JP2618698B2

JP2618698B2 - 加熱装置及び加熱方法

Info

Publication number: JP2618698B2
Application number: JP22594188A
Authority: JP
Inventors: 雅文野村; 裕二上川; 和敏吉岡
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPH0273619A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、加熱装置及び加熱方法に関する。

（従来の技術）半導体製造工程例にフォトリソグラフィー工程におい
て、被処理体例えば半導体ウエハへのレジスト塗布後あ
るいはレジスト現像処理の前後において、上記レジスト
の安定化等の目的で上記半導体ウエハを加熱することが
一般に行われている。

また、露光および現像によってパターニング形成され
た有機高分子のフォトレジスト膜をマスクとして用い、
半導体ウエハ上に形成された下地膜をエッチング、拡
散、不純物注入等行うことにより半導体集積回路の微細
なパターンを形成した後、マスクとして用いられたフォ
トレジスト膜を上記半導体ウエハの表面から除去する処
理例として、加熱した半導体ウエハの表面に向けてオゾ
ン（O₃）を含むアッシングガスを流出させて除去するア
ッシング処理が行われることがある。

そして、上記半導体ウエハの加熱は、例えば発熱板上
に半導体ウエハを載置密着させた状態で加熱し、上記発
熱板への半導体ウエハのセットおよび発熱板から半導体
ウエハを搬出する際には、上記発熱板に設けたセラミッ
クやアルミニウム製のピンを上昇させて上記半導体ウエ
ハを支持し発熱板から離間させることが行われている。

上記説明の発熱板とピンを備えた装置として、例えば
実開昭61−123541、特開昭61−67224号公報にて開示さ
れているものがある。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記従来装置では、発熱板に設けられたピン
の貫通孔の部分と、この貫通孔以外の部分とでは加熱温
度に差が発生するという問題がある。

すなわち、半導体ウエハ加熱時には、ピン先端は発熱
板の上面より低い位置にあり半導体ウエハ下面に隙間が
存在し、また、上記ピン自身は発熱源を有していないた
め、ピンの貫通孔部分の温度が、周辺部の温度と比較し
て低くなるのは避け難い。したがって、半導体ウエハの
加熱温度が不均一になり、レジスト特性、アッシング処
理の均一性が得られない一原因となりやすい。半導体ウ
エハのように材質がシリコンの場合には比較的熱伝導性
が良く上記温度差を僅少に抑えることが可能であるが、
特にLCD基板のようにガラスの場合には熱伝導性が悪い
ので上記温度差が大きくなりやすい。

本発明は上記事情に対処してなされたもので、加熱温
度の均一性に優れた加熱装置及び加熱方法を提供するも
のである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）請求項１の発明は、被処理体を発熱体の被処理体載置
面に載置し、被処理体を加熱する加熱装置であって、発
熱体に設けられ、被処理体の裏面側から支持するととも
に、被処理体を被処理体載置面に対して載置又は離間さ
せる支持体と、この支持体に設けられ、この支持体を加
熱する手段と、を具備したことを特徴とする。また、請
求項４の発明は、被処理体を発熱体の被処理体載置面に
載置し、被処理体を加熱する加熱方法であって、発熱体
を所定の温度に維持し、被処理体を加熱し処理するとと
もに発熱体に設けられた被処理体の裏面側から支持する
とともに、被処理体を被処理体載置面に対して載置又は
離間させる支持体を発熱体の温度とほぼ同温に設定する
工程を具備したことを特徴とする。

（作用）本発明では、被処理体加熱用発熱体と被処理体とを接
触授受離間の少なくとも一方の工程前、複数本の支持棒
を上記発熱体面から浮上させて上記被処理体を上記発熱
体から浮上させる加熱装置において、上記支持棒の温度
を上記発熱体の温度にほぼ等しくなるようにしたので、
支持棒により単独に上記被処理体を加熱することが可能
となる。

（実施例）以下、本発明をLCD基板のアッシング装置に適用した
一実施例を図面を参照して説明する。

本体（１）の処理室（２）内には、真空チャック等に
より被処理体例えば方形板状のLCD（Liquid Crystal Di
splay）基板（３）を吸着保持し且つこのLCD基板（３）
を加熱する発熱体例えば加熱板（５）が配置され昇降機
構（４）により上下動可能に構成されている。また、こ
の加熱板（５）には温度制御機構（６）によって制御さ
れるヒータ（７）が内蔵されている。

また、上記加熱板（５）にはLCD基板（３）を支持す
るための支持棒例えばピン（８）が複数本例えば３本貫
通して設けられており、ピン昇降機構（図示せず）によ
り加熱板（５）に対して上下動可能に構成されており、
ピン（８）が上昇時にはピン（８）の先端部分が上記加
熱板（５）の上面より浮上して上方にあり、ピン（８）
が下降時にはピン（８）の先端部分が上記加熱板（５）
の内部に位置するように構成されている。

さらに、上記各ピン（８）は例えばアルミニウム製で
直径が5mm程度の管状に形成され、内部に発熱源例えば
直径が3mm程度の細長い棒状ヒータ（９）が内蔵されて
いる。そして、ピン温度制御機構（10）によって温度制
御される。上記のように加熱装置（11）が構成されてい
る。

この加熱装置（11）の加熱板（５）の上方には、ガス
流出部（12）が配置されている。

このガス流出部（12）の上部には、例えば厚さ20mm程
度の方形状アルミニウム板で作製され冷却機構（13）か
らの冷却水等が循環する配管（14）が内部に埋設された
冷却ジャケット（15）で構成されている。そして、この
冷却ジャケット（15）の下面には、厚さが10mm程度で上
記冷却ジャケット（15）とほぼ同一寸法の大きさに形成
されたアルミニウム製の平板（16）が気密に取着されて
いる。また、この平板（16）の上記ジャケット（15）側
の面には、断面が幅10mm深さ5mm程度で図の左右方向に
伸びる溝状のガス分配管（17）が形成されている。さら
に、このガス分配管（17）の底部には所定の間隔で直径
2mm程度の孔（18）が上記平板（16）を貫通して例えば
３個設けられている。

なお、上記ガス分配管（17）はガス供給管（19）によ
りガス流量調節器（20）に配管接続されており、このガ
ス流量調節器（20）は酸素供給源（21）に接続されたオ
ゾン発生器（22）に接続されている。

また、上記平板（16）には上記ガス分配管（17）と同
じ形状で排出機構（23）に接続されたガス集合管（24）
も形成されており、底部には例えば上記ガス分配管（1
7）の３個の孔の各中間付近の位置に孔（25）が各１個
づつ貫通して設けられている。

次に、上記平板（16）の下面には順に、平板に形成さ
れたアルミニウム製のガス拡散板（26）、耐熱性断熱性
に優れたテフロン製の断熱板（27）、ヒータ（28）が埋
設されたアルミニウム製のガス加熱板（29）とがそれぞ
れ気密に密着して設けられている。また、上記３者に亘
って平板（16）に設けられた上記５個の孔（18）（25）
の下位置に、幅1mm程度の細長いスリット状の溝（30）
が図の下に向かって形成されている。そして、この各溝
（30）から加熱装置（11）の加熱板（５）に向かってア
ッシングガスを流出、および排出可能に構成されてい
る。

さらに、上記ガス流出部（12）は移動機構（31）に取
着されており、図の左右方向に往復移動可能に構成され
ている。

次に動作作用について説明する。

先ず、昇降機構（４）によって加熱板（５）を下降さ
せ、ガス流出部（12）との間に基板搬送機構（図示せ
ず）の搬送アーム等が導入される間隔を設ける。そし
て、ピン（８）を上昇させて加熱板（５）から浮上させ
先端部に、LCD基板（３）を上記基板搬送機構（図示せ
ず）により載置し支持する。次に、上記ピン（８）を下
降させLCD基板（３）を加熱板（５）に載置して接触保
持する。

この後、昇降機構（４）によって加熱板（５）を上昇
させ、ガス流出部（12）とLCD基板（３）表面との間隔
を0.5〜20mm程度の所定の間隔例えば2mmに設定する。な
お、この場合、ガス流出部（12）を昇降機構によって上
下動させ間隔調整してもよい。

次に、加熱板（５）に内蔵されているヒータ（７）を
温度制御機構（６）によって温度制御し、LCD基板
（３）表面温度が150〜300℃程度の範囲と例えば200℃
になるように加熱する。

同時に、ピン温度制御機構（10）により各ピン（８）
に内蔵されている棒状ヒータ（６）を制御してピン
（８）を加熱板（５）の温度にほぼ等しく例えば250℃
程度に発熱させる。この時、第２図に示すように、加熱
板（５）のピン（８）のピン貫通孔（31）付近に位置す
るLCD基板（３）部分は、ピン（８）先端部からの輻射
熱によっても加熱されるため表面温度が周辺部分と同程
度になるように加熱される。

従来の加熱装置では、上記ピン（８）に棒状ヒータ
（９）すなわち発熱源が内蔵されていないので、上記部
分の温度は周辺部分と比較してどうしても約10〜15℃程
度低温になる。なお、上記棒状ヒータ（９）を内蔵させ
ずに、ピン（８）を熱伝導性に優れた材料で構成するこ
とも考えられるが、ピン（８）を上下させるためには、
ピン（８）と加熱板（５）との間に隙間が必要であり、
上記温度の低下は避け難い。特に、支持する基板が重量
化し大径のピン（８）を使用する場合、上記温度の低下
不均一はより一層顕著になる。しかし、上述のように、
ピン（８）に発熱源を内蔵させ積極的に加熱することに
より、ピン（８）の大小にかかわりなく均一に基板を加
熱することができる。そして、酸素供給源（21）および
オゾン発生器（22）から供給されるアッシングガスであ
る、オゾン（O₃）を含有する酸素ガスをガス流量調節器
（20）で流量調整し、流量が例えば３〜15sl/min（slは
常温常圧換算での流量）程度となるように設定し、ガス
流出部（12）からLCD基板（３）に向けて流出させ、ま
た排出機構（23）により処理室（２）内の気体圧力が例
えば700〜200Torr程度の範囲になるように排気する。

同時に、ガス加熱板（29）のヒータ（28）を温度制御
機構（図示せず）により温度制御してガス流出部（12）
のガス流出面を20〜200℃程度の範囲の温度例えば150℃
に加熱する。

この時、第１図に矢印で示すようにガス流出部（12）
とLCD基板（３）との間にアッシングガスの流入排出の
流れが形成される。

ここで、上記ガスに含まれているオゾンは、ガス流出
部（12）のガス加熱板（29）により、このガス流出部
（12）から流出直前に分解されない程度の温度に加熱さ
れてLCD基板（３）に向かう。そして、このLCD基板
（３）の表面に接触してさらに加熱されることにより分
解し、酸素原子ラジカルが多量に発生する。

この酸素原子ラジカルがLCD基板（３）の表面に被着
されたフォトレジスト膜と反応し、アッシングが行われ
フォトレジスト膜を除去する。この場合、LCD基板
（３）のアッシング面の温度は均一のため、均一アッシ
ングが可能となる。アッシングによって生成した廃ガス
は、直ちにガス集合管（24）に連通する２個の溝（30）
から排気機構（23）により処理室（２）外に排出する。

そして、移動機構（31）によりガス流出部（12）を図
の左右方向に例えばスキャン方式で往復運動させ、均一
なアッシングガスの流れをLCD基板（３）のアッシング
面全体に亘り均一に流出させてアッシングを行う。

アッシング処理が終了するとアッシングガスの流出を
止め、昇降機構（４）により加熱板（５）を下降させ
る。そして、ピン（８）を浮上させてLCD基板（３）を
支持し上記加熱板（５）から離間した後、処理済みのLC
D基板（３）を搬出し、次に処理するLCD基板（３）を授
受してセットし、以後上記のようにアッシング処理をく
り返す。

なお、オゾン発生器（22）で生成されたオゾンの寿命
は温度に依存し温度が高くなると寿命は急激に短くな
る。このため、上記ガスは例えば25℃以下とするのが好
ましい。上記ガス流出部（12）は熱伝導に優れたアルミ
ニウムで作製しているので冷却効果は良好でオゾンの寿
命を長くできる。

なお、上記実施例ではピン（８）に内蔵する発熱源と
して細長い棒状ヒータ（９）を使用した例について説明
したが、例えば第３図（ａ）に示すように小型のヒータ
（9a）をピン（８）の先端部分に内蔵したもの、第３図
（ｂ）に示すように小型のヒータ（9a）をピン（８）の
下端部に内蔵したもの、また第３図（ｃ）に示すように
ピン（８）先端部に耐熱透過性に優れた石英ガラス（3
2）を取着した赤外線ランプ（9b）でLCD基板（３）を加
熱するように構成しても上記同様の加熱効果を得ること
ができる。

また、上記実施例では、ガス流出部（12）をスキャン
方式で往復運動させることについて説明したが、他の移
動、例えばワンスルーで一過的に所定の処理時間で通過
させるように構成しても、上記同様の作用効果が得られ
る。

さらに、上記実施例では、ガス流出部のみ移動した例
について説明したが、LCD基板との相対的移動であれば
よく、LCD基板を移動させてもよいし、両者を移動させ
てもよい。

また、この実施例ではアッシング対象としてフォトレ
ジスト膜の場合について説明したが、インクの除去を始
め溶剤の除去等各種のものに適用でき、酸化して除去で
きるものならば、アッシング対象はどのようなものでも
よく、オゾンを含有するガスは酸素に限らずオゾンと反
応しないようなガス、特にN₂,Ar,Ne等のような不活性な
ガスにオゾンを含有させて使用することができる。

さらに、上記実施例では、LCD基板の処理に適用した
実施例について説明したが、アッシング工程であれば半
導体ウエハの他ガラス基板上に設けるフォトマスク、プ
リント基板、大型ディスプレイパネル、被着されるアモ
ルファスシリコン膜など何れにも適用できることは説明
するまでもないことである。

特に、上記説明のLCD基板や、マスク用基板などのよ
うに、下地膜としてITO膜、アモルファスシリコン（αS
i）、タンタル（Ta）やクロム（Cr）の如き非常に酸化
されやすいデリケートな材料が使用されているもののア
ッシングに際しては、上記下地膜に損傷を与えないよう
な処理が必要とされている。

例えば、上記アッシングを、一定の残膜厚さで中止し
て、その後はウェット処理に切換える方式が必要とされ
ており、このためには精密で均一なアッシングのコント
ロールが不可欠であり、本発明装置を適用して非常に有
効である。

さらに、大型の被処理基板をアッシング処理する場合
にはガス流出部の形状を大型化即ち、アッシングガスの
流出孔である開口溝の長さと個数を調整し、またピンを
大型化して強化できるので、装置のスケールアップが容
易に可能となる。

また、アッシングガスとしてオゾンを含む酸素ガスの
他に、必要に応じて第２ガスとして例えばN₂O,No,NO₂,C
₂F₆,CCl₄,CF₄などをガス流量調節器（20）により流量調
整して上記酸素ガスと混合してアッシングするようにす
れば、アッシング適用範囲を広げ汎用性のあるアッシン
グが可能となる。

上記実施例ではLCDアッシャーに適用した例について
説明したが、半導体ウエハアッシャーでも、プローバで
も、エッチング処理、スパッタ装置、塗布現像装置の塗
布現像後のベーキングに用いるなど何れに適用してもよ
い。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、被処理体を均一に加
熱することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をアッシング装置に適用した一実施例の
構成図、第２図は第１図主要部の構成図、第３図（ａ）
（ｂ）（ｃ）は第２図の変形例図である。３……LCD基板、４……昇降機構、５……加熱板、８……ピン、９……棒状ヒータ、10……ピン温度制御機構、11 ……加熱装置、12……ガス流出部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を発熱体の被処理体載置面に載置
し、被処理体を加熱する加熱装置であって、前記発熱体に設けられ、前記被処理体の裏面側から支持
するとともに、被処理体を前記被処理体載置面に対して
載置又は離間させる支持体と、この支持体に設けられ、
この支持体を加熱する手段と、を具備したことを特徴と
する加熱装置。
【請求項２】被処理体を発熱体の被処理体載置面に載置
し、被処理体を加熱する加熱装置であって、前記発熱体に設けられた孔内を移動し、前記被処理体の
裏面側から支持するとともに、被処理体を前記被処理体
載置面に対して載置又は離間させる支持体と、この支持
体に設けられ、この支持体を加熱する手段と、を具備
し、前記発熱体によって処理される被処理体の前記孔位
置の領域の温度をその他の領域の温度と略同温となるよ
うに前記加熱する手段によって前記支持体を加熱するこ
とを特徴とする加熱装置。
【請求項３】前記支持体は、アルミニウムで形成された
ことを特徴とする請求項１又は２の加熱装置。
【請求項４】被処理体を発熱体の被処理体載置面に載置
し、被処理体を加熱する加熱方法であって、前記発熱体を所定の温度に維持し、被処理体を加熱し処
理するとともに前記発熱体に設けられた前記被処理体の
裏面側から支持するとともに、被処理体を前記被処理体
載置面に対して載置又は離間させる支持体を前記発熱体
の温度とほぼ同温に設定する工程を具備したことを特徴
とする加熱装置。