JP2013048144A - 基板熱処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】加熱処理時にも基板の冷却を行う冷却機能を付加して、稼働効率の向上を図れるようにした基板熱処理装置を提供すること。
【解決手段】ウエハWを載置して加熱処理する熱板70と、熱板に対して進退移動可能であってウエハを受け渡しする基板受渡しアーム61と、基板受渡しアームを熱板の上方位置と熱板から離れた待機位置との間を移動するアーム移動機構67と、上記待機位置にある基板受渡しアームに対してウエハを受け渡しする基板搬送手段である搬送機構と、を具備する基板熱処理装置において、熱板によって加熱処理された先行のウエハが基板搬送手段に受け渡される間、加熱処理された先行のウエハの冷却と、後行のウエハの熱板への受け渡しとを支援する基板保持手段である冷却アーム80を具備する。
【選択図】 図4

Description

この発明は、基板熱処理装置に関するものである。
半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー処理では、例えば半導体ウエハ(以下にウエハという)上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウエハ上に所定のレジストのパターンが形成される。
このようなフォトリソグラフィー処理においては、レジスト塗布後の加熱処理(プリベーク)、露光処理後の加熱処理(ポストエクスポージャーベーク)、現像処理後の加熱処理(ポストベーク)等の種々の加熱処理が行われている。
また、上記加熱処理においては、ウエハを所定温度例えば100℃〜350℃に加熱した後、次工程での処理のために加熱されたウエハを常温(23℃)まで冷却する必要がある。そのため、熱処理装置にはウエハを加熱する熱板と、熱板によって加熱されたウエハを冷却する冷却板と、熱板と冷却板間にウエハを移動する搬送手段等が備えられている。
熱板と冷却板間にウエハを移動する搬送手段として、装置外部の基板搬送手段によって搬送されたウエハを受け取り、受け取ったウエハを熱板に搬送し、加熱処理後のウエハを熱板から受け取って冷却する可動式の冷却板を備える構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、熱板と冷却板間にウエハを移動する別の搬送手段として、固定配置された熱板と冷却板との間でウエハを移動する2つの搬送アームを備えるものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2010−232415号公報 特開2007−96243号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、熱板1枚に対し、冷却板1枚の構成となっている。したがって、熱板でのウエハの加熱の処理時間が例えば60秒であり、冷却に要する時間(例えば、15秒)に対して長いため、熱板上で処理していない時間が存在し、熱処理装置の稼働率の低下やスループットが低下する懸念がある。
また、特許文献2に記載の技術においては、2つの搬送アームを用いてウエハを熱板と冷却板との間を移動する構造であるが、加熱処理されたウエハを冷却板に移動し、冷却されたウエハを冷却板から受け取って装置外へ搬出するため、多くの時間を要し、熱処理装置の稼働率の低下やスループットが低下する懸念がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、加熱処理時にも基板の冷却を行う冷却機能を付加して、稼働効率の向上を図れるようにした基板熱処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明は、基板を載置して加熱処理する熱板と、上記熱板に対して進退移動可能であって基板を受け渡しする基板受渡しアームと、上記基板受渡しアームを上記熱板の上方位置と熱板から離れた待機位置との間を移動するアーム移動機構と、上記待機位置にある上記基板受渡しアームに対して基板を受け渡しする基板搬送手段と、を具備する基板熱処理装置であって、上記熱板によって加熱処理された先行の基板が上記基板搬送手段に受け渡される間、加熱処理された上記先行の基板の冷却と、後行の基板の上記熱板への受け渡しとを支援する基板保持手段を具備する、ことを特徴とする(請求項1)。
このように構成することにより、基板受渡しアームが基板搬送手段から基板を受け取って熱板に受け渡し、熱板によって加熱処理された先行の基板が基板搬送手段に受け渡される間、基板保持手段が熱処理された先行の基板を一時保持して、加熱処理された先行の基板を冷却することができ、基板受渡しアームによる後行の基板の熱板への受け渡しを行うことができる。
この発明において、上記基板受渡しアームは、基板を冷却する冷却機能を具備し、上記基板保持手段は、上記基板搬送手段及び上記熱板に対して基板を受け渡しすると共に、上記熱板から受け取った基板を冷却する冷却機能を具備する基板冷却アームにて形成されている方がよい(請求項2)。この場合、上記基板冷却アームを上記基板受渡しアームの上方に配設すると共に、冷却アーム移動機構によって上記熱板の上方と上記基板受渡しアームの待機位置の上方との間を移動可能に形成し、上記熱板の配置部には、上記熱板表面に出没可能に突出して上記基板受渡しアーム及び基板冷却アームに対して基板を受け渡し可能な熱板用受渡しピンと、上記熱板用受渡しピンを昇降する昇降駆動部と、を具備する方が好ましい(請求項3)。
このように構成することにより、基板受渡しアームが基板搬送手段から基板を受け取って熱板に受け渡し、熱板によって加熱処理された先行の基板が基板搬送手段に受け渡される間、基板受渡しアームが熱処理された基板を熱板から受け取る時期と、基板保持手段である基板冷却アームが熱板へ後行の基板を受け渡す時期とを相前後して行うことができ、熱処理された先行の基板は冷却機能を具備する受渡しアームが冷却した後、基板搬送手段に受け渡し、熱板によって加熱処理された後行の基板は冷却アームが受け取って冷却した後、基板搬送手段に受け渡すことができる。
また、この発明において、上記基板保持手段は、上記基板受渡しアーム及び上記熱板に対して基板を受け渡しすると共に、上記熱板から受け取った基板を冷却する冷却機能を具備する基板冷却アームにて形成される構造としてもよい(請求項4)。この場合、上記基板冷却アームを上記基板受渡しアームの上方に配設すると共に、冷却アーム移動機構によって上記熱板の上方と上記基板受渡しアームの待機位置の上方との間を移動可能に形成し、上記基板受渡しアームの待機部には、上記基板受渡しアーム表面に出没可能に突出して上記基板冷却アームに対して基板を受け渡し可能なアーム用受渡しピンと、上記アーム用受渡しピンを昇降する昇降駆動部と、を具備し、上記熱板の配置部には、上記熱板表面に出没可能に突出して上記基板受渡しアーム及び基板冷却アームに対して基板を受け渡し可能な熱板用受渡しピンと、上記熱板用受渡しピンを昇降する昇降駆動部と、を具備する方が好ましい(請求項5)。
このように構成することにより、基板受渡しアームが基板搬送手段から基板を受け取って熱板に受け渡し、熱板によって加熱処理された先行の基板が基板搬送手段に受け渡される間、基板保持手段である基板冷却アームが熱処理された基板を熱板から受け取って一時保持する間に基板を冷却し、先行の基板が基板冷却アームに保持され、冷却されている間、基板受渡しアームが後行の基板を基板搬送手段から受け取って熱板へ受け渡し、その後、基板冷却アームによって冷却された先行の基板を基板受渡しアームへ受け渡した後、基板搬送手段に受け渡すことができる。
また、この発明において、上記基板受渡しアームは、基板を冷却する冷却機能を具備し、上記基板保持手段は、上記基板受渡しアームに対して基板を受け渡すと共に、基板受渡しアームから受け取った基板を冷却する冷却機能を具備する退避バッファにて形成される構造としてもよい(請求項6)。この場合、上記退避バッファは、上記基板受渡しアームの待機位置において、バッファ昇降駆動部によって基板受渡しアームに対して上方から進退移動可能に配設されると共に、基板受渡しアームに対して基板を受け渡す際に、基板を着脱可能に保持する保持機構を具備する方が好ましい(請求項7)。
このように構成することにより、基板受渡しアームが基板搬送手段から基板を受け取って熱板に受け渡し、熱板によって加熱処理された先行の基板が基板搬送手段に受け渡される間、基板受渡しアームが熱処理された基板を熱板から受け取った後、退避バッファが基板受渡しアームから基板を受け取って一時保持する間に基板を冷却し、先行の基板が退避バッファに保持され、冷却されている間、基板受渡しアームが後行の基板を基板搬送手段から受け取って熱板へ受け渡し、その後、退避バッファによって冷却された先行の基板を基板受渡しアームへ受け渡し、基板受渡しアームが基板を冷却した後、基板搬送手段に受け渡すことができる。
基板受渡しアームが基板搬送手段から基板を受け取って熱板に受け渡し、熱板によって加熱処理された先行の基板が基板搬送手段に受け渡される間、基板保持手段が熱処理された先行の基板を一時保持して、加熱処理された先行の基板を冷却し、基板受渡しアームによって後行の基板の熱板への受け渡しを可能にすることができる。したがって、熱板による加熱処理時にも基板の冷却を行う冷却機能を付加して、稼働効率の向上を図ることができる。
この発明に係る基板熱処理装置を適用した塗布現像処理装置を示す概略平面図である。 上記塗布現像処理装置を示す概略斜視図である。 上記塗布現像処理装置を示す概略縦断面図である。 この発明の第1実施形態に係る基板熱処理装置を示す概略縦断面図である。 第1実施形態に係る基板熱処理装置を示す概略横断面図である。 第1実施形態に係る基板熱処理装置の動作を示す概略側面図である。 この発明の第2実施形態に係る基板熱処理装置を示す概略縦断面図である。 第2実施形態に係る基板熱処理装置を示す概略横断面図である。 第2実施形態に係る基板熱処理装置の動作を示す概略側面図である。 この発明の第3実施形態に係る基板熱処理装置を示す概略縦断面図である。 第3実施形態に係る基板熱処理装置における基板保持機構を示す概略平面図である。 上記基板保持機構の要部を示す分解斜視図である。 第3実施形態に係る基板熱処理装置の動作を示す概略側面図である。 この発明の第4実施形態に係る基板熱処理装置を示す概略平面図である。
以下に、この発明の実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板熱処理装置を半導体ウエハ(以下にウエハという)の塗布現像処理装置に適用した場合について説明する。
上記塗布現像処理装置1には、図1に示すように、キャリアブロックS1から露光ブロックS4まで順に、キャリアブロックS1、処理ブロックS2、インターフェイスブロックS3、露光ブロックS4が連結されている。
キャリアブロックS1では、搬送機構Bが、載置台10上に載置された密閉型のキャリア20からウエハWを取り出して、キャリアブロックS1に隣接された処理ブロックS2に受け渡す。また、搬送機構Bは、処理ブロックS2にて処理された後のウエハWを受け取ってキャリア20に戻すように構成されている。
処理ブロックS2は、図2に示すように、現像処理を行うための第1のブロック(DEV層)B1、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行なうための第2のブロック(BCT層)B2、レジスト液の塗布処理を行うための第3のブロック(COT層)B3、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成処理を行なうための第4のブロック(TCT層)B4を下から順に積層して構成されている。
上記第2のブロック(BCT層)B2と第4のブロック(TCT層)B4とは、各々反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する塗布部を3つ含んだ液処理モジュール30と、この液処理モジュール30にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却処理ユニット群40と、液処理モジュール30と、この発明に係る基板熱処理装置を備える加熱・冷却処理ユニット群40との間に設けられ、これらの間でウエハWの受け渡しを行なう基板搬送手段である搬送機構A2,A4とを備えている。
第3のブロック(COT層)B3においては、上記薬液がレジスト液であり、疎水化処理ユニットが組み込まれることを除けば同様の構成である。一方、第1の処理ブロック(DEV層)B1については、例えば一つのDEV層B1内に現像ユニットが2段に積層されている。そしてDEV層B1内には、これら2段の現像ユニットにウエハWを搬送するための共通の搬送機構A1が設けられている。さらに処理ブロックS2には、図1及び図3に示すように、棚ユニットU5が設けられ、この棚ユニットU5の各部同士の間では、棚ユニットU5の近傍に設けられた昇降自在な搬送機構EによってウエハWが搬送される。
上記のように構成される塗布現像処理装置1において、キャリア20からのウエハWが、搬送機構Bにより、棚ユニットU5の一つの受け渡しユニット、例えば第2のブロック(BCT層)B2の対応する受け渡しユニットCPL2に搬送される。ここから、ウエハWは搬送機構E、受け渡しユニットCPL3及び搬送機構A3を介して第3のブロック(COT層)B3に搬入され、疎水化処理ユニットにおいてウエハ表面が疎水化された後、液処理モジュール30にてレジスト膜が形成される。レジスト膜形成後のウエハWは、基板搬送手段である搬送機構A3により、棚ユニットU5の受け渡しユニットBF3に受け渡される。
その後、ウエハW2は受け渡しユニットBF3→搬送機構E→受け渡しユニットCPL4を介して搬送機構A4に受け渡され、レジスト膜の上に反射防止膜が形成された後、搬送機構A4により受け渡しユニットTRS4に受け渡される。なおレジスト膜の上の反射防止膜を形成しない場合や、ウエハWに対して疎水化処理を行う代わりに、第2のブロック(BCT層)B2にて反射防止膜が形成される場合もある。
一方、DEV層B1内の上部には、棚ユニットU5に設けられた受け渡しユニットCPL11から棚ユニットU6に設けられた受け渡しユニットCPL12にウエハWを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアームFが設けられている。レジスト膜やさらに反射防止膜が形成されたウエハWは、搬送機構Eにより受け渡しユニットBF3やTRS4を介して受け渡しユニットCPL11に受け渡され、ここからシャトルアームFにより棚ユニットU6の受け渡しユニットCPL12に直接搬送され、インターフェイスブロックS3に取り込まれることになる。なお、ここでは図示していないが、ウエハWがインターフェイスブロックS3に取り込まれる前に、ウエハWの周縁部を予め露光するための、周辺露光モジュールが設置される場合もある。
次いで、ウエハWはインターフェイスアームGにより露光装置S4に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後、棚ユニットU6の受け渡しユニットTRS6に載置されて処理ブロックS2に戻される。戻されたウエハWは、第1のブロック(DEV層)B1にて現像処理が行われ、基板搬送手段である搬送機構A1により受け渡しユニットTRS3に受け渡される。
その後、搬送機構Bを介してキャリア20に戻される。なお、図1において符号U1〜U4は各々加熱部と冷却部等を積層したこの発明に係る基板熱処理装置を備える加熱・冷却処理ユニット群である。
次に、この発明に係る基板熱処理装置を適用した熱処理装置について、図4〜図13を参照して詳細に説明する。
<第1実施形態>
第1実施形態の熱処理装置50は、図4及び図5に示すように、閉鎖可能な筐体60内に、ウエハWを載置して所定温度例えば100〜350℃に加熱する熱板70と、ウエハWを載置すると共に、所定温度例えば23℃に冷却し、かつ熱板70に対して相対移動可能な受渡しアーム61と、熱板70によって加熱処理された先行のウエハWが基板搬送手段例えば搬送機構A3に受け渡される間、加熱処理されたウエハWの冷却と、後行のウエハWの熱板70への受け渡しとを支援する基板保持手段であるウエハ冷却アーム80(以下に冷却アーム80という)とを収容している。
なお、筐体60における受渡しアーム61側の側壁には上下2箇所にウエハWの搬入出口62a,62bが間隔をおいて設けられており、この搬入出口62a,62bにはそれぞれシャッタ63a,63bが図示しない開閉駆動機構により開閉可能に配設されている。なお、ここでは筐体60の側壁の上下2箇所に搬出入口62a,62bとシャッタ63a,63bを設ける場合について説明したが、搬出入口62a,62bとシャッタ63a,63bを1つにしてもよい。
受渡しアーム61は、例えば図5に示すように、熱板70側が円弧状に湾曲した略方形形状に形成されている。受渡しアーム61内には、例えば冷媒が通流する図示しない冷却管が内蔵されており、この冷却管によって受渡しアーム61は、所定の冷却温度例えば23℃に維持される。受渡しアーム61の側方には、例えば図4に示すように、X方向に沿ったレール64が設けられている。受渡しアーム61は、受渡しアーム移動機構67によってレール64上を移動し、熱板70上に対して往復移動するように構成されている。
この場合、図5に示すように、受渡しアーム61の基端側の側方に突設されるブラケット67aをレール64上に摺動自在に取り付け、該ブラケット67aを受渡しアーム移動機構67の構成部材である駆動プーリ67bと従動プーリ67cに掛け渡されたタイミングベルト67dに連結し、駆動モータ67eによって駆動プーリ67bを正逆回転させることによって受渡しアーム61を熱板70の上方位置と熱板70の側方の受渡しアーム61の待機位置との間を往復移動することができる。なお、受渡しアーム移動機構67をタイミングベルト機構に代えてボールねじ機構にて形成してもよい。
また、受渡しアーム61には、図5に示すように2本のスリット61aが形成されている。スリット61aは、受渡しアーム61が熱板70上に移動した時に熱板用受渡しピン66に干渉しないように、受渡しアーム61における熱板70側の端部から中央部付近に渡って形成されている。
受渡しアーム61の待機位置におけるスリット61aの下方には、図4に示すように、昇降可能なアーム用受渡しピン65が設けられており、このアーム用受渡しピン65の下端部を保持する保持部材65aを昇降駆動機構65bによって上下動することにより、ウエハWを受渡しアーム61上、又は、冷却アーム80上で昇降し、受渡しアーム61と搬送機構A3との間でウエハWの受け渡し、又は、冷却アーム80と搬送機構A3との間でウエハWの受け渡しを行うことができるようになっている。
冷却アーム80は、受渡しアーム61と同様に形成されており、例えば図5に示すように、熱板70側が円弧状に湾曲した略方形形状に形成されている。冷却アーム80内には、例えば冷媒が通流する図示しない冷却管が内蔵されており、この冷却管によって冷却アーム80は、所定の冷却温度例えば23℃に維持される。冷却アーム80の側方には、例えば図4に示すように、X方向に沿ったレール82が設けられている。冷却アーム80は、冷却アーム移動機構81によってレール82上を移動し、熱板70上に対して往復移動するように構成されている。
この場合、図5に示すように、冷却アーム80の基端側の側方に突設されるブラケット81aをレール82上に摺動自在に取り付け、該ブラケット81aを冷却アーム移動機構81の構成部材である駆動プーリ81bと従動プーリ81cに掛け渡されたタイミングベルト81dに連結し、駆動モータ81eによって駆動プーリ81bを正逆回転させることによって冷却アーム80を熱板70の上方位置と熱板70の側方の受渡しアーム61の待機位置との間を往復移動することができる。なお、冷却アーム移動機構81をタイミングベルト機構に代えてボールねじ機構にて形成してもよい。
また、冷却アーム80は、図5に示すように、受渡しアーム61と同様に2本のスリット80aが形成されている。スリット80aは、冷却アーム80が熱板70上に移動した時に熱板用受渡しピン66に干渉しないように、冷却アーム80における熱板70側の端部から中央部付近に渡って形成されている。
一方、熱板70は、図4に示すように、カップ上の熱板収容部72の上端開口部にサポートリング71を介して保持されている。熱板70上には、サポートリング71と、蓋体昇降機構77によって上下動自在な蓋体73と共働して処理室74が形成されている。
熱板70は、厚みのある円盤形状を有し、熱板70の下面には、給電により発熱するヒータ75が内蔵されている。このヒータ75の発熱により熱板70を所定温度例えば100〜350℃に調節することができる。
また、熱板70の上面のウエハ載置面には、ウエハWを支持する複数のプロキシミティピン(図示せず)が設けられている。このプロキシミティピンにより、ウエハWと熱板70との間に微小な隙間を形成し、熱板70からの輻射熱によりウエハWを非接触で加熱することができる。また、熱板70のウエハ載置面の外縁部には、ウエハWの外周面を支持する複数の熱板用受渡しピン66が設けられている。この熱板用受渡しピン66によりウエハWをプロキシミティピン上に誘導してウエハWの位置ずれを防止することができる。
熱板70には、上下方向に貫通する複数例えば3個の貫通孔70aが設けられている。この貫通孔70aには、それぞれ熱板用受渡しピン66が昇降自在に貫挿されており、各熱板用受渡しピン66の下端部を保持する保持部材66aを昇降駆動機構66bによって上下動することにより、熱板用受渡しピン66を熱板70のウエハ載置面上に出没させ、ウエハWを支持して昇降することができる。昇降駆動機構66bによって熱板用受渡しピン66を熱板70のウエハ載置面上に出没させると共に、熱板70の上方に移動された受渡しアーム61又は冷却アーム80に対してウエハWの受け渡しが行われる。
また、熱板70には、図4に示すように、上下方向に貫通する例えば同心円上に複数の吸引口76が設けられている。熱板70の下面における各吸引口76には、図示しない吸引管を介して吸引手段例えば真空ポンプ(図示せず)に接続されている。
上記のように構成される熱処理装置50において、受渡しアーム移動機構67,冷却アーム移動機構81,アーム用受渡しピン65の昇降駆動部65b,熱板用受渡しピン66の昇降駆動部66b,蓋体昇降機構77及びシャッタ63a,63bは、それぞれ制御手段であるコントローラ100と電気的に接続されており、コントローラ100に記憶されたプログラムに基づく制御信号によって駆動制御されている。
なお、上記第1実施形態では、図5において、受渡しアーム移動機構67と冷却アーム移動機構81の構造を分かり易くするために、受渡しアーム移動機構67と冷却アーム移動機構81とを対向する側に配設しているが、駆動源を同一側に設置する方が好ましいので、実際には受渡しアーム移動機構67と冷却アーム移動機構81は同一側に配設されている。
次に、第1実施形態の熱処理装置50の動作態様について、図6を参照して詳細に説明する。まず、先行するウエハW1が下段の搬出入口62b(図4参照)から装置内に進入する搬送機構(図示せず)によって待機位置にある受渡しアーム61の上方に搬送され、受渡しアーム61がウエハWを受け取る(図6(a)参照)。次に、受渡しアーム61が熱板70上に移動し、熱板用受渡しピン66が上昇して受渡しアーム61からウエハW1を受け取った後、受渡しアーム61が後退し、熱板用受渡しピン66が下降してウエハW1を熱板70に受け渡す。ウエハWを熱板に受け渡した受渡しアーム61は待機位置に後退した後、蓋体73が下降してウエハWを熱処理する。この際、後行するウエハW2が上段の搬出入口62a(図4参照)から装置内に進入する搬送機構(図示せず)によって待機位置にある冷却アーム80の上方に搬送され、冷却アーム80がウエハWを受け取る(図6(b)参照)。
熱板70によって熱処理が終了すると、蓋体73が上昇し、熱処理された先行のウエハW1は熱板用受渡しピン66の上昇によって熱板70の上方に移動する受渡しアーム61に受け渡される。熱処理された先行のウエハW1を受け取った受渡しアーム61の待機位置への移動と同時に、熱板70の上方に後行のウエハW2を保持した冷却アーム80が移動して、後行のウエハW2を熱板70の上方に移動する(図6(c)参照)。すると、熱板用受渡しピン66が上昇して冷却アーム80に保持されているウエハW2を受け取り、冷却アーム80が後退した後、熱板用受渡しピン66が下降してウエハW2を熱板70に受け渡す。その後、蓋体73が下降して、熱板70によってウエハW2が熱処理される。後行のウエハW2が熱板によって熱処理されている間、先行のウエハW1は受渡しアーム61の冷却機能によって冷却された後、受渡しアーム61から搬送機構(図示せず)に受け渡されて回収される(図6(d)参照)。
後行のウエハW2は熱板70によって熱処理された後、熱板用受渡しピン66の上昇によって熱板70上に移動する冷却アーム80に受け渡され、冷却アーム80の冷却機能によって冷却された後、搬送機構(図示せず)に受け渡されて回収される(図6(e)参照)。
上記第1実施形態の熱処理装置によれば、受渡しアーム61が搬送機構からウエハW1を受け取って熱板70に受け渡し、熱板70によって加熱処理された先行のウエハW1が搬送機構に受け渡される間、基板保持手段である冷却アーム80が熱処理されたウエハW1を熱板70から受け取る時期と、受渡しアーム61が熱板70へ後行のウエハW2を受け渡す時期とを相前後して行うことができ、熱処理された先行のウエハW1は冷却機能を具備する受渡しアーム61が冷却した後、搬送機構に受け渡し、熱板70によって加熱処理された後行のウエハWは冷却アーム80が受け取って冷却した後、搬送機構に受け渡すことができる。したがって、熱板70による加熱処理時にもウエハWの冷却を行う冷却機能を付加して、稼働効率の向上を図ることができる。
<第2実施形態>
第2実施形態の熱処理装置50Aは、熱板70の上方位置と受渡しアーム61の待機位置の上方位置とを移動可能な基板保持手段である冷却アーム80Aによって、熱板70によって加熱処理された先行のウエハWが搬送機構に受け渡される間、加熱処理された先行のウエハWを冷却して、受渡しアーム61が後行のウエハWの熱板70への受け渡しを支援するようにした場合である。
第2実施形態の熱処理装置50Aは、図7及び図8に示すように、熱板70及び蓋体73の上方位置と受渡しアーム61の待機位置の上方位置とを移動可能な基板保持手段である冷却アーム80Aが配設されている。
上記冷却アーム80Aは、例えば図8に示すように、受渡しアーム61の待機位置側が円弧状に湾曲した略方形形状に形成されている。冷却アーム80A内には、例えば冷媒が通流する図示しない冷却管が内蔵されており、この冷却管によって冷却アーム80Aは、所定の冷却温度例えば23℃に維持される。冷却アーム80Aの側方には、例えば図8に示すように、X方向に沿ったレール82Aが設けられている。冷却アーム80Aは、受渡しアーム移動機構67と同様の機構を有する冷却アーム移動機構67Aによってレール82A上を移動し、熱板70上方から受渡しアーム61の待機位置上方に対して往復移動するように構成されている。
この場合、図8に示すように、冷却アーム80Aの基端側(図8における左側)の側方に突設されるブラケット81aをレール82A上に摺動自在に取り付け、該ブラケット81aを冷却アーム移動機構81Aの構成部材である駆動プーリ81bと従動プーリ81cに掛け渡されたタイミングベルト81dに連結し、駆動モータ81eによって駆動プーリ81bを正逆回転させることによって冷却アーム80Aを熱板70及び蓋体73の上方位置と熱板70の側方の受渡しアーム61の待機位置との間を往復移動することができる。なお、冷却アーム移動機構81Aをタイミングベルト機構に代えてボールねじ機構にて形成してもよい。
また、冷却アーム80Aは、図8に示すように、受渡しアーム61と同様に2本のスリット61aが形成されている。スリット61aは、冷却アーム80Aが受渡しアーム61の待機位置上に移動した時にアーム用受渡しピン65の上昇に干渉しないように、冷却アーム80Aにおける受渡しアーム61の待機位置側の端部から中央部付近に渡って形成されている。
第2実施形態において、冷却アーム移動機構81Aは、制御手段であるコントローラ100と電気的に接続されており、コントローラ100に記憶されたプログラムに基づく制御信号によって駆動制御されている。
なお、第2実施形態において、筐体60の側壁に1つの搬出入口62と、搬出入口62を開閉するシャッタ63とを設ける以外は第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
次に、第2実施形態の熱処理装置50Aの動作態様について、図9を参照して詳細に説明する。まず、先行するウエハW1が搬出入口62から装置内に進入する搬送機構(図示せず)によって待機位置にある受渡しアーム61の上方に搬送され、受渡しアーム61がウエハW1を受け取る(図9(a)参照)。
次に、受渡しアーム61が熱板70上に移動し、熱板用受渡しピン66が上昇して受渡しアーム61からウエハW1を受け取った後、受渡しアーム61が後退し、熱板用受渡しピン66が下降してウエハW1を熱板70に受け渡す。ウエハW1を熱板70に受け渡した受渡しアーム61は待機位置に後退した後、蓋体73が下降してウエハW1を熱処理する。
熱板70によって熱処理が終了すると、蓋体73が上昇し、熱処理された先行のウエハW1は熱板用受渡しピン66の上昇によって熱板70の上方に移動する受渡しアーム61に受け渡される。熱処理された先行のウエハW1を受け取った受渡しアーム61が待機位置へ移動すると、アーム用受渡しピン65が上昇して、熱処理されたウエハW1を受渡しアーム61の上方に移動する(図9(b)参照)。
この状態で、冷却アーム80Aが受渡しアーム61の待機位置上方へ移動し、アーム用受渡しピン65によって上昇されたウエハW1の下方に位置する。すると、アーム用受渡しピン65が下降して、冷却アーム80AがウエハW1を受け取り、ウエハW1を冷却する(図9(c)参照)。この際、搬送機構(図示せず)によって待機位置にある受渡しアーム61の上方に搬送され、受渡しアーム61がウエハW2を受け取る(図9(d)参照)。
次に、受渡しアーム61が熱板70上に移動し、熱板用受渡しピン66が上昇して受渡しアーム61からウエハW2を受け取った後、受渡しアーム61が後退し、熱板用受渡しピン66が下降してウエハW2を熱板70に受け渡す。ウエハW2を熱板70に受け渡した受渡しアーム61は待機位置に後退した後、蓋体73が下降してウエハW2を熱処理する。ウエハW2の熱処理の間、アーム用受渡しピン65が上昇して冷却アーム80によって冷却されたウエハWを冷却アーム80Aの上方に移動し、冷却アーム80Aが熱板70及び蓋体73の上方に後退した後、アーム用受渡しピン65が下降して待機位置にある受渡しアーム61にウエハW1を受け渡す(図9(e)参照)。その後、搬送機構(図示せず)に受け渡されて回収される(図9(f)参照)。
上記第2実施形態の熱処理装置50Aによれば、受渡しアーム61が搬送機構からウエハW1を受け取って熱板70に受け渡し、熱板70によって加熱処理された先行のウエハW1が搬送機構に受け渡される間、基板保持手段である冷却アーム80Aが熱処理されたウエハW1を受渡しアーム61から受け取って冷却し、その間、受渡しアーム61が後行のウエハW2を搬送機構から受け取って熱板70に受け渡した後、冷却アーム80Aによって冷却された先行のウエハW1を搬送機構に受け渡すことができる。したがって、熱板70による加熱処理時にもウエハWの冷却を行う冷却機能を付加して、稼働効率の向上を図ることができる。
<第3実施形態>
第3実施形態の熱処理装置50Bは、待機位置における受渡しアーム61と受渡しアーム61の上方位置とを移動可能な基板保持手段である退避バッファ85によって、熱板70によって加熱処理された先行のウエハWが搬送機構に受け渡される間、加熱処理された先行のウエハWを冷却して、受渡しアーム61が後行のウエハWの熱板70への受け渡しを支援するようにした場合である。
第3実施形態の熱処理装置50Bは、図10及び図12に示すように、待機位置における受渡しアーム61と受渡しアーム61の上方位置とを移動可能な基板保持手段である退避バッファ85が配設されている。
退避バッファ85は、受渡しアーム61の待機位置において、バッファ昇降駆動部86によって受渡しアーム61に対して上方から進退移動可能に配設されている。また、退避バッファ85は、受渡しアーム61に対してウエハWを受け渡す際に、ウエハWを着脱可能に保持する基板保持機構90(以下に保持機構90という)と、保持機構90にて保持したウエハWを冷却する冷却機構87とを具備している。
この場合、バッファ昇降駆動部86は、例えば図10に示すように、筐体の天井部に下向きに垂設されて、退避バッファ85の上面に連結された昇降ロッド86aを有する昇降シリンダ86bにて形成されている。なお、バッファ昇降駆動部86は必ずしも昇降シリンダ86bで形成する必要はなく、タイミングベルト機構やボールねじ機構等の昇降駆動機構であってもよい。
冷却機構87は、図10に示すように、退避バッファ85の下面と、保持機構90によって保持されたウエハW上面との空間84に向かって所定の温度例えば23℃に設定された気体例えば清浄空気や窒素ガス(N2ガス)を吐出する気体供給ノズル87aと、気体供給ノズル87aと気体供給源87bとを接続する気体供給管87eとを具備しており、気体供給管87eには温度調整器87cと流量調整弁87dが介設されている。温度調整器87cと流量調整弁87dは、コントローラ100に電気的に接続されており、コントローラ100に記憶されたプログラムに基づいて制御される。
このように構成される冷却機構87によって、退避バッファ85の下面と保持機構90によって保持されたウエハW上面との空間84に向かって所定の温度例えば23℃に設定された気体例えば清浄空気又はN2ガスを吐出して、退避バッファ85によって一時保持される加熱処理後のウエハWを冷却することができる。
一方、保持機構90は、図11及び図12に示すように、ウエハWの側縁と側縁下面を保持する第1の保持部材91及び2つの第2の保持部材92,93と、第1の保持部材91が取り付けられた直動ガイド94と、各第2の保持部材92,93が取り付けられた回動可能なブラケット95,96と、直動ガイド94とブラケット95,96とを連動させるための互いに平行な2本の直動シャフト97,98及び2本の直動シャフト97,98を直交状に連結する連結部材99等で主に構成されている。
第1の保持部材91は、退避バッファ85の後部側(図11に示すX方向負方向側)からウエハWの側縁と側縁下面を保持するものであり、第2の保持部材92,93は、退避バッファ85の先端部側(図11に示すX方向正方向側)からウエハWの側縁と側縁下面を保持するものである。第1の保持部材91と第2の保持部材92,93は、ウエハWよりも柔軟性のある合成樹脂製部材にてウエハWの側縁を保持する垂直片とウエハWの側縁下面を保持する水平片を有する略クランク状に形成されている。
第1の保持部材91は、保持位置Pより退避バッファ85の後部側であって、例えば保持位置Pの中心を通るX方向の中心線C上に設けられている。第1の保持部材91は、退避バッファ85上の中心線C上に設けられたレール200に沿って移動自在な直動ガイド94に取り付けられている。第1の保持部材91は、X方向に移動自在であり、ウエハWの側縁と側縁下面をX方向負方向側から保持することができる。
第2の保持部材92,93は、保持位置Pよりも退避バッファ85の先端部側に設けられた回動可能なブラケット95,96にそれぞれ固定されている。ブラケット95,96は、退避バッファ85の両側端部付近にそれぞれ配置されており、例えば第2の保持部材94が固定されたブラケット95は、退避バッファ85のY方向正方向側(図11の右側)に、第2の保持部材95が固定されたブラケット96は、退避バッファ85のY方向負方向側(図11の左側)に配置されている。
各ブラケット95,96は、1つの角部が傾斜状に切り掛かれた略方形板状に形成されている。例えばブラケット95,96の保持位置Pよりの角付近には、退避バッファ85に立設されたピン201が貫通しており、ブラケット95,96は、退避バッファ85に対して回動自在になっている。第2の保持部材92,93は、ブラケット95,96の中心線C側に互いに対向するように取り付けられている。第2の保持部材94と第2の保持部材95は、例えば中心線Cに対して等距離に設けられ、保持位置P上のウエハWを保持する位置も中心線Cに対して対称の位置になる。
ブラケット95,96は、各ブラケット95,96にそれぞれ連結された直動シャフト97,98と、連結部材99を介して直動ガイド94に連動している。
連結部材99は、例えばY方向に延在して、直動ガイド94に固定されており、直動ガイド94の移動に伴ってX方向に沿って移動する。
2本の直動シャフト97,98は、退避バッファ85の両側端部にそれぞれ配置される。各直動シャフト97,98の後端部側(X方向負方向側)は、連結部材99の両端にそれぞれ固定されており、先端部側(X方向正方向側)は、各ブラケット95,96にそれぞれ連結されている。これにより、直動シャフト97,98は、連結部材99と共にX方向に直線移動し、その直線運動は、ブラケット95,96において回転運動に変換される。したがって、第2の保持部材92,93は、第1の保持部材91の直線運動に連動して回動する。
直動シャフトと各ブラケット95,96との連結部について直動シャフト97とブラケット95の連結部を代表して説明すると、例えばブラケット95における中心線Cの反対側、つまり退避バッファ85の側端部側には、貫通部95aが突設されている。貫通部95aには、直動シャフト99の先端部側が移動自在に遊貫しており、直動シャフト99とブラケット95の貫通部95aとが滑り対偶になっている。直動シャフト99には、貫通部95aを挟むように第1ストッパ202と第2ストッパ203とが設けられている。直動シャフト99の後端部側の第2ストッパ203と貫通部95aとの間には、弾性体としての例えばコイルばね204が縮設されている。したがって、直動シャフト99がX方向正方向側に移動した際には、第2ストッパ203がコイルばね204を押し、コイルばね204の付勢によって押されたブラケット95が退避バッファ85の内側方向、つまり反時計回りに回動する。このときの回動角度は,例えば10°程度に設定される。また、直動シャフト99がX方向負方向側に移動した際には、第1ストッパ202に押されてブラケット95は、退避バッファ85の外側方向、つまり時計回りに回動する。なお、直動シャフト98とブラケット96との連結部も、直動シャフト97側と同様の構成を有しており、ブラケット96の貫通部96aに直動シャフト98が貫通し、上述の第1ストッパ202,第2ストッパ203及びコイルばね204が同様に設けられている。ここで用いる弾性体は、コイルばねに代えて、例えばスポンジ,ゴム等であってもよい。
また、第1の保持部材91がX方向正方向に移動し、平面視において保持位置Pの外縁部に接触すると、第2の保持部材92,93も同時に保持位置Pの外縁部に接触するように各保持部材93,94,95の位置が調整されている。したがって、第1の保持部材91及び第2の保持部材92,93が3点でウエハWを保持した時に、ウエハWが保持位置P上に位置合わせされる。
直動ガイド94には、例えばシリンダ205が連結されており、当該シリンダ205は、コントローラ100によって制御されている。したがって、コントローラ100からの制御信号に基づいて直動ガイド94のX方向の移動距離、移動タイミングが制御でき、例えばコントローラ100の処理プログラムに従って第1の保持部材91と第2の保持部材92,93が作動する。なお、直動ガイド94の駆動源としてモータを用いてもよい。
なお、第3実施形態において、その他の部分は第1実施形態及び第2実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
次に、第3実施形態の熱処理装置50Bの動作態様について、図13を参照して詳細に説明する。まず、先行するウエハW1が搬出入口62から装置内に進入する搬送機構(図示せず)によって待機位置にある受渡しアーム61の上方に搬送され、受渡しアーム61がウエハW1を受け取る(図13(a)参照)。
次に、受渡しアーム61が熱板70上に移動し、熱板用受渡しピン66が上昇して受渡しアーム61からウエハW1を受け取った後、受渡しアーム61が後退し、熱板用受渡しピン66が下降してウエハW1を熱板70に受け渡す。ウエハW1を熱板70に受け渡した受渡しアーム61は待機位置に後退した後、蓋体73が下降してウエハW1を熱処理する。
熱板70によって熱処理が終了すると、蓋体73が上昇し、熱処理された先行のウエハW1は熱板用受渡しピン66の上昇によって熱板70の上方に移動する受渡しアーム61に受け渡される。熱処理された先行のウエハW1を受け取った受渡しアーム61が待機位置へ移動すると、退避バッファ85が下降して、受渡しアーム61上に保持された熱処理されたウエハW1を保持機構90の第1,第2及び第3の保持部材91,92,93が保持して受渡しアーム61の上方に移動してウエハW1の上面と退避バッファ85の下面の空間84に冷気を吐出してウエハW1を予備冷却する(図13(b)参照)。
次に、後行のウエハW2が搬出入口62から装置内に進入する搬送機構(図示せず)によって待機位置にある受渡しアーム61の上方に搬送され、受渡しアーム61がウエハW2を受け取る(図13(c)参照)。
次に、受渡しアーム61が熱板70上に移動し、熱板用受渡しピン66が上昇して受渡しアーム61からウエハW2を受け取った後、受渡しアーム61が後退し、熱板用受渡しピン66が下降してウエハW2を熱板70に受け渡す(図13(d)参照)。ウエハW2を熱板70に受け渡した受渡しアーム61が待機位置に後退すると、退避バッファ85が下降してウエハW1を受渡しアーム61に受け渡した後、退避バッファ85は上方へ移動する。受渡しアーム61に受け渡されたウエハW1は受渡しアーム61によって冷却された後、搬送機構(図示せず)に受け渡されて回収される。
後行のウエハW2が加熱処理されると、蓋体73が上昇すると共に、熱板用受渡しピン66が上昇してウエハW2を熱板70の上方へ移動する。このとき、受渡しアーム61が熱板70の上方に移動し、熱板用受渡しピン66が下降してウエハW2が受渡しアーム61に受け渡される。ウエハW2を受け取った受渡しアーム61は待機位置に後退した後、ウエハW2を冷却する(図13(e)参照)。その後、冷却されたウエハW2は、搬送機構(図示せず)に受け渡されて回収される。
上記第3実施形態の熱処理装置50Bによれば、受渡しアーム61が搬送機構からウエハW1を受け取って熱板70に受け渡し、熱板70によって加熱処理された先行のウエハW1が搬送機構に受け渡される間、基板保持手段である退避バッファ85が熱処理されたウエハW1を受渡しアーム61から受け取って予備冷却し、その間、受渡しアーム61が後行のウエハW2を搬送機構から受け取って熱板70に受け渡した後、退避バッファ85によって予備冷却された先行のウエハW1を受け取って冷却した後、搬送機構に受け渡すことができる。したがって、熱板70による加熱処理時にもウエハWの冷却を行う冷却機能を付加して、稼働効率の向上を図ることができる。
<その他の実施形態>
上記第1実施形態では、受渡しアーム61の上方に冷却アーム80を配設した場合について説明したが、例えば図14に示すように、熱板70の両側に受渡しアーム61Bと冷却アーム80Bとを対向して配設し、搬送機構である水平のX−Y方向,鉛直のZ方向及び回転(θ)自在な搬送アーム400によって受渡しアーム61Bと冷却アーム80BにウエハWを受渡し可能な配置構造としてもよい。
この場合、受渡しアーム61B及び冷却アーム80Bには、それぞれ外周の3箇所に切欠き300を設け、搬送アーム400には3箇所の切欠き300に対応する位置に切欠き300を通過可能な保持爪401を設ける。また、熱板70の外周にも、上記と同様の切欠き300を設けることにより、熱板70に対して搬送アーム400によってウエハの受け渡しが可能になる。
なお、受渡しアーム61B及び冷却アーム80Bは、それぞれ図示しないアーム移動機構によって熱板70の上方位置と熱板70から離れた待機位置に移動可能に形成されている。また、熱板70には、上述したように、熱板受渡しピン66が昇降駆動部(図示せず)によって昇降可能に設けられており、受渡しアーム61B及び冷却アーム80Bには、それぞれ熱板受渡しピン66との干渉を避けるように、2本のスリット61a,80aが熱板70と対向する側から中央部付近に渡って形成されている。
なお、上記した実施形態においては、被処理基板は半導体ウエハであったが、この発明に係る基板熱処理装置は、これに限らず他の基板、例えば各種のフラットディスプレイ用の基板やフォトマスク基板等の熱処理装置としてこの発明を適用することも可能である。
61 受渡しアーム
65 アーム用受渡しピン
65b 昇降駆動部
66 熱板用受渡しピン
66b 昇降駆動部
67 受渡しアーム移動機構
70 熱板
80,80A 基板冷却アーム(基板保持手段)
81,81A 冷却アーム移動機構
85 退避バッファ(基板保持手段)
86 バッファ昇降駆動部
87 冷却機構
90 基板保持機構
91 第1の保持部材
92,93 第2の保持部材
100 コントローラ
205 保持機構駆動用シリンダ

Claims (7)

  1. 基板を載置して加熱処理する熱板と、上記熱板に対して進退移動可能であって基板を受け渡しする基板受渡しアームと、上記基板受渡しアームを上記熱板の上方位置と熱板から離れた待機位置との間を移動するアーム移動機構と、上記待機位置にある上記基板受渡しアームに対して基板を受け渡しする基板搬送手段と、を具備する基板熱処理装置であって、
    上記熱板によって加熱処理された先行の基板が上記基板搬送手段に受け渡される間、加熱処理された上記先行の基板の冷却と、後行の基板の上記熱板への受け渡しとを支援する基板保持手段を具備する、ことを特徴とする基板熱処理装置。
  2. 請求項1記載の基板熱処理装置において、
    上記基板受渡しアームは、基板を冷却する冷却機能を具備し、
    上記基板保持手段は、上記基板搬送手段及び上記熱板に対して基板を受け渡しすると共に、上記熱板から受け取った基板を冷却する冷却機能を具備する基板冷却アームにて形成される、ことを特徴とする基板熱処理装置。
  3. 請求項2記載の基板熱処理装置において、
    上記基板冷却アームを上記基板受渡しアームの上方に配設すると共に、冷却アーム移動機構によって上記熱板の上方と上記基板受渡しアームの待機位置の上方との間を移動可能に形成し、上記熱板の配置部には、上記熱板表面に出没可能に突出して上記基板受渡しアーム及び基板冷却アームに対して基板を受け渡し可能な熱板用受渡しピンと、上記熱板用受渡しピンを昇降する昇降駆動部と、を具備する、ことを特徴とする基板熱処理装置。
  4. 請求項1記載の基板熱処理装置において、
    上記基板保持手段は、上記基板受渡しアーム及び上記熱板に対して基板を受け渡しすると共に、上記熱板から受け取った基板を冷却する冷却機能を具備する基板冷却アームにて形成される、ことを特徴とする基板熱処理装置。
  5. 請求項4記載の基板熱処理装置において、
    上記基板冷却アームを上記基板受渡しアームの上方に配設すると共に、冷却アーム移動機構によって上記熱板の上方と上記基板受渡しアームの待機位置の上方との間を移動可能に形成し、上記基板受渡しアームの待機部には、上記基板受渡しアーム表面に出没可能に突出して上記基板冷却アームに対して基板を受け渡し可能なアーム用受渡しピンと、上記アーム用受渡しピンを昇降する昇降駆動部と、を具備し、上記熱板の配置部には、上記熱板表面に出没可能に突出して上記基板受渡しアーム及び基板冷却アームに対して基板を受け渡し可能な熱板用受渡しピンと、上記熱板用受渡しピンを昇降する昇降駆動部と、を具備する、ことを特徴とする基板熱処理装置。
  6. 請求項1記載の基板熱処理装置において、
    上記基板受渡しアームは、基板を冷却する冷却機能を具備し、
    上記基板保持手段は、上記基板受渡しアームに対して基板を受け渡すと共に、基板受渡しアームから受け取った基板を冷却する冷却機能を具備する退避バッファにて形成される、ことを特徴とする基板熱処理装置。
  7. 請求項6記載の基板熱処理装置において、
    上記退避バッファは、上記基板受渡しアームの待機位置において、バッファ昇降駆動部によって基板受渡しアームに対して上方から進退移動可能に配設されると共に、基板受渡しアームに対して基板を受け渡す際に、基板を着脱可能に保持する保持機構を具備する、ことを特徴とする基板熱処理装置。
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