JP3185381B2

JP3185381B2 - 温調装置

Info

Publication number: JP3185381B2
Application number: JP18788492A
Authority: JP
Inventors: 芳治滝沢
Original assignee: 日立電子エンジニアリング株式会社
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 2001-07-09
Anticipated expiration: 2016-07-09
Also published as: JPH0637084A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板の温度調節装置に
係り、特に液晶表示素子用ガラス基板および半導体素子
用シリコンウェハ基板の、洗浄，現像，エッチング，剥
離後の乾燥に用いる加熱処理、およびレジスト膜等の各
種の膜形成前の冷却処理に用いる温度調節装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子を始めとする各種の電子デバ
イスには、その製造工程においてデバイスの基板上に数
種類の膜形成，パターン形成が繰り返し行われる。これ
らの各々の素工程において、基板の表面状態を制御する
技術が重要である。

【０００３】例えば基板上に金属膜などを真空蒸着法で
形成する時にその基板の表面が汚染されていると、膜の
形成が困難となり、膜特性，膜付着性などの特性が低下
し、デバイスとして機能を果たさない結果と成る。その
ためこれらの膜形成前に、表面の汚染を除去する目的で
洗浄処理が行われる。一般的にこれらの洗浄では、純水
などの媒体を用いる。これらの媒体は、洗浄後はその処
理基板より除去されなければならない。そのため、洗浄
後の純水が付着した基板は各種の方法で乾燥される。た
とえば基板を高速回転させ、発生する遠心力で付着水を
除去する方法や、基板に高速エアを吹き付け、その力で
除去する方法、また基板表面純水を揮発性の高い溶媒に
置換して乾燥を行う方法などが取られる。これらの処理
により、基板上の付着水は見かけ上存在しなくなるが、
基板の表面に吸着している水分子までは除去されない。
この表面に吸着した水分子も前述の汚染と同じように膜
形成に対して好ましくない影響を与える。そのため、上
記の乾燥手段を行った後、基板に熱を加えて表面吸着水
を除去する加熱処理が行われる。また、洗浄処理以外の
レジスト現像，エッチング，剥離等の液体を用いる処理
の後でも基板表面上の水分が問題となるため同様な加熱
処理が行われる。これらの処理はその性質上、塵埃を嫌
うため、全てクリーンルーム内で行われる。

【０００４】また、基板表面にレジスト膜の様な有機質
の膜を形成する場合も基板表面の制御は重要である。一
般に、基板を高速で回転させて基板上にレジストの膜を
形成するスピンコータ法や、レジストを円筒状のローラ
で印刷するロールコータ法が用いられる。レジストは液
体であるため、基板の温度によりその粘度が変化する。
そのため、これらの膜形成の前には基板温度を制御する
必要がある。すなわち上記の様な基板を加熱する処理の
後にレジストなどの膜を形成する場合は、基板を冷却す
る処理が必要となる。これらの処理もその性質上、塵埃
を嫌うため、全てクリーンルーム内で行われる。

【０００５】従来技術では、１９９１年度版薄膜電子
デバイス年鑑(プレスジャーナル社)３９４頁に記載の様
に、複数のオーブンを基板の搬送方向に並べ、そのオー
ブンの上に処理基板を順次置くことで基板の温度調節を
行っていた。その例を図２に示す。ガラス基板１は搬送
ローラ２により搬送方向５の方向に搬送される。前処理
部６において処理が完了した基板１は搬送ローラ２によ
り温調部１１の加熱プレート３の上に運ばれる。加熱プ
レート３上の基板１は図に示されていない機構によって
加熱プレート３に搭載され、温度調節を受ける。その後
基板１は、同様な搬送手段によって温調部１２から温調
部２０にて温調される。温度調節を終えた基板１は同様
に搬送され、後処理部１０へ送られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】基板１に対して急激な
熱を加えた場合、その熱による衝撃によって破損する場
合がある。そのため、基板を処理工程上必要な温度に上
げる方法として急に加熱するのではなく、徐々に加熱す
る方法が取られる。そのため従来技術では加熱プレート
３を搬送方向に複数個並べ、各々の加熱プレート温度を
異なる温度に設定し、そのプレート上に基板１を順次搬
送搭載する方法が取られていた。例えば、ガラス基板を
加熱する場合、室温のガラス基板をまず７０度の加熱プ
レートに搭載し、加熱する。次にそのガラス基板を、１
１０度の加熱プレートに搭載し、加熱する。次にそのガ
ラス基板を、１５０度の加熱プレートに搭載し、加熱す
る。このようにプレートを搬送方向に対して複数個並べ
るため、図２に示すように温調部１１から温調部２０ま
で装置長さが長くなり、装置として広い面積を必要とし
た。また、基板１を冷却する場合も熱衝撃を低減させる
目的で同様な装置とする必要がある。

【０００７】既に述べたように、これらの処理は全てク
リーンルームで行われるが、クリーンルームを稼働させ
るためには、その設置の初期投資から、ランニングコス
トに至るまで多額の費用を必要とする。その為、上記の
ような広い面積を必要とする装置は経済的に好ましくな
く、小型の装置とする必要が生じた。

【０００８】本発明の目的は、基板を温度調節する小型
の装置を与えることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明によれば、板状の被処理物を温調処理するた
めの温調部と、前記被処理物を前処理部から受け入れて
この温調部に移し変えるための収納部と、前記温調部で
温調処理された被処理物を後処理部に移し変えるための
取出部とを有し、前記温調部には、一定温度に保たれた
複数の温度調節用の板状物が上下に設けられていて、こ
れらの板状物の内部には、被処理物を搭載するための押
上げピンが、被処理物を受渡しするための位置と、被処
理物を板状物に接近させた状態で温度調節するための位
置と、被処理物を板状物に接触させた状態で温度調節す
るための位置とに、上下移動自在なるように設けられ、
前記収納部には、前処理部からの被処理物を受け取って
前記温調部の押上げピンに供給するための受入れ搬送ロ
ボットが設けられ、前記取出部には、前記温調部で温調
処理された被処理物を後処理部に払いだすための払出搬
送ロボットが設けられていることを特徴とする温調装置
提供される。

【００１０】

【作用】基板の処理スピードに応じた数のプレートを立
体的に配置し、その上に基板を順次搭載させる。設定温
度にて、設定時間処理を終えた基板を順次払いだす。こ
の処理時間中基板は搬送される必要が無いため、基板搬
送方向に対して複数個加熱プレートを配置する必要は無
い。また、基板への熱衝撃を低減させる手段としては、
基板と加熱プレートとの距離を変化させることで、加熱
プレートから、基板への熱移動速度を変化させることが
できる。すなわち、基板を加熱プレートに対して近接さ
せて徐々に加熱した後、基板を加熱プレートに密着させ
て昇温させる。これらの処理によって、基板への熱衝撃
を低減させて小形の温調装置を得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図４により
説明する。

【００１２】図１において温調装置は収納部７，温調部
８及び取出部９から成る。収納部７は前処理部６と接続
されている。また、取出部９は後処理部１０と接続され
ている。温調部８には加熱プレート３が複数個，上下方
向に設けられている。前処理部６及び後処理部１０には
搬送ローラ２が設けられており、搬送方向５の方向に基
板１を搬送することが出来る。収納部７には受入搬送ロ
ボット４ａが設けられている。この受入搬送ロボット４
ａは前処理部６から基板１を受入、温調部８に移し変え
る機能を有している。取出部９には払出搬送ロボット４
ｂが設けられている。この払出搬送ロボット４ｂは温調
部８の基板１を後処理部１０に移し変える機能を有して
いる。

【００１３】図１のＰ部の拡大図を図３に示す。受入搬
送ロボット４ａは基板１を搭載保持する搬送アーム４ｄ
を備えている。また、受入搬送ロボット４ａは保持した
基板１を持ち上げる機能を有している。図３において持
ち上げた状態を受入搬送ロボット４ｃに示す。また、搬
送アーム４ｄは、搭載保持した基板１を水平方向に移動
させる機能も有している。図３において水平移動させた
状態を搬送アーム４ｅに示す。この時、基板１は基板１
ａの位置へ移動する。図３には示されていないが、払出
搬送ロボット４ｂも受入搬送ロボット４ａと同様の基板
移載機構を有している。

【００１４】図３のＱ部の拡大図を図４に示す。加熱プ
レート３の内部には押上ピン２２ａが設けられている。
押上ピン２２ａはシャフト２１ａに接続されている。シ
ャフト２１ａは図に示されていない機構によってその位
置を高さ方向に移動することが出来る。上下方向に移動
したときの位置をシャフト２１ｂ及びシャフト２１ｃに
示す。このシャフト２１ａの上下移動に伴い、押上ピン
２２ａもその位置を押上ピン２２ｂおよび押上ピン２２
ｃの位置に移動させる。押上ピン２２ｃはその上部に基
板１ｂを搭載することが出来る。その為、押上ピン２２
ｃの上下移動に伴い、基板１ｂもその位置を基板１ｃ、
及び基板１ｄの位置に移動する。押上ピン２２ａが下方
に移動したとき、押上ピン２２ａの基板１ｄと接触する
部分の高さは、加熱プレート３の表面より低い位置とな
る。その為、基板１ｄは加熱プレート３と接触する。押
上ピン２２ｂの位置においては、押上ピン２２ｂと基板
１ｃの接触する部分の高さは、加熱プレート３の表面よ
り高い位置となる。その為、基板１ｃは加熱プレート３
とは接触せず、近接した位置となる。

【００１５】前処理部６にて処理を終えた基板１は搬送
ローラ２によって受入搬送ロボット４ａとの受渡し位置
に送られる。受入搬送ロボット４ａはその搬送アーム４
ｄによって基板１を受け取る。基板を受け入れた受入搬
送ロボット４ａは受入搬送ロボット４ｃの位置まで上昇
する。そののち、搬送アーム４ｅが水平方向へ移動す
る。図３においては右方向へ移動する。それにより基板
は基板１ａの位置に移動する。次に加熱プレート３内の
押上ピン２２ａが上昇し、押上ピン２１ｃの位置とな
り、基板１ｂの位置に基板を押し上げる。その後搬送ア
ーム４ｅは図３において左側水平方向へ移動し、押上ピ
ン２２ａの動きと干渉しない位置に移動する。それによ
って、押上ピン２２ｃが下方に移動した時、基板１ｂも
下方に移動することが可能となる。

【００１６】加熱プレート３は図に示されていない熱源
によって一定温度に保たれている。一例として熱源とし
ては電気ヒータが用いられる。加熱プレート３には図示
されていない温度センサが設けられており、加熱プレー
トの温度に応じて加熱源からの熱の供給を制御する機能
と接続している。ガラス基板を乾燥させる場合の温度の
一例として、加熱プレート３の温度は１５０度に調整さ
れる。

【００１７】押上ピン２２ｃの位置で受渡しされた基板
１ｂは、ピンが下方の押上ピン22ｂの位置に移動するこ
とで基板１ｃの位置となる。基板１ｃは加熱プレート３
と接触していないため、急激な熱衝撃を受けること無
く、ゆっくりと昇温される。昇温速度は基板１ｃと加熱
プレート３との距離を接近させることで速められるが、
急激な加熱は基板に熱衝撃を与えるため、その距離設定
は基板の熱特性に応じ、十分注意する必要がある。基板
１ｃの温度と加熱プレート３の温度差が、基板１ｃの耐
熱衝撃温度差以下と成ったとき、押上ピンは更に下方に
移動し、押上ピン２２ａの位置へ移動する。これによ
り、基板１ｄと加熱プレート３は接触し、更に加熱す
る。加熱処理後、基板１ｄは押上ピン２２ａによって持
ち上げられ１ｂの位置へ移動する。加熱処理の終了時間
は、処理装置に組み込まれたタイマによって与えること
が出来る。また、温調部８に基板１ｄの温度を検出する
センサを設け、その温度を監視することで終了時間を与
えることも出来る。加熱処理を終えた基板１ｂは払出搬
送ロボット４ｂにて払いだされる。その時のロボットの
動作は、基板を受け入れるときの受入搬送ロボット４ａ
の動作と同様である。その後、払出ロボット４ｂは基板
１を後処理部１０に払いだす。後処理部１０では、基板
１は搬送ローラ２によって次工程に送られる。

【００１８】温調部８にはこれらの処理時間中に処理す
べき基板枚数の加熱プレート３を備えることが必要であ
る。すなわち、ある加熱プレートで基板加熱処理を行っ
ている間に、他の処理を行っていない加熱プレート３に
基板を搭載させ、さらに処理の終わった基板を加熱プレ
ートから順次払いだすことで、前処理部６から送られる
基板１を連続して加熱処理し、後処理部１０へ送ること
が出来る。本事例に示す加熱処理の一例としては、液晶
表示素子製造工程におけるガラス基板の洗浄後基板の乾
燥，現像処理後基板の乾燥，エッチング処理後基板の乾
燥，レジスト膜剥離後基板の乾燥などが挙げられる。

【００１９】また、加熱プレート３において発熱源の替
わりに放熱源を用いることで、本実施例と同様な処理動
作にて冷却の温調処理も行うことが出来る。このような
冷却処理の一例としては、液晶表示素子製造工程におけ
るガラス基板へのレジスト膜塗布前冷却処理，配向膜塗
布前冷却処理などが挙げられる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、複数個の加熱及び冷却
プレートを立体的に配置して基板を連続的に温度処理す
ることが出来るため、クリーンルームの中での温度調節
装置の面積を低減することが出来る。それにより、クリ
ーンルームへの初期投資，ランニングコストの低減，ク
リーンルームの有効利用が計れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である温調装置の平面図
（ａ）および正面図（ｂ）である。

【図２】従来技術の温調装置の平面図（ａ）および正面
図（ｂ）である。

【図３】図１のＰ部の拡大図である。

【図４】図３のＱ部の拡大図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…ガラス基板、２…搬送ロ
ーラ、３…加熱プレート、４ａ，４ｃ…受入搬送ロボッ
ト、４ｂ…払出搬送ロボット、４ｄ，４ｅ…搬送アー
ム、５…搬送方向、６…前処理部、７…収納部、８…温
調部、９…取出部、１０…後処理部、１１，１２，１
３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０…温調
部、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…シャフト、２２ａ，２２
ｂ，２２ｃ…押上ピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 651 H01L 21/30 567 H01L 21/302 G02F 1/13 101 G03F 7/40 501

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】板状の被処理物を温調処理するための温調
部と、前記被処理物を前処理部から受け入れてこの温調
部に移し変えるための収納部と、前記温調部で温調処理
された被処理物を後処理部に移し変えるための取出部と
を有し、前記温調部には、一定温度に保たれた複数の温度調節用
の板状物が上下に設けられていて、これらの板状物の内
部には、被処理物を搭載するための押上げピンが、被処
理物を受渡しするための位置と、被処理物を板状物に接
近させた状態で温度調節するための位置と、被処理物を
板状物に接触させた状態で温度調節するための位置と
に、上下移動自在なるように設けられ、前記収納部には、前処理部からの被処理物を受け取って
前記温調部の押上げピンに供給するための受入れ搬送ロ
ボットが設けられ、前記取出部には、前記温調部で温調処理された被処理物
を後処理部に払いだすための払出搬送ロボットが設けら
れている、ことを特徴とする温調装置。
【請求項２】前記被処理物がガラス板であることを特徴
とする請求項１記載の温調装置。
【請求項３】前記ガラス板が液晶表示素子用の基板であ
ることを特徴とする請求項２記載の温調装置。
【請求項４】前記被処理物がシリコンウエハであること
を特徴とする請求項１記載の温調装置。
【請求項５】前記シリコンウエハが半導体素子用の基板
であることを特徴とする請求項４記載の温調装置。
【請求項６】前記被処理物がセラミックであることを特
徴とする請求項１記載の温調装置。
【請求項７】前記温度調節が被処理物の加熱であること
を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記
載の温調装置。
【請求項８】前記温度調節が被処理物の冷却であること
を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記
載の温調装置。
【請求項９】前記被処理物の加熱が被処理物への液処理
後の乾燥であることを特徴とする請求項７に記載の温調
装置。
【請求項１０】前記液処理が洗浄処理であることを特徴
とする請求項９に記載の温調装置。
【請求項１１】前記液処理がフォトレジスト露光後の現
像処理であることを特徴とする請求項９に記載の温調装
置。
【請求項１２】前記液処理がフォトレジスト現像後のエ
ッチング処理であることを特徴とする請求項９に記載の
温調装置。
【請求項１３】前記液処理がエッチング後のレジスト剥
離処理であることを特徴とする請求項９に記載の温調装
置。
【請求項１４】前記被処理物の冷却が被処理物への膜形
成工程前の温度調節であることを特徴とする請求項８に
記載の温調装置。
【請求項１５】前記膜形成工程がレジスト膜塗布工程で
あることを特徴とする請求項１４に記載の温調装置。
【請求項１６】前記膜形成工程が配向膜塗布工程である
ことを特徴とする請求項１４に記載の温調装置。