KR20010021257A - 열판의 냉각 방법 및 가열 처리 장치 - Google Patents

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KR20010021257A
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Abstract

웨이퍼를 열판 상에서 가열하도록 구성된 가열처리장치에 있어서, 적어도 이면(裏面)이 실질적으로 JIS 명도 0∼4V의 색을 갖추는 흑색플레이트를 열판의 상방에 위치시킨다. 또, 열판의 이면에는, 노즐로부터 냉각용의 에어(air)가 뿜어진다. 이에 의해, 열판의 온도를 신속하게 냉각할 수 있다.

Description

열판의 냉각 방법 및 가열 처리 장치{HOT PLATE COOLING METHOD AND HEAT PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 예를 들어 기판을 가열하는 열판의 냉각 방법 및 가열 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서의 포토레지스트(photoresist) 처리공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라 함)의 표면에 레지스트액을 도포한 후의 가열처리(프리베이크)라든가, 패턴의 노광을 행한 후의 가열처리(포스트 엑스포져 베이크)등의, 여러 가지의 가열처리가 행하여지고 있다.
이들의 가열처리는, 통상적으로 가열처리장치에 의해 행하여진다. 이 가열처리장치는, 처리용기 내에 알루미늄에 의해 형성된 두터운 원판 형상의 열판을 갖추고 있고, 이 열판 상에 처리대상으로서의 웨이퍼를 재치하여, 상기 열판에 내장되어 있는 발열체에 의해 열판을 소정 온도로 가열함으로써, 웨이퍼가 가열처리되도록 하고 있었다.
여기서, 형성하는 반도체 디바이스의 종류 및 레지스트액의 종류, 프로세스의 종류 등에 의해, 예를 들어 웨이퍼를 140℃로 가열하거나 그보다 낮은 90℃로 가열하는 등, 가열처리시의 온도가 다른 경우가 있다. 이 경우, 예를 들어 지금까지 140℃로 가열처리하고 있었던 열판을 90℃용으로 변경할 때에는, 열판을, 예를 들어 90℃로까지 일단 강온(降溫)시킬 필요가 있다. 이 경우, 종래와 같은 종류의 가열처리장치는, 별도의 냉각을 위한 기구 등을 장착하고 있지 않기 때문에, 단순하게 자연냉각을 시키고 있었다.
그러나, 상기 소정 온도로까지 냉각할 경우, 자연냉각에만 의존하면 열판 표면의 면내(面內) 온도가 불균일한 상태로 강온되어 버려, 상기 소정 온도에 도달하여 면내가 균일하게 되기 위해서는 상당히 긴 시간을 필요로 하기 때문에, 바람직하지 않다. 이것을 개선하기 위하여, 미리, 예를 들어 140℃용, 90℃용의 각각의 처리온도별로 전용의 가열처리장치를 준비하면 냉각시간의 문제는 해소할 수 있지만, 그렇게 하면 다수의 가열처리장치가 필요로 되기 때문에, 각종 레지스트 처리장치가 집약화되어 사용되고 있는 도포현상처리장치가 비대하게 되어, 바람직하지 않다.
본 발명은, 가열처리장치의 열판을 종래보다도 고속으로 냉각할 수 있는 방법, 및 당해 냉각방법을 적절히 실시할 수 있는 기능을 갖춘 가열처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1의 관점에 의하면, 기판을 재치(載置)하여 가열하는 열판을 가열하는 공정과, 상기 열판의 상방에, 상기 열판에 면한 부분이 열흡수효율이 양호한 색을 가지고 있는 물체를 위치시키는 공정을 갖춘 열판의 냉각방법이 제공된다.
이와 같은 구성에 의하면, 열판에 면한 부분이 열흡수효율이 양호한 색을 갖추는 물체를, 열판의 상방에 위치시켰기 때문에, 열판으로부터의 복사열(輻射熱)을 효과적으로 흡수할 수 있어, 열판의 냉각을 촉진시킴과 동시에 균일하게 냉각할 수 있다.
본 발명의 제 2의 관점에 의하면, 기판을 가열하는 열판과, 열판의 이면에 대하여 냉각용의 기체를 뿜어대는 노즐을 구비하는 가열처리장치가 제공된다.
이와 같은 구성에 의하면, 종래보다도 빨리 열판을 강온시킬 수 있고, 또 열판의 이면측에 뿜어대기 때문에, 먼지 등이 기판의 재치면에 부착되는 일이 없다.
본 발명의 제 3의 관점에 의하면, 열판을 가열하는 열판과, 열판의 상방을 자유롭게 이동할 수 있고, 열판에 대향(對向)하는 면이 열흡수효율이 양호한 물체를 구비하는 가열처리장치를 제공한다.
이와 같은 구성에 의하면, 열판에 면한 부분이 열흡수효율이 양호한 색을 가지는 물체를, 열판의 상방에 위치하도록 할 수 있기 때문에, 열판으로부터의 복사열을 효율적으로 흡수할 수 있어, 열판의 냉각을 촉진시킴과 동시에 균일하게 냉각할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치가 탑재된 도포현상처리장치의 평면도,
도 2는, 도 1의 도포현상장치의 배면도,
도 3은, 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치의 측면으로부터의 단면도,
도 4는, 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치의 평면도,
도 5는, 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치에 있어서의 냉각플레이트가 열판 상으로 이동한 상태를 나타내는 평면도,
도 6은, 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치에 있어서의 흑색 플레이트를 비스듬히 밑에서부터 본 사시도,
도 7은, 실시의 형태에 관련된 가열·냉각장치에 있어서 냉각플레이트가 열판상으로 이동한 상태를 나타내는, 측면으로부터의 단면도,
도 8은, 다른 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치를 측면으로부터의 단면도,
도 9는, 또 다른 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치의 측면으로부터의 단면도,
도 10은, 또 다른 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치를 측면으로부터의 단면도,
도 11은, 도 10의 가열·냉각처리장치의 평면도,
도 12는, 또 다른 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치에 있어서의 냉각플레이트가 열판상으로 이동한 상태를 나타내는, 측면으로부터의 단면도,
도 13은, 또 다른 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치에 있어서의 가열부에 관하여 설명하는 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 도포현상처리장치 41 : 가열·냉각처리장치
62 : 가열부 70 : 열판
71 : 히터 72 : 통기공(通氣孔)
73 : 저판(底板) 74 : 노즐
75 : 온도 센서 93 : 냉각 플레이트
96 : 흑색플레이트 W : 웨이퍼
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 관련된 장치가 탑재된 도포현상처리장치(1)의 평면도이다. 도 2는 도포현상처리장치(1)의 배면도이다. 이 도포현상처리장치(1)는, 예를 들어 25매의 웨이퍼(W)를 카세트(C) 단위로 외부로부터 도포현상처리장치에 대하여 반입반출하거나, 카세트 (C)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입반출하는 카세트 스테이션(10)과, 도포현상처리공정 중에서 매엽식(枚葉式)으로 소정의 처리를 행하는 유니트로서의 각종 처리장치를 다단(多段)으로 배치하여 형성되는 처리스테이션(11)과, 이 처리스테이션(11)에 인접하여 설치된 노광장치(露光裝置)(도시 안됨)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받기를 행하는 인터페이스부(12)를 일체(一體)로 접속시킨 구성을 갖추고 있다.
카세트 스테이션(10)에는, 카세트 재치대(13) 상의 소정 위치에 복수의 카세트(C)가 X 방향(도 1의 상하방향)으로 일렬로 자유롭게 재치된다. 그리고, 이 X 방향과 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배열방향{Z 방향; 연직(鉛直)방향}에 대하여 이동이 가능한 웨이퍼 반송체(14)가 반송로(15)를 따라 설치되어 있어, 각 카세트(C)에 대하여 선택적으로 진입할 수 있도록 되어 있다.
웨이퍼 반송체(14)는, 후술하는 바와 같이 처리스테이션(11)측의 제 3 처리유니트군(G3)에 속하는 얼라인먼트(alignment)유니트(32)와 엑스텐션(extension) 유니트(33)에 대하여 진입할 수 있도록 구성되어 있다.
처리스테이션(11)에는, 그 중심부에 주 반송장치(16)가 설치되어 있고, 주 반송장치(16)의 주변에는 각종 처리유니트가 다단으로 배치된 처리유니트군이 구성되어 있다. 본 도포현상처리장치(1)에 있어서는, 4개의 처리유니트군(G1, G2, G3, G4)이 배치되어 있고, 제 1 및 제 2의 처리유니트군(G1, G2)은 도포현상처리장치 (1)의 정면측에, 제 3 처리유니트군(G3)은 카세트 스테이션(10)에 인접하여 배치되고, 제 4 처리유니트군(G4)은, 인터페이스부(12)에 인접하여 배치되어 있다. 덧붙여 설명하면, 옵션(option)으로서, 파선으로 나타낸 제 5 처리유니트군(G5)이 배면측에 별도로 배치가 가능하다.
제 1의 처리유니트군(G1), 제 2의 처리유니트군(G2)은, 각각 스피너형 (spinner型) 처리유니트, 예를 들어 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트를 도포하여 처리하는 레지스트 도포유니트(17, 18)와, 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 처리하는 현상처리유니트(도시 안됨)가 밑에서부터 차례로 2단으로 배치되어 있다.
제 3의 처리유니트군(G3)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 재치대에 올려 소정의 처리를 행하는 오븐형(oven型)의 처리유니트, 예를 들어 냉각처리를 행하는 냉각(cooling)유니트(COL)(30), 레지스트액과 웨이퍼(W) 사이의 정착성(定着性)을 높이기 위한 어드히젼(adhesion) 유니트(AD)(31), 웨이퍼(W)의 위치맞춤을 행하는 얼라인먼트(alignment) 유니트(ALIM)(32), 웨이퍼(W)를 대기시키는 엑스텐션(extension) 유니트(EXT)(33), 노광처리 전의 가열처리를 행하는 프리베이크 유니트(PREBAKE)(34, 35) 및 현상처리 후의 가열처리를 행하는 포스트 베이크 유니트(POBAKE)(36, 37) 등이 밑에서부터 차례로, 예를 들어 8단으로 중첩되어 있다.
제 4의 처리유니트군(G4)에서는, 예를 들어 냉각유니트(COL)(40), 그리고 본 실시형태에 관련된 가열처리장치로서의 가열·냉각처리장치(41), 엑스텐션 유니트 (EXT)(42), 프리베이크 유니트(PREBAKE)(43, 44), 포스트 베이크 유니트 (POBAKE) (45, 46)등이 밑에서부터 차례로 7단으로 중첩되어 있다.
인터페이스부(12)의 중앙부에는 웨이퍼 반송체(50)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 반송체(50)는, 제 4 처리유니트군(G4)에 속하는 엑스텐션·냉각유니트(42), 및 주변노광장치(周邊露光裝置)(51) 및 패턴 노광장치(도시 안됨)에 대하여 진입할 수 있도록 구성되어 있다.
다음, 상기 가열·냉각처리장치(41)에 관하여 도 3, 도 4를 사용하여 상세히 설명한다. 도에 나타낸 바와 같이, 이 가열·냉각장치(41)는, 케이싱(casing)(61) 내에 가열부(62)를 갖추고 있고, 이 가열부(62)는, 상측에 위치하여 상하로 이동할 수 있는 뚜껑체(63)와, 하측에 위치하여 뚜껑체(63)와 일체로 되어 처리실(S)을 형성하는 열판수용부(熱板收容部)(64)에 의해 구성되어 있다.
뚜껑체(63)는, 중심부를 향하여 갈수록 높아지는 원추상(円錐狀)의 형태를 갖추고 있고, 정상부에는 배기부(63a)가 설치되어 있고, 처리실(S) 내의 환경은 배기부(63a)로부터 균일하게 배기되도록 되어 있다.
열판수용부(64)는, 외주(64)의 원통형상(円筒狀) 케이스(65), 케이스(65) 내에 배치된 원통형상의 내측 케이스(66), 내측 케이스(66) 내에 고착(固着)된 단열성(斷熱性)이 양호한 서포트 링(support ring)(67), 이 서포트 링(67)에 지지된 원반형상(円盤狀)의 열판(70)을 갖추고 있다. 내측 케이스(66)의 상면에는, 분출구 (66a)가 설치되어, 처리실 내를 향하여, 예를 들어 공기라든가 불활성 가스등을 뿜어낼 수 있다. 처리실은, 열판(70)을 매개로 하여 상부 및 하부에 공간을 갖추고 있다.
열판(70)은, 예를 들어 알루미늄에 의해 형성되어 있고, 그 이면에는, 전기 공급(給電)에 의해 발열하는 히터(71)가 설치되어 있다. 내측 케이스(66)의 하면에는, 예를 들어 펀칭 메탈(punching metal)과 같이, 다수의 통기부(72)가 형성된, 구멍이 뚫려있는 저판(73)이 설치되어 있다.
상기 저판(73) 상에는, 열판(70)의 이면을 향하여, 예를 들어 냉각용의 기체, 예를 들어 상온의 에어를 수직방향으로 뿜어내는 노즐(74)이 8개소에 설치되어 있다. 이 노즐(74)의 배치는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 동심상(同心狀)으로 각각 4개소씩 배치되어 있고, 평면으로부터 보아, 열판(70)의 온도측정용의 온도 센서 (75)(도 4 내에서 x로 나타내고 있음)의 위치와 중첩되지 않도록 설정되어 있다. 각 노즐(74)은, 에어 공급관(76)으로 연통되어 있고, 케이싱(61) 외측으로부터 에어가 공급되면 각 노즐(74)로부터 각각 동일 풍속의 에어가 열판(70) 이면을 향하여 뿜어지도록 되어 있다.
열판(70)에는, 웨이퍼(W)를 승강시킬 때의 3개의 승강핀(81)이, 열판(70) 상으로부터 돌출하기 위한 구멍(82)이 3개소에 형성되어 있다. 그리고 이들 각 구멍 (82)과 저판(73) 사이에는, 승강핀(81)의 외주를 덮어 노즐(74)로부터 환경을 격리시키기 위한 통형상(筒狀)의 가이드(83)가 각각 수직으로 배치되어 있다. 이들 가이드(83)에 의해 열판(70) 밑에 배선되어 있는 각종 코드 등에 의해 승강핀(81)의 상하 운동이 지장을 받는 일이 없고, 또 노즐(74)로부터 뿜어지는 에어가 구멍(82)으로부터 웨이퍼(W)를 향하여 토출되는 것이 방지될 수 있다. 또 승강핀(81)은, 모터 등의 적절한 구동 수단(84)에 의해 상하로 자유롭게 움직일 수 있다.
케이스(65)의 하부 주위에는, 적절한 배기구(65a)가 형성되어 있고, 또 가열·냉각처리장치(44)의 케이싱(61)의 하부측방에도 적절한 배기구(61a)가 형성되고, 상기 배기구(61a)에는, 상기한 도포현상처리장치(1)의 타 처리유니트로부터의 배기를 집중시켜 행하고 있는 배기부(도시 안됨)로 통하는 배기관(85)이 접속되어 있다.
케이싱의 내부(61)에는, 이상의 주요 구성을 갖추는 가열부(62) 외에, 냉각부(91)가 설치되어 있다. 이 냉각부(91)는, 이동 레일(92)을 따라 이동이 자유롭고 또 상하로 이동이 자유로운 케이싱(61) 내의 반송장치로서도 기능하고 있는 냉각플레이트(93)를 갖추고 있다.
이 냉각플레이트(93)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전체로서 대략 사각형(方形)의 평판형상(平板形狀)으로 되어 있고, 그 내부에는, 외부에 설치되어 있는 항온수공급원(恒溫水供給源)(94)으로부터 공급되는 소정 온도(예를 들어 23℃)의 액체, 예를 들어 항온수가 냉각플레이트(93) 내의 순환로(93) 내를 순환하고 있고, 냉각플레이트(93) 상에 재치된 웨이퍼(W)를 냉각시키는 구성을 갖추고 있다. 또 냉각플레이트(93)에 있어서의 가열부(62)측의 단부(端部)에는, 슬릿(slit)(95, 97)이 형성되어 있다. 이들 슬릿(95, 97)은, 냉각플레이트(93)가 가열부(62)측으로 이동하여, 열판(70) 상에서 상승핀(81)에 의해 지지되어 있는 웨이퍼(W)를 건네받기 위하여, 도 5에 나타내고 있는 바와 같이, 열판(70) 상에 위치하고 있을 때에, 당해 상승핀(81)의 장해를 받지 않도록 설치되어 있다. 따라서, 냉각플레이트(93)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 열판(70) 상에서 이동이 자유롭다.
냉각플레이트(93)의 이면, 즉 냉각플레이트를 열판(70) 상에 위치시켰을 때에 열판(70)과 대향하고 있는 면에는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 흑색플레이트(96)가 밀착하여 설치되어 있다. 이 흑색플레이트(96)는, 세라믹 등에 의해 구성되고, 그 색은 JIS에 의해 규격된 명도(明度)이고 실제적으로는 0∼4V의 범위를 가지는 명도를 갖추고 있다. 흑색플레이트(96)의 표면(하측)은, 거칠은 면으로 형성되어 있고 미소한 요철(凹凸)이 형성되어, 반사를 억제하는 구성을 갖추고 있다. 덧붙여 설명하면, 본 실시형태에 있어서는 열흡수효율의 양호한 색으로서 흑색을 채용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고 JIS명도 0∼4의 명도를 갖추는 암색(暗色)이면, 진한 차색, 녹색, 청색 등의 각종 색을 사용할 수가 있다. 이 범위의 명도를 갖추는 색은, 열의 흡수효율이 양호하다. 또, 열흡수효율이 양호한 색에 있어서는, 열판에 도료(塗料)등으로 착색하던가 도금(鍍金)을 하여도 좋고, 그 외, 열판 자체를 관련된 색의 재료로 구성하거나, 관련된 색을 갖추는 플레이트 및 막을 열판의 표면에 부착한 것으로 하여도 좋다. 또 열판 자체는, 바람직하게는 열전도율이 높은 재질, 예를 들어 금속으로 구성시켜도 좋다.
본 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치(41)는 이상과 같이 구성되어 있고, 패턴의 노광이 도포현상처리장치(1)에 인접한 노광장치(도시 안됨)에서 행하여진 후의 포스트 엑스포져 베이크(PEB), 및 그 후의 냉각처리를 담당하고 있다. 즉, 금일에 있어 널리 사용되고 있는 화학증폭형(化學增幅型) 레지스트는, 패턴이 노광이 종료된 후에 있어서, 가열처리를 행함과 동시에 바로 냉각처리를 행할 필요가 있지만, 본 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치(41)는, 이러한 요구를 적절하게 만족시키는 것이다. 즉, 노광처리 후의 웨이퍼(W)가 열판(70) 상에 재치되면, 예를 들어 히터(71)의 가열에 의해, 웨이퍼(W)가 140℃로 가열된다. 그리고 소정 시간의 가열이 종료되면, 상승핀(81)이 상승하여 웨이퍼(W)를 지지한다. 그 상태에서 다음에는, 냉각플레이트(93)가 열판 상으로 이동하여 웨이퍼(W)를 건네받지만, 상기한 바와 같이, 냉각플레이트(93) 내에는 항온수가 순환하고 있어, 웨이퍼(W)는 냉각플레이트(93) 상으로 건네어진 직후로부터 냉각처리가 개시된다. 따라서, 노광 후의 포스트 엑스포져 베이크(PEB)가 신속하게 행하여진다.
그런데, 프로세스 및 레지스트의 종류에 의해 노광 후의 포스트 엑스포져 베이크의 온도는 서로 다르다. 따라서, 상기한 바와 같이 140℃로 가열하는 경우뿐만이 아니고, 그보다 낮은 온도, 예를 들어 90℃로 가열하는 경우도 있다. 이 경우, 열판(70)을 신속하게 냉각시켜 90℃의 가열준비를 행할 필요가 있지만, 본 실시형태에 관련된 가열·냉각처리장치(41)는, 그와 같은 열판의 강온에 대하여 적절히 대처할 수 있다.
즉, 140℃로 가열처리를 행하는 롯(lot)의 최후 웨이퍼의 가열, 냉각처리가 종료된 후, 냉각플레이트(93)를 도 5에 나타낸 바와 같이, 열판(70) 상으로 이동시킨다. 그것과 마찬가지로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 노즐(74)로부터 상온(常溫)의 약 23℃의 에어가 열판(70)의 이면으로 뿜어진다. 그렇게 하면, 먼저 열판(70)은, 이면으로부터 뿜어지는 상온의 에어에 의해 냉각된다. 여기서, 노즐로부터 토출되는 에어의 온도를 23℃로 하였지만, 결로(結露)되지 않을 정도의 온도가 바람직하다. 또, 뿜어지는 기체의 온도는, 저온일 경우가 당연히 냉각속도를 향상시키지만, 본 실시형태와 같이 상온일 경우에도 커다란 효과를 얻을 수 있다. 기체의 종류는, 공기이어도 좋고, 그 외의 질소 가스를 비롯한 각종 불활성 가스이어도 좋지만, 습기를 제거한 드라이 에어(dry air)를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 열판(70)의 표면은, 냉각플레이트(93)의 이면에 설치된 흑색플레이트 (96)에 의해 덮여져 있는 모양으로 되어 있기 때문에, 열판(70)의 표면으로부터의 복사열은, 이 흑색플레이트(96)에 의해 효율적으로 흡수된다. 그리고 흑색플레이트 (96) 자체는, 항온(恒溫)의 순환수에 의해 항상 냉각되어 있는 냉각플레이트(93)에 대하여 밀착하여 설치되어 있기 때문에, 흑색플레이트(96) 자체도 간접적으로 상기 항온수에 의해 냉각된다. 따라서, 흑색플레이트(96)는, 연속적으로 고효율적으로 열판으로부터의 복사열 및 열판(70)으로부터의 열을 흡수하여, 이들을 신속하게 냉각할 수 있다.
더욱이 흑색플레이트(96)는 열판(70) 표면 전체를 덮고 있기 때문에, 복사열을 균일하게 흡수할 수 있다. 따라서, 열판(70)을 균일하게 강온시킬 수 있다. 또 상기한 바와 같이, 흑색플레이트(96)의 표면은 거칠게 형성되어 있기 때문에 반사를 억제할 수 있어, 복사열을 한층 더 효율적으로 흡수하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 있어서는, 거칠은 면으로 형성되어 있는 흑색플레이트(96)를 사용함으로써, 예를 들어 열판(70)의 50℃ 온도변화에 필요한 시간을, 종래의 180초로부터 30초로 단축할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 흑색플레이트(96)가 설치된 냉각플레이트(93)는, 기판을 반송하는 반송장치와, 열판으로부터의 복사열을 흡수하는 냉각용의 물체를 겸하고 있기 때문에, 특별히 냉각용의 물체를 별도로 장착할 필요가 없다. 덧붙여 설명하면, 여기서 설명한 구조에 한정되지 않고, 통상적으로 가열처리장치에 있어서 가열처리장치로의 기판의 반입 및 반출은 반송장치를 사용하여 행하여지기 때문에, 이것을 유효하게 활용하는 것이 가능하다. 또, 흑색플레이트(96)는, 열판을 덮는 평판형상(平板狀)으로 형성되어 있기 때문에 효율적으로 열판을 냉각할 수 있다.
상기한 바와 같이, 열판(70)의 표면으로부터의 복사열을 흑색플레이트(96)가 효율적으로 흡수하는 한편, 노즐(74)로부터 에어가 열판(70)의 이면에 대하여 뿜어지고 있기 때문에, 열판(70)을 아주 신속하게 소정 온도, 예를 들어 90℃로까지 강온시키는 것이 가능하다. 따라서, 신속하게 90℃의 가열에 대응시킬 수 있다. 노즐 (74)로부터의 에어는 열판의 이면에 뿜어지기 때문에, 먼지 등이 열판의 표면, 즉 기판의 재치면에 부착하는 일 이 없다.
덧붙여 설명하면, 노즐로부터 뿜어진 에어는, 저판(73)의 통기공(72)을 통과하여 배기구(65a,61a)를 경유하여 배기관(85)으로부터 외부로 배기하는 것이 가능하여, 열판(70) 밑의 공간에 체류(滯留)하는 일이 없다. 따라서, 관련된 점으로부터도 열판(70)의 냉각효과가 높다고 할 수 있다. 그리고, 노즐(74)로부터 에어가 뿜어지는 위치는, 온도 센서(75)에서부터 떨어진 위치로 설정되어 있기 때문에, 온도 센서(75)에 의한 열판(70)의 측정에 있어서 지장이 없다.
본 실시형태에 있어서는, 열판(70)의 냉각을, 흑색플레이트(70)를 열판(70)의 상방에 위치시킴과 동시에, 노즐(74)로부터 에어를 열판(70)에 대하여 뿜어냄으로써 행하고 있다. 이 경우, 열판(70)의 온도가 설정온도에 대하여 +1.5℃의 온도에 도달한 지점에서, 냉각플레이트(93)를 이동시켜 냉각부(91)로 돌려보낸다. 그 후, 열판(70)의 온도가 설정온도에 대하여 +0.3℃의 온도에 도달한 지점에서, 노즐로부터(74)의 에어의 공급을 정지한다. 이와 같이, 설정온도보다도 약간 높은 온도에서 냉각처리를 정지시킴으로써, 열판(70)의 온도가 설정온도보다 너무 낮게 되는 오버슈트(overshoot)의 발생을 방지하고 있다.
또, 노즐(74)로부터 토출되는 에어의 유량(流量)을, 배기구(65a)로부터의 배기량보다 높게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 열판(70), 내측 케이스(66), 서포트 링(support ring)(67) 및 저판(73)에 의해 둘러싸여지는 공간은 양압(陽壓)으로 유지되어, 공간 내에 균일하게 에어를 공급할 수 있어, 열판(70) 면내에 대하여 균일하게 에어를 뿜어낼 수 있다. 따라서, 열판(70) 면내를 균일하게 냉각시킬 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 가열·냉각처리장치로서 구체화되어 있었지만, 물론 가열처리장치로서의 단독 구성이어도 좋다. 또, 기판으로서 웨이퍼를 들고 있지만, 물론 사각형(方形)의 기판, 예를 들어 LCD 기판의 가열처리장치에 대하여도 적용이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 가열처리장치에 있어서는, 열판을 종래보다도 빠르고 균일하게 강온시킬 수 있다. 따라서, 하나의 가열처리장치를 상이한 온도의 가열처리용으로 겸용하여도, 종래에 비교하여 상이한 온도로의 설정변경에 있어 시간이 걸리지 않아, 스루풋의 향상에 기여한다.
또, 상기 실시형태에서는, 열판으로서 알루미늄을 사용하고 있지만, 알루미늄과 동일한 열전도율을 갖추는 세라믹을 사용해도 좋다.
또, 상기 실시형태에서는, 열판으로서 두께가 3mm의 열판을 사용할 수 있기 때문에, 이와 같이 두께를 얇게 함으로써 열판의 강온 속도를 빠르게 할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 노즐(74)의 선단부는 노즐(74)의 길이 방향을 따라서 노즐의 직경이 변화하지 않는 형상을 갖추고 있다. 그러나, 도 8에 나타내는 바와 같이, 노즐(174)의 선단부를 좁게 하여, 노즐(174)의 길이 방향을 따라 노즐의 직경이 변화하는 형상으로 하여도 좋다. 이와 같이 선단부가 좁게된 노즐(174)을 사용함으로써, 냉각을 보다 균일하게 할 수 있다.
또, 상술한 실시형태에서는, 가이드(83)는 열판(70)과 접하여 배치되어 있지만, 도 9에 나타내는 바와 같이 가이드(183)와 열판(70)이 소정의 간극(間隙)을 가지고 이간(離間)되도록 하여도 좋다. 가이드(83)와 열판(70)이 접하여 있으면, 열판(70)의 열이 가이드(83)로 빠져나가, 지지핀(81)이 위치하는 부근의 열판(70)의 온도가 변하여, 열판(70)은 면내에서 불균일한 온도분포를 갖게 된다. 이와 같은 온도분포의 불균일은, 열판(70)의 두께가 예를 들어 3mm로 얇게 됨에 따라 현저하게 나타나지만, 도 9에 나타낸 바와 같이 가이드(83)와 열판(70)을 이간시킴으로써, 열판(70)의 열이 가이드(83)로 빠져나가는 양을 감소시킬 수 있어, 열판(70) 면내에서의 온도 불균일을 균일하게 할 수 있다.
또, 상술한 실시형태의 구조에 덧붙여, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 열판(70)의 이면 및 내측 케이스(66)의 내측 측면에, 각각 방사선상(放射線狀)으로 복수의 핀(fin)(171, 172)을 설치하여도 좋다. 핀(171 및 172)을 설치함으로써, 열판(70) 및 내측 케이스(66)와, 노즐(74)로부터 토출되는 에어에 대하여 접촉하는 면적을 크게 할 수 있어, 열판(70)의 냉각효과를 높일 수 있다. 덧붙여 설명하면, 도 10은, 가열·냉각처리장치의 측면으로부터의 단면도이고, 도 3과 비교하여 단면개소(斷面箇所)가 다르다. 도 11은, 가열·냉각처리장치의 평면도이다.
또, 상술한 실시형태에 있어서, 냉각플레이트(93)를 열판(70) 상으로 이동시킨 상태에서는, 열판(70)과 냉각플레이트(93)가 이간되어 있다. 그러나 냉각플레이트(93)를 승강이 가능하도록 설계하고, 도 12에 나타낸 바와 같이, 냉각플레이트 (93)와 열판(70)을 접촉시킴으로서 열판(70)을 냉각할 수 있어, 이간시키는 경우와 비교하여 냉각속도를 향상시킬 수 있다. 이 경우, 냉각플레이트(93)와 열판(70)을 접촉시킨 후, 열판(70)이 소정의 온도보다도 높은 온도에 도달한 시점에서, 냉각플레이트(93)와 열판(70)을 이간시킴으로써, 오버슈트(overshoot)를 방지할 수 있다.
또, 상술한 실시형태에 있어서는, 각 노즐(74)은, 동일한 공급관(76)으로 연통되어 있기 때문에, 각각 동일한 풍속의 에어가 열판(70)의 이면에 대하여 뿜어지고 있다. 그러나, 도 13에 나타내는 바와 같이, 각 센서(75)에 의해 측정된 열판 (70)의 온도 정보가 전송되고, 이 정보에 의거하여 각 노즐(74)로부터 토출되는 에어의 유량 및 에어를 흘려보내는 시간을 다르게 할 수 있다. 이와 같이 제어부 (100)를 설치함으로써, 열판(70) 면내의 온도분포를 더욱 균일하게 할 수 있다. 덧붙여 설명하면, 도 13에 있어서는, 용이하게 이해될 수 있도록, 노즐(74) 및 센서(75)의 수를 줄여서 설명하고 있다.
덧붙여 설명하면, 상술한 도 8∼도 13에 있어서, 상술한 실시형태와 마찬가지의 구조에 관하여는 동일한 부호를 사용하고 있다.
또, 상술한 실시형태에 있어서는, 냉각플레이트(93) 내에 유통하는 냉각매체(冷却媒體)로서 항온(恒溫)의 순환수를 사용하고 있지만, 드라이 에어(dry air)등의 기체를 사용할 수 있다. 기체는, 액체와 비교하여 싸고, 액체의 새어남이 없고, 또 액체와 같이 막히는 일이 없다.
본 발명에 의하면, 가열처리장치의 열판을 종래보다도 빠르게 또 균일히 강온시킬 수 있다. 따라서, 하나의 가열처리장치를 상이한 온도의 가열처리용으로 겸용하여도, 종래 보다도, 상이한 온도로의 설정변경에 시간이 걸리지 않아, 스루풋 (throughput)의 향상에 기여한다.

Claims (19)

  1. 기판을 재치하여 가열하는 열판을 가열하는 공정과,
    상기 열판의 상방에, 상기 열판에 면하는 부분이 열흡수효율이 양호한 색을 갖는 물체를 위치시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 열판의 냉각방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열판의 가열공정 후, 상기 기판을 상기 열판 상에 재치하여 상기 기판을 가열하는 공정과,
    상기 기판의 가열공정 후, 상기 기판을 상기 열판 상으로부터 제거하는 공정을 더 갖추고,
    상기 기판을 상기 열판 상으로부터 제거하는 공정 후, 상기 열판의 상방에, 상기 열판에 면하는 부분이 열흡수효율이 양호한 색을 갖는 물체를 위치시키는 것을 특징으로 하는 열판의 냉각방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 열판의 가열공정 후, 상기 열판의 이면에 냉각용의 기체를 뿜어대는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 열판의 냉각방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 열흡수효율이 양호한 색은, JIS명도가 0∼4V의 명도를 갖는 색인 것을 특징으로 하는 열판의 냉각방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 물체의 내부에는 냉각용 매체가 유통되고, 상기 물체는 상기 열판에 접촉하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 열판의 냉각방법.
  6. 가열처리장치는,
    기판을 가열하는 열판과,
    상기 열판의 이면에 대하여 냉각용의 기체를 뿜어대는 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  7. 가열처리장치는,
    기판을 가열하는 열판과,
    상기 열판의 상방을 자유롭게 이동할 수 있고, 상기 열판에 대향하는 면이 열흡수효율이 양호한 색을 갖는 물체를 구비하는 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 물체는, 상기 열판과 상기 열판에 대향하는 면이 접촉하도록 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 열흡수효율이 양호한 색은, 실질적으로 JIS명도가 0∼4V의 명도를 갖는 색인 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 물체의 내부에는, 냉각용 매체의 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 냉각용 매체는 액체인 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 냉각용 매체는 기체인 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 물체의 상기 열판에 대향하는 면은, 거칠은 면으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 물체는, 기판을 반송하는 반송장치인 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  15. 제 7 항에 있어서, 상기 물체의 사이 열판에 대향하는 면은, 열판을 덮는 평판 형상으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  16. 제 7 항에 있어서, 상기 열판의 이면에 대하여 냉각용의 기체를 뿜어대는 노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 열판의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 구비하고,
    상기 노즐로부터 냉각용 기체를 뿜어대는 위치는, 당해 온도 센서를 피하는 위치에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 노즐은 복수로 설치되고,
    상기 열판의 온도를 측정하는 복수의 온도 센서와,
    상기 온도 센서에 의해 측정된 측정 정보가 전송되어, 당해 측정 정보에 의거하여 상기 각 노즐로 토출되는 기체의 양을 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 열판이 배치되고, 상기 열판을 사이에 두고 상부 및 하부에 공간을 갖는 처리실과,
    상기 처리실의 하부 내를 배기하는 배기수단을 더 구비하고,
    상기 냉각용 기체는 상기 처리실의 하부로 공급되고, 상기 노즐로부터의 상기 냉각용 기체의 토출량은, 상기 배기수단의 배기량보다도 큰 것을 특징으로 하는 가열처리장치.
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