JP4988401B2 - 基板熱処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマ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、「基板」と称する）に対して加熱処理を施す基板熱処理装置に関するものである。

この種の基板熱処理装置として、筐体の内部空間にホットプレートおよび該ホットプレートを貫通して出退移動する基板支持ピンが設けられ、該支持ピンで基板を支持しながら、ホットプレートから発生する熱によって該基板に対して加熱処理を施すものがある。

この基板熱処理装置では、例えばレジスト液が塗布された基板に対して加熱処理を施す場合、レジスト液の種類によってはその成分が昇華し、その昇華物が筐体の内壁面、とくに上面（天井面）に付着・堆積することがある。このような付着物等は、筐体の内壁面から剥離して基板に落下すると、製品不良を招く原因となる。

そこで近年では、かかる不都合を回避すべく、特許文献１に記載されるような基板熱処理装置が提案されている。この装置は、筐体の天井面の下方に噴出ノズルを配置し、この噴出ノズルから天井面に沿って加熱エア（クリーンエア）を噴出させながら排気するように構成されている。つまり、筐体の天井面に沿って加熱エアを流動させることにより昇華物の結晶化を防止し、さらにこの加熱エアと共に前記昇華物を排気することで、前記天井面への昇華物の付着・堆積を防止するものである。
特開２００５−１８３６３８号公報

特許文献１に記載される従来の基板熱処理装置では、エア供給管を通じて供給されるエアを、前記エア供給管の途中部分に介設されたヒータで加熱した後、前記筐体内に導入している。そのため、ヒータから噴出ノズルまでが比較的遠く、熱損失による加熱エアの温度低下が懸念される。そこで、噴出ノズルの近傍、例えば筐体の外側壁のうち噴出ノズルの近傍にヒータを設置してエアを加熱することも考えられるが、省スペース化（フットプリントの縮小化）の要請からかかる構成を採ることも難しい場合が多い。従って、ヒータの配置に拘わらず、所望温度の加熱エアを適切に筐体内に供給できるようにすることが望まれている。

また、従来の基板熱処理装置では、前記噴出ノズルは、基板の一辺に対応した細長の形状とされ、その一端側から導入した加熱エアを長手方向に並んだ噴出口から噴出させる構成であった。そのため、一辺が短い従来サイズの基板を対象とする装置では無視できたノズル内での熱損失の問題が、近年の大型基板を対象とする装置では無視できなくなっている。つまり、ノズル内で、その長手方向に沿った加熱エアの温度勾配が生じ、具体的には、エア導入側から離間する程、エアの温度が低くなるという不都合が生じている。従って、この点を改善する必要もある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、筐体内に加熱気体を噴出してレジスト液の昇華物等の付着・堆積を防止するように構成された基板加熱処理装置において、所望温度の加熱気体をより適切に筐体内に供給することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板に加熱処理を施す基台が内底部に設けられた筐体と、前記筐体の一方側からその内部上面に沿う向きに加熱気体を供給し、前記筐体の他方側に設けられた排気口から排気する加熱気体供給手段とを備えた基板熱処理装置において、前記筐体は、その隔壁として、それぞれ内部空間を備える底壁、天壁および側壁を有し、前記基台は、前記筐体の前記底壁の上面に設置されており、前記加熱気体供給手段は、気体を加熱して前記加熱気体を生成する加熱手段と、前記天壁の直下に配置されて前記側壁に沿って延び、かつ前記天壁の下面に沿って前記加熱気体を噴射させるための噴出口を備えるノズル部材と、前記加熱手段で加熱された前記加熱気体を前記ノズル部材に供給する供給流路と、を含み、前記供給流路は、前記筐体の前記底壁および前記側壁の内部空間に設けられており、前記ノズル部材に対して少なくともその長手方向両端部に前記加熱気体を供給するものである（請求項１）。

このように筐体の隔壁内部（底壁および側壁の内部空間）を通じて加熱気体を供給する構成によると、基台を熱源として供給流路内の加熱気体が間接的に熱せられ、これによって、加熱気体の温度低下が抑制される。また、ノズル長手方向に加熱気体の温度勾配が生じるのを抑制することが可能となり、より均一温度の加熱気体をノズル部材の噴出口から噴出させることが可能となる。

より具体的に、前記供給流路は、前記底壁および前記側壁の内部空間により構成されている（請求項２）。

すなわち、筐体の隔壁内部に配管を通して当該配管により前記供給流路を構成してもよいが、上記の構成によれば、前記隔壁内部の空間（底壁および側壁の内部空間）をそのまま利用して加熱気体を供給できる。また、隔壁内部に配管を通す場合に比べて基台から加熱気体への熱伝導性も向上する。そのため、合理的な構成で、効果的に加熱気体の温度低下を抑制することが可能となる。

なお、基台からの熱をより受け易くするため、前記供給流路は、前記底壁の内部空間であって、かつ前記基台の下方の位置を経由するように設けられているのが望ましい（請求項３）。

また、前記筐体の隔壁は、前記供給流路を挟んで筐体内側の方が同外側よりも熱伝導性の高い材料から構成されているのが好適である（請求項４）。

この構成によれば、供給流路を通る加熱気体が基台側からの熱を受け易くなる一方、外部への放熱が抑えられる。そのため、効果的に加熱気体の温度低下が抑制される。

また、前記加熱手段は、前記筐体内空間の下方又は上方の何れかに位置するように配設されているのが好適である（請求項５）。

この構成によれば、装置の省スペース化を図る（フットプリントを縮小化する）上で有利となる。

また、前記加熱手段は、前記筐体の隔壁内部に配設されているものであってもよい（請求項６）。

この構成によれば、筐体の隔壁内部で加熱された加熱気体をそのまま当該隔壁内部を通じて筐体内に供給することが可能となるため、放熱による加熱気体の熱損失を効果的に抑えることができる。

なお、上記のような装置において、前記ノズル部材は、前記加熱気体を噴出するための噴射口であって当該ノズル部材の長手方向に並ぶ複数の噴出口を有し、前記供給流路は、前記ノズル部材の少なくとも長手方向両端部分に前記加熱気体を案内するように設けられている（請求項７）。

この構成によれば、ノズル長手方向に加熱気体の温度勾配が生じるのを抑制することが可能となり、より均一温度の加熱気体をノズル部材の各噴出口から噴出させることが可能となる。

請求項１に係る基板熱処理装置によると、基台を熱源として供給流路内の加熱気体を間接的に熱することにより、供給途中の加熱気体の温度低下を効果的に抑制することができる。そのため、加熱手段の配置等に拘わらず、所望温度の加熱気体をより適切に筐体内に供給することが可能となる。

また、請求項２に係る基板熱処理装置によると、当該装置を合理的に構成しつつ上記のような効果を享受することができる。

また、請求項３、４に係る基板熱処理装置によると、基台からの熱をより有効に活用することができ、その結果、加熱気体の温度低下をより効果的に抑制することができる。

また、請求項５に係る基板熱処理装置によると、省スペース化（フットプリントの縮小化）を図る上で有利な構成となる。

また、請求項６に係る基板熱処理装置によると、筐体の隔壁内部で生成した加熱気体をそのまま筐体内の空間に供給することが可能となるため、加熱気体の熱損失を効果的に抑制することができる。

また、請求項７に係る基板熱処理装置によると、加熱気体の噴出口が長手方向に並ぶ細長のノズル部材を用いて加熱気体を筐体内に噴出するものにおいて、各噴出口からより均一な温度の加熱気体を噴出させることができるようになる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１および図２は、本発明に係る基板熱処理装置の第１の実施形態をそれぞれ断面図で示している。同図に示すように、基板熱処理装置１（以下、処理装置１と略す）は、隔壁として底壁１２、側壁１３および天壁１４をもつ矩形断面の筐体１０を有している。筐体１０のうち側壁１３の一部は扉体１５とされ、基板Ｓの搬入・搬出の際には、この扉体１５が開閉されるように構成されている。筐体１０を構成する側壁１３等は、いずれも内部に空間を有した二重壁構造とされ、これによって、断熱効果が高められている。なお、側壁１３等の内部には、剛性確保のため格子状の補強壁が設けられているが、図面中ではこれを省略している。

前記筐体１０の内底部には、前記底壁１２の上面にホットプレート１６が設置されている。このホットプレート１６にはヒータ等の熱源が内蔵されるとともに、昇降駆動部１８からの駆動力を受けて進退変位する複数の支持ピン１７が設けられている。当実施形態では、このホットプレート１６および支持ピン１７が本発明の基台に相当する。

また、筐体１０の内部には、扉体１５の近傍であって、かつ前記天壁１４の直ぐ下側に、加熱気体、例えば加熱エアを噴出する噴出ノズル２０（本発明に係るノズル部材に相当する）が配備されている。詳しく図示していないが、噴出ノズル２０は、扉体１５に沿ってその幅方向に延び、かつ長手方向に並ぶ複数の噴出口を備えており、加熱エアを天壁１４の下面に沿って噴出するよう構成されている。そして、側壁１３のうち前記扉体１５に対向するものの上端部分にはスリット状の排気口２２が設けられるとともに、この排気口２２を介して筐体１０内の雰囲気を排気する排気ノズル２４が側壁１３の外側面に設けられている。すなわち、前記噴出ノズル２０から加熱エアを噴出しながら前記排気ノズル２４により筐体１０内の雰囲気を排気することで、前記加熱エアを天壁１４の下面に沿って流動させつつ排気口２２を介して排気する構成となっている。

一方、筐体１０の外部下方には、クリーンエア供給源から供給されるエアを筐体１０に案内するエア供給配管３０と、このエア供給配管３０の途中に介設され、管内を通るエアを加熱して所定温度の上記加熱エアを生成するヒータ３２（本発明に係る加熱手段に相当する）とが設けられている。

前記エア供給配管３０は、前記底壁１２および側壁１３の内部空間に配索される内部配管３１に連通、接続されている。この内部配管３１は、図２に示すように前記ホットプレート１６の下方を横断するように噴出ノズル２０に沿って延び、さらにその両端がそれぞれ側壁１３に沿って天壁１４の近傍まで延設されて前記噴出ノズル２０の両端にそれぞれ連結されている。そして、前記エア供給配管３０が、この内部配管３１のうちホットプレート１６の下側を横断する部分であって、かつその中間部分に接続されている。つまり、クリーンエア供給源から供給されるクリーンエアを前記ヒータ３２で加熱し、この加熱エアを筐体１０の前記底壁１２等の内部空間を通じて前記噴出ノズル２０に供給しながらこの噴出ノズル２０から筐体１０内の空間に噴出させるように構成されている。なお、この処理装置１では、エア供給配管３０および内部配管３１が本発明に係る供給流路に相当する。

上記のように構成された処理装置１では、次のようにして基板Ｓの加熱処理が進められる。まず、扉体１５が開放位置（図１の二点鎖線に示す位置）にセットされ、図外の搬送アーム上に水平支持された基板Ｓが当該アームと共に筐体１０内に挿入される。この際、支持ピン１７は所定の退避位置に後退している。基板Ｓが筐体１０内に挿入されると支持ピン１７が上昇し、基板Ｓが当該支持ピン１７により支持されて搬送アームから持ち上げられ、この状態で、搬送アームが筐体１０外に退避し、扉体１５が閉止される。その後、支持ピン１７が所定位置まで後退することにより、基板Ｓがホットプレート１６上に載置され、あるいはホットプレート１６に対して微小距離だけ離間した状態で近接配置される。こうして基板Ｓがホットプレート１６からの熱を受け、当該基板Ｓに熱処理が施される。

なお、基板Ｓがホットプレート１６上に載置、あるいは近接配置されると、噴出ノズル２０への加熱エアの供給が開始されるとともに、前記排気ノズル２４による筐体１０内の排気が開始される。これにより噴出ノズル２０から加熱エアが噴出され、天壁１４の下面に沿って当該加熱エアが扉体１５側からその反対側に流動しながら排気口２２を介して排気されることとなる。従って、例えばレジスト液が塗布された基板Ｓに加熱処理を施すような場合には、レジスト液の昇華物等が当該加熱エアと共に筐体１０外部に排出され、その結果、天壁１４の下面等への前記昇華物等の付着・堆積が防止される。この際、加熱エアは、筐体１０の下方に配備されるヒータ３２で加熱され、当該ヒータ３２から離れた天壁１４近傍の噴出ノズル２０まで案内されるが、この処理装置１では、上記の通り、加熱エアは、底壁１２および側壁１３の内部空間に配索された内部配管３１を通じて噴出ノズル２０まで案内されるため、ホットプレート１６を熱源として間接的に熱せられることとなる。従って、温度低下が有効に防止されることとなる。

こうして加熱処理が完了すると、基板Ｓを搬出するために支持ピン１７が上昇して基板Ｓがホットプレート１６上方に持ち上げられた後、扉体１５が開放されて搬送アーム上が筐体１０内に挿入される。そして、搬入時と逆の手順で、基板Ｓが搬送アーム上に受け渡され、その後、搬送アームと共に基板Ｓが筐体１０外に引き出されることとなる。なお、噴出ノズル２０への加熱エアの供給は、加熱処理の終了後、所定タイミングで停止される。

以上のように、この実施形態によれば、加熱エアを筐体１０の底壁１２等の内部空間に配索された内部配管３１を通じて噴出ノズル２０に供給し、これにより加熱エアの温度低下を防止し得る構成となっているので、噴出ノズル２０に対してヒータ３２を離間して配置しながらも所望温度の加熱エアを適切に噴出ノズル２０に供給することができる。特に、この実施形態では、筐体１０の下側（底壁１２の下側）にヒータ３２を配置することにより処理装置１の省スペース化（フットプリントの縮小化）を図る一方で、所望温度の加熱エアを適切に噴出ノズル２０に供給できるという効果がある。

しかも、上記の実施形態によれば、底壁１２の内部空間において、ホットプレート１６の下方を横断するように前記内部配管３１を配索しているので、内部配管３１内の加熱エアがホットプレート１６の熱を受け易く、これによって、加熱エアの温度低下を効果的に防止できるという利点がある。

また、上記の実施形態では、扉体１５に沿ってその幅方向延びる細長の噴出ノズル２０に対して、その長手方向両端に加熱エアを供給するように加熱エアの供給系統（内部配管３１等）が設けられているので、噴出ノズル２０内で、その長手方向に沿った加熱エアの温度勾配が生じることを抑制することが可能となる。そのため、このような温度勾配が生じることによる不都合、例えば基板Ｓの加熱処理の均一性に影響を与えるといった不都合を回避することができるという効果もある。

次に、本発明に係る基板処理装置の第２の実施形態について説明する。

図３および図４は、第２実施形態に係る処理装置１′をそれぞれ断面図で示している。これらの図に示すように、第２実施形態に係る処理装置１′は、噴出ノズル２０に対する加熱エアの供給系統の構成が第１実施形態と相違している。

すなわち、この実施形態では、底壁１２および側壁１３の内部空間には前記内部配管３１は設けられておらず、底壁１２の内部空間そのものが加熱エアの供給流路として構成されている。具体的には、底壁１２および側壁１３には、その内部空間が仕切壁３３等により仕切られることにより底壁１２から側壁１３に亘って連通し、かつホットプレート１６の下方を横断する断面凹形（扉体１５側から見て断面凹形）のエア流路３４が形成されている。そして、このエア流路３４を通じて加熱エアが噴出ノズル２０の両端部に案内される構成となっている。

このような第２実施形態の場合にも、第１実施形態と同様に、噴出ノズル２０に供給される加熱エアがホットプレート１６を熱源として間接的に熱せられるため、その温度低下が有効に防止される。特に、この実施形態では、底壁１２等の内部空間がそのままエア流路３４として用いられており、第１実施形態に比べると、加熱エアとホットプレート１６との間に介在する熱媒体が少なく、加熱エアに対する熱伝導性が良い。従って、底壁１２等の内部空間を利用した合理的な構成で、効果的に加熱エアの温度低下を防止することができるという利点がある。

なお、第１および第２実施形態の処理装置１，１′は、本発明に係る基板熱処理の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば次のような構成を採用することもできる。

実施形態では、筐体１０の外側にヒータ３２が設けられ、筐体１０の外側で加熱した加熱エアを筐体１０内に導入する構成としているが、ヒータ３２を底壁１２等、筐体１０の隔壁内部に配置するようにしてもよい。この構成によれば、生成された加熱エアをそのまま隔壁内部を通じて噴出ノズル２０に供給できるため、より効果的に加熱エアの温度低下を抑制することが可能となる。

また、ヒータ３２の配置は、筐体１０の下方である必要ななく上方であってもよい。この場合も、フットプリントの縮小化の点で有利な構成となる。但し、実施形態の構成によれば、筐体１０下側に配置される昇降駆動部１８周囲の空きスペースを有効に利用してヒータ３２をコンパクトに配置することができるという利点がある。なお、フットプリントの縮小化の要請がない場合には、ヒータ３２の配置は、筐体１０の上方や下方である必要はなく、筐体１０の側方部分にヒータ３２を設けるようにしてもよい。

また、実施形態では、クリーンエア供給源から供給されるエアを１台のヒータ３２で加熱しているが、勿論、複数台のヒータ３２を用いてもよい。この場合、各ヒータ３２を分散して配置し、それぞれのヒータ３２で加熱した加熱エアを噴出ノズル２０に案内するように内部配管３１等を構成するようにしてもよい。

また、実施形態では、内部配管３１やエア流路３４は、ホットプレート１６の下方を真っ直ぐ噴出ノズル２０に沿って横断するように設けられているが、例えば、ホットプレート１６の下方で蛇行するように内部配管３１等を設けてもよい。これによれば、内部配管３１等を通る加熱エアがホットプレート１６からより熱を受け易くなり、加熱エアの温度低下を抑制する上で有効となる。

また、実施形態では、筐体１０の側壁１３等は二重壁構造とされているが、勿論、三重壁以上の多重壁構造であってもよい。この場合、最も処理室側（ホットプレート１６側）に位置する内部空間に内部配管３１等を配備する構成とすれば、内部配管３１等を通る加熱エアがホットプレート１６からの熱を受け易くなる一方、加熱エアから外部への放熱が抑制されるため、加熱エアの温度低下を抑制する上で有効となる。なお、第２実施形態の場合には、これとは逆に、側壁１３等を中実壁構造とし、エア流路３４だけを壁内部に設ける構成としてもよい。

また、筐体１０の側壁１３等のうち、内部配管３１やエア流路３４を挟んで室内側となる部分と室外側となる部分とを異なる材料で構成するようにしてもよい。具体的には、室内側の材料を室外側よりも熱伝導性の高い材料で構成する。この構成によれば、上記と同様に、内部配管３１等を通る加熱エアがホットプレート１６からの熱を受け易くなる一方で、加熱エアから外部への放熱が抑制されるため、加熱エアの温度低下を防止する上でより有効となる。

また、実施形態では、噴出ノズル２０の両端部分から加熱エアを導入する構成となっているが、例えば上記処理装置１′の変形例として図５に示すように、両端部分を含む複数箇所で加熱エアを噴出ノズル２０に供給する構成としてもよい。このように噴出ノズル２０の両端部分を含む長手方向の複数箇所で噴出ノズル２０内に加熱エアを供給する構成によれば、噴出ノズル２０内で、その長手方向に沿った加熱エアの温度勾配が生じるのを抑制する上でより有効となる。逆に、噴出ノズル２０が比較的短く、熱勾配が生じるおそれがない場合には、噴出ノズル２０の一端側のみから加熱エアを導入する構成としてもよい。

本発明に係る基板熱処理装置（第１の実施形態）を示す断面略図である。 基板熱処理装置を示す図１のII−II断面図である。 本発明に係る基板熱処理装置（第２の実施形態）を示す断面略図である。 基板熱処理装置を示す図１のIV−IV断面図である。 基板熱処理装置の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１，１′ 基板熱処理装置
１０ 筐体
１２ 底壁
１３ 側壁
１４ 天壁
１５ 扉体
１６ ホットプレート
２０ 噴出ノズル
２４ 排気ノズル
３０ エア供給配管
３１ 内部配管
３２ ヒータ
３４ エア流路
Ｓ 基板

Claims (7)

1. 基板に加熱処理を施す基台が内底部に設けられた筐体と、前記筐体の一方側からその内部上面に沿う向きに加熱気体を供給し、前記筐体の他方側に設けられた排気口から排気する加熱気体供給手段とを備えた基板熱処理装置において、
   前記筐体は、その隔壁として、それぞれ内部空間を備える底壁、天壁および側壁を有し、
   前記基台は、前記筐体の前記底壁の上面に設置されており、
   前記加熱気体供給手段は、気体を加熱して前記加熱気体を生成する加熱手段と、前記天壁の直下に配置されて前記側壁に沿って延び、かつ前記天壁の下面に沿って前記加熱気体を噴射させるための噴出口を備えるノズル部材と、前記筐体の前記底壁および前記側壁の内部空間に設けられ、前記加熱手段で加熱された前記加熱気体を前記ノズル部材に供給する供給流路と、を含む、ことを特徴とする基板熱処理装置。
2. 請求項１に記載の基板熱処理装置において、
   前記供給流路は、前記底壁および前記側壁の内部空間により構成されていることを特徴とする基板熱処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の基板熱処理装置において、
   前記供給流路は、前記底壁の内部空間であって、かつ前記基台の下方の位置を経由するように設けられていることを特徴とする基板熱処理装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の基板熱処理装置において、
   前記筐体の隔壁は、前記供給流路を挟んで筐体内側の方が同外側よりも熱伝導性の高い材料から構成されていることを特徴とする基板熱処理装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の基板熱処理装置において、
   前記加熱手段は、前記筐体内空間の下方又は上方の何れかに位置するように配設されていることを特徴とする基板熱処理装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の基板熱処理装置において、
   前記加熱手段は、前記筐体の隔壁内部に配設されていることを特徴とする基板熱処理装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の基板熱処理装置において、
   前記ノズル部材は、前記加熱気体を噴出するための噴射口であって当該ノズル部材の長手方向に並ぶ複数の噴出口を有し、
   前記供給流路は、前記ノズル部材の少なくとも長手方向両端部分に前記加熱気体を案内するように設けられていることを特徴とする基板熱処理装置。
   

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