特許 7161627 基板冷却ユニット、基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-18

(45)【発行日】2022-10-26

(54)【発明の名称】基板冷却ユニット、基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20221019BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20221019BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20221019BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 G

H01L21/68 N

H01L21/02 Z

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021546607

(86)(22)【出願日】2020-09-04

(86)【国際出願番号】 JP2020033693

(87)【国際公開番号】W WO2021054157

(87)【国際公開日】2021-03-25

【審査請求日】2021-12-07

(31)【優先権主張番号】P 2019167921

(32)【優先日】2019-09-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 択弥

(72)【発明者】

【氏名】高橋 哲

(72)【発明者】

【氏名】檜山 真

【審査官】内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１３４５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５３７３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－１２０３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５１８６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を水平に保持する基板保持機構と、
前記基板保持機構を昇降させる駆動部と、
前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に対する対向面を有する冷却プレートと、
前記基板保持機構によって保持された前記基板が昇降する空間の側方の一端に設けられ、前記基板保持機構が昇降される方向に幅を持って分布し、前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に平行なレーザを射出するレーザ射出部と、
前記空間の側方の他端に設けられ、前記基板保持機構が昇降される方向における、前記レーザ射出部から射出されたレーザを受光する位置を示す受光位置特定情報を取得するレーザ受光部と、
前記レーザ受光部において取得された前記受光位置特定情報に基づいて、前記冷却プレートの前記対向面と、前記基板保持機構によって保持された前記基板の前記冷却プレートに対する対向面との間の距離を算出する算出部と、
を備える基板冷却ユニット。

【請求項2】

前記レーザ射出部は、前記基板保持機構が昇降される方向に所定の幅を有するレーザを射出するよう構成されている、請求項１記載の基板冷却ユニット。

【請求項3】

前記レーザ射出部は、前記基板保持機構が昇降される方向に所定の間隔で複数配列されたレーザ発振素子により構成されている、請求項１記載の基板冷却ユニット。

【請求項4】

前記レーザ射出部は、前記冷却プレートの前記対向面の高さ位置を前記レーザの分布に含むように前記レーザを照射するよう構成されている、請求項１記載の基板冷却ユニット。

【請求項5】

前記レーザ射出部は、前記基板保持機構によって保持された前記基板が昇降する高さ方向の範囲を前記レーザの分布に含むように、前記レーザを照射するよう構成されている、請求項４記載の基板冷却ユニット。

【請求項6】

前記レーザ受光部は、前記受光位置特定情報として、前記レーザの受光位置の情報を取得し、
前記算出部は、前記レーザ受光部において取得された前記受光位置の情報に基づいて、前記冷却プレートの前記対向面の高さ位置から連続する前記受光位置の幅を前記距離として算出する、請求項４又は５の何れかに記載の基板冷却ユニット。

【請求項7】

前記レーザ受光部は、前記受光位置特定情報として、前記レーザの非受光位置の情報を取得し、
前記算出部は、前記レーザ受光部において取得された前記非受光位置の情報に基づいて、前記冷却プレートの前記対向面の高さ位置から、前記非受光位置までの距離を前記距離として算出する、請求項４又は５の何れかに記載の基板冷却ユニット。

【請求項8】

前記レーザ射出部および前記レーザ受光部は、前記基板保持機構が内側に配置された冷却処理室の外側に設けられ、前記冷却処理室の側方の一端および他端にそれぞれ設けられた前記レーザを透過する窓を介して、それぞれ前記レーザの射出および受光を行う、請求項１～７の何れか１項記載の基板冷却ユニット。

【請求項9】

前記駆動部を制御して、前記基板保持機構に保持された前記基板を前記冷却プレートに近づけるように前記基板保持機構を所定の位置まで昇降させる昇降処理と、前記駆動部を制御して、前記昇降処理の後、前記基板保持機構の昇降を停止した状態を所定時間維持することで前記基板を冷却する冷却処理と、を行わせ、少なくとも前記冷却処理を行わせる際、前記算出部によって前記距離を算出する処理を行わせるように構成された制御部を備える、請求項１～８の何れか１項記載の基板冷却ユニット。

【請求項10】

前記制御部は、少なくとも前記冷却処理を行わせる間、前記算出部によって前記距離を算出する処理を継続して繰り返し行わせるように構成されている、請求項９記載の基板冷却ユニット。

【請求項11】

前記制御部は、前記冷却処理を開始する時点において算出された前記距離と、前記冷却処理を行う間継続して算出される前記距離との差分値を、前記冷却処理中に生じる前記基板の反り量として算出するように構成されている、請求項１０記載の基板冷却ユニット。

【請求項12】

前記制御部は、前記算出部によって算出された前記距離が所定の閾値よりも小さくなった場合、前記駆動部を制御して、前記基板保持機構により保持された前記基板を前記冷却プレートから遠ざけるように構成されている、請求項１０記載の基板冷却ユニット。

【請求項13】

前記制御部は、算出された前記差分値が所定の閾値を超えた場合、前記駆動部を制御して、前記基板保持機構により保持された前記基板を前記冷却プレートから遠ざけるように構成されている、請求項１１記載の基板冷却ユニット。

【請求項14】

基板を水平に保持する基板保持機構と、前記基板保持機構を昇降させる駆動部と、前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に対する対向面を有する冷却プレートと、前記基板保持機構によって保持された前記基板が昇降する空間の側方の一端に設けられ、前記基板保持機構が昇降される方向に幅を持って分布し、前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に平行なレーザを射出するレーザ射出部と、前記空間の側方の他端に設けられ、前記基板保持機構が昇降される方向における、前記レーザ射出部から射出されたレーザを受光する位置を示す受光位置特定情報を取得するレーザ受光部と、前記レーザ受光部において取得された前記受光位置特定情報に基づいて、前記冷却プレートの前記対向面と、前記基板保持機構によって保持された前記基板の前記冷却プレートに対する対向面との間の距離を算出する算出部と、を備える基板冷却ユニットと、
前記基板を熱処理する処理室と、
前記処理室において処理された前記基板を前記基板冷却ユニットに搬送する基板搬送装置と、
を有する基板処理装置。

【請求項15】

前記駆動部を制御して、前記基板保持機構に保持された前記基板を前記冷却プレートに近づけるように前記基板保持機構を所定の位置まで昇降させる昇降処理と、前記駆動部を制御して、前記昇降処理の後、前記基板保持機構を停止した状態を所定時間維持することで前記基板を冷却する冷却処理と、を行わせる制御部を備え、
前記制御部は、前記算出部を制御して、少なくとも前記冷却処理を行わせる際、前記距離を算出する処理を行わせるように構成されている、請求項１４記載の基板処理装置。

【請求項16】

基板を水平に保持する基板保持機構に前記基板を保持させる工程と、
前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に対する対向面を有する冷却プレートに前記基板を近づけるように、前記基板保持機構を所定の位置まで昇降させる工程と、
前記基板保持機構を昇降させる工程の後、前記基板保持機構を停止した状態を所定時間維持することで前記基板を冷却する工程と、
前記基板保持機構によって保持された前記基板が昇降する空間の側方の一端から他端に向けて、前記基板保持機構が昇降される方向に幅を持って分布し、且つ、前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に平行なレーザを射出するとともに、前記他端において前記レーザを受光し、前記基板保持機構が昇降される方向において前記レーザを受光した位置を示す受光位置特定情報を取得する工程と、
前記受光位置特定情報に基づいて、前記冷却プレートの前記対向面と、前記基板保持機構によって保持された前記基板の前記冷却プレートに対する対向面との間の距離を算出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項17】

基板処理装置が備える基板冷却ユニットの基板保持機構に基板を水平に保持させる手順と、
前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に対する対向面を有する冷却プレートに前記基板を近づけるように、前記基板保持機構を所定の位置まで昇降させる手順と、
前記基板保持機構を昇降させる工程の後、前記基板保持機構を停止した状態を所定時間維持することで前記基板を冷却する手順と、
前記基板保持機構によって保持された前記基板が昇降する空間の側方の一端から他端に向けて、前記基板保持機構が昇降される方向に幅を持って分布し、且つ、前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に平行なレーザを射出するとともに、前記側方の他端において前記レーザを受光し、前記基板保持機構が昇降される方向において前記レーザを受光した位置を示す受光位置特定情報を取得する手順と、
前記受光位置特定情報に基づいて、前記冷却プレートの前記対向面と、前記基板保持機構によって保持された前記基板の前記冷却プレートに対する対向面との間の距離を算出する手順と、
をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。

【請求項18】

基板を水平に保持する基板保持機構に前記基板を保持させる工程と、
前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に対する対向面を有する冷却プレートに前記基板を近づけるように、前記基板保持機構を所定の位置まで昇降させる工程と、
前記基板保持機構を昇降させる工程の後、前記基板保持機構を停止した状態を所定時間維持することで前記基板を冷却する工程と、
前記基板保持機構によって保持された前記基板が昇降する空間の側方の一端から他端に向けて、前記基板保持機構が昇降される方向に幅を持って分布し、且つ、前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に平行なレーザを射出するとともに、前記他端において前記レーザを受光し、前記基板保持機構が昇降される方向において前記レーザを受光した位置を示す受光位置特定情報を取得する工程と、
前記受光位置特定情報に基づいて、前記冷却プレートの前記対向面と、前記基板保持機構によって保持された前記基板の前記冷却プレートに対する対向面との間の距離を算出する工程と、
を有する基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板冷却ユニット、基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程の一工程として、成膜やアニール工程等において加熱された基板を、冷却装置に移載して冷却処理を施すことがある（例えば、特開２００３-１００５７９参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

基板の冷却処理では、基板に対して所望の冷却特性により冷却を行うことが望ましい。基板の冷却特性は、冷却部材と基板との距離など、冷却処理時の基板位置によって変化する。そのため、冷却処理時には、基板を再現性良く、正確な位置に配置することにより、所望の冷却特性に近づくように冷却を行うことが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示の一態様によれば、基板を水平に保持する基板保持機構と、前記基板保持機構を昇降させる駆動部と、前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に対する対向面を有する冷却プレートと、前記基板保持機構によって保持された前記基板が昇降する空間の側方の一端に設けられ、前記基板保持機構が昇降される方向に幅を持って分布し、前記基板保持機構によって保持された前記基板の面に平行なレーザを射出するレーザ射出部と、前記空間の側方の他端に設けられ、前記基板保持機構が昇降される方向における、前記レーザ射出部から射出されたレーザを受光する位置を示す受光位置特定情報を取得するレーザ受光部と、前記レーザ受光部において取得された前記受光位置特定情報に基づいて、前記冷却プレートの前記対向面と、前記基板保持機構によって保持された前記基板の前記冷却プレートに対する対向面との間の距離を算出する算出部と、を備える技術が提供される。

【発明の効果】

【0005】

本開示における技術によれば、基板に対する冷却処理において、所望の冷却特性に近づくように冷却を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本開示の一実施形態で用いられる基板処理装置の概略構成図であり、上面から見た水平断面で示す図である。

【図2】本開示の一実施形態で用いられる基板処理装置の概略構成図であり、側面から見た垂直断面で示す図である。

【図3】本開示の一実施形態で用いられる基板冷却ユニットの概略構成図であり、上面から見た水平断面で示す図である。

【図4】本開示の一実施形態で用いられる基板冷却ユニットの概略構成図であり、基板が基板搬入出位置にある状態を、側面から見た垂直断面で示す図である。

【図5】本開示の一実施形態で用いられる基板冷却ユニットの概略構成図であり、基板が基板冷却処理位置にある状態を、側面から見た垂直断面で示す図である。

【図6】本開示の一実施例で用いられるレーザセンサユニットを構成する受光素子の配列を示す説明図である。

【図7】本開示の一実施例で用いられる基板冷却ユニットの概略構成図であり、基板搬入出位置におけるレーザの射出及び受光の態様を示す説明図である。

【図8】本開示の一実施例で用いられる基板冷却ユニットの概略構成図であり、基板冷却処理位置におけるレーザの射出及び受光の態様を示す説明図である。

【図9】本開示の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の制御部（コントローラ）の構成を示す図である。

【図10】本開示の一実施例で用いられる基板冷却ユニットの概略構成図であり、基板に反りが発生した場合におけるレーザの射出及び受光の態様を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

＜本開示の実施形態１＞
以下、本開示の実施形態１について説明する。

【0008】

（１）基板処理装置の構成
図１、２を参照しながら、以下、本実施形態に係る基板処理装置１０の構成を説明する。

【0009】

基板処理装置１０は、搬送室１２を中心として、ロードロック室１４ａ，１４ｂ、２つの処理室１６ａ，１６ｂを備えている。また、搬送室１２は、冷却処理筐体１００の内部に構成される冷却処理室１０１を含んでおり、冷却処理室１０１内には基板冷却ユニット１８が設けられている。ロードロック室１４ａ，１４ｂの搬送室１２に対する反対側には、大気搬送室２０が配置されている。大気搬送室２０は、２５枚までの基板２２（本実施形態ではウエハ）を縦方向に一定間隔を隔てて収容可能なポッドを複数配置可能とする載置ステージを備えている。また、大気搬送室２０には、大気搬送室２０とロードロック室１４ａ，１４ｂとの間で基板を搬送する大気ロボット２１が配置されている。

【0010】

搬送室１２とロードロック室１４ａ，１４ｂの間、搬送室１２と処理室１６ａ，１６ｂの間、ロードロック室１４ａ，１４ｂと大気搬送室２０との間には、２つの空間の雰囲気を遮断するゲートバルブがそれぞれ設けられている。搬送室１２、ロードロック室１４ａ，１４ｂ、処理室１６ａ，１６ｂには真空ポンプがそれぞれ接続され、それぞれの空間が所望の圧力となるように制御される。

【0011】

基板処理装置１０は、制御部としてのコントローラ１２１を備えている。コントローラ１２１は、前記構成において、装置全体を制御している。

【0012】

（真空ロボット）
搬送室１２には、ロードロック室１４ａ，１４ｂ、処理室１６ａ，１６ｂ、及び基板冷却ユニット１８との間で相互に基板２２を搬送できるように構成された、基板搬送装置としての真空ロボット３６が設けられている。真空ロボット３６はフィンガ対４０が設けられたアーム４２を備えており、フィンガ対４０は、基板搬送支持具としての上フィンガ３８ａ（第１の基板搬送支持具）及び下フィンガ３８ｂ（第２の基板搬送支持具）から構成されている。

【0013】

上フィンガ３８ａ及び下フィンガ３８ｂは、共に二又状の同一の形状を有している。また、上フィンガ３８ａ及び下フィンガ３８ｂは、上下方向（鉛直方向）に所定の間隔で重なるように設けられ、アーム４２からそれぞれ略水平に同一方向に延びて、それぞれ基板２２を支持することができるように構成されている。

【0014】

アーム４２は、鉛直方向に昇降する回転軸を軸として回転するようにされているとともに、水平方向に移動し、同時に２枚の基板２２を上下方向及び水平方向に搬送可能にされている。以下、上フィンガ３８ａによって支持及び搬送される基板２２を特に基板２２ａ、下フィンガ３８ｂによって支持及び搬送される基板２２を特に基板２２ｂと称する。

【0015】

（ロードロック室）
ロードロック室１４ａ，１４ｂにはそれぞれ、例えば２５枚の基板２２を縦方向に一定間隔を隔てて収容する基板支持体２４が設けられている。基板支持体２４は上部板２６と下部板２８、及びそれらを接続する支柱３０により構成されている。支柱３０の長手方向内側には載置部３２が平行に形成されている。基板支持体２４は、ロードロック室１４ａ，１４ｂのそれぞれの内において、Ｌ／Ｌ駆動装置２５によって上下方向に移動するようにされているとともに、回転するようにされている。

【0016】

搬送室１２からロードロック室１４ａ又は１４ｂへ基板２２が搬入される際には、次の動作により載置部３２に基板２２が移載される。即ち、基板２２が支持されたフィンガ対４０がロードロック室１４ａ又は１４ｂの内の載置部３２間に挿入される。次に基板支持体２４が鉛直方向に移動する。このような動作をすることで、フィンガ対４０に搭載された２枚の基板を載置部３２の上面に移載することができる。また、ロードロック室１４ａが搬送室１２からウエハを搬入する際の動作と逆の動作をすることで、載置部３２に載置されているウエハを搬送室へ搬出する。

【0017】

（処理室）
処理室１６ａ，１６ｂはそれぞれ反応室を有し、各反応室内には基板保持台４４ａ，４４ｂとロボットアーム１７がそれぞれ設けられている。基板保持台４４ａと基板保持台４４ｂとの間の空間は、仕切り部材４６が設けられている。ロボットアーム１７は、真空ロボット３６が保持する基板２２を受け取り、基板保持台４４ａ，４４ｂにそれぞれ載置するように構成されている。処理室１６ａ，１６ｂでは、基板保持台４４ａ，４４ｂにそれぞれ載置された２枚の基板２２が同一空間内で同時に処理される。基板保持台４４ａ，４４ｂには、加熱部としてのヒータがそれぞれ内蔵されており、基板２２を例えば４００℃以上まで昇温可能である。

【0018】

（基板冷却ユニット）
図３～５を用いて、基板冷却ユニット１８について説明する。基板冷却ユニット１８は、冷却処理筐体１００により形成された冷却処理室１０１内に設けられている。基板冷却ユニット１８は、後述する、複数の基板冷却部材としての冷却プレート（冷却板）１０２ａ（第１の基板冷却プレート），１０２ｂ（第２の基板冷却プレート）、基板保持部１０３ａ（第１の基板保持部），１０３ｂ（第２の基板保持部）、及び、支持シャフト１０４ａ，１０４ｂにより構成される。基板冷却ユニット１８は、駆動部１０５ａ，１０５ｂを含むものと捉えてもよく、更に、冷却プレート１０２ａ，１０２ｂ内にそれぞれ設けられた冷媒流路１０６ａ，１０６ｂに冷媒を供給する冷媒供給ユニット（冷媒供給部）１０９ａ，１０９ｂを含むものと捉えてもよい。

【0019】

基板冷却ユニット１８は、基板２２ａ，２２ｂをそれぞれ保持するための２組の基板保持機構が設けられている。基板２２ａを保持する基板保持機構は、基板２２ａを上面に保持するように構成された４個の基板保持部１０３ａと、基板保持部１０３ａそれぞれに接続され支持する４本の支持シャフト１０４ａとにより構成されている。同様に、基板２２ｂを保持する基板保持機構は、基板２２ｂを上面に保持するように構成された４個の基板保持部１０３ｂと、基板保持部１０３ｂそれぞれに接続され支持する４本の支持シャフト１０４ｂとにより構成されている。なお、本実施形態では、基板保持部１０３ａ，１０３ｂを板状の部材により構成しているが、これに限らず、基板２２を下面から点で支持するピン形状とするなど、基板２２を点又は面で支持できる構造であればよい。

【0020】

基板保持機構はそれぞれ、支持シャフト１０４ａ，１０４ｂに接続された駆動部（駆動装置）１０５ａ，１０５ｂによって昇降されるように構成されている。駆動部１０５ａ，１０５ｂは例えばエアシリンダにより構成されている。駆動部１０５ａ，１０５ｂがそれぞれ制御されることにより、基板保持部１０３ａ，１０３ｂにより保持された基板２２ａ，２２ｂを、後述する、基板搬入出位置と基板冷却処理位置の間で昇降させることが可能となっている。

【0021】

冷却プレート１０２ａ，１０２ｂは、例えばステンレス等の金属により構成される。また、冷却プレート１０２ａ，１０２ｂの内部には、冷媒が流れる冷媒流路１０６ａ、１０６ｂがそれぞれ設けられており、冷却プレート１０２ａの下面側及び、冷却プレート１０２ｂの上面側をそれぞれ冷却するように構成されている。これにより、基板保持部１０３ａ，１０３ｂによって冷却プレート１０２ａ，１０２ｂの近傍で支持された基板２２は冷却される。基板冷却ユニット１８は更に、冷媒を冷媒流路１０６ａ，１０６ｂのそれぞれに供給する冷媒供給ユニット（冷媒供給部）１０９ａ，１０９ｂを備えている。

【0022】

冷却処理筐体１００の側面には、冷却処理室１０１の外側と内側の間でレーザ等の光を透過させる光透過窓１０７ａ、１０７ｂが、冷却処理室１０１を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられている。

【0023】

（レーザ射出ユニット）
冷却処理筐体１００の外側には、光透過窓１０７ａに対向する位置に、レーザを光透過窓１０７ａを介して冷却処理室１０１内に射出するよう構成された、レーザ射出部としてのレーザ射出ユニット（レーザ射出器）５０ａ，５０ｂが設けられている。レーザ射出ユニット５０ａ，５０ｂはそれぞれ、基板保持部１０３ａ，１０３ｂ上に保持された基板２２の面に平行な方向であって、且つ、好ましくは当該基板２２の面の中心軸を通過する方向にレーザを射出する。

【0024】

また、レーザ射出ユニット５０ａ，５０ｂはそれぞれ、鉛直方向（すなわち、基板保持機構が昇降される方向）に幅を持って分布するレーザを射出するように構成されている。具体的には、レーザダイオード等のレーザ発振素子から射出されたレーザを、拡散レンズ等によって鉛直方向に拡散させることにより、鉛直方向に幅を持って分布するレーザを構成することができる。また、鉛直方向に所定間隔で配列された複数のレーザダイオード等のレーザ発振素子を備えて、各レーザ発振素子から射出される複数のレーザによって、鉛直方向に幅を持って分布するレーザを構成してもよい。

【0025】

（レーザセンサユニット）
冷却処理筐体１００の外側には、光透過窓１０７ｂに対向する位置に、レーザ射出ユニット５０ａ，５０ｂから射出されたレーザを光透過窓１０７ｂを介して受光するよう構成された、レーザ受光部としてのレーザセンサユニット（レーザセンサ）６０ａ，６０ｂが設けられている。
レーザ射出ユニット５０ａとレーザセンサユニット６０ａは互いに冷却処理室１０１を挟んで対向するように設けられている。同様に、レーザ射出ユニット５０ｂとレーザセンサユニット６０ｂは互いに冷却処理室１０１を挟んで対向するように設けられている。

【0026】

レーザセンサユニット６０ａ，６０ｂは、レーザ射出ユニット５０ａ、５０ｂから射出された、鉛直方向に幅を持って分布するレーザを受光し、鉛直方向（すなわち、基板保持機構が昇降される方向）において、レーザを受光した受光素子の位置（受光位置）の情報と、レーザを受光しなかった受光素子の位置（非受光位置）の情報と、の少なくとも一方を取得するように構成されている。以下、受光位置と非受光位置を含む、受光位置を特定する情報を総称して受光位置特定情報と称することがある。

【0027】

具体的には、レーザセンサユニット６０ａ，６０ｂはそれぞれ、図６に示すように、鉛直方向に所定間隔で配列された、光を検出する複数のＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）等の受光素子の配列（アレー）６０１を備えることにより、鉛直方向に幅を持って分布するレーザを受光し、検出するように構成することができる。本実施形態では、配列６０１は、受光素子６０１－１～６０１－ｎ（ｎは自然数）のｎ個の受光素子により構成されている。例えば図６のように、受光素子６０１－１から６０１－ｍ（ｍは自然数）までの幅を持つレーザが受光された場合、レーザセンサユニット６０ａ，６０ｂは、受光素子６０１－１から６０１－ｍまでの受光素子が受光したことを検出し、それらが配列された位置を受光位置として取得する。一方、レーザを受光しなかった受光素子６０１－（ｍ+１）から６０１－ｎまでの受光素子が配列された位置を非受光位置として取得する。

【0028】

配列６０１は、少なくともレーザ射出ユニット５０ａ，５０ｂから射出されるレーザの鉛直方向における分布幅の全域をカバーする幅（長さ）を有し、且つ、その分布幅の全域を受光可能な位置に設けられる。また、配列６０１における受光素子の配列間隔は、レーザ検出の精度に応じて適宜決定することができ、例えば１μｍ～１ｍｍ、好ましくは５～１０μｍの範囲で間隔を選択することができる。

【0029】

図７に示すように、本実施形態では、レーザ射出ユニット５０ａは、冷却プレート１０２ａの下面（すなわち基板２２ａとの対向面）の高さ位置から、後述する基板搬入出位置における基板２２ａの上面の高さ位置までの間に分布を持つレーザを射出する。すなわち、当該レーザの分布は、上端が冷却プレート１０２ａの下面の高さ位置を含み、基板２２ａが昇降する高さ方向の範囲を含んでいる。
同様に、レーザ射出ユニット５０ｂは、冷却プレート１０２ｂの上面（すなわち基板２２ｂとの対向面）の高さ位置から、後述する基板搬入出位置における基板２２ｂの下面の高さ位置までの間に分布を持つレーザを射出する。

【0030】

換言すると、レーザ射出ユニット５０ａ，５０ｂはそれぞれ、基板保持機構によって保持された基板２２が昇降する空間（後述する基板搬入出位置と基板冷却処理位置の間で基板２２が昇降する空間）の側方の一端に設けられ、当該空間の鉛直方向（高さ方向）の幅に分布するレーザを当該空間へ向かって射出するように構成されている。

【0031】

また、図７に示すように、レーザセンサユニット６０ａは、冷却プレート１０２ａの下面の高さ位置から、後述する基板搬入出位置における基板２２ａの上面の高さ位置までの間に分布を持つレーザをその全ての分布範囲で受光可能なように構成されている。すなわち、レーザセンサユニット６０ａの配列６０１には、少なくともこのような鉛直方向の分布範囲においてレーザを受光可能なように受光素子が配列されている。本実施形態では特に、配列６０１の最上部の受光素子６０１－１が冷却プレート１０２ａの下面の高さ位置に配置されるようにレーザセンサユニット６０ａが設けられる。

【0032】

同様に、レーザセンサユニット６０ｂは、冷却プレート１０２ｂの上面の高さ位置から、後述する基板搬入出位置における基板２２ｂの下面の高さ位置までの間に分布を持つレーザをその全ての分布範囲で受光可能なように構成されている。すなわち、レーザセンサユニット６０ｂの配列６０１には、少なくともこのような鉛直方向の分布範囲においてレーザを受光可能なように受光素子が配列されている。本実施形態では特に、配列６０１の最下部の受光素子６０１－ｎが冷却プレート１０２ｂの上面の高さ位置に配置されるようにレーザセンサユニット６０ｂが設けられる。

【0033】

したがって、レーザセンサユニット６０ａ，６０ｂはそれぞれ、基板保持機構によって保持された基板２２が昇降する空間の側方の他端に設けられ、当該空間に向かって射出された当該空間の鉛直方向の幅に分布するレーザを受光するように構成されている。

【0034】

ここで図３～５を用いて、基板搬入出位置と基板冷却処理位置について説明する。図３，４は、基板２２を基板冷却ユニット１８に移載（ロード）する際の状態、及び基板２２を基板冷却ユニット１８から搬出（アンロード）する際の状態を示している。この状態における基板２２の位置を基板搬入出位置と称する。

【0035】

基板２２が基板冷却ユニット１８に移載される工程では、図４に示すように、フィンガ３８ａ，３８ｂ上に支持された状態で冷却処理室１０１内に搬入された基板２２ａ，２２ｂが、真空ロボット３６によってフィンガ３８ａ，３８ｂがそれぞれ下降する。これによって、基板搬入出時の位置までそれぞれ昇降されている基板保持部１０３ａ，１０３ｂの上面に載置される。

【0036】

また、基板２２が基板冷却ユニット１８から搬出される工程では、基板２２ａ，２２ｂが保持された状態で、基板保持部１０３ａ，１０３ｂが基板搬入出時の位置までそれぞれ昇降される。その後、真空ロボット３６によって基板２２ａ，２２ｂの下方に差し込まれたフィンガ３８ａ，３８ｂがそれぞれ上昇することによって、基板２２ａ，２２ｂはフィンガ３８ａ，３８ｂ上にそれぞれ支持される。その後、フィンガ３８ａ，３８ｂ上に支持された基板２２ａ，２２ｂは基板冷却ユニット１８から搬出される。

【0037】

また図５は、基板２２が冷却プレート１０２ａ，１０２ｂに近づけられることにより冷却処理される際の状態を示している。この状態における基板２２の位置を基板冷却処理位置と称する。

【0038】

基板２２が冷却処理される工程では、図５に示すように、基板保持部１０３ａが駆動部１０５ａによって上昇し、基板保持部１０３ａ上に保持された基板２２ａが冷却プレート１０２ａによって冷却処理される位置まで搬送される。同様に、基板保持部１０３ｂが駆動部１０５ｂによって下降し、基板保持部１０３ｂ上に保持された基板２２ｂが冷却プレート１０２ｂによって冷却処理される位置まで搬送される。

【0039】

（距離算出コントローラ）
レーザ射出ユニット５０ａ及びレーザセンサユニット６０ａは、第１の算出部（第１の算出機）としての第１距離算出コントローラ７０ａに接続されている。同様に、レーザ射出ユニット５０ｂ及びレーザセンサユニット６０ｂは、第２の算出部（第２の算出機）としての第２距離算出コントローラ７０ｂに接続されている。また、第１距離算出コントローラ７０ａ、第２距離算出コントローラ７０ｂは、それぞれコントローラ１２１に接続されている。第１距離算出コントローラ７０ａ及び第２距離算出コントローラ７０ｂはそれぞれ、受光位置及び非受光位置の少なくとも一方のデータ（情報）をレーザセンサユニット６０ａ，６０ｂから取得する。

【0040】

第１距離算出コントローラ７０ａは、取得したデータに基づいて、冷却プレート１０２ａの下面の高さ位置から、基板保持部１０３ａにより保持された基板２２ａの上面の高さ位置までの距離（基板距離ＤＡ）を算出する。

【0041】

具体的には、第１距離算出コントローラ７０ａは、レーザセンサユニット６０ａから受光位置のデータを取得し、受光素子６０１－１から連続する受光位置の幅（長さ）を基板距離ＤＡとして算出する。すなわち、冷却プレート１０２ａの下面の高さ位置に配置された受光素子６０１－１の位置を基準点として、そこから連続する受光位置の幅（長さ）を基板距離ＤＡとして算出する。

【0042】

なお、他の算出方法の例として、第１距離算出コントローラ７０ａは、レーザセンサユニット６０ａから非受光位置のデータを取得し、受光素子６０１－１の位置から見て配列６０１上で最初に現れる非受光位置までの長さを基板距離ＤＡとして算出してもよい。

【0043】

同様に、第２距離算出コントローラ７０ｂは、取得したデータに基づいて、冷却プレート１０２ｂの上面の高さ位置から、基板保持部１０３ｂにより保持された基板２２ｂの下面の高さ位置までの距離（基板距離ＤＢ）を算出する。

【0044】

具体的には、第２距離算出コントローラ７０ｂは、レーザセンサユニット６０ｂから受光位置のデータを取得し、受光素子６０１－ｎから連続する受光位置の幅（長さ）を基板距離ＤＢとして算出する。すなわち、冷却プレート１０２ｂの上面の高さ位置に配置された受光素子６０１－ｎの位置を基準点として、そこから連続する受光位置の幅（長さ）を基板距離ＤＢとして算出する。

【0045】

なお、他の算出方法の例として、第２距離算出コントローラ７０ｂは、レーザセンサユニット６０ｂから非受光位置のデータを取得し、受光素子６０１－ｎの位置から見て配列６０１上で最初に現れる非受光位置までの長さを基板距離ＤＢとして算出してもよい。

【0046】

（基板搬入出位置の場合）
基板２２が基板搬入出位置にある状態の場合、図７に示すように、レーザ射出ユニット５０ａ，５０ｂから射出されたレーザは、それぞれ、レーザセンサユニット６０ａ，６０ｂの配列６０１の受光素子６０１－１～６０１－ｎ（すなわち全ての受光素子）で受光される。したがって、レーザセンサユニット６０ａの配列６０１の受光素子６０１－１から連続する受光位置の幅（長さ）である受光素子６０１－１～６０１－ｎの配列の幅（長さ）が基板距離ＤＡ（すなわち基板距離ＤＡ１）として算出される。同様に、レーザセンサユニット６０ｂの配列６０１の受光素子６０１－ｎから連続する受光位置の幅（長さ）である受光素子６０１－１～６０１－ｎの配列の幅（長さ）が基板距離ＤＢ（すなわち基板距離ＤＢ１）として算出される。

【0047】

（基板冷却処理位置の場合）
また、基板２２が基板冷却処理位置にある状態の場合、図８に示すように、レーザ射出ユニット５０ａ，５０ｂから射出されたレーザはそれぞれ、基板２２ａ，２２ｂによってその一部の分布範囲で遮られる。このため、レーザセンサユニット６０ａ，６０ｂの配列６０１の受光素子のうち、基板２２ａ，２２ｂの高さ位置に対応するものはレーザを受光しない。つまりレーザセンサユニット６０ａ，６０ｂは、基板２２ａ，２２ｂの上面と下面の間の高さ位置に対応する受光素子の位置を非受光位置として取得し、レーザが受光されるそれ以外の受光素子の位置を受光位置として取得をする。

【0048】

例えば、レーザセンサユニット６０ａの配列６０１のうち、受光素子６０１－１～６０１－ｍの位置が受光位置として取得され、続く受光素子６０１－（ｍ+１）～６０１－（ｍ+１００）の位置が非受光位置として取得された場合、第１距離算出コントローラ７０ａは、基準点となる受光素子６０１－１から連続する受光位置の幅（長さ）である受光素子６０１－１～６０１－ｍの配列の幅（長さ）を基板距離ＤＡ（すなわち基板距離ＤＡ２）として算出する。

【0049】

同様に、例えば、レーザセンサユニット６０ｂの配列６０１のうち、受光素子６０１－（ｍ´）～６０１－ｎの位置が受光位置として取得され、続く受光素子６０１－（ｍ´－１）～６０１－（ｍ－１００）の位置が非受光位置として取得された場合、第２距離算出コントローラ７０ｂは、基準点となる受光素子６０１－ｎから連続する受光位置の幅（長さ）である受光素子６０１－（ｍ´）～６０１－ｎの配列の幅（長さ）を基板距離ＤＢ（すなわち基板距離ＤＢ１）として算出する。

【0050】

基板搬入出位置と基板冷却処理位置との間の区間については、基板冷却処理位置と同様の手順により、第１距離算出コントローラ７０ａ、第２距離算出コントローラ７０ｂそれぞれで、基板距離ＤＡ，ＤＢが算出される。

【0051】

基板冷却ユニット１８は、冷却プレート１０２ａ，１０２ｂ、基板保持部１０３ａ，１０３ｂ、支持シャフト１０４ａ，１０４ｂ、駆動部１０５ａ，１０５ｂにより構成される。また、基板冷却ユニット１８は、レーザ射出ユニット５０ａ，５０ｂ、レーザセンサユニット６０ａ，６０ｂ、第１距離算出コントローラ７０ａ、第２距離算出コントローラ７０ｂをさらに含む構成としてもよい。

【0052】

（コントローラ）
図９に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。

【0053】

記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

【0054】

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、大気ロボット２１、真空ロボット３６、Ｌ／Ｌ駆動装置２５、ロボットアーム１７、駆動部１０５ａ，１０５ｂ、冷媒供給ユニット１０９ａ，１０９ｂ、第１距離算出コントローラ７０ａ、第２距離算出コントローラ７０ｂ、ゲートバルブ、真空ポンプ、ヒータ等に接続されている。

【0055】

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、大気ロボット２１による基板搬送動作、真空ロボット３６による基板搬送動作、駆動装置２５による基板支持体２４の昇降・回転動作、ロボットアーム１７による基板搬送動作、冷媒供給ユニット１０９ａ，１０９ｂにおける冷媒の温度や流量調整、駆動部１０５ａ，１０５ｂによる基板昇降動作、第１距離算出コントローラ７０ａと第２距離算出コントローラ７０ｂによる基板距離ＤＡ，ＤＢの算出動作、ゲートバルブの開閉動作、真空ポンプの起動および停止、ヒータの温度調整動作、等を制御するように構成されている。

【0056】

コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

【0057】

（基板距離ＤＡ，ＤＢについて）
以下、基板搬入出位置における基板距離ＤＡ（基板距離ＤＡ１）及び基板距離ＤＢ（基板距離ＤＢ１）と、基板冷却処理位置における基板距離ＤＡ（基板距離ＤＡ２）及び基板距離ＤＢ（基板距離ＤＢ２）について詳述する。

【0058】

（基板距離ＤＡ１，ＤＢ１）
基板距離ＤＡ１およびＤＢ１は、冷却プレート１０２ａ，１０２ｂの位置やフィンガ３８ａ，３８ｂの間隔などに応じて適宜決定され、例えば、それぞれ１０～２００ｍｍの範囲の所定の距離とされる。

【0059】

（基板距離ＤＡ２，ＤＢ２）
基板距離ＤＡ２，ＤＢ２は主に、基板冷却処理における、基板２２に対する所望の冷却特性に応じて設定される。例えば、それぞれ１～２０ｍｍ、好ましくは１～５ｍｍの範囲の所定の距離とされる。ここで「冷却特性」とは、主に冷却時間に対する基板２２の温度変化に関する特性を含み、特に、基板２２の面内全体の平均温度の変化特性や、基板２２の面内における温度偏差の変化特性なども含まれる。

【0060】

基板２２に対する冷却特性は、基板冷却処理時の基板距離ＤＡ２，ＤＢ２の大きさに大きく依存する。そのため、基板２２に対して所望の冷却特性により冷却処理を行うためには、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を正確に把握し、それらの距離が所望の値になるように駆動部１０５ａ，１０５ｂの動作量を設定することが求められる。

【0061】

また、基板２２の冷却速度が大きくなるほど、一般に基板２２の面内における温度偏差が大きくなりやすく、温度偏差の増大に伴って基板２２の反り量が増大することがある。そのため、基板２２の反り量増大を抑制するという観点では、基板２２の反り量又は面内温度偏差が所定の値を超えないように、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を選択し、それらの選択された距離となるように、駆動部１０５ａ，１０５ｂの動作量を正確に設定することが求められる。

【0062】

また、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２は小さいほど基板２２は急速に冷却されるため、冷却処理のスループット向上の観点では、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２は可能な限り小さいことが望ましい。しかし、冷却処理中に基板２２の反り量が増大した場合、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２の大きさが小さ過ぎると、基板２２が冷却プレート１０２ａ，１０２ｂに接触する可能性がある。そのため、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２は、このような接触の発生を避けるため、基板２２の反りが発生する場合を考慮して、一定のマージンをとった値が選択されることが望ましい。

【0063】

このような課題に対して、本実施形態における基板冷却ユニット１８は、基板冷却処理を実行中に、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を測定可能なように構成されている。ここで、特に基板２２に反りが発生している場合、基板２２の面内位置によって冷却プレート１０２ａ，１０２ｂとの距離が異なる。しかし、本実施形態によれば、図１０に示すように、基板２２に反りが発生している場合であっても、基板２２ａの上面と冷却プレート１０２ａの下面との最短距離を算出し測定することができる。基板２２ｂの下面と冷却プレート１０２ｂの上面との距離についても同様である。最短距離を確実に測定可能であるため、特に基板２２と冷却プレート１０２ａ，１０２ｂとの接触可能性の把握や、接触防止のためのマージンの設定などが容易となる。

【0064】

さらに、このような課題に対して、本実施形態における基板冷却ユニット１８では、基板冷却処理の実行中に発生する基板２２の反りの量を測定可能に構成されている。そして、測定した反り量に基づいて、基板２２の反り量又は面内温度偏差が所定の値を超えないように、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を選択し、それらの選択された距離となるように、駆動部１０５ａ，１０５ｂの動作量を設定する。

【0065】

（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０の動作について、図１に示す基板処理装置１０における基板処理フローを説明する。

【0066】

（大気側搬入工程Ｓ１００）
まず、大気搬送室２０からロードロック室１４ａ内へ未処理の基板２２を移載し、ロードロック室１４ａ内が気密に閉塞する。その後、ゲートバルブを開放し、ロードロック室１４ａと搬送室１２を連通させる。

【0067】

（第１の搬送工程Ｓ１１０）
続いて、真空ロボット３６がアーム４２を駆動させて、ロードロック室１４ａ内の基板２２をフィンガ対４０上に受け取る。その後、基板２２を処理室１６ａ内へ搬入する。

【0068】

真空ロボット３６は、フィンガ対４０を処理室１６ａ内に挿入し、基板保持台４４ａ上に基板２２ａを載置する。さらに、真空ロボット３６は、ロボットアーム１７とフィンガ対４０との間で基板２２ｂの受け渡しを行う。ロボットアーム１７は、受け取った基板２２ｂを基板保持台４４ｂ上に載置するように動作する。

【0069】

（基板処理工程Ｓ１２０）
その後、基板保持台４４ａ，４４ｂ上の基板２２はヒータによってそれぞれ加熱され、所定の処理が施される。

【0070】

（第２の搬送工程Ｓ１３０）
処理室１６ａ内での処理が完了すると、真空ロボット３６は、フィンガ対４０を処理室１１６ａ内へ挿入し、基板２２ａを基板保持台４４ａ上から受け取るとともに、基板２２ｂをロボットアーム１７から受け取る。続いて、真空ロボット３６は基板２２を処理室１６ａ内から基板冷却ユニット１８へ搬送し装填する。

【0071】

（基板冷却工程Ｓ１４０）
基板冷却ユニット１８へ搬送された基板２２は、基板冷却ユニット１８において所定の温度になるまで冷却される。第２の搬送工程Ｓ１３０及び基板冷却工程Ｓ１４０の詳細は、工程Ａとして後述する。

【0072】

（第３の搬送工程Ｓ１５０）
基板２２が所定の温度まで冷却されると、真空ロボット３６はフィンガ対４０を基板冷却ユニット１８内に挿入して基板２２をフィンガ対４０上に受け取った後、基板２２をロードロック室１４ｂ内へ移送する。

【0073】

（大気側搬出工程Ｓ１６０）
搬送室１２側のゲートバルブを閉塞した後、ロードロック室１４ｂ内を大気に開放する。その後、基板２２がロードロック室１４ｂ内から大気搬送室２０へ移載され、図示しない外部搬送装置により外部に搬出される。

【0074】

（２－１）基板冷却ユニットにおける基板冷却の一連の工程（工程Ａ）
続いて、基板冷却ユニット１８で基板２２を冷却する一連の工程において、真空ロボット３６及び駆動部１０５ａ，１０５ｂを制御して基板２２を搬送及び冷却する動作について以下詳述する。

【0075】

（基板搬入ステップＳＡ１０）
基板冷却ユニット１８に基板２２を搬入して基板保持部１０３ａ，１０３ｂ上に保持させる工程は、以下のステップ（ＳＡ１００～ＳＡ１３０）により行われる。

【0076】

（フィンガ載置ステップＳＡ１００）
処理室１６ａ又は１６ｂにおいてそれぞれ昇温され、熱処理（例えばアニール処理や成膜処理）が施された２枚の基板は、ロボットアーム１７を介して、上フィンガ３８ａ及び下フィンガ３８ｂの上にそれぞれ支持されるように載置される。本実施形態では、当該ステップ時点において、基板２２は約４００℃まで昇温されている。

【0077】

（フィンガ挿入ステップＳＡ１１０）
真空ロボット３６は、上フィンガ３８ａ及び下フィンガ３８ｂの上に基板２２ａ，２２ｂが支持された状態で、上フィンガ３８ａが基板保持部１０３ａの上方に、下フィンガ３８ｂが基板保持部１０３ｂの上方に位置するようにフィンガ対４０を冷却処理室１０１内に挿入する。この時、基板保持部１０３ａ，１０３ｂは駆動部１０５ａ，１０５ｂにより基板搬入出位置まで昇降させられている。本実施形態では、当該ステップ時点において、基板２２は約３００℃となっている。

【0078】

（フィンガ下降ステップＳＡ１２０）
続いて真空ロボット３６は、フィンガ対４０を下降させることにより、基板２２ａ，２２ｂをそれぞれ基板保持部１０３ａ，１０３ｂ上に保持させる。なお、基板２２ａ，２２ｂを基板保持部１０３ａ，１０３ｂ上に保持させため、基板保持部１０３ａ，１０３ｂをそれぞれ昇降させるようにしてもよい。

【0079】

（フィンガ退避ステップＳＡ１３０）
続いて真空ロボット３６は、上フィンガ３８ａを基板保持部１０３ａの下方から、下フィンガ３８ｂを基板保持部１０３ｂの下方から、それぞれ冷却処理室１０１外に退避させるようにフィンガ対４０を移動させる。

【0080】

基板搬入ステップＳＡ１０において、基板２２ａ，２２ｂが保持された後、第１距離算出コントローラ７０ａ、第２距離算出コントローラ７０ｂはそれぞれ、レーザ射出ユニット５０ａ，５０ｂを制御してレーザの射出を開始させ、レーザセンサユニット６０ａ，６０ｂから取得された受光位置および非受光位置の少なくとも一方に基づいて、基板距離ＤＡ，ＤＢの算出する処理（すなわち距離測定処理）を開始する。

【0081】

本実施形態では、後述する基板搬出ステップＳ５０まで、レーザの射出を継続し、距離測定処理を所定の周期で継続的に実行する。所定の周期は、距離測定の目的などに応じて任意に設定でき、例えば１０ｍｓ～５ｓの範囲の所定の周期とする。

【0082】

ただし、他の実施形態として、駆動部１０５ａ，１０５ｂを制御して基板保持部１０３ａ，１０３ｂを昇降させる制御と連動して、基板２２が基板搬入出位置にある状態と、基板冷却処理位置にある状態においてのみ、距離測定処理を実行するようにしてもよい。また、基板２２が基板冷却処理位置にある状態においてのみ、距離測定処理を実行するようにしてもよい。

【0083】

（基板昇降ステップＳＡ２０）
続いて、駆動部１０５ａにより、基板保持部１０３ａ及び基板２２ａを基板冷却処理位置まで上昇させる。同様に、駆動部１０５ｂにより、基板保持部１０３ｂ及び基板２２ｂを基板冷却処理位置まで下降させる。ここで、駆動部１０５ａ，１０５ｂは、それぞれ、コントローラ１２１により指示された動作量に基づいて昇降動作を行う。

【0084】

（基板冷却ステップＳＡ３０）
続いて、基板保持部１０３ａ，１０３ｂを基板冷却処理位置に所定時間の間に停止させた状態を維持したまま、基板２２ａ，２２ｂをそれぞれ近接した冷却プレート１０２ａ，１０２ｂによって冷却する。本実施形態では６０ｓの間、当該ステップにおける冷却処理が行われ、基板２２は１００～１５０℃程度の温度まで冷却される。なお、冷却プレート１０２ａ，１０２ｂは、事前に冷媒供給ユニット１０９ａ，１０９ｂから冷媒流路１０６ａ，１０６ｂ内に冷媒が供給されることで、冷却プレート１０２ａ，１０２ｂの基板２２への対向面は所定の温度まで冷却されている。例えば所定の温度は、-１０～５０℃程度である。
後述する工程Ｂでは、特に本ステップを実行中に測定される基板距離ＤＡ２，ＤＢ２に基づいて、調整工程が行われる。また、後述する工程Ｃ及びＤでは、本ステップを実行中に基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を測定する工程を含んでいる。

【0085】

（基板昇降ステップＳＡ４０）
続いて、駆動部１０５ａにより、基板保持部１０３ａ及び基板２２ａを基板搬入出位置まで下降させる。同様に、駆動部１０５ｂにより、基板保持部１０３ｂ及び基板２２ｂを基板搬入出位置まで下降させる。

【0086】

（基板搬出ステップＳＡ５０）
基板２２が基板搬入出位置まで昇降された後、真空ロボット３６により、それらを上フィンガ３８ａ及び下フィンガ３８ｂの上で再び支持し、冷却処理室１０１内から搬出する。当該ステップは、上述の基板搬入ステップＳＡ１０を逆の順序に実行することによりなされる。

【0087】

（２－２）基板距離測定に基づく駆動部の補正工程（工程Ｂ）
続いて、上述の基板冷却を行う一連の工程（工程Ａ）において測定された基板距離ＤＡ，ＤＢに基づいて、駆動部１０５ａ，１０５ｂの動作量の調整を行う工程について説明する。なお、工程Ｂ及び工程Ｂで調整を行う前に行う工程Ａは、それぞれ基板冷却ユニット１８の調整工程の一つとして行われる。

【0088】

エアシリンダ等で構成される駆動部１０５ａ，１０５ｂは、コントローラ１２１から指示される動作量に基づいて動作を行う。ここで、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を距離ａ，ｂに設定するのが望ましいところ、実際には、駆動部１０５ａ，１０５ｂの機械的な動作誤差などの要因により、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２が異なる値（距離ａ´，ｂ´）になることがある。そこで、本実施形態では、上述の工程Ａの基板冷却ステップＳＡ３０において測定された基板距離ＤＡ２，ＤＢ２（距離ａ´，ｂ´）と、所望の距離ａ，ｂを比較し、その差分（ａ－ＤＡ２、ｂ－ＤＢ２）だけ駆動部の動作量の調整を行う。なお、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２は、冷却処理中に基板２２に反りが発生することで変動する可能性があるため、特に基板冷却ステップＳＡ３０が開始される時点において測定された基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を距離ａ´，ｂ´として、この差分を算出することが望ましい。

【0089】

具体的には、コントローラ１２１から駆動部１０５ａ，１０５ｂに指示される動作量を、この差分だけ値を補正する。また、駆動部１０５ａ，１０５ｂの動作幅を所定の範囲で規制する規制部（例えば規制プレート）を設けて、この差分だけ基板距離ＤＡ２，ＤＢ２が補正されるよう規制部を調整（例えば規制プレートの位置を調整）してもよい。

【0090】

このように本実施形態では、工程Ａで測定した基板距離ＤＡ２，ＤＢ２に基づいて、それらの値が所望の値となるように、駆動部１０５ａ，１０５ｂ（又は基板保持機構）の動作量を調整することができるで、基板２２を所望の冷却特性で冷却することが容易になる。

【0091】

なお、本実施形態では、基板２２ａと基板２２ｂは、冷却プレート１０２ａ，１０２ｂによって冷却される面の向きが表と裏で異なる。このため、冷却処理時の基板距離ＤＡ２，ＤＢ２も、基板２２ａ，２２ｂの面上に形成された膜種や構造等に応じて、互いに異なるように設定されることが望ましい。そのため、本実施形態の様に、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２は、それぞれ個別に測定可能な構成とすることが好適である。

【0092】

（２－３）基板距離測定に基づく基板反り量モニタリング工程（工程Ｃ）
続いて、上述の基板冷却を行う一連の工程（工程Ａ）において測定された基板距離ＤＡ，ＤＢに基づいて、冷却処理中の基板２２において発生する反りの検出、及び反り量の測定を行う工程について説明する。なお、工程Ｃは、工程Ａの一工程として行うことができる。また、工程Ｃは、基板冷却ユニット１８の調整工程の一つとして行われることもでき、また、製品用基板を処理する工程の一つとして行われることもできる。

【0093】

工程Ｃでは、工程Ａにおける基板冷却ステップＳＡ３０の間、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２の測定（算出）を継続して繰り返すことによって、基板２２における反りの発生を検知、及び、反りの量を測定する。

【0094】

具体的には、まず、基板冷却処理を開始する基板冷却ステップＳＡ３０の開始時点、すなわち、基板２２が基板冷却位置まで昇降された時点における基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を測定する。ここで、この時点における基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を、特にＤＡ２^（Ｔ０）、ＤＢ２^（Ｔ０）と称する。

【0095】

続いて、基板冷却処理が実行されている間、すなわち、基板２２が基板冷却位置に維持されている間、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を継続的に繰り返し測定する。ここで測定を開始してから、測定を実行した回数を１からｋ（ｋは自然数）までカウントしていき、ｋ回目に測定された基板距離ＤＡ２，ＤＢ２を、特にＤＡ２^（Ｔｋ）、ＤＢ２^（Ｔｋ）と称する。

【0096】

そして、コントローラ１２１は、ＤＡ２^（Ｔ０）とＤＡ２^（Ｔｋ）との差分値を、冷却処理中に発生した基板２２ａの反り量として算出する。同様に、コントローラ１２１は、ＤＢ２^（Ｔ０）とＤＢ２^（Ｔｋ）との差分値を、冷却処理中に発生した基板２２ｂの反り量として算出する。特に、図１０に示すように、基板２２が凸状に変形する反りが発生する場合、基板２２の中央部の高さ位置の変化が、冷却処理中に発生した反り量として算出される。また、基板２２が凹状に変形する反りが発生する場合、基板２２の外縁部の高さ位置の変化が、冷却処理中に発生した反り量として算出される。

【0097】

ＤＡ２^（Ｔ０）とＤＡ２^（Ｔｋ）との差分値（又はＤＢ２^（Ｔ０）とＤＢ２^（Ｔｋ）との差分値）が所定の第１閾値を超えた場合に基板２２に反りが発生したと判定するように、コントローラ１２１を構成してもよい。

【0098】

さらに、この差分値が所定の第２閾値を超えた場合に駆動部１０５ａ，１０５ｂを制御して、基板２２が冷却プレート１０２ａ，１０２ｂから遠ざかるように、コントローラ１２１を構成してもよい。これにより、基板２２に発生する反りが所定の量を超えないようにすることができる。なお、本実施形態では、基板２２ａと基板２２ｂは、冷却プレート１０２ａ，１０２ｂによって冷却される面の向きが表と裏で異なるため、基板２２ａに関する第２閾値と、基板２２ｂに関する第２閾値とを異ならせるようにしてもよい。

【0099】

（２－４）基板距離測定に基づく基板接触回避工程（工程Ｄ）
続いて、上述の基板冷却を行う一連の工程（工程Ａ）において測定された基板距離ＤＡ，ＤＢに基づいて、冷却処理中の基板２２において発生する反りによって基板２２が冷却プレート１０２ａ，１０２ｂに接触することを回避する工程について説明する。なお、工程Ｄは、工程Ａの一工程として行うことができる。

【0100】

工程Ｄでは、工程Ａにおける基板冷却ステップＳＡ３０の間、基板距離ＤＡ２，ＤＢ２の測定（算出）を継続して繰り返すことによって、反りが発生した基板２２が冷却プレート１０２ａ，１０２ｂに所定の距離よりも接近することを検知した場合、基板２２が冷却プレート１０２ａ，１０２ｂに接触する前に、基板２２を遠ざけるように駆動部１０５ａ，１０５ｂを制御する。

【0101】

具体的には、工程Ｄでは、工程Ｃと同様に、工程Ａにおける基板冷却ステップＳＡ３０の間、ＤＡ２^（Ｔｋ）を継続して測定（算出）する。そして、ＤＡ２^（Ｔｋ）が所定の閾値よりも小さくなった場合、駆動部１０５ａを制御して、基板２２ａを冷却プレート１０２ａから遠ざけるように下降させるように、コントローラ１２１が構成される。同様に、ＤＢ２^（Ｔｋ）が所定の閾値よりも小さくなった場合、駆動部１０５ｂを制御して、基板２２ｂを冷却プレート１０２ｂから遠ざけるように上昇させるように、コントローラ１２１が構成される。

【産業上の利用可能性】

【0102】

本開示における技術によれば、基板に対する冷却処理において、所望の冷却特性に近づくように冷却を行うことが可能となる。

【0103】

２０１９年９月１７日に出願された日本国特許出願２０１９－１６７９２１号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載されたすべての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】