KR100870692B1

KR100870692B1 - 냉각 처리 장치

Info

Publication number: KR100870692B1
Application number: KR1020077011755A
Authority: KR
Inventors: 히토시 하시마
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2008-11-27
Also published as: JP4485374B2; KR20070084527A; WO2006080290A1; JP2006210400A

Abstract

본 발명에 있어서는 냉각 처리 장치에 웨이퍼의 휨을 측정하는 휨 측정부가 설치된다. 냉각판 표면에는 기체의 분출과 흡인을 선택적으로 행할 수 있는 복수의 분출·흡인구가 형성된다. 냉각판 표면에는 웨이퍼의 중앙부에 대응하는 위치에 제1 분출·흡인구가 형성되고, 웨이퍼 외주부에 대응하는 위치에 제2 분출·흡인구가 형성된다. 장치 제어부는 휨 측정부에 의한 웨이퍼의 휨 측정 결과에 기초하여 제1 분출·흡인구와 제2 분출·흡인구의 분출 또는 흡인을 선택하고, 분출에 의한 가압력 또는 흡인력에 의해 냉각판에서 냉각되는 웨이퍼를 평탄하게 유지한다.

Description

냉각 처리 장치{COOLING TREATMENT DEVICE}

본 발명은 기판의 냉각 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 예컨대 SOD(Spin on Dielectric)막 등의 층간 절연막의 형성 공정에서는, 예컨대 웨이퍼 상에 도포된 도포액 중 용제를 증발시키는 가열 처리 후나 웨이퍼 상에 형성된 도포막을 경화시키는 가열 처리 후에, 웨이퍼를 소정 온도까지 냉각하는 냉각 처리가 행해지고 있다.

상기 냉각 처리는 통상, 냉각 처리 장치로 행해지고, 소정의 냉각 온도로 유지된 냉각판 상에 웨이퍼를 적재함으로써 행해지고 있다. 그러나, 전술한 냉각 처리는, 예컨대 300℃ 정도의 고온으로 가열된 웨이퍼를 급격히 식히기 때문에, 냉각시에 웨이퍼에 휨이 발생한다.

웨이퍼에 휨이 발생하면, 예컨대 웨이퍼면 내의 온도에 불균일이 발생하고, 웨이퍼면 내에 균질한 절연막이 형성되지 않는다. 또한, 웨이퍼나 도포막에 응력이 걸려 도포막에 균열이 발생하거나 도포막의 막질 저하를 초래할 우려가 있다. 또한, 웨이퍼가 휨으로써, 웨이퍼와 반송 아암의 가동 영역과의 간격이 좁아져, 간섭하는 등의 반송 트러블이 발생할 우려가 있다.

그래서, 종래는 냉각시 웨이퍼의 휨을 억제하기 위해, 기판의 상면측에 냉각기체를 공급하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 그러나, 실제로는 기판의 상면측에 냉각 기체를 공급한 것만으로는 웨이퍼의 휨을 충분히 해소할 수 없었다. 웨이퍼가 대구경화하고, 회로 패턴의 미세화가 진행되고 있는 최근에 있어서는 웨이퍼의 근소한 휨이 최종적인 디바이스의 품질에 큰 영향을 주게 된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제11-329922호 공보

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼 등의 기판의 냉각시에 있어서 웨이퍼의 휨을 해소하여, 웨이퍼를 평탄하게 유지하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은 기판을 냉각하는 냉각 처리 장치로서, 기판을 적재하여 냉각하는 냉각판과, 상기 냉각판 상에 적재된 기판의 휨을 측정하는 휨 측정부와, 상기 냉각판 표면의 복수 지점에 형성되고, 냉각판 상의 기판에 대한 분출과 흡인을 선택적으로 행할 수 있는 분출·흡인구와, 상기 휨 측정부의 측정 결과에 기초하여, 냉각판 상에서 냉각되는 기판이 평탄해지도록 상기 각 분출·흡인구에 의한 기체의 분출 또는 흡인을 행하는 제어부를 갖고 있다.

본 발명에 의하면, 냉각판 상에 적재되는 기판의 휨을 미리 측정해 두고, 상기 측정 결과에 기초하여 냉각판의 각 분출·흡인구로부터 기판에 대하여 분출 또는 흡인을 행하고, 냉각시 기판의 휨을 강제적으로 억제하도록 하여도 좋다. 예컨대, 기판의 볼록형으로 휘는 부분에 대해서는 흡인하고, 그 흡인력에 의해 기판을 평탄하게 유지할 수 있다. 또한, 기판의 오목형으로 휘는 부분에 대해서는 기체를 분출하고, 그 분출에 의한 가압력에 의해 기판을 평탄하게 유지할 수 있다.

상기 제어부는 상기 휨 측정부에 의해 측정된 기판의 휨 정도에 따라 상기 각 분출·흡인구의 기체의 분출 유량 또는 흡인 유량을 조정하여도 좋다. 이러한 경우, 예컨대 큰 휨이 생기는 경우에는 분출 유량이나 흡인 유량을 증대하고, 휨이 작은 경우에는 분출 유량이나 흡인 유량을 저감할 수 있기 때문에, 기판에 부여되는 힘을 조정하여 기판을 보다 엄밀히 평탄하게 유지할 수 있다.

상기 분출·흡인구는 상기 냉각판 상의 기판 중앙부에 대응하는 위치와, 상기 기판의 외주부에 대응하는 위치에 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상기 분출·흡인구는 상기 냉각판 상의 기판에 대응하는 면 내에 균등하게 배치되어 있어도 좋다.

상기 복수의 분출·흡인구 중 어느 하나에는 분출과 흡인에 의해 상기 냉각판의 표면 상으로 돌출 가능하고, 냉각판 상의 기판 이면을 가압할 수 있는 가압부재가 설치되어 있어도 좋다.

다른 관점에 따른 본 발명은 기판의 냉각 처리 장치로서, 기판을 적재하여 냉각하는 냉각판을 갖고, 상기 냉각판은 기판보다도 큰 표면을 가지며, 상기 냉각판의 표면에는 기판을 지지하고, 기판과 냉각판 사이에 간극을 형성하는 지지체가 설치되며, 상기 냉각판 표면에는 평면에서 보아 냉각판 상에 적재되는 기판의 외측 위치로부터 이 기판의 중심부 부근까지 통하는 홈이 형성되어 있다.

본 발명에 의하면, 냉각시 기판의 휨이 해소된다. 이것은 냉각판 표면의 홈에 의해, 기판과 냉각판 사이의 간극에 기체 가이드가 형성되기 때문에, 기판의 열에 의해 팽창된 이 간극 내의 기체가 효율적으로 외측으로 밀어내어져 기판에 팽창 기체에 의한 응력이 걸리지 않기 때문이라고 추측된다. 또한, 간극 내의 기체가 유동하기 쉽기 때문에, 기판 표면과 이면과의 온도차가 저감되어 기판의 상하면의 열에 의한 수축량이 동일해지기 때문이라고 추측된다.

상기 홈은 상기 냉각판 표면의 일단부로부터 중심부 부근을 지나 타단부까지 도달하도록 형성되어 있어도 좋다. 또한, 상기 홈에는 급기구 또는 배기구가 형성되어 있어도 좋다.

다른 관점에 따른 본 발명에 의하면, 기판을 냉각하는 냉각 처리 장치로서, 기판을 적재하여 냉각하는 냉각판과, 상기 냉각판 표면의 복수 지점에 형성되어 냉각판 상의 기판을 흡인할 수 있는 흡인구와, 상기 냉각판의 표면 상으로 돌출되어, 냉각판 상의 기판의 이면을 가압할 수 있는 가압 부재와, 상기 냉각판 상에 적재된 기판의 휨에 따라 냉각판 상에서 냉각되는 기판이 평탄해지도록 상기 가압 부재에 의한 가압과 상기 흡인구에 의한 흡인을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 예컨대 냉각판 상에 적재되는 기판에 대하여, 상측으로 휘는 부분에 대해서는 흡인구에 의해 흡인하고, 하측으로 휘는 부분에 대해서는 가압 부재에 의해 밀어올림으로써, 기판의 휨을 강제적으로 억제할 수 있다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 냉각시 기판의 휨이 해소되기 때문에, 최종적으로 기판에 형성되는 디바이스의 품질이 향상된다.

도 1은 본 실시형태의 냉각 처리 장치가 통합된 SOD막 형성 시스템 구성의 개략을 도시한 평면도.

도 2는 도 1의 SOD막 형성 시스템의 정면도.

도 3은 도 1의 SOD막 형성 시스템의 배면도.

도 4는 냉각 처리 장치 구성의 개략을 도시한 종단면의 설명도.

도 5는 냉각 처리 장치의 냉각판의 평면도.

도 6은 웨이퍼가 위로 볼록하게 휘는 경우의 분출, 흡인 방향을 도시한 냉각판의 종단면도.

도 7은 웨이퍼가 아래로 볼록하게 휘는 경우의 분출, 흡인 방향을 도시한 냉각판의 종단면도.

도 8은 다수의 분출·흡인구를 균등하게 배치한 경우의 냉각판의 평면도.

도 9는 가압 부재를 갖는 냉각판의 종단면도.

도 10은 웨이퍼가 아래로 볼록하게 휘는 경우의 가압 부재의 동작을 도시하기 위한 냉각판의 종단면도.

도 11은 웨이퍼가 위로 볼록하게 휘는 경우의 가압 부재의 동작을 도시하기 위한 냉각판의 종단면도.

도 12는 홈을 형성한 냉각판의 평면도.

도 13은 홈을 형성한 냉각판의 측면도.

도 14는 다른 구성의 홈을 갖는 냉각판의 평면도.

도 15는 방사형으로 형성된 홈을 갖는 냉각판의 평면도.

도 16은 홈이 외주부에만 방사형으로 형성되어 있는 냉각판의 평면도.

도 17은 가는 홈이 전면에 걸쳐 형성되어 있는 냉각판의 평면도.

도 18은 홈 내에 급기구를 설치한 냉각판의 종단면의 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : SOD막 처리 시스템

40 : 냉각 처리 장치

60 : 냉각판

80 : 레이저 변위계

70 : 제1 분출·흡인구

71 : 제2 분출·흡인구

90 : 장치 제어부

W : 웨이퍼

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 관한 냉각 처리 장치가 탑재된 SOD막 형성 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 평면도이고, 도 2는 SOD막 형성 시스템(1)의 정면도이며, 도 3은 SOD막 형성 시스템(1)의 배면도이다.

SOD막 형성 시스템(1)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 예컨대 25장의 웨이 퍼(W)를 카세트 단위로 외부로부터 SOD막 형성 시스템(1)에 대하여 반입출하거나 카세트(C)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입출하거나 카세트 스테이션(2)과, SOD막 형성 공정 중에서 매엽식으로 소정의 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 다단 배치하여 이루어지는 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.

카세트 스테이션(2)에서는 카세트 적재대(10) 상의 소정의 위치에 복수의 카세트(C)가 X 방향(도 1 중 상하 방향)으로 일렬로 적재 가능하게 되어 있다. 카세트 스테이션(2)에는 반송로(11) 상을 X 방향을 향해서 이동 가능한 웨이퍼 반송체(12)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(12)는 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배열 방향(Z 방향; 수직 방향)으로도 이동 가능하며, X 방향으로 배열된 각 카세트(C) 내의 웨이퍼(W)에 대하여 선택적으로 액세스할 수 있다.

웨이퍼 반송체(12)는 웨이퍼(W)의 위치 맞춤을 행하는 얼라이먼트 기능을 구비하고 있다. 웨이퍼 반송체(12)는 후술하는 바와 같이 처리 스테이션(3)측의 제3 처리 장치군(G3)에 속하는 익스텐션 장치(31)에 대해서도 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.

처리 스테이션(3)에서는 그 중심부에 주반송 장치(13)가 설치되어 있으며, 이 주반송 장치(13)의 주변에는 각종 처리 장치가 다단으로 배치된 복수의 처리 장치군이 설치되어 있다. 이 SOD막 형성 시스템(1)에 있어서는 4개의 처리 장치군(G1, G2, G3, G4)이 배치되어 있으며, 제1 및 제2 처리 장치군(G1, G2)은 SOD막 형성 시스템(1)의 정면측에 배치되고, 제3 처리 장치군(G3)은 카세트 스테이션(2)에 인접하여 배치되며, 제4 처리 장치군(G4)은 주반송 장치(13)를 사이에 두고 제3 처리 장치군(G3)의 반대측에 배치되어 있다. 주반송 장치(13)는 이들 처리 장치군(G1∼G4) 내에 배치되어 있는 후술하는 각종 처리 장치에 대하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.

제1 처리 장치군(G1)에서는, 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이 절연막 재료를 주성분으로 하는 도포액을 웨이퍼(W)에 도포하는 도포 처리 장치(17, 18)가 아래로부터 순서대로 2단으로 배치되어 있다. 제2 처리 장치군(G2)에는, 예컨대 도포 처리 장치(17) 등으로 이용되는 도포액 등이 저류되고, 이 도포액 등의 공급원이 되는 처리액 캐비닛(19)과, 도포 처리 장치(20)가 아래로부터 순서대로 2단으로 배치되어 있다.

제3 처리 장치군(G3)에서는, 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 냉각 처리하는 냉각 처리 장치(30), 웨이퍼(W)의 주고받음을 행하기 위한 익스텐션 장치(31), 웨이퍼(W)를 저온으로 가열 처리하는 저온 가열 처리 장치(32), 웨이퍼(W)를 저산소 분위기에서 가열하는 저산소 가열 처리 장치(33, 34)가 아래로부터 순서대로 예컨대 5단으로 겹쳐 쌓여져 있다.

제4 처리 장치군(G4)에서는, 예컨대 냉각 처리 장치(40, 41), 웨이퍼(W)를 저산소 분위기에서 가열하여 냉각하는 저산소 가열·냉각 처리 장치(42, 43)가 아래로부터 순서대로 예컨대 4단으로 겹쳐 쌓여져 있다.

다음에, 전술한 냉각 처리 장치(40)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는 냉각 처리 장치(40) 구성의 개략을 도시하는 종단면의 설명도이다.

냉각 처리 장치(40)는, 예컨대 도 4에 도시하는 바와 같이 케이싱(40a)의 중 앙부에 웨이퍼(W)를 적재하여 냉각하는 냉각판(60)을 구비하고 있다. 냉각판(60)은, 예컨대 대략 원반 형상을 지니고 있다. 냉각판(60)의 내부에는, 예컨대 소정 온도로 조정된 유체가 흐르는 유로(60a)가 형성되어 있으며, 이 유로(60a)의 유체에 의해 냉각판(60)을 소정의 냉각 온도로 온도 조절할 수 있다. 또한, 냉각판(60)은 펠티에 소자를 이용하여 온도 조절되는 것이어도 좋다.

냉각판(60)의 표면에는 웨이퍼(W)를 지지하는 지지체, 예컨대 지지핀(61)이 복수 지점에 설치되어 있다. 지지핀(61)은, 예컨대 단열성을 갖는 수지에 의해 형성되어 있다. 지지핀(61)은, 예컨대 0.1 mm 이상, 바람직하게는 0.2 mm 이상의 높이를 갖고, 지지핀(61)에 의해 냉각판(60)과 웨이퍼(W) 사이에 근소한 간극이 형성된다.

냉각판(60)에는, 예컨대 상하 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍(62)이 형성되어 있다. 관통 구멍(62)에는 승강핀(63)이 삽입되어 있다. 승강핀(63)은, 예컨대 실린더 등을 구비한 승강 구동부(64)에 의해 상하 이동하고, 냉각판(60) 상으로 돌출될 수 있다. 승강핀(63)은 냉각판(60) 상에서 웨이퍼(W)를 지지하여 승강할 수 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이 냉각판(60)의 표면 중앙부, 즉 냉각판(60)에 적재된 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 위치에는 제1 분출·흡인구(70)가 형성되어 있다. 또한, 냉각판(60)의 표면 외주부, 즉 냉각판(60) 상에 적재된 웨이퍼(W)의 외주부에 대향하는 위치에는 복수의 제2 분출·흡인구(71)가 형성되어 있다. 제2 분출·흡인구(71)는, 예컨대 냉각판(60)의 외주부를 따라 동일 원주 상에 등간격으 로 형성되어 있다.

제1 분출·흡인구(70)는, 예컨대 도 4에 도시하는 바와 같이 제1 배관(72)에 의해 급기 장치(73)와 펌프 등의 흡인 장치(74)에 접속되어 있다. 제1 배관(72)은, 예컨대 냉각판(60)의 내부를 수직 방향으로 지나 냉각판(60)의 하면으로부터 돌출되고, 그 후 분기되어 케이싱(40a)의 외부에 있는 급기 장치(73)와 흡인 장치(74)에 접속되어 있다. 제1 배관(72)에 있어서의 분기점에는, 예컨대 3방향 밸브(75)가 설치되어 있으며, 제1 분출·흡인구(70)는 급기 장치(73) 또는 흡인 장치(74)에 선택적으로 연통할 수 있다. 이것에 의해, 제1 분출·흡인구(70)는, 예컨대 불활성 가스, 질소 가스 등의 기체의 분출과 흡인을 선택적으로 행할 수 있다.

제2 분출·흡인구(71)는 제1 분출·흡인구(70)와 동일하게, 제2 배관(76)에 의해 급기 장치(73)와 흡인 장치(74)에 접속되어 있다. 제2 배관(76)의 급기 장치(73)와 흡인 장치(74)의 분기점에는 3방향 밸브(77)가 설치되고, 제2 분출·흡인구(71)는 급기 장치(73)와 흡인 장치(74)에 선택적으로 연통할 수 있다. 따라서, 제2 분출·흡인구(71)는 분출과 흡인을 선택적으로 행할 수 있다. 또한, 3방향 밸브(75, 77)의 동작은 후술하는 장치 제어부(90)에 의해 제어된다.

냉각판(60)의 상측에는 냉각판(60)에 적재된 웨이퍼(W)의 휨량을 측정하는 휨 측정부로서의 레이저 변위계(80)가 설치되어 있다. 레이저 변위계(80)는, 예컨대 케이싱(40a)의 상면에 부착된 X-Y 스테이지(81)에 부착되어 있으며, 냉각판(60)에 적재된 웨이퍼(W)의 상측을 수평면 내에 2차원 방향으로 이동할 수 있다.

레이저 변위계(80)에 의한 측정 결과는, 예컨대 장치 제어부(90)로 출력할 수 있다. 장치 제어부(90)는 레이저 변위계(90)에 의한 측정 결과에 기초하여 3방향 밸브(75, 77)의 동작을 제어하고, 제1 분출·흡인구(70)에 있어서의 기체의 분출과 흡인의 전환, 제2 분출·흡인구(71)에 있어서의 기체의 분출과 흡인의 전환을 행할 수 있다. 예컨대, 장치 제어부(90)는 제1 분출·흡인구(70), 제2 분출·흡인구(71)에 있어서의 분출에 의한 가압력, 흡인에 의한 흡인력에 의해 냉각판(60) 상에서 냉각되는 웨이퍼(W)의 휨을 억제하도록 제1 분출·흡인구(70)의 분출인지 흡인인지의 선택과, 제2 분출·흡인구(71)의 분출인지 흡인인지의 선택을 행한다.

또한, 냉각 처리 장치(41)는 냉각 처리 장치(40)와 동일한 구성을 갖는 것이므로, 설명을 생략한다.

다음에, 이상과 같이 구성된 SOD막 형성 시스템(1)에 있어서의 SOD막 형성 프로세스에 대해서 설명한다.

우선, 웨이퍼 반송체(11)에 의해 카세트(C)로부터 미처리 웨이퍼(W)가 1장 취출되고, 제3 처리 장치군(G3)에 속하는 익스텐션 장치(31)로 반송된다. 계속해서, 웨이퍼(W)는 주반송 장치(13)에 의해 냉각 처리 장치(30)로 반송되고, 소정의 온도로 냉각된다. 소정 온도로 냉각된 웨이퍼(W)는 주반송 장치(13)에 의해, 도포 처리 장치(17)에 반송된다. 이 도포 처리 장치(17)에서는 절연막 재료를 주성분으로 하는 도포액이 웨이퍼(W) 상에 도포되고, 웨이퍼(W) 상에 도포막이 형성된다.

도포 처리 장치(17)에 있어서 도포막이 형성된 웨이퍼(W)는 주반송 장치(13)에 의해 저온 가열 처리 장치(32)에 반송되고, 도포막 내의 용제를 증발시키는 가열 처리가 실시된다. 이 가열 처리가 종료된 웨이퍼(W)는 주반송 장치(13)에 의해 서 저산소 가열 처리 장치(33)에 반송된다.

저산소 가열 처리 장치(33)에서는, 예컨대 웨이퍼(W)가 열판 상에 적재되고, 저산소 분위기에서 예컨대 320℃ 정도의 온도로 가열된다. 이것에 의해, 웨이퍼(W) 상에 절연막의 기초가 형성된다.

그 후, 웨이퍼(W)는 냉각 처리 장치(40 또는 41)에 반송되고, 예컨대 상온 23℃로 온도가 하강한다. 그 후, 웨이퍼(W)는 익스텐션 장치(31)에 반송되고, 웨이퍼 반송체(12)에 의해 카세트(C)로 복귀된다. 이 일련의 공정에 의해 한층의 절연막의 기초가 형성된다. 웨이퍼(W) 상에 다층의 절연막을 형성하는 경우에는 상기 일련의 공정이 반복된다. 웨이퍼(W) 상에 다층 절연막의 기초가 형성되면, 예컨대 웨이퍼(W)는 저산소 가열·냉각 처리 장치(42)에 반송되고, 예컨대 400℃에서 가열된다. 이 가열에 의해, 웨이퍼(W) 상의 절연막이 베이킹된다(경화 처리). 가열 후 웨이퍼(W)는 동일한 장치 내에서 냉각된다. 그 후 웨이퍼(W)는 냉각 처리 장치(40)에서 상온까지 냉각된다. 이렇게 해서 웨이퍼(W) 상에 다층의 절연막이 형성되고, 일련의 SOD막 형성 공정이 종료된다. 또한, 경화 처리는 웨이퍼(W) 상에 전자선을 조사함으로써 행하여도 좋다.

다음에, 전술한 냉각 처리 장치(40)에 있어서의 냉각 프로세스에 대해서 상세히 설명한다. 우선, 냉각 처리 장치(40)에 있어서의 냉각시에 생기는 웨이퍼(W)의 휨이 측정된다. 예컨대, 측정용 웨이퍼(W)가 통상의 제품용 웨이퍼(W)와 동일한 레시피로 전술한 SOD막 형성 공정에 따라 처리되고, 저산소 가열 처리 장치(33)의 가열 처리가 종료된 후, 냉각 처리 장치(40)로 반입된다. 냉각 처리 장치(40)에 반 입된 웨이퍼(W)는 냉각판(60) 상에 적재되고, 통상의 제품용 웨이퍼(W)와 동일한 소정 시간 냉각되며, 상온 23℃까지 온도가 하강한다. 예컨대 그 냉각 중에 레이저 변위계(80)가 웨이퍼(W)의 표면 상을 주사하고, 웨이퍼면 내의 웨이퍼(W)의 휨량을 측정한다. 장치 제어부(90)는 이 휨량에 기초하여, 실제의 냉각 처리시에 있어서의 제1 분출·흡인구(70)에 의한 기체의 「분출」 또는 「흡인」의 설정과, 제2 분출·흡인구(71)에 의한 기체의 「분출」 또는 「흡인」의 설정을 행한다. 예컨대, 도 6에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)가 위로 볼록하게 휘어져 있는 경우에는, 웨이퍼(W)의 중앙부에 대향하는 제1 분출·흡인구(70)가 「흡인」으로 설정되고, 제2 분출·흡인구(71)가 「분출」로 설정된다. 예컨대, 도 7에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)가 아래로 볼록하게 휘어져 있는 경우에는, 제1 분출·흡인구(70)가 「분출」로 설정되고, 제2 분출·흡인구(71)가 「흡인」으로 설정된다.

그리고, 실제의 제품용 웨이퍼(W)가 냉각 처리될 때에는, 웨이퍼(W)가 냉각판(60) 상에 적재되고, 냉각이 시작되는 동시에 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)로부터 미리 설정되어 있는 「분출」 또는 「흡인」이 시작된다. 예컨대, 웨이퍼(W)가 위로 볼록하게 휘는 경우에는, 제1 분출·흡인구(70)로부터의 흡인과, 제2 분출·흡인구(71)로부터의 기체의 분출이 시작된다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 중앙부가 아래쪽으로 흡인되고, 웨이퍼(W)의 외주부가 분출에 의해 상측으로 가압되며, 냉각시 웨이퍼(W)의 휨이 강제적으로 억제된다. 한편, 예컨대, 웨이퍼(W)가 아래로 볼록하게 휘는 경우에는, 제1 분출·흡인구(70)로부터의 분출과, 제2 분출·흡인구(71)로부터의 흡인이 시작되고, 웨이퍼(W)의 중앙부가 분출에 의해 상측으로 가압되며, 웨이퍼(W)의 외주부가 흡인되어 냉각시 웨이퍼(W)의 휨이 억제된다.

소정 시간의 냉각이 종료되면, 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)로부터의 분출과 흡인이 정지된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 냉각판(60) 상에서 승강핀(63)을 통해 주반송 장치(13)로 전달되어, 냉각 처리 장치(40)로부터 반출된다.

이상의 실시형태에 의하면, 냉각판(60)의 표면에 형성된 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)의 분출과 흡인을 전환하여, 냉각시 웨이퍼(W)의 휨을 강제적으로 억제할 수 있다. 이 결과, 냉각시의 웨이퍼(W)의 휨이 방지되고, 웨이퍼(W)의 면 내 온도가 균일하게 유지되며, 도포막이 균질하게 형성된다. 또한, 웨이퍼(W)나 도포막에 응력이 걸리지 않고, 웨이퍼(W)나 도포막의 파손, 열화가 방지된다. 또한, 웨이퍼(W)의 외형이 변형되지 않기 때문에, 웨이퍼(W)의 반송이 적절하게 행해진다. 또한, 이상의 실시형태에서는 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71) 중 한쪽을 분출로 설정하고, 다른 한쪽을 흡인으로 설정하고 있었지만, 웨이퍼(W)의 휨 형상에 따라서는 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71) 양쪽을 분출로 설정하거나 양쪽을 흡인으로 설정하여도 좋다.

이상의 실시형태에서는 웨이퍼(W)의 휨에 따라 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)의 분출과 흡인을 전환하고 있지만, 또한, 웨이퍼(W)의 휨량에 따라 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)로부터의 분출 유량과 흡인 유량을 조정하여도 좋다. 이러한 경우, 예컨대 장치 제어부(90)에 있어서, 레이저 변위 계(80)에 의한 측정용 웨이퍼(W)의 휨량에 기초하여 기체의 분출 유량과 흡인 유량이 설정된다. 예컨대, 측정용 웨이퍼(W)의 휨량이 큰 경우에는 분출 유량과 흡인유량이 증대된다. 또한, 웨이퍼(W)의 휨량이 작은 경우에는 분출 유량과 흡인 유량이 감소된다. 그리고, 제품용 웨이퍼(W)가 냉각 처리될 때에는, 예컨대 장치 제어부(90)에 의해 3방향 밸브(75, 77)의 개폐도가 변경되고, 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)로부터 소정의 설정 유량의 분출 또는 흡인이 행해진다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 휨 정도에 따른 적정한 유량으로 분출 또는 흡인이 행해져 웨이퍼(W)의 휨을 보다 엄격히 방지할 수 있다.

이상의 실시형태에서는 웨이퍼(W)의 외주부에 대응하는 복수의 제2 분출·흡인구(71)의 분출과 흡인을 일괄하여 행하고 있지만, 각 제2 분출·흡인구(71)마다 독립적으로 분출 또는 흡인을 행하도록 하여도 좋다. 이러한 경우, 예컨대 각 제2 분출·흡인구(71)마다 급기 장치(73)와 흡인 장치(74)로 통하는 전술한 제2 배관(76)과 3방향 밸브(77)가 설치된다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 외주부가 불균일하게 휘는 경우에도 각 제2 분출·흡인구(71)에 의한 기체의 분출 또는 흡인에 의해 웨이퍼(W)를 평탄하게 유지할 수 있다. 또한, 제2 분출·흡인구(71)의 수는 4개 이상이 바람직하다.

이상의 실시형태에서는 냉각판(60)에 있어서의 웨이퍼(W) 중앙부에 대향하는 위치와, 웨이퍼(W)의 외주부에 대응하는 위치에 분출·흡인구(70, 71)를 형성하고 있지만, 분출·흡인구(70, 71)의 배치는 이 예에 한정되지 않는다. 예컨대 도 8에 도시하는 바와 같이, 다수의 분출·흡인구(110)를 정렬시켜 웨이퍼면 내에서 균등 하게 배치하여도 좋다. 이러한 경우, 웨이퍼(W)의 보다 복잡한 휨에도 적절히 대응하여, 냉각시 웨이퍼(W)를 평탄하게 유지할 수 있다.

이상의 실시형태에서는 미리 측정용 웨이퍼(W)에서 냉각시의 휨을 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여, 제품용 웨이퍼(W)의 처리시 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)의 분출과 흡인을 제어하였지만, 실제의 제품용 웨이퍼(W)의 휨을 측정하면서, 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)의 분출과 흡인에 반영시켜도 좋다. 이러한 경우, 웨이퍼(W)의 휨 변동에 적절히 대응할 수 있다.

이상의 실시형태에서는 분출·흡인구로부터의 분출에 의해 웨이퍼(W)의 이면을 가압하였지만, 냉각판(60)에 가압 부재를 설치하여, 웨이퍼(W)의 이면을 가압하여도 좋다. 도 9는 이러한 일례를 도시하는 것이며, 냉각판(60)의 제1 분출·흡인구(70)에 분출과 흡인에 의해 승강하는 가압 부재(115)가 설치되어 있다. 가압 부재(115)는, 예컨대 제1 분출·흡인구(70) 안을 이동하는 원반 형상의 피스톤(115a)과 피스톤(115a) 상에 세워 설치한 핀(115b)에 의해 형성되어 있다. 또한, 다른 부분의 구성은 상기 실시형태와 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다.

그리고, 도 10에 도시하는 바와 같이 냉각시에, 웨이퍼(W)가 아래로 볼록하게 휘는 경우에는 장치 제어부(90)가 3방향 밸브(75, 77)를 제어함으로써, 제1 분출·흡인구(70)에 대하여 기체가 공급되고, 가압 부재(115)가 냉각판(60) 상으로 돌출되며, 웨이퍼(W)의 이면이 상측으로 가압된다. 한편, 제2 분출·흡인구(71)로부터의 흡인이 행해지고, 웨이퍼(W)의 외주부가 흡인된다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 휨이 강제적으로 해소된다.

상기예에 있어서, 제2 분출·흡인구(71) 안에 가압 부재(115)를 설치하여도 좋다. 이러한 경우, 도 11에 도시하는 바와 같이 냉각시에 웨이퍼(W)가 위로 볼록하게 휘는 경우에, 제1 분출·흡인구(70)로부터의 흡인에 의해 웨이퍼(W)의 중심부가 흡인된다. 한편, 제2 분출·흡인구(71)에 기체가 공급되고, 제2 분출·흡인구(71)의 가압 부재(115)에 의해 웨이퍼(W)의 중심부가 상측으로 가압된다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 휨이 강제적으로 해소된다.

또한, 상기예에 있어서, 냉각판(60)의 중앙부와 외주부에 각각 복수의 분출·흡인구를 형성하고, 냉각판(60) 중앙부의 전부가 아닌 어느 하나의 분출·흡인구와, 냉각판(60) 외주부의 전부가 아닌 어느 하나의 분출·흡인구에 가압 부재(115)를 설치하여도 좋다. 이러한 경우, 웨이퍼(W)가 위로 볼록하게 휜 경우와 웨이퍼(W)가 아래로 볼록하게 휜 경우에 대응할 수 있다.

또한, 가압 부재(115)가 설치되는 상기예에 있어서, 웨이퍼(W)의 휨량을 측정하는 레이저 변위계(80)는 반드시 필요한 것은 아니다. 예컨대 레이저 변위계(80)가 없는 경우에는 미리 취득해 둔 웨이퍼(W)의 휨에 관한 정보에 기초하여, 가압 부재(115)에 의한 가압과 분출·흡인구에 의한 흡인을 행하도록 하여도 좋다. 또한, 가압 부재(115)가 설치되지 않은 분출·흡인구는 흡인만의 기능을 갖는 것이어도 좋다.

이상의 실시형태에서는 냉각중인 웨이퍼(W)에 대한 분출에 의한 가압과, 흡인에 의해 웨이퍼(W)의 휨을 억제하고 있지만, 냉각판(60)의 표면에, 평면에서 보아 냉각판(60)의 중앙부로부터 웨이퍼(W)의 외측 위치까지 도달하는 홈을 형성함으 로써, 냉각중인 웨이퍼(W)의 휨을 방지하여도 좋다. 예컨대, 도 12, 13에 도시하는 바와 같이 냉각판(60)의 표면에는 냉각판(60)의 일단부로부터 중앙부 부근을 통과하여 타단부까지 도달하는 2개의 평행한 홈(120)이 형성되어도 좋다. 이러한 경우, 웨이퍼(W)의 열에 의해 팽창된 기체가 냉각판(60)과 웨이퍼(W)의 간극으로부터 홈(120)을 따라 배출되기 쉽기 때문에, 냉각판(60)과 웨이퍼(W)의 간극에서의 팽창된 기체에 의해 웨이퍼(W)가 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 냉각판(60)과 웨이퍼(W)의 간극의 열기가 배출되면, 웨이퍼(W)의 상면측과 하면측의 온도차가 감소하고, 웨이퍼(W)의 상면측과 하면측의 수축량이 동일한 정도로 되기 때문에, 웨이퍼(W)의 휨이 방지된다. 또한, 발명자에 의한 실험에 의하면, 냉각판(60)에 홈(120)을 형성한 경우가 홈을 형성하지 않는 경우에 비해서, 웨이퍼(W)의 휨이 생기기 시작하는 냉각 전의 임계 온도가 10℃ 이상 상승한 것이 확인되었다. 이것에 의해, 냉각판(60)에 홈(120)을 형성한 경우, 형성하지 않은 경우에 비해서 웨이퍼(W)의 휨이 발생하지 않는 것을 알 수 있다.

또한, 홈(120)의 수는 2개로 한정되지 않으며 1개라도 좋고, 3개 이상이어도 좋다. 예컨대 도 14에 도시하는 바와 같이 2개의 평행한 홈(120)이 2조 형성되고, 상호 직교하도록 형성되어 있어도 좋다. 또한, 홈(120)의 형상도 다른 형상이어도 좋고, 예컨대 도 15에 도시하는 바와 같이 복수 라인의 홈(120)이 냉각판(60)의 중심으로부터 방사형으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 도 16에 도시하는 바와 같이 홈(120)이 냉각판(60)의 외주부에만 등간격으로 방사 형상으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 도 17에 도시하는 바와 같이 5 mm 이하의 매우 가는 홈(120)이 냉각 판(60)의 전면에 걸쳐 평행하게 복수 라인 형성되어도 좋다.

또한, 도 18에 도시하는 바와 같이 냉각판(60)의 홈(120)에, 예컨대 통기구로서의 급기구(121)를 형성하여도 좋다. 급기구(121)는, 예컨대 냉각판(60)의 중앙부 부근의 홈(120)의 바닥부에 형성되어 있다. 급기구(121)는, 예컨대 배관(122)에 의해 예컨대 급기 장치(123)에 접속되어 있다. 그리고, 냉각시에는 급기구(121)로부터 홈(120)에, 예컨대 냉각판(60)과 동일한 냉각 온도로 조정된 기체가 공급되고, 냉각판(60)과 웨이퍼(W)와의 간극에 홈(120)을 따라 냉각판(60)의 중앙부에서 외측으로 흐르는 기류가 형성된다. 이렇게 함으로써, 냉각판(60)과 웨이퍼(W)의 간극에서의 팽창된 기체가 확실하게 배출되기 때문에, 팽창 기체에 의한 웨이퍼(W)의 휨이 방지된다. 또한, 급기구(121) 대신에 배기구를 형성하여도 좋다.

이 예의 홈(120)을 갖는 냉각판(60)에는, 전술한 실시형태와 동일하게 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)를 형성하고, 웨이퍼(W)에 대한 분출과 흡인을 행하여도 좋다.

발명자에 의해, 냉각 처리 전의 가열 온도와 냉각 온도의 온도차(T)와, 냉각 처리시의 냉각판(60)과 웨이퍼(W)의 간극(D)과, 웨이퍼(W)의 휨량 사이에, 상관 관계가 있는 것이 확인되었다. 그래서, 미리, 웨이퍼(W)의 휨이 생기지 않는 온도차(T)와 간극(D)의 관계를 구해 두고, 냉각 처리시의 온도차(T)에 기초하여 간극(D)을 설정하도록 하여도 좋다. 예컨대, 간극(D)을 규정하는 지지핀(61)을 교환할 수 있거나 혹은 승강 가능하게 한다. 그리고, 냉각시의 냉각 온도로부터 온도차(T)를 구하여, 지지핀(61)의 높이를 조정하고, 웨이퍼(W)의 휨이 생기지 않는 소 정의 간극(D)으로 변경한다. 이렇게 함으로써도 웨이퍼(W)의 휨을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 냉각판(60)과 웨이퍼(W) 사이에 소정의 간극(D)을 형성할 때에, 냉각판(60) 상의 웨이퍼(W)에 대하여 제1 분출·흡인구(70)와 제2 분출·흡인구(71)로부터 기체를 분출하고, 웨이퍼(W)를 냉각판(60)의 표면으로부터 뜨게 하여 간극(D)를 확보하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 휨을 방지할 수 있다. 또한, 지지핀(61)과 웨이퍼(W)의 이면이 지지핀(61)에 접촉되지 않기 때문에, 웨이퍼 이면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태의 일례에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않고, 여러 가지의 형태를 채용할 수 있는 것이다. 예컨대 본 실시형태는 냉각 처리 장치(40)에 있어서의 웨이퍼(W)의 휨을 방지하는 예이지만, 본 발명은 SOD막 형성 시스템(1)에 있어서의 다른 냉각 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 가열 처리와 냉각 처리 양쪽을 행하는 가열·냉각 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 이상의 실시형태는 SOD막 형성 공정에 있어서 냉각 처리를 행하는 냉각 처리 장치(40)에 적용하였지만, 예컨대 포토리소그래피 공정에 있어서의 프리 베이킹, 포스트 베이킹 및 포스트 익스포저 베이킹 후의 냉각 처리를 행하는 냉각 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 웨이퍼 이외의 예컨대 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크레티클 등의 다른 기판의 냉각 처리 장치에도 적용할 수 있다.

본 발명은 냉각 처리시 기판의 휨을 방지할 때에 유용하다.

Claims

기판을 냉각하는 냉각 처리 장치로서,

기판을 적재하여 냉각하는 냉각판과,

상기 냉각판 상에 적재된 기판의 휨을 측정하는 휨 측정부와,

상기 냉각판 표면의 복수 지점에 형성되고, 냉각판 상의 기판에 대한 기체의 분출과 흡인을 선택적으로 행할 수 있는 분출·흡인구와,

상기 휨 측정부의 측정 결과에 기초하여, 냉각판 상에서 냉각되는 기판이 평탄해지도록 상기 각 분출·흡인구에 의한 분출 또는 흡인을 행하는 제어부를 포함하는 냉각 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 휨 측정부에 의해 측정된 기판의 휨 정도에 따라 상기 각 분출·흡인구의 기체의 분출 유량 또는 흡인 유량을 조정하는 것인 냉각 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 분출·흡인구는 상기 냉각판 상의 기판의 중앙부에 대응하는 위치와, 상기 기판의 외주부에 대응하는 위치에 형성되어 있는 것인 냉각 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 분출·흡인구는 상기 냉각판 상의 기판에 대응하는 면 내에 균등하게 배치되어 있는 것인 냉각 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 분출·흡인구 중 어느 하나에는 분출과 흡인에 의해 상기 냉각판의 표면 상으로 돌출 가능하고, 냉각판 상의 기판의 이면을 가압 가능한 가압 부재가 설치되어 있는 것인 냉각 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각판은 기판보다도 큰 표면을 가지며,

상기 냉각판의 표면에는 평면에서 보아 냉각판 상에 적재된 기판의 외측 위치로부터 이 기판의 중심부 부근까지 통하는 홈이 추가로 형성되어 있는 것인 냉각 처리 장치.
제6항에 있어서, 상기 홈은 상기 냉각판 표면의 일단부로부터 중심부 부근을 지나 타단부까지 도달하도록 형성되어 있는 것인 냉각 처리 장치.
제7항에 있어서, 상기 홈에는 급기구 또는 배기구가 형성되어 있는 것인 냉각 처리 장치.
기판을 냉각하는 냉각 처리 장치로서,

기판을 적재하여 냉각하는 냉각판과,

상기 냉각판 표면의 복수 지점에 형성되고, 냉각판 상의 기판을 흡인할 수 있는 흡인구와,

상기 냉각판의 표면 상으로 돌출되어 냉각판 상의 기판의 이면을 가압할 수 있는 가압 부재와,

상기 냉각판 상에 적재된 기판의 휨에 따라 냉각판 상에서 냉각되는 기판이 평탄해지도록 상기 가압 부재에 의한 가압과 상기 흡인구에 의한 흡인을 제어하는 제어부를 포함하는 냉각 처리 장치.