KR20000006469A - 열처리장치및열처리방법 - Google Patents

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Abstract

열처리반의 윗면에 미소한 돌기로서의 핀을 설치하고, 이 핀과 핀의 사이에는 진공력이 작용하는 관통공을 배치하고, 이 관통공으로부터 진공흡인한다. 열처리공정 초기의 소정시간 동안만 상기 관통공으로부터 진공흡인하여, 기판의 밑면과 열처리반 윗면 사이의 공간에 부압을 작용시켜 기판과 열처리반을 서로 접촉시킨다. 접촉 직후 진공도를 낮추어, 기판 자체의 강성을 이용하여 기판과 열처리반을 서로 떨어지게 한다. 열처리 초기에는 기판과 열처리반을 직접 접촉시키기 때문에, 기판의 온도가 신속하고 균일하게 상승한다. 또, 열수축의 정도가 큰 때에는, 기판과 열처리반이 서로 떨어져있기 때문에 마찰전기가 발생되기 어렵고, 정전파괴가 미연에 방지된다. 따라서, 정전파괴를 일으키지 않고 기판전체에 걸쳐 균일하게 열처리를 실시할 수 있는 열처리장치 및 열처리방법을 제공한다.

Description

열처리장치 및 열처리방법 {HEAT PROCESS APPARATUS AND HEAT PROCESS METHOD}
본 발명은, 예를들어 사진제판기술을 사용하여 액정표시장치(이하, 액정표시장치를 「LCD」로 표시함)를 제조하는 LCD제조 시스템 내에 설치되어 있는 가열장치 및 냉각장치등의 열처리장치 및 열처리방법에 관한 것이다.
종래부터, LCD용 유리기판(이하, LCD용 유리기판을 단순히 「유리기판」으로 칭함)에 열처리를 행하는 열처리장치로서는, 히터나 냉각체등을 내장한 열처리반의 윗면에 진공흡인력으로 유리기판을 흡착시킴으로써 유리기판의 밑면과 열처리반의 윗면을 접촉시켜, 이 상태에서 열처리반으로부터 유리기판에 직접적으로 열량이 전달되는 직접접촉형의 열처리장치가 사용되고 있다.
이 직접접촉형 열처리장치에서는, 피처리체인 유리기판에 열처리반이 접촉된 상태에서 직접적으로 열량의 이동이 행하여지기 때문에, 열량 전달의 효율이 높고 단시간내에 또 균일히 유리기판의 열처리가 가능하다고 하는 장점의 갖추고 있다.
그러나, 이 직접접촉형 열처리장치에서는, 유리기판과 열처리반 사이에 마찰이 일어나기 쉽다. 마찰이 일어나면 유리가판에 정전기가 축적되어, 이 정전기가 소정량을 초과하면 정전파괴(靜電破壞)가 일어난다. 이 정전파괴가 일어날 때의 전압은 수 십 킬로로볼트로서 극도로 높고, 유리기판에 막대한 손상을 입힌다. 이 때문에, 이 정전파괴는 LCD의 수율(收率)을 저하시키는 주요 요인의 하나라고 할 수 있고, 이 정전파괴를 어떻게 방지할 것인가가 중요한 과제로 되고 있다.
이 정전파괴를 방지하는 하나의 방법으로서 비접촉형 열처리방법이 있다. 이 비접촉형 열처리방법은, 열처리반의 윗면에 미소한 돌기를 다수 설치하여, 유리기판을 열처리반 위에 고정시킬 때 유리기판의 밑면은 이 돌기의 선단에만 접촉되어, 유리기판 밑면의 그 외 다른 부분은 열처리반 윗면과 떨어진 상태로 지지된다. 그리고, 열처리반으로부터의 열량은, 열처리반의 윗면과 유리기판 밑면의 사이에 형성된 간격에 존재하는 공기를 매개로 하여 전달되도록 되어 있다.
이 비접촉형의 열처리장치에서는, 마찰에 의한 정전기의 발생이 확실하게 억제되기 때문에, 유리기판으로의 손상이 적다고하는 이점이 있다.
그러나, 이 비접촉형의 열처리장치에서는, 유리기판으로의 열량의 전달을 공기층을 매개로하여 간접적으로 행하기 때문에 유리기판으로의 열량 전달에 시간이 걸린다고하는 문제 및 열량이 유리기판에 균일하게 전달되기 어렵기 때문에 균일한 열처리가 곤란하다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은, 정전파괴를 일으키지 않는 열처리장치 및 열처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 유리기판 전체에 걸쳐서 균일하게 열처리를 행할 수 있는 열처리장치 및 열처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 신속하게 열처리를 행할 수 있는 열처리장치 및 열처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명과 관련된 열처리장치는 피처리기판을 가열하는 열처리반과, 이 열처리반의 피처리기판 재치면측에 복수로 배치되어 피처기판을 열처리반으로부터 소정의 간격을 띄워 지지하는 지지체와, 상기 피처리기판의상기 지지체에 의해 지지되는 지지영역 외의 영역에 있어서, 상기 피처리기판을 상기 열처리반측에 흡인에 의해 자유롭게 접촉시킬 수 있도록 구성된 흡인수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 흡인수단의 상기 피처리기판에 대한 흡인영역은 복수영역 및 또는 주변부의 적어도 일부영역인 것이 바람직하다.
또, 상기 복수의 지지체 또는 이동재치수단은 상기 열처리반 위에 재치된 피처리기판 각 변의 중심점을 연결하여 마름모 모양을 형성하는 위치 및 또는 상기 열처리반 위에 재치된 피처리반의 4 꼭지점과 각 변의 중심점의 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
또, 흡인수단의 흡인량을 조절하는 흡인량조절수단을 더 구비하여, 이 흡인량조절수단에 의해 상기 피처리기판을 상기 열처리반에 접촉시키거나 또는 소정의 간격으로 유지하여 상기 기판을 처리하는 것이 바람직하다.
또, 상기 열처리반의 주변부보다 중앙부 쪽이, 상기 피처리기판과 상기 열처리반과의 간격이 크게되도록 설정하여 피처리기판의 처리가 실시되는 것이 바람직하다.
또, 상기 복수의 지지체 또는 이동재치수단은, 소정의 전위(電位)로 설정되는 것이 바람직하다.
또, 상기 지지체 또는 이동재치수단에 의해 피처리기판과 상기 열처리반이 서로 떨어지게 되는 거리는 0.2∼0.3㎜가 바람직하다.
본 발명에 관련된 열처리장치는 피처리기판을 가열하는 열처리반과, 상기 피처리기판의 복수점을 지지하여 상기 열처리반과 상기 피처리기판을 근접 및 또는 서로 떨어지게 하는 이동재치수단과, 이 이동재치수단에 의해 지지된 상태에서 피처리기판을 상기 열처리반측에 흡인에 의해 자유롭게 접촉되도록 하는 흡인수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 흡인수단의 상기 피처리기판에 대한 흡인영역은 복수영역 및 또는 주변부의 적어도 일부영역인 것이 바람직하다.
또, 상기 복수의 지지체 또는 이동재치수단은 상기 열처리반 위에 재치된 피처리기판 각 변의 중심점을 연결하여 마름모 모양을 형성하는 위치 및 또는 상기 열처리반 위에 재치된 피처리반의 4 꼭지점과 각 변의 중심점의 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
또, 흡인수단의 흡인량을 조절하는 흡인량조절수단을 더 구비하고, 이 흡인량조절수단에 의해 상기 피처리기판을 상기 열처리반에 접촉시키거나 또는 소정의 간격으로 유지하여 상기 피처리기판을 처리하는 것이 바람직하다.
또, 상기 열처리기판의 주변부보다 중앙부가 상기 피처리기판과 상기 열처기반과의 간격이 크게되도록 설정하여 피처리기판의 처리가 실시되는 것이 바람직하다.
또, 상기 복수의 지지체 또는 이동재치수단은 소정의 전위(電位)로 설정되는 것이 바람직하다.
또, 상기 지지체 또는 이동재치수단에 의해 피처리기판과 상기 열처리반이 서로 떨어지게 되는 거리는 0.2∼0.3㎜가 바람직하다.
본 발명에 관련된 열처리방법은 열처리기판과 열처리반의 소정의 간격으로 근접시켜, 피처리기판의 주변부보다 중앙부가 피처리기판과 열처리반(피처리기판을 가열함) 사이의 간격이 크게 되도록 설정하거나, 또는 피처리기판을 열처리반(피처리기판을 가열함)에 대하여 요철상(凹凸狀)으로 변형하도록 설정하거나, 또는 피처리기판을 열처리반(피처리기판을 가열함)에 대하여 부분적으로 접촉되도록 설정하거나, 또는 상기 피처리기판과 상기 열처리반과의 간격을 부분적으로 적어도 하나의 영역을 변화시켜 설정하여 피처리기판의 열처리가 행하여지도록 하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 열처리를 행하기 전의 공정으로서, 상기 열처리에 있어서의 피처리기판과 열처리기반 사이의 간격보다 실질적으로 큰 간격을 설정하여 미리 열처리하는 보조열처리공정을 구비하는 것이 바람직하다.
또, 상기 열처리 실시 전, 및 또는 열처리 중 및 또는 열처리 후에 피처리기판에 대하여 제전(除電)을 실시하는 제전공정(除電工程)을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 지지체로 피처리기판을 지지하여 열처리 개시직후의 이동하는 열량이 큰 시기에는 흡인수단으로 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 접촉시키는 한편, 피처리기판으로의 열량의 이동량이 감소된 후에는 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 서로 떨어지게 할 수 있다. 이 때문에 단시간내에 균일하게 가열할 수 있고 또 정전파괴를 방지할 수 있다.
또, 열처리 개시직후의 이동열량이 큰 시기에는 진공을 크게 작용시켜 상기피처리기판과 상기 열처리반을 접촉시킨다. 한편, 피처리기판으로의 열량의 이동량이 감소된 후에는 상기 진공을 약하게 한다. 그러면 피처리기판 자체의 강성(剛性)에 의해 똑바로 펴지려고 하기 때문에 상기 피처리기판과 상기 열처리반이 서로 떨어지게 된다. 이 때문에 단시간내에 균일하게 가열할 수 있고, 또 정전파괴를 방지할 수 있다.
또, 피처리기판 중앙부보다 열이 피처리기판 외부로 빠져나가기 쉬운 피처리기판 주변부, 특히 피처리기판의 모서리부에 상대적으로 많은 열량을 공급함으로써, 기판(G)전체에 걸쳐 균일한 열처리를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태와 관련된 도포·현상처리장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태와 관련된 도포·현상처리장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 수직단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 수직단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 수직단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 수직단면도이다.
도 9은 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 수직단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 동작을 나타내는 타이밍차트이다.
도 11a는 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리반의 평면도이다.
도 11b는 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리유니트의 이동재치수단의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태와 관련된 열처리반의 평면도이다.
도 13은 기판이 승온되는 경과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 기판이 승온되는 경과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 기판이 승온되는 경과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 기판이 승온되는 경과를 나타내는 그래프이다.
도 17은 기판이 승온되는 경과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 기판이 승온되는 경과를 나타내는 그래프이다.
도 19는 기판의 대전상태를 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 제2의 실시형태와 관련된 열처리반의 수직단면도이다.
도 21은 본 발명의 제 2의 실시형태와 관련된 열처리반의 수직단면도이다.
도 22는 본 발명의 제 3의 실시형태와 관련된 열처리반의 평면도이다.
도 23는 본 발명의 제 3의 실시형태와 관련된 열처리반의 수직단면도이다.
도 24는 본 발명의 제 3의 실시형태와 관련된 열처리반의 수직단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
G : 기판 58 : 열처리반(熱處理盤)
62 : 리프트핀(lift pin)-이동재치수단 62 : 관통공-흡인수단
91 : 배관 92 : 진공 펌프
93 : 핀(지지체) 100 : 제어부
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 액정디스플레이용 LCD용 유리기판(G)(이하, 「기판(G)」으로 칭 함. 덧붙여 말하면, 유리기판에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼등의 판상체(板狀體)기판에도 적용될 수 있음은 물론이다)의 표면에 포토레지스트를 형성하는 레지스트 처리시스템에 적용한 예에 의거하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태와 관련된 도포·현상장치의 사시도(斜視圖)이고, 도 2는 평면도이다.
도포·현상장치(1)는 그 한쪽면에 카세트 스테이션(C/S)을 갖추고 있다.
또, 도포·현상장치(1)의 다른 한쪽에는 노광장치(도시하지 않음)와의 사이에서 LCD용 유리기판(G)(이하, LCD용 유리기판을 「기판」으로 칭 함)을 주고 받기 위한 인터페이스부(I/F)가 설치되어 있다.
이 카세트 스테이션(C/S)에는, LCD용 기판등의 기판(G)을 수용하는 복수의카세트, 예를들어 4조의 카세트(2)가 재치되어 있다. 카세트스테이션(C/S)의 카세트(2) 정면측에는 피처리기판인 기판(G)의 반송 및 위치결정을 행함과 동시에 기판(G)을 보유·유지하여 메인아암(3)과의 사이에서 기판을 주고받기 위한 보조아암(4)이 설치되어 있다.
인터페이스유니트(I/F)에는 노광장치(도시하지 않음)과의 사이에서 기판(G)을 주고 받기 위한 보조아암(5)이 설치되어 있다. 또 인터페이스유니트(I/F)에는 메인아암(3)과의 사이에서 기판(G)을 주고받기 위한 엑스텐션부(6) 및 기판(G)을 일단 대기시키는 버퍼유니트(7)가 배치되어 있다.
메인아암(3)은 도포·현상장치(1) 중앙부를 장치의 긴 쪽으로 이동가능하도록 2대가 직렬로 배치되어 있고, 각 메인아암(3) 반송로의 양측에는 각각 제 1처리 유니트군(A), 제 2처리유니트군(B)이 배치되어 있다. 제 1처리유니트군(A)과 제 2처리유니트군(B)의 사이에는 기판(G)을 일단 보유·유지하고 동시에 냉각시키는 중계부(8)가 배치되어 있다.
제 1처리유니트군(A)에는 카세트 스테이션(C/S/)의 측방에, 기판(G)을 세정하는 세정처리유니트(SCR)와 현상처리를 행하는 현상처리유니트(DEV)가 병설되어 있다. 또 메인아암(3)의 반송로를 사이에 두고 세정처리유니트(SCR) 및 현상처리유니트(DEV)의 반대편에는, 상하 2단으로 배치된 2조의 열처리유니트(HP)와, 상하 2단으로 배치된 UV처리유니트(UV) 및 냉각처리유니트(COL)가 인접되어 배치되어 있다.
제 2처리유니트군(B)에는 레지스트도포처리 및 엣지위 레지스트의 제거처리를 행하는 도포처리유니트(COT)가 배치되어 있다. 또, 메인아암(3)의 반송로를 사이에 두고 도포처리유니트(COT)의 반대편에는, 상하 2단으로 배치되어 기판(G)을 소수화(疎水化)처리 하는 어드히젼유니트(AD) 및 냉각유니트(COL)와, 상하 2단으로 배치된 열처리유니트(HP) 및 냉각유니트(COL)와 상하 2단으로 배치된 2조의 열처리유니트(HP)가 인접되어 배치되어 있다. 열처리유니트(HP)와 냉각유니트(COL)를 상하로 2단 배치할 경우, 열처리유니트(HP)를 위에 냉각처리유니트(COL)를 밑에 배치함으로써, 상호간에 열간섭이 일어나는 것을 피하고 있다. 이에 의해 보다 정확한 온도제어가 가능하다.
메인아암(3)은 X축 구동기구, Y축 구동기구 및 Z축구동기구를 갖추고, 또 Z축을 중심으로 회전하는 회전구동기구를 각각 갖추고 있다. 이 메인아암(3)이 도포·현상장치(1)의 중앙통로를 따라서 적당히 주행하여 각 처리유니트간에 기판(G)을 반송한다. 그리고 메인아암(3)은 각 처리유니트 내에 처리전의 기판(G)을 반입하고, 또 각 처리유니트내로부터 처리가 종료된 기판(G)을 반출한다.
본 실시형태의 도포·현상장치(1)에서는 이와 같이 각 처리유니트가 집약되어 일체화됨으로써, 공간의 절약 및 처리의 효율화를 꾀할 수 있다.
이와 같이 구성된 도포·현상장치(1)에 있어서, 먼저 카세트(2)내의 기판(G)이 보조아암(4) 및 메인아암(5)에 의해 세정처리유니트(SCR)에 반송되어 세정처리된다.
다음, 메인아암(3)과 중계부(8) 및 메인아암(3)을 매개로 하여 어드히젼유니트(AD)로 반송되어 소수화처리된다. 이에 의해 레지스트의 정착성이 높아진다.
다음, 메인아암(3)에 의해 냉각유니트(COL)로 반송되어 냉각된다. 그 후, 메인아암(3)에 의해 도포처리유니트(COT)로 반송되어 레지스트가 도포된다.
다음, 기판(G)은 메인아암(3)에 의해 가열처리유니트(COL)로 반송되어 냉각된 후, 메인아암(3) 및 인터페이스부(I/F)를 매개로 하여 노광장치로 반송되어 그곳에서 소정의 패턴이 노광된다.
그리고, 노광된 기판(G)은 다시 인터페이스부(I/F)를 매개로 하여 장치(1)내로 반입되어, 메인아암(3)에 의해 가열처리유니트(HP)로 반송되어 포스트엑스포져베이크(post exposure bake)처리가 실시된다.
그 후, 기판(G)은 메인아암(3)과 중계부(8) 및 메인아암(3)을 매개로 하여 냉각유니트(COL)로 반입되어 냉각된다. 그리고 기판(G)은 메인아암(3)에 의해 현상처리유니트(DEV)로 반입되어 현상처리됨으로써 소정의 패턴이 형성된다. 현상처리된 기판(G)은 메인아암(3)에 의해 포스트베이크처리유니트(HP)로 반송되어 포스트베이크(post bake)처리가 실시된다.
그리고, 포스트베이크처리된 기판(G)은, 메인아암(3) 및 보조아암(4)에 의해 카세트 스테이션(C/S)상의 소정의 카세트(2)에 수용된다.
다음, 도 3 및 도 4에 의거하여, 열처리장치, 예를들어 베이킹유니트(PREBAKE),(PEB), 쿨링유니트(COL),(EXTCOL)와 같은 열처리유니트의 구성 및 작용에 관하여 설명한다.
도 3 및 4는 본 실시형태와 관련된 열처리유니트의 구성을 나타내는 평면도 및 단면도이다. 특히 도 4에서는 도면의 설명을 위해 수평차폐판(水平遮蔽板)(55)을 생략하고 있다.
이 열처리유니트의 처리실(50)은 양측벽(53)과 수평차폐판(55)으로 구성되어, 처리실(50) 정면측(주 웨이퍼 반송기구 24측) 및 배면측은 각각 개구부(50a, 50b)로 되어 있다. 차폐판(55)의 중심부에는 방형(方形)의 개구(56)가 형성되어, 이 개구(56)내에는 마찬가지로 방형상의 열처리반(58)이 재치대로서 설치되어 있다. 열처리반(58)에는 예를들어 4개의 구성(60)이 설치되어, 각 구멍(60)내에는 리프트핀(62)이 움직일 수 있도록 관통되어 배치되어 있고, 기판의 로우딩(loading)·언로우딩(unloading)시에는 각 리프트핀(62)이 열처리반 표면으로부터 위로 돌출 또는 상승되어 주반송기구(22)의 보유·유지 부재(48)와의 사이에서 기판(G)의 주고받기를 행할 수 있도록 되어 있다.
각 열처리반(58)의 바깥 주변에는 원주방향으로 예를들어 2。간격으로 다수의 통기공(通氣孔)(64)이 형성되어 있는 방형의 대판(帶板)형상을 가지는 셔터(66)가 설치되어 있다. 이 셔터(66)는 통상적으로는 열처리반(58) 밑에 위치하고 있으나, 가열처리시에는 열처리반(58)의 윗면 보다 높은 위치로 상승하여 열처리반(58)과 커버체(68)의 사이에 방형의 측벽을 형성하여, 도시되지 않은 기체공급계로부터 보내어지는 다운 플로우(down flow)의 공기나 질소가스등의 불활성가스를 통기공(64)으로부터 주변방향으로 균등하게 유입시키도록 되어 있다.
커버체(69)의 중심부에는 가열처리시에 기판(G)표면으로부터 발생하는 가스를 배출시키기 위한 배기구(68a)가 설치되어, 이 배기구(68a)에 배기관(70)이 접속되어 있다. 이 배기관(70)은, 장치정면측(주 웨이퍼반송기구 22측)의덕트(duct)(53 또는 54) 또는 도시되지 않은 덕트로 통해져 있다.
차폐판(55) 밑에는, 차폐판(55)과 양측벽(53)과 바닥판(72)에 의해 기계실(74)이 형성되어 있고, 실내에는 열처리반 지지판(76), 셔터 아암(78), 지지핀 아암(80), 셔터아암 승강구동용 실린더(82), 리프트핀 아암 승강구동용 실린더(84)가 설치되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 기판(G) 안내지지 돌기부(86)가 설치되어 있다
도 3에 나타낸 바와 같이, 커버체(68)의 하면측에는 원추형의 요부(凹部)(68b)가 형성되어 있고, 이 원추의 정점이 되는 부분에는 배기구(68a)가 설치되어, 이 배기구(68a)에 배기관(70) 하단이 접속되어 있다. 배기관(70)의 타단측은 도시되지 않은 배기계가 접속되어있고, 열처리반(58)에 의해 가열되어 상승된 가열기체가 원추형의 요부(68b)에 모여져, 상기 배기구(68a)와 배기관(70)을 매개로 하여 배기되도록 되어 있다.
또 도 4b에 나타낸 바와 같이, 처리실(50)의 배면측 개구부(50B)에는 기판(G)의 전하를 제거하는 제전수단(除電手段), 예를들어 이오나이저(102)에는 노즐형의 기체토출구(103)가 등간격의 수평방향으로 기판의 장변보다 길게 설치되어, 그 기체토출구(103)의 소정부위, 예를들어 중심부에 방전전극(도시하지 않음)이 있어, 방전전극에서 발생된 이온을, 배관을 통해 기체토출구로부터 토출되는 공기라든가 질소가스 및 그 외 불활성가스등의 이온화가스의 흐름에 태워, 기판의 재치면 및 기판 표면과 뒷면의 넓은 범위에 뿜어냄으로써, 기판의 재치면 및 기판 뒷면에 대전된 전하를 제거하도록 구성되어 있다.
제 5는 본 실시형태에 관련된 열처리반(58)과 그 주변의 구성을 모식적으로 나타낸 수직단면도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 열처리반(58)의 내부에는 예를들어 니크롬선등의 발열체로 구성된 히터(H)는 제어부(100)에 접속되어 있다. 또 열처리반(58)에는 열처리반(58)의 온도를 검출하는 센서(도시 생략)가 배치되어 있고, 이 센서로 검출된 온도를 제어부(100)로 보내도록 되어 있다. 제어부(100)는, 센서에서 검출된 열처리반(58)의 온도에 의거하여 히터(H)에의 공급전력량을 가감시킴으로써, 히터(H)의 발열량을 제어하여 열처리반(58)의 온도를 제어하도록 되어 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 열처리반(58)의 상하 방향에는 기판(G)을 흡인하는 흡인수단으로서, 예를들어 관통공(90)이 배치되어 있다. 이 관통공(90)은 열처리반(58)상에 기판(G)이 재치될 때 이 유리기판을 흡착시키기 위한 것이다. 이 관통공(90)의 그림 중앙 하단측에는 배관(91)이 접속되어 있고, 이 배관의 끝에는 관통공(90)으로부터의 흡인량을 조정하는 흡인량 조절수단, 예를들어 압력조정밸브(101)가 접속되어 그 끝에는 진공펌프가(92)가 접속되어 있다. 이 진공펌프(92)는 상기 제어부(100)와 접속되어 있고, 제어부(100)에 의해 제어되고 있다. 따라서, 이 진공펌프(92)를 작동시킴으로써 배관(91)내에 부압(負壓)이 발생되고, 더 나아가서는 열처리반(58)의 윗면과 기판(G)의 뒷면 사이에 형성되는 공간에 부압이 발생되도록 되어 있다. 또 압력조정밸브(101)는 상기 제어부(100)와 접속되어 있고, 제어부(100)에 의해 제어된다. 따라서, 이 압력조정밸브(101)의 개폐를 제어함에 의해 통기공(90)으로부터의 흡인량을 조절할 수 있다.
더우기, 이 열처리반(58)의 윗면에는 열처리반의 피처리기판의 재치면측에 복수로 배치되어 피처리기판을 열처리반과 소정 간격을 띄워 지지하는 지지체(支持體), 예를들어 「프록시미티 핀」(proximity-pin)으로 불리는 돌기상의 핀(93,93…)이 복수로 배치되어 있다.
이 프록시미티핀(이하, 이 「프록시미티핀」을 간단하게 「핀」으로 칭함)(93,93…)은, 열처리반(58) 위에 재치되는 기판(G) 뒷면과의 사이에 약간의 간격을 형성하여, 기판(G)과 열처리반(58)과의 사이에 마찰이 발생하여 기판(G)위에 정전파괴가 일어나는 것을 방지시키기 위한 것이다.
이 핀의 높이는 상기 진공펌프(92)를 작동시키지 않은 상태에 있어서는, 기판(G)이 핀(93,93…)의 정점에 의해 지지되어 거의 수평으로 유지되어, 기판(G) 뒷면과 열처리반(58) 윗면의 사이에 간격이 형성될 수 있는 높이이다. 그리고 상기 진공펌프(92)를 작동시켜 열처리반(58) 윗면과 기판(G) 뒷면의 사이에 부압을 작용시킬 경우, 기판(G)의 만곡(彎曲)되어 인접하는 핀(93)과 핀(93) 사이의 부분이 열처리반(58)의 윗면과 직접 접촉될 수 있는 높이이다.
이 높이는 핀(93,93…)의 배치방법, 인접하는 2개의 핀(93)의 간격, 또는 기판(G)의 강성 및 두께등에 따라 적절히 정해져 있으나, 일반적으로는 0.2㎜∼0.3㎜의 범위가 바람직하다.
여기서 핀의 높이를 0.2㎜∼0.3㎜의 범위로 한 이유는, 이 핀의 높이가 0.2㎜미만일 경우에 기판 및 열처리반에 접촉하는 면적이 켜져, 마찰에 의한 대전을 억제시킬 수 없는 문제가 발생하기 때문이다.
또 이 핀의 높이가 0.3㎜를 초과할 경우, 기판이 낮은 진공압으로는 열처리반에 흡착되지 않기 때문에 기판과 열처리반 사이의 열교환이 신속하게 진행되지 않는 문제가 발생된다. 이것은 특히 주변부가 진공흡착되지 않기 때문이다.
덧붙여 말하면, 본 실시형태에서는 핀(93)의 높이를 0.2㎜로 하고 있다.
또 이 핀(93,93…)의 배치는, 상기 진공펌프(92)를 작동시키지 않은 상태에 있어서는 기판(G)이 핀(93,93…)의 정점에 의해 지지되어 거의 수평으로 유지되어, 기판(G) 뒷면과 열처리반(58) 윗면의 사이에 간격이 형성될 수 있는 높이이다. 그리고 상기 진공펌프(92)를 작동시켜 열처리반(58) 윗면과 기판(G) 뒷면의 사이에 부압을 작용시킬 경우, 기판(G)이 만곡되어 인접하는 핀(93)과 핀(93)사이의 부분이 열처리반(58)의 윗면과 직접 접촉될 수 있도록 배치된다.
특히, 본 실시형태에서 핀(93,93…)의 배치는 도 6에 나타낸 바와 같이 열처리반(58)에서, 재치되는 기판(G)의 세로 가로 각 변의 중심점을 정점으로하는 마름모형을 형성하도록 되어 있고, 이 마름모형의 중심과 각 변 중심의 합계 9개소에 배치된다.
특히, 리프트핀(62)과 핀(93)은 소정의 전위(電位) 예를들어 어스(earth)가 접지되어 있다. 또 순간적으로 기판이(G)이 어스에 방전하여 기판이 정전파괴되지 않도록 긴 시간을 걸쳐 서서히 어스에 전하가 이동되도록 하는 전기저항기(도시하지 않음)가 배선의 도중에 설치되어 있다. 따라서 기판(G)이 리프트핀(62) 및 핀(93)에 접촉되면 기판(G)의 전하가 리프트핀(62) 및 핀(93)에 서서히 이동되어, 기판(G)의 제전(除電)이 가능하다.
다음, 본 실시형태에 관련된 열처리유니트(HP)의 동작에 관하여 설명한다.
도포처리유니트(COT) 및 현상처리유니트(DEV)등에서 전처리(前處理)가 완료되면, 각 처리유니트내에 메인아암(3)이 접근하여 그 안에 수용된 기판(G)을 꺼낸다. 이 기판(G)을 보유·유지한 상태에서 메인아암(3)은 중앙 통로를 이동하여 열처리유니트(HP) 앞에 정지한다. 여기서 메인아암(3)이 펼쳐져 열처리유니트(HP)의 정면을 향한다. 다음 메인아암(3)은 기판보유유지부재를 뻗혀, 열처리유니트(HP)내에서는 리프트핀(62,62)으로 기판(G)이 건네진다.
이 상태에서 메인아암(3)은 끌어 들어져, 열처리유니트(HP)의 바깥으로 이동한다. 다음, 리프트핀(62,62…)이 하강함에 따라서 기판(G)도 하강하여 열처리반(58)의 윗면에 접근한다. 또 리프트핀(62,62…)이 하강하여 열처리반(58)의 윗면보다 낮은 위치로 하강하면, 기판(G)은 열처리반(58)위에 재치된다. 도 7은 기판(G)이 열처리반(58)에 재치된 상태를 나타내는 수직단면도이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 리프트핀(62,62…)을 열처리반(58) 윗면보다 낮은 위치로 하강시키면, 기판(G)의 밑면은 열처리반(58) 윗면에 설치된 핀(93,93…)의 정점에 접촉되어 핀(93,93…)의 정점에 의해 지지되기 때문에 이보다 낮은 위치로는 하강하지 않는다. 이 때문에 기판(G)의 밑면과 열처리반(58) 윗면 사이에 근소한 간격이 형성되어, 기판(G) 밑면의 대부분은 열처리반(58) 윗면과 비접촉의 상태로 유지된다.
다음, 이 기판(G)이 열처리반(58)의 열에 의해 열처리가 실시될 때의 상태에 관해서 설명한다.
도 10은 기판(G)이 열처리반(58) 위에서 열처리 될 때의 타이밍 차트(timing chart)를 나타내고, 도 8과 도 9는 열처리 될 때의 기판(G)의 상태를 나타내는 수직 단면도이다.
도 10에 나타낸 바와 같이 t1에서 메인아암(3)부터 리프트핀(62,62…)으로 기판(G)이 건네진다. 메인아암(3)이 후퇴한 후, 이온함유기체가 항상 토출되는 이오나이저(102)로부터 기판(G)을 향하여 이온함유기체가 뿜어져, 기판(G)을 제전시킨다. 리프트핀(62,62…)은 하강하여 기판(G)과 열처리반 사이를 4㎜로 유지시키고, t2로 될 때까지 50초 동안 이 상태를 유지한다.(보조열처리공정) 이 t1∼t2의 시간으로 기판(G)을 예비적으로 가열한다. 이 예비적 가열에 의해 기판 앞뒤의 온도차를 없애, 온도차에 의해 기판(G)의 앞뒤가 서로 다르게 늘어남으로 인해 기판(G)이 휘어지는 현상을 감소시켜, 기판(G)과 열처리반(58)과의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있기 때문에, 기판(G)의 전면(全面)에 걸쳐 균일하게 열처리하는 것이 가능하다.
다음 t2로 되면, 리프트핀(62,62…)을 더욱 하강시켜 열처리반(58)내에 수용하여 기판(G)을 열처리반(58)의 핀(93,93…)위에 재치한다. 이것과 동시에 진공배관(91)에 진공력을 작용시켜 압력조정밸브(101)의 개폐량을 제어하여 기판(G)과 열처리반(58) 사이 공간의 공기를 흡인하는 흡인량(吸引量)을 조정한다. 관통공(90)은 핀(93)이 배치된 마름모형의 정점보다 안쪽에 장방형상으로 복수 배치되기 때문에, 기판이 흡인되는 영역은 기판의 복수영역 및 기판 주변부의 적어도 일부영역이다. 이상태를 나타낸 것이 도 8이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 기판(G)과 열처리반(58) 사이에 진공력이 작용되면, 기판의 상방으로부터 하방을 향하여 대기압이 작용된다. 이 때문에 기판(G)의 상방 및 근방의 위치에서 보유·유지되어 인접하는 2개의 핀(93,93…)에 끼워진 부분이 하방으로 만곡되어, 기판(G)이 열처리반에 대하여 요철상으로 변형된다. 기판(G)이 요철상으로 변형됨으로 인해, 그 만곡된 밑부분(凹狀部分)이 열처리반의 윗면과 직접적으로 접촉된다. 기판(G) 주변부는 핀(93)이 존재하는 기판(G) 각 변의 중심점 부근을 제외하고는 특히 기판 모서리부 근방에는 핀(93)이 존재하지 않기 때문에 열처리반(58) 윗면과 직접적으로 접촉한다. 기판을 부분적으로 열처리반(58)에 직접적으로 접촉시켜, 이 직접적 접촉에 의해 열처리반(58)으로부터 기판(G)으로 열량이 적접적으로 이동하기 때문에, 단시간내에 대량의 열량이 이동한다. 또 기판(G)을 흡인한 상태에서는 기판(G)의 중앙부는 핀(93)의 배치가 다른 부분보다 조밀하게 되어 있고, 기판 주변부보다 중앙부 쪽이 기판(G)과 열처리반(58)의 간격이 크게 된다. 이 경우, 기판 중앙부보다 주변부의 열이 기판 외부로 빠져나가기 쉽기 때문에 기판 주변부, 특히 기판의 모서리부에 상대적으로 많은 열량을 공급함으로써 중앙부와 주변부의 온도차가 생기는 것을 억제시키기 때문에 기판(G) 전체에 걸쳐 균일하게 열처리를 행하 수 있다. 따라서 기판(G)처리에 있어서의 수율을 향상시킬 수 있다.
이 진공력을 작용시킨 상태는 t2∼t3의 10초간 계속된다. 따라서 t2∼t3의 기간 동안은 기판(G)과 열처리반(58)이 직접적으로 접촉된 상태가 유지된다.
t3으로 되면 진공 흡인은 정지되지만, 리프트핀(62,62…)은 열처리반(58)보다 낮은 위치에 유지된다. 이 상태가 t4까지 유지된다.
따라서, t3 이후에는 진공에 의해 기판(G)을 만곡시켜 열처리반(58)과 접촉시키는 힘이 약하게 된다. 기판(G)은 그 자체가 가지고 있는 강성에 의해 만곡을 해소하고 수평상태로 돌아가려고 하는 성질을 가지고 있다. 또 기판(G)과 열처리반(58)의 사이에 조금씩 공기가 흘러 들어온다.
이 때문에 기판(G)과 열처리반(58)은 t3으로부터 t4에 걸쳐, 핀(93)이 존재하지 않으며, 기판(G)이 열처리반(58)에 접촉된 부분이 열처리반(58)으로부터 서서히 떨어져, 기판(G)과 열처리반(58)의 간격이 변화한다. 한편, 중간의 공기층을 매개로하여 열처리반(58)으로부터 기판(G)으로 열량이 공급되기 때문에, t3∼t4동안에도 열처리는 계속해서 행하여진다.
t4으로 되었을 경우,리프트핀(62,62…)이 상방으로 돌출되어 기판을 들어올린다. 이리하여 기판(G)은 열처리반(58)으로부터 떨어져, 기판(G)의 열처리가 종료된다.
이 들어올려진 기판(G)은, 상기 열처리유니트로의 반입시의 역공정(逆工程)을 거쳐 메인아암(3)으로 건네져, 다음의 처리를 행하는 유니트를 향하여 반송된다.
이와같이, 본 실시형태와 관련된 열처리유니트에서는 열처리공정의 초기에 기판(G)과 열처리반(58)을 직접적으로 접촉시키기 때문에, 기판(G)을 단시간내에 균일하게 가열할 수 있다.
한편, 열처리공정의 후반에는 기판(G)과 열처리반(58)을 서로 떨어지게 한후, 아주 가까운 위치로 유지하여 열처리를 행하기 때문에 정전기 발생에 의한 기판(G)의 정전파괴가 방지된다. 특히, 진공흡인 후 기판(G)의 강성을 이용하여 서서히 기판(G)과 열처리반(58)이 서로 떨어지도록 하였기 때문에, 기판(G)이 열처리반(58)에 대하여 수평방향으로 이동하는 이동속도가 느리고, 마찰에 의한 정전기가 발생하기 어렵다. 이로 인해 보다 더 확실하게 정전파괴를 방지할 수 있게 된다. 또 이오나이저(102)에 의해 상시 기판(G)의 전하를 제거하기 때문에 정정파괴에 대해서 효과적이다. 덧붙여 말하면, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다.
예를들어, 상기 실시형태에서는 기판(G)을 가열처리하기 위한 열처리반(58)을 예로써 설명하였으나, 본 발명은 냉각장치에도 적용할 수 있다.
또 상기 실시형태에서는 니크롬선등의 발열체를 사용하여 직접적으로 열처리반(58)을 가열하는 구조의 열처리유니트에 관해서 설명하였으나, 밀폐된 공동내(空洞內)에 열매증기(熱媒蒸氣)가 순환하도록 되어 이 공동 밑에 액화된 열매(熱媒)를 히터로 가열하여 이 열매증기를 매개로 하여 열처리반 전체를 균일하게 가열하도록 하는 열정반(熱定盤)이라고 불리우는 열처리반을 사용하는 것도 가능하다.
더우기, 상기 실시형태에서 핀(92,92…)은 열처리반(58) 윗면에 마름모형으로 배치된 것을 사용하였으나, 핀(92,92…)의 배치는 기판(G)과 열처리반(58)사이의 공간에 작용하는 진공으로 진공도를 상승시켰을 경우에 기판이 열처리반(58)과 접촉하고, 진공도를 저하시켰을 경우에 기판(G)과 상기 열처리반(58)이 서로 떨어질 수 있는 위치이면 좋다. 따라서 예를들어 도 11a에서 나타낸 바와 같이 열처리반(58) 윗면이 재치되는 기판(G)의 4 모서리와 각 변의 중심점에 대응하는 위치에배치하는 것도 가능하다. 또 열처리반(58)의 기판재치면측에 복수 배치되어 피처리기판(G)을 열처리반(58)으로부터 소정의 간격을 띄워 지지하는 지지체인 핀(92,92…)에 기판(G)을 재치시켜 열처리를 행하였으나, 핀(92,92…)을 설치하지 않은 상태에서, 기판(G)을 복수점으로 지지하여 열처리반(58)과 기판(G)을 서로 근접시키거나 떨어지게 하는 수단인 리프트핀(62)에 기판(G)을 재치시켜 동일한 열처리를 행해도 좋은 것은 물론이다. 이 경우 도 11b에 나타낸 바와 같이 리프트핀(62)을 보유 및 유지하는 보유·유지부재(105)는 승강기구(106)에 연결되어 승강가능하도록 되어 있고, 리프트핀(62)을 열처리반(58)의 관통공(107)을 관통하여 상하로 출몰할 수 있도록 하고 있다. 즉, 리프트핀(62)은 수직이동이 자유롭도록 구성되어 있다. 이 경우, 승강기구(106)는 구동기구, 예를들어 스텝핑 모터(stepping motor)(108)와, 이 스텝핑 모터(108)에 의해 구동되는 구동 풀리(pulley)(109)와, 구동 풀리(109)의 상방에 배치되는 종동(從動) 풀리(110)와, 구동풀리(109)와 종동풀리(110)에 걸쳐져 있는 타이밍벨트(111)에 의해 구성되어 있고, 보유·유지부재(105)는 타이밍벨트(111)에 연결되어 있다. 따라서 스텝핑 모터(108)의 정회전 및 역회전에 의해 리프트핀(62)과 열처리반(58)이 상대적으로 상하이동 가능하도록 구성되어 있다. 열처리시의 동작은, 도 10에 나타낸 바와 같이 t1에서 기판(G)과 열처리반(58)의 사이를 4㎜로 유지하고, t2로 될 때까지의 50초간 이 상태를 유지한다.(보조열처리공정) 이 t1∼t2의 시간으로 기판(G)을 예비적으로 가열한다. 다음, t1으로 될 때까지 리프트핀(62)을 더욱 하강시켜 열처리반(58) 위에 리프트핀(62)이, 예를들어 0.2㎜ 돌출한 상태로 되었을 경우에 리프트핀(62)의 하강을 정지시켜, 이것과 동시에 진공배관(91)에 진공력을 작용시켜 기판(G)과 열처리반(58) 사이의 공간에 존재하는 공기를 빼낸다. 이 진공상태는 t2∼t3의 10초간 계속된다. 따라서, t2∼t3의 기간동안은 기판(G)과 열처리반(58)이 리프트핀(62) 근방을 제외하고는 직접적으로 접촉되는 상태가 유지된다. t3 이후는 진공에 의해 기판(G)이 만곡되어 열처리반(58)과 접촉하는 힘이 약해지지만, 기판(G)은 그 자체가 본래 갖추고 있는 강성에 의해 만곡을 해소하고 수평상태로 돌아가려고 하기 때문에, 기판(G)과 열처리반(58) 사이에 조금씩 공기가 흘러들어온다. 이 때문에, 기판과 열처리반(58)은 t3으로부터 t4에 걸쳐서, 리프트핀(62)의 근방을 제외한 기판(G)이 열처리반(58)에 접촉된 부분이 열처리반(58)으로부터 서서히 떨어져나가, 기판(G)과 열처리반(58)의 간격이 변화한다. 한편, 열처리반(58)으로부터는 그 사이의 공기층을 매개로 하여 기판(G)으로 열량이 공급되기 때문에, 이 시간 t3∼t4에도 열처리와 계속해서 행하여진다. t4로 되면 리프트핀(62,62…)이 상승하여 기판(G)을 들어올린다. 이렇게 하여 기판은 열처리반(58)으로 부터 떨어져, 기판(G)의 열처리가 완료된다.
또, 이오나이저(102)로부터 이온함유기체가 상시 토출되어, 이온함유기체가 기판(G)으로 뿜어져 기판(G)을 제전하였지만, 열처리를 행하기 전, 열처리중, 열처리 후의 어느쪽에 맞추어서 제전을 행해도 좋다. 열처리를 행하기 전에만 제전을 행할 경우, 열처리전의 타 유니트에서의 처리중에 발생한 전하를 제거할 수 있기 때문에, 정전파괴를 방지할 수 있다. 또, 기판(G)의 전하를 열처리전에 제거하기 때문에 미소한 먼지가 기판(G)에 끌려들어오는 일이 없고, 기판의 전면에 걸쳐 균일한 열처리를 행할 수 있다. 또 열처리중에 기판(G)으로 이온함유기체를 뿜어내지 않기 때문에 기판(G)의 온도분포가 흐트러지는 일 없이 기판(G) 전면에 걸쳐서 균일하게 열처리할 수 있다. 또 열처리중에 제전을 행할 경우, 열처리중에 기판(G)이 열처리반(58)과 접촉하거나 떨어질 때 발생하는 전하를 제전할 수 있기 때문에 정전파괴를 방지할 수 있다. 이 경우 기판(G)의 온도분포가 흐트러지지 않도록 하기 위하여 이온함유기체를 기판처리온도로 온도조절하여 기판으로 뿜어내는 것이 좋고, 이에 의해 기판으로 열을 보조적으로 전달할 수 있기 때문에 열처리시간도 단축될 수 있다. 또 열처리 후에 제전할 경우, 리프트핀(62,62…)으로 기판을 들어올릴 때, 콘덴서와 같은 원리로서 기판과 열처리반(58)이 서로 떨어질수록 기판의 전위가 높게 되어 기판이 방전되기 쉬워지는 경향이 있다. 따라서, 기판(G)을 서서히 열처리반(58)으로부터 떨어지게 하면서 기판(G)의 전하를 제거하거나, 또는 기판(G)의 열처리반(58)으로부터 떨어지면 기판(G)의 상승을 정지시켜 기판(G)의 전하를 제거함으로써, 열처리중에 발생한 전하를 제거할 수 있어 제전에 대해 효과적이다. 또 열처리전과 열처리후에 제전할 경우, 열처리중에 있어서 기판(G)과 열처리반(58)이 근접되어 있기 때문에 기판(G)에 전하가 발생해도 기판(G)의 전위가 낮고 만약에 제전을 행하지 않더라도 기판(G)의 순간적으로 방전되어 정전파괴되는 일이 없고, 또 열처리중에 기판(G)으로 온도조절되지 않은 이온함유기체를 뿜어내지 않기 때문에 기판(G)의 온도분포가 흐트러지는 일 없이 기판(G) 전면에 걸쳐 균일하게 열처리할 수 있다. 또 열처리중과 열처리후에 제전할 경우는 열처리전 또는 열처리중 또는 열처리후 중의 어느 한쪽에 있어 제전할 경우와 비교하여 열처리후의 제전시간을 단축시킬 수 있기 때문에, 스루풋(throughput)의 향상을 꾀할 수 있다. 또 상시 이온함유기체를 토출하는 것과 비교하여, 부분적인 시간에만 이온함유기체를 토출하는 것이 이오나이저(102)의 방전전극(放電電極)의 열화를 감소시킬 수 있기 때문에 이오나이저(102)의 수명을 연장시킬 수 있다. 또 이온을 생성시키기 위한 전력 및 이온을 뿜어내는 기체도 삭감시킬 수 있어, 가동비용(running cost)이 절약된다.
또, 상기 실시형태에서는 LCD용기판(G)을 열처리하기 위한 열처리유니트에 관하여 설명하였으나, 실리콘 웨이퍼용의 열처리유니트에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.
다음, 본 실시형태와 관련된 열처리유니트의 효과를 확인하기 위하여 실시한 측정에 관하여 설명한다.
기판(G)에 열처리할 때의 정전기 발생상황과 기판온도균일성을 조사하기 위하여 다음과 같은 측정을 실시하였다.
먼저, 기판온도의 균일성을 측정하는 조건으로서는 온도 23.5℃와 습도 59%의 환경을 가진다. 열처리(postbake)의 조건으로서는 열처리반 설정온도 139℃로 된 상태에서 리프트핀가 4㎜ 돌출된 높이로 50초 동안 유지하고 그 후 리프트핀의 돌출 높이를 0㎜로 하강시켜, 이 상태로 110초 동안 유지하였다. 이 측정의 타이밍차트와 도 10과 같다.
또, 열처리반의 윗면에 배치한 핀의 갭, 즉 열처리반의 윗면으로부터 편의 정점까지의 높이는 0.2㎜로 하고, 핀의 배치는 도 6에 나타낸 바와 같이 마름모형을 형성하는 9개소로 하였다. 열처리반 위에 기판(G)을 흡착시킬 때에 있어 진공펌프의 진공도는 진공펌프의 원래의 압력으로서는 5㎪이고, 센서로 검출된 진공도는 3.2∼4.8㎪이었다.
측정 시료(試料)로서는 Cr막을 형성한 것 유리기판 및 SiNx막을 형성하는 것의 3종류의 기판을 사용하였다. 이들 기판에 K형 열전대(熱電對)를 폴리이미드(polyimide)테이프를 이용하여 부착시켜, ADVANTEST사가 제조한 R7430형식의 DATA LOGER 측정장치를 가지고 측정하였다. 측정대상은 도 12에 나타낸 바와 같이 기판 면내 9점이다. 결과를 도 13 ∼ 도 18에 나타내었다.
도 13은 Cr막을 형성한 기판에 핀을 매개로 하여 가열처리할 때의 승온상태를 나타내는 도면이고, 도 14는 동 기판을 가열초기의 10초 동안 진공흡착하여 가열처리할 때의 승온상태를 나타내는 도면이다.
이하, 도 15는 유리기판을 비접촉 상태에서 가열처리할 때의 승온상태를 나타내는 그림이고, 도 16은 동 기판을 가열초기에 진공흡착하여 가열처리할 때의 승온상태를 나타내는 그림이다.
도 17은 SiNx막을 형성한 기판을 비접촉 상태에서 가열처리할 때의 승온상태를 나타내는 그림이고, 도 18은 동 기판을 가열초기에 진공흡착하여 가열처리할 때의 승온상태를 나타내는 그림이다.
도 13과 도 14를 비교하면, 도 13에서는 80초에서부터 140초에 걸쳐서 서서히 승온하고 있지만, 도 14에서는 90초의 시점에서 각 측정점의 온도가 130℃이상에 도달하여 그 후에는 180초가 될 때가지 고온영역에서 안정되고 있다. 이와 같이, 초기의 시점에서 진공흡착시키는 것이 승온속도 및 승온균일성이 높다는 것을 알 수 있다.
도 15와 도 16을 비교하면, 실질적인 차이는 거의 보이지 않는다. 여기서, 초기 진공흡착의 유무는 유리자체에 대하여 거의 영향을 끼치지 않는 것을 알 수 있다.
도 17과 도 18을 비교하면, 도 17에서는 90초 부근에서 각 측정점의 온도상승이 수습되어 120초로 될 때까지 서서히 온도안정영역으로 들어가고 있다. 이에 대하여 도 18에서는, 80초 부근에서 각 측정점의 온도상승이 수습되어 90초의 시점에서 이미 온도안정영역에 들어가 있다. 이와 같이 초기의 시점에서 진공흡착시키는 것이 승온속도 및 승온균일서이 높다는 것을 알 수 있다.
다음, 기판에 발생하는 정전기에 대해서 측정하였다.
정전기 측정에 관하여는, 시료로서 Cr막을 형성하는 기판을 사용하여 온도 23.5℃와 습도 59%의 환경에서 측정하였다. 측정장치로서는 Hugle사가 제조한 MODEL 720형식의 표면 전위계(表面電位計)를 사용하여 기판 중심의 1점에 관하여 측정하였다.
측정조건으로서는 9개의 핀을 배치한 열처리반 위에 기판을 재치한 상태에서 ①열처리 초기 15초간 -9.2㎪로써 진공흡착한 후에 제전처리를 실시한 것, ②열처리 초기 15초간 -9.2㎪로써 진공흡착한 것, ③열처리공정의 전(全) 기간 동안 -62.4㎪로서 진공흡착한 것의 3가지에 대하여 측정하였다.
도 19는 상기 ①∼③의 처리후에 측정한 기판의 전위를 나타낸 그래프이다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 기판과 열처리반을 시종 접촉시킨 상태에서 열처리한 ③의 기판 전위가 -8㎸의 고전위로 마찰대전하고 있는 것에 비하여, 초기만 진공흡착시킨 ①과 ②에서는 0∼2㎸로서 마찰대전량이 극히 낮은 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명의 제 2실시형태에 관하여 설명한다. 여기서는 상기 제 1의 실시형태와 중복되는 부분에 관하여는 설명을 생략한다.
도 20 및 도 21에서는 본 실시형태와 관련된 열처리유니트의 열처리반(58)에 기판을 재치한 상태를 부분적으로 확대시킨 수직단면도이다.
본 실시형태의 열처리유니트에서는 열처리반(58)을 관통하는 관통공을 매개로 하여 수직방법으로 이동하여 열처리반과 피처리기판을 근접시키거나 서로 떨어지게 하는 이동수단, 예를들어 리프터(L)를 설치하고 이 리프트(L)를 상하로 이동시킴에 의해 기판(G)과 열처리반(58)을 근접거리에서 서로 접촉하거나 떨어지게 하였다.
즉, 열처리공정 개시 직후의 기판(G) 온도와 처리온도의 차가 클 때는, 도 20에 나타낸 바와 같이 리프트(L)를 열처리반(58)의 윗면보다 낮은 위치에 대기시켜 둔다. 기판(G)의 온도가 열처리반의 온도에 거의 도달한 후에는, 도 21에 나타낸 바와 같이 리프트(L)를 상하로 이동시켜 열처리반(58)의 윗면으로부터 적당한 거리, 예를들어 0.2∼0.3㎜로 돌출시킨다. 이와 같이 함에 의해, 기판(G)을 신속하게 또 균일하게 열처리함과 동시에 기판(G)의 정전파괴를 미연에 방지할 수 있다.
본 실시형태의 열처리유니트에서는 리프터를 사용하여 기판과 열처리반(58)을 서로 접촉하거나 떨어지게 하기 때문에, 이 동작을 확실하게 행할 수 있다. 특히 접촉하는 시간 떨어지게 하는 시간등을 정확히 제어할 수 있기 때문에 고정도(高精度)의 관리가 가능하다. 특히, 기판(G)을 휘어지게 하는 일이 없기 때문에 불필요한 스트레스를 주는 일이 없고, 기판(G)의 품질을 손상시키는 염려가 없다고 하는 이점이 있다.
덧붙여 말하면, 본 실시형태에서 사용하는 리프트(L)를 가지고 리프트핀(62,62)을 미소한 거리만을 이동하게 함으로써 기판(G)과 열처리반(58)을 서로 접촉시키거나 떨어지게 하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명의 제 3의 실시형태에 관하여 설명한다. 여기에서는, 상기 제 1, 제 2의 실시형태와 중복되는 부분에 관해서는 설명을 생략한다.
도 22는 본 실시형태와 관련된 열처리반(58)의 평면도이고, 도 23 및 도 24는 본 실시형태와 관련된 열처리유니트의 열처리반(58)에 기판(G)을 재치한 상태를 부분적으로 확대한 수직단면도이다.
본 실시형태의 열처리유니트에서는 열처리반(58)의 윗면에 적당한 위치, 예를들어 열처리반(58) 위에 재치한 기판의 꼭지점, 각변의 중심점 및 대각선의 교차점의 9개소에 원주형의 요부를 설치하였다. 그리고, 이 요부에 꼭 들어 맞는 형상의 원주형 압전소자(壓電素子)를 이용한 변형 핀(93')을 배치하고, 외부로 부터 이 변형 핀(93')에 구동전압을 공급하도록 배선하였다.
본 실시형태의 열처리유니트에서는 상기 제 2실시형태의 리프트(L) 대신에 이 변형 핀(93')을 이용하여, 이 변형 핀(93', 93'…)에 전압을 가하여 상하로 움직이게 함으로써 기판(G)가 열처리반(58)을 서로 접촉시키거나 떨어지게 하였다.
즉, 열처리공정 개시직후의 기판 온도와 처리온도의 차이가 큰 때에는 도 23과 같이 변형 핀에 전압을 가하지 않고 빈형 핀(93', 93'…)을 변형시키는 일 없이 열처리반(58)의 윗면보다 낮은 위치에 대기시켜 둔다.
기판(G)의 온도가 처리온도에 거의 도달한 후에는, 도 24와 같이 전압을 가하여 변형 핀을 변형시켜 상하로 늘려, 열처리반(58)의 윗면으로부터 적당한 거리, 예를들어 0.2∼0.3㎜ 돌출시킨다. 이와 같이 함으로써, 기판(G)을 신속하게 또 균일하게 열처리함과 동시에 기판(G)의 정전파괴를 미연에 방지할 수 있다.
본 실시형태의 처리유니트에서는 압전소자를 이용한 변형 핀(93', 93'…)을 이용하여 기판(G)과 열처리반(58)을 서로 접촉시키거나 떨어뜨리기 때문에, 이 동작을 확실하게 행할 수 있다. 특히 접촉하는 시간 떨어지게 하는 시간등을 정확히 제어할 수 있기 때문에 고정도(高精度)의 관리가 가능하다. 특히 기판(G)을 휘어지게 하는 일이 없기 대문에 불필요한 스트레스를 주는 일이 없고 기판(G)의 품질을 손상시키는 염려가 없다고 하는 이점이 있다.
또 구조가 간단하여 제조비용을 크게 증대시키는 일도 없다고 하는 이점이 있다.
이상에서 상술한 바와 같이 지지체로 피처리기판을 지지하고, 흡인수단에 의해 열처리 개시직후의 이동열량이 큰 시기에는 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 접촉시키는 한편, 피처리기판으로의 열량의 이동량이 저하된 후에는 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 서로 떨어지게 할 수 있다. 이로 인해, 단시간내에 균일하게 가열할 수 있고, 정전파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 열처리반과 상기 피처리기판을 근접 및 또는 이간(離間)시키는 이동재치(移動載置)수단으로 피처리기판을 지지하고, 흡인수단에 의해 열처리 개시직후의 이동열량이 큰 시기에는 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 접촉시키는 한편, 피처리기판으로의 열량의 이동량이 감소된 후에는 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 서로 떨어지게 할 수 있다. 즉, 열처리 개시직후의 이동열량이 큰 때에는 진공을 크게 작용시켜 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 접촉시킨다. 그러면, 피처리기판 자체의 강성(剛性)에 의해 똑바로 펴지려고 하기 때문에, 상기 피처리기판과 상기 열처리반이 서로 떨어지게 된다. 이 때문에 단시간내에 균일하게 가열할 수 있고, 정전파괴를 방지할 수 있다. 또 지지체를 생략할 수 있기 때문에 더욱더 장치의 경량화를 꾀할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 피처리기판에 대한 흡인영역은 복수영역 및 또는 주변부의 적어도 일부 영역이다. 따라서, 기판을 지지하여, 흡인수단을 가지고 열처리 개시직후의 이동열량이 큰 시기에는 피처리기판과 열처리반 사이의 진공도를 높게 하여 피처리기판과 열처리반을 서로 접촉시키고, 열처리반으로부터 피처리기판으로의 열량의 이동을 촉진시킨다. 한편 피처리기판으로의 열량 이동량이 저하된 후에는 상기 진공도를 저하시켜 피처리기판과 열처리반을 서로 떨어지게 할 수 있어, 정전기의 발생을 방지시킨다. 따라서 단시간내에 균일하게 가열할 수 있고, 정전파괴를 방지시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 복수의 지지체 또는 이동재치수단은, 상기 열처리반 위에 재치된 피처리기판 각 변의 중심점을 연결하여 마름모형을 형성하는 위치에 배치, 및 또는 상기 열처리반 위에 재치된 피처리기판의 4 꼭지점과 각 변의 중심점의 위치에 배치되어 있다. 이 때문에 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이에 작용하는 진공의 진공도를 제어함으로써 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 서로 적절하게 접촉시키거나 떨어지게 할 수 있어, 단시간내에 균일히 가열함과 동시에 정전파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 지지체 또는 이동재치수단에 의하여 피처리기판과 상기 열처리반이 서로 떨어진 거리는 0.2∼0.3㎜이다. 이 때문에 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이에 작용하는 진공의 진공도를 제어함으로써 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 서로 적절하게 접촉시키거나 떨어지게 할 수 있어, 단시간내에 균일히 가열함과 동시에 정전파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 흡인수단의 흡인량을 조절하는 흡인량조절수단을 더 구비하고, 이 흡인량조절수단에 의해 상기 피처리기판을 상기 열처리반에 접촉시키거나, 또는 소정의 간격으로 유지하여 상기 피처리기판을 처리하도록 구성되어있다. 이 때문에 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이에 작용하는 진공의 진공도를 제어함에 의해 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 서로 적절하게 접촉시키거나 떨어지게 할 수 있어 단시간내에 균일히 가열함과 동시에 정전파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 피처리기판의 주변부보다 중앙부가 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이의 간격이 크게 되도록 설정하여 피처리기판의 처리가 실시된다. 따라서 단 시간내에 균일하게 가열함과 동시에 정전파괴를 방지시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 복수의 지지체 또는 이동재치수단은 소정의 전위(電位)로 설정된다. 이 때문에 피처리기판 뒷면에 발생된 전하를 지지체 또는 이동 재치수단으로 이동시킬 수 있다. 따라서 단시간내에 균일하게 가열함과 동시에 정전파괴를 방지시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 피처리기판의 주변부보다 중앙부가 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이의 간격이 크게 되도록 설정하여 피처리기판의 처리가 실시된다. 이 때문에 피처리기판 중앙부에 비하여 열이 피처리기판의 외부로 빠지기 쉬운 피처리기판 주변부, 특히 피처리기판의 모서리부에 상대적으로 많은 열량을 공급함으로써, 기판(G)전체에 걸쳐 균일하게 열처리를 실시할 수 있다. 따라서, 단시간내에 균일하게 가열함과 동시에 정전파괴를 방지시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 피처리기판을 열처리반(피처리기판을 가열함)에 대하여 요철상(凹凸狀)으로 변형 설정하여 피처리기판의 열처리를 실시한다. 이 때문에 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이에 작용하는 진공의 진공도를 제어함으로써, 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 서로 적절하게 접촉시키거나 떨어지게 할 수 있어, 단시간내에 균일히 가열함과 동시에 정전파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 피처리기판을 열처리반(피처리기판을 가열함)에 대하여 부분적으로 접촉시켜 피처리기판의 열처리가 실시된다. 이 때문에 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이에 작용하는 진공의 진공도를 제어함으로써, 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 서로 적절하게 접촉시키거나 떨어지게 할 수 있어, 피처리기판을 단시간내에 균일하게 가열함과 동시에 정전파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 피처리기판과 열처리반을 소정의 간격으로 접근시키는 공정과, 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이의 간격을 부분적으로 적어도 한 영역에 있어서 변화시키는 열처리공정을 구비한다. 이 때문에 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이에 작용하는 진공의 진공도를 제어함으로써 상기 피처리기판과 상기 열처리반을 서로 적절하게 접촉시키거나 떨어지게 할 수 있어, 피처리기판을 단시간내에 균일히 가열함과 동시에 정전파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 열처리를 행하기 전의 공정으로서 상기 열처리에 있어서의 열처리기판과 열처리반 상이의 간격보다 실질적으로 큰 간격을 설정하여 미리 열처리하는 보조열처리공정을 실시한다. 예비적으로 가열함으로써, 피처리기판의 앞면과 뒷면의 온도차를 없애고, 온도차에 의해 피처리기판의 앞뒤가 서로 다르게 늘어나는 현상을 억제하여 피처리기판의 휘어짐을 감소키고, 피처리기판과 열처리반 사이의 간격을 일정하게 하고, 그 후 피처리기판을 열처리반에 흡착가능하도록 한다. 따라서 단시간내에 균일하게 가열함과 동시에 정전파괴를 방지시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 열처리를 행하기 전 및 또는 열처리 중 및 또는 열처리 후에 있어서, 피처리기판에 대하여 제전(除電)을 행하는 제전공정을 구비하고 있다. 피처리기판의 전하를 제전하기 때문에 정전파괴를 방지시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 피처리기판을 가열하는 열처리반과,
    이 열처리반의 피처리기판 재치면측에 복수로 배치되어, 열처리반으로부터 소정의 간격을 띄워 피처리기판을 지지하는 지지체와,
    상기 피처리기판의 상기 지지체에 의해 지지되는 지지영역 이외의 영역에 있어서, 상기 피처리기판을 흡인력에 의해 상기 열처리반측에 자유롭게 접촉되도록 하는 흡인수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  2. 청구항 1에 기재된 열처리장치에 있어서,
    상기 흡인수단의 상기 피처리기판에 대한 흡인영역은, 복수 영역 및/또는, 주변부의 적어도 일부 영역인 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  3. 청구항 1에 기재된 열처리장치에 있어서,
    상기 복수의 지지체 또는 이동재치(移動載置)수단은, 상기 열처리반 위에 재치된 피처리기판의 각 변 중심부을 연결하여 마름모 모양을 형성하는 위치에 배설 및 또는 상기 열처리반 위에 재치된 피처리기판의 각 모서리와 각 변 중심의 위치에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  4. 청구항 1에 기재된 열처리장치에 있어서,
    흡인수단의 흡인량을 조절하는 흡인량조절수단을 더 구비하고, 이 흡인량조절수단에 의해 상기 피처리기판을 상기 열처리반에 접촉시키거나 또는 소정의 간격을 유지시켜 상기 피처리기판을 처리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  5. 청구항 1에 기재된 열처리장치에 있어서,
    상기 피처리기판의 주변부보다 중앙부쪽을 상기 피처리기판과 상기 열처리기반의 간격이 크게 되도록 설정하여, 피처리기판의 처리가 실시되도록 하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  6. 청구항 1에 기재된 처리장치에 있어서,
    상기의 지지체 또는 이동재치수단은 소정의 전위(電位)로 설정되는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  7. 청구항 3에 기재된 처리장치에 있어서,
    상기 지지체 또는 이동재치수단에 의한 피처리기판과 상기 열처리반과의 간격은 0.2㎜∼0.3㎜인 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  8. 피처리기판을 가열하는 열처리반과,
    상기 피처리기판을 복수의 장소에서 지지하고, 상기 열처리반과 상기 피처리기판을 근접 및 또는 이간(離間)시키는 이동재치수단과,
    이 이동재치수단에 의해 지지된 상태에서, 피처리기판을 흡인력에 의해 상기 열처리반측에 자유롭게 접촉되도록 하는 흡인수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  9. 청구항 8에 기재된 열처리장치에 있어서,
    상기 흡인수단의 상기 피처리기판에 대한 흡인영역은, 복수 영역 및/또는, 주변부의 적어도 일부 영역인 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  10. 청구항 8에 기재된 열처리장치에 있어서,
    상기 복수의 지지체 또는 이동재치(移動載置)수단은 상기 열처리반 위에 재치된 피처리기판의 각 변 중심부를 연결하여 마름모 모양을 형성하는 위치에 배치 및 또는 상기 열처리반 위에 재치된 피처리기판의 각 변 중심의 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  11. 청구항 8에 기재된 열처리장치에 있어서,
    흡인수단의 흡인량을 조절하는 흡인량조절수단을 더 구비하고, 이 흡인량조절수단에 의해 상기 피처리기판을 상기 열처리반에 접촉시키거나 또는 소정의 간격을 유지시켜 상기 피처리기판을 처리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  12. 청구항 8에 기재된 열처리장치에 있어서,
    상기 피처리기판의 주변부보다 중앙부쪽을 상기 피처리기판과 상기 열처리기반의 간격이 크게 되도록 설정하여, 피처리기판의 처리가 실시되도록 하는 특징으로 하는 열처리장치.
  13. 청구항 8에 기재된 처리장치에 있어서,
    상기의 지지체 또는 이동재치수단은 소정의 전위(電位)로 설정되는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  14. 청구항 10에 기재된 처리장치에 있어서,
    상기 지지체 또는 이동재치수단에 의한 피처리기판과 상기 열처리반과의 간격은 0.2㎜∼0.3㎜인 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  15. 피처리기판과 열처리반을 소정의 간격으로 근접시켜, 피처리기판의 주변부보다 중앙부쪽을 상기 피처리기판과 상기 열처리기반의 간격이 크게 되도록 설정하거나, 피처리기판을 피처리기판을 가열하는 열처리반에 대해 요철상(凹凸狀)으로 변형 설정하거나, 피처리기판을 피처리기판을 가열하는 열처리반에 대해 부분적으로 접촉하도록 설정하거나, 상기 피처리기판과 상기 열처리반 사이의 간격을 부분적으로 적어도 한 영역에 있어서 변화시켜 설정하여, 피처리기판의 열처리가 실시되는것을 특징으로 하는 열처리방법.
  16. 청구항 15에 기재된 열처리방법에 있어서,
    상기 열처리 실시 전의 공정으로서, 상기 열처리 실시의 피처리기판과 열처리반과의 간격보다 실질적으로 큰 간격을 설정하여 미리 열처리하는 보조열처리공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
  17. 청구항 15에 기재된 열처리방법에 있어서,
    상기 열처리 실시 전 및/또는 열처리 중 및/또는 열처리 후에 피처리기판에 대하여 제전을 실시하는 제전공정(除電工程)을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
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