JP2000100807A

JP2000100807A - 基板熱処理装置

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Publication number: JP2000100807A
Application number: JP10266586A
Authority: JP
Inventors: Toyohide Hayashi; 豊秀林; Takeo Okamoto; 建男岡本; Toru Azuma; 徹東; Tetsuro Yamashita; 哲朗山下; Shinya Ota; 伸也大田; Yoshihisa Yamada; 芳久山田; Naoyuki Osada; 直之長田; Nen Sugiyama; 念杉山
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2000-04-07
Anticipated expiration: 2018-09-21
Also published as: JP3555743B2

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱処理のムラが生じることなく、熱処理空
間にパージガスを導入することができる基板熱処理装置
を提供する。【解決手段】チャンバ１１内にある加熱プレート１０
上に基板Ｗを載置して加熱処理する基板熱処理装置であ
って、加熱プレート１０を囲うように配置された昇降自
在の筒状部材１５を備え、この筒状部材１５の外側にパ
ージガスを上方に向けて噴出するガス流路１８が配設さ
れている。チャンバ１１の上面中央部にはパージガスを
排気する排気口１９がある。加熱処理中に基板Ｗの表面
にパージガスが直接にあたらないので、加熱処理のムラ
が生じることがない。また、基板Ｗから揮発した溶媒成
分は、パージガスの流れへの負圧効果（エジェクタ効
果）より、パージガスに引き込まれて円滑に排気され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板などの各種の基板を熱処理する
ための装置に係わり、特に、熱処理を行うチャンバ内に
パージガスを供給する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の基板熱処理装置を図３を
参照して説明する。この基板熱処理装置は、半導体ウエ
ハなどの基板Ｗを載置して加熱する加熱プレート１を備
え、この加熱プレート１がチャンバ２内に収納配置され
ている。チャンバ２の上部には、チャンバ２内の熱処理
空間に窒素ガスなどのパージガスを供給するための給気
口３が設けられている。また、チャンバ２の下部には、
チャンバ２内の熱処理空間を排気するための排気口４が
設けられている。加熱プレートと給気口３との間には、
給気口３から導入されたパージガスを分散して流下させ
るために、多数の小孔５ａが開けられた分散板５が設け
られている。

【０００３】このような基板熱処理装置を使って加熱処
理される基板Ｗとしては、例えば、フォトレジスト膜を
形成する前に反射防止膜（ＢＯＴＴＯＭ−ＡＲＣ）が塗
布形成された半導体ウエハ、あるいはＳＯＧ（Spin-on-
Glass)系膜が塗布形成された半導体ウエハなどがある。
このような基板Ｗが加熱プレート１に載置されて加熱さ
れると、基板Ｗの塗布膜中から溶媒成分が揮発する。揮
発した溶媒成分は、チャンバ２内に導入されたパージガ
スの流れに乗って排気口４から排気される。

【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。すなわち、従来の基板熱処理装置は、チャンバ２
内の熱処理空間にパージガスを導入するにあたり、分散
板５を用いてパージガスをある程度分散させてはいる
が、熱処理空間内で対流が発生するのを防止するために
加熱プレート１からチャンバ２の上面までの間隔が狭く
設定されている関係で、基板Ｗ上でパージガスが比較的
に強くあたる箇所と、そうでない箇所とが生じる。その
結果、次のような不都合が生じる。

【０００５】例えば上記の反射防止膜のように、溶媒成
分の揮発が激しい薬液が塗布された基板Ｗを加熱処理し
た場合、パージガスが強くあたっている箇所と、そうで
ない箇所との間で、溶媒成分の揮発の程度に偏りが生じ
て、加熱処理のムラが発生する。

【０００６】また、層間絶縁膜として使用されるＳＯＧ
系膜のように、加熱処理中に再溶融する薬液が塗布形成
された基板Ｗを加熱処理した場合、パージガスが強くあ
たる箇所では、溶融した薬液が周囲に押しやられて、そ
の部分の膜厚が薄くなり膜厚がばらつくといった加熱処
理のムラも生じる。

【０００７】上記の問題を避けるために、パージガスの
供給を止めると、チャンバ２内に外気が侵入したり、あ
るいはチャンバ２内に対流が発生することに起因して、
基板Ｗの温度分布が悪くなり膜質が劣化するという別異
の問題が生じる。

【０００８】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、加熱処理のムラが生じることなく、熱
処理空間にパージガスを導入することができる基板熱処
理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【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、請求項１に記載の発明は、チャンバ内に収納配置さ
れた加熱プレート上に基板を載置して基板を加熱処理す
る基板熱処理装置において、前記加熱プレートを囲うよ
うに配置され、少なくとも加熱処理中は、その上端が加
熱プレートの上面よりも上方に突出している筒状部材
と、前記筒状部材の外側を上方に向けて流通するように
パージガスを供給するパージガス供給手段と、前記加熱
プレートの上方でパージガスを排気する排気手段とを備
えたことを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、チャンバ内に収
納配置された加熱プレート上に基板を載置して基板を加
熱処理する基板熱処理装置において、前記加熱プレート
を囲うように配置され、少なくとも加熱処理中は、その
上端が加熱プレートの上面よりも上方に突出している筒
状部材と、前記筒状部材の外側を下方に向けて流通する
ようにパージガスを供給するパージガス供給手段と、前
記加熱プレートの下方でパージガスを排気する排気手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の基板熱処理装置において、前記筒状部材を昇
降させる駆動手段を備えたものである。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。加熱処理中にチャンバ内に導入されたパージガス
は、加熱プレートを囲う筒状部材の外側を上方に向けて
流通するので、筒状部材の内側にある基板の表面にパー
ジガスが直接にあたることがない。したがって、パージ
ガスが基板の表面に直接にあたることに起因した加熱処
理のムラが抑制される。また、筒状部材の外側を上方に
流通するパージガスの流れは負圧効果（エジェクタ効
果）を伴うので、基板の表面近傍の雰囲気がパージガス
の流れに引き込まれる。したがって、基板表面にパージ
ガスが直接にあたらなくても、基板から揮発した揮発成
分はパージガスに引き込まれて、加熱プレートの上方に
ある排気手段から円滑に排気される。また、上記のエジ
ェクタ効果により、加熱プレートの上方の熱処理空間に
対流も発生しないので、基板表面の温度分布が均一に維
持される。

【００１３】請求項２に記載の発明の作用は次のとおり
である。加熱処理中にチャンバ内に導入されたパージガ
スは、加熱プレートを囲う筒状部材の外側を下方に向け
て流通するので、筒状部材の内側にある基板の表面にパ
ージガスが直接にあたることがない。したがって、パー
ジガスが基板の表面に直接にあたることに起因した加熱
処理のムラが抑制される。また、筒状部材の外側を下方
に流通するパージガスの流れは負圧効果（エジェクタ効
果）を伴うので、基板の表面近傍の雰囲気がパージガス
の流れに引き込まれる。したがって、基板表面にパージ
ガスが直接にあたらなくても、基板から揮発した揮発成
分はパージガスに引き込まれて、加熱プレートの下方に
ある排気手段から円滑に排気される。また、上記のエジ
ェクタ効果により、加熱プレートの上方の熱処理空間に
対流も発生しないので、基板表面の温度分布が均一に維
持される。

【００１４】請求項３に記載の発明の作用は次のとおり
である。加熱処理のときは、駆動手段が筒状部材を上昇
させることにより、上述した請求項１または２に記載の
発明と同様の作用が生じる。また、未処理の基板をチャ
ンバー内に搬入したり、処理済みの基板をチャンバ外へ
搬出するときは、駆動手段が筒状部材を下降させるの
で、基板の搬入・搬出を支障無く行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。＜第１実施例＞図１は、本発明に係る基板熱処理装置の
第１実施例の概略構成を示した断面図である。この第１
実施例装置は、請求項１に記載の発明に対応する。

【００１６】この基板熱処理装置は、処理対象である半
導体ウエハなどの基板Ｗを載置して加熱する加熱プレー
ト１０を備えている。加熱プレート１０には図示しない
ヒータが設けられている。この加熱プレート１０は密
閉、あるいは半密閉構造のチャンバ１１内に収納配置さ
れている。加熱プレート１０には複数本の支持ピン１２
が加熱プレート１０の表面から出没するように、上下に
貫通して挿入されている。支持ピン１２の基端は連結部
材１３に立設固定されている。この連結部材１３はチャ
ンバ１１の外側に設けられたエアーシリンダ１４のロッ
ドに連結されている。

【００１７】加熱プレート１０の周囲には、加熱プレー
ト１０の周面と僅かな間隙を隔てて、筒状部材１５が上
下移動可能に配設されている。この筒状部材１５は支持
アーム１６の一端に連結支持されている。支持アーム１
６の他端はチャンバ１１外へ導出されて、エアーシリン
ダ１７のロッドに連結されている。このエアーシリンダ
１７は、請求項３に記載の発明における駆動手段に相当
する。

【００１８】筒状部材１５の外側に環状のガス流路１８
が配設されており、このガス流路１８に装置外から窒素
ガスなどのパージガスが供給されている。ガス流路１８
の上面にはスリット状のガス噴出口１８ａが形成されて
おり、このガス噴出口１８ａからパージガスが上方に向
かって噴出するようになっている。ガス流路１８および
ガス噴出口１８ａは、請求項１に記載の発明におけるパ
ージガス供給手段に相当する。

【００１９】チャンバ１１は、加熱プレート１０の上方
にあたる上面中央部に、チャンバ１１内の熱処理空間を
排気する排気口１９を備えている。この排気口１９は図
示しない真空ポンプ、あるいはこの種の基板熱処理装置
が設置されるクリーンルームに常備されている排気設備
に連通接続されている。排気口１９は請求項１に記載の
発明における排気手段に相当する。

【００２０】チャンバ１１の側面部には、基板Ｗをチャ
ンバ１１内へ出し入れするための基板給排口２０が設け
られている。この基板給排口２０にはシャッタ２１が設
けられている。このシャッタ２１は支持ピン１２と連動
するように構成されている。具体的には、上下に揺動自
在な揺動部材２２がチャンバ１１の底面に配設されてい
る。揺動部材２２の両端は「Ｕ」の字状に切り欠かれて
おり、その一端は連結部材１３から延び出たアーム２３
の先端部に取り付けられたピン２４に緩く嵌合してい
る。揺動部材２２の他端は、シャッタ２１に連結してい
る昇降板２５から延び出た小片に取り付けられたピン２
６に緩く嵌合している。以上の構成により、エアーシリ
ンダ１４が伸張して支持ピン１２が上昇すると、揺動部
材２２が軸心Ｐ回りに反時計方向に揺動して昇降板２５
を押し下げる結果、シャッタ２１が開放する。逆に、エ
アーシリンダ１４が収縮して支持ピン１２が下降する
と、揺動部材２２が軸心Ｐ回りに時計方向に揺動してシ
ャッタ２１が閉じるようになっている。

【００２１】次に、上述した構成を備えた第１実施例装
置の動作を説明する。未処理の基板Ｗをチャンバ１１内
へ搬入するときは、エアーシリンダ１４が伸張して支持
ピン１２が上昇位置にあるとともに、シャッタ２１は開
放している。このとき、エアーシリンダ１７が収縮して
筒状部材１５は下降位置にある。図示しない基板搬送ロ
ボットが基板Ｗを保持した状態で基板給排口２０からチ
ャンバ１１内へ進入し、基板Ｗを上昇位置にある支持ピ
ン１２上に載置する。基板搬送ロボットがチャンバ１１
から退避した後、エアーシリンダ１４が収縮して支持ピ
ン１２が下降することより、基板Ｗが加熱プレート１０
上に移載される。支持ピン１２の下降に伴ってシャッタ
２１が閉じる。これと同時に、エアーシリンダ１７が伸
張することにより筒状部材１５が上昇して加熱プレート
１０の上面よりも突出した状態、すなわち図１に示すよ
うに、加熱プレート１０上の基板Ｗを取り囲んだ状態に
なる。

【００２２】加熱プレート１０上に載置された基板Ｗが
熱処理されている間、ガス流路１８のガス噴出口１８ａ
から噴出したパージガスは、上昇位置にある筒状部材１
５の外側を上方に向けて流通し、さらにはチャンバ１１
の天井面に沿って中心部に向かって流れて、排気口１９
から排出される。つまり、パージガスの流れと基板Ｗと
の間に筒状部材１５が介在しているので、基板Ｗの表面
にパージガスが直接にあたることがない。したがって、
パージガスが基板Ｗの表面に直接にあたることに起因し
た加熱処理ムラを回避することができる。また、筒状部
材１５の外側を上方に流通するパージガスの流れは、そ
の周囲の雰囲気に対して負圧であるので、基板Ｗの表面
近傍の雰囲気がパージガスの流れに引き込まれる。この
ようなパージガスの流れの負圧効果（エジェクタ効果）
により、基板表面にパージガスが直接にあたらなくて
も、基板Ｗから揮発した揮発成分はパージガスに引き込
まれて、加熱プレート１０の上方にある排気口１９から
円滑に排気される。また、上記のエジェクタ効果によ
り、加熱プレート１０の上方の熱処理空間に対流も発生
しないので、基板表面の温度分布が均一に維持される。

【００２３】基板Ｗが所定時間にわたって加熱処理され
ると、エアーシリンダ１４が伸張することにより支持ピ
ン１２が上昇して基板Ｗを、図１に２点鎖線で示す位置
にまで持ち上げる。支持ピン１２の上昇に伴ってシャッ
タ２１が開放するとともに、エアーシリンダ１７が収縮
して筒状部材１５が下降する。続いて、基板給排口２０
から図示しない基板搬送ロボットがチャンバ１１内に進
入して、処理済みの基板Ｗを受け取り、チャンバ１１か
ら基板Ｗを搬出する。そして、基板搬送ロボットは次の
新たな基板Ｗをチャンバ１１内に搬入し、その基板Ｗに
対して上述したと同様の熱処理が行われる。

【００２４】以上のように本実施例では、基板Ｗの搬入
・搬出時に筒状部材１５が下降位置にあるので、基板搬
送ロボットと支持ピン１２との間で基板Ｗの受け渡しを
行う際に、筒状部材１５が邪魔になることがなく、基板
Ｗの搬入・搬出を円滑に行うことができる。

【００２５】＜第２実施例＞図２は、本発明に係る基板
熱処理装置の第２実施例の概略構成を示した断面図であ
る。この第２実施例装置は、請求項２に記載の発明に対
応する。

【００２６】図２において、図１中の各符号と同一の符
号で示した構成部分は第１実施例のものと同様であるの
で、ここでの説明は省略する。本実施例は、第１実施例
と共通する特徴として、加熱プレート１０を囲うように
配設された昇降自在の筒状部材１５を備えている。そし
て、第１実施例とは異なる特徴として、チャンバ１１の
上面中央部にパージガス供給手段としての給気孔３０が
設けられているとともに、加熱プレート１０の下方であ
るチャンバ１１の底面部にパージガスを排気する排気手
段としての排気口３１が設けられている。また、チャン
バ１１内には、給気孔３０に臨むように円錐状の整流板
３２が設けられている。

【００２７】以上のように構成された第２実施例装置の
動作を説明する。チャンバ１１への基板Ｗの搬入・搬出
動作は第１実施例装置と同じであるのでここでの説明は
省略する。基板Ｗが加熱プレート１０上に載置されて熱
処理を受けている間、筒状部材１５が第１実施例装置と
同様に上昇し、基板Ｗは筒状部材１５で囲われている。
この状態で、給気孔３０からチャンバ１１内に導入され
た窒素ガスなどのパージガスは、整流板３２によって水
平方向に流れを変えられてチャンバ１１の天井面に沿っ
て拡散流通する。チャンバ１１の天井面の端まで流通し
たパージガスは、上昇位置にある筒状部材１５の外側を
下方に向けて流通し、チャンバ１１の底面部にある排気
口３１からチャンバ１１外へ排出される。

【００２８】本実施例では、パージガスの下方向への流
れと基板Ｗとの間に筒状部材１５が介在しているので、
第１実施例装置と同様に、基板Ｗの表面にパージガスが
直接にあたることがない。また、筒状部材１５の外側を
下方に流通するパージガスの流れの負圧効果（エジェク
タ効果）により、基板表面にパージガスが直接にあたら
なくても、基板Ｗから揮発した揮発成分はパージガスに
引き込まれて、加熱プレート１０の下方にある排気口３
１から円滑に排気される。また、第１実施例装置と同様
に、パージガスの流れのエジェクタ効果により、加熱プ
レート１０の上方の熱処理空間に対流も発生しないの
で、基板表面の温度分布が均一に維持される。

【００２９】本発明は上記の各実施例に限らず、次のよ
うに変形実施することができる。（１）実施例では筒状部材１５をエアーシリンダ１７で
昇降させたが、例えば、シャッタ２１を昇降させたのと
同様の揺動駆動機構を使って、支持ピン１２と筒状部材
１５とが連動するように構成してもよい。

【００３０】（２）図２に示した第２実施例では、チャ
ンバ１１の底面部に排気口３１を設けたが、このような
排気口３１に代えて、図１に示したガス流路１８と同様
の形態の環状の排気管路を筒状部材１５の外側に設け、
この排気管路からパージガスを排気するようにしてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次の効果を奏する。請求項１および請求項２に
記載の発明によれば、チャンバ内に導入されたパージガ
スが加熱プレート上の基板の表面に直接にあたらないの
で、ハージガスが基板表面に直接にあたることに起因し
た加熱処理のムラが発生しない。また、筒状部材の外側
を流通するパージガスの流れの負圧効果（エジェクタ効
果）により、基板から揮発した溶媒成分をパージガスに
引き込んで円滑に排気することができる。また、加熱プ
レートの上方の熱処理空間に対流が生じないので、基板
表面の温度分布が均一に維持される結果、均一な熱処理
を行うことができる。

【００３２】請求項３に記載の発明によれば、駆動手段
が筒状部材を加熱処理中は上昇させ、基板の搬入・搬出
時は下降させるので、上記の請求項１および請求項２の
発明の効果に加えて、基板の搬入・搬出を支障なく行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板熱処理装置の第１実施例の概
略構成を示した断面図である。

【図２】本発明に係る基板熱処理装置の第２実施例の概
略構成を示した断面図である。

【図３】従来装置の概略構成を示した断面図である。

【符号の説明】

１０…加熱プレート１１…チャンバ１５…筒状部材１８…ガス流路１９…排気口３０…給気孔３１…排気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東徹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 (72)発明者山下哲朗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 (72)発明者大田伸也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 (72)発明者山田芳久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 (72)発明者長田直之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 (72)発明者杉山念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） 3L113 AA01 AB02 AC08 AC19 AC23 AC28 AC45 AC46 AC48 AC49 AC53 AC54 AC55 AC63 AC67 AC72 AC75 AC76 AC90 BA34 DA07 DA11 DA24 5F045 DQ11 EB02 EE20 EF14 EF15 EF20 EN04 5F046 KA04 KA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャンバ内に収納配置された加熱プレー
ト上に基板を載置して基板を加熱処理する基板熱処理装
置において、前記加熱プレートを囲うように配置され、少なくとも加
熱処理中は、その上端が加熱プレートの上面よりも上方
に突出している筒状部材と、前記筒状部材の外側を上方に向けて流通するようにパー
ジガスを供給するパージガス供給手段と、前記加熱プレートの上方でパージガスを排気する排気手
段とを備えたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項２】チャンバ内に収納配置された加熱プレー
ト上に基板を載置して基板を加熱処理する基板熱処理装
置において、前記加熱プレートを囲うように配置され、少なくとも加
熱処理中は、その上端が加熱プレートの上面よりも上方
に突出している筒状部材と、前記筒状部材の外側を下方に向けて流通するようにパー
ジガスを供給するパージガス供給手段と、前記加熱プレートの下方でパージガスを排気する排気手
段とを備えたことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の基板熱処理装
置において、前記筒状部材を昇降させる駆動手段を備えた基板熱処理
装置。