JP2022146510A - 基板加熱装置、基板加熱方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタを介して入力された信号に基づき発光部を点灯することで基板の一方主面に向けて光を照射して基板を加熱する基板加熱技術において、コネクタの劣化に起因するメンテナンス頻度を抑制し、スループットを向上させる。【解決手段】この発明は、コネクタを介して入力される信号に基づき発光部が点灯して基板の一方主面に向けて光を照射して基板を加熱する発光素子と、基板の一方主面によりコネクタに向けて反射された反射光を遮光する遮光部と、を備えている。【選択図】図４

Description

この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、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、フォトマスク用ガラス基板、太陽電池用基板、等（以下、単に「基板」という）を非接触で加熱する基板加熱技術および当該基板加熱技術を用いる基板処理装置に関するものである。

半導体ウエハなどの基板に加熱処理を加えつつ当該基板の被処理面に処理液を供給して薬液処理や洗浄処理などを施す基板処理装置として、例えば特許文献１に記載の装置が知れられている。この基板処理装置では、基板の上面（被処理面）とは反対側の下面（被加熱面）を加熱するために、発熱体を内蔵する環状のヒーターが基板の下面周縁部に沿って基板の周方向に延在している。

特開２０１７－１１０１５号公報

近年、非接触で基板を加熱するための加熱源として、発熱体の代わりに、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を用いることが検討されている。例えば、日亜化学工業株式会社製の紫外発光ＬＥＤ（型番NVCUQ096A-D4）を基板加熱装置の加熱源として用いることができる。上記ＬＥＤでは、複数の発光部が素子基板の一方主面上においてマトリックス状に配置されている。また、基板の一方主面において、上記発光部の近傍にコネクタが配置されている。そして、当該コネクタを介し、発光部の点灯および消灯を制御する信号や温度検出信号が入出力可能となっている。

このように構成されたＬＥＤは、発光部が基板の下面と対向するように、配置される。つまり、コネクタを介して与えられる信号に基づき発光部が点灯し、紫外光を基板の下面に向けて照射する。これによって、基板が加熱されるが、紫外光の一部は反射され、ＬＥＤに照射される。特に、上記ＬＥＤでは、コネクタが発光部と同一素子基板面に取り付けられているため、反射光が直接コネクタに照射されてしまう。これにより、コネクタの温度が上昇し、コネクタの劣化速度が促進される。その結果、上記ＬＥＤを加熱源として用いた基板加熱装置では、ＬＥＤのメンテナンス頻度が高まり、スループットの低下を招くおそれがあった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、コネクタを介して入力された信号に基づき発光部を点灯することで基板の一方主面に向けて光を照射して基板を加熱する基板加熱技術において、コネクタの劣化に起因するメンテナンス頻度を抑制し、スループットを向上させることを目的とする。

この発明の第１態様は、回転軸まわりに回転する基板の一方主面に光を照射して基板を加熱する基板加熱装置であって、コネクタを介して入力される信号に基づき発光部が点灯して基板の一方主面に向けて光を照射して基板を加熱する発光素子と、基板の一方主面によりコネクタに向けて反射された反射光を遮光する遮光部と、を備えることを特徴としている。

また、この発明の第２態様は、回転軸まわりに回転する基板の一方主面に光を照射して基板を加熱する基板加熱方法であって、コネクタを介して入力された信号に基づき発光素子を点灯することで基板の一方主面に向けて光を照射して基板を加熱する工程と、基板の一方主面によりコネクタに向けて反射された反射光を遮光する工程と、を備えることを特徴としている。

さらに、この発明の第３態様は、基板処理装置であって、基板を略水平に保持し、所定の回転軸周りに回転可能に設けられた基板保持部と、基板保持部を回転軸周りに回転させる回転機構と、上記基板加熱装置と、基板加熱装置により加熱される基板の他方主面に処理液を吐出する処理液吐出部と、を備えることを特徴としている。

上記のように構成された発明では、コネクタを介して入力された信号に基づき発光部が点灯して基板を加熱するが、そのとき基板の一方主面で反射された光の一部が上記コネクタに向けて進む。しかしながら、コネクタに向かってくる反射光は遮光部材により遮光され、コネクタへの到達が阻止される。

このように構成された発明によれば、コネクタの劣化に起因する基板加熱装置のメンテナンス頻度を抑制し、スループットを向上させることができる。

本発明に係る基板加熱装置の第１実施形態を装備する基板処理装置の一例を示す図である。 図１に示す基板処理装置を上方から見た平面図である。 本発明に係る基板加熱装置の第１実施形態に相当する加熱機構を鉛直方向から見た平面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 本発明に係る基板加熱装置の第２実施形態に相当する加熱機構を示す図である。 本発明に係る基板加熱装置の第３実施形態に相当する加熱機構を示す図である。 本発明に係る基板加熱装置の実施例を説明するための図である。

図１は、本発明に係る基板加熱装置の第１実施形態を装備する基板処理装置の一例を示す図である。図２は、図１に示す基板処理装置を上方から見た平面図である。なお、以下に参照する各図では、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。上下方向は鉛直方向であり、スピンチャックに対して基板側が上である。

基板処理装置１は、回転保持機構２、飛散防止部３、表面保護部４、処理部５、ノズル移動機構６、本発明に係る基板加熱装置の第１実施形態に相当する加熱機構７および制御部１０を備えている。これら各部２～７は、制御部１０と電気的に接続されており、制御部１０からの指示に応じて動作する。制御部１０としては、例えば、一般的なコンピュータと同様のものを採用できる。すなわち、制御部１０は、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ、制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスク、等を備えている。制御部１０においては、プログラムに記述された手順に従って主制御部としてのＣＰＵが演算処理を行うことにより、基板処理装置１の各部を制御する。

回転保持機構２は、基板Ｗを、その表面を上方に向けた状態で、略水平姿勢に保持しつつ回転可能な機構である。回転保持機構２は、基板Ｗを、主面の中心ｃ１を通る鉛直な回転軸ａ１のまわりに回転させる。回転保持機構２は、基板Ｗより小さい円板状の部材であるスピンチャック（「基板保持部」）２１を備えている。スピンチャック２１は、その上面が略水平となり、その中心軸が回転軸ａ１に一致するように設けられている。スピンチャック２１の下面には、円筒状の回転軸部２２が連結されている。回転軸部２２は、その軸線を回転軸ａ１と一致させた状態で、鉛直方向に延設されている。また、回転軸部２２には、回転駆動部（例えば、モータ）２３が接続されている。回転駆動部２３は、制御部１０からの回転指令に応じて回転軸部２２をその軸線まわりに回転駆動する。従って、スピンチャック２１は、回転軸部２２とともに回転軸ａ１周りに回転可能である。回転駆動部２３と回転軸部２２とは、スピンチャック２１を、回転軸ａ１を中心に回転させる回転機構２３１である。回転軸部２２および回転駆動部２３は、筒状のケーシング２４内に収容されている。

スピンチャック２１の中央部には、図示省略の貫通孔が設けられており、回転軸部２２の内部空間と連通している。内部空間には、図示省略の配管、開閉弁を介して図示省略のポンプが接続されている。当該ポンプ、開閉弁は、制御部１０に電気的に接続される。制御部１０は、当該ポンプ、開閉弁の動作を制御する。当該ポンプは、制御部１０の制御に従って、負圧と正圧とを選択的に供給可能である。基板Ｗがスピンチャック２１の上面に略水平姿勢で置かれた状態でポンプが負圧を供給すると、スピンチャック２１は、基板Ｗを下方から吸着保持する。ポンプが正圧を供給すると、基板Ｗは、スピンチャック２１の上面から取り外し可能となる。

この構成において、スピンチャック２１が基板Ｗを吸着保持した状態で、回転駆動部２３が回転軸部２２を回転すると、スピンチャック２１が鉛直方向に沿った軸線周りで回転される。これによって、スピンチャック２１上に保持された基板Ｗが、その面内の中心ｃ１を通る鉛直な回転軸ａ１を中心に矢印ＡＲ１方向に回転される。

なお、基板Ｗの保持方式は、これに限定されるものではなく、複数個（例えば６個）のチャックピンにより保持する、いわゆるメカチャック方式であってもよい。

飛散防止部３は、スピンチャック２１とともに回転される基板Ｗから飛散する処理液等を受け止める。飛散防止部３は、スプラッシュガード３１を備える。スプラッシュガード３１は、上端が開放された筒形状の部材であり、回転保持機構２を取り囲むように設けられる。スプラッシュガード３１には、これを昇降移動させるガード駆動機構（図示省略）が接続されており、制御部１０からの昇降指令に応じて駆動される。

表面保護部４は、スピンチャック２１上に保持されて回転している基板Ｗの上面（後の図４中の符号Ｗｕ）の周縁部に当たるように不活性ガスのガス流を吐出するガス吐出機構を備えている。「不活性ガス」は、基板Ｗの材質およびその表面に形成された薄膜との反応性に乏しいガスであり、例えば、窒素（Ｎ２）ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどである。本実施形態では、ガス吐出機構４１、４２が備えられている。ガス吐出機構４１、４２は、不活性ガスを、例えば、ガス柱状のガス流として吐出する。ガス吐出機構４２は、ガス吐出機構４１が吐出するガス流が基板Ｗの周縁部に当たる位置よりも基板Ｗの回転方向の上流側の位置に当たるように不活性ガスのガス流を吐出する。

表面保護部４は、スピンチャック２１上に保持されて回転している基板Ｗの上面の中央付近に対して不活性ガスのガス流を吐出するガス吐出機構４３をさらに備える。表面保護部４は、ガス吐出機構４１～４３から基板Ｗの上面に不活性ガスのガス流を吐出することによって、基板Ｗの上面の周縁部に規定される環状の処理領域に当たるように吐出された処理液等から基板Ｗの上面の非処理領域を保護する。

ガス吐出機構４１、４２は、ノズルヘッド４４を備える。ガス吐出機構４３は、ノズルヘッド４５を備える。ノズルヘッド４４、４５は、それぞれ後述するノズル移動機構６のアーム６１、６２の先端に取り付けられている。アーム６１、６２は水平面に沿って延在する。ノズル移動機構６は、アーム６１、６２を移動させることによって、ノズルヘッド４４、４５をそれぞれの処理位置（図２中の実線位置）と退避位置（図２中の２点鎖線位置）との間で移動させる。

ノズルヘッド４４は、２つのノズル４６、４７を有し、アーム６１の先端に取り付けられている。ノズル４６、４７は、その先端部（下端部）をノズルヘッド４４の下面から下方に突出させ、その上端部を上面から上方に突出させている。一方のノズル４６の上端には、配管４１１の一端が接続されている。配管４１１の他端は、ガス供給源４１２に接続している。また、配管４１１の経路途中には、ガス供給源４１２側から順に流量制御器４１３、開閉弁４１４が設けられている。もう一方のノズル４７にも、配管４２１の一端が接続されている。配管４２１の他端は、ガス供給源４２２に接続している。また、配管４２１の経路途中には、ガス供給源４２２側から順に流量制御器４２３、開閉弁４２４が設けられている。

ここで、ノズル移動機構６がノズルヘッド４４を、その処理位置に配置すると、ノズル４６の吐出口は、回転保持機構２が回転させる基板Ｗの周縁部の回転軌跡の一部に対向し、ノズル４７の吐出口は、当該回転軌跡の他の一部に対向する。

ノズルヘッド４４が処理位置に配置された状態で、ノズル４６、４７は、ガス供給源４１２、４２２から不活性ガス（図示の例では、窒素（Ｎ２）ガス）を供給される。ノズル４６は、供給された不活性ガスのガス流を基板Ｗの周縁部の回転軌跡に規定される位置に当たるように上方から吐出する。ノズル４６は、吐出したガス流が位置に達した後、位置から基板Ｗの周縁に向かって流れるように、ガス流を吐出口から定められた方向に吐出する。ノズル４７は、供給された不活性ガスのガス流が当該回転軌跡上に規定される位置に当たるように、ガス流を上方から吐出する。ノズル４７は、吐出したガス流が位置に達した後、位置から基板Ｗの周縁に向かって流れるように、ガス流を吐出口から定められた方向に吐出する。

ガス吐出機構４３のノズルヘッド４５は、アーム６２の先端部の下面に取り付けられた円柱部材９３と、円柱部材９３の下面に取り付けられた円板状の遮断板９０と、円筒状のノズル４８とを備えている。円柱部材９３の軸線と遮断板９０の軸線とは、一致しており、それぞれ鉛直方向に沿う。遮断板９０の下面は、水平面に沿う。ノズル４８は、その軸線が遮断板９０、円柱部材９３の軸線と一致するように、円柱部材９３、遮断板９０を鉛直方向に貫通している。ノズル４８の上端部は、さらにアーム６２の先端部も貫通して、アーム６２の上面に開口する。ノズル４８の上側の開口には、配管４３１の一端が接続されている。配管４３１の他端は、ガス供給源４３２に接続している。配管４３１の経路途中には、ガス供給源４３２側から順に流量制御器４３３、開閉弁４３４が設けられている。ノズル４８の下端は、遮断板９０の下面に開口している。当該開口は、ノズル４８の吐出口である。

ノズル移動機構６がノズルヘッド４５をその処理位置に配置すると、ノズル４８の吐出口は、基板Ｗの上面の中心付近に対向する。この状態において、ノズル４８は、配管４３１を介してガス供給源４３２から不活性ガス（図示の例では、窒素（Ｎ２）ガス）を供給される。ノズル４８は、供給された不活性ガスを基板Ｗの上面の中心付近に向けて不活性ガスのガス流として吐出する。ガス流は、基板Ｗの中央部分の上方から基板Ｗの周縁に向かって放射状に広がる。すなわち、ガス吐出機構４３は、基板Ｗの上面の中央部分の上方から不活性ガスを吐出して、当該中央部分の上方から基板Ｗの周縁に向かって広がるガス流を生成させる。

処理部５は、スピンチャック２１上に保持された基板Ｗの上面周縁部における処理領域に対する処理を行う。具体的には、処理部５は、スピンチャック２１上に保持された基板Ｗの処理領域に処理液を供給する。処理部５は、処理液吐出機構５１Ａを備える。処理液吐出機構５１Ａは、スピンチャック２１上に保持されて回転している基板Ｗの上面（処理面）の周縁部の一部に当たるように処理液の液流を吐出する。液流は、液柱状である。処理液吐出機構５１Ａは、ノズルヘッド５０を備える。ノズルヘッド５０は、ノズル移動機構６が備える長尺のアーム６３の先端に取り付けられている。アーム６３は、水平面に沿って延在する。ノズル移動機構６は、アーム６３を移動させることによって、ノズルヘッド５０をその処理位置（図２中の実線位置）と退避位置（図２中の２点鎖線位置）との間で移動させる。

ノズルヘッド５０は、４本のノズル５ａ～５ｄを有し、アーム６３の先端に取り付けられている。ノズル５ａ～５ｄはアーム６３の延在方向に沿って一列に並んで配置されている。ノズルヘッド５０では、ノズル５ａ～５ｄの先端部（下端部）が下方に突出し、その基端部（上端部）が上方に突出している。ノズル５ａ～５ｄには、これらに処理液を供給する配管系である処理液供給部５１が接続されている。具体的には、ノズル５ａ～５ｄの上端には、処理液供給部５１の配管５３ａ～５３ｄの一端が接続している。ノズル５ａ～５ｄは、処理液供給部５１から処理液をそれぞれ供給され、供給された処理液を先端の吐出口からそれぞれ吐出する。処理液吐出機構５１Ａは、ノズル５ａ～５ｄのうち制御部１０に設定された制御情報によって定まる１つのノズルから、制御部１０の制御に従って処理液の液流を吐出する。

処理液供給部５１は、具体的には、ＳＣ－１供給源５２ａ、ＤＨＦ供給源５２ｂ、ＳＣ－２供給源５２ｃ、リンス液供給源５２ｄ、複数の配管５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ、および、複数の開閉弁５４ａ～５４ｄを、組み合わせて構成されている。ＳＣ－１、ＤＨＦ、ＳＣ－２は、薬液である。従って、処理液吐出機構５１Ａは、基板Ｗの周縁部に薬液を吐出する薬液吐出部である。

ＳＣ－１供給源５２ａは、ＳＣ－１を供給する供給源である。ＳＣ－１供給源５２ａは、開閉弁５４ａが介挿された配管５３ａを介して、ノズル５ａに接続されている。したがって、開閉弁５４ａが開放されると、ＳＣ－１供給源５２ａから供給されるＳＣ－１が、ノズル５ａから吐出される。

ＤＨＦ供給源５２ｂは、ＤＨＦを供給する供給源である。ＤＨＦ供給源５２ｂは、開閉弁５４ｂが介挿された配管５３ｂを介して、ノズル５ｂに接続されている。したがって、開閉弁５４ｂが開放されると、ＤＨＦ供給源５２ｂから供給されるＤＨＦが、ノズル５ｂから吐出される。

ＳＣ－２供給源５２ｃは、ＳＣ－２を供給する供給源である。ＳＣ－２供給源５２ｃは、開閉弁５４ｃが介挿された配管５３ｃを介して、ノズル５ｃに接続されている。したがって、開閉弁５４ｃが開放されると、ＳＣ－２供給源５２ｃから供給されるＳＣ－２が、ノズル５ｃから吐出される。

リンス液供給源５２ｄは、リンス液を供給する供給源である。ここでは、リンス液供給源５２ｄは、例えば、純水やＤＩＷ（脱イオン水）を、リンス液として供給する。リンス液供給源５２ｄは、開閉弁５４ｄが介挿された配管５３ｄを介して、ノズル５ｄに接続されている。したがって、開閉弁５４ｄが開放されると、リンス液供給源５２ｄから供給されるリンス液が、ノズル５ｄから吐出される。なお、リンス液として、純水、温水、オゾン水、磁気水、還元水（水素水）、各種の有機溶剤（イオン水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、機能水（ＣＯ２水など）、などが用いられてもよい。

処理液供給部５１は、ＳＣ－１、ＤＨＦ、ＳＣ－２、および、リンス液を選択的に供給する。処理液供給部５１から処理液（ＳＣ－１、ＤＨＦ、ＳＣ－２、あるいは、リンス液）がノズル５ａ～５ｄのうち対応するノズルに供給されると、回転している基板Ｗの上面周縁部の処理領域に当たるように、当該ノズルは当該処理液の液流を吐出する。ただし、処理液供給部５１が備える開閉弁５４ａ～５４ｄの各々は、制御部１０と電気的に接続されている図示省略のバルブ開閉機構によって、制御部１０の制御下で開閉される。つまり、ノズルヘッド５０のノズルからの処理液の吐出態様（具体的には、吐出される処理液の種類、吐出開始タイミング、吐出終了タイミング、吐出流量、等）は、制御部１０によって制御される。すなわち、処理液吐出機構５１Ａは、制御部１０の制御によって、回転軸ａ１を中心に回転している基板Ｗの上面周縁部の回転軌跡のうち位置に当たるように処理液の液流を吐出する。

ノズル移動機構６は、ノズルヘッド４４、４５、５０をそれぞれの処理位置と退避位置との間で独立して移動させる機構である。ノズル移動機構６は、水平に延在するアーム６１～６３、ノズル基台６４～６６、駆動部６７～６９を備える。ノズルヘッド４４、４５、５０は、それぞれアーム６１～６３の先端部分に取り付けられている。

アーム６１～６３の基端部は、それぞれノズル基台６４～６６の上端部分に連結されている。ノズル基台６４～６６は、その軸線を鉛直方向に沿わすような姿勢でケーシング２４の周りに分散して配置されている。ノズル基台６４～６６は、その軸線に沿って鉛直方向に延在し、軸線周りに回転可能な回転軸をそれぞれ備えている。ノズル基台６４～６６の軸線と各回転軸の軸線とは一致する。各回転軸の上端には、ノズル基台６４～６６の上端部分がそれぞれ取り付けられている。各回転軸が回転することにより、ノズル基台６４～６６の各上端部分は各回転軸の軸線、すなわちノズル基台６４～６６の軸線を中心に回転する。ノズル基台６４～６６には、それぞれの回転軸を軸線周りに回転させる駆動部６７～６９が設けられている。駆動部６７～６９は、例えば、ステッピングモータなどをそれぞれ備えて構成される。

駆動部６７～６９は、ノズル基台６４～６６の回転軸を介してノズル基台６４～６６の上端部分をそれぞれ回転させる。各上端部分の回転に伴って、ノズルヘッド４４、４５、５０もノズル基台６４～６６の軸線周りに回転する。これにより、駆動部６７～６９は、ノズルヘッド４４、４５、５０をそれぞれの処理位置と、退避位置との間で水平に移動させる。

ノズルヘッド４４が処理位置に配置されると、ノズル４６の吐出口は、回転保持機構２が回転させる基板Ｗの周縁部の回転軌跡の一部に対向し、ノズル４７の吐出口は、当該回転軌跡の他の一部に対向する。

ノズルヘッド４５が処理位置に配置されると、ノズル４８は、基板Ｗの中心ｃ１の上方に位置し、ノズル４８の軸線は、スピンチャック２１の回転軸ａ１に一致する。ノズル４８の吐出口（下側の開口）は、基板Ｗの中心部に対向する。また、遮断板９０の下面は、基板Ｗの上面と平行に対向する。遮断板９０は、基板Ｗの上面と非接触状態で近接する。

ノズルヘッド５０が処理位置に配置されると、ノズル５ａ～５ｄが処理位置に配置される。ノズルヘッド４４、４５、５０の各待避位置は、これらが基板Ｗの搬送経路と干渉せず、かつ、これらが相互に干渉しない各位置である。各退避位置は、例えば、スプラッシュガード３１の外側、かつ、上方の位置である。

基板Ｗの下面周縁部の下方には、加熱機構７が設けられている。以下、図３および図４を参照しつつ加熱機構７の構成および動作について詳述する。図３は、本発明に係る基板加熱装置の第１実施形態に相当する加熱機構を鉛直方向から見た平面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。なお、加熱機構７の内部構造を明確するため、図３では加熱筐体７１を省略して図示している。

加熱機構７は、上方からの平面視で略扇形状を有する樹脂製の加熱筐体７１を有している。加熱筐体７１は、上方の開口した樹脂製のボックス部材７１１と、ボックス部材７１１の扇形開口を上方から塞ぐように配置された透明部材７１２とを有している。これらボックス部材７１１および透明部材７１２により形成される収納空間７１３に対し、加熱源として機能する発光素子７２、ヒートシンク７３、ベース部材７４および遮光部７５とが収納されている。つまり、加熱筐体７１によって、発光素子７２などが薬液などの雰囲気から保護されている。そして、後述するように発光素子７２は点灯すると、発光素子７２からの光（本実施形態では紫外光）が透明部材７１２を介して基板Ｗの下面Ｗｄに向けて照射される。このように第１実施形態では、透明部材７１２全体が透過窓として機能しているが、発光素子７２からの光が透過する光透過領域（後の図６中の符号Ｒ参照）を除き、透明部材７１２の上面または下面を遮光板や遮光膜などの遮光性部材で覆うことで、透過窓の範囲を制限してもよい。また、ボックス部材７１１の扇形開口を上方から塞ぐように遮光性部材で覆うとともに、当該遮光性部材のうち光透過領域に相当する領域に開口を設け、さらに当該開口に透明部材を嵌め込み、これを透過窓として機能させてもよい。

収納空間７１３の内底部には、加熱筐体７１に対応して略扇形状のベース部材７４が配置されている。ベース部材７４は、例えばアルミニウム板で構成されている。このベース部材７４上にヒートシンク７３が配置され、発光素子７２を下方から冷却する機能を担っている。より具体的には、ヒートシンク７３は、ベース部材７４と同一の平面形状、つまり略扇形状を有した金属プレートを有している。そして、図示を省略する冷却水循環供給部により金属プレートの内部で冷却水が循環される。これによって、発光素子７２が冷却される。

ヒートシンク７３の上面には、既述の紫外発光ＬＥＤなどの発光素子７２が、透明部材（透過窓）７１２を介して基板Ｗの下面Ｗｄと対向するように、配置されている。第１実施形態では、基板周縁部を予め設定された加熱条件（例えば１０秒で、８０℃まで昇温）で加熱するために、９個の発光素子７２が基板周縁部の形状に対応して略扇状に配列されている。各発光素子７２は、素子基板７２１と、光（紫外線）を射出する発光部７２２と、発光部７２２の制御信号や温度検出信号を制御部１０との間で授受するためのコネクタ７２３とを有している。発光部７２２およびコネクタ７２３は素子基板７２１の一方主面上で隣接して取り付けられている。そして、発光部７２２およびコネクタ７２３が透明部材７１２を介して基板Ｗの下面に対向するように、発光素子７２はヒートシンク７３の上面に固定されている。

このように構成された発光素子７２では、制御部１０からの点灯信号がコネクタ７２３を介して与えられると、発光部７２２が点灯し、紫外光Ｌを基板Ｗの下面Ｗｄに向けて射出する。紫外光Ｌは透明部材７１２を介して回転軸ａ１を中心に回転している基板Ｗの下面Ｗｄに照射される。これによって、基板周縁部が加熱されて所望温度に到達する。こうして紫外光Ｌが入射される基板下面では、紫外光Ｌの一部が反射され、反射光ＲＬとして加熱機構７に戻る。ここで、反射光ＲＬがそのままコネクタ７２３に照射されると、既述のようにコネクタ７２３の温度が上昇し、コネクタ７２３の劣化が促進されてしまう。

そこで、第１実施形態では、反射光ＲＬのコネクタ７２３への照射を阻止すべく、加熱機構７には、紫外光を遮光可能な材料で構成された遮光部７５が設けられている。遮光部７５は、図４に示すように、垂直断面において逆Ｌ字形状を有している。より具体的には、遮光部７５は、ヒートシンク７３の湾曲内側面７３１（同図中のコネクタ７２３の配設側）に沿った側壁部位７５１を有している。この側壁部位７５１の上端はコネクタ７２３により高い位置まで延設されている。また、遮光部７５では、側壁部位７５１の上端からヒートシンク７３の湾曲外側面７３２（同図中の発光部７２２の配設側）に向けてカバー部位７５２が水平に延設されている。そして、カバー部位７５２が全コネクタ７２３を上方から覆う状態で、側壁部位７５１がヒートシンク７３の湾曲内側面７３１に取り付けられている。したがって、透明部材７１２（透過窓）とコネクタ７２３との間にカバー部位７５２が位置して上記反射光ＲＬがコネクタ７２３に到達するのを阻止する。これによって、コネクタ７２３の温度上昇が抑制される。その結果、コネクタの劣化に起因するメンテナンス頻度を抑制し、スループットを向上させることができる。

ここで、遮光部７５は、反射光ＲＬを遮光できる材料である限り、任意の材料で構成することができるが、反射光ＲＬを反射する金属材料で構成された金属部品であるのが望ましい。例えばアルミニウム、ステンレスなどを用いることができ、カバー部位７５２のうち基板Ｗの下面Ｗｄを向いた上面７５２ｕが本発明の「金属表面領域」の一例に相当する。また、遮光部７５全体を単一の金属材料で構成することは必須ではなく、例えばカバー部位７５２の上面７５２ｕをアルミニウム、金、銀などの金属膜で被覆して金属表面領域を形成してもよい。これらのような遮光部７５を用いることで、反射光ＲＬは金属表面領域で反射され、基板Ｗの下面Ｗｄに戻される。これにより、基板周縁部の加熱効率を高めることができる。

また、上記第１実施形態では、遮光部７５はヒートシンク７３に連結されているため、反射光ＲＬが照射されることによる遮光部７５の温度上昇を抑えることができる。

上記したように第１実施形態では、基板Ｗの下面Ｗｄが本発明の「基板の一方主面」の一例に相当し、基板Ｗの上面Ｗｕが本発明の「基板の他方主面」の一例に相当している。また、処理液吐出機構５１Ａが本発明の「処理液吐出部」の一例に相当している。

図５は、本発明に係る基板加熱装置の第２実施形態に相当する加熱機構を示す図である。第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、遮光部７５の構成であり、その他の構成は第１実施形態と同一である。そこで、第２実施形態においては、相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

第２実施形態では、第１実施形態におけるカバー部位７５２と同様に、上方からの平面視で略扇形状を有する遮光膜７５３のみで遮光部７５が構成されている。遮光膜７５３は、同図に示すように、全コネクタ７２３を上方から覆う状態で、透明部材７１２の下面に取り付けられている。このため、第１実施形態と同様に、基板下面とコネクタ７２３との間に遮光膜７５３が位置して基板Ｗの下面Ｗｄで反射された反射光ＲＬがコネクタ７２３に到達するのを阻止する。これによって、コネクタ７２３の温度上昇が抑制される。その結果、コネクタ７２３の劣化に起因するメンテナンス頻度を抑制し、スループットを向上させることができる。なお、遮光膜７５３の取付位置は透明部材７１２の下面に限定されるものではなく、遮光膜７５３を透明部材７１２の上面に形成してもよい。また、遮光膜の代わりに遮光プレートを透明部材７１２の下面または上面に取り付けてもよい。

遮光膜７５３の材質は、紫外光を遮光する機能を有する限り任意であるが、第１実施形態と同様に、金属材料であることが望ましい。このように金属製の遮光膜７５３を用いることで、反射光ＲＬは遮光膜７５３で反射され、基板Ｗの下面Ｗｄに戻される。これにより、基板周縁部の加熱効率を高めることができる。

図６は、本発明に係る基板加熱装置の第３実施形態に相当する加熱機構を示す図である。第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、遮光性部材７５４を追加している点のみであり、その他の構成は第１実施形態と同一である。そこで、第３実施形態においても、相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

第３実施形態では、発光素子７２からの光Ｌが透過する光透過領域Ｒを除き、透明部材７１２の上面を遮光膜７５４で覆うことで、透過窓の範囲が制限されている。したがって、基板Ｗの下面Ｗｄで反射されて加熱機構７側に進む反射光ＲＬの大部分は、遮光膜７５４で遮光される。また、光透過領域Ｒを通過してコネクタ７２３に向かって進む反射光ＲＬについては、第１実施形態と同様に、カバー部位７５２により遮光される。このように第３実施形態では、遮光部７５として、カバー部位７５２および遮光膜７５４を併用しているため、ネクタ７２３への反射光ＲＬの照射をより効果的に防止することができ、コネクタ７２３の劣化をさらに確実に抑制することができる。また、遮光膜７５４をアルミニウム、金や銀などの金属材料で構成することで、遮光膜７５４の表面全体を発明の「金属表面領域」として機能させてもよい。この場合、反射光ＲＬが、カバー部位７５２で反射されるのみならず、遮光膜７５４によっても反射され、効率的に基板Ｗの下面Ｗｄに戻される。これにより、基板周縁部の加熱効率をさらに高めることができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、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。例えば実施形態における金属表面領域を鏡面仕上げすることにより、反射光ＲＬを基板Ｗの下面Ｗｄに戻す効率をさらに高めることができ、好適である。

また、上記実施形態では、コネクタ７２３の劣化を抑制するために、コネクタ７２３と基板Ｗの下面Ｗｄとの間に、金属表面領域を介在させることで反射光ＲＬを基板Ｗの下面Ｗｄに戻しているが、反射部材を追加配置してもよい。例えば次の実施例で詳述するように、発光部７２２の周辺領域や発光素子７２の周辺領域などに反射部材（図７中の符号７６、７７）を追加配置することで、反射光ＲＬを基板Ｗの下面Ｗｄに戻す効率をより一層高め、基板周縁部の加熱効率をさらに高めることができる。

また、上記実施形態では、図３に示すように、基板Ｗの全周領域のうちの約半分の領域の下方空間に全発光素子７２を集中的に配置しているが、発光素子７２の配置パターンはこれに限定されない。例えば後の実施例で説明するように、発光素子７２が回転軸ａ１を中心に等角度間隔で全体的に分散して配置されてもよい。これら２つの配置パターンを比較すると、図３に示す集中配置により、基板処理装置１内での加熱機構７の占有率が低下し、装置の設計自由度を高めることができ、好適である。

以下、本発明の好ましい態様について、実施例を参照しつつより具体的に説明する。ただし、本発明はもとより下記の実施例によって制限を受けるものではない。したがって、前後記の趣旨に適合しうる範囲で適当に変更を加えて実施することももちろん可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

遮光部７５が金属材料で構成される金属表面領域を有することで反射光ＲＬを基板Ｗの下面Ｗｄに戻して基板周縁部の加熱効率を高めている。この加熱効率をさらに高めるために、発光部７２２の周辺領域や発光素子７２の周辺領域などに反射部材を追加配置することが考えられる。そこで、図７に示すように、５つの発光素子７２が回転軸ａ１を中心に等角度間隔（７２゜間隔）で分散配置された加熱機構７に対し、以下の３つのケースで加熱効率を求めた。

第１のケース（図７の（ａ）欄）では、上記第１実施形態と同様にステンレス鋼（SUS304 BA）製の遮光部７５がコネクタ７２３を覆うように配置されている。また、第２のケース（図７の（ｂ）欄）では、遮光部７５以下に、発光部７２２の近傍にステンレス鋼（SUS304 BA）製の反射部材７６が追加配置されている。さらに、第３のケース（図７の（ｃ）欄）では、遮光部７５および反射部材７６以下に、互いに隣接する発光素子７２の間にステンレス鋼（SUS304 BA）製の反射部材７７が追加配置されている。そして、以下の実験条件にて、
・基板Ｗの回転数＝１８００ｒｐｍ
・発光素子７２と基板Ｗとの間隔＝７．７ｍｍ
・発光素子７２の点灯時間（照射時間）＝１０秒
・発光素子７２の中央位置と回転軸ａ１との間隔＝１２０ｍｍ
基板Ｗを加熱し、加熱開始直前と加熱完了時点の基板Ｗの温度を計測し、それらの結果に基づき温度上昇幅（％）を算出した。その結果、
・第１のケース（図７の（ａ）欄）で、温度上昇率は０％、
・第２のケース（図７の（ｂ）欄）で、温度上昇率は０．６３％、
・第３のケース（図７の（ｃ）欄）で、温度上昇率は３．３４％、
であった。

これらの結果から、発光部７２２や発光素子７２の近傍に金属製の反射部材を追加配置することは、基板周縁部の加熱促進に寄与することがわかった。なお、図７に示す反射部材７６、７７は、それぞれ本発明の「第１反射部材」および「第２反射部材」の一例に相当している。

この発明は、コネクタを介して入力された信号に基づき発光部を点灯することで基板の一方主面に向けて光を照射して基板を加熱する基板加熱技術全般に適用することができる。

１…基板処理装置
７…加熱機構
７２…発光素子
７３…ヒートシンク
７５…遮光部
７６…（第１）反射部材
７７…（第２）反射部材
７１２…透明部材
７２２…発光部
７２３…コネクタ
７５２…カバー部位
７５３、７５４…遮光膜
７５２ｕ…上面（金属表面領域）
ａ１…回転軸
Ｌ…（紫外）光
ＲＬ…反射光
Ｗ…基板
Ｗｄ…下面（基板の一方主面）

Claims (11)

1. 回転軸まわりに回転する基板の一方主面に光を照射して基板を加熱する基板加熱装置であって、
   コネクタを介して入力される信号に基づき発光部が点灯して前記基板の一方主面に向けて光を照射して基板を加熱する発光素子と、
   前記基板の一方主面により前記コネクタに向けて反射された反射光を遮光する遮光部と、
   を備えることを特徴とする基板加熱装置。
2. 請求項１に記載の基板加熱装置であって、
   前記遮光部は、前記基板の一方主面を向いた金属表面領域を有し、前記反射光を前記金属表面領域で反射して前記基板の一方主面に戻す基板加熱装置。
3. 請求項２に記載の基板加熱装置であって、
   前記遮光部は、前記金属表面領域を構成する金属材料で構成された金属部品である基板加熱装置。
4. 請求項３に記載の基板加熱装置であって、
   前記発光素子を冷却するヒートシンクをさらに備え、
   前記金属部品は前記ヒートシンクに連結される基板加熱装置。
5. 請求項１に記載の基板加熱装置であって、
   前記発光部から射出される光を透過して前記基板の一方主面に案内する透明部材を備え、
   前記遮光部は、前記透明部材の一方主面に形成された遮光膜である基板加熱装置。
6. 請求項５に記載の基板加熱装置であって、
   前記遮光膜は、前記基板の一方主面を向いた金属表面領域を有し、前記反射光を前記金属表面領域で反射して前記基板の一方主面に戻す基板加熱装置。
7. 請求項２、３、４および６のいずれか一項に記載の基板加熱装置であって、
   前記金属表面領域が鏡面仕上げされた基板加熱装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板加熱装置であって、
   前記発光素子内において前記発光部の近傍に配置される第１反射部材をさらに備え、
   前記第１反射部材は、前記基板の一方主面から前記第１反射部材に向かって照射される光を反射して前記基板の一方主面に戻す基板加熱装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の基板加熱装置であって、
   前記発光素子の近傍に配置される第２反射部材をさらに備え、
   前記第２反射部材は、前記基板の一方主面から前記第２反射部材に向かって照射される光を反射して前記基板の一方主面に戻す基板加熱装置。
10. 回転軸まわりに回転する基板の一方主面に光を照射して前記基板を加熱する基板加熱方法であって、
    コネクタを介して入力された信号に基づき発光素子を点灯することで前記基板の一方主面に向けて光を照射して前記基板を加熱する工程と、
    前記基板の一方主面により前記コネクタに向けて反射された反射光を遮光する工程と、
    を備えることを特徴とする基板加熱方法。
11. 基板を略水平に保持し、所定の回転軸周りに回転可能に設けられた基板保持部と、
    前記基板保持部を前記回転軸周りに回転させる回転機構と、
    請求項１ないし９のいずれか一項に記載の基板加熱装置と、
    前記基板加熱装置により加熱される前記基板の他方主面に処理液を吐出する処理液吐出部と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。

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