JP4115873B2 - 熱処理装置および基板処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、「基板」と称する）を加熱するホットプレートと、当該基板を冷却するクールプレートと、前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で基板を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置およびその熱処理装置を組み込んだ基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、半導体や液晶ディスプレイなどの製品は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらの諸処理のうち例えばレジスト塗布処理、現像処理およびそれらに付随する熱処理のそれぞれを行う処理ユニットを複数組み込み、搬送ロボットによってそれら各処理ユニット間で基板の循環搬送を行うことにより基板に一連のフォトリソグラフィー処理を施す基板処理装置がいわゆるコータ＆デベロッパとして広く用いられている。
【０００３】
また、パターンの微細化要求にともなって、近年のコータ＆デベロッパは化学増幅型レジストに対応した装置が主流になりつつある。このような化学増幅型レジスト対応の装置では、露光時に生成された酸触媒を加熱して反応を進めることにより高い感度を得るため、露光後のベーク処理の管理が非常に重要となる。具体的には、ベーク温度を一定に維持しなければ基板の面内線幅均一性が低下し、ベーク時間を一定に維持しなければ連続処理における基板間の線幅均一性に影響を与える。
【０００４】
従って、露光後ベーク処理の処理条件が一定となるように管理が行われているのであるが、後工程（例えば現像処理）での処理時間が長い場合や、後工程でトラブルがあって基板の停留が有ると、露光後ベーク処理がオーバーベークとなり、線幅均一性が低下することとなる。
【０００５】
そこで、露光後ベーク処理を行うホットプレートと冷却処理を行うクールプレートとその間を搬送する専用アームとを一体化したユニットを設け、後工程でのトラブル等があった場合に、所定時間のベーク処理が終了した基板を専用アームでホットプレートからクールプレートに搬送し、線幅均一性に影響を与えない温度まで基板温度を降下させる装置が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００６】
また、熱処理ユニットにローカル搬送アームを付設し、そのローカル搬送アームそのものにペルチェ素子等の冷却機能を持たせることにより、オーバーベークを防止しているものもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２７０３０７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２７０５２３号公報
【特許文献３】
特開平８−１６２４０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定時間のベーク処理が終了した基板を専用アームで直ちにホットプレートからクールプレートに搬送したとしても、その搬送自体に一定時間を要するため、オーバーベークとなるのを確実に防止することは難しかった。また、ローカル搬送アームに冷却機能を付与したとしても、オーバーベークを防止する程度には冷却できるものの、温調精度が十分でないため、ローカル搬送アームによって冷却した基板をさらに通常のクールプレートにて精密に温調するという工程が必要となり、スループットの向上を阻害する要因となっていた。
【０００９】
本発明は、上記実施形態に鑑みてなされたものであり、ホットプレートによるオーバーベークを確実に防止するとともに、高いスループットを得ることができる熱処理装置およびそれを組み込んだ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、請求項１の発明は、基板を加熱するホットプレートと、当該基板を冷却するクールプレートと、前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で基板を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置において、前記搬送機構に、基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートと、前記保持プレートを前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で水平方向に沿って往復移動させる往復移動機構と、前記保持プレートを昇降させる昇降機構と、を備え、前記ホットプレートに載置されて加熱された基板を受け取った前記保持プレートが前記往復移動機構によって前記クールプレートの上方に移動された状態にて前記昇降機構に前記保持プレートを下降させて前記クールプレートに密着させている。
【００１１】
また、請求項２の発明は、基板を加熱するホットプレートと、当該基板を冷却するクールプレートと、前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で基板を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置において、前記搬送機構に、基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートと、前記保持プレートを前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で往復移動させる往復移動機構と、前記保持プレートを昇降させる昇降機構と、を備え、前記ホットプレートに基板が載置されて加熱処理が行われるのと並行して前記保持プレートを前記クールプレートに密着させて温調するとともに、加熱処理終了後に温調された前記保持プレートを前記ホットプレートに移動させて加熱後の基板を受け取らせ、前記保持プレートを前記クールプレートに移動させて密着させている。
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明にかかる熱処理装置において、前記クールプレートに前記保持プレートの形状に沿った凹部を形成し、前記ホットプレートにて加熱された基板を受け取った前記保持プレートが前記往復移動機構によって前記クールプレートの上方に移動された状態にて前記昇降機構に前記保持プレートを下降させて前記凹部に嵌合させて密着させている。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にかかる熱処理装置において、前記ホットプレートおよび前記クールプレートに、それぞれのプレート面よりも下方と上方との間で昇降することによって基板を当該プレート面に接離させる基板支持ピンを備え、前記昇降機構に、上昇した前記基板支持ピンよりも上方の第１の位置、前記クールプレートに密着する第２の位置、前記第１の位置と前記第２の位置との間の中間位置の間で前記保持プレートを昇降させ、前記ホットプレートおよび／または前記クールプレートの前記基板支持ピンが上昇した状態において、前記中間位置に位置する前記保持プレートが前記往復移動機構によって前記ホットプレートおよび／または前記クールプレートの上方に移動できるように前記基板支持ピンを配置している。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明にかかる熱処理装置において、前記ホットプレートを、露光処理が行われた後の基板の加熱処理を行う露光後ベーク用ホットプレートとしている。
【００１４】
また、請求項６の発明は、基板に所定の処理を行う基板処理装置において、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理部と、請求項１から請求項５のいずれかの発明にかかる熱処理装置と、前記液処理部と前記熱処理装置との間で基板の搬送を行う搬送手段と、を備える。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は、本発明にかかる基板処理装置の全体構成を示す平面図である。また、図２は図１の基板処理装置の熱処理部付近を示す平面図である。
【００１７】
この基板処理装置１は、レジスト塗布処理、現像処理およびそれらに付随する熱処理を行ういわゆるコータ＆デベロッパである。基板処理装置１は、複数枚の基板Ｗを収納したキャリアＣから処理を行うべき基板Ｗを１枚ずつ搬出するとともに処理を終えた基板Ｗを再度キャリアＣに搬入するためのインデクサＩＮＤと、基板Ｗに対してレジスト塗布処理を行う２個の塗布処理ユニットＳＣと、露光後の基板Ｗの現像処理を行う２個の現像処理ユニットＳＤと、塗布処理や現像処理に付随する熱処理を行う熱処理部１６と、塗布処理ユニットＳＣ，現像処理ユニットＳＤおよび熱処理部１６の間で基板Ｗを搬送するための主搬送ロボットＴＲと、図外の露光装置（ステッパ）に対して基板Ｗの受け渡しを行うためのインターフェイスＩＦＢとを備える。
【００１８】
インデクサＩＮＤは、移載ロボットＴＦおよび載置ステージ１０を備えている。載置ステージ１０には、４つのキャリアＣを水平方向に沿って配列して載置することができる。それぞれのキャリアＣには、多段の収納溝が刻設されており、それぞれの溝には１枚の基板Ｗを水平姿勢にて（主面を水平面に沿わせて）収容することができる。従って、各キャリアＣには、複数の基板Ｗ（例えば２５枚）を水平姿勢かつ多段に所定の間隔を隔てて積層した状態にて収納することができる。なお、キャリアＣの形態としては、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)やＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッド、または収納基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)のいずれであっても良い。
【００１９】
移載ロボットＴＦは、１本の移載アームＴＦＡを備えており、その移載アームＴＦＡを高さ方向に昇降動作させること、回転動作させることおよび水平方向に進退移動させることができる。また、移載ロボットＴＦは、２本のガイドレール１３に摺動自在に設けられるとともに、ボールネジ１２に螺合されている。図示を省略するモータによってボールネジ１２を回転させることにより、移載ロボットＴＦがガイドレール１３に沿って水平移動するとともに、それにともなって移載アームＴＦＡもスライド移動することとなる。つまり、移載ロボットＴＦは、移載アームＴＦＡを３次元的に移動させることができるのである。このような移載ロボットＴＦの動作により、インデクサＩＮＤは、キャリアＣから未処理の基板Ｗを１枚ずつ取り出して主搬送ロボットＴＲに渡すとともに、処理が完了した基板Ｗを主搬送ロボットＴＲから受け取ってキャリアＣに収納することができる。
【００２０】
基板処理装置１の中央部には、主搬送ロボットＴＲが配置され、その周囲を取り囲むようにして２個の塗布処理ユニットＳＣおよび２個の現像処理ユニットＳＤが配置されている。すなわち、基板処理装置１の手前側（図面下側）に２個の塗布処理ユニットＳＣが並設され、奥側（図面上側）に２個の現像処理ユニットＳＤが並設され、それらの中央に主搬送ロボットＴＲが配置されている。
【００２１】
塗布処理ユニットＳＣは、基板Ｗを回転させつつフォトレジストを滴下してレジスト塗布処理を行う、いわゆるスピンコータである。一方、現像処理ユニットＳＤは露光後の基板Ｗ上に現像液を供給することによって現像処理を行う、いわゆるスピンデベロッパである。塗布処理ユニットＳＣおよび現像処理ユニットＳＤはいずれも基板Ｗに対してフォトレジストや現像液等の処理液を供給する処理ユニットであり、本明細書ではこれら処理液を使用する処理ユニットを「液処理ユニット」と称する。なお、塗布処理ユニットＳＣまたは現像処理ユニットＳＤのいずれかに代えて基板Ｗを洗浄液によって洗浄する洗浄処理ユニットを配置するようにしても良いし、レジスト塗布後の基板Ｗの端縁部を露光するエッジ露光ユニットを設けるようにしても良い。
【００２２】
塗布処理ユニットＳＣおよび現像処理ユニットＳＤのそれぞれの上部には熱処理部１６が配置されている。熱処理部１６は多段に積層配置されるものであるが、図２では図示の便宜上、１段の４個の熱処理部１６のみを示している。各熱処理部１６は、基板Ｗを加熱するホットプレートと、基板Ｗを冷却するクールプレートと、それらホットプレートとクールプレートとの間で基板Ｗを搬送するローカル搬送ロボットとを備えたものであるが、その構成の詳細については後述する。また、本明細書では液処理ユニットおよび熱処理ユニットを総称して「処理ユニット」としている。
【００２３】
図３は、主搬送ロボットＴＲの外観斜視図である。この主搬送ロボットＴＲは、例えば特開平１１−１８６３６０号公報に開示されるようなロボットと同様の構成を備えており、基板Ｗを保持する一対の搬送アーム５ａ，５ｂを互いに独立に水平方向（Ｘ方向）に移動させるための水平移動機構と、搬送アーム５ａ，５ｂを同期して鉛直方向（Ｚ方向）に移動させるための伸縮昇降機構と、鉛直軸周り（θ方向）に回転させるための回転駆動機構とを備えている。そして、これらの機構によって搬送アーム５ａ，５ｂは３次元的に移動することが可能である。
【００２４】
主搬送ロボットＴＲ１の伸縮昇降機構は、いわゆるテレスコピック型の伸縮機構である。すなわち、ベルトとローラとを複数の組み合わせたものをモータによって駆動することにより多段入れ子構造を伸縮させる構造であって、カバー４０ｄをカバー４０ｃに収納可能であり、カバー４０ｃをカバー４０ｂに収納可能であり、カバー４０ｂをカバー４０ａに収納可能である。そして、搬送アーム５ａ，５ｂを降下させる際には、カバーを順次に収納していくことができ、逆に、搬送アーム５ａ，５ｂを上昇させる際には収納した状態のカバーが順次に引き出されるように構成されている。これらのカバー４０ａ〜４０ｄは内部に設けられている伸縮昇降機構が、動作する際に発生する粉塵を主搬送ロボットＴＲ１の外部に出さないために設けられており、これにより基板Ｗへのパーティクルの付着を抑制することができる。
【００２５】
また、この主搬送ロボットＴＲ１は基台２５上に設置されており、基台２５の中心を軸としてθ方向に回転することができるように回転駆動機構が構成されている。なお、基台２５に固定された状態で、固定カバー２６が取り付けられている。さらに、一対の搬送アーム５ａ，５ｂが２本のアームセグメントの屈伸動作によって互いに独立に直線状に進退可能となるように水平移動機構が構成されている。
【００２６】
以上のような動作機構によって、主搬送ロボットＴＲは一対の搬送アーム５ａ，５ｂを３次元的に移動させることができ、インデクサＩＮＤ、各処理ユニットおよびインターフェイスＩＦＢの間で基板Ｗの受け渡しを行う。
【００２７】
インターフェイスＩＦＢは、図示を省略する搬送機構およびバッファカセットを備えており、主搬送ロボットＴＲからレジスト塗布処理済の基板Ｗを受け取って図外の露光装置に渡すとともに、該露光装置から露光済の基板Ｗを受け取って主搬送ロボットＴＲに渡す機能を有する。また、インターフェイスＩＦＢは、基板処理装置１での処理時間と露光装置での処理時間との差に起因した基板受け渡しタイミングのずれを調整すべく、露光前後の基板Ｗを一時的にバッファカセットに収容することもある。
【００２８】
次に、熱処理部１６の構成について図４から図７を用いてさらに説明する。上述したように熱処理部１６は、基板Ｗを加熱するホットプレートと、基板Ｗを冷却するクールプレートと、それらの間で基板Ｗを搬送するローカル搬送ロボットとを備えている。ホットプレートは基板Ｗを加熱して所定の温度にまで昇温するものであるが、本実施形態の基板処理装置１にはその用途に応じて、密着強化処理を行う密着強化プレートＡＨＬ、露光前のレジスト塗布済基板を加熱処理するプリベークプレートＨＰ１、露光直後の基板を加熱処理する露光後ベークプレートＰＥＢ、現像後の基板を加熱処理するホットプレートＨＰ２等が設けられている（図２参照）。以下では、ホットプレートとして露光後ベークプレートＰＥＢを備えた熱処理部１６について説明するが、他のホットプレートを備えた熱処理部１６についても同様の構成である。
【００２９】
図４および図５はそれぞれ、熱処理部１６の要部斜視図および平面図である。この熱処理部１６は、露光後ベーク処理を行う露光後ベークプレートＰＥＢと、露光後ベーク処理後の冷却処理を行うクールプレートＣＰ３と、露光後ベークプレートＰＥＢとクールプレートＣＰ３との間で基板Ｗを搬送するローカル搬送ロボットＬＨＵとを備える。
【００３０】
露光後ベークプレートＰＥＢは、基板Ｗを加熱して露光後ベーク処理に必要な温度、例えば１４０℃程度にまで昇温するホットプレートである。また、クールプレートＣＰ３は、基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温するとともに、基板Ｗを当該所定の温度に維持するクールプレートである。露光後ベークプレートＰＥＢおよびクールプレートＣＰ３は、基板Ｗを裏面から支持して昇降させる支持ピンを備えている。図６は、図５におけるクールプレートＣＰ３のＸ−Ｘ線断面図である。
【００３１】
クールプレートＣＰ３には６本の支持ピン６１が設けられている。６本の支持ピン６１はクールプレートＣＰ３に設けられた貫通孔を貫通してリンク部材６５に立設されており、そのリンク部材６５はエアシリンダ６６によって昇降される。エアシリンダ６６によってリンク部材６５が昇降されることにより、６本の支持ピン６１もそれに同期して昇降される。リンク部材６５が上昇されると、６本の支持ピン６１もそれにともなって上昇し、それらの先端がプレート面よりも上方に突出する（図６の二点鎖線）。逆に、リンク部材６５が下降されると、６本の支持ピン６１もそれにともなって下降し、それらの先端が貫通孔内に入り込んでプレート面よりも下方に下がる（図６の実線）。
【００３２】
図５に示すように、露光後ベークプレートＰＥＢには４本の支持ピン６２が設けられている。これら支持ピン６２も支持ピン６１と同様に露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面よりも上方と下方との間で同期して昇降される。
【００３３】
ローカル搬送ロボットＬＨＵは、保持プレート５１と、その保持プレート５１を水平方向に沿って露光後ベークプレートＰＥＢとクールプレートＣＰ３との間で往復移動させる往復移動機構７１と、保持プレート５１を昇降させる昇降機構７０とを備える。
【００３４】
保持プレート５１は、熱伝導の良好な金属、例えばアルミニウムにて形成された板状部材である。保持プレート５１を上面から見た形状は矩形の板状部材の四隅に矩形の切り欠き部を設けたものとなっている。保持プレート５１の幅方向Ｄの長さは、切り欠き部が存在しない位置においても基板Ｗの径より若干短い。また、保持プレート５１の長手方向Ｌの長さは切り欠き部が存在しない位置においては基板Ｗの径よりも長いものの、切り欠き部が存在する位置では基板Ｗの径より若干短い。このため、基板Ｗの中心を保持プレート５１の中心に合わせて保持プレート５１が基板Ｗを保持すると、基板Ｗの一部は保持プレート５１からはみ出ることとなる。なお、保持プレート５１の上面には基板Ｗを位置決めする４個のウェハガイド４８および基板Ｗを載置する複数の突起が設けられており、これによって基板Ｗの中心が保持プレート５１の中心に合わせられた状態で保持プレート５１に基板Ｗが保持されるとともに、保持プレート５１とそれに保持された基板Ｗの裏面との間には所定のプロキシミティーギャップが形成されることとなる。従って、保持プレート５１は、基板Ｗの下面のほぼ全面に近接してその基板Ｗを保持することとなる。
【００３５】
図７は、ローカル搬送ロボットＬＨＵの往復移動機構７１および昇降機構７０を説明する正面図である。保持プレート５１はアーム５２に連結されている。なお、保持プレート５１はアーム５２に対して完全に固定されているものではなく、例えばゴム等の弾性部材を介して連結したり、一点にて掛着することにより、保持プレート５１がアーム５２に対して若干動けるように連結されている。アーム５２は基台５０に立設されたガイドレール５７に対して摺動自在とされるとともに、基台５０に回転自在に立設されたボールネジ５８に螺合されている。ボールネジ５８はベルト６０を介して基台５０に固設されたモータ５９に連動連結されている。すなわち、ボールネジ５８の外周に固設された従動プーリとモータ５９の回転軸に連結された主動プーリとにベルト６０が巻き掛けられている。モータ５９が駆動すると、その駆動力はベルト６０を介してボールネジ５８に伝達され、ボールネジ５８が回転することによってアーム５２および保持プレート５１が昇降するように昇降機構７０は構成されている。
【００３６】
このときにモータ５９の回転量に応じて、上昇位置Ｈ１（第１の位置）と、下降位置Ｈ３（第２の位置）と、それらの間の中間位置Ｈ２の間で保持プレート５１が昇降する。上昇位置Ｈ１は、上昇した支持ピン６１，６２の先端よりも上方の位置である。下降位置Ｈ３は、保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に密着する位置である。そして、中間位置Ｈ２は、上昇した支持ピン６１，６２の先端よりも下方ではあるが、クールプレートＣＰ３および露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面よりも上方の位置である。
【００３７】
また、基台５０はベルト５６に固設されている。ベルト５６は、ローカル搬送ロボットＬＨＵに固定配置されたモータ５３の回転軸に連結された主動プーリ５４と従動プーリ５５とに巻き掛けられている。モータ５３が駆動すると、ベルト５６が回走し、それにともなって基台５０およびそれに連結された保持プレート５１が水平方向に沿って移動するように往復移動機構７１は構成されている。この往復移動機構７１によって保持プレート５１はクールプレートＣＰ３と露光後ベークプレートＰＥＢとの間で往復移動することができる。
【００３８】
ところで、支持ピン６１，６２は図５に示すような位置に配置されている。基板Ｗを保持する保持プレート５１が露光後ベークプレートＰＥＢの上方の上昇位置Ｈ１に位置している状態で、支持ピン６２を上昇させ、さらに保持プレート５１が中間位置Ｈ２まで下降すると、保持プレート５１から支持ピン６２に基板Ｗが渡される。このときに、４本の支持ピン６２の配置態様はクールプレートＣＰ３側が開放されているため、中間位置Ｈ２の保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に向かってスライド移動を行っても支持ピン６２と干渉しない。すなわち、露光後ベークプレートＰＥＢの支持ピン６２が上昇した状態において、中間位置Ｈ２に位置する保持プレート５１が往復移動機構７１によってクールプレートＣＰ３の上方に移動できるように４本の支持ピン６２は配置されているのである。
【００３９】
基板Ｗを受け取った支持ピン６２が下降すると、その基板Ｗは露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面に載置される。その後、支持ピン６２が再び上昇すると露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面から支持ピン６２によって基板Ｗが持ち上げられる。すなわち、支持ピン６２が露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面よりも下方と上方との間で昇降することによって基板Ｗは当該プレート面に接離されるのである。
【００４０】
一方、基板Ｗを保持する保持プレート５１がクールプレートＣＰ３の上方の上昇位置Ｈ１に位置している状態で、支持ピン６１を上昇させ、さらに保持プレート５１が中間位置Ｈ２まで下降すると、保持プレート５１から支持ピン６１に基板Ｗが渡される。６本の支持ピン６１の配置態様は露光後ベークプレートＰＥＢ側が開放されたものではないため、中間位置Ｈ２の保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に向かってスライド移動を行うことはできない。
【００４１】
また、クールプレートＣＰ３のプレート面には保持プレート５１の形状に沿った凹部４９が形成されている。保持プレート５１がクールプレートＣＰ３の上方に位置しているときに、昇降機構７０が保持プレート５１を下降位置Ｈ３まで下降させることによってその保持プレート５１を凹部４９に嵌合させることができる。このときに、保持プレート５１はアーム５２に対して若干動けるように連結されているため、多少の設置誤差等があったとしても保持プレート５１は凹部４９に密着した状態で嵌合する。保持プレート５１が凹部４９に嵌合した状態では、クールプレートＣＰ３のプレート面が面一となる。よって、支持ピン６１が下降しているときに、基板Ｗを保持する保持プレート５１が凹部４９に嵌合すると、クールプレートＣＰ３のプレート面に基板Ｗが載置されることとなる。
【００４２】
この状態で支持ピン６１が上昇すると、クールプレートＣＰ３のプレート面から支持ピン６１によって基板Ｗが持ち上げられる。すなわち、支持ピン６１がクールプレートＣＰ３のプレート面よりも下方と上方との間で昇降することによって基板Ｗは当該プレート面に接離されるのである。
【００４３】
なお、主搬送ロボットＴＲと熱処理部１６との間の基板Ｗの受け渡しは、ホットプレートおよびクールプレートのいずれにおいても可能であるが、通常は搬送アーム５ａ，５ｂへの熱影響を低減するためにクールプレートにおいて行われる。
【００４４】
以上のような構成を有する基板処理装置１における基板Ｗの処理手順について説明を続ける。ここではまず、基板処理装置１全体におけるフローについて簡単に説明した後、熱処理部１６の動作について説明する。
【００４５】
図８は、基板処理装置１における基板Ｗの搬送手順を示す図である。まず、インデクサＩＮＤから未処理の基板Ｗが払い出される。具体的には、移載ロボットＴＦがキャリアＣから未処理の基板Ｗを１枚取り出して主搬送ロボットＴＲに渡す。主搬送ロボットＴＲは、受け取った基板Ｗを密着強化プレートＡＨＬに搬入する。密着強化処理が終了した基板Ｗは主搬送ロボットＴＲによってクールプレートＣＰ１に搬送され冷却される。そして、主搬送ロボットＴＲはクールプレートＣＰ１から塗布処理ユニットＳＣに基板Ｗを搬送する。塗布処理ユニットＳＣでは基板Ｗのレジスト塗布処理が行われる。なお、塗布処理ユニットＳＣは２つ設けられているが、主搬送ロボットＴＲはこれらのうちのいずれかに基板Ｗを搬送するようにすれば良い。また、本実施形態にて塗布されるレジストは化学増幅型レジストである。
【００４６】
レジスト塗布処理が終了した基板Ｗは、主搬送ロボットＴＲによって塗布処理ユニットＳＣからプリベークプレートＨＰ１を有する熱処理部１６に搬送される。このときには一旦該熱処理部１６内のクールプレートＣＰ２に基板Ｗが搬入され、その基板Ｗは熱処理部１６内のローカル搬送ロボットによってプリベークプレートＨＰ１に搬送される。プリベークプレートＨＰ１では、塗布されたレジスト中の余分な溶媒成分を蒸発させ、レジストと基板Ｗとの密着性を強固にし、安定した感度のレジスト膜を形成するための加熱処理（プリベーク）が行われる。プリベークが終了してレジスト膜が形成された基板Ｗは上記ローカル搬送ロボットによってプリベークプレートＨＰ１から再びクールプレートＣＰ２に搬送され冷却される。
【００４７】
その後、主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６のクールプレートＣＰ２から基板Ｗを取り出してインターフェイスＩＦＢに渡す。インターフェイスＩＦＢに搬送された基板Ｗは、基板処理装置１に連結された露光装置に渡され、その露光装置においてパターン露光が行われる。
【００４８】
パターン露光が終了した基板Ｗは再びインターフェイスＩＦＢに戻され、主搬送ロボットＴＲによって露光後ベークプレートＰＥＢを有する熱処理部１６に搬送される。このときにも一旦該熱処理部１６内のクールプレートＣＰ３に基板Ｗが搬入され、その基板Ｗは熱処理部１６内のローカル搬送ロボットＬＨＵによって露光後ベークプレートＰＥＢに搬送される。露光後ベークプレートＰＥＢでは、露光時の光化学反応によって生じた生成物をレジスト膜内に均一に拡散させるための加熱処理(Post Exposure Bake)が行われる。露光後ベーク処理が終了した基板Ｗは上記ローカル搬送ロボットＬＨＵによって露光後ベークプレートＰＥＢから再びクールプレートＣＰ３に搬送され冷却される。
【００４９】
次に、主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６のクールプレートＣＰ３から基板Ｗを取り出して現像処理ユニットＳＤに搬送する。現像処理ユニットＳＤでは、基板Ｗの現像処理が行われる。なお、現像処理ユニットＳＤも２つ設けられているが、主搬送ロボットＴＲはこれらのうちのいずれかに基板Ｗを搬送するようにすれば良い。
【００５０】
現像処理が終了した基板Ｗは、主搬送ロボットＴＲによって現像処理ユニットＳＤからホットプレートＨＰ２を有する熱処理部１６に搬送される。このときにも一旦該熱処理部１６内のクールプレートＣＰ４に基板Ｗが搬入され、その基板Ｗは熱処理部１６内のローカル搬送ロボットによってホットプレートＨＰ２に搬送される。ホットプレートＨＰ２では、現像処理後の基板Ｗの加熱処理が行われる。加熱処理が終了した基板Ｗは上記ローカル搬送ロボットによってホットプレートＨＰ２から再びクールプレートＣＰ４に搬送され冷却される。
【００５１】
その後、主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６のクールプレートＣＰ４から基板Ｗを取り出してインデクサＩＮＤに戻す。具体的には、移載ロボットＴＦが主搬送ロボットＴＲから処理済の基板Ｗを受け取ってキャリアＣに格納する。このようにして一連のフォトリソグラフィー処理が終了する。
【００５２】
次に、熱処理部１６における動作について図９から図１７を参照しつつさらに説明する。ここでは、露光後ベークプレートＰＥＢを備えた熱処理部１６について説明するが、他のホットプレートを備えた熱処理部１６についても同様の動作を行う。
【００５３】
上述したように、露光後ベークプレートＰＥＢを備えた熱処理部１６には、主搬送ロボットＴＲによって露光直後の基板Ｗが搬入される。基板Ｗが搬入されるときには、図９に示すように、支持ピン６１，６２がともに上昇するとともに、保持プレート５１がクールプレートＣＰ３の下降位置Ｈ３まで下降されて凹部４９に嵌合した状態となっている。この状態にて、主搬送ロボットＴＲが基板を保持する搬送アーム５ａ（または搬送アーム５ｂ）をクールプレートＣＰ３の上方に進入させて下降することにより、搬送アーム５ａから支持ピン６１に基板Ｗが渡される。図１０は、支持ピン６１に基板Ｗが渡された状態を示している。なお、搬送アーム５ａ，５ｂは基板Ｗの端縁部を保持するものであるため、基板Ｗの受け渡し時に支持ピン６１と干渉することはない。また、このときには保持プレート５１がクールプレートＣＰ３の凹部４９に嵌合・密着され、クールプレートＣＰ３によって約２３℃に温調されている。
【００５４】
次に、昇降機構７０によって保持プレート５１が下降位置Ｈ３から上昇位置Ｈ１まで上昇して支持ピン６１から基板Ｗを受け取る（図１１）。このときには、基板Ｗの下面のほぼ全面が保持プレート５１に近接した状態にて基板Ｗが保持されるため、基板Ｗの温調もなされることとなる。
【００５５】
次に、基板Ｗを受け取った保持プレート５１が往復移動機構７１によってクールプレートＣＰ３から露光後ベークプレートＰＥＢに向けてスライド移動する（図１２）。このスライド移動では、保持プレート５１が上昇位置Ｈ１にまで上昇しているため、支持ピン６１，６２と干渉するおそれはない。
【００５６】
次に、基板Ｗを保持する保持プレート５１が上昇位置Ｈ１から中間位置Ｈ２まで下降する。これにより、図１３に示すように、保持プレート５１から支持ピン６２に基板Ｗが渡される。このときに、保持プレート５１は中間位置Ｈ２にまでしか下降しないため、露光後ベークプレートＰＥＢに接触することはなく、その熱影響は最小限に抑制される。また、支持ピン６２に基板Ｗが渡されるのと同時に、支持ピン６１がプレート面より下方に下降する。
【００５７】
そして、基板Ｗを渡した保持プレート５１が往復移動機構７１によって露光後ベークプレートＰＥＢからクールプレートＣＰ３に向けてスライド移動して戻ってくる。それと同時に、基板Ｗを受け取った支持ピン６２が下降して、露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面に基板Ｗが載置される（図１４）。これにより、基板Ｗの露光後ベーク処理が進行する。なお、露光後ベークプレートＰＥＢのベーク温度は例えば１４０℃である。
【００５８】
基板Ｗを渡した保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に向けてスライド移動するときには、中間位置Ｈ２にて水平方向に移動することとなる。このときに、４本の支持ピン６２の配置態様はクールプレートＣＰ３側が開放されているため、中間位置Ｈ２の保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に向かってスライド移動を行っても支持ピン６２と干渉しない。また、クールプレートＣＰ３の支持ピン６１は下降しているため、その支持ピン６１と保持プレート５１とが干渉することもない。これにより、保持プレート５１は中間位置Ｈ２のままクールプレートＣＰ３の上方まで戻ってくることができる。なお、支持ピン６１を下降させるのは保持プレート５１との干渉を防止することが目的であるため、支持ピン６２に基板Ｗが渡されるのと同時に下降させることに限定されず、保持プレート５１が上昇して支持ピン６１から基板Ｗを受け取った後クールプレートＣＰ３に戻ってくるまでの任意の時点で支持ピン６１を下降させることが可能である。
【００５９】
図１４の状態にて所定時間の露光後ベーク処理が行われる。なお、これに並行して、クールプレートＣＰ３に戻ってきた保持プレート５１を下降位置Ｈ３まで下降させて凹部４９に嵌合・密着させ、クールプレートＣＰ３による温調を行うようにしても良い。
【００６０】
所定時間が経過した後、支持ピン６２が上昇して露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面から基板Ｗを受け取って上昇させる。これにより基板Ｗに対する加熱は終了する。それと同時に、保持プレート５１が中間位置Ｈ２の高さにてクールプレートＣＰ３から露光後ベークプレートＰＥＢに向けてスライド移動する。その結果、図１３に示したのと同じ状態となる。
【００６１】
次に、保持プレート５１が中間位置Ｈ２から上昇位置Ｈ１にまで上昇して、支持ピン６２から基板Ｗを受け取る（図１５）。このときには、基板Ｗの下面のほぼ全面が保持プレート５１に近接した状態にて基板Ｗが保持されるため、保持プレート５１によって基板Ｗの温度が直ちに約３０℃低下し、加熱による反応が停止する。
【００６２】
次に、基板Ｗを受け取った保持プレート５１が往復移動機構７１によって露光後ベークプレートＰＥＢからクールプレートＣＰ３に向けてスライド移動する（図１６）。このスライド移動では、保持プレート５１が上昇位置Ｈ１にまで上昇しているため、支持ピン６２と干渉するおそれはない。なお、支持ピン６２は下降したままである。
【００６３】
そして、基板Ｗを保持する保持プレート５１が上昇位置Ｈ１から下降位置Ｈ３まで下降する。これによって、図１７に示すように、保持プレート５１が凹部４９に嵌合・密着し、クールプレートＣＰ３による基板Ｗの冷却および精密な温調が行われることとなる。
【００６４】
その後、所定時間の冷却・温調処理が終了した後、支持ピン６１が上昇してクールプレートＣＰ３のプレート面から基板Ｗを受け取って上昇させる。そして、主搬送ロボットＴＲが搬送アーム５ａ（または搬送アーム５ｂ）をクールプレートＣＰ３の上方に進入させて支持ピン６１から基板Ｗが受け取った後、搬送アーム５ａを退出させる。このようにして熱処理部１６における一連の動作が終了する。
【００６５】
以上のようにすれば、露光後ベーク処理が終了した基板Ｗは、その下面のほぼ全面が保持プレート５１に近接した状態にて直ちに保持プレート５１に保持されることとなるため、それ以上の熱処理反応が進まない温度域にまで迅速に冷却されることとなる。従って、後工程（例えば現像処理）でトラブルがあったような場合であっても、オーバーベークとなるのを確実に防止することができる。特に、露光後ベーク処理では加熱処理時間が連続処理における基板Ｗ間の線幅均一性に影響を与えるため、オーバーベークを確実に防止することの意義は大きい。
【００６６】
また、保持プレート５１によってオーバーベークを防止する程度にまで冷却された基板Ｗはそのままローカル搬送ロボットＬＨＵによってクールプレートＣＰ３に搬送されて、冷却・温調される。このクールプレートＣＰ３は基板Ｗの精密な温調が可能であるため、主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６から基板Ｗを受け取って別のクールプレートに搬送する必要はなく、そのまま現像処理ユニットＳＤに搬送することができる。すなわち、従来であれば、露光後ベーク処理の終了した基板Ｗを主搬送ロボットＴＲが精密温調可能なクールプレートに搬送しなければならなかったのであるが、本実施形態では主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６に基板Ｗを搬送するだけで露光後ベーク処理およびその後の冷却・精密温調が行われることとなる。従って、主搬送ロボットＴＲによる搬送工程数を削減することができ、基板処理装置１全体におけるスループットを向上させることができる。
【００６７】
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、露光後ベークプレートＰＥＢとクールプレートＣＰ３との間で基板Ｗを搬送するローカル搬送ロボットＬＨＵを図１８，１９に示すようなものとしても良い。このローカル搬送ロボットでは、保持アーム９３とリンク部材９２とが屈伸運動を行うことによって基板Ｗをスライド移動させる。
【００６８】
保持アーム９３の基端部には軸９６が配設されており、この軸９６にはプーリ９７が固定されている。また、リンク部材９２の基端部には軸９８が配設されており、この軸９８には歯車８９およびプーリ９９が固定されている。プーリ９７とプーリ９９との間にはベルト８８が巻き掛けられている。なお、プーリ９９の径とプーリ９７の径とは２対１に設定されている。
【００６９】
歯車８９は基台９１に内蔵されたモータ８７の回転軸に噛合されている。また、基台９１自体も固定台９０に内蔵されたボールネジ９５に螺合されている。ボールネジ９５の外周に固設された歯車にはモータ９４の回転軸が噛合されている。
【００７０】
このような構成により、モータ９４が駆動するとボールネジ９５が回転し、基台９１および保持アーム９３が昇降する。また、モータ８７が駆動して、リンク部材９２を時計回りに回転させると、保持アーム９３はプーリ９９，ベルト８８，プーリ９７を介して駆動を受け、リンク部材９２に対して反時計回りに回転する。このようにして保持アーム９３は露光後ベークプレートＰＥＢとクールプレートＣＰ３との間で往復移動することとなる。
【００７１】
また、このようなローカル搬送ロボット以外にも、２軸の垂直リンク機構を採用したロボット等を採用することができる。すなわち、ローカル搬送ロボットとしては、基板Ｗの下面のほぼ全面に近接して当該基板Ｗを保持する保持プレートと、保持プレートをホットプレートとクールプレートとの間で往復移動させる往復移動機構と、保持プレートを昇降させる昇降機構と、を備えたものであれば種々のものを用いることが可能である。
【００７２】
また、上記実施形態においては、露光後ベークプレートＰＥＢを備えた熱処理部１６について主に説明したが、プリベークプレートＨＰ１やホットプレートＨＰ２を備えた熱処理部１６についても同様に構成することで、同様の効果が得られることは勿論である。
【００７３】
また、上記実施形態においては、クールプレートＣＰ３に凹部４９を設け、そこに保持プレート５１を嵌合させるようにしていたが、特に凹部を設けず単に保持プレート５１をクールプレートＣＰ３のプレート面に密着させるようにしても良い。保持プレート５１は熱伝導の良好な金属にて形成されているため、クールプレートＣＰ３に密着させるだけでその温調を容易に行うことができる。もっとも、上記実施形態のようにクールプレートＣＰ３の凹部４９に保持プレート５１を嵌合させた方がより確実に精密な温調を行うことができる。
【００７４】
また、本発明にかかる熱処理装置および基板処理装置は半導体基板を処理する装置のみならず、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等を処理する装置に適用することができる。
【００７５】
【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、搬送機構が基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートを備え、ホットプレートに載置されて加熱された基板を受け取った保持プレートが往復移動機構によってクールプレートの上方に移動された状態にて昇降機構が保持プレートを下降させてクールプレートに密着させるため、保持プレートが加熱された基板を受け取るだけでホットプレートによるオーバーベークを確実に防止することができ、さらに保持プレートをクールプレートに密着させることによって精密温調が可能となり、高いスループットを得ることができる。
【００７６】
また、請求項２の発明によれば、搬送機構が基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートを備え、ホットプレートに基板が載置されて加熱処理が行われるのと並行して保持プレートをクールプレートに密着させて温調するとともに、加熱処理終了後に温調された保持プレートをホットプレートに移動させて加熱後の基板を受け取らせ、その保持プレートをクールプレートに移動させて密着させるため、ホットプレートによるオーバーベークを確実に防止することができ、さらに保持プレートをクールプレートに密着させることによって精密温調が可能となり、高いスループットを得ることができる。
また、請求項３の発明によれば、ホットプレートにて加熱された基板を受け取った保持プレートが往復移動機構によってクールプレートの上方に移動された状態にて昇降機構が保持プレートを下降させてクールプレートの凹部に嵌合させて密着させるため、保持プレートを介したクールプレートによる基板の精密温調がより確実なものとなる。
【００７７】
また、請求項４の発明によれば、ホットプレートおよび／またはクールプレートの基板支持ピンが上昇した状態において、中間位置に位置する保持プレートが往復移動機構によってホットプレートおよび／またはクールプレートの上方に移動できるように基板支持ピンを配置しているため、基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートであってもホットプレートおよび／またはクールプレートに対する基板の受け渡しが可能となる。
【００７８】
また、請求項５の発明によれば、ホットプレートが露光処理が行われた後の基板の加熱処理を行う露光後ベーク用ホットプレートであるため、露光後ベークのオーバーベークを防止することができ、基板間の線幅均一性を維持することができる。
【００７９】
また、請求項６の発明によれば、基板処理装置が請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置を備えるため、ホットプレートによるオーバーベークを確実に防止することができるとともに、保持プレートをクールプレートに密着させることによって精密温調が可能となり、その結果搬送手段が改めて基板をクールプレートに搬送する必要がなくなり、高いスループットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１の基板処理装置の熱処理部付近を示す平面図である。
【図３】図１の基板処理装置の主搬送ロボットの外観斜視図である。
【図４】図１の基板処理装置の熱処理部の要部斜視図である。
【図５】図１の基板処理装置の熱処理部の平面図である。
【図６】図５におけるクールプレートのＸ−Ｘ線断面図である。
【図７】ローカル搬送ロボットの往復移動機構および昇降機構を説明する正面図である。
【図８】図１の基板処理装置における基板の搬送手順を示す図である。
【図９】熱処理部の動作を示す図である。
【図１０】熱処理部の動作を示す図である。
【図１１】熱処理部の動作を示す図である。
【図１２】熱処理部の動作を示す図である。
【図１３】熱処理部の動作を示す図である。
【図１４】熱処理部の動作を示す図である。
【図１５】熱処理部の動作を示す図である。
【図１６】熱処理部の動作を示す図である。
【図１７】熱処理部の動作を示す図である。
【図１８】ローカル搬送ロボットの他の例を示す図である。
【図１９】ローカル搬送ロボットの他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
１６ 熱処理部
４９ 凹部
５１ 保持プレート
６１，６２ 支持ピン
７０ 昇降機構
７１ 往復移動機構
ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３，ＣＰ４ クールプレート
ＨＰ１，ＨＰ２ ホットプレート
ＩＦＢ インターフェイス
ＩＮＤ インデクサ
ＬＨＵ ローカル搬送ロボット
ＰＥＢ 露光後ベークプレート
ＳＣ 塗布処理ユニット
ＳＤ 現像処理ユニット
ＴＲ 主搬送ロボット
Ｗ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、「基板」と称する）を加熱するホットプレートと、当該基板を冷却するクールプレートと、前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で基板を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置およびその熱処理装置を組み込んだ基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、半導体や液晶ディスプレイなどの製品は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらの諸処理のうち例えばレジスト塗布処理、現像処理およびそれらに付随する熱処理のそれぞれを行う処理ユニットを複数組み込み、搬送ロボットによってそれら各処理ユニット間で基板の循環搬送を行うことにより基板に一連のフォトリソグラフィー処理を施す基板処理装置がいわゆるコータ＆デベロッパとして広く用いられている。
【０００３】
また、パターンの微細化要求にともなって、近年のコータ＆デベロッパは化学増幅型レジストに対応した装置が主流になりつつある。このような化学増幅型レジスト対応の装置では、露光時に生成された酸触媒を加熱して反応を進めることにより高い感度を得るため、露光後のベーク処理の管理が非常に重要となる。具体的には、ベーク温度を一定に維持しなければ基板の面内線幅均一性が低下し、ベーク時間を一定に維持しなければ連続処理における基板間の線幅均一性に影響を与える。
【０００４】
従って、露光後ベーク処理の処理条件が一定となるように管理が行われているのであるが、後工程（例えば現像処理）での処理時間が長い場合や、後工程でトラブルがあって基板の停留が有ると、露光後ベーク処理がオーバーベークとなり、線幅均一性が低下することとなる。
【０００５】
そこで、露光後ベーク処理を行うホットプレートと冷却処理を行うクールプレートとその間を搬送する専用アームとを一体化したユニットを設け、後工程でのトラブル等があった場合に、所定時間のベーク処理が終了した基板を専用アームでホットプレートからクールプレートに搬送し、線幅均一性に影響を与えない温度まで基板温度を降下させる装置が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００６】
また、熱処理ユニットにローカル搬送アームを付設し、そのローカル搬送アームそのものにペルチェ素子等の冷却機能を持たせることにより、オーバーベークを防止しているものもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２７０３０７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２７０５２３号公報
【特許文献３】
特開平８−１６２４０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定時間のベーク処理が終了した基板を専用アームで直ちにホットプレートからクールプレートに搬送したとしても、その搬送自体に一定時間を要するため、オーバーベークとなるのを確実に防止することは難しかった。また、ローカル搬送アームに冷却機能を付与したとしても、オーバーベークを防止する程度には冷却できるものの、温調精度が十分でないため、ローカル搬送アームによって冷却した基板をさらに通常のクールプレートにて精密に温調するという工程が必要となり、スループットの向上を阻害する要因となっていた。
【０００９】
本発明は、上記実施形態に鑑みてなされたものであり、ホットプレートによるオーバーベークを確実に防止するとともに、高いスループットを得ることができる熱処理装置およびそれを組み込んだ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、請求項１の発明は、基板を加熱するホットプレートと、当該基板を冷却するクールプレートと、前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で基板を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置において、前記搬送機構に、基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートと、前記保持プレートを前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で水平方向に沿って往復移動させる往復移動機構と、前記保持プレートを昇降させる昇降機構と、を備え、前記ホットプレートに載置されて加熱された基板を受け取った前記保持プレートが前記往復移動機構によって前記クールプレートの上方に移動された状態にて前記昇降機構に前記保持プレートを下降させて前記クールプレートに密着させている。
【００１１】
また、請求項２の発明は、基板を加熱するホットプレートと、当該基板を冷却するクールプレートと、前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で基板を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置において、前記搬送機構に、基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートと、前記保持プレートを前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で往復移動させる往復移動機構と、前記保持プレートを昇降させる昇降機構と、を備え、前記ホットプレートに基板が載置されて加熱処理が行われるのと並行して前記保持プレートを前記クールプレートに密着させて温調するとともに、加熱処理終了後に温調された前記保持プレートを前記ホットプレートに移動させて加熱後の基板を受け取らせ、前記保持プレートを前記クールプレートに移動させて密着させている。
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明にかかる熱処理装置において、前記クールプレートに前記保持プレートの形状に沿った凹部を形成し、前記ホットプレートにて加熱された基板を受け取った前記保持プレートが前記往復移動機構によって前記クールプレートの上方に移動された状態にて前記昇降機構に前記保持プレートを下降させて前記凹部に嵌合させて密着させている。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にかかる熱処理装置において、前記ホットプレートおよび前記クールプレートに、それぞれのプレート面よりも下方と上方との間で昇降することによって基板を当該プレート面に接離させる基板支持ピンを備え、前記昇降機構に、上昇した前記基板支持ピンよりも上方の第１の位置、前記クールプレートに密着する第２の位置、前記第１の位置と前記第２の位置との間の中間位置の間で前記保持プレートを昇降させ、前記ホットプレートおよび／または前記クールプレートの前記基板支持ピンが上昇した状態において、前記中間位置に位置する前記保持プレートが前記往復移動機構によって前記ホットプレートおよび／または前記クールプレートの上方に移動できるように前記基板支持ピンを配置している。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明にかかる熱処理装置において、前記ホットプレートを、露光処理が行われた後の基板の加熱処理を行う露光後ベーク用ホットプレートとしている。
【００１４】
また、請求項６の発明は、基板に所定の処理を行う基板処理装置において、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理部と、請求項１から請求項５のいずれかの発明にかかる熱処理装置と、前記液処理部と前記熱処理装置との間で基板の搬送を行う搬送手段と、を備える。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は、本発明にかかる基板処理装置の全体構成を示す平面図である。また、図２は図１の基板処理装置の熱処理部付近を示す平面図である。
【００１７】
この基板処理装置１は、レジスト塗布処理、現像処理およびそれらに付随する熱処理を行ういわゆるコータ＆デベロッパである。基板処理装置１は、複数枚の基板Ｗを収納したキャリアＣから処理を行うべき基板Ｗを１枚ずつ搬出するとともに処理を終えた基板Ｗを再度キャリアＣに搬入するためのインデクサＩＮＤと、基板Ｗに対してレジスト塗布処理を行う２個の塗布処理ユニットＳＣと、露光後の基板Ｗの現像処理を行う２個の現像処理ユニットＳＤと、塗布処理や現像処理に付随する熱処理を行う熱処理部１６と、塗布処理ユニットＳＣ，現像処理ユニットＳＤおよび熱処理部１６の間で基板Ｗを搬送するための主搬送ロボットＴＲと、図外の露光装置（ステッパ）に対して基板Ｗの受け渡しを行うためのインターフェイスＩＦＢとを備える。
【００１８】
インデクサＩＮＤは、移載ロボットＴＦおよび載置ステージ１０を備えている。載置ステージ１０には、４つのキャリアＣを水平方向に沿って配列して載置することができる。それぞれのキャリアＣには、多段の収納溝が刻設されており、それぞれの溝には１枚の基板Ｗを水平姿勢にて（主面を水平面に沿わせて）収容することができる。従って、各キャリアＣには、複数の基板Ｗ（例えば２５枚）を水平姿勢かつ多段に所定の間隔を隔てて積層した状態にて収納することができる。なお、キャリアＣの形態としては、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)やＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッド、または収納基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)のいずれであっても良い。
【００１９】
移載ロボットＴＦは、１本の移載アームＴＦＡを備えており、その移載アームＴＦＡを高さ方向に昇降動作させること、回転動作させることおよび水平方向に進退移動させることができる。また、移載ロボットＴＦは、２本のガイドレール１３に摺動自在に設けられるとともに、ボールネジ１２に螺合されている。図示を省略するモータによってボールネジ１２を回転させることにより、移載ロボットＴＦがガイドレール１３に沿って水平移動するとともに、それにともなって移載アームＴＦＡもスライド移動することとなる。つまり、移載ロボットＴＦは、移載アームＴＦＡを３次元的に移動させることができるのである。このような移載ロボットＴＦの動作により、インデクサＩＮＤは、キャリアＣから未処理の基板Ｗを１枚ずつ取り出して主搬送ロボットＴＲに渡すとともに、処理が完了した基板Ｗを主搬送ロボットＴＲから受け取ってキャリアＣに収納することができる。
【００２０】
基板処理装置１の中央部には、主搬送ロボットＴＲが配置され、その周囲を取り囲むようにして２個の塗布処理ユニットＳＣおよび２個の現像処理ユニットＳＤが配置されている。すなわち、基板処理装置１の手前側（図面下側）に２個の塗布処理ユニットＳＣが並設され、奥側（図面上側）に２個の現像処理ユニットＳＤが並設され、それらの中央に主搬送ロボットＴＲが配置されている。
【００２１】
塗布処理ユニットＳＣは、基板Ｗを回転させつつフォトレジストを滴下してレジスト塗布処理を行う、いわゆるスピンコータである。一方、現像処理ユニットＳＤは露光後の基板Ｗ上に現像液を供給することによって現像処理を行う、いわゆるスピンデベロッパである。塗布処理ユニットＳＣおよび現像処理ユニットＳＤはいずれも基板Ｗに対してフォトレジストや現像液等の処理液を供給する処理ユニットであり、本明細書ではこれら処理液を使用する処理ユニットを「液処理ユニット」と称する。なお、塗布処理ユニットＳＣまたは現像処理ユニットＳＤのいずれかに代えて基板Ｗを洗浄液によって洗浄する洗浄処理ユニットを配置するようにしても良いし、レジスト塗布後の基板Ｗの端縁部を露光するエッジ露光ユニットを設けるようにしても良い。
【００２２】
塗布処理ユニットＳＣおよび現像処理ユニットＳＤのそれぞれの上部には熱処理部１６が配置されている。熱処理部１６は多段に積層配置されるものであるが、図２では図示の便宜上、１段の４個の熱処理部１６のみを示している。各熱処理部１６は、基板Ｗを加熱するホットプレートと、基板Ｗを冷却するクールプレートと、それらホットプレートとクールプレートとの間で基板Ｗを搬送するローカル搬送ロボットとを備えたものであるが、その構成の詳細については後述する。また、本明細書では液処理ユニットおよび熱処理ユニットを総称して「処理ユニット」としている。
【００２３】
図３は、主搬送ロボットＴＲの外観斜視図である。この主搬送ロボットＴＲは、例えば特開平１１−１８６３６０号公報に開示されるようなロボットと同様の構成を備えており、基板Ｗを保持する一対の搬送アーム５ａ，５ｂを互いに独立に水平方向（Ｘ方向）に移動させるための水平移動機構と、搬送アーム５ａ，５ｂを同期して鉛直方向（Ｚ方向）に移動させるための伸縮昇降機構と、鉛直軸周り（θ方向）に回転させるための回転駆動機構とを備えている。そして、これらの機構によって搬送アーム５ａ，５ｂは３次元的に移動することが可能である。
【００２４】
主搬送ロボットＴＲ１の伸縮昇降機構は、いわゆるテレスコピック型の伸縮機構である。すなわち、ベルトとローラとを複数の組み合わせたものをモータによって駆動することにより多段入れ子構造を伸縮させる構造であって、カバー４０ｄをカバー４０ｃに収納可能であり、カバー４０ｃをカバー４０ｂに収納可能であり、カバー４０ｂをカバー４０ａに収納可能である。そして、搬送アーム５ａ，５ｂを降下させる際には、カバーを順次に収納していくことができ、逆に、搬送アーム５ａ，５ｂを上昇させる際には収納した状態のカバーが順次に引き出されるように構成されている。これらのカバー４０ａ〜４０ｄは内部に設けられている伸縮昇降機構が、動作する際に発生する粉塵を主搬送ロボットＴＲ１の外部に出さないために設けられており、これにより基板Ｗへのパーティクルの付着を抑制することができる。
【００２５】
また、この主搬送ロボットＴＲ１は基台２５上に設置されており、基台２５の中心を軸としてθ方向に回転することができるように回転駆動機構が構成されている。なお、基台２５に固定された状態で、固定カバー２６が取り付けられている。さらに、一対の搬送アーム５ａ，５ｂが２本のアームセグメントの屈伸動作によって互いに独立に直線状に進退可能となるように水平移動機構が構成されている。
【００２６】
以上のような動作機構によって、主搬送ロボットＴＲは一対の搬送アーム５ａ，５ｂを３次元的に移動させることができ、インデクサＩＮＤ、各処理ユニットおよびインターフェイスＩＦＢの間で基板Ｗの受け渡しを行う。
【００２７】
インターフェイスＩＦＢは、図示を省略する搬送機構およびバッファカセットを備えており、主搬送ロボットＴＲからレジスト塗布処理済の基板Ｗを受け取って図外の露光装置に渡すとともに、該露光装置から露光済の基板Ｗを受け取って主搬送ロボットＴＲに渡す機能を有する。また、インターフェイスＩＦＢは、基板処理装置１での処理時間と露光装置での処理時間との差に起因した基板受け渡しタイミングのずれを調整すべく、露光前後の基板Ｗを一時的にバッファカセットに収容することもある。
【００２８】
次に、熱処理部１６の構成について図４から図７を用いてさらに説明する。上述したように熱処理部１６は、基板Ｗを加熱するホットプレートと、基板Ｗを冷却するクールプレートと、それらの間で基板Ｗを搬送するローカル搬送ロボットとを備えている。ホットプレートは基板Ｗを加熱して所定の温度にまで昇温するものであるが、本実施形態の基板処理装置１にはその用途に応じて、密着強化処理を行う密着強化プレートＡＨＬ、露光前のレジスト塗布済基板を加熱処理するプリベークプレートＨＰ１、露光直後の基板を加熱処理する露光後ベークプレートＰＥＢ、現像後の基板を加熱処理するホットプレートＨＰ２等が設けられている（図２参照）。以下では、ホットプレートとして露光後ベークプレートＰＥＢを備えた熱処理部１６について説明するが、他のホットプレートを備えた熱処理部１６についても同様の構成である。
【００２９】
図４および図５はそれぞれ、熱処理部１６の要部斜視図および平面図である。この熱処理部１６は、露光後ベーク処理を行う露光後ベークプレートＰＥＢと、露光後ベーク処理後の冷却処理を行うクールプレートＣＰ３と、露光後ベークプレートＰＥＢとクールプレートＣＰ３との間で基板Ｗを搬送するローカル搬送ロボットＬＨＵとを備える。
【００３０】
露光後ベークプレートＰＥＢは、基板Ｗを加熱して露光後ベーク処理に必要な温度、例えば１４０℃程度にまで昇温するホットプレートである。また、クールプレートＣＰ３は、基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温するとともに、基板Ｗを当該所定の温度に維持するクールプレートである。露光後ベークプレートＰＥＢおよびクールプレートＣＰ３は、基板Ｗを裏面から支持して昇降させる支持ピンを備えている。図６は、図５におけるクールプレートＣＰ３のＸ−Ｘ線断面図である。
【００３１】
クールプレートＣＰ３には６本の支持ピン６１が設けられている。６本の支持ピン６１はクールプレートＣＰ３に設けられた貫通孔を貫通してリンク部材６５に立設されており、そのリンク部材６５はエアシリンダ６６によって昇降される。エアシリンダ６６によってリンク部材６５が昇降されることにより、６本の支持ピン６１もそれに同期して昇降される。リンク部材６５が上昇されると、６本の支持ピン６１もそれにともなって上昇し、それらの先端がプレート面よりも上方に突出する（図６の二点鎖線）。逆に、リンク部材６５が下降されると、６本の支持ピン６１もそれにともなって下降し、それらの先端が貫通孔内に入り込んでプレート面よりも下方に下がる（図６の実線）。
【００３２】
図５に示すように、露光後ベークプレートＰＥＢには４本の支持ピン６２が設けられている。これら支持ピン６２も支持ピン６１と同様に露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面よりも上方と下方との間で同期して昇降される。
【００３３】
ローカル搬送ロボットＬＨＵは、保持プレート５１と、その保持プレート５１を水平方向に沿って露光後ベークプレートＰＥＢとクールプレートＣＰ３との間で往復移動させる往復移動機構７１と、保持プレート５１を昇降させる昇降機構７０とを備える。
【００３４】
保持プレート５１は、熱伝導の良好な金属、例えばアルミニウムにて形成された板状部材である。保持プレート５１を上面から見た形状は矩形の板状部材の四隅に矩形の切り欠き部を設けたものとなっている。保持プレート５１の幅方向Ｄの長さは、切り欠き部が存在しない位置においても基板Ｗの径より若干短い。また、保持プレート５１の長手方向Ｌの長さは切り欠き部が存在しない位置においては基板Ｗの径よりも長いものの、切り欠き部が存在する位置では基板Ｗの径より若干短い。このため、基板Ｗの中心を保持プレート５１の中心に合わせて保持プレート５１が基板Ｗを保持すると、基板Ｗの一部は保持プレート５１からはみ出ることとなる。なお、保持プレート５１の上面には基板Ｗを位置決めする４個のウェハガイド４８および基板Ｗを載置する複数の突起が設けられており、これによって基板Ｗの中心が保持プレート５１の中心に合わせられた状態で保持プレート５１に基板Ｗが保持されるとともに、保持プレート５１とそれに保持された基板Ｗの裏面との間には所定のプロキシミティーギャップが形成されることとなる。従って、保持プレート５１は、基板Ｗの下面のほぼ全面に近接してその基板Ｗを保持することとなる。
【００３５】
図７は、ローカル搬送ロボットＬＨＵの往復移動機構７１および昇降機構７０を説明する正面図である。保持プレート５１はアーム５２に連結されている。なお、保持プレート５１はアーム５２に対して完全に固定されているものではなく、例えばゴム等の弾性部材を介して連結したり、一点にて掛着することにより、保持プレート５１がアーム５２に対して若干動けるように連結されている。アーム５２は基台５０に立設されたガイドレール５７に対して摺動自在とされるとともに、基台５０に回転自在に立設されたボールネジ５８に螺合されている。ボールネジ５８はベルト６０を介して基台５０に固設されたモータ５９に連動連結されている。すなわち、ボールネジ５８の外周に固設された従動プーリとモータ５９の回転軸に連結された主動プーリとにベルト６０が巻き掛けられている。モータ５９が駆動すると、その駆動力はベルト６０を介してボールネジ５８に伝達され、ボールネジ５８が回転することによってアーム５２および保持プレート５１が昇降するように昇降機構７０は構成されている。
【００３６】
このときにモータ５９の回転量に応じて、上昇位置Ｈ１（第１の位置）と、下降位置Ｈ３（第２の位置）と、それらの間の中間位置Ｈ２の間で保持プレート５１が昇降する。上昇位置Ｈ１は、上昇した支持ピン６１，６２の先端よりも上方の位置である。下降位置Ｈ３は、保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に密着する位置である。そして、中間位置Ｈ２は、上昇した支持ピン６１，６２の先端よりも下方ではあるが、クールプレートＣＰ３および露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面よりも上方の位置である。
【００３７】
また、基台５０はベルト５６に固設されている。ベルト５６は、ローカル搬送ロボットＬＨＵに固定配置されたモータ５３の回転軸に連結された主動プーリ５４と従動プーリ５５とに巻き掛けられている。モータ５３が駆動すると、ベルト５６が回走し、それにともなって基台５０およびそれに連結された保持プレート５１が水平方向に沿って移動するように往復移動機構７１は構成されている。この往復移動機構７１によって保持プレート５１はクールプレートＣＰ３と露光後ベークプレートＰＥＢとの間で往復移動することができる。
【００３８】
ところで、支持ピン６１，６２は図５に示すような位置に配置されている。基板Ｗを保持する保持プレート５１が露光後ベークプレートＰＥＢの上方の上昇位置Ｈ１に位置している状態で、支持ピン６２を上昇させ、さらに保持プレート５１が中間位置Ｈ２まで下降すると、保持プレート５１から支持ピン６２に基板Ｗが渡される。このときに、４本の支持ピン６２の配置態様はクールプレートＣＰ３側が開放されているため、中間位置Ｈ２の保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に向かってスライド移動を行っても支持ピン６２と干渉しない。すなわち、露光後ベークプレートＰＥＢの支持ピン６２が上昇した状態において、中間位置Ｈ２に位置する保持プレート５１が往復移動機構７１によってクールプレートＣＰ３の上方に移動できるように４本の支持ピン６２は配置されているのである。
【００３９】
基板Ｗを受け取った支持ピン６２が下降すると、その基板Ｗは露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面に載置される。その後、支持ピン６２が再び上昇すると露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面から支持ピン６２によって基板Ｗが持ち上げられる。すなわち、支持ピン６２が露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面よりも下方と上方との間で昇降することによって基板Ｗは当該プレート面に接離されるのである。
【００４０】
一方、基板Ｗを保持する保持プレート５１がクールプレートＣＰ３の上方の上昇位置Ｈ１に位置している状態で、支持ピン６１を上昇させ、さらに保持プレート５１が中間位置Ｈ２まで下降すると、保持プレート５１から支持ピン６１に基板Ｗが渡される。６本の支持ピン６１の配置態様は露光後ベークプレートＰＥＢ側が開放されたものではないため、中間位置Ｈ２の保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に向かってスライド移動を行うことはできない。
【００４１】
また、クールプレートＣＰ３のプレート面には保持プレート５１の形状に沿った凹部４９が形成されている。保持プレート５１がクールプレートＣＰ３の上方に位置しているときに、昇降機構７０が保持プレート５１を下降位置Ｈ３まで下降させることによってその保持プレート５１を凹部４９に嵌合させることができる。このときに、保持プレート５１はアーム５２に対して若干動けるように連結されているため、多少の設置誤差等があったとしても保持プレート５１は凹部４９に密着した状態で嵌合する。保持プレート５１が凹部４９に嵌合した状態では、クールプレートＣＰ３のプレート面が面一となる。よって、支持ピン６１が下降しているときに、基板Ｗを保持する保持プレート５１が凹部４９に嵌合すると、クールプレートＣＰ３のプレート面に基板Ｗが載置されることとなる。
【００４２】
この状態で支持ピン６１が上昇すると、クールプレートＣＰ３のプレート面から支持ピン６１によって基板Ｗが持ち上げられる。すなわち、支持ピン６１がクールプレートＣＰ３のプレート面よりも下方と上方との間で昇降することによって基板Ｗは当該プレート面に接離されるのである。
【００４３】
なお、主搬送ロボットＴＲと熱処理部１６との間の基板Ｗの受け渡しは、ホットプレートおよびクールプレートのいずれにおいても可能であるが、通常は搬送アーム５ａ，５ｂへの熱影響を低減するためにクールプレートにおいて行われる。
【００４４】
以上のような構成を有する基板処理装置１における基板Ｗの処理手順について説明を続ける。ここではまず、基板処理装置１全体におけるフローについて簡単に説明した後、熱処理部１６の動作について説明する。
【００４５】
図８は、基板処理装置１における基板Ｗの搬送手順を示す図である。まず、インデクサＩＮＤから未処理の基板Ｗが払い出される。具体的には、移載ロボットＴＦがキャリアＣから未処理の基板Ｗを１枚取り出して主搬送ロボットＴＲに渡す。主搬送ロボットＴＲは、受け取った基板Ｗを密着強化プレートＡＨＬに搬入する。密着強化処理が終了した基板Ｗは主搬送ロボットＴＲによってクールプレートＣＰ１に搬送され冷却される。そして、主搬送ロボットＴＲはクールプレートＣＰ１から塗布処理ユニットＳＣに基板Ｗを搬送する。塗布処理ユニットＳＣでは基板Ｗのレジスト塗布処理が行われる。なお、塗布処理ユニットＳＣは２つ設けられているが、主搬送ロボットＴＲはこれらのうちのいずれかに基板Ｗを搬送するようにすれば良い。また、本実施形態にて塗布されるレジストは化学増幅型レジストである。
【００４６】
レジスト塗布処理が終了した基板Ｗは、主搬送ロボットＴＲによって塗布処理ユニットＳＣからプリベークプレートＨＰ１を有する熱処理部１６に搬送される。このときには一旦該熱処理部１６内のクールプレートＣＰ２に基板Ｗが搬入され、その基板Ｗは熱処理部１６内のローカル搬送ロボットによってプリベークプレートＨＰ１に搬送される。プリベークプレートＨＰ１では、塗布されたレジスト中の余分な溶媒成分を蒸発させ、レジストと基板Ｗとの密着性を強固にし、安定した感度のレジスト膜を形成するための加熱処理（プリベーク）が行われる。プリベークが終了してレジスト膜が形成された基板Ｗは上記ローカル搬送ロボットによってプリベークプレートＨＰ１から再びクールプレートＣＰ２に搬送され冷却される。
【００４７】
その後、主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６のクールプレートＣＰ２から基板Ｗを取り出してインターフェイスＩＦＢに渡す。インターフェイスＩＦＢに搬送された基板Ｗは、基板処理装置１に連結された露光装置に渡され、その露光装置においてパターン露光が行われる。
【００４８】
パターン露光が終了した基板Ｗは再びインターフェイスＩＦＢに戻され、主搬送ロボットＴＲによって露光後ベークプレートＰＥＢを有する熱処理部１６に搬送される。このときにも一旦該熱処理部１６内のクールプレートＣＰ３に基板Ｗが搬入され、その基板Ｗは熱処理部１６内のローカル搬送ロボットＬＨＵによって露光後ベークプレートＰＥＢに搬送される。露光後ベークプレートＰＥＢでは、露光時の光化学反応によって生じた生成物をレジスト膜内に均一に拡散させるための加熱処理(Post Exposure Bake)が行われる。露光後ベーク処理が終了した基板Ｗは上記ローカル搬送ロボットＬＨＵによって露光後ベークプレートＰＥＢから再びクールプレートＣＰ３に搬送され冷却される。
【００４９】
次に、主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６のクールプレートＣＰ３から基板Ｗを取り出して現像処理ユニットＳＤに搬送する。現像処理ユニットＳＤでは、基板Ｗの現像処理が行われる。なお、現像処理ユニットＳＤも２つ設けられているが、主搬送ロボットＴＲはこれらのうちのいずれかに基板Ｗを搬送するようにすれば良い。
【００５０】
現像処理が終了した基板Ｗは、主搬送ロボットＴＲによって現像処理ユニットＳＤからホットプレートＨＰ２を有する熱処理部１６に搬送される。このときにも一旦該熱処理部１６内のクールプレートＣＰ４に基板Ｗが搬入され、その基板Ｗは熱処理部１６内のローカル搬送ロボットによってホットプレートＨＰ２に搬送される。ホットプレートＨＰ２では、現像処理後の基板Ｗの加熱処理が行われる。加熱処理が終了した基板Ｗは上記ローカル搬送ロボットによってホットプレートＨＰ２から再びクールプレートＣＰ４に搬送され冷却される。
【００５１】
その後、主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６のクールプレートＣＰ４から基板Ｗを取り出してインデクサＩＮＤに戻す。具体的には、移載ロボットＴＦが主搬送ロボットＴＲから処理済の基板Ｗを受け取ってキャリアＣに格納する。このようにして一連のフォトリソグラフィー処理が終了する。
【００５２】
次に、熱処理部１６における動作について図９から図１７を参照しつつさらに説明する。ここでは、露光後ベークプレートＰＥＢを備えた熱処理部１６について説明するが、他のホットプレートを備えた熱処理部１６についても同様の動作を行う。
【００５３】
上述したように、露光後ベークプレートＰＥＢを備えた熱処理部１６には、主搬送ロボットＴＲによって露光直後の基板Ｗが搬入される。基板Ｗが搬入されるときには、図９に示すように、支持ピン６１，６２がともに上昇するとともに、保持プレート５１がクールプレートＣＰ３の下降位置Ｈ３まで下降されて凹部４９に嵌合した状態となっている。この状態にて、主搬送ロボットＴＲが基板を保持する搬送アーム５ａ（または搬送アーム５ｂ）をクールプレートＣＰ３の上方に進入させて下降することにより、搬送アーム５ａから支持ピン６１に基板Ｗが渡される。図１０は、支持ピン６１に基板Ｗが渡された状態を示している。なお、搬送アーム５ａ，５ｂは基板Ｗの端縁部を保持するものであるため、基板Ｗの受け渡し時に支持ピン６１と干渉することはない。また、このときには保持プレート５１がクールプレートＣＰ３の凹部４９に嵌合・密着され、クールプレートＣＰ３によって約２３℃に温調されている。
【００５４】
次に、昇降機構７０によって保持プレート５１が下降位置Ｈ３から上昇位置Ｈ１まで上昇して支持ピン６１から基板Ｗを受け取る（図１１）。このときには、基板Ｗの下面のほぼ全面が保持プレート５１に近接した状態にて基板Ｗが保持されるため、基板Ｗの温調もなされることとなる。
【００５５】
次に、基板Ｗを受け取った保持プレート５１が往復移動機構７１によってクールプレートＣＰ３から露光後ベークプレートＰＥＢに向けてスライド移動する（図１２）。このスライド移動では、保持プレート５１が上昇位置Ｈ１にまで上昇しているため、支持ピン６１，６２と干渉するおそれはない。
【００５６】
次に、基板Ｗを保持する保持プレート５１が上昇位置Ｈ１から中間位置Ｈ２まで下降する。これにより、図１３に示すように、保持プレート５１から支持ピン６２に基板Ｗが渡される。このときに、保持プレート５１は中間位置Ｈ２にまでしか下降しないため、露光後ベークプレートＰＥＢに接触することはなく、その熱影響は最小限に抑制される。また、支持ピン６２に基板Ｗが渡されるのと同時に、支持ピン６１がプレート面より下方に下降する。
【００５７】
そして、基板Ｗを渡した保持プレート５１が往復移動機構７１によって露光後ベークプレートＰＥＢからクールプレートＣＰ３に向けてスライド移動して戻ってくる。それと同時に、基板Ｗを受け取った支持ピン６２が下降して、露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面に基板Ｗが載置される（図１４）。これにより、基板Ｗの露光後ベーク処理が進行する。なお、露光後ベークプレートＰＥＢのベーク温度は例えば１４０℃である。
【００５８】
基板Ｗを渡した保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に向けてスライド移動するときには、中間位置Ｈ２にて水平方向に移動することとなる。このときに、４本の支持ピン６２の配置態様はクールプレートＣＰ３側が開放されているため、中間位置Ｈ２の保持プレート５１がクールプレートＣＰ３に向かってスライド移動を行っても支持ピン６２と干渉しない。また、クールプレートＣＰ３の支持ピン６１は下降しているため、その支持ピン６１と保持プレート５１とが干渉することもない。これにより、保持プレート５１は中間位置Ｈ２のままクールプレートＣＰ３の上方まで戻ってくることができる。なお、支持ピン６１を下降させるのは保持プレート５１との干渉を防止することが目的であるため、支持ピン６２に基板Ｗが渡されるのと同時に下降させることに限定されず、保持プレート５１が上昇して支持ピン６１から基板Ｗを受け取った後クールプレートＣＰ３に戻ってくるまでの任意の時点で支持ピン６１を下降させることが可能である。
【００５９】
図１４の状態にて所定時間の露光後ベーク処理が行われる。なお、これに並行して、クールプレートＣＰ３に戻ってきた保持プレート５１を下降位置Ｈ３まで下降させて凹部４９に嵌合・密着させ、クールプレートＣＰ３による温調を行うようにしても良い。
【００６０】
所定時間が経過した後、支持ピン６２が上昇して露光後ベークプレートＰＥＢのプレート面から基板Ｗを受け取って上昇させる。これにより基板Ｗに対する加熱は終了する。それと同時に、保持プレート５１が中間位置Ｈ２の高さにてクールプレートＣＰ３から露光後ベークプレートＰＥＢに向けてスライド移動する。その結果、図１３に示したのと同じ状態となる。
【００６１】
次に、保持プレート５１が中間位置Ｈ２から上昇位置Ｈ１にまで上昇して、支持ピン６２から基板Ｗを受け取る（図１５）。このときには、基板Ｗの下面のほぼ全面が保持プレート５１に近接した状態にて基板Ｗが保持されるため、保持プレート５１によって基板Ｗの温度が直ちに約３０℃低下し、加熱による反応が停止する。
【００６２】
次に、基板Ｗを受け取った保持プレート５１が往復移動機構７１によって露光後ベークプレートＰＥＢからクールプレートＣＰ３に向けてスライド移動する（図１６）。このスライド移動では、保持プレート５１が上昇位置Ｈ１にまで上昇しているため、支持ピン６２と干渉するおそれはない。なお、支持ピン６２は下降したままである。
【００６３】
そして、基板Ｗを保持する保持プレート５１が上昇位置Ｈ１から下降位置Ｈ３まで下降する。これによって、図１７に示すように、保持プレート５１が凹部４９に嵌合・密着し、クールプレートＣＰ３による基板Ｗの冷却および精密な温調が行われることとなる。
【００６４】
その後、所定時間の冷却・温調処理が終了した後、支持ピン６１が上昇してクールプレートＣＰ３のプレート面から基板Ｗを受け取って上昇させる。そして、主搬送ロボットＴＲが搬送アーム５ａ（または搬送アーム５ｂ）をクールプレートＣＰ３の上方に進入させて支持ピン６１から基板Ｗが受け取った後、搬送アーム５ａを退出させる。このようにして熱処理部１６における一連の動作が終了する。
【００６５】
以上のようにすれば、露光後ベーク処理が終了した基板Ｗは、その下面のほぼ全面が保持プレート５１に近接した状態にて直ちに保持プレート５１に保持されることとなるため、それ以上の熱処理反応が進まない温度域にまで迅速に冷却されることとなる。従って、後工程（例えば現像処理）でトラブルがあったような場合であっても、オーバーベークとなるのを確実に防止することができる。特に、露光後ベーク処理では加熱処理時間が連続処理における基板Ｗ間の線幅均一性に影響を与えるため、オーバーベークを確実に防止することの意義は大きい。
【００６６】
また、保持プレート５１によってオーバーベークを防止する程度にまで冷却された基板Ｗはそのままローカル搬送ロボットＬＨＵによってクールプレートＣＰ３に搬送されて、冷却・温調される。このクールプレートＣＰ３は基板Ｗの精密な温調が可能であるため、主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６から基板Ｗを受け取って別のクールプレートに搬送する必要はなく、そのまま現像処理ユニットＳＤに搬送することができる。すなわち、従来であれば、露光後ベーク処理の終了した基板Ｗを主搬送ロボットＴＲが精密温調可能なクールプレートに搬送しなければならなかったのであるが、本実施形態では主搬送ロボットＴＲが熱処理部１６に基板Ｗを搬送するだけで露光後ベーク処理およびその後の冷却・精密温調が行われることとなる。従って、主搬送ロボットＴＲによる搬送工程数を削減することができ、基板処理装置１全体におけるスループットを向上させることができる。
【００６７】
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、露光後ベークプレートＰＥＢとクールプレートＣＰ３との間で基板Ｗを搬送するローカル搬送ロボットＬＨＵを図１８，１９に示すようなものとしても良い。このローカル搬送ロボットでは、保持アーム９３とリンク部材９２とが屈伸運動を行うことによって基板Ｗをスライド移動させる。
【００６８】
保持アーム９３の基端部には軸９６が配設されており、この軸９６にはプーリ９７が固定されている。また、リンク部材９２の基端部には軸９８が配設されており、この軸９８には歯車８９およびプーリ９９が固定されている。プーリ９７とプーリ９９との間にはベルト８８が巻き掛けられている。なお、プーリ９９の径とプーリ９７の径とは２対１に設定されている。
【００６９】
歯車８９は基台９１に内蔵されたモータ８７の回転軸に噛合されている。また、基台９１自体も固定台９０に内蔵されたボールネジ９５に螺合されている。ボールネジ９５の外周に固設された歯車にはモータ９４の回転軸が噛合されている。
【００７０】
このような構成により、モータ９４が駆動するとボールネジ９５が回転し、基台９１および保持アーム９３が昇降する。また、モータ８７が駆動して、リンク部材９２を時計回りに回転させると、保持アーム９３はプーリ９９，ベルト８８，プーリ９７を介して駆動を受け、リンク部材９２に対して反時計回りに回転する。このようにして保持アーム９３は露光後ベークプレートＰＥＢとクールプレートＣＰ３との間で往復移動することとなる。
【００７１】
また、このようなローカル搬送ロボット以外にも、２軸の垂直リンク機構を採用したロボット等を採用することができる。すなわち、ローカル搬送ロボットとしては、基板Ｗの下面のほぼ全面に近接して当該基板Ｗを保持する保持プレートと、保持プレートをホットプレートとクールプレートとの間で往復移動させる往復移動機構と、保持プレートを昇降させる昇降機構と、を備えたものであれば種々のものを用いることが可能である。
【００７２】
また、上記実施形態においては、露光後ベークプレートＰＥＢを備えた熱処理部１６について主に説明したが、プリベークプレートＨＰ１やホットプレートＨＰ２を備えた熱処理部１６についても同様に構成することで、同様の効果が得られることは勿論である。
【００７３】
また、上記実施形態においては、クールプレートＣＰ３に凹部４９を設け、そこに保持プレート５１を嵌合させるようにしていたが、特に凹部を設けず単に保持プレート５１をクールプレートＣＰ３のプレート面に密着させるようにしても良い。保持プレート５１は熱伝導の良好な金属にて形成されているため、クールプレートＣＰ３に密着させるだけでその温調を容易に行うことができる。もっとも、上記実施形態のようにクールプレートＣＰ３の凹部４９に保持プレート５１を嵌合させた方がより確実に精密な温調を行うことができる。
【００７４】
また、本発明にかかる熱処理装置および基板処理装置は半導体基板を処理する装置のみならず、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等を処理する装置に適用することができる。
【００７５】
【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、搬送機構が基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートを備え、ホットプレートに載置されて加熱された基板を受け取った保持プレートが往復移動機構によってクールプレートの上方に移動された状態にて昇降機構が保持プレートを下降させてクールプレートに密着させるため、保持プレートが加熱された基板を受け取るだけでホットプレートによるオーバーベークを確実に防止することができ、さらに保持プレートをクールプレートに密着させることによって精密温調が可能となり、高いスループットを得ることができる。
【００７６】
また、請求項２の発明によれば、搬送機構が基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートを備え、ホットプレートに基板が載置されて加熱処理が行われるのと並行して保持プレートをクールプレートに密着させて温調するとともに、加熱処理終了後に温調された保持プレートをホットプレートに移動させて加熱後の基板を受け取らせ、その保持プレートをクールプレートに移動させて密着させるため、ホットプレートによるオーバーベークを確実に防止することができ、さらに保持プレートをクールプレートに密着させることによって精密温調が可能となり、高いスループットを得ることができる。
また、請求項３の発明によれば、ホットプレートにて加熱された基板を受け取った保持プレートが往復移動機構によってクールプレートの上方に移動された状態にて昇降機構が保持プレートを下降させてクールプレートの凹部に嵌合させて密着させるため、保持プレートを介したクールプレートによる基板の精密温調がより確実なものとなる。
【００７７】
また、請求項４の発明によれば、ホットプレートおよび／またはクールプレートの基板支持ピンが上昇した状態において、中間位置に位置する保持プレートが往復移動機構によってホットプレートおよび／またはクールプレートの上方に移動できるように基板支持ピンを配置しているため、基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートであってもホットプレートおよび／またはクールプレートに対する基板の受け渡しが可能となる。
【００７８】
また、請求項５の発明によれば、ホットプレートが露光処理が行われた後の基板の加熱処理を行う露光後ベーク用ホットプレートであるため、露光後ベークのオーバーベークを防止することができ、基板間の線幅均一性を維持することができる。
【００７９】
また、請求項６の発明によれば、基板処理装置が請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置を備えるため、ホットプレートによるオーバーベークを確実に防止することができるとともに、保持プレートをクールプレートに密着させることによって精密温調が可能となり、その結果搬送手段が改めて基板をクールプレートに搬送する必要がなくなり、高いスループットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１の基板処理装置の熱処理部付近を示す平面図である。
【図３】図１の基板処理装置の主搬送ロボットの外観斜視図である。
【図４】図１の基板処理装置の熱処理部の要部斜視図である。
【図５】図１の基板処理装置の熱処理部の平面図である。
【図６】図５におけるクールプレートのＸ−Ｘ線断面図である。
【図７】ローカル搬送ロボットの往復移動機構および昇降機構を説明する正面図である。
【図８】図１の基板処理装置における基板の搬送手順を示す図である。
【図９】熱処理部の動作を示す図である。
【図１０】熱処理部の動作を示す図である。
【図１１】熱処理部の動作を示す図である。
【図１２】熱処理部の動作を示す図である。
【図１３】熱処理部の動作を示す図である。
【図１４】熱処理部の動作を示す図である。
【図１５】熱処理部の動作を示す図である。
【図１６】熱処理部の動作を示す図である。
【図１７】熱処理部の動作を示す図である。
【図１８】ローカル搬送ロボットの他の例を示す図である。
【図１９】ローカル搬送ロボットの他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
１６ 熱処理部
４９ 凹部
５１ 保持プレート
６１，６２ 支持ピン
７０ 昇降機構
７１ 往復移動機構
ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３，ＣＰ４ クールプレート
ＨＰ１，ＨＰ２ ホットプレート
ＩＦＢ インターフェイス
ＩＮＤ インデクサ
ＬＨＵ ローカル搬送ロボット
ＰＥＢ 露光後ベークプレート
ＳＣ 塗布処理ユニット
ＳＤ 現像処理ユニット
ＴＲ 主搬送ロボット
Ｗ 基板
Claims (6)
- 基板を加熱するホットプレートと、当該基板を冷却するクールプレートと、前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で基板を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置において、
前記搬送機構は、
基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートと、
前記保持プレートを前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で水平方向に沿って往復移動させる往復移動機構と、
前記保持プレートを昇降させる昇降機構と、
を備え、
前記ホットプレートに載置されて加熱された基板を受け取った前記保持プレートが前記往復移動機構によって前記クールプレートの上方に移動された状態にて前記昇降機構が前記保持プレートを下降させて前記クールプレートに密着させることを特徴とする熱処理装置。 - 基板を加熱するホットプレートと、当該基板を冷却するクールプレートと、前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で基板を搬送する搬送機構とを備えた熱処理装置において、
前記搬送機構は、
基板の下面のほぼ全面に近接して当該基板を保持する保持プレートと、
前記保持プレートを前記ホットプレートと前記クールプレートとの間で往復移動させる往復移動機構と、
前記保持プレートを昇降させる昇降機構と、
を備え、
前記ホットプレートに基板が載置されて加熱処理が行われるのと並行して前記保持プレートを前記クールプレートに密着させて温調するとともに、加熱処理終了後に温調された前記保持プレートを前記ホットプレートに移動させて加熱後の基板を受け取らせ、前記保持プレートを前記クールプレートに移動させて密着させることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項１または請求項２記載の熱処理装置において、
前記クールプレートに前記保持プレートの形状に沿った凹部を形成し、
前記ホットプレートにて加熱された基板を受け取った前記保持プレートが前記往復移動機構によって前記クールプレートの上方に移動された状態にて前記昇降機構が前記保持プレートを下降させて前記凹部に嵌合させて密着させることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記ホットプレートおよび前記クールプレートは、それぞれのプレート面よりも下方と上方との間で昇降することによって基板を当該プレート面に接離させる基板支持ピンを備え、
前記昇降機構は、上昇した前記基板支持ピンよりも上方の第１の位置、前記クールプレートに密着する第２の位置、前記第１の位置と前記第２の位置との間の中間位置の間で前記保持プレートを昇降させ、
前記ホットプレートおよび／または前記クールプレートの前記基板支持ピンが上昇した状態において、前記中間位置に位置する前記保持プレートが前記往復移動機構によって前記ホットプレートおよび／または前記クールプレートの上方に移動できるように前記基板支持ピンを配置したことを特徴とする熱処理装置。 - 請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記ホットプレートは、露光処理が行われた後の基板の加熱処理を行う露光後ベーク用ホットプレートであることを特徴とする熱処理装置。 - 基板に所定の処理を行う基板処理装置において、
基板に処理液を供給して液処理を行う液処理部と、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱処理装置と、
前記液処理部と前記熱処理装置との間で基板の搬送を行う搬送手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
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