JP5048810B2 - 熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents
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Description
具体的には、ガラス基板等の被処理基板に所定の膜を成膜した後、処理液であるフォトレジスト(以下、レジストと呼ぶ)を塗布してレジスト膜を形成し、回路パターンに対応してレジスト膜を露光し、これを現像処理するものである。
例えば、基板を加熱し、レジスト膜の乾燥や現像処理後の乾燥を行う熱処理装置では、特許文献1に開示されるように、基板を水平方向に平流し搬送しながら、搬送路に沿って配置されたヒータによって加熱処理する構成が普及している。
このような平流し搬送構造を有する熱処理装置にあっては、複数の基板を搬送路上に連続的に流しながら熱処理を行うことができるため、スループットの向上を期待することができる。
即ち、基板搬送路62を搬送される基板G(G1,G2,G3,・・・)は、基板搬入口65aから連続的にチャンバ65内に搬入されて所定の熱処理が施され、基板搬出口65bから搬出されるようになっている。
プレヒータ部63は、各搬送コロ61の間に設けられた下部ヒータ66と、天井部に設けられた上部ヒータ67とを備え、メインヒータ部64は、各搬送コロ61の間に設けられた下部ヒータ69と、天井部に設けられた上部ヒータ70とを備えている。
一方、メインヒータ部64にあっては、プレヒータ部63において加熱された基板Gの温度を維持し、熱処理を効率的に行うために、下部ヒータ69及び上部ヒータ70が所定の熱処理温度(例えば100℃)とされる。
プレヒータ部63において昇温された各基板Gは、続けてメインヒータ部64に搬送され、そこで基板温度が維持されて所定の熱処理(例えば、レジスト中の溶剤を蒸発させる処理)が施され、搬出口65bから連続して搬出される。
具体的には、基板Gの前部領域は、前方に続く基板面(輻射熱を吸収、反射する面)が無いため、下部ヒータ66及び上部ヒータ67による輻射熱をそれぞれ基板両面で受け、中央部領域よりも高温になっていた。
一方、基板Gの後部領域にあっては、後方に続く基板面(輻射熱を吸収、反射する面)が無いため、前部領域と同様に、下部ヒータ66及び上部ヒータ67による輻射熱をそれぞれ基板両面で受け、中央部領域よりも高温になっていた。
このため、プレヒータ部63で昇温された基板Gに対しメインヒータ部64において所定の加熱処理を施す際に、基板面内の温度ばらつきによって、配線パターンの線幅が不均一になるという課題があった。
しかしながら、第一のチャンバにおいて、高温雰囲気中を搬送される基板にあっては、その前部領域及び後部領域の受ける熱量は、中央部領域の受ける熱量よりも大きい。そのため、第一のチャンバを搬出された際の基板の温度は、結果的に略面内均一となり、基板面内における温度ばらつきが抑制され、配線パターンの線幅をより均一化することができる。
しかしながら、第一のチャンバにおいて、高温雰囲気中を搬送される基板にあっては、その前部領域及び後部領域の受ける熱量は、中央部領域の受ける熱量よりも大きい。そのため、第一のチャンバを搬出された際の基板の温度は、結果的に略面内均一となり、基板面内における温度ばらつきが抑制され、配線パターンの線幅をより均一化することができる。
また、以下の説明において用いる基板Gの前部(領域)とは、例えば基板全長に対して基板前端から四分の一程度(基板全長を2000mmとすれば500mm)までの領域とし、基板Gの後部(領域)とは、基板全長に対して基板後端から四分の一程度までの領域とする。また、基板Gの中央部(領域)とは、前記基板Gの前部及び後部を除く領域とする。
この加熱処理ユニット1は、図1、図2に示すように、回転可能に敷設された複数のコロ20によって基板GをX方向に向かって搬送する基板搬送路2を具備する。この基板搬送路2に沿って、上流側から順に(X方向に向かって)、基板搬入部3と、予備加熱を行うプレヒータ部4と、主加熱を行うメインヒータ部5と、基板搬出部6とが配置されている。
また、メインヒータ部5における複数のコロ20は、その回転軸21の回転がベルト22cによって連動可能に設けられ、1つの回転軸21がモータ等のコロ駆動装置10cに接続されている。
更に、基板搬出部6における複数のコロ20は、その回転軸21の回転がベルト22dによって連動可能に設けられ、1つの回転軸21がモータ等のコロ駆動装置10dに接続されている。
また、チャンバ8の後部側壁には、基板搬送路2上の基板Gが通過可能なY方向に延びるスリット状の搬出口52が設けられている。即ち、この搬出口52を基板搬送路2上の基板Gが通過し、チャンバ8から搬出されるように構成されている。
また、図2に示すように、チャンバ8において、Y方向に対向する(前記内壁12と外壁13とからなる)側壁には、軸受け19が設けられ、その軸受け19によって、基板搬送路2のコロ20がそれぞれに回転可能に支持されている。
さらに、チャンバ8の搬出口52付近の上壁部には排気口27が設けられ、下壁部には排気口28が設けられ、それぞれ排気量可変な排気装置33、34に接続されている。
即ち、前記排気装置31〜34が稼働することにより排気口25〜28を介してチャンバ8内の排気が行われ、チャンバ内温度をより安定化させる構成となされている。
下部面状ヒータ17は、それぞれ短冊状のプレートからなり、各プレートは下方から基板Gを加熱するよう隣り合うコロ部材20の間に敷設されている。
また、上部面状ヒータ18は、それぞれ短冊状のプレートからなり、図1に示すように上方から基板Gを加熱するようチャンバ8の天井部に敷設されている。
また、下部面状ヒータ17と上部面状ヒータ18には、ヒータ電源36により駆動電流が供給され、ヒータ電源36は、コンピュータからなる制御部40(制御手段)によって制御される。
この基板検出センサ45は、例えばチャンバ8の搬入口51より手前側に所定距離を空けて設けられ、センサ上を基板Gの所定箇所(例えば先端)が通過して所定時間の経過後に、基板Gが搬入口51からチャンバ8内(プレヒータ部4)に搬入されるようになされている。
また、このエアブローノズル41には、所定温度に冷却調整されたエアの供給源であるポンプ等からなるエア供給部42(第二の手段)が接続され、その駆動制御(冷却動作のオン/オフ切換)は制御部40によって行われる。
これにより、プレヒータ部4において基板Gが加熱開始される際に、基板Gの前部領域及び後部領域に対してのみ冷却エアが吹き付けられ、加熱開始時における基板Gの前部領域及び後部領域の基板温度が、中央部領域よりも低い状態となされる。
そして、図4(a)に示すように基板検出センサ45によって基板Gが検出されると(図3のステップS1)、制御部40にその基板検出信号が供給される。
これにより図4(b)に示すように、プレヒータ部4に搬入された基板Gの下面に冷却エアが吹き付けられ、基板Gの前部領域が所定温度に冷却される。
即ち、基板Gの前部領域は、高速昇温が抑制され、その基板温度が基板Gの中央部領域を加熱する際の温度よりも低い状態から、プレヒータ部4において加熱処理が開始される。
即ち、基板Gの中央部領域は、冷却される(高速昇温が抑制される)ことなく、プレヒータ部4において加熱処理が開始される。
これにより図4(d)に示すように、プレヒータ部4に搬入された基板後部の下面に冷却エアが吹き付けられ、基板Gの後部領域が冷却される。
即ち、基板Gの後部領域は、高速昇温が抑制され、その基板温度が基板Gの中央部領域を加熱する際の温度よりも低い状態から、プレヒータ部4において加熱処理が開始される。
このようにプレヒータ部4を搬送される基板Gにあっては、所定のタイミングにおいてエアブローノズル41により冷却エアが吹き付けられつつ所定温度(100℃)まで加熱され、さらにメインヒータ部5に搬送されて所定の加熱処理が施される。
尚、前記ステップS3,7において、エアブローノズル41から噴出する冷却エアの温度は、メインヒータ部5において基板温度検出センサ46により検出した基板Gの中央部領域、前部領域及び後部領域の温度に基づき決定するのが好ましい。
しかしながら、プレヒータ部4において、所定温度(160℃)の高温雰囲気中を搬送される基板Gにあっては、その前部領域及び後部領域の受ける熱量は、中央部領域の受ける熱量よりも大きい。そのため、メインヒータ部5に搬送された際の基板Gの温度は、結果的に略面内均一となり、基板面内における温度ばらつきが抑制され、配線パターンの線幅をより均一化することができる。
即ち、プレヒータ部4における加熱処理が終了する前に、基板Gの前部領域及び後部領域に対し冷却エアを吹きつけ、その領域の基板温度を所定温度低下させる構成であればよく、例えば、エアブローノズル41をプレヒータ部4内の下流側の位置に設けてもよい。
或いは、前記エアブローノズル41をプレヒータ部4(チャンバ8)の外側の基板搬入口51付近に設け、プレヒータ部4への基板搬入直前に、基板Gの前部領域及び後部領域に対して冷却エアを吹き付け、その領域の温度を所定温度(例えば17℃)低下させるようにしてもよい。
具体的には、図5に示すように基板搬入口51側の2枚の下部面状ヒータ17(熱源)は、それぞれ昇降軸43(第二の手段)によって下方から支持され、昇降軸43はボールねじ機構等からなる昇降駆動部44(第二の手段)によって昇降移動するように構成される。また、昇降駆動部44は、制御部40によって駆動制御が行われる。
先ず、ヒータ電源36からの駆動電流の供給により、プレヒータ部4の下部面状ヒータ17及び上部面状ヒータ18の温度が予備加熱温度(例えば160℃)に設定される。また、ヒータ電源39からの駆動電流の供給により、メインヒータ部5の下部面状ヒータ23及び上部面状ヒータ24の温度が、プレヒータ部4において加熱された基板Gの温度を維持するための熱処理温度(例えば100℃)に設定される。
このヒータ温度の設定により、前記第一の実施形態と同様に、チャンバ8内の雰囲気はプレヒータ部4がメインヒータ部5よりも所定温度高い状態となされる。
そして、図7(a)に示すように基板検出センサ45によって基板Gが検出されると(図6のステップSt1)、制御部40にその基板検出信号が供給される。
そして、制御部40は、基板Gがチャンバ8の搬入口51からプレヒータ部4に搬入されるタイミングにおいて(図6のステップSt2)、図7(b)に示すように、搬入口51側の2枚の下部面状ヒータ17が下方に移動するよう昇降駆動部44を制御する(図6のステップSt3)。即ち、搬入口51付近において、基板Gの前部領域から下部面状ヒータ17が遠ざけられ、前部領域が受ける熱量が低い状態となされる。
尚、前記ステップSt3,5,7において、基板Gに対して昇降移動させる下部面状ヒータ17の高さ(即ち、昇降可能な下部面状ヒータ17が基板Gに対して与える熱量)は、メインヒータ部5において基板温度検出センサ46により検出した基板Gの中央部領域、前部領域及び後部領域の温度に基づき決定するのが好ましい。
そして、プレヒータ部4において所定温度(100℃)まで加熱された基板Gは、さらにメインヒータ部5に搬送されて所定の加熱処理が施される。
しかしながら、プレヒータ部4において、所定温度(160℃)の高温雰囲気中を搬送される基板Gにあっては、その前部領域及び後部領域の受ける熱量は、中央部領域の受ける熱量よりも大きい。そのため、メインヒータ部5に搬送された際の基板Gの温度は、結果的に略面内均一となり、基板面内における温度ばらつきが抑制され、配線パターンの線幅をより均一化することができる。
このため、前記昇降移動可能な下部面状ヒータ17は、例えば、1枚、或いは3枚であってもよい。
或いは、図8に示すように、プレヒータ部4の全ての下部面状ヒータ17を昇降移動可能な構成としてもよい。この場合、基板Gがプレヒータ部4を搬送される間、基板Gの前部領域及び後部領域に対しては下部面状ヒータ17を遠ざけ、中央部領域に対しては下部面状ヒータ17を近づけるよう制御することで、基板温度の調整をより細かく行うことが出来る。
例えば、図9に示すように下部面状ヒータ17の高さ位置は固定の構成において、基板搬入口51側に、基板幅方向に延びるカーボンヒータ47(熱源)等の赤外線ランプヒータを設けた構成でもよい。具体的には、上方に(基板Gの下面に対して)輻射熱を放射可能なカーボンヒータ47を昇降軸48(第二の手段)により支持し、この昇降軸48を介して昇降装置49(第二の手段)により昇降移動させる構成が考えられる。
このような構成によっても、プレヒータ部4における加熱処理の開始時において、基板Gの中央部領域の受ける熱量が前部領域及び後部領域の受ける熱量よりも多くなり、基板Gがメインヒータ部5に搬入された際に、結果的に基板面内の温度を均一とすることができる。
尚、カーボンヒータ47は、前記のように昇降軸を用いなくてもよく、また、加熱のタイミングに応じて、その点灯をオン/オフさせる構成であってもよい。
また、エア噴出ノズル53は、送風ポンプ等からなるエア供給部55(第二の手段)に接続され、エア吸引ノズル54は、吸引ポンプ等からなるエア回収部56(第二の手段)に接続され、エア供給部55及びエア回収部56は、制御部40によって駆動制御される。
これにより、基板Gの中央部領域においては、熱交換量が増加し、効率的に基板中央部の昇温がなされる。
即ち、このような構成によっても、プレヒータ部4での加熱処理の開始時において、基板Gの中央部領域の受ける熱量が、前部領域及び後部領域の受ける熱量よりも高くなり、基板Gがメインヒータ部5に搬入された際に、結果的に基板面内の温度を均一とすることができる。
例えば、エア噴出、吸引のためのノズル口を下部面状ヒータ17の上面に設け、エアの流路をヒータ17内に形成したものであってもよい。
その場合、冷却手段として、例えばペルチェ素子により冷却されたプレートを用いることができる。
また、その場合、従来の課題として、基板Gの前部領域及び後部領域の温度が、中央部領域の温度よりも低くなることが考えられる。
また、前記第二の実施形態(図10,図11の強制対流を形成する構成を除く)にあっては、基板Gの前部領域及び後部領域のみを予め加熱し、基板Gの中央部領域よりも高温としておくことにより、基板面内における熱処理(冷却)温度のばらつきを抑制することができる。
2 基板搬送路
8 チャンバ
8A 第一のチャンバ
8B 第二のチャンバ
17 下部面状ヒータ(第一の手段、熱源)
18 上部面状ヒータ(第一の手段)
20 コロ(基板搬送手段)
40 制御部(制御手段)
41 エアブローノズル(第二の手段)
43 昇降軸(第二の手段)
44 昇降駆動部(第二の手段)
45 基板検出センサ(基板検出手段)
47 カーボンヒータ(熱源)
48 昇降軸(第二の手段)
49 昇降装置(第二の手段)
53 エア噴出ノズル(第二の手段)
54 エア吸引ノズル(第二の手段)
55 エア供給部(第二の手段)
56 エア回収部(第二の手段)
G 基板(被処理基板)
Claims (8)
- 平流し搬送される被処理基板に対し熱処理を施す熱処理装置であって、
基板搬送路を形成し、前記被処理基板を前記基板搬送路に沿って平流し搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送路の所定区間を覆うと共に、前記基板搬送路を搬送される前記被処理基板に対する熱処理空間を形成する第一のチャンバと、前記第一のチャンバ内を加熱可能な第一の手段と、前記基板搬送路を搬送される前記被処理基板に対し所定温度に冷却されたエアを吹き付け、局所的に冷却可能な第二の手段と、前記第一のチャンバの前段に設けられ、前記基板搬送路を搬送される前記被処理基板を検出する基板検出手段と、前記基板検出手段の検出信号が供給されると共に、前記第二の手段による冷却動作のオン/オフ切換を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記基板検出手段の検出信号により被処理基板の搬送位置を取得し、基板搬送方向に沿って複数に分けられた被処理基板の領域ごとに、前記第二の手段による冷却動作のオン/オフ切換を行い、
前記被処理基板は、前記第二の手段の冷却動作により、その前部領域及び後部領域の温度が、中央部領域の温度よりも低い状態となされ、更に前記第一の手段による加熱処理が施されることを特徴とする熱処理装置。 - 平流し搬送される被処理基板に対し熱処理を施す熱処理装置であって、
基板搬送路を形成し、前記被処理基板を前記基板搬送路に沿って平流し搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送路の所定区間を覆うと共に、前記基板搬送路を搬送される前記被処理基板に対する熱処理空間を形成する第一のチャンバと、前記第一のチャンバ内を加熱可能な第一の手段と、前記基板搬送路を搬送される被処理基板の下方に昇降移動可能な熱源を有し、前記熱源を被処理基板に近づけることにより前記被処理基板を局所的に加熱可能な第二の手段と、前記第一のチャンバの前段に設けられ、前記基板搬送路を搬送される前記被処理基板を検出する基板検出手段と、前記基板検出手段の検出信号が供給されると共に、前記第二の手段が有する熱源の昇降移動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記基板検出手段の検出信号により被処理基板の搬送位置を取得し、基板搬送方向に沿って複数に分けられた被処理基板の領域ごとに、前記第二の手段が有する熱源の昇降移動を制御し、
前記被処理基板は、前記第二の手段の加熱動作により、その中央部領域の温度が、前部領域及び後部領域の温度よりも高い状態となされ、更に前記第一の手段による加熱処理が施されることを特徴とする熱処理装置。 - 平流し搬送される被処理基板に対し熱処理を施す熱処理装置であって、
基板搬送路を形成し、前記被処理基板を前記基板搬送路に沿って平流し搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送路の所定区間を覆うと共に、前記基板搬送路を搬送される前記被処理基板に対する熱処理空間を形成する第一のチャンバと、前記第一のチャンバ内を加熱可能な第一の手段と、前記基板搬送路を搬送される被処理基板の下方に設けられた熱源の上方に強制対流を形成することにより前記被処理基板を局所的に加熱可能な第二の手段と、前記第一のチャンバの前段に設けられ、前記基板搬送路を搬送される前記被処理基板を検出する基板検出手段と、前記基板検出手段の検出信号が供給されると共に、前記第二の手段による強制対流形成動作のオン/オフ切換を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記基板検出手段の検出信号により被処理基板の搬送位置を取得し、基板搬送方向に沿って複数に分けられた被処理基板の領域ごとに、前記第二の手段による強制対流形成動作のオン/オフ切換を行い、
前記被処理基板は、前記第二の手段の加熱動作により、その中央部領域の温度が、前部領域及び後部領域の温度よりも高い状態となされ、更に前記第一の手段による加熱処理が施されることを特徴とする熱処理装置。 - 前記基板搬送路に沿って前記第一のチャンバの後段に設けられ、前記基板搬送路の所定区間を覆うと共に、前記基板搬送路を搬送される前記被処理基板に対する熱処理空間を形成する第二のチャンバと、
前記第二のチャンバ内を加熱可能な第三の手段と、
前記第二のチャンバ内を搬送される前記被処理基板の前部領域と中央部領域と後部領域の温度をそれぞれ検出し、検出信号を前記制御手段に供給する基板温度検出手段とを更に備え、
前記制御部は、前記基板温度検出手段から取得した前記被処理基板における前部領域の温度と中央部領域の温度と後部領域の温度とを比較し、その比較結果に基づいて、前記第二の手段により前記被処理基板の領域ごとに与える熱量を決定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された熱処理装置。 - 被処理基板を基板搬送路に沿って平流し搬送し、所定温度に加熱された第一のチャンバ内に前記被処理基板を搬入すると共に、前記第一のチャンバ内に搬入された被処理基板に対し所定の熱処理を施す熱処理方法であって、
前記基板搬送路を搬送される被処理基板を前記第一のチャンバへの搬入前に検出するステップと、
前記被処理基板の検出により被処理基板の搬送位置を取得し、基板搬送方向に沿って分けられた被処理基板の前部領域と後部領域とに対し、所定温度に冷却されたエアを吹き付け、前記前部領域及び後部領域の温度が中央部領域の温度よりも低い状態とするステップと、
前記所定温度に加熱された前記第一のチャンバ内において前記被処理基板に対し所定の加熱処理を施すステップとを含むことを特徴とする熱処理方法。 - 被処理基板を基板搬送路に沿って平流し搬送し、所定温度に加熱された第一のチャンバ内に前記被処理基板を搬入すると共に、前記第一のチャンバ内に搬入された被処理基板に対し所定の熱処理を施す熱処理方法であって、
前記基板搬送路を搬送される被処理基板を前記第一のチャンバへの搬入前に検出するステップと、
前記被処理基板の検出により被処理基板の搬送位置を取得し、基板搬送方向に沿って分けられた被処理基板の中央部領域に対し、昇降移動可能に設けられた熱源を上昇移動させて近づけ、前記中央部領域の温度が前部領域及び後部領域の温度よりも高い状態とするステップと、
前記所定温度に加熱された前記第一のチャンバ内において前記被処理基板に対し所定の加熱処理を施すステップとを含むことを特徴とする熱処理方法。 - 被処理基板を基板搬送路に沿って平流し搬送し、所定温度に加熱された第一のチャンバ内に前記被処理基板を搬入すると共に、前記第一のチャンバ内に搬入された被処理基板に対し所定の熱処理を施す熱処理方法であって、
前記基板搬送路を搬送される被処理基板を前記第一のチャンバへの搬入前に検出するステップと、
前記被処理基板の検出により被処理基板の搬送位置を取得し、基板搬送方向に沿って分けられた被処理基板の中央部領域に対し、基板下方に設けられた熱源の上方に強制対流を形成することにより更に加熱し、前記中央部領域の温度が前部領域及び後部領域の温度よりも高い状態とするステップと、
前記所定温度に加熱された前記第一のチャンバ内において前記被処理基板に対し所定の加熱処理を施すステップとを含むことを特徴とする熱処理方法。 - 更に、前記基板搬送路に沿って前記第一のチャンバの後段に設けられた第二のチャンバにおいて、前記被処理基板に所定の熱処理を施しながら前記被処理基板を搬送するステップと、
前記第二のチャンバ内を搬送される前記被処理基板の前部領域と中央部領域と後部領域の温度をそれぞれ検出するステップと、
取得した前記被処理基板における前部領域の温度と中央部領域の温度と後部領域の温度とを比較し、その比較結果に基づいて、前記被処理基板の領域ごとに与える熱量を決定することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載された熱処理方法。
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