JP6487244B2 - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板を目標温度に冷却または加熱する熱処理装置および熱処理方法に関する。

従来、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルタ用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板、電子ペーパー用基板などの精密電子装置用基板の製造工程では、基板を冷却または加熱する熱処理装置が使用されている。熱処理装置は、例えば、基板に塗布したフォトレジスト等の処理液を固化させる工程や、洗浄後の基板を乾燥させる工程において、使用される。

従来の熱処理装置については、例えば、特許文献１，２に記載されている。特許文献１には、基板の中央部における温度よりも基板の周辺部における温度が高くなるように基板の温度を調整する基板温度調整部が記載されている（請求項１等参照）。特許文献２には、プロセスチャンバー内の基板の温度を制御する基板支持アッセンブリが記載されている（請求項１等参照）。

特開２０１１−２３００５１号公報 特開２００７−５３３８２号公報

従来の熱処理装置では、温調された熱処理プレート上に基板を載置することによって、基板を冷却または加熱する。しかしながら、基板の外周部は周囲への放熱が大きいのに対し、基板の中央部は周囲への放熱が小さい。このため、基板の外周部と中央部とで、目標温度に到達するまでの時間が異なる。したがって、単に目標温度に設定された熱処理プレート上に基板を載置するだけでは、基板の外周部および中央部を含む全面を目標温度に到達させるのに、長時間を要する。その場合、前後の工程とタクトタイムを合わせるために、多数の熱処理プレートを設け、基板を並行して熱処理する必要がある。

一方、熱処理プレートの温度を目標温度よりも過剰な温度に設定すれば、基板が目標温度に到達するまでの時間を短縮できる。しかしながら、その場合には、基板の外周部または中央部が、過剰な熱処理を受ける虞がある。すなわち、従来の熱処理装置では、基板を短時間に熱処理することと、基板の全面を均一に熱処理することとを両立させることが、困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基板の全面を均一かつ短時間に熱処理できる熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、基板を目標温度に冷却または加熱する熱処理装置であって、基板を載置する熱処理プレートと、前記熱処理プレートを温調する温調機構と、前記熱処理プレート内に設けられた複数のリフトピンと、前記複数のリフトピンを昇降させる昇降機構と、前記熱処理プレート上に載置された基板の中央部の温度を計測する中央温度センサと、前記熱処理プレート上に載置された基板の外周部の温度を計測する外周温度センサと、前記中央温度センサおよび前記外周温度センサの計測結果に基づいて、前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、前記複数のリフトピンは、基板の前記外周部を支持する複数の第１リフトピンと、前記複数の第１リフトピンよりも内側に位置し、基板の前記中央部を支持する複数の第２リフトピンと、を含み、前記昇降機構は、前記複数の第１リフトピンを同時に昇降させる第１昇降機構と、前記複数の第２リフトピンを同時に昇降させる第２昇降機構と、を含み、前記温調機構は、前記熱処理プレートのうち、基板の前記外周部が配置される外周エリアと、基板の前記中央部が配置される中央エリアとの双方を、前記目標温度よりも過剰な温度に温調し、前記制御部は、基板の前記外周部および前記中央部を前記熱処理プレートに接触させて、熱処理を開始した後、前記外周温度センサにより計測される温度が、前記目標温度に到達したら、前記第１昇降機構を動作させて、前記第１リフトピンを上昇させ、前記中央温度センサにより計測される温度が、前記目標温度に到達したら、前記第２昇降機構を動作させて、前記第２リフトピンを上昇させる。
本願の第２発明は、基板を目標温度に冷却または加熱する熱処理装置であって、基板を載置する熱処理プレートと、前記熱処理プレートを温調する温調機構と、前記熱処理プレート内に設けられた複数のリフトピンと、前記複数のリフトピンを昇降させる昇降機構と、前記熱処理プレート上に載置された基板の中央部の温度を計測する中央温度センサと、前記熱処理プレート上に載置された基板の外周部の温度を計測する外周温度センサと、前記中央温度センサおよび前記外周温度センサの計測結果に基づいて、前記昇降機構を制御する制御部と、を備え、前記複数のリフトピンは、基板の前記外周部を支持する複数の第１リフトピンと、前記複数の第１リフトピンよりも内側に位置し、基板の前記中央部を支持する複数の第２リフトピンと、を含み、前記第１リフトピンの上端部の高さと、前記第２リフトピンの上端部の高さとが、互いに相違し、前記温調機構は、前記熱処理プレートのうち、基板の前記外周部が配置される外周エリアと、基板の前記中央部が配置される中央エリアとの双方を、前記目標温度よりも過剰な温度に温調し、前記制御部は、基板の前記外周部および前記中央部を前記熱処理プレートに接触させて、熱処理を開始した後、前記外周温度センサにより計測される温度が、前記目標温度に到達したら、前記昇降機構を動作させて、前記第１リフトピンの上端部を、前記熱処理プレートの上面から突出させ、前記中央温度センサにより計測される温度が、前記目標温度に到達したら、前記昇降機構を動作させて、前記第２リフトピンの上端部を、前記熱処理プレートの上面から突出させる。

本願の第３発明は、第１発明または第２発明の熱処理装置であって、環境温度よりも高温の基板を、前記目標温度に冷却する。

本願の第４発明は、第１発明から第３発明までのいずれか１発明の熱処理装置であって、前記目標温度は、環境温度付近の温度である。

本願の第５発明は、第１発明から第４発明までのいずれか１発明の熱処理装置であって、前記中央温度センサは、基板の表面温度を非接触で計測する。

本願の第６発明は、基板を目標温度に冷却または加熱する熱処理方法であって、ａ）熱処理プレートの温調を開始する工程と、ｂ）前記熱処理プレートの上面に基板を載置する工程と、ｃ）前記熱処理プレート上に載置された基板の中央部および外周部の温度を計測する工程と、ｄ）前記工程ｃ）の計測結果に基づいて、前記熱処理プレートから基板を引き離す工程と、を含み、前記工程ａ）では、前記熱処理プレートのうち、基板の前記外周部が配置される外周エリアと、少なくとも基板の前記中央部が配置される中央エリアとの双方を、前記目標温度よりも過剰な温度に温調し、前記工程ｂ）では、基板の前記外周部および前記中央部を前記熱処理プレートに接触させ、前記工程ｄ）は、ｄ−１）基板の前記外周部の温度が、前記目標温度に到達したら、基板の前記外周部を、前記熱処理プレートから引き離す工程と、ｄ−２）基板の前記中央部の温度が、前記目標温度に到達したら、基板の前記中央部を、前記熱処理プレートから引き離す工程と、を有する。

本願の第１発明から第６発明によれば、少なくとも熱処理プレートの中央エリアを目標温度よりも過剰な温度で温調し、基板の中央部が目標温度に到達したら、基板の中央部を熱処理プレートから引き離す。これにより、基板の中央部を基準として、基板の全面を均一かつ短時間に熱処理できる。

特に、本願の第１発明によれば、基板の外周部と中央部とが、それぞれ目標温度に到達した時点で、個別に熱処理プレートから引き離す。これにより、基板の全面をより均一に熱処理できる。

特に、本願の第２発明によれば、基板の外周部と中央部とが、それぞれ目標温度に到達した時点で、個別に熱処理プレートから引き離す。これにより、基板の全面をより均一に熱処理できる。また、昇降機構を複数設ける必要がない。

特に、本願の第４発明によれば、目標温度と環境温度とが近いため、熱処理プレートから引き離された基板を、目標温度に維持することができる。

第１実施形態に係る基板処理装置の構成を示した概略図である。 第１実施形態に係る熱処理装置の概略断面図である。 第１実施形態に係る熱処理装置の概略上面図である。 第１実施形態に係る制御系のブロック図である。 第１実施形態に係る熱処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る熱処理装置の概略断面図である。 第２実施形態に係る熱処理装置の概略上面図である。 第２実施形態に係る制御系のブロック図である。 第２実施形態に係る熱処理の流れを示すフローチャートである。 変形例に係る熱処理装置の概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．基板処理装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係る熱処理装置を備えた基板処理装置１００の構成を示した概略図である。本実施形態の基板処理装置１００は、液晶表示装置に用いられる矩形のガラス基板９（以下、単に「基板９」と称する）に対して、レジスト液の塗布、露光、および露光後の現像を行う装置である。

図１に示すように、基板処理装置１００は、インデクサ１０、洗浄部１１、デハイドベーク部１２、塗布部１３、減圧乾燥部１４、プリベーク部１５、インターフェース部１６、露光部１７、現像部１８、リンス部１９、およびポストベーク部２０を有する。基板処理装置１００のこれらの処理部１０〜２０は、上記の順に互いに隣接して配置される。基板処理装置１００は、図１中の破線矢印のように、これらの処理部１０〜２０の間で基板９を搬送しながら、基板９に対して順次に処理を行う。

インデクサ１０は、処理前の基板９を収容するとともに、洗浄部１１に対して基板９を１枚ずつ供給する。また、インデクサ１０は、処理後の基板９をポストベーク部２０から受け取り、基板処理装置１００の外部へ排出する。洗浄部１１は、インデクサ１０から搬入された基板９を洗浄し、基板９の表面に付着したパーティクル、有機汚染物質、金属汚染物質、油脂、自然酸化膜等を除去する。

デハイドベーク部１２は、加熱部と冷却部とを有する。加熱部は、例えば、環境温度よりも高い所定の温度に保たれた加熱プレート上に、洗浄後の基板９を載置する。これにより、基板９が加熱され、基板９の表面に付着した洗浄液が気化して、基板９が乾燥する。冷却部は、温調された冷却プレート上に、加熱後の基板９を載置する。これにより、基板９の温度が目標温度まで低下する。

塗布部１３は、乾燥後の基板９の表面に、レジスト液を塗布する。塗布部１３では、例えば、水平に配置された基板９の表面に沿って、スリット状の吐出口を有するノズルを移動させつつ、当該ノズルから基板９の表面に向けて、レジスト液を吐出する。これにより、基板９の表面にレジスト液が塗布される。減圧乾燥部１４は、基板９の表面に塗布されたレジスト液を乾燥させる。減圧乾燥部１４では、例えば、基板９の周囲の圧力を低下させることによって、基板９の表面に塗布されたレジスト液から溶媒成分を気化させる。これにより、基板９の表面にレジスト膜が形成される。

プリベーク部１５は、加熱部と冷却部とを有する。加熱部は、例えば、環境温度よりも高い所定の温度に保たれた加熱プレート上に、減圧乾燥後の基板９を載置する。これにより、基板９が加熱され、基板９の表面に形成されたレジスト膜中に残存する溶媒成分が除去されて、基板９の表面に形成されたレジスト膜が固化する。冷却部は、温調された冷却プレート上に、加熱後の基板９を載置する。これにより、基板９の温度が目標温度まで低下する。

インターフェース部１６は、プリベーク部１５と露光部１７と現像部１８との間で、基板９の受け渡しを行う。露光部１７は、基板９の表面に形成されたレジスト膜に、所定の回路パターンを露光する。インターフェース部１６から露光部１７へ搬入された基板９は、露光部１７内のステージ上に水平に載置される。そして、露光部１７内の光源から、フォトマスクを介して基板９の表面に光が照射される。これにより、フォトマスク上のパターンが、基板９のレジスト膜に転写される。

その後、基板９は、露光部１７から搬出され、インターフェース部１６を介して現像部１８へ搬送される。現像部１８は、露光後の基板９を現像液に浸して、現像処理を行う。これにより、基板９の上面にパターンが形成される。リンス部１９は、基板９の表面をリンス液ですすぐことによって、基板９の表面から現像液を洗い流す。これにより、現像処理の進行が停止する。

ポストベーク部２０は、加熱部と冷却部とを有する。加熱部は、例えば、環境温度よりも高い所定の温度に保たれた加熱プレート上に、リンス後の基板９を載置する。これにより、基板９が加熱され、基板９の表面に付着したリンス液が気化して、基板９が乾燥する。冷却部は、温調された冷却プレート上に、加熱後の基板９を載置する。これにより、基板９の温度が目標温度まで低下する。

その後、基板９は、ポストベーク部２０から再びインデクサ１０へ搬送される。

＜１−２．熱処理装置の構成＞
続いて、上述したデハイドベーク部１２内の冷却部、プリベーク部１５内の冷却部、およびポストベーク部２０内の冷却部のそれぞれに適用できる熱処理装置１の構成について説明する。

図２は、第１実施形態に係る熱処理装置１の概略断面図である。図３は、熱処理装置１の概略上面図である。本実施形態の熱処理装置１は、環境温度よりも高温の基板９を、環境温度付近の目標温度まで冷却する装置である。図２および図３に示すように、熱処理装置１は、熱処理プレート３０、温調機構４０、複数のリフトピン５０、昇降機構６０、温度計測部７０、および制御部８０を有する。

熱処理プレート３０は、略水平に配置された平板状の基板支持台である。本実施形態では、熱処理プレート３０の上面視における形状は、基板９よりもやや大きい矩形となっている。熱処理プレート３０の少なくとも上面３１は、熱伝導性の高い材料（例えば、アルミニウム等の金属）により形成される。熱処理装置１に搬入された基板９は、熱処理プレート３０の当該上面３１に、水平に載置される。なお、熱処理プレート３０の上面３１に微小な突起を設け、当該突起の上に基板９を載置するようになっていてもよい。

本実施形態では、基板９のうち、後述する複数の第１リフトピン５１に支持される部分を「外周部９１」と称し、後述する複数の第２リフトピン５２に支持される部分を「中央部９２」と称する。図２に示すように、熱処理プレート３０の上面３１は、基板９の外周部９１が配置される外周エリアＡ１と、基板９の中央部９２が配置される中央エリアＡ２とを有する。

温調機構４０は、熱処理プレート３０の内部に設けられた熱媒体の流路４０１と、熱媒体を温調しつつ循環させる温調源４０２とを有する。図２および図３では、熱処理プレート３０内の流路４０１が形成される範囲を、破線で示している。流路４０１は、熱処理プレート３０の中央付近から外周部付近に亘って、熱処理プレート３０の内部に満遍なく形成されている。熱媒体には、例えば、水などが用いられる。熱処理プレート３０の上面３１は、流路４０１内を流れる熱媒体によって、温調される。温調源４０２は、熱処理プレート３０内の流路４０１から排出される熱媒体を回収し、当該熱媒体を冷却して、再び熱処理プレート３０内の流路４０１へ送給する。

本実施形態では、熱処理プレート３０の内部に、１本の連続した流路４０１が形成されている。そして、単一の温調源４０２から当該流路４０１に、熱媒体が送給される。これにより、熱処理プレート３０の上面３１のうち、外周エリアＡ１と中央エリアＡ２とを含む全体が、目標温度よりも低い温度（目標温度よりも過剰な温度）に温調される。温調された熱処理プレート３０の上面３１に高温の基板９が載置されると、基板９は、目標温度に向けて冷却される。

複数のリフトピン５０は、熱処理プレート３０の上方に基板９を支持するための支持部材である。熱処理プレート３０には、上面３１に対して垂直に延びる複数の貫通孔３２が設けられている。複数のリフトピン５０は、各々の上端部が貫通孔３２内に配置された状態（退避状態）と、各々の上端部が貫通孔３２から熱処理プレート３０の上方に突出した状態（突出状態）との間で、上下に昇降可能となっている。

本実施形態の複数のリフトピン５０は、複数の第１リフトピン５１と、複数の第２リフトピン５２とを含んでいる。複数の第１リフトピン５１は、熱処理プレート３０の外周エリアＡ１に設けられた貫通孔３２内に配置される。また、複数の第１リフトピン５１の各々の下端部は、熱処理プレート３０の下方に位置する第１枠体５１０によって、互いに接続されている。したがって、複数の第１リフトピン５１は、一体として上下に昇降移動する。

複数の第２リフトピン５２は、複数の第１リフトピン５１よりも内側に位置する。複数の第２リフトピン５２は、熱処理プレート３０の中央エリアＡ２に設けられた貫通孔３２内に配置される。また、複数の第２リフトピン５２の各々の下端部は、熱処理プレート３０の下方に位置する第１枠体５１０とは別の第２枠体５２０によって、互いに接続されている。したがって、複数の第２リフトピン５２は、一体として上下に昇降移動する。

昇降機構６０は、複数のリフトピン５０を昇降させるための機構である。本実施形態の昇降機構６０は、第１昇降機構６１と第２昇降機構６２とを有する。第１昇降機構６１は、モータやエアシリンダなどの動力を利用して、第１枠体５１０を上下に昇降させる。これにより、第１枠体５１０とともに、複数の第１リフトピン５１が同時に昇降する。第２昇降機構６２は、モータやエアシリンダなどの動力を利用して、第２枠体５２０を上下に昇降させる。これにより、第２枠体５２０とともに、複数の第２リフトピン５２が同時に昇降する。すなわち、昇降機構６０は、複数の第１リフトピン５１と、複数の第２リフトピン５２とを、熱処理プレート３０に対して個別に昇降させることができる。

複数の第１リフトピン５１を上昇させると、複数の第１リフトピン５１の各々の上端部が、熱処理プレート３０の上面３１よりも上方へ突出する。そして、基板９の外周部９１が、複数の第１リフトピン５１の上端部に支持される。また、複数の第２リフトピン５２を上昇させると、複数の第２リフトピン５２の各々の上端部が、熱処理プレート３０の上面３１よりも上方へ突出する。そして、基板９の中央部９２が、複数の第２リフトピン５２の上端部に支持される。一方、複数の第１リフトピン５１および複数の第２リフトピン５２を下降させると、基板９の全体が、熱処理プレート３０の上面３１に載置される。

温度計測部７０は、熱処理プレート３０の上面３１に載置された基板９の温度を計測するための機構である。本実施形態の温度計測部７０は、外周温度センサ７１と中央温度センサ７２とを有する。外周温度センサ７１および中央温度センサ７２には、例えば、赤外線放射温度計が用いられる。外周温度センサ７１は、基板９の外周部９１の上方に配置され、外周部９１の表面温度を非接触で計測する。中央温度センサ７２は、基板９の中央部９２の上方に配置され、中央部９２の表面温度を非接触で計測する。また、外周温度センサ７１および中央温度センサ７２は、得られた計測結果を示す計測信号を、制御部８０へ送信する。

なお、外周温度センサ７１および中央温度センサ７２に、放射温度計以外の温度計を用いてもよい。例えば、基板９にプローブを接触させても差し支えない状況であれば、接触式の温度計を用いてもよい。また、温度計測部７０は、外周温度センサ７１および中央温度センサ７２を、それぞれ複数備えていてもよい。

制御部８０は、熱処理装置１内の各部を動作制御するための手段である。図２中に概念的に示したように、制御部８０は、ＣＰＵ等の演算処理部８１、ＲＡＭ等のメモリ８２、およびハードディスクドライブ等の記憶部８３を有するコンピュータにより構成されている。記憶部８３内には、基板９に対する熱処理を実行するためのコンピュータプログラムＰが、インストールされている。

図４は、制御部８０と、熱処理装置１内の各部との接続構成を示したブロック図である。図４に示すように、制御部８０は、上述した温調機構４０、第１昇降機構６１、第２昇降機構６２、外周温度センサ７１、および中央温度センサ７２と、それぞれ電気的に接続されている。制御部８０は、記憶部８３に記憶されたコンピュータプログラムＰをメモリ８２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰに基づいて、演算処理部８１が演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する（図２参照）。これにより、基板９に対する熱処理が進行する。

＜１−３．熱処理装置の動作＞
続いて、第１実施形態に係る熱処理装置１の動作について、説明する。図５は、熱処理装置１を用いて、基板９を目標温度に冷却する処理の流れを示すフローチャートである。

基板９を冷却するときには、まず、熱処理プレート３０の温調を開始する（ステップＳ１１）。すなわち、温調機構４０を動作させて、熱処理プレート３０内の流路４０１に、熱媒体を送給する。これにより、熱処理プレート３０の外周エリアＡ１および中央エリアＡ２を含む上面３１の全体を、目標温度よりも低い温度に温調する。例えば、目標温度が２３℃であり、許容誤差範囲が±１℃の場合、熱処理プレート３０の上面３１を、許容誤差範囲の最も低い温度である２２℃よりもやや低い２０℃に設定する。

次に、熱処理プレート３０の上面３１に、基板９を載置する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、まず、昇降機構６０を動作させて、複数のリフトピン５０（複数の第１リフトピン５１および複数の第２リフトピン５２）を、熱処理プレート３０の上面３１から突出させる。そして、加熱部において加熱された基板９を、所定の搬送ロボットによって、複数のリフトピン５０上に載置する。その後、昇降機構６０を再び動作させて、複数のリフトピン５０を下降させる。複数のリフトピン５０の上端部が、貫通孔３２内に収納されると、熱処理プレート３０の上面３１に、基板９が水平姿勢で載置される。

温調された熱処理プレート３０の上面３１に高温の基板９が載置されると、基板９の冷却が開始される。すなわち、基板９の温度が、目標温度へ向けて低下を始める。その後、外周温度センサ７１および中央温度センサ７２は、基板９の外周部９１および中央部９２の温度を、それぞれ計測する（ステップＳ１３）。そして、外周温度センサ７１および中央温度センサ７２は、計測結果を示す信号を、制御部８０へ送信する。

基板９の外周部９１および中央部９２は、それぞれ、熱処理プレート３０への熱吸収と、周囲への放熱とによって、冷却される。ただし、基板９の外周部９１は、中央部９２に比べて放熱の効果が大きい。このため、基板９の外周部９１の温度は、中央部９２の温度よりも、速く低下する。

制御部８０は、まず、外周温度センサ７１の計測結果が、目標温度まで低下したか否かを監視する（ステップＳ１４）。そして、外周温度センサ７１の計測結果が目標温度まで低下すると、第１昇降機構６１を動作させて、複数の第１リフトピン５１を上昇させる（ステップＳ１５）。これにより、基板９の外周部９１を上方へ撓ませて、熱処理プレート３０の上面３１から、基板９の外周部９１を引き離す。なお、このステップＳ１５の時点では、基板９の中央部９２は、熱処理プレート３０の上面３１に接触した状態を維持している。

続いて、制御部８０は、中央温度センサ７２の計測結果が、目標温度まで低下したか否かを監視する（ステップＳ１６）。そして、中央温度センサ７２の計測結果が目標温度まで低下すると、第２昇降機構６２を動作させて、複数の第２リフトピン５２を上昇させる（ステップＳ１７）。これにより、熱処理プレート３０の上面３１から、基板９の中央部９２を引き離す。

このように、本実施形態の熱処理装置１では、熱処理プレート３０の上面３１の全体を、目標温度よりも低い温度に温調する。これにより、基板９の温度を短時間に低下させることができる。また、基板９の外周部９１と中央部９２とが、それぞれ目標温度に到達した時点で、外周部９１と中央部９２とを、熱処理プレート３０の上面３１から個別に引き離す。このため、基板９の外周部９１が過剰に冷却されることを防止して、基板９の全面を均一に冷却できる。

また、本実施形態では、目標温度が、環境温度付近の温度である。このため、基板９の外周部９１を熱処理プレート３０から引き離した後、基板９の中央部９２を熱処理プレート３０から引き離すまでの間、先に引き離した外周部９１の温度を、目標温度に維持することができる。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．熱処理装置の構成＞
続いて、本発明の第２実施形態について、説明する。なお、本実施形態の熱処理装置１も、第１実施形態の熱処理装置１と同じように、基板処理装置１００のデハイドベーク部１２内の冷却部、プリベーク部１５内の冷却部、およびポストベーク部２０内の冷却部のそれぞれに、適用することができる。

図６は、第２実施形態に係る熱処理装置１の概略断面図である。図７は、熱処理装置１の概略上面図である。図６および図７に示すように、本実施形態の熱処理装置１は、熱処理プレート３０、温調機構４０、複数のリフトピン５０、昇降機構６０、温度計測部７０、および制御部８０を有する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と共通する部分については、重複説明を省略する。

本実施形態の温調機構４０は、第１温調機構４１と第２温調機構４２とを有する。第１温調機構４１は、熱処理プレート３０の内部に設けられた熱媒体の第１流路４１１と、熱媒体を温調しつつ循環させる第１温調源４１２とを有する。第１流路４１１は、熱処理プレート３０の外周エリアＡ１の下方に設けられている。すなわち、本実施形態では、基板９の外周部９１と、熱処理プレート３０の外周エリアＡ１と、第１流路４１１とが、平面視において互いに重なる位置に配置される。

一方、第２温調機構４２は、熱処理プレート３０の内部に設けられた熱媒体の第２流路４２１と、熱媒体を温調しつつ循環させる第２温調源４２２とを有する。第２流路４２１は、熱処理プレート３０の中央エリアＡ２の下方に設けられている。すなわち、本実施形態では、基板９の中央部９２と、熱処理プレート３０の中央エリアＡ２と、第２流路４２１とが、平面視において互いに重なる位置に配置される。

熱処理プレート３０の上面３１のうち、外周エリアＡ１は、第１温調機構４１の第１流路４１１を流れる熱媒体によって、温調される。一方、熱処理プレート３０の上面３１のうち、中央エリアＡ２は、第２温調機構４２の第２流路４２１を流れる熱媒体によって、温調される。本実施形態では、第１温調機構４１の設定温度よりも、第２温調機構４２の設定温度を、低い温度に設定する。これにより、熱処理プレート３０の外周エリアＡ１を、目標温度付近の温度に温調し、熱処理プレート３０の中央エリアＡ２を、目標温度よりも低い温度（目標温度よりも過剰な温度）に温調する。

本実施形態の複数のリフトピン５０は、複数の第１リフトピン５１と、複数の第２リフトピン５２とを含んでいる。複数の第１リフトピン５１は、熱処理プレート３０の外周エリアＡ１に設けられた貫通孔３２内に配置される。複数の第２リフトピン５２は、熱処理プレート３０の中央エリアＡ２に設けられた貫通孔３２内に配置される。ただし、本実施形態では、全てのリフトピン５０の下端部が、熱処理プレート３０の下方に位置する共通の枠体５００によって、互いに接続されている。したがって、複数の第１リフトピン５１および複数の第２リフトピン５２は、全体が一体として上下に昇降移動する。

本実施形態の昇降機構６０は、モータやエアシリンダなどの動力を利用して、枠体５００を上下に昇降させる。これにより、枠体５００とともに、複数のリフトピン５０が同時に昇降する。すなわち、本実施形態の昇降機構６０は、複数の第１リフトピン５１および複数の第２リフトピン５２を、熱処理プレート３０に対して同時に昇降させる。

複数のリフトピン５０を上昇させると、複数のリフトピン５０の各々の上端部が、熱処理プレート３０の上面３１よりも上方へ突出する。そして、基板９の全体が、複数のリフトピン５０の上端部に支持される。一方、複数のリフトピン５０を下降させると、基板９の全体が、熱処理プレート３０の上面３１に載置される。

本実施形態の温度計測部７０は、中央温度センサ７２のみを有する。中央温度センサ７２は、基板９の中央部９２の上方に配置され、中央部９２の表面温度を非接触で計測する。また、中央温度センサ７２は、得られた計測結果を示す計測信号を、制御部８０へ送信する。

図８は、本実施形態の制御部８０と、熱処理装置１内の各部との接続構成を示したブロック図である。図８に示すように、制御部８０は、上述した第１温調機構４１、第２温調機構４２、昇降機構６０、および中央温度センサ７２と、それぞれ電気的に接続されている。制御部８０は、記憶部８３に記憶されたコンピュータプログラムＰをメモリ８２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰに基づいて、演算処理部８１が演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する。これにより、基板９に対する熱処理が進行する。

＜２−２．熱処理装置の動作＞
続いて、第２実施形態に係る熱処理装置１の動作について、説明する。図９は、第２実施形態に係る熱処理装置１を用いて、基板９を目標温度に冷却する処理の流れを示すフローチャートである。

基板９を冷却するときには、まず、熱処理プレート３０の温調を開始する（ステップＳ２１）。すなわち、第１温調機構４１を動作させて、熱処理プレート３０内の第１流路４１１に、熱媒体を送給する。これにより、熱処理プレート３０の外周エリアＡ１を目標温度付近の温度に温調する。また、第２温調機構４２を動作させて、熱処理プレート３０の第２流路４２１に、熱媒体を送給する。これにより、熱処理プレート３０の中央エリアＡ２を目標温度よりも低い温度に温調する。例えば、目標温度が２３℃であり、許容誤差範囲が±１℃の場合、外周エリアＡ１を２３℃に温調し、中央エリアＡ２を２０℃に温調する。

次に、熱処理プレート３０の上面３１に、基板９を載置する（ステップＳ２２）。温調された熱処理プレート３０の上面３１に高温の基板９が載置されると、基板９の冷却が開始される。すなわち、基板９の温度が、目標温度へ向けて低下を始める。その後、中央温度センサ７２は、基板９の中央部９２の温度を計測する（ステップＳ２３）。そして、中央温度センサ７２は、計測結果を示す信号を、制御部８０へ送信する。

基板９の外周部９１および中央部９２は、それぞれ、熱処理プレート３０への熱吸収と、周囲への放熱とによって、冷却される。ただし、基板９の外周部９１は、中央部９２に比べて放熱の効果が大きい。そこで、本実施形態では、熱処理プレート３０の中央エリアＡ２の温度を、外周エリアＡ１の温度よりも低く設定している。これにより、基板９の外周部９１と中央部９２とが、略同一の速さで冷却される。

制御部８０は、中央温度センサ７２の計測結果が、目標温度まで低下したか否かを監視する（ステップＳ２４）。そして、中央温度センサ７２の計測結果が目標温度まで低下すると、昇降機構６０を動作させて、第１リフトピン５１および第２リフトピン５２の双方を上昇させる（ステップＳ２５）。これにより、熱処理プレート３０の上面３１から、基板９の全体を引き離す。

このように、本実施形態の熱処理装置１では、熱処理プレート３０の中央エリアＡ２を、目標温度よりも低い温度に温調する。これにより、基板９の中央部９２の温度を、短時間に低下させることができる。また、熱処理プレート３０の外周エリアＡ１と中央エリアＡ２とを、異なる温度に温調しておくことで、放熱効果の大きい基板９の外周部９１と、放熱効果の小さい基板９の中央部９２とを、略同一の速さで冷却することができる。そして、基板９の中央部９２が目標温度に到達した時点で、基板９の全体を熱処理プレート３０の上面３１から引き離す。これにより、基板９の全面を、均一かつ短時間に冷却できる。

また、本実施形態の熱処理装置１では、昇降機構６０を複数設けることなく、また、基板９を撓ませることなく、水平姿勢のまま熱処理プレート３０から基板９を引き離すことができる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の第１実施形態および第２実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

図１０は、一変形例に係る熱処理装置１の概略断面図である。以下、図１０の熱処理装置１について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図１０の例では、複数のリフトピン５０は、複数の第１リフトピン５１と、複数の第２リフトピン５２とを含んでいる。複数の第１リフトピン５１は、熱処理プレート３０の外周エリアＡ１に設けられた貫通孔３２内に配置される。複数の第２リフトピン５２は、熱処理プレート３０の中央エリアＡ２に設けられた貫通孔３２内に配置される。ただし、本実施形態では、全てのリフトピン５０の下端部が、熱処理プレート３０の下方に位置する共通の枠体５００によって、互いに接続されている。したがって、複数の第１リフトピン５１および複数の第２リフトピン５２は、全体が一体として上下に昇降移動する。

また、図１０の例では、第１リフトピン５１の上端部の高さと、第２リフトピン５２の上端部の高さとが、互いに相違する。具体的には、第１リフトピン５１の上端部の高さが、第２リフトピン５２の上端部の高さよりも、高くなっている。

制御部８０は、熱処理の開始後、外周温度センサ７１の計測結果が目標温度まで低下すると、昇降機構６０を動作させて、複数のリフトピン５０を上昇させる。これにより、複数の第１リフトピン５１の上端部を、熱処理プレート３０の上面３１から突出させる。そうすると、基板９の外周部９１が、熱処理プレート３０の上面３１から引き離される。ただし、この時点では、基板９の中央部９２は、熱処理プレート３０の上面３１に接触している。このため、基板９の中央部９２は、引き続き熱処理プレート３０によって冷却される。

続いて、制御部８０は、中央温度センサ７２の計測結果が目標温度まで低下すると、昇降機構６０を動作させて、複数のリフトピン５０をさらに上昇させる。これにより、複数の第２リフトピン５２の上端部を、熱処理プレート３０の上面３１から突出させる。そうすると、基板９の中央部９２が、熱処理プレート３０の上面３１から引き離される。

このように、図１０の例では、第１リフトピン５１と第２リフトピン５２の上端部の高さを相違させている。このため、複数の昇降機構を設けることなく、基板９の外周部９１と中央部９２とを、それぞれが目標温度に到達した時点で、個別に熱処理プレート３０から引き離すことができる。したがって、基板９の全面を均一に熱処理できる。

また、上記の実施形態では、基板９を、外周部９１および中央部９２の２つの領域に分けて熱処理する例を示した。しかしながら、基板９を、３つ以上の領域に分けて、各領域に対して熱処理を行ってもよい。すなわち、基板９の各領域に対応するように、昇降機構や温調機構が、３つ以上設けられていてもよい。また、温度計測部も、３つ以上の温度センサを有していてもよい。

また、上記の実施形態では、熱処理の例として、冷却処理を行う場合について説明した。しかしながら、本発明の熱処理装置は、加熱処理を行う装置であってもよい。加熱処理の場合には、熱処理プレートの少なくとも中央エリアを、目標温度よりも高い温度（目標温度よりも過剰な温度）に温調すればよい。そして、制御部は、加熱処理の開始後、中央温度センサの計測結果が目標温度まで上昇したら、昇降機構を動作させて、第２リフトピンを上昇させればよい。

また、熱処理装置の処理空間は、大気圧環境であってもよく、減圧環境であってもよい。

また、上記の実施形態の熱処理装置１は、基板処理装置１００の一部であった。しかしながら、本発明の熱処理装置は、他の処理部とともに設置されない独立した装置であってもよい。

また、上記の実施形態の熱処理装置は、液晶表示装置用ガラス基板を処理対象としていた。しかしながら、本発明の熱処理装置は、ＰＤＰ用ガラス基板、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルタ用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板などの他の精密電子装置用基板を処理対象とするものであってもよい。また、基板の形状は円板状であってもよい。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１ 熱処理装置
９ 基板
１０ インデクサ
１１ 洗浄部
１２ デハイドベーク部
１３ 塗布部
１４ 減圧乾燥部
１５ プリベーク部
１６ インターフェース部
１７ 露光部
１８ 現像部
１９ リンス部
２０ ポストベーク部
３０ 熱処理プレート
３１ 上面
３２ 貫通孔
４０ 温調機構
４１ 第１温調機構
４２ 第２温調機構
５０ リフトピン
５１ 第１リフトピン
５２ 第２リフトピン
６０ 昇降機構
６１ 第１昇降機構
６２ 第２昇降機構
７０ 温度計測部
７１ 外周温度センサ
７２ 中央温度センサ
８０ 制御部
９１ 外周部
９２ 中央部
１００ 基板処理装置
４０１ 流路
４０２ 温調源
４１１ 第１流路
４１２ 第１温調源
４２１ 第２流路
４２２ 第２温調源
５００ 枠体
５１０ 第１枠体
５２０ 第２枠体
Ａ１ 外周エリア
Ａ２ 中央エリア
Ｐ コンピュータプログラム

Claims (6)

1. 基板を目標温度に冷却または加熱する熱処理装置であって、
   基板を載置する熱処理プレートと、
   前記熱処理プレートを温調する温調機構と、
   前記熱処理プレート内に設けられた複数のリフトピンと、
   前記複数のリフトピンを昇降させる昇降機構と、
   前記熱処理プレート上に載置された基板の中央部の温度を計測する中央温度センサと、
   前記熱処理プレート上に載置された基板の外周部の温度を計測する外周温度センサと、
   前記中央温度センサおよび前記外周温度センサの計測結果に基づいて、前記昇降機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記複数のリフトピンは、
   基板の前記外周部を支持する複数の第１リフトピンと、
   前記複数の第１リフトピンよりも内側に位置し、基板の前記中央部を支持する複数の第２リフトピンと、
   を含み、
   前記昇降機構は、
   前記複数の第１リフトピンを同時に昇降させる第１昇降機構と、
   前記複数の第２リフトピンを同時に昇降させる第２昇降機構と、
   を含み、
   前記温調機構は、前記熱処理プレートのうち、基板の前記外周部が配置される外周エリアと、基板の前記中央部が配置される中央エリアとの双方を、前記目標温度よりも過剰な温度に温調し、
   前記制御部は、
   基板の前記外周部および前記中央部を前記熱処理プレートに接触させて、熱処理を開始した後、
   前記外周温度センサにより計測される温度が、前記目標温度に到達したら、前記第１昇降機構を動作させて、前記第１リフトピンを上昇させ、
   前記中央温度センサにより計測される温度が、前記目標温度に到達したら、前記第２昇降機構を動作させて、前記第２リフトピンを上昇させる熱処理装置。
2. 基板を目標温度に冷却または加熱する熱処理装置であって、
   基板を載置する熱処理プレートと、
   前記熱処理プレートを温調する温調機構と、
   前記熱処理プレート内に設けられた複数のリフトピンと、
   前記複数のリフトピンを昇降させる昇降機構と、
   前記熱処理プレート上に載置された基板の中央部の温度を計測する中央温度センサと、
   前記熱処理プレート上に載置された基板の外周部の温度を計測する外周温度センサと、
   前記中央温度センサおよび前記外周温度センサの計測結果に基づいて、前記昇降機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記複数のリフトピンは、
   基板の前記外周部を支持する複数の第１リフトピンと、
   前記複数の第１リフトピンよりも内側に位置し、基板の前記中央部を支持する複数の第２リフトピンと、
   を含み、
   前記第１リフトピンの上端部の高さと、前記第２リフトピンの上端部の高さとが、互いに相違し、
   前記温調機構は、前記熱処理プレートのうち、基板の前記外周部が配置される外周エリアと、基板の前記中央部が配置される中央エリアとの双方を、前記目標温度よりも過剰な温度に温調し、
   前記制御部は、
   基板の前記外周部および前記中央部を前記熱処理プレートに接触させて、熱処理を開始した後、
   前記外周温度センサにより計測される温度が、前記目標温度に到達したら、前記昇降機構を動作させて、前記第１リフトピンの上端部を、前記熱処理プレートの上面から突出させ、
   前記中央温度センサにより計測される温度が、前記目標温度に到達したら、前記昇降機構を動作させて、前記第２リフトピンの上端部を、前記熱処理プレートの上面から突出させる熱処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の熱処理装置であって、
   環境温度よりも高温の基板を、前記目標温度に冷却する熱処理装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の熱処理装置であって、
   前記目標温度は、環境温度付近の温度である熱処理装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の熱処理装置であって、
   前記中央温度センサは、基板の表面温度を非接触で計測する熱処理装置。
6. 基板を目標温度に冷却または加熱する熱処理方法であって、
   ａ）熱処理プレートの温調を開始する工程と、
   ｂ）前記熱処理プレートの上面に基板を載置する工程と、
   ｃ）前記熱処理プレート上に載置された基板の中央部および外周部の温度を計測する工程と、
   ｄ）前記工程ｃ）の計測結果に基づいて、前記熱処理プレートから基板を引き離す工程と、
   を含み、
   前記工程ａ）では、前記熱処理プレートのうち、基板の前記外周部が配置される外周エリアと、基板の前記中央部が配置される中央エリアとの双方を、前記目標温度よりも過剰な温度に温調し、
   前記工程ｂ）では、基板の前記外周部および前記中央部を前記熱処理プレートに接触させ、
   前記工程ｄ）は、
   ｄ−１）基板の前記外周部の温度が、前記目標温度に到達したら、基板の前記外周部を、前記熱処理プレートから引き離す工程と、
   ｄ−２）基板の前記中央部の温度が、前記目標温度に到達したら、基板の前記中央部を、前記熱処理プレートから引き離す工程と、
   を有する熱処理方法。
   

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