(57)【要約】【課題】  押圧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。【解決手段】  チャンバーカバー２１を処理位置にまで下降させると、反り上がっている基板Ｗの周縁部が上面部３１でベークプレート１側へ押しつけられる。したがって、基板Ｗに谷型反りがあっても矯正され、基板Ｗの下面全体が球体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。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
基板の周縁部に当接し、基板を前記ベークプレート側へ押しつける押圧部を備え、
前記押圧部で基板を前記ベークプレート側へ押しつけた状態で熱処理を行うことを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板熱処理装置において、
前記押圧部は、複数個の押圧部材を備え、前記ベークプレート側の内周側に基板の周縁部に当接する当接部を備え、
前記押圧部で基板を押しつけた状態では、前記当接部の先端部が前記ベークプレートの上面に当接することを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板熱処理装置において、
前記当接部は、下向き傾斜面を備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項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、
前記押圧部は、前記ベークプレートの上方にあたる待機位置と、熱処理時に前記ベークプレートに近い処理位置との間を移動可能なチャンバーカバーに配設されていることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項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、
前記ベークプレートの上部は、中央部が上方に突出した円弧状の縦断面形状を呈することを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項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、
前記押圧部は、前記ベークプレート側に貫通し、気体を排出する上部排出孔を備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項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、
前記ベークプレートは、前記押圧部が当接する領域に貫通し、気体を排出する下部排出孔を備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開２０００−１９３３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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、押圧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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、基板の周縁部に当接し、基板を前記ベークプレート側へ押しつける押圧部を備え、前記押圧部で基板を前記ベークプレート側へ押しつけた状態で熱処理を行うことを特徴とするものである。
【０００８】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、基板がベークプレートに載置され、押圧部で基板をベークプレートに押しつけると、基板の周縁部がベークプレート側へ強制的に移動される。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。
【０００９】
本発明において、前記押圧部は、複数個の押圧部材を備え、前記ベークプレート側の内周側に基板の周縁部に当接する当接部を備え、前記押圧部で基板を押しつけた状態では、前記当接部の先端部が前記ベークプレートの上面に当接することが好ましい（請求項２）。複数個の押圧部材で基板をベークプレート側へ押しつけると、当接部の先端部がベークプレートの上面に当接するので、ベークプレート上面と基板の上面との相対的位置を高精度にしつつも、簡単にその精度をだすことができる。また、必要以上に基板を押圧することがなく、基板へのストレスが軽減できる。
【００１０】
本発明において、当接部は、下向き傾斜面を備えていることが好ましい（請求項３）。基板の周辺部の上面ではなく、端面に形成された面取り部に下向き傾斜面が当接するので、押しつけ時における押圧部との接触面積を小さくすることができる。したがって、パーティクルの発生を抑制することができるとともに相互汚染を抑制できる。
【００１１】
本発明において、押圧部は、前記ベークプレートの上方にあたる待機位置と、熱処理時に前記ベークプレートに近い処理位置との間を移動可能なチャンバーカバーに配設されていることが好ましい（請求項４）。非処理時にはベークプレートの上方の待機位置にあるチャンバーカバーは、処理時にはベークプレートの上部を覆うので、これに押圧部を設けることにより、チャンバーカバーの動作に連動して基板をベークプレートに押しつけることができる。したがって、構成を簡単化することができる。
【００１２】
本発明において、ベークプレートの上部は、中央部が上方に突出した円弧状の縦断面形状を呈することが好ましい（請求項５）。基板の中央部が上方に突出した反り（山型反り）の場合には、押圧部で押圧しても基板の中央部をベークプレート側へ移動させることができないが、ベークプレートを、その中央部が上方へ突出した円弧状の縦断面形状とすると、山型反りの基板であっても基板の全面にわたって反りを矯正できる。
【００１３】
本発明において、押圧部は、前記ベークプレート側に貫通し、気体を排出する上部排出孔を備えていることが好ましい（請求項６）。押圧部が基板の周縁部と摺動してパーティクルが発生しても、上部排出孔から気体とともにパーティクルを排出できるので、清浄度高く基板に対して熱処理を施すことができる。
【００１４】
本発明において、ベークプレートは、前記押圧部が当接する領域に貫通し、気体を排出する下部排出孔を備えていることが好ましい（請求項７）。押圧部と基板の周縁部が摺動してパーティクルが発生しても、下部排出孔から気体とともにパーティクルを排出できるので、清浄度高く基板に対して熱処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る基板熱処理装置によれば、押圧部で基板をベークプレートに押しつけると、基板の周縁部がベークプレート側へ強制的に移動される。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。
【実施例１】
【００１６】
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の一部平面図である。
【００１７】
上面に基板Ｗを載置されるベークプレート１は、図示しない作動液を封入した密閉構造のヒートパイプ構造を採用しており、下部にヒータなどの発熱体３が埋設されている。また、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、図示しない冷却溝が形成され、冷却用の流体が流通される。また、ベークプレート１は、円形状の基板Ｗの外径に合わせて、平面視円形状の外観を呈する。
【００１８】
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中に実線及び点線で示す）。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。
【００１９】
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、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。
【００２０】
ベークプレート１の上方には、チャンバーカバー２１が配設されている。このチャンバーカバー２１は、図示しない昇降機構により図１に実線で示す「待機位置」と、図１に二点鎖線で示す「処理位置」とにわたって移動可能に構成されている。チャンバーカバー２１は、上部に窒素ガスの供給孔２３が形成されており、その下面周囲を囲うようにパンチングボード２５が取り付けられている。パンチングボード２５は、供給孔２３から供給された窒素ガスの流れを整流するために設けられている。パンチングボード２５の外周側には、基板Ｗの周縁部に当接し、基板Ｗをベークプレート１側に押さえつける押圧部２７が配設されている。
【００２１】
なお、処理内容によっては、供給孔２３から供給するガスを、窒素ガスに代えてクリーンエアとしてもよい。
【００２２】
押圧部２７は、平面視で正三角形の各頂点に位置する箇所の三箇所に配設されており、内周側に基板Ｗの周縁部に当接する当接部２９が形成されている。当接部２９は、矩形の角にアールを形成した断面形状を呈し、その上面部３１で基板Ｗの周辺部上面を押さえつけるとともに、側面部３３で基板Ｗの側方への移動を規制する。また、当接部２９の先端部にあたる下端部３５は、平坦に形成されており、上面部３１が基板Ｗの周辺部上面を押さえつけた状態で基板Ｗを押圧したときにベークプレート１上面に当接し、基板Ｗの下面が球体１９に当接して微小空間ｍｓが形成される長さに押圧部２７が構成されている。また、その長さは、チャンバーカバー２１の側面部の長さより若干長くされており、押圧した際に、ベークプレート１上面との間に窒素ガスが流れ出る流路が形成される。このように当接部２９が構成されているので、ベークプレート１上面と基板Ｗの上面との相対的位置を高精度にしつつも、簡単にその精度をだすことができる。また、必要以上に基板Ｗを押圧することがなく、基板Ｗへのストレスが軽減できる。
【００２３】
次に、図３から図５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３〜図５は、動作説明図である。また、以下の説明では、基板Ｗの中央部が下方に突出した反り（谷型反り）を有するものとして説明する。
【００２４】
まず、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３）。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をほぼ水平姿勢で支持する。
【００２５】
次いで、エアシリンダ１５を非作動とし、作動軸を収縮させる（図４）。これにより、基板Ｗの下面の一部だけが１０個の球体１９の一部に当接して、基板Ｗがベークプレート１に載置される。このとき、基板Ｗの周縁部は、中央部よりも上方に反り上がった状態であり、ベークプレート１上面に対する距離が長くなっている。
【００２６】
さらに、チャンバーカバー２１を処理位置にまで下降させる（図５）。これにより、反り上がっている基板Ｗの周縁部が上面部３１でベークプレート１側へ押しつけられる。したがって、基板Ｗに谷型反りがあっても矯正され、基板Ｗの下面全体が球体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。
【００２７】
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。
【００２８】
なお、押圧部２７は、基板Ｗの周縁部と摺動するので、次のような構成が好ましい。ここで図６を参照する。なお、図６は、押圧部の好ましい構成を示す一部拡大図である。
【００２９】
この押圧部２７Ａは、内周側が下向き傾斜面３７を備えている点が特徴的となっている。このように下向き傾斜面３７を備えた押圧部２７Ａを採用することにより、基板Ｗの周辺部の上面ではなく、端面に形成された面取り部に下向き傾斜面３７が当接するので、押しつけ時における押圧部２７Ａとの接触面積を小さくすることができる。したがって、パーティクルの発生を抑制することができるとともに相互汚染を抑制できる。
【００３０】
次に、上記の基板熱処理装置が備えることが好ましい構成について図７を参照して説明する。なお、図７は、上部排出部及び下部排出部を示す図である。
【００３１】
押圧部２７Ｂは、上面部３１から縦方向に貫通した排気通路３９が形成され、チャンバーカバー２１の上面には、排気通路３９に連通した連絡通路４１が形成されている。これらは上部排気口４３を構成している。この上部排出孔４３は、例えば、クリーンルームに設けられたユーティリティの一つである、排気源に連通接続される。
【００３２】
ベークプレート１Ａは、上記押圧部２７Ｂが当接する領域に、複数個の縦穴４５に連通し、側面に開口した横穴４７を備えた下部排出孔４９を備えている。この下部排出孔４９も排気源に連通接続される。
【００３３】
基板Ｗを押さえつける際には、その周縁部が側面部３３に摺動し、その周辺部上面が上面部３１と摺動するので、パーティクルが発生する恐れがある。そこで、上記の上部排出孔４３と下部排出孔４９から排気を行うことにより、気体とともにパーティクルを排出することができるので、高い清浄度で基板Ｗに対して熱処理を行うことができる。排気動作は、熱処理時に継続的に行ってもよいが、基板Ｗの搬送時の間だけ排気するようにしてもよい。これにより清浄度を下げることなく、さらに排気による温度の均一性を損なう恐れがなくなる。
【００３４】
なお、上部排気孔４３または下部排気孔４９のいずれか一方だけを備えるようにしてもよい。これにより構成を簡単化しつつも、清浄度高く処理できる。また、下部排出孔４９は、ベークプレート１Ａの側面に開口した横穴４７を備えているが、ベークプレート１Ａの下面に開口した縦穴を採用してもよい。
【実施例２】
【００３５】
次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。
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。なお、上述した実施例１と同様の構成については同符号を付して詳細な説明については省略する。
【００３６】
本実施例は、ベークプレート１Ｂを備え、その中央部５１が上方に突出した円弧状の縦断面形状を呈する。中央部５１のベークプレート１Ｂ正面からの高さや円弧半径は、例えば、基板Ｗの反り（０．３〜２．０ｍｍ）と、基板Ｗの厚さと（０．５〜０．８ｍｍ）、微小空間ｍｓの高さ（０．０５〜１．０ｍｍ）等を勘案して設定すればよい。
【００３７】
上述した実施例１の装置では基板Ｗの中央部が上方に突出した反り（山型反り）の場合には、押圧部２７で押圧しても基板Ｗの中央部をベークプレート１Ａ側へ移動させることができないが、本実施例によると、ベークプレート１Ｂに、上方へ突出した円弧状の縦断面形状を呈する中央部５１を備えているので、山型反りの基板Ｗであっても基板Ｗの全面にわたって反りを矯正できる。
【００３８】
なお、実施例２の場合も、上述した押圧部２７Ａ，２７Ｂ、上部排出孔４３、下部排出孔４９などを併設するようにしてもよい。
【００３９】
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。
【００４０】
（１）上述した各実施例１，２では、押圧部２７，２７Ａ，２７Ｂは、平面視で三箇所に配設されているが、４箇所以上にわたり配設するようにしてもよい。また、基板Ｗの外周部全周にわたる環状の押圧部を採用してもよい。
【００４１】
（２）上述した各実施例１，２では、押圧部２７，２７Ａ，２７Ｂを昇降自在のチャンバーカバー２１に配設しているが、押圧部２７，２７Ａ，２７Ｂを昇降する別体の昇降機構を備えるようにしてもよい。
【００４２】
（３）上述した各実施例１，２では、円形状の基板Ｗに合わせ、ベークプレート１の平面視外観が円形状であるとしたが、液晶表示装置などのように矩形上の基板である場合には、ベークプレート１の平面視外観を矩形上とすればよい。
【００４３】
（４）上述した各実施例１，２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。
【００４４】
（５）上述した各実施例１，２では、伝熱部５にヒートパイプ構造を採用したもの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本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】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２】図１の一部平面図である。
【図３】動作説明図である。
【図４】動作説明図である。
【図５】動作説明図である。
【図６】押圧部の好ましい構成を示す一部拡大図である。
【図７】上部排出部及び下部排出部を示す図である。
【図８】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。
【符号の説明】
【００４６】
Ｗ  …  基板
１  …  ベークプレート１
３  …  発熱体
５  …  伝熱部
７  …  貫通孔
９  …  支持ピン
１１  …  支持部材
１５  …  エアシリンダ
１９  …  球体（凸部）
２１  …  チャンバーカバー
２７  …  押圧部
２９  …  当接部
３１  …  上面部
３３  …  側面部
３５  …  下端部
【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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【図７】
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【図８】
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