JP3934246B2 - 基板冷却装置および基板冷却方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶用およびプラズマディスプレイ用基板等のフラットパネルディスプレイ用基板、フォトマスク用ガラス基板等の基板を冷却する基板冷却装置および基板冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、上記のような基板冷却装置として、例えば、特開平６−３３８４５０号公報に開示されるような装置が知られている。この装置は、内部に冷却水の通路を備えた冷却プレートを有しており、上記冷却プレート上に置かれた基板を冷却するように構成されている。この装置では、冷却プレートの表面に、基板の輪郭より若干小さい輪郭を有する凹部が形成されており、この凹部の周縁部分で基板の周縁下部を支持することにより、基板と冷却プレートとの間に密閉空間を形成し、この空間内の空気を介して所定の温度に冷却された冷却プレートによって基板を冷却している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の装置では、基板と冷却プレートとの接触面積を小さくすることができ、基板取外しの際の剥離帯電を有効に防止できるが、基板から放熱された熱が上記密閉空間に蓄積されるため、基板が冷されにくく、冷却に時間がかかるという問題がある。
【０００４】
また、この種の基板の冷却処理では、冷却中に基板が山成りに反り返ることがあり、このような場合には、基板と冷却プレートの間隔が大きくなって基板の冷却にさらに時間がかかる。そのため、これを改善する必要もある。
【０００５】
なお、このような問題は、上記密閉空間（閉空間）を形成するプロキシミティータイプの基板冷却装置における特有のものというわけでなく、冷却プレートの上面にプロキシミティーピンやプロキシミティーボールなどを複数配置し、これらによって基板を下方より支持するタイプの基板冷却装置においても、同様の問題が発生する。すなわち、このようにプロキシミティーピンなどで基板を下方から支持する場合、冷却プレートと基板との間に開空間が形成され、この空間内の空気を介して所定の温度に冷却された冷却プレートによって基板が冷却されるわけであるが、基板から放熱された熱が上記開空間に蓄積されるため、同様の問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、基板の剥離帯電を防止しつつ、より速やかに基板を冷却することができる基板冷却装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる基板冷却装置は、基板を冷却するための基板冷却面を有する基板冷却手段と、上記基板冷却面から所定間隙だけ離隔して基板を保持する保持部と、上記保持部に保持された基板と上記基板冷却面との間の間隙空間を換気する換気手段と、上記間隙空間の容積を可変させる可変手段とを備えている（請求項１）。
【０００８】
この発明では、換気手段が保持部に保持された基板と基板冷却面との間の間隙空間内を強制的に換気して、上記間隙空間内に基板の放熱による熱が篭るのを防止し、基板冷却を促進する。また、この発明では、上記間隙空間の容積を可変させる可変手段を備えているため、上記間隙空間の容積を変化させることで、基板温度をより速やかに低下させること が可能となる。すなわち、上記換気のときに上記間隙空間の容積を大きくするとともに、上記換気以外のときに上記間隙空間の容積を小さくするように、上記間隙空間の容積を変化させると、換気中は、多くの気体が間隙空間に供給されることにより基板の冷却がより促進され、その結果、基板温度を迅速に低下させることができる。
【０００９】
また、この発明にかかる基板冷却装置は、基板を冷却するための基板冷却面を有する基板冷却手段と、上記基板冷却面から所定間隙だけ離隔して基板を保持する保持部と、上記保持部に保持された基板と上記基板冷却面との間の間隙空間を換気する換気手段とを備え、上記保持部は、基板の外周部を全周にわたって保持する外周保持部を含み、上記間隙空間は、上記外周保持部と、上記外周保持部に保持された基板と、上記基板冷却面とで囲まれた閉空間であり、上記閉空間は、複数のサブ閉空間に区画されたことを特徴としている（請求項２）。
【００１０】
この発明では、請求項１の発明同様、上記間隙空間内に基板の放熱による熱が篭るのを防止し、基板冷却を促進する。更にこの発明では、上記間隙空間を閉空間としている。すなわち、上記保持部が基板の外周部を全周にわたって保持する外周保持部を備えるように構成するとともに、上記外周保持部と、上記外周保持部に保持された基板と、上記基板冷却面とで囲まれた閉空間を間隙空間としている。このようにして形成された間隙空間（閉空間）では、換気を迅速に行うことが可能となる。更にこの発明では、上記閉空間を複数のサブ閉空間に区画しているため、各サブ閉空間の換気は閉空間全体を換気するのに比べて迅速に行うことができ、その結果、基板をより速やかに冷却することが可能となる。
【００１１】
なお、上記間隙空間を、この間隙空間の周囲と連通する開空間としてもよく（請求項３）、この場合、間隙空間への気体の流入および間隙空間からの気体の排出が容易となる。
【００１２】
また、上記間隙空間を閉空間としてもよい。すなわち、上記保持部が基板の外周部を全周にわたって保持する外周保持部を備えるように構成するとともに、上記外周保持部と、上記外周保持部に保持された基板と、上記基板冷却面とで囲まれた閉空間を間隙空間としてもよい（請求項４）。このようにして形成された間隙空間（閉空間）では、換気を迅速に行うことが可能となる。
【００１３】
また、上記閉空間を複数のサブ閉空間に区画してもよく（請求項５）、各サブ閉空間の換気は閉空間全体を換気するのに比べて迅速に行うことができ、その結果、基板をより速やかに冷却することが可能となる。
【００１４】
また、上記換気手段が上記間隙空間から気体を吸引する排出手段を備えるように構成してもよく（請求項６）、間隙空間からの気体の吸引によって間隙空間の熱雰囲気が外部に排出され、基板冷却が促進される。
【００１５】
また、上記排出手段が上記間隙空間を負圧状態に保つように上記間隙空間から気体を吸引するように構成してもよく（請求項７）、この場合、間隙空間の熱雰囲気が外部に排出されるのみならず、負圧状態の発生維持によって基板が安定して保持部に保持され、特に高温基板の載置時の熱反りが防止される。
【００１６】
また、上記換気手段が上記間隙空間に気体を供給する供給手段を備えるように構成してもよく（請求項８）、この場合、供給された気体によって基板が強制的に冷却され、基板の冷却速度が大幅に向上し、基板冷却が促進される。特に、供給手段と排出手段と組み合わせて換気手段が構成されている場合には、大量のパーティクルを吸い込んだり、大量のパーティクルを巻き上がらせたりすることがなく、基板をより清浄な雰囲気で冷却処理することができる。
【００１７】
また、上記供給手段を、目標温度以下の気体を上記間隙空間に供給するように構成してもよく（請求項９）、このような冷たい気体を基板に供給することで基板の冷却速度が向上する。
【００１８】
また、上記供給手段が上記保持部に保持される基板の中央部付近に気体を供給するように構成してもよい（請求項１０）。基板冷却面を基板と近接対面させて基板冷却処理を行うと、基板の中央部分はその端部に比べて冷却速度は遅いため、中央部分の冷却が遅れ、基板の温度分布が不均一になるが、上記のように構成すると、基板の中央部分の冷却速度が向上され、基板の温度分布は均一なものとなる。
【００１９】
また、上記換気手段による換気のタイミングを制御する換気タイミング制御手段をさらに設けてもよく（請求項１１）、換気タイミングの制御によって基板の迅速、かつ正確な冷却処理が可能となる。例えば、換気を冷却処理の前半に行うようにタイミングを設定すれば、まず、閉空間の換気により基板の温度が速やかに低下し、その後は、換気の停止により基板の温度低下が緩慢になる。そのため、基板の過剰冷却を防止しつつ、基板を速やかに、かつ正確に目標温度まで冷却することが可能となる。なお、冷却処理の前半は、閉空間内の気体温度と基板温度の差が大きく、換気を行わなくてもある程度は基板の冷却が促進されるので、上記とは逆に、換気を冷却処理の後半に行うようにタイミングを設定するようにしてもよい。このようにすれば、閉空間内の気体温度と基板温度とが近づいて基板の温度低下が緩慢となる冷却処理後半での基板の冷却を効果的に促進させることが可能となる。
【００２０】
また、上記保持部に保持される基板の温度を検出する温度検出手段をさらに設け、この温度検出手段による検出結果に応じて上記換気タイミング制御手段が換気のタイミングを制御するように構成すれば（請求項１２）、冷却処理をより正確に行うことができ、基板を精度良く目標温度に冷却することができる。
【００２１】
また、基板を吸着保持するように上記保持部を構成してもよく（請求項１３）、この場合、冷却処理中において、基板を確実に、しかも安定して保持することができる。
【００２２】
さらに、上記間隙空間から気体を吸引する吸引口を上記基板冷却面の中央部付近に設けてもよく（請求項１４）、この場合、基板の略中央部が吸引口に対向し、その冷却速度が向上し、基板面内における冷却速度が均一化される。また、基板の下面中央部が最も高い負圧を受けるため、基板の山反りを効果的に防止することができる。
【００２３】
この発明にかかる基板冷却方法は、基板を冷却するための基板冷却面から所定間隙だけ離隔した位置に基板を保持して当該基板に対して冷却処理を施すものであって、上記目的を達成するため、上記冷却処理中に上記間隙空間の容積を変更すると共に、上記冷却処理中の少なくとも一定期間の間、上記基板と上記基板冷却面との間の間隙空間を換気するようにしている。
【００２４】
この発明では、冷却処理中の少なくとも一定期間の間、間隙空間が強制的に換気して、上記間隙空間内に基板の放熱による熱が篭るのを防止し、基板冷却を促進する。更にこの発明では、冷却処理中に間隙空間の容積を変更させることで、基板温度をより速やかに低下させることが可能となる。
【００２５】
なお、上記換気処理のタイミングとしては、例えば冷却処理の開始前または開始と同時に開始する一方、冷却処理の開始後所定時間が経過した時点で停止させるようにしてもよい（請求項１６）。このように、冷却処理の前半段階で換気処理を行うことで、高温の基板を速やかに目標温度近傍まで冷却することができ、冷却処理を迅速に行うことができる。
【００２６】
また、上記間隙空間から気体を吸引することで、上記間隙空間を負圧状態に保ちながら上記換気処理を行うようにしてもよく（請求項１７）、この場合、間隙空間からの気体の吸引によって間隙空間の熱雰囲気が外部に排出され、基板冷却が促進されるとともに、負圧状態の発生維持によって基板が安定して保持部に保持され、特に高温基板の載置時の熱反りが防止される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明は、基板を冷却するための基板冷却面から所定間隙だけ離隔した位置に基板を保持して当該基板に対して冷却処理を施す基板冷却装置および基板冷却方法に関するものであり、基板と基板冷却面との間に閉空間を形成し、当該閉空間の空気を介して基板冷却を行う装置と、基板と基板冷却面との間に開空間を形成し、当該開空間の空気を介して基板冷却を行う装置とがある。以下、閉空間形成タイプの基板冷却装置（第１〜第４の実施形態、およびそれらの変形形態）について説明した後、開空間形成タイプの基板冷却装置（第５〜第１０の実施形態、およびそれらの変形形態）について説明する。
【００２８】
Ａ．第１の実施形態図１及び図２は、本発明にかかる基板冷却装置の第１の実施形態を示す図である。これらの図に示すように、基板冷却装置１０Ａは、アルミニウム等の金属から構成された冷却プレート１２を有している。冷却プレート１２は、その内部に形成された冷却水通路１４を循環する冷却水により基板Ｗを冷却すべき目標温度、本実施形態では２３°Ｃに保たれており、１５０°Ｃ程度に加熱された基板Ｗをその表面に載置することにより基板Ｗを冷却するように構成されている。
【００２９】
上記冷却プレート１２の表面には底面が平坦な矩形輪郭を有する凹部１６が形成されている。この凹部１６の輪郭は、基板Ｗの輪郭よりも小さい該輪郭の相似形とされており、基板Ｗを載置した状態では、基板Ｗの周縁部下面を凹部１６の周縁部（外周保持部）で保持し、基板Ｗを凹部１６の底面と対面しながら、その底面からその深さ分だけ離隔した位置に位置決めする。そして、基板Ｗと凹部１６とで略密閉な閉空間ＣＳが形成されている。なお、凹部１６の輪郭については、基板Ｗの相似形に限定されず、基板Ｗの周縁部下面を全周に亘って凹部１６の周縁部で保持しながら基板Ｗと凹部１６とで閉空間ＣＳが構成されれば、いかなる形状を有しても良い。また、本実施形態では、上記凹部１６の深さは０．１mm〜５mm程度とされており、また、凹部１６の周縁部は基板周縁の非有効エリアを保持するように形成されている。
【００３０】
このように、この実施形態（および後で説明する第２〜第４実施形態）では、凹部１６の底面が冷却プレート１２の「基板冷却面１２ｃ」に相当するものであり、この基板冷却面１２ｃから所定間隙（凹部１６の深さ）だけ離隔した位置に基板Ｗを保持して当該基板Ｗに対して冷却処理を施すように構成されている。
【００３１】
また、上記凹部１６の底面（基板冷却面１２ｃ）には、複数のプロキシミティーピン１８（以下、プロキピン１８という）やプロキシミティーボールが設けられており、基板Ｗが載置されると、上記凹部１６の周縁部とこれらプロキピン１８によって基板Ｗを水平に保持するようになっている。なお、図２においては、次に説明する排気通路２０と供給通路３０との配置関係を明確にするため、プロキピン１８の図示を省略している。
【００３２】
そして、このように構成された基板冷却面１２ｃを有する冷却プレート１２の内部には、上記冷却水通路１４の他に、凹部１６の略中心に開口する空気の排気通路２０と、凹部１６の周壁近傍に沿って開口する複数の空気の供給通路３０とがそれぞれ形成されている。
【００３３】
上記排気通路２０は吸気管２２を介して真空ポンプ２６に接続されるとともに、上記吸気管２２に介設された電磁三方弁等の切換弁２４を介して排気管２８に接続されている。そして、切換弁２４の操作に応じて、真空ポンプ２６に通じる状態と、排気管２８を介して大気中に開放される状態とに切換可能となっており、真空ポンプ２６に通じた状態で閉空間ＣＳの空気を吸引、排出するようになっている。つまり、排気通路２０、吸気管２２及び真空ポンプ２６等によって本願の排出手段が構成されている。
【００３４】
一方、上記各供給通路３０は、上記冷却プレート１２内に形成された中空状の貯留部３２を介して供給管３４に接続されており、この供給管３４に介設された電磁弁等の開閉弁３６の開閉に応じて図外のフィルター等を介して大気中に開放される状態と、遮断される状態とに切換可能となっている。そして、開閉弁３６が開かれるとともに、上記排気通路２０が真空ポンプ２６に通じた状態とされることにより、大気中の空気がこの供給通路３０を介して閉空間ＣＳ内に供給されるようになっている。つまり、供給通路３０、貯留部３２及び供給管３４等によって本願の供給手段が構成されている。
【００３５】
なお、上記冷却プレート１２の上方には、基板Ｗの温度を検出する温度センサ３８が配設されている。この温度センサ３８はいわゆる非接触型のセンサで、基板表面から放射される熱線を計測することにより基板温度を検出するように構成されている。
【００３６】
図中４０は、基板冷却装置１０Ａを制御する制御装置で、上記切換弁２４、開閉弁３６及び温度センサ３８等は、すべてこの制御装置４０に電気的に接続されている。そして、基板Ｗの冷却処理の際には、上記温度センサ３８による検出温度データに基づいて上記切換弁２４及び開閉弁３６が統括的に制御されることにより、後述するようにして基板Ｗの冷却処理が行われるようになっている。
【００３７】
次に、上記基板冷却装置１０Ａの基板冷却動作について図３を用いて説明する。上記基板冷却装置１０Ａでは、冷却水が循環されることにより冷却プレート１２が予め基板Ｗを冷却する上記目標温度に保たれており、この状態で基板Ｗが図外の搬送装置によって冷却プレート１２の表面側に載置される。このとき、基板Ｗが載置されるまでは、排気通路２０は排気管２８を介して、また、供給通路３０は供給管３４を介してそれぞれ大気中に開放されている。
【００３８】
冷却プレート１２上に基板Ｗが載置されると、上記切換弁２４が切換えられて排気通路２０が真空ポンプ２６に接続されるとともに、開閉弁３６が所定の開度に保持され、これにより基板Ｗの冷却処理が開始される（ｔ0時点）。
【００３９】
冷却処理が開始されると、上記凹部１６により基板Ｗと冷却プレート１２との間に形成される閉空間ＣＳ内の空気が排気通路２０を介して排出されるとともに、これに伴い大気中の空気が貯留部３２および供給通路３０を介して閉空間ＣＳ内に供給される。この際、排気通路２０を介して閉空間ＣＳから排出される空気量に対して供給通路３０を介して閉空間ＣＳ内に供給される空気量が少なくなるように上記開閉弁３６の開度が調節される。これにより閉空間ＣＳ内が負圧状態となり、基板Ｗが冷却プレート１２に吸着保持された状態で冷されることとなる。
【００４０】
この処理中は、閉空間ＣＳの空気を介して主に基板冷却面１２ｃと基板Ｗとの間で熱交換が行われ、これにより基板Ｗが冷却される。この際、上記のように閉空間ＣＳの換気が行われることにより、閉空間ＣＳの空気が排出されつつ、上記貯留部３２及び供給通路３０を通って目標温度まで冷された空気が閉空間ＣＳ内に導入されることにより、閉空間ＣＳ内に熱が篭ることがなく、基板Ｗの冷却が効果的に促進される。
【００４１】
こうして基板Ｗが搬入時の温度Ｔ1（例えば１５０°Ｃ）から予め設定された温度Ｔ2（例えば４０°Ｃ）まで冷されると（ｔ１時点）、上記開閉弁３６が全閉され、以後、閉空間ＣＳの換気が停止された状態で冷却が行われる。
【００４２】
そして、基板Ｗがさらに冷されて目標温度Ｔ3に達すると（ｔ２時点）、切換弁２４が切換られて排気通路２０が排気管２８に接続されるとともに開閉弁３６が全開されて閉空間ＣＳが大気中に開放され、基板Ｗが搬送装置によりピックアップされて次工程へと搬出される。これにより基板Ｗの冷却処理が終了する。
【００４３】
以上説明したように、上記基板冷却装置１０Ａによれば、上記のように基板Ｗと冷却プレート１２との間に閉空間ＣＳを形成して基板Ｗを冷すので、基板Ｗと冷却プレート１２の接触面積を小さくして、基板取外しの際の剥離帯電を有効に防止することができる。しかも、冷却処理中は、閉空間ＣＳ内の換気を行い、これにより閉空間ＣＳ内に熱が篭るのを抑えるようにしてるので、基板を効果的に冷却することができる。そのため、従来のこの種の冷却装置と比較すると、基板Ｗを速やかに冷却することができる。
【００４４】
特に、上記基板冷却装置１０Ａでは、目標温度Ｔ3より適度に高い温度Ｔ2までは換気を行い、その後は、換気を停止させるようにしているので、基板Ｗを速やかに冷却しながらも、基板Ｗを精度良く目標温度まで下げることができる。
【００４５】
すなわち、短時間で基板Ｗを冷却するために、基板Ｗが目標温度Ｔ3に達するまで常に閉空間ＣＳの換気を行うことも考えられるが、閉空間ＣＳの換気を行うと、換気の影響で基板Ｗに振動が生じて基板Ｗと冷却プレート１２の間隔に変動が生じ易く、常に換気を行うと基板面上での温度にムラ（基板温度の面内不均一）が生じる場合がある。また、換気により基板Ｗの冷却が促進される結果、基板Ｗが目標温度Ｔ3に達した時点で換気を停止しても慣性で基板Ｗが目標温度Ｔ3を超えて過剰冷却される場合がある。しかしながら、上記実施形態のようにすれば、温度Ｔ2までは基板Ｗの温度が速やかに低下し、その後は、温度低下が緩慢となるので、基板Ｗの過剰冷却を有効に防止することができ、しかも、基板Ｗが温度Ｔ2に達した後は、換気の停止により基板Ｗが静止状態に保持されることで基板面上での温度分布が均一になる。そのため、基板Ｗを速やかに、かつ精度良く目標温度Ｔ3まで冷却することができる。
【００４６】
なお、冷却精度を厳しく要求されないような場合は、換気時期を冷却処理の後半に設定してもよい。すなわち、冷却処理の前半は、基板Ｗと閉空間ＣＳ内の空気との温度差が大きいので比較的急激に基板Ｗが冷却される。そのため、換気を停止していても基板Ｗの冷却が促進され易い。ところが、冷却処理の後半では、基板Ｗと閉空間ＣＳ内の空気との温度差が小さくなり、基板Ｗの温度低下が緩慢となるので、冷却処理の後半で閉空間ＣＳの換気を行うようにすれば、冷却処理後半での基板Ｗの冷却を促進させて、基板Ｗの冷却時間を効果的に短縮することができる。なお、基板Ｗの冷却時間を短縮する観点からは、基板Ｗの冷却処理中、常に換気を行うのが好ましいが、この場合には、換気を行う機構を常時作動させることによる生産コストのアップが懸念される。そのため、生産コストを抑えることを考慮すれば、上述のように冷却処理の後半でのみ閉空間ＣＳの換気を行うようにするのが合理的である。
【００４７】
なお、換気のタイミングは、上述のように冷却処理の主に前半又は後半に限定されるものではなく、要求される基板Ｗの冷却処理に応じて、冷却処理の中間で行うように設定してもよく、要は冷却処理中の少なくとも一定期間の間、基板Ｗと基板冷却面１２ｃとの間の閉空間（間隙空間）ＣＳを換気することで、より速やかに基板を冷却することができる。
【００４８】
また、この種の基板Ｗの冷却処理では、冷却中に基板が山成りに反り返ることがあり、このような場合には、基板Ｗと冷却プレート１２の基板冷却面１２ｃとの間隔が大きくなって基板Ｗの冷却に時間がかかるとの懸念がある。しかしながら、上記の基板冷却装置１０Ａによれば、閉空間ＣＳ内を負圧状態にして基板Ｗを冷却プレート１２に吸着保持するようにしているので、上記のような基板Ｗの反りは効果的に矯正される。そのため、山成りに反り返り易い基板であっても、このような矯正効果と、上述の換気による冷却促進の効果により、速やかに基板を目標温度Ｔ3まで精度良く冷却することができるという特徴もある。
【００４９】
なお、上記の例では、温度センサ３８による基板Ｗの温度検出に基づいて換気を停止させるようにしているが、例えば、タイマーを用いて一定時間経過後に換気を停止させるようにしてもよい。
【００５０】
Ｂ．第２実施形態次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態にかかる基板冷却装置を示す図である。この図に示す基板冷却装置１０Ｂは、上記基板冷却装置１０Ａの構成を基本とし、冷却プレート１２の外部に、閉空間ＣＳに供給する空気を冷却するための手段を設けたものである。
【００５１】
すなわち、この基板冷却装置１０Ｂでは、冷却プレート１２内に上記のような中空状の貯留部３２は設けられておらず、閉空間ＣＳに対する空気の供給通路３０は、それぞれ直接集結されて供給管３４に接続されている。また、供給管３４には、開閉弁３６の上流側、すなわち空気の供給方向における上流側に気体冷却装置３７が介設されている。気体冷却装置３７は、大気中から閉空間ＣＳに取り込まれる空気を強制的に冷却する装置で、例えば、冷媒を用いて空気を冷却したり、あるいは、ペルチェ効果を利用した冷却素子を用いて空気を冷却するように構成されている。
【００５２】
この基板冷却装置１０Ｂでは、閉空間ＣＳ内に供給される空気が気体冷却装置３７で冷されることとなる。そのため、例えば、冷却プレート１２よりも低い温度、すなわち基板Ｗの目標温度Ｔ3よりも低い温度まで冷した空気を上記閉空間ＣＳに供給することが可能であり、このような低温の空気を供給することで、基板Ｗを上記基板冷却装置１０Ａにも増して効果的に冷却することができる。
【００５３】
Ｃ．第３の実施形態次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、第３の実施形態にかかる基板冷却装置を概略的に示す図である。この図に示す基板冷却装置１０Ｃは、上記基板冷却装置１０Ａの構成を基本とし、処理中に、上記閉空間ＣＳの容積を変更することができるようにしたものである。
【００５４】
すなわち、この図に示す基板冷却装置１０Ｃでは、上記冷却プレート１２が、上記凹部１６の底面（基板冷却面１２ｃ）を構成するベース１２ａと、凹部１６の側壁部分を構成する可動部１２ｂとから構成されており、このベース１２ａに上記排気通路２０及び供給通路３０等（図示省略）が設けられている。
【００５５】
上記可動部１２ｂは、ベース１２ａに対して昇降可能に結合されているとともに、エアシリンダ４１の出力軸に接続されている。エアシリンダ４１には、エア供給源４４から供給されるエアを供給する供給管４３が接続されている。また、この供給管４３には、制御装置４０に制御されてエアシリンダ４１へのエアの給排を切換える切換弁４２が介設されている。そして、この切換弁４２の切換えにより可動部１２ｂがベース１２ａに対して昇降駆動されることで上記閉空間ＣＳの容積が変化するようになっている。つまり、上記ベース１２ａ、可動部１２ｂ及びエアシリンダ４１等により本願の可変手段が構成されている。
【００５６】
この基板冷却装置１０Ｃによれば、例えば、図３に示した基板Ｗの冷却動作の制御に同期して可動部１２ｂを昇降駆動制御することにより、基板Ｗを効果的に冷却することができる。すなわち、基板温度が温度Ｔ2に下がるまでは可動部１２ｂを上限位置に保持して閉空間ＣＳの容積を大きくしておき（図中一点鎖線に示す）、温度Ｔ2に達した後は、可動部１２ｂを下限位置に変位させて閉空間ＣＳの容積を小さくして（図中実線に示す）基板Ｗを冷却するようにする。
【００５７】
このようにすれば、当初は閉空間ＣＳに冷えた大量の空気を供給することにより基板Ｗの温度を効果的に下げることができ、温度Ｔ2に達した後は、供給する空気量を抑えて基板Ｗの温度低下を緩慢にして基板Ｗの過剰冷却を防止することができる。そのため、基板Ｗを速やかに、しかも精度良く目標温度Ｔ3まで冷却することができる。
【００５８】
なお、上記基板冷却装置１０Ｃでは、ベース１２ａに対して可動部１２ｂを昇降させるようにしているが、勿論、可動部１２ｂに対してベース１２ａを昇降させたり、ベース１２と可動部１２ｂとを移動させて両者を相対的に昇降させるようにしてもよい。また、可動部１２ｂを昇降させる機構としても、上記のようにエアシリンダ４１を用いる以外に、例えばボールねじ機構を用いた昇降機構を構成するようにしてもよい。この場合には、閉空間ＣＳの容積を連続的に変化させる連続制御が可能となるというメリットがある。
【００５９】
Ｄ．第４の実施形態次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図６は、第４の実施形態にかかる基板冷却装置を概略的に示している。この図に示す基板冷却装置１０Ｄは、上記基板冷却装置１０Ａの構成を基本とし、閉空間ＣＳへの空気の供給手段としてより簡単な構成を採用したものである。
【００６０】
すなわち、この図に示す基板冷却装置１０Ｄでは、第１の実施形態の基板冷却装置１０Ａのように、供給通路３０や供給管３４等は設けられておらず、これら供給通路３０に代えて、凹部１６の側壁部分において閉空間ＣＳとその周囲とを単に連通する連通路４６が冷却プレート１２に形成された構成となっている。これにより、基板Ｗの冷却時には、閉空間ＣＳ内の空気の吸引、排出に応じて周辺の空気が連通路４６を介して閉空間ＣＳ内に供給されることとなる。つまり、この基板冷却装置１０Ｄでは、この連通路４６により本願の供給手段が構成されている。
【００６１】
この構成の場合にも、換気により閉空間ＣＳに熱が篭ることが有効に防止されるため、第１の実施形態の基板冷却装置１０Ａと同様に、基板Ｗを効果的に冷却することができる。特に、この基板冷却装置１０Ｄでは、基板冷却装置１０Ａのような供給管３４が不要となるため、装置構成を簡単にすることができるという利点がある。
【００６２】
なお、この基板冷却装置１０Ｄの場合には、上記基板冷却装置１０Ａのように開閉弁３６の開度調節により閉空間ＣＳへの供給空気量を調節することがきないので、閉空間ＣＳからの空気の排出量に比べて供給空気量が少なくなるように、上記連通路４６を形成するのが望ましい。このようにすれば、上記基板冷却装置１０Ａと同様に、閉空間ＣＳ内を負圧状態にすることができ、基板Ｗを冷却プレート１２に吸着保持しながら基板Ｗを冷却することができる。
【００６３】
また、この実施形態における閉空間ＣＳは、連通通路４６によって、その周囲と連通されている。このため、閉空間ＣＳは後述の第５〜１０の実施形態における開空間ＯＳとみなすこともできる。
【００６４】
Ｅ．第１〜第４の実施形態の変形形態ところで、以上説明した第１〜第４の実施形態にかかる基板冷却装置１０Ａ〜１０Ｄは、本発明にかかる基板冷却装置の一部であって、具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６５】
例えば、上記基板冷却装置１０Ａ〜１０Ｄでは、閉空間ＣＳからの空気の排出量に対して閉空間ＣＳへの空気の供給量を少なくして閉空間ＣＳ内を負圧状態にし、これによって基板Ｗを吸着保持するようにしているが、例えば、基板Ｗを吸着保持するための手段を別途冷却プレート１２に設けるようにしても構わない。この場合、例えば、図７に示すように、凹部１６の周縁部分に開口する吸引通路５０を上記冷却プレート１２に形成し、この吸引通路５０を通じて基板Ｗの周縁部分を吸着するように構成することができる。
【００６６】
また、上記基板冷却装置１０Ａ〜１０Ｄでは、真空ポンプ２６により閉空間ＣＳ内の空気を吸い出し、これに応じて閉空間ＣＳに排気通路２０等を介して空気を吸い込むようにしているが、ポンプを用いて空気を閉空間ＣＳ内に圧送しながら閉空間ＣＳ内の空気を押し出すように構成してもよい。この場合には、閉空間ＣＳが正圧となるため、図７に示したような基板Ｗの吸着保持手段を設けるのが好ましい。あるいは、ポンプを用いて閉空間ＣＳに気体を圧送供給しつつ、別のポンプを用いて閉空間ＣＳから気体を吸引排出するように構成してもよく、この場合には、閉空間ＣＳを負圧状態にするために、閉空間ＣＳへの気体の供給量よりも閉空間ＣＳからの気体の吸引排出量を大きくするのが好ましい。
【００６７】
さらに、基板冷却装置１０Ａ，１０Ｂにおいて、例えば、図８及び図９に示すように、上記凹部１６内に仕切り１７を設けて複数の凹部１６ａ〜１６ｄを区画形成し、各凹部１６ａ〜１６ｄに排気通路２０及び供給通路３０を開口するように構成してもよい。このようにすれば、各凹部１６ａ〜１６ｄによって複数のサブ閉空間ＣＳ1〜ＣＳ4が形成されて閉空間当りの容積が小さくなるため、換気を効率良く行うことが可能となる。そのため、特に、大型の基板Ｗを冷却する場合に有効である。なお、この場合には、仕切り１７が基板Ｗの非有効エリアを保持するようにするのが望ましい。例えば、一枚の大型基板から複数枚の小型の基板を切り出すような場合には、その切取線に沿って基板Ｗを保持するように仕切り１７を設けるのが望ましい。
【００６８】
なお、閉空間ＣＳ内の空気は、閉空間ＣＳの中心部分に篭り易いので、上記基板冷却装置１０Ａ〜１０Ｄのように凹部１６の中心部分に排気通路２０を開口させる等、閉空間ＣＳの中心部分に篭った熱を効率良く排出できるように空気の給排位置を設定するのが望ましい。その理由については、次の実施形態において詳述する。
【００６９】
Ｆ．第５の実施形態図１０ないし図１２は、本発明にかかる基板冷却装置の第５の実施形態を示す図である。図１０は基板冷却装置の断面構造を示し、図１１は基板冷却装置の平面構造を示し、図１２は基板冷却面の中央近傍を示している。これらの図に示すように、基板冷却装置１０Ｅは、アルミニウム等の金属から構成された冷却プレート１２を有している。この冷却プレート１２は、第１の実施形態と同様に、その内部に形成された冷却水通路１４を循環する冷却水により基板Ｗを冷却すべき目標温度Ｔ3、本実施形態では２３°Ｃに保たれており、１５０°Ｃ程度に加熱された基板Ｗを複数のプロキピン１８に載置することにより基板Ｗを冷却するように構成されている。
【００７０】
これらのプロキピン１８は、図１１および図１２に示すように、基板冷却面１２ｃの略中央部を中心として放射状に配置されている。また、各プロキピン１８は基板冷却面１２ｃから上方に突出するように設けられており、その先端部で基板Ｗの下面を点状に支持するように構成されている。このため、基板Ｗをプロキピン１８上に載置した状態では、基板Ｗは基板冷却面１２ｃと対面しながら、その基板冷却面１２ｃからプロキピン１８の高さ（０．１mm〜５mm程度）分だけ離隔した位置に位置決めされるとともに、水平状態に保持されて、基板Ｗと基板冷却面１２ｃとで周囲空間と連通した開空間ＯＳが形成されている。
【００７１】
そして、このように基板冷却面１２ｃを有する冷却プレート１２の内部には、上記冷却水通路１４の他に、基板冷却面１２ｃの略中心に開口する空気の排気通路２０が形成されている。この排気通路２０は、図１０１０に示すように、吸気管２２を介して真空ポンプ２６に接続されるとともに、吸気管２２に介設された電磁三方弁等の切換弁２４を介して排気管２８に接続されている。そして、切換弁２４の操作に応じて、真空ポンプ２６に通じる状態と、排気管２８を介して大気中に開放される状態とに切換可能となっており、真空ポンプ２６に通じた状態で開空間ＯＳの空気を吸引、排出するようになっている。つまり、排気通路２０、吸気管２２及び真空ポンプ２６等によって本願の排出手段が構成されている。
【００７２】
さらに、図示を省略しているが、この基板冷却装置１０Ｅには、プロキピン１８への基板Ｗの載置と、プロキピン１８からの基板Ｗの離隔とを行うために、従来より周知のリフトピンが冷却プレート１２の基板冷却面１２ｃに対して出退自在に設けられており、エアシリンダなどの駆動機構によって図外の搬送装置との間で基板Ｗの受渡しが可能な上限位置と、プロキピン１８に基板を受渡す下限位置との間を往復自在となっている。
【００７３】
なお、この実施形態にかかる基板冷却装置１０Ｅは、先に説明した基板冷却装置１０Ａと同様に、上記冷却プレート１２の上方には、基板Ｗの温度を検出する温度センサ３８が配設されており、基板表面から放射される熱線を計測することにより基板温度を検出し、この検出結果に基づいて制御装置４０が切換弁２４を制御することにより次に説明するようにして基板Ｗの冷却処理を行う。
【００７４】
次に、上記基板冷却装置１０Ｅの基板冷却動作について図１３を参照しつつ説明する。上記基板冷却装置１０Ｅでは、冷却水が循環されることにより冷却プレート１２が予め基板Ｗを冷却する上記目標温度Ｔ3に保たれるとともに、搬送装置から未処理の基板を受取るべくリフトピンが上限位置に位置しており、この状態で基板Ｗが搬送装置によってリフトピンの先端部に載置される（ｔ0時点）。すると、基板Ｗをリフトピンに渡した搬送装置が基板冷却装置１０Ｅから退避し、それに続いてリフトピンが下限位置まで降下する。これによって、リフトピンからプロキピン１８上に基板Ｗが受渡される（ｔ1時点）。なお、基板Ｗがプロキピン１８上に載置されるまでは、排気通路２０は排気管２８を介して大気中に開放されている。
【００７５】
このようにしてプロキピン１８への基板Ｗの載置が完了すると、基板Ｗの冷却処理が開始されるが、この実施形態では、これと同時に、切換弁２４が切換えられて排気通路２０が真空ポンプ２６に接続される。そのため、基板Ｗと基板冷却面１２ｃとの間に形成される開空間ＯＳ内の空気が排気通路２０を介して排出される。この際、開空間ＯＳ内が負圧状態となり、基板Ｗが冷却プレート１２に負圧保持された状態で冷されることとなる。
【００７６】
この処理中は、開空間ＯＳの空気を介して基板冷却面１２ｃと基板Ｗとの間で熱交換が行われ、これにより基板Ｗが冷却される。この際、上記のように開空間ＯＳの換気が行われることにより、開空間ＯＳの空気が排出されつつ、開空間ＯＳの周囲からほぼ室温の空気が開空間ＯＳ内に流入するため、開空間ＯＳ内に熱が篭ることがなく、基板Ｗの冷却が効果的に促進される。
【００７７】
こうして基板Ｗが搬入時の温度Ｔ1（例えば１５０°Ｃ）から予め設定された目標温度Ｔ3に達すると（ｔ2時点）、切換弁２４が切換られて排気通路２０が排気管２８に接続されて換気処理が停止されるとともに、リフトピンが上限位置まで上昇してプロキピン１８から基板Ｗを離隔する。そして、この基板Ｗが搬送装置によりピックアップされて次工程へと搬出される。これにより基板Ｗの冷却処理が終了する。
【００７８】
以上説明したように、上記基板冷却装置１０Ｅによれば、基板Ｗを複数のプロキピン１８により複数点で保持して上記のように基板Ｗと冷却プレート１２の基板冷却面１２ｃとの間に開空間ＯＳを形成して基板Ｗを冷すので、基板Ｗと冷却プレート１２の接触面積を小さくして、基板取外しの際の剥離帯電を有効に防止することができる。しかも、冷却処理中は、開空間ＯＳ内の換気を行い、これにより開空間ＯＳ内に熱が篭るのを抑えるようにしてるので、基板を効果的に冷却することができる。そのため、従来のこの種の冷却装置と比較すると、基板Ｗを速やかに冷却することができる。
【００７９】
また、上記基板冷却装置１０Ｅによれば、基板冷却面１２ｃの略中央に排気通路２０の開口（吸引口）を配置しているので、基板面内における温度分布が均一になる。というのも、基板冷却面１２ｃを基板Ｗと対面させて基板冷却処理を行う場合、基板Ｗの中央部分はその周縁部に比べて放熱量が少なく冷却速度が遅いため、中央部分の冷却が遅れ、基板Ｗの温度分布が不均一になるおそれがあるが、上記のように排気通路２０の開口を基板冷却面１２ｃの略中央部に配置することで特に基板Ｗの中央部分の熱篭りがなく、その部分の冷却速度が向上し、冷却速度が基板面内において均一化され、その結果、基板Ｗの温度分布を均一にすることができる。また、上記のように排気通路２０の開口（吸引口）を配置した場合、基板Ｗの下面中央部が最も高い負圧を受けるため、基板Ｗの山反りを効果的に防止することができる。
【００８０】
なお、上記第５の実施形態では、図１３に示すように、リフトピンが下限位置に下降して基板Ｗがプロキピン１８上に載置された時点（ｔ1時点）で開空間ＯＳの換気を行っているが、上限位置にあるリフトピンに基板Ｗが載置された時点（ｔ0時点）で空気の排気を開始するようにしてもよい。このように搬送装置からリフトピンに受渡された基板Ｗは冷却処理まで高温状態にあるため、基板Ｗと基板冷却面１２ｃとの間の開空間ＯＳに大量の熱が入り込む。そこで、基板Ｗを基板冷却面１２ｃに近接させるのに先立って、このようにして開空間ＯＳに入り込んだ熱を換気によって排出しておけば、より迅速に基板冷却を行うことができる。
【００８１】
また、上記第５の実施形態では、基板Ｗが目標温度Ｔ3になるまで換気処理を継続しているが、冷却開始（ｔ1時点）から冷却完了（ｔ2）までの中間段階（ｔ3時点）で換気処理を停止し、停止後は基板冷却面１２ｃによる自然な冷却処理を行うようにしてもよく、この場合、基板Ｗを速やかに冷却しながらも、基板Ｗを精度良く目標温度Ｔ3まで冷却することができる。その理由は以下の通りである。
【００８２】
すなわち、上記第５の実施形態の如く基板Ｗが目標温度Ｔ3に達するまで常に開空間ＯＳの換気を行うと、換気の影響で基板Ｗに振動が生じて基板Ｗと冷却プレート１２の基板冷却面１２ｃとの間隔に変動が生じ易く、常に換気を行うと基板面上での温度にムラ（基板温度の面内不均一）が生じる場合がある。また、室温が基板の冷却目標温度よりも低い場合には、換気により基板Ｗの冷却が促進される結果、基板Ｗが目標温度Ｔ3に達した時点で換気を停止しても慣性で基板Ｗが目標温度Ｔ3を超えて過剰冷却される場合がある。これに対し、中間段階で換気処理を停止させる場合、換気を行っている間（ｔ1〜ｔ3）では基板Ｗの温度が速やかに低下し、停止後は、温度低下が緩慢となるので、基板Ｗの過剰冷却を有効に防止することができ、しかも、基板Ｗが温度Ｔ2（図１３参照）に達した後は、換気の停止により基板Ｗが静止状態に保持されることで基板面上での温度分布が均一になる。そのため、基板Ｗを速やかに、かつ精度良く目標温度Ｔ3まで冷却することができる。
【００８３】
なお、換気のタイミングは、第１の実施形態と同様に、冷却処理の主に前半に限定されるものではなく、要求される基板Ｗの冷却処理に応じて、冷却処理の後半や中間で行うように設定してもよく、要は冷却処理中の少なくとも一定期間の間、基板Ｗと基板冷却面１２ｃとの間の開空間（間隙空間）ＯＳを換気することで、より速やかに基板を冷却することができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、温度センサ３８による基板Ｗの温度検出に基づいて換気を停止させるようにしているが、例えば、タイマーを用いて一定時間経過後に換気を停止させるようにしてもよい。
【００８５】
さらに、上記第５の実施形態では、冷却処理中における開空間ＯＳからの空気の吸引量を一定にしているが、バルブ切換やモータによるダンパの開閉調整などによる吸引量の調整機構を排出手段に追加し、冷却開始直後（ｔ1時点）では吸引量を比較的多く設定して基板Ｗの温度を急速に低下させる一方、冷却処理が進行するにしたがって吸引量を減少させて基板Ｗの過剰冷却を防止するようにしてもよい。
【００８６】
Ｇ．第６の実施形態図１４および図１５は、第６の実施形態にかかる基板冷却装置を示す図である。これらの図に示す基板冷却装置１０Ｆは、上記基板冷却装置１０Ｅの構成を基本とし、複数の排気通路２０を用いて基板冷却面１２ｃと基板Ｗの間の開空間ＯＳから空気を排気して換気するように構成したものであり、その他の構成は同一である。すなわち、この実施形態にかかる基板冷却装置１０Ｆでは、冷却プレート１２の基板冷却面１２ｃの略中央部に４つの排気通路２０の開口（吸引口）が露出しており、これらの開口を介して開空間ＯＳの空気が排気通路２０に吸い込まれ、さらに吸気管２２及切換弁２４を介して真空ポンプ２６で排気されている。
【００８７】
このように開空間ＯＳの空気を吸引するために複数の開口を設けたことで、開空間ＯＳの換気効率が向上し、基板Ｗの冷却速度をより向上させることができ、その結果、基板Ｗの冷却処理をより迅速に行うことができる。
【００８８】
Ｈ．第７および第８の実施形態ところで、上記第５および６実施形態では、基板冷却面１２ｃの中央付近に排気通路２０の開口（吸引口）を配置することで、基板Ｗの略中央部の冷却速度を向上させて基板温度の面内均一性を向上させているが、例えば液晶用およびプラズマディスプレイ用基板等のフラットパネルディスプレイ用基板は角型形状をしており、しかも基板Ｗの各辺の長さがすべて等しいわけではなく、辺の長さが異なっている。そのため、単に基板冷却面１２ｃの中央付近に排気通路２０の開口を配置した場合（図１１R>１や図１５参照）、主に長辺側から排気通路２０に空気が流入し、短辺側からの空気流入量が少なくなり、その結果、長辺側と短辺側で冷却速度が異なっている。
【００８９】
これに対し、図１６に示す第７の実施形態にかかる基板冷却装置１０Ｇは、複数の排気通路２０を備えている点では第６の実施形態にかかる基板冷却装置１０Ｆ（図１４）と共通するものの、排気通路２０の開口を次のように配設している点で大きく相違している。すなわち、この実施形態では、基板Ｗの長辺を直径とする仮想円５０Lと、短辺を直径とする仮想円５０Sとが重なり合う２つの領域（同図の斜線領域）Ｒのそれぞれに排気通路２０の開口を配置している。このため、長辺側および短辺側から排気通路２０に流入する空気量の差は小さくなり、基板面内における冷却速度の均一化をより一層図ることができる。
【００９０】
また、図１７に示す第８の実施形態にかかる基板冷却装置１０Ｈは、第５の実施形態にかかる基板冷却装置１０Ｅ（図１０）と同様に１つの排気通路２０しか有していないものの、その開口形状は上記２つの領域Ｒを跨ぐ細い楕円形状となっている。このため、第７の実施形態と同様に、長辺側および短辺側から排気通路２０に流入する空気量の差は小さくなり、基板面内における冷却速度の均一化をより一層図ることができる。
【００９１】
以上のように、第７および第８の実施形態によれば、基板Ｗが長辺と短辺の長さが異なる角型基板であっても、基板面内における冷却速度の均一性を向上させることができ、その結果、基板温度の面内均一性をより一層向上させることができる。
【００９２】
Ｉ．第９の実施形態図１８ないし図２０は、第９の実施形態にかかる基板冷却装置１０Ｉを示す図であり、図１８は基板冷却装置１０Ｉの断面構造を示し、図１９は基板冷却装置１０Ｉの平面構造を示し、図２０は基板冷却面１２ｃの中央近傍（図１９の２点鎖線部分）を示している。これらの図に示す基板冷却装置１０Ｉは、上記基板冷却装置１０Ｅの構成を基本とし、プロキピン１８で基板Ｗを点状に支持する代わりに、支持ビーム５８の頂部で基板Ｗを線状に支持するようにしたものである。
【００９３】
すなわち、この実施形態では、図１９および図２０に示すように、５角形の断面を有する支持ビーム５８が排気通路２０を中心として放射状に配置されており、基板Ｗは各支持ビーム５８の頂部で線状に支持されている。このため、プロキピン１８によって点状に支持する場合に比べて、基板Ｗを安定して支持することができ、基板Ｗの面内温度をより均一にすることができる。
【００９４】
より具体的に説明すれば、近年、基板Ｗの大型化が進んでおり、大型の基板Ｗをプロキピン１８で支持した場合、基板Ｗの撓み量が大きくなり、基板Ｗと基板冷却面１２ｃとが部分的に接触したり、あるいは基板Ｗと基板冷却面１２ｃとの間隔が基板面内において不均一となって冷却速度の面内不均一が生じてしまう。これに対し、この実施形態によれば、基板Ｗを線状に支持しており、支持ビーム５８が基板Ｗを下方から支える梁の役割を果しているため、基板Ｗが大型化しても基板Ｗの撓み量は少なく、基板Ｗと基板冷却面１２ｃとの間隔が基板面内においてほぼ一定となるため、基板Ｗを優れた面内温度均一性で冷却処理することができる。
【００９５】
また、支持ビーム５８が開空間ＯＳ内での雰囲気の整流効果を発揮して開空間ＯＳ内での空気流れの偏りを防止して冷却速度の面内均一性をさらに向上させている。
【００９６】
Ｊ．第１０の実施形態図２１および図２２は、第１０の実施形態にかかる基板冷却装置を示す図である。これらの図に示す基板冷却装置１０Ｊは、上記基板冷却装置１０Ｅの構成を基本とし、プロキピン１８に加えて、支持ビーム５８によって基板Ｗを支持するようにしたものであり、基板Ｗをより安定して支持することができ、上記第９の実施形態と同一理由から、基板Ｗの面内温度を均一にすることができる。
【００９７】
また、この実施形態では、支持ビーム５８を組み合わせて開空間ＯＳ内に迷路状の空気通路が形成されており、排気通路２０を介して開空間ＯＳの空気を吸引すると、開空間ＯＳ内の空気、特に基板Ｗの端部付近の空気はこの迷路状の通路に沿って排気通路２０に流れ込む。したがって、開空間ＯＳ内での空気流れの偏りが防止されて冷却速度の面内均一性を向上させることができる。
【００９８】
Ｋ．第５〜第１０の実施形態の変形形態（K-1）ところで、上記第５〜第１０の実施形態では、換気手段として排出手段を設け、開空間ＯＳから空気を吸引することで開空間ＯＳの換気を行っているが、排出手段の代わりに、開空間ＯＳに空気を供給して開空間ＯＳの換気を行う供給手段を設けてもよい。なお、開空間ＯＳに空気を供給するのに先立って、冷媒を用いたり、ペルチェ効果を利用した冷却素子を用いて空気を予め目標温度Ｔ3よりも低い温度に冷却しておき、当該空気を開空間ＯＳに供給するようにすれば、より効果的に基板Ｗを冷却することができる。また、空気を供給する場合、基板Ｗの中央付近に供給するのが望ましい。というのも、上記において説明したように、基板冷却面１２ｃを基板Ｗと対面させて基板冷却処理を行う場合、基板Ｗの中央部分はその周縁部に比べて冷却速度は遅いが、基板Ｗの中央付近に空気を供給するように構成すれば、基板Ｗの中央部分の冷却速度が向上し、冷却速度が基板面内において均一化され、その結果、基板Ｗの温度分布を均一にすることができるからである。
【００９９】
（K-2）また、上記第５〜第１０の実施形態では、開空間ＯＳから空気を吸引する排出手段のみによって換気手段を構成しているが、図２３に示すように、開空間ＯＳから空気を吸引する排出手段と、開空間ＯＳに空気を供給する供給手段とを組み合わせて換気手段を構成するようにしてもよい。すなわち、この実施形態では、第２の実施形態にかかる基板冷却装置１０Ｂと同様に気体冷却装置３７が設けられており、この気体冷却装置３７が開閉弁３６および供給管３４を介して冷却プレート１２内の供給通路３０に接続され、目標温度Ｔ3より低い温度に冷やされた空気を基板Ｗの下面中央付近に供給している。また、排気通路２０、吸気管２２及び真空ポンプ２６等によって排出手段を構成し、基板冷却面１２ｃの端縁部分に開口された排気通路２０を介して開空間ＯＳから空気を吸引している。なお、開空間ＯＳから空気を確実に吸引するために、この実施形態では、図２４に示すように基板Ｗの端縁を囲むように形成された整流部材６０が、排気通路２０の開口を覆うように、基板冷却面１２ｃ上に載置されている。
【０１００】
このように構成された基板冷却装置１０Ｋによれば、上記した実施形態の効果に加え、大量のパーティクルを吸い込んだり、大量のパーティクルを巻き上がらせたりすることがなく、基板Ｗをより清浄な雰囲気で冷却処理することができるという特有の効果を奏する。
【０１０１】
また、この実施形態では、基板冷却面１２ｃの略中央部に供給通路３０の開口（供給口）を設ける一方、排気通路２０の開口（吸引口）を基板Ｗの端縁に沿って全周にわたって配設しているが、これらの開口の配設個数や配設位置などはこれに限定されるものではない。例えば、図２５に示すように、基板冷却面１２ｃの一方端部に供給通路３０の開口（供給口）を設ける一方、他方端部に排気通路２０の開口（吸引口）を設ける様にしてもよく、この場合、開空間ＯＳでの換気をより確実なものとするために、図２６に示すように各端部を覆うように形成された整流部材６１，６２が供給口および吸引口をそれぞれ覆うように配置するのが望ましい。このように構成した基板冷却装置１０Ｌにおいても、大量のパーティクルを吸い込んだり、大量のパーティクルを巻き上がらせたりすることがなく、基板Ｗをより清浄な雰囲気で冷却処理することができる。
【０１０２】
なお、この実施形態においては、排気通路２０を介して開空間ＯＳから排出される空気量に対して開空間ＯＳ内に供給される空気量が少なくなるように設定して開空間ＯＳ内を負圧状態とするのが好ましい。このようにすれば、基板Ｗを冷却プレート１２に対してより確実に保持できる。
【０１０３】
（K-3）また、上記第５〜第１０の実施形態では、図２７に示すように、リフトピン７１をエアシリンダなどの駆動機構７２により上下移動させることでプロキピン１８（あるいは支持ビーム５８）上に基板Ｗを載置させたり、逆にプロキピン１８から基板Ｗを離隔したりすることができるように構成されている。そこで、同図の１点鎖線に示すように搬送装置（図示省略）から未処理の基板Ｗを受取ると、リフトピン７１を下限位置（同図の実線位置）まで下降させることで基板Ｗを基板冷却面１２ｃに近接させながら開空間ＯＳを換気して基板Ｗの冷却処理を行い、基板Ｗが目標温度Ｔ3より若干高い温度Ｔ2に達した後は、駆動機構７２によってリフトピン７１を上限位置に移動させることで基板Ｗを基板冷却面１２ｃから離すように制御すると、基板Ｗを基板冷却面１２ｃに近接させた前半段階で基板Ｗを急速に冷却することができる一方、基板Ｗを基板冷却面１２ｃから離した後半段階で基板Ｗの過剰冷却を有効に防止して精度良く目標温度Ｔ3まで冷却することができる。すなわち、駆動機構７２は本願の可変手段に相当しているといえる。また、この実施形態において、リフトピン７１を固定させ、冷却プレート１２を駆動機構７２によって昇降移動させてもよいことは言うまでもない。
【０１０４】
（K-4）さらに、上記第５〜第１０の実施形態では、基板Ｗをプロキピン１８や支持ビーム５８で支持することで基板Ｗの保持を行っているが、図２８に示すように、プロキピン１８′に貫通孔１８ａを設け、この貫通孔１８ａを排気通路２０と連通させるようにしてもよい。この場合、基板Ｗを確実に保持しながら、基板Ｗに対して冷却処理を施すことができる。
【０１０５】
Ｌ．その他以上、実施形態に即してこの発明を説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、排気通路２０及び供給通路３０等による空気の給排位置や数等の具体的な構成も、上記基板冷却装置１０Ａ〜１０Ｌに限られるものではなく、基板Ｗの種類や、大きさ等に応じて適宜選定するようにすればよい。
【０１０６】
また、上記基板冷却装置１０Ａ〜１０Ｌでは、間隙空間（閉空間ＣＳあるいは開空間ＯＳ）内の換気に際して装置外部または間隙空間の周囲の空気を供給するようにしているが、例えば、窒素ガス等の不活性ガスを間隙空間に供給するようにしても構わない。
【０１０７】
また、上記基板冷却装置１０Ｄ〜１０Ｌにおいて、大気と連通する排気管２８を特に設ける必要はなく、この場合、切換弁２４は２方弁で構成される。
【０１０８】
さらに、上記実施形態では、基板Ｗを水平姿勢に保持して冷却処理を施す装置に本願を適用した例について説明したが、基板Ｗを垂直姿勢に保持して冷却処理を施したり、あるいは基板Ｗを傾斜姿勢に保持して冷却処理を施す装置についても同様に本願を適用することができる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、保持部に保持された基板と基板冷却面との間の間隙空間内を強制的に換気するように構成しているので、上記間隙空間内に基板の放熱による熱が篭るのを防止し、基板冷却を促進することができる。また、この発明では、上記間隙空間の容積を可変させる可変手段を備えているため、上記間隙空間の容積を変化させることで、基板温度をより速やかに低下させることが可能となる。すなわち、上記換気のときに上記間隙空間の容積を大きくするとともに、上記換気以外のときに上記間隙空間の容積を小さくするように、上記間隙空間の容積を変化させると、換気中は、多くの気体が間隙空間に供給されることにより基板の冷却がより促進され、その結果、基板温度を迅速に低下させることができる。
【０１１０】
ここで、上記間隙空間をその周囲と連通する開空間とすることで、間隙空間に対する気体の供給および排出が容易となる。また、上記間隙空間を閉空間とすると、換気を迅速に行うことができる。さらに、この閉空間を複数のサブ閉空間に区画すれば、各サブ閉空間の換気は閉空間全体を換気するのに比べて迅速に行うことができ、その結果、基板をより速やかに冷却することができる。
【０１１１】
また、上記換気手段を、上記間隙空間から気体を吸引する排出手段で構成すると、間隙空間からの気体の吸引によって間隙空間の熱雰囲気を外部に排出して、基板冷却を促進することができる。特に、この排出手段によって上記間隙空間を負圧状態に保つと、基板を安定して保持することができ、高温基板の載置時の熱反りを効果的に防止することができる。
【０１１２】
また、上記換気手段を、上記間隙空間に気体を供給する供給手段で構成すると、供給された気体によって基板を強制的に冷却することができ、基板の冷却速度を大幅に向上させて基板冷却を促進することができる。特に、供給手段と排出手段と組み合わせて換気手段を構成すれば、大量のパーティクルを吸い込んだり、大量のパーティクルを巻き上がらせたりすることがなく、基板をより清浄な雰囲気で冷却処理することができる。
【０１１３】
また、上記供給手段によって基板冷却の目標温度以下の気体を上記間隙空間に供給するように構成すれば、このような冷たい気体を基板に供給することができ、基板の冷却速度をより一層向上させることができる。また、上記保持部に保持される基板の中央部付近に気体を供給するように構成すれば、基板の中央部分の冷却速度を向上して、基板の温度分布を均一なものとすることができる。
【０１１４】
また、上記換気手段による換気のタイミングを制御する換気タイミング制御手段をさらに設けると、換気タイミングの制御によって基板の迅速、かつ精度良く冷却処理を行うことができる。なお、冷却処理中の少なくとも一定期間の間、間隙空間が強制的に換気するように構成すれば、上記間隙空間内に基板の放熱による熱が篭るのを防止し、基板冷却を促進することができる。また、冷却処理の前段階で換気処理を行ってもよく、このように換気タイミングを制御することで、高温の基板を速やかに目標温度近傍まで冷却することができ、冷却処理を迅速に行うことができる。さらに、上記保持部に保持される基板の温度を検出する温度検出手段をさらに設け、この温度検出手段による検出結果に応じて換気のタイミングを制御するように構成すれば、冷却処理をより正確に行うことができ、基板を正確に目標温度に冷却することができる。
【０１１５】
また、基板を吸着保持するように上記保持部を構成すれば、冷却処理中において、基板を確実に、しかも安定して保持することができる。
【０１１６】
さらに、上記間隙空間から気体を吸引する吸引口を上記基板冷却面の中央部付近に設ければ、基板の略中央部が吸引口に対向し、その冷却速度が向上し、基板面内における冷却速度を均一化することができる。しかも、基板の下面中央部が最も高い負圧を受けるため、基板の山反りを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる基板冷却装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 基板冷却装置を示す平面概略図である。
【図３】 基板冷却装置における冷却動作の一例を示す図である。
【図４】 本発明にかかる基板冷却装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】 本発明にかかる基板冷却装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】 本発明にかかる基板冷却装置の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【図７】 基板を吸着保持するための手段を設けた冷却プレートの概略構成図である。
【図８】 複数の凹部を冷却プレートに設けた基板冷却装置を示す平面概略図である。
【図９】 図８におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１０】 本発明にかかる基板冷却装置の第５の実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】 基板冷却装置を示す平面概略図である。
【図１２】 基板冷却面の中央近傍を示す部分拡大斜視図である。
【図１３】 基板冷却装置における冷却動作の一例を示す図である。
【図１４】 本発明にかかる基板冷却装置の第６の実施形態を示す概略構成図である。
【図１５】 基板冷却装置を示す平面概略図である。
【図１６】 本発明にかかる基板冷却装置の第７の実施形態を示す平面概略図である。
【図１７】 本発明にかかる基板冷却装置の第８の実施形態を示す平面概略図である。
【図１８】 本発明にかかる基板冷却装置の第９の実施形態を示す概略構成図である。
【図１９】 図１８の基板冷却装置を示す平面概略図である。
【図２０】 図１８の基板冷却面の中央近傍を示す部分拡大斜視図である。
【図２１】 本発明にかかる基板冷却装置の第１０の実施形態を示す概略構成図である。
【図２２】 図２１の基板冷却装置を示す平面概略図である。
【図２３】 本発明にかかる基板冷却装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図２４】 図２３の基板冷却装置を示す分解斜視図である。
【図２５】 本発明にかかる基板冷却装置の別の実施形態を示す概略構成図である。
【図２６】 図２５の基板冷却装置を示す分解斜視図である。
【図２７】 本発明にかかる基板冷却装置のさらに別の実施形態を示す概略構成図である。
【図２８】 プロキピンの改良例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｌ…基板冷却装置
１２…冷却プレート（基板冷却手段）
１２ａ…ベース
１２ｂ…可動部
１２ｃ…基板冷却面
１６…凹部
１８…プロキシミティーピン（保持部）
１８ａ…貫通孔
２０…排気通路
２２…吸気管
２４…切換弁
２６…真空ポンプ
２８…排気管
３０…供給通路
３２…貯留部
３４…供給管
３６…開閉弁
３７…気体冷却装置
３８…温度センサ
４０…制御装置
４１…エアシリンダ
４２…切換弁
４３…供給管
４４…エア供給源
４６…連通路
５８…支持ビーム（保持部）
７１…リフトピン
７２…駆動機構
ＣＳ1〜ＣＳ4…サブ閉空間
ＣＳ…閉空間（間隙空間）
ＯＳ…開空間（間隙空間）
Ｔ3…目標温度
Ｗ…基板

Claims (17)

1. 基板を冷却するための基板冷却面を有する基板冷却手段と、上記基板冷却面から所定間隙だけ離隔して基板を保持する保持部と、上記保持部に保持された基板と上記基板冷却面との間の間隙空間を換気する換気手段と、
   上記間隙空間の容積を可変させる可変手段とを備えたことを特徴とする基板冷却装置。
2. 基板を冷却するための基板冷却面を有する基板冷却手段と、上記基板冷却面から所定間隙だけ離隔して基板を保持する保持部と、上記保持部に保持された基板と上記基板冷却面との間の間隙空間を換気する換気手段とを備え、
   上記保持部は、基板の外周部を全周にわたって保持する外周保持部を含み、
   上記間隙空間は、上記外周保持部と、上記外周保持部に保持された基板と、上記基板冷却面とで囲まれた閉空間であり、
   上記閉空間は、複数のサブ閉空間に区画されたことを特徴とする基板冷却装置。
3. 上記間隙空間はこの間隙空間の周囲と連通する開空間であることを特徴とする請求項１記載の基板冷却装置。
4. 上記保持部は、基板の外周部を全周にわたって保持する外周保持部を含み、上記間隙空間は、上記外周保持部と、上記外周保持部に保持された基板と、上記基板冷却面とで囲まれた閉空間であることを特徴とする請求項１記載の基板冷却装置。
5. 上記閉空間は、複数のサブ閉空間に区画されたことを特徴とする請求項４記載の基板冷却装置。
6. 上記換気手段は、上記間隙空間から気体を吸引する排出手段を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基板冷却装置。
7. 上記排出手段は、上記間隙空間を負圧状態に保つように、上記間隙空間から気体を吸引することを特徴とする請求項６記載の基板冷却装置。
8. 上記換気手段は、上記間隙空間に気体を供給する供給手段を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の基板冷却装置。
9. 上記保持部に保持される基板を所定の目標温度に冷却する基板冷却装置であって、上記供給手段は上記目標温度以下の気体を上記間隙空間に供給するように構成されたことを特徴とする請求項８記載の基板冷却装置。
10. 上記供給手段は、上記保持部に保持される基板の中央部付近に気体を供給するように構成されたことを特徴とする請求項８または９記載の基板冷却装置。
11. 上記換気手段による換気のタイミングを制御する換気タイミング制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板冷却装置。
12. 上記保持部に保持される基板の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、上記換気タイミング制御手段は、この温度検出手段による検出結果に応じて換気のタイミングを制御することを特徴とする請求項１１記載の基板冷却装置。
13. 上記保持部は基板を吸着保持するように構成されたことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の基板冷却装置。
14. 上記排出手段は、上記間隙空間から気体を吸引する吸引口を上記基板冷却面の中央部付近に設けたことを特徴とする請求項６または７記載の基板冷却装置。
15. 基板を冷却するための基板冷却面から所定間隙だけ離隔した位置に基板を保持して当該基板に対して冷却処理を施す基板冷却方法であって、上記冷却処理中に上記間隙空間の容積を変更すると共に、上記冷却処理中の少なくとも一定期間の間、上記基板と上記基板冷却面との間の間隙空間を換気することを特徴とする基板冷却方法。
16. 冷却処理の開始前または開始と同時に、上記換気処理を開始する一方、冷却処理の開始後所定時間が経過した時点で上記換気処理を停止することを特徴とする請求項１５記載の基板冷却方法。
17. 上記間隙空間から気体を吸引することで、上記間隙空間を負圧状態に保ちながら上記換気処理を行うことを特徴とする請求項１５または１６記載の基板冷却方法。

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