JP3609266B2

JP3609266B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP3609266B2
Application number: JP25795398A
Authority: JP
Inventors: 雅夫辻; 和士茂森
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: JP2000091181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光磁気ディスク用基板などの基板の表面にフォトレジスト液やＳＯＧ材等のシリカ系被膜形成用塗布液などの塗布液を塗布した後に基板を加熱処理したり、フォトレジスト液の塗布前に基板を加熱しながらＨＭＤＳ（ヘキサメチル・ジシラザン）蒸気中で密着強化処理を行ったり、化学増幅型レジストが塗布された基板を露光処理後にベーク処理したりする場合などに使用される基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面にフォトレジスト液等の塗布液が塗布された基板を加熱処理したり、フォトレジスト液の塗布前に基板の密着強化処理を行ったり、露光処理後の基板をベーク処理したりする場合などには、ホットプレートを備えた基板処理装置が使用される。この基板処理装置は、図３に概略構成の１例を模式的に示すように、上面に基板Ｗが直接に、あるいは、複数個の微小球体を基板の下面に介在させるなどして僅かな間隔を設けて載置されるホットプレート１の他、ホットプレート１の上方に配設されホットプレート１上に載置される基板Ｗの上方を覆うカバー２を有している。
【０００３】
ホットプレート１には、複数個、例えば３個の貫通孔３が穿設されており、その各貫通孔３にリフトピン４がそれぞれ上下方向へ摺動自在に挿通されている。また、図示していないが、３本のリフトピン４は昇降板に固着されており、昇降板は、それを上下方向へ往復移動させるエアーシリンダ、電動モータ等のアクチュエータに連結されている。そして、アクチュエータによって昇降板を上昇させることにより、３本のリフトピン４の上端部をホットプレート１の上面より上方へ突出させ、３本のリフトピン４によって基板Ｗをホットプレート１の上面から離間させた状態で支持する。また、３本のリフトピン４によって基板Ｗを支持した状態で、アクチュエータによって昇降板を下降させることにより、３本のリフトピン４の上端部をホットプレート１の上面より下方へ引き入れ、これに伴って基板Ｗがリフトピン４上からホットプレート１の上面へ移載されるようになっている。このようなリフトピン４の昇降動作は、装置外への基板Ｗの搬出および装置内への基板Ｗの搬入に際して行われる。
【０００４】
カバー２は、図示しない支持機構によってホットプレート１の上面と平行に支持され、前記昇降板と連動しあるいは個別に図示しない昇降機構によって上下方向へ往復移動させられる。そして、カバー２は、基板Ｗの搬出入時には上方位置に保持され、基板Ｗの熱処理時には下方へ移動させられて、図３に示すようにホットプレート１との間に熱処理空間５を形成する。ホットプレート１およびカバー２の周囲は、チャンバ６によって囲まれており、ホットプレート１の周囲に、その全周にわたって排気通路７の排気口８が設けられ、排気通路７は、排気配管を通して排気吸引源に流路接続されている。そして、ホットプレート１の周囲から雰囲気ガスが下方へ吸引されて、ホットプレート１とカバー２との間の熱処理空間５の排気が行われる。また、必要により、図３に示した例のようにカバー２に、処理ガスあるいは窒素ガス等の不活性ガスの供給源に接続されたガス供給管９が接続されていて、カバー２の内部へ処理ガスあるいは不活性ガスが供給されるような構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような従来の基板処理装置では、基板の熱処理時にホットプレート１上に載置された基板Ｗの上方を覆うカバー２の高さ位置は、基板の搬入および搬出を行う搬送ユニットのアームのハンドリング時の高さなどの制約を受けて適当に設定されていた。このため、基板の熱処理時にホットプレート１とカバー２との間に形成される熱処理空間５における気流の影響を大きく受けたり、カバー２によるホットプレート１上の基板Ｗからの吸熱の影響を大きく受けたりして、基板Ｗの面内における温度分布が悪くなって面内温度のばらつきが大きくなる、といったことが起こり、この結果、基板の処理品質が低下する、という問題点があった。
【０００６】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板の熱処理時における基板の面内温度均一性を高めて、基板の処理品質を向上させることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、上面に基板を直接にもしくは近接して載置し基板を熱処理する基板載置台と、この基板載置台に載置された基板の上方を覆うように配置されるカバーとを備えた基板処理装置において、基板の熱処理時において前記基板載置台に載置された基板から前記カバーの内側の、基板と対向する天井面までの高さを１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内に調節する調節手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の基板処理装置において、前記カバーの内側に天板を配設し、その天板の下面によりカバーの内側の天井面が形成されるようにして、前記調節手段が、カバーの内側で天板を上下方向へ移動自在に支持することにより構成されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る発明の基板処理装置においては、基板の熱処理時に基板載置台に載置された基板の上方がカバーによって覆われるが、調節手段により、カバーの内側の天井面が基板から１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内の高さに位置するように調節することができるので、基板の面内温度のばらつきが小さく抑えられる。すなわち、熱処理時における基板の面内温度分布は、基板載置台上の基板とカバー内側の天井面との間に形成される熱処理空間の高さによって変化する気流と、基板からカバー内側の天井面までの距離によって変化するカバーの吸熱量とで決まってくる。そして、カバー内側の天井面の高さが１０ｍｍより低いと、熱処理空間の気流は層流となって、基板の面内温度分布に及ぼす影響は小さくなるが、カバー内側の天井面が基板に接近し過ぎているために、カバーによる基板からの吸熱の影響が大きくなる。このため、基板面の任意のポイントにおける温度のふらつきは小さいが、基板の面内温度のばらつき（基板面の異なるポイント間の温度のばらつき）が大きくなって、基板の面内温度分布が悪くなる。一方、カバー内側の天井面の高さが２０ｍｍより高いと、カバーによる基板からの吸熱の影響は無くなるが、熱処理空間の気流が乱れて、その気流の乱れに影響されて基板の面内温度のばらつきを生じ、基板の面内温度分布が悪くなる。これに対し、この発明の装置を使用した基板処理では、カバー内側の天井面の高さが基板から１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内に調節されるので、熱処理空間の気流の影響およびカバーによる基板からの吸熱による影響が共に少なくなり、このため、基板の面内温度のばらつきが小さくなって、基板の面内温度均一性が向上する。
【００１０】
請求項２に係る発明の基板処理装置では、カバーの内側に配設された天板を上下方向へ移動させることにより、カバーの内側の天井面の高さが基板載置台上の基板から１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内となるように容易に調節することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図１を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、この発明の実施形態の１例を示し、基板処理装置の要部の構成を、一部を断面で示す概略正面図であり、（ａ）は、基板の搬入および搬出時の状態を示し、（ｂ）は、基板の熱処理時の状態を示している。
【００１３】
この基板処理装置は、上面に基板Ｗが直接に、あるいは、一部分が埋設された複数個の微小球体を介在させるなどして僅かな間隔を設けて載置されるホットプレート（基板載置台）１０を有し、ホットプレート１０には、複数個、例えば３個の貫通孔１２が穿設されていて、その各貫通孔１２にリフトピン１４がそれぞれ上下方向へ摺動自在に挿通されている。３本のリフトピン１４は昇降板１６に固着されており、昇降板１６は、エアーシリンダ、電動モータ等のアクチュエータ１８に連結されている。ホットプレート１０の上方には、その上面に載置された基板Ｗの上方を覆うようにホットプレート１０の上面と平行にカバー２０が配設されている。カバー２０は、連結部材２２によって昇降板１６に連結されていて、昇降板１６と一体的に上下方向へ往復移動するようになっている。そして、図１の（ａ）に示すように、アクチュエータ１８によって昇降板１６を上昇させると、３本のリフトピン１４の上端部がホットプレート１０の上面より上方へ突出して、３本のリフトピン１４で支持される基板Ｗがホットプレート１０の上面から離間するとともに、カバー２０がホットプレート１０の上面から離間する。また、３本のリフトピン１４によって基板Ｗを支持した状態で、アクチュエータ１８によって昇降板１６を下降させると、図１の（ｂ）に示すように、３本のリフトピン１４の上端部がホットプレート１０の上面より下方へ引き入れられて、基板Ｗがリフトピン１４上からホットプレート１０の上面へ移載されるとともに、カバー２０がホットプレート１０の上面に接近する。
【００１４】
カバー２０の内側には、ホットプレート１０の上面と平行に天板２４が配設されている。そして、基板の熱処理時に、図１の（ｂ）に示すようにホットプレート１０上の基板Ｗとカバー２０の内側の天井面をなす天板２４の下面との間に熱処理空間２６が形成されるようになっている。天板２４は、図示しない支持機構によりカバー２０の内側において上下方向へ移動自在に支持されており、基板の熱処理時におけるホットプレート１０上の基板Ｗからの高さ位置が調整されるようになっている。そして、この装置では、カバー２０の内側において天板２４の高さ位置を調整することにより、カバー２０の内側の天井面をなす天板２４の下面が、基板の熱処理時にホットプレート上の基板Ｗから１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内の高さに位置するように調節される。
【００１５】
また、図示を省略したが、図３に示した従来の装置と同様に、ホットプレート１０およびカバー２０の周囲はチャンバによって囲まれ、ホットプレート１０の周囲に、その全周にわたって排気通路の排気口が設けられ、排気通路が排気配管を通して排気吸引源に流路接続されている。そして、基板の熱処理時に、ホットプレート１０の周囲から雰囲気ガスが下方へ吸引されて、熱処理空間２６の排気が行われる。なお、図１に示した装置では、基板の熱処理時に、ホットプレート１０に載置された基板Ｗの上方をカバー２０で覆い、基板Ｗから蒸発した成分を含む雰囲気ガスをホットプレート１０の周囲から吸引して、熱処理空間２６の排気を行うだけであるが、処理の種類によって、図３に示した装置のように、カバーにガス供給管を接続して、処理ガスあるいは窒素ガス等の不活性ガスを基板の表面へ供給しつつ、熱処理空間からの排気を行うような構成とすることができる。
【００１６】
上記した構成の基板処理装置により基板の処理を行うときは、処理を開始する前に、カバー２０の内側の天板２４の高さ位置を調整して、基板の熱処理時（図１の（ｂ）に示した状態）においてホットプレート１０上の基板Ｗからカバー２０の内側の天板２４までの高さが１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内となるように調節しておく。そして、従来と同様の操作により、基板Ｗを熱処理する。この熱処理時において、ホットプレート１０に載置された基板Ｗから１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内の高さに天板２４が位置していることにより、熱処理空間２６の気流の影響およびカバー２０の内側の天板２４による基板Ｗからの吸熱による影響が共に少なくなる。このため、基板Ｗの面内温度のばらつきが小さくなって、基板Ｗの面内温度均一性が高くなり、処理品質が向上することとなる。
【００１７】
図２は、ホットプレート１０上に載置された基板Ｗとカバー２０の内側の天板２４との距離の変動に伴う基板Ｗの面内温度分布の変化について調べた実験結果を示すグラフである。図２における横軸が、ホットプレート１０上に載置された基板Ｗとカバー２０の内側の天板２４との距離であり、縦軸が、基板Ｗの温度の〔Ｔｏｔａｌ３ｓｉｇｍａ〕である。実験では、アルミニウム製のカバーを使用し、ホットプレートの温度を１４０℃とした。また、基板の温度は、基板面内の１７ポイントについてそれぞれ９０回測定した。図２に示した実験結果から分かるように、基板Ｗと天板２４との距離が１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であるときは、基板Ｗの面内温度のばらつきが小さくなる。
【００１８】
なお、上記した実施形態では、ホットプレート１０を固定してカバー２０を上下方向へ往復移動させるようにしたが、カバーを固定してホットプレートを上下方向へ往復移動させるような装置構成としてもよい。また、上記した実施形態では、カバー２０の内側に高さ位置を調整可能に天板２４を配設したが、天板を設けずに、基板の熱処理時にカバーの内側の天井面が基板から１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内の高さに位置するように、カバー自体の高さ位置を調節するような構成としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板処理装置を使用すると、基板の熱処理時における基板の面内温度均一性を高めることができ、この結果、基板の処理品質を向上させることができる。
【００２０】
請求項２に係る発明の基板処理装置では、カバーの内側の天井面の高さが基板載置台上の基板から１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内となるように調節する操作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板処理装置の要部の構成を、一部を断面で示す概略正面図であり、（ａ）は基板の搬入および搬出時の状態を、（ｂ）は基板の熱処理時の状態をそれぞれ示す。
【図２】ホットプレート上に載置された基板とカバーの内側の天板との距離の変動に伴う基板の面内温度分布の変化について調べた実験結果を示すグラフである。
【図３】従来の基板処理装置の概略構成の１例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ホットプレート（基板載置台）
１２貫通孔
１４リフトピン
１６昇降板
１８アクチュエータ
２０カバー
２２連結部材
２４天板
２６熱処理空間
Ｗ基板

Claims

上面に基板を直接にもしくは近接して載置し基板を熱処理する基板載置台と、
この基板載置台に載置された基板の上方を覆うように配置されるカバーと、
を備えた基板処理装置において、
基板の熱処理時において前記基板載置台に載置された基板から前記カバーの内側の、基板と対向する天井面までの高さを１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内に調節する調節手段を設けたことを特徴とする基板処理装置。
前記カバーの内側に天板を配設し、その天板の下面によりカバーの内側の天井面が形成されるようにして、前記調節手段が、カバーの内側で天板を上下方向へ移動自在に支持することにより構成された請求項１記載の基板処理装置。