KR20120064623A - 가열 처리 장치, 및 이를 구비하는 도포 현상 장치 - Google Patents

가열 처리 장치, 및 이를 구비하는 도포 현상 장치 Download PDF

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KR20120064623A
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야스타카 소마
아키히로 나카무라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기류 제어를 통해 기판을 균일하게 가열하는 것이 가능한 가열 처리 장치 및 이를 구비하는 도포 현상 장치를 제공한다.
기판을 수용 가능하고, 상기 기판이 통과하는 제 1의 반입구 및 제 1의 반출구를 가지는 케이스와, 상기 제 1의 반입구로부터 상기 제 1의 반출구로 향하는 방향으로 상기 기판을 반송하는 제 1의 반송 기구와, 상기 제1의 반송 기구에 의해 상기 케이스 내를 반송되는 상기 기판을 가열하는 히터와, 상기 케이스에 설치되는 배기구로서 상기 제 1의 반입구 및 상기 제 1의 반출구로부터 상기 배기구에 이르는 기류를 형성 가능한 배기구와, 상기 제 1의 반입구 및 상기 제 1의 반출구의 일방 또는 쌍방에 임해서 설치되고, 흡기에 의해 상기 기류를 조정하는 흡기구를 구비하는 가열 처리 장치가 개시된다.

Description

가열 처리 장치, 및 이를 구비하는 도포 현상 장치{HEAT PROCESSING APPARATUS AND COATING AND DEVELOPPING APPALATUS WITH IT}
본 발명은, 플랫 패널 디스플레이용의 유리 기판 등의 기판을 가열하고, 상기 기판에 형성되는 막을 처리하는 가열 처리 장치 및 이를 구비하는 도포 현상 장치에 관한 것이다.
플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조에는, FPD용의 유리 기판상에 회로 패턴을 형성하기 위해, 포토리소그래피 기술이 이용된다. 포토리소그래피 기술에 있어서는, 유리 기판상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하고, 형성되는 회로 패턴에 대응한 패턴을 가지는 포토마스크(photomask)를 통하여 레지스트막을 노광하고, 현상하는 것에 의해, 회로 패턴에 대응한 레지스트 마스크가 형성된다.
레지스트막의 형성시에는, 레지스트막 중에 잔류하는 용제를 증발시키고, 레지스트를 큐어하기 위해서 가열 처리(프리베이크)를 행하며, 또, 현상 후에는 세정액으로 젖은 레지스트막을 건조시키기 위해서 가열 처리(포스트베이크)를 행한다.
이들의 가열 처리에는, 유리 기판의 반입구 및 반출구를 가지며, 유리 기판을 수용할 수 있는 케이스와, 케이스 중에 배치되어 유리 기판을 가열하는 가열 플레이트와, 반입구로부터 반출구로 유리 기판을 반송하는 반송용 롤러(굴림대)를 구비하는 가열 처리 장치가 이용된다(예를 들면 특허문헌 1 및 2).
일본공개특허 2007-158253호 공보 일본공개특허 2010-056359호 공보
상술의 가열 처리 장치에 있어서는, 가열에 의해 레지스트막으로부터 증발하는 용제 등을 배기하기 때문에, 가열 처리 장치의 케이스 내를 환기하는 환기 기구가 설치되어 있다. 이 환기 기구에 의해, 케이스의 반입구 및 반출구로부터, 소정의 위치에 배치되는 배기구에 이르는 기류가 형성되며, 용제 등이 배기되기 때문에, 용제 등의 증발이 촉진된다.
그런데, 이러한 가열 처리 장치에 있어서는, 가열 처리 장치 내의 기류에 의해서 기판의 온도 분포가 악화하는 경우가 있다. 예를 들면, 가열 처리 장치의 반입구로부터 실온(약 23℃)의 공기가 유입하면, 이 공기에 의해서 반입구 부근에서의 기판 온도가 저하해 버릴 가능성이 있다. 특히, 가열 처리 장치가 설치되는 클린 룸 내의 다운 플로우의 유속이나, 가열 처리 장치의 상방에 배치되는 팬으로부터의 다운 플로우의 유속에 의해서도 가열 처리 장치로의 유입량이 변화하며, 가열 처리 장치 내의 기류도 변화한다.
또, 2개 또는 3개 이상의 가열 처리 장치가 직렬로 배치되고, 유리 기판의 반송 방향 상류측의 가열 처리 장치에서의 가열 온도가 높은 경우에는, 하류측의 가열 처리 장치의 반입구로부터는 고온의 공기가 유입하기 때문에, 반입구 부근에서의 기판 온도가 높아지는 것이 예상된다. 게다가, 가열 처리 장치 내의 기류가 불균일한 경우에는, 기류 속도가 빠른 영역에 있어서 기판 온도가 낮고, 기류 속도가 늦은(또는 체류하고 있는) 영역에 있어서 기판 온도가 높아지는 경우도 있을 수 있다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여, 기류 제어를 통해서 기판을 균일하게 가열하는 것이 가능한 가열 처리 장치 및 이를 구비하는 도포 현상 장치를 제공한다.
본 발명의 제 1의 양태에 의하면, 기판을 수용 가능하고, 상기 기판이 통과하는 반입구 및 반출구를 가지는 케이스와, 상기 반입구로부터 상기 반출구를 향하는 방향으로 상기 기판을 반송하는 반송 기구와, 상기 반송 기구에 의해 상기 케이스 내를 반송되는 상기 기판을 가열하는 가열 플레이트와, 상기 케이스에 설치되는 배기구로서, 상기 케이스 내를 배기하는 배기부에 접속되며 상기 반입구 및 상기 반출구로부터 상기 배기구에 이르는 기류를 형성하는 상기 배기구와, 상기 반입구 및 상기 반출구의 한쪽 또는 양쪽에 임해서 설치되는 흡기구로서, 상기 흡기구로부터 흡기하는 것에 의해 상기 기류를 조정하는 상기 흡기구를 구비하는 가열 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 2의 양태에 의하면, 기판에 레지스트막을 형성하는 레지스트막 형성 유닛과, 노광된 상기 레지스트막을 현상하는 현상 유닛과, 상기 레지스트막을 가열하기 위해서 설치되는, 제 1의 양태의 가열 처리 장치를 포함하는 레지스트 도포 현상 장치가 제공된다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 기류 제어를 통해 기판을 균일하게 가열하는 것이 가능한 가열 처리 장치 및 이를 구비하는 도포 현상 장치가 제공된다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 의한 레지스트 도포 현상 장치를 모식적으로 도시하는 상면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 의한 가열 처리 장치를 구성하는 오븐을 도시하는 사시도이다.
도 3은, 도 2에 도시하는 오븐의 개략 단면도이다.
도 4는, 도 2에 도시하는 오븐의 다른 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 실시형태에 의한 가열 처리 장치를 도시하는 사시도 및 일부 단면도이다.
도 6은, 도 5에 도시하는 가열 처리 장치에 설치되는 흡기 박스를 도시하는 사시도이다.
도 7은, 도 6에 도시하는 흡기 박스의 측면도이다.
도 8은, 도 2에 도시하는 가열 처리 장치의 효과를 확인하기 위해서 행한 실험에 사용한 실험용의 기판을 설명하는 설명도이다.
도 9는, 도 8에 도시하는 실험용의 기판을 이용하여 행한 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 의한 가열 처리 장치를 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 대응하는 부품 또는 부재에는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다.
먼저, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 의한 가열 처리 장치가 적합하게 이용될 수 있는 레지스트 도포 현상 시스템을 설명한다.
도시한 바와 같이, 레지스트 도포·현상처리 시스템(100)은, 복수의 유리 기판(S)(이하, 단지 기판(S)으로 적는다)을 수용하는 카세트(C)가 얹어 놓여지는 카세트 스테이션(1)과, 기판(S)에 레지스트 도포 및 현상을 포함하는 일련의 처리를 행하는 처리 스테이션(2)과, 기판(S)에 노광 처리를 시행하는 노광 장치(9)와의 사이에서 기판(S)의 주고받음을 행하는 인터페이스 스테이션(4)을 구비하고 있다. 카세트 스테이션(1), 처리 스테이션(2), 및 인터페이스 스테이션(4)은, 도면 중의 X방향을 따라서 배치되어 있다.
카세트 스테이션(1)은, 카세트(C)를 도면 중의 Y방향으로 병설 가능한 재치대(12)와, 재치대(12)의 X방향 측에 결합되고, 처리 스테이션(2)과의 사이에서 기판(S)의 반입출을 행하는 반송장치(11)를 구비한다. 반송장치(11)는 반송 암(11a)을 가지며, 반송 암(11a)은, Y방향으로 연장되는 가이드(10)를 따라서 이동 가능하며, 상하동, 전후동 및 수평 회전이 가능하다.
처리 스테이션(2)에는, 카세트 스테이션(1)측으로부터 인터페이스 스테이션 (4)측을 향하여, 엑시머 UV조사 유닛(e-UV)(21), 스크럽 세정 유닛(SCR)(22), 가열 처리 유닛(HP)(23), 어드히젼 유닛(AD)(24), 냉각 유닛(COL)(25), 레지스트 도포 유닛(CT)(26), 감압 건조 유닛(DP)(27), 가열 처리 유닛(HT)(28), 및 냉각 유닛 (COL)(29)이 순서대로 배열되어 있다.
또, 처리 스테이션(2)에는, 인터페이스 스테이션(4)측으로부터 카세트 스테이션(1)측을 향하여, 현상 유닛(DEV)(30), 가열 처리 유닛(HT)(31), 냉각 유닛 (COL)(32), 및 검사 장치(IP)(35)가 순서대로 배열되어 있다.
이들의 유닛(및 유닛 사이)에는 롤러 반송 기구 등이 설치되어 있다. 이것에 의해, 기판(S)은, 도면 중의 화살표(A)로 표시하는 반송 라인(A)과 화살표(B)로 표시하는 반송 라인(B)을 따라서 상기의 유닛에 순차적으로 반송된다.
이와 같이 구성된 레지스트 도포 현상 처리 시스템(100)에 있어서, 기판(S)은 이하와 같이 처리된다.
우선, 반송장치(11)의 반송 암(11a)에 의해, 카세트 스테이션(1)의 재치대 (12)에 얹어 놓여진 카세트(C)로부터 기판(S)이 꺼내지고, 반송 라인(A)을 따라서, 처리 스테이션(2)의 엑시머 UV조사 유닛(21)으로 반송된다. 여기서, 자외역(紫外域) 광을 발하는 자외역 광 램프로부터 기판(S)에 대해서 자외역 광이 조사되며, 기판(S)상에 흡착한 유기물이 제거된다. 다음에 스크럽 세정 유닛(22)으로 기판(S)이 반송되고, 세정액(예를 들면 탈이온수(DIW))이 기판(S)에 공급되면서 브러시 등의 세정 부재에 의해 기판(S)의 표면이 세정되고, 블로워 등에 의해 건조된다. 세정 건조된 기판(S)은, 가열 처리 유닛(23)으로 반송되고, 가열되어서 더 건조된다. 이어서 기판(S)은, 어드히젼 유닛(24)으로 반송되고, 가열한 기판(S)에 대해서 헥사메틸디실란(HMDS)을 내뿜는 것에 의해 기판(S)에 대해서 소수화(疎水化) 처리가 행해진다. 소수화 처리 후, 기판(S)은 냉각 유닛(25)으로 반송되고, 기판(S)에 대해서 냉풍을 내뿜는 것에 의해서 기판(S)이 냉각되고, 소정의 온도로 유지된다.
계속해서 기판(S)은, 포토레지스트(photoresist) 도포 유닛(26)으로 반송된다. 포토레지스트 도포 유닛(26) 내에서는, 기판(S)이 반송 라인(A)을 따라서 이동하면서, 기판(S)상에 포토레지스트액이 공급되고, 기판(S)상에 포토레지스트막이 형성된다.
포토레지스트막이 형성된 기판(S)은, 반송 라인(A)상을 반송되어서, 내부 공간을 감압 가능하게 구성되는 감압 건조 유닛(27)으로 반송되고, 감압 분위기하에서 포토레지스트막이 건조된다. 다음에, 기판(S)은 가열 처리 유닛(28)으로 반송된다. 여기에서는, 기판(S)이 가열되고, 포토레지스트막에 포함되는 용제 등이 제거된다. 가열 처리 후, 기판(S)은 냉각 유닛(29)으로 반송되고, 기판(S)에 대해서 찬 바람을 내뿜는 것에 의해서 기판(S)이 냉각된다.
냉각 유닛(29)에서 냉각된 기판(S)은, 반송 라인(A)상을 하류측 단부까지 반송된 후, 인터페이스 스테이션(4)의 상하동, 전후동 및 수평 회전 가능한 반송 암 (43)에 의해서 기판(S)의 주고받음부인 로터리 스테이지(RS)(44)로 반송된다. 다음에, 기판(S)은, 반송 암(43)에 의해서 외부 장치 블록(90)의 주변 노광 장치(EE)로 반송된다. 주변 노광 장치(EE)에서는, 기판(S)의 외주부의 포토레지스트막을 제거하기 위해, 기판(S)에 대해서 노광 처리가 행해진다. 계속해서, 기판(S)은, 반송 암(43)에 의해 노광 장치(9)로 반송되고, 회로 패턴에 대응한 패턴을 가지는 포토마스크를 통하여 포토레지스트막이 노광된다. 한편, 기판(S)은, 로터리 스테이지(44)상의 버퍼 카세트에 일시적으로 수용된 후에, 노광 장치(9)로 반송되는 경우가 있다. 노광 처리가 종료된 기판(S)은, 반송 암(43)에 의해 외부 장치 블록(90)의 타이틀러(TITLER)로 반송되고, 여기서 소정의 정보가 기판(S)에 기입된다.
그 후, 기판(S)은 반송 라인(B)상을 반송되어 현상 유닛(30)에 이른다. 현상 유닛(30)에서는, 후술하는 바와 같이, 노광된 포토레지스트막이 현상액에 의해 현상되고, 린스액에 의해 현상액이 씻겨 흘러가고, 린스액이 건조된다.
다음에, 기판(S)은, 반송 라인(B)상을 반송되어 가열 처리 유닛(31)에 이르고, 여기서 가열되어, 포토레지스트막에 남는 용제 및 린스액(수분)이 제거된다. 한편, 가열 처리 유닛(31)에 있어서도, 기판(S)은, 롤러 반송 기구에 의해서 반송 라인(B)상을 반송하면서 가열된다. 현상 유닛(30)과 가열 처리 유닛(31)과의 사이에는, 현상액의 탈색 처리를 행하는 i선 UV조사 유닛을 설치하여도 좋다. 가열 처리 유닛(31)에서의 가열 처리가 종료한 기판(S)은, 냉각 유닛(32)으로 반송되고, 여기서 냉각된다.
냉각된 기판(S)은, 검사 유닛(35)으로 반송되고, 예를 들면, 포토레지스트 패턴(라인)의 한계 치수(CD)의 측정 등의 검사가 행해진다. 이후, 기판(S)은, 카세트 스테이션(1)에 설치된 반송장치(11)의 반송 암(11a)에 의해 재치대(12)에 얹어 놓여진 소정의 카세트(C)에 수용되고, 일련의 처리가 종료된다.
다음에, 도 2부터 도 9를 참조하면서, 상기의 레지스트 도포 현상 시스템 (100)의 가열 처리 유닛(28 및 31)(본 발명의 실시형태에 의한 가열 처리 장치)에 대해 설명한다.　도 2는, 가열 처리 유닛(28 및 31)을 구성하는 오븐(28a)의 사시도이다. 가열 처리 유닛(28)(프리베이크용)은, 기판 반송 방향으로 조합된 2개의 오븐(28a)을 가지고 있다. 또, 가열 처리 유닛(31)(포스트베이크용)은, 기판 반송 방향으로 조합된 3개의 오븐(28a)을 가지고 있다. 이들의 가열 처리 유닛(28 및 31)은, 조합되는 오븐(28a)의 수가 다른 이외에는, 거의 동일한 구성을 가지고 있기 때문에, 이하에서는, 가열 처리 유닛(28)을 설명한다.
가열 처리 유닛(28)을 구성하는 오븐(28a)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 케이스(6)와, 케이스(6)내에 있어서 기판을 반송하기 위한 복수의 롤러 부재(50)를 가지고 있다. 케이스(6)는, 힌지(6h)에 의해 결합되는 상부 케이스(6t) 및 하부 케이스(6b)로 구성되고, 힌지(6h)에 의해 상부 케이스(6t)는 개폐 가능하다.　
도 3(도 2에 도시하는 오븐(28a)의 기판 반송 방향에 따른 단면도)을 참조하면, 오븐(28a)에는, 기판 반송 방향의 상류단 및 하류단에 있어서 기판(S)의 반송구(61, 62)가 설치되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 반송구(61, 62)의 높이는 약 40mm이며, 반송구(61, 62)의 폭은, 사용되는 기판(S)의 폭보다 수 10mm 넓다.
복수의 롤러 부재(50)는, 기판 반송 방향을 따라서 소정의 간격으로 배치되어 있으며, 각각은 기판 반송 방향과 직교하는 방향(지면 수직방향)으로 연장되어 있다. 또, 롤러 부재(50)는, 도시하지 않는 구동 기구에 의해, 중심축을 회전 중심으로서 회전 가능하다. 이것에 의해, 롤러 부재(50)는 기판(S)을 지지하는 동시에, 기판 반송 방향으로 소정의 반송 속도로 기판(S)을 반송할 수 있다.
복수의 롤러 부재(50)의 사이에는 하부 히터(71)가 배치되어 있다. 하부 히터(71)는, 롤러 부재(50)에 의해 지지되는 기판(S)의 하면에 접하지 않는 한에 있어서, 기판(S)의 하면에 근접하고 있다. 하부 히터(71)는, 예를 들면 마이카 히터나 세라믹 히터 등에 의해 구성할 수 있다. 또, 하부 히터(71)에는 도시하지 않는 온도 센서(예를 들면 열전대나 측온저항체)가 설치되고, 소정의 온도로 유지될 수 있다. 하부 히터(71)에 의해, 기판(S)의 하방으로부터, 롤러 부재(50)에 의해 반송되는 기판(S)이 가열된다. 한편, 하부 히터(71)에 의해서 하부 케이스(6b)가 과도하게 가열되지 않도록, 롤러 부재(50) 및 하부 히터(71)의 하방에는 단열재(6s)가 배치되어 있다.
상부 케이스(6t)의 하면에는, 상부 히터(72)가 소정의 간격으로 배치되어 있다. 상부 히터(72)는, 하부 히터(71)의 폭(기판 반송 방향에 따른 길이)보다도 큰 폭을 가지고 있는 것 이외는, 하부 히터(71)와 동일한 구성을 가지고 있으며, 도시하지 않는 온도 센서에 의해 하부 히터(71)와 동일한 온도로 유지된다. 상부 히터 (72)에 의해, 롤러 부재(50)에 의해 반송되는 기판(S)은 상방으로부터도 가열된다. 상부 히터(72) 및 하부 히터(71)로부터, 기판(S)은, 소정의 온도까지 신속하게 또한 균일하게 가열될 수 있다.　
한편, 상부 히터(72) 및 하부 히터(71)의 쌍방을 설치하는 것이 바람직하지만, 다른 실시형태에 있어서는, 상부 히터(72)를 설치하는 일 없이 하부 히터(71)만을 설치하여도 좋다.
또한, 힌지(6h)에 의해 상부 케이스(6t)를 열은 상태를 도 4에 도시한다. 이와 같이 여는 것에 의해, 케이스(6)내의 롤러 부재(50), 상부 히터(72), 및 하부 히터(71)의 메인터넌스를 용이하게 실시할 수 있다. 도시한 바와 같이, 롤러 부재 (50)는, 케이스(6)에 있어서의 기판 반송 방향을 따른 측벽에 지지되어 있다. 이 경우, 베어링 등이 이용되는 것은 물론이다.
다음에, 도 5부터 도 7까지를 참조하면서, 상술의 오븐(28a)을 포함하는 가열 처리 유닛(28)에 대해 설명한다.
도 5(a)를 참조하면, 가열 처리 유닛(28)은, 배기 유닛(67)을 통하여 기판 반송 방향으로 조합되는 2개의 오븐(28a)과, 이들 2개의 오븐(28a)에 대해 도면 중의 기판 반송 방향의 상류측 및 하류측에 각각 장착되는 2개의 흡기 박스(68)를 구비하고 있다. 단, 설명의 편의상, 도면 중에 흡기 박스(68)를 가열처리 유닛(28)으로부터 떨어뜨려서 도시하고 있다.
두 개의 오븐(28a)은, 도 3과 도 5(a)를 대비하면 용이하게 이해되듯이, 반송구(61)(도 3 참조) 끼리에서 연결되어 있다. 두 개의 오븐(28a)의 케이스(6)가 가열처리 유닛(28)의 케이스에 상당하고, 기판 운송방향의 상류측의 오븐(28a)의 반송구(62)가 가열처리 유닛(28)에 있어서의 기판(S)의 반입구에 상당하며, 하류측의 오븐(28a)의 반송구(62)가 가열처리 유닛(28)에 있어서의 기판(S)의 반출구에 상당한다. 이하의 설명의 편의상, 가열처리 유닛(28)의 반입구를 반입구(62I)로 표기하고, 반출구를 반출구(62O)로 표기한다.
가열 처리 유닛(28)에 있어서는, 상류측의 오븐(28a)의 상부 히터(72) 및 하부 히터(71)와, 하류측의 오븐(28a)의 상부 히터(72) 및 하부 히터(71)를 별개로 제어하여도 좋다. 예를 들면, 기판(S)을 130℃ 정도의 목표 온도로 가열하는 경우, 상류측의 오븐(28a)에 있어서의 온도를 예를 들면 170℃에서 180℃까지의 범위로 설정하고, 하류측의 오븐(28a)에 있어서의 온도를 예를 들면 140℃에서 150℃까지의 범위로 설정하면, 롤러 부재(50)에 의해 반송되는(즉 이동하고 있는) 기판(S)을, 상류측의 오븐(28a)에서 급속히 가열한 후에, 하류측의 오븐(28a)에서 실제온도가 거의 130℃가 되도록 가열할 수 있다. 즉, 기판(S)을 단시간에 소정 온도까지 가열하는 것이 가능하게 된다.
배기 유닛(67)은, 연결되는 오븐(28a)의 반송구(61)(도 3 참조)의 상방에 있어서 오븐(28a)의 측벽에 의해 지지되는 동시에, 상부 케이스(6t)와의 사이에 빈틈이 생기지 않도록 얹어 놓여져 있다. 배기 유닛(67)에는, 복수(도시의 예에서는 3개)의 배기 포트(67p)가, 기판 반송 방향과 직교하는 방향으로 소정의 간격으로 배치되어 있다. 배기 포트(67p)의 하단은, 케이스(6)내를 향해서 개구하고 있으며, 상단은, 소정의 집합관에 합류한 후에 또는 별개로 배기 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 배기 장치는, 레지스트 도포 현상 시스템(100)이 설치되는 클린 룸 등에 배치되는 배기 설비(용역 설비)라도 좋고, 레지스트 도포 현상 시스템(100)용으로 설치되는 배기 설비라도 좋다.
또, 도 5(a)의 I－I선에 따른 단면도인 도 5(b)를 참조하면, 배기 포트(67p)의 하방에는, 배기 유닛(67)을 따라서 연장되는 플레이트(67d)가 설치되어 있다. 오븐(28a)에 의해 가열되는 레지스트막으로부터는 레지스트 중에 포함되는 용제 등이 방출되고, 도 5(b) 중의 화살표(B)와 같이, 플레이트(67d)의 상방을 흘러 배기 포트(67p)를 통하여 배기된다. 배기 포트(67p)내에서 용제 등이 차가워지면, 배기 포트(67p)의 내벽에 용제 등이 흡착하지만, 흡착한 용제 등이 내벽으로부터 박리하고, 기판(S) 상에 낙하하면, 결함이 발생하게 된다. 플레이트(67d)는, 그러한 낙하물을 기판(S)상에 낙하시키지 않기 위해 설치되어 있다. 한편, 플레이트(67d)는, 배기 유닛(67)과 플레이트(67d)와의 사이를 흐르는 배기의 온도가 높기 때문에, 용제 등이 흡착하는 일은 거의 없다.
도 6은, 가열 처리 유닛(28)의 흡기 박스(68)를 도시하는 사시도이다. 이 도면에서는, 특히 가열 처리 유닛(28)의 반입구(62I)에 설치되는 흡기 박스(68)를 도시하고 있다.　
도시하는 바와 같이, 흡기 박스(68)는, 기판(S)의 반송 경로를 획정(劃定)하는 본체(68a)와, 본체(68a)상에 배치되는 흡기부(68b)를 가지고 있다. 본체(68a)는, 편평한 사각형 통형상을 가지며, 한쪽의 개구가, 기판(S)이 반입되는 반입구 (68I)이며, 다른 개구가, 가열 처리 유닛의 반입구(62I)와 결합되는 반출구(68O)이다. 흡기부(68b)는, 기판 반송 방향과 직교하는 방향으로 소정의 간격으로 배치되는 복수(도시의 예에서는 4개의) 흡기도관(68c1~68c4)을 가지고 있다. 한편, 이하의 설명에 있어서, 각 흡기도관(68c1~68c4)을 구별할 필요가 없는 경우, 단지 흡기도관(68c)으로 표기한다.
도 7(도 6의 A-A선에 따른 단면도)을 참조하면, 본체(68)의 내부에는, 오븐 (28a) 내에 설치되는 롤러 부재(50)와 거의 동일한 구성을 가지는 롤러 부재(68R)가 설치되어 있으며, 이것에 의해, 반입구(68I)로부터 반입되는 기판(S)을 반출구 (68O), 즉, 가열 처리 유닛의 반입구(62I)로 반송할 수 있다.
또, 흡기부(68b)는, 제 1실(681) 및 제 2실(682)을 가지며, 이것들은 コ자 형상을 가지는 흡기도관(68c)에 의해 연통하고 있다. 제 1실(681)은, 흡기도관 (68c1~68c4)에 대응하여 구획실로 구획되어 있으며, 각 구획실의 바닥면에 본체 (68) 내에 개구하는 구멍(68h)이 형성되어 있다. 한편, 제 2실(682)은, 구획되어 있지 않으며, 기판 반송 방향과 직교하는 방향을 따라서 일단으로부터 타단까지 연장되는 하나의 공간을 구성한다. 또, 제 2실(682)의 일단에는 개구부(68e)가 형성되고, 개구부(68e)는 흡기 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 이 때문에, 제 2실(682)은, 복수의 흡기도관(68c1~68c4)에 대한 집합관으로서 기능한다. 이상의 구성에 의해, 본체(68a)내의 공기는, 구멍(68h)으로부터 제 1실(681), 흡기도관 (68c1~68c4), 제 2실(682), 및 개구부(68e)를 통하여 흡기된다. 이 때문에, 도 7중의 화살표(A)로 표시한 바와 같이 흡기 박스(68)의 반입구(68I)로부터 유입하고, 가열 처리 유닛(28)의 반입구(62I) 가열 처리 유닛(28) 내로 유입하는 공기(화살표 (B))의 유량을 조정할 수 있다. 한편, 개구부(68e)에 접속되는 흡기 장치는, 가열 처리 장치(28)를 구비하는 레지스트 도포 현상 시스템(100)이 설치되는 클린 룸 등에 배치되는 배기 설비(용역 설비)라도 좋고, 가열 처리 장치(28)용으로 설치되는 배기 설비여도 좋다.
한편, 도 7에 도시하는 바와 같이, 흡기도관(68c)에는 댐퍼(68d)가 설치되어 있으며, 제 1실(681)이 흡기도관(68c) 마다 구획되어 있는 경우도 있어, 흡기도관 (68c)을 통하여 흡기되는 공기의 흡기량을 조정하는 것이 가능하게 된다.
또, 도 5에 도시하는, 가열 처리 유닛(28)의 반출구(62O)에 장착되는 흡기 박스(68)도 또, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 흡기 박스(68)와 같이, 가열 처리 유닛(28)의 반출구(62O)로부터 가열 처리 유닛(28) 내로 유입하는 공기의 유량을 조정할 수 있다.
한편, 흡기 박스(68)에서는, 본체(68a)가 편평한 사각형 통형상을 가지고, 기판(S)의 상방, 하방, 및 양 측방을 덮고 있기 때문에(기판(S)에 대해서 터널 구조로 되고 있기 때문에), 이러한 방향으로부터 가열 처리 유닛(28)의 반입구(62I)로 유입하는 공기를 저감할 수 있다. 따라서, 가열 처리 유닛(28)의 반입구(62I)로 유입하는 공기를 확실히 제어할 수 있다. 실제로, 흡기 박스(68)에 의한 흡기를 행하지 않고, 가열 처리 유닛(28)의 반입구(62I)로 유입하는 공기의 유량을, 터널 구조로 하지 않은 경우와 터널 구조로 한 경우에 있어서 측정한바, 전자에서는 약 7.83㎥/분, 후자에서는 약 2.71㎥/분이라는 결과를 얻었다. 즉, 흡기 박스(68)의 반입구(68I)로부터 유입하여 가열 처리 유닛(28)에 이르는 기류를 흡기 박스(68)에 의해 효율적으로 조정할 수 있는 것이 시사된다.
다음에, 가열 처리 유닛(28)에 있어서, 흡기 박스(68)에 의해 가열 처리 유닛(28) 내로 유입하는 공기의 유량을 제어하는 것에 의해, 기판(S)의 온도 균일성을 개선할 수 있는 것을 확인하기 위해서 행한 실험에 대해 설명한다.
도 8은, 기판(S)의 온도 균일성을 조사하는데에 있어서 준비한 실험용의 기판을 도시하는 도면이다. 도시한 바와 같이, 실험용의 기판(S)에는, 온도 센서 (FP1~FP5, MP1~MP5, 및 EP1~EP5)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 온도 센서 (FP1~FP5)는, 기판(S)의 반송 방향의 전단으로부터 약 20mm의 위치에, 반송 방향과 직교하는 방향으로 소정의 간격(도시의 예에서는 452.5mm)을 두고 배치되어 있다. 온도 센서(MP1~MP5)는, 기판(S)에 있어서의 반송 방향의 중간 위치에 있어서 소정의 간격을 두고 배치되며, 온도 센서(EP1~EP5)는, 기판(S)의 반송 방향의 후단으로부터 약 20mm의 위치에 소정의 간격을 두고 배치되어 있다.
이와 같이 실험용의 기판(S)을 가열 처리 유닛(28)으로 반송하는 동시에, 상류측의 흡기 박스(68)에 있어서의 흡기 조건을 바꾸는 것에 의해, 기판(S) 내의 온도 분포를 조사하였다. 상류측의 흡기 박스(68)의 각 흡기도관(68c1~68c4)(도 6 참조) 에 있어서의 압력은, 이하와 같다.
<조건 1>
·흡기도관 68c1 : 40Pa
·흡기도관 68c2 : 40Pa
·흡기도관 68c3 : 80Pa
·흡기도관 68c4 : 85Pa
<조건2>
·흡기도관 68c1 : 20Pa
·흡기도관 68c2 : 20Pa
·흡기도관 68c3 : 70Pa
·흡기도관 68c4 : 70Pa
한편, 이들의 압력은, 흡기도관(68c1~68c4)에 마노미터를 장착하고, 댐퍼 (68d) 조정하는 것에 의하여 설정하였다. 흡기도관(68c3 및 68c4)에 있어서의 압력이, 흡기도관(68c1 및 68c2)에 있어서의 압력보다도 높은(즉 흡기량이 많은) 이유는, 이 실험을 행한 환경에 의한 것이다. 구체적으로는, 실험에 사용한 가열 처리 유닛(28)의 상류측에 있어서, 흡기도관(68c3 및 68c4)에 가까운 위치에 다른 유닛이 배치되고, 이 유닛으로부터 공기가 송출되고 있기 때문이다. 또, 이 실험에 있어서는, 가열 처리 유닛(28)의 하류 측에는 흡기 박스(68)를 설치하지 않았다. 게다가, 가열 처리 유닛(28)의 하부 히터(71) 및 상부 히터(72)의 설정 온도는, 상기의 조건 1 및 2에 있어서 동일하게 하고, 기판(S)의 반송 속도도 조건 1 및 2에 있어서 동일하게 했다.
도 9(a)는, 상기의 조건 1에서 행한 실험의 결과를 도시하는 그래프이며, 도 9(b)는, 조건 2로 행한 실험의 결과를 도시하는 그래프이다. 어느 그래프에 있어서도, 곡선(F)은, 온도 센서(FP1, FP3, 및 FP5)(반송 방향 전단측)의 측정값의 평균치를 나타내며, 곡선(M)은, 온도 센서(MP1, MP3, 및 MP5)의 측정값의 평균치를 나타내고, 곡선(E)는, 온도 센서(EP1, EP3, 및 EP5)(반송 방향 후단측)의 측정값의 평균치를 나타내고 있다.
도 9(a)의 그래프에 도시한 바와 같이, 가열 처리 유닛(28)으로 기판(S)을 반입해 가면, 기판(S)의 전단측으로부터 온도가 상승하기 시작하고, 계속해서 중앙부 및 후단측에 있어서도 온도가 상승해 간다. 그 후, 가열 처리 유닛(28)으로부터 반출될 때까지 온도가 서서히 상승하고, 반출되는 동시에 온도는 급격하게 저하되어 간다.
도 9(a)와 도 9(b)를 비교하면, 조건 1의 경우에는, 기판(S)의 반송 방향의 전단측에 있어서의 온도에 비해서 후단측에 있어서의 온도가 비교적 현저하게 낮게 되어 있지만, 조건 2의 경우에는, 기판(S)의 반송 방향의 전단측에 있어서의 온도와, 후단측에 있어서의 온도가 거의 동일한(온도 균일성이 뛰어나다) 것을 알 수 있다. 각 흡기도관(68c1~68c4)의 압력은, 조건 1에 비하여 조건 2에 있어서 낮기 때문에, 흡기도관(68c1~68c4)으로부터 흡기되는 공기의 흡기량은, 조건 2 쪽이 적다. 이 때문에, 가열 처리 유닛(28)에 유입하는 공기의 양은, 조건 2 쪽이 많다. 기판(S)은, 하부 히터(71) 및 상부 히터(72)로부터의 복사열뿐 아니라, 가열 처리 유닛(28)으로 유입하고, 특히 상부 히터(72)에 의해 가열되는 공기에 의해서도 가열되기 때문에, 유입량이 많은 조건 2의 경우에, 특히 후단측에 있어서, 보다 효율적으로 가열된 것이라고 생각할 수 있다. 이와 같이 흡기 박스(68)에 있어서의 흡기량을 조정하는 것에 의해, 기판 온도 균일성을 개선할 수 있는 것이 이해된다.
한편, 가열 처리 유닛(28)의 기판 반송 방향의 하류 측에만 흡기 박스(68)를 설치하는 경우에서도, 이 흡기 박스(68)로부터의 흡기에 의해 기류를 제어하고, 기판 온도의 균일성을 제어할 수 있다. 물론, 상류측 및 하류측의 쌍방으로 설치하여도, 기류의 제어를 통해 기판 온도 균일성을 제어하는 것은 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 의한 가열 처리 장치(가열 처리 유닛(28 및 31))에 의하면, 기판(S)의 반입구(62I) 및 반출구(62O)에 있어서의 흡기도관(68c1~68c4)으로부터의 흡기에 의해서, 반입구(62I) 및 반출구(62O)로부터 케이스(6) 내에 유입하고, 케이스(6)의 상부의 배기 포트(67p)로부터 배기되는 공기의 기류(유량, 플로우 패턴 등)를 제어할 수 있다. 따라서, 케이스(6) 내의 기류에 의해 발생할 수 있는 기판 온도의 불균일화를 배제하고, 균일한 가열 처리를 실현하는 것이 가능하게 된다.
만약, 반입구(62I)로부터 유입하는 공기의 양을 저하시켜야 할 상황에 있어서, 배기 포트(67p)로부터의 배기량을 저하시킨다고 한다면, 레지스트막으로부터 방출되는 용제 등을 충분히 배기할 수 없는 사태로도 된다. 이 경우, 용제 등이 케이스(6)의 내부에 부착하고, 결국에는 박리하여 기판을 오염시킬 우려가 있다. 그러나, 가열 처리 유닛(28 및 31)에 의하면, 반입구(62I) 및 반출구(62O)에 임하는 위치에 있어서 흡기도관(68c1~68c4)으로부터 흡기하는 것에 의해 케이스(6) 내로의 유입량을 제어할 수 있기 때문에, 배기 포트(67p)로부터의 배기량을 저하시키는 일 없이, 레지스트막으로부터의 용제 등을 충분히 배기할 수 있다. 환언하면, 용제 등의 배기 제어와 기류 제어를 독립해서 행하는 것이 가능하게 되며, 프로세스 윈도우를 확대할 수 있다.
또, 가열 처리 유닛(28 및 31)에 있어서는, 기판 반송 방향과 직교하는 방향으로 배치되는 복수의 배기 포트(67p)에 의해 케이스(6) 내가 배기되고, 게다가, 복수의 흡기도관(68c1~68c4)도 동일한 방향으로 배치되어 있기 때문에, 그 방향에 있어서 균일한 기류를 형성할 수 있다. 게다가, 흡기도관(68c1~68c2)의 각각에 설치된 댐퍼(67d)를 조정하는 것에 의해서도, 가열 처리 유닛(28 및 31) 내의 기류를 제어할 수 있다. 이것은, 상술의 실험 결과의 설명에 있어서, 실험을 행한 환경에 고유의 영향을 조정한 것으로부터도 분명하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 가열 처리 유닛(28 및 31)은, 오븐(28a)을 조합하는 것에 의해 구성되기 때문에, 가열되는 레지스트막의 두께나 성질 및 다른 유닛에 있어서의 택트 타임 등에 따라서 오븐(28a)의 수를 결정할 수 있다. 즉, 가열 처리 유닛(28 및 31)의 설계의 자유도를 높게 할 수 있다.
이상, 실시형태를 참조하면서 본 발명을 설명했으나, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 첨부의 특허청구의 범위 내에 있어서 여러 가지로 변형 및 변경할 수 있다.
예를 들면, 도 6 및 도 7을 참조하면서 설명한 흡기 박스(68)에 의하지 않고, 가열 처리 유닛(28 및 31)의 반입구(62I) 및 반출구(62O)의 상방에(케이스(6)에) 복수의 흡기구를 설치하고, 이들의 흡기구로부터의 흡기에 의해, 반입구(62I)로부터 배기 포트(67p)에 이르는 공기의 흐름을 조정하도록 해도 좋다. 또, 도 5를 참조하면서 설명한 배기 유닛(67)과 동일한 구성을 가지는 유닛을 반입구(62I) 및 반출구(62O)를 임하는 위치(가열 처리 유닛(28 및 31)으로 유입하는 공기를 흡기 가능한 위치에) 배치해도 좋다.
또, 배기 유닛(67)에는, 복수의 배기 포트(67p) 대신에, 배기 유닛(67)의 길이방향(기판 반송 방향과 직교하는 방향)으로 연장되는 슬릿을 설치하여도 좋다.
게다가, 가열 처리 유닛(28 및 31)은, 오븐(28a)의 조합에 의하지 않고, 기판(S)의 반입구 및 반출구와, 배기 포트를 가지는 일체의 케이스에 의해 구성하여도 좋다.
또한, 가열 처리 유닛(28)에 대하여 설명했으나, 상술한 바와 같이 가열 처리 유닛(31)도 동일한 구성을 가져도 좋으며, 또, 가열 처리 유닛(23)(도 1 참조)도 또 동일한 구성을 가져서 좋다. 환언하면, 가열 처리 유닛(23, 28, 및 31)의 적어도 하나가 상술의 구성을 가지면 된다.
또, 상술의 흡기 박스(68)에서는, コ자 형상을 가지는 흡기도관(68c)을 이용하고, 케이스(6)로부터의 공기를, 집합관으로서 기능하는 제 2실(682)에 합류시킨 후, 흡기 박스(68)의 측벽에 형성된 개구부(68e)로부터 외부로 배기하고 있으나, 상방으로 연장되는 흡기도관을 흡기 박스(68)에 설치하여도 좋다. 이 경우, 상방으로 연장되는 흡기도관은, 집합관에 의해 서로 합류한 후에 흡기 장치에 접속하여도 좋으며, 별개로 흡기 장치에 접속하여도 좋다.
또, 배기 포트(67p) 내의 압력과 흡기도관(68c) 내의 압력과의 차이를 측정하는 차압계를 설치하고, 양자간의 차압을 모니터하여도 좋다. 이것에 의하면, 가열 처리 유닛(28 및 31) 내의 기류의 변화를 파악하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면 배기 포트(67p)의 내벽에 용제 등이 퇴적하는 것에 의해 배기 능력이 저하한 경우에도, 그 사실을 차압계로부터 알 수 있다.
또, 본 발명의 실시형태에 의한 가열 처리 장치 및 도포 현상 장치는, 유리 기판을 사용하는 경우뿐 아니라, 반도체 웨이퍼나 수지 기판(시트)을 사용하는 경우에도 적용 가능하다. 또, 기판에 형성되는 막은, 레지스트막에 한정되지 않으며, 다른 도포막을 기판에 형성하는 경우에도, 본 발명의 실시형태에 의한 가열 처리 장치 및 도포 현상 장치를 적용할 수 있다.
100 : 레지스트 도포 현상 장치
28a : 오븐
50 : 롤러 부재
71 : 하부 히터
72 : 상부 히터
61, 62 : (오븐(28a)의) 반송구
28, 31 : 가열처리 유닛
67 : 배기 유닛
67p : 배기 포트
68 : 흡기 박스
68c1~68c4 : 흡기도관
S : 기판

Claims (8)

  1. 기판을 수용 가능하고, 상기 기판이 통과하는 제 1의 반입구 및 제 1의 반출구를 가지는 케이스와,
    상기 제 1의 반입구로부터 상기 제 1의 반출구로 향하는 방향으로 상기 기판을 반송하는 제 1의 반송 기구와,
    상기 제 1의 반송 기구에 의해 상기 케이스 내를 반송되는 상기 기판을 가열하는 히터와,
    상기 케이스에 설치되는 배기구로서 상기 제 1의 반입구 및 상기 제 1의 반출구로부터 상기 배기구에 이르는 기류를 형성 가능한 배기구와,
    상기 제 1의 반입구 및 상기 제 1의 반출구의 일방 또는 쌍방에 임해서 설치되고, 흡기에 의해 상기 기류를 조정하는 흡기구를 구비하는 가열 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 반입구 및 상기 제 1의 반출구의 일방 또는 쌍방에 장착되는 흡기 유닛을 더 구비하고, 상기 흡기구가 상기 흡기 유닛에 설치되는 가열 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 흡기 유닛이,
    상기 기판이 반입되는 제 2의 반입구와, 상기 제 2의 반입구로부터 반입된 기판을 반출하는 제 2의 반출구로서 상기 제 1의 반입구와 결합 가능한 제 2의 반출구를 가지며, 상기 제 2의 반입구 및 상기 제 1의 반출구를 제외하고 판 부재로 덮이는 케이싱, 및 상기 케이싱에 설치되고, 상기 제 2의 반입구로부터 반입되는 상기 기판을 상기 제 2의 반출구로 반송하는 제 2의 반송 기구를 구비하는 가열 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 흡기 유닛에는 복수의 상기 흡기구가 설치되는 가열 처리 장치.
  5. 제 3항 또는 4항에 있어서,
    상기 흡기구에, 흡기량 조정기를 가지는 흡기 덕트가 접속되는 가열 처리 장치.
  6. 제 3항 또는 4항에 있어서,
    상기 배기구가 상기 케이스의 상면에 설치되는 가열 처리 장치.
  7. 제 3항 또는 4항에 있어서,
    상기 히터가, 상기 제 1의 반입구로부터 상기 제 1의 반출구로 향하는 방향으로 병설되는 제 1의 가열 플레이트와 제 2의 가열 플레이트를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2의 가열 플레이트의 온도를 별개로 제어할 수 있는 가열 처리 장치.
  8. 기판에 레지스트막을 형성하는 레지스트막 형성 유닛과,
    노광된 상기 레지스트막을 현상하는 현상 유닛과,
    상기 레지스트막을 가열하기 위해서 설치되는, 제 3항 또는 4항에 기재된 가열 처리 장치를 포함하는 레지스트 도포 현상 장치.
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