JP3621804B2

JP3621804B2 - 基板熱処理装置

Info

Publication number: JP3621804B2
Application number: JP13832997A
Authority: JP
Inventors: 章博久井; 実信松永
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2017-05-28
Also published as: JPH10335200A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板や液晶ガラス基板などの薄板状基板（以下、「基板」と称する）に対して加熱処理または冷却処理などの熱処理を行う基板熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、上記基板に対しては、レジスト塗布、露光、現像およびそれらに付随する熱処理などの諸処理が順次施されて、所望の基板処理が行われる。
【０００３】
従来の熱処理では、基板に対して加熱処理を行うホットプレートと、加熱処理後の基板に対して冷却処理を行うクールプレートとがそれぞれ独立の熱処理装置として構成されている（ホットプレートとクールプレートとが別々の処理室に設置されている）。従って、熱処理時には、基板搬送ロボットなどが加熱処理終了後の基板を一旦ホットプレートから取り出した後、クールプレートまで搬送・搬入し、当該基板に冷却処理を施していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年においては、基板に対する要求品質の高品質化にともなって、化学増幅型レジストが多く使用されるようになりつつある。この化学増幅型レジストは、温度に対して極めて敏感であり、特に露光処理直後の加熱処理と冷却処理は、その温度管理を正確に行わなければ露光パターンの形成にも影響を及ぼすことがある。
【０００５】
しかしながら、上述のような熱処理においては、基板の温度管理を正確に行うことは困難である。すなわち、ホットプレートによって加熱処理が行われた基板は、基板搬送ロボットの搬送路上に取り出されるが、当該搬送路上にはクリーンルーム内のダウンフローなどによって絶えず気流が形成されており、基板の温度はその影響を受けて不規則に変化する。
【０００６】
また、ホットプレートから加熱処理後の基板が取り出される際には、基板搬送ロボットの搬送アームが基板の周辺を保持するため、当該周辺部分のみが冷却され、基板の温度分布の面内均一性が損なわれることもある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の温度管理を正確に行うことができる基板熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に対して熱処理を行う基板熱処理装置であって、(a) 基板を載置して加熱処理を行う加熱処理手段と、(b) 前記加熱処理手段の上方に対向して設けられ、前記加熱処理後の基板に冷却処理を行う冷却処理手段と、(c) 前記基板を前記加熱処理手段に近接した位置と前記冷却処理手段に近接した位置との間で昇降させる基板昇降手段と、(d) 前記加熱処理中に、前記加熱処理手段と前記冷却処理手段との間に配置され、前記基板の上方を包囲する蓋と、(e) 前記蓋を前記基板熱処理装置の外部にある他の熱処理装置内に移動させる移動手段と、を備えている。
【０００９】
また、請求項２の発明は、基板に対して熱処理を行う基板熱処理装置であって、基板を載置して加熱処理を行う加熱処理手段と前記加熱処理手段の上方に対向して設けられ前記加熱処理後の基板に冷却処理を行う冷却処理手段と前記基板を前記加熱処理手段に近接した位置と前記冷却処理手段に近接した位置との間で昇降させる基板昇降手段とをそれぞれが有する複数の熱処理部を相互に近接配置し、前記加熱処理中に前記加熱処理手段と前記冷却処理手段との間に配置され前記基板の上方を包囲する蓋と、前記蓋を前記複数の熱処理部間において択一的に移動させる蓋移動手段と、を備えている。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る基板熱処理装置において、前記蓋移動手段に、前記複数の熱処理部のそれぞれにおいて、前記加熱処理手段の上方で前記蓋が昇降することを可能とさせている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
Ａ．基板処理装置全体の構成：
図１は、本発明に係る基板熱処理装置を組み込んだ基板処理装置３００全体の外観斜視図である。なお、図１から図５には、それらの方向関係を明確にするためＸＹＺ直角座標軸を付している。
【００１３】
図１の基板処理装置３００は、基板Ｗに塗布処理、現像処理、密着強化処理、加熱処理、冷却処理等の一連の処理を行うための装置であり、正面側に回転処理領域３０１を有し、後方側に熱処理領域３０２を有し、回転処理領域３０１と熱処理領域３０２との間に搬送領域３０３を有する。
【００１４】
回転処理領域３０１には、基板の洗浄処理を行う処理液の塗布処理を行う回転式塗布装置（スピンコータ）ＳＣおよび現像処理を行う回転式現像装置（スピンデベロッパー）ＳＤが配列されている。また、熱処理領域３０２には、密着強化処理を行う密着強化部ＡＨ、加熱処理を行う基板加熱部（ホットプレート）ＨＰおよび冷却処理を行う基板冷却部（クールプレート）ＣＰが配置されるとともに、本発明に係る基板熱処理装置１００が設けられている。搬送領域３０３には、基板搬送装置５００がＸ軸方向に移動自在に設けられている。
【００１５】
さらに、この基板処理装置３００の側方には、基板Ｗの搬入および搬出を行うインデクサＩＮＤが設けられている。インデクサＩＮＤの移載ロボット６１は、カセット６２から基板Ｗを取り出して基板搬送装置５００に送り出し、逆に、一連の処理が施された基板Ｗを基板搬送装置５００からカセット６２に戻す。
【００１６】
基板搬送装置５００は、搬送領域３０３において、回転処理領域３０１および熱処理領域３０２の側に（Ｙ軸方向に）進退移動可能となっており、各処理装置あるいは各処理部との間で基板Ｗの循環搬送を行う。
【００１７】
Ｂ．基板熱処理装置の構成：
次に、基板熱処理装置１００の構成について説明する。図２は基板熱処理装置１００の内部を正面から見た（＋Ｙ向きに見た）概略構成図である。また、図３は基板熱処理装置１００の内部を背面から見た（−Ｙ向きに見た）概略構成図であり、さらに図４は基板熱処理装置１００の内部を上面から見た（−Ｚ向きに見た）平面図である。
【００１８】
基板熱処理装置１００は、処理室１０１の内部に２つの熱処理ユニット１１０、１３０を相互に近接配置して構成されている。熱処理ユニット１１０、１３０はともに加熱処理および冷却処理を行う熱処理ユニットであり、両熱処理ユニットは同等の構成・機能を有している。
【００１９】
熱処理ユニット１１０は、加熱処理を行うホットプレート１１５と、その上方に当該ホットプレート１１５と対向して設けられた冷却処理用のクールプレート１１１とを備えている。
【００２０】
ホットプレート１１５は、熱処理ユニット１１０内の下方側に配置され、その内部にヒータなどの加熱装置を埋め込んでいる。また、ホットプレート１１５の下方には３つの昇降ピン１２２（図４参照）を有する昇降部材１２１が配置されている。昇降部材１２１は、エアシリンダ１２０によって鉛直軸方向（Ｚ軸方向）に昇降自在とされており、昇降部材１２１の上昇にともなって昇降ピン１２２がホットプレート１１５の小孔を貫通して基板Ｗを支持・上昇する。
【００２１】
クールプレート１１１は、熱処理ユニット１１０内の上方側にホットプレート１１５と対向して配置され、その内部には冷却管やペルチェ素子などの冷却装置が埋め込まれている。
【００２２】
なお、上述の如く、熱処理ユニット１３０は、熱処理ユニット１１０と同等の構成を有している。すなわち、熱処理ユニット１３０内には、ホットプレート１３５とクールプレート１３１とが上下に相対向して配置されており、エアシリンダ１４０によって３つの昇降ピン１４２を有する昇降部材１４１が昇降される。また、熱処理ユニット１１０と熱処理ユニット１３０との境界には両熱処理ユニット間の熱干渉を防止するための仕切り板１０５が設けられている。
【００２３】
上記のように、熱処理ユニット１１０（１３０）内にはホットプレート１１５（１３５）およびクールプレート１１１（１３１）が配置されているため、加熱処理と冷却処理とが１つの処理室内で可能である。熱処理ユニット１１０（１３０）において加熱処理を行うときは、ホットプレート１１５（１３５）の上面に埋め込まれた３つのスペーサ１１６（１３６）に基板Ｗを載置し、当該ホットプレート１１５（１３５）と平行にわずかに間隔を隔てて基板Ｗを保持する（図２の処理ユニット１１０の状態）。そして、ホットプレート１１５（１３５）内部の加熱装置によって基板Ｗを所定の温度に加熱する。
【００２４】
また、熱処理ユニット１１０（１３０）において冷却処理を行うときは、エアシリンダ１２０（１４０）を上昇させて、基板Ｗを昇降ピン１２２（１４２）によって支持した状態でクールプレート１１１（１３１）の下面に近接して保持する（図２の処理ユニット１３０の状態）。そして、基板Ｗはクールプレート１１１（１３１）の内部に設けられた冷却装置によって所定の温度まで冷却される。
【００２５】
上記の基板熱処理装置１００は、１つのカバーＣを有している。このカバーＣは、ホットプレート１１５（１３５）とクールプレート１１１（１３１）との間に配置され、加熱処理中の基板Ｗの上方を包囲して当該基板Ｗの均熱性を向上させるための部材である。そして、図３および図４に示すように、カバーＣは、熱処理ユニット１１０と熱処理ユニット１３０との間で水平方向（Ｘ軸方向）に移動することと、ホットプレート１１５（１３５）とクールプレート１１１（１３１）との間で上下方向（Ｚ軸方向）に昇降することが可能である。すなわち、カバーＣはエアシリンダ２００によって保持され、当該エアシリンダ２００は雄ねじ２０１に螺合されている。そして、雄ねじ２０１はモータ２０５によって回転自在に保持されており、当該モータ２０５が正または逆回転することによって、エアシリンダ２００に保持されたカバーＣがＸ軸方向に移動する。このときに、熱処理ユニット１１０と熱処理ユニット１３０との境界に設置された仕切り板１０５には、カバーＣが通過できるだけの開口が設けられているため、カバーＣの水平移動に際して当該仕切り板１０５が障壁となることはない。
【００２６】
また、エアシリンダ２００によってカバーＣは、ホットプレート１１５（１３５）の上方で昇降することが可能である。
【００２７】
なお、カバーＣの水平移動機構および昇降機構は、上記の形態に限定されるものではなく、例えば、カバーＣをベルト送り機構などによって水平移動させてもよいし、パルスモータなどによって昇降させてもよく、その他公知の移動機構を適用することが可能である。
【００２８】
Ｃ．熱処理動作：
次に、基板熱処理装置１００における熱処理動作について説明する。この基板熱処理装置１００は、主として露光処理後の基板Ｗに対して熱処理を行う装置であり、装置内に搬入された基板Ｗを所定の温度まで昇温して加熱処理を行った後、所定の温度まで降温する冷却処理を行う。
【００２９】
基板搬送装置５００によって、熱処理ユニット１１０に搬入された基板Ｗがスペーサ１１６に載置された後、カバーＣがホットプレート１１５の上方に水平移動され、当該カバーＣが降下し、加熱処理が行われる。なお、この際に、まずカバーＣをホットプレート１１５の上方に水平移動させ、基板Ｗをスペーサ１１６に載置した後、さらにカバーＣを降下させるようにしてもよい。
【００３０】
一方、加熱処理が終了した熱処理ユニット１３０では、エアシリンダ１４０によって基板Ｗがクールプレート１３１の下面に近接した状態となるまで上昇され、冷却処理が行われる（図２の状態）。
【００３１】
そして、所定の熱処理時間が経過した後、熱処理ユニット１３０から冷却済みの基板Ｗが基板搬送装置５００によって搬出され、昇降ピン１４２が降下する。その後、熱処理ユニット１３０のスペーサ１３６に基板Ｗが載置されるとともに、加熱処理が終了した熱処理ユニット１１０ではカバーＣが上昇し、当該カバーＣが熱処理ユニット１３０に水平移動する。
【００３２】
さらに、その後、熱処理ユニット１３０においてはカバーＣが降下して加熱処理が行われるとともに、熱処理ユニット１１０においてはエアシリンダ１２０によって加熱処理済みの基板Ｗがクールプレート１１１の下面に近接した状態となるまで上昇され、冷却処理が行われる（図５の状態）。
【００３３】
以降、同様の手順が繰り返されて、基板Ｗに対する熱処理が順次行われる。なお、図１に示すように、基板熱処理装置１００の熱処理ユニット１１０、１３０のそれぞれには上下２箇所の開口部が設けられており、基板Ｗを熱処理ユニット内に基板Ｗを搬入するときには下側の開口部（ホットプレート１１５（１３５）に近い側の開口部）に搬入し、冷却済みの基板Ｗを搬出するときには上側の開口部（クールプレート１１１（１３１）に近い側の開口部）から搬出する。
【００３４】
以上のようにすれば、熱処理ユニット１１０および熱処理ユニット１３０において熱処理を行うときには、１つの熱処理ユニット内で加熱処理と冷却処理が連続的に行われるためユニット外の雰囲気の影響を受けることがなくなり基板Ｗの温度変化が安定するとともに、加熱処理中はカバーＣによってホットプレート１１５（１３５）の上方が覆われているため基板Ｗの温度分布の面内均一性が維持され、その結果基板Ｗの温度管理を正確に行うことができる。
【００３５】
ところで、熱処理ユニット１１０、１３０のそれぞれにカバーＣを設けることによっても基板Ｗの温度管理を正確に行うことはできるが、この場合には冷却処理中に基板Ｗを上昇させることができるようにカバーＣを所定の場所に待避させる必要がある。したがって、その待避場所の分だけ装置のフットプリント（装置が平面的に占有する面積）が大きくなる。
【００３６】
しかし、近年使用されている化学増幅型レジストはアンモニアなどのアルカリ雰囲気に極度に敏感であるため、クリーンルーム内では化学吸着フィルタなどを使用して厳密な雰囲気管理を行っており、クリーンルームの単位スペース当たりのコストは上昇しつつある。すなわち、装置のフットプリントが増大することは、クリーンルームのスペースの有効利用を妨げ、処理コストの観点からは好ましくない。
【００３７】
そこで、本実施形態のようにすれば、カバーＣは熱処理ユニット１１０または熱処理ユニット１３０の間で択一的に移動するため、基板Ｗの温度管理を正確に行うとともに、装置のフットプリントを増大させることもなく、クリーンルーム内のスペースを有効に利用することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、処理ユニットの数は２つに限定されるものではなく、３つ以上の処理ユニットの間でカバーＣを択一的に移動させるようにしてもよい。
【００３９】
また、カバーＣの昇降機構は必ずしも必須の機構ではなく、水平方向の移動機構のみ備えていてもよい。もっとも、カバーＣに昇降機構を備えている方が、加熱処理中における基板Ｗの熱分布の面内均一性がより得られ易くなる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、基板を載置して加熱処理を行う加熱処理手段と、その加熱処理手段の上方に対向して設けられ加熱処理後の基板に冷却処理を行う冷却処理手段と、基板を加熱処理手段に近接した位置と冷却処理手段に近接した位置との間で昇降させる基板昇降手段と、加熱処理中に加熱処理手段と冷却処理手段との間に配置され、前記基板の上方を包囲する蓋と、前記蓋を前記基板熱処理装置の外部にある他の熱処理装置内に移動させる移動手段と、を備えているため、外部の雰囲気の影響を受けることなく加熱処理と冷却処理とを連続的に行うことになり、基板Ｗの温度変化が安定する。また、加熱処理中は蓋によって加熱処理手段の上方が覆われているため基板の温度分布の面内均一性が維持される。そして、その結果基板の温度管理を正確に行うことができる。さらには、蓋を他の熱処理装置内に移動させる移動手段を備えるので、基板を加熱処理手段と冷却処理手段との間で自由に移動させることが可能であるとともに、他の熱処理装置との間で蓋を共有させることが可能である。
【００４１】
また、請求項２の発明によれば、基板を載置して加熱処理を行う加熱処理手段と、当該加熱処理手段の上方に対向して設けられ加熱処理後の基板に冷却処理を行う冷却処理手段と、基板を加熱処理手段に近接した位置と冷却処理手段に近接した位置との間で昇降させる基板昇降手段とをそれぞれが有する複数の熱処理部を相互に近接配置し、その加熱処理中に加熱処理手段と冷却処理手段との間に配置され基板の上方を包囲する蓋と、蓋を複数の熱処理部間において択一的に移動させる蓋移動手段と、を備えているため、請求項１の発明と同様の効果を維持しつつ、装置のフットプリントの増大を抑制することもでき、装置が設置されたクリーンルーム内のスペースを有効に利用することができる。
【００４２】
また、請求項３の発明によれば、複数の熱処理部のそれぞれにおいて加熱処理手段の上方で蓋を昇降させることが可能とされているため、請求項２の発明の効果に加えて、加熱処理中における基板の熱分布の面内均一性がより得られ易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板熱処理装置を組み込んだ基板処理装置全体の外観斜視図である。
【図２】図１の基板熱処理装置の内部を正面から見た概略構成図である。
【図３】図１の基板熱処理装置の内部を背面から見た概略構成図である。
【図４】図１の基板熱処理装置の内部を上面から見た平面図である。
【図５】図１の基板熱処理装置の内部を正面から見た概略構成図である。
【符号の説明】
１００基板熱処理装置
１１０、１３０熱処理ユニット
１１１、１３１クールプレート
１１５、１３５ホットプレート
１２０、１４０、２００エアシリンダ
２０１雄ねじ
２０５モータ
Ｃカバー
Ｗ基板

Claims

基板に対して熱処理を行う基板熱処理装置であって、
(a) 基板を載置して加熱処理を行う加熱処理手段と、
(b) 前記加熱処理手段の上方に対向して設けられ、前記加熱処理後の基板に冷却処理を行う冷却処理手段と、
(c) 前記基板を前記加熱処理手段に近接した位置と前記冷却処理手段に近接した位置との間で昇降させる基板昇降手段と、
(d) 前記加熱処理中に、前記加熱処理手段と前記冷却処理手段との間に配置され、前記基板の上方を包囲する蓋と、
(e) 前記蓋を前記基板熱処理装置の外部にある他の熱処理装置内に移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
基板に対して熱処理を行う基板熱処理装置であって、
基板を載置して加熱処理を行う加熱処理手段と、前記加熱処理手段の上方に対向して設けられ前記加熱処理後の基板に冷却処理を行う冷却処理手段と、前記基板を前記加熱処理手段に近接した位置と前記冷却処理手段に近接した位置との間で昇降させる基板昇降手段とをそれぞれが有する複数の熱処理部を相互に近接配置し、
前記加熱処理中に前記加熱処理手段と前記冷却処理手段との間に配置され、前記基板の上方を包囲する蓋と、
前記蓋を前記複数の熱処理部間において択一的に移動させる蓋移動手段と、
を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
請求項２記載の基板熱処理装置において、
前記蓋移動手段は、前記複数の熱処理部のそれぞれにおいて、前記加熱処理手段の上方で前記蓋を昇降させることが可能とされていることを特徴とする基板熱処理装置。