JP4755233B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、浮上ステージ上で被処理基板を浮かせ、基板とステージ間の伝熱によって基板に所定の加熱処理を施す浮上式の基板処理装置に係り、特に浮上ステージ上への基板の搬入を平流しで行う基板処理装置に関する。

近年、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造のためのフォトリソグラフィーで用いられているレジスト塗布現像処理システムでは、被処理基板（たとえばガラス基板）の大型化に安全で効率的に対応できるように、水平な一方向に設定した基板搬送ライン上で基板を移動させながら基板の被処理面に所定の液、ガス、光、熱等を与えて所要の処理を行う平流し方式が様々な処理工程で導入されてきている。

この種の平流し方式としては、たとえば特許文献１に記載されるようにコロを一定ピッチで並べて敷設したコロ搬送路上で基板を水平移動させるコロ搬送方式や、たとえば特許文献２に記載されるように浮上ステージ上で基板を浮かせて水平移動させる浮上搬送方式が知られている。

浮上搬送方式においては、空気中に浮いている基板に水平移動の推力を与える搬送手段を浮上ステージの周囲に設ける必要があり、かかる搬送手段にモータ等の回転駆動源に接続された駆動コロからなるコロ搬送路を用いる案が検討されている。

浮上ステージとコロ搬送路とを組み合わせる場合、典型的には、搬送ラインにおいて浮上ステージの上流側および下流側に各々個別のコロ駆動部に作動接続されたコロ搬送路がそれぞれ設置される。このような浮上ステージ／コロ搬送方式において、基板は、上流側コロ搬送路上を平流しで水平移動しながら浮上ステージの上に搬入され、浮上ステージ上を浮いた状態で通過し、下流側コロ搬送路に乗り移って浮上ステージから搬出される。その際、基板は、基板前端が浮上ステージ上に在る間は後方の上流側コロ搬送路のみの推力によって前進移動し、基板前端が下流側コロ搬送路上に乗ってからは上流側および下流側双方のコロ搬送路の推力によって前進移動し、基板後端が浮上ステージ上に在る間は下流側コロ搬送路のみの推力によって前進移動する。
特開２００７−１５８０８８ 特開２００５−２４４１５５

たとえばベーキングユニットのように基板を加熱処理する基板処理装置において、上記のような平流し方式の浮上ステージを採用し、かつ浮上ステージを加熱処理のための加熱板として構成する場合、基板の前の部分が浮上ステージの上に搬入されて加熱された時に、まだ浮上ステージ上に搬入されていない基板の後の部分との間で大きな温度差が生じて、基板各部の熱膨張（伸び量）が搬送方向で勾配を持ち、これによって基板に反りが発生する。

この基板の反りは、基板に外力が加わらなければ、基板前端部で搬送方向と直交する方向の中心部が山形に盛り上がるようなプロファイルを示す。ところが、浮上ステージには気体を噴出する噴射孔と気体を吸引する吸引孔とが混在して設けられ、浮上力と吸引力との均衡で基板の浮上高または浮上ギャップ（ステージ−基板間のギャップ）を一定にする力が働くため、上記のような基板前端部で中心部が山形に盛り上がるようなプロファイルは現れない。その代わりに、基板各部の熱膨張の違いによる応力が浮上ステージの入口（始端部）付近に集約され、その位置で基板の左右両端部に大きな反りが現れる。

このように浮上ステージの上に搬入される基板に反りが発生すると、基板浮上高が一定にならずに、浮上ステージ上を平流しで移動する基板の温度の履歴特性や熱処理の均一性が悪化する。このことが、上記のような加熱用の浮上ステージを用いる基板処理装置では問題となっている。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、加熱用浮上ステージの上で（特にステージ入口付近で）被処理基板に反りが発生するのを防止して基板浮上ギャップを一定に保ち、熱処理の特性ないし品質（温度履歴特性、温度均一性等）を向上させるようにした基板処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明における基板処理装置は、所定温度に熱せられ、被処理基板を気体の圧力により水平に浮かせる浮上ステージと、前記基板を平流しで搬送する搬送ラインにおいて上流側から前記浮上ステージの入口に向かって一定の傾斜角で下りる傾斜搬送路と、前記傾斜搬送路の頂上部に前記搬送ラインと直交する方向に複数並べて配置された自由回転可能なフリーコロとを有し、前記フリーコロおよび前記傾斜搬送路を介して前記基板を平流し搬送で前記浮上ステージの上に搬入し、前記浮上ステージ上で浮いている前記基板と前記浮上ステージとの間の伝熱により前記基板に所定の熱的な処理を施す。

本発明の装置構成において、基板は、傾斜した搬送路を下りて浮上ステージの水平な浮上搬送路に入る。この際、基板の前の部分が浮上ステージの浮上領域で加熱された時に、まだ傾斜搬送路上に在る基板の後の部分との間で大きな温度差が生じて、基板各部の熱膨張（伸び量）が搬送方向で勾配を持ち、応力が生じる。浮上ステージ上では浮上圧力による矯正力が働くため、基板各部の熱膨張の違いによる応力が基板前端部から後方へ移動し、基板の左右両端部に反りが現れる。この基板の反り部は基板後方側へ移動し、傾斜搬送路の頂上部に反り部が現れる。これによって浮上ステージの入口より先（ステージ内奥）に基板の反り部が入ることはなく、基板浮上ギャップが一定に保たれ、浮上ステージと基板との間の伝熱ないし熱交換が所望の温度履歴で均一に行われる。
本発明においては、傾斜搬送路の頂上部にフリーコロを配置することにより、上記のように傾斜搬送路の後半部ないし最下部から上（基板後方）に移動してきた基板の反り部を傾斜搬送路の頂上部にて安定に支持することができる。これらのフリーコロの少なくとも一部は、受けるように配置されてよい。したがって、これら複数のフリーコロの高さ位置はそれぞれ独立に調整されるのが好ましい。

本発明によれば、さらに好ましい一態様として、浮上ステージの入口における基板の高さ位置を検出する基板高さ位置センサと、各々のフリーコロを昇降移動可能に支持し、基板高さ位置センサの出力信号に応じてフリーコロの高さ位置を可変制御するコロ高さ位置制御部とが備えられる。

好ましくは、基板高さ位置センサは、基板搬送ラインと直交する方向で複数のフリーコロの配置位置とそれぞれ対応する浮上ステージの入口の上方の位置に複数配置され、それぞれの直下における基板の高さ位置を検出する。

基板高さ位置センサは、たとえばレーザ変位計からなり、直下を通過する基板との距離を光学式で測定し、基板の高さ位置を表す電気信号（アナログ信号）を出力する。

コロ高さ位置制御部は、それら複数の基板高さ位置センサの出力信号に応じてそれぞれ対応する複数のフリーコロの高さ位置を可変制御する。この場合、好適なフィードバック制御方式として、たとえばＰＩＤ（比例・積分・微分）制御で各アクチュエータを通じて各フリーコロの高さ位置を可変制御する。

本発明において、好ましくは、傾斜搬送路の傾斜角は２°〜５°に設定される。また、好ましい一形態として、傾斜搬送路の頂上部は、基板搬送ラインにおいて浮上ステージの入口から水平方向に３００ｍｍ〜５００ｍｍだけ離れ、鉛直方向に１０ｍｍ〜３０ｍｍだけ高い位置に設けられる。

また、好適な一態様として、傾斜搬送路は、基板に平流し搬送の推力を与えるために基板搬送ライン上に所定の間隔を置いて配置される複数の駆動コロからなる第１のコロ搬送路の一区間として設けられる。また、浮上ステージの上から基板を平流しで搬出するために基板搬送ラインにおいて浮上ステージの下流側に所定の間隔を置いて配置される複数の駆動コロからなる第２のコロ搬送路が設けられる。

また、好適な一態様として、浮上ステージは熱伝導率の高い金属からなり、浮上ステージを熱するための発熱体が浮上ステージの中または裏面に設けられてよい。

本発明の基板処理装置によれば、上記のような構成および作用により、加熱用浮上ステージの上で被処理基板に反りが発生するのを防止して基板浮上ギャップを一定に保ち、浮上ステージ方式における温度履歴特性および温度均一性を向上させることができる。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１に、本発明の基板処理装置を適用できる一構成例としての塗布現像処理システムを示す。この塗布現像処理システム１０は、クリーンルーム内に設置され、たとえばガラス基板を被処理基板とし、ＬＣＤ製造プロセスにおいてフォトリソグラフィー工程の中の洗浄、レジスト塗布、プリベーク、現像およびポストベーク等の一連の処理を行うものである。露光処理は、このシステムに隣接して設置される外部の露光装置１２で行われる。

この塗布現像処理システム１０は、中心部に横長のプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６を配置し、その長手方向（Ｘ方向）両端部にカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４とインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８とを配置している。

カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４は、システム１０のカセット搬入出ポートであり、基板Ｇを多段に積み重ねるようにして複数枚収容可能なカセットＣを水平な一方向（Ｙ方向）に４個まで並べて載置できるカセットステージ２０と、このステージ２０上のカセットＣに対して基板Ｇの出し入れを行う搬送機構２２とを備えている。搬送機構２２は、基板Ｇを１枚単位で保持できる搬送アーム２２ａを有し、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの４軸で動作可能であり、隣接するプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６側と基板Ｇの受け渡しを行えるようになっている。

プロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６は、水平なシステム長手方向（Ｘ方向）に延在する平行かつ逆向きの一対のラインＡ，Ｂに各処理部をプロセスフローまたは工程の順に配置している。

より詳細には、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側へ向う上流部のプロセスラインＡには、搬入ユニット（ＩＮ−ＰＡＳＳ）２４、洗浄プロセス部２６、第１の熱的処理部２８、塗布プロセス部３０および第２の熱的処理部３２が第１の基板搬送ライン３４に沿って上流側からこの順序で一列に配置されている。

より詳細には、搬入ユニット（ＩＮ−ＰＡＳＳ）２４はカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２から未処理の基板Ｇを受け取り、所定のタクトで第１の基板搬送ライン３４に投入するように構成されている。洗浄プロセス部２６は、第１の平流し搬送路３４に沿って上流側から順にエキシマＵＶ照射ユニット（Ｅ−ＵＶ）３６およびスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８を設けている。第１の熱的処理部２８は、上流側から順にアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０および冷却ユニット（ＣＯＬ）４２を設けている。塗布プロセス部３０は、上流側から順にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４および減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６を設けている。第２の熱的処理部３２は、上流側から順にプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８および冷却ユニット（ＣＯＬ）５０を設けている。第２の熱的処理部３２の下流側隣に位置する第１の基板搬送ライン３４の終点には搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）５２が設けられている。第１の基板搬送ライン３４上を平流しで搬送されてきた基板Ｇは、この終点の搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）５２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８へ渡されるようになっている。

一方、インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側からカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側へ向う下流部のプロセスラインＢには、搬入ユニット（図示せず）、現像ユニット（ＤＥＶ）５４、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６、冷却ユニット（ＣＯＬ）５８、検査ユニット（ＡＰ）６０および搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）６２が第２の基板搬送ライン６４に沿って上流側からこの順序で一列に配置されている。ここで、上記搬入ユニット（図示せず）は、周辺装置（ＴＩＴＬＥＲ／ＥＥ）７６の階下に、つまり現像ユニット（ＤＥＶ）５４と同じ階に設けられている。

なお、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６および冷却ユニット（ＣＯＬ）５８は第３の熱的処理部６６を構成する。搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）６２は、第２の平流し搬送路６４から処理済の基板Ｇを１枚ずつ受け取って、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２に渡すように構成されている。

両プロセスラインＡ，Ｂの間には補助搬送空間６８が設けられており、基板Ｇを１枚単位で水平に載置可能なシャトル７０が図示しない駆動機構によってプロセスライン方向（Ｘ方向）で双方向に移動できるようになっている。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８は、上記第１および第２の基板搬送ライン３４，６４や隣接する露光装置１２と基板Ｇのやりとりを行うための搬送装置７２を有し、この搬送装置７２の周囲にロータリステージ（Ｒ／Ｓ）７４および周辺装置７６を配置している。ロータリステージ（Ｒ／Ｓ）７４は、基板Ｇを水平面内で回転させるステージであり、露光装置１２との受け渡しに際して長方形の基板Ｇの向きを変換するために用いられる。周辺装置７６は、たとえばタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）や周辺露光装置（ＥＥ）等を第２の平流し搬送路６４に接続している。

ここで、この塗布現像処理システムにおける１枚の基板Ｇに対する全工程の処理手順を説明する。先ず、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４において、搬送機構２２が、ステージ２０上のいずれか１つのカセットＣから基板Ｇを１枚取り出し、その取り出した基板Ｇをプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６のプロセスラインＡ側の搬入ユニット（ＩＮ−ＰＡＳＳ）２４に搬入する。搬入ユニット（ＩＮ−ＰＡＳＳ）２４から基板Ｇは第１の基板搬送ライン３４上に移載または投入される。

第１の基板搬送ライン３４に投入された基板Ｇは、最初に洗浄プロセス部２６においてエキシマＵＶ照射ユニット（Ｅ−ＵＶ）３６およびスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８により紫外線洗浄処理およびスクラビング洗浄処理を順次施される。スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８は、平流し搬送路３４上を水平に移動する基板Ｇに対して、ブラッシング洗浄やブロー洗浄を施すことにより基板表面から粒子状の汚れを除去し、その後にリンス処理を施し、最後にエアーナイフ等を用いて基板Ｇを乾燥させる。スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８における一連の洗浄処理を終えると、基板Ｇはそのまま第１の平流し搬送路３４を下って第１の熱的処理部２８を通過する。

第１の熱的処理部２８において、基板Ｇは、最初にアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０で蒸気状のＨＭＤＳを用いるアドヒージョン処理を施され、被処理面を疎水化される。このアドヒージョン処理の終了後に、基板Ｇは冷却ユニット（ＣＯＬ）４２で所定の基板温度まで冷却される。この後も、基板Ｇは第１の平流し搬送路３４を下って塗布プロセス部３０へ搬入される。

塗布プロセス部３０において、基板Ｇは最初にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４で平流しのままスリットノズルを用いるスピンレス法により基板上面（被処理面）にレジスト液を塗布され、直後に下流側隣の減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６で減圧乾燥処理を受ける。

塗布プロセス部３０を出た基板Ｇは、第１の基板搬送ライン３４を下って第２の熱的処理部３２を通過する。第２の熱的処理部３２において、基板Ｇは、最初にプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８でレジスト塗布後の熱処理または露光前の熱処理としてプリベーキングを受ける。このプリベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜中に残留していた溶剤が蒸発して除去され、基板に対するレジスト膜の密着性が強化される。次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）５０で所定の基板温度まで冷却される。しかる後、基板Ｇは、第１の平流し搬送路３４の終点の搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）５２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８の搬送装置７２に引き取られる。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８において、基板Ｇは、ロータリステージ７４でたとえば９０度の方向変換を受けてから周辺装置７６の周辺露光装置（ＥＥ）に搬入され、そこで基板Ｇの周辺部に付着するレジストを現像時に除去するための露光を受けた後に、隣の露光装置１２へ送られる。

露光装置１２では基板Ｇ上のレジストに所定の回路パターンが露光される。パターン露光を終えた基板Ｇは、露光装置１２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８に戻されると、先ず周辺装置７６のタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）に搬入され、そこで基板上の所定の部位に所定の情報が記される。しかる後、基板Ｇは、搬送装置７２より周辺装置７６の階下の搬入ユニット（図示せず）に搬入される。

こうして、基板Ｇは、今度は第２の基板搬送ライン６４上をプロセスラインＢの下流側に向けて搬送される。最初の現像ユニット（ＤＥＶ）５４において、基板Ｇは平流しで搬送される間に現像、リンス、乾燥の一連の現像処理を施される。

現像ユニット（ＤＥＶ）５４で一連の現像処理を終えた基板Ｇは、そのまま第２の基板搬送ラインに乗せられたまま第３の熱的処理部６６および検査ユニット（ＡＰ）６０を順次通過する。第３の熱的処理部６６において、基板Ｇは、最初にポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６で現像処理後の熱処理としてポストベーキングを受ける。このポストベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜に残留していた現像液や洗浄液が蒸発して除去され、基板に対するレジストパターンの密着性が強化される。次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）５８で所定の基板温度に冷却される。検査ユニット（ＡＰ）６０では、基板Ｇ上のレジストパターンについて非接触の線幅検査や膜質・膜厚検査等が行われる。

搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）６２は、第２の基板搬送ライン６４から全工程の処理を終えてきた基板Ｇを受け取って、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２へ渡す。カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側では、搬送機構２２が、搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）６２から受け取った処理済の基板Ｇをいずれか１つ（通常は元）のカセットＣに収容する。

この塗布現像処理システム１０においては、平流し方式の加熱用浮上ステージを有する基板処理装置として、たとえば第２の熱的処理部３２のプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８に本発明を適用することができる。

以下、図２〜図７につき、本発明の一実施形態におけるプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８の構成および作用を詳細に説明する。

図２および図３に、この実施形態におけるプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８内の主要な構成を示す。図２は略平面図、図３は側面図である。

図２および図３に示すように、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８内には、Ｘ方向に、つまり第１の基板搬送ライン３４（図１）に沿って、第１のコロ搬送路８０、２段縦列の浮上ステージ８２，８４および第２のコロ搬送路８６が設置されている。

第１および第２のコロ搬送路８０、８６は、Ｘ方向に所定の間隔を置いて敷設された複数本の長尺形駆動コロ８８，９０を有し、モータ等からなる専用のコロ駆動部９２，９４により駆動ベルトや歯車等からなる伝動機構９６，９８を介してそれぞれの駆動コロ８８，９０を回転駆動するように構成されている。

減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６の上流側にも第３のコロ搬送路１００が設置されている。この第３のコロ搬送路１００も、Ｘ方向に所定の間隔を置いて敷設された複数本の長尺形駆動コロ１０２を有し、モータ等からなる専用のコロ駆動部１０４により駆動ベルトや歯車等からなる伝動機構１０６を介して駆動コロ１０２を回転駆動するように構成されている。

図示省略するが、減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６にも外部のコロ搬送路１００，８０と連続する内部コロ搬送路が設けられている。外部コロ搬送路１００および内部駆動コロ搬送路上の平流し搬送で基板Ｇがチャンバ１０５の中に搬入され、密閉状態のチャンバ１０５内で減圧乾燥処理が行われた後に、内部コロ搬送路および外部コロ搬送路８０上の平流し搬送で基板Ｇがチャンバ１０５の外（下流側）に搬出されるようになっている。

なお、図示の長尺形駆動コロ８８，９０，１０２は、丸棒の回転軸にこま形のローラを一定間隔で複数個取り付けている。

図２および図３において、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８は、第１および第２の浮上ステージ８２，８４の浮上面８２ａ，８４ａに、基板Ｇを大気圧下の空中に好ましくは１００μｍ以下（たとえば５０μｍ）の微小な基板浮上ギャップで浮かせるために、高圧または正圧の圧縮空気を噴き出す噴射孔１０８と、バキュームで空気を吸い込む吸引孔１１０とを適当な配列パターンで混在させて設けている。浮上ステージ８２，８４の上で基板Ｇを搬送するときは、噴射孔１０８から圧縮空気による垂直上向きの力を加えると同時に、吸引孔１１０よりバキューム吸引力による垂直下向きの力を加えて、相対抗する双方向の力のバランスを制御することで、基板浮上ギャップを浮上搬送および基板加熱に適した設定値（５０μｍ）付近に維持するようにしている。

浮上ステージ８２，８４は、熱伝導率の高い金属たとえばアルミニウムからなる肉厚（たとえば板厚３０ｍｍ）の板体として構成され、１個または複数個の発熱体たとえばシーズヒータ１１２を内蔵し、または裏面に貼り付けている。たとえばＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）を有する電源回路（図示せず）より供給される電力でシーズヒータ１１２が発熱し、浮上ステージ８２，８４が設定温度（たとえば１４０℃〜１８０℃）で放熱する熱板として機能するようになっている。

基板Ｇは、浮上搬送で浮上ステージ８２，８４上を通過する際に、それらの浮上面８２ａ，８４ａから浮上圧力を受けるだけでなく基板浮上ギャップの至近距離で放射熱も受ける。この伝熱式の基板加熱により、浮上ステージ８２，８４上を浮上搬送で水平移動する間に基板Ｇの温度は所定の温度履歴で最大値（たとえば１８０℃）まで上昇し、基板上のレジスト塗布膜中の残留溶媒の大部分が蒸発して膜が一層薄く固くなり、基板Ｇとの密着性が高められる。なお、好ましくは、浮上ステージ８２，８４の上方に、基板Ｇ上のレジスト塗布膜から蒸発した溶剤を吸い込んで排気するための排気機構（図示せず）が設置されてよい。

図３に示すように、浮上ステージ８２，８４は、床に固定された頑丈なフレーム１１４の上にアジャスタ（高さ調整具）１１６付きの脚部１１８を介して設置されており、ステージ上面の高さ位置をアジャスタ１１６で調整できるようになっている。

第１および第２のコロ搬送路８０，８６も、個別のフレーム１１８，１２０の上にアジャスタ１２２，１２４付きの脚部１２６，１２８を介してそれぞれ設置されており、コロ搬送路８０，８６の高さ位置をそれぞれ独立に調整できるようになっている。

このプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８は、第１のコロ搬送路８０の後半部ないし後端部を前段浮上ステージ８２の入口（始端）８２ａに向かって一定の傾斜角で下りる傾斜搬送路１３０に構成するとともに、この傾斜搬送路１３０の頂上部に自由回転可能なフリーコロ１３２を基板搬送ラインと直交する方向（Ｙ方向）に複数個たとえば６個（１３２(1）〜１３２(6）)並べて配置している。

図４に示すように、各フリーコロ１３２(i)（ｉ＝１〜６）は、たとえば逆さＬ形のコロ支持部１３４(i)を介して昇降用アクチュエータ１３６(i)に上下移動可能に支持されている。そして、コロ高さ位置制御部１３８の制御の下で昇降用アクチュエータ１３６(i)によりフリーコロ１３２(i)の高さ位置が一定範囲内の任意の位置に可変制御されるようになっている。

なお、フリーコロ１３２(i)は、たとえば図示のようにコロ支持部１３４(i)の先端部を枢軸として鉛直面内で自由回転可能なこま形のコロであり、耐熱性および耐摩耗性を備えた樹脂たとえばＰＥＥＫまたはセラゾール（商品名）を好適な材質としている。昇降用アクュチエータ１３６(i)は、たとえばＤＣモータまたはステップモータを駆動源とするボールネジ機構からなる。

図３および図５に示すように、前段浮上ステージ８２の入口８２ａ付近の上方には、基板搬送ラインと直交する方向（Ｙ方向）でフリーコロ１３２(1)〜１３２(6)の配置位置とそれぞれ対応する位置に複数の基板高さ位置センサ１４０(1)〜１４０(6)が配置されている。

各基板高さ位置センサ１４０(i)は、たとえばレーザ変位計からなり、垂直下方にレーザビームを投光する投光部と、該レーザビームの当たった物体（基板Ｇ）から反射してくる光を測定距離に応じた位置で受光する受光部とを含んでおり、直下を通過する基板Ｇとの距離Ｌ_iを光学式で測定し、基板Ｇの高さ位置を表す電気信号（アナログ信号）を出力する。ここで、基板Ｇの高さ位置は、たとえばステージ８２の上面からの高さ位置でよく、基板浮上ギャップとして求められてもよい。

コロ高さ位置制御部１３８は、演算制御回路を有しており、各基板高さ位置センサ１４０(i)からの測定値信号を入力し、各基板高さ位置センサ１４０(i)の直下で測定された基板Ｇの高さ位置が設定値に一致するようにフィードバック制御、たとえばＰＩＤ（比例・積分・微分）制御で各アクチュエータ１３６(i)を通じて各フリーコロ１３２(i)の高さ位置を可変制御するようになっている。

なお、傾斜搬送路１３０の傾斜角は、適宜調整されてよいが、好ましくは２°〜５°に設定されてよい。傾斜搬送路１３０の頂上部の位置は基板Ｇのサイズに応じて異なるが、たとえば搬送方向における基板Ｇの長さが２ｍ〜３ｍの場合は、前段浮上ステージ８２の入口から水平方向に３００ｍｍ〜５００ｍｍだけ離れ、鉛直方向に１０ｍｍ〜３０ｍｍだけ高い場所に設けられてよい。

ここで、この実施形態のプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８における作用を説明する。上記のように減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６で減圧乾燥処理を受けた基板Ｇは、チャンバ１０５内の内部コロ搬送路および第１のコロ搬送路８０上の平流し搬送で減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６からプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８に移送される。

この平流し搬送において、基板Ｇは、第１のコロ搬送路８０の後半部に設けられた傾斜搬送路８０を下りて浮上ステージ８２，８４の上に搬入される。浮上ステージ８２，８４の上に搬入されると、基板Ｇは、ステージ浮上面８２ａ，８４ａから浮上圧力を受けると同時に放射熱も受け、浮上搬送で前進しながら加熱される。

この際、図６Ａに示すように、基板Ｇの前の部分が浮上ステージ８２，８４の上に搬入されて加熱された時に、まだ浮上ステージ８２，８４上に搬入されていない基板Ｇの後の部分との間で大きな温度差が生じて、基板各部の熱膨張（伸び量）が搬送方向で勾配を持ち、これによって基板Ｇに反りが発生する。

この基板Ｇの反りは、基板Ｇに外力が加わらなければ、図６Ｂに示すように、基板前端部で搬送方向と直交する方向（Ｙ方向）の中心部が山形に盛り上がるようなプロファイルＧ_Pを示す。ところが、浮上ステージ８２，８４には気体を噴出する噴射孔１０８と気体を吸引する吸引孔１１０とが混在して設けられ、浮上力と吸引力との均衡で基板Ｇの浮上ギャップを一定にする力が働くため、上記のような基板前端部で中心部が山形に盛り上がるようなプロファイルＧ_Pは現れない。その代わりに、図７Ａに示すように基板各部の熱膨張の違いによる応力が基板前端部から後方へ移動し、図７Ｂに示すように基板Ｇの左右両端部に反りＧ_Sが現れるようになる。

仮に基板Ｇが浮上ステージ８２，８４上に搬入される直前に水平な姿勢になっていると、つまり第１のコロ搬送路８０の後半部が水平なコロ搬送路になっていると、前段浮上ステージ８２の入口８２ａ付近に基板Ｇの左右両端部に反り部Ｇ_Sが現れる。この反り部Ｇ_Sは、基板Ｇ上でレジストの下層に形成されている膜（特にメタル膜）の種類によって反り具合が異なる。

しかるに、この実施形態では、第１のコロ搬送路８０の後半部が下りの傾斜搬送路１３０に構成されており、基板Ｇは傾斜搬送路１３０に沿って下りてきて、前段浮上ステージ８２上に搬入されるや否や水平な姿勢に矯正される。こうして、基板Ｇには前段浮上ステージ８２の入口８２ａ付近で上に反るような力が加えられることとなり、この位置に現れるはずの反り部Ｇ_Sは基板後方側へ移動し、図３に示すように傾斜搬送路８０の頂上部に、特に左右両端側のフリーコロ１３２(1)，１３２(2)，１３２(5)，１３２(6)の上に反り部Ｇ_Sが現れる。

ここで、傾斜搬送路８０の頂上部におけるフリーコロ１３２(1)〜１３２(6)と基板Ｇとの接触または圧接具合は、前段浮上ステージ８２の入口８２ａで基板Ｇに加わる強制的な反り（反り部Ｇ_Sを打ち消す反り）の加減を左右し、ひいては浮上ステージ８２，８４上の基板浮上ギャップにも影響する。

この実施形態では、上述したような基板高さ位置センサ１４０(1)〜１４０(6)、コロ高さ位置制御部１３８およびアクチュエータ１３６(1)〜１３６(6)からなるフィードバック機構により、傾斜搬送路８０の頂上部でフリーコロ１３２(1)〜１３２(6)の高さ位置つまり基板Ｇ（特に反り部Ｇ_S）との接触または圧接具合が可変制御され、これによって前段浮上ステージ８２の入口８２ａで基板Ｇは平坦な水平姿勢に制御され、かつ基板Ｇの高さ位置つまり基板浮上ギャップが設定値に合わせられる。

このように前段浮上ステージ８２の入口８２ａで基板Ｇが平坦な水平姿勢になり、かつ基板浮上ギャップが設定値に合わせられることで、その先は浮上ステージ８２，８４の各位置で基板Ｇは浮上力と吸引力との均衡の中で平坦な水平姿勢と一定の基板浮上ギャップを保ち、平流しのプリベーキングを設定通りの温度履歴特性で基板全面均一に受けることができる。

なお、基板前端が浮上ステージ８２，８４上に在る間は後方の第１のコロ搬送路８０のみの推力によって前進移動し、基板前端が第２のコロ搬送路８６上に乗ってからは第１および第２のコロ搬送路８０，８６の推力によって前進移動し、基板後端が浮上ステージ８２，８４上に在る間は第２のコロ搬送路８６のみの推力によって前進移動する。

また、浮上ステージ８２，８４上で基板Ｇが前進するにつれて、基板Ｇの被加熱部分の割合が増し、反り部Ｇ_Sは次第に小さくなる。そして、基板Ｇの後端部がフリーコロ１３２(1)〜１３２(6)を通過するのと同時に、反り部Ｇ_Sも基板Ｇの後方へ抜け出るようにして消滅する。

このように、この実施形態のプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８においては、浮上ステージ８２，８４の上流側に配置される第１のコロ搬送路８０の後部を所定の下り勾配を有する傾斜搬送路１３０に構成するとともに、傾斜搬送路１３０の頂上部に上下移動または変位可能なフリーコロ１３２(1)〜１３２(6)を配置し、フィードバック機構［１４０(1)〜１４０(6)、１３８、１３６(1)〜１３６(6)］によりフリーコロ１３２(1)〜１３２(6)の高さ位置を可変制御して、前段浮上ステージ８２の入口８２ａで基板Ｇを反り部の無い平坦な水平姿勢に制御し、かつ基板Ｇの高さ位置つまり基板浮上ギャップを設定値に合わせるようにしているので、基板Ｇの母材の材質・厚み・サイズあるいは基板Ｇ上の膜種さらには浮上ステージ８２，８４上の加熱特性等に左右されることなく、温度履歴特性の再現性および温度均一性の優れたプリベーキングを行うことができる。

以上本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で他の実施形態あるいは種々の変形が可能である。

たとえば、上記実施形態において、本発明の効果は低下するが、フィードバック機構［１４０(1)〜１４０(6)、１３８、１３６(1)〜１３６(6)］を省く構成も可能である。また、コロ搬送路８０，８６を他の平流し搬送路（たとえばベルト式搬送路）に置き換えることも可能である。また、フリーコロ１３２の構造も変形可能であり、こま形フリーコロ（図４）の代わりにボール形フリーコロ等も使用可能である。

上記塗布現像処理システム１０（図１）においては、第１の熱的処理部２８のアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０や第３の熱的処理部６６のポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６にも本発明を適用することができる。

さらに、本発明は、平流し方式で基板を搬入する加熱用の浮上ステージを有する任意の基板処理装置に適用可能である。

本発明における被処理基板はＬＣＤ用のガラス基板に限るものではなく、他のフラットパネルディスプレイ用基板や、半導体ウエハ、ＣＤ基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。

本発明の基板処理装置を好適に組み込める塗布現像処理システムのレイアウト構成を示す平面図である。 図１の塗布現像処理システムに組み込まれている一実施形態によるプリベークユニットの主要部の構成を示す略平面図である。 上記プリベークユニットの主要部の構成を示す側面図である。 上記プリベークユニット内の傾斜コロ搬送路の頂上部に配置されるフリーコロの構成例を示す斜視図である。 上記プリベークユニット内の上記フリーコロと浮上ステージ側の基板高さ位置センサとの配置位置関係を模式的に示す図である。 基板を平流し方式で加熱用の浮上ステージに搬入する際、外力無しの場合に発生し得る基板反り現象を説明するための平面図である。 図６Ａの基板反り現象を示す斜視図である。 基板を平流し方式で加熱用の浮上ステージに搬入する際、浮上ステージ上で水平姿勢への矯正が働く場合に発生し得る基板反り現象を説明するための平面図である。 図７Ａの基板反り現象を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 塗布現像処理システム
１４ カセットステーション（Ｃ／Ｓ）
１６ プロセスステーション（Ｐ／Ｓ）
１８ インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）
４０ アドヒージョンユニット（ＡＤ）
４８ プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）
５６ ポストベークユニット（ＰをＳＴ−ＢＡＫＥ）
８０ 第１のコロ搬送路
８２，８４ 浮上ステージ
８６ 第２のコロ搬送路
９２，９４ コロ駆動部
９６，９４ 伝動機構
１１２ シーズヒータ
１３２(1)〜１３２(6) フリーコロ
１３６(1)〜１３６(6) 昇降アクチュエータ
１３８ コロ高さ位置制御部
１４０(1)〜１４０(6) 基板高さ位置センサ

Claims (10)

1. 所定温度に熱せられ、被処理基板を気体の圧力により水平に浮かせる浮上ステージと、
   前記基板を平流しで搬送する搬送ラインにおいて上流側から前記浮上ステージの入口に向かって一定の傾斜角で下りる傾斜搬送路と、
   前記傾斜搬送路の頂上部にて前記搬送ラインと直交する方向に複数並べて配置された自由回転可能なフリーコロと
   を有し、
   前記フリーコロおよび前記傾斜搬送路を介して前記基板を平流し搬送で前記浮上ステージの上に搬入し、
   前記浮上ステージ上で浮いている前記基板と前記浮上ステージとの間の伝熱により前記基板に所定の熱的な処理を施す、基板処理装置。
2. 前記複数のフリーコロの高さ位置をそれぞれ独立に調整する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記浮上ステージの入口における前記基板の高さ位置を検出する基板高さ位置センサと、
   各々の前記フリーコロを昇降移動可能に支持し、前記基板高さ位置センサの出力信号に応じて前記フリーコロの高さ位置を可変制御するコロ高さ位置制御部と
   を有する、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記基板高さ位置センサが、基板搬送ラインと直交する方向で前記複数のフリーコロの配置位置とそれぞれ対応する前記浮上ステージの入口の上方の位置に複数配置され、それぞれの直下における前記基板の高さ位置を検出し、
   前記コロ高さ位置制御部が、前記複数の基板高さ位置センサの出力信号に応じてそれぞれ対応する前記複数のフリーコロの高さ位置を可変制御する、
   請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記傾斜搬送路の頂上部が、基板搬送ラインにおいて前記浮上ステージの入口から水平方向に３００ｍｍ〜５００ｍｍだけ離れ、鉛直方向に１０ｍｍ〜３０ｍｍだけ高い位置に設けられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記傾斜搬送路の傾斜角が２°〜５°に設定される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記傾斜搬送路が、前記基板に平流し搬送の推力を与えるために基板搬送ライン上に所定の間隔を置いて配置される複数の駆動コロからなる第１のコロ搬送路の一区間として設けられる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記浮上ステージの上から前記基板を平流しで搬出するために基板搬送ラインにおいて前記浮上ステージの下流側に所定の間隔を置いて配置される複数の駆動コロからなる第２のコロ搬送路を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
9. 前記浮上ステージが熱伝導率の高い金属からなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
10. 前記浮上ステージを熱するための発熱体を前記浮上ステージの中または裏面に設ける、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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