JPH07176472A

JPH07176472A - 基板加熱装置

Info

Publication number: JPH07176472A
Application number: JP34515493A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Taniguchi; 英行谷口; Yoshimitsu Fukutomi; 義光福▲富▼; Masanao Matsushita; 正直松下; Masami Otani; 正美大谷
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】基板面内の熱処理を均一に行なうことができ
る基板加熱装置を提供する。【構成】搬送アーム５０によって開口部４０ａから熱
処理雰囲気中に搬入された基板Ｗが、リフトピン１１を
介してボール６に支持される。この後、所定時間加熱処
理を行いつつ、モーター２２で処理板５を回転駆動し、
基板Ｗの位置をほぼ１８０度方向転換する。そして、所
定の加熱時間を経過したのちに、搬送アーム５０がリフ
トピン１１を介して基板Ｗを受け取り、開口部４０ａか
ら退避し、熱処理雰囲気外へ基板Ｗを搬出する。これに
より、基板Ｗの先端部と後端部の熱処理雰囲気中に滞留
する時間がほぼ等しくなり、基板Ｗの面内における熱処
理が均一に行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハや液晶表
示器用ガラス基板等の基板に熱処理を行なう基板加熱装
置に係り、特に基板を一方向から搬入・搬出する基板加
熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の装置として、例えばホッ
トプレート式の基板加熱装置がある。この装置は、例え
ば、特定のフォトレジストが塗布された基板を所定温度
に加熱されたホットプレートの上に載置し、所定時間加
熱処理することでフォトレジストに含まれる溶剤等を揮
発させて、基板に塗布されたフォトレジストを硬化させ
る。この基板加熱装置は、フォトレジスト液の塗布・現
像等の処理を行なう処理装置などに１つのユニットとし
て設けられている。

【０００３】そして、例えば最近の半導体製造工程にお
いては、半導体基板に対して施す処理の内容や処理の順
序等に対する要求が、製造しようとする素子に応じ、あ
るいはその他の条件に応じて様々に変化する。そのた
め、最近の処理装置は、装置内で一連のユニットを経由
して順に処理される基板の流れ制御を容易にするため
に、また、フォトレジストを多層に形成する多層レジス
トプロセス等の種々のプロセスに対応するために、一つ
の基板搬送路に沿ってその左右に、塗布装置、基板加熱
装置等のユニットを複数配置し、搬送路を移動する基板
搬送手段、いわゆる搬送ロボットによって基板を搬送す
る。そして、かかる構成によって、一枚の基板が各ユニ
ットを経由する順序を容易に変更できるようになってい
る。そして、かかる処理装置において、基板加熱装置
は、基板搬送路に臨ませて設けられている関係上、搬送
路側にあたる一方向からのみ基板を搬入・搬出するよう
に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。

【０００５】すなわち、従来の装置は、所定の一方向か
らのみ基板を搬入・搬出する構造となっている。この場
合、基板は、搬送路にある搬送ロボットのアームによっ
て水平姿勢に支持され、水平方向に動かされて基板加熱
装置の外壁体内に搬入され、ホットプレートの加熱面の
上方に位置させられる。そして、その位置でアームから
基板加熱装置側の基板支持ピンに受け渡され、アームが
退避した後、ホットプレートの上面に接するか、もしく
は近接する位置まで下降させられる。しかるにこの場
合、基板搬入時は、外壁体内の処理温度雰囲気中に基板
の先端部分（搬入方向先端部）が後端部分（搬入方向後
端部）よりも先に入り、搬出時は、逆に処理温度雰囲気
外に前記基板の後端部分が前記先端部分よりも先に出る
ことになる。したがって、基板の先端部分（搬入方向先
端部）は、後端部分（搬入方向後端部）に比べて熱処理
雰囲気中に滞留する時間が長くなり、基板面内の熱処理
が不均一に行なわれるという現象が発生する。また、こ
の現象は、基板のサイズが大型化するにつれて顕著にな
る。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、基板面内の熱処理を均一に行なうこと
ができる基板加熱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】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、本発明に係る基板加熱装置は、被処理基板を支持す
る基板支持手段と、前記基板支持手段に支持された基板
を所定温度に加熱する加熱手段とを備え、前記基板支持
手段への基板の搬入および基板支持手段からの基板の搬
出を、基板面に沿った一方向から行なう基板加熱装置に
おいて、前記基板支持手段へ搬入された基板を基板面に
対して垂直な軸回りにほぼ１８０度回転させる基板回転
手段を備えたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。すなわち、
所定の方向から搬入された基板は、先頭部分（搬入方向
先端部）が後端部分（搬入方向後端部）よりも先に装置
内の熱処理雰囲気中に入る。そして、基板が熱処理され
て搬出されるまでのいずれかのときに回転手段によって
基板を基板面に対して垂直な軸回りにほぼ１８０度回転
させる。その結果、搬入時の位置からほぼ１８０度回転
変位された基板が装置外（熱処理雰囲気外）に搬出され
る。したがって、搬入時に先に加熱された基板の先頭部
分（搬入方向先端部）が搬出時には先に装置外へ搬出さ
れ、搬入時には後で加熱された基板の後端部分（搬入方
向後端部）が搬出時には後で装置外に搬出されるので、
基板の先頭部分（搬入先端部）と後端部分（搬入後端
部）が装置の加熱雰囲気中に滞留する時間は、ほぼ同じ
になる。

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図３は本発明に係る基板加熱装置を用いた処理
装置を示す全体斜視図である。本処理装置は、半導体ウ
ェハＷ（以下、基板と称す）に対してフォトレジスト液
を塗布処理するための装置であり、大きく分けて、未処
理基板や処理済み基板を保管するインデクサ部６１と、
基板Ｗを処理する基板処理部６２とから構成される。

【０００９】インデクサ部６１は、基台６３の水平な上
面に一列に載置される４個のカセットＣと、そのカセッ
トＣの列に沿って移動してカセットＣに対して基板Ｗを
出し入れするインデクサ搬送手段６４とよりなる。イン
デクサ部６１と基板処理部６２との間での基板Ｗの受け
渡しは、所定の基板受渡し位置Ｐにおいて、インデクサ
搬送手段６４と基板処理部６２の基板搬送手段７０（後
述する）との間で行われる。インデクサ搬送手段６４
は、基板処理部６２へ搬送すべき基板ＷをカセットＣか
ら取り出して基板受渡し位置Ｐへ搬送し、また基板受渡
し位置Ｐで基板搬送手段７０から受け取った基板Ｗを搬
送してカセットＣへ収納する。それぞれのカセットＣ
は、基板Ｗを水平姿勢で上下方向に多段に収納できるよ
うに構成されている。

【００１０】基板処理部６２は、インデクサ搬送手段６
４の移動路５８に対してＴ字型をなすように形成された
基板搬送路５９と、基板搬送路５９内で移動する基板搬
送手段７０と、基板搬送路５９の片側に設けられた塗布
装置６７と、基板搬送路５９の他側に設けられた基板加
熱装置６６，６９及び基板冷却装置６５，６８とよりな
っている。基板搬送手段７０は、水平方向及び上下方向
に移動可能な移動台７１と、基板Ｗを支持可能な２本の
搬送アーム５０よりなる。搬送アーム５０は、移動台７
１に水平方向に進退可能に設けられており、且つその進
退の方向は移動台７１が水平面内で旋回することで旋回
可能である。

【００１１】而して、カセットＣ内の基板Ｗは、インデ
クサ搬送手段６４によって取り出されて基板受渡し位置
Ｐへ搬送され、基板搬送手段７０の搬送アーム５０に渡
される。搬送アーム５０に基板が渡されると、基板搬送
手段７０は基板搬送路５９内を移動し、且つ搬送アーム
５０を旋回させてその搬送アーム５０を塗布装置６７に
向け、搬送アーム５０を進退及び上下動させて基板Ｗを
基板加熱装置６６に搬入スル。基板加熱装置６６で加熱
して水分を除去された基板Ｗは、搬送アーム５０によっ
て取り出され、同様に基板冷却装置６５へ搬入されて常
温に戻される。次に、基板Ｗは塗布装置６７に搬入さ
れ、その表面にフォトレジスト液が塗布される。その
後、基板Ｗは基板加熱装置６９に搬入されて、フォトレ
ジスト液の溶剤成分が揮発除去され、続いて基板冷却装
置６８に搬入されて常温に戻され、インデクサ搬送手段
６４を経てカセットＣに再び収納される。

【００１２】以上の構成において、基板加熱装置６６，
６７は、近接加熱によるホットプレート式基板加熱装置
であり、図１はその縦断面図を示す。

【００１３】図中、符号１は、加熱手段としての板状ヒ
ーターである。この板状ヒーター１は、押さえ板２によ
って、アルミニウムやセラミックなどを材料とした熱板
３に密着されている。熱板３の上面には伝熱プレート４
が設けられ、これらによって処理板５が構成される。伝
熱プレート４には、図示しない３個の貫通孔が平面視で
正三角形の頂点の位置関係で形成されており、各貫通孔
にはそれぞれ基板支持手段としてのボール６が嵌め込ま
れて接着されている。このボール６は、それぞれの直径
が伝熱プレート４の厚みよりも大きくなっており、その
上端は伝熱プレート４から若干突出している。、ボール
６は、例えば、アルミナ、マテアタイト等の低伝熱材料
によって製作される。また、前記貫通孔のそれぞれは、
その上端に開口径がボール６の径よりもやや小となった
狭口部が形成され、伝熱プレート４を熱板３の上面に載
置した状態でのボール６の上方への移動を抑制し、ボー
ル６が抜け出すことが無いように構成されている。ま
た、温度を制御するために板状ヒーター１付近を測温す
る測温抵抗体７が、前記熱板３と板状ヒーター１および
押さえ板２にわたって挿入されている。

【００１４】伝熱プレート４のボール６用の貫通孔の近
辺には、これと重ならない部分において、平面視で正三
角形の頂点の位置関係で３個の透孔１０が形成されてい
る。各透孔１０には、基板受渡し用のリフトピン１１が
挿通されている。各リフトピン１１の中間部に環状鍔部
１１ａが張り出し形成されている。このリフトピン１１
を押さえ板２の下面に設けられたベアリング１２に上方
から挿通することによって、リフトピン１１は昇降可能
に支持されている。これらのリフトピン１１は、環状連
結部材１３に下端部がネジ止めされることにより、相互
に連結されている。結果、各リフトピン１１は、処理板
５の回転に伴って各々の位置関係を変えることなく回転
する。

【００１５】押さえ板２の下面中心部には、回転軸２０
の上端が連結されている。回転軸２０の下端は、ジョイ
ント２１を介してモーター２２の出力軸に連結されてい
る。回転軸２０は、ベアリング２３によって軸支され、
ベアリング２３とモーター２２は、支持部材２４によっ
て外壁体４０の内側に固着される。なお、モーター２２
は、本発明における基板回転手段に相当する。

【００１６】外壁体４０は、上述した板状ヒーター１や
処理板５などを取り囲み、その内部の熱処理雰囲気を保
持する。この外壁体４０の基板搬送路５９側の側壁に
は、基板Ｗを搬入・搬出するための開口部４０ａが形成
され、その内側には、開口部４０ａを開閉するためのシ
ャッター３０が昇降可能に配設されている。シャッター
３０は、基板を搬送するための開口部３０ａを有し、下
端部分が水平方向に曲げられてエアシリンダ３１のロッ
ドに連結されている。エアシリンダ３１に連結されたシ
ャッター３０の下端部には、さらにリフトピン１１に連
設された環状連結部材１３の底部を押し上げるための押
し上げ部材３２が配設されている。

【００１７】また、前記開口部４０ａと対向する側の側
壁には、基板上のフォトレジスト膜から揮発した溶剤
を、窒素等の不活性ガスでパージするための排気孔４０
ｂが配設されている。

【００１８】外壁体４０の開口部４０ａの外方近辺は基
板搬送路５９となっており、基板搬送手段７０の移動台
７１が搬送アーム５０をともなって移動する。この搬送
アーム５０は、基板Ｗの下面を３点で支持するように構
成された先端が開放されたＵの字状の基板支持部５１を
備えている。なお、基板搬送路５９内には、移動台７１
を移動・旋回させるためのモータやボールネジ等の駆動
機構が設けられ、また移動台７１内には、搬送アーム５
０を移動台７１に支持して水平方向に進退させる同様の
駆動機構が設けられているが、それらは図示は省略して
ある。また、移動台７１が有している２本目の搬送アー
ム５０も、図１においては図示を省略している。

【００１９】次に、上記構成を有する基板加熱装置の動
作について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、
搬送アーム５０による基板Ｗの搬入時の状態を示し、図
２（ｂ）は、加熱処理時の状態を示し、図２（ｃ）は、
搬出時の状態を示す。

【００２０】まず、伝熱プレート４が所望の処理温度と
なるように板状ヒーター１に適宜の電力を投入しつつ、
測温抵抗体７をモニターして、温度を制御しておく。外
壁体４０の内部は、基板Ｗに被着されたフォトレジスト
膜から揮発した溶剤を排気孔４０ｂからパージするため
に、窒素等の不活性ガスを供給されている。今、塗布装
置６７においてその表面にフォトレジスト液が塗布され
た基板Ｗが、搬送アーム５０に支持されて、外壁体４０
の開口部４０ａの外方近辺へ搬送されてきたとする。な
お、搬送アーム５０の基板Ｗの支持状態は、水平姿勢で
あればその向きは特に限定されないが、ここでは基板Ｗ
のオリエンテーション・フラット（以下、ＯＦと称す
る）が基板加熱装置側に向いた状態であるとする。

【００２１】＜半導体ウェハの搬入時＞（図２（ａ）を
参照）エアシリンダ３１が伸長駆動し、シャッター３０をその
開口部３０ａが外壁体４０の開口部４０ａと一致する位
置にまで上昇させる。これとともに押し上げ部材３２が
上方に持ち上げられ、環状連結部材１３を押し上げる。
環状押し上げ部材１３が押し上げられることによって、
これに連結されたリフトピン１１が上方に押し上げら
れ、この位置で基板Ｗを支持するために待機する。この
リフトピン１１が伝熱プレート４から突出する量は、少
なくとも搬送アーム５０の厚み分は必要である。

【００２２】基板Ｗを水平支持した搬送アーム５０が、
外壁体４０の開口部４０ａから一定速度で進入し、伝熱
プレート４の中心部に基板Ｗの中心をほぼ合わせるよう
に移動して停止する。したがって基板ＷのＯＦ部は、後
端部分より先に外壁体４０内の熱処理雰囲気中に入るこ
とになる。

【００２３】基板Ｗを支持した状態で停止している搬送
アーム５０は、所定量下降し、リフトピン１１に基板Ｗ
を移載する。そして、搬送アーム５０は、外壁体４０の
外方へ退避する。

【００２４】＜加熱処理時＞（図２（ｂ）を参照）搬送アーム５０が、外壁体４０の外方へ退避した後、エ
アシリンダ３１が収縮駆動され、シャッター３０によっ
て外壁体４０の開口部４０ａは、閉鎖される。これと同
時に、リフトピン１１が下降されて基板Ｗは、伝熱プレ
ート４に設けられたボール６によって点接触で支持され
る。また、ボール６の伝熱プレート４からの突出量は微
小であるので、基板Ｗは伝熱プレート４に近接し、均等
に輻射熱を受けて加熱される。

【００２５】このように基板Ｗが伝熱プレート４上面に
載置された状態から、熱処理時間がカウントされ、所定
の時間、例えば、６０秒ないし９０秒だけ処理される。

【００２６】基板Ｗがボール６に支持されると、モータ
ー２２が適宜の速度で回転駆動され、処理板５等と基板
Ｗとが一体となって迅速に（例えば、５秒以内）ほぼ１
８０度回転変位される。結果、基板ＷのＯＦは、外壁体
４０の開口部４０ａ側に向けられた状態となる。このと
きのモーター２２の回転速度によっては、基板Ｗは点接
触で支持されているので、位置がずれることがある。こ
れを防止するために、基板Ｗを案内するためのガイドを
伝熱プレート４上に設けるようにしてもよい。なお、図
２（ｂ）においては、基板Ｗを伝熱プレート４上に載置
した後、外壁体４０の外側のそのままの位置で待機して
いるように描かれているが、実際には基板Ｗの加熱中の
時間に基板搬送装置７０は他所へ移動し、他の基板を他
の装置からさらに他の装置へ搬送する作業を行ってい
る。そして、この基板加熱装置における基板Ｗの加熱が
終了する直前にはまた基板搬入時の位置へ移動してく
る。

【００２７】＜半導体ウェハの搬出時＞（図２（ｃ）を
参照）所定熱処理時間の経過後、シャッター３０がエアシリン
ダ３１によって上方に駆動されるとともに、リフトピン
１１が上昇して基板Ｗを持ち上げ支持する。そして、搬
送アーム５０が開口部４０ａから進入し、リフトピン１
１に支持された基板Ｗの下側に進入する。つぎに、搬送
アーム５０が所定量だけ上昇して、基板Ｗを受け取って
支持する。このときの基板ＷのＯＦの向きは、搬入時と
はほぼ１８０度方向転換された状態である。

【００２８】基板Ｗを支持した搬送アーム５０が、外壁
体４０の開口部４０ａから一定速度で後退移動する。し
たがって、基板ＷのＯＦ部は、後端部分よりも先に熱処
理雰囲気中から脱することになる。搬入時は、ＯＦ部が
熱処理雰囲気中に先に入っているので、基板の搬入・搬
出の両方を考え合わせると、基板Ｗの後端部分とＯＦ部
分とが熱処理雰囲気中にさらされる時間は、ほぼ等しく
なって基板Ｗ内の熱処理が面内均一に行なわれる。

【００２９】この直後、基板搬送装置７０の他方の搬送
アーム５０に支持された他の基板Ｗが外壁体４０内に搬
入され、伝熱プレート４上に載置される。そして、シャ
ッター３０が閉じて、伝熱プレート４は、前回処理時の
回転駆動方向とは、逆方向に回転駆動される。このよう
に、基板Ｗを搬出した後に、伝熱プレート４を元の状態
に戻すために回転することなく次の基板Ｗを搬入するこ
とで、シャッター３０が開放されている間に排気孔４０
ｂから排気される気体に伴って開口部４０ａから流入す
る気体によって、伝熱プレート４の開口部４０ａ側の一
方のみが冷却されて温度分布の不均一を生じるようなこ
とがないようにしている。

【００３０】なお、本実施例では、基板Ｗの方向転換を
基板搬入後に迅速に行なった。これは、基板Ｗの搬入時
に開口部４０ａから流入する気体によって温度が低下し
た伝熱プレート４を速やかに外壁体４０の奥側に移動さ
せ、迅速に処理温度に戻すようにするためである。しか
し、この程度の温度低下を問題としない場合は、基板Ｗ
の方向転換を加熱処理の終了時間までに、任意のタイミ
ングかつ任意の速度で行なうようにしてもよい。

【００３１】また、基板Ｗの受ける熱量を均一にするた
めに、基板Ｗを伝熱プレート４よりも若干浮かせて加熱
する近接加熱方式による装置を例にとって説明を行なっ
たが、基板Ｗの裏面が直接伝熱プレート４に密着するよ
うな加熱方式でもよい。この場合、伝熱プレート４が本
発明における基板支持手段に相当する。

【００３２】また、本実施例では、基板Ｗの方向転換を
行なうために、モーター２２によって伝熱プレート４を
回転させたが、以下に示すように伝熱プレート４を回転
させることなく基板Ｗのみを回転させるようにしてもよ
い。

【００３３】例えば、外壁体４０の内側上部に配設さ
れ、上部から下降し、基板Ｗの周縁を少なくとも３点で
把持して回転することによって方向転換する基板回転手
段を設ける。また、伝熱プレート４内に設けられている
リフトピン１１が、基板Ｗを受け取り、支持した状態で
方向転換できるように、伝熱プレート３等と干渉しない
ように各支持ピンを配置・構成して、環状連結部材１３
を回転駆動するようにしてもよい。

【００３４】さらに、本発明は、本実施例のようなホッ
トプレート式の基板加熱装置に限定されることなく種々
の基板加熱装置に実施可能である。例えば、加熱手段
が、外壁体内の上部に配置されている赤外ランプ等から
なるランプアニール装置、加熱手段が任意の位置に配設
され得るグラファイトヒーターによる熱輻射アニール装
置等である。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、熱処理装置に搬入された基板が基板面に垂直
な軸回りに、ほぼ１８０度回転変位され、先に搬入され
た部分と後に搬入された部分が入れ替わって熱処理装置
から搬出されるので、これらの部分の熱処理装置に滞留
する時間が等しくなる。従って、一方向から基板を搬入
・搬出する基板加熱装置において基板面内の熱処理を均
一に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る基板加熱装置の縦断面図である。

【図２】基板の搬入から搬出までの処理の説明に供する
図である。

【図３】処理装置の全体を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ … 板状ヒーター（加熱手段）２ … 押さえ板３ … 熱板４ … 伝熱プレート５ … 処理板６ … ボール（基板支持手段）１１ … リフトピン１３ … 環状連結部材２０ … 回転軸２２ … モーター（基板回転手段）３０ … シャッター４０ … 外壁体５０ … 搬送アームＷ … 基板

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/68 Ａ (72)発明者松下正直京都府京都市伏見区羽束師古川町322番地大日本スクリーン製造株式会社洛西工場内 (72)発明者大谷正美京都府京都市伏見区羽束師古川町322番地大日本スクリーン製造株式会社洛西工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板を支持する基板支持手段と、
前記基板支持手段に支持された基板を所定温度に加熱す
る加熱手段とを備え、前記基板支持手段への基板の搬入
および基板支持手段からの基板の搬出を、基板面に沿っ
た一方向から行なう基板加熱装置において、前記基板支持手段へ搬入された基板を基板面に対して垂
直な軸回りにほぼ１８０度回転させる基板回転手段を備
えたことを特徴とする基板加熱装置。