JP2935867B2 - 基板熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基板熱処理装置に係り、例えば、ウエハに
塗布されたレジストにベーキング処理を施すベーキング
処理装置等に利用できるものに関する。

［従来の技術］ 各種電子デバイスの製造の際においては、電子デバイ
ス用基板の表面部に均一な熱処理を施す工程がある場合
が多い。

第２図は、このような熱処理の一例であるレジストの
ベーキング処理を行うレジストベーク装置の従来例（特
開昭64−28918号公報参照）の概略構成を示す図であ
る。

第２図において、表面にレジストが塗布されたウエハ
101は、搬送バー104の上・下及び左・右運動によって順
次移送され、ヒータが埋込まれた加熱プレート102,…,1
02上に各々所定時間載置されるとともに、冷媒によって
冷却された冷却プレート103上に所定時間載置されて加
熱・冷却の一連の熱処理を施されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述のような熱処理の際において、処理対
象たる電子デバイス基板（上述の従来例では、ウエハ10
1が対応する）表面部に所定以上の温度勾配が生じてい
ると、所望の品質の製品が得られなくなる場合がある。

例えば、上述の従来のレジストベーク装置を、フォト
マスク原版製造時におけるレジストのベーク処理用の装
置としてそのまま適用すると、熱処理時におけるレジス
トの温度分布が要請される均一度を満たすことができな
いため、レジストの現像液に対する感応性が不均一とな
り、最終的に得られるフォトマスク原版のマスクパター
ンに線幅分布を引き起こしてしまう。このようなフォト
マスク原版を用いて回路パターンを転写した場合に被転
写物に断線・ショート等のパターン欠陥を生じさせてし
まう。

このように、従来の熱処理装置では、用途によっては
熱処理時における基板表面部の温度均一性を、要請され
る均一度に保つことができなかった。

この原因の一つとして、クリーンルーム内のダウンフ
ローが考えられている。すなわち、この種の熱処理は、
一般に、クリーンルーム内で行われ、例えば、第２図に
矢印ｆで示されるように、ウエハ101等に異物を付着さ
せないために、常時清浄化気体の流れ（ダウンフロー）
が形成されている。このダウンフローｆの影響で、ウエ
ハ101の表面に温度分布が生じてしまうと考えられる。
それ程条件の厳しくないウエハ101であれば、その程度
の温度分布が大きな問題となることはないが、フォトマ
スクの場合にはこれが重大な問題となる。

この問題を解決すべく、例えば、ダウンフローｆが直
接被処理基板の表面にあたらないように、種々の遮蔽板
を設ける等の試みもなされたが、それだけでは十分な効
果を得ることができなかった。

本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、
基板表面部に極めて均一な熱処理を施すことが可能な基
板熱処理装置を提供することを目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以下の構成とすることにより上述の課題を
解決している。

（１）基板表面に清浄化気体を接触させつつ基板表面部
との間で熱の授受を行って基板表面部に熱処理を施す熱
交換手段を備えた基板熱処理装置であって、 前記基板表面の上方の領域に、この領域を基板表面にほ
ぼ垂直な仕切板で仕切って複数の小領域に分割する対流
規制手段を配置したことを特徴とする構成。

（２）構成１において、前記熱交換手段を少なくとも前
記対流規制手段の複数の小領域に設けたことを特徴とす
る構成。

［作用］ 上述の構成（１）によれば、基板表面部の熱交換手段
によって基板表面部に熱処理が施される。その際、前記
基板表面の上方の領域に対流規制手段が配置され、この
領域が、基板表面にほぼ垂直な仕切板によって複数の小
領域に分割されている。したがって、基板表面の上方の
領域に熱対流があってもこの熱対流はこれら小領域内で
起こり、基板表面の上方全域を横切るような対流が抑え
られて基板表面の上方の領域の温度分布が均一となる。
また、基板表面の上方の領域に例えばダウンフローのよ
うな気流がある場合にもこの気流が基板表面全域を直接
横切るようなことがなく、しかも、基板表面を清浄化す
るために必要な気体の移動は確保される。これにより、
基板表面部を清浄に維持したままで均一に加熱・冷却す
ることが可能となる。

また、構成（２）によれば、少なくとも前記対流規制
手段の小領域に設けられた熱交換手段によって、基板表
面部が加熱または冷却され、熱処理が施される。その場
合、加熱された冷却によって生ずる熱対流は、これら小
領域内に閉じこめられているから、基板表面全域を横切
るような熱対流の発生が抑えられるとともに、効率のよ
い加熱または冷却が可能となる。また、ダウンフローの
ような気流がある場合にもこの気流を有効に抑えられ
る。したがって基板表面部を効率よく均一に加熱または
冷却することが可能となる。

さらに、熱交換手段が他の部位、例えば、基板裏面に
も設けられた場合には、基板の両面から加熱または冷却
されることになり、基板近傍の温度勾配が小さくなるか
らより均一な加熱または冷却が可能となる。

［実施例］ 第１実施例 第１図は本発明の第１実施例にかかる基板熱処理装置
の全体構成を示す図、第３図は第１図のIII−III線断面
図、第４図は第３図のＡ部拡大図、第５図は加熱用対流
規制手段の一部破断斜視図、第６図は冷却用対流規制手
段の斜視図、第７図は加熱プレートの近傍を示す斜視図
である。以下、これらの図面を参照しながら第１実施例
を詳述する。なお、この実施例は本発明をフォトマスク
ブランクの熱処理装置に適用した例である。これらの図
において、符号１はフォトマスクブランク、符号２はフ
ォトマスクブランク１を載置して加熱処理を施す加熱プ
レート、符号３はフォトマスクブランク１を載置して冷
却処理を施す冷却プレート、符号４は加熱プレート２の
上方の領域に配置された加熱用対流規制手段、符号５は
冷却プレート３の上方の領域に配置された冷却用対流規
制手段、符号６は３個の加熱プレートを保持する基台、
符号７は１個の冷却プレートを保持する基台、符号８は
加熱プレート２及び冷却プレート３上に載置されたフォ
トマスクブランク１を把持して次の処理部に搬送する基
板搬送装置、符号９は加熱プレート２及び冷却プレート
３上に載置されたフォトマスクブランク１の側部周囲を
囲むように配置された基板ガイドである。

フォトマスクブランク１は、本発明の基板を構成する
もので、略正方形をなした板状石英ガラスの一主表面に
クロム膜を成膜し、その上にレジスト膜を形成したもの
である。このフォトマスクブランク１の寸法を、縦横が
５インチ、厚さが0.09インチである。

加熱プレート２は本発明の熱交換手段の１つを構成す
るもので、金属アルミニウムブロック等の熱良導体中に
シースヒータ等の発熱手段を埋設したものである。

この加熱プレート２は、基台６上に３個一列に配置さ
れて保持され、金属アルミニウム製のブリッジ10を挟ん
で互いの一側面どうしが接着剤等で接合されている。

冷却プレート３は本発明の熱交換手段の１つを構成す
るもので、金属アルミニウムブロック等の熱良導体中に
冷却媒体を流通させる管体21を埋設したものである。

第３図ないし第５図に示されるように、加熱用対流規
制手段４は、ステンレスや金属アルミニウム等の板体で
形成された四角形状の枠体41内に所定の間隔をおいて相
対向するように２枚の取付板42を固定し、この取付板42
に掛け渡すようにして複数の仕切板43を取り付けたもの
である。その場合、仕切板43は互いに平行に配置され、
その一表面にシート型ヒータ44が取り付けられている。
この場合、シート型ヒータ44は本発明の熱交換手段の１
つを構成する。また、この枠体41の一方の開口部（上
部）は、蓋体45によって塞がれている。この蓋体45は、
２枚の板体45a及び45bを重ねたもので、それぞれの板体
には多数の貫通孔ａ及びｂが形成されている。第４図に
示されるように、２枚の板体45a及び45bは、互いにその
接触位置を表面に平行な方向にずらすことができ、これ
により、貫通孔ａとｂとの重なり度合いを変化させるこ
とができ、外部との気体の流通量を調整できるようにな
っている。なお、この加熱用対流規制手段４の外形寸法
は、縦横が300mm、高さが138mmであり、仕切板43の外形
寸法は長さが180mm、高さが138mmである。

この加熱用対流規制手段４は、各加熱用プレート２の
上方の領域にそれぞれ配置されるように図示しない支持
部材によって支持されている。したがって、各加熱用プ
レート２の上方の領域は、仕切板43によって仕切られて
複数の小領域45に分割されたような状態になる。

第６図に示されるように、冷却用対流規制手段５は、
上述の加熱用対流規制手段４とほぼ同じ構造を有し、同
様に冷却プレート３の上方の領域に配置されるが、枠体
51内に固定された２枚の板体52に複数の板状熱交換体
（内部に冷却媒体が流通される）を格子状に配置したコ
ンデンサ53が取り付けられている点で加熱用対流規制手
段４と異なる。この場合、このコンデンサ53を構成する
板状熱交換体が上述の加熱用対流規制手段４における仕
切板（本発明の仕切板）及びシート型ヒータ44と同様
（ただし、この場合は冷却用である点で異なる）の作用
を行い、冷却用プレート３の上方の領域を複数の小領域
45に分割したような状態にする。なお、２枚の板体55a,
55bで構成される蓋体55も前記蓋体45と同じ作用をなす
ものである。

また、第７図に示されるように、搬送装置８は、加熱
プレート２または冷却プレート３上に載置されているフ
ォトマスクブランク１を把持バー8a,8b及び8cによって
３点で挟み込むようにして把持し、上方に所定高さまで
持ち上げた後、水平方向に移動して次の処理を行う加熱
プレート等に移送するものである。なお、この搬送装置
８の駆動機構は上述の運動をおこなわせる周知の機構で
あるのでその説明は省略する。

さらに、前記加熱プレート２及び冷却プレート３上に
は四角形の枠体状に形成されたガイド９が設置されてい
る。このガイド９は枠体内の寸法がフォトマスクブラン
ク１の外形寸法に応じてこれよりわずかに大きく形成さ
れる。この実施例では4mm大きくなるように形成されて
いる。また、このガイド９には、搬送装置８の把持バー
8a,8b,8cを通過させる切り欠き部9a,9b,9cが形成されて
いる。

上述の構成において、加熱プレート２に載置されたフ
ォトマスクブランク１は、この加熱プレート２に所定時
間載置されて所定の熱処理を施された後、搬送装置８に
よって順次搬送され、他の加熱プレート２及び冷却プレ
ート３に所定時間載置されてそれぞれ所定の熱処理が施
される。

その際、フォトマスクブランク１の表面部（レジスト
膜）は、加熱プレート２または冷却プレート３からの熱
伝導によって直接加熱・冷却されるとともに、加熱用対
流規制手段４及び冷却用対流規制手段５によって上方か
らも加熱・冷却される。

このとき、加熱プレート２及び冷却プレート３の上方
の領域において、加熱用対流規制手段４及び冷却用対流
規制手段５の作用によって、フォトマスクブランク１の
表面部を横切るような対流が生ずるようなことがなく、
この領域が極めて均一な温度雰囲気に維持される。すな
わち、仮に、ダウンフローｆであっても、このダウンフ
ローｆが直接フォトマスクブランク１の表面にあたるこ
とはなく、貫通孔a,bを通じてフォトマスクブランク１
の表面を清浄化するために必要なだけ導入される。した
がって、ダウンフローｆによる気流がフォトマスクブラ
ンク１に直接作用してこれに温度分布を生じさせること
はない。フォトマスクブランク１の上方の領域では、例
えば、第３図に示されるように、加熱用対流規制手段４
内に形成された小領域45内で閉じられた小さな対流ｆS
が生ずるのみである。しかも、この小領域45内にはシー
ト型ヒータ44が設けられて加熱されるから各小領域45は
互いにほぼ温度雰囲気に強制的に保持される。よって、
フォトマスクブランク１の表面部は極めて均一に加熱・
冷却がなされる。

なお、上述の第１の実施例においては、シート型ヒー
タ44を仕切板43の一面にとり付ける例を掲げたがこれは
両面に取り付ければさらに均一な温度分布が得られるこ
とが確認されている。

上述の実施例の装置にける加熱プレート２上に載置し
たフォトマスクブランク１の表面部の温度分布と、この
装置から加熱用対流規制手段４を取り去った従来タイプ
の装置における加熱プレート２上に載置したフォトマス
クブランク１の表面部の温度分布とを測定した結果は以
下の通りであった。

測定条件 測定点；フォトマスクブランク１上に描いた仮想正方
形（4.2インチ×4.2インチ）の４隅と中心との５点 温度測定手段 ；線径0.1mmの熱電対（理化電機製Ｔタイプ熱
電対、0.4級）を測定点に銀ペーストで固定 加熱プレート内温度 ;170℃ シート型ヒータ温度 ;200℃ 測定結果 従来例タイプの温度分布;5〜８℃ 実施例の温度分布 ;2.5℃以下 第２実施例 第８図は本発明の第２実施例にかかる基板熱処理装置
の斜視図、第９図は第８図のIX−IX線断面図である。以
下、これらの図面を参照しながら第２実施例を説明す
る。

この実施例は、上述の第１実施例における加熱用対流
規制手段４の構造の一部が相違する点を除く外の構成は
第１実施例と同じであるので、以下では、この相違点の
みを説明する。

この実施例が第１実施例と異なる点は、要するに、熱
交換手段たるヒータを仕切板440に取り付けず、蓋体450
にプレート状ヒータ440を取り付けるようにした点であ
る。なお、蓋体450のヒータ440が占める部分以外の部分
には第１実施例の貫通孔a,bと同様の作用をなす貫通孔
ｃが設けられている。この貫通孔ｃの孔径及び数等は、
加熱用対流規制手段４の外部の気流（ダウンフロー）の
状態その他の具体的条件を考慮して適切なものに選定さ
れる。また、ヒータ440としては、必ずしも第８図に示
したように、一つの小領域を１個のヒータでカバーでき
るようなものでなくてもよく、複数の小さいヒータを用
いるようにしてもよい。

この実施例によっても第１実施例と同様の作用効果が
得られることが確認されている。

また、上述の各実施例では、仕切板44及び440がフォ
トマスクブランク１の搬送方向と直交するような配置関
係にある場合の例を掲げたが、これは平行になるような
配置関係としてもよい。

さらに、上述の各実施例では、加熱処理を施した後、
冷却処理を施して一連の熱処理を施す例を掲げたが、本
発明は、加熱または冷却のいずれか一方の熱処理を施す
場合にも勿論適用できる。

なお、上述の各実施例では、対流規制手段に熱交換手
段を設けた例を掲げたが、この熱交換手段は必ずしも設
けなくてもよい。また、対流規制手段に形成された仕切
板は、上述の第１実施例のように平行配置したり、第２
実施例のように格子状に配置する場合のほかに、小領域
を形成するかぎりにおいていかなる配置方法であっても
よい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、要するに、 基板表面の上方の領域に、この領域を基板表面にほぼ
垂直な仕切板で仕切って複数の小領域に分割した対流規
制手段を配置することにより、基板表面に常に清浄な気
体が接触して基板表面に異物が付着するのを防止すると
いう機能を維持しつつ、基板表面の上方の領域の温度雰
囲気を一様に保持することを可能にし、これにより、基
板表面部に均一な熱処理を施すことを可能とした基板熱
処理装置を得ているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例にかかる基板熱処理装置の
全体構成を示す図、第２図は従来例の概略構成図、第３
図は第１図のIII−III線断面図、第４図は第３図のＡ部
拡大図、第５図は加熱用対流規制手段の一部破断斜視
図、第６図は冷却用対流規制手段の斜視図、第７図は加
熱プレートの近傍を示す斜視図、第８図は第２実施例の
加熱用対流規制手段の一部破断斜視図、第９図は第８図
のIX−IX線断面図。 １……フォトマスクブランク、 ２……加熱プレート、 ３……冷却プレート、 ４……加熱用対流規制手段、 ５……冷却用対流規制手段、 43,430……仕切板 44……シート型ヒータ、 440……ヒータ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板表面に清浄化気体を接触させつつ基板
   表面部との間で熱の授受を行って基板表面部に熱処理を
   施す熱交換手段を備えた基板熱処理装置であって、 前記基板表面の上方の領域に、この領域を基板表面にほ
   ぼ垂直な仕切板で仕切って複数の小領域に分割した対流
   規制手段を配置したことを特徴とする基板熱処理装置。
2. 【請求項２】前記熱交換手段を少なくとも前記対流規制
   手段の複数の小領域に設けたことを特徴とする請求項１
   に記載の基板熱処理装置。