(57)【要約】【課題】冷却用液体の沸騰を防止すること。【解決手段】基板を載置する載置台に、ヒータと、冷却用液体を通流可能な冷却管とが設けられている。ヒータは載置台を加熱して、該載置台を昇温させ或は一定温度に保つ。冷却管に、所定の流量Ｖ１で冷却用液体を通流させることによって、載置台を冷却する。ヒータによる加熱期間中においても、上記流量Ｖ１よりも少ない流量Ｖ０で、冷却用液体を冷却管に通流させる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に熱処理を施す熱処理装置であって、
基板を載置可能な載置台と、
前記載置台を加熱する加熱手段と、
冷却用液体が通流可能な液体通流機構を有し、前記液体通流機構を通流する前記冷却用液体によって前記載置台を冷却する冷却手段と、を備え、
前記加熱手段による前記載置台への加熱期間及び前記載置台が予め設定された所定温度以上になった期間のうち少なくとも一方を含む待機期間中において、前記液体通流機構に前記冷却用液体を通流させる、熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱処理装置であって、
前記待機期間中において、前記液体通流機構に通流する前記冷却用液体の流量は、前記載置台を冷却する期間における前記冷却用液体の流量よりも少ない、熱処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の熱処理装置であって、
前記載置台は、作動液体を封入した内部空間を有し、
前記加熱手段は、前記内部空間内の作動液体を加熱して蒸発させることによって、前記載置台を加熱する手段であり、
前記液体通流機構は、前記内部空間内に配設されて、前記作動液体の蒸気を冷却する、熱処理装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の熱処理装置であって、
前記載置台は、作動液体を封入した内部空間を有し、
前記加熱手段は、前記内部空間内の作動液体を加熱して蒸発させることによって、前記載置台を加熱する手段であり、
前記内部空間に連通する冷却空間を有する突出冷却部が、前記載置台より外方に延出するように形成され、
前記液体通流機構は、前記突出冷却部を冷却することで、前記作動液体の蒸気を冷却する、熱処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の熱処理装置であって、
前記液体通流機構は、複数の冷却管を有し、
前記待機期間においては、前記複数の冷却管のうち一部の前記冷却管に前記冷却用液体を通流させ、
前記載置台を冷却する期間においては、他の前記冷却管にも前記冷却用液体を通流させる、熱処理装置。
【請求項６】
請求項５記載の熱処理装置であって、
前記待機期間において、突出冷却部に近い位置に配設された１又は複数の冷却管に冷却用液体を通流させる、熱処理装置。
【請求項７】
基板に熱処理を施す熱処理方法であって、
基板加熱用の熱媒介手段を加熱する工程と、
冷却用液体を通流させることによって、前記熱媒介手段を冷却する工程と、
を備え、
少なくとも前記加熱する工程において、前記冷却用液体を通流させる、熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、「基板」と称する）の熱処理を行う熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の熱処理装置として、基板載置プレートの下側に、ヒータと水冷式の冷却機構とを備えたものがある。
【０００３】
このような熱処理装置は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２８３８９６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような水冷式の冷却機構では、例えば、設定温度が冷却用液体の沸点以上である条件下では、温度調整制御上、冷却動作が長時間行われない場合等に、冷却機構の配管内等に残留する液体が沸騰してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、冷却用液体の沸騰を防止し得る熱処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、基板に熱処理を施す熱処理装置であって、基板を載置可能な載置台と、前記載置台を加熱する加熱手段と、冷却用液体が通流可能な液体通流機構を有し、前記液体通流機構を通流する前記冷却用液体によって前記載置台を冷却する冷却手段と、を備え、前記加熱手段による前記載置台への加熱期間及び前記載置台が予め設定された所定温度以上になった期間のうち少なくとも一方を含む待機期間中において、前記液体通流機構に前記冷却用液体を通流させる、ものである。
【０００８】
なお、請求項２記載のように、前記待機期間中において、前記液体通流機構に通流する前記冷却用液体の流量は、前記載置台を冷却する期間における前記冷却用液体の流量よりも少なくするとよい。
【０００９】
また、請求項３記載のように、前記載置台は、作動液体を封入した内部空間を有し、前記加熱手段は、前記内部空間内の作動液体を加熱して蒸発させることによって、前記載置台を加熱する手段であり、前記液体通流機構は、前記内部空間内に配設されて、前記作動液体の蒸気を冷却してもよい。
【００１０】
また、請求項４記載のように、前記載置台は、作動液体を封入した内部空間を有し、前記加熱手段は、前記内部空間内の作動液体を加熱して蒸発させることによって、前記載置台を加熱する手段であり、前記内部空間に連通する冷却空間を有する突出冷却部が、前記載置台より外方に延出するように形成され、前記液体通流機構は、前記突出冷却部を冷却することで、前記作動液体の蒸気を冷却してもよい。
【００１１】
さらに、請求項５記載のように、前記液体通流機構は、複数の冷却管を有し、前記待機期間においては、前記複数の冷却管のうち一部の前記冷却管に前記冷却用液体を通流させ、前記載置台を冷却する期間においては、他の前記冷却管にも前記冷却用液体を通流させるとよい。
【００１２】
この場合、請求項６記載のように、前記待機期間において、突出冷却部に近い位置に配設された１又は複数の冷却管に冷却用液体を通流させるとよい。
【００１３】
請求項７記載の発明は、基板に熱処理を施す熱処理方法であって、基板加熱用の熱媒介手段を加熱する工程と、冷却用液体を通流させることによって、前記熱媒介手段を冷却する工程と、を備え、少なくとも前記加熱する工程において、前記冷却用液体を通流させるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．基板処理装置の概略構成＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置１の全体構成を示す平面図である。なお、図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするため必要に応じてＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
【００１５】
この基板処理装置１は、基板にレジスト塗布処理や現像処理を行う装置であって、基板の搬出入を行うインデクサＩＤと、基板に処理を行う複数の処理ユニットからなる第１処理部群ＰＧ１及び第２処理部群ＰＧ２と、図示を省略する露光装置との基板の受け渡しを行うインターフェイスＩＦと、搬送ロボットＴＲとを備えている。
【００１６】
インデクサＩＤは、複数枚の基板を収納可能なキャリア（図示省略）を載置すると共に移動ロボットを備えている。該移動ロボットは、未処理基板を当該キャリアから搬送ロボットＴＲに払い出すと共に処理済み基板を搬送ロボットＴＲから受け取ってキャリアに格納する。
【００１７】
インターフェイスＩＦは、図示を省略しているが、搬送ロボットＴＲとの間で基板を受け渡すロボットと、基板を載置するバッファカセットとを備えている。このインターフェイスＩＦは、搬送ロボットＴＲからレジスト塗布処理済の基板を受け取って図外の露光装置に渡すと共に、露光済みの基板を受け取って搬送ロボットＴＲに渡す機能を有する。また、インターフェイスＩＦは、露光装置との受け渡しタイミングの調整を行うべく、露光前後の基板を一時的にストックするバッファ機能を有している。
【００１８】
基板処理装置１は、基板に処理を行うための複数の処理ユニット（処理部）を備えており、そのうちの一部が第１処理部群ＰＧ１を構成し、残部が第２処理部群ＰＧ２を構成する。図２は、第１処理部群ＰＧ１および第２処理部群ＰＧ２の構成を示す図である。
【００１９】
第１処理部群ＰＧ１は、液処理ユニットたる塗布処理ユニットＳＣ１、ＳＣ２（レジスト塗布処理部）の上方に複数の熱処理ユニットを配置して構成されている。なお、図２においては、図示の便宜上処理ユニットを平面的に配置しているが、実際には高さ方向（Ｚ軸方向）に積層されているものである。
【００２０】
塗布処理ユニットＳＣ１、ＳＣ２は、基板主面にフォトレジストを供給し、基板を回転させることによって、均一なレジスト塗布を行う、いわゆるスピンコータである。塗布処理ユニットＳＣ１、ＳＣ２の上方には３段に積層された熱処理ユニットが３列設けられている。すなわち、下から順に冷却ユニットＣＰ１、密着強化ユニットＡＨ（密着強化処理部）、加熱ユニットＨＰ１が積層された列と、冷却ユニットＣＰ２、加熱ユニットＨＰ２、加熱ユニットＨＰ３が積層された列と、冷却ユニットＣＰ３、加熱ユニットＨＰ４、加熱ユニットＨＰ５が積層された列とが設けられている。
【００２１】
同様に、第２処理部群ＰＧ２は、液処理ユニットたる現像処理ユニットＳＤ１、ＳＤ２の上方に複数の熱処理ユニットを配置して構成されている。現像処理ユニットＳＤ１、ＳＤ２は、露光後の基板上に現像液を供給することによって、現像処理を行う、いわゆるスピンデベロッパである。現像処理ユニットＳＤ１、ＳＤ２の上方には、３段に積層された熱処理ユニットが３列設けられている。すなわち、下から順に冷却ユニットＣＰ４、露光後ベークユニットＰＥＢ、加熱ユニットＨＰ６が積層された列と、冷却ユニットＣＰ５、加熱ユニットＨＰ７、加熱ユニットＨＰ８が積層された列と、冷却ユニットＣＰ６、加熱ユニットＨＰ９、加熱ユニットＨＰ１０が積層された列とが設けられている。
【００２２】
加熱ユニットＨＰ１〜ＨＰ１０は、基板を加熱して所定の温度にまで昇温する、いわゆるホットプレートである。また、密着強化ユニットＡＨおよび露光後ベークユニットＰＥＢもそれぞれレジスト塗布処理前および露光直後に基板を加熱する加熱ユニットである。冷却ユニットＣＰ１〜ＣＰ６は基板を冷却して所定の温度にまで降温すると共に、基板を当該所定の温度に維持する、いわゆるクールプレートである。
【００２３】
本明細書においては、これら基板の温度調整を行うユニット（加熱ユニットおよび冷却ユニット）を熱処理ユニットと称する。また、塗布処理ユニットＳＣ１、ＳＣ２および現像処理ユニットＳＤ１、ＳＤ２のような基板に処理液を供給して所定の処理を行う処理ユニットを液処理ユニットと称する。そして、液処理ユニットおよび熱処理ユニットを総称して処理ユニットとする。
【００２４】
なお、液処理ユニットの直上には、液処理ユニット側に温湿度の管理されたクリーンエアーのダウンフローを形成するフィルタファンユニットＦＦＵが設けられている。また、図示を省略しているが、搬送ロボットＴＲが配置された上方の位置にも、搬送空間に向けてクリーンエアーのダウンフローを形成するフィルタファンユニットが設けられている。
【００２５】
第１の実施形態では、特に、第１処理部群ＰＧ１および第２処理部群ＰＧ２の構成要素である加熱ユニットＨＰ１〜ＨＰ１０がこの発明の特徴に応じた構成を採用している。なお、以下ではひとつの加熱ユニットＨＰ１について説明するが、他の加熱ユニットＨＰ２〜ＨＰ１０も同様である。
【００２６】
＜１．２．加熱ユニットの構成＞
図３は、加熱ユニットＨＰ１の断面図を、図４は、図３の載置台１１の平面図を示したものである。
【００２７】
載置台１１は、ヒートパイプ構造ＨＳを採用して熱容量を極めて小さくしつつ、温度分布の面内均一性を高めたものであり、ハウジング本体部１ｈと、作動液室形成部１４とを備えている。なお、ここでのヒートパイプ構造ＨＳは、作動液体の還流に重力を利用する熱サイフォンタイプのものを含む。
【００２８】
ハウジング本体部１ｈは、金属製の平坦な筐体として形成されており、その上面にあたる載置面１１ａには基板Ｗが載置される。載置面１１ａには図示しないセラミック製の小球が分散して複数個はめ込まれており、基板Ｗを点接触の状態で支持して熱処理ムラを防止するようになっている。なお、小球を省略して基板Ｗを面接触の状態で支持するようにしてもよい。
【００２９】
ハウジング本体部１ｈの内部には、空洞状の作用室１２が形成されている。この作用室１２は、ヒートパイプ構造ＨＳのために減圧されており、また、縦方向の強度を補うように複数本の柱１３が立設されている。
【００３０】
作動液室形成部１４は、ハウジング本体部１ｈの下部に突出形成されている。この作動液室形成部１４内には、作動液室１４ａが形成されており、この作動液室１４ａ内に、加熱手段としてヒータ１５が内蔵されていると共に、作動液体１６が貯留されている。第１の実施形態では、作動液体１６として水を使用している。
【００３１】
上記作動液室１４ａとハウジング本体部１ｈの作用室１２とは互いに連通しており、これら作動液室１４ａと作用室１２とによって、ヒートパイプ構造ＨＳにおける作動液体を封入した気密状の内部空間が形成される。そして、ヒータ１５を加熱することにより生じる作動液体１６の蒸気は、作用室１２を作用域としてこの作用域中を移動したり蒸発潜熱の授受を行うことにより載置面１１ａの温度分布を均一に保持しつつ、載置面１１ａを急速に加熱することができる。このように載置面１１ａが加熱されることで、その上に載置された基板Ｗが加熱されることとなる。すなわち、載置台１１は、基板Ｗを加熱するための熱媒介手段として機能している。
【００３２】
この装置における冷却手段としての冷却機構は、液体通流機構としての冷却管２１と冷却用液体供給源２５とこれら冷却管２１と冷却用液体供給源２５との間に介挿された供給バルブ２６とを備えている。
【００３３】
冷却管２１は、熱伝導性の材料（たとえば金属や合金）により冷却用液体が通流可能な管形状に形成されており、ハウジング本体部１ｈの外壁を貫通して、作用室１２内において、略水平にかつ載置面１１ａのほぼ全域を通るように配設されている（図４参照）。
【００３４】
また、冷却管２１の一端部は、供給バルブ２６および供給配管２２を介して冷却用液体供給源２５と接続されており、また、冷却管２１の他端部は排出配管２３を介して図示しないドレインに接続されている。そして、冷却用液体供給源２５から供給される冷却用液体は、供給バルブ２６を開弁することにより供給配管２２を介して冷却管２１に供給され、冷却管２１にて、載置台１１の作用室１２内の蒸気と熱交換を行って載置台１１を冷却した後、排出配管２３を介して図示しないドレインへと排出される。すなわち、冷却管２１はその表面が作用室１２内において作動液体の蒸気に接触し、この作動液体の蒸気を介して載置面１１ａへの冷却作用を生じさせる。換言すれば、ヒートパイプ構造ＨＳの作動液体はヒータ１５によって加熱され、その作動液体の蒸気は冷却管２１によって冷却される。
【００３５】
上記供給バルブ２６は、開弁状態と閉弁状態とを切替可能に構成されている。そして、開弁状態では、冷却用液体供給源２５から冷却管２１に向けて、載置台１１を冷却するのに十分な第１の流量Ｖ１で冷却用液体を通流させる一方、閉弁状態では、前記第１の流量Ｖ１よりも少ない第２の流量Ｖ０で、冷却用液体を通流させる。この第２の流量Ｖ０は、ヒータ１５の加熱による作動液体の蒸気によって冷却管２１内の冷却用液体が沸騰しない程度の範囲において、ヒータ１５による加熱を大きく妨げないようになるべく最小限に設定される流量である。このような流量Ｖ０の最適値は、例えば、理論的或は実験的・経験的に算出される。このような供給バルブ２６としては、例えば、閉弁状態で所定量の液体を流すことができるスローリークバブル等を用いることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、供給バルブ２６として、第１の流量Ｖ１から第２の流量Ｖ０へ又はその逆に、徐々に流量を減少或は増加させるように、連続的或は段階的に開弁状態と閉弁状態とを切替可能なものを用いている。
【００３７】
また、図４に示すように、冷却管２１は、その表面積を増加させるため、載置台１１の作用室１２を複数回折り返すように蛇行して配設されている。そのため、効率的に冷却管２１と作用室１２内の蒸気との熱交換を行うことができる。
【００３８】
さらに、冷却管２１は、載置台１１とリング状（ドーナツ状）断熱部材２４を介して載置台１１のハウジング本体部１ｈの側壁部に貫通支持されている。そのため、冷却管２１と載置台１１とは、断熱部材２４によって熱的に断熱されているため、冷却管２１から載置台１１へ直接熱移動が生じない構造となっている。断熱部材２４の例としては、セラミックスや耐熱樹脂が挙げられる。
【００３９】
また、温度センサ２７が、載置面１１ａの温度を測定可能なように載置台１１に埋設されている。載置面１１ａに載置された基板Ｗの温度は、この温度センサ２７の出力に基づいて検出される。
【００４０】
制御ユニット３は、信号線３４により制御対象部と接続されており、プログラムや変数等を格納するメモリ３１と、メモリ３１に格納されているプログラムに従った制御を実行するＣＰＵ３２とを備えている。ＣＰＵ３２は、メモリ３１に格納されているプログラムに従って、例えば、温度センサ２７を通じて検出された温度に基づいて、ヒータ１５による加熱制御や、冷却用液体供給源２５及び供給バルブ２６による冷却制御を所定のタイミングで実行し、次述する載置面１１ａの温度調整制御を行う。
【００４１】
なお、この加熱ユニットにおけるハウジング本体部１ｈの下面には、冷却部材としての冷却プレート２２１がさらに設けられている。この冷却プレート２２１は、熱伝導が高い２枚の金属板を張り合わせた部材であり、ハウジング１ｈ下部に配設された２つの作動液室１４の間に、ハウジング１ｈの下面側と接触して配置されている。
【００４２】
冷却プレート２２１の張り合わせ面には、所定の蛇行状の流路が形成されている。この流路の一端は配管を介して図示を省略する冷却媒体供給源や圧縮空気供給源に接続されている。また、流路の他端は配管を介して図示省略のドレインに連通されている。そして、上記圧縮空気を送り込むことにより、冷却媒体が該流路に供給されるようになっている。
【００４３】
この冷却プレート２２１は、主として、例えば、載置台１１の設定温度を下げる際や基板Ｗの加熱処理後に載置台１１を原点温度に戻す際等、基板Ｗに対する非処理時において、載置台１１を冷却するために使用される。例えば、設定温度変更時には、この冷却プレート２２１と上述した冷却機構とを併用して温度調整を行う。
【００４４】
＜１．３．温度調整制御＞
次に、加熱ユニットＨＰ１による載置面１１ａの温度調整制御について説明する。図５は、ヒータ１５および冷却用液体供給源２５の制御を示すタイミングと、載置面１１ａの温度との関係を示したものである。図５（ａ）〜（ｃ）の横軸は時刻ｔに対応し、図５（ａ）の縦軸はヒータ１５の出力Ｗに、図５（ｂ）の縦軸は冷却用液体供給源２５から冷却管２１に供給される冷却用液体の流量Ｖに、図５（ｃ）の縦軸は温度センサ２７により監視されている載置面１１ａの温度Ｔにそれぞれ対応する。
【００４５】
時刻ｔ１より前の時点では、ヒータ１５の出力は一定出力Ｗ０に保持されており、また、供給バルブ２６は閉弁状態とされ、冷却用液体供給源２５から冷却管２１に対して比較的少ない第２の流量Ｖ０で冷却用液体が供給されている。ここで、第２の流量Ｖ０で冷却用液体が流れることによる冷却管２１の冷却能力は、ヒータ１５による加熱能力を下回っており、従って、載置面１１ａは設定温度Ｔ０に保持されている。
【００４６】
時刻ｔ１において、搬送ロボットＴＲから載置面１１ａの上に基板Ｗが受け渡されると、載置面１１ａと基板Ｗとの間で熱移動が生じるため、載置面１１ａの温度ＴがＴ０から低下する。温度センサ２７を通じてこの温度低下を検知すると、制御ユニット３により、ヒータ１５の出力値をＷ０から最大出力であるＷ１に向かって徐々に増加させる。
【００４７】
時刻ｔ１からｔ２の期間において、ヒータ１５の出力値が最大出力Ｗ１になると、載置面１１ａへの熱の供給が大きくなるため、載置面１１ａから基板Ｗへ逃げる熱の減少が補償されるようになり、載置面１１ａの温度の降下率が小さくなって図５（ｃ）に示す温度曲線の温度勾配が徐々に緩やかになる。そして、載置面１１ａから基板Ｗへ逃げる熱と、ヒータ１５から載置面１１ａへ伝達される熱とがほぼバランスした時刻ｔ２において温度が極小値Ｔ１となると共に、温度勾配値が負から正に変わる。
【００４８】
時刻ｔ２において、温度センサ２７を通じて、載置面１１ａの温度勾配が負から正へと変化する極小点を検知すると、図５（ａ）に示すように、ヒータ１５の出力値をＷ１から徐々に減少させると共に、供給バルブ２６を開弁し、冷却用液体供給源２５から冷却管２１への冷却用液体の流量を徐々に増加させる。
【００４９】
続いて、温度センサ２７を通じて、載置面１１ａの温度が、設定温度Ｔ０よりも所定値だけ低い温度になったと検知された時刻ｔ３において、ヒータ１５の出力を停止すると共に、冷却用液体供給源２５から冷却管２１への冷却用液体の流量を最大値である第１の流量Ｖ１とする。
【００５０】
時刻ｔ３からｔ４の期間において、冷却用液体供給源２５から第１の流量Ｖ１で冷却管２１に冷却用液体が供給され、それによって載置面１１ａはさらに冷却され続け、図５（ｃ）に示す温度曲線の温度勾配はさらに減少する（冷却する工程）。
【００５１】
なお、以上のようにヒータ１５からの出力値を時間の経過と共に徐々に（滑らかに）減少させつつ、冷却用液体供給源２５から冷却管２１への冷却用液体の流量を徐々に（滑らかに）増加させ、さらに冷却用液体の流量を、所定時間、最大流量Ｖ１で保持するのは、ヒータ１５を停止しても載置面１１ａの温度が設定温度Ｔ０より高くなる、いわゆる温度変動のオーバシュートが生じるのを防止すると共に、設定温度Ｔ０に到達するのに必要となる時間を短縮するためである。
【００５２】
時刻ｔ４において、温度センサ２７を通じて載置面１１ａの温度Ｔが温度Ｔ０”となったことを検知すると、時刻ｔ４からｔ５において冷却用液体供給源２５から冷却管２１への冷却用液体の流量を第２の流量Ｖ０に向けて徐々に減少させるように供給バルブ２６が閉弁されると共に、ヒータ１５の出力値がゼロから一定出力Ｗ０に向かって徐々に増加される。そして、時刻ｔ５以降においては、ヒータ１５の出力は一定出力Ｗ０に保持されると共に、供給バルブ２６は閉弁状態となって、冷却用液体供給源２５から冷却管２１に対して比較的少ない第２の流量Ｖ０で冷却用液体が供給される状態となり、載置面１１ａおよび基板Ｗの温度が設定温度Ｔ０に保持される。
【００５３】
このような温度調整における冷却処理の制御性は、使用する冷却用液体の熱容量および温度調整量（冷却によって増減すべき温度幅）の選択によって左右される。
【００５４】
例えば、温度調整量が小さいにも関わらず、熱容量の大きい冷却用液体により冷却処理を行うと、流量を第１の流量Ｖ１から第２の流量Ｖ０に減少させて、冷却処理を停止させたにも関わらず設定温度Ｔ０より低くなるアンダーシュートが発生する。一方、温度調整量が大きいにも関わらず、熱容量の小さい冷却用液体により冷却処理を行うと、冷却に要する処理時間が増大してしまう。
【００５５】
そのため、冷却処理において使用する冷却用液体は、冷却用液体の熱容量と温度調整量との適合性を考慮して選択することが好ましい。
【００５６】
＜１．４．第１の実施形態の加熱ユニットの利点＞
以上の実施形態において、ヒートパイプ構造ＨＳを有する加熱ユニットＨＰ１は、ヒータ１５による加熱期間（加熱する工程）を含む待機期間中において、冷却管２１に冷却用液体を通流させている。このため、冷却管２１内で、蒸気の熱を受けた冷却用液体が沸点以上に温度上昇することが防止され、該冷却用液体の沸騰を防止できる。なお、ヒータ１５による加熱期間とは、ヒータ１５の加熱によって載置面１１ａを温度上昇させる期間（図５の時刻ｔ１〜ｔ３）のみならず、ヒータ１５の加熱によって載置面１１ａを一定温度に保つ期間（図５の時刻ｔ１迄、時刻ｔ４以降）を含む。
【００５７】
なお、本実施の形態では、ヒータ１５により載置台１１を加熱している期間を待機期間として、当該待機期間中において冷却管２１に冷却用液体を通流させるようにしたが、載置面１１ａが予め設定された所定温度以上（例えば、沸点、或は沸点でなくともよく、例えば、７０度から１８０度の範囲で任意温度（７０度や常温である２３度等）に定めてもよい）になった状態を待機期間として、当該待機期間中において冷却管２１に流量Ｖ０で冷却用液体を通流させるようにしてもよいし、また、ヒータ１５による載置台１１への加熱状態でかつ載置面１１ａが予め設定された所定温度以上になった状態を待機期間として、この待機期間中において冷却管２１に流量Ｖ０冷却用液体を通流させるようにしてもよい。これらの場合、冷却期間及び待機期間以外では、沸騰の恐れがないので、冷却用液体の流れを遮断するとよい。また、それらの期間に拘らず冷却用液体を常時流し続けてもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、待機期間中における冷却用液体の流量Ｖ０を、冷却期間における冷却用液体の流量Ｖ１よりも少なくしているので、冷却及び加熱を効率よく行える。もっとも、冷却期間において流量を増やすことなく、常に一定の流量で冷却用液体を流し続けてもよい。
【００５９】
さらに、載置台１１は、作動液体を封入した内部空間を有しており、加熱ヒータ１５が、内部空間の作動液体を加熱して蒸発させることによって載置台１１を加熱するうえ、冷却管２１は、内部空間の作用室１２内に配設されて作動液体の蒸気を冷却する。このため、加熱ヒータ１５による加熱作用や冷却管２１による冷却作用はヒートパイプ構造ＨＳの作動液体及びその蒸気を介して載置面１１ａ（したがって基板Ｗ）に作用する。このため、載置面１１ａの温度分布および載置面１１ａに載置された基板Ｗの温度分布の均一性を保持しつつ急速に加熱及び冷却することができ、熱処理時において、基板上に形成された配線層の膜厚および線幅の均一性を良好に保つことができる。
【００６０】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。図６は、第２の実施の形態に係る加熱ユニット２００を示す断面図であり、図７は同加熱ユニット２００を示す平面図である。なお、本実施の形態の説明において、第１の実施の形態において説明したものと同様構成要素については同一符号を付してその説明を省略し、第１の実施の形態において説明した加熱ユニットＨＰ１との相違点を中心に説明する。
【００６１】
なお、本実施形態の加熱ユニット２００は、第１の実施形態において説明した第１処理部群ＰＧ１および第２処理部群ＰＧ２の構成要素である加熱ユニットＨＰ１〜ＨＰ１０として使用可能である。したがって、加熱ユニットＨＰ１〜ＨＰ１０のそれぞれを加熱ユニット２００と代替しても、装置１と同様な基板処理装置を構成することができる。
【００６２】
＜２．１．加熱ユニットの構成＞
この加熱ユニット２００は、上記加熱ユニットＨＰ１のように載置台１１の内部空間である作用室１２に配設された冷却管２１により作動液体を冷却する代りに、載置台１１の外部の導出管２２０を冷却することで、作動液体の蒸気を冷却するようにしたものである。
【００６３】
すなわち、この加熱ユニット２００では、上記加熱ユニットＨＰ１における冷却管２１が省略され、その代りに、作動液体の蒸気を前記内部空間外に導出する突出冷却部としての導出管２２０と、当該導出管２２０を冷却することで作動液体の蒸気を冷却する液体通流機構としての外部冷却管２３０とが備えられている。
【００６４】
導出管２２０は、載置台１１より外方に延出するように形成されると共に、前記内部空間に連通する冷却空間を有する構成要素である。より具体的には、導出管２２０は、長尺管状に形成されており、その一端部がハウジング本体部１ｈの側壁部に作用室１２と連通するように連結されると共に、その他端部が作動液室形成部１４の側壁部に作動液室１４ａと連通するように連結されている。また、導出管２２０の長手方向中間部は、載置台１１の外部側方を通過するように取り回されており、その一部は銅等の熱伝導性部材により形成された冷却媒介部材２４０に挿通支持されている。この導出管の一部が冷却媒介部材２４０にて挿通支持される位置は、作動液室１４ａにおける作動液体水面よりも高い位置にあり、従って、導出管２２０のうち冷却媒介部材２４０により挿通支持された部分（以下、単に挿通支持部分という）内には、冷却用液体の蒸気が満たされている。また、当該挿通支持部分よりも下方の他端部側に、作動液体の液面が位置するように設定されている。
【００６５】
また、外部冷却管２３０は、長尺管状に形成されており、その一端部が供給バルブ２６を介して冷却用液体供給源２５に接続されると共に、その他端部が図示しないドレインに接続されている。また、この外部冷却管２３０の長手方向中間部の一部は、冷却媒介部材２４０に挿通支持されている。導出管２２０と外部冷却管２３０とは、冷却媒介部材２４０において、所定間隔を有して並列状態となるように配設されている。これにより、外部冷却管２３０内に冷却用液体を通流させることによって、冷却媒介部材２４０を介して導出管２２０と外部冷却管２３０との間で熱交換が行われ、導出管２２０が冷却されるようになっている。
【００６６】
＜２．２．冷却作用の説明＞
この加熱ユニット２００における加熱は、上記加熱ユニットＨＰ１と同様原理により行われる。一方、冷却は次の原理により行われる。すなわち、外部冷却管２３０に冷却用液体を通流させると、冷却媒介部材２４０にて、導出管２２０の挿通支持部分が冷却され、当該挿通支持部分内を満たす作動液体の蒸気が冷却凝縮される。凝縮した作動液体は、重力によって導出管２２０の他端側より作動液室１４ａに還流される。これに合わせて、上記作用室１２内を満たす作動液体の蒸気は、導出管２２０の一端側より当該導出管２２０内に流れ込み、冷却媒介部材２４０に至った時点で冷却凝縮し、液体となる。
【００６７】
このようなサイクルを繰返すことで、作用室１２内の蒸気の温度が下降し、載置台１１の冷却が行われることになる。
【００６８】
この加熱ユニット２００では、外部冷却管２３０に冷却用液体を通流させることで、載置台１１の冷却が行われるため、第１の実施の形態における冷却管２１の冷却用液体流量制御を、外部冷却管２３０の冷却用液体の流量制御に適用することで、載置面１１ａに対する温度調整制御を行うことができる。
【００６９】
そして、外部冷却管２３０に対する冷却用液体流量制御において、待機期間中に、冷却期間中における第１の流量Ｖ１よりも少ない第２の流量Ｖ０で、外部冷却管２３０に冷却用液体を通流させることで、外部冷却管２３０内で、蒸気の熱を受けて冷却用液体が沸点以上に温度上昇することが防止され、該冷却用液体の沸騰を防止できることになる。
【００７０】
＜２．３．第２の実施の形態の加熱ユニットの利点＞
この第２の実施の形態に係る加熱ユニット２００によると、上記第１の実施の形態と同様に、待機期間中において、外部冷却管２３０に冷却用液体を通流させている。このため、外部冷却管２３０内で、蒸気の熱を受けた冷却用液体が沸点以上に温度上昇することが防止され、該冷却用液体の沸騰を防止できる。
【００７１】
また、待機期間中における冷却用液体の流量Ｖ０を、冷却期間における冷却用液体の流量Ｖ１よりも少なくしているので、冷却及び加熱を効率よく行える。
【００７２】
さらに、上記第１の実施の形態では、冷却管２１を載置台１１内に導入しているため、当該冷却管２１を載置台１１に導入する部分で若干の熱移動が生じ易く、温度分布の不均一性を生じる要因となり得る可能性がある。ところが、本実施の形態では、外部冷却管２３０は、載置台１１の外部に突出する導出管２２０を冷却することで、作動液体の蒸気を冷却するため、当該外部冷却管２３０と載置台１１との間での熱移動が生じ難く、従って、温度分布の均一性をより向上させることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、導出管２２０の一端部を作用室１２に連通させ、その他端部を作動液室１４ａ内に連通させているが、例えば、載置台１１の外部に略水平姿勢で突出する突出管を形成すると共に、該突出管内に上記作用室１２内に連通する冷却空間を形成した上で、その突出管に周りに上記外部冷却管２３０を配設してもよい。この場合、当該突出管を冷却することで、蒸気が冷却凝縮され、もって作動液体が還流される。
【００７４】
＜２．４．第２の実施の形態に係る変形例＞
図８は、上記第２の実施の形態に係る外部冷却管２３０及び冷却媒介部材２４０部分の変形例を示す図である。
【００７５】
同図に示すように、この変形例では、上記外部冷却管２３０に代えて、液体通流機構として複数の外部冷却管３３０，３３１，３３２が備えられている。また、冷却媒介部材３４０は、上記冷却媒介部材２４０と同様態様にて導出管２２０の長手方向中間部を挿通支持すると共に、各外部冷却管３３０，３３１，３３２の長手方向中間部を挿通支持している。この冷却媒介部材２４０では、各外部冷却管３３０，３３１，３３２は、導出管２２０に対して略平行な姿勢で、所定感覚を有して並列状態となるように配設されている。
【００７６】
また、各外部冷却管３３０，３３１，３３２のうち導出管２２０に最も近い外部冷却管３３０の一端部は、冷却用液体供給源２５（図８では図示省略、図６参照）に直接的に接続されると共に、その他端部は図示しないドレインに接続されている。そして、冷却期間はもとより、加熱期間を含む待機期間においても、常に当該外部冷却管３３０に冷却用液体が流れるようになっている。なお、この外部冷却管３３０に流れる冷却用液体の流量は、ヒータ１５による加熱を大きく妨げないように、上記流量Ｖ０と同様の流量に設定されている。
【００７７】
また、他の外部冷却管３３１，３３２の一端部は、共通の接続管３３４に接続され、当該接続管３３４からバルブ３２６を介して冷却用液体供給源２５に接続されると共に、その他端部は図示しないドレインに接続されている。ここで用いられるバルブ３２６は、開弁状態と閉弁状態とを切替可能なバルブである。上記バルブ２６との相違は、閉弁状態において、冷却用液体を通流させないように完全に閉塞するように構成されている点である。
【００７８】
この変形例では、バルブ３２６について、第１の実施の形態におけるバルブ２６を開閉したのと同様タイミングで開閉制御を行う。
【００７９】
例えば、載置台１１を冷却するときには、バルブ３２６を開弁状態にする。これにより、各外部冷却管３３０，３３１，３３２の全てに冷却用液体が流れ、載置台１１が急速に冷却される。
【００８０】
また、例えば、ヒータ１５により加熱して、載置台１１を昇温させ或は一定温度に保つときには、バルブ３２６を閉弁状態にする。これにより、導出管２２０に最も近い外部冷却管３３０のみに、冷却用液体が流れる。この状態では、外部冷却管３３０のみに冷却用液体が流れるため、ヒータ１５による加熱を大きく妨げない。また、当該外部冷却管３３０には、冷却用液体が常時流れているため、その内部で冷却用液体の沸騰が防止される。さらに、他の外部冷却管３３１，３３２については、上記外部冷却管３３０と比較して導出管２２０より離れた位置にあるため、導出管２２０からの熱が比較的伝わり難く、また、外部冷却管３３０による冷却効果を期待できるため、それらの外部冷却管３３１，３３２内での冷却用液体の沸騰が防止される。
【００８１】
本変形例では、複数の外部冷却管３３０，３３３，３３２を備えているため、冷却用の部材の表面積が大きく効率的な熱交換が行われることになり、より急速な冷却を行える。また、待機期間においては、一部の外部冷却管３３０に冷却用液体を通流させるだけでよい。
【００８２】
特に、待機期間中においては、導出管２２０に最も近い位置に配設された外部冷却管３３０に冷却用液体を通流させているため、比較的少ない冷却用液体の流量で、各外部冷却管３３０，３３１，３３２における冷却用液体の沸騰を有効に防止することができる。
【００８３】
なお、本変形例に係る発明は、外部冷却管３３０，３３１，３３２を２本以上備えた構成について適用できる。また、待機期間中において、外部冷却管３３０，３３１，３３２のうち２つ以上のものに、冷却用液体を通流させるようにしてもよい。
【００８４】
＜３．変形例＞
本各実施の形態では、載置台１１内に冷却管２１が配設されている形態、及び、載置台１１に延出された導出管２２０を外部冷却管２３０が冷却する構成について説明したが、必ずしもこれらの態様に限られない。例えば、載置台１１の下面に冷却管が配設され、当該冷却管が載置台１１を直接的に冷却する構成についても適用できる。
【００８５】
また、本各実施の形態では、ヒートパイプ構造を利用して加熱、冷却を行う構成について説明したが、ヒートパイプ構造を利用しない構成についても適用できる。要するに、冷却用の液体を通流させることによって、載置台１１を冷却する全ての構成について適用することが可能である。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１記載の熱処理装置によると、待機期間中において、前記液体通流機構に冷却用液体が通流しているため、液体通流機構における冷却用液体の沸騰を防止できる。
【００８７】
この場合、請求項２記載のように、待機期間中における冷却用液体の流量を、載置台を冷却する期間における冷却用液体の流量よりも少なくすることで、冷却及び加熱を効率よく行える。
【００８８】
さらに、請求項３記載の発明によれば、作動液体の蒸気によって載置台の加熱が行われると共に、載置台の内部空間に配設された液体通流機構によって作動液体の蒸気が冷却されるため、載置台の温度分布の均一性を保持しつつ、加熱及び冷却することができる。
【００８９】
また、請求項４記載の発明によれば、前記内部空間に連通する冷却空間を有する突出冷却部が、前記載置台より外方に延出するように形成されており、液体通流機構が、当該突出冷却部を冷却することで、前記作動液体の蒸気を冷却するため、液体通流機構と載置台との間で直接的な熱移動が防止され、載置台における温度分布の均一性をより向上させることができる。
【００９０】
請求項５記載の発明によれば、複数の冷却管にて、より急速な冷却を行える。また、待機期間においては、一部の冷却管に冷却用液体を通流させるだけでよい。
【００９１】
請求項６記載の発明によれば、突出冷却部に近い位置に配設された１又は複数の冷却管に冷却用液体を通流させることで、比較的少ない冷却用液体の流量で、各冷却用液体の沸騰を有効に防止することができる。
【００９２】
請求項７記載の発明によれば、加熱する工程においても、冷却用液体が通流しているため、当該冷却用液体の沸騰を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】同上の基板処理装置の第１処理部群及び第２処理部群の構成を示す図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態に係る加熱ユニットを示す断面図である。
【図４】同上の加熱ユニットの載置台の平面図である。
【図５】同上の加熱ユニットにおける設定温度調整時の加熱及び冷却制御のタイミングと載置面温度を示す図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態に係る加熱ユニットを示す断面図である。
【図７】同上の加熱ユニットを示す平面図である。
【図８】同上の加熱ユニットの変形例を示す図である。
【符号の説明】
３  制御ユニット
１１  載置台
１２  作用室
１４ａ  作動液室
１５  加熱ヒータ
１６  作動液体
２１  冷却管
２５  冷却用液体供給源
２６  供給バルブ
２００  加熱ユニット
２２０  導出管
２３０  外部冷却管
３２６  バルブ
３３０，３３１，３３２  外部冷却管
ＨＰ１      加熱ユニット
Ｖ０  第２の流量
Ｖ１  第１の流量
Ｗ  基板
【図１】
2005026422.tif 000003
【図２】
2005026422.tif 000004
【図３】
2005026422.tif 000005
【図４】
2005026422.tif 000006
【図５】
2005026422.tif 000007
【図６】
2005026422.tif 000008
【図７】
2005026422.tif 000009
【図８】
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