JPH07106239A - 基板加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板を加熱する際に、基板の反りを減少させ
ることが可能な基板加熱装置を提供する。 【構成】 基板支持手段として機能するプロキシミティ
ピン１４に支持された基板Ｗの上方に、赤外線照射ヒー
タ２０が配置される。面発熱ヒータ１３の発熱により発
熱プレート１１が加熱され、下面側より基板Ｗが加熱さ
れるとともに、ほぼ同時にＩＲヒータ２０が作動して、
上面側より基板Ｗが加熱される。このように、この基板
加熱装置１０によれば、基板Ｗは下面側のみならず上面
側も加熱されるため、基板の上面側と下面側との温度差
が小さくなり、その結果、基板Ｗの反りを減少させるこ
とができる。

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。）を加熱するための基板加熱装置に
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、ガラス基板表面に塗布さ
れたレジスト膜を乾燥するため、当該基板をホットプレ
ートなどの発熱体を備えた基板加熱装置上に載置して加
熱し、高温で熱処理する工程が含まれる。この際、基板
を基板加熱装置の発熱体に直接接触させて載置すると、
低温の基板に急激な温度変化を加えることになって基板
を傷める可能性があり、さらに、吸着法などにより当該
基板を前記発熱体に密着させる場合には当該吸引孔の部
分の温度分布が異なるため、レジスト膜に跡が残るとい
う問題がある。また、基板を搬送装置などにより前記発
熱体から離間させる際に、当該基板に剥離帯電が生じ
て、基板に形成された回路などが破損されるおそれがあ
る。

【０００３】そこで、このような問題を解消するため、
例えば図３に示すように、プロキシミティ方式の基板加
熱装置（ＰＨＰ）１，２およびダイレクト方式の基板加
熱装置（ＤＨＰ）３〜５をこの順序で搬送方向Ｘに配置
して、熱処理ユニット６を構成するとともに、基板を搬
送方向Ｘに順次搬送するようにしている。したがって、
基板は、まず基板加熱装置１，２で徐々に、しかも段階
的に昇温されて、所定温度にまで高められた後、基板加
熱装置３〜５において高温での熱処理を受ける。なお、
熱処理ユニット６による加熱処理の詳細については後で
説明する。

【０００４】図４は、従来のプロキシミティ方式の基板
処理装置の縦断面図である。この基板加熱装置１は、同
図に示すように、アルミなどの金属で形成された発熱プ
レート（載置台）１１と押え板１２とによって面発熱ヒ
ータ１３を挟み込むようにして形成される。発熱プレー
ト１１には、その上面１１ｂに対して垂直な方向に貫通
穴１１ａが複数穿設されており、プロキシミティピン１
４は、その軸部１４ａを前記貫通穴１１ａにそれぞれ挿
入し、当該発熱プレート１１の上面１１ｂに基板Ｗの外
形より若干小さい矩形状に配列されて保持される。基板
Ｗは、その外周部の下面を上記プロキシミティピン１４
の頭部１４ｂに当接するようにして載置される。なお、
基板加熱装置２も同様に構成されているため、ここでは
説明を省略する。

【０００５】これらの基板加熱装置１，２では、面発熱
ヒータ１３に図示しない電力供給装置から電力を供給す
ると、面発熱ヒータ１３が発熱して発熱プレート１１が
加熱される。そして、図示しない搬送装置により基板Ｗ
がプロキシミティピン１４上に載置されると、当該基板
Ｗ下面と発熱プレート１１上面との間に形成される空気
層を介して発熱プレート１１からの基板Ｗの下面側に与
えられる輻射熱により、基板Ｗが加熱される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、基板のプロ
キシミティピン１４の頭部１４ｂが接触する部分は、そ
の温度分布が他の部分と異なるため、加熱処理後のレジ
スト膜厚が変動するおそれがある。そこで、当該プロキ
シミティピン１４による基板支持の位置は、できるだけ
基板Ｗの端に設定される方が望ましい。通常、基板Ｗの
非有効エリア、すなわち、基板Ｗの端部からの距離が、
７〜１０ｍｍまでの位置でプロキシミティピン１４によ
って支持するようにしている。しかも、基板加熱装置１
では、基板Ｗの下面側からのみ加熱するようにしている
ので、基板Ｗの上面側と下面側とで温度差が発生し、両
者の間で熱膨張の差が生じている。その結果、基板Ｗの
中央部が大きく反り、基板Ｗの中央部が発熱プレートに
接触してしまうこともある。

【０００７】このように基板Ｗの反りが生じると、基板
Ｗを均一に加熱することができなくなり、乾燥むらが生
じて、レジスト膜の膜厚が不均一となることがある。

【０００８】特に、処理タクトの短縮化や省スペース化
のために発熱プレート１１の温度を高くする（つまり、
昇温速度を大きくする）と、上記温度差が大きくなり、
基板Ｗの反りはそれにつれて増大してしまう。また、基
板サイズの大型化に伴って、その自重により基板Ｗの反
りが大きくなるという傾向を考えれば、基板Ｗの上面側
と下面側との温度差による基板Ｗの反りは重大な問題で
ある。

【０００９】この発明は、上述のような問題を解消し
て、基板を加熱する際に、基板の反りを減少させること
が可能な基板加熱装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、基板を加熱
する加熱装置であって、上記目的を達成するため、発熱
面を有する発熱手段と、前記発熱面から上方に所定間隔
だけ離隔した位置で、前記発熱面とほぼ平行に前記基板
を下面側より支持する基板支持手段と、前記基板支持手
段に支持された前記基板の上方に配置され、前記基板の
上面側を加熱する加熱手段と、を備えている。

【００１１】

【作用】この発明では、加熱手段が基板支持手段に支持
された基板の上方に配置され、前記基板の上面側を加熱
する。そのため、前記基板は上面および下面の両側から
加熱され、前記基板の上面側と下面側との温度差が小さ
くなり、その結果、基板の反りが減少する。

【００１２】

【実施例】図１は、この発明にかかる基板加熱装置の一
実施例を示す縦断面図である。この基板加熱装置１０が
従来の基板加熱装置１，２と相違する点は、基板支持手
段として機能するプロキシミティピン１４に支持された
基板Ｗの上方に赤外線照射ヒータ（以下「ＩＲヒータ」
という）２０が配置されている点である。なお、その他
の構成は同一であるため、ここでは同一符号を付して、
その説明を省略する。

【００１３】この基板加熱装置１０では、面発熱ヒータ
１３に図示しない電力供給装置から電力を供給すると、
面発熱ヒータ１３が発熱して発熱プレート１１が加熱さ
れ、下面側より基板Ｗが加熱されるとともに、ほぼ同時
にＩＲヒータ２０が作動して、上面側より基板Ｗが加熱
される。このように、この基板加熱装置１０によれば、
基板Ｗは下面側のみならず上面側も加熱されるため、基
板の上面側と下面側との温度差が小さくなり、その結
果、基板Ｗの反りを減少させることができる。

【００１４】したがって、この実施例にかかる基板加熱
装置によれば、基板Ｗの反りを考慮することなく、発熱
プレート１１の設定温度を高くする、つまり基板Ｗの昇
温速度を大きくすることができ、処理タクトの短縮化を
図ることができる。また、基板Ｗの反りを減少させるこ
とができるため、基板サイズの大型化にも容易に対応す
ることができる。

【００１５】次に、従来の基板加熱装置１，２を含む熱
処理ユニット６（図３）で基板Ｗを加熱処理する場合
と、従来の基板加熱装置１，２の代わりに、この実施例
にかかる基板加熱装置１０を用いて基板Ｗを加熱処理す
る場合とを比較しながら基板加熱装置１０の別の効果
（省スペース化）について図２を参照しながら説明す
る。なお、同図において、”ＰＨＰ”はプロキシミティ
方式の基板加熱装置を示す一方、”ＤＨＰ”はダイレク
ト方式の基板加熱装置を示している。また、同図(a)は
加熱処理時間に対するレジスト膜の膜厚の変化を示す一
方、同図(b) は各基板加熱装置における基板Ｗの温度を
示している。

【００１６】まず、従来の熱処理ユニット６による基板
加熱処理について説明する。同図に示すように、低温の
基板Ｗが最初のＰＨＰ（基板加熱装置１）に搬送される
と、時間ｔ1 〜ｔ2 の間、そのＰＨＰにより加熱され、
比較的緩やかな昇温速度で昇温されるとともに、レジス
ト膜の溶剤成分が蒸発して膜厚が徐々に薄くなる（同図
の実線参照）。ここで、昇温速度を低く設定している理
由は、従来の基板加熱装置では基板Ｗの反りが大きな問
題となるため、発熱プレート１１の温度を比較的低く抑
えておく必要があったからである。

【００１７】最初のＰＨＰによる昇温処理を受けた基板
Ｗは、次のＰＨＰ（基板加熱装置１）に搬送され、時間
ｔ3 〜ｔ4 の間、上記と同様に、比較的緩やかな昇温速
度で昇温される。そして、基板Ｗが高温になり、しかも
レジスト膜の溶剤成分が蒸発してＤＨＰ（基板加熱装置
３〜５）の吸引孔の跡が残らない程度までレジスト膜の
粘性が高くなった（例えば、膜厚がｄ0 からｄ1 以下に
減少した）後で、ＤＨＰ（基板加熱装置３〜５）に連続
的に搬送し、一定の温度範囲（例えば、Ｔ1 〜Ｔ2 ）で
加熱処理する。

【００１８】これに対し、従来の基板加熱装置１，２の
代わりに、この実施例にかかる基板加熱装置１０を用い
て基板Ｗを加熱処理する場合、ＩＲヒータ２０を設けた
ことにより、ＰＨＰの発熱プレート１１の温度を比較的
高く設定したとしても、基板Ｗの反りを抑えることがで
きる。このため、基板Ｗの反りを考慮することなく、発
熱プレート１１の設定温度を高くして、同図(b) の１点
鎖線で示すように、基板Ｗの昇温速度を大きくすること
ができ、上述のように、処理タクトの短縮化が可能とな
る。

【００１９】また、基板Ｗの昇温速度を大きくすること
ができ、短時間で所定温度範囲（Ｔ1 〜Ｔ2 ）に昇温す
ることができるために、より少ない数のＰＨＰ（基板加
熱装置１０）で熱処理ユニット６を構成することができ
る。例えば、図２において、最初のＰＨＰ（基板加熱装
置１０）の昇温速度をさらに高め、時間（ｔ2 −ｔ1）
で所定温度範囲に基板Ｗを昇温することができるように
発熱プレート１１の温度を設定すると、処理タクトの短
縮化のみならず、２つ目のＰＨＰ（基板加熱装置１０）
の設置が不要となり、熱処理ユニット６の省スペース化
を図ることができる。

【００２０】なお、上記実施例では、加熱手段としてＩ
Ｒヒータ２０を用いているが、加熱手段はこれに限定さ
れるものではなく、別の加熱装置、例えば発熱プレート
と押え板とによって面発熱ヒータを挟み込むようにして
形成したＤＨＰ（基板加熱装置）を用いてもよい。

【００２１】さらに、本発明に係るプロキシミティ方式
の基板加熱装置の後段に設けられるダイレクト方式の基
板加熱装置においても、基板の上方にＩＲヒータなどの
加熱手段を配置してもよい。

【００２２】さらに、上記実施例においては、レジスト
膜の乾燥を行うための基板加熱装置について説明した
が、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば
カラーフィルタ材料やトップコート材料を塗布した後に
それらを乾燥させるための基板加熱装置にも適用するこ
とができる。

【００２３】さらに、上記実施例において、基板搬入時
に基板はプロキシミティピン上に載置されるために下降
させられるが、この下降に同期してＩＲヒータも下降す
るように構成して加熱がより促進されるように構成して
もよい。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、加熱
手段を基板支持手段に支持された基板の上方に配置し、
前記基板の上面側を加熱するようにしているため、前記
基板を上面および下面の両側から加熱し、前記基板の上
面側と下面側との温度差を小さくすることができ、その
結果、基板の反りを減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる基板加熱装置の一実施例を示
す縦断面図である。

【図２】図１の基板加熱装置を含む熱処理ユニットによ
る基板加熱処理を示すグラフである。

【図３】この発明の技術背景を示す図である。

【図４】従来のプロキシミティ方式の基板処理装置の縦
断面図である。

【符号の説明】

１１ 発熱プレート（発熱手段） １４ プロキシミティピン（基板支持手段） ２０ ＩＲヒータ（加熱手段） Ｗ 基板

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を加熱する加熱装置において、 発熱面を有する発熱手段と、 前記発熱面から上方に所定間隔だけ離隔した位置で、前
   記発熱面とほぼ平行に前記基板を下面側より支持する基
   板支持手段と、 前記基板支持手段に支持された前記基板の上方に配置さ
   れ、前記基板の上面側を加熱する加熱手段と、を備えた
   ことを特徴とする基板加熱装置。