JP2020145215A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板に対する熱処理の均一性を把握することができるように熱処理時における基板の支持状態を高い精度で判定することを可能にする熱処理装置および熱処理方法を提供する。【解決手段】熱処理プレート10は、載置面10sを有する。載置面10s上には、基板Wの下面を支持可能に複数の支持体11が設けられている。熱処理プレート10には、さらに発熱体20が設けられている。発熱体20は、載置面10s上で支持された基板Wに熱処理を行う。載置面10s上で支持された基板Wと載置面10sとの間の支持空間SSの気体が、吸気装置40により吸引される。このとき支持空間SSの圧力が圧力センサ43により検出される。検出された圧力に基づいて基板Wの支持状態が判定される。吸気装置40による吸引は、基板Wへの熱処理の初期の所定期間の経過時点から熱処理の終了までの間に停止される。【選択図】図1

Description

本発明は、基板に熱処理を行う熱処理装置および熱処理方法に関する。
従来より、液晶表示装置または有機EL(Electro Luminescence)表示装置等に用いられるFPD(Flat Panel Display)用基板、半導体基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板または太陽電池用基板等の各種基板に熱処理を行うために、熱処理装置が用いられている。
特許文献1に記載された熱処理ユニット(熱処理装置)は、温調プレート、複数の基板昇降ピンおよび昇降装置を含む。温調プレートの載置面中央部には、複数の基板載置片が離散的に配置されている。また、温調プレートの載置面周縁部には、複数の位置決め部材が温調プレートの周方向においてほぼ等間隔に配置されている。さらに、温調プレートには、上下方向に延びる複数のピン導入孔が形成されている。複数の基板昇降ピンは、昇降装置により複数のピン導入孔を通して昇降可能に保持されている。
複数の基板昇降ピンが温調プレートの上方に突出した状態で、複数の基板昇降ピンの上端部上に基板が載置される。その後、昇降装置が複数の基板昇降ピンを下降させる。複数の基板昇降ピンの上端部が温調プレート上の複数の基板載置片よりも下方まで移動することにより、複数の基板昇降ピンの上端部上の基板が複数の位置決め部材間で複数の基板載置片により支持される。この状態で、基板の熱処理が開始される。
このとき、温調プレートに対する基板の位置が大きくずれていると、基板全体に対する均一な熱処理を行うことができない。そこで、上記の熱処理ユニットにおいては、温調プレートに基板が載置される際の基板と温調プレートとの間の空間(以下、プレート上空間と呼ぶ。)における気流の変化に基づいて基板の位置ずれが判定される。
特許第4522139号
ところで、基板に対する熱処理の品質を低下させる要因は、上記の位置ずれに限られない。例えば、プレート上空間に異物が存在すると、その異物は基板に対する熱処理の均一性を低下させる。
プレート上空間に複数の基板載置片よりも大きい異物が存在する場合、温調プレート上で基板の一部がその異物上に乗り上がる。そのため、異物が存在する場合にプレート上空間に発生する気流の変化は、異物が存在しない場合にプレート上空間に発生する気流の変化とは異なる。したがって、特許文献1に記載された位置ずれの判定方法によれば、プレート上空間における気流の変化に基づいて異物の有無についての判定を行うことも可能になると考えられる。
しかしながら、温調プレートに基板が載置される際にプレート上空間に発生する気流は、基板が温調プレート上の予め定められた位置に載置されかつプレート上空間に異物が存在しない場合であっても、実際には基板の形状に依存して変化する。
近年基板に形成される膜の多層化が進められている。このような膜の多層化は、膜の形成対象となる基板に発生する反り等の変形量を増大させる。基板の複数の部分についてそれぞれ変形量を調整することは容易ではない。互いに異なる形状を有する複数の基板が上記の温調プレートに載置されると、複数の基板にそれぞれ対応してプレート上空間に発生する気流の変化にばらつきが生じる。この場合、特許文献1に記載された上記の判定方法では、基板の位置ずれおよび異物の有無を高い精度で判定することは難しい。
本発明の目的は、基板に対する熱処理の均一性を把握することができるように熱処理時における基板の支持状態を高い精度で判定することを可能にする熱処理装置および熱処理方法を提供することである。
(1)第1の発明に係る熱処理装置は、基板に熱処理を行う熱処理装置であって、載置面を有するプレート部材と、基板の下面を支持可能に載置面上に設けられた複数の支持体と、載置面上で支持された基板に熱処理を行う熱処理部と、載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の気体を吸引する吸引部と、載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の圧力を検出する圧力検出器と、載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の気体が吸引部により吸引された状態で、圧力検出器により検出された圧力に基づいて基板の支持状態を判定する状態判定部とを備え、吸引部は、基板への熱処理の初期の所定期間中載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の気体を吸引し、所定期間の経過時点から熱処理の終了までの間に吸引を停止する。
その熱処置装置においては、プレート部材の載置面上で基板が複数の支持体の少なくとも一部により支持され、基板に熱処理が行われる。載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の気体が吸引部により吸引される。この場合、基板に反り等の局所的な変形部分が存在する場合でも、基板と載置面との間の空間の圧力が低下することにより基板の下面の全体が載置面に向かって吸引される。したがって、基板がプレート部材に対して予め定められた位置に存在しかつ基板と載置面との間の空間内に異物が存在しない場合、基板の下面は載置面上で複数の支持体の全てにより支持されることになる。このように、基板の支持状態が正常である場合には、基板の下面と載置面との間の距離が小さく維持されかつ基板と載置面との間の空間がその空間の外方に大きく開放されない。したがって、その空間内の圧力は大きく低下する。すなわち、基板と載置面との間の空間の圧力と大気圧との差分の絶対値が大きくなる。
一方、基板がプレート部材に対してずれた位置に存在する場合には、基板の下面が複数の支持体の全てにより支持されない可能性が高い。また、基板と載置面との間の空間に異物が存在する場合には、基板の下面が複数の支持体の全てにより支持されない可能性が高い。このとき、基板と載置面との間の空間がその空間の外方に大きく開放されていると、プレート部材を取り囲む空間の気体が基板と載置面との間の空間に流入しやすくなる。そのため、基板と載置面との間の空間の気体が吸引部により吸引されても、その空間内の圧力は支持状態が正常である場合に比べて低下しにくい。すなわち、基板と載置面との間の空間の圧力と大気圧との差分の絶対値は大きくなりにくい。それにより、基板と載置面との間の空間の圧力はほぼ大気圧で維持される。
したがって、圧力検出器により検出された圧力によれば、基板の支持状態を高い精度で判定することが可能になる。
さらに、上記の構成によれば、基板への熱処理の初期の所定期間の経過時点から熱処理の終了までの間に吸引が停止されるので、熱処理が行われる少なくとも一部の期間中気体の吸引が継続されることが防止される。それにより、気体の吸引に起因して基板に対する熱処理の均一性が損なわれることが低減される。したがって、上記の判定結果によれば、基板に対する熱処理の均一性を把握することができる。
(2)吸引部は、所定期間の経過時点で吸引を停止し、所定期間は、載置面上に基板が載置されてから載置面の温度が熱処理のために予め設定された設定温度に到達するまでの期間であってもよい。
基板の熱処理は、設定温度に維持された載置面上に基板が載置された状態で安定して進行する。一方、載置面の温度は、未処理の基板が載置されると、設定温度から一時的に変化した後、設定温度に戻され、維持される。上記の構成によれば、載置面上に基板が載置されてから載置面の温度が設定温度に到達するまでの間に吸引が停止される。
したがって、基板の熱処理が安定して進行する時点で、基板と載置面との間の空間に吸引による気流が発生しない。それにより、気体の吸引に起因して基板に対する熱処理の均一性が損なわれることが抑制される。したがって、上記の判定結果によれば、基板に対する熱処理の均一性を正確に把握することができる。
(3)状態判定部は、検出された圧力の大きさが予め定められたしきい値以上であるときに基板の支持状態が正常であると判定し、検出された圧力の大きさが予め定められたしきい値よりも低いときに基板の支持状態が異常であると判定してもよい。
この場合、簡単な処理で基板の支持状態を高い精度で判定することができる。
(4)熱処理装置は、状態判定部による判定結果を提示する第1の提示部をさらに備えてもよい。
この場合、使用者は、基板の支持状態についての判定結果を容易に把握することができる。
(5)熱処理装置は、状態判定部による複数の基板についての複数の判定結果に基づいて、支持状態が異常であると判定された基板について異常の種類を判定する種類判定部と、種類判定部による判定結果を提示する第2の提示部とをさらに備えてもよい。
この場合、使用者は、支持状態が異常であると判定された基板について、その異常の種類を容易に把握することができる。
(6)第2の発明に係る熱処理方法は、基板に熱処理を行う熱処理方法であって、プレート部材が有する載置面上に基板を載置することにより、載置面上に設けられた複数の支持体の少なくとも一部により基板の下面を支持させるステップと、載置面上で支持された基板に熱処理を行うステップと、載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の気体を吸引するステップと、載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の圧力を検出するステップと、載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の気体が吸引された状態で、検出するステップにより検出された圧力に基づいて基板の支持状態を判定するステップとを含み、吸引するステップは、基板への熱処理の初期の所定期間中載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の気体を吸引し、所定期間の経過時点から熱処理の終了までの間に吸引を停止することを含む。
その熱処置方法においては、プレート部材の載置面上で基板が複数の支持体の少なくとも一部により支持され、基板に熱処理が行われる。載置面上で支持された基板と載置面との間の空間の気体が吸引される。この場合、基板に反り等の局所的な変形部分が存在する場合でも、基板と載置面との間の空間の圧力が低下することにより基板の下面の全体が載置面に向かって吸引される。したがって、基板がプレート部材に対して予め定められた位置に存在しかつ基板と載置面との間の空間内に異物が存在しない場合、基板の下面は載置面上で複数の支持体の全てにより支持されることになる。このように、基板の支持状態が正常である場合には、基板の下面と載置面との間の距離が小さく維持されかつ基板と載置面との間の空間がその空間の外方に大きく開放されない。したがって、その空間内の圧力は大きく低下する。すなわち、基板と載置面との間の空間の圧力と大気圧との差分の絶対値が大きくなる。
一方、基板がプレート部材に対してずれた位置に存在する場合には、基板の下面が複数の支持体の全てにより支持されない可能性が高い。また、基板と載置面との間の空間に異物が存在する場合には、基板の下面が複数の支持体の全てにより支持されない可能性が高い。このとき、基板と載置面との間の空間がその空間の外方に大きく開放されていると、プレート部材を取り囲む空間の気体が基板と載置面との間の空間に流入しやすくなる。そのため、基板と載置面との間の空間の気体が吸引部により吸引されても、その空間内の圧力は支持状態が正常である場合に比べて低下しにくい。すなわち、基板と載置面との間の空間の圧力と大気圧との差分の絶対値は大きくなりにくい。それにより、基板と載置面との間の空間の圧力はほぼ大気圧で維持される。
したがって、検出された圧力によれば、基板の支持状態を高い精度で判定することが可能になる。
さらに、上記の構成によれば、基板への熱処理の初期の所定期間の経過時点から熱処理の終了までの間に吸引が停止されるので、熱処理が行われる少なくとも一部の期間中気体の吸引が継続されることが防止される。それにより、気体の吸引に起因して基板に対する熱処理の均一性が損なわれることが低減される。したがって、上記の判定結果によれば、基板に対する熱処理の均一性を把握することができる。
(7)吸引するステップは、所定期間の経過時点で吸引を停止することを含み、所定期間は、載置面上に基板が載置されてから載置面の温度が熱処理のために予め設定された設定温度に到達するまでの期間であってもよい。
基板の熱処理は、設定温度に維持された載置面上に基板が載置された状態で安定して進行する。一方、載置面の温度は、未処理の基板が載置されると、設定温度から一時的に変化した後、設定温度に戻され、維持される。上記の構成によれば、載置面上に基板が載置されてから載置面の温度が設定温度に到達するまでの間に吸引が停止される。
したがって、基板の熱処理が安定して進行する時点で、基板と載置面との間の空間に吸引による気流が発生しない。それにより、気体の吸引に起因して基板に対する熱処理の均一性が損なわれることが抑制される。したがって、上記の判定結果によれば、基板に対する熱処理の均一性を正確に把握することができる。
(8)基板の支持状態を判定するステップは、検出された圧力の大きさが予め定められたしきい値以上であるときに基板の支持状態が正常であると判定し、検出された圧力の大きさが予め定められたしきい値よりも低いときに基板の支持状態が異常であると判定することを含んでもよい。
この場合、簡単な処理で基板の支持状態を高い精度で判定することができる。
(9)熱処理方法は、基板の支持状態を判定するステップによる判定結果を提示するステップをさらに備えてもよい。
この場合、使用者は、基板の支持状態についての判定結果を容易に把握することができる。
(10)熱処理方法は、基板の支持状態を判定するステップによる複数の基板についての複数の判定結果に基づいて、支持状態が異常であると判定された基板について異常の種類を判定するステップと、異常の種類を判定するステップによる判定結果を提示するステップとをさらに備えてもよい。
この場合、使用者は、支持状態が異常であると判定された基板について、その異常の種類を容易に把握することができる。
本発明によれば、熱処理時における基板の支持状態を高い精度で判定することが可能になる。
本発明の一実施の形態に係る熱処理装置の構成を示す模式的側面図である。 図1の熱処理装置の模式的平面図である。 基板が熱処理プレート上で正常に支持されている状態を示す模式的側面図である。 異物に起因して熱処理プレート上で基板が正常に支持されていない状態を示す模式的側面図である。 位置ずれに起因して熱処理プレート上で基板が正常に支持されていない状態を示す模式的側面図である。 図1の制御装置において実行される状態判定処理の一例を示すフローチャートである。 状態判定処理の実行時におけるプレート上空間内の圧力変動の一例を示す図である。 図1の制御装置において実行される種類判定処理の一例を示すフローチャートである。 図1の熱処理装置を備える基板処理装置の一例を示す模式的ブロック図である。
以下、本発明の実施の形態に係る熱処理装置および熱処理方法について図面を参照しつつ説明する。以下の説明において、基板とは、液晶表示装置または有機EL(Electro Luminescence)表示装置等に用いられるFPD(Flat Panel Display)用基板、半導体基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板または太陽電池用基板等をいう。以下の説明においては、熱処理装置の一例として基板に加熱処理を行う熱処理装置を説明する。
(1)熱処理装置の構成
図1は本発明の一実施の形態に係る熱処理装置の構成を示す模式的側面図であり、図2は図1の熱処理装置100の模式的平面図である。図1に示すように、熱処理装置100は、主として支持部S、昇降装置30、吸気装置40、制御装置50および提示装置60を備える。なお、図2では、図1に示される複数の構成要素のうち一部の図示が省略されている。
支持部Sは、熱処理プレート10、複数の支持体11、複数のガイド部材12および発熱体20を含み、ホットプレートとして用いられる。熱処理プレート10は、例えば円板形状を有する伝熱プレートであり、平坦な載置面10sを有する。載置面10sは、加熱処理の対象となる基板の外径よりも大きい外径を有する。熱処理プレート10には、発熱体20が設けられている。発熱体20は、例えばマイカヒータまたはペルチェ素子等で構成される。発熱体20には、発熱駆動回路21が接続されている。発熱駆動回路21は、後述する温度制御部51の制御に基づいて発熱体20を駆動する。それにより、基板Wの加熱処理時に発熱体20が発熱する。
図2に示すように、熱処理プレート10の載置面10s上に、複数(本例では10個)の支持体11および複数(本例では4個)のガイド部材12が、上方に突出するように設けられている。
複数の支持体11は、熱処理プレート10の載置面10sのうち外周縁部およびその近傍を除く中央領域で離散的に配置され、基板Wの下面を支持可能に構成されている。各支持体11は、球状のプロキシミティボールであり、例えばセラミックにより形成される。図1および図2では、熱処理プレート10上で複数の支持体11により支持される基板Wが一点鎖線で示される。
複数のガイド部材12は、熱処理プレート10の載置面10sの周縁部に等角度間隔で配置されている。各ガイド部材12の上半部は、上端部に向かって漸次径小となる円錐台形状を有する。それにより、各ガイド部材12の上半部の外周面は、後述する複数の昇降ピン31により基板Wが下降して複数の支持体11上で支持される際に、当該基板Wの外周端部を熱処理プレート10上の予め定められた位置へ導く。各ガイド部材12は、例えばPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等の高い耐熱性を有する樹脂により形成される。
図1に示すように、熱処理プレート10上では、複数の支持体11により基板Wが正常に支持された状態で、基板Wと載置面10sとの間に隙間が形成される。この隙間の大きさ(上下方向における基板Wと載置面10sとの間の距離)は、例えば80μm〜100μmである。以下の説明において、載置面10s上で支持された基板Wと載置面10sとの間の空間をプレート上空間SSと呼ぶ。
図2に示すように、熱処理プレート10には、厚み方向に貫通する複数(本例では7個)の貫通孔13,14が形成されている。図2では、複数の貫通孔13,14と複数の支持体11との区別を容易にするために、複数の貫通孔13,14が太い実線で示される。
複数の貫通孔13,14のうち一部(本例では3個)の貫通孔13は、後述する複数の昇降ピン31をそれぞれ挿入可能に形成されている。また、複数の貫通孔13は、熱処理プレート10の中心を基準とする所定の仮想円上に等角度間隔で形成されている。一方、残り(本例では4個)の貫通孔14は、プレート上空間SSの気体を後述する吸気装置40により吸引するための気体流路として形成されている。複数の貫通孔14は、複数の貫通孔13と同様に、熱処理プレート10の中心を基準とする所定の仮想円上に等角度間隔で形成されている。なお、図1では、4個の貫通孔14のうち2個の貫通孔14の図示が省略されている。
図1に示すように、昇降装置30は、複数(本例では3個)の昇降ピン31および連結部材32を含む。昇降装置30は、さらに図示しないモータおよびモータ駆動回路等を含む。複数の昇降ピン31の各々は、棒状部材であり、例えばセラミックにより形成される。また、複数の昇降ピン31は、連結部材32により互いに連結されるとともに、複数の昇降ピン31の一部が熱処理プレート10の複数の貫通孔13にそれぞれ挿入された状態で上下方向に延びるように保持される。
昇降装置30においては、後述する昇降制御部57の制御に基づいて図示しないモータが動作することにより、連結部材32が上下方向に移動する。それにより、複数の昇降ピン31は、複数の昇降ピン31の上端部が複数の支持体11の上端部よりも上方に位置する上方位置と、複数の昇降ピン31の上端部が複数の支持体11の上端部よりも下方に位置する下方位置との間を移動する。
このような構成により、昇降装置30は、熱処理装置100の外部から渡される基板Wを受け取って複数の支持体11上に載置し、複数の支持体11上に載置された基板Wを上昇させて熱処理装置100の外部に渡す受渡部として機能する。
熱処理プレート10には、複数(本例では4個)の副配管42が接続されている。複数の副配管42の内部空間は、それぞれ複数の貫通孔14の内部空間に連通している。複数の副配管42は、共通の主配管41に接続されている。主配管41は、吸気装置40から延びるように設けられている。吸気装置40は、例えばアスピレータ、真空ポンプ、または工場内の排気用力設備に接続された制御バルブ等で構成される。
本実施の形態に係る熱処理装置100においては、熱処理プレート10の載置面10s上で基板Wが支持された状態で、複数の支持体11による基板Wの支持状態が正常および異常のいずれであるか否かが判定される。この支持状態の判定を状態判定と呼ぶ。吸気装置40は、状態判定時に、プレート上空間SS内の雰囲気を複数の副配管42および主配管41を通して吸引する。状態判定の詳細および状態判定時における吸気装置40の動作の詳細は後述する。
主配管41には、圧力センサ43が設けられる。圧力センサ43は、例えば微差圧センサであり、状態判定時に主配管41および複数の副配管42を通してプレート上空間SSの圧力を検出し、検出した圧力に対応する検出信号を出力する。
制御装置50は、発熱駆動回路21、昇降装置30および吸気装置40等の動作を制御する。提示装置60は、図示しない表示器および音声出力装置を含む。制御装置50および提示装置60の詳細は後述する。
(2)基板Wの支持状態
図3は、基板Wが熱処理プレート10上で正常に支持されている状態を示す模式的側面図である。図3および後述する図4および図5では、複数の支持体11および複数のガイド部材12のうち一部の図示が省略されている。本実施の形態では、基板Wの支持状態が正常であることは、図2に示すように平面視で基板Wが複数のガイド部材12の上端部の間に位置しかつ図3に示すようにプレート上空間SSに各支持体11よりも大きい高さを有する異物が存在しないことである。この場合、プレート上空間SS内の雰囲気が複数の貫通孔14を通して予め定められた流量で吸引されると、プレート上空間SS内の圧力は、大きく低下する。
図4は、異物に起因して熱処理プレート10上で基板Wが正常に支持されていない状態を示す模式的側面図である。図4に示すように、例えば熱処理の対象となる基板Wの下面に異物cnが付着している場合、異物cnの大きさによっては基板Wの一部が異物cnにより熱処理プレート10上に支持される。それにより、基板Wは、複数の支持体11の全てにより支持されない。熱処理プレート10の載置面10sに異物cnが付着している場合にも、図4の例と同様に、異物cnの大きさによっては基板Wの一部が異物cnにより熱処理プレート10上に支持される。
図5は、位置ずれに起因して熱処理プレート10上で基板Wが正常に支持されていない状態を示す模式的側面図である。図5に示すように、例えば熱処理プレート10に対する基板Wの位置が予め定められた位置(例えば図2および図3に示される基板Wの位置)から大きくずれていると、基板Wの一部が複数のガイド部材12のいずれかの上に乗り上がる。
図4および図5に示されるように、基板Wの支持状態が異常である場合には、基板Wの支持状態が正常である場合に比べてプレート上空間SSがその外方(側方)の空間に対してより大きく開放される。そのため、プレート上空間SSの外方の雰囲気がプレート上空間SSに流入しやすくなる。したがって、プレート上空間SS内の雰囲気が複数の貫通孔14を通して予め定められた流量で吸引されると、プレート上空間SS内の圧力は、大きく低下せず、ほぼ大気圧で維持される。
そこで、本実施の形態では、基板Wが熱処理プレート10上に支持されるごとに、プレート上空間SSの気体が吸引されつつプレート上空間SS内の圧力が検出され、検出された圧力に基づいて状態判定が行われる。この状態判定時には、図3に一点鎖線で示すように、基板Wに反り等の局所的な変形部分が存在する場合でも、基板Wの全体が載置面10sに向かって吸引される。それにより、一時的に基板Wの形状が矯正される。したがって、基板Wの支持状態が正常であるか異常であるかを高い精度で判定することができる。
上記のように、基板Wの載置状態の異常には、例えば基板Wに付着する異物cnに起因する異常、熱処理プレート10に付着する異物cnに起因する異常、および基板Wの位置ずれに起因する異常が存在すると考えられる。
ところで、熱処理プレート10に付着する異物cnに起因する異常は、熱処理プレート10の載置面10sから異物cnが除去されない限り、解消されない。また、基板Wの位置ずれに起因する異常は、熱処理装置100の外部から熱処理装置100に正常に基板が渡されないことに起因する異常である。換言すれば、基板Wの位置ずれに起因する異常は、熱処理装置100に基板を搬入する搬送ロボットの動作に起因する異常である。この異常は、当該搬送ロボットのティーチングが実施されない限り、解消されない。
したがって、複数の基板Wが順次加熱処理される場合、熱処理プレート10に付着する異物cnおよび基板Wの位置ずれに起因する異常は、基板Wに付着する異物cnに起因する異常に比べて連続して判定される可能性が高い。
そこで、本実施の形態では、複数の基板Wについての状態判定の結果に基づいて、異常があると判定された基板Wについて異常の種類がさらに判定される。この異常の種類の判定を種類判定と呼ぶ。具体的には、種類判定では、複数の基板Wについて予め定められた数連続して支持状態の異常が判定された場合に、それらの基板Wについての異常は、熱処理プレート10に付着する異物cnまたは基板Wの位置ずれに起因すると判定される。一方、支持状態が異常であると判定されたその他の基板Wについての異常は、基板Wに付着する異物cnに起因すると判定される。
(3)制御装置50および提示装置60
図1に示すように、制御装置50は、CPU(中央演算処理装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)およびROM(リードオンリメモリ)により構成され、温度制御部51、吸気制御部52、圧力取得部53、状態判定部54、記憶部55、種類判定部56および昇降制御部57を有する。制御装置50においては、CPUがROMまたは他の記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、上記の各機能部が実現される。なお、制御装置50の機能的な構成要素の一部または全てが電子回路等のハードウェアにより実現されてもよい。
温度制御部51は、予め定められた熱処理条件に従って動作するように発熱駆動回路21を制御する。それにより、発熱体20の温度が処理対象となる基板Wごとに調整される。
昇降制御部57は、熱処理装置100の外部から搬入される基板Wを熱処理プレート10の載置面10s上に載置する際に、複数の昇降ピン31が上方位置から下方位置へ移動するように昇降装置30を制御する。また、昇降制御部57は、載置面10s上に載置された基板Wを熱処理装置100の外部へ渡す際に、複数の昇降ピン31が下方位置から上方位置へ移動するように昇降装置30を制御する。
吸気制御部52は、状態判定時に、プレート上空間SSの気体を吸引するように吸気装置40を制御する。より具体的には、吸気制御部52は、基板Wへの熱処理の初期の所定期間中、プレート上空間SSの気体を吸引し、所定期間の経過時点から熱処理の終了までの間に吸引を停止するように吸気装置40を制御する。以下の説明では、吸気装置40が吸引動作を行うべき上記の所定期間を吸引期間と呼ぶ。
ここで、基板Wの熱処理は、熱処理のために予め設定された設定温度に維持された載置面10s上に基板Wが載置された状態で安定して進行する。一方、載置面10sの温度は、未処理の基板Wが載置されると、設定温度から一時的に変化した後、設定温度に戻され、維持される。上記の吸引期間は、例えば載置面10s上に基板Wが載置されてから載置面10sの温度が設定温度に到達するまでの期間である。
吸引期間の経過時点は、例えば実験またはシミュレーションにより予め適切な吸引期間を設定し、基板Wが載置面10sに載置された時点から設定された吸引期間を計測することにより判定することができる。あるいは、吸引期間の経過時点は、基板Wへの熱処理の初期に、温度センサを用いて載置面10sの温度を監視しつつ監視結果に基づいて判定することもできる。
圧力取得部53は、圧力センサ43から出力される検出信号に基づいて、プレート上空間SS内の圧力を取得する。具体的には、圧力取得部53は、圧力センサ43から出力される検出信号を所定の時点でサンプリングすることにより当該タイミングにおける圧力の値を取得する。あるいは、圧力取得部53は、圧力センサ43から出力される検出信号を所定の期間中に一定周期でサンプリングすることにより圧力の変化を示す圧力波形を取得する。
状態判定部54は、圧力取得部53により取得された圧力に基づいて状態判定を行う。また、状態判定部54は、その判定結果を状態判定結果として記憶部55に記憶させるとともに提示装置60に出力する。
例えば、状態判定部54は、圧力取得部53により所定の時点で取得された圧力の大きさ(絶対値)が予め定められたしきい値以上であるときに、基板Wの支持状態が正常であることを判定する。また、状態判定部54は、圧力の大きさ(絶対値)が予め定められたしきい値よりも低いときに、基板Wの支持状態が異常であることを判定する。
あるいは、状態判定部54は、圧力取得部53により所定期間中に取得された圧力波形が予め定められた圧力条件を満たすときに、基板Wの支持状態が正常であることを判定する。また、状態判定部54は、圧力波形が予め定められた圧力条件を満たさないときに、基板Wの支持状態が異常であることを判定する。この場合、圧力条件は、圧力波形における圧力の平均値または最大値等の大きさ(絶対値)が予め定められたしきい値以上であることであってもよい。または、圧力条件は、圧力波形における圧力の変化率(例えば、圧力の立ち上がりまたは立ち下がりの傾きの大きさ)が予め定められたしきい値以上であることであってもよい。
記憶部55は、状態判定部54から与えられる状態判定結果を基板Wごとに記憶する。また、記憶部55は、状態判定のための情報(上記の例では、しきい値または圧力条件)および基板Wごとの熱処理条件等を記憶する。種類判定部56は、複数の状態判定結果に基づいて、異常があると判定された基板Wについて異常の種類を判定する種類判定を行う。種類判定部56は、さらに種類判定の判定結果を種類判定結果として提示装置60へ出力する。
提示装置60は、例えば表示器および音声出力装置を含む。この場合、表示器は、状態判定部54および種類判定部56から与えられる状態判定結果および種類判定結果を表示する。また、音声出力装置は、状態判定結果および種類判定結果を音声出力する。これにより、使用者は、熱処理装置100における基板Wの支持状態が異常であるか否かを容易に把握することができる。また、使用者は、支持状態の異常の発生時に、その異常の種類を容易に把握することができる。
(4)状態判定処理
上記の状態判定は、図1の制御装置50が下記の状態判定処理を実行することにより行われる。図6は、図1の制御装置50において実行される状態判定処理の一例を示すフローチャートである。
状態判定処理は、熱処理装置100の電源がオン状態となることにより開始される。初期状態においては、図1の複数の昇降ピン31は上方位置にあるものとする。また、載置面10sの温度は、設定温度に維持されているものとする。
まず、図1の昇降制御部57は、熱処理装置100に基板Wが搬入されたか否かを判定する(ステップS10)。すなわち、昇降制御部57は、熱処理装置100の外部の搬送ロボットにより複数の昇降ピン31上に基板Wが渡されたか否かを判定する。この判定処理は、具体的には、熱処理装置100の外部から、搬送ロボットにより熱処理装置100内に基板Wが搬送された旨の信号が与えられたか否かに基づいて行われる。基板Wが搬入されない場合、昇降制御部57は、ステップS10の処理を繰り返す。
一方、基板Wが搬入されると、昇降制御部57は、複数の昇降ピン31を上方位置から下方位置へ下降させる(ステップS11)。また、図1の吸気制御部52は、プレート上空間SSの気体を吸引するように吸気装置40を制御する(ステップS12)。図1の圧力取得部53は、圧力センサ43から出力される検出信号に基づいて、プレート上空間SS内の圧力を取得する(ステップS13)。その後、吸気制御部52は、載置面10s上に基板Wが載置されてから吸引期間の経過時点でプレート上空間SSの気体の吸引を停止するように吸気装置40を制御する(ステップS14)。
続いて、図1の状態判定部54は、直前のステップS13で取得された圧力に基づいて基板Wの支持状態を判定する(ステップS15)。また、状態判定部54は、判定結果を状態判定結果として記憶部55に記憶させるとともに提示装置60へ出力する(ステップS16)。
その後、昇降制御部57は、現在熱処理プレート10上に載置されている基板Wについての熱処理が終了したか否かを判定する(ステップS17)。具体的には、昇降制御部57は、直前のステップS11の処理が行われてから処理対象となる基板Wについて予め定められた時間が経過したか否かに基づいて熱処理が終了したか否かを判定する。
熱処理が終了すると、昇降制御部57は、複数の昇降ピン31を下方位置から上方位置へ上昇させ(ステップS18)、ステップS10の処理に戻る。
(5)状態判定の具体例
図7は、状態判定処理の実行時におけるプレート上空間SS内の圧力変動の一例を示す図である。図7に示すグラフにおいては、縦軸がプレート上空間SSの圧力の大きさ(絶対値)を表し、横軸が時間を表す。換言すれば、図7の縦軸は、基準圧力(例えば大気圧)とプレート上空間SSの圧力(負圧)との差分の絶対値を表す。
図7の例では、熱処理プレート10の上方の位置で複数の昇降ピン31により支持された基板Wが、時点t0から時点t1にかけて下降し、時点t1で載置面10s上に支持されるものとする。また、図7に白抜きの矢印で示すように、載置面10s上に支持された基板Wには、時点t1から予め定められた熱処理時間経過後の時点t2にかけて加熱処理が行われるものとする。
図7に太い点線の矢印で示すように、本例では基板Wへの加熱処理の初期の吸引期間中プレート上空間SSの気体が吸引され、吸引期間の経過時点から熱処理の終了までの間にその吸引が停止される。より具体的には、基板Wへの加熱処理が開始される時点t1から微小な吸引期間が経過した時点t3までの間、プレート上空間SSの気体が図1の吸気装置40により吸引される。吸引期間は、例えば5秒程度である。なお、基板Wの支持状態の判定に要する圧力を検出することができるのであれば、吸引期間は、例えば2秒程度であってもよい。
支持状態が正常である場合には、図7に太い実線で示すように、プレート上空間SS内の圧力が時点t1から比較的急峻に変化し、所定の値pdに到達する。一方、支持状態が異常である場合には、図7に一点鎖線で示すように、プレート上空間SS内の圧力は、比較的緩やかに変化し、支持状態が正常である場合と同程度まで高くならない。プレート上空間SS内の圧力は、ほぼ大気圧で維持される。
そこで、本例では、プレート上空間SSの気体の吸引時に検出される圧力の大きさ(絶対値)が予め定められたしきい値Th以上であるときに、基板Wの支持状態が正常であることを判定する。また、プレート上空間SSの気体の吸引時に検出される圧力の大きさ(絶対値)が予め定められたしきい値Thよりも低いときに、基板Wの支持状態が異常であることを判定する。この場合、簡単な処理で基板Wの支持状態を高い精度で判定することができる。
なお、図7の例では、基板Wへの加熱処理が開始されてから初期の吸引期間が経過した時点t3で吸引が停止されるので、加熱処理が行われる期間中気体の吸引が継続されることが防止される。それにより、基板Wに対する加熱処理の期間中、気体の吸引によりプレート上空間SS内に気流が発生することが低減される。したがって、基板Wに対する加熱処理の均一性が損なわれることが低減される。
(6)種類判定処理
上記の種類判定は、図1の制御装置50が下記の種類判定処理を実行することにより行われる。図8は、図1の制御装置50において実行される種類判定処理の一例を示すフローチャートである。
種類判定処理は、上記の状態判定処理とは独立して行われ、熱処理装置100の電源がオン状態となることにより開始される。以下の説明において、図1の制御装置50には予め異常を示す状態判定結果をカウントするためのカウンタが内蔵されているものとする。
まず、図1の種類判定部56は、カウンタの値をリセットする(ステップS20)。次に、種類判定部56は、図1の記憶部55に新たに記憶される状態判定結果が正常を示すものであるか否かを判定する(ステップS21)。
状態判定結果が異常を示す場合、種類判定部56は、制御装置50に内蔵されたカウンタの値をインクリメントし(ステップS22)、ステップS21の処理に戻る。一方、異常判定結果が正常を示す場合、種類判定部56は、前回の異常判定結果が異常であったか否かを判定する(ステップS23)。
前回の異常判定結果が正常であった場合、種類判定部56は、ステップS21の処理に戻る。一方、前回の異常判定結果が異常であった場合、種類判定部56は、異常を示す異常判定結果が、予め定められた数n(nは2以上の自然数)以上連続して記憶されたか否かを判定する(ステップS24)。なお、数nの値は、使用者が熱処理装置100に設けられる図示しない操作部を操作することにより、設定可能であってもよい。
異常を示す異常判定結果がn以上連続して記憶された場合、種類判定部56は、直前までn以上連続して判定された異常は、載置面10sに付着する異物cnまたは基板Wの位置ずれに起因すると判定する(ステップS25)。その後、種類判定部56は、判定結果を種類判定結果として提示装置60へ出力し(ステップS27)、ステップS20の処理に戻る。
ステップS24において、異常を示す異常判定結果がn以上連続して記憶されていない場合、種類判定部56は、直前までn未満単独でまたは連続して判定された異常は、基板Wに付着した異物cnに起因すると判定する(ステップS26)。その後、種類判定部56は、ステップS27の処理に進む。
上記の種類判定処理によれば、ステップS27で出力された種類判定結果が、図1の提示装置60により使用者に提示される。それにより、使用者は、支持状態が異常であると判定された基板Wについて、その異常の種類を容易に把握することができる。
(7)効果
上記の熱処理装置100においては、熱処理プレート10の載置面10s上で基板Wが複数の支持体11の少なくとも一部により支持され、基板Wに加熱処理が行われる。プレート上空間SSの気体が吸気装置40により吸引される。この場合、基板Wに反り等の局所的な変形部分が存在する場合でも、プレート上空間SSの圧力が低下することにより基板Wの下面の全体が載置面10sに向かって吸引される。したがって、基板Wが熱処理プレート10に対して予め定められた位置に存在しかつプレート上空間SS内に異物が存在しない場合、基板Wの下面は載置面10s上で複数の支持体11の全てにより支持されることになる。このように、基板Wの支持状態が正常で場合には、基板Wの下面と載置面10sとの間の距離が小さく維持されかつプレート上空間SSがそのプレート上空間SSの外方に大きく開放されない。したがって、そのプレート上空間SS内の圧力は大きく低下する。すなわち、プレート上空間SSの圧力と大気圧との差分の絶対値が大きくなる。
一方、基板Wが熱処理プレート10に対してずれた位置に存在する場合には、基板Wの下面が複数の支持体11の全てにより支持されない可能性が高い。また、プレート上空間SSに異物cnが存在する場合には、基板Wの下面が複数の支持体11の全てにより支持されない可能性が高い。このとき、プレート上空間SSがその空間の外方に大きく開放されていると、熱処理プレート10を取り囲む空間の気体が基板Wと載置面10sとの間の空間に流入しやすくなる。そのため、プレート上空間SSの気体が吸引されても、そのプレート上空間SS内の圧力は基板Wの支持状態が正常である場合に比べて低下しにくい。すなわち、プレート上空間SSの圧力と大気圧との差分の絶対値は大きくなりにくい。それにより、プレート上空間SSの圧力はほぼ大気圧で維持される。
したがって、圧力センサ43により検出された圧力によれば、基板Wの支持状態を高い精度で判定することができる。
さらに、上記の構成によれば、基板Wへの熱処理の初期の吸引期間の経過時点で吸引が停止されるので、基板Wの熱処理が安定して進行する時点でプレート上空間SSに吸引による気流が発生しない。それにより、気体の吸引に起因して基板Wに対する熱処理の均一性が損なわれることが抑制される。したがって、上記の判定結果によれば、基板Wに対する熱処理の均一性を正確に把握することができる。
(8)図1の熱処理装置100を備える基板処理装置
図9は、図1の熱処理装置100を備える基板処理装置の一例を示す模式的ブロック図である。図1に示すように、基板処理装置400は、露光装置500に隣接して設けられ、制御部410、塗布処理部420、現像処理部430、熱処理部440および基板搬送装置450を備える。熱処理部440は、基板Wに加熱処理を行う複数の図1の熱処理装置100と、基板Wに冷却処理を行う複数の熱処理装置(図示せず)とを含む。基板Wに冷却処理を行う複数の熱処理装置(図示せず)は、図1の発熱体20に代えて基板Wを冷却するための構成(例えばペルチェ素子または冷却水循環機構等)を備える点を除いて、図1の熱処理装置100と同じ構成および動作を有する。それにより、冷却処理を行う各熱処理装置においても、上記の状態判定および種類判定が行われる。
制御部410は、例えばCPUおよびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、塗布処理部420、現像処理部430、熱処理部440および基板搬送装置450の動作を制御する。また、図9の例では、制御部410には表示装置490が接続されている。
基板搬送装置450は、基板処理装置400による基板Wの処理時に、基板Wを塗布処理部420、現像処理部430、熱処理部440および露光装置500の間で搬送する。
塗布処理部420は、未処理の基板Wの一面上にレジスト膜を形成する(塗布処理)。レジスト膜が形成された塗布処理後の基板Wには、露光装置500において露光処理が行われる。現像処理部430は、露光装置500による露光処理後の基板Wに現像液を供給することにより、基板Wの現像処理を行う。熱処理部440は、塗布処理部420による塗布処理、現像処理部430による現像処理、および露光装置500による露光処理の前後に基板Wの熱処理を行う。
なお、塗布処理部420は、基板Wに反射防止膜を形成してもよい。この場合、熱処理部440には、基板Wと反射防止膜との密着性を向上させるための密着強化処理を行うための処理ユニットが設けられてもよい。また、塗布処理部420は、基板W上に形成されたレジスト膜を保護するためのレジストカバー膜を基板Wに形成してもよい。
上記のように、熱処理部440においては、状態判定および種類判定が行われる。本例では、状態判定結果および種類判定結果は制御部410に与えられる。この場合、制御部410は、与えられた状態判定結果および種類判定結果を表示装置490に表示させる。それにより、使用者は、熱処理部440における各熱処理装置で適切な熱処理が行われているか否かを容易に把握することができる。また、各熱処理装置で基板Wの支持状態に異常があると判定された場合には、その異常の種類を容易に把握することができる。
(9)他の実施の形態
(a)上記実施の形態においては、支持部Sは、熱処理プレート10に基板Wの下面を支持するための複数の支持体11および複数のガイド部材12を有するが、本発明はこれに限定されない。支持部Sの熱処理プレート10の載置面10s上には、複数の支持体11および複数のガイド部材12に代えて、基板Wの下面を支持するための円形のシート状部材が設けられてもよい。
シート状部材は、耐熱性を有する樹脂により形成され、熱処理プレート10の載置面10s全体を覆うように設けられる。シート状部材の外周端部からシート状部材の中心に向かって一定幅の部分には、基板Wの下面周縁部を支持可能な円環状のシール部が設けられている。シール部の内側の領域には、基板Wの下面を支持可能な複数の凸部が設けられている。このような構成により、基板Wの支持状態が正常であるときにプレート上空間SSの気体が吸引されると、プレート上空間SS内が急激に真空化される。一方、基板Wの支持状態が異常であるときにプレート上空間SSの気体が吸引されても、基板Wの下面とシール部との間に隙間が形成されることにより、プレート上空間SS内は大気圧から大きく変化しない。
これにより、熱処理プレート10にシート状部材が設けられる場合においても、上記実施の形態と同様の状態判定および種類判定を行うことにより、基板Wの支持状態を高い精度で判定することができる。
(b)上記実施の形態においては、固定された熱処理プレート10上で基板Wに加熱処理または冷却処理を行う熱処理装置について説明したが、本発明の熱処理装置に係る構成は、基板Wを搬送しつつ搬送中の基板Wに熱処理を行う構成に適用することもできる。
例えば、上記の載置面10sおよび複数の支持体11を有する搬送アームを備える搬送機構がある。この搬送機構は、載置面10s上に支持される基板Wを互いに離間した2つの位置の間で搬送可能に構成されている。さらに、この搬送機構の搬送アームには、載置面10s上に支持された基板Wに熱処理を行うための発熱体または冷却機構がさらに設けられている。
この場合、搬送機構にプレート上空間SSの気体を吸引する構成およびプレート上空間SS内の圧力を検出するための構成を設けることにより、状態判定および種類判定を行うことが可能になる。その結果、状態判定により搬送アーム上の基板Wの支持状態を判定することができる。また、種類判定により搬送アーム上の基板Wの支持状態の異常の種類を判定することができる。
(10)請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明する。上記実施の形態では、熱処理装置100が熱処理装置の例であり、載置面10sが載置面の例であり、熱処理プレート10がプレート部材の例であり、発熱体20が熱処理部の例であり、吸気装置40が吸引部の例であり、圧力センサ43が圧力検出器の例であり、圧力取得部53および状態判定部54が状態判定部の例であり、提示装置60が第1および第2の提示部の例であり、種類判定部56が種類判定部の例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
10…熱処理プレート,10s…載置面,11…支持体,12…ガイド部材,13,14…貫通孔,20…発熱体,21…発熱駆動回路,30…昇降装置,31…昇降ピン,32…連結部材,40…吸気装置,41…主配管,42…副配管,43…圧力センサ,50…制御装置,51…温度制御部,52…吸気制御部,53…圧力取得部,54…状態判定部,55…記憶部,56…種類判定部,57…昇降制御部,60…提示装置,100…熱処理装置,400…基板処理装置,410…制御部,420…塗布処理部,430…現像処理部,440…熱処理部,450…基板搬送装置,490…表示装置,500…露光装置,cn…異物,S…支持部,SS…プレート上空間,W…基板

Claims (10)

  1. 基板に熱処理を行う熱処理装置であって、
    載置面を有するプレート部材と、
    基板の下面を支持可能に前記載置面上に設けられた複数の支持体と、
    前記載置面上で支持された基板に熱処理を行う熱処理部と、
    前記載置面上で支持された基板と前記載置面との間の空間の気体を吸引する吸引部と、
    前記載置面上で支持された基板と前記載置面との間の空間の圧力を検出する圧力検出器と、
    前記載置面上で支持された基板と前記載置面との間の空間の気体が前記吸引部により吸引された状態で、前記圧力検出器により検出された圧力に基づいて基板の支持状態を判定する状態判定部とを備え、
    前記吸引部は、基板への前記熱処理の初期の所定期間中前記載置面上で支持された基板と前記載置面との間の空間の気体を吸引し、前記所定期間の経過時点から前記熱処理の終了までの間に前記吸引を停止する、熱処理装置。
  2. 前記吸引部は、前記所定期間の経過時点で前記吸引を停止し、
    前記所定期間は、前記載置面上に基板が載置されてから前記載置面の温度が前記熱処理のために予め設定された設定温度に到達するまでの期間である、請求項1記載の熱処理装置。
  3. 前記状態判定部は、前記検出された圧力の大きさが予め定められたしきい値以上であるときに基板の支持状態が正常であると判定し、前記検出された圧力の大きさが予め定められたしきい値よりも低いときに基板の支持状態が異常であると判定する、請求項1または2記載の熱処理装置。
  4. 前記状態判定部による判定結果を提示する第1の提示部をさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱処理装置。
  5. 前記状態判定部による複数の基板についての複数の判定結果に基づいて、支持状態が異常であると判定された基板について異常の種類を判定する種類判定部と、
    前記種類判定部による判定結果を提示する第2の提示部とをさらに備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱処理装置。
  6. 基板に熱処理を行う熱処理方法であって、
    プレート部材が有する載置面上に基板を載置することにより、前記載置面上に設けられた複数の支持体の少なくとも一部により基板の下面を支持させるステップと、
    前記載置面上で支持された基板に熱処理を行うステップと、
    前記載置面上で支持された基板と前記載置面との間の空間の気体を吸引するステップと、
    前記載置面上で支持された基板と前記載置面との間の空間の圧力を検出するステップと、
    前記載置面上で支持された基板と前記載置面との間の空間の気体が吸引された状態で、前記検出するステップにより検出された圧力に基づいて基板の支持状態を判定するステップとを含み、
    前記吸引するステップは、基板への前記熱処理の初期の所定期間中前記載置面上で支持された基板と前記載置面との間の空間の気体を吸引し、前記所定期間の経過時点から前記熱処理の終了までの間に前記吸引を停止することを含む、熱処理方法。
  7. 前記吸引するステップは、前記所定期間の経過時点で前記吸引を停止することを含み、
    前記所定期間は、前記載置面上に基板が載置されてから前記載置面の温度が前記熱処理のために予め設定された設定温度に到達するまでの期間である、請求項6記載の熱処理方法。
  8. 前記基板の支持状態を判定するステップは、前記検出された圧力の大きさが予め定められたしきい値以上であるときに基板の支持状態が正常であると判定し、前記検出された圧力の大きさが予め定められたしきい値よりも低いときに基板の支持状態が異常であると判定することを含む、請求項6または7記載の熱処理方法。
  9. 前記基板の支持状態を判定するステップによる判定結果を提示するステップをさらに含む、請求項6〜8のいずれか一項に記載の熱処理方法。
  10. 前記基板の支持状態を判定するステップによる複数の基板についての複数の判定結果に基づいて、支持状態が異常であると判定された基板について異常の種類を判定するステップと、
    前記異常の種類を判定するステップによる判定結果を提示するステップとをさらに含む、請求項6〜9のいずれか一項に記載の熱処理方法。
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