JPH06267840A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成によりケーシングの温度を低温に
維持し、作業の安全を確保することができる熱処理装置
を提供する。 【構成】 基板を設置するホットプレート３を覆うカバ
ーを内側カバー６と外側カバー８の二重構造にし、内側
カバー６内において上方から下方に向かう不活性ガスＧ
の気流を形成して粉塵などの巻き返しを防止しながら当
該内側カバー６内の排気を行い、内側カバー６と外側カ
バー８との間の空間内においては、下方から上方に向け
ての気流を形成することにより効率よく熱排気を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板や液晶用又
はフォトマスク用ガラス基板等の薄板状基板（以下、単
に「基板」という。）を熱処理するための熱処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶基板製造におけるフォトリ
ソグラフィー工程においては、基板をホットプレートな
どの発熱体上に載置して加熱し、高温で熱処理する工程
が含まれる。図５は、当該熱処理を行う従来の熱処理装
置１００の構成を示す概略図である。ケーシング１０１
内には、ホットプレート設置台１０７に保持された電熱
式のホットプレート１０２が設置され、当該ホットプレ
ート１０２をカバー１０３で囲んで熱処理空間１０８が
形成される。カバー１０３の天井部は上面部１０４と下
面部１０５の二重構造となっており、上面部１０４に設
けられたガス導入口１０４ａから図示しないガス供給装
置によって窒素などの不活性ガスＧを微少量ずつ（例え
ば基板１枚あたり５リットル／ｍｉｎ程度）供給するこ
とにより、下面部１０５に設けられた複数の噴出孔１０
５ａから下方に向けて当該不活性ガスＧが層流状態で吹
き出される。

【０００３】ホットプレート１０２の上面には熱処理の
対象となる基板Ｗが載置され、図示しない電力供給装置
によりホットプレート１０２に電力を供給して基板Ｗを
所定温度、たとえば１００℃で一定時間加熱し、基板表
面に塗布されたレジスト中の有機溶媒や水分を蒸発させ
て乾燥させる。ホットプレート１０２の側方には、スリ
ット状の排気穴１０６ａを上面に備えた排気管１０６が
配設されており、その排気口１０６ｂは図示しない排気
装置に接続される。

【０００４】基板Ｗをホットプレート１０２により加熱
すると、基板表面に塗布されたレジストから人体に有害
な有機溶媒が蒸発するが、上述のように不活性ガスＧを
カバー１０３の上方から噴出し、下方の排気管１０６か
ら排気しているので、当該有害ガスが押し出されるよう
にして熱処理空間１０８から排出され、適当な処理を施
されたのち大気中に放出される。また、当該不活性ガス
Ｇの気流は上方から下方に向けて形成されているので、
粉塵などの異物が上方に巻き上げられることなく速やか
に排出され、基板表面には付着しない。

【０００５】不活性ガスＧは、カバー１０３の複数のガ
ス噴出孔１０５ａから微少量ずつ供給されるので、外乱
が発生せずほぼ均一な層流が形成され、基板Ｗの表面の
温度分布にほとんど影響を与えない。その結果、均一で
精度の高い熱処理を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように熱処理空間１０８において上方から下方に気流を
形成して排気する方法にあっては、熱排気が悪いという
問題があった。すなわち、ホットプレート１０２の放熱
により熱気が上昇してカバー１０３上部に蓄積され、カ
バー１０３が高温になる。これによりケーシング１０１
まで高温となって作業の安全基準に反する結果となる。
これを避けるため、不活性ガスＧの噴出量を増加して排
気率を高めることが考えられるが、そうすると不活性ガ
スＧの気流に外乱が生じ、基板Ｗの表面における熱分布
を均一にすることが困難となって、基板Ｗの処理精度が
低下する。また、不活性ガスＧの気流を下方から上方に
向けて形成する方法も考えられるが、そうすると粉塵が
上方に巻き上げられて基板に付着するおそれがあり、基
板の処理精度が劣化する。

【０００７】本発明は、上述のような問題を解消し、基
板の熱処理の精度を維持しつつケーシングの温度を基準
以下に押え、作業員の安全を確保す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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る熱処理装置は、基板を加熱手段によ
り加熱して熱処理する熱処理装置において、前記加熱手
段の近傍を覆う内側カバーと、前記内側カバーの外側を
覆う外側カバーと、前記内側カバー内の空間において上
方から下方に向けて気流を形成する第１の気流形成手段
と、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の空間にお
いて下方から上方に向けて気流を形成する第２の気流形
成手段と、を備える。

【０００９】また、請求項２に係る熱処理装置では、前
記第１の気流形成手段は、前記内側カバー内の上方に配
設され、当該内側カバー内の下方に向けて気体を吹き出
す送気手段と、前記内側カバー内の下方に配設され、当
該内側カバー内の気体を排気する排気手段と、を備え
る。

【００１０】さらに、請求項３に係る熱処理装置は、前
記第２の気流形成手段は、前記外側カバー内の下方に配
設され、当該外側カバー内の上方に向けて気体を吹き出
す送気手段と、前記外側カバー内の上方に配設され、当
該外側カバー内の気体を排気する排気手段と、を備え
る。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によれば、基板を加熱する加熱
手段を覆うカバーを内側カバーと外側カバーの二重構造
にし、第１の気流形成手段によって内側カバー内の空間
内に上方から下方に向かう気流を形成して粉塵などの巻
き返しを防止しながら速やかに加熱手段近傍の排気を行
うとともに、第２の気流形成手段によって前記内側カバ
ーと前記外側カバーとの間の空間内に下方から上方に向
けての気流を形成しているので、効率的な熱排気を行う
ことができる。

【００１２】請求項２の発明によれば、前記第１の気流
形成手段を前記内側カバー内の上方に配設された送気手
段から下方に向けて気体を吹き出し、前記内側カバー内
の下方に配設された排気手段から前記気体を排気するの
で、内側カバー内の空間において上方から下方に向かう
気流が確実に形成される。

【００１３】請求項３の発明によれば、前記第２の気流
形成手段を前記外側カバー内の下方に配設された送気手
段から上方に向けて気体を吹き出し、前記外側カバー内
の上方に配設された排気手段から前記気体を排気するの
で、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の空間内に
おいて下方から上方に向かう気流が確実に形成される。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明するが、これにより本発明の技術的範囲が制限さ
れるものではない。

【００１５】図１は、この発明の第１の実施例に係る熱
処理装置１の全体の構成を示す概要図である。

【００１６】ホットプレート３を保持するホットプレー
ト設置台４の側方には排気管５が配設されるとともに、
当該ホットプレート設置台４の上方を内側カバー６が覆
っており、ホットプレート設置台４と排気管５および内
側カバー６とで熱処理空間７が形成される。

【００１７】内側カバー６は二重構造となって内部に中
空部が形成され、上面部６１のほぼ中央にガス導入口６
１ａが形成されるとともに、下面部６２には複数のガス
噴出孔６２ａが形成される。複数のガス噴出孔６２ａ
は、その内径が同−で下面部６２に均等な間隔をおいて
穿設されるが、場合によっては、基板Ｗ表面での熱分布
がより一層均一になるようにガス噴出孔６２ａの内径の
大きさを中央部と周辺部で変化させたり、または、ガス
噴出孔６２ａの配置を変化させるようにしてもよい。

【００１８】ガス導入口６１ａは、流量制御弁６３を介
してガスボンベ６４に接続されており、流量制御弁６３
を調整することにより微少量ずつガス導入口６１ａに窒
素ガスなどの不活性ガスＧが供給され、下面部６２のガ
ス噴出孔６２ａから下方に向けて層流状態で吹き出され
る。

【００１９】一方、排気管５の上面にはスリット状の排
気穴５ａが形成されるとともに、排気管５の排気口５ｂ
は、排気ポンプ５１を介してガス処理装置５２に接続さ
れる。これにより、熱処理空間７内の気体は排気ポンプ
５１によって吸引され、ガス処理装置５２において人体
に有害な成分を除去された後、大気中に放出される。

【００２０】内側カバー６の外側には当該内側カバー６
を覆うようにして外側カバー８が形成され、その底面部
にはパネル状かつパイプ状の送気管８１が配設される。
送気管８１の上面にはガス噴出孔８１ａが複数設けら
れ、下面には不活性ガスＧを導入するためのガス導入口
８１ｂが設けられる。ガス導入口８１ｂには、流量制御
弁８２を介してガスボンベ８３に接続され、当該流量制
御弁８２の制御を受けて適切な量の不活性ガスＧが排気
管８１内に送られ、上面のガス噴出孔８１ａから外側カ
バー内の上方に向けて吹き出される。

【００２１】外側カバー８の天井部は、二重構造になっ
ており、その下面部８４には複数の吸引孔８４ａが設け
られるとともに、上面部８５には排出口８５ａが設けら
れる。排出口８５ａは、排気ポンプ８６を介してガス処
理装置５２に接続され、人体に有害な成分を除去した
後、大気中に放出される。

【００２２】このように、ホットプレート３は、内側カ
バー６と外側カバー８によって二重に覆われ、内側カバ
ー６内は、上方から下方に向けて層流状態で不活性ガス
Ｇの気流が形成されるので、粉塵の巻き返しを防止する
とともに、基板Ｗの温度分布を損なうこともなく、当該
熱処理によって発生した有毒ガス、高温ガス及び水分の
多いガスを速やかに排気することができる。一方、内側
カバー６と外側カバー８の間の空間には下方から上方に
気流が形成されるので、熱排気を効率的に行うことがで
き、ケーシング２が高温になるのを阻止し、安全基準に
適した作業環境を創出することができる。

【００２３】なお、内側カバー内に形成される熱処理空
間７は必ずしも完全に密閉される必要はなく、少なくと
も外側カバー８の気流の影響が、熱処理空間７内に及ば
ない半密閉の状態であればよく、図１の実施例ではメン
テナンスの点も考慮し、内側カバー６１の周囲にフレア
ー６５を形成し、このフレアー６５がホットプレート設
置台４の上縁部４１を囲むように載置するようにしてあ
る。

【００２４】なお、熱処理空間７内の気流は、上述のよ
うにホットプレート３の熱分布に影響を与えないように
層流を形成する必要があるため、その供給量は内部の有
毒ガスの排気や粉塵の排出に必要な限りにおいて最小限
に設定する方が望ましいが、外側カバー８と内側カバー
６との間の空間に形成される気流については、そのよう
な制限はなく、ケーシング２の冷却目的を達成するた
め、ある程度強くすることができる。

【００２５】図２は、本発明の第２の実施例に係る熱処
理装置１１の要部を示す縦断面図であって、熱処理空間
７内における熱効率を向上するため当該内側カバー６の
下面部にアルミニウムなど熱輻射率の高い部材によって
所定の厚みを有する輻射壁６６を形成している。ホット
プレート３から輻射された熱が、この輻射壁６６によっ
て下方に向けて反射されるので、基板Ｗを上方からも加
熱することができ、熱処理時間を短縮することが可能で
ある。また、不活性ガスＧは輻射壁６６のガス噴出孔６
６ａを通過して暖められた状態で熱処理空間７内に噴出
されるので、不活性ガスＧの温度が基板の温度分布に及
ぼす影響を低減させることができる。

【００２６】図３は、本発明の第３の実施例に係る熱処
理装置１２の要部を示す縦断面図であって、ケーシング
２の側面下部に設けられた通風口２ａから外気を取り込
んで、外側カバ−８の外壁とケーシング２の内壁の間を
通過させ、外側カバー８の上面部８６に形成された排気
口８６ａから、外側カバー８内の不活性ガスＧと一緒に
排気してしまう。この構成によると、ケーシング２を外
気により積極的に、かつ効率的に冷却することができ
る。

【００２７】図４は、本発明の第４の実施例に係る熱処
理装置１３の要部を示す縦断面図である。図３の実施例
においては、通風口２ａから流れ込んだ外気は、外側カ
バー８内部の不活性ガスＧと同一の排気系により排出さ
れていたが、この第３の実施例においては、ケーシング
２の側面下部に通風口２ａを設けるとともに、図１にお
ける外側カバー８の上方にケーシング２上部を水平に区
切る隔壁板９を設け、この隔壁板９に設けられた排気口
９ａから別の排気系によって排気するようにしている。
このような構成によると外側カバー８内の排気とケーシ
ング２内壁部の排気を別の排気系で行なうことができる
ので、図３の実施例に比べて次のような利点がある。

【００２８】（１）ガス処理装置５２（図１）内に外気
が流入しないので、ガス処理装置５２の負担が軽減され
る。

【００２９】（２）また、それぞれの排気系の排気量を
変化させることができるので、各空間における最適な排
気を行なうことができる。特に、外側カバー８とケーシ
ング２内壁の空間の排気量を大きくし、それに比べて外
側カバー８と内側カバー６との間の空間における排気量
を少くすることにより、中間領域における温度の低下を
押えて熱処理空間７に対する保温性を維持しながら、ケ
ーシング２の温度を安全基準以下にすることができる。

【００３０】なお、上述の実施例においては、熱処理の
ユニットが１段の場合の熱処理装置について述べたが、
熱処理ユニットを複数段有する多段式の熱処理装置にお
いても、本発明と同様の排気構造を実施することができ
る。

【００３１】また、不活性ガスＧは窒素に限定されず、
熱処理の種類などに応じたガスを使用してよいし、ガス
処理装置５２で処理後、大気中に放出せずに循環して再
使用するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、基板を載置した加熱手段を覆うカバーを内側カバ
ーと外側カバーの二重構造にし、第１の気流形成手段に
よって内側カバー内の空間内に上方から下方に向かう気
流を形成しているので、粉塵などの巻き返しを防止して
基板への付着をなくし、速やかに加熱手段近傍の排気を
行うことができる。また、第２の気流形成手段によっ
て、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の空間内に
下方から上方に向けての気流を形成しているので、熱気
の上昇に即した効率的な熱排気を行うことができる。し
かも、第２の気流形成手段の流量のみ増加することがで
きるので、熱処理部に影響を与えることなく外側の温度
を低下させ、作業の安全を確保できる。

【００３３】請求項２の発明によれば、第１の気流形成
手段を前記内側カバーの上方に配設された送気手段から
下方に気体を吹き出して、前記内側カバー内の下方に配
設された排気手段から前記気体を排気するので、内側カ
バー内の空間において上方から下方に向かう気流が確実
に形成され、精度の高い熱処理が可能となる。

【００３４】請求項３の発明によれば、前記第２の気流
形成手段を前記外側カバーの下方に配設された送気手段
気体から上方に気体を吹き出して、前記外側カバー内の
上方に配設された排気手段から前記気体を排気するの
で、前記内側カバーと前記外側カバーとの間の空間内に
おいて下方から上方に向かう気流が確実に形成され、熱
排気が効率よく行なわれ、外側カバーの温度を低下させ
て作業の安全を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例にかかる熱処理装置の全
体の構成を示す概要図である。

【図２】本発明の第２の実施例にかかる熱処理装置の要
部を示す縦断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例にかかる熱処理装置の要
部を示す縦断面図である。

【図４】本発明の第４の実施例にかかる熱処理装置の要
部を示す縦断面図である。

【図５】従来の熱処理装置の要部の構成を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１ 熱処理装置 ２ ケーシング ３ ホットプレート ４ ホットプレート設置台 ５ 排気管 ５ａ 排気穴 ６ 内側カバー ７ 熱処理空間 ８ 外側カバー ９ 隔壁板 ５１，８６ 排気ポンプ ５２ ガス処理装置 ６１ａ，８１ｂ ガス導入口 ６２ａ，８１ａ ガス噴出孔 ６３，８２ 流量制御弁 ６４，８３ ガスボンベ ８４ａ 吸引孔 ８５ａ 排気口 Ｇ 不活性ガス Ｗ 基板

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【手続補正書】

【提出日】平成５年８月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】図２は、本発明の第２の実施例に係る熱処
理装置１１の要部を示す縦断面図であって、熱処理空間
７内における熱効率を向上するため当該内側カバー６の
下面部にアルミニウムなど熱反射率の高い部材によって
所定の厚みを有する熱反射壁６６を形成している。ホッ
トプレート３から輻射された熱が、この熱反射壁６６に
よって下方に向けて反射されるので、基板Ｗを上方から
も加熱することができ、熱処理時間を短縮することが可
能である。また、不活性ガスＧは熱反射壁６６のガス噴
出孔６６ａを通過して暖められた状態で熱処理空間７内
に噴出されるので、不活性ガスＧの温度が基板の温度分
布に及ぼす影響を低減させることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を加熱手段により加熱して熱処理す
   る熱処理装置において、 前記加熱手段の近傍を覆う内側カバーと、 前記内側カバーの外側を覆う外側カバーと、 前記内側カバー内の空間において上方から下方に向けて
   気流を形成する第１の気流形成手段と、 前記内側カバーと前記外側カバーとの間の空間において
   下方から上方に向けて気流を形成する第２の気流形成手
   段と、を備えることを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 前記第１の気流形成手段は、前記内側カ
   バー内の上方に配設され、当該内側カバー内の下方に向
   けて気体を吹き出す送気手段と、 前記内側カバー内の下方に配設され、当該内側カバー内
   の気体を排気する排気手段と、を備えることを特徴とす
   る請求項１記載の熱処理装置。
3. 【請求項３】 前記第２の気流形成手段は、前記外側カ
   バー内の下方に配設され、当該外側カバー内の上方に向
   けて気体を吹き出す送気手段と、 前記外側カバー内の上方に配設され、当該外側カバー内
   の気体を排気する排気手段と、を備えることを特徴とす
   る請求項１記載の熱処理装置。