专利名称：加热装置、和涂敷、显影装置以及加热方法
技术领域：
本发明涉及对涂敷有涂敷液的基板进行加热处理的加热装置、包括该加热装置的涂敷、显影装置以及加热方法。
背景技术：
作为在半导体晶片(以下称为晶片)或者LCD(液晶显示器)用的玻璃基板上形成保护膜图案的装置，使用对晶片涂敷保护膜，再对曝光后的晶片进行显影的涂敷、显影装置。在该装置内安装有称为烘烤装置的加热装置，例如，对涂敷有保护膜液的晶片进行加热的装置中，起到了使保护膜液中的溶剂干燥的作用。
图18表示的是该加热装置构成的一个例子。在图18中，10是框体，10a是晶片的搬送口。此外，在图18中，11是基座，12是在基座11上对向着加热板12a一侧能够移动的晶片进行冷却的冷却板。在基座11的内部空间设置有使销13a、14a升降用的驱动机构13、14，构成为通过利用驱动机构13使销13a升降，而在使晶片经由搬送口10a进入到框体10内的搬送机构(图未表示)和冷却板12之间进行晶片的交接，通过利用驱动机构14使销14a升降，而在加热板12a和冷却板12之间进行晶片的交接。将驱动机构14设置成避开加热板12a的下方投影区域内。这是由于加热板12a的散热较大，为了防止因散热导致驱动机构恶化而设置的。例如，在专利文献1中揭示有将这样升降晶片的驱动机构设置在加热板下方的投影区域外内的加热装置。图中15表示的是经驱动机构15a可以升降的盖状的顶板，图中16表示的是用于使驱动机构15a动作的电器安装部件的电器安装区域。
在该加热装置中，若将晶片放置在加热板12a上，则如图19所示，设置在基座11上的整流用顶板15下降，通过O形环15b使顶板15的边缘部和基座11的边缘部密封，从而使晶片的周围成为密闭空间。然后，经由环绕晶片整个周边而形成的供气口17，从气体供给部17a向所述空间内供给气体，同时，利用吸引机构18a从该顶板15的中央部的排气口18进行吸引排气，从而，形成图中箭头所示的从晶片的周边向着中央的气流，并同时进行加热，这样来构成该加热装置。
如上所述，在加热时，使晶片W的周围成为密闭空间是为了使顶板15的下面温度达到一定温度以上。若顶板15的下面温度降低，则在其降低部分周围的气流会产生紊乱而形成紊流，担心不能对晶片均匀地进行加热。此外，若产生紊流，则例如保护膜的升华物易于附着在顶板15上，在该升华物冷却后，成为微粒而落在晶片上，有可能对后部工序造成影响。
但是，若这样构成加热装置，则必须设置顶板15的驱动机构，有可能因该驱动机构而使加热装置大型化、复杂化。此外，在顶板15上附着有升华物的情况下，升华物有可能因升降时的振动而从顶板15落下并附着在晶片上，担心晶片易于受到污染。
作为不采用使顶板15升降的方式对晶片进行面内均匀性好的加热处理方法，例如也可以考虑将加热器设置在顶板15的内部，对顶板15的下面进行加热的方法。但是，在这种加热装置中，有时需要改变处理温度对各批晶片进行处理。具体地说，例如有在150℃对晶片进行加热处理后，接着在130℃对晶片进行加热的情况，为了防止因此时在顶板15中积蓄的热量对晶片的加热造成的影响，而要求在加热处理后迅速地使顶板15冷却。但是，如上所述，在将加热器设置于顶板15内的情况下，顶板15的热容量升高，至该顶板15被冷却为止的时间变长，其结果是，因为不能在顶板15被冷却之前对后面的晶片进行加热处理，所以有可能导致生产能力降低。
其中，虽然在专利文献2中揭示有为了稳定酸扩散时的加热温度而对曝光后的基板表面的化学增幅型的保护膜，使用惰性气体置换由具有真空层的隔热体所包围的空间，来进行基板的加热处理的加热装置，但是，其装置的构成与为了使涂敷液干燥，而在形成气流的同时进行加热的装置不同，其并没有对解决上述问题的方法进行说明。
专利文献1日本特公平7-50674专利文献2日本特开平8-45817发明内容本发明的目的在于提供一种即使不升降顶板也能进行面内均匀性良好的加热处理的加热装置和加热方法。
本发明的加热装置是对涂敷有涂敷液的基板进行加热处理的加热装置，其特征在于，包括用于放置基板并进行加热的加热板；在该加热板的上方与基板隔开间隔相对设置的、比基板的被加热处理区域大的整流用顶板；为了隔断来自基板一侧的热而形成于该顶板内部的真空区域；以及用于在放置于上述加热板上的基板和上述顶板之间形成气流的气流形成装置。
上述气流形成装置例如包括在上述顶板的中央部的下面开口，用于在该顶板的下方一侧形成从基板的外周向着中央的气流的吸引排气口，此时从基板的外周向中央的气流，例如是通过从顶板和加热板之间的间隙流入的气流而形成。
除此以外，也可以构成为上述气流形成装置包括设置在上述加热板的一端侧，用于在该加热板和顶板之间吐出气体，并形成宽度能够覆盖基板宽度的气流的气体吐出部；和夹着上述加热板而设置在与气体吐出部相对一侧，对该气体进行吸引排出的排气部，其中，来自上述气体吐出部的气流从基板的一端侧向另一端侧流动。
在本发明的加热装置中也可以设置有隔热体，将其设置成覆盖上述加热板的下面一侧，在其内部具有真空区域，这种情况下，例如上述隔热体可以形成为扁平有底的筒状体，以包围加热板的下方区域，此外，可以包括冷却用气体入口以及冷却用气体出口，用于使冷却加热板的冷却用气体在加热板和隔热体之间流通。本发明的加热装置也可以包括贯通隔热体和加热板，用于升降加热板上的基板的升降部件；和通过隔热体而设置在加热板的下方投影区域内，用于使升降部件升降的驱动部。
本发明的涂敷、显影装置，其特征在于，包括收纳基板并将托架搬入的托架组件；处理组件，其包括向从上述托架取出的基板表面涂敷保护膜的涂敷部、对涂敷有保护膜的基板进行加热的加热装置、对被加热的基板进行冷却的冷却部、以及对曝光后的基板进行显影的显影处理部；和在该处理组件和曝光装置之间进行晶片交接的接口部，其中，使用上述加热装置。
本发明的加热方法，其特征在于其是利用加热板对涂敷于基板上的涂敷液进行加热处理的加热方法中，其包括利用所述加热板对在加热板的上方与基板隔开间隔相对设置的、内部形成有真空区域并且比基板的被加热处理区域大的隔热用顶板进行加热的工序；将基板放置在加热板上的工序；在放置于所述加热板上的基板和所述顶板之间形成气流的同时，利用加热板对基板上的涂敷液进行加热处理的工序。
在该加热方法中，在上述基板和上述顶板之间形成气流的工序，是通过从在顶板的中央部开口的吸引排气口进行吸引，从而形成从基板的外周向着中央的气流；此外，例如是通过从上述加热板一端侧的气体吐出部吐出气体的同时，从加热板另一端侧的排气部进行吸引排气，从而在基板和与该基板相对的整流用顶板之间，形成从加热板一端侧向着另一端侧的、宽度覆盖基板宽度的气流。
此外，通过所述加热板加热所述隔热用顶板的工序，也可以是利用在内部具有真空区域的隔热体上覆盖下面一侧的加热板进行的，在这种情况下，例如可以是包括在加热板的下方投影区域内设置有驱动部，所述驱动部使贯通隔热体和加热板的升降部件进行升降来升降加热板上的基板的工序的加热方法。此外，所述隔热体可以形成为扁平有底的筒状体，以包围加热板下方区域，还可以包括包括将基板从加热板搬出后，在下一基板放置在加热板上之前，使冷却用气体在所述加热板和隔热体之间流通来降低加热板温度的工序。
按照本发明的加热装置，将涂敷有涂敷液的基板放置在加热板上，在基板和顶板之间形成气流并进行加热，由于使用在内部设置有真空区域的顶板，所以热量难以从加热板一侧逃逸，因此，即使使顶板和加热板之间的周围保持开放的状态，也可以使顶板下面的温度接近基板的温度。因此，由于在加热处理时使顶板和加热板之间密闭，所以不需要使顶板进行升降的机构，或者不采用为了使顶板下面温度得到高温而附设有加热器的结构，因此结构简单，并且能够抑制基板和顶板下面的温度差扩大，其结果，可以防止因所述气流冷却而造成紊流。因此，可以对基板进行面内均匀性良好的加热处理。而且，若改变其他批次的基板，则大多是要改变处理温度，在该情况下，因为在顶板不设置加热器的结构，所以，在从一个处理温度下降到另一个处理温度的情况下，由于顶板下面的温度迅速跟随基板温度，因此可以迅速进行批次的更换。
通过在涂敷、显影装置中设置上述加热装置，可以得到良好的保护膜图案。
图1是表示本发明加热装置的一个实施方式的纵截面侧视图。
图2是所述加热装置的横截面侧视图。
图3是表示所述加热装置的晶片W的冷却机构的一个例子的纵截面侧视图。
图4是将晶片W交接至所述冷却机构的搬送机构的说明图。
图5是表示所述加热装置的晶片W的冷却机构的另一个例子的说明图。
图6是表示构成所述加热装置的加热板和顶板的周围结构的纵截面侧视图。
图7是表示构成所述加热装置的加热板支承部件的结构的说明图。
图8是表示所述加热板的结构的说明图。
图9是通过所述顶板形成的气流的流动的示意说明图。
图10是表示本发明的加热装置的另一实施方式的纵截面侧视图。
图11是所述加热装置的横截面侧视图。
图12是表示所述加热装置的顶板周围结构的横截面侧视图。
图13是所述加热装置在加热时所形成的气流的流动的示意说明图。
图14是使用第一实施方式的加热装置的涂敷、显影装置的俯视图。
图15是表示所述涂敷、显影装置的立体图。
图16是表示所述涂敷、显影装置的侧部截面图。
图17是表示所述涂敷、显影装置中的涂敷单元、搁板单元和搬送装置的立体图。
图18是表示现有技术的加热装置的一个例子的图。
图19是表示所述加热装置的顶板结构的说明图。
标号说明2加热装置3冷却机构33冷却板5加热板支承部件53加热板6顶板50、65真空层具体实施方式
下面，使用图1、图2，例如以将对表面涂敷有作为涂敷液的保护膜液的基板的半导体晶片(下面简称为晶片)W进行加热处理而在该晶片W的表面形成保护膜的加热装置2，作为实施本发明的加热方法的加热装置的实施方式的一个例子进行说明。加热装置2包括框体20，在框体20的侧壁开设有晶片W的搬送口21。此外，在框体20内设置有下部为空洞的基座22，若设朝向搬送口21一侧作为身前一侧，则在该基座22上设置有用于后述冷却机构3从身前一侧向里侧(图中X方向)移动的开口部31a。
同时，参照图3对所述冷却机构3进行说明，冷却机构3具有在后述加热板53和搬送机构之间交接晶片W的作用以及冷却晶片W的作用，其由连接托架(bracket)31、冷却板33和空冷叶片35所构成。连接托架31例如由导热性良好的铜或者铝构成，设置成插通所述开口部31a，导轨托架27例如连接在其下端。连接托架31经由该导轨托架27而卡止于沿着图中X方向延伸的导轨23。此外，连接托架31的侧部与设置在基座22下部的例如由滚珠丝杠机构或者气缸等构成的驱动部37相连接，构成为冷却机构3通过该驱动机构37可以沿着所述导轨23在X轴方向上自由移动。
在连接托架31的上部连接有形成为大致圆形板状的、用于放置晶片W的冷却板33。冷却板33例如由铝构成，其厚度例如为4mm左右。冷却板33具有与被加热的晶片W的尺寸大体相同的直径，在该冷却板33的外周边例如4个部位设置有朝向该冷却板33的中心部的缺口部34。其中，图中的33a、33b是用于后述的支撑销26a通过的狭缝。此外，如图2所示，在冷却板33中埋设有叶脉形的热导管38，热导管38的一端与连接托架31相连接。
然后，先对向冷却板33交接晶片W的晶片W搬送机构的一个例子进行说明，如图4所示，该搬送机构例如具有水平的马蹄形搬送臂41和支撑搬送臂41的搬送基体42。搬送臂41的内周的尺寸形成为比冷却板33的直径稍大一些，在该内周的下部设置有向着内方的4个突片44，如图4(b)所示，将晶片W放置在这些突片44上。搬送臂41例如构成为利用图未示出的驱动机构而可以经由搬送基体42自如升降和自如进退，在将晶片W向冷却机构3交接时，放置有晶片W的搬送臂41经由所述搬送口21而进入到框体20内。这里，冷却板33的外周缺口部34被设置在分别与搬送臂41的突片44对应的位置处，如图4(a)所示，搬送臂41以相对于冷却板33从上方覆盖的方式下降，搬送臂41通过冷却板33的下方，从而搬送臂41上的晶片W被交接至冷却板33上。交接完晶片W的搬送臂41以前方的缺口部43穿过连接托架31的方式而后退到身前一侧，从框体20内退出。
返回到图1～图3，空冷叶片35连接在连接托架31上，该空冷叶片35形成为具有由铝构成的多片叶片35a(参照图1)的结构。此外，在基座22的下部设置有局部排气管24，该局部排气管24的开口部例如被设置成在冷却板33如上述那样从搬送机构接受晶片W的位置(称为起始位置)靠近空冷叶片35。这里所说的“靠近”是指接近到在通过由局部排气管24进行的吸引排气，从空冷叶片35的前端部一侧吸气并进行空冷叶片35的空冷作用的程度方面的两者接近。局部排气管24的端部连接在后述排气管63上，若从该局部排气管24进行排气，则叶片35a冷却，叶片35a的冷气经由连接托架31而传递到热导管38的基端侧，从而，因为热导管38的整个表面被冷却，所以简单冷却放置在该冷却板33上的晶片W。
其中，这里所说的热导管并不局限于一般概念的导管，其也可以是在具有较宽空洞部的扁平板内封装有工作液的结构，或者是将冷却板做成中空结构并在其内部空间封入工作液的结构。在这种情况下，例如通过使冷却板和内部空间的身前一侧的厚度比里侧(加热板一侧)的厚度厚，而很容易在身前一侧积蓄工作液，因此，连接托架的冷气很容易传递到所述工作液。
而且，作为冷却机构3并不局限于如上述那样通过空冷来冷却晶片W的结构，例如其结构也可以是在冷却板33的里面一侧或者内部具有用于使温度调节液流动的冷却流路，利用该温度调节液对冷却板33进行冷却。作为其他的结构如图5所示，也可以替代在框体20内设置局部排气管24而设置例如连接在供水机构3B和排水机构3C上、使冷却水按照图中箭头所示那样在内部流动的流水组件39，而且，也可以在上述冷却机构3中替代设置空冷叶片部35而设置由导热性良好的例如由铜或者铝等构成的组件3A，若冷却板33移动到所述起始位置，则流水组件39和组件3A接触，利用冷却水的冷气对组件3A进行冷却，而且，传递到组件3A的冷气经由连接托架31而传递到热导管38的基端一侧，如上述那样，使热导管38的整个表面被冷却，从而使埋入有热导管38的冷却板33被冷却。
如图1所示，在基座22中，在所述冷却机构3的里侧埋设有作为具有扁平圆筒状隔热体的加热板支承部件5。如图6、7所示，形成为在加热板支承部件5的底壁部分的内部和侧壁部分的内部设置有真空层50的真空隔热结构，例如，在中央部设置有圆形的真空层50，在其周围设置有同心圆状的真空层50，以避开例如后述的气体供给管57、气体贯穿孔58、以及孔5a。
在加热板支承部件5的下面，在圆周方向上设置有将加热板支承部件5支撑在框体20的底面的例如3根支柱51。在加热板支承部件5的内周设置有环形的支撑部件52，在支撑部件52的上部通过例如由耐热树脂或者陶瓷构成的隔热环52a而设置有圆板形的加热板53。加热板53的尺寸能够覆盖晶片W的整个表面，此外，配置成收容在加热板支承部件5中。
如图8所示，在加热板53的下面是晶片W的加热装置，尺寸不同的环形加热器53a～53e被设置成同心圆形，位于外侧的加热器53d和53e例如在圆周方向被分成四部分。此外，虽然图中没有示出，但是在加热板53的下面例如在多个部位处设置有温感传感器。各加热器53a～53e连接在供电部54上，通过设置在后述加热装置2上的控制部，根据从所述温感传感器向控制部的输出，并经由该供电部54来分别控制各加热器53a～53e的发热量。通过这样的结构，加热板53例如对散热性高的晶片W，以周边部分比中央部分高的温度进行加热的，即、以向周边部分偏移的方式构成。其中，加热器的分配数(设置数目)、形状、配置并不局限于本实施例。
此外，在加热板53上沿着加热板53的圆周方向设置有例如4个支撑晶片W的背面的突起部55。突起部55的高度优选为0.3～1.0mm，在该例中被设定为0.3mm。若低于0.3mm，则在晶片发生弯曲的情况下，特别是对于12英寸以上的晶片W的情况下，有可能与加热板53接触而产生位置偏移，此外，若高于1.0mm，则加热板53的热不能充分传递至该晶片W，从而不能确保温度在面内均匀地分布。在加热板支承部件5的中央部分和加热板53的中央部分，在圆周方向分别穿设有3个孔5a、5b。将作为升降部件的3根支撑销26a设置成贯通所述孔5a，这些支撑销26a与在加热板支承部件5的下方设置于加热板53的下方投影区域(加热板的正下方)的驱动部26连接。支撑销26a通过该驱动部26在垂直方向升降，该支撑销26a构成为通过所述孔26b在加热板53上自由突出或者缩回。若支撑销26a在支撑晶片W的背面的状态下下降，则将晶片W交接至所述突起部55上。其中，图6中的5c是用于支撑销26a垂直突出或者缩回的筒形导向件。
将由支撑部件52、隔热环52a、加热板53和加热板支承部件5包围的区域作为气体流通部5A(参照图6)，在加热板支承部件5上例如在多个部位处，多个气体供给管57的一端贯通并在所述气体流通部5A上开口。气体供给管57的另一端连接在贮存作为加热板53的冷却用气体的清洁的净化用气体(例如氮气等惰性气体)的气体供给源57a上。此外，与气体流通部5A连通的气体贯穿孔58例如在加热板支承部件5的多个部位穿孔，通过气体供给管57，从气体供给源57a向气体流通部5A提供净化用气体，该净化用气体获得利用加热器53a～53e和加热器所加热的加热板53的热量并通过气体贯穿孔58向气体流通部5A的外部流动。该净化用气体的流动用于使加热板53的温度降低。
加热板支承部件5可以是一体成形的结构，也可以是在多个部位被分割的结构。具体地说，例如可是所述气体供给管57贯通的孔、气体贯穿孔58和孔5a设置在加热板支承部件5的中央，加热板支承部件5分别形成包括这些孔的中央部和中央部以外的边缘部并相互配合的结构。此外，加热板支承部件5可以不是上述有底筒形结构，而是覆盖不设置侧壁的加热板53的底面的板形结构。
在加热板支承部件5的上端部相隔一定间隔设置有例如4根支柱61，在支柱61的上部连接有例如形成为圆板形的顶板6的周边部。顶板6具有可以覆盖晶片W的被加热区域(半导体器件等的有效区域)的尺寸，在该例子中，具有覆盖所述加热板53的尺寸，被设置成与加热板53相对。加热板53和顶板6的间隔例如优选为12～15mm，在该加热装置2中为14mm。所述间隔若比该范围小，则在冷却板33移动时，有可能与顶板6或者加热板53相互干扰，若比该范围大，则在晶片W加热时，担心不能对顶板6的下面充分进行加热。
在顶板6的中央下部以越向下开口直径越大的方式开设有吸引排气口62，该吸引排气口62与连接在顶板6上部的排气管63相连通。所述局部排气管24的端部连接在该排气管63的下游处，而且，在其下游处设置(经由设置)有作为强制排气装置的风扇64。此外，排气管63的端部例如连接在工厂的排气通路上。通过控制所述风扇64的转数，来以预先设定的排气量通过吸引排气口62向顶板6周围进行排气，如图9中箭头所示，以形成从放置在加热板53上的晶片W的周围向着中央的气流的方式构成顶板6。在顶板6的内部形成有从吸引排气口62的周围向顶板6的端部扩展的真空层65，该顶板6形成为真空隔热结构。通过该结构，使得顶板6构成为在加热晶片W时，顶板6的下面温度接近晶片W的加热温度，在该加热装置2中，构成为在加热晶片W时，接受加热板53的辐射热，所述顶板6的下面温度保持在晶片W的加热温度的70％以上。在如该加热装置2这种加热板53和顶板6的间隔为14mm的情况下，若顶板6的下面温度例如为70％以下的温度，则有可能通过晶片W上面的所述气流被冷却而变成紊流，所以并不是优选的。此外，所谓“晶片W的加热温度”是指晶片W在加热处理时的晶片温度。
接着，对加热装置2具有的控制部进行说明。该控制部具有例如由计算机构成的程序存储部，在程序存储部中存储有通过后述加热装置的作用编成的软件所构成的程序，也就是存储有由实施晶片W的处理、晶片W的交接、晶片W的加热和气流的控制等命令编成的软件构成的程序。然后，通过控制部读出该程序，来由控制部控制后述加热装置2的作用。此外，该程序例如以存储于硬盘、微型光盘、磁光盘、存储卡等的记录介质中的状态而被存储在程序存储部中。
下面，对加热装置2的作用进行说明。利用具有上述搬送臂41的晶片W的搬送机构，将表面涂敷有保护膜液的晶片W通过搬送口21送入到框体20内，如上述那样，若将晶片W交接给冷却板33，则搬送臂41从框体20内退出。另一方面，在冷却机构3移动至加热板53之前，预先用加热器53a～53e将加热板53的表面例如加热至130℃，利用加热板53的热辐射加热顶板6的下面。
若保持有晶片W的冷却板33移动至加热板53上，则支撑销26a上升来支撑放置于冷却板33上的晶片W的背面。若冷却机构3后退到起始位置(图1的左端位置)，则支撑销26a下降，使得晶片W被交接到加热板53的突起部55上，对晶片W进行加热。在该加热时，根据需要，在所述加热器53a～53e中，调整成设置在加热板53的外周边一侧的加热器的发热量大于设置在内周一侧的加热器的发热量。
此外，在加热时，通过风扇64旋转，从吸引排气口62进行吸引排气，从而，外边的气体(在此为框体20内的气体)从顶板6和加热板53之间流入，利用顶板6和加热板53对气流进行规定的整流，如上述那样形成从晶片W的周边向着中央的气流。因此，在晶片W上涂敷的保护膜液利用加热板53的热量而使溶剂蒸发，同时保护膜成分的一部分升华，这些溶剂蒸汽和升华成分随所述气流而被吸入到吸引排气口62，这样来进行保护膜液的干燥，在晶片W上形成保护膜。
例如，在对晶片W进行预先设定时间的加热后，支撑销26a上升，支撑晶片W。冷却板33从起始位置重新向加热板53移动，将晶片W交接到冷却板33上。晶片W的热量传递给冷却板33，冷却板33贮存热量后升温，在返回到起始位置时，如上述那样，局部排气管24的前端开口部和冷却机构3的下部一侧的空冷叶片部35并列排成一列，利用局部排气管24的吸引排气，使气体在空冷叶片部35内流动，使该空冷叶片部35被冷却，因此，连接托架31也被冷却，冷却板33通过热导管38而被冷却。然后，晶片W的搬送机构按照后述搬送规则取出该晶片W，至此为止，利用冷却板33简单冷却晶片W。
具有所述搬送臂41的搬送机构从下方向上提取冷却板33上的晶片W，将该晶片W向框体20外搬送。然后，利用搬送机构将后面要处理的晶片W搬送到该加热装置2，此后的晶片W也进行同样的加热处理。
此外，例如在更换晶片W的批次，并切换到与现在为止利用加热装置2处理的晶片W的加热温度相比，新搬送到加热装置2的晶片W的加热温度低的情况下，如上述那样，通过气体供给管57，将净化用气体从气体供给源57a提供至气体流通部5A，用该净化用气体快速冷却加热板53，将加热板53的温度按照新搬送来的晶片W的加热温度进行调整。
根据上述的加热装置2，将涂敷有保护膜液的晶片W放置在加热板53上，在形成经由在顶板6的中央部的下面开设的吸引排气口62而从顶板6和加热板53之间的间隙流入，在晶片W和顶板6之间从晶片W的周边向着中央的气流的同时进行加热，由于使用在内部设置有真空层65的顶板6，所以热量难以从加热板53一侧散发出，因此，即使将顶板6和加热板53之间的周围成为开放状态，也可以使顶板6的下面的温度和晶片W的温度接近。因此，由于在加热处理时，将顶板6和加热板53之间密封，所以不需要使顶板6升降的机构，或者不采用为了使顶板6的下面温度成为高温而附设有加热器的结构，在保证结构简单的同时还抑制基板和顶板下面的温差扩大，其结果，可以防止因所述气流冷却所造成的紊流。因此，可以对基板进行面内均匀性高的加热处理。此外，由于顶板6具有简单的结构，并且使顶板6的下面成为高温，所以可以防止所述紊流，因此，在对晶片W进行加热处理时，可以抑制由涂敷在晶片W上的保护膜液产生的升华物附着在顶板6上，其结果，可以很容易对顶板6进行维护，因此，可以实现加热装置2的维护时间的缩短。
此外，当改变晶片W的批次时，多数情况下处理温度也要改变，但是，采用在顶板6上不设置加热器的结构，在从一个处理温度下降到另一个处理温度的情况下，由于顶板6的下面的温度迅速跟随晶片W的温度，所以可以快速更换批次。此外，采用在顶板6上不设置加热器的结构，使得顶板6的厚度可以变薄，其结果可以实现加热装置2整体节省空间。
在该加热装置2中，因为以覆盖所述加热板53的下面一侧的方式设置有在内部具有真空层50的作为真空隔热材料的隔热支承部件5，所以可以抑制加热板53向隔热支承部件5的下方散热，因此，该隔热支承部件5在加热板53的下方投影区域内设置使支撑销26a升降的驱动部26，可以抑制该驱动部26的热量所造成的恶化。此外，通过将驱动部26设置在加热板53的下方，与将驱动部26设置在加热板53的侧面的情况相比，因为可以抑制加热装置2的占用面积，所以可以实现加热装置2的小型化。
此外，对于加热装置2来说，从气体供给源57a通过气体供给管57向由加热板53和设置在加热板53下面的隔热支承部件5所包围的气体流通部5A提供净化用气体，而可以使加热板53快速冷却，若加热板53冷却，则向顶板6的散热减少，顶板6的下面温度跟随被冷却的加热板53的温度而降低。其结果，如上述那样，更换晶片W的批次，在切换到与现在为止处理的晶片W的加热温度相比，新搬送到加热装置2的晶片W的加热温度低的情况下，可以快速地进行批次更换，此外，利用顶板6和加热板53的残余热量，抑制对晶片W过度的加热，可以高精度地进行加热处理。
其中，本发明的加热装置并不局限于如上述那样从顶板中央部进行排气，例如也可以是如图10～12所示的构成。对这些图所示的加热装置7进行说明。该加热装置7加热晶片W时的气流形成方法与所述加热装置2有很大不同。图中的70、71、72分别为框体、搬送口和基座。图中的73为冷却板，包括该冷却板73的冷却机构可以是与上述的实施方式相同的结构，但是，其中表示出的是通过使冷却水例如在设置于背面的通路(图中没有表示)流动来对放置的晶片W进行冷却的结构。74a是通过升降机构74在晶片W的搬送机构和冷却板73之间进行晶片W的交接的支撑销。此外，75a是通过升降机构75在冷却板73和加热板81之间进行晶片W的交接的支撑销。
加热板81与上述加热板53的构成相同，此外，该加热板81的侧部和底部被加热板支承部件82所包围，加热板支承部件82与所述加热板支承部件5具有相同的结构。
其中，图中的81a是设置在加热板上的放置晶片W的突起部，图中的82a作为设置在该加热板支承部件82的底壁部分的内部和侧壁部分的内部的真空区域的真空层。图中的83是经由支撑部84而固定在加热板81上，设置成与放置在该加热板81上的晶片W相对的整流用顶板。在该顶板83的内部设置有具有覆盖例如加热板81表面大小的真空区域的真空层83a。此外，所述支撑部84在内部也具有真空层84a，顶板83和支撑部84形成为真空隔热结构。
图中的85是沿着宽度方向(图中的Y方向)设置的气体吐出部，以夹持加热板81并与该气体吐出部85相对的方式而设置有排气部86。气体吐出部85以覆盖晶片W宽度的方式而沿着宽度方向设置有由多个小孔构成的吐出清洁的净化用气体的气体吐出口85a，在排气部86以与气体吐出口85a并排的方式设置有由多个小孔构成的气体排出口86a。该加热装置7在晶片W被放置在加热板81的突起部81a上而被加热时，从气体吐出口85a向顶板83的下面吐出净化用气体，另一方面，从气体排出口86a进行排气，如图13中箭头所示，覆盖晶片W的宽度，形成从晶片W一端侧向多端侧流动的称为单向流的气流。
在这样构成加热装置的情况下，通过在加热晶片W时对顶板83的下面进行加热，而能够抑制在顶板83和晶片W的表面之间的温度、以及加热板81和晶片W背面之间的温差扩大，从而可以防止所述单向流成为紊流，其结果可以进行面内均匀性好的加热处理。
此外，作为形成这样单向流的方法也可以不设置气体吐出口85a，而在顶板6和加热板53之间的区域88中，形成包围除了冷却板73进入一侧的其他三方的风洞，利用从气体排出口86a的排气，从冷却板73的进入口吸入气体而形成单向流。
下面，对在涂敷、显影装置中使用加热装置2的情况的一个实施方式进行说明。图14表示的是保护膜图案形成装置的俯视图，图15是其简要立体图，图16是其简要侧视图。该装置包括送入密封装入有例如13块作为基板的晶片W的托架90用的托架组件S1；将多个例如5个单位组件B1～B5纵向排列而构成的处理组件S2；接口组件S3；以及曝光装置S4。
在所述托架组件S1中设置有可以放置多个所述托架90的载物台91；从该载物台91方向看设置在前方的壁面上的开关部92；以及用于经由开关部92从托架90取出晶片W的传送臂C。该传送臂C构成为进退自如、升降自如、绕垂直轴自如转动、在托架90排列方向自如移动，使得能够在后述单位组件B1、B2的交接台TRS1、TRS2之间进行晶片W的交接。
在所述托架组件S1的里侧，连接有由框体93围住周围的处理组件S2。处理组件S2在该例中这样划分，从下方一侧开始的下面两层用于进行显影处理的第一和第二单位组件(DEV层)B1、B2；用于进行在保护膜的上层一侧形成防止反射膜的形成处理的第三单位组件(TCT层)B3；用于进行涂敷保护膜液的涂敷处理的第四单位组件(COT层)B4；用于进行在保护膜的下层一侧形成的防止反射膜的形成处理的第四单位组件(BCT层)B5。其中，所述DEV层B1、B2相当于显影处理用的单位组件、TCT层B3、COT层B4、BCT层B5相当于涂敷膜形成用的单位组件。
下面，对第一～第五单位部件B(B1～B5)的构成进行说明。这些单位组件B1～B5具有用于对晶片W涂敷药液的液体处理单元；用于在所述液体处理单元中进行的处理中，进行前处理和后处理的各种加热和冷却系统的处理单元；以及在这些装置的加热和冷却系统的处理单元之间进行晶片交接的主臂A1～A5。
首先，以图14所示的COT层B4为例进行如下说明。在该COT层B4的大体中央，形成有用于在COT层B4的长度方向(图中的Y轴方向)上连接托架组件S1和接口组件S3的晶片W的搬送区域R1。
在从该搬送区域R1的托架组件S1一侧看的两侧处，设置有涂敷单元94，其从身前一侧(托架组件S1一侧)向着里侧处，在右侧具有用于在晶片W上进行涂敷保护膜处理的多个涂敷部。此外，从COT层B4的身前一侧向着里侧，在左侧顺序地设置有将加热和冷却系统分成多段的四个搁板单元U1、U2、U3、U4，构成为多层层积例如双层层积用于由涂敷单元94所进行处理的前处理和后处理的各单元。
在用于进行上述前处理和后处理的各单元中例如包括如下部分用于在涂敷保护膜液之前将晶片W调整到规定温度的冷却单元(COL)；用于在涂敷保护膜液之后对晶片W进行加热处理的例如称为予烘烤单元等的加热单元(CHP)95；以及用于选择性地仅对晶片W的边缘进行曝光的周边曝光装置(WEE)。在该例中，在图1～图9中说明的加热装置2相当于该加热单元95。此外，冷却单元(COL)和加热单元(CHP)95等的各处理单元分别装在处理容器96内，搁板单元U1～U4是双层层积所述处理容器96而构成，在与各处理容器96的搬送区域R1临近的面上，形成有将晶片W送入或者取出的搬送口97。在该例中，加热单元(CHP)95作为搁板单元U3而层叠，此外，包含在搁板单元U4中。
在所述搬送区域R1中设置有所述主臂A4。该主臂A4构成为进行该COT层B4内的全部组件(放置晶片W的部位)、例如在搁板单元U1～U4的各处理单元、涂敷单元94、后述搁板单元U5、搁板单元U6的各部分之间进行晶片W的交接，为此构成进退自如、升降自如、绕垂直轴自如旋转和在Y轴方向自如移动。
此外，与搬送区域R1的托架组件S1相邻的区域为第一晶片交接区域R2，在该区域R2中如图14和图16所示，在传送臂C和主臂A4可以存取的位置处设置搁板单元U5，并且具有成为用于对该搁板单元U5进行交接晶片W的第一基板交接装置的第一交接臂D1。
如图16所示，对于所述搁板单元U5，为了在各单位组件B1～B5的主臂A1～A5之间进行晶片交接，在该例中各单位组件B1～B5具有一个以上例如两个第一交接台TRS1～TRS5，这样，第一交接台构成多层层叠的第一交接台组。此外，第一交接臂D1以进退自如和升降自如的方式构成，可以相对于第一交接台TRS1～TRS5进行晶片W的交接。此外，所述第一和第二单位组件B1、B2的第一交接台TRS1～TRS5，在该例中构成为在与传送臂C之间进行晶片交接，相当于托架组件用交接台。
而且，与搬送区域R1的接口组件S3相邻的区域为第二晶片交接区域R3，如图14所示，在该区域R3中，在主臂A4可以存取的位置设置有搁板单元U6，并且具有成为用于对该搁板单元U6进行交接晶片W的第二基板交接装置的第二交接臂D2。
如图16所示，对于所述搁板单元U6，为了在各单位组件B1～B5的主臂A1～A5之间进行晶片交接，在该例中各单位组件B1～B5具有一个以上例如两个第二交接台TRS6～TRS10，这样，第二交接台构成多层层叠的第二交接台组。此外，第二交接臂D2以进退自如和升降自如的方式构成，可以相对于第二交接台TRS6～TRS10进行晶片W的交接。这样，在本实施方式中，构成为在5层层叠的各单位组件B1～B5之间，利用所述第一交接臂D1和第二交接臂D2，分别经由第一交接台TRS1～TRS5和第二交接台TRS6～TRS10，而可以自由地进行晶片W的交接。
下面，对其他单位组件B简单进行说明。DEV层B1、B2构成相同，设置有具有用于对晶片W进行显影处理的多个显影部的显影单元，在搁板单元U1～U4中具有对曝光后的晶片W进行加热处理的称为二次烘烤单元的加热单元(PEB)；用于在该加热单元(PEB)中的处理后，将晶片W调整到规定温度的冷却单元(COL)；以及对显影处理后的晶片W进行加热处理、用于带走水分的称为曝光烘烤单元的加热单元(POST)，除此之外与COT层B4具有相同的构成。此外，在DEV层B1、B2上设置的这些加热单元具有例如与在COT层B4上设置的加热单元95相同的构成，仅使处理温度和处理时间不同。
在这些DEV层B1、B2中，利用各主臂A1、A2分别相对于第一交接台TRS1、TRS2、第二交接台TRS6、TRS7、显影单元、搁板单元U1～U4的各处理单元进行晶片交接。
此外，TCT层B3设置有多个具有对晶片W进行第二防止反射膜的形成处理用的第二防止反射膜形成部的第二防止放射膜形成单元。也就是，第二防止放射膜形成单元是用于在涂敷完保护膜液后，在晶片W上涂敷防止反射膜用的药液的装置。此外，搁板单元U1～U4除了具有在形成防止反射膜处理前用于将晶片W调整到规定温度的冷却单元(COL)和对形成防止反射膜处理后的晶片W进行加热处理的加热单元(CHP)之外，其它与COT层B4具有相同的构成。此外，所述加热单元(CHP)例如具有与设置在COT层B4上的加热单元95相同的构成，仅使处理温度和处理时间不同。在该TCT层B3中，利用主臂A3对第一交接台TRS3、第二交接台TRS8、第二形成防止反射膜单元、搁板单元U1～U4的各处理单元进行晶片的交接。
BCT层B5设置有多个具有对晶片W进行形成第一防止反射膜的处理用的第一防止反射膜形成部的第一防止放射膜形成单元。也就是，所述第一防止放射膜形成单元是用于在涂敷保护膜液前，在晶片W上涂敷防止反射膜用的药液的装置。此外，搁板单元U1～U4除了具有用于在形成防止反射膜处理之前将晶片W调整到规定温度的冷却单元(COL)和对形成防止反射膜处理后的晶片W进行加热处理的加热单元(CHP)，并且没有周边曝光装置(WEE)之外，其它与COT层B4具有相同的构成。此外，所述加热单元(CHP)具有例如与设置在COT层B4上的加热单元95相同的构成，仅使处理温度和处理时间不同。在该第五单位组件B5中，利用主臂A5对第一交接台TRS5、第二交接台TRS10、第一形成防止反射膜单元、搁板单元U1～U4的各处理单元进行晶片交接。
此外，这些处理单元并不局限于加热单元(CHP、PEB、POST)、冷却单元(COL)、周边曝光装置(WEE)，也可以设置其他处理单元，在实际装置中，考虑各处理单元的处理时间等，确定单元的设置个数。
另一方面，曝光装置S4经由接口组件S3而连接在处理组件S2中的搁板单元U6的里侧。在接口组件S3上具有用于对处理组件S2的搁板单元U6和曝光装置S4进行晶片的交接的接口臂B。该接口臂B成为夹在处理组件S2和曝光装置S4之间的晶片W的搬送装置，在该例中构成为进退自如、升降自如、绕垂直轴转动自如，以对第一～第四单位组件B1～B4的第二交接台TRS6～TRS9进行晶片的交接，在该例中第二交接台TRS6～TRS9相当于接口组件用交接台。
此外，所述接口臂B也可以构成为对全部单位组件B1～B5的第二交接台TRS6～TRS10进行晶片W的交接，这种情况下，第二交接台TRS6～TRS10相当于接口组件用交接台。
下面，以COT层的主臂A4为例对主臂A(A1～15)进行简单说明，如图17所示，主臂A4具有两条用于支撑晶片W背面周边区域的搬送臂201、202，这些搬送臂201、202构成为沿着搬送基体203相互独立并且进退自如。此外，该搬送基体203构成为利用旋转机构204绕垂直轴自如旋转，并且利用移动机构205而沿着安装在与支撑搁板单元U1～U4的台部206的搬送区域R1相邻的面上的Y轴导轨207在Y轴方向自如移动，而且沿升降导轨208自如升降。这样，搬送臂201、202构成自如进退、在Y轴方向自如移动、自如升降、绕垂直轴自如旋转。主臂A1～A3和A5也与主臂A4的构成相同，主臂A可以在搁板单元U1～U6的各单元、第一和第二交接台TRS1～TRS10、液体处理单元之间进行晶片W的交接。
在COT层B4中，利用主臂A4经由搬送口97将晶片W搬送到加热单元内，在涂敷完保护膜液后，利用主臂A4经由搬送口97而搬送到加热单元95的外部。
在此，以在保护膜的上下分别形成防止反射膜的情况为例对在保护膜图案形成装置中的晶片W的流程进行说明。首先，从外部将托架90送入至托架组件S1，利用传送臂C从该托架90内取出晶片W。晶片W从传送臂C首先交接到第二单位组件B2的搁板单元U5的第一交接台TES2，然后，为了将晶片W交接到BCT层B5，利用第一交接臂D1经由第一交接部TRS5而将晶片W交接到BCT层B5的主臂A5。然后，在BCT层B5中，利用主臂A5按照冷却单元(COL)→形成第一防止反射膜单元→加热单元(CHP)→搁板单元U6的第二交接台TRS10的顺序搬送，从而形成第一防止反射膜。
然后，为了将晶片W交接到COT层B4，第二交接台TRS10的晶片W利用第二交接臂D2而被搬送到第二交接台TRS10，然后交接到该COT层B4的主臂A4。而在COT层B4中，利用主臂A4按照冷却单元(COL)→涂敷单元94→加热单元(CHP)→第一交接台TRS4的顺序搬送，从而在第一防止反射膜上形成保护膜。
为了将晶片W交接到TCT层B3，交接台TRS4的晶片W利用第一交接臂D1而被搬送到第一交接台TRS3，然后交接到该TCT层B3的主臂A3。而在TCT层B3中，利用主臂A3按照冷却单元(COL)→第二防止反射膜形成单元→加热单元(CHP)→周边曝光装置(WEE)→搁板单元U6的第二交接台TRS8的顺序搬送，从而在保护膜上形成第二防止反射膜。
然后，利用接口臂B将第二交接台TRS8的晶片W搬送到曝光装置S4，在此进行规定的曝光处理。为了将晶片W交接给DEV层B1(DEV层B2)，利用接口臂B将曝光处理后的晶片W搬送到搁板单元U6的第二交接台TRS6(TRS7)，该台TRS6(TRS7)上的晶片W由DEB层B1(DEB层B2)所接受，在该DEB层B1(DVE层B2)中，首先按照加热单元(PEB)→冷却单元(COL)→显影单元→加热单元(POST)的顺序搬送，进行规定的显影处理。为了将晶片W交接到传送臂C，将这样进行显影处理后的晶片W交接到第一交接台TRS1(TRS2)，利用传送臂C返回到放置在托架组件S1上的原来的托架90。
这样，将本发明的加热装置用作设置在涂敷、显影装置中的加热单元，在形成涂敷膜用的各组件B3～B5中，涂敷有作为涂敷液的保护膜液或防止反射膜用的药液的晶片W，如上述那样，通过在加热时在顶板6的内部设置真空层65，而可以抑制加热时所形成的气流成为紊流，所以可以对晶片W进行面内均匀性良好的加热处理，因此，可以在该晶片W上形成良好的保护膜图案。
其中，加热装置2除了可以应用于在基板上形成保护膜的涂敷、显影装置以外，还可以应用于例如将液体的绝缘膜的前驱体涂敷在基板上，使该液体加热，在基板上形成绝缘膜的绝缘膜形成装置上。
权利要求
1.一种加热装置，其特征在于其是对涂敷有涂敷液的基板进行加热处理的加热装置，包括用于放置基板并进行加热的加热板；在该加热板的上方与基板隔开间隔相对设置的、比基板的被加热处理区域大的整流用顶板；为了隔断来自基板一侧的热而形成于该顶板内部的真空区域；以及用于在放置于所述加热板上的基板和所述顶板之间形成气流的气流形成装置。
2.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述气流形成装置包括在所述顶板的中央部的下面开口，用于在该顶板的下方一侧形成从基板的外周向着中央的气流的吸引排气口。
3.如权利要求2所述的加热装置，其特征在于形成从基板的外周向着中央的气流，是利用从顶板和加热板之间的间隙流入的气流而形成。
4.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述气流形成装置包括，设置在所述加热板的一端侧，用于在该加热板和顶板之间吐出气体，并形成宽度能够覆盖基板宽度的气流的气体吐出部；和夹着所述加热板而设置在与气体吐出部相对一侧，对该气体进行吸引排出的排气部，其中，来自所述气体吐出部的气流从基板的一端侧向另一端侧流动。
5.如权利要求1至4中任一项所述的加热装置，其特征在于设置有隔热体，将其设置成覆盖所述加热板的下面一侧，在其内部具有真空区域。
6.如权利要求5所述的加热装置，其特征在于所述隔热体形成为扁平有底的筒状体，以包围加热板的下方区域。
7.如权利要求6所述的加热装置，其特征在于包括冷却用气体入口以及冷却用气体出口，用于使冷却加热板的冷却用气体在加热板和隔热体之间流通。
8.如权利要求5所述的加热装置，其特征在于包括贯通隔热体和加热板，用于升降加热板上的基板的升降部件；和通过隔热体而设置在加热板的下方投影区域内，用于使升降部件升降的驱动部。
9.一种涂敷、显影装置，其特征在于，包括收纳基板并将托架搬入的托架组件；处理组件，其包括向从所述托架取出的基板表面涂敷保护膜的涂敷部、对涂敷有保护膜的基板进行加热的加热装置、对被加热的基板进行冷却的冷却部、以及对曝光后的基板进行显影的显影处理部；和在该处理组件和曝光装置之间进行晶片交接的接口部，其中，作为加热装置，使用如权利要求1至4中任一项所述的加热装置。
10.一种加热方法，其特征在于其是利用加热板对涂敷于基板上的涂敷液进行加热处理的加热方法中，其包括利用所述加热板对在加热板的上方与基板隔开间隔相对设置的、内部形成有真空区域并且比基板的被加热处理区域大的隔热用顶板进行加热的工序；将基板放置在加热板上的工序；和在放置于所述加热板上的基板和所述顶板之间形成气流的同时，利用加热板对基板上的涂敷液进行加热处理的工序。
11.如权利要求10所述的加热方法，其特征在于在所述基板和所述顶板之间形成气流的工序，是通过从在顶板的中央部开口的吸引排气口进行吸引，从而形成从基板的外周向着中央的气流的工序。
12.如权利要求10所述的加热方法，其特征在于在所述基板和所述顶板之间形成气流的工序，是通过从所述加热板一端侧的气体吐出部吐出气体的同时，从加热板另一端侧的排气部进行吸引排气，从而在基板和与该基板相对的整流用顶板之间，形成从加热板一端侧向着另一端侧的、宽度覆盖基板宽度的气流的工序。
13.如权利要求10至12中任一项所述的加热方法，其特征在于通过所述加热板加热所述隔热用顶板的工序，是利用在内部具有真空区域的隔热体上覆盖下面一侧的加热板进行的。
14.如权利要求13所述的加热方法，其特征在于所述隔热体形成为扁平有底的筒状体，以包围加热板的下方区域。
15.如权利要求13所述的加热方法，其特征在于包括将基板从加热板搬出后，在下一基板放置在加热板上之前，使冷却用气体在所述加热板和隔热体之间流通来降低加热板温度的工序。
16.如权利要求13所述的加热方法，其特征在于包括在加热板的下方投影区域内设置有驱动部，所述驱动部使贯通隔热体和加热板的升降部件进行升降来升降加热板上的基板的工序。
全文摘要
本发明提供一种不升降顶板也能进行面内均匀性好的加热处理的加热装置和加热方法。加热装置包括用于放置基板并进行加热的加热板；在该加热板的上方与基板隔开间隔相对设置的、比基板的被加热处理区域大的整流用顶板；为了隔断来自基板一侧的热而形成于该顶板内部的真空区域；以及用于在放置于所述加热板上的基板和所述顶板之间形成气流的气流形成装置。由于使用在内部设置有真空区域的顶板，热量难以从加热板散出，因此即使将顶板和加热板之间周围成为打开状态，也可以使顶板下面温度接近基板温度，可抑制基板和顶板下面温差扩大。其结果由于可以防止因气流冷却造成的紊流，所以可以进行面内均匀性好的加热处理。
文档编号H01L21/00GK1854908SQ20061006668
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月19日 优先权日2005年4月19日
发明者林伸一, 福冈哲夫, 小田哲也, 稻富弘朗 申请人:东京毅力科创株式会社