JP5630526B2

JP5630526B2 - 熱処理装置

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Publication number: JP5630526B2
Application number: JP2013080577A
Authority: JP
Inventors: 聡大豊澤; 祐一坂井
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: JP2013145916A

Description

本発明は、加熱板上に基板を載置して基板の熱処理を行う熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体に関する。

半導体製造におけるフォトリソグラフィ工程には、基板を加熱板上に載置して基板に対して熱処理を行う熱処理工程が含まれる。具体的には、レジスト塗布後の熱処理、露光後、現像前の熱処理、現像後の熱処理などが挙げられる。加熱板は、例えば抵抗発熱線を熱板本体にパターン印刷して構成され、基板の種別（ロット）に応じて設定された設定温度にコントロールされる。従って、一のロットについて熱処理を終えた後、後続のロットの設定温度が当該一のロットの設定温度と異なる場合には、加熱板の温度を変更する必要がある。例えば、後続のロットの基板の設定温度が前のロットの基板の設定温度よりも低い場合、前のロットの最終の基板が加熱板から搬出された後、例えば当該加熱板の裏面側にエアーを供給して（パージして）、加熱板を降温するようにしている。
しかし、エアーパージによる加熱板の冷却手法では熱交換率が低いことから温度整定を行うために長い時間がかかり、スループットの向上の妨げの一因となっている。また、パージ用のエアーが加熱板の表面側に回り込んで、パーティクル汚染を起こす虞もある。

ここで特許文献１には、加熱板に温調部を接触させることで加熱する加熱板について、加熱板温度を僅かに降温させる場合に、温調部を昇降機構により移動させて加熱板から離すことが記載されている。しかし、この手法では加熱板を短時間で降温させることはできない。

特開２００９−１９４２３７号公報（段落００５５、図１４）

本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は加熱板の温度を速やかに降温させることができる熱処理装置を提供することにある。

本発明は、基板を加熱板に載置して熱処理を行うための熱処理装置において、
前記加熱板の裏面と対向して設けられる第１の冷却プレートと、
前記加熱板と前記第１の冷却プレートとの間に設けられた第２の冷却プレートと、
前記第２の冷却プレートを、前記加熱板を冷却するために当該加熱板の裏面に接触または近接する冷却位置と前記第１の冷却プレート上に載置される待機位置との間で昇降させるための昇降機構と、
前記基板の熱処理中に、前記第２の冷却プレートを前記第１の冷却プレートにより冷却するために当該第２の冷却プレートを前記待機位置に設定し、熱処理後の基板が前記加熱板から搬出された後、当該加熱板を降温させるために前記第２の冷却プレートを前記冷却位置に設定するように前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
前記昇降機構は、前記第１の冷却プレートに形成された開口部に臨むように設けられたダイアフラムと、前記ダイアフラムにおける前記第２の冷却プレートとは反対側に気密空間を形成するための部材と、前記気密空間に気体を供給して前記ダイアフラムを前記第１の冷却プレートの表面よりも突出させて前記第２の冷却プレートを上昇させるための気体供給機構と、を備えたことを特徴とする
。
他の発明は、基板を加熱板に載置して熱処理を行うための熱処理装置において、
前記加熱板の裏面と対向して設けられる第１の冷却プレートと、
前記加熱板に貫通して形成された孔部と、
前記加熱板と前記第１の冷却プレートとの間に設けられた第２の冷却プレートと、
前記第２の冷却プレートに前記孔部から突没するように設けられ、前記基板の裏面を支持するための支持ピンと、
前記第２の冷却プレートを、前記加熱板を冷却するために当該加熱板の裏面に接触または近接する冷却位置と前記第１の冷却プレート上に載置される待機位置との間で昇降させるための昇降機構と、
前記基板の熱処理中に、前記第２の冷却プレートを前記第１の冷却プレートにより冷却するために当該第２の冷却プレートを前記待機位置に設定し、熱処理後の基板が前記加熱板から搬出された後、当該加熱板を降温させるために前記第２の冷却プレートを前記冷却位置に設定するように前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
前記支持ピンは、前記第２の冷却プレートの昇降により、前記加熱板から突出して基板の受け渡しを行うための受け渡し位置と前記加熱板の表面よりも下方側の位置との間で昇降するように構成されていることを特徴とする。

本発明は、基板を熱処理する加熱板を冷却する場合に、冷却部材を冷却部により冷却した上で、昇降機構により移動させて、加熱板に接触あるいは近接させるようにしている。従って、加熱板を速やかに冷却することができる。

本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置の全体を一部を切欠して示す斜視図である。前記熱処理装置の全体を示す縦断側面図である。前記熱処理装置に用いられる加熱ユニットを示す縦断側面図である。前記熱処理装置に用いられる加熱ユニットを示す縦断側面図である。前記熱処理装置に用いられる加熱板の裏面図である。前記熱処理装置に用いられる第１の冷却プレートを示す平面図である。加熱板の冷却工程を示すフロー図である。加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。加熱板の冷却工程における経過時間と加熱板の温度との関係を説明するグラフである。本発明における第２の実施形態に係る加熱ユニットを示す縦断側面図である。第２の実施形態に係る加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。第２の実施形態に係る加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。第２の実施形態に係る加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。本発明における第３の実施形態に係る加熱ユニットを示す縦断側面図である。第３の実施形態に係る加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。第３の実施形態に係る加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。本発明における第４の実施形態に係る加熱ユニット及び冷却アームを示す縦断側面図である。第４の実施形態に係る加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。第４の実施形態に係る加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。本発明における第５の実施形態に係る加熱ユニット及び冷却アームを示す縦断側面図である。第５の実施形態に係る加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。第５の実施形態に係る加熱板の冷却工程を示す作用説明図である。

本発明の熱処理装置の第１の実施形態について説明する。図１及び図２に示す熱処理装置は、基板例えば半導体ウエハ（以下、ウエハという。）Ｗに対してレジストの塗布、現像を行うための塗布、現像装置に使用されるものである。
熱処理装置は、例えばアルミニウムよりなる筐体１によって囲まれており、この筐体１内は、区画板７によってウエハＷに対して熱処理が行われる上方領域３ａと、ウエハＷを昇降させる駆動機構が収納された下方領域３ｂと、に区画されている。

図１中の左側（Ｙ軸正方向）を便宜的に前方として説明すると、上方領域３ａには、前方側から基板（ウエハ）冷却プレートである冷却アーム５、加熱ユニット６及び排気系部品の一部が収納された収納室４がこの順番で設置されている。この冷却アーム５は、加熱板との間でウエハの受け渡しを行う受け渡し機構に相当する。筐体１の側壁４４の前方側には、本熱処理装置外に設けられた図示しないウエハ搬送機構と冷却アーム５との間で、ウエハＷの受け渡しを行うための開口部４５が形成されており、この開口部４５は、図示しないシャッターなどにより開閉可能に構成されている。また、加熱ユニット６の側方位置における側壁４４の両側には、この加熱ユニット６の周囲の雰囲気を冷却するために、冷媒が上下に通流する冷媒流路４０が例えば４本並ぶように埋設されており、温度調整された冷却水がこの冷媒流路４０内を通流するように構成されている。

冷却アーム５は、区画板７に形成されたガイド４６に沿って脚部５１が筐体１の長手方向にスライドすることにより、既述のウエハ搬送機構との間でウエハＷの受け渡しを行う位置と、加熱ユニット６との間でウエハＷの受け渡しを行う位置と、の間において移動できるように構成されている。また冷却アーム５の下面側には、加熱されたウエハＷを粗冷却するために、例えば冷媒を通流させるための図示しない冷媒流路が設けられている。
下方領域３ｂには、図２に示すように、既述の開口部４５の側方位置と後述の加熱板８４の上方位置とにおいて、冷却アーム５上のウエハＷを昇降させるために、それぞれ昇降機構４９ａ、４９ｂに接続された支持ピン４７ａ、４７ｂが設けられている。冷却アーム５には、これら支持ピン４７ａ、４７ｂが貫通するスリット５３が形成されている。区画板７には、支持ピン４７ａが突没するための孔部４８が形成されている。尚、支持ピン４７ｂは、区画板７に形成された後述の第１のガス排出口７２を介して突没する。

加熱ユニット６の下方領域３ｂの左右両側には、図２に示すように、筐体１の長手方向に伸びる排気管１０４、１０４が設けられている。これら排気管１０４、１０４は、排気路２に収納室４を介して接続されており、排気管１０４、１０４同士の互いに対向する面に形成された多数の図示しない吸引孔から、この下方領域３ｂの雰囲気を排出できるように構成されている。

加熱ユニット６は、図１に示すように、ウエハＷを加熱するための加熱板８４と、下面側が開口しこの加熱板８４の周囲を上方側から気密に覆うように形成された概略カップ型の蓋体６２と、から構成されている。
この蓋体６２は、加熱板８４と冷却アーム５との間でウエハＷの受け渡しを行う際の待機位置である上方位置と、ウエハＷの熱処理時に加熱板８４を蓋う下方位置と、の間で図示しない昇降機構により昇降できるように構成されている。
蓋体６２の天井部には、給気管６６を介してガス供給源６５が接続されており、加熱板８４上のウエハＷに対して、例えば蓋体６２の天井部中央の開口部６７から、例えば空気や窒素ガスなどのパージガスを供給できるように構成されている。また、蓋体６２の側壁の内側には、下方位置におけるウエハＷの側面を臨む位置に、例えば全周に亘って多数の孔部６８が形成されている。この孔部６８は、排気路７０を介して排気路２に接続されている。

加熱板８４の下方側には、図３及び図４に示すように、区画板７上に設けられた冷却用昇降機構８３、冷却部である第１の冷却プレート８１及び冷却部材である第２の冷却プレート８２が下側からこの順番で積層されており、これらの部材をサポートリング８０が側方及び下方から囲うような構成となっている。

加熱板８４は、ウエハＷを載置するための例えば厚さが１０ｍｍの板状のプレートであり、例えばアルミニウム、ステンレス、銅合金等のように比較的安価で加工しやすい金属からなっている。また、この加熱板８４の表面には、ウエハＷの裏面側のパーティクル汚染を防止するためのプロキシミティピン（図示せず）が複数設けられ、ウエハＷはこのピンの上に載置される。
この加熱板８４の下面には、図５に示すように、ウエハＷを加熱するためのリング状の加熱部である抵抗発熱線からなるヒータ８４１が同心円状にパターン印刷されている。また、この加熱板８４内には、例えば中央部に加熱板８４の上面の温度を検出するための例えば熱電対などの温度検出部８４２が設けられており、この温度検出部８４２の温度検出値により、後述の制御部１０が接続されており、加熱板８４の表面の温度を制御するように構成されている。
加熱板８４は、その周縁部において例えば緩衝材などの図示しない受け部材を介して、断熱性の熱板支持部９２により加熱板８４の周方向に等間隔に例えば３ヶ所で下方から支持されている。そして、加熱板８４は、ネジなどの図示しない固定部材によりこの熱板支持部９２を介して第１の冷却プレート８１の外周縁に固定されている。
また、加熱板８４の下方には、例えばアルミニウムからなる第２の冷却プレート８２がこの加熱板８４に対向するように設けられている。

また、加熱板８４に第２の冷却プレート８２を接触させて加熱板８４を降温する際に、加熱板８４の裏面に設けられたヒータ８４１に第２の冷却プレート８２が接触しないように、この第２の冷却プレート８２の上面には、ヒータ８４１に対応する位置に凹部８２２が形成されている。そして、第２の冷却プレート８２の下面には、突起部８２１が例えば３ヶ所形成されており、この突起部８２１が冷却用昇降機構８３に下から押し上げられることにより、第２の冷却プレート８２が冷却位置に移動することができる。
第２の冷却プレート８２は、加熱板８４を冷却していないときには第１の冷却プレート８１上にて待機している。このとき加熱板８４の下面と第２の冷却プレート８２の上面との間に形成される薄い円板状の空間領域は、冷却ガス通流領域Ｇをなし、冷却ガスによる加熱板８４の冷却の際に冷却ガスが通流する。

第１の冷却プレート８１は、図３及び図４に示すように、内部に冷媒通流部８８が設けられている。この冷媒通流部８８は、前述の冷却アーム５に設けられた冷媒流路の出口と繋がっており、冷却アーム５を通ってきた冷媒が通流するようになっている。また、第１の冷却プレート８１における第２の冷却プレート８２の突起部８２１に対応する位置には、図３、図４及び図６に示すように、この突起部８２１をダイヤフラム８３２が押し上げるための空間である開口部８１３が設けられている。
この第１の冷却プレート８１における中央部には、図３、図４及び図６に示すように、複数の冷却ガス吹き付け用の冷却ガス供給管９０が、第１の冷却プレート８１の中心を囲むように配置されると共に、第１の冷却プレート８１を貫通して冷却ガス通流領域Ｇ内に突き出して設けられている。第２の冷却プレート８２には、図３及び図４に示すように、多数の開口部９１が設けられており、この開口部９１のうち一部は、第２の冷却プレート８２が第１の冷却プレート８１上に載置されている待機位置にある状態において、冷却ガス供給管９０と第２の冷却プレート８２とが接触しないように配置されている。一方、第１の冷却プレート８１においても、この冷却ガス供給管９０に対応していない残りの開口部９１に対応して開口部９６が設けられている。この第１の冷却プレート８１の開口部９６と第２の冷却プレート８２の開口部９１とで冷却ガス排出孔９７を形成しており、ここから冷却ガスが排出される。

冷却用昇降機構８３は、図３及び図４に示すように、支持部材８３１、ダイヤフラム８３２、エア供給機構８３３及び送気路８３４とからなる。支持部材８３１は、区画板７上に設けられダイヤフラム８３２を介して第１の冷却プレート８１を例えば３ヶ所で支持しており、その上部には凹部８３５が、第２の冷却プレート８２の突起部８２１及び第１の冷却プレート８１の開口部８１３に対応する位置に形成されている。そして、凹部８３５には、ダイヤフラム８３２が下方に突出した状態の時には、このダイヤフラム８３２の下方に突出した部分が収納される。また、凹部８３５には、この凹部８３５とダイヤフラム８３２とにより気密に囲まれた空間８３６が形成されている。この気密空間８３６は、送気路８３４を介して、下部領域３ｂにあるエア供給機構８３３に接続されている。このエア供給機構８３３により、送気路８３４を介して気密空間８３６に圧縮空気を送り込むことで、ダイヤフラム８３２が上方に突出する。このとき、ダイヤフラム８３２により突起部８２１を介して第２の冷却プレート８２が冷却位置に押し上げられる。逆に、エア供給機構８３３により、気密空間８３６内の空気を抜き負圧にすることで、ダイヤフラム８３２を下方に突出するように反転させ、第２の冷却プレート８２を待機位置に下降させることができる。

上述の第１の冷却プレート８１、第２の冷却プレート８２及び加熱板８４を側方及び下方から囲うように、サポートリング８０が設けられている。このサポートリング８０は、中心部に第２のガス排出口８５が形成された円板状であり、その周縁部には、上側に向かって伸び上がる起立壁８６が周方向に亘って形成されている。このサポートリング８０の外径は、ウエハＷの外径よりも片側が例えば２０ｍｍずつ大きくなるように形成されている。このサポートリング８０は、支持部材８７によって区画板７に支持されている。また、区画板７には、図３及び図４に示すように、このサポートリング８０の第２のガス排出口８５の位置に対応するように、この第２のガス排出口８５とほぼ同径の第１のガス排出口７２が開口している。また、サポートリング８０を貫通するように冷却用昇降機構８３が設けられているが、サポートリング８０は冷却用昇降機構８３との間に僅かに隙間を設けて接触しないようになっている。

なお、第１の冷却プレート８１、第２の冷却プレート８２及び加熱板８４には、図３〜図６に示すように、既述の支持ピン４７ｂが突没するための孔部１０２が形成されている。また、区画板７及びサポートリング８０においては、この支持ピン４７ｂは、夫々に形成されたガス排出口７２、８５を介して昇降する。

熱処理装置２には、図２に示すように、例えばコンピュータからなる制御部１０が接続されており、この制御部１０には、昇降機構やバルブなどの作動機構を制御するステップ群やウエハＷの熱処理あるいは加熱板８４の冷却を行うためのプログラム、ＣＰＵ、メモリなどが格納されている。プログラムにおける加熱板８４の冷却を行うステップ群については、ウエハＷの加熱プロセス温度ごとに、プロセス温度Ｔ２よりも少し高い温度（設定温度近傍）をしきい値Ｔ１として備え、一のプロセス温度Ｔ０からこれよりも低い他のプロセス温度Ｔ２に加熱板８４を降温させるときに、次の動作を行うように構成されている。
ａ．温度検出部８４２からの温度検出値が前記しきい値Ｔ１以上のときには冷却用昇降機構８３に対して第２の冷却プレート８２を上昇させておくための制御信号、具体的にはコンプレッサー８３３が圧縮空気を送気するための制御信号を出力する。
ｂ．温度検出値が前記しきい値Ｔ１を下回ったときには、ガス供給源９３をオンにして冷却ガスを冷却ガス通流領域Ｇに供給させるための制御信号を出力し、かつコンプレッサー８３３が圧縮空気を排出してダイヤフラム８３２に負圧を作用させ、第２の冷却プレート８２を下降させるための制御信号を出力する。
ｃ．温度検出値が前記他のプロセス温度Ｔ２に達したときにガス供給源９３をオフにして冷却ガスの通気を止めるための制御信号を出力する。
このプログラムは、記憶媒体例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶部１１に格納されて、制御部１０にインストールされる。

次に、上述の実施形態の作用について、図７〜図１１を用いて説明する。先ず図示しないシャッタが開くと、例えばレジスト液が塗布されたウエハＷが図示しないウエハ搬送機構によって、開口部４５を介して筐体１内の冷却アーム５の上方に搬送され、支持ピン４７ａの昇降とウエハ搬送機構の退避作用とにより冷却アーム５上に載置される。そして、冷却アーム５が加熱板８４の上方まで移動すると、加熱ユニット６の下方の支持ピン４７ｂの昇降と当該冷却アーム５の退避作用とにより、ウエハＷは加熱板８４上に載置される。この時、加熱板８４は設定温度（プロセス温度）Ｔ０である例えば１２０℃に加熱されている。

次いで、蓋体６２を下降させて、ウエハＷの周囲を密閉して、ガス供給源６５から所定の冷却ガスを供給すると共に、孔部６８からウエハＷの周囲の雰囲気を排気し、所定の時間この状態を保持してウエハＷの熱処理を行う。このウエハＷに対する熱処理終了後、蓋体６２を上昇させて、ウエハＷを搬入時と逆の動作で冷却アーム５に引き渡し、この冷却アーム５上において所定の時間冷却して、図示しないウエハ搬送機構により筐体１から搬出する。その後、所定の枚数の例えば同一ロットのウエハＷについても同様に熱処理が行われる。また、この熱処理中に、第２の冷却プレート８２は、第１の冷却プレート８１上に載置されていることにより冷却され、加熱板８４の冷却工程に備えている（図８）。そして、このロットにおける最後のウエハＷに対する熱処理が終了し（図７中ステップＳ１）、このウエハＷが冷却アーム５を介して、熱処理装置外へ搬出される（ステップＳ２）。

続いて次ロットのウエハＷに対して熱処理を行うが、次ロットのウエハＷについてのプロセス温度が先のロットのウエハＷについてのプロセス温度よりも低い場合には、加熱板８４を次のようにして降温させる。
先ず、記憶部１１に格納されているレシピから次ロットのウエハＷに対する熱処理の設定温度Ｔ２を読み出し、この加熱板８４の設定温度Ｔ２が次ロットのウエハＷの加熱温度となるように、ヒータ８４１の出力制御を行う（ステップＳ３）。この場合、加熱板８４を降温させるためヒータ８４１の出力はゼロとなるが、加熱板８４はこのままではその熱容量により速やかには降温しない。そこで、エアー供給機構８３３から支持部材８３１の凹部８３５における気密空間８３６内に圧縮空気を送ってダイヤフラム８３２を上側に突出させ、これにより、既述のように、事前に冷却してある第２の冷却プレート８２を上昇させて、加熱板８４に接触させる（ステップＳ４及び図９）。こうすることで、加熱板８４の温度（温度検出部８４２による温度検出値）は急速に低下（降温）する。加熱板８４の温度が設定温度近傍であるしきい値Ｔ１に到達すると、冷却用昇降機構８３の一部である支持部材８３１の凹部８３５における気密空間８３６内を負圧にしてダイヤフラム８３２を下方に突出するように反転させ、これにより、第２の冷却プレート８２を下降させる。下降させた第２の冷却プレート８２は、第１の冷却プレート８１上に載置され、当該第１の冷却プレート８１により、次の冷却工程に備えて冷却される（ステップＳ５及び図１０）。なお、加熱板８４を例えば１２０℃から１００℃に降温する場合、１０３℃をしきい値Ｔ１とする。

更にまた、ガス供給源９３から冷却機構９４を介して冷却された冷却ガスを冷却ガス通流領域Ｇへ供給する。これにより、冷却ガスが、加熱板８４下面に吹き付けられて冷却ガス通流領域Ｇを通流し加熱板８４から熱を奪って、冷却ガス排出孔９１を通って第１の冷却プレート８１の下方に排出される（ステップＳ６及び図１１）。排出された冷却ガスは、第２のガス排出口８５及び第１のガス排出口７２を通って下方領域３ｂに流入し、排気管１０４を介して排気路２に排気される。こうして第２の冷却プレート８２による加熱板８４の冷却に替えて冷却ガスによる冷却が行われる。そして、加熱板８４の温度が設定温度Ｔ２に到達した時点で、冷却ガスの吹き付けを停止し、冷却工程を終了する（ステップＳ７）。図１２は、加熱板８４の温度推移のプロファイルを示す図であり、この図から分かるように加熱板８４の温度は第２の冷却プレート８２により急激に降温し、次いで冷却ガスによる冷却に切り替わった後は、緩やかに降温してオーバーシュートが抑えられた状態で設定温度Ｔ２になる。以後、加熱板８４はヒータ８４１により設定温度Ｔ２に維持されるように温度制御され、次ロットのウエハＷを先のロットのウエハＷと同様にして熱処理装置内に搬入し、熱処理が行われる（ステップＳ８及びステップＳ９）。

上述の実施の形態によれば、加熱板８４を一の設定温度Ｔ０からこれよりも低いほかの設定温度Ｔ２に整定するときに、予め冷却された熱抵抗の小さな材質例えば金属板からなる第２の冷却プレート８２を上昇させ加熱板８４に接触させているため、加熱板８４を速やかに冷却させることができる。そのため、加熱板８４が降温するまでの温度整定時間（待ち時間）が短く、スループットの向上に寄与する。また、上述の実施形態では、第２の冷却プレート８２におけるヒータ８４１のパターンに対応する位置には凹部８２２を設けており、第２の冷却プレート８２とヒータ８４１とが接触することはないため、ヒータ８４１が損傷することはない。

また、加熱板８４を急速に降温させることができる第２の冷却プレート８２による冷却工程と緩やかに降温させる冷却ガスによる冷却工程とを分けることにより、冷却工程における加熱板８４の温度のオーバーシュートを防止することができる。
そして、冷媒通流部８８を備えた冷却部である第１のプレート８１と冷却位置と待機位置の間を何度も移動する冷却部材である第２のプレート８２とを別々に分けて設けることにより、冷媒通流部８８が動くことがないため、冷媒通流部８８に接続している配管の劣化や損傷が抑えられる。

なお、本発明の実施形態における冷却用昇降機構８３は、エアシリンダー機構、ボールネジ機構などであってもよい。
また、本熱処理装置の加熱ユニット６における換気機構は、冷却アーム５と加熱ユニット６との間に送気機構が設けられて、この送気機構から加熱ユニット６に向けてエアが供給され、加熱ユニット６に対して送気機構と反対側にあり排気路２に接続された排気機構によりこのエアは排気される構成であってもよい。
更にまた、本発明の実施形態における冷却ガス供給は、冷却プレート８２による冷却と並行して行ってもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について、図１３〜図１６を用いて説明する。この実施形態においては、図１３に示すように、支持ピン４７ｂの支持板を冷却部材である第２の冷却プレート８２として使用している。この第２の冷却プレート８２は、例えばモータ４９１、昇降軸４９２を含む昇降機構４９ｂにより、待機位置（図１４）、ウエハＷの受け渡し位置（図１５）及び冷却位置（図１６）に移動可能となっている。ここでいう待機位置とは、ウエハＷの熱処理中に第２の冷却プレート８２を冷却するために第１の冷却プレート８１に接触する位置である。ウエハＷの受け渡し位置とは、冷却アーム５の溝の中を支持ピン４７ｂが通過してウエハＷを突き上げているときの位置である。また冷却位置とは、第２の冷却プレート８２である支持板４７１の上面が加熱板８４の下面に接触し、加熱板８４を冷却することができる位置である。その他の構造及び加熱板８４の冷却工程のシーケンスに関しては、第１の実施形態と同様であるが、加熱板８４と待機位置にある第２の冷却プレート８２との間の離間寸法は、第１の実施形態の場合よりも大きく設定されている。
このような実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、支持ピン４７ｂの昇降機構と第２の冷却プレート８２の昇降機構とを兼用できるので、構成が簡素化できる利点がある。

本発明の第３の実施形態について、図１７〜図１９を用いて説明する。この実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図１７に示すように、昇降自在な第２の冷却プレート８２に冷却機構例えば冷媒通流部８８を設け、第１の冷却プレート８１側には冷媒通流部８８を設けていない点が第１の実施形態と異なる。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。冷媒通流部８８は冷却アーム５の冷媒流路の出口と図示しない配管で接続されており、冷媒通流部８８には冷却アーム５の冷媒流路を通ってきた冷媒が通流される。よって、第２の冷却プレート８２は、ウエハＷの熱処理中には、図１８に示すように、待機位置にて当該第２の冷却プレート８２を冷媒通流部８８により冷却しながら待機し、また、図１９に示すように、冷却用昇降機構８３により、加熱板８４に接触することで加熱板８４を冷却する。第２の冷却プレート８２による冷却の後に冷却ガスにより冷却を行うシーケンスに関しては、第１の実施形態と同様である。この実施形態においても、加熱板８４の温度を速やかに降温させることができる。なお、第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた実施形態、即ち支持ピン４７ｂの支持板に冷媒通流部８８を設ける構成としてもよい。

本発明の第４の実施形態について、図２０〜図２２を用いて説明する。この実施形態においては、図２０に示すように、冷却アーム５の下面側に加熱板８４と略同じ大きさの第３の冷却プレート８９が設けられている。この第３の冷却プレート８９は、冷却アーム５を支持する脚部５１に取り付けた昇降機構８９１により昇降軸８９２を介して、冷却アーム５に接触する待機位置と加熱板８４に接触する冷却位置との間で昇降するように構成されている。この例では、第３の冷却プレート８９は、ウエハＷの熱処理中には、待機位置である冷却アーム５の下面に接触して当該冷却アーム５により冷却されている。このとき、冷却アーム５は加熱ユニット６の外で待機している。そして、ウエハＷに対する熱処理が終わりウエハＷを熱処理装置の外に搬出した後、図２１に示すように、冷却アーム５が加熱ユニット６内に進入し、図２２に示すように、冷却用昇降機構８３により、加熱板８４の上面に第３の冷却プレート８９を接触させることで加熱板８４を冷却する。その他の構造や冷却工程のシーケンスに関しては、第１の実施形態と同様である。この実施形態においても、加熱板８４の温度を速やかに降温できる効果に加えて、加熱板８４を冷却する冷却機構として冷却アームの冷却機構（冷媒通流部）を利用しているので、加熱板８４のための冷却機構を特別に用意しなくても済むという利点がある。

第５の実施形態について、図２３〜図２５を用いて説明する。この実施形態においては、図２３に示すように、冷却アーム５が当該冷却アーム５の脚部５１に設けられた昇降機構５１１により昇降自在となっている。そして、加熱板８４の冷却の際には、冷却アーム５が加熱ユニット６内に進入し（図２４）、冷却アーム昇降機構５１１により冷却アーム５を降下させ冷却アーム５の下面と加熱板８４の上面とを接触させることにより、加熱板８４を冷却する（図２５）。その他の構造や冷却工程のシーケンスに関しては、第１の実施形態と同様である。

上述の実施形態では、加熱板８４の冷却において、冷却部材である第２の冷却プレート８２を加熱板８４に接触させていたが、第２の冷却プレート８２と加熱板８４との間隔が例えば０．５ｍｍ以内になるように近接させることで冷却を行ってもよい。また、冷却部材（例えば第２の冷却プレート８２）と冷却ガスとを併用して加熱板８４を冷却する場合、第２の冷却プレート８２を加熱板８４に接触させた状態で冷却ガスを冷却ガス通流領域Ｇに通流させ、加熱板８４の温度が既述のしきい値Ｔ１以下になったときに、冷却ガスのみで加熱板８４を冷却するようにしてもよい。あるいは、第２の冷却プレート８２と冷却ガスとにより、加熱板８４を設定温度Ｔ２まで降温させてもよい。また、本発明では、冷却ガスを用いなくてもよい。
本発明は、冷却アーム５を備えていない熱処理装置であってもよく、この場合、外部の基板搬送機構により加熱板８４との間で基板Ｗの受け渡しが行われる。

Ｗウエハ
１熱処理装置の筐体
２排気路
３ａ熱処理装置の上方領域
３ｂ熱処理装置の下方領域
４５筐体側面の開口部
４７ａ、４７ｂ
支持ピン
４９ａ、４９ｂ
支持ピン昇降機構
５冷却アーム
５１冷却アームの脚部
６加熱ユニット
６２蓋体
７区画板
７２第１のガス排出口
８０サポートリング
８１第１の冷却プレート
８２第２の冷却プレート
８３冷却用昇降機構
８４加熱板
８５第２のガス排出口
８４１ヒータ
８４２温度検出部
８８冷媒通流部
９０冷却ガス供給管
９１第２の冷却プレートにおける開口部
９６第１の冷却プレートにおける開口部
９７冷却ガス排出孔
１０制御部
１１記憶部

Claims

基板を加熱板に載置して熱処理を行うための熱処理装置において、
前記加熱板の裏面と対向して設けられる第１の冷却プレートと、
前記加熱板と前記第１の冷却プレートとの間に設けられた第２の冷却プレートと、
前記第２の冷却プレートを、前記加熱板を冷却するために当該加熱板の裏面に接触または近接する冷却位置と前記第１の冷却プレート上に載置される待機位置との間で昇降させるための昇降機構と、
前記基板の熱処理中に、前記第２の冷却プレートを前記第１の冷却プレートにより冷却するために当該第２の冷却プレートを前記待機位置に設定し、熱処理後の基板が前記加熱板から搬出された後、当該加熱板を降温させるために前記第２の冷却プレートを前記冷却位置に設定するように前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
前記昇降機構は、前記第１の冷却プレートに形成された開口部に臨むように設けられたダイアフラムと、前記ダイアフラムにおける前記第２の冷却プレートとは反対側に気密空間を形成するための部材と、前記気密空間に気体を供給して前記ダイアフラムを前記第１の冷却プレートの表面よりも突出させて前記第２の冷却プレートを上昇させるための気体供給機構と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
基板を加熱板に載置して熱処理を行うための熱処理装置において、
前記加熱板の裏面と対向して設けられる第１の冷却プレートと、
前記加熱板に貫通して形成された孔部と、
前記加熱板と前記第１の冷却プレートとの間に設けられた第２の冷却プレートと、
前記第２の冷却プレートに前記孔部から突没するように設けられ、前記基板の裏面を支持するための支持ピンと、
前記第２の冷却プレートを、前記加熱板を冷却するために当該加熱板の裏面に接触または近接する冷却位置と前記第１の冷却プレート上に載置される待機位置との間で昇降させるための昇降機構と、
前記基板の熱処理中に、前記第２の冷却プレートを前記第１の冷却プレートにより冷却するために当該第２の冷却プレートを前記待機位置に設定し、熱処理後の基板が前記加熱板から搬出された後、当該加熱板を降温させるために前記第２の冷却プレートを前記冷却位置に設定するように前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、
前記支持ピンは、前記第２の冷却プレートの昇降により、前記加熱板から突出して基板の受け渡しを行うための受け渡し位置と前記加熱板の表面よりも下方側の位置との間で昇降するように構成されていることを特徴とする熱処理装置。
前記加熱板の裏面に向けて冷却ガスを供給する冷却ガス供給管を備え、
前記第２の冷却プレートには、前記第２の冷却プレートの昇降時に前記冷却ガス供給管が貫通する開口部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の熱処理装置。
前記制御部は、前記加熱板の温度が熱処理を行うために設定された設定温度の近傍の温度であるしきい値に到達したときに前記第２の冷却プレートを前記冷却位置から離隔すると共に、前記加熱板の温度を設定温度に降温するために前記冷却ガスを供給するように制御することを特徴とする請求項３記載の熱処理装置。
前記第２の冷却プレートは、熱抵抗の小さな材質であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の熱処理装置。