JP5105396B2 - 加熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱処理中での昇華物の発生（析出）を低減することを可能にする加熱処理装置に関するものである。

半導体デバイスや液晶パネルの製造工程においては、処理すべき基板について洗浄工程、コーティング工程、露光工程、乾燥工程等の各種工程が行われている。これらの製造プロセスの中間工程において、プリベーク工程及びポストベーク工程が設けられ、基板を加熱処理装置内に配置し、加熱処理してから次段の工程に移行されている。

ここで、基板上に塗布された塗布液を乾燥させる加熱処理装置として、例えば特許文献１に示される構成が既に知られている。このような構成においては、載置台に設けられた加熱手段の温度分布を均一にしたり、溶剤リッチな雰囲気を作るために、載置台の上方に天板を設け基板上の空間を狭くする構成が検討されているが、例えば昇華物が発生してしまう。

また、特許文献２では、加熱手段の加熱温度と略等しい温度まで加熱されたN_２ガスを処理装置内へ供給し、また同時に排気させることで、処理装置内のガスを短時間で入れ替える構成が開示されているが、発生した昇華物を除去することは困難である。

特許第３３２４９０２号 特開平１０−１２５５２号

ところで、本発明者が加熱処理について種々の実験及び解析を行った結果、
上述したように基板上の空間を狭くする構成とした場合、処理中において基板表面に形成された塗布膜から溶剤が気化するだけでなく、塗布液中に含まれる低分子の樹脂や染料等の昇華性の物質も同時に気化することが判明した。昇華性の物質（所謂昇華物）は、処理室内の低温の部分に析出するため、特に処理室（筐体）内の上方（上側壁表面）に析出し易い。このように上方に析出すると基板上に堆積するおそれがある。
このように、処理室内（基板上）の温度分布を均一にしようとすると昇華物の問題は避けられなかった。

また、基板サイズが大型化されることにより、基板全体を均等に加熱させることができず、部分的に塗布液の乾燥ムラ等が生じる問題もあった。またこれ以外にも、基板を加熱する加熱手段自体も大型化するので、例えば装置自体の搬送も困難になることが予想されている。

本発明は、上述した点に鑑み、基板上の温度分布を均一にすることができ、昇華物の発生をも低減させることが可能な加熱処理装置を提供するものである。

本発明は、筐体と、筐体内に昇降可能に配置された載置台と、載置台に設けられ、この載置台に載置される基板を加熱する第１の加熱手段とを少なくとも有する加熱処理装置において、筐体の一方の側には第２の加熱手段が設けられ、筐体の他方の側には排気機構が設けられている構成とした。

本発明に係る加熱処理装置によれば、筐体の一方の側には第２の加熱手段が設けられ、筐体の他方の側には排気機構が設けられている構成としたので、実際に排気機構と第２の加熱手段とを動作させた際は、筐体内において、載置台上に熱風を流すことができる。すなわち他方で排気が行われることにより一方の側で加熱された空気（熱気）を載置台上に流すことが可能になる。
これにより例えば上述したように基板上の空間を狭くすることで筐体内（例えば載置台上で）で昇華物が発生したとしても、熱風により排気側へ吸排出することができ、低温部分での昇華物の発生を低減することが可能になる。また熱風を流しているので空間内の温度分布を乱すようなこともない。

上述した加熱処理装置において、加熱処理手段が複数に分割された構成とした場合は、上述した作用に加えて、基板表面の温度分布を更に部分的に細かく調整することが可能になる。

また上述した加熱処理装置において、筐体の上部に第３の加熱手段が設けられた構成とした場合は、上述した作用に加えて、例えば筐体の上部の近傍で発生した昇華物を低減させることができ、第２の加熱手段のみの場合に比べて昇華物の発生をより低減することが可能になる。

また上述した加熱処理装置において、加熱機構と載置台との間に仕切り板が設けられた構成とした場合は、上述した作用に加えて、載置台上の空間への熱風の流れを整流させることができる。また例えば加熱機構からの放射熱の伝わりを仕切り板である程度止めることもでき、基板に対する放射熱の影響を低減できる。

本発明に係る加熱処理装置によれば、温度分布を均一にできると共に昇華物の発生をも低減させることが可能になるので、高信頼性で高性能な加熱処理装置を実現できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明による加熱処理装置の一実施の形態を示す概略断面図である。なお図２は加熱処理装置の第１の加熱手段、第２の加熱手段、排気機構を示す概略平面図である。
加熱処理装置は、筐体１と、筐体１内に昇降可能に配置された載置台２と、この載置台２に載置される基板Wを加熱する第１の加熱手段３とを少なくとも有している。

筐体１は上部筐体４と下部筐体５から構成されている。
下部筐体５は上述した第１の加熱手段３が設けられた載置台２と一体に構成され（所謂ホットプレート）、上部筐体４はこのような構成の下部筐体５を覆う所謂蓋となっている。第１の加熱手段３は例えば面状のヒーター等から構成されている。

下部筐体５の側壁の一方及び他方には開口６が形成されている。また上部筐体（蓋）４においては吊り下げられた天板７を有している。載置台２においは基板Wを昇降させるピン８（図示の例では例えば３本）が所定の位置に配置されている。基板Wと天板７との距離は例えば２０mmの間隔となっており基板W上は狭い空間となっている。これにより基板W上の温度分布が均一となるように構成されている。

基板Wは、図示しない基板搬入用の開口からロボットにより基板Wが搬送され載置台２上に載置される。なお基板Ｗは載置台２を中心として４方向からのそれぞれから搬入されたり搬出されたりすることが可能である。即ちどの方向からも搬入されることは可能であり、どの方向にも搬出されることが可能である。

そして本実施の形態においては特に、筐体１の一方の側には第２の加熱手段９が設けられ、筐体１の他方の側には排気機構１０が設けられている。
具体的には、図１及び図２に示すように、第２の加熱手段９は下部筐体５の一方の側壁に形成された開口７に取り付けられ、第１の加熱手段３の幅と程同等の幅で形成されている。この第２の加熱手段９は例えば線状ヒーター１１等で構成されている。１２はフィルターである。
また排気機構１０は下部筐体５の他方の側壁に形成された開口７に取り付けられ、複数のアジャスター１３、ブロワー１４等から構成されている。図示の場合では４つのアジャスター１３が用いられている。

このような構成の加熱処理装置を実際に動作させた場合（基板W上の塗布液を乾燥させた場合）は、加熱機構９において線状ヒーター１１により加熱された空気（所謂熱気）が、排気機構１０のアジャスター１３やブロワー１４を制御することで、筐体１内の空間、すなわち天板７と基板Wとの間において基板W上を排気機構１０へと向かって流れる（図中矢印Ｘ参照）。これにより基板Wと天板７との間隔を狭くしたことにより昇華物が発生したとしても、このような熱風により排気機構１０へと吸排出することができる。

この際、基板Wサイズや第１の加熱手段３の温度分布等により、アジャスター１３を個々に制御したりブロワー１４を制御することで基板W上のどの位置においても均一に整流された熱風を排気機構１０へとむかって吸排出することが可能になる。

上述した実施の形態の加熱処理装置においては、図２に示すように第１の加熱手段３を複数に分割（例えば領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ）することもできる。これにより、基板Ｗ表面の温度分布を更に部分的に調整することが可能になる。

この際、熱風の進行方向（図中矢印Ｘ参照）にそって温度勾配（低から高）が形成されるように各領域（Ａ〜Ｂ）のそれぞれの温度制御を行うこともできる。すなわち熱風は空間内に進入した直後は高温であるが空間内を進行するにつれて徐々に降温する。そのため進行方向に沿って温度勾配を形成することにより基板全体を均一に加熱することができる。なお分割は図示のように形に限定されず様々な形態が考えられる。

ただ単に分割しただけでは基板Ｗ自体が周辺温度の影響を受けるため塗布液の乾燥ムラ等の問題が生じてしまう場合がある。すなわち第１の加熱手段３と程同等の大きさの基板Ｗの場合、特に基板Ｗの外周が周辺領域の低い温度の影響を受け易い。従ってこのような場合は第１の加熱手段３においては外周を高温領域（領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｇ、領域Ｈ）にすることが好ましい。これにより、基板Ｗの外周が周辺温度の影響を受け難くなり上記問題が生じることを低減できる。

またこのように高温領域（Ｅ〜Ｈ）を設けた場合、高温領域（Ｅ〜Ｈ）と領域（Ａ〜Ｂ）との間に中間領域Ｉを形成することもできる。すなわち高温領域（Ｅ〜Ｈ）と領域（Ａ〜Ｂ）とが隣接する場合、基板Ｗの外周においては直接的に高温領域（Ｅ〜Ｈ）の影響を受けてしまう。従ってこのように中間領域Ｉを設けることで、高温領域（Ｅ〜Ｈ）からの熱伝導や輻射熱を緩和でき、基板Ｗ外周への直接的な影響も低減することができる。

無論、基板Ｗサイズが第１の加熱手段３の大きさよりも小さい場合は基板Ｗの外周は周辺領域と離れることになるため周辺温度の影響を受け難い。従って上述したように高温領域（Ｅ〜Ｈ）や中間領域Ｉも設ける必要もない。

このように、基板Ｗサイズ及び第１の加熱手段３の大きさとの関係によって、第１の加熱手段３の分割の仕方や各温度領域の設け方を工夫することができる。これによりどのようなサイズの基板Ｗに対しても最良の状態で加熱させることが可能になる。

またこのように第１の加熱手段３が複数に分割されていることにより、図５に示すように例えば領域Ｊ及び領域Ｋとからなる加熱手段（例えばＧ４世代対応）１８と領域Ｌ及び領域Ｍとからなる加熱手段（例えばＧ４世代対応）１９とを線Ｚを境に取り付け及び取り外しが可能に構成することもできる。よって加熱処理装置自体の分割も可能になる。

すなわち上記課題でもふれたように、基板Ｗサイズが大型化された場合は、基板Ｗを加熱する第１の加熱手段３自体も大型化するので例えば装置自体の輸送も困難になることが予想される。しかしこのように複数に分割された加熱処理装置を組み立てて目的とする１つの装置を形成できるようにしたことで、加熱処理装置を現地で組み立てることも可能になる。また大型の加熱処理装置を輸送する場合と比較して輸送の形態を軽減できる。このような方法は基板Ｗサイズがさらに大型化された場合により求められるところである。
なお、図示の場合は２つの加熱手段を取り付けて１つの加熱手段とした場合を示したが、分割された加熱手段の数によっても様々な形態が考えられる。

また上述した実施の形態では単体の加熱処理装置を説明したが、実際はこのような単体の加熱処理装置が鉛直方向に多段に積層された構成となっている。

また上述した実施の形態の加熱処理装置においては、上部筐体５（蓋）に第３の加熱手段１５を設けることもできる。
すなわち、図３に示すように、天板７に例えば面状発熱体等からなるヒーター１５を配置して加熱処理中に天板７の温度を高くする。
このような構成とすることで、例えば蓋２の近傍で発生した（天板７において温度の低くなっている箇所に付着した）昇華物を低減させることができ、上述した図１及び図２に示した構成の場合に比べて、空間内の上方の低い温度の箇所を高温にすることができ昇華物の発生をより低減することができる。
また、図４に示すように、天板７を吊り下げている部材（吊り下げ部材）１６のそれぞれにヒーター１５を配置することで天板７を高温とすることもでき、この場合も図３に示す構成と同様の作用を得ることができる。

また上述した実施の形態の加熱処理装置においては、第２の加熱手段９と載置台２との間（載置台の横側）に仕切り板（例えばアルミ板）１７を設けることもできる。
このように構成することで第２の加熱手段９から開口６を介して基板Ｗ上に直接熱気が流れず基板Ｗ上へ流れる熱気を整流させることができる。また仕切り板１７を設けたことで、熱源である線状ヒーター１１からの放射熱の伝わりを仕切り板１７によりある程度遮断することができる。これにより基板Ｗ上の温度分布が乱れることもない。
なお、このような仕切り板１７は図１に示したように載置台２の一方の側だけでなく外周を囲むように形成することもできる。これにより上述したような基板Ｗへの周辺温度の影響を低減することもできる。

また上述した実施の形態の加熱処理装置では、上部筐体４（蓋）に吊り下げ部材１６により吊り下げられた天板７を有する場合を説明したが、天板７が無い場合も考えられる。このような構成においても上述した各実施の形態の構成とすることで同様の作用を得ることができる。

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

本発明による加熱処理装置の一実施の形態を示す断面図である。 第１の加熱手段の一実施の形態の構成を示す平面図である。 蓋に第２の加熱手段を設けた場合の構成図（その１）である。 蓋に第２の加熱手段を設けた場合の構成図（その２）である。 第１の加熱手段の他の実施の形態を示す平面図である。

符号の説明

１・・・筐体、２・・・載置台、３・・・第１の加熱手段、４・・・上部筐体（蓋）、５・・・下部筐体、６・・・開口、７・・・天板、８・・・ピン、９・・・第２の加熱手段、１０・・・排気機構、１１・・・ヒーター、１２・・・フィルター、１３・・・アジャスター、１４・・・ブロワー、１５・・・第３の加熱手段、１６・・・吊り下げ部材、１７・・・仕切り板

Claims (3)

1. 筐体と、前記筐体内に昇降可能に配置された載置台と、前記載置台に設けられ、該載置台に載置される基板を加熱する第１の加熱手段とを少なくとも有する加熱処理装置において、
   前記筐体の一方の側には第２の加熱手段が設けられ、前記筐体の他方の側には前記第１の加熱手段の幅方向に沿って個々に制御される複数のアジャスターを備えた排気機構を配置したことを特徴とする加熱処理装置。
2. 請求項１に記載の加熱処理装置において、前記筐体の上部に第３の加熱手段が設けられていることを特徴とする加熱処理装置。
3. 請求項１に記載の加熱処理装置において、前記第２の加熱手段と前記載置台との間には、仕切り板が設けられていることを特徴とする加熱処理装置。