JP2011086864A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板とプレートとの接触を防止でき、かつ、高い均一性をもって、基板を加熱できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、加熱プレート１０の両側部に配置された駆動ローラ２０と、加熱プレート１０の側部以外の部位に配置されたフリーローラ３０と、を有する。駆動ローラ２０及びフリーローラ３０上に基板９を支持しつつ搬送するため、加熱プレート１０と基板９との接触を、防止できる。また、フリーローラ３０の回転軸の高さ位置は、駆動源から延びる駆動軸の位置に制限されない。このため、フリーローラ３０の半径及びフリーローラ３０を設けるための貫通孔の長さを、小さく設定できる。したがって、加熱プレート１０は、高い均一性をもって、基板９を加熱できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に対して加熱処理を行う基板処理装置に関する。

半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス基板、記録ディスク用基板等の基板の製造工程では、基板に対する加熱処理が適宜に行われる。例えば、基板のフォトリソグラフィ工程では、基板の表面にレジスト液が塗布された後、基板の表面とレジストとの密着性を向上させるために、基板に対して加熱処理が行われる。このような加熱処理に使用される従来の基板処理装置については、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００８−１６５４３号公報

特許文献１の基板処理装置は、複数の吐出孔から気体を吐出することにより、プレート上に、基板を非接触で保持している。そして、プレートの上面に沿って基板を搬送しつつ、基板を加熱している。しかしながら、このような基板処理装置では、プレートの上面と基板の下面との間隔（基板の浮上量）を大きくとることは、困難である。このため、基板のサイズが大きい場合には、加熱による基板の反り等により、プレートと基板とが接触してしまう虞がある。

一方、図１２のように、プレート１１０に貫通孔１１１を形成するとともに、当該貫通孔１１１内に駆動ローラ１２０を配置し、駆動ローラ１２０上で基板１０９を搬送するようにすれば、プレート１１０と基板１０９との間隔Ｇを、大きくとることができる。しかしながら、プレート１１０の面内に配置された駆動ローラ１２０を回転させるためには、プレート１１０の下方に駆動軸１２１を配置する必要がある。このため、駆動ローラ１２０の半径Ｒを大きく設定せざるを得ず、また、それに伴い、貫通孔１１１の搬送方向の寸法Ｄも大きく設定せざるを得ない。このような構造では、貫通孔１１１による加熱のムラが、大きくなる虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基板とプレートとの接触を防止でき、かつ、高い均一性をもって、基板を加熱できる基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、基板に対して加熱処理を行う基板処理装置であって、平板状の加熱プレートと、前記加熱プレートの上面に沿って基板を搬送する搬送手段と、を備え、前記搬送手段は、前記加熱プレートの側部に配置され、基板の端部に接触しつつ能動回転する駆動ローラと、前記加熱プレートの側部以外の部位に配置され、基板の下面を支持しつつ従動回転するフリーローラと、を有する。

本願の第２発明は、第１発明の基板処理装置であって、前記駆動ローラは、基板の下面を支持しつつ能動回転する。

本願の第３発明は、第１発明又は第２発明の基板処理装置であって、前記フリーローラは、前記加熱プレートに固定された軸又は軸受に、回転自在に取り付けられている。

本願の第４発明は、第１発明又は第２発明の基板処理装置であって、前記フリーローラは、前記加熱プレートを構成する部材の下面に固定された軸又は軸受に、回転自在に取り付けられている。

本願の第５発明は、第１発明から第４発明までのいずれかの基板処理装置であって、前記フリーローラの回転軸の少なくとも一部分が、前記加熱プレートの下面より高い位置に配置されている。

本願の第６発明は、第１発明から第５発明までのいずれかの基板処理装置であって、前記加熱プレートは、前記加熱プレートの上面からの輻射熱により、基板を加熱する第１加熱手段と、前記加熱プレートの上面から高温の気体を噴出することにより、基板を加熱する第２加熱手段と、を有する。

本願の第７発明は、第１発明から第６発明までのいずれかの基板処理装置であって、前記フリーローラは、樹脂により形成されている。

本願の第８発明は、第１発明から第７発明までのいずれかの基板処理装置であって、前記加熱プレートに配置された全てのフリーローラの、搬送方向に直交する方向の位置が、相違する。

本願の第１発明〜第８発明によれば、フリーローラにより基板を支持するため、基板と加熱プレートとの接触を防止できる。また、フリーローラの回転軸の高さ位置は、駆動源から延びる駆動軸の位置に制限されない。このため、フリーローラの半径を小さく設定できる。したがって、加熱プレートは、高い均一性をもって、基板を加熱できる。

特に、本願の第２発明によれば、駆動ローラ及びフリーローラにより基板を支持するため、基板と加熱プレートとの接触を、より防止できる。

特に、本願の第３発明によれば、加熱プレートが膨張しても、フリーローラと加熱プレートとの相対位置が、変化しにくい。このため、加熱プレートとフリーローラとの隙間の寸法を、小さく設計することができる。したがって、加熱プレートは、基板をより均一に加熱できる。

特に、本願の第４発明によれば、加熱プレートの上面に、回転軸や軸受が露出しない。このため、加熱プレートは、基板を、より均一に加熱できる。

特に、本願の第５発明によれば、フリーローラの半径を、より小さく設定できる。

特に、本願の第６発明によれば、加熱プレートの上面からの輻射熱と、加熱プレートの上面から噴出される気体とにより、基板を、より均一に、かつ効率よく加熱できる。

特に、本願の第７発明によれば、フリーローラと基板とが滑ったり、基板に傷が付いたりすることを、防止できる。

特に、本願の第８発明によれば、基板の同一位置に、フリーローラが複数回当たることを、防止できる。したがって、フリーローラによる基板の加熱ムラを、さらに抑制できる。

基板処理装置の斜視図である。 基板処理装置の上面図である。 図２中のIII−III位置から見た基板処理装置の縦断面図である。 加熱プレートの上面図である。 図４中のＶ−Ｖ位置から見た加熱プレートの縦断面図である。 フリーローラとその近傍の部位の縦断面図である。 変形例に係るフリーローラとその近傍の部位の縦断面図である。 変形例に係る基板処理装置の斜視図である。 変形例に係る駆動ローラを示した図である。 変形例に係る駆動ローラ及びフリーローラと、その近傍の部位の縦断面図である。 変形例に係る駆動ローラ及びフリーローラと、その近傍の部位の縦断面図である。 プレートの下方に駆動軸を有する駆動ローラを示した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．一実施形態に係る基板処理装置＞
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の斜視図である。図２は、基板処理装置１の上面図である。また、図３は、図２中のIII−III位置から見た基板処理装置１の縦断面図である。なお、以下の説明では、基板９が搬送される方向を「搬送方向」と称し、搬送方向に直交する水平方向を「幅方向」と称する。本願の各図には、搬送方向および幅方向が、矢印で示されている。

この基板処理装置１は、液晶表示装置用の矩形のガラス基板９（以下、単に「基板９」という）の表面を選択的にエッチングするフォトリソグラフィ工程において、レジスト塗布後の基板９に加熱処理を行うための装置である。基板９の製造工程では、複数台の基板処理装置１が、搬送方向に配列される。基板９は、複数台の基板処理装置１上において搬送されつつ、加熱処理を受ける。

図１〜図３に示すように、基板処理装置１は、加熱プレート１０を備えている。加熱プレート１０は、その上面に沿って搬送される基板９を加熱するためのプレートである。加熱プレート１０は、略矩形の平板状に形成されている。図３中に拡大して示したように、加熱プレート１０は、上段プレート１１、下段プレート１２、ヒータ１３、及び押さえ板１４を、上から順に積層させた構造となっている。

上段プレート１１、下段プレート１２、及び押さえ板１４は、例えば、アルミニウム等の金属により形成されている。押さえ板１４は、下段プレート１２との間でヒータ１３を保持する役割を果たす。ヒータ１３は、薄板状の発熱体である。ヒータ１３は、例えば、ステンレスのエッチングにより形成されるが、他の材料により形成されていてもよい。また、ヒータ１３は、所定の電源装置（図示省略）に接続されている。

電源装置からヒータ１３へ電流を与えると、ヒータ１３は、その抵抗に応じて発熱する。ヒータ１３から発生した熱は、下段プレート１２及び上段プレート１１へ伝導し、下段プレート１２及び上段プレート１１を昇温させる。加熱プレート１０上において搬送される基板９は、上段プレート１１の上面からの輻射熱を受けて、加熱される。

また、加熱プレート１０の上面には、基板９の下面へ向けて加熱された窒素ガスを噴出する、複数の噴出口１０ａが形成されている。複数の噴出口１０ａは、加熱プレート１０の上面に、等間隔の格子点状に配置されている。

図４は、加熱プレート１０の上面図である。また、図５は、図４中のＶ−Ｖ位置から見た加熱プレート１０の縦断面図である。図４及び図５に示すように、加熱プレート１０の内部には、複数の噴出口１０ａへ窒素ガスを送るための内部流路１０ｂが形成されている。本実施形態では、上段プレート１１の下面に形成された溝と、下段プレート１２の上面とに囲まれた空間が、内部流路１０ｂとなっている。内部流路１０ｂは、加熱プレート１０の下面側に形成された導入口１０ｃから、各噴出口１０ａまで、複数本に分岐しつつ、フリーローラ３０と重ならないように、延設されている。

導入口１０ｃには、内部流路１０ｂへ窒素ガスを供給するための給気管１５ａが接続されている。給気管１５ａの上流側の端部は、窒素ガス供給源１５ｂに接続されている。また、給気管１５ａには、開閉弁１５ｃとヒータ１５ｄとが、介挿されている。

開閉弁１５ｃを開放すると、窒素ガス供給源１５ｂから給気管１５ａへ、圧縮された窒素ガスが供給される。窒素ガスは、ヒータ１５ｄにより加熱された後、導入口１０ｃを介して、内部流路１０ｂへ導入される。そして、内部流路１０ｂを通って各噴出口１０ａへ送られた窒素ガスは、複数の噴出口１０ａから上方へ向けて噴出され、基板９の下面に吹き付けられる。加熱プレート１０上において搬送される基板９は、加熱された窒素ガスからの熱を受けて、加熱される。

このように、本実施形態の基板処理装置１は、加熱プレート１０の上面からの輻射熱により基板９を加熱する第１加熱手段と、加熱プレート１０の上面から高温の窒素ガスを噴出することにより基板９を加熱する第２加熱手段と、を有している。このため、輻射熱のみで基板９を加熱する場合よりも、均一に、かつ、効率よく、基板９を加熱できる。

図１〜図３に戻る。加熱プレート１０の両側部（基板９の搬送方向に向かって左右の側部）には、それぞれ、４つの駆動ローラ２０が、搬送方向に等間隔となるように、配置されている。各駆動ローラ２０は、加熱プレート１０の側面に形成された凹部１０ｄの内部に、配置されている。

各駆動ローラ２０の駆動軸２１は、加熱プレート１０の左右に配置されたフレーム２２に、回転自在に支持されている。フレーム２２は、加熱プレート１０とは別体の部材である。フレーム２２の外側には、駆動ローラ２０の駆動源となるモータ２３が、配置されている。各駆動ローラ２０の駆動軸２１及びモータ２３の駆動軸２３ａには、無端ベルト２４が掛け渡されている。モータ２３を動作させると、モータ２３から発生する駆動力が、無端ベルト２４を介して、各駆動ローラ２０へ伝達される。これにより、各駆動ローラ２０が、同じ方向に、能動的に回転する。駆動ローラ２０上に支持された基板９は、駆動ローラ２０の回転により、搬送方向に搬送される。

一方、加熱プレート１０の両側部以外の部位には、複数のフリーローラ３０が配置されている。本実施形態では、幅方向に４つのフリーローラ３０が等間隔に配列され、そのフリーローラ３０の列が、搬送方向に等間隔に４つ配列されている。すなわち、本実施形態では、計１６個のフリーローラ３０が、搬送方向及び幅方向に、等間隔に配列されている。

図６は、フリーローラ３０とその近傍の部位の縦断面図である。図６に示すように、加熱プレート１０の上段プレート１１には、フリーローラ３０の配置空間を確保するための貫通孔１０ｅが形成されている。フリーローラ３０の上部は、上段プレート１１の上面より上方に位置している。また、下段プレート１２、ヒータ１３、及び押さえ板１４には、貫通孔１０ｅより幅方向の寸法が大きい貫通孔１０ｆが形成されている。

フリーローラ３０の回転軸３１は、上段プレート１１の下面に、ボルト３１ａで固定されている。フリーローラ３０は、軸受３２を介して、回転軸３１に回転自在に取り付けられている。フリーローラ３０は、モータ等の駆動源に接続されていない。このため、フリーローラ３０が、能動的に回転することはない。フリーローラ３０は、基板９の下面を支持しつつ、基板９の移動に伴って、従動的に回転する。

このように、基板９は、駆動ローラ２０及びフリーローラ３０上に支持されつつ、加熱プレート１０の上面に沿って、搬送される。すなわち、本実施形態では、駆動ローラ２０とフリーローラ３０とが、基板９を搬送する搬送手段を構成している。

加熱プレート１０の上面と基板９の下面との間隔は、上段プレート１１、回転軸３１、及びフリーローラ３０、の寸法に応じて決まる。このため、気体の吹き付けのみで加熱プレート１０から基板９を浮上させる場合よりも、加熱プレート１０と基板９との間隔を、大きくとることができる。また、加熱による基板９の反りが発生したとしても、少なくともフリーローラ３０の位置においては、加熱プレート１０と基板９との間隔が維持される。これにより、加熱プレート１０と基板９との接触が、抑制される。

また、加熱プレート１０の側部以外の部位に配置されたフリーローラ３０は、モータ等の駆動源に接続されていない。このため、フリーローラ３０の回転軸３１の高さ位置は、駆動源から延びる駆動軸の位置に制限されない。したがって、フリーローラ３０の回転軸３１を、高い位置に配置し、それにより、フリーローラ３０の半径を、小さく設定することができる。フリーローラ３０の半径を小さく設定すれば、上段プレート１１に形成される貫通孔１０ｅの搬送方向の寸法も、小さく設定できる。これにより、貫通孔１０ｅによる基板９の加熱ムラを抑制し、基板９を、高い均一性をもって加熱することができる。

特に、図６のように、加熱プレート１０の厚さをｄ１、加熱プレート１０の上面と基板９の下面との間隔をｄ２、フリーローラ３０の半径をｄ３、回転軸３１の半径をｄ４としたときに、ｄ１＋ｄ２＞ｄ３−ｄ４の関係が成立していることが、好ましい。このような寸法関係が成立すれば、フリーローラ３０の回転軸３１の少なくとも一部分が、加熱プレート１０の下面より高い位置に配置されることとなる。これにより、フリーローラ３０の半径を、より小さく設定できる。

また、本実施形態のフリーローラ３０は、加熱プレート１０自体に固定された回転軸３１に、取り付けられている。このため、昇温により加熱プレート１０が膨張しても、加熱プレート１０とフリーローラ３０との相対位置は、変化しにくい。このため、貫通孔１０ｅの内側面とフリーローラ３０との隙間の寸法を、小さく設計することができる。これにより、貫通孔１０ｅによる基板９の加熱ムラを、さらに抑制できる。

特に、本実施形態の回転軸３１は、上段プレート１１の下面に固定されている。このため、加熱プレート１０の上面には、フリーローラ３０を取り付けるための部材（ここでは、回転軸３１及びボルト３１ａ）が、露出していない。このため、加熱プレート１０は、基板９をより均一に加熱できる。

また、図６に示すように、フリーローラ３０は、搬送方向に垂直な断面において、その端面が、外側へ向けて膨らんだ円弧状となっている。これにより、フリーローラ３０の端面と基板９の下面との接触面積が抑制され、基板９は、さらに均一に加熱される。

駆動ローラ２０及びフリーローラ３０は、耐熱性及び耐摩耗性の高い樹脂により形成される。このような樹脂として、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を使用することができる。また、駆動ローラ２０及びフリーローラ３０は、ステンレス等の金属により形成されていてもよい。ただし、ローラと基板９とが滑ったり、基板９に傷が付いたりすることを防止するためには、駆動ローラ２０及びフリーローラ３０を、樹脂により形成することが好ましい。

＜２．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の実施形態では、固定された回転軸３１に対して、フリーローラ３０が回転自在に取り付けられていたが、フリーローラ３０は、回転軸３１と一体に形成されて回転軸３１ごと回転するものであってもよい。例えば、図７のように、上段プレート１１の下面に軸受３２を固定し、当該軸受３２に対して、回転軸３１と一体化されたフリーローラ３０が、回転自在に取り付けられていてもよい。

また、上記の実施形態では、複数のフリーローラ３０が、搬送方向及び幅方向に、一定の間隔で配置されていたが、フリーローラ３０の搬送方向及び幅方向の間隔は、一定でなくてもよい。

また、上記の実施形態では、同一の幅方向位置において、搬送方向に４つのフリーローラ３０が配列されていたが、これらのフリーローラ３０の幅方向の位置を、相違させてもよい。例えば、図８のように、加熱プレート１０に配置された全てのフリーローラ３０の、幅方向の位置を相違させてもよい。このようにすれば、１つの基板処理装置１内では、基板９の同一位置に、フリーローラ３０が複数回当たることを防止できる。したがって、フリーローラ３０による基板９の加熱ムラを、さらに抑制できる。

また、上記の実施形態では、駆動ローラ２０は、基板９の下面に当接していたが、基板９の上面に当接する駆動ローラ２０が、さらに配置されてもよい。例えば、図９のように、一対の駆動ローラ２０が、基板９を上下から挟持しつつ、回転するようにしてもよい。このようにすれば、基板９をより確実に搬送することができる。

また、図１０のように、加熱プレート１０の側部にもフリーローラ３０を配置するとともに、その上方位置に駆動ローラ２０を配置し、フリーローラ３０と駆動ローラ２０との間に、基板９の端部を挟持するようにしてもよい。また、図１１のように、駆動ローラ２０を、基板９の端面に当接させつつ、上下に延びる軸を中心として回転させるようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、駆動ローラ２０は、加熱プレート１０の両側部のみに配置されていたが、駆動ローラ２０は、加熱プレート１０の一方の側部のみに配置されていてもよい。また、駆動ローラ２０が、加熱プレート１０の側部以外の部位に、さらに配置されていてもよい。

また、上記の実施形態では、複数の噴出口１０ａから窒素ガスを吐出していたが、窒素ガスに代えて、清浄な空気等の他の気体を吐出してもよい。ただし、基板９の表面において意図しない化学反応が生じることを防止するためには、窒素ガス等の不活性ガスを使用することが、好ましい。

また、上記の実施形態では、複数の噴出口１０ａが、搬送方向及び幅方向に、一定の間隔で配置されていたが、噴出口１０ａの搬送方向及び幅方向の間隔は、一定でなくてもよい。

また、上記の実施形態では、加熱プレート１０からの輻射熱と、窒素ガスの吹きつけとによって、基板９を加熱していたが、必ずしも、このような２通りの加熱手段を備えていなくてもよい。例えば、加熱プレート１０の上面からの気体の噴出を行わず、輻射熱のみで基板９を加熱するようにしてもよい。

また、上記の基板処理装置１は、液晶表示装置用の矩形のガラス基板に対して加熱処理を行う装置であったが、本発明の基板処理装置は、半導体ウエハ、ＰＤＰ用ガラス基板、記録ディスク用基板等の他の基板に対して、加熱処理を行うものであってもよい。

１ 基板処理装置
９ 基板
１０ 加熱プレート
１０ａ 噴出口
１０ｂ 内部流路
１０ｃ 導入口
１０ｄ 凹部
１０ｅ 貫通孔
１０ｆ 貫通孔
１１ 上段プレート
１２ 下段プレート
１３ ヒータ
１４ 押さえ板
２０ 駆動ローラ
２３ モータ
３０ フリーローラ
３１ 回転軸
３２ 軸受

Claims (8)

1. 基板に対して加熱処理を行う基板処理装置であって、
   平板状の加熱プレートと、
   前記加熱プレートの上面に沿って基板を搬送する搬送手段と、
   を備え、
   前記搬送手段は、
   前記加熱プレートの側部に配置され、基板の端部に接触しつつ能動回転する駆動ローラと、
   前記加熱プレートの側部以外の部位に配置され、基板の下面を支持しつつ従動回転するフリーローラと、
   を有する基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記駆動ローラは、基板の下面を支持しつつ能動回転する基板処理装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記フリーローラは、前記加熱プレートに固定された軸又は軸受に、回転自在に取り付けられている基板処理装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記フリーローラは、前記加熱プレートを構成する部材の下面に固定された軸又は軸受に、回転自在に取り付けられている基板処理装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記フリーローラの回転軸の少なくとも一部分が、前記加熱プレートの下面より高い位置に配置されている基板処理装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記加熱プレートは、
   前記加熱プレートの上面からの輻射熱により、基板を加熱する第１加熱手段と、
   前記加熱プレートの上面から高温の気体を噴出することにより、基板を加熱する第２加熱手段と、
   を有する基板処理装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記フリーローラは、樹脂により形成されている基板処理装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記加熱プレートに配置された全てのフリーローラの、搬送方向に直交する方向の位置が、相違する基板処理装置。

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