次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
(第1の実施の形態)
始めに、図1から図9を参照し、第1の実施の形態に係る加熱処理装置、及び加熱処理装置を含む熱処理装置について説明する。
最初に、本実施の形態に係る加熱処理装置を含む熱処理装置をレジスト塗布現像処理システムにおける熱処理装置に適用した場合について説明する。
図1は、本実施の形態に係る加熱処理装置を含む熱処理装置を具備す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、レジスト塗布現像処理システムの概略正面図、図3は、レジスト塗布現像処理システムの概略背面図である。
レジスト塗布現像処理システム1は、図1に示すように、例えば25枚のウェハWをカセット単位で外部からレジスト塗布現像処理システム1に対して搬入出すると共に、カセットCに対してウェハWを搬入出するカセットステーション2と、このカセットステーション2に隣接して設けられ、塗布現像工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理ユニットを多段配置してなる処理ステーション3と、この処理ステーション3に隣接して設けられている露光装置(図示せず)との間でウェハWの受け渡しをするインターフェース部4とを一体に接続した構成を有している。
カセットステーション2は、カセット載置台5上の所定の位置に、複数のカセットCを水平のX方向に一列に載置可能となっている。また、カセットステーション2には、搬送路6上をX方向に沿って移動可能なウェハ搬送アーム7が設けられている。ウェハ搬送アーム7は、カセットCに収容されたウェハWのウェハ配列方向(Z方向;鉛直方向)にも移動自在であり、X方向に配列された各カセットC内のウェハWに対して選択的にアクセスできるように構成されている。
また、ウェハ搬送アーム7は、Z軸を中心としてθ方向に回転可能に構成されており、後述するように処理ステーション3側の第3の処理ユニット群G3に属するトランジション装置(TRS)31に対してもアクセスできるように構成されている。
処理ステーション3は、複数の処理ユニットが多段に配置された、例えば5つの処理ユニット群G1〜G5を備えている。図1に示すように、処理ステーション3の正面側には、カセットステーション2側から第1の処理ユニット群G1、第2の処理ユニット群G2が順に配置されている。また、処理ステーション3の背面側には、カセットステーション2側から第3の処理ユニット群G3、第4の処理ユニット群G4及び第5の処理ユニット群G5が順に配置されている。第3の処理ユニット群G3と第4の処理ユニット群G4との間には、第1の搬送機構110が設けられている。第1の搬送機構110は、第1の処理ユニット群G1、第3の処理ユニット群G3及び第4の処理ユニット群G4に選択的にアクセスしてウェハWを搬送するように構成されている。第4の処理ユニット群G4と第5の処理ユニット群G5との間には、第2の搬送機構120が設けられている。第2の搬送機構120は、第2の処理ユニット群G2、第4の処理ユニット群G4及び第5の処理ユニット群G5に選択的にアクセスしてウェハWを搬送するように構成されている。
第1の処理ユニット群G1には、図2に示すように、ウェハWに所定の処理液を供給して処理を行う液処理ユニット、例えばウェハWにレジスト液を塗布するレジスト塗布ユニット(COT)10、11、12、露光時の光の反射を防止するための反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット(BARC)13、14が下から順に5段に重ねられている。第2の処理ユニット群G2には、液処理ユニット、例えばウェハWに現像処理を施す現像処理ユニット(DEV)20〜24が下から順に5段に重ねられている。また、第1の処理ユニット群G1及び第2の処理ユニット群G2の最下段には、各処理ユニット群G1及びG2内の前記液処理ユニットに各種処理液を供給するためのケミカル室(CHM)25、26がそれぞれ設けられている。
一方、第3の処理ユニット群G3には、図3に示すように、下から順に、温調ユニット(TCP)30、ウェハWの受け渡しを行うためのトランジション装置(TRS)31及び精度の高い温度管理下でウェハWを加熱処理する熱処理ユニット(ULHP)32〜38が9段に重ねられている。
第4の処理ユニット群G4では、例えば高精度温調ユニット(CPL)40、レジスト塗布処理後のウェハWを加熱処理するプリベーキングユニット(PAB)41〜44及び現像処理後のウェハWを加熱処理するポストベーキングユニット(POST)45〜49が下から順に10段に重ねられている。
第5の処理ユニット群G5では、ウェハWを熱処理する複数の熱処理ユニット、例えば高精度温調ユニット(CPL)50〜53、露光後のウェハWを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニット(PEB)54〜59が下から順に10段に重ねられている。
また、第1の搬送機構110のX方向正方向側には、図1に示すように、複数の処理ユニットが配置されており、例えば図3に示すように、ウェハWを疎水化処理するためのアドヒージョンユニット(AD)80、81、ウェハWを加熱する加熱ユニット(HP)82、83が下から順に4段に重ねられている。また、第2の搬送機構120の背面側には、図1に示すように、例えばウェハWのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光ユニット(WEE)84が配置されている。
インターフェース部4は、図1に示すように、処理ステーション3側から順に第1のインターフェース部100と、第2のインターフェース部101とを備えている。第1のインターフェース部100には、ウェハ搬送アーム102が第5の処理ユニット群G5に対応する位置に配設されている。ウェハ搬送アーム102のX方向の両側には、例えばバッファカセット103(図1の背面側)、104(図1の正面側)が各々設置されている。ウェハ搬送アーム102は、第5の処理ユニット群G5内の熱処理装置とバッファカセット103、104に対してアクセスできる。第2のインターフェース部101には、X方向に向けて設けられた搬送路105上を移動するウェハ搬送アーム106が設けられている。ウェハ搬送アーム106は、Z方向に移動可能で、かつθ方向に回転可能であり、バッファカセット104と、第2のインターフェース部101に隣接した図示しない露光装置に対してアクセスできるようになっている。したがって、処理ステーション3内のウェハWは、ウェハ搬送アーム102、バッファカセット104、ウェハ搬送アーム106を介して露光装置に搬送でき、また、露光処理の終了したウェハWは、ウェハ搬送アーム106、バッファカセット104、ウェハ搬送アーム102を介して処理ステーション3内に搬送できる。
次に、図4から図6を参照し、加熱処理装置及びその加熱処理装置を含む熱処理装置について説明する。
図4は、本実施の形態に係る加熱処理装置を含む熱処理装置を示す概略正面図である。図5は、本実施の形態に係る加熱処理装置を含む熱処理装置を示す概略平面図である。図6は、図5において、保持台に帯電プレートが保持されていない状態を示す図である。
熱処理装置は、加熱処理部と、冷却処理部と、保持台76とを有する。熱処理装置は、基板の表面に塗布膜が形成された基板を熱処理する。加熱処理部は、本発明における加熱処理装置に相当し、基板の表面に塗布膜が形成された基板を加熱処理する。また、加熱処理部を後述する熱板の符号70で代表して表し、冷却処理部を後述する冷却板の符号71で代表して表す場合がある。このとき、熱処理装置は、加熱処理部70と、冷却処理部71と、保持台76とを有する。
加熱処理部70は、ウェハWを載置して所定温度例えば130℃に加熱する熱板70を有する。冷却処理部71は、ウェハWを載置すると共に、所定温度例えば23℃に冷却し、かつ熱板70に対して相対移動可能な載置板である冷却板71を有する。保持台76は、加熱処理部70の周辺で発生した塵埃を静電吸着する帯電プレートを、加熱処理部の上方において保持する。
熱板70は、図4及び図5に示すように、例えば上下動自在な蓋体70aと、蓋体70aの下方に位置し当該蓋体70aと一体となって熱板70と共働して加熱処理室70bを形成するサポートリング70cが設けられている。
サポートリング70cは、例えば上下面が開口した略円筒状の形態を有しており、サポートリング70cの内側に熱板70が収容されている。熱板70は、例えば厚みのある円盤形状を有し、熱板70内には、例えばヒータ70dが内蔵されている。このヒータ70dによって熱板70は、所定の加熱温度例えば130℃に昇温できる。
熱板70の中央付近には、複数例えば3個の貫通孔70eが設けられている。各貫通孔70eには、昇降駆動機構72により昇降する支持ピン72aがそれぞれ貫挿可能に形成されている。この支持ピン72aによって、熱板70上でウェハWを昇降し、熱板70と冷却板71との間でウェハWの受け渡しを行うことができる。
蓋体70aは、上面が閉塞し下面が開口した略円筒形状の形態を有している。蓋体70aの中央部には、図示しない気体供給口が設けられており、不活性ガス例えば窒素(N2)ガスが図示しない気体供給口から導入され、熱板70上にウェハWに向かってN2ガスが放射状に吐出される。このように放射状に吐出されるN2ガスによっても、加熱により発生した触媒等の拡散によるウェハWへの付着を防止することができる。
また、蓋体70aは、図示しない駆動部によって昇降するアーム70iに支持されており、所定のタイミングで上下動し、サポートリング70cと一体となって加熱処理室70bを形成したり、その加熱処理室70bを開放したりできるように構成されている。
冷却板71は、図4及び図5に示すように、例えば略円形形状に形成されている。冷却板71内には、例えば冷媒が通流する図示しない冷却管が内蔵されており、この冷却管によって冷却板71は、所定の冷却温度例えば23℃に維持される。冷却板71の側方には、例えば図5に示すように、X方向に沿ったレール71bが設けられている。冷却板71は、図示しない駆動手段によってレール71b上を移動し、熱板70上に対して相対的に移動するように構成されている。
また、冷却板71には、図5及び図6に示すように2本のスリット71aが形成されている。スリット71aは、冷却板71が熱板70上に移動した時に後述する支持ピン72aに衝突しないように、冷却板71における熱板70側の端部から中央部付近に渡って形成されている。
また、冷却板71には、外周の4箇所に、切り欠き部71cを設けている。切り欠き部71cは、図8A等を用いて後述するウェハ搬送アーム106に設けられた4つのウェハ支持部106aと干渉しないようになっている。
なお、冷却板71がレール71b上を移動する場合において、熱板70の上方にあるときの位置及び冷却板71の上方にあるときの位置は、それぞれ本発明における第1の位置及び第2の位置に相当する。
保持台76は、保持リング部材76a、垂直支持部材76b、移動体76cを有する。保持リング部材76aは、加熱処理部である熱板70の上方の位置に、帯電プレート77を水平に保持するように設けられる。保持リング部材76aは、保持リング部材76aの外周の一部が垂直支持部材76bに取り付けられ、垂直支持部材76bが移動体76cに取り付けられることによって、移動体76cに固定されている。移動体76cは、例えば、加熱処理部の近傍から冷却処理部の近傍まで敷設されたガイド76d上を移動可能に設けられている。移動体76cが加熱処理部の近傍にあるとき、保持リング部材76aは、保持リング部材76aの中心が熱板70の中心の上方にあるように、設けられる。移動体76cが冷却処理部の近傍にあるとき、保持リング部材76aは、保持リング部材76aの中心が冷却板71の略中心の上方にあるように、設けられる。従って、保持台76は、帯電プレート77を、加熱処理部70の上方の位置から冷却処理部71の上方の位置に移動可能に保持する。また、本実施の形態では、帯電プレート77を、加熱処理部70の上方の位置と冷却処理部71の上方の位置との間を往復動可能に保持する。
このように、帯電プレート77は、加熱処理部70の上方の位置と冷却処理部71の上方の位置との間を移動することができるため、加熱処理室70b上のパーティクルを捕集する動作と、冷却板71上のパーティクルを捕集する動作をタイミングよく行うことができ、効率よく熱処理装置内のパーティクルを捕集することができる。
例えば、ウェハを加熱処理室70bに入れ替える時及びウェハを冷却板71にて冷却させる時には、帯電プレート77は、加熱処理室70b上に位置しており、蓋体70aを上下動させることにより開閉する際に発生したパーティクルを捕集することができる。また、このとき、帯電プレート77は、加熱処理室70bと冷却板71の中間の位置の上方に位置してもよい。
一方、ウェハを加熱処理室70b内でベークしているときは、蓋体70aの上下動がないため、加熱処理室70bの上方におけるパーティクルの発生量は少ない。このときは、帯電プレート77を、冷却板71上に位置させることができ、冷却板71上を浮遊しているパーティクルを捕集することができる。
保持リング部材76aは、樹脂等の絶縁体よりなる。また、図6に示すように、保持リング部材76aの上面には、電極端子76eが設けられている。電極端子76eは、熱処理装置内又は熱処理装置の外部に設けられた電源76fに接続されている。電源76fに接続された電極端子76eは、複数あってもよい。本実施の形態では、2つの電極端子76eを有し、2つの電極端子76eは、それぞれ独立に制御可能な電源76fに接続されている。なお、本実施の形態に係る電極端子76eは、本発明に係る端子に相当する。
保持リング部材76aの上に保持される帯電プレート77は、保持リング部材76aに設けられた複数の電極端子76eに対応する複数の導電部材77aが絶縁部材77bを介して組み合わされている。図5に示す例では、保持リング部材76aの上面に2つの電極端子76eが設けられており、2つの電極端子76eに対応して、円形形状を有する帯電プレート77が2つの半円形状の部分である導電部材77aに分割され、2つの半円形状の部分である導電部材77aが、絶縁部材77bを介して組み合わされている。
本実施の形態では、帯電プレート77は、正の部分と負の部分とに分かれており、正に帯電したパーティクル、負に帯電したパーティクルをともに効率よく捕集することができる。帯電プレート77の導電部材77aの材質は、金属又は導電性樹脂等とすることができる。
本実施の形態では、保持リング部材76a及び帯電プレート77の直径は、例えばウェハサイズとすることができる。これにより、後述する帯電プレート77の洗浄ユニットの部品を、ウェハの洗浄ユニットの部品と共通化することができる。
保持リング部材76aには、外周の4箇所に、切り欠き部76gを設けている。切り欠き部76gは、図8A等を用いて後述するウェハ搬送アーム106に設けられた4つのウェハ支持部106aと干渉しないようになっている。従って、切り欠き部76gが設けられていることにより、帯電プレート77が洗浄モジュールへ搬送される場合において、ウェハ搬送アーム106に設けられた4つのウェハ支持部材106aとの間でウェハWを受け渡しすることができる。
2つの電極端子76eに対応する導電部材77aの形状は、半円形状に限られるものではなく、任意の形状の2つの導電部材を組合せることができる。また、3つ以上の電極端子が設けられている場合には、円形形状を有する帯電プレートを3つの電極端子に対応する3つの部分に分割し、分割された3つの部分が絶縁部材を介して組み合わされてもよい。
上記のような構成にすることにより、保持台76に保持された帯電プレート77は、保持リング部材76aの上面に設けられた電極端子76eを介して電源76fから電圧が印加される。一例として、正に帯電させる部分には、アースに対して500V〜3kVの電圧を印加することができる。また、負に帯電させる部分には、アースに対して−500V〜−3kVの電圧を印加することができる。
次に、加熱処理装置及びその加熱処理装置を含む熱処理装置で行われる熱処理方法について、図7及び図8Aから図8Fを参照して説明する。
図7は、本実施の形態に係る熱処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図8Aから図8Fは、本実施の形態に係る熱処理方法の各ステップにおける熱処理装置の状態を模式的に示す断面図である。
予め、未処理のウェハWが複数枚収容されたカセットCが載置台5上に載置されると、カセットCからウェハWが1枚取り出され、ウェハ搬送アーム7によって第3の処理装置群G3の温調ユニット(TCP)30に搬送される。温調ユニット(TCP)30に搬送されたウェハWは、所定温度に温度調節され、その後第1の搬送機構110によってボトムコーティングユニット(BARC)13に搬送されて、表面に反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハWは、第1の搬送機構110によって熱処理装置32〜38(以下に熱処理装置32で代表する)内に搬送される。
熱処理装置32によって熱処理されたウェハWは、第1のウェハ搬送機構110によって熱処理装置32内から取り出された後、レジスト塗布ユニット10に搬送されて、レジスト塗布処理が施される。レジスト処理が施されたウェハWは、プリベーキングユニット(PAB)41に搬送されて、加熱処理される。
プリベーキングユニット(PAB)41において加熱処理の終了したウェハWは、第2の搬送機構120によって周辺露光装置84に搬送され、周辺露光処理された後、高精度温調ユニット(CPL)53に搬送される。その後、ウェハWは、第1のインターフェース部100のウェハ搬送体102によってバッファカセット104に搬送され、次いで第2のインターフェース部101のウェハ搬送アーム106によって図示しない露光装置に搬送される。露光処理の終了したウェハWは、ウェハ搬送アーム106及びウェハ搬送アーム102によってバッファカセット104を介してバッファカセット103に搬送される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送アーム102によって例えば熱処理装置(PEB)54に搬送される。
その後の工程は、図7に示すステップS1からステップS17までの各ステップが順に行われる。図7は、各ステップにおける、ウェハが載置される位置、ウェハ搬送アームの位置、冷却板の位置、チャンバー(加熱処理室)の蓋体の位置、支持ピンの位置、帯電プレートの位置、帯電プレートの電源の状態を示す。また、図7に示すステップS1からステップS17の各ステップが行われるときの熱処理装置の状態は、それぞれ図8A(a)から図8F(q)のそれぞれに示される。
まず、ステップS1及びステップS2を行うことにより、熱処理装置54内に搬送されたウェハWを、ウェハ搬送アーム106から冷却板71に受け渡す。ウェハ搬送アーム106は、ウェハWを載置した状態で、冷却板71上に進出する(ステップS1)。図8A(a)に示すように、ステップS1が行われた後では、ウェハWを載置したウェハ搬送アーム106は、冷却板71よりも上方に位置している。次に、ウェハ搬送アーム106が冷却板71よりも下方まで移動することにより、ウェハWをウェハ搬送アーム106から冷却板71に受け渡す(ステップS2)。図8A(b)に示すように、ステップS2が行われた後では、ウェハ搬送アーム106は、ウェハWを載置した冷却板71よりも下方に位置している。また、ウェハWは、冷却板71に設けられた4つの切り欠きと、ウェハ搬送アーム106に設けられた4つのウェハ支持部材106aにより、ウェハWを受け渡す。
ステップS1及びステップS2を行う間、帯電プレート77は、熱板70の上方に位置している。また、ステップS1及びステップS2を行う間、帯電プレート77には電圧が印加されており、熱板(加熱処理部)70の周辺で発生した塵埃を静電吸着する。
次に、ステップS3からステップS8を行うことにより、ウェハWを、冷却板71から熱板70に受け渡す。まず、図8A(c)に示すように、蓋体70aが上昇する(ステップS3)。次に、図8B(d)に示すように、冷却板71の図示しない駆動手段の駆動により、冷却板71が熱板70の上方に移動する(ステップS4)。次に、熱板70における支持ピン72aが上昇してウェハWを受け取る(ステップS5)。図8B(e)に示すように、ステップS5が行われた後では、支持ピン72aが冷却板71の上方でウェハWを支持している。次に、図8B(f)に示すように、冷却板71が熱板70から後退(離反)する(ステップS6)。次に、図8C(g)に示すように、支持ピン72aが下降して、ウェハWを熱板70上に載置する(ステップS7)。次に、図8C(h)に示すように、図示しない駆動部の駆動によって蓋体70aが下降する(ステップS8)。
ステップS3からステップS8を行う間、帯電プレート77は、熱板70の上方に位置している。また、ステップS3からステップS8を行う間、帯電プレート77には電圧が印加されており、熱板(加熱処理部)70の周辺で発生した塵埃を静電吸着する。
次に、ステップS9からステップS10を行うことにより、ウェハWを加熱処理する。ウェハWを加熱処理するときは、ウェハWを加熱処理室70bに置いた状態で、ヒータ70dの熱によりウェハWを例えば130℃に加熱処理する。
加熱処理を行うに際し、保持台76を熱板70の上方から冷却板71の上方に移動することにより、帯電プレート77が熱板70の上方から冷却板71の上方に移動する(ステップS9)。図8C(i)に示すように、ステップS9が行われる場合には、ウェハWを加熱処理する間、帯電プレート77を保持した保持台76は、紙面左側の冷却板71の上方に移動する。また、加熱処理が終了するまで、帯電プレート77を保持した保持台76は、冷却板71の上方に位置していてもよいが、加熱処理が終了する前に冷却板71の周辺においてパーティクルを捕集する作業が終了した場合には、保持台76を冷却板71の上方から熱板70の上方に戻すことにより、帯電プレート77が冷却板71の上方から熱板70の上方に移動する(ステップS10)。図8D(j)に示すように、ステップS10が行われる場合には、ウェハWを加熱処理する間、帯電プレート77を保持した保持台76は、紙面右側の熱板70の上方に移動する。また、ステップS9及びステップS10を行う間、帯電プレート77には電圧が印加されている。帯電プレート77が冷却板71の上方にあるときは、冷却板(冷却処理部)71の周辺で発生した塵埃を静電吸着し、帯電プレート77が熱板70の上方にあるときは、熱板(加熱処理部)70の周辺で発生した塵埃を静電吸着する。
なお、保持台76を冷却板71の上方から熱板70の上方に戻すのは、加熱処理が終了して行うのでもよい。
また、加熱処理中に、図示しないガスノズルからウェハ表面にN2ガスを吐出してもよい。例えばN2ガスがウェハWの中心部から放射方向に向かって流れることにより、加熱により発生した触媒等の拡散によるウェハWへの付着を防止することができる。
次に、ステップS11からステップS16を行うことにより、ウェハWを、熱板70から冷却板71に受け渡す。まず、図8D(k)に示すように、蓋体70aが上昇する(ステップS11)。次に、熱板70における支持ピン72aが上昇してウェハWを受け取る(ステップS12)。図8D(l)に示すように、ステップS12が行われた後では、支持ピン72aが熱板70の上方でウェハWを支持している。次に、冷却板71の図示しない駆動手段の駆動により、冷却板71が熱板70の上方に移動する(ステップS13)。図8E(m)に示すように、ステップS13が行われた後では、冷却板71は、熱板70の上方であって、支持ピン72aが支持するウェハWの下方に位置する。次に、図8E(n)に示すように、支持ピン72aが下降して、ウェハWを冷却板71上に載置する(ステップS14)。次に、図8E(o)に示すように、ウェハWを載置したまま冷却板71が熱板70から後退(離反)する(ステップS15)。次に、図8F(p)に示すように、図示しない駆動部の駆動によって蓋体70aが下降する(ステップS16)。ウェハWを受け取った冷却板71は熱板70の上方から後退移動する間、ウェハWを冷却してウェハWを例えば約23℃まで冷却する。また、図8F(p)に示すように、ウェハ搬送アーム106は、ウェハWを載置した冷却板71よりも下方に位置する。
ステップS11からステップS16を行う間、帯電プレート77は、熱板70の上方に位置している。また、ステップS11からステップS16を行う間、帯電プレート77には電圧が印加されており、熱板(加熱処理部)70の周辺で発生した塵埃を静電吸着する。
次に、ステップS17を行うことにより、ウェハWを、冷却板71からウェハ搬送アーム106に受け渡す。図8F(q)に示すように、ステップS17が行われた後では、ウェハWを載置したウェハ搬送アーム106は、冷却板71よりも上方に位置している。
ステップS17を行う間、帯電プレート77は、熱板70の上方に位置している。また、ステップS17を行う間、帯電プレート77には電圧が印加されており、熱板(加熱処理部)70の周辺で発生した塵埃を静電吸着する。
その後、ウェハWは、第2の搬送機構120によって高精度温調ユニット(CPL)51、現像処理ユニット(DEV)20、ポストベーキングユニット(POST)45に順次搬送されて、各ユニットで所定の処理が施される。ポストベーキング処理の終了したウェハWは、第1の搬送機構110によりトランジション装置31に搬送され、その後ウェハ搬送アーム7によりカセットCに戻される。このようにして、レジスト塗布現像処理システム1における一連のウェハ処理が終了する。レジスト塗布現像処理システム1では、複数枚のウェハWに対し同時期に上述したようなウェハ処理が連続して行われている。
次に、本実施の形態に係る熱処理装置が、基板の受け渡しの際に発生するパーティクルを効率よく捕集することができることを説明する。
まず、本実施の形態に係る熱処理装置における、保持台を除いた可動部分の動作に伴って発生するパーティクルのうち、いずれの可動部分の動作時に、最もパーティクルの発生が多いかを測定した。具体的には、本実施の形態に係る熱処理装置は、保持台を除いた可動部分の動作として、(1)クールアーム(冷却板)の移動動作、(2)3ピン(支持ピン)の上下動動作、(3)チャンバー上蓋(蓋体)開閉動作、の3つの動作を行った場合における熱処理装置内のパーティクルの発生個数の測定を行った。それと合わせて、(0)何も動作を行わない場合の熱処理装置内のパーティクルの発生個数の測定も行った。それらの測定の結果を表1に示す。
なお、パーティクルの発生個数の測定値は、0.1μmUp/cft(0.1μm以上の粒径を有するパーティクルが1立方フィート当たり何個発生したかを示す数値)についての測定値である。
表1に示すように、(0)動作なし(何も動作を行わない場合)、(1)クールアーム(冷却板)の移動動作、(2)3ピン(支持ピン)の上下動動作、については、それぞれ4、1、18個であった。一方、(3)チャンバー上蓋(蓋体)開閉動作、については、1425個であり、(0)何も動作を行わない場合、(1)クールアーム(冷却板)の移動動作、(2)3ピン(支持ピン)の上下動動作、に比べて略100倍以上の大きい値であった。従って、発明者らは、蓋体が上下動して開閉するチャンバー(加熱処理室)を有する熱処理装置において、チャンバー(加熱処理室)に基板を受け渡す際の蓋体の開閉時に最も多くなることを見出した。
ここで、パーティクルが発生する要因の一つとして、ウェハを加熱処理する際にウェハ表面の塗布膜等の成分が気化(昇華)した後、再び冷却されて固化(昇華)して昇華物が発生する場合がある。昇華物が発生する場合にも、上記したように、チャンバー(加熱処理室)に基板を受け渡す際の蓋体の開閉時に、パーティクルの発生が最も多くなる。
このような発明者が見出した熱処理装置内のパーティクルの発生個数の分布により、チャンバー(加熱処理室)の上方に帯電プレートを配置してパーティクルを捕集するという本実施の形態に係る熱処理装置は、チャンバー(加熱処理室)の上方以外の位置において帯電プレートを配置したり、あるいは排気等の静電気以外の方法によってパーティクルを捕集する従来の熱処理装置と比較して、効率よく熱処理装置内のパーティクルを捕集することができる。
次に、本実施の形態に係る熱処理装置が、電源により帯電プレートに電圧を印加することによって、パーティクルを効率よく捕集できることを説明する。
本実施の形態に係る熱処理装置では、熱処理装置を用いて基板に熱処理を行う際に、常に帯電プレートに電圧を印加する。従って、時間の経過とともに帯電プレートの帯電が弱まることがなく、パーティクルを吸着する吸着力が持続するとともに、いったん吸着したパーティクルが脱離することがない。従って、電圧を印加しない従来の熱処理装置と比較して、効率よく熱処理装置内のパーティクルを捕集することができる。
ここで、帯電プレートに1kVの電圧を印加する場合、及び印加しない場合において、チャンバー(加熱処理室)を300回動作させた後における、ウェハ上のパーティクルの増加数の測定を行った。これらの測定結果を表2に示す。
なお、パーティクルの発生個数の測定値は、50〜55nmの粒径を有するパーティクルについての測定値である。また、3回の測定を行って、各回の測定値及びそれらの平均値を求めた。
表2に示すように、チャンバー(加熱処理室)を300回動作させた前後におけるパーティクルの増加数の3回の測定の平均値は、電圧を印加しなかった場合(表2におけるOFFの場合)、79.0であり、1kVの電圧を印加した場合(表2におけるONの場合)、38.0であった。すなわち、帯電プレートに電圧を印加することにより、パーティクルの増加数を半減させることができた。
次に、本実施の形態に係るレジスト塗布現像処理システムにおける帯電プレートの洗浄モジュールについて、図9を参照して説明する。
図9は、本実施の形態に係るレジスト塗布現像処理システムにおける帯電プレートの洗浄モジュールを示す概略構成図である。
帯電プレートに電圧を印加した状態で、連続してウェハの熱処理を行った場合、帯電プレートに徐々にパーティクルが付着するため、定期的に洗浄を行うことにより、パーティクルを捕集する捕集効率を維持することができる。前述したレジスト塗布現像処理システム1内に帯電プレート洗浄モジュールを設け、処理ウェハが所定の処理枚数に達したときに、帯電プレートを自動洗浄する。
前述したように、保持台76を冷却板71上に移動し、保持リング部材76aの4箇所の切り欠き部76gを利用して、ウェハ搬送アーム106に帯電プレート77を受け渡しする。帯電プレート77を受け取ったウェハ搬送アーム106は、帯電プレート洗浄モジュール78に帯電プレート77を搬送し、図9に示すように、帯電プレート洗浄モジュール78のメカチャック78aに帯電プレート77を装着する。図9に示すように、帯電プレート洗浄モジュール78のメカチャック78aに帯電プレート77を装着した状態で、上下両側から洗浄液を吐出する洗浄ノズル78b、78cを用い、帯電プレート77の表面、裏面を同時に洗浄する。すなわち、帯電モジュールの洗浄フローは、保持台から搬送アームに帯電プレートを受け渡す→搬送アームから洗浄モジュールのメカチャックに帯電プレートを受け渡す→洗浄ノズルより帯電モジュールを表裏両面から洗浄する→洗浄モジュールのメカチャックから搬送アームにウェハを受け渡す→搬送アームから保持台に帯電プレートを受け渡す、となる。
なお、洗浄モジュールのメカチャックとのウェハの受け渡しは、熱板に設けられた支持ピンと同様の支持ピンを用いて行うことができる。
(第2の実施の形態)
次に、図10及び図11を参照し、第2の実施の形態に係る加熱処理装置、及び加熱処理装置を含む熱処理装置について説明する。
初めに、図10を参照し、加熱処理装置及びその加熱処理装置を含む熱処理装置について説明する。図10は、本実施の形態に係る加熱処理装置を含む熱処理装置を示す概略正面図である。
本実施の形態に係る加熱処理装置は、チャンバー(加熱処理室)が開閉動作をせず、保持台が固定されている点で、第1の実施の形態に係る加熱処理装置、及び加熱処理装置を含む熱処理装置と相違する。
本実施の形態においても、熱処理装置が、加熱処理部170と、冷却処理部171と、保持台176を有することは、第1の実施の形態と同様である。また、加熱処理部170が、本発明における加熱処理装置に相当することも、同様である。また、冷却処理部171の冷却板171については、図4から図6を用いて説明した第1の実施の形態に係る熱処理装置における冷却板71と同一であり、ここでは説明を省略する。
一方、本実施の形態に係る加熱処理装置及び熱処理装置において、加熱処理部である熱板170は、上下動自在な蓋体を有していない。
熱板170は、図10に示すように、熱板170の下方、側方、上方を取り囲む加熱処理室170bを有する。
加熱処理室170bは、熱板170の下方、上方を取り囲む。また、加熱処理室170bは、熱板170の4方の側方のうち3方を取り囲む。一方、加熱処理室170bは、熱板170の4方の側方のうち一方に開口部170aを有する。従って、熱板170は、加熱処理室170bの内側に収容されている。熱板170は、例えば厚みのある円盤形状を有し、熱板170内には、例えばヒータ170dが内蔵されている。このヒータ170dによって熱板170は、所定の加熱温度例えば130℃に昇温できる。
あるいは、加熱処理室170bは、熱板170の4方の側方のうち2方に開口部を有し、他の2方を取り囲むのでもよい。
熱板170の中央付近には、複数例えば3個の貫通孔170eが設けられている。各貫通孔170eには、昇降駆動機構172により昇降する支持ピン172aがそれぞれ貫挿可能に形成されている。この支持ピン172aによって、熱板170上でウェハWを昇降し、熱板170と冷却板171との間でウェハWの受け渡しを行うことができる。
更に、本実施の形態に係る加熱処理装置及び熱処理装置において、保持台176は、帯電プレート177を、移動可能に保持していない。すなわち、保持台176は、帯電プレート177を冷却板171の上方の位置において固定して保持し、パーティクルを捕集する。
保持台176は、保持リング部材176a、垂直支持部材176bを有するものの、移動体を有しておらず、移動可能に設けられていない。保持リング部材176a、垂直支持部材176bの構成は、第1の実施の形態と同様にすることができる。また、保持リング部材に設けられる図示しない電極端子の構成、及び電極端子に図示しない電源が接続される構成も、第1の実施の形態と同様にすることができる。
次に、加熱処理装置及びその加熱処理装置を含む熱処理装置で行われる熱処理方法について、図11を参照して説明する。図11は、本実施の形態に係る熱処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
本実施の形態に係る熱処理方法の一例では、ウェハをチャンバー(加熱処理室)により加熱処理するときは、帯電プレートの電源をONにし、ウェハを冷却板で冷却するとき、ウェハを搬送アームとの間で受け渡すときは、帯電プレートの電源をOFFにする。
予め、載置台5上に載置されたカセットCから未処理のウェハWが取り出され、ウェハ搬送アーム7によって第3の処理装置群G3の温調ユニット(TCP)30、ボトムコーティングユニット(BARC)13、熱処理装置32、レジスト塗布ユニット10、プリベーキングユニット(PAB)41、周辺露光装置84、高精度温調ユニット(CPL)53等に順次搬送され、露光処理が終了した後、熱処理装置(PEB)54に搬送されるまでの手順は、第1の実施の形態と同様である。
その後の工程は、図11に示すステップS21からステップS32までの各ステップが順に行われる。図11は、各ステップにおけるウェハが載置される位置、ウェハ搬送アームの位置、冷却板の位置、支持ピンの位置、帯電プレートの位置、帯電プレートの電源の状態を示す。
まず、ステップS21及びステップS22を行うことにより、熱処理装置54内に搬送されたウェハWを、ウェハ搬送アーム106から冷却板171に受け渡す。ウェハ搬送アーム106は、ウェハWを載置した状態で、冷却板171上に進出し(ステップS21)、次に、ウェハ搬送アーム106が冷却板171よりも下方まで移動することにより、ウェハWをウェハ搬送アーム106から冷却板171に受け渡す(ステップS22)。
ステップS21及びステップS22を行う間、帯電プレート177は、冷却板171の上方にある。また、ステップS21及びステップS22を行う間は、帯電プレート177には電圧を印加しなくてもよい。
次に、ステップS23からステップS26を行うことにより、ウェハWを、冷却板171から熱板170に受け渡す。まず、冷却板171の図示しない駆動手段の駆動により、冷却板171が熱板170の上方に移動する(ステップS23)。次に、熱板170における支持ピン172aが上昇してウェハWを受け取る(ステップS24)。次に、冷却板171が熱板170から後退(離反)する(ステップS25)。次に、支持ピン172aが下降して、ウェハWを熱板170上に載置する(ステップS26)。
ステップS23からステップS26を行う間も、帯電プレート177は、冷却板171の上方にある。また、ステップS24からステップS26を行う間、帯電プレート177に電圧を印加し、熱板170及び冷却板171の周辺で発生するパーティクルを捕集する。
次に、ステップS27を行うことにより、ウェハWを加熱処理する。ウェハWを加熱処理するときは、ウェハWを加熱処理室170bに置いた状態で、ヒータ170dの熱によりウェハWを例えば130℃に加熱処理する。
ステップS27を行う間も、帯電プレート177の位置は、冷却板171の上方にある。また、帯電プレート177には電圧を印加し、加熱処理中に熱板170及び冷却板171の周辺で発生するパーティクルを捕集する。
次に、ステップS28からステップS31を行うことにより、ウェハWを、熱板170から冷却板171に受け渡す。まず、熱板170における支持ピン172aが上昇してウェハWを受け取る(ステップS28)。次に、冷却板171の図示しない駆動手段の駆動により、冷却板171が熱板170の上方に移動する(ステップS29)。次に、支持ピン172aが下降して、ウェハWを冷却板171上に受け渡す(ステップS30)。次に、ウェハWを受け取った冷却板171が熱板170から後退(離反)する(ステップS31)。
ステップS28からステップS31を行う間も、帯電プレート177は、冷却板171の上方にある。また、ステップS28及びステップS29を行う間、帯電プレート177に電圧を印加し、熱板170及び冷却板171の周辺で発生するパーティクルを捕集する。また、ステップS30及びステップS31を行う間は、帯電プレート177には電圧を印加しなくてもよい。
次に、ステップS32を行うことにより、ウェハWを、冷却板171からウェハ搬送アーム106に受け渡す。
また、その後、ウェハWが、高精度温調ユニット(CPL)51、現像処理ユニット(DEV)20、ポストベーキングユニット(POST)45で、所定の処理が施されトランジション装置31に搬送され、その後カセットCに戻され、レジスト塗布現像処理システム1における一連のウェハ処理が連続して行われるのは、第1の実施の形態と同様である。
本実施の形態に係る熱処理装置の保持台は、冷却処理部のみを有し、加熱処理部を有しない熱処理装置にも適用することができる。この場合の熱処理装置は、他の加熱処理装置で加熱処理された基板を冷却処理する冷却処理部と、冷却処理部の周辺で発生した塵埃を静電吸着する帯電プレートを、冷却処理部の上方の位置において保持する保持台とを有するものでもよい。
また、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、レジスト塗布現像処理システムにおいて、帯電プレート洗浄モジュールを設け、パーティクルが付着し帯電プレートを帯電プレート洗浄モジュールに搬送し、帯電プレートの上下両側から洗浄ノズルにより洗浄液を吐出し、帯電プレートを表面、裏面を同時に洗浄するようにしてもよい。
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
また、本発明は、塗布膜形成装置又はレジスト塗布装置のみならず、現像装置、基板洗浄装置、成膜装置、エッチング装置その他の各種装置に適用することが可能である。また、本発明は、半導体基板、ガラス基板その他の各種基板を搬送する工程を含む装置に適用することが可能である。