JP2000021733A - 基板加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に対して所望の加熱処理を行うことがで
き、しかも製品品質の安定化を図り、歩留りの低下を抑
制することができる基板加熱装置を提供する。 【解決手段】 基板Ｓを支持して加熱する加熱プレート
１と、該加熱プレート１の上面を覆うように配置された
天板部３１を有し、前記加熱プレート１とともに熱処理
室２を形成するベークカバー３０とを備えた基板加熱装
置である。前記ベークカバー３０の少なくとも前記天板
部３１は高熱伝導率を有する高熱伝導層３３が熱処理室
２内に面して設けられている。該高熱伝導層３３の外側
に前記高熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する保温層３
５が積層形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、液
晶表示装置用あるいはフォトマスク用のガラス基板など
の基板の表面にフォトレジスト、ＳＯＧ材やドーパント
材のような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、化学増幅型レジスト
が塗布された基板を露光後にベーク処理したり、あるい
は現像後に基板を加熱処理したりする場合に使用される
基板加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に対して複数の処理を順次施す半導
体製造装置等の基板処理装置は、例えば図６に示すよう
に、複数枚の基板Ｓを収納するカセットＣが載置された
載置台１０９と、処理しようとする基板Ｓを１枚ずつ取
り出して搬出するとともに、すべての処理を終えた基板
Ｓを再びカセットＣ内に搬入する搬出搬入アーム１０１
を備えたインデクサ部１０２と、基板Ｓを回転させつつ
その表面にフォトレジストなどの塗布液を供給してレジ
スト膜を形成するスピンコータ１０３やレジスト膜にパ
タンを露光した後の基板を回転させつつ現像液などを供
給して現像処理を行うスピンデベロッパ１０４を備えた
成膜処理部１０５と、複数の基板加熱装置や複数の基板
冷却装置を備えた熱処理部１０６と、前記インデクサ部
１０２、前記成膜処理部１０５および前記熱処理部１０
６との間で基板Ｓを搬送アーム１０７によって保持して
移送する基板搬送ロボット１０８とを備えている。

【０００３】前記熱処理部１０６の基板加熱装置では、
レジスト膜が形成された基板を加熱処理したり、露光後
の基板を露光後ベーク（ＰＥＢ）処理したりする加熱処
理が行われる。一方、前記熱処理部１０６の基板冷却装
置では加熱処理された基板に対し冷却処理が行われる。

【０００４】前記基板加熱装置は、図５に示すように、
基板Ｓを支持して基板Ｓを加熱するための加熱プレート
１と、該加熱プレート１に対して昇降自在に設けられ、
基板Ｓの処理時に加熱プレート側に降下して熱処理室２
を形成し、その熱処理室２内部に基板Ｓを収容するベー
クカバー３とを備えている。前記加熱プレート１やベー
クカバー３は、通常、筐体５の中に収められる。なお、
基板Ｓは加熱プレート１の上面に直接載置されることに
より加熱プレート１に支持されるほか、加熱プレート１
の上面に該上面からわずかに突出する、少なくとも３個
の球状凸部を設け、これらの上端部に基板Ｓを載置する
ことにより、加熱プレート１の上面からわずかに離間し
た状態で加熱プレート１に支持される。

【０００５】前記加熱プレート１には、少なくとも３本
のリフトピン９が同速度で昇降自在に設けられており、
リフトピン９の昇降動作によりリフトピン９の上端部が
加熱プレート１の基板支持面から出没する。なお、基板
支持面は、基板Ｓを加熱プレート１の上面に直接載置す
る場合には加熱プレート１の上面を、加熱プレート１の
上面に前記球状凸部を設けた場合にはこれらの上端部に
よって基板Ｓが支持される面を意味する。

【０００６】基板Ｓを基板加熱装置に搬入して加熱処理
するには、リフトピン９の上端を基板支持面から上方に
上昇させるとともに、ベークカバー３を上昇させ、筐体
５の側壁に開設された開口部６を開閉するシャッタ７を
開く。そして、基板Ｓを保持した搬送ロボット１０８の
搬送アーム１０７を前記開口部６より加熱プレート１側
に進入させ、リフトピン９の上部にて下降させる。これ
により、搬送アーム１０７の上に載置されていた基板Ｓ
は各リフトピン９の上端部に移載される。その後、搬送
アーム１０７を後退させ、リフトピン９を基板支持面の
下方に下降させて基板Ｓを加熱プレート１に支持させる
とともに、ベークカバー３を加熱プレート１側に下降さ
せて熱処理室２を形成する。一方、筐体５の開口部６に
設けられたシャッタ７は、搬送アーム１０７が開口部６
から外側に退出した後、閉じられる。

【０００７】基板加熱装置においては、加熱プレート１
からの輻射熱が加熱プレート１上に支持された基板Ｓに
伝達することにより、基板Ｓに対して加熱処理が行われ
る。また、熱処理室２内の空気は加熱プレート１からの
輻射熱により熱せられて上昇するが、加熱空気の上昇は
加熱プレート１の上方に位置するベークカバー３によっ
て遮られて加熱プレート１の上方に滞留し、加熱雰囲気
を形成する。この加熱雰囲気によっても加熱プレート上
に支持された基板Ｓは加熱処理される。

【０００８】熱処理室２から処理済の基板Ｓを基板加熱
装置外へ搬出するには、各リフトピン９をその上端が基
板支持面よりも上方となるように上昇させ、その上端で
基板Ｓを支持するとともに、ベークカバー３を上昇さ
せ、筐体５の側壁に開設された開口部６を開閉するシャ
ッタ７を開く。そして、搬送ロボット１０８の搬送アー
ム１０７を前記開口部６よりリフトピン９によって支持
された基板Ｓの直下に進入させ、リフトピン９を下降し
て搬送アーム１０７に基板Ｓを載置した後、搬送アーム
１０７を加熱処理装置外に退出させ、筐体５のシャッタ
７を閉じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来、前記熱処理室２
を形成するベークカバー３は、例えばステンレスやアル
ミニウムなどの単一の材質で形成されていた。前記ベー
クカバー３をアルミニウムなどの高い熱伝導率を有する
材質で形成すると、加熱プレート１からの輻射熱が加熱
プレート１の上面を覆うベークカバー３の各部に速やか
に伝導し、ベークカバー３の中央部付近と周辺部付近と
の温度差が小さくなる。そのため、加熱プレート１から
の輻射熱により熱せられた空気が基板Ｓとベークカバー
３との間で均一な温度分布で滞留する。しかし、熱処理
室２内における基板Ｓの加熱処理中に熱処理室２内から
高い熱伝導率を有するベークカバー３を伝って熱処理室
２の外部に放熱される熱量が多くなるため、熱処理室２
内の温度が低下し、基板Ｓを所望の温度で処理すること
が困難になるという問題がある。

【００１０】一方、前記ベークカバー３をステンレスな
どの低い熱伝導率を有する材質で形成すると、熱処理室
２内の保温性が向上するため熱処理室２内の温度低下は
防止することができるが、加熱プレート１からの輻射熱
により熱せられた空気によってベークカバー３の中央部
付近が周辺部付近よりも熱せられて、中央部の温度が周
辺部に比して高い温度勾配がベークカバー３の大きな領
域に渡って形成される。このため、加熱プレート１から
の輻射熱によって熱せられた空気がベークカバー３の中
央部から周辺部へと向かうとともに、加熱プレート１の
上面近傍においては加熱プレート１の周辺部から中央部
へと向かう空気の対流が生じるようになる。その結果、
加熱プレート１に支持された基板Ｓが空気の対流に曝さ
れつつ加熱されるため、基板面内において温度のばらつ
きが発生し、基板の品質にばらつきが生じるという問題
がある。

【００１１】このように加熱プレート１とともに熱処理
室２を形成するベークカバー３を単一の材質により形成
すると、基板Ｓに対して所望の加熱処理を行うことがで
きず、また製品の品質にばらつきが生じたり、歩留りが
低下する。本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、
基板に対して所望の加熱処理を行うことができ、しかも
製品品質の安定化を図り、歩留りの低下を抑制すること
ができる基板加熱装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の基
板加熱装置は、基板を支持して加熱する加熱プレート
と、該加熱プレートの上面を覆うように配置された天板
部を有し、前記加熱プレートとともに熱処理室を形成す
るベークカバーとを備えた基板加熱装置であって、前記
ベークカバーの少なくとも前記天板部は高熱伝導率を有
する高熱伝導層が熱処理室内に面して設けられ、該高熱
伝導層の外側に前記高熱伝導率よりも低い熱伝導率を有
する保温層が積層形成されたものである。

【００１３】この基板加熱装置によると、加熱プレート
の上面を覆うように配置されたベークカバーの天板部は
熱処理室に面して高熱伝導率を有する高熱伝導層が設け
られているので、熱処理室内において加熱プレートから
の輻射熱によって天板部の高熱伝導層は速やかに均一温
度に加熱され、前記高熱伝導層はほぼ均一な温度分布が
得られるため、熱処理室内における空気の対流が抑制さ
れ、加熱プレートからの輻射熱によって熱せられた空気
が加熱プレートの中央域と天板部の中央域との間で均一
に滞留するようになる。従って、加熱プレートの中央域
で基板を支持することにより、基板に対して均一な加熱
処理を行うことが可能になる。また、天板部の高熱伝導
層の外側はこの高熱伝導層の熱伝導率と比べて相対的に
熱伝導率の低い保温層が積層形成されているので、基板
に対する加熱処理中に熱処理室内の熱が表面積の大きな
天板部を伝って熱処理室の外部に放熱されることが抑制
されるため、熱処理室内における温度の低下も抑制され
る。その結果、基板を所望の温度で処理することが可能
となり、製品の品質が安定し、歩留まりも向上する。

【００１４】また、請求項２に係る発明の基板加熱装置
は、請求項１に記載された基板加熱装置において、前記
保温層が断熱材により形成されたものである。

【００１５】この基板加熱装置によると、保温層が熱伝
導率の非常に低い断熱材で形成されているため、基板に
対する加熱処理中に熱処理室内の熱が熱処理室の外部に
放熱されることをより一層防止できる。このため、熱処
理室内における温度低下をより一層防止することがで
き、熱処理室内における温度の維持が促進される。その
結果、基板に対する所望の熱処理をより安定的に行うこ
とができ、製品の品質の安定性、歩留まりがより一層向
上する。

【００１６】また、請求項３にかかる発明の基板加熱装
置は、基板を支持して加熱する加熱プレートと、該加熱
プレートの上面を覆うように配置された天板部を有し、
前記加熱プレートとともに熱処理室を形成するベークカ
バーとを備えた基板加熱装置であって、前記ベークカバ
ーの少なくとも前記天板部は断熱材により形成された保
温層が熱処理室内に面して設けられたものである。

【００１７】この基板加熱装置によると、加熱プレート
の上面を覆うように配置されたベークカバーの天板部は
断熱材により形成された保温層が熱処理室内に面して設
けられているので、熱処理室内において加熱プレートか
らの輻射熱が天板部にはほとんど伝わらず、天板部の中
央部付近と周辺部付近とで温度差がほとんど生じない。
したがって、熱処理室内における空気の対流が抑制さ
れ、加熱プレートからの輻射熱によって熱せられた空気
が加熱プレートの中央域とベークカバーの天板部の中央
域との間で均一に滞留するようになる。従って、加熱プ
レートの中央域で基板を支持することにより、基板に対
して均一な熱処理を行うことが可能になる。また、基板
に対する加熱処理中に熱処理室内の熱が表面積の大きな
天板部を伝って熱処理室の外部に放熱されにくいため、
熱処理室内における温度低下も抑制される。その結果、
基板を所望の温度で処理することが可能となり、製品の
品質が安定し、歩留まりも向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
基板加熱装置の実施形態について説明するが、ベークカ
バー以外の構成および各部の動作は図５で示した従来の
基板加熱装置と同様であるので、同様の構成は同符号を
付すこととし、それらの説明を省略する。

【００１９】図１は本発明の実施形態にかかる基板加熱
装置であり、基板Ｓを支持して加熱する加熱プレート１
と、前記加熱プレート１とともに熱処理室２を形成する
ベークカバー３０とを備えており、前記ベークカバー３
０は加熱プレート１の上面に対向し、これを覆うように
配置された天板部３１と、該天板部３１の周縁から下方
に延設された周側部３２とで構成されている。なお、図
１においては、基板加熱装置の筐体は記載省略されてい
る。

【００２０】前記天板部３１および前記周側部３２の内
面部分すなわち熱処理室２の内面に面した部分には、熱
伝導率の大きな高熱伝導材で形成された高熱伝導層３
３，３４が設けられ、その外側には前記高熱伝導層３
３，３４の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する低熱伝
導材や断熱材で形成された保温層３５，３６が積層形成
されている。

【００２１】前記高熱伝導材としては、例えばアルミニ
ウムなどの熱伝導率が２００（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上の
金属材が好適に使用され、前記低熱伝導材としては、熱
伝導率が高熱伝導材の１／２未満のものがよく、例えば
ステンレス鋼などの熱伝導率が１００（Ｗ／（ｍ・
Ｋ））未満の金属材が好適に使用される。また、前記断
熱材としては、熱伝導率が１（Ｗ／（ｍ・Ｋ））未満の
各種材料、例えば基板の加熱処理温度で軟化しない合成
樹脂、ゴム又はこれらの発泡材（発泡ポリテトラフルオ
ロエチレン、発泡シリコンゴムなど）が使用される。合
成樹脂の内では、ポリテトラフルオロエチレンは耐熱
性、化学的安定性に優れ、またフェノール樹脂やメラミ
ン樹脂等の熱硬化性合成樹脂は強度が大きく、耐熱性に
も優れるため好適である。なお、前記高熱伝導材、低熱
伝導材、断熱材は後述のベークカバーの他の実施形態に
おいて本実施形態と同様に高熱伝導層、保温層を形成す
る。また、高熱伝導層３３，３４の内表面には、熱伝導
の作用を実質的に妨げない範囲で、耐食性や耐摩耗性等
を向上させるために適宜材料により保護被膜を形成して
もよい。例えば、高熱伝導層３３，３４をアルミニウム
により形成する場合、その表面にアルマイト皮膜を形成
することができる。

【００２２】前記基板加熱装置では、ベークカバー３０
の天板部３１および周側部３２の内面部分が高熱伝導層
３３，３４で形成されているため、熱処理室２内におい
て加熱プレート１からの輻射熱が高熱伝導層３３，３４
に速やかに伝わり、高熱伝導層３３，３４を均一温度に
加熱する。このため、ベークカバー１の内面の各部にお
いて均一な温度分布が得られ、加熱プレート１に支持さ
れた基板Ｓとベークカバー３０との間で加熱プレート１
からの輻射熱によって熱せられた空気が対流することな
く、基板Ｓとベークカバー３０との間で均一に滞留する
ようになり、基板Ｓに対して均一な加熱処理を行うこと
が可能となる。

【００２３】また、前記高熱伝導層３３，３４の外側に
は保温層３５，３６が積層形成されているので、基板Ｓ
に対する加熱処理中に熱処理室２内の熱がベークカバー
３０を伝って熱処理室２の外部に放熱されることが抑制
されるため、熱処理室２内における温度の低下も抑制さ
れる。特に、保温層３５，３６を断熱材で形成すること
により、外部への放熱はより一層防止され、熱処理室２
内の温度の維持が促進される。その結果、基板Ｓを所望
の温度で加熱処理することが可能となり、製品の品質が
安定し、歩留まりも向上する。

【００２４】図２はベークカバーの他の実施形態を示す
断面図であり、この形態ではベークカバー３０Ａの天板
部３１Ａおよび周側部３２Ａの内側から外側に高熱伝導
層３３Ａ，３４Ａ、保温層３５Ａ，３６Ａおよび外皮層
３７Ａ，３８Ａが同順序で積層形成されている。前記外
皮層３７Ａ，３８Ａは、特に保温層３５Ａ，３６Ａが軟
質の断熱材で形成された場合に保温層３５Ａ，３６Ａの
外表面を保護するためのものであり、適宜の金属材、好
ましくはステンレス鋼等の耐食性の良好な金属材により
形成される。かかる３層構造を採る場合、中間に配置さ
れる保温層３５Ａ，３６Ａは、有形の断熱材で形成する
ほか、空気等の気体層、あるいは真空層とすることもで
きる。

【００２５】図３はベークカバーの他の実施形態を示す
断面図であり、この形態ではベークカバー３０Ｂの天板
部３１Ｂは高熱伝導層３３Ｂおよび保温層３５Ｂが積層
形成されているが、周側部３２Ｂは前記高熱伝導層３３
Ｂが延設された帯状部材によって形成されている。かか
る構成によっても、天板部３１Ｂの高熱伝導層３３Ｂお
よび周側部３２Ｂは加熱プレート１からの輻射熱が速や
かに伝達され、均一温度になるため、熱処理室２内には
空気の対流が生じず、加熱空気の滞留により、加熱プレ
ート１上に支持された基板Ｓに対して均一な加熱処理を
行うことができる。もっとも、周側部３２Ｂは天板部３
１Ｂに比して熱が外部に放熱されやすくなるが、周側部
３２Ｂは天板部３１Ｂに比して加熱プレート１からの輻
射熱による影響を受けにくく、また表面積も小さいた
め、天板部３１Ｂでの放熱に比して放熱量も少ないの
で、基板Ｓの加熱処理に際して温度低下はほとんど問題
とならない。なお、前記周側部３２Ｂをステンレス鋼の
ような低熱伝導部材で形成した場合には、天板部３１Ｂ
の高熱伝導層３３Ｂに比して周側部３２Ｂの温度が低下
するが、温度勾配は周側部３２Ｂの近傍において生じる
ため、空気の対流が生じても局所的であり、加熱プレー
ト１の中央域と天板部３１Ｂの中央域との間では空気の
対流はほとんど生じず、加熱空気が滞留する。このた
め、図１に示すように、基板Ｓを加熱プレート１の中央
域で支持することにより、基板Ｓに所望の熱処理を施す
ことができる。

【００２６】図４はベークカバーの他の実施形態を示す
断面図であり、この形態ではベークカバー３０Ｃの天板
部３１Ｃおよび周側部３２Ｃの内面部分には断熱材で形
成された保温層３５Ｃ，３６Ｃが設けられ、その外側に
該保温層３５Ｃ，３６Ｃを保護したり、保形する外皮層
３７Ｃ，３８Ｃが形成されている。かかる構成の場合、
保温層３５Ｃ，３６Ｃは加熱プレート１からの輻射熱に
よる加熱の影響をほとんど受けず、ほぼ均一な温度に維
持されるため、熱処理室２内には空気の対流が生じず、
加熱空気の滞留により、加熱プレート１上に支持された
基板に対して均一な熱処理を行うことができる。この場
合においても、周側部３２Ｃには保温層３６Ｃは必ずし
も必要ではなく、天板部３１Ｃのみに保温層３５Ｃを形
成してもよい。また、断熱材として、例えば熱硬化性合
成樹脂のような強度を有するものを用いる場合、外皮層
３７Ｃ，３８Ｃは必ずしも必要でない。

【００２７】

【発明の効果】本発明の基板加熱装置によれば、熱処理
室内での空気の対流が抑制されて加熱空気の滞留が促進
され、またベークカバーの外部への放熱が抑制されるた
め、加熱プレートで支持された基板に対して所望の加熱
処理を行うことができ、製品の品質の安定性、歩留まり
の向上に資することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態にかかる基板加熱装置の要部断面側面
図である。

【図２】高熱伝導層、保温層および外皮層が積層された
３層構造のベークカバーの断面図である。

【図３】天板部のみに高熱伝導層および保温層が積層さ
れたベークカバーの断面図である。

【図４】内面部分が断熱材によって形成された保温層を
備えたベークカバーの断面図である。

【図５】従来の基板加熱装置の一例を示す要部断面図で
ある。

【図６】基板処理装置の一例を示す全体斜視図である。

【符号の説明】

１ 加熱プレート ３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ ベークカバー ３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 天板部 ３３，３３Ａ，３３Ｂ 高熱伝導層 ３５，３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ 保温層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂森 和士 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事業 所内 Ｆターム(参考） 2H096 AA24 AA25 AA27 DA01 GB00 GB03 HA01 5F046 KA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を支持して加熱する加熱プレート
   と、該加熱プレートの上面を覆うように配置された天板
   部を有し、前記加熱プレートとともに熱処理室を形成す
   るベークカバーとを備えた基板加熱装置であって、 前記ベークカバーの少なくとも前記天板部は高熱伝導率
   を有する高熱伝導層が熱処理室内に面して設けられ、該
   高熱伝導層の外側に前記高熱伝導率よりも低い熱伝導率
   を有する保温層が積層形成された基板加熱装置。
2. 【請求項２】 前記保温層は断熱材により形成された請
   求項１に記載された基板加熱装置。
3. 【請求項３】 基板を支持して加熱する加熱プレート
   と、該加熱プレートの上面を覆うように配置された天板
   部を有し、前記加熱プレートとともに熱処理室を形成す
   るベークカバーとを備えた基板加熱装置であって、 前記ベークカバーの少なくとも前記天板部は断熱材によ
   り形成された保温層が熱処理室内に面して設けられた基
   板加熱装置。