基板の熱処理装置

【目的】接着剤を使用することなく球体状スペーサ６が凹入部１７から抜け出るのを防止すること、熱処理に際してパーティクルの発生を防止すること、球体状スペーサ６の着脱・交換が容易で、安価に実施できる熱処理装置を提供する。
【構成】この熱処理装置は、プレート２と、プレート２上に所要の間隔を介して基板１を支持する球体状スペーサ６とを備える。プレート２の上面に球体状スペーサ６の直径より小さい深さを有するスペーサ収納用凹部１７を設け、当該凹入部１７の上面開口寸法Ｓは、球体状スペーサ６の直径より小さく形成する。球体状スペーサ６をスペーサ収納用凹部１７に挿入し、スペーサの頂部を当該開口を通してプレートの上面から上方に突出させて基板１を支持することにより、プレート２と基板１との間に微小間隔ｄを形成する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体ウエハや液晶用ガラス基板等の製造工程において用いられる熱処理装置、殊にホットプレートやクールプレートで半導体ウエハやガラス基板等（以下単に基板と称する）を加熱又は冷却するのに用いられる熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来技術】この種の熱処理装置は、従来より多種多様なものが提案されており、例えば実開昭６３−１９３８３３号公報には、図７及び図８(Ａ)に示すような熱処理装置が開示されている。ここで、図７は当該熱処理装置の平面図、図８(Ａ)は図７中のＡ−Ａ線矢視拡大断面図、図８(Ｂ)はその作用説明図である。
【０００３】この熱処理装置は、放熱板２と、放熱板２の下面に密着させて設けられた加熱手段３と、放熱板２の上面の３ケ所に配置された基板支持用の球体状スペーサ６と、放熱板２の上方に設けられた一対の基板搬送用ワイヤ８・８と、放熱板１を貫通して昇降可能に設けられた３本のピンから成る基板受渡し用ピン１０とを具備して成る。放熱板２の上面には球体状スペーサ６の直径より小さい深さを有する凹入部７が３ケ所形成されている。そして、この３つの凹入部７にそれぞれ球体状スペーサ６を挿入すると、球体状スペーサ６の頂部は放熱板２の上面から突出する。従って、この３つの球体状スペーサ６によって基板１を支持することにより、基板１の下面と放熱板２の上面との間に微小間隔ｄが形成される。このような構成により、３つの球体状スペーサ６によって支持された基板１を放熱板２からの輻射熱及び熱伝達によって熱処理することができる。なお、図８(Ａ)中の符号４は加熱手段４を構成する伝熱部材、５は伝熱部材４に埋設したヒータ部材を示す。
【０００４】上記基板搬送用ワイヤ８・８は、基板１をその上に載置して矢印Ａ方向より放熱板２上に搬入し、その状態で基板受渡し用ピン１０を上昇させて基板１を３本のピン１０で受け取り、その後ワイヤ８・８の間隔を矢印Ｂ方向に広げて搬送位置から待避位置へ移動させるように構成されている。上記基板受渡し用ピン１０は、基板１を受け取ってワイヤ８・８が待避した後に下降して、当該基板１を球体状スペーサ６へ移載するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、基板１は、搬送中の空気摩擦や放熱板２と当該基板１との受け渡し等により静電気を帯び易く、図８（Ｂ）に示すように、熱処理後に当該基板１を搬出する際に、基板１に蓄積されている静電気により球体状スペーサ６が基板１に吸着されて、上記凹入部７から抜け出てしまうことがある。これを防止するために、耐熱性のセラミック系接着剤で球体状スペーサ６を凹入部７内に固着することが考えられるが、当該接着剤の使用により新たにパーティクルが発生する可能性がある。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スペーサが凹入部から抜け出てしまわないように接着剤を使用することによるパーティクルの発生を防止することができるとともに、簡単な構成でスペーサが凹入部から抜け出ることを防止することができ、かつ、基板の下面を傷つけることもない基板の熱処理装置を提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、スペーサの着脱・交換が容易な上記基板の熱処理装置を提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、熱処理されるべき基板とスペーサが支持されたプレートとの間隔を簡単に調整することか可能な上記基板の熱処理装置を提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、上記基板の熱処理装置を安価な構成で提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、加熱手段もしくは冷却手段を有するプレートから所定の間隔をおいた位置に基板をプレートと平行に支持して基板の熱処理を行う基板の熱処理装置において、熱処理されるべき基板をその頂部において下方から支持する球体状のスペーサと、プレートに形成されて上面にスペーサの直径よりも小さい開口を有し、スペーサの頂部が開口を通してプレートの上面から上方に突出するようにスペーサを収納するスペーサ収納用凹部とを有することを特徴とする。
【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板の熱処理装置において、さらに、スペーサを下方から支持するようにプレートに固定されたスペーサ支持部材を備えたものである。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板の熱処理装置において、さらに、プレートに対するスペーサ支持部材の上下方向の固定位置を調節する調節機構を備えたものである。
【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項４に記載の基板の熱処理装置において、プレートが、加熱手段もしくは冷却手段に接せられたメインプレートと、その上面に載置されてスペーサ収納用凹部が形成されたサブプレートとから成るものである。
【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の基板の熱処理装置において、プレートが、スペーサの直径よりも大きい直径を有するとともにスペーサの直径よりも小さい深さを有するスペーサ収納部が形成されたプレート本体と、プレート本体の上面を覆うとともにスペーサ収納部の位置に対応した位置にスペーサの直径よりも小さい開口を有するカバーとからなるものである。
【００１２】
【作用】請求項１に記載の発明では、プレートに形成されたスペーサ収納用凹部に球体状のスペーサが挿入されると、スペーサの頂部はプレート上面からわずかに上方に突出するので、この球体状のスペーサの頂部によって基板を支持することによりプレートと基板との間に微小間隔を形成することができ、この間隔を介して基板が熱処理される。さらに、プレートに形成されたスペーサの収納用凹部の上面に形成された開口はスペーサの直径よりも小さいので、熱処理後に基板を搬出する際に基板に静電気が蓄積されていて球体状のスペーサが基板に引きつけられても、スペーサがプレートに形成されたスペーサ収納用凹部から抜け出ることはない。さらに、球体状のスペーサは、スペーサ収納用凹部に挿入されているだけで固定されておらず回転可能であるので、基板搬出時に基板が直上に搬出されずに斜め上方へ持ち上げられても、その基板の水平方向移動に追随して球体状のスペーサが回転させられるので、搬出される基板の下面（裏面）をスペーサが擦って傷をつけることもない。
【００１３】請求項２に記載の発明では、さらに、スペーサを下方から支持するようにプレートに固定されたスペーサ支持部材を備えるので、このスペーサ支持部材をプレートから外すことにより、スペーサの着脱・交換を簡単に行うことができる。
【００１４】請求項３に記載の発明では、さらに、プレートに対するスペーサ支持部材の上下方向の固定位置を調節する調節機構を備えるので、この調節機構によってプレートの上面とスペーサに支持された基板の下面との間隔を微妙に調節することができる。
【００１５】請求項４に記載の発明では、プレートが、加熱手段もしくは冷却手段に接せられたメインプレートと、その上面に載置されてスペーサ収納用凹部が形成されたサブプレートとから成るので、加熱手段もしくは冷却手段に接せられたメインプレートを装置のベースから取り外さなくとも、メインプレートからサブプレートを取り外すことによってスペーサ支持部材の上下方向位置を調節することができるとともに、スペーサの着脱・交換を簡単に行うことができる。
【００１６】請求項５に記載の発明では、プレートが、スペーサの直径よりも大きい直径を有するとともにスペーサの直径よりも小さい深さを有するスペーサ収納部が形成されたプレート本体と、プレート本体の上面を覆うとともにスペーサ収納部の位置に対応した位置にスペーサの直径よりも小さい開口を有するカバーとからなるので、加熱手段もしくは冷却手段に接せられたメインプレートを装置のベースから取り外さなくとも、カバーをプレート本体から外してスペーサの着脱・交換を簡単に行うことができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図５は本発明に係る熱処理装置の平面図、図１は図５中のＮ−Ｎ線矢視拡大断面図であり、図６は図５中のＭ−Ｍ線矢視断面図である。この熱処理装置は、図５及び図６に示すように、本発明のプレートを構成する放熱板２と、放熱板２の下面に密着された加熱手段Ｈとから成り、放熱板２はメインプレート２Ａと、メインプレート２Ａの上面に着脱自在に載置されたサブプレート２Ｂとから構成されており、上記サブプレート２Ｂは、基板のサイズに応じて交換可能にメインプレート２Ａに固定される。
【００１８】上記サブプレート２Ｂの上面には、後述するように、本発明のスペーサ収納用凹部を構成する多数の凹入部１７が形成されており、各凹入部１７には球体状スペーサ６がそれぞれ挿入されている。さらに、サププレート２Ｂの上面には、加熱処理されるべき基板の温度を測定する温度検知器１１が配設されている。そして、図５及び図６に示すように、サププレート２Ｂの左右両側部にはそれぞれ３つずつの切欠２ｂが形成されている。各切欠２ｂには、加熱処理が完了した基板を上方に持ち上げて図示しない搬送ロボットに引き渡すとともに、次に加熱処理すべき基板を搬送ロボットから受け取って球体状スペーサ上に載置するために上下動させられる基板保持部材Ｓが収容されている。なお、符号Ｐは、角型の基板１の水平方向のずれを規制するために、その各角にそれぞれ１対ずつサププレート２Ｂ上に植設されたピンである。
【００１９】上記球体状スペーサ６は、例えば、鋼球、アルミナ、セラミック、サファイア、ルビー、ガラス等の非伝熱部材によって球体状に構成される。そして図５及び図６に示すように、サブプレート２Ｂの上面の３９ケ所にそれぞれ球体状スペーサ６を受け入れる凹入部１７が形成され、各凹入部１７にはそれぞれ球体状スペーサ６が一つずつ挿入されている。そして、この３９個の球体状スペーサ６によって基板１した場合、支持された基板１の下面と放熱板２を構成するサププレート２Ｂの上面との間には、所定の微小間隔ｄが形成される。ちなみに、本実施例では球体状スペーサ６をサファイアボールで構成し、直径約２.４mmφの凹入部１７にサファイアボール６を遊嵌状に嵌入したとき、微小間隔ｄが０.１２ｍｍになるように設定されている。なお、この微小間隔ｄは基板１に望まれる昇温特性、放熱板２の設定温度等によって適宜設定される。
【００２０】上記凹入部１７は、図１に示すように、サブプレート２Ｂの裏面よりスペーサ挿入孔１７ａと支持部材１３の支持部材挿入孔１７ｂと固定部材１４のねじ孔１７ｃとを一連に穴加工して穿設することにより形成されている。そして凹入部１７の上面開口の寸法Ｓは、球体状スペーサ６の直径Ｄより小さく形成されている。熱処理後に基板１を搬出する際に、基板１に蓄積されている静電気により球体状スペーサ６が基板１に吸引されて凹入部１７から抜け出るのを防止するためである。
【００２１】上記球体状スペーサ６は、ねじ孔１７ｃ側よりスペーサ挿入孔１７ａ内に挿入し、スペーサ挿入孔１７ａと支持部材挿入孔１７ｂとの間に段差部Ｔを形成し、この段差部Ｔに支持部材１３を押し当て、球体状スペーサ６を当該支持部材１３で支持するとともに、スペーサ挿入孔１７ａの裏面側開口を支持部材１３で閉止する。そして上記支持部材１３は固定手段１４であるロックナット１４ａをねじ孔１７ｃにねじ込んで固定する。なお、符号１５は６角レンチ穴である。
【００２２】上記実施例では、凹入部１７の深さｈは、サブプレート２Ｂの上面と上記段差面Ｔに押し当てた支持部材１３の支持面とによって規定され、この微小間隔ｄは球体状スペーサ６の直径Ｄと凹入部１７の深さｈとの差によって規定される。なお、微小間隔ｄが所定値に満たない場合には、追加工により図１中の仮想線１３ａで示すように、支持部材１３の支持面を上向きに突設させ、所定値を越える場合には、仮想線１３ｂで示すように、支持部材１３の支持面を凹ませることによって、微小間隔ｄを所定値に調整することができる。
【００２３】図２は支持部材１３を固定する固定手段１４の変形例を示す要部縦断面図である。この実施例は、１列に直列配置した複数の球体状スペーサ６の支持部材１３を単一の固定板１４ｂによりネジ止めして固定したものである。この実施例によれば、各支持部材１３を個別に固定する必要がないので組み付けが容易になる。
【００２４】図３は支持部材１３の変形例を示す要部縦断面図である。この実施例は、球体状スペーサ６の支持部材１３をスペーサ挿入孔１７ａ内に進退調節可能に構成した点が図１の実施例と異なり、その他の点は図１の実施例と同様に構成されている。即ち、サブプレート２Ｂの裏面側より支持部材１３のスペーサ支持部１３Ａをスペーサ挿入孔１７ａ内へ挿入し、支持部材１３のねじ嵌合部１３Ｂをねじ孔１７ｃにねじ込んで進退調節することにより、微小間隔ｄを所要の大きさに調節する。その後ロックナット１４ａで支持部材１３をサププレート２Ｂに固定する。
【００２５】この実施例においても、凹入部１７の深さｈは、当該支持部材１３のスペーサ支持面により規定される。また、球体状スペーサ６の支持部材１３を取り外すことにより、球体状スペーサ６を着脱可能に交換することができる。なお、図３の実施例では、スペーサ挿入孔１７ａとねじ孔１７ｃとの間に段差部Ｔを形成しているが、この段差部Ｔを無くしてスペーサ挿入孔１７ａとねじ孔１７ｃとを一連に形成してもよい。また、図３の実施例では、支持部材１３をロックナット１４ａで固定しているが、この支持部材１３のねじ嵌合部１３Ｂを、ロックペイント等により固定してもよく、固定手段として他にピンや固定ねじ等を用いることもできる。
【００２６】図４は請求項５に記載の発明に対応するもので、スペーサ収納部である凹入部１７の上面開口の別実施例を示す要部縦断面図である。この実施例では、凹入部１７の上面開口をプレート本体を構成するサブプレート２Ｂの表面を覆う放熱カバー２Ｃに形成している。なお、凹入部１７はフライス加工にて、その底面の平坦精度、および深さ精度を確保している。この実施例によれば、この放熱カバー２Ｃを外して球体状スペーサ６を所要の球径のものに変更するだけで極めて容易、かつ、高精度に微小間隔ｄを実現することができる。
【００２７】なお、上記実施例では、放熱板が加熱手段に熱伝導可能に構成したものについて説明したが、これに限らず、加熱手段を冷却手段に代えたものについても同様に実施しうる。また、上記実施例では、放熱板がメインプレートとサブプレートとから成るものについて例示したが、これに限らず、１枚の放熱板から成り、メインプレートとサププレートとの２枚構成ではないものにも本発明は適用可能である。さらに、上記実施例においては凹入部１７の上面開口は球体状のスペーサ６に合わせて円形に形成されているが、本発明はこれに限らず、スペーサの上方への移動を阻止するものであれば上面開口の形状は例えば角型でもスリット型でも良い。さらに、基板搬送手段についても上記実施例に限らず、例えば、放熱板の上面に平行なワイヤ待避溝を切設して、その待避溝内にワイヤを下降待避させるように構成したり、あるいは、搬送手段を多関節ロボット等にて構成してもよく、多様な変形が考えられる。
【００２８】
【発明の効果】請求項１に記載の発明は、加熱手段もしくは冷却手段を有するプレートから所定の間隔をおいた位置に基板をプレートと平行に支持して基板の熱処理を行う基板の熱処理装置において、熱処理されるべき基板をその頂部において下方から支持する球体状のスペーサと、プレートに形成されて上面にスペーサの直径よりも小さい開口を有し、スペーサの頂部が開口を通してプレートの上面から上方に突出するようにスペーサを収納するスペーサ収納用凹部とを有することを特徴とするものであり、プレートに形成されたスペーサ収納用凹部に球体状のスペーサが挿入されるとスペーサの頂部はプレート上面からわずかに上方に突出するので、この球体状のスペーサの頂部によって基板を支持することによりプレートと基板との間に微小間隔を形成することができ、プレートに形成されたスペーサの収納用凹部の上面に形成された開口はスペーサの直径よりも小さいので、熱処理後に基板を搬出する際に基板に静電気が蓄積されていて球体状のスペーサが基板に引きつけられても、スペーサがプレートに形成されたスペーサ収納用凹部から抜け出ることはない。
【００２９】さらに、球体状のスペーサは、スペーサ収納用凹部に挿入されているだけで固定されておらず回転可能であるので、接着剤を用いてスペーサをプレートに固定しないので、接着剤によるパーティクルの発生も生じないし、基板搬出時に基板が直上に搬出されずに斜め上方へ持ち上げられても、その基板の水平方向移動に追随して球体状のスペーサが回転されられるので、搬出される基板の下面（裏面）をスペーサが擦って傷をつけることもない。
【００３０】請求項２に記載の発明は、さらに、スペーサを下方から支持するようにプレートに固定されたスペーサ支持部材を備えるので、このスペーサ支持部材をプレートから外すことにより、スペーサの着脱・交換を簡単に行うことができる。
【００３１】請求項３に記載の発明は、さらに、プレートに対するスペーサ支持部材の上下方向の固定位置を調節する調節機構を備えるので、この調節機構によってプレートの上面とスペーサに支持された基板の下面との間隔を微妙に調節することができる。
【００３２】請求項４に記載の発明は、プレートが、加熱手段もしくは冷却手段に接せられたメインプレートと、その上面に載置されてスペーサ収納用凹部が形成されたサブプレートとから成るので、加熱手段もしくは冷却手段に接せられたメインプレートを装置のベースから取り外さなくとも、メインプレートからサブプレートを取り外すことによってスペーサ支持部材の上下方向位置を調節することができるとともに、スペーサの着脱・交換を簡単に行うことができる。
【００３３】請求項５に記載の発明は、プレートが、スペーサの直径よりも大きい直径を有するとともにスペーサの直径よりも小さい深さを有するスペーサ収納部が形成されたプレート本体と、プレート本体の上面を覆うとともにスペーサ収納部の位置に対応した位置にスペーサの直径よりも小さい開口を有するカバーとからなるので、加熱手段もしくは冷却手段に接せられたメインプレートを装置のベースから取り外さなくとも、カバーをプレート本体から外してスペーサの着脱・交換を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図５中のＮ−Ｎ線矢視拡大断面図である。
【図２】固定手段の変形例を示す要部縦断面図である。
【図３】支持部材の変形例を示す要部縦断面図である。
【図４】凹入部１７の上面開口の別実施例を示す要部縦断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る熱処理装置の平面図である。
【図６】図５中のＭ−Ｍ線矢視断面図である。
【図７】従来例に係る熱処理装置の平面図である。
【図８】従来例に係る熱処理装置を示し、同図(Ａ)は図７R>７中のＡ−Ａ線矢視拡大断面図、同図(Ｂ)はその作用説明図である。
【符号の説明】
１…基板、２…プレート（放熱板）、２Ａ…メインプレート、２Ｂ…サブプレート（プレート本体）、２Ｃ…カバー（放熱カバー）、６…球体状スペーサ、１３…スペーサ支持部材、１４…固定手段、１７…スペーサ収納用凹部（凹入部）、Ｈ…加熱手段、ｄ…微小間隔、Ｓ…凹入部の上面開口寸法、Ｄ…球体状スペーサの直径、ｈ…凹入部の深さ。

【特許請求の範囲】
【請求項１】加熱手段もしくは冷却手段を有するプレートから所定の間隔をおいた位置に基板をプレートと平行に支持して基板の熱処理を行う基板の熱処理装置において、熱処理されるべき基板をその頂部において下方から支持する球体状のスペーサと、プレートに形成されて上面にスペーサの直径よりも小さい開口を有し、スペーサの頂部が開口を通してプレートの上面から上方に突出するようにスペーサを収納するスペーサ収納用凹部と、を有することを特徴とする基板の熱処理装置。
【請求項２】さらに、スペーサを下方から支持するようにプレートに固定されたスペーサ支持部材を備えた請求項１に記載の基板の熱処理装置。
【請求項３】さらに、プレートに対するスペーサ支持部材の上下方向の固定位置を調節する調節機構を備えた請求項２に記載の基板の熱処理装置。
【請求項４】プレートは、加熱手段もしくは冷却手段に接せられたメインプレートと、その上面に載置されてスペーサ収納用凹部が形成されたサブプレートとから成る請求項２又は請求項３に記載の基板の熱処理装置。
【請求項５】プレートは、スペーサの直径よりも大きい直径を有するとともにスペーサの直径よりも小さい深さを有するスペーサ収納部が形成されたプレート本体と、プレート本体の上面を覆うとともにスペーサ収納部の位置に対応した位置にスペーサの直径よりも小さい開口を有するカバーとからなる請求項１に記載の基板の熱処理装置。

【図２】