JP2014022497A - 熱処理装置、熱処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の熱処理を効率よく行い、基板処理のスループットを向上させる。
【解決手段】熱処理装置４０は、ウェハＷを載置して熱処理する熱処理機構２２０と、ウェハＷを載置して冷却する冷却部材２６０と、冷却部材２６０を載置して冷却する冷却機構２４０と、熱処理機構２２０と冷却機構２４０との間で冷却部材２６０を搬送する搬送機構２７０と、を有している。冷却部材２６０は、熱を伝達すると共に蓄熱可能な部材から構成されている。冷却機構２４０は、冷却部材２６０を冷却する冷却源２４１を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板の熱処理装置、基板の熱処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィー工程では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」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、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理、レジスト塗布処理後や露光処理後、現像処理後に行われる熱処理などの一連の処理が順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。

上述した熱処理は、例えば特許文献１に記載された熱処理装置で行われる。熱処理装置は、ウェハを載置して加熱する熱板と、ウェハを載置して冷却（温度調節）する冷却板とを有している。熱板には、例えばヒータが内蔵されている。冷却板には、例えばペルチェ素子が内蔵されている。そして、例えば熱板でウェハを所定の温度で加熱した後、冷却板でウェハを常温に高精度に冷却する。このように熱処理装置では、ウェハに対する加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。

特開２０１１−３６０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された熱処理装置を用いた場合、熱板で高温に加熱されたウェハが冷却板に搬送されるが、かかる搬送に用いられる搬送手段には、例えばペルチェ素子などの冷却手段等、複雑な機構を搭載することができない。このため、熱板から冷却板へウェハの搬送中には、当該ウェハを冷却することができず、その後の冷却板におけるウェハの冷却に時間がかかる。しかも、上述したように冷却板におけるウェハの冷却は高精度に行われるので、その時間の影響は顕著である。したがって、ウェハ処理のスループット向上に改善の余地があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の熱処理を効率よく行い、基板処理のスループットを向上させることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板を熱処理する熱処理装置であって、基板を載置して熱処理する熱処理機構と、基板を載置して冷却する冷却部材と、前記冷却部材を載置して冷却する冷却機構と、前記熱処理機構と前記冷却機構との間で前記冷却部材を搬送する搬送機構と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、先ず、搬送機構によって冷却部材と当該冷却部材上に載置された基板とを熱処理機構に搬送して、当該熱処理機構上に基板を載置し、さらに搬送機構によって冷却部材を冷却機構に搬送する。その後、熱処理機構によって基板を熱処理する。その後、搬送機構によって冷却部材を熱処理機構に搬送し、当該冷却部材上に基板を載置して、さらに搬送機構によって冷却部材と基板を冷却機構に搬送する。この冷却機構に搬送中、冷却部材によって基板を冷却する。その後、搬送機構から冷却機構上に冷却部材と基板を載置し、当該冷却機構により冷却部材を介して基板を高精度に冷却する。このように本発明によれば、熱処理機構から冷却機構に基板を搬送中にも、冷却部材によって基板を冷却することができる。このため、冷却機構における基板の冷却時間を短縮することができ、熱処理装置における基板の熱処理を効率よく行うことができる。したがって、基板処理のスループットを向上させることができる。

前記搬送機構は鉛直方向に移動自在であり、且つ前記冷却部材を保持する保持部を有し、前記冷却機構には、前記保持部を挿通させるための切り欠きが形成されていてもよい。

少なくとも前記冷却部材の下面又は前記冷却機構の上面には、前記冷却部材と前記冷却機構の相対的な位置を調整するための位置調整部が形成されていてもよい。

前記冷却部材は、熱を伝達すると共に蓄熱可能な部材から構成され、前記冷却機構は、前記冷却部材を冷却する冷却源を有していてもよい。

前記熱処理装置は、前記冷却部材の上面に設けられ、当該冷却部材と基板との間を所定の間隔に維持するためのピンと、前記冷却部材と基板との間に冷却ガスを供給する冷却ガス供給機構と、を有していてもよい。

前記熱処理装置は、前記冷却機構の上面の温度を測定する温度センサを有していてもよい。

別な観点による本発明は、基板を載置して熱処理する熱処理機構と、基板を載置して冷却する冷却部材と、前記冷却部材を載置して冷却する冷却機構と、前記熱処理機構と前記冷却機構との間で前記冷却部材を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置を用いて、基板を熱処理する熱処理方法であって、前記搬送機構によって前記冷却部材と当該冷却部材上に載置された基板とを前記熱処理機構に搬送し、前記熱処理機構上に基板を載置し、さらに前記搬送機構によって前記冷却部材を前記冷却機構に搬送し、前記熱処理機構によって基板を熱処理し、前記搬送機構によって前記冷却部材を前記熱処理機構に搬送し、前記冷却部材上に基板を載置し、さらに前記搬送機構によって前記冷却部材と基板を前記冷却機構に搬送しつつ、当該冷却部材によって基板を冷却し、前記搬送機構から前記冷却機構上に前記冷却部材と基板を載置し、前記冷却機構により前記冷却部材を介して基板を冷却することを特徴としている。

前記熱処理機構によって基板を熱処理している間、前記冷却機構によって前記冷却部材を冷却してもよい。

少なくとも前記冷却部材の下面又は前記冷却機構の上面に形成された位置調整部によって、前記冷却機構上に前記冷却部材を載置する際、前記冷却部材と前記冷却機構の相対的な位置が調整されてもよい。

前記冷却部材は、熱を伝達すると共に蓄熱可能な部材から構成され、前記冷却機構は、前記冷却部材を冷却する冷却源を有してもよい。

前記熱処理装置は、前記冷却部材の上面に設けられ、当該冷却部材と基板との間を所定の間隔に維持するためのピンと、前記冷却部材と基板との間に冷却ガスを供給する冷却ガス供給機構とを有し、前記冷却部材上に基板を載置する際、当該冷却部材と基板との間に前記冷却ガス供給機構から冷却ガスが供給されてもよい。

前記熱処理装置は、前記冷却機構の上面の温度を測定する温度センサを有し、
前記温度センサの測定結果に基づいて、前記冷却機構の動作の開始又は停止を制御してもよい。

また別な観点による本発明によれば、前記熱処理方法を熱処理装置によって実行させるために、当該熱処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

さらに別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

本発明によれば、基板の熱処理を効率よく行い、基板処理のスループットを向上させることができる。

本実施の形態にかかる熱処理装置を備えた塗布現像処理システムの内部構成の概略を示す平面図である。 塗布現像処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。 塗布現像処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。 熱処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 熱処理装置の構成の概略を示す横断面図である。 冷却機構の構成の概略を示す平面図である。 冷却機構の構成の概略を示す平面図である。 冷却部材の構成の概略を示す平面図である。 冷却部材の構成の概略を示す縦断面図である。 熱処理装置の各機器の動作状態を示すタイムチャートである。 他の実施の形態にかかる冷却部材と冷却機構の構成の概略を示す側面図である。 他の実施の形態にかかる冷却機構の構成の概略を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる熱処理装置を備えた塗布現像処理システム１の内部構成の概略を示す平面図である。図２及び図３は、塗布現像処理システム１の内部構成の概略を示す側面図である。

塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば外部との間で複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション２と、フォトリソグラフィー処理の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する露光装置４との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。カセット載置台１０には、複数、例えば４つのカセット載置板１１が設けられている。カセット載置板１１は、水平方向のＸ方向（図１中の上下方向）に一列に並べて設けられている。これらのカセット載置板１１には、塗布現像処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置することができる。

カセットステーション２には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２０上を移動自在なウェハ搬送装置２１が設けられている。ウェハ搬送装置２１は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板１１上のカセットＣと、後述する処理ステーション３の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。

処理ステーション３には、各種装置を備えた複数、例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３のカセットステーション２側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション３のインターフェイスステーション５側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。

例えば第１のブロックＧ１には、図３に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像装置３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下、「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷにレジスト液を塗布して塗布膜としてのレジスト膜を形成するレジスト塗布装置３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下、「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下から順に４段に重ねられている。

例えば第１のブロックＧ１の各装置３０〜３３は、処理時にウェハＷを収容するカップＦを水平方向に複数有し、複数のウェハＷを並行して処理することができる。

例えば第２のブロックＧ２には、図２に示すようにウェハＷの熱処理を行う熱処理装置４０や、ウェハＷを疎水化処理するアドヒージョン装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。なお、熱処理装置４０、アドヒージョン装置４１及び周辺露光装置４２の数や配置は、任意に選択できる。また、熱処理装置４０の詳細な構成については後述する。

例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。

図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送装置７０が配置されている。

ウェハ搬送装置７０は、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム７１を有している。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。

ウェハ搬送装置７０は、例えば図２に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定の装置にウェハＷを搬送できる。

また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。

シャトル搬送装置８０は、例えばＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。

図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。

インターフェイスステーション５には、ウェハ搬送装置１００と受け渡し装置１０１が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置と受け渡し装置１０１にウェハＷを搬送できる。

次に、上述した熱処理装置４０の構成について説明する。熱処理装置４０は、図４及び図５に示すように内部を閉鎖可能な処理容器２００を有している。処理容器２００のウェハ搬送領域Ｄ側の側面には、ウェハＷの搬入出口２０１が形成され、当該搬入出口２０１には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。

処理容器２００の内部には、ウェハＷを加熱処理する加熱部２１０と、ウェハＷを冷却して温度調節する冷却部２１１が設けられている。加熱部２１０と冷却部２１１はＹ方向に並べて配置されている。

加熱部２１０は、熱処理機構２２０を有している。熱処理機構２２０は、厚みのある略円盤形状を有し、ウェハＷを載置して加熱することができる。また、熱処理機構２２０には、例えばヒータ２２１が内蔵されている。熱処理機構２２０の加熱温度は例えば制御部３００により制御され、熱処理機構２２０上に載置されたウェハＷが所定の温度に加熱される。

熱処理機構２２０の周囲には、当該熱処理機構２２０を収容して熱処理機構２２０の外周部を保持する環状の保持部材２２２と、その保持部材２２２の外周を囲む略筒状のサポートリング２２３とが設けられている。

熱処理機構２２０の上方には、上下動自在の蓋体２３０が設けられている。蓋体２３０は、下面が開口し、熱処理機構２２０、保持部材２２２及びサポートリング２２３と一体となって熱処理室Ｋを形成する。そして、熱処理室Ｋは、その内部を密閉可能に構成されている。

熱処理機構２２０の上方であって蓋体２３０の天井面の中央部には、熱処理室Ｋの内部を排気する排気部２３１が設けられている。熱処理室Ｋ内の雰囲気は、排気部２３１から均一に排気される。

熱処理機構２２０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン２３２が例えば３本設けられている。昇降ピン２３２は、昇降駆動部２３３により鉛直方向に昇降できる。熱処理機構２２０の中央部付近には、当該熱処理機構２２０を厚み方向に貫通する貫通孔２３４が例えば３箇所に形成されている。そして、昇降ピン２３２は貫通孔２３４を挿通し、熱処理機構２２０の上面から突出可能になっている。

冷却部２１１は、冷却機構２４０を有している。冷却機構２４０は、厚みのある略円盤形状を有し、ウェハＷ及び後述する冷却部材２６０を載置して冷却することができる。また、冷却機構２４０には、例えばペルチェ素子などの冷却源２４１が内蔵されている。冷却機構２４０の冷却温度は例えば制御部３００により制御され、冷却機構２４０上に載置されたウェハＷが所定の温度に冷却される。なお冷却源２４１は、ペルチェ素子に限定されず、例えばチラーや冷却水による水冷等、種々の冷却源を用いることができる。

冷却機構２４０の下方には、当該冷却機構２４０を支持する支持部材２４２が設けられている。

冷却機構２４０の外周部には、図６に示すように第１の切り欠き２５０が例えば４箇所に形成されている。この第１の切り欠き２５０により、ウェハ搬送装置７０の搬送アーム７１と冷却機構２４０との間でウェハＷを受け渡す際に、当該搬送アーム７１におけるウェハＷの保持部７１ａが冷却機構２４０と干渉するのを防止できる。

また冷却機構２４０の外周部には、図７に示すように第２の切り欠き２５１が例えば３箇所に形成されている。この第２の切り欠き２５１により、後述する搬送機構２７０と冷却機構２４０との間で後述する冷却部材２６０を受け渡す際に、当該搬送機構２７０における冷却部材２６０の保持部２７２が冷却機構２４０と干渉するのを防止できる。

冷却機構２４０上には、図４及び図５に示すように冷却部材２６０が設けられている。冷却部材２６０は、図８に示すように略円盤形状を有し、その上面にウェハＷを載置することができる。また冷却部材２６０の下面外周部には、図９に示すように位置調整部としてのテーパ部２６１が形成されている。このテーパ部２６１により、冷却機構２４０に対する冷却部材２６０の位置が調整され、冷却部材２６０は冷却機構２４０の適切な位置に載置される。なお冷却部材２６０は、特に冷却機構２４０に対して固定されておらず、自由に移動可能になっている。

冷却部材２６０には、熱を伝達すると共に蓄熱可能な部材、例えば銅が用いられる。冷却部材２６０は、それ自体が冷却源を有しているわけではないが、例えば後述するように冷却機構２４０で冷却されて蓄熱する。そして、この冷却された冷却部材２６０によって、当該冷却部材２６０上のウェハＷが冷却される。

冷却部材２６０の外周部には、図８に示すように切り欠き２６２が例えば４箇所に形成されている。切り欠き２６２は、上述した冷却機構２４０の第１の切り欠き２５０と対応する位置に形成されている。そして、この切り欠き２６２により、ウェハ搬送装置７０の搬送アーム７１と冷却部材２６０との間でウェハＷを受け渡す際に、当該搬送アーム７１におけるウェハＷの保持部７１ａが冷却部材２６０と干渉するのを防止できる。なお、冷却部材２６０の外周部には、上述した冷却機構２４０の第２の切り欠き２５１に対応する切り欠きは形成されていない。

冷却部材２６０には、２本のスリット２６３が形成されている。スリット２６３は、図５に示すように冷却部材２６０の熱処理機構２２０側の端面から冷却部材２６０の中央部付近まで形成されている。このスリット２６３により、冷却部材２６０が、加熱部２１０の昇降ピン２３２と干渉するのを防止できる。

冷却部材２６０及び冷却機構２４０の下方には、図４に示すように搬送機構２７０が設けられている。搬送機構２７０は、図７に示すように冷却部材２６０及び冷却機構２４０の外周に沿った形状を有する搬送アーム２７１を有している。搬送アーム２７１には、冷却部材２６０を保持する保持部２７２が例えば３箇所に設けられている。この保持部２７２は、搬送アーム２７１から内側に突出して設けられている。

搬送機構２７０は、図４に示すように支持部材２７３に支持されている。支持部材２７３には駆動部２７４が取り付けられている。この駆動部２７４により、搬送機構２７０は鉛直方向に昇降できる。また駆動部２７４は、Ｙ方向に延伸するレール２７５に取り付けられている。レール２７５は、冷却部２１１から加熱部２１０まで延伸している。この駆動部２７４により、冷却機構２４０は、レール２７５に沿って加熱部２１０と冷却部２１１との間を移動可能になっている。すなわち、搬送機構２７０は、熱処理機構２２０と冷却機構２４０との間で冷却部材２６０を搬送できる。

以上の塗布現像処理システム１には、図１に示すように制御部３００が設けられている。制御部３００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、熱処理装置４０におけるウェハＷの熱処理を実行するプログラムが格納されている。これに加えて、プログラム格納部には、塗布現像処理システム１におけるウェハ処理を実行するプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部３００にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成された塗布現像処理システム１を用いて行われるウェハＷの処理方法について説明する。

先ず、複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが、カセットステーション２の所定のカセット載置板１１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２１によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション３の第３のブロックＧ３の例えば受け渡し装置５３に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、温度調節される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節され、その後第３のブロックＧ３の受け渡し装置５３に戻される。なお、熱処理装置４０におけるウェハＷの熱処理の詳細については後述する。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって同じ第３のブロックＧ３の受け渡し装置５４に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２のアドヒージョン装置４１に搬送され、アドヒージョン処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、温度調節される。

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってレジスト塗布装置３２に搬送され、回転中のウェハＷ上にレジスト液を塗布し、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５５に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって周辺露光装置４２に搬送されて、ウェハＷ上のレジスト膜の周縁部に対して周辺露光処理が行わる。

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５６に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２に搬送される。

その後ウェハＷは、インターフェイスステーション５のウェハ搬送装置１００によって露光装置４に搬送され、露光処理される。

次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって露光装置４から第４のブロックＧ４の受け渡し装置６０に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像装置３０に搬送され、現像される。現像終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。

その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５０に搬送され、その後カセットステーション２のウェハ搬送装置２１によって所定のカセット載置板１１のカセットＣに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

次に、上述した熱処理装置４０におけるウェハＷの熱処理について説明する。熱処理装置４０では、プリベーク処理、露光後ベーク処理、ポストベーク処理、下部反射防止膜又は上部反射防止膜を形成後の熱処理など、種々の熱処理が行われるが、これらの熱処理方法は同じである。図１０は熱処理装置４０の各機器の動作状態を示すタイムチャートである。なお、図１０に示す各機器の動作時間は一例を示すものであり、図１０に記載される内容に限定されない。

先ず、ウェハ搬送装置７０によってウェハＷが熱処理装置４０に搬送される。このとき、冷却部材２６０は搬送機構２７０上に載置されている。熱処理装置４０内に搬入されたウェハＷは、ウェハ搬送装置７０の搬送アーム７１が下降して冷却部材２６０に受け渡され、当該冷却部材２６０上に載置される（図１０の時間ｔ_０）。なお、冷却部材２６０には切り欠き２６２が形成され、冷却機構２４０には第１の切り欠き２５０が形成されているので、搬送アーム７１が下降しても、当該搬送アーム７１の保持部７１ａが冷却部材２６０と冷却機構２４０に干渉することはない。

その後、搬送機構２７０を上昇させて、当該搬送機構２７０の搬送アーム２７１によって冷却部材２６０とウェハＷを保持する。このとき、冷却機構２４０には第２の切り欠き２５１が形成されているので、搬送アーム２７１の保持部２７２が冷却機構２４０に干渉することはない。また冷却部材２６０には第２の切り欠き２５１に対応する切り欠きが形成されておらず、冷却部材２６０は搬送アーム２７１に適切に保持される。

その後、駆動部２７４により搬送機構２７０はレール２７５に沿って熱処理機構２２０の上方まで移動する。そして、ウェハＷは予め上昇して待機していた昇降ピン２３２に受け渡され、冷却部材２６０を保持した搬送機構２７０は冷却機構２４０側に移動する。このとき、冷却部材２６０に形成されたスリット２６３によって、冷却部材２６０は昇降ピン２３２と干渉することなく、冷却機構２４０側に移動する。続いて昇降ピン２３２が下降して、ウェハＷが熱処理機構２２０上に載置される（図１０の時間ｔ_１）。なお時間ｔ_０から時間ｔ_１の間の時間は、例えば０．５秒である。

その後、蓋体２３０を閉じて内部が密閉された熱処理室Ｋを形成する。そして、熱処理機構２２０によってウェハＷが所定の温度に加熱される（図１０の時間ｔ₄）。なお時間ｔ_１から時間ｔ₄の間の時間は、例えば３０秒である。

一方、搬送機構２７０から熱処理機構２２０にウェハＷが受け渡されると、冷却部材２６０を保持した搬送機構２７０は冷却機構２４０の上方まで移動する。続いて搬送機構２７０を下降させ、冷却部材２６０が冷却機構２４０上に載置される（図１０の時間ｔ_２）。なお時間ｔ_１から時間ｔ_２の間の時間は、例えば０．５秒である。

その後、冷却機構２４０によって冷却部材２６０が所定の温度に冷却される（図１０の時間ｔ_３）。なお時間ｔ_２から時間ｔ_３の間の時間は、例えば２０秒である。

冷却部材２６０が所定の温度に冷却されると、搬送機構２７０を上昇させて、当該搬送機構２７０の搬送アーム２７１によって冷却部材２６０を保持する。その後、レール２７５に沿って熱処理機構２２０の上方まで移動する。このとき、熱処理機構２２０によるウェハＷの加熱処理は終了し、当該ウェハＷは昇降ピン２３２によって上昇して待機している。そして、昇降ピン２３２が下降して、ウェハＷが冷却部材２６０上に載置される（図１０の時間ｔ_４）。

その後、冷却部材２６０とウェハＷを保持した搬送機構２７０は冷却機構２４０の上方まで移動する。この移動中、ウェハＷは冷却部材２６０によってラフに冷却される。すなわち、上述したようにウェハＷの加熱処理中、冷却部材２６０は冷却機構２４０によって冷却されるが、熱が冷却部材２６０に蓄熱される。この冷却部材２６０の蓄熱によってウェハＷは冷却される。

その後、搬送機構２７０を下降させ、保持部材２６０とウェハＷが冷却機構２４０上に載置される（図１０の時間ｔ_５）。なお時間ｔ_４から時間ｔ_５の間の時間は、例えば１秒である。

その後、冷却機構２４０によって、冷却部材２６０を介してウェハＷが所定の温度、例えば常温に高精度に冷却される（図１０の時間ｔ_６）。なお時間ｔ_５から時間ｔ_６の間の時間は、例えば２０秒である。

所定の温度に冷却されたウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０から搬出される。こうして、熱処理装置４０における一連のウェハＷの熱処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、熱処理機構２２０によって所定の温度で加熱処理されたウェハＷは、熱処理機構２２０から冷却機構２４０に搬送中に冷却部材２６０によってラフに冷却され、さらに冷却機構２４０によって高精度に冷却される。このように熱処理機構２２０から冷却機構２４０にウェハＷを搬送中にも、冷却部材２６０によってウェハＷを冷却することができるので、冷却機構２４０におけるウェハＷの冷却時間を短縮することができる。したがって、熱処理装置４０におけるウェハＷの熱処理を効率よく行うことができ、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。

また、冷却部材２６０は蓄熱可能な部材から構成されているので、冷却機構２４０により冷却されて蓄熱してウェハＷをラフに冷却することができる。さらに、冷却部材２６０は熱を伝達する部材から構成されているので、冷却機構２４０によりウェハＷを高精度に冷却する際には、当該冷却機構２４０からの冷却をウェハＷに適切に伝達することができる。

また、冷却部材２６０と冷却機構２４０にはそれぞれ切り欠き２６２と第１の切り欠き２５０が形成されているので、冷却部材２６０と冷却機構２４０がウェハ搬送装置７０の搬送アーム７１と干渉することがない。さらに、冷却機構２４０には第２の切り欠き２６２が形成され、冷却部材２６０には第２の切り欠き２６０に対応する切り欠きが形成されていないので、搬送機構２７０は冷却機構２４０との干渉を回避しつつ、冷却部材２６０を適切に保持することができる。このように熱処理装置４０では、ウェハＷと冷却部材２６０の受け渡し及び搬送を適切に行うことができる。

さらに、冷却部材２６０は自由に移動可能に構成されており、冷却機構２４０に対する冷却部材２６０の位置を自由に調整できる。このため、冷却機構２４０上に冷却部材２６０を載置した際、冷却部材２６０の下面と冷却機構２４０の上面を密着させることができる。したがって、冷却機構２４０による冷却部材２６０の冷却を適切に行うことができる。

また、冷却部材２６０の下面外周部にはテーパ部２６１が形成されているので、冷却部材２６０は冷却機構２４０の適切な位置に載置される。これによって、冷却機構２４０は冷却部材２６０を面内均一に適切に冷却することができ、さらにウェハＷを面内均一に適切に冷却することができる。

以上の実施の形態の冷却部材２６０の上面には、図１１に示すように冷却部材２６０とウェハＷとの間を所定の間隔に維持するためのギャップピン４００が複数設けられていてもよい。さらに、冷却部材２６０の側方には、ギャップピン４００によって形成された、冷却部材２６０とウェハＷとの隙間に、冷却ガス、例えばヘリウムガスを供給する冷却ガス供給機構４１０が設けられていてもよい。なお、冷却ガス供給機構４１０の配置は本実施の形態に限定されず、冷却部材２６０とウェハＷとの隙間にヘリウムガスを供給できれば、任意に設定できる。

そして、かかる熱処理装置４０では、上述した時間ｔ_５から時間ｔ_６の間で冷却機構２４０によって冷却部材２６０上のウェハＷを冷却する際、冷却ガス供給機構４１０から所定量のヘリウムガスが供給される。このヘリウムガスは、冷却部材２６０の上面とウェハＷの下面との間に滞留し、冷却部材２６０とウェハＷとの間の熱伝達を媒介する伝熱材として機能する。なお、冷却部材２６０の上面とウェハＷの下面との間の隙間は０．５ｍｍ程度と狭い。そのため、当該隙間に供給されたヘリウムガスは気流の影響を受けにくく当該隙間の外部に漏れ出すことがほとんどないので、ヘリウムガスを連続して供給する必要はなく、その供給量は隙間を充填するのに必要な最小限の量のみである。

ここで、冷却部材２６０やウェハＷの表面には、加工精度上の限界から微小なうねりが生じることは避けがたい。このため、冷却機構２４０によってウェハＷを冷却する際、当該ウェハＷに温度むらが生じるおそれがある。この点、本実施の形態によれば、ギャップピン４００により冷却部材２６０とウェハＷとの間に所定の隙間を設け、さらにこの隙間に供給されるヘリウムガスを介して熱伝達を行うので、冷却部材２６０とウェハＷの加工精度によらず、冷却部材２６０とウェハＷの全面にわたって均一な熱伝達が行われる。したがって、ウェハＷを温度むらなく均一に冷却することができる。

以上の実施の形態の冷却機構２４０には、図１２に示すように当該冷却機構２４０の上面の温度を測定する温度センサ４２０が設けられていてもよい。そして、この温度センサ４２０の測定結果に基づいて、冷却機構２４０の動作の開始又は停止を制御してもよい。具体的には、温度センサ４２０によって所定の温度よりも高い温度が測定されれば、加熱処理されたウェハＷと当該ウェハＷを載置した冷却部材２６０が冷却機構２４０上に載置されたと判断される。そうすると、冷却機構２４０の動作が開始され、冷却部材２６０を介してウェハＷが冷却される。その後、温度センサ４２０によって測定される温度が所定の温度、例えば常温になれば、ウェハＷと冷却部材２６０が常温まで冷却されたと判断される。そうすると、冷却機構２４０の動作が停止される。

本実施の形態によれば、温度センサ４２０によって冷却機構２４０の動作の開始又は停止が制御されるので、ウェハＷを所定の温度に適切に冷却することができる。

以上の実施の形態では、テーパ部２６１は冷却部材２６０の下面外周部に設けられていたが、かかるテーパ部は冷却機構２４０の上面に設けられていてもよい。かかる場合でも、テーパ部により、冷却機構２４０に対する冷却部材２６０の位置が調整され、冷却部材２６０は冷却機構２４０の適切な位置に載置される。したがって、冷却機構２４０は冷却部材２６０を面内均一に適切に冷却することができ、さらにウェハＷを面内均一に適切に冷却することができる。

以上の実施の形態の冷却部材２６０の内部には、蓄熱性の高い材料、例えば水銀が入れられていてもよい。かかる場合、冷却部材２６０の熱伝達性を維持しつつ、蓄熱性を向上させることができる。したがって、冷却部材２６０によってウェハＷをより効率よく冷却することができる。

なお、以上の実施の形態の熱処理装置４０において、熱処理装置４０の冷却機構２４０と冷却部材２６０の下方には、ウェハＷを支持して昇降させる昇降ピン（図示せず）が設けられていてもよい。かかる場合、冷却機構２４０と冷却部材２６０には、昇降ピンを挿通させるための貫通孔（図示せず）が形成される。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板を熱処理する際に有用である。

１ 塗布現像処理システム
４０ 熱処理装置
７０ ウェハ搬送装置
７１ 搬送アーム
７１ａ 保持部
２１０ 加熱部
２１１ 冷却部
２２０ 熱処理機構
２２１ ヒータ
２４０ 冷却機構
２４１ 冷却源
２５０ 第１の切り欠き
２５１ 第２の切り欠き
２６０ 冷却部材
２６１ テーパ部
２６２ 切り欠き
２６３ スリット
２７０ 搬送機構
２７１ 搬送アーム
２７２ 保持部
３００ 制御部
４００ ギャップピン
４１０ 冷却ガス供給機構
４２０ 温度センサ
Ｗ ウェハ

Claims (14)

1. 基板を熱処理する熱処理装置であって、
   基板を載置して熱処理する熱処理機構と、
   基板を載置して冷却する冷却部材と、
   前記冷却部材を載置して冷却する冷却機構と、
   前記熱処理機構と前記冷却機構との間で前記冷却部材を搬送する搬送機構と、を有することを特徴とする、熱処理装置。
2. 前記搬送機構は鉛直方向に移動自在であり、且つ前記冷却部材を保持する保持部を有し、
   前記冷却機構には、前記保持部を挿通させるための切り欠きが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱処理装置。
3. 少なくとも前記冷却部材の下面又は前記冷却機構の上面には、前記冷却部材と前記冷却機構の相対的な位置を調整するための位置調整部が形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱処理装置。
4. 前記冷却部材は、熱を伝達すると共に蓄熱可能な部材から構成され、
   前記冷却機構は、前記冷却部材を冷却する冷却源を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理装置。
5. 前記冷却部材の上面に設けられ、当該冷却部材と基板との間を所定の間隔に維持するためのピンと、
   前記冷却部材と基板との間に冷却ガスを供給する冷却ガス供給機構と、を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の熱処理装置。
6. 前記冷却機構の上面の温度を測定する温度センサを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理装置。
7. 基板を載置して熱処理する熱処理機構と、基板を載置して冷却する冷却部材と、前記冷却部材を載置して冷却する冷却機構と、前記熱処理機構と前記冷却機構との間で前記冷却部材を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置を用いて、基板を熱処理する熱処理方法であって、
   前記搬送機構によって前記冷却部材と当該冷却部材上に載置された基板とを前記熱処理機構に搬送し、
   前記熱処理機構上に基板を載置し、さらに前記搬送機構によって前記冷却部材を前記冷却機構に搬送し、
   前記熱処理機構によって基板を熱処理し、
   前記搬送機構によって前記冷却部材を前記熱処理機構に搬送し、
   前記冷却部材上に基板を載置し、さらに前記搬送機構によって前記冷却部材と基板を前記冷却機構に搬送しつつ、当該冷却部材によって基板を冷却し、
   前記搬送機構から前記冷却機構上に前記冷却部材と基板を載置し、
   前記冷却機構により前記冷却部材を介して基板を冷却することを特徴とする、熱処理方法。
8. 前記熱処理機構によって基板を熱処理している間、前記冷却機構によって前記冷却部材を冷却することを特徴とする、請求項７に記載の熱処理方法。
9. 少なくとも前記冷却部材の下面又は前記冷却機構の上面に形成された位置調整部によって、前記冷却機構上に前記冷却部材を載置する際、前記冷却部材と前記冷却機構の相対的な位置が調整されることを特徴とする、請求項７又は８に記載の熱処理方法。
10. 前記冷却部材は、熱を伝達すると共に蓄熱可能な部材から構成され、
    前記冷却機構は、前記冷却部材を冷却する冷却源を有することを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の熱処理方法。
11. 前記熱処理装置は、前記冷却部材の上面に設けられ、当該冷却部材と基板との間を所定の間隔に維持するためのピンと、前記冷却部材と基板との間に冷却ガスを供給する冷却ガス供給機構とを有し、
    前記冷却部材上に基板を載置する際、当該冷却部材と基板との間に前記冷却ガス供給機構から冷却ガスが供給されることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の熱処理方法。
12. 前記熱処理装置は、前記冷却機構の上面の温度を測定する温度センサを有し、
    前記温度センサの測定結果に基づいて、前記冷却機構の動作の開始又は停止を制御することを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の熱処理方法。
13. 請求項７〜１２のいずれかに記載の熱処理方法を熱処理装置によって実行させるために、当該熱処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
14. 請求項１３に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。

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