JP2023032160A - 加熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、基板と、基板の表面に塗布された溶液とを有するワークを加熱することで、基板の上に有機膜を形成する加熱処理装置が提案されている。(例えば、特許文献1を参照)
この様な加熱処理装置においては、チャンバの内部空間を大気圧よりも減圧し、大気圧よりも減圧された雰囲気において、ワークを100℃~600℃程度の温度にまで加熱する場合がある。また、ワークの表面側(上側)と、ワークの裏面側(下側)にヒータを設け、ワークの両面側から加熱を行うことで、処理期間の短縮を図ることも行われている。
しかしながら、例えば、ワークの外側にはチャンバがあるので、ワークの周縁領域の熱がチャンバに奪われやすくなる。そのため、ワークの表面に対向する板材と、ワークの裏面に対向する板材とを設けても、ワークの中央領域の温度がワークの周縁領域の温度よりも高くなって、ワークの面内の温度分布にばらつきが生じる場合がある。
そこで、ワークの面内の温度分布にばらつきが生じるのを抑制することができる加熱処理装置の開発が望まれていた。
以下においては、一例として、大気圧よりも減圧された雰囲気においてワークを加熱して、ワークの表面に有機膜を形成する加熱処理装置を説明する。しかしながら、本発明は、これに限定されるわけではない。例えば、本発明は、ワークを加熱して、ワークの表面に無機膜などを形成したり、ワークの表面を処理したりする加熱処理装置にも適用することができる。
なお、図1中のX方向、Y方向、およびZ方向は、互いに直交する三方向を表している。本明細書における上下方向は、Z方向とすることができる。
図2は、処理部50の外観を例示するための模式斜視図である。
図3は、図1における温度制御部60のA-A線方向の模式平面図である。
加熱前のワーク100は、基板と、基板の表面に塗布された溶液とを有する。
基板は、例えば、ガラス基板や半導体ウェーハなどである。ただし、基板は、例示をしたものに限定されるわけではない。
溶液は、例えば、有機材料と溶剤を含んでいる。有機材料は、溶剤により溶解が可能なものであれば特に限定はない。溶液は、例えば、ポリアミド酸を含むワニスなどとすることができる。ただし、溶液は、例示をしたものに限定されるわけではない。
第1の排気部21は、チャンバ10の底面に設けられた排気口17に接続されている。 第1の排気部21は、排気ポンプ21aと、圧力制御部21bを有する。
排気ポンプ21aは、大気圧から所定の圧力まで粗引き排気を行う排気ポンプとすることができる。そのため、排気ポンプ21aは、後述する排気ポンプ22aよりも排気量が多い。排気ポンプ21aは、例えば、ドライ真空ポンプなどとすることができる。
排気ポンプ22aは、排気ポンプ21aによる粗引き排気の後、さらに低い所定の圧力まで排気を行う。排気ポンプ22aは、例えば、高真空の分子流領域まで排気可能な排気能力を有する。例えば、排気ポンプ22aは、ターボ分子ポンプ(TMP:Turbo Molecular Pump)などとすることができる。
第1の加熱部31は、処理部50の上方に設けられている。第2の加熱部32は、処理部50の下方に設けられている。第2の加熱部32は、第1の加熱部31と対向している。後述するように、処理部50の内部にはワーク100が支持されている。そのため、第1の加熱部31は、処理部50の内部に支持されたワーク100の表面(上面)を加熱する。第2の加熱部32は、処理部50の内部に支持されたワーク100の裏面(下面)を加熱する。
また、ヒータ33は、一方向に延びる棒状のヒータとすることができる。複数のヒータ33が設けられる場合には、例えば、複数のヒータ33が並ぶ方向と直交する方向に延びる棒状のヒータとすることができる。なお、本明細書においては、石英カバーで覆われた各種ヒータをも含めて「棒状のヒータ」と称する。また、「棒状」の外観形状には限定がなく、例えば、円柱状や角柱状などとすることができる。
ノズル41は、例えば、チャンバ10の壁面などに設けることができる。なお、ノズル41の数や配置は適宜変更することができる。
処理部50は、例えば、フレーム51、上部均熱板52、下部均熱板53、側部均熱板54、側部均熱板55、支持部56、温度センサ57、および保持部58を有する。
側部均熱板54、55の材料は、前述した上部均熱板52および下部均熱板53の材料と同じとすることができる。
また、処理部50は予め余分に作製することができる。そのため、例えば、付着物の付いた処理部50を清掃している間に、他の処理部50を用いてワーク100の処理を行うことができる。
複数の支持部56の一方の端部(ワーク100側の端部)の形状は、半球状などとすることができる。複数の支持部56の一方の端部の形状が半球状であれば、ワーク100の下面に損傷が発生するのを抑制することができる。また、ワーク100の下面と複数の支持部56との接触面積を小さくすることができるので、ワーク100から複数の支持部56に伝わる熱を少なくすることができる。
複数の支持部56の数、配置、間隔などは、ワーク100の大きさや剛性(撓み)などに応じて適宜変更することができる。
なお、赤外線センサなどの非接触温度センサを用いてワーク100の温度を直接検出してもよい。
温度センサ57は、例えば、熱電対、測温抵抗体、サーミスタ、赤外線センサなどとすることができる。ただし、温度センサ57は、例示をしたものに限定されるわけではない。
ただし、温度センサ57が設けられていれば、加熱プロセスにおけるワーク100の温度を正確、且つ、リアルタイムに求めることができる。
温度制御部60は、ワーク100の所定の領域の温度を低下させることで、ワーク100の面内温度のばらつきを小さくする。
パネル61は、例えば、スペーサやブラケットなどを用いて、処理部50、または、チャンバ10の内壁に設けることができる。パネル61は、板状を呈し、処理部50の上面(上部均熱板52)に対向している。パネル61は、例えば、処理部50の上面と略平行に設けられる。パネル61の平面寸法は、処理部50の上面の平面寸法よりも小さくすることができる。
パネル61の材料は、例えば、上部均熱板52の材料と同じとすることができる。
また、バルブ63は、バルブ63のオープン時に温度制御ガスの供給量を緩やかに増加させるものとすることが好ましい。例えば、バルブ63は、いわゆるスロースタートバルブやスローオープンバルブなどとすることができる。バルブ63のオープン時に温度制御ガスの供給量が緩やかに増加すれば、処理部50の温度、ひいてはワーク100の温度が急激に変化するのを抑制することができる。そのため、ワーク100の面内において、形成された有機膜の品質にばらつきが生じるのを抑制することができる。
図4は、ワーク100の加熱プロセスを例示するためのグラフである。
図4に示すように、チャンバ10の内部に搬入されたワーク100は、昇温工程(1)、加熱処理工程(1)、および昇温工程(2)を経て、所定の温度まで加熱される。加熱処理工程(2)においては、ワーク100の温度を所定の期間維持することで、例えば、基板の上に有機膜を形成する。その後、ワーク100を冷却する冷却工程を経て、加熱処理されたワーク100がチャンバ10の外部に搬出される。
前述したように、ワーク100の周縁領域は、ワーク100の中央領域に比べて、外部への放熱が生じ易い。そのため、図5に示すように、ワーク100の中央領域の温度が、ワーク100の周縁領域の温度よりも高くなりやすい。この場合、ワーク100の温度が高くなるほど、中央領域の温度と周縁領域の温度との差が大きくなる。例えば、加熱処理工程(1)における中央領域の温度と周縁領域の温度との差T1よりも、加熱処理工程(2)における中央領域の温度と周縁領域の温度との差T2の方が大きくなる。加熱処理工程(2)においては、例えば、基板の上に有機膜が形成されるので、中央領域の温度と周縁領域の温度との差T2が大きくなると、ワーク100の面内において、形成された有機膜の品質にばらつきが生じるおそれがある。
なお、ワーク100の中央領域に対向する位置に温度制御ガスを供給する場合を説明したが、ワーク100の温度が高い領域に対向する位置に温度制御ガスを供給すればよい。
図6に示すように、温度制御部60aは、例えば、パネル61、複数のノズル62、複数のバルブ63、複数の流量調整部64、およびガス源65を有する。
すなわち、温度制御部60aには、ノズル62、バルブ63、および流量調整部64が複数組設けられている。図6に例示をした温度制御部60aの場合には、ノズル62、バルブ63、および流量調整部64が3組設けられている。
図7に示すように、温度制御部60bは、例えば、パネル61a、ノズル62、バルブ63、流量調整部64、およびガス源65を有する。
ノズル62は、例えば、処理部50のフレーム51などに設けることができる。ノズル62は、パネル61aと処理部50の上面との間の隙間に温度制御ガスを供給する。ノズル62の数や配置などは、前述した温度制御部60と同様とすることができる。
図8に示すように、温度制御部60cは、例えば、パネル61、ノズル62、バルブ63、流量調整部64、およびガス源65を有する。
なお、パネル61およびノズル62を処理部50の上面側および下面側に設けることもできる。
すなわち、パネル61およびノズル62は、処理部50の外部の第1の加熱部31側、および、処理部50の外部の第2の加熱部32側の少なくともいずれかに設けることができる。
図10は、図9における温度制御部60dのB-B線方向の模式平面図である。
図9および図10に示すように、温度制御部60dは、例えば、パネル61a、ノズル62a、バルブ63、流量調整部64、およびガス源65を有する。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、加熱処理装置1の形状、寸法、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
Claims (6)
- チャンバと、
前記チャンバの内部に設けられ、少なくとも1つの第1のヒータを有する第1の加熱部と、
前記チャンバの内部に設けられ、少なくとも1つの第2のヒータを有し、前記第1の加熱部と対向する第2の加熱部と、
箱状を呈し、内部にワークが支持される空間を有し、前記第1の加熱部と、前記第2の加熱部との間に着脱自在に設けられた処理部と、
前記処理部の外部の前記第1の加熱部側、および、前記処理部の外部の前記第2の加熱部側の少なくともいずれかに設けられたパネルと、
前記パネルと、前記処理部との間に温度制御ガスを供給するノズルと、
前記ノズルに接続されたバルブと、
を備えた加熱処理装置。 - 前記処理部は、
骨組み構造、または、枠体であるフレームと、
前記フレームの上部に設けられた、少なくとも1つの板状の上部均熱板と、
前記フレームの下部に設けられた、少なくとも1つの板状の下部均熱板と、
を有し、
前記ノズルは、前記パネルと、前記上部均熱板との間、および、前記パネルと、前記下部均熱板との間の、少なくともいずれかに前記温度制御ガスを供給する請求項1記載の加熱処理装置。 - 前記バルブは、オープン時に前記温度制御ガスの供給量を緩やかに増加させる請求項1または2に記載の加熱処理装置。
- 前記バルブに接続され、前記温度制御ガスの供給量を制御する流量調整部と、
前記第1の加熱部、前記第2の加熱部、前記バルブ、および前記流量調整部を制御するコントローラと、
をさらに備え、
前記コントローラは、予め定められた前記第1の加熱部および前記第2の加熱部による加熱タイミングと、予め定められた前記バルブによる前記温度制御ガスの供給タイミングと、予め定められた前記流量調整部による前記温度制御ガスの供給量と、を含む制御プログラムを格納し、
前記コントローラは、格納された前記制御プログラムに基づいて、前記処理部の内部に支持されたワークの処理を行う請求項1~3のいずれか1つに記載の加熱処理装置。 - 前記処理部の内部に設けられ、前記ワークの、前記パネルに対向する第1の領域の温度を検出する第1の温度センサと、
前記処理部の内部に設けられ、前記ワークの、前記第1の領域とは異なる第2の領域の温度を検出する第2の温度センサと、
前記第1の温度センサにより検出された前記第1の領域の温度、および前記第2の温度センサにより検出された前記第2の領域の温度に基づいて、前記バルブを制御するコントローラと、
をさらに備え、
前記コントローラは、前記第1の領域の温度が前記第2の領域の温度よりも高い場合には、前記バルブを制御して、前記ノズルから前記パネルと前記処理部との間に前記温度制御ガスを供給する請求項1~3のいずれか1つに記載の加熱処理装置。 - 前記バルブに接続され、前記温度制御ガスの供給量を制御する流量調整部をさらに備え、
前記コントローラは、前記流量調整部をさらに制御し、前記第1の領域の温度と前記第2の領域の温度との差に基づいて、前記流量調整部による前記温度制御ガスの供給量を変化させる請求項5記載の加熱処理装置。
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