KR20080067972A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 Download PDF

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Abstract

기판과 이 기판을 재치하기 위한 가열 플레이트의 사이에 형성된 간극을 통하여, 상기 기판을 가열할 때에, 여러 가지 형상으로 휘어진 기판이더라도, 기판의 온도를 신속하게 균일하게 하여, 기판의 형상을 교정하기 위한 흡인량을 줄이는 것을 과제로 한다. 기판을 지지하기 위한 돌기가 복수 형성된 가열 플레이트 상에, 이 돌기보다 낮은 높이의 링 형상의 격벽을 복수 바퀴 설치하여, 상기 간극을 복수의 영역으로 구획하여, 이 복수의 영역을 통하여 기판의 흡인을 행한다.
가열 플레이트, 기판, 흡인량, 돌기, 격벽

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 기억 매체 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 가열판 혹은 냉각판 상에 기판을 재치하여 가열 처리 혹은 냉각 처리를 행하는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 이 방법을 실시하는 프로그램이 기억된 기억 매체에 관한 것이다.
기판에 대하여 유기막 예를 들면 레지스트막을 도포한 후, 현상하기 위한 도포·현상 장치에는, 기판의 가열이나 냉각을 행하기 위한 기판 처리 장치가 조립되어 있다.
이와 같은 장치로서, 예를 들면 기판을 가열하기 위해서 이용되는 가열 장치(101)에 대하여, 도16을 참조하여 설명한다. 이 가열 장치(101)는, 가열 플레이트(102)에 기판(103)을 재치하여, 예를 들면 가열 플레이트(102)에 매설된 히터(104)에 의해 기판(103)을 가열함과 함께, 이 기판(103)에 대하여 예를 들면 질소 가스 등을 공급하여, 기판(103)으로부터 발생하는 유기 용제 등의 휘발 물질을 포집부(105) 등을 통하여 배기 장치(110)에 의해 배기하도록 구성되어 있다. 이 가열 장치(101)에서는, 기판(103)을 가열 플레이트(102)의 표면에 직접 접촉시키 면, 기판(103)의 이면에 파티클이 부착할 우려가 있기 때문에, 예를 들면 복수의 핀(108)을 가열 플레이트(102)의 표면에 설치하여, 이 핀(108)에 기판(103)을 재치하여, 기판(103)과 가열 플레이트(102)의 사이에 형성된 프록시미티 갭이라 불리는 공기층을 통하여 기판(103)을 가열하도록 하고 있다.
그런데, 기판(103)의 표면에 도포막 등이 형성되어 있을 때에는, 그 도포막 등의 응력 등에 의해, 기판(103)이 주발형(아래로 볼록) 형상 혹은 돔형(위로 볼록) 형상 등으로 변형하는 경우가 있다. 이들 기판(103)에 대해서도 면내에서 균일하게 가열하기 위해서, 가열 플레이트(102)에 복수의 흡인로(106)를 설치하여, 진공 펌프(107)에 의해 기판(103)을 가열 플레이트(102)측으로 흡인하여, 기판(103)의 형상을 교정하여 열처리를 행하는 방법이 알려져 있다.
예를 들면 주발형으로 변형한 기판(103)의 형상이 교정되는 모양에 대하여, 도17에 도시한다. 우선, 도17의 (a)에 도시한 바와 같이, 기판(103)을 가열 플레이트(102) 상의 핀(108)에 재치하여, 기판(103)을 가열 플레이트(102)측으로 흡인하면, 기판(103)의 최하부(휜 기판(103)의 저부)가 핀(108)에 접촉한다. 그리고, 이 최하부를 중심으로 기판(103)의 형상이 교정되어, 핀(108)의 높이를 따라 간다. 즉, 기판(103)과 가열 플레이트(102)의 사이의 거리가 좁은 부분이 강하게 흡인되기 때문에, 기판(103)은, 도17의 (b)에 도시한 바와 같이, 가장 하측으로 되는 부분부터 핀(108)의 높이를 따라, 핀(108)에 접촉해 간다. 이 때, 기판(103)의 주연부에서, 가열 플레이트(102)와의 간극이 넓고, 주연으로부터 흡인로(106)에 질소 가스가 흘러들기 때문에, 기판(103)의 휘어짐을 교정할 수 있는 큰 부압을 기 판(103)의 하방측에 발생시키기 위해서는, 흡인량을 많게 할 필요가 있다. 그러나, 흡인량을 많게 하면, 휘어짐의 정도에 따라서는, 예를 들면 이미 핀(108)에 접촉한 부위 등에서는, 국소적으로 과대한 힘이 가해지는 경우가 있다. 이 때, 도17의 (c)에 도시한 바와 같이, 기판(103)이 파손할 우려가 있고, 또한 휘어짐의 정도가 큰 경우에는, 휘어짐의 교정에 필요로 하는 시간이 길어지고, 이 때문에 기판(103) 사이에서 교정에 필요로 하는 시간이 변동한다. 또한, 예를 들면 기판(103)의 면내에서의 수열량이 달라지기 때문에, 균일성이 높은 처리가 어려워진다.
또한, 가열에 의해 기판(103)으로부터 발생한 휘발 물질 등은, 배기 가스와 함께 배기 장치(110)에 의해 흡인되어, 포집부(105)에서 제거되는데, 기판(103)을 흡착하기 위한 흡인로(106)로부터도 흡인되기 때문에, 이 흡인로(106)의 내벽에서 식어 석출할 우려가 있다. 그 경우, 흡인로(106)의 유로가 감소하여, 기판(103)의 흡인량이 저하하여, 기판(103)의 형상을 교정할 수 없게 된다.
특허 문헌 1에는, 기판의 휘어짐의 상태를 미리 측정하여, 이 휘어짐에 맞춰 기판의 내주측과 외주측에서 기체의 흡인 및 분출의 설정을 변경하여, 기판을 냉각하는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 일률적으로 각 기판 간에서 동일한 흡인량으로 설정하는 경우에 비하여 유리할지도 모르지만, 외주로부터 공기가 유입하기 때문에, 전술한 과제를 해결할 수는 없다.
또한, 특허 문헌 2에는, 전술한 기판과 가열 플레이트의 사이에서의 공기층을 실질적으로 밀폐하여, 외부의 공기가 유입함으로 인한 기판의 온도의 변동을 작 게 하는 기술이 기재되어 있다. 이 방법에 의하면, 기판의 형상을 교정할 수 있을지도 모르지만, 기판의 이면의 주연부는, 기판의 표면으로부터 예를 들면 레지스트액이 돌아 들어와서 오염되어 있고, 가열 플레이트와의 접촉으로 인해 이 오염이 확산되기 때문에, 이와 같은 기술을 이용할 수 없다.
[특허 문헌 1] 일본 특개 제2006-210400호 [(0042), (0045), 도6, 도7]
[특허 문헌 2] 일본 특개 평6-338450호 (0027)
본 발명은 이와 같은 사정 하에 이루어진 것으로, 그 목적은, 열교환판 상에 약간의 간극을 통하여 기판을 재치함과 함께, 열교환판측부터 흡인함으로써, 기판의 휘어짐을 교정하여 가열 혹은 냉각 처리를 행할 때에, 기판에 과대한 힘이 가해지는 것을 억제하여 기판의 손상을 방지할 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 열교환 수단이 설치된 열교환판과, 상기 열교환판의 표면에 형성되고, 상기 기판을 지지하여, 상기 열교환판과 상기 기판의 사이에 간극을 형성하기 위한 다수의 돌기와, 상기 열교환판에 천공되고, 상기 간극을 통하여 기판을 흡인하여 상기 기판의 형상을 교정하기 위한 복수의 흡인 구멍과, 상기 간극을 각각 흡인 구멍이 개구하는 복수의 영역으로 구획하기 위해서 상기 열교환판의 표면에 설치되고, 상기 돌기보다 낮은 높이로 형성된 격벽과, 상기 흡인 구멍에 접속된 흡인 수단을 구비하고, 상기 복수의 영역의 적어도 하나는, 상기 격벽에 의해 주위가 둘려싸여 있는 것을 특징으로 한다.
상기 격벽은, 상기 간극이 직경 방향으로 복수의 영역으로 구획되도록 형성되어 있는 것이 바람직하고, 또한 상기 격벽의 일부가 상기 기판의 주연부에 전체 둘레에 걸쳐 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 열교환 수단은, 각각의 상기 영역마다 독립하여 온도를 조정 가능하게 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 흡인 수단은, 각각의 상기 영역마다 독립하여 흡인량을 조정 가능하게 구성되어 있어도 된다.
또한, 기판 처리 장치는, 휘어짐 측정 장치에서 얻어진, 기판의 휘어짐의 방향을 포함하는 측정 결과에 기초하여, 각각의 상기 영역의 각각의 설정 온도 및 흡인량의 일방 혹은 양방을 제어하는 제어부를 구비하고 있어도 된다.
상기 휘어짐 측정 장치에서 얻어진 측정 결과는, 기판의 휘어짐량을 더 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 기판 처리 방법에 있어서, 열교환판 상에 형성된 다수의 돌기 상에 상기 기판을 재치하는 공정 (a)와, 이어서, 상기 열교환판 상에 상기 돌기보다 낮은 높이로 형성된 격벽에 의해 구획됨과 함께, 그 적어도 하나는 격벽에 의해 주위가 둘러싸여 있는 복수의 영역으로부터 상기 기판을 흡인하여, 상기 기판의 형상을 교정하는 공정 (b)와, 상기 기판과 상기 열교환판의 사이의 간극을 통하여 상기 기판을 가열 또는 냉각하는 공정 (c)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가열 또는 냉각하는 공정 (c)는, 각각의 상기 영역마다 독립하여 온도를 조정하는 공정인 것이 바람직하고, 또한 휘어짐 측정 장치에서 얻어진, 기판의 휘어짐의 방향을 포함하는 측정 결과에 기초하여, 각각의 상기 영역마다 독립하여 온도를 조정하는 공정인 것이 바람직하다.
상기 기판의 형상을 교정하는 공정 (b)는, 각각의 상기 영역마다 독립하여 흡인량을 조정하는 공정인 것이 바람직하고, 또한 휘어짐 측정 장치에서 얻어진, 기판의 휘어짐의 방향을 포함하는 측정 결과에 기초하여, 각각의 상기 영역마다 독립하여 흡인량을 조정하는 공정인 것이 바람직하다.
또한, 가열 또는 냉각하는 공정 (c)와 기판의 형상을 교정하는 공정 (b)를, 각각의 상기 영역마다 독립하여 온도와 흡인량을 제어하도록 하여도 되고, 그 때 온도와 흡인량을 제어함에 있어서, 휘어짐 측정 장치에서 얻어진 측정 결과를 이용하여도 된다.
상기 측정 결과는, 기판의 휘어짐량을 더 포함하고 있어도 된다.
본 발명의 기억 매체는, 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 기판 처리 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 기판 처리 방법을 실시하도록 스텝이 짜여 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 열교환판 상에 약간의 간극을 통하여 기판을 재치하여 가열 처리 혹은 냉각 처리를 행할 때에, 복수의 흡인 구멍을 열교환판에 형성함과 함께, 흡인 영역인 상기 간극이 흡인 구멍의 연통하는 적어도 하나 이상의 영역으로 구획되도 록, 기판과 접촉하지 않는 높이의 격벽을 설치하고 있다. 이 때문에, 격벽에 의해 기판의 주연부로부터의 기체의 유입이 억제되어, 기판은 적어도 하나 이상의 영역으로부터 강하게 흡인되기 때문에, 기판의 형상을 신속하게 교정하여 온도를 균일하게 할 수 있고, 더욱 적은 흡인량으로 기판의 형상을 교정할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 형태인 기판 처리 장치의 일례로서, 기판 예를 들면 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼(W)」라고 함)의 표면에, 도포막 예를 들면 레지스트막을 형성하기 위한 도포·현상 장치(20)에 적용한 기판 처리 장치(2)에 대하여 설명한다.
먼저 도포·현상 장치(20)에 대하여 설명해 두면, 도1 및 도2에 도시한 도포·현상 장치(20)에는, 기판 카세트(C) 내에 수납된 예를 들면 13매의 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 카세트 재치부(S1)로서, 기판 카세트(C)를 복수개 재치 가능한 재치대(21), 이 재치대(21)의 안쪽(도면 중 X 방향)의 벽면에 설치된 개폐부(22) 및 개폐부(22)를 통하여 기판 카세트(C)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 수수하기 위한 수수 수단(23)이 설치되어 있다. 또한, 카세트 재치부(S1)의 안쪽에는, 케이스(24)로 주위를 둘러싸인 처리부(S2)가 접속되어 있고, 이 처리부(S2)에는 앞쪽부터 차례로, 전술한 기판 처리 장치(2)를 포함하는 가열·냉각계의 유닛을 다단화한 선반 유닛(U1, U2, U3)과, 후술하는 도포·현상 유닛을 포함하는 각 처리 유닛 간의 웨이퍼(W)의 수수를 행하는 주 반송 수단(25A, 25B)이 번갈아 설치되어 있다. 즉, 선반 유닛(U1, U2, U3) 및 주 반송 수단(25A, 25B)은, 카세트 재치부(S1)측으로부 터 X 방향으로 전후 일렬로 배열되어 있고, 각각의 접속 부위에는 도시하지 않은 웨이퍼 반송용 개구부가 형성되고, 웨이퍼(W)가 처리부(S2) 내를 일단측의 선반 유닛(U1)부터 타단측의 선반 유닛(U3)까지 자유롭게 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 주 반송 수단(25A, 25B)은, 양측에 배치되는 선반 유닛(U1, U2, U3)측의 일면부, 후술하는 우측(Y축 정측)의 액 처리 유닛(U4, U5)측의 일면부 및 케이스(24)의 배면부로 둘러싸이는 공간 내에 배치되어 있다. 액 처리 유닛(U4, U5)의 양측면에는, 처리액의 온도 조절 장치나 온습도 조절용 덕트 등을 구비한 온습도 조정 유닛(27, 28)이 설치되어 있다. 액 처리 유닛(U4, U5)은, 예를 들면 도포액(레지스트액)이나 현상액이라는 약액 공급용의 스페이스를 이루는 수납부(29) 상에, 도포 유닛(COT), 현상 유닛(DEV) 및 반사 방지막 형성 유닛(BARC) 등이 복수단 예를 들면 5단으로 적층된 구성이다. 또한, 기술한 선반 유닛(U1, U2, U3)은, 액 처리 유닛(U4, U5)에서 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 각종 유닛이 복수단 예를 들면 10단으로 적층되어 있다. 처리부(S2)에서의 선반 유닛(U3)의 안쪽에는, 예를 들면 제1 반송실(31) 및 제2 반송실(32)로 이루어진 인터페이스부(S3)를 통하여 노광부(S4)가 접속되어 있다. 인터페이스부(S3)의 내부에는 처리부(S2)와 노광부(S4)의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하기 위한 2개의 수수 수단(33, 34) 외에, 선반 유닛(U6) 및 버퍼 카세트(C0)가 설치되어 있다.
이 도포·현상 장치(20)에서의 웨이퍼의 흐름에 대하여 일례를 나타내면, 우선 외부로부터 웨이퍼(W)가 수납된 기판 카세트(C)가 재치대(21)에 재치되어, 개폐부(22)와 함께 기판 카세트(C)의 뚜껑체가 벗겨져서 수수 수단(23)에 의해 웨이 퍼(W)가 꺼내진다. 그리고, 웨이퍼(W)는, 선반 유닛(U1)의 일단을 이루는 도시하지 않은 수수 유닛을 통하여 주 반송 수단(25A)으로 인도되고, 선반 유닛(U1 내지 U3) 내의 어느 하나의 선반에서, 도포 처리의 전처리로서 예를 들면 소수화 처리나 냉각 처리 등이 행해져서, 그런 후 도포 유닛(COT)에서 레지스트액이 도포된다. 그리고, 웨이퍼(W)는 선반 유닛(U1 내지 U3)의 어느 하나의 선반인 가열 유닛[기판 처리 장치(2)]에서 가열되고, 또한 냉각된 후 선반 유닛(U3)의 수수 유닛을 경유하여, 인터페이스부(S3)로 반입된다. 이 인터페이스부(S3)에서 웨이퍼(W)는 예를 들면 수수 수단(33)으로부터 선반 유닛(U6) 및 수수 수단(34)을 통하여 노광부(S4)로 반송되고, 노광이 행해진다. 노광 후, 웨이퍼(W)는, 선반 유닛(U3)에서 가열된 후, 반대의 경로로 주 반송 수단(25B)까지 반송되고, 현상 유닛(DEV)에서 현상되어 레지스트 마스크가 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 재치대(21) 상의 원래의 기판 카세트(C)로 되돌려진다.
이어서, 본 실시 형태의 요부를 이루는 기판 처리 장치(2)에 대하여, 도3 내지 도5를 참조하여 설명한다. 기판 처리 장치(2)는, 기술한 바와 같이 예를 들면 선반 유닛(U1 내지 U3) 내의 일단을 이루도록 구성되어 있고, 그 주위는 예를 들면 알루미늄으로 이루어진 케이스(24)에 의해 둘러싸여 있다. 액 처리 유닛(U4, U5) 등이 설치되는 도1 중 우측(Y축 정방향)을 편의적으로 전방으로 하여 설명하면, 케이스(41)의 후방에는, 배기계 부품의 일부를 수납하는 수납실(43)이 설치되어 있고, 케이스(41)의 저부에는, 스테이지(42)가 설치되어 있다. 이 케이스(41)의 측벽(44)에는, 웨이퍼(W)의 반송을 행하기 위한 개구부(45)가 형성되어 있고, 도시하 지 않은 셔터 등에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 또한, 측벽(44)의 중앙 부근에는, 후술하는 가열 플레이트(61)의 주위를 냉각하기 위한 냉매 유로(40)가 상하로 관통하고 있고, 이 냉매 유로(40)는, 예를 들면 선반 유닛(U2, U3)의 최하층에 설치되는 도시하지 않은 수납부로부터, 온도 조절된 냉각수가 공급되도록 구성되어 있다.
스테이지(42)의 상면에는, 그 전방측 및 후방측에 각각 냉각 아암(5)과 열교환판인 가열 플레이트(61)가 설치되어 있다. 냉각 아암(5)은, 개구부(45)를 통하여 케이스(41) 내에 진입하는 주 반송 수단[25A(25B)]과 가열 플레이트(61)의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수가 가능하도록, 냉각 아암(5)의 다리부(51)가 스테이지(42) 상의 가이드(46)를 따라, 개구부(45)의 측방 위치(반송 위치)와 가열 플레이트(61)의 상방 위치(처리 위치)의 사이에서 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 냉각 아암(5)의 웨이퍼 지지판(52)의 이면측에는, 가열된 웨이퍼(W)를 거친 냉각하기(거친 열 제거를 행하기) 위해서, 예를 들면 온도 조절용 온도 조절 매체 예를 들면 순수를 유통시키기 위한 도시하지 않은 온도 조절 유로가 설치되어 있다.
스테이지(42) 내에서, 기술한 반송 위치(스테이지(42)에서의 주 반송 수단[25A(25B)]과 냉각 아암(5)의 웨이퍼(W)의 수수 위치) 및 처리 위치(가열 플레이트(61)와 냉각 아암(5)의 웨이퍼(W)의 수수 위치)에는, 각각 돌몰(突沒)이 자유로운 지지 핀(47a, 47b)이 설치되어 있고, 스테이지(42)의 상면에는, 이들 지지 핀(47a, 47b)이 돌몰하기 위한 구멍부(48)가 형성되어 있다. 또한, 웨이퍼 지지판(52)에는, 이들 지지 핀(47a, 47b)이 관통할 수 있도록, 슬릿(53)이 형성되어 있 다.
이어서, 가열 플레이트(61)의 주변 부위에 대하여 설명한다. 가열 플레이트(61)의 상방에는, 도시하지 않은 승강 기구의 작용에 의해 승강이 자유로운 뚜껑체(62)가 설치되어 있다. 뚜껑체(62)는, 예를 들면 도4에 도시한 바와 같이, 하강하면 가열 플레이트(61)의 주위를 둘러쌈과 함께, 도시하지 않은 시일 부재를 통하여 스테이지(42)와 기밀하게 접합하여, 웨이퍼(W)가 놓이는 분위기를 기밀하게 유지하도록 구성되어 있다.
뚜껑체(62)의 천정부에는, 급기관(66)을 통하여 가스 공급원(65)이 접속되어 있고, 예를 들면 천정부 중앙에 형성되는 개구부(67)를 통하여, 가열 플레이트(61) 상의 웨이퍼(W)에 대하여 예를 들면 공기나 질소 가스 등을 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 뚜껑체(62)의 측벽에는, 뚜껑체(62)가 하강하였을 때에서의 웨이퍼(W)의 측벽을 향하는 위치에, 예를 들면 전체 둘레에 걸쳐 다수의 구멍부(68)가 형성되어 있다. 구멍부(68)는, 뚜껑체(62)의 측벽 내부의 배기 유로(69) 및 포집부(8)를 통하여 배기로(7)에 접속되어 있고, 기술한 공기나 질소 가스와 함께, 웨이퍼(W)로부터 발생하는 휘발 물질 등을 배기할 수 있도록 구성되어 있다. 이 포집부(8) 내에는, 예를 들면 도시하지 않은 필터 등이 설치되어 있고, 전술한 휘발 물질 등을 포집할 수 있도록 구성되어 있다. 배기로(7)의 하류측에는, 수납실(43) 내의 예를 들면 배기 유량 조절 수단 등을 통하여, 예를 들면 선반 유닛[U1(U2, U3)]을 구성하는 각 단의 유닛에서 공용되는 공용 배기로(26)에 접속되어 있다.
다음에, 가열 플레이트(61)에 대하여, 도5를 참조하여 설명한다. 이 가열 플레이트(61)는, 예를 들면 질화 알루미늄으로 이루어지고, 내부에는 열교환 수단으로서, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 히터(64)가 매설되고, 전원(70)에 접속되어 있다. 가열 플레이트(61)의 표면에는, 웨이퍼(W)와의 사이에 소정의 치수 예를 들면 0.3㎜ 정도의 간극이 형성되도록, 복수의 핀 형상의 돌기(81)가 형성되어 있다. 이 돌기(81)와 웨이퍼(W)의 사이에 형성되는 공간은, 흡인 영역인 간극(80)을 이루고 있다. 이 돌기(81)는, 웨이퍼(W)를 전체 면에 걸쳐 균등하게 유지할 수 있도록, 후술하는 바와 같이, 가열 플레이트(61) 상에 거의 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 가열 플레이트(61)의 표면에는, 전술한 간극(80)을 가열 플레이트(61)의 중앙으로부터 주연부를 향하여 직경 방향으로 간극(80a, 80b, 80c)의 영역으로 각각 구획하도록, 링 형상의 격벽(82)이 복수 예를 들면 3바퀴 형성되어 있다. 이 격벽(82)은, 웨이퍼(W)에 접촉하지 않도록, 돌기(81)보다 낮은 높이 예를 들면 돌기(81)의 50％ 내지 60％ 정도의 높이로 형성되어 있다. 전술한 돌기(81)는, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)에서, 예를 들면 각각 1개소, 4개소, 8개소 형성되도록 배치되어 있다. 또한, 이들 돌기(81)는, 웨이퍼(W)가 다소 하측으로 휘어도, 혹은 하측으로 변형한 웨이퍼(W)를 지지하여도 격벽(82)이 웨이퍼(W)와 접촉하지 않도록, 격벽(82)과 근접하도록 배치되어 있다. 또한, 표면에 예를 들면 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)의 이면의 주연부에는, 레지스트액이 돌아 들어와 있기 때문에, 최외주의 돌기(81)는, 이 레지스트액에 접촉하지 않도록, 웨이퍼(W)의 최외주보다 약간 예를 들면 3㎜ 정도 내측으로 되도록 형성되어 있다.
간극(80a) 내 및 간극(80c) 내의 돌기(81)의 근방과, 간극(80b) 내의 외주측의 돌기(81)의 근방에서의 가열 플레이트(61)에는, 흡인 구멍(83)이 형성되어 있고, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)으로부터 웨이퍼(W)를 흡인할 수 있도록, 각각 흡인로(84a, 84b, 84c)와 밸브(85a, 85b, 85c)를 통하여 진공 펌프 등의 흡인 수단(86)에 접속되어 있다.
가열 플레이트(61)의 표면에는, 최외주에 예를 들면 3개의 원주 형상의 가이드(87)가 설치되어 있고, 웨이퍼(W)가 가열 플레이트(61) 상에 재치되는 때, 측면이 이 가이드(87)를 따르도록 웨이퍼(W)가 하강하여, 위치의 조정이 행해진다. 또한, 도5의 (a)에서는, 도면의 간략화를 위해서, 구멍부(48)의 기재를 생략하고 있다.
또한, 기판 처리 장치(2)에는, 예를 들면 컴퓨터로 이루어진 제어부(10)가 접속되어 있고, 웨이퍼(W)의 가열이나 흡인을 행하기 위한 프로그램이나 CPU, 메모리 등이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 예를 들면 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크 또는 메모리 카드 등의 기억부(11)에 저장되어, 제어부(10)에 인스톨된다.
다음에 전술한 기판 처리 장치(2)에서의 제1 실시 형태의 작용에 대하여 설명한다. 우선 도시하지 않은 셔터가 열리면, 주 반송 수단[25A(25B)]에 의해, 이미 도포 유닛(COT)에서 표면에 레지스트액이 도포된 웨이퍼(W)가 개구부(45)를 통하여 케이스(41) 내로 반송된다. 웨이퍼(W)가 냉각 아암(5)의 상방의 반송 위치까지 반송되면, 지지 핀(47a)의 승강에 의해, 웨이퍼(W)가 냉각 아암(5) 상에 재치된 다. 그리고 뚜껑체(62)를 상승시킨 상태에서 냉각 아암(5)이 처리 위치까지 이동하면, 가열 플레이트(61)의 하방의 지지 핀(47b)의 승강에 의해, 가이드(87)를 따르도록 웨이퍼(W)의 위치가 조정되어, 가열 플레이트(61) 상에 웨이퍼(W)가 재치된다. 이 때, 히터(64)는 항상 임의의 소정의 온도 예를 들면 120℃로 되도록 설정되어 있고, 웨이퍼(W)가 가열 플레이트(61)에 재치되면, 신속하게 이하의 공정이 행해진다.
이어서, 뚜껑체(62)를 하강시켜, 웨이퍼(W)의 주위를 밀폐한다. 그리고, 가스 공급원(65)으로부터 소정의 가스 예를 들면 공기를 소정의 유량으로 공급함과 함께, 구멍부(68)로부터 웨이퍼(W)의 주위의 분위기를 배기한다. 또한, 흡인 수단(86)에 의해, 흡인로(84a, 84b, 84c)를 통하여 간극(80a, 80b, 80c)으로부터 웨이퍼(W)를 가열 플레이트(61)측으로 흡인한다. 기술한 도17에서 설명한 바와 같이, 예를 들면 주발형으로 변형한 웨이퍼(W)에 대하여 설명하면, 웨이퍼(W)는, 도6의 (a)에 도시한 바와 같이, 흡인에 의해, 가장 하측으로 되는 부분이 우선 처음으로 돌기(81)에 접촉하여, 그 후 도6의 (b)에 도시한 바와 같이, 이 접촉점의 주위로부터 웨이퍼(W)의 외주부를 향하여 차례로 돌기(81)에 접촉한다. 즉, 웨이퍼(W)의 중앙 부근의 하면과 격벽(82)의 상면과의 사이가 좁기 때문에, 중앙 부근의 간극(80a)은, 외주측으로부터의 공기의 유입량이 적고, 곧 부압으로 되기 때문에, 웨이퍼(W)의 중앙이 신속하게 가열 플레이트(61)측에 끌어 들여진다. 이에 수반하여, 중앙보다 약간 외측의 웨이퍼(W)의 하면이 격벽(82)에 접근하기 때문에, 간극(80b)에 대해서도, 외주측으로부터의 공기의 유입량이 적고, 곧 부압으로 되고, 이 간극(80b)에 대응하는 웨이퍼(W)의 영역이 끌어 들여진다. 그리고, 마찬가지로 외주측의 간극(80c)에 대응하는 웨이퍼(W)의 영역이 끌어 들여진다. 즉, 링 형상의 격벽(82)은, 웨이퍼(W)와 가열 플레이트(61)의 사이의 간극(80)을 통류하는 공기의 흐름을 차단하는 작용이 있기 때문에, 수평 방향의 공기의 흐름이 적어져서, 웨이퍼(W)의 하방에서의 부압이 커진다. 그 결과, 웨이퍼(W)는, 신속하게 형상이 교정되어, 도6의 (c)에 도시한 바와 같이, 돌기(81) 전체에 접촉하여, 평탄해진다. 또한, 도6에 대해서는, 격벽(82) 및 돌기(81)의 수를 생략하여 도시하고 있다.
그리고, 소정의 시간 예를 들면 90초 이 상태를 유지한 후, 웨이퍼(W)가 반입시와 반대의 경로로 냉각 아암(5)에 인도되고, 소정의 시간 냉각된 후에 주 반송 수단[25A(25B)]에 의해 케이스(41)로부터 반출된다. 또한, 열처리 중에 구멍부(68)로부터 배기된 배기 가스는, 그 안에 포함되는 웨이퍼(W)로부터의 승화물 등이 포집부(8)에서 제거되어, 그 이외의 가스가 기술한 공용 배기로(26)에 배기된다.
그 후, 소정의 매수의 웨이퍼(W)에 대해서도 마찬가지로 가열 처리가 행해진다.
전술한 실시 형태에 의하면, 웨이퍼(W)와 가열 플레이트(61)의 사이의 간극(80)을 격벽(82)에 의해 직경 방향으로 복수의 영역[간극(80a, 80b, 80c)]으로 구획하여, 중앙측부터 순차 웨이퍼(W)를 흡인하도록 하고 있기 때문에, 개략적으로는 이들 영역이 중앙측부터 채워져 가기 때문에, 외주측으로부터 공기가 웨이퍼(W)의 하면 전체에 유입하는 상태에서 흡인하는 경우에 비하여, 주변으로부터의 공기 의 유입이 적어지고, 후술하는 실험예로부터도 분명한 바와 같이, 웨이퍼(W)에 국소적인 힘이 가해지지 않기 때문에, 웨이퍼(W)의 파손이나 변형의 우려가 적어진다. 또한, 휘발 물질의 유입이 적어지기 때문에, 흡인로(84a, 84b, 84c) 내에 휘발 물질이 석출함으로 인한 관내의 폐색이나 흡인량의 저하가 억제된다.
또한, 중앙측부터 단계적으로 형상을 교정하기 때문에, 각각의 영역에서 신속하게 웨이퍼(W)가 흡인되어, 웨이퍼(W) 전체로서도 형상이 교정되는 시간이 짧아지기 때문에, 웨이퍼(W) 내에서 열처리를 균일하게 행할 수 있음과 함께, 웨이퍼(W) 간에서 교정 시간이 일치하기 때문에, 웨이퍼(W) 간에서의 열처리도 균일하게 행할 수 있다.
후술하는 실험예로부터도 분명한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 형상을 교정할 수 있는 정도의 흡인량으로 한 경우에는, 격벽(82)을 설치함으로써, 흡인 수단(86)에 유입하는 공기의 양을 대략 25％ 정도로 저감할 수 있다.
한편, 격벽(82)을 돌기(81)보다 낮게 형성하여, 또한 돌기(81)의 근방에 배치함으로써, 웨이퍼(W)가 하측으로 휘었을 때(주발형으로 변형하고 있을 때)이더라도, 격벽(82)과 웨이퍼(W)가 접촉하지 않기 때문에, 웨이퍼(W)의 이면으로의 파티클의 부착이 억제된다. 이와 같이, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)을 완전히 밀폐하지 않고, 격벽(82)의 상측을 통하여 인접하는 간극(80a, 80b, 80c)끼리가 연통하도록 하여도, 종래의 격벽(82)을 설치하지 않은 경우와 비교하여, 공기의 흐름이 억제되기 때문에, 주변으로부터의 공기의 유입량이 억제되어, 전술한 효과가 얻어진다. 또한, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)이 격벽(82)의 상측에서 연통하도록 함으로 써, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)에서의 흡인력(압력)이 거의 동일해지고, 웨이퍼(W)에 대하여 국소적으로 과대한 힘이 가해지지 않기 때문에, 기술한 도17의 (c)에 도시한 웨이퍼(W)의 파손이나 교정 부족이 억제된다.
또한, 이 예에서는 주발형으로 변형한 웨이퍼(W)에 대하여 설명하였으나, 돔형으로 변형한 웨이퍼(W)에 대해서도, 마찬가지로 형상의 교정이 신속하게 행해진다.
이상의 기판 처리 장치(2)에서는, 도시는 생략하였으나, 웨이퍼(W)가 균등하게 가열되도록, 히터(64)를 복수의 영역으로 구획하여, 이들 영역에서의 출력을 존 제어하고 있다. 그러나, 그 존 제어는, 흡인 영역과의 관계가 고려되어 있지 않기 때문에, 흡인 영역과 대응하도록 하여도 된다. 이와 같은 예에 대하여, 본 발명의 제2 실시 형태로서, 그 일례인 기판 처리 장치(3)를 도7을 참조하여 설명한다. 이 기판 처리 장치(3)는, 기술한 기판 처리 장치(2)와 거의 동일한 구성인데, 가열 플레이트(61) 내에는, 간극(80a, 80b, 80c)의 위치에 대응하도록, 히터(64a, 64b, 64c)가 매설되어 있고, 각각 전원(70a, 70b, 70c)에 접속되어 있다.
이 기판 처리 장치(3)는, CPU(13)와 프로그램(12) 등으로 이루어진 제어부(10a)를 구비하고 있다. 이 프로그램(12)은, 휘어짐의 정보(웨이퍼(W)의 휘어짐의 방향)에 기초하여, 전원(70a, 70b, 70c)의 출력을 조정하는 온도 제어 프로그램(12a)을 구비하고 있다. 즉, 기술한 도6에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)는, 그 휘어짐의 상태에 따라, 가장 하측으로 되는 부분부터 돌기(81)에 접촉하여, 그 접촉부의 주위부터 서서히 형상이 교정되어 돌기(81)에 접촉하는데, 그 돌기(81)와 의 처음의 접촉부와 웨이퍼(W)의 주연부에서는, 돌기(81)에 접촉하고 있는 시간, 즉 히터(64)에 근접하는 시간에 미차가 있기 때문에, 아주 약간이기는 하지만, 가열 상태에 불균일이 발생한다. 그래서, 간극(80a, 80b, 80c)에서의 온도를 웨이퍼(W)의 휘어짐의 정보에 대응시켜 각각 제어함으로써, 더 면내 균일성 높게 웨이퍼(W)의 열처리를 행할 수 있다.
이 휘어짐의 정보란, 예를 들면 열처리 전에 실시된 처리의 이력이 상이한(표면에 형성된 레지스트막의 종류가 상이한 경우 등) 복수 종류의 웨이퍼(W)에 대하여 연속적으로 열처리를 행하는 경우에, 그 처리의 이력의 정보를 나타내고 있다. 즉, 열처리 전에 행해진 프로세스에 의해, 그 후의 열처리에 의해 어떻게 휠지라고 하는 경향을 예측할 수 있는 경우에는, 그 정보에 기초하여, 전술한 바와 같이 히터(64a, 64b, 64c)의 존 제어가 행해진다. 또한, 휘어짐의 방향뿐만 아니라, 휘어짐량에 대해서도 처리의 이력에 의해 예측할 수 있는 경우에는, 휘어짐의 정보에는, 휘어짐량이 포함되도록 하여도 된다.
예를 들면, 기술한 도6에 도시한 주발형으로 변형한 웨이퍼(W)에 대해서는, 웨이퍼(W)의 중심부가 가열되기 쉬운 경향에 있기 때문에, 예를 들면 가열 플레이트(61)의 중심부로부터 주연부를 향하여 서서히 온도가 높아지도록, 히터(64a, 64b, 64c)의 온도가 예를 들면 90.0℃, 90.3℃, 90.5℃로 되도록 설정한다.
또한, 돔형(위로 볼록) 형상으로 변형한 웨이퍼(W)에 대해서는, 전술한 주발형으로 변형한 웨이퍼(W)와는 둘레 방향으로 반대의 온도 구배로 되도록 설정된다. 변형하지 않은 웨이퍼(W)에 대해서는, 각부에서 균등한 온도로 되도록 조정된다.
전술한 실시 형태에 의하면, 기술한 제1 실시 형태에서의 기판 처리 장치(2)보다 면내 균일성 높게 열처리를 행할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 흡인량을 각 간극(80a, 80b, 80c)에서 개별로 제어하지 않고, 전체를 동일하도록 흡인하였으나, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)에서의 흡인량을 개별로 제어하도록 하여도 된다. 이와 같은 기판 처리 장치(4)에 대하여, 제3 실시 형태로서, 도8을 참조하여 설명한다.
기술한 밸브(85a, 85b, 85c)와 흡인 수단(86)의 사이에는, 각각 유량 조정부(71a, 71b, 71c)가 개설되어 있고, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)으로부터 흡인하는 공기의 유량을 조정 가능하게 구성되어 있다. 또한, 밸브(85a, 85b, 85c)와 유량 조정부(71a, 71b, 71c)는, 유량 제어부(73)를 구성하고 있다.
이 기판 처리 장치(4)는, 기술한 기판 처리 장치(3)와 마찬가지로, CPU(13)와 프로그램(14) 등으로 이루어진 제어부(10b)를 구비하고 있다. 이 프로그램(14)은, 기술한 휘어짐의 정보에 기초하여, 유량 제어부(73)로부터 흡인하는 간극(80a, 80b, 80c)의 각 흡인량을 조정하는 흡인량 조정 프로그램(14a)을 구비하고 있고, 웨이퍼(W)의 휘어짐의 상태나 휘어짐량에 맞춰 간극(80a, 80b, 80c)에서의 흡인량을 각각 제어함으로써, 더 면내 균일성 높게 웨이퍼(W)의 열처리를 행할 수 있다.
예를 들면, 기술한 도6에 도시한 주발형으로 변형한 웨이퍼(W)에 대해서는, 웨이퍼(W)의 주연부의 흡인량을 증가시켜, 웨이퍼(W)가 전체 면에 걸쳐 거의 동시에 돌기(81)에 접촉하도록, 간극(80a, 80b, 80c)으로부터의 흡인량이 유량 제어부(73)에 의해 조정된다.
또한, 돔형(위로 볼록) 형상으로 변형한 웨이퍼(W)에 대해서는, 전술한 주발형으로 변형한 웨이퍼(W)와는 둘레 방향으로 반대의 흡인량의 구배로 되도록 설정된다. 변형하지 않은 웨이퍼(W)에 대해서는, 각부에서 균등한 흡인량으로 되도록 조정된다.
전술한 실시 형태에 의하면, 웨이퍼(W)의 휘어짐의 상태나 휘어짐량에 맞춰 각부의 흡인량을 조정하고 있기 때문에, 더욱 신속하게 형상을 교정할 수 있음과 함께, 면내에서 균일하게 열처리를 행할 수 있다.
또한, 휘어짐의 정보에 대응시켜, 각 영역의 히터(64)의 출력과 흡인량을 동시에 제어하도록 하여도 된다. 즉, 기술한 기판 처리 장치(3)와 기판 처리 장치(4)를 조합하여 열처리를 행하도록 하여도 된다. 이 경우에는, 더욱 면내의 균일성이 향상된다.
이상의 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에서는, 휘어짐의 정보로서, 예를 들면 열처리 전에 웨이퍼(W)가 받은 처리의 이력을 이용하였으나, 실제의 휘어짐의 상태(방향)나 휘어짐의 양을 측정하도록 하여도 된다. 이와 같은 웨이퍼(W)의 휘어짐을 측정하는 장치로서, 도9를 참조하여 설명한다. 휘어짐 측정 장치(72)는, 기술한 기판 처리 장치[3(4)]에 가까이 설치되어 있고, 예를 들면 기술한 선반 유닛(U1 내지 U3) 내의 일단을 이루도록 구성되어 있어서, 웨이퍼(W)가 기판 처리 장치[3(4)] 내에 반송되기 전에, 미리 웨이퍼(W)의 휘어짐의 상태[웨이퍼(W)가 어떻게 휘어져 있는지] 및 휘어짐의 양을 측정할 수 있도록 구성되어 있다.
휘어짐 측정 장치(72)는, 도9의 (a)에 도시한 바와 같이, 케이스(91)와 웨이 퍼(W)를 재치하기 위한 스테이지(92)를 구비하고 있다. 이 스테이지(92)의 표면에는, 가열 플레이트(61) 상의 돌기(81)와 동일한 배치로 복수의 핀(93)이 설치되어 있다. 즉, 이 스테이지(92) 상에 웨이퍼(W)가 재치되면, 가열 플레이트(61) 상에 웨이퍼(W)가 재치되었을 때와 동일한 휘어짐의 형상 및 휘어짐량으로 되도록 구성되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)가 재치되는 방향에 대해서도, 가열 플레이트(61) 상과 동일한 방향으로 되도록 구성되어 있다.
도9의 (b)에도 도시한 바와 같이, 이 스테이지(92)에는, 복수의 구멍(94)이 형성되어 있고, 웨이퍼(W)가 재치되는 때에, 웨이퍼(W)와의 사이의 공기가 스테이지(92)의 하방으로 배출되도록 구성되어 있다.
스테이지(92)의 주연부에는, 반송 수단[25A(25B)]의 형상에 대응하도록, 절결(92a)이 형성되어 있고, 스테이지(92)가 그 하부에 설치된 구동 기구(95)에 의해 승강하여, 반송 수단[25A(25B)]과의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수가 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 이 스테이지(92)는, 구동 기구(95)에 의해 연직축 둘레로 회전이 자유롭게 구성되어 있다. 이 케이스(91)의 측면에는, 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송구(99)가 형성되어 있다.
스테이지(92)의 상방에는, 예를 들면 3기의 레이저 변위계(97)가 설치되어 있고, 이 레이저 변위계(97)는, 웨이퍼(W)의 중심부측으로부터 주연부측을 향하여 등간격으로 되도록 지지 부재(96)에 지지되어 있다.
웨이퍼(W)의 휘어짐의 형상 및 휘어짐량은, 레이저 변위계(97)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부, 미들 위치(중앙부와 주연부의 사이) 및 주연부에 레이저를 조사하 여, 이 레이저가 웨이퍼(W)의 표면에서 반사하여 되돌아올 때까지의 시간으로부터 산출된다. 구체적으로는, 예를 들면 스테이지(92)를 회전시켜, 레이저 변위계(97)로부터 스테이지(42) 상의 웨이퍼(W)의 중앙부, 미들 위치 및 주연부에 레이저를 조사함과 함께 그 반사광을 수광하여, 레이저 변위계(97)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부, 미들 위치 및 주연부까지의 거리를 각각 측정한다. 이 측정을 웨이퍼(W)가 1주할 때까지 계속하면, 웨이퍼(W)의 휘어짐의 형상과 휘어짐량에 대응하는 데이터가 얻어진다.
이 데이터에 기초하여, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)의 온도나 흡인량을 조정하는 경우에는, 이하와 같이 기술한 기판 처리 장치[3(4)]가 구성된다. 즉, 휘어짐 측정 장치(72)에서 측정된 데이터가 기술한 제어부[10a(10b)]에 송신되어, 웨이퍼(W)의 휘어짐의 형상과 휘어짐량이 산출되고, 이 데이터에 기초하여, 전술한 기판 처리 장치[3(4)]에서, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)에서의 온도나 흡인량이 조정된다.
예를 들면 제어부(10a)에 대하여, 도10을 참조하여 설명하면, 제어부(10a)는, 웨이퍼(W)의 휘어짐의 정도[정보(A1, A2, …)]를 산출하기 위한 테이블(18)을 구비하고 있고, 각각의 정보에는, 웨이퍼(W)의 각 위치에서의 데이터(휘어짐량[Qmn(m, n:자연수)]의 범위가 정해져 있다. 즉, 어떠한 휘어짐의 양의 웨이퍼(W)라도, 어느 하나의 정보가 할당되도록 구성되어 있다. 또한, 이 정보에는, 도시를 생략하지만, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)에서의 히터(64)의 설정 온도가 정해져 있고, 각각의 웨이퍼(W)의 정보에 따라, 히터(64a 내지 64c)의 온도를 조정하 도록 구성되어 있다.
이와 같은 구성으로 하는 경우에는, 웨이퍼(W)는 기판 처리 장치(3)에서 열처리가 행해지기 전에, 미리 휘어짐 측정 장치(72)에서 형상이 측정되기 때문에, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)의 온도를 웨이퍼(W)의 실제의 휘어짐의 형상이나 휘어짐량에 대응시켜 조정할 수 있고, 또한 면내 균일성 높게 열처리를 행할 수 있다.
또한, 제어부(10b)에서의 흡인량에 대해서도, 마찬가지로 각각의 웨이퍼(W)의 정보에 기초하여 조정하여도 된다. 이 경우에도, 더욱 신속하게, 웨이퍼(W)를 면내 균일성 높게 흡인할 수 있다.
또한, 각각의 간극(80a, 80b, 80c)의 온도와 흡인량을 동시에 조정하도록 하여도 된다.
또한, 전술한 휘어짐 측정 장치(72)는, 웨이퍼(W)의 휘어짐의 상태 및 휘어짐량을 측정할 수 있도록 구성하였으나, 휘어짐의 상태만을 측정하도록 하여도 된다. 즉, 웨이퍼(W)가 주발형 혹은 돔형 등, 어떠한 형상으로 휘어져 있는지만을 측정하도록 하여도 된다. 이 경우에는, 각각의 영역의 온도나 흡인량은, 그 휘어짐의 상태마다, 임의의 소정의 값으로 설정된다. 또한, 이 휘어짐 측정 장치(72)에서는, 스테이지(92)를 회전시키도록 하였으나, 지지 부재(96)를 회전시키도록 하여도 된다. 또한, 기판 처리 장치[3(4)] 내에 레이저 변위계(97, 98)를 설치하여, 기술한 가열 플레이트(61)를 회전시켜, 기판 처리 장치[3(4)] 내에서 웨이퍼(W)의 휘어짐을 측정하도록 하여도 된다.
전술한 각 실시 형태에서는, 가열 플레이트(61)를 직경 방향으로 3개소로 구 획하였으나, 2개소이어도 되고, 3개소 이상 예를 들면 5개소 등으로 구획하여도 된다. 또한, 이 구획은, 직경 방향에 한정되지 않고, 둘레 방향으로 분할하여도 된다. 이 예에 대하여, 도11의 (a)에 도시한다. 이 예에서는, 가열 플레이트(61a)의 표면에는, 기술한 간극(80)을 둘레 방향으로 예를 들면 8개소로 구획하여, 또한 웨이퍼(W)의 외주부에서 전체 둘레를 둘러싸도록, 격벽(82a)을 배치하고 있다. 이 예에서도, 예를 들면 웨이퍼(W)가 둘레 방향으로 균일하게 변형하지 않은 경우 예를 들면 물결 형상으로 변형하고 있는 경우나, 비틀어진 형상으로 변형하고 있는 경우 등은, 전술한 기판 처리 장치(2)와 마찬가지로 신속하게, 또한 적은 흡인량으로 웨이퍼(W)의 형상을 교정할 수 있다. 이 예에서의 각부의 구획 수도, 8개소에 한정되지 않고, 4개소나 8개소 이상 예를 들면 16개소 등이어도 된다.
또한, 이와 같이 둘레 방향으로 구획하는 예에 한정되지 않고, 도11의 (b)에 도시한 바와 같이, 바둑판의 눈 모양으로 구획하여도 된다. 이 예에서는, 가열 플레이트(61b)의 표면에는, 간극(80)을 종횡으로 각각 6개소로 구획하여, 또한 웨이퍼(W)의 외주부에서 전체 둘레를 둘러싸도록, 격벽(82b)을 배치하고 있다. 이 예에서는, 웨이퍼(W)의 변형이 어떠한 양태이더라도, 형상을 신속하게 또한 적은 흡인량으로 교정할 수 있다. 이 예에서도, 가열 플레이트(61b)의 구획 수는, 종횡 각각 3개소씩 등이어도 되고, 6개소 이상 예를 들면 10개소씩 등이어도 된다. 또한, 종횡 각각의 구획 수가 상이하여도 된다.
이상의 가열 플레이트[61(61a, 61b)]에서는, 웨이퍼(W)의 외주부에 전체 둘레를 둘러싸도록 격벽[82(82a, 82b)]을 배치하였으나, 간극(80a, 80b, 80c)을 복수 의 영역으로 구획하여, 그 영역의 적어도 하나가 격벽(82)에 의해 둘러싸여 있는(닫혀져 있는) 구성이면 된다. 즉, 예를 들면 도12에 도시한 바와 같이, 가열 플레이트(61c)의 중심에 웨이퍼(W)보다 작은 직경의 격벽(82c)을 설치하는 구성으로 하여도 된다. 또한, 이 격벽(82c)으로서는, 특히 가열 플레이트(61)의 중심에 맞출 필요는 없고, 또한 예를 들면 각형 등이어도 된다.
또한, 이들 가열 플레이트(61a, 61b, 61c)에서, 구획된 각 영역에서, 기판 처리 장치(3, 4)와 마찬가지로 각부의 온도나 흡인량을 조정하여도 된다.
전술한 각 예에서는, 웨이퍼(W)를 가열하는 기판 처리 장치(2, 3)에 대하여 설명하였으나, 웨이퍼(W)를 냉각하는 장치에 적용하여도 된다. 또한, 이 기판 처리 장치(2, 3)를 도포·현상 장치(20)에 조립하는 것에 한정되지 않고, 단독으로 열교환하는 장치로서 이용하여도 된다.
<실시예>
다음에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실험에 대하여 설명한다. 실험에는, 기술한 기판 처리 장치(2)를 이용하여, 전술한 링 형상의 격벽(82)이 설치된 가열 플레이트(61)와 종래의 가열 플레이트(90)(격벽(82)이 설치되어 있지 않은 타입)를 이용하여, 이하의 조건에서 행하였다. 또한, 웨이퍼(W)는, 실험용으로 작성한 휜 웨이퍼(W)를 사용하였다. 또한, 육안용으로는, 고속도 촬영기를 설치하여, 가열 플레이트(61, 90) 상의 웨이퍼(W)의 휘어짐을 관찰할 수 있도록 구성하였다.
또한, 가열 플레이트(61, 90) 내에서의 압력 분포(흡인량)를 측정하기 위해 서, 가열 플레이트(61, 90)의 표면에 압력 센서(88)를 복수개 설치하였다. 이 압력 센서(88)의 배치의 모양을 도13에 도시한다. 도13에 도시한 바와 같이, 가열 플레이트(61)의 표면의 압력을 둘레 방향 및 직경 방향으로 측정할 수 있도록, 압력 센서(88)를 5바퀴의 동심원 형상으로 배치하여, 각각의 원 위에 각 24개소 설치하였다. 또한, 각 원은, 간극(80a) 내의 격벽(82)측에 1바퀴, 간극(80b) 내에 2바퀴, 간극(80c) 내의 내주측에 1바퀴 및 웨이퍼(W)의 주연부에 대응하는 위치에 1바퀴 형성하였다. 또한, 이 도13에서는, 가열 플레이트(61)에 대하여 도시하고 있지만, 가열 플레이트(90)에 대해서도 마찬가지로 압력 센서(88)를 설치하였다. 또한, 이 도면에서는 격벽(82), 돌기(81) 및 흡인 구멍(83)의 묘화를 생략하고 있다.
(실험예 1)
기술한 가열 플레이트(61)를 이용하여, 웨이퍼(W)의 휘어짐이 교정될 때까지 흡인량을 증가시켰다.
(비교예 1)
기술한 가열 플레이트(90)를 이용하여, 웨이퍼(W)의 휘어짐이 교정될 때까지 흡인량을 증가시켰다.
(비교예 2)
기술한 가열 플레이트(90)를 이용하여, 실험예 1과 동일한 흡인량으로 되도록, 흡인 수단(86)의 흡인량을 설정하였다.
(실험 결과)
상기한 각 조건으로 설정하였을 때에 압력 센서(88)에 의해 얻어진 각부의 압력 분포를 도14 및 도15에 도시한다. 이 결과, 도14의 (a)에 도시한 바와 같이, 실험예 1에서는, 가열 플레이트(61)의 전체 면에서의 압력 구배(압력의 차)가 작아져 있고, 즉 웨이퍼(W) 전체가 거의 균일하게 흡인되어 있음을 알 수 있었다. 또한, 도14 중, 가열 플레이트(61) 상의 중앙 부근에 3개소 압력이 낮은 장소가 인정되는데, 이는, 기술한 도5의 (b)에 도시한 바와 같이, 지지 핀(47b)용의 구멍부(48)에 대응한 것으로, 이 부분에 대해서는, 무시하고 다루는 것으로 한다. 이하의 실험에 대해서도 마찬가지이다.
한편, 비교예 1에서는, 도14의 (b)에 도시한 바와 같이, 압력의 면내의 변동이 커져 있음을 알 수 있었다. 즉, 흡인 구멍(83)에 대응하는 위치에서는, 압력이 가장 높아지고, 웨이퍼(W)의 외주부에서는, 압력이 가장 낮아져 있었다.
또한, 이 때의 흡인 수단(86)이 흡인한 흡인량은, 실험예 1에서의 흡인량과 비교하여, 대략 4배로 되어 있음을 알 수 있었다. 즉, 이는 웨이퍼(W)의 형상을 교정하기 위해서 필요한 공기의 흡인량이 비교예 1에서는 실험예 1의 4배 필요했었음을 나타내고 있고, 이 비교예 1에서는, 격벽(82)을 설치하고 있지 않기 때문에, 기술한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 주연부로부터의 공기의 흡인량이 많아진 것을 나타내고 있다.
실험예 1 및 비교예 1의 결과로부터, 실험예 1의 가열 플레이트(61)에서는, 형상을 교정하였을 때의 웨이퍼(W)의 온도의 정밀도 및 정상 상태로 되었을 때의 온도의 면내 균일성이 종래예인 비교예 1의 가열 플레이트(90)와 비교하여, 동등 레벨 혹은 더 양호한 레벨로 되는 것이 추찰된다. 또한, 가열 플레이트(61)에서 는, 압력이 분산되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 파손이나 변형이 억제되는 것도 예측된다.
도15에 도시한 바와 같이, 비교예 2에서 가열 플레이트(90)를 이용하여, 실험예 1과 동일한 흡인량으로 설정한 경우에는, 압력 구배에 대해서는 실험예 1과 동일 정도로 균일하게 되었지만, 전체적인 압력이 낮고, 웨이퍼(W)의 형상을 교정할 수 없음을 알 수 있었다. 이 점으로부터, 실험예 1의 가열 플레이트(61)에서는, 격벽(82)에 의해 웨이퍼(W)의 주위로부터의 공기의 흐름이 억제되어, 낮은 압력에서도 웨이퍼(W)가 강하게 흡인되어 있음을 알 수 있다.
도1은 본 발명의 도포·현상 장치의 일례를 도시한 사시도.
도2는 상기한 도포·현상 장치를 도시한 수평 단면도.
도3은 본 발명의 기판 처리 장치(2)의 일례를 도시한 사시도.
도4는 상기한 기판 처리 장치(2)를 도시한 종단면도.
도5는 상기한 기판 처리 장치(2)에 설치되는 가열 플레이트(61)의 일례를 도시한 설명도.
도6은 상기한 가열 플레이트(61)에서 웨이퍼(W)의 형상이 교정되는 모양의 일례를 도시한 모식도.
도7은 상기 가열 플레이트(61)의 다른 구성예를 도시한 설명도.
도8은 상기 가열 플레이트(61)의 다른 구성예를 도시한 설명도.
도9는 상기 가열 플레이트(61)의 다른 구성예에 접속되는 웨이퍼(W)의 휘어짐 측정 장치를 도시한 개략도.
도10은 상기 가열 플레이트(61)의 다른 구성예를 도시한 설명도.
도11은 상기 가열 플레이트(61)의 다른 예를 도시한 횡평면도.
도12는 상기 가열 플레이트(61)의 다른 예를 도시한 횡평면도.
도13은 실시예에서의 압력 센서(88)의 배치 위치를 도시한 횡평면도.
도14는 상기 압력 센서(88)에 의해 얻어진 압력 분포도.
도15는 상기 압력 센서(88)에 의해 얻어진 압력 분포도.
도16은 종래의 가열 장치(101)를 도시한 종단면도.
도17은 상기한 가열 장치(101)에서 기판(103)의 형상이 교정되는 모양을 도시한 모식도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 기판 처리 장치
61 : 가열 플레이트
64 : 히터
72 : 휘어짐 측정 장치
80 : 간극
80a : 간극
80b : 간극
80c : 간극
81 : 돌기
82 : 격벽
83 : 흡인 구멍
86 : 흡인 수단

Claims (19)

  1. 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 열교환 수단이 설치된 열교환판과,
    상기 열교환판의 표면에 형성되고, 상기 기판을 지지하여, 상기 열교환판과 상기 기판의 사이에 간극을 형성하기 위한 다수의 돌기와,
    상기 열교환판에 천공되고, 상기 간극을 통하여 기판을 흡인하여 상기 기판의 형상을 교정하기 위한 복수의 흡인 구멍과,
    상기 간극을 각각 흡인 구멍이 개구하는 복수의 영역으로 구획하기 위해서 상기 열교환판의 표면에 설치되고, 상기 돌기보다 낮은 높이로 형성된 격벽과,
    상기 흡인 구멍에 접속된 흡인 수단을 구비하고,
    상기 복수의 영역의 적어도 하나는, 상기 격벽에 의해 주위가 둘려싸여 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 격벽은, 상기 간극이 직경 방향으로 복수의 영역으로 구획되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 격벽의 일부는, 상기 기판의 주연부에 전체 둘레에 걸쳐 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열교환 수단은, 각각의 상기 영역마다 독립하여 온도를 조정 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 휘어짐 측정 장치에서 얻어진, 기판의 휘어짐의 방향을 포함하는 측정 결과에 기초하여, 각각의 상기 영역의 각각의 설정 온도를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 흡인 수단은, 각각의 상기 영역마다 독립하여 흡인량을 조정 가능하게 구성되어 있고,
    상기 제어부는, 상기 측정 결과에 기초하여, 또한 상기 복수의 영역의 각각의 흡인량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡인 수단은, 각각의 상기 영역마다 독립하여 흡인량을 조정 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 휘어짐 측정 장치에서 얻어진, 기판의 휘어짐의 방향을 포함하는 측정 결과에 기초하여, 상기 복수의 영역의 각각의 흡인량을 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 측정 결과는, 기판의 휘어짐량을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 기판 처리 방법에 있어서,
    열교환판 상에 형성된 다수의 돌기 상에 상기 기판을 재치하는 공정 (a)와,
    이어서, 상기 열교환판 상에 상기 돌기보다 낮은 높이로 형성된 격벽에 의해 구획됨과 함께, 그 적어도 하나는 격벽에 의해 주위가 둘러싸여 있는 복수의 영역으로부터 상기 기판을 흡인하여, 상기 기판의 형상을 교정하는 공정 (b)와,
    상기 기판과 상기 열교환판의 사이의 간극을 통하여 상기 기판을 가열 또는 냉각하는 공정 (c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 격벽은, 상기 간극이 직경 방향으로 복수의 영역으로 구획되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 격벽의 일부는, 상기 기판의 주연부에 전체 둘레에 걸쳐 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 또는 냉각하는 공정 (c)는, 각각의 상기 영역마다 독립하여 온도를 조정하는 공정인 것을 특징으로 하 는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가열 또는 냉각하는 공정 (c)는, 휘어짐 측정 장치에서 얻어진, 기판의 휘어짐의 방향을 포함하는 측정 결과에 기초하여, 각각의 상기 영역마다 독립하여 온도를 조정하는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기판의 형상을 교정하는 공정 (b)는, 상기 측정 결과에 기초하여, 각각의 상기 영역마다 독립하여 흡인량을 조정하는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 형상을 교정하는 공정 (b)는, 각각의 상기 영역마다 독립하여 흡인량을 조정하는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기판의 형상을 교정하는 공정 (b)는, 휘어짐 측정 장치에서 얻어진, 기판의 휘어짐의 방향을 포함하는 측정 결과에 기초하여, 각각의 상기 영역마다 독립하여 흡인량을 조정하는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 측정 결과는, 기판의 휘어짐량을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  19. 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 기판 처리 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 방법을 실시하도록 스텝이 짜여 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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