JP2001093795A - ウェーハを加熱するための方法と装置及びウェーハ上にフォトレジストフィルムをベイキングするための方法と装置 - Google Patents

ウェーハを加熱するための方法と装置及びウェーハ上にフォトレジストフィルムをベイキングするための方法と装置

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JP2001093795A JP2000225991A JP2000225991A JP2001093795A JP 2001093795 A JP2001093795 A JP 2001093795A JP 2000225991 A JP2000225991 A JP 2000225991A JP 2000225991 A JP2000225991 A JP 2000225991A JP 2001093795 A JP2001093795 A JP 2001093795A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体を加熱するために第１固体熱伝達媒体に
熱を供給する。 【解決手段】 本発明は熱は第１固体熱伝達媒体で流体
熱伝達媒体３０に伝えられて、流体熱伝達媒体３０は相
互連結されてそれぞれ液体を内蔵した多数の蒸発孔に分
割される。液体は多数の蒸発孔のそれぞれで熱により多
数の蒸気部に蒸発されて、多数の蒸気部は物体に向かっ
て上方に平行に案内される。蒸気部は第２固体熱伝達媒
体と接して第２固体熱伝達媒体を加熱することによっ
て、第２固体熱伝達媒体に熱を伝達する。第２固体熱伝
達媒体は物体と熱的に接触して物体に熱を伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はウェーハ加熱方法、
ウェーハ上にフォトレジストフィルムをベイキングする
ための方法、ウェーハ加熱装置、及びウェーハ上にフォ
トレジストフィルムをベイキングするための装置に関す
るもので、より詳細にはフォトレジストパターンを形成
するためのフォトリソグラフィ工程中にウェーハを均一
に加熱する方法、フォトレジストパターンを形成するた
めにウェーハ上にフォトレジストフィルムを均一にベイ
キングする方法、前記加熱方法を遂行するための装置、
及び前記ベイキング方法を遂行するための装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子を製造する方法は通常フォト
リソグラフィ工程を含み、フォトリソグラフィ工程中に
ウェーハを液体フォトレジストに塗布してフォトレジス
トフィルムを形成する。光源により生成されてマスクま
たはレチクル(reticle)を通過した光にフォトレジスト
フィルムを露出させてフォトレジストフィルムにパター
ンを形成する。その後、パターンを現像し、前記過程を
たどる間に数回ウェーハを所定温度で加熱する。
【０００３】したがって、前記フォトリソグラフィ工程
を遂行する装置はフォトレジスト塗布器(coater)、露光
装置、現像器、及びベイキングユニットを必要とする。
このような技術において現在の傾向は、フォトレジスト
塗布器、現像器及びベイキングユニットが一つの場所に
密集しているシステムを使用して、装置から装置にウェ
ーハを移送することに必要な距離を最小化してそれによ
りウェーハを移送することに必要な時間を最小化するこ
とである。換言すれば、密集型システムは、高い効率で
従来のフォトリソグラフィ工程を遂行することができ
る。
【０００４】フォトレジスト塗布器は、通常、ウェーハ
を所定速度で回転させながら、回転するウェーハにフォ
トレジスト溶液を噴射するスピンコーティング方法を遂
行するタイプのものである。その結果、フォトレジスト
溶液は遠心力によりウェーハ上に均一に噴射される。
【０００５】半導体素子を製造する間にウェーハを加熱
する工程は一般的に四つの段階の工程を含む。第１段階
はウェーハを所定の温度で加熱してウェーハ表面の有機
物または異物を蒸発させる予備焼きなまし(pre-baking)
段階である。第２段階はフォトレジストをウェーハに塗
布した直後にウェーハを加熱してフォトレジストを乾燥
させてウェーハの表面にフォトレジストフィルムを堅固
に付着させるソフト-ベイキング段階である。第３段階
は露出されたフォトレジストを加熱する露光後ベイキン
グ段階である。第４段階はフォトレジストフィルムを現
像するやいなやウェーハを加熱して生成されたフォトレ
ジストパターンをウェーハ表面に堅固に付着させるハー
ドベイキング段階である。
【０００６】露光装置が紫外線光源と深紫外線光源を具
備する場合、光は回折してウェーハのような基板の反射
率及び屈折率と光が照射されるフォトレジストフィルム
の吸収度によって干渉を起こす。次いで、干渉現象によ
りフォトレジストのパターン形態が非正常的になってパ
ターンの線幅が不均一になる。露光後ベイキング段階は
前記問題を補償するように行われる。
【０００７】露光後ベイキング段階で、露光されたフォ
トレジストフィルムは、所定温度で加熱して熱拡散によ
り光分解された樹脂を再配列することによって露光され
たパターンのプロファイル断面が洗浄される。露光で紫
外線光を使用する場合に、化学的に増幅されたレジスト
をフォトレジストとして使用する。化学的に増幅された
レジスト中の一部は、熱処理されて現像液により溶解で
きる酸状態に変わる。また、化学的に増幅されたレジス
トは連鎖反応により変化されて、そのため露光後ベイキ
ング段階でウェーハ全体に均一に加えられた熱は、フォ
トレジストパターンの線幅を均一にすることに最も大き
な影響を及ぼす。
【０００８】したがって、収率を向上させることにおい
てウェーハ表面全体を均一に加熱することが非常に重要
である。図１に示したように、従来のベイキングユニッ
トの加熱装置は、電気的熱源、すなわちヒーター２１に
設置される下部板２を含む。ヒーター２１は、ウェーハ
１００を支持する上部板１の下面の真下に配置されてい
る。図２と図３を参照すれば、前記下部板２の上面に螺
旋形溝２２が形成され、ヒーター２１は前記溝２２に固
定される。このような構造はヒーター２１で発生した熱
が下部板２で上部板１に伝えられて上部板１上のウェー
ハ１００を加熱するようになる。また、下部板２に装着
された温度センサー(図示せず)を利用して上部板１の温
度を検出することによってヒーター２１の電力をフィー
ドバック方式で制御して、温度を所定範囲内で維持させ
る。従来の加熱装置は、上部板１と下部板２のそれぞれ
の本体を通じて熱を伝達する。したがって、以下で説明
するように、上部板１の表面は熱分布が不均一になる。
【０００９】図４は従来の加熱装置で加熱したウェーハ
の表面での温度分布を例示した線図で、隣接した等温線
間の温度差は約０．０２℃である。図４に図示したよう
に、温度分布が不規則的で非正常的に歪曲されており、
最低温度と最高温度の差は約１．７６℃である。図面
で、ウェーハの中心部を通る太い等温線(A）は１４５．
３１℃を表し、等温線(B）は１４６．２８℃を表し、等
温線(C）は１４４．３２℃を示す。このような温度分布
を通じて分かるように、ウェーハ表面の温度は太い等温
線(A）の一側で徐々に高まりウェーハの周縁部では１４
６．２８℃まで上昇して、太い等温線(A）の他の側部で
は徐々に低くなりウェーハの他の周縁部では１４４．３
２℃まで落ちる。このように不規則な温度分布と大きい
温度差は前述したように収率に相当な影響を及ぼす。し
たがって、あらゆる方法を利用してウェーハを加熱する
ことによって発生した温度分布を改善しなければならな
い。
【００１０】図５は従来の加熱装置で加熱したウェーハ
の温度変化を示した温度−時間グラフであり、図６はウ
ェーハ表面の温度を測定した位置を示した図面である。
温度測定位置は、ウェーハ表面の中心部及びその中心部
と同心である二つの円弧上の種々の地点である。
【００１１】前述した地点で読み出した温度の変化を参
照すれば、図５に示したように、温度は決められた時間
と測定地点ごとに非常に違っている。その上、所定の時
間が経過した後に、温度は急激に落ちる(図面でD区
域)。このように大きな温度差はウェーハだけでなくウ
ェーハ上に形成されたフォトレジストフィルムにも重大
な熱衝撃を加えるようになる。このような熱衝撃はフォ
トレジストフィルムの物理化学的性質に悪影響を及ぼ
す。
【００１２】したがって、前述した従来の加熱装置はウ
ェーハ上に正常的な形態と均一な線幅を有するフォトレ
ジストを形成することにおいてうまくフォトリソグラフ
ィ工程を行うことを妨害する。このような問題点は、パ
ターンの設計が回路の高集積化に対する要求に相応して
順次微細化されることによって(例えば、０．２５μ
ｍ、０．１８μｍ、及び０．１５μｍ)、特に深刻化し
ている。したがって、従来の加熱装置は収率を向上させ
ることに障害になっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前述した点を考慮し
て、本発明の第１目的はウェーハのような物体を均一に
加熱するための方法と装置を提供することにある。
【００１４】本発明の第２目的はウェーハ及びウェーハ
上に形成されたフォトレジストフィルムに加えられる熱
衝撃を回避し又は少なくとも最小化するためにウェーハ
を均一に加熱するための方法と装置を提供することにあ
る。
【００１５】本発明の第３目的は加えられた熱衝撃を回
避し又は少なくとも最小化して熱衝撃により誘発された
線幅変化を減らすためにウェーハ上のフォトレジストフ
ィルムを均一にベイキングするための方法と装置を提供
することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の一様態によれ
ば、物体を均一に加熱するための方法において、第１固
体熱伝達媒体に熱を供給する。前記熱は前記第１固体熱
伝達媒体から相互連結されてそれぞれ液体が内蔵された
多数の蒸発孔で分割された流体熱伝達媒体に伝えられ
る。前記熱により前記液体が前記それぞれの蒸発孔内で
多数の蒸気部に蒸発され、前記多数の蒸気部は前記物体
に向かって上方に平行に案内される。前記蒸気部は第２
固体熱伝達媒体と接触して前記第２固体熱伝達媒体を加
熱することによって、前記第２固体熱伝達媒体に熱を伝
達する。前記第２固体熱伝達媒体は前記物体と熱的に接
して前記熱を前記物体に伝達する。
【００１７】本発明の他の様態によれば、ウェーハ上に
フォトレジストフィルムをベイキングするための方法に
おいて、ウェーハにフォトレジスト溶液を塗布してフォ
トレジストフィルムを形成する。前記フォトレジストフ
ィルムを光に露出させた後、前記ウェーハを高熱板上に
移送する。高熱板で、第１固体熱伝達媒体に熱を供給す
る。前記熱は第１固体熱伝達媒体から相互連結されてそ
れぞれ液体が内蔵された多数の蒸発孔に分割された流体
熱伝達媒体に伝えられる。前記熱により前記液体はそれ
ぞれの蒸発孔内で多数の蒸気部に蒸発して、前記多数の
蒸気部は前記ウェーハに向かって上方に平行に案内され
る。前記蒸気部は第２固体熱伝達媒体と接触して前記熱
を前記第２固体熱伝達媒体に伝達する。前記第２熱伝達
媒体は前記物体と熱的に接触して前記熱を前記ウェーハ
に伝達する。
【００１８】本発明のまた他の様態によれば、ウェーハ
を加熱するための前述した方法は、フォトレジストパタ
ーンを形成することに利用することもできる。ウェーハ
上にフォトレジスト溶液を塗布した後、前記フォトレジ
ストフィルムを深紫外線光のような光に露出させる。前
記露出されたフォトレジストフィルムは、現像して第１
大きさの第１開口を有する第１フォトレジストパターン
を形成する。前述した加熱方法で前記ウェーハを所定温
度で加熱して、前記第１フォトレジストパターンをリフ
ローさせ前記第１大きさより小さな第２大きさを有する
第２開口を具備した第２フォトレジストパターンを形成
する。
【００１９】本発明の他の様態によれば、物体を加熱す
るための装置は、第１固体熱伝達媒体と、相互連結され
た多数の蒸発孔に分割されて前記第１固体熱伝達媒体と
熱的に結合された流体熱伝達媒体を含む。前記装置は、
前記流体熱伝達媒体と熱的に結合されて前記物体と熱的
に接触する第２熱伝達媒体をさらに含む。前記多数の蒸
発孔は前記第１固体熱伝達媒体と前記第２固体熱伝達媒
体との間の同一平面上で延長される。
【００２０】本発明のまた他の様態によれば、ウェーハ
を加熱するための装置は、加熱要素、前記加熱要素と熱
的に結合された固体の下部熱伝達媒体、前記固体の下部
熱伝達媒体の上面に熱的に結合される第１固体熱伝達媒
体、そしてウェーハ装着面を具備して前記ウェーハ装着
面の反対側の面が前記第１固体熱伝達媒体と熱的に結合
される第２固体熱伝達媒体を含む。前記装置は、前記第
１固体熱伝達媒体と前記第２固体熱伝達媒体間に位置し
て相互連結された多数の蒸発孔により形成された流体熱
伝達媒体をさらに含む。
【００２１】以上のような本発明の目的と別の特徴及び
長所などは次に参照する本発明の好適な実施形態に対す
る以下の説明から明確になるであろう。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい実施形態
に対して詳細に説明する。まず、図７を参照すれば、本
発明の第１実施形態によるウェーハ加熱装置は、ウェー
ハ１００との接触方向に前記ウェーハ１００を支持する
固体熱伝達媒体１０、熱源２０、及び前記固体熱伝達媒
体１０と前記熱源２０との間に配置される流体熱伝達媒
体３０を含む。
【００２３】前記流体熱伝達媒体３０の状態は、前記媒
体を前記熱源２０に加熱して前記媒体を冷却させること
によって蒸気状態と液体状態で相変化させることができ
る。ここで、前記固体熱伝達媒体１０と前記熱源２０で
の矢印は熱の移動方向を表して、前記流体熱伝達媒体３
０での矢印は前記流体熱伝達媒体３０の移動方向を示
す。前記固体熱伝達媒体１０に隣接した前記流体熱伝達
媒体３０のうち一部は蒸気状態（vapor）であり、前記
熱源２０に隣接した前記流体熱伝達媒体３０のうち一部
は液体状態(liquid)である。前記流体熱伝達媒体３０は
前記熱源２０から熱を吸収して、前記固体熱伝達媒体１
０に向かって移動して、移動中に蒸発する。前記流体熱
伝達媒体３０の蒸気が前記固体熱伝達媒体１０と接触す
れば、前記流体熱伝達媒体３０の蒸気は前記固体熱伝達
媒体１０に熱を伝達する。
【００２４】前記熱が伝えられれば前記蒸気は冷却され
て凝縮され、生成された液体は前記熱源２０に向けて移
動する。前記流体熱伝達媒体３０が前記熱源２０から熱
を吸収して前記固体熱伝達媒体１０に熱を伝達する過程
は連続的なサイクルであり、その間に前記流体熱伝達媒
体３０の相変化が連続的に生じる。前記流体熱伝達媒体
の相変化は前記流体熱伝達媒体の臨界温度及び圧力によ
って左右される。
【００２５】前記熱伝達サイクルは本発明による閉鎖空
間で生じて、従来の加熱装置で発生する前記熱伝達サイ
クルに比べて非常に早い。本発明の前記流体熱伝達媒体
は前記固体熱伝達媒体１０の表面に熱を迅速かつ均一に
伝達して、前記固体熱伝達媒体１０の表面に熱が伝えら
れるやいなや前記熱は前記固体熱伝達媒体１０が支持し
ている前記ウェーハ１００で均一に伝えられる。したが
って、前記ウェーハ１００の表面は前記熱により迅速か
つ均一に加熱されて、前記固体熱伝達媒体１０全体にわ
たり均一に分布される。
【００２６】図８及び図９に示したように、前記熱源２
０は加熱用電気コイルを具備するヒーター２０３と前記
ヒーター２０３が内蔵される上部及び下部ヒーターブロ
ック２０１，２０２を含む。より詳細には、前記ヒータ
ー２０３は前記上部ヒーターブロック２０１の下面また
は前記下部ヒーターブロック２０２の上面に形成された
溝２０４に内蔵される。
【００２７】本発明の第２実施形態によれば、前記流体
熱伝達媒体３０が内蔵される空間は、図１０に示したよ
うに多数の区域に分割することができる。
【００２８】図１０を参照すれば、多数のパーティショ
ン３０１が前記固体熱伝達媒体１０と前記熱源２０との
間に設置される。したがって、前記流体熱伝達媒体３０
は、前記多数のパーティション３０１により分割された
前記区域内に位置して、前記多数のパーティション３０
１により決められた独立の空間で相変化が生じる。
【００２９】前記パーティション３０１は、図１１
（A）と図１１（B）に図示したように長方形または蜂の
巣形状の格子３０２とから構成することもできる。前記
格子３０２のユニットの断面は、前記ユニットが前記流
体熱伝達媒体３０に対して毛細管の役割をするように構
成することが望ましい。
【００３０】図１２を参照すれば、本発明の第３実施形
態によれば、不連続断面を有する耐火性の多孔性本体３
０３は、前記熱源２０と接触している前記格子３０２の
ユニット内に提供される。前記流体熱伝達媒体３０が、
前記耐火性の多孔性本体３０３に充填される。したがっ
て、前記耐火性の多孔性本体３０３の空洞内に含まれた
前記流体熱伝達媒体３０を速かに加熱して蒸発させるこ
とができる。また、前記空洞は毛細管役割をして、前記
流体熱伝達媒体３０の移動を促進させる。
【００３１】これとは別に、図１３に示したように、本
発明の第４実施形態による耐火性の多孔性本体３０３は
前記固体熱伝達媒体１０と前記熱源２０との間に配置さ
れた単一体である。この場合に、前記耐火性の多孔性本
体３０３は前記熱源２０と前記固体熱伝達媒体１０すべ
ての内面または前記熱源２０または前記固体熱伝達媒体
１０の内面に堅固に接着される。
【００３２】図１４と図１５は本発明の第５実施形態に
よる加熱装置を示す。本実施形態において、前記固体熱
伝達媒体１０は前記熱源２０に接着されて、前記流体熱
伝達媒体３０が内蔵された溝１０１は前記固体熱伝達媒
体１０と前記熱源２０との間の境界面に形成されてい
る。
【００３３】特に、前記溝１０１は前記固体熱伝達媒体
１０の底面に形成されている。しかし、前記溝１０１は
いくつかの環境で前記熱源２０の表面に形成することも
できる。前記溝１０１は前記固体熱伝達媒体１０と前記
熱源２０との間の境界面で閉鎖ループを形成し、前記閉
鎖ループを通じて前記流体熱伝達媒体３０が循環するこ
とができる。前記溝１０１の端部１０１aは前記固体熱
伝達媒体１０または前記熱源２０の側面で開放されてお
り、前記流体熱伝達媒体３０が前記溝１０１内に位置す
ることができる。栓１０aで前記溝１０１の開放端部１
０１aを密閉する。
【００３４】前述した構成において、前記流体熱伝達媒
体３０が前記溝１０１に沿って循環する間に、前記流体
熱伝達媒体３０は前述したように熱吸収及び熱伝達によ
って相が変わる。前記流体熱伝達媒体３０のループは、
前記固体熱伝達媒体１０と前記熱源１０が互いに直接接
する部分で終了される。したがって、熱は、前記固体熱
伝達媒体１０と前記熱源２０の接点部を通じて前記熱源
２０から前記固体熱伝達媒体１０にさらに伝えられる。
【００３５】しかし、前記溝１０１内で循環する前記流
体熱伝達媒体３０を通した熱伝達は、前記固体熱伝達媒
体１０と前記熱源２０の接点部を通じて直接熱伝達する
ことよりはるかに速い速度で進行される。
【００３６】一方、前記溝１０１は、単一閉鎖ループの
形状とは別の形状を有することができる。すなわち、前
記固体熱伝達媒体１０の前記下面または前記熱源２０の
表面に多数の溝１０１を形成することができる。前記多
数の溝１０１は、前記固体熱伝達媒体１０と前記熱源２
０との間の前記境界面を横切る長方形の隙間に位置す
る。それぞれの溝は不連続閉鎖空間を形成して、前記不
連続閉鎖空間で前記流体熱伝達媒体３０の相が変わる。
【００３７】図１６は本発明の第６実施形態を表し、前
記実施形態で前記溝１０１は前述したように多数の独立
空間を形成する。図１６を参照すれば、多数の溝１０１
は前記熱源２０の前記上部面に形成される。前記溝１０
１を互いに分離する壁部１０４は三角形断面形状を有す
る。それぞれの三角形壁部１０４の頂点は前記固体熱伝
達媒体１０の前記下面と接する。前記壁部１０４と前記
固体熱伝達媒体１０間の接触を最小化することによっ
て、前記固体熱伝達媒体１０から前記壁部１０４への熱
伝達が最小化される。
【００３８】図１７は本発明の第７実施形態を表し、前
記実施形態で冠状体１０２が前記溝１０１内で延長され
る。前記流体熱伝達媒体は前記冠状体１０２内に内蔵さ
れる。前述した構造において、前記溝１０１は、前記固
体熱伝達媒体１０と前記熱源２０との間の境界面で前記
閉鎖ループ内に延長される。
【００３９】図１８を参照すれば、前記冠状体１０２
は、前記流体熱伝達媒体３０の相変化を促進させるため
に前記流体熱伝達媒体３０と接するピン１０３を含む。
前記ピン１０３は前記冠状体１０２に沿って前記流体熱
伝達媒体３０が移動する方向の軸方向に延長される。前
記ピン１０３の代替物として、所定の厚さを有する多孔
性層を前記冠状体１０２の内壁部上に形成することがで
きる。
【００４０】前述したように本発明によれば、前記流体
熱伝達媒体は、半導体製造工程、例えばフォトリソグラ
フィ工程中にウェーハを加熱するように設定された所定
の温度範囲内でその相が蒸気と液体との間で変更できる
ものでなければならない。ウェーハを加熱する目標温度
が２００℃と３００℃である点を考慮すれば、前記流体
熱伝達媒体は水、エタノール、メタノール、アセトン、
アンモニア、またはフレオン（商標）でありうる。しか
し、前記流体熱伝達媒体は水、エタノール、メタノー
ル、アセトン、アンモニア、またはフレオン（商標）に
限定されない。
【００４１】特に、本発明の多様な実施形態に使用する
液体を選択することは、物体を加熱する温度範囲によっ
て大きく左右されることである。本発明を限定しなかっ
たが、下の表は表示した温度範囲で使用できる液体の種
々の例を示す。
【表１】
【００４２】その上、前記固体熱伝達媒体用材料の選択
は使用する液体によって大きく左右される。本発明を限
定しなかったが、次の表は表示した流体を推奨される材
料または適合しない材料の例を示す。
【００４３】
【表２】
【表３】
【００４４】＜表面温度分布１＞図１９と図２０は本発
明の一実施形態による加熱装置で加熱したウェーハの表
面温度分布を示した等温線図である。前記図面から分か
るように、前記等温線は環形であり、前記ウェーハの中
心部は高温であり、前記温度は前記中心部で始まって前
記ウェーハの周縁部に向かって移動するほど均一なパタ
ーンで低くなる。図２０に示した等温分布が図１９に図
示された等温分布より望ましいということは確かであ
る。
【００４５】図１９の等温線図で、最高温度と最低温度
との間の温度差は０．７３℃であり、太い等温線は１５
５．６３℃を表して、前記ウェーハ中心部での温度は１
５６．００℃であり、ウェーハ周縁部の最低温度は１５
５．２６℃である。図２０の等温線図で、最高温度と最
低温度との間の温度差は０．７２℃であり、太い等温線
は１５５．６３℃であり、前記ウェーハ中心部での温度
は１５５．９６℃であり、前記ウェーハ周縁部の最低温
度は１５５．３２℃である。
【００４６】図１９と図２０から分かるように、前記ウ
ェーハの表面上での温度分布が均一で、特に最高温度と
最低温度との間の偏差、０．７３℃と０．７２℃は優秀
な結果であり、従来のウェーハ加熱装置では獲得できな
い。
【００４７】図２１は本発明の一実施形態による加熱装
置でウェーハを加熱する間に多数の測定地点から獲得し
た温度−時間変化を示したグラフである。図２１に図示
したように、加熱を始めた後、温度が急激に上昇して、
熱的振動、すなわち時間が経過することによる温度変化
は緩やかである。特に、従来の加熱装置を使用する時、
発生する急激な温度降下は本発明の実施形態を実施する
ときには発生しない。前記ウェーハ上での弱い温度変化
と小さな熱的振動は、前記ウェーハと前記ウェーハに形
成されたフォトレジストフィルムに非常に弱い熱衝撃が
加えられることを示す。
【００４８】前述したような本発明の前記実施形態によ
れば、温度偏差が非常に小さくウェーハを安定的に加熱
すれば、前記ウェーハとそのウェーハ上のフォトレジス
トフィルムに加えられる熱衝撃の強度が相当に減少され
る。特に、規則的で均一な温度分布で前記ウェーハを加
熱することができる。したがって、本発明は、線幅の設
計ルールが０．２５μｍ、０．１８μｍ、または０．１
５μｍであるときさえもより微細なパターンをうまく形
成できるようにして、回路集積水準を向上させることが
できて、したがって収率を相当に高められる。
【００４９】図２２は本発明の第８実施形態によるウェ
ーハ加熱装置を示した概略斜視図である。図２２を参照
すれば、ウェーハ加熱装置として機能する高温板５００
は主熱伝達体５１０と固体の下部熱伝達媒体５２０を含
み、前記主熱伝達体５１０と下部熱伝達媒体５２０はそ
れぞれ加熱するウェーハと大きさが同じであるか又はよ
り大きな円形板で形成される。前記固体の下部熱伝達媒
体５２０は前記主熱伝達体５１０の下面下に配置され
る。
【００５０】前記主熱伝達体５１０の上部面には、丸く
て浅い溝５１２が形成され加熱されるウェーハを受け入
れる。また、多数のウェーハガイド５１３が前記上部面
の周縁部に提供される。前記ウェーハガイド５１３は、
ウェーハが前記溝５１２上に配置されるとき前記ウェー
ハを案内する。前記溝５１２は前記ウェーハ上に流入さ
れる雰囲気を減少させ、望ましくない前記雰囲気の影響
を低くする。
【００５１】図２３は図２２のE−E'線に沿って取った
高温板５００の断面図である。図２４は図２３のF部分
を拡大した拡大図である。
【００５２】図２３を参照すれば、前記主熱伝達体５１
０は第１固体熱伝達媒体５１４と第２固体熱伝達媒体５
１６を含む。前記熱伝達媒体５１４，５１６は一体で形
成し、ウェーハの大きさより大きい円形板で形成するこ
とが望ましい。前記第１固体熱伝達媒体５１４は前記主
熱伝達体５１０の下部に設けられ、前記第２固体熱伝達
媒体５１６は前記主熱伝達体５１０の上部に設けられて
いる。前述したように、ウェーハを受け入れるための溝
５１２は前記第２固体熱伝達媒体５１６の上部に形成す
る。
【００５３】図面に示したように、リング形状の外側壁
部５１８は、前記第１固体熱伝達媒体５１４と前記第２
固体熱伝達媒体５１６の外側周縁部に形成する。すなわ
ち、前記第１固体熱伝達媒体５１４と前記第２固体熱伝
達媒体５１６は前記外側壁部５１８として一体で形成す
る。また、流体熱伝達媒体を形成する空洞５１５は、前
記第１及び第２熱伝達媒体５１４，５１６の間で限定さ
れる。
【００５４】前記空洞５１５は前記溝５１２下に位置し
て、またその外側区域は略円形状を有する。前記空洞５
１５の直径２rが前記主熱伝達体５１０(または第１及び
第２熱伝達媒体５１４，５１６）の直径２R0より小さく
て前記直径２R0の約０．９倍であれば、ウェーハに塗布
されたフォトレジストフィルムをベイキングするとき望
ましくない熱伝達が発生する。前記空洞の直径２rが前
記主熱伝達体５１０の直径２R0の０．９８倍を超過すれ
ば、空洞５１５を具備した前記主熱伝達体５１０を製造
することが困難になる。したがって、前記空洞５１５の
直径２rは、前記主熱伝達体５１０直径２R0の約０．９
ないし０．９８倍であることが望ましくて、前記直径２
R0の約０．９４ないし０．９８倍であることがより望ま
しい。特に、８インチウェーハを加熱するための前記主
熱伝達体５１０の直径２R0が２４０mmであると、前記空
洞５１５の直径２rは約２２５ないし２３５mmであり、
より明確には約２３０mmである。
【００５５】前記空洞５１５には、多数の内部分割壁部
５３０が設けられて空洞５１５を相互連結された多数の
小さな蒸発孔５１５a，５１５b，５１５c，等等で分割
して、前記小さな蒸発孔により前記第１熱伝達媒体５１
４から前記第２熱伝達媒体５１６に多数の蒸気部が平行
に案内されている。
【００５６】図２４に図示したように、液体５４０は前
記空洞５１５内に配置されている。前記空洞５１５を形
成する前記蒸発孔５１５a，５１５b，５１５c，等等の
それぞれはその上部が湾曲された断面形状を有する。前
記液体５４０は前記第１固体熱伝達媒体５１４から熱を
受け入れるやいなや蒸発する。前記蒸発された液体、す
なわち蒸気５４２は前記蒸発孔５１５a，５１５b，５１
５c，等等で前記第２固体熱伝達媒体５１６に向かって
平行に案内される。それぞれの空洞の最上部で、前記蒸
気５４２が前記第２固体熱伝達媒体５１６と接触して、
潜熱を前記第２固体熱伝達媒体５１６に伝達する間に一
部分が液体状態で凝縮される。前記凝縮された液体５４
４は前記内側分割壁部５３０の内面(湾曲された天井部
と側壁部)に形成された通路に沿って前記第１固体熱伝
達媒体５１６に復帰する。
【００５７】前記液体５４０が蒸発されて前記蒸気５４
２が凝縮される間に、前記第１固体熱伝達媒体５１４で
前記第２固体熱伝達媒体５１６への熱伝達が引続きなさ
れて、前記第１固体熱伝達媒体５１４から前記第２固体
熱伝達媒体５１６に熱が均一に伝えられる。
【００５８】前述したように、前記空洞５１５は、多数
の内側分割壁部５３０により多数の小さな蒸発孔５１５
a，５１５b，５１５c，等等で分割されて、前記多数の
小さな蒸発孔５１５a，５１５b，５１５c，等等は前記
蒸気５４２を前記第２固体熱伝達媒体５１６に向かって
平行に案内する。
【００５９】前記液体５４０が占有した容積が前記空洞
５１５の容積の約１５%未満であれば、蒸気が不充分に
発生され得る。他方で、前記液体５４０が占有した容積
が前記空洞５１５の容積の約２５%を超過すれば、前記
液体５４０から前記第２熱伝達媒体５１６までの距離が
短くて発生した蒸気を混合することが不適切で、それに
より熱伝達が不均一になる。したがって、前記液体５４
０が占有した容積は前記空洞５１５の容積の約１５ない
し２５%が望ましくて、前記空洞５１５容積の２０%であ
ることがより望ましい。
【００６０】本実施形態では液体媒体としてパーフルオ
ロカーボン(perfluorocarbon)型不活性溶媒を使用する
ことが望ましい。パーフルオロカーボン(perfluorocarb
on)型不活性溶媒の例には、FC−７２、FC−４０、FC−
４３、FC−７０(すべて韓国３M株式会社が製造した製品
の商品名である)、等等がある。このうちで、目標温度
に１００℃を足した合計より(大気圧下での)臨界温度が
高い溶媒が望ましい。例えば、FC−４０溶媒は沸騰点１
５５℃であり臨界点が２７０℃である。
【００６１】主熱伝達体５００の厚さは約１０ないし１
２mmであるが、１１mmが望ましい。前記主熱伝達体５０
０の厚さが１１mmであると、前記内側分割壁部５３０に
より定められた前記蒸発孔５１５a，５１５b，５１５
c，等等の幅(W）は５ないし７mmであり、高さ(H）は５
または６mmで、幅(W）は６mmが望ましく高さ(H）は５．
５mmが望ましい。
【００６２】前記蒸発孔５１５a，５１５b，５１５c，
等等の存在によって、前記第１固体熱伝達媒体５１４の
厚さは２ないし４mmの範囲内で変更でき、前記第２固体
熱伝達媒体５１６の厚さは１ないし２mmの範囲内で変更
でき、溝５１２での厚さは１．５mmが望ましい。また、
前記内側分割壁部５３０の厚さ(Wp）は約２ないし３mm
の範囲内で変更できる。
【００６３】本実施形態で、前記第１及び第２固体熱伝
達媒体５１４，５１６の厚さは、前記主熱伝達体５１０
を製造するかぎり前述した厚さに限定されない。前記分
離された空間５１５の高さ(H）は前記主熱伝達体５１０
の厚さの０．４ないし０．６倍であることが望ましい。
【００６４】図２５は前記主熱伝達体５１０の実施形態
を示した断面図であり、特に前記内側分割壁部５３０の
レイアウトを示す。
【００６５】図２５を参照すれば、前記空洞５１５の水
平区域は前記外側壁部５１８により限定されるように円
形である。また、多数の内側分割壁部５３０は前記空洞
５１５内に設けられて、前記空洞５１５を放射状で、そ
して螺旋形で(または円形で)多数の蒸発孔５１５a，５
１５b，５１５c，等等に分割する。
【００６６】特に、前記内側分割壁部５３０は前記空洞
５１５内に螺旋形状で形成する。その後、前記内側分割
壁部５３０を半径方向に切開して前記主熱伝達体５１０
の中心部から周縁部側に５個の混合された半径方向の通
路を形成する。したがって、図２５に図示したように、
それぞれの螺旋部は５個の放射状セクタで分割されて、
各セクタの角度θ1は約７２゜である。
【００６７】参照符号５０５は、前記固体の下部熱伝達
媒体５２０に前記主熱伝達体５１０を結合するために設
けられるねじ孔を示す。
【００６８】図２６は前記主熱伝達体５１０の他の実施
形態を示した断面図であり、特に前記内側分割壁部５３
０の他のレイアウトを示す。
【００６９】図２６を参照すれば、前記内側分割壁部５
３０は同心円形態で配列されて、図２５に図示された実
施形態の内側分割壁部より前記空洞５１５にさらに高密
度に設けられている。すなわち、本実施形態で、前記蒸
発孔５１５a，５１５b，５１５c，等等のそれぞれの円
は２４個の放射状セクタで分割されて、各セクタの角度
θ2は約１５゜である。
【００７０】より詳細には、前記空洞５１５は円方向に
多数の同心円形状の蒸発孔５１５ca，５１５cb，５１５
cc，等等で分割される。さらに、円形状の蒸発孔５１５
ca，５１５cb，５１５cc，等等はそれぞれ半径方向に多
数の弧状蒸発孔５１５ca１，５１５ca２，．．．５１５
cb１，５１５cb２，．．．，５１５cc１，５１５cc
２，．．．，等等で分割される。
【００７１】図２７は前記固体の下部熱伝達媒体５２０
の底面図である。前記図面に図示したように、前記固体
の下部熱伝達媒体の下面には螺旋形溝５２２が形成され
る。螺旋形溝５２２には、加熱コイルのようなヒーター
５２４が設けられている。前記ヒーター５２４は電力源
(図示せず)に連結される。電流が前記ヒーター５２４に
印加されれば、熱が発生してまず前記固体の下部熱伝達
媒体５２０を加熱する。
【００７２】前記主熱伝達体５２０の周縁部が大気と接
触することによって、多くの量の熱損失が発生する。し
たがって、本発明の望ましい実施形態では、前記固体の
下部熱伝達媒体５２０底面の外側周縁部(半径rが約０．
７５Roより大きく、Roは前記主熱伝達体５１０の半径で
ある所）のピッチ(Po）は中心部でのピッチ(Pc)より短
い。前記形状は前記周縁部での熱損失を補償する。本発
明者の経験によれば、外側周縁部でのピッチ(Po）は中
心部のピッチ(Pc）の０．１ないし０．５倍であること
が望ましい。
【００７３】以下、ウェーハ加熱メカニズムに対して詳
細に説明する。まず、前記固体の下部熱伝達媒体５２０
の底面の螺旋形溝５２２に設けられた前記ヒーター５２
４に電流を供給して、熱を発生させる。前記第１固体熱
伝達媒体５１４と接する前記固体の下部熱伝達媒体５２
０に前記熱を伝達する。
【００７４】その後、前記固体の下部熱伝達媒体５１０
で前記第１固体熱伝達媒体５１４に前記熱を伝達する。
【００７５】前記第１固体熱伝達媒体５１４上には、液
体５４０が内蔵された空洞５１５、外側壁部５１８、及
び多数の内側分割壁部５３０が設けられている。
【００７６】前記外側壁部５１８と前記内側分割壁部５
３０を通じて前記熱を伝導して前記第１固体熱伝達媒体
５１４で前記第２固体熱伝達媒体５１６に前記熱を伝達
する。しかし、このような熱伝導は、前記空洞５１５に
内蔵された前記液体５４０を通した熱伝達に比べて非常
に小さい。
【００７７】すなわち、前記第１固体熱伝達媒体５１４
の大部分の熱は前記液体５４０を加熱することに使われ
て、前記液体５４０を蒸気状態で蒸発させる。前記蒸気
は前記第２固体熱伝達媒体５１６に向かって上方に平行
に案内されて、ウェーハを受け入れるための溝５１２を
具備した前記第２固体熱伝達媒体５１６に熱を伝達す
る。
【００７８】図２５と図２６を参照すれば、前記内側分
割壁部５３０は、弧状で形成されている。前記内側分割
壁部５３０は、前記空洞５１５を半径方向及び円周方向
(螺旋方向)で多数の蒸発孔５１５a，５１５b，５１５
c，等等で分割する。したがって、蒸気が上方向に移動
すれば、前記蒸発孔５１５a，５１５b，５１５c，等等
内の蒸気は、一部分が隣接した蒸発孔から移動する蒸気
と混合されて、温度分布が均一になるようにすることに
寄与し、前記熱を前記第２固体熱伝達媒体５１６に均一
に伝達する。
【００７９】また、前記蒸発孔５１５a，５１５b，５１
５c，等等それぞれの上部面は、断面が湾曲された(また
は円形の)形状である。前記内側分割壁部５３０により
案内されたそれぞれの蒸気部が前記蒸発孔５１５a，５
１５b，５１５c，等等の上部面に到達して前記第２固体
熱伝達媒体５１６と接触すれば、前記蒸気は一部分が液
体に凝縮されて前記第２固体熱伝達媒体５１６に潜熱を
発生し、前記第２固体熱伝達媒体５１６を加熱する。そ
の後、前記凝縮された液体５４４は前記第１固体熱伝達
媒体５１４に復帰して前記第１固体熱伝達媒体５１４か
ら熱を受け入れる。
【００８０】一方、凝縮されずに単に冷却された蒸気は
前記第１固体熱伝達媒体５１４に向かってやはり循環さ
れる。その後、復帰した蒸気は第１固体熱伝達媒体５１
４と接触して再び熱を吸収して、前記第２固体熱伝達媒
体５１６に向かって上方に案内される。すなわち、熱伝
達は対流により行われる。
【００８１】図２５と図２６に図示したように、蒸気混
合通路は、前記中心部から前記周縁部方向に放射状パタ
ーン形態にて及び円周方向に形成されている。前記主熱
伝達体５１０の中心部から周縁部に向かって半径方向に
直接蒸気を混合できるために、前記主熱伝達体５１０の
中心部と周縁部での蒸気の温度差を相当に減らすことが
できる。
【００８２】前述したように、第２固体熱伝達媒体５１
６は前記第１固体熱伝達媒体５１４から前記蒸発孔を通
じて熱を受け入れる。したがって、加熱された固体熱伝
達媒体５１６は、溝５１２に位置したウェーハと接触す
る。その自体で、均一に加熱された固体熱伝達媒体５１
６から前記ウェーハに熱を伝達して前記ウェーハを所定
の温度まで均一に加熱する。
【００８３】図２８ないし図３０は熱ブロックが下部に
付着されている熱伝達媒体の断面図であり、特に温度分
布を例示するための等温線図である。
【００８４】図２８は図１と図２に図示したように従来
の熱伝達媒体を例示する。図２８に図示したように、観
察された混合温度は１５２．４４７℃であり、最低温度
は１５１．５６６℃であった。
【００８５】図２９は溝下に空洞が形成されていて、ピ
ッチが規則的な溝に加熱コイルを具備した本発明の一実
施形態を例示する。前記図面に示したように、観察され
た最高温度は１５２．７６９℃であり、最低温度は１５
１．２５９℃であった。
【００８６】図３０は前記主熱伝達体直径の約０．９６
倍の直径を有する空洞が形成されており、周縁部でのピ
ッチが中心部より短い溝に加熱コイルを具備した本発明
の他の実施形態を例示する。前記図面に図示したよう
に、観察された最高温度は１５２．７６５℃であり、最
低温度は１５１．４９２℃であった。
【００８７】図面に図示したように、図３０の高温板で
の温度分布が最も均一で、図２９の高温板、図２８の高
温板の順で温度分布が均一である。
【００８８】図３１は図２８ないし図３０の主熱伝達体
の最上面での温度分布を例示したグラフである。図３１
で、三角形と連結された線は図２８の前記主熱伝達体か
ら得たものである。円と連結された線は図２９の前記主
熱伝達体から得たものである。長方形と連結された線は
図３０の前記主熱伝達体から得たものである。
【００８９】図３１から分かるように、前記主熱伝達体
の最上面のより均一な温度分布が本発明から得ることが
できる。また、空洞を増加させて、周縁部での加熱要素
のピッチを減らすことによって、最上面の温度分布がよ
り一層改善される。
【００９０】＜フォトレジストパターン形成＞図３２
（A）ないし図３２（D）は本発明の一実施形態によって
前記加熱装置を使用してフォトレジストパターンを形成
するための方法を例示した断面図である。
【００９１】図３２（A）を参照すれば、ノボラック樹
脂を含有したポジティブタイプのフォトレジスト組成物
をスピン塗布器を利用してシリコンウェーハ６１０に塗
布してフォトレジストフィルム６１２を形成する。その
後、従来の高温板を使用して前記フォトレジストフィル
ム６１２を９０ないし１２０℃で６０秒間ソフトベイキ
ングする。前記フォトレジストフィルム６１２の厚さは
０．８ないし０．９μｍである。
【００９２】図３２（B）を参照すれば、ステッパー及
びフォトマスク(図示せず)を使用して前記フォトレジス
トフィルム６１２を深紫外線光６１４に選択的に露出さ
せる。その後に、本発明による加熱方法と図２２と図２
６で図示したように主熱伝達体５１０を利用して前記露
出されたフォトレジストフィルム６１２をポストベイキ
ングする。前記ポストベイキングは、１４０℃ないし１
５０℃の温度で３０ないし９０秒の間遂行する。
【００９３】図３２（C）を参照すれば、現像液を利用
して前記露出されたフォトレジストフィルム６１２を１
分間現像し、その後水を使用して約３０秒間洗浄しかつ
乾燥させて前記フォトレジストフィルムの露出された部
分を除去する。第１フォトレジストパターン６１２a
は、前記シリコンウェーハ６１０の一部を露出させるこ
とができる第１大きさの開口部６１６を具備するように
形成する。
【００９４】図３２（D）を参照すれば、前記第１フォ
トレジストパターン６１２を約１４０℃ないし１６０℃
の温度で約１分ないし３分間加熱する。この時、本発明
による加熱方法と図２２と図２６で図示したように主熱
伝達体５１０を含む高温板をさらに使用する。その後、
第１フォトレジストパターン６１２をリフローさせ、前
記第１フォトレジストパターン６１２aの第１開口大き
さより小さな第２開口大きさの第２開口部６１６aを具
備する最終フォトレジストパターン６１２b(点線で図示
する)を形成する。
【００９５】＜ウェーハの表面温度測定＞図３３は図２
５に示した前記主熱伝達体を使用して加熱したウェーハ
の表面温度分布を示す等温線図である。図３３で、一等
温線とそれに隣接した等温線間の温度差は０．０４℃で
ある。図面で、最高温度は前記ウェーハの中心部で１５
５．０２℃であり、最低温度は前記ウェーハの周縁部で
１５３．９１℃である。温度範囲(最高温度と最低温度
間の温度差）は０．９７℃である。太い等温線で表示し
た平均温度は１５４．６５℃であり、表面温度の標準偏
差は０．３１℃である。
【００９６】図３４は図２６に図示した前記主熱伝達体
を使用して加熱したウェーハの表面温度分布を示した等
温線図である。図３４で、一等温線とそれに隣接した等
温線間の温度差は０．０３℃である。前記図面で、最高
温度は前記ウェーハの中心部で１３７．９７℃であり、
最低温度は前記ウェーハの周縁部で１３７．４２℃であ
る。温度範囲(最高温度と最低温度間の温度差）は０．
５５℃である。太い等温線で表示した平均温度は１３
７．６８℃であり、表面温度の標準偏差は０．１５℃で
ある。
【００９７】図３３と図３４の比較を通じて分かるよう
に、図２６のように内側分割壁部に空洞５１５を半径方
向により高密度に分割するならば、より均一な温度分布
を得ることができる。多くの経験の結果として、蒸発孔
５１５a，５１５b，５１５c，等等を半径方向に１８個
ないし３６個のセクタで分割して、各セクタの角度は１
０ないし２０度、より望ましくは１５度で設定して、温
度範囲は０．６℃より小さくすることが定められ、それ
に従ってより均一な温度分布を得ることができた。
【００９８】＜フォトレジストパターンを露光後ベイキ
ングした後の線幅測定＞図３２（A）を参照すれば、ウ
ェーハ６１０上にフォトレジスト溶液を塗布してフォト
レジスト層６１２を形成して、生成されたフォトレジス
ト層６１２を１１０℃で約６０秒間予備焼きなましす
る。
【００９９】その後、図３２（B）に図示したように、
前記フォトレジスト層６１２を深紫外線光６１４に露出
させた。この時、１３５ｎｍ(目標線幅）のコンタクト
ホールを形成するためのパターンを有するマスクを使用
した。前記露出されたフォトレジスト層６１２をポスト
ベイキングした。この時、図２２と図２６に図示したよ
うな主熱伝達体５１０を含む高温板を使用した。主熱伝
達体５１０を製造するために、アルミニウム合金を使用
して第１及び第２固体熱伝達媒体５１４，５１６、外側
壁部５１８及び内側分割壁部５３０を製造した。液体５
４０としては、沸騰点が約１５５℃であり、臨界温度が
約２７０℃であるFC−４０(韓国３M社の製品名)を選択
した。前記主熱伝達体５１０を形成した後に、前記空洞
５１５を１０7Torrまで真空にし、その後、前記空洞５
１５の容積の約２０%を前記液体５４０で満たした。そ
の後、前記空洞５１５を密封した。
【０１００】その後に、図３２（c）に示したように、
前記露出されたフォトレジスト層６１２を現像して第１
開口部６１６を有する第１フォトレジストパターン６１
２を形成した。
【０１０１】図３５は図２２と図２６に図示したように
前記主熱伝達媒体を使用してポストベイキングし露出さ
れたフォトレジストフィルムを現像した後に獲得した第
１開口の線幅分布線図である。
【０１０２】本発明による高温板を使用した時、最大線
幅と最小線幅はそれぞれ１４０nmと１２９nmであった。
また、平均線幅は１３５nmであり、線幅範囲は１１nmで
あった。許容線幅範囲を１２０ないし１５０nmで設定し
たとき、測定したあらゆるコンタクトホールの大きさは
許容線幅範囲内に入った。
【０１０３】＜フォトレジストパターンをリフローした
後、フォトレジストパターンの線幅測定＞図３２（A）
を参照すれば、ウェーハ６１０にフォトレジスト溶液を
塗布してフォトレジスト層６１２を形成したし、獲得し
たフォトレジスト層６１２を１１０℃の温度で約６０秒
間予備焼きなましをした。
【０１０４】その後、図３２（B）に図示したように、
フォトレジスト層６１２を深紫外線光６１４に露出させ
た。この時、１８５nmのコンタクトホールを形成するた
めのパターンを有したマスクを使用した。前記露出され
たフォトレジスト層６１２をポストベイキングした。こ
の時、図２２と図２６に図示したような主熱伝達体を含
む高温板を使用した。前記高温板は、前記フォトレジス
トパターンを露出後ベイキングした後に前述した線幅を
測定することに使用したものと同じものである。
【０１０５】前記露出されたフォトレジスト層６１２を
現像して図３２（C）に示したように第１開口部６１６
を有する第１フォトレジスタパターン６１２aを形成し
た。その後、第１フォトレジストパターン６１２aを１
５０℃の温度で２分間加熱した。この時、同一な高温板
を使用した。その結果、図３１Dに図示したように、前
記第１開口部６１６より大きさが小さい第２開口部６１
６aを有する第２フォトレジストパターン６１２bを獲得
した。
【０１０６】比較するために、ポストベイキング段階と
リフロー段階で二つとも従来の高温板を使用して同じ手
順を遂行した。すなわち、本発明による高温板の代りに
図１と図２の高温板を使用した。
【０１０７】前記第２開口の線幅(大きさ）は、全体ウ
ェーハにわたり一つのマップ単位で測定した。
【０１０８】図３６は図１と図２に図示した従来の主熱
伝達媒体を使用して獲得した第２開口の線幅分布線図で
ある。図３７は図２２と図２６に図示した本発明の主熱
伝達媒体を使用して獲得した線幅分布線図である。
【０１０９】図３６から分かるように、従来の高温板を
使用する場合、最大線幅と最小線幅はそれぞれ２０１nm
と１５９nmであった。また、平均線幅は１７７nmであ
り、線幅範囲は４３nmであった。
【０１１０】本発明による高温板を使用する場合、最大
線幅と最小線幅はそれぞれ２０５nmと１８２nmであっ
た。また、図３７に示したように、平均線幅は１９４nm
であり、線幅範囲は２３nmであった。
【０１１１】前述したように、線幅範囲が４２nmから２
３nmに改善されたことを分かることができる。
【０１１２】前述したように、本発明の加熱方法でウェ
ーハを加熱すれば、温度偏差が１℃未満、望ましくは
０．６℃未満になるように前記ウェーハを均一に加熱す
ることができる。
【０１１３】
【発明の効果】したがって、前記ウェーハとその表面に
塗布されたフォトレジストフィルムに加えられる熱衝撃
を大きく減少させることができる。結果的に、露出後ベ
イキング段階で本発明の加熱方法と装置を使用する場
合、前記ウェーハ上に均一な大きさを有するフォトレジ
ストパターンを形成することができる。また、前記フォ
トレジストパターンをリフローすることに本発明の加熱
方法と装置を効果的に使用して微細なフォトレジストパ
ターンを形成することができる。
【０１１４】本発明の加熱方法と装置は、平板形状の物
体を均一に加熱する他の分野でも使用することができ
る。もちろん、ウェーハを均一に加熱する必要がある半
導体分野でも、本発明の加熱方法と装置を効果的に使用
することができる。
【０１１５】本発明を実施形態によって詳細に説明した
が、本発明は実施形態によって限定されず、本発明が属
する技術分野において通常の知識を有するものであれば
本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正ま
たは変更できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のベイキングユニットのウェーハ加熱装
置の概略断面図である。
【図２】 従来のウェーハ加熱装置の熱源の平面図であ
る。
【図３】 従来のウェーハ加熱装置の熱源を拡大した拡
大図である。
【図４】 従来のウェーハ加熱装置により加熱されたウ
ェーハの表面温度分布を示した線図である。
【図５】 従来のウェーハ加熱装置がウェーハを加熱す
る時間と関連してウェーハ領域での温度変化を示したグ
ラフである。
【図６】 図５に図示された温度分布グラフを算出する
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
ハの表面温度を測定した位置を示した図面である。
【図７】 本発明の第１実施形態によるウェーハ加熱装
置の概略側面図である。
【図８】 本発明によるウェーハ加熱装置の熱源の概略
断面図である。
【図９】 熱源の部分拡大図である。
【図１０】 本発明の第２実施形態によるウェーハ加熱
装置の概略側面図である。
【図１１】 （A）は本発明の第２実施形態によるウェ
ーハ加熱装置に適用できる格子の概略斜視図であり、
（B）は本発明の第２実施形態によるウェーハ加熱装置
で使用することに適合な格子の他の形態を示した概略斜
視図である。
【図１２】 本発明の第３実施形態によるウェーハ加熱
装置の概略側面図である。
【図１３】 本発明の第４実施形態によるウェーハ加熱
装置の概略側面図である。
【図１４】 本発明の第５実施形態によるウェーハ加熱
装置の概略断面図である。
【図１５】 本発明の第５実施形態によるウェーハ加熱
装置に適用できる固体熱媒体の底面図である。
【図１６】 本発明の第６実施形態によるウェーハ加熱
装置の概略断面図である。
【図１７】 本発明の第７実施形態によるウェーハ加熱
装置の部分断面図である。
【図１８】 本発明の第７実施形態によるウェーハ加熱
装置に適用できる冠状体の概略断面図である。
【図１９】 本発明によるウェーハ加熱装置により加熱
されたウェーハの表面温度分布を示した線図である。
【図２０】 本発明によるウェーハ加熱装置により加熱
された他のウェーハの表面温度分布を示した線図であ
る。
【図２１】 本発明によるウェーハ加熱装置でウェーハ
を加熱する時間と関連してウェーハ領域での温度変化を
示したグラフである。
【図２２】 本発明の第８実施形態によるウェーハ加熱
装置の概略斜視図である。
【図２３】 図２２に図示されたE-E'線に沿って取った
ウェーハ加熱装置の断面図である。
【図２４】 図２３のF部分の拡大図である。
【図２５】 一実施形態による主熱伝達体の内部分割壁
部のレイアウトを示した断面図である。
【図２６】 他の実施形態による主熱伝達体の内部分割
壁部のレイアウトを示した断面図である。
【図２７】 固体下部熱伝達媒体の底部透視図である。
【図２８】 従来の熱伝達媒体の断面図で、その下部に
は温度分布を例示するための等温線図を含む熱ブロック
が付着されている。
【図２９】 本発明の一実施形態による熱伝達媒体の断
面図で、その下部には温度分布を例示するための等温線
図を含む熱ブロックが付着されている。
【図３０】 本発明の他の実施形態による熱伝達媒体の
断面図で、その下部には温度分布を例示するための等温
線図を含む熱ブロックが付着されている。
【図３１】 図２８ないし図３０に示したような主熱伝
達体の上面温度を例示したグラフである。
【図３２】 （Ａ）は本発明の加熱装置を使用して本発
明の一実施形態によるフォトレジストパターンを形成す
るための方法を例示するための断面図であり、（Ｂ）は
本発明の加熱装置を使用して本発明の一実施形態による
フォトレジストパターンを形成するための方法を例示す
るための断面図であり、（Ｃ）は本発明の加熱装置を使
用して本発明の一実施形態によるフォトレジストパター
ンを形成するための方法を例示するための断面図であ
り、（Ｄ）は本発明の加熱装置を使用して本発明の一実
施形態によるフォトレジストパターンを形成するための
方法を例示するための断面図である。
【図３３】 図２５に示したように主熱伝達体を使用し
て加熱したウェーハの表面温度分布を示した等温線図で
ある。
【図３４】 図２６に示したように主熱伝達体を使用し
て加熱したウェーハの表面温度分布を示した等温線図で
ある。
【図３５】 図２２及び図２６の主熱伝達媒体を使用し
てベイキングした露出されたフォトレジストフィルムを
現像した後に獲得した第１開口の線幅分布線図である。
【図３６】 図１と図２の主熱伝達媒体を使用して獲得
した第２開口の線幅分布線図である。
【図３７】 図２２と図２６の主熱伝達媒体を使用して
獲得した第２開口の線幅分布線図である。
【符号の説明】 １００ ウェーハ １０ 固体熱伝達媒体 ２０ 熱源 ３０ 流体熱伝達媒体 ２０１、２０２ ヒーターブロック ２０３ ヒーター ２０４ 溝 ３０１ パーティション ３０２ 格子 ３０３ 多孔性本体 ５００ 高温板 ５１０ 主熱伝達体 ５１３ ガイド ５１４、５１６ 熱伝達媒体 ５１５ 空洞

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１固状熱伝達媒体に熱を供給する段階
    と、 前記第１固体熱伝達媒体から流体熱伝達媒体に前記熱を
    伝達する段階と、 蒸気部と第２固体熱伝達媒体を連結して前記第２固体熱
    伝達媒体を加熱することによって前記熱を第２固体熱伝
    達媒体に伝達する段階と、そして前記第２固体熱伝達媒
    体と物体を熱的に連結して、前記第２固体熱伝達媒体か
    ら前記物体に前記熱を伝達する段階を含んでなり、 前記流体熱伝達媒体は相互連結されてそれぞれ液体を内
    蔵した多数の蒸発孔で分割されており、前記熱により前
    記液体が前記多数の蒸発孔内のそれぞれの多数の蒸気部
    に蒸発されて、前記多数の蒸気部は物体に向かって上方
    に平行に案内されることを特徴とする物体を均一に加熱
    するための方法。
  2. 【請求項２】 前記熱を発生させる段階と、 前記熱を下部の固体熱伝達媒体に伝達して前記下部の固
    体熱伝達媒体を加熱する段階と、そして前記下部の固体
    熱伝達媒体と前記第１固体熱伝達媒体を熱的に連結して
    前記熱を前記第１固体熱伝達媒体に伝達する段階をさら
    に含むことを特徴とする請求項１に記載の物体を均一に
    加熱するための方法。
  3. 【請求項３】 前記多数の蒸発孔それぞれの上部は湾曲
    された断面形状を有して、前記多数の蒸発部は前記多数
    の蒸発孔それぞれの上部で前記第２固体熱伝達媒体と接
    することを特徴とする請求項１に記載の物体を均一に加
    熱するための方法。
  4. 【請求項４】 前記多数の蒸気部は、一部が凝縮されて
    潜熱を発生させて、前記潜熱は前記第２固体熱伝達媒体
    に伝えられることを特徴とする請求項３に記載の物体を
    均一に加熱するための方法。
  5. 【請求項５】 前記多数の蒸気部を凝縮して前記液体で
    再生する段階をさらに含み、前記液体は前記蒸気部に反
    復的に蒸発して、前記蒸気部は前記液体状態で反復的に
    凝縮されて前記流体熱伝達媒体の前記蒸発孔それぞれで
    循環することを特徴とする請求項１に記載の物体を均一
    に加熱するための方法。
  6. 【請求項６】 前記蒸気部それぞれは、前記物体に向か
    って上方に案内される間に前記流体熱伝達媒体の隣接し
    た蒸発孔に内蔵された蒸気と部分的に混合されることを
    特徴とする請求項１に記載の物体を均一に加熱するため
    の方法。
  7. 【請求項７】 前記流体熱伝達媒体の外周縁は円形であ
    り、前記蒸気部それぞれは半径方向または円周方向に隣
    接した蒸発孔内に内蔵された蒸気部と混合されることを
    特徴とする請求項６に記載の物体を均一に加熱するため
    の方法。
  8. 【請求項８】 前記流体熱伝達媒体の外周縁は円形であ
    り、前記多数の蒸発孔の多数の同心円または螺旋形円に
    分割されて、前記同心円または螺旋形円は多数の半径方
    向セクタで分割されることを特徴とする請求項１に記載
    の物体を均一に加熱するための方法。
  9. 【請求項９】 前記多数の半径方向セクタそれぞれのセ
    クタ角は約１０ないし２０度であることを特徴とする請
    求項８に記載の物体を均一に加熱するための方法。
  10. 【請求項１０】 前記物体はウェーハ上に塗布されたフ
    ォトレジストフィルムであることを特徴とする請求項１
    に記載の物体を均一に加熱するための方法。
  11. 【請求項１１】 前記液体はパーフルオロカーボン類の
    不活性溶媒で、その臨界温度は大気圧下で物体の目標温
    度に１００℃を足した温度より高いことを特徴とする請
    求項１に記載の物体を均一に加熱するための方法。
  12. 【請求項１２】 ウェーハにフォトレジスト溶液を塗布
    してフォトレジストフィルムを形成する段階と、 前記フォトレジストフィルムを光に露出させる段階と、 第１固体熱伝達媒体に熱を供給する段階と、 前記第１固体熱伝達媒体から流体熱伝達媒体に前記熱を
    伝達する段階と、 蒸気部を第２固体熱伝達媒体に接触させて前記第２固体
    熱伝達媒体を加熱することにより、前記熱を前記第２固
    体熱伝達媒体に伝達する段階と、そして前記第２固体熱
    伝達媒体と前記ウェーハを熱的に接触させて前記第２固
    体熱伝達媒体から前記ウェーハに前記熱を伝達すること
    によって、前記ウェーハ上に前記フォトレジストフィル
    ムをベイキングする段階を含んでなり、 前記流体熱伝達媒体は、相互連結されそれぞれ液体を内
    蔵している多数の蒸発孔で分割されており、前記熱によ
    り前記液体が前記それぞれの蒸発孔で多数の蒸気部に蒸
    発して、前記多数の蒸気部は前記ウェーハに向かって上
    方に平行に案内されることを特徴とするウェーハ上にフ
    ォトレジストフィルムをベイキングするための方法。
  13. 【請求項１３】 前記光は深紫外線光であることを特徴
    とする請求項１２に記載のウェーハ上にフォトレジスト
    フィルムをベイキングするための方法。
  14. 【請求項１４】 前記フォトレジストフィルムは、約１
    ４０ないし１５０℃の温度で０．５ないし１．５分間ベ
    イキングすることを特徴とする請求項１２に記載のウェ
    ーハ上にフォトレジストフィルムをベイキングするため
    の方法。
  15. 【請求項１５】 ウェーハ上にフォトレジスト溶液を塗
    布してフォトレジストフィルムを形成する段階と、 前記フォトレジストフィルムを光に露出させる段階と、
    前記露出されたフォトレジストフィルムを現像して第１
    大きさの第１開口を有する第１フォトレジストパターン
    を形成する段階と、そして前記第１フォトレジストパタ
    ーンをリフローさせ前記第１開口より小さな第２大きさ
    の第２開口を有する第２フォトレジストパターンを形成
    する段階を含んで、 前記第１フォトレジストパターンをリフローさせる段階
    は、 第１固体熱伝達媒体に熱を供給する段階と、 前記第１固体熱伝達媒体から流体熱伝達媒体に前記熱を
    伝達する段階と、 蒸気部を第２固体熱伝達媒体と接触させて前記第２固体
    熱伝達媒体を加熱することによって、前記第２固体熱伝
    達媒体に前記熱を伝達する段階と、そして前記第２固体
    熱伝達媒体と前記ウェーハを熱的に接触させて前記第２
    固体熱伝達媒体から前記ウェーハに前記熱を伝達するこ
    とによって、前記第１フォトレジストがリフローされる
    ように加熱する段階を含んで、 前記流体熱伝達媒体は相互連結されてそれぞれ液体を内
    蔵した多数の蒸発孔で分割されて、前記熱により前記液
    体が前記それぞれの蒸発孔内で多数の蒸気部に蒸発され
    て、前記多数の蒸気部は前記ウェーハに向かって上方に
    平行に案内されることを特徴とするフォトレジストパタ
    ーンを形成するための方法。
  16. 【請求項１６】 第１固体熱伝達媒体と、 相互連結された多数の蒸発孔で分割されて、前記第１固
    体熱伝達媒体と熱的に結合された流体熱伝達媒体と、そ
    して前記流体熱伝達媒体と熱的に結合されて前記物体と
    熱的に接する第２固体熱伝達媒体を含んで、 前記多数の蒸発孔は、同一平面で前記第１固体熱伝達媒
    体と第２固体熱伝達媒体間で延長されることを特徴とす
    る物体を加熱するための装置。
  17. 【請求項１７】 前記流体熱伝達媒体の前記多数の蒸発
    孔内に密閉された液体をさらに具備することを特徴とす
    る請求項１６に記載の物体を加熱するための装置。
  18. 【請求項１８】 加熱要素及び前記加熱要素と前記第１
    固体熱伝達媒体との間で熱的に結合される固体の下部熱
    伝達媒体をさらに具備することを特徴とする請求項１６
    に記載の物体を加熱するための装置。
  19. 【請求項１９】 前記加熱要素は、少なくとも一部分が
    前記固体の下部熱伝達媒体の下面に形成された溝に内蔵
    されることを特徴とする請求項１８に記載の物体を加熱
    するための装置。
  20. 【請求項２０】 前記溝は螺旋形状であり、前記螺旋形
    状のピッチは前記下面の中心部におけるよりも外周縁に
    おいて短いことを特徴とする請求項１９に記載の物体を
    加熱するための装置。
  21. 【請求項２１】 前記第２固体熱伝達媒体は前記第１固
    体熱伝達媒体と一体で形成されることを特徴とする請求
    項１６に記載の物体を加熱するための装置。
  22. 【請求項２２】 前記第１及び第２固体熱伝達媒体及び
    前記流体熱伝達媒体はそれぞれ円形及び平面形状である
    ことを特徴とする請求項１６に記載の物体を加熱するた
    めの装置。
  23. 【請求項２３】 前記流体熱伝達媒体の直径は、前記第
    １及び第２固体熱伝達媒体の直径の約０．９ないし０．
    ９８倍であることを特徴とする請求項２２に記載の物体
    を加熱するための装置。
  24. 【請求項２４】 前記流体熱伝達媒体は、外周縁が円形
    であり、前記多数の蒸発孔の多数の半径方向セクタで分
    割された多数の同心円または螺旋形円で分割されること
    を特徴とする請求項２２に記載の物体を加熱するための
    装置。
  25. 【請求項２５】 前記流体熱伝達媒体内で前記液体の占
    有容積は流体熱伝達媒体容積の約１５ないし２５%であ
    ることを特徴とする請求項１７に記載の物体を加熱する
    ための装置。
  26. 【請求項２６】 前記流体熱伝達媒体の厚さは前記第１
    及び第２固体熱伝達媒体と前記流体熱伝達媒体の総厚さ
    の約４０ないし６０%であることを特徴とする請求項１
    ６に記載の物体を加熱するための装置。
  27. 【請求項２７】 前記流体はパーフルオロカーボン類の
    不活性溶媒で、その臨界温度は大気圧下で物体の目標温
    度に１００℃を足した温度より高いことを特徴とする請
    求項１７に記載の物体を加熱するための装置。
  28. 【請求項２８】 加熱要素と、 前記加熱要素に熱的に結合される固体の下部熱伝達媒体
    と、 前記固体の下部熱伝達媒体の上面に熱的に結合される第
    １固体熱伝達媒体と、 ウェーハ装着面を具備して、前記ウェーハ装着面の反対
    側の面が前記第１固体熱伝達媒体に熱的に結合される第
    ２固体熱伝達媒体と、そして前記第１及び第２固体熱伝
    達媒体間に形成されて相互連結された多数の蒸発孔によ
    り限定される流体熱伝達媒体を具備することを特徴とす
    るウェーハを加熱するための装置。
  29. 【請求項２９】 前記多数の蒸発孔は多数の同心円また
    は螺旋形円で区画され、前記同心円または螺旋形円は多
    数の半径方向セクタで分割されることを特徴とする請求
    項２８に記載のウェーハを加熱するための装置。
  30. 【請求項３０】 前記多数の蒸発孔内に密閉された液体
    をさらに具備することを特徴とする請求項２９に記載の
    ウェーハを加熱するための装置。
  31. 【請求項３１】 前記第１及び第２固体熱伝達媒体は円
    形であり、その直径が前記ウェーハ装着面の直径より大
    きいことを特徴とする請求項２９に記載のウェーハを加
    熱するための装置。
  32. 【請求項３２】 前記第１及び第２固体熱伝達媒体は一
    体で形成されることを特徴とする請求項３１に記載のウ
    ェーハを加熱するための装置。
  33. 【請求項３３】 前記加熱要素は、前記固体の下部熱伝
    達媒体の下面に形成された螺旋形溝に配置されることを
    特徴とする請求項２８に記載のウェーハを加熱するため
    の装置。
  34. 【請求項３４】 前記多数の蒸発孔それぞれの上部は、
    湾曲された断面形状を有することを特徴とする請求項２
    ８に記載のウェーハを加熱するための方法。
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