JP2000260677A - 基板温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の課題は、基板の加熱／冷却時における温調プレ
ートの変形を伴うことなく、上記温調プレートを所定位
置に占位させることの可能な基板温度制御装置を提供す
ることにある。本発明の基板温度制御装置１は、温調プ
レート２を水平方向に展開する姿勢で支持するとともに
水平方向へ移動自在に支持する上下方向支持手段１０
と、温調プレート２に設けられて該温調プレート２の径
方向に延びる長孔２１ａを有する位置決めプレート２１
と、チャンバー３のベース(支持台)３Ａに設けられて位
置決めプレート２１の長孔２１ａに嵌合する位置決めピ
ン２２と、温調プレート２を該温調プレート２の中心方
向へ付勢するスプリングプランジャ２３とを備え、温調
プレート２における外周域の少なくとも２箇所以上に、
互いに等しい中心角を有して配設された水平方向支持手
段２０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、円盤状を呈する温
調プレートを支持台に設置して成る基板温度制御装置に
関し、詳しくは支持台に対する温調プレートの支持構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウェハやＬＣＤ(液晶表
示ディスプレイ)基板等の製造工程では、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おり、図１０に示す如く、上述
した基板の製造工程において使用される基板温度制御装
置Ａは、載置された基板(図示せず)を加熱／冷却するた
めの温調プレートＢを、チャンバーＣの内部に設置する
ことによって構成されている。

【０００３】この基板温度制御装置Ａの温調プレートＢ
は、アルミニウムや銅等の高熱伝導性材料により形成さ
れた基台Ｂａと、この基台Ｂａの上面に設置した薄膜ヒ
ータＢｂとを具備しており、この薄膜ヒータＨへの通電
のＯＮ／ＯＦＦによって、基板を加熱／冷却するよう構
成されている。

【０００４】

【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、温調プレートＢを貫通するサセ
プターピン(図示せず)との干渉を防止する等の目的か
ら、温調プレートＢをチャンバーＣのベース(支持台)Ｃ
ａに対する所定位置に、例えばベースＣａのボスＣｂ，
Ｃｂにボルト止めする等して固定設置している。

【０００５】しかし、チャンバーＣに温調プレートＢを
固定設置した構成では、基板に対する加熱／冷却時の膨
張／収縮に伴う熱応力によって温調プレートＢが変形
し、これにより基板に対する均一な加熱／冷却が困難と
なるばかりでなく、温調プレートＢ延いては基板温度制
御装置Ａの損傷を招く不都合があった。

【０００６】本発明は上記実状に鑑みて、基板の加熱／
冷却時における温調プレートの変形を伴うことなく、上
記温調プレートを所定位置に占位させることの可能な基
板温度制御装置の提供を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段および効果】上記目的を達
成するべく、請求項１の発明に関わる基板温度制御装置
は、円盤状を呈する温調プレートを支持台に設置して成
る基板温度制御装置であって、温調プレートを水平方向
に展開する姿勢で支持するとともに水平方向へ移動自在
に支持する上下方向支持手段と、温調プレートおよび支
持台の一方に設けられ温調プレートの径方向に延びる長
孔を有する位置決めプレートと、温調プレートおよび支
持台の他方に設けられ位置決めプレートの長孔に嵌合す
る位置決めピンと、温調プレートを該温調プレートの中
心方向へ付勢するスプリングプランジャとを備え、温調
プレートにおける外周域の少なくとも２箇所以上に、互
いに等しい中心角を有して配設された水平方向支持手段
とを具備している。上記構成によれば、温調プレートを
上下方向支持手段により支持したことで、基板の加熱／
冷却時における温調プレートの膨張／収縮が解放され、
かつ温調プレートを水平方向支持手段により支持したこ
とで、支持台に対する温調プレートの水平移動および回
転移動が規制されることとなり、もって基板の加熱／冷
却時における温調プレートの変形を伴うことなく、温調
プレートを所定位置に占位させることが可能となる。

【０００８】請求項２の発明に関わる基板温度制御装置
は、円盤状を呈する温調プレートを支持台に設置して成
る基板温度制御装置であって、温調プレートを水平方向
に展開する姿勢で支持するとともに水平方向へ移動自在
に支持する上下方向支持手段と、温調プレートおよび支
持台の一方に設けられ温調プレートの径方向に延びる長
孔を有する位置決めプレートと、温調プレートおよび支
持台の他方に設けられ位置決めプレートの長孔に嵌合す
る位置決めピンとを備え、温調プレートにおける外周域
の少なくとも３箇所以上に、互いに等しい中心角を有し
て配設された水平方向支持手段とを具備している。上記
構成によれば、温調プレートを上下方向支持手段により
支持したことで、基板の加熱／冷却時における温調プレ
ートの膨張／収縮が解放され、かつ温調プレートを水平
方向支持手段により支持したことで、支持台に対する温
調プレートの水平移動および回転移動が規制されること
となり、もって基板の加熱／冷却時における温調プレー
トの変形を伴うことなく、温調プレートを所定位置に占
位させることが可能となる。

【０００９】

【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６は、半導体ウ
ェハ等の基板を製造する際に、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、請求項１の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。

【００１０】図１および図２に示す如く、請求項１の発
明に関わる基板温度制御装置１は、載置した基板(図示
せず)を加熱／冷却するための温調プレート２と、該温
調プレート２を収容するチャンバー３とを具備し、上記
温調プレート２はチャンバー３のベース(支持台)３Ａ
に、後述する上下方向支持手段１０および一対の水平方
向支持手段２０，２０によって支持されている。

【００１１】ここで、上記温調プレート２は、アルミニ
ウム等の高熱伝導性材料によって形成された円盤状の基
台２Ａと、この基台２Ａの上面に設けた薄膜ヒータ２Ｂ
とを具備しており、この薄膜ヒータ２Ｂへの通電のＯＮ
／ＯＦＦ、および基台２Ａの内部に設けられた流路(図
示せず)への冷却流体の循環供給によって、基板を加熱
／冷却するよう構成されている。

【００１２】一方、上記チャンバー３におけるベース３
Ａの底板３Ａａには、１本の固定ピン１１と２本の可動
ピン１２，１２とが、三角形の頂点に位置する態様で取
り付けられており、これら固定ピン１１および可動ピン
１２，１２によって上下方向支持手段１０が構成されて
いる。

【００１３】固定ピン１１は底板３Ａａに対して固定設
置されている一方、各可動ピン１２は底板３Ａａに対し
て上下方向へ螺進自在に螺合し、かつ止めナット１３に
よって底板３Ａａに固定されるよう構成されている。

【００１４】さらに、固定ピン１１の上端部、および各
可動ピン１２の上端部には、摩擦係数の小さいセラミッ
クや樹脂材料から成るベアリング材１１ｐ、およびベア
リング材１２ｐが設けられている。

【００１５】これら１本の固定ピン１１と２本の可動ピ
ン１２，１２とに、上述した温調プレート２が載置され
ており、２本の可動ピン１２，１２の高さを調整するこ
とによって、温調プレート２は水平方向に展開する姿勢
で支持され、かつ各ベアリング材１１ｐ，１２ｐ，１２
ｐを介して水平方向へ移動自在に支持されている。

【００１６】一方、温調プレート２の基台２Ａには、流
路（図示せず）に冷却流体を供給／排出する配管(図示
せず)を接続するためのフランジ２Ａａ，２Ａａが、中
心点を挟んで対象位置に形成されており、これらフラン
ジ２Ａａ，２Ａａには、それぞれ位置決めプレート２
１，２１が固設されている。

【００１７】上記位置決めプレート２１，２１は、基台
２Ａの中心点を挟んだ対象位置、すなわち互いに等しい
１８０°の中心角を有して配設されており、個々の位置
決めプレート２１には、図３〜図５に示す如く温調プレ
ート２の径方向に延びる長孔２１ａが形成されている。

【００１８】一方、チャンバー３のベース３Ａには、図
１および図２に示す如く、上述した各位置決めプレート
２１，２１に近接して、ブラケット２０Ｂ，２０Ｂが立
設されており、各ブラケット２０Ｂ，２０Ｂには、図３
〜図５に示す如く位置決めプレート２１の長孔２１ａに
嵌合するピン２２が固設されている。

【００１９】ここで、長孔２１ａにピン２２が嵌合した
位置決めプレート２１、すなわち位置決めプレート２１
の固設された温調プレート２は、長孔２１ａの長手方向
へ移動し得る反面、長孔２１ａの長手方向と直交する方
向へは移動し得ない。

【００２０】上記各ブラケット２０Ｂ，２０Ｂには、そ
れぞれスプリングプランジャ２３，２３が設置されてお
り、図４に示す如くスプリングプランジャ２３のスピン
ドル２３ａが基台２Ａの縁部と圧接することで、温調プ
レート２は自身の中心方向へ向けて付勢されている。

【００２１】上述した位置決めプレート２１，位置決め
ピン２２，およびスプリングプランジャ２３等によって
水平方向支持手段２０が構成されており、各水平方向支
持手段２０，２０は、温調プレート２の外周域におい
て、互いに等しい中心角を有して相対向する位置に配設
されている。

【００２２】上述した構成の基板温度制御装置１によれ
ば、チャンバー３に対する温調プレート２の図２中のＸ
方向（水平方向支持手段２０の位置決めプレート２１に
おける長孔２１ａの長手方向と直交する方向）への水平
移動、および温調プレート２の回転移動は、各水平方向
支持手段２０における位置決めプレート２１と位置決め
ピン２２との係合によって規制される。

【００２３】また、チャンバー３に対する温調プレート
２の図２中のＹ方向（水平方向支持手段２０の位置決め
プレート２１における長孔２１ａの長手方向）への水平
移動は、相対向して配設された各水平方向支持手段２０
のスプリングプランジャ２３が、それぞれ温調プレート
２を中心方向へ付勢することによって規制される。

【００２４】一方、基板の加熱／冷却時における、温調
プレート２のＸ方向への膨張／収縮は自由に解放され、
また温調プレート２のＹ方向への膨張／収縮は、各水平
方向支持手段２０における位置決めプレート２１が、長
孔２１ａの長手方向に移動することにより解放される。

【００２５】このようにして、基板の加熱／冷却時にお
ける、温調プレート２の膨張／収縮が解放されること
で、熱応力に起因する温調プレート２の変形が未然に防
止されることとなる。

【００２６】また、上述した如く各水平方向支持手段２
０，２０によって、チャンバー３に対する温調プレート
２のＸ方向およびＹ方向への水平移動、および回転移動
が規制されることで、基板の加熱／冷却時においても温
調プレート２の中心位置は保持されることとなる。

【００２７】かくして、上述した基板温度制御装置１に
よれば、基板の加熱／冷却時における温調プレート２の
変形を伴うことなく、該温調プレート２を所定位置に占
位させることが可能となる。

【００２８】ここで、上述した実施例では、水平方向支
持手段を温調プレートの外周域における相対向する２箇
所に設置しているが、３箇所、さらには４箇所以上に水
平方向支持手段を設置することも可能であり、このよう
な構成においても上述した基板温度制御装置１と同様の
作用効果を奏することは言うまでもない。

【００２９】また、上述した実施例では、水平方向支持
手段の位置決めプレートを、温調プレートにおける基台
の上面に固定しているが、図６に示す基板温度制御装置
１′の如く、温調プレート２′の基台２Ａ′に冷却流体
を供給／排出するめの配管２Ｐ′に、水平方向支持手段
２０′を構成する位置決めプレート２１′を固定しても
良い。

【００３０】なお、この基板温度制御装置１′は、位置
決めプレート２１′の取付け態様以外、上述した基板温
度制御装置１と基本的に同一なので、この基板温度制御
装置１と同一の作用を成す要素には、図中、図１〜図５
と同一の符号に′(ダッシュ)を附して詳細な説明は省略
する。

【００３１】図７〜図９は、半導体ウェハ等の基板を製
造する際に、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、請求項２
の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。

【００３２】図７に示す如く、請求項２の発明に関わる
基板温度制御装置１００は、載置した基板(図示せず)を
加熱／冷却するための温調プレート１０２と、該温調プ
レート１０２を収容するチャンバー１０３とを具備し、
上記温調プレート１０２はチャンバー１０３のベース
(支持台)１０３Ａに、上下方向支持手段１１０および４
組の水平方向支持手段１２０，１２０…によって支持さ
れている。

【００３３】ここで、上記温調プレート１０２は、アル
ミニウム等の高熱伝導性材料によって形成された円盤状
の基台１０２Ａと、この基台１０２Ａの上面に設けた薄
膜ヒータ１０２Ｂとを具備しており、この薄膜ヒータ１
０２Ｂへの通電のＯＮ／ＯＦＦ、および基台１０２Ａの
内部に設けられた流路(図示せず)への冷却流体の循環供
給によって、基板を加熱／冷却するよう構成されてい
る。

【００３４】一方、上記チャンバー１０３におけるベー
ス１０３Ａの底板１０３Ａａには、１本の固定ピン１１
１と２本の可動ピン１１２，１１２とが、三角形の頂点
に位置する態様で取り付けられ、これら固定ピン１１１
と可動ピン１１２，１１２とによって上下方向支持手段
１１０が構成されている。

【００３５】なお、この上下方向支持手段１１０は、先
に説明した基板温度制御装置１の上下方向支持手段１１
０と全く同一の構成なので、図１を参照することによっ
て詳細な説明は省略する。

【００３６】上下方向支持手段１１０の固定ピン１１１
と可動ピン１１２，１１２とに、温調プレート１０２が
載置されており、可動ピン１１２，１１２の高さを調整
することで、温調プレート１０２は水平方向に展開する
姿勢で支持され、かつ水平方向へ移動自在に支持されて
いる。

【００３７】一方、温調プレート１０２における基台１
０２Ａの縁部には、流路(図示せず)に冷却流体を供給／
排出する配管(図示せず)を接続するためのフランジ１０
２Ａａ，１０２Ａａが、中心点を挟んで対象位置に形成
されており、これらフランジ１０２Ａａには各々位置決
めプレート１２１が固設されている。

【００３８】また、温調プレート１０２における基台１
０２Ａの縁部には、上記取付用フランジ１０２Ａａ，１
０２Ａａを結ぶ軸線と直交する軸線上に、一対の取付用
フランジ１０２Ａｂ，１０２Ａｂが形成されており、こ
れらフランジ１０２Ａｂには各々位置決めプレート１２
１が固設されている。

【００３９】上述した４個の位置決めプレート１２１，
１２１…は、互いに等しい９０°の中心角を有して温調
プレート１０２に設置されており、個々の位置決めプレ
ート１２１には、図９に示す如く温調プレート１０２の
径方向に延びる長孔１２１ａが形成されている。

【００４０】一方、チャンバー１０３のベース１０３Ａ
には、図７〜図９に示す如く、上述した各位置決めプレ
ート１２１に近接して、ブラケット１２０Ｂが立設され
ており、各ブラケット１２０Ｂには、位置決めプレート
１２１の長孔１２１ａに嵌合するピン１２２が固設され
ている。

【００４１】ここで、長孔１２１ａにピン１２２が嵌合
した位置決めプレート１２１、すなわち位置決めプレー
ト１２１の固設された温調プレート１０２は、長孔１２
１ａの長手方向へ移動し得る反面、長孔１２１ａの長手
方向と直交する方向へは移動し得ない。

【００４２】上述した位置決めプレート１２１および位
置決めピン１２２等によって、水平方向支持手段１２０
が構成されており、４組の水平方向支持手段１２０，１
２０…は、温調プレート１０２の外周域において、互い
に等しい９０°中心角を有した位置に配設されている。

【００４３】上述した構成の基板温度制御装置１００に
よれば、チャンバー１０３に対する温調プレート１０２
の図７中のＸ方向およびＹ方向への水平移動、および温
調プレート１０２の回転移動は、各水平方向支持手段１
２０における位置決めプレート１２１と位置決めピン１
２２との係合によって規制される。

【００４４】一方、基板の加熱／冷却時における、温調
プレート１０２のＸ方向への膨張／収縮、および温調プ
レート１０２のＹ方向への膨張／収縮は、各水平方向支
持手段２０における位置決めプレート２１が、長孔２１
ａの長手方向に移動することによって解放される。

【００４５】このようにして、基板の加熱／冷却時にお
ける、温調プレート１０２の膨張／収縮が解放されるこ
とで、熱応力に起因する温調プレート１０２の変形が未
然に防止されることとなる。

【００４６】また、上述した如く４組の水平方向支持手
段１２０，１２０…によって、チャンバー１０３に対す
る温調プレート１０２のＸ方向およびＹ方向への水平移
動、および回転移動が規制されることで、基板の加熱／
冷却時においても温調プレート１０２の中心位置は保持
されることとなる。

【００４７】かくして、上述した基板温度制御装置１０
０によれば、基板の加熱／冷却時における温調プレート
１０２の変形を伴うことなく、該温調プレート１０２を
所定位置に占位させることが可能となる。

【００４８】ここで、上述した実施例では、４組の水平
方向支持手段を温調プレートの外周域に設置している
が、３組以上の水平方向支持手段を互いに等しい中心角
で配設することにより、上述した基板温度制御装置１０
０と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

【００４９】なお、上述した各実施例の水平方向支持手
段においては、温調プレートの基台に位置決めプレート
を設ける一方、チャンバーのベース(支持台)にブラケッ
トを介して位置決めピンを設けているが、チャンバーの
ベース(支持台)に位置決めプレートを設ける一方、温調
プレートの基台に位置決めピンを設けることにより、水
平方向支持手段を構成することも勿論可能である。

【００５０】また、上述した各実施例における基板温度
制御装置は、流路を有する基台に薄膜ヒータを取り付け
て成る温調プレートを構成要素としているが、流路の無
い基台に設けたヒータのＯＮ／ＯＦＦによって加熱／冷
却を行なう温調プレート、あるいは基台の流路に加熱流
体を供給することによって加熱／冷却を行なう温調プレ
ート等、種々の温調プレートを構成要素とする基板温度
制御装置においても、請求項１および請求項２の本発明
を有効に適用し得ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明に関わる基板温度制御装置を示
す全体側面断面図。

【図２】請求項１の発明に関わる基板温度制御装置を示
す全体平面図。

【図３】請求項１の発明に関わる基板温度制御装置の要
部平面図。

【図４】図３中のIV−IV線断面図。

【図５】図４中の V−V 線断面図。

【図６】請求項１の発明に関わる基板温度制御装置の要
部側面断面図。

【図７】請求項２の発明に関わる基板温度制御装置を示
す全体平面図。

【図８】図７中のVIII−VIII線断面図。

【図９】図８中のIX−IX線断面図。

【図１０】(ａ)および(ｂ)は従来の基板温度制御装置を
示す全体平面図および全体側面断面図。

【符号の説明】

１，１′…基板温度制御装置、 ２，２′…温調プレート、 ２Ａ，２Ａ′…基台、 ３，３′…チャンバー、 ３Ａ，３Ａ′…ベース(支持台)、 １０…上下方向支持手段、 １１…固定ピン、 １２…可動ピン、 ２０，２０′…水平方向支持手段、 ２１，２１′…位置決めプレート、 ２１ａ，２１ａ′…長孔、 ２２，２２′…位置決めピン、 ２３，２３′…スプリングプランジャ、 １００…基板温度制御装置、 １０２…温調プレート、 １０２Ａ…基台、 １０３…チャンバー、 １０３Ａ…ベース(支持台)、 １１０…上下方向支持手段、 １１１…固定ピン、 １１２…可動ピン、 １２０…水平方向支持手段、 １２１…位置決めプレート、 １２１ａ…長孔、 １２２…位置決めピン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円盤状を呈する温調プレートを支持
   台に設置して成る基板温度制御装置であって、 前記温調プレートを、水平方向に展開する姿勢で支持す
   るとともに、水平方向へ移動自在に支持する上下方向支
   持手段と、 前記温調プレートおよび支持台の一方に設けられ前記温
   調プレートの径方向に延びる長孔を有する位置決めプレ
   ートと、前記温調プレートおよび支持台の他方に設けら
   れ前記位置決めプレートの長孔に嵌合する位置決めピン
   と、前記温調プレートを該温調プレートの中心方向へ付
   勢するスプリングプランジャとを備え、前記温調プレー
   トにおける外周域の少なくとも２箇所以上に、互いに等
   しい中心角を有して配設された水平方向支持手段とを具
   備し、 前記支持台に対する前記温調プレートの水平移動および
   回転移動を規制することを特徴とする基板温度制御装
   置。
2. 【請求項２】 円盤状を呈する温調プレートを支持
   台に設置して成る基板温度制御装置であって、 前記温調プレートを、水平方向に展開する姿勢で支持す
   るとともに、水平方向へ移動自在に支持する上下方向支
   持手段と、 前記温調プレートおよび支持台の一方に設けられ前記温
   調プレートの径方向に延びる長孔を有する位置決めプレ
   ートと、前記温調プレートおよび支持台の他方に設けら
   れ前記位置決めプレートの長孔に嵌合する位置決めピン
   とを備え、前記温調プレートにおける外周域の少なくと
   も３箇所以上に、互いに等しい中心角を有して配設され
   た水平方向支持手段とを具備し、 前記支持台に対する前記温調プレートの水平移動および
   回転移動を規制することを特徴とする基板温度制御装
   置。