(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内部に設けられた熱処理プレート上において基板を熱処理する基板熱処理装置において、
前記熱処理プレート上の基板を覆うカバーと、
基板を覆った閉状態と解放した開状態との間で前記カバーを移動させるカバー駆動手段と、
前記筐体の基板搬出入口を塞ぐシャッターと、
前記シャッターを開閉駆動するシャッター駆動手段と、
前記カバーを前記閉状態とする前に前記シャッターを閉じるように前記カバー駆動手段および前記シャッター駆動手段を制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項２】
筐体内部に設けられた熱処理プレート上において基板を熱処理する基板熱処理装置において、
前記熱処理プレート上の基板を覆うカバーと、
基板を覆った閉状態と解放した開状態との間で前記カバーを移動させるカバー駆動手段と、
前記筐体の基板搬出入口を塞ぐシャッターと、
前記シャッターを開閉駆動するシャッター駆動手段と、
前記カバーを前記開状態とした後に前記シャッターを開くように前記カバー駆動手段および前記シャッター駆動手段を制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項３】
熱処理プレート上において基板を熱処理する基板熱処理装置において、
前記熱処理プレートを内部に有する筐体と、
前記筐体内の雰囲気を排気する排気経路へ通じる排気口と、
前記熱処理プレート上の基板を覆うカバーと、
基板を覆った閉状態と解放した開状態との間で前記カバーを移動させるカバー駆動手段と、
前記カバーが前記開状態にある時には前記排気経路を介した排気動作をオフにするとともに、前記カバーが前記閉状態にある時には前記排気動作をオンにするよう制御する排気制御手段と、
を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項４】
熱処理プレート上において露光後の基板を熱処理する露光後加熱処理に利用される基板熱処理装置において、
前記熱処理プレートを内部に有する筐体と、
前記筐体内の雰囲気を排気する排気経路へ通じる排気口と、
前記筐体内部において前記熱処理プレート上の基板を覆うカバーと、
基板を覆った閉状態と解放した開状態との間で前記カバーを移動させるカバー駆動手段と、
前記筐体の基板搬出入口を塞ぐシャッターと、
前記シャッターを開閉駆動するシャッター駆動手段と、
前記カバーを前記閉状態とする前に前記シャッターを閉じるとともに、前記カバーを前記開状態とした後に前記シャッターを開くように前記カバー駆動手段および前記シャッター駆動手段を制御する駆動制御手段と、
前記カバーが前記開状態にある時には前記排気経路を介した排気動作をオフにするとともに、前記カバーが前記閉状態にある時には前記排気動作をオンにするよう制御する排気制御手段と、
を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筐体内部に設けられた熱処理プレート上において、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板等の基板（以下「基板」という。）を熱処理する基板熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造におけるフォトリソグラフィー工程においては、従来から、図４に示す断面図のような基板熱処理装置が用いられている。この装置は、筐体９１０、基板搬出入シャッター９２０、カバー９３０、ホットプレート９４０を備えている。そして、図４（ａ）のようにカバー９３０が下降してホットプレート９４０との間に閉空間を形成した状態（以下「閉状態」という。）で、かつ基板搬出入シャッター９２０が閉じた状態と、図４（ｂ）のようにカバー９３０が上昇した状態（以下「開状態」という。）で、かつ基板搬出入シャッター９２０が開いた状態をとり得る。
【０００３】
このような装置において、図４（ｂ）の状態で筐体９１０の基板搬出入口９１０ａを通じて基板Ｗの搬出入が行われるとともに次の処理までの待機が行われ、また、図４（ａ）の状態で基板Ｗの加熱処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、化学増幅型レジストを使用するプロセスにおいては、露光後の基板に対して行われる加熱処理（以下、「ＰＥＢ（Post Exposure Bake）処理」という）では非常に高精度の温度均一性が要求される。
【０００５】
ところが、基板受け渡し時および待機時には図４（ｂ）に示すように、カバー９３０が開状態であるためカバー９３０上方の高温の雰囲気が基板搬出入口を通じて外部に流出するとともに、冷たい外気がホットプレート上に載置された基板Ｗ上方に流れ込む。そのため、基板搬出入口側の雰囲気の温度がその反対の装置奥側の雰囲気の温度に比べて低くなって、内部雰囲気に温度勾配が発生し、よって基板温度も同様の温度勾配をもつため現像線幅分布にバラツキが生じるといった問題が発生していた。
【０００６】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、内部雰囲気の温度均一性の高い基板熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の請求項１の装置は、筐体内部に設けられた熱処理プレート上において基板を熱処理する基板熱処理装置において、熱処理プレート上の基板を覆うカバーと、基板を覆った閉状態と解放した開状態との間でカバーを移動させるカバー駆動手段と、筐体の基板搬出入口を塞ぐシャッターと、シャッターを開閉駆動するシャッター駆動手段と、カバーを閉状態とする前にシャッターを閉じるようにカバー駆動手段およびシャッター駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備える。
【０００８】
また、この発明の請求項２の装置は、筐体内部に設けられた熱処理プレート上において基板を熱処理する基板熱処理装置において、熱処理プレート上の基板を覆うカバーと、基板を覆った閉状態と解放した開状態との間でカバーを移動させるカバー駆動手段と、筐体の基板搬出入口を塞ぐシャッターと、シャッターを開閉駆動するシャッター駆動手段と、カバーを開状態とした後にシャッターを開くようにカバー駆動手段およびシャッター駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備える。
【０００９】
また、この発明の請求項３の装置は、熱処理プレート上において基板を熱処理する基板熱処理装置において、熱処理プレートを内部に有する筐体と、筐体内の雰囲気を排気する排気経路へ通じる排気口と、熱処理プレート上の基板を覆うカバーと、基板を覆った閉状態と解放した開状態との間でカバーを移動させるカバー駆動手段と、カバーが開状態にある時には排気経路を介した排気動作をオフにするとともに、カバーが閉状態にある時には排気動作をオンにするよう制御する排気制御手段と、を備える。
【００１０】
また、この発明の請求項４の装置は、熱処理プレート上において露光後の基板を熱処理する露光後加熱処理に利用される基板熱処理装置において、熱処理プレートを内部に有する筐体と、筐体内の雰囲気を排気する排気経路へ通じる排気口と、筐体内部において熱処理プレート上の基板を覆うカバーと、基板を覆った閉状態と解放した開状態との間でカバーを移動させるカバー駆動手段と、筐体の基板搬出入口を塞ぐシャッターと、シャッターを開閉駆動するシャッター駆動手段と、カバーを閉状態とする前にシャッターを閉じるとともに、カバーを開状態とした後にシャッターを開くようにカバー駆動手段およびシャッター駆動手段を制御する駆動制御手段と、カバーが開状態にある時には排気経路を介した排気動作をオフにするとともに、カバーが閉状態にある時には排気動作をオンにするよう制御する排気制御手段と、を備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
【００１２】
【１．実施の形態における機構的構成】
図１は実施の形態の基板熱処理装置１の断面図である。以下、図１を用いてこの装置の機構的構成について説明していく。
【００１３】
基板熱処理装置１は筐体１０、搬出入口開閉部２０、カバー３０、ホットプレート４０、リフトピン５０、排気部６０、昇降用エアシリンダー７０、制御部８０から成っている。
【００１４】
筐体１０は側面に基板搬出入口１０ａ、排気口１０ｂを備えており、内部に設けられた後述するホットプレート４０により基板ＷのＰＥＢ処理を行うための処理室として機能する。
【００１５】
搬出入口開閉部２０は基板搬出入シャッター２１０および搬出入用エアシリンダー２２０から成り、筐体１０の基板搬出入口１０ａに設けられた基板搬出入シャッター２１０が搬出入用エアシリンダー２２０の駆動で昇降することにより後述する所定のタイミングで開閉し、それが開いている間に基板Ｗが搬出入される。
【００１６】
カバー３０は後述するホットプレート４０上方において昇降可能に設けられており、ＰＥＢ処理中は下降して、ホットプレート４０上に閉空間を形成する。
【００１７】
ホットプレート４０は筐体１０の内部中央に設けられ、内部の発熱機構によりその上面に支持した基板Ｗを加熱する。
【００１８】
リフトピン５０は３本に分かれており（図中には２本のみ表示）ホットプレート４０内の貫通口を通じて昇降可能に構成されており、上昇時にその先端で基板搬出入口から搬入された基板Ｗを受取り、下降してホットプレート４０上に基板Ｗを載置する。
【００１９】
排気部６０は排気口シャッター６１０および排気用エアシリンダー６２０から成り、排気口１０ｂを開閉可能である。この排気口１０ｂは筐体１０の外部において工場排気ラインに連結されており、それを介して筐体１０内の雰囲気の排気を行ったり停止したりする。
【００２０】
昇降用エアシリンダー７０はカバー駆動手段に相当し、カバー３０およびリフトピン５０に連結されており、その駆動によりカバー３０およびリフトピン５０を昇降させる。
【００２１】
制御部８０は駆動制御手段および排気制御手段を兼ねたものに相当し、ホットプレート４０、昇降用エアシリンダー７０、搬出入用エアシリンダー２２０および排気用エアシリンダー６２０に接続されており、図示しない温度センサの信号によりホットプレート４０の温度を制御するとともに、昇降用エアシリンダー７０、搬出入用エアシリンダー２２０および排気用エアシリンダー６２０の駆動を制御する。
【００２２】
つぎに、要部についてさらに詳細に説明していく。
【００２３】
前述のようにカバー３０とリフトピン５０はいずれも、昇降用エアシリンダー７０に連結されているため、必然的に両者の動作は同期するものとなるため、リフトピン５０が下がった状態では常にカバー３０は閉じており、逆に、リフトピン５０が上がった状態ではカバー３０も開いた状態となる。
【００２４】
これに対し、基板搬出入シャッター２１０は昇降用エアシリンダー７０ではなく、搬出入用エアシリンダー２２０（シャッター駆動手段に相当する。）に連結され、それにより駆動されるため、カバー３０およびリフトピン５０とは独立して開閉できるものとなっている。
【００２５】
また、排気部６０は筐体１０の排気口１０ｂに設けられた排気口シャッター６１０が排気用エアシリンダー６２０の駆動で昇降することにより開閉する。そして、排気口１０ｂの外部は図示しない吸引機構により負圧とされており、排気口シャッター６１０が開いた状態（「排気動作がオン」の状態に相当する。）で内部雰囲気が外部に排出され、逆に排気口シャッター６１０が閉じた状態（「排気動作がオフ」の状態に相当する。）では内部雰囲気は外部に排出されない構造となっている。そして、それにより筐体１０内の排気を後述する所定のタイミングで行ったり停止したりする。
【００２６】
【２．実施の形態における処理手順】
図２はこの実施の形態の基板熱処理装置１の動作を説明するための図である。また、図３は実施の形態の基板熱処理装置１および従来装置の動作タイミングを比較する図であり、図３（ａ）はこの実施の形態の装置のタイミングチャート、図３（ｂ）は従来装置のタイミングチャートである。
【００２７】
以下、図２および図３（ａ）を用いてこの装置の処理手順を説明していく。
【００２８】
＜基板受け渡し工程＞
この工程では基板熱処理装置１は図２（ａ）に示す状態にあり、図示しない外部の搬送ユニットにより処理済みの基板Ｗが基板熱処理装置１外に搬出された後、基板Ｗが基板熱処理装置１内に搬入される工程である。この工程において、各部は以下の状態になっている。
【００２９】
すなわち、カバー３０および基板搬出入シャッター２１０は開いており、搬送ユニットは搬入動作を行い、排気シャッター６１０は閉じた状態にあって排気を行っていない。なお、カバー３０が開状態であるので図２（ａ）のようにリフトピン５０は上がった状態にあり、基板Ｗはそのリフトピン５０に支持されるように搬入される。
【００３０】
＜第１待機工程＞
この工程では基板熱処理装置１は図２（ｂ）に示す状態にあり、次の工程でのＰＥＢ処理工程の開始まで、基板熱処理装置１内の上がった状態のリフトピン５０上に基板Ｗが支持されたまま待機している工程で、この工程が始まるとともに基板搬出入シャッター２１０は閉じられる。この工程において、各部は以下の状態になっている。
【００３１】
すなわち、カバー３０は開状態であるが基板搬出入シャッター２１０は閉じており、搬送ユニットは停止し、さらに、排気シャッター６１０が閉じた状態にあって排気を行っていない。
【００３２】
＜ＰＥＢ処理工程＞
この工程では基板熱処理装置１は図２（ｃ）に示す状態にあり、ＰＥＢ処理を行う工程である。この工程において、各部は以下の状態になっている。
【００３３】
すなわち、カバー３０および基板搬出入シャッター２１０は閉じており、搬送ユニットは停止しているが、排気シャッター６１０が開いた状態にあって排気を行っている。
【００３４】
＜第２待機工程＞
この工程では基板熱処理装置１は図２（ｄ）に示す状態にあり、ＰＥＢ処理後の基板Ｗが搬送ユニットによる搬出のタイミングを待機している工程である。この工程において、各部は第１待機工程と同様の状態になっており、カバー３０は開いているが基板搬出入シャッター２１０は閉じており、搬送ユニットは停止し、さらに、排気シャッター６１０は閉じた状態にあって排気を行なっていない。
【００３５】
そして、第２待機工程の終了時に基板搬出入シャッター２１０が開かれ、基板受け渡し工程に戻る。そして、以上の４つの工程が繰返され、順次、各基板ＷのＰＥＢ処理が行われていく。
【００３６】
ところで、従来装置では図３（ｂ）に示すように、第１待機工程および第２待機工程の際にカバーと基板搬出入シャッターが同時に開いており、さらに排気も行われているため待機中に外気が基板位置にまで達し、その際、基板搬出入口からの外気の流入のため前述のように内部雰囲気の温度が不均一となる。
【００３７】
また、基板受け渡し工程においても排気しているため同様の理由で内部雰囲気の温度が不均一になってしまい、その後、基板Ｗが搬入された段階で既に雰囲気の温度分布が不均一な状態になってしまっていた。
【００３８】
これに対し、この実施の形態の装置では第１待機工程および第２待機工程ではカバー３０が開状態であるが基板搬出入シャッター２１０が閉じられており、さらに排気も停止しているのでので外気が筐体１０内に流入することはなく、したがって装置の内部雰囲気の温度不均一も生じない。
【００３９】
また、基板受け渡し工程において排気を停止しているので基板Ｗの受け渡しの際にも外気の流入が少なく、したがって、待機中も内部雰囲気の温度均一性が高い状態に維持されている。そのため、その後の工程においても内部雰囲気の温度均一性が高くなり、全工程に渡り内部雰囲気の温度均一性が高く維持できる。
【００４０】
このように、この実施の形態の基板熱処理装置１では第１待機工程から第２待機工程にかけて基板搬出入シャッター２１０が閉じるとともに、ＰＥＢ処理工程以外は排気を停止する構成としているので、両者の相乗効果により一層、内部雰囲気の温度均一性が高くなり、基板の温度均一性が高くなるという効果を有している。
【００４１】
【３．変形例】
この実施の形態の基板熱処理装置１ではカバー３０が開状態の間は排気を行わない構成としたが、この発明はこれに限られず、排気口およびその開閉用のシャッターを設けないで常に排気を行わない構成としてもよい。これは、ＰＥＢ処理工程では溶剤が蒸発することが少ないので排気を行わないことによる弊害が少ないことを利用したものであり、そのため排気を行わないことにより一層内部雰囲気の温度均一性を向上させることができる。
【００４２】
また、この実施の形態の基板熱処理装置１ではＰＥＢ処理工程においてカバー３０が開状態の間は排気を行わない構成としたが、プリベーク等のＰＥＢ処理以外の熱処理を行う場合には溶剤の蒸気が多く発生するため常時排気を行う構成とした方がよい。
【００４３】
また、この実施の形態の基板熱処理装置１では、排気の制御を排気口シャッター６１０の開閉により行うこととしたが、この発明はこれに限られるものではなく、排気のためのエアポンプをオン／オフすることによって制御する構成としてもよい。
【００４４】
さらに、この実施の形態の基板熱処理装置では昇降用エアシリンダー７０、搬出入用エアシリンダー２２０、排気用エアシリンダー６２０によってそれぞれカバー３０およびリフトピン５０、基板搬出入シャッター２１０、ならびに排気口シャッター６１０を駆動する構成としたが、この発明はこれに限られず各駆動機構をボールネジ等を用いたものとする構成としてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明ではカバーを閉状態とする前にシャッターを閉じるように、また、請求項２の発明ではカバーを開状態とした後にシャッターを開くようにカバー駆動手段およびシャッター駆動手段を制御する構成としたのでカバーとシャッターを同時に開閉する場合と比べて基板搬出入口を通じて流入する外気が基板位置に至る量が少ないため内部雰囲気の温度均一性が高くなる。
【００４６】
また、請求項３の発明ではカバーが開状態にある時には排気手段をオフにするとともに、カバーが閉状態にある時には排気手段をオンにするよう制御する構成としたのでカバーが開状態の時に排気が行われないので外気の流入が少なくなり、外気の基板位置に至る量が少ないため内部雰囲気の温度均一性が高くなる。
【００４７】
さらに、請求項４の発明では、カバーを閉状態とする前にシャッターを閉じるとともにカバーを開状態とした後にシャッターを開くようにカバー駆動手段およびシャッター駆動手段を制御しさらに、カバーが開状態にある時には排気手段をオフにするとともに、カバーが閉状態にある時には排気手段をオンにするよう制御する構成としたので、請求項１、請求項２および請求項３の発明の効果が相乗的に得られるため、より内部雰囲気の温度均一性が高くなり、よって一連の熱処理を通じての基板の温度均一性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の基板熱処理装置の断面図である。
【図２】実施の形態の基板熱処理装置の動作を説明するための図である。
【図３】実施の形態の基板熱処理装置および従来装置の動作タイミングを比較する図である。
【図４】従来装置の断面図である。
【符号の説明】
１  基板熱処理装置
１０  筐体
１０ａ  基板搬出入口
１０ｂ  排気口
２０  搬出入口開閉部
３０  カバー
４０  ホットプレート
６０  排気部
７０  昇降用エアシリンダー
８０  制御部
２１０  基板搬出入シャッター
２２０  搬出入用エアシリンダー
６１０  排気口シャッター
６２０  排気用エアシリンダー
Ｗ  基板
【図１】
0003540111.tif 000002
【図２】
0003540111.tif 000003
【図３】
0003540111.tif 000004
【図４】
0003540111.tif 000005