JP6964005B2 - 熱処理装置、熱板の冷却方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

熱処理装置、熱板の冷却方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 Download PDF

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Description

本開示は、熱処理装置、熱板の冷却方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
特許文献１は、基板を加熱する熱板と、基板を冷却する冷却板とを備える熱処理装置を開示している。当該熱処理装置は、基板の表面に塗布された塗布膜を基板と共に加熱する機能を有する。
ところで、例えば、熱板の設定温度を下げる場合、熱板をメンテナンスする場合などには、生産性を高めるために、できる限り早く熱板の温度が低下することが望ましい。そこで、当該熱処理装置においては、冷却体を冷却板で所定温度に冷却することと、冷却された冷却体を熱板に所定時間載置することとにより、熱板を冷却している。
特開平１１−２１９８８７号公報
本開示は、より短時間で熱板を冷却することが可能な熱処理装置、熱板の冷却方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を説明する。
例１．熱処理装置の一つの例は、基板に熱を付与するように構成された熱板と、基板を冷却するように構成された冷却板と、熱板と冷却板との間で基板を授受するように構成された第１の移送機構と、熱板の温度を取得するように構成された温度センサと、熱板の温度と、当該温度において熱板で加熱された基板が冷却板で目標温度にまで冷却されるのに要する冷却時間との関係を示す相関データを記憶する記憶部と、制御部とを備える。制御部は、温度センサによって熱板の温度を取得する第１の処理と、第１の処理の後に、第１の移送機構を制御して基板を熱板に載置する第２の処理と、第１の処理の後に、第１の処理で取得された温度及び相関データに基づいて、第１の処理で取得された温度に対応する冷却時間を算出する第３の処理と、第３の処理の後に、第１の移送機構を制御して基板を冷却板に載置し、少なくとも第３の処理で算出された冷却時間、基板を冷却板により冷却する第４の処理とを実行する。
例１の装置によれば、熱板で加熱された基板は、基板が加熱される前の熱板の温度と相関データとに基づいて得られる冷却時間、冷却板で冷却される。そのため、基板が冷却板で冷却される時間は、画一的な長さではなく、熱板の温度によって変化する。すなわち、熱板が相対的に高温である場合には、当該熱板で加熱された基板も相対的に高温となるので、冷却板による基板の冷却時間が長くなる傾向にある。一方、熱板が相対的に低温である場合には、当該熱板で加熱された基板も相対的に低温となるので、冷却板による基板の冷却時間が短くなる傾向にある。従って、熱板の温度に応じて必要十分な冷却時間が設定されるので、基板が目標温度にまで低下する時間が短縮化される。その結果、より短時間で熱板を冷却することが可能となる。
例２．例１の装置において、制御部は、第２の処理の後に、温度センサによって熱板の温度を取得する第５の処理と、第５の処理の後に、第１の移送機構を制御して基板を熱板に載置する第６の処理と、第５の処理の後に、第５の処理で取得された温度及び相関データに基づいて、第５の処理で取得された温度に対応する冷却時間を算出する第７の処理と、第７の処理の後に、第１の移送機構を制御して基板を冷却板に載置し、少なくとも第７の処理で算出された冷却時間、基板を冷却板により冷却する第８の処理とをさらに実行してもよい。この場合、まず、第１の処理から第４の処理の過程で、熱板が基板によって第１の温度から第２の温度に冷却され、基板が冷却板によって第１の冷却時間冷却される。続いて、第５の処理から第８の処理の過程で、熱板が基板によって第２の温度から第３の温度に冷却され、基板が冷却板によって第２の冷却時間冷却される。後続の処理において基板が熱板に載置される前の第２の温度は、前の処理において基板が熱板に載置される前の第１の温度よりも低いので、第２の冷却時間は第１の冷却時間よりも短くなる。そのため、基板の冷却時間が画一的な長さとならない。従って、基板を熱板及び冷却板に複数回搬入出して熱板の温度を大きく降温させるような場合には、特に短時間で熱板を冷却することが可能となる。
例３．例１又は例２の装置は、冷却板との間で基板を授受するように構成された第２の移送機構をさらに備えていてもよい。
例４．例３の装置において、目標温度は、第２の移送機構の耐熱温度以下に設定されていてもよい。この場合、基板が十分に冷却されているので、第２の移送機構が基板を搬送する際に、基板からの熱で第２の搬送機構に変形、劣化、破損等が生じ難くなる。そのため、第２搬送機構による基板の保持機能を維持することが可能となる。
例５．熱板の冷却方法の一例は、基板に熱を付与するように構成された熱板の温度と、当該温度において熱板で加熱された基板が、基板を冷却するように構成された冷却板で目標温度にまで冷却されるのに要する冷却時間との関係を示す相関データを取得する第１の工程と、温度センサによって熱板の温度を取得する第２の工程と、第２の工程の後に、基板を熱板に載置する第３の工程と、第２の工程の後に、第２の工程で取得された温度及び相関データに基づいて、第２の工程で取得された温度に対応する冷却時間を算出する第４の工程と、第４の工程の後に、基板を冷却板に載置し、少なくとも第４の工程で算出された冷却時間、基板を冷却板により冷却する第５の工程とを含む。この場合、例１の装置と同様の作用効果を奏する。
例６．例５の方法は、第３の工程の後に、温度センサによって熱板の温度を取得する第６の工程と、第６の工程の後に、基板を熱板に載置する第７の工程と、第６の工程の後に、第６の工程で取得された温度及び相関データに基づいて、第６の工程で取得された温度に対応する冷却時間を算出する第８の工程と、第８の処理の後に、基板を冷却板に載置し、少なくとも第８の工程で算出された冷却時間、基板を冷却板により冷却する第９の工程とをさらに含んでもよい。この場合、例２の装置と同様の作用効果を奏する。
例７．例５又は例６の方法は、第５の工程の後に、移送機構により基板を冷却板から搬出する第１０の工程をさらに含んでもよい。この場合、例３の装置と同様の作用効果を奏する。
例８．例７の方法において、目標温度は、移送機構の耐熱温度以下に設定されていてもよい。この場合、例４の装置と同様の作用効果を奏する。
例９．コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例は、例５〜例８のいずれかの熱板の冷却方法を熱処理装置に実行させるためのプログラムを記録している。この場合、例５〜例８のいずれかの方法と同様の作用効果を奏する。本明細書において、コンピュータ読み取り可能な記録媒体には、一時的でない有形の媒体（non-transitory computer recording medium）（例えば、各種の主記憶装置又は補助記憶装置）や、伝播信号（transitory computer recording medium）（例えば、ネットワークを介して提供可能なデータ信号）が含まれる。
本開示に係る熱処理装置、熱板の冷却方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、より短時間で熱板を冷却することが可能となる。
図１は、基板処理システムを示す斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、単位処理ブロックを示す上面図である。 図４は、熱処理ユニットを側方から見た断面図である。 図５は、熱処理ユニットを上方から見た断面図である。 図６は、基板処理システムの主要部を示すブロック図である。 図７は、コントローラのハードウェア構成を示す概略図である。 図８は、ウエハを用いて相関データを取得する方法を説明するためのフローチャートである。 図９は、ウエハの処理手順を説明するための概略図である。 図１０は、ウエハの処理手順を説明するための概略図である。 図１１は、ウエハの処理手順を説明するための概略図である。 図１２は、ウエハの処理手順を説明するための概略図である。 図１３は、ウエハの処理手順を説明するための概略図である。 図１４は、ウエハを用いて熱板を冷却する方法を説明するためのフローチャートである。
以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
［基板処理システム］
図１に示されるように、基板処理システム１（基板処理装置）は、塗布現像装置２（基板処理装置）と、露光装置３と、コントローラ１０（制御部）とを備える。露光装置３は、ウエハＷ（基板）の表面に形成されたレジスト膜の露光処理（パターン露光）を行う。具体的には、液浸露光等の方法によりレジスト膜（感光性被膜）の露光対象部分に選択的にエネルギー線を照射する。エネルギー線としては、例えばＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ｇ線、ｉ線、又は極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultraviolet）が挙げられる。
塗布現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウエハＷの表面にレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。ウエハＷは、円板状を呈してもよいし、円形の一部が切り欠かれていてもよいし、多角形など円形以外の形状を呈していてもよい。ウエハＷは、例えば、半導体基板、ガラス基板、マスク基板、ＦＰＤ（Flat Panel Display）基板その他の各種基板であってもよい。ウエハＷの直径は、例えば２００ｍｍ〜４５０ｍｍ程度であってもよい。
図１〜図３に示されるように、塗布現像装置２は、キャリアブロック４と、処理ブロック５と、インターフェースブロック６とを備える。キャリアブロック４、処理ブロック５及びインターフェースブロック６は、水平方向に並んでいる。
キャリアブロック４は、図１及び図３に示されるように、キャリアステーション１２と、搬入搬出部１３とを有する。キャリアステーション１２は複数のキャリア１１を支持する。キャリア１１は、少なくとも一つのウエハＷを密封状態で収容する。キャリア１１の側面１１ａには、ウエハＷを出し入れするための開閉扉（図示せず）が設けられている。キャリア１１は、側面１１ａが搬入搬出部１３側に面するように、キャリアステーション１２上に着脱自在に設置される。
搬入搬出部１３は、キャリアステーション１２及び処理ブロック５の間に位置している。搬入搬出部１３は、複数の開閉扉１３ａを有する。キャリアステーション１２上にキャリア１１が載置される際には、キャリア１１の開閉扉が開閉扉１３ａに面した状態とされる。開閉扉１３ａ及び側面１１ａの開閉扉を同時に開放することで、キャリア１１内と搬入搬出部１３内とが連通する。搬入搬出部１３は、搬送アームＡ１（第２の移送機構；移送機構）を内蔵している。搬送アームＡ１は、キャリア１１からウエハＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からウエハＷを受け取ってキャリア１１内に戻す。
処理ブロック５は、図１及び図２に示されるように、モジュール１４〜１７を有する。これらのモジュールは、床面側からモジュール１７、モジュール１４、モジュール１５、モジュール１６の順に並んでいる。
モジュール１４は、ウエハＷの表面上に下層膜を形成するように構成されており、ＢＣＴモジュールとも呼ばれる。モジュール１４は、図２及び図３に示されるように、複数の塗布用のユニットＵ１と、複数の熱処理用のユニットＵ２（熱処理装置）と、これらのユニットＵ１，Ｕ２にウエハＷを搬送する搬送アームＡ２（第２の移送機構；移送機構）とを内蔵している。モジュール１４のユニットＵ１は、下層膜形成用の塗布液をウエハＷの表面に塗布して塗布膜を形成するように構成されている。モジュール１４のユニットＵ２は、例えば熱板１１３（後述する）によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板１２１（後述する）により冷却して熱処理を行うように構成されている。モジュール１４において行われる熱処理の具体例としては、塗布膜を硬化させて下層膜とするための加熱処理が挙げられる。下層膜としては、例えば、反射防止（ＳｉＡＲＣ）膜が挙げられる。
モジュール１５は、下層膜上に中間膜（ハードマスク）を形成するように構成されており、ＨＭＣＴモジュールとも呼ばれる。モジュール１５は、図２及び図３に示されるように、複数の塗布用のユニットＵ１と、複数の熱処理用のユニットＵ２（熱処理装置）と、これらのユニットＵ１，Ｕ２にウエハＷを搬送する搬送アームＡ３（第２の移送機構；移送機構）とを内蔵している。モジュール１５のユニットＵ１は、中間膜形成用の塗布液をウエハＷの表面に塗布して塗布膜を形成するように構成されている。モジュール１５のユニットＵ２は、例えば熱板１１３（後述する）によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板１２１（後述する）により冷却して熱処理を行うように構成されている。モジュール１５において行われる熱処理の具体例としては、塗布膜を硬化させて中間膜とするための加熱処理が挙げられる。中間膜としては、例えば、ＳＯＣ（Spin On Carbon）膜、アモルファスカーボン膜が挙げられる。
モジュール１６は、中間膜上に熱硬化性且つ感光性のレジスト膜を形成するように構成されており、ＣＯＴモジュールとも呼ばれる。モジュール１６は、図２及び図３に示されるように、複数の塗布用のユニットＵ１と、複数の熱処理用のユニットＵ２（熱処理装置）と、これらのユニットＵ１，Ｕ２にウエハＷを搬送する搬送アームＡ４（第２の移送機構；移送機構）とを内蔵している。モジュール１６のユニットＵ１は、レジスト膜形成用の処理液（レジスト剤）を中間膜の上に塗布して塗布膜を形成するように構成されている。モジュール１６のユニットＵ２は、例えば熱板１１３（後述する）によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板１２１（後述する）により冷却して熱処理を行うように構成されている。モジュール１６において行われる熱処理の具体例としては、塗布膜を硬化させてレジスト膜とするための加熱処理（ＰＡＢ：Pre Applied Bake）が挙げられる。
モジュール１７は、露光されたレジスト膜の現像処理を行うように構成されており、ＤＥＶモジュールとも呼ばれる。モジュール１７は、図２及び図３に示されるように、複数の現像用のユニットＵ１と、複数の熱処理用のユニットＵ２と、これらのユニットＵ１，Ｕ２にウエハＷを搬送する搬送アームＡ５（第２の移送機構；移送機構）と、これらのユニットＵ１，Ｕ２を経ずにウエハＷを棚ユニットＵ１１，Ｕ１０（後述する）間において直接搬送する搬送アームＡ６とを内蔵している。モジュール１７のユニットＵ１は、レジスト膜を部分的に除去してレジストパターンを形成するように構成されている。モジュール１７のユニットＵ２は、例えば熱板１１３（後述する）によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板１２１（後述する）により冷却して熱処理を行うように構成されている。モジュール１７において行われる熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Post Bake）等が挙げられる。
処理ブロック５内におけるキャリアブロック４側には、図２及び図３に示されるように、棚ユニットＵ１０が設けられている。棚ユニットＵ１０は、床面からモジュール１５に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットＵ１０の近傍には搬送アームＡ７が設けられている。搬送アームＡ７は、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウエハＷを昇降させる。
処理ブロック５内におけるインターフェースブロック６側には、棚ユニットＵ１１が設けられている。棚ユニットＵ１１は床面からモジュール１７の上部に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。
インターフェースブロック６は、搬送アームＡ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。搬送アームＡ８は、棚ユニットＵ１１のウエハＷを取り出して露光装置３に渡し、露光装置３からウエハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻すように構成されている。
コントローラ１０は、基板処理システム１を部分的又は全体的に制御する。コントローラ１０の詳細については後述する。
［熱処理用のユニットの構成］
次に、熱処理用のユニットＵ２の構成について、図４〜図７を参照してさらに詳しく説明する。
ユニットＵ２は、図４及び図５に示されるように、筐体１００内に、ウエハＷを加熱する加熱部１１０と、ウエハＷを冷却する冷却部１２０とを有する。筐体１００のうち冷却部１２０に対応する部分の端壁には、搬送アームＡ２〜Ａ５が出入り可能な搬入出口１０１が形成されている。搬送アームＡ２〜Ａ５は、ウエハＷを筐体１００の内部に搬入すると共にウエハＷを筐体１００外へと搬出するように構成されている。
搬送アームＡ２〜Ａ５は、図５に示されるように、基端部Ａｍ１と、一対のアーム部材Ａｍ２とを含む。一対のアーム部材Ａｍ２は、基端部Ａｍ１から先端側に向けて円弧状に延びている。アーム部材Ａｍ２の内周縁には、複数の支持突起Ａｍ３が設けられている。これらの支持突起Ａｍ３は、アーム部材Ａｍ２の内周縁から内側に向けて突出している。搬送アームＡ２〜Ａ５にウエハＷが載置された状態において、ウエハＷと支持突起Ａｍ３の先端部とは重なり合っている。そのため、ウエハＷは、各支持突起Ａｍ３によって支持される。図示していないが、搬送アームＡ１，Ａ６〜Ａ８も、搬送アームＡ２〜Ａ５と同様の構造であってもよい。
搬送アームＡ２〜Ａ５は、軽量で加工が容易な材質で構成されていてもよい。搬送アームＡ２〜Ａ５は、例えば、樹脂で構成されていてもよい。樹脂としては、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。搬送アームＡ２〜Ａ５の耐熱温度は、例えば、１００℃〜２００℃程度であってもよい。搬送アームＡ１，Ａ６〜Ａ８も、搬送アームＡ２〜Ａ５と同様の材質及び耐熱温度を有していてもよい。
加熱部１１０は、図４及び図５に示されるように、蓋部１１１と、熱板収容部１１２とを有する。蓋部１１１は、熱板収容部１１２の上方に位置している。蓋部１１１は、コントローラ１０が駆動源（図示せず）を制御することにより、熱板収容部１１２から離間した上方位置と熱板収容部１１２上に載置される下方位置との間で上下動可能に構成されている。蓋部１１１は、下方位置にあるときに熱板収容部１１２とともに処理室ＰＲを構成する。蓋部１１１の中央には、処理室ＰＲから気体を排気するための排気部１１１ａが設けられている。
熱板収容部１１２は、円筒状を呈しており、その内部に熱板１１３を収容している。熱板１１３の外周部は、支持部材１１４によって支持されている。支持部材１１４の外周は、筒状を呈するサポートリング１１５によって支持されている。サポートリング１１５の上面には、上方に向けて開口したガス供給口１１５ａが形成されている。ガス供給口１１５ａは、処理室ＰＲ内に不活性ガスを噴き出すように構成されている。
熱板１１３は、図５に示されるように、円形状を呈する平板である。熱板１１３の外形は、ウエハＷの外形よりも大きい。熱板１１３には、その厚さ方向に貫通して延びる貫通孔ＨＬが３つ形成されている。熱板１１３の上面には、図４及び図５に示されるように、ウエハＷを支持する少なくとも３つの支持ピンＰＮが設けられている。支持ピンＰＮの高さは、例えば１００μｍ程度であってもよい。熱板１１３の下面には、図４に示されるように、熱板１１３を加熱するように構成されたヒータ１１６が配置されている。熱板１１３の内部には、熱板１１３の温度を測定するように構成された温度センサ１１７が配置されている。
熱板１１３の下方には昇降機構１１９（第１の移送機構）が配置されている。昇降機構１１９は、筐体１００外に配置されたモータ１１９ａと、モータ１１９ａによって上下動する３つの昇降ピン１１９ｂとを有する。昇降ピン１１９ｂはそれぞれ、対応する貫通孔ＨＬ内に挿通されている。昇降ピン１１９ｂの先端が熱板１１３及び支持ピンＰＮよりも上方に突出している場合、昇降ピン１１９ｂの先端上にウエハＷが載置されうる。昇降ピン１１９ｂの先端上に載置されたウエハＷは、昇降ピン１１９ｂの上下動に伴い昇降する。
冷却部１２０は、図４及び図５に示されるように、加熱部１１０に隣接して位置している。冷却部１２０は、載置されたウエハＷを冷却する冷却板１２１（第１の移送機構）を有する。冷却板１２１は、図５に示されるように、略円形状を呈する平板であり、ウエハＷを移送可能に構成されている。冷却板１２１の外形は、ウエハＷの外形よりも大きい。
冷却板１２１は、図４に示されるように、加熱部１１０側に向かって延伸するレール１２３に取付けられている。冷却板１２１は、移動機構１２４により駆動され、レール１２３上を水平移動可能である。加熱部１１０側まで移動した冷却板１２１は、熱板１１３の上方に位置する。そのため、冷却板１２１は、熱板１１３の上方位置と熱板１１３からの離間位置との間で移動可能である。
冷却板１２１には、図５に示されるように、２本のスリット１２５と、複数の切欠き１２６が形成されている。スリット１２５は、冷却板１２１における加熱部１１０側の端部から冷却板１２１の中央部付近まで、レール１２３の延在方向に延びている。スリット１２５により、加熱部１１０側に移動した冷却板１２１と熱板１１３上に突出した昇降ピン１１９ｂとの干渉が防止される。そのため、冷却板１２１は、ウエハＷを熱板１１３に受け渡し且つウエハＷを熱板１１３から受け取ることが可能である。
冷却板１２１は、熱伝導性の良好な金属で構成されていてもよい。冷却板１２１の材質としては、例えば、アルミニウムが挙げられる。
切欠き１２６は冷却板１２１の内側に向けて窪んでいる。冷却板１２１にウエハＷが載置された状態において、ウエハＷと切欠き１２６の先端部とは重なり合っている。各切欠き１２６は、搬送アームＡ２〜Ａ５と冷却板１２１とが上下に重なり合った場合に、支持突起Ａｍ３と対応する位置に配置されている。そのため、搬送アームＡ２〜Ａ５が冷却板１２１に対して上下動する際には、支持突起Ａｍ３は、対応する切欠き１２６を通過可能である。従って、支持突起Ａｍ３によって支持されているウエハＷは、搬送アームＡ２〜Ａ５が冷却板１２１に対して下方に移動することで、冷却板１２１上に載置される。一方、冷却板１２１上に載置されているウエハＷは、搬送アームＡ２〜Ａ５が冷却板１２１に対して上方に移動することで、支持突起Ａｍ３によって支持される。
図４に示されるように、冷却板１２１の下方には昇降機構１２６が配置されている。昇降機構１２６は、筐体１００外に配置されたモータ１２６ａと、モータ１２６ａによって上下動する３つの昇降ピン１２６ｂとを有する。昇降ピン１２６ｂはそれぞれ、スリット１２５を通過可能に構成されている。昇降ピン１２６ｂの先端が冷却板１２１よりも上方に突出している場合、昇降ピン１２６ｂの先端上にウエハＷを載置可能である。昇降ピン１２６ｂの先端上に載置されたウエハＷは、昇降ピン１２６ｂの上下動に伴い昇降する。
冷却板１２１内には、図４に示されるように、冷却部材１２２と、温度センサ１２７とが設けられている。冷却部材１２２は、冷却板１２１の温度を調節するように構成されており、例えばペルチェ素子で構成されていてもよい。温度センサ１２７は、冷却板１２１の温度を測定するように構成されている。
［コントローラの構成］
コントローラ１０は、図６に示されるように、機能モジュールとして、読取部Ｍ１と、記憶部Ｍ２と、処理部Ｍ３と、指示部Ｍ４とを有する。これらの機能モジュールは、コントローラ１０の機能を便宜上複数のモジュールに区切ったものに過ぎず、コントローラ１０を構成するハードウェアがこのようなモジュールに分かれていることを必ずしも意味するものではない。各機能モジュールは、プログラムの実行により実現されるものに限られず、専用の電気回路（例えば論理回路）、又は、これを集積した集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）により実現されるものであってもよい。
読取部Ｍ１は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体ＲＭからプログラムを読み取る。記録媒体ＲＭは、基板処理システム１の各部を動作させるためのプログラムを記録している。記録媒体ＲＭとしては、例えば、半導体メモリ、光記録ディスク、磁気記録ディスク、光磁気記録ディスクであってもよい。
記憶部Ｍ２は、種々のデータを記憶する。記憶部Ｍ２が記憶するデータとしては、例えば、読取部Ｍ１において記録媒体ＲＭから読み取られたプログラム、温度センサ１１７から入力された熱板１１３の温度、温度センサ１２７から入力された冷却板１２１の温度が挙げられる。記憶部Ｍ２は、さらに、後述する相関データも記憶している。
処理部Ｍ３は、各種データを処理する。処理部Ｍ３は、例えば、記憶部Ｍ２に記憶されている各種データに基づいて、基板処理システム１の各部（例えば、ヒータ１１６、昇降機構１１９、冷却部材１２２、移動機構１２４）を動作させるための信号を生成する。
指示部Ｍ４は、処理部Ｍ３において生成された信号を基板処理システム１の各部（例えば、ヒータ１１６、昇降機構１１９、冷却部材１２２、移動機構１２４）に送信する。具体的には、指示部Ｍ４は、ヒータ１１６に指示信号を送信して、ヒータ１１６のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。指示部Ｍ４は、モータ１１９ａに上昇信号又は下降信号を送信し、昇降ピン１１９ｂを昇降させる。指示部Ｍ４は、冷却部材１２２に指示信号を送信して、冷却部材１２２を所定温度に温調する。指示部Ｍ４は、移動機構１２４に駆動信号を送信し、冷却板１２１が熱板１１３の上方に位置する第１の位置と、冷却板１２１が熱板１１３から離れる第２の位置との間で冷却板１２１をレール１２３に沿って水平移動させる。
コントローラ１０のハードウェアは、例えば一つ又は複数の制御用のコンピュータにより構成される。コントローラ１０は、ハードウェア上の構成として、例えば図７に示される回路１０Ａを有する。回路１０Ａは、電気回路要素（circuitry）で構成されていてもよい。回路１０Ａは、具体的には、プロセッサ１０Ｂと、メモリ１０Ｃ（記憶部）と、ストレージ１０Ｄ（記憶部）と、入出力ポート１０Ｅとを有する。プロセッサ１０Ｂは、メモリ１０Ｃ及びストレージ１０Ｄの少なくとも一方と協働してプログラムを実行し、入出力ポート１０Ｅを介した信号の入出力を実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。入出力ポート１０Ｅは、プロセッサ１０Ｂ、メモリ１０Ｃ及びストレージ１０Ｄと、基板処理システム１の各種装置との間で、信号の入出力を行う。
本実施形態では、基板処理システム１は、一つのコントローラ１０を備えているが、複数のコントローラ１０で構成されるコントローラ群（制御部）を備えていてもよい。基板処理システム１がコントローラ群を備えている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのコントローラ１０によって実現されていてもよいし、２個以上のコントローラ１０の組み合わせによって実現されていてもよい。コントローラ１０が複数のコンピュータ（回路１０Ａ）で構成されている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのコンピュータ（回路１０Ａ）によって実現されていてもよいし、２つ以上のコンピュータ（回路１０Ａ）の組み合わせによって実現されていてもよい。コントローラ１０は、複数のプロセッサ１０Ｂを有していてもよい。この場合、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのプロセッサ１０Ｂによって実現されていてもよいし、２つ以上のプロセッサ１０Ｂの組み合わせによって実現されていてもよい。
［ウエハによる相関データの取得方法］
続いて、上記の熱処理用のユニットＵ２を用いて相関データを取得する方法について、図８〜図１３を参照して説明する。ここで、相関データとは、熱板１１３の温度と、当該温度において熱板１１３で加熱されたウエハＷが冷却板１２１で目標温度にまで冷却されるのに要する冷却時間との関係を示すデータである。
まず、コントローラ１０が搬送アームＡ１〜Ａ５を制御して、図９に示されるように、キャリア１１から１枚のウエハＷを取り出し、ユニットＵ２の筐体１００内に搬送する（図８のステップＳ１１）。次に、コントローラ１０が搬送アームＡ２〜Ａ５を制御して、図１０に示されるように、搬送アームＡ２〜Ａ５を冷却板１２１上に対して下方に降下させる。これにより、搬送アームＡ２〜Ａ５の支持突起Ａｍ３によって支持されているウエハＷは、冷却板１２１上に載置される（図８のステップＳ１２）。
次に、このときの熱板１１３の温度Ｔを、コントローラ１０が温度センサ１１７から取得し、記憶部Ｍ２に記憶させる（図８のステップＳ１３）。次に、コントローラ１０が図示しない駆動源を制御して、図１１に示されるように、蓋部１１１を上昇させる。次に、コントローラ１０が移動機構１２４及びモータ１１９ａを制御して、冷却板１２１上のウエハＷを昇降ピン１１９ｂ上に載置する。次に、コントローラ１０が移動機構１２４を制御して、冷却板１２１を加熱部１１０から退避させる。
次に、コントローラ１０がモータ１１９ａを制御して、昇降ピン１１９ｂを降下させることにより、ウエハＷを支持ピンＰＮ上に支持させる。これにより、ウエハＷが冷却板１２１から熱板１１３に載置される（図８のステップＳ１４）。次に、コントローラ１０が図示しない駆動源を制御して、図１２に示されるように、蓋部１１１を熱板収容部１１２に降下させる。この状態で、ウエハＷは熱板１１３上に所定時間（例えば２０秒程度）静置される（図８のステップＳ１５）。これにより、熱板１１３の熱がウエハＷによって吸熱され、熱板１１３が冷却されると共に、ウエハＷが加熱される。
所定時間が経過すると、コントローラ１０が図示しない駆動源を制御して、図１１に示されるように、蓋部１１１を上昇させる。次に、ウエハＷを冷却板１２１から熱板１１３に搬送したのと逆の手順により、図１３に示されるように、ウエハＷを熱板１１３から冷却板１２１に搬送する（図８のステップＳ１６）。これにより、ウエハＷの熱が冷却板１２１によって吸熱され、ウエハＷが冷却される。
次に、コントローラ１０は、温度センサ１２７からの信号を受信することで、冷却板１２１を介してウエハＷの温度を間接的に取得する。次に、コントローラ１０は、取得したウエハＷの温度が目標温度にまで低下したか否かを判断する（図８のステップＳ１７）。ここで、目標温度は、例えば、搬送アームＡ２〜Ａ５の耐熱温度の耐熱温度以下に設定されていてもよく、２００℃以下に設定されていてもよい。
コントローラ１０は、ウエハＷの温度が目標温度に達していないと判断した場合には（図８のステップＳ１７でＮＯ）、ウエハＷを冷却板１２１上に静置したまま放置する。一方、コントローラ１０は、ウエハＷの温度が目標温度に達したと判断した場合には（図８のステップＳ１７でＹＥＳ）、ウエハＷの温度が目標温度に達するまでの冷却時間ｔを、熱板１１３の温度Ｔと対応づけて記憶部Ｍ２に記憶させる（図８のステップＳ１８）。
次に、コントローラ１０は、搬送アームＡ２〜Ａ５を制御して、搬送アームＡ２〜Ａ５を冷却板１２１に対して上昇させる。これにより、ウエハＷは、冷却板１２１から搬送アームＡ２〜Ａ５に載置される（図８のステップＳ１９）。その後、コントローラ１０は、搬送アームＡ１〜Ａ５を制御して、ウエハＷをキャリア１１に搬送する（図８のステップＳ２０）。
以上の手順を繰り返すことにより、熱板１１３の温度Ｔと、ウエハＷの冷却時間ｔとが対応づけられた複数のデータで構成された相関データが得られる（第１の工程）。これらの複数のデータの一例を、表１に示す。相関データは、例えば、これらの複数のデータの近似直線又は近似曲線に対応する関数であってもよいし、隣り合うデータ同士を直線で結んだ折れ線に対応する関数であってもよい。
Figure 0006964005
［熱板の冷却方法］
各モジュール１４〜１７の熱処理用のユニットＵ２においては、ウエハＷの表面にレジストパターンを形成する過程で、ウエハＷの熱処理が行われる。そのため、熱板１１３の温度は相対的に高温となっている。熱板１１３のメンテナンス時には、作業者が熱板１１３を扱うために、熱板１１３を十分に冷却する必要がある。そこで、次に、得られた相関データに基づいて熱板１１３を冷却する方法について、図９〜図１４を参照して説明する。ここでは、熱板１１３を所定の初期温度から所定の冷却済温度にまで冷却する場合を例示する。初期温度は、例えば、２００℃〜５００℃程度であってもよい。冷却済温度は、例えば、３０℃〜３００℃程度であってもよい。
まず、コントローラ１０が搬送アームＡ１〜Ａ５を制御して、図９に示されるように、キャリア１１から１枚のウエハＷを取り出し、ユニットＵ２の筐体１００内に搬送する（図１４のステップＳ２１）。次に、コントローラ１０が搬送アームＡ２〜Ａ５を制御して、図１０に示されるように、搬送アームＡ２〜Ａ５を冷却板１２１上に対して下方に降下させる。これにより、搬送アームＡ２〜Ａ５の支持突起Ａｍ３によって支持されているウエハＷは、冷却板１２１上に載置される（図１４のステップＳ２２）。
次に、このときの熱板１１３の温度Ｔｍを、コントローラ１０が温度センサ１１７から取得し、記憶部Ｍ２に記憶させる（図１４のステップＳ２３；第１の処理、第５の処理、第２の工程、第６の工程）。次に、コントローラ１０が取得した熱板１１３の温度Ｔｍと相関データとに基づいて、ウエハＷを目標温度にまで冷却するのに必要な冷却時間ｔｍを算出する（図１４のステップＳ２４；第３の処理、第７の処理、第４の工程、第８の工程）。具体的には、コントローラ１０は、熱板１１３の温度Ｔｍを相関データ（関数）に代入して冷却時間ｔｍを算出し、当該冷却時間ｔｍを記憶部Ｍ２に記憶させる。
次に、コントローラ１０が図示しない駆動源を制御して、図１１に示されるように、蓋部１１１を上昇させる。次に、コントローラ１０が移動機構１２４及びモータ１１９ａを制御して、冷却板１２１上のウエハＷを昇降ピン１１９ｂ上に載置する。次に、コントローラ１０が移動機構１２４を制御して、冷却板１２１を加熱部１１０から退避させる。
次に、コントローラ１０がモータ１１９ａを制御して、昇降ピン１１９ｂを降下させることにより、ウエハＷを支持ピンＰＮ上に支持させる。これにより、ウエハＷが冷却板１２１から熱板１１３に載置される（図１４のステップＳ２５；第２の処理、第６の処理、第３の工程、第７の工程）。次に、コントローラ１０が図示しない駆動源を制御して、図１２に示されるように、蓋部１１１を熱板収容部１１２に降下させる。この状態で、ウエハＷは熱板１１３上に所定時間（例えば２０秒程度）静置される（図１４のステップＳ２６）。これにより、熱板１１３の熱がウエハＷによって吸熱され、熱板１１３が冷却されると共に、ウエハＷが加熱される。
所定時間が経過すると、コントローラ１０が図示しない駆動源を制御して、図１１に示されるように、蓋部１１１を上昇させる。次に、ウエハＷを冷却板１２１から熱板１１３に搬送したのと逆の手順により、図１３に示されるように、ウエハＷを熱板１１３から冷却板１２１に搬送する（図１４のステップＳ２７）。この状態で、ウエハＷは、冷却板１２１上に冷却時間ｔｍ静置される（図１４のステップＳ２８；第４の処理、第８の処理、第５の工程、第９の工程）。これにより、ウエハＷの熱が冷却板１２１によって吸熱され、ウエハＷが冷却される。
次に、コントローラ１０は、冷却時間ｔｍが経過すると、搬送アームＡ２〜Ａ５を制御して、搬送アームＡ２〜Ａ５を冷却板１２１に対して上昇させる。これにより、ウエハＷは、冷却板１２１から搬送アームＡ２〜Ａ５に載置される（図１４のステップＳ２９；第１０の工程）。その後、コントローラ１０は、搬送アームＡ１〜Ａ５を制御して、ウエハＷをキャリア１１に搬送する（図１４のステップＳ３０）。
次に、コントローラ１０は、温度センサ１１７を介して熱板１１３の温度を取得し、当該温度が冷却済温度に達したか否かを判断する（図１４のステップＳ３１）。コントローラ１０は、ウエハＷの温度が冷却済温度に達していないと判断した場合には（図１４のステップＳ３１でＮＯ）、搬送アームＡ１〜Ａ５を制御してキャリア１１からウエハＷを再び取り出し、ステップＳ２１〜Ｓ３１の処理を繰り返す。一方、コントローラ１０は、ウエハＷの温度が冷却済温度に達したと判断した場合には（図１４のステップＳ３１でＹＥＳ）、熱板１１３の冷却処理を終了する。
［作用］
以上のような本実施形態では、熱板１１３で加熱されたウエハＷは、ウエハＷが加熱される前の熱板１１３の温度Ｔｍと相関データとに基づいて得られる冷却時間ｔｍ、冷却板１２１で冷却される。そのため、ウエハＷが冷却板１２１で冷却される時間は、画一的な長さではなく、熱板１１３の温度によって変化する。すなわち、熱板１１３が相対的に高温である場合には、当該熱板１１３で加熱されたウエハＷも相対的に高温となるので、冷却板１２１によるウエハＷの冷却時間ｔｍが長くなる傾向にある。一方、熱板１１３が相対的に低温である場合には、当該熱板１１３で加熱されたウエハＷも相対的に低温となるので、冷却板１２１によるウエハＷの冷却時間ｔｍが短くなる傾向にある。従って、熱板１１３の温度Ｔｍに応じて必要十分な冷却時間ｔｍが設定されるので、ウエハＷが目標温度にまで低下する時間が短縮化される。その結果、より短時間で熱板１１３を冷却することが可能となる。
本実施形態では、ウエハＷの温度が冷却済温度に達するまでステップＳ２１〜Ｓ３１の処理が繰り返される。先に実行されたステップＳ２３において取得された熱板１１３の温度Ｔｍ１は、後に実行されたステップＳ２３において取得された熱板１１３の温度Ｔｍ２よりも高いので（Ｔｍ２＞Ｔｍ１）、温度Ｔｍ２から相関データに基づいて算出される冷却時間ｔｍ２は、温度Ｔｍ１から相関データに基づいて算出される冷却時間ｔｍ１よりも短くなる（ｔｍ２＜ｔｍ１）。そのため、ウエハＷが繰り返しユニットＵ２に搬入出される過程で、ウエハＷの冷却時間ｔｍが画一的な長さとならない。従って、ウエハＷを熱板１１３及び冷却板１２１に繰り返し搬入出して熱板１１３の温度を大きく降温させるような場合には、特に短時間で熱板１１３を冷却することが可能となる。
本実施形態では、冷却によって到達すべきウエハＷの目標温度が、キャリア１１と冷却板１２１との間でウエハＷの授受が行うように構成された搬送アームＡ１〜Ａ５の耐熱温度以下に設定されている。そのため、ウエハＷが十分に冷却されているので、搬送アームＡ１〜Ａ５がウエハＷを搬送する際に、ウエハＷからの熱で搬送アームＡ１〜Ａ５に変形、劣化、破損等が生じ難くなる。そのため、搬送アームＡ１〜Ａ５によるウエハＷの保持機能を維持することが可能となる。
［他の変形例］
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。
（１）冷却板１２１の温調は、ペルチェ素子に限定されず、水冷等の他の手段が用いられてもよい。
（２）上記の実施形態では、熱板１１３と冷却板１２１との間でのウエハＷの授受が冷却板１２１によって行われていたが、ユニットＵ２は、熱板１１３と冷却板１２１との間でウエハＷを授受するための搬送機構を別途備えていてもよい。
１…基板処理システム、１０…コントローラ（制御部）、１０Ｃ…メモリ（記憶部）、１０Ｄ…ストレージ（記憶部）、１１０…加熱部、１１３…熱板、１１７…温度センサ、１１９…昇降機構（第１の移送機構）、１２０…冷却部、１２１…冷却板（第１の移送機構）、１２２…冷却部材、１２７…温度センサ、Ａ１〜Ａ５…搬送アーム（第２の移送機構；移送機構）、Ｍ２…記憶部、Ｕ２…ユニット（熱処理装置）、Ｗ…ウエハ（基板）。

Claims (9)

  1. 基板に熱を付与するように構成された熱板と、
    前記基板を冷却するように構成された冷却板と、
    前記熱板と前記冷却板との間で前記基板を授受するように構成された第１の移送機構と、
    前記熱板の温度を取得するように構成された温度センサと、
    前記熱板の温度と、当該温度において前記熱板で加熱された前記基板が前記冷却板で目標温度にまで冷却されるのに要する冷却時間との関係を示す相関データを記憶する記憶部と、
    制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記温度センサによって前記熱板の温度を取得する第１の処理と、
    前記第１の処理の後に、前記第１の移送機構を制御して前記基板を前記熱板に載置する第２の処理と、
    前記第１の処理の後に、前記第１の処理で取得された温度及び前記相関データに基づいて、前記第１の処理で取得された温度に対応する冷却時間を算出する第３の処理と、
    前記第３の処理の後に、前記第１の移送機構を制御して前記基板を前記冷却板に載置し、少なくとも前記第３の処理で算出された冷却時間、前記基板を前記冷却板により冷却する第４の処理とを実行する、熱処理装置。
  2. 前記制御部は、
    前記第２の処理の後に、前記温度センサによって前記熱板の温度を取得する第５の処理と、
    前記第５の処理の後に、前記第１の移送機構を制御して前記基板を前記熱板に載置する第６の処理と、
    前記第５の処理の後に、前記第５の処理で取得された温度及び前記相関データに基づいて、前記第５の処理で取得された温度に対応する冷却時間を算出する第７の処理と、
    前記第７の処理の後に、前記第１の移送機構を制御して前記基板を前記冷却板に載置し、少なくとも前記第７の処理で算出された冷却時間、前記基板を前記冷却板により冷却する第８の処理とをさらに実行する、請求項１に記載の装置。
  3. 前記冷却板との間で前記基板を授受するように構成された第２の移送機構をさらに備える、請求項１又は２に記載の装置。
  4. 前記目標温度は、前記第２の移送機構の耐熱温度以下に設定されている、請求項３に記載の装置。
  5. 基板に熱を付与するように構成された熱板の温度と、当該温度において前記熱板で加熱された前記基板が、前記基板を冷却するように構成された冷却板で目標温度にまで冷却されるのに要する冷却時間との関係を示す相関データを取得する第１の工程と、
    温度センサによって前記熱板の温度を取得する第２の工程と、
    前記第２の工程の後に、前記基板を前記熱板に載置する第３の工程と、
    前記第２の工程の後に、前記第２の工程で取得された温度及び前記相関データに基づいて、前記第２の工程で取得された温度に対応する冷却時間を算出する第４の工程と、
    前記第４の工程の後に、前記基板を前記冷却板に載置し、少なくとも前記第４の工程で算出された冷却時間、前記基板を前記冷却板により冷却する第５の工程とを含む、熱板の冷却方法。
  6. 前記第３の工程の後に、前記温度センサによって前記熱板の温度を取得する第６の工程と、
    前記第６の工程の後に、前記基板を前記熱板に載置する第７の工程と、
    前記第６の工程の後に、前記第６の工程で取得された温度及び前記相関データに基づいて、前記第６の工程で取得された温度に対応する冷却時間を算出する第８の工程と、
    前記第８の工程の後に、前記基板を前記冷却板に載置し、少なくとも前記第８の工程で算出された冷却時間、前記基板を前記冷却板により冷却する第９の工程とをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記第５の工程の後に、移送機構により前記基板を前記冷却板から搬出する第１０の工程をさらに含む、請求項５又は６に記載の方法。
  8. 前記目標温度は、前記移送機構の耐熱温度以下に設定されている、請求項７に記載の方法。
  9. 請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法を熱処理装置に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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