JP3453069B2 - 基板温調装置 - Google Patents

基板温調装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板温調装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体ウエハ(以下ウエハと
いう)や液晶ディスプレイのガラス基板(LCD基板)
の表面に所望のパターンを形成するためのマスクは、疎
水化したウエハ等の基板表面にレジストを塗布した後、
光、電子線あるいはイオン線などをレジスト面に照射し
て露光し、現像することによって得られる。
【0003】ウエハの疎水化処理は、ウエハを例えば8
0℃に加熱して行われるため、レジストを塗布する前に
冷却装置によりウエハは冷却されることが必要である。
また露光に続いてベーキング処理が行われ、その際ウエ
ハは120℃に加熱されるため、現像を行う前にもウエ
ハは冷却装置により例えば23℃まで冷却されることが
必要である。
【0004】図8は、従来の冷却装置の概略図である。
この冷却装置は、ウエハWが載置される載置台11、載
置台11を23℃に保つための冷却部12、3本の昇降
自在な保持ピン13及びそのピンの昇降機構14からな
り、保持ピン13により載置台11上にウエハWを僅か
に浮かせた状態で保持して冷却するようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の冷却装置では、ウエハWを、載置台11の冷却面
(上面)に対向する側の面、即ちウエハ裏面から冷却
し、ウエハWの表面側は開放系になっているため、冷却
効率が悪く、120℃から23℃まで冷却するのに長時
間を要し、スループットが低いという欠点がある。
【0006】そこで冷却装置を2個以上用意し、それら
をいわば並列に用い、各冷却装置に対するウエハWの搬
入及び搬出タイミングをずらすことにより、冷却装置群
全体に対するウエハWの搬入出タイミングを速めてスル
ープットの向上を図ることが考えられる。しかし冷却装
置の数が増えてしまうため、コスト増を招くだけでな
く、設置スペースも大きくなってしまうという問題があ
る。
【0007】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は、温調効率を高め、より短い時間
で基板を温調することができる基板温調装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る温調装置
は、装置内に設けられ、基板を載置して所定の温度に温
調するための載置台と、装置内に基板を搬入するための
搬入口と、この搬入口の近傍に、搬入される基板に予備
温調するためのガスを吹き出すための吹き出し口と、を
備えたことを特徴とする。この装置は、例えば前記ガス
を排出する吸い込み口を備えている。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る温調装置を
冷却装置に適用した実施の形態の一例を示す概略図であ
る。この冷却装置は、ウエハWが載置される載置台2
1、載置台21を所定温度、特に限定しないが例えば2
3℃に保つための冷却部3、載置台21上にウエハWを
僅かに浮かせた状態で保持するために載置台21に組み
込まれてなる保持部材を構成する例えば3本の昇降自在
な保持ピン22、そのピンを昇降するための第1の移動
手段である昇降機構23、ウエハWを載置台21の反対
側、即ちウエハ表面側から冷却する補助温調板である補
助冷却板4、及びその補助冷却板4を昇降させてウエハ
Wに近づけたり離したりするためのモータ等からなる第
2の移動手段である昇降手段5を備えている。
【0010】ウエハWは、保持ピン22により主温調板
即ち載置台21の冷却面から例えば0.05乃至0.1
mm離れ、かつ補助冷却板4の冷却面から例えば0.1
乃至0.5mm離れた状態で冷却され、例えば23℃±
0.3℃に温度調節される。載置台21及び冷却部3は
主温調板を構成している。冷却部3内には、冷却パイプ
31が設けられており、その冷却パイプ31内には例え
ば23℃よりも低温の冷却水または冷却ガスが流されて
いる。また冷却部3内には、例えばペルチェ素子や抵抗
発熱線よりなる加熱手段32が設けられており、冷却水
による冷却とペルチェ素子等による加熱とによって、載
置台21の冷却面(上面)を例えば23℃に保持するよ
うになっている。なおその温度制御機構は、例えば図示
しない温度センサーにより載置台21の温度を検出し、
その検出値に基づいてペルチェ素子等の発熱をオン/オ
フさせるようになっている。
【0011】補助冷却板4内には、冷却パイプ41が設
けられており、その冷却パイプ41内には例えば23℃
よりも低温の冷却水または冷却ガスが流されている。そ
れによって補助冷却板4の、ウエハWと対向する冷却面
は、例えば23℃よりも低温に保持されている。なお冷
却水や冷却ガス等の冷媒は、冷却パイプ31,41に連
通接続された冷媒流路30内を流れ、循環している。
【0012】補助冷却板4は、特に限定しないが、例え
ば熱伝導性に優れたアルミニウムや銅でできている。そ
して補助冷却板4の冷却面は、例えば黒色になってい
る。また補助冷却板4の冷却面は、凹凸状に形成されて
いてもよい。このように冷却面が黒色であったり、凹凸
状になっていると、熱吸収性がよくなるので、冷却効率
が向上する。
【0013】次に上述の実施の形態の作用について図2
及び図3を参照しながら説明する。疎水化処理または露
光後のベーク処理が終わったウエハWは、搬送アーム6
により冷却装置内へ搬入され、載置台21上に保持ピン
22と搬送アーム6との協動作用により載置される(図
2(a)参照)。その際補助冷却板4は、ウエハWの搬
入を妨げない位置に上昇している。また載置台21は例
えば23℃に保持されており、一方補助冷却板4はそれ
よりも低い温度に保持されている。
【0014】ウエハWが載置されると補助冷却板4が降
下し(図2(b)参照)、例えばベーク処理後であれ
ば、120℃に保持されたウエハWの温度が降下し始め
る(図3の時刻t1)。そしてウエハWの温度が、目標
とする温度(例えば23℃)よりも少し高い温度、特に
限定しないが例えば30℃になると(図3の時刻t
2)、補助冷却板4が上昇する(図2(c)参照)。
【0015】ここで補助冷却板4の上昇タイミングは、
実際にウエハWの温度を例えば保持ピン22の先端部に
設けた温度センサーで検出したり、放射温度計によりウ
エハWの温度を測定するなどし、その検出温度または測
定温度が例えば30℃になった時点としてもよい。また
は冷却装置の温度環境は常に略一定であることから、周
囲の温度や加熱されたウエハWの温度等を変化させない
限り、冷却時の温度プロファイルも常に略一定となるた
め、ウエハWの冷却が開始された時点(図3の時刻t
1)からの経過時間をタイマー等により計時し、時刻t
1から時刻t2に至るのに要する時間、即ち(t2−t
1)の時間に相当する時間が経過した時点で、補助冷却
板4を上昇させるようにしてもよい。その場合には、実
験等により予め(t2−t1)の時間を求めておく。
【0016】補助冷却板4が離れた後、ウエハWは主冷
却板である載置台21によってのみ冷却され、緩やかに
目標温度である例えば23℃に到達する(図3の時刻t
3)。そして搬送アーム6により冷却装置の外に搬出さ
れる。
【0017】このように目標温度よりも少し高い温度で
補助冷却板4が離れることによって、ウエハWを精度よ
く目標温度まで冷却することができる。つまり補助冷却
板4の冷却面は目標温度(23℃)よりも低温であるた
め、補助冷却板4を接近させたままでウエハWを目標温
度(23℃)まで冷却してから補助冷却板4を離すと、
ウエハWの温度は目標温度の許容誤差範囲(23℃±
0.3℃)内に収まらなくなってしまう。
【0018】上述実施の形態によれば、疎水化処理また
は露光後のベーク処理において加熱されたウエハWは、
主温調板である載置台21及び補助冷却板4により挟ま
れて冷却されるため、従来の載置台によってのみ冷却さ
れる装置に比べて、冷却効率がよく、より短い時間でウ
エハWを所定温度まで冷却することができる。また目標
温度よりも少し高い温度で補助冷却板4が離れ、その後
ウエハWは載置台21によってのみ冷却されるため、ウ
エハWを精度よく目標温度まで冷却することができる。
【0019】なお特に図示しないが、保持ピン22を設
けずに、載置台21上にウエハWを直接載置してもよ
く、その場合も上述実施の形態と同様の効果が得られ
る。
【0020】また補助冷却板4の冷却面の温度は、主冷
却板(載置台21)の冷却面の温度よりも高くなるよう
にされていてもよい。また補助冷却板を設ける代わり
に、図4に示すように、冷却装置の搬入出口71の付近
に冷却ガスの吹き出し口72と吸い込み口73を設け、
図示しない搬送アームにより搬入出口71からウエハW
を搬入して目標温度に冷却された載置台74上に載置す
る際に、ウエハWにN2等の冷却ガスを吹き付けてウエ
ハWを予備冷却するようにしてもよい。
【0021】次に本発明に係る冷却装置を組み込んだ塗
布・現像装置の一例の概略について図5及び図6を参照
しながら説明する。図5中、81はウエハカセットを搬
入出するためのカセット搬入出ステージであり、例えば
25枚収納されたカセットCが例えば自動搬送ロボット
により載置される。搬入出ステージ81の奥側には、例
えば搬入出ステージ81から奥を見て例えば左側には塗
布・現像系のユニットが、右側には加熱・冷却・疎水化
処理系のユニットが夫々配置されている。
【0022】塗布・現像系のユニットにおいては、例え
ば上段に2個の現像ユニット82が、下段に2個の塗布
ユニット83が設けられている。加熱・冷却・疎水化処
理系のユニットにおいては、図6に示すように加熱ユニ
ット84、冷却ユニット85及び疎水化処理ユニット8
6などが上下にある。
【0023】また塗布・現像系ユニットと加熱・冷却・
疎水化処理系ユニットとの間には、ウエハ搬送アーム8
7が設けられている。このウエハ搬送アーム87は、例
えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわり
に回転自在に構成され、塗布・現像系ユニット、加熱・
冷却・疎水化処理系ユニット、搬入出ステージ81及び
後述のインターフェイスユニット88の間でウエハWの
受け渡しを行う。
【0024】インターフェイスユニット88は、塗布・
現像系ユニットや加熱・冷却・疎水化処理系ユニットを
含む上述の部分をクリーントラックと呼ぶことにする
と、このクリーントラックと露光装置89との間に介在
し、図示しない搬送系により両装置の間でウエハの受け
渡しを行う。
【0025】この装置のウエハの流れについて図7を参
照しながら説明すると、先ず外部からウエハWが収納さ
れたウエハカセットCが前記搬入出ステージ81に搬入
され、ウエハ搬送アーム87によりカセットC内からウ
エハWが取り出され、疎水化処理ユニット86にて例え
ば80℃で疎水化処理が行われる(ステップS1)。そ
の後、ウエハWは搬送アーム87により冷却ユニット8
5に移され、そこで例えば23℃まで冷却される(ステ
ップS2)。その際、図3に示す温度プロファイルと同
様なプロファイルに従ってウエハWを冷却するようにし
てもよい。冷却されたウエハWは搬送アーム87により
塗布ユニット83に移され、そこでレジスト液が塗布さ
れ、レジスト膜が形成される(ステップS3)。
【0026】レジスト膜が塗布されたウエハWは加熱ユ
ニット84で加熱された後、インターフェイスユニット
88を介して露光装置89に送られ、そこでパターンに
対応するマスクを介して露光が行われる(ステップS
4)。
【0027】その後ウエハWはインターフェイスユニッ
ト88を介して加熱ユニット84に戻され、そこで例え
ば120℃に加熱されてベーク処理される(ステップS
5)。その後、ウエハWは搬送アーム87により冷却ユ
ニット85に移され、そこで例えば23℃まで冷却され
る(ステップS6)。その際、図3に示す温度プロファ
イルに沿ってウエハWを冷却するようにしてもよい。続
いてウエハWは搬送アーム87により現像ユニット82
に送られて現像処理され、レジストマスクが形成される
(ステップS7)。しかる後ウエハWは搬入出ステージ
81上のカセットC内に戻される。
【0028】以上の説明では、本発明を冷却装置に適用
した例について説明したが、本発明は、例えば上述の加
熱装置(例えば加熱ユニット84)として構成してもよ
い。この場合既述の載置台21に相当する部分は、主温
調板をなす主加熱板として構成され、また補助冷却板4
に相当する部分は、補助温調板をなす補助加熱板として
構成される。そして補助加熱板は、例えば主加熱板の温
度よりも高い温度に設定され、基板の温度がある設定温
度になったときに補助加熱板を基板から離すといったシ
−ケンスを組むことができ、基板を速やかに加熱するこ
とができるという効果がある。なお被処理基板としては
ウエハに限らず、液晶ディスプレイ用のガラス基板であ
ってもよい。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、温調効率
が高まり、より短い時間で基板を加熱あるいは冷却する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板温調装置を冷却装置に適用し
た実施の形態を示す概略図である。
【図2】その冷却装置の作用を説明するための模式図で
ある。
【図3】その冷却装置による冷却時の温度プロファイル
を示すグラフである。
【図4】本発明に係る冷却装置(基板温調装置)の他の
例を示す概略図である。
【図5】本発明に係る冷却装置(基板温調装置)が適用
されてなる塗布・現像装置を示す概略斜視図である。
【図6】その塗布・現像装置を側方から見た模式図であ
る。
【図7】その塗布・現像装置における処理プロセスを示
すフローチャートである。
【図8】従来の冷却装置を示す概略図である。
【符号の説明】
W ウエハ 21 載置台(主温調板) 22 保持ピン(保持部材) 3 冷却部 30 冷媒流路 31,41 冷却パイプ 32 加熱手段 4 補助冷却板(補助温調板) 5 昇降手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 H01L 21/68 G03F 7/38

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置内に設けられ、基板を載置して所定
    の温度に温調するための載置台と、 装置内に基板を搬入するための搬入口と、 この搬入口の近傍に、搬入される基板に予備温調するた
    めのガスを吹き出すための吹き出し口と、を備えたこと
    を特徴とする基板温調装置。
  2. 【請求項2】 前記ガスを排出する吸い込み口を備えた
    ことを特徴とする請求項1記載の基板温調装置。
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