JP6879808B2

JP6879808B2 - 熱処理装置

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Publication number: JP6879808B2
Application number: JP2017079598A
Authority: JP
Inventors: 靖博福本; 田中　裕二; 裕二田中; 友宏松尾; 石井　丈晴; 丈晴石井
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-04-13
Also published as: WO2018190224A1; TW201839805A; JP2018182065A; TWI673771B

Description

本発明は、半導体基板、液晶表示用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に対して熱処理を行う熱処理装置に関する。

熱処理装置は、チャンバと、チャンバの内部に設けられた熱処理プレートとを備えている。熱処理プレートは、塗布液が塗布された基板に対して熱処理を行う。熱処理プレートによって基板が高温に加熱されると、塗布液から昇華物が発生し、発生した昇華物はチャンバ内の気体に含まれる。また、昇華物を含む気体が冷却されると、結晶化した昇華物がチャンバの内壁に付着および堆積する。そのため、熱処理装置は、チャンバ内の気体を排気するように構成されている。

特許文献１には、基板の上方に設けられた排気取入口と、排気取入口に接続され、熱線を有する配管と、配管に設けられ、昇華物を回収するトラップ部とを備えたベーク装置が
開示されている。特許文献２には、トラップ部までの配管の温度を検出し、検出した温度に基づいて配管の温度を調整することが開示されている。特許文献３には、トラップ部までの配管に設けられ、冷却水を用いて排気ガスを吸引するアスピレータが開示されている。

また、特許文献４には、図１０のように、熱処理プレート２０２および基板Ｗの上方に設けられ、内壁面２０３Ａがテーパ面で形成された内側カバー２０３と、その内側カバー２０３の中央部に設けられた排気口２０４とを備えた構成が開示されている。

特開平０６−０８４７８２号公報特許第４４６７２６６号公報特許第４２９０５７９号公報特開２００８−０１６７６８号公報

しかしながら、従来の熱処理装置は、次のような問題がある。すなわち、図１０に示す内側カバー２０３および排気口２０４のように、基板Ｗの上方で排気する場合、基板Ｗ上の塗布液から発生した昇華物が結晶化して内側カバー２０３および排気口２０４に付着する場合がある。付着した昇華物が落下すると、基板のパターン形成に悪影響を与えてしまう。また、チャンバ２０５内部（熱処理空間）に昇華物を含む気体が滞留することは、昇華物付着などの視点から好ましくない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、昇華物を含む気体の滞留を抑制しつつその気体を回収でき、また、基板上への昇華物の落下を抑えることができる熱処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明に係る熱処理装置は、基板を収容するチャンバと、前記チャンバ内の下部に設けられ、基板を水平姿勢で載置した状態で熱処理する熱処理プレートと、前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記チャンバの側壁に設けられた基板出入口と、前記基板出入口とは別に前記チャンバの側壁に設けられた水平方向に扁平な排気口であって、前記チャンバの内部の幅と同じ開口幅を有すると共に、前記チャンバの内部の高さと同じ開口高さを有する前記排気口と、前記チャンバ内の気体を回収する気体回収部であって、前記排気口と同じ大きさの開口部を一端に有し、前記一端の開口部を前記排気口に接続させて前記チャンバに取り付けられた前記気体回収部と、前記気体回収部の他端の開口部に接続され、前記気体回収部で回収された前記気体中における基板上の塗布液から発生した昇華物を除去するトラップ部と、を備えていることを特徴とするものである。

本発明に係る熱処理装置によれば、基板を収容するチャンバの側壁には、基板出入口とは別に、水平方向に扁平な排気口が設けられている。排気口は、チャンバの内部の幅と同じ開口幅を有すると共に、チャンバの内部の高さと同じ開口高さを有する。排気口がチャンバの側壁に設けられているので、仮に結晶化した昇華物が付着したとしても、基板上への昇華物の落下が抑えられる。また、排気口は、チャンバの内部の幅と同じ開口幅を有すると共に、チャンバの内部の高さと同じ開口高さを有するので、チャンバ内の昇華物を含む気体の滞留を抑制しつつ排気口を通じてその気体を回収できる。

また、上述の熱処理装置において、前記排気口は、前記基板出入口に対向して設けられていることが好ましい。これにより、基板出入口から排気口までが一直線となる。基板出入口から排気口までが例えばＬ字になった場合、Ｌ字に折れ曲がった部分で気体を滞留させてしまう可能性がある。しかしながら、本発明により、気体を滞留させてしまう部分の発生を抑えることで、昇華物を含む気体の滞留を抑制しつつ排気口を通じてその気体を回収できる。

また、上述の熱処理装置において、前記排気口は、平面視した場合に、前記排気口の中心を通り、かつ前記排気口と直交する直線が前記熱処理プレートの基板載置面の中心を通るように配置されていることが好ましい。平面視した場合に、基板載置面の中心、すなわち、基板の中心を基準として、昇華物を含む気体を、排気口を通じて回収できる。

また、上述の熱処理装置において、前記排気口は、前記熱処理プレートの基板載置面の高さが前記排気口の上縁と下縁との間に位置するように配置されていることが好ましい。これにより、基板載置面に沿って昇華物を含む気体を、排気口を通じて円滑に回収できる。

また、上述の熱処理装置において、前記トラップ部は、前記気体回収部で回収された前記気体を通すためのトラップ流路と、前記トラップ流路に接続され、前記トラップ部の下流に昇華物除去後の気体を送るための流出部と、前記トラップ流路の流入口と前記流出部との間の前記トラップ流路の外周に設けられ、前記トラップ流路に流れる前記気体を冷却する気体冷却部と、前記トラップ流路の下端よりも高い位置で前記流出部が前記トラップ流路に接続されることで形成される、前記昇華物を収集する昇華物収集部と、を備えていることが好ましい。

昇華物除去後の気体を送る流出部とトラップ流路の下端との間には、気体冷却部で結晶化された昇華物を収集する昇華物収集部が形成されている。これにより、結晶化された昇華物を昇華物収集部に収集させることができ、また、昇華物除去後の気体を、流出部を通じてトラップ部の下流に送ることができる。

また、上述の熱処理装置において、前記トラップ流路は、前記気体回収部の前記他端の開口部と前記気体冷却部との間における、前記気体の流れ方向と直交する断面積が、前記他端の開口部の開口面積と同じ、あるいは前記開口面積よりも広くなるように構成されていることが好ましい。

気体回収部の他端の開口と気体冷却部との間におけるトラップ流路の断面積が、他端の開口の開口面積よりも狭い場合、気体回収部で回収された気体を気体冷却部に送りにくくなる。また、狭くなった部分で昇華物が結晶化すると、結晶化された昇華物によって狭くなった部分を詰まらせてしまう可能性がある。本発明によれば、気体回収部で回収された気体を気体冷却部に円滑に素早く送ることができ、昇華物によってトラップ流路を詰まらせてしまうことを防止できる。

また、上述の熱処理装置において、前記気体回収部は、前記チャンバに対して着脱可能に構成されていることが好ましい。チャンバから気体回収部を取り外すことで、排気口が露出する。排気口は、基板の水平方向の投影長さ以上の開口幅を有している。そのため、排気口を通じて、基板を出し入れすることができ、また、清掃治具でチャンバ内を清掃するなどチャンバ内をメンテナンスすることができる。

また、上述の熱処理装置において、前記気体回収部は、前記チャンバに対して着脱可能に構成されていると共に、前記気体冷却部を含む前記トラップ部に対して着脱可能に構成されていることが好ましい。これにより、チャンバ内をメンテナンス等することができる。また、気体回収部は、気体冷却部を含むトラップ部以降の構成と分離できるので、チャンバに対する気体回収部の着脱を容易にすることができる。

また、上述の熱処理装置において、前記トラップ部は、平面視した場合に、前記排気口を挟んで前記熱処理プレートの反対側に設けられていることが好ましい。これにより、気体回収部とトラップ部とを近くに配置できるので、排気口から回収された気体をトラップ部に素早く送ることができる。

本発明に係る熱処理装置によれば、排気口がチャンバの側壁に設けられているので、仮に結晶化した昇華物が付着したとしても、基板上への昇華物の落下が抑えられる。また、排気口は、チャンバの内部の幅と同じ開口幅を有すると共に、チャンバの内部の高さと同じ開口高さを有するので、チャンバ内の昇華物を含む気体の滞留を抑制しつつ排気口を通じてその気体を回収できる。

実施例に係る熱処理装置の概略構成図である。（ａ）は、チャンバ等の平面図であり、（ｂ）は、チャンバを正面から見たときの排気口およびチャンバのフランジを示す図である。チャンバと気体回収部の連結部分を拡大した縦断面図である。気体回収部およびトラップ部を示す斜視図である。気体回収部およびトラップ部を示す概略構成図である。（ａ）は、気体回収部がチャンバおよびトラップ下部に取り付けられている状態を示す図であり、（ｂ）は、気体回収部がチャンバおよびトラップ下部から取り外された状態を示す図である。変形例に係る気体回収部およびトラップ部を示す概略構成図である。変形例に係る気体回収部およびトラップ部を示す概略構成図である。変形例に係る気体回収部およびトラップ部を示す概略構成図である。従来の熱処理装置の概略構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係る熱処理装置の概略構成図である。

＜熱処理装置１の構成＞
熱処理装置１は、基板Ｗを熱処理するものである。熱処理装置１は、チャンバ２、熱処理プレート３、支持ピン昇降部４、ガス供給バッファ部５、不活性ガス供給部７、シャッター部９、排気ダクト部１１、制御部１３および設定部１５を備えている。

なお、本実施例の熱処理装置１は、図１０の従来の熱処理装置２０１のチャンバ２０５のように、外側カバー２０６を有する上部チャンバ２０５Ａと、熱処理プレート２０２を有する下部チャンバ２０５Ｂとが分離可能に構成されていない。また、熱処理装置１は、エアシリンダなどのリフタ２０７により、上部チャンバ２０５Ａを昇降させるように構成されていない。すなわち、本実施例の熱処理装置１は、内部圧力やガス濃度を調節するために密閉性能を得られる構成となっている。

チャンバ２は、基板Ｗを収容するものである。チャンバ２は、図１のように、基板出入口２１、排気口２３および上部開口部２５を備えている。基板出入口２１は、チャンバ２の側壁に設けられ、チャンバ２内に基板Ｗを搬出および搬入するための開口である。排気口２３は、チャンバ２内の気体を排気するための開口である。排気口２３等については後述する。上部開口部２５は、上からチャンバ２内をメンテナンスするための開口である。

熱処理プレート３は、基板Ｗを水平姿勢で載置した状態で熱処理するものである。熱処理プレート３は、チャンバ２内の下部に設けられている。熱処理プレート３は、ベース板２７に取り付けられており、チャンバ２の底部に設けられたもう１つの開口に挿入されることで配置される。ベース板２７は、ＯリングＲＧを介在させてチャンバ２に取り付けられている。熱処理プレート３は、例えば、銅（Cu）やアルミニウム（Al）等の熱伝導率が高い金属を基材とする材料で構成されている。なお、ＯリングＲＧの劣化を防止するために、ＯリングＲＧの近傍に、冷却水が循環する冷却管２８が設けられている。

熱処理プレート３は、ヒータ２９を備えている。ヒータ２９は、熱処理プレート３を温調し、例えば、３００℃〜４００℃の範囲で調節する。また、熱処理プレート３には、図示しないプロキシミティボールが埋設されている。これにより、基板Ｗの下面と熱処理プレート３の上面との間に所定の隙間を形成する（例えば０．１ｍｍ）。

支持ピン昇降部４は、３本の支持ピン３１（図１では図示の関係上、２本のみ示す）、昇降部材３３、およびアクチュエータ３５を備えている。支持ピン３１は、熱処理プレート３を貫通するように、設けられている。支持ピン３１は、昇降部材３３で支持されており、アクチュエータ３５は、昇降部材３３を介在させて支持ピン３１を昇降させる。

ガス供給バッファ部５は、上部開口部２５に蓋をするように、ＯリングＲＧを介在させてチャンバ２に取り付けられる。ガス供給バッファ部５は、チャンバ２に対して着脱可能に構成されている。ガス供給バッファ部５は、例えばパンチングメタルで構成された拡散板３７を備えている。拡散板３７は、不活性ガス供給部７により供給された窒素（Ｎ_２）ガスを、拡散板３７の貫通口３７Ａを通じて、熱処理空間ＨＳに拡散させる。なお、熱処理空間ＨＳは、扁平な略直方体の形状で構成されている。

不活性ガス供給部７は、ガス供給バッファ部５を介して、不活性ガスとして窒素ガスをチャンバ２内に供給する。不活性ガス供給部７は、例えば２個の流体調整弁などを備え、窒素ガスの流量を二段階に切り替え可能に構成されている。

シャッター部９は、基板出入口２１の前面に設けられている。シャッター部９は、シャッター本体３９とアクチュエータ４１とを備えている。アクチュエータ４１は、シャッター本体３９を上下方向に移動させる。これにより、シャッター本体３９を実線または破線の位置に移動させて、基板出入口２１を開閉する。また、シャッター本体３９には、ＯリングＲＧが設けられており、シャッター本体３９で基板出入口２１を閉じた際に、ＯリングＲＧは、シャッター本体３９とチャンバ２との間に配置される。

制御部１３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、タイマを備えている。制御部１３は、熱処理プレート３、支持ピン昇降部４、不活性ガス供給部７、シャッター部９、排気ダクト部１１などの熱処理装置１の各構成を制御する。メモリには、熱処理の手順を規定した複数個のレシピやその他熱処理装置１に必要な動作プログラムが記憶されている。設定部１５は、オペレータによって操作されるものであり、複数個のレシピの一つを選択したり、レシピを編集したり、処理の開始を指示したり、警報発生時の操作を指示したりする。なお、設定部１５は、液晶モニタなどの表示部並びに、マウス、キーボード、各種スイッチなどの入力部を備えている。なお、圧力センサＰは、チャンバ２内の圧力を検出する。酸素濃度センサＣは、チャンバ２内の酸素濃度を検出する。

＜チャンバ２の排気口２３等および排気ダクト部１１の構成＞
次に、チャンバ２の排気口２３等および排気ダクト部１１を説明する。図２（ａ）は、チャンバ２等の平面図であり、図２（ｂ）は、チャンバ２を正面から見たとき（ＡＡ視）の排気口２３およびチャンバ２のフランジ２Ｂを示す図である。

排気口２３は、基板出入口２１とは別にチャンバ２の側壁に設けられている。図２（ａ）のように、排気口２３は、基板出入口２１と対向するチャンバ２の側壁に設けられている。排気口２３は、水平方向に扁平である。排気口２３は、基板出入口２１と略同じ大きさの開口を有している。具体的に、排気口２３は、チャンバ２の内部の幅ＨＡ２と略同じ開口幅ＨＡ１を有する。すなわち、排気口２３の開口幅ＨＡ１は、チャンバ２の左内側壁２Ｌと右内側壁２Ｒとの間の幅ＨＡ２と略同じである。このため、排気口２３に排気ダクト部１１が接続されていない場合、排気口２３からも基板Ｗを出し入れできる。

排気口２３は、図２（ａ）のように、熱処理プレート３を平面視した場合に、排気口２３の中心を通り、かつ排気口２３と直交する直線ＳＴが熱処理プレート３の基板載置面３Ａの中心を通るように配置されている。平面視した場合に、基板載置面３Ａの中心、すなわち、基板Ｗの中心を基準として、昇華物を含む気体を、排気口２３を通じて回収できる。また、排気口２３は、熱処理プレート３の基板載置面３Ａの高さが排気口２３の上縁２３Ｕと下縁２３Ｓとの間に位置するように配置されている。これにより、基板載置面３Ａに沿って昇華物を含む気体を、排気口２３を通じて回収できる。また、排気口２３は、図２（ｂ）、図３のように、チャンバ２の内部の高さＴＡ２と略同じ開口高さＴＡ１を有している。すなわち、排気口２３の開口高さＴＡ１は、チャンバ２の内部の天井２Ｕと基板載置面３Ａとの間の高さＴＡ２と略同じである。

なお、図２（ａ）において、符号２Ａは、基板出入口２１が形成されたフランジであり、符号２Ｃは、上部開口部２５が形成されたフランジである。また、上部開口部２５は、基板Ｗの直径よりも大きい直径の開口を有している。

図１に戻る。排気ダクト部１１は、気体回収部５１、トラップ部５３、排気管５５、開閉弁５７，アスピレータ（aspirator）５９、および空気供給部６１を備えている。アスピレータ５９は、ポンプとして機能し、気体回収部５１等を通じてチャンバ２の内部の気体を排気するための吸引力を生成する。空気供給部６１は、アスピレータ５９を動作させるための空気を供給する。空気供給部６１は、空気配管６１Ａ、２個の開閉弁６１Ｂ、６１Ｃ、および２個の流量調整弁６１Ｄ，６１Ｅを備えている。図１のように、空気供給部６１は、空気の流量を二段階に切り替え可能に構成されている。

図３は、チャンバ２と気体回収部５１の連結部分を拡大した縦断面図である。気体回収部５１は、チャンバ２に対して着脱可能に構成されており、熱処理装置１は、チャンバ２に対して気体回収部５１を着脱する例えばパッチン錠６３を備えている。

パッチン錠６３は、受け部材６４とフック可動部６５とを備えている。受け部材６４は、チャンバ２のフランジ２Ｂに設けられている。フック可動部６５は、気体回収部５１に設けられている。フック可動部６５は、受け部材６４に引っ掛けるフック６５Ａと、フック６５Ａを操作するレバー６５Ｂとを備えている。レバー６５Ｂは、フック６５Ａを操作することで、受け部材６４にフック６５Ａを引っ掛けながら、気体回収部５１をチャンバ２（のフランジ２Ｂ）に押し付けて、この引っ掛けおよび押し付け状態を保持する。これにより、連結部分における、排気する気体の漏れを防止しつつ、気体回収部５１をチャンバ２に取り付ける。一方、取り付けた状態において、レバー６５Ｂは、フック６５Ａを操作することで、保持された引っ掛けおよび押し付け状態を解放する。これにより、気体回収部５１をチャンバ２から取り外すことができる。なお、受け部材６４が気体回収部５１に設けられ、フック可動部６５がチャンバ２に設けられていてもよい。

ここで、パッチン錠６３を採用する効果を説明する。ボルトによって、気体回収部５１をチャンバ２に取り付ける場合があるとする。この場合、熱処理装置１は熱処理を行うので、気体回収部５１がチャンバ２に焼き付くだけでなく、取り付けるためのボルトもチャンバ２に焼き付いてしまう。これにより、ボルトを緩めることが困難な場合がある。更に、例えば六角に形成されたボルトの頭部がちぎれてしまう場合がある。ボルトの頭部がちぎれてしまうと、その後のケアが困難になる。そこで、パッチン錠６３を用いる。これにより、焼き付きが生じても、チャンバ２に対して気体回収部５１を容易に取り付けおよび取り外すことができる。また、工具を用いなくてもよい点からも、容易に取り付けおよび取り外すことができる。

図４は、気体回収部５１およびトラップ部５３を示す斜視図である。図５は、それらの概略構成図である。なお、図４の符号ＳＥは、風速計または圧力計などのセンサが取り付けられる。

図２（ａ）、図４、図５に示す気体回収部５１は、排気を行うために、チャンバ２内の気体を回収するものである。気体回収部５１は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す排気口２３と略同じの大きさ（開口幅ＨＡ１および開口高さＴＡ１）の開口部５１Ａを有している。そして、気体回収部５１は、その一端の開口部５１Ａを排気口２３に接続させてチャンバ２に取り付けられている。すなわち、開口部５１Ａと排気口２３の位置が一致するように、気体回収部５１がチャンバ２に取り付けられている。気体回収部５１において、開口部５１Ａを通過した気体は、開口部５１Ａよりも大きさ（面積）が小さい他端の開口部５１Ｂに集められる。

トラップ部５３は、図５のように、気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂに接続されている。トラップ部５３は、気体回収部５１で回収された気体中の昇華物を結晶化して昇華物を除去するものである。昇華物は、上述のように、基板Ｗ上の塗布液から発生する。図５のように、トラップ部５３は、トラップ流路５３Ａ、流入口５３Ｂ、連通口５３Ｃ、流出口側流路５３Ｄ、流出口５３Ｅ、気体冷却部である冷却管５３Ｆ、および昇華物収集部５３Ｇを備えている。なお、連通口５３Ｃ、流出口側流路５３Ｄおよび流出口５３Ｅは、本発明の流出部に相当する。

トラップ流路５３Ａは、気体回収部５１で回収された気体を通すためのものである。トラップ流路５３Ａは、管状（中空円筒状）の部材の内部に形成され、下端５３Ｈが閉ざされて構成されている。トラップ流路５３Ａは、略鉛直方向に真っ直ぐ延びて構成されている。

流入口５３Ｂは、図５のように、気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂと接続されている。流入口５３Ｂを通って流入した気体は、トラップ流路５３Ａ、連通口５３Ｃ、流出口側流路５３Ｄを順番に通った後、流出口５３Ｅから流出する。連通口５３Ｃは、トラップ流路５３Ａと流出口側流路５３Ｄとの繋ぎ目に位置する開口である。流出口側流路５３Ｄは、連通口５３Ｃから流出口５３Ｅまでを繋ぐ流路である。連通口５３Ｃ、流出口側流路５３Ｄおよび流出口５３Ｅは、トラップ部５３の下流に昇華物除去後の気体を送る。

冷却管５３Ｆは、トラップ流路５３Ａの流入口５３Ｂと流出口側流路５３Ｄ（または連通口５３Ｃ）との間のトラップ流路５３Ａの外周に設けられている。冷却管５３Ｆは、冷却水が循環するようになっており、トラップ流路５３Ａに流れる気体を冷却する。気体を冷却することにより、気体中の昇華物を結晶化（固化）させる。流出口側流路５３Ｄ（または連通口５３Ｃ）は、トラップ流路５３Ａの下端５３Ｈよりも高い位置でトラップ流路５３Ａに接続される。これにより、流出口側流路５３Ｄと下端５３Ｈとの間には、冷却管５３Ｆで結晶化された昇華物を収集する昇華物収集部５３Ｇが形成されている。その結果、結晶化された昇華物を昇華物収集部５３Ｇに収集させることができ、また、昇華物除去後の気体を、連通口５３Ｃ、流出口側流路５３Ｄ、流出口５３Ｅを順番に通じてトラップ部５３の下流の排気管５５等に送ることができる。

また、トラップ部５３は、熱処理プレート３を平面視した場合に、排気口２３を挟んで熱処理プレート３の反対側に設けられている。これにより、気体回収部５１とトラップ部とを近くに配置できるので、排気口２３から回収された気体をトラップ部５３に素早く送ることができる。また、トラップ部５３は、気体回収部５１の下方に設けられていることが好ましい。これにより、結晶化した昇華物が昇華物収集部５３Ｇに回収しやすく、省スペースである。

また、トラップ流路５３Ａは、気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂと冷却管５３Ｆとの間（符号ＲＡ）における断面積ＳＳ１が、気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂの開口面積ＳＳ２と略同じ面積となるように構成されている。すなわち、トラップ流路５３Ａは、直円柱状で構成されているので、流入口５３Ｂから下端５３Ｈまで同じ断面積ＳＳ１で構成される。また、トラップ流路５３Ａは、上述の断面積ＳＳ１が開口面積ＳＳ２よりも広くなるように構成されていてもよい。すなわち、流入口５３Ｂと冷却管５３Ｆとの間における断面積ＳＳ１が、開口面積ＳＳ２よりも狭くならないように構成されている。

気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂと冷却管５３Ｆとの間におけるトラップ流路５３Ａの断面積ＳＳ１が、他端の開口部５１Ｂの開口面積ＳＳ２よりも狭い場合、気体回収部５１で回収された気体を冷却管５３Ｆに送りにくくなる。また、狭くなった部分で昇華物が結晶化すると、結晶化された昇華物によって狭くなった部分を詰まらせてしまう可能性がある。本実施例によれば、気体回収部５１で回収された気体を冷却管５３Ｆに円滑に素早く送ることができ、昇華物によってトラップ流路５３Ａを詰まらせてしまうことを防止できる。

なお、トラップ流路５３Ａの断面積ＳＳ１は、昇華物が除去された気体が通る流出口側流路５３Ｄの断面積ＳＳ３よりも広くなるように構成されている。また、断面積ＳＳ１、ＳＳ３は、気体の流れ方向ＦＤと直交する断面積である。

また、トラップ部５３は、トラップ上部６７とトラップ下部６８とに分離可能に構成されている。トラップ上部６７は、流入口５３Ｂとトラップ流路５３Ａ１とを備えている。トラップ上部６７は、気体回収部５１に固定されている。すなわち、トラップ上部６７と気体回収部５１は、一体化されている。一方、トラップ下部６８は、トラップ流路５３Ａ２と連通口５３Ｃ，流出口側流路５３Ｄ、流出口５３Ｅ、冷却管５３Ｆ、昇華物収集部５３Ｇ、および下端５３Ｈを備えている。

トラップ上部６７とトラップ下部６８の接続部分は、例えばクイックカップリングＮＷフランジ（ＫＦ型フランジとも呼ばれる）で構成されている。連結部材６９は、トラップ上部６７とトラップ下部６８のフランジを固定して、それらを連結する。また、連結部材６９の蝶ネジを緩めて連結部材６９を取り外すことで、気体回収部５１に固定されたトラップ上部６７と、トラップ下部６８は分離する。すなわち、気体回収部５１は、冷却管５３Ｆを含むトラップ下部６８に対して着脱可能に構成されている。

＜熱処理装置１の動作＞
熱処理装置１の動作について、ＤＳＡ（Directed Self-Assembly）プロセスの熱処理を一例に説明する。

まず、ＤＳＡプロセスの一連の流れを説明する。基板Ｗ上の全面に下地層を形成する。この下地層上に、フォトレジストのガイドパターンを形成する。そして、下地層の表面に沿って形成される複数のガイドパターンの間にスピン塗布などでブロック共重合体（block copolymer）の塗布液膜を形成する。この状態で熱処理装置１の熱処理を実行する。熱処理により、ブロック共重合体を相分離する。すなわち、２個のガイドパターンの間において、下地層の表面に沿って、一方の重合体の層と他方の重合体の層とが交互に配置させる。この後、２種類の重合体のいずれか一方の重合体を除去して、他方の重合体を残す。これにより、パターン形成する。

＜＜基板Ｗに対する熱処理＞＞
次に、基板Ｗに対する熱処理について説明する。上述のように、基板Ｗ上には、熱処理前のブロック共重合体の塗布液膜が形成されている。シャッター部９のアクチュエータ４１は、シャッター本体３９を下降させて、基板出入口２１を開く。また、支持ピン昇降部４のアクチュエータ３５は、支持ピン３１を上昇させる。図１に示す基板搬送機構ＴＲは、チャンバ２内の支持ピン３１上に基板Ｗを搬送する。基板Ｗを搬送して、基板搬送機構ＴＲがチャンバ２外に後退した後、シャッター本体３９を上昇して、基板出入口２１を閉じる。支持ピン３１は、上昇したままである。

その後、チャンバ２内の気体を窒素ガスで置換する。すなわち、不活性ガス供給部７は、ガス供給バッファ部５を介してチャンバ２内の熱処理空間ＨＳに窒素ガスを供給する。この際、排気ダクト部１１において、空気供給部６１によりアスピレータ５９に空気を供給し、また、開閉弁５７を開く。これにより、排気ダクト部１１は、排気口２３を通じて、チャンバ２内の気体を排気する。なお、チャンバ２への窒素ガスの供給、およびチャンバ２内の気体の排気は、予め設定されたレシピに従って調整される。

その後、レシピにより、酸素濃度が所定値以下になると、支持ピン３１を下降して、基板Ｗを熱処理プレート３上に載置する。これにより熱処理を開始する。熱処理が終了すると、支持ピン３１を上昇し、基板Ｗを冷却する。冷却後、窒素ガスの供給および排気を停止（開閉弁５７等を閉じる）する。そして、基板出入口２１が開いた後、基板搬送機構ＴＲは、熱処理後の基板Ｗを搬送する。

＜＜気体回収部５１とトラップ部５３の動作＞＞
次に、排気ダクト部１１における気体回収部５１とトラップ部５３の動作を説明する。基板Ｗは例えば３５０℃で熱処理される。その熱処理において、ブロック共重合体の塗布膜から昇華物（または気化物）が発生する。詳しくは、高温で熱処理されると、塗布液の溶剤に溶剤以外の成分が溶け出して、溶け出した溶剤以外の成分が溶剤と共に蒸発する。これにより、昇華物が発生する。発生した昇華物はチャンバ２内の気体に含まれる（混入する）。気体が冷却されて昇華物が結晶化（固化）する場合、結晶化された昇華物がチャンバ２の内壁に付着して、基板Ｗ上に落下することは好ましくない。

そこで、排気口２３は、チャンバ２の側壁に設けられており、排気口２３は、チャンバ２の内部の幅ＨＡ２と略同じ開口幅ＨＡ１を有している。また、気体回収部５１は、排気口２３と略同じ大きさの開口部５１Ａを一端に有し、その一端の開口部５１Ａを排気口２３に接続させてチャンバ２に取り付けられている。そのため、図２（ａ）の符号ＹＳで示す四隅で気体の滞留を抑制しつつ排気口２３を通じて気体を回収することができる。また、排気口２３および気体回収部５１がチャンバ２の側壁に設けられていることで、仮に気体回収部５１で気体中の昇華物が結晶化しても、基板Ｗ上に落下することを抑制することができる。

気体回収部５１の一端の開口部５１Ａで回収された気体は、他端の開口部５１Ｂ側に集められて、他端の開口部５１Ｂに接続されるトラップ部５３に送られる。トラップ部５３に送られた気体は、流入口５３Ｂ、トラップ流路５３Ａ、連通口５３Ｃ、流出口側流路５３Ｄ、を順番に流れて、流出口５３Ｅに送られる。流入口５３Ｂと流出口側流路５３Ｄ等との間のトラップ流路５３Ａの外周には、冷却管５３Ｆが設けられている。冷却管５３Ｆは、通過する気体、すなわち、気体回収部５１で回収された気体を冷却し、気体中の昇華物を結晶化する。結晶化した昇華物は、その自重で落下して、流出口側流路５３Ｄと下端５３Ｈとの間に形成された昇華物収集部５３Ｇに収集される。一方、塗布液成分が除去された気体は、流出口側流路５３Ｄ等を通って排気管５５に送られる。排気管５５に送られた気体は、開閉弁５７、アスピレータ５９を通って排気される。

＜気体回収部５１の着脱＞
次に、図６（ａ）、図６（ｂ）を参照して、気体回収部５１およびトラップ部５３の着脱について説明する。図６（ａ）において、気体回収部５１は、パッチン錠６３によりチャンバ２に取り付けられており、トラップ上部６７とトラップ下部６８は、連結部材６９により固定されている。

〔ステップＳ０１〕チャンバ２と気体回収部５１の固定の解除
図３に示すパッチン錠６３のレバー６５Ｂを操作して、チャンバ２への気体回収部５１の押し付けを解除しつつ、受け部材６４からフック６５Ａを外す。これにより、工具を用いることなくチャンバ２から気体回収部５１を取り外すことができる。また、チャンバ２と気体回収部５１と焼き付きにより、それらが接着したとしても、硬くなったネジを緩めることが無いので、取り付け状態の解除が容易である。

〔ステップＳ０２〕トラップ上部６７とトラップ下部６８の固定の解除
連結部材６９の蝶ネジを緩めて、トラップ上部６７およびトラップ下部６８から連結部材６９を取り外すことで、トラップ上部６７とトラップ下部６８との固定を解除する。ステップＳ０１，Ｓ０２により、図６（ｂ）のように、気体回収部５１とトラップ上部６７とが一体となったものを、チャンバ２およびトラップ下部６８から取り外すことができる。

チャンバ２から気体回収部５１を取り外すことで、排気口２３が露出する。排気口２３は、チャンバ２の内部の幅ＨＡ２と同じ開口幅ＨＡ１を有している。そのため、排気口２３を通じて、基板Ｗを出し入れすることができ、また、清掃治具でチャンバ２内を清掃するなどチャンバ２内をメンテナンスすることができる。

また、気体回収部５１は、チャンバ２に対して着脱可能に構成されていると共に、冷却管５３Ｆを含むトラップ部５３に対して着脱可能に構成されている。これにより、チャンバ２内をメンテナンス等することができる。また、気体回収部５１は、冷却管５３Ｆを含むトラップ部５３以降の構成と分離できるので、チャンバ２に対する気体回収部５１の着脱を容易にすることができる。すなわち、トラップ下部６８およびチャンバ２等が取り付けられるフレーム７１からトラップ下部６８を取り外したり、冷却管５３Ｆに接続される冷却水循環用の配管（図示しない）、または、トラップ部５３の流出口５３Ｅに接続される排気管５５を取り外したりすることがない。

なお、トラップ下部６８をフレーム７１から取り外せば、昇華物収集部５３Ｇなどの清掃を行うことができる。

本実施例によれば、基板Ｗを収容するチャンバ２の側壁には、基板出入口２１とは別に、水平方向に扁平な排気口２３が設けられている。排気口２３がチャンバ２の側壁に設けられているので、仮に結晶化した昇華物が付着したとしても、基板Ｗ上への昇華物の落下が抑えられる。また、排気口２３は、チャンバ２の内部の幅ＨＡ２と略同じ開口幅ＨＡ１を有しているので、チャンバ２内の昇華物を含む気体の滞留を抑制しつつ排気口２３を通じて回収することができる。また、排気口２３は、熱処理プレート３の基板載置面３Ａが排気口２３の上縁２３Ｕと下縁２３Ｓとの間に位置するように配置されている。これにより、基板載置面３Ａに沿って昇華物を含む気体を、排気口を通じて円滑に回収できる。

また、排気口２３は、基板出入口２１に対向して設けられている。これにより、基板出入口２１から排気口２３までが一直線となる。基板出入口２１から排気口２３までがＬ字になった場合、Ｌ字に折れ曲がった部分で気体を滞留させてしまう可能性がある。しかしながら、本発明により、気体を滞留させてしまう部分の発生を抑えることで、昇華物を含む気体の滞留を抑制しつつ排気口２３を通じて回収できる。なお、排気口２３は、必要により、基板出入口２１と対向せずに、例えば、チャンバ２の左内側壁２Ｌまたは右内側壁２Ｒなどの側壁に設けられてもよい。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、トラップ部５３のトラップ流路５３Ａは、気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂと冷却管５３Ｆとの間における断面積ＳＳ１が、他端の開口部５１Ｂの開口面積ＳＳ２と同じ、あるいは前記開口面積よりも広くなるよう構成されていた。この点、図７のように、トラップ部５３のトラップ流路５３Ａは、気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂと冷却管５３Ｆとの間における、気体の流れ方向ＦＤと直交する断面積ＳＳ１が、他端の開口部５１Ｂの開口面積ＳＳ２よりも狭くなるように構成されてもよい。

上述のように、図７の構成は、気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂと冷却管５３Ｆとの間において、断面積ＳＳ１が狭くなっているので、気体回収部５１で回収された気体を冷却管５３Ｆに素早く送れない。また、狭くなっている部分で結晶化した昇華物が付着すると、狭くなっている部分が詰まってしまう可能性がある。しかしながら、これ以外は、実施例と同様の効果を有する。

また、図７の構成の場合、狭くなっている部分の周囲をヒータで暖めて昇華物の結晶化を防止してもよい。しかしながら、構成が複雑になる。なお、図５の実施例の構成の場合は、気体回収部５１からトラップ部５３の冷却管５３Ｆにかけてヒータは設けられていない。

また、図７において、気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂには、中間ダクト７３が接続されている。トラップ部５３の流入口５３Ｂと中間ダクト７３は、管継手７５で連結されている。トラップ部５３の接続部５３Ｊと中間ダクト７３の接続部７３Ｊは共に、ナット形状をしている。管継手７５は、管状で構成され、上下に雄ネジが切られており、中央にボルトの頭部のように六角形の締め付け部を有する。その締め付け部でネジを回転することにより、管継手７５が接続部５３Ｊ、７３Ｊに対して上下に移動する。これにより、気体回収部５１および中間ダクト７３と、トラップ部５３とを分離することができる。

また、図５と図７の構成を組み合わせて、図８または図９のように、構成してもよい。すなわち、図８、図９において、トラップ部５３のトラップ流路５３Ａは、気体回収部５１の他端の開口部５１Ｂと冷却管５３Ｆとの間における、気体の流れ方向ＦＤと直交する断面積ＳＳ１が、他端の開口部５１Ｂの開口面積ＳＳ２と同じ、あるいは前記開口面積よりも広くなるよう構成されている。図８と図９の構成の違いは、冷却管５３Ｆの位置である。

（２）上述した実施例および変形例（１）では、トラップ部５３は、流出部として、連通口５３Ｃ、流出口側流路５３Ｄ、流出口５３Ｅを備えていた。この点、流出部は、連通口５３Ｃおよび流出口側流路５３Ｄを備えておらず、流出口５３Ｅを備えていてもよい。すなわち、トラップ流路５３Ａに直接、流出口５３Ｅが形成されている構成であってもよい。

（３）上述した実施例および各変形例では、トラップ部５３のトラップ上部６７とトラップ下部６８は、分離可能に構成されていた。この点、必要により、トラップ上部６７とトラップ下部６８は、分離できないように構成されていてもよい。

（４）上述した実施例および各変形例では、基板Ｗ上には、ブロック共重合体を含む塗布液の膜が形成されていたが、塗布液はブロック共重合体を含む塗布液に限定されない。例えば、反射防止膜（BARC: Bottom Anti-Reflective Coating）を形成するための塗布液であってもよい。

（５）上述した実施例および各変形例では、排気口２３は、チャンバの内部の幅ＨＡ２と略同じ開口幅ＨＡ１を有していた。この点、図２（ａ）、図２（ｂ）のように、排気口２３の開口幅ＨＡ１は、チャンバ２の内部の幅ＨＡ２未満であってもよい。すなわち、排気口２３は、熱処理プレート３上の基板Ｗを排気口２３が設けられたチャンバ２の側壁に水平投影させた場合の水平方向の投影長さＨＡ３以上の開口幅ＨＡ１を有してもよい。これにより、少なくとも基板Ｗの上方における昇華物を含む気体の滞留を抑制しつつ排気口２３を通じて回収できる。

（６）上述した実施例および各変形例では、排気口２３は、熱処理プレート３の基板載置面３Ａが排気口２３の上縁２３Ｕと下縁２３Ｓとの間に位置するように配置されている。この点、排気口２３の上縁２３Ｕと下縁２３Ｓは共に、必要により、熱処理プレート３の基板載置面３Ａよりも上方に位置してもよい。そのため、排気口２３の上縁２３Ｕは、少なくとも熱処理プレート３の基板載置面３Ａよりも上方に位置されておればよい。排気口２３の上縁２３Ｕと下縁２３Ｓは共に、基板載置面３Ａよりも上方に位置するので、基板載置面３Ａと排気口の下縁２３Ｓとの段差で気体の滞留が発生する可能性があるが、それ以外は実施例の効果を有する。

（７）上述した実施例および各変形例では、図２（ａ）のように、熱処理プレート３の基板載置面３Ａは円形であったが、矩形でもよい。また、基板Ｗは円形であったが、矩形でもよい。この場合、排気口２３は、円形基板Ｗの幅ＨＡ３以上の開口幅ＨＡ１を有してもよい。

１ … 熱処理装置
２ … チャンバ
３ … 熱処理プレート
３Ａ … 基板載置面
７ … 不活性ガス供給部
１１ … 排気ダクト部
２１ … 基板出入口
２３ … 排気口
２３Ｕ … 上縁
２３Ｓ … 下縁
５１ … 気体回収部
５３ … トラップ部
５１Ａ … 一端の開口部
５１Ｂ … 他端の開口部
５３Ａ … トラップ流路
５３Ｂ … 流入口
５３Ｃ … 連通口
５３Ｄ … 流出口側流路
５３Ｅ … 流出口
５３Ｆ … 冷却管
５３Ｇ … 昇華物収集部
５３Ｈ … 下端
６８ … トラップ下部
ＨＡ１ … 開口幅
ＨＡ２ … 幅
ＨＡ３ … 基板の水平方向の投影長さ
ＳＳ１ … 断面積
ＳＳ２ … 開口面積
ＦＤ … 流れ方向

Claims

基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内の下部に設けられ、基板を水平姿勢で載置した状態で熱処理する熱処理プレートと、
前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記チャンバの側壁に設けられた基板出入口と、
前記基板出入口とは別に前記チャンバの側壁に設けられた水平方向に扁平な排気口であって、前記チャンバの内部の幅と同じ開口幅を有すると共に、前記チャンバの内部の高さと同じ開口高さを有する前記排気口と、
前記チャンバ内の気体を回収する気体回収部であって、前記排気口と同じ大きさの開口部を一端に有し、前記一端の開口部を前記排気口に接続させて前記チャンバに取り付けられた前記気体回収部と、
前記気体回収部の他端の開口部に接続され、前記気体回収部で回収された前記気体中における基板上の塗布液から発生した昇華物を除去するトラップ部と、
を備えていることを特徴とする熱処理装置。
請求項１に記載の熱処理装置において、
前記排気口は、前記基板出入口に対向して設けられていることを特徴とする熱処理装置。
請求項１または２に記載の熱処理装置において、
前記排気口は、平面視した場合に、前記排気口の中心を通り、かつ前記排気口と直交する直線が前記熱処理プレートの基板載置面の中心を通るように配置されていることを特徴とする熱処理装置。
請求項１から３のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記排気口は、前記熱処理プレートの基板載置面の高さが前記排気口の上縁と下縁との間に位置するように配置されていることを特徴とする熱処理装置。
請求項１から４のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記トラップ部は、前記気体回収部で回収された前記気体を通すためのトラップ流路と、前記トラップ流路に接続され、前記トラップ部の下流に昇華物除去後の気体を送るための流出部と、前記トラップ流路の流入口と前記流出部との間の前記トラップ流路の外周に設けられ、前記トラップ流路に流れる前記気体を冷却する気体冷却部と、前記トラップ流路の下端よりも高い位置で前記流出部が前記トラップ流路に接続されることで形成される、前記昇華物を収集する昇華物収集部と、を備えていることを特徴とする熱処理装置。
請求項５に記載の熱処理装置において、
前記トラップ流路は、前記気体回収部の前記他端の開口部と前記気体冷却部との間における、前記気体の流れ方向と直交する断面積が、前記他端の開口部の開口面積と同じ、あるいは前記開口面積よりも広くなるように構成されていることを特徴とする熱処理装置。
請求項１から６のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記気体回収部は、前記チャンバに対して着脱可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。
請求項５または６に記載の熱処理装置において、
前記気体回収部は、前記チャンバに対して着脱可能に構成されていると共に、前記気体冷却部を含む前記トラップ部に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。
請求項１から８のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記トラップ部は、平面視した場合に、前記排気口を挟んで前記熱処理プレートの反対側に設けられていることを特徴とする熱処理装置。