JP2007123790A - 冷却プレート及びベーク装置並びに基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベーク工程進行時に冷却プレートと基板との間の圧力が真空または低圧になることを防止できる冷却プレート及びベーク装置を提供する。
【解決手段】基板が載置されるプレート２００と、該プレートに提供され載置された基板を加熱または冷却する温度調節部材とを含み、前記プレートの上面には基板が載置されるときに、外部の空気を基板Ｗと前記プレートとの間に形成された空間２０４に案内する案内通路が形成されている。これにより、前記空間内の圧力は、外部の圧力と同一に維持される。
【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は、集積回路製造に使用される装置に関するものであり、より詳しくは、基板を加熱又は冷却するベーク装置に関するものである。

最近では、半導体素子が高集積化される一方でチップ（ｃｈｉｐ）単位面積が狭くなり、回路線幅が縮小されることによって、基板上にパターンを実現するフォトリソグラフィ工程の重要性が増している。

フォトリソグラフィ工程は、塗布工程、露光工程、現像工程、及びベーク工程より成る。これらの工程のうちのベーク工程は、基板を一定温度に加熱又は冷却する工程であって、塗布工程、露光工程、現像工程それぞれの進行前又は進行後に遂行される。ベーク工程は、加熱プレートを用いて基板の温度を高める加熱工程と冷却プレートを用いて基板の温度を低下させる冷却工程とより成り、一般に加熱工程の進行後に冷却工程が遂行される。

冷却工程を遂行するベーク装置は、基板を冷却する冷却プレートを有する。基板はリフトピンによって冷却プレート上に座着させられる。基板の冷却が行われると、基板は冷却プレート上で上向きに凸状に湾曲する。まず加熱プレートで加熱された基板が冷却プレートに載置された状態では、冷却プレートと基板との間の空間内に存在する空気の温度は高い。しかしながら、冷却工程の進行によって、前記空間内の空気の温度は低下する。これにより、前記空間内の空気は圧縮され、空間内の圧力は真空になるか又は空間外部より低圧になる。従って、冷却工程の完了後、リフトピンによって基板を取り上げるときに基板に大きい力を加えなければならず、これにより基板が損傷される。

また、基板が冷却プレート（又は加熱プレート）に座着させられるときに、リフトピンが降下すると、基板と冷却プレートとの間の空間に残存する空気が空間外側に移動させられる。しかしながら、基板が冷却プレートに近接すると、空間に残存する空気が空間外へ抜け出ることのできる通路間隔は小さくなる。従って、空間内空気が外部へ十分に抜け出ることができないために、基板は、空間内空気の圧力によって、その位置から逸脱することがあり得る。基板の位置は空気圧により変位してしまう。この問題は、基板が大型化されるにつれて、さらに顕著になる。例えば、リフトピンの降下速度を低下させれば前述した問題を解決できるが、この場合、工程の所要時間が増加するという問題が生じる。

本発明の技術的課題は、ベーク工程を効果的に遂行できるベーク装置を提供することにある。

本発明の他の技術的課題は、ベーク工程進行時に冷却プレートと基板との間の空間内の圧力が真空になるか又は低圧になることを防止できるような構造を有する冷却プレート及びベーク装置を提供することにある。

本発明のさらに他の技術的課題は、リフトピンを用いて基板をプレート上にローディングするときに、基板をプレート上の正位置に座着させることができるような構造を有する基板処理装置を提供することにある。

前述した技術的課題を達成するための本発明は、集積回路製造に使用されるベーク装置を提供する。ベーク装置は、基板が載置されるプレートと、該プレートに提供されていて、当該プレートに載置された基板を加熱又は冷却する温度調節部材と、を有する。プレートの上面には、基板がプレート上に載置されるときに、基板とプレートとの間に形成された空間に外部の空気を案内する案内通路が形成される。温度調節部材は、基板を冷却する冷却部材を含むことができる。

ベーク装置には、上下移動によってプレート上に基板を座着させるか又はプレートから基板を取り上げるように構成されたリフトピンが提供され、プレートの内部には、リフトピンの移動通路として提供されたピンホールが形成されている。リフトピンは、基板の底面縁部を支持する支持面と、リフトピンに載置された基板が側方向に移動しないように、支持面に載置された基板の側部に対向して位置する案内面と、を有する。

一例によれば、プレートの上面は、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有する。ピンホールは、中央領域と縁部領域との境界に形成される。案内通路は、ピンホールに連結されて中央領域まで形成された案内溝を含む。

他の例によれば、プレートは、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有し、案内通路は、中央領域から縁部領域まで形成された案内溝を含む。

さらに他の例によれば、プレートは、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有し、案内通路は、中央領域からプレートの外側壁まで延在する案内溝を含む。

さらに他の例によれば、プレートの上面は、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有し、ピンホールは、中央領域と縁部領域との境界に形成されており、案内通路は、プレートの中央領域に形成されていて上下に貫通している貫通孔を含む。

案内通路は、プレートの上面において貫通孔に連結された案内溝をさらに含むことができる。

本発明は、さらに、基板を冷却するプレートを提供する。基板が冷却プレートで冷却されるときに、基板と冷却プレートとの間に存在する空間内の空気の圧縮によって該空間内の圧力が外部に比べて低圧になることを防止するために、空間外部に接続されていて空間外部の空気を空間内領域に案内する案内溝が冷却プレートの上面に形成されている。

本発明は、さらに、基板を処理する装置を提供する。この装置は、基板が載置されるプレートと、該プレート内に形成されたピンホールを通じて上下に移動させられてプレート上に基板を座着させるか又はプレートから基板を取り上げるように構成されたリフトピンと、を含む。プレートには、リフトピンによって基板が下方へ移動させられるときに、プレートと基板との間の空間内の空気を空間外部に案内する案内通路が形成されている。この案内通路は、プレートの上面に提供されていて、プレートの中央領域から外側壁まで延在する案内溝を含む。

本発明によれば、ベーク装置で基板を冷却するときに、基板と冷却プレートとの間の空間内の圧力を外部圧力と同一に維持できる。この結果、リフトピンによって冷却プレートから基板がアンローディングされるときに、リフトピンによって基板が損傷されることを防止できる。

また、本発明によれば、リフトピンを使用して基板をプレートにローディングするときに、基板が降下する際に基板下の空気圧によって基板の位置が変位することを防止できる。

本発明の利点及び特徴並びにこれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すれば、明確になる。しかしながら、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態で具現されるものであり、本実施形態は、本発明の開示が完全となり、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範囲の記載に基づいて確定されなければならない。従って、図面における各要素の形状は、より明確な説明のために誇張されたものである。なお、明細書全体にかけて、同一参照符号は同一構成要素を示すものとする。

また、本実施形態では、工程進行に際して使用される基板としてウェーハ（Ｗ）を例に取って説明する。しかしながら、本発明では、基板はウェーハ（Ｗ）に限定されておらず、ガラス基板のように平板表示パネル製造に使用される基板でありうる。

以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明のベーク装置１の一例を概略的に示す図面であり、図２は図１の冷却プレート２００とリフトピンアセンブリー４００とを示す図面であり、図３は冷却プレート２００の斜視図である。図１〜図３を参照すれば、ベーク装置１は、チャンバー１００と、冷却プレート２００と、冷却部材３００と、リフトピンアセンブリー４００と、を有する。

チャンバー１００は、外部から密閉されていて工程が遂行される空間を提供する。チャンバー１００の一側壁には、ウェーハ（Ｗ）が出し入れされる開口（図示せず）が形成されており、この開口はドア（図示せず）によって開閉できる。

冷却プレート２００は、工程進行時にウェーハ（Ｗ）を支持する。冷却プレート２００は、総じて円板形状を有し、ウェーハ（Ｗ）より広い直径を有する。冷却プレート２００は、中央領域２８２と縁部領域２８４とを有する。中央領域２８２は、工程進行時にウェーハ（Ｗ）の垂直下に位置していてウェーハ（Ｗ）が載置されている領域であり、縁部領域２８４は、中央領域２８２を包囲している領域である。冷却プレート２００の中央領域２８２には、微細直径を有する半球形状のセラミックボール（図示せず）が設けられることができる。冷却プレート２００の縁部領域２８４にはガイド部材２０２が設けられることができる。ガイド部材２０２は、ウェーハ（Ｗ）を冷却プレート２００上の正位置に載置させ、工程進行時にウェーハ（Ｗ）が正位置から外れることを防止する。ガイド部材２０２は、大略３個〜６個が提供され、これらは冷却プレート２００に載置されたウェーハ（Ｗ）を取り囲むように均等な間隔に配置できる。

冷却部材３００は、冷却プレート２００上に載置されたウェーハ（Ｗ）を冷却する。冷却部材３００は、冷却プレート２００内に形成された冷却ラインを含み、冷却ラインに冷却水のような冷却用流体を供給することによってウェーハ（Ｗ）の冷却を行うことができる。

リフトピンアセンブリー４００は、工程が遂行されるウェーハ（Ｗ）を冷却プレート２００に座着させ、工程が完了されたウェーハ（Ｗ）を冷却プレート２００から取り上げるために働く。リフトピンアセンブリー４００は、ウェーハ（Ｗ）に接触させられるリフトピン４２０と、このリフトピン４２０の下端に結合された突っ張り４４０とを有し、この突っ張り４４０は駆動器４６０によって上下に移動させられる。３本のリフトピン４２０が提供できる。

冷却プレート２００には、当該冷却プレート２００を上下方向に貫通しているピンホール２２０が形成されている。このピンホール２２０は、冷却プレート２００の中央領域２８２と縁部領域２８４との境界に設けられている。ピンホール２２０にはそれぞれリフトピン４２０が挿入されるようになっている。３個のピンホール２２０が形成されており、これらは相互に１２０度の間隔を置いて配置できる。

図４を参照すれば、リフトピン４２０は、総じて上下方向に長く形成されたロッド形状を有する。リフトピン４２０は、上端に支持面４２２と案内面４２４とを有する。支持面４２２は、ウェーハ（Ｗ）の底面縁部の一端に接触してウェーハ（Ｗ）を支持する。案内面４２４は、支持面４２２の外側端部を起点として上向きに延在する。案内面４２４は、支持面４２２に対して垂直に又は傾斜するように提供される。案内面４２４は、支持面４２２に載置されたウェーハ（Ｗ）の側面に隣接するように設けられていて、リフトピン４２０の変位に際してウェーハ（Ｗ）が側方向に移動することを防止する。

再び図３を参照すれば、冷却プレート２００の中央領域２８２には、案内通路が形成されている。一例によれば、案内通路は、冷却プレート２００の上面に提供された案内溝２４０を有する。案内溝２４０は、ウェーハ（Ｗ）と冷却プレート２００との間に提供された空間が外部に接続できるように提供される。冷却プレート２００でウェーハ（Ｗ）の冷却が行われる間、外部の空気が案内溝２４０を通じて、ウェーハ（Ｗ）と冷却プレート２００との間の空間に流入する。

図５Ａ及び図５Ｂはそれぞれ、冷却プレート２００に案内溝２４０が提供されていない場合及び案内溝２４０が提供されている場合について、冷却プレート２００とウェーハ（Ｗ）との間に提供された空間２０４内の圧力を示す。図５Ｂにおける矢印は、冷却プレート２００とウェーハ（Ｗ）との間に提供された空間２０４に空気が流入する経路を示す。

図５Ａに示すように、ウェーハ（Ｗ）が冷却プレート２００´に載置されて冷却されると、当該ウェーハ（Ｗ）は総じて上向きに凸状に湾曲し、ウェーハ（Ｗ）と冷却プレート２００との間に空間２０４が形成される。冷却工程の進行によって、空間５０４内の空気の温度が低下し、温度の低下に伴い空気が圧縮され、これにより、空間内の圧力Ｐ_１は外部圧力Ｐ_２よりも低くなるか又は真空になる。後程、ウェーハ（Ｗ）を冷却プレート２００から取り上げるときに、リフトピン４２０によってウェーハ（Ｗ）に大きい力を加えなければならないため、リフトピン４２０によってウェーハ（Ｗ）が損傷を受けることがあり得る。

しかしながら、図５Ｂに示すように、冷却プレート２００に案内溝２４０が提供されている場合には、外部の空気が前記空間２０４内に流入するため、冷却工程の進行以後にも空間内部の圧力Ｐ_１は外部の圧力Ｐ_２と同一である。従って、リフトピン４２０によってウェーハ（Ｗ）に大きい力を加えることなく、このウェーハ（Ｗ）を冷却プレート２００から取り上げることができる。

一例によれば、案内溝２４０は、３つの線型案内部２４２と１つのリング形案内部２４４とを有する。このリング形案内部２４４は、冷却プレート２００の中心部に、円形のリング形状で設けられている。線型案内部２４２は、リング形案内部２４４から冷却プレートの縁部領域に向かう方向でウェーハの半径方向に沿って延在する。複数の線型案内部２４２が、互いに均等な間隔を置いて提供される。

一例によれば、図３に示すように、ピンホール２２０は中央領域２８２と縁部領域２８４との境界に設けられており、案内溝２４０の一端は、ピンホール２２０まで延在する。この場合、ピンホール２２０の直径は、リフトピン４２０が挿入された状態でも外部の空気が空間２０４内に流入することができるように、十分に大きく寸法設計されている。

図６及び図７は、冷却プレート２００ａに形成された案内溝２４０ａの他の例を示す。図６に示すように、案内溝２４０ａは冷却プレート２００ａの縁部領域２８４まで延在する。選択的に図７に示すように、案内溝２４０ｂは冷却プレート２００ｂの周壁まで延在することができる。

また、図８は案内通路の他の例を示す図面である。図８を参照すれば、案内通路は、冷却プレート２００の中央領域に当該冷却プレート２００を上下に貫通するように形成された貫通孔２６０を有する。また、図９に示すように、冷却プレート２００の上面には貫通孔２６０に連結された案内溝２４０が形成されることができる。

前述した例では、案内溝２４０が線型案内部２４２とリング形案内部２４４とを有する形状である場合を説明した。しかしながら、これは一例に過ぎず、案内溝２４０の形状は多様に変化させることができる。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の冷却プレートのさらに他の長所を示す図面である。図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて矢印は、リフトピン４２０の降下中の空気の流れを示す。

リフトピン４２０上にウェーハ（Ｗ）が載置された状態でリフトピン４２０が降下する場合、図１０Ａに示すようにウェーハ（Ｗ）が冷却プレート２００に近接した位置では、ウェーハ（Ｗ）の下部領域の空気は、ウェーハ（Ｗ）と冷却プレート２００との間の空間から外部へ十分に抜け出ることができない。空間内空気が空間外へ抜け出ることができないため、ウェーハ（Ｗ）はその下部領域の空気圧によって正位置から逸脱することがあり得る。

しかしながら、図７のように外側壁まで案内溝が延在する冷却プレート２００ｂ，２００ｃを使用すれば、図１０Ｂに示すようにウェーハ（Ｗ）が冷却プレート２００に接近させられてもウェーハ（Ｗ）の下部領域の空気は案内溝２４０を通じて側方向に抜け出ることができる。従って、ウェーハ（Ｗ）が下方へ移動させられる際の、空気圧による影響を、減少させることができる。

前述した実施形態では、基板を冷却するベーク装置１を例に取って説明した。しかしながら、本発明の技術的思想は、基板を冷却するベーク装置１以外に、リフトピン４２０を用いて基板をプレート上に座着させる構造を有する多様な種類の装置に適用可能である。

次に、本発明によるベーク装置で工程が遂行される過程を説明する。

ウェーハ（Ｗ）は、移送アーム（図示せず）によって冷却プレート２００の上部に移送される。リフトピン４２０が昇降させられることによって、ウェーハ（Ｗ）は移送アームからリフトピン４２０に引き渡される。ウェーハ（Ｗ）は、高温に加熱された状態で冷却プレート２００に移送できる。高温に加熱されたウェーハ（Ｗ）は、総じて、下向きに湾出した形状を有する。リフトピン４２０が降下することによって、ウェーハ（Ｗ）は冷却プレート２００上に座着させられる。リフトピン４２０が降下する際に、ウェーハ（Ｗ）と冷却プレート２００との間の空間内空気の一部は、案内溝２４０に沿って空間外部へ移動させられる。

ウェーハ（Ｗ）が冷却プレート２００に座着させられると、ウェーハ（Ｗ）は冷却される。冷却工程の進行に伴い、ウェーハ（Ｗ）は上向きに凸状に湾曲する。ウェーハ（Ｗ）と冷却プレート２００との間の空間２０４に残留する空気が冷却されて、空間２０４内の圧力が低下する。外部の空気が圧力差によって案内溝２４０を通じて空間２０４内へ流入し、空間２０４内の圧力が外部圧力と同一に維持される。工程が完了すると、リフトピン４２０が昇降させられ、以後、ウェーハ（Ｗ）は移送アームに引き渡される。

以上、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施されうることを理解することができる。したがって、上述した好適な実施形態は、例示的なものであり、限定的なものではないと理解されるべきである。

本発明の一実施形態によるベーク装置を概略的に示す図面である。 図１のリフトピンアセンブリーと冷却プレートとを示す図面である。 図１の冷却プレートの斜視図である。 リフトピンの形状を示す図面である。 本発明による装置の使用時の長所を示す図面である。 本発明による装置の使用時の長所を示す図面である。 図１の冷却プレートの他の例を示す図面である。 図１の冷却プレートのさらに他の例を示す図面である。 図１の冷却プレートのさらに他の例を示す図面である。 図１の冷却プレートのさらに他の例を示す図面である。 本発明による装置の使用時の長所を示す図面である。 本発明による装置の使用時の長所を示す図面である。

符号の説明

ベーク装置
１００ チャンバー
２００ 冷却プレート
２００′ 冷却プレート
２００ａ 冷却プレート
２００ｂ 冷却プレート
２０２ ガイド部材
２０４ 空間
２２０ ピンホール
２４０ 案内溝
２４０ｂ 案内溝
２４２ 線型案内部
２４４ リング形案内部
２６０ 貫通孔
２８２ 中央領域
２８４ 縁部領域
３００ 冷却部材
４００ リフトピンアセンブリー
４２０ リフトピン
４２２ 支持面
４２４ 案内面
４４０ 突っ張り
４６０ 駆動器

Claims (17)

1. 集積回路製造に使用されるベーク装置であって、
   基板が載置されるプレートと、
   該プレートに提供され、前記プレートに載置された基板を加熱又は冷却する温度調節部材と、を含み、
   前記プレートの上面には、基板がプレート上に載置されるときに、外部の空気を基板と前記プレートとの間に形成された空間に案内する案内通路が形成されていることを特徴とするベーク装置。
2. 前記温度調節部材は、前記基板を冷却する冷却部材であることを特徴とする請求項１に記載のベーク装置。
3. 前記ベーク装置は、上下移動によって前記プレート上に基板を座着させるか又は前記プレートから基板を取り上げるように構成されたリフトピンをさらに含み、
   前記プレートの内部には、前記リフトピンの移動通路として提供されたピンホールが形成されており、
   前記リフトピンは、
   基板の底面縁部を支持する支持面と、
   前記リフトピンに載置された基板が側方向に移動しないように、前記支持面に載置された基板の側部に対向して位置する案内面と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のベーク装置。
4. 前記プレートの上面は、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有し、
   前記ピンホールは、前記中央領域と前記縁部領域との境界に形成されており、
   前記案内通路は、前記ピンホールに連結されて前記中央領域まで形成された案内溝を含むことを特徴とする請求項３に記載のベーク装置。
5. 前記プレートは、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有し、
   前記案内通路は、前記中央領域から前記縁部領域まで形成された案内溝を含むことを特徴とする請求項１に記載のベーク装置。
6. 前記プレートは、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有し、
   前記案内通路は、前記中央領域から前記プレートの外側壁まで延在する案内溝を含むことを特徴とする請求項１に記載のベーク装置。
7. 前記プレートの上面は、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有し、
   前記ピンホールは、前記中央領域と前記縁部領域との境界に形成されており、
   前記案内通路は、前記プレートの中央領域に形成されていて当該中央領域を上下に貫通している貫通孔を含むことを特徴とする請求項３に記載のベーク装置。
8. 前記案内通路は、前記プレートの上面に前記貫通孔に連結された案内溝をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のベーク装置。
9. 前記案内通路は、前記プレート上に形成された案内溝を含み、
   該案内溝は、
   前記プレートの半径方向に提供された複数の線型案内部と、
   前記線型案内部のそれぞれに接続されるようにリング形状に提供された少なくとも一つのリング形案内部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のベーク装置。
10. 基板を冷却するプレートであって、
    基板が前記冷却プレートで冷却されるときに、基板と前記冷却プレートとの間に存在する空間内の空気の圧縮によって該空間内の圧力が外部に比べて低圧になることを防止するために、前記空間外部に接続されていて前記空間外部の空気を前記空間内領域に案内する案内溝が前記冷却プレートの上面に形成されていることを特徴とする冷却プレート。
11. 前記冷却プレートの上面は、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有し、
    前記案内溝は、前記中央領域から前記冷却プレートの外側壁まで延在することを特徴とする請求項１０に記載の冷却プレート。
12. 前記冷却プレートは、基板が載置される中央領域と該中央領域を包囲している縁部領域とを有し、
    前記中央領域には、その上面から下面まで貫通している貫通孔が形成されており、
    前記案内溝は、前記貫通孔に連結されるように形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷却プレート。
13. 前記冷却プレートには、上下移動によって前記冷却プレート上に基板を座着させるか又は前記プレートから基板を取り上げるように構成されたリフトピンが移動させられるピンホールが形成されており、
    前記案内溝は、前記ピンホールに連結されるように形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷却プレート。
14. 前記冷却プレートは、基板が載置される中央領域と前記中央領域を包囲している縁部領域とを有し、
    前記ピンホールは、前記中央領域と前記縁部領域との境界に設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の冷却プレート。
15. 基板処理装置であって、
    基板が載置されるプレートと、
    前記プレート内に形成されたピンホールを通じて上下に移動させられて前記プレート上に基板を座着させるか又は前記プレートから基板を取り上げるように構成されたリフトピンと、を含み、
    前記プレートには、前記リフトピンによって前記基板が下方へ移動させられるときに、前記プレートと前記基板との間の空間内の空気を前記空間外部に案内する案内通路が形成され、
    前記案内通路は、前記プレートの上面に提供されていて、前記プレートの中央領域から外側壁まで延在する案内溝を含むことを特徴とする基板処理装置。
16. 複数の前記案内溝が、前記プレートの半径方向に提供されていることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理装置。
17. 前記基板処理装置は、基板を加熱又は冷却するベーク装置であることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理装置。