JP2009218536A - 基板加熱装置および電気光学装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば半導体ウエハや液晶装置等の電気光学装置用基板などの各種の基板を加熱
処理する際に用いる基板加熱装置および電気光学装置の製造装置に係り、プロキシミティ
ピン等の支持部材との接触で基板の中央部付近に窪みや傷がついたり、加熱不良が生じる
ことなく、基板全体を良好かつ均一に加熱できるようにする。
【解決手段】ホットプレート１の上方に所定の間隔をおいて配置した基板３を前記ホット
プレート１によって加熱する基板加熱装置において、前記基板３を、その周辺部に設けた
支持部材２を介して前記ホットプレート１の上方に所定の間隔をおいて支持させ、前記基
板３の自重による反りにほぼ沿うように前記ホットプレート１の上面の加熱面１ａを湾曲
させたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体ウエハや液晶装置等の電気光学装置用基板などの各種の基板を
加熱処理する際に用いる基板加熱装置および電気光学装置の製造装置に関する。

従来、例えば半導体ウエハや液晶装置等の電気光学装置用基板などの各種基板は種々の
工程で加熱処理が施され、そのような加熱処理を施すために種々の基板加熱装置が提案さ
れている。例えば、上記のような基板の製造工程におけるホトレジスト処理工程において
は、基板表面の水分を脱水するため、或いは基板表面に塗布されたレジスト中の溶媒を除
去するため等に加熱処理が行われる。その加熱方法としては、直接ホットプレート方式、
バッチ式熱風加熱方式、マイクロ波方式等があるが、コンパクト化、効率化、サイクルタ
イムの短縮および再現性、均一性の向上の要求のもとに直接ホットプレート方式が主流と
なっている。

しかし、直接ホットプレート方式では基板をホットプレートに密着させて、直接加熱す
るため、ホットプレートと基板との密着状態によって熱伝導度が大きく変化して均一に加
熱するのが困難であったり、また一般にホットプレートがアルミニウム等の金属から成る
ため、金属汚染や基板の裏面にパーティクルが付着する等の問題がある。そこで、下記特
許文献１のようにホットプレート（加熱台）と基板との間に僅かな隙間を設けることによ
って、基板がホットプレートに直接接触することなく加熱処理を行うプロキシミティ方式
が提案されている。

図７はそのプロキシミティ方式の基板加熱装置の一例を示すもので、内部に電熱ヒータ
等の加熱手段を内蔵したホットプレート１の周縁部と中央部とに、該ホットプレート１の
上面よりも上方に突出するプロキシミティピン等の支持部材２を設け、その支持部材２の
上に基板３を載置して上記ホットプレート１で加熱する構成である。

ところが、上記のようにホットプレート１の中央部にプロキシミティピン等の支持部材
２を設けて、その上に基板３を載置すると、上記支持部材２に基板３の中央部下面が接触
して、該基板３に窪みや傷が付いたり、また上記支持部材２との接触部が過度に加熱され
たり、加熱不足等の加熱不良が生じて歩留まりが低下する等の問題がある。

そこで、図８（ａ）に示すようにホットプレート１の中央部の支持部材２を省略して、
周縁部の支持部材２のみで基板３を支持することが考えられるが、そのようにすると、図
のように基板３の中央部が自重で下方に反り、基板３とホットプレート上面の加熱面との
間隔にバラツキが生じて基板全体を所定の温度に均一に加熱することが困難となったり、
また場合によっては図８（ｂ）のように基板３の中央部下面がホットプレート１に接触し
てプロキシミティ方式の利点が損なわれる等の不具合がある。

図９は上記図８（ａ）のように基板３の中央部が自重で下方に反った状態でホットプレ
ート１により加熱したときの基板３の昇温特性を示すもので、線形Ｐ１は基板中央部の昇
温特性、線形Ｐ２は基板周縁部の昇温特性である。所定の熱処理時間（例えば６０秒）経
過後の基板周縁部の温度は、基板中央部の温度よりも低く、また基板を所定の温度（例え
ば１２０℃）に昇温するには基板中央部よりも基板周縁部の方が処理時間が多く掛かるこ
とが分かる。

特開平５−４７６５２号公報

本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、プロキシミティピン等の支持部材２
との接触で基板３の中央部付近に窪みや傷がついたり、加熱不良が生じることなく、基板
全体を良好かつ均一に加熱することのできる基板加熱装置および電気光学装置の製造装置
を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明による基板加熱装置は、以下の構成としたものであ
る。すなわち、ホットプレートの上方に所定の間隔をおいて配置した基板を前記ホットプ
レートによって加熱する基板加熱装置において、前記基板を、その周辺部に設けた支持部
材を介して前記ホットプレートの上方に所定の間隔をおいて支持させ、前記基板の自重に
よる反りにほぼ沿うように前記ホットプレート上面の加熱面を湾曲させたことを特徴とす
る。

上記のように周辺部を支持部材で支持させた基板の自重による反りにほぼ沿うように、
ホットプレート上面の加熱面を湾曲させたことによって、基板の反りに拘わらず、その基
板とホットプレートとの間隔を、その両者の対向面の略全面にわたってほぼ一定にするこ
とができ、それによって、基板全体をほぼ均一に加熱することが可能となるものである。

なお、前記ホットプレートを、中央の円形部分と、その周囲に順に同心状に設けた複数
個のリング状部分とで構成し、前記基板の自重による反りにほぼ沿うように前記各部分の
上面の加熱面の高さを段階的に変化させて湾曲させるようにしてもよい。そのように構成
することによっても上記とほぼ同様の作用効果が得られる。

また前記基板の自重による反りの高さ変化を測定する測定手段を設け、前記測定手段で
測定した前記基板の反りの高さ変化に応じて前記各部分の加熱面の高さを自動的に変化さ
せるように構成してもよい。そのようにすると、前記測定手段により前記基板の自重によ
る反りの高さ変化を測定するだけで、前記各部分の加熱面の高さを自動的に且つ容易に変
化させることが可能となる。

さらに本発明による電気光学装置の製造装置は、基板上に配線、電極または素子を形成
する際に前記基板を加熱するための基板加熱手段を備えた電気光学装置の製造装置におい
て、前記基板加熱手段として上記の基板加熱装置を適用したことを特徴とする。このよう
に基板加熱手段を備えた電気光学装置の製造装置における前記基板加熱手段として上記の
ような基板加熱装置を適用したことによって上記と同様に基板全体をほぼ均一に加熱する
ことが可能となり、加熱ムラのない信頼性および歩留まりのよい電気光学装置の製造装置
を提供することができる。

以下、本発明による基板加熱装置および電気光学装置の製造装置を図に示す実施形態に
基づいて具体的に説明する。

〔基板加熱装置〕
図１は本発明による基板加熱装置の一実施形態を示すもので、前記従来例と同様に内部
に電熱ヒータ等の加熱手段を内蔵した平面略円形のホットプレート１の上方に、支持部材
２を介して平面略円形の基板３を、上記ホットプレート１との間に所定の間隔をおいて支
持させた構成である。上記支持部材２として、図の実施形態においては上端に丸みを有す
るプロキシミティピンが用いられ、そのプロキシミティピンよりなる支持部材２は、本実
施形態においては上記ホットプレート１の周縁部上面に周方向にほぼ等間隔に複数個（図
の場合は６個）設けられている。

上記の支持部材２によって基板３の周縁部のみが支持され、該基板３の中央部は自重で
下方になだらかに湾曲した状態に反り、その反りにほぼ沿うように上記ホットプレート１
の上面の加熱面１ａを湾曲させたものである。

上記のようにホットプレート１の上面の加熱面１ａを、基板３の自重による反りにほぼ
沿うように湾曲させたことによって、上記ホットプレート１と基板３との対向面、すなわ
ちホットプレート１の上面と基板３の下面との間隔が、上記対向面のほぼ全面にわたって
ほぼ均一にすることができる。それによって上記ホットプレート１の上面の加熱面１ａか
ら基板３に作用する熱がほぼ一定となり、基板３をそのほぼ全面にわたって均一に加熱す
ることができるものである。

なお、上記実施形態は、ホットプレート１の上下両面を湾曲させたが、ホットプレート
上面の加熱面１ａのみを湾曲させてもよい。また上記実施形態はホットプレート１の上面
の加熱面１ａを連続的に変化させたが、例えば上記ホットプレート１を、その面方向（加
熱面１ａと平行な方向）に複数個の部分に分割して段階的にずらして湾曲させるようにし
てもよい。

図２はその一例を示すもので、前記と同様に平面略円形に形成したホットプレート１を
、その中央の円形部分１０と、その周囲に順に同心状に設けた複数個のリング状部分１１
とで構成し、前記基板３の自重による反りにほぼ沿うように上記各部分１０，１１の上面
の加熱面１０ａ，１１ａを段階的に変化させることによって湾曲させたものである。上記
各部分１０，１１には、それぞれ電熱ヒータ等の加熱手段が内蔵されているが、図には省
略した。

上記の構成によっても前記図１の実施形態と同様の作用効果が得られる。なお、上記各
部分１０，１１は、その加熱面１０ａ，１１ａが上記のように段階的に変化した状態に保
持する必要があるが、その手段としては、例えば隣り合う各部分１０，１１を互いに摩擦
接触させて固定する、或いは上記各部分１０，１１の下側に、上面に上記基板３の反りと
相似状の凹曲面を有する台座等を設置し、その凹曲面上に上記各部分１０，１１を載置す
る等その他適宜である。

また、上記基板３の自重による反りの高さ変化に応じて、上記各部分１０，１１の加熱
面１０ａ，１１ａの高さを自動的に変化させることもできる。図３はその一例を示すもの
で、基板３の上方に、該基板３の反りの高さ変化を測定する反りセンサ等の測定手段４を
設けると共に、その測定手段４で測定した反りの高さ変化に応じて上記各部分１０，１１
の高さを自動的に調節する高さ調整機構５を設けたものである。

上記の測定手段４は、例えば基板の半径方向または直径方向に移動走査して基板３の反
りの高さ変化を測定するもので、各種の距離測定用のセンサ等を使用することができる。
また上記高さ調整機構５の構成は適宜であるが、図の場合は図３に示すように台座６等の
上に載置したサーボモータ等の原動機７の出力軸上にねじ杆８を設け、そのねじ杆８に螺
合する雌ねじ孔９ａを有する筒体９を、上記各部分１０，１１の下面側に一体的に設けた
ものである。

上記高さ調整機構５は、ホットプレート１の中央部の円形部分１０には１つ、その周囲
の複数個のリング状部分１１には、それぞれ周方向に略等間隔に複数個ずつ設けられてお
り、その各リング状部分１１に設けた複数個の高さ調整機構５の原動機７は同期して同方
向に同じ回転数だけ回転するように構成されている。上記測定手段４による測定結果に基
づいて上記各部分１０，１１の下面側に設けた各高さ調整機構５の原動機７が所定の方向
に所定の回転数だけ回転すると、ねじ杆８が同方向に同じ回転数だけ回転し、それに螺合
する上記筒体９を介して上記各部分１０，１１が所定量上下動する構成である。

例えば、図３（ｂ）に示すように台座６等の上に上記高さ調整機構５を介して上記各部
分１０，１１をほぼ同一高さに支持した状態を基準位置として、上記測定手段４を基板３
の周縁部である図３（ｂ）の実線位置から基板の中心部に向かって移動走査しながら基板
３の上面の高さ変化を順に測定し、上記各部分１０，１１の上方位置での測定結果が上記
基準位置での高さ位置よりも低くなった分だけ、上記各高さ調整機構５の原動機７を回転
させて上記各部分１０，１１を自動的に下降移動させればよい。なお、上記測定手段４に
よる測定は基板３の半径方向のみでもよいが、必要に応じて直径方向もしくは複数の方向
に測定して各部分１０，１１に対応する測定結果をそれぞれ平均してもよい。

上記のように構成することによって、基板３の自重による反りの高さ変化を反りセンサ
等の測定手段４により測定するだけで、上記各部分１０，１１の加熱面１０ａ，１１ａの
高さを自動的に変化させることができる。従って、例えば基板３の自重による反りの程度
が基板の種類やロット毎あるいは基板毎に異なる場合にも、その反りに応じて上記各部分
１０，１１の高さ位置を容易・迅速に調整できる等の効果がある。

なお、上記各実施形態は、支持部材２としてプロキシミティピンを用いたが、これに限
らず、例えばボールやアーム等その他適宜であり、又それらの支持部材２は必ずしもホッ
トプレート１上に設ける必要はなく、上記基板３の周縁部を支持して、ホットプレート１
との間に所定の間隔をおいた状態に維持できる構成であれば適宜変更可能である。また上
記各実施形態において基板加熱装置を構成する部材は、必要に応じて箱状のハウジング内
に収容するようにしてもよい。

また本発明による基板加熱装置は、半導体ウェハや液晶装置等の電気光学装置用の基板
の他各種の基板を加熱する場合に適用可能であり、さらに例えば基板上に各種の配線や電
極または素子等を形成する際に該基板を加熱するための基板加熱手段を備えた電気光学装
置の製造装置にあっては、その基板加熱手段として適用することもできる。

〔電気光学装置の製造装置〕
以下、基板加熱手段を備えた電気光学装置の製造装置における上記の基板加熱手段とし
て適用した場合の実施形態、特に電気光学装置の製造装置の一部として用いられるコータ
ーデベロッパー内の基板加熱手段としてのプリベーク用のホットプレートユニットやポス
トベーク用の高速温度変更ホットプレートユニットに適用した場合の実施形態について説
明する。

図４はコーターデベロッパーの一例を示すもので、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は
正面図である。上記コーターデベロッパー２０は、基板の搬送ステーション２１と、複数
の処理ユニットを有する処理ステーション２２と、その処理ステーション２２に隣接して
設けられる不図示の露光装置との間で基板を受け渡すためのインターフェイスステーショ
ン２３等を具備している。

上記搬送ステーション２１には、基板ローダ（ウエハローダ）２４や不図示の基板搬送
機構等が設けられ、被処理体としての基板を他の工程から当該コーターデベロッパー２０
へ搬入、および当該コーターデベロッパー２０から他の工程への搬出操作を行うと共に、
上記処理ステーション２２への基板の受け渡し操作が行われる。また上記搬送ステーショ
ン２２の前面には、操作パネル２５が設けられている。

一方、処理ステーション２２には、基板に対してレジスト液の塗布や現像等を行う際の
一連の工程を実施するための複数種類の処理ユニットが備えられ、それらの処理ユニット
は所定位置に上下方向に多段に配置されている。例えば、上記処理ステーション２２の正
面側には、図４（ｂ）に示すように複数のコーターユニットＣＯＴを有するブロックと、
複数の現像ユニットＤＥＶを有するブロックとが設けられ、上記処理ステーション２２の
背面側には横方向に４つのベークユニット装置２６が設けられている。

図５は上記４つのベークユニット装置２６を正面側から見たもので、図のように各ベー
クユニット装置２６には、それぞれ基板への加熱処理等を行うための処置ユニット、例え
ばプリベーク等に用いられるホットプレートユニットＨＰのブロックや、ポストベーク等
に用いられる高速温度変更ホットプレートユニットＲＨＰのブロックを始め、レジストの
定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニットＡＨＬのブロッ
ク、冷却処理を行うクーリングプレートユニットＣＰのブロック等が設けられている。図
中、ＨＣはヒーターコントローラ、ＰＢはピッピングボックス（Ｐiping Ｂox）である。

また上記処理ステーション２２の平面中央部には、図４（ａ）に示すように左右一対の
搬送用ロボット２７・２７が配置され、その各搬送用ロボット２７によって上記各処理ユ
ニットへの基板の受け渡し操作が行われる。なお、上記各処理ユニットには、それぞれ基
板が１枚ずつ供給搬送されて所定の処理がなされる。また前記インターフェイスステーシ
ョン２３には上記処理ステーション２２と前記露光装置（不図示）との間で基板の受け渡
しを行う搬送用ロボット２８が設けられている。ＥＥは周辺露光ユニットである。

上記ホットプレートユニットＨＰや高速温度変更ホットプレートユニットＲＨＰは、一
般に箱状のハウジング内に前記と同様のホットプレートを収容配置した構成であり、その
ホットプレートも前記と同様に基板の自重による反りにほぼ沿うように上面の加熱面を湾
曲させると、基板を良好に加熱することができる。

図６は上記ホットプレートユニットＨＰに適用した例を示すもので、同図（ａ）は前記
図１と同様に平面略円形に形成したホットプレート１を基板３の自重による反りにほぼ沿
うように湾曲形成した例、同図（ｂ）は前記図２と同様に平面略円形に形成したホットプ
レート１を、その中央の円形部分１０と、その周囲に順に同心状に設けた複数個のリング
状部分１１とで構成し、基板３の自重による反りにほぼ沿うように上記各部分１０，１１
の上面の加熱面１０ａ，１１ａを段階的に変化させて湾曲させた例である。図中、３０は
上記ホットプレート１等を収容する箱状のハウジング、３０ａは上記ハウジング３０内に
基板を前記の搬送用ロボット２７等で出し入れするための開口、３１は上記ホットプレー
ト１を支持する支持ステーである。

なお、上記図６はホットプレートユニットＨＰに適用した例を示したが、高速温度変更
ホットプレートユニットＲＨＰにのみ、若しくは上記ホットプレートユニットＨＰおよび
ＲＨＰの両方に上記と同様に適用することも可能であり、また上記いずれの場合にも各構
成部材の変更等は前記図１〜図３の基板加熱装置の場合と同様であり、それぞれ同様の作
用効果が得られる。

次に、上記のように構成された電気光学装置の製造装置の一部を構成する上記図４〜図
６のコーターデベロッパーを用いて電気光学装置の一種である液晶装置の製造工程におい
て、基板上に例えばＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏxide）等よりなる電極や配線等の薄膜パタ
ーンを形成するために、フォトリソグラフィ技術を用いて上記薄膜パターンに対応したレ
ジスト膜を形成し、これを現像処理する一連のプロセスにも有効に適用可能であり、以下
そのプロセスの一例について説明する。

なお、上記のプロセスを実行するに当たり、被処理基板としては一般に円形または矩形
状のものが用いられ、前記各処理ユニット間の基板の受け渡しは前記搬送用ロボット２７
等が行う。また同一の処理ユニットが図４および図５のブロック中に複数ある場合は使用
中でないものを自動的に選択して使用するように構成されている。

以上の構成において、上記のプロセスを実行するに当っては、先ず図に省略した前工程
で処理された基板を基板ローダ２５によりアドヒージョンユニットＡＨＬに移送して疎水
化処理を施した後、コータユニットＣＯＴに移送してレジスト膜を形成すると共に、ホッ
トプレートユニットＨＰにより上記レジスト膜のプリベーク処理を施す。次に、クーリン
グプレートユニットＣＰにより基板を冷却して常温に戻してから、図に省略した露光装置
により所定のパターンを露光すると共に、周辺露光ユニットＥＥにより周辺露光を行い、
次いで、ホットプレートユニットＨＰにより再度加熱処理を施こすと共に、クーリングプ
レートユニットＣＰにより冷却した後、現像ユニットＤＥＶにより現像する。そして、高
速温度変更ホットプレートユニットＲＨＰによりポストベーク処理を行った後にクーリン
グプレートユニットＣＰにより冷却して基板ローダ２５により上記基板を次工程に移送す
るものである。

上記のようなレジスト膜の形成や露光および現像処理等に伴って基板を加熱する際にも
前記ホットプレートユニットＨＰまたは高速温度変更ホットプレートユニットＲＨＰもし
くは両方を前記図６に示すように前記図１〜図３の基板加熱装置と同様の構成とすること
によって、前記と同様に基板を効率よく且つ均一に加熱することが可能となり、製品の信
頼性や歩留まりのよい電気光学装置の製造装置を提供することができるものである。

なお、上記実施形態は、電気光学装置として液晶装置を例にして説明したが、これに限
らず、例えばエレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラ
ズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、フィールド・エミッション・ディス
プレイ（電界放出表示装置）などの各種の電気光学装置の製造装置にも適用することがで
きる。

（ａ）は本発明による基板加熱装置の一実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ断面図。 （ａ）は本発明による基板加熱装置の他の実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ断面図。 （ａ）は測定手段と高さ調整機構を備えた基板加熱装置の正面図、（ｂ）は高さ調整前の同上図。 （ａ）は電気光学装置の製造装置の一部を構成するコーターデベロッパーの一例の平面図、（ｂ）はその正面図。 図４（ａ）におけるベークユニットを正面側から見た図。 （ａ）は上記製造装置におけるホットプレートユニットの一例を示す縦断正面図、（ｂ）はホットプレートユニットの他の例を示す縦断正面図。 （ａ）は従来の基板加熱装置の一例を示す平面図、（ｂ）はその正面図。 （ａ）および（ｂ）は基板が反った状態の基板加熱装置の縦断面図。 基板の昇温特性を示すグラフ。

符号の説明

１…ホットプレート、１０…円形部分、１１…リング状部分、１ａ、１１ａ、１２ａ…
加熱面、２…支持部材、３…基板、４…測定手段、５…高さ調整機構、６…台座、７…原
動機、８…ねじ杆、９…筒体、９ａ…雌ねじ孔、２０…コーターデベロッパー、２１…搬
送ステーション、２２…処理ステーション、２３…インターフェイスステーション、２４
…基板ローダ、２５…操作パネル、２６…ベークユニット、ＨＰ…ホットプレートユニッ
ト、ＲＨＰ…高速温度変更ホットプレートユニット、ＣＰ…クーリングプレートユニット
、ＣＯＴ…コーターユニット、ＤＥＶ…現像ユニット。

Claims (4)

1. ホットプレートの上方に所定の間隔をおいて配置した基板を前記ホットプレートによっ
   て加熱する基板加熱装置において、
   前記基板を、その周辺部に設けた支持部材を介して前記ホットプレートの上方に所定の
   間隔をおいて支持させ、前記基板の自重による反りにほぼ沿うように前記ホットプレート
   上面の加熱面を湾曲させたことを特徴とする基板加熱装置。
2. 前記ホットプレートを、中央の円形部分と、その周囲に順に同心状に設けた複数個のリ
   ング状部分とで構成し、前記基板の自重による反りにほぼ沿うように前記各部分の上面の
   加熱面の高さを段階的に変化させて湾曲させてなる請求項１に記載の基板加熱装置。
3. 前記基板の自重による反りの高さ変化を測定する測定手段を設け、前記測定手段で測定
   した前記基板の反りの高さ変化に応じて前記各部分の加熱面の高さを自動的に変化させる
   ように構成してなる請求項２に記載の基板加熱装置。
4. 基板上に配線、電極または素子を形成する際に前記基板を加熱するための基板加熱手段
   を備えた電気光学装置の製造装置において、
   前記基板加熱手段として請求項１〜３のいずれかに記載の基板加熱装置を適用したこと
   を特徴とする電気光学装置の製造装置。

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