JP2012084755A

JP2012084755A - 熱処理方法および熱処理装置

Info

Publication number: JP2012084755A
Application number: JP2010231089A
Authority: JP
Inventors: Koji Kanayama; 幸司金山
Original assignee: Screen Semiconductor Solutions Co Ltd
Current assignee: Screen Semiconductor Solutions Co Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】膜形成処理を行うための前処理に要する時間を短くしてスループットを向上させることができる熱処理方法および熱処理装置を提供する。
【解決手段】反射防止膜の形成処理を行う前の基板ＷがフラッシュベークユニットＦＬＢに搬送される。冷却プレート８１の上面に保持された基板Ｗの表面にフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射して瞬間的に加熱し、基板Ｗの表面に付着している水分を乾燥させる。続いて、チャンバー７０内を減圧してからヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）の蒸気を噴霧し、ヘキサメチルジシラザンの蒸気雰囲気中にて再度フラッシュ光照射を行って基板Ｗの表面の密着強化処理を行う。これらのフラッシュ光照射によるフラッシュ加熱処理は処理時間が１秒以下の極めて短時間の処理であるため、膜形成のための前処理に要する時間を短くしてスループットを向上させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に反射防止膜やレジスト膜などの膜形成処理を行うための前処理を行う熱処理方法および熱処理装置に関する。

半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製品は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらの諸処理のうち、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基板処理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。特許文献１には、このような基板処理装置の一例が開示されている。

コータ＆デベロッパでは、基板上に反射防止膜やレジスト膜を形成する前に、基板上に付着している水分等を乾燥させる脱水処理が行われることがある。また、基板をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）の蒸気雰囲気中にて加熱することにより、基板の表面と反射防止膜またはレジスト膜との密着性を強化する処理が行われることもある。特許文献１には、ＨＭＤＳの蒸気雰囲気で基板を熱処理する密着強化処理および基板に脱水のための加熱処理（デハイドベーク）を行うことが記載されている。

特開２００８−２３５５３５号公報

従来、膜形成処理を行うための前処理として行う密着強化処理およびデハイドベークは、特許文献１にも記載されているように、所定の加熱温度に管理されたホットプレート上に基板を所定時間載置することによって行われてきた。一般的なホットプレートの加熱温度は、密着強化処理では１００℃前後であり、デハイドベークでは２００℃以上である。

しかしながら、ホットプレートに載置して基板を加熱する場合には、その基板の温度が目標の加熱温度にまで到達するのに少なくとも３０秒以上を要していた。このため、装置のスループットを向上させるためには、基板処理装置に複数のホットプレートを搭載して並行処理を行う必要があり、特許文献１に記載の基板処理装置にも複数のホットプレートが多段に搭載されている。

また、ホットプレートでは急速な温度変更が困難であるため、加熱温度が２００℃以上のデハイドベークと１００℃前後の密着強化処理とを同一のホットプレートで実行することは実質的に不可能であった。よって、密着強化処理用のホットプレートとデハイドベーク用のホットプレートとをそれぞれ個別に複数搭載する必要があった。

その結果、基板処理装置には多数のホットプレートが搭載されることとなり、装置サイズが増大するとともに、消費電力も増加するという問題が生じていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、膜形成処理を行うための前処理に要する時間を短くしてスループットを向上させることができる熱処理方法および熱処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に膜形成処理を行うための前処理を行う熱処理方法において、基板をチャンバー内に収容する収容工程と、前記チャンバー内に収容された前記基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面に付着している水分を乾燥させるフラッシュ照射工程と、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方法において、前記チャンバーから排気を行う排気工程と、前記チャンバー内に不活性ガスを供給するガス供給工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る熱処理方法において、前記基板を前記チャンバー内の冷却プレート上に保持しつつフラッシュ光の照射を行うことを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射による加熱処理時間は１秒以下であることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、基板に膜形成処理を行うための前処理を行う熱処理方法において、基板をチャンバー内に収容する収容工程と、前記基板を収容した前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程と、減圧された前記チャンバー内にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を導入するＨＭＤＳ導入工程と、前記基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面を疎水化するフラッシュ照射工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る熱処理方法において、前記基板を前記チャンバー内の冷却プレート上に保持しつつフラッシュ光の照射を行うことを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明に係る熱処理方法において、前記フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射による加熱処理時間は１秒以下であることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、基板に膜形成処理を行うための前処理を行う熱処理方法において、基板をチャンバー内に収容する収容工程と、前記チャンバー内に収容された前記基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面に付着している水分を乾燥させる第１フラッシュ照射工程と、第１フラッシュ照射工程の後、前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程と、減圧された前記チャンバー内にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を導入するＨＭＤＳ導入工程と、前記基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面を疎水化する第２フラッシュ照射工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係る熱処理方法において、前記基板を前記チャンバー内の冷却プレート上に保持しつつ第１フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射および第２フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射を行うことを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、請求項８または請求項９の発明に係る熱処理方法において、第１フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射の強度は第２フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射の強度よりも大きいことを特徴とする。

また、請求項１１の発明は、請求項８から請求項１０のいずれかの発明に係る熱処理方法において、前記第１フラッシュ照射工程および第２フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射による加熱処理時間は１秒以下であることを特徴とする。

また、請求項１２の発明は、基板に膜形成処理を行うための前処理を行う熱処理装置において、基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内にて前記基板を載置して保持する冷却プレートと、前記チャンバーから排気を行う排気手段と、前記チャンバー内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバー内にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を供給するＨＭＤＳ供給手段と、前記冷却プレートに保持されている前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、を備えることを特徴とする。

請求項１から請求項４の発明によれば、基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面に付着している水分を乾燥させており、フラッシュ加熱処理は極めて短時間の処理であるため、膜形成処理を行うための前処理に要する時間を短くしてスループットを向上させることができる。

また、請求項５から請求項７の発明によれば、チャンバー内にヘキサメチルジシラザンを導入し、基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面を疎水化しており、フラッシュ加熱処理は極めて短時間の処理であるため、膜形成処理を行うための前処理に要する時間を短くしてスループットを向上させることができる。

また、請求項８から請求項１１の発明によれば、基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面に付着している水分を乾燥させ、その後チャンバー内を減圧してからヘキサメチルジシラザンを導入し、基板の表面に再度フラッシュ光を照射して当該表面を疎水化しており、フラッシュ加熱処理は極めて短時間の処理であるため、膜形成処理を行うための前処理に要する時間を短くしてスループットを向上させることができる。

また、請求項１２の発明によれば、冷却プレートに保持されている基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプを備えており、短時間のフラッシュ光照射によって前処理が実行されるため、膜形成処理を行うための前処理に要する時間を短くしてスループットを向上させることができる。

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。フラッシュベークユニットの要部構成を示す図である。フラッシュベークユニットにおける基板の処理手順を示すフローチャートである。基板の表面温度の変化を示す図である。バークブロックにおける基板の搬送順序を示す図である。

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。また、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

本実施形態の基板処理装置１は、半導体ウェハー等の基板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ホットプレートを備えた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クーリングプレートを備えた２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。また、熱処理タワー２２には、フラッシュ光を照射して基板Ｗの表面を瞬間的に加熱する１個のフラッシュベークユニットＦＬＢが配置されている。このフラッシュベークユニットＦＬＢについてはさらに後述する。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およびフラッシュベークユニットＦＬＢ）、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ホットプレートを備えた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クーリングプレートを備えた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ホットプレートを備えた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クーリングプレートを備えた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、基板送り用のセンドバッファＳＢＦ、基板戻し用のリターンバッファＲＢＦ、および、２つの基板載置部ＰＡＳＳ９，ＰＡＳＳ１０、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。また、露光ユニットＥＸＰは、電子線露光やＥＵＶ(Extreme Ultra Violet)露光など真空中で露光処理を行うものであっても良い。

次に、熱処理タワー２２に設けられているフラッシュベークユニットＦＬＢについて説明する。図５は、フラッシュベークユニットＦＬＢの要部構成を示す図である。フラッシュベークユニットＦＬＢは、基板Ｗ上に反射防止膜を形成するための前処理を行う熱処理ユニットである。ここで、「前処理」とは、適切な膜形成処理を行うために必要な予備処理であり、具体的には、基板Ｗ上に付着している水分等を乾燥させる脱水処理および基板Ｗの表面と反射防止膜との密着性を強化する密着強化処理である。

フラッシュベークユニットＦＬＢは、基板Ｗを収容するチャンバー７０と、チャンバー７０内にて基板Ｗを載置して保持する冷却プレート（クーリングプレート）８１と、チャンバー７０から排気を行う排気部７７と、チャンバー７０内に不活性ガスを供給するガス供給部７４と、チャンバー７０内にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を噴霧するＨＭＤＳ供給部７１と、基板Ｗにフラッシュ光を照射するフラッシュ照射部６０と、を備えている。また、フラッシュベークユニットＦＬＢは、これらの各部を制御して反射防止膜形成のための前処理を実行させるユニットコントローラ９０を備える。

チャンバー７０は、フラッシュ照射部６０の下方に設けられており、基板Ｗを収容可能な筐体である。チャンバー７０の上部開口にはチャンバー窓６９が装着されて閉塞されている。チャンバー７０の側壁および底壁とチャンバー窓６９とによって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。チャンバー７０の天井部を構成するチャンバー窓６９は、石英により形成された板状部材であり、フラッシュ照射部６０から出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。

チャンバー７０の側壁には、基板Ｗの搬入および搬出を行うための搬送開口部６８が設けられている。搬送開口部６８は、図示を省略するシャッターによって開閉可能とされている。搬送開口部６８が開放されると、搬送ロボットＴＲ１によってチャンバー７０に対する基板Ｗの搬入および搬出が可能となる。また、搬送開口部６８が閉鎖されると、熱処理空間６５が外部との通気が遮断された密閉空間となる。

冷却プレート８１は、冷却機構８２を内蔵した金属製（例えば、アルミニウム）の略円板形状の部材であり、チャンバー７０内にて基板Ｗを載置して水平姿勢（主面の法線方向が鉛直方向に沿う姿勢）に保持する。冷却機構８２としては、水冷管やペルチェ素子などを用いることができる。冷却機構８２は、少なくとも冷却プレート８１のうちの載置する基板Ｗに対向する領域には均一な配設密度にて設けられている。このため冷却機構８２は、当該領域を均一に冷却することができる。冷却機構８２による冷却温度はユニットコントローラ９０によって制御されており、本実施形態では半導体製造技術分野における常温である２３℃を維持するように制御されている。

また、冷却プレート８１の内部には熱電対を用いて構成された温度センサ８３が配設されている。温度センサ８３は冷却プレート８１の上面近傍の温度を測定する。温度センサ８３による測定結果はユニットコントローラ９０に伝達される。温度センサ８３によって測定される冷却プレート８１の温度が予め設定された所定温度（本実施形態では２３℃）となるように、冷却機構８２がユニットコントローラ９０によって制御される。すなわち、ユニットコントローラ９０は、温度センサ８３の測定結果に基づいて、冷却プレート８１の温度をフィードバック制御する。なお、温度センサ８３は、冷却プレート８１が載置する基板Ｗが対向する領域に複数設けるようにしても良い。

冷却プレート８１の上面には、図示を省略する複数個（３個以上）のプロキシミティボールが配設されている。プロキシミティボールは、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の部材によって構成され、その上端が冷却プレート８１の上面から微少量だけ突出する状態で配設される。このため、複数個のプロキシミティボールによって基板Ｗを支持したときには、基板Ｗの裏面と冷却プレート８１の上面との間にいわゆるプロキシミティギャップと称される微小間隔が形成される。なお、冷却プレート８１の上面にサセプタを設置し、そのサセプタを介して基板Ｗを支持するようにしても良い。

複数個のプロキシミティボールを介して冷却プレート８１に載置された基板Ｗは、冷却プレート８１によって常温（２３℃）に温調される。すなわち、基板Ｗの温度が常温よりも高温であれば、常温にまで冷却される。また、常温近傍の基板Ｗについては、そのまま基板Ｗを安定して常温に維持する。

冷却プレート８１には、その上面に出没する複数本（本実施の形態では３本）のリフトピン８４が設けられている。３本のリフトピン８４の上端高さ位置は同一水平面内に含まれる。３本のリフトピン８４はエアシリンダ８５によって一括して鉛直方向に沿って昇降される。各リフトピン８４は、冷却プレート８１に上下に貫通して設けられた挿通孔の内側に沿って昇降する。エアシリンダ８５が３本のリフトピン８４を上昇させると、各リフトピン８４の先端が冷却プレート８１の上面から突出する。また、エアシリンダ８５が３本のリフトピン８４を下降させると、各リフトピン８４の先端が冷却プレート８１の挿通孔の内部に埋入する。

ガス供給部７４は、チャンバー７０内に不活性ガスとして窒素ガス（Ｎ₂）を供給する。ガス供給部７４は、窒素供給源７５とバルブ７６とを備えており、バルブ７６を開放することによってチャンバー７０内の熱処理空間６５に窒素ガスを供給する。また、ＨＭＤＳ供給部７１は、チャンバー７０内にヘキサメチルジシラザンを供給する。ＨＭＤＳ供給部７１は、ＨＭＤＳ供給源７２とバルブ７３とを備えており、バルブ７３を開放することによってチャンバー７０内にヘキサメチルジシラザンを噴霧し、熱処理空間６５をヘキサメチルジシラザンの蒸気雰囲気とする。なお、窒素供給源７５およびＨＭＤＳ供給源７２としては、基板処理装置１に設けられたタンクと送給ポンプなどによって構成するようにしても良いし、基板処理装置１が設置される工場の用力を用いるようにしても良い。

排気部７７は、排気装置７８およびバルブ７９を備えており、バルブ７９を開放することによってチャンバー７０内の雰囲気を排気する。排気装置７８としては、真空ポンプや基板処理装置１が設置される工場の排気ユーティリティを用いることができる。排気装置７８として真空ポンプを採用し、ガス供給部７４およびＨＭＤＳ供給部７１から何らのガス供給を行うことなく密閉空間である熱処理空間６５の雰囲気を排気すると、チャンバー７０内を真空雰囲気にまで減圧することができる。また、排気装置７８として真空ポンプを用いていない場合であっても、ガス供給部７４およびＨＭＤＳ供給部７１からガス供給を行うことなく排気を行うことにより、チャンバー７０内を大気圧よりも低い気圧に減圧することができる。

フラッシュ照射部６０は、チャンバー７０の上方に設けられている。フラッシュ照射部６０は、複数本のフラッシュランプＦＬからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ６２と、を備えて構成される。フラッシュ照射部６０は、チャンバー７０内にて冷却プレート８１に保持される基板Ｗに石英のチャンバー窓６９を介してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。

複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が冷却プレート８１に保持される基板Ｗの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。

フラッシュ照射部６０には電源ユニット６３が接続されており、この電源ユニット６３から複数のフラッシュランプＦＬのそれぞれに電力供給がなされる。電源ユニット６３は、フラッシュ発光のための電荷を蓄積するコンデンサー、フラッシュランプＦＬに流れる電流波形を調整するコイルなどを備えている。

本実施形態では、フラッシュランプＦＬとしてキセノンフラッシュランプを用いている。キセノンフラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部に電源ユニット６３のコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気が両端電極間の放電によってガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。

また、リフレクタ６２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ６２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５の側に反射するというものである。リフレクタ６２はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されて梨地模様を呈する。

ユニットコントローラ９０は、フラッシュベークユニットＦＬＢに設けられた上記の種々の動作機構を制御する。ユニットコントローラ９０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、ユニットコントローラ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構成される。ユニットコントローラ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フラッシュベークユニットＦＬＢにおける処理が進行する。なお、ユニットコントローラ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、上記の構成を有する基板処理装置１における基板処理の手順について説明する。ここでは、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した後、フラッシュベークユニットＦＬＢでの処理について説明する。

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のフラッシュベークユニットＦＬＢに搬送する。詳細は後述するが、フラッシュベークユニットＦＬＢでは、基板Ｗの表面に付着している水分を乾燥させる乾燥処理および反射防止膜との密着性を向上させる密着強化処理が実行される。

密着強化処理の終了した基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によってフラッシュベークユニットＦＬＢから取り出され、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。

フラッシュベークユニットＦＬＢでの処理についてさらに説明を続ける。図６は、フラッシュベークユニットＦＬＢにおける基板Ｗの処理手順を示すフローチャートである。また、図７は、基板Ｗの表面温度の変化を示す図である。以下に説明するフラッシュベークユニットＦＬＢの処理手順は、ユニットコントローラ９０がフラッシュベークユニットＦＬＢの各動作機構を制御することにより進行する。

まず、図示省略のシャッターが開いて搬送開口部６８が開放され、搬送ロボットＴＲ１により搬送開口部６８を介して未処理の基板Ｗがチャンバー７０内に搬入される（ステップＳ１）。具体的には、未処理の基板Ｗを保持した搬送ロボットＴＲ１の搬送アーム２４ｂ（または２４ａ）が搬送開口部６８からチャンバー７０内に進入し、冷却プレート８１の直上にて停止する。続いて、３本のリフトピン８４が上昇して搬送アーム２４ｂから基板Ｗを受け取る。その後、搬送ロボットＴＲ１の搬送アーム２４ｂがチャンバー７０から退出するとともに、搬送開口部６８が閉鎖されることによってチャンバー７０内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。

また、搬送ロボットＴＲ１の搬送アーム２４ｂが退出した後、未処理の基板Ｗを支持する３本のリフトピン８４が下降して冷却プレート８１の挿通孔の内部に埋入する。リフトピン８４が下降する過程において、時刻ｔ１にて基板Ｗはリフトピン８４から冷却プレート８１の上面に渡され、その上面に水平姿勢にて載置・保持される。冷却プレート８１に受け渡された時刻ｔ１の時点での基板Ｗの温度は、基板処理装置１が設置されている雰囲気の温度と同じであり、概ね常温である。

熱処理空間６５が密閉空間とされて基板Ｗが冷却プレート８１に保持された後、チャンバー７０内が不活性ガス雰囲気に置換される（ステップＳ２）。すなわち、ガス供給部７４からチャンバー７０内に不活性ガスとして窒素ガスを供給するとともに、排気部７７によるチャンバー７０からの排気を行う。これにより、チャンバー７０内の空気が排出されて窒素ガスに置き換わり、熱処理空間６５が不活性ガス雰囲気となる。なお、ガス供給部７４から窒素ガスを供給する前に排気部７７による排気を行ってチャンバー７０内を一旦大気圧よりも低い気圧に減圧してから、窒素ガスの供給を開始するようにしても良い。このようにすれば、雰囲気置換の効率を高めることができる。

また、冷却プレート８１は冷却機構８２によって予め常温（２３℃）に温調されている。ユニットコントローラ９０は、温度センサ８３の測定結果に基づいて、冷却プレート８１の温度が２３℃となるように冷却機構８２を制御している。リフトピン８４が下降して基板Ｗが常温に温調された冷却プレート８１に載置されることにより、時刻ｔ１から基板Ｗに対する冷却プレート８１による温調が開始される。これにより、基板Ｗは正確に２３℃に温調されることとなり、その結果ロットに含まれる複数の基板Ｗ間での温度履歴均一性を向上させることができる。

チャンバー７０内の熱処理空間６５が不活性ガス雰囲気とされ、基板Ｗが冷却プレート８１に保持されて２３℃に温調された後、時刻ｔ２にてユニットコントローラ９０の制御によりフラッシュ照射部６０のフラッシュランプＦＬから冷却プレート８１に保持された基板Ｗに向けてフラッシュ光が照射される（第１フラッシュ照射工程：ステップＳ３）。フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー７０内の熱処理空間６５へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ６２により反射されてから熱処理空間６５へと向かう。このようなフラッシュ光の照射によって、基板Ｗの表面がフラッシュ加熱される。

フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。フラッシュランプＦＬからフラッシュ光が照射された基板Ｗの表面温度は、瞬間的に処理温度Ｔ１にまで上昇し、その後急速に常温にまで下降する。このようなフラッシュ加熱によって、基板Ｗの表面に付着していた水分が乾燥される。乾燥処理を行うときに基板Ｗの表面が到達する処理温度Ｔ１は２００℃以上である。また、フラッシュ光が照射されて基板Ｗの表面温度が昇温を開始した時刻ｔ２から常温にまで降温した時刻ｔ３までの時間は１秒以下である。このような１秒以下の短時間であっても、フラッシュランプＦＬから強度の大きなフラッシュ光を照射することによって、基板Ｗに付着していた水分を確実に乾燥させることができる。

フラッシュ光照射による水分の乾燥処理が終了した後、ガス供給部７４からの窒素ガス供給を停止するとともに、排気部７７による排気は継続して行う。これにより、チャンバー７０内の熱処理空間６５は大気圧よりも低い気圧に減圧される（ステップＳ４）。減圧を開始してから所定時間が経過、或いはチャンバー７０内が所定圧にまで減圧されたら、排気部７７による排気を停止する。そして、減圧雰囲気のチャンバー７０内にＨＭＤＳ供給部７１からヘキサメチルジシラザンを噴霧する（ステップＳ５）。これにより、熱処理空間６５はヘキサメチルジシラザンの蒸気雰囲気となる。なお、チャンバー７０内を減圧してからヘキサメチルジシラザンを導入している間、基板Ｗは継続して冷却プレート８１上に保持されているため、その温度は常温に維持され続ける。また、この間に、電源ユニット６３ではコンデンサーへの再充電が行われる。なお、チャンバー７０内の減圧とヘキサメチルジシラザンの導入に要する時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間間隔は、数１０秒から１分程度である。

チャンバー７０内の熱処理空間６５がヘキサメチルジシラザンの蒸気雰囲気とされた後、時刻ｔ４にてフラッシュランプＦＬから冷却プレート８１に保持された基板Ｗに向けて再度フラッシュ光が照射される（第２フラッシュ照射工程：ステップＳ６）。このフラッシュ光照射によって、基板Ｗの表面温度は瞬間的に処理温度Ｔ２にまで上昇し、その後急速に常温まで下降する。ステップＳ６でのフラッシュ加熱はヘキサメチルジシラザンの蒸気雰囲気中にて行われる。これにより、通常は親水性であるシリコンの基板Ｗの表面が疎水化され、反射防止膜との密着性が向上する。密着強化処理を行うときに基板Ｗの表面が到達する処理温度Ｔ２は１００℃以上である。また、ステップＳ３の第１フラッシュ照射工程と同じく、フラッシュ光が照射されて基板Ｗの表面温度が昇温を開始した時刻ｔ４から常温にまで降温した時刻ｔ５までの時間は１秒以下である。このような１秒以下の短時間加熱であっても、フラッシュランプＦＬから強度の大きなフラッシュ光を照射することによって、密着強化処理を確実に行うことができる。

乾燥処理を行うとき（第１フラッシュ照射工程）のフラッシュ光照射の強度は、密着強化処理を行うとき（第２フラッシュ照射工程）のフラッシュ光照射の強度よりも大きい。フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射の強度は、例えば電源ユニット６３のコンデンサーへの充電電圧を変化させることによって変えることができる。

２回のフラッシュ光照射が終了した後、チャンバー７０内が再び不活性ガス雰囲気に置換される（ステップＳ７）。すなわち、ガス供給部７４からチャンバー７０内に窒素ガスを供給するとともに、排気部７７によるチャンバー７０からの排気を行う。これにより、チャンバー７０内に残留していたヘキサメチルジシラザンが排出されて窒素ガスに置き換わる。

また、２回目のフラッシュ光照射が終了した後、基板Ｗが冷却プレート８１に保持され続けることによって冷却され、常温に維持される（ステップＳ８）。やがて、所定時間が経過して時刻ｔ６に到達した時点にて、３本のリフトピン８４が上昇し、冷却プレート８１に載置されていた基板Ｗを突き上げて冷却プレート８１から離間させる。

その後、搬送開口部６８が再び開放され、搬送ロボットＴＲ１の搬送アーム２４ａ（または２４ｂ）が搬送開口部６８からチャンバー７０内に進入して基板Ｗの直下で停止する。続いて、リフトピン８４が下降することによって、基板Ｗがリフトピン８４から搬送アーム２４ａに渡される。そして、基板Ｗを受け取った搬送ロボットＴＲ１の搬送アーム２４ａがチャンバー７０から退出することにより、基板Ｗがチャンバー７０から搬出され、フラッシュベークユニットＦＬＢにおける乾燥処理および密着強化処理が完了する（ステップＳ９）。

本実施形態においては、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射によって基板Ｗの表面に付着している水分を乾燥させる乾燥処理を行っている。また、フラッシュ光照射によって基板Ｗと反射防止膜との密着性を向上させる密着強化処理を行っている。これらのフラッシュ光照射によるフラッシュ加熱処理は処理時間が１秒以下の極めて短時間の処理である。ホットプレートに載置して加熱する従来の乾燥処理および密着強化処理は、いずれも基板Ｗが目標温度に到達するまでに少なくとも３０秒以上を要していた。これと比較して、フラッシュ光照射による乾燥処理および密着強化処理に要する時間は顕著に短時間であり、その結果として基板処理装置１におけるスループットを向上させることができる。

また、乾燥処理および密着強化処理に要する時間が短時間であれば、基板処理装置１に１つのフラッシュベークユニットＦＬＢを搭載するだけでも、これらの処理が基板処理装置１全体を律速することない。従って、従来と同等のスループットを得るために、基板処理装置１に搭載するユニット数は著しく少なくなり、装置サイズをコンパクトにできるとともに、消費電力の増加を抑制することもできる。

特に、本実施形態においては、フラッシュランプＦＬからのフラッシュ光照射の強度を変化させることによって容易に基板Ｗの加熱温度も変更することができるため、処理温度の異なる乾燥処理と密着強化処理とを同一のフラッシュベークユニットＦＬＢにて実行することができる。その結果、基板処理装置１に搭載するユニット数をさらに少なくすることができ、装置サイズをよりコンパクトにすることができる。

図８は、バークブロック２０における基板Ｗの搬送順序を示す図である。図８（ａ）は従来の搬送順序であり、図８（ｂ）は本実施形態における搬送順序である。本実施形態と同様の処理を行うのに、従来であれば図８（ａ）に示すように、まず未処理の基板Ｗをデハイドベークユニット（ＤＨＢ）に搬送し、その基板Ｗをホットプレートに載置して乾燥処理を行う。次に、乾燥処理後の基板Ｗを一旦搬送ロボットＴＲ１がデハイドベークユニット（ＤＨＢ）から搬出して密着強化処理ユニット（ＡＨＬ）に搬送し、その基板Ｗをヘキサメチルジシラザンの蒸気雰囲気中にてホットプレートにより加熱して密着強化処理を行う。さらに、その後、表面が疎水化された基板Ｗを搬送ロボットＴＲ１が密着強化処理ユニット（ＡＨＬ）から搬出して冷却ユニットＣＰに搬送し、当該基板Ｗの冷却処理が行われる。その後は、本実施形態と同様に、塗布処理ユニットＢＲＣ、加熱ユニットＨＰ、冷却ユニットＣＰの順に基板Ｗが搬送される。

これに比して、本実施形態では図８（ｂ）に示すように、フラッシュベークユニットＦＬＢにて乾燥処理および密着強化処理に加えて、その後の冷却処理までも行うことができ、従来３つの処理ユニットにて分割して行っていた処理を１つのフラッシュベークユニットＦＬＢにて続けて実行することができる。その結果、基板処理装置１におけるスループットをさらに向上させることができるとともに、装置サイズをよりコンパクトにすることができる。

フラッシュベークユニットＦＬＢにて基板Ｗの冷却処理をも行うことができるのは、冷却プレート８１を備えていることによる。２回目のフラッシュ光照射による密着強化処理の後、基板Ｗを冷却プレート８１に保持して冷却し続けることにより（ステップＳ８）、反射防止膜の塗布液を供給する前に基板Ｗを正確に常温に温調することとなり、従来冷却ユニットＣＰに搬送して行っていたのと同様の処理を行うことができる。また、フラッシュベークユニットＦＬＢに冷却プレート８１を備えることによって、基板Ｗを保持する部材への蓄熱を防止して、複数の基板Ｗ間における温度履歴を均一にすることができる。

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、１つのフラッシュベークユニットＦＬＢにて乾燥処理および密着強化処理の双方を連続して行うようにしていたが、乾燥処理または密着強化処理のいずれか一方のみを行うようにしても良い。このようにしても、乾燥処理または密着強化処理に要する時間を短くしてスループットを向上させることができる。

また、基板処理装置１に複数台のフラッシュベークユニットＦＬＢを搭載するようにしても良い。この場合、乾燥処理専用のフラッシュベークユニットＦＬＢと密着強化処理専用のフラッシュベークユニットＦＬＢとを設けるようにしても良いし、一部のフラッシュベークユニットＦＬＢを予備としても良い。

また、フラッシュベークユニットＦＬＢから搬出した基板Ｗを熱処理タワー２２，２３のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送し、反射防止膜の塗布液を供給する前に当該基板Ｗの冷却処理を行うようにしても良い。

また、電源ユニット６３に絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのスイッチング素子を設け、そのスイッチング素子によってフラッシュランプＦＬに流れる電流を制御することにより、第１フラッシュ照射工程（ステップＳ３）と第２フラッシュ照射工程（ステップＳ６）とでのフラッシュ光照射の強度を変えるようにしても良い。また、電源ユニット６３に容量の異なる２種類のコンデンサーを設け、これらを切り替えることによってフラッシュ光照射の強度を変えるようにしても良い。

また、上記実施形態においては、基板Ｗに反射防止膜の形成処理を行うための前処理としての乾燥処理および密着強化処理をフラッシュ光照射によって実行するようにしていたが、これに限定されるものではなく、他の種類の膜、例えばレジスト膜の形成処理を行うための前処理を上記実施形態と同様のフラッシュ光照射によって行うようにしても良い。すなわち、反射防止膜を形成せずに基板Ｗ上に直接レジスト膜を形成する場合には、そのレジスト膜の形成処理を行うための前処理として乾燥処理および密着強化処理を行う。このレジスト膜形成処理を行うための前処理としての乾燥処理および密着強化処理を上記実施形態と同様にフラッシュ光照射によって実行するようにしても良い。

また、露光ユニットＥＸＰにて極端紫外光（ＥＵＶ）や電子線を用いてパターン露光処理を行う場合には、基板Ｗに反射防止膜に代えて下層膜を形成する。この下層膜の形成処理を行うための前処理としての乾燥処理および密着強化処理をフラッシュ光照射によって実行するようにしても良い。要するに、基板Ｗに何らかの膜形成処理を行うための前処理として乾燥処理および密着強化処理を行うときに、本発明に係る技術を適用してフラッシュ光照射によって前処理を行うようにすれば良い。

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、基板Ｗに膜形成処理の前処理を行うための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技術によって処理対象となる基板Ｗは半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。

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
６０フラッシュ照射部
６５熱処理空間
６９チャンバー窓
７０チャンバー
７１ＨＭＤＳ供給部
７４ガス供給部
７７排気部
８１冷却プレート
８４リフトピン
９０ユニットコントローラ
ＢＲＣ，ＳＣ塗布処理ユニット
ＣＰ冷却ユニット
ＦＬフラッシュランプ
ＦＬＢフラッシュベークユニット
ＨＰ加熱ユニット
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

基板に膜形成処理を行うための前処理を行う熱処理方法であって、
基板をチャンバー内に収容する収容工程と、
前記チャンバー内に収容された前記基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面に付着している水分を乾燥させるフラッシュ照射工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
請求項１記載の熱処理方法において、
前記チャンバーから排気を行う排気工程と、
前記チャンバー内に不活性ガスを供給するガス供給工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
請求項１または請求項２に記載の熱処理方法において、
前記基板を前記チャンバー内の冷却プレート上に保持しつつフラッシュ光の照射を行うことを特徴とする熱処理方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射による加熱処理時間は１秒以下であることを特徴とする熱処理方法。
基板に膜形成処理を行うための前処理を行う熱処理方法であって、
基板をチャンバー内に収容する収容工程と、
前記基板を収容した前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程と、
減圧された前記チャンバー内にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を導入するＨＭＤＳ導入工程と、
前記基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面を疎水化するフラッシュ照射工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
請求項５記載の熱処理方法において、
前記基板を前記チャンバー内の冷却プレート上に保持しつつフラッシュ光の照射を行うことを特徴とする熱処理方法。
請求項５または請求項６に記載の熱処理方法において、
前記フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射による加熱処理時間は１秒以下であることを特徴とする熱処理方法。
基板に膜形成処理を行うための前処理を行う熱処理方法であって、
基板をチャンバー内に収容する収容工程と、
前記チャンバー内に収容された前記基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面に付着している水分を乾燥させる第１フラッシュ照射工程と、
第１フラッシュ照射工程の後、前記チャンバー内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧工程と、
減圧された前記チャンバー内にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を導入するＨＭＤＳ導入工程と、
前記基板の表面にフラッシュ光を照射して当該表面を疎水化する第２フラッシュ照射工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。
請求項８記載の熱処理方法において、
前記基板を前記チャンバー内の冷却プレート上に保持しつつ第１フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射および第２フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射を行うことを特徴とする熱処理方法。
請求項８または請求項９に記載の熱処理方法において、
第１フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射の強度は第２フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射の強度よりも大きいことを特徴とする熱処理方法。
請求項８から請求項１０のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記第１フラッシュ照射工程および第２フラッシュ照射工程でのフラッシュ光照射による加熱処理時間は１秒以下であることを特徴とする熱処理方法。
基板に膜形成処理を行うための前処理を行う熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて前記基板を載置して保持する冷却プレートと、
前記チャンバーから排気を行う排気手段と、
前記チャンバー内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバー内にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を供給するＨＭＤＳ供給手段と、
前記冷却プレートに保持されている前記基板にフラッシュ光を照射するフラッシュランプと、
を備えることを特徴とする熱処理装置。