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JP4666473B2 - 基板熱処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板（以下、単に基板と称する）等の基板に対して熱処理を行う基板熱処理装置に係り、特に、基板をベークプレートに密着させずに微小空間を隔てて熱処理する技術に関する。
従来、この種の装置として、昇降温されるベークプレートと、ベークプレートの上面に、平面視で正三角形の各頂点に位置するように埋設された３個の球体とを備えた装置が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。この装置では、基板をベークプレートに載置すると、基板の下面が３個の球体で支持され、基板の下面全体がベークプレートに密着することなく、基板の全面が微小空間を隔てて離間された状態となる。このように微小空間を隔てて基板を載置することにより、ベークプレートに温度ムラが存在していたとしても、基板にはその影響が極力及ばないようになっている。
特開２０００−１９３３７６号公報
ところで、半導体製造プロセスにおいては、基板の加熱処理は欠かせないものであるが、フォトレジストにおけるマスク生成プロセスにおいても現像処理前に行われる加熱処理は、エッチングマスク寸法の精度に大きく関わる重要な問題である。昨今のプロセスの微細化に伴い、基板熱処理装置に要求される温度均一性は高いものとなってきており、それらの要求を満たす様々な改良が行われてきた。
しかしながら、現実の半導体製造プロセスでは、物性の異なる種々の膜が多層に組み合わされていくため、それらの熱収縮率及び膨張率の相違により、工程が進むに従って基板自体が反る（厚み方向に湾曲する）のが一般的である。したがって、ベークプレートの面内温度分布をいくら精度よく均一にしても、半導体製造工程における現実の基板を加熱処理する際には、ベークプレートと基板面との間の微小空間が基板の全面にわたって同じにならず、不均一な間隔となってしまう。そのため、ベークプレートが本来有している高精度な温度均一性を、基板の熱処理に生かし切れていないという問題がある。
なお、上記の問題を解決するために、ベークプレートの温度制御を複数のエリアに分割し、基板とベークプレートの距離に応じてエリアごとに異なる加熱制御を行うという提案がなされている。しかしながら、基板の反り量や反り方向が一様ではないので、一枚の基板ごとに最適な温度制御を実施する必要が生じ、現実的には容易に実施できるものではなく、実施したとしても、複雑な制御の割に基板の温度処理の均一性を向上することができない。
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、吸引によって基板の反りを矯正することにより、基板の面内において均一な熱処理を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する。
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、ベークプレートの上面に凸部を備え、ベークプレートに基板を載置して、基板の下面とベークプレートの上面との間に微小空間を形成した状態で基板に対する熱処理を行う基板熱処理装置において、前記ベークプレートの上面周縁部に備えられ、前記微小空間の側方を閉塞するとともに、基板の側方への移動を規制する規制部と、基板の下面に当接し、基板の外径より小径であって、前記規制部との間に空間をおいて配設された当接部とを備えたシール部と、前記微小空間の気体を排出するための排出孔とを備え、前記排出孔を介して前記微小空間の気体を排出した状態で、前記ベークプレートに載置された基板に熱処理を行うことを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、基板下面とベークプレート上面との間の微小空間の側方（外周部）がシール部によって閉塞されているので、排出孔を介して微小空間の気体を排出すると、微小空間には負圧が生じ、この負圧によって基板面がベークプレート側に吸引される。したがって、基板に反りがあっても矯正され、基板の下面が凸部に当接してベークプレート上面との距離が適切に維持されるので、基板の面内において均一な熱処理を行うことができる。また、当接部が規制部との間に空間をおいて配設されているので、基板の下面周縁部に処理液等が回り込んでいたとしても、基板をシール部から離れやすくすることができる。
本発明において、排出孔は、前記ベークプレートの上面に開口していることが好ましい（請求項２）。ベークプレートの上面に排出孔が開口していると、基板面にベークプレート方向への吸引力を作用させ易く吸引を効率的に行うことができる。
また、本発明において、排出孔は、前記ベークプレートの中心部よりも前記シール部側に形成されていることが好ましい（請求項３）。基板の中央部は吸引により湾曲しやすい関係上、中央部が先に吸引されて閉塞空間が形成されると、基板の周辺部にあたる微小空間の負圧が小さいままとなり、基板の周辺部が十分に吸引されない恐れがある。そこで、排出孔をベークプレートの中心部よりも外寄りに形成することにより、基板面全体をほぼ均等に吸引することができ、より均一な熱処理を行うことができる。
また、本発明において、ベークプレートは、その上面が下方に凹んだ凹部形状を呈することが好ましい（請求項４）。基板の中央部が周辺部よりも下方に突出した反り（谷型反り）を有する場合には、中央部が先に吸引されて周辺部の吸引が不足する場合があるが、ベークプレート正面を凹部形状することにより、基板の周辺部を十分に吸引することができる。したがって、基板の反りにかかわらず基板の面内において均一な熱処理を行うことができる。
また、本発明において、前記シール部は、前記規制部と前記当接部との間に、前記当接部より外側で基板の下面に非接触である溝部を備えていることが好ましい（請求項５）。処理液等が回り込んでいる恐れがある基板の下面周縁部には溝部で当接しないようにしてあるので、基板の下面周縁部に処理液等が付着していても基板をシール部から離れやすくすることができる。
また、本発明において、前記微小空間に気体を供給するための供給孔を備え、基板に対する熱処理を終えた後、前記供給孔から気体を供給するとともに前記排出孔からの排出を停止することが好ましい（請求項６）。吸引を解除して基板を開放するために、微小空間の気体を排出した排出孔から気体を供給すると、パーティクル等が基板の下面に向けて吹き上げられ、基板が汚染される恐れがある。そこで、排出孔とは異なる供給孔を備え、吸引を解除する際には、まず供給孔から気体を供給して負圧を解消し、その後に排出孔からの排出を停止することにより、パーティクル等の吹き上げを防止でき、清浄度高く基板を処理することができる。また、基板の下面に回り込んだ処理液等の影響により、負圧が解消されても基板が張り付いたようになって基板を離脱させ難くなることがあるが、積極的に気体を供給することにより、基板を持ち上げるように圧力をかけることになるので、基板を容易に離脱させ易くできる。
また、本発明において、前記排出孔の排出圧を検出する排出圧検出手段と、前記排出圧検出手段から得られた排出圧に基づき、排出系に異常があるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段が異常ありと判断した場合には、異常を報知する報知手段と、をさらに備えていることが好ましい（請求項７）。排出圧検出手段で排出圧を検出し、排出圧に基づき排出系に異常があると判断手段が判断した場合には、報知手段で異常を報知する。これにより、排出系に異常があって微小空間を十分に負圧に保てず、基板に対する熱処理が不均一になる状況にあることを事前に報知できる。したがって、継続的に基板に不適切な処理が行われることを防止することができる。
また、本発明において、前記排出孔からの排出圧を切り替え可能に構成され、前記微小空間内の排出初期の排出圧を、その後の定常時の排出圧よりも大きく切り替える切替手段と、をさらに備えていることが好ましい（請求項８）。排出圧が大きいほど基板に作用する吸引力が大きくなるが、気体の流れによりベークプレートの熱分布を不均一にする恐れがある。一方、基板の周辺部が中央部よりも上方に反っている場合には、シール部と基板周辺部との隙間が大きいので、排出圧を大きくしないと周辺部を十分に吸着できない恐れがある。そこで、排出初期の排出圧をその後の定常時の排出圧より大きくすることにより、反りがある基板も確実に吸引することができつつも、ベークプレートの熱分布に悪影響を与えないようにすることができる。
また、請求項９に記載の発明は、ベークプレートの上面に凸部を備え、ベークプレートに基板を載置して、基板の下面に微小空間を形成した状態で基板に対する熱処理を行う基板処理装置において、前記ベークプレートの上面外周部に備えられ、前記微小空間の側方を閉塞するとともに、基板の側方への移動を規制する規制部と、基板の下面に当接し、基板の外径より小径であって、前記規制部との間に空間をおいて配設された当接部とを備えたシール部と、前記ベークプレートの上面のうち前記シール部材より中心側に配設された多孔質部材と、前記微小空間の気体を排出するため、前記多孔質部材に連通接続された排出孔とを備え、前記排出孔を介して前記微小空間の気体を排出した状態で、前記ベークプレートに載置された基板に熱処理を行うことを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項９に記載の発明によれば、基板下面とベークプレート上面との間の微小空間の側方がシール部によって閉塞されているので、排出孔を通して微小空間の気体を排出すると、多孔質部材を介して微小空間の下方から全体的に排出が行われて負圧が生じ、この負圧によって基板面がベークプレート側に吸引される。したがって、基板に反りがあっても矯正され、基板の下面が凸部に当接してベークプレート上面との距離が適切に維持されるので、基板の面内において均一な熱処理を行うことができる。その上、多孔質部材を介して面的に排出が行われるので、微小空間の気体の排出を全体的に均等に行うことができる。その結果、ベークプレートの熱分布に偏りが生じにくく、熱処理をより均一に行うことができる。また、当接部が規制部との間に空間をおいて配設されているので、基板の下面周縁部に処理液等が回り込んでいたとしても、基板をシール部から離れやすくすることができる。
本発明に係る基板熱処理装置によれば、排出孔を介して微小空間の気体を排出することにより微小空間には負圧が生じ、基板面がベークプレート側に吸引される。したがって、基板に反りがあっても負圧によって矯正され、基板の下面が凸部に当接してベークプレート上面との距離が適切に維持されるので、基板の面内において均一な熱処理を行うことができる。また、当接部が規制部との間に空間をおいて配設されているので、基板の下面周縁部に処理液等が回り込んでいたとしても、基板をシール部から離れやすくすることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例1を説明する。
図１は、実施例１に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図であり、図２は、図１の平面図であり、図３は、ベークプレートを拡大した縦断面図である。
上面に基板Ｗを載置するベークプレート１は、下部にマイカヒータなどの発熱体３が付設されている。発熱体３とベークプレート１の上面との間にあたる伝熱部５には、図示しないヒートパイプが複数本埋設されている。また、図示しない複数本のヒートパイプの間には、図示しない冷却溝が形成され、冷却用の流体が流通される。
ベークプレート１には、上面から下面に貫通した３個の貫通孔７が形成されている。これらの貫通孔７は平面視で正三角形の各頂点にあたる位置に形成され、それぞれに支持ピン９が挿通されている。各支持ピン９は、下部が支持部材１１に配設されているとともに、各支持ピン９の下部側方を周囲から閉塞する蛇腹部材１３が、支持部材１１の上面とベークプレート１の下面との間に固着されている。支持部材１１は、エアシリンダ１５の作動軸に連結された昇降アーム１７に取り付けられている。したがって、エアシリンダ１５を作動させると、昇降アーム１７が上昇して各支持ピン９がベークプレート１の上面から上方へ突出し（図１中に二点鎖線で示す）、エアシリンダ１５を非作動にすると、作動軸が収縮して昇降アーム１７が下降し、各支持ピン９がベークプレート１の上面から下方に退出する（図１中に実線で示す）。これにより、図示しない搬送手段との間で基板Ｗの受け渡しを行うようになっている。
ベークプレート１の上面には、各貫通孔７を避ける位置であって、中心位置と、正三角形の各頂点に相当する位置と、中心位置と各頂点相当位置の延長上の位置とに、７個の凹部が穿たれ、各凹部のそれぞれに凹部の深さよりも若干大径の球体１９が嵌め込まれている。また、中心位置と各貫通孔７の延長線上の位置には、同様に３個の凹部が穿たれ、各凹部に球体１９が嵌め込まれている。基板Ｗがベークプレート１に載置されると、これらの１０個の球体１９によって ベークプレート１の上面からプロキシミティギャップと呼ばれる微小空間ｍｓが形成された状態で支持され（図３参照）、ベークプレート１の上面からの輻射熱によって均一に加熱できるように構成されている。なお、本発明における凸部に相当する球体１９の個数や位置は、基板Ｗの径等に応じて適宜に設定すればよい。
また、ベークプレート１の上面周縁部には、ベークプレート１の上面から球体１９が突出している微小高さにほぼ等しい厚みを有する、平面視リング状を呈した支持部２１が配設されている。この支持部２１の上面には、平面視環状かつ縦断面形状が台形状を呈する規制部２３が立設されている。支持部２１は基板Ｗの下面周縁部に当接し、かつその下面を微小空間ｍｓの高さに合わせて支持する。また、規制部２３は、基板Ｗの側方への移動を規制する。これらの支持部２１と規制部２３は、微小空間ｍｓの側方を閉塞するシール部２５を構成している。
なお、上記のシール部２５としては、例えば、耐熱性及び弾性を有するポリイミド樹脂が好ましい。また、その他に、例えば、テフロン樹脂が利用可能である。
また、ベークプレート１には、最外周側に位置している球体１９とシール部２５との間の３箇所に、上面に開口した排出孔２７が形成されている。この排出孔２７には排出配管２９の一端側が連通接続され、その他端側に真空吸引源３１が連通接続されている。この真空吸引源３１は、例えば、クリーンルームに設けられたバキュームのユーティリティである。排出配管２９には、排気時における上流側から真空吸引源３１に向かって、真空破壊弁を備えた開閉弁３３と、流量調整弁３５と、圧力計３７とが順に取り付けられている。なお、流量調整弁３５は、開閉弁３３が開放されたときに排出される気体の流量を予め設定するためのものである。
上述した発熱体３、エアシリンダ１５や開閉弁３３等は、ＣＰＵ３９によって制御される。その制御は、メモリ４１に予め記憶されているレシピに基づいて行われる。特に開閉弁３３は、ＣＰＵ３９によって、上記開閉弁３３を開放して排出配管２９を介した吸引を行わせる動作と、開閉弁３３を閉止して吸引を停止するとともに、開閉弁３３から排出孔２７側を大気圧に開放する真空破壊弁の動作とが制御される。
次に、図４から図７を参照して、上記のように構成されている基板熱処理装置の動作について説明する。なお、図４及び図５は、基板を処理する過程の動作説明図であり、図６は、中央部が上方に突出して反った基板の処理を示す説明図であり、図７は、中央部が下方に突出して反った基板の処理を示す説明図である。また、発熱体３の温度制御等はレシピに応じて既に行われているものとし、以下の説明においては省略する。
まず、ＣＰＵ３９は、エアシリンダ１５を作動させて、作動軸を上方へ突出させる（図４）。これにより、三本の支持ピン９がベークプレート１の上面から上方へ突出した状態となる。このとき蛇腹部材１３は、支持部材１１とベークプレート１の下面で圧縮されて収縮した状態となる。この状態で、図示しない搬送手段から（例えば、回路等が形成されるエピタキシャル層を上方に向けた状態の）基板Ｗを受け取り、突出した支持ピン９で基板Ｗを水平姿勢で支持する。
次いで、ＣＰＵ３９は、エアシリンダ１５を非作動とし、作動軸を収縮させる（図５）。これにより、基板Ｗの下面が１０個の球体１９に当接し、下面の周縁部が支持部２１に当接した状態とされる。さらに、ＣＰＵ３９は、開閉弁３３を開放動作させ、微小空間ｍｓ内の気体（空気や窒素）を、排出孔２７及び排気配管２９を介して一定の流量で排出する。これにより、微小空間ｍｓには負圧が生じ、基板Ｗ面が球体１９と支持部２１で支持されてベークプレート１側に吸引される。したがって、基板Ｗに反りがあっても負圧によって矯正され、基板Ｗの下面が球体１９及び支持部２１に当接してベークプレート１上面との距離が適切に維持されるので、基板Ｗの面内において均一な熱処理を行うことができる。
ところで、基板Ｗの反りとしては、図６に示すように基板Ｗの中央部が上方に突出するように反ったもの（山型反り）と、図７に示すように基板Ｗの中央部が下方に突出するように反ったもの（谷型反り）がある。中央部が上方に突出した基板Ｗでは、吸引により微小空間ｍｓから気体が排出され、負圧が生じて基板Ｗの中央部がベークプレート１の上面側に引き寄せられることにより、基板Ｗの全面が微小空間ｍｓを隔ててベークプレート１の上面側に載置される。一方、中央部が下方に突出した基板Ｗでは、周縁部が上方に反り上がった状態であるが、吸引により周縁部の外側から気体が流入して、ベルヌーイ効果が生じ、基板Ｗの周縁部が下方に引き寄せられる。したがって、同様に基板Ｗの全面が微小空間ｍｓを隔ててベークプレート１の上面側に載置される。このように、基板Ｗの反りの方向に関係なく、基板Ｗを適切にベークプレート１の上面側に載置できる。
なお、基板Ｗの中央部が吸引により湾曲しやすい関係上、中央部が先に吸引されて閉塞空間が形成されると、基板Ｗの周辺部にあたる微小空間ｍｓの負圧が小さいままとなり、基板Ｗの周辺部が十分に吸引されない恐れがある。しかし、排出孔２７をベークプレート１の中心部よりも外寄りに形成しているので、そのような不都合が生じることがなく、基板Ｗの面全体をほぼ均等に吸引することができ、より均一な熱処理を行うことができるようになっている。
上記のようにして基板Ｗを載置した後、予め決められた時間だけこの状態を保持することにより、基板Ｗに対して所定の熱処理を施す。
所定時間の熱処理を終えると、ＣＰＵ３９は、開閉弁３３を閉止して、微小空間ｍｓ内の気体の排気を停止するとともに、開閉弁３３の真空破壊弁を作動させる。これにより、微小空間ｍｓ内に気体が流入し、基板Ｗのベークプレート１側への吸引が解除される。次いで、エアシリンダ１５を作動させて作動軸を伸長させ、基板Ｗを上方へ持ち上げる。この状態で、図示しない搬送手段により基板Ｗを搬出する。
このように、本基板熱処理装置によれば、排出孔２７を介して微小空間ｍｓの気体を排出することにより微小空間ｍｓには負圧が生じ、基板Ｗ面がベークプレート１側に吸引される。したがって、基板Ｗに反りがあっても負圧によって矯正され、基板Ｗの下面が球体１９に当接してベークプレート１上面との距離が適切に維持されるので、基板Ｗの面内において均一な熱処理を行うことができる。
次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。なお、図８は、実施例２に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。以下の説明では、上述した実施例１と同じ構成について同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
この実施例２は、ベークプレート１Ａの上面が工夫されている。
すなわち、ベークプレート１Ａの上面、詳細には伝熱部５Ａの上面のうちシール部２５より内側が、中心部に向かって凹んだ凹部形状あるいは浅いすり鉢状を呈するように構成されている。基板Ｗの中央部が周辺部よりも下方に突出した反り（谷型反り）を有する場合には、中央部が先に吸引されて周辺部の吸引が不足する場合があるが、ベークプレート１Ａの上面を凹部形状することにより、基板Ｗの周辺部を十分に吸引することができる。したがって、基板Ｗの反りにかかわらず基板Ｗの面内において均一な熱処理を行うことができる。なお、このようなベークプレート１Ａを採用しても、中心部が上方へ突出した反り（山型反り）を有する基板Ｗであっても処理することができる。
次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。なお、図９は、実施例３に係る基板熱処理装置の一部を拡大して示した縦断面図である。また、上述した実施例１と同じ構成については、同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
この実施例３は、上記実施例１，２とシール部２５Ａの構成が異なる。
すなわち、シール部２５Ａは、支持部２１Ａと規制部２３とを備え、支持部２１Ａが当接部４３と溝部４５で構成されている。当接部４３は、基板Ｗの外径よりやや小径の内径を有し、その上面が基板Ｗのうち外周よりやや内側の下面に当接する。溝部４５は、当接部４３より外側で基板Ｗの下面に非接触である。
このような構成の基板熱処理装置に基板Ｗを載置すると、シール部２５Ａの支持部２１Ａで基板Ｗの周辺下面が球体１９の高さに支持されるとともに、側方への移動が規制部２３によって規制されるので、基板Ｗの位置ずれを防止できる。さらに、基板Ｗの下面周辺部には各種の工程における処理液等が回り込んでいる恐れがあり、これが支持部２１Ａに密着した状態で基板Ｗが吸引されると、吸引を解除しても基板Ｗの周辺部が支持部２１Ａから離れ難くなる恐れがある。しかし、基板Ｗの外径より小径の当接部４３で基板Ｗの下面を当接して支持するとともに、処理液等が回り込んでいる恐れがある基板Ｗの下面周縁部には溝部４５で当接しないようにしてあるので、基板Ｗの下面周縁部に処理液等が付着していても基板Ｗをシール部２５Ａから離れやすくすることができる。
なお、当接部４３を、上部に一頂点が位置するような縦断面三角形状で構成し、これを複数個同心円状に配置する構成としてもよい。これにより、気密性を高めることができる。
次に、図面を参照して本発明の実施例４を説明する。なお、上述した実施例１と同じ構成については、同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。図１０は、実施例４に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。
ベークプレート１Ｂの伝熱部５Ｂのうち、シール部２５より内側には、浅い凹部４７が形成されている。この凹部４７には、連続気泡の多孔質部材４９が配設されている。また、凹部４７には、ベークプレート１Ｂの上面と下面に連通した排出孔２７Ａが形成されている。
このような構成では、基板Ｗの下面とベークプレート１Ｂの上面との間の微小空間ｍｓの側方がシール部２５によって閉塞されているので、排出孔２７Ａを通して微小空間ｍｓの気体を排出すると、多孔質部材４９を介して微小空間ｍｓの下方から全体的に排出が行われて負圧が生じ、この負圧によって基板Ｗがベークプレート１Ｂ側に吸引される。したがって、基板Ｗに反りがあっても矯正され、基板Ｗの下面が球体１９に当接してベークプレート１Ｂの上面との距離が適切に維持されるので、基板Ｗの面内において均一な熱処理を行うことができる。その上、多孔質部材４９を介して面的に排出が行われるので、微小空間ｍｓの気体の排出を全体的に均等に行うことができる。その結果、ベークプレート１Ｂの熱分布に偏りが生じにくく、熱処理をより均一に行うことができる。
なお、本実施例装置と、上述した実施例１〜３あるいは以下の各実施例５〜８等のいずれかを組み合わせてもよい。
次に、図面を参照して本発明の実施例５を説明する。なお、上述した実施例１と同じ構成については、同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。図１１は、実施例５に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。
本実施例は、ベークプレート１Ｃに複数個の供給孔５１を備えている。これらの供給孔５１は、窒素ガス供給源５３に供給配管５５で連通接続されている。供給配管５５には、開閉弁５７と、流量調整弁５９と、圧力計６１とが配設されている。なお、窒素ガス供給源５３に代えて、クリーンエア供給源を採用してもよい。開閉弁５７の開放・閉止の動作は、ＣＰＵ３９で制御される。また、排出配管２９には、上述した実施例１の開閉弁３３に代えて、真空破壊弁を備えていない通常の開閉弁６３が配設されている。
本実施例装置では、開閉弁６３がＣＰＵ３９によって開放にされ、排出孔２７を通して一定流量で微小空間ｍｓ内の気体を排出する。すると、微小空間ｍｓには負圧が生じ、基板Ｗが球体１９と支持部２１で支持されてベークプレート１Ｃ（伝熱部５Ｃ）側に吸引される。この状態をレシピに応じて所定時間だけ保持して熱処理を施す。所定時間の経過後、ＣＰＵ３９は、まず開閉弁５７を開放して供給孔５１を通して一定流量で窒素ガスを微小空間ｍｓに送り込むとともに、開閉弁６３を閉止して吸引を停止する。
上記のように、微小空間ｍｓの吸引を解除して基板Ｗを開放するために、微小空間ｍｓの気体を排出した排出孔２７から気体を供給あるいは大気に連通させると、パーティクル等が基板Ｗの下面に向けて吹き上げられ、基板Ｗが汚染される恐れがある。しかし、排出孔２７とは異なる供給孔５１を備え、吸引を解除する際には、まず供給孔５１から気体を供給して微小空間ｍｓ内の負圧を積極的に解消し、その後に排出孔２７からの排出を停止することにより、パーティクル等の吹き上げを防止でき、清浄度高く基板Ｗを処理することができる。
また、基板Ｗの下面に回り込んだ処理液等の影響により、負圧が解消されても基板Ｗがシール部２５に張り付いたようになって支持ピン９で持ち上げ難くなることがあるが、積極的に気体を供給することにより、基板Ｗを持ち上げる方向に圧力をかけることになるので、支持ピン９で基板Ｗを容易に持ち上げ易くできる。
次に、図面を参照して本発明の実施例６を説明する。なお、上述した実施例５と同じ構成については、同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。図１２は、実施例６に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。
本実施例では、排出配管２９のうち、開閉弁６３よりも上流側（排出孔２７に近い側）に圧力計６５が配設され、その圧力値がＣＰＵ３９によって監視されている。なお、圧力計６５が本発明における排出圧検出手段に相当し、ＣＰＵ３９が本発明における判断手段及び報知手段に相当する。
本実施例装置の動作について、図１３を参照して説明する。なお、図１３は、実施例６の動作説明を示すフローチャートである。
ステップＳ１
基板Ｗを搬入する。エアシリンダ１５を作動させて支持ピン７を上昇させ、基板Ｗを受け取る。
ステップＳ２〜Ｓ４
エアシリンダ１５を非作動とし、作動軸を収縮させて支持ピン７を下降させる。これにより基板Ｗがベークプレート１Ｃに載置される。このとき図示しないセンサなどで支持ピン７が正常に降下したか否かをＣＰＵ３９が判断し（ステップＳ３）、正常に降下するまで監視する（ステップＳ４）。
ステップＳ５〜Ｓ７
基板Ｗが載置されたのを確認した後、開閉弁６３（第１バルブ）を開放し、ＣＰＵ３９は圧力計６５の圧力が設定圧に到達したか否かを一定時間にわたり監視して処理を分岐する。つまり、基板Ｗが破損したり、シール部２５が破損したりする等の障害が生じたことにより、微小空間ｍｓを設定圧にまで減圧できなかった場合と、障害が発生せずに設定圧にまで減圧できた場合とで処理を分岐する。
ステップＳ８
所定圧にまで減圧できた場合には、レシピに基づいて処理時間だけ待機して、基板Ｗに熱処理を施す。
ステップＳ９〜Ｓ１１
処理時間に達すると、開閉弁５７（第２バルブ）を開放する。これにより、微小空間ｍｓ及びこれに連通している排出配管２９に窒素ガスが供給される。ＣＰＵ３９は、圧力計６５の圧力を一定時間にわたって監視し、設定圧に達したか否かを判断して処理を分岐する。つまり、窒素ガスの供給系統などに不具合が生じて窒素ガスを十分に供給することができずに負圧を解消できなかった場合と、障害が発生せずに負圧を解消できた場合とで処理を分岐する。
ステップＳ１２〜Ｓ１４
設定圧に達して負圧が解消された場合には、開閉弁６３（第１バルブ）を閉止して、排気動作を停止する。そして、ＣＰＵ３９は、圧力計６５の圧力を一定時間にわたって監視し、設定圧に達したか否かを判断して処理を分岐する。つまり、排気系統の開閉弁６３を閉じたので、窒素ガスの供給により微小空間ｍｓ及びこれに連通している部分において圧力が高まったか否かを一定時間にわたって監視し、その結果に応じて処理を分岐する。このように負圧を解消するために窒素ガスを供給するので、例えば、基板Ｗの下面周縁部が支持部２１に張り付いてしまった場合であっても、基板Ｗを支持ピン７で容易に上昇させることができる。
ステップＳ１５〜Ｓ１７
設定圧に達した後、ＣＰＵ３９は、開閉弁５７を閉止して窒素ガスの供給を停止するとともに、エアシリンダ１５を作動させて支持ピン７を上昇させる。ＣＰＵ３９は、図示しないセンサなどにより支持ピン９が正常に上昇したか否かを一定時間にわたって監視し、その結果に応じて処理を分岐する。
上述した一連の処理により一枚の基板Ｗに対する処理が行われるが、各ステップＳ４，Ｓ７，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１７においてタイプアップした場合には、ステップＳ１８に処理が分岐する。このステップＳ１８では、ＣＰＵ３９が処理を中断するとともに、装置に何らかの不具合が生じたことをオペレータに報知する。報知するには、例えば、ランプを点滅させたり、ブザーを鳴らしたりする。このように不具合を検知して、処理を停止・報知するので、排出系に異常があって微小空間を十分に負圧に保てず、基板Ｗに対する熱処理が不均一になる状況にあることを事前に報知できる。したがって、継続的に不適切な処理が行われることを防止できる。また、排出系だけでなく、供給系に不具合が生じたことを検出して報知することができる。さらに、支持ピン９の昇降も監視しているので、排出・供給系だけでなく、昇降系にも不具合が生じたことを検出することができる。
次に、図面を参照して本発明の実施例７を説明する。なお、上述した実施例６と同じ構成については、同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。図１４は、実施例７に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。
本実施例装置は、排出系において排気圧力を二段階に変える点が特徴的となっている。
すなわち、排出配管２９のうち、圧力計６５と開閉弁６３との間で排出配管６７が分岐して設けられている。この排出配管６７には、開閉弁６９と、流量調整弁７１と、圧力計７３とが配設されている。流量調整弁７１は、流量調整弁３５よりも大流量（排気圧力が高い）となるように予め設定されている。開閉弁６３，６９をＣＰＵ３９が時間をおいて切り替えることにより、以下に説明するように排出圧を二段階に切り替えることができるようになっている。
なお、上記の開閉弁６３，６９と、流量調整弁３５，７１とが本発明における切替手段に相当する。
このように構成された実施例装置の動作について、図１５を参照して説明する。なお、図１５は、実施例７の動作説明のうちの一部を示すフローチャートである。このフローチャートは、上述した実施例６におけるフローチャート（図１３）における微小空間ｍｓの気体排出動作（ステップＳ５，Ｓ６）を代替するものである。したがって、以下の説明においては、支持ピン９が上昇したのが確認されてからの処理以降を説明する。
ステップＳ５１，Ｓ５２
開閉弁６９（第０バルブ）を開放し、比較的高い圧力で微小空間ｍｓ内の気体を排出する。そして、圧力計６５の圧力が設定圧に達したか否かを判断し、達した場合にはステップＳ５３へ移行し、達しない場合にはステップＳ７以降に分岐する。
ステップＳ５３
開閉弁６９（第０バルブ）を閉止するとともに、開閉弁６３（第１バルブ）を開放する。これにより、開閉弁６９を開放したときよりも低い排気圧力で排気を開始する。これ以降の処理は、上述した実施例６における動作説明と同じである。
このように本実施例装置では、排気圧を二段階に切り替えて微小空間ｍｓ内の気体を排出するようにしているが、このように構成することの利点は、次のとおりである。
すなわち、排出圧が大きいほど基板Ｗに作用する吸引力が大きくなるが、大流量の気体の流れによりベークプレート１の熱分布を不均一にする恐れがある。一方、基板Ｗの周辺部が中央部よりも上方に反っている場合には、シール部２５と基板Ｗの周辺部との隙間が大きいので、排出圧を大きくしないと周辺部を十分に吸引できない恐れがある。そこで、排出初期の排出圧を、その後の定常時の排出圧より大きくすることにより、基板Ｗの中央部が下方に突出するような反りがある基板Ｗも確実に吸引することができつつも、ベークプレート１の熱分布に悪影響を与えないようにできる。
次に、図面を参照して本発明の実施例８を説明する。なお、上述した各実施例１〜７と同じ構成については、同符号を付すことにより詳細な説明を省略する。図１６は、実施例８に係る基板熱処理装置の一部を拡大して示した縦断面図である。
上述した実施例１のようにベークプレート１の上面に排出孔２７が開口していると、基板Ｗの下面にベークプレート１方向への吸引力を作用させ易く、吸引を効率的に行うことができる。しかし、本発明は微小空間ｍｓ内の気体を排出することができれば、どのように排出孔を構成してもよく、例えば、以下に説明するように構成してもよい。
本実施例８では、ベークプレート１Ｄの伝熱部５Ｄが排出孔（２７）を備えておらず、シール部２５の支持部２１Ｂの下部に、流路縦断面形状が半円形状を呈する排出孔２７Ｂを複数個形成してある。但し、微小空間ｍｓを負圧する関係上、基板Ｗの下面周縁部で支持部２１Ｂが上方からベークプレート１Ｄ側に押圧されるので、その圧力により変形しない強度を有するように孔の形状及び個数を設定するのが好ましい。また、全てを排出に用いるのではなく、一部を窒素の供給に用いるようにしてもよい。
このように伝熱部５Ｄが排出孔（２７）を備えていないので、ベークプレート１Ｄの熱分布をより均一にすることができ、その上、基板Ｗの反りを矯正して均一な熱処理を施すことができる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）上述した各実施例では、球体１９を備えて微小空間ｍｓを構成しているが、これに代えて、例えば、ベークプレート１の伝熱部５上面をエッチングや部分メッキ、部分コーティングすることにより、同心円形状やメッシュ状に凹凸を形成してもよい。また、これらのパーツを別体部品で構成し、伝熱部５の上面に接着する構成としてもよい。
（２）上述した各実施例では、伝熱部５にヒートパイプを埋設した構成を例に採って説明したが、ヒートパイプを用いていない基板熱処理装置であっても適用することができる。
（３）上述した各実施例では、平面視円形状の基板を例にとって説明したが、矩形状の基板を処理する基板熱処理装置であっても適用できる。
実施例１に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 図１の平面図である。 ベークプレートを拡大した縦断面図である。 基板を処理する過程の動作説明図である。 基板を処理する過程の動作説明図である。 中央部が上方に突出して反った基板の処理を示す説明図である。 中央部が下方に突出して反った基板の処理を示す説明図である。 実施例２に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 実施例３に係る基板熱処理装置の一部を拡大して示した縦断面図である。 実施例４に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 実施例５に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 実施例６に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 実施例６の動作説明を示すフローチャートである。 実施例７に係る基板熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 実施例７の動作説明のうちの一部を示すフローチャートである。 実施例８に係る基板熱処理装置の一部を拡大して示した縦断面図である。
符号の説明
Ｗ … 基板
１ … ベークプレート
３ … 発熱体
５ … 伝熱部
７ … 貫通孔
９ … 支持ピン
１９ … 球体
ｍｓ … 微小空間
２１ … 支持部
２３ … 規制部
２５ … シール部
２７ … 排出孔
２９ … 排出配管
３１ … 真空吸引源
３３ … 開閉弁

Claims (14)

  1. ベークプレートの上面に凸部を備え、ベークプレートに基板を載置して、基板の下面とベークプレートの上面との間に微小空間を形成した状態で基板に対する熱処理を行う基板熱処理装置において、
    前記ベークプレートの上面周縁部に備えられ、前記微小空間の側方を閉塞するとともに、基板の側方への移動を規制する規制部と、基板の下面に当接し、基板の外径より小径であって、前記規制部との間に空間をおいて配設された当接部とを備えたシール部と、
    前記微小空間の気体を排出するための排出孔とを備え、
    前記排出孔を介して前記微小空間の気体を排出した状態で、前記ベークプレートに載置された基板に熱処理を行うことを特徴とする基板熱処理装置。
  2. 請求項１に記載の基板熱処理装置において、
    前記排出孔は、前記ベークプレートの上面に開口していることを特徴とする基板熱処理装置。
  3. 請求項２に記載の基板熱処理装置において、
    前記排出孔は、前記ベークプレートの中心部よりも前記シール部側に形成されていることを特徴とする基板熱処理装置。
  4. 請求項１から３のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
    前記ベークプレートは、その上面が下方に凹んだ凹部形状を呈することを特徴とする基板熱処理装置。
  5. 請求項１から４のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
    前記シール部は、前記規制部と前記当接部との間に、前記当接部より外側で基板の下面に非接触である溝部を備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
  6. 請求項１から５のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
    前記微小空間に気体を供給するための供給孔を備え、
    基板に対する熱処理を終えた後、前記供給孔から気体を供給するとともに前記排出孔からの排出を停止することを特徴とする基板熱処理装置。
  7. 請求項１から６のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
    前記排出孔の排出圧を検出する排出圧検出手段と、
    前記排出圧検出手段から得られた排出圧に基づき、排出系に異常があるか否かを判断する判断手段と、
    前記判断手段が異常ありと判断した場合には、異常を報知する報知手段と、
    をさらに備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
  8. 請求項１から７のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
    前記排出孔からの排出圧を切り替え可能に構成され、前記微小空間内の排出初期の排出圧を、その後の定常時の排出圧よりも大きく切り替える切替手段と、
    をさらに備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
  9. ベークプレートの上面に凸部を備え、ベークプレートに基板を載置して、基板の下面に微小空間を形成した状態で基板に対する熱処理を行う基板処理装置において、
    前記ベークプレートの上面外周部に備えられ、前記微小空間の側方を閉塞するとともに、基板の側方への移動を規制する規制部と、基板の下面に当接し、基板の外径より小径であって、前記規制部との間に空間をおいて配設された当接部とを備えたシール部と、
    前記ベークプレートの上面のうち前記シール部材より中心側に配設された多孔質部材と、
    前記微小空間の気体を排出するため、前記多孔質部材に連通接続された排出孔とを備え、
    前記排出孔を介して前記微小空間の気体を排出した状態で、前記ベークプレートに載置された基板に熱処理を行うことを特徴とする基板熱処理装置。
  10. 請求項９に記載の基板熱処理装置において、
    前記ベークプレートは、その上面が下方に凹んだ凹部形状を呈することを特徴とする基板熱処理装置。
  11. 請求項９または１０に記載の基板熱処理装置において、
    前記シール部は、前記規制部と前記当接部との間に、前記当接部より外側で基板の下面に非接触である溝部を備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
  12. 請求項９から１１のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
    前記微小空間に気体を供給するための供給孔を備え、
    基板に対する熱処理を終えた後、前記供給孔から気体を供給するとともに前記排出孔からの排出を停止することを特徴とする基板熱処理装置。
  13. 請求項９から１２のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
    前記排出孔の排出圧を検出する排出圧検出手段と、
    前記排出圧検出手段から得られた排出圧に基づき、排出系に異常があるか否かを判断する判断手段と、
    前記判断手段が異常ありと判断した場合には、異常を報知する報知手段と、
    をさらに備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
  14. 請求項９から１３のいずれかに記載の基板熱処理装置において、
    前記排出孔からの排出圧を切り替え可能に構成され、前記微小空間内の排出初期の排出圧を、その後の定常時の排出圧よりも大きく切り替える切替手段と、
    をさらに備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
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