JP2006005364A - 熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ヒーターを含む加熱プレートと、加熱プレートの下部に結合されてその内部に冷却チャンバーが形成されるチャンバーケースと、チャンバーケースに設けられる、冷却用液体と気体とを混合して液滴エアロゾルを発生すると同時に液滴エアロゾルを冷却チャンバーの内部に噴射する少なくとも1つの噴霧手段とを備える。これにより、相変化熱伝達方式に加熱プレートを冷却させるので冷却性能に優れ、供給される液滴エアロゾルが損失されることがなく加熱プレートを所望の温度まで急速に冷却することができ、 排気装置を従来の液体冷却方式の熱処理装置より漏水の危険なしで簡単に構成することができ、1つのベークユニットにウェーハベーク工程と冷却工程を順次的に進行することができて半導体生産性を向上できる。
【選択図】図2
Description
最近では、半導体製造が少品種大量生産から多品種大量生産に変化することによって、半導体種類別に異なるウェーハ熱処理温度が必要になる。従って、例えばウェーハの加熱が150℃で行われた後、次の工程が100℃の温度で行われるべき場合には、前記ウェーハができるだけ早く100℃に冷却されてこそ半導体の生産性を向上させ得る。
図1に、加熱板70を冷却する冷却手段を備えた従来の熱処理装置を示す。図1に示すように、加熱板70の下部には、冷却チャンバーを形成するケース66が設けられている。ここで、加熱板70の上面には、ウェーハWが置かれ、加熱板70の下面には、ウェーハWを加熱するためのヒーター71が設けられている。一方、冷却チャンバーの内部には、ケース66の通気部72を通じて入った冷却ガスを冷却チャンバーの内部に噴射して、ヒーター71により加熱された加熱板70を冷却するノズル74が設けられる。
前記噴霧手段は、前記冷却用液体を噴射する第1のノズルと、前記気体を噴射する第2のノズルとを含むことができ、この際前記第1のノズルは、前記第2のノズルの内部に設けられることが好ましい。
前記噴霧手段は、噴射される前記液滴エアロゾルを分散させる拡散部材を含むことができる。
前記冷却用液体は、水を含むことができ、前記気体は、空気を含むことができる。
前記技術的課題を達成するために本発明の他の具現例による熱処理装置は、上面に基板が積載される上部プレートと、前記上部プレートの下部に設けられる下部プレートと、前記上部プレートと下部プレートとの間に設けられて、前記基板を加熱するためのヒーターとを含む加熱プレートと、前記下部プレートの下部に結合されて、その内部に冷却チャンバーが形成されるチャンバーケースと、前記チャンバーケースに設けられるものであり、冷却用液体と気体とを混合して液滴エアロゾルを発生すると同時に、前記液滴エアロゾルを前記冷却チャンバーの内部に噴射する少なくとも1つの噴霧手段とを備え、前記冷却チャンバーの内部に噴射された前記液滴エアロゾルが蒸発することによって、前記加熱プレートを冷却することを特徴とする。
前記上部及び下部プレートは、金属、セラミック、ガラス又は耐熱性樹脂より成る。
前記下部プレートと前記チャンバーケースとの結合部には、ガスケットが設けられる。
前記技術的課題を達成するために、本発明の他の実施形態による熱処理装置の冷却方法は、加熱プレートの下部に冷却チャンバーが形成され、前記冷却チャンバーの内部に冷却用液体と気体とを混合して発生された液滴エアロゾルを噴射して、前記加熱プレートを冷却する方法であって、前記冷却チャンバーの内部に前記液滴エアロゾルを所定時間の間パルス状に噴射して、前記加熱プレートを冷却する段階と、前記冷却チャンバーの内部に前記気体のみを噴射して、前記冷却チャンバーの内部に残っている蒸気を除去する段階とを含む。
第一に、液滴エアロゾルが加熱プレートに直接接触して蒸発することによって、相変化熱伝達方式に加熱プレートを冷却するので、冷却性能に優れる。
第二に、チャンバーケースに設けられた噴霧手段が冷却用液体と気体とを混合して液滴エアロゾルを発生すると同時に、冷却チャンバーの内部に噴射することによって供給される液滴エアロゾルが損失されることがなく、加熱プレートを所望の温度まで急速に冷却することができる。
第四に、半導体製造工程で、1つのベークユニットにウェーハベーク工程と冷却工程とを順に進行することができ、半導体生産性を向上できる。
図2は、本発明の実施形態による熱処理装置の切開斜視図であり、図3は図2に示された熱処理装置の概略的な断面図である。
図2及び図3に示すように、本発明の実施形態による熱処理装置は、加熱プレート100と、加熱プレート100の下部に結合されるチャンバーケース110と、チャンバーケース110に設けられる少なくとも1つの噴霧手段120とを備える。
噴霧手段120は、チャンバーケース110の下部壁に設けられて冷却用液体と気体とを混合して、微細なサイズの液滴エアロゾルを発生すると同時に、液滴エアロゾルを冷却チャンバー150の内部に噴射する。このため、噴霧手段120は、液滴エアロゾルを噴射する部分が冷却チャンバー150の内側に突設される。ここで、冷却用液体としては、水が使用され、気体としては空気が使用されうる。
一定温度で液体1gが完全に蒸発するのに必要な熱量を蒸発熱と言い、例えば水の蒸発熱は2270J/gである。従って、水1gを蒸発させるためには、水1gを1℃高めるのに必要な熱量である約4.2Jより540倍程度の熱量が必要になるため、本発明でのように冷却用液体、例えば水の蒸発を用いて加熱プレート100を冷却することは非常に効果的な冷却方式になる。
一方、図2には、2つの噴霧手段120がチャンバーケース110の下部壁に設けられた場合が示されているが、本実施形態ではこれに限定されず、1つ又は3つの以上の噴霧手段120がチャンバーケース110の下部壁に設けることができ、また噴霧手段120は、チャンバーケース110の側壁に設けることもできる。そして、排出口115は、チャンバーケース110の下部壁又は側壁に2つ以上形成することもできる。
図5A及び図5Bは、下部プレート101の下面を示した断面図である。図5Aに示すように、下部プレート101の下面には、毛細管構造101aを形成することができる。こうした毛細管構造は、下部プレート101の下面に所定の粉末を播いた後、これを溶かして成型する工程である焼結処理により形成されうる。このように下部プレート101の下面に毛細管構造101aを形成すれば、下部プレート101の下面全体に液滴エアロゾルが均一に分布された状態で蒸発が誘導され、また液滴エアロゾルが接触する表面積が増大して加熱プレート100をより効果的に冷却することができる。そして、図5Bに示すように、下部プレート101の下面には、微細な多数のグルーブ101bを形成することができる。こうしたグルーブ101bは、下部プレート101の下面を加工することによって形成されうる。そして、こうしたグルーブ101bも前述したように、下部プレート101の下面に液滴エアロゾルを均一に分布させ、液滴エアロゾルと接触する表面積を増大する役割を果たす。
図6Aは、本発明の1実施形態による熱処理装置の冷却方法を説明するために示したものである。図6Aに示すように、先ず所定時間t1の間噴霧手段120により冷却チャンバー150の内部に液滴エアロゾルを持続的に噴射する。この過程では、冷却用液体及び気体をそれぞれ第1及び第2のノズル122,121を通じて持続的に冷却チャンバー150の内部に供給する。これにより、加熱プレート100は、噴射された液滴エアロゾルの蒸発により所望の温度まで冷却される。
以上、本発明による好適な実施形態を説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲により決められるものである。
101 下部プレート
103 ヒーター
105 上部プレート
107 ガスケット
110 チャンバーケース
115 排出口
120 噴霧手段
123 第1の供給管
124 第2の供給管
150 冷却チャンバー
Claims (33)
- ヒーターを含む加熱プレートと、
前記加熱プレートの下部に結合されて、その内部に冷却チャンバーが形成されるチャンバーケースと、
前記チャンバーケースに設けられ、冷却用液体と気体とを混合して液滴エアロゾルを発生すると同時に、前記液滴エアロゾルを前記冷却チャンバーの内部に噴射する少なくとも1つの噴霧手段と、
を備え、前記冷却チャンバーの内部に噴射された前記液滴エアロゾルが蒸発することによって、前記加熱プレートを冷却させることを特徴とする熱処理装置。 - 前記噴霧手段は、前記液滴エアロゾルを噴射する部分が前記冷却チャンバーの内側に突設されることを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
- 前記噴霧手段は、前記冷却用液体を噴射する第1のノズルと、前記気体を噴射する第2のノズルとを含むことを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
- 前記第1のノズルは、前記第2のノズルの内部に設けられることを特徴とする請求項3に記載の熱処理装置。
- 前記チャンバーケースには、前記液滴エアロゾルが蒸発して発生する蒸気を排出する少なくとも1つの排出口が形成されることを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
- 前記噴霧手段は、噴射される前記液滴エアロゾルを分散させる拡散部材を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
- 前記冷却用液体は、水を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
- 前記気体は、空気を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
- 前記加熱プレートの下面には、前記液滴エアロゾルが接触する表面積が増大するように表面処理されていることを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
- 前記加熱プレートの下面には、焼結処理により毛細管構造が形成されることを特徴とする請求項9に記載の熱処理装置。
- 前記加熱プレートの下面には、多数のグルーブが形成されることを特徴とする請求項9に記載の熱処理装置。
- 上面に基板が積載される上部プレートと、前記上部プレートの下部に設けられる下部プレートと、前記上部プレートと下部プレートとの間に設けられて前記基板を加熱するためのヒーターとを含む加熱プレートと、
前記下部プレートの下部に結合されて、その内部に冷却チャンバーが形成されるチャンバーケースと、
前記チャンバーケースに設けられるものであり、冷却用液体と気体とを混合して液滴エアロゾルを発生すると同時に、前記液滴エアロゾルを前記冷却チャンバーの内部に噴射する少なくとも1つの噴霧手段と、
を備え、前記冷却チャンバーの内部に噴射された前記液滴エアロゾルが蒸発することによって、前記加熱プレートを冷却させることを特徴とする熱処理装置。 - 前記噴霧手段は、前記液滴エアロゾルを噴射する部分が前記冷却チャンバーの内側に突設されることを特徴とする請求項12に記載の熱処理装置。
- 前記噴霧手段は、前記チャンバーケースの下部壁に設けられることを特徴とする請求項13に記載の熱処理装置。
- 前記噴霧手段は、冷却用液体を噴射する第1のノズルと、気体を噴射する第2のノズルとを含むことを特徴とする請求項12に記載の熱処理装置。
- 前記第1のノズルは、前記第2のノズルの内部に設けられることを特徴とする請求項15に記載の熱処理装置。
- 前記第1及び第2のノズルは、それぞれ前記冷却用液体を供給する第1の供給管及び前記気体を供給する第2の供給管と連結されることを特徴とする請求項15に記載の熱処理装置。
- 前記第1及び第2の供給管には、それぞれ流量を制御するための第1及び第2の流量制御装置が設けられることを特徴とする請求項17に記載の熱処理装置。
- 前記チャンバーケースには、前記液滴エアロゾルが蒸発して発生する蒸気を排出する少なくとも1つの排出口が形成されることを特徴とする請求項12に記載の熱処理装置。
- 前記排出口は、前記チャンバーケースの下部壁に形成されることを特徴とする請求項19に記載の熱処理装置。
- 前記噴霧手段は、噴射される前記液滴エアロゾルを分散させる拡散部材を含むことを特徴とする請求項12に記載の熱処理装置。
- 前記冷却用液体は、水を含むことを特徴とする請求項12に記載の熱処理装置。
- 前記気体は、空気を含むことを特徴とする請求項12に記載の熱処理装置。
- 前記下部プレートの下面には、前記液滴エアロゾルが接触する表面積が増大するように表面処理されていることを特徴とする請求項12に記載の熱処理装置。
- 前記下部プレートの下面には、焼結処理により毛細管構造が形成されることを特徴とする請求項24に記載の熱処理装置。
- 前記下部プレートの下面には、多数のグルーブが形成されることを特徴とする請求項24に記載の熱処理装置。
- 前記上部及び下部プレートは、金属、セラミック、ガラス又は耐熱性樹脂より成ることを特徴とする請求項12に記載の熱処理装置。
- 前記下部プレートと前記チャンバーケースとの結合部には、ガスケットが設けられることを特徴とする請求項12に記載の熱処理装置。
- 加熱プレートの下部に冷却チャンバーが形成され、前記冷却チャンバーの内部に冷却用液体と気体とを混合して発生した液滴エアロゾルを噴射して、前記加熱プレートを冷却する熱処理装置の冷却方法であって、
前記冷却チャンバーの内部に、前記液滴エアロゾルを所定時間中持続的に噴射して前記加熱プレートを冷却する段階と、
前記冷却チャンバーの内部に前記気体のみを噴射して、前記冷却チャンバーの内部に残っている蒸気を除去する段階と、
を含むことを特徴とする熱処理装置の冷却方法。 - 前記気体は、乾燥空気であることを特徴とする請求項29に記載の熱処理装置の冷却方法。
- 加熱プレートの下部に冷却チャンバーが形成され、前記冷却チャンバーの内部に冷却用液体と気体とを混合して発生した液滴エアロゾルを噴射して、前記加熱プレートを冷却する熱処理装置の冷却方法であって、
前記冷却チャンバーの内部に、前記液滴エアロゾルを所定時間の間パルス状に噴射して、前記加熱プレートを冷却する段階と、
前記冷却チャンバーの内部に前記気体のみを噴射して、前記冷却チャンバーの内部に残っている蒸気を除去する段階と、
を含むことを特徴とする熱処理装置の冷却方法。 - 前記液滴エアロゾルをパルス状に噴射する段階は、前記冷却チャンバーの内部に所定時間の間、前記冷却用液体は、パルス状に供給し、前記気体は、持続的に供給する段階を含むことを特徴とする請求項31に記載の熱処理装置の冷却方法。
- 前記気体は、乾燥空気であることを特徴とする請求項31に記載の熱処理装置の冷却方法。
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