基板処理装置
【課題】加熱板の熱膨張歪みを抑え、温度均一性のよい基板処理装置を提供する。
【解決手段】被加熱基板４を載置する上面（第一の面）と、この上面（第一の面）の裏面であって加熱手段２ａを装着する下面（第二の面）を有する加熱板１と、その加熱板１の下面（第二の面）に接する上面（第三の面）と、この上面（第三の面）の裏面であって押さえ板３ａに接する下面（第四の面）を有する加熱手段２ａと、加熱手段２ａ下面（第四の面）に接する上面（第五の面）を有する押さえ板３ａとを有する構造で、前記加熱板１および加熱手段２ａはそれぞれ一体型で、かつ押さえ板３ａは、複数の板に分割されている。
【解決手段】被加熱基板４を載置する上面（第一の面）と、この上面（第一の面）の裏面であって加熱手段２ａを装着する下面（第二の面）を有する加熱板１と、その加熱板１の下面（第二の面）に接する上面（第三の面）と、この上面（第三の面）の裏面であって押さえ板３ａに接する下面（第四の面）を有する加熱手段２ａと、加熱手段２ａ下面（第四の面）に接する上面（第五の面）を有する押さえ板３ａとを有する構造で、前記加熱板１および加熱手段２ａはそれぞれ一体型で、かつ押さえ板３ａは、複数の板に分割されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、半導体基板等に対して所要の処理を施す基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に従って従来技術を説明する。
半導体工程で使用されるホットプレートを例にすると、ウェハなどの被加熱基板１０を所定温度に加熱された加熱板７の上面（第一の面）に載置することで加熱処理が行われる。加熱板７は略円板状の物が用いられ、加熱板７の下面（第二の面）に抵抗加熱方式のヒーターに代表される加熱手段８を装着する押さえ板９が取り付けられ、加熱手段８には電力を供給するための制御器１２が接続されている。制御器１２へは、押さえ板９、加熱手段８を貫通して、加熱板７内部に埋め込んだ温度センサー１１がつながっており、温度センサー１１の温度をモニターし、加熱板７の温度を所定の温度に維持するよう制御器１２が制御を行う。これら一式で半導体などのホットプレートを構成し、ホットプレート上面にウェハを載置して加熱などの処理を行うのが一般的である。ここでは、加熱板、加熱手段、押さえ板を別々に構成しているものを示しているが、加熱板内に加熱手段を埋め込んで一体型とし押さえ板を使用しない場合もある。
【０００３】
ホットプレート上に、フォトレジストを塗布されたウェハなどの被加熱基板１０を載置、加熱する場合、加熱板７上面（第一の面）の温度均一性が十分に取れていないと、ウェハ面内でフォトレジストの処理ムラが発生し、後工程に影響を与え、歩留まり低下などの原因となるので、加熱板７の上面（第一の面）の温度を均一にすることが要求される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６７６１９号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、温度が上がれば、加熱板７や押さえ板９が熱膨張を起こす。加熱板７と押さえ板９が同一材質、同一構造であれば、同じように膨張することで大きな影響はないが、通常はホットプレートの構成上、加熱板と押さえ板は同一材質であっても厚さや構造が異なる。あるいは材質が異なる場合もあるため、熱膨張が異なって両者に歪みが発生し加熱板７、押さえ板９自体が変形する。
たとえば、加熱板がアルミ合金で、押さえ板がステンレス（ＳＵＳ３０４）であった場合、線膨張率がアルミは24×10-6／Ｋ、ステンレス（ＳＵＳ３０４）は17×10-6／Ｋと異なるため、加熱板、押さえ板両者の熱膨張が異なり、しかも、押さえ板が加熱板に固定されているために加熱板は伸びようとするが押さえ板によって無理に押さえつけられることによって、加熱板、押さえ板ともに変形を起こしやすくなる。
【０００６】
加熱板７や押さえ板９が変形すると、加熱板７の上面（第一の面）が歪む、あるいは押さえ板９が歪む。その場合、加熱手段８の押さえ方が場所によって異なり、加熱板７への熱の伝わり方が不均一となり、加熱板７上の温度の不均一が発生する。加熱板７の上面が歪むあるいは温度が不均一になると、それに接するウェハ面内の温度も不均一になり、ウェハが変形したり、面内でのレジストの加熱ムラが発生したりする。図６に、このような場合のウェハ面内温度等高線図の一例を示す。１目盛りが0.1℃を示し、この例では中央部と外周部で0.5℃以上の温度ムラがある。
【０００７】
たとえば、特開平１１−６７６１９（特許文献1）のように、加熱手段を複数に分割しそれぞれの加熱手段を独立に温度制御を行うなどで加熱板の温度均一性を図る場合もあるが、加熱板と押さえ板が一体型なので、前記と同じく熱膨張の問題が発生する。
本発明は、上記のような熱膨張を緩和して加熱板、押さえ板の変形を防止し、良好な温度均一性を得られる基板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】
【０００８】
請求項１に係る発明は、被加熱基板を載置する上面（第一の面）と、この上面（第一の面）の裏面であって加熱手段を装着する下面（第二の面）を有する加熱板と、その加熱板の下面（第二の面）に接する上面（第三の面）と、この上面（第三の面）の裏面であって押さえ板に接する下面（第四の面）を有する加熱手段と、加熱手段下面（第四の面）に接する上面（第五の面）を有する押さえ板で構成される基板処理装置であり、前記加熱板および加熱手段はそれぞれ分割されておらず一体型であり、かつ、押さえ板は複数の板に分割されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項2に係る発明は、被加熱基板を載置する上面（第一の面）と、この上面（第一の面）の裏面であって加熱手段を装着する下面（第二の面）を有する加熱板と、その加熱板の下面（第二の面）に接する上面（第三の面）と、この上面（第三の面）の裏面であって押さえ板に接する下面（第四の面）を有する加熱手段と、加熱手段下面（第四の面）に接する上面（第五の面）を有する押さえ板で構成される基板処理装置であり、前記加熱板は一体型であり、かつ加熱手段および押さえ板がそれぞれ複数に分割されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項3に係る発明は、請求項１または２に記載の押さえ板は、中央部の第一部分と、当該第一部分の外側の第二部分とに分割されており、前記第二部分は複数の板に分割されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項1または２にかかる基板処理装置によれば、押さえ板を分割したことで、加熱板の熱膨張を、押さえ板が無理に抑えることがなくなり、両者ともに無理な力が加わらず、変形も起こりにくい。これにより、加熱板、押さえ板の熱膨張による変形が抑えられ、ヒーターなどの加熱手段が常に加熱板に均一に密着するので、加熱板上面の温度均一性が維持改善される。その上に加熱手段分割型にくらべ複数の制御器を必ずしも必要としないので、コストが安く、制御もシンプルとなる。基板処理装置の構造も簡単なのでメンテナンスもやりやすい。
【００１２】
請求項３にかかる基板処理装置によれば、押さえ板を中央部と外周部、特に変形量の大きい外周部を複数に分割したことで、特に外縁部の変形を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１に本発明の実施形態の第１実施例を示す。半導体工程で使用されるホットプレートを例とする。
【実施例】
【００１４】
被加熱基板４であるウェハを上面（第一の面）に載置して加熱処理を行う円板状の加熱板１と加熱板１の下面（第二の面）に装着して加熱板を加熱昇温させるための加熱手段２ａと、加熱手段２ａに電力を供給する制御器６ａと、加熱手段２ａを加熱板１の下面（第二の面）との間にはさみこんで密着させるための押さえ板３ａから構成されている。制御器６ａへは、押さえ板３ａ、加熱手段２ａを貫通して加熱板１内部に埋め込んだ温度センサー５ａがつながっており、温度センサー５ａの温度をモニターし、加熱板１の温度を所定の温度に保つよう制御器６ａが制御を行う。押さえ板３ａは、中央部第一部分と３分割された外側部第二部分の４分割で構成されている場合を示している。
【００１５】
図４に本発明のウェハ面内温度等高線図の一例を示す。１目盛りが0.1℃を示し、従来の場合（図６）と比較してウェハ面内の温度分布が大きく改善している。
【００１６】
図２に本発明の実施形態の第２実施例を示す。
加熱板の温度特性に合わせて、押さえ板３ｂは、中央部第一部分と４分割された外側部第二部分の５分割で構成されている。被加熱基板４、加熱板１、加熱手段２ｂ、制御器６ｂ、温度センサー５ｂなどの構成は図１と同じであり、同等の温度均一性が得られる。
【００１７】
図３に本発明の実施形態の第３実施例を示す。
被加熱基板４としてウェハを上面に載置して加熱処理を行う円板状の加熱板１と加熱板１の下面に装着して加熱板を昇温させるための加熱手段２ｃと加熱手段２ｃに電力を供給する制御器６ｃと加熱手段２ｃを加熱板１の下面に密着させるための押さえ板３ｃから構成されている。制御器６ｃへは、押さえ板３ｃ、加熱手段２ｃを貫通して加熱板１内部に埋め込んだ複数の温度センサー５ｃ（図３では４つ）がつながっており、温度センサー５ｃの温度をモニターし、加熱板１の温度を所定の温度に保つよう制御器６ｃが制御を行う。加熱手段２ｃおよび押さえ板３ｃは、中央部第一部分と３分割された外側部第二部分の４分割で構成されている。
この実施例では、加熱手段２ｃと押さえ板３ｃの形を同じとしてあるが、加熱板、押さえ板の熱膨張緩和という面から、必ずしも同じ形である必要はない。
【００１８】
図１、図２、図３では、中央部が円板状で外周部を円弧状の３または４分割構成としたが、処理目的に合わせて加熱板の基板載置表面の温度が均一になるように押さえ板の分割のしかたは様々であり、実施例のような形に固定されているわけではないことは言うまでもない。また、温度制御は分割した加熱手段をそれぞれに行ってもよいし、複数をまとめて制御してもよいことは言うまでもない。
【００１９】
本発明の実施例としては、半導体工程を例としたが、半導体工程に限定しているわけではなく、液晶などの工程でも本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の第1実施例である。
【図２】本発明の実施形態の第2実施例である。
【図３】本発明の実施形態の第3実施例である。
【図４】本発明のウェハ面内温度等高線図の一例である。
【図５】従来技術の概略構造図である。
【図６】従来技術のウェハ面内温度等高線図である。
【符号の説明】
【００２１】
1 加熱板
2a,2b 加熱手段
3 押さえ板
4a,4b 被加熱基板
5a,5b,5c 温度センサー
6a,6b,6c 制御器
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、半導体基板等に対して所要の処理を施す基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に従って従来技術を説明する。
半導体工程で使用されるホットプレートを例にすると、ウェハなどの被加熱基板１０を所定温度に加熱された加熱板７の上面（第一の面）に載置することで加熱処理が行われる。加熱板７は略円板状の物が用いられ、加熱板７の下面（第二の面）に抵抗加熱方式のヒーターに代表される加熱手段８を装着する押さえ板９が取り付けられ、加熱手段８には電力を供給するための制御器１２が接続されている。制御器１２へは、押さえ板９、加熱手段８を貫通して、加熱板７内部に埋め込んだ温度センサー１１がつながっており、温度センサー１１の温度をモニターし、加熱板７の温度を所定の温度に維持するよう制御器１２が制御を行う。これら一式で半導体などのホットプレートを構成し、ホットプレート上面にウェハを載置して加熱などの処理を行うのが一般的である。ここでは、加熱板、加熱手段、押さえ板を別々に構成しているものを示しているが、加熱板内に加熱手段を埋め込んで一体型とし押さえ板を使用しない場合もある。
【０００３】
ホットプレート上に、フォトレジストを塗布されたウェハなどの被加熱基板１０を載置、加熱する場合、加熱板７上面（第一の面）の温度均一性が十分に取れていないと、ウェハ面内でフォトレジストの処理ムラが発生し、後工程に影響を与え、歩留まり低下などの原因となるので、加熱板７の上面（第一の面）の温度を均一にすることが要求される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６７６１９号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、温度が上がれば、加熱板７や押さえ板９が熱膨張を起こす。加熱板７と押さえ板９が同一材質、同一構造であれば、同じように膨張することで大きな影響はないが、通常はホットプレートの構成上、加熱板と押さえ板は同一材質であっても厚さや構造が異なる。あるいは材質が異なる場合もあるため、熱膨張が異なって両者に歪みが発生し加熱板７、押さえ板９自体が変形する。
たとえば、加熱板がアルミ合金で、押さえ板がステンレス（ＳＵＳ３０４）であった場合、線膨張率がアルミは24×10-6／Ｋ、ステンレス（ＳＵＳ３０４）は17×10-6／Ｋと異なるため、加熱板、押さえ板両者の熱膨張が異なり、しかも、押さえ板が加熱板に固定されているために加熱板は伸びようとするが押さえ板によって無理に押さえつけられることによって、加熱板、押さえ板ともに変形を起こしやすくなる。
【０００６】
加熱板７や押さえ板９が変形すると、加熱板７の上面（第一の面）が歪む、あるいは押さえ板９が歪む。その場合、加熱手段８の押さえ方が場所によって異なり、加熱板７への熱の伝わり方が不均一となり、加熱板７上の温度の不均一が発生する。加熱板７の上面が歪むあるいは温度が不均一になると、それに接するウェハ面内の温度も不均一になり、ウェハが変形したり、面内でのレジストの加熱ムラが発生したりする。図６に、このような場合のウェハ面内温度等高線図の一例を示す。１目盛りが0.1℃を示し、この例では中央部と外周部で0.5℃以上の温度ムラがある。
【０００７】
たとえば、特開平１１−６７６１９（特許文献1）のように、加熱手段を複数に分割しそれぞれの加熱手段を独立に温度制御を行うなどで加熱板の温度均一性を図る場合もあるが、加熱板と押さえ板が一体型なので、前記と同じく熱膨張の問題が発生する。
本発明は、上記のような熱膨張を緩和して加熱板、押さえ板の変形を防止し、良好な温度均一性を得られる基板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】
【０００８】
請求項１に係る発明は、被加熱基板を載置する上面（第一の面）と、この上面（第一の面）の裏面であって加熱手段を装着する下面（第二の面）を有する加熱板と、その加熱板の下面（第二の面）に接する上面（第三の面）と、この上面（第三の面）の裏面であって押さえ板に接する下面（第四の面）を有する加熱手段と、加熱手段下面（第四の面）に接する上面（第五の面）を有する押さえ板で構成される基板処理装置であり、前記加熱板および加熱手段はそれぞれ分割されておらず一体型であり、かつ、押さえ板は複数の板に分割されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項2に係る発明は、被加熱基板を載置する上面（第一の面）と、この上面（第一の面）の裏面であって加熱手段を装着する下面（第二の面）を有する加熱板と、その加熱板の下面（第二の面）に接する上面（第三の面）と、この上面（第三の面）の裏面であって押さえ板に接する下面（第四の面）を有する加熱手段と、加熱手段下面（第四の面）に接する上面（第五の面）を有する押さえ板で構成される基板処理装置であり、前記加熱板は一体型であり、かつ加熱手段および押さえ板がそれぞれ複数に分割されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項3に係る発明は、請求項１または２に記載の押さえ板は、中央部の第一部分と、当該第一部分の外側の第二部分とに分割されており、前記第二部分は複数の板に分割されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項1または２にかかる基板処理装置によれば、押さえ板を分割したことで、加熱板の熱膨張を、押さえ板が無理に抑えることがなくなり、両者ともに無理な力が加わらず、変形も起こりにくい。これにより、加熱板、押さえ板の熱膨張による変形が抑えられ、ヒーターなどの加熱手段が常に加熱板に均一に密着するので、加熱板上面の温度均一性が維持改善される。その上に加熱手段分割型にくらべ複数の制御器を必ずしも必要としないので、コストが安く、制御もシンプルとなる。基板処理装置の構造も簡単なのでメンテナンスもやりやすい。
【００１２】
請求項３にかかる基板処理装置によれば、押さえ板を中央部と外周部、特に変形量の大きい外周部を複数に分割したことで、特に外縁部の変形を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１に本発明の実施形態の第１実施例を示す。半導体工程で使用されるホットプレートを例とする。
【実施例】
【００１４】
被加熱基板４であるウェハを上面（第一の面）に載置して加熱処理を行う円板状の加熱板１と加熱板１の下面（第二の面）に装着して加熱板を加熱昇温させるための加熱手段２ａと、加熱手段２ａに電力を供給する制御器６ａと、加熱手段２ａを加熱板１の下面（第二の面）との間にはさみこんで密着させるための押さえ板３ａから構成されている。制御器６ａへは、押さえ板３ａ、加熱手段２ａを貫通して加熱板１内部に埋め込んだ温度センサー５ａがつながっており、温度センサー５ａの温度をモニターし、加熱板１の温度を所定の温度に保つよう制御器６ａが制御を行う。押さえ板３ａは、中央部第一部分と３分割された外側部第二部分の４分割で構成されている場合を示している。
【００１５】
図４に本発明のウェハ面内温度等高線図の一例を示す。１目盛りが0.1℃を示し、従来の場合（図６）と比較してウェハ面内の温度分布が大きく改善している。
【００１６】
図２に本発明の実施形態の第２実施例を示す。
加熱板の温度特性に合わせて、押さえ板３ｂは、中央部第一部分と４分割された外側部第二部分の５分割で構成されている。被加熱基板４、加熱板１、加熱手段２ｂ、制御器６ｂ、温度センサー５ｂなどの構成は図１と同じであり、同等の温度均一性が得られる。
【００１７】
図３に本発明の実施形態の第３実施例を示す。
被加熱基板４としてウェハを上面に載置して加熱処理を行う円板状の加熱板１と加熱板１の下面に装着して加熱板を昇温させるための加熱手段２ｃと加熱手段２ｃに電力を供給する制御器６ｃと加熱手段２ｃを加熱板１の下面に密着させるための押さえ板３ｃから構成されている。制御器６ｃへは、押さえ板３ｃ、加熱手段２ｃを貫通して加熱板１内部に埋め込んだ複数の温度センサー５ｃ（図３では４つ）がつながっており、温度センサー５ｃの温度をモニターし、加熱板１の温度を所定の温度に保つよう制御器６ｃが制御を行う。加熱手段２ｃおよび押さえ板３ｃは、中央部第一部分と３分割された外側部第二部分の４分割で構成されている。
この実施例では、加熱手段２ｃと押さえ板３ｃの形を同じとしてあるが、加熱板、押さえ板の熱膨張緩和という面から、必ずしも同じ形である必要はない。
【００１８】
図１、図２、図３では、中央部が円板状で外周部を円弧状の３または４分割構成としたが、処理目的に合わせて加熱板の基板載置表面の温度が均一になるように押さえ板の分割のしかたは様々であり、実施例のような形に固定されているわけではないことは言うまでもない。また、温度制御は分割した加熱手段をそれぞれに行ってもよいし、複数をまとめて制御してもよいことは言うまでもない。
【００１９】
本発明の実施例としては、半導体工程を例としたが、半導体工程に限定しているわけではなく、液晶などの工程でも本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の第1実施例である。
【図２】本発明の実施形態の第2実施例である。
【図３】本発明の実施形態の第3実施例である。
【図４】本発明のウェハ面内温度等高線図の一例である。
【図５】従来技術の概略構造図である。
【図６】従来技術のウェハ面内温度等高線図である。
【符号の説明】
【００２１】
1 加熱板
2a,2b 加熱手段
3 押さえ板
4a,4b 被加熱基板
5a,5b,5c 温度センサー
6a,6b,6c 制御器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱基板を載置する第一の面と、この第一の面の裏面であって加熱手段を装着する第二の面を有する加熱板と、その加熱板の第二の面に接する第三の面と、この第三の面の裏面であって押さえ板に接する第四の面を有する加熱手段と、加熱手段第四の面に接する第五の面を有する押さえ板とで構成される基板処理装置であり、加熱板および加熱手段はそれぞれ一体型で、かつ押さえ板が複数の板に分割されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
被加熱基板を載置する第一の面と、この第一の面の裏面であって加熱手段を装着する第二の面を有する加熱板と、その加熱板の第二の面に接する第三の面と、この第三の面の裏面であって押さえ板に接する第四の面を有する加熱手段と、加熱手段第四の面に接する第五の面を有する押さえ板とで構成される基板処理装置であり、加熱板は一体型で、かつ加熱手段および押さえ板が複数に分割されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記基板処理装置の押さえ板は、中央部の第一部分と、当該第一部分の外側の第二部分とに分割されており、前記第二部分は複数の板に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項１】
被加熱基板を載置する第一の面と、この第一の面の裏面であって加熱手段を装着する第二の面を有する加熱板と、その加熱板の第二の面に接する第三の面と、この第三の面の裏面であって押さえ板に接する第四の面を有する加熱手段と、加熱手段第四の面に接する第五の面を有する押さえ板とで構成される基板処理装置であり、加熱板および加熱手段はそれぞれ一体型で、かつ押さえ板が複数の板に分割されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
被加熱基板を載置する第一の面と、この第一の面の裏面であって加熱手段を装着する第二の面を有する加熱板と、その加熱板の第二の面に接する第三の面と、この第三の面の裏面であって押さえ板に接する第四の面を有する加熱手段と、加熱手段第四の面に接する第五の面を有する押さえ板とで構成される基板処理装置であり、加熱板は一体型で、かつ加熱手段および押さえ板が複数に分割されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記基板処理装置の押さえ板は、中央部の第一部分と、当該第一部分の外側の第二部分とに分割されており、前記第二部分は複数の板に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２１６８０８（Ｐ２００６−２１６８０８Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８５３２（Ｐ２００５−２８５３２）
【出願日】平成１７年２月４日（２００５．２．４）
【出願人】（５９４０２０２４８）株式会社幸和電熱計器 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月４日（２００５．２．４）
【出願人】（５９４０２０２４８）株式会社幸和電熱計器 (11)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]