JP3609266B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【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〔Total 3sigma〕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 (2)
- 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。
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