JP4467266B2 - 基板加熱装置および基板加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板を加熱する基板加熱装置および基板加熱方法に関する。

半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板および光ディスク用ガラス基板等の各種基板の処理工程においては、基板を加熱する加熱処理が行われる。

基板に加熱処理を行う基板加熱装置は、例えば、次のような構成を有する。図８は従来の基板加熱装置の一例を示す模式図である。

図８において、基板加熱装置９０は、ホットプレートＨＰ、チャンバＣＨおよびエアシリンダ７０を備える。

ホットプレートＨＰ上には処理対象となる基板が載置される。そこで、ホットプレートＨＰの温度が調整されることにより基板Ｗの熱処理が行われる。

基板ＷのホットプレートＨＰ上への載置時には、外部から搬送装置の搬送アーム（図示せず）等により基板加熱装置９０内に搬入される基板Ｗが、予めホットプレートＨＰから突出した昇降ピン７１の上端に受け渡される。その後、昇降ピン７１が下降することにより、基板ＷがホットプレートＨＰ上に載置される。

加熱処理が施された基板Ｗは、ホットプレートＨＰの内部から上方に突出可能に設けられた昇降ピン７１により持ち上げられ、上記の搬送アームに受け渡され、他の処理装置へ搬送される。

基板Ｗの上昇時および下降時には、チャンバＣＨが昇降ピン７１の動作に連動して上下する（矢印Ｚの方向）。昇降ピン７１およびチャンバＣＨの上下動作はエアシリンダ７０により行われる。

図８のチャンバＣＨは、パージボックス９１および外部ケーシング９２から構成されている。

パージボックス９１は、ガス導入空間９１Ｓを有するとともに、ホットプレートＨＰ側に複数の微細孔９１Ｈを有する。ガス導入空間９１Ｓは複数の微細孔９１Ｈを介して外部（ホットプレートＨＰ上の空間）と連通している。さらに、パージボックス９１は配管９１Ｌを介して図示しないガスユーティリティに接続されている。

パージボックス９１の外部には、パージボックス９１の外表面と所定の間隔を保った状態で、ホットプレートＨＰ側が開口した外部ケーシング９２が設けられている。これにより、パージボックス９１の外表面と外部ケーシング９２の内表面との間にガス導入路９２Ｓが形成されている。さらに、外部ケーシング９２は配管９２Ｌを介して図示しない工場の排気設備に接続されている。

基板の加熱処理時において、パージボックス９１内部のガス導入空間９１Ｓには、上記のガスユーティリティにより配管９１Ｌを通じて所定のガスが供給される。ガス導入空間９１Ｓに供給された所定のガスは、複数の微細孔９１Ｈから基板Ｗ表面に向かって噴出される。一方、基板の加熱処理時においては、ホットプレートＨＰ上の雰囲気がガス導入路９２Ｓおよび配管９２Ｌを通じて外部に排出される。

これにより、チャンバＣＨ内には気体の流れが発生する。すなわち、図８に示すように、基板Ｗ上部の雰囲気が回り込むようにガス導入路９２Ｓから排気される。それにより、基板Ｗ上部の雰囲気が、常に複数の微細孔９１Ｈから噴出される所定のガスによりパージされるので、所望の雰囲気で基板Ｗの加熱処理を行うことが可能となる。また、所定のガスが複数の微細孔９１Ｈにより基板Ｗ上に均一に噴出されるので、基板Ｗ表面の均一な加熱処理が行われる。

ここで、上記の所定のガスは、加熱処理の目的に応じて異なる。例えば、プリベーク工程では窒素（Ｎ₂ ）ガス等の不活性ガスが用いられ、ＰＥＢ（ポストエクスポージャーベーク）工程では加湿エア等が用いられる。なお、上記のガス導入路９２Ｓから排気される基板Ｗ上部の雰囲気（以下、排気ガスと呼ぶ。）は、基板Ｗに塗布された薬液が蒸発する際に発生されるガス、基板Ｗに塗布された薬液が昇華することにより発生する昇華物および複数の微細孔９１Ｈより噴出される所定のガス等を含む。

上記の他、対象となる基板の処理温度の面内均一性を得るために、ホットプレートの表面内に外枠を設けることにより基板の周囲に空気が入るのを抑えて基板の外側の温度が低下することを防止する加熱処理ユニットがある（例えば、特許文献１参照）。

この加熱処理ユニットでは、基板を載置するホットプレート上に排気カバーが設けられ、ホットプレートの周辺にシャッタが設けられている。排気カバーとシャッタとの間には隙間が形成されている。

そして、ホットプレートの側面側に沿って流れる側面気流と、上記の隙間を介してホットプレート上の基板の処理空間内に流れる供給気流とを調整することにより基板の処理温度の面内均一性を向上させている。
特開平１１−２０４４２８号公報

ところで、近年、基板上のパターンの微細化にともない、基板Ｗ上にＢＡＲＣ（ボトムアンチリフレクションコーティング）等の反射防止膜を設ける場合がある。

ＢＡＲＣ等の反射防止膜塗布後の加熱処理は、反射防止膜として用いられる薬液または樹脂成分が気化または昇華する温度以上の高温で行わなければならない。

しかしながら、このような加熱処理を行った場合、排気ガスの含む昇華物が排気中に析出する場合がある。これは、昇華物を含む排気ガスが、ガス導入路９２Ｓおよび配管９２Ｌを通じて排気される際に温度低下を起こすためである。

そして、析出した昇華物は、チャンバＣＨの内面または配管９２Ｌ内に付着し、堆積する。したがって、昇華物の付着および堆積を防止するためには定期的に配管洗浄または配管の交換等をする必要がある。一方で、このようなメンテナンスをしない場合、析出した昇華物により配管９２Ｌが詰まり、排気不足による加熱処理の異常が生じたり、析出した昇華物による基板Ｗのパーティクル汚染の問題が生じたりする。

本発明の目的は、昇華物の付着および堆積を十分に低減することができる基板加熱装置および基板加熱方法を提供することである。

第１の発明に係る基板加熱装置は、基板を加熱する基板載置台と、基板載置台に載置された基板上に基板加熱空間を形成するチャンバと、基板加熱空間へ置換ガスを供給する供給系と、基板加熱空間の雰囲気を排気ガスとして排出するための排気管と、排気管の温度を調整する第１の温度調整手段と、排気管の温度を検出する第１の温度検出手段と、第１の温度検出手段により検出された排気管の温度に基づいて第１の温度調整手段を制御する第１の制御手段とを備えたものである。

第１の発明に係る基板加熱装置においては、チャンバにより基板加熱空間が形成され、基板載置台により基板が加熱される。基板加熱空間には置換ガス供給系から置換ガスが供給され、基板加熱空間の雰囲気が排気ガスとして排気管から排出される。この場合、排気管の温度は第１の温度調整手段により調整される。

これにより、排気ガスが排気管で冷却されることにより排気ガス中の昇華物が析出することが防止される。その結果、析出した昇華物が排気管内へ付着および堆積することが防止される。

また、第１の温度検出手段により排気管の温度が検出され、検出された排気管の温度に基づいて第１の制御手段により第１の温度調整手段が制御される。これにより、排気管の温度を昇華物の析出を防止可能な温度に正確に調整することができる。
排気管は、排気ガスが流れる流体チューブと流体チューブを被覆する断熱チューブとを含み、第１の温度調整手段は、断熱チューブの内側で流体チューブに巻回された発熱体であり、第１の温度検出手段は、流体チューブの温度を計測できるように設けられ、第１の制御手段は、第１の温度検出手段により計測される流体チューブの温度に基づいて発熱体を制御してもよい。
この場合、第１の温度検出手段により流体チューブの温度が計測される。計測された流体チューブの温度に基づいて発熱体が制御される。

第１の制御手段は、排気管の温度が所定の温度以上に維持されるように、第１の温度調整手段を制御してもよい。

これにより、排気管の温度を昇華物の析出を防止可能な温度に維持することができる。その結果、排気管への昇華物の付着および堆積を常時防止することができる。

排気管の下流に設けられ、排気ガスを冷却する排気ガス冷却手段をさらに備えてもよい。

この場合、排気管を通過した排気ガスが排気ガス冷却手段により冷却される。これにより、排気ガスに含まれる昇華物が強制的に析出され、排気ガス冷却手段において付着および堆積する。したがって、昇華物が排気ガス冷却手段に集中的に付着および堆積するので、昇華物の除去作業が容易となる。

供給系により基板加熱空間へ供給される置換ガスの温度を調整する第２の温度調整手段をさらに備えてもよい。

この場合、第２の温度調整手段により基板加熱空間へ供給される置換ガスの温度が調整される。これにより、基板加熱空間へ冷たい置換ガスが供給されることにより基板加熱空間の雰囲気に含まれる昇華物が析出することが防止される。その結果、析出した昇華物が基板加熱空間および排気管内に付着および堆積することが防止される。

供給系により基板加熱空間へ供給される置換ガスの温度を検出する第２の温度検出手段と、第２の温度検出手段により検出された置換ガスの温度に基づいて第２の温度調整手段を制御する第２の制御手段とをさらに備えてもよい。

この場合、供給系により基板加熱空間へ供給される置換ガスの温度が第２の温度検出手段により検出され、検出された置換ガスの温度に基づいて第２の制御手段により第２の温度調整手段が制御される。これにより、基板加熱空間に供給される置換ガスの温度を昇華物の析出を防止可能な温度に正確に調整することができる。

第２の制御手段は、基板載置台による処理温度に基づいて供給系により基板加熱空間へ供給される置換ガスの温度を制御してもよい。

この場合、第２の制御手段により基板載置台による処理温度に基づいて置換ガスの温度が制御されるので、基板加熱空間に供給される置換ガスの温度を基板載置台による処理温度と連動して正確に調整することができる。それにより、基板載置台による処理温度に応じて、基板加熱空間の雰囲気に含まれる昇華物が析出することが防止される。

基板載置台による基板の加熱処理時ならびに供給系および排気管による基板加熱空間の雰囲気の置換時に応じて、排気管を流れる排気ガスの流量および供給系により供給される置換ガスの流量のうち少なくとも排気ガスの流量を制御する流量制御手段をさらに備えてもよい。

この場合、排気管を流れる排気ガスの流量および供給系により供給される置換ガスの流量のうち少なくとも排気ガスの流量が、流量制御手段により基板の加熱処理時ならびに供給系および排気管による基板加熱空間の雰囲気の置換時に応じて制御される。

これにより、基板の加熱処理時に基板加熱空間の雰囲気を均一に保ちつつ昇華物の析出を防止し、基板加熱空間の雰囲気の置換時に雰囲気の温度低下による昇華物の析出を十分に防止することができる。

第２の発明に係る基板加熱方法は、基板載置台に載置された基板上に基板加熱空間を形成するステップと、基板載置台により基板を加熱するステップと、基板加熱空間に供給系により置換ガスを供給するステップと、基板加熱空間の雰囲気を排気管を通して排気ガスとして排出するステップと、排気管の温度を検出するステップと、検出された温度に基づいて排気管の温度を調整するステップとを備えたものである。

第２の発明に係る基板加熱方法においては、基板載置台に載置された基板上に基板加熱空間が形成され、基板載置台により基板が加熱され、基板加熱空間に供給系により置換ガスが供給される。また、基板加熱空間の雰囲気が排気管を通して排気ガスとして排出される。さらに、排気管の温度が検出され、検出された温度に基づいて排気管の温度が調整される。

これにより、排気ガスが排気管で冷却されることにより排気ガス中の昇華物が析出することが防止される。その結果、析出した昇華物が排気管内へ付着および堆積することが防止される。

本発明に係る基板加熱装置においては、チャンバにより基板加熱空間が形成され、基板載置台により基板が加熱される。基板加熱空間には置換ガス供給系から置換ガスが供給され、基板加熱空間の雰囲気が排気ガスとして排気管から排出される。この場合、排気管の温度は第１の温度調整手段により調整される。

これにより、排気ガスが排気管で冷却されることにより排気ガス中の昇華物が析出することが防止される。その結果、析出した昇華物が排気管内へ付着および堆積することが防止される。

以下、本発明の一実施の形態に係る基板加熱装置について図１〜図７に基づき説明する。

以下の説明において、基板とは、半導体ウェハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）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をいう。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る基板加熱装置の一例を示す模式図である。第１の実施の形態に係る基板加熱装置１００Ａは、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０、メモリ２０、プレート温度調整器３０、ヒータ温度調整器４０、昇華物回収装置６０、エアシリンダ７０、ホットプレートＨＰ、チャンバＣＨ、ヒートホースＨＴ１，ＨＴ２およびマスフローコントローラＭＦ１，ＭＦ２を備える。

ＣＰＵ１０は、予め定められた基板Ｗの加熱処理条件および後述の各種温度センサにより得られる温度測定値等に応じて、プレート温度調整器３０、ヒータ温度調整器４０、エアシリンダ７０、ヒートホースＨＴ１，ＨＴ２およびマスフローコントローラＭＦ１，ＭＦ２等の動作を制御する。メモリ２０には、上記の加熱処理条件等が記録されている。

プレート温度調整器３０は、ＣＰＵ１０からの指令信号に基づいてホットプレートＨＰの温度を調整する。ヒータ温度調整器４０は、ＣＰＵ１０からの指令信号に基づいてヒートホースＨＴ１，ＨＴ２の温度を調整する。また、プレート温度調整器３０は、ヒートホースＨＴ１，ＨＴ２の各々に取り付けられた温度センサＳ１，Ｓ２から得られる温度測定値をＣＰＵ１０へ出力する。プレート温度調整器３０およびヒータ温度調整器４０の動作の詳細については後述する。

エアシリンダ７０は、ＣＰＵ１０からの指令信号に基づいて動作する。これにより、ホットプレートＨＰの内部から上方に突出可能に設けられた昇降ピン７１およびチャンバＣＨ本体が連動して上下動作する（矢印Ｚの方向）。

チャンバＣＨは、パージボックス９１および外部ケーシング９２から構成されている。チャンバＣＨには、所定の位置に温度センサＳ３が取り付けられている。

パージボックス９１は、ガス導入空間９１Ｓを有するとともに、ホットプレートＨＰ側に複数の微細孔９１Ｈを有する。ガス導入空間９１Ｓは複数の微細孔９１Ｈを介して外部（ホットプレートＨＰ上の空間）と連通している。

さらに、パージボックス９１は、ヒートホースＨＴ１を介してマスフローコントローラＭＦ１と接続されている。パージボックス９１の外部には、パージボックス９１の外表面と所定の間隔を保った状態で、ホットプレートＨＰ側が開口した外部ケーシング９２が設けられている。これにより、パージボックス９１の外表面と外部ケーシング９２の内表面との間にガス導入路９２Ｓが形成されている。さらに、外部ケーシング９２は、ヒートホースＨＴ２を介してマスフローコントローラＭＦ２と接続されている。

ヒートホースＨＴ１，ＨＴ２は例えば図２の構成を有する。図２は、図１のヒートホースＨＴ１，ＨＴ２の構成の一例を示す切り欠き断面図である。

図２において、ヒートホースＨＴ１，ＨＴ２は流体チューブ５０、発熱体５１および断熱チューブ５２から構成されている。ヒートホースＨＴ１，ＨＴ２において、流体チューブ５０には２本の発熱体５１がスパイラル状に巻回されており、発熱体５１が巻回された流体チューブ５０に断熱チューブ５２が被覆されている。発熱体５１は上述のヒータ温度調整器４０に接続されている。

流体チューブ５０は、ヒートホースＨＴ１，ＨＴ２を流れる流体の温度に応じてシリコンゴムまたはフッ素樹脂等の樹脂製のチューブを用いてもよいし、アルミニウム（Ａｌ）またはステンレス（ＳＵＳ）等の金属製のチューブを用いてもよい。なお、流体チューブ５０に樹脂製のチューブを用いた場合、フレキシブル性を得ることができる。

図１に示すように、ヒートホースＨＴ１，ＨＴ２には、それぞれ温度センサＳ１，Ｓ２が設けられている。温度センサＳ１，Ｓ２により得られる温度測定値は、図示しないケーブルによりヒータ温度調整器４０に送られる。

ヒータ温度調整器４０は、得られた温度測定値をＣＰＵ１０に出力するとともに、ＣＰＵ１０からの指令信号を受け、ヒートホースＨＴ１，ＨＴ２のそれぞれの温度を調整する。

マスフローコントローラＭＦ１，ＭＦ２はＣＰＵ１０からの指令信号に基づいて動作する。これにより、マスフローコントローラＭＦ１は、供給配管Ｕ１からチャンバＣＨへ供給される後述のＮ₂ ガスの流量を調整する。また、マスフローコントローラＭＦ２は、チャンバＣＨから排気される後述の排気ガスの流量を調整する。マスフローコントローラＭＦ２は、ヒートホースＨＴ２に接続されるとともに、昇華物回収装置６０に接続されている。

供給配管Ｕ１は図示しない工場のガスユーティリティに接続されている。ガスユーティリティは、供給配管Ｕ１を通じてチャンバＣＨへ後述のＮ₂ ガスを供給する。

昇華物回収装置６０は、冷却ボックス６１、昇華物回収媒体６２、冷却チューブ６３およびケーシング６４から構成されている。ケーシング６４の内部には略円筒形状の冷却ボックス６１が設けられている。さらに冷却ボックス６１の内部には昇華物回収媒体６２が設けられている。冷却ボックス６１の内部空間はヒートホースＨＴ２を通じてガス導入路９２Ｓと連通するとともに、排気配管Ｕ２を通じて図示しない工場の排気設備に接続されている。

冷却ボックス６１の外周面には冷却チューブ６３がスパイラル状に巻回されている。冷却チューブ６３に冷却水が供給されることにより冷却ボックス６１内部の雰囲気が冷却される。なお、冷却ボックス６１は略円筒形状であるとしているが、冷却ボックス６１の形状に特に限定はない。冷却チューブ６３は、図示しない工場の冷却水ユーティリティに接続されている。

続いて、図１の基板加熱装置１００Ａの動作について、チャンバＣＨ内に発生する流体の流れとともに説明する。

基板Ｗの加熱処理は、ホットプレートＨＰ上に基板Ｗが載置されることにより行われる。ホットプレートＨＰ上への基板Ｗの載置は次のように行われる。

初めに、基板加熱装置１００Ａの外部から、図示しない搬送装置の搬送アーム等によりホットプレートＨＰの上方に突出した昇降ピン７１の上端に基板Ｗが受け渡される。その後、昇降ピン７１が下降することにより基板ＷがホットプレートＨＰ上に載置される。

昇降ピン７１の上下動作はエアシリンダ７０により行われる。したがって、チャンバＣＨは昇降ピン７１の上下動作に連動する。それにより、基板ＷのホットプレートＨＰへの載置時においては、チャンバＣＨはホットプレートＨＰの上面近傍に位置する。

一方、ホットプレートＨＰにより加熱処理の施された基板Ｗは、昇降ピン７１が上昇することにより、昇降ピン７１により持ち上げられ、図示しない搬送装置の搬送アーム等により受け渡され、他の処理装置へ搬送される。

この場合、チャンバＣＨは上述のように昇降ピン７１の上下動作に連動し、ホットプレートＨＰの上面から離れた場所に位置する。これにより、基板Ｗの受け渡しが円滑に行われる。

図３は、第１の実施の形態において基板Ｗの加熱処理時にチャンバＣＨ内に発生する流体の流れを説明するための模式図である。

基板Ｗの加熱処理時において、パージボックス９１のガス供給空間９１Ｓには、ヒートホースＨＴ１により所定の温度に加熱されたＮ₂ ガス（不活性ガス）が供給される。ガス導入空間９１ＳにＮ₂ ガスが充満されることにより、パージボックス９１のホットプレートＨＰ側に設けられた複数の微細孔９１ＨからＮ₂ ガスが噴出される。これにより、基板Ｗ上の雰囲気が所定の温度のＮ₂ ガスによりパージされる。

一方、基板Ｗ上の雰囲気が排気ガスとして上述のガス導入路９２ＳからヒートホースＨＴ２、昇華物回収装置６０、排気配管Ｕ２および図示しない工場の排気設備を通じて外部に排出される。この排気ガスは複数の微細孔９１Ｈから噴出されるＮ₂ ガス、基板Ｗに予め塗布された薬液または樹脂成分が蒸発する際に発生されるガスおよび基板Ｗに塗布された薬液または樹脂成分が昇華した際に発生する昇華物等を含む。

このように、本実施の形態では基板Ｗの加熱処理時に基板Ｗ上の雰囲気が加熱されたＮ₂ ガスによりパージされるので、冷たいＮ₂ ガスが供給されることにより基板Ｗ上の雰囲気に含まれる昇華物が析出することが防止される。その結果、析出した昇華物がチャンバＣＨに付着および堆積することが防止される。

また、所定の温度に加熱されたＮ₂ ガスが、パージボックス９１の複数の微細孔９１Ｈから基板Ｗの全面に対して噴出されるので、基板Ｗ上の雰囲気が全面に渡って均一に保たれる。したがって、基板Ｗの加熱処理の均一性が向上する。

上記の所定の温度は、予め基板Ｗに塗布される薬液または樹脂成分が気化または昇華する温度に応じて決定される。このように、微細孔９１Ｈから噴出されるＮ₂ ガスが所定の温度に加熱されていることにより、基板Ｗの加熱処理時に基板Ｗ上の雰囲気の温度低下が防止される。

その結果、予め基板Ｗに塗布される薬液または樹脂成分がホットプレートＨＰの加熱処理により蒸発または昇華した場合であっても、基板Ｗ上の温度が薬液または樹脂成分が気化または昇華する温度以上の高温に保たれているので昇華物等の析出が常時防止される。すなわち、チャンバＣＨ内部での昇華物の付着および堆積が低減される。

ところで、本実施の形態では、ガス導入路９２Ｓを介してヒートホースＨＴ２から排出される排気ガスは、ヒートホースＨＴ２により所定の温度に保たれる。ここで、ヒートホースＨＴ２内での排気ガスの所定の温度とは、例えば、予め基板Ｗに塗布される薬液または樹脂成分がホットプレートＨＰの加熱処理により蒸発または昇華される温度である。

これにより、昇華物等の成分が含まれる排気ガスの排気時の温度低下が防止されるので、ヒートホースＨＴ２内部での析出した昇華物の付着および堆積が防止される。

上記説明において、ヒートホースＨＴ２によりチャンバＣＨから排気される排気ガスは、図１の昇華物回収装置６０へ送られる。昇華物回収装置６０において、ヒートホースＨＴ２により所定の温度に加熱された排気ガスは冷却ボックス６１内部に送られる。

上述のように冷却ボックス６１内の雰囲気は、外周面に巻回された冷却チューブ６３により冷却されている。したがって、冷却ボックス６１に送られる排気ガスに含まれる昇華物は、冷却ボックス６１内で析出する。そして、析出した昇華物は網等で形成された昇華物回収媒体６２に付着し、堆積する。一方、昇華物の成分が取り除かれた排気ガスは排気配管Ｕ２および図示しない工場の排気設備を通じて外部に放出される。

このように、本実施の形態に係る基板加熱装置１００Ａでは、チャンバＣＨにより基板Ｗ周辺の雰囲気をパージした結果発生する排気ガスのうち、昇華物の成分が昇華物回収装置６０の昇華物回収媒体６２に集中して付着および堆積される。したがって、使用者は、定期的に昇華物回収媒体６２に付着および堆積する昇華物を洗浄したり、昇華物回収媒体６２そのものを取り替えるだけで昇華物の除去を行うことができる。したがって、昇華物の除去作業が容易となる。

本実施の形態において、チャンバＣＨのガス導入路９２ＳおよびヒートホースＨＴ２を排気系と呼ぶ。

排気系での排気ガスに含まれる昇華物の付着および堆積をより低減するために、図１のＣＰＵ１０は、例えば、次のようにチャンバＣＨへのＮ₂ ガスの供給およびチャンバＣＨからの排気ガスの排出を制御することが望ましい。

図４および図５は、図１のヒートホースＨＴ１を流れるＮ₂ ガスの流量とヒートホースＨＴ２を流れる排気ガスの流量との関係の一例を示す図である。図４および図５において、（ａ）は基板Ｗの処理状態を示し、（ｂ）はチャンバＣＨへのＮ₂ ガスの流量の変化を示し、（ｃ）は排気ガスの流量を示す。なお、ここでは、温度変化にともなうＮ₂ ガスおよび排気ガスの体積変化については無視する。

なお、以下の説明において、ＣＰＵ１０はマスフローコントローラＭＦ１，ＭＦ２の動作を制御することによりヒートホースＨＴ１を流れるＮ₂ ガスの流量およびヒートホースＨＴ２を流れる排気ガスの流量を制御する。

例えば、図４に示すように、ＣＰＵ１０は、基板Ｗの加熱処理時にはＮ₂ ガスの流量と排気ガスの流量とをｆ１に設定する。

その後、基板Ｗの加熱処理が終了し、基板ＷおよびチャンバＣＨ本体が上昇する際、ＣＰＵ１０は、Ｎ₂ ガスの流量と排気ガスの流量とを上記のｆ１より高いｆ２に設定する。これにより、基板Ｗの加熱処理終了時ではホットプレートＨＰ上の雰囲気が多量のＮ₂ ガスにより希釈され、排気される。

そして、基板Ｗの受け渡し時点では、ＣＰＵ１０はチャンバＣＨへのＮ₂ ガスの供給およびチャンバＣＨからの排気ガスの排出を停止する。

この場合、上述のように基板Ｗの加熱処理が終了した時点でも多量のＮ₂ ガスによるホットプレートＨＰ上の雰囲気のパージが行われる。それにより、チャンバＣＨが上昇した場合に周辺の加熱されていない雰囲気が排気ガスに混合されても、排気ガス中に含まれる単位体積あたりの昇華物の量が低減される(昇華物濃度が低くなる）ので、排気系に発生する昇華物の付着および堆積を十分に低減することが可能となる。

また、例えば、図５に示すように、ＣＰＵ１０は基板Ｗの加熱処理時にはＮ₂ ガスの流量と排気ガスの流量とをｆ１に設定する。

その後、基板Ｗの加熱処理が終了し、基板ＷおよびチャンバＣＨ本体が上昇する際、ＣＰＵ１０はＮ₂ ガスの流量をｆ１に保ち、排気ガスの流量を０に設定する。

この場合、ホットプレートＨＰ上に継続して所定量（ｆ１）のＮ₂ ガスが供給され、ホットプレートＨＰ上の雰囲気が排気されないので、排気系には昇華物を含む排気ガスが流れない。

そして、基板Ｗの受け渡し時点では、ＣＰＵ１０はチャンバＣＨへのＮ₂ ガスの供給およびチャンバＣＨからの排気ガスの排出を停止する。

この場合、上述のように基板Ｗの加熱処理が終了した時点で、排気ガスの温度低下等が防止されるとともに、排気系に排気ガスが流れないので排気系に発生する昇華物の付着および堆積を十分に低減することが可能となる。そして、チャンバＣＨ周辺の雰囲気が継続して供給されるＮ₂ ガスにより充填される。その結果、チャンバＣＨ周辺の温度が上昇するとともに、昇華物の量が低減される(昇華物濃度が低くなる）。したがって、昇華物の析出によるチャンバＣＨ等への付着および堆積が低減される。

上記のように、ＣＰＵ１０は、基板Ｗの加熱処理時および基板Ｗの加熱終了時に応じて排気系を流れる流量を制御する。これにより、基板Ｗの加熱処理時に基板Ｗ上の雰囲気が均一に保たれるとともに、昇華物の析出が防止される。また、基板Ｗの加熱終了時に基板Ｗ上の雰囲気の温度低下による昇華物の析出が十分に防止される。

なお、図５に示すようなチャンバＣＨへのＮ₂ ガスの供給およびチャンバＣＨからの排気ガスの排出を行う場合、チャンバＣＨ周辺で昇華物を収集する装置を設けることが望ましい。これにより、昇華物の除去作業が容易となる。

上記の他、チャンバＣＨへのＮ₂ ガスの供給およびチャンバＣＨからの排気ガスの排出は、所定の流量により常に継続するように設定されてもよい。

以上、第１の実施の形態では、排気ガスの排気時に排気系で排気ガスが加熱されるので、排気ガス中の昇華物が析出することが防止される。その結果、排気系での昇華物の付着および堆積が十分に低減される。

さらに、所定の温度に加熱されたＮ₂ ガスが、パージボックス９１の複数の微細孔９１Ｈから基板Ｗの全面に対して噴出されるので、基板Ｗ上の雰囲気が全面に渡って均一に保たれる。したがって、基板Ｗの加熱処理の均一性が向上する。

複数の微細孔９１Ｈから噴出される不活性ガスとして、本実施の形態ではＮ₂ ガスを用いているが、これに限らず、基板Ｗの加熱処理時に基板Ｗの化学反応を防止できるものであれば、アルゴン（Ａｒ）ガス等の他の不活性ガスを用いてもよい。

上記説明において、Ｎ₂ ガスの流量および排気ガスの流量の温度変化にともなう体積変化は無視しているが、メモリ２０はこの体積変化に関するデータを記録していてもよい。

この場合、ＣＰＵ１０は、温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３により得られる温度測定値および予めメモリ２０内に記録されたデータに基づいて、Ｎ₂ ガスの流量および排気ガスの流量を制御することができる。

温度センサＳ１はヒートホースＨＴ１内部を流れる流体の温度を計測できるように設けられることが望ましく、温度センサＳ２はヒートホースＨＴ２の流体チューブ５０の温度を計測できるように設けられることが望ましい。

この場合、温度センサＳ１により基板Ｗ上に供給されるＮ₂ ガスの温度を直接的に把握することができるので、より正確に基板Ｗの熱処理を行うことができる。また、温度センサＳ２によりヒートホースＨＴ２の流体チューブ５０の温度が把握できるので、排気ガスによる昇華物の付着および堆積を防止できるようにヒートホースＨＴ２の温度調整を行うことが可能となる。

ＣＰＵ１０は、温度センサＳ３により得られる温度測定値に基づいてプレート温度調整器３０に指令信号を出力することによりホットプレートＨＰの温度を制御してもよい。この場合、温度センサＳ３はガス導入路９２Ｓ内の排気ガスの温度、ガス導入空間９１Ｓ内の温度または外部ケーシング９２の温度のいずれかを計測できるように設けられることが望ましい。

ＣＰＵ１０は、基板Ｗ上に供給されるＮ₂ ガスの温度がホットプレートＨＰにより暖められる基板Ｗ上の雰囲気と同程度の温度となるようにヒートホースＨＴ１を制御することが望ましい。基板Ｗの加熱処理が全面にわたって均一に行われる。

マスフローコントローラＭＦ１，ＭＦ２は、内部流体の流量を変化させることができるのであれば、これらに代えて、定流量弁、流量調整弁およびバイパス管を用いた加速ライン等を用いてもよい。

以上、第１実施の形態において、チャンバＣＨおよびホットプレートＨＰにより形成される空間は基板加熱空間に相当し、ホットプレートＨＰは基板載置台に相当し、基板Ｗは基板に相当し、ヒートホースＨＴ１は供給系に相当し、ヒートホースＨＴ２は排気管に相当する。

また、ヒータ温度調整器４０およびヒートホースＨＴ２は第１の温度調整手段に相当し、温度センサＳ２は第１の温度検出手段に相当し、ＣＰＵ１０は第１の制御手段に相当し、昇華物回収装置６０は排気ガス冷却手段に相当する。

さらに、ヒータ温度調整器４０およびヒートホースＨＴ１は第２の温度調整手段に相当し、温度センサＳ１は第２の温度検出手段に相当し、ＣＰＵ１０は第２の制御手段に相当し、ＣＰＵ１０およびマスフローコントローラＭＦ１，ＭＦ２は流量制御手段に相当する。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る基板加熱装置は以下の点を除き、第１の実施の形態に係る基板加熱装置１００Ａと同様の構成および動作を有する。

図６は、第２の実施の形態に係る基板加熱装置の一例を示す模式図である。図６に示すように、ヒートホースＨＴ１はパージボックス９１とマスフローコントローラＭＦ２とを接続し、ヒートホースＨＴ２は外部ケーシング９２とマスフローコントローラＭＦ１とを接続している。

これにより、第２の実施の形態に係る基板加熱装置１００Ｂでは、供給配管Ｕ１から供給されるＮ₂ ガスが、マスフローコントローラＭＦ１、ヒートホースＨＴ２およびガス導入路９２Ｓを通じて基板Ｗ上に噴出される。

一方、基板Ｗ上の雰囲気が排気ガスとして複数の微細孔９１Ｈ、ガス導入空間９１Ｓ、ヒートホースＨＴ１、マスフローコントローラＭＦ２、昇華物回収装置６０、排気配管Ｕ２および図示しない工場の排気設備を通じて排気される。

図７は、第２の実施の形態において基板Ｗの加熱処理時にチャンバＣＨ内に発生する流体の流れを説明するための模式図である。

基板Ｗの加熱処理時において、チャンバＣＨのガス導入路９２Ｓには、ヒートホースＨＴ２により所定の温度に加熱されたＮ₂ ガス（不活性ガス）が供給される。

一方、基板Ｗ上の雰囲気が排気ガスとして、パージボックス９１のホットプレートＨＰ側に設けられた複数の微細孔９１Ｈからガス導入空間９１Ｓ、ヒートホースＨＴ１、昇華物回収装置６０、排気配管Ｕ２および図示しない工場の排気設備を通じて外部に排出される。これにより、基板Ｗ上の雰囲気が所定の温度のＮ₂ ガスによりパージされる。

第１の実施の形態と同様に、この排気ガスはガス導入路９２Ｓから噴出されるＮ₂ ガス、基板Ｗに予め塗布された薬液または樹脂成分が蒸発する際に発生されるガスおよび基板Ｗに塗布された薬液または樹脂成分が昇華した際に発生する昇華物等を含む。

このように、本実施の形態では基板Ｗの加熱処理時に基板Ｗ上の雰囲気が加熱されたＮ₂ ガスによりパージされるので、冷たいＮ₂ ガスが供給されることにより基板Ｗ上の雰囲気に含まれる昇華物が析出することが防止される。その結果、析出した昇華物がチャンバＣＨに付着および堆積することが防止される。

上記の所定の温度は、予め基板Ｗに塗布される薬液または樹脂成分が気化または昇華する温度に応じて決定される。このように、微細孔９１Ｈから噴出されるＮ₂ ガスが所定の温度に加熱されていることにより、基板Ｗの加熱処理時に基板Ｗ上の雰囲気の温度低下が防止される。

その結果、予め基板Ｗに塗布される薬液または樹脂成分がホットプレートＨＰの加熱処理により蒸発または昇華した場合であっても、基板Ｗ上の温度が薬液または樹脂成分が気化または昇華する温度以上の高温に保たれているので昇華物等の析出が防止される。すなわち、チャンバＣＨ内部での昇華物の付着および堆積が低減される。

加熱された流体がガス導入路９２Ｓを流れる場合、その流体はガス導入路９２Ｓが外気に接触する外部ケーシング９２により温度低下を起こすときがある。

しかしながら、本実施の形態では、Ｎ₂ ガスがヒートホースＨＴ２から基板Ｗ上に噴出されるまでの過程で温度低下しても、Ｎ₂ ガスの供給時には昇華物がガス導入路９２Ｓ内に入り込まないのでガス導入路９２Ｓ内での昇華物の付着および堆積は生じない。

ガス導入路９２Ｓから噴出されるＮ₂ ガスはホットプレートＨＰにより加熱されるが、予めガス導入路９２Ｓ内での温度低下を想定してＮ₂ ガスを加熱しておくことが望ましい。

この場合、ガス導入路９２Ｓより噴出されるＮ₂ ガスがチャンバ端部Ｅ（図７の破線部）で外気により若干温度低下した場合であっても、予め高温のＮ₂ ガスを供給することにより基板Ｗ上の熱雰囲気が保たれ、チャンバＣＨへの昇華物の付着および堆積が防止される。

また、ガス導入路９２Ｓより噴出されるＮ₂ ガスの流れにより、チャンバ端部Ｅ周辺の外気が基板Ｗ上の雰囲気への侵入することが防止される。それにより、外気が基板Ｗ上の雰囲気へ侵入することによる基板Ｗ上の雰囲気の温度低下が防止される。その結果、昇華物の析出が防止され、チャンバＣＨへの昇華物の付着および堆積が防止される。

さらに、基板Ｗ上の雰囲気は、ホットプレートＨＰにより常に加熱されるので、複数の微細孔９１Ｈから排気される排気ガスの昇華物が温度低下することによりチャンバＣＨ内に付着および堆積することが防止される。

ガス導入空間９１ＳからヒートホースＨＴ１を通じて排気される排気ガスは、ヒートホースＨＴ１により所定の温度に保たれる。ここで、ヒートホースＨＴ１内での排気ガスの所定の温度とは、例えば、予め基板Ｗに塗布される薬液または樹脂成分がホットプレートＨＰの加熱処理により蒸発または昇華される温度である。

これにより、昇華物等の成分が含まれる排気ガスの排気時の温度低下が防止されるので、ヒートホースＨＴ１内部で析出した昇華物の付着および堆積が防止される。

ヒートホースＨＴ１によりチャンバＣＨから排気される排気ガスは、マスフローコントローラＭＦ２を介して図６の昇華物回収装置６０へ送られる。昇華物回収装置６０において、ヒートホースＨＴ１により所定の温度に加熱された排気ガスは冷却ボックス６１内部に送られる。

第１の実施の形態と同様に、冷却ボックス６１に送られた排気ガスは冷却される。それにより、昇華物が昇華物回収媒体６２により回収される。昇華物の成分が取り除かれた排気ガスは排気配管Ｕ２および図示しない工場の排気設備を通じて外部に放出される。

本実施の形態において、チャンバＣＨの複数の微細孔９１Ｈ、ガス導入空間９１ＳおよびヒートホースＨＴ１を排気系と呼ぶ。

本実施の形態において、温度センサＳ１は流体チューブ５０の温度を計測できるように設けられることが望ましく、温度センサＳ２はヒートホースＨＴ２内部を流れる流体の温度を計測できるように設けられることが望ましい。

この場合、温度センサＳ１によりヒートホースＨＴ１の流体チューブ５０の温度が把握できるので、排気ガスによる昇華物の付着および堆積を防止できるようにヒートホースＨＴ１の温度調整を行うことが可能となる。また、温度センサＳ２により基板Ｗ上に供給されるＮ₂ ガスの温度を直接的に把握することができるので、より正確に基板Ｗの熱処理を行うことができる。

ＣＰＵ１０は、基板Ｗ上に供給されるＮ₂ ガスの温度がホットプレートＨＰにより暖められる基板Ｗ上の雰囲気と同程度の温度となるようにヒートホースＨＴ２を制御することが望ましい。これにより、基板Ｗの加熱処理が全面にわたって均一に行われる。

マスフローコントローラＭＦ１，ＭＦ２は、内部流体の流量を変化させることができるのであれば、これらに代えて、定流量弁、流量調整弁およびバイパス管を用いた加速ライン等を用いてもよい。

以上、第２実施の形態において、チャンバＣＨおよびホットプレートＨＰにより形成される空間は基板加熱空間に相当し、ホットプレートＨＰは基板載置台に相当し、基板Ｗは基板に相当し、ヒートホースＨＴ２は供給系に相当し、ヒートホースＨＴ１は排気管に相当する。

また、ヒータ温度調整器４０およびヒートホースＨＴ１は第１の温度調整手段に相当し、温度センサＳ１は第１の温度検出手段に相当し、ＣＰＵ１０は第１の制御手段に相当し、昇華物回収装置６０は排気ガス冷却手段に相当する。

さらに、ヒータ温度調整器４０およびヒートホースＨＴ２は第２の温度調整手段に相当し、温度センサＳ２は第２の温度検出手段に相当し、ＣＰＵ１０は第２の制御手段に相当し、ＣＰＵ１０およびマスフローコントローラＭＦ１，ＭＦ２は流量制御手段に相当する。

本発明は、予め所定の薬液または樹脂等により表面処理の施された基板を加熱するとともに基板上の雰囲気をパージする基板加熱装置および基板加熱方法として有用である。

第１の実施の形態に係る基板加熱装置の一例を示す模式図である。 図１のヒートホースの構成の一例を示す切り欠き断面図である。 第１の実施の形態において基板の加熱処理時にチャンバ内に発生する流体の流れを説明するための模式図である。 図１のヒートホースを流れるＮ₂ ガスの流量とヒートホースを流れる排気ガスの流量との関係の一例を示す図である。 図１のヒートホースを流れるＮ₂ ガスの流量とヒートホースを流れる排気ガスの流量との関係の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る基板加熱装置の一例を示す模式図である。 第２の実施の形態において基板の加熱処理時にチャンバ内に発生する流体の流れを説明するための模式図である。 従来の基板加熱装置の一例を示す模式図である。

符号の説明

１０ ＣＰＵ
２０ メモリ
３０ プレート温度調整器
４０ ヒータ温度調整器
６０ 昇華物回収装置
６１ 冷却ボックス
７０ エアシリンダ
９１ パージボックス
９１Ｈ 微細孔
９２ 外部ケーシング
９２Ｓ ガス導入路
ＨＰ ホットプレート
ＣＨ チャンバ
ＨＴ１，ＨＴ２ ヒートホース
ＭＦ１，ＭＦ２ マスフローコントローラ

Claims (9)

1. 基板を加熱する基板載置台と、
   前記基板載置台に載置された基板上に基板加熱空間を形成するチャンバと、
   前記基板加熱空間へ置換ガスを供給する供給系と、
   前記基板加熱空間の雰囲気を排気ガスとして排出するための排気管と、
   前記排気管の温度を調整する第１の温度調整手段と、
   前記排気管の温度を検出する第１の温度検出手段と、
   前記第１の温度検出手段により検出された前記排気管の温度に基づいて前記第１の温度調整手段を制御する第１の制御手段とを備えたことを特徴とする基板加熱装置。
2. 前記排気管は、前記排気ガスが流れる流体チューブと前記流体チューブを被覆する断熱チューブとを含み、
   前記第１の温度調整手段は、前記断熱チューブの内側で前記流体チューブに巻回された発熱体であり、
   前記第１の温度検出手段は、前記流体チューブの温度を計測できるように設けられ、
   前記第１の制御手段は、前記第１の温度検出手段により計測される前記流体チューブの温度に基づいて前記発熱体を制御することを特徴とする請求項１記載の基板加熱装置。
3. 前記第１の制御手段は、前記排気管の温度が所定の温度以上に維持されるように、前記第１の温度調整手段を制御することを特徴とする請求項１または２記載の基板加熱装置。
4. 前記排気管の下流に設けられ、前記排気ガスを冷却する排気ガス冷却手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板加熱装置。
5. 前記供給系により前記基板加熱空間へ供給される置換ガスの温度を調整する第２の温度調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板加熱装置。
6. 前記供給系により前記基板加熱空間へ供給される置換ガスの温度を検出する第２の温度検出手段と、
   前記第２の温度検出手段により検出された置換ガスの温度に基づいて前記第２の温度調整手段を制御する第２の制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の基板加熱装置。
7. 前記第２の制御手段は、
   前記基板載置台による処理温度に基づいて前記供給系により前記基板加熱空間へ供給される置換ガスの温度を制御することを特徴とする請求項６記載の基板加熱装置。
8. 前記基板載置台による基板の加熱処理時ならびに前記供給系および前記排気管による前記基板加熱空間の雰囲気の置換時に応じて、前記排気管を流れる排気ガスの流量および前記供給系により供給される置換ガスの流量のうち少なくとも排気ガスの流量を制御する流量制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の基板加熱装置。
9. 基板載置台に載置された基板上に基板加熱空間を形成するステップと、
   前記基板載置台により基板を加熱するステップと、
   前記基板加熱空間に供給系により置換ガスを供給するステップと、
   前記基板加熱空間の雰囲気を排気管を通して排気ガスとして排出するステップと、
   前記排気管の温度を検出するステップと、
   検出された温度に基づいて前記排気管の温度を調整するステップとを備えたことを特徴とする基板加熱方法。

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