(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアシリンダと、
前記エアシリンダ内に往復運動可能に収容されたピストンと、
前記エアシリンダからのエア排気路の流量を調節する第一のピエゾバルブと、
前記エアシリンダへのエア供給路の流量を調節する第二のピエゾバルブと、
前記ピストンに取付けられた磁石から出る磁力線を検出して前記ピストンの移動速度を検知する、前記エアシリンダに取付けられたマグネットセンサと、
前記ピストンの引込動作の移動速度に基づいて前記第二のピエゾバルブへの印加電圧をデジタル制御する制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置。
【請求項２】
エアシリンダと、
前記エアシリンダ内に往復運動可能に収容されたピストンと、
前記エアシリンダからのエア排気路の流量を調節する第一のピエゾバルブと、
前記エアシリンダへのエア供給路の流量を調節する第二のピエゾバルブと、
前記ピストンに取付けられた磁石から出る磁力線を検出して前記ピストンの移動速度を検知する、前記エアシリンダに取付けられたマグネットセンサと、
前記ピストンの押出動作の移動速度に基づいて前記第一のピエゾバルブへの印加電圧をデジタル制御する制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置。
【請求項３】
エアシリンダと、
前記エアシリンダ内に往復運動可能に収容されたピストンと、
前記エアシリンダからのエア排気路の流量を調節する第一のピエゾバルブと、
前記エアシリンダへのエア供給路の流量を調節する第二のピエゾバルブと、
前記ピストンに取付けられた磁石から出る磁力線を検出して前記ピストンの移動速度を検知する、前記エアシリンダに取付けられたマグネットセンサと、
前記ピストンの押出動作の移動速度に基づいて前記第一のピエゾバルブへの印加電圧をデジタル制御するとともに前記ピストンの引込動作の移動速度に基づいて前記第二のピエゾバルブへの印加電圧をデジタル制御する制御装置と、
を具備することを特徴とする処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の処理装置であって、処理基板を載置し、当該被処理基板に加熱処理を施す熱処理板を備え、前記ピストンは、前記熱処理板に前記被処理基板を接離させるピストンであることを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体やＬＣＤ基板の製造工程において半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板などの被処理基板にレジスト液を塗布したり、塗布後の被処理基板を加熱処理する熱処理装置などの処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、熱処理装置としては、内蔵したヒータに通電して加熱した熱盤の上に半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）を載置し、熱盤表面に接触させて加熱する構造のものが広く用いられている。
【０００３】
図１４は典型的な熱処理装置の垂直断面図である。
【０００４】
この熱処理装置では、ヒータを内蔵した熱盤２００の中心付近に垂直方向に貫通した複数の貫通孔２０１を配設し、これらの貫通孔２０１に対してピン２０２を上下動させて出入りさせ、熱盤２００表面からピン２０２が出没するようになっている。そしてこの熱盤２００でウエハＷの熱処理を行うには図示しないメインアームから、熱盤２００表面上に突出させたピン２０２の上部にウエハＷを載置させ、次いでこれらのピン２０２を図中下方に収納することによりウエハＷを熱盤２００の上面と接触させ、熱盤２００からの熱でウエハＷに熱処理を施すようにしている。
【０００５】
ところで、従来の熱処理装置では、上記ピンは加圧空気により駆動されるエアシリンダのピストンに固定され、エアシリンダに供給されるエアの力により上下動するピストンの動きと連動して上下動する構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エアシリンダのピストンはこのエアシリンダに供給されるエアの元圧が変動したり、エアの流路にゴミが付着してエアが流れ難くなったり、或いは、ピストンとエアシリンダ内面との摺動部分にゴミが付着したり、この部分の潤滑油が不足して摺動抵抗が増大する場合があり、そのような場合にはピストンの移動速度が変化する。このピストンの移動速度が変化すると、上記ピンの移動速度が遅くなるため、このピンの上に載置されたウエハＷが熱盤の熱に晒される時間が変動する。この熱に晒される時間の変動はそのままウエハＷの熱履歴の変動に繋がるため、ウエハＷの熱処理が不均一となり、歩留まりの低下、ひいては半導体製品の製造コストの上昇を招くという問題がある。
【０００７】
そのため、このピストンの移動速度を調節する装置として従来よりスピードコントローラと呼ばれる、ピストンの移動速度を調節する装置が取り付けられている。このスピードコントローラでは、エアの流路に突出した針の突出量を調節して流路の断面積を変えることによりエアの流量を調節してピストンの移動速度を調節する機構が採用されているが、このスピードコントローラは固定式であり、手動で調節した後にエアの元圧が変動したり、ピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変化した場合にはその都度調節し直す必要があるため、ピストンの移動速度を常に一定に保つことはできない。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動しても常にピストンの移動速度を一定に保つことのできる処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の処理装置は、エアシリンダと、前記エアシリンダ内に往復運動可能に収容されたピストンと、前記エアシリンダからのエア排気路の流量を調節する第一のピエゾバルブと、前記エアシリンダへのエア供給路の流量を調節する第二のピエゾバルブと、前記ピストンに取付けられた磁石から出る磁力線を検出して前記ピストンの移動速度を検知する、前記エアシリンダに取付けられたマグネットセンサと、前記ピストンの引込動作の移動速度に基づいて前記第二のピエゾバルブへの印加電圧をデジタル制御する制御装置と、を具備する。請求項２記載の本発明の処理装置は、エアシリンダと、前記エアシリンダ内に往復運動可能に収容されたピストンと、前記エアシリンダからのエア排気路の流量を調節する第一のピエゾバルブと、前記エアシリンダへのエア供給路の流量を調節する第二のピエゾバルブと、前記ピストンに取付けられた磁石から出る磁力線を検出して前記ピストンの移動速度を検知する、前記エアシリンダに取付けられたマグネットセンサと、前記ピストンの押出動作の移動速度に基づいて前記第一のピエゾバルブへの印加電圧をデジタル制御する制御装置と、を具備する。請求項３記載の本発明の処理装置は、エアシリンダと、前記エアシリンダ内に往復運動可能に収容されたピストンと、前記エアシリンダからのエア排気路の流量を調節する第一のピエゾバルブと、前記エアシリンダへのエア供給路の流量を調節する第二のピエゾバルブと、前記ピストンに取付けられた磁石から出る磁力線を検出して前記ピストンの移動速度を検知する、前記エアシリンダに取付けられたマグネットセンサと、前記ピストンの押出動作の移動速度に基づいて前記第一のピエゾバルブへの印加電圧をデジタル制御するとともに前記ピストンの引込動作の移動速度に基づいて前記第二のピエゾバルブへの印加電圧をデジタル制御する制御装置と、を具備する。
【００１３】
請求項４記載の本発明の処理装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の処理装置であって、処理基板を載置し、当該被処理基板に加熱処理を施す熱処理板を備え、前記ピストンは、前記熱処理板に前記被処理基板を接離させるピストンであることを特徴とする。
【００１８】
請求項１の処理装置では、ピストンの移動速度を検知するマグネットセンサを用いてエアシリンダ内を移動するピストンの引込動作の移動速度を検知し、この検知したピストンの引込動作の移動速度に基づいて前記第二のピエゾバルブを制御してエアシリンダから排気されるエアの流量を増減することによりピストンの引込動作の移動速度をリアルタイムで制御しているので、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動してもピストンの引込動作の移動速度を常に一定に保つことができる。
【００１９】
請求項２の処理装置では、ピストンの移動速度を検知するマグネットセンサを用いてエアシリンダ内を移動するピストンの押出動作の移動速度を検知し、この検知したピストンの押出動作の移動速度に基づいて前記第一のピエゾバルブを制御してエアシリンダに供給されるエアの流量を増減することによりピストンの押出動作の移動速度をリアルタイムで制御しているので、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動してもピストンの押出動作の移動速度を常に一定に保つことができる。
【００２０】
請求項３の処理装置では、ピストンの移動速度を検知するマグネットセンサを用いてエアシリンダ内を移動するピストンの押出動作と引込動作の移動速度をそれぞれ検知し、この検知したピストンの押出動作の移動速度に基づいて前記第一のピエゾバルブを制御してエアシリンダに供給されるエアの流量を増減することによりピストンの押出動作の移動速度をリアルタイムで制御し、一方、前記検知したピストンの引込動作の移動速度に基づいて前記第二のピエゾバルブを制御してエアシリンダから排気されるエアの流量を増減することによりピストンの引込動作の移動速度をリアルタイムで制御しているので、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動してもピストンの押出動作の移動速度、及び引込動作の移動速度を常に一定に保つことができる。
【００２３】
請求項４の処理装置では、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動しても常にピストンの移動速度を一定に保つことができ、それにより、被処理基板に対して均一な熱処理を施すことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の詳細を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施形態に係るレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を備えた半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の塗布現像処理システム１全体を示した平面図である。
【００２９】
この塗布現像処理システム１では、被処理体としてのウエハＷをウエハカセットＣＲで複数枚、例えば２５枚単位で外部からシステムに搬入・搬出したり、ウエハカセットＣＲに対してウエハＷを搬入・搬出したりするためのカセットステーション１０と、塗布現像工程の中で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置した処理ステーション１１と、この処理ステーション１１に隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを受け渡しするためのインタフェース部１２とが一体的に接続されている。このカセットステーション１０では、カセット載置台２０上の位置決め突起２０ａの位置に、複数個例えば４個までのウエハカセットＣＲが、夫々のウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けてＸ方向（図１中の上下方向）一列に載置され、このカセット配列方向（Ｘ方向）およびウエハカセッ卜ＣＲ内に収納されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向；垂直方向）に移動可能なウエハ搬送体２１が各ウエハカセットＣＲに選択的にアクセスする。
【００３０】
このウエハ搬送体２１はθ方向に回転自在であり、後述するように処理ステーション１１側の第３の処理ユニット群Ｇ３  の多段ユニット部に配設されたアライメントユニット（ＡＬＩＭ）やイクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできる。
【００３１】
処理ステーション１１には、ウエハ搬送装置を備えた垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ユニットが１組または複数の組に亙って多段に配置されている。
【００３２】
図２は上記塗布現像処理システム１の正面図である。
【００３３】
第１の処理ユニット群Ｇ１  では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を行う２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ２  では、２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。これらレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）は、レジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であることから、このように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に応じて適宜上段に配置することももちろん可能である。
【００３４】
図３は上記塗布現像処理システム１の背面図である。
【００３５】
主ウエハ搬送機構２２では、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６が上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備されている。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転軸に接続されており、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中心としてウエハ搬送装置４６と一体に回転し、それによりこのウエハ搬送装置４６はθ方向に回転自在となっている。なお筒状支持体４９は前記モータによって回転される別の回転軸（図示せず）に接続するように構成してもよい。ウエハ搬送装置４６には、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８が配設されており、これらの保持部材４８は各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを可能にしている。
【００３６】
また、図１に示すようにこの塗布現像処理システム１では、５つの処理ユニット群Ｇ１  、Ｇ２  、Ｇ３  、Ｇ４  、Ｇ５  が配置可能であり、第１および第２の処理ユニット群Ｇ１  、Ｇ２  の多段ユニットは、システム正面（図１において手前）側に配置され、第３の処理ユニット群Ｇ３  の多段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理ユニット群Ｇ４  の多段ユニットはインタフェース部１２に隣接して配置され、第５の処理ユニット群Ｇ５  の多段ユニットは背面側に配置されることが可能である。
【００３７】
図３に示すように、第３の処理ユニット群Ｇ３  では、ウエハＷを保持台（図示せず）に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えば冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疏水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）および露光処理後の加熱処理を行うポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が、下から順に例えば８段に重ねられている。第４の処理ユニット群Ｇ４  でも、オーブン型の処理ユニット、例えばクーリングユニット（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニッ卜（ＣＯＬ）、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）およびポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が下から順に、例えば８段に重ねられている。
【００３８】
このように処理温度の低いクーリングユニット（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、ポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）およびアドヒージョンユニット（ＡＤ）を上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ランダムな多段配置としてもよい。
【００３９】
図１に示すように、インタフェース部１２では、奥行方向（Ｘ方向）は前記処理ステーション１１と同じ寸法を有するが、幅方向（Ｙ方向）はより小さなサイズである。このインタフェース部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと、定置型のバッファカセットＢＲとが２段に配置され、他方背面部には周辺露光装置２３が配設され、さらに中央部にはウエハ搬送体２４が設けられている。このウエハ搬送体２４は、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ、ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセスする。
【００４０】
ウエハ搬送体２４は、θ方向にも回転自在であり、処理ステーション１１側の第４の処理ユニット群Ｇ４  の多段ユニットに配設されたイクステンションユニット（ＥＸＴ）や、隣接する露光装置側のウエハ受渡し台（図示せず）にもアクセスできる。
【００４１】
また塗布現像処理システム１では、既述の如く主ウエハ搬送機構２２の背面側にも図１中破線で示した第５の処理ユニット群Ｇ５  の多段ユニットを配置できるが、この第５の処理ユニット群Ｇ５  の多段ユニットは、案内レール２５に沿ってＹ方向へ移動可能である。従って、この第５の処理ユニット群Ｇ５  の多段ユニットを図示の如く設けた場合でも、前記案内レール２５に沿って移動することにより、空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業が容易に行える。
【００４２】
次に、図４及び図５につき処理ステーション１１において第３および第４の組Ｇ３  ，Ｇ４  の多段ユニットに含まれているベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、（ＰＯＢＡＫＥ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、（ＥＸＴＣＯＬ）のような熱処理ユニットの構成および作用を説明する。
【００４３】
図４および図５は、本実施形態に係る熱処理ユニットＵの構成を示す平面図および垂直断面図である。なお、図５では、図解のために水平遮蔽板５５を省略してある。
【００４４】
この熱処理ユニットＵの処理室５０は両側壁５３と水平遮蔽板５５とで形成され、処理室５０の正面側（主ウエハ搬送機構２４側）および背面側はそれぞれ開口部５０Ａ，５０Ｂとなっている。遮蔽板５５の中心部には円形の開口５６が形成され、この開口５６内には熱媒体を通すための配管（図示省略）を内蔵した円板状の熱盤５８が載置台ＳＰとして設けられる。
【００４５】
熱盤５８には例えば３つの貫通孔６０が設けられ、各貫通孔６０内には支持ピン６２が遊嵌状態で挿通されており、半導体ウエハＷのローディング・アンローディング時には各指示ピン６２が熱盤５８の表面より上に突出または上昇して主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８との間でウエハＷの受け渡しを行うようになっている。
【００４６】
熱盤５８の外周囲には、円周方向にたとえば２゜間隔で多数の通気孔６４を形成したリング状の帯板からなるシャッタ６６が設けられている。このシャッタ６６は、通常は熱盤５８より下の位置に退避しているが、加熱処理時には図５に示すように熱盤５８の上面よりも高い位置まで上昇して、熱盤５８とカバー体６８との間にリング状の側壁を形成し、装置正面側より流入するダウンフローの清浄空気を通気孔６４より周方向で均等に流入させるようになっている。
【００４７】
カバー体６８の中心部には加熱処理時にウエハＷ表面から発生するガスを排出するための排気口６８ａが設けられ、この排気口６８ａに排気管７０が接続されている。この排気管７０は、装置正面側（主ウエハ搬送機構２２側）のダクト５３（もしくは５４）または図示しないダクトに通じている。
【００４８】
遮蔽板５５の下には、遮蔽板５５、両側壁５３および底板７２によって機械室７４が形成されており、機会室７４の室内には熱盤支持板７６、シャッタアーム７８、支持ピンアーム８０）シャッタアーム昇降駆動用エアシリンダ８２、支持ピンアーム昇降駆動用エアシリンダ８４が設けられている。
【００４９】
図５に示すように、半導体ウエハＷの外周縁部が載るべき熱盤５８の表面位置に複数個たとえば４個のウエハ案内支持突起部８６が設けられている。
【００５０】
図６は本実施形態に係る熱処理ユニットの支持ピン昇降機構の概略構成を示した垂直断面図である。
【００５１】
図６に示すように、支持ピンアーム８０と直結されたピストン８５が支持ピンアーム昇降駆動用エアシリンダ（以下、単に「エアシリンダ」という）８４の内部に上下動可能に取り付けられている。エアシリンダ８４の上部には開口部８８が設けられており、この開口部８８には後述するディジタルスピードコントローラ（以下、このディジタルスピードコントローラを「ＤＳＣ」と略記する。）ＤＳＣ１が接続されている。
【００５２】
一方、エアシリンダ８４の下部にはエア供給口８６が設けられており、このエア供給口８６にも上記ＤＳＣ１と同じ構造のディジタルスピードコントローラＤＳＣ２が接続されている。このＤＳＣ２の一方の開口部には配管９０ａ、エアオペレーション型の切替えバルブ８９、配管９０ｂを介してエアコンプレッサ９１に接続されている。切替えバルブ８９は配管９０ａと配管９０ｂとを連通させたり、或いは配管９０ａを大気解放したり選択的に切り換えるようになっており、この切替えはポンプ９２からの空気をレギュレータ（ＲＥＧ）１１で制御して切替えバルブ８９本体内の切替え子８９ａを図中上下方向に移動させることにより行う。
【００５３】
エアオペレーションバルブ８９の上流側には更に配管９０ｂを介してエアコンプレッサ９１が接続されており、このエアコンプレッサ９１から送られるエアが配管９０ｂ、９０ａを経てエアシリンダ８４のピストン８５下側の空気室Ｂに供給されるようになっており、このエアの供給は前記切替えバルブ８９により配管９０ａと配管９０ｂとの連通を開閉することにより行うようになっている。
【００５４】
切替えバルブ８９は配管９０ｃ、９０ｄを介してポンプ９２から供給されるエアにより駆動されるエア駆動型のバルブであり、後述するように、制御装置１１０からの指令信号により駆動される。
【００５５】
また、エアシリンダ８４内を上下方向に往復運動するピストン８５の途中には二個の磁石Ｍ１，Ｍ２が取り付けられている。一方、エアシリンダ８４の側面部分には磁石から出る磁力線を検出するマグネットセンサＳ１，Ｓ２が取り付けられており、ピストン８５に取り付けられた磁石Ｍ１，Ｍ２の磁力線を検出し、その結果からピストン８５の移動速度を検知するようになっている。
【００５６】
エアシリンダ８４上部の開口部８８と下部のエア供給口８６にはそれぞれディジタルスピードコントローラＤＳＣ１とＤＳＣ２とがそれぞれ一機ずつ接続されている。
【００５７】
これらのＤＳＣはピエゾバルブの一種であり、エアの流路の開閉動作をさせる弁体に、印加電圧を変化させることにより変形するピエゾ素子を用い、数値制御されるアンプ（図示省略）を介して印加電圧を正確に制御することにより、エアの流量を高精度に調節できるものである。
【００５８】
図７はこのＤＳＣの概略構成を示した垂直断面図である。
【００５９】
図７に示したように、このＤＳＣの本体９４内に互いに直交しかつ連通する流路９５，９６が設けられており、これら二つの流路９５，９６が連通する部分にピエゾ素子からなる弁体９７と、この弁体９７に対向する位置にリング状のシール部材１０４とが配設されている。この弁体９７は円柱形をしており、図中上下方向に変形するように配置されている。そして弁体９７の上端には電極９８が配設され、この電極９８は配線９９を介して端子１００と接続されている。一方、弁体９７の下部側にも電極１０１が配設され、この電極１０１は配線１０２を介して端子１０３と接続されている。従って、端子１００と端子１０３との間に所定の電圧を印加すると、この印加電圧に応じてピエゾ素子製の弁体９７が図中上下方向に伸縮するようになっている。この弁体９７の底面に対向する位置には弁体９７の底面の半径とほぼ同じ外径のリング状のシール部材１０４が配設されている。
【００６０】
このシール部材１０４は弁体９７を図中上下方向に伸長させて流路９５と流路９６との間の連通を閉鎖する際に、この閉鎖を完全ならしめる働きをするものであり、弾性材料、例えばシリコーンゴムなどでできている。そして弁体９７に電圧を印加する前の状態では弁体９７の底面との間に所定の隙間を空けた状態で配設されている。
【００６１】
以下、このＤＳＣの動作について説明する。
【００６２】
端子１００，１０３を介して弁体９７に電圧を印加する前の状態では、弁体９７の底面とシール部材１０４上面との間には所定の隙間が形成されているため、この隙間を介して流路９６と流路９５との間が連通し、流路９６側から流路９５側へ、或いはその反対向きにエアが流れる。
【００６３】
次に弁体９７に電圧を印加すると、弁体９７は図中上下方向に伸長し、弁体９７底面とシール部材１０４上面との間の隙間を小さくするため、流路９６と流路９５との間で流れるエアが流れにくくなり、単位時間に流れるエアの流量が低下する。そして印加電圧を更に強くすれば隙間が小さくなって流量が低下し、所定値以上にすることにより流路９５と流路９６との間は完全に閉鎖される。反対に印加電圧を低下させることにより弁体９７の上下方向の伸長の度合いは低下して弁体９７底面とシール部材１０４上面との間の隙間が大きくなるので、流路９６と流路９５との間で流れるエアが流れやすくなり、単位時間に流れるエアの流量が増大する。このようにＤＳＣ９３では、印加電圧を変化させることにより上流側流路と下流側流路との間を開閉することは勿論のこと、上流側流路から下流側流路に流れるエアなどの作動流体の単位時間当たりの流量を正確かつ遅れ時間がほとんどない状態で制御できる。
【００６４】
図８は本実施形態に係る熱処理ユニットの電気的な接続関係を示したブロック図である。
【００６５】
この図８に示したように、制御装置１１０はエアシリンダ８４のエア供給側の流路を開閉する切替えバルブ８９を駆動するレギュレータ１１１と接続されており、このレギュレータ１１１に信号を送ることにより、エアシリンダ８４のピストン８５を押出動作即ち垂直方向上向きに駆動させるタイミングを制御している。
【００６６】
また、制御装置１１０はエアシリンダ８４の側面部分に垂直方向に二個配設されたセンサＳ１，Ｓ２とそれぞれ接続され、エアシリンダ８４のエア排気側の流路を開閉すると共に単位時間当たりの流量を微細に調節するＤＳＣ１，ＤＳＣ２と接続され、センサＳ１，Ｓ２で検知したピストン８５の移動速度に基づいてＤＳＣ１やＤＳＣ２に送る電圧を変化させ、常に一定の速度でピストン８５を上下動させるようになっている。
【００６７】
即ち、エアシリンダ８４の側面部においてセンサＳ１，Ｓ２を既知の距離だけ離して配設しておき、ピストン８５の所定の位置に取り付けておいたマーカＭ１やＭ２がセンサＳ１を通過してからセンサＳ２を通過するまでの時間を求め、これらのデータからピストン８５の移動速度を割り出す。こうして割り出したピストン８５の移動速度を予め設定しておいた目標値と比較し、その差が許容範囲内であればＤＳＣ１やＤＳＣ２を作動させることなく装置の運転を続行し、その差が許容範囲外であればＤＳＣ１やＤＳＣ２を作動させてエアシリンダ８４の排気側の流量を調節する。調節する割合については予め各差の値に対応して排気側の流量調節値を求めておき、これをタイムテーブルとして制御装置の記憶部に記憶しておく。
【００６８】
従って、ピストン８５の移動速度が目標値の許容範囲を外れている場合には、目標値との差を求め、その差に対応した調節値をタイムテーブルから把握して、ＤＳＣ１やＤＳＣ２を作動させ、エアシリンダ８４の排気側の流量が目標値になるように流路の幅を調節する。
【００６９】
即ち、ピストン８５の上昇速度が早すぎる場合にはＤＳＣ１を作動させてエアの排気速度を低下させることによりピストン８５の上昇速度を減速させる。一方、ピストン８５の下降速度が早すぎる場合にはＤＳＣ２を作動させてエアの排気速度を低下させることによりピストン８５の下降速度を減速させる。
【００７０】
次に、この熱処理ユニットＵをベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）として用いる場合の操作について以下に説明する。
【００７１】
まず、載置台２０上にセットされたウエハカセットＣＲ内からウエハ搬送体２１によりウエハＷが取り出され、次いでウエハ搬送体２１から主ウエハ搬送機構２２にウエハＷが引き渡される。主ウエハ搬送機構２２は受け取ったウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内に搬送、セットし、ここでウエハＷにレジスト塗布を行なう。次いで、このウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内から主ウエハ搬送機構２２がウエハＷを取り出し、上記熱処理ユニットＵ内まで搬送し、熱盤５８の上にウエハＷをセットする。
【００７２】
図９はウエハＷを載置した主ウエハ搬送機構２２が熱盤５８の真上の位置まで搬送してきた状態を示した垂直断面図である。
【００７３】
この状態で制御装置１１０はレギュレータ１１１に指令信号を送り、切替えバルブ８９にエアを送って配管９０ａと配管９０ｂとの間を連通させ、コンプレッサ９１からのエアをエアシリンダ８４の空気室Ｂに供給する。なお、この段階ではエアシリンダ８４の上下に接続されたＤＳＣ１，ＤＳＣ２内の流路は共に回報されており、配管９０ａ側からは空気室Ｂにエアが流れ込み、空気室Ａ内のエアはＤＳＣ１を介して装置外部に排気される。
【００７４】
配管９０ａからＤＳＣ２を介して空気室Ｂに供給されたエアはピストン８５を垂直方向上向きに押し上げるため、このピストン８５に取り付けられた支持ピンアーム８０とその先に取り付けられた支持ピン６２が持ち上げられ、熱盤５８の貫通孔６０を通過して熱盤５８の上面上に突出し、更に主ウエハ搬送機構２２の下側からその上に載置されたウエハＷの下面に当接してこのウエハＷを主ウエハ搬送機構２２から受け取る。次いで、主ウエハ搬送機構２２を後退させることにより、主ウエハ搬送機構２２から支持ピン６２へのウエハＷの引き渡しが完了する。
【００７５】
制御装置１１０はこの状態を保つように制御する。即ち、切替えバルブ８９で配管９０ａと配管９０ｂとの間を連通させたまま状態に保つ。するとコンプレッサ９１からの圧力が空気室Ｂにかかった状態が維持されるため、ピストン８５は上死点の位置に保たれる。なお、このとき、ＤＳＣ２内の流路は解放されていても、閉じられていてもどちらでも良い。
【００７６】
図１０は最上部まで持ち上げた支持ピン６２先端上にウエハＷを載置した状態を示した垂直断面図である。
【００７７】
なお、後述するように、このピストン８５を最初に上昇させる際の移動速度をセンサＳ１，Ｓ２とマーカーＭ１，Ｍ２とで割り出し、この移動速度から後続の処理工程中でウエハＷを持ち上げる際のピストン８５の移動速度を算出する基礎データとして用い、これからフィードバック制御することも可能である。
【００７８】
次に、熱盤５８と接触させて熱処理を施すため、ウエハＷを下降させるには、切替えバルブ８９を切替えて配管９０ａと開口部８９ｂとを連通させて空気室Ｂ内のエアを大気解放する。
【００７９】
即ち、制御装置１１０からレギュレータ１１１に指令信号を送り、ポンプ９２から切替えバルブ８９へのエアの供給を停止する。すると、切替えバルブ８９ではスプリングの力により切替え子８９ａが図中上方に移動する。すると図１１に示すように、切替え子８９ａ内の下側のカギ型の流路が配管９０ａと開口部８９ｂとの間を連通させるので、空気室Ｂ内のエアはＤＳＣ２、配管９０ａ、切替え子８９ａの順に流動し、開口部８９ｂを経て装置外へ排気される。これに伴い、ピストン８５が下降を始める。
【００８０】
このとき、ピストン８５の途中にはマーカとしての磁石Ｍ１，Ｍ２が取り付けられており、これらマーカの通過はエアシリンダ８４の側面部分に取り付けられたセンサＳ１，Ｓ２により検出される。これら二つのセンサＳ１，Ｓ２はエアシリンダ８４の側面部分に垂直方向に所定の間隔を以て配設されており、共に制御装置１１０と接続され、制御装置１１０はこれらセンサＳ１，Ｓ２の前をマーカが通過した瞬間に信号を制御装置１１０に送る。制御装置１１０はこれらの信号からピストン８５の移動速度を割り出し、この移動速度とその目標値とを比較して、その差が許容範囲内か否かを判断する。そして実測値から割り出したピストン８５の移動速度と目標値との差が許容範囲内であればそのままの状態を維持してＤＳＣ２を介してエアを排気させる。
【００８１】
一方、ピストン８５の移動速度と目標値との差が許容範囲を越えている場合にはＤＳＣ２への印加電圧を変化させ、弁体９７とシール部材１０４との隙間の間隔を変化させ、この隙間を通過するエアの単位時間当たりの流量を調節してピストン８５の移動速度と目標値との差が許容範囲内に収まるように制御する。
【００８２】
図１１は先端にウエハＷを載置した支持ピンが下降する様子を示した垂直断面図であり、図１２は支持ピンが熱盤５８の貫通孔６０の上面より低い位置まで下降して完全に貫通孔６０内に収容された状態を示した垂直断面図である。
【００８３】
上記のようにピストン８５の下降時の移動速度が制御されているため、ピストン８５ひいては支持ピン６２は常に所定の時間で下降し、図１２に示すように、熱盤５８の貫通孔６０の上面より低い位置まで下降して貫通孔６０内に完全に収容される。そのためピストン８５のウエハＷは熱盤５８の上面に載置され、この熱盤５８表面と接触することにより熱盤５８表面から熱が供給され、ウエハＷに対して熱処理が施される。
【００８４】
次に、所定時間が経過して必要な熱処理が完了すると、支持ピン６２を上昇させてウエハＷを持ち上げ、ウエハＷを熱盤５８表面から引き離す。即ち、制御装置１１０からレギュレータ１１１に指令信号を送り、切替えバルブ８９を作動させて配管９０ａと配管９０ｂとを連通させコンプレッサ９１から供給されるエアをエアシリンダ８４の空気室Ｂ内に送り込む。空気室Ｂ内のエアの圧力が高まると、ピストン８５が上方に押し上げられるため、支持ピン６２も上昇して処理後のウエハＷが持ち上げられる。
【００８５】
このときも上記のピストン下降時と同様にセンサＳ１，Ｓ２とマーカＭ１，Ｍ２とでピストン８５の上昇速度を監視しており、この上昇速度が早すぎる場合には制御装置１１０がＤＳＣ１に対して指令信号を送り、ＤＳＣ１内の流路の断面積を減じ、それによりピストン８５の上昇速度を低下させて適正な上昇速度でピストン８５を駆動するように制御する。
【００８６】
図１３は熱処理後のウエハＷを支持ピン６２で再度持ち上げた状態を示した垂直断面図である。
【００８７】
この後、ピストン８５を上死点まで上昇させることにより支持ピン６２を最も高い位置まで持ち上げ、この状態でウエハＷを載置している支持ピン６２の下側まで主ウエハ搬送機構２２を伸ばした後、支持ピン６２を再び下降させる。こうすることにより支持ピン６２の先端から主ウエハ搬送機構２２へとウエハＷが引き渡され、熱処理ユニットでの一連の熱処理が完了する。熱処理の完了したウエハＷは後続の処理、例えば、露光工程に回され、一連の処理が施される。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態に係る熱処理装置では、エアシリンダ８４の上部と下部にそれぞれ一つずつＤＳＣを配設し、エアシリンダ８４の側面部分に配設した二個のセンサＳ１，Ｓ２と制御装置１１０とでピストン８５の移動速度を検知し、このピストン８５の移動速度に基づいてＤＳＣ１やＤＳＣ２への印加電圧を調節することによりピストン８５の移動速度をリアルタイムで制御する。そのため、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動しても常にピストンの移動速度を一定に保つことができる。
【００８９】
また、制御装置１１０として全ての信号を数値信号に置き換えて処理するデジタルコントローラを採用しているので、消耗部品の交換時期などの情報をも集中的に管理することができる。
【００９０】
なお、本発明は上記実施形態の内容に制限されるものではない。
【００９１】
例えば、上記実施形態ではエアシリンダ８４の排気側流路にのみＤＳＣを採用し、エアシリンダ８４の供給側流路には従来型のエアオペレーションバルブ８９を採用しているが、エアシリンダ８４の供給側流路にＤＳＣを採用する一方、排気側流路にエアオペレーションバルブを採用し、ピストン８５の押出動作の移動速度をセンサＳ１，Ｓ２と制御装置１１０とから求め、このピストン８５の押出動作の移動速度に基づいてＤＳＣへの印加電圧を調節してエアシリンダ８４へ供給するエアの単位時間当たりの流量を調節するようにしてもよい。更に、エアシリンダ８４の供給側流路及び排気側流路の双方にＤＳＣを採用し、ピストン８５の押出動作と引込動作の移動速度をセンサＳ１，Ｓ２と制御装置１１０とから求め、ピストン８５の押出動作及び引込動作の移動速度に基づいてＤＳＣへの印加電圧を調節することにより、エアシリンダ８４へ供給するエアの単位時間当たりの流量と、エアシリンダ８４から排気するエアの単位時間当たりの流量とを調節するようにしてピストン８５の押出時と引込時の各移動速度をそれぞれ正確に制御するようにすることもできる。
【００９２】
また、上記実施形態では制御装置としてデジタル制御する装置を用い、エアシリンダ８４の排気側流路の開閉にデジタル制御可能なデジタルスピードコントローラ（ＤＳＣ）９３を用いたが、センサＳ１，Ｓ２で検知したピストン８５の移動速度に基づいてリアルタイムで単位時間当たりの流量を調節できる可変式のバルブであればよい。
【００９３】
また、可変式バルブの例として上記実施形態で用いたようなデジタル制御式のピエゾバルブの他、従来型のピエゾバルブや、ステッピングモータやソレノイドで駆動される可変式バルブも使用可能である。
【００９４】
更に、上記実施形態では、ベーキングユニットを例にして説明したが、此以外でも所謂エアオペレーションにより駆動される処理ユニット、例えば塗布ユニットや乾燥ユニットにも本発明を適用できる。
【００９５】
なお、上記実施形態ではウエハＷについての塗布現像処理システム１を例にして説明したが、本発明はこれ以外の処理装置、例えば、ＬＣＤ基板用処理装置などにも適用できることは言うまでもない。
【００９７】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、ピストンの移動速度を検知するマグネットセンサを用いてエアシリンダ内を移動するピストンの引込動作の移動速度を検知し、この検知したピストンの引込動作の移動速度に基づいて前記第二のピエゾバルブを制御してエアシリンダから排気されるエアの流量を増減することによりピストンの引込動作の移動速度をリアルタイムで制御しているので、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動してもピストンの引込動作の移動速度を常に一定に保つことができる。
【００９８】
請求項２記載の本発明によれば、ピストンの移動速度を検知するマグネットセンサを用いてエアシリンダ内を移動するピストンの押出動作の移動速度を検知し、この検知したピストンの押出動作の移動速度に基づいて前記第一のピエゾバルブを制御してエアシリンダに供給されるエアの流量を増減することによりピストンの押出動作の移動速度をリアルタイムで制御しているので、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動してもピストンの押出動作の移動速度を常に一定に保つことができる。
【００９９】
請求項３記載の本発明によれば、ピストンの移動速度を検知するマグネットセンサを用いてエアシリンダ内を移動するピストンの押出動作と引込動作の移動速度をそれぞれ検知し、この検知したピストンの押出動作の移動速度に基づいて前記第一のピエゾバルブを制御してエアシリンダに供給されるエアの流量を増減することによりピストンの押出動作の移動速度をリアルタイムで制御し、一方、前記検知したピストンの引込動作の移動速度に基づいて前記第二のピエゾバルブを制御してエアシリンダから排気されるエアの流量を増減することによりピストンの引込動作の移動速度をリアルタイムで制御しているので、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動してもピストンの押出動作の移動速度、及び引込動作の移動速度を常に一定に保つことができる。
【０１０２】
請求項４記載の本発明によれば、エアの元圧やピストンとエアシリンダとの摺動抵抗が変動しても常にピストンの移動速度を一定に保つことができ、それにより、被処理基板に対して均一な熱処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る塗布現像処理システムの全体構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る熱処理ユニットの構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る熱処理ユニットの垂直断面図である。
【図６】本実施形態に係る熱処理ユニットの支持ピン駆動機構の概略構成を示した垂直断面図である。
【図７】本実施形態に係るデジタルスピードコントローラの概略構成を示した垂直断面図である。
【図８】本実施形態に係る熱処理ユニットの電気的な接続関係を示したブロック図である。
【図９】ウエハＷを載置した主ウエハ搬送機構が熱盤の真上の位置まで持ってきた状態を示した熱処理ユニットの垂直断面図である。
【図１０】持ち上げた支持ピン先端上にウエハＷを載置した状態を示した垂直断面図である。
【図１１】先端にウエハＷを載置した支持ピンが下降する様子を示した垂直断面図である。
【図１２】支持ピンが下降して完全に貫通孔内に収容された状態を示した垂直断面図である。
【図１３】熱処理後のウエハＷを支持ピンで再度持ち上げた状態を示した垂直断面図である。
【図１４】従来の熱処理ユニットの垂直断面図である。
【符号の説明】
８４          エアシリンダ
８５          ピストン
Ｓ１，Ｓ２    センサ
８９          切替えバルブ
１１１        レギュレータ
ＤＳＣ        デジタルスピードコントローラ
１１０        制御装置
【図１】
0003617599.tif 000002
【図２】
0003617599.tif 000003
【図３】
0003617599.tif 000004
【図４】
0003617599.tif 000005
【図５】
0003617599.tif 000006
【図６】
0003617599.tif 000007
【図７】
0003617599.tif 000008
【図８】
0003617599.tif 000009
【図９】
0003617599.tif 000010
【図１０】
0003617599.tif 000011
【図１１】
0003617599.tif 000012
【図１２】
0003617599.tif 000013
【図１３】
0003617599.tif 000014
【図１４】
0003617599.tif 000015