(57)【要約】【課題】反りが発生した基板の加熱または冷却の熱処理において、極めて簡単な装置で、加熱面から基板を浮かせた状態で基板面全体を均一に熱処理できる均熱装置を提供する。【解決手段】板状の基板３を挟むように配置され基板３の裏面を加温する下部加熱プレート１及び基板３の表面を加温する上部加熱プレート８、下部加熱プレート１と基板３の裏面との間に微小空間を保って下部加熱プレート上のプロキシミティーギャップ用部材６に載置するための昇降台５及び昇降台５に支持された昇降ピン４、昇降台５を上下に駆動する駆動機構、下部加熱プレート１と上部加熱プレート８の外周部に配置されて基板３を囲む空間を形成するとともに、基板３の裏面と下部加熱プレートとの間の空隙寸法の最小値と基板３の表面と上部加熱プレート８との間の空隙寸法の最小値とが略同一になるように設定するためのスペーサ１１を備えたものとする。【選択図】図１
2007150132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基板を挟むように配置され上記基板の裏面を加温または冷却する下部プレート及び上記基板の表面を加温または冷却する上部プレートと、
上記下部プレートと上記上部プレートの外周部に配置されて上記基板を囲む空間を形成するスペーサと、
上記下部プレートと上記基板の裏面との間に微小空間を保って上記下部プレート上に載置する駆動機構と、
上記基板の裏面と上記下部プレートとの間の空隙寸法の最小値と、上記基板の表面と上記上部プレートとの間の空隙寸法の最小値とが略同一になるように上記下部プレートと上部プレートを平行に配置する手段とを、
備えたことを特徴とする均熱装置。
【請求項２】
上記スペーサが、上記基板の裏面と上記下部プレートとの間の空隙寸法の最小値と、上記基板の表面と上記上部プレートとの間の空隙寸法の最小値とを略同一になるように上記下部プレートと上部プレートを対向させて配置する手段としての機能を有することを特徴とする均熱装置。
【請求項３】
上記下部プレートは、その内部に流体が流通する流通空間路を有し、
上記流通空間路と連通する連通部と、上記連通部と連通する熱源が配置された液溜り部とを備え、
上記流通空間路、上記連通部及び上記液溜り部の内部を真空排気した後に上記液溜り部に加熱により揮発し上記流通空間において凝縮する作動液の所定量を充填するようにしたことを特徴とする請求項１記載の均熱装置。
【請求項４】
下部加熱プレート及び上部加熱プレートはそれぞれ、その内部に流体が流通する流通空間路を有し、
上記流通空間路と連通する連通部と、上記連通部と連通する熱源が配置された液溜り部とを備え、
上記流通空間路、上記連通部及び上記液溜り部の内部を真空排気した後に上記液溜り部に加熱により揮発し上記流通空間において凝縮する作動液の所定量を充填するようにしたことを特徴とする請求項１記載の均熱装置。
【請求項５】
上記上部プレートまたは上記下部プレートの少なくと一方のプレートに、上記基板を囲む空間から外部に貫通する複数の通気孔を上記少なくと一方のプレートの面に均一に分散配置したことを特徴とする請求項１記載の均熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、半導体ウエハや、液晶ガラス基板等を均熱に熱処理する均熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板の加熱装置には、例えば、特許文献１に開示されているように、ホットプレート上に基板をホットプレート上面から浮かせた状態で支持し、基板の熱処理時にホットプレート上に降下し、保温のための半密閉空間を基板の上部に形成するホットプレートカバーを設け、このホットプレートカバーの外側に温度調整可能な加熱部材を貼り付けて、基板の加温処理時にホットプレートの加熱とともに加熱部材を発熱させて基板が保持される処理空間内の雰囲気温度を上げるようにしたものがある。
【０００３】
また、例えば、特許文献２に開示されているように、基板とホットプレートとの間に形成された空間部に熱伝導性の非反応性ガスを供給するようにしたものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１８９４２９号公報（第６頁  図２）
【特許文献２】特開平７−２５４５５７号公報  （第９頁  図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の加熱装置においては、ホットプレート面から基板までの空間部は基板の加温を速やかに行うために、微小空隙に設定されているが、基板からホットプレートカバーまでの距離は処理空間を形成するために基板からホットプレート間の空隙寸法に比べてかなり大きな空間距離に設定されて半密閉空間を形成している。このような従来の加熱装置は、ホットプレートカバーの外側に貼り付けられた温度調節可能な加熱部材を加熱することにより、上記半密閉空間の空気温度を上昇させることを目的としたものであり、基板を直接加熱することを目的としたものではない。つまり、ホットプレートカバーの裏面に貼り付けられ、温度調整が可能な発熱体で基板を加熱しようとすると、ホットプレートカバーと基板との間の距離が、ホットプレートと基板との間の距離よりもかなり大きいため、ホットプレートからの加熱よりもかなり時間がかかり、設定温度を基板の目標温度よりもかなり高温に設定しなければならないため、ホットプレートカバー面で基板温度を制御することは極めて困難である。従って、基板の加熱特性はほとんどホットプレート側からの加熱条件で決まる。
【０００６】
ここで、加熱処理される基板に反りが生じている場合、ホットプレートと基板との間の距離は、基板の各部で変動し、ホットプレートから離れて配置された基板部分は、ホットプレートに接近して配置された基板部分に比べて緩やかに加温されるため、基板に加温むらが生じ、反りの生じた基板を均一に加温処理できないという問題点がある。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の方法では、基板とホットプレートとの間の空間部に熱伝導性の高いヘリウムなどの気体を供給することにより、基板に反りが生じた場合にも基板の面内温度分布が均熱化する方向には働くが、気体の熱伝導による熱抵抗を無くすことは出来ないため、ホットプレートと基板との間の距離の不均一により基板面内に発生する温度分布を完全に無くすことはできない。また、この方法ではホットプレートと基板との間にヘリウムなどの流体を流通させる設備が必要となり、設備コストが高くなるという問題点があった。
【０００８】
なお、従来の基板加温技術として、吸引孔を設けたホットプレートにより基板を真空吸着して加温するものがある。この場合は基板の反りが修正されて加温されるが、基板の反り状況は必ずしも一定では無く、反り量の大きい場合は、反り状況に応じて吸着の順序を変更する等の調整が必要となり、真空吸着装置の回路が複雑化するという問題がある。
【０００９】
また、真空吸着により基板の裏面がプレートに接触するため、フォトレジストなどの薄膜を塗布した基板の場合は、基板に付着する化学薬品がホットプレートを汚染しやすくなり、ホットプレートの表面の洗浄を頻繁に行なう必要が生じたり、加温処理した際に基板の裏面から発生するアウトガスを逃がすことができず、結果としてウェハの裏面に付着する粒子により、露光工程でのフォーカスエラーが生じるなどの問題がある。
【００１０】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、反りが発生している基板の加熱または冷却の熱処理において、極めて簡単な装置で、加熱面から基板を浮かせた状態で基板面全体を均一に熱処理できる均熱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】
【００１１】
この発明の請求項１に係る均熱装置は、板状の基板を挟むように配置され上記基板の裏面を加温または冷却する下部プレート及び上記基板の表面を加温または冷却する上部プレートと、
上記下部プレートと上記上部プレートの外周部に配置されて上記基板を囲む空間を形成するスペーサと、
上記下部プレートと上記基板の裏面との間に微小空間を保って上記下部プレート上に載置する駆動機構と、
上記基板の裏面と上記下部プレートとの間の空隙寸法の最小値と、上記基板の表面と上記上部プレートとの間の空隙寸法の最小値とが略同一になるように上記下部プレートと上部プレートを平行に配置する手段とを、
備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、下部プレートと基板裏面との間及び上部プレートと基板表面との間までの距離を、基板の上下でほぼ同等の最小空隙寸法を確保するように下部プレートと上部プレートを平行に配置しているので、基板に反りが発生していても、下部プレートから基板への入熱量と上部プレートから基板への入熱量の和を、基板面内の各部でほぼ同一にすることができ、基板の反りの影響をキャンセルするように基板面内の各部を均一に熱処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明に係る均熱装置の実施の形態１を示す断面図、図３は、実施の形態１における加熱効果を説明する断面模式図である。
【００１４】
図１及び図２に示したように、この実施の形態１の均熱装置は、熱伝導性の良好な材料からなり、基板３の裏面を加熱処理する下部加熱プレート１、下部加熱プレート１の裏面に貼り付けられた面状の発熱体２、下部加熱プレート１の貫通穴を通り、加温処理される基板３を支持する基板昇降ピン４、昇降ピン４の下端に接続され、昇降ピン４を上下に移動させる駆動機構を備えた昇降台５、下部加熱プレート１の表面に設けられ、基板３と下部加熱プレート１の表面との間に０．１〜０．２ｍｍ程度の微小空隙を形成するためのプロキシミティギャップ用部材６、下部加熱プレート１を収納する下部ケーシング７、下部加熱プレート１の上部に基板３を挟むように配置され、基板３の表面を加熱する熱伝導性の良好な上部加熱プレート８、上部加熱プレート８の上面に貼り付けられた面状の発熱体９、上部加熱プレート８を収納する上部ケーシング１０、下部加熱プレート１と上部加熱プレート８の距離を最終的に一定値に保つためのスペーサ１１を備えており、この図１及び図２では、下に凸に反った基板３の場合を示している。
【００１５】
次に動作について説明する。
上記のように構成されたこの実施の形態１における均熱装置において、下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８は均熱性の良好なプレートで構成されており、それぞれ面状の発熱体２及び９であらかじめ同一の所定温度に温度調節器で調節されている。図１に示したように、下部ケーシング７と上部ケーシング１０の間の隙間から、基板３が均熱装置に搬入されると、昇降台５に支持された基板昇降ピン４が下部加熱プレート１の表面より上部に突出している状態で基板３を支承する。この後、図２に示したように、駆動機構により昇降台５に支持された基板昇降ピン４が下降し、基板３はプロキシミティギャップ用部材６に支承される。次に、下部加熱プレート１と上部加熱プレート８とが基板３を挟み込むように接近する方向に移動し、上部加熱プレート８が下部加熱プレート１の外周に配置されたスペーサ１１に接触すると、両プレートの動きが停止し、下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８が基板３を囲むようにして基板３を加温する。
【００１６】
ここで、図３に示したように、基板３に下に凸の反りが発生している場合、基板３の裏面と下部加熱プレート１との最小距離Δ１Ｌと、基板３の表面と上部加熱プレート８との最小距離Δ２Ｕとが略同一となるようにスペーサ１１の高さにより設定する。下部加熱プレート１と基板３との最小距離の位置Ａ点と、最大距離の位置Ｂ点で基板３への加温状況を比較すると以下のようになる。
【００１７】
Ａ点では、下部加熱プレート１から最小距離Δ１Ｌを介して加温されるとともに、上部加熱プレート８から最大距離Δ１Ｕを介して加熱される。一方、Ｂ点では上部加熱プレート８から最小距離Δ２Ｕを介して加温されるとともに、下部加熱プレート１から最大距離Δ２Ｌを介して加温される。基板への加熱量は下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８からの加熱量の総和となるので、Δ１ＬがΔ２Ｕにほぼ等しくなるように、即ちΔ１ＵがΔ２Ｌにほぼ等しくなるように下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８を配置し、略同一温度に制御された下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８で加温すると、基板３の各部において下部加熱プレート１からの距離に係わらず基板３への加温量がほぼ一定になり、基板３の面内温度均一性を保ちながら加温することができる。
【００１８】
また、基板３は近接したほぼ等温の壁面に覆われることになるため、基板３の周辺気流の発生などにより基板３の表面温度分布が乱されることがない。このため、基板３の雰囲気温度の分布を整えるための基板３の周囲の気流条件を調整するような設備等も不要となる。
【００１９】
なお、この実施の形態１においては、スペーサ１１は基板３の反りの程度に応じて高さが異なるスペーサ１１に交換する、あるいは、スペーサ１１自体に高さ調節の機能を持たせることにより、下部加熱プレート１との最小距離Δ１Ｌと、基板３の上面と上部加熱プレート８との最小距離Δ２Ｕが略同一となるように両プレート間の距離を設定する機能を有する手段を備えたものである。また、下部ケーシング７と上部ケーシング１０の間の隙間を調節する機能を有する手段をケーシングの外部に設けて下部加熱プレート１との最小距離Δ１Ｌと、基板３の上面と上部加熱プレート８との最小距離Δ２Ｕが略同一となるように両プレート間の距離を設定するようにしてもよい。
【００２０】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、面状の発熱体２及び９を熱伝導性の良好な下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８の裏面に貼り付けた構造のものについて述べたが、このような面状の発熱体２及び９を貼り付けた構造では、発熱体２及び９自身の発熱分布及び発熱体２及び９の各加熱プレート１及び８面への接触条件のばらつきなどにより、プレートに温度分布が生じ、基板３の面内温度分布に影響を与えることがある。この実施の形態２は、このような問題を解決するものである。
【００２１】
図４は、この発明に係る均熱装置の実施の形態２を示す断面図である。図４に示したように、この実施の形態２では、下部加熱プレート１の内部に流通空間路２１を設け、この流通空間路２１と連通するように形成された液溜り部と作動液及びヒータからなる蒸発部（図示せず）を設けた構成としている。なお、これら流通空間路２１及びこれらの流通空間路２１と連通する蒸発部の内部は真空に減圧された後、所定量の作動液が封入されている。蒸発部に収納されているヒータを加熱することにより蒸発部内部の作動液が蒸発し、発生蒸気が下部加熱プレート１内部の流通空間路２１の壁面で凝縮液化して、壁面に凝縮熱を与え、下部加熱プレート１面を常に均一に加熱するように作用し、基板３をより均一に加温することができる。
【００２２】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２では、下部加熱プレート１について、プレート内部に作動液の蒸気の流通空間路を設けたものについて示したが、図５に示すように、上部加熱プレート８の内部についても、作動液の発生蒸気が流通、凝縮する流通空間路３１を設けた構造としてもよい。このようにすることで、下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８のそれぞれの表面を極めて均一な温度分布状態に保ちながら、基板３を周囲環境と遮断できるので、基板３を極めて均一に加温することができる。
【００２３】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１から３においては、下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８との間の空間とその空間の外部との間に通気が無い場合について述べたが、フォトレジスト等を塗布した基板３の熱処理時には、フォトレジストの揮発物あるいは昇華物が発生した場合には、これを速やかに上記空間から空間の外部へ排気することが必要となる。
【００２４】
図６は、この発明に係る均熱装置の実施の形態４を示す断面図である。図６に示したように、この実施の形態４では、下部加熱プレート１に通気孔３２を設け、上部加熱プレート８に通気孔３３を設けて基板３を加熱する空間と下部ケーシング７側空間及び上部ケーシング１０側空間とが流通するようにして、さらに、下部ケーシング７に排気孔３４を設け、上部ケーシング１０に排気孔３５設けて、排気装置により、基板３から発生するフォトレジストの揮発物あるいは昇華物を排気孔３４及び排気孔３５から排気するようにしている。
【００２５】
この実施の形態４によれば、基板３と下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８の間のフォトレジストの揮発物等が流動して基板３に付着するのを防止し、揮発物の付着による基板温度への影響による、あるいは、揮発物の付着による欠陥発生を防止することができる。
【００２６】
なお、上記の通気孔３２及び３３は、フォトレジスト膜からのガスを均一に排気するように、下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８の面内で適宜複数個配置されている。
【００２７】
また、通気孔３２及び３３は、通気孔３２または通気孔３３のいずれか一方のみでもよい。
【００２８】
また、上記実施形態１ないし４では、基板３を加熱処理するものについて示したが、下部加熱プレート１及び上部加熱プレート８に代えて、基板３を冷却の熱処理をする上部及び下部冷却プレートとしてもよい。この場合、上部及び下部冷却プレートの配置が上記実施の形態１ないし４と同様のものであれば、基板の冷却処理時においても反りの発生している基板を均一に冷却できるものが得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る均熱装置は、半導体ウエハや、液晶ガラス基板等を均熱に加熱・冷却の処理をする装置として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明に係る均熱装置の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】この発明に係る均熱装置の実施の形態１を示す断面図である。
【図３】実施の形態１における加熱効果を説明する断面模式図である。
【図４】この発明に係る均熱装置の実施の形態２を示す断面図である。
【図５】この発明に係る均熱装置の実施の形態３を示す断面図である。
【図６】この発明に係る均熱装置の実施の形態４を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  下部加熱プレート、２，９  面状の発熱体、３  基板、４  基板昇降ピン、
５  昇降台、６  プロキシミティギャップ用部材、７  下部ケーシング、
８  上部加熱プレート、１０  上部ケーシング、１１  スペーサ、
２１  下部加熱プレートの内部流通空間路、３１  上部加熱プレートの内部流通空間路、
３２  下部通気孔、３３  上部通気孔、３４  下部排気孔、３５  上部排気孔。
【図１】
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【図２】
2007150132.tif 000004
【図３】
2007150132.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007150132.tif 000007
【図６】
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