JPH10294275A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板を均一かつ清浄に熱処理することのでき
る熱処理装置及び熱処理方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 熱処理装置は、処理室１２内に配設され
た載置プレート１３と、載置プレート１３の下面に当接
することにより載置プレート１３を介して基板Ｗを加熱
する加熱プレート１４と、載置プレート１３の下面に当
接することにより載置プレート１３を介して基板Ｗを冷
却する冷却プレートと１５と、基板Ｗを支持して昇降す
る支持ピン１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハや
液晶表示パネル用ガラス基板あるいは、半導体製造装置
用マスク基板等の基板を加熱および冷却することによ
り、当該基板を熱処理する熱処理装置および熱処理方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に対してレジスト塗布処理や現像処
理等の薬液処理を施す基板処理装置においては、薬液処
理の前後に基板を加熱処理装置により一旦加熱した後、
この基板を冷却処理装置により常温まで冷却する熱処理
が実行される。

【０００３】このような熱処理を実行する加熱処理装置
や冷却処理装置などの熱処理装置は、ヒータなどの加熱
手段を内蔵した加熱プレートまたはペルチェ素子などの
冷却手段を内蔵した冷却プレートを処理室内に備え、こ
の加熱プレート又は冷却プレートの上面に基板を載置し
た状態で基板を加熱または冷却する構成となっている。
また、例えば実開昭６３−１９３８３３号公報に記載さ
れたように、加熱プレートまたは冷却プレートの上面よ
り微小高さ突出する球体を配設し、加熱プレートまたは
冷却プレート上に、いわゆるプロキシミティギャップと
称される微小な間隔を保って基板を近接支持させた状態
で、基板を加熱または冷却するものもある。

【０００４】このような熱処理装置で基板を加熱及び冷
却処理する場合においては、搬送アームを有する基板搬
送機構により、基板を加熱処理装置に搬送して基板を加
熱処理した後、次にこの基板を冷却処理装置に搬送して
冷却処理する構成となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の熱
処理装置においては、基板を加熱処理する加熱処理装置
と基板を冷却処理する冷却処理装置とが別々のユニット
として構成されていることから、基板に対して加熱処理
と冷却処理とを施すために、基板を加熱処理装置から冷
却処理装置まで搬送する必要がある。

【０００６】このため、基板の搬送時に基板が外気の影
響を受けて冷却され、基板の熱履歴が均一とならず、こ
れに伴い基板の処理結果が不均一となる場合がある。

【０００７】また、基板が加熱処理装置から冷却処理装
置まで搬送される間に汚染される場合がある。特に、化
学増幅型レジストを使用した場合等においては、基板の
搬送路に酸やアルカリ成分が存在した場合、基板がこれ
らの成分により汚染され、処理後の基板による製品の歩
留まりが低下する。

【０００８】さらには、基板を加熱した後冷却処理する
までの時間が長時間となった場合や、この時間を一定に
維持できない場合には、基板の処理が不均一となり、処
理後の基板による製品の歩留まりが低下する。例えば、
化学増幅型レジストを使用した場合においては、露光に
よりレジスト中に含まれる光酸発生剤にて酸を発生さ
せ、加熱処理の一種であるポストエクスポージャーベー
ク（ＰＥＢ）によりこの酸を活性化して架橋反応または
分解反応を起こさせた後、冷却処理を行うことでその反
応を停止し、しかる後現像処理を行う工程を経ることか
ら、加熱処理から冷却処理に至る搬送時間を一定の時間
で、かつ、極力短い時間とすることが好ましい。

【０００９】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、基板を均一かつ清浄に熱処理すること
のできる熱処理装置及び熱処理方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板を載置するための載置部と、前記載置部に当接
または近接することにより、前記載置部を介して当該載
置部に載置された基板を加熱する加熱手段と、前記載置
部に当接または近接することにより、前記載置部を介し
て当該載置部に載置された基板を冷却する冷却手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１１】請求項２に記載の発明は、基板を載置する
ための載置プレートと、前記載置プレートの下面に当接
または近接することにより、前記載置プレートを介して
当該載置プレートに載置された基板を加熱する加熱プレ
ートと、前記載置プレートの下面に当接または近接する
ことにより、前記載置プレートを介して当該載置プレー
トに載置された基板を冷却する冷却プレートとを備えた
ことを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記加熱プレートまたは前記冷却プレ
ートのいずれか一方を、前記載置プレートの下面に当接
または近接する熱処理位置と、前記載置プレートの下方
から側方に退避した退避位置との間で移動させる移動手
段と、前記加熱プレートまたは前記冷却プレートの他方
を、前記載置プレートの下面に当接または近接する熱処
理位置と、前記載置プレートから下方に離隔した退避位
置との間で、前記載置プレートに対して相対的に昇降さ
せる昇降手段とを備えている。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記移動手段は前記加熱プレートを前
記熱処理位置と前記退避位置との間で移動させるととも
に、前記昇降手段は前記冷却プレートを前記熱処理位置
と前記退避位置との間で前記載置プレートに対して相対
的に昇降させている。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４
いずれかに記載の発明において、前記支持プレートに穿
設された貫通孔を通過して前記基板をその下方から支持
することにより、当該基板を、前記載置プレート上に載
置された熱処理位置と、前記載置プレートの表面から上
方に離隔した受け渡し位置との間で、前記載置プレート
に対して相対的に昇降させる支持ピンをさらに有してい
る。

【００１５】請求項６に記載の発明は、基板を載置プレ
ート上に載置する搬入工程と、加熱プレートを前記載置
プレートの下面に当接または近接させることにより、前
記載置プレートを介して前記基板を加熱する加熱工程
と、前記加熱プレートを前記載置プレートの下面から離
隔させた後、冷却プレートを前記載置プレートの下面に
当接または近接させることにより、前記載置プレートを
介して前記基板を冷却する冷却工程と、前記基板を前記
載置プレートから搬出する搬出工程とを備えている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る熱処理
装置の側面概要図である。なお、この図においては、後
述する冷却プレート１５の昇降機構や加熱プレート１４
の移動機構等については、図示を省略している。

【００１７】この熱処理装置は、処理室１２内に配設さ
れた載置プレート１３と、加熱プレート１４と、冷却プ
レート１５と、支持ピン１６とを備える。

【００１８】載置プレート１３は、基板Ｗを載置して熱
処理するためのものであり、例えば、アルミニウムまた
はセラミック製からなるその厚みが３ｍｍ程度の板状部
材から構成される。なお、この載置プレートは、熱伝導
性を有する各種の部材から構成することができる。

【００１９】この載置プレート１３には、支持ピン１６
を貫通するための貫通孔２１が穿設されている。また、
この載置プレート１３は、図５及び図６に示すように、
鉛直方向を向く一対の支持棒２２によりその対角線上の
位置を支持されている。なお、載置プレート１３は、一
対の支持棒２２に付設されたストッパー２３によりその
下方向への移動を規制されている。このため、載置プレ
ート１３は、上方へは移動可能となっている。

【００２０】再度図１を参照して、冷却プレート１５
は、その内部にペルチェ素子と水冷機構とを内蔵する。
また、この冷却プレート１５には、載置プレート１３同
様、支持ピン１６を貫通するための貫通孔２４が穿設さ
れている。この冷却プレート１５は、図５及び図６に示
すように、その一端に形成された突起部において前記支
持棒２２と係合している。また、この冷却プレート１５
は、他方に形成された突起部において鉛直方向を向くボ
ールネジ２５と螺合している。このため、この冷却プレ
ート１５は、モータ２６の駆動でボールネジ２５が回転
することにより、後述する載置プレート１３の下面に当
接する冷却位置と載置プレート１３から下方に離隔した
退避位置との間を昇降する。

【００２１】再度図１を参照して、加熱プレート１４
は、その内部にヒータを内蔵する。この加熱プレート１
４は、後述する移動機構により、後述する載置プレート
１３の下面に当接する加熱位置と載置プレート１３の下
方から側方に退避した退避位置との間を往復移動するよ
う構成されている。

【００２２】図７は、加熱プレート１４の移動機構を示
す斜視図である。加熱プレート１４は、支持ブロック３
２に穿設された貫通孔を貫通して上下移動可能で、その
下端部に連結部材を介して車輪３３が配設された一対の
昇降部材３４に支持されている。支持ブロック３２は、
同期ベルト３５と連結されており、モータ３６の駆動に
より、一対の案内部材３７に案内されて水平方向に往復
移動する。また、車輪３３が当接する案内面３８は、そ
の一端が他の位置に比べ高くなる形状となっている。

【００２３】このような構成において、モータ３６の駆
動により支持ブロック３２が図７に示す矢印方向に移動
すれば、加熱プレート１４も支持ブロック３２とともに
矢印方向に移動した後、車輪３３が案内面３８に案内さ
れて昇降部材３４が上方向に移動することにより、後述
する加熱位置まで上昇する。

【００２４】再度図１を参照して、支持ピン１６は、支
持アーム４２上に立設されている。この支持アーム４２
は、案内部材４３により上下方向に移動可能に支持され
ており、エアシリンダ４４の駆動により上昇位置と下降
位置との間を昇降可能に構成されている。

【００２５】支持アーム４２には、蓋体４５が付設され
ている。この蓋体４２は、図１に示すように、支持アー
ム４２が下降位置にある状態において載置プレート１３
表面と当接することにより、熱処理すべき基板Ｗを覆う
処理空間を形成する。

【００２６】また、支持アーム４２端部の垂直部分に
は、開口部４６が形成されている。この開口部４６は、
支持アーム４２が上昇位置にある状態において、処理室
１２に形成された開口部４７と対向し、これらの開口部
４６、４７により基板Ｗの通過口が形成される。

【００２７】次に、この熱処理装置による基板Ｗの熱処
理動作について説明する。

【００２８】先ず、熱処理を行うべき基板Ｗを処理室１
２内に搬入する。この状態においては、図２に示すよう
に、モータ２６の駆動により、冷却プレート１５を載置
プレート１３の下面に当接する冷却位置に移動させる。
また、エアシリンダ４４の駆動で支持アーム４２を上昇
させることにより、支持ピン１６を上昇位置に移動させ
る。さらに、加熱プレート１４は、載置プレート１３の
下方から側方に退避した退避位置に移動させておく。そ
して、図示しない基板搬送機構の搬送アームに支持され
た基板Ｗを、開口部４６、４７を通過させることにより
処理室１２内に搬入し、支持ピン１６上に載置する。

【００２９】次に、図３に示すように、支持ピン１６を
下降位置まで下降させる。これにより、基板Ｗが載置プ
レート１３上に載置される。また、蓋体４５が載置プレ
ート１３表面と当接することにより、基板Ｗを覆う処理
空間が形成される。

【００３０】また、冷却プレート１５を載置プレート１
３から下方に離隔した退避位置まで移動させる。そし
て、モータ３６の駆動により、加熱プレート１４を退避
位置から図７に示す矢印方向に移動させる。これによ
り、加熱プレート１４は、図３に示すように、載置プレ
ート１３の下面に当接する加熱位置に移動する。

【００３１】この状態において、載置プレート１３は、
その下面に接触する加熱プレート１４によって加熱され
る。従って、載置プレート１３上に載置された基板Ｗ
は、載置プレート１３を介して加熱プレート１４により
加熱されることになる。

【００３２】基板Ｗに対する加熱処理が終了すれば、加
熱プレート１４を加熱位置から退避位置に移動させる。
そして、図４に示すように、冷却プレート１５を載置プ
レート１３の下面に当接する冷却位置に移動させる。

【００３３】これにより、載置プレート１３は、その下
面に接触する冷却プレート１５によって冷却される。従
って、載置プレート１３上に載置された基板Ｗは、載置
プレート１３を介して冷却プレート１５により冷却され
ることになる。

【００３４】基板Ｗに対する冷却処理が終了すれば、図
２に示すように、支持ピン１６を上昇位置に移動させる
ことにより、基板Ｗを載置テーブル１３表面より上昇さ
せる。そして、図示しない基板搬送機構の搬送アームに
より基板Ｗを支持し、開口部４６、４７を通過させて後
段の処理工程に向け搬送する。

【００３５】このような構成の熱処理装置においては、
基板Ｗを処理室１２内の載置プレート１３に載置したま
まの状態で、基板Ｗに対する加熱処理と冷却処理とを実
行することが可能となる。このため、従来のように、基
板Ｗを加熱処理装置から冷却処理装置まで搬送する必要
はない。従って、基板Ｗを均一かつ清浄な状態で、迅速
に加熱処理及び冷却処理することが可能となり、従来の
装置のように、基板が外気の影響を受けてその熱履歴が
不均一となったり汚染されたりすることを防止すること
ができる。

【００３６】また、加熱処理と冷却処理とを単一の装置
で実行することができることから、基板Ｗに対する一連
の処理を実行するための基板処理装置全体の占有面積を
低減することが可能となる。

【００３７】また、従来の加熱処理装置においては、基
板Ｗの搬入搬出時に基板を通過させるためにシャッター
等を開放する必要があることから、加熱装置の処理室内
においてシャッター側の温度が低下して処理室内に熱勾
配を生じ、基板Ｗ全体を均一に処理することができなか
ったが、上記の熱処理装置においては、処理室１２内が
加熱状態とはなっていない常温の状態においてのみ、開
口部４６、４７による基板の通過領域が形成されること
から、処理室１２内にこのような熱勾配が生じることを
防止することができる。

【００３８】さらに、上記熱処理装置においては、熱処
理装置に基板Ｗを搬入しあるいは熱処理装置から基板Ｗ
を搬出する基板搬送装置に搬送アームは、常に常温状態
となった処理室１２内に進入し、あるいは、常に冷却処
理を終了して常温となった基板Ｗと接触することにな
る。このため、搬送アームが暖められることを防止する
ことができ、レジスト塗布処理や現像処理等の薬液処理
を行う薬液処理ユニットに暖められた搬送アームが進入
し、あるいは薬液処理を施される基板Ｗが暖められた搬
送アームにより加熱されることに起因する基板Ｗの処理
不良を防止することが可能となる。

【００３９】なお、上述した実施の形態においては、基
板Ｗを載置テーブル１３に対してその全面に接触する状
態で載置する場合について説明したが、例えば実開昭６
３−１９３８３３号公報に記載されたように、載置プレ
ート１３の上面より微小高さ突出する球体を配設し、こ
の載置プレート１３における球体上に基板Ｗを載置する
ことにより、載置プレート１３上に微小な間隔を保って
基板Ｗを近接支持させた状態で、基板Ｗを加熱または冷
却するようにしてもよい。

【００４０】また、上述した実施の形態においては、加
熱プレート１４及び冷却プレート１５を載置プレート１
３の下面に当接されることにより、載置プレート１３を
加熱しあるいは冷却する場合について説明したが、載置
プレート１３と加熱プレート１４あるいは冷却プレート
１５とを微細な距離だけ離隔した近接状態で配置するこ
とにより、載置プレート１３を加熱しあるいは冷却する
ようにしてもよい。

【００４１】さらに、上述した実施の形態においては、
比較的移動が容易な加熱プレート１４を熱処理位置と退
避位置との間で往復移動させるとともに、水冷ユニット
等を内蔵することから長距離の移動が困難な冷却プレー
ト１５を熱処理位置と退避位置との間でのみ昇降させる
場合について説明したが、加熱プレート１４を昇降させ
冷却プレート１５を往復移動させるようにしてもよい。

【００４２】また、上述した実施の形態においては、載
置プレート１３を固定し、加熱プレート１４、冷却プレ
ート１５及び支持ピン１６を昇降する構成としている
が、これに限られるものではなく、載置プレート１３、
加熱プレート１４、冷却プレート１５及び支持ピン１６
のうちのいずれか１個を固定し、他の３個を昇降する構
成であれば、いずれを固定してもよい。また、載置プレ
ート１３、加熱プレート１４、冷却プレート１５及び支
持ピン１６のすべてを昇降するようにすることも可能で
ある。

【００４３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、基板を
載置するための載置部と、載置部に当接または近接する
ことにより、載置部を介して当該載置部に載置された基
板を加熱する加熱手段と、載置部に当接または近接する
ことにより、載置部を介して当該載置部に載置された基
板を冷却する冷却手段とを備えたことから、基板を載置
部に載置したままの状態で加熱処理及び冷却処理するこ
とが可能となる。従って、基板を加熱処理装置から冷却
処理装置まで搬送する必要がなくなり、基板を清浄な状
態で均一かつ迅速に熱処理することができる。

【００４４】請求項２に記載の発明によれば、基板を載
置するための載置プレートと、載置プレートの下面に当
接または近接することにより、載置プレートを介して当
該載置プレートに載置された基板を加熱する加熱プレー
トと、載置プレートの下面に当接または近接することに
より、載置プレートを介して当該載置プレートに載置さ
れた基板を冷却する冷却プレートとを備えたことから、
基板を載置プレートに載置したままの状態で加熱処理及
び冷却処理することが可能となる。従って、基板を加熱
処理装置から冷却処理装置まで搬送する必要がなくな
り、基板を清浄な状態で均一かつ迅速に熱処理すること
ができる。

【００４５】請求項３に記載の発明によれば、加熱プレ
ートまたは冷却プレートのいずれか一方を熱処理位置と
退避位置との間で移動させる移動手段と、加熱プレート
または冷却プレートの他方を熱処理位置と退避位置との
間で載置プレートに対して相対的に昇降させる昇降手段
とを備えることから、加熱プレートまたは冷却プレート
を選択的に載置プレートに当接または近接させる動作を
効率的に実行することが可能となる。

【００４６】請求項４に記載の発明によれば、加熱プレ
ートを熱処理位置と退避位置との間で移動させるととも
に、冷却プレートを熱処理位置と退避位置との間で載置
プレートに対して相対的に昇降させることから、水冷ユ
ニット等を内蔵することから長距離の移動が困難な冷却
プレートの移動量を最小限にとどめることが可能とな
る。

【００４７】請求項５に記載の発明によれば、支持プレ
ートに穿設された貫通孔を通過して基板をその下方から
支持することにより、当該基板を、載置プレート上に載
置された熱処理位置と、載置プレートの表面から上方に
離隔した受け渡し位置との間で、載置プレートに対して
相対的に昇降させる支持ピンをさらに有していることか
ら、載置プレート上の基板を効率的に基板搬送装置との
間で受け渡すことが可能となる。

【００４８】請求項６に記載の発明によれば、基板を載
置プレート上に載置する搬入工程と、加熱プレートを載
置プレートの下面に当接または近接させることにより、
載置プレートを介して基板を加熱する加熱工程と、加熱
プレートを載置プレートの下面から離隔させた後、冷却
プレートを載置プレートの下面に当接または近接させる
ことにより、載置プレートを介して基板を冷却する冷却
工程と、基板を載置プレートから搬出する搬出工程とを
備えることから、基板を載置プレートに載置したままの
状態で加熱処理及び冷却処理することが可能となる。従
って、基板を加熱処理装置から冷却処理装置まで搬送す
る必要がなくなり、基板を清浄な状態で均一かつ迅速に
熱処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る熱処理装置の側面概要図であ
る。

【図２】この発明に係る熱処理装置の側面概要図であ
る。

【図３】この発明に係る熱処理装置の側面概要図であ
る。

【図４】この発明に係る熱処理装置の側面概要図であ
る。

【図５】冷却プレート１５の昇降機構等を示す側面概要
図である。

【図６】冷却プレート１５の昇降機構等を示す斜視図で
ある。

【図７】加熱プレート１４の移動機構を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１２ 処理室 １３ 載置プレート １４ 加熱プレート １５ 冷却プレート １６ 支持ピン ２５ ボールネジ ２６ モータ ３２ 支持ブロック ３３ 車輪 ３５ 同期ベルト ３６ モータ ３８ 案内面 ４２ 支持アーム ４４ エアシリンダ ４５ 蓋体 Ｗ 基板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を載置するための載置部と、 前記載置部に当接または近接することにより、前記載置
   部を介して当該載置部に載置された基板を加熱する加熱
   手段と、 前記載置部に当接または近接することにより、前記載置
   部を介して当該載置部に載置された基板を冷却する冷却
   手段と、 を備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 基板を載置するための載置プレートと、 前記載置プレートの下面に当接または近接することによ
   り、前記載置プレートを介して当該載置プレートに載置
   された基板を加熱する加熱プレートと、 前記載置プレートの下面に当接または近接することによ
   り、前記載置プレートを介して当該載置プレートに載置
   された基板を冷却する冷却プレートと、 を備えたことを特徴とする熱処理装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の熱処理装置において、 前記加熱プレートまたは前記冷却プレートのいずれか一
   方を、前記載置プレートの下面に当接または近接する熱
   処理位置と、前記載置プレートの下方から側方に退避し
   た退避位置との間で移動させる移動手段と、 前記加熱プレートまたは前記冷却プレートの他方を、前
   記載置プレートの下面に当接または近接する熱処理位置
   と、前記載置プレートから下方に離隔した退避位置との
   間で、前記載置プレートに対して相対的に昇降させる昇
   降手段と、 を備えた熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の熱処理装置において、 前記移動手段は前記加熱プレートを前記熱処理位置と前
   記退避位置との間で移動させるとともに、前記昇降手段
   は前記冷却プレートを前記熱処理位置と前記退避位置と
   の間で前記載置プレートに対して相対的に昇降させる熱
   処理装置。
5. 【請求項５】 請求項２乃至４いずれかに記載の熱処理
   装置において、 前記支持プレートに穿設された貫通孔を通過して前記基
   板をその下方から支持することにより、当該基板を、前
   記載置プレート上に載置された熱処理位置と、前記載置
   プレートの表面から上方に離隔した受け渡し位置との間
   で、前記載置プレートに対して相対的に昇降させる支持
   ピンをさらに有する熱処理装置。
6. 【請求項６】 基板を載置プレート上に載置する搬入工
   程と、 加熱プレートを前記載置プレートの下面に当接または近
   接させることにより、前記載置プレートを介して前記基
   板を加熱する加熱工程と、 前記加熱プレートを前記載置プレートの下面から離隔さ
   せた後、冷却プレートを前記載置プレートの下面に当接
   または近接させることにより、前記載置プレートを介し
   て前記基板を冷却する冷却工程と、 前記基板を前記載置プレートから搬出する搬出工程と、 を備えた熱処理方法。