JP3610292B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板に対してレジスト塗布処理等の処理を施す基板処理装置に関し、詳しくは、処理ユニットに供給する空気の温度や湿度を高精度に管理する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理基板である半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて回路パターン等を縮小してフォトレジスト膜を露光し、これを現像処理する一連の処理工程がある。この処理工程は、半導体デバイスの高集積化には極めて重要なプロセスである。
【０００３】
このような処理工程においては、洗浄処理された半導体ウエハに対して、まずアドヒージョン処理ユニットにて疎水化処理を施し、冷却処理ユニットにて冷却した後、レジスト塗布処理ユニットにてフォトレジスト膜を塗布形成する。このフォトレジスト膜が形成された半導体ウエハに対し、ホットプレートユニットにてプリベーク処理を施した後、冷却処理ユニットにて冷却し、露光装置にて所定のパターンを露光する。引き続き、露光後の半導体ウエハに対してポストエクスポージャーベーク処理を施した後、冷却処理ユニットにて冷却し、現像処理ユニットにて現像液を塗布して露光パターンを現像する。そして、最後に、ホットプレートユニットにてポストベーク処理を施す。
【０００４】
このような一連の処理工程のうち、露光処理を除く工程は、これらの処理ユニットを一体的に集約したレジスト塗布・現像処理システムによって行われている。
【０００５】
ところで、上述したレジスト塗布処理ユニットでは、レジスト液を塗布した後に形成されるレジスト膜の膜厚精度等に及ぼす温度や湿度の影響が大きいため、このレジスト塗布処理ユニットのカップ内の空気の温度および湿度を高精度に管理する必要がある。
【０００６】
このため、レジスト塗布・現像処理システム外の外気（例えば、２３℃）が冷却器に取り入れられて、露点温度以下（例えば、７℃、９５〜１００％）に冷却され、次いで、加温器により所定温度（例えば、２３℃）に調整され、その後、加湿器により所定湿度（例えば、４０〜５０％）に調整されて、レジスト塗布処理ユニットに供給される。
【０００７】
すなわち、冷却器により外気を一旦露点温度以下に冷却することにより、空気の相対湿度を１００％として結露させ、空気中に含まれる水分を除去（除湿）して、空気の単位体積中に含まれる水分の絶対量を低減し、その後、加温器により空気を所定の温度に加熱するが、この時点では空気中の湿度が低く維持されているため、加湿器により加湿して所定湿度（例えば、４０〜５０％）に調整する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにして温度および湿度を制御しても、レジスト塗布処理ユニットに至るまでの間に空気の温度が変動してしまうおそれがある。また、処理ユニットに供給する空気の温度や湿度を制御するためには、上述のような冷却器、加温器、および加湿器といった設備が必要であるが、このような設備を極力簡略化して消費電力等のランニングコストを抑制したいという要望がある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、温度・湿度を高精度に管理した空気を処理ユニットに供給することができる基板処理装置を提供することを目的とする。また、温度・湿度を高精度に管理した空気を処理ユニットに供給することができるとともに、設備の簡略化および消費電力等のランニングコストの低減を図ることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、基板に所定の処理を施す処理ユニットと、
外気を取り入れ、取り入れた外気を予め設定された前記処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御する制御ユニットと、
前記処理ユニット内またはその近傍に設けられ、前記制御ユニットで温度および湿度が制御された空気を所定温度に加温して、所定温度および所定湿度の空気を前記処理ユニット内に供給する加温ユニットと、
前記処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、前記加湿ユニットの面内温度分布を制御する加湿ユニット制御機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１１】
このような構成によれば、制御ユニットが、外気を予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御し、処理ユニット内またはその近傍に設けられた加温ユニットにより供給された空気を所定の温度に加温するので、制御ユニットから処理ユニットに空気を供給するまでの間に、空気の温度が若干変化したとしても、加温ユニットにより最終的な温度の微調整を行うことができる。このため、温度・湿度が高精度に制御された空気を処理ユニットに供給することができる。また、制御ユニットでは、予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度まで加熱すればよいことから、制御ユニットの加温熱容量を小さくすることができる。さらに、処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、加湿ユニット制御機構によって加湿ユニットの面内温度分布を制御することにより、基板の面内温度分布に不均一が生じることを防止して、精度の高い処理を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の第２の観点によれば、基板に所定の処理を施す処理ユニットと、
外気を取り入れ、取り入れた外気を予め設定された前記処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御する制御ユニットと、
前記処理ユニット内またはその近傍に設けられ、前記制御ユニットで温度および湿度が制御された空気を所定温度に加温して、所定温度および所定湿度の空気を前記処理ユニット内に供給する加温ユニットと、
前記処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、前記処理ユニット内に供給される空気の面内流速分布を制御する気流制御機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１３】
このような構成によれば、制御ユニットが、外気を予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御し、処理ユニット内またはその近傍に設けられた加温ユニットにより供給された空気を所定の温度に加温することによる、上記第１の観点と同様の効果が得られる他、処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、気流制御機構によって処理ユニット内に供給される空気の面内流速分布を制御することにより、基板の面内温度分布に不均一が生じることを防止して、精度の高い処理を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施に用いるレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１７】
このレジスト塗布・現像処理システム１は、搬送ステーションであるカセットステーション１０と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイス部１２とを具備している。
【００１８】
上記カセットステーション１０は、被処理体としての半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを複数枚例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入またはこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。
【００１９】
このカセットステーション１０においては、図１に示すように、載置台２０上に図中Ｘ方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａが形成されており、この位置決め突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けて一列に載置可能となっている。ウエハカセットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に配列されている。また、カセットステーション１０は、載置台２０と処理ステーション１１との間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。このウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷの配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送用アーム２１ａは、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション１１側の第３の処理部Ｇ３に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００２０】
上記処理ステーション１１は、ウエハＷに対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらによりウエハＷが一枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部にウエハ搬送路２２ａを有し、この中に主ウエハ搬送機構２２が設けられ、ウエハ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置されている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれており、各処理部は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って多段に配置されている。
【００２１】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転駆動力によって回転可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置４６も一体的に回転可能となっている。
【００２２】
ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを実現している。
【００２３】
また、図１に示すように、この実施の形態においては、４個の処理部Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４がウエハ搬送路２２ａの周囲に実際に配置されており、処理部Ｇ５は必要に応じて配置可能となっている。
【００２４】
これらのうち、第１および第２の処理部Ｇ１，Ｇ２はシステム正面（図１において手前）側に並列に配置され、第３の処理部Ｇ３はカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理部Ｇ４はインターフェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理部Ｇ５は背面部に配置可能となっている。
【００２５】
この場合、図２に示すように、第１の処理部Ｇ１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャック（図示せず）に載置して所定の処理を行う２台のスピナ型処理ユニットが上下２段に配置されており、この実施形態においては、ウエハＷにレジストを塗布するレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）およびレジストのパターンを現像する現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理部Ｇ２も同様に、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２６】
このようにレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）等を下段側に配置する理由は、レジスト液の廃液が機構的にもメンテナンスの上でも現像液の廃液よりも本質的に複雑であり、このようにレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）等を下段に配置することによりその複雑さが緩和されるからである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）等を上段に配置することも可能である。
【００２７】
第３の処理部Ｇ３においては、図３に示すように、ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。
【００２８】
第４の処理部Ｇ４も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
上述したように、主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理部Ｇ５を設けることができるが、第５の処理部Ｇ５を設ける場合には、案内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２２から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の処理部Ｇ５を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。この場合に、このような直線状の移動に限らず、回動させるようにしても同様にスペースの確保を図ることができる。なお、この第５の処理部Ｇ５としては、基本的に第３および第４の処理部Ｇ３，Ｇ４と同様、オーブン型の処理ユニットが多段に積層された構造を有しているものを用いることができる。
【００２９】
上記インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ長さを有している。図１、図２に示すように、このインターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部には、ウエハ搬送機構２４が配設されている。このウエハ搬送機構２４は、ウエハ搬送用アーム２４ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２４ａは、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。また、このウエハ搬送用アーム２４ａは、θ方向に回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス可能となっている。
【００３０】
このようなレジスト塗布・現像処理システム１においては、まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａが載置台２０上の未処理のウエハＷを収容しているウエハカセットＣＲにアクセスして、そのウエハカセットＣＲから一枚のウエハＷを取り出し、第３の処理部Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００３１】
ウエハＷは、このエクステンションユニット（ＥＸＴ）から、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６により、処理ステーション１１に搬入される。そして、第３の処理部Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）によりアライメントされた後、アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）に搬送され、そこでレジストの定着性を高めるための疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。
【００３２】
アドヒージョン処理が終了し、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却さたウエハＷは、引き続き、ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、そこで塗布膜が形成される。塗布処理終了後、ウエハＷは処理部Ｇ３，Ｇ４のいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）内でプリベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷却される。
【００３３】
冷却されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、そこでアライメントされた後、第４の処理部群Ｇ４のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してインターフェイス部１２に搬送される。
【００３４】
インターフェイス部１２では、周辺露光装置２３により周辺露光されて余分なレジストが除去された後、インターフェイス部１２に隣接して設けられた露光装置（図示せず）により所定のパターンに従ってウエハＷのレジスト膜に露光処理が施される。
【００３５】
露光後のウエハＷは、再びインターフェイス部１２に戻され、ウエハ搬送機構２４により、第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、いずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。
【００３６】
その後、ウエハＷは現像処理ユニット（ＤＥＶ）に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われる。現像終了後、ウエハＷはいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。このような一連の処理が終了した後、第３処理ユニット群Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０に戻され、いずれかのウエハカセットＣＲに収容される。
【００３７】
次に、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）について説明する。図４および図５は、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）の全体構成を示す概略断面図および概略平面図である。
【００３８】
このレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）は、筐体７０を有し、その中央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口５０ａに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介してたとえばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面にはたとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケット６４の上半部を覆うように取り付けられている。
【００３９】
レジスト塗布時、フランジ部材５８の下端５８ａは、開口５０ａの外周付近でユニット底板５０に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック５２と主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８との間でウエハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５０から浮くようになっている。
【００４０】
ウエハＷの表面にレジスト液を供給するためのレジストノズル８６は、レジスト供給管８８を介してレジスト液供給部（図示略）に接続されている。このレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２の先端部にノズル保持体１００を介して着脱可能に取り付けられている。このレジストノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９４上で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材９６と一体にＹ方向に移動するようになっている。
【００４１】
また、レジストノズル８６は、レジスト液を一旦吐出した後、サックバックされるようになっており、これにより、レジスト液の液垂れを防止するとともに、レジスト液の乾燥を防止している。
【００４２】
さらに、レジストノズルスキャンアーム９２は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６を選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。
【００４３】
さらにまた、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６の吐出口が溶媒雰囲気室の口９０ａに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本のレジストノズル８６が設けられ、例えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【００４４】
レジストノズルスキャンアーム９２の先端部（ノズル保持体１００）には、ウエハ表面へのレジスト液の供給に先立ってウエハ表面にウエハ表面を濡らすための溶剤例えばシンナーを供給する溶剤ノズル１０１が取り付けられている。この溶剤ノズル１０１は図示しない溶剤供給管を介して溶剤供給部に接続されている。溶剤ノズル１０１とレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２のＹ移動方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置するように取り付けられている。
【００４５】
ガイドレール９４上には、レジストノズルスキャンアーム９２を支持する垂直支持部材９６だけでなく、リンスノズルスキャンアーム１２０を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材も設けられている。このリンスノズルスキャンアーム１２０の先端部にはサイドリンス用のリンスノズル１２２が取り付けられている。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズルスキャンアーム１２０およびリンスノズル１２２はカップＣＰの側方に設定されたリンスノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャック５２に設置されているウエハＷの周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線移動するようになっている。
【００４６】
このように構成されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）において、レジスト液の消費量が従来よりも少ない省レジスト方式のレジスト液の塗布の処理動作について、以下に説明する。
【００４７】
まず、ウエハ搬送装置４６の保持部材４８によってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内のカップＣＰの真上までウエハＷが搬送されると、そのウエハＷは、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２によって上昇してきたスピンチャック５２によって真空吸着される。その後、ウエハ搬送装置４６の保持部材４８はレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内から退避され、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）へのウエハＷの受け渡し動作が終了する。
【００４８】
次いで、スピンチャック５２はウエハＷがカップＣＰ内の定位置まで下降し、駆動モータ５４によってスピンチャック５２の回転駆動が開始される。その後、レジストノズル待機部９０からのノズル保持体１００の移動が開始される。このノズル保持体１００の移動はＹ方向に沿って行われる。
【００４９】
溶剤ノズル１０１の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウエハＷの中心）上に到達したところで、溶剤、例えばシンナーを、回転するウエハＷの表面に供給する。ウエハＷの表面に供給された溶剤は遠心力によってウエハ中心からその周囲全域にむらなく広がる。このように、レジスト液の塗布に先立ってシンナー等の溶剤で半導体ウエハＷ表面の表面全体を濡らす、いわゆるプリウエット処理を行うことにより、レジストがより拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成することができる。
【００５０】
続いて、ノズル保持体１００は、レジストノズル８６の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウエハＷの中心）上に到達するまでＹ方向に移動され、レジストノズル８６の吐出口からレジスト液が、回転するウエハＷの表面の中心に滴下され、遠心力によりウエハＷの中心から周辺に向けて拡散されて、ウエハＷ上にレジスト膜が形成される。
【００５１】
このようにしてレジスト液の滴下終了後、ウエハＷの回転速度が加速されて、残余のレジスト液が振り切られるとともに乾燥され、所定厚さのレジスト膜が形成される。
【００５２】
その後、ノズル保持体１００がホームポジションに戻され、図示しない洗浄手段により、ウエハＷの背面がバックリンスされ、また、リンスノズルスキャンアーム１２０を待機位置からリンス液吐出位置に移動させ、リンスノズル１２２からリンス液を吐出することにより、ウエハＷの側縁部がサイドリンスされる。その後、ウエハＷの回転速度が加速されて、バックリンスおよびサイドリンスのリンス液が振り切られ、その後、ウエハＷの回転が停止されて、塗布処理工程が終了する。
【００５３】
次に、このレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構について説明する。図６に示すように、レジスト塗布・現像処理システム１とは離隔して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する空気の温度・湿度を制御するための制御ユニット２００が配置されている。この制御ユニット２００は、筐体２０１を有し、この筐体２０１内には、取り入れた外気（例えば２３℃、４０〜５０％）を露点温度以下の温度（例えば７℃）に冷却する冷却器２１０と、この冷却された空気を、予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度（例えば２３℃）より若干低い温度（例えば２２℃）まで加温する加温器２２０と、この加温された空気を所定湿度（例えば４０〜５０％）まで加湿する加湿器２３０と、空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に向けて吹き出すためのブロワー２３５とが設けられている。冷却器２１０には、その中に外気を取り入れる取入管２０２が接続されており、冷却器２１０と加温器２２０との間は配管２０３で接続されており、加温器２２０と加湿器２３０との間は配管２０４で接続されている。また、冷却器２１０と加温器２２０とを接続する配管２０３には、外気（例えば２３℃）を取り入れて、冷却された空気と混合するためのバイパス管路２４０が接続されている。
【００５４】
この制御ユニット２００からレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）までの間には、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）へ空気を供給するための空気供給管路２５０が設けられている。この空気供給管路２５０は、断熱材２５１で被覆されている。
【００５５】
レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内には、ヒーターが内蔵され、空気供給管路２５０を介して供給された例えば２２℃，４０〜５０％の空気を、予め設定された温度に加温するための加温ユニット２７０と、加温ユニット２７０からの空気中のパーティクルをトラップするＵＬＰＡフィルターを有するフィルターユニット２８０とが設けられている。なお、空気供給管路２５０と加温ユニット２７０とを接続する配管２６０が筐体７０内に配置されている。
【００５６】
このように構成された温度・湿度制御機構により、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する空気の温度・湿度を制御する際には、まず、取入管２０２を介して冷却器２１０にレジスト塗布・現像処理システム外の外気（例えば、２３℃、４０〜５０％）が取り入れられ、露点温度以下の温度（例えば、７℃）に冷却される。この際には、相対湿度はほぼ１００％であり、過飽和の水分は結露となって除去され、空気中に含まれる水分の絶対量が低減される。
【００５７】
次いで、このようにして露点温度以下の温度に冷却された空気に、バイパス管路２４０を介して取り入れられた外気が混合され、空気の温度が例えば１５℃に調整される。そして、この空気が加温器２２０に導入され、予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度より若干低い温度（例えば２２℃）まで加温される。さらに、加湿器２３０に導入されて、所定湿度（例えば４０〜５０％）まで加湿される。
【００５８】
このように、設定温度よりも若干低い温度で、所定湿度に調整された空気が、ブロワー２３５により空気供給管路２５０および配管２６０を介して加温ユニット２７０まで供給される。この際、空気供給管路２５０は、断熱材２５１により被覆され、空気が供給される途中に温度変化することが防止されている。
【００５９】
この空気が加温ユニット２７０により加温されて予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度に調整され、この空気がフィルターユニット２８０のＵＬＰＡフィルターを通ってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き出される。
【００６０】
このように、制御ユニット２００からレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に空気を供給するまでの間に、空気の温度が若干変化したとしても、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内の加温ユニット２７０により最終的な温度の微調整を行っているため、温度・湿度を高精度に制御された空気を塗布ユニット（ＣＯＴ）に供給することができる。また、制御ユニット２００では、最終的な温度まで加温する必要がないことから、制御ユニット２００の加温器２２０の加温熱容量を多少小さくすることができる。
【００６１】
次に、図７を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構の他の実施形態について説明する。本実施形態では、制御ユニット２００’からレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に空気を供給する際に熱交換して空気の温度を上昇可能となっており、それにともなって制御ユニットの加温器を省略した構成としている。
【００６２】
すなわち、制御ユニット２００’は、冷却器２１０と加湿器２３０とブロワー２３５とを備え、加温器が省略されており、この制御ユニット２００’とレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）との間には、断熱材が被覆されておらず、外気との間で熱交換可能となっている空気供給管路３００が設けられている。したがって、空気供給管路３００を通流する空気が外気の熱を奪うため、空気供給管路３００が加温器として作用する。このことにより、制御ユニット２００’の加温器が省略可能となっている。制御ユニット２００’において、冷却器２１０と加湿器３２０との間は配管２０３’で接続されており、この配管２０３’には、外気（例えば２３℃）を取り入れて、冷却された空気と混合するためのバイパス管路２４０が接続されている。
【００６３】
このように構成された温度・湿度制御機構により、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する空気の温度・湿度を制御する際には、まず、取入管２０２を介して冷却器２１０にレジスト塗布・現像処理システム外の外気（例えば、２３℃、４０〜５０％）が取り入れられ、露点温度以下の温度（例えば、７℃）に冷却される。この際には、相対湿度はほぼ１００％であり、過飽和の水分は結露となって除去され、空気中に含まれる水分の絶対量が低減される。
【００６４】
次いで、このようにして露点温度以下の温度に冷却された空気に、バイパス管路２４０を介して取り入れられた空気が混合され、空気の温度が例えば１５℃に調整される。そして、この空気が加湿器２３０に導入されて、所定湿度（例えば４０〜５０％）まで加湿される。
【００６５】
この所定湿度（４０〜５０％）に調整された空気がブロワー２３５によって制御ユニット２００’から送出され、空気供給管路３００を通流し、さらに配管２６０を通流して加温ユニット２７０まで供給される。この際に、空気供給管路３００は断熱材が被覆されておらず熱交換可能に構成されているので、この空気供給管路３００を通流している空気は、外気と熱交換して加温される。具体的には、例えば制御ユニット２００’から送出された１５℃の空気が２３℃の外気の熱を奪って昇温し、加温ユニット２７０の手前では、ほぼ２０℃まで加温される。
【００６６】
この空気が加温ユニット２７０により加温されて予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度に調整され、この空気がフィルターユニット２８０のＵＬＰＡフィルターを通ってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き出される。
【００６７】
このように、本実施形態では、空気供給管路３００が熱交換可能に構成されているため、空気供給管路３００を通流する空気を外気により加温することができ、空気を所定温度に加温する際に必要なエネルギーを少なくすることができるとともに、従来存在していた制御ユニットにおける加温設備を省略することができ、設備の簡略化および消費電力等のランニングコストの低減を図ることができる。また、空気供給管路３００によりラフに加温された空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内の加温ユニット２７０により予め設定された温度まで加温して、最終的な温度の微調整を行っているため、温度や湿度を高精度に管理した空気を塗布ユニット（ＣＯＴ）に供給することができる。
【００６８】
次に、図８を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構のさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、外気を取り入れるための外気取入管路３１０と、制御ユニットからレジスト塗布処理ユニットへ空気を供給するための供給管路３２０との間で熱交換可能に構成されており、それにともなって制御ユニットの冷却器の冷却のエネルギーを少なくすることができ、かつ制御ユニットの加温器を省略可能となっている。
【００６９】
すなわち、制御ユニット２００’’は、冷却器２１０と加湿器２３０とブロワー２３５とを備え、冷却器２１０には、外気を取り入れる外気取入管路３１０が接続されており、この外気取入管路３１０は、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）の筐体７０の近傍に外気の取り入れ口を有し、制御ユニット２００’’とレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）との間に設けられた空気供給管路３２０と接触するように設けられている。これにより、外気取入管路３１０を通流する外気と、制御ユニット２００’’から送出されて空気供給管路３２０を通流する空気との間に熱交換が生じ、冷却器２１０に取り入れられる外気は冷却され、空気供給管路３２０を通流して加温ユニット２７０に供給される空気は加温されるようになっている。この場合に、空気供給管路３２０が加温器として作用するため、制御ユニット２００’’の加温器が省略可能となっている。
【００７０】
なお、外気取入管路３１０と空気供給管路３２０との間で熱交換可能にするためには、図示のようにこれらを接触するように設ける他、一つの管路内に隔壁を設けて外気取入管路３１０および空気供給管路３２０を形成することもできる。
【００７１】
このように構成された温度・湿度制御機構により、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する空気の温度・湿度を制御する際には、まず外気が外気取入管路３１０により取り入れられて、冷却器２１０に送られる。この時、外気取入管路３１０で取り入れられた外気（例えば、２３℃）と、制御ユニット２００’’から送出され、空気供給管路３２０を通流する空気（例えば、１５℃）との間で熱交換され、冷却器２１０に取り入れられる際には外気の温度は低下している。具体的には、外気が２３℃で、空気供給管路３２０を通流する空気の温度が１５℃の場合には、取入空気はほぼ２０℃まで冷やされる。そのため、冷却器２１０の冷却エネルギーを低減することができる。
【００７２】
一方、冷却器２１０では、取り入れられた外気は、露点温度以下（例えば、７℃）に冷却される。この際には、相対湿度はほぼ１００％であり、過飽和の水分は結露となって除去され、空気中に含まれる水分の絶対量が低減される。
【００７３】
次いで、このようにして露点温度以下の温度に冷却された空気に、バイパス管路２４０を介して取り入れられた空気が混合され、空気の温度が例えば１５℃に調整される。そして、この空気が加湿器２３０に導入されて、所定湿度（例えば４０〜５０％）まで加湿される。
【００７４】
この所定湿度（４０〜５０％）に調整された空気が制御ユニット２００’’からブロワー２３５により送出され、空気供給管路３２０を通流し、さらに配管２６０を通流して加温ユニット２７０まで供給される。この際に、空気供給管路３２０と外気取入管路３１０とが、これらの間で熱交換可能なように接触しているので、この空気供給管路３２０を通流している空気は、外気取入管路３１０を通流する外気と熱交換して加温される。具体的には、例えば制御ユニット２００’’から送出された１５℃の空気が２３℃の外気の熱を奪って昇温し、加温ユニット２７０の手前では、ほぼ２０℃まで加温される。
【００７５】
この空気が加温ユニット２７０により加温されて予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度に調整され、この空気がフィルターユニット２８０のＵＬＰＡフィルターを通ってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き出される。
【００７６】
このように、外気取入管路３１０と空気供給管路３２０とが接触して互いに熱交換可能となっているので、制御ユニット２００’’により湿度が制御された空気が、空気供給管路３２０を通流する間に、外気取入管路３１０を通流している外気から熱が供給され、加温ユニット２７０に供給される空気の温度を上昇させることができるとともに、外気取入管路３１０を通流している外気は逆に空気供給管路３２０を通流する空気に熱を奪われて制御ユニット２００’’の冷却器２１０に供給される外気の温度を低下させることができる。したがって、空気を所定温度に加温する際に必要なエネルギーを少なくすることができるとともに、制御ユニット２００’’における加温設備を省略することができ、かつ冷却器２１０における外気冷却のためのエネルギーを少なくすることができるので、設備の簡略化および消費電力等のランニングコストの低減を図ることができる。また、空気供給管路３２０でラフに加温された空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に設けられた加温ユニット２７０により加温して、最終的な温度の微調整を行っているため、温度や湿度を高精度に管理した空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給することができる。
【００７７】
次に、図９を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構の別の実施形態について説明する。本実施形態においては、加温ユニットの面内温度分布を制御する制御部３０１を設け、この制御部３０１により、ウエハＷの面内温度分布が均一になるように、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き出す空気の温度分布を制御する。
【００７８】
すなわち、本実施形態では、得られたレジスト膜の膜厚等から、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内におけるウエハＷの面内温度分布が不均一であると判断された場合に、その面内温度分布の不均一を解消して、ウエハＷの面内温度分布が均一になるように、制御部３０１で加温ユニット２７０の面内温度分布を制御する。このようにすることで、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内で処理されるウエハＷの面内温度分布に不均一が生じることを防止して、精度の高い塗布処理を行うことができる。なお、加温ユニット２７０の面内温度分布を制御するためには、例えば、加温ユニット２７０を複数の制御単位に分割された構造とし、これらの制御単位の温度を制御部３０１により個々に制御することにより行うことができる。
【００７９】
上記例では加温ユニット２７０の面内温度分布を制御する場合について説明したが、例えば、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き込まれた空気の流れを制御する気流制御機構を設け、この気流制御機構により、ウエハＷに向けて形成されるダウンフローの面内流速分布を調節するようにしてもよい。このようにすることによってもウエハＷの面内温度分布を均一化することができる。さらに、上記例では本実施形態を図６の装置に適用した場合を示したが、図７、図８の装置に適用することも可能である。
【００８０】
次に、図１０を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構のさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、レジスト塗布・現像処理システム１の２台のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）で互いに異なる温度・湿度の条件で処理を行う場合に、制御ユニットからそれぞれのレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に異なる温度・湿度の空気を供給する。
【００８１】
すなわち、本実施形態における制御ユニット３０２は、冷却器２１０と、加温器２２０および２２０’と、加湿器２３０および２３０’と、ブロワー２３５および２３５’とを有している。冷却器２１０と、加温器２２０および２２０’とは、分岐した構造の配管２０３’により接続されており、冷却器２１０からの空気が加温器２２０および２２０’の双方に供給されるようになっている。また、バイパス管路２４０は配管２０３’の分岐する位置よりも上流側に接続されており、加温器２２０および２２０’にはいずれも冷却器２１０で冷却された後に外気が混合され、温度の調整された空気が供給されるようになっている。加温器２２０の出側には、加湿器２３０およびブロワー２３５が直列に接続され、ブロワー２３５の出側には空気供給管路２５０および配管２６０を介して第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）の加温ユニット２７０が接続されている。一方、加温器２２０’の出側には、加湿器２３０’およびブロワー２３５’が直列に接続され、ブロワー２３５’の出側には空気供給管路２５０’および配管２６０’を介して第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）の加温ユニット２７０’が接続されている。
【００８２】
このように構成された温度・湿度制御機構においては、まず、取入管２０２を介して冷却器２１０にレジスト塗布・現像処理システム外の外気（例えば、２３℃、４０〜５０％）が取り入れられ、露点温度以下の温度（例えば、７℃）に冷却され、結露により空気中の過飽和の水分が除去される。次いで、このように冷却された空気に、バイパス管路２４０からの外気が混合され、空気の温度が例えば１５℃に調整される。
【００８３】
このように温度の調整された空気は、加温器２２０と加温器２２０’との双方に供給される。このうち、加温器２２０側に供給された空気は、予め設定された第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）における空気の温度および湿度の条件に基づいて、加温器２２０において設定された条件の温度より若干低い温度に加温され、次いで加湿器２３０において設定された条件の湿度に加湿される。この空気がブロワー２３５により空気供給管路２５０および配管２６０を介して加温ユニット２７０まで供給され、加温ユニット２７０により加温されて設定された条件の温度に最終的に調整され、フィルターユニット２８０のＵＬＰＡフィルターを通って第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）内に吹き出される。
【００８４】
一方、加温器２２０’側に供給された空気は、予め設定された第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）における空気の温度および湿度の条件に基づいて、加温器２２０’において設定された条件の温度より若干低い温度に加温され、次いで加湿器２３０’において設定された条件の湿度に加湿される。この空気がブロワー２３５’により空気供給管路２５０’および配管２６０’を介して加温ユニット２７０’まで供給され、加温ユニット２７０’により加温されて設定された条件の温度に最終的に調整され、フィルターユニット２８０’のＵＬＰＡフィルターを通って第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）内に吹き出される。
【００８５】
以上のようにして、本実施形態においては、異なる温度・湿度の条件で処理を行う第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）および第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）に、それぞれの条件の温度・湿度を有する空気を供給することができる。また、第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）および第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）で１台の冷却器２１０を共用するようにしているので、冷却器２１０を２台設けた場合よりも消費電力を低減することができる。なお、上記例では本実施形態を図６の装置に適用した場合を示したが、図７、図８の装置に適用することも可能である。
【００８６】
次に、図１１を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構のさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）から排気された空気を一部回収して外気とともに制御ユニットに導入し、その温度および湿度を制御し、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する。
【００８７】
すなわち、本実施形態では、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）から排気された空気を一部回収し、冷却器２１０に供給する循環管路３０３を設け、レジスト塗布処理ユニットから排気された空気を冷却器２１０で冷却し、この冷却された空気にバイパス管路２４０からの外気を混合して温度調整した後、加温器２２０および加湿器２３０で加温および加湿して所定温度・所定湿度とした空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する。レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）から排気された空気は温度および湿度の変動が少ないので、このような空気を冷却器２１０に導入することにより、冷却器２１０を簡単な構造にすることができ、これにより消費電力等のランニングコストを低減することができる。なお、上記例では本実施形態を図６の装置に適用した場合を示したが、図７、図８の装置に適用することも可能である。図８の装置に本実施形態を適用した場合を図１２に示す。図１２に示すように、この場合には、循環管路３０３’の一部を供給管路３２０と接触させ、両者の間で熱交換可能に構成する。
【００８８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。上記実施の形態では、加温ユニット２７０をレジスト塗布処理ユニット内に設けたが、その近傍に設けてもよい。また、上記実施形態では、半導体ウエハ用のレジスト塗布・現像処理システムに本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、温度・湿度を管理する必要がある処理装置であれば適用することが可能である。また、上記実施形態では基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、他の基板、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板に対して本発明を適用することも可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御ユニットにより、外気を予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御し、処理ユニット内またはその近傍に設けられた加温ユニットにより供給された空気を所定の温度に加温するので、制御ユニットから処理ユニットに空気を供給するまでの間に、空気の温度が若干変化したとしても、加温ユニットにより最終的な温度の微調整を行うことができる。このため、温度・湿度が高精度に制御された空気を処理ユニットに供給することができる。また、制御ユニットでは、予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度まで加熱すればよいことから、制御ユニットの加温熱容量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す平面図。
【図２】本発明が適用される半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す正面図。
【図３】本発明が適用される半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す背面図。
【図４】本発明が適用されるレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）を示す概略断面図。
【図５】本発明が適用されるレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）を示す概略平面図。
【図６】本発明の一実施形態に用いられる温度・湿度制御機構を示す断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に用いられる温度・湿度制御機構を示す断面図。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に用いられる温度・湿度制御機構を示す断面図。
【図９】本発明の別の実施形態における温度・湿度制御機構の一例を示す断面図。
【図１０】本発明のまた別の実施形態における温度・湿度制御機構の一例を示す断面図。
【図１１】本発明のさらに別の実施形態における温度・湿度制御機構の一例を示す断面図。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態における温度・湿度制御機構の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
２００，２００’，２００’’；制御ユニット
２１０；冷却器
２２０；加温器
２３０；加湿器
２４０；バイパス管路
２５０，３００，３２０；空気供給管路
２５１；断熱材
２７０；加温ユニット
２８０；フィルターユニット
３１０；外気取入管路
ＣＯＴ；レジスト塗布処理ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板に対してレジスト塗布処理等の処理を施す基板処理装置に関し、詳しくは、処理ユニットに供給する空気の温度や湿度を高精度に管理する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理基板である半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いて回路パターン等を縮小してフォトレジスト膜を露光し、これを現像処理する一連の処理工程がある。この処理工程は、半導体デバイスの高集積化には極めて重要なプロセスである。
【０００３】
このような処理工程においては、洗浄処理された半導体ウエハに対して、まずアドヒージョン処理ユニットにて疎水化処理を施し、冷却処理ユニットにて冷却した後、レジスト塗布処理ユニットにてフォトレジスト膜を塗布形成する。このフォトレジスト膜が形成された半導体ウエハに対し、ホットプレートユニットにてプリベーク処理を施した後、冷却処理ユニットにて冷却し、露光装置にて所定のパターンを露光する。引き続き、露光後の半導体ウエハに対してポストエクスポージャーベーク処理を施した後、冷却処理ユニットにて冷却し、現像処理ユニットにて現像液を塗布して露光パターンを現像する。そして、最後に、ホットプレートユニットにてポストベーク処理を施す。
【０００４】
このような一連の処理工程のうち、露光処理を除く工程は、これらの処理ユニットを一体的に集約したレジスト塗布・現像処理システムによって行われている。
【０００５】
ところで、上述したレジスト塗布処理ユニットでは、レジスト液を塗布した後に形成されるレジスト膜の膜厚精度等に及ぼす温度や湿度の影響が大きいため、このレジスト塗布処理ユニットのカップ内の空気の温度および湿度を高精度に管理する必要がある。
【０００６】
このため、レジスト塗布・現像処理システム外の外気（例えば、２３℃）が冷却器に取り入れられて、露点温度以下（例えば、７℃、９５〜１００％）に冷却され、次いで、加温器により所定温度（例えば、２３℃）に調整され、その後、加湿器により所定湿度（例えば、４０〜５０％）に調整されて、レジスト塗布処理ユニットに供給される。
【０００７】
すなわち、冷却器により外気を一旦露点温度以下に冷却することにより、空気の相対湿度を１００％として結露させ、空気中に含まれる水分を除去（除湿）して、空気の単位体積中に含まれる水分の絶対量を低減し、その後、加温器により空気を所定の温度に加熱するが、この時点では空気中の湿度が低く維持されているため、加湿器により加湿して所定湿度（例えば、４０〜５０％）に調整する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにして温度および湿度を制御しても、レジスト塗布処理ユニットに至るまでの間に空気の温度が変動してしまうおそれがある。また、処理ユニットに供給する空気の温度や湿度を制御するためには、上述のような冷却器、加温器、および加湿器といった設備が必要であるが、このような設備を極力簡略化して消費電力等のランニングコストを抑制したいという要望がある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、温度・湿度を高精度に管理した空気を処理ユニットに供給することができる基板処理装置を提供することを目的とする。また、温度・湿度を高精度に管理した空気を処理ユニットに供給することができるとともに、設備の簡略化および消費電力等のランニングコストの低減を図ることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、基板に所定の処理を施す処理ユニットと、
外気を取り入れ、取り入れた外気を予め設定された前記処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御する制御ユニットと、
前記処理ユニット内またはその近傍に設けられ、前記制御ユニットで温度および湿度が制御された空気を所定温度に加温して、所定温度および所定湿度の空気を前記処理ユニット内に供給する加温ユニットと、
前記処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、前記加湿ユニットの面内温度分布を制御する加湿ユニット制御機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１１】
このような構成によれば、制御ユニットが、外気を予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御し、処理ユニット内またはその近傍に設けられた加温ユニットにより供給された空気を所定の温度に加温するので、制御ユニットから処理ユニットに空気を供給するまでの間に、空気の温度が若干変化したとしても、加温ユニットにより最終的な温度の微調整を行うことができる。このため、温度・湿度が高精度に制御された空気を処理ユニットに供給することができる。また、制御ユニットでは、予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度まで加熱すればよいことから、制御ユニットの加温熱容量を小さくすることができる。さらに、処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、加湿ユニット制御機構によって加湿ユニットの面内温度分布を制御することにより、基板の面内温度分布に不均一が生じることを防止して、精度の高い処理を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の第２の観点によれば、基板に所定の処理を施す処理ユニットと、
外気を取り入れ、取り入れた外気を予め設定された前記処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御する制御ユニットと、
前記処理ユニット内またはその近傍に設けられ、前記制御ユニットで温度および湿度が制御された空気を所定温度に加温して、所定温度および所定湿度の空気を前記処理ユニット内に供給する加温ユニットと、
前記処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、前記処理ユニット内に供給される空気の面内流速分布を制御する気流制御機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１３】
このような構成によれば、制御ユニットが、外気を予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御し、処理ユニット内またはその近傍に設けられた加温ユニットにより供給された空気を所定の温度に加温することによる、上記第１の観点と同様の効果が得られる他、処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、気流制御機構によって処理ユニット内に供給される空気の面内流速分布を制御することにより、基板の面内温度分布に不均一が生じることを防止して、精度の高い処理を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施に用いるレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１７】
このレジスト塗布・現像処理システム１は、搬送ステーションであるカセットステーション１０と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイス部１２とを具備している。
【００１８】
上記カセットステーション１０は、被処理体としての半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを複数枚例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入またはこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。
【００１９】
このカセットステーション１０においては、図１に示すように、載置台２０上に図中Ｘ方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａが形成されており、この位置決め突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けて一列に載置可能となっている。ウエハカセットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に配列されている。また、カセットステーション１０は、載置台２０と処理ステーション１１との間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。このウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷの配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送用アーム２１ａは、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション１１側の第３の処理部Ｇ３に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００２０】
上記処理ステーション１１は、ウエハＷに対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらによりウエハＷが一枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部にウエハ搬送路２２ａを有し、この中に主ウエハ搬送機構２２が設けられ、ウエハ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置されている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれており、各処理部は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って多段に配置されている。
【００２１】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転駆動力によって回転可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置４６も一体的に回転可能となっている。
【００２２】
ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを実現している。
【００２３】
また、図１に示すように、この実施の形態においては、４個の処理部Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４がウエハ搬送路２２ａの周囲に実際に配置されており、処理部Ｇ５は必要に応じて配置可能となっている。
【００２４】
これらのうち、第１および第２の処理部Ｇ１，Ｇ２はシステム正面（図１において手前）側に並列に配置され、第３の処理部Ｇ３はカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理部Ｇ４はインターフェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理部Ｇ５は背面部に配置可能となっている。
【００２５】
この場合、図２に示すように、第１の処理部Ｇ１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャック（図示せず）に載置して所定の処理を行う２台のスピナ型処理ユニットが上下２段に配置されており、この実施形態においては、ウエハＷにレジストを塗布するレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）およびレジストのパターンを現像する現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理部Ｇ２も同様に、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２６】
このようにレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）等を下段側に配置する理由は、レジスト液の廃液が機構的にもメンテナンスの上でも現像液の廃液よりも本質的に複雑であり、このようにレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）等を下段に配置することによりその複雑さが緩和されるからである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）等を上段に配置することも可能である。
【００２７】
第３の処理部Ｇ３においては、図３に示すように、ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。
【００２８】
第４の処理部Ｇ４も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
上述したように、主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理部Ｇ５を設けることができるが、第５の処理部Ｇ５を設ける場合には、案内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２２から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第５の処理部Ｇ５を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。この場合に、このような直線状の移動に限らず、回動させるようにしても同様にスペースの確保を図ることができる。なお、この第５の処理部Ｇ５としては、基本的に第３および第４の処理部Ｇ３，Ｇ４と同様、オーブン型の処理ユニットが多段に積層された構造を有しているものを用いることができる。
【００２９】
上記インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ長さを有している。図１、図２に示すように、このインターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部には、ウエハ搬送機構２４が配設されている。このウエハ搬送機構２４は、ウエハ搬送用アーム２４ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２４ａは、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。また、このウエハ搬送用アーム２４ａは、θ方向に回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス可能となっている。
【００３０】
このようなレジスト塗布・現像処理システム１においては、まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａが載置台２０上の未処理のウエハＷを収容しているウエハカセットＣＲにアクセスして、そのウエハカセットＣＲから一枚のウエハＷを取り出し、第３の処理部Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００３１】
ウエハＷは、このエクステンションユニット（ＥＸＴ）から、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６により、処理ステーション１１に搬入される。そして、第３の処理部Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）によりアライメントされた後、アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）に搬送され、そこでレジストの定着性を高めるための疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。
【００３２】
アドヒージョン処理が終了し、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却さたウエハＷは、引き続き、ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、そこで塗布膜が形成される。塗布処理終了後、ウエハＷは処理部Ｇ３，Ｇ４のいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）内でプリベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷却される。
【００３３】
冷却されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、そこでアライメントされた後、第４の処理部群Ｇ４のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してインターフェイス部１２に搬送される。
【００３４】
インターフェイス部１２では、周辺露光装置２３により周辺露光されて余分なレジストが除去された後、インターフェイス部１２に隣接して設けられた露光装置（図示せず）により所定のパターンに従ってウエハＷのレジスト膜に露光処理が施される。
【００３５】
露光後のウエハＷは、再びインターフェイス部１２に戻され、ウエハ搬送機構２４により、第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、いずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。
【００３６】
その後、ウエハＷは現像処理ユニット（ＤＥＶ）に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われる。現像終了後、ウエハＷはいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。このような一連の処理が終了した後、第３処理ユニット群Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０に戻され、いずれかのウエハカセットＣＲに収容される。
【００３７】
次に、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）について説明する。図４および図５は、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）の全体構成を示す概略断面図および概略平面図である。
【００３８】
このレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）は、筐体７０を有し、その中央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口５０ａに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介してたとえばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面にはたとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケット６４の上半部を覆うように取り付けられている。
【００３９】
レジスト塗布時、フランジ部材５８の下端５８ａは、開口５０ａの外周付近でユニット底板５０に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック５２と主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８との間でウエハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５０から浮くようになっている。
【００４０】
ウエハＷの表面にレジスト液を供給するためのレジストノズル８６は、レジスト供給管８８を介してレジスト液供給部（図示略）に接続されている。このレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２の先端部にノズル保持体１００を介して着脱可能に取り付けられている。このレジストノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９４上で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材９６と一体にＹ方向に移動するようになっている。
【００４１】
また、レジストノズル８６は、レジスト液を一旦吐出した後、サックバックされるようになっており、これにより、レジスト液の液垂れを防止するとともに、レジスト液の乾燥を防止している。
【００４２】
さらに、レジストノズルスキャンアーム９２は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６を選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。
【００４３】
さらにまた、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６の吐出口が溶媒雰囲気室の口９０ａに挿入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本のレジストノズル８６が設けられ、例えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【００４４】
レジストノズルスキャンアーム９２の先端部（ノズル保持体１００）には、ウエハ表面へのレジスト液の供給に先立ってウエハ表面にウエハ表面を濡らすための溶剤例えばシンナーを供給する溶剤ノズル１０１が取り付けられている。この溶剤ノズル１０１は図示しない溶剤供給管を介して溶剤供給部に接続されている。溶剤ノズル１０１とレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２のＹ移動方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置するように取り付けられている。
【００４５】
ガイドレール９４上には、レジストノズルスキャンアーム９２を支持する垂直支持部材９６だけでなく、リンスノズルスキャンアーム１２０を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材も設けられている。このリンスノズルスキャンアーム１２０の先端部にはサイドリンス用のリンスノズル１２２が取り付けられている。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズルスキャンアーム１２０およびリンスノズル１２２はカップＣＰの側方に設定されたリンスノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャック５２に設置されているウエハＷの周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線移動するようになっている。
【００４６】
このように構成されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）において、レジスト液の消費量が従来よりも少ない省レジスト方式のレジスト液の塗布の処理動作について、以下に説明する。
【００４７】
まず、ウエハ搬送装置４６の保持部材４８によってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内のカップＣＰの真上までウエハＷが搬送されると、そのウエハＷは、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２によって上昇してきたスピンチャック５２によって真空吸着される。その後、ウエハ搬送装置４６の保持部材４８はレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内から退避され、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）へのウエハＷの受け渡し動作が終了する。
【００４８】
次いで、スピンチャック５２はウエハＷがカップＣＰ内の定位置まで下降し、駆動モータ５４によってスピンチャック５２の回転駆動が開始される。その後、レジストノズル待機部９０からのノズル保持体１００の移動が開始される。このノズル保持体１００の移動はＹ方向に沿って行われる。
【００４９】
溶剤ノズル１０１の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウエハＷの中心）上に到達したところで、溶剤、例えばシンナーを、回転するウエハＷの表面に供給する。ウエハＷの表面に供給された溶剤は遠心力によってウエハ中心からその周囲全域にむらなく広がる。このように、レジスト液の塗布に先立ってシンナー等の溶剤で半導体ウエハＷ表面の表面全体を濡らす、いわゆるプリウエット処理を行うことにより、レジストがより拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成することができる。
【００５０】
続いて、ノズル保持体１００は、レジストノズル８６の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウエハＷの中心）上に到達するまでＹ方向に移動され、レジストノズル８６の吐出口からレジスト液が、回転するウエハＷの表面の中心に滴下され、遠心力によりウエハＷの中心から周辺に向けて拡散されて、ウエハＷ上にレジスト膜が形成される。
【００５１】
このようにしてレジスト液の滴下終了後、ウエハＷの回転速度が加速されて、残余のレジスト液が振り切られるとともに乾燥され、所定厚さのレジスト膜が形成される。
【００５２】
その後、ノズル保持体１００がホームポジションに戻され、図示しない洗浄手段により、ウエハＷの背面がバックリンスされ、また、リンスノズルスキャンアーム１２０を待機位置からリンス液吐出位置に移動させ、リンスノズル１２２からリンス液を吐出することにより、ウエハＷの側縁部がサイドリンスされる。その後、ウエハＷの回転速度が加速されて、バックリンスおよびサイドリンスのリンス液が振り切られ、その後、ウエハＷの回転が停止されて、塗布処理工程が終了する。
【００５３】
次に、このレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構について説明する。図６に示すように、レジスト塗布・現像処理システム１とは離隔して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する空気の温度・湿度を制御するための制御ユニット２００が配置されている。この制御ユニット２００は、筐体２０１を有し、この筐体２０１内には、取り入れた外気（例えば２３℃、４０〜５０％）を露点温度以下の温度（例えば７℃）に冷却する冷却器２１０と、この冷却された空気を、予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度（例えば２３℃）より若干低い温度（例えば２２℃）まで加温する加温器２２０と、この加温された空気を所定湿度（例えば４０〜５０％）まで加湿する加湿器２３０と、空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に向けて吹き出すためのブロワー２３５とが設けられている。冷却器２１０には、その中に外気を取り入れる取入管２０２が接続されており、冷却器２１０と加温器２２０との間は配管２０３で接続されており、加温器２２０と加湿器２３０との間は配管２０４で接続されている。また、冷却器２１０と加温器２２０とを接続する配管２０３には、外気（例えば２３℃）を取り入れて、冷却された空気と混合するためのバイパス管路２４０が接続されている。
【００５４】
この制御ユニット２００からレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）までの間には、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）へ空気を供給するための空気供給管路２５０が設けられている。この空気供給管路２５０は、断熱材２５１で被覆されている。
【００５５】
レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内には、ヒーターが内蔵され、空気供給管路２５０を介して供給された例えば２２℃，４０〜５０％の空気を、予め設定された温度に加温するための加温ユニット２７０と、加温ユニット２７０からの空気中のパーティクルをトラップするＵＬＰＡフィルターを有するフィルターユニット２８０とが設けられている。なお、空気供給管路２５０と加温ユニット２７０とを接続する配管２６０が筐体７０内に配置されている。
【００５６】
このように構成された温度・湿度制御機構により、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する空気の温度・湿度を制御する際には、まず、取入管２０２を介して冷却器２１０にレジスト塗布・現像処理システム外の外気（例えば、２３℃、４０〜５０％）が取り入れられ、露点温度以下の温度（例えば、７℃）に冷却される。この際には、相対湿度はほぼ１００％であり、過飽和の水分は結露となって除去され、空気中に含まれる水分の絶対量が低減される。
【００５７】
次いで、このようにして露点温度以下の温度に冷却された空気に、バイパス管路２４０を介して取り入れられた外気が混合され、空気の温度が例えば１５℃に調整される。そして、この空気が加温器２２０に導入され、予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度より若干低い温度（例えば２２℃）まで加温される。さらに、加湿器２３０に導入されて、所定湿度（例えば４０〜５０％）まで加湿される。
【００５８】
このように、設定温度よりも若干低い温度で、所定湿度に調整された空気が、ブロワー２３５により空気供給管路２５０および配管２６０を介して加温ユニット２７０まで供給される。この際、空気供給管路２５０は、断熱材２５１により被覆され、空気が供給される途中に温度変化することが防止されている。
【００５９】
この空気が加温ユニット２７０により加温されて予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度に調整され、この空気がフィルターユニット２８０のＵＬＰＡフィルターを通ってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き出される。
【００６０】
このように、制御ユニット２００からレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に空気を供給するまでの間に、空気の温度が若干変化したとしても、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内の加温ユニット２７０により最終的な温度の微調整を行っているため、温度・湿度を高精度に制御された空気を塗布ユニット（ＣＯＴ）に供給することができる。また、制御ユニット２００では、最終的な温度まで加温する必要がないことから、制御ユニット２００の加温器２２０の加温熱容量を多少小さくすることができる。
【００６１】
次に、図７を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構の他の実施形態について説明する。本実施形態では、制御ユニット２００’からレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に空気を供給する際に熱交換して空気の温度を上昇可能となっており、それにともなって制御ユニットの加温器を省略した構成としている。
【００６２】
すなわち、制御ユニット２００’は、冷却器２１０と加湿器２３０とブロワー２３５とを備え、加温器が省略されており、この制御ユニット２００’とレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）との間には、断熱材が被覆されておらず、外気との間で熱交換可能となっている空気供給管路３００が設けられている。したがって、空気供給管路３００を通流する空気が外気の熱を奪うため、空気供給管路３００が加温器として作用する。このことにより、制御ユニット２００’の加温器が省略可能となっている。制御ユニット２００’において、冷却器２１０と加湿器３２０との間は配管２０３’で接続されており、この配管２０３’には、外気（例えば２３℃）を取り入れて、冷却された空気と混合するためのバイパス管路２４０が接続されている。
【００６３】
このように構成された温度・湿度制御機構により、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する空気の温度・湿度を制御する際には、まず、取入管２０２を介して冷却器２１０にレジスト塗布・現像処理システム外の外気（例えば、２３℃、４０〜５０％）が取り入れられ、露点温度以下の温度（例えば、７℃）に冷却される。この際には、相対湿度はほぼ１００％であり、過飽和の水分は結露となって除去され、空気中に含まれる水分の絶対量が低減される。
【００６４】
次いで、このようにして露点温度以下の温度に冷却された空気に、バイパス管路２４０を介して取り入れられた空気が混合され、空気の温度が例えば１５℃に調整される。そして、この空気が加湿器２３０に導入されて、所定湿度（例えば４０〜５０％）まで加湿される。
【００６５】
この所定湿度（４０〜５０％）に調整された空気がブロワー２３５によって制御ユニット２００’から送出され、空気供給管路３００を通流し、さらに配管２６０を通流して加温ユニット２７０まで供給される。この際に、空気供給管路３００は断熱材が被覆されておらず熱交換可能に構成されているので、この空気供給管路３００を通流している空気は、外気と熱交換して加温される。具体的には、例えば制御ユニット２００’から送出された１５℃の空気が２３℃の外気の熱を奪って昇温し、加温ユニット２７０の手前では、ほぼ２０℃まで加温される。
【００６６】
この空気が加温ユニット２７０により加温されて予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度に調整され、この空気がフィルターユニット２８０のＵＬＰＡフィルターを通ってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き出される。
【００６７】
このように、本実施形態では、空気供給管路３００が熱交換可能に構成されているため、空気供給管路３００を通流する空気を外気により加温することができ、空気を所定温度に加温する際に必要なエネルギーを少なくすることができるとともに、従来存在していた制御ユニットにおける加温設備を省略することができ、設備の簡略化および消費電力等のランニングコストの低減を図ることができる。また、空気供給管路３００によりラフに加温された空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内の加温ユニット２７０により予め設定された温度まで加温して、最終的な温度の微調整を行っているため、温度や湿度を高精度に管理した空気を塗布ユニット（ＣＯＴ）に供給することができる。
【００６８】
次に、図８を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構のさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、外気を取り入れるための外気取入管路３１０と、制御ユニットからレジスト塗布処理ユニットへ空気を供給するための供給管路３２０との間で熱交換可能に構成されており、それにともなって制御ユニットの冷却器の冷却のエネルギーを少なくすることができ、かつ制御ユニットの加温器を省略可能となっている。
【００６９】
すなわち、制御ユニット２００’’は、冷却器２１０と加湿器２３０とブロワー２３５とを備え、冷却器２１０には、外気を取り入れる外気取入管路３１０が接続されており、この外気取入管路３１０は、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）の筐体７０の近傍に外気の取り入れ口を有し、制御ユニット２００’’とレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）との間に設けられた空気供給管路３２０と接触するように設けられている。これにより、外気取入管路３１０を通流する外気と、制御ユニット２００’’から送出されて空気供給管路３２０を通流する空気との間に熱交換が生じ、冷却器２１０に取り入れられる外気は冷却され、空気供給管路３２０を通流して加温ユニット２７０に供給される空気は加温されるようになっている。この場合に、空気供給管路３２０が加温器として作用するため、制御ユニット２００’’の加温器が省略可能となっている。
【００７０】
なお、外気取入管路３１０と空気供給管路３２０との間で熱交換可能にするためには、図示のようにこれらを接触するように設ける他、一つの管路内に隔壁を設けて外気取入管路３１０および空気供給管路３２０を形成することもできる。
【００７１】
このように構成された温度・湿度制御機構により、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する空気の温度・湿度を制御する際には、まず外気が外気取入管路３１０により取り入れられて、冷却器２１０に送られる。この時、外気取入管路３１０で取り入れられた外気（例えば、２３℃）と、制御ユニット２００’’から送出され、空気供給管路３２０を通流する空気（例えば、１５℃）との間で熱交換され、冷却器２１０に取り入れられる際には外気の温度は低下している。具体的には、外気が２３℃で、空気供給管路３２０を通流する空気の温度が１５℃の場合には、取入空気はほぼ２０℃まで冷やされる。そのため、冷却器２１０の冷却エネルギーを低減することができる。
【００７２】
一方、冷却器２１０では、取り入れられた外気は、露点温度以下（例えば、７℃）に冷却される。この際には、相対湿度はほぼ１００％であり、過飽和の水分は結露となって除去され、空気中に含まれる水分の絶対量が低減される。
【００７３】
次いで、このようにして露点温度以下の温度に冷却された空気に、バイパス管路２４０を介して取り入れられた空気が混合され、空気の温度が例えば１５℃に調整される。そして、この空気が加湿器２３０に導入されて、所定湿度（例えば４０〜５０％）まで加湿される。
【００７４】
この所定湿度（４０〜５０％）に調整された空気が制御ユニット２００’’からブロワー２３５により送出され、空気供給管路３２０を通流し、さらに配管２６０を通流して加温ユニット２７０まで供給される。この際に、空気供給管路３２０と外気取入管路３１０とが、これらの間で熱交換可能なように接触しているので、この空気供給管路３２０を通流している空気は、外気取入管路３１０を通流する外気と熱交換して加温される。具体的には、例えば制御ユニット２００’’から送出された１５℃の空気が２３℃の外気の熱を奪って昇温し、加温ユニット２７０の手前では、ほぼ２０℃まで加温される。
【００７５】
この空気が加温ユニット２７０により加温されて予め設定されたレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）における空気の温度に調整され、この空気がフィルターユニット２８０のＵＬＰＡフィルターを通ってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き出される。
【００７６】
このように、外気取入管路３１０と空気供給管路３２０とが接触して互いに熱交換可能となっているので、制御ユニット２００’’により湿度が制御された空気が、空気供給管路３２０を通流する間に、外気取入管路３１０を通流している外気から熱が供給され、加温ユニット２７０に供給される空気の温度を上昇させることができるとともに、外気取入管路３１０を通流している外気は逆に空気供給管路３２０を通流する空気に熱を奪われて制御ユニット２００’’の冷却器２１０に供給される外気の温度を低下させることができる。したがって、空気を所定温度に加温する際に必要なエネルギーを少なくすることができるとともに、制御ユニット２００’’における加温設備を省略することができ、かつ冷却器２１０における外気冷却のためのエネルギーを少なくすることができるので、設備の簡略化および消費電力等のランニングコストの低減を図ることができる。また、空気供給管路３２０でラフに加温された空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に設けられた加温ユニット２７０により加温して、最終的な温度の微調整を行っているため、温度や湿度を高精度に管理した空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給することができる。
【００７７】
次に、図９を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構の別の実施形態について説明する。本実施形態においては、加温ユニットの面内温度分布を制御する制御部３０１を設け、この制御部３０１により、ウエハＷの面内温度分布が均一になるように、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き出す空気の温度分布を制御する。
【００７８】
すなわち、本実施形態では、得られたレジスト膜の膜厚等から、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内におけるウエハＷの面内温度分布が不均一であると判断された場合に、その面内温度分布の不均一を解消して、ウエハＷの面内温度分布が均一になるように、制御部３０１で加温ユニット２７０の面内温度分布を制御する。このようにすることで、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内で処理されるウエハＷの面内温度分布に不均一が生じることを防止して、精度の高い塗布処理を行うことができる。なお、加温ユニット２７０の面内温度分布を制御するためには、例えば、加温ユニット２７０を複数の制御単位に分割された構造とし、これらの制御単位の温度を制御部３０１により個々に制御することにより行うことができる。
【００７９】
上記例では加温ユニット２７０の面内温度分布を制御する場合について説明したが、例えば、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内に吹き込まれた空気の流れを制御する気流制御機構を設け、この気流制御機構により、ウエハＷに向けて形成されるダウンフローの面内流速分布を調節するようにしてもよい。このようにすることによってもウエハＷの面内温度分布を均一化することができる。さらに、上記例では本実施形態を図６の装置に適用した場合を示したが、図７、図８の装置に適用することも可能である。
【００８０】
次に、図１０を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構のさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、レジスト塗布・現像処理システム１の２台のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）で互いに異なる温度・湿度の条件で処理を行う場合に、制御ユニットからそれぞれのレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に異なる温度・湿度の空気を供給する。
【００８１】
すなわち、本実施形態における制御ユニット３０２は、冷却器２１０と、加温器２２０および２２０’と、加湿器２３０および２３０’と、ブロワー２３５および２３５’とを有している。冷却器２１０と、加温器２２０および２２０’とは、分岐した構造の配管２０３’により接続されており、冷却器２１０からの空気が加温器２２０および２２０’の双方に供給されるようになっている。また、バイパス管路２４０は配管２０３’の分岐する位置よりも上流側に接続されており、加温器２２０および２２０’にはいずれも冷却器２１０で冷却された後に外気が混合され、温度の調整された空気が供給されるようになっている。加温器２２０の出側には、加湿器２３０およびブロワー２３５が直列に接続され、ブロワー２３５の出側には空気供給管路２５０および配管２６０を介して第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）の加温ユニット２７０が接続されている。一方、加温器２２０’の出側には、加湿器２３０’およびブロワー２３５’が直列に接続され、ブロワー２３５’の出側には空気供給管路２５０’および配管２６０’を介して第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）の加温ユニット２７０’が接続されている。
【００８２】
このように構成された温度・湿度制御機構においては、まず、取入管２０２を介して冷却器２１０にレジスト塗布・現像処理システム外の外気（例えば、２３℃、４０〜５０％）が取り入れられ、露点温度以下の温度（例えば、７℃）に冷却され、結露により空気中の過飽和の水分が除去される。次いで、このように冷却された空気に、バイパス管路２４０からの外気が混合され、空気の温度が例えば１５℃に調整される。
【００８３】
このように温度の調整された空気は、加温器２２０と加温器２２０’との双方に供給される。このうち、加温器２２０側に供給された空気は、予め設定された第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）における空気の温度および湿度の条件に基づいて、加温器２２０において設定された条件の温度より若干低い温度に加温され、次いで加湿器２３０において設定された条件の湿度に加湿される。この空気がブロワー２３５により空気供給管路２５０および配管２６０を介して加温ユニット２７０まで供給され、加温ユニット２７０により加温されて設定された条件の温度に最終的に調整され、フィルターユニット２８０のＵＬＰＡフィルターを通って第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）内に吹き出される。
【００８４】
一方、加温器２２０’側に供給された空気は、予め設定された第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）における空気の温度および湿度の条件に基づいて、加温器２２０’において設定された条件の温度より若干低い温度に加温され、次いで加湿器２３０’において設定された条件の湿度に加湿される。この空気がブロワー２３５’により空気供給管路２５０’および配管２６０’を介して加温ユニット２７０’まで供給され、加温ユニット２７０’により加温されて設定された条件の温度に最終的に調整され、フィルターユニット２８０’のＵＬＰＡフィルターを通って第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）内に吹き出される。
【００８５】
以上のようにして、本実施形態においては、異なる温度・湿度の条件で処理を行う第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）および第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）に、それぞれの条件の温度・湿度を有する空気を供給することができる。また、第１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ１）および第２のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ２）で１台の冷却器２１０を共用するようにしているので、冷却器２１０を２台設けた場合よりも消費電力を低減することができる。なお、上記例では本実施形態を図６の装置に適用した場合を示したが、図７、図８の装置に適用することも可能である。
【００８６】
次に、図１１を参照して、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に送られる空気の温度・湿度制御機構のさらに他の実施形態について説明する。本実施形態では、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）から排気された空気を一部回収して外気とともに制御ユニットに導入し、その温度および湿度を制御し、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する。
【００８７】
すなわち、本実施形態では、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）から排気された空気を一部回収し、冷却器２１０に供給する循環管路３０３を設け、レジスト塗布処理ユニットから排気された空気を冷却器２１０で冷却し、この冷却された空気にバイパス管路２４０からの外気を混合して温度調整した後、加温器２２０および加湿器２３０で加温および加湿して所定温度・所定湿度とした空気をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に供給する。レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）から排気された空気は温度および湿度の変動が少ないので、このような空気を冷却器２１０に導入することにより、冷却器２１０を簡単な構造にすることができ、これにより消費電力等のランニングコストを低減することができる。なお、上記例では本実施形態を図６の装置に適用した場合を示したが、図７、図８の装置に適用することも可能である。図８の装置に本実施形態を適用した場合を図１２に示す。図１２に示すように、この場合には、循環管路３０３’の一部を供給管路３２０と接触させ、両者の間で熱交換可能に構成する。
【００８８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。上記実施の形態では、加温ユニット２７０をレジスト塗布処理ユニット内に設けたが、その近傍に設けてもよい。また、上記実施形態では、半導体ウエハ用のレジスト塗布・現像処理システムに本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、温度・湿度を管理する必要がある処理装置であれば適用することが可能である。また、上記実施形態では基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、他の基板、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板に対して本発明を適用することも可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御ユニットにより、外気を予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御し、処理ユニット内またはその近傍に設けられた加温ユニットにより供給された空気を所定の温度に加温するので、制御ユニットから処理ユニットに空気を供給するまでの間に、空気の温度が若干変化したとしても、加温ユニットにより最終的な温度の微調整を行うことができる。このため、温度・湿度が高精度に制御された空気を処理ユニットに供給することができる。また、制御ユニットでは、予め設定された処理ユニットにおける空気の温度より低い温度まで加熱すればよいことから、制御ユニットの加温熱容量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す平面図。
【図２】本発明が適用される半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す正面図。
【図３】本発明が適用される半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す背面図。
【図４】本発明が適用されるレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）を示す概略断面図。
【図５】本発明が適用されるレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）を示す概略平面図。
【図６】本発明の一実施形態に用いられる温度・湿度制御機構を示す断面図。
【図７】本発明の他の実施形態に用いられる温度・湿度制御機構を示す断面図。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に用いられる温度・湿度制御機構を示す断面図。
【図９】本発明の別の実施形態における温度・湿度制御機構の一例を示す断面図。
【図１０】本発明のまた別の実施形態における温度・湿度制御機構の一例を示す断面図。
【図１１】本発明のさらに別の実施形態における温度・湿度制御機構の一例を示す断面図。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態における温度・湿度制御機構の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
２００，２００’，２００’’；制御ユニット
２１０；冷却器
２２０；加温器
２３０；加湿器
２４０；バイパス管路
２５０，３００，３２０；空気供給管路
２５１；断熱材
２７０；加温ユニット
２８０；フィルターユニット
３１０；外気取入管路
ＣＯＴ；レジスト塗布処理ユニット
Claims (4)
- 基板に所定の処理を施す処理ユニットと、
外気を取り入れ、取り入れた外気を予め設定された前記処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御する制御ユニットと、
前記処理ユニット内またはその近傍に設けられ、前記制御ユニットで温度および湿度が制御された空気を所定温度に加温して、所定温度および所定湿度の空気を前記処理ユニット内に供給する加温ユニットと、
前記処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、前記加温ユニットの面内温度分布を制御する加温ユニット制御機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置。 - 基板に所定の処理を施す処理ユニットと、
外気を取り入れ、取り入れた外気を予め設定された前記処理ユニットにおける空気の温度より低い温度に制御するとともに、所定湿度に制御する制御ユニットと、
前記処理ユニット内またはその近傍に設けられ、前記制御ユニットで温度および湿度が制御された空気を所定温度に加温して、所定温度および所定湿度の空気を前記処理ユニット内に供給する加温ユニットと、
前記処理ユニット内の基板の面内温度分布が均一になるように、前記処理ユニット内に供給される空気の面内流速分布を制御する気流制御機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置。 - 前記制御ユニットは、
取り入れた外気を露点温度以下に冷却する冷却器と、
この冷却された空気を前記処理ユニットに供給される空気の温度より低い温度に加温する加温器と、
この加温された空気を所定湿度に加湿する加湿器とを有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。 - 前記制御ユニットは、前記冷却器により冷却された空気に、外気を混合するためのバイパス管路を有していることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
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