JP3595150B2 - Temperature control device and temperature control method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートプレートに構成した加熱手段を作動させることにより、該ヒートプレートの上面に載置させた半導体ウェハ等の被温度制御対象物を予め設定した高温度状態に調整維持する一方、前記ヒートプレートを搭載させる基台を冷却することにより、該ヒートプレートを介して前記被温度制御対象物を予め設定した低温度状態に調整維持する温度制御装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体の製造工程においては、塗布したレジスト膜に残存する溶剤を取り除くために半導体ウェハを110〜130℃に加熱するプリベークや、エッチング前にレジストと基板との密着を容易にするために半導体ウェハを120〜150℃に加熱するポストベーク等の加熱工程が含まれているとともに、加熱した半導体ウェハを都度20℃程度の室温レベルまで冷却するクーリング等の冷却工程が含まれており、これら各工程の際に半導体ウェハを応答性よく、かつ高精度に温度制御することがスループットを向上させる上で重要となる。
【0003】
この種の温度制御装置としては、例えば、基台となる中空の冷却プレートと、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属によって成形し、かつ上記冷却プレートの上面に搭載したヒートプレートとを備え、上記冷却プレートの中空部に20℃程度に調整した温度流体を循環供給する流体循環供給系を接続するとともに、上記ヒートプレートに薄膜ヒータを接着して成るものがある。
【0004】
この温度制御装置では、ヒートプレートの上面にウェハを載置させ、流体循環供給系を停止した状態で薄膜ヒータを作動させれば、該薄膜ヒータによってウェハが所望の温度に加熱されることになる一方、ヒートプレートの上面にウェハを載置させ、薄膜ヒータを停止させた状態から流体循環供給系を作動させれば、ヒートプレートが温度流体の温度近くまで冷却され、さらにウェハの熱がヒートプレートを介して放出されることになり、当該ウェハが所望の温度に冷却されることになる。
【0005】
この温度制御装置によれば、同一のヒートプレートの上面においてウェハの加熱工程と冷却工程とを実行することができるため、省スペース化を図ることができるばかりか、作業効率の点でも有利となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような温度制御装置にあっては、薄膜ヒータを作動させた場合、該薄膜ヒータの熱がヒートプレートを介して冷却プレートから放出されることになるため、ウェハを加熱する際の熱応答性を損なう虞れがある。
【0007】
しかも、上述した熱の放出は、ヒートプレートの上面側部分と下面側部分との間に温度差を生じさせる要因となり、当該ヒートプレートが面外方向に向けて変形する事態を招来する。このような場合、ヒートプレートの薄膜ヒータとウェハとの間隙が一様でなくなるため、該ウェハに温度分布のばらつきが発生することになる。
【0008】
さらに、上記温度制御装置では、薄膜ヒータを作動させている間に流体循環供給系を停止させなければならないため、つまり流体循環供給系を間欠的に作動させざるを得ないため、冷却プレートを所望の温度に冷却するまでの時間が必要となり、ウェハを冷却する際の熱応答性を損なう虞れもある。
【0009】
本発明は、上記実情に鑑みて、熱応答性の向上を図り、かつ被温度制御対象物を正確に温度制御することのできる温度制御装置および方法を提供することを解決課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段および作用効果】
請求項1に記載の発明では、基台に搭載され、上面に載置させた被温度制御対象物を予め設定した高温度状態に調整維持するための加熱手段を構成するヒートプレートと、前記基台を冷却することにより、該ヒートプレートを介して前記被温度制御対象物を予め設定した低温度状態に調整維持する冷却手段とを備えた温度制御装置であって、前記加熱手段を作動させる際に前記ヒートプレートと前記基台とを互いに離隔配置させる離隔手段を設けるようにしている。
【0011】
この請求項1に記載の発明では、加熱手段を作動させている際に離隔手段によってヒートプレートと基台とが互いに離隔配置されるため、該加熱手段の熱が基台から放出される事態が発生しない。
【0012】
したがって、請求項1に記載の発明によれば、被温度制御対象物を加熱する際の熱応答性を向上させることができ、さらにヒートプレートの熱変形を可及的に防止して被温度制御対象物の正確な温度制御が可能となる。
【0013】
しかも、請求項1に記載の発明によれば、加熱手段を作動させている間においても、継続的に冷却手段を作動させておくことが可能であるため、被温度制御対象物を冷却する際の熱応答性も向上させることができるようになる。
【0014】
請求項2に記載の発明では、上述した請求項1に記載の発明において、ヒートプレートの上下両面にそれぞれヒータを配設することによって加熱手段を構成するようにしている。
【0015】
この請求項2に記載の発明によれば、外部の要因に関わらず、ヒートプレートの上面側部分と下面側部分との間の温度差を可及的に小さくすることができ、被温度制御対象物の温度をより正確に制御することが可能となる。
【0016】
請求項3に記載の発明では、前記離隔手段として、基台を貫通する態様で上下動可能に配設し、前記加熱手段を作動させる際に、前記基台に対して前記ヒートプレートを上方に移動させるものを適用している。
【0017】
この請求項3に記載の発明によれば、高温となるヒートプレートを低温となる基台の上方に離隔移動させるようにしているため、その移動量が小さい場合にも両者の熱的コンタクトを確実に絶つことが可能となる。
【0018】
しかも、上記請求項3に記載の発明によれば、ヒートプレートの移動が基台の上方であり、さらに離隔手段を基台の設置域内に配設しているため、基台を設置することのできるスペースさえ確保すればよく、装置の大型化を招来する虞れもない。
【0019】
請求項4に記載の発明では、ヒートプレートに構成した加熱手段を作動させることにより、該ヒートプレートの上面に載置させた被温度制御対象物を予め設定した高温度状態に調整維持する一方、前記ヒートプレートを搭載させる基台を冷却することにより、該ヒートプレートを介して前記被温度制御対象物を予め設定した低温度状態に調整維持する温度制御方法において、前記加熱手段を作動させる際に前記ヒートプレートと前記基台とを互いに離隔させている。
【0020】
この請求項4に記載の発明では、加熱手段を作動させている際にヒートプレートと基台とを互いに離隔させているため、該加熱手段の熱が基台から放出される事態が発生しない。
【0021】
したがって、請求項4に記載の発明によれば、被温度制御対象物を加熱する際の熱応答性を向上させることができ、さらにヒートプレートの熱変形を可及的に防止して被温度制御対象物の正確な温度制御が可能となる。
【0022】
しかも、請求項4に記載の発明によれば、加熱手段を作動させている間においても、継続的に冷却しておくことが可能であるため、被温度制御対象物を冷却する際の熱応答性も向上させることができるようになる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1および図2は、本発明に係る温度制御装置の一実施形態を概念的に示したものである。ここで例示する温度制御装置は、
(1)ウェハ洗浄
(2)レジストコーティング
(3)プリベーキング(110〜130℃)+クーリング(20℃)
(4)露光
(5)現像
(6)リンス
(7)ポストベーキング(120〜150℃)+クーリング(20℃)
(8)エッチング
というプロセスを経てレジスト膜を成形する半導体製造工程において、上述したプリベーキング+クーリング、またはポストベーキング+クーリングの際に用いられるもので、最初に被温度制御対象物であるウェハWを高温に加熱し(ベーキング)、その後このウェハWを室温まで冷却する(クーリング)というサイクルをウェハ単位に数十秒間隔で繰り返す制御を行う。すなわち、上記温度制御装置は、加熱の際の目標温度と、冷却の際の目標温度という2つの目標温度をもっており、加熱・冷却を交互に繰り返す制御を行うものである。
【0024】
同図に示すように、この温度制御装置は、チャンバCの内部に冷却プレート(基台)10を備えている。冷却プレート10は、アルミニウム等の熱伝導率の高い材質によって中空円柱状に成形したケース11の内部に、同材質のユニフォーム部材12を充填して成るもので、ケース11の上面が水平となる状態で上記チャンバCに固定設置させている。
【0025】
この冷却プレート10は、底壁の中央部に唯一の排出管13を有しているとともに、該底壁における排出管13の周囲に位置する部位に複数の流入管14を有している。これら排出管13および流入管14は、それぞれケース11の内部において上述したユニフォーム部材12を介して互いに連通しており、排出管13が排出通路(冷却手段)20を通じて蓄熱タンク(冷却手段)21の返入口21aに接続されている一方、複数の流入管14が相互に合流した後、供給ポンプ(冷却手段)22を備える共通の供給通路(冷却手段)23を通じて上記蓄熱タンク21の吐出口21bに接続されている。蓄熱タンク21は、その内部に温度流体L、具体的には、フッ化炭素液(=フロリナート:登録商標)、エチレングリコール、オイル、水等の液体や窒素、空気、ヘリウム等の気体の中から制御すべき目標温度に応じて適宜選択したものを貯留し、かつチラータンク24との間においてこの温度流体Lを循環させることにより、当該温度流体Lを20℃近傍の温度に調整維持するものである。なお、図中の符号25は、供給通路23に介在させた開閉バルブである。
【0026】
また、この冷却プレート10には、その外周縁部に位置する同一周上に、互いに等間隔となる複数(少なくとも3個)の離隔ピン挿通孔15を形成しているとともに、これら離隔ピン挿通孔15よりも内周側に位置し、かつ処理するウェハWよりもさらに径の小さい同一周上に互いに等間隔となる複数(少なくとも3個)のサセプタピン挿通孔16を形成している。離隔ピン挿通孔15およびサセプタピン挿通孔16は、それぞれ上記冷却プレート10を貫通する態様で鉛直方向に延在しており、離隔ピン挿通孔15の内部にそれぞれ離隔ピン(離隔手段)30を挿通させている一方、サセプタピン挿通孔16の内部にそれぞれサセプタピン31を挿通させている。
【0027】
離隔ピン30は、個々の先端部が尖状を成す細径のものであり、それぞれ上記冷却プレート10の高さよりも十分大きな長さを有しており、個々の基端部を連結する水平の外方連結プレート32を介して図示していないシリンダアクチュエータ等のアクチュエータに接続され、該アクチュエータの作動により、互いに同期して上下方向に移動することが可能である。
【0028】
サセプタピン31は、離隔ピン30と同様に先端部が尖状を成す細径のものであり、それぞれ上記冷却プレート10の高さよりも十分大きな長さを有しており、個々の基端部を連結する水平の内方連結プレート33を介して図示していないシリンダアクチュエータ等のアクチュエータに接続され、該アクチュエータの作動により、互いに同期して上下方向に移動することが可能である。
【0029】
一方、上記温度制御装置は、冷却プレート10の上面に加熱手段40を備えている。加熱手段40は、上述した冷却プレート10と同様、アルミニウム等の熱伝導率の高い材質によって円形の薄板状、具体的には上述した冷却プレート10の高さが30〜40mmの場合に2mm程度の板厚に形成したヒートプレート41と、このヒートプレート41の表裏両面にそれぞれ接着保持させた薄膜ヒータ42,43とを備えたもので、冷却プレート10のサセプタピン挿通孔16に対応する部位にそれぞれ貫通孔44を有しており、該貫通孔44をそれぞれサセプタピン挿通孔16に合致させ、かつ離隔ピン挿通孔15を覆う態様で該冷却プレート10の上面に搭載されている。
【0030】
薄膜ヒータ42,43は、図には明示していないが、例えばポリイミド樹脂等のように耐熱応力性を有した樹脂の内部に抵抗線を適宜形状、具体的にはその全領域が等発熱密度となる形状に敷設したもので、処理するウェハWよりも大きな直径を有した薄膜円板状を成しており、それぞれ溶着シート等の接着手段によって上記ヒートプレート41に接着されている。なお、ヒートプレート41の上面側に接着した薄膜ヒータ42の適宜箇所には、ウェハWとの間に0.1mm程度の間隙を確保するためのシム45を配設している。
【0031】
以下、上記のように構成した温度制御装置において、ウェハWの温度を150℃と20℃とに数十秒間隔で交互に温度制御する場合の動作、すなわち、ウェハWの温度を150℃にして行うベーキングと、その後ウェハWの温度を20℃に冷却するクーリングとを交互に実行する場合の動作について説明する。
【0032】
まず、この温度制御装置では、起動待機状態にある場合、上述した離隔ピン30の各先端部がそれぞれ離隔ピン挿通孔15の内部に配置され、加熱手段40が冷却プレート10の上面に搭載されているとともに、上述したサセプタピン31の各先端部がそれぞれサセプタピン挿通孔16の内部に配置されている。
【0033】
上述した起動待機状態から、レジストを塗布したウェハWがロボットハンドRに載置された状態でチャンバCの内部に搬入されると、図1に示すように、サセプタピン31が同期して上動し、ロボットハンドRに載置されたウェハWがこれらサセプタピン31の先端部間に受け取られる。
【0034】
この間、上記温度制御装置では、離隔ピン30が同期して上動し、加熱手段40が冷却プレート10の上面から離隔、具体的には20mm程度離隔して配置されることになり、さらにこの状態から薄膜ヒータ42,43がそれぞれ作動することによってこの加熱手段40が150℃近傍の温度に保持されるとともに、供給ポンプ22が作動し、蓄熱タンク21に貯留された温度流体Lが循環供給されることによって冷却プレート10が20℃近傍の温度に保持される。
【0035】
ここで、上述した状態においては、高温状態にある加熱手段40と、低温状態にある冷却プレート10とが互いに対向配置されることになるものの、加熱手段40からの放熱のほとんどが上方に向けて進行する一方、冷却プレート10からの冷放熱のほとんどが下方に向けて進行するため、熱的コンタクトも絶たれた状態にあり、両者が互いに熱的に影響を及ぼす虞れがない。
【0036】
しかも、加熱手段40においては、ヒートプレート41の表裏両面に接着した薄膜ヒータ42,43が作動するのであるから、その表面側部分と裏面側部分との間に温度差を生じる虞れもなく、当該ヒートプレート41が面外方向に向けて変形する事態も発生しない。
【0037】
したがって、ロボットハンドRが待避した後、図3(a)に示すように、離隔ピン30を上動させた状態のままサセプタピン31を同期して下動させ、シム45を介してウェハWを加熱手段40の上面に載置させれば、加熱手段40の上面との間に均一な間隙を確保した状態で当該ウェハWを高速、かつ正確に150℃に加熱することが可能となる。
【0038】
以上のような動作によってウェハWを150℃に加熱して行うベーキングが終了すると、今度は、ウェハWの温度を20℃まで冷却するクーリングが実行される。
【0039】
すなわち、ベーキングが終了すると、薄膜ヒータ42,43の作動が直ちに停止されることになり、その後、離隔ピン30が同期して下動し、加熱手段40が冷却プレート10の上面に搭載される。
【0040】
その際、加熱手段40が冷却プレート10の上面に到達した初期の段階では、図3(b)に示すように、ヒートプレート41の裏面側部分がその表面側部分よりも低温状態となるため、該ヒートプレート41が上方に向けて面外方向に変形することになる。
【0041】
しかしながら、上述した図3(b)に示す状態においては、冷却プレート10に接してより低温状態となるヒートプレート41の外周部分がウェハWから離隔される一方、冷却プレート10から離隔して外周部分よりも温度が高い状態となるヒートプレート41の中心部分がウェハWに近接しており、これら距離の関係によってウェハWに対する温度分布のばらつきが相殺されることになり、当該ウェハWに温度分布のばらつきによる影響を与える虞れがない。
【0042】
冷却プレート10による冷却が進行すると、やがてヒートプレート41の表面側部分と裏面側部分との温度差が解消され、図3(c)に示すように、ヒートプレート41が平板状となり、当該ヒートプレート41および冷却プレート10を介してウェハWの熱が均一に放熱され、該ウェハWが高速、かつ正確に20℃に冷却されることになる。
【0043】
以上のようにしてウェハWのクーリングが終了すると、サセプタピン31が同期して上動することにより、ウェハWが加熱手段40から離隔配置され、その後、ロボットハンドRの作動によって処理の終了したウェハWと新たなウェハWとが交換されることになり、この新たなウェハWに対して同様の加熱、冷却が繰り返し行われる。
【0044】
このように、上記温度制御装置によれば、薄膜ヒータ42,43を作動させている際に離隔ピン30によってヒートプレート41と冷却プレート10とが互いに離隔配置され、両者間の熱的コンタクトを絶つことができるため、加熱手段40の熱が冷却プレート10を介して放出される事態やヒートプレート41が面外方向に向けて変形する事態を防止することができ、ウェハWを高速、かつ正確に加熱することができる。
【0045】
しかも、薄膜ヒータ42,43を作動させている間においても、エネルギロスを招来することなく、供給ポンプ22を継続的に作動させて冷却プレート10を冷却しておくことが可能であるため、ウェハWを高速、かつ正確に冷却することができる。
【0046】
また、上記温度制御装置によれば、同一のヒートプレート41の上面においてウェハWの加熱工程と冷却工程とを実行することができるため、省スペース化を図ることができるばかりか、作業効率の点でも極めて有利となる。
【0047】
なお、上述した実施の形態では、半導体製造工程においてウェハの温度制御を行うものを例示しているが、その他の被温度制御対象物の温度制御を行う場合に適用することももちろん可能である。
【0048】
また、上述した実施の形態では、加熱手段としてヒートプレートの表裏両面にそれぞれ薄膜ヒータを接着したものを適用しているため、該ヒートプレートの面外方向への変形を一層確実に防止することが可能であるが、本発明ではこれに限定されない。例えば、ヒートプレートにヒータを内蔵させることによって加熱手段を構成してもよいし、加熱手段としてプレート状のヒータを適用し、該プレート状ヒータをヒートプレートとして用いるようにしても構わない。また、冷却の場合と同様に、ヒートプレートを中空に形成し、該中空部に高温の温度流体を供給するようにして加熱手段を構成するようにしてもよい。
【0049】
さらに、上述した実施の形態では、ヒートプレートと冷却プレートとを離隔配置させる場合、固定された冷却プレートに対してヒートプレートを移動させるようにしているが、ヒートプレートに対して冷却プレートを移動させたり、両者を同時に移動させるようにしても構わない。また、離隔手段として、冷却プレートを貫通する態様で上下方向に移動する離隔ピンを適用し、しかもヒートプレートを冷却プレートの上方域に移動させるようにしているため、当該冷却プレートを設置するだけのスペースを確保すればよく、装置の小型化を図ることが可能であるが、本発明ではこれにも限定されない。例えば、ヒートプレートに固定アームを配設し、該固定アームを操作することによってヒートプレートと冷却プレートとを互いに離隔配置させるようにしてもよい。この場合、ヒートプレートの移動方向は必ずしも冷却プレートの上方域である必要はなく、冷却プレートの側方域や下方域に移動させることも可能である。なお、ヒートプレートに固定アームを設ける場合には、ヒートプレートとの間に断熱材を介在させることが好ましいのはいうまでもない。
【0050】
さらに、上述した実施の形態では、冷却手段として、冷却プレートの密閉中空部内に温度流体を供給するものを例示しているが、冷却プレートに大気開放の室を形成し、該室に温度流体を噴射させたり、冷却プレートの熱伝素子を直接配置して冷却手段を構成しても同様の作用効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る温度制御装置の一実施形態を概念的に示した図である。
【図2】図1に示した温度制御装置の要部分解斜視図である。
【図3】図1に示した温度制御装置の動作を順に示す図である。
【符号の説明】
10…冷却プレート、20…排出通路、21蓄熱タンク、22…供給ポンプ、23…供給通路、30…離隔ピン、40…加熱手段、41…ヒートプレート、42,43…薄膜ヒータ、L…温度流体、W…ウェハ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention adjusts and maintains a temperature-controlled object such as a semiconductor wafer placed on the upper surface of the heat plate at a preset high temperature state by operating a heating means configured on the heat plate, The present invention relates to a temperature control apparatus and a method for adjusting a temperature controlled object to a preset low temperature state via a heat plate by cooling a base on which a heat plate is mounted.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor manufacturing process, the semiconductor wafer is heated at 110 to 130 ° C. to remove the solvent remaining in the applied resist film, or the semiconductor wafer is heated to facilitate adhesion between the resist and the substrate before etching. A heating step such as post-baking for heating to 120 to 150 ° C. is included, and a cooling step such as cooling for cooling the heated semiconductor wafer to a room temperature level of about 20 ° C. is included. In this case, it is important to control the temperature of the semiconductor wafer with high responsiveness and high accuracy in order to improve the throughput.
[0003]
As this type of temperature control device, for example, a hollow cooling plate serving as a base, and a heat plate formed of a metal having excellent thermal conductivity such as aluminum, and a heat plate mounted on the upper surface of the cooling plate, In some cases, a fluid circulating supply system for circulating a temperature fluid adjusted to about 20 ° C. is connected to the hollow portion of the cooling plate, and a thin film heater is bonded to the heat plate.
[0004]
In this temperature control device, the wafer is heated to a desired temperature by placing the wafer on the upper surface of the heat plate and operating the thin film heater with the fluid circulation supply system stopped. On the other hand, if the wafer is placed on the upper surface of the heat plate and the fluid circulation supply system is operated from a state where the thin film heater is stopped, the heat plate is cooled to a temperature close to the temperature of the temperature fluid, and the heat of the wafer is further reduced. And the wafer is cooled to the desired temperature.
[0005]
According to this temperature control device, the heating step and the cooling step of the wafer can be performed on the upper surface of the same heat plate, so that not only the space can be saved but also the working efficiency is advantageous. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the temperature control device as described above, when the thin film heater is operated, the heat of the thin film heater is released from the cooling plate via the heat plate. There is a possibility that thermal responsiveness may be impaired.
[0007]
Moreover, the above-described heat release causes a temperature difference between the upper surface side portion and the lower surface side portion of the heat plate, and causes the heat plate to be deformed outward. In such a case, the gap between the thin-film heater of the heat plate and the wafer is not uniform, so that the wafer has a variation in temperature distribution.
[0008]
Further, in the temperature control device, since the fluid circulation supply system must be stopped while the thin film heater is being operated, that is, the fluid circulation supply system must be intermittently operated, the cooling plate is not required. The time required to cool the wafer to the above temperature is required, and the thermal responsiveness when cooling the wafer may be impaired.
[0009]
An object of the present invention is to provide a temperature control apparatus and a method capable of improving the thermal responsiveness and accurately controlling the temperature of a temperature-controlled object in view of the above circumstances.
[0010]
Means for Solving the Problems and Effects
According to the first aspect of the present invention, there is provided a heat plate which is mounted on a base and constitutes a heating means for adjusting and maintaining a temperature-controlled object placed on an upper surface at a preset high temperature state; A cooling means for cooling the table to adjust and maintain the temperature-controlled object at a preset low temperature state via the heat plate, wherein the heating means is operated. And a separating means for separating the heat plate and the base from each other.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, when the heating means is operated, the heat plate and the base are separated from each other by the separation means, so that the heat of the heating means is released from the base. Does not occur.
[0012]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to improve the thermal responsiveness when heating the object to be temperature-controlled, and furthermore, to prevent the thermal deformation of the heat plate as much as possible to control the temperature. Accurate temperature control of the object becomes possible.
[0013]
In addition, according to the first aspect of the present invention, it is possible to continuously operate the cooling means even while the heating means is operating. Can also improve the thermal response.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the heating means is configured by disposing heaters on both upper and lower surfaces of the heat plate.
[0015]
According to the second aspect of the present invention, the temperature difference between the upper surface side portion and the lower surface side portion of the heat plate can be made as small as possible irrespective of external factors, and the temperature control target It is possible to more accurately control the temperature of the object.
[0016]
According to the invention as set forth in claim 3, as the separation means, the heat plate is disposed so as to be vertically movable so as to penetrate the base, and when the heating means is operated, the heat plate is placed upward with respect to the base. You are applying something to move.
[0017]
According to the third aspect of the present invention, since the high-temperature heat plate is moved apart from the low-temperature base, thermal contact between the two is ensured even when the amount of movement is small. It becomes possible to cut off.
[0018]
In addition, according to the third aspect of the present invention, since the movement of the heat plate is above the base and the separating means is disposed within the installation area of the base, the mounting of the base can be prevented. It is only necessary to secure a space that can be used, and there is no possibility that the apparatus will be enlarged.
[0019]
In the invention according to claim 4, by operating the heating means configured on the heat plate, the temperature-controlled object placed on the upper surface of the heat plate is adjusted and maintained at a preset high temperature state, By cooling the base on which the heat plate is mounted, in the temperature control method of adjusting and maintaining the temperature-controlled object at a preset low temperature state via the heat plate, when operating the heating means, The heat plate and the base are separated from each other.
[0020]
According to the fourth aspect of the invention, since the heat plate and the base are separated from each other when the heating means is operated, the situation in which the heat of the heating means is released from the base does not occur.
[0021]
Therefore, according to the fourth aspect of the present invention, it is possible to improve the thermal responsiveness when heating the object to be temperature-controlled, and further to prevent the thermal deformation of the heat plate as much as possible to control the temperature. Accurate temperature control of the object becomes possible.
[0022]
In addition, according to the fourth aspect of the present invention, since the cooling can be continuously performed even while the heating means is operated, the thermal response at the time of cooling the object to be temperature-controlled is achieved. Characteristics can also be improved.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing one embodiment.
1 and 2 conceptually show one embodiment of a temperature control device according to the present invention. The temperature control device exemplified here is:
(1) Wafer cleaning (2) Resist coating (3) Pre-baking (110-130 ° C) + cooling (20 ° C)
(4) Exposure (5) Development (6) Rinse (7) Post baking (120-150 ° C) + cooling (20 ° C)
(8) In a semiconductor manufacturing process of forming a resist film through a process called etching, which is used in the above-described pre-baking + cooling or post-baking + cooling, first, a wafer W to be subjected to a temperature-controlled object is removed. Control is performed such that a cycle of heating to a high temperature (baking) and then cooling the wafer W to room temperature (cooling) is repeated every several tens of seconds for each wafer. That is, the temperature control device has two target temperatures, that is, a target temperature for heating and a target temperature for cooling, and performs control to alternately repeat heating and cooling.
[0024]
As shown in the figure, the temperature control device includes a cooling plate (base) 10 inside the chamber C.
[0025]
The cooling
[0026]
The cooling
[0027]
The separation pins 30 have a small diameter with each of the distal ends having a pointed shape, each having a length sufficiently larger than the height of the cooling
[0028]
The
[0029]
On the other hand, the temperature control device includes a
[0030]
Although not shown in the drawing, the
[0031]
Hereinafter, in the temperature control device configured as described above, the operation when the temperature of the wafer W is alternately controlled at 150 ° C. and 20 ° C. at intervals of several tens of seconds, that is, the temperature of the wafer W is set to 150 ° C. The operation in the case where the baking to be performed and the cooling for subsequently cooling the temperature of the wafer W to 20 ° C. are alternately performed will be described.
[0032]
First, in the temperature control device, when in a start-up standby state, each end of the above-described
[0033]
When the wafer W coated with the resist is loaded into the chamber C while being placed on the robot hand R from the start standby state described above, the susceptor pins 31 synchronously move upward as shown in FIG. The wafer W placed on the robot hand R is received between the tips of the susceptor pins 31.
[0034]
During this time, in the temperature control device, the
[0035]
Here, in the above-described state, although the
[0036]
Moreover, in the heating means 40, since the
[0037]
Therefore, after the robot hand R has evacuated, as shown in FIG. 3A, the
[0038]
When the baking performed by heating the wafer W to 150 ° C. by the operation described above is completed, cooling for cooling the temperature of the wafer W to 20 ° C. is performed.
[0039]
That is, when the baking is completed, the operations of the
[0040]
At that time, at the initial stage when the heating means 40 reaches the upper surface of the cooling
[0041]
However, in the state shown in FIG. 3B described above, the outer peripheral portion of the
[0042]
As the cooling by the cooling
[0043]
When the cooling of the wafer W is completed as described above, the susceptor pins 31 move upward in synchronization with each other, so that the wafer W is spaced apart from the heating means 40. Is replaced with a new wafer W, and the same heating and cooling are repeatedly performed on the new wafer W.
[0044]
As described above, according to the temperature control device, when the
[0045]
In addition, even while the
[0046]
Further, according to the temperature control device, the heating step and the cooling step of the wafer W can be performed on the same upper surface of the
[0047]
In the above-described embodiment, an example in which the temperature of the wafer is controlled in the semiconductor manufacturing process is described. However, the present invention can be applied to the case where the temperature of another object to be controlled is controlled.
[0048]
Further, in the above-described embodiment, since the heating means employs a heat plate in which thin film heaters are adhered to both the front and back surfaces of the heat plate, deformation of the heat plate in the out-of-plane direction can be more reliably prevented. Although possible, the present invention is not limited to this. For example, the heating means may be configured by incorporating a heater in the heat plate, or a plate-shaped heater may be applied as the heating means, and the plate-shaped heater may be used as the heat plate. Further, as in the case of cooling, the heating means may be formed by forming the heat plate in a hollow shape and supplying a high-temperature fluid to the hollow portion.
[0049]
Further, in the above-described embodiment, when the heat plate and the cooling plate are spaced apart from each other, the heat plate is moved with respect to the fixed cooling plate, but the cooling plate is moved with respect to the heat plate. Alternatively, both may be moved at the same time. Further, as the separating means, a separating pin which moves vertically in a manner penetrating the cooling plate is applied, and the heat plate is moved to an area above the cooling plate. It is possible to reduce the size of the device by securing a space, but the present invention is not limited to this. For example, a fixed arm may be provided on the heat plate, and the heat plate and the cooling plate may be separated from each other by operating the fixed arm. In this case, the direction of movement of the heat plate does not necessarily have to be in the upper region of the cooling plate, but may be moved to the side region or lower region of the cooling plate. When the fixing arm is provided on the heat plate, it is needless to say that a heat insulating material is preferably interposed between the heat plate and the heat plate.
[0050]
Furthermore, in the above-described embodiment, as the cooling means, a means for supplying a temperature fluid into the closed hollow portion of the cooling plate is illustrated. However, a chamber that is open to the atmosphere is formed in the cooling plate, and the temperature fluid is supplied to the chamber. The same operation and effect can be expected even if the cooling means is formed by spraying or directly arranging the heat transfer element of the cooling plate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram conceptually showing an embodiment of a temperature control device according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the temperature control device shown in FIG.
FIG. 3 is a view sequentially showing the operation of the temperature control device shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
Claims (4)
前記加熱手段を作動させる際に前記ヒートプレートと前記基台とを互いに離隔配置させる離隔手段を設けたことを特徴とする温度制御装置。A heat plate, which is mounted on a base and constitutes a heating means for adjusting and maintaining a temperature-controlled object placed on the upper surface at a preset high temperature state, and cooling the base, A cooling means for adjusting and maintaining the temperature-controlled object at a preset low-temperature state via a plate,
A temperature control device, further comprising: a separation unit that separates the heat plate and the base from each other when operating the heating unit.
前記加熱手段を作動させる際に前記ヒートプレートと前記基台とを互いに離隔させることを特徴とする温度制御方法。By operating the heating means configured on the heat plate, the temperature-controlled object placed on the upper surface of the heat plate is adjusted and maintained at a preset high temperature state, while the base on which the heat plate is mounted is mounted. By cooling, the temperature control method for adjusting and maintaining the temperature-controlled object to a preset low temperature state through the heat plate,
A temperature control method, wherein the heat plate and the base are separated from each other when the heating means is operated.
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