JPH097925A - 基板冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板からの輻射熱により処理空間の雰囲気温
度が上昇するのを防止して、短時間で、しかも優れた温
調精度で基板を冷却することができる基板冷却装置を提
供する。 【構成】 処理空間ＳＰに面するユニットカバー２の内
面２ａに熱吸収層４が形成される。この熱吸収層４は、
アルミニウムよりも大きな熱の吸収率を有しており、基
板３からの輻射熱を効率良く吸収する。また、ユニット
カバー２の外面２ｂに冷却フィン５が取り付けられると
ともに、排気ユニットがカバー６と、ユニットカバー２
および冷却フィン５との間の気流経路７に接続され排気
する。これにより、吸収された熱をユニットカバー２の
外面２ｂおよび冷却フィン５により効率良く処理空間外
に放熱する。また、処理空間ＳＰ内で下方から上方への
気流９が形成され、基板表面近傍の高温雰囲気をユニッ
トカバー２の外に除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱処理された半導体
基板や液晶用ガラス基板などの薄板状基板（以下、単に
「基板」という。）を冷却するための基板冷却装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶基板製造におけるフォトリ
ソグラフィー工程においては、ガラス基板表面に塗布さ
れたレジストを乾燥するため、当該基板をホットプレー
トなどの発熱体を備えた加熱装置上に載置して加熱して
高温で熱処理し、その後常温に冷却する工程が含まれ
る。このような冷却工程においては、図３に示すような
基板冷却装置が用いられている。

【０００３】図３は、従来の基板冷却装置を示す断面図
である。この基板冷却装置は、同図に示すように、アル
ミニウムなどの金属で形成された載置台（冷却プレー
ト）１と、その載置台１上に配置されて載置台１との間
で処理空間ＳＰを形成するユニットカバー２とを備えて
いる。この基板冷却装置では、高温の基板３を載置台１
に直接載置するとともに、その基板３を覆うようにユニ
ットカバー２を載置台１上に配置して処理空間ＳＰ内で
基板３の冷却処理を行う。具体的には、ペルチェ素子や
冷却水を利用して当該基板を高温から所定の温度、例え
ば１００℃から２３℃までに冷却する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にして高温の基板３を冷却している間に、冷却処理中の
基板３からの輻射熱がユニットカバー２に蓄熱される。
このため、載置台１とユニットカバー２とで形成される
処理空間ＳＰの雰囲気温度が載置台１の設定温度よりも
高くなり、基板３の温調精度の悪化を招いたり、目的の
温度にまで基板３を冷却するのに要する処理時間が長く
なってスループットに対して悪影響を及ぼすなどの問題
が生じている。

【０００５】本発明は、上述のような問題を解消して、
基板からの輻射熱により処理空間の雰囲気温度が上昇す
るのを防止して、短時間で、しかも優れた温調精度で基
板を冷却することができる基板冷却装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、載置
台と、前記載置台の少なくとも上面を覆うように配置さ
れて前記載置台との間で処理空間を形成する第１カバー
手段とを備え、前記処理空間内で基板を前記載置台の前
記上面に直接もしくは所定の間隔をおいて載置して当該
基板を冷却する基板冷却装置であって、上記目的を達成
するため、前記処理空間に面する前記第１カバー手段の
内面に、熱の吸収率が前記第１カバー手段より高い物質
で構成された熱吸収層を形成し、前記第１カバー手段の
外面に冷却フィンを設けるとともに、前記第１カバー手
段の底部あるいは側面部から前記処理空間に向けて気体
を導入する一方、前記第１カバー手段の上面に設けられ
た排気口を介して前記処理空間内の気体を排気して、前
記処理空間内に下方から上方への気流を形成している。

【０００７】請求項２の発明は、前記第１カバー手段お
よび前記冷却フィンを取り囲むように配置されて前記第
１カバー手段および前記冷却フィンとの間で気流経路を
形成する第２カバー手段と、前記気流経路に接続されて
当該気流経路内を強制的に排気する強制排気手段と、を
さらに備えている。

【０００８】

【作用】請求項１の発明では、熱の吸収率が高い物質か
らなる熱吸収層が、処理空間に面する第１カバー手段の
内面に形成されて、基板からの輻射熱を効率良く吸収す
る。しかも、こうして吸収された熱は、第１カバー手段
の外面および当該外面に取り付けられた冷却フィンによ
り効率良く処理空間外に放熱される。このため、処理空
間の雰囲気温度の上昇が抑えられる。

【０００９】また、基板表面近傍の雰囲気は比較的高温
となるが、処理空間内で下方から上方への気流を形成し
たことで、その気流に乗って高温雰囲気が第１カバー手
段の上面に設けられた排気口を介して外部に除去され
る。

【００１０】請求項２の発明では、第２カバー手段が第
１カバー手段および冷却フィンを取り囲むように配置さ
れて第１カバー手段などとの間で気流経路を形成してい
る。そして、この気流経路に強制排気手段が接続されて
当該気流経路内を排気して気流経路内に空気の流れを形
成する。このため、第１カバー手段および冷却フィンに
よる放熱が促進されて処理空間の雰囲気温度の上昇をよ
り効果的に抑制することができる。

【００１１】また、気流に乗って除去された高温雰囲気
は気流経路に沿って第２カバー手段の外部に除去され
る。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明するが、これにより本発明の技術的範囲が制限さ
れるものではない。

【００１３】図１は、この発明にかかる基板冷却装置の
一実施例を示す断面図である。この基板冷却装置は、同
図に示すように、アルミニウムなどの金属で形成された
載置台（冷却プレート）１と、その載置台１を取り囲む
ように配置されて載置台１との間で処理空間ＳＰを形成
するユニットカバー（第１カバー手段）２と、さらにユ
ニットカバー２を取り囲むように配置されてユニットカ
バー２および冷却フィン５との間で気流経路７を形成す
る別のカバー（第２カバー手段）６と、この気流経路７
に接続されて当該気流経路７内を強制的に排気する排気
ユニット（図示省略）とを備えている。

【００１４】この実施例にかかる基板冷却装置では、図
２に示すように、処理空間ＳＰに面するユニットカバー
２の内面２ａに熱吸収層４が形成されている。この実施
例では、ユニットカバー２はアルミニウムで形成されて
おり、特定の溶液（例えば硫酸溶液やしゅう酸溶液）中
での陽極電解によりユニットカバー２の内面２ａに黒色
酸化皮膜（通称：黒アルマイト皮膜）を形成し、これを
熱吸収層４としている。このようにして形成された熱吸
収層（黒色酸化皮膜）４はアルミニウムよりも大きな熱
の吸収率を有しており、基板３からの輻射熱を効率良く
吸収することができる。なお、ここで、「熱の吸収率」
とは、与えられた面に投射される熱放射のエネルギーの
うち、その面に吸収されて熱となるものの割合をいう。
なお、この実施例では、黒色酸化皮膜により熱吸収層４
を形成しているが、これ以外に黒鉛板材により構成した
り、ユニットカバー２の内面２ａを塗装する等により、
当該熱吸収層４の熱の吸収率をユニットカバー２のそれ
よりも大きくすることで、上記実施例と同様に、基板３
からの輻射熱を効率良く吸収することができる。

【００１５】また、この実施例では、ユニットカバー２
の外面２ｂに冷却フィン５が取り付けられている。この
ように冷却フィン５を取り付けることで、放熱表面積が
大きくなり、ユニットカバー２から熱を効率良く処理空
間ＳＰの外側に放熱することができる。なお、冷却フィ
ン５の形状や枚数などは任意である。

【００１６】また、ユニットカバー２の底部２ｃから窒
素ガス（Ｎ2）が処理空間ＳＰに導入されている。しか
も、ユニットカバー２の上面２ｄには複数の排気口８が
形成されているので、処理空間ＳＰ内に導入された窒素
ガスは排気口８に向けて流れ、その結果、処理空間ＳＰ
内に下方から上方への気流９が形成される。ここで、処
理空間ＳＰ内に気流が形成されていない場合には、冷却
中の基板３の表面近傍に形成される比較的高温の雰囲気
が基板表面近傍に残ったままとなり、冷却処理の妨げの
要因となる。これに対して、上記のようにして処理空間
ＳＰ内に下方から上方への気流９を形成することで、そ
の気流９に乗って高温雰囲気をユニットカバー２の上面
２ｄに形成された排気口８を介して処理空間ＳＰの外部
に除去することができ、基板３をより効率良く冷却する
ことができる。

【００１７】さらに、カバー６を配置することで、ユニ
ットカバー２および冷却フィン５との間で気流経路７を
形成しているので、この気流経路７に接続された排気ユ
ニットを作動させて、排気口８を介して除去された高温
雰囲気をさらにカバー６の上面に設けられた排気口１０
を介してカバー６外に排気除去することができる。ま
た、排気ユニットの作動により、気流経路７内において
も、排気口１０に向けての気流１１が形成され、ユニッ
トカバー２の外面２ｂおよび冷却フィン５に当たりなが
ら、排気ユニット側に排気される。このため、ユニット
カバー２の外面２ｂおよび冷却フィン５からの放熱をよ
り効果的に行うことができる。

【００１８】このように、この実施例にかかる基板冷却
装置によれば、ユニットカバー２の内面２ａに熱吸収層
４を形成して処理空間ＳＰ内の基板３からの輻射熱を効
率良く吸収するとともに、ユニットカバー２の外面２ｂ
および冷却フィン５から効率良く放熱するようにしてい
るのに加え、処理空間ＳＰ内に下方から上方への気流９
を形成して基板３の表面近傍の高温雰囲気を処理空間Ｓ
Ｐの外部に除去するので、基板３からの輻射熱を効率良
く処理空間ＳＰの外側に放熱することができ、処理空間
ＳＰ内の雰囲気温度の上昇を抑えることができる。その
結果、高温の基板３を短時間で、しかも優れた温調精度
で所定の目的温度に冷却することができる。

【００１９】なお、上記実施例では、ユニットカバー２
および冷却フィン５を全体的に別のカバー６で覆って気
流経路７を形成するとともに、排気ユニットにより気流
経路７に沿って気流１１を形成しているが、これらの構
成は必須の構成要素というわけではない。ただし、放熱
効率を考慮した場合には、これらの構成を設けるのが好
適である。

【００２０】また、上記実施例では、ユニットカバー２
がアルミニウムで形成されている場合について説明した
が、ステンレス鋼などの別の金属材料で形成されている
場合についても同様にユニットカバー２の内面２ａに熱
吸収層４を設ければ良く、同様の効果が得られる。

【００２１】また、上記実施例では、ユニットカバー２
の底部２ｃから窒素ガス（Ｎ2）を処理空間ＳＰに導入
しているが、導入位置はこれに限定されるものではな
く、例えばユニットカバー２の側面部に設けても良く、
また導入する気体についても窒素ガスに限定されるもの
ではなく、窒素ガスの代わりに、例えば空気や不活性ガ
スなどを導入して下方から上方への気流９を形成するよ
うにしてもよい。

【００２２】また、この実施例では、ユニットカバー２
で載置台１全体を覆って処理空間ＳＰを形成している
が、載置台１の上面にユニットカバー２を配置して処理
空間ＳＰを形成するようにしてもよく、要は載置台１の
少なくとも上面を覆うようにユニットカバー２を配置し
て処理空間ＳＰを形成するようにすればよい。

【００２３】さらに、本発明は、基板３を載置台１の載
置面に直接載置するタイプの基板冷却装置のみならず、
プロキシミティピンなどにより基板３を当該載置面から
少し離した状態で水平に保持して冷却する基板冷却装置
に対しても適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、熱の吸収率が高い物質からなる熱吸収層を、処理
空間に面する第１カバー手段の内面に形成して基板から
の輻射熱を効率良く吸収するとともに、吸収された熱を
第１カバー手段の外面および当該外面に取り付けられた
冷却フィンにより効率良く処理空間外に放熱するように
している。また、処理空間内で下方から上方への気流を
形成し、その気流に乗って高温雰囲気が第１カバー手段
の上面に設けられた排気口を介して外部に除去するよう
にしている。そのため、処理空間の雰囲気温度の上昇を
抑えることができ、その結果、高温の基板を短時間で、
しかも優れた温調精度で冷却することができる。

【００２５】請求項２の発明によれば、第２カバー手段
を第１カバー手段および冷却フィンを取り囲むように配
置して第１カバー手段などとの間で気流経路を形成する
とともに、この気流経路に強制排気手段を接続し、当該
気流経路内を排気して気流経路内に空気の流れを形成し
ているので、第１カバー手段の外面および冷却フィンに
よる放熱が促進されて処理空間の雰囲気温度の上昇をよ
り効果的に抑制することができる。その結果、請求項１
の発明の場合よりも、より短時間で、しかもより高精度
で基板を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる基板冷却装置の一実施例を示
す断面図である。

【図２】図１の基板冷却装置の部分拡大断面図である。

【図３】従来の基板冷却装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 載置台 ２ ユニットカバー（第１カバー手段） ２ａ （ユニットカバーの）内面 ２ｂ （ユニットカバーの）外面 ２ｃ （ユニットカバーの）底部 ２ｄ （ユニットカバーの）上面 ３ 基板 ４ 熱吸収層 ５ 冷却フィン ６ カバー（第２カバー手段） ７ 気流経路 ８ 排気口 ９，１１ 気流 ＳＰ 処理空間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 載置台と、前記載置台の少なくとも上面
   を覆うように配置されて前記載置台との間で処理空間を
   形成する第１カバー手段とを備え、前記処理空間内で基
   板を前記載置台の前記上面に直接もしくは所定の間隔を
   おいて載置して当該基板を冷却する基板冷却装置におい
   て、 前記処理空間に面する前記第１カバー手段の内面に、熱
   の吸収率が前記第１カバー手段より高い物質で構成され
   た熱吸収層が形成され、 前記第１カバー手段の外面に冷却フィンが設けられると
   ともに、 前記第１カバー手段の底部あるいは側面部から前記処理
   空間に向けて気体を導入する一方、前記第１カバー手段
   の上面に設けられた排気口を介して前記処理空間内の気
   体を排気して、前記処理空間内に下方から上方への気流
   が形成されたことを特徴とする基板冷却装置。
2. 【請求項２】 前記第１カバー手段および前記冷却フィ
   ンを取り囲むように配置されて前記第１カバー手段およ
   び前記冷却フィンとの間で気流経路を形成する第２カバ
   ー手段と、 前記気流経路に接続されて当該気流経路内を強制的に排
   気する強制排気手段と、をさらに備える請求項１記載の
   基板冷却装置。