(57)【要約】【課題】冷却時の温度制御を簡単化することができる基板熱処理装置を提供する。【解決手段】ヒータ７が載置台１内で作動液を加熱することで載置台１上の基板Ｗを加熱し、供給配管１３に冷却媒体を供給して載置台１内の作動液の蒸気を冷却することによって基板Ｗを冷却する。さらに、冷却温度付近にまで温度が低下した後は供給配管１３への冷却媒体の供給を停止させるようにしたので、その後は冷却媒体が供給されない状態での温度低下となって緩やかな温度変化とすることができる。したがって、熱容量が小さなヒートパイプ構造の載置台１を備えていても冷却時の温度制御を簡単化することができる。【選択図】図１
2007088504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプ構造の載置台を備え、この載置台に基板を載置して熱処理を施す基板熱処理装置において、
前記載置台内で作動液を加熱する加熱手段と、
前記載置台に付設されて前記載置台内の作動液の蒸気を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段に冷却媒体を供給する供給配管と、
を備えている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、
前記載置台は、基板を載置する載置面の下部に内部空間を有する偏平部と、偏平部の下面に形成され、前記内部空間に連通した作動液室と、を有することを備えていることを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板熱処理装置において、
前記冷却手段は、前記載置台の下面に付設され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２または３に記載の基板熱処理装置において、
前記作動液室は、二つであり、前記載置台の中央部を挟んで配設されているとともに、
前記冷却手段は、前記二つの作動液室によって挟まれている位置に取り付けられ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】
この発明は、円形の半導体ウエハやガラス基板（以下、単に基板と称する）に対して熱処理を施す基板熱処理装置に係り、特に、載置台の熱容量を小さくするためにヒートパイプ構造を採用した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、例えば、ヒートパイプ構造の載置台と、この載置台に付設されたヒータと、載置台に付設された冷却プレートと、この冷却プレートに冷却媒体を供給する供給配管とを備えたものが挙げられる。
【０００３】
このような構成の基板熱処理装置は、載置台の熱容量が小さくなっているので、ヒータによる加熱や冷却が急速に行えるとともに温度の面内均一性を高めることができるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置では、載置台を冷却する際に供給配管に冷却媒体を流通させると、熱容量の小さな載置台が冷え過ぎることが多く、ヒータによる加熱と冷却プレートによる冷却を交互に頻繁に行う必要が生じて、冷却時における温度制御が複雑になるという問題がある。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷却時の温度制御を簡単化する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】
【０００６】
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、ヒートパイプ構造の載置台を備え、この載置台に基板を載置して熱処理を施す基板熱処理装置において、前記載置台内で作動液を加熱する加熱手段と、前記載置台に付設されて前記載置台内の作動液の蒸気を冷却する冷却手段と、前記冷却手段に冷却媒体を供給する供給配管と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、加熱手段が載置台内で作動液を加熱することで載置台上の基板を加熱し、供給配管に冷却媒体を供給して載置台内の作動液の蒸気を冷却することによって基板を冷却する。したがって、冷却時の温度制御を簡単化することができる。
【０００８】
また、本発明において、前記載置台は、基板を載置する載置面の下部に内部空間を有する偏平部と、偏平部の下面に形成され、前記内部空間に連通した作動液室と、を有することを備えていることが好ましい（請求項２）。
【０００９】
また、本発明において、前記冷却手段は、前記載置台の下面に付設されていることが好ましい（請求項３）。
【００１０】
また、本発明において、前記作動液室は、二つであり、前記載置台の中央部を挟んで配設されているとともに、前記冷却手段は、前記二つの作動液室によって挟まれている位置に取り付けられていることが好ましい（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る基板熱処理装置によれば、加熱手段が載置台内で作動液を加熱することで加熱された載置台上の基板を、供給配管に冷却媒体を供給して載置台内の作動液の蒸気を冷却することによって冷却する。したがって、冷却時の温度制御を簡単化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図１は実施例に係る基板熱処理装置の概略構成を示した図であり、図２は載置台の平面図であり、図３は冷却プレートの平面図である。
【００１３】
載置台１は、ヒートパイプ構造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、その上面に当たる載置面１ａには基板Ｗが載置される。載置面１ａには図示しない金属製の小球が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が、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。
【００１４】
載置台１の上部にある扁平部３は、その内部に空洞が形成されている。その内部空間３ａは、ヒートパイプ構造のために減圧されており、縦方向の強度を補うように複数本の柱３ｂが立設されている。
【００１５】
扁平部３の下面には、凹部を有する二つの作動液室５が、平面視で中央部を挟む形で設けられている。これらの作動液室５には、加熱手段に相当するヒータ７が内蔵されているとともに作動液９が貯留されている。作動液９としては、例えば、水が例示される。
【００１６】
また、作動液室５と扁平部３の内部空間３a とは連通しており、載置台１はヒートパイプ構造となっている。すなわち、作動液９の蒸気が内部空間３ａを移動したり蒸発潜熱の授受を行うことによって熱移動を行うのである。
【００１７】
平面視における扁平部３の中央部、つまり二つの作動液室５によって挟まれている位置には、本発明における冷却手段に相当する冷却プレート１１が取り付けられている。
【００１８】
この冷却プレート１１は、例えば、熱伝導率が高い二枚の金属板を張り合わせてなり、それらの合わせ面には流路１１ａが削設されている。流路１１ａは、流路長を極力長くするために蛇行して形成されているととともに、冷却プレート１１の中央部に形成された流入口１１ｂと、その横に形成された流出口１１ｃとに連通している。
【００１９】
載置台１ａの中央部は周辺部に比較して熱が放射されにくいが、このように冷却プレート１１を中央部に設けることにより冷却効率を高めることができる。したがって、効率的に吸熱を行うことができて急冷処理が可能となっている。
【００２０】
上述した冷却プレート１１の流入口１１b には供給配管１３が取り付けられている一方、流出口１１c には排出配管１５が取り付けられている。供給配管１３と排出配管１５とは、熱交換器１７に接続されている。
【００２１】
熱交換器１７は、冷却媒体を貯留するとともに冷却水供給配管１９によって冷却媒体を冷却温度Ｔにまで冷却するためのタンク２１と、供給配管１３に連通接続された送出配管２２に対して冷却媒体をタンク２１から送り出すポンプ２３と、排出配管１５を通って排出された冷却媒体をタンク２１に導く回収配管２５と、ポンプ２３から送り出された冷却媒体の圧力が一定値を越えると、送出配管２２と回収配管２５とをバイパスするための逃がし弁２７とを備えている。
【００２２】
なお、近年におけるエキシマレーザ対応の加熱処理では、加熱温度が７０〜１５０℃の範囲で設定されることが多い。そのため冷却媒体としては、フッ素樹脂系オイルが好ましく、具体的にはパーフルオロポリエーテルが好ましい。より具体的には、ＧＡＬＤＥＮ  ＨＴ２００（イタリア  アウジモント社(AUSIMONT)) という商品名で商品化されている冷却媒体が挙げられる。
【００２３】
ところで、冷却媒体として水を用いた場合は、基板Ｗの加熱温度が水の沸点を超えることがあるので、水蒸気爆発などの恐れがあって供給配管１３や排出配管１５、冷却プレート１１などに、それに耐えうるだけの強度をもたせる必要がある。すると必然的に載置台１の熱容量が大きくなって降温性能が低下するという問題がある。しかし、このパーフルオロポリエーテルは沸点が２００℃程度あるので、水同様に液漏れしたとしても人体に対して安全でありながら、そのような問題が生じない。
【００２４】
供給配管１３と送出配管２２との間には、電磁開閉弁２９が配備されている。この電磁開閉弁２９はコントローラ３１によって開閉が制御される。
【００２５】
コントローラ３１は、載置面１ａにおける基板Ｗの温度が測定可能なように載置台１に埋設された温度計３３からの温度情報に基づいて、ヒータ７に交流電源を接続するための電源スイッチ３５をオンオフ制御する。
【００２６】
次に、図４のフローチャートを参照しながら、上述した構成の基板熱処理装置による処理の流れについて説明する。なお、この例では、載置台１の載置面１ａの温度を冷却媒体を使って基板を加熱するための新たな設定温度に下降させる場合を例に採って説明することにする。
【００２７】
なお、ポンプ２３は常時作動しており、冷却配管１９にも冷却水が常時循環している。また、初期状態においては、電磁開閉弁２９は閉止された状態である。したがって、冷却媒体は、逃がし弁２７と回収配管２５を通ってタンク２１に戻され、冷却水によって冷却された状態となっている。
【００２８】
ステップＳ１
コントローラ３１は、電源スイッチ３５をオンにしてヒータ７に通電し、所定の加熱温度にまで載置面１ａを加熱する。この基板熱処理装置では、載置台１がヒートパイプ構造となっているので、速やかに加熱温度にまで載置面１ａの温度が上昇する。
【００２９】
ステップＳ２
載置面１ａが加熱温度に達したことを確認した後、図示しない搬送ロボットを使ったりあるいは人手により基板Ｗを載置面１ａに載置する。この時点から基板Ｗに対する加熱処理が施される。
【００３０】
ステップＳ３
所定時間だけ基板Ｗを載置面１ａに載置して、所定の加熱処理を施した後、図示しない搬送ロボットにより基板Ｗを搬出し、コントローラ３１は電源スイッチ３５をオフにしてヒータ７への通電を終了する。
【００３１】
ステップＳ４
コントローラ３１は、次に、基板Ｗを新たな設定温度で処理するため、載置台１の載置面１ａの温度を新たな設定温度にするために電磁開閉弁２９を開放する。
【００３２】
これにより冷却媒体が送出配管２２に送り込まれ、冷却媒体の圧力が低下して自動的に逃がし弁２７が閉止する。つまり、逃がし弁２７によって形成されていたバイパスが閉じることになる。その結果、熱交換器１７からの冷却媒体は、供給配管１３を通って冷却プレート１１内に供給され、載置台１の下面中央部から全体を冷却するように作用する。
【００３３】
ステップＳ５
コントローラ３１は、温度計３３の温度情報を監視しており、温度が新たな設定温度としての冷却温度Ｔに近づいたか否かによって処理を分岐する。
【００３４】
具体的には、温度情報から得られた載置面１ａの温度が、冷却温度Ｔに対して偏差Ｔａ（例えば、２℃）内にはいるまでステップＳ５を繰り返し実行し、偏差Ｔａ内にはいったらステップＳ６に処理を移行する。
【００３５】
ステップＳ６
載置面１ａの温度が冷却温度Ｔの偏差Ｔａ内にはいると、コントローラ３１は電磁開閉弁２９を閉止する。これにより冷却媒体の冷却プレート１１への供給が停止され、後は自然放熱によって冷却温度Ｔにまで載置面１ａの温度が低下してゆくことになる。
【００３６】
ところで電磁開閉弁２９が閉止されたことにより、送出配管２２内の圧力が高まって逃がし弁２７が自動的に開放される。これにより再びバイパスが形成され、冷却媒体がタンク２１に循環させられて冷却温度Ｔにまで冷却される。
【００３７】
このように冷却媒体の供給を停止させた際に、冷却媒体を熱交換器１７の内部で循環させることにより冷却媒体の吸熱を継続することができるので、次に冷却が必要となったときでも急冷に対処することができるようになっているのである。
【００３８】
上述したような基板熱処理装置では、冷却温度Ｔ付近にまで温度が低下した後は供給配管１３への冷却媒体の供給を停止させるようにしたので、その後は冷却媒体が供給されない状態での温度低下となって緩やかな温度変化とすることができる。したがって、熱容量が小さなヒートパイプ構造の載置台１を備えていても冷却時における温度制御を簡単化できる。
【００３９】
なお、本発明は、次のように変形実施が可能である。
【００４０】
（１）冷却プレート１１は載置台１の下面中央部だけでなく、周辺部にも設けるようにしてもよい。また、周辺部が肉厚となっていて中央部よりも温度が低下しにくい場合には、周辺部だけに冷却プレートを設けるようにしてもよい。
【００４１】
（２）冷却プレート１１に代えて、冷却パイプを採用し、この冷却パイプを載置台１の下面に沿って配備するようにしてもよい。
【００４２】
（３）ヒートパイプ構造としては、上述した実施例の形態だけに限定されるものではなく、例えば、柱状を呈するヒートパイプを載置台１の扁平部３内に複数本立設して構成してもよい。特に、冷却時にプレート表面温度を高精度に温調する場合には、減圧された内部空間の内壁面にガラス繊維などのウィック材を貼った構造にするのが好ましい。
【００４３】
（４）冷却媒体としては、さらにエチレングリコール、窒素、空気、ヘリウム等も選択可能である。
【００４４】
（５）上記実施例では、載置台１の載置面１ａの温度を、基板を加熱するための新たな設定温度に下降させる場合として説明したが、本願発明は、例えば、この載置台１によって基板Ｗを加熱した後、載置台１の載置面１ａの温度を所定の冷却温度まで冷却し、基板Ｗをそのまま冷却する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施例に係る基板熱処理装置の概略構成図である。
【図２】載置台の平面図である。
【図３】冷却プレートの平面図である。
【図４】動作説明に供するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
Ｗ  …  基板
１  …  載置台
１１  …  冷却プレート
１３  …  供給配管
１５  …  排出配管
１７  …  熱交換器
１９  …  冷却配管
２１  …  タンク
２５  …  回収配管
２７  …  逃がし弁
２９  …  電磁開閉弁
３１  …  コントローラ
【図１】
2007088504.tif 000003
【図２】
2007088504.tif 000004
【図３】
2007088504.tif 000005
【図４】
2007088504.tif 000006