JP2001358045A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板毎の熱履歴を一定にできる。 【解決手段】 そこで本発明では、基板保持アーム７の
下面に設けられた電子天秤１１により基板Ｗの重量が測
定され、測定された基板Ｗの重量データは、コントロー
ラ２２の制御定数決定部２９に送信される。制御定数決
定部２９では、基準重量の基板と同様の温度勾配が得ら
れるようなＰＩＤ定数を決定する。ＨＰ制御部３０で
は、制御定数決定部２９で決定されたＰＩＤ定数を用い
て加熱機器２０に対する操作量を順次決定し温度制御を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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）に加
熱処理や冷却処理を行う基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上記基板の製造工程において
は、種々の熱処理が行われている。一般には、基板処理
装置の加熱処理部や冷却処理部によりレジストの塗布の
前後や現像処理の前後において基板の熱処理が行われ
る。

【０００３】例えば基板を加熱する熱処理を行なう場
合、加熱処理部において加熱用の板である加熱プレート
上に基板を載置し、加熱処理の目的に応じて所定の温度
にて所定時間加熱される。

【０００４】一方、基板を冷却する熱処理を行なう場
合、冷却処理部において冷却用の板である冷却プレート
上に基板を載置し、所定の温度に冷却される。

【０００５】このような加熱処理部あるいは冷却処理部
で熱処理を行なうときには、加熱プレートや冷却プレー
トは所定の温度に温調制御されており、通常はＰＩＤ
（Proportional-Integral-Derivative）制御によって温
調されている。ＰＩＤ制御はフィードバック制御の一態
様であり、加熱プレートや冷却プレートに設けられた温
度センサからの検知信号に基づいて加熱プレートや冷却
プレートへの出力を制御するのである。

【発明が解決しようとする課題】ところでＰＩＤ制御の
内容は、いわゆるＰＩＤ定数によって異なる。そして、
従来においては、処理する基板ごとの温度履歴が一定と
なるように、即ち複数の基板間での温度履歴に差が生じ
ずに所定の目標温度に導けるように同一のＰＩＤ定数で
個々の基板を温調していた。

【０００６】しかし、処理される基板間でその厚みが異
なる場合がある（厚みが異なるとそれに対応してその重
量も基板間で異なる）。厚みが異なる基板を同一のＰＩ
Ｄ定数によってある所定の目標温度になるように温調す
ると、基板毎にその熱容量が異なるため、昇温速度或い
は降温速度に差が出て、基板毎の熱履歴が異なる結果と
なり、ひいてはレジスト塗布後の膜厚均一性や現像後の
線幅均一性が基板毎に異なるという悪影響を与えるよう
なことが生じていた。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、基板毎の熱履歴を一定にできる基板処理装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決する為
に、請求項１に係る発明の基板処理装置は、加熱手段に
より加熱され、基板を支持して基板に加熱処理を施す加
熱プレートと加熱処理前の個々の基板の重量に応じた加
熱の制御態様を決定する制御態様決定手段と、制御態様
決定手段で決定された制御態様に基づいて加熱手段を制
御し、加熱プレートの温度を所定の目標温度に導く温度
制御手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】また請求項２に係る発明の基板処理装置
は、請求項１に記載の基板処理装置において、加熱処理
前の個々の基板の重量を測定する重量測定手段を備えた
ことを特徴とする。

【００１０】更に請求項３に係る発明の基板処理装置
は、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置にお
いて、温度制御手段は、前記加熱プレートの温度につい
てＰＩＤ制御を行い、制御態様決定手段は、加熱処理前
の個々の基板の重量に応じてＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を
決定することを特徴とする。

【００１１】また請求項４に係る発明の基板処理装置
は、請求項２又は３に記載の基板処理装置において、重
量測定手段は、基板収納容器から基板を取り出す基板搬
送手段に設けられて、基板収納容器から基板を取り出す
際に基板の重量を測定することを特徴とする。

【００１２】また請求項５に係る発明の基板処理装置
は、加熱手段により加熱され、基板を支持して基板に加
熱処理を施す加熱プレートと、加熱処理前の個々の基板
の厚みに応じた加熱の制御態様を決定する制御態様決定
手段と、制御態様決定手段で決定された制御態様に基づ
いて加熱手段を制御し、加熱プレートの温度を所定の目
標温度に導く温度制御手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１３】また請求項６に係る発明の基板処理装置
は、請求項５に記載の基板処理装置において、加熱処理
前の個々の基板の厚みを測定する厚み測定手段を備えた
ことを特徴とする。

【００１４】また請求項７に係る発明の基板処理装置
は、請求項５または請求項６に記載の基板処理装置にお
いて、温度制御手段は、加熱プレートの温度についてＰ
ＩＤ制御を行い、制御態様決定手段は、加熱処理前の個
々の基板の厚みに応じて前記ＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を
決定することを特徴とする。

【００１５】また請求項８に係る発明の基板処理装置
は、請求項６または請求項７に記載の基板処理装置にお
いて、厚み測定手段は、基板収納容器から基板を取り出
す基板搬送手段に設けられて、基板収納容器から基板を
取り出す際に基板の厚みを測定することを特徴とする。

【００１６】また請求項９に係る発明の基板処理装置
は、冷却手段により冷却され、基板を支持して基板に冷
却処理を施す冷却プレートと、冷却処理前の個々の基板
の重量に応じた冷却の制御態様を決定する制御態様決定
手段と、制御態様決定手段で決定された制御態様に基づ
いて冷却手段を制御し、冷却プレートの温度を所定の目
標温度に導く温度制御手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１７】また請求項１０に係る発明の基板処理装置
は、請求項９に記載の基板処理装置において、冷却処理
前の個々の基板の重量を測定する重量測定手段を備えた
ことを特徴とする。

【００１８】また請求項１１に係る発明の基板処理装置
は、請求項９または請求項１０に記載の基板処理装置に
おいて、温度制御手段は冷却プレートの温度についてＰ
ＩＤ制御を行い、制御態様制御手段は、冷却処理前の個
々の基板の重量に応じてＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を決定
することを特徴とする。

【００１９】また請求項１２に係る発明の基板処理装置
は、請求項１０または請求項１１に記載の基板処理装置
において、重量測定手段は、基板収納容器から基板を取
り出す基板搬送手段に設けられて、基板収納容器から基
板を取り出す際に基板の重量を測定することを特徴とす
る。

【００２０】また請求項１３に係る発明の基板処理装置
は、冷却手段により冷却され、基板を支持して基板に冷
却処理を施す冷却プレートと、冷却処理前の個々の基板
の厚みに応じた冷却の制御態様を決定する制御態様決定
手段と、制御態様決定手段で決定された制御態様に基づ
いて冷却手段を制御し、冷却プレートの温度を所定の目
標温度に導く温度制御手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００２１】また請求項１４に係る発明の基板処理装置
は、請求項１３に記載の基板処理装置において、冷却処
理前の個々の基板の厚みを測定する厚み測定手段を備え
たことを特徴とする。

【００２２】また請求項１５に係る発明の基板処理装置
は、請求項１３または請求項１４に記載の基板処理装置
において、温度制御手段は、冷却プレートの温度につい
てＰＩＤ制御を行い、制御態様決定手段は、冷却処理前
の個々の基板の重量に応じてＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を
決定することを特徴とする。

【００２３】また請求項１６に係る発明の基板処理装置
は、請求項１４または請求項１５に記載の基板処理装置
において、厚み測定手段は、基板収納容器から基板を取
り出す基板搬送手段に設けられて、基板収納容器から基
板を取り出す際に基板の厚みを測定することを特徴とす
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】〈１．基板処理装置の全体構成〉
まず本発明に係る基板処理装置の配置構成について説明
する。図１は、実施形態の配置構成を説明する図であ
る。

【００２５】図１に示すように、本実施の形態において
は、基板処理装置は、基板の搬入搬出を行うインデクサ
ＩＤと、基板に処理を行う複数の処理ユニットおよび各
処理ユニットに基板を搬送する基板搬送手段が配置され
るユニット配置部ＭＰと、図示しない露光装置とユニッ
ト配置部ＭＰとの間で基板の搬入／搬出を行うために設
けられているインターフェイスＩＦＢとを備えて構成さ
れている。

【００２６】ユニット配置部ＭＰの４隅には、基板に処
理液による処理を施す液処理ユニットとして、基板を回
転させつつレジスト塗布処理を行う塗布処理ユニットＳ
Ｃ１、ＳＣ２（スピンコータ）と、露光後の基板の現像
処理を行う現像処理ユニットＳＤ１、ＳＤ２（スピンデ
ベロッパ）とが配置されている。さらにこれらの液処理
ユニットの上側には、基板に熱処理を行う多段熱処理ユ
ニット２０が装置の前部及び後部に配置されている。

【００２７】塗布処理ユニットＳＣ１、ＳＣ２や現像処
理ユニットＳＤ１、ＳＤ２に挟まれた装置中央部には、
周囲の全処理ユニットにアクセスしてこれらとの間で基
板の受け渡しを行うための基板搬送手段として、搬送ロ
ボットＴＲ１が配置されている。この搬送ロボットＴＲ
１は、鉛直方向に移動可能であるとともに中心の鉛直軸
回りに回転可能となっている。

【００２８】塗布処理ユニットＳＣ１の上方には、多段
熱処理ユニット２０として、２段構成の熱処理ユニット
が配置されている。このうち最下段より数えて１段目の
位置には基板の冷却処理を行う冷却処理部ＣＰ１が設け
られており、２段目には基板に対して加熱しながら密着
強化処理を行う密着強化部ＡＨが設けられている。なお
最上段は、本実施形態の装置の場合、空き状態となって
いるが、必要に応じて加熱処理部や冷却処理部、又はそ
の他の熱処理ユニットを組み込むことができる。

【００２９】塗布処理ユニットＳＣ２の上方にも多段熱
処理ユニット２０として、３段構成の熱処理ユニットが
配置されている。これらのうち最下段より１段目の位置
には冷却処理部ＣＰ２が設けられており、２段目から３
段目の位置には加熱処理部ＨＰ１、ＨＰ２が設けられて
いる。

【００３０】現像処理ユニットＳＤ１の上方にも多段熱
処理ユニット２０として２段構成の熱処理ユニットが配
置されている。このうち最下段より１段目の位置には冷
却処理部ＣＰ３が設けられており、２段目の位置には基
板に対して露光後のベーキング処理を行う露光後加熱処
理部ＰＥＢが設けられている。なお、最上段は、本実施
形態の場合空き状態となっているが、必要に応じて加熱
処理部や冷却処理部、又はその他の熱処理ユニットを組
み込むことができる。

【００３１】現像処理ユニットＳＤ２の上方にも多段熱
処理ユニット２０として、３段構成の熱処理ユニットが
配置されている。このうち最下段より１段目の位置には
冷却処理部ＣＰ４が設けられており、２段目から３段目
の位置には加熱処理部ＨＰ３、ＨＰ４が設けられてい
る。

【００３２】なお、インターフェイスＩＦＢは、ユニッ
ト配置部ＭＰにおいてレジストの塗布が終了した基板を
露光装置側に渡したり露光後の基板を露光装置側から受
け取るべく、かかる基板を一時的にストックする機能を
有し、図示を省略しているが、搬送ロボットＴＲ１との
間で基板を受け渡すロボットと、基板を載置するバッフ
ァカセットとを備えている。

【００３３】このような基板処理装置における基板の処
理フローの一例について図２に基づき説明する。まずイ
ンデクサＩＤから搬出された処理前の基板は、１枚ずつ
ユニット配置部ＭＰの搬送ロボットＴＲ１に受け渡さ
れ、搬送ロボットＴＲ１が基板を加熱しながら基板とレ
ジストとの密着性を強化させる密着強化部ＡＨ、密着強
化部ＡＨで加熱された基板を冷却する冷却処理部ＣＰ
１、基板上にレジスト膜を塗布する塗布処理ユニットＳ
Ｃ１、レジストの塗布された基板を加熱して溶媒成分を
揮発させる加熱処理部ＨＰ１、加熱処理後の基板を冷却
する冷却処理部ＣＰ２へと順番に移動しながら各処理部
において先に入っていた基板を取り出すとともに処理し
ようとする基板を投入し、それぞれの各処理部により基
板に対し所要の処理が施される。これにより基板の主面
にレジスト膜が形成される。

【００３４】次に表面にレジスト膜が形成された基板は
搬送ロボットＴＲ１からインターフェイスＩＦＢへと渡
され、インターフェイスＩＦＢを通して図示しない露光
装置へ搬入される。そして、露光装置において基板が露
光され、露光処理が終了した基板は、インターフェイス
ＩＦＢに戻され、インターフェイスＩＦＢを通して搬送
ロボットＴＲ１へ受け渡される。

【００３５】搬送ロボットＴＲ１に戻された露光処理後
の基板は、搬送ロボットＴＲ１によって加熱処理部ＰＥ
Ｂへ搬送され、加熱処理部ＰＥＢにより加熱処理され
る。この加熱処理により、露光部分における化学反応が
促進される。そして、搬送ロボットＴＲ１によって基板
が加熱処理部ＰＥＢから冷却処理部ＣＰ３へ搬送され、
冷却処理部ＣＰ３で基板が冷却処理される。この冷却処
理により、レジストの露光部分における反応が停止す
る。その後、搬送ロボットＴＲ１が、基板を冷却処理部
ＣＰ３から現像処理ユニットＳＤ１或いはＳＤ２に搬送
し、基板の現像処理が行われる。現像処理の終了した基
板は、現像処理後のいわゆるポストベークを行うためＨ
Ｐ２へと搬送され、ポストベークを行った後、ＣＰ４に
送られて冷却処理が施され、インデクサＩＤへと搬送さ
れる。

【００３６】次にインデクサＩＤの詳細について説明す
る。図３は、インデクサＩＤの側部断面模式図である。
図３において、インデクサＩＤは、載置部２および基板
搬送部３を備える。載置部２の上面には、基板収納容器
として一体型カセット４が載置される。一体型カセット
４は基板搬送部３側に開口部５が向くように配置され
る。一体型カセット４ａの蓋４ａは蓋開閉機構（図示せ
ず）により取り出され基板搬送部３の下方に保持され
る。

【００３７】基板搬送部３には基板搬送機構６が配置さ
れている。基板搬送機構６は、基板Ｗを保持する基板保
持アーム７と、基板保持アーム７を水平方向に進退移動
させ、鉛直軸回りに回動させるアーム駆動機構８と、基
板保持アーム７およびアーム駆動機構８を昇降移動させ
る昇降駆動部９と、基板保持アーム７、アーム駆動機構
８、および昇降駆動部９を水平方向（紙面垂直方向）に
沿って延びるレール１０ａに沿って移動させる水平方向
移動部１０とから構成される。基板保持アーム７には、
その下面に基板保持アーム７が基板Ｗを保持した際に基
板Ｗの重量を測定する電子天秤１１が設けられている。
この電子天秤１１が本発明における重量測定手段に相当
する。

【００３８】インデクサＩＤの載置部２に一体型カセッ
トが載置されると、まず図示しない基板検出装置が作動
され、一体型カセット４内の各収納棚に基板Ｗが収納さ
れているか否かが検出される。基板の検出動作が終了す
ると、検出結果に基づいて基板搬送機構６のアーム駆動
機構８、昇降駆動部９、および水平方向移動部１０が動
作して基板保持アーム７が一体型カセット４内に収納さ
れた未処理の基板Ｗを一体型カセット４から取り出して
基板の処理を行うためにユニット配置部の領域に払い出
し、一方、ユニット配備部ＭＰの各板処理部で処理の終
了した基板を受け取って一体型カセット４内の収納棚に
収納する。この未処理の基板Ｗを基板保持アーム７によ
り取り出す際に、基板保持アームの下面に設けられた電
子天秤１１により取り出した未処理の基板の重量が測定
される。そして、測定された結果は、加熱処理を行う密
着強化部ＡＨ、各加熱処理部ＨＰ１、ＰＥＢ、ＨＰ２及
び冷却処理を行う冷却処理部ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、
ＣＰ４のコントローラに送られる。

【００３９】＜２.加熱処理部の構成＞次に本実施の形
態における基板処理装置を構成する加熱処理部の構成に
ついて図４に基づき説明する。なお、密着強化部ＡＨ、
各加熱処理部ＨＰ１、ＰＥＢ、ＨＰ２の主要部の構成な
概ね同一であるので、ここでは、加熱処理部ＨＰ１を例
にとり説明することとする。

【００４０】加熱処理部ＨＰ１は、加熱機器２０により
加熱され、上面に基板Ｗを支持して基板Ｗに加熱処理を
施す載置プレートに相当する加熱プレート２１や、コン
トロ―ラ２２、電源ボックスや工場のユーティリティな
どで構成される電力供給源２４から加熱プレート２１内
の加熱機器２０への電力を操作する操作機器２５などを
備えている。

【００４１】加熱プレート２１には、加熱手段に相当す
る加熱機器２０と、加熱プレートの温度を検知する図示
しない温度センサとが内設されている。加熱機器２０
は、マイカヒータなとの主加熱機器だけで構成されるこ
ともあるし、上記主加熱機器と、それに加えてペルチェ
素子などで構成される補助加熱機器を含んで構成される
こともある。

【００４２】また、図４では、加熱プレート２１の上面
に複数個のプロキシミティボール２６が配設され、加熱
プレート２１の上面から微少間隔隔てて基板Ｗにを支持
して基板Ｗに加熱処理を施すように構成しているが、こ
れらプロキシミティボール２６を省略して、基板Ｗを加
熱プレート２１の上面に直接支持して基板Ｗに加熱処理
を施すように構成することもある。

【００４３】さらに、加熱プレート２１には、複数本の
基板支持ピン２７が昇降可能に貫通されている。これら
の基板支持ピン２７は加熱プレート２１に対する基板Ｗ
の搬入／搬出を行うためのものであり、エアシリンダな
どのアクチュエータ２８によって同期して昇降されるよ
うに構成されている。図の二点鎖線で示すように、基板
支持ピン２７が上昇された状態で、加熱プレート２１の
上方において、搬送ロボットＴＲ１から基板支持ピン２
７に基板Ｗが受け渡されると、図の実線で示すように、
基板支持ピン２７の先端部が加熱プレート２１の内部に
収まる下降位置まで基板支持ピン２７が下降し、受け取
った基板Ｗをプロキシミティボール２６に（あるいは、
加熱プレート２１の上面に直接）載置支持させて、加熱
プレート２１に基板Ｗを搬入させる。また、加熱処理が
終わると、基板支持ピン２７が下降位置から上昇して、
基板Ｗを加熱プレート２１の上方に持ち上げて加熱プレ
ート２１から基板Ｗを搬出する。加熱プレート２１から
持ち上げられた基板Ｗは、搬送ロボットＴＲ１によって
基板支持ピン２７から受け取られて加熱処理部から運び
出される。

【００４４】コントローラ２２は、メモリ３２を備えた
制御態様決定手段に相当する制御定数決定部２９と、温
度制御手段に相当するＨＰ制御部３０と、基板支持ピン
昇降制御部３１とを備えている。このコントローラ２２
は、例えば各部２９〜３１の処理制御をプログラムに従
って実行するマイクロコンピュータなどで構成されてい
る。

【００４５】このような構成のもと、加熱処理部ＨＰ１
では以下のようにして加熱の制御態様が決定され基板Ｗ
の加熱が行われる。即ち、まず基板の処理を行う前に設
定機構２３から加熱処理の目標温度と、基準となる基板
Ｗの重量（以下「基準重量」という）のデータ及びそれ
に対応する加熱制御のＰＩＤ定数とを設定し、コントロ
ーラ２２の制御定数決定部２９のメモリ３２内に記憶さ
せておく。そして基板処理装置において基板処理開始の
指令がなされると、基板保持アーム７が、一体型カセッ
ト４に向けて移動し、未処理の基板Ｗを取り出す。この
とき、基板保持アーム７の下面に設けられた電子天秤１
１により基板Ｗの重力が測定される。測定された基板Ｗ
の重量のデータは、コントローラ２２の制御定数決定部
２９に送信されメモリ３２に記憶される。

【００４６】ここで、図５（ａ）に示すように実線で示
した基準重量の基板Ｗの温度上昇の勾配に対して、厚み
の薄い即ち重量の軽い基板の温度上昇の勾配は２点鎖線
で示すように傾きの急なものとなり、一方厚みの厚い即
ち重量の重い基板の温度上昇の勾配は１点鎖線で示すよ
うな傾きのなだらかなものとなる。そこで、制御定数決
定部２９では、メモリ３２に記憶された基準重量のデー
タと今回測定された基板Ｗの重量のデータとが比較さ
れ、軽いと判断された場合は、基準重量の基板のＰＩＤ
定数に変更を加え、基準重量の基板と同様の温度上昇の
勾配が得られるようにゲインを下げた出力が得られるよ
うなＰＩＤ定数を決定し、メモリ３２に記憶する。逆
に、重いと判断された場合は、制御定数決定部２９は、
基準重量の基板のＰＩＤ定数に変更を加え、基準重量の
基板と同様の温度上昇の勾配が得られるようにゲインを
上げた出力が得られるようなＰＩＤ定数を決定し、メモ
リ３２に記憶する。そして、当該基板Ｗを加熱処理部Ｈ
Ｐ１で加熱処理する際には、決定されたＰＩＤ定数は制
御定数として目標温度とともにＨＰ制御部３０に送られ
る。

【００４７】ＨＰ制御部３０では、制御定数決定部２９
からＰＩＤ定数と目標温度が与えられると、図示しない
温度センサからの検出信号によって加熱プレート２１の
現在温度を監視し、制御定数決定部２９によって決定さ
れたＰＩＤ定数を用いて、加熱プレート１の現在温度と
目標温度との偏差を打ち消すような加熱機器２０に対す
る操作量（電力供給源２４から加熱機器２０へ供給する
電力量）を順次決定して、その電力量の電力を加熱機器
２０に与えるような操作を行う操作信号を操作機器２５
に与えて操作機器２５を操作しつつフィードバック制御
によって加熱プレート２１の温度制御を行い、基板Ｗを
加熱処理する。

【００４８】このような加熱プレート２１の温度制御を
一体型カセット４内に収納された同一の処理を行う基板
Ｗ全てに対して行い、全ての基板Ｗについて図５（ｂ）
に示すような同一の温度上昇の勾配を持たせた熱処理が
行われる。このような制御を行うことによって基板毎の
昇温速度即ち温度上昇の勾配を同様にでき、基板毎の温
度履歴を同様にすることができる。

【００４９】ここでは、加熱処理部ＨＰ１の場合を例に
とり説明したが、密着強化部ＡＨ１、各加熱処理部ＰＥ
Ｂ、ＨＰ２においてもＨＰ１と同様の加熱制御が行わ
れ、基板毎の昇温速度即ち温度上昇の勾配を同様にで
き、基板毎の温度履歴を同様にすることができて、レジ
スト塗布後の膜厚均一性や現像後の線幅均一性を向上さ
せることができる。

【００５０】＜３．冷却処理部の構成＞次に本実施の形
態における基板処理装置を構成する冷却処理部について
図６に基づき説明する。なお、他の冷却処理部ＣＰ１、
ＣＰ３、ＣＰ４の構成は概ね同一であるのでここでは冷
却処理部ＣＰ２を例にとり説明することとする。

【００５１】冷却処理部ＣＰ２は、冷却機器４０により
冷却され、上面に基板Ｗを支持して基板Ｗに冷却処理を
施す載置プレートに相当する冷却プレート４１や、コン
トロ―ラ４２、電源ボックスや工場のユーティリティな
どで構成される電力供給源２４から冷却機器４０へ供給
する電力を操作する操作機器４５などを備えている。

【００５２】冷却プレート４１には、冷却プレート４１
の温度を検知する図示しない温度センサが内設されてい
る。また、冷却プレート４１と下板５３との間には冷却
手段に相当する冷却機器４０が設けられている。冷却機
器４０は、例えば冷却プレートから吸熱して冷却プレー
トを冷却するペルチェ素子で構成されている。

【００５３】また、図６では、加熱プレート４１の上面
に複数個のプロキシミティボール４６が配設され、加熱
プレート４１の上面から微少間隔隔てて基板Ｗを支持し
て基板Ｗに冷却処理を施すように構成しているが、これ
らプロキシミティボール４６を省略して、基板Ｗを冷却
プレート４１の上面に直接支持して基板Ｗに冷却処理を
施すように構成することもある。

【００５４】さらに、冷却プレート２１には、複数本の
基板支持ピン４７が昇降可能に貫通されている。これら
の基板支持ピン４７は冷却プレート４１に対する基板Ｗ
の搬入／搬出を行うためのものであり、エアシリンダな
どのアクチュエータ４８によって同期して昇降されるよ
うに構成されている。図の二点鎖線で示すように、基板
支持ピン４７が上昇された状態で、冷却プレート４１の
上方において、搬送ロボットＴＲ１から基板支持ピン４
７に基板Ｗが受け渡されると、図の実線で示すように、
基板支持ピン４７の先端部が冷却プレート４１の内部に
収まる下降位置まで基板支持ピン２７が下降し、受け取
った基板Ｗをプロキシミティボール４６に（あるいは、
冷却プレート４１の上面に直接）載置支持させて、冷却
プレート４１に基板Ｗを搬入させる。また、冷却処理が
終わると、基板支持ピン４７が下降位置から上昇して、
基板Ｗを冷却プレート４１の上方に持ち上げて冷却プレ
ート４１から基板Ｗを搬出する。冷却プレート４１から
持ち上げられた基板Ｗは、搬送ロボットＴＲ１によって
基板支持ピン４７から受け取られて冷却処理部から運び
出される。

【００５５】コントローラ４２は、メモリ５２を備えた
制御態様決定手段に相当する制御定数決定部４９と、温
度制御手段に相当するＣＰ制御部５０と、基板支持ピン
昇降制御部５１とを備えている。このコントローラ４２
は、例えば各部４９〜５１の処理制御をプログラムに従
って実行するマイクロコンピュータなどで構成されてい
る。

【００５６】このような構成のもと、冷却処理部ＣＰ２
では以下のようにして冷却の制御態様が決定され基板Ｗ
の冷却が行われる。即ち、加熱処理の場合と同様にまず
基板の処理を行う前に設定機構２３から冷却処理の目標
温度と、基準となる基板Ｗの重量（以下「基準重量」と
いう）のデータ及びそれに対応する冷却制御のＰＩＤ定
数とを設定し、コントローラ４２の制御定数決定部４９
のメモリ５２内に記憶させておく。そして前述したごと
く、基板保持アーム７により、未処理の基板Ｗを取り出
た時に、電子天秤１１により測定された基板Ｗの重量の
データが、コントローラ４２の制御定数決定部４９に送
信され、メモリ５２に記憶される。

【００５７】ここで、図５（ｃ）に示すように実線で示
した基準重量の基板Ｗの温度下降の勾配に対して、厚み
の薄い即ち重量の軽い基板の温度下降の勾配は２点鎖線
で示すように傾きの急なものとなり、一方厚みの厚い即
ち重量の重い基板の温度下降の勾配は１点鎖線で示すよ
うな傾きのなだらかなものとなる。そこで、制御定数決
定部４９では、メモリ５２に記憶された基準重量のデー
タと今回測定された基板Ｗの重量のデータとが比較さ
れ、軽いと判断された場合は、基準重量の基板のＰＩＤ
定数に変更を加え、基準重量の基板と同様の温度下降の
勾配が得られるようにゲインを下げた出力が得られるよ
うなＰＩＤ定数を決定し、メモリ５２に記憶する。逆
に、重いと判断された場合は、制御定数決定部４９は、
基準重量の基板のＰＩＤ定数に変更を加え、基準重量の
基板と同様の温度下降の勾配が得られるようにゲインを
上げた出力が得られるようなＰＩＤ定数を決定し、メモ
リ５２に記憶する。そして、当該基板Ｗを冷却処理部Ｃ
Ｐ２で冷却処理する際には、決定されたＰＩＤ定数は制
御定数として目標温度とともにＣＰ制御部５０に送られ
る。

【００５８】ＣＰ制御部５０では、制御定数決定部４９
からＰＩＤ定数と目標温度が与えられると、図示しない
温度センサからの検出信号によって冷却プレート４１の
現在温度を監視し、制御定数決定部４９によって決定さ
れたＰＩＤ定数を用いて、冷却プレート１の現在温度と
目標温度との偏差を打ち消すような冷却機器４０に対す
る操作量（電力供給源２４から冷却機器４０へ供給する
電力量）を順次決定して、その電力量の電力を冷却機器
４０に与えるような操作を行う操作信号を操作機器４５
に与えて操作機器４５を操作しつつフィードバック制御
によって冷却プレート４１の温度制御を行い、基板Ｗに
冷却処理を行う。

【００５９】このような冷却プレート４１の温度制御を
一体型カセット４内に収納された同一の処理を行う基板
Ｗ全てに対して行い、全ての基板Ｗについて図５（ｄ）
に示すような同一の温度下降の勾配を持たせた冷却処理
が行われる。このような制御を行うことによって基板毎
の降温速度即ち温度下降の勾配を同様にでき、基板毎の
温度履歴を同様にすることができる。

【００６０】ここでは、冷却処理部ＣＰ２の場合を例に
とり説明したが、各冷却処理部ＣＰ１、ＣＰ３、ＣＰ４
においてもＣＰ２と同様の冷却制御が行われ、基板毎の
降温速度即ち温度下降の勾配を同様にでき、基板毎の温
度履歴を同様にすることができて、レジスト塗布後の膜
厚均一性や現像後の線幅均一性を向上させることができ
る。

【００６１】＜４．加熱・冷却処理部の構成＞次に本発
明の基板処理装置を構成しうる他の形態の加熱・冷却処
理部の構成について図７に基づき説明する。図７に示し
た加熱・冷却処理部は、基板の加熱処理とともに、加熱
処理後の基板の冷却処理をも可能な形態となっている。

【００６２】図７に示す加熱・冷却処理部は、上面に基
板Ｗを支持して基板Ｗに加熱処理或いは冷却処理を施す
載置プレート６１と、載置プレート６１を加熱するマイ
カヒータからなる加熱機器６０と、電源ボックスや工場
のユーティリティなどで構成される電力供給源２４から
加熱機器６０への電力を操作する操作機器８５と、加熱
機器６０の下に配置され、冷却液の流路７３が形成され
た下板７１と、冷却部７７からポンプ７９によって冷却
水が送液されて冷却液を所定の温度に冷却する熱交換器
７８と、冷却液を下板７１の流路７３と熱交換器７８と
の間で循環させるポンプ７５と、循環させる冷却液の流
量調整を行う可変バルブ７４と、逆止弁７６と、コント
ローラ６２などを備えている。基板に対して冷却処理を
行う場合、載置プレート６１は、下板７１の流路７３を
流れる冷却液によって冷却される。なお、載置プレート
６１には、載置プレートの温度を検知する図示しない温
度センサが内設されている。

【００６３】コントローラ６２は、メモリ８２を備えた
制御態様決定手段に相当する制御定数決定部６９と、そ
れぞれ温度制御手段に相当するＣＰ制御部７０、ＨＰ制
御部８０とを備えている。このコントローラ６２は、例
えば各部６９、７０、８０の処理制御をプログラムに従
って実行するマイクロコンピュータなどで構成されてい
る。

【００６４】このような構成のもと、加熱・冷却処理部
では以下のようにして加熱及び冷却の制御態様が決定さ
れ基板Ｗの加熱及び冷却が行われる。即ち、まず基板の
処理を行う前に設定機構２３から加熱及び冷却処理の目
標温度と、基準となる基板Ｗの重量（以下「基準重量」
という）のデータ及びそれに対応する加熱制御及び冷却
制御のＰＩＤ定数とを設定し、コントローラ６２の制御
定数決定部６９のメモリ８２内に記憶させておく。そし
て前述したごとく、基板保持アーム７により、未処理の
基板Ｗを取り出た時に、電子天秤１１により測定された
基板Ｗの重量のデータが、コントローラ６２の制御定数
決定部６９に送信され、メモリ８２に記憶される。

【００６５】制御定数決定部６９では、メモリ８２に記
憶された基準重量のデータと今回測定された基板Ｗの重
量のデータとが比較され、軽いと判断された場合は、基
準重量の基板のＰＩＤ定数に変更を加え、基準重量の基
板と同様の温度上昇の勾配及び温度下降の勾配が得られ
るようにゲインを下げた出力が得られるようなＰＩＤ定
数を決定し、メモリ８２に記憶する。逆に、重いと判断
された場合は、制御定数決定部６９は、基準重量の基板
のＰＩＤ定数に変更を加え、基準重量の基板と同様の温
度上昇の勾配及び温度下降の勾配が得られるようにゲイ
ンを上げた出力が得られるようなＰＩＤ定数を決定し、
メモリ８２に記憶する。そして、当該基板Ｗを加熱処
理、冷却処理する際には、決定されたＰＩＤ定数は制御
定数として目標温度とともにそれぞれＨＰ制御部８０及
びＣＰ制御部７０に送られる。

【００６６】ＨＰ制御部８０では、制御定数決定部６９
からＰＩＤ定数と目標温度が与えられると、図示しない
温度センサからの検出信号によって載置プレート６１の
現在温度を監視し、制御定数決定部６９によって決定さ
れたＰＩＤ定数を用いて、載置プレート６１の現在温度
と目標温度との偏差を打ち消すような加熱機器６０に対
する操作量（電力供給源２４から加熱機器６０へ供給す
る電力量）を順次決定して、その電力量の電力を加熱機
器６０に与えるような操作を行う操作信号を操作機器８
５に与えて操作機器８５を操作しつつフィードバック制
御によって載置プレート６１の温度制御を行い、基板Ｗ
の加熱処理を行う。なお、載置プレート６１が加熱制御
されている時には、可変バルブ７４は絞られており、下
板７１の流路７３に対する冷却液の流通が遮断されてい
る。

【００６７】このような載置プレート６１の温度制御を
一体型カセット４内に収納された同一の処理を行う基板
Ｗ全てに対して行い、全ての基板Ｗについて同一の温度
上昇の勾配を持たせた熱処理が行われる。このような制
御を行うことによって基板毎の昇温速度即ち温度上昇の
勾配を同様にでき、基板毎の温度履歴を同様にすること
ができる。

【００６８】基板Ｗに対する載置プレート６１での加熱
処理が終了すると加熱機器６０への給電を断ち、そのま
ま引き続き載置プレート６１で冷却処理を行う。ＣＰ制
御部７０では、制御定数決定部６９から与えられたＰＩ
Ｄ定数と目標温度を基にして、図示しない温度センサか
らの検出信号によって載置プレート６１の現在温度を監
視し、制御定数決定部６９によって決定されたＰＩＤ定
数を用いて、冷却プレート１の現在温度と目標温度との
偏差を打ち消す冷却液の流量となるように可変バルブ７
４の開閉量を順次決定して、可変バルブ７４を操作しつ
つフィードバック制御によって載置プレート６１の温度
制御を行い、基板Ｗの冷却処理を行う。

【００６９】このような載置プレート４１の温度制御を
一体型カセット４内に収納された同一の処理を行う基板
Ｗ全てに対して行い、全ての基板Ｗについて同一の温度
下降の勾配を持たせた冷却処理が行われる。このような
制御を行うことによって基板毎の降温速度即ち温度下降
の勾配を同様にでき、基板毎の温度履歴を同様にするこ
とができる。

【００７０】上述した実施の形態においては、インデク
サＩＤの基板保持アーム７に設けられた電子天秤１１に
より基板Ｗの重量を測定し、測定された基板Ｗの重量の
データを基に加熱制御又は冷却制御を行う構成としてい
たが、基板Ｗの厚みと重量とは相関関係がある（厚みが
基準となる基板の厚みより厚い場合は、重量も基準とな
る基板の重量より重く、逆に基準となる基板の厚みより
薄い場合は、重量も基準となる基板の重量より軽い）た
め、図８に示すように、インデクサＩＤの基板搬送機構
６の一体型カセット４側の位置にブラケット９０を介し
てＣＣＤカメラ９１を取り付け、基板保持アーム７が未
処理の基板Ｗを一体型カセット４から取り出す際に基板
Ｗを撮影して基板の厚みを測定し、測定された基板Ｗの
厚みを基に制御定数決定部２９、４９、６９でその厚み
に応じたＰＩＤ定数を決定し、重量測定の場合と同様の
加熱制御或いは冷却制御を行うようにしてもかまわな
い。ここでは、ＣＣＤカメラ９１が厚み測定手段に相当
する。

【００７１】上記実施の形態では、基板保持アーム７や
基板搬送機構６に電子天秤１１やＣＣＤカメラ９１を設
けて、未処理の基板を基板保持アームで取り出す際に基
板Ｗの重量や厚みを測定し、それを基に加熱制御或いは
冷却制御を行うようにしていたが、例えば予め処理する
基板の重量や厚みがわかっている場合には、その重量や
厚みのデータを設定機構２３を通じてコントローラに入
力し、それに基づいて加熱制御或いは冷却制御を行うよ
うにしてもかまわない。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、基板毎の熱履歴を一定
にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態である基板処理装置の全体構成を示
す図である。

【図２】実施の形態における基板処理装置におけるの処
理のフローを示す図である。

【図３】実施の形態における基板処理装置を構成するイ
ンデクサを示す側部断面模式図である。

【図４】実施の形態における基板処理装置を構成する加
熱処理部を示す図である。

【図５】基板の熱勾配を示す説明図である。

【図６】実施の形態における基板処理装置を構成する冷
却処理部を示す図である。

【図７】実施の形態における基板処理装置を構成する加
熱・冷却処理部の構成を示す図である。

【図８】実施の形態における基板処理装置を構成するイ
ンデクサの他の例を例示した図である。

【符号の説明】

２ 一体型カセット ６ 基板搬送機構 ７ 基板保持アーム １１ 電子天秤 ２０、６０ 加熱機器 ２１ 加熱プレート ２２、４２、６２ コントローラ ２９、４９、６９ 制御定数決定部 ３０、８０ ＨＰ制御部 ４０ 冷却機器 ４１ 冷却プレート ５０、７０ ＣＰ制御部 ６１ 載置プレート ７３ 流路 ３２ コピー操作指定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０Ｅ ５Ｆ０４６ 3/68 3/68 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６７ Ｆターム(参考） 2H025 AB16 AB17 EA01 EA04 EA10 FA01 FA12 2H096 AA25 AA27 GB03 GB07 GB10 3K058 AA00 AA64 AA82 BA00 CA05 CA12 CA23 CA31 CB12 CB15 CB22 CB34 CE13 CE19 CE21 3K092 PP20 QA05 QB32 RF27 TT40 UC07 VV40 5F031 CA01 CA02 CA05 CA07 DA17 GA35 GA36 GA48 GA49 HA33 HA37 HA38 JA04 JA45 JA46 MA24 MA26 MA27 NA02 NA09 5F046 JA04 JA22 KA04 KA07 LA01 LB09

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 加熱手段により加熱され、基板を支持し
   て基板に加熱処理を施す加熱プレートと、 加熱処理前の個々の基板の重量に応じた加熱の制御態様
   を決定する制御態様決定手段と、 前記制御態様決定手段で決定された制御態様に基づいて
   前記加熱手段を制御し、前記加熱プレートの温度を所定
   の目標温度に導く温度制御手段とを備えたことを特徴と
   する基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、 加熱処理前の個々の基板の重量を測定する重量測定手段
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の基板処
   理装置において、 前記温度制御手段は、前記加熱プレートの温度について
   ＰＩＤ制御を行い、 前記制御態様決定手段は、加熱処理前の個々の基板の重
   量に応じて前記ＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を決定すること
   を特徴とする基板処理装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載の基板処理
   装置において、 前記重量測定手段は、基板収納容器から基板を取り出す
   基板搬送手段に設けられて、基板収納容器から基板を取
   り出す際に基板の重量を測定することを特徴とする基板
   処理装置。
5. 【請求項５】 加熱手段により加熱され、基板を支持し
   て基板に加熱処理を施す加熱プレートと、 加熱処理前の個々の基板の厚みに応じた加熱の制御態様
   を決定する制御態様決定手段と、 前記制御態様決定手段で決定された制御態様に基づいて
   前記加熱手段を制御し、前記加熱プレートの温度を所定
   の目標温度に導く温度制御手段とを備えたことを特徴と
   する基板処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の基板処理装置におい
   て、 加熱処理前の個々の基板の厚みを測定する厚み測定手段
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
7. 【請求項７】 請求項５または請求項６に記載の基板処
   理装置において、 前記温度制御手段は、前記加熱プレートの温度について
   ＰＩＤ制御を行い、 前記制御態様決定手段は、加熱処理前の個々の基板の厚
   みに応じて前記ＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を決定すること
   を特徴とする基板処理装置。
8. 【請求項８】 請求項６または請求項７に記載の基板処
   理装置において、 前記厚み測定手段は、基板収納容器から基板を取り出す
   基板搬送手段に設けられて、基板収納容器から基板を取
   り出す際に基板の厚みを測定することを特徴とする基板
   処理装置。
9. 【請求項９】 冷却手段により冷却され、基板を支持し
   て基板に冷却処理を施す冷却プレートと、 冷却処理前の個々の基板の重量に応じた冷却の制御態様
   を決定する制御態様決定手段と、 前記制御態様決定手段で決定された制御態様に基づいて
   前記冷却手段を制御し、前記冷却プレートの温度を所定
   の目標温度に導く温度制御手段とを備えたことを特徴と
   する基板処理装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の基板処理装置におい
    て、 冷却処理前の個々の基板の重量を測定する重量測定手段
    を備えたことを特徴とする基板処理装置。
11. 【請求項１１】 請求項９または請求項１０に記載の基
    板処理装置において、 前記温度制御手段は前記冷却プレートの温度についてＰ
    ＩＤ制御を行い、 前記制御態様制御手段は、前記冷却熱処理前の個々の基
    板の重量に応じて前記ＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を決定す
    ることを特徴とする基板処理装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０または請求項１１に記載の
    基板処理装置において、 前記重量測定手段は、基板収納容器から基板を取り出す
    基板搬送手段に設けられて、基板収納容器から基板を取
    り出す際に基板の重量を測定することを特徴とする基板
    処理装置。
13. 【請求項１３】 冷却手段により冷却され、基板を支持
    して基板に冷却処理を施す冷却プレートと、 冷却処理前の個々の基板の厚みに応じた冷却の制御態様
    を決定する制御態様決定手段と、 前記制御態様決定手段で決定された制御態様に基づいて
    前記冷却手段を制御し、前記冷却プレートの温度を所定
    の目標温度に導く温度制御手段とを備えたことを特徴と
    する基板処理装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の基板処理装置にお
    いて、 冷却処理前の個々の基板の厚みを測定する厚み測定手段
    を備えたことを特徴とする基板処理装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３または請求項１４に記載の
    基板処理装置において、 前記温度制御手段は、前記冷却プレートの温度について
    ＰＩＤ制御を行い、 前記制御態様決定手段は、冷却処理前の個々の基板の重
    量に応じて前記ＰＩＤ制御のＰＩＤ定数を決定すること
    を特徴とする基板処理装置。
16. 【請求項１６】請求項１４または請求項１５に記載の基
    板処理装置において、 前記厚み測定手段は、基板収納容器から基板を取り出す
    基板搬送手段に設けられて、基板収納容器から基板を取
    り出す際に基板の厚みを測定することを特徴とする基板
    処理装置。