KR100495766B1 - 열처리장치 - Google Patents

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KR100495766B1
KR100495766B1 KR10-2005-0012447A KR20050012447A KR100495766B1 KR 100495766 B1 KR100495766 B1 KR 100495766B1 KR 20050012447 A KR20050012447 A KR 20050012447A KR 100495766 B1 KR100495766 B1 KR 100495766B1
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에이이치 시라가와
노부야키 사타
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동경 엘렉트론 주식회사
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Abstract

본 발명은 예를 들어 사진 제판 기술을 이용하여 반도체소자를 제조하는 반도체제조시스템 내에 들어가는 가열장치와 예비가열장치 등의 열처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 열처리장치에서는 열처리반(熱處理盤)을 2이상의 영역으로 구분하고 각 영역마다 히터를 배설한다. 그리고, 열처리반의 소정부위에 복수의 센서를 각각 따로 배설하고, 열처리반 상의 각 부위의 온도와 상기 센서에서 검출된 온도와의 관계를 미리 파악하여, 상기 센서에서 검출한 온도로 열처리반의 각 부위의 온도를 추정할 수 있도록 해둔다. 실제로 웨이퍼를 열처리반 상에 재치하여 처리하는 경우에 상기 센서의 검출온도를 관측하고, 이들 검출온도로부터 열처리반 상의 각 부위의 온도, 나아가서는 웨이퍼에 작용하는 온도를 추정한다.
본 발명에 의하면, 적은 온도센서로 정확한 온도관리를 행할 수 있고, 나아가서는 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행할 수 있는 열처리장치를 제공하며, 웨이퍼 열처리 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행하는 것이 가능하다.

Description

열처리장치{HEAT PROCESSING DEVICE}
본 발명은 예를 들어 사진 제판 기술을 이용하여 반도체소자를 제조하는 반도체제조시스템 내에 들어있는 가열장치나 예비가열장치 등의 열처리장치에 관한 것이다.
종래부터 사진 제판 기술을 이용한 반도체제조시스템에서는 1개의 시스템 내에 레지스트 도포 유니트나, 건조 유니트, 가열유니트 등의 각종 처리 유니트를 짜 넣고, 이들 각종 처리 유니트 사이를 순차 이동시키면서 일련의 처리를 행하도록 이루어져 있다.
도 12는 전형적인 열처리유니트(500)의 수직단면도이다.
이 열처리유니트(500)에서 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼」라 한다)(W)는 열처리반(熱處理盤)(501)의 상면 위에 재치되고, 이 웨이퍼(W)는 열처리반(501)에서 방출되는 열에 의해 열처리된다. 이 열처리반(501)에는 도시하지 않은 가열기구가 들어있고, 이 가열기구에서 공급되는 열량에 의해 열처리반(501)이 가열된다. 열처리반(501)의 상면 위에는 도시되지 않은 소(小) 돌기가 복수 개 설치되어 있고, 웨이퍼(W)는 이들 소 돌기의 꼭대기부에 재치되어, 웨이퍼(W)의 하면과 열처리반(501)의 상면이 접촉하여 웨이퍼(W)의 하면에 상처나 먼지가 부착하는 것을 방지하도록 되어 있다. 이로써, 웨이퍼(W)의 하면과 열처리반(501)의 상면 사이에는 미소한 틈새가 형성되어, 열처리반(501) 상면으로부터 이 틈새의 기체, 예를 들어 질소가스를 매개로 하여 웨이퍼(W) 하면에 열이 공급된다. 상기 열처리반(501) 및 웨이퍼(W)에서 가열된 기체는 주위의, 보다 저온의 공기보다 비중이 가볍기 때문에, 열처리 유니트(500) 내를 상승하여, 열처리반(501)의 상방에 대향배치된 커버체(502)에 모아지고, 이 커버체(502)의 꼭대기부(503)에 접속된 배관(504)을 매개로 하여 배기되도록 되어 있다.
그런데, 웨이퍼(W)는 열의 영향을 받기 쉽고 열처리온도가 허용범위를 넘으면 제품 반도체의 품질이 저하되고 수율이 저하되어 제품 비용이 상승한다. 따라서, 상기와 같은 열처리 유니트(500)에서는 열처리반(501) 내에 열전대 등의 온도센서를 삽입하여 그 검출온도에 기초하여 온도관리를 하고 있다.
그러나, 열처리반의 온도분포는 반드시 균일치는 않아 정확히 파악하는 것은 곤란하다. 정확을 기하는 위해서는 복수의 히터를 배설하고 각 부위마다에 온도센서를 배설하여 각 부위의 온도를 직접 잴 필요가 있으나, 다수의 온도센서가 필요하여 장치의 제조 경비가 상승하고 장치의 구조가 복잡화되는 문제가 있다.
또, 상기 종래의 열처리 유니트(500)에서는 열처리반(501) 상면과 웨이퍼(W) 하면 사이의 기체를 충분히 가열하기 위해, 열처리반(501)의 온도를 웨이퍼(W)의 처리온도보다 높은 온도까지 가열할 필요가 있다.
그러나, 열처리반(501)에서 웨이퍼(W)로의 열전달은 균일하지 않기 때문에, 웨이퍼(W) 중심의 상부에 열이 체류하여 웨이퍼(W) 중심에서 주위보다 높은 온도가 작용하는 경우가 많다.
그 결과, 열처리가 불균일해지고 웨이퍼(W) 상에 형성되는 반도체소자의 품질이 균일치 못해, 제조되는 반도체소자의 수율(원료에 대한 제품의 비율)이 저하하고 반도체소자의 제조 경비가 상승하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 적은 온도센서로 정확한 온도관리를 행할 수 있고, 나아가서는 웨이퍼(W) 전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행할 수 있는 열처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 웨이퍼(W) 열처리 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행하는 것이 가능한 열처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 발명의 열처리장치는 피처리기판이 재치되는 열처리반, 상기 열처리반을 2이상으로 구분한 각 영역을 가열하는 2이상의 히터, 상기 열처리반의 소정부위의 온도를 검출하는 적어도 1개의 센서, 상기 검출한 온도를 기초로 하여 상기 열처리반의 각 부위의 온도를 추정하는 수단 및, 상기 추정한 각 부위의 온도를 기초로 하여 상기 열처리반 전체의 온도가 균일해지도록 상기 각 히터의 출력을 제어하는 수단으로 이루어진다.
또, 제 1 발명의 다른 형태의 열처리장치는 피처리기판이 재치되는 열처리반, 상기 열처리반을 2이상으로 구분한 각 영역을 가열하는 2이상의 히터, 상기 열처리반의 소정부위의 온도를 검출하는 적어도 1개의 센서, 상기 검출한 온도를 기초로 하여 상기 피처리기판의 각 부위에 공급되는 열량을 추정하는 수단 및, 상기 추정한 열량에 기초하여 상기 피처리기판에 공급되는 열량이 균일해지도록 상기 각 히터의 출력을 제어하는 수단으로 이루어진다.
제 2 발명의 열처리장치는 피처리기판의 하면을 가열하는 가열수단 및, 상기 가열수단에서 소정온도이상으로 가열된 기체를 상기 피처리기판의 상부에서 냉각하는 수단으로 이루어진다.
제 2 발명의 다른 형태에 관련된 열처리장치는 피처리기판의 하면을 가열하는 가열수단, 상기 가열수단에서 가열된 기체를 상기 피처리기판의 상부로부터 배기하는 수단, 상기 피처리기판에 작용하는 온도를 검출하는 수단 및, 상기 검출한 온도를 기초로 하여 상기 피처리기판의 상부를 통과하는 기체를 냉각하는 수단으로 이루어진다.
이하, 본 발명의 실시형태의 상세를 도면을 기초로 하여 설명한다.
그리고, 본 발명의 범위는 이하의 실시형태에만 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 1 실시형태에 관련된 레지스트 도포 유니트(COT)를 구비한 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라 한다)의 도포현상처리 시스템(1) 전체를 도시한 평면도이다.
상기 도포현상처리 시스템(1)에서 피처리체로서의 웨이퍼(W)를 웨이퍼 카세트(CR)로 복수 매, 예를 들어 25매 단위로 외부로부터 시스템에 반입·반출하거나, 웨이퍼 카세트(CR)에 대해 웨이퍼(W)를 반입·반출하기 위한 카세트 스테이션(10)과, 도포현상공정 중에서 1매씩 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 행하는 1매 단위 처리식의 각종 처리 유니트를 소정위치에 다단배치한 처리 스테이션(11)과, 이 처리 스테이션(11)에 인접 설치된 노광장치(도시하지 않음)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 인수인도하기 위한 인터페이스부(12)가 일체적으로 접속되어 있다.
상기 카세트 스테이션(10)에서는 카세트 재치대(20) 상의 위치결정 돌기(20a)의 위치에 복수개 예를 들어 4개까지의 웨이퍼 카세트(CR)가 각각의 웨이퍼 출입구를 처리 스테이션(11)측을 향하여 X방향(도 1 중의 상하방향) 일렬로 재치되고, 이 카세트 배열방향(X방향) 및 웨이퍼 카세트(CR) 내에 수납된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배열방향(Z방향;수직방향)으로 이동가능한 웨이퍼 반송체(21)가 각 웨이퍼 카세트(CR)에 선택적으로 접근한다.
상기 웨이퍼 반송체(21)는 θ방향으로 회전자유자재이고, 후술하는 바와 같이 처리 스테이션(11)측의 제 3 처리유니트군(G3)의 다단 유니트부에 배설된 얼라인먼트 유니트(ALIM)나 익스텐션 유니트(EXT)에도 접근할 수 있다.
처리 스테이션(11)에는 웨이퍼 반송장치를 구비한 수직반송형의 주 웨이퍼 반송기구(22)가 설치되어 있고, 그 주위에 모든 유니트가 1쌍 또는 복수 쌍으로 다단으로 배설되어 있다.
도 2는 상기 도포현상처리 시스템(1)의 정면도이다.
제 1 처리유니트군(G1)에서는 컵(CP) 내에서 웨이퍼를 스핀척에 실어 소정의 처리를 행하는 2대의 스핀너형 처리유니트, 예를 들어 레지스트 도포유니트(COT) 및 현상 유니트(DEV)가 아래로부터 순서대로 2단으로 겹쳐져 있다. 제 2 처리유니트군(G2)에서는 2대의 스핀너형 처리유니트, 예를 들어 레지스트 도포 유니트(COT) 및 현상 유니트(DEV)가 아래로부터 순서대로 2단으로 겹쳐져 있다. 이들 레지스트 도포 유니트(COT)는 레지스트액의 배액이 기능적으로 또한 관리면에서도 번거롭기 때문에, 이와 같이 하단에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 필요에 따라 적당히 상단에 배치하는 것도 물론 가능하다.
도 3은 상기 도포현상처리시스템(1)의 배면도이다.
주 웨이퍼 반송기구(22)에서는 케이스형 지지체(49)의 내측에 웨이퍼 반송장치(46)가 상하방향(Z방향)으로 승강자유롭게 장치되어 있다. 케이스형 지지체(49)는 모터(도시하지 않음)의 회전축에 접속되어, 이 모터의 회전구동력에 의해 상기 회전축을 중심으로 웨이퍼 반송장치(46)와 일체로 회전하고, 이로써 이 웨이퍼 반송장치(46)는 θ방향으로 회전자유롭게 되어 있다. 또한, 케이스형 지지체(49)는 상기 모터에 의해 회전되는 다른 회전축(도시하지 않음)에 접속되도록 구성해도 좋다.
웨이퍼 반송장치(46)에는 반송기대(47)의 전후방향으로 이동이 자유로운 복수 개의 지지부재(48)가 배설되어 있고, 이들 지지부재(48)는 각 처리 유니트 사이에서의 웨이퍼(W)의 인수인도를 가능하게 한다.
또, 도 1에서 도시하듯이 이 도포현상처리 시스템(1)에서는 5개의 처리 유니트군(G1, G2, G3, G4, G5)이 배치가능하고, 제 1 및 제 2 처리유니트군(G1, G2)의 다단 유니트는 시스템 정면(도 1에 있어서 앞쪽)측에 배치되고, 제 3 처리유니트(G3)의 다단 유니트는 카세트 스테이션(10)에 인접하여 배치되고, 제 4 처리유니트군(G4)의 다단 유니트는 인터페이스부(12)에 인접하여 배치되고, 제 5 처리유니트(G5)의 다단 유니트는 배면측에 배치되는 것이 가능하다.
도 3에서 도시하듯이, 제 3 처리유니트군(G3)에서는 웨이퍼(W)를 보지대(도시하지 않음)에 올려 소정의 처리를 행하는 오븐형 처리유니트, 예를 들어 냉각처리를 행하는 쿨링 유니트(COL), 레지스트의 정착성을 높이기 위한 소위 소수화처리를 행하는 어드히죤 유니트(AD), 위치결정을 행하는 얼라인먼트 유니트(ALIM), 익스텐션 유니트(EXT), 노광처리 전의 가열처리를 행하는 프리베이킹 유니트(PREBAKE) 및, 노광처리 후의 가열처리를 행하는 포스트베이킹 유니트(POBAKE)가 아래로부터 순서대로 예를 들어 8단으로 겹쳐져 있다. 제 4 처리유니트군(G4)에서도 오븐형 처리유니트, 예를 들어 쿨링 유니트(COL), 익스텐션 쿨링 유니트(EXTCOL), 익스텐션 유니트(EXT), 쿨링 유니트(COL), 프리베이킹 유니트(PREBAKE) 및, 포스트베이킹 유니트(POBAKE)가 아래로부터 순서대로, 예를 들어 8단으로 겹쳐져 있다.
이와 같이 처리온도가 낮은 쿨링 유니트(COL), 익스텐션 쿨링 유니트(EXTCOL)를 하단에 배치하고, 처리온도가 높은 프리베이킹 유니트(PREBAKE), 포스트베이킹 유니트(POBAKE) 및, 어드히죤 유니트(AD)를 상단에 배치함으로써, 유니트간의 열적인 상호간섭을 적게 할 수 있다. 물론, 무작위의 다단배치라도 좋다.
도 1에서 도시하듯이, 인터페이스부(12)에서는 안길이방향(X방향)은 상기 처리 스테이션(11)과 동일한 치수를 가지나, 폭방향(Y방향)은 보다 작은 사이즈이다. 이 인터페이스부(12)의 정면부에는 운반가능한 픽업 카세트(CR)와, 정치(定置)형의 버퍼 카세트(BR)가 2단으로 배치되고, 다른 쪽 배면부에는 주변노광장치(23)가 배설되고, 또한 중앙부에는 웨이퍼 반송체(24)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 반송체(24)는 X방향, Z방향으로 이동하여 양 카세트 (CR), (BR) 및, 주변노광장치(23)에 접근한다.
웨이퍼 반송체(24)는 θ방향으로도 회전이 자유롭고, 처리 스테이션(11)측의 제 4 처리유니트군(G4)의 다단 유니트에 배설된 익스텐션 유니트(EXT)나, 인접하는 노광장치측의 웨이퍼 인수인도대(도시하지 않음)에도 접근할 수 있다.
또, 도포현상처리 시스템(1)에서는 기술한 바와 같이, 주 웨이퍼 반송기구(22)의 배면측에도 도 1 중 파선으로 도시한 제 5 처리유니트군(G5)의 다단 유니트를 배치할 수 있으나, 이 제 5 처리유니트군(G5)의 다단 유니트는 안내레일(25)을 따라 Y방향으로 이동가능하다. 따라서, 이 제 5 처리유니트군(G5)의 다단 유니트를 도시한 바와 같이 설치한 경우라도, 상기 안내레일(25)을 따라 이동함으로써, 공간부가 확보되기 때문에 주 웨이퍼 반송장치(22)에 대해 배후에서 관리작업을 용이하게 행할 수 있다.
이어, 도 4 및 도 5에서는 처리 스테이션(11)에 있어서 제 3 및 제 4 처리유니트군(G3, G4)의 다단 유니트에 포함되어 있는 베이킹 유니트(PREBAKE), (POBAKE), 쿨링 유니트(COL), (EXTCOL)와 같은 열처리 유니트의 구성 및 작용을 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 구성을 도시한 평면도 및 단면도이다. 또한, 도 5에서는 도해(圖解)를 위해 수평차폐판(55)을 생략하고 있다.
이 열처리 유니트의 처리실(50)은 양측벽(53)과 수평차폐판(55)으로 형성되고, 처리실(50)의 정면측(주 웨이퍼 반송기구(24)측) 및 배면측은 각각 개구부(50A, 50B)로 이루어져 있다. 차폐판(55)의 중심부에는 원형의 개구(56)가 형성되고, 이 개구(56) 내에는 원반형의 열처리반(58)이 웨이퍼(W)를 세트하기 위한 재치대로서 설치되어 있다.
열처리반(58)에는 예를 들어 3개의 구멍(60)이 설치되고, 각 구멍(60)에는 지지핀(62)이 여유있게 삽입통과되어 있고, 반도체 웨이퍼(W)의 반입·반출 시에는 각 지지핀(62)이 열처리반(58)의 표면보다 위로 돌출 또는 상승하여 주 웨이퍼 반송기구(22)의 보지부재(48)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 인수인도를 행하도록 되어 있다.
열처리반(58)의 바깥주위에는 원주방향으로 예를 들어 2°간격으로 다수의 통기공(64)을 형성한 링 형상의 띠판으로 이루어지는 셔터(66)가 설치되어 있다. 이 셔터(66)는 통상 열처리반(58)보다 아래의 위치에 퇴피하여 있으나, 가열처리 시에는 도 5에서 도시하듯이 열처리반(58)의 상면보다도 높은 위치까지 상승하여, 열처리반(58)과 커버체(68) 사이에 링 형상의 측벽을 형성하고, 도시하지 않은 기체공급계로부터 공급되는 다운플로우의 불활성 가스, 예를 들어 질소가스를 통기공(64)에서 주변방향으로 균등하게 유입시키도록 되어 있다.
커버체(68)의 중심부에는 가열처리 시에 웨이퍼(W) 표면으로부터 발생하는 가스를 배출하기 위한 배기구(68a)가 설치되고, 이 배기구(68a)에 배기관(70)이 접속되어 있다. 이 배기관(70)은 장치 정면측(주 웨이퍼 반송기구(22)측)의 덕트(53)(또는 54) 또는 도시하지 않은 덕트로 통하고 있다.
차폐판(55)의 아래에는 차폐판(55), 양측벽(53) 및, 바닥판(72)에 의해 기계실(74)이 형성되어 있고, 실내에는 열처리반 지지판(76), 셔터 아암(78), 지지핀 아암(80), 셔터아암 승강구동용 실린더(82), 지지핀아암 승강구동용 실린더(84)가 설치되어 있다.
도 4에서 도시하듯이, 웨이퍼(W)의 바깥 가장자리부가 놓이는 열처리반(58)의 표면위치에는 복수 개 예를 들어 4개의 웨이퍼(W) 안내지지 돌기부(86)가 설치되어 있다.
또, 열처리반(58) 상면의 웨이퍼(W) 재치부분에는 도시하지 않은 소 돌기가 복수 설치되어 있고, 웨이퍼(W) 하면이 이들 소 돌기의 꼭대기부에 재치된다. 따라서, 웨이퍼(W) 하면과 열처리반(58) 상면 사이에 미소한 틈새가 형성되어, 웨이퍼(W) 하면이 열처리반(58) 상면과 직접 접촉하는 것을 피할 수 있고, 이 사이에 먼지 등이 있는 경우라도 웨이퍼(W) 하면이 오염되거나 상처가 난다든가 하는 일이 없도록 되어 있다.
또, 후술하는 바와 같이, 열처리반(58) 내부에는 복수의 히터가 설치되어 있고, 이들 히터를 발열시킴으로써 열처리반(58)을 소정온도로 유지하도록 되어 있다.
도 6은 제 1 발명에 대응하는 실시형태에 관련된 열처리반(58)의 구조를 모식적으로 도시한 평면도이고, 도 7은 상기 열처리반(58)의 구조를 모식적으로 도시한 수직단면도이다.
도 6에서 도시하듯이, 이 열처리반(58)은 도넛츠형의 5개의 영역(P1 ~ P5)으로 형성되어 있다. 이들 영역(P1 ~ P5)은 동심원형태로 형성되고, (P1 ~ P5)의 내부에는 각각 독립한 히터(H1 ~ H5), 예를 들어 (P1 ~ P5)의 각 영역과 동일한 도넛츠형으로 형성된 니크롬선 히터(도시생략) 등이 배설되어 있다. 이들 히터는 서로 독립하여 배선되어 있고, (P1 ~ P5)의 각 영역에 공급하는 열량을 각각 독립하여 제어할 수 있도록 되어 있다.
이 열처리반(58)의 외측으로부터 2번째 영역(P2)과 4번째 영역(P4)에는 센서를 취착하기 위한 구멍이 수직방향으로 나 있고, 이 구멍 안에 센서(S1)와 센서(S2)가 각각 수직방향을 향해 취착되어 있다. 이들 센서(S1, S2)는 열처리반(58)의 수평방향의 온도분포를 검출하기 위한 것이다.
또, 열처리반(58)의 도 6 중 우측면 방향에서는 수평방향의 구멍이 상하 2개 평행으로 나 있고, 영역(P1)을 관통하여 영역(P2)의 도중까지 달해 있다. 도 6 및 도 7에서 도시하듯이, 이들 구멍에도 센서(S3, S4)가 부착되어 있다. 이들 센서(S3, S4)는 열처리반(58)의 수직방향의 온도분포를 검출하기 위한 것이다.
도 8은 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 제어계를 도시한 블록도이다.
이 도 8에서 도시하듯이, 열처리반(58)의 각 영역(P1 ~ P5)의 내부에는 각각 히터(H1 ~ H5)가 배설되어 있다. 이들 히터(H1 ~ H5)는 제어장치(90)와 접속되어 있고, 이 제어장치(90)에 의해 그 출력이 제어되고 있다. 또, 센서(S1 ~ S4)도 이 제어장치(90)에 접속되어 있고, 열처리반(58)의 각 부분의 온도가 제어장치(90)에 의해 인식되도록 되어 있다.
이어 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 제어방법에 대해 설명한다.
본 실시형태에 관계하는 열처리 유니트에서는 열처리반(58)의 소정부위의 온도를 검출하여, 그 검출온도로부터 열처리반(58) 전체의 온도분포를 추정한다. 그리고, 이 추정결과를 기초로 하여 열적 편재를 없애도록 히터(H1 ~ H5)의 출력을 제어한다.
구체적으로는, 열처리반(58)의 수평방향의 온도분포에 있어서, 열처리반(58)의 외측에서 2번째 영역(P2)에 배설한 센서(S1) 및 4번째 영역(P4)에 배설한 센서(S2)에 의해 검출한 온도로부터 열처리반 전체의 온도분포를 추정한다.
예를 들어, 히터(H1 ~ H5)에 동일한 전력을 공급하였을 때, 열처리반(58)의 경향은 영역(P1)에서 온도가 최저이고, 영역(P2, P3, …)으로 내측이 될수록 온도가 상승하여 영역(P5)에서 온도가 최고가 될 경우, 센서(S1, S2)를 배설한 영역(P2, P4)과 그 외 각 영역(P1, P3, P5)의 각 온도와의 대응관계를 실측값과 이론값으로 구한다. 그리고, 센서(S1, S2)의 온도와 히터(H1 ~ H5)로의 공급전력을 특정하면 영역(P1, P3, P5)의 각 온도를 특정할 수 있도록 표를 작성하여, 이것을 제어장치의 기억소자에 기억한다.
동일하게 히터(H1 ~ H5)에 공급하는 전력을 변경한 경우에 대해서도 동일한 표를 작성해 두고, 센서(S1, S2)의 온도와 히터(H1 ~ H5)로의 각 공급전력을 특정하면 영역(P1, P3, P5)의 각 온도를 특정할 수 있도록 해 둔다.
이와 같이 하여, 센서(S1, S2)로부터의 온도검출신호와 히터(H1 ~ H5)로의 전력공급신호로 영역(P1, P3, P5)을 포함한 열처리반(58) 전체의 온도분포를 추정한다.
이어, 이 추정한 열처리반(58) 전체의 온도분포에 기초하여 (H1 ~ H5)의 각 히터에 공급하는 전력을 조절하여 열처리반(58) 전체가 균일한 온도가 되도록 히터(H1 ~ H5)의 출력을 제어한다.
구체적으로는 상술한 표를 기초로 하여 각 히터로의 전력공급을 조절하고, 각 영역(P1 ~ P5)에서의 전력공급이 균일해지도록 히터(H1 ~ H5)의 출력을 제어한다.
예를 들어, 상술한 바와 같이, 영역(P1)에서 최저온도이고 영역(P2, P3, …)으로 내측으로 갈수록 온도가 높고 영역(P5)에서 최고온도가 되는 경우, 이와 같은 열적 편재를 해소시키도록 히터(H1 ~ H5)의 출력을 제어한다. 즉, 히터(H1)의 출력을 높게 하고 히터(H5)의 출력을 낮게 하고, 그 사이에 들어 있는 히터(H2 ~ H4)의 출력은 연속적으로 히터(H1)과 히터(H5) 사이에서 갈수록 낮아지게 한다. 이들 히터(H1 ~ H5)의 출력값에 있어서도 상술한 표에 기초하여 영역(P2, P4)의 온도를 지표로 하여 구한다.
또, 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트에서 열처리반(58)의 수직방향에도 2개의 센서(S3, S4)를 배설하고 있다. 그리고 이들 센서(S3, S4)에서 검출된 온도에 기초하여 열처리반(58) 전체의 수직방향의 온도분포를 추정하고, 열처리반(58)의 온도를 관리한다.
구체적으로는 센서(S3)와 센서(S4)에서 영역(P2)의 수직방향의 온도를 검출한다. 한편, 센서(S3, S4)의 검출온도와 열처리반(58)의 각 영역(P1 ~ P5)의 수직방향 온도분포의 대응관계, 및 각 히터(H1 ~ H5)의 출력과의 관계를 실측값과 논리계산값으로부터 미리 구해 두고, 상기와 동일하게 제어장치의 기억부에 기억시켜 둔다.
그리고, 이들 센서(S3, S4)에서 검출한 영역(P2)의 상하 2개소의 온도를 지표로 하여 열처리반(58) 표면의 온도분포를 추정한다. 즉, 센서(S3, S4)에서 검출한 영역(P2)의 온도로 상기 표를 이용하여, 다른 (P1) 및 (P3 ~ P5)영역의 표면부근의 온도를 추정한다. 그리고, 이들 영역(P1 ~ P5)의 각 표면온도가 불균일한 경우에는 상기 표를 이용하여 히터(H1 ~ H5)의 출력을 제어하고, 열처리반(58)의 표면이 균일하고 적정한 온도가 되도록 조절한다.
이어, 이 열처리 유니트를 베이킹 유니트(PREBAKE) 및 쿨링 유니트(COL)로서 이용하는 경우의 조작에 대해 이하에서 설명한다.
먼저, 재치대(20) 위에 세트된 웨이퍼 카세트(CR) 내로부터 웨이퍼 반송체(21)에 의해 웨이퍼(W)가 취출되고, 이어 웨이퍼 반송체(21)에서 주 웨이퍼 반송기구(22)로 웨이퍼(W)가 인도된다. 주 웨이퍼 반송기구(22)는 인수된 웨이퍼(W)를 레지스트 도포 유니트(COT) 내에 반송 세트하고, 여기서 웨이퍼(W)에 레지스트 도포를 행한다. 다음, 레지스트 도포 유니트(COT) 내로부터 주 웨이퍼 반송기구(22)가 웨이퍼(W)를 취출하여, 상기 열처리 유니트 내까지 반송하고, 열처리반(58) 상에 웨이퍼(W)를 세트한다.
한편, 열처리 유니트로 전원을 투입함과 동시에 열처리반(58) 내의 히터(H1 ~ H5)에 전원이 투입되어 가열이 개시된다. 소정시간이 경과하여 열처리반(58)의 온도가 안정되어 오면 제어장치(90)가 작동하여 히터(H1 ~ H5)의 출력을 조절한다.
즉, 영역(P2)과 (P4)에 배설한 센서(S1)와 (S2)에서 열처리반(58)의 수평방향의 온도조절을 행하여, 열처리반(58)을 적정하고 균일한 온도로 유지하도록 제어한다.
예를 들어, 영역(P1)에서 온도가 낮고 (P2, P3, …)으로 내측 영역일수록 고온이 되어 영역(P5)에서 최고온도로 되어 있는 경우, 히터(H1)의 출력을 높게 하고, (H2, H3, …)으로 내측으로 갈수록 출력을 저하시켜 히터(H5)의 출력을 최저로 한다.
반대로, 영역(P1)에서 온도가 높고 (P2, P3, …)으로 내측 영역일수록 저온이 되어 영역(P5)에서 최저온도로 되어 있는 경우, 히터(H1)의 출력을 낮게 하고 (H2, H3, …)으로 내측일수록 출력을 증가시켜 히터(H5)의 출력을 최고로 한다.
동일하게, 영역(P1)과 (P5)에서 온도가 낮고 영역(P2 ~ P4)에서 온도가 높은 경우, 히터(H1) 및 (H5)의 출력을 높게 하는 한편, 히터(H2 ~ H4)의 출력을 저하시킨다. 여기서, 상기 각 경우의 각 히터의 출력값에 대해서는 상술한 표에 기초하여 가장 적정한 값을 구하여, 그 값으로 조절한다.
또, 열처리반(58)의 수직방향의 온도분포에 대해서도 동일하게 센서(S3, S4)에서 검출한 온도와 상술한 표에 기초하여 열처리반(58) 표면의 온도분포에 대해 추정하고, 열처리반(58)의 표면 전체가 적정하고 균일한 온도가 되도록 히터(H1 ~ H5)의 출력을 제어한다.
또한, 본 실시형태에서는 히터(H1 ~ H5)의 출력을 조절하는 것만으로 열처리반(58)의 온도관리를 행하도록 하고 있으나, 이외의 방법, 예를 들어 열처리반(58)의 측방에서 질소가스 등의 기체를 공급하는 기체공급계의 기체유량을 조절함으로써 열처리반(58)의 온도관리를 행하는 것도 가능하다.
이와 같이 본 실시형태에 관계하는 열처리 유니트에서는 열처리반을 복수의 영역으로 구획하여 각 영역마다에 히터를 배설하는 한편, 열처리반의 온도를 검출하는 센서는 소정부위에만 배설하였다. 한편 센서를 배설한 부위와 그 이외의 열처리반 부분과의 열전도 상태에 대한 열적 대응관계를 실측값과 이론값 등으로 구하여 제어장치의 기억부에 기억시킨다. 실제로 열처리반의 온도관리를 행하는 데 있어서, 상기 소정부위에 대해서는 센서에서 실제로 온도를 검출하고, 그 이외의 부분에 대해서는 기억부에 기억시킨 상기 열적 대응관계의 데이터로부터 추정하여 구한다.
그리고, 추정한 결과 열처리반의 표면온도가 불균일해지는 것이 예상되는 경우에는, 상기 데이터에 기초하여 히터의 출력을 제어하고 열처리반의 온도가 적정하고 균일해지도록 조절한다.
이와 같이 본 실시형태에 관계하는 열처리 유니트에서는 열처리반의 소정부위에만 센서를 설치하고, 그 이외의 부분에 대해서는 실측값과 이론값을 이용하여 수학적 수법에 의해 온도분포를 추정하는 구성으로 하고 있기 때문에, 복수의 히터에 대해 소수의 센서로 열처리반의 온도관리를 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관계하는 열처리 유니트에서는 상기 추정한 결과에서 열처리반의 온도분포에 관해 열적 편재가 발생할 우려가 있는 경우에는 상기 열적 대응관계 데이터에 기초하여 히터의 출력을 제어하고, 이 열적 편재를 해소하도록 온도조절하기 때문에 온도관리를 고도로 정밀하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태의 내용에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는 열처리반의 소정부위에 대해 검출한 온도로부터 열처리반 전체의 온도분포를 추정하고 있으나, 거기에 열처리반 상에 재치된 웨이퍼(W)에 작용하는 열량을 추정하고 그 웨이퍼(W)에 작용하는 열량이 균일하도록 히터를 제어하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는 열처리반으로서 동심원형상의 복수의 영역으로 구분하여 각 영역마다에 도넛츠형으로 성형한 히터를 내장한 것을 예로 설명하였으나, 열처리반을 반경방향으로 구분한 것이나, 선형(扇形) 히터 등 다양한 형상의 것을 이용하는 것도 가능하다.
또, 센서의 수에 있어서도 1개의 센서만을 배설한 것이나, 히터와 동(同) 수, 또는 그 이상의 수의 센서를 배설한 것이라도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 웨이퍼(W)에 대한 도포현상처리 시스템(1)을 예로 설명하였으나, 본 발명은 그 외의 처리장치, 예를 들어 LCD기판용 처리장치 등에도 적용할 수 있다.
이어, 제 1 발명에 관련된 다른 실시형태에 대해 설명한다.
또한, 상기 실시예 1과 설명이 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 9는 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트 중 열처리반(158) 및 커버체(168) 부분의 수직단면도이고, 도 10은 이 커버체(168)를 아래측에서 본 상태를 도시한 평면도이다.
이 도 9에 도시된 바와 같이, 커버체(168)의 하면측에 원추형으로 형성된 벽면(168b)에는 선형의 상부 히터(h1 ~ h20)가 배설되어 있다. 도 10에서 도시하듯이, 이들 상부 히터(h1 ~ h20)는 벽면(168b) 상에서 대소 5개의 동심원을 각각 4분할한 듯한 형태로 배설되어 있다.
도 11은 본 실시형태에 관계하는 열처리 유니트의 가열계통을 도시한 블록도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 상부 히터(h1 ~ h20)는 하나하나가 독립하여 배선이 이루어져 있고, 그 각각이 접속된 제어장치(190)에 의해 그 작동과 발열량이 제어된다.
본 실시형태에 관련된 열처리 유니트에서는 상기 제 1 실시형태에 관련된 열처리반(58)과 완전 동일한 구조의 열처리반(158)에 상부 히터(h1 ~ h20)가 덧붙여 배설된 커버체(168)를 구비하고 있다.
이 열처리 유니트에서는 열처리반(158)의 영역(P12, P14)에 배설된 센서(S11, S12)에서 검출된 영역(P11, P12)의 온도와 각 히터(H11 ~ H15)의 출력으로, 열처리반의 온도분포가 적정한지 아닌지, 균일한지 아닌지에 대해 판단한다.
즉, 상기 제 1 실시형태와 같이 제어장치(190)의 기억부에 미리 기억시켜 둔 열처리반의 각 영역간의 열적 대응관계에서 열처리반(158) 전체의 온도분포를 추정하고, 그 온도분포의 상태가 적정한지 아닌지, 균일한지 아닌지를 판단한다.
그리고, 이 온도분포가 부적정하고 열적 편재가 있다고 판단된 경우에는, 이 열적 편재를 없애도록 히터(H11 ~ H15)를 제어한다. 그와 동시에 커버체(168) 하면에 배설된 상부 히터(h1 ~ h20)의 발열량도 제어하여 이 열적 편재가 해소되도록 조절한다.
예를 들어, 열처리반의 바깥 주변부가 저온인 경우에는 바깥 주변부의 상부 히터(h17 ~ h20)의 발열량을 증대시키거나, 부분적으로 온도가 낮은 부분이 발생하는 경우에는 그 부분의 바로 위에 위치하는 상부 히터의 발열량을 증대시켜 웨이퍼(W)의 균일한 열처리를 달성할 수 있도록 한다.
또, 본 실시형태에 관련된 커버체(168)을 채용하는 경우에는, 열처리반(158)의 발열량을 웨이퍼(W)의 열처리 온도보다 조금 낮은 온도가 되도록 제어하는 한편, 상부 히터(h1 ~ h20)의 발열량을 웨이퍼(W)의 열처리 온도보다 높은 온도가 되도록 제어하고, 수직방향으로 위로 갈수록 저온에서 고온이 되는 온도 구배(句配)가 형성되도록 하여 열처리를 행하면, 웨이퍼(W)의 중심부근 상부에서 열대류가 발생하지 않게 되어, 가열처리 온도의 제어가 용이해지는 본 실시형태 특유의 효과를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
이상 상술한 바와 같이 제 1 발명에 의하면, 열처리반을 구분하여 형성된 2이상의 영역의 각각에 히터를 배설하는 한편, 상기 열처리반의 소정부위에 센서를 배설하여 이 센서에서 검출한 온도를 기초로 하여 상기 열처리반의 각 부위의 온도를 추정하도록 하고 있기 때문에, 적은 센서로 정확한 온도관리를 할 수 있다.
또, 이 추정 온도에 기초하여 상기 열처리반 전체의 온도가 균일해지도록 상기 각 히터의 출력을 제어하고 있기 때문에, 피처리기판의 전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행하는 것이 가능하다.
연산처리부를 이용하여 상기 검출한 온도에 기초하여 상기 열처리반 각 부위의 온도를 수학적으로 추정하도록 하면, 피처리기판을 열처리할 시 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
상기 열처리반의 상방에서 이 열처리반에 대향하여 배설된 커버체의 열처리반 대향면에, 분할된 동심원상으로 배설된 복수의 상부 히터를 배설한 경우에는 웨이퍼의 상하로부터 가열하기 때문에 가열효율이 좋고, 균일한 열처리를 행할 수 있다.
또한, 하부 히터에 대해 상부 히터 측의 온도를 높은 온도로 설정하거나, 열적 불균형을 없애도록 하부 히터와 상부 히터를 제어하면, 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
또, 각 히터를 열처리반에 동심원상태로 배설하면, 열적 편재가 발생하기 쉬운 열처리반의 반경방향에 관해 세밀한 온도관리가 가능해지고, 피처리기판의 전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행할 수 있다.
게다가, 센서를 열처리반의 반경방향 일렬로 배설하면 적은 센서로 정확히 온도관리를 할 수 있다.
또, 센서는 열처리반의 두께방향으로 배설하면, 열 전도에 따른 두께방향의 타임래그를 교정하기 쉬워지고, 열처리 시간의 관리나 피처리기판의 열처리 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
도 13은 제 2 발명에 대응하는 실시형태에 관련된 커버체(268)의 수직단면도이고, 도 14는 이 커버체(268)를 하측에서 본 상태를 도시한 평면도이다. 이 도 13에서 도시하듯이, 커버체(268)의 하면측에는 원추형의 홈부(268b)가 형성되어 있고, 이 원추의 정점에 해당하는 부위에는 배기구(268a)가 설치되고, 이 배기구(268a)에 배기관(270)의 하단이 접속되어 있다. 배기관(270)의 타단측은 도시되지 않은 배기계에 접속되어 있고, 열매(熱媒)에 의해 온도가 일정하게 유지되는 열반(이하, 「열정반(熱定盤)」이라 한다)(258)에서 가열되어 상승한 가열기체(질소가스)가 원추형의 홈부(268b)에서 수집되어, 상기 배기구(268a)와 배기관(270)을 매개로 하여 배기되도록 되어 있다.
원추형 홈부(268b)의 중앙부분에는 관통공(268c)이 설치되어 있고, 이 관통공(268c)에는 기체냉각용 재킷(이하, 단순히 「재킷」이라 한다)(290)이 취착되어 있다.
상기 재킷(290)은 열정반(258)에서 가열되어 열정반(258)과 커버체(268) 사이의 공간을 상승해 온 가열기체(질소가스)를 냉각하기 위한 냉각기이다. 재킷(290)은 중심에 배기구(268a)가 있는 원반형의 외관을 구비하고 있고, 그 상면은 평면이고, 그 하면에는 원추형의 홈부(268b)가 형성되어 있다. 반경의 크기는 커버체(268)의 관통공(268c)과 거의 같고, 이 관통공(268c)에 맞게 수납되도록 설계되어 있다.
재킷(290)의 재질은 열전도성이 높은 재질, 예를 들어 알루미늄 등의 경합금류나 구리 등으로 이루어져 있고, 내부에는 냉매(冷媒)를 순화시키기 위한 순환로(291)가 형성되어 있다.
본 실시형태에 관련된 재킷(290)에서는 도 14에서 도시하듯이, 순환로(291)는 배기구(268a)를 중심으로 하여 형성된 나선형의 형상을 갖추고 있고, 순환로(291)의 양단에는 냉매를 출입시키기 위한 배관(292, 293)이 접속되어 있다. 이들 배관(292, 293)의 타단측은 냉매공급장치(294)와 접속되어 있고, 이 냉매공급장치(294)에 의해 소정의 온도로 냉각된 냉매가 배관(292, 293)을 매개로 하여 순환로(291) 내에 순환되도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태의 재킷(290)에서는 내부에 냉매를 순환시켜 냉각하는 방식의 것을 예로 들어 설명하나, 냉매체를 이용하지 않는 것, 예를 들어 공냉식의 것이나, 펠티에 소자를 이용한 전기식의 것 등도 이용할 수 있다.
도 15는 본 실시형태에 관련된 열정반(258)과 그 주변의 구조를 모식적으로 도시한 수직단면도이다. 이 도 15에서 도시하듯이 열정반(258)의 내부는 밀폐된 공동(空洞)(258a)으로 되어 있고, 그 바닥부의 일부분에는 단면이 V자형이 되도록 형성된 열매(熱媒) 저장소(258b)가 설치되어 있다. 이 열매 저장소(258b) 안에는 니크롬선 등으로 이루어진 히터(293)가 도 15의 도면에서 수직방향으로 배설되어 있고, 이 히터(293)에 도시하지 않은 제어장치로 제어되는 전력공급장치(295)로부터 전력이 공급되도록 되어 있다.
전력공급장치(295)로부터의 전력이 히터(293)에 공급되면, 히터(293)가 발열을 개시하고, 응축되어 열매 저장소(258b) 내에 저장되어 있던 열매가 상기 히터(293)에 의해 가열된다. 가열된 열매가 기화 증발하여 공동(258a) 내를 순환한다. 열매 증기가 공동(258a) 내의 냉각 부분에 접하면 열매 증기는 이 냉각부분에 열량을 부여함과 동시에 응축되어 액화된다. 이 때 열매로부터 열정반(258)에 부여된 열량은 열매의 기체열로, 열매의 종류에 의해 정해지는 값이다. 따라서, 열매가 증발하고 나서 응축하기까지의 일련의 과정이 안정하여 정상상태에 도달하면 열정반의 온도를 거의 일정 온도로 유지할 수 있도록 되어 있다.
이 일정온도로 유지된 열정반(258)의 측방에서 통기공(301)을 매개로 하여 실온의 기체(질소가스)를 보내면 열정반(258)의 표면에서 가열되어 가열기체가 되고, 이 가열기체가 열정반(258) 상에 재치된 웨이퍼(W)에 접함으로써 웨이퍼(W)에 열량이 공급되도록 되어 있다.
도 16은 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 제어계를 도시한 블록도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트에서는 열정반(258)에 전력을 공급하는 전력공급장치(295) 및 냉매공급장치(294)가 제어장치(296)에 접속되어 있다. 이 제어장치(296)에는 재킷(290) 하면 중심부근의 기체(질소가스)의 온도를 검출하는 센서(S11)와, 열정반(258) 상에 재치된 웨이퍼(W)의 온도를 검출하는 센서(S12)가 더 접속되어 있고, 제어장치(296)는 이들 센서(S11, S12)에서 각각 검출한 가열기체의 온도와 웨이퍼(W)의 온도에 기초하여 열정반(258)과 재킷(290)을 제어하도록 되어 있다.
센서(S11, S12)에는 기존의 각종 온도센서를 적절히 이용하는 것이 가능하나, 웨이퍼(W)의 온도를 검출하는 데는 비접촉상태에서 온도를 검출할 수 있는 센서, 예를 들어 방출된 적외선 등으로부터 온도를 검출하는 기구의 센서를 이용하는 것이 바람직하다.
또, 열정반(258)의 온도에 대해서도 상기 재킷(290)이나 웨이퍼(W)와 동일하게, 센서를 설치하여 직접 온도를 검출하고, 이 검출된 온도를 제어장치(296)에 보내도록 하는 것도 가능하나, 전력공급장치(295)의 열매 온도나 공급전력으로 열정반(258)의 온도를 관리하는 것도 가능하다.
이어 본 실시형태에 관계하는 열처리 유니트의 제어방법에 대해 설명한다.
열정반(258)에 대해서는 웨이퍼(W)의 열처리온도보다 약간 높은 일정온도를 유지하도록 제어한다.
상기한 바와 같이, 열정반(258)의 온도는 전용으로 설치한 온도 센서(도시생략) 또는 전력공급장치(295)의 공급전력에 기초하여 제어한다.
실제로 열처리되는 웨이퍼(W)에 작용하는 온도는 센서(S12)에 의해 검출된다.
열정반(258)에서 가열된 기체(질소가스)는 상승하여 재킷(290)의 배기구(268a) 하부근방에 모이므로, 이 부근에 배설한 센서(S11)에 의해 가열기체의 온도를 검출한다.
이 온도가 소정온도보다 높은 경우에는 열정반(258)의 온도를 조절함과 동시에, 냉매공급장치(294)를 작동시켜 찬 냉매를 재킷(290) 내에 순환시켜, 과가열된 기체(공기나 질소가스 등의 불활성가스)를 냉각한다. 여기서 냉각된 기체는 비중이 커져 하강하기 때문에 과가열되기 쉬운 웨이퍼(W)의 중심부근에 부딪혀, 이 부분의 과가열을 방지한다.
한편, 웨이퍼(W)의 온도가 열처리온도에 필요한 온도보다 저하할 것 같은 경우에는, 냉매공급장치(294)를 정지 또는 출력을 저하시켜 과냉각을 방지한다. 또, 필요에 따라 열정반(258)의 온도를 조절함으로써 웨이퍼(W)에 작용하는 온도의 저하를 방지한다.
일반적으로는 열정반(258)을 웨이퍼(W)의 열처리에 필요한 온도보다 약간 높은 온도로 한 상태에서 재킷(290)을 작동시켰을 때 웨이퍼(W)에 작용하는 온도가 열처리에 가장 바람직한 온도가 되는 것으로 알려져 있으므로, 실측 데이터에 기초하여 이 온도에서 안정화되도록 열정반(258)과 재킷(290)의 온도를 조절한다.
보다 구체적으로는, 웨이퍼(W)의 열처리온도의 목표값을 (TW), 열정반(258)의 온도를 (TH), 재킷(290)의 온도(평균온도)를 (TL)이라고 하면, 이들 (TW), (TL), (TH)간에는 TL ＜ TW ＜ TH의 관계가 있다. 이 관계를 도시한 것이 도 17이다.
이 도 17에서 도시하듯이, 열반(熱盤)의 온도(TH)를 일정하게 유지하고, 재킷(290)의 온도를 웨이퍼(W)의 열처리온도 목표값(TW)보다 낮은 소정온도(TL)로 유지함으로써 웨이퍼(W)에 작용하는 온도를 열처리온도의 목표값(TW)에 가까운 값으로 유지할 수 있다. 이 열반의 온도(TH)와 재킷(290)의 유지온도(TL)의 값은 실측 데이터를 기초로 하여 구해진다.
또, 재킷(290)의 유지온도(TL)는 온도센서(도시생략)에서 검출한 열정반(258)의 온도, 또는 열매 온도나 열매 공급장치에의 공급전력을 기초로 하여 제어하도록 해도 좋다. 또한, 웨이퍼(W)의 온도와 열정반(258)의 온도 양쪽 모두를 기초로 하여 재킷(290)의 온도를 제어하도록 해도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 나선형의 순환로(291)를 내장한 재킷(290)을 채용하였으나, 이외에도 동심원형상으로 형성되어 전력으로 각각 다른 온도로 냉각할 수 있는 복수의 냉각부를 구비한 냉각기와, 이 동심원형상의 냉각부를 또 반경방향으로 분할한 복수의 선형(扇形) 냉각부를 구비하고 그 하나하나가 별개로 독립하여 냉각할 수 있도록 되어 있는 냉각기를 이용함으로써 특유의 효과를 얻을 수도 있다.
예를 들어, 열정반(258)의 중심에서 주변부에 걸쳐 수평방향으로 열적 편재가 발생하는 경우에는, 이 열정반(258) 상의 열적 편재를 없애도록 각 선형 냉각부를 냉각함으로써 웨이퍼(W)를 균일하게 열처리하는 것이 가능해진다.
즉, 열정반(258)의 중심부근이 저온이고 주변부로 갈수록 온도가 상승하는 열 구배가 있는 경우에는, 외주측의 선형 냉각부를 강하게 냉각하는 한편, 중심부근의 냉각부를 약하게 냉각하고, 그 사이의 냉각부를 그 중간 온도로 냉각한다.
그 반대로, 열정반(258)의 중심부근이 고온이고 주변부에 갈수록 온도가 저하하는 열 구배가 있는 경우에는 커버체(268)의 중심부근의 냉각부를 강하게 냉각하는 한편, 바깥 주변부의 냉각부를 약하게 냉각하고, 그 사이의 냉각부를 중간온도로 냉각한다. 또, 열정반(258)의 중심부근과 주변부가 저온이고 중심부근과 주변부 사이의 부분이 고온이 되는 경우에는, 고온이 되기 쉬운 부분의 바로 위에 위치하는 냉각부만 강하게 냉각하고, 다른 냉각부는 약하게 냉각하거나 혹은 냉각하지 않도록 한다.
또, 열정반(258)의 일부에 온도가 높은 부분 혹은 낮은 부분이 생기는 경우에는, 그 부분에 열적 편재를 없애도록 냉각부의 몇 곳을 다른 냉각부와 다른 온도로 냉각하는 것도 가능하다.
이어, 상기 열처리 유니트를 베이킹 유니트(PREBAKE) 및 쿨링 유니트(COL)로서 이용하는 경우의 조작에 대해 이하에서 설명한다.
먼저, 재치대(20) 상에 세트된 웨이퍼 카세트(CR) 내에서 웨이퍼 반송체(21)에 의해 웨이퍼(W)가 취출되고, 이어 웨이퍼 반송체(21)로부터 주 웨이퍼 반송기구(22)에 웨이퍼(W)가 넘겨진다. 주 웨이퍼 반송기구(22)는 수취한 웨이퍼(W)를 레지스트 도포 유니트(COT) 내에 반송 세트하고, 여기서 웨이퍼(W)에 레지스트 도포를 행한다. 이어, 상기 웨이퍼(W)를 주 웨이퍼 반송기구(22)가 레지스트 도포 유니트(COT) 내로부터 취출하여, 상기 열처리 유니트(COT) 내까지 반송하고, 열정반(258) 상에 웨이퍼를 세트한다.
한편, 열처리 유니트로 전원을 투입함과 동시에 열정반(258)의 열매(熱媒) 공급장치(295) 및 순환계가 작동을 개시하여 소정시간 후 열정반(258)은 소정온도, 즉 웨이퍼(W)의 열처리온도 목표값보다 조금 높은 온도로 유지된다. 동일하게 커버체(268)의 중앙부에 배설된 재킷(290)의 냉매 공급장치(294)에도 전원이 투입되어 냉각이 개시된다. 또, 본 실시형태에 관련된 열정반(258)에서는 중심부근에서 온도가 높고 바깥 주변부에서 온도가 낮아지는 특성상의 경향이 있기 때문에, 이를 해소하기 위해 커버체(268)의 중심부근에 배설된 재킷(290)에 의해 중심부근을 통과하는 가열기체(질소가스)를 냉각하도록 온도제어가 이루어지고 있다.
이와 같이 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트에서는, 상기와 같이 가열량이 제어된 열정반(258)과 커버체(268)와의 사이에 웨이퍼(W)가 세트되면, 열정반(258)에서 웨이퍼(W)의 열처리온도 이상으로 가열된 기체가 커버체(268)의 중심부근 하측에 체류되기 쉬워지지만, 이 커버체(268)의 중심부에는 재킷(290)이 배설되어 있어 이 부분을 통과하는 기체(질소가스)의 온도가 소정온도 이상이면 재킷(290)에 냉매가 순환하여 재킷(290) 하측을 통과하는 과가열 기체를 냉각시킨다. 냉각된 기체는 웨이퍼(W)의 중심부근에 부딪혀 이 부분의 온도상승을 방지하기 때문에, 이들 사이에 세트되어 열처리되는 웨이퍼(W)에는 항상 균일한 열량이 공급되어, 웨이퍼(W) 전체에 걸쳐 균일한 열처리가 행하여진다.
또한, 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트에 의하면, 웨이퍼(W)의 온도를 센서로 검출하면서 온도제어를 행하고 있기 때문에, 미묘한 온도조절이 가능하고 웨이퍼(W)를 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 실시형태의 내용에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는 내부에 열매 증기를 순환시킴으로써 보다 균일하게 가열된 열정반을 이용하여 웨이퍼(W)를 가열하는 장치에 대해 설명하였으나, 내부에 니크롬선 히터를 내장하여 온도센서 등에 의해 온도제어하는 열반을 이용하는 것도 좋다.
제 2 발명에 의하면, 피처리기판의 하면을 가열하는 한편, 가열수단으로 소정온도이상으로 가열된 기체를 상기 피처리기판의 상부에서 냉각시키도록 하였기 때문에, 피처리기판 상부에 고온의 기체가 체류하는 일이 없어지고, 피처리기판 전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행할 수 있다.
상기 열처리장치에 있어서, 상기 피처리기판에 작용하는 온도를 검출하는 수단을 설치하고, 이 검출수단에서 검출된 상기 피처리기판에 작용하는 온도를 기초로 하여 상기 피처리기판의 상부를 통과하는 기체를 냉각하도록 하면, 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행하는 것이 가능하다.
또, 열반에서 가열된 기체를 상기 커버체의 배기구 주변에 배설된 냉각기로 냉각하도록 하면, 피처리기판과 커버체 사이의 공간에 고온의 기체가 체류하는 일이 없어지고, 피처리기판 전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행할 수 있다.
상기 커버체의 배기구 주변에 이 부분의 기체 온도를 검출하는 센서를 설치하고, 이 센서에서 검출된 배기구 주변부분의 기체 온도를 기초로 하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하도록 하면, 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
상기 피처리기판의 온도를 검출하는 센서를 설치하고, 이 센서에서 검출된 피처리기판의 온도를 기초로 하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하도록 하면, 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행하는 것이 가능하다.
상기 열반의 온도를 검출하는 센서를 설치하고, 이 센서에서 검출된 열반의 온도를 기초로 하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하도록 하면, 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
상기 배기구 주변의 기체의 온도를 검출하는 제 1 센서와, 상기 열반의 온도를 검출하는 제 2 센서를 설치하고, 이들 센서에서 검출한 상기 배기구 주변의 기체의 온도와 열반의 온도를 기초로 하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하도록 하면, 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
상기 배기구 주변의 기체의 온도를 검출하는 제 1 센서와, 상기 피처리기판의 온도를 검출하는 제 2 센서를 설치하고, 이들 센서에서 검출한 상기 배기구 주변의 기체 온도와 피처리기판의 온도를 기초로 하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하도록 하면, 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
상기 배기구 주변의 기체의 온도를 검출하는 제 1 센서와, 상기 피처리기판의 온도를 검출하는 제 2 센서와, 상기 열반의 온도를 검출하는 제 3 센서를 설치하고, 이들 센서에서 검출한 상기 배기구 주변의 기체, 피처리기판 및 열반의 각 온도를 기초로 하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하도록 하면, 열처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
도 18은 제 3 발명에 대응하는 실시형태에 관련된 커버체(368)의 수직단면도이고, 도 19는 이 커버체(368)를 하측에서 본 상태를 도시한 평면도이다. 이 도 18에서 도시하듯이, 커버체(368)의 하면측에는 원추형의 홈부(368b)가 형성되어 있고, 이 원추의 정점에 해당하는 부분에는 배기구(368a)가 설치되어 있고, 이 배기구(368a)에 배기관(370)의 하단이 접속되어 있다. 배기관(370)의 타단측은 도시하지 않은 배기계에 접속되어 있고, 열반(358)에서 가열되어 상승한 가열기체(공기나 질소가스 등의 불활성기체)가 원추형의 홈부(368b)에서 수집되어, 상기 배기구(368a)와 배기관(370)을 매개로 하여 배기되도록 구성되어 있다.
원추형 홈부(368b)의 측면(368c)에는 복수의 히터(H21 ~ H32)가 동심원을 그리듯이 설치되어 있다. 본 실시형태에 관련된 커버체(368)에서는 12매의 선형 히터(H21 ~ H32)가 배설되어 있고, 히터(H21 ~ H24), 히터(H25 ~ H28), 히터(H29 ~ H32)의 각 4매씩의 히터로 소, 중, 대의 반경이 다른 3개의 동심원을 형성하도록 배설되어 있다. 이들 12매의 히터(H21 ~ H32)에는 각각 제어장치(도시생략)를 매개로 전력이 공급되도록 배선되어 있다.
도 20은 본 실시형태에 관련된 열정반(358)과 그 주변의 구조를 모식적으로 도시한 수직단면도이다. 이 도 20에서 도시하듯이, 열정반(358)의 내부는 밀폐된 공동(空洞)(358a)으로 되어 있고, 그 바닥부의 일부분에는 단면이 V자형이 되도록 형성된 열매 저장소(358b)가 설치되어 있다. 이 열매 저장소(358b) 안에는 니크롬선 등의 히터(393)가 도 20의 도면에 수직방향으로 배설되어 있고, 이 히터(393)는 전원공급장치로부터의 전력이 제어장치에서 제어되어 공급되도록 이루어져 있다.
전원공급장치(395)로부터의 전력이 제어장치에서 제어되어 히터(393)에 공급되면, 히터(393)가 발열을 개시하고, 응축되어 열매 저장소(358b)내에 저장되어 있던 열매가 가열된다. 가열된 열매는 증발하여 공동(358a) 내를 순환한다. 열매 증기가 공동(358a) 내의 냉각된 부분에 접하면, 열매 증기는 이 냉각된 부분에 열량을 공급함과 동시에 응축되어 액화된다. 이 때 열매 증기는 공동(358a)의 내부벽면 전체를 균일한 온도로 가열하기 때문에 열정반 전체가 일정온도로 유지된다.
도 21은 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 제어계를 도시한 블록도이다. 이 도 21에서 도시하듯이, 열정반(358)에는 이 열정반(358) 내에 배설된 히터(393)에 전력을 공급하는 전력공급장치(395)가 접속되어 있고, 이 전력공급장치(395)는 제어장치(390)에 의해 제어되고, 열정반(358)의 온도를 조절한다. 동일하게 12매의 히터(H21 ~ H32)도 제어장치(390)와 접속되어 있고, 이들 히터(H21 ~ H32)는 각각 독립하여 전원의 온·오프와 발열량을 조절할 수 있도록 되어 있다.
이어 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 제어방법에 대해 설명한다.
열정반(358)에 대해서는 일정온도를 유지하도록 제어한다. 이 열정반(358)이 유지되는 온도는 이 열정반(358) 상에 재치한 웨이퍼(W)의 열처리온도를 제어하는 데 적절한 온도, 예를 들어 웨이퍼(W)의 열처리온도에 가까운 온도로, 이 열처리온도보다 약간 낮은 온도이다.
상기 열정반(358)이 일정온도를 유지하도록 제어되는 것과는 대조적으로, 히터(H21 ~ H32)는 상기 열정반(358)이 유지되는 온도와 더불어 웨이퍼(W)의 열처리 온도를 일정하게 유지하는 온도로 유지된다. 예를 들어 웨이퍼(W)의 열처리온도의 목표값에 가까운 온도로, 이 열처리온도의 목표값보다 약간 높은 온도이다.
일반적으로 상기 열정반 온도는 웨이퍼(W)의 열처리온도의 목표값에 기초하여 결정되고, 상기 히터(H21 ~ H32)의 온도는 웨이퍼(W)의 열처리온도의 목표값과 상기 열정반 온도에 기초하여 구해진다.
즉, 웨이퍼(W)의 열처리온도의 목표값에 대해 열정반(358)의 온도를 약간 낮은 온도로 유지하고 이 상태에서 웨이퍼(W)의 상면으로부터 가열하였을 경우에, 웨이퍼(W)에 실제로 작용하는 온도가 상기 목표값에 가장 가까워지는 온도를 구하고, 이 온도를 기준으로 상기 히터(H21 ~ H32)의 온도를 제어한다.
보다 구체적으로는, 웨이퍼(W)의 열처리온도의 목표값을 (TW), 열정반(358)의 온도를 (TL), 히터(H21 ~ H32)의 온도(평균온도)를 (TH)라 하면, 이들 TW, TL, TH 사이에는 TL ＜ TW ＜ TH의 관계가 있다. 이 관계를 도시한 것이 도 22이다.
이 도 22에서 도시하듯이, 열반의 온도(TL)를 일정하게 유지하고, 히터(H21 ~ H32)의 온도를 웨이퍼(W)의 열처리온도 목표값(TW)보다 높은 소정온도(TH)로 유지함으로써 웨이퍼(W)에 작용하는 온도를 열처리온도의 목표값(TW)에 가까운 값으로 유지할 수 있다. 이 열반의 온도(TL)와 히터(H21 ~ H32)의 유지온도(TH)의 값은 실측 데이터를 기초로 하여 구해진다.
또한, 히터(H21 ~ H32)의 유지온도(TH)는 온도센서(도시생략)에서 검출한 웨이퍼(W)의 온도를 기초로 하여 제어하도록 해도 좋다.
또, 열정반(358)의 중심으로부터 주변부에 걸쳐 수평방향으로 열적 편재가 발생하는 경우에는, 이 열정반(358) 상의 열적 편재를 해소하도록 히터(H21 ~ H32)를 발열시킴으로써 웨이퍼(W)를 균일하게 열처리하는 것이 가능해진다.
예를 들어, 열정반(358)의 중심부근이 저온이고 주변부로 갈수록 온도가 상승하는 열 구배가 있는 경우에는 커버체(368)의 중심 히터(H21 ~ H24)를 고온으로 가열하는 한편, 바깥 주변부의 히터(H29 ~ H32)를 저온으로 가열하고, 그 사이의 히터(H25 ~ H28)를 중간온도로 유지한다.
반대로, 열정반(358)의 중심부근이 고온에서 주변부로 갈수록 온도가 저하하는 열 구배가 있는 경우에는 커버체(368)의 중심 히터(H21 ~ H24)를 저온으로 가열하는 한편, 바깥 주변부의 히터(H29 ~ H32)를 고온으로 가열하고, 그 사이의 히터(H25 ~ H28)를 중간온도로 유지한다.
또, 열정반(358)의 중심부근과 주변부가 저온이고 중심부근과 주변부 사이의 부분이 고온이 되는 경우에는 히터(H21 ~ H24)와 히터(H29 ~ H32)를 고온으로 가열하고 히터(H25 ~ H28)를 저온으로 가열한다. 열정반(358)의 특성에 의해 열정반(358)의 일부에 온도가 높은 부분 혹은 낮은 부분이 생기는 경우에는 그 부분에 열적 편재를 해소하도록 히터(H21 ~ H32)의 몇 개를 다른 히터와 다른 온도로 가열할 수도 있다.
게다가, 이 실시형태에서는 히터로서 도 19에서 도시한 바와 같이 선형으로 분할한 12매의 히터(H21 ~ H32)를 이용하였으나, 연속적인 1매의 히터로 국소적인 가열이나 가열량을 각 부분마다 바꿀 수 있는, 소위 그라데이션 히터를 이용하는 것도 가능하다. 이 경우에는 1매의 연속적인 히터이면서, 상술한 바와 같은 국소적인 가열이 가능하게 된다. 따라서, 상기 성능을 유지한 채로 부품 수를 줄이거나 제조공정을 간략화할 수 있어, 제조비용의 저감과 연결된다고 하는 이점이 있다.
이어, 상기 열처리 유니트를 베이킹 유니트(PREBAKE) 및 쿨링 유니트(COL)로서 이용하는 경우의 조작에 대해 이하에서 설명한다.
먼저, 재치대(20) 상에 세트된 웨이퍼 카세트(CR) 내에서 웨이퍼 반송체(21)에 의해 웨이퍼(W)가 취출되고, 이어 웨이퍼 반송체(21)로부터 주 웨이퍼 반송기구(22)로 웨이퍼(W)가 인도된다. 주 웨이퍼 반송기구(22)는 수취한 웨이퍼(W)를 레지스트 도포 유니트(COT) 내로 반송, 세트하고, 여기서 웨이퍼(W)에 레지스트 도포를 행한다. 이어, 이 웨이퍼(W)를 레지스트 도포 유니트(COT) 내에서 주 웨이퍼 반송기구(22)가 웨이퍼(W)를 꺼내, 상기 열처리 유니트 내까지 반송하고, 열정반(358) 상에 웨이퍼(W)를 세트한다.
한편, 열처리 유니트로 전원을 공급함과 동시에 열정반(358)의 전력공급장치(395)가 작동을 개시하고 소정시간 후에 열정반(358)은 소정온도, 즉 웨이퍼(W)의 열처리온도 목표값보다 조금 낮은 온도로 유지된다. 동일하게 커버체(368)의 하면측에 배설된 히터(H21 ~ H32)에도 전원이 투입되어 가열이 개시된다. 또, 본 실시형태에 관련된 열정반(358)은 중심부근에서 온도가 높고 바깥 주변부에서 온도가 낮아지는 특성상의 경향이 있기 때문에, 이를 해소하기 위해 커버체(368)의 히터(H21 ~ H24)에서는 가열온도가 낮고, 이보다 외측의 히터(H25 ~ H28), 그리고 더 외측의 히터(H29 ~ H32)로 갈수록 가열온도가 점점 높아지도록 온도제어가 이루어지고 있다.
이와 같이 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트에서는, 상기와 같이 가열량이 제어된 열정반(358)과 커버체(368)와의 사이에 웨이퍼(W)가 세트되면, 열정반(358)으로부터의 가열량의 열적 편재를 해소하기 하도록 커버체(368) 히터(H21 ~ H32)의 가열량이 제어되고 있기 때문에, 이들 사이에 세트되어 열처리되는 웨이퍼(W)에는 항시 균일한 열량이 공급되어 웨이퍼(W) 전체에 걸쳐 균일한 열처리가 행하여진다.
또, 열정반(358)의 온도에 대해 히터(H21 ~ H32)의 온도쪽이 높아지도록 제어되고 있기 때문에, 항상 열 구배는 수직방향 아래에서 위로 갈수록 고온이 되도록 구성되어 있다. 따라서, 열정반(358)에서 가열된 기체는 곧바로 상승하여 열정반(358)과 히터(H21 ~ H32) 사이의 공간에서 열적 대류가 발생하는 일은 없다.
따라서, 이러한 열적 대류에 의해 야기되는 불균일한 열량공급이 방지되고, 웨이퍼(W)의 균일한 열처리가 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 관련된 열처리 유니트에 의하면, 열정반(358)을 열처리가능한 온도의 하한에 가까운, 비교적 저온으로 유지해 두고, 웨이퍼(W)를 하면측에서 가열하는 한편, 웨이퍼(W)의 상면측에서 히터(H21 ~ H32)로 필요한 열량을 추가공급하도록 하고 있기 때문에, 미묘한 온도조절이 가능하고, 게다가 히터(H21 ~ H32)의 가열량 변화에 따른 대류의 발생도 없기 때문에, 웨이퍼(W) 열처리 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 실시형태의 내용에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는 커버체로서 하면이 원추형으로 깎인 형상의 것을 채용하고 있으나, 하면이 수평면을 형성하는 것이라도 좋다. 하면이 수평면인 커버체를 채용하는 경우에는 커버체의 제조가 간단해지고, 커버체가 소형화됨으로써 열처리 유니트 전체를 콤팩트하게 할 수 있다고 하는 이점이 있다. 또한, 하면이 수평면인 커버체를 채용하는 경우에는 히터(H21 ~ H32)의 형상과 배치, 발열능력을 적당히 조합함으로써 열정반(358)과 히터(H21 ~ H32)와의 사이에서 열적 대류가 발생하지 않게 한다.
또, 상기 실시형태에서는 히터(H21 ~ H32)를 동심원상태로 배설하였으나, 이외에도 나선형으로 배설하는 등 각종의 배치형태가 채용가능하다.
동일하게, 상기 실시형태에서는 내부에 열매 증기를 순환시킴으로써 보다 균일하게 가열된 열정반을 이용하여 웨이퍼(W)를 가열하는 장치에 대해 설명하였으나, 내부에 니크롬선 히터를 내장하고 온도센서 등에 의해 온도를 제어하는 열반을 이용하는 것이라도 좋다.
제 3 발명에 의하면, 피처리기판의 하면을 제 1 가열수단에 의해 소정온도로 가열하는 한편, 피처리기판의 상면을 제 2 가열수단에 의해 제 1 가열수단보다 높은 온도로 가열하여, 피처리기판에 열처리를 행하는 공간에 아래에서 위를 향해 온도가 상승하는 온도 구배를 형성하는 배치로 하였기 때문에, 가열기체의 흐름을 불규칙하게 하는 열 대류가 이 공간에서 발생하지 않게 되어, 피처리기판 전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행하는 것이 가능하다.
상기 피처리기판의 상면을 가열하는 제 2 가열수단을 제어하여 피처리기판의 처리온도를 조절하도록 하면, 가열기체류가 흐트러지지 않아, 피처리기판을 열처리할 때의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
또한, 상기 피처리기판의 온도를 검출하는 수단을 이용하여, 실제로 검출한 피처리기판의 온도를 기초로 하여 피처리기판의 열처리온도가 목표온도가 되도록 제 2 가열수단을 제어하면, 피처리기판의 열처리 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
피처리기판의 하면을 상기 열반에 의해 소정온도로 가열하는 한편, 피처리기판의 상면을 상기 히터에 의해 상기 열반보다 고온으로 가열하여, 피처리기판에 열처리를 행하는 공간에 아래에서 위를 향해 온도가 상승하는 온도 구배를 형성하는 배치로 하면, 가열기체의 흐름을 불규칙하게 하는 열대류가 이 공간에서 발생하지 않게 되어, 피처리기판 전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행할 수 있다. 또, 상기 제 2 제어부에 의해 상기 히터를 피처리기판이 목표온도에서 열처리되도록 온도조절하면, 가열기체가 흐트러지지 않아, 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
상기 열처리장치에 있어서, 상기 히터로서 각각 독립하여 전원의 온·오프가 가능한 복수의 히터로 분할된 히터를 채용하면, 세밀한 온도제어가 가능하여, 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 더욱 높은 정밀도로 행할 수 있다.
본 발명의 열처리장치에 의하면, 열처리반을 2이상의 영역으로 구분하여 각 영역에 히터를 배설하는 한편, 열처리반의 소정부위에 복수의 센서를 각각 따로 배설하여, 상기 센서에서 검출한 온도를 기초로 하여 열처리반의 각 부위의 온도, 나아가서는 웨이퍼에 작용하는 온도를 추정하도록 하고 있기 때문에, 적은 온도센서로 정확한 온도관리를 행할 수 있다.
또, 이 추정한 온도를 기초로 하여 상기 열처리판 전체의 온도가 균일해지도록 상기 각 히터의 출력을 제어하고 있기 때문에, 피처리기판의 전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행할 수 있다.
또한, 본 발명은 피처리기판을 열처리할 시의 온도제어를 높은 정밀도로 행하는 것이 가능한 열처리장치를 제공한다.
도 1은 제 1 발명의 실시형태에 관련된 도포현상처리 시스템의 전체구성을 도시한 평면도이다.
도 2는 제 1 발명의 실시형태에 관련된 도포현상처리 시스템의 정면도이다.
도 3은 제 1 발명의 실시형태에 관련된 도포현상처리 시스템의 배면도이다.
도 4는 제 1 발명의 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 구성을 도시한 평면도이다.
도 5는 제 1 발명의 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 단면도이다.
도 6은 제 1 발명의 실시형태에 관련된 열처리반의 평면도이다.
도 7은 제 1 발명의 실시형태에 관련된 열처리반의 수직단면도이다.
도 8은 제 1 발명의 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 제어계를 도시한 블록도이다.
도 9는 제 1 발명의 다른 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 수직단면도이다.
도 10은 제 1 발명의 다른 실시형태에 관련된 커버체를 하측에서 본 상태를 도시한 평면도이다.
도 11은 제 1 발명의 다른 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 제어계를 도시한 블록도이다.
도 12는 종래의 열처리 유니트의 수직단면도이다.
도 13은 제 2 발명의 실시형태에 관련된 커버체의 수직단면도이다.
도 14는 제 2 발명의 실시형태에 관련된 커버체를 하측에서 본 상태를 도시한 평면도이다.
도 15는 제 2 발명의 실시형태에 관련된 열정반(熱定盤) 주변의 구조를 모식적으로 도시한 수직단면도이다.
도 16은 제 2 발명의 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 제어계를 도시한 블록도이다.
도 17은 제 2 발명의 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 열처리반 온도, 웨이퍼(W)의 온도 및, 재킷의 온도와의 관계를 도시한 도면이다.
도 18은 제 3 발명의 실시형태에 관련된 커버체의 수직단면도이다.
도 19는 제 3 발명의 실시형태에 관련된 커버체를 하측에서 본 상태를 도시한 평면도이다.
도 20은 제 3 발명의 실시형태에 관련된 열정반 주변의 구조를 모식적으로 도시한 수직단면도이다.
도 21은 제 3 발명의 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 제어계를 도시한 블록도이다.
도 22는 제 3 발명의 실시형태에 관련된 열처리 유니트의 열처리반 온도, 웨이퍼(W)의 온도 및, 히터의 온도와의 관계를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 도포현상처리 시스템 10 : 카세트 스테이션
11 : 처리 스테이션 12 : 인터페이스부
20 : 카세트 재치대 20a : 위치결정 돌기
21 : 웨이퍼 반송체 22 : 주 웨이퍼 반송기구
23 : 주변노광장치 24 : 웨이퍼 반송체
25 : 안내레일 W : 웨이퍼
CR, BR : 카세트 CP : 컵
G1, G2, G3, G4, G5 : 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 처리유니트
46 : 웨이퍼 반송장치 47 : 반송기대
48 : 보지부재 49 : 케이스형 지지체
50A(50B) : 개구부 53(54) : 덕트
55 : 수평 차폐판 56 : 개구
58, 158, 501 : 열처리반 60 : 구멍
62 : 지지핀 64, 301 : 통기공
66 : 셔터 68, 168, 502, 268, 368 : 커버체
68a, 268a, 368a : 배기구 70, 270, 370 : 배기관
72 : 바닥판 74 : 기계실
76 : 열처리반 지지판 78 : 셔터 아암
80 : 지지핀 아암 82 : 셔터아암 승강구동용 실린더
84 : 지지핀아암 승강구동용 실린더 86 : 웨이퍼 안내지지 돌기부
90, 190 : 제어장치 258, 358 : 열정반
268c : 관통공 290 : 기체냉각용 재킷
291 : 순환로 293, 393 : 히터
294 : 냉매 공급 장치 295, 395 : 전력 공급 장치
296, 390 : 제어장치 368b : 홈부
368c : 측면 500 : 열처리 유니트
503 : 커버체의 꼭대기부 504 : 배관

Claims (11)

  1. 피처리기판의 하면을 가열하는 가열수단,
    상기 가열수단으로 가열된 기체를 상기 피처리기판의 상부에서 배기하는 수단,
    상기 피처리기판에 작용하는 온도를 검출하는 수단 및.
    상기 검출한 온도에 기초하여 상기 피처리기판의 상부를 통하는 기체를 냉각하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치에 있어서,
    상기 가열수단은 열반이고, 상기 열반의 상부에 배설되고 상기 열반에서 가열된 기체를 포집하는 커버체를 더 갖고,
    상기 배기하는 수단은 상기 커버체 중앙의 배기구에 접속된 배기계이고,
    상기 냉각하는 수단은 상기 커버체의 배기구 주변에 배설된 냉각기, 및 상기 피처리기판에 열이 균일하게 작용하도록 상기 열반 및 냉각기를 제어하는 제어유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  2. 피처리기판의 하면을 가열하는 가열수단,
    상기 가열수단으로 가열된 기체를 상기 피처리기판의 상부에서 배기하는 수단,
    상기 피처리기판에 작용하는 온도를 검출하는 수단, 및,
    상기 검출한 온도에 기초하여 상기 피처리기판의 상부를 통하는 기체를 냉각하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치에 있어서,
    상기 가열수단은 열반이고, 상기 열반의 상부에 배설되고 상기 열반에서 가열된 기체를 포집하는 커버체를 더 갖고,
    상기 배기하는 수단은 상기 커버체 중앙의 배기구에 접속된 배기계이고,
    상기 냉각하는 수단은 상기 커버체의 배기구 주변에 배설된 냉각기, 상기 배기구 주변의 기체 온도를 검출하는 센서, 및 상기 검출한 온도에 기초하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하는 제어유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  3. 피처리기판의 하면을 가열하는 가열수단,
    상기 가열수단으로 가열된 기체를 상기 피처리기판의 상부에서 배기하는 수단,
    상기 피처리기판에 작용하는 온도를 검출하는 수단, 및,
    상기 검출한 온도에 기초하여 상기 피처리기판의 상부를 통하는 기체를 냉각하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치에 있어서,
    상기 가열수단은 열반이고, 상기 열반의 상부에 배설되고, 상기 열반에서 가열된 기체를 포집하는 커버체를 더 갖고,
    상기 배기하는 수단은 상기 커버체 중앙의 배기구에 접속된 배기계이고,
    상기 냉각하는 수단은 상기 커버체의 배기구 주변에 배설된 냉각기, 상기 피처리기판의 온도를 검출하는 센서 및 상기 검출한 온도에 기초하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하는 제어유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  4. 피처리기판의 하면을 가열하는 가열수단,
    상기 가열수단으로 가열된 기체를 상기 피처리기판의 상부에서 배기하는 수단,
    상기 피처리기판에 작용하는 온도를 검출하는 수단, 및
    상기 검출한 온도에 기초하여 상기 피처리기판의 상부를 통하는 기체를 냉각하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치에 있어서,
    상기 가열수단은 열반이고, 상기 열반의 상부에 배설되고, 상기 열반에서 가열된 기체를 포집하는 커버체를 더 갖고,
    상기 배기하는 수단은 상기 커버체 중앙의 배기구에 접속된 배기계이고,
    상기 냉각하는 수단은 상기 커버체의 배기구 주변에 배설된 냉각기, 상기 열반의 온도를 검출하는 센서, 및 상기 검출한 온도에 기초하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하는 제어유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 가열수단은 열반이고, 상기 열반의 상부에 배설되고 상기 열반으로 가열된 기체를 포집하는 커버체를 더 갖고,
    상기 배기하는 수단은 상기 커버체 중앙의 배기구에 접속된 배기계이고,
    상기 냉각하는 수단은 상기 커버체의 배기구 주변에 배설된 냉각기, 상기 배기구 주변의 기체 온도를 검출하는 제 1 센서, 상기 열반의 온도를 검출하는 제 2 센서, 및 상기 검출한 기체 온도 및 상기 열반의 온도에 기초하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하는 제어유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 가열수단은 열반이고, 상기 열반의 상부에 배설되고 상기 열반에서 가열된 기체를 포집하는 커버체를 더 갖고,
    상기 배기하는 수단은 상기 커버체 중앙의 배기구에 접속된 배기계이고,
    상기 냉각하는 수단은 상기 커버체의 배기구 주변에 배설된 냉각기, 상기 배기구 주변의 기체 온도를 검출하는 제 1 센서, 상기 피처리기판의 온도를 검출하는 제 2 센서, 및 상기 검출한 기체의 온도 및 상기 피처리기판의 온도에 기초하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하는 제어유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 가열수단은 열반이고, 상기 열반의 상부에 배설되고 상기 열반으로 가열된 기체를 포집하는 커버체를 더 갖고,
    상기 배기하는 수단은, 상기 커버체 중앙의 배기구에 접속된 배기계이고,
    상기 냉각하는 수단은 상기 커버체의 배기구 주변에 배설된 냉각기, 상기 피처리기판의 온도를 검출하는 제 1 센서, 상기 열반의 온도를 검출하는 제 2 센서, 및 상기 검출한 피처리기판의 온도 및 상기 열반의 온도에 기초하여 상기 열반 및 냉각기를 제어하는 제어유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각기는 나선상으로 배설된 냉각기인 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각기는 동심원상으로 배설된 복수의 도너츠형 냉각기인 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각기는 복수의 동심원을 형성하는 부채형 냉각기인 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 열반은 내부를 순환하는 열매증기에 의해 소정온도로 유지되는 열정반인 것을 특징으로 하는 열처리장치.
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