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JP5064069B2 - 基板搬送装置および熱処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、載置面上に半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）を載置して当該基板に熱処理を行う基板搬送装置および熱処理装置に関する。
周知のように、半導体や液晶ディスプレイなどの製品は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらの諸処理のうち、基板にレジスト塗布処理を行ってその基板を露光ユニットに渡すとともに、該露光ユニットから露光後の基板を受け取って現像処理を行う装置がいわゆるコータ＆デベロッパとして広く使用されている。
一方、露光処理を行う露光ユニット（ステッパ）は、通常上記コータ＆デベロッパとインラインで並設されており、レジスト膜が形成された基板に回路パターンを焼き付ける。このような露光ユニットがパターンの焼き付けに使用するランプは、近年の露光線幅の微細化に伴って、従来の紫外線光源からＫｒＦエキシマレーザ光源、さらにはＡｒＦエキシマレーザ光源に移行しつつある。ＫｒＦ光源やＡｒＦ光源によってパターン焼き付けを行う場合には、化学増幅型レジストが使用される。化学増幅型レジストは、露光時の光化学反応によって生成した酸が、続く熱処理工程で架橋・重合等のレジスト反応の触媒として作用することにより、現像液に対するレジストの溶解度を変化させてパターン焼き付けを完成させるタイプのフォトレジストである。
化学増幅型レジストを使用した場合、露光時に生成される酸触媒が極めて微量であるため、処理条件のわずかな変動が線幅均一性に大きな影響を与えることが知られている。このため、化学増幅型レジストを使用した場合における露光処理工程全般にわたる種々の処理条件をなるべく均一にする試みがなされている。例えば、特許文献１，２には、露光の終了時点から露光後加熱処理（Post Exposure Bake）の開始時点までの時間を一定に管理してパターンの線幅を均一にする技術が提案されている。
特開２００２−４３２０８号公報 特開２００４−３４２６５４号公報
ところが、種々の改良にもかかわらず依然として線幅の微小な不均一は解消されておらず、その主たる要因は露光後加熱処理にあると考えられる。露光後加熱処理も他の加熱処理と同様に、基板を昇温して所定温度に維持した後に降温するというプロセスを実行するものであり、これらのステップのうち昇温および所定温度での維持については相当に高い精度にて基板の面内均一性を達成できている。
一方、露光後加熱処理の降温ステップについては、その主目的がレジストの化学反応の停止にあるため、特段に面内均一性への考慮がなされていなかった。よって、線幅の微小な不均一は露光後加熱処理時の降温ステップの面内不均一性が少なからず原因になっているものと考えられる。すなわち、従来においては、熱処理工程全体として均一な熱処理がなされていなかった故にパターンの線幅に微小な不均一が生じるなどの不具合が完全には解消されていなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱処理工程全体として均一な熱処理を行うことができる基板搬送装置および熱処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、熱処理装置への基板の搬出入を行う基板搬送装置において、基板を載置面上に載置して保持する搬送アームと、前記搬送アームを移動させるアーム駆動手段と、前記載置面のうちの少なくとも基板と対向する保持領域の全体を基準温度に温調する基準温調手段と、前記保持領域の少なくとも一部を前記基準温度とは異なる温度に温調する補正温調手段と、を備え、前記基準温調手段および前記補正温調手段は、前記熱処理装置で生じた温度分布の不均一を相殺するような温度分布を前記保持領域に生じさせることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板搬送装置において、前記補正温調手段は、前記載置面に貼設、または、前記載置面の下方に埋設されて相互に独立して温調可能な複数のフィルムヒータを含むことを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る基板搬送装置において、前記補正温調手段は、前記載置面に貼設、または、前記載置面の下方に埋設されて相互に独立して温調可能な複数のペルチェ素子を含むことを特徴とする。
また、請求項４の発明は、基板に所定の熱処理を行う熱処理装置において、装置外部との間で基板の受け渡しを行うために基板を載置する基板受渡部と、基板に前記所定の熱処理を行う熱処理部と、基板を載置面上に載置して保持する搬送アームと、前記基板受渡部にて処理前の基板を受け取った前記搬送アームを前記熱処理部に移動させるとともに、前記熱処理部にて処理後の基板を受け取った前記搬送アームを前記基板受渡部に移動させるアーム駆動手段と、前記搬送アームの前記載置面のうちの少なくとも基板と対向する保持領域の全体を基準温度に温調する基準温調手段と、前記保持領域の少なくとも一部を前記基準温度とは異なる温度に温調する補正温調手段と、を備え、前記基準温調手段および前記補正温調手段は、前記熱処理部で生じた温度分布の不均一を相殺するような温度分布を前記保持領域に生じさせることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る熱処理装置において、前記所定の熱処理は基板の加熱処理であり、前記熱処理部は、所定の加熱温度にて基板の加熱処理を行い、前記基準温度および前記補正温調手段によって温調される温度は前記所定の加熱温度よりも低温であることを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る熱処理装置において、前記所定の熱処理は、化学増幅型のレジスト膜にパターン露光がなされた基板の露光後加熱処理であり、前記基準温度および前記補正温調手段によって温調される温度は前記レジスト膜の化学反応が停止する温度以下であることを特徴とする。
また、請求項７の発明は、化学増幅型のレジスト膜にパターン露光がなされた基板の露光後加熱処理を行う熱処理装置において、装置外部との間で基板の受け渡しを行うために基板を載置面上に載置する基板受渡部と、基板に前記露光後加熱処理を行う熱処理部と、基板を載置して保持する搬送アームと、前記基板受渡部にて処理前の基板を受け取った前記搬送アームを前記熱処理部に移動させるとともに、前記熱処理部にて処理後の基板を受け取った前記搬送アームを前記基板受渡部に移動させるアーム駆動手段と、前記基板受渡部の前記載置面のうちの少なくとも基板と対向する保持領域の全体を基準温度に温調する基準温調手段と、前記保持領域の少なくとも一部を前記基準温度とは異なる温度に温調する補正温調手段と、を備え、前記基準温調手段および前記補正温調手段は、前記熱処理部で生じた温度分布の不均一を相殺するような温度分布を前記保持領域に生じさせるることを特徴とする。
請求項１から請求項３の発明によれば、熱処理装置への基板の搬出入を行う基板搬送装置の搬送アームに、載置面のうちの少なくとも基板と対向する保持領域の全体を基準温度に温調する基準温調手段と、保持領域の少なくとも一部を基準温度とは異なる温度に温調する補正温調手段と、を備えるため、熱処理装置で生じる温度分布の不均一を相殺するような温度分布を保持領域に発生させることができ、熱処理工程全体として均一な熱処理を行うことができる。
また、請求項４から請求項６の発明によれば、熱処理部への基板の搬出入を行う搬送アームに、載置面のうちの少なくとも基板と対向する保持領域の全体を基準温度に温調する基準温調手段と、保持領域の少なくとも一部を基準温度とは異なる温度に温調する補正温調手段と、を備えるため、熱処理部で生じる温度分布の不均一を相殺するような温度分布を保持領域に発生させることができ、熱処理工程全体として均一な熱処理を行うことができる。
特に、請求項６の発明によれば、レジスト膜に露光されたパターンの線幅を均一にすることができる。
また、請求項７の発明によれば、熱処理部への基板が通過する基板受渡部に、載置面のうちの少なくとも基板と対向する保持領域の全体を基準温度に温調する基準温調手段と、保持領域の少なくとも一部を基準温度とは異なる温度に温調する補正温調手段と、を備えるため、熱処理部で生じる温度分布の不均一を相殺するような温度分布を保持領域に発生させることができ、熱処理工程全体として均一な熱処理を行うことができる。
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。
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る熱処理装置を組み入れた基板処理装置の平面図である。また、図２は基板処理装置の液処理部の正面図であり、図３は熱処理部の正面図であり、図４は基板載置部の周辺構成を示す図である。なお、図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。
本実施形態の基板処理装置は、円形の半導体ウェハ等の基板に反射防止膜やフォトレジスト膜を塗布形成するとともに、パターン露光後の基板に現像処理を行う装置（いわゆるコータ＆デベロッパ）である。なお、本発明に係る基板処理装置の処理対象となる基板は半導体ウェハに限定されるものではなく、液晶表示装置用のガラス基板等であっても良い。
本実施形態の基板処理装置は、インデクサブロック１、バークブロック２、レジスト塗布ブロック３、現像処理ブロック４およびインターフェイスブロック５の５つの処理ブロックを並設して構成されている。インターフェイスブロック５には本基板処理装置とは別体の外部装置である露光ユニット（ステッパ）ＥＸＰが接続配置されている。また、本実施形態の基板処理装置および露光ユニットＥＸＰはホストコンピュータ１００とＬＡＮ回線（図示省略）を経由して接続されている。
インデクサブロック１は、装置外から受け取った未処理基板をバークブロック２やレジスト塗布ブロック３に払い出すとともに、現像処理ブロック４から受け取った処理済み基板を装置外に搬出するための処理ブロックである。インデクサブロック１は、複数のキャリアＣ（本実施形態では４個）を並べて載置する載置台１１と、各キャリアＣから未処理の基板Ｗを取り出すとともに、各キャリアＣに処理済みの基板Ｗを収納する基板移載機構１２とを備えている。基板移載機構１２は、載置台１１に沿って（Ｙ軸方向に沿って）水平移動可能な可動台１２ａを備えており、この可動台１２ａに基板Ｗを水平姿勢で保持する保持アーム１２ｂが搭載されている。保持アーム１２ｂは、可動台１２ａ上を昇降（Ｚ軸方向）移動、水平面内の旋回移動、および旋回半径方向に進退移動可能に構成されている。これにより、基板移載機構１２は、保持アーム１２ｂを各キャリアＣにアクセスさせて未処理の基板Ｗの取り出しおよび処理済みの基板Ｗの収納を行うことができる。なお、キャリアＣの形態としては、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)の他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。
インデクサブロック１に隣接してバークブロック２が設けられている。インデクサブロック１とバークブロック２との間には、雰囲気遮断用の隔壁１３が設けられている。この隔壁１３にインデクサブロック１とバークブロック２との間で基板Ｗの受け渡しを行うために基板Ｗを載置する２つの基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２が上下に積層して設けられている。
上側の基板載置部ＰＡＳＳ１は、インデクサブロック１からバークブロック２へ基板Ｗを搬送するために使用される。基板載置部ＰＡＳＳ１は３本の支持ピンを備えており、インデクサブロック１の基板移載機構１２はキャリアＣから取り出した未処理の基板Ｗを基板載置部ＰＡＳＳ１の３本の支持ピン上に載置する。そして、基板載置部ＰＡＳＳ１に載置された基板Ｗを後述するバークブロック２の搬送ロボットＴＲ１が受け取る。一方、下側の基板載置部ＰＡＳＳ２は、バークブロック２からインデクサブロック１へ基板Ｗを搬送するために使用される。基板載置部ＰＡＳＳ２も３本の支持ピンを備えており、バークブロック２の搬送ロボットＴＲ１は処理済みの基板Ｗを基板載置部ＰＡＳＳ２の３本の支持ピン上に載置する。そして、基板載置部ＰＡＳＳ２に載置された基板Ｗを基板移載機構１２が受け取ってキャリアＣに収納する。なお、後述する基板載置部ＰＡＳＳ３〜ＰＡＳＳ１０の構成も基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２と同じである。
基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２は、隔壁１３の一部に部分的に貫通して設けられている。また、基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２には、基板Ｗの有無を検出する光学式のセンサ（図示省略）が設けられており、各センサの検出信号に基づいて、基板移載機構１２やバークブロック２の搬送ロボットＴＲ１が基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２に対して基板Ｗを受け渡しできる状態にあるか否かが判断される。
次に、バークブロック２について説明する。バークブロック２は、露光時に発生する定在波やハレーションを減少させるために、フォトレジスト膜の下地に反射防止膜を塗布形成するための処理ブロックである。バークブロック２は、基板Ｗの表面に反射防止膜を塗布形成するための下地塗布処理部ＢＲＣと、反射防止膜の塗布形成に付随する熱処理を行う２つの熱処理タワー２１，２１と、下地塗布処理部ＢＲＣおよび熱処理タワー２１，２１に対して基板Ｗの受け渡しを行う搬送ロボットＴＲ１とを備える。
バークブロック２においては、搬送ロボットＴＲ１を挟んで下地塗布処理部ＢＲＣと熱処理タワー２１，２１とが対向して配置されている。具体的には、下地塗布処理部ＢＲＣが装置正面側に、２つの熱処理タワー２１，２１が装置背面側に、それぞれ位置している。また、熱処理タワー２１，２１の正面側には図示しない熱隔壁を設けている。下地塗布処理部ＢＲＣと熱処理タワー２１，２１とを隔てて配置するとともに熱隔壁を設けることにより、熱処理タワー２１，２１から下地塗布処理部ＢＲＣに熱的影響を与えることを回避しているのである。
下地塗布処理部ＢＲＣは、図２に示すように、同様の構成を備えた３つの塗布処理ユニットＢＲＣ１，ＢＲＣ２，ＢＲＣ３を下から順に積層配置して構成されている。なお、３つの塗布処理ユニットＢＲＣ１，ＢＲＣ２，ＢＲＣ３を特に区別しない場合はこれらを総称して下地塗布処理部ＢＲＣとする。各塗布処理ユニットＢＲＣ１，ＢＲＣ２，ＢＲＣ３は、基板Ｗを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック２２、このスピンチャック２２上に保持された基板Ｗ上に反射防止膜用の塗布液を吐出する塗布ノズル２３、スピンチャック２２を回転駆動させるスピンモータ（図示省略）およびスピンチャック２２上に保持された基板Ｗの周囲を囲繞するカップ（図示省略）等を備えている。
図３に示すように、インデクサブロック１に近い側の熱処理タワー２１には、基板Ｗを所定の温度にまで加熱する６個のホットプレートＨＰ１〜ＨＰ６と、加熱された基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温するとともに基板Ｗを当該所定の温度に維持するクールプレートＣＰ１〜ＣＰ３とが設けられている。この熱処理タワー２１には、下から順にクールプレートＣＰ１〜ＣＰ３、ホットプレートＨＰ１〜ＨＰ６が積層配置されている。一方、インデクサブロック１から遠い側の熱処理タワー２１には、レジスト膜と基板Ｗとの密着性を向上させるためにＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）の蒸気雰囲気で基板Ｗを熱処理する３個の密着強化処理部ＡＨＬ１〜ＡＨＬ３が下から順に積層配置されている。なお、図３において「×」印で示した箇所には配管配線部や、予備の空きスペースが割り当てられている。
このように塗布処理ユニットＢＲＣ１〜ＢＲＣ３や熱処理ユニット（バークブロック２ではホットプレートＨＰ１〜ＨＰ６、クールプレートＣＰ１〜ＣＰ３、密着強化処理部ＡＨＬ１〜ＡＨＬ３）を多段に積層配置することにより、基板処理装置の占有スペースを小さくしてフットプリントを削減することができる。また、２つの熱処理タワー２１，２１を並設することによって、熱処理ユニットのメンテナンスが容易になるとともに、熱処理ユニットに必要なダクト配管や給電設備をあまり高い位置にまで引き延ばす必要がなくなるという利点がある。
図５は、搬送ロボットＴＲ１を説明するための図である。図５（ａ）は搬送ロボットＴＲ１の平面図であり、（ｂ）は搬送ロボットＴＲ１の正面図である。搬送ロボットＴＲ１は、基板Ｗを略水平姿勢で保持する２個の保持アーム６ａ，６ｂを上下に近接させて備えている。保持アーム６ａ，６ｂは、先端部が平面視で「Ｃ」字形状になっており、この「Ｃ」字形状のアームの内側から内方に突き出た複数本のピン７で基板Ｗの周縁を下方から支持するようになっている。
搬送ロボットＴＲ１の基台８は装置基台（装置フレーム）に対して固定設置されている。この基台８上に、ガイド軸９ｃが立設されるとともに、螺軸９ａが回転可能に立設支持されている。また、基台８には螺軸９ａを回転駆動するモータ９ｂが固定設置されている。そして、螺軸９ａには昇降台１０ａが螺合されるとともに、昇降台１０ａはガイド軸９ｃに対して摺動自在とされている。このような構成により、モータ９ｂが螺軸９ａを回転駆動することにより、昇降台１０ａがガイド軸９ｃに案内されて鉛直方向（Ｚ方向）に昇降移動するようになっている。
また、昇降台１０ａ上にアーム基台１０ｂが鉛直方向に沿った軸心周りに旋回可能に搭載されている。昇降台１０ａには、アーム基台１０ｂを旋回駆動するモータ１０ｃが内蔵されている。そして、このアーム基台１０ｂ上に上述した２個の保持アーム６ａ，６ｂが上下に配設されている。各保持アーム６ａ，６ｂは、アーム基台１０ｂに装備されたスライド駆動機構（図示省略）によって、それぞれ独立して水平方向（アーム基台１０ｂの旋回半径方向）に進退移動可能に構成されている。
このような構成によって、図５（ａ）に示すように、搬送ロボットＴＲ１は２個の保持アーム６ａ，６ｂをそれぞれ個別に基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２、熱処理タワー２１に設けられた熱処理ユニット、下地塗布処理部ＢＲＣに設けられた塗布処理ユニットおよび後述する基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４に対してアクセスさせて、それらとの間で基板Ｗの授受を行うことができる。
次に、レジスト塗布ブロック３について説明する。バークブロック２と現像処理ブロック４との間に挟み込まれるようにしてレジスト塗布ブロック３が設けられている。このレジスト塗布ブロック３とバークブロック２との間にも、雰囲気遮断用の隔壁２５が設けられている。この隔壁２５にバークブロック２とレジスト塗布ブロック３との間で基板Ｗの受け渡しを行うために基板Ｗを載置する２つの基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４が上下に積層して設けられている。基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４は、上述した基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２と同様の構成を備えている。
上側の基板載置部ＰＡＳＳ３は、バークブロック２からレジスト塗布ブロック３へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、バークブロック２の搬送ロボットＴＲ１が基板載置部ＰＡＳＳ３に載置した基板Ｗをレジスト塗布ブロック３の搬送ロボットＴＲ２が受け取る。一方、下側の基板載置部ＰＡＳＳ４は、レジスト塗布ブロック３からバークブロック２へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、レジスト塗布ブロック３の搬送ロボットＴＲ２が基板載置部ＰＡＳＳ４に載置した基板Ｗをバークブロック２の搬送ロボットＴＲ１が受け取る。
基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４は、隔壁２５の一部に部分的に貫通して設けられている。また、基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４には、基板Ｗの有無を検出する光学式のセンサ（図示省略）が設けられており、各センサの検出信号に基づいて、搬送ロボットＴＲ１，ＴＲ２が基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４に対して基板Ｗを受け渡しできる状態にあるか否かが判断される。さらに、基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４の下側には、基板Ｗを大まかに冷却するための水冷式の２つのクールプレートＷＣＰが隔壁２５を貫通して上下に設けられている。
レジスト塗布ブロック３は、バークブロック２にて反射防止膜が塗布形成された基板Ｗ上にレジストを塗布してレジスト膜を形成するための処理ブロックである。なお、本実施形態では、フォトレジストとして化学増幅型レジストを用いている。レジスト塗布ブロック３は、下地塗布された反射防止膜の上にレジストを塗布するレジスト塗布処理部ＳＣと、レジスト塗布処理に付随する熱処理を行う２つの熱処理タワー３１，３１と、レジスト塗布処理部ＳＣおよび熱処理タワー３１，３１に対して基板Ｗの受け渡しを行う搬送ロボットＴＲ２とを備える。
レジスト塗布ブロック３においては、搬送ロボットＴＲ２を挟んでレジスト塗布処理部ＳＣと熱処理タワー３１，３１とが対向して配置されている。具体的には、レジスト塗布処理部ＳＣが装置正面側に、２つの熱処理タワー３１，３１が装置背面側に、それぞれ位置している。また、熱処理タワー３１，３１の正面側には図示しない熱隔壁を設けている。レジスト塗布処理部ＳＣと熱処理タワー３１，３１とを隔てて配置するとともに熱隔壁を設けることにより、熱処理タワー３１，３１からレジスト塗布処理部ＳＣに熱的影響を与えることを回避しているのである。
レジスト塗布処理部ＳＣは、図２に示すように、同様の構成を備えた３つの塗布処理ユニットＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３を下から順に積層配置して構成されている。なお、３つの塗布処理ユニットＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３を特に区別しない場合はこれらを総称してレジスト塗布処理部ＳＣとする。各塗布処理ユニットＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３は、基板Ｗを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック３２、このスピンチャック３２上に保持された基板Ｗ上にレジスト液を吐出する塗布ノズル３３、スピンチャック３２を回転駆動させるスピンモータ（図示省略）およびスピンチャック３２上に保持された基板Ｗの周囲を囲繞するカップ（図示省略）等を備えている。
図３に示すように、インデクサブロック１に近い側の熱処理タワー３１には、基板Ｗを所定の温度にまで加熱する６個の加熱部ＰＨＰ１〜ＰＨＰ６が下から順に積層配置されている。一方、インデクサブロック１から遠い側の熱処理タワー３１には、加熱された基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温するとともに基板Ｗを当該所定の温度に維持するクールプレートＣＰ４〜ＣＰ９が下から順に積層配置されている。
各加熱部ＰＨＰ１〜ＰＨＰ６は、基板Ｗを載置して加熱処理を行う通常のホットプレートの他に、そのホットプレートと隔てられた上方位置に基板Ｗを載置しておく基板仮置部と、該ホットプレートと基板仮置部との間で基板Ｗを搬送するローカル搬送機構３４（図１参照）とを備えた熱処理ユニットである。ローカル搬送機構３４は、昇降移動および進退移動が可能に構成されるとともに、冷却水を循環させることによって搬送過程の基板Ｗを冷却する機構を備えている。
ローカル搬送機構３４は、上記ホットプレートおよび基板仮置部を挟んで搬送ロボットＴＲ２とは反対側、すなわち装置背面側に設置されている。そして、基板仮置部は搬送ロボットＴＲ２側およびローカル搬送機構３４側の双方に対して開口している一方、ホットプレートはローカル搬送機構３４側にのみ開口し、搬送ロボットＴＲ２側には閉塞している。従って、基板仮置部に対しては搬送ロボットＴＲ２およびローカル搬送機構３４の双方がアクセスできるが、ホットプレートに対してはローカル搬送機構３４のみがアクセス可能である。
このような構成を備える各加熱部ＰＨＰ１〜ＰＨＰ６に基板Ｗを搬入するときには、まず搬送ロボットＴＲ２が基板仮置部に基板Ｗを載置する。そして、ローカル搬送機構３４が基板仮置部から基板Ｗを受け取ってホットプレートまで搬送し、該基板Ｗに加熱処理が施される。ホットプレートでの加熱処理が終了した基板Ｗは、ローカル搬送機構３４によって取り出されて基板仮置部まで搬送される。このときに、ローカル搬送機構３４が備える冷却機能によって基板Ｗが冷却される。その後、基板仮置部まで搬送された熱処理後の基板Ｗが搬送ロボットＴＲ２によって取り出される。
このように、加熱部ＰＨＰ１〜ＰＨＰ６においては、搬送ロボットＴＲ２が常温の基板仮置部に対して基板Ｗの受け渡しを行うだけで、ホットプレートに対して直接に基板Ｗの受け渡しを行わないため、搬送ロボットＴＲ２の温度上昇を抑制することができる。また、ホットプレートはローカル搬送機構３４側にのみ開口しているため、ホットプレートから漏出した熱雰囲気によって搬送ロボットＴＲ２やレジスト塗布処理部ＳＣが悪影響を受けることが防止される。なお、クールプレートＣＰ４〜ＣＰ９に対しては搬送ロボットＴＲ２が直接基板Ｗの受け渡しを行う。
搬送ロボットＴＲ２の構成は、搬送ロボットＴＲ１と全く同じである。よって、搬送ロボットＴＲ２は２個の搬送アームをそれぞれ個別に基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４、熱処理タワー３１，３１に設けられた熱処理ユニット、レジスト塗布処理部ＳＣに設けられた塗布処理ユニットおよび後述する基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６に対してアクセスさせて、それらとの間で基板Ｗの授受を行うことができる。
次に、現像処理ブロック４について説明する。レジスト塗布ブロック３とインターフェイスブロック５との間に挟み込まれるようにして現像処理ブロック４が設けられている。レジスト塗布ブロック３と現像処理ブロック４との間にも、雰囲気遮断用の隔壁３５が設けられている。この隔壁３５にレジスト塗布ブロック３と現像処理ブロック４との間で基板Ｗの受け渡しを行うために基板Ｗを載置する２つの基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６が上下に積層して設けられている。基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６は、上述した基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２と同様の構成を備えている。
上側の基板載置部ＰＡＳＳ５は、レジスト塗布ブロック３から現像処理ブロック４へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、レジスト塗布ブロック３の搬送ロボットＴＲ２が基板載置部ＰＡＳＳ５に載置した基板Ｗを現像処理ブロック４の搬送ロボットＴＲ３が受け取る。一方、下側の基板載置部ＰＡＳＳ６は、現像処理ブロック４からレジスト塗布ブロック３へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、現像処理ブロック４の搬送ロボットＴＲ３が基板載置部ＰＡＳＳ６に載置した基板Ｗをレジスト塗布ブロック３の搬送ロボットＴＲ２が受け取る。
基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６は、隔壁３５の一部に部分的に貫通して設けられている。また、基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６には、基板Ｗの有無を検出する光学式のセンサ（図示省略）が設けられており、各センサの検出信号に基づいて、搬送ロボットＴＲ２，ＴＲ３が基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６に対して基板Ｗを受け渡しできる状態にあるか否かが判断される。さらに、基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６の下側には、基板Ｗを大まかに冷却するための水冷式の２つのクールプレートＷＣＰが隔壁３５を貫通して上下に設けられている。
現像処理ブロック４は、露光処理後の基板Ｗに対して現像処理を行うための処理ブロックである。現像処理ブロック４は、パターンが露光された基板Ｗに対して現像液を供給して現像処理を行う現像処理部ＳＤと、現像処理に付随する熱処理を行う２つの熱処理タワー４１，４２と、現像処理部ＳＤおよび熱処理タワー４１，４２に対して基板Ｗの受け渡しを行う搬送ロボットＴＲ３とを備える。なお、搬送ロボットＴＲ３は、上述した搬送ロボットＴＲ１，ＴＲ２と全く同じ構成を有する。
現像処理部ＳＤは、図２に示すように、同様の構成を備えた５つの現像処理ユニットＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ３，ＳＤ４，ＳＤ５を下から順に積層配置して構成されている。なお、５つの現像処理ユニットＳＤ１〜ＳＤ５を特に区別しない場合はこれらを総称して現像処理部ＳＤとする。各現像処理ユニットＳＤ１〜ＳＤ５は、基板Ｗを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック４３、このスピンチャック４３上に保持された基板Ｗ上に現像液を供給するノズル４４、スピンチャック４３を回転駆動させるスピンモータ（図示省略）およびスピンチャック４３上に保持された基板Ｗの周囲を囲繞するカップ（図示省略）等を備えている。
図３に示すように、インデクサブロック１に近い側の熱処理タワー４１には、基板Ｗを所定の温度にまで加熱する５個のホットプレートＨＰ７〜ＨＰ１１と、加熱された基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温するとともに基板Ｗを当該所定の温度に維持するクールプレートＣＰ１０〜ＣＰ１３とが設けられている。この熱処理タワー４１には、下から順にクールプレートＣＰ１０〜ＣＰ１３、ホットプレートＨＰ７〜ＨＰ１１が積層配置されている。
一方、インデクサブロック１から遠い側の熱処理タワー４２には、６個の加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２とクールプレートＣＰ１４とが積層配置されている。図７は、本発明に係る熱処理装置である加熱部ＰＨＰ７の斜視図である。また、図８は、加熱部ＰＨＰ７の概略構成を示す図である。図８（ａ）は加熱部ＰＨＰ７の側断面図であり、（ｂ）は平面図である。なお、図７，８には加熱部ＰＨＰ７を示しているが、加熱部ＰＨＰ８〜ＰＨＰ１２についても全く同様の構成である。加熱部ＰＨＰ７は、基板Ｗを載置して加熱処理する加熱プレート７１０と、当該加熱プレート７１０から離れた上方位置または下方位置（本実施形態では上方位置）に基板Ｗを載置する基板仮置部７１９と、加熱プレート７１０と基板仮置部７１９との間で基板Ｗを搬送する熱処理部用のローカル搬送機構７２０とを備えている。
加熱プレート７１０は、その上面に基板Ｗを載置して加熱処理を行うものである。加熱プレート７１０の加熱機構としては、例えばマイカヒータやヒートパイプ構造などの公知の種々の機構を用いることが可能である。加熱プレート７１０には、プレート表面に出没する複数本（本実施形態では３本）の可動支持ピン７２１が設けられている。また、加熱プレート７１０の上方には加熱処理時に基板Ｗを覆う昇降自在の上蓋７２２が設けられている。
基板仮置部７１９は、加熱部ＰＨＰ７の外部との間で基板Ｗの受け渡しを行うために基板Ｗを一時的に載置する基板受渡部として機能する。すなわち、加熱部ＰＨＰ７に搬入される加熱処理前の基板Ｗおよび加熱部ＰＨＰ７から搬出される加熱処理後の基板Ｗの双方ともに基板仮置部７１９を経由する。基板仮置部７１９は、床板７１８の上面に基板Ｗを支持する複数本（本実施形態では３本）の固定支持ピン７２３を立設して構成されている。なお、基板仮置部７１９の床板７１８は、加熱プレート７１０と基板仮置部７１９との仕切り壁としても機能するものである。
ローカル搬送機構７２０は、基板Ｗを載置面上に載置して水平姿勢で保持するチルドアームＣＡと、チルドアームＣＡを基板仮置部７１９と加熱プレート７１０との間で移動させるアーム駆動部７２５とを備える。アーム駆動部７２５は、チルドアームＣＡを鉛直方向に昇降移動させる昇降駆動機構７２４とチルドアームＣＡを水平方向に沿って進退移動させるスライド駆動機構７２６とを備える。昇降駆動機構７２４は、ボールネジ７２８を回転させてチルドアームＣＡを昇降させるネジ送り機構によって構成されている。また、スライド駆動機構７２６は、水平方向に沿って設けられた２つのプーリの間で回走するベルト７２９によってチルドアームＣＡを水平移動させるベルト駆動機構によって構成されている。なお、アーム駆動部７２５を構成する駆動機構は、ネジ送り機構やベルト駆動機構に限定されるものではなく、エアシリンダやリニアモータなどの公知の種々の駆動機構を採用することができる。
図９はチルドアームＣＡの平面図である。また、図１０は、チルドアームＣＡの内部構造を示す図９のＶ−Ｖ線断面図である。チルドアームＣＡは、基板Ｗの平面サイズ（本実施形態ではφ３００ｍｍの円形）よりも大きな平板形状部材にて形成されている。チルドアームＣＡには、これが加熱プレート７１０の上方や基板仮置部７１９に進出したときに、可動支持ピン７２１や固定支持ピン７２３と干渉しないように２本のスリット７３１が形成されている。すなわち、チルドアームＣＡが加熱プレート７１０の上方に進出したときには上昇している可動支持ピン７２１がスリット７３１に入り込み、基板仮置部７１９に進出したときには固定支持ピン７２３がスリット７３１に入り込む。
また、ローカル搬送機構７２０は、チルドアームＣＡの載置面を温調するための２つの温調機構を備えている。第１の温調機構は、チルドアームＣＡの内部に冷却水を循環させて載置面のうちの少なくとも保持される基板Ｗと対向する保持領域ＥＡの全体を所定の温度に温調する水冷機構である。すなわち、チルドアームＣＡの内部においては、流路配管７３２が蛇行して配設されている。流路配管７３２は、少なくとも保持領域ＥＡの全面に対向して巡らされている。この流路配管７３２に冷却水供給部７３３から冷却水を循環供給することによって保持領域ＥＡを約２０℃程度に冷却・維持することができる。なお、冷却水供給部７３３としては基板処理装置に設けられた用力供給源を用いることができる。
また、第２の温調機構は、保持領域ＥＡの少なくとも一部を上記所定の温度とは異なる温度に温調する加熱機構であり、いわば第１の温調機構による温調を部分的に補正するためのものである。具体的には、第２の温調機構は、チルドアームＣＡの載置面の保持領域ＥＡに６枚のポリイミドヒータを貼設して構成されている。ポリイミドヒータは、金属箔を２枚のポリイミドフィルムにて挟み込んで構成されたフィルムヒータである。図９に示すように、保持領域ＥＡの中心部に円板状のポリイミドヒータ７４１が貼設され、その周りにポリイミドヒータ７４１と同心円状に円環状のポリイミドヒータ７４２が貼設されている。そして、ポリイミドヒータ７４２の周囲の円環状の領域を周方向に４等分割して４つのポリイミドヒータ７４３，７４４，７４５，７４６が貼設されている。６つのポリイミドヒータ間には、相互の熱干渉を防止するために若干の隙間が形成されている。
６つのポリイミドヒータ７４１〜７４６のそれぞれは、相互に独立して温度制御部７４０に接続されている。また、ポリイミドヒータ７４１〜７４６のそれぞれには、熱電対を用いて各ポリイミドヒータの温度を計測する温度センサ７４８が設けられている。６つの温度センサ７４８のそれぞれも温度制御部７４０に接続されている。温度制御部７４０は、各温度センサ７４８の温度検出結果に基づいて、６つのポリイミドヒータ７４１〜７４６のそれぞれが予め設定された所定の温度になるように、各ポリイミドヒータ７４１〜７４６への電力供給量を制御する。温度制御部７４０による各ポリイミドヒータ７４１〜７４６の温度制御はＰＩＤ(Proportional,Integral,Differential)制御により行われる。すなわち、温度制御部７４０は、６つのポリイミドヒータ７４１〜７４６を相互に独立して個別に温度制御し、それぞれを予め設定された所定の目標温度に維持するのである。
このような２つの温調機構を備えることにより、チルドアームＣＡにおいては、冷却水循環によって保持領域ＥＡの全体を所定の基準温度（本実施形態では約２０℃）に温調するとともに、６つのポリイミドヒータ７４１〜７４６によって保持領域ＥＡのうちの各ポリイミドヒータが貼設された領域を上記基準温度とは異なる温度に温調することができる。本実施形態においては、ポリイミドヒータ７４１〜７４６によって保持領域ＥＡの一部または全部が最高８０℃程度まで昇温する。また、チルドアームＣＡの保持領域ＥＡには複数の支持ピン７２７（本実施形態では９本）が立設されている。支持ピン７２７の上端はフィルム状のポリイミドヒータ７４１〜７４６の上面よりも僅かに突出している。
上述したローカル搬送機構７２０は、加熱プレート７１０および基板仮置部７１９よりも装置背面側（つまり（＋Ｙ）側）に設置されている。また、加熱プレート７１０および基板仮置部７１９の（＋Ｘ）側にはインターフェイスブロック５の搬送ロボットＴＲ４が、（−Ｙ）側には現像処理ブロック４の搬送ロボットＴＲ３が、それぞれ配置されている。そして、加熱プレート７１０および基板仮置部７１９を覆う筐体の上部、すなわち基板仮置部７１９を覆う部位には、その（＋Ｘ）側に搬送ロボットＴＲ４の進入を許容する開口部７１９ａが設けられている（図７参照）。また、その（＋Ｙ）側にはチルドアームＣＡの進入を許容する開口部７１９ｂが設けられている（図８（ａ）参照）。また、当該筐体の下部、すなわち加熱プレート７１０を覆う部位は、その（＋Ｘ）側および（−Ｙ）側が閉塞（つまり、搬送ロボットＴＲ３および搬送ロボットＴＲ４に対向する面が閉塞）される一方、（＋Ｙ）側にチルドアームＣＡの進入を許容する開口部７１９ｃが設けられている。
加熱部ＰＨＰ７に対する基板Ｗの出し入れは以下のようにして行われる。まず、インターフェイスブロック５の搬送ロボットＴＲ４が露光後の基板Ｗを保持して、基板仮置部７１９の固定支持ピン７２３の上に基板Ｗを載置する。続いて、ローカル搬送機構７２０のチルドアームＣＡが基板Ｗの下側に進入してから少し上昇することにより、固定支持ピン７２３から基板Ｗを受け取る。このときに、基板ＷはチルドアームＣＡの複数の支持ピン７２７によって下方から支持される。
基板Ｗを保持したチルドアームＣＡは基板仮置部７１９から退出して、加熱プレート７１０に対向する位置まで下降する。このとき加熱プレート７１０の可動支持ピン７２１は下降しているとともに、上蓋７２２は上昇している。基板Ｗを保持したチルドアームＣＡは加熱プレート７１０の上方に進出し、可動支持ピン７２１が上昇して基板Ｗを受取位置にて受け取った後にチルドアームＣＡが退出する。続いて、可動支持ピン７２１が下降して基板Ｗを加熱プレート７１０上に載せるととともに、上蓋７２２が下降して基板Ｗを覆う。この状態で基板Ｗが加熱処理される。加熱処理が終わると上蓋７２２が上昇するとともに、可動支持ピン７２１が上昇して基板Ｗを持ち上げる。続いて、チルドアームＣＡが基板Ｗの下に進出した後、可動支持ピン７２１が下降することにより、基板ＷがチルドアームＣＡに受け渡される。基板Ｗを支持ピン７２７にて受け取って保持したチルドアームＣＡが加熱プレート７１０から退出し、さらに上昇して基板Ｗを基板仮置部７１９に搬送する。この搬送過程でチルドアームＣＡに保持された基板Ｗが温調されることとなるが、その詳細については後述する。チルドアームＣＡは、温調した基板Ｗを基板仮置部７１９の固定支持ピン７２３上に移載する。この基板Ｗを搬送ロボットＴＲ４が取り出して搬送する。
搬送ロボットＴＲ４は、基板仮置部７１９に対して基板Ｗの受け渡しをするだけで、加熱プレート７１０に対して基板Ｗの受け渡しをしないので、搬送ロボットＴＲ４が温度上昇するのを回避することができる。また、加熱プレート７１０に基板Ｗを出し入れするための開口部７１９ｃが、ローカル搬送機構７２０の側のみに形成されているので、開口部７１９ｃから漏洩した熱雰囲気によって搬送ロボットＴＲ３および搬送ロボットＴＲ４が温度上昇することがなく、また現像処理部ＳＤが開口部７１９ｃから漏れ出た熱雰囲気によって悪影響を受けることもない。
以上のように、加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２およびクールプレートＣＰ１４に対してはインターフェイスブロック５の搬送ロボットＴＲ４はアクセス可能であるが、現像処理ブロック４の搬送ロボットＴＲ３はアクセス不可である。なお、熱処理タワー４１に組み込まれた熱処理ユニットに対しては現像処理ブロック４の搬送ロボットＴＲ３がアクセスする。
また、熱処理タワー４２の最上段には、現像処理ブロック４と、これに隣接するインターフェイスブロック５との間で基板Ｗの受け渡しを行うための２つの基板載置部ＰＡＳＳ７，ＰＡＳＳ８が上下に近接して組み込まれている。上側の基板載置部ＰＡＳＳ７は、現像処理ブロック４からインターフェイスブロック５へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、現像処理ブロック４の搬送ロボットＴＲ３が基板載置部ＰＡＳＳ７に載置した基板Ｗをインターフェイスブロック５の搬送ロボットＴＲ４が受け取る。一方、下側の基板載置部ＰＡＳＳ８は、インターフェイスブロック５から現像処理ブロック４へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、インターフェイスブロック５の搬送ロボットＴＲ４が基板載置部ＰＡＳＳ８に載置した基板Ｗを現像処理ブロック４の搬送ロボットＴＲ３が受け取る。なお、基板載置部ＰＡＳＳ７，ＰＡＳＳ８は、現像処理ブロック４の搬送ロボットＴＲ３およびインターフェイスブロック５の搬送ロボットＴＲ４の両側に対して開口している。
次に、インターフェイスブロック５について説明する。インターフェイスブロック５は、現像処理ブロック４に隣接して設けられ、レジスト塗布処理が行われてレジスト膜が形成された基板Ｗをレジスト塗布ブロック３から受け取って本基板処理装置とは別体の外部装置である露光ユニットＥＸＰに渡すとともに、露光済みの基板Ｗを露光ユニットＥＸＰから受け取って現像処理ブロック４に渡すブロックである。本実施形態のインターフェイスブロック５には、露光ユニットＥＸＰとの間で基板Ｗの受け渡しを行うための搬送機構５５の他に、レジスト膜が形成された基板Ｗの周縁部を露光する２つのエッジ露光ユニットＥＥＷ１，ＥＥＷ２と、現像処理ブロック４内に配設された加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２、クールプレートＣＰ１４およびエッジ露光ユニットＥＥＷ１，ＥＥＷ２に対して基板Ｗを受け渡しする搬送ロボットＴＲ４とを備えている。
エッジ露光ユニットＥＥＷ１，ＥＥＷ２（２つのエッジ露光ユニットＥＥＷ１，ＥＥＷ２を特に区別しない場合はこれらを総称してエッジ露光部ＥＥＷとする）は、図２に示すように、基板Ｗを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック５６や、このスピンチャック５６に保持された基板Ｗの周縁に光を照射して露光する光照射器５７などを備えている。２つのエッジ露光ユニットＥＥＷ１，ＥＥＷ２は、インターフェイスブロック５の中央部に上下に積層配置されている。このエッジ露光部ＥＥＷと現像処理ブロック４の熱処理タワー４２とに隣接して配置されている搬送ロボットＴＲ４は上述した搬送ロボットＴＲ１〜ＴＲ３と同様の構成を備えている。
また、図２に示すように、２つのエッジ露光ユニットＥＥＷ１，ＥＥＷ２の下側には基板戻し用のリターンバッファＲＢＦが設けられ、さらにその下側には２つの基板載置部ＰＡＳＳ９，ＰＡＳＳ１０が上下に積層して設けられている。リターンバッファＲＢＦは、何らかの障害によって現像処理ブロック４が基板Ｗの現像処理を行うことができない場合に、現像処理ブロック４の加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２で露光後の加熱処理を行った後に、その基板Ｗを一時的に収納保管しておくものである。このリターンバッファＲＢＦは、複数枚の基板Ｗを多段に収納できる収納棚によって構成されている。また、上側の基板載置部ＰＡＳＳ９は搬送ロボットＴＲ４から搬送機構５５に基板Ｗを渡すために使用するものであり、下側の基板載置部ＰＡＳＳ１０は搬送機構５５から搬送ロボットＴＲ４に基板Ｗを渡すために使用するものである。なお、リターンバッファＲＢＦに対しては搬送ロボットＴＲ４がアクセスを行う。
搬送機構５５は、図２に示すように、Ｙ方向に水平移動可能な可動台５５ａを備え、この可動台５５ａ上に基板Ｗを保持する保持アーム５５ｂを搭載している。保持アーム５５ｂは、可動台５５ａに対して昇降移動、旋回動作および旋回半径方向への進退移動が可能に構成されている。このような構成によって、搬送機構５５は、露光ユニットＥＸＰとの間で基板Ｗの受け渡しを行うとともに、基板載置部ＰＡＳＳ９，ＰＡＳＳ１０に対する基板Ｗの受け渡しと、基板送り用のセンドバッファＳＢＦに対する基板Ｗの収納および取り出しを行う。センドバッファＳＢＦは、露光ユニットＥＸＰが基板Ｗの受け入れをできないときに、露光処理前の基板Ｗを一時的に収納保管するもので、複数枚の基板Ｗを多段に収納できる収納棚によって構成されている。
以上のインデクサブロック１、バークブロック２、レジスト塗布ブロック３、現像処理ブロック４およびインターフェイスブロック５には常に清浄空気がダウンフローとして供給されており、各ブロック内でパーティクルの巻き上がりや気流によるプロセスへの悪影響を回避している。また、各ブロック内は装置の外部環境に対して若干陽圧に保たれ、外部環境からのパーティクルや汚染物質の進入などを防いでいる。
また、上述したインデクサブロック１、バークブロック２、レジスト塗布ブロック３、現像処理ブロック４およびインターフェイスブロック５は、本実施形態の基板処理装置を機構的に分割した単位である。各ブロックは、各々個別のブロック用フレーム（枠体）に組み付けられ、各ブロック用フレームを連結して基板処理装置が構成されている。
一方、本実施形態では、基板搬送に係る搬送制御単位を機械的に分割したブロックとは別に構成している。本明細書では、このような基板搬送に係る搬送制御単位を「セル」と称する。１つのセルは、基板搬送を担当する搬送ロボットと、その搬送ロボットによって基板が搬送されうる搬送対象部とを含んで構成されている。そして、上述した各基板載置部が、セル内に基板Ｗを受け入れるための入口基板載置部またはセルから基板Ｗを払い出すための出口基板載置部として機能する。すなわち、セル間の基板Ｗの受け渡しも基板載置部を介して行われる。なお、セルを構成する搬送ロボットとしては、インデクサブロック１の基板移載機構１２やインターフェイスブロック５の搬送機構５５も含まれる。
本実施形態の基板処理装置には、インデクサセル、バークセル、レジスト塗布セル、現像処理セル、露光後ベークセルおよびインターフェイスセルの６つのセルが含まれている。インデクサセルは、載置台１１と基板移載機構１２とを含み、機械的に分割した単位であるインデクサブロック１と結果的に同じ構成となっている。また、バークセルは、下地塗布処理部ＢＲＣと２つの熱処理タワー２１，２１と搬送ロボットＴＲ１とを含む。このバークセルも、機械的に分割した単位であるバークブロック２と結果として同じ構成になっている。さらに、レジスト塗布セルは、レジスト塗布処理部ＳＣと２つの熱処理タワー３１，３１と搬送ロボットＴＲ２とを含む。このレジスト塗布セルも、機械的に分割した単位であるレジスト塗布ブロック３と結果として同じ構成になっている。
一方、現像処理セルは、現像処理部ＳＤと熱処理タワー４１と搬送ロボットＴＲ３とを含む。上述したように、搬送ロボットＴＲ３は熱処理タワー４２の加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２およびクールプレートＣＰ１４に対してアクセスすることができず、現像処理セルに熱処理タワー４２は含まれない。この点において、現像処理セルは機械的に分割した単位である現像処理ブロック４と異なる。
また、露光後ベークセルは、現像処理ブロック４に位置する熱処理タワー４２と、インターフェイスブロック５に位置するエッジ露光部ＥＥＷと搬送ロボットＴＲ４とを含む。すなわち、露光後ベークセルは、機械的に分割した単位である現像処理ブロック４とインターフェイスブロック５とにまたがるものである。このように露光後加熱処理を行う加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２と搬送ロボットＴＲ４とを含んで１つのセルを構成しているので、露光後の基板Ｗを速やかに加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２に搬入して熱処理を行うことができる。このような構成は、パターンの露光を行った後なるべく速やかに加熱処理を行う必要のある化学増幅型レジストを使用した場合に好適である。
なお、熱処理タワー４２に含まれる基板載置部ＰＡＳＳ７，ＰＡＳＳ８は現像処理セルの搬送ロボットＴＲ３と露光後ベークセルの搬送ロボットＴＲ４との間の基板Ｗの受け渡しのために介在する。
インターフェイスセルは、外部装置である露光ユニットＥＸＰに対して基板Ｗの受け渡しを行う搬送機構５５を含んで構成されている。このインターフェイスセルは、搬送ロボットＴＲ４やエッジ露光部ＥＥＷを含まない点で、機械的に分割した単位であるインターフェイスブロック５とは異なる構成となっている。なお、エッジ露光部ＥＥＷの下方に設けられた基板載置部ＰＡＳＳ９，ＰＡＳＳ１０は露光後ベークセルの搬送ロボットＴＲ４とインターフェイスセルの搬送機構５５との間の基板Ｗの受け渡しのために介在する。
次に、本実施形態の基板処理装置の制御機構について説明する。図６は、制御機構の概略を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の基板処理装置は、メインコントローラＭＣ、セルコントローラＣＣ、ユニットコントローラの３階層からなる制御階層を備えている。メインコントローラＭＣ、セルコントローラＣＣ、ユニットコントローラのハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、各コントローラは、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えている。
第１階層のメインコントローラＭＣは、基板処理装置全体に１つ設けられており、装置全体の管理、メインパネルＭＰの管理およびセルコントローラＣＣの管理を主に担当する。メインパネルＭＰは、メインコントローラＭＣのディスプレイとして機能するものである。また、メインコントローラＭＣに対してはキーボードＫＢから種々のコマンドを入力することができる。なお、メインパネルＭＰをタッチパネルにて構成し、メインパネルＭＰからメインコントローラＭＣに入力作業を行うようにしても良い。
第２階層のセルコントローラＣＣは、６つのセル（インデクサセル、バークセル、レジスト塗布セル、現像処理セル、露光後ベークセルおよびインターフェイスセル）のそれぞれに対して個別に設けられている。各セルコントローラＣＣは、対応するセル内の基板搬送管理およびユニット管理を主に担当する。具体的には、各セルのセルコントローラＣＣは、所定の基板載置部に基板Ｗを置いたという情報を、隣のセルのセルコントローラＣＣに送り、その基板Ｗを受け取ったセルのセルコントローラＣＣは、当該基板載置部から基板Ｗを受け取ったという情報を元のセルのセルコントローラＣＣに返すという情報の送受信を行う。このような情報の送受信はメインコントローラＭＣを介して行われる。そして、各セルコントローラＣＣはセル内に基板Ｗが搬入された旨の情報を搬送ロボットコントローラＴＣに与え、該搬送ロボットコントローラＴＣが搬送ロボットを制御してセル内で基板Ｗを所定の手順に従って循環搬送させる。なお、搬送ロボットコントローラＴＣは、セルコントローラＣＣ上で所定のアプリケーションが動作することによって実現される制御部である。
また、第３階層のユニットコントローラとしては、例えばスピンコントローラやベークコントローラが設けられている。スピンコントローラは、セルコントローラＣＣの指示に従ってセル内に配置されたスピンユニット（塗布処理ユニットおよび現像処理ユニット）を直接制御するものである。具体的には、スピンコントローラは、例えばスピンユニットのスピンモータを制御して基板Ｗの回転数を調整する。また、ベークコントローラは、セルコントローラＣＣの指示に従ってセル内に配置された熱処理ユニット（ホットプレート、クールプレート、加熱部等）を直接制御するものである。具体的には、ベークコントローラは、例えばホットプレートに内蔵されたヒータを制御してプレート温度等を調整する。上述した現像処理ブロック４の加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２は露光後ベークセルのベークコントローラによって制御されている。
また、基板処理装置に設けられた３階層からなる制御階層のさらに上位の制御機構として、基板処理装置とＬＡＮ回線を介して接続されたホストコンピュータ１００が位置している（図１参照）。ホストコンピュータ１００は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えており、一般的なコンピュータと同様の構成を有している。ホストコンピュータ１００には、本実施形態の基板処理装置が通常複数台接続されている。ホストコンピュータ１００は、接続されたそれぞれの基板処理装置に処理手順および処理条件を記述したレシピを渡す。ホストコンピュータ１００から渡されたレシピは各基板処理装置のメインコントローラＭＣの記憶部（例えばメモリ）に記憶される。
なお、露光ユニットＥＸＰには、上記の基板処理装置の制御機構から独立した別個の制御部が設けられている。すなわち、露光ユニットＥＸＰは、基板処理装置のメインコントローラＭＣの制御下で動作しているものではなく、単体で独自の動作制御を行っているものである。もっとも、このような露光ユニットＥＸＰもホストコンピュータ１００から受け取ったレシピに従って動作制御を行っており、露光ユニットＥＸＰにおける露光処理と同期した処理を基板処理装置が行うこととなる。
次に、本実施形態の基板処理装置の動作について説明する。以下に説明する処理手順は、ホストコンピュータ１００から受け取ったレシピの記述内容に従って図６の制御機構が各部を制御することにより実行されるものである。
まず、装置外部から未処理の基板ＷがキャリアＣに収納された状態でＡＧＶ等によってインデクサブロック１に搬入される。続いて、インデクサブロック１から未処理の基板Ｗの払い出しが行われる。具体的には、インデクサセル（インデクサブロック１）の基板移載機構１２が所定のキャリアＣから未処理の基板Ｗを取り出し、上側の基板載置部ＰＡＳＳ１に載置する。基板載置部ＰＡＳＳ１に未処理の基板Ｗが載置されると、バークセルの搬送ロボットＴＲ１が搬送アーム６ａ，６ｂのうちの一方を使用してその基板Ｗを受け取る。そして、搬送ロボットＴＲ１は受け取った未処理の基板Ｗを塗布処理ユニットＢＲＣ１〜ＢＲＣ３のいずれかに搬送する。塗布処理ユニットＢＲＣ１〜ＢＲＣ３では、基板Ｗに反射防止膜用の塗布液が回転塗布される。
塗布処理が終了した後、基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によってホットプレートＨＰ１〜ＨＰ６のいずれかに搬送される。ホットプレートにて基板Ｗが加熱されることによって、塗布液が乾燥されて基板Ｗ上に下地の反射防止膜が形成される。その後、搬送ロボットＴＲ１によってホットプレートから取り出された基板ＷはクールプレートＣＰ１〜ＣＰ３のいずれかに搬送されて冷却される。なお、このときにクールプレートＷＣＰによって基板Ｗを冷却するようにしても良い。冷却後の基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって基板載置部ＰＡＳＳ３に載置される。
また、基板載置部ＰＡＳＳ１に載置された未処理の基板Ｗを搬送ロボットＴＲ１が密着強化処理部ＡＨＬ１〜ＡＨＬ３のいずれかに搬送するようにしても良い。密着強化処理部ＡＨＬ１〜ＡＨＬ３では、ＨＭＤＳの蒸気雰囲気で基板Ｗを熱処理してレジスト膜と基板Ｗとの密着性を向上させる。密着強化処理の終了した基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって取り出され、クールプレートＣＰ１〜ＣＰ３のいずれかに搬送されて冷却される。密着強化処理が行われた基板Ｗには反射防止膜を形成しないため、冷却後の基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって直接基板載置部ＰＡＳＳ３に載置される。
また、反射防止膜用の塗布液を塗布する前に脱水処理を行うようにしても良い。この場合はまず、基板載置部ＰＡＳＳ１に載置された未処理の基板Ｗを搬送ロボットＴＲ１が密着強化処理部ＡＨＬ１〜ＡＨＬ３のいずれかに搬送する。密着強化処理部ＡＨＬ１〜ＡＨＬ３では、ＨＭＤＳの蒸気を供給することなく基板Ｗに単に脱水のための加熱処理（デハイドベーク）を行う。脱水のための加熱処理の終了した基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって取り出され、クールプレートＣＰ１〜ＣＰ３のいずれかに搬送されて冷却される。冷却後の基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって塗布処理ユニットＢＲＣ１〜ＢＲＣ３のいずれかに搬送され、反射防止膜用の塗布液が回転塗布される。その後、基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によってホットプレートＨＰ１〜ＨＰ６のいずれかに搬送され、加熱処理によって基板Ｗ上に下地の反射防止膜が形成される。さらにその後、搬送ロボットＴＲ１によってホットプレートから取り出された基板ＷはクールプレートＣＰ１〜ＣＰ３のいずれかに搬送されて冷却された後、基板載置部ＰＡＳＳ３に載置される。
基板Ｗが基板載置部ＰＡＳＳ３に載置されると、レジスト塗布セルの搬送ロボットＴＲ２がその基板Ｗを受け取って塗布処理ユニットＳＣ１〜ＳＣ３のいずれかに搬送する。塗布処理ユニットＳＣ１〜ＳＣ３では、基板Ｗにレジストが回転塗布される。本実施形態においては、基板Ｗに化学増幅型レジストを塗布する。なお、レジスト塗布処理には精密な基板温調が要求されるため、基板Ｗを塗布処理ユニットＳＣ１〜ＳＣ３に搬送する直前にクールプレートＣＰ４〜ＣＰ９のいずれかに搬送するようにしても良い。
レジスト塗布処理が終了した後、基板Ｗは搬送ロボットＴＲ２によって加熱部ＰＨＰ１〜ＰＨＰ６のいずれかに搬送される。加熱部ＰＨＰ１〜ＰＨＰ６にて基板Ｗが加熱処理されることにより、レジスト中の溶媒成分が除去されて基板Ｗ上にレジスト膜が形成される。その後、搬送ロボットＴＲ２によって加熱部ＰＨＰ１〜ＰＨＰ６から取り出された基板ＷはクールプレートＣＰ４〜ＣＰ９のいずれかに搬送されて冷却される。冷却後の基板Ｗは搬送ロボットＴＲ２によって基板載置部ＰＡＳＳ５に載置される。
レジスト塗布処理が行われてレジスト膜が形成された基板Ｗが基板載置部ＰＡＳＳ５に載置されると、現像処理セルの搬送ロボットＴＲ３がその基板Ｗを受け取ってそのまま基板載置部ＰＡＳＳ７に載置する。そして、基板載置部ＰＡＳＳ７に載置された基板Ｗは露光後ベークセルの搬送ロボットＴＲ４によって受け取られ、エッジ露光ユニットＥＥＷ１，ＥＥＷ２のいずれかに搬入される。エッジ露光ユニットＥＥＷ１，ＥＥＷ２においては、基板Ｗの端縁部の露光処理（エッジ露光処理）が行われる。エッジ露光処理が終了した基板Ｗは搬送ロボットＴＲ４によって基板載置部ＰＡＳＳ９に載置される。そして、基板載置部ＰＡＳＳ９に載置された基板Ｗはインターフェイスセルの搬送機構５５によって受け取られ、露光ユニットＥＸＰに搬入され、パターン露光処理に供される。本実施形態では化学増幅型レジストを使用しているため、基板Ｗ上に形成されたレジスト膜のうち露光された部分では光化学反応によって酸が生成する。なお、エッジ露光処理が終了した基板Ｗを露光ユニットＥＸＰに搬入する前に、搬送ロボットＴＲ４によってクールプレート１４に搬入して冷却処理を行うようにしても良い。
パターン露光処理が終了した露光済みの基板Ｗは露光ユニットＥＸＰから再びインターフェイスセルに戻され、搬送機構５５によって基板載置部ＰＡＳＳ１０に載置される。露光後の基板Ｗが基板載置部ＰＡＳＳ１０に載置されると、露光後ベークセルの搬送ロボットＴＲ４がその基板Ｗを受け取って加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２のいずれかに搬送する。ここでは、加熱部ＰＨＰ７に露光後の基板Ｗが搬送されたものとして説明を続ける。
露光後の基板Ｗは搬送ロボットＴＲ４によって加熱部ＰＨＰ７の基板仮置部７１９に搬入されて固定支持ピン７２３に載置され、ローカル搬送機構７２０のチルドアームＣＡによって受け取られる。チルドアームＣＡは、露光後の基板Ｗを基板仮置部７１９から加熱プレート７１０に搬送する。加熱プレート７１０においては、プレート上面に基板Ｗが載置されるとともに上蓋７２２が下降して加熱処理が進行する。この加熱処理は、露光時の光化学反応によって生じた生成物を酸触媒としてレジストの樹脂の架橋・重合等の反応を進行させ、現像液に対する溶解度を露光部分のみ局所的に変化させるための露光後加熱処理(Post Exposure Bake)であり、パターンの線幅に大きな影響を与える重要な工程である。なお、本実施形態の露光後加熱処理の加熱処理温度は約１３０℃である。
所定時間の露光後加熱処理が終了すると、上蓋７２２が上昇するとともに、可動支持ピン７２１が上昇して基板Ｗを持ち上げる。そして、ローカル搬送機構７２０のチルドアームＣＡが熱処理後の基板Ｗを受け取って基板仮置部７１９に搬送する。
このときに、チルドアームＣＡの載置面は２つの温調機構、すなわち冷却水循環による水冷機構（第１の温調機構）とポリイミドヒータを使用した加熱機構（第２の温調機構）とによって予め所定温度に温調されている。水冷機構は載置面の保持領域ＥＡ全体を基準温度（約２０℃）に温調しようとしている。一方、本実施形態の加熱機構としては相互に独立して温度制御される６枚のポリイミドヒータ７４１〜７４６が貼設されており、それぞれのポリイミドヒータごとに加熱温度が異なる。例えば、全く電力供給のなされていないポリイミドヒータが貼設されている領域は上記基準温度を維持することとなり、最も大きな電力供給がなされているポリイミドヒータが貼設されている領域は約８０℃まで昇温することとなる。なお、いずれのポリイミドヒータ７４１〜７４６による温調温度も加熱プレート７１０での露光後加熱処理温度（１３０℃）よりは低温であり、露光後加熱処理の終了した基板ＷをチルドアームＣＡが受け取ることによって基板Ｗの冷却処理が進行する。
かかる分布を有する温調のなされたチルドアームＣＡによって露光後加熱処理直後の基板Ｗを受け取ることにより、基板Ｗが冷却されてレジスト樹脂の化学反応が停止する。なお、レジスト樹脂の化学反応が停止する温度は露光後加熱処理の処理温度よりも３０℃〜５０℃程度低い温度とされており、ポリイミドヒータによって８０℃に温調されている領域であっても冷却されて上記化学反応が停止する。すなわち、いずれのポリイミドヒータ７４１〜７４６による温調温度もレジスト樹脂の反応停止温度以下である。
但し、ポリイミドヒータによる加熱が大きな領域と小さな領域とでは冷却速度が当然に異なる。すなわち、上記基準温度に近い温度を維持している領域における冷却速度は大きく、基準温度よりも高温に加熱温調されている領域における冷却速度は基準温度からの乖離の程度に応じて小さくなる。このため、レジスト樹脂の化学反応が停止する時刻はポリイミドヒータ７４１〜７４６の領域毎に若干異なることとなるのであるが、その技術的意義についてはさらに後述する。
チルドアームＣＡによって冷却されて露光後加熱処理の化学反応が停止した基板Ｗは基板仮置部７１９に搬入されて固定支持ピン７２３に載置される。続いて、露光後ベークセルの搬送ロボットＴＲ４がその基板Ｗを基板仮置部７１９から取り出して基板載置部ＰＡＳＳ８に載置する。
基板載置部ＰＡＳＳ８に基板Ｗが載置されると、現像処理セルの搬送ロボットＴＲ３がその基板Ｗを受け取ってクールプレートＣＰ１０〜ＣＰ１３のいずれかに搬送する。クールプレートＣＰ１０〜ＣＰ１３においては、露光後加熱処理が終了した基板Ｗがさらに冷却され、所定温度に正確に温調される。その後、搬送ロボットＴＲ３は、クールプレートＣＰ１０〜ＣＰ１３から基板Ｗを取り出して現像処理ユニットＳＤ１〜ＳＤ５のいずれかに搬送する。現像処理ユニットＳＤ１〜ＳＤ５では、基板Ｗに現像液を供給して現像処理を進行させる。やがて現像処理が終了した後、基板Ｗは搬送ロボットＴＲ３によってホットプレートＨＰ７〜ＨＰ１１のいずれかに搬送され、さらにその後クールプレートＣＰ１０〜ＣＰ１３のいずれかに搬送される。
その後、基板Ｗは搬送ロボットＴＲ３によって基板載置部ＰＡＳＳ６に載置される。基板載置部ＰＡＳＳ６に載置された基板Ｗは、レジスト塗布セルの搬送ロボットＴＲ２によってそのまま基板載置部ＰＡＳＳ４に載置される。さらに、基板載置部ＰＡＳＳ４に載置された基板Ｗは、バークセルの搬送ロボットＴＲ１によってそのまま基板載置部ＰＡＳＳ２に載置されることにより、インデクサブロック１に格納される。基板載置部ＰＡＳＳ２に載置された処理済みの基板Ｗはインデクサセルの基板移載機構１２によって所定のキャリアＣに収納される。その後、所定枚数の処理済み基板Ｗが収納されたキャリアＣが装置外部に搬出されて一連のフォトリソグラフィー処理が完了する。
既述したように、露光後においてパターンの線幅に最も大きな影響を与えるのは加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２における露光後加熱処理の工程であると考えられている。このため、露光後加熱処理においてはレジスト樹脂反応中の基板Ｗの温度分布を均一に保つ必要があり、従来より加熱プレート７１０にて基板Ｗを均一に昇温し、均一な温度分布にて一定時間加熱処理温度に維持するための技術開発が行われてきた。ところが、昇温時および加熱処理時の温度分布均一性を如何に高精度に維持したとしても、加熱処理が終了して可動支持ピン７２１が上昇して基板Ｗを持ち上げると同時に放熱による自然冷却が開始する。このとき、基板Ｗの外周部の方が中心部よりもより多く放熱されて温度がより大きく低下することなる。一方、可動支持ピン７２１が上昇して基板Ｗを持ち上げただけでは露光後加熱処理の上記化学反応が停止するまでには温度が低下しないため、チルドアームによって受け取られるまでの間は自然冷却によって不均一な温度分布を生じさせながらも、なおレジスト樹脂の化学反応が進行することとなる。
その後、従来においては基板Ｗがチルドアームに受け取られることによってほぼ全域が急冷されることとなり、基板Ｗの全面にてほぼ同時にレジスト樹脂の化学反応が停止していた。よって、可動支持ピン７２１が上昇した直後の自然冷却によって生じた温度分布による線幅分布傾向が冷却後（反応停止後）もそのまま残留することとなっていたのである。すなわち、自然冷却時により多く放熱された基板Ｗの外周部の方が放熱の少ない中心部よりもパターンの線幅が太くなる傾向が生じていた。
このため、本実施形態のチルドアームＣＡにおいては、保持領域ＥＡの外周部に貼設されたポリイミドヒータ７４３〜７４６の温調温度が内側に貼設されたポリイミドヒータ７４１，７４２の温度よりも高くなるように温度制御している。これにより、基板ＷがチルドアームＣＡによって受け取られて強制冷却される際には、基板Ｗの外周部の方が冷却速度が遅くなり、外周部の方が中心部よりもレジスト樹脂の化学反応が停止する時刻が遅れることとなる。
図１１は、基板Ｗの露光後加熱処理直後の温度履歴を示す図である。時刻ｔ１にて露光後加熱処理が終了して可動支持ピン７２１によって基板Ｗが持ち上げられた時点で自然冷却が始まり、この期間は放熱の大きな外周部の方が中心部よりも温度低下が大きい。その後、時刻ｔ２にて基板ＷがチルドアームＣＡによって受け取られて強制冷却が開始される。このときには基板Ｗの外周部の方が中心部よりも冷却速度が遅く、反応停止温度Ｔ１に到達する時刻は外周部の方が遅れるのである。その結果、可動支持ピン７２１が上昇してからチルドアームＣＡによって基板Ｗが受け取られるまでの間（時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の期間）の自然冷却によって生じた線幅分布傾向（外周部の方が放熱が多くなって線幅が太くなる傾向）がチルドアームＣＡによる強制冷却によって相殺されることとなり、極めて均一な線幅均一性を得ることができる。
また、チルドアームＣＡの温調は基板処理装置の稼働中は常時なされているものであり、露光後の基板ＷがチルドアームＣＡによって基板仮置部７１９から加熱プレート７１０に搬送されるときにも温調を受けることとなる。上記実施形態の例では、保持領域ＥＡの外周部に貼設されたポリイミドヒータ７４３〜７４６の温度が内側に貼設されたポリイミドヒータ７４１，７４２の温度よりも高くなるように温度制御されているため、露光後の基板Ｗは加熱プレート７１０に搬入される時点で外周部の方が若干高温になっている。その結果、基板Ｗの外周部の方が受ける熱量が多くなり、このことも可動支持ピン７２１が上昇してからチルドアームＣＡによって基板Ｗが受け取られるまでの間の自然冷却によって生じた線幅分布傾向を相殺する方向に作用する。
すなわち、第１実施形態においては、加熱プレート７１０にて露光後加熱処理が終了して可動支持ピン７２１が上昇した瞬間に不可避的に生じる温度分布の不均一を相殺するように、２つの温調機構によって意図的にチルドアームＣＡの保持領域ＥＡに温度分布を生じさせている。そして、そのチルドアームＣＡによって加熱処理前の基板Ｗを加熱プレート７１０に搬入するとともに加熱処理後の基板Ｗを加熱プレート７１０から搬出することにより上記不回避的に生じる温度分布の不均一を解消し、結果として露光後加熱処理の工程全体としては均一な熱処理を行うことができ、均一な線幅を得ることができるのである。
また、第１実施形態においては、チルドアームＣＡの載置面に第２の温調機構たる６枚のポリイミドヒータ７４１〜７４６を貼設しているため、意図的な温度分布を比較的容易に生じさせることができる。加熱プレート７１０自体をゾーン化して温度分布を生じさせる手法も考えられるが、この場合は微少な温度差（例えば、０．１℃〜０．２℃）をゾーン間で実現しなければならず、ゾーン間の温度制御が極めて困難になる。本実施形態のように、チルドアームＣＡの載置面に貼設したポリイミドヒータ７４１〜７４６によって冷却速度に差をつける場合には比較的大きな温度差が必要となるため、ヒータ間の温度制御が比較的容易になる。また、チルドアームＣＡの載置面であれば隣接するポリイミドヒータ間の温度干渉も比較的生じにくい。
また、第１実施形態においては、フォトリソグラフィー処理の全体として均一な線幅を得るようにしていたが、後工程を考慮して意図的に線幅が不均一となるような温度分布をチルドアームＣＡに持たせるようにしても良い。半導体デバイスの製造工程においてはフォトリソグラフィー処理の後工程としてエッチング処理がなされるが、このエッチング処理工程においてもパターンの線幅が不均一となる傾向が認められる。このため、エッチング工程での線幅分布傾向を相殺するような温度分布をチルドアームＣＡに持たせる。具体的には、エッチング処理工程にて線幅が太くなる領域の温度が高くなるようにチルドアームＣＡの保持領域ＥＡに温度分布を持たせる。このようにすれば、フォトリソグラフィー処理が終了した時点では線幅が不均一となっているのであるが、エッチング処理までをも行うことによって線幅が均一となる。
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の基板処理装置の全体構成および基板Ｗの処理手順は第１実施形態と同じである。第２実施形態が第１実施形態と異なるのはチルドアームＣＡの構成である。図１２は、第２実施形態のチルドアームＣＡの内部構造を示す断面図である。
第２実施形態においては、６枚のポリイミドヒータ７４１〜７４６の上側にさらに金属板７５０を設けている。ポリイミドヒータ７４１〜７４６は薄く柔らかいフィルムヒータであるため、貼設したときに微少な凹凸が生じやすい。基板Ｗは複数の支持ピン７２７によって支持されるものであるが、このような微少な凹凸が存在していると、ポリイミドヒータ７４１〜７４６の一部が基板Ｗに直接接触して意図に反する温度分布が生じる原因となる。このため、第２実施形態においては、ポリイミドヒータ７４１〜７４６の押さえ板として金属板７５０を設け、凹凸の影響を解消するようにしている。第２実施形態においては、金属板７５０の上面に支持ピン７２７を立設するようにしている。
このようにすれば、第１実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、ポリイミドヒータ７４１〜７４６が直接基板Ｗに接触することが防止される。金属板７５０を設けるのに代えてチルドアームＣＡの載置面の直下にポリイミドヒータ７４１〜７４６を埋設するようにしても同じ効果を得ることができる。もっとも、金属板７５０の厚さが厚い場合または載置面からポリイミドヒータ７４１〜７４６までの距離が大きい場合には隣接するポリイミドヒータ間での相互の温度影響が大きくなるため、意図的な温度分布を生じさせるのが困難になる。このため、金属板７５０の厚さが所定以下または載置面からポリイミドヒータ７４１〜７４６までの距離が所定以下とするのが好ましい。
＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の基板処理装置の全体構成および基板Ｗの処理手順は第１実施形態と概ね同じである。第３実施形態が第１実施形態と異なるのは加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２の構成である。図１３は、第３実施形態の加熱部ＰＨＰ７の構成を示す図である。
第１実施形態ではチルドアームＣＡに設けていた２つの温調機構を第３実施形態においては基板仮置部７１９に設けている。具体的には、基板仮置部７１９の床板７１８に冷却水を循環させる流路配管７１７を設けるとともに、床板７１８の上面に第１実施形態と同様の６つのポリイミドヒータ７４１〜７４６を貼設する。
第１実施形態において、チルドアームＣＡに２つの温調機構を設けていたのは、露光後加熱処理が終了した直後の自然冷却によって不可避的に生じる温度分布を露光後加熱処理の前後において相殺するためであった。すなわち、その不可避的に生じる温度分布は露光後加熱処理の前後のいずれかの時点にて解消すれば良いのであり、第３実施形態では加熱処理前後の基板Ｗが必ず経由する基板仮置部７１９にて上記温度分布を解消するような温度分布を基板Ｗに意図的に与えているのである。
このようにしても、第１実施形態と同様の効果が得られる。もっとも、第３実施形態のように基板仮置部７１９にて露光後加熱処理後の基板Ｗを冷却した場合には処理終了からレジスト樹脂の化学反応が停止するまでに比較的長時間を要することとなるため、第１実施形態のようにチルドアームＣＡに温調機構を設けてチルドアームＣＡによる搬送工程にて露光後加熱処理直後の基板Ｗを冷却するようにした方が好ましい。
また、上記不可避的に生じる温度分布を露光後加熱処理の前後において相殺するという観点からは、加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２に基板Ｗの搬送を行う露光後ベークセルの搬送ロボットＴＲ４の搬送アームをチルドアームＣＡと同様に構成し、加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２に基板Ｗを搬入するときおよび／または加熱部ＰＨＰ７〜ＰＨＰ１２から基板Ｗを搬出するときに基板Ｗに意図的に温度分布を与えるようにしてもよい。
＜４．第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１４は、第４実施形態の熱処理プレート９００の構成を示す図である。この熱処理プレート９００は、抵抗加熱線からなるヒータ９０１をプレート内に埋設した加熱プレートである。ヒータ９０１は、熱処理プレート９００の載置面のうちの少なくとも基板Ｗと対向する保持領域を温調する。但し、ヒータ９０１は均等に配設されているものではなく、熱処理プレート９００の周辺部における分布密度が大きくなるように配設されている。これは、熱処理プレート９００によって加熱処理される基板の周辺部の方が放熱が大きく温度が低下しやすいことに対応したものである。
また、熱処理プレート９００の上面には複数のポリイミドヒータ９０２，９０３が貼設されている。熱処理プレート９００の上面中心部にはポリイミドヒータ９０３が貼設され、上面周辺部にはポリイミドヒータ９０２が貼設されている。ポリイミドヒータ９０２，９０３は第１実施形態のポリイミドヒータ７４１〜７４６と同じである。ポリイミドヒータ９０２，９０３は上記保持領域の少なくとも一部をヒータ９０１による温調に加えて温調する。
熱処理プレート９００にて基板の加熱処理を行うときにはヒータ９０１が常時１００％の出力をしているものではなく、その出力は適宜変動している。例えば、熱処理プレート９００を所定温度に維持するときには３０％の出力であるのに対して、より高温に温度変更するときには８０％の出力となる。熱処理プレート９００におけるヒータ９０１の分布が出力３０％のときに適切なものであったとすると、８０％の出力のときには分布密度の大きな周辺部の方のプレート温度が高くなりすぎる。そこで、８０％の出力のときにはプレート中心部に貼設されたポリイミドヒータ９０３がさらに補助的に加熱することによって周辺部とのバランスをとるようにする。逆に、ヒータ９０１の分布が出力８０％のときに適切なものであったとすると、３０％の出力のときにはプレート周辺部に貼設されたポリイミドヒータ９０２が補助的な加熱を行うことによって中心部とのバランスをとる。
すなわち、第４実施形態においては、ヒータ９０１の出力によって不可避的に生じる温度分布の不均一をポリイミドヒータ９０２，９０３に意図的に温度分布を持たせて解消しており、ポリイミドヒータ９０２，９０３はいわばヒータ９０１のアシストヒータというべきものである。これにより、ヒータ９０１の出力を変化させたとしても熱処理工程の全体として均一な熱処理を行うことができる。
＜５．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、補正用の第２の温調機構として複数枚のポリイミドヒータを用いていたが、これに代えて独立して温調可能な複数のペルチェ素子を使用するようにしても良い。ペルチェ素子であれば加熱だけでなく冷却も可能であるため、載置面の保持領域に意図的に与える温度分布のバリエーションをさらに豊富なものとすることができる。
また、ペルチェ素子であれば加熱および冷却の双方が可能であるため、第１の温調機構を備えることなく複数のペルチェ素子のみであっても保持領域に所望の温度分布を与えることができる。
また、第１〜第３実施形態においては、第１の温調機構として冷却水循環による冷却機構を備え、第２の温調機構としてポリイミドヒータによる加熱機構を備えていたが、これに限定されるものではなく、第１の温調機構として載置面の保持領域の全体を所定の基準温度に加熱する加熱機構を備え、第２の温調機構として保持領域の少なくとも一部を基準温度とは異なる温度に温調する加熱機構または冷却機構を備えるようにしても良い。
また、第２の温調機構として設けるポリイミドヒータの枚数は２枚以上の任意のものとすることができ、載置面の保持領域に与える温度分布のパターンも任意のものとすることができる。例えば、チルドアームＣＡにおいて２本のスリット７３１の近傍は冷却水を循環させることができず冷却能が低いため、第２の温調機構によってスリット７３１の近傍の温度を他の領域の温度より低くするようにしても良い。
また、上記第１および第２実施形態と同様のチルドアームＣＡをレジスト塗布ブロック３のローカル搬送機構３４（図１参照）に適用するようにしても良い。レジスト塗布処理後の温度分布の不均一を解消してレジスト膜厚の均一性を向上させることができる。
また、バークブロック２のホットプレートＨＰ１〜ＨＰ６に代えて本発明に係る熱処理装置である加熱部ＰＨＰ７を組み込むようにしても良い。バークブロック２においては反射防止膜の焼成処理が行われるのであるが、このときに反射防止膜用の塗布液から多量の昇華物が発生して種々の不具合の原因となることが知られている。このため、基板Ｗに塗布液を塗布してからまず比較的低温で加熱処理した後、より高温で焼成処理を行う２段階ベークを行うことが検討されている。一方、２段階ベークを行った際にも工程数増加を抑制するためには加熱部のチルドアームＣＡにて高温ベーク後の冷却処理を行うことが好ましい。ところが、単にチルドアームＣＡに冷却水循環等の冷却能を与えただけでは、低温ベークから高温ベークに移行する搬送工程にてチルドアームＣＡが基板Ｗを強制冷却することとなる。そこで、第１実施形態と同様に、チルドアームＣＡに補正用の第２の温調機構を備えておけば、チルドアームＣＡの冷却能を弱めることが可能となり、低温ベークから高温ベークに移行する段階での基板Ｗの温度低下を抑制することができる。
また、上記第１〜第３実施形態の冷却機構に用いる冷却水に代えて、空気、冷空気、温調水（恒温水）、フッ素系不活性化学液を使用するようにしても良い。
また、本発明に係る熱処理装置を組み込んだ基板処理装置の構成は図１から図４に示したような形態に限定されるものではなく、種々の配置構成を採用することが可能である。
本発明に係る熱処理装置を組み入れた基板処理装置の平面図である。 図１の基板処理装置の液処理部の正面図である。 図１の基板処理装置の熱処理部の正面図である。 図１の基板処理装置の基板載置部の周辺構成を示す図である。 搬送ロボットを説明するための図である。 制御機構の概略を示すブロック図である。 本発明に係る熱処理装置である加熱部の斜視図である。 加熱部の概略構成を示す図である。 加熱部のチルドアームの平面図である。 チルドアームの内部構造を示す図９のＶ−Ｖ線断面図である。 基板の露光後加熱処理直後の温度履歴を示す図である。 第２実施形態のチルドアームの内部構造を示す断面図である。 第３実施形態の加熱部の構成を示す図である。 第４実施形態の熱処理プレートの構成を示す図である。
符号の説明
１ インデクサブロック
２ バークブロック
３ レジスト塗布ブロック
４ 現像処理ブロック
５ インターフェイスブロック
３４，７２０ ローカル搬送機構
７１０ 加熱プレート
７１９ 基板仮置部
７２５ アーム駆動部
７３２ 流路配管
７３３ 冷却水供給部
７４０ 温度制御部
７４１〜７４６，９０２，９０３ ポリイミドヒータ
７４８ 温度センサ
７５０ 金属板
９０１ ヒータ
ＢＲＣ１〜ＢＲＣ３，ＳＣ１〜ＳＣ３ 塗布処理ユニット
ＣＡ チルドアーム
ＣＣ セルコントローラ
ＥＡ 保持領域
ＭＣ メインコントローラ
ＰＨＰ１〜ＰＨＰ１２ 加熱部
ＳＤ１〜ＳＤ５ 現像処理ユニット
ＴＲ１〜ＴＲ４ 搬送ロボット
Ｗ 基板

Claims (7)

  1. 熱処理装置への基板の搬出入を行う基板搬送装置であって、
    基板を載置面上に載置して保持する搬送アームと、
    前記搬送アームを移動させるアーム駆動手段と、
    前記載置面のうちの少なくとも基板と対向する保持領域の全体を基準温度に温調する基準温調手段と、
    前記保持領域の少なくとも一部を前記基準温度とは異なる温度に温調する補正温調手段と、
    を備え、
    前記基準温調手段および前記補正温調手段は、前記熱処理装置で生じた温度分布の不均一を相殺するような温度分布を前記保持領域に生じさせることを特徴とする基板搬送装置。
  2. 請求項１記載の基板搬送装置において、
    前記補正温調手段は、前記載置面に貼設、または、前記載置面の下方に埋設されて相互に独立して温調可能な複数のフィルムヒータを含むことを特徴とする基板搬送装置。
  3. 請求項１記載の基板搬送装置において、
    前記補正温調手段は、前記載置面に貼設、または、前記載置面の下方に埋設されて相互に独立して温調可能な複数のペルチェ素子を含むことを特徴とする基板搬送装置。
  4. 基板に所定の熱処理を行う熱処理装置であって、
    装置外部との間で基板の受け渡しを行うために基板を載置する基板受渡部と、
    基板に前記所定の熱処理を行う熱処理部と、
    基板を載置面上に載置して保持する搬送アームと、
    前記基板受渡部にて処理前の基板を受け取った前記搬送アームを前記熱処理部に移動させるとともに、前記熱処理部にて処理後の基板を受け取った前記搬送アームを前記基板受渡部に移動させるアーム駆動手段と、
    前記搬送アームの前記載置面のうちの少なくとも基板と対向する保持領域の全体を基準温度に温調する基準温調手段と、
    前記保持領域の少なくとも一部を前記基準温度とは異なる温度に温調する補正温調手段と、
    を備え、
    前記基準温調手段および前記補正温調手段は、前記熱処理部で生じた温度分布の不均一を相殺するような温度分布を前記保持領域に生じさせることを特徴とする熱処理装置。
  5. 請求項４記載の熱処理装置において、
    前記所定の熱処理は基板の加熱処理であり、
    前記熱処理部は、所定の加熱温度にて基板の加熱処理を行い、
    前記基準温度および前記補正温調手段によって温調される温度は前記所定の加熱温度よりも低温であることを特徴とする熱処理装置。
  6. 請求項５記載の熱処理装置において、
    前記所定の熱処理は、化学増幅型のレジスト膜にパターン露光がなされた基板の露光後加熱処理であり、
    前記基準温度および前記補正温調手段によって温調される温度は前記レジスト膜の化学反応が停止する温度以下であることを特徴とする熱処理装置。
  7. 化学増幅型のレジスト膜にパターン露光がなされた基板の露光後加熱処理を行う熱処理装置であって、
    装置外部との間で基板の受け渡しを行うために基板を載置面上に載置する基板受渡部と、
    基板に前記露光後加熱処理を行う熱処理部と、
    基板を載置して保持する搬送アームと、
    前記基板受渡部にて処理前の基板を受け取った前記搬送アームを前記熱処理部に移動させるとともに、前記熱処理部にて処理後の基板を受け取った前記搬送アームを前記基板受渡部に移動させるアーム駆動手段と、
    前記基板受渡部の前記載置面のうちの少なくとも基板と対向する保持領域の全体を基準温度に温調する基準温調手段と、
    前記保持領域の少なくとも一部を前記基準温度とは異なる温度に温調する補正温調手段と、
    を備え、
    前記基準温調手段および前記補正温調手段は、前記熱処理部で生じた温度分布の不均一を相殺するような温度分布を前記保持領域に生じさせることを特徴とする熱処理装置。
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