熱處理裝置及熱處理方法與流程

本發明涉及一種熱處理裝置及熱處理方法，尤其涉及一種旨在實現熱處理對象基板的熱變形最小化、與此同時可在同一腔室內迅速執行基板的加熱處理和冷卻處理的熱處理裝置及熱處理方法。

背景技術：

通常，作為半導體后處理工序的回流焊(reflow)工序是一種將需要焊接的焊料供應到半導體晶圓或PCB并將熱量施加于該焊料而電連接電子部件或布線的工序。為了執行回流焊工序，需要執行用于加熱焊料的熱處理以及用于在加熱后冷卻的熱處理，這種熱處理裝置根據制造商而被制作成多種多樣的結構。

作為關于如上所述的熱處理裝置的現有技術，韓國授權專利第10-1501171號中公開有一種基板處理裝置，其將多個腔室布置為圓形，并使用經由各個腔室的轉臺以將裝載的半導體晶圓依次移送到各個腔室。

所述韓國授權專利第10-1501171號的基板處理裝置中配備的回流焊處理單元中，用于吸附基板的真空吸盤的內部具有加熱器，從而將熱量供應給基板的底面而執行加熱處理，加熱處理完畢的基板被移送到專門的冷卻腔室而執行冷卻處理。

然而，根據這樣的構造，加熱器的熱量以傳導方式直接傳遞到基板的底面，從而使基板承受熱沖擊，因此基板可能遭受變形、損壞，而且難以執行工藝，且隨著基板的加熱處理和冷卻處理在專門的腔室中分別執行，需要有用于在腔室之間移送基板的時間，因此基板的處理時間變長而使基板的生產性降低，并存在用于基板的加熱和冷卻的電力或氮氣等資源的消耗量增加的問題。

技術實現要素：

本發明旨在解決如上所述的技術問題，其目的在于提供一種熱處理裝置及熱處理方法，其可實現對象基板的熱變形最小化，并可在同一腔室內迅速執行基板的加熱處理和冷卻處理。

用于實現如上所述的目的之本發明的一種熱處理裝置100，包括：腔室110，內部形成有基板的熱處理空間；加熱部120，配備于所述腔室110的上部而用于加熱基板；基板支撐部150，可升降地配備于所述腔室110的內部，用于安置固定所述基板；冷卻部160，配備于所述腔室110的下部，用于冷卻借助于所述加熱部120而得到熱處理的基板和基板支撐部150；升降驅動部170，用于使所述基板和基板支撐部150在加熱位置與冷卻位置之間升降，所述加熱位置靠近所述加熱部120，所述冷卻位置靠近所述冷卻部160或者與所述冷卻部160接觸。

所述升降驅動部170可包括：升降銷171，貫穿所述冷卻部160和基板支撐部150而可升降地配備，用于使所述基板被安置于所述基板支撐部150或者從基板支撐部150隔置；升降支撐部172，上下貫穿所述冷卻部160而可升降地配備，用于支撐所述基板支撐部150。

所述腔室110的上部可具有：均灑頭130，用于將通過氣體供應部140供應的工程氣體均勻噴射到所述熱處理空間。

所述加熱部120可配備為靠近所述氣體供應部140的周圍以及所述均灑頭130。

作為一實施例，所述基板支撐部150可包括：邊框部151，用于支撐所述基板的外側部；多個連接部153，兩端連接于所述邊框部151的內側端和中央部152，并從所述中央部152以輻射狀構成；多個吸入口154，在所述邊框部151和連接部153中以預定間距隔置而用于施加真空，所述冷卻部160可包括：邊框槽161，用于插入安置所述邊框部151；中央槽162，用于插入安置所述中央部152；連接槽163，用于插入安置所述連接部153；冷卻板164，形成有貫通孔164a，所述貫通孔164a用于使所述升降銷171貫穿。

所述邊框槽161、中央槽162以及連接槽163的深度可形成為分別深于所述邊框部151、中央部152以及連接部153的高度，以在所述基板支撐部150被安置于所述冷卻部160時，使安置于所述基板支撐部150的基板接觸于所述冷卻板164。

作為另一實施例，所述基板支撐部150可包括：板部155，用于支撐所述基板，并形成有用于使所述升降銷171貫穿的貫通孔155a；多個圓形槽156，以所述板部155的中央為中心而以同心結構形成；多個直線槽157，從所述板部155的中央以輻射狀形成，并與所述圓形槽156連通；吸入口158，形成于所述板部155的中央而用于將真空施加于所述圓形槽156和直線槽157，其中，所述冷卻部160可包括：冷卻板166，形成有貫通孔166a，所述貫通孔166a用于使所述升降銷171貫穿。

根據本發明的一種熱處理方法，可包括如下步驟：步驟a，將基板搬入到腔室110內，并將基板安置固定于基板支撐部150上；步驟b，使基板和基板支撐部150上升至所述腔室110的上部的加熱位置，并借助于加熱部120而對基板執行加熱處理；步驟c，在加熱處理完畢之后，使所述基板和基板支撐部150下降至所述腔室110的下部的冷卻位置，并借助于冷卻部160而對基板和基板支撐部150執行冷卻處理；步驟d，在冷卻處理完畢之后，使所述基板和基板支撐部150上升至移送位置，然后將基板搬出到腔室110的外部。

在執行所述步驟b的過程中，所述冷卻部160可執行用于冷卻基板和基板支撐部150的冷卻操作，以使加熱處理步驟與冷卻處理步驟連續執行。

在所述步驟b中，借助于所述加熱部120而得到加熱的工程氣體在所述腔室110的內部通過均灑頭130而被均勻噴射。

根據本發明，在腔室的上部配備用于基板的加熱處理的加熱部，并在腔室的下部配備用于被加熱的基板和基板支撐部的冷卻處理的冷卻部，且在腔室的加熱位置與冷卻位置之間配備用于使基板和基板支撐部升降的升降驅動部，從而提高對基板上表面的加熱效率，與此同時可防止基板的熱變形引起的損壞。

并且，通過使基板上升而借助于加熱部執行基板的加熱處理，并在加熱處理完畢之后使基板下降而借助于冷卻部執行冷卻處理，據此可以在同一腔室內連續地迅速執行加熱處理和冷卻處理，因此可縮短工序時間，并可節省為了基板的加熱及冷卻處理而消耗的能量。

附圖說明

圖1為表示根據本發明的熱處理裝置中基板被搬入腔室內部的情形的操作狀態圖。

圖2為表示根據本發明的熱處理裝置中基板被安置于基板支撐部上的情形的操作狀態圖。

圖3為表示根據本發明的熱處理裝置中基板上升到加熱位置的情形的操作狀態圖。

圖4為表示根據本發明的熱處理裝置中基板下降到冷卻位置的情形的操作狀態圖。

圖5為根據本發明的熱處理方法的順序圖。

圖6為根據本發明之一實施例的基板支撐部和冷卻部的分解立體圖。

圖7為圖6的結合立體圖。

圖8為根據本發明之另一實施例的基板支撐部和冷卻部的分解立體圖。

圖9為圖8的結合立體圖。

符號說明

100：熱處理裝置 110：腔室

111：活門 120：加熱部

130：均灑頭 131：噴射孔

140：氣體供應部 150、150-1、150-2：基板支撐部

150a：開口部 151：邊框部

152：中央部 153：連接部

154：吸入口 155：板部

155a：貫通孔 156：圓形槽

157：直線槽 158：吸入口

160、160-1、160-2：冷卻部 161：邊框槽

162：中央槽 163：連接槽

164：冷卻板 164a：貫通孔

165：殼體 166：冷卻板

166a：貫通孔 170：升降驅動部

171：升降銷 172：升降支撐部

180：排氣部

具體實施方式

以下，參考附圖而對本發明的優選實施例的構造和作用進行詳細說明。

參考圖1，本發明的熱處理裝置100可具有：腔室110，內部形成有用于對基板W進行熱處理的空間S，一側具有通過開閉使基板W得到搬入/搬出的活門111；加熱部120，配備于所述腔室110的上部而對基板W進行加熱；均灑頭130，配備于所述加熱部120的下側，形成有多個噴射孔131，用于將通過氣體供應部140而得到供應的工程氣體均勻噴射到熱處理空間S；基板支撐部150，可升降地配備于所述腔室110的內部，用于安置固定基板W；冷卻部160，配備于所述腔室110的下部而用于冷卻借助于加熱部120而得到熱處理的基板W和基板支撐部150；升降驅動部170，用于使基板W和基板支撐部150在加熱位置與冷卻位置之間升降，所述加熱位置為靠近所述加熱部120的位置，所述冷卻位置是與所述冷卻部160靠近或接觸的位置。另外，腔室110的下部可具有：排氣部180，用于將噴射到熱處理空間S的工程氣體排出。

所述加熱部120配備于向基板W的上側隔置的位置而用于將熱量供應到基板W的上表面，其可構成為照射加熱光的燈形態或者內置有加熱器而釋放熱量的板形態等。

所述加熱部120構成為靠近氣體供應部140的周圍和均灑頭130的上側，從氣體供應部140供應到均灑頭130的工程氣體借助于加熱部120而被加熱至適于工程溫度的溫度，然后通過噴射孔131而被噴射到熱處理空間S。

所述基板支撐部150用于使安置于其上表面的基板W維持固定狀態并升降，在本實施例中構成為施加到基板支撐部150的上表面的真空使得基板W被吸附于基板支撐部150。然而，所述基板支撐部150不限于真空吸附式而也可以變形為靜電吸盤之類的靜電吸附式而實施。

所述冷卻部160用于將借助于加熱部120而得到加熱處理的基板W和基板支撐部150冷卻至可搬出的溫度，冷卻部160的內部可具有可供冷卻水流動的冷卻水通道(未圖示)之類的去熱單元。

所述升降驅動部170包括借助于伺服電機或氣缸之類的驅動源的驅動而升降的升降銷171和升降支撐部172。所述升降驅動部170具有用于分別驅動所述升降銷171和升降支撐部172的專門的驅動器。

所述升降銷171構成為貫穿冷卻部160和基板支撐部150而升降，并起到如下的功能：將從移送機器人之類的基板移送裝置(未圖示)轉接得到的基板W安置于基板支撐部150上，或者將基板W從基板支撐部150隔置。

所述升降支撐部172用于支撐基板支撐部150并上下貫穿冷卻部160而可升降地構成，并起到用于使基板支撐部150及固定于此的基板W在加熱位置與冷卻位置之間升降的功能，所述加熱位置靠近加熱部120，所述冷卻位置與冷卻部160靠近或者接觸。

以下，參考圖1至圖5而說明本發明的熱處理方法。

參考圖1，活門111被開放并借助于基板移送裝置(未圖示)而將基板W通過活門111搬入腔室110的內部。此時，升降銷171貫穿冷卻部160和基板支撐部150而使上端在朝向基板支撐部150的上側突出的位置處等待，并屆時從基板移送裝置轉接得到基板W以安置于升降銷171的上端。此時，基板支撐部150被升降支撐部172所支撐以位于朝向冷卻部160的上側隔置的移送位置，基板W則被升降銷171所支撐而向基板支撐部150的上側隔置(S 1)。如果基板W被轉接到升降銷171，則基板移送裝置通過活門111而被搬出到腔室110的外部，并將活門111關閉。

另外，如圖2所示，當升降銷171下降以位于冷卻部160的內側時，曾被升降銷171所支撐的基板W被安置于基板支撐部150上(S2)，并通過將真空施加到所述基板支撐部150而使基板W被吸附于基板支撐部150的上表面(S3)。

如果基板W被吸附于基板支撐部150而得到固定，則如圖3所示，借助于升降支撐部172的向上驅動，基板支撐部150及固定于此的基板W移動到腔室110上部的加熱位置之后停止。在這樣的加熱位置處，基板W借助于加熱部120而得到加熱處理，與此同時由氣體供應部140供應的工程氣體通過均灑頭130而向基板W的上表面被均勻噴射，從而執行熱處理工序，例如執行回流焊工序(S4)。

在如上所述地執行基板W的加熱處理的過程中，冷卻部160將用于基板W和基板冷卻部150的冷卻的冷卻操作在先執行于基板W冷卻處理前，據此可在加熱處理完畢之后隨即連續地迅速執行冷卻工序。

如果加熱處理工序完畢，則如圖4所示地借助于升降支撐部172的向下驅動而將基板W和基板支撐部150移動到腔室110下部的冷卻位置。在此情況下，所述基板支撐部150和基板W布置為，靠近冷卻部160或者接觸于冷卻部160的上表面，并借助于冷卻部160的冷卻作用而對基板支撐部150和基板W進行冷卻處理(S5)。

在基板W的冷卻完畢之后，將基板W搬出到腔室110的外部。在此情況下，借助于升降支撐部172的向上驅動，而使基板支撐部150和基板W移動到圖2所示的移送位置，然后借助于升降銷171的向上驅動而使基板W與基板支撐部150隔置，于是上升到圖1所示的位置。另外，當活門111開放時，曾被升降銷171支撐的基板W借助于基板移送裝置而通過活門111被搬出到腔室110的外部。

以下，參考圖6至圖9而對本發明的熱處理裝置100中配備的基板支撐部150(150-1、150-2)和冷卻部160(160-1、160-2)的實施例進行說明。

首先參考圖6和圖7，根據本發明之一實施例的基板支撐部150(150-1)可包括：邊框部151，用于支撐基板W的外側部底面；多個連接部153，兩端連接于所述邊框部151的內側端和中央部152，并從所述中央部152以放射狀形成；多個吸入口154，在所述邊框部151和連接部153中以預定間距隔置而用于施加真空。在此情況下，在所述邊框部151與多個連接部153之間形成有開口部150a。

根據本發明之一實施例的冷卻部160(160-1)作為可用于安置基板W和基板支撐部150(150-1)而執行冷卻處理的構成要素，包括：用于在殼體165的內側分別插入安置所述邊框部151、中央部152以及連接部153的邊框槽161、中央槽162以及連接槽163；以及形成有可供所述升降銷171貫穿的貫通孔164a的冷卻板164。

所述邊框槽161、中央槽162以及連接槽163的深度形成為深度分別大于所述邊框部151、中央部152以及連接部153的高度。

根據本實施例的基板支撐部150(150-1)和冷卻部160(160-1)的構造具有如下優點：當所述基板支撐部150被安置于冷卻部160上時，安置于所述基板支撐部150的基板W的底面直接與冷卻板164的上表面接觸，基板支撐部150(150-1)則被安置于冷卻板164中形成的邊框槽161、中央槽162以及連接槽163，從而可以高效地執行基板W和基板支撐部150(150-1)的冷卻處理。

參考圖8和圖9，根據本發明之另一實施例的基板支撐部150(150-2)包括：板部155，用于支撐基板W，并形成有被升降銷171貫穿的貫通孔155a；多個圓形槽156，以所述板部155的中央為中心而以同心結構形成；多個直線槽157，從所述板部155的中央以放射狀形成，并與所述圓形槽156連通；吸入口158，形成于所述板部155的中央，用于將真空施加于所述圓形槽156和直線槽157。

根據本發明之另一實施例的冷卻部160(160-2)作為可用于安置基板W和基板支撐部150(150-2)而執行冷卻處理的構成要素，在殼體165的內側包括形成有可供升降銷171貫穿的貫通孔166a的冷卻板166。

根據本實施例的基板支撐部150(150-2)和冷卻部160(160-2)的構造具有如下優點：形成于基板支撐部150(150-2)的圓形槽156和直線槽157構成為連通于吸入口158，從而增加基板W的底面上施加真空的面積，于是可以穩定地支撐基板W，并可簡化用于將真空施加于基板支撐部150(150-2)的構造。

以上已說明優選實施例，然而本發明并不局限于上述實施例，在不脫離權利要求書中請求保護的本發明的技術思想的限度內，本發明所屬的技術領域中具有基本知識的人員可實現顯而易見的變形實施，這種變形實施屬于本發明的范圍。