JP2008098468A - Heat treating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat treating device that can securely fix a sphere to a heat treating plate with a simple structure and facilitates adjustments of the gap between a top surface of the plate and a substrate. <P>SOLUTION: A cylindrical hole portion 31 is bored in the heat treating plate 11. A spacer 32 and a proximity ball 30 are put in the hole portion 31 in order. The spacer 32 is a cylindrical member made of stainless steel. The proximity ball 30 is a sphere made of alumina. A guide cap 35 is threadably engaged with the hole portion 31 from above with predetermined torque. The proximity ball 30 is fixed to the heat treating plate 11 with the force of the guide cap 35 pressing the proximity ball 30 downward and the reaction force of the spacer 32 thereto. At this time, an upper-end portion of the proximity ball 30 projects from the top surface 11a of the heat treating plate 11 by a predetermined height. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、温調機構を有する熱処理プレートによって半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）の熱処理を行う熱処理装置に関する。   The present invention relates to a heat treatment apparatus for performing heat treatment of a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, a substrate for an optical disk (hereinafter simply referred to as “substrate”) using a heat treatment plate having a temperature control mechanism.

半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製造工程において、熱処理工程は欠かすことの出来ない重要な工程であり、従来より種々のタイプの熱処理装置が使用されている。それらのうちの典型的な熱処理装置としては、ホットプレートやクールプレートのような熱処理プレートによって基板の加熱処理または冷却処理を行う装置が挙げられる。すなわち、アルミニウム等の金属によって形成された熱処理プレートに加熱機構や冷却機構を内蔵し、その熱処理プレート上に基板を載置することによって熱処理を実行する熱処理装置である。このような熱処理装置において、金属製の熱処理プレートに直接基板を接触させて載置すると、基板とプレート上面との密着状態によって熱処理時の基板面内温度均一性が不安定になるだけでなく、熱処理プレートから基板への金属汚染が生じるという問題もあった。   In the manufacturing process of semiconductor devices, liquid crystal displays and the like, the heat treatment process is an indispensable process, and various types of heat treatment apparatuses have been used conventionally. Among them, a typical heat treatment apparatus includes an apparatus that heats or cools a substrate using a heat treatment plate such as a hot plate or a cool plate. That is, it is a heat treatment apparatus that incorporates a heating mechanism or a cooling mechanism in a heat treatment plate formed of a metal such as aluminum, and performs heat treatment by placing a substrate on the heat treatment plate. In such a heat treatment apparatus, when the substrate is placed in direct contact with the metal heat treatment plate, not only the in-plane temperature uniformity during the heat treatment becomes unstable due to the close contact state between the substrate and the plate upper surface, There was also a problem that metal contamination from the heat treatment plate to the substrate occurred.

かかる問題を解決するために、基板を熱処理プレートに直接接触させるのではなく、プレート上面から微小間隔を隔てて基板を載置することにより熱処理を行う方式が行われている。例えば、特許文献１には、非伝熱性の球体を熱処理プレートの上面に形成された凹部に入れ、その球体によって基板を支持することにより、プレート上面と基板との間に微小間隔を隔てて基板を載置する技術が開示されている。このようにすれば、非伝熱性の球体によって点接触にて基板を支持することとなるため、基板の温度均一性を向上させることができる。   In order to solve such a problem, a method of performing a heat treatment by placing the substrate at a minute interval from the upper surface of the plate is used instead of directly contacting the substrate with the heat treatment plate. For example, in Patent Document 1, a non-heat-conductive sphere is placed in a recess formed on the upper surface of a heat treatment plate, and the substrate is supported by the sphere so that the substrate is separated from the upper surface of the plate by a minute interval. A technique for mounting the image is disclosed. In this way, since the substrate is supported by point contact by the non-heat conductive sphere, the temperature uniformity of the substrate can be improved.

実開平６−７７２３９号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-77239

ところで、従来においては、熱処理プレートの凹部と球体とをセラミックス系の接着剤を使用して接着していた。このため、熱処理プレートの上面から球体が離脱してしまうという問題が発生していた。このような球体の離脱が生じる原因としては、接着工程作業を行う作業者によって接着品質にばらつきがあることや熱処理プレートの材質によっては接着剤と馴染みにくいといった要因が考えられる。特に、熱処理プレートの設定温度を急速に変更する熱処理装置においては、熱膨張と熱収縮との繰り返しによって球体が離脱する確率が高いものとなっていた。   By the way, conventionally, the concave portion and the sphere of the heat treatment plate are bonded using a ceramic adhesive. For this reason, there has been a problem that the sphere is detached from the upper surface of the heat treatment plate. Possible causes of such detachment of the sphere include the fact that the quality of the adhesive varies depending on the worker performing the bonding process, and that it is difficult to become familiar with the adhesive depending on the material of the heat treatment plate. In particular, in a heat treatment apparatus that rapidly changes the set temperature of the heat treatment plate, there is a high probability that the sphere is detached due to repeated thermal expansion and contraction.

また、従来のように接着剤を使用して球体を固定すると、接着剤が完全に乾燥するまでに相応の時間を要するため、球体取り付け作業に長時間（約２日程度）を要するという問題もあった。さらには、球体の上端部の高さ調整が難しく、プレート上面と基板との間に微小間隔を均一に保つことが困難であるという問題もあった。   In addition, when the sphere is fixed using an adhesive as in the conventional case, it takes a considerable time for the adhesive to dry completely, so that the sphere mounting operation takes a long time (about 2 days). there were. Furthermore, it is difficult to adjust the height of the upper end portion of the sphere, and it is difficult to keep a uniform distance between the upper surface of the plate and the substrate.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造にて確実に球体を熱処理プレートに固定することができ、しかもプレートの上面と基板との間の間隔調整も容易な熱処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of reliably fixing a sphere to a heat treatment plate with a simple structure and easily adjusting the distance between the upper surface of the plate and the substrate. The purpose is to provide.

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、温調機構を有する熱処理プレートによって基板の熱処理を行う熱処理装置において、前記熱処理プレートの上面に穿設された有底円筒形状の孔部の底面上に設置され、所定の厚さを有するスペーサと、前記孔部に入れられて前記スペーサの上面に載置される低伝熱性の球体と、前記球体を受け入れ可能な中空部および前記中空部に連通する上部開口を有し、前記孔部に螺合されることによって前記球体の上端部を前記上部開口から突出させつつ前記球体を前記スペーサ上に固定するキャップ部材と、を備え、前記孔部に前記キャップ部材が螺合されたときに、前記スペーサ上に固定された前記球体の上端部が前記熱処理プレートの上面から所定高さ突出することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a heat treatment apparatus for performing heat treatment of a substrate by a heat treatment plate having a temperature control mechanism, and a bottom surface of a bottomed cylindrical hole formed in the upper surface of the heat treatment plate. A spacer having a predetermined thickness, a low heat transfer sphere placed in the hole and placed on the upper surface of the spacer, a hollow portion capable of receiving the sphere, and the hollow portion; A cap member that has an upper opening communicating therewith, and that is screwed into the hole to fix the sphere on the spacer while projecting the upper end of the sphere from the upper opening. When the cap member is screwed together, the upper end of the sphere fixed on the spacer protrudes a predetermined height from the upper surface of the heat treatment plate.

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記スペーサの硬度は前記熱処理プレートの硬度よりも高いことを特徴とする。   According to a second aspect of the invention, in the heat treatment apparatus according to the first aspect of the invention, the hardness of the spacer is higher than the hardness of the heat treatment plate.

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記スペーサはステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the heat treatment apparatus according to the second aspect of the present invention, the spacer is made of stainless steel.

請求項１の発明によれば、熱処理プレートの上面に穿設された孔部に所定の厚さのスペーサと低伝熱性の球体とを入れ、キャップ部材を孔部に螺合させるだけという簡単な構造にて確実に球体を熱処理プレートに固定することができ、しかもスペーサの厚さを変えるだけでプレートの上面と基板との間の間隔調整も容易に行うことができる。   According to the first aspect of the present invention, a spacer having a predetermined thickness and a low heat transfer sphere are placed in the hole formed in the upper surface of the heat treatment plate, and the cap member is simply screwed into the hole. The sphere can be reliably fixed to the heat treatment plate by the structure, and the distance between the upper surface of the plate and the substrate can be easily adjusted only by changing the thickness of the spacer.

また、請求項２の発明によれば、スペーサの硬度は熱処理プレートの硬度よりも高いため、キャップ部材を孔部に螺合させたときにスペーサ、および球体により熱処理プレートが変形、損傷するのを防ぐことができる。   According to the invention of claim 2, since the hardness of the spacer is higher than the hardness of the heat treatment plate, the heat treatment plate is deformed and damaged by the spacer and the sphere when the cap member is screwed into the hole. Can be prevented.

また、請求項３の発明によれば、スペーサはステンレス鋼にて形成されているため、キャップ部材を孔部に螺合させたときに球体により熱処理プレートが変形、損傷するのを防ぐことができる。   According to the invention of claim 3, since the spacer is made of stainless steel, the heat treatment plate can be prevented from being deformed or damaged by the sphere when the cap member is screwed into the hole. .

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明に係る熱処理装置１の概略構成を示す側断面図である。この熱処理装置１は、いわゆるヒートパイプ構造を採用することにより、熱容量を小さくして温度応答性を高めつつ温度分布の面内均一性を高めたものであり、中空構造の熱処理プレート１１を備える。図２は、熱処理プレート１１を上面から見た平面図である。   FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 employs a so-called heat pipe structure to reduce the heat capacity and improve the temperature responsiveness while improving the in-plane uniformity of the temperature distribution, and includes a heat treatment plate 11 having a hollow structure. FIG. 2 is a plan view of the heat treatment plate 11 as viewed from above.

熱処理プレート１１は、その上面に基板Ｗを載置して加熱処理するためのものであり、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の伝熱性が良好な金属を基材とする材料によって中空円筒状に形成されている。熱処理プレート１１は内部に空洞を有する中空構造のため、昇温時に内部圧力が上昇することに対応して、縦方向の強度を補強するため複数本のリム１２が形成されている。そして、熱処理プレート１１の内部空間下方には作動液室１３が形成されている。この作動液室１３内には、作動液１６（例えば、水）が貯留されるとともに、作動液１６を加熱するためのヒータ１７が浸漬配設されている。   The heat treatment plate 11 is for placing the substrate W on the upper surface and performing heat treatment. For example, the heat treatment plate 11 is made of a material based on a metal having good heat conductivity such as copper (Cu) or aluminum (Al). It is formed in a hollow cylindrical shape. Since the heat treatment plate 11 has a hollow structure with a cavity inside, a plurality of rims 12 are formed to reinforce the strength in the vertical direction in response to the increase in internal pressure when the temperature is raised. A hydraulic fluid chamber 13 is formed below the internal space of the heat treatment plate 11. A hydraulic fluid 16 (for example, water) is stored in the hydraulic fluid chamber 13, and a heater 17 for heating the hydraulic fluid 16 is disposed so as to be immersed therein.

熱処理装置１においては、ヒートパイプ構造を利用した加熱機構が実現されている。すなわち、ヒータ１７を作動させて作動液１６を加熱することにより、作動液１６が蒸発してその蒸気が熱処理プレート１１の内部空間を移動し、熱処理プレート１１の表面との間で凝縮潜熱の授受を行うことにより、熱処理プレート１１を加熱する。熱処理プレート１１との間で凝縮潜熱の授受を実行した作動液１６の蒸気は、液体の作動液１６に戻って作動液室１３に回収される。これを繰り返すことによって、熱処理プレート１１は、その表面の温度分布が均一となるように加熱される。   In the heat treatment apparatus 1, a heating mechanism using a heat pipe structure is realized. That is, by operating the heater 17 to heat the hydraulic fluid 16, the hydraulic fluid 16 evaporates and the vapor moves through the internal space of the heat treatment plate 11, and exchanges latent heat of condensation with the surface of the heat treatment plate 11. By performing the above, the heat treatment plate 11 is heated. The vapor of the hydraulic fluid 16 that has exchanged latent heat of condensation with the heat treatment plate 11 returns to the liquid hydraulic fluid 16 and is collected in the hydraulic fluid chamber 13. By repeating this, the heat treatment plate 11 is heated so that the temperature distribution on the surface thereof becomes uniform.

熱処理装置１における冷却構造としての冷却管１９は、熱処理プレート１１の内部空間のほぼ全域にわたって配設されている。冷却管１９は、熱伝導性の材料（たとえば金属や合金）で形成されており、略水平にかつ熱処理プレート１１表面のほぼ全域に対向するように配設されている。   The cooling pipe 19 as a cooling structure in the heat treatment apparatus 1 is disposed over almost the entire inner space of the heat treatment plate 11. The cooling pipe 19 is made of a heat conductive material (for example, metal or alloy), and is disposed so as to be substantially horizontal and face almost the entire surface of the heat treatment plate 11.

冷却管１９の一端は、供給配管２２を介して冷却媒体供給源２５と接続されている。供給配管２２の経路途中には開閉弁２６が介挿されている。また、冷却管１９の他端は図示しないドレインと接続されている。したがって、冷却媒体供給源２５から供給される冷却媒体は、開閉弁２６を開放することにより供給配管２２を介して冷却管１９に供給され、冷却管１９を介して熱処理プレート１１の内部空間と熱交換を行った後、図示しないドレインへと排出される。これにより、作動液室１３から蒸発した作動液１６の蒸気は冷却管１９によって冷却されることともなる。このように、本実施形態の熱処理装置１においては、ヒートパイプ構造を利用した加熱機構および冷却管１９を使用した冷却機構からなる温調機構を熱処理プレート１１に備えており、ヒータ１７の発熱量および冷却管１９への冷媒供給量を調整することによって熱処理プレート１１の加熱・冷却を制御している。   One end of the cooling pipe 19 is connected to a cooling medium supply source 25 through a supply pipe 22. An on-off valve 26 is inserted in the middle of the supply pipe 22. The other end of the cooling pipe 19 is connected to a drain (not shown). Therefore, the cooling medium supplied from the cooling medium supply source 25 is supplied to the cooling pipe 19 via the supply pipe 22 by opening the on-off valve 26, and the heat treatment plate 11 and the internal space of the heat treatment plate 11 are heated via the cooling pipe 19. After exchanging, it is discharged to a drain (not shown). As a result, the vapor of the hydraulic fluid 16 evaporated from the hydraulic fluid chamber 13 is also cooled by the cooling pipe 19. As described above, in the heat treatment apparatus 1 of the present embodiment, the heat treatment plate 11 is provided with the temperature adjustment mechanism including the heating mechanism using the heat pipe structure and the cooling mechanism using the cooling pipe 19. The heating / cooling of the heat treatment plate 11 is controlled by adjusting the amount of refrigerant supplied to the cooling pipe 19.

また、熱処理プレート１１の上面には、複数個（本実施形態では３個）のプロキシミティボール３０が配設されている。各プロキシミティボール３０は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の低伝熱性の部材にて構成された球体である。本実施形態では、直径２．３８ｍｍの３個のプロキシミティボール３０が熱処理プレート１１の上面の同一円周上に沿って１２０°間隔で配設されている。 A plurality of (three in this embodiment) proximity balls 30 are disposed on the upper surface of the heat treatment plate 11. Each proximity ball 30 is a sphere composed of a low heat transfer member such as alumina (Al 2 O 3 ). In this embodiment, three proximity balls 30 having a diameter of 2.38 mm are arranged at 120 ° intervals along the same circumference on the upper surface of the heat treatment plate 11.

図３は、プロキシミティボール３０の取り付け態様を説明するための模式図である。また、図４は、プロキシミティボール３０が熱処理プレート１１に固定された状態を示す断面図である。熱処理プレート１１の上面に、有底円筒形状の孔部３１が３箇所穿設されている。孔部３１の円筒の直径はプロキシミティボール３０の直径よりも大きく、底面３１ａは平面とされている。また、孔部３１の円筒内周面３１ｂには雌ネジが螺刻されている。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an attachment mode of the proximity ball 30. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the proximity ball 30 is fixed to the heat treatment plate 11. Three bottomed cylindrical hole portions 31 are formed on the upper surface of the heat treatment plate 11. The diameter of the cylinder of the hole 31 is larger than the diameter of the proximity ball 30, and the bottom surface 31a is a flat surface. A female screw is threaded on the cylindrical inner peripheral surface 31 b of the hole 31.

孔部３１の底面３１ａ上にはスペーサ３２が設置されている。本実施形態のスペーサ３２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）にて形成された円柱形状部材であり、所定厚さ（高さ）を有している。スペーサ３２の厚さによって、基板Ｗと熱処理プレート１１の上面との間に形成されるいわゆるプロキシミティギャップと称される微小間隔の大きさが規定される。なお、スペーサ３２の円柱直径が孔部３１の直径よりも小さいことは勿論である。プロキシミティボール３０は、孔部３１に入れられ、孔部３１の底面３１ａ上に設置されたスペーサ３２の上面に載置される。スペーサ３２の上面は平面であるため、プロキシミティボール３０とスペーサ３２とは点接触にて接触する。   A spacer 32 is provided on the bottom surface 31 a of the hole 31. The spacer 32 of this embodiment is a cylindrical member formed of stainless steel (SUS304) and has a predetermined thickness (height). The thickness of the spacer 32 defines the size of a minute gap called a proximity gap formed between the substrate W and the upper surface of the heat treatment plate 11. Of course, the cylindrical diameter of the spacer 32 is smaller than the diameter of the hole 31. The proximity ball 30 is placed in the hole 31 and placed on the upper surface of the spacer 32 installed on the bottom surface 31 a of the hole 31. Since the upper surface of the spacer 32 is a flat surface, the proximity ball 30 and the spacer 32 are in point contact.

孔部３１にスペーサ３２とプロキシミティボール３０とが順に入れられた状態にて、ガイドキャップ３５が孔部３１に螺合される。ガイドキャップ３５は、アルムニウムにて形成されており、表面がアルマイト処理されている。図３に示すように、ガイドキャップ３５の外観形状は概ね円筒形状であり、その外周面には孔部３１の円筒内周面３１ｂと螺合する雄ネジが螺刻されている。また、ガイドキャップ３５の内側には円筒形状の中空部３６が形成されている。中空部３６の下端は完全に開放されるとともに、中空部３６の直径はプロキシミティボール３０の直径よりも大きい。つまり、ガイドキャップ３５の下端からプロキシミティボール３０の直径よりも大きい所定径および所定高さの円筒形状孔を穿孔したときの孔が中空部３６を構成する。このため、ガイドキャップ３５の下側から中空部３６の内側にプロキシミティボール３０を受け入れることが可能である。   The guide cap 35 is screwed into the hole 31 in a state where the spacer 32 and the proximity ball 30 are sequentially inserted into the hole 31. The guide cap 35 is made of aluminium, and the surface thereof is anodized. As shown in FIG. 3, the outer shape of the guide cap 35 is generally cylindrical, and a male screw that engages with the cylindrical inner peripheral surface 31b of the hole 31 is threaded on the outer peripheral surface thereof. A cylindrical hollow portion 36 is formed inside the guide cap 35. The lower end of the hollow portion 36 is completely opened, and the diameter of the hollow portion 36 is larger than the diameter of the proximity ball 30. That is, the hole formed when a cylindrical hole having a predetermined diameter and a predetermined height larger than the diameter of the proximity ball 30 is formed from the lower end of the guide cap 35 constitutes the hollow portion 36. Therefore, the proximity ball 30 can be received from the lower side of the guide cap 35 to the inside of the hollow portion 36.

さらに、ガイドキャップ３５の上面には、開口部３７が形成されている。開口部３７は円形の開口であって、その直径はプロキシミティボール３０の直径よりも小さい。開口部３７は中空部３６に連通している。なお、図３に示すように、ガイドキャップ３５の上面には、螺合時にガイドキャップ３５を回転させるための工具を嵌める溝が径方向に沿って刻設されている。   Further, an opening 37 is formed on the upper surface of the guide cap 35. The opening 37 is a circular opening, and its diameter is smaller than the diameter of the proximity ball 30. The opening 37 communicates with the hollow portion 36. As shown in FIG. 3, a groove for fitting a tool for rotating the guide cap 35 at the time of screwing is engraved on the upper surface of the guide cap 35 along the radial direction.

孔部３１にスペーサ３２とプロキシミティボール３０とを順に入れた後に、ガイドキャップ３５を孔部３１にねじ込んでいくと、ガイドキャップ３５が徐々に孔部３１内に没入するとともに、プロキシミティボール３０が中空部３６の内側に入り込んでいく。やがて、ガイドキャップ３５が完全に孔部３１に没入してガイドキャップ３５の上面が熱処理プレート１１の上面１１ａよりも若干低くなったときに、開口部３７の周縁部下端がプロキシミティボール３０の球面に当接する。このとき、開口部３７の直径はプロキシミティボール３０の直径よりも小さいため、プロキシミティボール３０がガイドキャップ３５を通り抜けることはないが、プロキシミティボール３０の球体上端部が開口部３７から上方に突出する。そして、ガイドキャップ３５をねじ込むのに要するトルクが所定値に達したところで、ねじ込み作業を完了する。具体的には、作業者が所定のトルク値に設定した工具（例えば、トルクドライバー）を使用してガイドキャップ３５のねじ込み作業を行えば良い。   When the guide cap 35 is screwed into the hole 31 after the spacer 32 and the proximity ball 30 are sequentially inserted into the hole 31, the guide cap 35 is gradually immersed in the hole 31 and the proximity ball 30. Enters the inside of the hollow portion 36. Eventually, when the guide cap 35 is completely immersed in the hole 31 and the upper surface of the guide cap 35 is slightly lower than the upper surface 11 a of the heat treatment plate 11, the lower end of the peripheral edge of the opening 37 is the spherical surface of the proximity ball 30. Abut. At this time, since the diameter of the opening 37 is smaller than the diameter of the proximity ball 30, the proximity ball 30 does not pass through the guide cap 35, but the upper end of the sphere of the proximity ball 30 is upward from the opening 37. Protruding. Then, when the torque required to screw the guide cap 35 reaches a predetermined value, the screwing operation is completed. Specifically, a screwing operation of the guide cap 35 may be performed using a tool (for example, a torque driver) set to a predetermined torque value by the operator.

所定のトルク値にてガイドキャップ３５が孔部３１に締結されることにより、ガイドキャップ３５からプロキシミティボール３０に図４の矢印ＡＲ４１にて示すような締結力が作用する。プロキシミティボール３０は球形であり、ガイドキャップ３５の上面に形成された開口部３７は円形であるため、開口部３７の周縁部下端はプロキシミティボール３０と円環ラインにて線接触する。そして、その接触ラインの全体からプロキシミティボール３０を下方へと押圧する締結力が作用するのである。   When the guide cap 35 is fastened to the hole 31 with a predetermined torque value, a fastening force as indicated by an arrow AR41 in FIG. 4 acts from the guide cap 35 to the proximity ball 30. Since the proximity ball 30 is spherical and the opening 37 formed on the upper surface of the guide cap 35 is circular, the lower end of the peripheral edge of the opening 37 is in line contact with the proximity ball 30 through an annular line. And the fastening force which presses the proximity ball | bowl 30 downward acts from the whole of the contact line.

プロキシミティボール３０の下方には孔部３１の底面３１ａ上に設置されたスペーサ３２が存在しており、プロキシミティボール３０の高さ位置はスペーサ３２によって規制されている。すなわち、プロキシミティボール３０が下方へと押圧される締結力を受けると、それに対抗する矢印ＡＲ４２にて示すような反力、つまりプロキシミティボール３０を上方へと押圧する力がスペーサ３２からプロキシミティボール３０に作用する。この反力は直接的にはスペーサ３２からプロキシミティボール３０に作用するものであるが、熱処理プレート１１がスペーサ３２を介して間接的にプロキシミティボール３０に作用させる力でもある。   Below the proximity ball 30, there is a spacer 32 installed on the bottom surface 31 a of the hole 31, and the height position of the proximity ball 30 is regulated by the spacer 32. That is, when the proximity ball 30 receives a fastening force that is pressed downward, a reaction force as shown by an arrow AR42 that opposes it, that is, a force that presses the proximity ball 30 upward from the spacer 32. It acts on the ball 30. This reaction force directly acts on the proximity ball 30 from the spacer 32, but is also a force that the heat treatment plate 11 indirectly acts on the proximity ball 30 through the spacer 32.

孔部３１にガイドキャップ３５を所定のトルク値にて螺合させたときに生じる矢印ＡＲ４１に示す締結力と矢印ＡＲ４２にて示す反力とが均衡していることは勿論であり、これらの力によってプロキシミティボール３０がスペーサ３２上に固定される。プロキシミティボール３０がスペーサ３２上に固定されたときに、プロキシミティボール３０の上端部は開口部３７から上方に突出している。そして、プロキシミティボール３０の上端部は熱処理プレート１１の上面１１ａからも所定の高さだけ突出することとなる。   Of course, the fastening force indicated by the arrow AR41 and the reaction force indicated by the arrow AR42 that are generated when the guide cap 35 is screwed into the hole 31 at a predetermined torque value are balanced, and these forces are balanced. Thus, the proximity ball 30 is fixed on the spacer 32. When the proximity ball 30 is fixed on the spacer 32, the upper end portion of the proximity ball 30 protrudes upward from the opening 37. The upper end portion of the proximity ball 30 protrudes from the upper surface 11a of the heat treatment plate 11 by a predetermined height.

上記構成を有する熱処理装置１において基板Ｗの加熱処理を行うときには、熱処理プレート１１の上面１１ａに基板Ｗを載置する。基板Ｗは３個のプロキシミティボール３０によって下方から支持されることとなる。プロキシミティボール３０の上端部は熱処理プレート１１の上面１１ａから所定高さ突出しているため、基板Ｗと熱処理プレート１１の上面１１ａとの間にもその所定高さに相当する微小間隔が形成される。このような微小間隔がいわゆるプロキシミティギャップと称されるものである。プロキシミティギャップを隔てて熱処理プレート１１上に基板Ｗを載置しつつ加熱処理を行えば、直接載置に起因した基板Ｗの金属汚染および基板Ｗの面内温度分布が不均一になるのを防止することができる。特に、低伝熱性のアルミナにて形成されたプロキシミティボール３０によって基板Ｗを点接触にて支持すれば、プロキシミティボール３０による支持点のみが温度上昇することも抑制される。   When the heat treatment of the substrate W is performed in the heat treatment apparatus 1 having the above configuration, the substrate W is placed on the upper surface 11 a of the heat treatment plate 11. The substrate W is supported from below by the three proximity balls 30. Since the upper end portion of the proximity ball 30 protrudes from the upper surface 11 a of the heat treatment plate 11 by a predetermined height, a minute gap corresponding to the predetermined height is also formed between the substrate W and the upper surface 11 a of the heat treatment plate 11. . Such a minute interval is called a so-called proximity gap. If the heat treatment is performed while placing the substrate W on the heat treatment plate 11 across the proximity gap, the metal contamination of the substrate W and the in-plane temperature distribution of the substrate W caused by the direct placement become non-uniform. Can be prevented. In particular, if the substrate W is supported by point contact with the proximity ball 30 formed of low heat-conducting alumina, it is possible to suppress temperature rise only at the support point by the proximity ball 30.

本実施形態の熱処理装置１のように、ヒートパイプ構造を採用する装置の場合には熱処理プレート１１の温度を急速に変化させることが可能であり、そのような使われ方をすることも多い。本実施形態ではガイドキャップ３５の螺合によってプロキシミティボール３０を固定しているため、熱処理プレート１１の急速昇温および急速降温を繰り返したとしても、プロキシミティボール３０は孔部３１に確実に固定されていて離脱するおそれはない。特に、熱処理プレート１１が銅にて形成され、ガイドキャップ３５がアルミニウムにて形成されているときは、銅よりもアルミニウムの方が熱膨張率が高いため、昇温時にガイドキャップ３５がさらに強固に熱処理プレート１１に嵌合することとなり、プロキシミティボール３０がより確実に固定される。   In the case of an apparatus that employs a heat pipe structure, such as the heat treatment apparatus 1 of the present embodiment, the temperature of the heat treatment plate 11 can be rapidly changed, and such a method is often used. In this embodiment, since the proximity ball 30 is fixed by screwing the guide cap 35, the proximity ball 30 is securely fixed to the hole portion 31 even if rapid heating and rapid cooling of the heat treatment plate 11 are repeated. There is no risk of leaving. In particular, when the heat treatment plate 11 is made of copper and the guide cap 35 is made of aluminum, the thermal expansion coefficient of aluminum is higher than that of copper. As a result, the proximity ball 30 is fixed to the heat treatment plate 11 more reliably.

また、本実施形態のプロキシミティボール３０自体は従来のものをそのまま使用することができ、スペーサ３２およびガイドキャップ３５も金属製であるため容易に加工することができる。そして、熱処理プレート１１の孔部３１に加工容易なスペーサ３２とプロキシミティボール３０とを入れてガイドキャップ３５を螺合させるだけという極めて簡単な構造にて確実にプロキシミティボール３０を熱処理プレート１１に固定することができる。よって、プロキシミティボール３０の取り付け作業も極めて容易なものとなり、ガイドキャップ３５を孔部３１にねじ込むときのトルク管理（例えば、トルクドライバーの設定値を一定にしておく）さえ行っておけば、誰でも簡単にかつ確実にプロキシミティボール３０を取り付けることができ、しかも作業者の経験の有無にかかわらずガイドキャップ３５の締結力を一定にすることができる。さらには、プロキシミティボール３０の取り付けに接着剤を使用しないため、接着剤の乾燥工程が不要となり、従来約２日程度必要としていた取り付け作業時間を１つの熱処理プレート１１につき１時間程度に短縮することができる。   Further, the proximity balls 30 themselves of the present embodiment can be used as they are, and the spacers 32 and the guide caps 35 are also made of metal, so that they can be easily processed. Then, the proximity ball 30 is securely attached to the heat treatment plate 11 with an extremely simple structure in which the easily processed spacer 32 and the proximity ball 30 are inserted into the hole 31 of the heat treatment plate 11 and the guide cap 35 is screwed together. Can be fixed. Therefore, the mounting operation of the proximity ball 30 becomes extremely easy, and anyone who performs torque management when the guide cap 35 is screwed into the hole 31 (for example, keeps the setting value of the torque driver constant) can be used. However, the proximity ball 30 can be easily and reliably attached, and the fastening force of the guide cap 35 can be made constant regardless of the operator's experience. Furthermore, since no adhesive is used for attaching the proximity balls 30, an adhesive drying step is not required, and the time required for attaching the heat treatment plate 11 is reduced to about one hour for each heat treatment plate 11 which has conventionally been required for about two days. be able to.

ところで、上述したように、プロキシミティボール３０の高さ位置はスペーサ３２によって規制されており、プロキシミティギャップ（プロキシミティボール３０の上端部が熱処理プレート１１の上面１１ａから突出する高さ）はスペーサ３２の厚さによって規定されることとなる。スペーサ３２を設けずに、プロキシミティボール３０を直接孔部３１の底面３１ａ上に載置することも可能ではあるが、熱処理プレート１１は比較的硬度の低い銅またはアルミニウムによって形成されているため、ガイドキャップ３５をねじ込んだときに底面３１ａがプロキシミティボール３０に押圧されて変形したり、傷がついたりすることがある。このようになると、所定量のプロキシミティギャップを確保することが出来なくなる。   By the way, as described above, the height position of the proximity ball 30 is regulated by the spacer 32, and the proximity gap (the height at which the upper end portion of the proximity ball 30 protrudes from the upper surface 11a of the heat treatment plate 11) is a spacer. It will be defined by the thickness of 32. Although it is possible to place the proximity ball 30 directly on the bottom surface 31a of the hole 31 without providing the spacer 32, the heat treatment plate 11 is formed of copper or aluminum having a relatively low hardness. When the guide cap 35 is screwed, the bottom surface 31a may be pressed by the proximity ball 30 to be deformed or scratched. When this happens, it becomes impossible to ensure a predetermined amount of proximity gap.

本実施形態のスペーサ３２は比較的硬度の高いステンレス鋼にて形成されており、ガイドキャップ３５を所定のトルク値にてねじ込んだときにも熱処理プレート１１は変形したり、損傷したりするおそれがない。その結果、所定量のプロキシミティギャップを確実に確保することができる。また、プロキシミティギャップを調整したいときにはスペーサ３２の厚さを変更するだけで簡単に行うことができる。具体的には、何種類かの厚さのスペーサ３２を予め用意しておき、所望のプロキシミティギャップに応じてスペーサ３２を変更するようにすればよい。このような作業も、ガイドキャップ３５を外してスペーサ３２を取り替えて再度ガイドキャップ３５をねじ込むだけであるため容易である。   The spacer 32 of this embodiment is made of stainless steel having a relatively high hardness, and the heat treatment plate 11 may be deformed or damaged even when the guide cap 35 is screwed at a predetermined torque value. Absent. As a result, a predetermined amount of proximity gap can be reliably ensured. Further, when it is desired to adjust the proximity gap, it can be simply performed by changing the thickness of the spacer 32. Specifically, spacers 32 of several thicknesses are prepared in advance, and the spacers 32 may be changed according to a desired proximity gap. Such an operation is also easy because the guide cap 35 is removed, the spacer 32 is replaced, and the guide cap 35 is screwed again.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、スペーサ３２をステンレス鋼にて形成していたが、これに限定されるものではなく、チタン合金等やセラミックスによって形成するようにしても良い。すなわち、ガイドキャップ３５をねじ込んだときにプロキシミティボール３０から受ける力によって変形しない程度の硬度を有する材料であって、少なくとも熱処理プレート１１の材質の硬度よりも高いものにて形成すれば良い。もっとも、セラミックスは硬度は高いものの靱性が低く、ガイドキャップ３５をねじ込んだときに破損するおそれもあるため、ステンレス鋼やチタン合金のような高い硬度と靱性とを兼ね備えた金属材料の方が好ましい。   While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the spacer 32 is formed of stainless steel, but is not limited thereto, and may be formed of a titanium alloy or the like or ceramics. That is, the material may be formed of a material having a hardness that does not deform due to the force received from the proximity ball 30 when the guide cap 35 is screwed, and at least higher than the hardness of the material of the heat treatment plate 11. However, although ceramics have high hardness, they have low toughness and may be damaged when the guide cap 35 is screwed in. Therefore, a metal material having both high hardness and toughness such as stainless steel and titanium alloy is preferable.

また、スペーサ３２の形状は円柱形状に限定されるものではなく、所定の厚さを有するものであれば良く、例えば四角柱形状であっても良い。   The shape of the spacer 32 is not limited to a cylindrical shape, and may be any shape as long as it has a predetermined thickness. For example, it may be a quadrangular prism shape.

また、プロキシミティボール３０の材質はアルミナに限定されるものではなく、汚染の少ない低伝熱性の部材、例えば石英の如きセラミックスにて形成しても良い。また、プロキシミティボール３０の設置個数は３個に限定されるものではなく、少なくとも基板Ｗを支持できる３個以上であれば良い。   Further, the material of the proximity ball 30 is not limited to alumina, and may be formed of a low heat transfer member with little contamination, for example, ceramic such as quartz. Further, the number of the proximity balls 30 is not limited to three, but may be three or more that can support at least the substrate W.

また、上記実施形態においては、熱処理プレート１１をヒートパイプ構造を有するものとしていたが、これに限定されるものではなく、例えば熱処理プレート１１が抵抗発熱体によって基板Ｗを加熱するタイプ（例えば、マイカヒータ等）であっても本発明に係る技術を適用することができる。   In the above embodiment, the heat treatment plate 11 has a heat pipe structure. However, the heat treatment plate 11 is not limited to this. For example, the heat treatment plate 11 heats the substrate W with a resistance heating element (for example, mica heater). Etc.), the technology according to the present invention can be applied.

また、熱処理装置１が載置した基板Ｗの冷却処理を行うクールプレートを備えるものであっても本発明に係る技術を適用することができる。すなわち、加熱機構および／または冷却機構からなる温調機構を有する熱処理プレートによって基板の熱処理を行う熱処理装置であれば本発明に係る技術を適用することができる。   Further, the technology according to the present invention can be applied even if the heat treatment apparatus 1 includes a cool plate that cools the substrate W placed thereon. That is, the technique according to the present invention can be applied to any heat treatment apparatus that heats a substrate by a heat treatment plate having a temperature control mechanism including a heating mechanism and / or a cooling mechanism.

また、本発明に係る熱処理装置によって加熱対象となる基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、液晶ガラス基板であっても良い。   The substrate to be heated by the heat treatment apparatus according to the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be a liquid crystal glass substrate.

本発明に係る熱処理装置の概略構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows schematic structure of the heat processing apparatus which concerns on this invention. 熱処理プレートを上面から見た平面図である。It is the top view which looked at the heat processing plate from the upper surface. プロキシミティボールの取り付け態様を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the attachment aspect of a proximity ball. プロキシミティボールが熱処理プレートに固定された状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state by which the proximity ball was fixed to the heat processing plate.

符号の説明Explanation of symbols

１ 熱処理装置
１１ 熱処理プレート
３０ プロキシミティボール
３１ 孔部
３２ スペーサ
３５ ガイドキャップ
３６ 中空部
３７ 開口部
Ｗ 基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 11 Heat processing plate 30 Proximity ball 31 Hole part 32 Spacer 35 Guide cap 36 Hollow part 37 Opening part W board | substrate

Claims (3)

温調機構を有する熱処理プレートによって基板の熱処理を行う熱処理装置であって、
前記熱処理プレートの上面に穿設された有底円筒形状の孔部の底面上に設置され、所定の厚さを有するスペーサと、
前記孔部に入れられて前記スペーサの上面に載置される低伝熱性の球体と、
前記球体を受け入れ可能な中空部および前記中空部に連通する上部開口を有し、前記孔部に螺合されることによって前記球体の上端部を前記上部開口から突出させつつ前記球体を前記スペーサ上に固定するキャップ部材と、
を備え、
前記孔部に前記キャップ部材が螺合されたときに、前記スペーサ上に固定された前記球体の上端部が前記熱処理プレートの上面から所定高さ突出することを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus for performing heat treatment of a substrate by a heat treatment plate having a temperature control mechanism,
A spacer installed on the bottom surface of a bottomed cylindrical hole bored in the upper surface of the heat treatment plate, and having a predetermined thickness;
A low heat transfer sphere placed in the hole and placed on the upper surface of the spacer;
A hollow portion that can receive the sphere and an upper opening that communicates with the hollow portion, and the upper end portion of the sphere protrudes from the upper opening by being screwed into the hole, so that the sphere is placed on the spacer. A cap member to be fixed to,
With
The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein when the cap member is screwed into the hole, an upper end portion of the sphere fixed on the spacer protrudes from the upper surface of the heat treatment plate by a predetermined height. 請求項１記載の熱処理装置において、
前記スペーサの硬度は前記熱処理プレートの硬度よりも高いことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein
A heat treatment apparatus, wherein the spacer has a hardness higher than that of the heat treatment plate. 請求項２記載の熱処理装置において、
前記スペーサはステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 2,
The heat treatment apparatus, wherein the spacer is made of stainless steel.
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