JPH11283896A - 基板熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱処理の設定温度を迅速に変更することがで
きるとともに、基板を均一に熱処理することができる基
板熱処理装置を提供する。 【解決手段】 基板載置プレート１１の下側にある加熱
・冷却構造１３は、ペルチェ素子２３、ヒータ２５、ペ
ルチェ素子２７、水冷式の冷却部材２８などから構成さ
れている。基板載置プレート１１の昇温時には、ヒータ
２５からの熱を基板載置プレート１１へ伝えるようにペ
ルチェ素子２３が駆動される。流体収容室２２に使用さ
れた作動液Ｌが加熱されて蒸発し、その蒸気が凝縮液化
するとの熱で基板載置プレート１１の基板載置面が加熱
される。降温時には、ヒータ２５側から冷却部材２８側
へ熱が伝わるようにペルチェ素子２７が駆動されるの
で、基板載置プレート１１の温度を迅速に下げることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板などの各種の基板を加熱処理す
るための基板熱処理装置に係り、特に加熱された基板載
置プレート上に基板を載置または近接載置した状態で基
板を加熱処理する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の基板熱処理装置を図１２
を参照して説明する。この基板熱処理装置は、半導体製
造工程において、半導体ウエハ（以下、単に「基板」と
いう）上に形成されたレジスト膜の露光処理前の加熱処
理（プリベーク処理）、露光処理後の加熱処理（ＰＥ
Ｂ：Post Exprosure Bake ）および現像後の加熱処理
（ポストベーク処理）などに用いられる。

【０００３】この基板熱処理装置は基板Ｗを所定の温度
に加熱するための基板載置プレート１を備えている。基
板載置プレート１の内部にはマイカヒータ等の熱源が埋
め込まれている。基板載置プレート１の上面には基板Ｗ
の下面を支持する複数個の球状スペーサ２が配置されて
いる。基板載置プレート１には、基板載置プレート１の
上面に出没自在に３本の支持ピン３が設けられている。
これらの支持ピン３の基端が昇降フレーム４に連結支持
されている。昇降フレーム４の一端にはエアーシリンダ
５が連結されており、エアーシリンダ５のロッドの伸縮
動作に応じて支持ピン３が昇降するようになっている。

【０００４】処理対象である基板Ｗは図示しない基板搬
送ロボットで搬送されてきて、昇降状態にある支持ピン
３上に移載される。続いて支持ピン３が下降して基板Ｗ
を基板載置プレート１上に載置する。具体的には基板Ｗ
は球状スペーサ２に接触支持されるので、基板載置プレ
ート１に対しては近接載置された状態になる。この状態
で所定時間の加熱処理が行われた後、支持ピン３が上昇
して処理済みの基板Ｗを持ち上げて待機状態にする。こ
の基板Ｗを基板搬送ロボットが受け取って搬出する。

【０００５】図１３はこのときの基板Ｗの熱履歴を示し
ている。すなわち、レジスト膜が形成された基板Ｗが基
板載置プレート１上に載置されると、基板Ｗの温度が室
温近傍から所定の設定温度Ｔ１、例えば１１０°Ｃにま
で昇温される。そして、基板Ｗは所定の加熱処理期間
中、設定温度Ｔ１に保持され、一定の待機期間を経て外
部に取り出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】最近では、基板Ｗ上に
形成されるパターンの特性に応じて種々のフォトレジス
トが使用されている。基板熱処理装置における基板Ｗの
加熱処理の設定温度Ｔ１はレジストの種類により異な
る。したがって、異なる種類のレジストが塗布された基
板Ｗが連続して供給される場合、基板Ｗの設定温度Ｔ１
を供給される基板Ｗのレジストの種類に応じて即座に変
更して基板Ｗの加熱処理を行うことが望まれる。

【０００７】従来の装置では、基板載置プレート１内の
マイカヒータ等の熱源の出力を制御して設定温度Ｔ１を
調整している。したがって、次の処理対象の基板Ｗの設
定温度Ｔ１が直前の処理済の基板Ｗの設定温度Ｔ１より
も低い場合には、基板載置プレート１の熱源の出力を抑
制して基板載置プレート１の表面温度を自然放熱に因っ
て低下させなければならない。

【０００８】しかしながら、この種の基板熱処理装置の
基板載置プレート１は、周囲がカバーで覆われた気密構
造を備えているので、自然放熱による冷却効果は極めて
小さい。そのため、基板載置プレート１の表面温度は容
易に低下しないので、設定温度Ｔ１の異なる基板Ｗを連
続して処理することが困難である。このような理由で、
従来では、基板Ｗの設定温度Ｔ１の種類ごとに複数台の
基板熱処理装置を設けて加熱処理を行っている。その結
果、多数の基板熱処理装置が必要になり、そのスペース
と設備費が増大するという弊害が生じている。

【０００９】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、基板に対する熱処理の設定温度の変更
を迅速に行うことができる基板熱処理装置を提供するこ
とを目的としている。また、本発明の他の目的は、基板
を均一に熱処理することができる基板熱処理装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】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、請求項１に記載の発明は、加熱された基板載置プレ
ート上に基板を載置または近接載置した状態で基板の熱
処理を行う基板熱処理装置において、前記基板載置プレ
ート内に設けられ、所定温度で蒸発する作動液を収容す
るとともに、前記作動液の蒸気を滞留させる蒸気空間を
有する流体収容室と、前記基板載置プレートの下方に設
けられ、前記流体収容室内の作動液を加熱する加熱手段
と、前記基板載置プレートを冷却する冷却手段とを備え
たことを特徴とする。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の基板熱処理装置において、前記基板載置プレートと前
記加熱手段との間に、前記基板載置プレートと前記加熱
手段との間の熱交換を行うペルチェ素子を介在させたも
のである。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の基板熱処理装置において、前記冷却手段が、
前記加熱手段の下方に設けられたものである。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の基板熱処理装置において、前記加熱手段と前記冷却手
段との間に、前記加熱手段と前記冷却手段との間の熱交
換を行うペルチェ素子を介在させたものである。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の基板熱処理装置において、前記冷却手
段が、前記基板載置プレートを液によりに冷却するよう
に構成されたものである。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の基板熱処理装置において、前記冷却手
段は、前記基板載置プレートを気体により冷却するよう
に構成されたものである。

【００１６】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。基板の加熱処理時には、加熱手段が基板載置プレー
トの流体収容室内の作動液を加熱する。加熱された作動
液は所定温度で蒸発する。作動液の蒸気は流体収容室内
の蒸気空間を滞留して、基板載置プレートに載置または
近接載置された基板の下方に相当する流体収容室の天井
面に接触する。天井面に接触した蒸気は、そこで冷却さ
れて液化する。この液化のときに蒸気から凝縮熱が放熱
されて基板載置プレートの温度が上昇し、基板が加熱さ
れる。このとき、流体収容室の天井面のうち、他の部分
と比べて温度の低い箇所では、作動液の蒸気の液化の反
応が他の部分と比べて活発に起こり、基板載置プレート
の温度分布が均一になるように作用し、基板が均一に加
熱される。

【００１７】一方、基板載置プレートの設定温度を低い
温度に変更する場合、加熱手段による加熱を制限すると
ともに、基板載置プレートを冷却手段によって冷却す
る。基板載置プレートの内部は流体収容室が形成され
た、言わば空洞状態であるので熱容量は比較的に小さ
い。そのため、基板載置プレートの温度は速やかに低下
する。

【００１８】請求項２に記載の発明の作用は次のとおり
である。ペルチェ素子は熱電効果により熱を移動させる
動作を行う。熱の移動方向は、ペルチェ素子に供給され
る電流の方向により設定できる。したがって、基板載置
プレートと加熱手段との間に介在するペルチェ素子は、
基板載置プレートの温度を上昇させる場合には加熱手段
の熱を基板載置プレート側へ移動させるように電流の方
向が設定される。

【００１９】請求項３に記載の発明によれば、基板載置
プレートの設定温度を低い温度に変更する場合、基板載
置プレートの熱および加熱手段の余熱が、加熱手段の下
方に設けられた冷却手段に伝達されて外部へ放出される
ことにより、基板載置プレートが冷却される。

【００２０】請求項４に記載の発明によれば、加熱手段
と冷却手段との間に介在するペルチェ素子は、基板載置
プレートの温度を低下させる場合に、加熱手段の側から
冷却手段の側へ熱を移動させる。

【００２１】請求項５に記載の発明によれば、基板載置
プレートの温度を低下させる場合に、冷却手段は、基板
載置プレートの熱を液を用いて外部へ放出する。

【００２２】請求項６に記載の発明によれば、基板載置
プレートの温度を低下させる場合に、冷却手段は、基板
載置プレートの熱を気体を用いて外部へ放出する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。 ＜第１実施例＞図１は本発明に係る基板熱処理装置の概
略構成を示した縦断面図である。図１に示すように、こ
の基板熱処理装置は、筐体１０の内部に半導体ウエハな
どの基板Ｗを加熱する基板載置プレート１１を備えてい
る。基板載置プレート１１の上面には基板Ｗの下面を支
持する３つの球状スペーサ１２が平面視で正三角形状に
配置されている。基板載置プレート１１の下側には基板
載置プレート１１を加熱・冷却するための加熱・冷却構
造１３が配設されている。本実施例の要部である基板載
置プレート１１および加熱・冷却構造１３の構成は後に
詳しく説明する。

【００２４】基板載置プレート１１および加熱・冷却構
造１３には、これらを上下に貫く３個の貫通孔１４が形
成されている。平面視で正三角形状に配置されている貫
通孔１４のそれぞれには支持ピン１５が昇降自在に挿入
されている。これらの支持ピン１５の基端が昇降フレー
ム１６に連結支持されている。昇降フレーム１６の一端
は筐体１０の外に導出されて、エアーシリンダ１７のロ
ッドに連結されている。エアーシリンダ１７のロッドが
伸長すると支持ピン１５が基板載置プレート１１の上面
から突出して基板Ｗを所定位置にまで持ち上げる一方、
エアーシリンダ１７のロッドが収縮すると支持ピン１５
が基板載置プレート１１内に没入して基板Ｗを基板載置
プレート１１上に載置するように構成されている。

【００２５】筐体１０の前面には基板Ｗを搬入・搬出す
るための基板給排口１８が設けられている。この基板給
排口１８の内側にシャッタ１９が配設されている。シャ
ッタ１９の下端は、支点Ｐ周りに上下に揺動する連結部
材２０の一端にピン結合されている。この連結部材２０
の他端は昇降フレーム１６の先端部分にピン結合されて
いる。その結果、エアーシリンダ１７のロッドが伸長し
て支持ピン１５が上昇ると、シャッタ１９が下降して基
板給排口１８が開放する一方、エアーシリンダのロッド
が収縮して支持ピン１５が下降すると、シャッタ１９が
上昇して基板給排口１８を閉じるようになっている。ま
た、筐体１０の上面内側に基板載置プレート１１の上面
を覆う上部カバー２１が取付けられている。

【００２６】次に、図２を参照して基板載置プレート１
１および加熱・冷却構造１３の構成を説明する。図２は
実施例装置の要部縦断面と制御系の構成を示している。
基板載置プレート１１はアルミニウム、銅などの良伝熱
性材料から形成されており、その内部には流体収容室２
２が形成されている。この流体収容室２２内に、作動液
Ｌとしての水が所定の減圧状態で封入されている。流体
収容室２２内の上方は作動液の蒸気を滞留させる蒸気空
間Ｓを形成している。作動液Ｌとしては、水以外に、ア
ンモニア、フレオン１１、フレオン１１３、ペンタン、
アセトン、メタノール、フルテックＰＰ２、エタノー
ル、ヘプタン、フルテックＰＰ９、サーメックス、水銀
などが使用でき、適宜、加熱しようとする温度に合わせ
て採用するとともに、流体収容室２２内を減圧または加
圧することにより、作動液の沸点を所望の温度に設定す
ればよい。

【００２７】加熱・冷却構造１３は、ペルチェ素子２
３、伝熱プレート２４、ヒータ２５、伝熱プレート２
６、ペルチェ素子２７、および冷却部材２８をその順に
積層して構成されたもので、ペルチェ素子２３が基板載
置プレート１１の下面に接触するように配置されてい
る。周知のようにペルチェ素子２３、２４は、電流が供
給されることにより一面側で吸熱し、他面側で放熱す
る。これにより熱を移動させることができる。熱の移動
方向は、供給する電流の方向を切り換えることにより切
り換えることができる。特にペルチェ素子２３は、基板
載置プレート１１の温度を上昇させる場合には、ヒータ
２５から基板載置プレート１１側へ熱を移動させ、また
基板載置プレート１１の温度を低下させる場合には、基
板載置プレート１１からヒータ２５側へ熱を移動させ
る。ペルチェ素子２７は、基板載置プレート１１の温度
を低下させる場合に、ヒータ２５から冷却部材２８側へ
熱を移動させる。

【００２８】アルミニウムなどの良伝熱性の材料を形成
された伝熱プレート２４、２６で挟まれたヒータ２５
は、例えばマイカヒータによって構成されている。冷却
部材２８は、アルミニウムなどの良伝熱性の材料で形成
されており、その内部に冷却水を流通させる流路２８ａ
が形成されている。冷却水の流路２８ａは循環配管２９
を介して外部、例えば本実施例の基板熱処理装置が設置
される半導体製造工程の冷却水供給源３０に接続されて
いる。循環配管２９にはメインコントローラ３２によっ
て制御される開閉弁Ｖが設けられている。冷却水は常温
でも良いが、冷却効果を高める上で常温以下にまで冷却
された冷却水が好ましい。

【００２９】次に基板載置プレート１１の温度を制御す
る制御系の構成を説明する。基板載置プレート１１に温
度センサ３１が設けられており、この温度センサ３１の
検出信号はメインコントローラ３２および第１温度コン
トローラ（Ｔ．Ｃ．）３３に与えられる。第１温度コン
トローラ３３はペルチェ素子２３へ供給する電流を制御
する。伝熱プレート２４に温度センサ３４が設けられて
おり、この温度センサ３４の検出信号はメインコントロ
ーラ３２および第２温度コントローラ（Ｔ．Ｃ．）３５
に与えられる。第２温度コントローラ３５はヒータ２５
に与える電流を制御する。また、第３温度コントローラ
（Ｔ．Ｃ．）３６は冷却用のペルチェ素子２７に与える
電流を制御する。第１〜第３温度コントローラ３３、３
５、３６には、ペルチェ素子２３、ヒータ２５、および
ペルチェ素子２７へ給電するための電源３７が接続され
ている。メインコントローラ３２はＣＰＵ（中央演算処
理装置）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、Ｒ
ＯＭ（リード・オンリー・メモリ）、時間計測のための
カウンタ等を有するマイクロコンピュータを備えてい
る。さらに、メインコントローラ３２には温度制御条件
などを入力するためのキーボードなどからなる入力部３
８が接続されている。

【００３０】次に上述した構成を備えた基板熱処理装置
の動作を説明する。以下では、（１）基板載置プレート
の温度設定動作、（２）基板投入時の高速昇温動作、お
よび（３）設定温度の変更（降温）動作について説明す
る。

【００３１】（１）基板載置プレートの温度設定動作 図３は基板熱処理装置の温度設定動作のフローチャート
である。ここでは、基板載置プレート１１の上面温度を
１１０°Ｃに設定するものとする。

【００３２】図３に示すように、基板Ｗの搬入前に、ヒ
ータ２５を駆動して、ステップＳ１およびＳ２の処理を
行う。同時にペルチェ素子２３を駆動し、ステップＳ３
およびＳ４の処理を行う。すなわち、ステップＳ１にお
いて、第２温度コントローラ３５は電源３７からヒータ
２５に供給される電流量を制御し、ヒータ２５を発熱さ
せる。そして、メインコントローラ３２は温度センサ３
４からの出力に基づいて伝熱プレート２４の温度を監視
し、伝熱プレート２４が所定の温度（例えば、９０°
Ｃ）になったか否かを判定する（ステップＳ２）。伝熱
プレート２４が所定の温度以下の場合には第２温度コン
トローラ３５によりヒータ２５に電流を供給して発熱さ
せ、所定の温度に達した場合には、ヒータ２５への電流
の供給を遮断する。この処理を繰り返し、伝熱プレート
２４の温度を９０°Ｃに保持する。

【００３３】また、上記動作と並行して、ステップＳ３
においては、電源３７からペルチェ素子２３に電流が供
給され、ペルチェ素子２３の熱移動作用により基板載置
プレート１１が昇温される。メインコントローラ３２は
基板載置プレート１１の温度センサ３１からの検出信号
に基づき、基板載置プレート１１の温度が所定温度、す
なわち１１０°Ｃになったか否かを判断する（ステップ
Ｓ４）。ペルチェ素子２３は供給される電流の方向を切
り換えることにより熱の移動方向を切り換えることがで
きる。そこで、ペルチェ素子２３の電流の供給方向を適
宜切り換えて、基板載置プレート１１の温度が所望の１
１０°Ｃとなるように調整する。

【００３４】上記の温度設定処理では、ヒータ２５とペ
ルチェ素子２３とにより基板載置プレート１１の温度設
定が行われる。ペルチェ素子２３による熱移動の制御は
短時間でかつ正確に行うことができる。したがって、基
板載置プレート１１の温度調整をヒータ２５のみで行う
場合に比べて短時間でかつ正確に行うことができる。

【００３５】また、基板載置プレート１１は、その内部
に流体収容室２２が形成された、いわば空洞状態である
ので、通常の金属プレートなどと比較して熱容量が小さ
い。しかも、基板載置プレート１１がその下面から加熱
されると、流体収容室２２内の作動液Ｌが加熱されて蒸
発し、その蒸気が蒸気空間Ｓ内を滞留し、蒸気発生とほ
ぼ同時的にその蒸気が流体収容室２２の天井面に到達し
て基板載置プレート１１の上面（基板載置面）を迅速に
加熱する。したがって、実施例装置によれば、比較的に
少ない熱量で基板載置プレート１１を設定温度にまで早
く昇温させることができる。さらに、基板載置プレート
１１の基板載置面で温度の低い部分があれば、それに近
い流体収容室２２の天井面箇所で作動液Ｌの蒸気が集中
的に活発に凝縮液化する。そのときの凝縮熱の放熱によ
りその箇所が集中的に加熱されて温度が上昇して、他の
箇所との温度差がなくなる。したがって、本実施例装置
によれば、基板載置プレート１１の基板載置面の全体を
均一に加熱することができる。

【００３６】因みに、厚みの薄い金属プレートを基板載
置プレートとして用いることによって、熱容量の小さい
な基板載置プレートを実現することは可能であるが、こ
のような薄い金属プレートを用いるとプレート表面の温
度がばらつきやすくなり、本実施例のように基板載置面
の全体を均一な温度にすることが困難である。

【００３７】（２）基板投入時の高速昇温動作 蒸気の温度設定処理において所定の温度、例えば１１０
°Ｃに設定された基板載置プレート１１上に基板Ｗが投
入されると、投入時の基板Ｗの温度が室温程度と低いた
めに基板載置プレート１１の表面温度が急激に低下す
る。そこで、以下の高速昇温動作を行い、基板載置プレ
ート１１の表面温度を所定の温度に迅速に戻す。

【００３８】図４は、基板載置プレート１１の温度を１
１０±０．３°Ｃに制御する場合の高速昇温動作のフロ
ーチャートである。また、図５は基板載置プレート１１
および基板Ｗの温度変化を示す図である。

【００３９】基板載置プレート１１が１１０°Ｃに制御
されている状態において、例えば室温（約２３°Ｃ）の
基板Ｗが基板載置プレート１１上に投入されると、図５
に示すように、基板載置プレート１１の温度が急激に低
下する。そこで、まず基板載置プレート１１の温度が
０．５°Ｃ以上低下したか否かを温度センサ３１の検出
信号によってメインコントローラ３２が判断する（ステ
ップＳ１０）。

【００４０】０．５°Ｃ以上の温度低下を検出すると、
メインコントローラ３２からの指令により、第１温度コ
ントローラ３３が最大許容電流をペルチェ素子２３に供
給する。これにより基板載置プレート１１が急速に昇温
される。メインコントローラ３２は基板載置プレート１
１の昇温状態を監視し、基板載置プレート１１の温度が
１１０°Ｃに到達するまで、第１温度コントローラ３３
からペルチェ素子２３へ最大許容電流が供給されるよう
にする（ステップＳ１１）。

【００４１】基板載置プレート１１の温度が１１０°Ｃ
に達すると（ステップＳ１２）、第１温度コントローラ
３３をＰＩＤ制御に切り換え、高速昇温動作を抑制す
る。そして、ペルチェ素子２３へ供給する電流の方向を
制御しながら昇温および降温を行い、基板載置プレート
１１の温度を１１０°Ｃ±０．３°Ｃの範囲に制御す
る。

【００４２】上記のような高速昇温動作において、基板
載置プレート１１をペルチェ素子２３からの熱で加熱し
ているので、ペルチェ素子２３をフルパワーで駆動して
昇温動作を行って基板載置プレート１１の温度が設定温
度をオーバーした場合でも、素早く降温動作に切り換え
ることにより、基板載置プレート１１の温度を短時間で
精度よく設定温度に調整することができる。

【００４３】（３）設定温度の変更（降温）動作 次に処理する基板Ｗの処理温度が、直前に処理されてい
た基板Ｗの設定温度よりも低い場合の動作について説明
する。加熱処理が終了した基板載置プレート１１の温度
は、直前の基板Ｗの処理温度、例えば１１０°Ｃにほぼ
等しい状態にある。同様に、伝熱プレート２４の温度は
９０°Ｃ近傍に保持されている。そこで、冷却用のペル
チェ素子２７を駆動して、ヒータ２５および基板載置プ
レート１１の温度を低下させる。

【００４４】メインコントローラ３２は、第２温度コン
トローラ３５へ指令を出してヒータ２５への給電を停止
させるとともに、第１温度コントローラ３３および第３
温度コントローラ３６にそれぞれ指令を出してペルチェ
素子２３およびペルチェ素子２７を次のように駆動させ
る。ペルチェ素子２３へ供給する電流の方向を昇温時と
は逆方向に切り換えることにより、基板載置プレート１
１の熱をヒータ２５側へ移動させるようにする。また、
ペルチェ素子２７には、ヒータ２５の余熱を冷却部材２
８側へ移動させるように電流を供給する。また、メイン
コントローラ３２は開閉弁Ｖを開放して冷却部材２８に
冷却水を流通させる。以上のようにメインコントローラ
３２が各部をコントロールすることにより、基板載置プ
レート１１の熱はペルチェ素子２３、ヒータ２５、ペル
チェ素子２７を通り冷却部材２８に伝えられる。冷却部
材２８に伝えられた熱は、冷却部材２８内の流路を流通
する冷却水によって外部に排出される。これにより基板
載置プレート１１の温度が急速に低下する。

【００４５】上記の降温動作の間、メインコントローラ
３２は温度センサ３１の検出信号を取り込んで基板載置
プレート１１の温度を監視している。基板載置プレート
１１の温度が次に設定すべき温度以下になると、降温動
作を停止させた後、上述した基板載置プレート１１の温
度設定動作に入って、基板載置プレート１１を新たな設
定温度に調整する。

【００４６】以上のように、ヒータ２５の下側に冷却用
のペルチェ素子２７および冷却部材２８を設けることに
より、基板載置プレート１１の温度を迅速に低下させ
て、新たな所定の温度に設定することができる。また、
上述したように基板載置プレート１１の熱容量は小さい
ので、基板載置プレート１１の温度を速やかに低下させ
ることができる。したがって、加熱処理の設定温度が高
い基板と低い基板とが連続して供給された場合でも、基
板載置プレート１１の基板載置面の温度を素早く変化さ
せて加熱処理を行うことができる。

【００４７】＜第２実施例＞図６は本発明に係る基板熱
処理装置の第２実施例の要部構成を示した図である。図
６において、図２中の各符号と同一の符号で示した構成
部分は第１実施例のものと同様であるので、ここでの説
明は省略する。

【００４８】第２実施例に係る基板熱処理装置の特徴
は、第１実施例に備えられた水冷式の冷却部材２８に代
えて、空冷式の冷却部材４０を備えたことにある。冷却
部材４０は、アルミニウムなどの良伝熱性の材料で形成
されており、その内部に圧縮空気を流通させる流路４０
ａが形成されている。圧縮空気の流路４０ａは配管４１
を介して外部、例えば本実施例の基板熱処理装置が設置
される半導体製造工程の給気設備３９に接続されてい
る。配管４１にはメインコントローラ３２で制御される
開閉弁Ｖが設けられている。圧縮空気は常温でも良い
が、冷却効果を高める上で常温以下にまで冷却された圧
縮空気を用いるのが好ましい。圧縮空気を冷却する手段
は特に限定しないが、例えばボルテックスチューブ効果
を利用した冷却装置を用いることができる。さらに冷却
部材４０の下面には放熱フィン４０ｂが形成されて、冷
却効果を高めるように構成されている。なお、流路４０
ａに圧力空気を流通させるのに代えて、あるいは流路４
０ａに圧縮空気を流通させるとともに、放熱フィン４０
ｂに圧縮空気を吹きつけて冷却効果を高めてもよい。

【００４９】この実施例装置によれば、基板載置プレー
ト１１の温度を下げるときに、第１実施例と同様にペル
チェ素子２３、２６が制御されるとともに、メインコン
トローラ３２が開閉弁Ｖを開放して、冷却部材４０に流
路４０ａに圧縮空気を供給して循環させる。基板載置プ
レート１１の熱はペルチェ素子２３、ヒータ２５、およ
びペルチェ素子２７を通って冷却部材４０に伝達され、
圧縮空気によって、あるいは放熱フィン４０ｂから直接
に、外部へ排出される。

【００５０】＜第３実施例＞図７は本発明に係る基板熱
処理装置の第３実施例の要部構成を示した図である。図
７において、図２および図６中の各符号と同一の符号で
示した構成部分は第１実施例および第２実施例のものと
同様であるので、ここでの説明は省略する。

【００５１】第３実施例に係る基板熱処理装置の特徴
は、図６に示した第２実施例装置における伝熱プレート
２６および冷却用のペルチェ素子２７を省いて、空冷式
の冷却部材４０をヒータ２５の下面に直接に取付けたこ
とにある。本実施例によれば、冷却効果は第１および第
２実施例のものよりも劣るが、基板載置プレート１１の
熱容量は比較的に小さいので、冷却用のペルチェ素子２
７を省いても実用的に支障のない程度に、基板載置プレ
ート１１を迅速に冷却することが可能てある。本実施例
では、冷却用のペルチェ素子２７を省いた分だけ、基板
熱処理装置の構成を簡素化することができる。

【００５２】＜第４実施例＞図８は本発明に係る基板熱
処理装置の第４実施例の要部構成を示した図である。図
８において、図２および図６中の各符号と同一の符号で
示した構成部分は第１実施例および第２実施例のものと
同様であるので、ここでの説明は省略する。

【００５３】第４実施例に係る基板熱処理装置の特徴
は、図６に示した第２実施例装置におけるペルチェ素子
２３、伝熱プレート２４、２６、およびペルチェ素子２
７を省き、基板載置プレート１１の下面に直接に配設さ
れたヒータ２５の下面に空冷式の冷却部材４０を取付け
たことにある。本実施例によれば、基板載置プレート１
１に設けられた温度センサ３４の検出信号に基づいて第
２温度コントローラ３５が基板載置プレート１１の温度
を直接に制御する。上述したように基板載置プレート１
１は作動液Ｌの蒸気が凝縮するときの熱で加熱されるの
で、第１〜第３実施例のようなペルチェ素子２３を介在
させなくても、基板載置プレート１１の基板載置面を実
用的に問題のない程度に均一に加熱することができる。

【００５４】また、基板載置プレート１１の熱容量は比
較的に小さいので、冷却用のペルチェ素子２７を省いて
も実用的に支障のない程度に、基板載置プレート１１を
迅速に冷却することが可能てある。本実施例では、ペル
チェ素子２３、２７を省いた分だけ、基板熱処理装置の
構成を簡素化することができる。また、ペルチェ素子２
３、２７を駆動する電力が不要であるので、省電力の基
板熱処理装置を実現することができる。

【００５５】本発明は上記の第１〜第４実施例のものに
限定されず、次のように変形実施することも可能であ
る。 （１）基板載置プレート１１に下方に設けられる加熱・
冷却構造を次のように構成してもよい。すなわち、図２
に示した第１実施例装置に備えられたペルチェ素子２３
および伝熱プレート２４を省いて、ヒータ２５、伝熱プ
レート２６、ペルチェ素子２７、および水冷式の冷却部
材２８（あるいは、空冷式の冷却部材４０）によって加
熱・冷却構造を構成する。この場合、図８に示した第４
実施例と同様に、ヒータ２５が基板載置プレート１１の
下面に直接に取付けられる。

【００５６】（２）基板載置プレート１１を図９および
図１０に示したように構成してもよい。この基板載置プ
レート１１は、縦断面形状が下向きの凸形状に構成され
ている。流体収容室２２の下部の小室内に作動液Ｌが収
納されている。上方に拡大した空間は作動液Ｌの蒸気が
滞留する蒸気空間Ｓになっている。基板載置プレート１
１の上方に拡大した部分には、図示しない支持ピンが挿
通する３個の貫通孔１４が形成されている。この拡大部
分の底面は中心側に向かって低くなった傾斜面に構成さ
れ、凝縮液化した作動液Ｌがこの傾斜面を伝って基板載
置プレート１１の下部の小室内に戻りやすいようになっ
ている。基板載置プレート１１の下面には、第１〜第４
実施例で説明したような加熱・冷却構造１３が取付けら
れる。流体収容室２２内の作動液Ｌは加熱・冷却構造１
３によって加熱されると蒸発して、上方の拡大された蒸
気空間Ｓに広がるので、この変形例のように小室内に作
動液Ｌを収納しても、基板載置プレート１１の基板載置
面を均一に加熱することができる。この変形例によれ
ば、加熱・冷却構造１３を小さくすることができるとい
う利点がある。また、基板載置プレート１１を、図１１
に示すように、平面視で四角形に構成することも可能で
ある。

【００５７】（３）上述した各実施例では、基板載置プ
レート１１の表面に球状スペーサ１２を設けて、基板Ｗ
を基板載置プレート１１に近接載置するように構成した
が、球状スペーサ１２を省いて、基板載置プレート１１
の表面に基板Ｗを直接に載置するようにしてもよい。

【００５８】（４）各実施例では基板載置プレート１１
の降温時にのみ冷却部材２８、４０に冷却水や圧縮空気
を流通させるようにしたが、冷却水や圧縮空気を常時流
通させるようにしてもよい。

【００５９】（５）加熱手段は実施例で説明しようなマ
イカヒータに限らず、棒状のシースヒータや、多段に接
続したペルチェ素子などで構成してもよい。

【００６０】（６）冷却手段は、必ずしも加熱手段の下
方に設ける必要はなく、基板載置プレート１１の側方に
配置して、基板載置プレート１１を直接に冷却してもよ
い。例えば、図９に示した例では、作動液Ｌを収容する
円筒状の小室の周囲や、流体収容室２２の拡大した傾斜
部の底面に冷却手段を配置するようにしてもよい。

【００６１】（７）冷却手段は、基板載置プレート１１
上に基板が載置されていないときに、基板載置プレート
１１に冷却空気を噴射して、基板載置プレート１１を冷
却するように構成してもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を奏する。請求項１に記載の発
明によれば、基板載置プレートの設定温度を下げる場合
に、基板載置プレートの熱を冷却手段によって外部へ放
出しているので、基板載置プレートの設定温度を速やか
に下げることができる。したがって、処理温度の高い基
板と、処理温度の低い基板とを同一の基板熱処理装置で
連続して処理することが可能になり、熱処理におけるス
ペースと設備コストの低減および処理効率の向上を図る
ことができる。また、基板載置プレートは流体収容室内
の作動液の蒸気の凝縮熱を利用して加熱されるので、基
板載置プレートの温度のバラツキが抑制され、その結
果、基板に対して均一な熱処理を行うことができる。

【００６３】請求項２に記載の発明によれば、基板載置
プレートと加熱手段との間にペルチェ素子を介在させて
いるので、基板載置プレートと加熱手段との間の熱の移
動が円滑になり、基板載置プレートの設定温度の変更を
一層迅速、かつ正確に行うことができる。

【００６４】請求項３に記載の発明によれば、基板載置
プレートの設定温度を下げる場合に、加熱手段の下方に
設けられた冷却手段によって基板載置プレートの温度を
速やかに下げることができる。

【００６５】請求項４に記載の発明によれば、加熱手段
と冷却手段との間にペルチェ素子を介在させているの
で、加熱手段と冷却手段との間の熱の移動が円滑にな
り、基板載置プレートの設定温度を迅速に下げることが
できる。

【００６６】請求項５に記載の発明によれは、冷却手段
が基板載置プレートの熱を液を用いて効率よく外部へ放
出するので、基板載置プレートの設定温度を迅速に下げ
ることができる。

【００６７】請求項６に記載の発明によれは、冷却手段
が基板載置プレートの熱を気体を用いて効率よく外部へ
放出するので、基板載置プレートの設定温度を迅速に下
げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板熱処理装置の第１実施例の全
体構成を示した断面図である。

【図２】第１実施例の要部構成を示した図である。

【図３】第１実施例の通常昇温動作を示したフローチャ
ートである。

【図４】第１実施例の高速昇温動作を示したフローチャ
ートである。

【図５】基板載置プレートおよび基板の温度変化を示し
たグラフである。

【図６】第２実施例の要部構成を示した図である。

【図７】第３実施例の要部構成を示した図である。

【図８】第４実施例の要部構成を示した図である。

【図９】基板載置プレートの変形例の縦断面図である。

【図１０】図９に示した基板載置プレートの斜視図であ
る。

【図１１】基板載置プレートの別の変形例の斜視図であ
る。

【図１２】従来の基板熱処理装置の概略構成を示した図
である。

【図１３】従来の基板熱処理装置による基板の熱履歴を
示したグラフである。

【符号の説明】

１１…基板載置プレート １３…加熱・冷却構造 ２２…流体収容室 ２３、２７…ペルチェ素子 ２５…ヒータ ２８…水冷式の冷却部材 ４０…空冷式の冷却部材 Ｗ…基板 Ｌ…作動液 Ｓ…蒸気空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉 昭 滋賀県野洲郡野洲町大字三上字口ノ川原 2426番１ 大日本スクリーン製造株式会社 野洲事業所内 (72)発明者 高村 幸宏 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西事業所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱された基板載置プレート上に基板を
   載置または近接載置した状態で基板の熱処理を行う基板
   熱処理装置において、 前記基板載置プレート内に設けられ、所定温度で蒸発す
   る作動液を収容するとともに、前記作動液の蒸気を滞留
   させる蒸気空間を有する流体収容室と、 前記基板載置プレートの下方に設けられ、前記流体収容
   室内の作動液を加熱する加熱手段と、 前記基板載置プレートを冷却する冷却手段とを備えたこ
   とを特徴とする基板熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記基板載置プレートと前記加熱手段との間に、前記基
   板載置プレートと前記加熱手段との間の熱交換を行うペ
   ルチェ素子を介在させた基板熱処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の基板熱処理装
   置において、 前記冷却手段は、前記加熱手段の下方に設けられている
   基板熱処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の基板熱処理装置におい
   て、 前記加熱手段と前記冷却手段との間に、前記加熱手段と
   前記冷却手段との間の熱交換を行うペルチェ素子を介在
   させた基板熱処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の基板熱
   処理装置において、 前記冷却手段は、前記基板載置プレートを液によりに冷
   却する基板熱処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかに記載の基板熱
   処理装置において、 前記冷却手段は、前記基板載置プレートを気体により冷
   却する基板熱処理装置。