KR102190566B1

KR102190566B1 - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR102190566B1
Application number: KR1020190009804A
Authority: KR
Inventors: 다쓰히사 쓰지
Original assignee: 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-12-14
Also published as: JP2019153737A; JP7027198B2; CN110233116A; TW201946182A; CN110233116B; KR20190106668A; TWI743435B

Abstract

[과제]
히터 배치를 고안함으로써, 히터의 선폭 방향에 있어서의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
[해결수단]
히터 유닛(71)에는 제1 선형 히터(77)와, 제2 선형 히터(79)로 이루어지는 선형 히터(73)가 전면에 걸쳐서 설치되어 있다. 제1 선형 히터(77)의 사이에는 간극이 비지만, 그 사이에는 제1 선형 히터(77)의 선폭보다 좁은 선폭의 제2 선형 히터(79)를 배치한다. 따라서, 제1 선형 히터(77)끼리의 사이에 있어서 저하하는 온도가, 그 사이를 메꾸는 제2 선형 히터(79)에 의해서 보충되므로, 선형 히터(73)의 선폭 방향에 있어서의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 반도체 웨이퍼, 액정 디스플레이용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, 유기 EL용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스플레이용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 태양전지용 기판 등의 각종 기판(이하, 간단히 기판이라고 칭한다)에 대해서, 열처리를 실시하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

종래, 이런 종류의 장치로서, 재치(載置)된 기판을 가열하는 열처리 플레이트와, 열처리 플레이트의 상부를 둘러싸고, 열처리 플레이트에 대해서 승강 가능하게 구성되며, 열처리 플레이트에 의한 열처리 분위기를 형성하는 커버 부재와, 열처리 플레이트와 커버 부재를 둘러싼 하우징과, 커버 부재의 천장면과 열처리 플레이트의 상면의 사이에 설치된 천판과, 천판의 하면과 열처리 플레이트의 상면의 간격을 조정하는 위치 조정 부재를 구비한 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

열처리 플레이트는, 예를 들면, 운모 히터(Mica heater)가 매설되어 있다. 이 운모 히터는, 열처리 플레이트의 상면 전체를 가열하기 때문에, 평면에서 봤을 때는 열처리 플레이트의 전면에 걸쳐서 매설되어 있다. 운모 히터는, 열처리 플레이트에 에칭으로 형성된 홈을 따라서 뻗어 가도록 배치된다. 열처리 플레이트의 가열은, 열처리 플레이트에 있어서의 상면 전체의 온도가 기판을 가열하는 열처리 온도가 되도록, 온도조절 제어기에 의해 운모 히터에 전력이 주어짐으로써 실시된다. 운모 히터로는, 온도조절 제어기로부터 주어지는 전력에 따라 한종류의 선폭인 것이 매설되어 있다.

일본 특개 2000－3843호 공보

그러나, 이러한 구성을 가지는 종래예의 경우에는, 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 종래의 장치는, 선폭이 한종류인 운모 히터가 열처리 플레이트의 전면에 걸쳐서 매설되어 있지만, 에칭으로 형성된 홈에 뻗어 가도록 운모 히터가 배치되어 있으므로, 운모 히터의 선폭 방향(히터선의 직경 방향)에서는 적어도 선폭 정도의 간격을 비워 배치하지 않을 수 없다. 따라서, 종래의 열처리 플레이트에서는, 선폭 방향에 있어서의 온도 분포의 균일성이 나쁘다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 히터 배치를 고안함으로써, 히터의 선폭 방향에 있어서의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 이러한 목적을 달성하기 위해서, 다음과 같은 구성을 취한다.

즉, 청구항 1에 기재된 발명은, 기판에 대해서 열처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서, 상면에 재치(載置)된 기판을 열처리 온도로 가열하여 열처리를 실시하는 열처리 플레이트와, 평면에서 봤을 때 상기 열처리 플레이트의 전면에 걸쳐서 설치되고, 상기 열처리 플레이트를 가열하는 선형 히터와, 상기 열처리 플레이트를 열처리 온도로 하기 위해, 상기 선형 히터에 전력을 공급하는 온도조절 제어기를 구비하고 있는 것과 더불어, 상기 선형 히터는, 제1 선폭을 가지는 제1 선형 히터와, 상기 제1 선폭보다 좁은 제2 선폭을 가지는 제2 선형 히터를 구비하고, 상기 온도조절 제어기는, 상기 제1 선형 히터용의 제1 온도조절 제어기와, 상기 제2 선형 히터용의 제2 온도조절 제어기를 구비하고, 상기 열처리 플레이트는, 평면에서 봤을 때, 상기 제1 선형 히터의 사이에 상기 제2 선형 히터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다

［작용·효과］청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 열처리 플레이트에는 제1 선형 히터와 제2 선형 히터로 이루어지는 선형 히터가 전면에 걸쳐서 설치되어 있다. 제1 선형 히터의 사이에는 적어도 그 선폭 정도의 사이가 비지만, 그 사이에는 제1 선형 히터의 선폭보다 좁은 선폭의 제2 선형 히터를 배치한다. 따라서, 제1 선형 히터끼리의 사이에 있어서 저하하는 온도가, 그 사이를 메우는 제2 선형 히터에 의해서 보충되므로, 선형 히터의 선폭 방향에 있어서의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명에 있어서, 상기 제2 선형 히터의 선폭은, 상기 제1 선형 히터의 선폭의 반이며, 상기 제2 선형 히터는, 상기 제1 선형 히터 사이에 낀 영역에 있어서, 상기 제1 선형 히터의 축선을 따라서, 그 축선이 적어도 2개 위치하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다(청구항 2).

제2 선형 히터의 선폭이 제1 선형 히터의 선폭의 반이므로, 제1 선형 히터 사이에 낀 영역에 있어서, 제1 선형 히터의 축선을 따라서, 제2 선형 히터의 축선이 적어도 2개 위치하도록 배치할 수 있다. 따라서, 제1 선형 히터끼리의 사이를 제2 선형 히터로 적절히 메울 수 있으므로, 선형 히터의 선폭 방향에 있어서의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명에 있어서, 상기 제1 온도조절 제어기는, 상기 열처리 온도를 목표로 하는 목표 온도와, 상기 열처리 플레이트의 실제 온도의 차분에 따라 출력이 조정되고, 상기 제2 온도조절 제어기는, 상기 열처리 온도를 목표로 하는 목표 온도와, 상기 열처리 플레이트의 실제 온도의 차분에 관계없이 출력이 일정한 것이 바람직하다(청구항 3).

제1 온도조절 제어기는, 목표 온도와 실제 온도의 차분에 따라 출력이 조정되지만, 제2 온도조절 제어기는, 그 차분에 관계없이 출력이 일정하게 된다. 따라서, 종래와 비교해 열처리 온도가 높은 경우여도, 온도 제어기의 출력이 작은 것으로 대응할 수 있으므로, 장치의 코스트를 억제할 수 있다. 게다가, 제1 온도조절 제어기만을 제어하므로, 제어를 간이화 할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서, 상기 제1 온도조절 제어기의 출력은, 상기 제2 온도조절 제어기의 출력보다 큰 것이 바람직하다(청구항 4).

제2 선형 히터로 일정한 온도로 가열함과 더불어, 거기에 부여되는 전력보다 큰 전력이 부여되는 제1 선형 히터로 더욱 온도를 올리면서, 온도 제어하므로, 종래와 비교해 열처리 온도가 높은 경우여도 대응할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서, 상기 열처리 플레이트는, 그 외주연 측에 상기 제1 선형 히터가 통과하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다(청구항 5).

열처리 플레이트의 외주연측은, 측면에 가깝기 때문에 온도가 저하하기 쉽지만, 출력이 큰 제1 선형 히터를 배치하므로, 외주연측의 온도 저하를 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 열처리 플레이트에는 제1 선형 히터와 제2 선형 히터로 이루어지는 선형 히터가 전면에 걸쳐서 설치되어 있다. 제1 선형 히터의 사이에는 적어도 그 선폭 정도의 사이가 비지만, 그 사이에는 제1 선형 히터의 선폭보다 좁은 선폭의 제2 선형 히터를 배치한다. 따라서, 제1 선형 히터끼리의 사이에 있어서 저하하는 온도가, 그 사이를 메우는 제2 선형 히터에 의해서 보충되므로, 선형 히터의 선폭 방향에 있어서의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 실시예에 따른 기판 처리 장치의 전체 구성을 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는, 가동 천판의 평면도이다.
도 3은, 승강 핀의 선단부 부근을 나타내는 종단면도이다.
도 4는, 히터 유닛에 있어서의 선형 히터의 배치예를 나타내는 평면도이다.
도 5는, 도 4에 있어서의 100－100 화살표방향 단면에 있어서의 온도 분포를 나타내는 모식도이다.
도 6은, 기판을 반입출하는 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 7은, 기판을 가열하는 상태를 나타내는 종단면도이다.

이하, 도면을 참조해 본 발명의 하나의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은, 실시예에 따른 기판 처리 장치의 전체 구성을 나타내는 개략 구성도이며, 도 2는, 가동 천판의 평면도이며, 도 3은, 승강 핀의 선단부 부근을 나타내는 종단면도이다.

실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는, 기판(W)에 대해서 열처리를 가하는 것이다. 구체적으로는, 미세 가공 프로세스를 위해서, 예를 들면, 도포 탄소막이라고 불리는 하층막을 형성할 때의 열처리를 실시한다. 이 하층막의 생성을 위해서는, 300~500℃ 정도의 고온에서 열처리가 실시된다.

기판 처리 장치(1)는, 하부 베이스 플레이트(3)와, 수냉식 베이스 플레이트(5)와, 열처리 플레이트(7)와, 가동 천판 유닛(9)과, 승강 핀 유닛(11)과, 하우징(13)과, 셔터 유닛(15)을 구비하고 있다.

이 기판 처리 장치(1)는, 인접하여 배치된 반송 암(17)으로부터 기판(W)이 반입되고, 열처리를 가한 후, 처리 완료의 기판(W)이 반송 암(17)에 의해서 반출된다.

하부 베이스 플레이트(3)는, 상면에 지주(19)가 세워져 설치되고, 그 상부에 수냉식 베이스 플레이트(5)가 배치되어 있다. 수냉식 베이스 플레이트(5)는, 열처리 플레이트(7)의 열이 하방으로 전달되는 것을 억제한다. 구체적으로는, 수냉식 베이스 플레이트(5)는, 예를 들면, 내부에 냉매를 유통 가능한 냉매 유로(21)가 전체에 걸쳐서 형성되어 있다. 이 냉매 유로(21)에는, 예를 들면, 냉매로서 냉각수가 유통된다. 이 냉각수는, 예를 들면, 20℃로 온도조절되어 있다.

열처리 플레이트(7)는, 평면에서 봤을 때 원형상을 나타낸다. 그 직경은, 기판(W)의 직경보다 약간 크다. 열처리 플레이트(7)는, 후술하는 선형 히터 등의 가열 수단을 내장하고 있어, 예를 들면, 표면 온도가, 기판(W)의 열처리 온도인 400℃가 되도록 가열된다. 열처리 플레이트(7)는, 그 아래쪽 면과 수냉식 베이스 플레이트(5)의 상면의 사이에 설치된 지주(23)에 의해, 수냉식 베이스 플레이트(5)로부터 상방으로 이격한 상태로 배치되어 있다. 열처리 플레이트(7)는, 평면에서 봤을 때 정삼각형의 각 정점에 대응하는 위치에 관통구(25)가 형성되어 있다.

열처리 플레이트(7)에는, 가동 천판 유닛(9)이 부설되어 있다. 가동 천판 유닛(9)은, 승강 베이스 플레이트(27)와, 승강기구(29)와, 지주(31)와, 가동 천판(33)을 구비하고 있다.

승강 베이스 플레이트(27)는, 지주(23)나, 후술하는 승강 핀(41)의 간섭을 회피하는 개구를 구비하고 있다. 승강기구(29)는, 예를 들면, 에어 실린더로 구성되어 있다. 승강기구(29)는, 작동축을 가지는 부분을 상방을 향한 자세로 수냉식 베이스 플레이트(5)에 밀착해서 장착되어 있다. 이 승강기구(29)는, 작동축의 선단부의 높이를 임의의 위치로 고정할 수 있다. 승강기구(29)는, 그 작동축이 승강 베이스 플레이트(27)의 저면에 연결되어 있다. 승강기구(29)의 작동축을 승강시키면, 승강 베이스 플레이트(27)의 높이 위치를 가변할 수 있다. 승강 베이스 플레이트(27)는, 그 상면에, 예를 들면, 4개의 지주(31)가 세워져 설치되어 있다. 4개의 지주(31)의 상단에는, 가동 천판(33)이 장착되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 가동 천판(33)은, 평면에서 봤을 때 중앙부에 개구(35)가 형성되어 있다. 개구(35)는, 평면에서 봤을 때 기판(W)의 직경보다 작게 형성되어 있다. 이 가동 천판(33)은, 승강기구(29)가 작동함으로써, 승강 베이스 플레이트(27)와 함께 승강한다. 가동 천판(33)의 승강 위치는, 기판(W)에 열처리를 실시할 때의 하강 위치와 기판(W)을 반입할 때의 상승 위치에 걸쳐서 이동된다. 또한, 하강 위치는, 기판(W)의 상면과 가동 천판(33)의 아래쪽 면의 거리가 약 10mm인 것이 바람직하다. 이것은, 발명자 등의 실험에 의해, 기판(W)의 표면에 있어서의 온도 분포의 면내 균일성을 향상시키기에는, 이 거리가 바람직한 것을 알 수 있었기 때문이다.

가동 천판(33)은, 그 대각길이가, 열처리 플레이트(7)의 직경보다 길게 형성된 직사각형 형상을 나타낸다. 4개의 지주(31)는, 각각의 상단이 가동 천판(33)의 하면에 있어서의 네 귀퉁이에 연결되어 있다. 가동 천판(33)의 네 귀퉁이는, 열원인 평면에서 봤을 때에 원형상의 열처리 플레이트(7)로부터 먼 위치에 해당한다. 따라서, 열처리 플레이트(7)의 복사열에 의해 가동 천판(33)이 가열되어도, 지주(31)에는 열이 전해지기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 승강기구(29)가 열의 영향을 받기 어렵고, 고장의 발생을 억제할 수 있다.

상술한 가동 천판(33)은, 세라믹 또는 금속과 세라믹의 합금으로부터 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 의해 고온의 열처리를 실시해도, 열에 의한 변형을 방지할 수 있다.

승강 핀 유닛(11)은, 구동 기구(37)와, 승강 링(39)과, 3개의 승강 핀(41)을 구비하고 있다. 또한, 승강 핀(41)은, 도시의 관계상, 2개 만을 그리고 있다.

구동 기구(37)는, 예를 들면, 에어 실린더로 구성되어 있다. 구동 기구(37)는, 그 작동축을 가지는 부분을 하방을 향해서 반대측을 수냉식 베이스 플레이트(5)의 하면에 밀착시킨 상태로 장착되어 있다. 작동축의 하부에는, 승강 링(39)이 연결되어 있다. 승강 링(39)의 상면에는, 3개의 승강 핀(41)이 세워져 설치되어 있다. 구동 기구(39)는, 그 작동축의 높이 위치를, 3개의 승강 핀(41)이 열처리 플레이트(7)의 상면으로부터 상방으로 돌출된 수도(受渡) 위치(도 1 중의 이점 쇄선)와 3개의 승강 핀(41)이 열처리 플레이트(7)의 상면으로부터 하방에 몰입한 처리 위치(도 1 중의 실선)의 두군데에 걸쳐서 조절 가능하다. 3개의 승강 핀(41)은, 열처리 플레이트(7)에 형성되어 있는 세군데의 관통구(25)에 삽입 통과 되어 있다.

승강 핀(41)은, 도 3에 나타내는 바와 같이 구성되어 있는 것이 바람직하다. 승강 핀(41)은, 심부(41a)와, 외통(41b)과, 석영 볼(41c)을 구비하고 있다. 심부(41a)는, 몸통부(41d)의 상부에 해당하는 선단부(41e)가, 몸통부(41d) 보다 소경으로 형성되어 있다. 외통(41b)은, 선단부 이외가 석영 볼(41c)의 외경보다 약간 큰 내경으로 형성되어 있다. 외통(41b)의 선단부는, 석영 볼(41c)의 직경보다 작은 내경으로 형성되어 있다. 석영 볼(41c)은, 그 직경이 선단부(41e) 보다 약간 작게 형성되어 있다. 따라서, 석영 볼(41c)을 선단부(41e)의 상면에 재치한 상태로, 외통(41b)을 씌우면, 석영 볼(41c)의 1/3 정도가 외통(41b)으로부터 돌출한 상태가 된다. 이 상태에서, 심부(41d)와 외통(41b)을 관통하는 관통구(41f)에 결합 핀(41g)을 압입함으로써, 외통(41b)을 석영 볼(41c)과 함께 심부(41a)에 고정해 승강 핀(41)을 구성한다. 또한, 석영 볼(41c) 이외의 부재는 금속제이다.

고온 환경에서 견딜 수 있는 재료로는 석영이 적합하지만, 강도나 코스트를 고려하면 승강 핀(41)의 전체를 석영제로 하는 것은 곤란하다. 여기서, 상술한 것처럼 선단부의 석영 볼(41c)만을 석영제로 함으로써 코스트를 억제할 수 있다. 또, 석영은, 기판(W)의 재료인 단결정 실리콘보다 고도가 약간 낮기 때문에, 기판(W)의 하면을 손상할 우려가 낮고, 게다가, 구형상이므로 접촉 면적을 최소한으로 할 수 있다.

하우징(13)은, 열처리 플레이트(7)의 상방을 덮고, 열처리 플레이트(7)에 의한 열처리 분위기를 형성한다. 하우징(13)은, 그 한쪽면에 반입 출구(43)가 형성되어 있다. 반입 출구(43)는, 열처리 플레이트(7)의 상면 부근의 높이 위치에서 위로 개구되어 있다. 반송 암(17)은, 이 반입 출구(43)를 통해 기판(W)의 반입출을 실시한다.

반입 출구(43)에는, 셔터 유닛(15)이 부설되어 있다. 셔터 유닛(15)은, 구동 기구(45)와 셔터 본체(47)를 구비하고 있다. 구동 기구(45)는, 그 작동축의 부분이 상방으로 향해진 자세로, 일부가 수냉식 베이스 플레이트(5)에 밀착되어서 장착되어 있다. 작동축의 상부에는, 셔터 본체(47)가 연결되어 있다. 구동 기구(45)가 작동축을 신장시키면, 셔터 본체(47)가 상승되어 반입 출구(43)가 폐쇄 되고(도 1에 나타내는 실선), 구동 기구(45)가 작동축을 수축시키면, 셔터 본체(47)가 하강되어 반입 출구(43)가 개방된다(도 1에 나타내는 이점 쇄선).

하우징(13)은, 그 천장면에 배기구(49)가 형성되어 있다. 배기구(49)는, 배기관(51)에 연통 접속되어 있다. 하우징(13)의 배기구(49)와 열처리 플레이트(7)의 상면의 간격은, 예를 들면, 30mm 정도이다. 배기관(51)은, 도시 생략된 배기 설비에 연통 접속되어 있다. 배기관(51)의 일부에는, 압력 센서(53)가 배치되어 있다. 이 압력 센서(53)는, 배기관(51) 내의 배기 압력을 검출한다.

하우징(13)은, 배기관(51)의 상면을 따라서 시즈 히터(55)가 설치되어 있다. 이 시즈 히터(55)는, 하우징(13)이나 배기관(51)을 가열해, 승화물을 포함한 기체가 하우징(13)에 접촉했을 때에, 기체가 냉각되어 승화물이 하우징(13)의 내벽에 부착하는 것을 방지한다.

제어부(61)는, 도시 생략된 CPU나 메모리로부터 구성되어 있다. 제어부(61)는, 열처리 플레이트(7)의 온도 제어, 가동 천판 유닛(9)의 승강 제어, 승강 핀 유닛(11)의 구동 제어, 셔터 유닛(15)의 개폐 제어, 시즈 히터(55)의 온도 제어, 압력 센서(53)에 근거하는 배기 제어 등을 실시한다. 또, 제어부(61)는, 가동 천판 유닛(9)의 승강 제어에 있어서의 하강 위치를 기판(W)에 따라 여러 가지로 조작할 수 있다. 예를 들면, 기판(W)마다의 처리 조건이나 순서를 규정한 레시피에 가동 천판(33)의 하강 위치를 규정하도록 해두어, 도시 생략된 지시부를 조작해서, 기판(W)의 표면으로부터의 가동 천판(33)의 거리에 상당하는 파라미터를 미리 레시피에 지시해 둔다. 제어부(61)는, 예를 들면, 기판(W)을 처리하는 데 있어서, 장치 오퍼레이터에 의해서 지시받은 기판(W)에 따른 레시피를 참조하여, 그 파라미터에 따라 승강기구(29)를 조작한다. 이에 의해, 기판(W)마다 가동 천판(33)의 하강 위치를 조정할 수 있다.

여기서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 상술한 열처리 플레이트(7)가 구비하고 있는 히터 유닛(71)에 대해 설명한다. 또한, 도 4는, 히터 유닛에 있어서의 선형 히터의 배치예를 나타내는 평면도이며, 도 5는, 도 4에 있어서의 100－100 화살표방향 단면에 있어서의 온도 분포를 나타내는 모식도이다.

히터 유닛(71)은, 가열 수단으로서 선형 히터(73)를 구비하고 있다. 선형 히터(73)는, 평면에서 봤을 때 열처리 플레이트(7)의 전면에 걸쳐서 설치되어 있다. 선형 히터(73)는, 히터 플레이트(75)에 형성된 홈(도시 생략)에 뻗도록 배치되어 있다. 히터 플레이트(75)는, 고온에 견디도록 금속과 세라믹의 합금으로 구성하는 것이 바람직하다.

선형 히터(73)는, 제1 선형 히터(77)와 제2 선형 히터(79)를 구비하고 있다. 제1 선형 히터(77)는, 제2 선형 히터(79) 보다 선폭(선지름)이 크다. 환언하면, 제2 선형 히터(79)는, 제1 선형 히터(77)보다 선폭이 작다. 여기에서는, 제2 선형 히터(77)의 선폭은, 예를 들면, 제1 선형 히터(77)의 1/2이다. 또한, 부여되는 전력에 견딜 수 있다면, 제2 선형 히터(77)의 선폭을 1/2보다 더욱 작은 것으로 해도 된다.

여기에서는, 히터 플레이트(75)를, 설명의 편의상, 60°마다의 영역으로 구획지어 상부로부터 반시계회전으로 각도 영역 r1~r6으로 한다.

제1 선형 히터(77)는, 각도 영역(r1)의 외주연측에 일단측이 장착되고, 각도 영역(r3)까지 반시계회전으로 외주연측을 통과하도록 뻗어 가게 하면서, 각도 영역(r1, r2)의 경계와 각도 영역(r2, r3)의 경계에 있어서 중심 측으로 비집고 들어가도록 뻗어 가게 해, 일단측으로부터 거의 180°의 각도에 해당하는 각도 영역(r3, r4)의 경계로부터, 중심측에 비집고 들어오게 된다. 또한, 각도 영역(r3, r2, r1, r6)에 있어서 중심부측과 외주연측에 교대로 뻗어 가게 해 각도 영역(r6)에 있어서 중심부를 회전시킨 후, 각도 영역(r5, r4)에서 중심측과 외주연측을 교대로 뻗어 가게 한다. 그리고, 각도 영역(r4)에서 외주연측을 통과하도록 뻗어 가게 하면서, 각도 영역(r4, r5)의 경계와, 각도 영역(r5, r6)의 경계와, 각도 영역(r6, r1)의 경계에 있어서 중심측으로 비집고 들어가도록 뻗어 가게 한다. 최종적으로는, 각도 영역(r1)에 있어서, 제1 선형 히터(77)의 일단측보다 내주측에 제1 선형 히터(77)의 타단측이 장착되어 있다.

제2 선형 히터(79)는, 제1 선형 히터(77)의 사이를 메우도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 제2 선형 히터(79)는, 각도 영역(r4)의 외주 측에 일단측이 장착되고, 각도 영역(r4)으로부터 반시계 회전으로 외주 측에 배치되어 있는 제1 선형 히터(77)의 내주측을 통과하도록 뻗어 가게 하면서, 각도 영역(r4, r5)의 경계와, 각도 영역(r5, r6)의 경계와, 각도 영역(r6, r1)의 경계와, 각도 영역(r1, r2)의 경계와, 각도 영역(r2, r3)의 경계와, 각도 영역(r3, r4)의 경계에 있어서 중심측으로 비집고 들어가도록 뻗어 가게 한다. 최종적으로는, 각도 영역(r4)에 있어서, 제2 선형 히터(79)의 일단측보다 내주측으로 제2 선형 히터(79)의 타단측이 장착되어 있다.

상술한 제1 선형 히터(77)의 일단측과 타단측은, 도 1에 있어서의 제1 온도조절 제어기(81)에 접속되어 있다. 또, 제2 히터(79)의 일단측과 타단측은, 도 1에 있어서의 제2 온도조절 제어기(83)에 접속되어 있다. 제1 온도조절 제어기(81)및 제2 온도조절 제어기(83)는, 하부 베이스 플레이트(3)의 상면에 장착되어 있다. 이들은, 수냉 베이스 플레이트(5)에 의해서 열처리 플레이트(7)의 열이 차단되어 있으므로, 열에 의한 악영향을 회피할 수 있다. 제1 온도조절 제어기(81)로 제2 온도조절 제어기(83)는, 제어부(61)에 접속되어 있다.

제1 온도조절 제어기(81)에는, 온도 센서(85)가 더 접속되어 있다. 온도 센서(85)는, 열처리 플레이트(7)의 상면에 있어서의 실제 온도를 측정한다. 제1 온도조절 제어기(81)는, 제어부(61)로부터 주어지는 열처리 온도를 목표 온도로 하여, 온도 센서(85)로부터의 실제 온도와 목표 온도의 차분에 근거해 제1 선형 히터(77)에 부여하는 전력을 조정하는 피드백 제어를 실시하고 있다. 한편, 제2 온도조절 제어기(83)는, 일정한 출력을 제2 선형 히터(79)에 계속해서 부여할 뿐이다. 즉, 목표 온도와 실제 온도의 차분에 관계없이, 제2 온도조절 제어기(83)는, 제2 선형 히터(79)에 일정한 전력을 계속해서 공급한다.

이와 같이, 히터를 2개로 나누는 것과 더불어, 온도조절 제어기도 2개로 나눔으로써, 종래와 비교해 열처리 온도가 높은 경우여도, 1개로 출력이 큰 온도조절 제어기보다 온도 제어기의 출력이 작은 것으로 대응할 수 있다. 따라서, 장치의 코스트를 억제할 수 있다. 게다가, 제어기(61)는, 제1 온도조절 제어기(81)만을 제어하므로, 온도조절에 따른 제어를 간이화 할 수 있다.

또, 제1 온도조절 제어기(81)는, 제2 온도조절 제어기(83)보다 제1 선형 히터(77)에 부여하는 전력의 출력이 크다. 따라서, 제1 선형 히터(77)는, 제2 선형 히터(79)보다 발열량이 크다.

이에 의해, 제2 선형 히터(79)에서 일정한 온도로 가열함과 더불어, 거기에 부여되는 전력보다 큰 전력이 부여되는 제1 선형 히터(77)로 더욱 온도를 올리면서, 온도 제어하므로, 종래와 비교해 열처리 온도가 높은 경우여도 대응할 수 있다. 또, 열처리 플레이트(7)의 외주연측은, 측면에 가깝기 때문에 온도가 저하하기 쉽지만, 발열량이 큰 제1 선형 히터(77)가 열처리 플레이트(7)의 외주연측에 배치되어 있으므로, 열처리 플레이트(7)의 외주연측의 온도 저하를 억제할 수 있다.

여기서, 도 4에 있어서의 100－100 화살표방향 단면에 주목한다. 이 100－100 화살표방향 단면 부근의 영역은, 열처리 플레이트(7)의 중심 측에 해당해, 열처리 플레이트(7)의 전면 중에서도 가장 균열(均熱)성능이 요구된다. 이 영역에서는, 제1 선형 히터(77)끼리 사이에 낀 영역에서, 제1 선형 히터(77)의 축선을 따라서, 제2 선형 히터(79)의 축선이 2개 위치하도록 배치되어 있다. 그 100－100 화살표방향 단면은, 도 5에 나타내는 바와 같이 되어, 축선방향으로 직교하는 선폭 방향에 있어서의 제1 선형 히터(77)끼리만의 온도 분포는, 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 제1 선형 히터(77)의 사이에서 크게 침체하는 분포가 된다. 한편, 선폭 방향에 있어서의 2개의 제2 선형 히터만의 온도 분포는, 점선으로 나타내는 바와 같이 제2 선형 히터(79)의 사이에서 침체하는 분포가 된다.

그러나, 제1 선형 히터(77)끼리의 온도 분포와 이들 사이에 배치된 2개의 제2 선형 히터(79)의 온도 분포를 합성하면, 실선과 같이 된다. 즉, 제1 선형 히터(77)만으로는 온도 분포의 중앙부가 크게 침체하지만, 그 침체를 제2 선형 히터(79)가 보충한다. 따라서, 제1 선형 히터(77)끼리의 사이에 있어서의 온도 분포의 침체를 제2 선형 히터(79)로 적절히 메울 수 있으므로, 선형 히터(73)의 선폭 방향에 있어서의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여, 상술한 구성의 기판 처리 장치에 의한 기판(W)의 처리에 대해 설명한다. 또한, 도 6은, 기판을 반입출하는 상태를 나타내는 종단면도이며, 도 7은, 기판을 가열하는 상태를 나타내는 종단면도이다.

이하의 처리에 앞서, 제어부(61)는, 제1 온도조절 제어기(81) 및 제2 온도조절 제어기(83)를 조작하여, 열처리 온도에 따른 출력을 제1 선형 히터(77) 및 제2 선형 히터(79)에 대해서 주고, 열처리 플레이트(7)의 표면 온도를 열처리 온도로 온도조절 한다.

우선, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제어부(61)는, 가동 천판 유닛(9)을 조작하여, 가동 천판(33)을 상승 위치에 이동시킨다. 또한, 제어부(61)는, 승강 핀 유닛(11)을 조작하여, 3개의 승강 핀(41)을 수도 위치로 상승시킨다. 이러한 조작과 더불어, 제어부(61)는, 셔터 유닛(15)을 조작하여, 반입 출구(43)를 개방시킨다.

그리고, 제어부(61)는, 반송 암(17)을, 수도 위치보다 높고, 또한, 상승 위치의 가동 천판의 하면보다 낮은 위치로 한 상태에서, 반입 출구(43)로부터 진입시켜, 열처리 플레이트(7)의 상방으로 반송 암(17)을 하강시킨다. 이에 의해, 기판(W)이 수도 위치에 있는 승강 핀(41)으로 건네진다. 그리고, 반송 암(17)을 반입 출구(43)로부터 퇴출시키는 것과 더불어, 셔터 유닛(15)을 조작해, 반입 출구(43)를 폐쇄시킨다.

다음으로, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제어부(61)는, 승강 핀 유닛(11)을 조작해, 3개의 승강 핀(41)을 처리 위치에 하강시킨다. 이에 의해 기판(W)에 대해서 400℃의 열처리 온도에 의한 가열 처리가 실시된다. 제어부(61)는, 레시피를 참조해, 규정된 가열 시간에 걸쳐서 가열 처리를 실시하게 한다.

제어부(61)는, 소정의 가열 시간이 경과하면, 가동 천판 유닛(9) 및 승강 핀 유닛(11)을 조작하여, 가동 천판(33)을 상승 위치로 상승시킴과 함께, 승강 핀(41)을 수도 위치로 상승시킨다. 다음으로, 제어부(61)는, 셔터 유닛(15)을 조작해, 반입 출구(43)를 개방시킨다. 또한, 제어부(61)는, 반송 암(17)을, 수도 위치보다 하방, 또한, 열처리 플레이트(7)의 상면보다 상방의 높이로부터 반입 출구(43)로 진입시킨다. 그리고, 반송 암(17)을 수도 위치보다 높고, 또한, 가동 천판(33)의 하면보다 낮은 위치로 상승시킴으로써, 처리 완료의 기판(W)을 반송 암(17)이 승강 핀(41)으로부터 받아들인다. 다음으로, 반송 암(17)을 반입출(43)로부터 퇴출시킴으로써, 처리 완료의 기판(W)을 반출시킨다.

상기 일련의 동작에 의해 한 장의 기판(W)에 대한 열처리가 완료되었지만, 새로운 기판(W)을 처리할 때에는, 제어부(61)는, 예를 들면, 장치 오퍼레이터에 의해서 지시받은 레시피를 참조해, 가동 천판 유닛(9)에 의한 가동 천판(33)의 상승 위치를 레시피에서 지시받은 것으로 할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 열처리 플레이트(7)에는 제1 선형 히터(77)와, 제2 선형 히터(79)로 이루어지는 선형 히터(73)가 전면에 걸쳐서 설치되어 있다. 제1 선형 히터(77)의 사이에는 간극이 비지만, 그 사이에는 제1 선형 히터(77)의 선폭보다 좁은 선폭인 제2 선형 히터(79)를 배치한다. 따라서, 제1 선형 히터(77)끼리의 사이에 있어서 저하하는 온도가, 그 사이를 메우는 제2 선형 히터(79)에 의해서 보충되므로, 선형 히터(73)의 선폭 방향에 있어서의 온도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 기판(W)에 대한 열처리를 적합하게 실시하게 할 수 있다.

본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 하기와 같이 변형 실시할 수 있다.

(1) 상술한 실시예에서는, 가동 천판(33)을 구비하고 있지만, 본 발명은 이 구성을 필수로 하는 것은 아니다.

(2) 상술한 실시예에서는, 히터 유닛(71)의 중앙부에 있어서의 제1 선형 히터(77) 사이에 낀 영역에 있어서, 그 축선을 따라서 제2 선형 히터(79)의 축선이 2개 배치되어 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 형태로 한정되지 않는다. 즉, 제1 선형 히터(77) 사이에 낀 영역에 있어서, 그 축선을 따라서 제2 선형 히터(79)의 축선이 1개 혹은 3개 이상으로도 배치되어 있으면, 제1 선형 히터(77) 사이의 온도 분포의 침체를 보충할 수 있다.

(3) 상술한 실시예에서는, 히터 플레이트(75)가 금속과 세라믹의 합금으로 되어있지만, 본 발명은 이러한 재료로 한정되지 않는다.

(4) 상술한 실시예에서는, 제1 선형 히터(77)에 주어지는 출력이 제2 선형 히터(79)보다 크다고 했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 즉, 출력의 관계를 반대로 해도 된다. 또, 같은 출력을 부여하도록 해도 된다.

(5) 상술한 실시예에서는, 제1 온도조절 제어기(81)만이 목표 온도에 대해서 피드백 제어로 되어있지만, 본 발명은 이러한 형태로 한정되지 않는다. 즉, 제2 온도조절 제어기(83)도 피드백 제어하도록 해도 된다.

(6) 상술한 실시예에서는, 기판 처리 장치(1)가 도포 탄소막이라고 불리는 하층막을 형성하는 열처리를 실시한다고 했지만, 본 발명은 다른 열처리용에도 적용할 수 있다. 또, 목표 온도를 400℃로 했지만, 300~500℃ 정도의 고온의 열처리나, 그것보다 낮은 열처리여도 적용할 수 있다.

1…기판 처리 장치
W…기판
3…하부 베이스 플레이트
5…수냉식 베이스 플레이트
7…열처리 플레이트
9…가동 천판 유닛
11…승강 핀 유닛
13…하우징
15…셔터 유닛
29…승강기구
33…가동 천판
35…개구
37…구동 기구
41…승강 핀
43…반입 출구
47…셔터 본체
51…배기관
61…제어부
71…히터 유닛
73…선형 히터
75…히터 플레이트
77…제1 선형 히터
79…제2 선형 히터
r1~r6…각도 영역
81…제1 온도조절 제어기
83…제2 온도조절 제어기
85…온도 센서

Claims

기판에 대해서 열처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서,
상면에 재치(載置)된 기판을 열처리 온도로 가열하여 열처리를 행하는 열처리 플레이트와,
평면에서 봤을 때 상기 열처리 플레이트의 전면(全面)에 걸쳐서 설치되고, 상기 열처리 플레이트를 가열하는 선형 히터와,
상기 열처리 플레이트를 열처리 온도로 하기 위해, 상기 선형 히터에 전력을 공급하는 온도조절 제어기를 구비하고 있는 것과 더불어,
상기 선형 히터는, 제1 선폭을 가지는 제1 선형 히터와, 상기 제1 선폭보다 좁은 제2 선폭을 가지는 제2 선형 히터를 구비하고,
상기 온도조절 제어기는, 상기 제1 선형 히터용의 제1 온도조절 제어기와, 상기 제2 선형 히터용의 제2 온도조절 제어기를 구비하고,
상기 열처리 플레이트는, 평면에서 봤을 때, 상기 제1 선형 히터의 사이에 상기 제2 선형 히터가 배치되어 있음과 함께,
상기 제1 온도조절 제어기는, 상기 열처리 온도를 목표로 하는 목표 온도와, 상기 열처리 플레이트의 실제온도의 차분에 따라 출력이 조정되고,
상기 제2 온도조절 제어기는, 상기 열처리 온도를 목표로 하는 목표 온도와, 상기 열처리 플레이트의 실제온도의 차분에 관계없이 출력이 일정하며,
기판의 열처리의 실시 유무에 의존하지 않고, 출력을 일정하게 조정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 선형 히터의 선폭은, 상기 제1 선형 히터의 선폭의 반이며,
상기 제2 선형 히터는, 상기 제1 선형 히터 사이에 낀 영역에 있어서, 상기 제1 선형 히터의 축선을 따라서, 그 축선이 적어도 2개 위치하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 열처리 플레이트의 하방에 설치되고, 상기 제1 온도조절 제어기 및 상기 제2 온도조절 제어기가 상면에 설치된 하부 베이스 플레이트와,
상기 하부 베이스 플레이트와 상기 열처리 플레이트 사이에 설치되고, 내부에 냉매가 유통가능한 냉매 유로가 형성되어 있는 수냉식 베이스 플레이트를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 온도조절 제어기의 출력은, 상기 제2 온도조절 제어기의 출력보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 선형 히터의 시점(始点)과 종점(終点)의 사이에 상기 제2 선형 히터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 열처리 플레이트는, 그 외주연 측에 상기 제1 선형 히터가 통과하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.