KR20110139663A - 열처리 장치 및 열처리 방법 - Google Patents

열처리 장치 및 열처리 방법 Download PDF

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KR20110139663A
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요시히로 가와구찌
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판면 내에 있어서의 열처리 온도의 변동을 억제하고, 기판면 내에 있어서의 배선 패턴의 선폭을 균일화한다. 기판 반송 수단(20)과, 기판 반송로(2)의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로로 반송되는 피처리 기판 G에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버(8A)와, 상기 제1 챔버 내를 가열 가능한 제1 수단(17, 18)과, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 피처리 기판에 대해 소정 온도로 냉각된 에어를 분사하고, 국소적으로 냉각 가능한 제2 수단(41, 42)과, 상기 제1 챔버의 전단에 설치되고, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 피처리 기판을 검출하는 기판 검출 수단(45)과, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 제2 수단에 의한 냉각 동작의 온/오프 절환을 행하는 제어 수단(40)을 구비한다.

Description

열처리 장치 및 열처리 방법{THERMAL PROCESSING APPARATUS AND THERMAL PROCESSING METHOD}
본 발명은, 피처리 기판을 평류 반송하면서 상기 피처리 기판에 열처리를 실시하는 열처리 장치 및 열처리 방법에 관한 것이다.
예를 들어, FPD(플랫 패널 디스플레이)의 제조에 있어서는, 소위 포토리소그래피 공정에 의해 회로 패턴을 형성하는 것이 행해지고 있다.
구체적으로는, 글래스 기판 등의 피처리 기판에 소정의 막을 성막한 후, 처리액인 포토레지스트(이하, 레지스트라고 부름)를 도포하여 레지스트막을 형성하고, 회로 패턴에 대응하여 레지스트막을 노광하고, 이것을 현상 처리하는 것이다.
그런데 최근, 이 포토리소그래피 공정에서는, 스루풋 향상의 목적에 의해, 피처리 기판을 대략 수평 자세의 상태로 반송하면서, 그 피처리면에 대해 레지스트의 도포, 건조, 가열, 냉각 처리 등의 각 처리를 실시하는 구성이 많이 채용되고 있다.
예를 들어, 기판을 가열하고, 레지스트막의 건조나 현상 처리 후의 건조를 행하는 열처리 장치에서는, 특허 문헌 1에 개시된 바와 같이, 기판을 수평 방향으로 평류 반송하면서, 반송로를 따라서 배치된 히터에 의해서 가열 처리하는 구성이 보급되고 있다.
이와 같은 평류 반송 구조를 갖는 열처리 장치에 있어서는, 복수의 기판을 반송로 상에 연속적으로 흘리면서 열처리를 행할 수 있기 때문에, 스루풋의 향상을 기대할 수 있다.
도 12의 (a) 내지 (d)에 일례를 들어 구체적으로 설명하면, 도시하는 열처리 장치(60)는, 복수의 반송 롤러(61)가 회전 가능하게 부설되어 이루어지는 평류 기판 반송로(62)를 구비하고, 이 기판 반송로(62)를 따라서 열처리 공간을 형성하는 챔버(65)가 설치되어 있다. 챔버(65)에는, 슬릿 형상의 기판 반입구(65a)와 기판 반출구(65b)가 설치되어 있다.
즉, 기판 반송로(62)를 반송되는 기판 G(G1, G2, G3, …)는, 기판 반입구(65a)로부터 연속적으로 챔버(65) 내에 반입되어 소정의 열처리가 실시되고, 기판 반출구(65b)로부터 반출되도록 되어 있다.
챔버(65) 내에는, 기판 G(G1, G2, G3, …)에 대해 예비 가열을 행하고, 기판 G를 소정 온도까지 승온하는 예비 히터부(63)와, 기판 온도를 유지하기 위한 주가열을 행하는 메인 히터부(64)가 연속해서 설치되어 있다.
예비 히터부(63)는, 각 반송 롤러(61)의 사이에 설치된 하부 히터(66)와, 천정부에 설치된 상부 히터(67)를 구비하고, 메인 히터부(64)는, 각 반송 롤러(61)의 사이에 설치된 하부 히터(69)와, 천정부에 설치된 상부 히터(70)를 구비하고 있다.
이와 같이 구성된 열처리 장치(60)에 있어서는, 예비 히터부(63)에 있어서, 기판 G를 소정 온도(예를 들어 100℃)까지 가열하기 위해, 하부 히터(66) 및 상부 히터(67)가 소정의 설정 온도(예를 들어 160℃)로 이루어진다.
한편, 메인 히터부(64)에 있어서는, 예비 히터부(63)에 있어서 가열된 기판 G의 온도를 유지하고, 열처리를 효율적으로 행하기 위해, 하부 히터(69) 및 상부 히터(70)가 소정의 열처리 온도(예를 들어 100℃)로 된다.
그리고, 도 12의 (a) 내지 (d)에 시계열로 상태를 도시한 바와 같이, 로트 단위로 복수의 기판 G(G1, G2, G3, …)가 연속적으로 반입구(65a)로부터 예비 히터부(63)에 반입되고, 거기서 각 기판 G는 소정 온도(예를 들어 100℃)까지 가열된다.
예비 히터부(63)에 있어서 승온된 각 기판 G는, 계속해서 메인 히터부(64)에 반송되고, 거기서 기판 온도가 유지되어 소정의 열처리(예를 들어, 레지스트 중의 용제를 증발시키는 처리)가 실시되고, 반출구(65b)로부터 연속해서 반출된다.
일본 특허 공개 제2007-158088호 공보
그러나, 도 12의 (a) 내지 도 12의 (d)에 도시한 평류 반송 구조의 열처리 장치에 있어서는, 예비 히터부(63)에 의한 예비 가열 후의 기판 온도가, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역과, 중앙부의 영역으로 다른 경향이 있었다.
구체적으로는, 기판 G의 전방부 영역은, 전방에 계속되는 기판면(복사열을 흡수, 반사하는 면)이 없기 때문에, 하부 히터(66) 및 상부 히터(67)에 의한 복사열을 각각 기판 양면에서 받아, 중앙부 영역보다도 고온으로 되어 있었다.
한편, 기판 G의 후방부 영역에 있어서는, 후방에 계속되는 기판면(복사열을 흡수, 반사하는 면)이 없기 때문에, 전방부 영역과 마찬가지로, 하부 히터(66) 및 상부 히터(67)에 의한 복사열을 각각 기판 양면에서 받아, 중앙부 영역보다도 고온으로 되어 있었다.
이 때문에, 예비 히터부(63)에서 승온된 기판 G에 대해 메인 히터부(64)에 있어서 소정의 가열 처리를 실시할 때에, 기판면 내의 온도 변동에 의해서, 배선 패턴의 선폭이 불균일하게 된다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 피처리 기판을 평류 반송하면서 열처리를 실시하는 열처리 장치에 있어서, 기판면 내에 있어서의 열처리 온도의 변동을 억제하고, 기판면 내에 있어서의 배선 패턴의 선폭을 보다 균일화할 수 있는 열처리 장치 및 열처리 방법을 제공한다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 열처리 장치는, 수평으로 반송되는 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치이며, 기판 반송로를 형성하고, 상기 기판을 상기 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단과, 상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버 내를 가열 가능한 제1 수단과, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판에 대해 기체를 분사하고, 국소적으로 냉각 가능한 제2 수단과, 상기 제1 챔버의 전단에 설치되고, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판을 검출하는 기판 검출 수단과, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 제2 수단에 의한 냉각 동작의 온/오프 절환을 행하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고, 기판 반송 방향을 따라서 복수로 나뉘어진 기판의 영역마다, 상기 제2 수단에 의한 냉각 동작의 온/오프 절환을 행하고, 상기 기판은, 상기 제2 수단의 냉각 동작에 의해, 그 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도가, 중앙부 영역의 온도보다도 낮은 상태로 이루어지고, 또한, 상기 제1 수단에 의한 가열 처리가 행해지는 것에 특징을 갖는다.
혹은, 상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 열처리 장치는, 수평으로 반송되는 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치이며, 기판 반송로를 형성하고, 상기 기판을 상기 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단과, 상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버 내를 가열 가능한 제1 수단과, 상기 기판 반송로로 반송되는 기판의 상방 또는 하방에 배치되고, 승강 이동 가능한 열원을 갖고, 상기 열원을 기판에 가까이 하여 상기 기판을 국소적으로 가열 가능한 제2 수단과, 상기 제1 챔버의 전단에 설치되고, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판을 검출하는 기판 검출 수단과, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 제2 수단이 갖는 열원의 승강 이동을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고, 기판 반송 방향을 따라서 복수로 나뉘어진 기판의 영역마다, 상기 제2 수단이 갖는 열원의 승강 이동을 제어하고, 상기 기판은, 상기 제2 수단의 가열 동작에 의해, 그 중앙부 영역의 온도가, 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 이루어지고, 또한, 상기 제1 수단에 의한 가열 처리가 행해지는 것에 특징을 갖는다.
혹은, 상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 열처리 장치는, 수평으로 반송되는 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치이며, 기판 반송로를 형성하고, 상기 기판을 상기 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단과, 상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버와, 상기 제1 챔버 내를 가열 가능한 제1 수단과, 상기 기판 반송로로 반송되는 기판의 상방 또는 하방에 설치된 열원과 반송되는 기판과의 사이에 강제 대류를 형성함으로써 상기 기판을 국소적으로 가열 가능한 제2 수단과, 상기 제1 챔버의 전단에 설치되고, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판을 검출하는 기판 검출 수단과, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 제2 수단에 의한 강제 대류 형성 동작의 온/오프 절환을 행하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고, 기판 반송 방향을 따라서 복수로 나뉘어진 기판의 영역마다, 상기 제2 수단에 의한 강제 대류 형성 동작의 온/오프 절환을 행하고, 상기 기판은, 상기 제2 수단의 가열 동작에 의해, 그 중앙부 영역의 온도가, 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 이루어지고, 또한, 상기 제1 수단에 의한 가열 처리가 행해지는 것에 특징을 갖는다.
이상의 어느 하나의 구성에 의해서도, 제1 챔버 내에 있어서의 가열 처리의 개시 시에 있어서, 기판의 전방부 영역 및 후방부 영역은, 그 기판 온도가 중앙부 영역의 온도보다도 낮은 상태로 이루어진다. 이에 의해, 제1 챔버에서의 가열 처리 후에서의 기판 온도의 목표값에 대한 필요 승온 폭은, 기판의 전방부 영역 및 후방부 영역에 있어서, 중앙부 영역보다도 커진다.
그러나, 제1 챔버에 있어서, 고온 분위기 내를 반송되는 기판에 있어서는, 그 전방부 영역 및 후방부 영역이 받는 열량은, 중앙부 영역이 받는 열량보다도 크다. 그 때문에 제1 챔버를 반출되었을 때의 기판의 온도는, 결과적으로 대략 면내 균일하게 되어, 기판면 내에 있어서의 온도 변동이 억제되고, 배선 패턴의 선폭을 보다 균일화할 수 있다.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 열처리 방법은, 기판을 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하고, 가열된 제1 챔버 내에 상기 기판을 반입하는 동시에, 상기 제1 챔버 내에 반입된 기판에 열처리를 행하는 열처리 방법이며, 상기 기판 반송로로 반송되는 기판을 상기 제1 챔버에의 반입 전에 검출하는 스텝과, 상기 기판의 검출에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고, 기판 반송 방향을 따라서 나뉘어진 기판의 전방부 영역과 후방부 영역에 대해, 기체를 분사하고, 상기 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도가 중앙부 영역의 온도보다도 낮은 상태로 하는 스텝과, 상기 제1 챔버 내에 있어서 상기 기판에 가열 처리를 행하는 스텝을 포함하는 것에 특징을 갖는다.
혹은, 상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 열처리 방법은, 기판을 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하고, 가열된 제1 챔버 내에 상기 기판을 반입하는 동시에, 상기 제1 챔버 내에 반입된 기판에 열처리를 행하는 열처리 방법이며, 상기 기판 반송로로 반송되는 기판을 상기 제1 챔버에의 반입 전에 검출하는 스텝과, 상기 기판의 검출에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고, 기판 반송 방향을 따라서 나뉘어진 기판의 중앙부 영역에 대해, 승강 이동 가능한 열원을 가까이 하고, 상기 중앙부 영역의 온도가 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 하는 스텝과, 가열된 상기 제1 챔버 내에 있어서 상기 기판에 가열 처리를 행하는 스텝을 포함하는 것에 특징을 갖는다.
혹은, 상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 열처리 방법은, 기판을 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하고, 가열된 제1 챔버 내에 상기 기판을 반입하는 동시에, 상기 제1 챔버 내에 반입된 기판에 열처리를 행하는 열처리 방법이며, 상기 기판 반송로로 반송되는 기판을 상기 제1 챔버에의 반입 전에 검출하는 스텝과, 상기 기판의 검출에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고, 기판 반송 방향을 따라서 나뉘어진 기판의 중앙부 영역에 대해, 기판의 상방 또는 하방에 설치된 열원과 반송되는 기판과의 사이에 강제 대류를 형성함으로써 더 가열하고, 상기 중앙부 영역의 온도가 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 하는 스텝과, 가열된 상기 제1 챔버 내에 있어서 상기 기판에 가열 처리를 행하는 스텝을 포함하는 것에 특징을 갖는다.
이상의 어느 하나의 방법에 의해서도, 제1 챔버 내에 있어서의 가열 처리의 개시 시에 있어서, 기판의 전방부 영역 및 후방부 영역은, 그 기판 온도가 중앙부 영역의 온도보다도 낮은 상태로 이루어진다. 이에 의해, 제1 챔버에서의 가열 처리 후에서의 기판 온도의 목표값에 대한 필요 승온 폭은, 기판의 전방부 영역 및 후방부 영역에 있어서, 중앙부 영역보다도 커진다.
그러나, 제1 챔버에 있어서, 고온 분위기 내를 반송되는 기판에 있어서는, 그 전방부 영역 및 후방부 영역이 받는 열량은, 중앙부 영역이 받는 열량보다도 크다. 그 때문에 제1 챔버를 반출되었을 때의 기판의 온도는, 결과적으로 대략 면내 균일하게 되어, 기판면 내에 있어서의 온도 변동이 억제되고, 배선 패턴의 선폭을 보다 균일화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판을 수평으로 반송하면서 열처리를 행하는 열처리 장치에 있어서, 기판면 내에 있어서의 열처리 온도의 변동을 억제하고, 기판면 내에 있어서의 배선 패턴의 선폭을 균일화할 수 있는 열처리 장치 및 열처리 방법을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 전체 개략적인 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 전체 개략적인 구성을 도시하는 평면도.
도 3은 도 1의 열처리 장치의 동작의 흐름을 나타내는 플로우도.
도 4의 (a) 내지 (d)는 도 3의 플로우에 대응하는 열처리 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시 형태의 일부 개략적인 구성을 도시하는 단면도.
도 6은 도 5의 열처리 장치의 동작의 흐름을 나타내는 플로우도.
도 7의 (a) 내지 (d)는 도 6의 플로우에 대응하는 열처리 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 제2 실시 형태의 변형예로서, 일부 개략적인 구성을 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 제2 실시 형태의 다른 변형예로서, 일부 개략적인 구성을 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 제2 실시 형태의 다른 변형예로서, 일부 개략적인 구성을 도시하는 단면도.
도 11은 도 10의 열처리 장치의 일부 개략적인 구성을 도시하는 평면도.
도 12의 (a) 내지 (d)는 종래의 열처리 장치의 과제를 설명하기 위한 단면도.
도 13은 제3 실시 형태의 설명도.
도 14는 종래의 실시 형태에 있어서의 기판의 온도 분포의 설명도.
이하, 본 발명의 열처리 장치에 따른 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 있어서는, 열처리 장치를, 피처리 기판인 글래스 기판(이하, 기판 G라고 부름)에 대해 가열 처리하는 가열 처리 유닛에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서 사용하는 기판 G의 전방부(영역)란, 예를 들어 기판 전체 길이에 대하여 기판 전단으로부터 4분의 1 정도(기판 전체 길이를 2000㎜로 하면 500㎜)까지의 영역으로 하고, 기판 G의 후방부(영역)란, 기판 전체 길이에 대하여 기판 후단으로부터 4분의 1 정도까지의 영역으로 한다. 또한 기판 G의 중앙부(영역)란, 상기 기판 G의 전방부 및 후방부를 제외하는 영역으로 한다.
도 1은, 가열 처리 유닛(1)의 제1 실시 형태에 따른 전체의 개략적인 구성을 도시하는 단면도, 도 2는, 도 1의 가열 처리 유닛(1)의(평면 방향의 단면을 도시함) 평면도이다.
이 가열 처리 유닛(1)은, 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 가능하게 부설된 복수의 롤러(20)에 의해서 기판 G를 X방향을 향하여 반송하는 기판 반송로(2)를 구비한다. 이 기판 반송로(2)를 따라서, 상류측으로부터 순서대로(X방향을 향하여), 기판 반입부(3)와, 예비 가열을 행하는 예비 히터부(4)와, 주가열을 행하는 메인 히터부(5)와 기판 반출부(6)가 배치되어 있다.
기판 반송로(2)는, 도 2에 도시한 바와 같이 Y방향으로 연장되는 원주 형상의 롤러(20)(기판 반송 수단)를 복수개 갖고, 이들 복수의 롤러(20)는, X방향으로 소정의 간격을 두고, 각각 회전 가능하게 배치되어 있다. 또한, 기판 반입부(3)에 있어서의 롤러(20)와, 예비 히터부(4)에 있어서의 롤러(20)와, 메인 히터부(5)에 있어서의 롤러(20)는, 각각 구동계가 독립적으로 설치되어 있다. 구체적으로는, 기판 반입부(3)에 있어서의 복수의 롤러(20)는, 그 회전축(21)의 회전이 벨트(22a)에 의해서 연동 가능하게 설치되고, 1개의 회전축(21)이 모터 등의 롤러 구동 장치(10a)에 접속되어 있다.
또한, 예비 히터부(4)에 있어서의 복수의 롤러(20)는, 그 회전축(21)의 회전이 벨트(22b)에 의해서 연동 가능하게 설치되고, 1개의 회전축(21)이 모터 등의 롤러 구동 장치(10b)에 접속되어 있다.
또한, 메인 히터부(5)에 있어서의 복수의 롤러(20)는, 그 회전축(21)의 회전이 벨트(22c)에 의해서 연동 가능하게 설치되고, 1개의 회전축(21)이 모터 등의 롤러 구동 장치(10c)에 접속되어 있다.
또한 기판 반출부(6)에 있어서의 복수의 롤러(20)는, 그 회전축(21)의 회전이 벨트(22d)에 의해서 연동 가능하게 설치되고, 1개의 회전축(21)이 모터 등의 롤러 구동 장치(10d)에 접속되어 있다.
또한, 각 롤러(20)는, 그 주위면이 기판 G의 전폭에 걸쳐서 접하도록 설치되고, 가열된 기판 G의 열이 전달되기 어렵도록, 외주면부가 수지 등의 열전도율이 낮은 재료, 예를 들어 PEEK(폴리에테르에테르케톤)로 형성되어 있다. 또한, 롤러(20)의 회전축(21)은, 알루미늄, 스테인레스, 세라믹 등의 고강도 또한 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 박형의 상자 형상으로 형성되고, 이 챔버(8) 내에 있어서, 롤러 반송되는 기판 G에 대해 예비 히터부(4)에 의한 예비 가열과 메인 히터부(5)에 의한 주가열이 연속해서 행해진다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 챔버(8)는, 예비 히터부(4)의 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버(8A)와, 이 제1 챔버(8A)의 후단으로부터 연속 형성되고, 메인 히터부(5)의 열처리 공간을 형성하는 제2 챔버(8B)로 이루어지는 것으로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이 챔버(8)의 전방부 측벽에는, Y방향으로 연장되는 슬릿 형상의 반입구(51)가 설치되어 있다. 이 반입구(51)를 기판 반송로(2) 상의 기판 G가 통과하여, 챔버(8) 내에 반입되도록 구성되어 있다.
또한, 챔버(8)의 후방부 측벽에는, 기판 반송로(2) 상의 기판 G가 통과 가능한 Y방향으로 연장되는 슬릿 형상의 반출구(52)가 설치되어 있다. 즉, 이 반출구(52)를 기판 반송로(2) 상의 기판 G가 통과하여, 챔버(8)로부터 반출되도록 구성되어 있다.
또한, 챔버(8)의 상하 좌우의 벽부는, 서로 공간을 두고 설치된 내벽(12) 및 외벽(13)을 구비한 이중벽 구조를 갖고 있고, 내벽(12) 및 외벽(13)의 사이의 공간(14)이, 챔버(8) 내외를 단열하는 공기 단열층으로서 기능한다. 또한, 외벽(13)의 내측면에는, 단열재(15)가 설치되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 챔버(8)에 있어서, Y방향에 대향하는[상기 내벽(12)과 외벽(13)으로 이루어지는] 측벽에는, 베어링(19)이 설치되고, 그 베어링(19)에 의해서, 기판 반송로(2)의 롤러(20)가 각각 회전 가능하게 지지되어 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이 챔버(8)에 있어서, 반입구(51) 부근의 상벽부에는 배기구(25)가 설치되고, 하벽부에는 배기구(26)가 설치되고, 각각 배기량 가변한 배기 장치(31, 32)에 접속되어 있다.
또한, 챔버(8)의 반출구(52) 부근의 상벽부에는 배기구(27)가 설치되고, 하벽부에는 배기구(28)가 설치되고, 각각 배기량 가변한 배기 장치(33, 34)에 접속되어 있다.
즉, 상기 배기 장치(31 내지 34)가 가동함으로써 배기구(25 내지 28)를 통하여 챔버(8) 내의 배기가 행해져, 챔버 내부 온도를 보다 안정화시키는 구성으로 이루어져 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이 예비 히터부(4)는, 기판 반송로(2)를 따라서 챔버(8) 내에 배열된, 복수의 하부 면 형상 히터(17) 및 상부 면 형상 히터(18)(제1 수단)를 구비한다. 이들 하부 면 형상 히터(17) 및 상부 면 형상 히터(18)는, 각각에 구동 전류가 공급됨으로써 발열하는 구성으로 이루어져 있다.
하부 면 형상 히터(17)는, 각각 단책 형상의 플레이트로 이루어지고, 각 플레이트는 하방으로부터 기판 G를 가열하도록 인접하는 롤러 부재(20)의 사이에 부설되어 있다.
또한, 상부 면 형상 히터(18)는, 각각 단책 형상의 플레이트로 이루어지고, 도 1에 도시한 바와 같이 상방으로부터 기판 G를 가열하도록 챔버(8)의 천정부에 부설되어 있다.
또한, 하부 면 형상 히터(17)와 상부 면 형상 히터(18)에는, 히터 전원(36)에 의해 구동 전류가 공급되고, 히터 전원(36)은, 컴퓨터로 이루어지는 제어부(40)(제어 수단)에 의해서 제어된다.
한편, 메인 히터부(5)는, 기판 반송로(2)를 따라서 챔버(8) 내에 설치된 단책 형상의 플레이트로 이루어지는 하부 면 형상 히터(23) 및 상부 면 형상 히터(24)(제3 수단)를 구비한다. 이 중, 하부 면 형상 히터(23)는, 기판 G의 상방으로부터 가열하도록 인접하는 롤러 부재(20)의 사이에 부설되고, 상부 면 형상 히터(24)는, 기판 G의 상방으로부터 가열하도록 챔버(8)의 천정부에 부설되어 있다. 상기 하부 면 형상 히터(23)와 상부 면 형상 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)에 있어서는, 기판 반입부(3)의 소정 위치에, 기판 반송로(2)를 반송되는 기판 G를 검출하기 위한 기판 검출 센서(45)(기판 검출 수단)가 설치되고, 그 검출 신호를 제어부(40)에 출력하도록 이루어져 있다.
이 기판 검출 센서(45)는, 예를 들어 챔버(8)의 반입구(51)보다 전방에 소정 거리를 두고 설치되고, 센서 상을 기판 G의 소정 개소(예를 들어 선단)가 통과하여 소정 시간의 경과 후에, 기판 G가 반입구(51)로부터 챔버(8) 내[예비 히터부(4)]에 반입되도록 이루어져 있다.
또한, 예비 히터부(4) 내에 있어서, 기판 반입구(51)의 부근에는, 기판 G의 하방으로부터 기판 하면에 대해, 필요에 따라서 냉각된 에어(냉각 에어라고 부름)를 분사하기 위한 에어블로 노즐(41)(제2 수단)이 설치되어 있고, 이 에어블로 노즐(41)은, 기판 폭 방향을 따라서 긴 슬릿 형상의 노즐구(41a)를 갖고, 이 노즐구(41a)로부터 균일한 풍력, 또한 소정 온도(예를 들어, 40℃)의 냉각 에어를 기판 하면에 분사 가능하게 이루어져 있다. 또한, 이 냉각 에어를 기판 G의 소정 영역에 분사함으로써, 그 소정 영역에서는, (냉각 에어가 분사되지 않는 다른 영역과 같은) 고속 승온이 억제된다.
또한, 이 에어블로 노즐(41)에는, 소정 온도로 냉각 조정된 에어의 공급원인 펌프 등으로 이루어지는 에어 공급구(42)(제2 수단)가 접속되고, 그 구동 제어(냉각 동작의 온/오프 절환)는 제어부(40)에 의해서 행해진다.
보다 구체적으로는, 예비 히터부(4)에 반입되어 온 기판 G의 전방부 영역, 및 후방부 영역이, 노즐(41) 상방을 통과하는 동안만, 냉각 에어를 노즐구(41a)로부터 분출하도록 제어된다.
이에 의해, 예비 히터부(4)에 있어서 기판 G가 가열 개시될 때에, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역에 대해서만 냉각 에어가 분사되고, 가열 개시 시에 있어서의 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역의 기판 온도가, 중앙부 영역보다도 낮은 상태로 이루어진다.
또한, 챔버(8) 내에 있어서 메인 히터부(5)의 중앙 영역에는, 이 메인 히터부(5)에 반입되는 기판 G에 대해, 예를 들어 적외선 조사에 의해 비접촉으로 기판 온도의 검출을 행하는 기판 온도 검출 센서(46)(기판 온도 검출 수단)가 설치되고, 그 검출 신호를 제어부(40)에 출력하도록 이루어져 있다. 즉, 제어부(40)는, 기판 온도 검출 센서(46)의 출력에 기초하여, 예비 히터부(4)에 의해서 가열된 기판 G의 온도를 취득할 수 있다.
계속해서, 이와 같이 구성된 가열 처리 유닛(1)에 따른 열처리 공정에 대해서, 또한 도 3, 도 4를 사용하여 설명한다. 또한, 도 3은, 가열 처리 유닛(1)의 예비 히터부(4)에 있어서의 동작 제어의 흐름을 나타내는 플로우이며, 도 4는, 가열 처리 유닛(1)에 있어서의 기판 반송 상태를 도시하는 단면도이다.
우선, 히터 전원(36)으로부터의 구동 전류의 공급에 의해, 예비 히터부(4)의 하부 면 형상 히터(17) 및 상부 면 형상 히터(18)의 온도가 예비 가열 온도(예를 들어 160℃)로 설정된다. 또한, 히터 전원(39)으로부터의 구동 전류의 공급에 의해, 메인 히터부(5)의 하부 면 형상 히터(23) 및 상부 면 형상 히터(24)의 온도가, 예비 히터부(4)에 있어서 가열된 기판 G의 온도를 유지하기 위한 열처리 온도(예를 들어 100℃)로 설정된다.
이 히터 온도의 설정에 의해, 챔버(8) 내의 분위기는 예비 히터부(4)가 메인 히터부(5)보다도 소정 온도 높은 상태로 이루어진다. 즉, 기판 G는, 고온(160℃)의 분위기로 이루어진 예비 히터부(4)를 통과함으로써, 그 기판 온도가 소정의 열처리 온도(예를 들어 100℃)까지 승온되고, 메인 히터부(5)를 통과하는 동안, 기판 온도가 유지되는 구성으로 이루어져 있다.
상기한 바와 같이 기판 반입 전에 있어서 챔버(8) 내의 분위기 온도가 조정된 후, 롤러 구동 장치(10a 내지 10d)에 의해 롤러(20)의 구동이 이루어지고, 피처리 기판인 기판 G는 소정의 속도(예를 들어 50㎜/sec)로, 기판 반입부(3)의 기판 반송로(2)를 반송된다.
그리고, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 기판 검출 센서(45)에 의해서 기판 G가 검출되면(도 3의 스텝 S1), 제어부(40)에 그 기판 검출 신호가 공급된다.
제어부(40)는, 상기 기판 검출 신호와 기판 반송 속도에 기초하여, 기판 G의 반송 위치를 취득(검출) 개시한다. 그리고, 제어부(40)는, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 기판 G가 챔버(8)의 반입구(51)로부터 예비 히터부(4)에 반입되는 타이밍에 있어서(도 3의 스텝 S2), 에어 공급구(42)를 구동하고, 에어블로 노즐(41)의 노즐구(41a)로부터 소정 온도(예를 들어, 40℃)의 냉각 에어를 분출한다(도 3의 스텝 S3).
이에 의해 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 예비 히터부(4)에 반입된 기판 G의 하면에 냉각 에어가 분사되고, 기판 G의 전방부 영역이 소정 온도로 냉각된다.
즉, 기판 G의 전방부 영역은, 고속 승온이 억제되고, 그 기판 온도가 기판 G의 중앙부 영역을 가열할 때의 온도보다도 낮은 상태로부터, 예비 히터부(4)에 있어서 가열 처리가 개시된다.
또한, 제어부(40)는, 기판 G의 중앙부가 예비 히터부(4)에 반입되고, 에어블로 노즐(41)의 직상부를 통과하는 타이밍에 있어서(도 3의 스텝 S4), 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이 에어 공급구(42)의 구동을 정지하고, 에어블로 노즐(41)로부터의 에어 분출을 정지한다(도 3의 스텝 S5).
즉, 기판 G의 중앙부 영역은, 냉각되는(고속 승온이 억제되는) 일 없이, 예비 히터부(4)에 있어서 가열 처리가 개시된다.
또한, 제어부(40)는, 기판 G의 후방부 영역이 예비 히터부(4)에 반입되고, 에어블로 노즐(41)의 직상부를 통과하는 타이밍에 있어서(도 3의 스텝 S6), 에어 공급구(42)를 구동하고, 에어블로 노즐(41)의 노즐구(41a)로부터 냉각 에어를 분출 개시한다(도 3의 스텝 S7).
이에 의해 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 예비 히터부(4)에 반입된 기판 후방부의 하면에 냉각 에어가 분사되고, 기판 G의 후방부 영역이 냉각된다.
즉, 기판 G의 후방부 영역은, 고속 승온이 억제되고, 그 기판 온도가 기판 G의 중앙부 영역을 가열할 때의 온도보다도 낮은 상태로부터, 예비 히터부(4)에 있어서 가열 처리가 개시된다.
또한, 제어부(40)는, 기판 G의 전체가 에어블로 노즐(41)의 상방을 통과하면(도 3의 스텝 S8), 에어 공급구(42)의 구동을 정지하고, 에어블로 노즐(41)로부터의 에어 분출을 정지한다(도 3의 스텝 S9).
이와 같이 예비 히터부(4)를 반송되는 기판 G에 있어서는, 소정의 타이밍에 있어서 에어블로 노즐(41)에 의해 냉각 에어가 분사되면서 소정 온도(100℃)까지 가열되고, 또한 메인 히터부(5)에 반송되어 소정의 가열 처리가 실시된다.
또한, 상기 스텝 S3, 스텝 S7에 있어서, 에어블로 노즐(41)로부터 분출하는 냉각 에어의 온도는, 메인 히터부(5)에 있어서 기판 온도 검출 센서(46)에 의해 검출한 기판 G의 중앙부 영역, 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 제1 실시 형태에 따르면, 예비 히터부(4)에 있어서의 가열 처리의 개시 시에 있어서, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역은, 그 기판 온도가 중앙부 영역의 온도보다도 낮은 상태로 이루어진다. 이에 의해, 예비 히터부(4)에서의 가열 처리 후에서의 기판 온도의 목표값(100℃)에 대한 필요 승온 폭은, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역에 있어서, 중앙부 영역보다도 커진다.
그러나, 예비 히터부(4)에 있어서, 소정 온도(160℃)의 고온 분위기 내를 반송되는 기판 G에 있어서는, 그 전방부 영역 및 후방부 영역이 받는 열량은, 중앙부 영역이 받는 열량보다도 크다. 그 때문에, 메인 히터부(5)에 반송되었을 때의 기판 G의 온도는, 결과적으로 대략 면내 균일하게 되어, 기판면 내에 있어서의 온도 변동이 억제되고, 배선 패턴의 선폭을 보다 균일화할 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 형태에 있어서는, 기판 G의 하방으로부터 기판 하면에 대해 냉각 에어를 분사하기 위한 에어블로 노즐(41)을, 예비 히터부(4) 내(챔버(8) 내)의 기판 반입구(51) 부근에 설치하였지만, 그 구성에 한정되는 것은 아니다.
즉, 예비 히터부(4)에 있어서의 가열 처리가 종료되기 전에, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역에 대해 냉각 에어를 분사하고, 그 영역의 기판 온도를 소정 온도 저하시키는 구성이면 되고, 예를 들어 에어블로 노즐(41)을 예비 히터부(4) 내의 하류측의 위치에 설치하여도 된다.
혹은, 상기 에어블로 노즐(41)을 예비 히터부(4)[챔버(8)]의 외측의 기판 반입구(51) 부근에 설치하고, 예비 히터부(4)에의 기판 반입 직전에, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역에 대하여 냉각 에어를 분사하고, 그 영역의 온도를 소정 온도(예를 들어 17℃) 저하시키도록 하여도 된다.
계속해서, 본 발명에 따른 열처리 장치의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 이 제2 실시 형태에 있어서는, 상기한 제1 실시 형태에 나타낸 에어블로 노즐(41) 및 에어 공급구(42)는 구비하지 않고, 대신에, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 예비 히터부(4)에 있어서의 반입구(51) 측의 하부 면 형상 히터(17)[도면에서는 2매의 하부 면 형상 히터(17)]를 승강 이동시키는 기능을 구비한다.
구체적으로는, 도 5에 도시한 바와 같이 기판 반입구(51) 측의 2매의 하부 면 형상 히터(17)(열원)는, 각각 승강축(43)(제2 수단)에 의해서 하방으로부터 지지되고, 승강축(43)은 볼 나사 기구 등으로 이루어지는 승강 구동부(44)(제2 수단)에 의해서 승강 이동하도록 구성된다. 또한, 승강 구동부(44)는, 제어부(40)에 의해서 구동 제어가 행해진다.
이와 같이 구성된 가열 처리 유닛(1)에 의한 열처리 공정에 대해서, 또한 도 6, 도 7을 사용하여 설명한다. 또한, 도 6은, 가열 처리 유닛(1)의 예비 히터부(4)에 있어서의 동작 제어의 흐름을 나타내는 플로우이며, 도 7은, 가열 처리 유닛(1)에 있어서의 기판 반송 상태를 도시하는 단면도이다.
우선, 히터 전원(36)으로부터의 구동 전류의 공급에 의해, 예비 히터부(4)의 하부 면 형상 히터(17) 및 상부 면 형상 히터(18)의 온도가 예비 가열 온도(예를 들어 160℃)로 설정된다. 또한, 히터 전원(39)으로부터의 구동 전류의 공급에 의해, 메인 히터부(5)의 하부 면 형상 히터(23) 및 상부 면 형상 히터(24)의 온도가, 예비 히터부(4)에 있어서 가열된 기판 G의 온도를 유지하기 위한 열처리 온도(예를 들어 100℃)로 설정된다.
이 히터 온도의 설정에 의해, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 챔버(8) 내의 분위기는 예비 히터부(4)가 메인 히터부(5)보다도 소정 온도 높은 상태로 이루어진다.
상기한 바와 같이 기판 반입 전에 있어서 챔버(8) 내의 분위기 온도가 조정된 후, 롤러 구동 장치(10a 내지 10d)에 의해 롤러(20)의 구동이 이루어지고, 피처리 기판인 기판 G는 소정의 속도(예를 들어 50㎜/sec)로, 기판 반입부(3)의 기판 반송로(2)를 반송된다.
그리고, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 기판 검출 센서(45)에 의해서 기판 G가 검출되면(도 6의 스텝 St1), 제어부(40)에 그 기판 검출 신호가 공급된다.
제어부(40)는, 상기 기판 검출 신호와 기판 반송 속도에 기초하여, 기판 G의 반송 위치를 취득(검출) 개시한다.
그리고, 제어부(40)는, 기판 G가 챔버(8)의 반입구(51)로부터 예비 히터부(4)에 반입되는 타이밍에 있어서(도 6의 스텝 St2), 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 반입구(51) 측의 2매의 하부 면 형상 히터(17)가 하방으로 이동하도록 승강 구동부(44)를 제어한다(도 6의 스텝 St3). 즉, 반입구(51) 부근에 있어서, 기판 G의 전방부 영역으로부터 하부 면 형상 히터(17)가 멀어져, 전방부 영역이 받는 열량이 낮은 상태로 이루어진다.
또한, 제어부(40)는, 기판 G의 중앙부가 예비 히터부(4)에 반입되는 타이밍에 있어서(도 6의 스텝 St4), 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 반입구(51) 측의 2매의 하부 면 형상 히터(17)가 상방으로 이동하도록 승강 구동부(44)를 제어한다(도 6의 스텝 St5). 즉, 반입구(51) 부근에 있어서, 기판 G의 중앙부 영역에 하부 면 형상 히터(17)가 가까워져, 중앙부 영역이 받는 열량이 보다 높은 상태로 이루어진다.
또한, 제어부(40)는, 기판 G의 후방부 영역이 예비 히터부(4)에 반입되는 타이밍에 있어서(도 6의 스텝 St6), 도 7의 (d)에 도시한 바와 같이, 반입구(51) 측의 2매의 하부 면 형상 히터(17)가 하방으로 이동하도록 승강 구동부(44)를 제어한다(도 6의 스텝 St7). 즉, 반입구(51) 부근에 있어서, 기판 G의 후방부 영역으로부터 하부 면 형상 히터(17)가 멀어져, 후방부 영역이 받는 열량이 낮은 상태로 이루어진다.
또한, 상기 스텝 St3, 스텝 St5, 스텝 St7에 있어서, 기판 G에 대하여 승강 이동시키는 하부 면 형상 히터(17)의 높이(즉, 승강 가능한 하부 면 형상 히터(17)가 기판 G에 대하여 부여하는 열량)는, 메인 히터부(5)에 있어서 기판 온도 검출 센서(46)에 의해 검출한 기판 G의 중앙부 영역, 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 예비 히터부(4)를 반송되는 기판 G에 있어서는, 기판 반입구(51) 부근에 있어서 기판 G의 중앙부 영역이 받는 열량이, 전방부 영역 및 후방부 영역이 받는 열량보다 높게 이루어진다. 즉, 예비 히터부(4)에서의 가열 개시 시에 있어서, 중앙부 영역의 기판 온도가, 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 이루어진 후에, 예비 가열이 실시되어, 기판 전체가 소정 온도(100℃)까지 가열된다.
그리고, 예비 히터부(4)에 있어서 소정 온도(100℃)까지 가열된 기판 G는, 또한 메인 히터부(5)에 반송되어 소정의 가열 처리가 실시된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 제2 실시 형태에 따르면, 예비 히터부(4)에 있어서의 가열 처리의 개시 시에 있어서, 기판 G의 중앙부 영역은, 그 기판 온도가, 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 이루어진다. 이에 의해, 예비 히터부(4)에서의 가열 처리 후에 있어서의 기판 온도의 목표값(100℃)에 대한 필요승온 폭은, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역에 있어서, 중앙부 영역보다도 커진다.
그러나, 예비 히터부(4)에 있어서, 소정 온도(160℃)의 고온 분위기 내를 반송되는 기판 G에 있어서는, 그 전방부 영역 및 후방부 영역이 받는 열량은, 중앙부 영역이 받는 열량보다도 크다. 그 때문에, 메인 히터부(5)에 반송되었을 때의 기판 G의 온도는, 결과적으로 대략 면내 균일하게 되어, 기판면 내에 있어서의 온도 변동이 억제되고, 배선 패턴의 선폭을 보다 균일화할 수 있다.
또한, 상기 제2 실시 형태에 있어서는, 기판 반입구(51) 측의 2매의 하부 면 형상 히터(17)를 승강 이동시키는 구성으로 하였지만, 승강 이동 가능한 하부 면 형상 히터(17)의 매수는 한정되는 것은 아니다. 즉, 예비 히터부(4)에 있어서의 가열 처리가 종료되기 전에, 기판 G의 중앙부 영역에 대해 전방부 영역 및 후방부 영역보다도 열량을 부여하고, 그 영역의 기판 온도를 소정 온도 상승시키는 구성이면 된다.
이 때문에, 상기 승강 이동 가능한 하부 면 형상 히터(17)는, 예를 들어 1매, 혹은 3매이어도 된다.
혹은, 도 8에 도시한 바와 같이, 예비 히터부(4)의 모든 하부 면 형상 히터(17)를 승강 이동 가능한 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 기판 G가 예비 히터부(4)를 반송되는 동안, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역에 대해서는 하부 면 형상 히터(17)를 멀리 하고, 중앙부 영역에 대해서는 하부 면 형상 히터(17)를 가까이 하도록 제어함으로써, 기판 온도의 조정을 보다 미세하게 행할 수 있다.
또한, 상기 제2 실시 형태에 있어서는, 하부 면 형상 히터(17)에 의해 기판 G의 중앙부 영역에 부여하는 열량이, 전방부 영역 및 후방부 영역보다도 많아지도록 하부 면 형상 히터(17)를 승강 이동시키는 구성으로 하였지만, 그 밖의 구성에 의해 기판 G의 중앙부 영역에 대해, 더 가열을 행하는 구성으로 하여도 된다.
예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이 하부 면 형상 히터(17)의 높이 위치는 고정의 구성에 있어서, 기판 반입구(51) 측에, 기판 폭 방향으로 연장되는 카본 히터(47)(열원) 등의 적외선 램프 히터를 설치한 구성이어도 된다. 구체적으로는, 상방에(기판 G의 하면에 대하여) 복사열을 방사 가능한 카본 히터(47)를 승강축(48)(제2 수단)에 의해 지지하고, 이 승강축(48)을 통하여 승강 장치(49)(제2 수단)에 의해 승강 이동시키는 구성이 생각된다.
이 경우, 기판 G가 반입구(51)로부터 반입되면, 그 중앙부 영역이 카본 히터(47)의 상방을 통과하는 동안만, 카본 히터(47)를 상승 이동시켜 기판 G의 하면에 가까이 하여, 중앙부 영역만을 더 가열하는 제어를 행하면 된다.
이와 같은 구성에 의해서도, 예비 히터부(4)에 있어서의 가열 처리의 개시 시에 있어서, 기판 G의 중앙부 영역이 받는 열량이 전방부 영역 및 후방부 영역이 받는 열량보다도 많아지고, 기판 G가 메인 히터부(5)에 반입되었을 때에, 결과적으로 기판면 내의 온도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 카본 히터(47)는, 상기한 바와 같이 승강축을 사용하지 않아도 되고, 또한 가열의 타이밍에 따라서, 그 점등을 온/오프시키는 구성이어도 된다.
혹은, 도 10, 도 11(일부 확대 평면도)에 도시한 바와 같이, 기판 반입구(51) 측의 열원인 하부 면 형상 히터(17)[도면에서는 2매의 하부 면 형상 히터(17)]의 상면에, 기판 반송 방향(X방향)과는 반대 방향으로 흐르는 고온(예를 들어, 160℃)의 대류를 강제적으로 형성하여도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 도시한 바와 같이, 하부 면 형상 히터(17)의 전방에, 복수개의 에어 분출 노즐(53)(제2 수단)이 노즐구를 상방을 향하여 배치되고, 하부 면 형상 히터(17)의 후방에, 복수개의 에어 흡인 노즐(54)(제2 수단)이 노즐구를 상방을 향하여 배치된다.
또한, 에어 분출 노즐(53)은, 송풍 펌프 등으로 이루어지는 에어 공급구(55)(제2 수단)에 접속되고, 에어 흡인 노즐(54)은, 흡인 펌프 등으로 이루어지는 에어 회수부(56)(제2 수단)에 접속되고, 에어 공급구(55) 및 에어 회수부(56)는, 제어부(40)에 의해서 구동 제어된다.
이와 같은 구성에 있어서, 기판 G가 반입구(51)로부터 반입되면, 그 중앙부 영역이 반입구(51) 측의 하부 면 형상 히터(17)의 상방을 통과하는 동안만, 에어 공급구(55) 및 에어 회수부(56)가 구동되고, 하부 면 형상 히터(17)의 상면에 고온(160℃)의 강제 대류가 형성된다.
이에 의해, 기판 G의 중앙부 영역에 있어서는, 열교환량이 증가되어, 효율적으로 기판 중앙부의 승온이 이루어진다.
즉, 이와 같은 구성에 의해서도, 예비 히터부(4)에서의 가열 처리의 개시 시에 있어서, 기판 G의 중앙부 영역이 받는 열량이, 전방부 영역 및 후방부 영역이 받는 열량보다도 높아져, 기판 G가 메인 히터부(5)에 반입되었을 때에, 결과적으로 기판면 내의 온도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 도 10, 도 11에 도시한 구성에 있어서는, 하부 면 형상 히터(17)와는 별도의 부재의 에어 분출 노즐(53) 및 에어 흡인 노즐(54)을 설치하는 것으로 하였지만, 그것에 한정되지 않고, 하부 면 형상 히터(17) 상에 강제 대류를 형성 가능한 구성이면 된다.
예를 들어, 에어 분출, 흡인을 위한 노즐구를 하부 면 형상 히터(17)의 상면에 설치하고, 에어의 유로를 히터(17) 내에 형성한 것이어도 된다.
또한, 상기 제1, 제2 실시 형태에 있어서는, 본 발명에 따른 열처리 장치를, 피처리 기판 G에 대해 가열 처리를 실시하는 가열 처리 유닛(1)에 적용하는 것으로 하였지만, 그것에 한정되지 않고, 기판 G에 대해 냉각 처리를 실시하는 기판 냉각 장치에 적용하여도 된다.
그 경우, 냉각 수단으로서, 예를 들어 펠티에 소자에 의해 냉각된 플레이트를 사용할 수 있다.
또한, 그 경우, 종래의 과제로서, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도가, 중앙부 영역의 온도보다도 낮아지는 것이 생각된다.
그 때문에, 상기 제1 실시 형태에 있어서는, 기판 G의 중앙부 영역만을 미리 냉각하고, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역보다도 저온으로 해 둠으로써, 기판면 내에 있어서의 열처리(냉각) 온도의 변동을 억제할 수 있다.
또한, 상기 제2 실시 형태(도 10, 도 11의 강제 대류를 형성하는 구성을 제외함)에 있어서는, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역만을 미리 가열하고, 기판 G의 중앙부 영역보다도 고온으로 해 둠으로써, 기판면 내에 있어서의 열처리(냉각) 온도의 변동을 억제할 수 있다.
또한, 도 10, 도 11에 도시한, 열원 상에 강제 대류를 형성하는 구성에 있어서는, 예를 들어 냉각원의 상방에 강제 대류를 형성하는 것이므로, 기판 G에 대해 국소적으로 더 냉각하는 구성으로 된다. 따라서, 냉각원 상에 강제 대류를 형성하여 기판 G의 중앙부 영역만을 미리 냉각하고, 기판 G의 전방부 영역 및 후방부 영역보다도 저온으로 함으로써, 기판면 내에 있어서의 열처리(냉각) 온도의 변동을 억제할 수 있다.
계속해서, 본 발명의 제3 실시 형태를 설명한다. 또한, 제1, 제2 실시 형태와 같은 부분은, 설명을 생략한다. 제3 실시 형태에서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 기판으로부터 이격한 상태에서 기판 G의 온도를 측정할 수 있는 기판 온도 검출 수단, 예를 들어 온도 센서(81)가, 예비 히터부(4)의 중앙에 배치된다. 그리고, 온도 센서(81)에 의해, 가열 처리 중의 기판 G의 면내 온도 분포를 측정한다. 그리고, 이 측정 결과에 기초하여, 예비 히터부(4)의 후반 영역에 있어서 가열 처리를 제어하고, 기판 G의 면내 온도 분포가 더 균일하게 되도록 보정을 행한다. 여기서, 예비 히터부(4)의 후반 영역의 장치 구성은, 제1, 제2 실시 형태에서 설명한 바와 같은, 본 발명의 본질 부분의 구성을 응용하면 된다. 그러면, 예비 히터부(4)의 전반 영역에서 가열 처리의 제어를 행하고, 그리고, 예비 히터부(4)의 중앙 부근에서의 기판의 면내 온도 분포를 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여, 또한 예비 히터부(4)의 후반 영역에서 가열 처리의 제어를 행하므로, 기판의 면내 분포 온도가 더 균일화할 수 있어, 제품의 수율이 더 향상된다.
다음으로, 종래의 가열 처리에 있어서의, 기판 G의 면내 온도 분포에 관하여 설명한다. 종래의 가열 처리의 경우, 대략적으로 기재하면, 도 14에 도시한 바와 같이, 기판의 진행 방향 전방부(A), 중앙부(B), 후방부(C)에서 기판의 온도가 달랐다. 온도의 높이를 비교하면, (A)>(C)>(B)로 된다. 그러므로, 예비 히터부(4)의 출구 부근에서의 기판 G 상의 온도 분포가 (A)=(C)=(B)로 되도록, 제1, 제2 실시 형태에 있어서 예비 히터부(4)에 있어서 전술한 바와 같은 제어를 행함으로써, 기판의 전방부(A), 중앙부(B), 후방부(C)의 온도를 더 균일하게 할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서, 에어블로 노즐(41)로부터 에어를 기판 하면에 분사하였지만, 에어 대신에 질소 가스나 그 밖의 기체를 분사하여도 된다. 또한, 기판 하면에 분사하는 기체의 온도가, 실온 부근이면 항상 거의 일정한 온도이므로, 분사하는 기체를 냉각하거나 온도 조절을 행하지 않아도 된다. 또한, 에어블로 노즐(41)을 노즐구(41a)를 하향으로 하여 기판 G의 상방에 배치하고, 기판 G의 상방으로부터 기판 G의 상면에 대하여 기체를 분사하여도 된다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서, 하부 면 형상 히터(17)를 승강 가능한 구성으로 하였지만, 그 대신에 기판보다 위에 위치하는 상부 면 형상 히터(18)를 승강 가능한 구성으로 하여도 된다. 즉, 기판과 제2 가열 수단[상부 면 형상 히터(18)]을 가까이 하거나, 멀리 하거나 함으로써, 앞서 설명한 것과 마찬가지로 제어를 행할 수 있으면 된다.
또한, 도 9에 도시한 바와 같이 카본 히터(47)(열원) 등의 히터를 설치하였지만, 카본 히터(47)(열원) 등의 히터를 기판 G의 하방에 배치하는 대신에 예를 들어 기판 G의 상방에 배치하여도 된다.
또한, 도 10에 도시한 바와 같이 하부 면 형상 히터(17)의 상면에, 기판 반송 방향과는 반대 방향으로 흐르는 대류를 강제적으로 형성하였지만, 이 대신에 예를 들어 상부 면 형상 히터(18)의 하면에 마찬가지의 대류를 형성하여도 된다. 구체적으로는, 상부 면 형상 히터(18)의 전방에, 복수개의 에어 분출 노즐(53)(제2 수단)이 노즐구를 하방으로 향하여 배치되고, 상부 면 형상 히터(18)의 후방에, 복수개의 에어 흡인 노즐(54)(제2 수단)이 노즐구를 하방으로 향하여 배치된다. 또한, 에어 대신에 다른 기체를 분출하여도 되고, 에어 분출 노즐(53)(제2 수단)과 에어 흡인 노즐(54)(제2 수단)의 위치를 서로 교체하여도 된다. 즉 제2 수단은, 기판 반송로(2)를 반송되는 기판 G의 상방 또는 하방에 설치된 열원[하부 면 형상 히터(17) 또는 상부 면 형상 히터(18)]과 반송되는 기판 G와의 사이에 강제 대류를 형성시키면 된다.
1 : 가열 처리 유닛(열처리 장치)
2 : 기판 반송로
8 : 챔버
8A : 제1 챔버
8B : 제2 챔버
17 : 하부 면 형상 히터(제1 수단, 열원)
18 : 상부 면 형상 히터(제1 수단)
20 : 롤러(기판 반송 수단)
40 : 제어부(제어 수단)
41 : 에어블로 노즐(제2 수단)
43 : 승강축(제2 수단)
44 : 승강 구동부(제2 수단)
45 : 기판 검출 센서(기판 검출 수단)
47 : 카본 히터(열원)
48 : 승강축(제2 수단)
49 : 승강 장치(제2 수단)
53 : 에어 분출 노즐(제2 수단)
54 : 에어 흡인 노즐(제2 수단)
55 : 에어 공급부(제2 수단)
56 : 에어 회수부(제2 수단)
G : 기판(피처리 기판)

Claims (8)

  1. 수평으로 반송되는 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치이며,
    기판 반송로를 형성하고, 상기 기판을 상기 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단과,
    상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버와,
    상기 제1 챔버 내를 가열 가능한 제1 수단과,
    상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판에 대해 기체를 분사하고, 국소적으로 냉각 가능한 제2 수단과,
    상기 제1 챔버의 전단에 설치되고, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판을 검출하는 기판 검출 수단과, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 제2 수단에 의한 냉각 동작의 온/오프 절환을 행하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고,
    기판 반송 방향을 따라서 복수로 나뉘어진 기판의 영역마다, 상기 제2 수단에 의한 냉각 동작의 온/오프 절환을 행하고,
    상기 기판은, 상기 제2 수단의 냉각 동작에 의해, 그 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도가, 중앙부 영역의 온도보다도 낮은 상태로 이루어지고, 또한 상기 제1 수단에 의한 가열 처리가 행해지는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
  2. 수평으로 반송되는 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치이며,
    기판 반송로를 형성하고, 상기 기판을 상기 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단과,
    상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버와,
    상기 제1 챔버 내를 가열 가능한 제1 수단과,
    상기 기판 반송로로 반송되는 기판의 상방 또는 하방에 배치되고, 승강 이동 가능한 열원을 갖고, 상기 열원을 기판에 가까이 하여 상기 기판을 국소적으로 가열 가능한 제2 수단과,
    상기 제1 챔버의 전단에 설치되고, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판을 검출하는 기판 검출 수단과,
    상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 제2 수단이 갖는 열원의 승강 이동을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고,
    기판 반송 방향을 따라서 복수로 나뉘어진 기판의 영역마다, 상기 제2 수단이 갖는 열원의 승강 이동을 제어하고,
    상기 기판은, 상기 제2 수단의 가열 동작에 의해, 그 중앙부 영역의 온도가, 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 이루어지고,
    또한 상기 제1 수단에 의한 가열 처리가 행해지는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
  3. 수평으로 반송되는 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치이며,
    기판 반송로를 형성하고, 상기 기판을 상기 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하는 기판 반송 수단과,
    상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제1 챔버와,
    상기 제1 챔버 내를 가열 가능한 제1 수단과, 상기 기판 반송로로 반송되는 기판의 상방 또는 하방에 설치된 열원과 반송되는 기판과의 사이에 강제 대류를 형성함으로써 상기 기판을 국소적으로 가열 가능한 제2 수단과,
    상기 제1 챔버의 전단에 설치되고, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판을 검출하는 기판 검출 수단과,
    상기 기판 검출 수단의 검출 신호가 공급되는 동시에, 상기 제2 수단에 의한 강제 대류 형성 동작의 온/오프 절환을 행하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 기판 검출 수단의 검출 신호에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고,
    기판 반송 방향을 따라서 복수로 나뉘어진 기판의 영역마다, 상기 제2 수단에 의한 강제 대류 형성 동작의 온/오프 절환을 행하고,
    상기 기판은, 상기 제2 수단의 가열 동작에 의해, 그 중앙부 영역의 온도가, 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 이루어지고,
    또한 상기 제1 수단에 의한 가열 처리가 행해지는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 반송로를 따라서 상기 제1 챔버의 후단에 설치되고, 상기 기판 반송로의 소정 구간을 덮는 동시에, 상기 기판 반송로로 반송되는 상기 기판에 대한 열처리 공간을 형성하는 제2 챔버와,
    상기 제2 챔버 내를 가열 가능한 제3 수단과,
    상기 제2 챔버 내를 반송되는 상기 기판의 전방부 영역과 중앙부 영역과 후방부 영역의 온도를 각각 검출하고, 검출 신호를 상기 제어 수단에 공급하는 기판 온도 검출 수단을 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 기판 온도 검출 수단으로부터 취득한 상기 기판에 있어서의 전방부 영역의 온도와 중앙부 영역의 온도와 후방부 영역의 온도를 비교하고,
    그 비교 결과에 기초하여, 상기 제2 수단에 의해 상기 기판의 영역마다 부여하는 열량을 결정하는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
  5. 기판을 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하고, 가열된 제1 챔버 내에 상기 기판을 반입하는 동시에, 상기 제1 챔버 내에 반입된 기판에 열처리를 행하는 열처리 방법이며,
    상기 기판 반송로로 반송되는 기판을 상기 제1 챔버에의 반입 전에 검출하는 스텝과,
    상기 기판의 검출에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고, 기판 반송 방향을 따라서 나뉘어진 기판의 전방부 영역과 후방부 영역에 대해, 기체를 분사하고, 상기 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도가 중앙부 영역의 온도보다도 낮은 상태로 하는 스텝과,
    상기 제1 챔버 내에 있어서 상기 기판에 가열 처리를 행하는 스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열처리 방법.
  6. 기판을 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하고, 가열된 제1 챔버 내에 상기 기판을 반입하는 동시에, 상기 제1 챔버 내에 반입된 기판에 열처리를 행하는 열처리 방법이며,
    상기 기판 반송로로 반송되는 기판을 상기 제1 챔버에의 반입 전에 검출하는 스텝과,
    상기 기판의 검출에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고, 기판 반송 방향을 따라서 나뉘어진 기판의 중앙부 영역에 대해, 승강 이동 가능한 열원을 가까이 하고, 상기 중앙부 영역의 온도가 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 하는 스텝과,
    가열된 상기 제1 챔버 내에 있어서 상기 기판에 가열 처리를 행하는 스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열처리 방법.
  7. 기판을 기판 반송로를 따라서 수평으로 반송하고, 가열된 제1 챔버 내에 상기 기판을 반입하는 동시에, 상기 제1 챔버 내에 반입된 기판에 열처리를 행하는 열처리 방법이며,
    상기 기판 반송로로 반송되는 기판을 상기 제1 챔버에의 반입 전에 검출하는 스텝과,
    상기 기판의 검출에 의해 기판의 반송 위치를 취득하고, 기판 반송 방향을 따라서 나뉘어진 기판의 중앙부 영역에 대해, 기판의 상방 또는 하방에 설치된 열원과 반송되는 기판과의 사이에 강제 대류를 형성함으로써 더 가열하고, 상기 중앙부 영역의 온도가 전방부 영역 및 후방부 영역의 온도보다도 높은 상태로 하는 스텝과,
    가열된 상기 제1 챔버 내에 있어서 상기 기판에 가열 처리를 행하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열처리 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 반송로를 따라서 상기 제1 챔버의 후단에 설치된 제2 챔버에 있어서, 상기 기판에 열처리를 행하면서 상기 기판을 반송하는 스텝과,
    상기 제2 챔버 내를 반송되는 상기 기판의 전방부 영역과 중앙부 영역과 후방부 영역의 온도를 각각 검출하는 스텝과,
    취득한 상기 기판에 있어서의 전방부 영역의 온도와 중앙부 영역의 온도와 후방부 영역의 온도를 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여, 상기 기판의 영역마다 부여하는 열량을 결정하는 것을 특징으로 하는, 열처리 방법.
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