KR20130135110A - 열처리 장치, 열처리판의 냉각 방법 및 컴퓨터 기억 매체 - Google Patents

Abstract

열처리판의 온도를 빠르게 강온시킨다. 웨이퍼(W)를 열처리판(50)에 적재하여 열처리를 행하기 위한 열처리 장치이며, 열처리판(50)에 접촉 혹은 근접시킴으로써 당해 열처리판(50)을 냉각하기 위한 제2 냉각 플레이트(62)와, 냉각 플레이트(62)를 냉각하기 위한 제1 냉각 플레이트(61)와, 제2 냉각 플레이트(62)를, 제1 냉각 플레이트(61)에 의해 냉각하기 위한 대기 위치와, 열처리판(50)을 냉각하기 위한 냉각 위치 사이에서 상대적으로 이동시키기 위한 냉각 플레이트 승강 기구(60)를 구비하고 있다. 제2 냉각 플레이트(62)와 냉각 플레이트 승강 기구(60) 사이에는, 탄성 부재(95)가 설치되어 있다.

Description

열처리 장치, 열처리판의 냉각 방법 및 컴퓨터 기억 매체{HEAT PROCESSING APPARATUS, COOLING METHOD FOR HEAT PROCESSING PLATE, AND COMPUTER STORAGE MEDIUM}

본 발명은, 열처리판 위에 기판을 적재하여 기판의 열처리를 행하는 열처리 장치, 상기 열처리판의 냉각 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.

예를 들어 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 위에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 레지스트막을 소정의 패턴에 노광하는 노광 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리, 레지스트 도포 처리 후나 노광 처리 후에 행해지는 열처리 등의 일련의 처리가 순차 행해지고, 웨이퍼 위에 소정의 레지스트 패턴이 형성된다. 이들 일련의 처리는, 웨이퍼를 처리하는 각종 처리부나 웨이퍼를 반송하는 반송 기구 등을 탑재한 기판 처리 시스템인 도포 현상 처리 시스템에서 행해지고 있다.

열처리는, 예를 들어 히터가 내장된 열처리판에 의해, 웨이퍼의 종별(로트)에 따라서 설정된 설정 온도로 실시된다. 따라서, 하나의 로트에 대해서 열처리를 종료한 후, 후속하는 로트의 설정 온도가 당해 하나의 로트의 설정 온도와 다른 경우에는, 열처리판의 온도를 변경할 필요가 있다. 예를 들어, 후속하는 로트의 웨이퍼의 설정 온도가 이전 로트의 웨이퍼의 설정 온도보다도 낮은 경우는, 이전 로트의 마지막 웨이퍼가 열처리판으로부터 반출된 후, 예를 들어 당해 열처리판의 이면을 에어 퍼지하여, 열처리판을 강온하도록 하고 있다.

그러나, 에어 퍼지에 의한 냉각은 열교환율이 낮으므로, 열처리판의 온도를 세팅시키기 위해 장시간을 필요로 한다. 그로 인해, 처리량의 향상의 방해의 한가지 원인으로 되고 있다. 또한, 퍼지용의 에어가 열처리판의 표면측으로 돌아 들어가, 파티클 오염을 일으킬 우려도 있다.

이 점에 대해서 특허 문헌 1에는, 내부에 온도 조절 매체를 유통시킨 온도 조절부를 열처리판에 접촉시킴으로써, 열처리판의 승온 및 강온을 행하는 열처리 장치가 제안되어 있다. 이 열처리 장치에 따르면, 예를 들어 열처리판의 온도를 약간 강온시키는 경우에, 온도 조절부를 승강 기구에 의해 이동시켜 열처리판으로 이격하는 것이 기재되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2009-194237호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 개시되는 바와 같이, 열처리판을 강온시키는 경우에, 온도 조절부를 열처리판으로 이격하는 경우에는 자연 방열이 지배적이다. 그 때문에, 이 방법으로는 열처리판을 단시간에 강온시킬 수 없어, 여전히 처리량의 향상을 도모하는 것이 어렵다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 열처리판의 온도를 빠르게 강온시키는 것을 목적으로 하고 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 기판을 열처리판에 적재하여 열처리를 행하기 위한 열처리 장치에 있어서, 상기 열처리판에 접촉시킴으로써 당해 열처리판을 냉각하기 위한 냉각 부재와, 상기 냉각 부재를 냉각하기 위한 냉각 기구와, 상기 냉각 부재를, 상기 냉각 기구에 의해 냉각하기 위한 대기 위치와, 상기 열처리판을 냉각하기 위한 냉각 위치 사이에서 상대적으로 이동시키기 위한 냉각 부재 이동 기구와, 상기 냉각 부재와 상기 냉각 부재 이동 기구 사이에 설치되고, 상기 냉각 부재 이동 기구에 의해 상기 냉각 부재를 냉각 위치보다도 상기 열처리판측으로 더 압입할 때에 수축함으로써, 상기 냉각 부재와 상기 열처리판의 평행도를 향상시키기 위한 탄성 부재를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따르면, 기판을 열처리하는 열처리판을 냉각할 때에, 냉각 기구에 의해 냉각된 냉각 부재에 의해 냉각하므로, 열처리판을 빠르게 강온시킬 수 있다. 또한, 열처리판이나 냉각 부재에는, 가공 정밀도상의 한계로부터 미소한 굴곡이 발생하는 것은 피하기 어렵고, 이 굴곡에 수반하는 열전도의 불균일에 의해 열처리판에 온도 불균일이 발생하는 것이 생각되지만, 본 발명에 따르면, 냉각 부재를 냉각 위치보다도 상기 열처리판측으로 더 압입하여 탄성 부재를 수축시킴으로써 셀프 얼라인먼트를 행하고, 냉각 부재와 열처리판을 전체면에 걸쳐 평행하게 유지할 수 있다. 그 결과, 열처리판과 냉각 부재 사이에서의 열전달의 균일성을 더욱 향상시켜, 열처리판을 온도 불균일 없이 균일하게 냉각할 수 있다.

상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는 갭 핀이 형성되고, 상기 냉각 부재 이동 기구에 의해 상기 냉각 부재를 상기 열처리판측으로 압박할 때에, 상기 냉각 부재와 상기 열처리판측 사이에 당해 갭 핀에 의해 간극이 형성되어도 좋다.

상기 열처리판과 상기 냉각 부재 사이에, 상기 열처리판과 상기 냉각 부재 사이에서 열을 전달시키는 전열재를 공급하는 전열재 공급부를 구비하고 있어도 좋다.

상기 전열재는 헬륨 가스를 포함하는 가스라도 좋다.

상기 냉각 부재는 복수로 분할되고, 상기 복수로 분할된 냉각 부재에는, 상기 냉각 부재 이동 기구가 개별로 설치되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 상기 각 냉각 부재와 상기 각 냉각 부재 이동 기구는, 상기 탄성 부재 대신에, 조인트에 의해 통해서 접속되고, 상기 각 냉각 부재와 상기 각 냉각 부재 이동 기구는, 상기 조인트를 통해서 요동 가능해도 좋다.

상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는, 유연성이 있는 부재로 형성되고 또한 그 내부에 액체를 충전한 주머니체가 설치되어 있어도 좋다.

상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는, 전열성이고 가요성이 있는 부재에 의해 형성된 핀이 복수 설치되어 있어도 좋다.

상기 열처리판에 의한 기판의 열처리 중에 상기 냉각 부재를 상기 대기 위치로 이동시키고, 기판의 열처리가 종료되어 당해 기판이 상기 열처리판으로부터 반출된 후에 상기 냉각 부재를 상기 냉각 위치로 이동시키도록, 상기 냉각 부재 이동 기구의 동작을 제어하는 제어부를 갖고 있어도 좋다.

다른 관점에 의한 본 발명은, 열처리판에 접촉시킴으로써 당해 열처리판을 냉각하기 위한 냉각 부재와, 상기 냉각 부재를 냉각하기 위한 냉각 기구와, 상기 냉각 부재를 상기 냉각 기구에 의해 냉각하기 위한 대기 위치와, 상기 열처리판을 냉각하기 위한 냉각 위치 사이에서 상대적으로 이동시키기 위한 냉각 부재 이동 기구를 구비한, 기판을 상기 열처리판에 적재하여 열처리를 행하는 열처리 장치에 있어서, 상기 열처리판을 냉각하는 방법이며, 상기 열처리판에 의한 기판의 열처리 중에 상기 냉각 부재를 상기 냉각 기구에 의해 냉각하고, 기판의 열처리가 종료되어 당해 기판이 상기 열처리판으로부터 반출된 후에, 상기 냉각 부재 이동 기구에 의해 상기 냉각 부재를 상기 냉각 위치로 이동시키고, 상기 냉각 부재 이동 기구에 의해, 상기 냉각 부재를 냉각 위치보다도 상기 열처리판측으로 더 압입함으로써 상기 탄성 부재를 수축시키고, 상기 냉각 부재와 상기 열처리판의 평행도를 향상시켜 상기 열처리판의 냉각을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는 갭 핀이 형성되고, 상기 냉각 부재 이동 기구에 의해 상기 냉각 부재를 냉각 위치보다도 상기 열처리판측으로 더 압입할 때에, 상기 냉각 부재와 상기 열처리판측 사이에 당해 갭 핀에 의해 간극을 형성해도 좋다.

갭 핀에 의해 형성된 상기 열처리판과 상기 냉각 부재 사이의 간극에, 상기 열처리판과 상기 냉각 부재 사이에서 열을 전달시키는 전열재를 공급하는 것을 특징으로 하는, 청구항 10에 기재된 열처리판의 냉각 방법이다.

상기 전열재는 헬륨 가스를 포함하는 가스라도 좋다.

상기 냉각 부재는 복수로 분할되고, 상기 복수로 분할된 냉각 부재에는, 상기 냉각 부재 이동 기구가 개별로 설치되고, 상기 처리판의 냉각은, 상기 각 냉각 부재를 상기 열처리판에 접촉시킴으로써 행해도 좋다. 이러한 경우, 상기 각 냉각 부재와 상기 각 냉각 부재 이동 기구는, 상기 탄성 부재 대신에, 조인트에 의해 통해서 접속되고, 상기 각 냉각 부재와 상기 각 냉각 부재 이동 기구는, 상기 조인트를 통해서 요동 가능해도 좋다.

상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는, 유연성이 있는 부재로 형성되고 또한 그 내부에 액체를 충전한 주머니체가 복수 설치되고, 상기 주머니체를 상기 열처리판에 압박함으로써 상기 열처리판을 냉각해도 좋다.

상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는, 전열성이고 가요성이 있는 부재에 의해 형성된 핀이 복수 설치되고, 상기 핀을 상기 열처리판에 접촉시킴으로써 상기 열처리판을 냉각해도 좋다.

다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 열처리판의 냉각 방법을 열처리 장치에 의해서 실행시키기 위해, 당해 열처리 장치를 제어하는 제어 장치의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램이 제공된다.

또한 다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.

본 발명에 따르면, 열처리판의 온도를 빠르게 강온시킬 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 열처리 장치의 전체를 일부를 절결하여 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 열처리 장치의 내부 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 3은 가열 유닛의 내부 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 4는 열처리판의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 5는 제2 냉각 플레이트의 상면측의 구성의 개략을 도시하는 사시도이다.
도 6은 제2 냉각 플레이트의 하면측의 구성의 개략을 도시하는 사시도이다.
도 7은 열처리 장치의 각 기기의 동작 상태를 도시하는 타임차트이다.
도 8은 열처리판의 냉각 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 열처리판의 냉각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 10은 열처리판의 냉각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 11은 열처리판의 냉각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 12는 열처리판의 냉각 공정에 있어서의 경과 시간과 열처리판의 온도의 관계를 설명하는 그래프이다.
도 13은 다른 실시 형태에 따른 열처리판의 냉각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 14는 다른 실시 형태에 따른 열처리판의 냉각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 15는 다른 실시 형태에 따른 열처리판의 냉각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 16은 다른 실시 형태에 따른 열처리판의 냉각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 17은 다른 실시 형태에 따른 열처리판의 냉각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 18은 다른 실시 형태에 따른 열처리판의 냉각 공정을 도시한 설명도이다.
도 19는 다른 실시 형태에 따른 열처리판의 냉각 공정을 도시한 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 열처리 장치(1)의 내부 구성의 개략을 도시하는 설명도이다. 도 2는, 열처리 장치(1)의 내부 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 열처리 장치(1)는, 예를 들어 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트의 도포, 현상에 수반하는 열처리를 행하기 위한 것이다.

열처리 장치(1)는, 하우징(10)에 의해서 둘러싸여 있다. 하우징(10)은, 예를 들어 알루미늄에 의해 구성되어 있다. 이 하우징(10)의 내부는, 구획판(11)에 의해 웨이퍼(W)에 대하여 열처리를 행하는 상방 영역(12a)과, 웨이퍼(W)를 승강시키는 구동 기구(도시하지 않음)가 수납된 하방 영역(12b)으로 구획되어 있다.

상방 영역(12a)에는, 도 1 중의 Y 방향 정방향측(도 1의 좌측 방향)으로부터 냉각 플레이트인 냉각 아암(20), 가열 유닛(21) 및 배기계 부품의 일부가 수납된 수납실(22)이 이 순번으로 설치되어 있다. 이 냉각 아암(20)은, 후술하는 열처리판(50)과의 사이에서 웨이퍼의 전달을 행하는 전달 기구로서의 기능도 갖고 있다. 하우징(10)의 측벽(10a)의 Y 방향 정방향측에는, 열처리 장치(1)의 외부에 설치된 도시하지 않은 웨이퍼 반송 기구와 냉각 아암(20) 사이에서, 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 개구부(23)가 형성되어 있다. 이 개구부(23)는, 도시하지 않은 셔터 등에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다.

가열 유닛(21)의 X 방향측(도 1의 상하 방향)의 측벽(10a)의 양측에는, 이 가열 유닛(21)의 주위의 분위기를 냉각하기 위해, 냉매가 상하로 통류하는 냉매 유로(24)가 예를 들어 4개 배열되도록 매설되어 있다. 냉매 유로(24)의 내부에는, 온도 조정된 냉각수가 통류하도록 구성되어 있다.

냉각 아암(20)은, 구획판(11)에 형성된 가이드(30)를 따라서 설치된 다리부(31)를 구비하고 있다. 그로 인해, 냉각 아암(20)은 다리부(31)가 하우징(10)의 길이 방향으로 슬라이드함으로써, 상술한 웨이퍼 반송 기구와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 위치(반송 위치)와, 가열 유닛(21) 내의 후술하는 열처리판(50) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 위치(열처리 위치)와의 사이에 있어서 이동 가능하게 이루어져 있다. 또한 냉각 아암(20)의 하면측에는, 가열된 웨이퍼(W)를 예비 냉각하기 위해, 예를 들어 냉매를 통류시키기 위한 도시하지 않은 냉매 유로가 설치되어 있다.

하방 영역(12b)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상술한 개구부(23)의 측방 위치 및 후술하는 열처리판(50) 상방의 열처리 위치에 있어서, 냉각 아암(20) 위의 웨이퍼(W)를 승강시키기 위해, 각각 승강 기구(32a, 32b)에 접속된 지지 핀(33a, 33b)이 설치되어 있다. 냉각 아암(20)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 이들 지지 핀(33a, 33b)이 관통하는 슬릿(34)이 형성되어 있다. 구획판(11)에는, 지지 핀(33a)이 간섭하는 것을 피하기 위해 관통 구멍(35)이 형성되어 있다. 또한, 지지 핀(33b)은, 구획판(11)에 형성된 개구(36)를 통해서 돌출 함몰한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 가열 유닛(21)의 하방 영역(12b)의 Y 방향측(도 2의 좌우 방향)에는, 하우징(10)의 길이 방향으로 신장하는 배기관(40)이 설치되어 있다. 배기관(40)은, 수납실(22)을 통해서 배기로(41)에 접속되어 있고, 배기관(40)에 형성된 다수의 도시하지 않은 흡인 구멍으로부터, 이 하방 영역(12b)을 배기할 수 있도록 구성되어 있다.

가열 유닛(21)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 열처리판(50)과, 하면측이 개방되고, 이 열처리판(50)의 주위를 상방측으로부터 기밀하게 덮도록 형성된 컵형의 덮개(51)로 구성되어 있다. 이 덮개(51)는, 열처리판(50)과 냉각 아암(20) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행할 때의 대기 위치인 상방 위치와, 웨이퍼(W)의 열처리시에 열처리판(50)을 덮는 하방 위치 사이에서, 도시하지 않은 승강 기구에 의해 승강 가능하게 되도록 구성되어 있다.

덮개(51)의 천정부에는, 급기관(52)을 통해서 가스 공급원(53)이 접속되어 있고, 열처리판(50) 위의 웨이퍼(W)에 대하여, 예를 들어 덮개(51)의 천정부 중앙에 설치된 개구부(54)로부터, 예를 들어 공기나 질소 가스 등의 퍼지 가스를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 덮개(51)의 측벽의 내측에는, 하방 위치에 있어서의 웨이퍼(W)의 측면을 면하는 위치에, 예를 들어 전체 둘레에 걸쳐서 다수의 배기 구멍(55)이 형성되어 있다. 이 배기 구멍(55)은, 배기로(56)를 통해서 배기로(41)에 접속되어 있다.

열처리판(50)의 하방측에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 냉각 부재 이동 기구로서의 냉각 플레이트 승강 기구(60), 냉각 기구로서의 제1 냉각 플레이트(61) 및 냉각 부재로서의 제2 냉각 플레이트(62)가 하측으로부터 이 순번으로 배치되어 있다. 이들의 부재는, 서포트 링(63)에 의해 측방 및 하방으로부터 둘러싸도록 구성되어 있다. 냉각 플레이트 승강 기구(60)는, 예를 들어 서포트 링(63)의 저부에 지지되어 있다.

열처리판(50)은, 그 상면에 웨이퍼(W)를 적재하여 열처리하기 위한, 예를 들어 두께가 10㎜인 판 형상의 플레이트이다. 열처리판(50)은 세라믹스, 예를 들어 SiC(탄화 규소)에 의해 형성되어 있다. 열처리판(50)의 표면에는, 웨이퍼(W)의 이면이 파티클에 의해 오염되는 것을 방지하기 위한 프록시미티 핀(도시하지 않음)이 복수 설치되어 있다. 열처리판(50)의 내부에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 링 형상의 가열부인 저항 발열선으로 이루어지는 히터(70)가 동심원 형상으로 설치되어 있다. 또한, 이 열처리판(50) 내부의 중앙부에는, 열처리판(50)의 상면의 온도를 검출하기 위한 예를 들어 열전대 등의 온도 검출부(71)가 설치되어 있다. 이 온도 검출부(71)는 후술하는 제어부(150)에 접속되어 있고, 온도 검출부(71)의 온도 검출값에 기초하여 열처리판(50)의 표면의 온도가 제어된다.

열처리판(50)은, 그 주연부에 있어서 예를 들어 완충재 등의 도시하지 않은 수납 부재를 통해서, 예를 들어 도 3에 도시하는 바와 같이, 단열성의 지지 부재(80)에 의해 열처리판(50)의 둘레 방향으로 등간격으로 예를 들어 3군데에서 하방으로부터 지지되어 있다. 그리고, 열처리판(50)은 나사 등의 고정 부재(도시하지 않음)에 의해 이 지지 부재(80)를 통해서 제1 냉각 플레이트(61)의 외주연에 고정되어 있다.

제1 냉각 플레이트(61)는, 그 상면에 제2 냉각 플레이트(62)를 적재하여 냉각하기 위한, 대략 원반 형상의 플레이트이다. 제1 냉각 플레이트(61)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 그 내부에 냉매 통류부(90)가 설치되어 있다. 이 냉매 통류부(90)는, 전술한 냉각 아암(20)에 설치된 냉매 유로의 출구와 연결되어 있고, 냉각 아암(20)을 통과해 온 냉매가 통류하도록 되어 있다.

제2 냉각 플레이트(62)는, 그 상면을 열처리판(50)에 접촉시킴으로써 열처리판(50)을 강온하기 위한, 대략 원반 형상의 플레이트이다. 제2 냉각 플레이트(62)는, 예를 들어 구리나 알루미늄과 같이 열용량이 크고 또한 열전달률이 높은 재질에 의해 형성되어 있다. 제2 냉각 플레이트(62)에는, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 전열재인 헬륨 가스를 공급하는, 전열재 공급부로서의 개구부(91)가 복수 설치되어 있다. 또한, 제2 냉각 플레이트(62)의 이면 내부에는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 전열재 유로(92)가 예를 들어 대략 원환상의 패턴으로 형성되어 있다. 전열재 유로(92)는 각 개구부(91)에 접속되어 있고, 전열재 공급원(도시하지 않음)으로부터 전열재 유로(92)에 공급된 전열재를, 각 개구부(91)를 통해서 제2 냉각 플레이트(62)의 상면에 공급할 수 있다.

제2 냉각 플레이트(62)의 내부에는, 예를 들어 도 3에 도시하는 바와 같이, 중앙부에 당해 제2 냉각 플레이트(62)의 온도를 검출하기 위한 예를 들어 열전대 등의 온도 검출 기구(93)가 설치되어 있다. 이 온도 검출 기구(93)는 후술하는 제어부(150)에 접속되어 있다.

제2 냉각 플레이트(62)의 외주 단부에는, 지지 아암(94)이 둘레 방향으로 예를 들어 3군데 형성되어 있다. 지지 아암(94)은, 예를 들어 도 3에 도시하는 바와 같이, 제2 냉각 플레이트(62)의 외주 단부로부터 하방으로 연신하는 수직부(94a)와, 수직부(94a)의 하단부로부터 제2 냉각 플레이트(62)의 직경 방향의 외측을 향해서 수평으로 연신하는 수평부(94b)에 의해 구성되고, 대략 L자 형상의 단면 형상을 갖고 있다.

냉각 플레이트 승강 기구(60)는, 제2 냉각 플레이트(62)를 제1 냉각 플레이트(61)에 적재하여 냉각하기 위한 대기 위치와, 제2 냉각 플레이트(62)에 의해 열처리판(50)을 냉각하기 위한 냉각 위치 사이에서 상대적으로 이동시키는 것이며, 예를 들어 전동 액추에이터나 에어 실린더 등이 사용된다. 냉각 플레이트 승강 기구(60)는, 이 수평부(94b)의 하방에 배치되어 있다. 냉각 플레이트 승강 기구(60)와 수평부(94b) 사이에는, 탄성 부재(95)가 설치되어 있다. 제2 냉각 플레이트(62)는, 냉각 플레이트 승강 기구(60)가 탄성 부재(95)를 통해서 수평부(94b)를 압박함으로써 승강 이동한다. 제2 냉각 플레이트(62)는, 열처리판(50)에 의해 웨이퍼(W)를 열처리하고 있는 동안은 제1 냉각 플레이트(61) 위에서 대기하고, 제1 냉각 플레이트(61)에 의해 냉각되어 있다. 또한, 도 3에 있어서는, 도시의 사정상, 지지 아암(94)이 제2 냉각 플레이트(62)의 대각선상의 2군데에 형성된 상태를 도시하고 있다.

또한, 도 3 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 제2 냉각 플레이트(62)의 상면에는, 냉각 플레이트 승강 기구(60)를 상승시켜 제2 냉각 플레이트(62)를 열처리판(50)의 이면에 접촉시켰을 때에, 제2 냉각 플레이트(62)와 열처리판(50) 사이에 소정의 간극을 형성하는 갭 핀(96)이 복수 설치되어 있다. 따라서, 제2 냉각 플레이트(62)와 열처리판(50)의 접촉이란, 제2 냉각 플레이트(62)의 갭 핀(96)과 열처리판(50)이 접촉하는 것을 의미하고, 제2 냉각 플레이트(62) 그 자체와 열처리판(50) 사이에는, 소정의 간극이 형성된다.

서포트 링(63)은 원판 형상으로 형성되고, 주연부에는 상방을 향해서 연신하는 기립벽(64)이 둘레 방향에 걸쳐 형성되어 있다. 이 서포트 링(63)의 외경은, 웨이퍼(W)의 외경보다도 편측이 예를 들어 20㎜씩 크게 되도록 형성되어 있다. 서포트 링(63)의 중심부에는, 구획판(11)의 개구(36)에 대응하도록, 개구(65)가 형성되어 있다. 이 서포트 링(63)은, 지지 부재(66)에 의해 구획판(11)에 지지되어 있다.

제1 냉각 플레이트(61), 제2 냉각 플레이트(62) 및 열처리판(50)에는, 도 3 내지 도 6에 도시하는 바와 같이, 상술한 지지 핀(33b)이 돌출 함몰하기 위한 관통 구멍(101)이 각각 형성되어 있다.

열처리 장치(1)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 컴퓨터로 이루어지는 제어부(150)가 접속되어 있다. 이 제어부(150)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성되고, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 승강 기구 등의 작동 기구를 제어하는 스텝군이나 웨이퍼(W)의 열처리 혹은 열처리판(50)의 냉각을 행하기 위한 레시피 등의 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크(HD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있었던 것이며, 그 기억 매체(H)로부터 제어부(150)에 인스톨된 것이라도 좋다.

다음에, 열처리판(50)의 냉각을 행하기 위한 프로그램의 내용의 개략에 대해서 설명한다. 프로그램에 있어서는, 웨이퍼(W)의 프로세스 온도 T0(열처리판의 온도 설정값)이 웨이퍼 처리의 레시피마다 각각 정해져 있다. 또한, 각 프로세스 온도마다, 프로세스 온도보다도 조금 높은 온도, 예를 들어 3℃ 높은 온도가 임계값 T1로서 각각 설정되어 있다. 그리고, 어느 프로세스 온도 T2로부터 이것보다도 낮은 다른 프로세스 온도 T0으로 열처리판(50)을 강온시킬 때에, 온도 검출부(71)에 있어서의 온도 검출값이 임계값 T1보다 높은 경우에는, 냉각 플레이트 승강 기구(60)에 대하여 제2 냉각 플레이트(62)를 상승시키기 위한 제어 신호가 출력되도록 정해져 있다.

계속해서, 냉각 플레이트 승강 기구(60)에 의해 제2 냉각 플레이트(62)를 상승시켜, 갭 핀(96)이 열처리판(50)에 접촉하면, 전열재 유로(92)로부터 예를 들어 전열 물질로서의 헬륨을 소정량 공급하기 위한 제어 신호가 출력된다. 그 후, 온도 검출값이 상기 임계값 T1을 하회하였을 때에는, 냉각 플레이트 승강 기구(60)를 하강시키기 위한 제어 신호가 출력된다. 또한, 갭 핀(96)이 열처리판(50)에 접촉하였는지 여부의 판단에 대해서는, 예를 들어 냉각 플레이트 승강 기구(60)에 토크 스위치를 설치하여 당해 토크 스위치에 의해 판단하거나, 냉각 플레이트 승강 기구(60)가 상승할 때의 스트로크 길이에 의해 판단하거나 해도 좋다.

본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)은 이상과 같이 구성되어 있고, 다음에, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)에서 행해지는 웨이퍼(W)의 처리 및 열처리판(50)의 냉각 공정에 대해서 도 7 내지 도 11을 사용해서 설명한다. 도 7은 열처리 장치(1)의 각 기기의 동작 상태를 도시하는 타임차트이다. 또한, 도 7에 도시하는 각 기기의 동작 시간은 일례를 나타내는 것이며, 도 7에 기재되는 내용에 한정되지 않는다. 또한, 도 8은 열처리판(50)의 냉각 공정을 도시하는 흐름도이다.

우선, 하우징(10)의 셔터(도시하지 않음)가 개방되고, 예를 들어 레지스트액이 도포된 웨이퍼(W)가 하우징(10)의 외부에 설치된 웨이퍼 반송 기구(도시하지 않음)에 의해, 개구부(23)를 통해서 대기 위치에 있는 냉각 아암(20)의 상방에 반송된다. 계속해서, 지지 핀(33a)의 승강과 웨이퍼 반송 기구의 퇴피 동작에 의해 웨이퍼(W)가 냉각 아암(20)에 전달된다. 그리고, 냉각 아암(20)이 열처리판(50)의 상방까지 이동하면, 가열 유닛(21)의 하방의 지지 핀(33b)의 승강과 당해 냉각 아암(20)의 퇴피 동작에 의해, 웨이퍼(W)는 열처리판(50) 위에 적재된다(도 7의 시간 t0). 이때, 열처리판(50)은 설정 온도(프로세스 온도) T0인 예를 들어 120℃로 미리 가열되어 있다.

계속해서, 덮개(51)를 하강시켜 웨이퍼(W)의 주위를 밀폐한다. 그 상태에서, 가스 공급원(53)으로부터 소정의 퍼지 가스를 공급하는 동시에, 배기 구멍(55)으로부터 웨이퍼(W)의 주위의 분위기를 배기한다. 그리고, 이 상태를 보유 지지하여 웨이퍼(W)의 열처리를 행한다(도 8의 스텝 S1). 웨이퍼(W)에 대하여 시간 t1까지 열처리를 행한 후, 덮개(51)를 상승시키고, 웨이퍼(W)를 반입시와 반대 동작으로 냉각 아암(20)에 전달한다(도 7의 시간 t2). 웨이퍼(W)가 냉각 아암(20)에 전달되면 냉각 아암(20)은 대기 위치로 퇴피하고, 웨이퍼(W)는 냉각 아암(20) 상에서 시간 t2로부터 시간 t3까지, 소정의 시간(K) 동안 냉각된다. 냉각되어 웨이퍼(W)는, 도시하지 않은 웨이퍼 반송 기구에 의해 하우징(10)으로부터 반출된다(도 8의 스텝 S2). 그 후, 소정의 매수의 예를 들어 동일 로트의 웨이퍼(W)에 대해서도 마찬가지로 열처리가 행해진다. 열처리판(50)에서의 열처리와 병행하여, 제2 냉각 플레이트(62)가 제1 냉각 플레이트(61) 위에서, 다음 로트의 웨이퍼(W)의 프로세스 온도 T0보다도 낮은, 예를 들어 온도 T3으로 냉각된다(도 8의 스텝 S3).

그리고, 시간 t4에 있어서 이 로트에 있어서의 마지막 웨이퍼(W)에 대한 열처리가 종료되면, 당해 웨이퍼(W)는 냉각 아암(20)에 전달되고(도 7의 시간 t6), 냉각 아암(20)에 의해 소정의 시간(K) 동안 냉각된다. 그 후, 이 웨이퍼(W)는 냉각 아암(20)을 통해서 열처리 장치(1) 밖으로 반출된다.

계속해서 다음 로트의 웨이퍼(W)에 대하여 열처리가 행해지지만, 다음 로트의 웨이퍼(W)에 대한 프로세스 온도 T0이 이전 로트의 웨이퍼(W)에 대한 프로세스 온도 T2보다도 낮은 경우에는, 상술한 프로그램의 내용에 기초하여 열처리판(50)의 강온이 행해진다.

열처리판(50)의 강온시에는, 미리 제어 장치에 저장되어 있는 웨이퍼 처리의 레시피로부터 다음 로트의 웨이퍼(W)에 대한 가열의 프로세스 온도 T0이 판독된다. 그리고, 프로세스 온도 T0이 프로세스 온도 T2보다도 낮은 경우에는, 이전 로트의 마지막 웨이퍼(W)에 대한 열처리가 시간 t4에 있어서 종료되면, 열처리판(50)의 온도가 프로세스 온도 T0이 되도록 히터(70)의 출력이 제어된다(도 8의 스텝 S4). 여기서, 다음 로트의 웨이퍼(W)의 프로세스 온도 T0이, 이전 로트의 웨이퍼(W)의 프로세스 온도 T2보다도 낮은 경우, 히터(70)의 출력은 제로로 해도 좋다. 도 7에 있어서는, 히터(70)의 출력을 제로로 한 경우를 예시하고 있다. 그에 의해, 열처리판(50)은 자연 방열에 의해 강온한다. 그러나, 자연 방열만으로는 빠르게 강온하지 않는다. 그로 인해, 미리 제1 냉각 플레이트(61) 위에서 프로세스 온도 T0보다도 낮은 온도로 냉각된 제2 냉각 플레이트(62)를 시간 t4에 있어서 냉각 플레이트 승강 기구(60)에 의해 상승시키고, 제2 냉각 플레이트(62)에 의해 열처리판(50)의 냉각을 개시한다(도 8의 스텝 S5). 제2 냉각 플레이트(62)에 의한 열처리판(50)의 냉각에 대해서 상세하게 서술한다.

제2 냉각 플레이트(62)의 상승 개시 전, 즉 대기 위치에 있는 상태에 있어서는, 도 9에 도시하는 바와 같이 제2 냉각 플레이트(62)의 지지 아암(94)의 수평부(94b)와 냉각 플레이트 승강 기구(60) 위의 탄성 부재(95) 사이에 소정의 간극(G), 예를 들어 1㎜의 간극이 있는 상태로 되어 있다. 대기 위치에 있어서 간극(G)을 확보함으로써, 제1 냉각 플레이트(61) 위에 제2 냉각 플레이트(62)가 확실하게 적재된다. 이 상태로부터 냉각 플레이트 승강 기구(60)에 의해 제2 냉각 플레이트(62)를 상승시키면, 탄성 부재(95)와 지지 아암(94)의 수평부(94b)가 접촉한다(도 8의 스텝 Q1 및 도 10). 냉각 플레이트 승강 기구(60)를 더 상승시키면, 제2 냉각 플레이트(62)는 냉각 위치에 도달하고(도 7의 시간 t5), 제2 냉각 플레이트(62)의 갭 핀(96)과 열처리판(50)의 이면이 접촉한다. 이때, 갭 핀(96)에 의해, 열처리판(50)의 이면과 제2 냉각 플레이트(62)의 상면 사이에 소정의 간극(H)이 형성된다(도 8의 스텝 Q2 및 도 11). 소정의 간극(H)은, 갭 핀(96)의 높이에 의해 결정되고, 예를 들어 0.5㎜이다.

또한, 시간 t5에 있어서는, 갭 핀(96)과 열처리판(50)의 접촉과 병행하여, 제2 냉각 플레이트(62)의 상면의 개구부(91)로부터 소정량의 헬륨 가스가 공급된다(도 8의 스텝 Q3). 이 헬륨 가스는, 열처리판(50)의 이면과 제2 냉각 플레이트(62)의 상면 사이에 체류하고, 제2 냉각 플레이트(62)와 열처리판(50) 사이의 열전달을 매개하는 전열재로서 기능한다. 또한, 열처리판(50)의 이면과 제2 냉각 플레이트(62)의 상면 사이의 간극(H)은 0.5㎜ 정도로 좁다. 그로 인해, 당해 간극(H)에 공급된 헬륨 가스는 기류의 영향을 받기 어려워 당해 간극(G)의 외부에 누출되는 일이 거의 없으므로, 헬륨 가스를 연속해서 공급할 필요는 없으며, 그 공급량은 간극(H)을 충전하는 데 필요한 최소한의 양뿐이다.

또한, 냉각 위치에 있어서 열처리판(50)과 갭 핀(96)이 접촉하면, 그 상태로부터 냉각 플레이트 승강 기구(60)를 소정 거리, 예를 들어 2㎜ 더 상승시켜서 제2 냉각 플레이트(62)를 열처리판(50)측으로 압입한다. 이때, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62) 사이의 간극(H)은 갭 핀(96)에 의해 0.5㎜로 유지되는 한편, 탄성 부재(95)가 2㎜ 압축된다(도 8의 스텝 Q4). 그렇게 함으로써, 냉각 위치에 있어서 열처리판(50)의 이면과 제2 냉각 플레이트(62)의 갭 핀(96)이 접촉한 상태에서는, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62)가 평행하게 되어 있지 않은, 소위 부분 접촉이 발생하고 있는 경우라도, 압입에 의해 탄성 부재(95)가 수축됨으로써 셀프 얼라인먼트가 행해져, 평행도가 향상된다. 그에 의해, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62)의 부분 접촉이 해소되어, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62)가 전체면에 걸쳐 평행하게 유지된다. 그 결과, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62)의 전체면에 걸쳐 열전달이 균일해져, 열처리판(50)이 온도 불균일 없이 균일하게 냉각된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 지지 아암(94)을 3군데에 설치하고 있는 것은, 이 셀프 얼라인먼트를 행하기 위해서이다. 그로 인해, 지지 아암(94)의 배치나 개수에 대해서는, 셀프 얼라인먼트를 행할 수 있는 것이면 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

한편, 구성 부재의 평탄도 편차에 의해, 적정한 프록시미티 확보가 곤란한 경우에는, 도 19와 같이, 유연성이 있는 열전도 시트를 설치함으로써 공기 간극(air gap)을 배제하고 간극을 열전도체로 메워 버리는 것도 가능하다. 예를 들면, 이러한 열전도 시트로서는, 카본 그래파이트, 실리콘 시트 등이 가능하며, 특히 카본계일 경우, 횡방향으로의 열전도성이 양호하고 온도 편차의 저감에 유리하다.

제2 냉각 플레이트(62)에 의한 열처리판(50)의 냉각이 행해지고, 시간 t7에 있어서 열처리판(50)의 온도 검출부(71)에 의한 검출 온도가 임계값 T1에 도달하면, 냉각 플레이트 승강 기구(60)에 의해 제2 냉각 플레이트(62)를 하강시켜, 냉각 공정이 종료된다(도 8의 스텝 Q5). 그 후, 제2 냉각 플레이트(62)는 대기 위치에 있어서, 다음 냉각 공정에 대비하여 제1 냉각 플레이트(61)에 의해 다시 냉각된다(도 8의 스텝 S1로 복귀됨). 또한, 제2 냉각 플레이트(62)의 하강의 개시를, 열처리판(50)의 온도가 다음 로트의 프로세스 온도 T0에 도달하기 전의 임계값 T1의 시점에서 개시하는 것은, 열처리판(50)의 온도가 언더 슈트하는 것을 방지하기 위해서이다. 언더 슈트의 유무는, 프로세스 온도 T0과 제2 냉각 플레이트(62)의 온도차 등의 요인에 의해 좌우되므로, 반드시 임계값 T1의 시점에서 제2 냉각 플레이트(62)의 하강을 개시할 필요는 없다. 또한, 임계값 T1과 프로세스 온도 T0 사이의 온도차에 대해서도, 프로세스 온도 T0과 제2 냉각 플레이트(62)의 온도차를 고려하여 임의로 설정이 가능하다. 또한, 언더 슈트를 방지하는 방법으로서, 제2 냉각 플레이트(62)를 하강시키는 과정에 있어서, 예를 들어 제2 냉각 플레이트(62)와 열처리판(50)이 2 내지 5㎜ 정도 이격한 후에 열처리판(50)의 이면에 냉각용의 건조 가스를 공급하도록 해도 좋다. 냉각용의 건조 가스의 공급은, 열처리판(50)에 건조 가스를 공급할 수 있으면 어떻게 행해도 좋고, 예를 들어 덮개(51)의 개구부(54)로부터 공급해도 좋다. 또한, 제2 냉각 플레이트(62)에 개구부(91)와는 별도의 다른 개구부를 설치하고, 당해 다른 개구부로부터 공급하도록 해도 좋다. 어떤 경우든, 개구부(54)나 다른 개구부가 건조 가스 공급부로서 기능한다. 건조 가스로서는, 예를 들어 헬륨 이외에도, 질소나 압축 공기 등을 사용할 수 있다. 이와 같이, 열처리판(50)에 건조 가스를 분사함으로써, 제2 냉각 플레이트(62)를 이격시킨 후의 열처리판(50)의 온도를 정밀하게 제어하는 것이 가능해진다.

도 12는, 열처리판(50)의 온도 추이의 프로파일을 도시하는 도면이며, 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 열처리판(50)의 온도는, 시간 t5 내지 t7의 사이에, 제2 냉각 플레이트(62)에 의해 급격하게 T2 내지 T1까지 강온하고 있다. 그리고, 열처리판(50)의 온도 검출부(71)에 의한 검출 온도가 임계값 T1에 도달한 시점에서 제2 냉각 플레이트(62)를 강하시킴으로써, 열처리판(50)은 완만하게 강온하고, 오버 슈트가 억제된 상태에서 시간 t8에 있어서 설정 온도 T0으로 수렴한다. 그리고, 이 시간 t8에는, 냉각 아암(20)에 의해 웨이퍼(W)의 냉각에 필요로 하는 시간(K)이 경과되는 것과 동시 또는 그보다 이전에 도달한다. 이후, 열처리판(50)은 히터(70)에 의해 설정 온도 T0으로 유지되도록 온도 제어된다. 그리고, 예를 들어 시간 t9에 있어서 다시 히터(70)가 ON이 되고, 다음 로트의 웨이퍼(W)가 이전 로트의 웨이퍼(W)와 마찬가지로 하여 열처리가 행해진다(스텝 S6). 그리고, 이 열처리가 각 로트의 웨이퍼(W)에 대하여 계속해서 행해진다.

이상의 실시 형태에 따르면, 열처리판(50)의 온도를 소정의 프로세스 온도 T2로부터, 이것보다도 낮은 다른 프로세스 온도 T0으로 변경할 때에, 미리 프로세스 온도 T0보다 낮은 온도로 냉각된 제2 냉각 플레이트(62)에 의해 열처리판(50)을 냉각하므로, 열처리판(50)을 빠르게 강온시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 냉각 아암(20)에 의한 웨이퍼(W)의 냉각 시간(K)보다도 짧은 시간에, 열처리판(50)의 온도를 강온시킬 수 있다. 그로 인해, 다음 로트의 웨이퍼(W)의 열처리를 개시할 때에, 열처리판(50)의 온도 T0으로의 온도 변경에 의한 대기 시간이 발생하지 않는다. 따라서, 열처리 장치(1)의 처리량을 향상시킬 수 있다.

또한, 열처리판(50)이나 제2 냉각 플레이트(62)의 표면에는, 가공 정밀도상의 한계로부터 미소한 굴곡이 발생하는 것은 피하기 어렵고, 종래와 같이 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62)를 직접 접촉시켜서 열처리판(50)을 냉각하는 경우, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62) 사이에서, 접촉하는 부위와 접촉하지 않는 부위 사이의 열전도에 차이가 발생해 버린다. 그 결과, 열처리판(50)에는 온도 불균일이 발생한다. 이 점, 본 발명에 따르면, 갭 핀(96)에 의해 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62) 사이에 소정의 간극(H)을 형성하고, 또한 이 간극에 공급되는 전열재를 통해서 열전달을 행하므로, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62)의 가공 정밀도에 의하지 않고, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62)의 전체면에 걸쳐 균일한 열전달이 행해진다. 따라서, 열처리판(50)을 온도 불균일 없이 균일하게 냉각할 수 있다.

나아가서는, 제2 냉각 플레이트(62)의 갭 핀(96)과 열처리판(50)의 이면이 접촉한 상태로부터, 탄성 부재(95)를 통해서 냉각 플레이트 승강 기구(60)에 의해 제2 냉각 플레이트(62)를 또한 열처리판(50)의 방향으로 압박하므로, 탄성 부재(95)의 수축에 의해 제2 냉각 플레이트(62)와 열처리판(50)을 전체면에 걸쳐 평행하게 유지할 수 있다. 그 결과, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62) 사이에서의 열전달의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 냉매 통류로(90)를 구비한 제1 냉각의 플레이트(61)와, 냉각 위치와 대기 위치 사이를 몇 번이나 이동하는 제2 냉각 플레이트(62)를 따로따로 나누어서 설치하고 있으므로, 냉매 통류로(90)가 가동하는 부재의 내부에 설치되는 것을 피할 수 있다. 냉매 유통로(90)가 가동부의 내부에 배치된 경우, 가동에 수반하여 냉매 통류로(90)에 접속되는 배관이나 조인트 등의 열화나 손상이 발생하고, 그에 의해 냉매가 누설되어 열처리 장치(1) 내를 오염시킬 리스크가 높아진다. 이 점, 본 발명에 있어서는 냉매 유통로(90)가 가동부인 제2 냉각 플레이트(62)의 외부에 배치되어 있기 때문에, 냉매 통류로(90)에 접속되는 배관이나 조인트 등의 열화가 억제되어, 냉매 누설의 리스크를 저감할 수 있다.

또한, 소 로트 생산시에 있어서는, 이전 로트와 다음 로트 사이의 시간이 짧아, 다음 열처리판(50)의 냉각 공정까지 제2 냉각 플레이트(62)를 원하는 온도, 즉 프로세스 온도 T0보다 낮은 온도까지 냉각할 수 없는 경우가 있다. 냉각이 충분하지 않은 상태에서 제2 냉각 플레이트(62)에 의한 열처리판(50)의 강온을 실시하면, 열처리판(50)의 온도가 다음 로트의 프로세스 온도까지 내려가지 않는다. 이러한 경우, 다시 제2 냉각 플레이트(62)를 제1 냉각 플레이트(61) 위에서 냉각하고, 재냉각한 제2 냉각 플레이트(62)에 의해 열처리판(50)을 다시 냉각할 필요가 발생한다. 그 결과, 제2 냉각 플레이트(62) 및 열처리판(50)의 재냉각에 수반하는 시간이 불필요한 시간으로서 들게 된다. 따라서 그와 같은 상황을 피하기 위해, 제2 냉각 플레이트(62)의 온도 검출 기구(93)로 검출한 온도가 열처리판(50)을 소정의 온도까지 강온할 수 있는 온도까지 내려가지 않는 경우에는, 제2 냉각 플레이트(62)에 의한 열처리판(50)의 냉각 공정을 실시할 수 없도록, 예를 들어 냉각 플레이트 승강 기구(60)의 동작에 인터로크를 설치하도록 해도 좋다. 그렇게 함으로써, 한번의 냉각 공정에 의해 열처리판(50)을 강온할 수 없게 되는 것을 피할 수 있으므로, 재냉각에 불필요한 시간을 낭비하는 일이 없다.

또한, 냉각 공정에 있어서, 어떠한 이유에 의해 열처리판(50)을 목표의 온도까지 강온하기 전에 제2 냉각 플레이트(62)가 열처리판(50)의 온도와 동일하게 된 경우, 즉 그 이상은 열처리판(50)의 온도를 강온할 수 없게 된 경우에는, 즉시 제2 냉각 플레이트(62)를 제1 냉각 플레이트(61) 위에 강하시키고, 당해 제2 냉각 플레이트(62)의 재냉각을 행하도록 해도 좋다. 그렇게 함으로써, 제2 냉각 플레이트(62)의 재냉각에 필요로 하는 시간을 최소로 할 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 열처리판(50)의 이면과 제2 냉각 플레이트(62)의 갭 핀(96)이 접촉하고, 열처리판(50)의 이면과 제2 냉각 플레이트(62)의 상면 사이에 소정의 간극(H)이 형성된 후에 전열재로서 헬륨 가스를 공급하였지만, 헬륨 가스의 공급은 열처리판(50)의 이면과 제2 냉각 플레이트(62)의 갭 핀(96)이 접촉하기 전에 개시해도 좋다. 헬륨 가스 공급의 타이밍은, 열처리판(50)의 냉각 공정에 필요로 하는 시간을 최소화할 수 있는 타이밍에서 공급되는 것이 바람직하고, 전열재 유로(92)나 당해 전열재 유로(92)와 전열재 공급원(도시하지 않음)을 접속하는 배관의 길이 등을 고려하여, 냉각 임의로 결정이 가능하다.

이 전열재 공급원과 접속하는 배관은, 예를 들어 스테인리스 스틸 등의 금속의 배관으로 하고, 전열재 유로(92)의 근방에 있어서는, 예를 들어 플렉시블 호스 등의 수지제의 배관을 사용하여, 제2 냉각 플레이트(62)의 승강 동작에 대하여 추종할 수 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 헬륨 가스는 수지를 투과하기 쉬우므로, 수지 배관에 대하여 예를 들어 알루미늄 등의 금속을 증착 등에 의해 피복하도록 해도 좋다. 또한, 수지성의 배관의 내부에 잔류된 헬륨 가스는 농도가 저하되어 있는 경우도 있으므로, 예를 들어 시간 t5에 있어서 개구부(91)로부터 헬륨 가스를 공급하기 전에, 미리 더미 디스펜스를 하거나, 제2 냉각 플레이트(62)의 갭 핀이 열처리판(50)의 이면에 접촉하는 타이밍에서 금속의 배관 부분의 헬륨 가스가 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62) 사이에 공급되도록, 헬륨 가스의 공급을 개시하는 시기를 조정하거나 해도 좋다.

또한, 냉각 효율의 관점으로부터, 제2 냉각 플레이트(62)와 열처리판(50) 사이에 공급되는 헬륨 가스의 농도는 대략 20％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 70％ 이상의 고농도의 것이 보다 바람직하다.

이상의 실시 형태에서는, 제2 냉각 플레이트(62)의 상면에 갭 핀(96)을 형성함으로써, 가공 정밀도상의 미소한 굴곡에 의한 열전달의 영향을 억제하도록 하고 있었지만, 갭 핀(96)을 사용하는 대신에, 예를 들어 제2 냉각 플레이트(62)를 복수로 분할함으로써, 미소한 굴곡에 의한 열전달의 영향을 억제하도록 해도 좋다. 구체적으로는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 분할한 제2 냉각 플레이트(200)에 대하여 각각 독립한 냉각 플레이트 승강 기구(201)를 설치하고, 예를 들어 제2 냉각 플레이트(200)와 냉각 플레이트 승강 기구(201)를 유니버설 조인트(202) 등을 사용해서 요동 가능, 즉 예를 들어 제2 냉각 플레이트(200)와 냉각 플레이트 승강 기구(201)의 접합하는 각도가 자유롭게 변화되도록 접속한다. 이때, 제2 냉각 플레이트(200)에는 헬륨 가스 공급용의 개구부(91)를 설치할 필요는 없다.

그리고, 열처리판(50)의 강온시에는, 도 14에 도시하는 바와 같이 각 제2 냉각 플레이트(200)를 열처리판(50)의 이면에 직접 압박한다. 이렇게 함으로써, 각 제2 냉각 플레이트(200)가 열처리판(50)의 이면 형상에 따라서 접촉하므로, 도 14에 도시하는 바와 같이 열처리판(50)의 이면이 굴곡되어 있는 경우라도, 열처리판(50)에 온도 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 열처리판(50)의 강온에 필요로 하는 시간은 제2 냉각 플레이트(200)와의 사이의 클리어런스가 작을수록 짧아지므로, 각 제2 냉각 플레이트(200)를 열처리판(50)에 직접 접촉시킴으로써, 열처리판(50)을 보다 짧은 시간에 강온할 수 있다. 또한, 도 13 및 도 14에 있어서는, 제1 냉각 플레이트(61)에 관통 구멍(203)을 형성하고, 당해 관통 구멍(203)을 통해서 냉각 플레이트 승강 기구(201)를 승강 이동시키는 예를 나타내고 있지만, 각 냉각 플레이트 승강 기구(201)의 배치나 각 제2 냉각 플레이트(200)의 승강의 방법에 대해서는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 냉각 플레이트(200)와 냉각 플레이트 승강 기구(201)를 요동 가능하게 접속할 수 있는 것이면 유니버설 조인트(202)에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 탄성 부재에 의해 접속해도 좋다.

또한, 가공 정밀도상의 미소한 굴곡에 의한 열전달의 영향을 억제하는 방법으로서는, 예를 들어 도 15에 도시하는 바와 같이, 유연성을 갖는 부재, 보다 구체적으로는 고무 등의 연질인 부재에 의해 형성한 주머니체(210)의 내부에 예를 들어 갈덴과 같은 고비점의 액체를 충전한 것을, 제2 냉각 플레이트(62)의 상면에 배치하도록 해도 좋다. 제2 냉각 플레이트(62)를 상승시켜, 주머니체(210)를 열처리판(50)의 이면에 압박함으로써, 도 16에 도시하는 바와 같이, 주머니체(210)를 열처리판(50)의 이면 형상에 따라서 접촉시킬 수 있다. 이러한 경우에 있어서도, 제2 냉각 플레이트(62)를 분할한 경우와 마찬가지로, 열처리판(50)에 온도 불균일이 발생하는 것을 억제하고, 또한 열처리판(50)의 강온에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 주머니체(210)의 내부에 충전하는 액체는, 열처리판(50)의 온도보다 비점이 높은 것이면 임의의 것을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 열처리판(50)의 온도보다도 비점이 높은 것이 사용된다.

또한, 주머니체(210) 대신에, 전열성이고 가요성을 갖는, 예를 들어 고열전도 폴리이미드나 파이버 스틸 등의 부재를 핀 형상으로 형성하고, 도 17에 도시하는 바와 같이, 당해 핀(220)을 열처리판(50)의 이면에 압박함으로써, 열처리판(50)의 이면 형상에 따라서 접촉시키도록 해도 좋다. 또한, 핀(220)을 설치하는 경우에 대해서는, 도 13 내지 도 16에 도시하는 경우와 달리, 제2 냉각 플레이트(62)에 개구부(91)를 설치해도 좋다. 핀(220)을 압박하면서 제2 냉각 플레이트(62)와 열처리판(50) 사이에 헬륨 가스를 개재시킴으로써, 열처리판(50)의 강온에 필요로 하는 시간을 보다 짧게 할 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 냉각 플레이트 승강 기구(60)로서 전동 액추에이터나 에어 실린더를 사용하였지만, 적어도 제2 냉각 플레이트(62)의 상승 하강 위치 또는 제2 냉각 플레이트(62)를 열처리판(50)의 이면에 압박할 때의 하중을 제어할 수 있는 것이면 임의로 선택이 가능하고, 예를 들어 볼 나사 기구 등의 다른 기구를 사용해도 좋다.

이상의 실시 형태에서는, 아래로부터 제1 냉각 플레이트(61), 제2 냉각 플레이트(62), 열처리판(50)의 순서로 배치한 경우에 대해서 설명하였지만, 제1 냉각 플레이트(61) 및 제2 냉각 플레이트(62)는 열처리판(50)의 상방에 배치되어 있어도 좋다. 구체적으로는, 예를 들어 도 18에 도시하는 바와 같이, 아래로부터 열처리판(50), 제2 냉각 플레이트(62), 제1 냉각 플레이트(61)의 순으로 배치하고, 예를 들어 탄성 부재(95)를 통해서 냉각 플레이트 승강 기구(60)와 제2 냉각 플레이트(62)의 지지 아암(94)을 접속한다. 그리고, 우선 제2 냉각 플레이트(62)를 제1 냉각 플레이트(61)에 의해 냉각할 때는, 제2 냉각 플레이트(62)를 제1 냉각 플레이트(61)에 접촉시킨 상태에서 또한 냉각 플레이트 승강 기구(60)를 상승시킨다. 이에 의해 탄성 부재(95)를 신장시켜 제2 냉각 플레이트(62)와 제1 냉각 플레이트(61)를 확실하게 밀착시킨다. 열처리판(50)을 강온하는 경우에는, 냉각 플레이트 승강 기구(60)에 의해 제2 냉각 플레이트(62)를 하강시켜, 열처리판(50)의 상면에 갭 핀(96)을 접촉시킨다. 그리고, 전열재로서 헬륨 가스를 개구부(91)로부터 공급하는 동시에, 냉각 플레이트 승강 기구(60)를 더 하강시켜 탄성 부재(95)를 압축하고, 열처리판(50)과 제2 냉각 플레이트(62)를 유지한 상태에서 열처리판(50)의 강온을 행한다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다. 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은, 기판이 포토마스크용의 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 처리를 행할 때에 유용하다.

1 : 열처리 장치
10 : 하우징
11 : 구획판
12a : 상방 영역
12b : 하방 영역
20 : 냉각 아암
21 : 가열 유닛
22 : 수납실
23 : 개구부
24 : 냉매 유로
30 : 가이드
31 : 다리부
32a, 32b : 승강 기구
33a, 33b : 지지 핀
34 : 슬릿
35 : 관통 구멍
36 : 개구
40 : 배기관
41 : 배기로
50 : 열처리판
51 : 덮개
52 : 급기관
53 : 가스 공급원
54 : 개구부
55 : 배기 구멍
56 : 배기로
60 : 냉각 플레이트 승강 기구
61 : 제1 냉각 플레이트
62 : 제2 냉각 플레이트
63 : 서포트 링
64 : 기립벽
65 : 개구
66 : 지지 부재
70 : 히터
71 : 온도 검출부
80 : 지지 부재
90 : 냉매 유통로
91 : 개구부
92 : 전열재 유로
93 : 온도 검출 기구
94 : 지지 아암
95 : 탄성 부재
96 : 갭 핀
101 : 관통 구멍
150 : 제어부
200 : 제2 냉각 플레이트
210 : 주머니체
220 : 핀
W : 웨이퍼
G : 간극
K : 시간

Claims (20)

1. 기판을 열처리판에 적재하여 열처리를 행하기 위한 열처리 장치에 있어서,
   상기 열처리판에 접촉시킴으로써 당해 열처리판을 냉각하기 위한 냉각 부재와,
   상기 냉각 부재를 냉각하기 위한 냉각 기구와,
   상기 냉각 부재를, 상기 냉각 기구에 의해 냉각하기 위한 대기 위치와, 상기 열처리판을 냉각하기 위한 냉각 위치 사이에서 상대적으로 이동시키기 위한 냉각 부재 이동 기구와,
   상기 냉각 부재와 상기 냉각 부재 이동 기구 사이에 설치되고, 상기 냉각 부재 이동 기구에 의해 상기 냉각 부재를 냉각 위치보다도 상기 열처리판측으로 더 압입할 때에 수축함으로써, 상기 냉각 부재와 상기 열처리판의 평행도를 향상시키기 위한 탄성 부재를 갖는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는 갭 핀이 형성되고, 상기 냉각 부재 이동 기구에 의해 상기 냉각 부재를 상기 열처리판측으로 압박할 때에, 상기 냉각 부재와 상기 열처리판측 사이에 당해 갭 핀에 의해 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 갭 핀에 의해 형성된 상기 열처리판과 상기 냉각 부재 사이의 간극에, 상기 열처리판과 상기 냉각 부재 사이에서 열을 전달시키는 전열재를 공급하는 전열재 공급부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 전열재는 헬륨 가스를 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 부재는 복수로 분할되고,
   상기 복수로 분할된 냉각 부재에는, 상기 냉각 부재 이동 기구가 개별로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 각 냉각 부재와 상기 각 냉각 부재 이동 기구는, 상기 탄성 부재 대신에, 조인트에 의해 통해서 접속되고,
   상기 각 냉각 부재와 상기 각 냉각 부재 이동 기구는, 상기 조인트를 통해서 요동 가능한 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는, 유연성이 있는 부재로 형성되고 또한 그 내부에 액체를 충전한 주머니체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는, 전열성이고 가요성이 있는 부재에 의해 형성된 핀이 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 열처리판에 의한 기판의 열처리 중에 상기 냉각 부재를 상기 대기 위치로 이동시키고, 기판의 열처리가 종료되어 당해 기판이 상기 열처리판으로부터 반출된 후에 상기 냉각 부재를 상기 냉각 위치로 이동시키도록, 상기 냉각 부재 이동 기구의 동작을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 열처리판에 건조 가스를 공급하는 건조 가스 공급부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 냉각 부재가 상기 냉각 위치로부터 상기 대기 위치로 이동하는 동안에, 상기 건조 가스 공급부로부터 상기 열처리판에 건조 가스를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
11. 열처리판에 접촉시킴으로써 당해 열처리판을 냉각하기 위한 냉각 부재와, 상기 냉각 부재를 냉각하기 위한 냉각 기구와, 상기 냉각 부재를 상기 냉각 기구에 의해 냉각하기 위한 대기 위치와, 상기 열처리판을 냉각하기 위한 냉각 위치 사이에서 상대적으로 이동시키기 위한 냉각 부재 이동 기구를 구비한, 기판을 상기 열처리판에 적재하여 열처리를 행하는 열처리 장치에 있어서, 상기 열처리판을 냉각하는 방법이며,
    상기 열처리판에 의한 기판의 열처리 중에 상기 냉각 부재를 상기 냉각 기구에 의해 냉각하고, 기판의 열처리가 종료되어 당해 기판이 상기 열처리판으로부터 반출된 후에, 상기 냉각 부재 이동 기구에 의해 상기 냉각 부재를 상기 냉각 위치로 이동시키고,
    상기 냉각 부재 이동 기구에 의해, 상기 냉각 부재를 냉각 위치보다도 상기 열처리판측으로 더 압입함으로써 상기 탄성 부재를 수축시키고, 상기 냉각 부재와 상기 열처리판의 평행도를 향상시켜 상기 열처리판의 냉각을 행하는 것을 특징으로 하는, 열처리판의 냉각 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는 갭 핀이 형성되고, 상기 냉각 부재 이동 기구에 의해 상기 냉각 부재를 냉각 위치보다도 상기 열처리판측으로 더 압입할 때에, 상기 냉각 부재와 상기 열처리판측 사이에 당해 갭 핀에 의해 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는, 열처리판의 냉각 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 갭 핀에 의해 형성된 상기 열처리판과 상기 냉각 부재 사이의 간극에, 상기 열처리판과 상기 냉각 부재 사이에서 열을 전달시키는 전열재를 공급하는 것을 특징으로 하는, 열처리판의 냉각 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 전열재는 헬륨 가스를 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는, 열처리판의 냉각 방법.
15. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 부재는 복수로 분할되고,
    상기 복수로 분할된 냉각 부재에는, 상기 냉각 부재 이동 기구가 개별로 설치되고,
    상기 처리판의 냉각은, 상기 각 냉각 부재를 상기 열처리판에 접촉시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는, 열처리판의 냉각 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 각 냉각 부재와 상기 각 냉각 부재 이동 기구는, 상기 탄성 부재 대신에, 조인트에 의해 통해서 접속되고,
    상기 각 냉각 부재와 상기 각 냉각 부재 이동 기구는, 상기 조인트를 통해서 요동 가능한 것을 특징으로 하는, 열처리판의 냉각 방법.
17. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는, 유연성이 있는 부재로 형성되고 또한 그 내부에 액체를 충전한 주머니체가 복수 설치되고,
    상기 주머니체를 상기 열처리판에 압박함으로써 상기 열처리판을 냉각하는 것을 특징으로 하는, 열처리판의 냉각 방법.
18. 제11항에 있어서,
    상기 냉각 부재에 있어서의 상기 열처리판측의 표면에는, 전열성이고 가요성이 있는 부재에 의해 형성된 핀이 복수 설치되고,
    상기 핀을 상기 열처리판에 접촉시킴으로써 상기 열처리판을 냉각하는 것을 특징으로 하는, 열처리판의 냉각 방법.
19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    열처리 장치는, 상기 열처리판에 건조 가스를 공급하는 건조 가스 공급부를 더 구비하고,
    상기 냉각 부재가 상기 냉각 위치로부터 상기 대기 위치로 이동하는 동안에, 상기 건조 가스 공급부로부터 상기 열처리판에 건조 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는, 열처리판의 냉각 방법.
20. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 열처리판의 냉각 방법을 열처리 장치에 의해서 실행시키기 위해, 당해 열처리 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한, 컴퓨터 기억 매체.

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