JP2003318076A - Method and device for heating and cooling substrate in vacuum - Google Patents

Method and device for heating and cooling substrate in vacuum

Info

Publication number
JP2003318076A
JP2003318076A JP2002120757A JP2002120757A JP2003318076A JP 2003318076 A JP2003318076 A JP 2003318076A JP 2002120757 A JP2002120757 A JP 2002120757A JP 2002120757 A JP2002120757 A JP 2002120757A JP 2003318076 A JP2003318076 A JP 2003318076A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
heating
cooling
substrate holder
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002120757A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Iiyama
智紀 飯山
Katsutoshi Nakamura
勝利 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2002120757A priority Critical patent/JP2003318076A/en
Publication of JP2003318076A publication Critical patent/JP2003318076A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a device and enhance the process time by using a substrate holder in a heating and cooling treatment in a vacuum. <P>SOLUTION: In a thermal treating method and device for heating and cooling a substrate in a vacuum, the substrate is placed on the substrate holder in a chamber in a vacuum, to heat and cool the substrate holder, thereby simply heating and cooling the substrate in a short process time. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、真空中での基板の
加熱、冷却に関する物で、基板プレートを加熱・冷却す
ることによる、基板の加熱・冷却方法及び装置に関する
物である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to heating and cooling of a substrate in a vacuum, and more particularly to a method and apparatus for heating and cooling a substrate by heating and cooling a substrate plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】レジストなどの膜形成方法としては、膜
材料を、例えばスピンコートやスリットコートといった
手法を用い、ウエハ上やガラス基板上に塗布し、膜を形
成する方法がある。しかし、塗布のみで膜を形成できる
材料は高粘度であるため膜を均一に形成することは困難
である。そのために、膜材料をある溶媒で希釈し、その
塗膜を均一に塗布した後に、プリベーク工程による加熱
で希釈溶媒を揮発させて除去を行ない、膜形成を行な
う。
2. Description of the Related Art As a method of forming a film such as a resist, there is a method of forming a film by applying a film material onto a wafer or a glass substrate by using a method such as spin coating or slit coating. However, it is difficult to form the film uniformly because the material that can form the film only by coating has high viscosity. For this purpose, the film material is diluted with a certain solvent, the coating film is uniformly applied, and then the diluted solvent is volatilized and removed by heating in the prebaking step to form the film.

【0003】この方法では希釈溶媒と、膜材料である固
形分の割合が重要であり、例えば固形分濃度50%の液
なら、塗布すべき塗膜は、最終膜厚の2倍程度というこ
とになる。薄膜形成においては、最終膜厚が薄いため
に、塗布する塗膜は薄くて済むが、最終膜厚が数十μm
となる厚膜塗布においては、塗布する塗膜は数百μmと
なる場合が多い。
In this method, the ratio of the diluent solvent and the solid content of the film material is important. For example, in the case of a liquid having a solid content concentration of 50%, the coating film to be applied is about twice the final film thickness. Become. In thin film formation, the final film thickness is thin, so the applied film can be thin, but the final film thickness is several tens of μm.
In the case of thick film coating, the coating film to be applied often has a thickness of several hundred μm.

【0004】厚膜塗布のように、塗膜が厚くなると、そ
の液の量、粘度やプリベーク条件により、膜形成までの
間に塗膜が流れることによる膜変形が起こり、最終形成
膜の膜厚分布、表面粗さを悪化させる。
When the coating film becomes thick, such as thick film coating, film deformation occurs due to the flow of the coating film until the film formation due to the amount, viscosity and pre-baking conditions of the liquid, and the film thickness of the final formed film. It deteriorates distribution and surface roughness.

【0005】そこで、厚膜形成を行なう方法として、薄
膜塗布を重ね塗りして厚膜を形成する方法や、速乾燥性
の溶媒で希釈した溶液を用い、塗膜形成後、溶媒をなる
べく早く揮発させ、塗膜から膜形成までの膜変形を極力
抑えて平滑な厚膜を形成する方法がある。また、プリベ
ークの手法からは、ベーク時の膜温度を精密に制御し
て、膜厚分布の悪化を防ぐことが考えられる。
Therefore, as a method for forming a thick film, a method of forming a thick film by repeatedly applying thin film coating or a solution diluted with a quick-drying solvent is used, and after forming a coating film, the solvent is volatilized as quickly as possible. Then, there is a method of forming a smooth thick film by suppressing the film deformation from the coating film to the film formation as much as possible. Further, from the pre-baking method, it is considered that the film temperature during baking is precisely controlled to prevent the deterioration of the film thickness distribution.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、薄膜塗布を重
ね塗りして厚膜を形成する方法では、塗膜とプリベーク
工程が増え、タクトが長くなる問題がある。また、レジ
スト上にレジストを塗るのが困難な場合、たとえば撥水
膜の重ね塗りなどは、重ね塗りをする際、下の膜が上の
塗膜をはじいてしまい塗膜が形成できないことがある。
However, the method of forming a thick film by applying thin film coatings repeatedly has a problem that the number of coating films and pre-baking steps is increased and the tact becomes long. In addition, when it is difficult to apply the resist on the resist, for example, when the water-repellent film is repeatedly applied, the lower film may repel the upper film and the film may not be formed. .

【0007】また、ホットプレートに塗膜を塗布したウ
エハやガラス基板をおき、加熱することで溶媒を揮発さ
せるとき、大気圧下では、膜近傍の大気の温度が上昇
し、膜上方の雰囲気で対流が起こる。塗膜自体低粘度で
あり、さらに加熱により粘度が低下している状態では、
この対流が生じさせる気流に塗膜表面がさらされること
で、表面に荒れを発生させてしまう。これにより、膜厚
分布、表面粗さともに悪化してしまう。また、塗膜の膜
厚深さ方向でも、表面からの放熱と下部からの加熱によ
る温度差が生じ、液自体が対流を起こす。これもまた、
膜厚分布、表面粗さを悪化させる。
When a wafer or glass substrate coated with a coating film is placed on a hot plate and the solvent is volatilized by heating, the temperature of the atmosphere near the film rises under atmospheric pressure, and Convection occurs. In the state where the coating film itself has low viscosity and the viscosity is lowered by heating,
The surface of the coating film is exposed to the air current generated by this convection, which causes the surface to become rough. As a result, both the film thickness distribution and the surface roughness deteriorate. Further, even in the depth direction of the coating film, a temperature difference occurs due to heat radiation from the surface and heating from the lower portion, and the liquid itself causes convection. This is also
Deteriorates film thickness distribution and surface roughness.

【0008】そこで、ベーク手法による対策として、例
えば特開平7−254545号公報の方法を用い、加
熱、冷却時の昇温、降温レートを制御して温度勾配、加
熱・冷却スピードを制御し、膜厚分布の悪化を防ぐこと
が考えられる。しかし、大気、もしくは大気圧の窒素雰
囲気などでこの手法を用いても、例えば、温度勾配を低
くするために、加熱スピードを遅くし、昇温レートを下
げた場合では、溶媒がなかなか揮発しないため、粘度が
低い状態での保持時間が長くなり、その結果液の流動が
起きてしまうので膜厚分布は悪化する。また、加熱スピ
ードを速くし、昇温レートを上げた場合は、膜の膜厚方
向の温度勾配が急になり、膜の対流が発生するために膜
厚分布は悪化する。また、いずれの場合においても、大
気圧下では雰囲気の対流は防ぐことができないので、雰
囲気の対流による膜厚分布の悪化は起こってしまう。昇
温で荒れた膜面の、降温時の膜温度制御による修復は困
難であり、昇温時に、いかに膜厚分布を良好に保つかが
重要になってくる。結局、大気圧下においては、プリベ
ーク方法により、厚膜の膜厚分布の悪化を防ぐのは困難
である。
Therefore, as a countermeasure by the baking method, for example, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-254545 is used to control the temperature gradient, the heating / cooling speed by controlling the temperature rising / falling rates during heating and cooling, and the film. It is possible to prevent the deterioration of the thickness distribution. However, even if this method is used in the atmosphere or in a nitrogen atmosphere at atmospheric pressure, for example, if the heating speed is slowed to lower the temperature gradient and the temperature rise rate is lowered, the solvent does not evaporate easily. However, the holding time in the low viscosity state becomes long, and as a result, the liquid flows, so that the film thickness distribution deteriorates. Further, when the heating speed is increased and the temperature increase rate is increased, the temperature gradient in the film thickness direction becomes steep and convection of the film occurs, resulting in deterioration of the film thickness distribution. In any case, since convection of the atmosphere cannot be prevented under atmospheric pressure, deterioration of the film thickness distribution will occur due to convection of the atmosphere. It is difficult to restore the roughened film surface by temperature control by controlling the film temperature during temperature decrease, and it is important how to keep the film thickness distribution good during temperature increase. After all, under atmospheric pressure, it is difficult to prevent the film thickness distribution of the thick film from being deteriorated by the pre-baking method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、基板上に形成された塗膜を、真空中で加
熱し溶媒を揮発させた後に、真空中で膜を冷却し大気開
放することで膜厚分布の悪化を防ぐために、ホットプレ
ート温度を変えることなく、基板ホルダーをホットプレ
ートから離すことで加熱を止め、さらに、基板プレート
を上方の冷却ユニットに接触させ、基板ホルダーを冷却
することで基板の冷却を行なうことにより、真空中でも
基板を急速に冷却できるようにした。これにより、気圧
変化による膜変形を抑制し、加熱プレート温度を変えな
いことで、プレート温度の昇降時間がなくなり、真空中
で伝熱による熱伝導を実現することで、タクトアップが
可能になる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises heating a coating film formed on a substrate in a vacuum to volatilize a solvent and then cooling the film in a vacuum. In order to prevent the film thickness distribution from deteriorating by opening to the atmosphere, the heating is stopped by moving the substrate holder away from the hot plate without changing the hot plate temperature, and the substrate plate is brought into contact with the upper cooling unit. By cooling the substrate by cooling the substrate, the substrate can be rapidly cooled even in a vacuum. As a result, the film deformation due to atmospheric pressure change is suppressed and the heating plate temperature is not changed, so that the plate temperature rise and fall time is eliminated, and heat conduction by heat transfer is realized in a vacuum, thereby enabling tact up.

【0010】出来るだけ早く塗膜中の溶媒を揮発させ、
かつ、塗膜、雰囲気の熱分布の不均一によるプリベーク
時の塗膜の流動を最小限にするために、厚膜形成時のプ
リベークは真空中で行なうことが必要となる。
The solvent in the coating film is volatilized as soon as possible,
In addition, in order to minimize the flow of the coating film during the pre-baking due to the non-uniform heat distribution of the coating film and the atmosphere, it is necessary to perform the pre-baking in forming the thick film in vacuum.

【0011】真空中では、膜近傍の気体が希薄なため、
熱による対流が抑えられ、膜面のうねりを防止すること
ができ、膜厚分布、膜の表面粗さの悪化を防ぐことが出
来る。また、真空の断熱効果により塗膜表面からの熱の
流出が抑えられ、塗膜の深さ方向の熱勾配が小さくな
る。これにより塗膜自体の熱対流が防止され、膜厚分
布、表面粗さの悪化を防ぐことができる。
Since the gas in the vicinity of the film is thin in a vacuum,
Convection due to heat can be suppressed, undulations on the film surface can be prevented, and deterioration in film thickness distribution and film surface roughness can be prevented. Further, the heat insulating effect of the vacuum suppresses the outflow of heat from the surface of the coating film, and the thermal gradient in the depth direction of the coating film becomes small. As a result, heat convection of the coating film itself is prevented, and deterioration of the film thickness distribution and surface roughness can be prevented.

【0012】さらに、減圧下でプリベークを行なうこと
で、より早く、多く溶媒を飛ばすことができる。大気圧
下のプリベークに対して、真空中では塗布膜中の溶媒の
沸点が降下するため、膜の温度上昇は同じでも真空下の
方がより早く沸点に到達する。これにより溶媒の減少に
よる膜の硬化が早く進み、かつ、最終的な塗布膜中の溶
媒残留量が少なくなり、塗膜流れによる膜厚分布の悪
化、膜表面の荒れを軽減することができる。
Further, by prebaking under reduced pressure, a large amount of solvent can be removed faster. Since the boiling point of the solvent in the coating film decreases in vacuum compared to prebaking under atmospheric pressure, the boiling point reaches faster in vacuum even if the temperature of the film is the same. As a result, the curing of the film is accelerated due to the reduction of the solvent, the residual amount of the solvent in the final coated film is reduced, and the deterioration of the film thickness distribution due to the flow of the coating film and the roughness of the film surface can be reduced.

【0013】しかしながら、真空中でのプリベーク工程
においては、真空加熱後、ワークの取り出しの際、減圧
状態にある雰囲気を、大気圧まで戻す必要がある。この
とき、ワークを加熱状態でリークを行なうと、高温で膜
の粘度が低くなっている物については、膜自身がやわら
かくなっているために、膜表面が荒れるという問題があ
る。やわらかい厚膜に対して、リーク時の気流が影響を
与えるのはもちろん、気流を直接膜面にあてなくとも、
雰囲気の圧力変化の影響により、膜表面のあれは起こ
る。膜がやわらかい状態で加圧することは、膜厚分布、
膜表面の表面粗さを悪化させる。そこで、大気解放前に
膜を冷却し、大気開放による膜変形を防ぐ必要がある。
However, in the pre-baking process in a vacuum, it is necessary to return the atmosphere in a reduced pressure state to the atmospheric pressure when the work is taken out after the vacuum heating. At this time, if the workpiece is leaked in a heated state, there is a problem that the surface of the film becomes rough for the object whose film viscosity is low at a high temperature because the film itself becomes soft. The air flow at the time of the leak affects the soft thick film, and even if the air flow is not directly applied to the film surface,
Roughening of the film surface occurs due to the influence of the pressure change of the atmosphere. Applying pressure while the film is soft means the film thickness distribution,
It deteriorates the surface roughness of the film surface. Therefore, it is necessary to cool the film before opening it to the atmosphere to prevent film deformation due to opening to the atmosphere.

【0014】またその冷却方法も、真空環境下であるた
め、雰囲気の物性による伝熱、対流による伝熱が著しく
低下し、輻射による伝熱が支配的になってくる。そのた
め、真空中でのワークの冷却は困難である。ワークの冷
却方法として、例えば、加熱プレートを冷媒などにより
冷却させ、それによってワークを冷却する方法が考えら
れる。ワークと加熱プレートが接触しているときは、加
熱プレートの冷却にワークの冷却が追従し、加熱プレー
トが冷えればワークも冷える。この場合、真空下でのワ
ークの冷却速度は、加熱プレートの冷却速度に依存す
る。しかし、この方法では、加熱プレート自体を冷却す
る必要があるために、ワークのみを冷却することに比
べ、加熱プレートの冷却速度によりワークの冷却時間が
長くなってしまう問題があり、さらに次のワークを加熱
するときに再び加熱プレート温度を上げる必要があるの
で、タクトが長くなってしまう。また、加熱プレートの
冷却速度を速くするためには、例えば、加熱プレート内
に冷媒の通る管を作成する必要があり、構造の複雑化、
装置のコストアップを招いてしまう。
Since the cooling method is also in a vacuum environment, the heat transfer due to the physical properties of the atmosphere and the heat transfer due to convection are significantly reduced, and the heat transfer due to radiation becomes dominant. Therefore, it is difficult to cool the work in a vacuum. As a method of cooling the work, for example, a method of cooling the heating plate with a coolant or the like and thereby cooling the work can be considered. When the work and the heating plate are in contact with each other, the cooling of the work follows the cooling of the heating plate, and if the heating plate cools, the work also cools. In this case, the cooling rate of the work under vacuum depends on the cooling rate of the heating plate. However, in this method, the heating plate itself needs to be cooled, so that there is a problem that the cooling time of the work becomes longer due to the cooling rate of the heating plate compared to the case where only the work is cooled. Since it is necessary to raise the heating plate temperature again when heating, the tact becomes longer. Further, in order to increase the cooling rate of the heating plate, for example, it is necessary to create a pipe through which a refrigerant passes in the heating plate, which complicates the structure.
This increases the cost of the device.

【0015】そこで、加熱プレート温度によらない冷却
方法を考えた場合、例えば、他に冷却プレートを設置
し、そこに加熱後のワークを移動させて冷却することが
考えられる。しかしこの場合、真空チャンバーの大きさ
が大きくなってしまい、また、搬送用の装置を真空チャ
ンバー内に設置する必要があり、装置が大型、複雑にな
り、コストが増えてしまう。そこで、冷却プレートを加
熱プレートの上方に設置し、ワークを上昇させることで
加熱プレートからワークを離し、かつ、上方に設置した
冷却プレートに近接することで、ワークを冷却すること
を考える。大気中ならば、雰囲気気体による熱伝導、お
よび対流による伝熱が主な熱伝達パラメーターであり、
これによる熱移動は容易に行なわれるので、冷却プレー
トに近接するだけで、ワークを速やかに冷却することが
できる。しかしながら、真空中では、雰囲気による伝熱
が小さいため、ワークを冷却プレートに近接させても、
冷却速度は遅くなってしまう。
Therefore, when considering a cooling method that does not depend on the temperature of the heating plate, for example, it is conceivable to install another cooling plate and move the heated work there to cool it. However, in this case, the size of the vacuum chamber becomes large, and it is necessary to install a transfer device in the vacuum chamber, which makes the device large and complicated, and increases the cost. Therefore, it is considered that the cooling plate is installed above the heating plate, the work is lifted to separate the work from the heating plate, and the work is cooled by being close to the cooling plate installed above. In the atmosphere, heat transfer by atmospheric gas and heat transfer by convection are the main heat transfer parameters.
Since heat transfer by this is easily performed, the work can be quickly cooled only by being close to the cooling plate. However, in a vacuum, heat transfer due to the atmosphere is small, so even if the workpiece is brought close to the cooling plate,
The cooling rate becomes slow.

【0016】また、特開2001−085440号公報
の方法のように、加熱の停止の手段として、加熱源とワ
ークの間に熱遮蔽シャッターを設ける方法も提案されて
いるが、シャッターを真空チャンバー内に設置する場合
その分空間が増大する問題と、シャッターがワーク上で
動く場合、可動部からのパーティクル対策が必要とな
り、構造の複雑化、パーティクル問題などの、新たな問
題を生じる可能性がある。
Further, as in the method of Japanese Patent Laid-Open No. 2001-085440, a method of providing a heat shielding shutter between a heating source and a work has been proposed as a means for stopping heating, but the shutter is provided in a vacuum chamber. If the shutter is moved on the workpiece, it is necessary to take measures against particles from the movable part, which may lead to new problems such as complicated structure and particle problem. .

【0017】そこで、基板ホルダーを設置し、基板ホル
ダーに基板をのせ、基板ホルダーの加熱・冷却を行なう
ことで、基板の加熱・冷却を行なうことを考える。
Therefore, it is considered that the substrate is heated and cooled by setting the substrate holder, placing the substrate on the substrate holder, and heating and cooling the substrate holder.

【0018】基板ホルダーの加熱・冷却スピードを上げ
るために、基板ホルダーには熱伝導率の高い材料を使
う。加熱時は、基板ホルダーを加熱プレートに設置する
ことで、基板ホルダーを加熱し、それにより基板の加熱
を行なう。加熱効率を上げるため、加熱プレート表面及
び基板ホルダーの加熱プレートと接触する面は鏡面加工
等を行ない、接触時の伝熱効率を上げる。
In order to increase the heating / cooling speed of the substrate holder, a material having a high thermal conductivity is used for the substrate holder. At the time of heating, the substrate holder is placed on the heating plate to heat the substrate holder, thereby heating the substrate. In order to increase the heating efficiency, the surface of the heating plate and the surface of the substrate holder that contacts the heating plate are mirror-finished to increase the heat transfer efficiency during contact.

【0019】冷却時は、加熱プレートから基板ホルダー
を離すことで、加熱を止める。真空中であるため、加熱
プレートから基板プレートを離すことで、伝熱率は急激
に低下する。基板ホルダーの、加熱プレートと対向する
表面及び加熱プレート表面を、鏡面加工や、放射率の低
いメッキなどの処理をすることで、真空下で支配的とな
る輻射の伝熱を抑えることができ、それにより、加熱プ
レートからわずかに離すだけで、加熱を止めることが可
能になり、熱遮蔽シャッターなどの特別な装置を入れる
必要がなく、装置の省スペース化を図ることができる。
またそれに伴い、基板上方に可動部を設置する必要もな
くなり、パーティクル問題を軽減できる。また、加熱プ
レートの温度を低下させる必要もなくなるので、加熱プ
レート温度を常に一定に保つ事が可能になり、タクトア
ップが可能になる。さらに、加熱プレートから離した基
板ホルダーに、冷却ユニットを接触させることで、真空
中において接触伝熱を実現し、基板ホルダーの急冷が可
能になる。これにより、真空中で基板ホルダーを急冷す
ることができ、基板ホルダー上の基板の急冷が実現され
る。
At the time of cooling, the heating is stopped by separating the substrate holder from the heating plate. Since it is in a vacuum, the heat transfer rate drops sharply when the substrate plate is separated from the heating plate. By subjecting the surface of the substrate holder, which faces the heating plate, and the surface of the heating plate to mirror finishing or plating with low emissivity, it is possible to suppress heat transfer of radiation that is dominant under vacuum, As a result, the heating can be stopped only by slightly separating it from the heating plate, and it is not necessary to insert a special device such as a heat shield shutter, and the space of the device can be saved.
Further, along with this, it is not necessary to install a movable portion above the substrate, and the particle problem can be reduced. Further, since it is not necessary to lower the temperature of the heating plate, it becomes possible to always keep the heating plate temperature constant, and it is possible to improve the tact time. Further, by bringing the cooling unit into contact with the substrate holder separated from the heating plate, contact heat transfer is realized in a vacuum, and the substrate holder can be rapidly cooled. Thereby, the substrate holder can be rapidly cooled in a vacuum, and the substrate on the substrate holder can be rapidly cooled.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、添付図面によって本発明の
実施の形態を説明する。図1(a)は本発明の実施の形
態に係わる膜形成装置の構成である。同図において、1
01は真空チャンバー、102はシリコンウェハーなど
の基板、103は基板ホルダー、104は加熱プレー
ト、105は冷却ユニット、106は支持ピン、107
は昇降コントローラー、108は昇降モーター、109
は冷却ユニットコントローラー、110は真空ポンプ、
111は加熱コントローラーである。レジスト塗布など
された基板102を、基板ホルダー103に設置する。
基板ホルダーは基板形状などにより、丸型、角型等の形
状とする。基板の固定法としては、基板形状に溝を作っ
たり、基板ホルダー上にピンなどを立て、基板が動かな
いようにし、冷却時、冷却ユニットが基板にあたらない
ようにする。真空ポンプ110で真空排気を行ない、チ
ャンバー101内を減圧する。基板ホルダーを、昇降コ
ントローラー107でモーター108を駆動させ、支持
ピン106を下降させることで、図1(b)のように、
加熱プレート104に設置する。真空チャンバー内の減
圧と、基板ホルダーの加熱のタイミングはプロセスによ
り異なり、減圧を完了してから加熱、減圧しながら加
熱、加熱後に減圧などがある。基板ホルダーを加熱プレ
ートに接触させることで、加熱プレートにより基板ホル
ダーが加熱され、それにより基板ホルダー上の基板が加
熱される。加熱が終了したら、支持ピンを上昇させ、図
1(a)のように、基板ホルダーを上方の冷却ユニット
105に接触させる。冷却ユニットは、基板ホルダーと
の接触面をなるべく多く取ることが望ましく、例えば基
板ホルダーが円形ならば、冷却ユニットも円形に加工
し、基板ホルダーの、基板により隠れていない外周部全
面と接触するのが好ましい。冷却ユニットの冷却法とし
ては、ユニットの一部を真空チャンバー上面に接触さ
せ、チャンバー上面を空冷により冷却する方法や、冷却
ユニット中に水冷用の管を通し、強制水冷する方法など
がある。また、支持ピンについては、加熱プレートとは
断熱状態もしくはそれに近い状態になるようにし、ま
た、冷却時冷却プレートとの接触を保つため、本数を3
本以上にするほうが良い。基板ホルダーを冷却ユニット
に接触させることで基板ホルダーは冷却され、基板ホル
ダー上の基板の冷却が行なわれる。冷却が終了した後、
基板を取り出し、ベーク工程を終了する。真空中での基
板の冷却に際し、基板ホルダーを冷却ユニットに接触さ
せて、熱伝導による冷却を行なうため、真空中での冷却
速度が上がり、冷却時間の短縮が可能になり、また、加
熱プレートの温度を変える必要がないので、次の加熱工
程にすぐ入れるため、タクトアップが可能になる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1A shows the structure of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1
01 is a vacuum chamber, 102 is a substrate such as a silicon wafer, 103 is a substrate holder, 104 is a heating plate, 105 is a cooling unit, 106 is a support pin, 107
Is a lifting controller, 108 is a lifting motor, 109
Is a cooling unit controller, 110 is a vacuum pump,
111 is a heating controller. The substrate 102 coated with a resist is set on the substrate holder 103.
The substrate holder has a round shape, a square shape, or the like depending on the shape of the substrate. As a method of fixing the substrate, a groove is formed in the substrate shape or pins or the like are erected on the substrate holder to prevent the substrate from moving so that the cooling unit does not hit the substrate during cooling. The inside of the chamber 101 is decompressed by performing vacuum exhaustion with the vacuum pump 110. The board holder is driven by the lifting controller 107 to drive the motor 108 to lower the support pins 106, thereby
It is installed on the heating plate 104. The timing of depressurization in the vacuum chamber and heating of the substrate holder differ depending on the process, and there are heating after completion of depressurization, heating while depressurizing, and depressurization after heating. By bringing the substrate holder into contact with the heating plate, the heating plate heats the substrate holder, thereby heating the substrate on the substrate holder. When the heating is completed, the support pins are raised to bring the substrate holder into contact with the upper cooling unit 105 as shown in FIG. It is desirable for the cooling unit to have as many contact surfaces as possible with the substrate holder. For example, if the substrate holder has a circular shape, the cooling unit is also processed into a circular shape so as to contact the entire outer peripheral portion of the substrate holder that is not hidden by the substrate. Is preferred. As a cooling method of the cooling unit, there are a method of bringing a part of the unit into contact with the upper surface of the vacuum chamber and cooling the upper surface of the chamber by air cooling, a method of passing a water cooling pipe through the cooling unit, and forced water cooling. In addition, the number of support pins is set to be in a heat insulating state or a state close thereto with respect to the heating plate, and the number of support pins is 3 in order to maintain contact with the cooling plate during cooling.
Better than a book. The substrate holder is cooled by bringing the substrate holder into contact with the cooling unit, and the substrate on the substrate holder is cooled. After cooling is complete,
The substrate is taken out, and the baking process is completed. When cooling the substrate in vacuum, the substrate holder is brought into contact with the cooling unit to perform cooling by heat conduction, so the cooling rate in vacuum is increased and the cooling time can be shortened. Since it is not necessary to change the temperature, it is possible to improve the tact time because it is immediately put into the next heating step.

【0021】(実施例1)φ150mmのシリコンウエ
ハ上に、下記組成物からなる溶液をスリットコート法
で、塗膜厚さ250μmとなるように塗布し、真空中で
のプリベークにより約120μmとなるようにベークを
行なった。
(Example 1) A silicon wafer having a diameter of 150 mm was coated with a solution of the following composition by a slit coating method so as to have a coating film thickness of 250 μm, and prebaked in vacuum to a thickness of about 120 μm. I baked it.

【0022】 組成物 EHPE−3150(商品名、ダイセル化学工業(株)製) 100重量部 SP−170(商品名、旭電化工業(株)製) 1.5重量部 ジエチレングリコールジメチルエーテル 100重量部 塗膜を250μm塗布したシリコンウエハを、図1
(a)に示す真空チャンバー101内の、上下に稼動可
能な支持ピン106に設置された基板ホルダー103上
に置き、真空ポンプ110により、チャンバー内を真空
引きする。支持ピン106を図1(b)のように下降す
ることで、基板ホルダーを加熱プレート104に置き、
真空ベーク炉中において、加熱プレート温度100℃で
6分間加熱する。基板ホルダーの材料は熱伝導率の高い
銅にすることで、昇温レートを速くすることができる。
その後、支持ピン106を上昇させ、基板ホルダーを図
1(a)のように、上方の冷却ユニット105に接触さ
せ、基板ホルダーを冷却することで基板の冷却を行な
う。ウエハ温度が60℃となるまで冷却し、大気開放を
行ない、ウエハを取り出した。真空ベークにより形成さ
れた膜面は、大気開放時の加圧により変形することなく
均一であった。
Composition EHPE-3150 (trade name, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) 100 parts by weight SP-170 (trade name, manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.) 1.5 parts by weight Diethylene glycol dimethyl ether 100 parts by weight Coating film Figure 1 shows a silicon wafer coated with 250 μm of
The vacuum chamber 101 shown in (a) is placed on a substrate holder 103 installed on a vertically movable support pin 106, and the inside of the chamber is evacuated by a vacuum pump 110. By lowering the support pin 106 as shown in FIG. 1B, the substrate holder is placed on the heating plate 104,
Heat in a vacuum bake oven at a heating plate temperature of 100 ° C. for 6 minutes. If the material of the substrate holder is copper, which has high thermal conductivity, the rate of temperature rise can be increased.
After that, the support pins 106 are raised to bring the substrate holder into contact with the upper cooling unit 105 as shown in FIG. 1A, and the substrate holder is cooled to cool the substrate. The wafer was cooled to a temperature of 60 ° C., opened to the atmosphere, and taken out. The film surface formed by vacuum baking was uniform without being deformed by the pressure applied to the atmosphere.

【0023】(実施例2)φ150mmのシリコンウエ
ハ上に、実施例1と同じ組成物からなる溶液をスリット
コート法で、塗膜厚さ250μmとなるように塗布し、
真空中でのプリベークにより約120μmとなるように
ベークを行なった。
(Example 2) A silicon wafer having a diameter of 150 mm was coated with a solution having the same composition as in Example 1 by a slit coating method so as to have a coating film thickness of 250 μm.
Baking was performed by pre-baking in vacuum so that the thickness was about 120 μm.

【0024】塗膜を250μm塗布したシリコンウエハ
を、図2(a)に示す真空チャンバー201内の、冷却
ユニット205に設置された基板ホルダー203上に置
き、真空ポンプ209により、チャンバー内を真空引き
する。昇降コントローラー206により昇降ユニット2
07で加熱プレート204を図2(b)のように上昇さ
せることで、加熱プレートを基板ホルダーに接触させ、
かつ接触後さらに基板ホルダーを加熱プレートで持ち上
げることで冷却ユニット205より離すことで、基板ホ
ルダーを加熱し、それにより基板が加熱される。真空ベ
ーク炉中において、加熱プレート温度100℃で6分間
加熱する。その後、昇降ユニット207により加熱プレ
ート204を下降し、図2(a)のように基板ホルダー
203を冷却ユニットに置き、さらに下降することで加
熱プレート204と基板ホルダー203を離し、加熱の
終了、冷却の開始を同時に行なう。ウエハ温度が60℃
となるまで冷却し、大気開放を行ない、ウエハを取り出
した。真空ベークにより形成された膜面は、大気開放時
の加圧により変形することなく均一であった。
A silicon wafer coated with a coating film of 250 μm is placed on the substrate holder 203 installed in the cooling unit 205 in the vacuum chamber 201 shown in FIG. 2A, and the chamber is evacuated by the vacuum pump 209. To do. Lifting unit 2 by lifting controller 206
At 07, the heating plate 204 is raised as shown in FIG. 2B to bring the heating plate into contact with the substrate holder,
Further, after the contact, the substrate holder is further lifted by the heating plate to be separated from the cooling unit 205 to heat the substrate holder, and thereby the substrate is heated. Heat in a vacuum bake oven at a heating plate temperature of 100 ° C. for 6 minutes. After that, the heating plate 204 is lowered by the elevating unit 207, the substrate holder 203 is placed on the cooling unit as shown in FIG. 2A, and further lowered to separate the heating plate 204 and the substrate holder 203, and the heating is finished and the cooling is finished. Are started at the same time. Wafer temperature is 60 ° C
The wafer was taken out. The film surface formed by vacuum baking was uniform without being deformed by the pressure applied to the atmosphere.

【0025】(比較例1)φ150mmのシリコンウエ
ハ上に、実施例1と同じ組成物からなる溶液をスリット
コート法で、塗膜厚さ250μmとなるように塗布し、
真空中でのプリベークにより約120μmとなるように
ベークを行なった。塗膜を250μm塗布したシリコン
ウエハを、図1に示す真空チャンバー101内の、上下
に稼動可能な支持ピン106に設置された基板ホルダー
103上に置き、真空ポンプ109により、チャンバー
内を真空引きする。支持ピン106を下降することで、
基板ホルダーを加熱プレート104に置き、真空ベーク
炉中において、加熱プレート温度100℃で6分間加熱
する。その後、基板を加熱したまま大気開放を行ない、
ウエハを取り出した。形成された膜面は、大気開放時の
加圧により変形を起こし、目視による観察で表面が荒
れ、膜厚分布も、膜全面について悪化することが観察さ
れた。
(Comparative Example 1) A silicon wafer having a diameter of 150 mm was coated with a solution having the same composition as in Example 1 by a slit coating method so as to have a coating film thickness of 250 μm.
Baking was performed by pre-baking in vacuum so that the thickness was about 120 μm. A silicon wafer coated with a coating film of 250 μm is placed on the substrate holder 103 installed on the vertically movable support pins 106 in the vacuum chamber 101 shown in FIG. 1, and the inside of the chamber is evacuated by the vacuum pump 109. . By lowering the support pin 106,
The substrate holder is placed on the heating plate 104 and heated in a vacuum baking oven at a heating plate temperature of 100 ° C. for 6 minutes. After that, open the atmosphere while heating the substrate,
The wafer was taken out. It was observed that the formed film surface was deformed by the pressure applied to the atmosphere, the surface was roughened by visual observation, and the film thickness distribution was deteriorated over the entire film surface.

【0026】(比較例2)φ150mmのシリコンウエ
ハ上に、実施例1と同じ組成物からなる溶液をスリット
コート法で、塗膜厚さ250μmとなるように塗布し、
大気中でのプリベークにより約120μmとなるように
ベークを行なった。
(Comparative Example 2) A silicon wafer having a diameter of 150 mm was coated with a solution having the same composition as in Example 1 by a slit coating method so as to have a coating film thickness of 250 μm.
It was baked by prebaking in the atmosphere so that the thickness was about 120 μm.

【0027】塗膜を250μm塗布したシリコンウエハ
を、図3に示す、上下に稼動可能な支持ピン304で、
加熱プレート302上に置き、大気圧下において、加熱
プレート温度100℃で6分間加熱し、その後、支持ピ
ン304をモーター305により上昇させ、ウエハを上
方の冷却プレート303に接近させ、冷却する。ウエハ
温度を60℃まで冷却し、ウエハを取り出した。大気中
でのプリベークにより形成された膜面は、目視による観
察で表面が荒れ、膜厚分布も、膜全面について悪化する
ことが観察された。
A silicon wafer coated with a coating film of 250 μm is supported by a support pin 304 that can be moved up and down as shown in FIG.
The wafer is placed on the heating plate 302 and heated at a heating plate temperature of 100 ° C. for 6 minutes under atmospheric pressure, and then the support pins 304 are raised by the motor 305 to bring the wafer closer to the upper cooling plate 303 and cool it. The wafer temperature was cooled to 60 ° C., and the wafer was taken out. It was observed that the surface of the film formed by prebaking in the air was roughened by visual observation, and the film thickness distribution was deteriorated over the entire surface of the film.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
真空中で基板の加熱、冷却を行なう場合、基板ホルダー
を使い基板の加熱、冷却を行なうことで、工程のタクト
アップが可能になる。また、膜形成法の、特に、真空中
でのプリベーク後、大気開放時における圧力変化による
膜変形、それによる膜表面の荒れ、膜厚分布の悪化を防
ぎ、真空中でのプリベークにより形成される良好な膜の
取り出しを実現できる。
As described above, according to the present invention,
When a substrate is heated and cooled in a vacuum, the substrate holder can be used to heat and cool the substrate to increase the cycle time of the process. In addition, in the film forming method, in particular, after prebaking in vacuum, film deformation due to pressure change when opening to the atmosphere, roughness of the film surface due to it, and deterioration of film thickness distribution are prevented, and the film is formed by prebaking in vacuum. Good film extraction can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態及び実施例を説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment and an example of the present invention.

【図2】実施例での実験を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating an experiment in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 真空チャンバー 102 基板 103 基板プレート 104 加熱プレート 105 冷却ユニット 106 支持ピン 107 昇降コントローラー 108 昇降モーター 109 冷却コントローラー 110 真空ポンプ 111 加熱コントローラー 201 真空チャンバー 202 基板 203 基板ホルダー 204 加熱プレート 205 冷却ユニット 206 昇降コントローラー 207 昇降ユニット 208 冷却コントローラー 209 真空ポンプ 210 加熱コントローラー 101 vacuum chamber 102 substrate 103 substrate plate 104 heating plate 105 Cooling unit 106 Support pin 107 Lift controller 108 Lifting motor 109 Cooling controller 110 vacuum pump 111 heating controller 201 vacuum chamber 202 substrate 203 substrate holder 204 heating plate 205 cooling unit 206 Lift controller 207 Lifting unit 208 Cooling controller 209 vacuum pump 210 heating controller

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板を真空中で加熱、冷却する熱処理方
法において、真空チャンバー内で(1)基板を基板ホル
ダーに設置する工程と、(2)前記基板ホルダーを加熱
プレートに設置し、基板ホルダーを加熱し、基板を加熱
する工程と、(3)加熱終了後、基板ホルダーを加熱プ
レートより離すことで加熱を終了する工程と、(4)基
板ホルダーを冷却ユニットに接触させ、基板ホルダーを
冷却することにより基板を冷却する工程、を特徴とす
る、基板の加熱、冷却方法及び装置。
1. In a heat treatment method of heating and cooling a substrate in a vacuum, (1) placing the substrate on a substrate holder in a vacuum chamber, and (2) placing the substrate holder on a heating plate, Heating the substrate to heat the substrate, (3) after heating is completed, the substrate holder is separated from the heating plate to finish heating, and (4) the substrate holder is brought into contact with the cooling unit to cool the substrate holder. And a step of cooling the substrate by performing a heating and cooling method and apparatus for the substrate.
【請求項2】 前記基板の加熱、冷却方法を行なう装置
として、真空チャンバー内に基板を保持する基板ホルダ
ーと、基板ホルダーを加熱する加熱プレートと、基板ホ
ルダーを冷却する冷却ユニットと、支持ピンなどの、基
板プレートを真空チャンバー内で動かすための機構を具
備する、基板の加熱、冷却装置。
2. An apparatus for performing the method of heating and cooling the substrate, which includes a substrate holder for holding the substrate in a vacuum chamber, a heating plate for heating the substrate holder, a cooling unit for cooling the substrate holder, and a support pin. Of the substrate heating and cooling device having a mechanism for moving the substrate plate in the vacuum chamber.
【請求項3】 前記基板ホルダーについて、材質を熱伝
導率の高い物とする事を特徴とする基板の加熱、冷却装
置。
3. A substrate heating / cooling device, wherein the substrate holder is made of a material having a high thermal conductivity.
【請求項4】 前記基板ホルダーについて、加熱プレー
トとの接触面を鏡面加工、もしくはメッキ処理などによ
る放射率の低い表面、もしくはその両方であることを特
徴とする基板の加熱、冷却装置。
4. An apparatus for heating and cooling a substrate, characterized in that, in the substrate holder, a contact surface with a heating plate is a surface having a low emissivity by mirror finishing or plating treatment, or both.
【請求項5】 前記加熱プレートについて、基板ホルダ
ー加熱時の伝熱効率を上げ、基板ホルダー剥離時の、基
板ホルダーへの伝熱を減少させるために、表面は鏡面加
工、及び、メッキ処理などによる低放射率の面を有する
基板の加熱・冷却装置。
5. The surface of the heating plate is made low by mirror finishing or plating in order to increase heat transfer efficiency when heating the substrate holder and reduce heat transfer to the substrate holder when the substrate holder is peeled off. Substrate heating / cooling device with emissivity surface.
JP2002120757A 2002-04-23 2002-04-23 Method and device for heating and cooling substrate in vacuum Withdrawn JP2003318076A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002120757A JP2003318076A (en) 2002-04-23 2002-04-23 Method and device for heating and cooling substrate in vacuum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002120757A JP2003318076A (en) 2002-04-23 2002-04-23 Method and device for heating and cooling substrate in vacuum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003318076A true JP2003318076A (en) 2003-11-07

Family

ID=29536889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002120757A Withdrawn JP2003318076A (en) 2002-04-23 2002-04-23 Method and device for heating and cooling substrate in vacuum

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003318076A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8090245B2 (en) 2007-09-03 2012-01-03 Canon Anelva Corporation Apparatus for heat-treating substrate and method for heat-treating substrate
US8426323B2 (en) 2008-12-15 2013-04-23 Canon Anelva Corporation Substrate processing apparatus, substrate annealing method, and semiconductor device manufacturing method
US8837924B2 (en) 2009-06-24 2014-09-16 Canon Anelva Corporation Vacuum heating/cooling apparatus and manufacturing method of magnetoresistance element
JP2021009977A (en) * 2019-07-03 2021-01-28 株式会社幸和 Substrate processing equipment and method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8090245B2 (en) 2007-09-03 2012-01-03 Canon Anelva Corporation Apparatus for heat-treating substrate and method for heat-treating substrate
US8426323B2 (en) 2008-12-15 2013-04-23 Canon Anelva Corporation Substrate processing apparatus, substrate annealing method, and semiconductor device manufacturing method
US8837924B2 (en) 2009-06-24 2014-09-16 Canon Anelva Corporation Vacuum heating/cooling apparatus and manufacturing method of magnetoresistance element
JP2021009977A (en) * 2019-07-03 2021-01-28 株式会社幸和 Substrate processing equipment and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102893386B (en) Pedestal covers
KR100244727B1 (en) Heat treating apparatus
EP1965419B1 (en) Absorber layer candidates and techniques for application
US6905333B2 (en) Method of heating a substrate in a variable temperature process using a fixed temperature chuck
KR20090023503A (en) A dry non-plasma treatment system and method of using
JP4884268B2 (en) Ashing method
JP5616883B2 (en) Technology to change the temperature of the platen
JPH05218052A (en) Support of workpiece
JP2003318076A (en) Method and device for heating and cooling substrate in vacuum
US20120093617A1 (en) Vacuum processing apparatus and vacuum processing method
US20170198397A1 (en) Substrate processing apparatus
JP2003264137A (en) Method and apparatus for film formation
JP2004235469A (en) Heat treatment method and heat treatment apparatus
JP3813877B2 (en) Substrate processing method
US20160211151A1 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
TWI414495B (en) Reduced friction molds for injection molded solder processing
JP4447536B2 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP2003124134A (en) System and method for heat treatment
JP2000100807A (en) Substrate thermal treatment equipment
JP7030858B2 (en) Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices and programs
JP2000243817A (en) Wafer stage, its manufacture, and wafer holding method
JPH118227A (en) Heat-treating apparatus for substrate and heat treatment of substrate
JP5558200B2 (en) Plasma ashing method and plasma ashing apparatus
JP2003332309A (en) Vacuum treatment apparatus
KR100788355B1 (en) Method for Controlling Temperature of ElectroStatic Chuck

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050705