JP2001085324A - ウェーハ加熱方法及びこれを適用した装置 - Google Patents

ウェーハ加熱方法及びこれを適用した装置

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JP2001085324A JP2000225962A JP2000225962A JP2001085324A JP 2001085324 A JP2001085324 A JP 2001085324A JP 2000225962 A JP2000225962 A JP 2000225962A JP 2000225962 A JP2000225962 A JP 2000225962A JP 2001085324 A JP2001085324 A JP 2001085324A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハ加熱方法及びこれを適用した装置を
提供する。 【解決手段】 ウェーハに供給するための熱を発生する
段階と、加熱及び冷却により気相及び液相に相変化する
流動性熱媒体に前記熱を伝達する段階と、前記熱により
気相に相変化された流動性熱媒体の蒸気を前記ウェーハ
の接触された固相の熱媒体に接触させて蒸気からの熱を
前記固相の熱媒体に伝達する段階と、前記固相の熱媒体
に熱を伝達した流動性熱媒体の蒸気を液体に相変化させ
る段階と、前記流動性熱媒体の蒸気から熱を吸収した固
相の熱媒体により前記ウェーハを加熱する段階とを含
む。 【効果】 ウェーハが極小の温度偏差で安定的に加熱さ
れてウェーハ及びウェーハ表面に形成される感光膜に対
する熱的衝撃が大きく抑制され、特に規則的で均一な温
度分布で加熱され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
に用いられるウェーハの加熱方法及びこれを適用した加
熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体素子を製造する工程におい
て、写真工程は半導体ウェーハ上に設計された回路パタ
ーンを形成させるためにウェーハ上に液相の感光剤(Pho
toresist: PR)を塗布して感光膜を薄く形成させる感光
液塗布段階と、塗布された感光膜を光源に露出させマス
クやレチクルのパターンを形成する露光段階と、前記パ
ターンを現像する現像段階と、前記各段階の間々にウェ
ーハを所定の温度に加熱する段階を含む。
【0003】このような写真工程は感光剤塗布器、露光
装置、現像器及びべークユニットなどを要求する。前記
塗布器、現像器及びべークユニットを一箇所に密集させ
装置間移動距離と時間を短縮することによって工程の効
率化を図った密集システム(Clustered System)の使用が
益々増加している。
【0004】前記塗布器は感光剤を薄膜の形にウェーハ
の表面に塗布する装置であって、一般にウェーハを所定
の速度に回転させて遠心力により感光液をウェーハ上に
均一に塗布させるスピンコーティング方式を採用してい
る。前記現像器は露光段階で形成されたパターンを現像
する装置であり、前記べークユニットは前記各段階の間
でウェーハを所定の温度に加熱する装置である。
【0005】半導体製造工程中になされるウェーハの加
熱は一般に4つの段階よりなる。第1段階はウェーハを
所定の温度に加熱してウェーハ表面の有機物や異物を蒸
発させるプリべーク(Pre-bake)段階であり、第2段階は
感光膜の塗布されたウェーハを加熱して感光膜を乾燥さ
せてウェーハ表面に感光膜を強く接着させるソフトべー
ク段階であり、第3段階は露光装置により所定のパター
ンに露光された感光膜を加熱する露光後べーク(Post-Ex
posure-Bake:PEB)段階であり、第4段階は感光膜からパ
ターンが現像されたウェーハを加熱してパターンをウェ
ーハに強く付着させるハードべーク(Hard bake)段階で
ある。
【0006】前記露光装置が光源としてUV(Ultra Vio
let)及びDUV(Deep Ultra Violet)を使用する場合、
露光段階で光源の波長、ウェーハ等基板の反射率及び屈
折率、感光膜の光吸収度に応じる光の回折と干渉の影響
による現像後パターンのプロファイル異常及び線幅(Cri
tical Dimension)の不均一などの問題点が発生される。
前記PEB段階はこのような問題点を減少させる方法で
露光された感光膜を所定の温度に加熱することによって
光分解されたレジンが熱拡散による再配列でプロファイ
ル断面をきれいにする。特に、DUV光源を使用する場
合には、熱処理を通して現像液に溶けやすい酸状態に変
わり、その反応メカニズムが酸連鎖反応による増幅型の
CAR(Chemically Amplified Resist)タイプの感光液
を使用するので、PEB段階でのウェーハの熱的均衡は
線幅均一性に最も敏感な影響を与える要因となる。
【0007】従って、ウェーハの加熱時、ウェーハを全
体的に均一に加熱することが収率の増加に必要である。
従来のべークユニットに適用される加熱装置は図1に示
されたように、ウェーハ100が安着される上板1の下
部に電気的熱源、即ちヒーター21が内蔵された下板2
が備えられている。図2及び図3を参照すれば、前記下
板2の上面に渦巻状の溝22が形成され、ここにヒータ
ー21が収容される。このような構造は下板2のヒータ
ー21から発生された熱が下板2から上板1に伝導され
ることによって上板1に備えられたウェーハ100が加
熱され、下板2に設けられた温度センサー(図示せず)
等により温度を検出し、これにより前記ヒーター21に
対する電力を制御して温度が与えられた所定の範囲内に
保たれる。このような従来の加熱装置は上板1と下板2
の胴体を通して熱が伝えられる構造を有しているために
上板1表面での熱分布が非常に不均一になる。
【0008】図4は従来の加熱装置により加熱されたウ
ェーハ表面の温度分布図であって、隣接した等温線間の
温度差は0.02℃である。
【0009】図示されたように、温度分布が異常に歪曲
されて不規則的であり、最高温度と最低温度との差が約
1.76℃程度である。図面においてウェーハ中心部を
横断する太線の145.31℃を示す等温線であり、B
は146.28℃を示す等温線、そしてCは144.3
2℃を示す等温線である。このような温度分布によれ
ば、従来の加熱装置によってウェーハは前記Aの等温線
を中心にその下側には温度が高まって146.28℃に
達し、その上側には温度が低まって144.32℃に達
する形に加熱される。このように不規則的で大きな温度
差は前述したように収率に大きな影響を与えるために、
いかなる方法によってでも改善されるべきである。
【0010】図5は従来の加熱装置によりウェーハを加
熱する時に部位別温度変化を示す温度−時間線図であ
り、図6はウェーハに対する温度測定ポイントを示す。
【0011】図6に示されたように従来の加熱装置によ
り加熱されたウェーハに対する温度測定ポイントはウェ
ーハの中心部と、これを同心に取り囲む二つの円弧状に
一定した間隔に配置されている。
【0012】前述したような測定ポイントから得られた
温度変化を説明すれば、図5に示されたように、各ポイ
ント別温度の変化が激しく、そして一定の時間が経った
後、図5でD時間帯において、温度が大きくドロップ
(降下)される。このような測定結果は、つまりウェー
ハが温度変化の大きな熱源により加熱されていることを
示す。このような激しい温度変化はウェーハのみならず
ウェーハに形成された感光膜に大きな熱的衝撃を加える
ために、感光膜の物理化学的性質に悪影響を及ぼす。
【0013】前述したような従来の加熱装置によれば、
前記温度分布の不規則性及び偏差によりウェーハに対す
る写真工程を成功的に行えず、よって収率が大きく低下
される。特に、回路の高集積化によって、パターンのデ
ザインルールが0.25μm、0.18μm、0.15
μmに徐々に微細化されることによって、前記問題点が
さらに大きく作用して収率がさらに劣化される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、ウェーハを安定的に加熱してウェーハ及びウェーハ
表面に形成される感光膜に対する熱的衝撃を抑制させ得
るウェーハ加熱方法及びこれを適用した加熱装置を提供
することである。
【0015】本発明の第2の目的は、ウェーハを小さな
温度偏差で加熱し得るウェーハ加熱方法及びこれを適用
した加熱装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の目的
は、下記(1)〜(27)により達成される。
【0017】(1) ウェーハに供給するための熱を発
生する段階と、加熱及び冷却により気相及び液相に相変
化する流動性熱媒体に前記熱を伝達する段階と、前記熱
により気相に相変化された流動性熱媒体の蒸気を前記ウ
ェーハの接触された固相の熱媒体に接触させて蒸気から
の熱を前記固相の熱媒体に伝達する段階と、前記固相の
熱媒体に熱を伝達した流動性熱媒体の蒸気を液体に相変
化させる段階と、前記流動性熱媒体の蒸気から熱を吸収
した固相の熱媒体により前記ウェーハを加熱する段階と
を含むことを特徴とするウェーハ加熱方法。
【0018】(2) 固相の熱媒体と熱源との間に多数
の隔離板が備えられ、流動性熱媒体が前記隔離板により
区画された空間内に位置されていることを特徴とする上
記(1)に記載のウェーハ加熱方法。
【0019】(3) 前記隔離板は多数枚備えられ、多
数の隔離板が多数の空間部を提供する格子体を形成して
いることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の
ウェーハ加熱方法。
【0020】(4) 前記格子体の単位空間部内に熱源
に接触される耐熱性多孔質体を備え、前記流動性熱媒体
を前記耐熱性多孔質体の空洞部内に収容させることを特
徴とする上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載のウ
ェーハ加熱方法。
【0021】(5) 前記固相の熱媒体と熱源との間に
前記流動性熱媒体が収容される多孔質体が備えられてい
ることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか1つ
に記載のウェーハ加熱方法。
【0022】(6) 前記多孔質体は、単一体であるこ
とを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか1つに記
載のウェーハ加熱方法。
【0023】(7) 前記多孔質体は、熱源と固相の熱
媒体の少なくとも何れか一方の側の内面に密着されてい
ることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれか1つ
に記載のウェーハ加熱方法。
【0024】(8) 熱源と固相の熱媒体との間に密閉
された溝を備え、前記溝に前記流動性媒体を収容させる
ことを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれか1つに
記載のウェーハ加熱方法。
【0025】(9) 前記溝は、前記熱源と固相の熱媒
体の内面中の何れか一方の側に形成されていることを特
徴とする上記(1)〜(8)のいずれか1つに記載のウ
ェーハ加熱方法。
【0026】(10) 前記溝は、1つの閉鎖されたル
ープを形成することを特徴とする上記(1)〜(9)の
いずれか1つに記載のウェーハ加熱方法。
【0027】(11) 前記溝は、独立して密閉された
形に多数個備えられていることを特徴とする上記(1)
〜(10)のいずれか1つに記載のウェーハ加熱方法。
【0028】(12) 前記熱源と固相の熱媒体間に密
閉された溝を備え、前記溝内に前記流動性熱媒体が収容
される冠状体が備えられていることを特徴とする上記
(1)〜(11)のいずれか1つに記載のウェーハ加熱
方法。
【0029】(13) 前記冠状体内に前記流動性媒体
が接触されるフィンが形成されていることを特徴とする
上記(1)〜(12)のいずれか1つに記載のウェーハ
加熱方法。
【0030】(14) 熱源と、ウェーハが搭載される
固相の熱媒体と、前記固相の熱媒体と熱源との間の閉鎖
された空間に位置し、加熱及び冷却により気相及び液相
に相変化する流動性熱媒体と、を具備することを特徴と
するウェーハ加熱装置。
【0031】(15) 固相の熱媒体と熱源との間に多
数の隔離板が備えられ、流動性熱媒体が前記隔離板によ
り区画された空間内に位置されていることを特徴とする
上記(14)に記載のウェーハ加熱装置。
【0032】(16) 前記隔離板は多数枚備えられ、
多数の隔離板が多数の空間部を提供する格子体を形成し
ていることを特徴とする上記(14)または(15)に
記載のウェーハ加熱方法。
【0033】(17) 前記隔離板は、前記固相の熱媒
体または熱源のうち何れか一方の側の内面に形成される
多数の溝により提供されることを特徴とする上記(1
4)〜(16)のいずれか1つに記載のウェーハ加熱装
置。
【0034】(18) 前記格子体の単位空間部内に熱
源に接触される耐熱性多孔質体を備え、前記流動性熱媒
体を前記耐熱性多孔質体の空洞部内に収容させることを
特徴とする上記(14)〜(17)のいずれか1つに記
載のウェーハ加熱装置。
【0035】(19) 前記固相の熱媒体と熱源との間
に前記流動性熱媒体が収容される多孔質体が備えられて
いることを特徴とする上記(14)〜(17)のいずれ
か1つに記載のウェーハ加熱装置。
【0036】(20) 前記多孔質体は、単一体である
ことを特徴とする上記(14)〜(19)のいずれか1
つに記載のウェーハ加熱装置。
【0037】(21) 前記多孔質体は、熱源と固相の
熱媒体のうち少なくとも何れか一方の側の内面に密着さ
れていることを特徴とする上記(14)〜(20)のい
ずれか1つに記載のウェーハ加熱装置。
【0038】(22) 前記熱源と固相の熱媒体との間
に密閉された溝を備え、前記溝に前記流動性熱媒体が収
容されていることを特徴とする上記(14)〜(21)
のいずれか1つに記載のウェーハ加熱装置。
【0039】(23) 前記溝が、前記熱源と固相の熱
媒体の内面中の何れか一方の側に形成されていることを
特徴とする上記(14)〜(22)のいずれか1つに記
載のウェーハ加熱装置。
【0040】(24) 前記溝は、1つの閉鎖されたル
ープを形成することを特徴とする上記(14)〜(2
3)のいずれか1つに記載のウェーハ加熱装置。
【0041】(25) 前記溝は独立して密閉された形
に多数個備えられていることを特徴とする上記(14)
〜(24)のいずれか1つに記載のウェーハ加熱装置。
【0042】(26) 前記熱源と固相の熱媒体間に密
閉された溝を備え、前記溝内に前記流動性熱媒体が収容
される冠状体が備えられていることを特徴とする上記
(14)〜(25)のいずれか1つに記載のウェーハ加
熱装置。
【0043】(27) 前記冠状体内に前記流動性媒体
が接触されるフィンが形成されていることを特徴とする
上記(14)〜(26)のいずれか1つに記載のウェー
ハ加熱装置。
【0044】
【発明の実施の形態】前記目的を達成するために本発明
によれば、ウェーハに供給するための熱を熱源から発生
する段階と、加熱及び冷却により気相及び液相に相変化
する流動性熱媒体に前記熱を伝達する段階と、前記熱に
より気相に相変化された流動性熱媒体の蒸気を前記ウェ
ーハの接触された固相の熱媒体に接触させて蒸気からの
熱を前記固相の熱媒体に伝達する段階と、前記固相の熱
媒体に熱を伝達した流動性熱媒体の蒸気を液体に相変化
させる段階と、前記流動性熱媒体の蒸気から熱を吸収し
た固相の熱媒体により前記ウェーハを加熱する段階とを
含むウェーハ加熱方法が提供される。
【0045】また、前記目的を達成するために本発明に
よれば、熱源と、ウェーハが搭載される固相の熱媒体
と、前記固相の熱媒体と熱源との間の閉鎖された空間に
位置し、加熱及び冷却により気相及び液相に相変化する
流動性熱媒体とを具備するウェーハ加熱装置が提供され
る。
【0046】前記本発明のウェーハ加熱方法及びこれを
適用した加熱装置において、固相の熱媒体と熱源との間
に多数の隔離板が備えられ、流動性熱媒体は前記隔離板
により区画された空間内に位置されていることが望まし
い。さらに、前記隔離板は多数の独立空間を提供する格
子体に形成されて備えられていることが望ましい。
【0047】また、前記格子体の単位空間部内に熱源に
接触される耐熱性多孔質体を備えて流動性熱媒体を前記
耐熱性多孔質体の空洞部内に収容させることが望まし
い。
【0048】本発明の他の第1の類型によれば、前記多
孔質体は前記固相の熱媒体と熱源との間に単一体として
存在でき、多孔質体は熱源と固相の熱媒体の内面に密着
でき、そうでなければ何れか一方の側の面に密着でき
る。
【0049】本発明の他の第2の類型によれば、前記流
動性熱媒体を1つの密閉された溝または管路上に存在さ
せうる。さらに、前記溝は前記固相の熱媒体の底面に形
成されたり、熱源の表面に形成でき、1つの閉鎖された
ループまたは多数の独立された形に形成し得る。
【0050】本発明の他の第3の類型によれば、前記流
動性熱媒体は前記溝に設けられる冠状体に沿って流動さ
れ、さらに冠状体の内部に流動性熱媒体が接触されるフ
ィンが備えられることが望ましい。
【0051】以下、添付した図面に基づき本発明のウェ
ーハ加熱方法及びこれを適用したウェーハ加熱装置の望
ましい実施例を詳しく説明する。
【0052】図7は本発明のウェーハ加熱方法のメカニ
ズムを示す。
【0053】図7を参照すれば、ウェーハ100が接触
される固相の熱媒体10と熱を発生する熱源20との間
に加熱及び冷却により気相及び液相に相変化する流動性
熱媒体30が備えられている。熱媒体10と熱源20に
表示された矢印は熱の移動方向を示し、流動性熱媒体3
0の矢印は、流動性熱媒体の移動方向を示す。前記固相
の熱媒体10に隣接した流動性熱媒体30は気相であ
り、熱源20に隣接した流動性熱媒体30は液相であ
る。流動性熱媒体30は前記熱源20から熱を吸収して
液相から気体化されながら固相の熱媒体10側に移動
し、固相の熱媒体10に接触されると、固相の熱媒体に
熱を伝達した(失った)後、液化されながら熱源20側
に移動する。前述したような流動性熱媒体30の熱源2
0からの吸熱と固相の熱媒体10への熱伝逹は持続的に
反復され、この過程で相変化(phase change)が発生す
る。前記流動性熱媒体の相変化は、流動性熱媒体の臨界
温度及び圧力による。
【0054】前述したような流動性熱媒体の相変化に応
じる熱伝逹構造は1つの密閉空間内でなされ、従来の加
熱装置のように熱源の胴体を通した熱伝逹に比べて非常
に迅速に行われる。前述したような流動性熱媒体の相変
化に応じる熱伝逹により前記固相の熱媒体10は全体的
に均一な分布で迅速に加熱されてその上部に位置するウ
ェーハ100に熱を伝達する。従って、ウェーハ100
は固相の熱媒体10の均一な分布の熱により迅速に均一
に加熱される。
【0055】図8及び図9に示されたように、前記熱源
20は電気的発熱装置のヒーター203と、これを収容
する上部部材201と下部部材202を具備する。前記
ヒーター203は上部部材201の底面または下部部材
202の上面に形成される溝204内に収容される。
【0056】前記流動性熱媒体30が収容される空間は
図10に示されたように複数個に区画しうる。
【0057】図10を参照すれば、固相の熱媒体10と
熱源20の間に多数の隔離板301が備えられている。
従って、流動性熱媒体30は多数の隔離板301により
区画された空間内に位置し、隔離板301による独立さ
れた空間内で相変化が起こる。
【0058】前述したような隔離板301は図11、1
2に示されたように、四角及びハニカム構造の格子体3
02に形成されて備えられている。望ましくは、前記格
子体302による隔離空間が流動性熱媒体30に対する
毛細管として作用できるように隔離空間の断面積が設計
されることが望ましい。
【0059】図13を参照すれば、図10と図11、1
2に示された格子体の単位空間部内に熱源に接触されて
いる耐熱性多孔質体303を備え、流動性熱媒体30を
耐熱性多孔質体303の空洞部内に収容させることが望
ましい。前記多孔質体303によって空洞部に収容され
ている流動性熱媒体30が迅速に加熱されて気体に相変
化されると共に、前記空洞部が流動性熱媒体30の移動
性を増進させる毛細管の役割をする。
【0060】一方、図14に示されたように前記多孔質
体303は前記固相の熱媒体10と熱源20との間に単
一体として存在し得るようにしてもよい。この際、前記
多孔質体303は熱源20と固相の熱媒体10の内面に
密着されるか、或は何れか一方の側の面に密着されう
る。
【0061】図15は流動性熱媒体30が1つの密閉さ
れた溝内に存在する実施例の断面図であり、図16は溝
101の形態を示す平面図である。図15と図16を参
照すれば、固相の熱媒体10と熱源20が密着されてお
り、これらの間の界面に流動性熱媒体30が収容される
溝101が位置する。
【0062】前記溝101は、前記固相の熱媒体10の
底面に形成され、場合に応じては熱源20の表面に形成
でき、固相の熱媒体10と熱源20との間の界面全体を
包括する面積に配置されて1つの閉鎖されたループを形
成し、流動性熱媒体30が循環できるようになってい
る。前記溝101の終端部分101aは固相の熱媒体1
0または熱源20の側面に開口されて流動性熱媒体30
の注入を可能にし、この開口部に閉鎖部10aが形成さ
れている。
【0063】このような構造においては、流動性熱媒体
30がループ状の溝101内を循環しながら、前述した
ような吸熱及び熱伝逹により相変化される。このような
構造の流動性熱媒体30の循環構造によれば、固相の熱
媒体10と熱源20が直接接続される部分が存在し、よ
ってこれを通した熱伝逹もなされる。
【0064】しかし、前記溝101を循環する流動性熱
媒体30による熱伝逹がさらに迅速に行われるので、溝
101間に存在する熱媒体10と熱源20との直接接続
部位を通すことよりは溝101を流動する流動性熱媒体
30により迅速に加熱される。
【0065】一方、前記溝101は密閉された循環構造
のループ状でなく独立した構造を有し得る。即ち、前記
溝101が前記固相の熱媒体10の底面に多数形成さ
れ、場合に応じては、熱源20の表面に形成できる。前
記多数の溝101は熱媒体10と熱源20間の界面全体
を包括するように一定の間隔に配置され、流動性熱媒体
30が独立した溝101による閉鎖空間内で相変化され
る。
【0066】図17は前述したように溝101が多数の
独立された空間を形成し、流動性熱媒体30が独立され
た溝101による閉鎖空間内で相変化される構造の一例
を示す。
【0067】図17を参照すれば、前記溝101は前記
熱源20の上面に多数形成される。溝101を相互隔離
する壁体104は三角形であって、尖った部分が固相の
熱媒体10の底面に接触されている。これは壁体104
が最小面積で前記固相の熱媒体10に接触され、これを
通した熱伝逹が最小化されるようにする。
【0068】図18を参照すれば、前記流動性熱媒体3
0は前記溝101に設置される冠状体102に沿って流
動されうる。この構造においても、前記溝101は固相
の熱媒体10と熱源20間の界面全体を包括する面積に
配置されて1つの閉鎖されたループを形成し、ここに前
記冠状体102が設置されている。
【0069】前記冠状体102は、さらに効率的な流動
性熱媒体30の相変化のために、図19に示されたよう
に流動性熱媒体30に接触されるフィン(fin)103を
具備する。前記フィン103は冠状体102に沿って流
動性熱媒体30の移動方向に形成される。一方、前記フ
ィン103は冠状体102の内壁に所定の厚さに形成さ
れる多孔質層に置換えられ得る。
【0070】前述した本発明のウェーハ加熱方法及びこ
れを適用した加熱装置において、前記流動性熱媒体はウ
ェーハの加熱のための目標温度の所定範囲内で気体-液
体の相変化可能な物質であるべきである。ウェーハ加熱
温度が200〜300℃の範囲内にあることを考慮する
と、前記流動性熱媒体として、水、エタノール、メタノ
ール、アセトン、アンモニア及びフレオンなどが使わ
れ、これは本発明の範囲を制限しない。
【0071】図20と図21は本発明により加熱された
ウェーハの表面温度分布を示す等温線図である。
【0072】図20と図21を参照すれば、ウェーハの
等温線が渦巻きのような形を保ち、特に最高温度がウェ
ーハの中心部に位置し、ウェーハの周辺に行くほど温度
が均一なパターンに低まり、特に図21が図20に比べ
てさらに望ましい等温分布を示す。
【0073】図20の等温線図において、最高温度と最
低温度との差が0.73℃であり、太線で表された部分
が155.63℃を示すと、ウェーハの中心部の温度は
156.00℃、そしてウェーハ周辺の最低温度は15
5.26℃である。
【0074】図21の等温線図において、最高温度と最
低温度との差が0.72℃であり、太線で表された部分
が155.63℃を示すと、ウェーハの中心部の温度は
155.96℃、そしてウェーハの周辺の最低温度は1
55.32℃である。
【0075】図20と図21からわかるように、本発明
によれば、ウェーハの温度分布が均一になり、特に最高
-最低温度の偏差が0.73℃及び0.72℃であっ
て、既存の如何なるウェーハの加熱方法及び装置によっ
ても得られなかった優れた結果が得られる。
【0076】一方、図22は本発明によるウェーハの加
熱時、複数の測定ポイントから得られた時間別温度変化
線図である。図22に示されたように、加熱してから急
に温度が上昇した後、経時的に熱的振動、即ち、時間帯
別温度変化が緩慢に現れ、特に従来の加熱方法による温
度の急降下地点が現れない。このような測定結果は、結
局ウェーハに対する温度変化が非常に小さく、熱的振動
が小さいためにウェーハのみならずウェーハに形成され
た感光膜に対する熱的衝撃が非常に弱いことを示す。
【0077】
【発明の効果】前述したように本発明によれば、ウェー
ハが極小の温度偏差で安定的に加熱されてウェーハ及び
ウェーハ表面に形成される感光膜に対する熱的衝撃が大
きく抑制され、特に規則的で均一な温度分布で加熱され
うる。
【0078】このような本発明は回路の高集積化によっ
て線幅が0.25μm、0.18μm、0.15μmに
益々微細化されるデザインルール下でも成功的なパター
ンの形成が可能で、よって収率を大きく高められる。
【0079】本発明のウェーハ加熱方法及びこれを適用
した加熱装置は前記実施例ないし実施の形態に限定され
ない。本発明は図示された実施例に基づいて説明した
が、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならこれより
多様な変形及び均等な他の実施例ないし実施の形態が可
能なことを理解しうる。従って、本発明の真の技術的保
護範囲は特許請求の範囲によってのみ決まるべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のべークユニットに適用される加熱装置
の概略的な断面図である。
【図2】 図1に示された加熱装置のヒーター配置構造
を示す平面図である。
【図3】 図1に示された加熱装置のヒーター配置構造
を示す部分断面図である。
【図4】 従来の加熱装置により加熱されたウェーハの
表面温度分布線図である。
【図5】 従来の加熱装置によるウェーハの加熱時に時
間変化に応じる部位別温度変化線図である。
【図6】 図5の結果を得るために、従来のウェーハ加
熱装置により加熱されたウェーハの温度測定ポイントを
示す図面である。
【図7】 本発明のウェーハ加熱方法の装置の第1実施
例の概略図である。
【図8】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第1実
施例に係る熱源の側面図である。
【図9】 図8に示された熱源の部分拡大図である。
【図10】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第2
実施例の概略的な側面図である。
【図11】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第3
実施例に係る格子体の概略的な斜視図である。
【図12】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第4
実施例に係る格子体の概略的な斜視図である。
【図13】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第5
実施例の概略的な側面図である。
【図14】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第6
実施例の概略的な側面図である。
【図15】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第7
実施例の概略的な側面図である。
【図16】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第7
実施例に係る固相の熱媒体の底面図である。
【図17】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第8
実施例の概略的な側面図である。
【図18】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第9
実施例の部分抜粋側面図である。
【図19】 本発明のウェーハ加熱方法及び装置の第1
0実施例に係る冠状体の概略的な断面図である。
【図20】 本発明により加熱されたウェーハの表面温
度分布線図である。
【図21】 本発明により加熱された他のウェーハの表
面温度分布線図である。
【図22】 本発明によるウェーハの加熱時、複数の測
定ポイントから得られた時間別温度変化線図である。
【符号の説明】
1…上板、 2…下板、10…固相
の熱媒体、 10a…閉鎖部、20…熱源、
21…ヒーター、22…溝、
30…流動性熱媒体、100…ウェーハ、
101…溝、101a…溝の終端部分、
102…冠状体、103…フィン、
104…壁体、201…上部部材、 202
…下部部材、203…ヒーター、 204…
溝、301…隔離板、 302…格子体、
303…耐熱性多孔質体。

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェーハに供給するための熱を発生する
    段階と、 加熱及び冷却により気相及び液相に相変化する流動性熱
    媒体に前記熱を伝達する段階と、 前記熱により気相に相変化された流動性熱媒体の蒸気を
    前記ウェーハの接触された固相の熱媒体に接触させて蒸
    気からの熱を前記固相の熱媒体に伝達する段階と、 前記固相の熱媒体に熱を伝達した流動性熱媒体の蒸気を
    液体に相変化させる段階と、 前記流動性熱媒体の蒸気から熱を吸収した固相の熱媒体
    により前記ウェーハを加熱する段階とを含むことを特徴
    とするウェーハ加熱方法。
  2. 【請求項2】 固相の熱媒体と熱源との間に多数の隔離
    板が備えられ、流動性熱媒体が前記隔離板により区画さ
    れた空間内に位置されていることを特徴とする請求項1
    に記載のウェーハ加熱方法。
  3. 【請求項3】 前記隔離板は多数枚備えられ、多数の隔
    離板が多数の空間部を提供する格子体を形成しているこ
    とを特徴とする請求項2に記載のウェーハ加熱方法。
  4. 【請求項4】 前記格子体の単位空間部内に熱源に接触
    される耐熱性多孔質体を備え、前記流動性熱媒体を前記
    耐熱性多孔質体の空洞部内に収容させることを特徴とす
    る請求項3に記載のウェーハ加熱方法。
  5. 【請求項5】 前記固相の熱媒体と熱源との間に前記流
    動性熱媒体が収容される多孔質体が備えられていること
    を特徴とする請求項1に記載のウェーハ加熱方法。
  6. 【請求項6】 前記多孔質体は、単一体であることを特
    徴とする請求項5に記載のウェーハ加熱方法。
  7. 【請求項7】 前記多孔質体は、熱源と固相の熱媒体の
    少なくとも何れか一方の側の内面に密着されていること
    を特徴とする請求項5または6に記載のウェーハ加熱方
    法。
  8. 【請求項8】 熱源と固相の熱媒体との間に密閉された
    溝を備え、前記溝に前記流動性媒体を収容させることを
    特徴とする請求項1に記載のウェーハ加熱方法。
  9. 【請求項9】 前記溝は、前記熱源と固相の熱媒体の内
    面中の何れか一方の側に形成されていることを特徴とす
    る請求項8に記載のウェーハ加熱方法。
  10. 【請求項10】 前記溝は、1つの閉鎖されたループを
    形成することを特徴とする請求項8または9に記載のウ
    ェーハ加熱方法。
  11. 【請求項11】 前記溝は、独立して密閉された形に多
    数個備えられていることを特徴とする請求項8または9
    に記載のウェーハ加熱方法。
  12. 【請求項12】 前記熱源と固相の熱媒体間に密閉され
    た溝を備え、前記溝内に前記流動性熱媒体が収容される
    冠状体が備えられていることを特徴とする請求項1に記
    載のウェーハ加熱方法。
  13. 【請求項13】 前記冠状体内に前記流動性媒体が接触
    されるフィンが形成されていることを特徴とする請求項
    12に記載のウェーハ加熱方法。
  14. 【請求項14】 熱源と、 ウェーハが搭載される固相の熱媒体と、 前記固相の熱媒体と熱源との間の閉鎖された空間に位置
    し、加熱及び冷却により気相及び液相に相変化する流動
    性熱媒体と、を具備することを特徴とするウェーハ加熱
    装置。
  15. 【請求項15】 固相の熱媒体と熱源との間に多数の隔
    離板が備えられ、流動性熱媒体が前記隔離板により区画
    された空間内に位置されていることを特徴とする請求項
    14に記載のウェーハ加熱装置。
  16. 【請求項16】 前記隔離板は多数枚備えられ、多数の
    隔離板が多数の空間部を提供する格子体を形成している
    ことを特徴とする請求項15に記載のウェーハ加熱方
    法。
  17. 【請求項17】 前記隔離板は、前記固相の熱媒体また
    は熱源のうち何れか一方の側の内面に形成される多数の
    溝により提供されることを特徴とする請求項15に記載
    のウェーハ加熱装置。
  18. 【請求項18】 前記格子体の単位空間部内に熱源に接
    触される耐熱性多孔質体を備え、前記流動性熱媒体を前
    記耐熱性多孔質体の空洞部内に収容させることを特徴と
    する請求項16に記載のウェーハ加熱装置。
  19. 【請求項19】 前記固相の熱媒体と熱源との間に前記
    流動性熱媒体が収容される多孔質体が備えられているこ
    とを特徴とする請求項14に記載のウェーハ加熱装置。
  20. 【請求項20】 前記多孔質体は、単一体であることを
    特徴とする請求項19に記載のウェーハ加熱装置。
  21. 【請求項21】 前記多孔質体は、熱源と固相の熱媒体
    のうち少なくとも何れか一方の側の内面に密着されてい
    ることを特徴とする請求項19または20に記載のウェ
    ーハ加熱装置。
  22. 【請求項22】 前記熱源と固相の熱媒体との間に密閉
    された溝を備え、前記溝に前記流動性熱媒体が収容され
    ていることを特徴とする請求項14に記載のウェーハ加
    熱装置。
  23. 【請求項23】 前記溝が、前記熱源と固相の熱媒体の
    内面中の何れか一方の側に形成されていることを特徴と
    する請求項22に記載のウェーハ加熱装置。
  24. 【請求項24】 前記溝は、1つの閉鎖されたループを
    形成することを特徴とする請求項22または23に記載
    のウェーハ加熱装置。
  25. 【請求項25】 前記溝は独立して密閉された形に多数
    個備えられていることを特徴とする請求項22または2
    3に記載のウェーハ加熱装置。
  26. 【請求項26】 前記熱源と固相の熱媒体間に密閉され
    た溝を備え、前記溝内に前記流動性熱媒体が収容される
    冠状体が備えられていることを特徴とする請求項14に
    記載のウェーハ加熱装置。
  27. 【請求項27】 前記冠状体内に前記流動性媒体が接触
    されるフィンが形成されていることを特徴とする請求項
    26に記載のウェーハ加熱装置。
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