JP2901746B2 - 熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents

熱処理装置及び熱処理方法

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は被処理体を熱処理する熱処理装置及び熱処理
方法に関する。
[従来の技術] 従来から、半導体素子製造工程の半導体ウェハへのパ
ターン形成工程では、ウェハにレジスト塗布を行う前に
レジストとウェハとの密着性を向上させるためアドヒー
ジョン処理を行ったり、レジスト塗布して露光後、現像
を行う前にフォトレジストパターンの変形を軽減するた
め定在波除去ベークを行ったり、あるいは現像後フォト
レジスト膜中又は表面に残留した現像液、リンス液を蒸
発除去し、フォトレジストの硬化及びウェハとの密着強
化を行うためポストベークを行っている。これらの加熱
処理を行うのには内部に抵抗発熱体を埋設されたアルミ
製等のホットプレート上にウェハを載置して加熱するベ
ーキング装置を用いている。通常これらのベーキング装
置で加熱された後、ホットプレートと同様の表面はアル
ミ等で形成され、内部に冷却水等を循環させた冷却板上
にウェハを搬送して冷却した後、ライン化されたシステ
ムに組込まれた次の処理工程に搬送され、一連の処理が
なされるようになっている。
ここで一連の処理を行う際に、ウェハがアルミ製のホ
ットプレートや、冷却板に接触すると裏面が重金属汚染
され、汚染されたウェハが次々と搬送されると搬送装置
も汚染されてしまい、次のウェハも上記汚染部に接触し
た場合汚染されてしまう。そのため、第7図に示すよう
に、ホットプレートまたは冷却板1に少なくとも3箇所
に小球2が僅かに表面から突出するような穿孔4を設
け、小球2上にウェハ3を載置したり、あるいは第8図
に示すように、ホットプレートまたは冷却板1に貫通孔
5を設け、この貫通孔5に挿入され、ホットプレートま
たは冷却板1を相対的に上下動してホットプレートまた
は冷却板1上にウェハ3を載置したり上昇させて搬送ア
ームと受渡しを行う搬送用の支持ピン6の先端を僅かに
ホットプレートまたは冷却板1表面から突出させて僅か
な間隙Dを保つ位置に停止させ、ウェハ3がホットプレ
ートまたは冷却板に直接コンタクトしないよう支持して
熱処理を行うプロキシミティ方式の温度調整装置が採用
されていた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、プロキシミティ方式のホットプレート
や冷却板を用いた温度調整装置では、小球やその小球を
埋設させる溝の加工が困難であり、少なくとも3箇所の
少球の高さを均一に高精度に作成することができなかっ
た。また、支持ピンを高精度な位置に停止させることも
非常にむずかしく、高価なものであった。少球や支持ピ
ンの高さが高精度に均一でないと、加熱または冷却がウ
ェハの面内において直接温度むらが生じてしまうという
欠点があった。また、ホットプレートや冷却板とウェハ
とのプロキシミティ構造は100〜200μmの間隙であっ
て、加工精度上これ以上近接させることはできなかっ
た。しかしながら、この間隙は狭ければ狭い程ウェハの
加熱あるいは冷却温度の均一処理を行うことができ、処
理時間も短時間でよい。
本発明は上記の欠点を解消するためになされたもので
あつて、加工精度がよいため、ウェハとホットプレート
または冷却板とのプロキシミティ構造を狭くでき、従っ
て効率よく高制度の熱処理が行え、しかもクリーンでコ
ストの低減を図ることができる熱処理装置及び熱処理方
法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明の熱処理装置は、
被処理体を支持して加熱処理をする加熱処理載置体と、
冷却処理をする冷却処理載置体とを備えた熱処理装置に
おいて、加熱処理載置体及び冷却処理載置体は被処理体
の中心部と所定間隔離れて保持し、且つ被処理体の周縁
部と接触して支持する支持部を備えたものであり、好ま
しくは、被処理体を搬送する搬送手投を備え、搬送手段
は被処理体を中心部と接触して支持する支持体を備えた
ものである。
また、本発明の熱処理装置は、被処理体を支持して加
熱処理をする加熱処理載置体と、被処理体を支持して冷
却処理をする冷却処理載置体と、加熱処理載置体または
冷却処理載置体へ被処理体の搬入出を行う搬送手段とを
備えた熱処理装置において、加熱処理載置体及び冷却処
理載置体は被処理体の中心部と所定間隔離れて保持し、
且つ被処理体の周縁部と接触して支持する支持部を備
え、搬送手段は被処理体を中心部と接触して支持する支
持体を備えたものである。
本発明の熱処理方法は、被処理体を支持して加熱処理
及び冷却処理を行う際に、それぞれ被処理体の中心部と
所定間隔離れて保持し、且つ被処理の周縁部と接触して
支持するものであり、好ましくは、被処理体を搬送する
際、被処理体を中心部と接触して支持するものである。
また、本発明の熱処理方法は、被処理体を搬送し、被
処理体を支持して加熱処理及び冷却処理を行う際に、加
熱処理及び冷却処理時は被処理体の中心部と所定間隔離
れて保持し、且つ被処理体の周縁部と接触して支持し、
搬送時は被処理体を中心部と接触して支持するものであ
る。
[作用] 被処理体を載置して加熱する加熱処理載置体及び被処
理体を載置して冷却する冷却処理載置体に、被処理体の
周縁部のみを支持する支持部を設け、被処理体の中心部
とは僅かな間隙を保持して接触しないよう支持する。そ
のため被処理体はプロキシミティ方式の処理を行い、裏
面の中心部は重金属汚染を受けない。処理後搬送時にお
いても汚染を受けていない中心部で支持するような支持
部材を備えた搬送アームで行えば、搬送アームも汚染さ
れることがない。従って、クリーンな状態で被処理体の
熱処理を行うことができる。
[実施例〕 本発明の熱処理装置を半導体ウェハ製造のレジスト処
理装置に適用した一実施例を図面を参照して説明する。
第1図に示すように、レジスト処理装置Sには被処理
体である半導体ウェハ3を収納したカセット7の載置台
8、カセット7から半導体ウェハ3を搬入出するための
吸着ピンセット9及びウェハ受け渡し台10等を備えたキ
ャリアステーション11と、キャリアステーション11のウ
ェハ受け渡し台10からウェハを搬送する搬送系12、レジ
スト塗布装置13、プリベーク装置14及び冷却装置15など
を備えたプロセスステーション16とが設けられる。
キャリアステーション11のカセット7の載置台8は図
示しない上下動駆動機構に接続され、カセット7の各段
に収納されたウェハが吸着ピンセット9により搬入され
る位置に移動可能となっている。吸着ピンセット9はXY
Z方向及びθ回転可能な図示しない駆動機構に接続さ
れ、第2図に示すようにウェハ3の中心部17に接触して
ウェハ3を支持する接触面18及び接触面18に設けられ図
示しない真空ポンプ等に接続された吸着口19を備え、カ
セット7とウェハ受け渡し台10間でウェハ3の搬送を行
うようになっている。キャリアステーション11のウェハ
受け渡し台10からウェハ3を搬入出されるプロセスステ
ーション16の搬送系12は、ウェハ3を支持する搬送手段
である搬送アーム20、搬送アーム20を水平移動及び回転
させるロボット21、ロボット21を各装置ユニット位置に
搬送可能なレール22などから構成される。搬送アーム20
は第3図の正面図及び第4図の断面図に示すように、ウ
ェハ保持枠23にねじ24により固定される少なくとも3つ
の支持部材25を備え、支持部材25の先端にはウェハ3を
載置する支持体である載置体26が設けられる。載置体26
はウェハ3の周縁部27には接触せず中心部17に接触する
ような長さaを有する。
このような搬送系12によりウェハ3が搬送されるプリ
ベーク装置14は、第5図に示すように、内部に加熱手段
である抵抗発熱体28が埋設され、上面の熱の均一性を良
くするため熱容量の大きいアルミやSUS製の加熱処理載
置体であるホットプレート29を備える。ホットプレート
29はセラミック等の断熱材から成る断熱板30に固定さ
れ、断熱板30はベローズポンプ等の上下駆動機構31に固
定される。上下駆動機構31は図示しない真空ポンプ等に
接続され、ウェハ3を吸引固定するようになっている。
ホットプレート29には貫通孔32が例えば3カ所設けら
れ、貫通孔32に支持ピン33が挿入されブロック34に固定
されて設けられる。
このホットプレート29の表面にはウェハ3の周縁部27
に接触してウェハ3を支持する支持部35とウェハ3の中
心部17とは所定間隔である僅かな間隙dlを保持してウェ
ハ3を支持する凹部36が形成される。凹部36はホットプ
レート29の表面を削減すれば簡単に形成され、探さ50μ
mに作成されうる。凹部36の深さつまり間隙dlは処理時
間の短縮や表面の均一性を保持して加熱するためには浅
い程よく、裏面汚染の点からはある程度の距離がある方
がよい。この両者の観点から50μmは最適な間隙であ
る。ウェハ3の周縁部27に接触する支持部35は環状でも
よいし、少なくとも3点に形成してもよい。
同様に冷却装置15には、第6図に示すように、内部に
冷却手段である冷却水循環路37が図示しない冷却水供給
体に接続されて埋設され、アルミやSUS製の冷却処理載
置体である冷却板38を備える。冷却板38、固定板39に固
定され、固定板39にはベローズポンプ等の上下駆動機構
31に固定される。上下駆動機構31は図示しない真空ポン
プ等に接続され、ウェハ3を吸収固定できるようになっ
ている。冷却板38には貫通孔40が例えば3カ所設けら
れ、貫通孔40に挿入される支持ピン41が、ブロック42に
固定されて設けられる。この冷却板38の表面にはウェハ
3の周縁部27に接触して載置する支持部43と、ウェハ3
の中心部17とは所定間隔である僅かな間隙dlを保持して
ウェハ3を支持する凹部44が形成される。凹部44は冷却
板38の表面を削減すれば簡単に形成され、深さ50μmに
作成されうる。間隙dlの50μmは表面の均一性を保持し
て短時間で冷却処理され、しかもウェハの裏面汚染が生
じない最適な距離である。
以上のような構成のレジスト処理装置を用いて半導体
ウェハのレジスト塗布方法を説明する。
キャリアステーション11の載置台8にセットされたカ
セット7の最下段に吸着ピンセット9を移動させて挿入
し、所定の距離上昇させ、ウェハ3を接触面18上に載置
し、吸着口19から吸引することにより固定した状態で、
後退させカセット7からウェハを搬出する。そして水平
移動あるいは回転移動してウェハ受け渡し台10上にウェ
ハ3を載置させる。この時吸着ピンセット9の接触面18
はウェハ3の中心部17に接触する半径を有するため、ウ
ェハ3の周縁部27には接触しない。その後プロセスステ
ーション16の搬送系12が駆動する。レール22上をロボッ
ト21が移動し搬送アーム20が回転してウェハ受け渡し台
10上のウェハ3を支持し、再びプリベーク装置14の位贋
までレール22上を移動する。そしてロボット21により搬
送アーム20をプリベーク装置14のホットプレート29上に
搬送する。この時ホットプレヘート29は最下位にあり支
持ピン33が突出状態なため、支持ピン33上にウェハ3を
載置すると、ホットプレート29が上下駆動機構31で上昇
される。ホットプレート29の支持部35でウェハ3の周縁
部27を支持し、ウェハ3の中心部17は間隙dlを保持され
てホットプレート29に接触しない。そして所望の温度約
100℃に所定時間例えば1分加熱される。従来の100μm
の間隙では3分の加熱が必要であった。その後ホットプ
レート29が下降され、支持ピン33に支持されたウェハ3
は搬送アーム20の支持部材25の載置体26で支持され、冷
却装置15に移動される。この時載置体26はウェハ3の中
心部17を支持し、ホットプレート29に接触したウェハ3
の周縁部27には接触しないため、載置体26が重金属汚染
されることがない。このため、順次搬送アーム20により
搬送されるウェハ3は重金属汚染から免れる。冷却装置
15においても、プリベーク装置15と同様の動作により冷
却板38上にウェハを載置し、冷却水を冷却水循環路37に
供給し、例えば常温になるまで冷却する。その後搬送ア
ーム20によりレジスト塗布装置13に搬送する。この時も
載置体26はウェハ3の中心部17を支持し、冷却板38に接
触した周縁部27には接触しないため、重金属汚染される
ことがない。その後レジスト塗布装置14に搬送され、レ
ジスト塗布装置14でウェハ3の表面に満たされたレジス
トをスピンコータ等で塗布される。塗布後裏面洗浄等が
施され、前工程における加熱、冷却の接触部分は洗浄さ
れる。レジスト塗布処理後搬送系12によりキャリアステ
ーション11のウェハ受け渡し台10に搬送され処理済のウ
ェハを収納するカセット7に吸着ピンセット9によりア
ンロードされる。この時も吸着ピンセット9のウェハ3
を支持する際のウェハ3との接触面18はウェハ3の中心
部17の部分より小さいため、温度調整板と接触した周縁
部27とは接触しないため重金属汚染されない。
上記の説明は本発明の半導体ウェハの温度調整装置の
一実施例の説明であって、本発明はこれに限定されず、
現像装置等半導体ウェハの加熱あるいは冷却装置に好適
に用いることができる。
[発明の効果] 以上の説明からも明らかなように、本発明の熱処理装
置及び熱処理方法によれば、被処理体の周縁部で接触支
持し、被処理体の中心部はプロキシミティ間隙を保持し
て支持する加熱処理載置体と、冷却処理載置体を設け、
搬送時には被処理体のこれら載置体と接触した周縁部で
なく、中心部を支持して搬送するため、搬送系も汚染さ
れることがなく、クリーンな状態で製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の熱処理装置をレジスト処理装置に適用
した一実施例の構成図、第2図、第3図、第4図、第5
図及び第6図は第1図に示す一実施例の要部を示す図、
第7図及び第8図は従来例を示す図である。 3……半導体ウェハ(被処理体) 9……吸着ピンセット(搬送手段) 17……半導体ウェハの中心部 20……搬送アーム(搬送手投) 26……載置体(支持体) 27……半導体ウェハの周縁部 29……ホットプレート(加熱処理載置体) 35、43……支持部 38……冷却板(冷却処理載置体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027 G03F 7/26

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理体を支持して加熱処理する加熱処理
    載置体と、冷却処理をする冷却処理載置体とを備えた熱
    処理装置において、前記加熱処理載置体及び前記冷却処
    理載置体は前記被処理体の中心部と所定間隔離れて保持
    し、且つ前記被処理体の周縁部と接触して支持する支持
    部を備えたことを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】前記被処理体を搬送する搬送手段を備え、
    前記搬送手段は前記被処理体を前記中心部と接触して支
    持する支持体を備えたことを特徴とする請求項1記載の
    熱処理装置。
  3. 【請求項3】被処理体を支持して加熱処理をする加熱処
    理載置体と、前記被処理体を支持して冷却処理をする冷
    却処理載置体と、前記加熱処理載置体または前記冷却処
    理載置体へ前記被処理体の搬入出を行う搬送手段とを備
    えた熱処理装置において、前記加熱処理載置体及び前記
    冷却処理載置体は前記被処理体の中心部と所定間隔離れ
    て保持し、且つ前記被処理体の周縁部と接触して支持す
    る支持部を備え、前記搬送手段は前記被処理体を中心部
    と接触して支持する支持体を備えたことを特徴とする熱
    処理装置。
  4. 【請求項4】被処理体を支持して加熱処理及び冷却処理
    を行う際に、それぞれ前記被処理体の中心部と所定間隔
    離れて保持し、且つ前記被処理体の周縁部と接触して支
    持することを特徴とする熱処理方法。
  5. 【請求項5】前記被処理体を搬送する際、前記被処理体
    を前記中心部と接触して支持することを特徴とする請求
    項第4項記載の熱処理方法。
  6. 【請求項6】被処理体を搬送し、前記被処理体を支持し
    て加熱処理及び冷却処理を行う際に、前記加熱処理及び
    前記冷却処理時は前記被処理体の中心部と所定間隔離れ
    て保持し、且つ前記被処理体の周縁部と接触して支持
    し、前記搬送時は前記被処理体を前記中心部と接触して
    支持することを特徴とする熱処理方法。
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