JP2023021509A - 基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板処理の効率化を図る。【解決手段】本開示の一側面に係る基板処理装置は、基板を冷却する冷却板と、冷却板の上面と基板の裏面との間に隙間が形成されるように、基板の裏面を支持する支持部とを備える。支持部は、冷却板の中央領域に配置され、冷却板の上面から突出するように冷却板に設けられた中央支持ピンと、冷却板の外周領域に配置され、冷却板の上面から突出するように冷却板に設けられた外周支持ピンとを有する。外周支持ピンは、基板の裏面を支持するピン本体と、温度に応じて、ピン本体が冷却板の上面から突出する量を変化させる伸縮部材とを含む。伸縮部材は、温度が上昇すると、冷却板の上面から第1突出量でピン本体が突出する第1状態から、第1突出量よりも大きい第2突出量で冷却板の上面からピン本体が突出する第2状態に変化させるように構成されている。第1突出量は、中央支持ピンが冷却板の上面から突出する量よりも小さい。【選択図】図5
Description
本開示は、基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法に関する。
特許文献1には、内部を真空雰囲気と大気圧雰囲気との間で切り換え可能な処理室に配置される基板冷却装置が開示されている。この基板冷却装置は、基板を冷却するステージの上面から突出した状態で基板を支持する支持ピンと、支持ピンのステージの上面からの突出高さを調節する伸縮部材とを有する。
本開示は、基板処理の効率化に有用な基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法を提供する。
本開示の一側面に係る基板処理装置は、基板を冷却する冷却板と、冷却板の上面と基板の裏面との間に隙間が形成されるように、基板の裏面を支持する支持部とを備える。支持部は、冷却板の中央領域に配置され、冷却板の上面から突出するように冷却板に設けられた中央支持ピンと、冷却板の外周領域に配置され、冷却板の上面から突出するように冷却板に設けられた外周支持ピンとを有する。外周支持ピンは、基板の裏面を支持するピン本体と、温度に応じて、ピン本体が冷却板の上面から突出する量を変化させる伸縮部材とを含む。伸縮部材は、温度が上昇すると、冷却板の上面から第1突出量でピン本体が突出する第1状態から、第1突出量よりも大きい第2突出量で冷却板の上面からピン本体が突出する第2状態に変化させるように構成されている。第1突出量は、中央支持ピンが冷却板の上面から突出する量よりも小さい。
本開示によれば、基板処理の効率化に有用な基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法が提供される。
以下、図面を参照していくつかの実施形態について説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。一部の図面にはX軸、Y軸及びZ軸により規定される直交座標系が示される。以下の実施形態では、Z軸が鉛直方向に対応し、X軸及びY軸が水平方向に対応する。
[第1実施形態]
最初に、図1~図11を参照しながら、第1実施形態に係る基板処理システムについて説明する。図1に示される基板処理システム1(基板処理装置)は、ワークWに対し、感光性被膜の形成、当該感光性被膜の露光、及び当該感光性被膜の現像を施すシステムである。処理対象のワークWは、例えば基板、あるいは所定の処理が施されることで膜又は回路等が形成された状態の基板である。当該基板は、一例として、シリコンウェハである。ワークW(基板)は、円形であってもよい。ワークWは、ガラス基板、マスク基板、又はFPD(Flat Panel Display)などであってもよい。感光性被膜は、例えばレジスト膜である。
最初に、図1~図11を参照しながら、第1実施形態に係る基板処理システムについて説明する。図1に示される基板処理システム1(基板処理装置)は、ワークWに対し、感光性被膜の形成、当該感光性被膜の露光、及び当該感光性被膜の現像を施すシステムである。処理対象のワークWは、例えば基板、あるいは所定の処理が施されることで膜又は回路等が形成された状態の基板である。当該基板は、一例として、シリコンウェハである。ワークW(基板)は、円形であってもよい。ワークWは、ガラス基板、マスク基板、又はFPD(Flat Panel Display)などであってもよい。感光性被膜は、例えばレジスト膜である。
図1及び図2に示されるように、基板処理システム1は、塗布現像装置2(基板処理装置)と、露光装置3と、制御装置100とを備える。露光装置3は、ワークW(基板)に形成されたレジスト膜(感光性被膜)を露光する装置である。具体的には、露光装置3は、液浸露光等の方法によりレジスト膜の露光対象部分にエネルギー線を照射する。
(塗布現像装置)
塗布現像装置2は、露光装置3による露光処理前に、ワークWの表面にレジスト(薬液)を塗布してレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。塗布現像装置2は、キャリアブロック4と、処理ブロック5と、インタフェースブロック6とを備える。
塗布現像装置2は、露光装置3による露光処理前に、ワークWの表面にレジスト(薬液)を塗布してレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。塗布現像装置2は、キャリアブロック4と、処理ブロック5と、インタフェースブロック6とを備える。
キャリアブロック4は、塗布現像装置2内へのワークWの導入及び塗布現像装置2内からのワークWの導出を行う。例えばキャリアブロック4は、ワークW用の複数のキャリアCを支持可能であり、受け渡しアームを含む搬送装置A1を内蔵している。キャリアCは、例えば円形の複数枚のワークWを収容する。搬送装置A1は、キャリアCからワークWを取り出して処理ブロック5に渡し、処理ブロック5からワークWを受け取ってキャリアC内に戻す。処理ブロック5は、処理モジュール11,12,13,14を有する。
処理モジュール11は、液処理ユニットU1と、熱処理ユニットU2と、これらのユニットにワークWを搬送する搬送装置A3とを内蔵している。処理モジュール11は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2によりワークWの表面上に下層膜を形成する。液処理ユニットU1は、下層膜形成用の処理液をワークW上に塗布する。熱処理ユニットU2は、下層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。
処理モジュール12は、液処理ユニットU1と、熱処理ユニットU2と、これらのユニットにワークWを搬送する搬送装置A3とを内蔵している。処理モジュール12は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2により下層膜上にレジスト膜を形成する。液処理ユニットU1は、レジスト膜形成用の処理液を下層膜上に塗布する。熱処理ユニットU2は、レジスト膜の形成に伴う各種熱処理を行う。
処理モジュール13は、液処理ユニットU1と、熱処理ユニットU2と、これらのユニットにワークWを搬送する搬送装置A3とを内蔵している。処理モジュール13は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2によりレジスト膜上に上層膜を形成する。液処理ユニットU1は、上層膜形成用の処理液をレジスト膜上に塗布する。熱処理ユニットU2は、上層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。
処理モジュール14は、液処理ユニットU1と、熱処理ユニットU2と、これらのユニットにワークWを搬送する搬送装置A3とを内蔵している。処理モジュール14は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2により、露光処理が施されたレジスト膜の現像処理及び現像処理に伴う熱処理を行う。液処理ユニットU1は、露光済みのワークWの表面上に現像液を供給した後、これをリンス液により洗い流すことで、レジストパターンを形成する(レジスト膜の現像処理を行う)。熱処理ユニットU2は、現像処理に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理(PEB:Post Exposure Bake)、及び現像処理後の加熱処理(PB:Post Bake)等が挙げられる。
処理ブロック5内におけるキャリアブロック4側には棚ユニットU10が設けられている。棚ユニットU10は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットU10の近傍には昇降アームを含む搬送装置A7が設けられている。搬送装置A7は、棚ユニットU10のセル同士の間でワークWを昇降させる。
処理ブロック5内におけるインタフェースブロック6側には棚ユニットU11が設けられている。棚ユニットU11は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。
インタフェースブロック6は、露光装置3との間でワークWの受け渡しを行う。例えばインタフェースブロック6は、受け渡しアームを含む搬送装置A8を内蔵しており、露光装置3に接続される。搬送装置A8は、棚ユニットU11に配置されたワークWを露光装置3に渡す。搬送装置A8は、露光装置3からワークWを受け取って棚ユニットU11に戻す。
制御装置100は、塗布現像装置2を部分的及び全体的に制御するように構成されている。制御装置100は、例えば以下の手順で塗布現像処理を実行するように塗布現像装置2を制御する。まず制御装置100は、キャリアC内のワークWを棚ユニットU10に搬送するように搬送装置A1を制御し、このワークWを処理モジュール11用のセルに配置するように搬送装置A7を制御する。
次に、制御装置100は、棚ユニットU10のワークWを処理モジュール11内の液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2に搬送するように搬送装置A3を制御する。また、制御装置100は、このワークWの表面上に下層膜を形成するように、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2を制御する。その後、制御装置100は、下層膜が形成されたワークWを棚ユニットU10に戻すように搬送装置A3を制御し、このワークWを処理モジュール12用のセルに配置するように搬送装置A7を制御する。
次に、制御装置100は、棚ユニットU10のワークWを処理モジュール12内の液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2に搬送するように搬送装置A3を制御する。また、制御装置100は、このワークWの下層膜上にレジスト膜を形成するように液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2を制御する。その後、制御装置100は、ワークWを棚ユニットU10に戻すように搬送装置A3を制御し、このワークWを処理モジュール13用のセルに配置するように搬送装置A7を制御する。
次に、制御装置100は、棚ユニットU10のワークWを処理モジュール13内の各ユニットに搬送するように搬送装置A3を制御する。また、制御装置100は、このワークWのレジスト膜上に上層膜を形成するように液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2を制御する。その後、制御装置100は、ワークWを棚ユニットU11に搬送するように搬送装置A3を制御する。
次に、制御装置100は、棚ユニットU11のワークWを露光装置3に送り出すように搬送装置A8を制御する。その後、制御装置100は、露光処理が施されたワークWを露光装置3から受け入れて、棚ユニットU11における処理モジュール14用のセルに配置するように搬送装置A8を制御する。
次に、制御装置100は、棚ユニットU11のワークWを処理モジュール14内の各ユニットに搬送するように搬送装置A3を制御し、このワークWのレジスト膜の現像処理を行うように液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2を制御する。その後、制御装置100は、ワークWを棚ユニットU10に戻すように搬送装置A3を制御し、このワークWをキャリアC内に戻すように搬送装置A7及び搬送装置A1を制御する。
以上により1枚のワークWについての塗布現像処理が完了する。制御装置100は、後続の複数のワークWのそれぞれについても、上述と同様に塗布現像処理を塗布現像装置2に実行させる。なお、塗布現像装置2の具体的な構成は、以上に例示した構成に限られない。塗布現像装置2は、熱処理を行うユニットを備えていればどのようなものであってもよい。
<熱処理ユニット>
続いて、図3~図8を参照しながら、熱処理ユニットU2の一例について詳細に説明する。熱処理ユニットU2は、加熱処理と冷却処理とを含む熱処理をワークWに対して施すように構成されている。図3に示されるように、熱処理ユニットU2は、筐体20と、冷却部30と、加熱部40とを備える。
続いて、図3~図8を参照しながら、熱処理ユニットU2の一例について詳細に説明する。熱処理ユニットU2は、加熱処理と冷却処理とを含む熱処理をワークWに対して施すように構成されている。図3に示されるように、熱処理ユニットU2は、筐体20と、冷却部30と、加熱部40とを備える。
筐体20は、熱処理を行うための空間(以下、「処理空間S」という。)を形成する。筐体20は、冷却部30と加熱部40とを収容する。筐体20の1つの側壁には、ワークWを処理空間Sに搬入するための搬入口22が設けられている。筐体20は、処理空間Sを上方領域と下方領域とに区画する床板24を有する。上方領域は、ワークWを移動させる移動領域であり、下方領域はそれ以外の領域(例えば、駆動部等を設置する領域)である。
冷却部30は、処理空間SにおいてワークWの温度を目標温度に低下させる冷却処理を処理対象のワークWに対して施す。冷却部30は、熱処理ユニットU2の外部の搬送装置A3との間でワークWの受け渡しを行う機能を有する。冷却部30は、例えば、冷却板32と、連結ブラケット34と、駆動部36とを有する。
冷却板32は、ワークWに対する冷却を行うプレート(クールプレート)である。冷却板32は、加熱部40により加熱された後のワークWが上方に位置した状態で、そのワークWを目標温度まで冷却する。冷却部30は、円板状に形成されていてもよい(図4参照)。冷却部30の大きさ(直径)は、ワークWの大きさ(直径)と同程度であってもよい。冷却板32は、アルミ、銀、又は銅などの金属によって構成されていてもよい。冷却板32の内部には、冷却用の水又は冷却用の気体等の冷媒を流通させる冷媒流路(不図示)が形成されている。冷却板32内を流れる冷媒が、ワークWから熱を奪うことにより、ワークWの温度が低下する。
連結ブラケット34は、冷却板32に連結されている。連結ブラケット34は、筐体20内を水平な一方向(例えば、図示のX軸方向)に沿って移動可能となるように構成されている。連結ブラケット34は、例えば、筐体20の搬入口22の近傍と加熱部40との間に延びるガイドレールに沿って移動可能である。連結ブラケット34が上記ガイドレールに沿って移動することにより、冷却板32が、冷却位置と受渡位置との間を水平な一方向(例えば、図示のX軸方向)に沿って移動する。冷却位置は、冷却板32が加熱部40と重ならずワークWの冷却を行うための位置である。受渡位置は、冷却板32の少なくとも一部が加熱部40(より詳細には、後述の熱板44)と重なり、加熱部40との間でワークWの受け渡しを行うための位置である。
駆動部36は、制御装置100の動作指示に基づいて動作し、連結ブラケット34を水平な一方向に沿って往復移動させる。駆動部36は、例えば、電動モータ等の駆動源を含んでおり、冷却板32が上記冷却位置と上記受渡位置との間で移動するように、連結ブラケット34を移動させる。搬入口22、冷却位置、及び受渡位置(加熱部40の位置)は、水平な一方向に沿って、この順で並んでいる。
熱処理ユニットU2は、冷却部30の冷却板32に対して冷媒を供給する冷媒供給部28を有する。冷媒供給部28は、冷却板32内の上記冷媒流路に対して冷媒を供給する。冷媒供給部28から供給される冷媒は、例えば、冷却用の水である。冷媒供給部28は、塗布現像装置2が稼働している間、冷却板32への冷媒の供給を継続してもよい。冷媒供給部28は、筐体20内に設けられてもよく、図3に示される例とは異なり、その一部が筐体20の外に配置されてもよい。
加熱部40は、処理空間SにおいてワークWを加熱する加熱処理を処理対象のワークWに対して施す。加熱部40は、例えば、支持台42と、熱板44と、蓋体46と、駆動部48と、複数のリフトピン52と、駆動部54とを有する。
支持台42は、熱板44を支持する台である。支持台42は、例えば、その中央部分に窪みを有する円板状に形成されている。熱板44は、載置されたワークWに対する加熱を行うプレートである。熱板44は、例えば、円板状に形成されており、支持台42の窪みに収容されている。熱板44は、上方を向く載置面44aを有する。熱板44の載置面44aとは反対側の下面には、ヒータ45が設けられている。ヒータ45は、例えば、抵抗発熱体から構成されている。ヒータ45に電流が流れることで、ヒータ45が発熱し、その熱により熱板44の温度が上昇する。これにより、熱板44の載置面44aに載置されたワークWが加熱される。
蓋体46は、熱板44の載置面44aを囲むように構成されている。蓋体46は、天板部46aと、側壁部46bとを含む。天板部46aは、支持台42と同程度の直径を有する円板状に構成されている。天板部46aは、載置面44aと上下方向において対向するように配置されている。側壁部46bは、天板部46aの外縁から下方に延びるように構成されている。
蓋体46は、ワークWの加熱処理を行うための空間が開放される上昇位置と、蓋体46が下降することでワークWの加熱処理を行うための空間が形成される下降位置との間を移動可能である。駆動部48は、制御装置100の動作指示に基づいて、蓋体46を昇降させる。駆動部48は、例えば、電動モータ等の駆動源を含んでおり、上昇位置と下降位置との間で移動するように蓋体46を昇降させる。
リフトピン52は、ワークWを昇降させるピンである。リフトピン52は、支持台42及び熱板44を貫通するように上下方向に沿って延びている。複数の(例えば、3つ)リフトピン52は、熱板44の中心まわりの周方向に沿って等間隔に配置されていてもよい。リフトピン52は、ワークWを熱板44に載置させる載置位置と、冷却板32との間でワークWの受け渡しを行うために熱板44よりも突出した突出位置との間を昇降可能である。
駆動部54は、制御装置100の動作指示に基づいて、リフトピン52を昇降させる。駆動部54は、例えば、電動モータ等の駆動源を含んでおり、載置位置と突出位置との間で移動するように、複数のリフトピン52を昇降させる。ワークWを支持した状態のリフトピン52が昇降することで、そのワークWが昇降する。
上述のしたように、冷却板32は、上記受渡位置と上記冷却位置との間を移動可能である。受渡位置に冷却板32が位置するとき、上下方向において冷却板32と熱板44とが離れた状態で、冷却板32の少なくとも一部が熱板44に重なる。冷却板32の少なくとも一部が熱板44に重なるとは、上方から見て、冷却板32の少なくとも一部が熱板44を覆っている状態を意味する。冷却位置に冷却板32が位置するとき、水平な一方向において冷却板32と熱板44とが離れている(上方から見て、冷却板32が熱板44を覆っていない)。
続いて、冷却板32の詳細について説明する。図4に示されるように、冷却板32には、冷却板32の移動方向に沿って延びる複数(例えば、2本)のスリット58が形成されている。各スリット58は、冷却板32の厚さ方向において冷却板32を貫通している。スリット58は、冷却板32が熱板44の上方の位置(上記受渡位置)に移動したときに、冷却板32と複数のリフトピン52とが互いに干渉しないように形成されている。
冷却部30は、ワークWを支持する支持部60を有する。支持部60は、ワークWの中心と冷却板32の中心とが互いに略一致するように、ワークWを支持する。支持部60は、冷却板32の上面32aとワークWの裏面Wbとの間に隙間が形成されるように、ワークWの裏面Wbを支持する(図5(a)及び図5(b)も参照)。支持部60にワークWが支持された状態では、冷却板32の上面32aとワークWの裏面Wbとの間に隙間が形成される。その隙間は、例えば、冷却板32によるワークWの冷却が可能な程度に設定される。一例では、上面32aと裏面Wbとの間の隙間は、数百μm~数mm程度である。支持部60は、例えば、複数の中央支持ピン64と、複数の第1外周支持ピン68と、複数の第2外周支持ピン70(外周支持ピン)とを含む。
複数の中央支持ピン64は、冷却板32の上面32aにおいて中央に位置する領域(以下、「中央領域CA」という。)に配置されており、ワークWの裏面Wbの中央部分を支持する。複数の中央支持ピン64は、中央領域CAにおいて、どのように配置されていてもよい。複数の中央支持ピン64の一部は、冷却板32の上面32aの中心まわりの周方向に沿って、等間隔に並んで配置されてもよい。複数の中央支持ピン64の一部は、上面32aの径方向に沿って、並んで配置されてもよい。
各中央支持ピン64は、その上端が冷却板32の上面32aから突出するように、冷却板32に設けられている。中央支持ピン64が上面32aから突出する量は、数百μm~数mm程度であってもよい。中央支持ピン64が上面32aから突出する量は、中央支持ピン64の上端と上面32aとの間の上下方向(上面32aに垂直な方向)における距離で定義される。図5(a)では、中央支持ピン64が上面32aから突出する量が、「dc」で示されている。複数の中央支持ピン64それぞれが上面32aから突出する量は、互いに略一致していてもよい。中央支持ピン64の上端には、ワークWの裏面Wbが接触する凸状の球面が形成されていてもよい。
複数の第1外周支持ピン68と、複数の第2外周支持ピン70(外周支持ピン)とは、冷却板32の上面32aにおいて外周に位置する領域(以下、「外周領域PA」という。)に配置されており、ワークWの裏面Wbの外周部分を支持する。外周領域PAは、上面32aの周縁とその近傍の部分であり、円環状に区画される領域である。上記中央領域CAは、上面32aにおける外周領域PA以外の領域であり、外周領域PAの内側に位置する。上面32aの周縁と外周領域PAの内縁との間の距離(上面32aの半径方向に沿った距離)は、上面32aの半径の1/10~1/5程度であってもよい。
第1外周支持ピン68及び第2外周支持ピン70は、いずれも、外周領域PAにおいて、上端が上面32aから突出するように冷却板32に設けられている。第2外周支持ピン70が、自身の温度に応じて上面32aからの突出量が変化するように構成されているのに対して、第1外周支持ピン68は、上面32aからの突出量が変化しないように構成されている。複数の第1外周支持ピン68の個数と、複数の第2外周支持ピン70の個数とは、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
複数の第1外周支持ピン68及び複数の第2外周支持ピン70は、外周領域PAにおいてどのように配置されていてもよい。複数の第1外周支持ピン68は、冷却板32の上面32aの中心まわりの周方向に沿って等間隔に配置されてもよい。複数の第2外周支持ピン70は、上面32aの中心まわりの周方向に沿って等間隔に配置されてもよい。上面32aの中心まわりの周方向において、互いに隣り合う第2外周支持ピン70の間に、第1外周支持ピン68が位置するように、複数の第1外周支持ピン68及び複数の第2外周支持ピン70が配置されてもよい。第1外周支持ピン68と上面32aの中心との距離は、第2外周支持ピン70と上面32aの中心との距離に略一致していてもよい。
第1外周支持ピン68が上面32aから突出する量は、中央支持ピン64が上面32aから突出する量よりも小さくてもよい。第1外周支持ピン68が上面32aから突出する量は、中央支持ピン64の突出量の1/2~9/10程度であってもよい。第1外周支持ピン68が上面32aから突出する量は、第1外周支持ピン68の上端と上面32aとの間の上下方向(上面32aに垂直な方向)における距離で定義される。複数の第1外周支持ピン68それぞれが上面32aから突出する量は、互いに略一致していてもよい。第1外周支持ピン68の上端には、ワークWの裏面Wbが接触する凸状の球面が形成されていてもよい。
第2外周支持ピン70は、自身の温度に応じて、上面32aから突出する量が互いに異なる2つの状態に切り替わるように構成されている。第2外周支持ピン70は、自身の温度が低い状態(以下、「第1状態」という。)において、その温度が上昇してある値に達すると、第1状態に比べて突出量が大きい状態(以下、「第2状態」という。)に変化する。第2外周支持ピン70は、第2状態に変化した後に、自身の温度が低下してある値を下回ると、第2状態から第1状態に変化する。第1状態から第2状態に変化する温度と、第2状態から第1状態に変化する温度とは、略一致していてもよく、数℃程度だけ異なっていてもよい。
第2外周支持ピン70が上面32aから突出する量は、第2外周支持ピン70の上端と上面32aとの間の上下方向(上面32aに垂直な方向)における距離で定義される。以下では、第1状態において第2外周支持ピン70が上面32aから突出する量を「第1突出量」と称し、第2状態において第2外周支持ピン70が上面32aから突出する量を「第2突出量」と称する。第2突出量は、第1突出量よりも大きい。
第1状態において、複数の第2外周支持ピン70それぞれの第1突出量は、互いに略一致していてもよい。第2状態において、複数の第2外周支持ピン70それぞれの第2突出量は、互いに略一致していてもよい。第1突出量は、第1外周支持ピン68が上面32aから突出する量と略一致していてもよい。第1突出量は、中央領域CAに位置する中央支持ピン64が上面32aから突出する量よりも小さい。第2突出量は、中央支持ピン64が上面32aから突出する量と同程度であってもよく、中央支持ピン64の突出量よりも大きくてもよい。
図5(a)及び図5(b)には、第1状態の第2外周支持ピン70と中央支持ピン64とによって、ワークWが支持されている様子の一例が模式的に示されている。ワークWの表面Waには種々の膜及び回路が形成されるので、冷却板32による冷却を開始する前の段階で反りが発生している場合がある。ワークWの種別によって、反りの状態(反り形状)も異なり得る。図5(a)に示されるワークWでは、反りがほとんど発生しておらず、その形状はフラットである。以下では、反りがほとんど発生していないフラットな形状を有するワークWについて、その反り形状がフラットであるとして説明する。図5(b)に示されるワークWでは、ワークWの中央部分が裏面Wbから表面Waに向かって突出するように反りが発生している。本開示では、中央部分が裏面Wbから表面Waに向かって突出するような反りを、凸状の反りと称し、中央部分が表面Waから裏面Wbに向かって突出するような反り(表面Waの中央部分が窪むような反り)を、凹状の反りと称する。
図5(a)に示されるように、ワークWの反り形状がフラットである場合(反りがほとんど発生していない場合)、そのワークWの裏面Wbは、第2外周支持ピン70に接触せずに、複数の中央支持ピン64によって支持される。ワークWの反り形状が凹状の反りである場合も、フラットであると同様に、第2外周支持ピン70に接触せずに、複数の中央支持ピン64によって支持される。
一方、図5(b)に示されるように、ワークWの反り形状が凸状の反りである場合、そのワークWの裏面Wbは、複数の第2外周支持ピン70と複数の中央支持ピン64とによって支持され得る。なお、反りの程度によっては、中央支持ピン64に接触せずに、複数の第2外周支持ピン70が裏面Wbを支持する場合、及び第2外周支持ピン70に接触せずに、複数の中央支持ピン64が裏面Wbを支持する場合もあり得る。以下では、裏面Wbが少なくとも第2外周支持ピン70に接触する程度まで、凸状に反っているワークWを、冷却板32により冷却する場合について説明する。
図6には、第2外周支持ピン70の内部と上部との構成が模式的に示されている。図6では、第1状態の第2外周支持ピン70が示されている。図7(a)には、第1状態の第2外周支持ピン70の内部の構成が模式的に示され、図7(b)には、第2状態の第2外周支持ピン70の内部の構成が模式的に示されている。第2外周支持ピン70は、ピン本体71と、ガイド部材80と、カバー部材86と、固定部材88と、伸縮部材90とを含む。なお、図6では、伸縮部材90の図示が省略されている。
ピン本体71は、ワークWの裏面Wbを支持する部材である。冷却板32の上面32aには、ピン本体71を収容するピン収容部38が形成されている。ピン収容部38は、冷却板32を貫通しないように形成された凹部であり、ピン収容部38の空間形状は円柱状である。ピン収容部38は、例えば、冷却板32に垂直な方向に沿って延びる側面と、冷却板32の上面32aに沿って延びる底面とを含む。ピン本体71は、SiC(炭化ケイ素)によって構成されてもよい。ピン本体71は、天板72と、側壁74と、フランジ76とを含む。
天板72は、ワークWの裏面Wbが載置される部分である。天板72は、円板状に形成されている。天板72は、ワークWの裏面Wbが載置される平面状の載置面72aを含む。載置面72a(載置面72aのうちの最も上方に位置する部分)が、ピン本体71の上端に相当する。上方から見た場合に、天板72の大きさは、ピン収容部38の底面の大きさよりも小さい。上方から見た場合に、天板72の中心が、ピン収容部38の底面の中心に略一致するように、ピン本体71がピン収容部38内に配置されてもよい。
側壁74は、天板72の周縁部(周縁部の下端)から下方に延びており、円筒状に形成されている。天板72と側壁74とによって、ピン本体71の内部に空間が形成される。側壁74の上下方向の長さは、ピン収容部38の深さと同程度であってもよく、ピン収容部38の深さの半分よりも大きく、且つ、その深さよりも小さくてもよい。フランジ76は、円筒状の側壁74の下端部(下端部の側面)から外方に延びる。フランジ76は、円環状に形成さている。上方から見たときに、フランジ76の外縁によって囲まれる領域は、ピン収容部38の底面と同程度であってもよく、その底面よりも小さくてもよい。
ガイド部材80は、ピン本体71の下方に配置されている。ガイド部材80は、後述する形状記憶合金バネ94をガイド(動きを規制)する機能を有する。ガイド部材80は、ガイド機能に加えて、ピン収容部38の底面を構成する冷却板32の一部とピン収容部38内の空間との間を断熱する機能と、第1状態において天板72を支持する機能とを有する。ガイド部材80は、ベース部82と、シャフト部84とを有する。ベース部82とシャフト部84とは、同じ材料で構成されており、一体に形成されている。ガイド部材80は、熱可塑性樹脂で構成されてもよい。一例では、ガイド部材80は、カーボンを含有したPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂で構成されてもよい。カーボン含有のPEEK樹脂は、高い断熱性能を有する。
ベース部82は、ピン収容部38の底面の略全域を覆うように、板状に形成されている。ベース部82の外周部分は、上下方向においてピン本体71のフランジ76と対向する。シャフト部84は、その下端がベース部82の上面の略中央に接続されており、上下方向に沿って延びるように円柱状に形成されている。シャフト部84は、天板72と側壁74とによって形成される空間(ピン本体71内の空間)に配置されている。上方から見て、シャフト部84の大きさは、ピン収容部38の底面よりも小さい。シャフト部84は、天板72の下方に配置されており、第1状態において天板72の裏面を支持するように構成されている。
シャフト部84の長さは、ピン本体71の側壁74の長さと同程度、又は側壁74の長さよりも僅かに大きい程度であってもよい。シャフト部84は、第1状態において天板72の裏面が接触する凸状の球面84aを含む。球面84aは、シャフト部84の上面を形成している。仮にガイド部材80(ベース部82)を設けない場合には、ピン収容部38の底面において冷却板32の大部分が露出する。これに対して、上記構成では、カーボン含有のPEEK樹脂で構成されるガイド部材80のベース部82がピン収容部38の底面の略全域を覆うように設けられるので、冷却板32とピン収容部38内の空間との間の断熱が効果的に得られる。
カバー部材86は、ピン収容部38内の空間のうちピン本体71(側壁74)の外側の領域を覆う部材である。カバー部材86は、傘部86aと、板状部86bとを含む。傘部86aは、カバー部材86のうちピン本体71の上端部を囲むように形成された円筒状の部分である。上方から見たときに、傘部86aの外縁は、ピン収容部38の底面の外縁に略一致する。傘部86aは、第1部分87aと、第2部分87bとを含む。
第1部分87aは、傘部86aのうちピン収容部38の側面に沿って延びるように形成された部分であり、円筒状を呈している。第1部分87aの外周面は、ピン収容部38の側面に近接している。第1部分87aの内周面は、ピン本体71の側壁74と対向しており、第1部分87aと側壁74との間には円筒状の空間が形成されている。第2部分87bは、傘部86aのうち第1部分87aの上端部の側面から、内側に延びるように形成された部分であり、円環状を呈している。上方から見て、第2部分87bの内周面は、天板72又は側壁74の外周面よりも外側に位置している。第2部分87bの内周面とピン本体71(天板72又は側壁74)との間には、ピン本体71の動作を阻害しない程度の隙間が形成されている。
板状部86bは、傘部86aの外縁の一部に接続されており、ピン収容部38よりも外方に膨出する部分である。板状部86bは、第1外周支持ピン68の外側において、冷却板32に沿って延びるように板状に形成されている。冷却板32の上面32aには、ピン収容部38に接続され、板状部86bを収容する収容部が形成されている。カバー部材86(板状部86b)は、固定部材88によって冷却板32に固定されている。固定部材88は、例えば、ネジ部材である。
傘部86aと板状部86bとは、一体に形成されている。カバー部材86(傘部86a)の熱伝導率は、ガイド部材80(ベース部82)の熱伝導率よりも高い。カバー部材86は、例えば、ステンレス材(一例では、SUS304)によって構成されている。傘部86aの上面と板状部86bの上面とは面一であり、カバー部材86の上面を形成する。固定部材88の上面の高さ位置は、カバー部材86の上面の高さ位置と同程度か、またその高さ位置よりも低い。カバー部材86の上面の高さ位置は、冷却板32の上面32aの高さ位置に略一致していてもよい。
図7(a)及び図7(b)に示される伸縮部材90は、自身の温度に応じて、ピン本体71が冷却板32の上面32aから突出する量を変化させる部材である。ピン本体71の上端は、冷却板32の上面32aよりも上方に位置している(突出している)。ピン本体71の上端の上面32aからの突出量が、第2外周支持ピン70(第2外周支持ピン70の上端)の上面32aからの突出量に相当する。
伸縮部材90は、温度が上昇すると、第2外周支持ピン70の状態を、上面32aから上記第1突出量でピン本体71が突出する第1状態から、第1突出量よりも大きい上記第2突出量で上面32aからピン本体71が突出する第2状態に変化させるように構成されている。伸縮部材90は、第2状態に変化(遷移)させた後に、温度が低下すると、第2外周支持ピン70の状態を第2状態から第1状態に変化させるように構成されている。上記の動作を実現するために、伸縮部材90は、金属バネ92(第1バネ)と、形状記憶合金バネ94(第2バネ)とを有する。
金属バネ92は、一般的な金属によって構成されているコイルバネ(圧縮コイルバネ)である。金属バネ92は、例えば、ステンレスによって構成されている。金属バネ92は、温度によってバネ定数が極端に変化するものではない。
金属バネ92は、ピン本体71の側壁74の外周に設けられている。側壁74は、金属バネ92をガイドする(動作を規制する)機能を有する。金属バネ92は、その上端部が固定された状態で、フランジ76に対して下向きの力を付与するように構成されている。金属バネ92の上端部は、例えば、傘部86a(第2部分87bの下面)に固定されている。金属バネ92は、その下端部がフランジ76の上面に接触するように配置されている。
形状記憶合金バネ94は、形状記憶合金によって構成されているコイルバネ(圧縮コイルバネ)である。形状記憶合金バネ94は、例えば、Ni-Ti合金、又は、Ni-Ti-Cu合金によって構成されている。形状記憶合金バネ94は、その温度が形状回復温度(変態点)以上になると、形状記憶された状態(全長が伸びた状態)となる。形状記憶合金バネ94は、その温度が形状回復温度よりも低い温度になると、外力によって縮んだ状態となる。以下、形状記憶合金バネ94が形状を回復する温度(変態点)を基準に、「低温」及び「高温」の用語を使用する。形状記憶合金バネ94が低温になると、第2外周支持ピン70が第1状態となり、形状記憶合金バネ94が高温になると、第2外周支持ピン70が第2状態となる。
形状記憶合金バネ94は、天板72の下方に配置されており、シャフト部84の外周に設けられている。シャフト部84は、形状記憶合金バネ94をガイドする(動作を規制する)機能を有する。形状記憶合金バネ94は、その下端部が固定された状態で、天板72に対して上向きの力を付与するように構成されている。形状記憶合金バネ94の下端部は、例えば、ガイド部材80のベース部82の上面に固定されている。これにより、上下方向において、形状記憶合金バネ94と冷却板32との間には、ベース部82が設けられる。形状記憶合金バネ94は、その上端部が天板72の裏面72bに接触するように配置されている。
図8(a)に示されるように、天板72の裏面72bには、形状記憶合金バネ94の上端部が収容される凹部72cが形成されている。図8(b)に示されるように、形状記憶合金バネ94の上端部が凹部72cに収容される。凹部72cを形成する面は、裏面72bの一部であり、凹部72cに接触することは、裏面72bに接触することに相当する。凹部72cは、裏面72bのうちの凹部72cが形成されていない部分に対して、上方に向かって凹んでいる。凹部72cは、形状記憶合金バネ94を構成する線状部材の断面形状に対応する形状を有する。凹部72cは、円環状の形状記憶合金バネ94に対応するように、下方から見て円環状に形成されていてもよい。凹部72cは、下方から見て円弧状に形成されていてもよい。
図7(a)及び図7(b)に戻り、変態点よりも低い低温での伸縮部材90の状態、及び変態点よりも高い高温での伸縮部材90の状態について説明する。形状記憶合金バネ94は、低温では柔らかく、高温では硬い特性を有する。図7(a)に示されるように、形状記憶合金バネ94は、低温になると、金属バネ92によるピン本体71への下向きの力によって縮む。これにより、第2外周支持ピン70が第1状態となる。図7(a)では、第1突出量が「d1」で示されている。
形状記憶合金バネ94は、高温での全長(形状記憶され、且つ外力が加わっていない形状での長さ)が図7(a)で示される縮んだ状態での長さよりも長くなるように構成されている。形状記憶合金バネ94は、高温になると、形状記憶された状態に回復するので、そのバネ定数が大きくなる。図7(b)に示されるように、形状記憶合金バネ94が、低温環境よりも伸びて天板72に対する上向きの力によって金属バネ92を縮ませる。これにより、第2外周支持ピン70が第2状態となる。図7(b)では、第2突出量が「d2」で示されている。
以上の構成により、形状記憶合金バネ94の温度を低温から高温に変化させることで、ピン本体71の突出量を大きくすることができ、形状記憶合金バネ94の温度を高温から低温に変化させることで、ピン本体71の突出量を小さくすることができる。その結果、ピン本体71の突出量を変化させることで、ワークWの支持位置(ワークWの裏面Wbと冷却板32の上面32aとの間の隙間の大きさ)を変化させることができる。
制御装置100は、1つ又は複数の制御用コンピュータにより構成される。制御装置100は、例えば、図9に示される回路120を有する。回路120は、1つ又は複数のプロセッサ122と、メモリ124と、ストレージ126と、入出力ポート128と、タイマ132とを有する。ストレージ126は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、後述する基板処理方法を制御装置100に実行させるためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。
メモリ124は、ストレージ126の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ122による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ122は、メモリ124と協働して上記プログラムを実行する。入出力ポート128は、プロセッサ122からの指令に従って、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2等との間で電気信号の入出力を行う。タイマ132は、例えば一定周期の基準パルスをカウントすることで経過時間を計測する。
(基板処理方法)
続いて、図10及び図11を参照しながら、基板処理方法の一例として、熱処理ユニットU2において実行される熱処理の一例を説明する。図10は、1枚のワークWに対する熱処理において制御装置100が実行する一連の処理の一例を示すフローチャートである。この一連の処理では、冷却板32がワークWの冷却を行うための冷却位置に配置された状態で、制御装置100がステップS11を実行する。ステップS11が実行される際の初期状態では、第2外周支持ピン70は突出量が小さい第1状態となっている。図11(a)には、初期状態での第2外周支持ピン70が例示されている。また、この一連の処理が実行されている間、冷媒供給部28から略一定の量で略一定温度の冷媒が供給される状態が継続される。
続いて、図10及び図11を参照しながら、基板処理方法の一例として、熱処理ユニットU2において実行される熱処理の一例を説明する。図10は、1枚のワークWに対する熱処理において制御装置100が実行する一連の処理の一例を示すフローチャートである。この一連の処理では、冷却板32がワークWの冷却を行うための冷却位置に配置された状態で、制御装置100がステップS11を実行する。ステップS11が実行される際の初期状態では、第2外周支持ピン70は突出量が小さい第1状態となっている。図11(a)には、初期状態での第2外周支持ピン70が例示されている。また、この一連の処理が実行されている間、冷媒供給部28から略一定の量で略一定温度の冷媒が供給される状態が継続される。
ステップS11では、例えば、制御装置100が、処理対象のワークWが熱処理ユニットU2内に搬入されるように搬送装置A3及び冷却部30を制御する。制御装置100は、搬送装置A3から冷却部30の冷却板32に処理対象のワークWが受け渡されるように、搬送装置A3及び冷却部30を制御する。ステップS11の実行により、処理対象のワークWが支持部60に支持された状態となる。
次に、制御装置100は、ステップS12を実行する。ステップS12では、例えば、制御装置100が、加熱部40への処理対象のワークWの搬送と受け渡しとが行われるように、冷却部30及び加熱部40を制御する。一例では、制御装置100は、支持部60に支持された状態で処理対象のワークWが載置された冷却板32が、冷却位置から熱板44の上方の受渡位置に移動するように、冷却部30の駆動部36を制御する。そして、制御装置100は、加熱部40のリフトピン52が処理対象のワークWを支持するように(受け取るように)、駆動部54によりリフトピン52を上昇させる。その後、制御装置100は、駆動部36により冷却板32を冷却位置に移動させたうえで、熱板44の載置面44aに処理対象のワークWが載置されるように、駆動部54によりリフトピン52を下降させる。
次に、制御装置100は、ステップS13を実行する。ステップS13では、例えば、制御装置100が、加熱部40において処理対象のワークWに対して加熱処理が施されるように熱処理ユニットU2を制御する。一例では、制御装置100は、熱板44の上方において加熱を行うための空間が形成されるように、駆動部48により蓋体46を下降させる。その後、制御装置100は、所定の加熱時間が経過するまで待機する。加熱処理により、ワークWの温度は、形状記憶合金バネ94の変態点よりも高い温度(例えば、数百℃程度)まで上昇する。
次に、制御装置100は、ステップS14を実行する。ステップS14では、例えば、制御装置100が、加熱部40からの処理対象のワークWの受け取りが行われるように、冷却部30及び加熱部40を制御する。一例では、制御装置100は、駆動部48により蓋体46を上昇させ、且つ駆動部54によりリフトピン52を上昇させたうえで、冷却位置から受渡位置に冷却板32を移動させるように駆動部36を制御する。そして、制御装置100は、冷却板32に設けられた支持部60が処理対象のワークWを支持するように(受け取るように)、駆動部54によりリフトピン52を下降させる。
次に、制御装置100は、ステップS15を実行する。ステップS15では、例えば、制御装置100が、冷却位置において処理対象のワークWに対して冷却処理が施されるように熱処理ユニットU2を制御する。一例では、制御装置100は、支持部60の支持により処理対象のワークWが載置された状態の冷却板32を、受渡位置から冷却位置に移動させるように駆動部36を制御する。その後、制御装置100は、所定の冷却時間が経過するまで待機する。
図11(b)には、冷却処理を開始した直後の第2外周支持ピン70の様子が例示されている。冷却処理を開始した直後ではワークWの温度が高いものの、形状記憶合金バネ94の温度が変態点に達するまで時間を要するので、第2外周支持ピン70は第1状態に維持される。ワークWが第1状態の第2外周支持ピン70に載置された際に、ワークWが凸状に反っていると、天板72の一部(ある箇所)がワークWの裏面に接触する偏った接触状態となり得る。しかしながら、天板72は、シャフト部84の上端に形成された球面84aと、形状記憶合金バネ94とによって支持されているので、ワークWの反りに追従するように天板72が傾く。これにより、天板72の載置面72aとワークWの裏面Wbとが面接触する。
冷却処理を開始してから、数秒程度経過すると、ワークWの熱が形状記憶合金バネ94に伝わり、形状記憶合金バネ94の温度が変態点を超える。その結果、形状記憶合金バネ94が伸びて、図11(c)に示されるように、ピン本体71の突出量が大きくなる第2状態に第2外周支持ピン70が変化する。第2外周支持ピン70が第2状態に変化した場合には、第2外周支持ピン70の周辺におけるワークWと冷却板32との間の隙間が大きくなり、ワークWの外周部分における温度低下の進行の程度が小さくなる。
第2外周支持ピン70が第2状態に変化(遷移)してから、十数秒~数十秒経過すると、冷却板32による冷却によって形状記憶合金バネ94の温度が低下し、形状記憶合金バネ94の温度が変態点を下回る。その結果、形状記憶合金バネ94が高温の場合と比べて柔らかくなり、図11(d)に示されるように、第2外周支持ピン70が、第2状態から第1状態に変化する。以降、冷却処理の後段では、ワークWと冷却板32とが近接した状態で、ワークWに対する冷却が行われる。
図10に戻り、冷却処理の終了後、制御装置100は、ステップS16,S17を実行する。ステップS16では、例えば、制御装置100が、搬出タイミングとなるまで待機する。搬出タイミングは、冷却処理が終了した時点から所定時間経過後のタイミングに予め設定されていてもよく、搬送装置A3の動作状況に応じて、一連の処理中に設定されたタイミングであってもよい。ステップS17では、例えば、制御装置100が、冷却板32に載置されている処理対象のワークWが、熱処理ユニットU2の外に搬出されるように、冷却部30及び搬送装置A3を制御する。
以上により、熱処理ユニットU2において1枚のワークWに対して実行される一連の処理が終了する。以降、制御装置100は、後続のワークWに対して、ステップS11~S17を繰り返し実行してもよい。
(変形例)
上述の一連の処理は一例であり、適宜変更可能である。上記一連の処理において、制御装置100は、一のステップと次のステップとを並列に実行してもよく、上述した例とは異なる順序で各ステップを実行してもよい。制御装置100は、上述の例とは異なる処理を実行してもよい。
上述の一連の処理は一例であり、適宜変更可能である。上記一連の処理において、制御装置100は、一のステップと次のステップとを並列に実行してもよく、上述した例とは異なる順序で各ステップを実行してもよい。制御装置100は、上述の例とは異なる処理を実行してもよい。
冷却処理の開始後に、形状記憶合金バネ94が変態点に達するまでの時間を短縮するために、冷却処理を行っていないときに、冷媒供給部28による冷却板32の冷却の程度が調節されてもよい。一例では、制御装置100は、支持部60に処理対象のワークWを支持させない状態で待機する非冷却処理を実行し、非冷却処理の後に、上述したステップS15の冷却処理とを実行してもよい。非冷却処理中に冷却処理以外の処理がワークWに対して行われてもよい。非冷却処理は、上述のステップS13を実行している期間に、冷却位置において冷却板32を待機させている処理であってもよい。
制御装置100は、冷却処理に比べて、非冷却処理での冷媒による冷却板32の冷却の程度が小さくなるように、冷媒供給部28を制御してもよい。制御装置100は、例えば、冷却処理での単位時間あたりの冷媒の供給量に比べて、非冷却処理での冷媒の供給量が小さくなるように、冷媒供給部28を制御する。非冷却処理での冷媒の供給量を小さくすることには、非冷却処理において冷却板32に対して冷媒を供給しないこと(すなわち、冷媒の供給量をゼロとすること)を含む。制御装置100は、非冷却処理において、冷却処理時に供給される冷媒の温度に比べて、温度を低下させた状態の冷媒を冷却板32に対して供給するように冷媒供給部28を制御してもよい。
冷却処理の開始後に、形状記憶合金バネ94が変態点に達するまでの時間を短縮するために、加熱部40からワークWを受け取った後の冷却板32を冷却位置まで移動させる際に、熱板44の上方に滞在する時間(滞在時間)が調節されてもよい。制御装置100は、例えば、処理対象のワークWの反り形状が凸状の反りではないときの滞在時間に比べて、反り形状が凸状の反りである場合の滞在時間が長くなるように、冷却部30の駆動部36を制御する。
一例では、制御装置100は、処理対象のワークWの反り形状を示す情報である形状情報を取得する。制御装置100は、塗布現像装置2に設けられた検査ユニットから形状情報を取得してもよく、ユーザ入力に基づき形状情報を取得する。制御装置100は、形状情報に応じて、処理対象のワークWを受け取った後の冷却板32を受渡位置から冷却位置に移動させる際に、冷却板32が熱板44の上方に滞在する時間を調節するように駆動部36を制御する。熱板44の上方に滞在する時間は、上方から見て、冷却板32の少なくとも一部が熱板44と重なっている時間で定義される。
一例では、制御装置100は、処理対象のワークWの反り形状が凸状の反りである場合、受渡位置から冷却位置に移動させる際の移動速度が、反り形状が凸状の反りでない場合に比べて遅くなるように駆動部36を制御する。あるいは、制御装置100は、処理対象のワークWの反り形状が凸状の反りである場合、熱板44の上方において冷却板32が停止している時間が、反り形状が凸状の反りでない場合に比べて長くなるように駆動部36を制御する。
上述の例では、支持部60が、複数の第1外周支持ピン68と、複数の第2外周支持ピン70とを有するが、支持部60は、複数の第1外周支持ピン68を有さずに、複数の第2外周支持ピン70を有してもよい。上述の例では、熱処理ユニットU2は、冷却部30と加熱部40とを有するが、熱処理ユニットU2は、加熱部40を有さずに、冷却部30を有してもよい。その冷却部30が有する冷却板32の位置が、固定されていてもよい。
(実施形態の効果)
以上に説明した第1実施形態に係る塗布現像装置2は、ワークWを冷却する冷却板32と、冷却板32の上面32aとワークWの裏面Wbとの間に隙間が形成されるように、ワークWの裏面Wbを支持する支持部60とを備える。支持部60は、冷却板32の中央領域CAに配置され、冷却板32の上面32aから突出するように冷却板32に設けられた中央支持ピン64と、冷却板32の外周領域PAに配置され、冷却板32の上面32aから突出するように冷却板32に設けられた第2外周支持ピン70とを有する。第2外周支持ピン70は、ワークWの裏面Wbを支持するピン本体71と、温度に応じて、ピン本体71が冷却板32の上面32aから突出する量を変化させる伸縮部材90とを含む。伸縮部材90は、温度が上昇すると、冷却板32の上面32aから第1突出量でピン本体71が突出する第1状態から、第1突出量よりも大きい第2突出量で冷却板32の上面32aからピン本体71が突出する第2状態に変化させるように構成されている。第1突出量は、中央支持ピン64が冷却板32の上面32aから突出する量よりも小さい。
以上に説明した第1実施形態に係る塗布現像装置2は、ワークWを冷却する冷却板32と、冷却板32の上面32aとワークWの裏面Wbとの間に隙間が形成されるように、ワークWの裏面Wbを支持する支持部60とを備える。支持部60は、冷却板32の中央領域CAに配置され、冷却板32の上面32aから突出するように冷却板32に設けられた中央支持ピン64と、冷却板32の外周領域PAに配置され、冷却板32の上面32aから突出するように冷却板32に設けられた第2外周支持ピン70とを有する。第2外周支持ピン70は、ワークWの裏面Wbを支持するピン本体71と、温度に応じて、ピン本体71が冷却板32の上面32aから突出する量を変化させる伸縮部材90とを含む。伸縮部材90は、温度が上昇すると、冷却板32の上面32aから第1突出量でピン本体71が突出する第1状態から、第1突出量よりも大きい第2突出量で冷却板32の上面32aからピン本体71が突出する第2状態に変化させるように構成されている。第1突出量は、中央支持ピン64が冷却板32の上面32aから突出する量よりも小さい。
ワークW(基板)の高積層化に伴って、ワークWの反り量が大きくなる傾向がある。ワークWの中央部分が表面側に向かって突出するように、ワークWが反っている場合に、加熱処理後のワークWを冷却板に載置すると、冷却中にワークWの反り量が増大してしまうおそれがある。この反り量の増大は、ワークWを冷却板に載置した後の冷却の初期段階において、ワークWの外周部分が急激に冷却されて、ワークWの外周部分と中央部分との温度差が増大することに起因すると考えられる。増大した反り量の影響をなくすために、温度差に起因する増大量がゼロとなる程度までワークWを冷却する時間を十分に長くすることが考えられるが、冷却時間が長くなり、ワークWの処理効率が低下してしまう懸念がある。
これに対して、上記塗布現像装置2では、温度が上昇すると、ピン本体71が突出する量が大きくなるように第1状態から第2状態に変化させる伸縮部材90が備えられる。そのため、凸状に反った状態の加熱後のワークWが冷却板32に載置されると、ワークWからの熱により、ピン本体71が第2突出量で突出する第2状態に遷移する。これにより、冷却の初期段階でのワークWの外周部分の急激な冷却が発生し難く、ワークWの外周部分と中央部分との温度差の増大に起因した反り量の増大が抑制される。また、冷却後段では、ワークWの温度低下によって第2バネの温度が低下し、第2状態から、突出量がより小さい第1状態に遷移するので、第2状態に比べて冷却板32による冷却が促進される。その結果、反り量が増大することによる影響をなくすために、より長い時間冷却する必要がなく、ワークWの処理効率の低下を抑えることができる。
また、ワークWの種別によっては、凸状に反っている場合もあれば、反りがほとんどない場合、及び中央部分が裏面側に向かって突出するように凹状に反っている場合もある。反りがないフラット状、及び凹状の反りである場合には、冷却板32に載置された際に、ワークWの外周部分と冷却板32とが近接せずに、外周部分のみの冷却に起因して外周部分と中央部分との間で上記温度差が生じ難い。そのため、ピン本体71を突出させないほうが、冷却時間を短くできる場合もある。上記塗布現像装置2では、ワークWが冷却板32に載置される前では、第1突出量でピン本体71が突出しており、その第1突出量は、中央支持ピンが突出する量よりも小さい。そのため、反りがないフラット状のワークW、又は、凹状の反りを有するワークWに対する冷却処理を実行するときに、ワークWが第2外周支持ピン70(ピン本体71)に接触又は近接せずに、第2外周支持ピン70が第2状態に遷移しない。その結果、反り形状に応じて必要がない場合には、ピン本体71を初期状態に保つことができ、冷却時間の増加を防ぐことができる。以上のことから、上記塗布現像装置2は、ワークWに対する処理の効率化に有用である。
ピン本体71は、ワークWの裏面Wbが載置される天板72と、天板72の周縁部から下方に延びる側壁74と、側壁74の下端部から外方に延びるフランジ76とを含んでもよい。伸縮部材90は、側壁74の外周に設けられ、上端部が固定された状態でフランジ76に対して下向きの力を付与するように構成された第1バネ(金属バネ92)と、天板72の下方に配置され、下端部が固定された状態で天板72に対して上向きの力を付与するように構成された第2バネ(形状記憶合金バネ94)とを含んでもよい。第2バネは、第1状態では第1バネによる下向きの力によって縮むように構成されており、且つ、第2状態では第1状態よりも伸びて天板72に対する上向きの力により第1バネを縮ませるように構成されていてもよい。
この場合、第1バネと第2バネとが、冷却板32の上面32aに沿った方向において並んで配置される。そのため、伸縮部材90を設けることに起因して、第2外周支持ピン70の長さ(上面32aに垂直な方向における長さ)が増大してしまうのを回避できる。従って、冷却板32の厚さが小さくても、第2外周支持ピン70を設けることが容易である。
第2外周支持ピン70は、第1バネ(金属バネ92)の上端部が固定され、側壁74を囲むように設けられた傘部86aと、第2バネ(形状記憶合金バネ94)の下端部が固定され、第2バネと冷却板32との間に設けられたベース部82とを更に含んでもよい。傘部86aの熱伝導率は、ベース部82の熱伝導率よりも高くてもよい。
ワークWの外周部分に対する急激な冷却に起因した反り量の増大を抑制するには、ワークWが載置された初期段階において、比較的早い時間に第2状態に遷移することが望ましい。ワークWから第2バネへの伝熱の一部は傘部86aを介して行われ、冷却板32による第2バネの冷却の一部はベース部82を介して行われる。上記構成では、傘部86aの熱伝導率がベース部82の熱伝導率よりも高いので、冷却板32から第2バネの熱が奪われ難く、ワークWが載置された初期段階において、第2バネにワークWからの熱が伝わりやすい。その結果、上記初期段階において、比較的早い時間に第2状態に遷移させることができるので、反り量の増大の抑制に有用である。
第2外周支持ピン70は、天板72の下方に配置され、第1状態において天板72の裏面72bを支持するように構成されたシャフト部84を更に含んでもよい。天板72は、ワークWの裏面Wbが載置される平面状の載置面72aを含んでもよい。シャフト部84は、第1状態において天板72の裏面72bが接触する凸状の球面84aを含んでもよい。
凸状に反ったワークWが、天板72の平面状の載置面72aに接触するように載置されると、載置面72aの一部にワークWの裏面Wbが接触してしまう可能性がある。上記構成では、天板72の裏面72bが、球面84aによって支持されているので、ワークWの反り形状に合わせて、載置面72aの傾きが調節される(追従する)。そのため、載置面72aと裏面Wbとの接触面積が大きくなり、ワークWから天板72を介して第2バネに熱が伝わりやすい。その結果、上記初期段階において、比較的早い時間に第2状態に遷移させることができるので、反り量の増大の抑制に有用である。
天板72の裏面72bには、第2バネ(形状記憶合金バネ94)の上端部が収容される凹部72cが形成されていてもよい。この場合、凹部72cが形成されていない場合に比べて、ピン本体71に支持されたワークWと第2バネとの間の距離が短くなる。そのため、ワークWから天板72を介して第2バネに熱が伝わりやすい。その結果、上記初期段階において、比較的早い時間に第2状態に遷移させることができるので、反り量の増大の抑制に有用である。
以上に説明した基板処理システム1は、塗布現像装置2と、塗布現像装置2を制御する制御装置100とを備える。塗布現像装置2は、冷却板32に対して冷媒を供給する冷媒供給部28を更に有してもよい。制御装置100は、支持部60にワークWを支持させない状態で待機する非冷却処理と、支持部60にワークWを支持させて冷却板32によりワークWを非冷却処理後に冷却する冷却処理とを実行してもよい。制御装置100は、冷却処理に比べて、非冷却処理での冷媒による冷却板32の冷却の程度が小さくなるように、冷媒供給部28を制御してもよい。
冷却処理を行う前の非冷却処理での冷媒による冷却の程度を小さくすることで、非冷却処理中に、冷却板32によって第2バネが冷やされる程度を小さくすることができる。そのため、非冷却処理中に冷媒による冷却の程度を変化させない場合に比べて、ワークWが載置された直後の第2バネの温度を大きくすることができる。その結果、上記初期段階において、比較的早い時間に第2状態に遷移させることができるので、反り量の増大の抑制に有用である。
以上に説明した基板処理システム1は、塗布現像装置2と、塗布現像装置2を制御する制御装置100とを備える。塗布現像装置2は、冷却板32を収容する筐体20と、筐体20内に配置され、ワークWを加熱する熱板44とを更に有してもよい。冷却板32は、熱板44と冷却板32とが重なった状態で熱板44に対してワークWの受け渡しを行う受渡位置と、熱板44による加熱後に熱板44と冷却板32とが離れた状態でワークWを冷却する冷却位置との間で移動可能であってもよい。制御装置100は、ワークWの反り形状を示す形状情報を取得することと、形状情報に応じて、ワークWを受け取った後の冷却板32を受渡位置から冷却位置に移動させる際に冷却板32が熱板44の上方に滞在する時間を調節することとを実行してもよい。
ワークWの加熱を行った後の熱板44は高温状態となっている。そのため、ワークWを受け取った後での冷却板32の移動の際に、冷却板32が熱板44の上方に滞在する滞在時間を長くすることで、冷却板32にワークWが載置された後の第2バネの温度を、熱板44の熱により上昇させることができる。例えば、反り形状が凸状の反りである場合に、反り形状が他の形状である場合に比べて、熱板44の上方での滞在時間を長くすることで、第2バネの温度を熱板44の熱によって、より上昇させることができる。その結果、上記初期段階において、比較的早い時間に第2状態に遷移させることができるので、反り量の増大の抑制に有用である。
以上に説明した第1実施形態に係る基板処理方法は、中央領域CAに配置された中央支持ピン64と、外周領域PAに配置された第2外周支持ピン70を含む支持部60が上面32aに設けられた冷却板32に対してワークWを受け渡すことと、冷却板32の上面32aとワークWの裏面Wbとの間に隙間が形成されるように支持部60によりワークWを支持した状態を継続することで、ワークWを冷却することと、ワークWを冷却することの後に、冷却板32からワークWを搬出することとを含む。冷却板32に対してワークWを受け渡すことは、中央支持ピン64が冷却板32の上面32aから突出する量よりも小さい第1突出量で、第2外周支持ピン70に含まれるピン本体71を突出させた第1状態において、冷却板32に対してワークWを受け渡すことを含む。ワークWを支持した状態を継続することは、ピン本体71が突出する量を変化させるように構成された伸縮部材90の温度が上昇することで、第1状態から、第1突出量よりも大きい第2突出量でピン本体71を突出させる第2状態に遷移した後に、第2状態においてワークWを支持することを含む。ワークWを搬出することは、伸縮部材90の温度が低下することで、第2状態から第1状態に遷移した後に、第1状態において冷却板32からワークWを搬出することを含む。
この基板処理方法では、上述した塗布現像装置2と同様に、冷却の初期段階でのワークWの外周部分の急激な冷却が発生し難く、ワークWの外周部分と中央部分との温度差の増大に起因した反り量の増大が抑制される。また、反り形状に応じて必要がない場合には、ピン本体71を初期状態に保つことができ、冷却時間の増加を防ぐことができる。従って、上記基板処理方法は、ワークWに対する処理の効率化に有用である。
[第2実施形態]
続いて、図12(a)及び図12(b)を参照しながら、第2実施形態に係る塗布現像装置2(基板処理装置)について説明する。第2実施形態に係る塗布現像装置2は、冷却部30が、支持部60に代えて、支持部60Aを有する点において、第1実施形態に係る塗布現像装置2と相違する。支持部60Aは、以下の2つの点で支持部60と相違する。支持部60Aが有する第2外周支持ピン70は、図12(a)に示されるように、第1状態での突出量が、中央支持ピン64の突出量と略一致する。支持部60Aが有する第1外周支持ピン68の突出量は、中央支持ピン64の突出量と略一致する。
続いて、図12(a)及び図12(b)を参照しながら、第2実施形態に係る塗布現像装置2(基板処理装置)について説明する。第2実施形態に係る塗布現像装置2は、冷却部30が、支持部60に代えて、支持部60Aを有する点において、第1実施形態に係る塗布現像装置2と相違する。支持部60Aは、以下の2つの点で支持部60と相違する。支持部60Aが有する第2外周支持ピン70は、図12(a)に示されるように、第1状態での突出量が、中央支持ピン64の突出量と略一致する。支持部60Aが有する第1外周支持ピン68の突出量は、中央支持ピン64の突出量と略一致する。
支持部60Aが設けられた冷却板32に、反り形状がフラットなワークWが載置された場合、中央支持ピン64、第1外周支持ピン68、及び第2外周支持ピン70の先端に、そのワークWの裏面Wbが接触し得る。加熱後のワークWが冷却板32に載置された後、形状記憶合金バネ94の温度が上昇すると、図12(b)に示されるように、支持部60Aの第2外周支持ピン70が、第1突出量で突出していた第1状態から、第2突出量で突出する第2状態に変化する。そして、第2状態に変化した後、形状記憶合金バネ94の温度が低下すると、支持部60Aの第2外周支持ピン70は、第2状態から第1状態に変化する。凸状に反ったワークWが冷却板32に載置される場合も、支持部60Aは同様に動作する。
第2実施形態に係る塗布現像装置2においても、伸縮部材90が備えられる。そのため、加熱後のワークWが冷却板32に載置されると、ワークWからの熱により、ピン本体71がより突出する第2状態に遷移する。これにより、冷却の初期段階でのワークWの外周部分の急激な冷却が発生し難く、ワークWの外周部分と中央部分との温度差の増大に起因した反り量の増大が抑制される。その結果、反り量が増大することによる影響をなくすために、より長い時間冷却する必要がなく、ワークWの処理効率の低下を抑えることができる。従って、ワークWに対する処理の効率化に有用である。
[第3実施形態]
続いて、図13(a)及び図13(b)を参照しながら、第3実施形態に係る塗布現像装置2(基板処理装置)について説明する。第3実施形態に係る塗布現像装置2は、冷却部30が、支持部60に代えて支持部60Bを有する点において、第1実施形態に係る塗布現像装置2と相違する。支持部60Bは、第2外周支持ピン70が、伸縮部材90に代えて伸縮部材90Bを有する点で支持部60と相違する。
続いて、図13(a)及び図13(b)を参照しながら、第3実施形態に係る塗布現像装置2(基板処理装置)について説明する。第3実施形態に係る塗布現像装置2は、冷却部30が、支持部60に代えて支持部60Bを有する点において、第1実施形態に係る塗布現像装置2と相違する。支持部60Bは、第2外周支持ピン70が、伸縮部材90に代えて伸縮部材90Bを有する点で支持部60と相違する。
伸縮部材90Bは、伸縮部材90と同様に、金属バネ92と形状記憶合金バネ94とを有する。伸縮部材90の金属バネ92が、ピン本体71の側壁74の外周に設けられるのに対して、伸縮部材90Bの金属バネ92は、天板72の下方において、ガイド部材80のシャフト部84の外周に設けられる。伸縮部材90Bの金属バネ92は、その下端部がベース部82に固定された状態で天板72に対して上向きの力を付与するように構成されている。
伸縮部材90の形状記憶合金バネ94が、天板72の下方においてシャフト部84の外周に設けられるのに対して、伸縮部材90Bの形状記憶合金バネ94は、側壁74の外周に設けられている。伸縮部材90Bの形状記憶合金バネ94は、その上端部がカバー部材86(傘部86a)に固定された状態でフランジ76に対して下向きの力を付与するように構成されている。
伸縮部材90Bは、温度が上昇すると、第2外周支持ピン70を、冷却板32の上面32aから第3突出量で突出する第3状態から、第3突出量よりも小さい第4突出量で冷却板32の上面32aから突出する第4状態に変化させるように構成されている。図13(a)に示される第3状態では、形状記憶合金バネ94が、金属バネ92による上向きの力によって縮んでいる。図13(b)に示される第4状態では、形状記憶合金バネ94が、第3状態よりも伸びてフランジ76に対する下向きの力により金属バネ92を縮ませる。
第1実施形態に係る冷却処理と同様に、伸縮部材90Bを有する第2外周支持ピン70に、加熱後のワークWが載置されて、冷却処理が開始されてもよい。冷却処理の開始時点では、第2外周支持ピン70は、突出量が大きい第3状態となっている。加熱後のワークWが載置された直後では、伸縮部材90Bの形状記憶合金バネ94の温度が変態点に到達せずに、第2外周支持ピン70は、第3状態に維持される。
冷却処理を開始してから、ある程度の時間が経過すると、形状記憶合金バネ94の温度が変態点を超えるので、第2外周支持ピン70が、第3状態から、突出量が小さい第4状態に変化する。第4状態に変化した後に、形状記憶合金バネ94の温度が変態点を下回ると、第2外周支持ピン70が、第4状態から第3状態に変化する。以上のように、冷却処理の前段(初期段階)において、ワークWの裏面Wbと上面32aとの間隔を大きくすることができる。そして、冷却処理の後段において、ワークWの裏面Wbと上面32aとの間隔を小さくすることができる。
第3実施形態に係る塗布現像装置2では、突出量がより大きい第3状態において、加熱後のワークWが冷却板32に載置される。これにより、冷却の初期段階でのワークWの外周部分の急激な冷却が発生し難く、ワークWの外周部分と中央部分との温度差の増大に起因した反り量の増大が抑制される。その結果、反り量が増大することによる影響をなくすために、より長い時間冷却する必要がなく、ワークWの処理効率の低下を抑えることができる。また、冷却後段では、伸縮部材90の温度が上昇して、第3状態から、突出量がより小さい第4状態に遷移するので、第3状態に比べて、冷却板32による冷却が促進される。以上のことから、ワークWに対する処理の効率化に有用である。
1…基板処理システム、2…塗布現像装置、U2…熱処理ユニット、28…冷媒供給部、44…熱板、32…冷却板、32a…上面、CA…中央領域、PA…外周領域、60…支持部、64…中央支持ピン、70…第2外周支持ピン、71…ピン本体、72…天板、72a…載置面、72b…裏面、72c…凹部、74…側壁、76…フランジ、82…ベース部、84…シャフト部、84a…球面、86a…傘部、90…伸縮部材、92…金属バネ、94…形状記憶合金バネ、W…ワーク、Wb…裏面。
Claims (8)
- 基板を冷却する冷却板と、
前記冷却板の上面と前記基板の裏面との間に隙間が形成されるように、前記基板の裏面を支持する支持部とを備え、
前記支持部は、
前記冷却板の中央領域に配置され、前記冷却板の上面から突出するように前記冷却板に設けられた中央支持ピンと、
前記冷却板の外周領域に配置され、前記冷却板の上面から突出するように前記冷却板に設けられた外周支持ピンとを有し、
前記外周支持ピンは、前記基板の裏面を支持するピン本体と、温度に応じて、前記ピン本体が前記冷却板の上面から突出する量を変化させる伸縮部材とを含み、
前記伸縮部材は、温度が上昇すると、前記冷却板の上面から第1突出量で前記ピン本体が突出する第1状態から、前記第1突出量よりも大きい第2突出量で前記冷却板の上面から前記ピン本体が突出する第2状態に変化させるように構成されており、
前記第1突出量は、前記中央支持ピンが前記冷却板の上面から突出する量よりも小さい、基板処理装置。 - 前記ピン本体は、前記基板の裏面が載置される天板と、前記天板の周縁部から下方に延びる側壁と、前記側壁の下端部から外方に延びるフランジとを含み、
前記伸縮部材は、前記側壁の外周に設けられ、上端部が固定された状態で前記フランジに対して下向きの力を付与するように構成された第1バネと、前記天板の下方に配置され、下端部が固定された状態で前記天板に対して上向きの力を付与するように構成された第2バネとを含み、
前記第2バネは、前記第1状態では前記第1バネによる下向きの力によって縮むように構成されており、且つ、前記第2状態では前記第1状態よりも伸びて前記天板に対する上向きの力により前記第1バネを縮ませるように構成されている、請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記外周支持ピンは、前記第1バネの上端部が固定され、前記側壁を囲むように設けられた傘部と、前記第2バネの下端部が固定され、前記第2バネと前記冷却板との間に設けられたベース部とを更に含み、
前記傘部の熱伝導率は、前記ベース部の熱伝導率よりも高い、請求項2に記載の基板処理装置。 - 前記外周支持ピンは、前記天板の下方に配置され、前記第1状態において前記天板の裏面を支持するように構成されたシャフト部を更に含み、
前記天板は、前記基板の裏面が載置される平面状の載置面を含み、
前記シャフト部は、前記第1状態において前記天板の裏面が接触する凸状の球面を含む、請求項2又は3に記載の基板処理装置。 - 前記天板の裏面には、前記第2バネの上端部が収容される凹部が形成されている、請求項2~4のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の基板処理装置と、
前記基板処理装置を制御する制御装置とを備え、
前記基板処理装置は、前記冷却板に対して冷媒を供給する冷媒供給部を更に有し、
前記制御装置は、
前記支持部に前記基板を支持させない状態で待機する非冷却処理と、前記支持部に前記基板を支持させて前記冷却板により前記基板を前記非冷却処理後に冷却する冷却処理とを実行し、
前記冷却処理に比べて、前記非冷却処理での前記冷媒による前記冷却板の冷却の程度が小さくなるように、前記冷媒供給部を制御する、基板処理システム。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の基板処理装置と、
前記基板処理装置を制御する制御装置とを備え、
前記基板処理装置は、前記冷却板を収容する筐体と、前記筐体内に配置され、前記基板を加熱する熱板とを更に有し、
前記冷却板は、前記熱板と前記冷却板とが重なった状態で前記熱板に対して前記基板の受け渡しを行う受渡位置と、前記熱板による加熱後に前記熱板と前記冷却板とが離れた状態で前記基板を冷却する冷却位置との間で移動可能であり、
前記制御装置は、
前記基板の反り形状を示す形状情報を取得することと、
前記形状情報に応じて、前記基板を受け取った後の前記冷却板を前記受渡位置から前記冷却位置に移動させる際に前記冷却板が前記熱板の上方に滞在する時間を調節することとを実行する、基板処理システム。 - 中央領域に配置された中央支持ピンと、外周領域に配置された外周支持ピンとを含む支持部が上面に設けられた冷却板に対して基板を受け渡すことと、
前記冷却板の上面と前記基板の裏面との間に隙間が形成されるように前記支持部により前記基板を支持した状態を継続することで、前記基板を冷却することと、
前記基板を冷却することの後に、前記冷却板から前記基板を搬出することとを含み、
前記冷却板に対して前記基板を受け渡すことは、前記中央支持ピンが前記冷却板の上面から突出する量よりも小さい第1突出量で、前記外周支持ピンに含まれるピン本体を突出させた第1状態において、前記冷却板に対して前記基板を受け渡すことを含み、
前記基板を支持した状態を継続することは、前記ピン本体が突出する量を変化させるように構成された伸縮部材の温度が上昇することで、前記第1状態から、前記第1突出量よりも大きい第2突出量で前記ピン本体を突出させる第2状態に遷移した後に、前記第2状態において前記基板を支持することを含み、
前記基板を搬出することは、前記伸縮部材の温度が低下することで、前記第2状態から前記第1状態に遷移した後に、前記第1状態において前記冷却板から前記基板を搬出することを含む、基板処理方法。
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