JP3688098B2

JP3688098B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP3688098B2
Application number: JP19245397A
Authority: JP
Inventors: 雅夫辻; 正美大谷; 保夫今西; 優樹岩見; 讓一西村; 彰彦森田
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: JPH1140473A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段を備えた加熱処理部を含む複数の基板処理部に基板を順次搬送して処理する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、露光処理前後のレジスト処理を行う基板処理装置は、基板を加熱する加熱処理部、基板を冷却する冷却処理部、基板にレジストを塗布するスピンコーター、基板に現像処理を施すスピンデベロッパーなどの各種の基板処理部や、各基板処理部間の基板の搬送を行う基板搬送装置、基板に対する処理条件を設定する設定器、装置の動作制御を行う制御部などを備えている。
【０００３】
上記処理条件は、各基板処理部での処理内容（例えば、加熱処理部での加熱処理時の加熱温度やスピンコーターで塗布するレジスト液の種類、現像処理に用いる現像液の種類など）や処理順序などを含んでいる。
【０００４】
制御部は、基板搬送装置を制御して、設定器から設定された上記処理条件内の処理順序に従って基板を各基板処理部に順次搬送させ、各基板処理部を制御して、設定された上記処理条件内の処理内容に従って基板に処理を施させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来装置に備えられた加熱処理部は、マイカヒーターなどの熱源で加熱されるホットプレートの上面に基板を支持してホットプレートを介して基板を所定温度に加熱するように構成されているが、このような構成の加熱処理部においては、ホットプレートの温度変更を速やかに行えないという欠点があった。特に、上記マイカヒーターなどの熱源は、昇温機能しか有していないので、ホットプレートの温度を降温させる場合は、自然降温で１０℃降温させるのに１時間以上という長時間を要する。
【０００６】
基板に対する加熱処理では、例えば、１枚の基板に対して加熱温度を段階的に昇温または降温させて処理する場合があるが、このような場合、１台のホットプレートの温度を段階的に変更しながら処理するのでは処理のスループットが著しく低下するので、現状では、各段階の温度の加熱処理を個別に行う複数台のホットプレートを装置に搭載するようにしている。
【０００７】
また、加熱処理時の最適な加熱温度は、一般的にレジスト液や現像液などの薬液の種類ごとに相違する。従って、例えば、基板処理装置に連続して投入される２枚の基板の処理条件が相違すれば、各基板に対する加熱処理時の加熱温度が異なる場合、例えば、先の基板の加熱温度が１１０℃で、後の基板の加熱温度が９０℃である場合などもある。このような場合、ホットプレートの降温に長時間を要することから、従来は、１１０℃で加熱処理するホットプレートと９０℃で加熱処理するホットプレートの２台のホットプレートを装置に搭載していた。
【０００８】
この種の基板処理装置で使用される薬液の種類は多種多様であるので、それに対応して加熱処理時の最適な加熱温度の種類数が多くなり、それに伴って装置に搭載するホットプレートの個数が多くならざるを得なかった。
【０００９】
このように、従来装置によれば、ホットプレートの搭載個数が多くなり、装置が大型化するという問題があり、また、ホットプレートの個数が多くなるに伴い各ホットプレートに供給する電力の消費量も多くなるという問題もある。特に、近年の基板サイズの大型化に伴い上記問題は重大になってきた。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、装置を小型化し、消費電力を低減することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、中間プレートを加熱する加熱手段を備えた加熱処理部を含む複数の基板処理部に基板を順次搬送して処理する基板処理装置において、加熱処理時の加熱温度及び処理順序を含む基板に対する処理条件を設定する設定手段と、前記加熱処理部で、かつ、前記中間プレートにおける前記加熱手段に対向する面とは反対の面側に設けられ、加熱処理部の現状の加熱温度を昇温または降温させる補助加熱冷却手段と、前記加熱処理部で、かつ、前記補助加熱冷却手段における前記中間プレートに対向する面とは反対の面側に設けられ、基板を支持する基板支持プレートと、前記加熱処理部で、かつ、前記加熱手段における前記中間プレートに対向する面とは反対の面側に設けられた放熱プレートと、前記放熱プレートにおける前記加熱手段と対向する面とは反対の面側に設けられたペルチェ素子と、前記基板支持プレートに設けられ、当該基板支持プレートの温度を検出する第１温度センサと、前記中間プレートに設けられ、当該中間プレートの温度を検出する第２温度センサと、前記放熱プレートに設けられ、当該放熱プレートの温度を検出する第３温度センサと、前記設定手段で設定された処理条件に応じて前記補助加熱冷却手段を制御し、加熱処理部の加熱温度を変更させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記基板支持プレートの温度が所定温度となるように前記第１温度センサの出力に基づいて前記補助加熱冷却部を制御する第１温度コントローラと、前記中間プレートの温度が所定温度となるように前記第２温度センサの出力に基づいて前記加熱手段を制御する第２温度コントローラと、前記加熱手段の冷却の際に前記第３温度センサの出力に基づいて、前記放熱プレートの温度を前記中間プレートの目標温度より所定温度低くなるように制御する第３温度コントローラとを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の基板処理装置において、前記補助加熱冷却手段はペルチェ素子を含んで構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
請求項１に記載の発明の作用は次のとおりである。
基板処理に先立ち、設定手段から処理条件が設定される。この処理条件に含まれる処理順序に従って加熱処理部を含む複数の基板処理部に基板が順次搬送されて基板に処理が施される。この処理において、制御手段は、設定手段で設定された処理条件に含まれる加熱処理時の加熱温度に応じて補助加熱冷却手段を制御し、加熱処理部の加熱温度を、設定された加熱温度に変更させる。
【００１４】
加熱処理部に補助加熱冷却手段を設けているので、加熱処理部の加熱温度の変更を速やかに行える。従って、１枚の基板に対して加熱温度を段階的に昇温または降温させて行う加熱処理を、スループットの低下を招かずに１台の加熱処理部で行うことが可能となり、複数種類の加熱温度での加熱処理を１台の加熱処理部で行うことも可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、補助加熱冷却手段をペルチェ素子を含んで構成しているので、加熱処理部の昇温および降温をより短時間で行え、かつ、構成が簡単となり、加熱処理部の小型化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す斜視図である。
【００１７】
この基板処理装置は、基板（半導体ウエハ）Ｗに対してレジスト塗布処理、現像処理、加熱処理及び冷却処理を行うための装置であり、大きく分けて、未処理基板Ｗを保管したり処理済基板Ｗを保管する部分（インデクサモジュール）１と、基板処理に係るプロセスモジュール２とから構成されている。
【００１８】
インデクサモジュール１の載置台３は、基板Ｗを多段に積層収納したカセットＣが複数個（図では４個）一列状態に載置可能に構成されている。インデクサモジュール１には、各カセットＣに対する基板Ｗの出し入れや、プロセスモジュール２内の基板搬送装置１２との間で基板Ｗの受け渡しを行う基板搬入搬出装置４が設けられている。
【００１９】
また、インデクサモジュール１の側面には処理条件設定パネル５が設けら、載置台３には処理No指定ボタン６が各カセットＣに対応して設けられている。処理条件設定パネル５は、処理No（例えば、処理No１〜１００）ごとに個別の処理条件を設定するためのものである。処理条件としては、各基板処理部での処理内容（例えば、加熱処理部８での加熱処理時の加熱温度やスピンコーター１０で塗布するレジスト液の種類、現像処理に用いる現像液の種類など）や処理順序などを含んでいる。処理条件設定パネル５から設定された各処理Noごとの処理条件は処理Noと対応付けてメモリ７に記憶される（図２参照）。カセットＣに収納されている基板Ｗに対する処理を行う際に、そのカセットＣに対応する処理No指定ボタン６から処理Noを指定すると、指定された処理Noに対応する処理条件がメモリ７から読み出され、その処理条件に従ってカセットＣに収納されている基板Ｗに対する処理が行われる。
【００２０】
なお、カセットＣには複数枚の基板Ｗが収納可能であるが、カセットＣに収納されている全ての基板Ｗに対して同じ処理No（処理条件）を指定することもできるし、カセットＣに収納されている複数枚の基板Ｗを複数のグループに分けて各グループごとに個別の処理No（処理条件）を指定することもできるし、さらに、カセットＣに収納されている各基板Ｗ１枚ごとに各々個別の処理No（処理条件）を指定することもできるようになっている。
【００２１】
上記処理条件設定パネル５、処理No指定ボタン６、メモリ７は、本発明における設定手段を構成するが、設定手段はこれに限定されず、例えば、通信などによって各基板Ｗに対する処理条件がホストコンピュータから設定されるような構成であってもよい。
【００２２】
プロセスモジュール２には、基板Ｗを加熱する加熱処理部８や、基板Ｗを冷却する冷却処理部９、基板Ｗにレジストを塗布するスピンコーター１０、基板Ｗに現像処理を施すスピンデベロッパー１１などの各種の基板処理部と、基板搬送装置１２が設けられている。基板搬送装置１２は、搬送路ＴＲに沿った水平移動と、昇降移動と、鉛直軸周りでの旋回とが可能なアーム支持台１２ａに対して進退可能なアーム１２ｂを備えていて、各基板処理部８〜１１へ設定された処理条件（処理順序）に従って基板Ｗを搬送するとともに、各基板処理部８〜１１に対して基板Ｗを搬入／搬出する。
【００２３】
なお、図１では図示を省略しているが、この基板処理装置には、露光装置（ステッパー）などの他の基板処理装置との間で基板Ｗを受け渡すためのインターフェイス部が付設されている。
【００２４】
図２に示すように、基板搬入搬出装置４、加熱処理部８、冷却処理部９、スピンコーター１０、スピンデベロッパー１１、基板搬送装置１２の制御など装置全体の制御は、本発明における制御手段を構成するメインコントローラ１３によって行われる。このメインコントローラ１３はマイクロコンピュータで構成されている。また、メインコントローラ１３は、メモリ７と接続され、上述した処理No指定ボタン６から指定された処理Noも入力されるようになっている。
【００２５】
処理No指定ボタン６から処理Noが指定されると、メインコントローラ１３は指定された処理Noに対応する処理条件をメモリ７から読み出す。そして、適宜のスタート指示が与えられると、指定された処理条件に応じて基板搬入搬出装置４、加熱処理部８、冷却処理部９、スピンコーター１０、スピンデベロッパー１１、基板搬送装置１２を動作させて、処理Noが指定された処理No指定ボタン６に対応するカセットＣ内の基板Ｗを順次取り出させて、各基板Ｗに対して処理条件に応じた一連の処理を施させる。なお、一連の処理が終了した基板Ｗは元のカセットＣに再び収納される。
【００２６】
次に、本発明の要部である加熱処理部８の詳細構成を図３を参照して説明する。
【００２７】
加熱処理部８はホットプレート２０を備えている。
このホットプレート２０は、上部に基板Ｗを支持する基板支持プレート３０と、基板支持プレート３０の裏面に設けられたペルチェ素子によって構成される補助加熱冷却部３１とを有している。また、補助加熱冷却部３１の下部には、この補助加熱冷却部３１に接するように配置された中間プレート３２と、中間プレート３２の下面に接するように設けられたヒーター部３３と、ヒーター部３３の下面に接するように配置された放熱プレート３４とを有している。なお、中間プレート３２、ヒーター部３３及び放熱プレート３４により、主加熱部３５が構成されている。
【００２８】
補助加熱冷却部３１は、ペルチェ素子に供給する電流の方向を切り換えることにより、基板支持プレート３０を加熱及び冷却して、基板支持プレート３０の温度を任意に変更することができる。この基板支持プレート３０を介して基板Ｗを任意の加熱温度で加熱することが可能である。
【００２９】
また、ヒーター部３３はマイカヒーターなどにより構成されていて、基板支持プレート３０に支持された基板Ｗを高速でかつ広い温度範囲にわたって加熱することが可能である。
【００３０】
加熱処理部８には、ホットプレート２０を貫通して昇降される複数本の昇降支持ピン３６が備えられていて、これら昇降支持ピン３６を介してホットプレート２０と基板搬送装置１２のアーム１２ｂとの間で基板Ｗが受け渡されるようになっている。また、基板支持プレート３０の上面には基板支持用の複数個のボール３７が埋め込まれていて、これらボール３７の上端は基板支持プレート３０の表面から若干突出されていて、基板Ｗが基板支持プレート３０の上面から微小間隔隔てて支持されるようになっている。
【００３１】
基板支持プレート３０には温度検出センサ４０ａが設けられており、このセンサ出力は第１の温度コントローラ（ＴＣ）４１に入力されている。また、中間プレート３２には温度検出センサ４０ｂが設けられており、このセンサ出力は第２の温度コントローラ（ＴＣ）４２に入力されている。これら温度コントローラ４１、４２は補助加熱冷却部３１及びヒーター部３３に供給する電源４３からの電流を制御するためのものであり、メインコントローラ１３によって制御されるようになっている。
【００３２】
次に、このホットプレート２０の温度制御について説明する。
例えば、ホットプレート２０の目標温度を１１０℃として、その目標温度に昇温する場合の制御を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
図４において、ステップＳ１では、第２温度コントローラ（ＴＣ）４２による温度制御を行う。ここでは、電源４３からヒーター部３３に電流が供給され、中間プレート３２が加熱される。そして、ステップＳ２では中間プレート３２の温度（温度検出センサ４０ｂの出力）が９０℃になったか否かを判断する。なお、中間プレート３２が目標の９０℃に昇温された後は、ヒーター部３３への電流の供給／停止を切り換えながら中間プレート３２を目標の９０℃に維持する。
【００３４】
一方、ステップＳ３では前記ステップＳ１及びＳ２と並行して、第１温度コントローラ（ＴＣ）４１による温度制御を行う。ここでは、電源４３から補助加熱冷却部３１に電流が供給され、基板支持プレート３０が加熱される。そして、ステップＳ４では、基板支持プレート３０の温度（温度検出センサ４０ａの出力）が１１０℃になったか否かを判断する。具体的には、第１温度コントローラ４１により補助加熱冷却部３１に対して基板支持プレート３０を放熱側、中間プレート３２を吸熱側とするように電流が供給され、ホットプレート２０（基板支持プレート３０）を目標の１１０℃に昇温する。なお、ホットプレート２０（基板支持プレート３０）が目標の１１０℃に昇温された後は、第１温度コントローラ４１により補助加熱冷却部３１に対して供給される電流の方向を切り換えながら、基板支持プレート３０を加熱、冷却してホットプレート２０（基板支持プレート３０）を目標の１１０℃に維持する。これにより、基板Ｗを１１０℃に加熱することが可能となる。
【００３５】
この実施例では、ヒーター部３３と補助加熱冷却部３１とにより温度制御を行うので、全てを補助加熱冷却処理部３１で行う場合に比較して補助加熱冷却処理部３１の構成が簡単になり、全てをヒーター部３３で行う場合に比較して短時間でかつ正確に温度制御が行える。
【００３６】
次に、例えば、ホットプレート２０（基板支持プレート３０）が１１０℃に維持されている状態で、ホットプレート２０（基板支持プレート３０）をそれより高い目標温度（１３０℃）に昇温する場合の制御を説明する。
【００３７】
この場合は、図４のステップＳ２の中間プレート３２の目標を１１０°、ステップＳ４のホットプレート２０（基板支持プレート３０）の目標を１３０°として制御する以外は、図４と同様の温度制御を行えばよい。
【００３８】
この場合もヒーター部３３と補助加熱冷却部３１とにより温度制御を行うので、全てをヒーター部３３で行う場合に比較して短時間でかつ正確に温度制御が行える。
【００３９】
次に、例えば、ホットプレート２０（基板支持プレート３０）が１１０℃に維持されている状態で、ホットプレート２０（基板支持プレート３０）をそれより低い目標温度（９０℃）に降温する場合の制御を説明する。
【００４０】
この場合、ヒーター部３３への電流供給を停止する。一方で、補助加熱冷却部３１に対して基板支持プレート３０を吸熱側、中間プレート３２を放熱側とするように電流が供給され、ホットプレート２０（基板支持プレート３０）を目標の９０℃に降温する。なお、ホットプレート２０（基板支持プレート３０）が目標の９０℃に降温された後は、第１温度コントローラ４１により補助加熱冷却部３１に対して供給される電流の方向を切り換えながら、基板支持プレート３０を加熱、冷却してホットプレート２０（基板支持プレート３０）を目標の９０℃に維持する。
【００４１】
また、ペルチェ素子は、放熱側の放熱効率が高い方がより吸熱効率が高くなり、冷却に要する時間を短縮することができる。従って、図５に示すように、放熱プレート３４の下面に放熱フィン６０を設けて中間プレート３２及び放熱プレート３４の放熱効率を高めて、基板支持プレート３０の冷却速度を速めるように構成してもよい。また、放熱フィン６０に代えて、または、それに加えてファンを備えて中間プレート３２及び放熱プレート３４の放熱効率を高めるように構成してもよい。
【００４２】
また、図６に示すように、図５における放熱フィン６０に代えて、ペルチェ素子７０及び放熱プレート７１を設けて中間プレート３２及び放熱プレート３４の放熱効率を高め、基板支持プレート３０の冷却速度を速めるように構成してもよい。この図６の構成においては、放熱プレート３４に温度検出センサ４０ｃが設けられており、このセンサ出力は第３の温度コントローラ（ＴＣ）７３に入力されている。そして、この第３の温度コントローラ７３は、ペルチェ素子７０に供給する電源４３からの電流を制御するためのものであり、温度コントローラ４１、４２と同様にメインコントローラ１３により制御されるようになっている。この第３の温度コントローラ７３は、温度センサ４０ｃの出力を監視しつつ、例えば放熱プレート３４の温度が、中間プレート３２の目標温度より２０°程度低くなるように制御することにより、基板支持プレート３０の冷却速度を速めることができる。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係る加熱処理部８は、主加熱部３５に加えて補助加熱冷却部３１を設けているので、ホットプレート２０（基板支持プレート３０）の速やかな昇温及び降温が可能となり、加熱処理時の加熱温度を適宜に変更することができる。メインコントローラ１３は、プロセスモジュール２に順次投入されてくる基板Ｗごとの処理条件に応じて、加熱処理部８での加熱温度を変更して基板Ｗに対する加熱処理を行うことで、１枚の基板Ｗに対して加熱温度を段階的に昇温または降温させて行う加熱処理を、スループットの低下を招かずに１台の加熱処理部８で行うことができるとともに、各種の加熱温度での加熱処理を１台の加熱処理部８で対応することもできる。従って、従来装置に比べて、基板処理装置に搭載する加熱処理部８の個数を減少させることができ、装置の小型化が図れるとともに、消費電力の低減を図ることができる。
【００４４】
なお、例えば、加熱処理時の加熱温度の範囲が広い（最低の加熱温度と最高の加熱温度の差が大きい）場合、例えば、加熱処理時の加熱温度として８０℃〜１４０℃の範囲で複数種類の加熱温度で加熱処理する必要があるような場合、例えば、８０℃〜１００℃の間の加熱温度での加熱処理用の加熱処理部８と、１００℃〜１２０℃の間の加熱温度での加熱処理用の加熱処理部８と、１２０℃〜１４０℃の間の加熱温度での加熱処理用の加熱処理部８とを設けるというように、加熱処理時の加熱温度の範囲を分割して各小範囲に含まれる加熱温度での加熱処理を個々加熱処理部８で分担して行わせるように構成してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、加熱処理部の現状の加熱温度を昇温または降温させる補助加熱冷却手段を加熱処理部に設けたので、加熱処理部の降温が可能となるとともに、昇温及び降温を速やかに行うことができる。また、処理条件を設定する設定手段と、設定された処理条件に応じて補助加熱冷却手段を制御し、加熱処理部の加熱温度を変更させる制御手段とを備えたので、１枚の基板に対して加熱温度を段階的に昇温または降温させて行う加熱処理を、スループットの低下を招かずに１台の加熱処理部で行うことが可能となり、各種の加熱温度での加熱処理を１台の加熱処理部で対応することも可能となる。従って、基板処理装置に搭載する加熱処理部の個数を減少させることができ、装置の小型化が図れるとともに、消費電力の低減を図ることができる。
【００４６】
請求項２に記載の発明によれば、補助加熱冷却手段をペルチェ素子を含んで構成しているので、加熱処理部の昇温および降温をより短時間で行え、かつ、構成が簡単となり、加熱処理部の小型化、ひいては装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】基板処理装置全体の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の要部である加熱処理部の構成を示す一部省略正面図である。
【図４】ホットプレートを目標温度に昇温する場合の温度制御を示すフローチャートである。
【図５】ホットプレートの降温時の効率を高めるための加熱処理部の変形例の構成を示す図である。
【図６】ホットプレートの降温時の効率を高めるための加熱処理部の別の変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
５：処理条件設定パネル
６：処理No指定ボタン
７：メモリ
８：加熱処理部
１３：メインコントローラ
２０：ホットプレート
３０：基板支持プレート
３１：補助加熱冷却部
３２：中間プレート
３３：ヒーター部
３４：放熱プレート
Ｗ：基板

Claims

中間プレートを加熱する加熱手段を備えた加熱処理部を含む複数の基板処理部に基板を順次搬送して処理する基板処理装置において、
加熱処理時の加熱温度及び処理順序を含む基板に対する処理条件を設定する設定手段と、
前記加熱処理部で、かつ、前記中間プレートにおける前記加熱手段に対向する面とは反対の面側に設けられ、加熱処理部の現状の加熱温度を昇温または降温させる補助加熱冷却手段と、
前記加熱処理部で、かつ、前記補助加熱冷却手段における前記中間プレートに対向する面とは反対の面側に設けられ、基板を支持する基板支持プレートと、
前記加熱処理部で、かつ、前記加熱手段における前記中間プレートに対向する面とは反対の面側に設けられた放熱プレートと、
前記放熱プレートにおける前記加熱手段と対向する面とは反対の面側に設けられたペルチェ素子と、
前記基板支持プレートに設けられ、当該基板支持プレートの温度を検出する第１温度センサと、
前記中間プレートに設けられ、当該中間プレートの温度を検出する第２温度センサと、
前記放熱プレートに設けられ、当該放熱プレートの温度を検出する第３温度センサと、
前記設定手段で設定された処理条件に応じて前記補助加熱冷却手段を制御し、加熱処理部の加熱温度を変更させる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記基板支持プレートの温度が所定温度となるように前記第１温度センサの出力に基づいて前記補助加熱冷却部を制御する第１温度コントローラと、
前記中間プレートの温度が所定温度となるように前記第２温度センサの出力に基づいて前記加熱手段を制御する第２温度コントローラと、
前記加熱手段の冷却の際に前記第３温度センサの出力に基づいて、前記放熱プレートの温度を前記中間プレートの目標温度より所定温度低くなるように制御する第３温度コントローラとを備えている
ことを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記補助加熱冷却手段はペルチェ素子を含んで構成したことを特徴とする基板処理装置。