JP2000231977A - 基板温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の課題は、基板の製造に関わる作業効率の向上や
コストの低減を達成し得る基板温度制御装置を提供する
ことにある。本発明に関わる基板温度制御装置１では、
平板状を呈する基台２と、基台２の上面（一方表面）２
ａに設置した第１の薄膜ヒータ３Ａと、基台２の下面
（他方表面）２ｂに設置した第２の薄膜ヒータ３Ｂと、
第１の薄膜ヒータ３Ａに対するセット位置および第２の
薄膜ヒータ３Ｂに対するセット位置に、各々基板Ｗ，Ｗ
を支持するためのレール部材(基板支持手段)４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄとを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハやＬ
ＣＤ(液晶表示ディスプレイ)基板等の製造工程において
温度制御を行なうための基板温度制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウェハの製造工程は、基
板の表面に塗布したフォトレジスト膜(感光膜)に残存す
る溶剤を除去すべく、上記基板を加熱するベーキング処
理工程や、加熱された基板を室温レベルにまで冷却する
ためのクーリング処理工程を含んでいる。

【０００３】図８に示す如く、上述した半導体ウェハの
製造工程において使用される基板温度制御装置Ａは、ア
ルミニウム等の高熱伝導性材料により形成された基台Ｂ
と、この基台Ｂの上面に設けられた薄膜ヒータＣとを具
備している。

【０００４】また、基台Ｂの内部には流路Ｂａが形成さ
れており、通電による薄膜ヒータＣの加熱、および基台
Ｂの流路Ｂａへの冷却流体の循環供給によって、シムＣ
ｓ，Ｃｓ…を介して載置された基板(半導体ウェハ)Ｗを
加熱／冷却するよう構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した基
板温度制御装置Ａでは、基台Ｂの上面のみに薄膜ヒータ
Ｃが設けられているため、加熱／冷却時における薄膜ヒ
ータＣとの熱膨張率の相違により、基台Ｂに反り等の変
形が生じる不都合があり、基台Ｂが変形した場合には、
シムＣｓ，Ｃｓ…を介して載置された基板Ｗと、薄膜ヒ
ータＣとの間の空気層の厚さに不均一が生じ、基板Ｗを
均一に加熱／冷却することが困難となる問題があった。

【０００６】そこで、本件出願人は先の出願（特願平１
０−５０１３８）において、上記問題点を解決するべ
く、図９に示すように基台の両面に薄膜ヒータを取り付
けて成る基板温度制御装置を提供した。

【０００７】すなわち、図９に示す基板温度制御装置Ｈ
では、高熱伝導性材料から形成された基台Ｉの上面に薄
膜ヒータＪを設け、さらに基台Ｉの下面にも薄膜ヒータ
Ｋを設けているため、加熱／冷却時において基台Ｉの上
下面に生じる熱応力が相殺され、基台Ｉの変形が未然に
防止されることによって、シムＪｓ，Ｊｓ…を介して載
置された基板Ｗが均一に加熱／冷却されることとなる。

【０００８】一方、半導体ウェハ等の基板の製造工程に
おいては、作業効率の向上やコストの低減が大きな課題
となっている。

【０００９】そこで本発明は、基台の両面に薄膜ヒータ
を設けて成る基板温度制御装置の構成に着目し、基板の
製造に関わる作業効率の向上やコストの低減、およびコ
ンパクト化を達成し得る基板温度制御装置の提供を目的
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段および効果】請求項１の発
明に関わる基板温度制御装置では、平板状を呈する基台
と、基台の一方表面に設置した第１の薄膜ヒータと、基
台の他方表面に設置した第２の薄膜ヒータと、第１の薄
膜ヒータに対するセット位置および第２の薄膜ヒータに
対するセット位置に各々基板を支持するための基板支持
手段とを具備している。上記構成によれば、１つの装置
において２個の基板に対して同時に加熱処理を実施でき
るため、基台の上面のみに薄膜ヒータを設けている基板
温度制御装置に比べて、装置および基板製造設備のコン
パクト化、スループット(処理能力)の向上、さらには基
板製造設備および基板の製造に関わるコストの低減を達
成することが可能となる。

【００１１】請求項２の発明に関わる基板温度制御装置
では、請求項１に記載した基台、すなわち第１の薄膜ヒ
ータと第２の薄膜ヒータとを設置した基台を、２個以
上、所定の間隔を設けて相対向する態様で並置してい
る。上記構成によれば、１つの装置において３個以上の
多数個の基板に対して同時に加熱処理を実施できるた
め、基台の上面のみに薄膜ヒータを設けている基板温度
制御装置に比べて、装置および基板製造設備のコンパク
ト化、スループット(処理能力)の向上、さらには基板製
造設備および基板の製造に関わるコストの低減を達成す
ることが可能となる。

【００１２】請求項３の発明に関わる基板温度制御装置
では、請求項１または請求項２に記載の基台を、内部に
冷却流体を流通させるための流路を備えた基台によって
構成している。上記構成によれば、複数個の基板に対し
て同時に加熱処理あるいは冷却処理を実施することがで
きるため、基台の上面のみに薄膜ヒータを設けている基
板温度制御装置に比べて、装置および基板製造設備のコ
ンパクト化、スループット（処理能力）の向上、さらに
は基板製造設備および基板の製造に関わるコストの低減
を達成することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図１〜図７は、半導体ウ
ェハやＬＣＤ(液晶表示ディスプレイ)基板等を製造する
際に、上記基板を加熱するベーキング処理工程や、加熱
された基板を室温レベルにまで冷却するクーリング処理
工程を実施するための基板温度制御装置を、本発明に関
わる基板温度制御装置によって構成した例を示すもので
ある。

【００１４】図１および図２に示す、本発明に関わる基
板温度制御装置１は、アルミニウム等の高熱伝導性の金
属材料から形成された基台２を有しており、この基台２
は水平方向に拡開する平板状を呈しているとともに、該
基台２の上面(一方表面)２ａには第１の薄膜ヒータ３Ａ
が設置され、さらに基台２の下面(他方表面)２ｂには第
２の薄膜ヒータ３Ｂが設置されている。

【００１５】また、基台２の上面２ａには、断面凹字状
を呈するレール部材(基板支持手段)４ａ，４ｂが、互い
に平行して延在する態様で設置されている。これらレー
ル部材４ａ，４ｂの溝に、基板Ｗの縁部を挿入すること
によって、該基板Ｗは第１の薄膜ヒータ３Ａに対するセ
ット位置、すなわち第１の薄膜ヒータ３Ａに正対しかつ
所定の隙間を開けた姿勢で支持されることとなる。

【００１６】また、基台２の下面２ｂには、断面凹字状
を呈するレール部材(基板支持手段)４ｃ，４ｄが、互い
に平行して延在する態様で設置されている。これらレー
ル部材４ｃ，４ｄの溝に、基板Ｗの縁部を挿入すること
によって、該基板Ｗは第２の薄膜ヒータ３Ｂに対するセ
ット位置、すなわち第２の薄膜ヒータ３Ｂに正対しかつ
所定の隙間を開けた姿勢で支持されることとなる。

【００１７】なお、レール部材４ａ，４ｂに対する基板
Ｗの搬入／搬出は、基板Ｗの縁部を図１(ｂ)中の矢印Ｐ
で示す如く、図示していないプッシュピン等によって、
レール部材４ａ，４ｂの延在方向に沿って押し遣ること
により実施する。同様にして、レール部材４ｃ，４ｄに
対する基板Ｗの搬入／搬出は、基板Ｗの縁部を、レール
部材４ｃ，４ｄの延在方向に沿って押し遣ることで実施
する。

【００１８】一方、平板状を呈する基台２の内部には、
流路２ｃとともに水冷板２ｄ，２ｄ…が設けられてお
り、また基台２における導入孔２ｉおよび排出口２ｏに
は、図示していない供給ポンプ、蓄熱タンクおよびチラ
ータンク等から成る冷却流体供給手段が接続されてい
る。

【００１９】上述した基板温度制御装置１では、１枚の
基板Ｗをレール部材４ａ，４ｂによって第１の薄膜ヒー
タ３Ａに対するセット位置に支持させ、もう１枚の基板
Ｗをレール部材４ｃ，４ｄによって第２の薄膜ヒータ３
Ｂに対するセット位置に支持させた状態で、通電による
第１の薄膜ヒータ３Ａと第２の薄膜ヒータ３Ｂとの加
熱、および基台２における流路２ｃへの冷却流体の循環
供給により、２枚の基板Ｗに対する加熱／冷却が同時に
実施されることとなる。

【００２０】なお、基台２の導入孔２ｉから流路２ｃに
供給された冷却流体は、多数の水冷板２ｄ，２ｄ…に案
内されて、図２中の矢印で示す如く、基台２の内部全体
を隈無く流通することにより、基台２の表面における温
度むらが緩和され、基板温度制御装置１の均熱性が向上
することとなる。

【００２１】ここで、上述した基板温度制御装置によれ
ば、１つの装置において２枚の基板に対して加熱／冷却
を実施できるため、基台の上面のみに薄膜ヒータを設け
ていた従来の基板温度制御装置(図８参照)に比べ、同一
の設置スペースで２倍の基板に対して加熱／冷却を実施
することが可能となる。

【００２２】すなわち、同じ枚数の基板に対して加熱／
冷却を実施するために必要なスペースが半分で済み、も
って基板温度制御装置のコンパクト化、延いては基板製
造に関わる設備全体のコンパクト化を達成することが可
能となる。なお、上述した構成の基板温度制御装置にお
いて、基台を立てて設置することによって、さらなる設
置スペースの削減が可能であることは言うまでもない。

【００２３】また、上述した基板温度制御装置によれ
ば、同じ処理能力の基板製造設備を構成するのに、従来
の基板温度制御装置(図８参照)を採用した場合と比べ、
装置の台数が半分で済むこととなり、もって基板製造設
備に関わるコストの低減、延いては基板の製造に関わる
コストの低減を達成し得る。

【００２４】さらに、上述した基板温度制御装置によれ
ば、２枚の基板に対して同時に加熱／冷却を実施できる
ため、基台の上面のみに薄膜ヒータを設けていた従来の
基板温度制御装置(図８参照)に比べ、同一の作業時間で
２倍の基板に対して加熱／冷却を実施することが可能と
なる。

【００２５】すなわち、同じ枚数の基板に対して加熱／
冷却を実施するために必要な作業時間が半分で済み、も
ってスループット(処理能力)の向上、延いては基板の製
造に関わるコストの低減を達成することが可能となる。

【００２６】図３および図４に示す、本発明に関わる基
板温度制御装置１０は、図１および図２に示した基板温
度制御装置１を多段構造としたものであり、複数個（本
実施例では４個）の基台１２，１２…を、互いに所定の
間隔を設け、かつ相対向する態様で上下方向に並置して
いる。

【００２７】各基台１２，１２…の上面(一方表面)１２
ａには、第１の薄膜ヒータ１３Ａが設置され、かつ各基
台１２，１２…の下面(他方表面)１２ｂには、第２の薄
膜ヒータ１３Ｂが設置されており、また各基台１２，１
２…の上面１２ａには、レール部材(基板支持手段)１４
ａ，１４ｂが設置され、かつ各基台１２，１２…の下面
１２ｂには、レール部材(基板支持手段)１４ｃ，１４ｄ
が設置されている。

【００２８】また、各基台１２，１２…の内部には、流
路１２ｃが設けられていると共に、図示していない水冷
板(図２中の符号２ｄ参照)が設けられており、各基台１
２，１２…における流路１２ｃは、上下に位置する基台
１２，１２の間に設けた接続管１５，１５…を介して互
いに連通されている。

【００２９】さらに、各基台１２，１２…は、接続管１
５，１５…を介して積み上げられ、上クランププレート
１６ｕおよび下クランププレート１６ｌを、クランプボ
ルト１６ｂ，１６ｂで締め付けることにより、互いに所
定の間隔を設けた状態で互いに組み付けられている。

【００３０】ここで、各基台１２，１２…が、互いに組
み付けられている状態では、図４に示す如く、接続管１
５における上下の端部が基台１２，１２に嵌合している
とともに、Ｏリング１５ｏ，１５ｏを用いて漏洩の防止
が為されている。

【００３１】また、最下位の基台１２に設けられた導入
孔１２ｉと、最上位の基台１２に設けられた排出口１２
ｏには、図示していない供給ポンプ、蓄熱タンクおよび
チラータンク等から成る冷却流体供給手段が接続されて
いる。

【００３２】上述した基板温度制御装置１０では、各レ
ール部材１４ａ，１４ｂによって、各基台１２，１２…
における第１の薄膜ヒータ１３Ａに対するセット位置
に、また各レール部材１４ｃ，１４ｄによって、各基台
１２，１２…における第２の薄膜ヒータ１３Ｂに対する
セット位置に、それぞれ基板Ｗ，Ｗ…を支持させた状態
において、通電による各第１の薄膜ヒータ１３Ａと各第
２の薄膜ヒータ１３Ｂとの加熱、および各基台１２にお
ける流路１２ｃへの冷却流体の循環供給により、１つの
基台１２に対して２枚ずつ、計８枚の基板Ｗ，Ｗ…に対
する加熱／冷却が同時に実施されることとなる。

【００３３】なお、最下位の基台１２における導入孔１
２ｉから供給された冷却流体は、図３中の矢印で示す如
く、各基台１２，１２…の流路１２ｃ，１２ｃ…を、各
水冷板(図２中の符号２ｄ参照)に案内されつつ流通する
ことにより、各基台１２の表面における温度むらが緩和
され、もって基板温度制御装置１０の均熱性が向上する
こととなる。

【００３４】ここで、上述した基板温度制御装置によれ
ば、１つの装置において３枚以上の多数の基板に対して
加熱／冷却を実施できるため、図１および図２において
説明した基板温度制御装置１と同様に、基板温度制御装
置のコンパクト化、延いては基板製造に関わる設備全体
のコンパクト化を達成することができ、併せてスループ
ット(処理能力)の向上、基板製造設備に関わるコストの
低減、および基板の製造に関わるコストの低減を達成し
得る。

【００３５】図５〜図７に示す、本発明に関わる基板温
度制御装置２０は、複数個（本実施例では４個）の基台
２２，２２…を具備しており、各基台２２はアルミニウ
ム等の高熱伝導性の金属材料から形成されている。

【００３６】また、各基台２２，２２…は、垂直方向に
拡開する平板状を呈しており、その一方表面２２ａには
第１の薄膜ヒータ２３Ａが設置され、かつ他方表面２２
ｂには第２の薄膜ヒータ２３Ｂが設置されている。

【００３７】さらに、各基台２２，２２…は、水平右方
に拡開するベース２４の上部に、互いに所定の間隔を設
け、かつ相対向する態様で並置されている。

【００３８】ベース２４の上面には、既知のウェハ容器
と同様の支持溝を有し、基板Ｗを立たせた状態で支持す
るためのサポートブロック(基板支持手段)２５，２５…
が設置されている。

【００３９】上記サポートブロック２５，２５…の溝
に、縁部を挿入して基板Ｗを立たせることにより、該基
板Ｗは各基台２２における第１の薄膜ヒータ２３Ａに対
するセット位置、すなわち第１の薄膜ヒータ２３Ａに正
対しかつ所定の隙間を開けた姿勢で支持され、また各基
台２２における第２の薄膜ヒータ２３Ｂに対するセット
位置、すなわち第２の薄膜ヒータ２３Ｂに正対しかつ所
定の隙間を開けた姿勢で支持されることとなる。

【００４０】なお、サポートブロック２５，２５…に対
する基板Ｗの搬入／搬出は、基板Ｗの縁部を、図示して
いないプッシュピン等により、図６中の矢印Ｐで示す方
向へ押し遣ることによって実施される。

【００４１】一方、各基台２２，２２…の内部には、流
路２２ｃとともに水冷板(壁板)２２ｄ，２２ｄ…が設け
られているとともに、ベース２４には各基台２２，２２
…の流路２２と連通する導入孔２４ｉおよび排出口２４
ｏが設けられ、これら導入孔２４ｉおよび排出口２４ｏ
には、図示していない供給ポンプ、蓄熱タンクおよびチ
ラータンク等から成る冷却流体供給手段が接続されてい
る。

【００４２】上述した基板温度制御装置２０では、各サ
ポートブロック２５，２５…によって、各基台２２，２
２…における第１の薄膜ヒータ２３Ａに対するセット位
置、および各基台２２，２２…における第２の薄膜ヒー
タ２３Ｂに対するセット位置に、それぞれ基板Ｗ，Ｗ…
を支持させた状態において、通電による各第１の薄膜ヒ
ータ２３Ａと各第２の薄膜ヒータ２３Ｂとの加熱、およ
び各基台２２における流路２２ｃへの冷却流体の循環供
給により、１つの基台２２に対して２枚ずつ、計８枚の
基板Ｗ，Ｗ…に対する加熱／冷却が同時に実施されるこ
ととなる。

【００４３】なお、各基台２２，２２…の導入孔２４ｉ
から流路２２ｃに供給された冷却流体は、水冷板(壁板)
２２ｄ，２２ｄ…に案内されて、図７中の矢印で示す如
く基台２２の内部全体を隈無く流通することにより、基
台２２の表面における温度むらが緩和され、もって基板
温度制御装置２０の均熱性が向上することとなる。

【００４４】ここで、上述した基板温度制御装置によれ
ば、１つの装置において３枚以上の多数の基板に対して
加熱／冷却を実施できるため、図１〜図２を示して説明
した基板温度制御装置１、および図２〜図４を示して説
明した基板温度制御装置１０と同様に、基板温度制御装
置のコンパクト化、延いては基板製造に関わる設備全体
のコンパクト化を達成でき、併せてスループット(処理
能力)の向上、基板製造設備に関わるコストの低減、お
よび基板の製造に関わるコストの低減を達成することが
可能となる。

【００４５】なお、上述した各実施例における基板温度
制御装置は、基板に対する加熱処理と併せて冷却処理を
も可能とするべく、基台の内部に冷却流体を流通させる
流路を設けたものであるが、基台の内部に流路が設けら
れておらず、基板に対する加熱処理のみを実施するよう
構成された基板温度制御装置においても、本発明を有効
に適用し得ることは言うまでもない。

【００４６】また、上述した各実施例における基板温度
制御装置を、加熱／冷却処理時において基板を収容する
チャンバーに、予め固定設置しておくよう構成すること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる基板温度制
御装置を示す側面断面図および全体平面図。

【図２】図１中のII−II線断面図。

【図３】本発明に関わる基板温度制御装置の他の実施例
を示す側面断面図。

【図４】図３に示した基板温度制御装置の要部側面断面
図。

【図５】本発明に関わる基板温度制御装置の他の実施例
を示す側面断面図。

【図６】図５に示した基板温度制御装置の正面図。

【図７】図５中のVII−VII線断面図。

【図８】従来の基板温度制御装置を示す概念的な側面断
面図。

【図９】従来の基板温度制御装置を示す概念的な側面断
面図。

【符号の説明】

１…基板温度制御装置、 ２…基台、 ２ａ…上面(一方表面)、 ２ｂ…下面(他方表面)、 ２ｃ…流路、 ３Ａ…第１の薄膜ヒータ、 ３Ｂ…第２の薄膜ヒータ、 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…レール部材(基板支持手段)、 １０…基板温度制御装置、 １２…基台、 １２ａ…上面(一方表面)、 １２ｂ…下面(他方表面)、 １２ｃ…流路、 １３Ａ…第１の薄膜ヒータ、 １３Ｂ…第２の薄膜ヒータ、 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…レール部材(基板支
持手段)、 ２０…基板温度制御装置、 ２２…基台、 ２２ａ…一方表面、 ２２ｂ…他方表面、 ２２ｃ…流路、 ２３Ａ…第１の薄膜ヒータ、 ２３Ｂ…第２の薄膜ヒータ、 ２５…サポートブロック(基板支持手段)、 Ｗ…基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沢 昭浩 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA16 AA19 BB02 BB14 BC13 FA13 HA01 HA10 JA02 JA04 JA10 3K092 PP20 QA05 QB32 RF03 SS12 VV04 VV40

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状を呈する基台と、 前記基台の一方表面に設置した第１の薄膜ヒータと、 前記基台の他方表面に設置した第２の薄膜ヒータと、 前記第１の薄膜ヒータに対するセット位置、および前記
   第２の薄膜ヒータに対するセット位置に基板を支持する
   ための基板支持手段と、 を具備して成ることを特徴とする基板温度制御装置。
2. 【請求項２】 第１の薄膜ヒータと第２の薄膜ヒータ
   とを設置した基台を、所定の間隔を設けて相対向する態
   様で、２個以上並置して成ることを特徴とする請求項１
   記載の基板温度制御装置。
3. 【請求項３】 基台は、内部に冷却流体を流通させるた
   めの流路を有していることを特徴とする請求項２または
   請求項３記載の基板温度制御装置。