JPH11312637A

JPH11312637A - 基板冷却装置および基板冷却方法

Info

Publication number: JPH11312637A
Application number: JP12127798A
Authority: JP
Inventors: Koji Kizaki; 幸治木▲崎▼; Yoshitaka Kitamura; 嘉孝北村
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-09
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: JP3673397B2

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間で精密な冷却処理を行う。【解決手段】主搬送ロボット２４は、処理室４１内の冷
却ユニットＣＰ２の支持ピン４６に基板Ｓを受け渡す。
その後、支持ピン４６が下降させられ、基板Ｓはクーリ
ングプレート４２の基板冷却面４２Ａに載置される。こ
の状態で、温調給気装置５６から、給気路５７および清
浄用面フィルタ５５を通して、冷却用気体が基板Ｓの上
面に供給される。その後、支持ピン４６が上昇させられ
るが、その際、冷却用気体による基板Ｓの冷却が継続さ
れる。必要に応じて、支持ピン４６によって基板Ｓを基
板受け渡し位置に一定時間保持し、冷却用空気による精
密冷却が行われる。処理室４１内の雰囲気は、排気弁５
３および排気ダクト５１を介して、ブロワ５２により強
制排気される。

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、半導体ウエハ、
液晶表示装置用ガラス基板およびプラズマディスプレイ
パネル（ＰＤＰ）用ガラス基板などの各種被処理基板に
対して、冷却処理を行うための基板冷却装置および基板
冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の製造工程では、フォトリ
ソグラフィ工程により、ガラス基板の表面に種々の薄膜
が繰り返しパターン形成される。フォトリソグラフィ工
程では、基板のレジスト膜を露光機によって露光し、こ
の露光後のレジスト膜を現像することによって、所要の
パターンのレジスト膜が基板上に形成される。

【０００３】露光機における露光精度を高めるために
は、露光処理前の基板温度を厳密に管理して、基板の熱
伸縮による露光位置や露光焦点のずれを最小化しなけれ
ばならない。そのため、露光機に搬入される前の基板
は、クーリングプレートと呼ばれる基板冷却体を有する
基板冷却装置に搬入され、たとえば、２３℃（常温）に
冷却される。

【０００４】基板冷却装置には、従来から、クーリング
プレートの表面に基板を真空吸着させることにより、熱
伝導によって基板からの熱を奪う吸着式のものが広く用
いられてきた。しかし、取り扱われる基板が大型化し、
かつ、基板表面に形成される素子構造が微細化してきた
今日では、基板を吸着式のクーリングプレートから剥離
するときに生じる剥離帯電による静電破壊の問題が顕著
になってきている。また、この剥離帯電によって発生す
る静電気が基板搬送用のロボットに流れ込み、基板の搬
送が停止してしまうなどの周辺機器への悪影響もあっ
た。そのため、いわゆるプロキシミティ式の基板冷却装
置が好まれるようになってきている。

【０００５】プロキシミティ方式の基板冷却装置では、
クーリングプレートの表面に複数のプロキシミティボー
ルが突設されており、このプロキシミティボール上に処
理対象の基板が載置される。そして、基板とクーリング
プレートとの間の空間における熱対流やその間の空気を
介しての熱伝導により、基板から熱が奪われ、基板の冷
却処理が達成される。

【０００６】吸着式とプロキシミティ式とを併用したプ
ロキシミティ吸着式の基板冷却装置が採用される場合も
ある。この方式では、クーリングプレートの表面に凹部
が形成され、この凹部の底面にプロキシミティボールが
突設される。そして、基板の中央部はプロキシミティボ
ールで支持され、周縁部は、凹部の周囲のクーリングプ
レート表面に支持され、この状態で凹部内が減圧され
る。この方式の利点は、基板の表裏面の温度差に起因す
る基板の反りを防止できることである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、プロキシミ
ティ式およびプロキシミティ吸着式においては、目標温
度（たとえば２３℃）に温度調整されたクーリングプレ
ートとの接触面積が少ないため基板温度の変化が鈍く、
そのため、基板冷却処理に長時間を要する。したがっ
て、基板冷却処理を短時間で切り上げようとすれば、必
然的に冷却処理後の基板温度の目標温度からの誤差が大
きくなり、露光処理のために必要とされる厳密な温度管
理を実現することができない。

【０００８】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、短時間で基板を冷却できる基板冷却装置
および基板冷却方法を提供することである。

【０００９】また、この発明の他の目的は、短時間で精
密な冷却処理を行える基板冷却装置および基板冷却方法
を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、冷却処理
室に設けられ、基板を近接させて冷却するための基板冷
却面を有する基板冷却体と、上記冷却される基板を上記
基板冷却面に対して相対的に近接または離間させる変位
手段と、上記冷却される基板に対して冷却用気体を供給
する気体供給手段と、上記変位手段によって上記冷却面
に近接された後の基板に対して冷却用気体が供給される
ように上記気体供給手段の動作を制御する制御手段とを
含むことを特徴とする基板冷却装置である。

【００１１】基板に対する冷却用気体の供給は、基板を
基板冷却面に近接する以前から継続して行われていても
よいし、また、基板を基板冷却面に近接させた状態のと
きにのみ行われてもよいし、基板を基板冷却面に近接さ
せた後に基板冷却面から離間させた状態でのみ行われて
もよい。また、基板が基板冷却面に近接した状態から冷
却用気体の供給を開始し、基板が基板冷却面から離間さ
れてもなお、冷却用気体の基板への供給を継続してもよ
い。さらには、基板を基板冷却面に近接させていく過
程、基板が基板冷却面に近接された状態、およびその後
に基板が基板冷却面から離間された状態において、冷却
用気体の供給を継続的に行ってもよい。

【００１２】請求項１記載の発明によれば、基板冷却体
に基板を近接させることによって行われる冷却処理と、
基板に対して冷却用気体を供給することによる冷却処理
とが併用されるから、基板冷却処理時間を短縮できる。

【００１３】なお、冷却方式としては、基板冷却面に基
板を吸着させて直接的な熱伝導により冷却する吸着式が
採用されてもよいが、上述の静電破壊や周辺機器への悪
影響を考慮するならば、基板冷却面との間に一定の微少
間隙を介して基板が支持され、基板と基板冷却面との間
の熱対流やその間の空気を介しての熱伝導によって基板
の冷却が行われるプロキシミティ式またはプロキシミテ
ィ吸着式が採用されることが好ましい。

【００１４】また、変位手段は、基板を支持するリフト
ピンなどの支持部材と、この支持部材を基板冷却面に対
して近接または離間させる昇降駆動機構などの支持部材
駆動機構とを含むものであってもよい。

【００１５】さらに、変位手段は、基板を移動させるも
のであってもよいし、基板冷却体を移動させるものであ
ってもよく、また、基板および基板冷却体の両方を移動
させるものであってもよい。

【００１６】請求項２記載の発明は、上記気体供給手段
は、上記冷却される基板に対して冷却用気体を圧送して
供給する給気手段を含むものであることを特徴とする請
求項１記載の基板冷却装置である。

【００１７】この構成によれば、冷却用気体の圧送によ
り、基板に対する冷却用気体の供給を効率よく行える。

【００１８】請求項３記載の発明は、上記気体供給手段
は、上記冷却される基板の周囲の雰囲気を排気すること
により、この基板に対して冷却用気体を供給する排気手
段を含むものであることを特徴とする請求項１または２
に記載の基板冷却装置である。

【００１９】この構成によれば、基板の周囲の雰囲気を
排気することによって、熱せられていない新たな空気、
たとえば、冷却処理室の外部の気体が基板に供給され
る。したがって、とくに、冷却処理室の外部の気体の温
度が基板冷却の目標温度に近い場合には、給気手段を設
けることなく冷却用気体を基板に供給できるから、装置
の構成を簡単にしつつ、装置のランニングコストを低減
できる。

【００２０】また、給気手段と排気手段とを組み合わせ
てプッシュ−プル排気を行えば、冷却されている基板の
周囲の気体の流量を向上させることができ、冷却用気体
を基板に対して効率よく供給できるから、基板冷却処理
時間をさらに短縮できる。

【００２１】請求項４記載の発明は、上記制御手段は、
上記変位手段によって上記気体冷却面に近接されている
状態の基板に対して冷却用気体が供給されるように上記
気体供給手段の動作を制御するものであることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板冷却装置
である。

【００２２】この構成によれば、基板冷却面に近接され
た状態の基板に対して冷却用気体が供給されることによ
り、基板の両面から冷却処理を行える。これにより、基
板の冷却時間をさらに短縮できる。また、基板の表面に
おける熱雰囲気の滞留を防止できるので、これによって
も、基板冷却効率を高めることができる。

【００２３】請求項５記載の発明は、上記制御部は、上
記変位手段によって上記基板冷却面に近接され、その後
この基板冷却面から離間された後の基板に対して冷却用
気体が供給されるように上記気体供給手段の動作を制御
するものであることを特徴とする請求項１ないし４のい
ずれかに記載の基板冷却装置である。

【００２４】この構成によれば、たとえば、基板冷却体
の温度を目標温度よりも低く設定しておき、この基板冷
却体により基板の粗冷却を行った後に基板を基板冷却面
から離間させ、冷却用気体による基板の精密冷却を行う
ことにより、短時間で精度の高い冷却処理を行える。

【００２５】また、基板冷却体の温度制御が精密になさ
れる必要がないので、この温度制御のための制御処理が
簡単になるという利点がある。

【００２６】請求項６記載の発明は、上記変位手段によ
って上記基板冷却面から離間された後の基板を、上記冷
却処理室から搬出して外部室に搬入するための搬送手段
をさらに含み、上記気体供給手段は、上記搬送手段によ
って上記外部室に搬入された基板に対して冷却用気体を
供給するものであることを特徴とする請求項５記載の基
板冷却装置である。

【００２７】この構成によれば、基板冷却体による冷却
は冷却処理室で行われ、冷却用気体による冷却は外部室
で行われるので、冷却処理効率が高まり、スループット
を向上できる。

【００２８】請求項７記載の発明は、上記外部室は、基
板が上記冷却処理室から搬出されてから、基板に露光処
理を施す露光機へ搬入されるまでの基板の経路全体を取
り囲む経路室を含むことを特徴とする請求項６記載の基
板冷却装置である。

【００２９】この構成によれば、冷却処理室から搬出さ
れてから露光機に搬入されるまで期間には、終始、基板
の温度調整を行えることになる。したがって、露光機に
搬入される基板の温度調整を精密に行うことができる。
これにより、露光機においては、基板の熱伸縮の影響の
ない、精度の高い露光処理が可能になる。

【００３０】請求項８記載の発明は、上記外部室は、上
記搬入手段によって搬入される基板を複数枚保持して収
容可能な複数段の棚を有するバッファ室を含むことを特
徴とする請求項６記載の基板冷却装置である。

【００３１】この構成によれば、バッファ室に複数枚の
基板を収容しておくことができるので、次工程（たとえ
ば露光処理）との処理時間の差を一時的に吸収すること
ができる。この場合に、バッファ室に待機させられてい
る基板に対して冷却用気体が供給されるので、基板が待
機させられている時間を利用して基板を十分に冷却でき
るうえ、次工程へは精密に冷却された基板を送り出すこ
とができる。また、バッファ室内の基板の温度調整がさ
れることになるので、バッファ室に基板を長時間待機さ
せておいても問題がない。

【００３２】また、バッファ室の利用により、専用の外
部室を設ける場合に比較して、スペース的なメリットが
ある。

【００３３】請求項９記載の発明は、上記バッファ室
は、基板に露光処理を施す露光機へ搬入される基板を一
時的に収容するための露光機前バッファ室を含むことを
特徴とする請求項８記載の基板冷却装置である。

【００３４】露光機による露光処理の前には、基板の厳
密な温度調整が要求されるので、露光機前バッファ室内
の基板に対して冷却用気体を供給することはとくに有効
である。これにより、露光処理と基板冷却処理との時間
差を吸収できるうえ、露光処理の精度を高めることがで
きる。

【００３５】請求項１０記載の発明は、上記気体供給手
段は、上記バッファ室の複数段の棚に保持された基板と
ほぼ平行な気流を発生させるように上記冷却用気体を供
給するものであることを特徴とする請求項８または９に
記載の基板冷却装置である。

【００３６】この構成によれば、複数段の棚に積層状態
で保持されている個々の基板に対して、円滑に冷却用気
体を供給でき、良好な冷却効果を得ることができる。し
かも、基板の両面に冷却用気体を供給できるので、基板
をすみやかに冷却できる。

【００３７】請求項１１記載の発明は、基板冷却面に基
板を近接させる基板近接工程と、この基板近接工程で上
記基板冷却面に近接された基板を冷却する近接冷却工程
と、上記基板近接工程で上記基板冷却面に近接された後
の基板に対して、冷却用気体を供給する気体供給工程と
を含むことを特徴とする基板冷却方法である。

【００３８】この方法により、請求項１記載の発明と同
様な効果を達成できる。

【００３９】請求項１２記載の発明は、基板の一方面を
基板冷却面に近接させた状態で、基板の他方面に冷却用
気体を供給して、基板を冷却することを特徴とする基板
冷却方法である。

【００４０】この方法により、請求項４記載の発明と同
様な効果を達成できる。

【００４１】請求項１３記載の発明は、基板を基板冷却
面に近接させて冷却し、この基板冷却面から基板を離間
させた後に、基板に冷却用気体を供給して、基板を冷却
することを特徴とする基板冷却方法である。

【００４２】この方法により、請求項５記載の発明と同
様な効果を達成できる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００４４】図１は、この発明の一実施形態に係る基板
冷却装置が適用される基板処理装置のレイアウトを説明
するための図解的な平面図である。この基板処理装置１
０は、たとえば、液晶表示装置用ガラス基板（以下単に
「基板」という。）に対してフォトリソグラフィ工程の
ための各処理を施すための装置である。すなわち、この
基板処理装置１０は、レジスト塗布前の洗浄処理、レジ
スト塗布処理、露光処理、および現像処理を順次行うこ
とができるように構成されている。

【００４５】具体的には、基板処理装置１０は、未処理
の基板を供給し、かつ、処理済みの基板を収容するため
のインデクサ部１と、基板に対して洗浄処理、レジスト
塗布処理および現像処理ならびにこれらの処理に付随す
る処理を実行するための処理ユニット部２と、基板表面
に形成されたレジスト膜を露光するための露光機ＥＸＰ
と、この露光機ＥＸＰと処理ユニット部２とを仲介する
ためのインタフェース部ＩＦとを直列に結合して構成さ
れている。

【００４６】インデクサ部１は、それぞれ複数枚の基板
を収容することができる複数個のカセット１１を所定方
向に配列して載置することができるカセット載置部１２
と、このカセット載置部１２におけるカセット配列方向
に沿う搬送路１３を往復直線移動して任意のカセット１
１にアクセスし、そのカセット１１に対する基板の搬入
／搬出を行うためのインデクサロボット１４とを有して
いる。

【００４７】処理ユニット部２は、一階部分２１と、そ
の上方に配置された二階部分２２とを含む二階建て構造
部に各種の処理ユニットを配置して構成されており、こ
の二階建て構造部の側方には、搬送路２３に沿って往復
直線移動することができる主搬送ロボット２４が配置さ
れている。この主搬送ロボット２４は、基板保持ハンド
２４ａを昇降させ、また各処理ユニットに対して進退さ
せることができるように構成されており、任意の処理ユ
ニットにアクセスして基板の搬入／搬出を行うことがで
きる。

【００４８】処理ユニット部２の一階部分２１には、搬
送路２３に沿って、インデクサ部１側から順に、次の各
処理ユニットが直列に配列されている。

【００４９】紫外線照射ユニットＵＶ：基板に紫外線を
照射して有機物を分解するユニット。

【００５０】スピンスクラバユニットＳＳ：基板を回転
させて洗浄する洗浄ユニット。

【００５１】スピンコータユニットＳＣ：基板を回転さ
せながらレジストを塗布するレジスト塗布ユニット。

【００５２】端面洗浄ユニットＥＲ：レジスト塗布後の
基板端面をリンスするユニット。

【００５３】スピンデベロッパユニットＳＤ：露光後の
レジスト膜を現像液で現像する現像ユニット。

【００５４】紫外線照射ユニットＵＶの上方には、イン
デクサロボット１４と主搬送ロボット２４との間で基板
を受け渡す際に、基板をいったん載置したり、その基板
の方向をたとえば９０度回転させたりするための基板受
け渡しユニットＴＲＰ１が配置されている。また、スピ
ンデベロッパユニットＳＤのインタフェース部ＩＦ側に
は、インタフェース部ＩＦと処理ユニット部２との間
で、基板を相互に搬送するための基板受け渡しユニット
ＴＲＰ２が設けられている。

【００５５】一方、処理ユニット部２の二階部分２２に
は、次のような複数の熱処理ユニットが上下二段構造の
ユニット収容棚に収容されている。

【００５６】デハイドベークユニットＤＢ：洗浄後の基
板を脱水乾燥するユニット。

【００５７】密着強化ユニットＡＰ：レジスト塗布前の
基板表面をＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）の蒸気
により処理し、レジストの密着性を向上させるユニッ
ト。

【００５８】プリベークユニットＰＢ：レジスト塗布後
の乾燥ベーキングを行うユニット。

【００５９】冷却ユニットＣＰ１：レジスト塗布前に基
板を冷却するユニット。

【００６０】冷却ユニットＣＰ２：露光処理前に基板を
冷却するユニット。

【００６１】冷却ユニットＣＰ３：現像処理前等に基板
を冷却するユニット。

【００６２】冷却ユニットＣＰ４：インデクサ部１への
基板収容前に基板を冷却するユニット。

【００６３】露光後ベークユニットＰＥＢ：化学増幅型
のレジスト膜が塗布された基板を露光後に加熱し、線幅
を縮小するためのユニット。

【００６４】ポストベークユニットＰost Ｂ：現像処理
後の基板を乾燥させるユニット。

【００６５】インタフェース部ＩＦは、処理ユニット部
２と露光機ＥＸＰとの処理速度の差を緩衝するために複
数枚の基板を一時的に保持して待機させる役割を担う。
このインタフェース部ＩＦは、処理ユニット部２との間
に跨って配置された上記の基板受け渡しユニットＴＲＰ
２の側方に配列されたインバッファ３１およびアウトバ
ッファ３２と、この一対のカセット３１，３２の配列方
向に沿う搬送路３３上を往復直線移動する搬送ロボット
３４とを有している。インバッファ３１は、露光処理前
の基板を複数枚収容するためのものであり、アウトバッ
ファ３２は、露光処理後の基板を複数枚収容するための
ものである。搬送ロボット３４は、基板受け渡しユニッ
トＴＲＰ２、バッファ３１，３２および露光機ＥＸＰに
アクセスして、基板の搬入／搬出を行うことができる。
これにより、搬送ロボット３４は、たとえば、基板受け
渡しユニットＴＲＰ２から基板を受け取ってインバッフ
ァ３１や露光機ＥＸＰに供給でき、また、露光機ＥＸＰ
から基板を受け取ってアウトバッファ３２や基板受け渡
しユニットＴＲＰ２に与えることができる。

【００６６】露光機ＥＸＰは、たとえば、縮小投影露光
機等の露光機や、パターン焼き付けのための位置決めを
行うアライメント機構等を備えており、プリベーク処理
後の基板表面のレジスト膜を露光するように構成されて
いる。

【００６７】なお、説明の簡略化のため、上記処理ユニ
ット部２に含まれる各処理ユニットは、各々１台ずつで
構成されているように説明しているが、必要に応じて、
各処理ユニットの台数を複数としてもよい。たとえば、
処理時間を要する処理ユニットは多く設けられ、処理時
間を要しない処理ユニットは少なく設けられる。

【００６８】図２は、上記の基板処理装置による処理工
程の一例を示すプロセスフロー図である。すなわち、イ
ンデクサ部１から未処理の基板が紫外線照射ユニットＵ
Ｖに供給されて紫外線照射を受け、その後、この基板に
対してレジスト塗布前の洗浄処理がスピンスクラバＳＳ
によって行われる。その後、基板は、デハイドベークユ
ニットＤＢによる脱水処理を受け、さらに、密着強化ユ
ニットＡＰによる処理を受ける。そして、冷却ユニット
ＣＰ１にて、レジスト塗布前の基板を室温程度に冷却す
るための冷却処理を受ける。

【００６９】スピンコータＳＣによってレジストが塗布
された基板は、プリベークユニットＰＢにおいて加熱処
理が施され、その後、この基板の温度を室温に調整する
ための冷却処理が、冷却ユニットＣＰ２によって施され
る。この冷却処理後の基板が、インタフェース部ＩＦを
介して露光機ＥＸＰに搬入されて露光処理を受けること
になる。

【００７０】露光処理後の基板は、露光後加熱ユニット
ＰＥＢによる加熱処理を受け、さらに、冷却ユニットＣ
Ｐ３で室温に冷却されたうえで、スピンデベロッパＳＤ
に搬入されて現像処理を受ける。現像後には、基板は、
ポストベークユニットＰostＢによってポストベーク処
理を受け、冷却ユニットＣＰ４によって室温に冷却され
た後に、インデクサ部１に収容される。

【００７１】なお、上述のプロセスフローには、必要に
応じて他の処理工程が追加される場合もある。たとえ
ば、デハイドベークユニットＤＢによる加熱処理と密着
強化ユニットＡＰによる密着強化処理との間に、さらに
冷却ユニットによる冷却処理が設けられる場合や、ま
た、スピンコーターＳＣによるレジスト塗布処理と端面
洗浄ユニットＥＲによる端面洗浄処理との間に、さらに
減圧乾燥ユニットによるレジストの減圧乾燥処理が設け
られる場合などがある。

【００７２】図３は、この発明の第１の実施形態の基板
冷却装置が適用された上記冷却ユニットＣＰ２の構成を
説明するための図解的な断面図である。隔壁４０で区画
された処理室４１（冷却処理室）内には、処理対象の基
板Ｓよりも若干大きめのクーリングプレート４２（基板
冷却体）が配置されている。このクーリングプレート４
２は、ほぼ水平な基板冷却面４２Ａを有し、この基板冷
却面４２Ａには、球状のプロキシミティボール４３が複
数個突設されている。クーリングプレート４２の内部に
は、冷却水経路４４が形成されており、この冷却水経路
４４に、温調水ユニット４５からの温度調整された冷却
水（たとえば２３℃）が供給され、冷却水経路４４を出
た冷却水は再び温調水ユニット４５に帰還されるように
なっている。

【００７３】クーリングプレート４２を上下方向に貫通
するように複数本のリフトピン４６が配置されており、
このリフトピン４６と、このリフトピン４６を昇降する
エアシリンダなどを含む昇降駆動機構４７とによって、
基板Ｓを基板冷却面４２Ａに対して近接／離間させる変
位手段が構成されている。リフトピン４６は、その上端
に基板Ｓを支持することができ、昇降駆動機構４７よる
昇降によって、基板Ｓを、主搬送ロボット２４（図１参
照）との間での基板受け渡しのための基板受け渡し高さ
（実線の位置）に支持できる他、クーリングプレート４
２の基板冷却面４２Ａよりも下方（正確にはプロキシミ
ティボール４３よりも下方）にその上端を埋没させるこ
とにより、基板Ｓを基板冷却面４２Ａ上（正確にはプロ
キシミティボール４３上）に載置することができる（二
点鎖線の位置）。

【００７４】主搬送ロボット２４が対向可能な前面隔壁
４０Ａには、基板受け渡し高さに対応する位置に、基板
通過口４９が形成されており、この基板通過口４９を開
閉するためのシャッタ機構４８が設けられている。この
シャッタ機構４８は、基板通過口４９を閉塞することが
できるシャッタ板４８Ａと、このシャッタ板４８Ａを、
基板通過口４９を閉塞した閉塞位置と、基板通過口４９
を開放した開成位置との間で移動させるシャッタ駆動機
構４８Ｂとを有している。シャッタ板４８Ａを開成位置
として基板通過口４９を開放した状態では、主搬送ロボ
ット２４の基板保持ハンド２４ａは、処理室４１内に入
り込んで、リフトピン４６との間で基板Ｓの授受を行う
ことができる。

【００７５】前面隔壁４０Ａに対向する後面隔壁４０Ｂ
は、大略的にホーン形状に形成されており、そのほぼ中
央部には、排気口５０が形成されている。この排気口５
０には、排気ダクト５１の一端が接続されている。この
排気ダクト５１の他端は、工場に設けられる排気用ユー
ティリティ配管に接続されており、その途中部には、ブ
ロワ５２が介装されている。このブロワ５２と、排気口
５０との間の排気ダクト５１の途中部にはさらに、排気
ダクト５１内の気体流通路を開閉可能な排気弁５３が介
装されている。上記排気ダクト５１、ブロワ５２および
排気弁５３などにより、処理室４１内の雰囲気を強制排
気する排気手段が構成されている。なお、ブロワ５２を
制御装置により直接ＯＮ／ＯＦＦ制御できる構成とした
場合には、排気弁５３は不要となる。

【００７６】クーリングプレート４２の上方の天面壁４
０Ｃは、たとえば格子配列された複数のパンチ穴を有す
る整流板を形成しており、この天面壁４０Ｃの上には、
面状の清浄用面フィルタ５５（たとえば、ＨＥＰＡフィ
ルタ）が配置されている。そして、この清浄用面フィル
タ５５のさらに上方には、温調給気装置５６からの冷却
用空気を導く給気路５７が形成されている。温調給気装
置５６は、温度調整された冷却用空気（たとえば２３
℃）を圧送して給気する給気手段としての機能を有して
いる。

【００７７】上記温調水ユニット４５、昇降駆動機構４
７、シャッタ駆動機構４８Ｂ、ブロワ５２、排気弁５３
および温調給気装置５６の動作を制御するために、マイ
クロコンピュータなどを含む制御装置６０（制御手段）
が設けられており、この制御装置６０の働きによって、
たとえば、次のような基板冷却動作が行われる。

【００７８】制御装置６０は、温調水ユニット４５を制
御することにより、クーリングプレート４２の温度を基
板Ｓの冷却目標温度（たとえば、２３℃）に保持させ
る。

【００７９】主搬送ロボット２４が未処理の基板Ｓを処
理室４１に搬入するとき、リフトピン４６は上昇位置
（基板受け渡し位置に対応する位置）にある。この状態
で、制御装置６０は、シャッタ駆動機構４８Ｂを制御し
て、シャッタ板４８を開成させる。

【００８０】その後、主搬送ロボット２４は、未処理の
基板Ｓをリフトピン４６上に載置し、処理室４１外に退
避する。この後、制御装置６０は、シャッタ板４８を閉
成させ、さらに、昇降駆動機構４７を制御してリフトピ
ン４６を下位置（先端が基板冷却面４２Ａの下方に埋没
する位置）まで下降させる。これにより、基板Ｓは、基
板冷却面４２Ａ上に載置されて近接された状態となり、
その下面側から、クーリングプレート４２による冷却を
受ける。

【００８１】基板Ｓが、基板冷却面４２Ａに載置される
のとほぼ同じタイミングで、制御装置６０は、温調給気
装置５６による冷却用空気の圧送を開始させる。この冷
却用空気の温度は、冷却目標温度（たとえば、２３℃）
とされる。これにより、清浄用面フィルタ５５を通って
清浄化された冷却用気体が、クーリングプレート４２上
に載置された基板Ｓの上面に向けて供給されることにな
る。こうして、基板Ｓの上面からの冷却が行われる。

【００８２】ブロワ５２は、冷却ユニットＣＰ２の動作
中は終始運転されている。そして、排気弁５３は、シャ
ッタ板４８Ａが開成された直後に開成される。これによ
り、温調給気装置５６から冷却用空気が圧送されている
ときには、いわゆるプッシュ−プル排気が行われること
になるので、基板Ｓの周囲の雰囲気を効率的に換気する
ことができる。そのため、基板Ｓに対して、温度調整さ
れた新たな冷却用気体を良好に供給できるので、効率的
な冷却処理を行える。また、温調給気装置５６からの冷
却用気体の圧送が行われていない期間においても、基板
通過口４９とシャッタ板４８Ａとの間に隙間を設けれ
ば、その隙間から外部の空気が入り込むので、この気体
を冷却用空気として用いて基板Ｓを冷却することができ
る。

【００８３】基板Ｓの温度が冷却目標温度の近傍の温度
（±１〜２℃）に達するように予め定められた一定時間
の経過後には、制御装置６０は、昇降駆動機構４７を制
御して、リフトピン４６を上昇させ、基板Ｓを基板冷却
面４２Ａから離間させて、基板受け渡し位置に導く。そ
して、制御装置６０は、シャッタ板４８Ａを開成させ
る。その後、主搬送ロボット２４が、基板Ｓをリフトピ
ン４６から受け取り、この後に、シャッタ板４８Ａが閉
成される。そして、制御装置６０は、温調給気装置５６
の運転を停止し、排気弁５３を閉じる。したがって、基
板Ｓは、基板冷却面４２Ａを離れた後にも、主搬送ロボ
ット２４によって搬出される以前の期間においては、冷
却用空気による冷却を受けることができる。

【００８４】なお、温調給気装置５６による冷却用空気
の圧送は、たとえば、シャッタ板４８が閉成された直後
から開始されてもよい。これにより、リフトピン４６の
下降によって基板Ｓが基板冷却面４２Ａに近接されてい
く過程においても基板Ｓを、上方からの冷却用気体によ
って冷却できる。

【００８５】また、温調給気装置５６は、冷却ユニット
ＣＰ２の動作中終始動作させておいても差し支えない。

【００８６】以上のようにこの実施形態によれば、基板
Ｓの下面からの冷却をクーリングプレート４２によって
行い（近接冷却工程）、同時に、基板Ｓの上面からの冷
却を冷却用空気によって行う（気体供給工程）ようにし
ているので、基板Ｓを短時間で冷却することができる。
しかも、冷却用空気による基板Ｓの冷却によって、基板
Ｓの冷却精度を高めることができる。とくに、基板冷却
面４２Ａを離れた後に冷却用空気による基板Ｓの冷却が
行われることにより、基板Ｓの温度を確実に冷却目標温
度に極近い温度に調整することができる。そのため、そ
の後の露光処理において、基板Ｓの熱伸縮に起因する露
光位置ずれを抑制できる。

【００８７】なお、基板Ｓが基板受け渡し位置まで上昇
された後、一定時間だけ待機して、その後、シャッタ板
４８Ａの開成および主搬送ロボット２４による基板Ｓの
搬出が行われるようにしてもよい。これにより、冷却用
空気によって基板Ｓを十分に冷却できるから、基板Ｓの
温度精度をさらに高めることができる。

【００８８】さらにこの場合には、クーリングプレート
４２の温度調整が精密に行われる必要がないから、この
温度制御に関連する処理を簡素化することができるとい
う利点もある。つまり、クーリングプレート４２によっ
て粗冷却を行い、その後、冷却用気体によって精密冷却
を行うことにより、精密な基板冷却処理を行える。

【００８９】また、この場合に、クーリングプレート４
２の温度を冷却目標温度よりも低く設定しておいてもよ
い。たとえば、冷却目標温度が２３℃の場合に、クーリ
ングプレート４２の温度を１７℃程度に設定しておく。
これにより、クーリングプレート４２に基板Ｓを近接さ
せることによって、基板Ｓはすみやかに冷却目標温度に
近づくことになる。よって、クーリングプレート４２に
よる粗冷却の時間を短縮できるから、全体の基板冷却処
理時間をさらに短縮できる。

【００９０】また、上述のように、ブロワ５２による排
気によって、基板通過口４９からクリーンルーム内の外
部空気が供給され、この外部空気を冷却用気体として利
用できるので、外部気体の温度が冷却目標温度にほぼ等
しい場合、つまり、冷却目標温度が室温程度（たとえ
ば、２３℃程度）の場合には、温調給気装置５６は必ず
しも設けられる必要はない。ただし、熱処理ユニットか
らの熱影響などのために外部空気の温度が適温でない場
合には、温調給気装置５６を用いることが好ましい。

【００９１】さらに、温調給気装置５６からの冷却用空
気の供給は、基板Ｓの上方から行われる必要はなく、た
とえば、基板通過口４９が形成された前面隔壁４０Ａの
両側辺に連なる側面の隔壁から冷却用空気が導入されて
もよい。この場合、一方の側壁の側面隔壁から冷却用空
気が導入されてもよいし、両方の側面隔壁から冷却用空
気が導入されてもよい。

【００９２】図４は、この発明の第２の実施形態を説明
するための斜視図であり、インバッファ３１に適用され
た基板冷却装置の構成が示されている。なお、この実施
形態においては、上述の図１を併せて参照することとす
る。

【００９３】この第２の実施形態においては、露光処理
前の冷却処理を行う冷却ユニットＣＰ２においては、冷
却用気体による基板Ｓの冷却は行われず、専ら、クーリ
ングプレート上に基板Ｓを載置することによって、基板
Ｓの冷却処理が行われる。

【００９４】このような通常の構成の冷却ユニットＣＰ
２での冷却処理を経た基板Ｓは、主搬送ロボット２４に
よって、基板受け渡しユニットＴＲＰ２に受け渡され、
さらに、この基板受け渡しユニットＴＲＰ２によってイ
ンタフェース部ＩＦに運び込まれる。この基板Ｓは、さ
らに、搬送ロボット３４によってインバッファ３１に運
び込まれ、露光処理が施されるまで待機させられる。こ
の場合、主搬送ロボット２４、基板受け渡しユニットＴ
ＲＰ２および搬送ロボット３４が、搬送手段に相当す
る。

【００９５】この実施形態において、露光機前バッファ
室となるインバッファ３１の内部空間は、冷却用空気に
よって待機中の基板Ｓを精密冷却するための外部室とし
て機能する。すなわち、インバッファ３１は、前面（搬
送ロボット３４に対向する側）および後面が開口した箱
状に形成されており、その後面には、清浄用面フィルタ
７０が配置されている。この清浄用面フィルタ７０の背
後には、冷却用空気通路が内部に形成された給気室７１
が備えられており、この給気室７１には、温調給気装置
７２からの冷却用空気がダクト７３を介して圧送される
ようになっている。

【００９６】インバッファ３１の両側壁には、図４にお
いて透視状態で示すように、基板Ｓの下面の周縁部を支
持するための円柱状の基板支持部材７５が複数個固定さ
れている。一方の側壁において前後に間隔を開けて配置
された一対の基板支持部材７５と、これらの一対の基板
支持部材７５に対向する他方の側壁上の一対の基板支持
部材７５との合計４個の基板支持部材７５は、一水平面
内に配列されており、この４個の基板支持部材７５によ
って一枚の基板Ｓを保持する一段の棚が形成されてい
る。このような棚が、鉛直方向に沿って複数段形成され
ており、これにより、インバッファ３１内には、複数枚
の基板Ｓが積層された状態で収容され得るようになって
いる。

【００９７】この構成により、冷却ユニットＣＰ２での
粗冷却を受けた基板Ｓは、インバッファ３１において、
温調給気装置７２および洗浄用面フィルタ７０を介し、
さらにインバッファ３１の後面の開口を通して供給され
る冷却用気体によって、精密冷却処理を受ける。インバ
ッファ３１においては、通常、比較的長時間に渡って基
板Ｓが待機させられるから、このインバッファ３１にお
いて冷却用気体による冷却を行うことにより、温度精度
の高い冷却処理が可能になる（±０．５℃）。しかも、
インバッファ３１から取り出された基板Ｓは、搬送ロボ
ット３４によってすみやかに露光機ＥＸＰに搬入されて
露光処理を受けるため、搬送中における温度変化も最小
限に抑制できる。これにより、精度の高い露光処理を実
現できる。

【００９８】しかも、クーリングプレートによる冷却
と、冷却用気体による冷却とを別室で行っているので、
スループットを向上できるという利点がある。

【００９９】また、この実施形態では、基板Ｓの表面と
ほぼ平行に冷却用空気の気流７７が形成される構成にな
っているので、インバッファ３１に保持されている複数
枚の基板Ｓに対して効率的に冷却用気体を供給できる。
むろん、冷却効率は多少悪くなるものの、インバッファ
３１の天面３１ａに開口を形成して、この開口からイン
バッファ３１の内部空間に冷却用気体を供給してもよ
い。

【０１００】なお、温調給気装置７２によりインバッフ
ァ３１に向けて冷却用空気を圧送する代わりに、たとえ
ば、インバッファ３１の後面開口に排気ダクトを接続し
て、ブロワなどでインバッファ３１の内部空間の強制排
気を行うようにしてもよい。この場合、インバッファ３
１の前面の基板取り出し用開口７８から外部空気が導入
されるので、この外部空気を冷却用気体として利用し
て、インバッファ３１内の基板Ｓの精密冷却を行うこと
ができる。

【０１０１】また、たとえば、インバッファ３１の一側
壁または両側壁から冷却用気体を圧送するとともに、イ
ンバッファ３１の後面からブロワなどを用いて強制排気
を行うことにより、いわゆるプッシュ−プル排気を行う
ようにしてもよい。

【０１０２】図５は、この発明の第３の実施形態に係る
基板冷却装置の構成を説明するための図解的な平面図で
あり、図６は、図５の切断面線VI−VIから見た図解的な
断面図である。この実施形態においても、露光処理前の
冷却処理を行う冷却ユニットＣＰ２は、上記の第２の実
施形態の場合と同じく、専ら、クーリングプレート上に
基板Ｓを載置することによって基板Ｓを冷却する構成
の、通常の冷却ユニットである。

【０１０３】この第３の実施形態においては、冷却ユニ
ットＣＰ２から搬出されてから露光機ＥＸＰに搬入され
るまでに基板Ｓが通る経路全体を取り囲む経路室９０に
対して、温調給気装置９１によって作成された冷却用気
体が洗浄用面フィルタ９２を通して供給されるようにな
っている。すなわち、インタフェース部ＩＦの上方に洗
浄用面フィルタ９２が配置されており、この洗浄用面フ
ィルタ９２に対して、温調給気装置９１からの冷却用気
体が、冷却用気体通路９３を介して圧送されるようにな
っている。そして、洗浄用面フィルタ９２によって清浄
化された冷却用気体が、インタフェース部９２の内部空
間および基板受け渡しユニットＴＲＰ２の内部空間を含
む経路室９０に対して、上方から供給されるようになっ
ている。

【０１０４】この構成により、冷却ユニットＣＰ２にお
いて粗冷却された基板Ｓを、経路室９０において精密冷
却することができ、上述の第２の実施形態の場合と同様
な効果を奏することができる。しかも、この第３の実施
形態においては、冷却ユニットＣＰ２から搬出された基
板Ｓは、露光機ＥＸＰに搬入されるまでの過程におい
て、終始、温度調整されることになるから、極めて厳密
に温度調整された基板Ｓに対して露光処理を行わせるこ
とができる。これにより、さらなる精密露光が可能にな
る。

【０１０５】なお、この実施形態を変形して、たとえ
ば、洗浄用面フィルタ９２の上方を、クリーンルーム内
の空気を取り入れることができるように開放しておくと
ともに、インタフェース部ＩＦの下方寄りの位置におい
て経路室９０の内部の空気を強制排気する排気手段（ブ
ロワおよび排気ダクトなど）を設けてもよい。これによ
り、クリーンルーム内の空気をインタフェース部ＩＦの
上方から冷却用気体として経路室９０内に取り込むこと
ができる。

【０１０６】また、上記の排気手段と、温調給気装置９
１とを両方設けて、いわゆるプッシュ−プル排気を行う
ことにより、経路室９０内の基板Ｓに対して冷却用空気
を効率的に供給するようにしてもよい。

【０１０７】この発明の３つの実施形態について説明し
たが、この発明は、他の形態でも実施することができ
る。たとえば、上記の第２および第３の実施形態におい
ては、冷却ユニットＣＰ２で粗冷却された後の基板Ｓに
対して、インタフェース部ＩＦにおいて冷却用空気によ
る精密冷却処理が施されるようになっているが、処理ユ
ニット部２に、精密冷却のための外部室を設けてもよ
い。すなわち、例えば、処理ユニット部２の二階部分２
２に、冷却用空気を基板Ｓに供給して精密冷却を行うユ
ニットを追加すればよい。これにより、基板Ｓの粗冷却
と精密冷却とを別のユニットで行うことができるので、
基板Ｓのスループットを向上できる。

【０１０８】なお、この場合において、外部室に、複数
枚の基板を収容するための数段の棚を設けておけば、冷
却用空気による冷却のために十分な時間をとることがで
きる。すなわち、外部室からの基板の取り出しを、先入
れ先出し式で行うことにより、各基板に対して、十分な
空冷時間を確保できる。逆に言えば、各基板の空冷に必
要な時間に対応する段数分だけ、外部室内に棚を設けて
おけばよい。棚に置かれた基板とほぼ平行な方向に冷却
用空気の気流を形成することが好ましい点は、上記の第
２の実施形態の場合と同様である。

【０１０９】さらに、上述の図３の構成においては、水
冷式のクーリングプレート４２について説明したが、他
にも、電子冷熱素子（ペルチエ素子など）によって吸熱
を行う方式のクーリングプレートを用いることもでき
る。

【０１１０】なお、本明細書でいう基板の近接とは、基
板冷却面に対して基板を直接接触させて近接させるこ
と、および基板冷却面に対して基板を所定の間隙をもっ
て近接させることの両方を含む。

【０１１１】また、上記の各実施形態では、露光処理前
の基板の冷却処理（ＣＰ２）にこの発明が適用された例
について説明したが、たとえば、図２に示されたプロセ
スにおいて、レジスト塗布（ＳＣ）前の冷却処理（ＣＰ
１）、露光後加熱処理（ＰＥＢ）後の冷却処理（ＣＰ
３）、ポストベーク（Ｐost Ｂ）後の冷却処理（ＣＰ
４）、および密着強化処理（ＡＰ）前の冷却処理（図示
せず）のうちのいずれか１つまたは２つ以上にこの発明
が適用されてもよい。

【０１１２】また、上述の実施形態では、液晶表示装置
用ガラス基板に対するフォトリソグラフィ工程における
冷却処理に本発明が適用された例について説明したが、
この発明は、半導体ウエハなどの他の種類の基板に対す
る処理にも適用でき、また、上述のフォトリソグラフィ
工程以外の場合であっても、室温よりも高い温度に加熱
された基板を冷却する場合であれば適用することができ
る。

【０１１３】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る基板冷却装置が適
用される基板処理装置のレイアウトを説明するための図
解的な平面図である。

【図２】上記の基板処理装置による処理工程の一例を示
すプロセスフロー図である。

【図３】この発明の第１の実施形態の基板冷却装置が適
用された冷却ユニットの構成を説明するための図解的な
断面図である。

【図４】この発明の第２の実施形態を説明するための斜
視図であり、インバッファに適用された基板冷却装置の
構成が示されている。

【図５】この発明の第３の実施形態に係る基板冷却装置
の構成を説明するための図解的な平面図である。

【図６】図５の切断面線VI−VIから見た図解的な断面図
である。

【符号の説明】

１０基板処理装置ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３，ＣＰ４冷却ユニットＩＦインタフェース部３１インバッファ３２アウトバッファＥＸＰ露光機４１処理室４２クーリングプレート４４冷却水通路４５温調水ユニット４６支持ピン４７昇降駆動機構４８シャッタ機構４８Ａシャッタ板４８Ｂシャッタ駆動機構４９基板通過口５０排気口５１排気ダクト５２ブロワ５３排気弁５５清浄用面フィルタ５６温調給気装置５７給気路６０制御装置７０清浄用面フィルタ７１給気室７２温調給気装置７５基板支持部材９０経路室９１温調給気装置９２清浄用面フィルタ９３冷却用気体通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却処理室に設けられ、基板を近接させて
冷却するための基板冷却面を有する基板冷却体と、上記冷却される基板を上記基板冷却面に対して相対的に
近接または離間させる変位手段と、上記冷却される基板に対して冷却用気体を供給する気体
供給手段と、上記変位手段によって上記冷却面に近接された後の基板
に対して冷却用気体が供給されるように上記気体供給手
段の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とする
基板冷却装置。
【請求項２】上記気体供給手段は、上記冷却される基板
に対して冷却用気体を圧送して供給する給気手段を含む
ものであることを特徴とする請求項１記載の基板冷却装
置。
【請求項３】上記気体供給手段は、上記冷却される基板
の周囲の雰囲気を排気することにより、この基板に対し
て冷却用気体を供給する排気手段を含むものであること
を特徴とする請求項１または２に記載の基板冷却装置。
【請求項４】上記制御手段は、上記変位手段によって上
記気体冷却面に近接されている状態の基板に対して冷却
用気体が供給されるように上記気体供給手段の動作を制
御するものであることを特徴とする請求項１ないし３の
いずれかに記載の基板冷却装置。
【請求項５】上記制御部は、上記変位手段によって上記
基板冷却面に近接され、その後この基板冷却面から離間
された後の基板に対して冷却用気体が供給されるように
上記気体供給手段の動作を制御するものであることを特
徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板冷却
装置。
【請求項６】上記変位手段によって上記基板冷却面から
離間された後の基板を、上記冷却処理室から搬出して外
部室に搬入するための搬送手段をさらに含み、上記気体供給手段は、上記搬送手段によって上記外部室
に搬入された基板に対して冷却用気体を供給するもので
あることを特徴とする請求項５記載の基板冷却装置。
【請求項７】上記外部室は、基板が上記冷却処理室から
搬出されてから、基板に露光処理を施す露光機へ搬入さ
れるまでの基板の経路全体を取り囲む経路室を含むこと
を特徴とする請求項６記載の基板冷却装置。
【請求項８】上記外部室は、上記搬入手段によって搬入
される基板を複数枚保持して収容可能な複数段の棚を有
するバッファ室を含むことを特徴とする請求項６記載の
基板冷却装置。
【請求項９】上記バッファ室は、基板に露光処理を施す
露光機へ搬入される基板を一時的に収容するための露光
機前バッファ室を含むことを特徴とする請求項８記載の
基板冷却装置。
【請求項１０】上記気体供給手段は、上記バッファ室の
複数段の棚に保持された基板とほぼ平行な気流を発生さ
せるように上記冷却用気体を供給するものであることを
特徴とする請求項８または９に記載の基板冷却装置。
【請求項１１】基板冷却面に基板を近接させる基板近接
工程と、この基板近接工程で上記基板冷却面に近接された基板を
冷却する近接冷却工程と、上記基板近接工程で上記基板冷却面に近接された後の基
板に対して、冷却用気体を供給する気体供給工程とを含
むことを特徴とする基板冷却方法。
【請求項１２】基板の一方面を基板冷却面に近接させた
状態で、基板の他方面に冷却用気体を供給して、基板を
冷却することを特徴とする基板冷却方法。
【請求項１３】基板を基板冷却面に近接させて冷却し、
この基板冷却面から基板を離間させた後に、基板に冷却
用気体を供給して、基板を冷却することを特徴とする基
板冷却方法。