JP3624131B2 - 基板熱処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ等の処理基板を熱処理、特に冷却処理するための基板熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス（ＩＣチップ）やＬＣＤの製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィー技術を利用することで、半導体ウエハやガラス基板等の被処理基板の表面に微細なパターンを高精度かつ高密度に形成する。
【０００３】
例えば、半導体デバイスの製造においては、まず、半導体ウエハの表面にレジスト液を塗布した後、レジスト液から溶剤を揮発させて乾燥させることで所定厚のレジスト膜を形成する。次に、このウエハを露光装置に導入し、前記レジスト膜を所定の回路パターンに露光した後、このウエハを現像処理ユニットに導入することで前記レジスト膜を現像処理する。最後に、この現像処理されたレジスト膜を通してウエハにエッチング処理を施すことで所定の回路パターンを形成するようにしている。
【０００４】
ここで、前記レジスト液の乾燥は、レジスト液が塗布されたウエハをホットプレートを有する加熱ユニット内に導入してウエハを加熱することで行う。しかし、加熱されたウエハには歪や反り等が発生しているため、このまま露光装置に導入したのでは、露光時に焦点が狂うことがある。そこで、一般に、レジスト液を加熱乾燥させた場合には、例えば、このウエハを冷却ユニット内に導入し、常温に戻す処理を施すようにしている。
【０００５】
この冷却処理は、所定の温度に保たれた冷却プレート上にウエハを所定時間だけ載置することで行われる。この冷却プレートは、一般にアルミ合金で形成され、冷却水を流通させるためのステンレス製パイプが埋め込まれてなる。このパイプの入口及び出口は冷却プレートの一側面に取り出され、熱交換器を含む冷却回路に接続されている。そして、前記パイプ内を冷却水が熱交換しながら流通させられることで冷却機能を発揮するように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の冷却ユニットによれば、冷却プレート内で長尺なステンレスパイプを取り回す必要がある。そして、このパイプ内を流れる冷却水は熱交換を行い昇温しながら冷却プレート内を流通する。したがって、プレート全体で冷却温度を均一化を図ることが困難な場合がある。また、このような構成では、特にステンレスパイプの入口及び出口の接続部分で冷却水が漏れる可能性があり、冷却水が漏れた場合、パーティクルを発生させる等、ウエハ汚染の原因となる。
【０００７】
さらに、この冷却ユニットの外部に、冷却水を冷却するための熱交換器や、ポンプ、切換弁等が別途必要となる。このため、この冷却装置を含む半導体装置製造装置全体が大型化する恐れがある。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みて成されたもので、簡便な構成で、均一な冷却能力を有し、かつ冷却水漏れ等が生じる恐れの少ない基板熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第１の主要な観点によれば、本体と、この本体に支持された熱板と、前記本体に設けられ、前記熱板上に基板を載置する基板載置機構と、前記熱板の前記基板が載置される部分を区画し基板処理室を構成するための区画壁と、を有し、前記熱板には、ヒートパイプが、その蒸発部を前記処理室内に位置させ、凝縮部を処理室外に位置させた状態で設けられており、さらに前記熱板は、前記処理室内から前記処理室外に亘って延設され、その中途部に断熱部を有し、前記断熱部は、前記熱板に穿設された複数個の孔を有するものであることを特徴とする基板熱処理装置が提供される。
第２の主要な観点によれば、本体と、この本体に支持された熱板と、前記本体に設けられ、前記熱板上に基板を載置する基板載置機構と、前記熱板の前記基板が載置される部分を区画し基板処理室を構成するための区画壁と、を有し、前記熱板には、ヒートパイプが、その蒸発部を前記処理室内に位置させ、凝縮部を処理室外に位置させた状態で設けられており、さらに前記熱板は、２つの部位に分離離間され、この２つの部位間の空気層によって形成された断熱部を有することを特徴とする基板熱処理装置が提供される。
【００１０】
このような構成によれば、前記熱板上に加熱された基板（例えば、レジスト液を乾燥させるために約１００℃に加熱された半導体ウエハ）を載置することで、ヒートパイプの蒸発部内で作動液が蒸発し、処理室外の凝縮部に移動する。処理室外では例えばクリーンルーム内のダウンフローによって凝縮部が冷却され作動液は凝縮し、例えばヒートパイプ内に設けられたウイックを通して蒸発部に還流する。このことで、ヒートパイプ内の作動液は、熱交換を行いながら処理室内と処理室外を交互に移動する。
【００１１】
従って、この発明によれば、ポンプや熱交換器が不要であり、また、長尺な熱交換パイプを熱板の内外で取り回す必要がなくなるから、従来の装置と比較して構成が簡略化され、設置自由度が向上する。また、長尺なパイプを取りまわす必要がないから、処理室内で略均一な熱処理効果を得ることができる。
【００１３】
一の実施形態によれば、前記ヒートパイプの凝縮部を冷却するための冷却手段を有する。この場合、この冷却手段は、ヒートパイプの前記処理室外の部分に設けられた放熱フィンを有するものであることが好ましい。
【００１４】
一の実施形態によれば、前記ヒートパイプは複数本設けられ、前記基板載置機構は、前記熱板のヒートパイプ間の領域に挿通されたリフトピンと、前記本体内に設けられ、前記リフトピンを昇降駆動する昇降駆動部とを有するものである。このような構成によれば、リフトピンとヒートパイプとの干渉を避けることができる。
【００１５】
一の実施形態によれば、前記熱板は、回動自在に保持され、基板が載置された後、前記ヒートパイプの蒸発部を凝縮部よりも高くなるように回動させられるものであっても良い。
【００１６】
一の実施形態によれば、前記本体内には、前記ヒートパイプの凝縮部周辺の雰囲気と蒸発部周辺の雰囲気とを分離する分離壁が設けられている。このような構成によれば、基板の冷却を効果的に行うことが可能になる。
【００１７】
また、この発明の主要な第３の観点によれば、基板をホットプレートにより加熱する加熱処理室と、この加熱処理室と接続され前記基板を冷却する冷却処理室と、前記加熱処理室と前記冷却処理室との間を移動し前記加熱処理室との間で基板の受け渡しを行なうと共に前記冷却処理室内で基板の冷却を行なうクーリングプレートと、を単一のユニットとして有する基板処理装置において、前記加熱処理室と前記冷却処理室とが水平方向に隣接して接続され、前記クーリングプレートは、前記加熱処理室と前記冷却処理室との間を水平方向に移動自在に設けられ、前記クーリングプレートには、ヒートパイプが、その蒸発部を前記加熱処理室側に位置させ、凝縮部を冷却処理室側に位置させた状態で設けられていることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１８】
このような構成によれば、クーリングプレートが移動する構成において、長尺な熱交換パイプをクーリングプレートの内外で取り回す必要がなくなるから、従来の装置と比較して構成が簡略化され、移動機構の設置自由度が向上する。また、冷却液の漏れを有効に防止することが可能になる。
【００１９】
なお、このクーリングプレートとしては、前述した第１または第２の主要な観点の各実施形態と同様の構成をさらに採用することが可能である。
【００２０】
なお、この発明の更なる特徴と利点は、添付した図面及び発明の実施の形態の説明を参酌することによりより一層明らかになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下この発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１〜図４は、この発明の基板熱処理装置として、ウエハを載置し熱処理を施す熱板に係わる一実施形態であるクーリングユニット（ＣＯＬ）を説明するためのものであり、図５〜図７は、このクーリングユニットが適用される塗布現像装置を示す図である。
【００２２】
図１は、このクーリングユニット１を示す斜視図である。このクーリングユニット１は、本体２と、この本体２の上面に設置された矩形状のクーリングプレート３と、前記クーリングプレート３（熱板）の一部を覆うように前記本体２上に設けられウエハ（基板）の処理室Ｓを構成するカバー４（区画壁）とを有する。このカバー４には、開口４ａが設けられており、この開口４ａを通して処理室Ｓ内にウエハが挿入され、クーリングプレート３上の図に一点鎖線で示す位置に載置されるようになっている。
【００２３】
次に、図２及び図３を参照して前記クーリングプレート３の構成について詳しく説明する。
【００２４】
このクーリングプレート３は、例えば熱伝導性の高いアルミ合金で構成され、その内部には、図２（ａ）に示すように、ヒートパイプ６が複数本並列に埋設されている。このヒートパイプ６は、一端部６ａ（蒸発部）が前記処理室Ｓに位置し、他端部６ｂ（凝縮部）が処理室Ｓ外に位置するように、前記クーリングプレート３の長手方向に沿って配置されている。
【００２５】
図３は、このヒートパイプ６の配置方法を説明するための模式図である。説明の便宜上、図１、図２とは長手方向の縮尺を異ならせて示している。このヒートパイプ６は、この図に示すように、ウイック７と称される多孔質物質（例えば金網や金属フェルト等）を内張りした管状容器８内を真空にし、作動液９を適量だけ封入したものである。外から熱を受ける一端部６ａを蒸発部、外に熱を放出する他端部６ｂを凝縮部、中間部６ｃを断熱部というが、この例では、蒸発部６ａを前記処理室Ｓ側に位置させ、凝縮部６ｂを処理室Ｓ外に位置させている。蒸発部６ａでは外から受けた熱、すなわち、クーリングプレート３上に載置されたウエハ（図３にＷで示す）から奪った熱でウイック７内の作動液が蒸発し、その発生蒸気はわずかな圧力差で中央の通路を通って凝縮部６ｂへと移動する。この凝縮部で蒸気は凝縮し、その際に潜熱を放出する。そして凝縮した作動液はウイック７の毛細管力によって蒸発部６ａへと還流する。
【００２６】
上記凝縮部６ｂに対応する部分のクーリングプレート３の上下面には、放熱フィン１０が設けられ、凝縮部と外気との間の熱交換効率を高めるように構成されている。また、必要に応じてこの放熱フィン１０の上方には図にＦで示すようなファンが配置され、クリーンルーム内のエアをこの放熱フィン１０に強制的に吹き付けるように構成されている。さらに、例えばフィンからの空気を図示しないダクトにより局所的に放熱フィン１０に当てる場合もある。またさらに、図１及び図２（ｂ）に示すように、前記本体２の側面にはエア取り入れ用の開口１３が設けられ、クーリングプレート３の下側にも冷却用エアを流通させるように構成されている。
【００２７】
また、クーリングプレート３の前記ヒートパイプ６の断熱部６ｃに対応する部分には、図１及び図２（ａ）に示すように、例えば、多数の貫通孔１１が形成されており、断熱効果を妨げないように構成されている。
【００２８】
また、図３に示すように、放熱フィン１０の周囲の雰囲気が、処理室Ｓ内で行われるウエハＷの冷却に影響を及ぼさないように、前記貫通孔１１が設けられた部分の上方及び下方には、断熱壁１２ａ、１２ｂが配置されていることが好ましい。また、例えば、この実施形態では、上方の断熱板１２ａは、前記カバー４であり、下方の断熱板１２ｂは前記本体２内に立設されている。
【００２９】
また、例えば、この実施形態では、前記凝縮液（作動液）の還流効果を高めるために、ヒートパイプ６は、蒸発部６ａを凝縮部６ｂに対して高く位置させた状態で配置させている。このヒートパイプ６は、例えば、前記クーリングプレート３の下面に設けられた溝内にこのヒートパイプ６挿置した後、蓋を被せることで固定されている。
【００３０】
一方、図１及び図２（ａ）に示すように、前記クーリングプレート３には例えば３つの孔１５が設けられ、各孔１５内には図２（ｂ）に示すリフトピン１６が孔１５に対して緩嵌状態で挿通できるように構成されている。そして、ウエハＷのローディング・アンローディング時に各リフトピン１６がクーリングプレート３の孔１５からより上に突出して上昇し、又は、プレート面より下に下降してする動作を組み合わせて図示しないウエハ搬送手段である搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行うようになっている。
【００３１】
前記本体２内の前記クーリングプレート３の下側部分には、機械室が構成されており、この機械室内には、例えば、リフトピンアーム１７及びリフトピンアーム昇降駆動用シリンダ１８が設けられ、これにより前記リフトピン１６が駆動されるようになっている。なお、前記ヒートパイプ６はこのリフトピン１６と干渉しないように複数本に分けて間隔を空けて配置されている。
【００３２】
また、前記クーリングプレート３の上面には、図２（ａ）に示すように、例えば、ウエハの位置ずれを補正するための４個のウエハ案内支持突起部１９が設けられている。この支持突起部１９は、底部にかけて傾斜面を有し、かつ底部に段差面１９ａを有する円錐台形状の部材であり、この４個の支持突起部１９間にウエハＷが位置させられ下降されることで、前記円錐台形状によってウエハＷはセンタリングされ、かつ前記段差部１９ａによってクーリングプレート３との間に所定の隙間（例えば０．１ｍｍ）を生じさせた状態で支持され、ウエハＷにごみが付着するのが防止される。
【００３３】
クーリングプレート３上に、前工程、例えばレジスト液の乾燥工程で約１００℃に加熱されたウエハＷが載置されると、このウエハＷからの放射熱が前記クーリングプレート３を介して前記ヒートパイプ６の蒸発部６ａに伝達される。ヒートパイプ６に封入される作動液としては、常温（約２０〜３０℃）以下で蒸発するものが採用され、このようなものとしては、例えば、アンモニア、フレオン１１、フレオン１１３、アセトン、メチルアルコール、エチルアルコール等が挙げられる。ウエハＷからの熱で蒸発した作動液は、前述したように処理室Ｓ外の凝縮部６ｂに移動する。
【００３４】
処理室Ｓ外では、前記装置内に導入されたダウンフローが前記放熱フィン１０に吹き付けられ、前記凝縮部６ｂの冷却が行われる。このことで、作動液は凝縮し、前記ウイック７を通って前記蒸発部６ａに還流する。このことで、ウエハＷの冷却が連続的に行われる。
【００３５】
このような構成によれば、プレート３上に加熱されたウエハＷを載置することでヒートパイプ６内で作動液の還流が開始されウエハＷの冷却がなされる。したがって、ポンプや熱交換器が不要であり、また、長尺な熱交換パイプをクーリングプレートの内外で取り回す必要がなくなるから、従来の装置と比較して構成が簡略化され、かつ均一な冷却を行うことができる。
【００３６】
また、このような構成であると蒸発部６ａと凝縮部６ｂが近接することになるが、この実施形態では、クーリングプレート３の中途部に多数の孔１１を穿設し、断熱を行うようにしている。また、上下に断熱壁１２ａ、１２ｂを設けて処理室Ｓと処理室外との断熱を図っている。
【００３７】
さらに、熱交換効率を高めるべく、クーリングプレート３の他端部６ｂの上下面に放熱フィン１０を設けると共に、本体に通風口１３を設けている。このことで、クリーンルーム内のダウンフローをこの放熱フィン１０の周囲に流通させることができ、作動液の加熱が効果的に行える。
【００３８】
また、前記ヒートパイプ６を複数本設け、その間にリフトピン１６を配置するようにしたから、ヒートパイプ６と干渉することなく、ウエハＷの昇降を行える効果がある。
【００３９】
なお、このクーリングユニット（ＣＯＬ）は、図６〜図７に示す塗布現像処理システムに適用されることが好ましい。
【００４０】
図６に示すように、この塗布現像処理システムは、ウエハＷが収容されたカセットＣＲからウエハＷを順次取り出すカセット部６０と、カセット部６０によって取り出されたウエハＷに対しレジスト液塗布及び現像のプロセス処理を行なうプロセス処理部６１と、レジスト液が塗布されたウエハＷを図示しない露光装置に受け渡すインタフェース部６２とを備えている。
【００４１】
前記カセット部６０には、カセットＣＲを位置決め保持するための４つの突起部７０ａと、この突起部７０ａによって保持されたカセットＣＲ内からウエハＷを取り出して搬送を行なう搬送機構としての第１のサブアーム７１とが設けられている。この第１のサブアーム７１は、θ方向に回転自在に構成され、カセットから取り出したウエハＷを、前記プロセス処理部６１に設けられたウエハ搬送機構である搬送アーム７２側に受け渡す機能を有する。
【００４２】
このカセット部６０とプロセス処理部６１間でのウエハＷの受け渡しは第３の処理ユニット群Ｇ３を介して行われるようになっている。この第３の処理ユニット群Ｇ３は、例えば、図８に示すように複数のプロセス処理ユニットを縦形に積み上げて構成したものである。すなわち、この処理ユニット群Ｇ３は、ウエハＷを冷却処理するクーリングユニット（ＣＯＬ）、ウエハＷに対するレジスト液の定着性を高める疎水化処理を行なうアドヒージョンユニット（ＡＤ）、ウエハＷの位置合わせをするアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷを待機させておくためのエクステンションユニット（ＥＸＴ）、レジスト塗布後の加熱処理を行なう２つプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、露光処理後の加熱処理を行なうポストエキスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢＡＫＥ）及びポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が順次下から上へと積み上げて構成されている。
【００４３】
なお、この図に示すように、前記搬送アーム７２を挟んだ前記第３の処理ユニット群Ｇ３の反対側には、第４の処理ユニット群Ｇ４が設けられているが、前記第３の処理ユニット群Ｇ３と略同様に構成されているので、その詳しい説明は省略する。
【００４４】
また、図６に示すように、この搬送アーム７２の周囲には、前記第３、第４の処理ユニット群Ｇ３、Ｇ４を含む第１〜第５の処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５がこの搬送アーム７２を囲むように設けられている。前述した第３の処理ユニット群Ｇ３、Ｇ４と同様に、他の処理ユニット群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ５も各種の処理ユニットを上下方向に積み上げ的に構成されている。
【００４５】
この装置の最も重要な構成であるレジスト塗布装置（ＣＯＴ）及び現像処理装置（ＤＥＶ）は、図７に示すように、前記第１、第２の処理ユニット群Ｇ１、Ｇ２に設けられている。この第１、第２の処理ユニット群Ｇ１，Ｇ２は、レジスト塗布装置（ＣＯＴ）と現像処理装置（ＤＥＶ）とを上下方向に積み上げ構成したものである。
【００４６】
一方、前記搬送アーム７２は、図８に示すように、上下方向に延接された筒状のガイド７９と、ガイド７９に沿って上下駆動されウエハ受け渡し機構であるウエハピンセット７８を備えている。また、搬送アーム７２は水平方向に回転し、ウエハピンセット７８は進退自在に駆動されるように構成されている。したがって、このウエハピンセット７８を上下方向に駆動することで、ウエハＷを前記各処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５の各処理ユニットに対して任意にアクセスさせることができるようになっている。
【００４７】
前記第１のサブアーム７１から搬送アーム７２への前記ウエハＷの受け渡しは、前記第３の処理ユニット群Ｇ３の前記エクステンションユニット（ＥＸＴ）及びアライメントユニット（ＡＬＩＭ）を介して行われる。
【００４８】
ウエハＷを受け取った搬送アーム７２は、先ず、このウエハＷを第３の処理ユニット群Ｇ３のアドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入し、疎水化処理を行なう。ついで、アドヒージョンユニット（ＡＤ）からウエハＷを搬出し、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却処理する。
【００４９】
冷却処理されたウエハＷは、前記搬送アーム７２によって前記第１の処理ユニット群Ｇ１（若しくは第２の処理ユニット群Ｇ２）のレジスト液塗布装置（ＣＯＴ）に対向位置決めされ、搬入される。このレジスト液塗布装置（ＣＯＴ）によりレジスト液が塗布されたウエハＷは、搬送アーム７２によってアンロードされ、第３、第４の処理ユニット群Ｇ３、Ｇ４の加熱処理ユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）でレジスト溶媒を蒸発させる加熱処理を施される。
【００５０】
次に、前記ウエハＷはクーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却された後、第４の処理ユニット群Ｇ４のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介して前記インタフェース部６２に設けられた第１のサブアーム７１と同様の第２のサブアーム６４に受け渡される。
【００５１】
ウエハＷを受け取った第２のサブアーム６４は、受け取ったウエハＷを順次バッファカセット（ＢＵＣＲ）内に収納する。その後、図示しない露光装置より受け取り信号が出されるとバッファカセット（ＢＵＣＲ）に収納されたウエハを順次サブアーム６４により露光装置に受け渡す。この露光装置による露光が終了したならば、露光済みウエハをサブアーム６４で受け取り、周辺露光ユニット（ＷＥＥ）により、ウエハ周縁部を例えば２ｍｍの幅で周辺露光処理する。
【００５２】
周辺露光処理された後のウエハＷは、前記とは逆に第４の処理ユニット群Ｇ４を介して搬送アーム７２に受け渡され、この搬送アーム７２は、この露光後のウエハＷをポストエキスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）に受け渡す。このことで、前記ウエハＷは加熱処理され、その後、クーリングユニット（ＣＯＬ）にて所定の温度に冷却処理される。
【００５３】
ついで、ウエハＷは、搬送アーム７２により、現像装置（ＤＥＶ）に挿入され、現像処理が施される。現像処理後のウエハＷは、いずれかのベーキングユニットに搬送され、加熱乾燥した後、この第３の処理ユニット群Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセット部６０に排出される。
【００５４】
なお、前記第５の処理ユニット群Ｇ５は、選択的に設けられるもので、この例では前記第４の処理ユニット群Ｇ４と同様に構成されている。また、この第５の処理ユニット群Ｇ５はレール６５によって移動可能に保持され、前記搬送アーム７２及び前記第１〜第４の処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ４に対するメンテナンス処理を容易に行ない得るようになっている。
【００５５】
この実施形態のクーリングユニットを、図６〜図８に示した塗布現像ユニットに適用した場合、複数のウエハの並行処理が容易に行なえるから、ウエハＷの塗布現像処理工程を非常に効率的に行なうことができる。また、各処理ユニットが上下に積上げ式に構成されているから装置の設置面積を著しく減少させることができる。また、このクーリングユニットによれば、構成の簡略化を図ることができるから、装置全体をコンパクト及び低価格に抑えることができる。
【００５６】
なお、この発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【００５７】
例えば、上記一実施形態では、基板熱処理装置の一例としてクーリングユニットを例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、チリング・ホットプレートユニット（ＣＨＰ）であっても良い。チリング・ホットプレートユニットは、前記一実施形態で説明したのと同様のクーリングプレートとこれとは別構成のホットプレートとが単一のユニットとして構成されているものである。
【００５８】
以下、図９及び図１０を参照して、このＣＨＰユニットについて説明する。図９は、ＣＨＰユニット９０の模式的平面図であり、図１０は、図９に示したＣＨＰユニット９０の模式的断面図である。
【００５９】
図９及び図１０に示すように、ＣＨＰユニット９０は、加熱処理室９１と、これに隣接して設けられた冷却処理室９２とを有しており、このうち、加熱処理室９１は、設定温度が２００〜４７０℃とすることが可能なホットプレート９３を有している。また、このＣＨＰユニット９０は、さらに搬送アーム７２（図６〜図８）との間を開閉するための第１のゲートシャッタ９４と、ホットプレート９３の周囲でウエハＷを包囲しながら第１のゲートシャッタ９４と共に昇降されるリングシャッタ９６とを有している。さらに、ホットプレート９３には、ウエハＷを載置して昇降するための３個のリフトピン９７が昇降自在に設けられている。なお、ホットプレート９３とリングシャッター９６との間に遮蔽板スクリーンを設けても良い。
【００６０】
加熱処理室９１の下方には、図１０に示すように、上記３個のリフトピン９７を昇降するための昇降機構９８と、リングシャッター９６を第２のゲートシャッタ９５と共に昇降するための昇降機構９９と、第１のゲートシャッター９４を昇降して開閉するための昇降機構１００とが設けられている。
【００６１】
また、加熱処理室９１と冷却処理室９１は、図示しない供給源から、その中にＮ２等の不活性ガスが供給されるように構成され、さらに、その中が排気管１０１、１０６を介して排気されるように構成されている。そして、このように不活性ガスを供給しながら排気することにより、加熱処理室９１及び冷却処理室９２内が低酸素濃度（例えば５０ｐｐｍ以下）雰囲気に維持されるようになっている。
【００６２】
この加熱処理室９１と冷却処理室９２とは、連通口１０２を介して連通されており、ウエハＷを載置して冷却するためのクーリングプレート３’がガイドプレート１０４に沿って移動機構１０５により水平方向に移動自在に構成されている。これにより、クーリングプレート１０３は、連通口１０２を介して加熱処理室９１内に進入することができ、加熱処理室９１内のホットプレート９３により加熱された後のウエハＷをリフトピン９７から受け取って冷却処理室９２内に搬入し、ウエハＷの冷却後、ウエハＷをリフトピン９７に戻すようになっている。
【００６３】
なお、前記クーリングプレート３’は、前記第１の実施形態において説明したクーリングプレート３と同様に構成されている。すなわち、図９、図１０には一部図示を省略しているが、内部には複数本のヒートパイプ６が埋設され、一端部には放熱フィン１０が立設されている。また、前記ヒートパイプ６は、その蒸発部を前記加熱処理室９１側に位置させ、凝縮部を冷却処理室９２側に位置させた状態で埋設されている。
【００６４】
なお、クーリングプレート３’の設定温度は、例えば１５〜２５℃であり、冷却されるウエハＷの適用温度範囲は、例えば２００〜４７０℃である。
【００６５】
このような構成によれば、まず、第１のゲートシャッタ９４が開かれ、前記搬送アーム７２から、ウエハＷが加熱処理室９１内の３個のリフトピン９７上に搬入される。ついで、第１のシャッタ９４およびゲートシャッタ９６が閉じられ、加熱処理室９１内が不活性ガス雰囲気に保たれると共に、リフトピン９７が下降し、ウエハＷがホットプレート９３に近接し、加熱処理が行なわれる。
【００６６】
加熱処理が終了したならば、リングシャッタ９６及び第２のゲートシャッタ９５が下降され、リフトピン９７が上昇される。このとき加熱処理室９１への不活性ガスの充填が停止される一方、冷却処理室９２内への不活性ガスの充填が開始される。
【００６７】
その後、クーリングプレート３’が加熱処理室９１内へ進入して、リフトピン９７からウエハＷを受け取る。ついで、前記クーリングプレート３’が加熱処理室９１から退出して、ウエハＷが冷却処理室９２に導入され、前記第１の実施形態と同様の原理によりウエハＷの冷却処理がなされる。
【００６８】
冷却処理が終了したらば、前記クーリングプレート３’が加熱処理室９１に進入し、前記リフトピン９７の上下動作によってウエハＷがリフトピン９７に受け渡される。ウエハＷを受け渡した後のクーリングプレート３’が前記加熱処理室９１から退出すると、第１のゲートシャッタ９４が開かれ、ウエハＷが搬送アーム７２に戻される。以上により加熱及び冷却の処理が終了する。
【００６９】
このようなＣＨＰユニットでは、前記クーリングプレートがウエハＷの受け渡しのために移動するために、従来構成のものでは、冷却水がリークする可能性がある。しかしながら、この発明のヒートパイプ６を利用したクーリングプレート３を適用することにより、冷却水漏れなどの問題が生じることを少なくすることができる。
【００７０】
また、上記一実施形態では、前記クーリングプレート３に設けた多数の孔１１により断熱部分を構成していたが、これに限定されるものではない。例えば図４に示すように、クーリングプレート３を２つの部位３ａ、３ｂに分離離間させ、空気層２０によって断熱するようにしても良い。
【００７１】
また、前記一実施形態では、前記ヒートパイプ６を傾けた状態でクーリングプレート３内に埋設しているが、これに限定されるものではない。たとえば、図５に示すように、クーリングプレート３内に水平に埋設しておいて、ウエハＷを受け取った後に図５（ｂ）に示すように水平軸２１回りに回動することでヒートパイプ６を傾ける構成であっても良い。このような構成によれば、クーリングプレート３の厚さを薄くでき、このことで、ヒートパイプ６の熱交換性を高めることが可能になる。なお、前記クーリングプレート３の駆動源としては空気シリンダ２２を採用することができる。
【００７２】
さらに、上記一実施形態では、被処理基板として半導体ウエハＷを例に挙げたが、これに限定されるものではない。例えばＬＣＤ製造用のガラス基板を現像処理する装置であっても良い。
【００７３】
【発明の効果】
簡便な構成で、均一な冷却能力を有し、かつ冷却水漏れ等が生じる恐れの少ない基板熱処理装置を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にクーリングユニットを示す斜視図。
【図２】同じく、レジスト液塗布装置の上面図。
【図３】同じく、ヒートプレートの動作原理を説明するための模式図。
【図４】前記一実施形態の他の実施形態を示す平面図。
【図５】前記一実施形態の他の実施形態を示す縦断面図。
【図６】この発明の一実施形態が適用される塗布現像システムの全体構成を示す平面配置図。
【図７】この発明の一実施形態が適用される塗布現像システムの全体構成を示す正面配置図。
【図８】この発明の一実施形態が適用される塗布現像システムの全体構成を示す背面配置図。
【図９】この発明の他の実施形態を示す平面図。
【図１０】この発明の他の実施形態を示す一部縦断面図。
【符号の説明】
Ｇ１〜Ｇ５…第１〜第５の処理ユニット群
Ｗ…半導体ウエハ
Ｓ…基板処理室
１…クーリングユニット
２…本体
３…クーリングプレート
４…カバー
４ａ…開口
６…ヒートパイプ
６ａ…蒸発部
６ｂ…凝縮部
６ｃ…断熱部
７…ウイック
８…管状容器
９…作動液
１０…放熱フィン
１１…貫通孔
１２ａ…方の断熱板
１２ｂ…方の断熱板
１３…通風口
１５…孔
１６…リフトピン
１７…リフトピンアーム
１８…リフトピンアーム昇降駆動用シリンダ
１９…ウエハ案内支持突起部
１９ａ…段差面
２０…空気層
２１…水平軸
２２…空気シリンダ
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ等の処理基板を熱処理、特に冷却処理するための基板熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス（ＩＣチップ）やＬＣＤの製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィー技術を利用することで、半導体ウエハやガラス基板等の被処理基板の表面に微細なパターンを高精度かつ高密度に形成する。
【０００３】
例えば、半導体デバイスの製造においては、まず、半導体ウエハの表面にレジスト液を塗布した後、レジスト液から溶剤を揮発させて乾燥させることで所定厚のレジスト膜を形成する。次に、このウエハを露光装置に導入し、前記レジスト膜を所定の回路パターンに露光した後、このウエハを現像処理ユニットに導入することで前記レジスト膜を現像処理する。最後に、この現像処理されたレジスト膜を通してウエハにエッチング処理を施すことで所定の回路パターンを形成するようにしている。
【０００４】
ここで、前記レジスト液の乾燥は、レジスト液が塗布されたウエハをホットプレートを有する加熱ユニット内に導入してウエハを加熱することで行う。しかし、加熱されたウエハには歪や反り等が発生しているため、このまま露光装置に導入したのでは、露光時に焦点が狂うことがある。そこで、一般に、レジスト液を加熱乾燥させた場合には、例えば、このウエハを冷却ユニット内に導入し、常温に戻す処理を施すようにしている。
【０００５】
この冷却処理は、所定の温度に保たれた冷却プレート上にウエハを所定時間だけ載置することで行われる。この冷却プレートは、一般にアルミ合金で形成され、冷却水を流通させるためのステンレス製パイプが埋め込まれてなる。このパイプの入口及び出口は冷却プレートの一側面に取り出され、熱交換器を含む冷却回路に接続されている。そして、前記パイプ内を冷却水が熱交換しながら流通させられることで冷却機能を発揮するように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の冷却ユニットによれば、冷却プレート内で長尺なステンレスパイプを取り回す必要がある。そして、このパイプ内を流れる冷却水は熱交換を行い昇温しながら冷却プレート内を流通する。したがって、プレート全体で冷却温度を均一化を図ることが困難な場合がある。また、このような構成では、特にステンレスパイプの入口及び出口の接続部分で冷却水が漏れる可能性があり、冷却水が漏れた場合、パーティクルを発生させる等、ウエハ汚染の原因となる。
【０００７】
さらに、この冷却ユニットの外部に、冷却水を冷却するための熱交換器や、ポンプ、切換弁等が別途必要となる。このため、この冷却装置を含む半導体装置製造装置全体が大型化する恐れがある。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みて成されたもので、簡便な構成で、均一な冷却能力を有し、かつ冷却水漏れ等が生じる恐れの少ない基板熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第１の主要な観点によれば、本体と、この本体に支持された熱板と、前記本体に設けられ、前記熱板上に基板を載置する基板載置機構と、前記熱板の前記基板が載置される部分を区画し基板処理室を構成するための区画壁と、を有し、前記熱板には、ヒートパイプが、その蒸発部を前記処理室内に位置させ、凝縮部を処理室外に位置させた状態で設けられており、さらに前記熱板は、前記処理室内から前記処理室外に亘って延設され、その中途部に断熱部を有し、前記断熱部は、前記熱板に穿設された複数個の孔を有するものであることを特徴とする基板熱処理装置が提供される。
第２の主要な観点によれば、本体と、この本体に支持された熱板と、前記本体に設けられ、前記熱板上に基板を載置する基板載置機構と、前記熱板の前記基板が載置される部分を区画し基板処理室を構成するための区画壁と、を有し、前記熱板には、ヒートパイプが、その蒸発部を前記処理室内に位置させ、凝縮部を処理室外に位置させた状態で設けられており、さらに前記熱板は、２つの部位に分離離間され、この２つの部位間の空気層によって形成された断熱部を有することを特徴とする基板熱処理装置が提供される。
【００１０】
このような構成によれば、前記熱板上に加熱された基板（例えば、レジスト液を乾燥させるために約１００℃に加熱された半導体ウエハ）を載置することで、ヒートパイプの蒸発部内で作動液が蒸発し、処理室外の凝縮部に移動する。処理室外では例えばクリーンルーム内のダウンフローによって凝縮部が冷却され作動液は凝縮し、例えばヒートパイプ内に設けられたウイックを通して蒸発部に還流する。このことで、ヒートパイプ内の作動液は、熱交換を行いながら処理室内と処理室外を交互に移動する。
【００１１】
従って、この発明によれば、ポンプや熱交換器が不要であり、また、長尺な熱交換パイプを熱板の内外で取り回す必要がなくなるから、従来の装置と比較して構成が簡略化され、設置自由度が向上する。また、長尺なパイプを取りまわす必要がないから、処理室内で略均一な熱処理効果を得ることができる。
【００１３】
一の実施形態によれば、前記ヒートパイプの凝縮部を冷却するための冷却手段を有する。この場合、この冷却手段は、ヒートパイプの前記処理室外の部分に設けられた放熱フィンを有するものであることが好ましい。
【００１４】
一の実施形態によれば、前記ヒートパイプは複数本設けられ、前記基板載置機構は、前記熱板のヒートパイプ間の領域に挿通されたリフトピンと、前記本体内に設けられ、前記リフトピンを昇降駆動する昇降駆動部とを有するものである。このような構成によれば、リフトピンとヒートパイプとの干渉を避けることができる。
【００１５】
一の実施形態によれば、前記熱板は、回動自在に保持され、基板が載置された後、前記ヒートパイプの蒸発部を凝縮部よりも高くなるように回動させられるものであっても良い。
【００１６】
一の実施形態によれば、前記本体内には、前記ヒートパイプの凝縮部周辺の雰囲気と蒸発部周辺の雰囲気とを分離する分離壁が設けられている。このような構成によれば、基板の冷却を効果的に行うことが可能になる。
【００１７】
また、この発明の主要な第３の観点によれば、基板をホットプレートにより加熱する加熱処理室と、この加熱処理室と接続され前記基板を冷却する冷却処理室と、前記加熱処理室と前記冷却処理室との間を移動し前記加熱処理室との間で基板の受け渡しを行なうと共に前記冷却処理室内で基板の冷却を行なうクーリングプレートと、を単一のユニットとして有する基板処理装置において、前記加熱処理室と前記冷却処理室とが水平方向に隣接して接続され、前記クーリングプレートは、前記加熱処理室と前記冷却処理室との間を水平方向に移動自在に設けられ、前記クーリングプレートには、ヒートパイプが、その蒸発部を前記加熱処理室側に位置させ、凝縮部を冷却処理室側に位置させた状態で設けられていることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１８】
このような構成によれば、クーリングプレートが移動する構成において、長尺な熱交換パイプをクーリングプレートの内外で取り回す必要がなくなるから、従来の装置と比較して構成が簡略化され、移動機構の設置自由度が向上する。また、冷却液の漏れを有効に防止することが可能になる。
【００１９】
なお、このクーリングプレートとしては、前述した第１または第２の主要な観点の各実施形態と同様の構成をさらに採用することが可能である。
【００２０】
なお、この発明の更なる特徴と利点は、添付した図面及び発明の実施の形態の説明を参酌することによりより一層明らかになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下この発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１〜図４は、この発明の基板熱処理装置として、ウエハを載置し熱処理を施す熱板に係わる一実施形態であるクーリングユニット（ＣＯＬ）を説明するためのものであり、図５〜図７は、このクーリングユニットが適用される塗布現像装置を示す図である。
【００２２】
図１は、このクーリングユニット１を示す斜視図である。このクーリングユニット１は、本体２と、この本体２の上面に設置された矩形状のクーリングプレート３と、前記クーリングプレート３（熱板）の一部を覆うように前記本体２上に設けられウエハ（基板）の処理室Ｓを構成するカバー４（区画壁）とを有する。このカバー４には、開口４ａが設けられており、この開口４ａを通して処理室Ｓ内にウエハが挿入され、クーリングプレート３上の図に一点鎖線で示す位置に載置されるようになっている。
【００２３】
次に、図２及び図３を参照して前記クーリングプレート３の構成について詳しく説明する。
【００２４】
このクーリングプレート３は、例えば熱伝導性の高いアルミ合金で構成され、その内部には、図２（ａ）に示すように、ヒートパイプ６が複数本並列に埋設されている。このヒートパイプ６は、一端部６ａ（蒸発部）が前記処理室Ｓに位置し、他端部６ｂ（凝縮部）が処理室Ｓ外に位置するように、前記クーリングプレート３の長手方向に沿って配置されている。
【００２５】
図３は、このヒートパイプ６の配置方法を説明するための模式図である。説明の便宜上、図１、図２とは長手方向の縮尺を異ならせて示している。このヒートパイプ６は、この図に示すように、ウイック７と称される多孔質物質（例えば金網や金属フェルト等）を内張りした管状容器８内を真空にし、作動液９を適量だけ封入したものである。外から熱を受ける一端部６ａを蒸発部、外に熱を放出する他端部６ｂを凝縮部、中間部６ｃを断熱部というが、この例では、蒸発部６ａを前記処理室Ｓ側に位置させ、凝縮部６ｂを処理室Ｓ外に位置させている。蒸発部６ａでは外から受けた熱、すなわち、クーリングプレート３上に載置されたウエハ（図３にＷで示す）から奪った熱でウイック７内の作動液が蒸発し、その発生蒸気はわずかな圧力差で中央の通路を通って凝縮部６ｂへと移動する。この凝縮部で蒸気は凝縮し、その際に潜熱を放出する。そして凝縮した作動液はウイック７の毛細管力によって蒸発部６ａへと還流する。
【００２６】
上記凝縮部６ｂに対応する部分のクーリングプレート３の上下面には、放熱フィン１０が設けられ、凝縮部と外気との間の熱交換効率を高めるように構成されている。また、必要に応じてこの放熱フィン１０の上方には図にＦで示すようなファンが配置され、クリーンルーム内のエアをこの放熱フィン１０に強制的に吹き付けるように構成されている。さらに、例えばフィンからの空気を図示しないダクトにより局所的に放熱フィン１０に当てる場合もある。またさらに、図１及び図２（ｂ）に示すように、前記本体２の側面にはエア取り入れ用の開口１３が設けられ、クーリングプレート３の下側にも冷却用エアを流通させるように構成されている。
【００２７】
また、クーリングプレート３の前記ヒートパイプ６の断熱部６ｃに対応する部分には、図１及び図２（ａ）に示すように、例えば、多数の貫通孔１１が形成されており、断熱効果を妨げないように構成されている。
【００２８】
また、図３に示すように、放熱フィン１０の周囲の雰囲気が、処理室Ｓ内で行われるウエハＷの冷却に影響を及ぼさないように、前記貫通孔１１が設けられた部分の上方及び下方には、断熱壁１２ａ、１２ｂが配置されていることが好ましい。また、例えば、この実施形態では、上方の断熱板１２ａは、前記カバー４であり、下方の断熱板１２ｂは前記本体２内に立設されている。
【００２９】
また、例えば、この実施形態では、前記凝縮液（作動液）の還流効果を高めるために、ヒートパイプ６は、蒸発部６ａを凝縮部６ｂに対して高く位置させた状態で配置させている。このヒートパイプ６は、例えば、前記クーリングプレート３の下面に設けられた溝内にこのヒートパイプ６挿置した後、蓋を被せることで固定されている。
【００３０】
一方、図１及び図２（ａ）に示すように、前記クーリングプレート３には例えば３つの孔１５が設けられ、各孔１５内には図２（ｂ）に示すリフトピン１６が孔１５に対して緩嵌状態で挿通できるように構成されている。そして、ウエハＷのローディング・アンローディング時に各リフトピン１６がクーリングプレート３の孔１５からより上に突出して上昇し、又は、プレート面より下に下降してする動作を組み合わせて図示しないウエハ搬送手段である搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行うようになっている。
【００３１】
前記本体２内の前記クーリングプレート３の下側部分には、機械室が構成されており、この機械室内には、例えば、リフトピンアーム１７及びリフトピンアーム昇降駆動用シリンダ１８が設けられ、これにより前記リフトピン１６が駆動されるようになっている。なお、前記ヒートパイプ６はこのリフトピン１６と干渉しないように複数本に分けて間隔を空けて配置されている。
【００３２】
また、前記クーリングプレート３の上面には、図２（ａ）に示すように、例えば、ウエハの位置ずれを補正するための４個のウエハ案内支持突起部１９が設けられている。この支持突起部１９は、底部にかけて傾斜面を有し、かつ底部に段差面１９ａを有する円錐台形状の部材であり、この４個の支持突起部１９間にウエハＷが位置させられ下降されることで、前記円錐台形状によってウエハＷはセンタリングされ、かつ前記段差部１９ａによってクーリングプレート３との間に所定の隙間（例えば０．１ｍｍ）を生じさせた状態で支持され、ウエハＷにごみが付着するのが防止される。
【００３３】
クーリングプレート３上に、前工程、例えばレジスト液の乾燥工程で約１００℃に加熱されたウエハＷが載置されると、このウエハＷからの放射熱が前記クーリングプレート３を介して前記ヒートパイプ６の蒸発部６ａに伝達される。ヒートパイプ６に封入される作動液としては、常温（約２０〜３０℃）以下で蒸発するものが採用され、このようなものとしては、例えば、アンモニア、フレオン１１、フレオン１１３、アセトン、メチルアルコール、エチルアルコール等が挙げられる。ウエハＷからの熱で蒸発した作動液は、前述したように処理室Ｓ外の凝縮部６ｂに移動する。
【００３４】
処理室Ｓ外では、前記装置内に導入されたダウンフローが前記放熱フィン１０に吹き付けられ、前記凝縮部６ｂの冷却が行われる。このことで、作動液は凝縮し、前記ウイック７を通って前記蒸発部６ａに還流する。このことで、ウエハＷの冷却が連続的に行われる。
【００３５】
このような構成によれば、プレート３上に加熱されたウエハＷを載置することでヒートパイプ６内で作動液の還流が開始されウエハＷの冷却がなされる。したがって、ポンプや熱交換器が不要であり、また、長尺な熱交換パイプをクーリングプレートの内外で取り回す必要がなくなるから、従来の装置と比較して構成が簡略化され、かつ均一な冷却を行うことができる。
【００３６】
また、このような構成であると蒸発部６ａと凝縮部６ｂが近接することになるが、この実施形態では、クーリングプレート３の中途部に多数の孔１１を穿設し、断熱を行うようにしている。また、上下に断熱壁１２ａ、１２ｂを設けて処理室Ｓと処理室外との断熱を図っている。
【００３７】
さらに、熱交換効率を高めるべく、クーリングプレート３の他端部６ｂの上下面に放熱フィン１０を設けると共に、本体に通風口１３を設けている。このことで、クリーンルーム内のダウンフローをこの放熱フィン１０の周囲に流通させることができ、作動液の加熱が効果的に行える。
【００３８】
また、前記ヒートパイプ６を複数本設け、その間にリフトピン１６を配置するようにしたから、ヒートパイプ６と干渉することなく、ウエハＷの昇降を行える効果がある。
【００３９】
なお、このクーリングユニット（ＣＯＬ）は、図６〜図７に示す塗布現像処理システムに適用されることが好ましい。
【００４０】
図６に示すように、この塗布現像処理システムは、ウエハＷが収容されたカセットＣＲからウエハＷを順次取り出すカセット部６０と、カセット部６０によって取り出されたウエハＷに対しレジスト液塗布及び現像のプロセス処理を行なうプロセス処理部６１と、レジスト液が塗布されたウエハＷを図示しない露光装置に受け渡すインタフェース部６２とを備えている。
【００４１】
前記カセット部６０には、カセットＣＲを位置決め保持するための４つの突起部７０ａと、この突起部７０ａによって保持されたカセットＣＲ内からウエハＷを取り出して搬送を行なう搬送機構としての第１のサブアーム７１とが設けられている。この第１のサブアーム７１は、θ方向に回転自在に構成され、カセットから取り出したウエハＷを、前記プロセス処理部６１に設けられたウエハ搬送機構である搬送アーム７２側に受け渡す機能を有する。
【００４２】
このカセット部６０とプロセス処理部６１間でのウエハＷの受け渡しは第３の処理ユニット群Ｇ３を介して行われるようになっている。この第３の処理ユニット群Ｇ３は、例えば、図８に示すように複数のプロセス処理ユニットを縦形に積み上げて構成したものである。すなわち、この処理ユニット群Ｇ３は、ウエハＷを冷却処理するクーリングユニット（ＣＯＬ）、ウエハＷに対するレジスト液の定着性を高める疎水化処理を行なうアドヒージョンユニット（ＡＤ）、ウエハＷの位置合わせをするアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷを待機させておくためのエクステンションユニット（ＥＸＴ）、レジスト塗布後の加熱処理を行なう２つプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、露光処理後の加熱処理を行なうポストエキスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢＡＫＥ）及びポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が順次下から上へと積み上げて構成されている。
【００４３】
なお、この図に示すように、前記搬送アーム７２を挟んだ前記第３の処理ユニット群Ｇ３の反対側には、第４の処理ユニット群Ｇ４が設けられているが、前記第３の処理ユニット群Ｇ３と略同様に構成されているので、その詳しい説明は省略する。
【００４４】
また、図６に示すように、この搬送アーム７２の周囲には、前記第３、第４の処理ユニット群Ｇ３、Ｇ４を含む第１〜第５の処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５がこの搬送アーム７２を囲むように設けられている。前述した第３の処理ユニット群Ｇ３、Ｇ４と同様に、他の処理ユニット群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ５も各種の処理ユニットを上下方向に積み上げ的に構成されている。
【００４５】
この装置の最も重要な構成であるレジスト塗布装置（ＣＯＴ）及び現像処理装置（ＤＥＶ）は、図７に示すように、前記第１、第２の処理ユニット群Ｇ１、Ｇ２に設けられている。この第１、第２の処理ユニット群Ｇ１，Ｇ２は、レジスト塗布装置（ＣＯＴ）と現像処理装置（ＤＥＶ）とを上下方向に積み上げ構成したものである。
【００４６】
一方、前記搬送アーム７２は、図８に示すように、上下方向に延接された筒状のガイド７９と、ガイド７９に沿って上下駆動されウエハ受け渡し機構であるウエハピンセット７８を備えている。また、搬送アーム７２は水平方向に回転し、ウエハピンセット７８は進退自在に駆動されるように構成されている。したがって、このウエハピンセット７８を上下方向に駆動することで、ウエハＷを前記各処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５の各処理ユニットに対して任意にアクセスさせることができるようになっている。
【００４７】
前記第１のサブアーム７１から搬送アーム７２への前記ウエハＷの受け渡しは、前記第３の処理ユニット群Ｇ３の前記エクステンションユニット（ＥＸＴ）及びアライメントユニット（ＡＬＩＭ）を介して行われる。
【００４８】
ウエハＷを受け取った搬送アーム７２は、先ず、このウエハＷを第３の処理ユニット群Ｇ３のアドヒージョンユニット（ＡＤ）に搬入し、疎水化処理を行なう。ついで、アドヒージョンユニット（ＡＤ）からウエハＷを搬出し、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却処理する。
【００４９】
冷却処理されたウエハＷは、前記搬送アーム７２によって前記第１の処理ユニット群Ｇ１（若しくは第２の処理ユニット群Ｇ２）のレジスト液塗布装置（ＣＯＴ）に対向位置決めされ、搬入される。このレジスト液塗布装置（ＣＯＴ）によりレジスト液が塗布されたウエハＷは、搬送アーム７２によってアンロードされ、第３、第４の処理ユニット群Ｇ３、Ｇ４の加熱処理ユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）でレジスト溶媒を蒸発させる加熱処理を施される。
【００５０】
次に、前記ウエハＷはクーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却された後、第４の処理ユニット群Ｇ４のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介して前記インタフェース部６２に設けられた第１のサブアーム７１と同様の第２のサブアーム６４に受け渡される。
【００５１】
ウエハＷを受け取った第２のサブアーム６４は、受け取ったウエハＷを順次バッファカセット（ＢＵＣＲ）内に収納する。その後、図示しない露光装置より受け取り信号が出されるとバッファカセット（ＢＵＣＲ）に収納されたウエハを順次サブアーム６４により露光装置に受け渡す。この露光装置による露光が終了したならば、露光済みウエハをサブアーム６４で受け取り、周辺露光ユニット（ＷＥＥ）により、ウエハ周縁部を例えば２ｍｍの幅で周辺露光処理する。
【００５２】
周辺露光処理された後のウエハＷは、前記とは逆に第４の処理ユニット群Ｇ４を介して搬送アーム７２に受け渡され、この搬送アーム７２は、この露光後のウエハＷをポストエキスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）に受け渡す。このことで、前記ウエハＷは加熱処理され、その後、クーリングユニット（ＣＯＬ）にて所定の温度に冷却処理される。
【００５３】
ついで、ウエハＷは、搬送アーム７２により、現像装置（ＤＥＶ）に挿入され、現像処理が施される。現像処理後のウエハＷは、いずれかのベーキングユニットに搬送され、加熱乾燥した後、この第３の処理ユニット群Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセット部６０に排出される。
【００５４】
なお、前記第５の処理ユニット群Ｇ５は、選択的に設けられるもので、この例では前記第４の処理ユニット群Ｇ４と同様に構成されている。また、この第５の処理ユニット群Ｇ５はレール６５によって移動可能に保持され、前記搬送アーム７２及び前記第１〜第４の処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ４に対するメンテナンス処理を容易に行ない得るようになっている。
【００５５】
この実施形態のクーリングユニットを、図６〜図８に示した塗布現像ユニットに適用した場合、複数のウエハの並行処理が容易に行なえるから、ウエハＷの塗布現像処理工程を非常に効率的に行なうことができる。また、各処理ユニットが上下に積上げ式に構成されているから装置の設置面積を著しく減少させることができる。また、このクーリングユニットによれば、構成の簡略化を図ることができるから、装置全体をコンパクト及び低価格に抑えることができる。
【００５６】
なお、この発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【００５７】
例えば、上記一実施形態では、基板熱処理装置の一例としてクーリングユニットを例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、チリング・ホットプレートユニット（ＣＨＰ）であっても良い。チリング・ホットプレートユニットは、前記一実施形態で説明したのと同様のクーリングプレートとこれとは別構成のホットプレートとが単一のユニットとして構成されているものである。
【００５８】
以下、図９及び図１０を参照して、このＣＨＰユニットについて説明する。図９は、ＣＨＰユニット９０の模式的平面図であり、図１０は、図９に示したＣＨＰユニット９０の模式的断面図である。
【００５９】
図９及び図１０に示すように、ＣＨＰユニット９０は、加熱処理室９１と、これに隣接して設けられた冷却処理室９２とを有しており、このうち、加熱処理室９１は、設定温度が２００〜４７０℃とすることが可能なホットプレート９３を有している。また、このＣＨＰユニット９０は、さらに搬送アーム７２（図６〜図８）との間を開閉するための第１のゲートシャッタ９４と、ホットプレート９３の周囲でウエハＷを包囲しながら第１のゲートシャッタ９４と共に昇降されるリングシャッタ９６とを有している。さらに、ホットプレート９３には、ウエハＷを載置して昇降するための３個のリフトピン９７が昇降自在に設けられている。なお、ホットプレート９３とリングシャッター９６との間に遮蔽板スクリーンを設けても良い。
【００６０】
加熱処理室９１の下方には、図１０に示すように、上記３個のリフトピン９７を昇降するための昇降機構９８と、リングシャッター９６を第２のゲートシャッタ９５と共に昇降するための昇降機構９９と、第１のゲートシャッター９４を昇降して開閉するための昇降機構１００とが設けられている。
【００６１】
また、加熱処理室９１と冷却処理室９１は、図示しない供給源から、その中にＮ２等の不活性ガスが供給されるように構成され、さらに、その中が排気管１０１、１０６を介して排気されるように構成されている。そして、このように不活性ガスを供給しながら排気することにより、加熱処理室９１及び冷却処理室９２内が低酸素濃度（例えば５０ｐｐｍ以下）雰囲気に維持されるようになっている。
【００６２】
この加熱処理室９１と冷却処理室９２とは、連通口１０２を介して連通されており、ウエハＷを載置して冷却するためのクーリングプレート３’がガイドプレート１０４に沿って移動機構１０５により水平方向に移動自在に構成されている。これにより、クーリングプレート１０３は、連通口１０２を介して加熱処理室９１内に進入することができ、加熱処理室９１内のホットプレート９３により加熱された後のウエハＷをリフトピン９７から受け取って冷却処理室９２内に搬入し、ウエハＷの冷却後、ウエハＷをリフトピン９７に戻すようになっている。
【００６３】
なお、前記クーリングプレート３’は、前記第１の実施形態において説明したクーリングプレート３と同様に構成されている。すなわち、図９、図１０には一部図示を省略しているが、内部には複数本のヒートパイプ６が埋設され、一端部には放熱フィン１０が立設されている。また、前記ヒートパイプ６は、その蒸発部を前記加熱処理室９１側に位置させ、凝縮部を冷却処理室９２側に位置させた状態で埋設されている。
【００６４】
なお、クーリングプレート３’の設定温度は、例えば１５〜２５℃であり、冷却されるウエハＷの適用温度範囲は、例えば２００〜４７０℃である。
【００６５】
このような構成によれば、まず、第１のゲートシャッタ９４が開かれ、前記搬送アーム７２から、ウエハＷが加熱処理室９１内の３個のリフトピン９７上に搬入される。ついで、第１のシャッタ９４およびゲートシャッタ９６が閉じられ、加熱処理室９１内が不活性ガス雰囲気に保たれると共に、リフトピン９７が下降し、ウエハＷがホットプレート９３に近接し、加熱処理が行なわれる。
【００６６】
加熱処理が終了したならば、リングシャッタ９６及び第２のゲートシャッタ９５が下降され、リフトピン９７が上昇される。このとき加熱処理室９１への不活性ガスの充填が停止される一方、冷却処理室９２内への不活性ガスの充填が開始される。
【００６７】
その後、クーリングプレート３’が加熱処理室９１内へ進入して、リフトピン９７からウエハＷを受け取る。ついで、前記クーリングプレート３’が加熱処理室９１から退出して、ウエハＷが冷却処理室９２に導入され、前記第１の実施形態と同様の原理によりウエハＷの冷却処理がなされる。
【００６８】
冷却処理が終了したらば、前記クーリングプレート３’が加熱処理室９１に進入し、前記リフトピン９７の上下動作によってウエハＷがリフトピン９７に受け渡される。ウエハＷを受け渡した後のクーリングプレート３’が前記加熱処理室９１から退出すると、第１のゲートシャッタ９４が開かれ、ウエハＷが搬送アーム７２に戻される。以上により加熱及び冷却の処理が終了する。
【００６９】
このようなＣＨＰユニットでは、前記クーリングプレートがウエハＷの受け渡しのために移動するために、従来構成のものでは、冷却水がリークする可能性がある。しかしながら、この発明のヒートパイプ６を利用したクーリングプレート３を適用することにより、冷却水漏れなどの問題が生じることを少なくすることができる。
【００７０】
また、上記一実施形態では、前記クーリングプレート３に設けた多数の孔１１により断熱部分を構成していたが、これに限定されるものではない。例えば図４に示すように、クーリングプレート３を２つの部位３ａ、３ｂに分離離間させ、空気層２０によって断熱するようにしても良い。
【００７１】
また、前記一実施形態では、前記ヒートパイプ６を傾けた状態でクーリングプレート３内に埋設しているが、これに限定されるものではない。たとえば、図５に示すように、クーリングプレート３内に水平に埋設しておいて、ウエハＷを受け取った後に図５（ｂ）に示すように水平軸２１回りに回動することでヒートパイプ６を傾ける構成であっても良い。このような構成によれば、クーリングプレート３の厚さを薄くでき、このことで、ヒートパイプ６の熱交換性を高めることが可能になる。なお、前記クーリングプレート３の駆動源としては空気シリンダ２２を採用することができる。
【００７２】
さらに、上記一実施形態では、被処理基板として半導体ウエハＷを例に挙げたが、これに限定されるものではない。例えばＬＣＤ製造用のガラス基板を現像処理する装置であっても良い。
【００７３】
【発明の効果】
簡便な構成で、均一な冷却能力を有し、かつ冷却水漏れ等が生じる恐れの少ない基板熱処理装置を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にクーリングユニットを示す斜視図。
【図２】同じく、レジスト液塗布装置の上面図。
【図３】同じく、ヒートプレートの動作原理を説明するための模式図。
【図４】前記一実施形態の他の実施形態を示す平面図。
【図５】前記一実施形態の他の実施形態を示す縦断面図。
【図６】この発明の一実施形態が適用される塗布現像システムの全体構成を示す平面配置図。
【図７】この発明の一実施形態が適用される塗布現像システムの全体構成を示す正面配置図。
【図８】この発明の一実施形態が適用される塗布現像システムの全体構成を示す背面配置図。
【図９】この発明の他の実施形態を示す平面図。
【図１０】この発明の他の実施形態を示す一部縦断面図。
【符号の説明】
Ｇ１〜Ｇ５…第１〜第５の処理ユニット群
Ｗ…半導体ウエハ
Ｓ…基板処理室
１…クーリングユニット
２…本体
３…クーリングプレート
４…カバー
４ａ…開口
６…ヒートパイプ
６ａ…蒸発部
６ｂ…凝縮部
６ｃ…断熱部
７…ウイック
８…管状容器
９…作動液
１０…放熱フィン
１１…貫通孔
１２ａ…方の断熱板
１２ｂ…方の断熱板
１３…通風口
１５…孔
１６…リフトピン
１７…リフトピンアーム
１８…リフトピンアーム昇降駆動用シリンダ
１９…ウエハ案内支持突起部
１９ａ…段差面
２０…空気層
２１…水平軸
２２…空気シリンダ
Claims (8)
- 本体と、
この本体に支持された熱板と、
前記本体に設けられ、前記熱板上に基板を載置する基板載置機構と、
前記熱板の前記基板が載置される部分を区画し基板処理室を構成するための区画壁と、を有し、
前記熱板には、ヒートパイプが、その蒸発部を前記処理室内に位置させ、凝縮部を処理室外に位置させた状態で設けられており、
さらに前記熱板は、前記処理室内から前記処理室外に亘って延設され、その中途部に断熱部を有し、
前記断熱部は、前記熱板に穿設された複数個の孔を有するものである
ことを特徴とする基板熱処理装置。 - 本体と、
この本体に支持された熱板と、
前記本体に設けられ、前記熱板上に基板を載置する基板載置機構と、
前記熱板の前記基板が載置される部分を区画し基板処理室を構成するための区画壁と、を有し、
前記熱板には、ヒートパイプが、その蒸発部を前記処理室内に位置させ、凝縮部を処理室外に位置させた状態で設けられており、
さらに前記熱板は、２つの部位に分離離間され、この２つの部位間の空気層によって形成された断熱部を有する
ことを特徴とする基板熱処理装置。 - 請求項１または２記載の基板熱処理装置において、
前記ヒートパイプの凝縮部を冷却するための冷却手段を有することを特徴とする基板熱処理装置。 - 請求項３記載の基板熱処理装置において、
前記冷却手段は、ヒートパイプの前記処理室外の部分に設けられた放熱フィンを有するものである
ことを特徴とする基板熱処理装置。 - 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板熱処理装置において、
前記ヒートパイプは複数本設けられ、
前記基板載置機構は、
前記熱板のヒートパイプ間の領域に挿通されたリフトピンと、
前記本体内に設けられ、前記リフトピンを昇降駆動する昇降駆動部とを有するものである
ことを特徴とする基板熱処理装置。 - 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板熱処理装置において、
前記熱板は、回動自在に保持され、基板が載置された後、前記ヒートパイプの蒸発部を凝縮部よりも高くなるように回動させられることを特徴とする基板熱処理装置。 - 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板熱処理装置において、
前記本体内には、前記ヒートパイプの凝縮部周辺の雰囲気と蒸発部周辺の雰囲気とを分離する分離壁が設けられている
ことを特徴とする基板熱処理装置。 - 基板をホットプレートにより加熱する加熱処理室と、この加熱処理室と接続され前記基板を冷却する冷却処理室と、前記加熱処理室と前記冷却処理室との間を移動し前記加熱処理室との間で基板の受け渡しを行なうと共に前記冷却処理室内で基板の冷却を行なうクーリングプレートと、を単一のユニットとして有する基板熱処理装置において、
前記加熱処理室と前記冷却処理室とが水平方向に隣接して接続され、
前記クーリングプレートは、前記加熱処理室と前記冷却処理室との間を水平方向に移動 自在に設けられ、
前記クーリングプレートには、ヒートパイプが、その蒸発部を前記加熱処理室側に位置させ、凝縮部を冷却処理室側に位置させた状態で設けられている
ことを特徴とする基板熱処理装置。
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