KR20110133437A - 열처리장치, 열처리방법 및 기억매체 - Google Patents

열처리장치, 열처리방법 및 기억매체 Download PDF

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KR20110133437A
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쓰네모토 오가타
가쓰히로 도노카와
준 야다
요이치로 마에다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 기판면내에서의 열처리 온도의 불균일을 억제하고, 기판면내에서의 배선 패턴의 선폭을 균일화한다.
[해결수단] 기판 반송로(2)를 형성하고, 기판(G)을 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단(20)과, 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버(8A)와, 제1 챔버 내를 가열 또는 냉각 가능한 제1 가열·냉각 수단(17,18)과, 제1 챔버의 전단에 마련되어, 기판 반송로를 반송되는 기판을 검출하는 기판 검출 수단(45)과, 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 기판 반송 수단에 의한 기판 반송 속도를 제어 가능한 제어수단(40)을 구비하고, 제어수단은, 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하여, 기판 반송 방향을 따라서 복수로 나누어진 기판의 영역별로, 기판 반송 수단에 의한 기판 반송 속도를 바꾸어 제1 챔버 내에서의 체재 시간을 제어한다.

Description

열처리장치, 열처리방법 및 기억매체{THERMAL PROCESSING APPARATUS AND THERMAL PROCESSING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 기판을 수평으로 반송하면서 상기 기판에 열처리를 실시하는 열처리장치 및 열처리방법에 관한 것이다.
예를 들어, FPD(플랫 패널 디스플레이)의 제조에서는, 소위 포토리소그래피 공정에 의해 회로 패턴을 형성하는 것이 행하여지고 있다.
구체적으로는, 유리 기판 등의 기판에 소정의 막을 성막한 후, 처리액인 포토레지스트(이하, 레지스트라 한다)를 도포하여 레지스트막을 형성하고, 회로 패턴에 대응하여 레지스트막을 노광하여, 이것을 현상 처리하는 것이다.
그런데 최근, 이 포토리소그래피 공정에서는, 스루풋(throughput)을 향상시킬 목적으로, 기판을 대략 수평 자세의 상태로 반송하면서, 그 피처리면에 대하여 레지스트의 도포, 건조, 가열, 냉각 처리 등의 각 처리를 실시하는 구성이 많이 채용되고 있다.
예를 들면, 기판을 가열하여, 레지스트막의 건조나 현상 처리 후의 건조를 행하는 열처리장치에서는, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 기판을 수평 방향으로 평류 반송하면서, 반송로를 따라서 배치된 히터에 의해 가열 처리하는 구성이 보급되어 있다.
이러한 수평 반송 구조를 가진 열처리장치에서는, 복수의 기판을 반송로 상에 연속적으로 흐르게 하면서 열처리를 행할 수 있기 때문에, 스루풋의 향상을 기대할 수 있다.
도 7(a) 내지 도 7(d)에 일례를 들어 구체적으로 설명하면, 도시한 열처리장치(60)는, 복수의 반송 롤러(61)가 회전할 수 있도록 부설되어 이루어진 수평의 기판 반송로(62)를 구비하고, 이 기판 반송로(62)를 따라서 열처리 공간을 형성하는 챔버(65)가 마련되어 있다. 챔버(65)에는, 슬릿 형상의 기판 반입구(65a)와 기판 반출구(65b)가 형성되어 있다.
즉, 기판 반송로(62)를 반송되는 기판(G)(G1,G2,G3,…)은, 기판 반입구(65a)로부터 연속적으로 챔버(65) 내로 반입되어 소정의 열처리가 실시되고, 기판 반출구(65b)로부터 반출되도록 되어 있다.
챔버(65) 내에는, 기판(G)(G1,G2,G3,…)에 대하여 예비 가열을 행하여, 기판 (G)을 소정 온도까지 승온시키는 프리히터부(63)와, 기판 온도를 유지하기 위한 주가열을 행하는 메인 히터부(64)가 연속하여 마련되어 있다.
프리히터부(63)는, 각 반송 롤러(61) 사이에 마련된 하부 히터(66)와, 천정부에 마련된 상부 히터(67)를 구비하며, 메인 히터부(64)는, 각 반송 롤러(61) 사이에 마련된 하부 히터(69)와, 천정부에 마련된 상부 히터(70)를 구비하고 있다.
이렇게 구성된 열처리장치(60)에서는, 프리히터부(63)에서, 기판(G)을 소정 온도(예를 들면 100℃)까지 가열하기 위해서, 하부 히터(66) 및 상부 히터(67)가 소정의 설정 온도(예를 들면 160℃)로 되어 있다.
한편, 메인 히터부(64)에서는, 프리히터부(63)에서 가열된 기판(G)의 온도를 유지하여, 열처리를 효율적으로 행하기 위해서, 하부 히터(69) 및 상부 히터(70)가 소정의 열처리 온도(예를 들면 100℃)로 되어 있다.
그리고, 도 7(a) 내지 도 7(d)에 시계열로 상태를 도시한 바와 같이, 로트 단위로 복수의 기판(G)(G1,G2,G3,…)이 연속적으로 반입구(65a)로부터 프리히터부 (63)로 반입되고, 여기서 각 기판(G)은 소정 온도(예를 들면 100℃)까지 가열된다.
프리히터부(63)에서 승온된 각 기판(G)은, 계속해서 메인 히터부(64)로 반송되고, 여기서 기판 온도가 유지되어 소정의 열처리(예를 들면, 레지스트 중의 용제를 증발시키는 처리)가 실시되어 반출구(65b)로부터 연속하여 반출된다.
일본 공개특허 2007－158088호 공보
그렇지만, 도 7(a) 내지 도 7(d)에 도시한 수평 반송 구조의 열처리장치에서는, 프리히터부(63)에 의한 예비 가열 후의 기판 온도가, 기판(G)의 전부(前部) 영역 및 후부(後部) 영역과 중앙부 영역에서 다른 경향이 있다.
구체적으로는, 기판(G)의 전부(前部) 영역은, 전방으로 이어지는 기판면(열을 흡수하는 면)이 없기 때문에, 비교적, 열이 차있는 상태의 챔버 내에 반입되게 되어, 중앙부 영역보다 많은 열량을 받아, 보다 고온으로 되어 있다.
한편, 기판(G)의 후부(後部) 영역에서는, 후방으로 이어지는 기판면(열을 흡수하는 면)이 없기 때문에, 비교적, 열이 차있는 상태의 챔버 내에 반송되게 되어, 중앙부 영역보다 많은 열량을 받아, 보다 고온으로 되어 있다.
이 때문에, 프리히터부(63)로 승온된 기판(G)에 대하여 메인 히터부(64)에서 소정의 가열 처리를 실시할 때, 기판면내의 온도 불균일로 인하여, 배선 패턴의 선폭이 불균일해진다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 기판을 수평으로 반송하면서 열처리를 실시하는 열처리장치로서, 기판면내에서의 열처리 온도의 불균일을 억제하고, 기판면내에서의 배선 패턴의 선폭을 더 균일화할 수 있는 열처리장치 및 열처리방법을 제공한다.
상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 열처리장치는, 수평으로 반송되는 기판에 열처리를 행하는 열처리장치로서, 기판 반송로를 형성하고, 상기 기판을 상기 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단과, 상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로를 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버 내를 가열 또는 냉각 가능한 제1 가열·냉각 수단과, 상기 제1 챔버의 전단(前段)에 마련되어, 상기 기판 반송로를 반송되는 상기 기판을 검출하는 기판 검출 수단과, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 기판 반송 수단에 의한 기판 반송 속도를 제어 가능한 제어수단을 구비하며, 상기 제어수단은, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하여, 기판 반송 방향을 따라서 복수로 나누어진 기판의 영역별로, 상기 기판 반송 수단에 의한 기판 반송 속도를 바꾸어, 상기 제1 챔버 내에서의 체재 시간을 제어하는 것에 특징이 있다.
또한, 상기 제어수단은, 상기 제1 챔버 내에서의 기판의 전부 영역 및 후부 영역의 체재 시간이, 기판의 중앙부 영역보다 짧아지도록 제어하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의해, 기판을 반송하는 경우, 예를 들면, 그 중앙부는 통상의 반송 속도로 제1 챔버 내를 반송되며, 기판 전부를 제1 챔버에 반입하는 동안과 기판 후부를 제1 챔버로부터 반출하는 동안에는, 통상의 반송 속도보다도 고속으로 반송되는 제어가 가능하게 된다.
이에 따라, 기판의 중앙부가 제1 챔버에 체재하는 시간에 대하여, 기판 전부 및 기판 후부의 체재 시간이 짧아져, 기판 전체로서 받는 열량이 균일하게 되고, 기판면 내에서의 온도 불균일이 억제된다. 그 결과, 기판면 내에서의 배선 패턴의 선폭을 더 균일화할 수 있다.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 열처리방법은, 기판을 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하고, 상기 기판을 가열 또는 냉각된 제1 챔버 내에 반입하는 동시에, 상기 제1 챔버 내에 반입된 기판에 열처리를 행하는 열처리방법으로서, 상기 기판 반송로를 반송되는 기판을 상기 제1 챔버로의 반입전에 검출하는 스텝과, 상기 기판의 검출에 의해 기판의 반송 위치를 취득하여, 기판 반송 방향을 따라서 복수로 나누어진 기판의 영역별로, 기판 반송 속도를 바꾸어, 상기 제1 챔버 내에서의 체재 시간을 제어하는 스텝을 포함하는 것에 특징이 있다.
또한, 상기 제1 챔버 내에서의 체재 시간을 제어하는 스텝에서, 상기 제1 챔버 내에서의 기판의 전부 영역 및 후부 영역의 체재 시간이, 기판의 중앙부 영역보다 짧아지도록 제어하는 것이 바람직하다.
이러한 방법에 의하면, 기판을 반송하는 경우, 예를 들면, 그 중앙부는 통상의 반송 속도로 제1 챔버 내를 반송되며, 기판 전부를 제1 챔버에 반입하는 동안과 기판 후부를 제1 챔버로부터 반출하는 동안에는, 통상의 반송 속도보다 고속으로 반송되는 제어가 가능하게 된다.
이에 따라, 기판의 중앙부가 제1 챔버에 체재하는 시간에 대하여, 기판 전부 및 기판 후부의 체재 시간이 짧아지고, 기판 전체로서 받는 열량이 균일하게 되어, 기판면내에서의 온도 불균일이 억제된다. 그 결과, 기판면내에서의 배선 패턴의 선폭을 더 균일화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판을 수평으로 반송하면서 열처리를 실시하는 열처리장치로서, 기판면내에서의 열처리 온도의 불균일을 억제하여, 기판면내에서의 배선 패턴의 선폭을 균일화할 수 있는 열처리장치 및 열처리방법을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명에 의한 일 실시 형태의 전체 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 의한 일 실시 형태의 전체 개략 구성을 도시한 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 열처리장치의 동작의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 4(a) 내지 도 4(c)는, 도 3의 흐름도에 대응하는 열처리장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는, 도 3의 흐름도에 이어 실시되는, 본 발명의 열처리장치의 동작의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 6(a) 내지 도6(c)는, 도 5의 흐름도에 대응하는 열처리장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7(a) 내지 도7(d)는, 종래의 열처리장치의 과제를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은, 기판 온도 측정기의 위치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는, 기판의 단부(端部)로부터의 거리와, 그 위치에서의 기판 온도와의 관계를 도시한 그래프이다.
도 10은, 기판의 소정 위치의 온도와, 그 위치에서 가열 처리를 시작되고 나서 경과한 시간과의 관계를 도시한 그래프이다.
이하에 본 발명의 열처리장치에 따른 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이 실시 형태에서는, 열처리장치를, 기판인 유리 기판(이하, 기판(G)이라 한다)에 대하여 가열 처리하는 가열 처리 유닛에 적용한 경우를 예를 들어 설명한다.
또한, 이하의 설명에서 이용하는 기판(G)의 전부(前部)(영역)는, 예를 들면 기판 전체 길이에 대하여 기판 전단(前端)으로부터 4분의 1 정도(기판 전체 길이를 2000mm라 하면 500mm)까지의 영역으로 하고, 기판(G)의 후부(後部)(영역)는, 기판 전체 길이에 대하여 기판 후단(後端)으로부터 4분의 1 정도까지의 영역으로 한다. 또한, 기판(G)의 중앙부(영역)는, 상기 기판(G)의 전부 및 후부를 제외한 영역으로 한다.
도 1은, 가열 처리 유닛(1) 전체의 개략적인 구성을 도시한 단면도, 도 2는, 가열 처리 유닛(1)의 (평면 방향의 단면을 도시한) 평면도이다.
이 가열 처리 유닛(1)은, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 가능하게 부설된 복수의 롤러(20)에 의해서 기판(G)을 X방향을 향하여 반송하는 기판 반송로 (2)를 구비한다. 이 기판 반송로(2)를 따라서, 상류측으로부터 차례로(X방향을 향하여), 기판 반입부(3)와, 예비 가열을 행하는 프리히터부(4)와, 주 가열을 행하는 메인 히터부(5)와, 기판 반출부(6)가 배치되어 있다.
기판 반송로(2)는, 도 2에 도시한 바와 같이 Y방향으로 뻗는 원기둥형상의 롤러(20)(기판 반송 수단)를 복수 가지며, 그들 복수의 롤러(20)는, X방향으로 소정의 간격을 두고, 각각 회전 가능하게 배치되어 있다. 또한, 복수의 롤러(20)에 의해서 기판 반입부(3)로부터 기판 반출부(6)에 걸쳐 형성된 기판 반송로(2)는, 기판 반송 방향을 따라서 복수의 에어리어로 구획되어 있다.
구체적으로는, 기판 반입부(3)에 마련된 복수의 롤러(20)에 의해 제1 반송부 (2a)가 형성된다.
또한, 프리히터부(4) 내의 상류 영역에 마련된 롤러(20)에 의해 제2 반송부 (2b)가 형성된다. 또한, 이 제2 반송부(2b)의 기판 반송 방향의 길이, 즉, 프리히터부(4)의 개시 위치로부터의 길이는, 적어도 기판(G)의 전부(前部)의 길이보다 길게 형성되어 있다.
또한, 프리히터부(4) 내의 중앙 영역에 마련된 롤러(20)에 의해 제3 반송부 (2c)가 형성되고, 프리히터부(4) 내의 하류 영역으로부터 메인 히터부(5) 내의 중앙 영역에 걸쳐서 마련된 롤러(20)에 의해 제4 반송부(2d)가 형성되어 있다.
그리고, 제4 반송부(2d)의 프리히터부(4) 내에서의 기판 반송 방향의 길이는, 적어도 기판(G)의 후부의 길이보다 길게 형성되어 있다.
또한, 메인 히터부(5) 내의 하류 영역으로부터 기판 반출부(6)에 걸쳐서 마련된 롤러(20)에 의해 제5 반송부(2e)가 형성되어 있다.
상기 제1 반송부(2a) 내지 제5 반송부(2e)는, 각각 구동계가 독립적으로 형성되어 있다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 반송부(2a)에서의 복수의 롤러(20)는, 그 회전축(21)의 회전이 벨트(22a)에 의해서 연동 가능하게 마련되며, 1개의 회전축 (21)이 모터 등의 롤러 구동장치(10a)에 접속되어 있다.
또한, 제2 반송부(2b)에서의 복수의 롤러(20)는, 그 회전축(21)의 회전이 벨트(22b)에 의해서 연동 가능하게 마련되며, 1개의 회전축(21)이 모터 등의 롤러 구동장치(10b)에 접속되어 있다.
또한, 제3 반송부(2c)에서의 복수의 롤러(20)는, 그 회전축(21)의 회전이 벨트(22c)에 의해서 연동 가능하게 마련되며, 1개의 회전축(21)이 모터 등의 롤러 구동장치(10c)에 접속되어 있다.
또한, 제4 반송부(2d)에서의 복수의 롤러(20)는, 그 회전축(21)의 회전이 벨트(22d)에 의해서 연동 가능하게 마련되며, 1개의 회전축(21)이 모터 등의 롤러 구동장치(10d)에 접속되어 있다.
또한, 제5 반송부(2e)에서의 복수의 롤러(20)는, 그 회전축(21)의 회전이 벨트(22e)에 의해서 연동 가능하게 마련되며, 1개의 회전축(21)이 모터 등의 롤러 구동장치(10e)에 접속되어 있다.
그리고, 각 롤러(20)는, 그 주면(周面)이 기판(G)의 전체 폭에 걸쳐서 접하도록 마련되며, 가열된 기판(G)의 열이 잘 전달되지 않도록, 외주면부가 수지 등의 열전도율이 낮은 재료, 예를 들면, PEEK(폴리에테르에테르케톤)로 형성되어 있다. 또한, 롤러(20)의 회전축(21)은, 알루미늄, 스테인리스, 세라믹 등의 고강도이자 저열전도율의 재료로 형성되어 있다.
또한, 가열 처리 유닛(1)은 소정의 열처리 공간을 형성하기 위한 챔버(8)를 구비한다. 챔버(8)는, 기판 반송로(2)의 주위를 덮는 박형(薄型)의 상자 형상으로 형성되고, 이 챔버(8) 내에서, 롤러 반송되는 기판(G)에 대하여 프리히터부(4)에 의한 예비 가열과 메인 히터부(5)에 의한 주가열이 연속해서 이루어진다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 챔버(8)는, 프리히터부(4)의 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버(8A)와, 이 제1 챔버(8A)의 후단으로부터 연속 형성되어, 메인 히터부(5)의 열처리 공간을 형성하는 제2 챔버(8B)로 구성되는 것으로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이 챔버(8)의 전부 측벽에는, Y방향으로 뻗는 슬릿 형상의 반입구(51)가 형성되어 있다. 이 반입구(51)를 기판 반송로(2) 상의 기판(G)이 통과하여, 챔버(8) 내에 반입되도록 구성되어 있다.
또한, 챔버(8)의 후부 측벽에는, 기판 반송로(2) 상의 기판(G)이 통과 가능한 Y방향으로 뻗는 슬릿 형상의 반출구(52)가 형성되어 있다. 즉, 이 반출구(52)를 기판 반송로(2) 상의 기판(G)이 통과하여, 챔버(8)로부터 반출되도록 구성되어 있다.
또한, 챔버(8)의 상하 좌우의 벽부는, 서로 공간을 두고 형성된 내벽(12) 및 외벽(13)을 구비한 이중벽 구조를 가지고 있으며, 내벽(12) 및 외벽(13) 사이의 공간(14)이, 챔버(8) 내외를 단열하는 공기 단열층으로서 기능한다. 그리고, 외벽 (13)의 내측면에는, 단열재(15)가 마련되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 챔버(8)에서, Y방향에 대향하는{상기 내벽 (12)과 외벽(13)으로 이루어지는} 측벽에는, 베어링(22)이 마련되고, 그 베어링 (22)에 의해서, 기판 반송로(2)의 롤러(20)가 각각에 회전 가능하게 지지되어 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이 챔버(8)에서, 반입구(51) 부근의 상벽부(上壁部)에는 배기(排氣口, 25)가 마련되고, 하벽부(下壁部)에는 배기구(26)가 마련되어, 각각 배기량 가변의 배기장치(31,32)에 접속되어 있다.
또한, 챔버(8)의 반출구(52) 부근의 상벽부에는 배기구(27)가 마련되고, 하벽부에는 배기구(28)가 마련되어, 각각 배기량 가변의 배기장치(33,34)에 접속되어 있다.
즉, 상기 배기장치(31 내지 34)가 가동함으로써 배기구(25 내지 28)를 통하여 챔버(8) 내의 배기가 이루어지고, 챔버내 온도를 더 안정화시키는 구성으로 되어 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이 프리히터부(4)는, 제1 가열 수단으로서 기판 반송로(2)를 따라서 챔버(8) 내에 배열된, 복수의 하부(下部) 면상(面狀) 히터(17) 및 상부 면상 히터(18)를 구비한다. 이들 하부 면상 히터(17) 및 상부 면상 히터 (18)는, 각각에 구동 전류가 공급됨으로써 발열하는 구성으로 되어 있다.
하부 면상 히터(17)는, 각각 직사각 형상의 플레이트로 이루어지고, 각 플레이트는 하방으로부터 기판(G)을 가열하도록 서로 이웃한 롤러 부재(20) 사이에 부설되어 있다.
또한, 상부 면상 히터(18)는, 각각 직사각 형상의 플레이트로 이루어지고, 도 1에 도시한 바와 같이 상방으로부터 기판(G)을 가열하도록 챔버(8)의 천정부에 부설되어 있다.
또한, 하부 면상 히터(17)와 상부 면상 히터(18)에는, 히터 전원(36)에 의해 구동 전류가 공급되고, 히터 전원(36)은, 컴퓨터로 구성된 제어부(40)(제어수단)에 의해서 제어된다.
한편, 메인 히터부(5)는, 제2 가열 수단으로서, 기판 반송로(2)를 따라서 챔버(8) 내에 마련된 직사각 형상의 플레이트로 이루어진 하부 면상 히터(23)와 상부 면상 히터(24)를 구비한다. 이 중에서, 하부 면상 히터(23)는, 기판(G)의 하방으로부터 가열하도록 서로 이웃한 롤러 부재(20) 사이에 부설되고, 상부 면상 히터(24)는, 기판(G)의 상방으로부터 가열하도록 챔버(8)의 천정부에 부설되어 있다. 상기 하부 면상 히터(23)와 상부 면상 히터(24)에는, 히터 전원(39)에 의해 구동 전류가 공급되고, 히터 전원(39)은 제어부(40)에 의해서 제어되도록 구성되어 있다.
또한, 이 가열 처리 유닛(1)에서는, 기판 반입부(3)의 소정 위치에, 기판 반송로(2)를 반송되는 기판(G)을 검출하기 위한 기판 검출 센서(45)(기판 검출 수단)가 마련되고, 그 검출 신호를 제어부(40)에 출력하도록 되어 있다.
이 기판 검출 센서(45)는, 예를 들면 챔버(8)의 반입구(51)로부터 바로 앞쪽에 소정 거리를 두고 마련되어, 센서 상을 기판(G)의 소정 개소(예를 들면 선단)가 통과하여 소정 시간이 경과한 후에, 기판(G)이 반입구(51)로부터 챔버(8)내{프리히터부(4)}에 반입되도록 되어 있다.
또한, 챔버(8) 내에서 메인 히터부(5)의 중앙 영역에는, 이 메인 히터부(5)에 반입되는 기판(G)에 대하여, 예를 들면 적외선 조사에 의해 비접촉으로 기판 온도의 검출을 행하는 기판 온도 검출 센서(46)(기판 온도 검출 수단)가 마련되고, 그 검출 신호를 제어부(40)에 출력하도록 되어 있다. 즉, 제어부(40)는, 기판 온도 검출 센서(46)의 출력에 기초하여, 프리히터부(4)에 의해서 가열된 기판(G)의 온도를 취득할 수 있다.
계속해서, 이렇게 구성된 가열 처리 유닛(1)에 의한 일련의 열처리 공정에 대하여, 도 3 내지 도 6을 이용하여 더 설명한다. 한편, 도 3 및 도 5는, 가열 처리 유닛(1)에서의 기판 반송 제어의 흐름을 도시한 흐름도이고, 도 4 및 도 6은, 가열 처리 유닛(1)에서의 기판 반송 상태를 도시한 단면도이다.
먼저, 히터 전원(36)로부터의 구동 전류의 공급에 의해, 프리히터부(4)의 하부 면상 히터(17) 및 상부 면상 히터(18)의 온도가 예비 가열 온도(예를 들면 160℃)로 설정된다. 또한, 히터 전원(39)으로부터의 구동 전류의 공급에 의해, 메인 히터부(5)의 하부 면상 히터(23) 및 상부 면상 히터(24)의 온도가, 프리히터부(4)에서 가열된 기판(G)의 온도를 유지하기 위한 열처리 온도(예를 들면 100℃)로 설정된다.
이 히터 온도의 설정에 의해, 챔버(8) 내의 분위기는 프리히터부(4)가 메인 히터부(5)보다 소정 온도 높은 상태로 된다. 즉, 기판(G)은, 고온(160℃)의 분위기로 된 프리히터부(4)를 통과함으로써, 그 기판 온도가 소정의 열처리 온도(예를 들면 100℃)까지 승온되고, 메인 히터부(5)를 통과하는 동안, 기판 온도가 유지되는 구성으로 되어 있다.
상기와 같이 기판 반입 전에 챔버(8) 내의 분위기 온도가 조정된 후, 제1 반송부(2a) 내지 제5 반송부(2e)는 통상 속도(예를 들면 50mm/sec)의 구동이 이루어져, 피처리 기판인 기판(G)은, 기판 반입부(3)의 기판 반송로(2)를 반송된다.
그리고, 도 4(a)에 도시한 바와 같이 기판 검출 센서(45)에 의해서 기판(G)이 검출되면(도 3의 스텝 S1), 제어부(40)에 그 기판 검출 신호가 공급된다.
제어부(40)는, 상기 기판 검출 신호와 기판 반송 속도에 의거하여, 기판(G)의 반송 위치를 취득(검출) 개시한다. 그리고, 제어부(40)는, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 기판(G)이 챔버(8)의 반입구(51)로부터 프리히터부(4)에 반입되는 타이밍에서(도 3의 스텝 S2), 제1 반송부(2a) 및 제2 반송부(2b)의 반송 속도가 소정 속도로 상승하도록 롤러 구동장치(10a,10b)를 제어한다(도 3의 스텝 S3). 이에 따라 기판(G)의 전부(前部)는, 통상보다 빠른 반송 속도(예를 들면 100mm/sec)로 프리히터부(4)에 반입된다.
또한, 제어부(40)는, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 기판(G)의 중앙부가 프리히터부(4)에 반입되는 타이밍에서(도 3의 스텝 S4), 제1 반송부(2a) 및 제2 반송부 (2b)의 반송 속도가 통상 속도(50mm/sec)로 돌아오도록 롤러 구동장치(10a,10b)를 제어한다(도 3의 스텝 S5). 이에 따라 기판(G)의 중앙부는, 통상 속도(50mm/sec)로 프리히터부(4)에 반입된다.
또한, 제어부(40)는, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 기판(G)의 중앙부가 프리히터부(4)로부터 반출되어, 기판(G)의 후부만이 프리히터부(4)내에 남는 타이밍에서(도 3의 스텝 S6), 제4 반송부(2d) 및 제5 반송부(2e)의 반송 속도가 소정 속도로 상승하도록 롤러 구동장치(10d,10e)를 제어한다(도 3의 스텝 S7). 이에 따라 기판(G)의 후부는, 통상보다 빠른 반송 속도(예를 들면 100mm/sec)로 프리히터부(4)로부터 반출되어, 메인 히터부(5)에 반입된다(도 3의 스텝 S8).
또한, 제어부(40)는, 상기와 같이 기판(G)의 전체가 메인 히터부(5)에 반입되면, 제4 반송 속도 및 제5 반송 속도가 통상 속도(50mm/sec)로 돌아오도록 롤러 구동장치(10d,10e)를 제어한다(도 3의 스텝 S9). 이에 따라 기판(G)은, 통상의 반송 속도(50mm/sec)로 메인 히터부(5)를 반송되게 된다.
이와 같이 가열 처리 유닛(1)에서 기판(G)을 반송하는 경우, 그 중앙부는 통상의 반송 속도(50mm/sec)로 프리히터부(4)를 반송되지만, 기판 전부를 프리히터부 (4)에 반입하는 동안과 기판 후부를 프리히터부(4)로부터 반출하는 동안은, 통상의 반송 속도보다 고속(100mm/sec)으로 반송된다.
그 결과, 기판(G)의 중앙부가 프리히터부(4)에 체재하는 시간에 대하여, 기판 전부 및 기판 후부의 체재 시간이 더 짧아져, 기판 전체로서 받는 열량이 균일하게 되어 기판면내에서의 온도 불균일이 억제된다.
또한, 제어부(40)는, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 메인 히터부(5)에서는, 기판(G)의 중앙부 영역이 기판 온도 검출 센서(46)의 부근을 통과하는 타이밍에 기판 중앙부의 온도를 취득한다(도 5의 스텝 St1).
또한, 제어부(40)는, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 기판(G)의 후부가 기판 온도 검출 센서(46)의 부근을 통과하는 타이밍에서 기판 후부 영역의 온도를 취득한다(도 5의 스텝 St2).
제어부(40)는, 취득한 기판 중앙부의 온도와 기판 후부의 온도를 비교하여, 기판 후부의 온도가 더 높은 경우에는(도 5의 스텝 St3), 도 6(c)에 도시한 상태로부터, 기판 후부를 통상의 반송 속도보다 빠르게 메인 히터부(5)로부터 반출하도록 롤러 구동장치(10e)를 제어한다(도 5의 스텝 St4). 이에 따라, 기판(G)은, 제5 반송부(2e)에서 통상보다 소정 속도 고속(예를 들면 100mm/sec)으로 반송되어, 메인 히터부(5)에서의 열처리 시간이 더 짧아진다(도 5의 스텝 St6).
한편, 제어부(40)는, 취득한 기판 중앙부의 온도가 기판 후부의 온도보다 높은 경우에는, 도 6(c)에 도시한 상태로부터, 기판 후부를 통상의 반송 속도보다 느리게 메인 히터부(5)로부터 반출하도록 롤러 구동장치(10e)를 제어한다(도 5의 스텝 St5). 이 경우에는, 기판(G)은 제5 반송부(2e) 상을 통상보다 소정 속도 저속(예를 들면 30mm/sec)으로 반출되어, 메인 히터부(5)에서의 열처리 시간이 더 길어진다(도 5의 스텝 St6).
또한, 취득한 기판 중앙부의 온도와 기판 후부의 온도의 차이가 허용 범위내인 경우는 그대로 반출된다(도 5의 스텝 St6).
이와 같이 메인 히터부(5)에서의 기판 후부의 체재 시간을 조정할 수 있게 됨으로써, 기판 면내 온도가 더 균일화된다.
이상과 같이 본 발명에 의한 실시 형태에 의하면, 가열 처리 유닛(1)에서 기판(G)을 반송하는 경우, 그 중앙부는 통상의 반송 속도로 프리히터부(4)를 반송되고, 기판 전부를 프리히터부(4)에 반입하는 동안과 기판 후부를 프리히터부(4)로부터 반출하는 동안에는, 통상의 반송 속도보다 고속으로 반송된다.
이에 따라, 기판(G)의 중앙부가 프리히터부(4)에 체재하는 시간에 대하여, 기판 전부 및 기판 후부의 체재 시간이 짧아져, 기판 전체로서 받는 열량이 균일하게 되고, 기판면내에서의 온도 불균일이 억제된다. 그 결과, 기판면내에서의 배선 패턴의 선폭을 더 균일화할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 프리히터부(4)에서의 기판 중앙부의 반송 속도에 대하여 기판 전부 및 기판 후부의 반송 속도가 고속으로 되는 기간을 마련하는 것으로 했지만, 그 제어 방법으로 한정되는 것은 아니다.
즉, 기판 중앙부의 반송 속도에 대하여 기판 전부 및 기판 후부의 반송 속도가 상대적으로 고속으로 되면 좋고, 예를 들면, 프리히터부(4) 내에서 적어도 기판 중앙부의 반송시에는 통상보다 저속 반송으로 되도록 제어를 행하여도 좋다.
여기서, 본 실시 형태에서, 작업자(오퍼레이터)가 설정(처리장치에 입력)하는 값으로서는,
a) 기판 전부의 거리{프리히터부(4)에 기판(G)의 선단이 반입되어 기판(G)의 반송 속도를 빠르게 하는 거리}
b) a)에서의 기판(G)의 반송 속도
c) 기판 후부의 거리{프리히터부(4)로부터 기판(G)을 반출할 때 기판(G)의 반송 속도를 빠르게 하는 거리}
d) c)에서의 기판(G)의 반송 속도의 4가지가 있다.
상기의 4가지의 값을 정함에 있어, 미리 다음의 작업을 행한다. 먼저, 기판 (G)이 프리히터부(4) 내를 통과할 때의 기판(G)의 온도 변화를 측정한다. 구체적으로는, 도 8에 도시한 바와 같이, 프리히터부(4) 반출구 부근에 이격되어 기판의 온도를 측정할 수 있는 기판 온도 측정기(80)를 배치한다. 프리히터부(4)를 사용시의 소정 온도(예를 들면 160℃)로 설정하고, 기판(G)을 통상 속도(예를 들면 50mm/sec)로 반송하여, 기판 온도 측정기(80)로 기판(G)의 온도를 측정한다. 이 측정 결과를 그래프로 한 것이 도 9이다. 도 9를 이용하여, a) 기판 전부의 거리와, c) 기판 후부의 거리를 결정한다. 구체적으로는, 도 9에서 온도 변화가 큰 부분인 ①과 ②, + 소정의 값(여유를 두기 위해) 예를 들면 50mm로 하여,
a) = ① + 50(mm)…H
c) = ② + 50(mm)…I 로 결정한다.
다음으로, 프리히터부(4)는 그대로의 온도(160℃)로, 메인 히터부(5)를 소정의 온도 예를 들면 100℃로 설정한다. 그리고, 온도를 측정하기 위한 열전대를 기판(G)에 붙여, 통상 속도(예를 들면 50mm/sec)로 기판(G)을 프리히터부(4)와 메인 히터부(5)로 반송시키면서, 기판(G)의 온도를 측정한다. 이 측정 결과를 그래프화한 것이 도 10이다. 여기서, 도 10은, 열전대를 붙인 위치의 기판(G)의 온도와, 그 위치를 가열 처리를 시작하고 나서 경과한 시간과의 관계를 도시한 그래프이다. 먼저, 도 9로부터, 기판 전부, 기판 후부 각각이 기판 중앙부로부터 몇℃ 온도가 높은지(도 9에서는, 예를 들면 6℃)를 읽어낸다. 그리고, 기판 전부가 6℃ 승온하지 않게 하려면, 도 10의 그래프의 기울기 부분의 온도와 시간의 관계로부터, 계산으로 예를 들면,
b) = 100mm/sec
d) = 100mm/sec로 구할 수 있다.
한편, 기판(G)의 통상 반송 속도의 결정 방법은, 기판(G)의 처리 시간을 기초로 결정한다. 처리부의 길이가 일정하므로, 처리 시간을 정하면 기판(G)의 통상 반송 속도가 정해진다. 그리고, 메인 히터부(5)의 온도는, 기판(G)의 원하는 처리 온도(예를 들면 100℃)로 설정한다. 프리히터부(4)의 온도는, 기판(G)을 통상 반송 속도로 반송하여, 프리히터부(4)의 반출구에서 기판(G)의 중앙이, 원하는 처리 온도(예를 들면 100℃)에 도달하도록 설정(예를 들면 160℃)한다.
상기와 같이, 각각의 값을 결정하여, 그 값을 처리 장치에 설정하고, 그러고 나서 기판(G)의 처리를 시작함으로써, 처리에서의 기판(G) 내의 온도 분포를 균일화할 수 있고, 따라서 제품의 생산수율을 향상할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 본 발명에 의한 열처리장치를, 기판(G)에 대하여 가열 처리를 실시하는 가열 처리 유닛(1)에 적용하는 것으로 했지만, 그에 한정되지 않고, 기판(G)에 대하여 냉각 처리를 행하는 기판 냉각 장치에 적용해도 좋다. 그 경우, 냉각 수단으로서 예를 들면 펠티에 소자에 의해 냉각된 플레이트를 이용할 수 있다.
또한, 그 경우, 종래의 과제로서, 기판(G)의 전부 영역 및 후부 영역의 온도가, 중앙부 영역의 온도보다 낮아지는 것을 고려할 수 있다. 그 때문에, 상기 실시 형태와 마찬가지로 챔버 내에서의 기판(G)의 전부 영역 및 후부 영역의 반송 속도가, 중앙부 영역의 반송 속도보다 빨라지도록 제어함으로써, 기판면내에서의 열처리(냉각) 온도의 불균일을 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 기판 반송 수단으로서 롤러(20)를 이용하는 것으로 했지만, 그에 한정되는 것이 아니고, 다른 반송 수단을 이용하는 것이라도 좋다. 예를 들면, 기판(G)을 유지하면서 기판 반송 방향을 따라서 형성된 레일을 슬라이드 이동하는 수단을 마련하여 제1 반송부(2a) 내지 제5 반송부(2e)에서의 반송 속도를 각각 제어하는 구성으로 해도 좋다.
1 : 가열 처리 유닛(열처리장치)
2 : 기판 반송로
8 : 챔버
8A : 제1 챔버
8B : 제2 챔버
17 : 하부 면상 히터(제1 가열·냉각 수단)
18 : 상부 면상 히터(제2 가열·냉각 수단)
20 : 롤러(기판 반송 수단)
40 : 제어부(제어수단)
45 : 기판 검출 센서(기판 검출 수단)
G : 기판(기판)

Claims (7)

  1. 수평으로 반송되는 기판에 열처리를 행하는 열처리장치로서,
    기판 반송로를 형성하고, 상기 기판을 상기 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단과,
    상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로를 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버와,
    상기 제1 챔버 내를 가열 또는 냉각 가능한 제1 가열·냉각 수단과,
    상기 제1 챔버의 전단(前段)에 마련되어, 상기 기판 반송로를 반송되는 상기 기판을 검출하는 기판 검출 수단과,
    상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 기판 반송 수단에 의한 기판 반송 속도를 제어 가능한 제어수단을 구비하며,
    상기 제어수단은, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고,
    기판 반송 방향을 따라서 복수로 나누어진 기판의 영역별로, 상기 기판 반송 수단에 의한 기판 반송 속도를 바꾸어, 상기 제1 챔버 내에서의 체재 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어수단은, 상기 제1 챔버 내에서의 기판의 전부(前部) 영역 및 후부(後部) 영역의 체재 시간이, 기판의 중앙부 영역보다 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판 반송로를 따라서 상기 제1 챔버의 후단(後段)에 마련되어, 상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로를 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제2 챔버와,
    상기 제2 챔버 내를 가열 또는 냉각 가능한 제2 가열·냉각 수단과,
    상기 제2 챔버 내를 반송되는 상기 기판의 중앙부 영역과 후부 영역의 온도를 각각 검출 가능하며, 검출 신호를 상기 제어수단에 공급하는 기판 온도 검출 수단을 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 기판 온도 검출 수단으로부터 취득한 상기 기판에서의 중앙부 영역의 온도와 후부 영역의 온도를 비교하고, 그 비교 결과에 의거하여, 기판의 후부 영역을 상기 제2 챔버로부터 반출하는 기판 반송 속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  4. 기판을 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하고, 상기 기판을 가열 또는 냉각된 제1 챔버 내에 반입하는 동시에, 상기 제1 챔버 내에 반입된 기판에 소정의 열처리를 행하는 열처리방법으로서,
    상기 기판 반송로를 반송되는 기판을 상기 제1 챔버로의 반입전에 검출하는 스텝과,
    상기 기판의 검출에 의해 기판의 반송 위치를 취득하여, 기판 반송 방향을 따라서 복수로 나누어진 기판의 영역별로, 기판 반송 속도를 바꾸어, 상기 제1 챔버 내에서의 체재 시간을 제어하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 챔버 내에서의 체재 시간을 제어하는 스텝에서,
    상기 제1 챔버 내에서의 기판의 전부 영역 및 후부 영역의 체재 시간이, 기판의 중앙부 영역보다 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판 반송로를 따라서 상기 제1 챔버의 후단에 마련된 제2 챔버에서, 상기 기판에 열처리를 행하면서 상기 기판을 반송하는 스텝과,
    상기 제2 챔버 내를 반송되는 상기 기판의 중앙부 영역과 후부 영역의 온도를 각각 검출하는 스텝과,
    취득한 상기 기판에서의 중앙부 영역의 온도와 후부 영역의 온도를 비교하고, 그 비교 결과에 의거하여, 기판의 후부 영역을 상기 제2 챔버로부터 반출하는 기판 반송 속도를 결정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
  7. 기판 반송로를 형성하고, 상기 기판을 상기 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단과,
    상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로를 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버와,
    상기 제1 챔버 내를 가열 또는 냉각 가능한 제1 가열·냉각 수단과,
    상기 제1 챔버의 전단에 마련되어, 상기 기판 반송로를 반송되는 상기 기판을 검출하는 기판 검출 수단과,
    상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 기판 반송 수단에 의한 기판 반송 속도를 제어 가능한 제어 수단을 구비하고, 수평으로 반송되는 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치에서 상기 제어 수단을 제어하는 프로그램을 기억한 기억 매체로서,
    상기 제어 수단은, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고,
    기판 반송 방향을 따라서 복수로 나누어진 기판의 영역별로, 상기 기판 반송 수단에 의한 기판 반송 속도를 바꾸어, 상기 제1 챔버 내에서의 체재 시간을 제어하는 프로그램을 기억한 기억매체.
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