JP3594820B2 - 基板熱処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉空間内にて半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）に熱処理を行う基板熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、上記のような基板に対しては、レジスト塗布処理、露光処理、現像処理およびそれらに付随する熱処理を順次行わせることにより一連の基板処理を達成している。熱処理の中でも密着強化処理は、基板にヘキサメチルジシラザン（Ｈｅｘａ Ｍｅｔｈｙｌ Ｄｉ Ｓｉｌａｚａｎ；以下、「ＨＭＤＳ」と称する）のガスを供給しつつ、当該基板を温調することによって、レジストと基板との密着性を高める目的で行う熱処理である。
【０００３】
従来より、密着強化処理は、加熱あるいは冷却を行う熱処理プレートを備えた処理室内において行われている。処理室には、基板の搬入・搬出を行うための搬入口が設けられており、処理中にＨＭＤＳガスが搬入口から外部に漏れ出さないように、処理室内を排気しつつ、熱処理が行われていた。
【０００４】
しかしながら、搬入口が閉鎖されているわけではないため、処理室内は半密閉の状態であり、搬入口からのＨＭＤＳガスの漏洩を完全に防ぐことはできなかった。
【０００５】
ＨＭＤＳガスは人体に有害であるばかりでなく、大気中の水分と結合することによって化学増幅型レジストを使用したエキシマプロセスに悪影響を及ぼすため、その漏洩は極力低減する必要がある。
【０００６】
このため、上方が開放された処理室に昇降自在な上蓋を設け、その上蓋を当接させることによって、処理室内を密閉空間にできるようにし、当該密閉空間内にてＨＭＤＳガスを供給して密着強化処理を行う技術が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような密閉式の処理室を採用した場合であっても、基板を搬入・搬出するために、上蓋を開閉する必要がある。このため、上蓋が開放されている間も、僅かに残留しているＨＭＤＳガスの外部への漏洩を防止すべく、処理室に設けられた排気ポートから処理室内雰囲気の排気を行っている。
【０００８】
熱処理プレートの上方の雰囲気を排気するための排気ポートは、処理室の側壁であって熱処理プレートの側方に設けられている。そして、熱処理プレートの上方の雰囲気は、熱処理プレートと処理室の側壁と間に形成された環状の排気スリットから排気ポートへと排気されるのである。
【０００９】
このときに、排気スリットのうち排気ポートの近傍と排気ポートから大きく離れた部分とでは排気バランスが異なるため、上蓋と処理室との間にて形成された通気部分から排気によって空気とともに流入したパーティクルが排気ポートの近傍に位置する基板の部分に付着するという問題が生じていた。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、パーティクルの付着を抑制することができる基板熱処置装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、密閉空間内にて基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、（ａ） 上方が開放された処理室と、（ｂ） 前記処理室の上方に前記処理室に対して相対的に昇降可能に設けられ、前記処理室に当接して前記処理室内を密閉空間にすることと、前記処理室から離間して前記処理室内を開放することとが可能な蓋と、（ｃ） 前記処理室内に配置され、基板を載置して前記熱処理を行うプレートと、（ｄ） 前記処理室の側壁に設けられ、前記プレートと前記側壁との間に形成された環状の排気スリットから前記プレート上方の気体を排気する排気ポートと、（ｅ） 前記排気ポートから前記排気を行うときに、前記排気スリットにおける単位面積当たりの前記気体の流量が一定となるように流量制御を行う流量制御手段と、を備えている。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板熱処理装置において、前記流量制御手段に、前記排気ポートからの距離が長くなるに従って配置間隔が長くなるように前記排気スリットに配置され、それぞれが前記排気スリットの一部を遮蔽する複数の遮蔽部材を含ませている。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る基板熱処理装置において、前記流量制御手段に、前記排気スリットに設けられ、前記排気スリットに沿って等間隔に複数の穴を設けた板状部材と、前記排気ポートからの距離が長くなるに従って配置間隔が長くなるように前記複数の穴のいずれかに嵌合されて、前記板状部材に配置される複数の嵌合部材と、を含ませている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る基板熱処理装置の全体構成を示す図である。また、図２は、基板熱処理装置の要部を示す平面図である。この基板熱処理装置は、基板にＨＭＤＳガスを供給して加熱処理を行う密着強化処理部であり、処理室１０、上蓋２０、基板昇降機構３０、蓋昇降機構４０、第１排気ポート５０、第２排気ポート６０、ガス導入ポート７０およびホットプレート８０を備えている。
【００１６】
処理室１０は、上部が開放された円筒状の筐体である。また、上蓋２０は処理室１０の上方に設けられた処理室１０の蓋である。上蓋２０は蓋昇降機構４０によって昇降可能に設けられている。すなわち、上蓋２０は保持棒４１を介してエアシリンダ４２と接続されており、エアシリンダ４２が保持棒４１を昇降させるのに連動して、上蓋２０も昇降動作を行う。
【００１７】
上蓋２０がエアシリンダ４２によって下降されると、処理室１０の側壁１０ａの上端に設けられたＯリング１２と当接し、処理室１０内は密閉空間となる。また、上蓋２０がエアシリンダ４２によって上昇されると、処理室１０から上蓋２０が離間して処理室１０内が開放される。つまり、上蓋２０は、処理室１０に当接して処理室１０内を密閉空間にすることと、処理室１０から離間して処理室１０内を開放することとが可能な蓋である。
【００１８】
また、上蓋２０の上部にはガス導入ポート７０が貫通して固設されている。ガス導入ポート７０は、図外のガス供給源と接続されており、上蓋２０が下降した状態において処理室１０内にＨＭＤＳガスまたは窒素ガスを供給することができる。
【００１９】
処理室１０内には、ホットプレート８０が設けられている。ホットプレート８０は、基板Ｗを載置して加熱を行う放熱板である。ホットプレート８０への基板Ｗの載置は基板昇降機構３０によって行われる。
【００２０】
基板昇降機構３０は、基板支持棒３３と保持プレート３４と連結棒３１とエアシリンダ３２とを備えている。基板支持棒３３は円板状の保持プレート３４上に鉛直方向に沿って立設された棒状部材である。保持プレート３４は、連結棒３１を介してエアシリンダ３２に接続されており、エアシリンダ３２が連結棒３１、保持プレート３４を昇降させるのに連動して、基板支持棒３３も昇降動作を行う。また、基板支持棒３３は、ホットプレート８０内を挿通可能とされており、その上端が基板Ｗの端縁部を３ヶ所にて支持する（図２参照）。
【００２１】
従って、基板支持棒３３がエアシリンダ３２によって上昇されると、それに支持された基板Ｗも上昇する。また、基板支持棒３３がエアシリンダ３２によって下降されると、それに支持された基板Ｗも下降し、ホットプレート８０に載置されるのである。
【００２２】
なお、基板支持棒３３が下降された状態においては、処理室１０の底壁１０ｂに設けられたＯリング１４と保持プレート３４とが当接し、処理室１０内の密閉状態を維持する。
【００２３】
また、ホットプレート８０の側方であって処理室１０の側壁１０ａには第１排気ポート５０が貫通して設けられ、同様に処理室１０の底壁１０ｂには第２排気ポート６０が貫通して設けられている。第１排気ポート５０および第２排気ポート６０はともに図外の排気手段に連通されており、処理室１０内の気体を排気する機能を有する。処理室１０に２つの排気ポートを設けているのは、以下のような理由による。
【００２４】
すなわち、上蓋２０が下降してＯリング１２と当接した状態において、処理室１０内は大別して２つの空間に分離される。１つはホットプレート８０よりも上方の空間であり、他方はホットプレート８０よりも下方の空間である。これら２つの空間は厳密に分離されているわけではなく、ホットプレート８０に設けられた基板支持棒３３が挿通される穴によって連通されている。但し、その穴に基板支持棒３３が挿通された状態においては、通気性が低いため１つの排気ポートのみでは排気効率が著しく低下する。このため、第１排気ポート５０からはホットプレート８０よりも上方の空間の気体を排気させるとともに、第２排気ポート６０からはホットプレート８０よりも下方の空間の気体を排気させているのである。
【００２５】
ホットプレート８０の側方に設けられた第１排気ポート５０から排気を行うときには、ホットプレート８０と処理室１０の側壁１０ａとの間に形成された環状の排気スリット９０からホットプレート８０よりも上方の気体を排気している。
【００２６】
ここで、図２に示すように、本発明に係る基板熱処理装置においては、それぞれが排気スリット９０の一部を遮蔽する複数の遮蔽部材９１を排気スリット９０に配置している。図３は、遮蔽部材９１が排気スリット９０に置かれた状態を示す図である。遮蔽部材９１は、遮蔽板９１ａとバランス板９１ｂとを接合させた断面Ｔ字形状の部材である。遮蔽部材９１は、ホットプレート８０の端部と処理室１０の側壁１０ａとの間に遮蔽板９１ａを載架させることによって排気スリット９０に置かれている。バランス板９１ｂは、排気スリット９０を通過する気流によって遮蔽部材９１がその位置を移動させないようにするためのものである。
【００２７】
また、図２に示すように、遮蔽部材９１は、排気ポート５０からの距離が長くなるに従って配置間隔が長くなるように排気スリット９０に配置されている。遮蔽部材９１をこのように配置することによって、排気スリット９０における排気バランスを調整しているのであるが、これについてはさらに後述する。
【００２８】
次に、上記構成を有する基板熱処理装置において密着強化処理を行うときの手順について簡単に説明する。
【００２９】
まず、上蓋２０が上昇して処理室１０内が開放されるとともに、基板支持棒３３も上昇した状態において、装置外部の搬送ロボットによって基板Ｗが搬入され、基板支持棒３３の上端に置かれる。基板Ｗが基板支持棒３３の上端に支持された後、基板支持棒３３が下降してその基板Ｗをホットプレート８０に載置する。
【００３０】
なお、基板支持棒３３の下降にともなって、保持プレート３４とＯリング１４とが当接する。
【００３１】
次に、上蓋２０を下降させつつ、第１排気ポート５０および第２排気ポート６０から排気を行う。やがて、上蓋２０がＯリング１２に当接する直前の位置にまで下降すると、この時点で一旦第１排気ポート５０および第２排気ポート６０からの排気を停止する。排気を停止するのは、処理室１０内部が負圧となって上蓋２０が急激に下降して処理室１０に衝突するのを防ぐためである。
【００３２】
上蓋２０がエアシリンダ４２によってさらに下降され、Ｏリング１２に当接すると、第１排気ポート５０および第２排気ポート６０からの排気を再び開始する。この段階においては、上蓋２０とＯリング１２との当接および保持プレート３４とＯリング１４との当接によって処理室１０内が密閉空間にされているため、第１排気ポート５０および第２排気ポート６０からの排気にともなって処理室１０内は減圧状態となる。やがて、処理室１０内の圧力が予め定められた第１の圧力にまで減圧されると、第１排気ポート５０および第２排気ポート６０からの排気を停止し、ガス導入ポート７０から予め定められた第２の圧力に到達するまでＨＭＤＳガスを処理室１０内に導入することによって、基板Ｗに対する密着強化処理が進行される。なお、処理室１０内は密閉空間であるため、密着強化処理中にＨＭＤＳガスが外部に漏洩するおそれはない。
【００３３】
その後、所定時間が経過して密着強化処理が終了すると、再び第１排気ポート５０および第２排気ポート６０からの排気を開始して処理室１０内の圧力を上記第１の圧力にまで減圧する。そして、処理室１０内の圧力が第１の圧力に到達すると、第１排気ポート５０および第２排気ポート６０からの排気を停止し、ガス導入ポート７０から窒素ガスを処理室１０内に導入する。
【００３４】
その後、エアシリンダ４２によって上蓋２０が上昇され、処理室１０から離間されて処理室１０内が開放される。このときに、処理室１０内のＨＭＤＳガスの濃度は上述した排気および窒素ガスの導入によって相当低減しているものの、ＨＭＤＳガスは完全には除去されておらず依然としてその一部が処理室１０内に残留している。
【００３５】
そこで、上蓋２０が上昇されて処理室１０から離間した直後から、再び第１排気ポート５０および第２排気ポート６０による排気を開始し、処理室１０内に残留していたＨＭＤＳガスを排除している。これによって、一連の処理を通じてＨＭＤＳガスが外部に漏洩する可能性が著しく低減される。なお、上蓋２０が処理室１０から離間した直後から排気を再開するのは、上蓋２０が処理室１０に当接したまま排気を行うと処理室１０内が負圧となって、上蓋２０の上昇に支障をきたすからである。
【００３６】
以上のように、密着強化処理前後における上蓋２０の下降段階および上昇段階のときも第１排気ポート５０および第２排気ポート６０からの排気を行っているのである。これらのときには、上蓋２０が処理室１０から離間されて処理室１０内が開放されているため、排気にともなって装置外部から空気が流入し、その流入した空気は排気スリット９０を経由して第１排気ポート５０から排気される。
【００３７】
ここで、環状の排気スリット９０のうち第１排気ポート５０の近傍と第１排気ポート５０から大きく離れた部分とでは気体の吸引力が異なるため、単位面積当たりの空気の流量が均一ではなく、排気バランスが異なる。
【００３８】
このため、従来において、装置外部からの空気とともに流入したパーティクルが排気ポート５０の近傍に位置する基板Ｗの部分に付着し易いことは既述した通りである。
【００３９】
そこで、本実施形態においては、図２に示した如く、排気スリット９０に遮蔽部材９１を排気ポート５０からの距離が長くなるに従って配置間隔が長くなるように配置しているのである。これにより、環状の排気スリット９０のうち第１排気ポート５０近傍の気体の吸引力が大きい領域の面積は小さくなり、逆に第１排気ポート５０から大きく離れた気体の吸引力が小さい領域の面積は大きくなる。
【００４０】
そして、その結果、排気スリット９０における単位面積当たりの空気の流量が一定となり、排気バランスが均一化されるのである。
【００４１】
換言すれば、排気スリット９０に配置された複数の遮蔽部材９１が排気スリット９０における単位面積当たりの気体の流量が一定となるように流量制御を行う流量制御手段としての役割を果たしているのである。
【００４２】
以上のようにすれば、環状の排気スリット９０から均一に排気が行われるため、排気ポート５０の近傍に位置する基板Ｗの部分へのパーティクルの付着を抑制することができる。
【００４３】
また、環状の排気スリット９０から均一に排気が行われると、基板Ｗの上面における気流の流れも均一になるため、基板の加熱処理も均一に行われる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、流量制御手段として複数の遮蔽部材９１を使用していたが、これに限定されるものではなく、図４に示すような形態であってもよい。
【００４５】
図４に示す形態では、排気スリット９０に板状部材９５が設けられており、板状部材９５によって排気スリット９０の全体が覆われている。そして、板状部材９５は、環状の排気スリット９０に沿って等間隔に複数の穴９６を設けている。
【００４６】
また、板状部材９５においては、排気ポート５０からの距離が長くなるに従って配置間隔が長くなるように複数の嵌合部材９７のそれぞれが複数の穴９６のいずれかに嵌合されている。
【００４７】
このようにしても、環状の排気スリット９０のうち第１排気ポート５０近傍の気体の吸引力が大きい領域の面積は小さくなり、逆に第１排気ポート５０から大きく離れた気体の吸引力が小さい領域の面積は大きくなる。そして、その結果、排気スリット９０における単位面積当たりの空気の流量が一定となり、排気バランスが均一化され、上記実施形態と同様の効果を得ることができるのである。すなわち、図４の形態では、複数の穴９６を設けた板状部材９５および複数の嵌合部材９７によって流量制御手段を実現しているのである。
【００４８】
なお、図４のようにすれば、穴９６の個数を数えるだけで簡単に嵌合部材９７を配置できるため、作業者による配置作業の効率は高いものとなる。一方、図２に示した形態では、遮蔽部材９１を僅かに移動させるだけで微妙な流量の調整を行うことができる。
【００４９】
また、図２、図４に示した形態以外であっても、排気スリット９０における単位面積当たりの気体の流量が一定となるように流量制御を行う形態であればよく、例えば、ホットプレート８０を移動させて排気ポート５０に近づけ、環状の排気スリット９０のうち第１排気ポート５０近傍の領域の面積を小さくし、第１排気ポート５０から大きく離れた領域の面積を大きくするようにしてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態においては、本発明に係る基板熱処理装置を密着強化処理を行う装置に適用していたが、その他の熱処理装置（例えば、露光後のベークを行う露光後ベーク装置）に適用することも可能である。
【００５１】
また上記実施形態においてはホットプレート８０を設け基板Ｗを加熱する構成としているが、これに代えて、基板Ｗを冷却するクールプレートを設けた構成とすることもできる。
【００５２】
また上記実施形態においては、処理室１０を固定して上蓋２０を昇降させることで処理室１０内を密閉空間にすることと処理室１０から離間して処理室１０内を開放することとを行うようにしていたが、これに限られるものではなく、逆に、上蓋２０を固定して処理室１０を昇降させるようにしてもよい。つまり装置外部の搬送ロボットとの間で基板の受け渡しができるようにさえ設定しておけば処理室１０に対して上蓋２０が相対的に昇降する構成として処理室１０と、上蓋２０のいずれを昇降させてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、排気スリットにおける単位面積当たりの気体の流量が一定となるように流量制御を行っているため、排気スリットからの排気が均一となり、基板へのパーティクルの付着を抑制することができる。また、排気スリットから均一に排気が行われると、基板の上面における気流の流れも均一になるため、基板の熱処理も均一に行われる。
【００５４】
また、請求項２の発明によれば、それぞれが排気スリットの一部を遮蔽する複数の遮蔽部材を排気ポートからの距離が長くなるに従って配置間隔が長くなるように排気スリットに配置しているため、排気スリットのうち排気ポート近傍の気体の吸引力が大きい領域の面積は小さくなり、逆に排気ポートから大きく離れた気体の吸引力が小さい領域の面積は大きくなり、その結果、請求項１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、請求項３の発明によれば、排気スリットに設けられ、排気スリットに沿って等間隔に複数の穴を設けた板状部材と、排気ポートからの距離が長くなるに従って配置間隔が長くなるように上記複数の穴のいずれかに嵌合されて、上記板状部材に配置される複数の嵌合部材と、を有しているため、排気スリットのうち排気ポート近傍の気体の吸引力が大きい領域の面積は小さくなり、逆に排気ポートから大きく離れた気体の吸引力が小さい領域の面積は大きくなり、その結果、請求項１の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板熱処理装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１の基板熱処理装置の要部を示す平面図である。
【図３】遮蔽部材が排気スリットに置かれた状態を示す図である。
【図４】図１の基板熱処理装置の要部の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 処理室
１０ａ 側壁
２０ 上蓋
５０ 第１排気ポート
８０ ホットプレート
９０ 排気スリット
９１ 遮蔽部材
９５ 板状部材
９６ 穴
９７ 嵌合部材
Ｗ 基板

Claims (3)

1. 密閉空間内にて基板に熱処理を行う基板熱処理装置であって、
   （ａ） 上方が開放された処理室と、
   （ｂ） 前記処理室の上方に前記処理室に対して相対的に昇降可能に設けられ、前記処理室に当接して前記処理室内を密閉空間にすることと、前記処理室から離間して前記処理室内を開放することとが可能な蓋と、
   （ｃ） 前記処理室内に配置され、基板を載置して前記熱処理を行うプレートと、
   （ｄ） 前記処理室の側壁に設けられ、前記プレートと前記側壁との間に形成された環状の排気スリットから前記プレート上方の気体を排気する排気ポートと、
   （ｅ） 前記排気ポートから前記排気を行うときに、前記排気スリットにおける単位面積当たりの前記気体の流量が一定となるように流量制御を行う流量制御手段と、
   を備えることを特徴とする基板熱処理装置。
2. 請求項１記載の基板熱処理装置において、
   前記流量制御手段は、
   前記排気ポートからの距離が長くなるに従って配置間隔が長くなるように前記排気スリットに配置され、それぞれが前記排気スリットの一部を遮蔽する複数の遮蔽部材を含むことを特徴とする基板熱処理装置。
3. 請求項１記載の基板熱処理装置において、
   前記流量制御手段は、
   前記排気スリットに設けられ、前記排気スリットに沿って等間隔に複数の穴を設けた板状部材と、
   前記排気ポートからの距離が長くなるに従って配置間隔が長くなるように前記複数の穴のいずれかに嵌合されて、前記板状部材に配置される複数の嵌合部材と、
   を含むことを特徴とする基板熱処理装置。

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