JP3811247B2

JP3811247B2 - 基板加熱装置

Info

Publication number: JP3811247B2
Application number: JP4984497A
Authority: JP
Inventors: 章博久井
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-02-17
Filing date: 1997-02-17
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-02-17
Also published as: JPH10229114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハや液晶用ガラス基板などの基板を加熱する基板加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記基板加熱装置としては、基板加熱用に昇温されるホットプレートを備え、このホットプレートの上面にスペーサとしての複数のボールを配設し、これらボールの上端に基板をホットプレートの上面から所定の間隔（プロキシミティギャップと呼ぶ）だけ浮かせた状態で支持する構成のものが知られている。この構成によれば、基板裏面の汚染を防止した上で、基板を加熱することができる。
【０００３】
ところで、上記プロキシミティギャップは小さいほど基板を加熱するための熱効率が良いが、プロキシミティギャップを小さくすると、基板をホットプレート上に載置する際に基板の下面とホットプレート上面間に挟み込まれた空気が外方向に流れる現象により基板が横滑る不具合が生じた。この不具合を解消するため、従来、プレート上にガイドピンを立てて基板がホットプレート上で横滑りしないよう構成したものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、基板の横滑りを防ぐことができるが、次のような問題を解決するに至っていなかった。というのは、基板加熱処理により加熱される基板の面内温度は、基板外周部からの放熱により、中央部より外周部の方が低くなるといった問題があり、従来の装置では、基板の面内温度が不均一となるといった問題が生じた。
【０００５】
この発明の基板加熱装置は、ホットプレート上における基板の横滑りを防止した上で、加熱処理による基板の面内温度分布を均一とすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
前述した課題を解決するための手段として、以下に示す構成をとった。
【０００７】
第１の発明の基板加熱装置は、
平らな上面を有するホットプレート上に基板を支持して加熱する基板加熱装置において、
前記ホットプレートに、前記基板の周方向の面である基板の外縁と隙間を形成した状態で前記基板の外縁を全周にわたって取り囲む壁部を形成し、
前記壁部には、前記基板の外縁と対面する内周壁面の複数の箇所に、前記基板の外縁と当接する凸状部
を備えるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
この構成の発明によれば、基板をホットプレート上に支持する際に、基板の下面とホットプレート上面との間の空気は、基板の外縁とホットプレートに形成された壁部との間の隙間から逃がされるとともに、ホットプレートに形成された壁部の、その内周壁面の複数箇所に備えた凸状部が、基板の外縁と当接して基板の横滑りを規制する。また、ホットプレートに形成された壁部は、基板の外周部周辺を加熱する。このため、基板の外周部周辺は、ホットプレートの基板の外周部下部に当たる部分と上記壁部との双方から熱を受けることになり、ホットプレートの外周部周辺の放熱が多くても基板の面内温度分布は均一なものとなる。
【０００９】
したがって、この第１の発明は、ホットプレート上における基板の横滑りを防止することができるとともに、加熱処理による基板の面内温度分布を均一にすることができる。
【００１０】
第２の発明の基板加熱装置は、
ホットプレート上に基板を支持して加熱する基板加熱装置において、
前記ホットプレートに、前記基板の外縁を周方向全体にわたって取り囲む壁部を形成し、
前記壁部には、その内側から外側に向けて空気が通り抜けるための切り欠きを形成したことを特徴としている。
【００１１】
この構成の発明によれば、基板をホットプレート上に支持する際に、基板の下面とホットプレート上面との間の空気は、ホットプレートに形成された壁部の切り欠きにより、壁部の内側から外側に向けて逃がされる。そのため基板は横滑りすることなくホットプレート上に支持される。また、ホットプレートに形成された壁部は、基板の外周部周辺を加熱する。このため、基板の外周部周辺は、ホットプレートの基板の外周部下部にあたる部分と、上記壁部との双方から熱を受けることになり、ホットプレートの外周部周辺の放熱が大きくても基板の面内温度分布は均一なものとなる。
【００１２】
したがって、この第２の発明は、ホットプレート上における基板の横滑りを防止することができるとともに、加熱処理による基板の面内温度分布を均一することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。
【００１４】
Ａ．全体の構成：
図１は、この発明の第１実施例に係わる基板加熱装置が配設された基板処理装置の全体構成を示す斜視図である。
【００１５】
図示するように、この基板処理装置は、半導体ウエハ（以下、基板と呼ぶ）Ｗに対して、塗布処理、現像処理、加熱処理および冷却処理を行なうための装置であり、未処理基板や処理済み基板を保管するインデクサ部１と、基板Ｗに対して前記一連の処理を行なう基板処理部２とを有している。
【００１６】
インデクサ部１は、基台３の水平な上面に一列に配置される４個のカセットＣと、カセットＣの配列方向に沿って移動可能な移載ロボット４とを有している。カセットＣは、それぞれ基板Ｗを上下方向に多段で収納できるようになっている。また、移載ロボット４は、カセットＣに対して基板Ｗを出し入れし、基板処理部２との間で基板Ｗの受け渡しを行なう。
【００１７】
基板処理部２は、カセットＣの配列方向に対して直交する方向に配列されたスピンコータ１０およびそれぞれ現像処理を行なう２つのスピンデベロッパ１１、１２と、スピンコータ１０および２つのスピンデベロッパ１１、１２のそれぞれに対向するように配置されたクーリングユニット１５およびホットユニット１６とを有している。そして、スピンコータ１０およびスピンデベロッパ１１、１２とクーリングユニット１５およびホットユニット１６との間には、これらが配列された方向に移動可能な搬送ロボット１７が設けられている。
【００１８】
スピンコータ１０は、基板Ｗの表面にフォトレジスト液等を塗布処理するためのものであり、スピンデベロッパ１１、１２は現像処理を行なうためのものである。また、クーリングユニット１５およびホットユニット１６は互いに積層されており、それぞれ基板Ｗの冷却、加熱を行なうためのものである。搬送ロボット１７は、水平方向および上下方向に移動可能な移動台２０と、基板Ｗを支持可能なアーム２１とを有している。アーム２１は、移動台２０に対して進退可能に設けられるとともに、その進退は、移動台２０が水平面内で旋回することによりいずれの方向にも可能となっている。このような搬送ロボット１７により、スピンコータ１０およびスピンデベロッパ１１、１２とクーリングユニット１５およびホットユニット１６との間で、またクーリングユニット１５とホットユニット１６との間で、さらにインデクサ部１の移載ロボット４との間で基板Ｗの受け渡しが可能である。
【００１９】
このような基板処理装置では、インデクサ部１にカセットＣが搬入されてくると、そのカセットＣ内の基板Ｗが移載ロボット４によって基板処理部２の搬送ロボット１７に引き渡される。搬送ロボット１７は、予めプログラムされた搬送順序に従ってスピンコータ１０、スピンデベロッパ１１、１２、クーリングユニット１５およびホットユニット１６の間で基板Ｗを搬送する。各処理部で処理された基板Ｗは、搬送ロボット１７によってインデクサ部１の移載ロボット４に引き渡され、カセットＣ内に収納される。
【００２０】
Ｂ．基板加熱装置の構成：
次に、基板加熱装置としてのホットユニット１６の構成を説明する。図２は、ホットユニット１６の主要部であるホットプレート４０の平面図であり、図３は、ホットプレート４０を図２のＡ−Ａ′線で破断した断面図である。
【００２１】
これら図に示すように、ホットユニット１６は、基板Ｗを所望の温度で加熱するためのホットプレート４０を備える。また、ホットユニット１６は、基板Ｗの熱処理時にホットプレート４０上に降下して熱処理雰囲気を保つための半密閉空間を形成する図示しないホットプレートカバーを備えている。
【００２２】
ホットプレート４０は、図３に示すように、基台４１と、基台４１の上方に配置されアルミニウムなどの金属材料で形成された放熱板としてのプレート４２と、基台４１とプレート４２との間に挟持される面ヒータ４３とから構成される。基台４１、プレート４２および面ヒータ４３は、それぞれ円盤状の形状をしているが、プレート４２に限っては、その外縁部分の全周囲に上方に張り出した壁部としてのフランジ４２ａが設けられている。なお、このフランジ４２ａはプレート４２と同じ金属材料で形成されている。
【００２３】
さらに、図２に示すように、そのフランジ４２ａの基板外縁に対面する内周壁面の３箇所（内周に内接する正三角形の各頂点の位置）には、プレート４２の中心方向に向けて下る傾斜面ＴＰ１が形成された三角柱の形の凸状部４５、４６、４７が固着されている。凸状部４５、４６、４７は、例えばフッ素樹脂等の熱伝導率の低い耐熱性樹脂により形成されており、ホットプレートのフランジ４２ａに囲まれた凹部内に基板Ｗが落とし込まれた際に、これら凸状部４５、４６、４７の先端が基板Ｗの外縁部に接するようなサイズとなっている。このとき、前記ホットプレート４０のフランジ４２аの内周壁面と基板の外縁との間には、５［ｍｍ］程度の隙間が形成されるようになっている。
【００２４】
なお、凸状部４５、４６、４７に傾斜面ＴＰ１を形成しているので、もし搬送ロボットによる搬送に多少ズレがあったような場合にも、この傾斜面ＴＰ１によって確実にフランジ４２ａに囲まれた凹部内に基板Ｗを落とし込むことができる。
【００２５】
図３に示す面ヒータ４３には図示しない電力供給装置が電気的に接続されており、電力供給装置から面ヒータ４３に電力が供給されてプレート４２の上面温度が昇温される。なお、面ヒータ４３は、内部にヒータ線を等密度に配置したもので、その表面において一様に熱を発するようになされている。
【００２６】
また、図２に示すように、ホットプレート４０には、外部から搬入された基板Ｗを３点支持によって受け取るリフタピン５１、５２、５３と、このリフタピン５１、５２、５３から基板Ｗを受け取ってホットプレート４０上に浮かせて支持する３個のプロキシミティギャップ用ボール５４、５５、５６とを備える。各リフタピン５１、５２、５３は、図示を省略するアクチュエータによって昇降自在となっており、アクチュエータを動作させることにより基板Ｗを水平に保って昇降させることが可能になる。各プロキシミティギャップ用ボール５４、５５、５６は、プレート４２上に埋め込まれており、このプロキシミティギャップ用ボール５４、５５、５６の上端はプレート４２の上面から若干突出している。なお、この突出量ｄ（図３）に比べてプレート４２のフランジ４２ａの高さｈは高くなっている。
【００２７】
リフタピン５１、５２、５３の下降に伴って下降してきた基板Ｗを、ホットプレート４０のフランジ４２ａに囲まれた凹部内に収容する。図４は、基板Ｗが載置された状態のホットプレート４０の一部破断図である。図示するように、プロキシミティギャップ用ボール５５（５３，５６）によって基板Ｗはホットプレート４０上面と平行になるように浮かして支持される。この基板Ｗの下降時には、基板Ｗの下降にともなって基板Ｗの下面とホットプレート４０上面との間の空気は、基板Ｗの外縁部とホットプレート４０のフランジ４２ａの内周壁面との間の隙間から逃がされるとともに、基板Ｗの外縁部は、図４および図２に示すように、プレート４２のフランジ４２ａの内周壁面に設けられた凸状部４５、４６、４７の先端と当接し、これら凸状部４５、４６、４７により基板Ｗの横滑り（水平方向の移動）が規制される。
【００２８】
次にホットユニット１６の動作について、ホットプレート４０を所定の設定温度、例えば、９０℃で加熱する処理を例にとり説明する。まず、ホットプレート４０の面ヒータ４３の出力を上げ、ホットプレート４０自身の温度を９０℃まで昇温させて、ホットプレート４０にて基板Ｗの加熱処理を行なえる状態となる。
【００２９】
そこで、搬送ロボット１７により基板Ｗをホットユニット１６に搬入し、基板Ｗの加熱処理を行なう。基板Ｗをホットユニット１６へ搬入するにあたっては、予めホットプレートカバーおよびリフタピン５１、５２、５３を上昇させておき、搬送ロボット１７のアーム２１に支持された未処理基板をリフタピン５１、５２、５３に載せる。そして、リフタピン５１、５２、５３を降下させてホットプレート４０のフランジ４２ａに囲まれた凹部内に基板Ｗを収容して、プロキシミティギャップ用ボール５４、５５、５６上に基板Ｗを載せ替える。こうして基板Ｗをホットプレート４０上に載置して、所定時間加熱する処理を行なう。加熱処理が終了すると、リフタピン５１、５２、５３を上昇させて再び基板Ｗをリフタピン５１、５２、５３上に支持し、搬送ロボット１７のアーム２１によりホットユニット１６から基板Ｗの搬出を行なう。このようにして基板Ｗの加熱処理が行なえるようになった以降は、順次基板がホットユニット１６に搬入されて基板Ｗの加熱処理が行なわれていく。
【００３０】
以上詳述したように、この第１実施例のホットプレート４０では、プレート４２のフランジ４２ａの内周壁面に設けられた凸状部４５、４６、４７の先端が基板Ｗの外縁部と当接して、基板Ｗの横滑りを規制している。また、プレート４２の外縁部分に張り出したフランジ４２ａは面ヒータ４３の発熱によりプレート４２の上面と同様に昇温して、基板Ｗの外周部周辺を加熱していることから、基板Ｗの外周部周辺は、プレート４２の基板Ｗの外周部下部に当たる部分とフランジ４２ａとの双方から熱を受けることになる。このため、放熱により加熱される基板の面内温度は、中央部より外周部の方が低くなっていたが、この実施例のホットプレート４０では、基板の外周部周辺の放熱が多くても基板の面内温度分布を均一なものにしている。
【００３１】
したがって、この第１の発明は、ホットプレート４０上における基板Ｗの横滑りを防止することができる。このため、加熱処理が終了後、リフタピン５１、５２、５３により基板Ｗを上昇させて搬送ロボット１７のアーム２１により基板Ｗをハンドリングしようとする際に、基板Ｗが所定位置よりずれてハンドリングできなくなる等の不具合を解消することができる。さらには、加熱処理による基板Ｗの面内温度分布を均一とすることができる。
【００３２】
なお、前記第１実施例では、プレート４２のフランジ４２ａに設けられた凸状部４５、４６、４７を熱伝導率の低い耐熱性樹脂により形成していたが、これに換えて、凸状部４５、４６、４７をプレート４２と同じ金属材料から形成して、基板Ｗの外縁部と当接する凸状部４５、４６、４７の先端部分だけを上記樹脂により形成する構成としてもよい。あるいは、凸状部４５、４６、４７全体をプレート４２と同じ金属材料から形成する構成とすることもできる。
【００３３】
また、前記第１実施例では、フランジ４２ａに設けられた凸状部４５、４６、４７は、３個としたが、これに替えて３個より多い数としてもよい。なお、基板の横滑りを規制するには、３個以上の凸状部を設けるのが好ましい。さらに、横滑りの量を最小にするには、均等に凸状部を配置することが好ましい。
【００３４】
次に、この発明の第２実施例について説明する。
この発明の第２実施例は、第１実施例と比較して、ホットプレートに備えられプレートの構成が相違し、その他の構成、すなわち、基台、面ヒータ、リフタピン、プロキシミティギャップ用ボール等は同一である。
【００３５】
図５は、この第２実施例のホットプレート１４０の平面図であり、図６は、ホットプレート１４０を図５のＢ−Ｂ′線で破断して基板Ｗを載置した状態の断面図である。両図において、第１実施例と同一の構成には第１実施例と同一の番号を付した。両図に示すように、プレート１４２の外縁部分の全周囲には、上方にフランジ１４２ａが張り出している。フランジ１４２ａには、第１実地例の凸状部４５、４６、４７に傾斜面ＴＰ１を形成したのと同様の効果を期するためにプレート１４２の中心方向に向けて下る傾斜面ＴＰ２を形成するようにしている。このフランジ１４２ａはプレート１４２と同じ金属材料で形成されており、その高さｈは、プロキシミティギャップ用ボール５４、５５、５６のプレート４２の上面からの突出量ｄに比べて高くなっている（図６参照）。なお、フランジ１４２ａが形成されている点では第１実施例と同じであるが、このフランジ１４２ａの幅ｗｄは第１実施例と比べて広いものとなっており、そのフランジ１４２ａのサイズは、そのフランジ１４２ａの内周の大きさが基板Ｗの外周の大きさとほぼ同じ、好ましくは、基板Ｗの外縁とフランジ１４２ａの内周壁面との間の隙間が１［ｍｍ］程度となっている。
【００３６】
なお、図５に示すように、そのフランジ１４２ａの３箇所（内周に内接する正三角形の各頂点の位置）には、その内側から外側に向けて溝状の切り欠き部１４５、１４６、１４７が設けられている。この切り欠き部１４５、１４６、１４７の深さは、プレート１４２の上面に達する深さである。
【００３７】
こうした構成のホットプレート１４０においては、第１実施例と同様に、リフタピン５１、５２、５３を使ってプレート１４２のフランジ１４２ａに囲まれた凹部内に基板Ｗを落とし込ませて、プロキシミティギャップ用ボール５４、５５、５６上に基板Ｗを載せ替えて、基板Ｗをプレート１４２上に載置している。なお、このとき、基板Ｗの外縁部は、プレート１４２のフランジ１４２ａの内周壁面の一部と当接している。
【００３８】
また、基板Ｗをプレート上に載置した際に、プレート１４２の上面と基板Ｗの下面との間隙に溜まった空気は、フランジ１４２ａに囲まれた凹部の内側から切り欠き部１４５、１４６、１４７を介して外側に排出される。このため、その空気によって基板Ｗが不安定な載置状態になる不具合を解消することができる。
【００３９】
なお、第２実施例における切欠き部１４５、１４６、１４７を第１実施例のフランジ４２ａに設けるように構成することもできる。この構成によれば、フランジ４２ａの内周壁面とホットプレート４０上に載置された基板の外縁との隙間が小さい場合にも、プレート１４２の上面と基板Ｗの下面との間隙に溜まった空気を充分に外側に逃がすことができる。
【００４０】
また、第２実施例では、フランジ１４２ａに３つの切り欠き部１４５、１４６、１４７が設けられているが、これに替えて、１つ、２つ、あるいは３より大きい数だけ設ける構成としてもよい。
【００４１】
前記第１および第２実施例では、支持部材として、球状のプロキシミティギャップ用ボールを用いていたが、これに替えて、ピン状のものとしてもよい。また、支持部材としてのプロキシミティギャップ用ボールを３個備えていたが、これに替えて、４個、５個、６個等、他の複数個としてもよい。さらには、プロキシミティギャップ用ボールを用いてホットプレート上に基板を浮かせて載置する構成に替えて、ホットプレートに基板を直接接触させて載置する構成としてもよい。
【００４２】
以上、この発明の一実施例を詳述してきたが、この発明は、こうした実施例に何等限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様にて実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例に係わる基板加熱装置が配設された基板処理装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】ホットユニット１６の主要部であるホットプレート４０の平面図である。
【図３】ホットプレート４０を図２のＡ−Ａ′線で破断した断面図である。
【図４】基板Ｗが載置された状態のホットプレート４０の一部破断図である。
【図５】第２実施例に係わるホットプレート１４０の平面図である。
【図６】ホットプレート１４０を図５のＢ−Ｂ′線で破断して基板Ｗを載置した状態の断面図である。
【符号の説明】
１…インデクサ部
２…基板処理部
３…基台
４…移載ロボット
１０…スピンコータ
１１…スピンデベロッパ
１５…クーリングユニット
１６…ホットユニット
１７…搬送ロボット
２０…移動台
２１…アーム
４０…ホットプレート
４１…基台
４２…プレート
４２ａ…フランジ部
４３…面ヒータ
４５…凸状部
５１…リフタピン
５４…プロキシミティギャップ用ボール
１４０…ホットプレート
１４２…プレート
１４２ａ…フランジ
１４５…切り欠き部
Ｗ…基板

Claims

平らな上面を有するホットプレート上に基板を支持して加熱する基板加熱装置において、
前記ホットプレートに、前記基板の周方向の面である基板の外縁と隙間を形成した状態で前記基板の外縁を全周にわたって取り囲む壁部を形成し、
前記壁部には、前記基板の外縁と対面する内周壁面の複数の箇所に、前記基板の外縁と当接する凸状部
を備えるようにしたことを特徴とする基板加熱装置。
請求項１に記載の基板加熱装置であって、
前記ホットプレート上に設けられ、該ホットプレートの上面から所定の間隙だけ浮かせて前記基板を支持するプロキシミティギャップ用支持部材
を備えるとともに、
前記壁部の高さは、前記所定の間隙より大きい構成である
基板加熱装置。
請求項１または２に記載の基板加熱装置であって、
前記凸状部は、三角柱の形状を備え、
前記三角柱の１つの側面が、前記壁部における前記基板の外縁と対面する内周壁面に固着されるとともに、前記固着された側面に対向するエッジが前記基板の外縁と当接するように構成された
基板加熱装置。
請求項３に記載の基板加熱装置であって、
前記凸状部は、前記三角柱の上面に、前記ホットプレートの中心方向に向けて下る傾斜面が形成された構成である
基板加熱装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の基板加熱装置であって、
前記ホットプレートに設けられ、外部から搬入された基板を受け取るとともに、自身の下降によって前記受け取った基板を、前記ホットプレート上の前記壁部に囲まれた凹部内に収納するリフタピン
を備える基板加熱装置。
ホットプレート上に基板を支持して加熱する基板加熱装置において、
前記ホットプレートに、前記基板の外縁を周方向全体にわたって取り囲む壁部を形成し、
前記壁部には、その内側から外側に向けて空気が通り抜けるための切り欠きを形成したことを特徴とする基板の加熱装置。
請求項６に記載の基板加熱装置であって、
前記ホットプレート上に設けられ、該ホットプレートの上面から所定の間隙だけ浮かせて前記基板を支持するプロキシミティギャップ用支持部材
を備えるとともに、
前記壁部の高さは、前記所定の間隙より大きい構成である
基板加熱装置。
請求項６または７に記載の基板加熱装置であって、
前記壁部の上面に、前記ホットプレートの中心方向に向けて下る傾斜面が形成された構成である
基板加熱装置。
請求項６ないし８のいずれかに記載の基板加熱装置であって、
前記ホットプレートに設けられ、外部から搬入された基板を受け取るとともに、自身の下降によって前記受け取った基板を、前記ホットプレート上の前記壁部に囲まれた凹部内に収納するリフタピン
を備える基板加熱装置。