热处理装置及热处理方法与流程

本发明涉及一种热处理装置及热处理方法，尤其涉及一种旨在实现热处理对象基板的热变形最小化、与此同时可在同一腔室内迅速执行基板的加热处理和冷却处理的热处理装置及热处理方法。

背景技术：

通常，作为半导体后处理工序的回流焊(reflow)工序是一种将需要焊接的焊料供应到半导体晶圆或PCB并将热量施加于该焊料而电连接电子部件或布线的工序。为了执行回流焊工序，需要执行用于加热焊料的热处理以及用于在加热后冷却的热处理，这种热处理装置根据制造商而被制作成多种多样的结构。

作为关于如上所述的热处理装置的现有技术，韩国授权专利第10-1501171号中公开有一种基板处理装置，其将多个腔室布置为圆形，并使用经由各个腔室的转台以将装载的半导体晶圆依次移送到各个腔室。

所述韩国授权专利第10-1501171号的基板处理装置中配备的回流焊处理单元中，用于吸附基板的真空吸盘的内部具有加热器，从而将热量供应给基板的底面而执行加热处理，加热处理完毕的基板被移送到专门的冷却腔室而执行冷却处理。

然而，根据这样的构造，加热器的热量以传导方式直接传递到基板的底面，从而使基板承受热冲击，因此基板可能遭受变形、损坏，而且难以执行工艺，且随着基板的加热处理和冷却处理在专门的腔室中分别执行，需要有用于在腔室之间移送基板的时间，因此基板的处理时间变长而使基板的生产性降低，并存在用于基板的加热和冷却的电力或氮气等资源的消耗量增加的问题。

技术实现要素：

本发明旨在解决如上所述的技术问题，其目的在于提供一种热处理装置及热处理方法，其可实现对象基板的热变形最小化，并可在同一腔室内迅速执行基板的加热处理和冷却处理。

用于实现如上所述的目的之本发明的一种热处理装置100，包括：腔室110，内部形成有基板的热处理空间；加热部120，配备于所述腔室110的上部而用于加热基板；基板支撑部150，可升降地配备于所述腔室110的内部，用于安置固定所述基板；冷却部160，配备于所述腔室110的下部，用于冷却借助于所述加热部120而得到热处理的基板和基板支撑部150；升降驱动部170，用于使所述基板和基板支撑部150在加热位置与冷却位置之间升降，所述加热位置靠近所述加热部120，所述冷却位置靠近所述冷却部160或者与所述冷却部160接触。

所述升降驱动部170可包括：升降销171，贯穿所述冷却部160和基板支撑部150而可升降地配备，用于使所述基板被安置于所述基板支撑部150或者从基板支撑部150隔置；升降支撑部172，上下贯穿所述冷却部160而可升降地配备，用于支撑所述基板支撑部150。

所述腔室110的上部可具有：均洒头130，用于将通过气体供应部140供应的工程气体均匀喷射到所述热处理空间。

所述加热部120可配备为靠近所述气体供应部140的周围以及所述均洒头130。

作为一实施例，所述基板支撑部150可包括：边框部151，用于支撑所述基板的外侧部；多个连接部153，两端连接于所述边框部151的内侧端和中央部152，并从所述中央部152以辐射状构成；多个吸入口154，在所述边框部151和连接部153中以预定间距隔置而用于施加真空，所述冷却部160可包括：边框槽161，用于插入安置所述边框部151；中央槽162，用于插入安置所述中央部152；连接槽163，用于插入安置所述连接部153；冷却板164，形成有贯通孔164a，所述贯通孔164a用于使所述升降销171贯穿。

所述边框槽161、中央槽162以及连接槽163的深度可形成为分别深于所述边框部151、中央部152以及连接部153的高度，以在所述基板支撑部150被安置于所述冷却部160时，使安置于所述基板支撑部150的基板接触于所述冷却板164。

作为另一实施例，所述基板支撑部150可包括：板部155，用于支撑所述基板，并形成有用于使所述升降销171贯穿的贯通孔155a；多个圆形槽156，以所述板部155的中央为中心而以同心结构形成；多个直线槽157，从所述板部155的中央以辐射状形成，并与所述圆形槽156连通；吸入口158，形成于所述板部155的中央而用于将真空施加于所述圆形槽156和直线槽157，其中，所述冷却部160可包括：冷却板166，形成有贯通孔166a，所述贯通孔166a用于使所述升降销171贯穿。

根据本发明的一种热处理方法，可包括如下步骤：步骤a，将基板搬入到腔室110内，并将基板安置固定于基板支撑部150上；步骤b，使基板和基板支撑部150上升至所述腔室110的上部的加热位置，并借助于加热部120而对基板执行加热处理；步骤c，在加热处理完毕之后，使所述基板和基板支撑部150下降至所述腔室110的下部的冷却位置，并借助于冷却部160而对基板和基板支撑部150执行冷却处理；步骤d，在冷却处理完毕之后，使所述基板和基板支撑部150上升至移送位置，然后将基板搬出到腔室110的外部。

在执行所述步骤b的过程中，所述冷却部160可执行用于冷却基板和基板支撑部150的冷却操作，以使加热处理步骤与冷却处理步骤连续执行。

在所述步骤b中，借助于所述加热部120而得到加热的工程气体在所述腔室110的内部通过均洒头130而被均匀喷射。

根据本发明，在腔室的上部配备用于基板的加热处理的加热部，并在腔室的下部配备用于被加热的基板和基板支撑部的冷却处理的冷却部，且在腔室的加热位置与冷却位置之间配备用于使基板和基板支撑部升降的升降驱动部，从而提高对基板上表面的加热效率，与此同时可防止基板的热变形引起的损坏。

并且，通过使基板上升而借助于加热部执行基板的加热处理，并在加热处理完毕之后使基板下降而借助于冷却部执行冷却处理，据此可以在同一腔室内连续地迅速执行加热处理和冷却处理，因此可缩短工序时间，并可节省为了基板的加热及冷却处理而消耗的能量。

附图说明

图1为表示根据本发明的热处理装置中基板被搬入腔室内部的情形的操作状态图。

图2为表示根据本发明的热处理装置中基板被安置于基板支撑部上的情形的操作状态图。

图3为表示根据本发明的热处理装置中基板上升到加热位置的情形的操作状态图。

图4为表示根据本发明的热处理装置中基板下降到冷却位置的情形的操作状态图。

图5为根据本发明的热处理方法的顺序图。

图6为根据本发明之一实施例的基板支撑部和冷却部的分解立体图。

图7为图6的结合立体图。

图8为根据本发明之另一实施例的基板支撑部和冷却部的分解立体图。

图9为图8的结合立体图。

符号说明

100：热处理装置 110：腔室

111：活门 120：加热部

130：均洒头 131：喷射孔

140：气体供应部 150、150-1、150-2：基板支撑部

150a：开口部 151：边框部

152：中央部 153：连接部

154：吸入口 155：板部

155a：贯通孔 156：圆形槽

157：直线槽 158：吸入口

160、160-1、160-2：冷却部 161：边框槽

162：中央槽 163：连接槽

164：冷却板 164a：贯通孔

165：壳体 166：冷却板

166a：贯通孔 170：升降驱动部

171：升降销 172：升降支撑部

180：排气部

具体实施方式

以下，参考附图而对本发明的优选实施例的构造和作用进行详细说明。

参考图1，本发明的热处理装置100可具有：腔室110，内部形成有用于对基板W进行热处理的空间S，一侧具有通过开闭使基板W得到搬入/搬出的活门111；加热部120，配备于所述腔室110的上部而对基板W进行加热；均洒头130，配备于所述加热部120的下侧，形成有多个喷射孔131，用于将通过气体供应部140而得到供应的工程气体均匀喷射到热处理空间S；基板支撑部150，可升降地配备于所述腔室110的内部，用于安置固定基板W；冷却部160，配备于所述腔室110的下部而用于冷却借助于加热部120而得到热处理的基板W和基板支撑部150；升降驱动部170，用于使基板W和基板支撑部150在加热位置与冷却位置之间升降，所述加热位置为靠近所述加热部120的位置，所述冷却位置是与所述冷却部160靠近或接触的位置。另外，腔室110的下部可具有：排气部180，用于将喷射到热处理空间S的工程气体排出。

所述加热部120配备于向基板W的上侧隔置的位置而用于将热量供应到基板W的上表面，其可构成为照射加热光的灯形态或者内置有加热器而释放热量的板形态等。

所述加热部120构成为靠近气体供应部140的周围和均洒头130的上侧，从气体供应部140供应到均洒头130的工程气体借助于加热部120而被加热至适于工程温度的温度，然后通过喷射孔131而被喷射到热处理空间S。

所述基板支撑部150用于使安置于其上表面的基板W维持固定状态并升降，在本实施例中构成为施加到基板支撑部150的上表面的真空使得基板W被吸附于基板支撑部150。然而，所述基板支撑部150不限于真空吸附式而也可以变形为静电吸盘之类的静电吸附式而实施。

所述冷却部160用于将借助于加热部120而得到加热处理的基板W和基板支撑部150冷却至可搬出的温度，冷却部160的内部可具有可供冷却水流动的冷却水通道(未图示)之类的去热单元。

所述升降驱动部170包括借助于伺服电机或气缸之类的驱动源的驱动而升降的升降销171和升降支撑部172。所述升降驱动部170具有用于分别驱动所述升降销171和升降支撑部172的专门的驱动器。

所述升降销171构成为贯穿冷却部160和基板支撑部150而升降，并起到如下的功能：将从移送机器人之类的基板移送装置(未图示)转接得到的基板W安置于基板支撑部150上，或者将基板W从基板支撑部150隔置。

所述升降支撑部172用于支撑基板支撑部150并上下贯穿冷却部160而可升降地构成，并起到用于使基板支撑部150及固定于此的基板W在加热位置与冷却位置之间升降的功能，所述加热位置靠近加热部120，所述冷却位置与冷却部160靠近或者接触。

以下，参考图1至图5而说明本发明的热处理方法。

参考图1，活门111被开放并借助于基板移送装置(未图示)而将基板W通过活门111搬入腔室110的内部。此时，升降销171贯穿冷却部160和基板支撑部150而使上端在朝向基板支撑部150的上侧突出的位置处等待，并届时从基板移送装置转接得到基板W以安置于升降销171的上端。此时，基板支撑部150被升降支撑部172所支撑以位于朝向冷却部160的上侧隔置的移送位置，基板W则被升降销171所支撑而向基板支撑部150的上侧隔置(S 1)。如果基板W被转接到升降销171，则基板移送装置通过活门111而被搬出到腔室110的外部，并将活门111关闭。

另外，如图2所示，当升降销171下降以位于冷却部160的内侧时，曾被升降销171所支撑的基板W被安置于基板支撑部150上(S2)，并通过将真空施加到所述基板支撑部150而使基板W被吸附于基板支撑部150的上表面(S3)。

如果基板W被吸附于基板支撑部150而得到固定，则如图3所示，借助于升降支撑部172的向上驱动，基板支撑部150及固定于此的基板W移动到腔室110上部的加热位置之后停止。在这样的加热位置处，基板W借助于加热部120而得到加热处理，与此同时由气体供应部140供应的工程气体通过均洒头130而向基板W的上表面被均匀喷射，从而执行热处理工序，例如执行回流焊工序(S4)。

在如上所述地执行基板W的加热处理的过程中，冷却部160将用于基板W和基板冷却部150的冷却的冷却操作在先执行于基板W冷却处理前，据此可在加热处理完毕之后随即连续地迅速执行冷却工序。

如果加热处理工序完毕，则如图4所示地借助于升降支撑部172的向下驱动而将基板W和基板支撑部150移动到腔室110下部的冷却位置。在此情况下，所述基板支撑部150和基板W布置为，靠近冷却部160或者接触于冷却部160的上表面，并借助于冷却部160的冷却作用而对基板支撑部150和基板W进行冷却处理(S5)。

在基板W的冷却完毕之后，将基板W搬出到腔室110的外部。在此情况下，借助于升降支撑部172的向上驱动，而使基板支撑部150和基板W移动到图2所示的移送位置，然后借助于升降销171的向上驱动而使基板W与基板支撑部150隔置，于是上升到图1所示的位置。另外，当活门111开放时，曾被升降销171支撑的基板W借助于基板移送装置而通过活门111被搬出到腔室110的外部。

以下，参考图6至图9而对本发明的热处理装置100中配备的基板支撑部150(150-1、150-2)和冷却部160(160-1、160-2)的实施例进行说明。

首先参考图6和图7，根据本发明之一实施例的基板支撑部150(150-1)可包括：边框部151，用于支撑基板W的外侧部底面；多个连接部153，两端连接于所述边框部151的内侧端和中央部152，并从所述中央部152以放射状形成；多个吸入口154，在所述边框部151和连接部153中以预定间距隔置而用于施加真空。在此情况下，在所述边框部151与多个连接部153之间形成有开口部150a。

根据本发明之一实施例的冷却部160(160-1)作为可用于安置基板W和基板支撑部150(150-1)而执行冷却处理的构成要素，包括：用于在壳体165的内侧分别插入安置所述边框部151、中央部152以及连接部153的边框槽161、中央槽162以及连接槽163；以及形成有可供所述升降销171贯穿的贯通孔164a的冷却板164。

所述边框槽161、中央槽162以及连接槽163的深度形成为深度分别大于所述边框部151、中央部152以及连接部153的高度。

根据本实施例的基板支撑部150(150-1)和冷却部160(160-1)的构造具有如下优点：当所述基板支撑部150被安置于冷却部160上时，安置于所述基板支撑部150的基板W的底面直接与冷却板164的上表面接触，基板支撑部150(150-1)则被安置于冷却板164中形成的边框槽161、中央槽162以及连接槽163，从而可以高效地执行基板W和基板支撑部150(150-1)的冷却处理。

参考图8和图9，根据本发明之另一实施例的基板支撑部150(150-2)包括：板部155，用于支撑基板W，并形成有被升降销171贯穿的贯通孔155a；多个圆形槽156，以所述板部155的中央为中心而以同心结构形成；多个直线槽157，从所述板部155的中央以放射状形成，并与所述圆形槽156连通；吸入口158，形成于所述板部155的中央，用于将真空施加于所述圆形槽156和直线槽157。

根据本发明之另一实施例的冷却部160(160-2)作为可用于安置基板W和基板支撑部150(150-2)而执行冷却处理的构成要素，在壳体165的内侧包括形成有可供升降销171贯穿的贯通孔166a的冷却板166。

根据本实施例的基板支撑部150(150-2)和冷却部160(160-2)的构造具有如下优点：形成于基板支撑部150(150-2)的圆形槽156和直线槽157构成为连通于吸入口158，从而增加基板W的底面上施加真空的面积，于是可以稳定地支撑基板W，并可简化用于将真空施加于基板支撑部150(150-2)的构造。

以上已说明优选实施例，然而本发明并不局限于上述实施例，在不脱离权利要求书中请求保护的本发明的技术思想的限度内，本发明所属的技术领域中具有基本知识的人员可实现显而易见的变形实施，这种变形实施属于本发明的范围。