JP2922743B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶用ガラス基板や
半導体ウエハなど（以下、「基板」という）に熱処理を
施す熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の熱処理装置を示す模式図
である。この装置は、レジスト等が塗布された基板を加
熱する装置であり、特にダイレクト式と称されるもので
ある。この装置には、発熱体たる面発熱ヒータ２が設け
られており、この面発熱ヒータ２の上面にプレート４が
載置される一方、裏面側にヒータ押え板６が配置されて
いる。そして、プレート４の上方主面に熱処理対象たる
基板８を載置するようになっている。なお、同図におい
て、１０はプレートカバーである。

【０００３】このように構成された熱処理装置では、図
示を省略する適当な保持機構（例えば、吸着機構）によ
って基板８をプレート４上に吸着固定した状態のまま
で、面発熱ヒータ２に通電することによって、面発熱ヒ
ータ２が発熱し、その熱がプレート４を介して基板８に
与えられて、基板８が加熱処理される。

【０００４】また、上記のようにして熱処理を行ってい
る間も、その周辺で作業者や他の処理ユニットは種々の
作業を行うので、高温になる部分（面発熱ヒータ２，プ
レート４，ヒータ押え板６，基板８，プレートカバー１
０）をその周辺の作業領域から断熱・隔離する必要があ
る。そこで、従来より、高温部分を比較的大きな断熱カ
バー１２で覆って周辺作業領域と隔離している。この断
熱カバー１２は、手動で開閉可能となっており、メンテ
ナンス時に作業者が開閉させる以外は、通常閉成されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱処理装置で
は、プレート４の上方位置に断熱カバー１２によって形
成された比較的大きな空間１４が存在している。そのた
め、プレート４からの熱の一部はその空間１４に逃げ、
その結果、基板８の昇温速度が遅くなるという問題が生
じていた。また、空間１４に逃げた熱によって断熱カバ
ー１２の温度が高くなり、熱処理装置の周辺に配置され
た他の処理ユニットに熱影響を与えることもある。さら
に、このように断熱カバー１２の温度が上昇するという
ことは、熱処理装置の周辺で作業する作業者の安全性の
面でも好ましくない。

【０００６】図９に示すように、熱処理対象たる基板８
の回りに比較的広い空間１４が存在するため、その空間
１４における外乱（例えば、空気流、熱の対流など）の
影響が基板８に及び、基板８の昇温速度が低下するだけ
でなく、基板８の面内温度分布が不均一となるといった
問題も生じる。

【０００７】さらに、近年、製品の種類などに対応し
て、基板８の面内温度分布を適当に制御したいというニ
ーズがあるが、従来の熱処理装置では、単にプレート４
を介して基板８に熱を与えて基板８を熱処理しているだ
けなので、基板８の面内温度分布を操作することは困難
であり、上記ニーズを満足することができなかった。

【０００８】この発明は、上記課題を解消するためにな
されたもので、断熱カバーの昇温を防止する一方、その
面内温度分布の均一性を維持しながら、熱処理対象たる
基板を高速度で昇温させることができる熱処理装置を提
供することを第１の目的とする。

【０００９】この発明の第２の目的は、熱処理対象たる
基板の面内温度分布を制御することができる熱処理装置
を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
を第１のプレートの上方主面上に直接もしくは所定の間
隔をあけて載置し、前記第１のプレートからの熱によっ
て前記基板を熱処理する一方、前記第１のプレートおよ
び前記基板を断熱カバーで覆い、装置外部への熱の伝達
を防止する熱処理装置であって、上記目的を達成するた
め、前記断熱カバーで覆われた空間で、しかも前記基板
の上方近傍位置に、前記第１のプレートと対向して配置
された第２プレートを備え、前記第２プレートに、前記
第１のプレートからの熱線の一部を受けて輻射熱を前記
基板に向けて輻射する特性と、前記第１のプレートから
の熱線の一部を反射して前記基板に反射熱を与える特性
とを付与している。

【００１１】

【００１２】請求項２の発明は、前記第１および第２の
プレートで挟まれた空間の周辺部に閉鎖手段をさらに設
け、前記第１および第２のプレートと前記閉鎖手段とで
密閉空間を形成するようにしている。

【００１３】請求項３の発明は、前記第２のプレートの
前記下方主面の表面形状を、前記基板面内において必要
とされる温度分布に応じた表面形状に仕上げている。

【００１４】請求項４の発明は、前記第１および第２の
プレートを相対的に移動させる移動手段をさらに設け、
基板の熱処理を行うときには前記第１および第２のプレ
ートを相互に近接させる一方、基板の出し入れを行うと
きには前記第１および第２のプレートを相互に離隔する
ようにしている。

【００１５】請求項５の発明は、前記第１および第２の
プレートで半密閉空間を形成している。

【００１６】

【作用】請求項１の発明では、断熱カバーで覆われた空
間で、しかも基板の上方近傍位置に、第２のプレートが
第１のプレートと対向配置される。そして、その第２の
プレートが第１のプレートからの熱線の一部を受けて輻
射熱を基板に向けて輻射するとともに、前記第１のプレ
ートからの熱線の一部を反射して前記基板に反射熱を与
える。このため、前記第１および第２のプレートによっ
て比較的狭い空間が形成され、その空間に基板が配置さ
れることになる。そして、前記第１のプレートからの熱
の広がりは前記第２のプレートによってほぼ前記空間に
規制される。

【００１７】

【００１８】請求項２の発明では、第１および第２のプ
レートで挟まれた空間の周辺部に閉鎖手段がさらに設け
られ、前記第１および第２のプレートと前記閉鎖手段と
で密閉空間が形成され、その密閉空間に基板が配置され
ることとなる。そして、前記第１のプレートからの熱の
広がりは密閉空間に規制される。

【００１９】請求項３の発明では、第２のプレートの下
方主面の表面形状が、基板面内において必要とされる温
度分布に応じた表面形状に仕上げられる。したがって、
第２のプレートからの輻射熱および反射熱が温度分布に
対応して基板表面に与えられる。

【００２０】請求項４の発明では、第１および第２のプ
レートを相対的に移動させる移動手段がさらに設けら
れ、基板の熱処理を行うときには前記第１および第２の
プレートを相互に近接させる一方、基板の出し入れを行
うときには前記第１および第２のプレートを相互に離隔
する。

【００２１】請求項５の発明では、第１および第２のプ
レートが半密閉空間を形成し、その半密閉空間に基板が
配置され、熱処理が行われる。

【００２２】

【実施例】図１は、この発明にかかる熱処理装置の一実
施例を示す模式図である。この実施例が従来例（図９）
と大きく相違する点は、断熱カバー１２で形成された空
間１４で、しかも基板８の上方近接位置に、プレート４
の上方主面とほぼ同一サイズに仕上げられた別のプレー
ト１６が上下方向に移動自在に設けられている点と、そ
のプレート１６を上下方向に移動させるための駆動源、
例えばエアーシリンダ１８が設けられている点である。
なお、その他の構成は、同一であるため、同一符号を付
してその説明を省略する。また、ここでは、両プレート
４，１６を明瞭に区別・説明するため、前者を「第１の
プレート」と称する一方、後者を「第２のプレート」と
称する。

【００２３】次に、上記のように構成された熱処理装置
の動作について説明する。この装置では、熱処理が行わ
れていないとき（待機状態）は、図１の２点鎖線に示す
ように、第２のプレート１６は第１のプレート４から上
方に離隔されている。そして、この状態で図示を省略す
る搬送機構により熱処理対象たる基板８が第１のプレー
ト４上に載置されると、適当な保持機構（例えば、吸着
機構）によって基板８を第１のプレート４上に吸着固定
する。それに続いて、エアーシリンダ１８を駆動し、第
２のプレート１６を下方に移動させて、図１に示すよう
に、第１および第２のプレート４，１６で半密閉空間２
０を形成する。

【００２４】そして、このように第１および第２のプレ
ート４，１６で半密閉空間２０が形成され、その半密閉
空間２０に基板８が配置された状態のままで、面発熱ヒ
ータ２に通電して、基板８の熱処理を行う。すなわち、
通電によって、面発熱ヒータ２が発熱し、その熱が第１
のプレート４を介して基板８に与えられて、基板８が加
熱処理される。

【００２５】このとき、第１および第２のプレート４，
１６を近接させ、半密閉空間２０を形成しているため、
第１のプレート４からの熱の広がりは半密閉空間２０に
より規制される。その結果、その半密閉空間２０に位置
する基板８に第１のプレート４からの熱が効率良く与え
られ、短時間に基板８の温度を昇温させることができ
る。つまり、昇温速度を従来例よりも大幅に高めること
ができる。

【００２６】また、半密閉空間２０を設けることによ
り、空間１４における外乱の影響がその空間２０に位置
する基板８に及ぶのを効果的に防止することができ、基
板８の面内温度分布の均一性を保ちながら基板８の熱処
理を行うことができる。

【００２７】さらに、第１のプレート４からの熱のほと
んどが半密閉空間２０に与えられるため、空間１４に逃
げる熱が少なくなり、断熱カバー１２の温度上昇を防止
することができる。その結果、断熱カバー１２の昇温に
伴う問題（熱処理装置周辺に配置された他の処理ユニッ
トへの熱影響，作業者の安全性の低下など）を解消する
ことができる。

【００２８】熱処理が完了すると、エアーシリンダ１８
を駆動し、第２のプレート１６を上方に移動させた後、
搬送機構により熱処理済みの基板８を次の処理ステーシ
ョンに搬送する。こうして、熱処理装置は最初の待機状
態に戻る。

【００２９】なお、上記一連の処理は必要回数実行さ
れ、複数の基板８を順次熱処理していく。

【００３０】ところで、第２のプレート１６を輻射性に
優れた材料、例えばアルミニュームで形成すると、基板
８の昇温速度をさらに高めることができる。というの
も、アルミニューム製の第２のプレート１６は、第１の
プレート４からの熱線の一部を受けて輻射熱を基板８に
向けて輻射するとともに、第１のプレート４からの熱線
の一部を反射して基板８に反射熱を与えるため、第１の
プレート４からの熱をより効率良く基板８表面に与える
ことができ、上記実施例にも増して、基板８の昇温速度
を高めることができる。特に、輻射効率を考慮した場
合、第２のプレート１６の下方主面２２（第１のプレー
ト４と対向する面）を鏡面に仕上げるほうが好ましい。
一方、温度分布の均一性を高めるためには、下方主面２
２を粗面に仕上げ、第１のプレート４からの熱線を乱反
射させるほうがよい。

【００３１】また、図２ないし図４に示すように、第２
のプレート１６の下方主面２２を種々の形状に仕上げる
ことによって、第２のプレート１６からの基板８に向け
て与えられる熱の方向が変化し、その結果、基板８面内
の温度分布を制御することができる。すなわち、第２の
プレート１６の下方主面２２の表面形状を、基板８面内
において必要とされる温度分布に応じた表面形状に仕上
げることによって、基板８の温度分布を操作することが
できる。

【００３２】例えば、図２に示すように第２のプレート
１６の下方主面２２を下向きに凸形状に形成することに
よって中心部の輻射熱を周辺部に反射させて周辺部にお
ける温度低下を抑えることができる。一方、これとは逆
に図３に示すように第２のプレート１６の下方主面２２
を下向きに凹形状に形成し中心部よりも周辺部を基板８
に近づけることによっても周辺部における温度低下を抑
えることができる。また、図４に示すように第２のプレ
ート１６の下方主面２２を波型形状に形成することによ
って輻射熱を乱反射させ基板８面内の温度分布を均一に
することができる。

【００３３】なお、上記実施例では、第１のプレート４
と第２のプレート１６とを近接配置することによって、
半密閉空間２０を形成している（図１参照）が、図５に
示すように、プレートカバー１０の側面部を上方にさら
に伸ばし、第１のプレート４，第２のプレート１６およ
びプレートカバー１０とで半密閉空間２０を形成するよ
うにしてもよい。さらに、図６に示すように、第２のプ
レート１６の外周部にプレートカバー２４を設け、プレ
ートカバー１０，２４が相互に重なるようにしてもよ
い。

【００３４】また、上記実施例では、半密閉する場合に
ついて説明したが、例えば図７に示すように、第１およ
び第２のプレート４，１６で挟まれた空間（上記におけ
る半密閉空間２０）の周辺部にパッキン（閉鎖手段）２
６をさらに設け、第１および第２のプレート４，１６と
パッキン２６とで密閉空間２８を形成してもよい。この
場合、第１のプレート４から空間１４に逃げる熱がほと
んどなく、しかも空間１４における外乱の基板８への影
響もほとんどないため、半密閉空間２０を形成した場合
（図１，図５，図６）に比べて、より高い速度で、しか
も均一に基板８を昇温させることができる。

【００３５】また、基板８を上下方向に移動させるため
に、例えば図８に示すように、基板８の裏面を支持する
基板保持部３０を設けることがある。この場合、基板保
持部３０を上下方向に移動させる機構が必要であるが、
同図に示すように、第２のプレート１６にそれら基板保
持部３０を取り付けることにより、エアーシリンダ１８
による第２のプレート１６の上下動作とともに、基板支
持部３０も上下移動させることができ、基板保持部３０
の上下移動用の機構が不要となる。

【００３６】また、上記実施例では、発熱体として面発
熱ヒータ２を用いているが、これ以外に、シースヒータ
や赤外線ヒータなどを用いてもよい。また、エアーシリ
ンダ１８の代わりに、モータ等の駆動装置を用いてもよ
い。さらに、エアーシリンダ１８により第２のプレート
１６のみを上下移動させるようにしているが、第２のプ
レート１６を固定しておき、面発熱ヒータ２，第１のプ
レート４，ヒータ押え板６，基板８およびプレートカバ
ー１０を一体的に上下移動させるようにしてもよく、要
は第１および第２のプレート４，１６を相対的に移動さ
せるようにすれば、基板８の搬送が容易となる。ただ
し、この点を考慮しない場合には、第１および第２のプ
レート４，１６を固定してもよく、上下移動用の機構は
この発明にかかる熱処理装置の必須構成要素というわけ
ではない。

【００３７】さらに、上記実施例では、ダイレクト式の
熱処理装置を示して説明したが、この発明はこの方式の
熱処理装置以外にも、種々の方式の熱処理装置、例えば
第１のプレート４から複数のピンを立設させ、それらの
ピンによって基板の裏面を支持して、第１のプレート４
から上方に一定間隔だけ離れた位置に基板を保持しなが
ら熱処理するプロキシミティ方式の熱処理装置にも適用
することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、請求項１および請求項４
の発明によれば、断熱カバーで覆われた空間で、しかも
基板の上方近傍位置に、第２のプレートを第１のプレー
トと対向配置しているため、前記第１および第２のプレ
ートによって比較的狭い空間が形成され、その空間に基
板が配置されることになるので、断熱カバーの昇温を防
止する一方、その面内温度分布の均一性を維持しなが
ら、熱処理対象たる基板を高速度で昇温させることがで
きる。また、前記第２のプレートが前記第１のプレート
からの熱線の一部を受けて輻射熱を前記基板に向けて輻
射する特性と、前記第１のプレートからの熱線の一部を
反射して前記基板に反射熱を与える特性とを有するよう
にしているので、前記第１のプレートからの熱をさらに
効率良く前記基板に与えることができ、昇温速度をさら
に高めることができる。

【００３９】

【００４０】請求項２の発明によれば、第１および第２
のプレートで挟まれた空間の周辺部に閉鎖手段をさらに
設け、前記第１および第２のプレートと前記閉鎖手段と
で密閉空間を形成するようにしているので、前記第１の
プレートからの熱をさらに効率良く前記基板に与えるこ
とができるので、昇温速度をさらに高めることができ
る。

【００４１】請求項３の発明によれば、第２のプレート
の下方主面の表面形状を、基板面内において必要とされ
る温度分布に応じた表面形状に仕上げているので、熱処
理対象たる基板の面内温度分布を制御することができ
る。

【００４２】請求項５の発明によれば、第１および第２
のプレートにより半密閉空間を形成し、その半密閉空間
に基板を配置するようにしているので、前記第１のプレ
ートからの熱をさらに効率良く前記基板に与えることが
できるので、昇温速度をさらに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる熱処理装置の一実施例を示す
模式図である。

【図２】第２のプレートの第１変形例を示す断面図であ
る。

【図３】第２のプレートの第２変形例を示す断面図であ
る。

【図４】第２のプレートの第３変形例を示す断面図であ
る。

【図５】この発明にかかる熱処理装置の第１変形例を示
す部分模式図である。

【図６】この発明にかかる熱処理装置の第２変形例を示
す部分模式図である。

【図７】この発明にかかる熱処理装置の第３変形例を示
す部分模式図である。

【図８】この発明にかかる熱処理装置の第４変形例を示
す模式図である。

【図９】従来の熱処理装置を示す模式図である。

【符号の説明】

４ 第１のプレート ８ 基板 １２ 断熱カバー １４ 空間 １６ 第２のプレート ２０ 半密閉空間 ２２ 下方主面 ２６ パッキン（閉鎖手段） ２８ 密閉空間

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を第１のプレートの上方主面上に直
   接もしくは所定の間隔をあけて載置し、前記第１のプレ
   ートからの熱によって前記基板を熱処理する一方、前記
   第１のプレートおよび前記基板を断熱カバーで覆い、装
   置外部への熱の伝達を防止する熱処理装置において、 前記断熱カバーで覆われた空間で、しかも前記基板の上
   方近傍位置に、前記第１のプレートと対向して配置され
   た第２プレートを備え、 前記第２プレートは、前記第１のプレートからの熱線の
   一部を受けて輻射熱を前記基板に向けて輻射する特性
   と、前記第１のプレートからの熱線の一部を反射して前
   記基板に反射熱を与える特性とを有することを特徴とす
   る熱処理装置。
2. 【請求項２】 前記第１および第２のプレートで挟まれ
   た空間の周辺部に閉鎖手段をさらに設け、前記第１およ
   び第２のプレートと前記閉鎖手段とで密閉空間を形成す
   る請求項１記載の熱処理装置。
3. 【請求項３】 前記第２のプレートの前記下方主面の表
   面形状が、前記基板面内において必要とされる温度分布
   に応じた表面形状に仕上げられた請求項１記載の熱処理
   装置。
4. 【請求項４】 前記第１および第２のプレートを相対的
   に移動させる移動手段がさらに設けられ、基板の熱処理
   を行うときには前記第１および第２のプレートを相互に
   近接させる一方、基板の出し入れを行うときには前記第
   １および第２のプレートを相互に離隔する請求項１記載
   の熱処理装置。
5. 【請求項５】 前記第１および第２のプレートで半密閉
   空間が形成された請求項１記載の熱処理装置。