JPH10335200A - 基板熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の温度管理を正確に行うことができる基
板熱処理装置を提供する。 【解決手段】 基板熱処理装置１００は、２つの熱処理
ユニット１１０、１３０から構成されている。熱処理ユ
ニット１１０、１３０はそれぞれホットプレート１１
５、１３５とクールプレート１１１、１３１とを相対向
させて上下に配置している。また、基板熱処理装置１０
０は１つのカバーＣを備えており、当該カバーＣはモー
タ２０５およびエアシリンダ２００によって水平方向の
移動と昇降動作が可能とされている。熱処理ユニット１
３０において加熱処理中はカバーＣがホットプレート１
３５上に位置し、熱処理ユニット１１０では冷却処理が
行われている。そして、所定時間経過後、カバーＣが熱
処理ユニット１１０に移動して熱処理ユニット１３０で
は連続して冷却処理が行われる。一方、熱処理ユニット
１１０では、新たな基板ＷがカバーＣに覆われて加熱処
理が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板や液
晶ガラス基板などの薄板状基板（以下、「基板」と称す
る）に対して加熱処理または冷却処理などの熱処理を行
う基板熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上記基板に対しては、レジスト
塗布、露光、現像およびそれらに付随する熱処理などの
諸処理が順次施されて、所望の基板処理が行われる。

【０００３】従来の熱処理では、基板に対して加熱処理
を行うホットプレートと、加熱処理後の基板に対して冷
却処理を行うクールプレートとがそれぞれ独立の熱処理
装置として構成されている（ホットプレートとクールプ
レートとが別々の処理室に設置されている）。従って、
熱処理時には、基板搬送ロボットなどが加熱処理終了後
の基板を一旦ホットプレートから取り出した後、クール
プレートまで搬送・搬入し、当該基板に冷却処理を施し
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
ては、基板に対する要求品質の高品質化にともなって、
化学増幅型レジストが多く使用されるようになりつつあ
る。この化学増幅型レジストは、温度に対して極めて敏
感であり、特に露光処理直後の加熱処理と冷却処理は、
その温度管理を正確に行わなければ露光パターンの形成
にも影響を及ぼすことがある。

【０００５】しかしながら、上述のような熱処理におい
ては、基板の温度管理を正確に行うことは困難である。
すなわち、ホットプレートによって加熱処理が行われた
基板は、基板搬送ロボットの搬送路上に取り出される
が、当該搬送路上にはクリーンルーム内のダウンフロー
などによって絶えず気流が形成されており、基板の温度
はその影響を受けて不規則に変化する。

【０００６】また、ホットプレートから加熱処理後の基
板が取り出される際には、基板搬送ロボットの搬送アー
ムが基板の周辺を保持するため、当該周辺部分のみが冷
却され、基板の温度分布の面内均一性が損なわれること
もある。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、基板の温度管理を正確に行うことができる基板
熱処理装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、基板に対して熱処理を行う基板
熱処理装置であって、(a) 基板を載置して加熱処理を行
う加熱処理手段と、(b)前記加熱処理手段の上方に対向
して設けられ、前記加熱処理後の基板に冷却処理を行う
冷却処理手段と、(c) 前記基板を前記加熱処理手段に近
接した位置と前記冷却処理手段に近接した位置との間で
昇降させる基板昇降手段と、(d) 前記加熱処理中に、前
記加熱処理手段と前記冷却処理手段との間に配置され、
前記基板の上方を包囲する蓋と、を備えている。

【０００９】また、請求項２の発明は、基板に対して熱
処理を行う基板熱処理装置であって、基板を載置して加
熱処理を行う加熱処理手段と前記加熱処理手段の上方に
対向して設けられ前記加熱処理後の基板に冷却処理を行
う冷却処理手段と前記基板を前記加熱処理手段に近接し
た位置と前記冷却処理手段に近接した位置との間で昇降
させる基板昇降手段とをそれぞれが有する複数の熱処理
部を相互に近接配置し、前記加熱処理中に前記加熱処理
手段と前記冷却処理手段との間に配置され前記基板の上
方を包囲する蓋と、前記蓋を前記複数の熱処理部間にお
いて択一的に移動させる蓋移動手段と、を備えている。

【００１０】また、請求項３の発明は、請求項２の発明
に係る基板熱処理装置において、前記蓋移動手段に、前
記複数の熱処理部のそれぞれにおいて、前記加熱処理手
段の上方で前記蓋が昇降することを可能とさせている。

【００１１】

【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。

【００１２】Ａ．基板処理装置全体の構成：図１は、本
発明に係る基板熱処理装置を組み込んだ基板処理装置３
００全体の外観斜視図である。なお、図１から図５に
は、それらの方向関係を明確にするためＸＹＺ直角座標
軸を付している。

【００１３】図１の基板処理装置３００は、基板Ｗに塗
布処理、現像処理、密着強化処理、加熱処理、冷却処理
等の一連の処理を行うための装置であり、正面側に回転
処理領域３０１を有し、後方側に熱処理領域３０２を有
し、回転処理領域３０１と熱処理領域３０２との間に搬
送領域３０３を有する。

【００１４】回転処理領域３０１には、基板の洗浄処理
を行う処理液の塗布処理を行う回転式塗布装置（スピン
コータ）ＳＣおよび現像処理を行う回転式現像装置（ス
ピンデベロッパー）ＳＤが配列されている。また、熱処
理領域３０２には、密着強化処理を行う密着強化部Ａ
Ｈ、加熱処理を行う基板加熱部（ホットプレート）ＨＰ
および冷却処理を行う基板冷却部（クールプレート）Ｃ
Ｐが配置されるとともに、本発明に係る基板熱処理装置
１００が設けられている。搬送領域３０３には、基板搬
送装置５００がＸ軸方向に移動自在に設けられている。

【００１５】さらに、この基板処理装置３００の側方に
は、基板Ｗの搬入および搬出を行うインデクサＩＮＤが
設けられている。インデクサＩＮＤの移載ロボット６１
は、カセット６２から基板Ｗを取り出して基板搬送装置
５００に送り出し、逆に、一連の処理が施された基板Ｗ
を基板搬送装置５００からカセット６２に戻す。

【００１６】基板搬送装置５００は、搬送領域３０３に
おいて、回転処理領域３０１および熱処理領域３０２の
側に（Ｙ軸方向に）進退移動可能となっており、各処理
装置あるいは各処理部との間で基板Ｗの循環搬送を行
う。

【００１７】Ｂ．基板熱処理装置の構成：次に、基板熱
処理装置１００の構成について説明する。図２は基板熱
処理装置１００の内部を正面から見た（＋Ｙ向きに見
た）概略構成図である。また、図３は基板熱処理装置１
００の内部を背面から見た（−Ｙ向きに見た）概略構成
図であり、さらに図４は基板熱処理装置１００の内部を
上面から見た（−Ｚ向きに見た）平面図である。

【００１８】基板熱処理装置１００は、処理室１０１の
内部に２つの熱処理ユニット１１０、１３０を相互に近
接配置して構成されている。熱処理ユニット１１０、１
３０はともに加熱処理および冷却処理を行う熱処理ユニ
ットであり、両熱処理ユニットは同等の構成・機能を有
している。

【００１９】熱処理ユニット１１０は、加熱処理を行う
ホットプレート１１５と、その上方に当該ホットプレー
ト１１５と対向して設けられた冷却処理用のクールプレ
ート１１１とを備えている。

【００２０】ホットプレート１１５は、熱処理ユニット
１１０内の下方側に配置され、その内部にヒータなどの
加熱装置を埋め込んでいる。また、ホットプレート１１
５の下方には３つの昇降ピン１２２（図４参照）を有す
る昇降部材１２１が配置されている。昇降部材１２１
は、エアシリンダ１２０によって鉛直軸方向（Ｚ軸方
向）に昇降自在とされており、昇降部材１２１の上昇に
ともなって昇降ピン１２２がホットプレート１１５の小
孔を貫通して基板Ｗを支持・上昇する。

【００２１】クールプレート１１１は、熱処理ユニット
１１０内の上方側にホットプレート１１５と対向して配
置され、その内部には冷却管やペルチェ素子などの冷却
装置が埋め込まれている。

【００２２】なお、上述の如く、熱処理ユニット１３０
は、熱処理ユニット１１０と同等の構成を有している。
すなわち、熱処理ユニット１３０内には、ホットプレー
ト１３５とクールプレート１３１とが上下に相対向して
配置されており、エアシリンダ１４０によって３つの昇
降ピン１４２を有する昇降部材１４１が昇降される。ま
た、熱処理ユニット１１０と熱処理ユニット１３０との
境界には両熱処理ユニット間の熱干渉を防止するための
仕切り板１０５が設けられている。

【００２３】上記のように、熱処理ユニット１１０（１
３０）内にはホットプレート１１５（１３５）およびク
ールプレート１１１（１３１）が配置されているため、
加熱処理と冷却処理とが１つの処理室内で可能である。
熱処理ユニット１１０（１３０）において加熱処理を行
うときは、ホットプレート１１５（１３５）の上面に埋
め込まれた３つのスペーサ１１６（１３６）に基板Ｗを
載置し、当該ホットプレート１１５（１３５）と平行に
わずかに間隔を隔てて基板Ｗを保持する（図２の処理ユ
ニット１１０の状態）。そして、ホットプレート１１５
（１３５）内部の加熱装置によって基板Ｗを所定の温度
に加熱する。

【００２４】また、熱処理ユニット１１０（１３０）に
おいて冷却処理を行うときは、エアシリンダ１２０（１
４０）を上昇させて、基板Ｗを昇降ピン１２２（１４
２）によって支持した状態でクールプレート１１１（１
３１）の下面に近接して保持する（図２の処理ユニット
１３０の状態）。そして、基板Ｗはクールプレート１１
１（１３１）の内部に設けられた冷却装置によって所定
の温度まで冷却される。

【００２５】上記の基板熱処理装置１００は、１つのカ
バーＣを有している。このカバーＣは、ホットプレート
１１５（１３５）とクールプレート１１１（１３１）と
の間に配置され、加熱処理中の基板Ｗの上方を包囲して
当該基板Ｗの均熱性を向上させるための部材である。そ
して、図３および図４に示すように、カバーＣは、熱処
理ユニット１１０と熱処理ユニット１３０との間で水平
方向（Ｘ軸方向）に移動することと、ホットプレート１
１５（１３５）とクールプレート１１１（１３１）との
間で上下方向（Ｚ軸方向）に昇降することが可能であ
る。すなわち、カバーＣはエアシリンダ２００によって
保持され、当該エアシリンダ２００は雄ねじ２０１に螺
合されている。そして、雄ねじ２０１はモータ２０５に
よって回転自在に保持されており、当該モータ２０５が
正または逆回転することによって、エアシリンダ２００
に保持されたカバーＣがＸ軸方向に移動する。このとき
に、熱処理ユニット１１０と熱処理ユニット１３０との
境界に設置された仕切り板１０５には、カバーＣが通過
できるだけの開口が設けられているため、カバーＣの水
平移動に際して当該仕切り板１０５が障壁となることは
ない。

【００２６】また、エアシリンダ２００によってカバー
Ｃは、ホットプレート１１５（１３５）の上方で昇降す
ることが可能である。

【００２７】なお、カバーＣの水平移動機構および昇降
機構は、上記の形態に限定されるものではなく、例え
ば、カバーＣをベルト送り機構などによって水平移動さ
せてもよいし、パルスモータなどによって昇降させても
よく、その他公知の移動機構を適用することが可能であ
る。

【００２８】Ｃ．熱処理動作：次に、基板熱処理装置１
００における熱処理動作について説明する。この基板熱
処理装置１００は、主として露光処理後の基板Ｗに対し
て熱処理を行う装置であり、装置内に搬入された基板Ｗ
を所定の温度まで昇温して加熱処理を行った後、所定の
温度まで降温する冷却処理を行う。

【００２９】基板搬送装置５００によって、熱処理ユニ
ット１１０に搬入された基板Ｗがスペーサ１１６に載置
された後、カバーＣがホットプレート１１５の上方に水
平移動され、当該カバーＣが降下し、加熱処理が行われ
る。なお、この際に、まずカバーＣをホットプレート１
１５の上方に水平移動させ、基板Ｗをスペーサ１１６に
載置した後、さらにカバーＣを降下させるようにしても
よい。

【００３０】一方、加熱処理が終了した熱処理ユニット
１３０では、エアシリンダ１４０によって基板Ｗがクー
ルプレート１３１の下面に近接した状態となるまで上昇
され、冷却処理が行われる（図２の状態）。

【００３１】そして、所定の熱処理時間が経過した後、
熱処理ユニット１３０から冷却済みの基板Ｗが基板搬送
装置５００によって搬出され、昇降ピン１４２が降下す
る。その後、熱処理ユニット１３０のスペーサ１３６に
基板Ｗが載置されるとともに、加熱処理が終了した熱処
理ユニット１１０ではカバーＣが上昇し、当該カバーＣ
が熱処理ユニット１３０に水平移動する。

【００３２】さらに、その後、熱処理ユニット１３０に
おいてはカバーＣが降下して加熱処理が行われるととも
に、熱処理ユニット１１０においてはエアシリンダ１２
０によって加熱処理済みの基板Ｗがクールプレート１１
１の下面に近接した状態となるまで上昇され、冷却処理
が行われる（図５の状態）。

【００３３】以降、同様の手順が繰り返されて、基板Ｗ
に対する熱処理が順次行われる。なお、図１に示すよう
に、基板熱処理装置１００の熱処理ユニット１１０、１
３０のそれぞれには上下２箇所の開口部が設けられてお
り、基板Ｗを熱処理ユニット内に基板Ｗを搬入するとき
には下側の開口部（ホットプレート１１５（１３５）に
近い側の開口部）に搬入し、冷却済みの基板Ｗを搬出す
るときには上側の開口部（クールプレート１１１（１３
１）に近い側の開口部）から搬出する。

【００３４】以上のようにすれば、熱処理ユニット１１
０および熱処理ユニット１３０において熱処理を行うと
きには、１つの熱処理ユニット内で加熱処理と冷却処理
が連続的に行われるためユニット外の雰囲気の影響を受
けることがなくなり基板Ｗの温度変化が安定するととも
に、加熱処理中はカバーＣによってホットプレート１１
５（１３５）の上方が覆われているため基板Ｗの温度分
布の面内均一性が維持され、その結果基板Ｗの温度管理
を正確に行うことができる。

【００３５】ところで、熱処理ユニット１１０、１３０
のそれぞれにカバーＣを設けることによっても基板Ｗの
温度管理を正確に行うことはできるが、この場合には冷
却処理中に基板Ｗを上昇させることができるようにカバ
ーＣを所定の場所に待避させる必要がある。したがっ
て、その待避場所の分だけ装置のフットプリント（装置
が平面的に占有する面積）が大きくなる。

【００３６】しかし、近年使用されている化学増幅型レ
ジストはアンモニアなどのアルカリ雰囲気に極度に敏感
であるため、クリーンルーム内では化学吸着フィルタな
どを使用して厳密な雰囲気管理を行っており、クリーン
ルームの単位スペース当たりのコストは上昇しつつあ
る。すなわち、装置のフットプリントが増大すること
は、クリーンルームのスペースの有効利用を妨げ、処理
コストの観点からは好ましくない。

【００３７】そこで、本実施形態のようにすれば、カバ
ーＣは熱処理ユニット１１０または熱処理ユニット１３
０の間で択一的に移動するため、基板Ｗの温度管理を正
確に行うとともに、装置のフットプリントを増大させる
こともなく、クリーンルーム内のスペースを有効に利用
することができる。

【００３８】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、処理ユニットの数は２つに限定されるものでは
なく、３つ以上の処理ユニットの間でカバーＣを択一的
に移動させるようにしてもよい。

【００３９】また、カバーＣの昇降機構は必ずしも必須
の機構ではなく、水平方向の移動機構のみ備えていても
よい。もっとも、カバーＣに昇降機構を備えている方
が、加熱処理中における基板Ｗの熱分布の面内均一性が
より得られ易くなる。

【００４０】

【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、基板を載置して加熱処理を行う加熱処理手段
と、その加熱処理手段の上方に対向して設けられ加熱処
理後の基板に冷却処理を行う冷却処理手段と、基板を加
熱処理手段に近接した位置と冷却処理手段に近接した位
置との間で昇降させる基板昇降手段と、加熱処理中に加
熱処理手段と冷却処理手段との間に配置され、前記基板
の上方を包囲する蓋と、を備えているため、外部の雰囲
気の影響を受けることなく加熱処理と冷却処理とを連続
的に行うことになり、基板Ｗの温度変化が安定する。ま
た、加熱処理中は蓋によって加熱処理手段の上方が覆わ
れているため基板の温度分布の面内均一性が維持され
る。そして、その結果基板の温度管理を正確に行うこと
ができる。

【００４１】また、請求項２の発明によれば、基板を載
置して加熱処理を行う加熱処理手段と、当該加熱処理手
段の上方に対向して設けられ加熱処理後の基板に冷却処
理を行う冷却処理手段と、基板を加熱処理手段に近接し
た位置と冷却処理手段に近接した位置との間で昇降させ
る基板昇降手段とをそれぞれが有する複数の熱処理部を
相互に近接配置し、その加熱処理中に加熱処理手段と冷
却処理手段との間に配置され基板の上方を包囲する蓋
と、蓋を複数の熱処理部間において択一的に移動させる
蓋移動手段と、を備えているため、請求項１の発明と同
様の効果を維持しつつ、装置のフットプリントの増大を
抑制することもでき、装置が設置されたクリーンルーム
内のスペースを有効に利用することができる。

【００４２】また、請求項３の発明によれば、複数の熱
処理部のそれぞれにおいて加熱処理手段の上方で蓋を昇
降させることが可能とされているため、請求項２の発明
の効果に加えて、加熱処理中における基板の熱分布の面
内均一性がより得られ易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板熱処理装置を組み込んだ基板
処理装置全体の外観斜視図である。

【図２】図１の基板熱処理装置の内部を正面から見た概
略構成図である。

【図３】図１の基板熱処理装置の内部を背面から見た概
略構成図である。

【図４】図１の基板熱処理装置の内部を上面から見た平
面図である。

【図５】図１の基板熱処理装置の内部を正面から見た概
略構成図である。

【符号の説明】

１００ 基板熱処理装置 １１０、１３０ 熱処理ユニット １１１、１３１ クールプレート １１５、１３５ ホットプレート １２０、１４０、２００ エアシリンダ ２０１ 雄ねじ ２０５ モータ Ｃ カバー Ｗ 基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に対して熱処理を行う基板熱処理装
   置であって、 (a) 基板を載置して加熱処理を行う加熱処理手段と、 (b) 前記加熱処理手段の上方に対向して設けられ、前記
   加熱処理後の基板に冷却処理を行う冷却処理手段と、 (c) 前記基板を前記加熱処理手段に近接した位置と前記
   冷却処理手段に近接した位置との間で昇降させる基板昇
   降手段と、 (d) 前記加熱処理中に、前記加熱処理手段と前記冷却処
   理手段との間に配置され、前記基板の上方を包囲する蓋
   と、 を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
2. 【請求項２】 基板に対して熱処理を行う基板熱処理装
   置であって、 基板を載置して加熱処理を行う加熱処理手段と、前記加
   熱処理手段の上方に対向して設けられ前記加熱処理後の
   基板に冷却処理を行う冷却処理手段と、前記基板を前記
   加熱処理手段に近接した位置と前記冷却処理手段に近接
   した位置との間で昇降させる基板昇降手段とをそれぞれ
   が有する複数の熱処理部を相互に近接配置し、 前記加熱処理中に前記加熱処理手段と前記冷却処理手段
   との間に配置され、前記基板の上方を包囲する蓋と、 前記蓋を前記複数の熱処理部間において択一的に移動さ
   せる蓋移動手段と、を備えることを特徴とする基板熱処
   理装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記蓋移動手段は、前記複数の熱処理部のそれぞれにお
   いて、前記加熱処理手段の上方で前記蓋を昇降させるこ
   とが可能とされていることを特徴とする基板熱処理装
   置。