２，２３のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送されて冷却される。

冷却された基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって冷却ユニットＣＰから下地塗布処理部２１のいずれかの塗布処理ユニットＢＲＣに搬送される。塗布処理ユニットＢＲＣでは、基板Ｗの表面に反射防止膜の塗布液が供給されて回転塗布される。

塗布処理が終了した後、基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって熱処理タワー２２，２３のいずれかの加熱ユニットＨＰに搬送される。加熱ユニットＨＰ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焼成される。その後、搬送ロボットＴＲ１によって加熱ユニットＨＰから取り出された基板Ｗは熱処理タワー２２，２３のいずれかの冷却ユニットＣＰ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によって基板載置部ＰＡＳＳ３に載置される。

次に、反射防止膜が形成された基板Ｗが基板載置部ＰＡＳＳ３に載置されると、レジスト塗布ブロック３０の搬送ロボットＴＲ２がその基板Ｗを受け取って熱処理タワー３２，３３のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送して所定温度に温調する。続いて、搬送ロボットＴＲ２が温調済みの基板Ｗをレジスト塗布処理部３１のいずれかの塗布処理ユニットＳＣに搬送する。塗布処理ユニットＳＣでは、基板Ｗにレジスト膜の塗布液が回転塗布される。本実施形態においては、レジストとして化学増幅型レジストが使用される。

レジスト塗布処理が終了した後、塗布処理ユニットＳＣから搬出された基板Ｗは搬送ロボットＴＲ２によって熱処理タワー３２，３３のいずれかの加熱ユニットＨＰに搬送される。加熱ユニットＨＰにて基板Ｗが加熱(Post Applied Bake)されることによって、塗布液が乾燥されて基板Ｗ上にレジスト膜が形成される。その後、搬送ロボットＴＲ２によって加熱ユニットＨＰから取り出された基板Ｗは熱処理タワー３２，３３のいずれかの冷却ユニットＣＰ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、現像処理ブロック４０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はインターフェイスブロック５０の搬送ロボットＴＲ４によって受け取られ、上下いずれかのエッジ露光ユニットＥＥＷに搬入される。エッジ露光ユニットＥＥＷにおいては、基板Ｗの端縁部の露光処理（エッジ露光処理）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は搬送機構ＩＦＲ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。

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ブロック５０に戻され、搬送機構ＩＦＲ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、搬送ロボットＴＲ４がその基板Ｗを受け取って現像処理ブロック４０の熱処理タワー４３のいずれかの加熱ユニットＨＰに搬送する。熱処理タワー４３の加熱ユニットＨＰ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露光後加熱処理(Post Exposure Bake)が行われる。

露光後加熱処理が終了した基板Ｗは、加熱ユニットＨＰ内部の機構によって冷却されることにより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によって熱処理タワー４３の加熱ユニットＨＰ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、現像処理ブロック４０の搬送ロボットＴＲ３がその基板Ｗを受け取って熱処理タワー４２のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送する。冷却ユニットＣＰ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、冷却ユニットＣＰから基板Ｗを取り出して現像処理部４１のいずれかの現像処理ユニットＳＤに搬送する。現像処理ユニットＳＤ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によって熱処理タワー４２のいずれかの加熱ユニットＨＰに搬送され、さらにその後いずれかの冷却ユニットＣＰ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、レジスト塗布ブロック３０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、バークブロック２０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１０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はインデクサロボットＩＲ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。

上記一連の処理において、基板Ｗを加熱ユニットＨＰにて加熱する工程が複数存在する。加熱ユニットＨＰにおけるより詳細な熱処理手順は以下のようなものである。まず、基板Ｗが加熱ユニットＨＰに搬入されるときには、昇降機構８５が３本のリフトピン８６を受渡位置まで上昇させており、リフトピン８６の上端はベークプレート８０の上面から突出している。そして、搬送ロボット（搬送ロボットＴＲ１〜ＴＲ４のいずれか）が基板Ｗを保持する搬送アームを加熱ユニットＨＰに進入させてリフトピン８６に基板Ｗを渡す。その後、搬送ロボットは搬送アームを加熱ユニットＨＰから退出させる。

リフトピン８６に基板Ｗが渡されて搬送アームが退出した後、昇降機構８５がリフトピン８６を処理位置まで下降させる。リフトピン８６の上端は貫通孔８３内に埋入し、基板Ｗはベークプレート８０の表面に載置される。より正確には、プロキシミティボール８１上に基板Ｗが支持され、ベークプレート８０の表面と微小間隔を隔てて基板Ｗは載置される。リフトピン８６が下降するときに基板Ｗの位置が若干ずれていたとしても位置決めガイド８２によって案内されることにより、ベークプレート８０の表面の所定位置に基板Ｗが載置されることとなる。

ベークプレート８０は予め所定の設定温度（処理温度）に昇温維持されており、ベークプレート８０の表面に基板Ｗが載置されることによって当該基板Ｗは処理温度に加熱される。所定の加熱処理時間が経過した時点で、昇降機構８５がリフトピン８６を受渡位置まで上昇させる。この過程で、加熱後の基板Ｗはベークプレート８０からリフトピン８６によって受け取られ、受渡位置まで上昇する。そして、再び搬送ロボットが搬送アームを加熱ユニットＨＰに進入させて加熱後の基板Ｗを受け取って搬送アームを退出させる。

ところで、ベークプレート８０の設定温度が変更される場合もある。例えば、基板Ｗのロットが切り替わるときには、処理条件が変更されることもあり、そのような場合はベークプレート８０の設定温度が変更される。ベークプレート８０の設定温度を上げる場合にはベークプレート８０に内蔵された加熱機構の出力を増加する。また、ベークプレート８０の設定温度を下げる場合には、加熱機構の出力をＯＦＦにするだけの自然放冷では温度変更に長時間を要するため、冷却機構による強制冷却をも行うことが多い。ベークプレート８０の設定温度を変更する場合、オーバーシュートまたはアンダーシュートしないようにベークコントローラ９０が冷却機構および加熱機構の出力を制御しており、その制御パラメータ（例えば、ＰＩＤ定数）は予め調整されてベークコントローラ９０のメモリ内に記憶されている。

図６は、ベークプレート８０の設定温度を変更（降下）するときの温度プロファイルを示す図である。図６（ａ）は、設定温度の降下が正常に行われた場合の温度プロファイルである。図６（ｂ）（ｃ）は、温度降下中にアンダーシュートが生じた場合の温度プロファイルである。ベークプレート８０の冷却機構または加熱機構に何らかの問題が生じたり、或いは制御パラメータの調整が不足している場合には、図６（ｂ）（ｃ）に示す如きアンダーシュートが発生することがある。

通常、ベークプレート８０の設定温度には許容範囲が設けられている。ベークプレート８０の表面温度（プレート温度）がこの許容範囲に収まっていれば、基板Ｗの熱処理を正常に行うことができるものとみなされる。例えば、設定変更前のベークプレート８０の表面温度が１０５℃であり、設定変更後の目標設定温度が９０℃であったとすると、目標設定温度に対して±０．２℃の許容範囲が設けられている。すなわち、目標設定温度の許容範囲は８９．８℃（下限）〜９０．２℃（上限）となり、ベークプレート８０の表面温度がこの範囲内に収まっていれば設定温度変更後のベークプレート８０による基板Ｗの加熱処理を正常に行うことができる。

従って、ベークプレート８０の設定温度を９０℃に下げる場合には、温度センサ８４によってベークプレート８０の表面温度の変化を監視し、その表面温度が８９．８℃〜９０．２℃の範囲内に収まっていれば設定温度変更後のベークプレート８０によって基板Ｗの加熱処理を開始することができる。ところが、図６（ｃ）に示すように、大きなアンダーシュートが発生した場合には、一旦ベークプレート８０の表面温度が目標設定温度の許容範囲内に入ったにもかかわらず、許容範囲の下限を超えてベークプレート８０の表面温度が低下することとなる。このような場合に、ベークプレート８０の表面温度が目標設定温度の許容範囲内に入った時点で直ちに基板Ｗの処理を開始すると処理異常となる可能性がある。特に、ロットが切り替わるときにベークプレート８０の設定温度を変更した場合には、ロットの最初の基板Ｗのみが異なる温度履歴となり、異なる基板Ｗ間での熱処理が不均一となるおそれがある。

このため、本実施形態においては、以下のようにして設定温度変更後の処理開始時点を判定している。図７は、ベークプレート８０の設定温度変更時における処理開始判断の手順を示すフローチャートである。まず、ベークプレート８０の設定温度が変更される（ステップＳ１）。設定温度の変更は、変更指示を受けたベークコントローラ９０がベークプレート８０の加熱機構および冷却機構を制御して実行する。図６に示す例では、ベークプレート８０の設定温度を１０５℃から９０℃に変更する。

ベークプレート８０の設定温度が変更された際には、ベークコントローラ９０の温度判定部９３が温度センサ８４によって測定されるベークプレート８０の表面温度を監視し、当該表面温度が目標設定温度の許容範囲に到達したか否かを判定している（ステップＳ２）。そして、ベークプレート８０の表面温度が上記許容範囲に到達した時点で当該表面温度が描く温度プロファイルの微分値をベークコントローラ９０の微分器９１が算定する（ステップＳ３）。例えば、図６（ａ）に示す温度プロファイルでは、時刻ｔ１の時点でベークプレート８０の表面温度が目標設定温度（９０℃）の許容範囲の上限（９０．２℃）に到達している。微分器９１は時刻ｔ１の時点での温度プロファイルの微分値を算定する。同様に、図６（ｂ）（ｃ）に示す温度プロファイルでは、それぞれ時刻ｔ２，ｔ３の時点でベークプレート８０の表面温度が目標設定温度の許容範囲の上限に到達しており、微分器９１は時刻ｔ２，ｔ３の時点での温度プロファイルの微分値を算定する。

次に、上記算定された微分値の絶対値と所定の閾値との比較がベークコントローラ９０の処理開始判定部９４によって実行される（ステップＳ４）。温度プロファイルの微分値の絶対値は、温度プロファイルの傾きを示す。微分値の絶対値が小さい場合は、温度プロファイルの傾きが緩やかであることを意味する。逆に、微分値の絶対値が大きい場合は温度プロファイルの傾きが急である。

比較判定の結果、微分値の絶対値が閾値よりも小さい場合にはステップＳ６に進み、処理開始判定部９４がベークプレート８０での熱処理開始を許可する。図６（ａ）の例では、微分器９１によって算定された時刻ｔ１の時点での微分値の絶対値が閾値よりも小さい。この場合、ベークプレート８０の表面温度が描く温度プロファイルの傾きは比較的緩やかであり、目標設定温度に対してアンダーシュートする可能性は非常に小さく、アンダーシュートしたとしても許容範囲内に収まると予想される。このため、時刻ｔ１の時点で直ちにベークプレート８０による基板Ｗの加熱処理を開始したとしても、プレート温度が目標設定温度の許容範囲から外れる可能性は無く、熱処理プロセス上の問題発生を防止することができる。

一方、微分値の絶対値が閾値よりも大きい場合にはステップＳ５に進み、処理開始判定部９４はベークプレート８０での熱処理開始を一旦禁止する。なお、微分値の絶対値が閾値と等しい場合には、ステップＳ５またはステップＳ６のいずれに分岐するようにしても良い。図６（ｂ）（ｃ）の例では、微分器９１によって算定されたそれぞれ時刻ｔ２，ｔ３の時点での微分値の絶対値が閾値よりも大きい。この場合、ベークプレート８０の表面温度が描く温度プロファイルの傾きが比較的急であり、目標設定温度に対してアンダーシュートする可能性が高い。よって、直ちに基板Ｗの加熱処理を開始するとプレート温度が目標設定温度の許容範囲から外れてプロセス異常となるおそれがある。このため、処理開始判定部９４がベークプレート８０での熱処理開始を禁止するのである。

ステップＳ５では、温度センサ８４によって測定されるベークプレート８０の表面温度が目標設定温度の許容範囲内に留まっている滞留時間が予め定められた設定時間以上となっているか否かが判断される。具体的には、温度プロファイルの微分値の絶対値が閾値よりも大きいことが判明した時点からベークコントローラ９０が温度センサ８４によるベークプレート８０の表面温度の測定結果を監視しつつ、タイマー９２による計時を開始させる。ベークプレート８０の表面温度が上記許容範囲を逸脱しない限りタイマー９２による計時は継続される。すなわち、タイマー９２は、プレート温度が許容範囲内に留まっている滞留時間を計測する。そして、タイマー９２によって測定される滞留時間が予め定められた設定時間Ｔ１以上となった時点でステップＳ６に進み、処理開始判定部９４がベークプレート８０での熱処理開始を許可する。

図６（ｂ）の例では、微分値の絶対値が閾値よりも大きいことが判明した時刻ｔ２の時点からタイマー９２が計時を開始し、プレート温度が許容範囲内に留まっている滞留時間が設定時間Ｔ１以上となった時刻ｔ４の時点で処理開始判定部９４がベークプレート８０での熱処理開始を許可する。

温度プロファイルの微分値の絶対値が閾値よりも大きい場合、すなわち温度プロファイルの傾きが急である場合には目標設定温度に対してアンダーシュートする可能性が高いのであるが、ベークプレート８０の表面温度が設定時間Ｔ１以上許容範囲内に留まっているのであれば、アンダーシュートが発生していないか、或いは許容範囲内でのアンダーシュートに収まっているものと判断することができる。このため、温度プロファイルの微分値の絶対値が閾値よりも大きい場合であっても、プレート温度が設定時間Ｔ１以上許容範囲内に留まっているのであれば、プレート温度は目標設定温度の許容範囲内で安定しており、ベークプレート８０による基板Ｗの加熱処理を開始したとしても、熱処理プロセス上の問題発生を防止することができる。

但し、大きなアンダーシュートが発生した場合には、タイマー９２による計時を開始した後、設定温度Ｔ１が経過するよりも前にベークプレート８０の表面温度が目標設定温度の許容範囲から逸脱する、すなわち許容範囲の下限（８９．８℃）よりも低下することもある。このような場合は、ベークコントローラ９０がタイマー９２による計時を一旦中断して計測時間をリセットする。そして、ベークプレート８０の表面温度が再度許容範囲に復帰した時点から、プレート温度が許容範囲内に留まっている滞留時間のタイマー９２による計測を再開する。タイマー９２によって再測定される滞留時間が設定時間Ｔ１以上となった時点でステップＳ６に進み、処理開始判定部９４がベークプレート８０での熱処理開始を許可する。

図６（ｃ）の例では、微分値の絶対値が閾値よりも大きいことが判明した時刻ｔ３の時点からタイマー９２が計時を開始するものの、大きなアンダーシュートが生じているために設定温度Ｔ１が経過するよりも前の時刻ｔ５にてベークプレート８０の表面温度が許容範囲から外れる。このため、時刻ｔ５にてタイマー９２による計時を一旦中断して計測時間をリセットする。その後、ベークプレート８０の表面温度が昇温に転じて許容範囲の下限に復帰した時刻ｔ６の時点からタイマー９２が計時を再開する。そして、プレート温度が許容範囲内に留まっている滞留時間が設定時間Ｔ１以上となった時刻ｔ７の時点で処理開始判定部９４がベークプレート８０での熱処理開始を許可する。なお、許容範囲に復帰したプレート温度が再度オーバーシュートして許容範囲から逸脱した場合には、再度計時を中断してプレート温度が許容範囲に復帰した時点から計時を再開し、滞留時間が設定時間Ｔ１以上となるまで同様の工程を繰り返す。

温度プロファイルの微分値の絶対値が閾値よりも大きく、許容範囲を超えるようなアンダーシュートが発生した場合には、ベークプレート８０による基板Ｗの加熱処理を開始することはできない。このため、プレート温度が許容範囲から逸脱したときには一旦計時を中断して滞留時間をリセットし、プレート温度が許容範囲に復帰した時点から滞留時間の計測を再開する。そして、復帰したプレート温度が設定時間Ｔ１以上許容範囲内に留まっているのであれば、プレート温度は目標設定温度の許容範囲内で安定しており、ベークプレート８０による基板Ｗの加熱処理を開始したとしても、熱処理プロセス上の問題発生を防止することができる。

上記のプロセスにおいて、処理開始判定部９４がベークプレート８０での熱処理開始を禁止したときには、ベークプレート８０で熱処理すべき基板Ｗが待機することとなる。ロットが切り替わるときにベークプレート８０の設定温度を変更したのであれば、ロットの最初の一枚目の基板Ｗが待機することとなる。基板Ｗが待機する具体的な手法としては、加熱ユニットＨＰにアクセスする搬送ロボットが基板Ｗを搬送アームに保持したまま待機していても良いし、基板Ｗを受け取ったリフトピン８６が下降することなくそのまま受渡位置にて待機していても良い。或いは、加熱ユニットＨＰに、ベークプレート８０と搬送ロボットとの間で基板Ｗを一時的に載置する基板仮置部が設けられている場合には、その基板仮置部にて基板Ｗが待機するようにしても良い。そして、処理開始判定部９４がベークプレート８０での熱処理開始を許可した後、速やかに基板Ｗがベークプレート８０の表面に載置されて加熱処理が開始される。

また、ステップＳ４にて微分値の絶対値と比較する閾値は、予め実験やシミュレーションによってアンダーシュートが発生する温度プロファイルの傾きを求めておくことにより適宜設定してベークコントローラ９０のメモリ等に記憶しておけば良い。同様に、ステップＳ５にて判定に使用される設定時間Ｔ１についても、予め実験やシミュレーションによってプレート温度の変動が許容範囲内に収束したと判断できる時間を求めておくことにより適宜設定してベークコントローラ９０のメモリ等に記憶しておけば良い。

以上のようにすれば、ベークプレート８０の設定温度を変更した際に、温度プロファイルの傾きが小さい場合には直ちに基板Ｗの熱処理を開始し、傾きが大きい場合にはプレート温度の変動が目標設定温度の許容範囲内に安定するのを待ってから熱処理を開始することとなるため、設定温度変更直後に許容範囲外の温度にて基板Ｗが熱処理されるのを防止することができ、プロセス上の問題発生を抑制することができる。

また、温度プロファイルの傾きの程度によって、必要な場合（傾きが大きくアンダーシュートの可能性がある場合）のみ熱処理の開始を待ち、それが不要である場合には熱処理を直ちに開始することができる。このため、最短時間で熱処理を開始することができ、加熱ユニットＨＰおよびそれを組み込んだ基板処理装置１の生産性を向上させることができる。

また、ロットが切り替わるときにベークプレート８０の設定温度を変更した場合であっても、ロットの最初の基板Ｗについても目標設定温度の許容範囲内での熱処理を行うことができ、ロットに含まれる全ての基板Ｗについて均一な熱処理を行うことができる。その結果、プロセス異常の基板Ｗの発生を減少することができ、加熱ユニットＨＰおよびそれを組み込んだ基板処理装置１の生産性を向上させることができる。

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、ベークプレート８０の設定温度を降下していたが、逆に設定温度を上昇する場合であっても本発明を適用することができる。すなわち、設定温度を上げた場合には、ベークプレート８０の表面温度が許容範囲の下限に到達した時点で温度プロファイルの微分値を算定し、その絶対値と所定の閾値との比較を行う。そして、微分値の絶対値が閾値よりも小さい場合には直ちに熱処理開始を許可し、大きい場合には許容範囲内の滞留時間が予め定められた設定時間以上となった時点で熱処理開始を許可する。

また、上記実施形態においては、加熱ユニットＨＰのベークプレート８０の設定温度を変更していたが、冷却ユニットＣＰのコールドプレートの設定温度を変更する場合であっても本発明を適用することができる。もっとも、通常コールドプレートの設定温度は変更したとしても僅かであるため、アンダーシュートやオーバーシュートが生じる可能性はほとんど無く、ベークプレート８０に本発明を適用した方が得られる効果は大きい。特に、ベークプレート８０の設定温度を降下させる場合であって、目標設定温度が１００℃以下の比較的低温である場合には、自然放冷では温度変更に長時間を要するため、冷却機構によって強制冷却を行うことが多く、アンダーシュートが発生しやすい。このような場合には本発明を適用する意義が大きい。

また、密着強化処理ユニットＡＨＬも加熱ユニットの一種であり、本発明が適用できることは勿論である。すなわち、熱処理プレート（ベークプレートまたはコールドプレート）に基板Ｗを載置して熱処理（加熱処理または冷却処理）を行う熱処理装置であれば本発明を適用することが可能である。

また、基板処理装置１の構成は図１から図４に示したような形態に限定されるものではなく、熱処理プレートに基板Ｗを載置して熱処理を行う熱処理装置を組み込み、当該熱処理装置に搬送ロボットが基板Ｗを搬送する形態であれば種々の構成を採用することが可能である。

また、本発明に係る熱処理装置によって熱処理の対象となる基板Ｗ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を組み込んだ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の基板処理装置の搬送ロボットおよび基板載置部の配置構成を示す図である。 加熱ユニットの要部構成を示す図である。 ベークプレートの設定温度を変更するときの温度プロファイルを示す図である。 ベークプレートの設定温度変更時における処理開始判断の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板処理装置
１０ インデクサブロック
２０ バークブロック
３０ レジスト塗布ブロック
４０ 現像処理ブロック
５０ インターフェイスブロック
８０ ベークプレート
８４ 温度センサ
８５ 昇降機構
８６ リフトピン
８７ アクチュエータ
９０ ベークコントローラ
９１ 微分器
９２ タイマー
９３ 温度判定部
９４ 処理開始判定部
ＢＲＣ，ＳＣ 塗布処理ユニット
ＣＰ 冷却ユニット
ＨＰ 加熱ユニット
ＩＦＲ 搬送機構
ＩＲ インデクサロボット
ＰＡＳＳ１〜ＰＡＳＳ１０ 基板載置部
ＳＤ 現像処理ユニット
ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４ 搬送ロボット
Ｗ 基板

Claims (6)

1. 基板に熱処理を行う熱処理装置であって、
   表面に載置された基板を熱処理する熱処理プレートと、
   前記熱処理プレートの表面温度を測定するプレート温度測定手段と、
   前記熱処理プレートの設定温度が変更された際に、前記プレート温度測定手段によって測定される前記熱処理プレートの表面温度が目標設定温度の許容範囲に到達したか否かを判定する温度判定手段と、
   前記熱処理プレートの表面温度が前記許容範囲に到達した時点で当該表面温度の描く温度プロファイルの微分値を算定する微分手段と、
   前記微分手段によって算定された微分値の絶対値が所定の閾値より小さい場合には前記熱処理プレートでの熱処理開始を許可するとともに、前記所定の閾値より大きい場合には前記熱処理プレートでの熱処理開始を禁止する処理開始判定手段と、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。
2. 請求項１記載の熱処理装置において、
   前記微分手段によって算定された微分値の絶対値が前記所定の閾値より大きい場合に、前記熱処理プレートの表面温度が前記許容範囲内に留まっている滞留時間を計測する計時手段をさらに備え、
   前記処理開始判定手段は、前記計時手段によって計測される前記滞留時間が所定の設定時間以上となった時点で前記熱処理プレートでの熱処理開始を許可することを特徴とする熱処理装置。
3. 請求項２記載の熱処理装置において、
   前記計時手段は、前記表面温度が前記許容範囲から逸脱した場合には、前記表面温度が再度前記許容範囲に復帰した時点から滞留時間の計測を再開することを特徴とする熱処理装置。
4. 基板を熱処理プレートに載置して当該基板に熱処理を行う熱処理方法であって、
   前記熱処理プレートの設定温度が変更された際に、前記熱処理プレートの表面温度が目標設定温度の許容範囲に到達したか否かを判定する温度判定工程と、
   前記熱処理プレートの表面温度が前記許容範囲に到達した時点で当該表面温度の描く温度プロファイルの微分値を算定する微分工程と、
   を備え、
   前記微分工程にて算定された微分値の絶対値が所定の閾値より小さい場合には前記熱処理プレートでの熱処理開始を許可するとともに、前記所定の閾値より大きい場合には前記熱処理プレートでの熱処理開始を禁止することを特徴とする熱処理方法。
5. 請求項４記載の熱処理方法において、
   前記微分工程にて算定された微分値の絶対値が前記所定の閾値より大きい場合に、前記熱処理プレートの表面温度が前記許容範囲内に留まっている滞留時間を計測する計時工程をさらに備え、
   前記計時工程にて計測される前記滞留時間が所定の設定時間以上となった時点で前記熱処理プレートでの熱処理開始を許可することを特徴とする熱処理方法。
6. 請求項５記載の熱処理方法において、
   前記計時工程にて前記表面温度が前記許容範囲から逸脱した場合には、前記表面温度が再度前記許容範囲に復帰した時点から滞留時間の計測を再開することを特徴とする熱処理方法。

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