(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱要素または冷却要素を備えた板状体の上方に基板を微小間隔を保って支持する複数の支持体が前記板状体の上面に設けられてなる基板処理装置において、
前記複数の支持体は、第１の円周上に配置された少なくとも３個の第１の支持体と、前記第１の円周よりも大きな直径を有しかつ第１の円周と同心の第２の円周上に配置された少なくとも１個の第２の支持体とからなり、
前記第１の支持体と前記第２の支持体とは前記第１および第２の円周の中心に関して異なる角度位置に配置され、
前記第１の円周の直径は２００ｍｍよりも小さく、前記第２の円周の直径は２００ｍｍより大きいことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に対して加熱または冷却処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板の処理工程では、例えばレジスト膜が形成された基板を所定の温度に加熱する基板加熱装置および加熱後の基板を所定温度にまで冷却する基板冷却装置が用いられる。
【０００３】
図６は、従来の基板加熱装置の主要部の構成を示す模式図である。図６において、基板加熱装置は、基板Ｗを所定の温度に加熱するための加熱プレート１を備える。加熱プレート１の内部にはヒータ等の発熱手段が埋め込まれている。また、加熱プレート１の上面には基板Ｗの下面を支持するスペーサ５が配置されている。
【０００４】
スペーサ５は球状体からなり、略下半分が加熱プレート１の内部に埋設されている。スペーサ５は加熱プレート１の上面に正三角形状に３個配置されている。この３個のスペーサ５により、基板Ｗは加熱プレート１の上方に微小な隙間をもって支持される。
【０００５】
加熱プレート１の下方には、３本の昇降ピン３およびこれらに連結された昇降フレーム６が配置されている。昇降フレーム６の一端にはシリンダ７が連結されている。シリンダ７のロッドの伸縮動作に応じて昇降フレーム６が昇降し、さらに３本の昇降ピン３が加熱プレート１に形成された貫通孔を通して昇降移動する。これにより、基板Ｗをスペーサ５上に載置した位置と加熱プレート１の上方の待機位置との間を移動させる。
【０００６】
３個のスペーサ５上に基板Ｗを載置すると、加熱プレート１の上面からの輻射熱により基板Ｗが加熱される。これにより、基板Ｗが所定の温度に設定される。基板Ｗの温度の立ち上がり状態や基板Ｗの平面内の温度分布は基板Ｗと加熱プレート１との隙間の大小に影響される。このため、加熱プレート１の上方に所定の隙間を持って基板Ｗを支持しうるように、スペーサ５の加熱プレート１内への埋込量が調整される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
現在、一般的に用いられている外径２００ｍｍ以下の基板（ウエハ）では、３個のスペーサ５により支持した場合の基板Ｗの自重による撓みは微小であった。このため、基板Ｗと加熱プレート１との微小な隙間は基板Ｗの平面内においてほぼ均等に保たれており、基板Ｗの熱処理が不均一となるような事態は生じなかった。
【０００８】
しかしながら、近年では、生産効率の向上を目指して基板が大径化しつつあり、外径が３００ｍｍを越える基板の使用が実現されつつある。大径の基板では、厚みに比べて平面積が増大し、基板全体の剛性が低下する。このため、基板加熱装置の３個のスペーサ５により大径の基板Ｗを支持すると、自重により基板が撓み、基板Ｗと加熱プレート１の上面との微小な隙間が不均一となる。その結果、加熱プレート１から受ける輻射熱の影響が基板Ｗの平面内で不均一となり、基板Ｗの温度処理にばらつきが生じるおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、基板に撓みを生じさせることなく支持して基板に温度処理を行う基板処理装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る基板処理装置は、加熱要素または冷却要素を備えた板状体の上方に基板を微小間隔を保って支持する複数の支持体が板状体の上面に設けられてなる基板処理装置において、複数の支持体が、第１の円周上に配置された少なくとも３個の第１の支持体と、第１の円周よりも大きな直径を有しかつ第１の円周と同心の第２の円周上に配置された少なくとも１個の第２の支持体とからなり、第１の支持体と第２の支持体とは第１および第２の円周の中心に関して異なる角度位置に配置され、第１の円周の直径は２００ｍｍよりも小さく、第２の円周の直径は２００ｍｍより大きいものである。
【００１１】
第１の発明に係る基板処理装置においては、第１の円周上に配置された少なくとも３個の第１の支持体が比較的小径の基板を支持する。小径の基板は自重による撓みが微小である。このため、少なくとも３個の第１の支持体を設けることにより撓みを生じることなく基板を安定して支持することができる。これにより板状体の上方に小径の基板を一定の微小間隔を保って支持することができる。
【００１２】
また、第２の円周上に配置された少なくとも１個の第２の支持体は比較的大径の基板の外周側を支持する。大径の基板は自重による撓みが生じやすい。このため、基板の中心側に設けられた第１の支持体のみで支持すると、大径の基板の外周側に撓みが生じる。そこで、第２の支持体により大径の基板の外周側の撓みを矯正する。これにより、大径の基板を板状体の上方に均一な微小間隔を保って支持することができる。
【００１３】
さらに、第１の支持体と第２の支持体とが第１および第２の円周の中心に関して異なる角度位置に配置されているので、大径の基板は互いに異なる角度位置に配置された第１の支持体と第２の支持体とによりその下面が支持される。このため、大径の基板は第１および第２の支持体により均等に支持され、板状体の上方に均一な微小間隔をもって支持される。
また、自重による撓みの微小な直径ほぼ２００ｍｍ以下の基板は第１の支持体により安定に支持される。また、自重による撓みの大きい直径が２００ｍｍを越える基板は第１の支持体と第２の支持体とにより支持される。
【００１４】
このように、第１の支持体と第２の支持体とを設けることにより、基板の直径の大小に係わらず、板状体の上方に基板を均一な微小間隔を保って支持することができ、これにより、基板に対して均一な温度調整処理を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例による基板加熱装置の断面図であり、図２は基板加熱装置の加熱プレートの部分拡大断面図である。
【００２１】
基板加熱装置は、筐体１０の内部に基板Ｗを加熱する加熱プレート１を備える。加熱プレート１は放熱板１ａおよび伝熱部材１ｂから構成される。伝熱部材１ｂの内部にはヒータ１６等の加熱要素が埋め込まれている。放熱板１ａの上面には、複数のスペーサ受入孔１５が形成されている。スペーサ受入孔１５の内部にはアルミナ、マテアタイト等の非伝熱材料の球状体からなるスペーサ５が挿入されている。スペーサ受入孔１５は、スペーサ５が放熱板１ａの上面から所定の高さだけ突出しうるようにその深さが設定されている。これにより、基板Ｗをスペーサ５上に載置すると、基板Ｗが放熱板１ａの上面から微小隙間ｄをもって保持される。
【００２２】
加熱プレート１には基板Ｗを昇降移動させる３本の昇降ピン３を通過させるための３つの貫通孔４が形成されている。また、加熱プレート１の上方には加熱プレート１の上面を覆う上部カバー２が筐体１０の上面内側に取り付けられている。
【００２３】
さらに、加熱プレート１の下部には、基板Ｗの下面を支持して昇降移動する３本の昇降ピン３およびこれに連結される昇降プレート６が配置されている。昇降プレート６の一端にはシリンダ７が筐体１０の外部において連結されている。そして、シリンダ７のロッドの伸縮により昇降プレート６および昇降ピン３が昇降移動する。昇降プレート６および昇降ピン３が上昇した際に、基板Ｗが加熱プレート１の上方の待機位置に保持され、下降した際に、基板Ｗが加熱プレート１上のスペーサ５上に支持される。
【００２４】
ここで、本実施例における加熱プレート１が本発明の板状体に相当し、スペーサ５が支持体に相当する。
【００２５】
図３は加熱プレートの平面図である。図３の加熱プレートを備えた基板加熱装置は、外径が２００ｍｍ以下の基板Ｗ１とこれよりも大径、例えば外径が３００ｍｍの基板Ｗ２の双方の処理が可能である。小径の基板Ｗ１は自重による撓みが生じにくい。また、大径の基板Ｗ２は自重による撓みが生じやすい。このため、いずれの基板Ｗ１，Ｗ２に対しても撓みを生じさせることなく水平に保持するために、４個以上のスペーサが配置されている。
【００２６】
図３（ａ）〜（ｃ）に示す第１〜第３の例による配置形態では、小径の基板Ｗ１に対して３個の第１のスペーサ（第１の支持体）５ａが配置されている。第１および第２の例では、３個の第１のスペーサ５ａは基板Ｗ１の内方位置に正三角形状に配置されている。また、第３の例では、３個の第１のスペーサ５ａは二等辺三角形状に配置されている。小径の基板Ｗ１は自重による撓みが微小であるため、３個の第１のスペーサ５ａにより撓みを生じることなく安定に支持することができる。
【００２７】
また、小径の基板Ｗ１の外方側には少なくとも１個の第２のスペーサ（第２の支持体）５ｂが配置されている。第２のスペーサ５ｂは、大径の基板Ｗ２の自重による撓みを矯正しうる位置に配置される。ここで、大径の基板Ｗ２の自重による撓みの状態を説明する。図５は、外径３００ｍｍの基板の撓み量を示す図である。図５に示す撓み量は、基板Ｗ２の下面を正三角形状に配置した３個の第１のスペーサ５ａにより支持した際の基板の中心位置Ｐ０および外縁位置Ｐ１，Ｐ２における撓み量（鉛直下方への変位量）を計算により求めたものである。
【００２８】
図５から明らかなように、３個の第１のスペーサ５ａが配置される円周の半径Ｒが小さくなるにつれて基板Ｗ２の外周縁位置Ｐ１，Ｐ２の変位量が大きくなり、また円周の半径Ｒが大きくなるにつれて基板Ｗ２の中心位置Ｐ０の変位量が大きくなることがわかる。このように、第１のスペーサ５ａの支持位置を適宜変化させて基板Ｗ２の各位置での変位量を算出することにより、基板Ｗ２の自重による撓みの状態を把握することができる。そして、その結果に基づいて第１および第２のスペーサ５ａ，ｂの配置位置を決定することができる。
【００２９】
例えば、図３（ａ）の第１の例では、３個の第２のスペーサ５ｂが正三角形状にかつ３個の第１のスペーサ５ａと位相が１８０度異なる位置に配置されている。また、図３（ｂ）の第２の例では、第２のスペーサ５ｂを４個均等な位置に配置している。さらに、図３（ｃ）の第３の例では、２個の第２のスペーサ５ｂが配置されている。
【００３０】
なお、上記第１〜第３の例は例示にすぎず、小径の基板Ｗ１の支持用として３個以上の第１のスペーサ５ａを基板Ｗ１の周内方側に配置し、基板Ｗ１の外方側に１個以上の第２のスペーサ５ｂを配置して大径の基板Ｗ２の撓みを矯正しうるものであれば他の配置形態でも構わない。
【００３１】
図４は、大径の基板用の加熱プレートの平面図である。図４の加熱プレートを備えた基板加熱装置は、大径の基板Ｗ２、例えば外径３００ｍｍ以上の基板に対して加熱処理が可能である。大径の基板Ｗ２は、上述のように自重による撓みが大きい。そこで、少なくとも４個のスペーサ５ｃにより基板Ｗ２の下面を支持して自重による撓みを矯正する。例えば、図４に示すように、基板Ｗ２の外周近傍に３個の第３のスペーサ（支持体）５ｃを正三角形状に配置するとともに、中心にさらに１個の第３のスペーサ５ｃを配置する。これにより、基板Ｗ２の外周近傍および中央部分の撓みを抑制し、基板Ｗ２の下面を水平に支持することができる。
【００３２】
なお、上記実施例においては、基板加熱装置を例に説明したが、第１〜第３のスペーサ５ａ〜５ｃの配置形態は冷却要素としてペルチェ素子等を備えた基板冷却装置に対しても適用することができる。
【００３３】
また、スペーサ５，５ａ〜５ｃの形状および設置形態は図２に示すものに限定されることなく、他の形状のスペーサおよびその保持構造を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による基板加熱装置の断面図である。
【図２】加熱プレートの部分拡大断面図である。
【図３】加熱プレートの平面図である。
【図４】大径の基板用の加熱プレートの平面図である。
【図５】基板の自重による撓み状態を示す図である。
【図６】従来の基板加熱装置の断面図である。
【符号の説明】
１  加熱プレート
１ａ  放熱板
１ｂ  伝熱部材
５  スペーサ
５ａ  第１のスペーサ
５ｂ  第２のスペーサ
５ｃ  第３のスペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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