JPH11329925A - 基板熱処理装置および基板熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板に対して均一に熱処理を施す。また、基板
に対して効率的に熱処理を施す。 【解決手段】基板を冷却するためのクーリングプレート
１２の基板冷却面１２Ａには複数の凸部１３が突設され
ている。この複数の凸部１３のうち、基板の中央部を支
持することになる５個の凸部１３は、基板を吸着する吸
着口ａを有する吸着部付き凸部１３Ａとされている。 【効果】基板の熱反りを防止でき、基板の全面を基板冷
却面１２Ａに近接させた状態に保持して基板を冷却でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ、
液晶表示装置用ガラス基板およびプラズマディスプレイ
パネル（ＰＤＰ）用ガラス基板などの各種被処理基板に
対して、冷却処理または加熱処理を行うための基板熱処
理装置および基板熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の製造工程では、フォトリ
ソグラフィ工程により、ガラス基板の表面に種々の薄膜
が繰り返しパターン形成される。フォトリソグラフィ工
程では、基板のレジスト膜を露光機によって露光し、こ
の露光後のレジスト膜を現像することによって、所要の
パターンのレジスト膜が基板上に形成される。

【０００３】このような工程中には、必要に応じて基板
を冷却または加熱するための熱処理が行われる。たとえ
ば、レジスト塗布前には、基板を洗浄した後、この基板
を脱水乾燥させるための加熱処理が行われる。また、露
光処理の前には、基板の熱伸縮による露光位置や露光焦
点のずれを最小化するために、基板が室温（たとえば２
３℃）に冷却される。

【０００４】基板を冷却または加熱するための基板熱処
理装置には、従来から、熱処理プレート（クーリングプ
レートまたはホットプレート）の表面に基板を真空吸着
させることにより、熱伝導によって基板と熱処理プレー
トとの間での熱交換を行う吸着式のものが広く用いられ
てきた。しかし、取り扱われる基板が大型化し、かつ、
基板表面に形成される素子構造が微細化してきた今日で
は、吸着式の熱処理プレートに接触した基板を剥離する
際の剥離帯電に起因する静電破壊の問題が顕著になって
きている。また、この剥離帯電によって発生する静電気
が基板搬送用のロボットに流れ込み、基板の搬送が停止
してしまうなどの周辺機器への悪影響もあった。そのた
め、いわゆるプロキシミティ式の基板熱処理装置が好ま
れるようになってきている。

【０００５】プロキシミティ式の基板熱処理装置では、
熱処理プレートの表面に複数のプロキシミティボールが
突設されており、このプロキシミティボール上に処理対
象の基板が載置される。そして、熱処理プレートからの
輻射、基板と熱処理プレートとの間の空間における熱対
流、あるいはその間の空気を介しての熱伝導などによ
り、基板と熱処理プレートとの間で熱交換が行われ、基
板の冷却または加熱処理が達成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このプロキシミティ式
の基板熱処理装置における問題は、基板の熱処理プレー
ト対向面とその反対の面との間の温度差のために、基板
の熱反りが生じることである。

【０００７】すなわち、クーリングプレート上に基板を
載置して基板を冷却する場合には、クーリングプレート
に対向している基板の下面の冷却は、その上面の冷却よ
りもすみやかに進行する。そのため、基板の下面の熱収
縮量がその上面の熱収縮量よりも多くなり、基板の中央
がクーリングプレートの基板冷却面から浮き上がること
になる。

【０００８】一方、ホットプレート上に基板を載置して
基板を加熱する場合には、ホットプレートに対向してい
る基板の下面の温度は、その上面の温度よりもすみやか
に上昇する。そのため、基板の下面の熱膨張量がその上
面の熱膨張量よりも多くなり、基板の周縁部がホットプ
レートの基板加熱面から浮き上がることになる。

【０００９】このような基板の熱反りのために、基板の
全部分に対して均一な熱処理を施すことができなくなる
から、熱処理後の基板の各部における温度分布が均一に
ならないという問題がある。

【００１０】また、基板の一部が、基板冷却面または基
板加熱面から浮き上がることにより、基板の冷却または
加熱効率が悪く、基板に対する熱処理に時間がかかると
いう問題もあった。

【００１１】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、基板に対して均一に熱処理を施すことが
できる基板熱処理装置および基板熱処理方法を提供する
ことである。

【００１２】また、この発明の他の目的は、基板に対す
る熱処理を効率的に行える基板熱処理装置および基板熱
処理方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を近
接させて冷却または加熱するための基板熱処理面と、こ
の基板熱処理面に突設された複数の凸部と、この複数の
凸部のうち少なくとも１つの凸部に設けられ、基板が上
記基板熱処理面に近接された際に基板を吸着する吸着部
とを含むことを特徴とする基板熱処理装置である。

【００１４】上記の構成によれば、基板熱処理面に突設
された複数の凸部の働きにより、基板熱処理面と基板と
の間に間隙を設けた状態で基板に対する熱処理を行う、
いわゆるプロキシミティ方式の熱処理が行われる。

【００１５】そして、プロキシミティ方式における上述
の問題点を克服するために、この発明では、少なくとも
１つの凸部に吸着部を設け、この吸着部によって基板を
吸着することにより、基板熱処理面からの基板の浮き上
がりを防止している。これにより、基板の熱反りを防止
できるので、基板の各部に対して均一に熱処理を施すこ
とができ、熱処理後の基板の温度分布の均一性を向上で
きる。また、基板の各部を基板熱処理面に近接した状態
に保持できるので、熱処理効率が向上し、基板の熱処理
に要する時間を短縮できる。

【００１６】請求項２記載の発明は、上記基板熱処理面
は、基板を冷却するための基板冷却面であり、上記吸着
部は、上記複数の凸部のうち、上記基板冷却面に基板が
近接させられたときに当該基板の中央部に対向する少な
くとも１つの凸部に設けられていることを特徴とする請
求項１記載の基板熱処理装置である。

【００１７】基板冷却処理時には、上述のように、基板
の中央部が基板冷却面から浮き上がろうとするので、基
板の中央部に対向する位置の凸部に吸着部を設けておく
ことにより、基板の熱反りを効果的に防止できる。

【００１８】請求項３記載の発明は、上記基板熱処理面
は、基板を加熱するための基板加熱面であり、上記吸着
部は、上記複数の凸部のうち、上記基板冷却面に基板が
近接させられたときに当該基板の周縁部に対向する少な
くとも１つの凸部に設けられていることを特徴とする請
求項１記載の基板熱処理装置である。

【００１９】基板加熱処理時には、上述のように、基板
の周縁部が基板加熱面から浮き上がろうとするので、基
板の周縁部に対向する位置の凸部に吸着部を設けておく
ことにより、基板の熱反りを効果的に防止できる。

【００２０】なお、吸着部を有する凸部は、基板の周縁
部の全周において基板の浮き上がりを防止できるように
配置されることが好ましい。この場合、複数個の吸着部
付き凸部が基板の周縁部に沿って配置されることが好ま
しい。

【００２１】請求項４記載の発明は、基板熱処理面に基
板を近接させて基板を冷却または加熱するための基板熱
処理方法において、基板熱処理面に突設された複数の凸
部のうち少なくとも１つの凸部において基板を吸着しつ
つ、上記複数の凸部により該基板と上記熱処理面との間
に間隙を設けた状態で、基板を冷却または加熱すること
を特徴とする基板熱処理方法である。

【００２２】この方法により、請求項１の発明と同様な
効果を達成できる。

【００２３】この場合に、吸着部を有する凸部の配置に
ついては、請求項２や請求項３に記載された配置が採用
されることが好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２５】図１は、この発明の一実施形態の基板熱処
理装置である基板冷却装置の構成を説明するための図解
的な断面図である。この基板冷却装置は、クリーンルー
ム内に設置されて用いられ、たとえば、液晶表示装置の
製造工程において、液晶表示装置用ガラス基板Ｓ（以下
単に「基板Ｓ」という。）を所定の冷却目標温度（たと
えば、２３℃（室温））に冷却するための装置である。

【００２６】このような基板冷却装置は、たとえば、フ
ォトリソグラフィ工程において適宜用いられる。すなわ
ち、フォトリソグラフィ工程には、基板Ｓの表面にレジ
ストを塗布し、このレジストにベーク処理を施して乾燥
させることによりレジスト膜を形成するレジスト膜形成
工程、レジスト膜が形成された基板Ｓを露光機に搬入
し、レジスト膜を露光して潜像を形成する露光工程、露
光されたレジスト膜に現像液を供給して潜像を現像する
現像工程が含まれる。これらの工程のなかで、たとえ
ば、レジスト塗布処理の前および露光処理の前などに、
基板Ｓの冷却処理が行われる。図１の装置は、いずれの
冷却処理にも適用可能である。具体的構成について説明
すると、この基板冷却装置は、隔壁１０で区画されたほ
ぼ直方体形状の処理室１１内に、処理対象の基板Ｓより
も若干大きめのクーリングプレート１２（基板冷却体）
を有している。このクーリングプレート１２は、ほぼ水
平な基板冷却面１２Ａを有し、この基板冷却面１２Ａに
は、凸部１３が複数個突設されている。クーリングプレ
ート１２の内部には、冷却水経路１４が形成されてお
り、この冷却水経路１４に、温調水ユニット１５からの
温度調整された冷却水（たとえば２３℃）が供給され、
冷却水経路１４を出た冷却水は再び温調水ユニット１５
に帰還されるようになっている。

【００２７】クーリングプレート１２を上下方向に貫通
するように複数本のリフトピン１６が配置されており、
このリフトピン１６と、このリフトピン１６を昇降する
エアシリンダなどを含む昇降駆動機構１７とによって、
基板Ｓを基板冷却面１２Ａに対して近接／離隔させる近
接／離隔機構が構成されている。リフトピン１６は、そ
の上端に基板Ｓを支持することができ、昇降駆動機構１
７による昇降によって、基板Ｓを、図外の基板搬送ロボ
ットとの間での基板受け渡しのための基板受け渡し高さ
（二点鎖線の位置）に支持できる他、クーリングプレー
ト１２の基板冷却面１２Ａよりも下方（正確には凸部１
３よりも下方）にその上端を埋没させることにより、基
板Ｓを基板冷却面１２Ａ上（正確には凸部１３上）に載
置することができる（実線の位置）。

【００２８】基板搬送ロボットが対向可能な前面隔壁１
０Ａには、基板受け渡し高さに対応する位置に、基板通
過口１９が形成されており、この基板通過口１９を開閉
するためのシャッタ機構２０が設けられている。このシ
ャッタ機構２０は、基板通過口１９を閉塞することがで
きるシャッタ板２１と、このシャッタ板２１を、基板通
過口１９を閉塞した閉塞位置と、基板通過口１９を開放
した開成位置との間で移動させるシャッタ駆動機構２２
とを有している。シャッタ板２１を開成位置として基板
通過口１９を開放した状態では、基板搬送ロボットの基
板保持ハンドは、処理室１１内に入り込んで、リフトピ
ン１６との間で基板Ｓの授受を行うことができる。

【００２９】前面隔壁１０Ａに対向する後面隔壁１０Ｂ
は、大略的にホーン形状に形成されており、そのほぼ中
央部には、排気口３０が形成されている。この排気口３
０には、排気ダクト３１の一端が接続されている。そし
て、この排気ダクト３１の途中部に介装された排気弁３
３を開閉することにより、必要に応じて、処理室１１内
の雰囲気の排気を行えるようになっている。

【００３０】図２は、クーリングプレート１２の平面図
である。基板Ｓの大きさよりも大きく形成された基板冷
却面１２Ａには、基板Ｓの載置位置ＳＰ内の範囲に、た
とえば、格子状に複数個の凸部１３が均等に配列されて
おり、基板Ｓの周縁部および中央部を、基板冷却面１２
Ａとの間に一定の間隙を確保した状態で支持できるよう
になっている。これにより、いわゆるプロキシミティ方
式の冷却処理が行われる。

【００３１】複数の凸部１３のうち、基板Ｓが載置され
たときに、この基板Ｓの中央部を支持することになる５
個の凸部１３Ａは、基板Ｓの下面を吸着するための吸着
部付き凸部であり、その他、基板Ｓの周縁部を支持する
ことになる合計８個の凸部１３Ｂは、吸着部がなく、基
板Ｓの下面に点接触するほぼ半球状の凸部である。

【００３２】吸着部付き凸部１３Ａには、それぞれ吸着
口ａ（吸着部）が形成されており、この吸着口ａは、ク
ーリングプレート１２の内部に形成された吸着路４１を
介し、さらに、配管４２を介して、減圧装置４３に接続
されている。配管４２の途中部には、バルブ４４が介装
されている。したがって、減圧装置４３を作動させてお
くとともに、バルブ４４を開成することによって、吸着
口ａおよび吸着路４１内が減圧され、基板Ｓの中央部の
下面を吸着部付き凸部１３Ａに吸着することができる。

【００３３】このように、この実施形態によれば、基板
Ｓを基板冷却面１２Ａ上に載置して基板Ｓを冷却すると
きに、基板Ｓの中央部の下面を吸着部付き凸部１３Ａに
吸着させておくことにより、この基板Ｓの中央部の浮き
上がりを防止できる。これにより、基板Ｓの全域を均一
に冷却できるから、冷却処理後の基板Ｓの温度分布の均
一性を向上でき、そのうえ、冷却効率が向上されるの
で、基板冷却処理時間を短縮できる。

【００３４】図３は、吸着部付き凸部１３Ａの第１の構
成例を示す斜視図である。この構成例では、吸着部付き
凸部１３Ａは、全体が円錐台形状に形成されており、そ
の頂面である基板接触面５０に、吸着路４１と同径の円
形吸着口ａが形成された構成となっている。したがっ
て、基板接触面５０は、円環形状をなしており、その直
径は、たとえば、２ｍｍ程度とされている。この基板接
触面５０の直径および吸着口ａの直径は、基板Ｓを剥離
する際の帯電による静電破壊や周辺機器への悪影響の問
題が生じないように、基板Ｓの吸着を良好に行える範囲
内において可能な限り基板Ｓとの接触面積を少なくでき
るように定められることが好ましい。

【００３５】図４は、吸着部付き凸部１３Ａの第２の構
成例を示す斜視図である。この構成例では、吸着部付き
凸部１３Ａは、長円環形の基板接触面６０を有し、この
基板接触面６０の内縁から、平面視において長円形の吸
着口ａが穿設されている。この吸着口ａは、その底面６
１のほぼ中央において、吸着路４１と連通している。

【００３６】基板接触面６０は、長円環状をなしている
が、その幅Ｗは、たとえば、１ｍｍ〜２ｍｍ程度とされ
る。これにより、吸着部付き凸部１３は、剥離帯電によ
る静電破壊や周辺機器への悪影響が問題とならない面積
で基板Ｓの下面と接触でき、かつ、この基板Ｓの下面の
吸着を良好に行える。

【００３７】図５は、吸着部付き凸部１３Ａの第３の構
成例を示す斜視図である。この構成例では、吸着部付き
凸部１３Ａが円環状の基板接触面７０を有し、この基板
接触面７０の内縁から、平面視において円形の吸着口ａ
が穿設されている。この吸着口ａは、その底面７１のほ
ぼ中央において、吸着路４１と連通している。

【００３８】基板接触面７０の幅Ｗ１は、たとえば、１
ｍｍないし２ｍｍ程度とされ、凸部１Ａが、剥離帯電に
よる静電破壊や周辺機器への悪影響が問題とならない面
積で基板Ｓの下面と接触でき、かつ、この基板Ｓの下面
の吸着を良好に行えるようになっている。

【００３９】図６は、この発明の第２の実施形態につい
て説明するための図であり、基板加熱装置において用い
られるホットプレート１２０（基板加熱体）の平面図で
ある。この図６において、図２に示された各部と同等の
部分には、図２の場合と同じ参照符号を付して示す。

【００４０】このホットプレート１２０は、内部に面状
ヒータ（図示せず）を設けた構成を有しており、その上
面が基板加熱面１２０Ａとなっている。

【００４１】このようなホットプレート１２０を、たと
えば、図１の装置におけるクーリングプレート１２に代
えて用いることにより、基板Ｓを加熱処理するための基
板加熱装置を構成することができる。

【００４２】基板加熱面１２０Ａは、基板Ｓの大きさよ
りも若干大きく形成されている。そして、基板Ｓの載置
位置ＳＰ内の範囲に、たとえば、格子状に複数個の凸部
１３が均等に配列されていて、基板Ｓの周縁部および中
央部を、基板加熱面１２０Ａとの間に一定の間隙を確保
した状態で支持できるようになっている。これにより、
いわゆるプロキシミティ方式の加熱処理が行われる。

【００４３】複数の凸部１３のうち、基板Ｓが載置され
たときに、この基板Ｓの周縁部を支持することになる８
個の凸部１３Ａは、基板Ｓの下面を吸着するための吸着
部付き凸部であり、その他、基板Ｓの中央部を支持する
ことになる合計５個の凸部１３Ｂは、吸着部がなく、基
板Ｓの下面に点接触する半球状の凸部である。

【００４４】吸着部付き凸部１３Ａには、それぞれ吸着
口ａが形成されており、この吸着口ａは、クーリングプ
レート１２の内部に形成された吸着路４１を介し、さら
に、配管４２を介して、減圧装置４３に接続されてい
る。

【００４５】その他の構成は、上述のクーリングプレー
ト１２と同様である。すなわち、減圧装置４３を作動さ
せておくとともに、バルブ４４を開成することによっ
て、吸着口ａおよび吸着路４１内が減圧され、基板Ｓの
周縁部の下面を吸着部付き凸部１３Ａに吸着することが
できる。

【００４６】この実施形態においても、吸着部付き凸部
１３Ａには、上述の図３、図４または図５に示された第
１、第２または第３の構成例を適用できる。

【００４７】このように、この実施形態によれば、基板
Ｓを基板加熱面１２０Ａ上に載置して基板Ｓを加熱する
ときに、基板Ｓの周縁部の下面を吸着部付き凸部１３Ａ
に吸着させておくことにより、この基板Ｓの周縁部の浮
き上がりを防止できる。これにより、基板Ｓの全域を均
一に加熱できるから、加熱処理後の基板Ｓの温度分布の
均一性を向上できる。また、加熱効率を向上できるの
で、基板加熱処理時間を短縮できる。

【００４８】以上、この発明の２つの実施形態について
説明したが、この発明は他の形態でも実施することがで
きる。たとえば、上述の第１の実施形態では、基板Ｓの
中央部に対向する５個の吸着部付き凸部１３Ａを設けて
いるが、これらの５個の凸部１３のうち中央の１つのみ
を吸着部付き凸部としてもよいし、この中央の１つの凸
部を取り囲む４個の凸部のみを吸着部付き凸部としても
よい。

【００４９】同様に、上述の第２の実施形態では、基板
Ｓの周縁部に対向する８個の凸部１３を吸着部付き凸部
１３Ａとしているが、たとえば、基板Ｓの四隅に対応す
る４個の凸部１３のみを吸着部付き凸部としてもよい。

【００５０】また、基板冷却面１２Ａまたは基板加熱面
１２０Ａに配置される吸着部付き凸部１３Ａは全て同一
構成である必要はなく、たとえば、図３、図４および図
５の構成例の吸着部付き凸部１３Ａを混在して用いても
差し支えない。

【００５１】さらに、基板冷却面１２Ａまたは基板加熱
面１２０Ａに設けられる凸部１３を全て吸着部付き凸部
としてもよい。

【００５２】さらにまた、上述の第１および第２の実施
形態では、吸着用の配管４２は１本のみであり、吸着配
管系統の数が１系統となっているが、吸着配管系統の数
を複数系統としてもよい。このようにすれば基板に対す
る吸着力をさらに向上させることができる。

【００５３】また、上述の第１の実施形態では、水冷式
のクーリングプレート１２について説明したが、他に
も、電子冷熱素子（ペルチエ素子など）によって吸熱を
行う方式のクーリングプレートを用いることもできる。

【００５４】なお、本明細書でいう基板の近接とは、基
板冷却面に対して基板を直接接触させて近接させるこ
と、および基板冷却面に対して基板を所定の間隙をもっ
て近接させることの両方を含む。

【００５５】また、上述の実施形態では、液晶表示装置
用ガラス基板に対するフォトリソグラフィ工程における
冷却処理に本発明が適用された例について説明したが、
この発明は、半導体ウエハなどの他の種類の基板に対す
る処理にも適用でき、また、フォトリソグラフィ工程以
外の工程における基板冷却処理または基板加熱処理に対
しても適用することができる。

【００５６】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の基板熱処理装置である
基板冷却装置の構成を説明するための図解的な断面図で
ある。

【図２】クーリングプレートの平面図である。

【図３】吸着部付き凸部の第１の構成例を示す斜視図で
ある。

【図４】吸着部付き凸部の第２の構成例を示す斜視図で
ある。

【図５】吸着部付き凸部の第３の構成例を示す斜視図で
ある。

【図６】この発明の第２の実施形態に係る基板加熱装置
において用いられるホットプレートの平面図である。

【符号の説明】

１２ クーリングプレート １２Ａ 基板冷却面 １３ 凸部 １３Ａ 吸着部付き凸部 ａ 吸着口 ４１ 吸着路 １２０ ホットプレート １２０Ａ 基板加熱面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板を近接させて冷却または加熱するため
   の基板熱処理面と、 この基板熱処理面に突設された複数の凸部と、 この複数の凸部のうち少なくとも１つの凸部に設けら
   れ、基板が上記基板熱処理面に近接された際に基板を吸
   着する吸着部とを含むことを特徴とする基板熱処理装
   置。
2. 【請求項２】上記基板熱処理面は、基板を冷却するため
   の基板冷却面であり、 上記吸着部は、上記複数の凸部のうち、上記基板冷却面
   に基板が近接させられたときに当該基板の中央部に対向
   する少なくとも１つの凸部に設けられていることを特徴
   とする請求項１記載の基板熱処理装置。
3. 【請求項３】上記基板熱処理面は、基板を加熱するため
   の基板加熱面であり、 上記吸着部は、上記複数の凸部のうち、上記基板冷却面
   に基板が近接させられたときに当該基板の周縁部に対向
   する少なくとも１つの凸部に設けられていることを特徴
   とする請求項１記載の基板熱処理装置。
4. 【請求項４】基板熱処理面に基板を近接させて基板を冷
   却または加熱するための基板熱処理方法において、 基板熱処理面に突設された複数の凸部のうち少なくとも
   １つの凸部において基板を吸着しつつ、上記複数の凸部
   により該基板と上記熱処理面との間に間隙を設けた状態
   で、基板を冷却または加熱することを特徴とする基板熱
   処理方法。