KR20220000827A - 열처리 유닛, 기판 처리 장치, 열처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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

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KR20220000827A
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고스케 히사다
히비키 오타니
히로아키 구리시마
료헤이 후지세
유키노부 오츠카
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 승화물의 효율적인 회수와 저산소 상태에서의 열처리의 양립을 도모하는 것을 그 과제로 한다.
본 개시의 일 양태에 따른 열처리 유닛은, 피막이 형성된 기판을 지지하여 가열하는 가열부와, 가열부의 주위를 둘러싸는 둘레벽부와, 둘레벽부와의 사이에 간극을 마련한 상태에서 가열부를 덮음으로써 가열부 상에 처리 공간을 형성하는 덮개부를 갖는 챔버와, 가열부 및 챔버를 수용하는 케이스와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제1 가스를 처리 공간에 공급하는 제1 가스 공급부와, 제1 가스의 공급량보다 많은 배기량으로 처리 공간을 배기하는 배기부와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제2 가스를 둘레벽부와 덮개부 사이의 간극에 공급하는 제2 가스 공급부와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제3 가스를, 케이스 내에 있어서 챔버 밖에 공급하는 제3 가스 공급부를 구비한다.

Description

열처리 유닛, 기판 처리 장치, 열처리 방법 및 기억 매체{HEAT TREATMENT APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, HEAT TREATMENT METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 개시는 열처리 유닛, 기판 처리 장치, 열처리 방법 및 기억 매체에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 기판을 배치하여 가열하는 가열판과, 기판을 가열할 때에 처리 공간을 저산소 분위기로 하기 위한 저산소 분위기 형성 가스를 처리 공간의 일단부로부터 타단부를 향하여 공급하는 가스 공급부를 구비하는 기판 가열 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제 공개 제2020/022069호
본 개시는 승화물의 효율적인 회수와 저산소 상태에서의 열처리의 양립을 도모하는 것이 가능한 열처리 유닛, 기판 처리 장치, 열처리 방법 및 기억 매체를 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따른 열처리 유닛은, 피막이 형성된 기판을 지지하여 가열하는 가열부와, 가열부의 주위를 둘러싸는 둘레벽부와, 둘레벽부와의 사이에 간극을 마련한 상태에서 가열부를 덮음으로써 가열부 상에 처리 공간을 형성하는 덮개부를 갖는 챔버와, 가열부 및 챔버를 수용하는 케이스와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제1 가스를 처리 공간에 공급하는 제1 가스 공급부와, 제1 가스의 공급량보다 많은 배기량으로 처리 공간을 배기하는 배기부와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제2 가스를 둘레벽부와 덮개부 사이의 간극에 공급하는 제2 가스 공급부와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제3 가스를, 케이스 내에 있어서 처리 공간 밖에 공급하는 제3 가스 공급부를 구비한다.
본 개시에 따르면, 승화물의 효율적인 회수와 저산소 상태에서의 열처리의 양립을 도모하는 것이 가능한 열처리 유닛, 기판 처리 장치, 열처리 방법 및 기억 매체가 제공된다.
도 1은 기판 처리 시스템의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 도포 현상 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3은 열처리 유닛의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 4는 가열 처리부의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 5는 챔버의 덮개부의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 가열 처리부의 일례에 대해서 그 일부를 확대한 모식도이다.
도 7은 가열 처리부의 일부 및 가스 공급부의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 핀 배기부의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 9는 제어 장치의 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 10은 열처리 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 가열 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 열처리 방법의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 13의 (a) 및 (b)는 가열 처리의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 14의 (a) 및 (b)는 가열 처리의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 15의 (a)는 가열 처리의 일례를 설명하기 위한 모식도이다. 도 15의 (b)는 냉각 처리의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 여러 예시적 실시형태에 대해서 설명한다.
하나의 예시적 실시형태에 따른 열처리 유닛은, 피막이 형성된 기판을 지지하여 가열하는 가열부와, 가열부의 주위를 둘러싸는 둘레벽부와, 둘레벽부와의 사이에 간극을 마련한 상태에서 가열부를 덮음으로써 가열부 상에 처리 공간을 형성하는 덮개부를 갖는 챔버와, 가열부 및 챔버를 수용하는 케이스와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제1 가스를 처리 공간에 공급하는 제1 가스 공급부와, 제1 가스의 공급량보다 많은 배기량으로 처리 공간을 배기하는 배기부와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제2 가스를 둘레벽부와 덮개부 사이의 간극에 공급하는 제2 가스 공급부와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제3 가스를, 케이스 내에 있어서 챔버 밖에 공급하는 제3 가스 공급부를 구비한다.
이 열처리 유닛에서는, 배기부에 의한 배기량이 제1 가스의 공급량보다 많기 때문에, 처리 공간이 부압이 되도록 배기된다. 이에 의해, 기판의 가열에 따라 피막으로부터 발생하는 승화물을 효율적으로 회수할 수 있다. 한편, 둘레벽부와 덮개부 사이에 간극이 마련되기 때문에, 처리 공간의 부압 상태를 해소하도록 처리 공간 밖으로부터 처리 공간에 가스가 인입된다. 구체적으로는, 제2 가스 공급부로부터 둘레벽부와 덮개부 사이의 간극에 공급된 제2 가스가 처리 공간에 인입된다. 또한, 제2 가스의 공급량보다 많은 가스가 처리 공간에 인입되는 경우라도, 제2 가스 공급부로부터의 제2 가스와, 제3 가스 공급부에 의해 저산소 상태가 된 챔버 밖의 가스가, 처리 공간에 인입된다. 그 때문에, 처리 공간이 저산소 상태로 유지된다. 따라서, 승화물의 효율적인 회수와 저산소 상태에서의 열처리의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.
배기부는, 가열부에 지지된 기판의 주연보다 외측의 외주 영역으로부터 처리 공간을 배기하는 외주 배기부와, 가열부에 지지된 기판의 주연보다 내측의 중심 영역으로부터 처리 공간을 배기하는 중심 배기부를 가져도 좋다. 가열에 따라 기판 상의 피막이 고화하는 과정의 전단(前段)에서는 처리 공간의 배기에 의한 막 두께에의 영향이 크고, 피막의 고화 과정의 후단(後段)에서는 처리 공간의 배기에 의한 막 두께에의 영향이 작다. 상기 구성에서는, 고화 과정의 전단에 있어서, 외주 영역으로부터 배기할 수 있어, 처리 공간의 배기에 기인한 막 두께에의 영향을 억제할 수 있다. 또한, 막 두께에 대한 영향의 정도가 작아지는 고화 과정의 후단에 있어서, 중심 영역으로부터 배기할 수 있어, 승화물을 효율적으로 회수할 수 있다. 따라서, 승화물을 효율적으로 회수하면서, 막 두께의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
제1 가스 공급부는, 가열부에 지지된 기판에 대향하는 면을 따라 점재하는 복수의 토출 구멍이 형성된 헤드부를 가지고, 복수의 토출 구멍으로부터 가열부 상의 기판을 향하여 제1 가스를 공급하여도 좋다. 이 경우, 제1 가스 공급부로부터의 제1 가스에 기인한 막 두께에의 영향이 균일화된다. 따라서, 막 두께의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
둘레벽부는, 가열부와의 사이에 간극을 마련하여 배치되어 있어도 좋다. 배기부는, 둘레벽부와 가열부 사이의 간극으로부터 처리 공간을 배기하는 주연 배기부를 가져도 좋다. 이 경우, 가열부와 둘레벽부 사이의 간극에 존재하는 가스에 기인하여 처리 공간의 산소 농도가 상승하여 버리는 것을 억제할 수 있어, 보다 확실하게 저산소 상태에서 열처리를 행하는 것이 가능해진다.
주연 배기부에 포함되는 배기로의 적어도 일부와, 제2 가스 공급부에 포함되는 급기로의 적어도 일부는, 서로 근접한 상태로 배치되어 있어도 좋다. 이 경우, 제2 가스 공급부의 급기로를 거쳐 공급되는 제2 가스의 온도가 상승하여, 제2 가스 공급부로부터의 제2 가스가 처리 공간에 흡입되는 것에 기인하여 처리 공간의 온도가 저하하여 버리는 것을 억제할 수 있다.
상기 열처리 유닛은, 상하 방향을 따라 가열부를 관통하는 복수의 관통 구멍에 개별로 삽입되어 있는 복수의 지지핀과, 복수의 지지핀을 승강시키는 승강 구동부를 갖는 기판 승강부와, 복수의 관통 구멍으로부터 처리 공간을 배기하는 핀 배기부를 더 구비하여도 좋다. 이 경우, 가열부로부터 기판을 이격시킨 상태에 있어서, 지지핀이 삽입되어 있는 관통 구멍으로부터의 가스에 기인하여 처리 공간의 산소 농도가 상승하여 버리는 것을 억제할 수 있어, 보다 확실하게 저산소 상태에서 열처리를 행하는 것이 가능해진다.
핀 배기부는, 가열부의 하방에 있어서 복수의 관통 구멍에 개별로 접속되는 복수의 개별 배기로와, 복수의 개별 배기로에 접속되는 공통 배기로를 포함하여도 좋다. 이 경우, 복수의 관통 구멍에 접속되는 배기 공간을 가열부의 하방에 마련하여 복수의 관통 구멍으로부터 배기하는 경우에 비해서, 핀 배기부의 공간 절약화가 가능해진다.
복수의 개별 배기로 중의 하나의 개별 배기로는, 복수의 관통 구멍 중의 대응하는 하나의 관통 구멍으로부터 하방을 향하여 연장되는 제1 영역과, 제1 영역의 연장 방향과 교차하는 방향을 따라 연장되는 제2 영역을 포함하여도 좋다. 핀 배기부는, 제1 영역을 형성하는 제1 배기로 형성부와, 제2 영역을 형성하는 제2 배기로 형성부를 포함하여도 좋다. 복수의 지지핀 중의 하나의 지지핀은, 하나의 개별 배기로에 있어서 제1 영역의 연장 방향을 따라 제1 영역 내에 배치되며, 제2 배기로 형성부의 바닥부에 마련된 접속 구멍에 삽입되어 있어도 좋다. 제1 배기로 형성부는, 제1 영역의 연장 방향을 따라 신축 가능한 벨로우즈를 포함하여도 좋다. 핀 배기부는, 접속 구멍을 막도록 배치되며, 접속 구멍에 대하여 이동 가능한 밀봉 부재를 포함하여도 좋다. 이 경우, 가열부의 온도 상승에 기인한 배기로 형성부의 수축 또는 팽창을 벨로우즈에 의해 흡수하는 것과, 개별 배기로의 하단부에 접속되는 접속 구멍을 밀봉 부재로 막는 것에 의해, 저산소가 아닌 가스의 개별 배기로를 통한 처리 공간에의 유입을 억제할 수 있다.
피막은, 기판의 표면에 처리액이 도포됨으로써 형성된 도포막이어도 좋다. 이 경우, 도포막의 온도가 상승함으로써 발생한 승화물을 효율적으로 회수하면서, 저산소 하에서의 열처리에 의해 도포막의 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
하나의 예시적 실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 상기 열처리 유닛과, 열처리 유닛을 제어하는 제어 유닛을 구비한다. 제어 유닛은, 제1 가스의 공급량과 제2 가스의 공급량의 총합보다 적은 배기량으로 처리 공간을 배기하는 제1 상태로부터, 제1 가스의 공급량과 제2 가스의 공급량의 총합보다 많은 배기량으로 처리 공간을 배기하는 제2 상태로 전환하도록 열처리 유닛을 제어한다.
케이스 내에 있어서 처리 공간 및 간극 밖의 영역이, 처리 공간 내와 같은 정도까지 산소 농도가 낮은 상태가 되기 위해서는 시간이 필요한 경향이 있다. 그러나, 처리 공간 및 간극 밖의 영역이 충분히 낮은 산소 농도가 될 때까지 대기한 후에 기판의 가열을 개시하면, 기판 처리의 효율이 저하한다. 이에 비하여, 상기 구성에서는, 제1 상태에 있어서, 제2 가스 공급부로부터의 제2 가스 이외의 가스가 처리 공간 내에 들어가지 않을 정도의 배기량으로 처리 공간이 배기된다. 그리고, 제1 상태로부터의 전환 후의 제2 상태에서는, 간극 및 처리 공간 밖의 영역으로부터 충분히 저산소 상태가 된 가스가 처리 공간에 인입될 수 있다. 따라서, 저산소 하에서의 기판의 가열을 행하는 처리를 포함하는 기판 처리의 효율성을 향상시키는 것이 가능해진다.
배기부는, 가열부에 지지된 기판의 주연보다 외측의 외주 영역으로부터 처리 공간을 배기하는 외주 배기부와, 가열부에 지지된 기판의 주연보다 내측의 중심 영역으로부터 처리 공간을 배기하는 중심 배기부를 가져도 좋다. 제어 유닛은, 제1 상태에 있어서 적어도 외주 배기부에 의해 처리 공간이 배기되고, 또한 제2 상태에 있어서 적어도 중심 배기부에 의해 처리 공간이 배기되도록 배기부를 제어하여도 좋다. 이 경우, 기판 상의 피막에 따른 고화 과정의 전단에 있어서, 제1 상태에서 외주 영역으로부터 처리 공간을 배기함으로써, 배기에 의한 막 두께에의 영향을 억제할 수 있다. 한편, 막 두께에의 영향의 정도가 작아지는 고화 과정의 후단에 있어서, 제2 상태에서 중심 영역으로부터 배기할 수 있어, 승화물을 효율적으로 회수할 수 있다. 따라서, 승화물을 효율적으로 회수하면서, 막 두께의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
하나의 예시적 실시형태에 따른 열처리 방법은, 가열부의 주위를 둘러싸는 둘레벽부와, 둘레벽부와의 사이에 간극을 마련하여 배치되는 덮개부를 갖는 챔버에 의해 가열부 상에 형성된 처리 공간에 있어서, 가열부를 이용하여 피막이 형성된 기판을 가열하는 것과, 대기보다 산소 농도가 낮은 제1 가스를 처리 공간에 공급하는 것과, 제1 가스의 공급량보다 많은 배기량으로 처리 공간을 배기하는 것과, 대기보다 산소 농도가 낮은 제2 가스를 둘레벽부와 덮개부 사이의 간극에 공급하는 것과, 대기보다 산소 농도가 낮은 제3 가스를, 가열부 및 챔버를 수용하는 케이스 내에 있어서 챔버 밖에 공급하는 것을 포함한다. 이 열처리 방법에서는, 전술한 열처리 유닛과 마찬가지로, 승화물의 효율적인 회수와 저산소 상태에서의 열처리의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.
하나의 예시적 실시형태에 따른 기억 매체는, 상기 열처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체이다.
이하, 도면을 참조하여 일 실시형태에 대해서 설명한다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다.
도 1에 나타내는 기판 처리 시스템(1)은, 워크(W)에 대하여, 감광성 피막의 형성, 상기 감광성 피막의 노광 및 상기 감광성 피막의 현상을 실시하는 시스템이다. 처리 대상의 워크(W)는, 예컨대 기판, 또는 소정의 처리가 실시됨으로써 막 또는 회로 등이 형성된 상태의 기판이다. 워크(W)에 포함되는 기판은, 일례로서, 실리콘을 포함하는 웨이퍼이다. 워크(W)(기판)는, 원형으로 형성되어 있어도 좋다. 처리 대상의 워크(W)는, 유리 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display) 등이어도 좋고, 이들 기판 등에 소정의 처리가 실시되어 얻어지는 중간체여도 좋다. 감광성 피막은, 예컨대 레지스트막이다.
기판 처리 시스템(1)은, 도포·현상 장치(2)와, 노광 장치(3)를 구비한다. 도포·현상 장치(2)는, 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 워크(W)의 표면에 레지스트(약액)를 도포하여 레지스트막을 형성하는 처리를 행하고, 노광 처리 후에 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 노광 장치(3)는, 워크(W)(기판)에 형성된 레지스트막(감광성 피막)을 노광하는 장치이다. 구체적으로는, 노광 장치(3)는, 액침 노광 등의 방법에 따라 레지스트막의 노광 대상 부분에 에너지선을 조사한다.
[기판 처리 장치]
이하, 기판 처리 장치의 일례로서, 도포·현상 장치(2)의 구성을 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 도포·현상 장치(2)는, 캐리어 블록(4)과, 처리 블록(5)과, 인터페이스 블록(6)과, 제어 장치(200)(제어 유닛)를 구비한다.
캐리어 블록(4)은, 도포·현상 장치(2) 내에의 워크(W)의 도입 및 도포·현상 장치(2) 내로부터의 워크(W)의 도출을 행한다. 예컨대 캐리어 블록(4)은, 워크(W)용의 복수의 캐리어(C)를 지지 가능하고, 전달 아암을 포함하는 반송(搬送) 장치(A1)를 내장하고 있다. 캐리어(C)는, 예컨대 원형의 복수 매의 워크(W)를 수용한다. 반송 장치(A1)는, 캐리어(C)로부터 워크(W)를 취출하여 처리 블록(5)에 전달하고, 처리 블록(5)으로부터 워크(W)를 수취하여 캐리어(C) 내에 복귀시킨다. 처리 블록(5)은, 처리 모듈(11, 12, 13, 14)을 갖는다.
처리 모듈(11)은, 액처리 유닛(U1)과, 열처리 유닛(U2)과, 이들 유닛에 워크(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(11)은, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해 워크(W)의 표면 상에 하층막을 형성한다. 하층막으로서는, 예컨대 SOC(Spin On Carbon)막을 들 수 있다. 액처리 유닛(U1)은, 하층막 형성용의 처리액을 워크(W) 상에 도포한다. 열처리 유닛(U2)은, 하층막의 형성에 따른 각종 열처리를 행한다. 열처리 유닛(U2)은, 예컨대 SOC막 형성용의 처리액이 워크(W)의 표면에 도포됨으로써 형성된 도포막(피막)에 대하여 가열 처리를 행한다. SOC막 형성용의 처리액의 피막이 가열됨으로써, 피막 내에서의 가교 반응에 의해 피막이 경화한다. 이에 의해, 워크(W)의 표면에 SOC막이 형성된다.
처리 모듈(12)은, 액처리 유닛(U1)과, 열처리 유닛(U2)과, 이들 유닛에 워크(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(12)은, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해 하층막 상에 레지스트막을 형성한다. 액처리 유닛(U1)는, 레지스트막 형성용의 처리액을 하층막 상에 도포함으로써, 워크(W)의 표면 상에 상기 처리액의 피막을 형성한다. 열처리 유닛(U2)은, 레지스트막의 형성에 따른 각종 열처리를 행한다.
처리 모듈(13)은, 액처리 유닛(U1)과, 열처리 유닛(U2)과, 이들 유닛에 워크(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(13)은, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해 레지스트막 상에 상층막을 형성한다. 액처리 유닛(U1)은, 상층막 형성용의 처리액을 레지스트막 상에 도포한다. 열처리 유닛(U2)은, 상층막의 형성에 따른 각종 열처리를 행한다.
처리 모듈(14)은, 액처리 유닛(U1)과, 열처리 유닛(U2)과, 이들 유닛에 워크(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(14)은, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해, 노광 처리가 실시된 레지스트막의 현상 처리 및 현상 처리에 따른 열처리를 행한다. 액처리 유닛(U1)은, 노광 완료된 워크(W)의 표면 상에 현상액을 도포한 후, 이것을 린스액에 의해 씻어 버림으로써, 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 열처리 유닛(U2)은, 현상 처리에 따른 각종 열처리를 행한다. 열처리의 구체예로서는, 현상 전의 가열 처리(PEB: Post Exposure Bake), 현상 후의 가열 처리(PB: Post Bake) 등을 들 수 있다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 캐리어 블록(4)측에는 선반 유닛(U8)이 마련되어 있다. 선반 유닛(U8)은, 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다. 선반 유닛(U8)의 근방에는 승강 아암을 포함하는 반송 장치(A7)가 마련되어 있다. 반송 장치(A7)는, 선반 유닛(U8)의 셀끼리의 사이에서 워크(W)를 승강시킨다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 인터페이스 블록(6)측에는 선반 유닛(U9)이 마련되어 있다. 선반 유닛(U9)은, 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다.
인터페이스 블록(6)은, 노광 장치(3)와의 사이에서 워크(W)의 전달을 행한다. 예컨대 인터페이스 블록(6)은, 전달 아암을 포함하는 반송 장치(A8)를 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 반송 장치(A8)는, 선반 유닛(U9)에 배치된 워크(W)를 노광 장치(3)에 전달한다. 반송 장치(A8)는, 노광 장치(3)로부터 워크(W)를 수취하여 선반 유닛(U9)에 복귀시킨다.
제어 장치(200)는, 예컨대 이하의 순서로 도포·현상 처리를 실행하도록 도포·현상 장치(2)를 제어한다. 먼저 제어 장치(200)는, 캐리어(C) 내의 워크(W)를 선반 유닛(U8)에 반송하도록 반송 장치(A1)를 제어하고, 이 워크(W)를 처리 모듈(11)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A7)를 제어한다.
다음에 제어 장치(200)는, 선반 유닛(U8)의 워크(W)를 처리 모듈(11) 내의 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다. 또한, 제어 장치(200)는, 이 워크(W)의 표면 상에 하층막(예컨대, SOC막)을 형성하도록, 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)을 제어한다. 그 후 제어 장치(200)는, 하층막이 형성된 워크(W)를 선반 유닛(U8)에 복귀시키도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 워크(W)를 처리 모듈(12)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A7)를 제어한다.
다음에 제어 장치(200)는, 선반 유닛(U8)의 워크(W)를 처리 모듈(12) 내의 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다. 또한, 제어 장치(200)는, 이 워크(W)의 표면에 대하여 레지스트막을 형성하도록 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)을 제어한다. 그 후 제어 장치(200)는, 워크(W)를 선반 유닛(U8)에 복귀시키도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 워크(W)를 처리 모듈(13)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A7)를 제어한다.
다음에 제어 장치(200)는, 선반 유닛(U8)의 워크(W)를 처리 모듈(13) 내의 각 유닛에 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다. 또한, 제어 장치(200)는, 이 워크(W)의 레지스트막 상에 상층막을 형성하도록 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)을 제어한다. 그 후 제어 장치(200)는, 워크(W)를 선반 유닛(U9)에 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다.
다음에 제어 장치(200)는, 선반 유닛(U9)의 워크(W)를 노광 장치(3)에 송출하도록 반송 장치(A8)를 제어한다. 그 후 제어 장치(200)는, 노광 처리가 실시된 워크(W)를 노광 장치(3)로부터 수납하여, 선반 유닛(U9)에 있어서의 처리 모듈(14)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A8)를 제어한다.
다음에 제어 장치(200)는, 선반 유닛(U9)의 워크(W)를 처리 모듈(14) 내의 각 유닛에 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 워크(W)의 레지스트막의 현상 처리를 행하도록 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)을 제어한다. 그 후 제어 장치(200)는, 워크(W)를 선반 유닛(U8)에 복귀시키도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 워크(W)를 캐리어(C) 내에 복귀시키도록 반송 장치(A7) 및 반송 장치(A1)를 제어한다. 이상으로 1장의 워크(W)에 대한 도포·현상 처리가 완료한다. 도포·현상 처리 후, SOC막 등의 하층막을 마스크로 하여 워크(W)의 표면을 에칭하는 처리가 행해져도 좋다. 워크(W)의 제어 장치(200)는, 복수의 워크(W)의 각각에 대해서도, 전술과 마찬가지로 도포·현상 처리를 도포·현상 장치(2)에 실행시킨다.
또한, 기판 처리 장치의 구체적인 구성은, 이상에 예시한 도포·현상 장치(2)의 구성에 한정되지 않는다. 기판 처리 장치는, 처리액의 피막에 대하여 열처리를 실시하는 열처리 유닛 및 이것을 제어 가능한 제어 장치를 구비하고 있으면 어떠한 것이어도 좋다.
(열처리 유닛)
계속해서, 도 3~도 8을 참조하여, 처리 모듈(11)의 열처리 유닛(U2)의 일례에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3에 나타내는 열처리 유닛(U2)은, 대기 분위기 하에 마련되어도 좋다. 열처리 유닛(U2)은, 워크(W)의 주변을 저산소 분위기 하로 한 상태에서 상기 워크(W)에 대한 열처리를 행하는 것이 가능해지도록 구성되어 있다. 본 개시에 있어서, 「저산소 분위기(상태)」란, 대기보다 산소 농도가 낮은 분위기(상태)를 말한다.
일례에서는, 열처리 유닛(U2)은, 산소 농도가 400 ppm 이하인 저산소 상태에서 워크(W)에 대한 열처리를 행한다. 열처리 유닛(U2)에서의 열처리 실행 시의 워크(W)의 주변에 있어서의 분위기의 산소 농도는, 200 ppm 이하여도 좋고, 100 ppm 이하여도 좋고, 50 ppm 이하여도 좋다. 예컨대, SOC막을 형성하기 위한 처리액의 피막(도포막)에 대하여 저산소 분위기 하에서 열처리를 실시함으로써, 열처리에 의해 경화한 SOC막의 조밀성이 향상하여, 도포·현상 처리 후의 에칭 처리에서의 내성(에칭의 되기 어려움)이 높여진다.
도 3에 나타내는 열처리 유닛(U2)에 의해 실행되는 열처리에는, 처리 대상의 워크(W)(피막)에 열을 가하는 가열 처리와, 가열 처리가 실시된 워크(W)(피막)를 냉각하는 냉각 처리가 포함된다. 열처리 유닛(U2)은, 예컨대, 수용부(20)와, 냉각 처리부(30)와, 가열 처리부(50)와, 냉각 처리부(30)와 가열 처리부(50) 사이에서 워크(W)를 반송하는 반송부(190)를 구비한다.
수용부(20)는, 열처리 유닛(U2)의 각 부재를 수용한다. 수용부(20)는, 예컨대, 케이스(22)와, 바닥판(24)과, 셔터(26)와, 셔터 구동부(28)를 갖는다. 케이스(22)는, 냉각 처리부(30)의 일부, 가열 처리부(50)의 일부 및 반송부(190)를 수용하는 용기이다. 케이스(22)는, 예컨대 직방체형으로 형성되어 있다. 케이스(22)의 바닥벽은, 처리 모듈(11) 내의 수평인 면(예컨대, 플로어)에 배치되어 있어도 좋다. 평면에서 보아, 케이스(22)의 형상은 장방형이어도 좋다.
바닥판(24)은, 케이스(22)에 의해 형성되는 공간을, 상하 방향으로 배열되는 상방 영역(V1)과 하방 영역(V2)으로 구획한다. 상방 영역(V1)에 있어서, 가열 처리 및 냉각 처리가 행해지고, 하방 영역(V2)에는, 각 부재를 구동하기 위한 구동 장치 등이 배치된다. 바닥판(24)은, 차열 기능을 갖는 냉각판(예컨대, 수냉판)이어도 좋다. 일례에서는, 바닥판(24)은, 금속에 의해 구성되어 있고, 그 내부에 냉각수를 흐르게 하는 냉각 유로가 마련되어 있다.
평면에서 보아 케이스(22) 중 길이 방향의 일단에 위치하는 측벽에는, 워크(W)의 반입출을 행하기 위한 반입구(22a)가 형성되어 있고, 셔터(26)는, 그 반입구(22a)를 개폐 가능하게 구성되어 있다. 셔터 구동부(28)는, 예컨대 전동 모터 등의 동력원에 의해 셔터(26)를 상하 방향으로 이동시킨다. 셔터 구동부(28)는, 반입구(22a)를 폐쇄하는 위치와 반입구(22a)를 폐쇄하지 않는 위치 사이에서 셔터(26)를 이동시킨다.
냉각 처리부(30)는, 상방 영역(V1)에 있어서 워크(W)를 냉각하는 처리를 행한다. 냉각 처리부(30)는, 케이스(22) 내의 길이 방향에 있어서, 반입구(22a)가 마련되는 측벽과는 반대측의 측벽보다 반입구(22a) 근처에 배치되어 있다. 도 3에 나타내는 예에서는, 길이 방향을 따라 반입구(22a), 냉각 처리부(30), 가열 처리부(50)가, 이 순서로 배치되어 있다. 냉각 처리부(30)는, 예컨대 냉각 플레이트(32)와, 워크 승강부(34)와, 가스 공급부(40)를 구비한다.
냉각 플레이트(32)는, 가열 처리부(50)에 의해 가열된 워크(W)를 배치하고, 그 워크(W)를 냉각하는 플레이트이다. 냉각 플레이트(32)는, 대략 원판형으로 형성되어도 좋다. 냉각 플레이트(32)는, 예컨대 열전도율이 높은 알루미늄, 은, 또는 구리 등의 금속에 의해 구성되어 있다. 냉각 플레이트(32)의 내부에는, 워크(W)의 온도를 저하시키기 위한 냉각수 또는 냉각 기체를 흐르게 하는 냉각 유로가 마련되어 있다.
워크 승강부(34)는, 냉각 플레이트(32)의 상방에 있어서 워크(W)를 승강시킨다. 워크 승강부(34)는, 예컨대 냉각 플레이트(32)의 지지면(32a)[냉각 플레이트(32)의 상면]에 워크(W)가 배치되는 처리 위치와, 냉각 플레이트(32)와 이격한 상방에 있어서 반송부(190) 등과의 사이에서 워크(W)의 전달을 행하는 전달 위치 사이에서 워크(W)를 승강시킨다. 워크 승강부(34)는, 복수(예컨대 3개)의 지지핀(36)과, 승강 구동부(38)를 갖는다.
지지핀(36)은, 워크(W)를 하방으로부터 지지하는 핀이다. 지지핀(36)은, 냉각 플레이트(32)에 형성된 관통 구멍에 삽입되어 있고, 상하 방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 복수의 지지핀(36)은, 냉각 플레이트(32)의 중심 주위의 둘레 방향에 있어서, 서로 등간격으로 배치되어 있다. 승강 구동부(38)는, 전동 모터 또는 승강 실린더 등의 동력원에 의해 복수의 지지핀(36)을 승강시킨다. 승강 구동부(38)는, 예컨대 지지핀(36)의 상단이 냉각 플레이트(32)의 지지면(32a)보다 상방으로 돌출하도록 지지핀(36)을 상승시킴으로써, 워크(W)를 전달 위치까지 상승시킨다. 또한, 승강 구동부(38)는, 지지핀(36)의 상단이 지지면(32a)보다 하방에 위치하도록 지지핀(36)을 하강시킴으로써, 워크(W)를 처리 위치까지 하강시킨다[워크(W)를 냉각 플레이트(32)의 지지면(32a)에 배치시킨다]. 승강 구동부(38)는, 바닥판(24) 상에 마련되어 있다.
가스 공급부(40)는, 워크(W)에 대한 냉각 처리 중에 냉각 플레이트(32)의 주변의 공간을 저산소 상태로 유지하기 위해, 대기보다 산소 농도가 낮은 가스를 냉각 플레이트(32)의 주변의 공간에 공급한다. 예컨대, 가스 공급부(40)는, 냉각 플레이트(32)의 지지면(32a)을 향하여, 대기보다 산소 농도가 낮은 가스(저산소의 가스)를 공급한다. 가스 공급부(40)에 의해 공급되는 저산소의 가스는, 대기보다 산소 농도가 낮으면, 어떠한 종류의 가스여도 좋다. 가스 공급부(40)에 의해 공급되는 저산소의 가스의 구체예로서는, 불활성 가스(예컨대 질소 가스)를 들 수 있다. 가스 공급부(40)는, 예컨대 헤드부(42)와, 공급로(44)와, 가스원(46)과, 개폐 밸브(48)를 갖는다.
헤드부(42)는, 냉각 플레이트(32)의 상방에 마련되고, 냉각 플레이트(32)[냉각 플레이트(32) 상의 워크(W)]를 향하여 상방으로부터 저산소의 가스를 토출한다. 헤드부(42)는, 예컨대 냉각 플레이트(32)의 지지면(32a)의 대략 전체면을 향하여 상방으로부터 가스를 토출한다. 헤드부(42) 내에는 수평으로 연장되는 토출 공간이 형성되어 있고, 헤드부(42)의 하면[냉각 플레이트(32)에 대향하는 면]에는, 토출 공간과 헤드부(42) 밖의 공간 사이를 관통하는 복수의 토출 구멍(42a)이 형성되어 있다. 복수의 토출 구멍(42a)은, 헤드부(42)의 하면에 있어서 점재하고 있어도 좋다.
가열 처리부(50)는, 상방 영역(V1)에 있어서 워크(W)를 가열하는 처리를 행한다. 가열 처리부(50)는, 케이스(22)의 길이 방향을 따라 냉각 처리부(30)와 나란히 배치된다. 가열 처리부(50)는, 예컨대 가열부(52)와, 워크 승강부(60)(기판 승강부)와, 챔버(70)를 구비한다.
가열부(52)는, 피막이 형성된 워크(W)를 지지하여 가열한다. 구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 가열부(52)는, 표면(Wa)에 처리액의 도포막이 형성된 워크(W)의 이면(Wb)을 지지하며, 지지하고 있는 워크(W)를 가열한다. 가열부(52)는, 케이스(22) 내[상방 영역(V1) 내]에 배치되어 있다. 가열부(52)는, 예컨대 열판(54)과, 차열판(56)과, 지지 바닥벽(58)을 갖는다. 지지 바닥벽(58), 차열판(56) 및 열판(54)은, 하방으로부터 이 순서로 적층되어 있다.
열판(54)은, 워크(W)가 배치되는 지지면(54a)을 가지고, 지지하고 있는 워크(W)에 열을 전달한다. 열판(54)의 내부에는 히터(54b)가 마련된다. 열판(54)은, 예컨대 열전도율이 높은 알루미늄, 은, 또는 구리 등의 금속에 의해 구성되어 있다. 열판(54)은, 원판형으로 형성되어 있고, 지지면(54a)(상면)이 수평이 되도록 배치되어 있다. 열판(54)의 직경은 워크(W)의 직경보다 크다.
차열판(56)은, 열판(54)의 지지면(54a)과는 반대측의 이면을 지지하여, 열판(54)으로부터의 열이 하방에 전달되는 것을 차단한다. 차열판(56)은, 열판(54)과 마찬가지로 원판형으로 형성되어 있고, 차열판(56)의 직경은 열판(54)의 직경과 같은 정도이다. 지지 바닥벽(58)은, 원판형으로 형성되어 있고, 열판(54)[차열판(56)]의 직경보다 크다. 지지 바닥벽(58)은, 열판(54) 및 차열판(56)을 지지한다. 지지 바닥벽(58)은, 바닥판(24)의 상방에 간격을 마련하여 배치되어 있다. 지지 바닥벽(58)은, 고정 부재(도시하지 않음)를 통해 바닥판(24)에 접속(고정)되어 있어도 좋다.
워크 승강부(60)는, 열판(54)의 상방에 있어서 워크(W)를 승강시킨다. 워크 승강부(60)는, 예컨대 열판(54)의 지지면(54a)에 워크(W)가 배치되는 처리 위치와, 열판(54)과 이격한 상방에 있어서 반송부(190) 사이에서 워크(W)의 전달을 행하는 전달 위치 사이에서 워크(W)를 승강시킨다. 워크 승강부(60)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수(예컨대 3개)의 지지핀(62)과, 승강 구동부(64)를 갖는다.
지지핀(62)은 워크(W)를 하방으로부터 지지하는 핀이다. 복수의 지지핀(62)은 상하 방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 지지핀(62)은, 가열부(52)에 마련된 복수의 관통 구멍(52a)에 개별로 삽입되어 있다. 즉, 복수의 지지핀(62)의 각 지지핀(62)은, 복수의 관통 구멍(52a) 중의 대응하는 하나의 관통 구멍(52a)에 삽입되어 있다. 관통 구멍(52a)은, 열판(54), 차열판(56) 및 지지 바닥벽(58)을 상하 방향을 따라 각각 관통하도록 형성되어 있다. 복수의 지지핀(62)[복수의 관통 구멍(52a)]은, 열판(54)의 중심(CP) 주위의 둘레 방향에 있어서, 서로 등간격으로 배치되어 있다(도 7도 참조).
도 3에 나타내는 승강 구동부(64)는, 전동 모터 또는 승강 실린더 등의 동력원에 의해 복수의 지지핀(62)을 승강시킨다. 승강 구동부(64)는, 예컨대 지지핀(62)의 상단이 열판(54)의 지지면(54a)보다 상방으로 돌출하도록 지지핀(62)을 상승시킴으로써, 워크(W)를 전달 위치까지 상승시킨다. 또한, 승강 구동부(64)는, 지지핀(62)의 상단이 지지면(54a)보다 하방에 위치하도록 지지핀(62)을 하강시킴으로써, 워크(W)를 처리 위치까지 하강시킨다[워크(W)를 열판(54)의 지지면(54a)에 배치시킨다]. 승강 구동부(64)는, 바닥판(24)보다 하방의 하방 영역(V2)에 배치되어 있다. 각 지지핀(62)은, 바닥판(24)에 마련된 관통 구멍에도 삽입되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 챔버(70)는 가열부(52)[특히 열판(54)]의 주위와 상방을 덮는다. 챔버(70)는 둘레벽부(72)와, 덮개부(74)를 갖는다. 둘레벽부(72)는 가열부(52)의 주위(측방)를 둘러싼다. 둘레벽부(72)는, 가열부(52)의 지지 바닥벽(58)의 주연부로부터 상방으로 연장되어 있고, 원환형으로 형성되어 있다. 둘레벽부(72)의 높이(상하 방향의 길이)는, 열판(54)의 높이와 차열판(56)의 높이의 합계 이상이어도 좋다. 열판(54) 및 차열판(56)의 측면(둘레면)은, 둘레벽부(72)와 대향하고 있다. 둘레벽부(72)는, 가열부(52)[보다 상세하게는 열판(54) 및 차열판(56)]와의 사이에 간극(g1)을 마련한 상태로 배치되어 있다. 간극(g1)[둘레벽부(72)와 가열부(52) 사이의 공간]은, 열판(54)의 전체 둘레를 둘러싸도록 환형으로 형성되어 있다(도 7도 참조).
덮개부(74)는, 둘레벽부(72)와의 사이에 간극(g2)을 마련한 상태로 가열부(52)를 덮는다[보다 상세하게는, 열판(54)에 지지된 워크(W)를 덮는다]. 덮개부(74)가 둘레벽부(72)에 접촉하지 않음으로써, 이들 부재끼리의 접촉에 따른 이물의 발생을 막을 수 있다. 덮개부(74)가 열판(54) 상의 워크(W)를 덮음으로써, 열판(54)의 상방에 가열 처리를 행하기 위한 처리 공간(S)이 형성된다. 처리 공간(S)은, 상기 간극(g2)을 통해 일부가 밖의 공간에 접속된 상태에 있어서, 워크(W)에 형성된 피막을 충분히 가열할 수 있을 정도로 폐쇄된 공간이다. 덮개부(74)는, 상하 방향으로 이동 가능해지도록 케이스(22) 내에 마련된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 가열 처리부(50)는, 덮개부(74)를 상하 방향을 따라 이동시키는 승강 구동부(68)를 갖는다. 승강 구동부(68)는, 하방 영역(V2)에 배치되어 있고, 예컨대 전동 모터 등의 동력원에 의해 덮개부(74)를 상하 방향을 따라 이동시킨다. 승강 구동부(68)에 의해, 덮개부(74)가 둘레벽부(72)에 근접할 때까지 하강함으로써, 덮개부(74)에 의해 처리 공간(S)이 형성된다. 승강 구동부(68)에 의해, 워크(W)에의 가열을 충분히 행할 수 없을 정도로 덮개부(74)가 상승[덮개부(74)로부터 이격]함으로써, 열판(54)의 상방의 공간이 상방 영역(V1)에 개방된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 덮개부(74)는, 예컨대 천장판(76)과, 측벽(78)을 포함한다. 천장판(76)은, 지지 바닥벽(58)과 같은 정도의 직경을 갖는 원판형으로 형성되어 있다. 천장판(76)은, 열판(54)의 지지면(54a)과 상하 방향에 있어서 대향하도록 배치되어 있다. 즉, 천장판(76)은 지지면(54a)을 상방으로부터 덮고 있다. 측벽(78)은, 천장판(76)의 외연으로부터 하방으로 연장되도록 형성되어 있는 원환형의 부재이며, 둘레벽부(72)와 상하 방향에 있어서 대향하도록 배치되어 있다. 원환형의 측벽(78)은, 열판(54)의 지지면(54a)을 둘러싸고 있다.
덮개부(74)가 둘레벽부(72)에 근접한 상태에 있어서, 측벽(78)의 하단과 둘레벽부(72)의 상단 사이에는 간극(g2)이 형성된다. 간극(g2)[측벽(78)과 둘레벽부(72) 사이의 공간]은, 열판(54)[처리 공간(S)]의 주위를 둘러싸도록 원환형으로 형성되어 있다. 간극(g2)과 처리 공간(S)은 접속되어 있고, 간극(g2) 중의 처리 공간(S)에 가까운 내측의 단부(g21)의 간격은, 처리 공간(S)으로부터 먼 외측의 단부(g22)의 간격보다 좁게 되어 있다(도 6 참조).
가열 처리부(50)는, 워크(W)에 대한 가열 처리 중에 처리 공간(S)을 저산소 분위기 하로 유지하기 위해, 저산소의 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 구비한다. 구체적으로는, 가열 처리부(50)는 제1 가스 공급부(80)와, 제2 가스 공급부(90)와, 제3 가스 공급부(100)를 더 구비한다.
도 4에 나타내는 제1 가스 공급부(80)는, 대기보다 산소 농도가 낮은 가스를 처리 공간(S)에 공급한다. 제1 가스 공급부(80)에 의해 공급되는 저산소의 가스(이하, 「제1 가스」라고 함)는, 대기보다 산소 농도가 낮으면, 어떠한 종류의 가스여도 좋다. 제1 가스의 구체예로서는, 불활성 가스(예컨대 질소 가스)를 들 수 있다. 처리 공간(S)이 형성되어 있는 상태에 있어서, 제1 가스 공급부(80)로부터의 제1 가스의 공급을 계속함으로써, 처리 공간(S)이 저산소 상태가 된다. 제1 가스 공급부(80)는, 예컨대 헤드부(82)와, 공급로(84)와, 가스원(86)과, 개폐 밸브(88)를 갖는다.
헤드부(82)는 덮개부(74)[천장판(76)]의 일부를 구성한다. 헤드부(82)는, 챔버(70) 내의 처리 공간(S)에 있어서, 열판(54) 상의 워크(W)를 향하여 상방으로부터 가스를 토출한다. 헤드부(82)는, 예컨대 워크(W)의 표면(Wa)의 대략 전체면을 향하여 제1 가스를 토출한다. 헤드부(82) 내에는 수평면으로 연장되는 토출 공간이 형성되어 있고, 천장판(76)의 하면[헤드부(82) 중의 열판(54) 상의 워크(W)에 대향하는 면]에는, 토출 공간과 처리 공간(S) 사이를 관통하는 복수의 토출 구멍(82a)이 형성되어 있다.
도 5에는 도 4에 예시하는 덮개부(74)를 하방에서 본 모식도를 나타내고 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 복수의 토출 구멍(82a)은, 천장판(76)의 하면을 따라 점재한다. 복수의 토출 구멍(82a)은, 천장판(76)의 하면 중의 열판(54) 상의 워크(W)에 대향하는 부분(이하, 「대향 부분」이라고 함)에 대략 균일한 밀도로 점재하고 있다. 복수의 토출 구멍(82a)은, 대향 부분에 흩어져 배치되어 있다.
복수의 토출 구멍(82a)의 개구 면적은, 서로 대략 동일하여도 좋다. 복수의 토출 구멍(82a)의 개구 면적이 서로 대략 동일한 경우에 있어서, 복수의 토출 구멍(82a)은, 대향 부분의 단위 면적당의 토출 구멍(82a)의 개구 면적이 차지하는 비율이 균일해지도록 점재하고 있어도 좋다. 하방에서 보아, 토출 구멍(82a)의 형상은 원 또는 타원이어도 좋다. 인접하는 토출 구멍(82a)끼리의 간격이 대략 일정해지도록, 복수의 토출 구멍(82a)이 점재하고 있어도 좋다. 일례로서, 복수의 토출 구멍(82a)이 횡방향 및 종방향을 따라 2차원 배열되는 경우에, 횡방향에 있어서 인접하는 토출 구멍(82a)끼리의 간격이 균일하여도 좋고, 종방향에 있어서 인접하는 토출 구멍(82a)끼리의 간격이 균일하여도 좋다.
도 4로 되돌아가서, 복수의 토출 구멍(82a)은, 토출 공간을 통해 공급로(84)에 접속된다. 제1 가스의 공급원인 가스원(86)은, 공급로(84)를 통과하여 토출 공간에 제1 가스를 공급한다. 개폐 밸브(88)는, 공급로(84)에 마련되어 있고, 공급로(84)의 개폐 상태를 전환한다. 개폐 밸브(88)가 개방 상태일 때에, 복수의 토출 구멍(82a)으로부터 제1 가스가 공급(토출)되고, 개폐 밸브(88)가 폐쇄 상태일 때에, 복수의 토출 구멍(82a)으로부터의 제1 가스의 공급이 정지한다.
도 6에는 제2 가스 공급부(90)의 일례를 나타내고 있다. 제2 가스 공급부(90)는, 대기보다 산소 농도가 낮은 가스를 둘레벽부(72)와 덮개부(74) 사이의 간극(g2)에 공급한다. 제2 가스 공급부(90)에 의해 공급되는 저산소의 가스(이하, 「제2 가스」라고 함)는, 대기보다 산소 농도가 낮으면, 어떠한 종류의 가스여도 좋다. 제2 가스의 구체예로서는, 불활성 가스(예컨대 질소 가스)를 들 수 있다. 제2 가스 공급부(90)로부터 간극(g2)에 공급되는 제2 가스는, 간극(g2)의 내측의 단부(g21)를 통해 처리 공간(S)에 유입되거나, 또는 간극(g2)의 외측의 단부(g22)를 통해 챔버(70) 밖[상방 영역(V1) 내이며 또한 처리 공간(S) 및 간극(g2) 밖]의 영역에 유입된다. 전술한 바와 같이, 단부(g21)에 있어서의 개구가, 단부(g22)에 있어서의 개구보다 작은 경우, 간극(g2)에 공급된 제2 가스는, 처리 공간(S)에 비해서 챔버(70) 밖의 영역에 유입되기 쉽다. 제2 가스 공급부(90)는, 예컨대 가스 토출부(92)와, 공급로(94)와, 가스원(96)과, 개폐 밸브(98)를 포함한다.
가스 토출부(92)는, 둘레벽부(72)의 상단부에 마련되어 있고, 둘레벽부(72)의 내부로부터 간극(g2)을 향하여 제2 가스를 토출한다. 가스 토출부(92)는 복수의 토출 구멍(92a)과, 공급로(92b)(급기로)를 포함한다. 복수의 토출 구멍(92a)은 둘레벽부(72)의 상단면에 마련되어 있다. 복수의 토출 구멍(92a)은, 열판(54)의 중심(CP) 주위의 둘레 방향을 따라, 소정의 간격으로 배열되어 있다(도 7 참조). 공급로(92b)는, 둘레벽부(72)의 상단부의 내부에 마련되어 있고, 열판(54)의 중심(CP) 주위의 둘레 방향을 따라 연장되도록 환형으로 형성되어 있다. 공급로(92b)와 간극(g2)은 복수의 토출 구멍(92a)을 통해 접속되어 있고, 공급로(92b)에 공급된 제2 가스가, 복수의 토출 구멍(92a)을 통과하여 간극(g2)에 토출된다.
둘레벽부(72) 내부의 공급로(92b)는, 둘레벽부(72) 밖까지 연장되는 공급로(94)에 접속되어 있다. 제2 가스의 공급원인 가스원(96)은, 공급로(94, 92b)를 통해 복수의 토출 구멍(92a)에 제2 가스를 공급한다. 개폐 밸브(98)는, 공급로(94)에 마련되어 있고, 공급로(94)의 개폐 상태를 전환한다. 개폐 밸브(98)가 개방 상태일 때에, 복수의 토출 구멍(92a)으로부터 제2 가스가 공급(토출)되고, 개폐 밸브(98)가 폐쇄 상태일 때에, 복수의 토출 구멍(92a)으로부터의 제2 가스의 공급이 정지한다.
도 3 또는 도 7에 나타내는 제3 가스 공급부(100)는, 대기보다 산소 농도가 낮은 가스를, 케이스(22) 내에 있어서 처리 공간(S) 밖에 공급한다. 구체적으로는, 제3 가스 공급부(100)는, 상방 영역(V1) 중의 챔버(70) 밖의 공간[처리 공간(S) 및 간극(g2) 밖]에 저산소의 가스를 공급한다. 제3 가스 공급부(100)에 의해 공급되는 저산소의 가스(이하, 「제3 가스」라고 함)는, 대기보다 산소 농도가 낮으면, 어떠한 종류의 가스여도 좋다. 제3 가스의 구체예로서는, 불활성 가스(예컨대 질소 가스)를 들 수 있다. 제3 가스 공급부(100)는, 상방 영역(V1)에 있어서 챔버(70)의 주변이 제3 가스로 채워지도록[챔버(70)의 주변이 저산소 상태가 되도록], 제3 가스를 공급한다. 제3 가스 공급부(100)는, 예컨대 헤드부(102)와, 공급로(104)와, 가스원(106)과, 개폐 밸브(108)를 포함한다.
헤드부(102)는 챔버(70)[덮개부(74)]의 상방에 마련되어 있다. 헤드부(102)는, 가열 처리부(50)와 냉각 처리부(30)가 배열되는 방향에 있어서, 챔버(70)와 냉각 처리부(30) 사이에 배치되어 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 헤드부(102)는, 가열 처리부(50)와 냉각 처리부(30)가 배열되는 방향 및 상하 방향에 대하여 직교하는 방향을 따라 연장되도록 봉형으로 형성되어 있다. 헤드부(102)의 연장 방향과 직교하는 단면에 있어서의 형상은, 사각형(예컨대 정방형)이다. 헤드부(102) 내에는, 그 연장 방향으로 연장되는 토출 공간이 형성되어 있다. 헤드부(102)의 일측면[헤드부(102) 중의 냉각 처리부(30)를 향하는 측면과는 반대측의 측면]에는, 토출 공간과 상방 영역(V1) 사이를 관통하는 복수의 토출 구멍(102a)이 형성되어 있다. 복수의 토출 구멍(102a)은, 헤드부(102)의 연장 방향을 따라 소정의 간격으로 배열되어 있다.
복수의 토출 구멍(102a)은, 헤드부(102) 내의 토출 공간을 통해 공급로(104)에 접속되어 있다. 제3 가스의 공급원인 가스원(106)은, 공급로(104)를 통해 헤드부(102) 내의 토출 공간에 제3 가스를 공급한다. 개폐 밸브(108)는, 공급로(104)에 마련되어 있고, 공급로(104)의 개폐 상태를 전환한다. 개폐 밸브(108)가 개방 상태일 때에, 복수의 토출 구멍(102a)으로부터 제3 가스가 공급(토출)되고, 개폐 밸브(108)가 폐쇄 상태일 때에, 복수의 토출 구멍(102a)으로부터의 제3 가스의 공급이 정지한다.
이상과 같이, 도 3에 예시하는 열처리 유닛(U2)에 있어서는, 냉각 처리에 있어서 워크(W)의 주변을 저산소 상태로 하기 위해 가스 공급부(40)가 마련되고, 가열 처리에 있어서 워크(W)의 주변을 저산소 상태로 하기 위해 제1 가스 공급부(80), 제2 가스 공급부(90) 및 제3 가스 공급부(100)가 마련된다. 제1 가스, 제2 가스, 제3 가스 및 가스 공급부(40)로부터의 저산소 가스(이하, 「제4 가스」라고 함)는, 서로 동일한 종류의 가스여도 좋다. 서로 동일한 종류의 가스를 이용하는 경우에 있어서, 저산소 가스의 주성분(예컨대, 질소)의 농도가 서로 동일하여도 좋고, 서로 달라도 좋다. 동일한 종류 또한 주성분의 농도가 동일한 가스를 이용하는 경우, 4개의 가스 공급부는, 하나의 가스원을 공용하여도 좋다.
가열 처리부(50)는, 워크(W)에 대한 가열 처리 중에 발생하는 승화물을 회수하기 위해, 또는 처리 공간(S)을 저산소 상태로 유지하기 위해, 처리 공간(S)을 배기하는 배기부를 더 구비한다. 구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 가열 처리부(50)는 제1 배기부(110)와, 제2 배기부(150)를 더 구비한다.
제1 배기부(110)(배기부)는, 처리 공간(S) 내에 존재하는 가스를 처리 공간(S) 밖[케이스(22) 밖]으로 배출한다. 제1 배기부(110)는, 제1 가스 공급부(80)로부터의 제1 가스의 공급량(단위 시간당의 공급량)보다 많은 배기량(단위 시간당의 기체의 배출량)으로 처리 공간(S)을 배기 가능하게 구성되어 있다. 제1 배기부(110)는, 예컨대 외주 배기부(120)와, 중심 배기부(130)와, 주연 배기부(140)를 갖는다.
외주 배기부(120)는, 가열부(52)[열판(54)]에 지지된 워크(W)의 주연(Wc)보다 외측의 외주 영역으로부터 처리 공간(S)를 배기한다. 외주 배기부(120)는, 예컨대 복수의 배기 구멍(122)과, 배기로(124)와, 개폐 밸브(126)를 갖는다. 복수의 배기 구멍(122)은, 제1 가스 공급부(80)의 외측에 마련되어 있고, 외주 배기부(120)는, 복수의 배기 구멍(122) 및 배기로(124)를 통해, 처리 공간(S) 중의 외주에 있어서 처리 공간(S) 내의 기체를 처리 공간(S)의 상방으로부터 케이스(22) 밖으로 배출한다. 복수의 배기 구멍(122)은, 도 5에 예시되는 바와 같이, 제1 가스 공급부(80)의 헤드부(82)의 외측에 마련된다.
복수의 배기 구멍(122)은, 덮개부(74)의 천장판(76) 내에 마련되고, 천장판(76)의 하면 중의 외주부[즉 처리 공간(S) 중의 상면의 외주부]에 각각 개구하고 있다. 복수의 배기 구멍(122)은 헤드부(82)의 외측에 환형으로 배치되어 있다. 복수의 배기 구멍(122)은, 상방에서 보아 열판(54) 상의 워크(W)의 주연(Wc)보다 외측에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 복수의 배기 구멍(122)은, 상방에서 보아, 열판(54) 상의 워크(W)와 중첩되어 있지 않다. 천장판(76) 내에서의 배기 구멍(122)의 형상은 특별히 한정되지 않는다.
배기로(124)에는 배기 펌프가 마련되어 있고, 그 배기 펌프의 흡인에 의해, 복수의 배기 구멍(122)을 통해 처리 공간(S) 내의 기체가 케이스(22) 밖으로 배출된다. 개폐 밸브(126)는, 배기로(124)에 마련되어 있고, 배기로(124)의 개폐 상태를 전환한다. 개폐 밸브(126)가 개방 상태일 때에, 복수의 배기 구멍(122)으로부터 처리 공간(S) 내의 기체가 배출되고, 개폐 밸브(126)가 폐쇄 상태일 때에, 복수의 배기 구멍(122)을 통한 처리 공간(S) 내의 기체의 배출이 정지한다.
중심 배기부(130)는, 가열부(52)에 지지된 워크(W)의 주연(Wc)보다 내측의 중심 영역으로부터 처리 공간(S) 내의 기체를 상방에 배출한다. 상방에서 보아, 상기 중심 영역의 외연은, 예컨대 워크(W)의 반경의 절반 정도의 반경을 갖는 원으로 정해진다. 단, 중심 영역은 상기에 한정되지 않고, 예컨대 워크(W)의 반경의 절반 정도보다 외측으로부터 중심 배기부(130)에 의해 배기를 행하는 구성으로 하여도 좋다. 중심 배기부(130)는, 예컨대 배기 구멍(132)과, 배기로(134)와, 개폐 밸브(136)를 갖는다.
배기 구멍(132)은, 제1 가스 공급부(80)의 헤드부(82)에 마련되어 있고, 배기 구멍(132) 내에 열판(54)의 중심(CP)이 위치하고 있다. 도 5에 예시되는 바와 같이, 배기 구멍(132)의 중심이 열판(54)의 중심(CP)과 대략 일치하고 있어도 좋다. 또는, 중심 영역에 있어서 배기 구멍(132)의 중심이 열판(54)의 중심(CP)에 대하여 편심하고 있어도 좋다. 또한, 중심 배기부(130)는, 하나의 배기 구멍(132) 대신에 또는 더하여, 헤드부(82) 중의 상기 중심 영역에 대향하는 영역에 마련된 복수의 배기 구멍을 가져도 좋다. 복수의 배기 구멍(예컨대, 4개의 배기 구멍)은, 중심(CP) 주위의 둘레 방향을 따라, 등간격으로 배치되어 있어도 좋다.
배기 구멍(132)은, 처리 공간(S)에 개구하도록 헤드부(82)에 마련된다. 구체적으로는, 배기 구멍(132)은, 헤드부(82)를 포함하는 천장판(76) 내에 마련되고, 천장판(76)의 하면의 중앙부에 개구하고 있다. 헤드부(82)를 포함하는 천장판(76) 내에서의 배기 구멍(132)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 일례로서, 상하 방향에서 보아, 배기 구멍(132)의 형상은 원 또는 타원이다. 배기 구멍(132)의 크기(직경)는, 제1 가스 공급부(80)의 토출 구멍(82a)의 크기(직경)보다 커도 좋고, 외주 배기부(120)의 배기 구멍(132)보다 커도 좋다. 중심 배기부(130)는, 배기 구멍(132) 및 배기로(134)를 통해, 처리 공간(S) 중의 중심 영역에 있어서 처리 공간(S) 내의 기체를 처리 공간(S)의 상방으로부터 케이스(22) 밖으로 배출한다.
배기로(134)에는 배기 펌프가 마련되어 있고, 그 배기 펌프의 흡인에 의해, 배기 구멍(132)을 통해 처리 공간(S) 내의 기체가 케이스(22) 밖으로 배출된다. 개폐 밸브(136)는, 배기로(134)에 마려되어 있고, 배기로(134)의 개폐 상태를 전환한다. 개폐 밸브(136)가 개방 상태일 때에, 배기 구멍(132)으로부터 처리 공간(S) 내의 기체가 배출되고, 개폐 밸브(136)가 폐쇄 상태일 때에, 배기 구멍(132)을 통한 처리 공간(S) 내의 기체의 배출이 정지한다.
주연 배기부(140)는, 둘레벽부(72)와 가열부(52)[열판(54)] 사이의 간극(g1)으로부터 처리 공간(S)을 배기한다. 주연 배기부(140)는, 간극(g1) 중의 상방에 위치하는 단부[처리 공간(S)에 개구하는 단부]로부터 처리 공간(S) 내의 기체를 배출한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 주연 배기부(140)는, 예컨대 배기로(142, 144)와, 개폐 밸브(146)를 갖는다.
배기로(142)는, 둘레벽부(72)의 내부에 마련되어 있고, 열판(54)의 중심(CP) 주위의 둘레 방향을 따라 연장되도록 환형으로 형성되어 있다. 간극(g1)과 배기로(142) 사이는, 간극(g1)에 개구하는 복수의 배기 구멍(142a)에 의해 접속되어 있다. 복수의 배기 구멍(142a)은, 둘레벽부(72)의 내주면에 마련되어 있고, 둘레 방향을 따라 소정의 간격으로 배열되어 있다. 둘레벽부(72)의 내부에 있어서, 배기로(142)는, 제2 가스 공급부(90)의 공급로(92b)의 하방에 배치되어 있다. 공급로(92b)와 배기로(142)는, 서로 근접한 상태로 배치되어도 좋다. 예컨대, 배기로(142)를 통한 배기에 의해, 공급로(92b) 및 토출 구멍(92a)을 통해 간극(g2)에 공급되는 제2 가스의 온도가 상승할 정도로, 공급로(92b) 및 배기로(142)가 배치된다.
둘레벽부(72) 내부의 배기로(142)는, 둘레벽부(72) 밖까지 연장되는 배기로(144)에 접속되어 있다. 배기로(144)에는 배기 펌프가 마련되어 있고, 그 배기 펌프의 흡인에 의해, 간극(g1) 및 배기로(142, 144)를 통해 처리 공간(S) 내의 기체가 케이스(22) 밖으로 배출된다. 개폐 밸브(146)는, 배기로(144)에 마련되어 있다. 개폐 밸브(146)가 개방 상태일 때, 간극(g1)으로부터 처리 공간(S) 내의 기체가 배출되고, 개폐 밸브(146)가 폐쇄 상태일 때에, 간극(g1)을 통한 처리 공간(S) 내의 기체의 배출이 정지한다.
이상에 예시한 제1 배기부(110)는, 외주 배기부(120) 및 주연 배기부(140)에 의한 배기량의 총합이, 제1 가스 공급부(80)로부터의 제1 가스의 공급량보다 많고, 또한 제1 가스의 공급량과 제2 가스 공급부(90)로부터의 제2 가스의 공급량의 총합보다 작아지도록 구성되어 있다. 또한, 제1 배기부(110)는, 외주 배기부(120), 중심 배기부(130) 및 주연 배기부(140)에 의한 배기량의 총합이, 제1 가스 및 제2 가스의 공급량의 총합보다 커지도록 구성되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 배기부(150)(핀 배기부)는, 워크(W)를 승강시키기 위한 복수의 지지핀(62)이 삽입되는 복수의 관통 구멍(52a)으로부터 처리 공간(S)을 배기 가능하게 구성되어 있다. 워크(W)의 가열 중에 있어서, 워크(W)는 열판(54)의 지지면(54a)에 배치되기 때문에, 복수의 관통 구멍(52a)은 워크(W)에 의해 막혀 있다. 그 때문에, 워크(W)가 지지면(54a)으로부터 이격한 상방에 위치할 때에, 제2 배기부(150)에 의한 처리 공간(S)의 배기가 가능해진다. 제2 배기부(150)는, 예컨대 복수의 개별 배기로(152)와, 공통 배기로(154)와, 개폐 밸브(156)를 갖는다.
복수의 개별 배기로(152)는, 가열부(52)[지지 바닥벽(58)]의 하방에 배치되어 있고, 복수의 관통 구멍(52a)에 개별로 접속되어 있다. 복수의 개별 배기로(152) 중의 하나의 개별 배기로(152)는, 복수의 관통 구멍(52a) 중의 하나의 관통 구멍(52a)[대응하는 관통 구멍(52a)]에 접속되어 있다. 공통 배기로(154)는, 복수의 개별 배기로(152)에 접속되어 있다. 제2 배기부(150)에 의해 배출되는 가스는, 복수의 개별 배기로(152) 각각을 지나, 공통 배기로(154)에 합류한 뒤에 케이스(22) 밖으로 흐른다.
공통 배기로(154)에는 배기 펌프가 마련되어 있고, 그 배기 펌프의 흡인에 의해, 복수의 관통 구멍(52a)을 통해 처리 공간(S) 내의 기체가 케이스(22) 밖으로 배출 가능해진다. 개폐 밸브(156)는, 공통 배기로(154)에 마련되어 있고, 공통 배기로(154)의 개폐 상태를 전환한다. 열판(54)의 지지면(54a)에 워크(W)가 배치되지 않은 상태에 있어서, 개폐 밸브(156)가 개방 상태일 때에, 복수의 관통 구멍(52a)으로부터 처리 공간(S) 내의 기체가 배출되고, 개폐 밸브(126)가 폐쇄 상태일 때에, 복수의 관통 구멍(52a)을 통한 처리 공간(S) 내의 기체의 배출이 정지한다.
여기서, 도 8을 참조하여, 하나의 개별 배기로(152)를 형성하는 배기로 형성부의 일례에 대해서 설명한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 개별 배기로(152)는, 대응하는 관통 구멍(52a)에 접속되고, 상기 관통 구멍(52a)으로부터 하방(예컨대 연직 하방)을 향하여 연장되는 제1 영역(152a)과, 제1 영역(152a)에 접속되며, 제1 영역(152a)의 연장 방향과 교차하는 방향(예컨대 수평 방향)을 따라 연장되는 제2 영역(152b)을 포함한다. 또한, 제2 배기부(150)는, 제1 영역(152a)을 형성하는 제1 배기로 형성부(162)와, 제2 영역(152b)를 형성하는 제2 배기로 형성부(166)를 더 포함한다.
제1 배기로 형성부(162)는, 통형(예컨대 원통형)으로 형성되어 있고, 상하 방향을 따라 연장되어 있다. 제1 배기로 형성부(162)의 상단은, 지지 바닥벽(58)의 하면에 접속(고정)되어 있다. 상하 방향에서 보아, 제1 배기로 형성부(162)는, 대응하는 관통 구멍(52a)의 외연을 둘러싸도록 배치된다. 제1 배기로 형성부(162)의 일부(예컨대 상하 방향의 중간부)에는, 제1 영역(152a)의 연장 방향을 따라 신축 가능한 벨로우즈(164)가 포함된다. 제1 배기로 형성부(162)에 벨로우즈(164)가 포함됨으로써, 제1 배기로 형성부(162)가 상하 방향을 따라 신축하여, 지지 바닥벽(58)과 제1 배기로 형성부(162)의 상단 사이의 밀착성이 유지된다. 제1 배기로 형성부(162)의 하단에는, 제2 배기로 형성부(166)의 일단이 접속된다.
제2 배기로 형성부(166)는, 통형(예컨대 각통형)으로 형성되어 있고, 수평 방향을 따라 연장되어 있다. 제2 배기로 형성부(166)는, 상방 영역(V1)과 하방 영역(V2)을 이격하는 바닥판(24) 상에 마련되어 있다. 제2 배기로 형성부(166)는, 바닥판(24)과 대향하는(또는 접촉하는) 바닥부(168)를 포함하고 있다. 제2 배기로 형성부(166)의 일단[제1 배기로 형성부(162)와의 접속 부분]에 있어서, 바닥부(168)에는 접속 구멍(168a)이 형성되어 있다. 접속 구멍(168a)은, 관통 구멍(52a) 및 바닥판(24)의 관통 구멍(24a)과 중첩되는 위치에 마련된다. 하나의 지지핀(62)은, 관통 구멍(52a)에 더하여, 접속 구멍(168a) 및 관통 구멍(24a)에 삽입되어 있다. 또한, 상기 지지핀(62)은, 제1 영역(152a)의 연장 방향을 따라 제1 영역(152a) 내에 배치되어 있다.
접속 구멍(168a)은, 예컨대 원형이며, 접속 구멍(168a)의 개구의 크기(직경)는, 지지핀(62)의 직경보다 크다. 접속 구멍(168a)의 개구의 크기가 지지핀(62)의 직경보다 크면, 지지핀(62)의 수평 방향으로의 변위가 가능해진다. 예컨대, 접속 구멍(168a)의 개구의 크기는, 지지핀(62)의 1.5배~3배 정도로 설정된다. 상방 영역(V1)과 하방 영역(V2)을 접속하는 관통 구멍(24a)의 크기는, 접속 구멍(168a)의 크기보다 크다. 이상의 배기로 형성부의 구성에서는, 지지핀(62)과 접속 구멍(168a)의 내주면 사이에는 간극이 생기기 때문에, 하방 영역(V2)으로부터 개별 배기로(152) 내에 가스가 유통할 수 있다.
하방 영역(V2)으로부터의 가스의 유입을 억제하기 위해, 제2 배기부(150)는, 접속 구멍(168a)을 막는 밀봉 부재(170)를 더 포함한다. 밀봉 부재(170)는, 지지핀(62)의 주위에 있어서 접속 구멍(168a)을 상방으로부터 덮도록, 바닥부(168) 상에 배치된다. 밀봉 부재(170)는, 예컨대 평면에서 보아 원 형상 또는 다각 형상으로 형성되어 있고, 그 대략 중앙에 지지핀(62)이 삽입되는 삽입 구멍(170a)을 가지고 있다. 삽입 구멍(170a)은, 접속 구멍(168a)의 직경보다 작고, 또한 지지핀(62)의 직경보다 약간 큰 정도로 설정되어 있다.
밀봉 부재(170)는, 접속 구멍(168a)에 대하여 이동 가능하게 되어 있고, 지지핀(62)의 수평 방향으로의 변위와 함께 이동한다. 밀봉 부재(170)의 외직경(폭)은, 접속 구멍(168a)보다 크고, 지지핀(62)이 접속 구멍(168a) 내에서 수평 방향으로 변위하여도, 접속 구멍(168a)을 덮을 수 있을 정도로 설정되어 있다. 또한, 제2 배기로 형성부(166) 중의 밀봉 부재(170)가 배치되는 단부에 있어서, 밀봉 부재(170)의 상하 방향을 따른 이동을 규제하는 규제부가 마련되어도 좋고, 바닥부(168)의 일부[접속 구멍(168a)가 마련되는 부분]가, 다른 부분보다 상방에 위치하고 있어도 좋다.
도 3으로 되돌아가서, 냉각 처리부(30)와 가열 처리부(50) 사이에 있어서 워크(W)를 반송하는 반송부(190)는, 예컨대 유지 아암(192)과, 수평 구동부(194)를 갖는다. 유지 아암(192)은, 상방 영역(V1)에 있어서, 냉각 플레이트(32) 및 가열부(52)보다 상방에 배치되어 있고, 워크(W)를 수평으로 유지한다. 유지 아암(192)은, 복수의 지지핀(36) 또는 복수의 지지핀(62)과의 사이에서 워크(W)의 전달이 가능하도록 구성되어 있다.
수평 구동부(194)는, 하방 영역(V2)에 배치되어 있고, 전동 모터 등의 동력원에 의해, 냉각 처리부(30)와 가열 처리부(50)가 배열되는 방향을 따라 유지 아암(192)을 이동시킨다. 수평 구동부(194)는, 유지 아암(192)이 냉각 플레이트(32)의 연직 상방에 배치되는 위치와, 유지 아암(192)이 가열부(52)[열판(54)]의 연직 상방에 배치되는 위치 사이에서 유지 아암(192)을 이동시킨다.
(제어 장치)
제어 장치(200)는, 열처리 유닛(U2)을 포함하는 도포·현상 장치(2)를 제어한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(200)는, 기능상의 구성으로서, 기억부(202)와 제어부(204)를 갖는다. 기억부(202)는, 열처리 유닛(U2)을 포함하는 도포·현상 장치(2)의 각 부를 동작시키기 위한 프로그램을 기억하고 있다. 기억부(202)는, 각종의 데이[예컨대, 열처리 유닛(U2)을 동작시키기 위한 지시 신호에 따른 정보] 및 각 부에 마련된 센서 등으로부터의 정보도 기억하고 있다. 기억부(202)는, 예컨대 반도체 메모리, 광 기록 디스크, 자기 기록 디스크, 광 자기 기록 디스크이다. 상기 프로그램은, 기억부(202)와는 별체의 외부 기억 장치, 또는 전파 신호 등의 무형의 매체에도 포함될 수 있다. 이들 다른 매체로부터 기억부(202)에 상기 프로그램을 인스톨하여, 기억부(202)에 상기 프로그램을 기억시켜도 좋다. 제어부(204)는, 기억부(202)로부터 읽어낸 프로그램에 기초하여, 도포·현상 장치(2)의 각 부의 동작을 제어한다.
제어 장치(200)는, 하나 또는 복수의 제어용 컴퓨터에 의해 구성된다. 예컨대 제어 장치(200)는, 도 9에 나타내는 회로(210)를 갖는다. 회로(210)는, 하나 또는 복수의 프로세서(212)와, 메모리(214)와, 스토리지(216)와, 타이머(222)와, 입출력 포트(218)를 갖는다. 스토리지(216)는, 예컨대 하드 디스크 등, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체를 갖는다. 기억 매체는, 후술하는 열처리 방법을 제어 장치(200)에 실행시키기 위한 프로그램을 기억하고 있다. 기억 매체는, 불휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크 및 광 디스크 등의 추출 가능한 매체여도 좋다. 메모리(214)는, 스토리지(216)의 기억 매체로부터 로드한 프로그램 및 프로세서(212)에 의한 연산 결과를 일시적으로 기억한다. 프로세서(212)는, 메모리(214)와 협동하여 상기 프로그램을 실행함으로써, 전술한 각 기능 모듈을 구성한다. 타이머(222)는, 예컨대 일정 주기의 기준 펄스를 카운트함으로써 경과 시간을 계측한다. 입출력 포트(218)는, 프로세서(212)로부터의 지령에 따라, 열처리 유닛(U2)과의 사이에서 전기 신호의 입출력을 행한다.
또한, 제어 장치(200)의 하드웨어 구성은, 반드시 프로그램에 의해 각 기능 모듈을 구성하는 것에 한정되지 않는다. 예컨대 제어 장치(200)의 각 기능 모듈은, 전용의 논리 회로 또는 이것을 집적한 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에 의해 구성되어 있어도 좋다.
[기판 처리 방법]
계속해서, 도 10~도 15를 참조하면서, 기판 처리 방법의 일례로서 열처리 유닛(U2)에 있어서 실행되는 열처리 방법에 대해서 설명한다. 도 10은 1장의 워크(W)에 대한 열처리 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다. 먼저, 저산소의 가스의 공급 및 배기부로부터의 배기가 정지한 상태에서, 제어 장치(200)의 제어부(204)는, 처리 대상의 워크(W)를 열처리 유닛(U2)에 반입하도록 반송 장치(A3) 및 열처리 유닛(U2)을 제어한다(단계 S11). 예컨대, 제어부(204)는, 반송 장치(A3)로부터 냉각 처리부(30)의 복수의 지지핀(36)에 워크(W)가 전달되도록 반송 장치(A3) 및 워크 승강부(34)를 제어한다. 그리고, 제어부(204)는, 셔터 구동부(28)에 의해 셔터(26)를 이동시켜 반입구(22a)를 폐쇄함으로써, 열처리 유닛(U2) 내를 밀폐 상태로 한다.
다음에, 제어부(204)는, 열처리 유닛(U2) 내에의 저산소의 가스의 공급을 개시하도록 복수의 가스 공급부를 제어한다(단계 S12). 구체적으로는, 제어부(204)는, 가스 공급부(40)의 개폐 밸브(48), 제1 가스 공급부(80)의 개폐 밸브(88), 제2 가스 공급부(90)의 개폐 밸브(98) 및 제3 가스 공급부(100)의 개폐 밸브(108)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 전환한다. 이에 의해, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 열처리 유닛(U2)의 상방 영역(V1) 내에 저산소의 가스(Gd)가 공급되기 시작하여, 열처리 유닛(U2)[상방 영역(V1)] 내의 산소 농도가 저하하기 시작한다.
다음에, 제어부(204)는, 제1 배기부(110)의 중심 배기부(130) 이외의 각종 배기부로부터의 배기를 개시하도록 제1 배기부(110) 및 제2 배기부(150)를 제어한다(단계 S13). 구체적으로는, 제어부(204)는, 외주 배기부(120)의 개폐 밸브(126), 주연 배기부(140)의 개폐 밸브(146) 및 제2 배기부(150)의 개폐 밸브(156)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 전환한다. 이에 의해, 외주 배기부(120)의 배기 구멍(122), 간극(g1) 및 복수의 관통 구멍(52a)으로부터의 처리 공간(S)의 배기가 가능한 상태가 된다.
다음에, 제어부(204)는, 처리 대상의 워크(W)를 냉각 처리부(30)로부터 가열 처리부(50)에 반송하도록 냉각 처리부(30)의 워크 승강부(34), 가열 처리부(50)의 워크 승강부(60) 및 반송부(190)를 제어한다(단계 S14). 구체적으로는, 제어부(204)는, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 덮개부(74)가 빈 상태[처리 공간(S)이 형성되지 않은 상태]에서, 워크(W)가 가열부(52)[열판(54)의 지지면(54a)] 상에 배치되도록 워크 승강부(60) 및 반송부(190) 등을 제어한다.
다음에, 제어부(204)는, 처리 대상의 워크(W)에 대하여 가열 처리를 행하도록 가열 처리부(50)를 제어한다(단계 S15). 또한, 열판(54)의 온도가 가열 처리에 알맞은 온도가 되도록, 가열 처리부(50)는 미리 제어되어 있다. 도 11에는 단계 S15의 가열 처리의 일례를 나타내고 있다. 단계 S15의 가열 처리에서는, 예컨대 제어부(204)가, 열판(54)의 상방에 가열 처리를 위한 처리 공간(S)이 형성되도록, 승강 구동부(68)에 의해 덮개부(74)를 하방으로 이동시킨다(단계 S21). 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이, 덮개부(74)가 하강하여 처리 공간(S)이 형성됨으로써, 워크(W)에 대한 가열이 개시된다.
처리 공간(S)은, 상방 영역(V1)에 있어서의 챔버(70) 밖의 영역보다 좁고, 가열 처리의 개시 전에 있어서 상방 영역(V1)에는 저산소의 가스가 공급되고 있다. 그 때문에, 처리 공간(S)이 형성된 직후에 있어서, 워크(W) 상의 피막이 원하는 에칭 내성이 얻어질 정도로 처리 공간(S)이 저산소 상태가 된다. 또한, 처리 공간(S)이 형성된 직후에 있어서, 처리 공간(S)을 충분히 저산소 상태로 하기 위해, 워크(W)가 가열 처리부(50)에 반입되기 전에 덮개부(74)를 일시적으로 폐쇄한 상태에서 처리 공간(S) 내의 가스의 치환이 행해져도 좋다. 덮개부(74)의 하강 후, 열판(54) 상에는 워크(W)가 배치되기 때문에, 실질적으로 외주 배기부(120)와 주연 배기부(140)에 의해 처리 공간(S)이 배기된다.
다음에, 제어부(204)는, 덮개부(74)의 하강이 종료하고 나서 소정의 제1 가열 시간이 경과할 때까지 대기한다(단계 S22). 제1 가열 시간은, 기억부(202)에 미리 기억되어 있다. 제1 가열 시간은, 워크(W) 상의 피막이 소정 레벨까지 고화할 정도로 설정되어 있고, 예컨대 수십 초 정도로 미리 설정되어 있다. 단계 S22의 실행에 의해, 외주 배기부(120) 및 주연 배기부(140)에 의한 배기와, 제1 가스 공급부(80)로부터의 처리 공간(S)에의 제1 가스의 공급과, 제2 가스 공급부(90)로부터의 간극(g2)에의 제2 가스의 공급이 제1 가열 시간만큼 계속된다.
단계 S22에 실행 중에서는, 외주 배기부(120)와 주연 배기부(140)에 의한 배기량의 총합[제1 배기부(110)의 배기량]이, 제1 가스 공급부(80)에 의한 제1 가스의 공급량보다 크고, 또한 제2 가스 공급부(90)에 의한 제2 가스의 공급량과 공급량의 총합보다 작은 상태(이하, 「제1 상태」라고 함)가 된다. 이 제1 상태에서의 제1 배기부(110)의 배기량이 제1 가스의 공급량보다 크기 때문에, 처리 공간(S)을 밀폐 공간으로 가정한 경우에는, 처리 공간(S)은 부압 상태가 된다. 본 개시의 챔버(70)에서는, 처리 공간(S)과 처리 공간(S) 밖은 간극(g2)을 통해 접속되어 있기 때문에, 처리 공간(S) 내의 부압 상태를 해소하도록, 간극(g2)을 통과하여 처리 공간(S)에 가스가 유입된다. 이 상태에서의 제1 배기부(110)의 배기량이 제1 가스 및 제2 가스의 공급량의 총합보다 작기 때문에, 제2 가스 공급부(90)로부터 공급된 제2 가스의 일부는, 간극(g2)의 내측의 단부(g21)를 통과하여 처리 공간(S)에 유입되고, 나머지의 일부는, 간극(g2)의 외측의 단부(g22)를 통과하여 챔버(70) 밖으로 유입된다. 그 때문에, 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이, 간극(g2)으로부터 챔버(70) 밖의 공간에 가스가 방출되어, 챔버(70) 밖으로부터 처리 공간(S)에의 가스의 유입이 방지된다. 또한, 단계 S21, S22의 실행 기간에 있어서, 제3 가스 공급부(100)로부터 챔버(70)의 주변에 제3 가스가 공급되고 있다.
다음에, 제어부(204)는, 외주 배기부(120)와 주연 배기부(140)에 의한 배기를 계속한 채로, 중심 배기부(130)로부터의 처리 공간(S)의 배기를 개시하도록 제1 배기부(110)를 제어한다(단계 S23). 구체적으로는, 제어부(204)는, 중심 배기부(130)의 개폐 밸브(136)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 전환한다. 열판(54) 상에는 워크(W)가 배치되기 때문에, 실질적으로 외주 배기부(120), 중심 배기부(130) 및 주연 배기부(140)에 의해 처리 공간(S)이 배기된다.
다음에, 제어부(204)는, 중심 배기부(130)로부터의 배기를 개시하고 나서 소정의 제2 가열 시간이 경과할 때까지 대기한다(단계 S24). 제2 가열 시간은, 기억부(202)에 미리 기억되어 있다. 제2 가열 시간은, 워크(W) 상의 피막이 가열 처리에 있어서의 원하는 레벨까지 고화할 정도로 설정되어 있고, 예컨대 수십 초 정도로 미리 설정되어 있다. 제2 가열 시간은, 제1 가열 시간보다 길어도 좋고, 일례에서는, 제1 가열 시간의 2배~5배 정도로 설정되어 있다. 단계 S23, S24의 실행에 의해, 외주 배기부(120), 중심 배기부(130) 및 주연 배기부(140)에 의한 배기와, 제1 가스 공급부(80)로부터의 처리 공간(S)에의 제1 가스의 공급과, 제2 가스 공급부(90)로부터의 간극(g2)에의 제2 가스의 공급이 제2 가열 시간만큼 계속된다.
단계 S24의 실행 중에 있어서, 외주 배기부(120), 중심 배기부(130) 및 주연 배기부(140)에 의한 배기량의 총합[제1 배기부(110)의 배기량]은, 제1 가스의 공급량과 제2 가스의 공급량의 총합보다 큰 상태(이하, 「제2 상태」라고 함)가 된다. 이 경우, 제2 가스 공급부(90)로부터의 제2 가스의 대략 전부가 처리 공간(S)에 유입되고, 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이, 챔버(70) 밖으로부터 또한 간극(g2)을 통과하여 처리 공간(S)에 가스가 유입된다.
이상의 단계 S21~S24의 실행에 의해, 제어부(204)는, 처리 공간(S)의 배기 상태를, 제1 가스의 공급량과 제2 가스의 공급량의 총합보다 적은 배기량으로 처리 공간(S)을 배기하는 제1 상태로부터, 제1 가스의 공급량과 제2 가스의 공급량의 총합보다 많은 배기량으로 처리 공간(S)을 배기하는 제2 상태로 전환한다. 또한, 제어부(204)는, 제1 상태에 있어서 적어도 외주 배기부(120)에 의해 처리 공간(S)이 배기되고, 또한 제2 상태에 있어서 적어도 중심 배기부(130)에 의해 처리 공간(S)이 배기되도록 제1 배기부(110)를 제어한다.
다음에, 제어부(204)는, 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 처리 공간(S)을 형성한 채로[덮개부(74)를 하강시킨 채로], 워크(W)를 중간 위치까지 상승시키도록 워크 승강부(60)를 제어한다(단계 S25). 그리고, 제어부(204)는, 워크(W)를 중간 위치까지 상승시키고 나서, 소정의 회수 시간이 경과할 때까지 대기한다(단계 S26). 회수 시간은, 기억부(202)에 미리 기억되어 있다. 회수 시간은, 열판(54)에 의해 가열된 워크(W)의 온도가 저하함으로써, 상기 워크(W) 상의 피막으로부터의 승화물의 발생이 충분히 감소할 정도로 정해진다. 일례에서는, 회수 시간은, 수 초~수십 초 정도로 설정되어 있다. 중간 위치는, 워크(W)로부터의 승화물을 외주 배기부(120) 및 중심 배기부(130)에 의해 효율적으로 회수할 수 있을 정도로 설정되어 있다.
상기 중간 위치는, 예컨대 덮개부(74)가 개방된 상태에 있어서 반송부(190)와 워크 승강부(60)의 복수의 지지핀(62) 사이에서 워크(W)의 전달이 행해지는 전달 위치와 열판(54)의 지지면(54a) 사이의 위치(높이 위치)로 설정된다. 처리 공간(S)이 형성되어 있는 상태에서, 워크(W)가 열판(54)으로부터 떨어지도록 상승함으로써, 복수의 지지핀(62)이 삽입되어 있는 복수의 관통 구멍(52a)이 처리 공간(S)에 접속된다. 제2 배기부(150)에 의해 복수의 관통 구멍(52a)을 통한 배기가 계속되고 있으므로, 복수의 관통 구멍(52a)을 통해 처리 공간(S)이 더욱 배기된다.
다음에, 제어부(204)는, 중심 배기부(130)에 의한 배기를 정지하도록 제1 배기부(110)를 제어한다(단계 S27). 예컨대, 제어부(204)는, 중심 배기부(130)의 개폐 밸브(136)를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 전환함으로써, 중심 배기부(130)의 배기 구멍(132)으로부터의 기체의 배출을 정지시킨다.
다음에, 제어부(204)는, 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이, 복수의 지지핀(62)에 의해 워크(W)를 중간 위치에 유지시킨 채로, 열판(54) 상의 공간이 상방 영역(V1)에 개방되도록, 승강 구동부(68)에 의해 덮개부(74)를 상승시킨다(단계 S28). 다음에, 제어부(204)는, 도 15의 (a)에 나타내는 바와 같이, 반송부(190)와의 사이에서 워크(W)의 전달을 행하는 전달 위치까지, 워크 승강부(60)에 의해 워크(W)를 상승시킨다(단계 S29). 이상에 의해, 단계 S14의 가열 처리가 종료한다.
도 10으로 되돌아가서, 단계 S15의 실행 후, 제어부(204)는, 처리 대상의 워크(W)를 가열 처리부(50)로부터 냉각 처리부(30)에 반송하도록, 냉각 처리부(30)의 워크 승강부(34), 가열 처리부(50)의 워크 승강부(60) 및 반송부(190)를 제어한다(단계 S16). 구체적으로는, 제어부(204)는, 도 15의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가열 처리가 실시된 워크(W)가 냉각 플레이트(32)[냉각 플레이트(32)의 지지면] 상에 배치되도록 워크 승강부(34) 및 반송부(190) 등을 제어한다.
다음에, 제어부(204)는, 냉각 플레이트(32)에 워크(W)가 배치되고 나서, 소정의 냉각 시간이 경과할 때까지 대기한다(단계 S17). 냉각 시간은, 기억부(202)에 미리 기억되어 있고, 가열 처리가 실시된 워크(W)가 원하는 온도까지 냉각될 정도로 설정되어 있다. 단계 S16, S17의 실행에 의해, 워크(W)에 대하여 냉각 처리가 실시된다. 냉각 플레이트(32)의 주변의 공간은, 가스 공급부(40)로부터의 제4 가스의 공급에 의해, 저산소 상태로 되어 있기 때문에, 저산소 하에서의 냉각 처리가 실행된다.
다음에, 제어부(204)는, 열처리 유닛(U2) 내에서의 저산소의 가스의 공급을 정지하도록 복수의 가스 공급부를 제어한다(단계 S18). 구체적으로는, 제어부(204)는, 가스 공급부(40)의 개폐 밸브(48), 제1 가스 공급부(80)의 개폐 밸브(88), 제2 가스 공급부(90)의 개폐 밸브(98) 및 제3 가스 공급부(100)의 개폐 밸브(108)를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 전환한다.
제어부(204)는, 열처리(가열 처리 및 냉각 처리)가 실시된 워크(W)를 열처리 유닛(U2)으로부터 반출하도록 반송 장치(A3) 및 열처리 유닛(U2)을 제어한다(단계 S19). 예컨대, 제어부(204)는, 반입구(22a)가 개방되도록 셔터 구동부(28)에 의해 셔터(26)를 이동시킨 후에, 냉각 처리부(30)의 복수의 지지핀(36)으로부터 반송 장치(A3)에 워크(W)가 전달되도록 반송 장치(A3) 및 워크 승강부(34)를 제어한다.
이상에 의해, 1장의 워크(W)에 대한 일련의 열처리가 종료한다. 제어부(204)는, 후속의 복수의 워크(W) 각각에 대해서, 단계 S11~S19와 동일한 처리를 순서대로 실행하여도 좋다. 2장째 이후의 워크(W)에 대해서, 단계 S13의 처리가 생략되어도 좋다.
[실시형태의 효과]
이상의 실시형태에 따른 열처리 유닛(U2)은, 피막이 형성된 워크(W)를 지지하여 가열하는 가열부(52)와, 가열부(52)의 주위를 둘러싸는 둘레벽부(72)와, 둘레벽부(72)와의 사이에 간극(g2)을 마련한 상태에서 가열부(52)를 덮음으로써 가열부(52) 상에 처리 공간(S)을 형성하는 덮개부(74)를 갖는 챔버(70)와, 가열부(52) 및 챔버(70)를 수용하는 케이스(22)와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제1 가스를 처리 공간에 공급하는 제1 가스 공급부(80)와, 제1 가스의 공급량보다 많은 배기량으로 처리 공간을 배기하는 배기부[제1 배기부(110)]와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제2 가스를 둘레벽부(72)와 덮개부(74) 사이의 간극(g2)에 공급하는 제2 가스 공급부(90)와, 대기보다 산소 농도가 낮은 제3 가스를, 케이스(22) 내에 있어서 챔버(70) 밖에 공급하는 제3 가스 공급부(100)를 구비한다.
이 열처리 유닛(U2)에서는, 제1 배기부(110)에 의한 배기량이 제1 가스의 공급량보다 많기 때문에, 처리 공간(S)이 부압이 되도록 배기된다. 이에 의해, 워크(W)의 가열에 따라 피막으로부터 발생하는 승화물을 효율적으로 회수할 수 있다. 한편, 둘레벽부(72)와 덮개부(74) 사이에 간극(g2)이 형성되기 때문에, 처리 공간(S)의 부압 상태를 해소하도록 처리 공간(S) 밖으로부터 처리 공간(S) 내에 가스가 인입된다. 구체적으로는, 제2 가스 공급부(90)로부터 둘레벽부(72)와 덮개부(74) 사이의 간극(g2)에 공급된 제2 가스가 처리 공간(S)에 인입된다. 또한, 제2 가스의 공급량보다 많은 가스가 처리 공간(S)에 인입되는 경우라도, 제2 가스 공급부(90)로부터의 제2 가스와, 제3 가스 공급부(100)에 의해 저산소 상태가 된 챔버(70) 밖의 가스가, 처리 공간(S)에 인입된다. 그 때문에, 외부로부터 처리 공간(S) 내에 가스가 유입되어도, 처리 공간(S)은 저산소 상태로 유지된다. 따라서, 승화물의 효율적인 회수와 저산소 상태에서의 열처리의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.
워크(W)의 피막에 대한 열처리를 저산소 하에서 행하는 방법으로서, 챔버 밖의 가스를 처리 공간에 인입하지 않도록, 처리 공간에 공급하는 저산소의 가스의 공급량을, 처리 공간으로부터의 가스의 배출량 이상으로 하는 것이 고려된다. 그러나, 이 방법에서는, 처리 공간이 형성된 상태에 있어서 주연부와 덮개부 사이의 간극으로부터 승화물이 챔버 밖으로 새어 버릴 가능성이 있다. 또한, 처리 공간 내에서의 승화물의 회수가 불충분해져 처리 공간을 개방하였을 때에 승화물이 챔버 밖으로 새어 버릴 가능성이 있다. 이에 비하여, 상기 구성에서는, 제1 배기부(110)에 의한 배기량이 제1 가스의 공급량보다 많기 때문에 승화물을 효율적으로 회수할 수 있다. 또한, 둘레벽부(72)와 덮개부(74) 사이의 간극(g2)에의 제2 가스의 공급 및 처리 공간(S) 밖으로의 제3 가스의 공급에 의해, 처리 공간(S)을 저산소 상태로 유지하면서, 상기 간극(g2)을 통한 승화물의 챔버(70) 밖으로의 누설을 막을 수 있다.
이상의 실시형태에 있어서, 제1 배기부(110)는, 가열부(52)에 지지된 워크(W)의 주연(Wc)보다 외측의 외주 영역으로부터 처리 공간(S)을 배기하는 외주 배기부(120)와, 가열부(52)에 지지된 워크(W)의 주연(Wc)보다 내측의 중심 영역으로부터 처리 공간(S)을 배기하는 중심 배기부(130)를 갖는다. 워크(W)의 표면(Wa) 상에 형성된 피막이 가열에 따라 고화하는 과정의 전단에 있어서 처리 공간(S)의 배기에 의한 막 두께에의 영향이 크고, 피막의 고화 과정의 후단에 있어서 처리 공간(S)의 배기에 의한 막 두께에의 영향이 작다. 상기 구성에서는, 제1 배기부(110)의 동작을 전환함으로써, 고화 과정의 전단에 있어서, 외주 영역으로부터 배기할 수 있어, 처리 공간(S)의 배기에 기인한 막 두께에의 영향을 억제할 수 있다. 또한, 막 두께에 대한 영향의 정도가 작아지는 고화 과정의 후단에 있어서, 중심 영역으로부터 배기할 수 있어, 승화물을 효율적으로 회수할 수 있다. 따라서, 승화물을 효율적으로 회수하면서, 막 두께의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상의 실시형태에 있어서, 제1 가스 공급부(80)는, 가열부(52)에 지지된 워크(W)에 대향하는 면을 따라 점재하는 복수의 토출 구멍(82a)이 형성된 헤드부(82)를 가지고, 복수의 토출 구멍(82a)으로부터 가열부(52) 상의 워크(W)를 향하여 제1 가스를 공급한다. 이 경우, 제1 가스 공급부(80)로부터 워크(W)의 표면(Wa)에 대하여 제1 가스가 균일하게 공급되기 때문에, 제1 가스에 기인한 막 두께에의 영향이 균일화된다. 따라서, 막 두께의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상의 실시형태에 있어서, 둘레벽부(72)는, 가열부(52)와의 사이에 간극(g1)을 마련하여 배치되어 있다. 제1 배기부(110)는, 둘레벽부(72)와 가열부(52) 사이의 간극(g1)으로부터 처리 공간(S)을 배기하는 주연 배기부(140)를 갖는다. 이 경우, 가열부(52)와 둘레벽부(72) 사이의 간극(g1)에 존재하는 가스에 기인하여 처리 공간(S)의 산소 농도가 상승하여 버리는 것을 억제할 수 있어, 보다 확실하게 저산소 상태에서 열처리를 행하는 것이 가능해진다.
이상의 실시형태에 있어서, 주연 배기부(140)에 포함되는 배기로(142) 중 적어도 일부와, 제2 가스 공급부(90)에 포함되는 급기로[공급로(92b)] 중 적어도 일부는, 서로 근접한 상태로 배치되어 있다. 이 경우, 제2 가스 공급부(90)의 급기로[공급로(92b)]를 거쳐 공급되는 제2 가스의 온도가 상승하고, 제2 가스 공급부(90)로부터의 제2 가스가 처리 공간(S)에 흡입되는 것에 기인하여 처리 공간(S)의 온도가 저하하여 버리는 것을 억제할 수 있다.
이상의 실시형태에 따른 열처리 유닛(U2)은, 상하 방향을 따라 가열부(52)를 관통하는 복수의 관통 구멍(52a)에 개별로 삽입되어 있는 복수의 지지핀(62)과, 복수의 지지핀(62)을 승강시키는 승강 구동부(64)를 갖는 워크 승강부(60)와, 복수의 관통 구멍(52a)으로부터 처리 공간(S)을 배기하는 핀 배기부[제2 배기부(150)]를 더 구비한다. 이 경우, 워크(W)를 가열부(52)로부터 이격시킨 상태에 있어서, 지지핀(62)이 삽입되어 있는 관통 구멍(52a)으로부터의 가스에 기인하여 처리 공간(S)의 산소 농도가 상승하여 버리는 것을 억제할 수 있어, 보다 확실하게 저산소 상태에서 열처리를 행하는 것이 가능해진다.
이상의 실시형태에 있어서, 핀 배기부[제2 배기부(150)]는, 가열부(52)의 하방에 있어서 복수의 관통 구멍(52a)에 개별로 접속되는 복수의 개별 배기로(152)와, 복수의 개별 배기로(152)에 접속되는 공통 배기로(154)를 포함한다. 이 경우, 복수의 관통 구멍(52a)에 접속되는 배기 공간을 가열부(52)의 하방에 마련하여 복수의 관통 구멍(52a)으로부터 배기하는 경우에 비해서, 핀 배기부의 공간 절약화가 가능해진다.
이상의 실시형태에 있어서, 복수의 개별 배기로(152) 중의 하나의 개별 배기로(152)는, 복수의 관통 구멍(52a) 중의 대응하는 하나의 관통 구멍(52a)으로부터 하방을 향하여 연장되는 제1 영역(152a)과, 제1 영역(152a)의 연장 방향과 교차하는 방향을 따라 연장되는 제2 영역(152b)을 포함한다. 제2 배기부(150)는, 제1 영역(152a)을 형성하는 제1 배기로 형성부(162)와, 제2 영역(152b)을 형성하는 제2 배기로 형성부(166)를 포함한다. 복수의 지지핀(62) 중의 하나의 지지핀(62)은, 상기 하나의 개별 배기로(152)에 있어서 제1 영역(152a)의 연장 방향을 따라 제1 영역(152a) 내에 배치되며, 제2 배기로 형성부(166)의 바닥부(168)에 마련된 접속 구멍(168a)에 삽입되어 있다. 제1 배기로 형성부(162)는, 제1 영역(152a)의 연장 방향을 따라 신축 가능한 벨로우즈(164)를 포함한다. 제2 배기부(150)는, 접속 구멍(168a)을 막도록 배치되고, 접속 구멍(168a)에 대하여 이동 가능한 밀봉 부재(170)를 포함한다. 이 경우, 가열부(52)의 온도 상승에 기인한 배기로 형성부의 수축 또는 팽창을 벨로우즈에 의해 흡수함으로써, 제1 영역을 보다 확실하게 밀폐할 수 있다. 또한, 바닥부에 마련된 접속 구멍(168a)을, 상기 접속 구멍(168a)에 대하여 이동 가능한 밀봉 부재(170)로 막음으로써, 지지핀(62)의 접속 구멍(168a) 내에서의 이동을 가능하게 하면서, 저산소가 아닌 가스의 접속 구멍(168a)을 통한 처리 공간(S)에의 유입을 억제할 수 있다.
이상의 실시형태에 있어서, 상기 피막은, 워크(W)의 표면(Wa)에 처리액이 도포됨으로써 형성된 도포막이다. 이 경우, 도포막의 온도가 상승함으로써 발생한 승화물을 효율적으로 회수하면서, 저산소 하에서의 열처리에 의해 도포막의 특성(예컨대, 에칭 내성)을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상의 실시형태에 따른 도포·현상 장치(2)는, 열처리 유닛(U2)과, 열처리 유닛(U2)을 제어하는 제어 장치(200)를 구비한다. 제어 장치(200)는, 제1 가스의 공급량과 제2 가스의 공급량의 총합보다 적은 배기량으로 처리 공간(S)을 배기하는 제1 상태에서, 제1 가스의 공급량과 제2 가스의 공급량의 총합보다 많은 배기량으로 처리 공간(S)을 배기하는 제2 상태로 전환하도록 열처리 유닛(U2)을 제어한다.
케이스(22) 내에 있어서 처리 공간(S) 및 간극(g2) 밖의 영역이, 처리 공간(S) 내와 같은 정도까지 산소 농도가 낮은 상태가 될 때까지 시간이 필요한 경향이 있다. 그러나, 처리 공간(S) 및 간극(g2) 밖의 영역이 충분히 낮은 산소 농도가 될 때까지 대기한 후에 가열 처리를 개시하면, 기판 처리의 효율(스루풋)이 저하한다. 이에 비하여, 상기 구성에서는, 제1 상태에 있어서, 제2 가스 공급부(90)로부터의 제2 가스 이외의 가스가 처리 공간(S) 내에 들어가지 않을 정도의 배기량으로 처리 공간(S)이 배기된다. 그리고, 제1 상태로부터의 전환 후의 제2 상태에서는, 간극(g2) 및 처리 공간(S) 밖의 영역으로부터 충분히 저산소 상태가 된 가스가 처리 공간(S)에 인입될 수 있다. 따라서, 저산소 하에서의 가열 처리를 포함하는 기판 처리의 효율성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이상의 실시형태에 있어서, 제어 장치(200)는, 제1 상태에 있어서 적어도 외주 배기부(120)에 의해 처리 공간(S)이 배기되고, 또한 제2 상태에 있어서 적어도 중심 배기부(130)에 의해 처리 공간(S)이 배기되도록 제1 배기부(110)를 제어한다. 가열에 따라 워크(W)의 표면(Wa) 상의 피막이 고화하는 과정의 전단에 있어서 처리 공간(S)의 배기에 의한 막 두께에의 영향이 크고, 고화 과정의 후단에 있어서 배기에 의한 막 두께에의 영향이 작다. 상기 구성에서는, 고화 과정의 전단에 있어서, 제1 상태에서 외주 영역으로부터 처리 공간(S)을 배기함으로써, 배기에 의한 막 두께에의 영향을 억제할 수 있다. 한편, 막 두께에의 영향의 정도가 작아지는 고화 과정의 후단에 있어서, 제2 상태에서 중심 영역으로부터 처리 공간(S)을 배기할 수 있어, 승화물을 효율적으로 회수할 수 있다. 따라서, 승화물을 효율적으로 회수하면서, 막 두께의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
[변형예]
본 명세서에 있어서의 개시는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 고려되어야 한다. 청구범위 및 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 이상의 예에 대하여 여러 가지의 생략, 치환, 변경 등이 행해져도 좋다.
제1 배기부(110)의 구성은 이상의 예에 한정되지 않는다. 제1 배기부(110)는, 열판(54) 상의 워크(W)가 배치된 상태에서, 처리 공간(S)을 배기하는 것이 가능하면, 어떻게 구성되어 있어도 좋다. 예컨대, 제1 배기부(110)는, 외주 배기부(120), 중심 배기부(130) 및 주연 배기부(140) 중 적어도 하나를 갖지 않아도 좋다. 가열 처리부(50)는, 제2 배기부(150)를 구비하지 않아도 좋다.
전술한 예에서는, 제1 상태로부터의 전환 후의 제2 상태에서는, 외주 배기부(120), 중심 배기부(130) 및 주연 배기부(140)로부터 처리 공간(S)이 배기되지만, 제2 상태에서의 배기 방법은 이에 한정되지 않는다. 제2 상태에 있어서, 외주 배기부(120) 및 주연 배기부(140) 중 적어도 한쪽으로부터의 배기가 행해지지 않고, 중심 배기부(130)로부터의 배기가 행해져도 좋다.
제2 가스 공급부(90)의 구성은 이상의 예에 한정되지 않는다. 제2 가스 공급부(90)는, 둘레벽부(72) 내부 대신에 또는 더하여, 덮개부(74)의 측벽(78) 내부에 마련된 가스 토출부로부터, 제2 가스를 간극(g2)에 공급하여도 좋다. 전술한 예에서는, 둘레벽부(72)의 상단과 측벽(78)의 하단 사이에 간극(g2)이 형성되지만, 측벽(78)이 둘레벽부(72)의 측방을 덮음으로써, 측벽(78)의 내주면과 둘레벽부(72)의 외주면 사이에 간극(g2)이 형성되어도 좋다.

Claims (13)

  1. 피막이 형성된 기판을 지지하여 가열하는 가열부와,
    상기 가열부의 주위를 둘러싸는 둘레벽부와, 상기 둘레벽부와의 사이에 간극을 마련한 상태에서 상기 가열부를 덮음으로써 상기 가열부 상에 처리 공간을 형성하는 덮개부를 갖는 챔버와,
    상기 가열부 및 상기 챔버를 수용하는 케이스와,
    대기보다 산소 농도가 낮은 제1 가스를 상기 처리 공간에 공급하는 제1 가스 공급부와,
    상기 제1 가스의 공급량보다 많은 배기량으로 상기 처리 공간을 배기하는 배기부와,
    대기보다 산소 농도가 낮은 제2 가스를 상기 둘레벽부와 상기 덮개부 사이의 간극에 공급하는 제2 가스 공급부와,
    대기보다 산소 농도가 낮은 제3 가스를, 상기 케이스 내에 있어서 상기 챔버 밖에 공급하는 제3 가스 공급부
    를 포함하는 열처리 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기부는,
    상기 가열부에 지지된 상기 기판의 주연보다 외측의 외주 영역으로부터 상기 처리 공간을 배기하는 외주 배기부와,
    상기 가열부에 지지된 상기 기판의 주연보다 내측의 중심 영역으로부터 상기 처리 공간을 배기하는 중심 배기부를 갖는 것인 열처리 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 가스 공급부는, 상기 가열부에 지지된 상기 기판에 대향하는 면을 따라 점재하는 복수의 토출 구멍이 형성된 헤드부를 갖고, 상기 복수의 토출 구멍으로부터 상기 가열부 상의 상기 기판을 향하여 상기 제1 가스를 공급하는 것인 열처리 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둘레벽부는, 상기 가열부와의 사이에 간극을 마련하여 배치되어 있고,
    상기 배기부는, 상기 둘레벽부와 상기 가열부 사이의 간극으로부터 상기 처리 공간을 배기하는 주연 배기부를 갖는 것인 열처리 유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 주연 배기부에 포함되는 배기로 중 적어도 일부와, 상기 제2 가스 공급부에 포함되는 급기로 중 적어도 일부는, 서로 근접한 상태로 배치되어 있는 것인 열처리 유닛.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상하 방향을 따라 상기 가열부를 관통하는 복수의 관통 구멍에 개별로 삽입되어 있는 복수의 지지핀과, 상기 복수의 지지핀을 승강시키는 승강 구동부를 갖는 기판 승강부와,
    상기 복수의 관통 구멍으로부터 상기 처리 공간을 배기하는 핀 배기부
    를 더 구비하는 열처리 유닛.
  7. 제6항에 있어서, 상기 핀 배기부는, 상기 가열부의 하방에 있어서 상기 복수의 관통 구멍에 개별로 접속되는 복수의 개별 배기로와, 상기 복수의 개별 배기로에 접속되는 공통 배기로를 포함하는 것인 열처리 유닛.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 개별 배기로 중의 하나의 개별 배기로는, 상기 복수의 관통 구멍 중의 대응하는 하나의 관통 구멍으로부터 하방을 향하여 연장되는 제1 영역과, 상기 제1 영역의 연장 방향과 교차하는 방향을 따라 연장되는 제2 영역을 포함하고,
    상기 핀 배기부는, 상기 제1 영역을 형성하는 제1 배기로 형성부와, 상기 제2 영역을 형성하는 제2 배기로 형성부를 포함하고,
    상기 복수의 지지핀 중의 하나의 지지핀은, 상기 하나의 개별 배기로에 있어서 상기 제1 영역의 연장 방향을 따라 상기 제1 영역 내에 배치되며, 상기 제2 배기로 형성부의 바닥부에 마련된 접속 구멍에 삽입되어 있고,
    상기 제1 배기로 형성부는, 상기 제1 영역의 연장 방향을 따라 신축 가능한 벨로우즈를 포함하고,
    상기 핀 배기부는, 상기 접속 구멍을 막도록 배치되고, 상기 접속 구멍에 대하여 이동 가능한 밀봉 부재를 포함하는 것인 열처리 유닛.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피막은, 상기 기판의 표면에 처리액이 도포됨으로써 형성된 도포막인 것인 열처리 유닛.
  10. 제1항에 기재된 열처리 유닛과,
    상기 열처리 유닛을 제어하는 제어 유닛
    을 포함하고,
    상기 제어 유닛은, 상기 제1 가스의 공급량과 상기 제2 가스의 공급량의 총합보다 적은 배기량으로 상기 처리 공간을 배기하는 제1 상태로부터, 상기 제1 가스의 공급량과 상기 제2 가스의 공급량의 총합보다 많은 배기량으로 상기 처리 공간을 배기하는 제2 상태로 전환하도록 상기 열처리 유닛을 제어하는 것인 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 배기부는, 상기 가열부에 지지된 상기 기판의 주연보다 외측의 외주 영역으로부터 상기 처리 공간을 배기하는 외주 배기부와, 상기 가열부에 지지된 상기 기판의 주연보다 내측의 중심 영역으로부터 상기 처리 공간을 배기하는 중심 배기부를 갖고,
    상기 제어 유닛은, 상기 제1 상태에 있어서 적어도 상기 외주 배기부에 의해 상기 처리 공간이 배기되고, 상기 제2 상태에 있어서 적어도 상기 중심 배기부에 의해 상기 처리 공간이 배기되도록 상기 배기부를 제어하는 것인 기판 처리 장치.
  12. 가열부의 주위를 둘러싸는 둘레벽부와, 상기 둘레벽부와의 사이에 간극을 마련하여 배치되는 덮개부를 갖는 챔버에 의해 상기 가열부 상에 형성된 처리 공간에 있어서, 상기 가열부를 이용하여 피막이 형성된 기판을 가열하는 것과,
    대기보다 산소 농도가 낮은 제1 가스를 상기 처리 공간에 공급하는 것과,
    상기 제1 가스의 공급량보다 많은 배기량으로 상기 처리 공간을 배기하는 것과,
    대기보다 산소 농도가 낮은 제2 가스를 상기 둘레벽부와 상기 덮개부 사이의 간극에 공급하는 것과,
    대기보다 산소 농도가 낮은 제3 가스를, 상기 가열부 및 상기 챔버를 수용하는 케이스 내에 있어서 상기 챔버 밖에 공급하는 것
    을 포함하는 열처리 방법.
  13. 제12항에 기재된 열처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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