JP4414909B2

JP4414909B2 - 塗布、現像装置

Info

Publication number: JP4414909B2
Application number: JP2005036800A
Authority: JP
Inventors: 林田　　安; 圭孝原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2025-02-14
Also published as: TW200629464A; KR20060091250A; TWI285408B; US20060183340A1; KR101086174B1; CN1831649A; JP2006222398A; US7262829B2; CN100573328C

Description

本発明は、例えば半導体ウエハやＬＣＤ基板（液晶ディスプレイ用ガラス基板）等の基板に対してレジスト液の塗布処理や、露光後の現像処理等を行う塗布、現像装置及びその方法に関し、より詳しくは、塗布、現像装置において、露光装置との間に介在するインターフェイスブロックから現像処理を行う領域に露光後の基板を受け渡すための技術に関する。

半導体デバイスやＬＣＤ基板の製造プロセスの一つとして、基板にレジスト膜を形成し、フォトマスクを用いて当該レジスト膜を露光した後、現像処理を行なうことにより所望のパターンを得る、一連の工程があり、このような処理は、一般にレジスト液の塗布や現像を行う塗布、現像装置に、露光装置を接続したレジストパターン形成装置を用いて行われる。このような装置としては例えば特許文献１に示す構成が知られており、この装置では例えば図１１に示すように、多数枚のウエハＷを収納したキャリアＣがキャリアブロック１Ａのキャリアステージ１１に搬入され、キャリアＣ内のウエハは受け渡しアーム１２（図１２参照）により処理ブロック１Ｂに受け渡される。そして処理ブロック１Ｂでは塗布ユニット１３Ａなどによりレジスト膜を形成するための一連の処理が行われ、次いでインターフェイスブロック１Ｃを介して露光装置１Ｄに搬送される。

露光処理後のウエハは、再び処理ブロック１Ｂに戻されて現像ユニット１３Ｂにて現像処理が行われ、元のキャリアＣ内に戻されるようになっている。図１１中１４Ａ〜１４Ｃは、塗布ユニット１３Ａや現像ユニット１３Ｂの処理の前後にウエハに対して所定の加熱処理や冷却処理を行なうための加熱ユニット、冷却ユニットや、受け渡しステージ等を備えた棚ユニットである。ここでウエハＷは処理ブロック１Ｂに設けられた２つのメインアーム１５Ａ，１５Ｂにより、塗布ユニット１３Ａと現像ユニット１３Ｂと棚ユニット１４Ａ〜１４Ｃの各部等の、処理ブロック１Ｂ内においてウエハＷが置かれるモジュール間を搬送される。この際、ウエハＷは上記の処理を施されるにあたり、処理予定の全てのウエハＷについて、予め各々がどのタイミングでどのモジュールに搬送されるかを定めた搬送スケジュールに従って搬送されている。

図１２は、このシステムにおけるウエハＷの搬送経路を示す説明図である。受け渡しアーム１２は、キャリアステージ１１に載置されたキャリアＣ内の処理前のウエハＷを受け渡しユニット（ＴＲＳ１）に搬送し、現像を終えて冷却ユニット（ＣＯＬ４）に置かれた処理後のウエハＷを前記キャリアＣに搬送する役割を有する。メインアーム１５Ａ，１５Ｂは、受け渡しユニット（ＴＲＳ１）上のウエハＷを疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）、冷却ユニット（ＣＯＬ１）、塗布ユニット（ＣＯＴ）、加熱ユニット（ＰＡＢ）、受け渡しユニット（ＴＲＳ２）の順で搬送し、更にインターフェイス部Ｂ３から搬出されて加熱ユニット（ＰＥＢ）内に載置されたウエハＷを冷却ユニット（ＣＯＬ３）、現像ユニット（ＤＥＶ）、加熱ユニット（ＰＯＳＴ）、冷却ユニット（ＣＯＬ４）の順で搬送する役割を有する。

インターフェイスブロック１Ｃにおける搬送手段について述べると、主搬送部１８Ａは、受け渡しユニット（ＴＲＳ２）に載置された露光前のウエハＷを周縁露光装置（ＷＥＥ）、バッファカセット（ＳＢＵ）、高精度温調ユニット（ＣＯＬ２）に順次搬送すると共に、補助搬送部１８Ｂにより受け渡しユニット（ＴＲＳ３）に載置された露光後のウエハＷを加熱ユニット（ＰＥＢ）に搬送する役割を備えている。また補助搬送部１８Ｂは、高精度温調ユニット（ＣＯＬ２）内のウエハＷを露光装置１Ｄの搬入ステージ１６に搬送すると共に、露光装置１Ｄの搬出ステージ１７上のウエハＷを受け渡しユニット（ＴＲＳ３）に搬送する役割を備えている。

ところで目標とするパターンの線幅を得るために露光時間、露光量、（ＰＥＢ）における加熱温度及び加熱時間などのパラメータを予め設定するが、その際露光した後、加熱を開始するまでの経過時間（露光後経過時間）についても予め設定した時間を見込んでいる。このためパターンが微細化し、化学増幅型のレジストを用いた場合、露光後において露光後経過時間の長さが現像結果に影響を及ぼすと考えられる。従って露光後において露光後経過時間がウエハ間でばらつくと、今後パターンの線幅が微細化していったときに線幅の均一性が低くなり、歩留まりが低下するおそれがある。

そこで露光後経過時間を一定にするために加熱ユニット（ＰＥＢ）にてウエハの加熱開始時点を調整するようにしている。この加熱ユニット（ＰＥＢ）は、加熱プレートから横に外れた領域と当該加熱プレートとの間で移動自在な専用の搬送アームを兼ねた冷却プレートを設けて構成され、インターフェイスブロックＢ３内の主搬送部１８Ａ及び補助搬送部１８Ｂの状態により、露光装置の搬出ステージ１７に露光後のウエハが払い出されてから加熱ユニット（ＰＥＢ）内に搬入されるまでの最大の時間を見込んで、加熱ユニット（ＰＥＢ）の前記冷却プレート上での待機時間を調整するようにしている。即ち搬出ステージ１７に露光後のウエハが払い出されてから加熱ユニット（ＰＥＢ）内に搬入されるまでの時間が長い場合には、冷却プレートから直ぐに加熱プレートに受け渡され、前記時間が短い場合には、冷却プレートで設定時間よりも短い時間分だけ待機することになる。

ところで加熱ユニット（ＰＥＢ）内にてウエハを待機すると、加熱ユニット（ＰＥＢ）内にウエハが搬入されてから搬出されるまでのウエハ滞在時間は、加熱処理に必要な時間に待機時間が加わるため長くなってしまう。一方露光装置のスループットが高まりつつあることから、塗布、現像装置側においてもスループットの向上を図る工夫がされているが、スループットが高くなるとつまり塗布、現像装置と露光装置とを接続したパターン形成装置における単位時間当たりのウエハの処理枚数を多くすると、加熱ユニット（ＰＥＢ）の設置枚数が多くなってしまう。例えば１時間当たりのパターン形成装置の処理枚数を１５０枚とすると、ウエハが２４秒間隔（３６００秒／１５０枚）で搬送されることになる。

一方加熱ユニット（ＰＥＢ）における加熱処理に必要な時間が例えば１２０秒（加熱９０秒＋冷却１２秒＋搬送１８秒）であるとすると、これに待機時間として４秒加わるとすると、加熱ユニット（ＰＥＢ）内のウエハ滞在時間は１２４秒になる。そうするとウエハの搬送サイクル時間が２４秒の場合、加熱ユニット（ＰＥＢ）の必要な台数は、１２４秒÷２４＝５．１７であるから６台必要になる。しかし現像処理前の加熱ユニット（ＰＥＢ）は、専用搬送アームを兼ねた冷却プレートを内蔵していることなどから極めて高価なものであり、その台数が多いことは装置価格の低廉化を阻む要因になっている。

ここで特許文献２には、既述の露光後経過時間の調整をインターフェイスブロック内の搬送アーム上にて行うことが記載されているが、この手法はスループットが高い装置においては、当該搬送アームの搬送能力が低下するので実際には適用し難い手法である。

特開２００４−１９３５９７号公報特開２００１−７７０１４号公報

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、基板が露光されてから加熱処理が開始されるまでの露光後経過時間を一定にするための塗布、現像装置において、高いスループットを確保しながら、露光後に基板を加熱処理する加熱ユニットの台数を抑えることのできる技術を提供することにある。

本発明は、キャリアブロックにキャリアにより搬入された基板を処理ブロックに受け渡し、この処理ブロックにてレジスト膜を含む塗布膜を形成した後、処理ブロックに対してキャリアブロックの反対側に接続されるインターフェイスブロックを介して露光装置に搬送し、前記インターフェイスブロック内のインターフェイス用の搬送手段を介して戻ってきた露光後の基板を前記処理ブロックにて現像処理して前記キャリアブロックに受け渡す塗布、現像装置において、
レジスト液を基板に塗布するための液処理ユニット及び塗布液が塗布された基板を加熱する加熱ユニットを含む、一連の処理を順次行うための複数の処理ユニットと、前記キャリアブロックから前記インターフェイスブロックに向かって水平に直線状に伸びる基板の搬送領域と、この搬送領域に沿って移動し、前記複数の処理ユニット間で基板を搬送する単位ブロック用の搬送手段とを備えた塗布膜形成用の単位ブロックと、
この塗布膜形成用の単位ブロックに対して上下に積層して設けられ、露光された基板を加熱処理するための加熱ユニット及び現像液を基板に塗布するための液処理ユニットを含む、一連の処理を順次行うための複数の処理ユニットと、前記キャリアブロックから前記インターフェイスブロックに向かって水平に直線状に伸びる基板の搬送領域と、この搬送領域に沿って移動し、前記複数の処理ユニット間で基板を搬送する、前記搬送手段とは別個の単位ブロック用の搬送手段と、を備えた現像処理用の単位ブロックと、
前記インターフェイス用の搬送手段から露光後の基板を現像処理用の単位ブロック内の搬送手段に受け渡すための受け渡しステージと、
この受け渡しステージに露光後の基板が搬送されたときに、現像処理用の単位ブロック内の搬送手段による当該基板の受け取りのタイミングを、当該基板が露光されてから前記加熱ユニットにて加熱開始されるまでの時間が予め設定した時間となるように調整するための制御部と、を備えたことを特徴とする。

現像処理用の単位ブロック内の搬送手段は、少なくとも２本のアームを含み、基板が置かれる個所をモジュールと呼ぶとすると、各モジュールに置かれた基板を１枚づつ一つ順番が後のモジュールに移すように順次搬送を行うことにより一の搬送サイクルを実行し、当該一の搬送サイクルが終了した後、次の搬送サイクルに移行するように制御される構成としてもよい。

また基板が露光されてから前記加熱ユニットにて加熱開始されるまでの設定時間は、露光装置における搬出ステージに露光後の基板が搬出されてから、インターフェイス用の搬送手段が当該搬出ステージから基板を受け取るタイミングの中で最も遅くなるタイミングを見込んだ最大時間に設定され、
制御部は、インターフェイス用の搬送手段が前記搬出ステージから露光後の基板を受け取るタイミングに応じて、現像処理用の単位ブロック内の搬送手段が前記受け渡しステージから基板を受け取るタイミングを調整するようにしてもよい。

本発明は、塗布膜形成用の単位ブロックと現像処理用の単位ブロックとに分離し、レジスト膜を形成するためのユニット間を搬送する搬送手段と現像処理を行うためのユニット間を搬送する搬送手段とを独立させている。従って現像処理用の単位ブロック内の搬送手段を待機させてもスループットの低下を避けることができる。そこでこの点に着目してインターフェイスブロック内の搬送手段から露光後の基板を受け渡しステージに受け渡した後、現像処理用の単位ブロック内の搬送手段による当該基板の受け取りのタイミングを、当該基板が露光されてから加熱ユニットにて加熱が開始されるまでの時間が予め設定した時間となるように調整するようにしており、露光後の基板が受け渡しステージへ搬送されるタイミングが早い場合には、現像処理用の単位ブロック内の搬送手段がここから基板を搬出するタイミングを遅らせることになる。このようなタイミングの調整を、露光後の加熱ユニット内で行わずに受け渡しステージにて行うことにより、単位時間当たりの処理枚数を多くしてもつまり基板の搬送サイクルを早くしても、加熱ユニットの必要台数の増加を抑えることができるという効果がある。

以下、本発明に係る塗布、現像装置の実施の形態について説明する。図１は、本発明の塗布、現像装置をレジストパターン形成装置に適用した場合の一実施の形態の平面図を示し、図２は同概略斜視図、図３は同概略側面図である。この装置は、基板であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたキャリア２０を搬入出するためのキャリアブロックＳ１と、複数個例えば５個の単位ブロックＢ１〜Ｂ５を縦に配列して構成された処理ブロックＳ２と、インターフェイスブロックＳ３と、露光装置Ｓ４と、を備えている。

前記キャリアブロックＳ１には、前記キャリア２０を複数個載置可能な載置台２１と、この載置台２１から見て前方の壁面に設けられる開閉部２２と、開閉部２２を介してキャリア２０からウエハＷを取り出すためのトランスファーアームＣとが設けられている。このトランスファーアームＣは、後述する単位ブロックＢ２の受け渡しステージＴＲＳ１，２，３との間でウエハＷの受け渡しを行うように、進退自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在、キャリア２０の配列方向に移動自在に構成されている。

キャリアブロックＳ１の奥側には筐体２４にて周囲を囲まれる処理ブロックＳ２が接続されている。処理ブロックＳ２は、この例では、下方側から、下段側の２段が現像処理を行うための第１及び第２の単位ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１，Ｂ２、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜（以下「第２の反射防止膜」という）の形成処理を行うための第３の単位ブロック（ＴＣＴ層）Ｂ３、レジスト液の塗布処理を行うための第４の単位ブロック（ＣＯＴ層）Ｂ４、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜（以下「第１の反射防止膜」という）の形成処理を行うための第５の単位ブロック（ＢＣＴ層）Ｂ５として割り当てられている。ここで前記ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２が現像処理用の単位ブロック、ＴＣＴ層Ｂ３、ＣＯＴ層Ｂ４、ＢＣＴ層Ｂ５が塗布膜形成用の単位ブロックに相当する。

続いて第１〜第５の単位ブロックＢ（Ｂ１〜Ｂ５）の構成について説明する。これら各単位ブロックＢ１〜Ｂ５は、ウエハＷに対して薬液を塗布するための液処理ユニットと、前記液処理ユニットにて行なわれる処理の前処理及び後処理を行なうための各種の加熱・冷却系の処理ユニットと、前記液処理ユニットと加熱・冷却系の処理ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行うための専用の搬送手段ＡであるメインアームＡ１〜Ａ５と、を備えている。

先ず図１に示すＣＯＴ層Ｂ４を例にして以下に説明する。このＣＯＴ層Ｂ４のほぼ中央には、ＣＯＴ層Ｂ４の長さ方向（図中Ｙ軸方向）に、キャリアブロックＳ１とインターフェイスブロックＳ３とを接続するための、ウエハＷの搬送領域Ｒ１が形成されている。この搬送領域Ｒ１のキャリアブロックＳ１側から見た両側には、手前側（キャリアブロックＳ１側）から奥側に向かって右側に、前記液処理ユニットとして、レジストの塗布処理を行うための複数個例えば３個の塗布部３０を筐体３２内に配置した塗布ユニット３１が設けられている。塗布部３０はウエハを保持して回転させるウエハ保持部とこの上は保持部を囲むカップ３３などを備えており、薬液ノズルからレジスト液をウエハの中心部に供給し、ウエハ保持部を回転させてレジスト液を展伸させて塗布処理を行うように構成されている。

またＣＯＴ層Ｂ４の手前側から奥側に向かって左側には、順に加熱・冷却系のユニットを多段化した４個の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が設けられており、塗布ユニット３１にて行なわれる処理の前処理及び後処理を行なうための各種ユニットを複数段、例えば２段に積層した構成とされている。上述の前処理及び後処理を行うための各種ユニットの中には、例えば図４に示すように、レジスト液の塗布前にウエハＷを所定の温度に調整するための冷却ユニット（ＣＯＬ４）、レジスト液の塗布後にウエハＷの加熱処理を行うための例えばプリベーキングユニットなどと呼ばれている加熱ユニット（ＣＨＰ４）、レジスト液とウエハＷとの密着性を向上させるための疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）、ウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光するための周縁露光装置（ＷＥＥ）等が含まれている。また冷却ユニット（ＣＯＬ４）や加熱ユニット（ＣＨＰ４）等の各処理ユニットは、夫々処理容器５１内に収納されており、棚ユニットＵ１〜Ｕ４は、前記処理容器５１が２段に積層されて構成され、各処理容器５１の搬送領域Ｒ１に臨む面にはウエハ搬出入口５２が形成されている。なお前記疎水化処理ユニットは、ＨＭＤＳ雰囲気中でガス処理を行なうものであるが、塗布膜形成用の単位ブロックＢ３〜Ｂ５のいずれかに設けられればよい。

前記搬送領域Ｒ１には単位ブロック用の搬送手段であるメインアームＡ４が設けられている。このメインアームＡ４は、当該ＣＯＴ層Ｂ４内の全てのモジュール（ウエハＷが置かれる場所）、例えば棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各処理ユニット、塗布ユニット３１、後述する棚ユニットＵ５と棚ユニットＵ６の各部との間でウエハの受け渡しを行うように構成されている。メインアームＡ１〜Ａ５は、例えば図４に示すように、ウエハＷの裏面側周縁領域を支持するための２本のアーム１０１，１０２を備えており、これらアーム１０１，１０２は基台１０３に沿って互いに独立して進退自在に構成されている。またこの基台１０３は回転機構１０４により鉛直軸回りに回転自在に構成される共に、移動機構１０５により、棚ユニットＵ１〜Ｕ４を支持する台部１０６の搬送領域Ｒ１に臨む面に取り付けられたＹ軸レール１０７に沿ってＹ軸方向に移動自在、かつ昇降レール１０８に沿って昇降自在に構成されている。こうしてアーム１０１，１０２は、進退自在、Ｙ軸方向に移動自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構成され、棚ユニットＵ１〜Ｕ６の各ユニットや第１及び第２の受け渡しステージＴＲＳ１〜ＴＲＳ１０、液処理ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行うことができるようになっている。

また搬送領域Ｒ１のキャリアブロックＳ１と隣接する領域は、第１のウエハ受け渡し領域Ｒ２となっていて、この領域Ｒ２には、図１及び図３に示すように、トランスファーアームＣとメインアームＡ４とがアクセスできる位置に棚ユニットＵ５が設けられると共に、この棚ユニットＵ５に対してウエハＷの受け渡しを行うための第１の基板受け渡し手段をなす第１の受け渡しアーム４１を備えている。

前記棚ユニットＵ５は、図３に示すように、各単位ブロックＢ１〜Ｂ５のメインアームＡ１〜Ａ５との間でウエハＷの受け渡しを行うように構成されている。この例では各単位ブロックＢ１〜Ｂ５は、１個以上例えば２個の組で構成される第１の受け渡しステージＴＲＳ１〜ＴＲＳ５を備えており、これにより第１の受け渡しステージが多段に積層された第１の受け渡しステージ群を構成している。また第１の受け渡しアーム４１は各第１の受け渡しステージＴＲＳ１〜ＴＲＳ５に対してウエハＷの受け渡しを行うことができるように、進退自在及び昇降自在に構成されている。また前記第１及び第２の単位ブロックＢ１，Ｂ２の第１の受け渡しステージＴＲＳ１、ＴＲＳ２は、この例ではトランスファーアームＣとの間でウエハＷの受け渡しが行なわれるように構成され、キャリアブロック用受け渡しステージに相当する。さらにこの例では、第２の単位ブロックＢ２は第１の受け渡しステージとして例えば２個のＴＲＳ−Ｆを備えており、この受け渡しステージＴＲＳーＦはトランスファーアームＣによりウエハＷを処理ブロックＳ２に搬入するための専用の受け渡しステージとして用いられる。この受け渡しステージＴＲＳーＦもキャリアブロック用受け渡しステージに相当し、第１の単位ブロックＢ１に設けるようにしてもよいし、この受け渡しステージＴＲＳーＦを別個に設けずに、トランスファーアームＣからウエハＷを処理ブロックＳ２に搬入する際に、受け渡しステージＴＲＳ１，２を用いて行なうようにしてもよい。

さらに搬送領域Ｒ１のインターフェイスブロックＳ３と隣接する領域は、第２のウエハ受け渡し領域Ｒ３となっていて、この領域Ｒ３には、図３に示すように、メインアームＡ４がアクセスできる位置に棚ユニットＵ６が設けられると共に、この棚ユニットＵ６に対してウエハＷの受け渡しを行うための第２の基板受け渡し手段をなす第２の受け渡しアーム４２を備えている。

前記棚ユニットＵ６は、図３及び図６に示すように、各単位ブロックＢ１〜Ｂ５のメインアームＡ１〜Ａ５との間でウエハＷの受け渡しを行うように、この例では各単位ブロックＢ１〜Ｂ５は、１個以上例えば２個の第２の受け渡しステージＴＲＳ６〜ＴＲＳ１０を備えており、これにより第２の受け渡しステージが多段に積層された第２の受け渡しステージ群が構成されている。第２の受け渡しアーム４２は各第２の受け渡しステージＴＲＳ６〜ＴＲＳ１０に対してウエハＷの受け渡しを行うことができるように、進退自在及び昇降自在に構成されている。このように本実施の形態では、５段に積層された各単位ブロックＢ１〜Ｂ５の間で、上述の第１の受け渡しアーム４１と第２の受け渡しアーム４２とにより、夫々第１の受け渡しステージＴＲＳ１〜ＴＲＳ５とＴＲＳ−Ｆ、第２の受け渡しステージＴＲＳ６〜ＴＲＳ１０を介して、自由にウエハＷの受け渡しを行なうことができるように構成されている。

続いて他の単位ブロックについて説明すると、ＴＣＴ層Ｂ３及びＢＣＴ層Ｂ５は、液処理ユニットにおける薬液がレジスト液の代わりに反射防止膜用の薬液であることを除けば、実質ＣＯＴ層Ｂ４の構成と同様であり、加熱ユニット、冷却ユニット及び各ユニット間で基板を搬送するメインアームＡ３（Ａ５）が設けられている。

またＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２は同様に構成され、液処理ユニットとしてウエハＷに対して現像処理を行うための現像ユニットが設けられ、棚ユニットＵ１〜Ｕ４には、露光後のウエハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニットなどと呼ばれている、露光後の基板に対して加熱処理を行う加熱ユニット（ＰＥＢ）や、この加熱ユニット（ＰＥＢ）における処理の後にウエハＷを所定温度に調整するための冷却ユニット（ＣＯＬ）、現像処理後のウエハＷを水分を飛ばすために加熱処理するポストベーキングユニットなどと呼ばれている加熱ユニット（ＰＯＳＴ）を備えている以外はＣＯＴ層Ｂ４と同様に構成されている。なお現像ユニットは、カップで囲まれたウエハ保持部にウエハを保持し、薬液ノズルから現像液を液盛りして現像を行い、その後洗浄液でウエハ表面を洗浄し、ウエハ保持部を回転させて乾燥するものであり、その構成は図１の塗布ユニットとほぼ同様である。

そしてこれらＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２では、夫々メインアームＡ１，Ａ２により、夫々第１の受け渡しステージＴＲＳ１，ＴＲＳ２，ＴＲＳ−Ｆ、第２の受け渡しステージＴＲＳ６，ＴＲＳ７と、現像ユニットと、棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各処理ユニットとに対してウエハＷの受け渡しが行われるようになっている。

ここで前記加熱ユニット（ＣＨＰ３〜５、ＰＯＳＴ１，２、ＰＥＢ１，２）としては、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、加熱プレート５３と、搬送アームを兼用する冷却プレート５４とを備え、メインアームＡ１〜Ａ５と加熱プレート５３との間のウエハＷの受け渡しを冷却プレート５４により行なう、加熱冷却を１つのユニットにて行うことができる構成の装置が用いられる。図５中、５５、５６は各々ウエハの受け渡しを行うための例えば３本の昇降ピンであり、５７は、昇降ピン５５、５６が冷却プレート５４を通過するための切り欠きである。

一方、処理ブロックＳ２における棚ユニットＵ６の奥側には、インターフェイスブロックＳ３を介して露光装置Ｓ４が接続されている。インターフェイスブロックＳ３には、処理ブロックＳ２の棚ユニットＵ６と露光装置Ｓ４とに対してウエハＷの受け渡しを行うためのインターフェイスアーム４３と、ウエハＷを冷却する冷却ユニット４４と、を備えている。冷却ユニット４４は、ウエハＷを露光装置Ｓ４内の温度に予め高精度に調整するためのものである。

前記インターフェイスアーム４３は、処理ブロックＳ２と露光装置Ｓ４と冷却ユニット４４との間に介在するウエハＷの搬送手段（インターフェイス用の搬送手段）をなすものであり、この例では、第１〜第４の単位ブロックＢ１〜Ｂ４の第２の受け渡しステージＴＲＳ６〜ＴＲＳ９に対してウエハＷの受け渡しを行うように、進退自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。また前記インターフェイスアーム４３は、全ての単位ブロックＢ１〜Ｂ５の第２の受け渡しステージＴＲＳ６〜ＴＲＳ１０に対してウエハＷの受け渡しを行うように構成してもよい。
図７は、処理ブロックＳ２のうちのレジスト膜を形成するための単位ブロックＢ４（ＣＯＴ層）と、現像を行うための単位ブロックＢ１（ＤＥＶ層）と、インターフェイスブロックＳ３と、露光装置Ｓ４と、をウエハＷの搬送系及びウエハＷの搬送の順番と合わせて示した説明図であり、また制御部６の構成も示してある。この図７を用いて今までの説明を補うとすると、露光装置Ｓ４は搬入ステージ４５及び搬出ステージ４６を備えている。そして図７に示す制御部６は、塗布、現像装置の搬送系全体を制御するものであるが、ここではこの実施の形態の要部に関連する部位についてのみ示している。メイン制御プログラム６１は、搬送スケジュール６２を参照して塗布膜形成用の単位ブロックＢ１〜Ｂ３のメインアームＡ１〜Ａ３を制御すると共に、前記搬送スケジュール６２を参照することに加え、露光後経過時間管理部６３内のデータを読み出して現像処理用の単位ブロックＢ１、Ｂ２のメインアームＡ１、Ａ２を制御するプログラムである。

搬送スケジュール６２は、ウエハＷが置かれる個所をモジュールと呼ぶとすると、各モジュールとウエハＷとの対応関係を時系列に表したものである。図８は、搬送スケジュールの一部を示しており、フェーズ１、２、……は、ある搬送サイクルにおけるモジュールとウエハ（Ａ０１〜Ａ１０）との対応関係を示し、上欄には各モジュールの配列を示している。横に配列したモジュールは、処理ユニット及び受け渡しステージのいずれかであり、現像用の単位ブロックＢ１内に配置されているＰＥＢ（露光後加熱ユニット）、ＣＯＬ（冷却ユニット）、ＤＥＶ（現像ユニット）、ＬＨＰ（現像後加熱ユニット）、ＣＯＬ（冷却ユニット）、ＴＲＳ１（受け渡しステージ）である。なお紙面の関係から受け渡しステージＴＲＳ６については省略してある。このモジュールの配列はウエハの流れの順番であり、図７のモジュールの配列に対応する。

例えばフェーズ１は、ロットの先頭のウエハである１枚目のウエハＡ０１がＰＥＢに位置していることを示している。またフェーズ６は５台のＰＥＢに夫々ウエハＡ０６、Ａ０２〜Ａ０５が位置し、ＣＯＬにウエハＡ０１が位置していることを示している。メインアーム制御プログラム６１は、この搬送スケジュールのフェーズを順番に読み出し、読み出したフェーズに対応する状態になるようにウエハの搬送を行う。従ってフェーズを順番に読み出してウエハの搬送を行うと、ウエハを１枚づつ一つ順番が後のモジュールに移すように順次搬送を行う。ただしＰＥＢ内のウエハについては、５フェーズ（搬送サイクルにおいて５サイクル）分だけ滞在する。

制御部６内のインターフェイスアーム制御プログラム６４は、インターフェイスアーム４３を制御するためのものであり、露光装置Ｓ４の搬出ステージ４６に露光後のウエハが置かれると、最優先で当該ウエハを受け渡しステージＴＲＳ６に搬送し、また搬出ステージ４６に露光後のウエハが置かれたときに、既にインターフェイスアーム４３が別の搬送動作に移行している場合、例えばＣＯＬ４４から露光装置Ｓ４の搬入ステージ４５にウエハを搬送するためにインターフェイスアーム４３が当該ＣＯＬ４４に向かっている段階では、その搬送動作が終了した後、この例ではウエハを搬入ステージ４５に搬送し終えた後、露光後のウエハを受け取りに搬出ステージ４６に向かうように制御する。

そして既述のように各ウエハについて露光した後、ＰＥＢにて加熱を開始するまでの経過時間（露光後経過時間）を一定にすることが重要であり、そのためにこの例では、露光装置Ｓ４の搬出ステージ４６にウエハが置かれて直ちにそのウエハが受け渡しステージＴＲＳ６に搬送されたときと、搬出ステージ４６にウエハが置かれて少し時間が経過してそのウエハが受け渡しステージＴＲＳ６に搬送されたときと、の間で露光後経過時間を一定にするために、前者の場合には受け渡しステージＴＲＳ６に露光後のウエハが搬送された後、ＤＥＶ層のメインアームＡ１が受け渡しステージＴＲＳ６の前で少し待機してから当該ウエハを受け渡しステージＴＲＳ６からＰＥＢ内に詳しくはＰＥＢ内の冷却プレート５４（図５参照）に搬送し、後者の場合にはメインアームＡ１が直ぐに受け渡しステージＴＲＳ６からＰＥＢにウエハを搬送するように動作する。

露光後経過時間の設定時間は、露光装置Ｓ４における搬出ステージ４６に露光後のウエハが搬出されてから、インターフェイスアーム４３が当該搬出ステージ４６にウエハを受け取るタイミングの中で最も遅くなるタイミングを見込んだ最大時間に設定される。この最大時間が発生するときは、搬出ステージ４６に露光後のウエハが置かれたときに、インターフェイスアーム４３が別の搬送動作を開始する直後に重なったときであり、いずれのウエハについても露光後経過時間がこの最大時間になるように受け渡しステージＴＲＳ６にて各ウエハの滞在時間が調整される。言い換えればメインアームＡ１が受け渡しステージＴＲＳ６からウエハを取り出すタイミングが調整される。従ってメインアームＡ１が受け渡しステージＴＲＳ６のウエハを受け取りに行くタイミングは、搬出ステージ４６に露光後のウエハが置かれた時点から受け渡しステージＴＲＳ６に置かれるまでの時間Ｔｅにより左右されることから、露光後経過時間管理部６３においては、搬出ステージ４６に露光後のウエハが置かれた時点から受け渡しステージＴＲＳ６に置かれるまでの最大時間ＴｍからＴｅを差し引いた時間に応じたタイミングでメインアームＡ１が受け渡しステージＴＲＳ６にウエハを取りにいくように制御される。この点のより具体的な説明は後述する。

次ぎにこの実施の形態の作用について説明するが、先ずウエハＷの全体の流れについて説明する。この装置では、レジスト膜の上下に夫々反射防止膜を形成すること、レジスト膜の上下の一方のみに反射防止膜を形成すること、あるいは反射防止膜を形成せずにＣＯＴ層（単位ブロックＢ４）のみを用いてレジスト膜を形成することのいずれの処理も行うことができるが、ここでは説明をできるだけ簡単にするために、ＣＯＴ層（単位ブロックＢ４）のみを用いてレジスト膜を形成し、そして単位ブロックＢ１であるＤＥＶ層を用いて現像処理を行う場合について述べる。先ず外部からキャリア２０がキャリアブロック２１に搬入され、トランスファーアームＣによりこのキャリア２０内からウエハＷが取り出される。ウエハＷは、トランスファーアームＣから、先ず第２の単位ブロックＢ２の棚ユニットＵ５の第１の受け渡しステージＴＲＳーＦに受け渡され、次いで第１の受け渡しアーム４１により第１の受け渡し部ＴＲＳ４に受け渡され、ＣＯＴ層Ｂ４のメインアームＡ４に受け渡される。そしてＣＯＴ層Ｂ４では、図７に示すようにメインアームＡ４により、疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）→冷却ユニットＣＯＬ４→ＣＯＴ（塗布ユニット３１）→加熱ユニットＣＨＰ４→周縁露光装置（ＷＥＥ）→棚ユニットＵ６の受け渡しステージＴＲＳ９の順序で搬送されて化学増幅型のレジスト膜が形成される。

続いて受け渡しステージＴＲＳ９のウエハＷはインターフェイスアーム４３により冷却ユニット４４（ＣＯＬ）を介して露光装置Ｓ４の搬入ステージ４５に搬送され、露光装置Ｓ４にて露光処理が行われる。なお受け渡しステージＴＲＳ９を多段化してこのステージ群をバッファ載置部としてもよいし、あるいはインターフェイスブロックＳ３内にバッファカセットを設けて、露光装置Ｓ４に搬入される前にこのバッファカセットに一旦ウエハを載置するようにしてもよい。

露光処理後のウエハＷは、搬出ステージ４６に搬出され、インターフェイスアーム４３により、ＤＥＶ層Ｂ１の受け渡しステージＴＲＳ６に搬送される。そしてこのステージＴＲＳ６上のウエハＷは、ＤＥＶ層Ｂ１のメインアームＡ１に受け取られ、加熱ユニット（ＰＥＢ１）→冷却ユニットＣＯＬ→現像ユニット（ＤＥＶ）→加熱ユニット（ＰＯＳＴ）→ＣＯＬ→受け渡しステージＴＲＳ１の順序で搬送され、所定の現像処理が行われる。こうして現像処理が行われたウエハＷは、受け渡しステージＴＲＳ１からトランスファーアームＣにより、キャリアブロックＳ１に載置されている元のキャリア２０に戻される。

処理ブロックＳ２におけるウエハの搬送については、ＤＥＶ層を例にとって図８にて既述したように、ＣＯＴ層においても同様にして搬送スケジュールに従ってウエハを１枚づつ一つ順番が後のモジュールに移すように順次搬送を行う。

続いて露光されたウエハがＤＥＶ層の加熱ユニット（ＰＥＢ）に搬送される様子について詳述する。露光装置Ｓ４にて露光されたウエハは図７に示すように搬出ステージ４６に置かれる。このとき露光装置Ｓ４から搬出準備完了信号が制御部６に送信され、インターフェイスアーム制御プログラム６４は、この信号に基づいてインターフェイスアーム４３に対して搬出ステージ４６に露光後のウエハを取りに行くように指示するが、インターフェイスアーム４３が既に別の搬送動作を開始していれば、この指示はその搬送動作の終了を待ってから出力される。ここでいう搬送動作とは、モジュールである例えば冷却ユニットＣＰＬに向かい初めてから次のモジュールである搬入ステージ４５にウエハを受け渡すまでの間の動作を意味している。

そして露光後経過時間管理部６３は、上記の搬出準備完了信号を受信したときにタイマを動作させてインターフェイスアーム４３が搬出ステージ４６上のウエハを受け渡しステージＴＲＳ６に受け渡した時点までの時間Ｔｅを計測し、搬出ステージ４６に露光後のウエハが置かれた時点から受け渡しステージＴＲＳ６に置かれるまでの最大時間ＴｍからＴｅを差し引いた時間に応じたタイミングでメインアームＡ１に搬出準備完了の旨を指示する。

この様子を図９に示すメインアームＡ１の制御プログラムによるフローチャートを参照しながら述べると、先ずメインアームＡ１が受け渡しステージＴＲＳ６の前で停止する（ステップＰ１）。そして露光後経過時間管理部６３は、受け渡しステージＴＲＳ６に搬入されたウエハに対して、搬入ステージ４６の搬出準備完了信号が露光装置Ｓ４から発せられてからの経過時間Ｔｅを計測して、その経過時間Ｔｅが予め設定した最大時間Ｔｍになったか否かを判定し（ステップＰ２）、最大時間Ｔｍになったときに搬出準備完了信号を出力する（ステップＰ３）。この結果メインアームＡ１は受け渡しステージＴＲＳ６内の当該ウエハを受け取って、ＰＥＢ内における加熱処理終了後のウエハと入れ替える（ステップＰ４）。なおＰＥＢ内に先のウエハがあるか否かにかかわらずウエハの入れ替え動作は行われる。ＰＥＢ内に搬送されたウエハは冷却プレート５４を介して加熱プレート５３に搬送されて加熱処理される（ステップＰ５）。

図１０は、上記の経過時間Ｔｅとウエハの搬送との関係を示す図であり、左から順に露光装置Ｓ４、受け渡しステージＴＲＳ６及び加熱ユニット（ＰＥＢ）におけるウエハの状態を示し、また左端の数字はウエハが露光装置Ｓ４の搬出ステージ４６に搬出されてからの経過時間を示している。図１０（ａ）は、ウエハが搬出ステージ４６に搬出されたときに露光装置Ｓ４から搬出準備完了信号が発せられ、インターフェイスアーム４３はこの信号が発せられたときに直ぐに搬出ステージ４６に向かう状態にある場合を示している。このウエハは受け渡しステージＴＲＳ６に搬入されてから、前記最大時間Ｔｍに達するまで時間の余裕があるため、当該受け渡しステージＴＲＳ６から搬出できる旨を指示する搬出準備完了信号が５秒間待機した後、制御部６内にて出力される。

その後メインアームＡ１が受け渡しステージＴＲＳ６からウエハを受け取って加熱ユニット（ＰＥＢ）に搬送する。即ち、搬出ステージ４６における準備完了信号が発せられてから、受け渡しステージＴＲＳ６からウエハが搬出されるまでの間の時間が例えば１７秒になるように、メインアームＡ１が受け渡しステージＴＲＳ６の前にて待機する、つまりウエハが受け渡しステージＴＲＳ６内にて待機することになる。ウエハがメインアームＡ１に搬出されてから加熱ユニット（ＰＥＢ）内にて加熱処理が行われるまでのタイミングは常に一定であることから、この１７秒という時間を管理することで、ウエハの露光後経過時間を管理していることになる。

一方図１０（ｂ）は、露光装置Ｓ４から搬出準備完了信号が発せられたときに、インターフェイスアーム４３が他の搬送動作を開始した直後である場合を示し、このため搬出ステージ４６からウエハが搬出されるタイミングは、ウエハ搬出準備完了信号が発せられてから４秒遅れることになる。このため当該ウエハについては受け渡しステージＴＲＳ６における待機時間が図１０（ａ）の場合よりも４秒短く、１秒となり、こうして露光後経過時間を常に一定に維持するようにしている。

上述の実施の形態によれば、塗布膜形成用の単位ブロックＢ３〜Ｂ５と現像処理用の単位ブロックＢ１、Ｂ２とに分離し、レジスト膜を形成するためのユニット間を搬送する搬送手段であるメインアームＡ１〜Ａ３と現像処理を行うためのユニット間を搬送するメインアームＡ１、Ａ２とを独立させている。従ってＤＥＶ層Ｂ１（Ｂ２）内のメインアームＡ１（Ａ２）を待機させても、塗布膜形成用の単位ブロックＢ３〜Ｂ５におけるウエハの搬送には影響を及ぼさないのでスループットの低下を避けることができる。そしてこの点に着目して各露光後経過時間を揃えるために受け渡しステージＴＲＳ６におけるウエハの待機時間を調整しており、言い換えれば上述の例ではＤＥＶ層Ｂ１のメインアームＡ１を受け渡しステージＴＲＳ６の前で待機させるようにしている。このように各露光後経過時間の調整を加熱ユニット（ＰＥＢ）内で行わずに受け渡しステージＴＲＳ６にて行うことで、スループットの向上に伴う加熱ユニット（ＰＥＢ）の台数の増加を抑えることができる。

背景技術の項目において説明したように例えば１時間当たりのパターン形成装置の処理枚数を１５０枚とすると、ウエハが２４秒間隔（３６００秒／１５０枚）で搬送されることになる。この場合、加熱ユニット（ＰＥＢ）における加熱処理に必要な時間が例えば１２０秒（加熱９０秒＋冷却１２秒＋搬送１８秒）であるとすると、加熱ユニット（ＰＥＢ）に対しては待機時間として４秒加わることがないので、加熱ユニット（ＰＥＢ）内のウエハ滞在時間は１２０秒になる（ＰＥＢで待機させると１２０秒＋４秒＝１２４秒となる）。そうするとウエハの搬送サイクル時間が２４秒の場合、加熱ユニット（ＰＥＢ）の必要な台数は、１２０秒÷２４＝５であるから５台揃えればよいことになり、ＰＥＢ内で待機させる場合に比べて１台少なくて済む。既述のように加熱ユニット（ＰＥＢ）はかなり高価であることから、装置のコスト削減に寄与できる。

以上において、上述の例では、塗布膜形成用の単位ブロックＢ３〜Ｂ５と現像処理用の単位ブロックＢ１、Ｂ２とを互いに積層することにより分離しているが、互いに横方向に並べて例えば並列に配置して分離する場合でも同様の効果が得られる。

本発明に係る塗布、現像装置の実施の形態を示す平面図である。前記塗布、現像装置を示す斜視図である。前記塗布、現像装置を示す側部断面図である。前記塗布、現像装置における塗布ユニットと棚ユニットと搬送手段とを示す斜視図である。加熱、冷却ユニット（ＣＨＰ）を示す横断平面図及び縦断側面図である。前記塗布、現像装置におけるインターフェイスブロックを示す側部断面図である。前記塗布、現像装置におけるウエハの流れ及び各搬送手段の搬送領域並びに制御部を示す説明図である。現像用の単位ブロックにおけるウエハの搬送スケジュールの一例を示す説明図である。露光後のウエハがインターフェイスを介して受け渡しステージに搬出された後、加熱ユニット（ＰＥＢ）に搬送されるまでの様子を示すフローチャートである。露光後のウエハがインターフェイスを介して受け渡しステージに搬入されたときに受け渡しステージにてウエハが待機する様子を示す説明図である。従来の塗布、現像装置を示す平面図である。従来の塗布、現像装置における基板の流れと搬送手段の動きとを示す説明図である。

符号の説明

Ｗ半導体ウエハ
２０キャリア
Ｓ１キャリアブロック
Ｓ２処理ブロック
Ｓ３インターフェイスブロック
Ｓ４露光装置
Ａ１〜Ａ５メインアーム
Ｃトランファーアーム
４１第１の受け渡しアーム
４２第２の受け渡しアーム
４３インターフェイスアーム
４５搬入ステージ
４６搬出ステージ
５１筐体
５２搬送口
５３加熱プレート
５４冷却プレート
ＴＲＳ６受け渡しステージ
６制御部

Claims

キャリアブロックにキャリアにより搬入された基板を処理ブロックに受け渡し、この処理ブロックにてレジスト膜を含む塗布膜を形成した後、処理ブロックに対してキャリアブロックの反対側に接続されるインターフェイスブロックを介して露光装置に搬送し、前記インターフェイスブロック内のインターフェイス用の搬送手段を介して戻ってきた露光後の基板を前記処理ブロックにて現像処理して前記キャリアブロックに受け渡す塗布、現像装置において、
レジスト液を基板に塗布するための液処理ユニット及び塗布液が塗布された基板を加熱する加熱ユニットを含む、一連の処理を順次行うための複数の処理ユニットと、前記キャリアブロックから前記インターフェイスブロックに向かって水平に直線状に伸びる基板の搬送領域と、この搬送領域に沿って移動し、前記複数の処理ユニット間で基板を搬送する単位ブロック用の搬送手段とを備えた塗布膜形成用の単位ブロックと、
この塗布膜形成用の単位ブロックに対して上下に積層して設けられ、露光された基板を加熱処理するための加熱ユニット及び現像液を基板に塗布するための液処理ユニットを含む、一連の処理を順次行うための複数の処理ユニットと、前記キャリアブロックから前記インターフェイスブロックに向かって水平に直線状に伸びる基板の搬送領域と、この搬送領域に沿って移動し、前記複数の処理ユニット間で基板を搬送する、前記搬送手段とは別個の単位ブロック用の搬送手段と、を備えた現像処理用の単位ブロックと、
前記インターフェイス用の搬送手段から露光後の基板を現像処理用の単位ブロック内の搬送手段に受け渡すための受け渡しステージと、
この受け渡しステージに露光後の基板が搬送されたときに、現像処理用の単位ブロック内の搬送手段による当該基板の受け取りのタイミングを、当該基板が露光されてから前記加熱ユニットにて加熱開始されるまでの時間が予め設定した時間となるように調整するための制御部と、を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
現像処理用の単位ブロック内の搬送手段は、少なくとも２本のアームを含み、基板が置かれる個所をモジュールと呼ぶとすると、各モジュールに置かれた基板を１枚づつ一つ順番が後のモジュールに移すように順次搬送を行うことにより一の搬送サイクルを実行し、当該一の搬送サイクルが終了した後、次の搬送サイクルに移行するように制御されることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
基板が露光されてから前記加熱ユニットにて加熱開始されるまでの設定時間は、露光装置における搬出ステージに露光後の基板が搬出されてから、インターフェイス用の搬送手段が当該搬出ステージから基板を受け取るタイミングの中で最も遅くなるタイミングを見込んだ最大時間に設定され、
制御部は、インターフェイス用の搬送手段が前記搬出ステージから露光後の基板を受け取るタイミングに応じて、現像処理用の単位ブロック内の搬送手段が前記受け渡しステージから基板を受け取るタイミングを調整することを特徴とする請求項１または２記載の塗布、現像装置。