(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容するための第１の空間を形成する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記基板を支持して所定の加熱処理を施すプレートと、
前記筐体内に設けられ、前記プレートを覆うカバーと、
を備え、
前記基板は、前記プレートと前記カバーで囲まれた第２の空間内で加熱処理を施されるものであり、前記カバーの少なくとも内面に、放射熱に対する吸収性材料からなる熱吸収層が形成されていることを特徴とする基板加熱装置。
【請求項２】
前記熱吸収層は、前記カバーの内面に表面処理によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板加熱装置。
【請求項３】
前記熱吸収層は、可視及び赤外領域において灰色体である材料からなることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか記載の基板加熱装置。
【請求項４】
前記熱吸収層は、ほぼ黒色の材料からなることを特徴とする請求項３記載の基板加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、半導体ウェハや液晶表示器用ガラス基板に加熱処理を行う基板加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハなどに、レジスト塗布、加熱処理、冷却処理、現像処理などの各種処理を所望の手順で実行する基板処理装置は広く知られている。
【０００３】
図４は、この種の基板処理装置の一部に組込まれる基板加熱装置であるベークユニットの一般的な構造を説明する図である。図示のように、外側を覆う筐体２の内部には、ウェハを加熱処理するためのホットプレート４と、ウェハの熱処理時にホットプレート４上に降下して半密閉空間を形成し、その空間内部にウェハを収容するホットプレートカバー６とが設けられている。
【０００４】
ウェハの搬入時には、筐体２に設けたシャッタ２ａを開放してホットプレートカバー６を上昇させる。処理済みのウェハが内部に存在する場合には、まず、搬送ロボットを用いて処理済みのウェハを筐体２外に搬出する。次いで、未処理のウェハを筐体２中に搬入し、ホットプレート４上に載置する。その後、ホットプレートカバー６を降下させて、ホットプレート４上に載置されたウェハをホットプレート４及びホットプレートカバー６によって形成される半密閉空間中に保持し、この空間中のウェハに所望の温度及び時間条件で加熱処理を施す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４の装置では、ウェハの搬入時にシャッタ２ａから進入する外気ＯＡに起因して、ウェハの均一な加熱処理が困難となる場合が生じる。
【０００６】
すなわち、ウェハの搬入時にシャッタ２ａを開放してホットプレートカバー６を上昇位置に移動させたとき、シャッタ２ａ側からホットプレートカバー６下方に外気ＯＡが進入してホットプレートカバー６下の高温雰囲気ＨＡはその奥側に押込まれる。この結果、ホットプレートカバー６内面の温度がシャッタ２ａのある受渡位置側で相対的に降下し、この受渡位置側から奥側にかけてホットプレートカバー６内面に温度勾配が生じる。このような温度勾配は、加熱処理開始直後のウェハ面内に温度不均一を生じさせることとなるので、結果としてウェハの加熱処理がその面内で不均一なものとなってしまう場合が生じてしまう。
【０００７】
そこで、この発明は、基板加熱装置内への基板の搬入に際して受渡位置から装置内に外気が流入しても、基板の熱処理に不均一が生じにくい基板加熱装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の基板加熱装置は、基板を収容するための第１の空間を形成する筐体と、前記筐体内に設けられ、前記基板を支持して所定の加熱処理を施すプレートと、前記筐体内に設けられ、前記プレートを覆うカバーと、を備え、前記基板は、前記プレートと前記カバーで囲まれた第２の空間内で加熱処理を施されるものであり、前記カバーの少なくとも内面に、放射熱に対する吸収性材料からなる熱吸収層が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の基板加熱装置は、熱吸収層が、カバーの内面に表面処理によって形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の基板加熱装置は、熱吸収層が、可視及び赤外領域において灰色体である材料からなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の基板加熱装置は、熱吸収層が、ほぼ黒色の材料からなることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
請求項１の装置では、プレートを覆うカバーの少なくとも内面に放射熱に対する吸収性材料からなる熱吸収層が形成されているので、基板の搬入及び搬出時に受渡位置から進入した外気によってプレート及びカバー間の高温雰囲気が奥側に押込まれても、プレートからの放射熱をカバーで効率的に受けることができるので、カバーの受渡位置側における温度低下を抑制できる。また、熱処理空間が二重構造となっているので、保温効果により温度低下を抑制することができる。したがって、加熱処理のためにプレート及びカバー間に配置される基板の受ける熱量を加熱処理開始当初から基板面内でほぼ等しくして、基板の加熱処理を均一なものとすることができる。
【００１３】
また、請求項２の装置では、熱吸収層がカバーの内面に表面処理によって形成されているので、プレート自体の材質を変更することなく、簡易にカバー内面の熱吸収効率を高めてカバーの受渡位置側における温度低下を抑制できる。
【００１４】
また、請求項３の装置では、熱吸収層が可視及び赤外領域において灰色体である材料からなるので、プレートからの放射熱をカバーで効率的に受けることができる。
【００１５】
また、請求項４の装置では、熱吸収層がほぼ黒色の材料からなるので、プレートからの放射熱をカバーで効率的に受けることができる。
【００１６】
【実施例】
図１は、この発明に係る基板加熱装置の一実施例であるベークユニット１０の構造を説明する図である。
【００１７】
ベークユニット１０の外側を構成する筐体２０の一側面には、ウェハＷの受渡しのためのシャッタ２０ａが設けられている。このシャッタ２０ａは、未処理のウェハＷを加熱処理のために筐体２０内に搬入する際や処理済みのウェハＷを筐体２０外に搬入する際には開放され、ウェハＷの加熱処理中には閉止される。
【００１８】
筐体２０の内部には、ウェハＷを支持して所望の温度で加熱するためのホットプレート４０と、ウェハＷの熱処理時にホットプレート４０上に降下して保温のための半密閉空間を形成するホットプレートカバー６０とが配置されている。
【００１９】
ホットプレート４０は、その本体中にウェハＷを加熱するためのヒータを備え、筐体２０外からシャッタ２０ａを介して搬入されたウェハＷを受取るリフタピン４２と、このリフタピン４２からウェハＷを受取ってホットプレート４０上に支持するプロキシミティギャップ用ボール４４とを備える。リフタピン４２は、図示を省略するアクチュエータによって昇降自在となっており、これらを同期して動作させることによりウェハＷを水平に保って昇降させることが可能になる。プロキシミティギャップ用ボール４４は、ホットプレート４０上に固設されており、リフタピン４２の下降に伴って下降してきたウェハＷをホットプレート４０上にホットプレート４０表面と平行になるように支持する。なお、ホットプレート４０上のウェハＷにはホットプレート４０からの輻射熱が供給されるが、このときのホットプレート４０の温度は、処理中のウェハＷの中心直下に対応させてホットプレート４０表面直下に埋込まれている温度センサ４６の出力をモニタすることによって制御される。
【００２０】
ホットプレートカバー６０は、ウェハＷを上方から覆う上板部６２と、この上板部６２の周縁から下方に延びるスカート状の側板部６４とを備える。このホットプレートカバー６０は、図示を省略する昇降機構によって上下動可能となっており、ウェハＷの搬入及び搬出に際してシャッタ２０ａが開放されるとこれに伴って図１に示す上昇位置まで上昇し、ウェハＷの処理に際してシャッタ２０ａが閉止されるとこれに伴って降下する。ホットプレートカバー６０がホットプレート４０上に降下すると、ホットプレートカバー６０の内面６０ａとホットプレート４０の上面４０ａとによって半密閉空間が形成される。
【００２１】
図２は、ホットプレートカバー６０の断面構造を説明する図である。ホットプレートカバー６０を構成する上板部６２（図示を省略しているが、側板部６４も同様である）の内面側には、熱吸収層６６が形成されている。なお、ホットプレートカバー６０本体はアルミニウムで形成されており、特定の溶液（例えばしゅう酸溶液）中での陽極電解によりホットプレートカバー６０の内面に黒色酸化皮膜（通称：黒アルマイト皮膜）を形成し、これを熱吸収層６６としている。このようにして形成された熱吸収層（黒色酸化皮膜）６６は、白色のアルミニウム酸化皮膜などよりも大きな熱吸収率を有する材料（放射熱に対する吸収性材料）であり、ウェハＷからの輻射熱を効率良く吸収することができる。
【００２２】
以下、図１のベークユニットの動作について説明する。まず、ウェハＷ搬入のため筐体２０に設けたシャッタ２０ａを開放してホットプレートカバー６０を上昇させる。処理済みのウェハＷが内部に存在する場合には、処理済みのウェハＷを、リフタピン４２の昇降動作を利用して搬送ロボットのハンド（図示を省略）に移載し筐体２０外に搬出させる。次いで、未処理のウェハＷを筐体２０中のホットプレート４０及びホットプレートカバー６０間に搬入させ、上昇したリフタピン４２上に移載後、このリフタピン４２とともに降下させてホットプレート４０上に載置させる。その後、ホットプレートカバー６０を降下させて、ホットプレート４０上に載置されたウェハＷをホットプレート４０及びホットプレートカバー６０によって形成される半密閉空間で所望時間だけ加熱処理する。この際、ホットプレートカバー６０の内面６０ａに熱吸収層が形成されているので、ウェハＷの搬入及び搬出時にシャッタ２０ａから進入した外気によってホットプレート４０及びホットプレートカバー６０間の高温雰囲気が奥側に押込まれても、ホットプレート４０からの放射熱をホットプレートカバー６０で効率的に受けることができる。したがって、ウェハＷの搬入に際し、ホットプレートカバー６０のシャッタ２０ａ側における温度低下を抑制できる。しかも、このようにホットプレートカバー６０の内面６０ａに熱吸収層が形成されているため、加熱処理のためにホットプレート４０上にウェハＷを配置した後は、ウェハＷ及びホットプレートカバー６０の温度を元の状態に迅速に復帰させることができ、ウェハＷの温度をその面内で均一なものとすることができる。よって、ウェハＷ面内の各部で加熱処理の開始当初から等しくして、ウェハＷの加熱処理を均一なものとすることができる。
【００２３】
図３は、ホットプレートカバー６０の内面６０ａに設けた熱吸収層によってホットプレートカバー６０の上板部６２に生じる温度不均一が防止される様子を説明するグラフである。縦軸は温度を示し、横軸はシャッタ２０ａ開放後の時間経過を示す。
【００２４】
グラフ中の一方の実線ａは、ホットプレートカバー６０の上板部６２のうち奥側端におけるシャッタ２０ａ開放直後からの温度変化を示す。
【００２５】
また、グラフ中の他方の実線ｂは、ホットプレートカバー６０の内面６０ａに熱吸収層を設けていない従来型の装置であると仮定した場合に、上板部６２のうちシャッタ２０ａ側端における温度変化を示す。図からも明らかなように、ホットプレートカバー６０の上板部６２のうちシャッタ２０ａ側端の温度が飽和する時刻ｔ２は、その奥側端の温度が飽和する時刻ｔ１に比較して相当遅くなる。
【００２６】
一方、グラフ中の点線ｃは、ホットプレートカバー６０の内面６０ａに熱吸収層を設けている実施例の装置の場合に、上板部６２のうちシャッタ２０ａ側端における温度変化を示す。図からも明らかなように、シャッタ２０ａ側端の温度が飽和する時刻ｔ２’は、奥側端の温度が飽和する時刻ｔ１とほぼ等しくなる。よって、ウェハＷが周囲から受ける熱量を、ウェハＷ面内の各部で加熱処理の開始当初から等しくして、ウェハＷの加熱処理を均一なものとすることができる。
【００２７】
以上、実施例に即してこの発明を説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、黒色酸化皮膜により熱吸収層６６を形成しているが、これ以外にホットプレートカバー６０自体を黒鉛板材により構成したり、ホットプレートカバー６０をステンレス材で形成して黒色のメッキを施したり、ホットプレートカバー６０内面を塗装する等により、上記実施例と同様に、ホットプレート４０からの輻射熱を赤外域ないし可視域で効率良く吸収させることができる。
【００２８】
また、上記実施例では、熱吸収層６６を黒色としているが、これを黒に近い灰色を有する材料、すなわち放射熱に対する吸収性が比較的良好な材料で形成することもできる。なお、放射熱に対する吸収性が比較的良好な材料の中でも、いわゆる「灰色体」の使用により、放射熱の効果的吸収を達成できる。ここで、灰色体とは、放射熱の吸収率が１に近く、その放射率が黒体の放射率よりも一定の割合で小さなエネルギー分布を有するもの（可視的には、黒ないし灰色として認識される）とする。
【００２９】
また、上記実施例では、ホットプレートカバー６０内面のみに熱吸収層６６を形成しているが、ホットプレート４０表面に上記と同様の黒色の熱吸収層６６を形成することもできる。
【００３０】
また、上記実施例では、ホットプレートカバー６０を昇降させてウェハＷの搬入及び搬出を行うこととしているが、ホットプレートカバー６０を昇降させないでこの側部にシャッタを設けた構造とし、このシャッタを介してウェハＷの搬入及び搬出を行うこともできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明のように、請求項１の基板加熱装置によれば、プレートを覆うカバーの少なくとも内面に放射熱に対する吸収性材料からなる熱吸収層が形成されているので、基板の搬入及び搬出時に受渡位置から進入した外気によってプレート及びカバー間の高温雰囲気が奥側に押込まれても、プレートからの放射熱をカバーで効率的に受けることができるので、カバーの受渡位置側における温度低下を抑制できる。また、熱処理空間が二重構造となっているので、保温効果により温度低下を抑制することができる。したがって、加熱処理のためにプレート及びカバー間に配置される基板の受ける熱量を加熱処理開始当初から基板面内でほぼ等しくして、基板の加熱処理を均一なものとすることができる。
【００３２】
また、請求項２の基板加熱装置によれば、熱吸収層がカバーの内面に表面処理によって形成されているので、プレート自体の材質を変更することなく、簡易にカバー内面の熱吸収効率を高めてカバーの受渡位置側における温度低下を抑制できる。
【００３３】
また、請求項３の基板加熱装置によれば、熱吸収層が可視及び赤外領域において灰色体である材料からなるので、プレートからの放射熱をカバーで効率的に受けることができる。
【００３４】
また、請求項４の基板加熱装置によれば、熱吸収層がほぼ黒色の材料からなるので、プレートからの放射熱をカバーで効率的に受けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の熱処理装置の断面構造を説明する側面図である。
【図２】図１の装置の要部を説明する平面図である。
【図３】図１の装置の動作を説明する図である。
【図４】従来の装置の構造を説明する図である。
【符号の説明】
２０  筐体
２０ａ  シャッタ
４０  ホットプレート
４２  リフタピン
４４  プロキシミティギャップ用ボール
６０  ホットプレートカバー
６２  上板部
６４  側板部
６６  熱吸収層
Ｗ  ウェハ
【図１】
0003609156.tif 000002
【図２】
0003609156.tif 000003
【図３】
0003609156.tif 000004
【図４】
0003609156.tif 000005