JP2000183069A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンバーカバーの伝熱性を高めることによ
って、チャンバーカバーによる悪影響を防止して基板に
対する熱処理を均一に施すことができる。 【解決手段】 基板Ｗを熱プレート１に載置して加熱処
理を施す熱処理装置において、熱プレート１の上部を覆
って熱処理雰囲気を形成するチャンバーカバー２９にヒ
ートパイプ３５を埋設した。チャンバーカバー２９の全
体の熱容量が小さくなり、熱プレート１の昇降温に応じ
た熱処理雰囲気の温度変化に対するレスポンスを向上さ
せることができる。したがって、チャンバーカバー２９
の温度変化が熱プレート１および熱処理雰囲気に対して
遅れることに起因して生じる基板Ｗへの悪影響を防止す
ることができ、基板Ｗへの熱処理を均一に施すことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶表示器用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基
板、光ディスク用の基板など（以下、単に基板と称す
る）を熱プレートに載置して加熱処理を施す熱処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の熱処理装置として、アル
ミニウムなどの伝熱性の良い金属材料で形成された熱プ
レートの下部に、マイカヒータなどの発熱体を埋設し、
断熱構造を採用したチャンバーカバーで熱プレートの上
部空間を半密閉状態となるように覆って熱処理雰囲気を
形成するように構成されたものが挙げられる。そして、
熱処理を施す際には、発熱体により熱プレートを熱処理
のための処理温度に加熱し、熱プレートの上面に基板を
載置して熱処理を施すようになっている。

【０００３】

【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、チャンバーカバーは熱処理雰囲気を形
成するとともに熱プレートに載置されている基板に対し
て外乱が及ぶことを防止している一方、それ自体の温度
が熱プレートほど考慮されていないため、一般的に熱処
理中であっても熱プレートより３０〜５０℃ほど温度が
低くなる。そのため熱プレートとチャンバーカバーとの
間に形成されている熱処理雰囲気がこの影響を受けて、
その結果として基板に対する熱処理が不均一になること
がある。また、その逆に熱処理を終えて温度を低下させ
た場合であっても、熱プレートの温度低下にチャンバー
カバーの温度が追従しないことからやはり悪影響があ
る。

【０００４】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、チャンバーカバーの伝熱性を高めるこ
とによって、チャンバーカバーによる悪影響を防止して
基板に対する熱処理を均一に施すことができる熱処理装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【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、基板を熱プレートに載置
して加熱処理を施す熱処理装置において、前記熱プレー
トの上部を覆って熱処理雰囲気を形成するチャンバーカ
バーにヒートパイプを埋設したことを特徴とするもので
ある。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の熱処理装置において、前記チャンバーカバー内
のヒートパイプに前記熱プレートの熱を伝達するための
伝熱部材をさらに備えたことを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の熱処理装置において、前記熱プ
レートにもヒートパイプを埋設したことを特徴とするも
のである。

【０００８】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。伝熱性が極めて高く、周囲の温度分布を均一にする
という均熱性にも優れたヒートパイプをチャンバーカバ
ーに埋設することにより、カバーのように比較的薄い構
造であってもチャンバカバーの温度分布を熱処理雰囲気
とほぼ同じ温度で均一にすることができる。

【０００９】また、熱容量が小さなヒートパイプを埋設
してチャンバーカバーの伝熱性を高めたので、チャンバ
ーカバー全体の熱容量が小さくなり、熱プレートの昇降
温に応じた熱処理雰囲気の温度変化に対するチャンバー
カバーのレスポンスを向上させることができる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明によれば、チ
ャンバカバーの温度が熱処理雰囲気からの熱伝導でなく
伝熱部材による熱伝導により昇降温することになるの
で、熱処理雰囲気を介して追従する従来装置に比較して
熱プレートの温度変化に対するチャンバカバーのレスポ
ンスが大きく向上する。

【００１１】なお、この伝熱部材としては、熱容量の小
さなヒートパイプが好適であり、例えば、チャンバーカ
バーの側面にヒートパイプを垂直姿勢で、かつその下端
部が下面から突出した状態で埋設しておき、チャンバー
カバーの下降時に熱プレートの上面に対してその下端部
が当接あるいは近接するような構成を採ることが考えら
れる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明によれば、熱
プレート上面の温度分布均一性を損なうことなく熱プレ
ートの厚みを薄くすることができ、さらに熱プレート全
体の熱容量が小さくなり、熱プレートの昇降温時のレス
ポンスを向上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。 ＜第１実施例＞図１は、第１実施例に係る熱処理装置の
概略構成を示した平面図である。

【００１４】基板Ｗを載置するための熱プレート１は、
下部にマイカヒータなどの発熱体３が埋設され、この発
熱体３と熱プレート１の上面との間の伝熱部分５には棒
状のヒートパイプ７を挿入するための複数本の穴（図示
省略）が横向きに穿設されている。そして、これらの穴
にはヒートパイプ７が挿入されている。

【００１５】ヒートパイプ７は、アルミニウムやステン
レス鋼、銅などの金属パイプの内側に、ガラス繊維や網
状の細い銅線などでつくったウィック材を張ったり、ま
たは溝を形成するとともに、内部を減圧してフレオンや
アンモニア、水などの作動液を封入して形成されてい
る。このような構造のヒートパイプ７は、伝熱性が極め
て高く、ヒートパイプ７およびその周囲の温度分布を均
一にする均熱性にも優れているものである。

【００１６】このように伝熱性が極めて高く、周囲の温
度分布を均一にする均熱性にも優れているヒートパイプ
７を熱プレート１に埋設することにより、熱プレート１
の伝熱部分５を従来装置に比較して薄くしたとしても、
発熱体３により熱プレート１を所定の処理温度に加熱し
た時の熱プレート１の温度分布を均一にすることができ
る。

【００１７】なお、周囲の温度分布を均一にすることが
できるというヒートパイプ７の特性上、各ヒートパイプ
７の間に隙間があったとしても各隙間における温度分布
をヒートパイプ７とほぼ同じ温度分布にすることができ
る。

【００１８】また、上記のように熱プレート１の上面に
おける温度分布均一性を損なうことなく熱プレート１の
伝熱部分５を薄くすることができ、さらにヒートパイプ
７自体の熱容量が小さいので、熱プレート１の全体の熱
容量が小さくなり、熱プレート１の昇降温時のレスポン
スを向上させることができる。

【００１９】熱プレート１の伝熱部分５に埋設された複
数本のヒートパイプ７の下方には、流路縦断面形状が矩
形状を呈する冷却溝９が穿たれている。また、この冷却
溝９の一端側には冷却流体を注入するするための注入配
管（図示省略）が連通接続されており、冷却溝９の他端
側には吸熱した冷却流体を排出するための排出配管（図
示省略）が連通接続されている。したがって、冷却溝９
に冷却流体を供給することによって熱プレート１を急速
に冷却することができるようになっている。

【００２０】したがって、降温時には、発熱体３への電
力供給を遮断することによる自然冷却だけに任せること
なく、冷却流体を冷却溝９に流通させて積極的に冷却を
行うことにより、熱プレート１を急速に冷却することが
できて降温時のレスポンスを極めて向上させることがで
きる。そのため、基板Ｗの冷却を迅速に実施することが
できて複数枚の基板Ｗを順次に処理するような場合でも
熱処理を効率良く施すことができる。

【００２１】さらに熱プレート１には、埋設されたヒー
トパイプ７と冷却溝９とに干渉しない位置に熱プレート
１の下面から上面に貫通した貫通孔１９が３箇所に形成
されている（図１では図示の関係上２箇所）。これらの
貫通孔１９には、それぞれ支持ピン２１が昇降可能に挿
通されている。各支持ピン２１は、エアシリンダ２３の
作動軸に連動連結された昇降部材２５に立設されてお
り、全ての支持ピン２１が同時に昇降するようになって
いる。したがって、エアシリンダ２３を作動させること
により、支持ピン２１の先端部を熱プレート１の上面か
ら上方に突出させたり、逆に支持ピン２１の先端部を熱
プレート１の上面から下方に退出させることができ、こ
れにより図示しない搬送手段との間での基板Ｗの受け渡
しを行うようになっている。

【００２２】また、熱プレート１の上面には、３個の凹
部が穿たれており、各凹部のそれぞれに凹部の深さより
も若干大径の球体２７が嵌め込まれている。熱プレート
１に基板Ｗが載置されると、これらの３個の球体２７に
よって熱プレート１の上面からプロキシミティギャップ
と呼ばれる微小な隙間が保たれた状態で支持され、熱プ
レート１の上面からの輻射熱によって均一に加熱できる
ように構成されている。なお、凹部および球体２７を省
略して、熱プレート１の上面に基板Ｗを直接的に載置し
て熱処理を施すように構成してもよい。

【００２３】上述した昇降部材２５には、カバー昇降部
材２７が立設されており、その上部側面がチャンバーカ
バー２９の側面に取り付けられている。このチャンバー
カバー２９は、上面部３１の下側周囲を側面部３３で囲
うようにして形成されており、その縦断面が下向きコの
字状を呈する。上面部３１には、棒状のヒートパイプ３
５を挿入するための穴（図示省略）が複数本形成され、
これらの穴にはそれぞれヒートパイプ３５が挿入されて
いる。エアシリンダ２３を作動させると、図１中に二点
鎖線で示すようにチャンバーカバー２９が上昇し、熱プ
レート１の上面部３１が周囲に対して露出する。また、
逆にエアシリンダ２３の作動を停止させると、図１中に
実線で描いているようにチャンバーカバー２９の下端部
が熱プレート１に近接するように下降し、熱プレート１
と上面部３１との間にあたる熱処理雰囲気を半密閉状態
に保つようなっている。

【００２４】このように伝熱性が極めて高く、周囲の温
度分布を均一にする均熱性にも優れているヒートパイプ
３５をチャンバーカバー２９に埋設したので、その温度
分布を熱処理雰囲気とほぼ同じ温度で均一にすることが
できる。さらにチャンバーカバー２９の全体の熱容量が
小さくなるので、熱プレート１の昇降温に応じた熱処理
雰囲気の温度変化に対するチャンバーカバー２９のレス
ポンスを向上させることができる。例えば、発熱体３に
より熱プレート１を約１５０℃にして加熱処理を施した
後、発熱体３への電力供給を遮断するとともに冷却溝９
へ冷却流体を流通させて、数分で熱プレート１の温度を
約８０℃にまで低下させるたとする。従来装置であれ
ば、カバーの熱容量が大きかったため熱プレート１が約
８０℃にまで低下していてもカバーは加熱処理時の温度
に近いままであり、熱プレート１の温度に応じて冷却さ
れてゆくはずの基板Ｗに対して悪影響があった。しか
し、上記のような構成の装置によれば、チャンバーカバ
ー２９も熱プレート１の温度低下にほぼ追従するので、
そのような悪影響を防止でき、基板Ｗへの熱処理を均一
に施すことができる。

【００２５】＜第２実施例＞図２は、本実施例に係る熱
処理装置の概略構成を示す縦断面図である。なお、上述
した第１実施例と同じ構成については同符号を付けるこ
とで詳細な説明については省略する。

【００２６】本実施例では、チャンバーカバー２９のヒ
ートパイプ３５を熱プレート１に埋設されているヒート
パイプ７と平面視で直交するように埋設した点と、チャ
ンバカバー２９の側面部３３にもヒートパイプ３７を埋
設した点において上述した実施例とは相違する。

【００２７】側面部３３のヒートパイプ３７は、その下
端部が側面部３３の下面から下方に突出した状態で埋設
されているとともに、その上端部が上面部３１に埋設さ
れているヒートパイプ３５の端部に当接するように埋設
されている。また、熱処理中にチャンバーカバー２９が
下降した状態では、図２に示すようにヒートパイプ３７
の下端部が熱プレート１の上面に当接した状態となるよ
うにされている。なお、ヒートパイプ３７が本発明にお
ける伝熱部材に相当する。

【００２８】このような構成によりチャンバーカバー２
９の温度がヒートパイプ３７による熱伝導によって熱プ
レート１の温度変化に追従することになるので、熱処理
雰囲気を介して熱伝導する従来装置に比較して熱プレー
ト１の温度変化に対するレスポンスが大きく向上し、ま
た、上述した第１実施例装置よりもレスポンスは向上す
る。したがって、チャンバーカバー２９の温度変化が遅
れることに起因して生じる基板Ｗへの悪影響をより一層
防止することができて、基板Ｗへの熱処理をより均一に
施すことができる。

【００２９】＜第３実施例＞図３は、本実施例に係る熱
処理装置の概略構成を示す縦断面図である。なお、上述
した第１／第２実施例と同じ構成については同符号を付
けることで詳細な説明については省略する。

【００３０】本実施例では、上述した第２実施例と同様
に、チャンバーカバー２９の上面部３１にヒートパイプ
３５を埋設しているが、チャンバカバー２９の側面部３
３に埋設したヒートパイプ３９はその下端部が側面部３
３の下面から下方に突出しないように埋設されている。
なお、このチャンバーカバー２９は伝熱性の部材で構成
されている。

【００３１】熱プレート１の側方には、熱プレート１の
側面から所定間隔をおいて位置固定のベース部材４１が
配設されており、この内側面にヒートパイプ４３（伝熱
部材）が配設されている。また、熱処理中にチャンバー
カバー２９が下降した状態では、ヒートパイプ４３の上
端部が熱プレート１の側面部３３の下面に当接した状態
となるようにされており、ヒートパイプ４３を介して熱
プレート１の熱がチャンバカバー２９のヒートパイプ３
９，３５に伝達されるようになっている。なお、ヒート
パイプ４３からチャンバーカバー２９のヒートパイプ３
９，３５に伝熱するのであれば、チャンバーカバー２９
の下端部をヒートパイプ４３の上端部に当接させず近接
させるだけでもよい。

【００３２】このような構成によりチャンバーカバー２
９の温度がヒートパイプ４３による熱伝導により熱プレ
ート１の温度変化に追従することになるので、従来装置
に比べて熱プレート１の温度変化に対するレスポンスが
大きく向上する。したがって、チャンバーカバー２９の
温度変化に起因して生じる悪影響をより一層防止するこ
とができて、基板Ｗへの熱処理をより均一に施すことが
できる。

【００３３】なお、上述した各実施例装置においては、
ヒートパイプ３５，３７，３９，４３として、縦断面形
状が矩形状のものや楕円形状のものを採用してもよい。
特に断面形状のものを採用した場合にはチャンバカバー
２９の厚みを抑えることができる。

【００３４】また、上述した各実施例においては、熱処
理装置のチャンバーカバー２９全体が昇降する構成を例
に採って説明したが、チャンバーカバー２９の高さ位置
を固定とし、開閉自在のシャッターを設けてこの部分だ
けが基板搬入出口側に開閉して基板を搬送するような構
成としてもよい。

【００３５】また、上記の各実施例装置は、熱プレート
１にヒートパイプ７と冷却溝９を備えているが、これら
は本発明に必須な構成ではない。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、チャンバーカバーにヒートパ
イプを埋設したので、その温度分布を熱処理雰囲気とほ
ぼ同じ温度で均一にすることができる。また、チャンバ
ーカバー全体の熱容量が小さくなり、熱プレートの昇降
温に応じた熱処理雰囲気の温度変化に対するチャンバー
カバーのレスポンスを向上させることができる。したが
って、チャンバーカバーの温度変化が熱プレートおよび
熱処理雰囲気に対して遅れることに起因して生じる基板
への悪影響を防止することができ、基板への熱処理を均
一に施すことができる。

【００３７】また、請求項２に記載の発明によれば、チ
ャンバーカバーの温度が伝熱部材による熱伝導によって
熱プレートの温度変化に追従することになるので、熱処
理雰囲気を介して追従する従来装置に比較して熱プレー
トの温度変化に対してレスポンスが大きく向上する。し
たがって、チャンバーカバーの温度変化が遅れることに
起因して生じる基板への悪影響をより一層防止すること
ができて、基板への熱処理をより均一に施すことができ
る。

【００３８】また、請求項３に記載の発明によれば、熱
プレート上面の温度分布均一性を損なうことなく熱プレ
ートの厚みを薄くすることができ、さらに熱プレート全
体の熱容量が小さくなり、熱プレートの昇降温時のレス
ポンスを向上させることができる。したがって、チャン
バーカバーによる悪影響を防止していることもあって、
さらに均一に基板に対して熱処理を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る熱処理装置の概略構成を示す
縦断面図である。

【図２】第２実施例に係る熱処理装置の概略構成を示す
縦断面図である。

【図３】第３実施例に係る熱処理装置の概略構成を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

Ｗ … 基板 １ … 熱プレート ３ … 発熱体 ７ … ヒートパイプ ９ … 冷却溝 ２７ … カバー昇降部材 ２９ … チャンバーカバー ３１ … 上面部 ３３ … 側面部 ３５，３９ … ヒートパイプ ３７，４３ … ヒートパイプ（伝熱部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を熱プレートに載置して加熱処理を
   施す熱処理装置において、 前記熱プレートの上部を覆って熱処理雰囲気を形成する
   チャンバーカバーにヒートパイプを埋設したことを特徴
   とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱処理装置において、 前記チャンバーカバー内のヒートパイプに前記熱プレー
   トの熱を伝達するための伝熱部材をさらに備えたことを
   特徴とする熱処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の熱処理
   装置において、 前記熱プレートにもヒートパイプを埋設したことを特徴
   とする熱処理装置。