KR20200040670A - 기판 냉각 장치 및 기판 냉각 방법 - Google Patents

기판 냉각 장치 및 기판 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

가열 처리 후의 기판의 냉각에 의한 휨의 증가를 억제하면서, 기판의 냉각에 요하는 시간을 적절화한다. 가열 처리 후의 기판을 냉각하는 기판 냉각 장치로서, 냉각 기구를 구비하는 냉각 배치부와, 가열 처리 후의 기판을 직접 수취하고 당해 수취한 기판을 지지하여 상기 냉각 배치부 위에서 승강시키는 지지 부재를 가진다.

Description

기판 냉각 장치 및 기판 냉각 방법 {SUBSTRATE COOLING APPARATUS AND SUBSTRATE COOLING METHOD}
본 개시는 기판 냉각 장치 및 기판 냉각 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 배치된 기판을 정해진 온도로 가열 가능한 가열 배치대와, 당해 가열 배치대로부터 가열 후의 기판을 수취하여 배치하고, 배치된 기판을 정해진 온도로 냉각 가능한 냉각 배치대가 동일 케이싱 내에 마련된 구성이 개시되어 있다.
일본특허공개공보 평11-274064
본 개시에 따른 기술은, 가열 처리 후의 기판의 냉각에 의한 휨의 증가를 억제하면서, 기판의 냉각에 요하는 시간을 적절화한다.
본 개시의 일태양은, 가열 처리 후의 기판을 냉각하는 기판 냉각 장치로서, 냉각 기구를 구비하는 냉각 배치부와, 가열 처리 후의 기판을 직접 수취하고, 상기 수취한 기판을 지지하여 상기 냉각 배치부 상에서 승강시키는 지지 부재를 가진다.
본 개시에 따르면, 가열 처리 후의 기판의 냉각에 의한 휨의 증가를 억제하면서, 기판의 냉각에 요하는 시간을 적절화할 수 있다.
도 1은 웨이퍼 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 웨이퍼 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 3은 웨이퍼 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 배면도이다.
도 4는 본 실시 형태에 따른 열 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 열 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 냉각부의 주요부의 구성을 확대하여 나타내는 주요부 확대도이다.
도 7은 열 처리 장치에 있어서의 주된 공정의 동작을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 8은 제 2 실시 형태에 따른 열 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 9는 제 2 실시 형태에 따른 열 처리 장치의 처리의 흐름을 모식적으로 나타내는 순서도이다.
특허 문헌 1에 개시된 열 처리 장치에는, 가열 배치대 및 냉각 배치대가 마련되어 있다. 이 열 처리 장치에 있어서는, 가열 처리가 행해진 직후의 기판(이하, '웨이퍼'라고 함)을 이동 가능한 냉각 배치대 상에 배치하여 냉각이 행해진다.
그런데, 열 처리가 실시되는 웨이퍼에는, 예를 들면 성막 또는 에칭 등의 전처리의 영향, 또는 최근의 3D-NAND와 같이 웨이퍼를 적층한 것에 따른 영향 등 다양한 요인에 의해 휨이 발생된 것이 있다.
이와 같이, 휨이 발생되어 있는 웨이퍼, 특히 중앙 부분이 상방으로 볼록하게 만곡한 웨이퍼(이하, “볼록형 웨이퍼”라고 하는 경우가 있음)를 냉각 배치대에 배치하여 냉각하는 경우, 웨이퍼의 휨이 증가되어 버리는 경우가 있다. 즉, 볼록형 웨이퍼를 냉각 배치대 상에 배치하는 경우, 웨이퍼의 주연부는 냉각 배치대 표면과 근접하는데 반해, 중앙부에 있어서는 냉각 배치대와의 사이에 갭(간극)이 생긴다. 이에 의해, 웨이퍼의 주연부가 냉각 배치대와 접근하여 급냉되는 한편, 중앙부는 냉각 배치대와의 사이의 거리가 주연부보다 크기 때문에, 웨이퍼의 외연부와 중앙부에서는 온도차가 생겨, 웨이퍼의 중앙부는 더 휘어 오르는(휨이 증가하는) 방향으로 변형되어 버리는 경우가 있다.
이와 같이 웨이퍼의 휨이 증가한 경우, 예를 들면 웨이퍼 처리 시스템에 있어서의 반송용의 메인 암에 의한 유지를 할 수 없게 되거나, 후의 진공 흡착에 의한 휨의 교정이 제대로 되지 않게 될 우려가 있다. 또한 냉각 배치대 상에는, 웨이퍼의 이면이 냉각 배치대와 직접 접하여 파티클이 발생하지 않도록, 0.1 mm 정도의 높이를 가지는 프록시미티 핀(“갭 핀”이라고도 함)이 마련되어 있다. 따라서 냉각 배치대 상에 웨이퍼를 배치하여 냉각한다고는 해도, 실제로는 이 프록시미티 핀 상에 웨이퍼를 실어, 냉각 배치대 표면과 매우 근접시켜 냉각하고 있다. 이러한 현상 하에, 냉각 대상의 웨이퍼의 휨이 증가하면, 웨이퍼의 이면, 특히 주연부가 프록시미티 핀의 위치로부터 낮아져 냉각 배치대 표면과 접촉하여, 파티클이 발생할 우려도 있었다.
따라서 프록시미티 핀의 높이를 높게 하여, 프록시미티 핀 상에 실린 웨이퍼의 이면과 냉각 배치대 표면으로부터의 거리를 길게 함으로써, 냉각 배치대 표면에의 접근에 따른 급냉 개소를 없애, 전체적으로 완만하게 냉각시키는 것이 고려된다. 이렇게 함으로써, 완만하기는 하지만 웨이퍼 전체로서 균일하게 냉각시켜, 휨의 증가를 억제하는 것을 기대할 수 있다.
그러나, 그와 같이 웨이퍼의 이면과 냉각 배치대 표면으로부터의 거리를 길게 하여 완만하게 냉각시키면, 휨이 없는 웨이퍼, 휨이 있어도 허용 범위에 있는 웨이퍼를 냉각하는 경우, 정해진 온도까지 냉각하는 시간이 종래보다 길게 걸려, 스루풋이 저하된다고 하는 문제가 발생한다.
따라서 본 개시에 따른 기술은, 가열 처리 후에 수취한 웨이퍼를 냉각 배치부 상에서 승강시키는 지지 부재를 구비함으로써, 웨이퍼와 냉각 배치부 간의 거리를 자유롭게 조절할 수 있도록 하여, 문제의 해결을 도모한다.
이하, 본 실시 형태에 따른 냉각 처리 장치를 구비한, 기판 처리 시스템으로서의 웨이퍼 처리 시스템에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
<웨이퍼 처리 시스템>
먼저, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 구성에 대하여 설명한다. 도 1 ~ 3은 각각 웨이퍼 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도, 정면도 및 배면도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 웨이퍼 처리 시스템(1)이 웨이퍼(W)에 대하여 포토리소그래피 처리를 행하는 도포 현상 처리 시스템인 경우를 일례로서 설명한다.
웨이퍼 처리 시스템(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(C)가 반입반출되는 카세트 스테이션(2)과, 웨이퍼(W)에 정해진 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 가진다. 그리고 웨이퍼 처리 시스템(1)은, 카세트 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)과, 처리 스테이션(3)에 인접하는 노광 장치(4)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(5)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.
카세트 스테이션(2)은 카세트 반입반출부(10)와 웨이퍼 반송부(11)로 나누어져 있다. 예를 들면 카세트 반입반출부(10)는, 웨이퍼 처리 시스템(1)의 Y축 방향 부방향(도 1의 좌방향)측의 단부에 마련되어 있다. 카세트 반입반출부(10)에는 카세트 배치대(12)가 마련되어 있다. 카세트 배치대(12) 상에는 복수, 예를 들면 4 개의 카세트 배치판(13)이 마련되어 있다. 카세트 배치판(13)은 수평 방향인 X 방향(도 1의 상하 방향)으로 일렬로 배열되어 마련되어 있다. 이들 카세트 배치판(13)에는, 웨이퍼 처리 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(C)를 반입반출할 시에, 카세트(C)를 배치할 수 있다.
웨이퍼 반송부(11)에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 X 방향으로 연장되는 반송로(20) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(21)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(21)는 상하 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 배치판(13) 상의 카세트(C)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제 3 블록(G3)의 전달 장치와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는 각종 처리 장치를 구비한 복수, 예를 들면 제 1 ~ 제 4의 4 개의 블록(G1, G2, G3, G4)이 마련되어 있다. 예를 들면 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X 방향 부방향측)에는 제 1 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X 방향 정방향측)에는 제 2 블록(G2)이 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 카세트 스테이션(2)측(도 3의 Y 방향 부방향측)에는 제 3 블록(G3)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 인터페이스 스테이션(5)측(도 3의 Y 방향 정방향측)에는 제 4 블록(G4)이 마련되어 있다.
제 1 블록(G1)에는 도 2에 나타내는 바와 같이 복수의 액 처리 장치, 예를 들면 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)가 아래로부터 이 순으로 배치되어 있다.
예를 들면 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32) 및 상부 반사 방지막 형성 장치(33)는 각각 수평 방향으로 3 개 배열되어 배치되어 있다. 또한 이들 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32) 및 상부 반사 방지막 형성 장치(33)의 수 및 배치는 임의로 선택할 수 있다.
이들 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32) 및 상부 반사 방지막 형성 장치(33)에서는, 예를 들면 웨이퍼(W) 상에 정해진 처리액을 도포하는 스핀 코팅이 행해진다. 스핀 코팅에서는, 예를 들면 도포 노즐로부터 웨이퍼(W) 상에 처리액을 토출하고, 또한 웨이퍼(W)를 회전시켜, 처리액을 웨이퍼(W)의 표면에 확산시킨다.
예를 들면 제 2 블록(G2)에는, 도 3에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 가열 또는 냉각과 같은 열 처리를 행하는 본 실시 형태에 따른 열 처리 장치(40)가 상하 방향과 수평 방향으로 배열되어 마련되어 있다. 또한 제 2 블록(G2)에는, 레지스트액과 웨이퍼(W)와의 정착성(定着性)을 높이기 위하여 소수화 처리를 행하는 소수화 처리 장치(41), 웨이퍼(W)의 외주부를 노광하는 주변 노광 장치(42)가 상하 방향과 수평 방향으로 배열되어 마련되어 있다. 이들 열 처리 장치(40), 소수화 처리 장치(41), 주변 노광 장치(42)의 수 및 배치에 대해서도 임의로 선택할 수 있다. 또한, 열 처리 장치(40)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들면 제 3 블록(G3)에는, 복수의 전달 장치(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56)가 아래로부터 차례로 마련되어 있다. 또한, 제 4 블록(G4)에는 복수의 전달 장치(60, 61, 62)가 아래로부터 차례로 마련되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이 제 1 블록(G1) ~ 제 4 블록(G4)으로 둘러싸인 영역에는 웨이퍼 반송 영역(D)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(D)에는 예를 들면 웨이퍼 반송 장치(70)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(70)는, 예를 들면 Y 방향, 전후 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(70a)을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는 웨이퍼 반송 영역(D) 내를 이동하여, 주위의 제 1 블록(G1), 제 2 블록(G2), 제 3 블록(G3) 및 제 4 블록(G4) 내의 정해진 장치로 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이 상하에 복수 대 배치되고, 예를 들면 각 블록(G1 ~ G4)의 동일한 정도의 높이의 정해진 장치로 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
또한, 웨이퍼 반송 영역(D)에는 제 3 블록(G3)과 제 4 블록(G4) 사이에서 직선적으로 웨이퍼(W)를 반송하는 셔틀 반송 장치(71)가 마련되어 있다.
셔틀 반송 장치(71)는, 예를 들면 도 3의 Y 방향으로 직선적으로 이동 가능하게 되어 있다. 셔틀 반송 장치(71)는 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 Y 방향으로 이동하고, 동일한 정도의 높이의 제 3 블록(G3)의 전달 장치(52)와 제 4 블록(G4)의 전달 장치(62)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이 제 3 블록(G3)의 X 방향 정방향측에는, 웨이퍼 반송 장치(72)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(72)는, 예를 들면 전후 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(72a)을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 장치(72)는 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 상하로 이동하여, 제 3 블록(G3) 내의 각 전달 장치(50 ~ 56)로 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
인터페이스 스테이션(5)에는 웨이퍼 반송 장치(80)와 전달 장치(81)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(80)는 예를 들면 Y 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(80a)을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 장치(80)는 예를 들면 반송 암(80a)에 웨이퍼(W)를 지지하고, 제 4 블록(G4) 내의 각 전달 장치(60 ~ 62), 전달 장치(81) 및 노광 장치(4)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
이상의 웨이퍼 처리 시스템(1)에는 제어 장치(100)가 마련되어 있다. 제어 장치(100)는 예를 들면 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는 실시의 형태에 따른 냉각 처리 장치를 구비한 열 처리 장치를 시작으로 하여 상술한 각종 처리 장치 또는 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 웨이퍼 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로, 당해 기억 매체(H)로부터 제어 장치(100)에 인스톨된 것이어도 된다.
<웨이퍼 처리 시스템의 동작>
웨이퍼 처리 시스템(1)은 이상과 같이 구성되어 있다. 이어서, 이상과 같이 구성된 웨이퍼 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다.
먼저, 복수의 웨이퍼(W)를 수납한 카세트(C)가 웨이퍼 처리 시스템(1)의 카세트 스테이션(2)으로 반입되어, 카세트 배치판(13)에 배치된다. 이어서, 웨이퍼 반송 장치(21)에 의해 카세트(C) 내의 각 웨이퍼(W)가 순차 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제 3 블록(G3)의 전달 장치(53)로 반송된다.
전달 장치(53)로 반송된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제 2 블록(G2)의 열 처리 장치(40)로 반송되어 온도 조절 처리된다. 이어서 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 예를 들면 제 1 블록(G1)의 하부 반사 방지막 형성 장치(31)로 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 하부 반사 방지막이 형성된다. 이 후 웨이퍼(W)는, 제 2 블록(G2)의 열 처리 장치(40)로 반송되어 가열 처리가 행해진 후, 제 3 블록(G3)의 전달 장치(53)로 되돌려진다.
전달 장치(53)로 되돌려진 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(72)에 의해 동일한 제 3 블록(G3)의 전달 장치(54)로 반송된다. 이어서 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제 2 블록(G2)의 소수화 처리 장치(41)로 반송되어, 소수화 처리가 행해진다.
소수화 처리가 행해진 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 레지스트 도포 장치(32)로 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다. 이 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열 처리 장치(40)로 반송되어, 프리 베이크 처리되고, 제 3 블록(G3)의 전달 장치(55)로 반송된다.
전달 장치(55)로 반송된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 상부 반사 방지막 형성 장치(33)로 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 상부 반사 방지막이 형성된다. 이 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열 처리 장치(40)로 반송되어, 가열에 의해, 온도 조절된다. 온도 조절 후, 웨이퍼(W)는 주변 노광 장치(42)로 반송되어, 주변 노광 처리된다.
주변 노광 처리된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제 3 블록(G3)의 전달 장치(56)로 반송된다.
전달 장치(56)로 반송된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(72)에 의해 전달 장치(52)로 반송되어, 셔틀 반송 장치(71)에 의해 제 4 블록(G4)의 전달 장치(62)로 반송된다. 전달 장치(62)로 반송된 웨이퍼(W)는, 인터페이스 스테이션(5)의 웨이퍼 반송 장치(80)에 의해 노광 장치(4)로 반송되어, 정해진 패턴으로 노광 처리된다.
노광 처리된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(80)에 의해 제 4 블록(G4)의 전달 장치(60)로 반송된다. 이 후, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열 처리 장치(40)로 반송되어, 노광 후 베이크 처리된다.
노광 후 베이크 처리된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 현상 처리 장치(30)로 반송되어, 현상된다. 현상 종료 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열 처리 장치(40)로 반송되어, 포스트 베이크 처리된다.
이 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제 3 블록(G3)의 전달 장치(50)로 반송되어, 카세트 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(21)에 의해 정해진 카세트 배치판(13)의 카세트(C)로 반송된다. 이렇게 하여, 일련의 포토리소그래피 공정이 종료된다.
<열 처리 장치>
이어서, 열 처리 장치(40)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 도 4, 도 5는 각각, 열 처리 장치(40)의 구성의 개략을 모식적으로 나타낸 종단면도 및 평면도이다.
열 처리 장치(40)는 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(140)를 가지고 있다. 처리 용기(140)의 후술하는 냉각부(160)측으로서, 웨이퍼 반송 영역(D)측(도 5의 X 방향 정방향측)의 측면에는 웨이퍼(W)의 반입반출구(도시하지 않음)가 형성되고, 당해 반입반출구에는 개폐 셔터(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
처리 용기(140)의 내부에는 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 가열부(150)와, 웨이퍼(W)를 정해진 온도까지 냉각하는 기판 냉각 장치로서의 냉각부(160)가 마련되어 있다. 가열부(150)와 냉각부(160)는 Y 방향으로 배열되어 배치되어 있다.
가열부(150)는 웨이퍼(W)를 상면에 배치하여 가열 처리를 행하는 가열 배치대(151)와, 가열 배치대(151)의 상방에 위치하여 상기 가열 배치대(151)와 일체가 되어 처리실(R)을 형성하는, 상하 이동 가능한 덮개체(152)를 구비하고 있다.
가열 배치대(151)는 두께가 있는 대략 원판 형상을 가지는 가열판(153)의 외주부를 유지하여 수용하는 환상의 유지 부재(154)와, 유지 부재(154)의 외주를 둘러싸 마련되고, 하단이 상기 처리 용기(140)의 저면에 고정되는 대략 통 형상의 서포트 링(155)을 구비하고 있다.
가열판(153)의 상면에는 웨이퍼(W)를 상면에 배치하기 위한 예를 들면 갭 핀(156)이 복수, 예를 들면 8 개, 가열판(153)과 동심원 형상으로 배치되어 있다. 또한, 갭 핀(156)의 배치, 수는 웨이퍼(W)를 균등하게 지지할 수 있으면, 임의로 설정이 가능하다.
또한, 가열판(153)의 내부에는 예를 들면 급전에 의해 발열하는 히터(157)가 마련되어 있다. 가열판(153)의 온도는, 예를 들면 제어 장치(100)에 의해 제어되고, 가열 배치대(151) 상, 구체적으로 갭 핀(156) 상에 배치된 웨이퍼(W)를 정해진 온도로 가열할 수 있다.
도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이 가열판(153)의 하방에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강 핀(158)이 예를 들면 3 개 마련되어 있다. 또한, 평면으로 봤을 때 가열판(153)의 상기 승강 핀(158)에 대응하는 위치에는, 당해 가열판(153)을 두께 방향으로 관통하는 관통홀(158a)이 형성되어 있다. 승강 핀(158)은 승강 기구(159)의 동작에 의해 관통홀(158a)을 삽입 통과하고, 웨이퍼 전달 위치와 퇴피 위치와의 사이에서 상하 이동 가능하게 구성되어 있다.
상기 웨이퍼 전달 위치는, 상기 웨이퍼 반송 장치(70) 또는 후술하는 냉각부(160)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행할 시에 승강 핀(158)이 대기하는 위치로, 승강 기구(159)에 의해 승강 핀(158)이 가장 상방으로 들어올려지는 위치이다. 웨이퍼 전달 위치에서 승강 핀(158)이 대기하고 있는 경우에 있어서는, 당해 승강 핀(158)의 상단이 상기 갭 핀(156)의 상단보다 상방으로 돌출하도록 구성되어 있다.
한편, 상기 퇴피 위치는 승강 핀(158)이 웨이퍼(W)를 지지하지 않는 경우에 있어서 승강 핀(158)이 대기하는 위치로, 승강 기구(159)에 의해 승강 핀(158)이 가장 하방으로 강하한 위치이다. 퇴피 위치에서 승강 핀(158)이 대기하고 있는 경우에 있어서는, 당해 승강 핀(158)의 상단이 갭 핀(156)의 상단보다 하방에 위치하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 승강 핀(158)이 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 웨이퍼 전달 위치로부터 퇴피 위치로 이동함으로써, 승강 핀(158)으로부터 갭 핀(156)으로 웨이퍼(W)를 전달할 수 있다.
덮개체(152)는 하면이 개구된 대략 원통 형상을 가지고 있다. 덮개체(152)의 상면 중앙부에는 배기구(152a)가 마련되어 있다. 처리실(R) 내의 분위기는 배기구(152a)로부터 균일하게 배기된다.
냉각부(160)는 웨이퍼(W)를 상면에 배치하여 냉각 처리를 행하는 냉각 배치부(161)를 가지고 있다. 냉각 배치부(161)는 두께가 있는 대략 사각형의 평판 형상을 가지는 냉각판(162)과, 당해 냉각판(162) 상에 마련되고, 웨이퍼(W)를 상면에 배치하기 위한 갭 핀(163)을 가지고 있다. 갭 핀(163)은 복수 예를 들면 8 개, 냉각판(162)과 동심원 형상으로 배치되어 있다. 또한, 갭 핀(163)의 수, 배치는 웨이퍼(W)를 균등하게 지지할 수 있으면, 임의로 설정이 가능하다.
냉각판(162)은 일단부가 원호 형상인 평판 형상을 가지고 있으며, 가열부(150)측의 단면이 원호 형상으로 성형되어 있다. 또한, 냉각판(162)에는 Y 방향을 따른 2 개의 슬릿(162a)이 형성되어 있다. 슬릿(162a)은 냉각판(162)의 가열부(150)측의 단면으로부터 냉각판(162)의 중앙부 부근까지 형성되어 있다. 또한, 냉각판(162)의 내부에는 예를 들면 펠티에 소자 등의 냉각 기구(164)가 마련되어 있다. 냉각판(162)의 온도는 예를 들면 제어 장치(100)에 의해 제어되고, 냉각 배치부(161) 상, 구체적으로 갭 핀(163) 상에 배치된 웨이퍼(W)를 정해진 온도로 냉각할 수 있다.
도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이 냉각판(162)의 하방에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 지지 부재로서의 승강 핀(165)이 예를 들면 3 개 마련되어 있다. 또한, 평면으로 봤을 때 냉각판(162)의 상기 승강 핀(165)에 대응하는 위치에는, 당해 냉각판(162)을 두께 방향으로 관통하는 관통홀(165a)이 형성되어 있다. 또한 당해 관통홀(165a)은, 냉각판(162)이 후술하는 구동 기구(168)에 의해 가열부(150)측으로 이동했을 시에, 가열부(150)측의 상기 승강 핀(158)과 간섭하지 않는 위치에 마련되어 있다.
승강 핀(165)은 냉각 배치부(161)의 하방에 일체로 마련된 승강 기구(166)의 동작에 의해 관통홀(165a)을 삽입 관통하여, 웨이퍼 전달 위치와 퇴피 위치와의 사이에서 상하동 가능하게 구성되어 있다. 이와 같이 승강 기구(166)는 냉각 배치부(161)와 일체로 마련되어 있기 때문에, 후술하는 구동 기구(168)에 의해 냉각 배치부(161)가 가열부(150)측으로 이동할 시에는, 당해 승강 기구(166) 및 승강 핀(165)도 일체가 되어 가열부(150)부측으로 이동한다.
승강 핀(165)의 적어도 정상부는 단열성 재료, 혹은 내열성의 재료, 예를 들면 PEEK에 의해 구성되어, 승강 핀(165) 상에 배치된 웨이퍼(W)와 냉각 배치부(161)를 적절히 열적 분리할 수 있다. 이에 의해 냉각 배치부(161)의 냉열에 의해 웨이퍼(W)가 급냉되는 것을 적절히 방지할 수 있다.
상기 웨이퍼 전달 위치는, 도 6의 (A)에 나타내는 바와 같이, 상기 웨이퍼 반송 장치(70) 또는 상기 냉각부(160)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행할 시에 승강 핀(165)이 대기하는 위치로, 승강 기구(166)에 의해 승강 핀(165)이 가장 상방으로 들어올려지는 위치이다. 웨이퍼 전달 위치에서 승강 핀(165)이 대기하고 있는 경우에 있어서는, 당해 승강 핀(165)의 상단이 상기 갭 핀(163)의 상단보다 상방으로 돌출하도록 구성되어 있다.
또한, 이하의 설명에서 도 6의 (A)에 나타내는 상태에 있어서 웨이퍼(W)의 냉각을 행하는 경우, 즉 냉각 배치부(161) 상에 직접 웨이퍼(W)가 배치되어 있지 않고, 승강 핀(165) 상에 웨이퍼(W)가 배치된 상태에서 행하는 냉각을, '간접 냉각'이라고 하는 경우가 있다.
한편, 상기 퇴피 위치는, 도 6의 (B)에 나타내는 바와 같이, 승강 핀(165)이 웨이퍼(W)를 지지하지 않는 경우에 있어서 승강 핀(165)이 대기하는 위치로, 승강 기구(166)에 의해 승강 핀(165)이 가장 하방으로 강하된 위치이다. 퇴피 위치에서 승강 핀(165)이 대기하고 있는 경우에 있어서는, 당해 승강 핀(165)의 상단이 갭 핀(163)의 상단보다 하방에 위치하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 승강 핀(165)이 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 웨이퍼 전달 위치로부터 퇴피 위치로 이동함으로써, 승강 핀(165)으로부터 갭 핀(163)으로 웨이퍼(W)를 전달할 수 있다.
또한, 이하의 설명에서 도 6의 (B)에 나타내는 상태에 있어서 웨이퍼(W)의 냉각을 행하는 경우, 즉, 냉각 배치부(161) 상, 구체적으로 갭 핀(163) 상에 웨이퍼(W)가 배치된 상태에서 행하는 냉각을, '직접 냉각'이라고 하는 경우가 있다. 또한, 상기 간접 냉각과 상기 직접 냉각을 아울러, '냉각 공정'이라고 하는 경우가 있다.
또한 도 6의 (A)에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 승강 핀(165)이 웨이퍼 전달 위치에 위치하는 경우에 있어서의 승강 핀(165)의 높이(H1), 즉 냉각판(162)의 상면과 웨이퍼(W)의 하면 간의 거리는 예를 들면 1 mm로 설정되어 있다. 또한 도 6의 (B)에 나타내는 바와 같이, 갭 핀(163)의 높이(H2), 즉 냉각 배치부(161) 상에 웨이퍼(W)가 배치되었을 시에 있어서의 냉각판(162)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면 간의 거리는 예를 들면 0.1 mm로 설정되어 있다. 단, 이러한 승강 핀(165) 및 갭 핀(163)의 높이는 이에 한정되는 것이 아니며, 웨이퍼(W)를 적절히 냉각할 수 있으면, 임의로 설정이 가능하다. 예를 들면 웨이퍼(W)의 종류, 재료, 두께, 처리의 종류에 의해 선택된다.
냉각판(162)은 지지 암(167)에 지지되어 있다. 또한 지지 암(167)에는, 구동 기구(168)가 장착되어 있다. 구동 기구(168)는 Y 방향으로 연장되는 2 개의 레일(169, 169)에 장착되어 있다. 레일(169)은 냉각부(160)로부터 가열부(150)까지 연장되어 마련되어 있으며, 냉각판(162)은 구동 기구(168)의 동작에 의해 레일(169)을 따라 가열부(150)까지 이동 가능하게 되어 있다.
<열 처리 장치의 동작>
이어서, 열 처리 장치(40)에 있어서 행해지는 열 처리에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 열 처리 장치(40) 내로 반입된 웨이퍼(W)를 가열부에 의해 500℃까지 승온 처리한 후에, 냉각부에 있어서 100℃까지 냉각 처리되고, 이 후, 열 처리 장치(40)의 외부로 반출하는 경우를 예로 설명한다.
도 7의 (A) ~ 도 7의 (F)는 열 처리 장치(40)에 있어서의 가열부(150) 및 냉각부(160)의 동작을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
먼저, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 반입반출구(도시하지 않음)로부터 열 처리 장치(40)로 웨이퍼(W)가 반입되면, 미리 웨이퍼 전달 위치로 상승하여 대기하고 있던 냉각부(160)의 승강 핀(165)으로 웨이퍼(W)가 전달된다.
승강 핀(165)으로 전달된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 전달 위치로부터 대기 위치로의 승강 핀(165)의 강하에 의해 갭 핀(163) 상에 배치된다. 또한, 이와 함께 가열부(150)의 덮개체(152)가 상승한다. 가열부(150)의 덮개체(152)가 상승하면, 구동 기구(168)에 의해 냉각 배치부(161)가 레일(169)을 따라 가열부(150)측으로 이동한다.
구동 기구(168)에 의해 냉각 배치부(161)가 가열부(150)의 내부로 진입하면, 승강 핀(158)이 대기 위치로부터 웨이퍼 전달 위치로 상승하고, 갭 핀(163)으로부터 승강 핀(158) 상으로 웨이퍼(W)가 전달된다. 또한, 이 때 승강 핀(158)은 냉각판(162)의 상기 슬릿(162a)을 거쳐 웨이퍼 전달 위치까지 상승한다. 즉, 냉각 배치부(161)와 간섭하지 않고, 냉각 배치부(161)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 할 수 있다.
승강 핀(158)으로 웨이퍼(W)가 전달되면, 냉각 배치부(161)는 구동 기구(168)의 동작에 의해 냉각부(160)측으로 퇴피한다. 냉각 배치부(161)가 퇴피하면, 승강 핀(158)이 웨이퍼 전달 위치로부터 퇴피 위치로 강하되어, 웨이퍼(W)가 승강 핀(158)으로부터 갭 핀(156)으로 전달된다. 또한 이와 동시에, 덮개체(152)도 강하하여, 가열 배치대(151)와 접촉함으로써 처리실(R)이 형성된다(도 7의 (A)).
처리실(R)이 형성되면, 가열판(153)에 내장된 히터(157)에 급전함으로써, 웨이퍼(W)의 가열 처리가 행해지고, 예를 들면 500℃까지 승온된다.
가열부(150)에 있어서의 가열 처리가 종료되면, 덮개체(152)가 상승한다. 또한, 냉각부(160)의 승강 핀(165)이 상승하여, 가열부(150)로부터 웨이퍼(W)를 수취할 준비가 행해진다(도 7의 (B)).
덮개체(152)가 상승하면, 승강 핀(158)이 대기 위치로부터 웨이퍼 전달 위치로 상승하고, 갭 핀(156) 상에 배치되어 있던 웨이퍼(W)가 승강 핀(158)으로 전달된다. 승강 핀(158)이 웨이퍼 전달 위치까지 상승하면, 구동 기구(168)에 의해 냉각 배치부(161)가 가열부(150)의 내부로서, 상기 승강 핀(158)의 상승에 의해 들어올려진 웨이퍼(W)의 하방으로 진입한다(도 7의 (C)).
냉각 배치부(161)가 가열부(150)의 내부로 진입하면, 가열부(150)의 승강 핀(158)이 웨이퍼 전달 위치로부터 퇴피 위치까지 강하한다. 이에 의해, 승강 핀(158) 상에 배치되어 있던 웨이퍼(W)는, 냉각 배치부(161)의 승강 핀(165) 상으로 전달된다(도 7의 (D)). 또한 상술한 바와 같이 승강 핀(165)은, 승강 핀(158)과 간섭하지 않는 위치에 마련되어 있기 때문에, 가열부(150)와 간섭하지 않고 웨이퍼(W)의 전달을 할 수 있다.
승강 핀(165) 상에 웨이퍼(W)가 전달되면, 냉각 배치부(161)는 구동 기구(168)의 동작에 의해 냉각부(160)측으로 퇴피한다. 또한 이와 동시에, 덮개체(152)가 강하한다(도 7의 (E)).
냉각 배치부(161)로 전달된 웨이퍼(W)는, 냉각부(160)에 있어서의 냉각 처리에 의해, 정해진 온도 예를 들면 100℃까지 냉각된다. 이하 그 때의 냉각 공정에 대하여 설명한다.
먼저, 냉각 배치부(161)가 냉각부(160)측으로 퇴피하면, 승강 핀(165)은 웨이퍼 전달 위치로 상승한 상태에서 정해진 시간, 예를 들면 50 초간 유지되어, 간접 냉각된다.
승강 핀(165)이 간접 냉각됨으로써, 웨이퍼(W)가 승강 핀(165) 상에 있어서 정해진 온도, 예를 들면 갭 핀(163) 상에 배치되어도 웨이퍼(W)의 휨이 증가하지 않는 온도까지 냉각된다. 웨이퍼(W)가 상기 정해진 온도까지 냉각되면, 승강 핀(165)이 웨이퍼 전달 위치로부터 퇴피 위치까지 강하하고, 승강 핀(165)으로부터 갭 핀(163)으로 웨이퍼(W)가 전달된다(도 7의 (F)). 또한, 이러한 승강 핀(165)의 웨이퍼 전달 위치로부터 퇴피 위치까지의 강하 동작은, 예를 들면 2 ~ 3 초로 행해진다.
웨이퍼(W)가 갭 핀(163)으로 전달되면, 웨이퍼(W)가 열 처리 장치(40)로부터의 반출 온도로서의 100℃까지, 예를 들면 20 초간, 직접 냉각된다. 이에 의해 냉각 공정은 종료된다.
냉각부(160)에 있어서의 냉각 공정이 종료되면, 웨이퍼(W)는 냉각 배치부(161)로부터 상기 웨이퍼 반송 장치(70)로 전달되어, 열 처리 장치(40)의 외부로 반출된다. 이에 의해 일련의 열 처리가 종료된다.
이상의 예에 의하면, 냉각 배치부(161) 상에, 승강 기구(166)에 의해 승강하는 승강 핀(165)이 배치되어 있기 때문에, 가열 배치대(151)로부터 가열 후의 웨이퍼(W)를 수취할 시, 일단 이 승강 핀(165) 상에 웨이퍼(W)가 배치되어, 가열 직후의 웨이퍼(W)가 직접적으로 냉각 배치부(161) 상으로 전달되지 않는다.
즉, 가열된 웨이퍼(W)는 승강 핀(165) 상에서 지지되어 있는 동안은 간접 냉각되기 때문에, 냉각 배치부(161)에 의해 즉시 급냉되어 버리는 경우는 없다. 따라서 가열 처리된 웨이퍼(W)에 휨이 발생해 있는 경우에, 냉각 배치부(161) 상에 웨이퍼(W)가 직접 배치되어 급냉되어 버리고, 그에 따라 당해 웨이퍼(W)의 면내에서 온도차가 생겨, 휨이 증가되는 경우가 없다.
또한, 상기 실시 형태에 나타낸 냉각 공정에 있어서의 냉각부(160)의 동작은 상기 실시 형태에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 가열부(150)의 승강 핀(158)으로부터 웨이퍼(W)를 전달받은 후, 승강 핀(165)을 웨이퍼 전달 위치에 유지시키지 않고, 서서히 웨이퍼(W)를 강하시키도록 제어해도 된다. 즉, 승강 핀(165)을 웨이퍼 전달 위치로부터 퇴피 위치까지 예를 들면 20 초 정도의 시간으로 강하시키고, 당해 강하 동안에 휨이 증가되지 않는 온도까지 웨이퍼(W)가 간접 냉각되도록 제어해도 된다. 그리고 그러한 온도로 달한 후, 웨이퍼(W)를 강하시켜, 냉각 배치부(161) 상의 갭 핀에(163)에 배치시키고, 이후 급냉, 즉 직접 냉각을 행하도록 해도 된다. 이에 의해 휨의 증가를 억제하면서, 냉각 공정의 단축을 도모할 수 있다.
또한 예를 들면, 승강 핀(165)은 웨이퍼 전달 위치로부터 퇴피 위치까지의 사이를 단계적으로 강하하도록 제어되어도 된다. 또한, 이와 같이 단계적으로 승강 핀(165)을 강하시키는 경우, 각 단계 간에 있어서의 승강 핀(165)의 강하 속도는, 모두 일률적이 되도록 제어되어도 되고, 또는 단계마다 차를 두어 제어되어도 된다. 이 경우에도, 휨의 증가를 억제하면서, 냉각 공정의 단축을 도모할 수 있다.
또한 상기한 각 제어, 즉 승강 핀(165)의 강하 제어에 의한 간접 냉각은, 웨이퍼(W)의 형상에 기초하여 행하도록 해도 된다.
이상과 같이, 간접 냉각 시에 있어서 냉각 배치부(161)와 웨이퍼(W) 간의 거리를 변화시킴으로써, 웨이퍼(W)의 냉각 시간을 임의 또한 적절히 조절할 수 있다. 또한, 이와 같이 냉각 배치부(161)와 웨이퍼(W) 이면 간의 거리를 임의로 변화시킴으로써 웨이퍼(W)의 냉각 속도를 선택할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 온도, 재질, 두께, 휨의 정도, 형상에 따라 웨이퍼(W) 이면 간의 거리, 간접 냉각의 시간을 제어하여, 휨의 증가를 적절히 방지, 냉각 시간을 적절한 것으로 할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에 있어서는, 예를 들면 휨이 있는 웨이퍼(W)에 대하여 웨이퍼(W)를 승강 핀(165) 상에서 50 초간 간접 냉각한 후, 갭 핀(163) 상에 있어서 20 초간 직접 냉각을 함으로써 웨이퍼(W)를 100℃까지 냉각하도록 제어되었다. 그 결과, 예를 들면 상기한 바와 같이 휨의 증가를 방지하기 위하여 갭 핀(163)의 높이를 높게 하여 완만하게 냉각하는 경우와 비교하여, 웨이퍼(W)의 정해진 온도까지 냉각하는 시간을 30% 단축할 수 있었다.
또한 웨이퍼(W)의 목표 냉각 온도가 100℃보다 높게 설정되어 있는 경우에는, 간접 냉각, 직접 냉각에 요하는 합계의 냉각 시간은 당연히 짧아진다. 한편, 목표 냉각 온도가 100℃보다 낮게 설정된 경우에는, 냉각 시간은 길어진다. 또한 간접 냉각과 직접 냉각의 비율은 웨이퍼(W)의 온도, 재질, 두께, 휨의 정도로 따라 적절히 설정할 수 있다.
예를 들면 웨이퍼(W)가 가열 배치대(151)로부터 냉각 배치부(161)로 전달될 때까지의 시간, 즉 간접 냉각을 행하는 시간을 냉각 공정의 전체에 요하는 시간의 약 절반 정도가 되도록 설정해도 된다. 이러한 설정을 행함으로써, 휨이 있는 웨이퍼(W)에 대해서는 웨이퍼(W)의 휨을 억제하면서, 웨이퍼(W)의 냉각 시간을 종래보다 단축할 수 있다.
<제 2 실시 형태>
이어서 제 2 실시 형태에 따른 열 처리 장치(200)의 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 8은 열 처리 장치(200)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 열 처리 장치(200)는 제 1 실시 형태에 따른 열 처리 장치(40)의 구성에 더하여, 휨 형상 취득 기구를 가지고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 열 처리 장치(200)는, 제 1 실시 형태에 있어서의 열 처리 장치(40)의 구성에 더하여, 냉각 배치부(161)의 상방에 휨 형상 취득 기구(210)를 가지고 있다. 휨 형상 취득 기구(210)에는, 예를 들면, 레이저 변위계가 이용된다. 휨 형상 취득 기구(210)는 냉각 배치부(161) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 상방을 주사함으로써, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서의 높이 방향의 변위를 측정한다. 또한, 휨이 없는 평탄한 웨이퍼(W)를 냉각 배치부(161) 상에 배치한 상태의, 당해 웨이퍼(W)의 높이 방향의 기준값을 미리 파악해 둔다. 그리고, 휨 형상 취득 기구(210)에 의해 취득된 웨이퍼(W)의 면내의 변위와 기준값과의 차로부터, 웨이퍼(W)의 휨량 정보를 취득한다. 휨 형상 취득 기구(210)에 의해 취득된 웨이퍼(W)의 휨 형상 정보는, 상기 제어 장치(100)에 출력된다. 또한, 당해 휨 형상 취득 기구(210)에 있어서의 휨 형상 정보의 취득 시에는, 냉각부(160)에 있어서의 웨이퍼(W)의 냉각은 행해지지 않는다.
<열 처리 장치(200)의 동작>
이어서, 제 2 실시 형태에 따른 열 처리 장치(200)의 동작을 설명한다. 도 9는 본 실시 형태에 따른 열 처리 장치(200)의 주된 동작을 나타내는 순서도이다. 또한, 제 1 실시 형태의 열 처리 장치(40)와 실질적으로 동일한 동작에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.
승강 핀(165)으로 전달된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 전달 위치로부터 대기 위치로의 승강 핀(165)의 강하에 의해 갭 핀(163) 상에 배치된다(도 9의 단계(S1)). 또한, 이와 함께 가열부(150)의 덮개체(152)가 상승한다. 가열부(150)의 덮개체(152)가 상승하면, 구동 기구(168)에 의해 냉각 배치부(161)가 레일(169)을 따라 가열부(150)측으로 이동한다. 이 때, 휨 형상 취득 기구(210)는, 냉각 배치부(161)의 이동에 수반하여, 냉각 배치부(161) 상의 웨이퍼(W)의 휨 형상 정보를 취득하고, 당해 정보와 기준값과의 변위의 차를 비교한다. 이러한 동작에 의해, 갭 핀(163) 상에 배치된 웨이퍼(W)가 상방으로 볼록 형상을 가지고 있는지, 플랫 형상을 가지고 있는지, 또는 오목형의 형상을 가지고 있는지를 특정한다(도 9의 단계(S2)).
단계(S2)에 의해 휨 형상 정보가 취득된 웨이퍼(W)가 휨을 가지고 있지 않은 플랫 형상인 경우, 또는 오목 형상, 즉 기준값과 비교하여 웨이퍼(W)의 외연부가 상방에 위치한다고 특정된 경우, 웨이퍼(W)는 가열부(150)로 반송되어, 가열 처리가 행해진다(도 9의 단계(S5)).
한편, 단계(S2)에 의해 휨 형상 정보가 취득된 웨이퍼(W)의 형상이 볼록 형상, 즉 기준값과 비교하여 웨이퍼(W)의 외연부가 하방에 위치한다고 특정된 경우, 휨 형상 취득 기구(210)가 웨이퍼(W)의 면상을 주사한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 전면에 있어서의 휨 형상 정보를 취득하고, 당해 정보와 기준값과의 변위의 차를 비교한다. 이러한 동작에 의해, 갭 핀(163) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 전면에 있어서의, 휨량 정보가 취득된다(도 9의 단계(S3)).
웨이퍼(W)의 전면에 있어서의 휨량 정보가 취득되면, 당해 취득 결과에 기초하여, 이 후에 행해지는 냉각 공정에 있어서의 동작 파라미터가 산출된다(도 9의 단계(S4)). 동작 파라미터로서는, 예를 들면 가열부(150)로부터 웨이퍼(W)를 수취할 시에 있어서의 승강 핀(165)의 높이, 승강 핀(165)의 웨이퍼 전달 위치로부터 퇴피 위치까지의 하강 속도 등을 들 수 있다.
또한 상기 동작 파라미터를 산출하기 위한 휨 정보 취득 공정, 즉 갭 핀(163) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 형상 및 휨량 정보의 취득은, 열 처리 장치(200)에 있어서의 열 처리보다 전에 행해진다. 따라서, 이러한 휨 정보 취득 공정의 이후에 행해지는 가열 처리에 의해, 당해 웨이퍼(W)의 휨 형상의 변화가 예측되는 경우에는, 이러한 예측되는 변화를 가미하여 동작 파라미터의 보정을 행해도 된다. 이러한 보정을 행하는 경우, 예를 들면 가열판(153)의 온도, 또는 가열 시간을 보정 요소로서 이용해도 된다.
냉각 공정에 있어서의 동작 파라미터가 산출되면, 웨이퍼(W)는 가열부(150)로 반송되어, 가열 처리가 행해진다(도 9의 단계(S5)).
단계(S5)의 가열 처리가 종료되면, 웨이퍼(W)가 냉각부(160)로 전달되어, 냉각 처리가 행해진다(도 9의 단계(S6)).
웨이퍼(W)의 냉각 처리에 있어서는, 상기 휨 형상 취득 기구(210)에 의해 취득된 웨이퍼(W)의 형상이 플랫 형상, 또는 웨이퍼(W)의 주연부가 내측보다 휘어올라 있는 오목 형상인 경우에는, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 휨이 증가될 우려가 없다. 따라서 이러한 경우에는, 웨이퍼(W)의 간접 냉각은 행해지지 않고, 가열부(150)의 승강 핀(158)으로부터, 직접적으로 냉각 배치부(161)의 갭 핀(163) 상으로 웨이퍼(W)가 전달되어 직접 냉각이 행해진다.
이러한 경우의 판단은 예를 들면 다음과 같이 이루어진다. 즉 냉각 대상이 되는 웨이퍼(W)가 그 면내에 있어서의 중앙부가 가장 하방에 위치하지 않는 형상을 가지는 경우에는, 당해 웨이퍼(W)는 볼록형 웨이퍼라 간주하고, 웨이퍼(W)와 냉각 배치부(161) 간의 거리를 변화시켜 간접 냉각을 행한다.
한편, 냉각 대상이 되는 웨이퍼(W)가 그 면내에서 중앙부가 가장 하방에 위치하는 형상을 가지는 경우에는, 급냉에 의한 휨의 증가는 없는 오목형 웨이퍼 혹은 플랫인 웨이퍼라 간주하고, 승강 핀(165)은 당해 웨이퍼(W)를 즉시 냉각 배치부(161)의 갭 핀(163) 상에 배치하여 직접 냉각을 행하도록 해도 된다.
한편, 상기 휨 형상 취득 기구(210)에 의해 취득된 웨이퍼(W)가 볼록형 웨이퍼(W)인 경우에는, 상기 산출된 동작 파라미터에 기초하여 웨이퍼(W)의 냉각 공정이 행해진다. 그리고, 냉각 처리의 종료 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열 처리 장치의 외부로 반출된다(도 9의 단계(S7)). 이에 의해, 일련의 열 처리가 종료된다.
본 실시 형태에 의하면, 휨 형상 취득 기구(210)에 의해 취득된 웨이퍼(W)의 휨 형상 정보에 기초하여 냉각 공정에 있어서의 동작 파라미터를 결정할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 냉각 온도 및 냉각 시간을 더 적절히 제어할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 휨의 증가를 보다 적절히 방지할 수 있다.
또한, 이상의 설명에 있어서는 휨 형상 취득 기구(210)에 의해 취득된 웨이퍼(W)의 형상이 플랫 형상 또는 오목 형상인 경우에 간접 냉각을 생략하도록 냉각 공정의 제어를 행했지만, 간접 공정의 생략은 이러한 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 휨 형상 취득 기구(210)에 의해 취득된 웨이퍼(W)의 형상이 볼록 형상인 경우라도, 가열 처리에 의해 당해 웨이퍼(W)의 휨이 개선된다고 예측되는 경우에는, 이러한 예측을 가미하여 간접 냉각을 생략해도 된다.
또한 상기한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 휨 형상에 의해 웨이퍼(W)의 간접 냉각이 불필요한 경우에는, 간접 냉각을 생략하고, 가열부(150)의 승강 핀(158)으로부터 직접 냉각 배치부(161) 갭 핀(163) 상에 웨이퍼(W)를 전달하여 직접 냉각함으로써, 냉각 공정에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 실시 형태에 의하면, 휨 형상 취득 공정은 가열 처리 전에 행해졌지만, 가열 처리보다 후, 냉각 공정을 행하기 전에 행하도록 해도 된다.
또한 상기 실시의 형태에서는, 휨 형상 취득 기구(210)는 열 처리 장치(40) 내의 상방에 고정한 것이었지만, 휨 형상 취득 기구(210)측을 이동 가능한 구성으로 해도 된다. 또한, 휨 형상 취득 기구(210)는 열 처리 장치(40)의 외부에 마련해도 된다. 즉, 웨이퍼(W)의 휨 형상을 파악하기 위한 독립된 장치를 마련해도 되고, 또는 다른 처리 장치 내에 휨 형상 취득 기구가 마련되어 있어도 된다. 이와 같이, 상술한 실시 형태에 있어서 이용되는 휨 형상 정보는, 웨이퍼(W)가 열 처리 장치(40)로 반입되는 것보다도 전에 취득된 것이어도 된다.
또한 상기 실시 형태에 의하면 휨 형상 취득 기구(210)로서 레이저 변위계를 이용했지만, 웨이퍼(W)의 휨 형상을 계측할 수 있으면 이에 한정되지 않고, 예를 들면 CCD 카메라 등을 이용해도 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시 형태는 첨부의 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 각종 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
예를 들면, 이상의 설명에 있어서는 웨이퍼(W)의 형상을, 크게 3 패턴, 즉 볼록 형상, 플랫 형상, 오목 형상의 3 개로 분류하여 제어를 행했지만, 예를 들면 웨이퍼(W)가 안장 형상 등으로 변형되어 있는 경우라도, 이를 볼록형 웨이퍼의 변형이라고 보고, 볼록형 웨이퍼와 동일하게 간접 냉각을 실시하도록 해도 된다.
또한 이하와 같은 구성도 본 개시된 기술적 범위에 속하는 것이다.
(1) 가열 처리 후의 기판을 냉각하는 기판 냉각 장치로서,
냉각 기구를 구비하는 냉각 배치부와,
가열 처리 후의 기판을 직접 수취하고, 당해 수취한 기판을 지지하여 상기 냉각 배치부 위에서 승강시키는 지지 부재를 가지는 기판 냉각 장치.
(2) 상기 지지 부재의 승강에 의해, 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시켜 상기 기판을 냉각하는, (1)에 기재된 기판 냉각 장치.
(3) 상기 기판의 휨 형상에 기초하여, 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시켜 상기 기판을 냉각하는, (2)에 기재된 기판 냉각 장치.
(4) 상기 기판이, 당해 기판의 면내에 있어서 당해 기판의 중앙부가 가장 하방에 위치하지 않는 형상을 가지는 경우에는, 상기 지지 부재는 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시켜 냉각하는, (2) 또는 (3)에 기재된 기판 냉각 장치.
(5) 상기 기판이, 당해 기판의 면내에 있어서 당해 기판의 중앙부가 가장 하방에 위치하는 형상을 가지는 경우에는, 상기 지지 부재는, 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시키지 않고 냉각하는 (2) 또는 (3)에 기재된 기판 냉각 장치. 여기서 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시키지 않고 냉각한다는 것은, 지지 부재가 수취한 가열 후의 기판을 지지 부재가 냉각 배치부 상으로 즉시 이동시켜 냉각하는 것을 포함하는 것이다.
(6) 상기 지지 부재의 승강 속도를 변화시키는, (2) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 기판 냉각 장치.
(7) 상기 냉각 배치부는 적어도 수평 방향으로 이동 가능한, (1) ~ (6) 중 어느 하나에 기재된 기판 냉각 장치. 여기서 수평 방향이란, 일방향, 예를 들면 X 방향의 이동만이어도 된다.
(8) 가열 처리 후의 기판을 냉각하는 기판 냉각 방법으로서,
냉각 기구를 구비하는 냉각 배치부에 상기 기판을 직접 배치하여 냉각하는 직접 냉각과,
상기 냉각 배치부 상에서, 기판을 승강시키는 지지 부재로 상기 기판을 지지하여 냉각하는 간접 냉각을 포함하는 기판 냉각 방법.
여기서 말하는 냉각 배치부에 상기 기판을 직접 배치한다는 것은, 냉각 배치부의 표면에 직접 배치하는 것을 의미하는 것이 아니라, 상기 실시의 형태에서 설명한 바와 같이, 냉각 배치부의 표면에 마련된 프록시미티 핀(갭 핀) 상에 배치되는 것을 말한다.
(9) 상기 간접 냉각은, 상기 지지 부재의 승강에 의해, 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시켜 상기 기판을 냉각하는, (8)에 기재된 기판 냉각 방법.
(10) 상기 간접 냉각은, 기판의 휨 형상에 기초하여 행해지는, (9)에 기재된 기판 냉각 방법.
(11) 상기 간접 냉각은, 상기 기판의 형상이, 상기 기판의 면내에 있어서, 기판의 중앙부가 가장 하방에 위치하지 않는 형상인 경우에 행해지는, (8) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 기판 냉각 방법.
(12) 상기 간접 냉각에 의한 기판의 냉각 시간은, 상기 기판을 정해진 온도로 냉각하기까지 요하는 시간의 절반 이하가 되도록 제어되는, (8) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 기판 냉각 방법.
(13) 상기 간접 냉각은, 상기 냉각 배치부가 이동 중에 행해지는, (8) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 기판 냉각 방법.
(14) 상기 간접 냉각은, 상기 기판의 형상이, 상기 기판의 면내에 있어서, 기판의 중앙부가 가장 하방에 위치하는 형상인 경우에는 행해지지 않는, (8)에 기재된 기판 냉각 방법.

Claims (16)

  1. 가열 처리 후의 기판을 냉각하는 기판 냉각 장치로서,
    냉각 기구를 구비하는 냉각 배치부와,
    가열 처리 후의 기판을 직접 수취하고, 상기 수취한 기판을 지지하여 상기 냉각 배치부 상에서 승강시키는 지지 부재
    를 가지는 기판 냉각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재의 승강에 의해, 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시켜 상기 기판을 냉각하는, 기판 냉각 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판의 휨 형상에 기초하여, 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시켜 상기 기판을 냉각하는, 기판 냉각 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판의 휨 형상에 기초하여, 상기 냉각 배치부의 상방에서 상기 기판을 냉각할 때에 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시킬지 여부를 결정하는, 기판 냉각 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 기판의 면내에 있어서 상기 기판의 중앙부가 가장 하방에 위치하지 않는 형상을 가지는 경우에는, 상기 지지 부재는 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시켜 냉각하는, 기판 냉각 장치.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 기판의 면내에 있어서 상기 기판의 중앙부가 가장 하방에 위치하는 형상을 가지는 경우에는, 상기 지지 부재는 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시키지 않고 냉각하는, 기판 냉각 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 냉각 배치부 간의 거리를 변화시켜 상기 기판의 냉각을 행하는 경우에, 상기 냉각 전의 가열 처리의 조건에 기초하여, 상기 냉각에 있어서의 상기 지지 부재의 승강 동작 파라미터를 변경하는, 기판 냉각 장치
  8. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재의 승강 속도를 변화시키는, 기판 냉각 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 배치부는 적어도 수평 방향으로 이동 가능한, 기판 냉각 장치.
  10. 가열 처리 후의 기판을 냉각하는 기판 냉각 방법으로서,
    냉각 기구를 구비하는 냉각 배치부에 상기 기판을 직접 배치하여 냉각하는 직접 냉각과,
    상기 냉각 배치부 상에서, 기판을 승강시키는 지지 부재로 상기 기판을 지지하여 냉각하는 간접 냉각을 포함하는 기판 냉각 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 간접 냉각은,
    상기 지지 부재의 승강에 의해, 상기 기판과 냉각 배치부 간의 거리를 변화시켜 상기 기판을 냉각하는, 기판 냉각 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 간접 냉각은 기판의 휨 형상에 기초하여 행해지는, 기판 냉각 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간접 냉각은,
    상기 기판의 형상이, 상기 기판의 면내에 있어서, 기판의 중앙부가 가장 하방에 위치하지 않는 형상인 경우에 행해지는, 기판 냉각 방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간접 냉각에 의한 기판의 냉각 시간은 상기 기판을 정해진 온도로 냉각하기까지 요하는 시간의 절반 이하가 되도록 제어되는, 기판 냉각 방법.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간접 냉각은 상기 냉각 배치부가 이동 중에 행해지는, 기판 냉각 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 간접 냉각은, 상기 기판의 형상이 상기 기판의 면내에 있어서 기판의 중앙부가 가장 하방에 위치하는 형상인 경우에는 행해지지 않는, 기판 냉각 방법.
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