JP2001308081A - 熱処理装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えばＳＯＧ塗布膜形成装置における、ＳＯ
Ｇ液塗布後の加熱を行う熱処理装置において、加熱プレ
ートの温度を短時間で降温させること。 【解決手段】 熱処理装置１は、処理容器１１内に、加
熱手段２０により加熱され、ヒートパイプ３により冷却
される加熱プレートＰを備えて構成されている。前記ヒ
ートパイプ３は長さ方向が加熱プレートＰの面方向に揃
うように複数配列されており、前記プレートＰから突出
した端部はまとめられて熱交換部４に接続されている。
加熱プレートＰを冷却するときには、ヒートパイプ３の
端部を熱交換部４にて所定温度に冷却すると、加熱プレ
ートＰの熱がヒートパイプ３に移動していき、当該プレ
ートＰは短時間で所定温度まで冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハや液晶ディスプレイ用のガラス基板などの基板に対し
て、例えばＳＯＧ塗布膜等の塗布膜を形成する場合に用
いられる熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いて、例えば半導体ウエハ（以下に「ウエハ」という）
等の被処理体の表面上にフォトリソグラフィー技術を用
いて所定の回路パターンの転写を行っている。また、近
年の回路パターンの集積度の向上に伴い、回路配線の多
層化が進んでおり、このような多層配線構造において
は、下層配線の凹凸を可及的に少なくすることが肝要で
あり、そのため下層配線と上層配線との間を相互に絶縁
するための層間絶縁膜を平坦化するための技術が必要で
ある。

【０００３】そこで従来では、層間絶縁膜を形成する際
の平坦化技術として、塗布ガラス［ＳＯＧ；Spin On Gl
ass］を用いる方法が知られている。このＳＯＧ膜塗布
方法は、膜となる成分（例えばシラノール化合物（Ｓｉ
（ＯＨ）4））と溶媒（例えばエチルアルコール）とを
混合した処理液（溶液）を被処理体であるウエハ上に塗
布し、熱処理で溶媒を蒸発させ重合反応を進めて絶縁膜
を形成する技術である。

【０００４】具体的には、先ずウエハをスピンチャック
上に載置させて、ウエハを回転させながらウエハ上にＳ
ＯＧ溶液を滴下して塗布してＳＯＧ膜を形成し、次に溶
媒を蒸発させ、かつキュアリングするために、約４００
〜４５０℃の温度下で熱処理を行うことによりＳｉＯ2
膜を形成している。

【０００５】ところで前記熱処理は、加熱プレート上の
突部にウエハＷを載置し、当該プレートを所定温度に加
熱することにより、ウエハＷをプレートから例えば０．
１ｍｍ程度離隔した状態で加熱して行なわれている。こ
の際加熱プレートとウエハＷとの間に僅かな隙間を形成
するのは、ウエハＷの裏面側にパーティクルを付着させ
ないようにするためである。

【０００６】ここで加熱プレートを金属により形成しよ
うとすると、例えば１０ｍｍ程度以下に薄くした場合、
反りが大きくなって前記隙間を均一に形成することが難
しいので、加熱プレートは反りがなくて薄いものが作れ
るということからアルミナや炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の
セラミックにより形成されている。また内部に直列回路
の抵抗発熱体が設けられて、これにより当該プレートが
所定温度に加熱されるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のＳＯＧ膜形成プ
ロセスでは、例えば４００〜４５０℃で熱処理プロセス
を終了した後、温度の高いウエハＷを、熱処理を行う処
理室から外部に搬出すると、大気との間で反応を起こし
てしまうので、これを抑えるため加熱プレートを所定温
度例えば１００℃まで降温させ、この後冷却部にて所定
温度例えば２０℃まで冷却するようにしている。

【０００８】ところでセラミックは温度分布による応力
によって割れるという性質を有している。一方直列回路
の抵抗発熱体では、一部の抵抗発熱体の温度が他の部位
よりも高くなると、抵抗発熱体は正の係数があるので、
この部位の抵抗が大きくなり、当該部位の温度がさらに
高くなって、温度分布が生じやすい。

【０００９】このように加熱プレートは、割れを抑える
ために、均一な温度分布で降温させることが必要である
が、これが困難であるため、抵抗発熱体への供給電力量
を徐々に少なくすることにより、温度分布を生じない程
度に降温速度を遅くすることで対処している。

【００１０】これにより熱処理後加熱プレートを所定温
度まで降温するために、例えば１０分程度とかなり長い
時間が必要であり、スループット低下の一因になってい
た。ここで並列回路の抵抗発熱体を用いれば、均一な温
度分布で降温させることができるが、大電流かつ低電圧
の回路が必要となるので、現実的ではない。

【００１１】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は、加熱プレートの温度を短時間で
低下させることによりスループットを向上させることで
きる技術を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため本発明の熱処理
装置は、基板の面方向と略平行に設けられ、基板を加熱
するための加熱プレートと、前記加熱プレートと少なく
とも一部が接触するように設けられ、一端側が前記加熱
プレートより突出するヒートパイプと、前記ヒートパイ
プの一端側に接続される温度調整部と、を備え、前記温
度調整部により前記ヒートパイプの一端側の温度を調整
してヒートパイプの温度を所定温度に調整し、このヒー
トパイプと前記加熱プレートとの間で熱を移動させるこ
とにより、加熱プレートの温度を調整することを特徴と
する。このような構成では、ヒートパイプの一端側を温
度調整部にて昇温させることにより、ヒートパイプの熱
で加熱プレートを加熱し、ヒートパイプの一端側を温度
調整部にて降温させることにより、加熱プレートの熱を
ヒートパイプに移動させて加熱プレートを冷却する。こ
れにより加熱プレートを急速に加熱、冷却できるので、
当該プレートの温度調整を短時間で行うことができる。

【００１３】また本発明の熱処理装置は、基板の面方向
と略平行に設けられ、基板を加熱するための加熱プレー
トと、前記加熱プレートと少なくとも一部が接触するよ
うに設けられ、両端が前記加熱プレートより突出するヒ
ートパイプと、前記ヒートパイプの一端側に接続される
加熱部と、前記ヒーとパイプの他端側に接続される冷却
部と、を備え、前記加熱部により前記ヒートパイプの一
端側を加熱してヒートパイプの温度を所定温度まで昇温
させ、このヒートパイプの熱を前記加熱プレートに移動
させて加熱プレートを所定温度に昇温させ、前記冷却部
により前記ヒートパイプの一端側を冷却することによ
り、前記加熱プレートの熱をヒートパイプに移動させ
て、加熱プレートを所定温度に降温させることを特徴と
する。このような構成においても、ヒートパイプの温度
調整を行うことにより、加熱プレートを急速に加熱、冷
却できるので、当該プレートの温度調整を短時間で行う
ことができる。

【００１４】このような熱処理装置は、基板を、この基
板の面方向と略平行に設けられた加熱プレートにより加
熱する工程と、次いで前記加熱プレートと少なくとも一
部が接触するように設けられたヒートパイプの一端側を
冷却して、前記加熱プレートの熱をヒートパイプに移動
させ、これにより加熱プレートを所定温度に降温させる
工程と、を含むことを特徴とすることを特徴とする熱処
理方法が実施される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の熱処理装置の一実
施の形態について図１及び図２を参照しながら説明す
る。１は蓋体１１ａ及び下部容器１１ｂからなる例えば
略円筒形状の処理容器であり、前記蓋体１１ａが下部容
器１１ｂの側壁の内側に入り込んで内部に密閉された空
間を形成するように構成されている。前記蓋体１１ａは
例えば図２に示すように側部を支持アーム１２により支
持されて図示しない昇降機構により昇降自在に構成され
ている。

【００１６】前記蓋体１１ａ中央には排気管１３に接続
された排気口１４が設けられており、この排気口１４の
周囲には複数のガス供給孔１５が例えば周方向に形成さ
れている。また蓋体１１ａの頂部は、内側から見ると、
外側から中心部に向かって次第に高くなるように緩やか
に傾斜しており、この傾斜部１６の外縁部には複数のガ
ス供給孔１７が周方向に形成されている。図中１８は、
例えば窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスをパー
ジガスとして供給するためのガス供給管である。なお図
１では図示の便宜上ガス供給孔１５及びガス供給管１８
は省略してある。

【００１７】前記下部容器１１ｂは内側に迫り出すよう
に段部１１ｃが形成されており、この段部１１ｃの上に
は、例えばアルミナやＳｉＣ等のセラミックスにより構
成された例えば円板状の加熱プレート２が、当該プレー
ト２の周縁領域を前記段部１１ｃにより保持されるよう
に設けられている。このような加熱プレート２の表面に
は、ウエハＷを加熱プレート２から例えば０．１ｍｍ浮
上させた状態で保持するための、例えばセラミックスよ
りなる複数例えば３個の突部２１が設けられている。こ
れによりウエハＷを加熱プレート２から僅かに浮上させ
た状態で保持し、ウエハＷの裏面側へのパーティクル付
着防止の目的でいわゆるプロキシミティーベークを行っ
ている。

【００１８】こうして前記処理容器１の内部は、蓋体１
１ａを閉じたときに、加熱プレート２と蓋体１１ａとで
囲まれた領域が加熱処理室Ｓ１として構成され、この加
熱処理室Ｓ１には、ガス供給管１８により、ガス供給孔
１５，１７を介して供給された前記不活性ガスよりなる
パージガスにより熱雰囲気の気流が発生するようになっ
ている。

【００１９】また下部容器１１ｂには、ウエハＷを前記
突部２１上に受け渡す際に、ウエハＷを昇降させるため
の、複数例えば３本の昇降ピン２３が加熱プレート２を
貫通するように設けられており、これら昇降ピン２３は
処理容器１の外側に設けられた昇降機構２４により昇降
自在に構成されている。図中２５は昇降ピン２３を後述
する加熱手段の配線などに妨げられることなく昇降させ
るためのガイド部材である。

【００２０】前記加熱プレート２の内部には、例えば直
列回路の抵抗発熱体よりなる加熱手段２０が設けられて
おり、この加熱手段２０による加熱によってプレート２
が所定の温度に加熱されるようになっている。２０Ａは
加熱手段２０に所定の電力を供給するための電源部、３
０は例えば測温抵抗体や熱電対より構成される温度セン
サ３０がであり、前記電源部２０Ａは、温度センサ３０
の検出値に基づいて制御部Ｃにより供給電力量が制御さ
れ、これによりプレート２が所定の温度に制御されるよ
うになっている。さらに加熱プレート２には、例えば図
１及び図３に示すように、複数のヒートパイプ３が内蔵
されている。

【００２１】このヒートパイプ３は、蒸発、凝縮による
潜熱の吸収、放出を利用した熱輸送を行う伝熱素子であ
り、例えばアルミニウムやステンレス、銅等からなる金
属製の管体３１の内壁に、多孔質体３２を貼設して構成
されている。前記多孔質体３２は後述する毛細管現象を
得るためのものであって、例えば金属細線を編んで作ら
れた、金網や金属フェルト等よりなる。この管体３１は
両端が塞がれており、内部が排気されて例えば真空状態
に設定され、この中には例えばナトリウムやナフタレン
等よりなる揮発性の液体（作動流体）が少量封入されて
いる。

【００２２】この例では、例えば外径３ｍｍ，内径２ｍ
ｍ程度の大きさの複数のヒートパイプ３が用いられ、例
えば図４に示すように、加熱プレート２の内部におい
て、加熱手段２０の下方側に、長さ方向がプレート２の
面方向に揃うように、プレート２の面内全体に所定間隔
で並んで配列されている。配列の一例を挙げると、加熱
手段２０は加熱プレート２表面から１〜３ｍｍ程度下方
側の位置に、ヒートパイプ３は加熱プレート２表面から
３〜５ｍｍ程度下方側の位置に夫々設けられ、ヒートパ
イプ３は例えば２０ｍｍ間隔で並んで配列されている。

【００２３】このようにヒートパイプ３の一端側は加熱
プレート２の内部に位置しているが、他端側は加熱プレ
ート２の側部から突出して延び、プレート２の外側で複
数のヒートパイプ３が１つにまとめられて冷却部をなす
熱交換部４に接続されている。

【００２４】熱交換部４は、内部に所定温度の冷媒Ｃ例
えば冷却水が貯留され、この貯留された冷媒Ｃにヒート
パイプ３のまとめられた他端側が接触するようになって
おり、当該熱交換部４に冷媒槽４１からの冷媒Ｃを供給
するための冷媒供給管４２と、当該熱交換部４から冷媒
Ｃを排出するための排出管４３とが接続されている。Ｖ
１，Ｖ２は夫々冷媒供給管４１、排出管４２に設けられ
た開閉バルブである。

【００２５】このヒートパイプ３は、外から熱を受ける
部分は蒸発部３３、外に熱を放出する部分は凝縮部３
４、残りの部分は断熱部３５として構成されているが、
この例では、加熱プレート３と接触している部分が蒸発
部３３、冷媒Ｃと接触している部分が凝縮部３４、残り
の部分が断熱部３５に相当する。

【００２６】このようなヒートパイプ３では、一端（蒸
発部３３）が加熱されると作動流体が蒸発し（蒸発潜熱
による熱の吸収）、蒸気流となって僅かな圧力差で金属
製パイプ３１の内部を他端側の凝縮部３３（低温部）へ
高速移動し、ここで管壁３１に接触し冷却されて凝縮す
る。この際凝縮潜熱により熱を放出するので、凝縮部３
４に熱が輸送される。そして凝縮液は多孔質体３２を通
って毛細管現象により蒸発部３３へ還流され、再び蒸発
→移動→凝縮のサイクルを繰り返して、熱が連続的に輸
送される。

【００２７】続いて本発明の熱処理装置が組み込まれた
ＳＯＧ塗布膜形成装置の一例について図５を用いて簡単
に説明する。図６中、５１は複数の基板例えば２５枚の
ウエハＷが収納されたカセット５２を搬入出するための
カセット搬入出ステ−ジである。この搬入出ステ−ジ５
１に臨む領域には、カセット５２からウエハＷを取り出
すための受け渡しア−ム５３が、昇降自在、Ｘ，Ｙ方向
に移動自在、鉛直軸まわりに回転自在に構成されてい
る。

【００２８】さらにこの受け渡しアーム５３の奥側に
は、例えば搬入出ステージ５１から奥を見て、例えば右
側には例えばＳＯＧ溶液をウエハＷに塗布するための塗
布処理部５４が、左側には手前側から冷却部５５、本発
明の熱処理装置を備えた高熱処理部５６、低熱処理部５
７が夫々配置されていると共に、塗布処理部５４と冷却
部５５、高熱処理部５６、低熱処理部５７との間でウエ
ハＷの受け渡しを行うためのウエハ搬送手段ＭＡが設け
られている。このウエハ搬送手段ＭＡは、進退自在、鉛
直軸まわりに回転自在、昇降自在に構成されている。

【００２９】続いてＳＯＧ塗布膜を形成する場合を例に
して上述の熱処理装置の作用について説明する。先ずＳ
ＯＧ塗布膜形成装置におけるウエハＷの流れについて説
明すると、外部からウエハＷが収納されたウエハカセッ
ト５２が搬入出ステージ５１に搬入され、受け渡しアー
ム５３によりカセット５２内からウエハＷが取り出され
て、ウエハ搬送手段ＭＡに受け渡される。次いで塗布処
理部５４にて、ウエハＷをスピンチャック上に載置させ
て、ウエハＷを例えば２０００〜６０００ｒｐｍの回転
数で回転させながら、ウエハ上にＳＯＧ溶液を滴下する
ことにより、ＳＯＧ膜が塗布される。

【００３０】次に低熱処理部５７にてウエハＷを例えば
１００〜１４０℃の温度下で熱処理することにより溶媒
を蒸発させてプレヒートを行なった後、高熱処理部５８
にて例えば４００〜４５０℃の温度下で熱処理を行う。

【００３１】ここでこの処理では、例えば処理容器１の
蓋体１１ａを上昇させて、当該容器１１ａを開き、ここ
にウエハＷを搬入する。容器１１内では、昇降ピン２３
を加熱プレート２の突部２１より突出させておいてここ
にウエハＷを受け渡し、この後昇降ピン２３を降下させ
ることにより突部２１にウエハＷを支持させ、蓋体１１
ａを閉じる。

【００３２】そしてガス供給管１８によりガス供給孔１
５，１７を介して不活性ガス例えば窒素（Ｎ2）ガスを
導入し、加熱処理室Ｓ１内の酸素（Ｏ2）濃度を例えば
１００ｐｐｍ程度に調整する。一方加熱手段２０に電源
部２０Ａより所定の電力を供給して加熱プレート２を所
定温度に加熱し、こうしてウエハＷに対して例えば４０
０〜４５０℃の温度で所定時間熱処理を行い、ＳＯＧ膜
をシロキサン結合する。

【００３３】こうして熱処理を終了した後、加熱手段２
０への電力供給量を徐々に削減する一方、バルブＶ１，
Ｖ２を開いて熱交換部４に冷媒Ｃ例えば２０℃程度の冷
却水を通流させ、加熱プレート２をヒートパイプ３によ
り冷却する。このときバルブＶ１，Ｖ２の開閉のタイミ
ングや開度を調整することにより、熱交換部４に冷媒Ｃ
を貯流させて冷媒Ｃとヒートパイプ３の凝縮部３４とを
接触させる。

【００３４】この冷却について説明すると、ヒートパイ
プ３は加熱プレート２に内蔵されているので、プレート
２との接触により、プレート２の熱が伝達される。この
加熱プレート２からの熱の移動によりヒートパイプ３で
は蒸発部３３にて作動流体が蒸発し、この蒸気流が低温
部である凝縮部３３へ移動し、ここで凝縮する。凝縮部
３３では凝縮潜熱により熱が放出されるが、当該凝縮部
３３は冷媒Ｃと接触しているので、凝縮部３４に放出さ
れた熱はさらに熱交換部４にて放散される。一方凝縮液
は既述のように蒸発部３３へ還流され、この蒸発→移動
→凝縮のサイクルが繰り返されて、蒸発部３３の熱が凝
縮部３４を介して熱交換部４に連続的に輸送される。こ
れにより蒸発部３３の熱が効率よく奪われて、加熱プレ
ート２の温度が急速に低下する。

【００３５】こうして加熱プレート２を所定温度例えば
１００℃まで例えば３分程度で降温させた後、窒素ガス
の供給を停止して、蓋体１１ａを開き、昇降ピン２３と
の協動作用によりウエハ搬送手段ＭＡに受け渡す。この
後ウエハＷは冷却部５８にて所定温度例えば２０℃まで
冷却され、こうしてＳｉＯ2膜が形成されたウエハＷ
は、ウエハ搬送手段ＭＡ、受け渡しアーム５３により搬
入出ステージ５１のウエハカセット５２内に収納され
る。

【００３６】このような熱処理装置では、加熱プレート
２はヒートパイプ３により冷却されるので、短時間で所
定の温度まで冷却される。つまりヒートパイプ３は、一
端側（蒸発部３３）で発生した蒸気が高速で他端側（凝
縮部３４）に移動して熱を伝達するものであるので、微
少の温度差で大量の熱を運ぶことができ、効率の良い冷
却を行うことができる。

【００３７】また、このように低損失の熱伝達が行われ
るので、ヒートパイプ３自体には温度分布が発生しにく
い。さらにこのようなヒートパイプ３が加熱プレート２
の面内全体に亘って例えば２０ｍｍ間隔で配列されてい
るので、加熱プレート２にも温度分布が発生しにくい。
このためヒートパイプ３を用いることにより、高い面内
温度均一性を確保した状態で加熱プレート２を冷却する
ことができる。

【００３８】これにより例えば１００℃／分程度の高い
降温速度で冷却しても加熱プレート２が温度分布による
応力によって割れるといったことがないので、このよう
な高い降温速度で急速に冷却することができ、冷却時間
の短縮を図ることができる。このため加熱プレート２の
温度調整を待つ時間が無くなるので、スループットの向
上を図ることができる。

【００３９】以上において上述の実施の形態では、例え
ば図６に示すように、ヒートパイプ３（３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ，３Ｄ）毎に専用の熱交換部４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，
４Ｄ）を用意し、夫々のヒートパイプ３を独立に冷却す
るようにしてもよい。この場合温度分布を発生させない
ように、各ヒートパイプ３を均一に冷却するようにして
もよいが、例えば各熱交換部４に供給する冷媒Ｃ（Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）の温度を変えることにより、加
熱プレート２が割れない範囲で、積極的に温度分布を作
るようにしてもよい。

【００４０】また例えば図７に示すように、ヒートパイ
プ３を蒸発部３３が凝縮部３４よりも低い位置に位置す
るように傾斜して設けるようにしてもよく、この場合に
は凝縮部３４にて凝縮された作動流体は重力により蒸発
部３３に還流して行くので、多孔質体３２を設けなくて
もよい。

【００４１】さらに例えば図８に示すように熱処理装置
を構成し、ヒートパイプ３と冷却ガスとの組み合わせに
より加熱プレート２を冷却するようにしてもよい。この
例では、前記処理容器１の内部は、蓋体１１ａを閉じた
ときに、加熱プレート２と下部容器１１ｂとで囲まれた
領域が冷却室Ｓ２として構成され、ここに冷却ガス供給
管５１により例えば空気や窒素ガスなどの冷却ガスが供
給されるようになっている。図中Ｍは冷却ガス供給管５
１を分岐するためのマニホールド、Ｖ３は開閉バルブで
ある。

【００４２】前記冷却ガスとしては、例えば２０℃程度
の空気等を用いてもよいが、例えば図９に示す冷却装置
６等により所定温度に冷却された空気等を用いるように
してもよい。ここでこの冷却装置６について簡単に説明
すると、６１は例えばアルミニウムやステンレス、銅等
の熱伝導性の良好な材質により形成された冷却容器であ
り、この容器６１の内部には例えば水などの冷媒６０が
入っている。また前記容器６１には、例えば容器６１内
の冷媒６０と接触する部分が熱伝導性の良好な材質例え
ばアルミニウムやステンレス、銅より構成された前記冷
却ガス供給管５２が複数に分岐された状態で当該容器６
１を貫通するように設けられている。

【００４３】さらに冷却容器６１には、当該容器６１と
接触するようにペルチェ素子７が、例えば容器６１を挟
むように設けられており、これらペルチェ素子７の外側
には冷却管６２が夫々設けられている。前記ガス供給管
５２は冷却効率を高めるために冷却容器６１の内部を分
岐して貫通しているが、容器６１の上流側ではまとめら
れて開閉バルブＶ４を介して冷却ガス源６３に接続され
ており、また冷却容器６１の下流側においてもまとめら
れて開閉バルブＶ４を介して前記マニホールドＭに接続
されている。前記冷却管６２には例えば２０℃の冷却水
が循環供給されている。

【００４４】続いてペルチェ素子７について簡単に説明
すると、この素子は熱電モジュールの一種であり、素子
の両面に温度差が生じ、低温側で吸熱、高温側で発熱が
おこる半導体素子である。このペルチェ素子７の一面側
を冷却対象物である冷却容器６１に接触させ、他面側を
冷却管６２に接触させて所定の電力を供給すると、冷却
容器６１の熱が素子７の一面側から吸熱され、素子７の
他面側から発熱された熱は冷却管６２内の冷却水の通流
により奪われ、この熱の移動により、冷却容器６１内の
水が冷却される。このためこの冷却により、容器内の水
は凝固点以下の温度で氷となり、さらに温度が低下する
と温度の低い氷となるので、所定温度の氷（冷媒）が得
られる。

【００４５】そして冷却容器６１の内部では、所定温度
の氷によりガス供給管５２が冷却され、この供給管５２
内に冷却ガスを通流させることにより、当該冷却ガスが
冷却されるので、冷却ガスが所定温度に冷却される。こ
の際冷却容器６１内の氷の温度は、あまり高いと冷却ガ
スの温度が低くならないため、冷却効率の向上を図るこ
とが難しく、一方あまり低いと冷却ガスが結露してしま
うため、０℃〜−６０℃程度例えば−４０℃程度が望ま
しく、これにより冷却ガスは例えばー４０℃に冷却され
る。

【００４６】このような熱処理装置では、ウエハＷに対
して所定の熱処理を行った後、加熱プレート２の冷却時
に、バルブＶ１，Ｖ２を開いて熱交換部４に冷媒Ｃ例え
ば２０℃程度の冷却水を通流させ、加熱プレート２をヒ
ートパイプ３により冷却すると共に、バルブＶ４（Ｖ
３）を開き、ガス供給管５１に例えば空気よりなる冷却
ガスを通流させて、この冷却ガスをマニホールドＭを介
して冷却室Ｓ２内の加熱プレート２の裏面側に所定の流
量例えば１０リットル／分で吹き付けることにより冷却
する。この際冷却ガスを所定温度に冷却する場合には、
予め冷却装置６においてペルチェ素子７に所定の電力を
供給し、所定温度の冷媒を作製しておく。

【００４７】このような構成では、冷却室Ｓ２は冷却ガ
スにより冷却され、この冷却ガスは加熱プレート２の裏
面側に満遍なく供給されるので、当該プレート２は均一
な温度分布を維持した状態で冷却される。このためヒー
トパイプ３と冷却ガスとの組み合わせにより、高い降温
速度で急速に冷却することができるので、より冷却時間
の短縮を図ることができる。この際冷却装置６により、
所定温度の冷媒６０を作製して冷却ガスを冷却した場合
には、より加熱プレート２の冷却効率が向上し、冷却時
間が短縮される。

【００４８】さらに本発明では、加熱手段２０とヒート
パイプ３との組み合わせにより、加熱プレート２を加熱
するようにしてもよい。この場合例えば熱交換部４は温
度調整部をなし、ヒートパイプ３の端部を所定温度まで
加熱するための例えば電気ヒータよりなる加熱部を備
え、加熱部への電力供給と、冷媒Ｃの供給との切り替え
ができるように構成される。

【００４９】このような構成では、加熱プレート２の加
熱時には、加熱手段２０と加熱部とに電力が供給され、
これによりヒートパイプ３では、作動流体に入熱され、
この作動流体が蒸発して蒸気が低温部（この場合には加
熱プレート２と接触している部分）へ移動していき、当
該部分の温度が上昇する。こうして加熱手段２０とヒー
トパイプ３との組み合わせにより加熱プレート２が加熱
される。一方加熱プレート２の冷却時には、加熱部への
電力供給を停止し、バルブＶ１，Ｖ２を開いて冷媒Ｃを
通流させて、ヒートパイプ３の端部を冷却し、こうして
加熱プレート２を冷却する。

【００５０】また例えば図１０に示すように熱処理装置
を構成してもよい。この装置はヒートパイプ３を加熱プ
レート２を貫通するように、面方向に沿って設け、一端
側を蒸発部３３として、ここに加熱部７例えば電気ヒー
タを接続し、ここに電源部７Ａより所定の電力を供給し
て、蒸発部３３を所定の温度に加熱するように構成され
ている。その他の構成は図４に示す装置と同様である。

【００５１】このような装置では、加熱プレート２を加
熱するときには、加熱手段２０，加熱部７に電源部２０
Ａ，７Ａより電力を供給する。このときヒートパイプ３
では加熱された蒸発部３３の熱が既述のように凝縮部３
４まで移動していき、これにより加熱プレート２が加熱
される。一方加熱プレート２の冷却時には、加熱部７へ
の電力供給を停止し、バルブＶ１，Ｖ２を開いて冷媒Ｃ
を通流させて、ヒートパイプ３の端部を冷却して前記プ
レート２の冷却を行う。

【００５２】このようにヒートパイプ３により加熱プレ
ート２を加熱、冷却してするように構成した場合には、
加熱手段２０を設けず、ヒートパイプ３のみで加熱プレ
ート２の温度調整を行なうようにしてもよい。

【００５３】以上において本発明では、ヒートパイプ３
は、少なくとも一部が加熱プレート２に接触して当該プ
レート３との間で熱の授受を行うように設けられればよ
く、例えば図１に示すように管体３１がプレート２に内
蔵されるように設けるようにしてもよいし、例えば図１
１に示すように管体３１の一部がプレート２に埋設され
るように設けるようにしてもよい。また本発明の熱処理
装置では、加熱プレート２にヒートパイプ３の一部が接
触するように設けられ、このような加熱プレートにより
ウエハＷを加熱するものであれば、上述の構成に限られ
ない。

【００５４】また上述の熱処理装置は、ＳＯＧ塗布膜形
成装置において、高熱処理部５６のみならず低熱処理部
５７に設けるようにしてもよい。また本発明の熱処理装
置は、例えば４００℃程度で熱処理を行うＳＯＤ（Spin
On Dielectric）処理等や、例えば塗布・現像装置に
組み込まれる熱処理部に適用することもできる。ここで
塗布・現像装置は、基板にレジスト液を塗布するための
塗布処理部や、露光後の基板に現像液を供給して現像を
行う現像処理部、レジスト塗布や現像処理の前後に基板
の加熱や冷却を行う処理部を含むものであり、本発明の
熱処理装置は例えばプリベークや露光後ベークに適用さ
れる。さらに本発明では、基板としてはウエハに限ら
ず、液晶ディスプレイ用のガラス基板やマスクレチクル
基板、ＧａＡｓ基板、石英基板等であってもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、加熱プレートを短時間
で冷却することでき、スループットの向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱処理装置の一実施の形態を示す断面
図である。

【図２】前記加熱装置の蓋体を示す斜視図である。

【図３】前記熱処理装置に設けられるヒートパイプを示
す断面図である。

【図４】前記ヒートパイプの配列例を示す平面図と断面
図である。

【図５】前記熱処理装置が組み込まれたＳＯＧ塗布膜形
成装置の一例を示す平面図である。

【図６】前記熱処理装置の他の例を示す平面図である。

【図７】前記熱処理装置のさらに他の例を示す断面図で
ある。

【図８】前記熱処理装置のさらに他の例を示す断面図で
ある。

【図９】前記熱処理装置に設けられる冷却装置を示す断
面図である。

【図１０】前記熱処理装置のさらに他の例を示す断面図
である。

【図１１】前記熱処理装置のさらに他の例を示す断面図
である。

【符号の説明】

Ｗ 半導体ウエハ Ｃ 冷媒 １１ 処理容器 ２ 加熱プレート ２０ 加熱手段 ３ ヒートパイプ ３１ 管体 ３２ 多孔質体 ３３ 蒸発部 ３４ 凝縮部 ３５ 断熱部 ４ 熱交換部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の面方向と略平行に設けられ、基板
   を加熱するための加熱プレートと、 前記加熱プレートと少なくとも一部が接触するように設
   けられ、一端側が前記加熱プレートより突出するヒート
   パイプと、 前記ヒートパイプの一端側に接続される温度調整部と、
   を備え、 前記温度調整部により前記ヒートパイプの一端側の温度
   を調整してヒートパイプの温度を所定温度に調整し、こ
   のヒートパイプと前記加熱プレートとの間で熱を移動さ
   せることにより、加熱プレートの温度を調整することを
   特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 前記ヒートパイプの他端側は分岐されて
   前記加熱プレートに接触していることを特徴とする請求
   項１記載の熱処理装置。
3. 【請求項３】 加熱プレートに複数のヒートパイプを設
   け、この複数のヒートパイプ毎に温度調整部を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
4. 【請求項４】 前記温度調製部は、前記ヒートパイプの
   一端側を冷却するための冷却部であり、この冷却部によ
   り前記ヒートパイプの一端側を冷却することにより、前
   記加熱プレートの熱をヒートパイプに移動させて、加熱
   プレートを所定温度に降温させることを特徴とする請求
   項１，２又は３記載の熱処理装置。
5. 【請求項５】 前記加熱プレートは当該加熱プレートを
   所定温度に昇温させるための加熱手段を備えていること
   を特徴とする請求項１，２，３又は４記載の熱処理装
   置。
6. 【請求項６】 基板の面方向と略平行に設けられ、基板
   を加熱するための加熱プレートと、 前記加熱プレートと少なくとも一部が接触し、長さ方向
   が加熱プレートの面方向に沿うように、両端が前記加熱
   プレートより突出するように設けられたヒートパイプ
   と、 前記ヒートパイプの一端側に接続される加熱部と、 前記ヒートパイプの他端側に接続される冷却部と、を備
   え、 前記加熱部により前記ヒートパイプの一端側を加熱して
   ヒートパイプの温度を所定温度まで昇温させ、このヒー
   トパイプの熱を前記加熱プレートに移動させて加熱プレ
   ートを所定温度に昇温させ、 前記冷却部により前記ヒートパイプの一端側を冷却する
   ことにより、前記加熱プレートの熱をヒートパイプに移
   動させて、加熱プレートを所定温度に降温させることを
   特徴とする熱処理装置。
7. 【請求項７】 加熱プレートに冷却ガスを供給するため
   の冷却ガス流路を備え、冷却ガスを加熱プレートに供給
   して当該加熱プレートの温度を降温させることを特徴と
   する請求項１，２，３，４，５又は６記載の熱処理装
   置。
8. 【請求項８】 前記ヒートパイプは、前記加熱プレート
   と少なくとも一部が接触するように、ヒートパイプの長
   さ方向が加熱プレートの面方向に沿うように設けられて
   いることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は７
   記載の熱処理装置。
9. 【請求項９】 前記加熱プレートはセラミックスよりな
   ることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，
   ７，８又は９記載の熱処理装置。
10. 【請求項１０】 基板を、この基板の面方向と略平行に
    設けられた加熱プレートにより加熱する工程と、 次いで前記加熱プレートと少なくとも一部が接触するよ
    うに設けられたヒートパイプの一端側を冷却して、前記
    加熱プレートの熱をヒートパイプに移動させ、これによ
    り加熱プレートを所定温度に降温させる工程と、を含む
    ことを特徴とすることを特徴とする熱処理方法。