JP2011023530A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平流し方式のベーキング用基板処理装置において、エネルギー効率の向上と基板温度特性の向上とを同時に達成する。
【解決手段】この熱的処理部３２は、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の処理室内に温風を供給するための温風供給部１４０を備えている。この温風供給部１４０は、給気ダクト１４２と、初段ベーキング室（Pre-Heat）９６の天井裏にて給気ダクト１４２の入口１４３のすぐ内奥に設置される熱交換器１４４と、コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６の入口近くの温風噴出部１４６にて給気ダクト１４２の終端に配置されるＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１４８と、給気ダクト１４２内の中間部に配置されるエアフィルタ１５０とを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フォトリソグラフィーのプロセスの中で被処理基板に加熱処理を施す基板処理装置に係り、特に平流し方式の基板処理装置に関する。

半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造では、被処理基板上の構成要素の多くがフォトリソグラフィーを用いて作成されている。一般に、フォトリソグラフィーのプロセスは、基板上にレジストを塗布する塗布工程、フォトマスクのパターンをレジスト膜に転写する露光工程、およびレジスト膜の潜像パターンを現像化する現像工程の３つを基本工程とし、これら基本工程の前後または合間に補助工程として種々の熱処理を行っている。たとえば、塗布工程と露光工程の間では、レジスト膜の残留溶剤を蒸発させるための熱処理（プリベーク）が行われる。現像工程の後は、レジストパターンに残留している現像液や洗浄液を蒸発除去するための熱処理（ポストベーク）が行われる。

近年、ＦＰＤ製造におけるフォトリソグラフィーの全プロセスを一貫して行うインライン型のシステムでは、基板の大型化に対応するために、システムに組み込む他の処理装置と同様に、プリベーク装置やポストベーク装置に平流し方式を採用するものが増えてきている（たとえば特許文献１）。

一般に、平流し方式のベーキング装置においては、ローラまたはコロ等の搬送体からなる搬送路がユニット内を水平に縦断または横断するように敷設され、上流側隣の処理装置からユニット内に搬入された基板が搬送路上を平流しで移動する間に付近のヒータにより所定温度に加熱され、ヒータを通り過ぎるとそのまま平流しでユニットから出て下流側隣の処理ユニット（通常は冷却装置）へ送られるようになっている。

このような平流し方式のベーキング装置は、いわゆるホットプレートオーブン方式のベーキング装置とは違って、チャンバ、熱板、リフトピン機構、搬送ロボット等が不要であり、装置構成の大幅な簡易化・低コスト化を実現できるだけでなく、スループットを高められる利点がある。

特開２００８−１５９７６８号公報

しかしながら、従来の平流し方式のベーキング装置においては、処理室内で搬送路上を水平に移動する基板を均一に加熱するのが意外と難しく、特に平流しの搬送方向において基板後端部の温度が最も高くて、基板中央部の温度が最も低くなりやすいことが問題となっている。

搬送方向と直交する水平方向（川幅方向）では、ヒータの発熱温度分布を調節することによって、たとえば基板周辺部と基板中央部との間で生じる基板温度の誤差を容易に補正することができる。しかし、搬送方向においては、基板のどの部分も同じ場所を同じ速度で通過するので、ヒータの発熱温度分布を調節することによっては基板温度の誤差を補正することはできない。

このため、従来は、搬送方向において基板中央部に対する加熱が足りなくなるのを極力避けるために、ヒータの発熱温度を全般的に高くする手法、もしくは搬送路上の加熱区間（あるいは加熱時間）を長くする手法を採っているが、エネルギー効率、スペース効率あるいはスループットの低下を伴い、根本的な解決にはなっていない。

また、従来のこの種のベーキング装置においては、基板の加熱に使用された残りまたは余分の熱（廃熱）は、処理室の壁や排気管を通って外へ無駄に放出されており、再利用または有効利用されていない。

本発明は、上記のような従来技術の実状に鑑みてなされたものであって、エネルギー効率の向上と基板温度特性の向上とを同時に達成できる平流し方式のベーキング用基板処理装置を提供する。

本発明の基板処理装置は、被処理基板に加熱処理を施すための基板処理装置であって、処理前の基板を平流しで室内へ搬入するための入口と、処理済みの基板を平流しで室外へ搬出するための出口とを有する処理室と、前記加熱処理によって前記基板から発生する気体を前記処理室の外へ排出するための排気部と、前記入口および前記出口を通って前記処理室の室内を水平に縦断または横断する搬送路を有し、前記搬送路上で基板を平流しで搬送する搬送部と、前記搬送路上の基板を所定温度に加熱するために前記搬送路に沿って配置される加熱部と、前記処理室の外から空気を取り込み、取り込んだ空気に前記処理室から室外へ放出される熱を伝えて温風を生成し、前記温風を前記処理室内に送り込む温風供給部とを有する。

上記の装置構成においては、加熱処理を行う処理室内に外気ではなく温風を送り込むので、平流しの加熱処理に対する外気の影響を効率よく防止することが可能であり、特に基板温度の立ち上がり特性や搬送方向の温度均一性を大幅に改善することができる。しかも、加熱処理で不可避的に発生する廃熱を利用して温風を生成するので、エネルギー効率の面でも優れている。

本発明の基板処理装置によれば、上記のような構成および作用により、平流し方式のベーキング用基板処理装置において、エネルギー効率の向上と基板温度特性（立ち上がり特性、均一性等）とを同時に達成することができる。

本発明の基板処理装置を好適に組み込む塗布現像処理システムのレイアウト構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態におけるプリベークユニットの全体構成を示す略側面図である。 上記プリベークユニットに設けられる熱交換器の一構成例を示す横断面図である。 上記プリベークユニットに設けられる熱交換器の別の構成例を示す斜視図である。 図４の熱交換器の一変形例を示す斜視図である。 図４の熱交換器の別の変形例を示す斜視図である。 図４の熱交換器の他の変形例を示す略平面図である。 図６Ａの熱交換器の構成を示す斜視図である。 上記プリベークユニット内の動作の一段階を示す側面図である。 上記プリベークユニット内の動作の一段階を示す側面図である。 上記プリベークユニット内の動作の一段階を示す側面図である。 平流し方式の加熱処理を受ける基板内の温度分布の評価法を説明するための図である。 一実験例による上記プリベークユニット内の基板温度特性（時間軸上の変化）を参考例と対比して示す図である。 実施形態の一変形例によるプリベークユニットの全体構成を示す略側面図である。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１に、本発明の基板処理装置を適用できる一構成例としての塗布現像処理システムを示す。この塗布現像処理システム１０は、クリーンルーム内に設置され、たとえばガラス基板を被処理基板とし、ＬＣＤ製造においてフォトリソグラフィー・プロセスの中の洗浄、レジスト塗布、プリベーク、現像およびポストベーク等の一連の処理を行うものである。露光処理は、このシステムに隣接して設置される外部の露光装置１２で行われる。

この塗布現像処理システム１０は、中心部に横長のプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６を配置し、その長手方向（Ｘ方向）両端部にカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４とインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８とを配置している。

カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４は、システム１０のカセット搬入出ポートであり、基板Ｇを多段に積み重ねるようにして複数枚収容可能なカセットＣを水平な一方向（Ｙ方向）に４個まで並べて載置できるカセットステージ２０と、このステージ２０上のカセットＣに対して基板Ｇの出し入れを行う搬送機構２２とを備えている。搬送機構２２は、基板Ｇを１枚単位で保持できる搬送アーム２２ａを有し、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの４軸で動作可能であり、隣接するプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６側と基板Ｇの受け渡しを行えるようになっている。

プロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６は、水平なシステム長手方向（Ｘ方向）に延在する平行かつ逆向きの一対のラインＡ，Ｂに各処理部をプロセスフローまたは工程の順に配置している。

より詳細には、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側へ向う上流部のプロセスラインＡには、搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４、洗浄プロセス部２６、第１の熱的処理部２８、塗布プロセス部３０および第２の熱的処理部３２が第１の平流し搬送路３４に沿って上流側からこの順序で一列に配置されている。

より詳細には、搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４はカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２から未処理の基板Ｇを受け取り、所定のタクトで第１の平流し搬送路３４に投入するように構成されている。洗浄プロセス部２６は、第１の平流し搬送路３４に沿って上流側から順にエキシマＵＶ照射ユニット（Ｅ−ＵＶ）３６およびスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８を設けている。第１の熱的処理部２８は、上流側から順にアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０および冷却ユニット（ＣＯＬ）４２を設けている。塗布プロセス部３０は、上流側から順にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４および減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４５を設けている。

第２の熱的処理部３２は、上流側から順にコンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８および冷却ユニット（ＣＯＬ）５０を設けている。第２の熱的処理部３２の下流側隣に位置する第１の平流し搬送路３４の終点にはパスユニット（ＰＡＳＳ）５２が設けられている。第１の平流し搬送路３４上を平流しで搬送されてきた基板Ｇは、この終点のパスユニット（ＰＡＳＳ）５２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８へ渡されるようになっている。

コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６は、ここで基板Ｇの搬送速度を調整または切替したり、システム内のどこかで異常事態が発生した時に付近の基板Ｇをここに退避させて留め置くために利用される。

一方、インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側からカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側へ向う下流部のプロセスラインＢには、現像ユニット（ＤＥＶ）５４、コンベアユニット（ＣＯＮＶ）５５、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６、冷却ユニット（ＣＯＬ）５８、検査ユニット（ＡＰ）６０および搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）６２が第２の平流し搬送路６４に沿って上流側からこの順序で一列に配置されている。ここで、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６および冷却ユニット（ＣＯＬ）５８は第３の熱的処理部６６を構成する。搬出ユニット（ＯＵＴ ＰＡＳＳ）６２は、第２の平流し搬送路６４から処理済の基板Ｇを１枚ずつ受け取って、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２に渡すように構成されている。

コンベアユニット（ＣＯＮＶ）５５は、ここで基板Ｇの搬送速度を調整または切替したり、システム内のどこかで異常事態が発生した時に付近の基板Ｇをここに退避させて留め置くために利用される。

両プロセスラインＡ，Ｂの間には補助搬送空間６８が設けられており、基板Ｇを１枚単位で水平に載置可能なシャトル７０が図示しない駆動機構によってプロセスライン方向（Ｘ方向）で双方向に移動できるようになっている。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８は、上記第１および第２の平流し搬送路３４，６４や隣接する露光装置１２と基板Ｇのやりとりを行うための搬送装置７２を有し、この搬送装置７２の周囲にロータリステージ（Ｒ／Ｓ）７４および周辺装置７６を配置している。ロータリステージ（Ｒ／Ｓ）７４は、基板Ｇを水平面内で回転させるステージであり、露光装置１２との受け渡しに際して長方形の基板Ｇの向きを変換するために用いられる。周辺装置７６は、たとえばタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）や周辺露光装置（ＥＥ）等を第２の平流し搬送路６４に接続している。

ここで、この塗布現像処理システムにおける１枚の基板Ｇに対する全工程の処理手順を説明する。先ず、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４において、搬送機構２２が、ステージ２０上のいずれか１つのカセットＣから基板Ｇを１枚取り出し、その取り出した基板Ｇをプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６のプロセスラインＡ側の搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４に搬入する。搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４から基板Ｇは第１の平流し搬送路３４上に移載または投入される。

第１の平流し搬送路３４に投入された基板Ｇは、最初に洗浄プロセス部２６においてエキシマＵＶ照射ユニット（Ｅ−ＵＶ）３６およびスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８により紫外線洗浄処理およびスクラビング洗浄処理を順次施される。スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８は、平流し搬送路３４上を水平に移動する基板Ｇに対して、ブラッシング洗浄やブロー洗浄を施すことにより基板表面から粒子状の汚れを除去し、その後にリンス処理を施し、最後にエアーナイフ等を用いて基板Ｇを乾燥させる。スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８における一連の洗浄処理を終えると、基板Ｇはそのまま第１の平流し搬送路３４を下って第１の熱的処理部２８を通過する。

第１の熱的処理部２８において、基板Ｇは、最初にアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０で蒸気状のＨＭＤＳを用いるアドヒージョン処理を施され、被処理面を疎水化される。このアドヒージョン処理の終了後に、基板Ｇは冷却ユニット（ＣＯＬ）４２で所定の基板温度まで冷却される。この後も、基板Ｇは第１の平流し搬送路３４を下って塗布プロセス部３０へ搬入される。

塗布プロセス部３０において、基板Ｇは最初にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４で平流しのままスリットノズルを用いるスピンレス法により基板上面（被処理面）にレジスト液を塗布され、直後に下流側隣の減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４５で減圧乾燥処理を受ける。

塗布プロセス部３０を出た基板Ｇは、第１の平流し搬送路３４を下って第２の熱的処理部３２を通過する。第２の熱的処理部３２において、基板Ｇは、コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６を通り抜けた後、最初にプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８でレジスト塗布後の熱処理または露光前の熱処理としてプリベーキングを受ける。このプリベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜中に残留していた溶剤が蒸発して除去され、基板に対するレジスト膜の密着性が強化される。次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）５０で所定の基板温度まで冷却される。しかる後、基板Ｇは、第１の平流し搬送路３４の終点のパスユニット（ＰＡＳＳ）５２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８の搬送装置７２に引き取られる。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８において、基板Ｇは、ロータリステージ７４でたとえば９０度の方向変換を受けてから周辺装置７６の周辺露光装置（ＥＥ）に搬入され、そこで基板Ｇの周辺部に付着するレジストを現像時に除去するための露光を受けた後に、隣の露光装置１２へ送られる。

露光装置１２では基板Ｇ上のレジストに所定の回路パターンが露光される。そして、パターン露光を終えた基板Ｇは、露光装置１２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８に戻されると、先ず周辺装置７６のタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）に搬入され、そこで基板上の所定の部位に所定の情報が記される。しかる後、基板Ｇは、搬送装置７２よりプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６のプロセスラインＢ側に敷設されている第２の平流し搬送路６４の現像ユニット（ＤＥＶ）５４の始点に搬入される。

こうして、基板Ｇは、今度は第２の平流し搬送路６４上をプロセスラインＢの下流側に向けて搬送される。最初の現像ユニット（ＤＥＶ）５４において、基板Ｇは、平流しで搬送される間に現像、リンス、乾燥の一連の現像処理を施される。

現像ユニット（ＤＥＶ）５４で一連の現像処理を終えた基板Ｇは、そのまま第２の平流し搬送路６４に乗せられたままコンベアユニット（ＣＯＮＶ）５５、第３の熱的処理部６６および検査ユニット（ＡＰ）６０を順次通過する。第３の熱的処理部６６において、基板Ｇは、最初にポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６で現像処理後の熱処理としてポストベーキングを受ける。このポストベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜に残留していた現像液や洗浄液が蒸発して除去され、基板に対するレジストパターンの密着性が強化される。次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）５８で所定の基板温度に冷却される。そして、検査ユニット（ＡＰ）６０では、基板Ｇ上のレジストパターンについて非接触の線幅検査や膜質・膜厚検査等が行われる。

搬出ユニット（ＯＵＴ ＰＡＳＳ）６２は、第２の平流し搬送路６４から全工程の処理を終えてきた基板Ｇを受け取って、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２へ渡す。カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側では、搬送機構２２が、搬出ユニット（ＯＵＴ ＰＡＳＳ）６２から受け取った処理済の基板Ｇをいずれか１つ（通常は元）のカセットＣに収容する。

この塗布現像処理システム１０においては、第２の熱的処理部３２に、特にプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８に本発明を適用することができる。以下、図２〜図１０につき、本発明の好適な実施形態におけるプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８回りの構成および作用を詳細に説明する。

図２に、この実施形態における第２の熱的処理部３２の構成を示す。この熱的処理部３２には、プロセスラインＡと平行な水平方向（Ｘ方向）に平流しの搬送路３４が設けられ、この搬送路３４に沿って上流側から順にコンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８および冷却ユニット（ＣＯＬ）５０が設置されている。

搬送路３４は、基板Ｇを仰向けの姿勢で搬送するためのコロ８０を搬送方向（Ｘ方向）に一定間隔で敷設してなり、上流側隣の塗布プロセス部３０（図１）からの延長としてこの熱的処理部３２内に引き込まれ、各ユニット４６，４８，５０を縦断または横断し、さらに下流側隣のパスユニット（ＰＡＳＳ）５２（図１）へ延びている。搬送路３４の各コロ８０は、たとえばモータを有する搬送駆動部（図示せず）に歯車機構またはベルト機構等の伝動機構を介して接続されている。

コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６は、基板搬送方向（Ｘ方向）においてはユニットの上端から下端まで延びる隔壁８２、８４によって外部と仕切られている。これらの隔壁８２、８４には、搬送路３４および基板Ｇを通すための搬送通口８２ａ，８４ａがそれぞれ形成されている。

また、コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６は、平流しの川幅方向（Ｙ方向）においても両側の側壁（図示せず）によって外部と仕切られており、両側壁にはユニット内のコロ８０を外の伝動機構に接続するためのシール部材付きの穴（図示せず）が設けられている。

コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６内では、上流側の隔壁８２から一定の間隔を空けて天井から垂れる仕切り板８６が設けられ、隔壁８２と仕切り板８６との間に後述する温風供給部１４０の温風噴出部１４６が設けられている。そして、仕切り板８６の近傍から下流側の隔壁８４の近傍まで搬送路３４の上下を覆うように温風ガイド板８８が水平に設けられている。

プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８は、基板搬送方向（Ｘ方向）においてはユニットの上端から下端まで延びる隔壁８４、９０によって外部と仕切られており、隔壁８４、９０の内側がプリベーキングの処理室（オーブン）になっている。上流側の隔壁８４の搬送通口８４ａおよび下流側の隔壁９０に形成されている搬送通口９０ａは、それぞれプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の入口および出口である。

プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８は、平流しの川幅方向（Ｙ方向）においても両側の側壁（図示せず）によって外部と仕切られており、両側壁にはユニット内のコロ８０を外の伝動機構に接続するためのシール部材付きの穴（図示せず）が設けられている。

プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の処理室は、２つの内部隔壁９２，９４によって３つのベーキング室９６，９８，１００に分割されている。このうち、搬送方向の最も上流側に位置する初段ベーキング室（Pre-Heat）９６は、基板Ｇの温度を常温ないし予備加熱温度からプリベーキングに適した設定温度まで高速に立ち上げるための急速加熱室であり、室内には搬送路３４の下だけでなく上にもヒータ１０２が配置されている。

中段のベーキング室（Bake1）９８および最終段のベーキング室（Bake2）１００は、基板Ｇの温度をプリベーキング用の設定温度付近に保持するための保温加熱室であり、室内には搬送路３４の下にだけヒータ１０４，１０６が配置されている。

ヒータ１０２，１０４，１０６は、平流しの川幅方向（Ｙ方向）で搬送路３４上の基板Ｇを均一に加熱できる面状のヒータ、たとえばシーズヒータあるいはカーボンヒータ等からなり、それぞれの室内に独立したプリベーキング温度を設定できるようになっている。一例として、初段のベーキング室（Pre-Heat）９６内のプリベーキング温度は１８０℃に設定され、中段および最終段のベーキング室（Bake1）９８，(Bake2）１００内のプリベーキング温度は１１０℃〜１２０℃にそれぞれ設定される。

ベーキング室９６，９８，１００の底壁または側壁には排気口がそれぞれ設けられ、それらの排気口は排気管１０８，１１０，１１２を介してたとえば真空ポンプを有する排気装置１１４に接続されている。ベーキング室９６，９８，１００内で搬送路３４上の基板Ｇから発生する溶剤の蒸気はこの排気系統を通じて室外へ排出されるようになっている。

冷却ユニット（ＣＯＬ）５０は、基板搬送方向（Ｘ方向）においてはユニットの上端から下端まで延びる隔壁９０，１１６によって外部と仕切られ、さらにユニットの内側が内部隔壁１１８によって２つのクーリング室１２０，１２２に分割されている。上流側の隔壁９０の搬送通口９０ａおよび下流側の隔壁１１６に形成されている搬送通口１１６ａは、それぞれ冷却ユニット（ＣＯＬ）５０の入口および出口である。

冷却ユニット（ＣＯＬ）５０は、平流しの川幅方向（Ｙ方向）においても両側の側壁（図示せず）によって外部と仕切られており、両側壁にはユニット内のコロ８０を外の伝動機構に接続するためのシール部材付きの穴（図示せず）が設けられている。

初段のクーリング室１２０内では、上流側の隔壁９０から一定の間隔を空けて天井から垂れる仕切り板１２４が設けられ、隔壁９０と仕切り板１２４との間に吸気ノズル１２６が設けられている。仕切り板１２４は、雰囲気遮断用のものであり、冷却ユニット（ＣＯＬ）５０の実質的な入口を形成している。仕切り板１２４から下流側の内部隔壁１１８までの区間には、搬送路３４に沿ってその上方に１つまたは複数の冷風ノズル１２８が配置され、急速冷却ゾーンが形成されている。

下流側の後段のクーリング室１２２内では、冷却水供給部１３０より搬送路３４の各コロ８０に一定温度の冷却水が循環供給され、水冷式のコロ伝熱冷却ゾーンが形成されている。冷却ユニット（ＣＯＬ）５０の室内も、ユニット底壁または側壁の排気口から排気管１３２を通じて排気されるようになっている。なお、冷却水供給部１３０は、冷却ユニット（ＣＯＬ）５０の外に設けられてもよい。

この実施形態における熱的処理部３２は、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の処理室内に温風を供給するための温風供給部１４０を備えている。

この温風供給部１４０は、コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６とプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の初段ベーキング室（Pre-Heat）９６とに跨ってそれらの天井裏に設けられる給気ダクト１４２と、初段ベーキング室（Pre-Heat）９６の天井裏にて給気ダクト１４２の入口（空気取り込み口）１４３のすぐ内奥に設置される熱交換器１４４と、コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６の入口近くの温風噴出部１４６にて給気ダクト１４２の終端に配置されるＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１４８と、給気ダクト１４２内の中間部に配置されるエアフィルタ１５０とを有している。

ＦＦＵ１４８のファンが作動すると、給気ダクト１４２の内側空間が陰圧になり、外の空気が給気ダクト１４２の入口１４３に吸い込まれる（取り込まれる）。取り込まれた空気は、熱交換器１４４を通過する際にそこで暖められて所定温度（たとえば５０℃〜８０℃）の温風になり、途中のエアフィルタ１５０で比較的大きな異物（塵芥）や汚染物質（溶剤蒸気等）を取り除かれ、ＦＦＵ１４８のファンの入側から出側に抜け出る。ＦＦＵ１４８のフィルタでは、温風に含まれる微小なパーティクルが除去される。こうして、温風噴出部１４６においては、天井のＦＦＵ１４８より直下の搬送路３４に向かって清浄な温風が吹き下ろすようになっている。

なお、温風供給部１４０において、熱交換器１４４の周囲では（より好ましくは給気ダクト１４２の全長にわたって）、給気ダクト１４２の上壁および側壁が断熱材で構成されており、熱交換器１４４の熱が給気ダクト１４２の外へ逃げにくい構造になっている。

温風噴出部１４６に隣接して隔壁８２の外側には、平流しの川幅方向（Ｙ方向）に延びる横長または長尺型の吸気ノズル１５２が搬送路３４に吸気口を向けて水平に配置されている。この吸気ノズル１５２は、たとえば真空ポンプを有する排気装置１５４に接続されている。

プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の出口９０ａに隣接して隔壁９０の外側に配置される吸気ノズル１２６も長尺型であり、同様に排気装置１５４に接続されている。なお、吸気ノズル１２６は、冷却ユニット（ＣＯＬ）５０の冷風ノズル１２８から仕切板１２４の下を潜ってくる冷風を吸引するだけでなく、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の出口９０ａから漏れてくる溶剤昇華物を含むベーキング雰囲気ガスも吸引することから、吸気ノズル１２６で溶剤昇華物が冷えて凝結（液化）するのを防止するためにヒータ１５６を取り付けている。

図３に、温風供給部１４０に装備される熱交換器１４４の好適な一構成例を示す。この熱交換器１４４は、熱伝導率の高い材質たとえばアルミニウムからなり、初段ベーキング室（Pre-Heat）９６の天井壁に密着して熱的に結合されており、熱交換率を高めるために内部に図示のようなラビリンス構造の空気通路１４４ａを設けている。上記のように初段ベーキング室（Pre-Heat）９６内のプリベーキング温度が約１８０℃の場合、略同じ温度の廃熱が天井壁を通って熱交換器１４４に伝わり、熱交換器１４４の中を通過する空気との熱交換に供される。この熱交換によって、周囲のクリーンルーム空間から給気ダクト１４２内に流入した空気は元の温度（室温たとえば２３℃）から数段高い温度（たとえば６０℃以上）の温風に変わる。

なお、熱交換器１４４で生成される温風の温度が高くなりすぎてＦＦＵ１４８の耐熱温度（たとえば８０℃）を超えることもあるので、温風の温度を適温に調整するための温度調整機構（図示せず）を備えるのが望ましい。

図４に、熱交換器１４４の別の構成例を示す。この熱交換器１４４は、熱伝導率の高い材質たとえばアルミニウムからなる角筒状の熱交換ユニット１６０を初段ベーキング室（Pre-Heat）９６の天井壁に熱的に結合させて配置し、熱交換ユニット１６０の開口（空気通路）には熱交換効率を高めるために金網１６２を取り付けている。図示のように、複数台の熱交換ユニット１６０を給気ダクト１４２内で一列に配置することで、熱交換効率をさらに高められる。

図４の熱交換器１４４において熱交換率を一層高めるために、図５Ａに示すように、下部に通口１６４ａを有する仕切板１６４と上部に通口１６６ａを有する仕切板１６６とを交互に熱交換ユニット１６０，１６０の間に挿入してよい。あるいは、図５Ｂに示すように、下部に通口１６８ａを有する仕切板１６８と上部に通口１７０ａを有する仕切板１７０とを交互に熱交換ユニット１６０，１６０の間に挿入してもよい。また、図示省略するが、熱交換ユニット１６０の空気流方向の全長を大きくして、１個で済ます構成も可能である。

また、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、配管（パイプ）１４５を用いて熱交換器１４４を構成してもよい。配管１４５は、好ましくは、熱伝導率の高いアルミ管またはＳＵＳ管からなり、たとえば図示のような蛇行形態のラビリンス構造を有しており、ベーキング室の天井裏および／またはベーキング室内に設けられる。天井裏に配置する場合は、配管１４５の周囲（ベーキング室の天井側を除く）を断熱材で囲むのが好ましい。ベーキング室内の場合は、配管１４５をヒータ１０２の近くに配置することもできる。

配管１４５の入口１４５ａには、常温のドライエアが導入され、あるいはファン（図示せず）等で常温の風が送り込まれる。配管１４５の出口１４５ｂは、図示のように温風噴出ノズル１４６Ｎに直接あるいはフィルタ（図示せず）を介して接続される。

ここで、この熱的処理部３２における全体の動作を説明する。

上記のように、基板Ｇは、塗布プロセス部３０（図１）においてレジスト液を塗布され、直後に減圧乾燥処理を受けてから、搬送路３４上をコロ搬送の平流しで移動して熱的処理部３２に入ってくる。

熱的処理部３２において、基板Ｇが最初にコンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６を通過する時、温風噴出部１４６から下りてくる温風が基板Ｇの上面に当たって、そのまま基板Ｇと一緒に上下の温風ガイド板８８で挟まれた搬送路３４上の通路または搬送空間を下流側に移動する。

コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６の入口８２ａの前では、吸気ノズル１５２が、温風噴出部１４６からの温風の一部を吸い込むと同時に、搬送路３４の上流側からコンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６の入口８２ａに向って流れてくる外（室温）の空気をも吸い込む。これによって、コンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６の中に入口８２ａを通って入ってくる外（室温）の空気は殆ど無いか、あっても非常に少ない。なお、吸気ノズル１５２と向かい合って搬送路３４の下に同様の吸気ノズル（図示せず）を設けることができる。

このように基板Ｇがコンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６内を通過する際に室温よりも数段高い温度（たとえば６０℃）の温風に晒されることで、基板Ｇ上のレジスト膜から相当量の溶剤が蒸発するが、プリベーキング用の設定温度（１１０℃以上）に比べればまだかなり低いため、レジスト膜は依然として生乾き状態を保つ。

こうして、基板Ｇは、温風と一緒にコンベアユニット（ＣＯＮＶ）４６から隔壁８４の搬送通口（入口）８４ａを通ってプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の初段ベーキング室（Pre-Heat）９６に入る。この初段ベーキング室（Pre-Heat）９６において、基板Ｇは上下のヒータ１０２に挟まれた急速加熱用の高温（たとえば１８０℃〜２００℃）の雰囲気を通過し、これによって基板温度がそれまでの予備加熱温度（約６０℃）からプリベーキングに適した所定温度（たとえば１１０℃〜１２０℃）まで一気に上昇する。こうして、プリベーキングの熱処理が開始される。

初段ベーキング室（Pre-Heat）９６を通り抜けた後、基板Ｇは、搬送路３４上をコロ搬送の平流しで移動しながら中段ベーキング室（Bake1）９８および最終段ベーキング室（Bake2）１００を順次通過し、その間に所定の時間（たとえば３０〜４０秒）を費やして設定温度（１１０℃〜１２０℃）の加熱処理を持続的に受ける。これによって、基板Ｇからレジスト中の残留溶媒の大部分が蒸発し、レジスト膜が薄く硬くなって、基板との密着性がよくなる。

プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８で上記のようなプリベーキングの熱処理を終えた基板Ｇは、そのまま搬送路３４上をコロ搬送で移動して冷却ユニット（ＣＯＬ）５０を通過する。

冷却ユニット（ＣＯＬ）５０において、基板Ｇは、吸気ノズル１２６の下を通って急速冷却ゾーンに入り、そこで冷風ノズル１２８より温調された一定温度（たとえば２０℃）の冷風を吹きかけられる。これによって、基板Ｇの温度はプリベーキングの温度から室温近くまで一気に下がる。そして、後段のクーリング室１２２内では、冷却水供給部１３０により水冷で一定温度（たとえば２３℃）に冷やされている搬送路３４（コロ８０）の上を基板Ｇが平流しで移動することで、基板全体が十全に所定温度（たとえば２３℃）まで冷やされる。

プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８と冷却ユニット（ＣＯＬ）５０の急速冷却室１２０との間に配置されている吸気ノズル１２６は、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の出口９０ａから漏れるプリベーキングの雰囲気ガス（あるいは排ガス）を吸い込むと同時に、下流側隣の急速冷却室１２０からプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の出口９０ａに向って流れてくる冷風をも吸い込む。これによって、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の中に出口９０ａを通って入ってくる外の空気は殆ど無いか、あっても非常に少ない。なお、吸気ノズル１２６と向かい合って搬送路３４の下に同様の吸気ノズル（図示せず）を設けることもできる。

上記のように、この実施形態のプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８においては、その入口８４ａから処理室（オーブン）内に入ってくる気流は温風であり、外の冷たい空気は殆ど入ってこないようになっており、出口９０ａ側でも処理室からプリベーキングの雰囲気ガスが外へ出るものの、外の冷たい空気が処理室内に入ってこないようになっている。また、出口９０ａから外に漏れたプリベーキングの雰囲気ガスは、吸気ノズル１２６に吸引されるので、周囲に拡散することはない。

このように、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の処理室（オーブン）内に外の冷たい空気（外気）が殆ど入ってこないので、平流し方式の加熱処理が外気の影響を受けなくなり、プリベーキングの基板温度特性が全ての点で改善される。特に、初段ベーキング室（Pre-Heat）９６内の急速加熱による基板温度の立ち上がり特性と搬送方向における基板加熱温度の均一性が大幅に改善される。

この実施形態では、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の初段ベーキング室（Pre-Heat）９６内に、入口８４ａから外気ではなく温風噴出部１４６からの温風が入ってくる点が特に重要である。

すなわち、この実施形態の熱的処理部３２において温風噴出部１４６およびそれに付随する吸引ノズル１５２を取り外した場合（参考例）は、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、基板Ｇが急速加熱用の初段ベーキング室（Pre-Heat）９６に入ってくる時にそれと一緒に（基板Ｇを案内板にして）外気も流入してくる。これにより、搬送方向において基板Ｇの前端部ないし中央部がヒータ１０２の高温雰囲気の中に突入する際そこに外気が入ってくるために、高温雰囲気が外気の影響を受けて冷やされ、基板温度の上昇（立ち上がり）速度が弱まる。そのような外気流入の影響には時間遅れがあり、基板前端部よりも基板中央部の方が急速加熱低減の度合いが大きい。

一方で、図７Ｃに示すように、基板Ｇの後端部がヒータ１０２付近の高温雰囲気の中に入る時は、その後方に案内板の働きをするものが存在せず、外気が入ってこないので、急速加熱が外気の影響を受ける度合いは小さい。

その結果、図８に示すように、プリベーキング工程を通じて基板後端部の温度が最も高く、基板中央部の温度が最も低くなりやすい。基板温度の均一性がよくないと、レジスト膜の物理的特性の均一性が低下し、フォトリソグラフィーの精度・信頼性が損なわれる。

その点、この実施形態の熱的処理部３２においては、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、基板Ｇが急速加熱用の初段ベーキング室（Pre-Heat）９６に入ってくる時にそれと一緒に（基板Ｇを案内板にして）温風が流入してくる。この温風は外気（約２３℃）よりも格段に高い温度（たとえば６０℃）であるから、温風の流入によってヒータ１０２の高温雰囲気が受ける影響は非常に小さい。このため、高温雰囲気の中に基板Ｇの前端部ないし中央部が入る時と後端部が入る時とで急速加熱の強度に大した差はなく、図８に示すように、搬送方向における基板温度の均一性が大幅に改善される。

実際、本発明者が実験によって実施例と上記参考例とを比較したところ、図９に示すような実験結果（データ）が得られた。この実験において、実施例では、温風供給部１４０よりプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の初段ベーキング室（Pre-Heat）９６内に供給する温風の温度を６５℃〜７０℃および流量を３．２ｍ³／minに設定した。

図９に示すように、上記のような理論を裏付ける実験結果が得られた。平流しのプリベーキングにおいて特に重要な急速加熱（Pre-Heat）中およびその直後（Bake1）の基板温度についてみると、基板の全ての部位において実施例は参考例よりも格段に高い温度を達成している。また、搬送方向における基板温度の均一性においても、実施例は参考例よりも格段に向上している。たとえば、急速加熱（Pre-Heat）の終了時における前端部と後端部の温度差は、参考例では約７．３℃であるのに対して、実施例では約３．５℃であり、半減している。

この実施形態においては、上記のようにプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の処理室(オーブン)内に供給する温風が、温風供給部１４０において外の室温の空気と処理室(オーブン)の廃熱とから生成される点も非常に重要である。

すなわち、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の入口８４ａから処理室(オーブン)内に導入される温風の流量は、処理室(オーブン)の排気系統（１０８〜１１４）より排出される排ガスの流量と出口９０ａから外に漏れる雰囲気ガスの流量とを足し合わせたものに相当し、決して少ない量ではない。したがって、温風供給部１４０において温風生成手段としてヒータを用いたならば、電力を多量に消費することになる。

しかるに、この実施形態における温風供給部１４０は、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８で不可避的に発生する廃熱を利用して温風を生成するので、ＦＦＵ１４８のファン駆動以外に電力を消費するものが無く、ランニングコストは非常に安価に済む。

［他の実施形態および変形例］
以上本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で他の実施形態あるいは種々の変形が可能である。

たとえば、温風供給部１４０に関しては、図１０のような構成を採ることもできる。この構成例の温風供給部１４０は、複数系統（図示の例は３系統）の給気ダクト１７２，１７４，１７６を設けている。

より詳細には、第１の給気ダクト１７２は初段ベーキング室（Pre-Heat）９６の天井裏に設けられ、第２の給気ダクト１７４は初段ベーキング室（Pre-Heat）９６の底壁裏に設けられ、第３の給気ダクト１７６は中段ベーキング室（Bake1）９８および最終段ベーキング室（Bake2）１００の天井裏に設けられている。これらの給気ダクト１７２，１７４，１７６の入口には、外の空気を取り込んで給気ダクト内を出口まで圧送するための送風機１７３，１７５，１７７が取り付けられている。

第１の給気ダクト１７２内には、初段ベーキング室（Pre-Heat）９６の天井板９６ａを利用した熱交換器１７８とエアフィルタ１８０とが設けられ、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の入口８４ａの外（搬送路３４の上方）に設けられた温風噴出部１４６Ｈのダクト終端には温風噴出ノズル１８２が取り付けられている。

第２の給気ダクト１７４内には、初段ベーキング室（Pre-Heat）９６の底壁９６ｂおよび排気管１０８を利用した熱交換器１８４とエアフィルタ１８６とが設けられ、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の入口８４ａの外（搬送路３４の下方）に設けられた温風噴出部１４６Ｕのダクト終端には温風噴出ノズル１８８が取り付けられている。

第３の給気ダクト１７６内には、中段ベーキング室（Bake1）９８の天井板９８ａおよび最終段ベーキング室（Bake2）１００の天井板１００ａを利用した熱交換器１９０とエアフィルタ１９２とが設けられ、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の出口９０ａの内側で搬送路３４の上方に設けられた温風噴出部１９４のダクト終端には温風噴出ノズル１９６が取り付けられている。温風噴出部１９４は仕切板１９８によって最終段ベーキング室（Bake2）１００内の保温加熱ゾーンと遮断されている。

このように、最終段ベーキング室（Bake2）１００の内側に温風噴出部１９４を設けることで、温風噴出部１９４より吹き下ろされる温風が出口９０ａの外へ流出し、ベーキングの雰囲気ガスが出口９０ａから外へ漏れにくくなり、最終段ベーキング室（Bake2）１００内のベーキング温度をより安定に維持することができる。

なお、給気ダクト１７２，１７４，１７６において、熱交換器１７８，１８４，１９０の周囲には（より好ましくは給気ダクト１７２，１７４，１７６の全長にわたって）、熱交換器１７８，１８４，１９０の熱が外へ逃げるのを防止するために（それによって熱交換の効率を高めるために）、断熱材の壁を設けるのが好ましい。

他の変形例として、図示省略するが、温風供給部１４０の給気ダクトまたは給気管をプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の処理室（オーブン）内に通す構成も可能である。また、温風供給部１４０の温風噴出部をプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の初段ベーキング室（Pre-Heat）９６内に設ける構成も可能である。

また、本発明は、プリベーキング装置に限定されず、平流し方式の任意のベーキング装置に適用可能であり、たとえば上記の塗布現像処理システム（図１）においてはポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５５にも適用可能である。

上記した実施形態はＦＰＤ製造用のレジスト塗布装置に係るものであったが、本発明は被処理基板上にノズルを用いて処理液を供給する任意の塗布装置やアプリケーションに適用可能である。したがって、本発明における処理液としては、レジスト液以外にも、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の塗布液も可能であり、現像液やリンス液等も可能である。本発明における被処理基板はＬＣＤ基板に限らず、他のフラットパネルディスプレイ用基板、半導体ウエハ、ＣＤ基板、ガラス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。

Claims (21)

1. 被処理基板に加熱処理を施すための基板処理装置であって、
   処理前の基板を平流しで室内へ搬入するための入口と、処理済みの基板を平流しで室外へ搬出するための出口とを有する処理室と、
   前記入口および前記出口を通って前記処理室の室内を水平に縦断または横断する搬送路を有し、前記搬送路上で基板を平流しで搬送する搬送部と、
   前記搬送路上の基板を所定温度に加熱するために前記搬送路に沿って配置される加熱部と、
   前記加熱処理によって前記基板から発生する気体を前記処理室の外へ排出するための排気部と、
   前記処理室の外から空気を取り込み、取り込んだ空気を前記処理室内で発生する廃熱で暖めて温風を生成し、前記温風を前記処理室内に送り込む温風供給部と
   を有する基板処理装置。
2. 前記温風供給部が、前記処理室の外から前記入口またはその付近に向けて前記温風を噴出する第１の温風噴出部を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 基板搬送方向において前記第１の温風噴出部の上流側隣で前記搬送路の周囲の気体を吸い込む第１の吸気部を有する、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記第１の温風噴出部と前記第１の吸気部との間に雰囲気を遮断するための第１の仕切板を有する、請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記温風供給部が、前記処理室の外から前記出口またはその付近に向けて前記温風を噴出する第２の温風噴出部を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記温風供給部が、前記出口近くの前記処理室内で前記搬送路に向けて前記温風を噴出する第２の温風噴出部を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 基板搬送方向において前記第２の温風噴出部の下流側隣で前記搬送路の周囲の気体を吸い込む第２の吸気部を有する、請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記第２の温風噴出部と前記第２の吸気部との間に雰囲気を遮断するための第２の仕切板を有する、請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記温風供給部が、前記処理室の外から取り込まれた空気に含まれる異物または汚染物質を除去するためのエアフィルタを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
10. 前記温風供給部が、前記処理室に熱的に結合された通気性の熱交換器を有し、前記処理室の外から取り込んだ空気を前記熱交換器に通し、前記熱交換器内で前記処理室からの熱を空気に伝えて前記温風を生成する、請求項１〜９のいずれか一項記載の基板処理装置。
11. 前記熱交換器が、前記処理室の天井壁に熱的に結合されている、請求項１０に記載の基板処理装置。
12. 前記熱交換器が、前記処理室の底壁に熱的に結合されている、請求項１０に記載の基板処理装置。
13. 前記熱交換器が、前記排気部の排気管に熱的に結合されている、請求項１０に記載の基板処理装置。
14. 前記熱交換器の空気通路が前記処理室の室内を通過する、請求項１０に記載の基板処理装置。
15. 前記熱交換器の空気通路がラビリンス構造を有している、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
16. 前記熱交換器の空気通路が配管で構成されている、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
17. 前記熱交換器の空気通路の途中に熱伝導率の高い材質からなる金網が設けられている、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
18. 前記熱交換器の周囲に、前記熱交換器の熱が外へ逃げるのを防止するための断熱材が設けられている、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
19. 前記温風供給部が、前記温風の温度を制御するための温度制御部を有する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
20. 前記処理室が、前記搬送路に沿って複数のベーキング室に分割され、
    前記加熱部が、各々の前記ベーキング室内に独立した設定温度で基板を加熱するヒータを設けている、
    請求項１〜１９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
21. 前記複数のベーキング室の中で前記処理室の入口に最も近いベーキング室内の温度が最も高い、請求項２０に記載の基板処理装置。

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