JP3898895B2 - Heat treatment apparatus and heat treatment method - Google Patents

Heat treatment apparatus and heat treatment method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,基板の加熱処理装置及び加熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー工程においては,半導体ウエハ(以下,「ウエハ」)の表面にレジスト液を塗布した後の加熱処理(プリベーキング)や,パターンの露光を行った後の加熱処理(ポストエクスポージャーベーキング),現像処理後の加熱処理等の種々の加熱処理が行われている。
【0003】
これらの加熱処理は,通常加熱処理装置によって行われ,当該加熱処理装置は,例えば熱源となるヒータが内蔵され,かつウェハを載置し加熱する熱板と,当該熱板上のウェハを上方から覆い処理室を形成する蓋体とを有している。そして,当該加熱処理は,所定温度に維持された熱板上にウェハを載置し,蓋体をウェハ上に被せて,ウェハを所定時間加熱することによって行われている。
【0004】
また,加熱処理装置では,レシピの異なる複数種類の加熱処理が行われるので,ウェハ処理のレシピを変更する際には,その都度熱板温度等の設定を変更する必要がある。そして,熱板温度の設定を変更する際には,一旦加熱処理を停止させ,熱板の設定値を新しいレシピの加熱温度に変更し,熱板温度が当該新しい加熱温度になるのを待ってから再び加熱処理が開始される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,このように熱板温度が変更される際には,熱板を覆う蓋体の温度も変動するが,蓋体の温度は,熱板からの輻射熱によって自然に変動するものであるため,蓋体温度が安定するまでにはかなりの時間を要する。このとき,蓋体温度が安定しない間にウェハの加熱処理が再開されると,最初の数枚のウェハが当該温度変動の影響を受け,最終的に形成される回路パターンの線幅が不均一になる。また,蓋体が完全に安定するまで待ってから加熱処理を再開すると,その分加熱開始が遅延するので,結果として全体としての基板処理に時間がかかり,スループットが低下することになる。
【0006】
本発明は,かかる点に鑑みてなされたものであり,熱板温度が変更された場合に,蓋体温度が当該熱板温度に素早く追従し,より早く安定するような加熱処理装置及び当該加熱処理装置を用いた加熱処理方法を提供することをその目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば,処理室内で基板を加熱処理する加熱処理装置であって,基板を載置し加熱する熱板と,前記熱板上に載置された前記基板を上方から覆い前記処理室を形成する蓋体とを有し,前記蓋体には,ヒートパイプが設けられており,前記ヒートパイプには,当該ヒートパイプの冷却作用を促進するための冷却促進部材が設けられており,加熱の終了した基板が処理室から搬出され,前記蓋体が上昇して前記処理室が開放された状態で,前記熱板の設定温度が変更され前記熱板を所定の温度に降温する際に,前記冷却促進部材によって前記ヒートパイプの冷却を促進して前記蓋体の降温速度を上げることを特徴とする加熱処理装置が提供される。
【0008】
このように,蓋体に熱伝導性及び熱応答性の優れたヒートパイプを設けることによって,蓋体が周囲の温度に素早く追従するようになるので,熱板の温度を変更した場合においても,熱板の温度変動に素早く反応し,蓋体の温度をより早く安定させることができる。また,冷却促進部材を設けることによって,ヒートパイプの冷却作用が促進され,蓋体の降温が促進されるので,その分蓋体を素早く安定させることができる。したがって,基板の加熱処理中に蓋体温度が変動することがなくなり,安定した環境の下で基板の加熱処理を行うことができる。
【0009】
かかる請求項1の発明において,前記冷却促進部材が,請求項2のように電子冷熱素子であってもよいし,請求項3のように熱交換媒体としての流体を供給する流体供給部材であってもよい。
【0010】
上述した請求項1〜3の各加熱処理装置において,請求項4のように前記冷却促進部材にフィンが取り付けられていてもよい。このように,フィンを取り付けることによって,表面積が増大するため,冷却促進部材からの放熱が促進され,蓋体をより早く安定させることができる。
【0011】
また,請求項1〜4の各加熱処理装置は,請求項5のように前記冷却促進部材を用いて蓋体の温度を制御する温度制御装置を有するようにしてもよい。このように,温度制御装置を設けることによって,蓋体温度を適切な温度に制御することができるので,熱板からの輻射熱とは別に,蓋体の温度を積極的に調節し,より早く蓋体温度を安定させることができる。また,基板を加熱することによって基板から昇華物等が発生し,低温の蓋体に付着することが発明者等によって確認されている。当該昇華物の付着は,メンテナンスの回数や時間の増加をもたらし,スループット等の観点から好ましくない。請求項5によれば,温度制御装置によって,蓋体の温度が自然に安定する温度よりも高い温度に蓋体の温度を制御することができる。したがって,蓋体温度を安定温度よりも高い温度に制御して,従来に比べて昇華物の蓋体への結露を抑制できる。
【0012】
以上の請求項1〜5で記載した各加熱処理装置において,請求項6のように前記ヒートパイプが,平板状に形成された前記蓋体の上部に設けられており,前記ヒートパイプは,前記蓋体の前記上部の面内温度が均一になるように配置されるようにしてもよい。請求項6によれば,ヒートパイプによって蓋体上部の面内温度を均一にすることができるので,熱板上の基板が,偏った温度を有する蓋体から熱的な影響を受けて,基板面内の加熱温度が不均一になることを抑制できる。
【0013】
かかる請求項6の発明において,請求項7のように前記ヒートパイプが,平面から見て蓋体中心から外方向に凸状に湾曲した複数の凸部と,前記蓋体の側部まで延伸する延伸部とを有し,前記複数の凸部は,互いに連結されて略星形状の環状部を形成し,前記延伸部は,当該環状部の一部に連結されていてもよい。このようにヒートパイプを配置すると,蓋体上部にヒートパイプが偏り無く配置されるため,蓋体上部の面内温度を均一にすることができる。これによって,熱板上の基板が温度の不均一な蓋体からの熱によって影響されることなく,基板全面を適切な温度で加熱することができる。
【0014】
上述した請求項1〜7の各加熱処理装置において,請求項8のように少なくとも前記基板に対向する前記蓋体の内側上面には,フッ素系樹脂が被覆されるようにしてもよい。このように非粘着性を有するフッ素系樹脂を被覆することによって,基板表面から発生する昇華物が付着しにくくなり,蓋体から基板上に付着物が落下して基板が汚染することが抑制される。また,メンテナンスの回数や時間が減少される。
【0015】
また,請求項1〜8の発明において,請求項9のように前記蓋体の上部には,前記処理室に対して気体を供給又は排気するための配管が設けられており,前記蓋体の内側には,前記気体が形成する気流を整流する整流板が設けられており,前記整流板には,フッ素系樹脂が被覆されるようにしてもよい。このように蓋体に整流板が設けられている場合には,当該整流板にフッ素系樹脂を被覆することによって,整流板への昇華物の付着を抑制することができる。これによって,整流板から基板上に付着物が落下することが抑制できる上,メンテナンスの回数等を減少させることができる。
本発明の加熱処理方法は,基板を載置し加熱する熱板と,前記熱板上に載置された前記基板を上方から覆い処理室を形成する蓋体とを有する加熱処理装置を用いた加熱処理方法であって,前記蓋体には,ヒートパイプが設けられており,
基板を処理室内の熱板上で加熱し,当該加熱が終了した後に基板を処理室外に搬出する工程を有し,その後前記蓋体が上昇され,前記処理室が開放された状態で,前記熱板の設定温度が変更され前記熱板を所定の温度に降温する際に,前記ヒートパイプの一部を冷却して前記蓋体の降温速度を増大させる工程と,その後,前記蓋体が前記熱板の前記所定の温度に対する安定温度にまで降温したときに前記ヒートパイプの一部の冷却を停止する工程と,をさらに有することを特徴とする。
本発明では,前記熱板からの輻射熱を蓋体に吸収させつつ前記熱板を前記所定の温度に降温するようにしてもよい。また,前記熱板にガスを吹き付けながら前記熱板を前記所定の温度に降温するようにしてもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は,本発明にかかる加熱処理装置を有する塗布現像処理システム1の平面図であり,図2は,塗布現像処理システム1の正面図であり,図3は,塗布現像処理システム1の背面図である。
【0017】
塗布現像処理システム1は,図1に示すように,例えば25枚のウェハWをカセット単位で外部から塗布現像処理システム1に対して搬入出したり,カセットCに対してウェハWを搬入出したりするカセットステーション2と,塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション3と,この処理ステーション3に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハWの受け渡しをするインターフェイス部4とを一体に接続した構成を有している。
【0018】
カセットステーション2では,載置部となるカセット載置台5上の所定の位置に,複数のカセットCをX方向(図1中の上下方向)に一列に載置自在となっている。そして,このカセット配列方向(X方向)とカセットCに収容されたウェハWのウェハ配列方向(Z方向;鉛直方向)に対して移送可能なウェハ搬送体7が搬送路8に沿って移動自在に設けられており,各カセットCに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【0019】
ウェハ搬送体7は,ウェハWの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送体7は後述するように処理ステーション3側の第3の処理装置群G3に属するエクステンション装置32に対してもアクセスできるように構成されている。
【0020】
処理ステーション3では,その中心部に主搬送装置13が設けられており,この主搬送装置13の周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を構成している。該塗布現像処理システム1においては,4つの処理装置群G1,G2,G3,G4が配置されており,第1及び第2の処理装置群G1,G2は塗布現像処理システム1の正面側に配置され,第3の処理装置群G3は,カセットステーション2に隣接して配置され,第4の処理装置群G4は,インターフェイス部4に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第5の処理装置群G5を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬送装置13は,これらの処理装置群G1,G3,G4,G5に配置されている後述する各種処理装置に対して,ウェハWを搬入出可能である。なお,処理装置群の数や配置は,ウェハWに施される処理の種類によって異なり,処理装置群の数は,1以上であれば任意に選択してもよい。
【0021】
第1の処理装置群G1では,例えば図2に示すように,ウェハWにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置17と,露光後のウェハWを現像処理する現像処理装置18とが下から順に2段に配置されている。処理装置群G2の場合も同様に,レジスト塗布装置19と,現像処理装置20とが下から順に2段に積み重ねられている。
【0022】
第3の処理装置群G3では,例えば図3に示すように,ウェハWを冷却処理するクーリング装置30,レジスト液とウェハWとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置31,ウェハWを待機させるエクステンション装置32,本実施の形態にかかる加熱処理装置としてのプリベーキング装置33,34及び現像処理後の加熱処理を施すポストベーキング装置35,36等が下から順に例えば7段に重ねられている。
【0023】
第4の処理装置群G4では,例えばクーリング装置40,載置したウェハWを自然冷却させるエクステンション・クーリング装置41,エクステンション装置42,クーリング装置43,露光後の加熱処理を施すポストエクスポージャーベーキング装置44,45,ポストベーキング装置46,47等が下から順に例えば8段に積み重ねられている。
【0024】
インターフェイス部4の中央部にはウェハ搬送体50が設けられている。このウェハ搬送体50はX方向(図1中の上下方向),Z方向(垂直方向)の移動とθ方向(Z軸を中心とする回転方向)の回転が自在にできるように構成されており,第4の処理装置群G4に属するエクステンション・クーリング装置41,エクステンション装置42,周辺露光装置51及び図示しない露光装置に対してアクセスして,各々に対してウェハWを搬送できるように構成されている。
【0025】
次に上述したプリベーキング装置33の構成について詳しく説明する。図4に示すように,プリベーキング装置33は,上側に位置して図示しない駆動機構によって上下動可能に構成された蓋体60と,下側に位置して蓋体60と一体となって処理室Sを形成する熱板収容部61とを有している。
【0026】
蓋体60は,アルミニウム又はステンレス鋼で作られ,下端部が開口した略円筒状の形態を有している。蓋体60の上部60aは,閉口しており,円盤状に形成されている。当該蓋体上部60aには,熱伝導性及び熱応答性に優れた伝熱素子であるヒートパイプ62が内蔵されている。これによって,蓋体60の温度が周辺温度の変動,例えば後述する熱板温度の変動に素早く応答し,熱伝達により迅速に蓋体温度を安定させることができるようになっている。
【0027】
ヒートパイプ62は,図5に示すように略星形状の環状部62aを形成するように配置されており,かかる配置によって蓋体上部60a面内の温度が均一になる。環状部62aは,蓋体60の外方向に凸状に湾曲した複数の凸部62bが互いに連結されて構成されている。また,ヒートパイプ62は,環状部62aの一部に連結され蓋体60の側面まで延伸する延伸部62cを有しており,当該延伸部62cの先端は,冷却促進部材としての電子冷熱素子であるペルチェ素子64に接触されている。かかる構成によって,ヒートパイプ62の冷却作用がペルチェ素子64によって促進され,蓋体60の降温を促進できるようになっている。
【0028】
ペルチェ素子64には,外方に突出した複数の放熱手段であるフィン65が設けられており,ペルチェ素子64の熱を効果的に放熱できるようになっている。
【0029】
蓋体上部60aには,温度センサ66が設けられており,当該温度センサ66のデータは,蓋体60の温度を制御する制御部である温度制御装置67に出力されるようになっている。温度制御装置67には,ペルチェ素子64のON,OFFを制御する機能が設けられており,当該温度制御装置67は,温度センサ66からの出力に基づいてペルチェ素子64のON,OFFを制御し,結果的に蓋体60の温度を制御できるようになっている。
【0030】
蓋体上部60aの中央部には,ケーシング33a内に気体,例えば不活性ガス,窒素ガス又はエアを供給する供給管68が接続されており,適宜ケーシング33a内に気体を供給し,ケーシング33a内を清浄な雰囲気に置換できるようになっている。
【0031】
蓋体上部60aの下方であって,蓋体60の内側上部には,供給管68からの気流を整流する整流板69が設けられている。整流板69には,多数のスリットが設けられており,上方からの気流を分流させ,下方に位置するウェハWに均一な気流が送られるようになっている。
【0032】
上述した蓋体上部60aの下面60bと整流板69の表面には,非粘着性を有する防汚材として使用するフッ素系樹脂,例えばテフロン(米国デュポン社の商標名,以下同じ)がコーティングされており,ウェハWから発生する昇華物の付着を抑制できるようになっている。なお,蓋体60の他の部分の表面にもフッ素系樹脂をコーティングするようにしてもよい。
【0033】
一方,熱板収容部61には,ウェハWを載置して加熱する熱板75が設けられている。熱板75は,厚みが例えば2〜10mm程度の薄い円盤状に形成されており,その材質には,熱伝導性の優れたセラミックである例えば炭化ケイ素や窒化アルミニウムが用いられている。
【0034】
熱板75の裏面には,熱板75の熱源となるヒータ76が印刷技術を用いて設けられており,当該ヒータ76は,ヒータ制御装置77によってその発熱量が制御可能である。かかる構成によりヒータ76の発熱量が制御され,熱板75の温度を維持,変更できるようになっている。
【0035】
熱板75の下方には,ウェハWを搬入出する際にウェハWを支持し,昇降させるための昇降ピン78が複数設けられている。当該昇降ピン78は,昇降駆動機構79によって上下に移動可能に構成されている。また,熱板75の中央部付近には,熱板75を鉛直方向に貫通する孔80が設けられており,昇降ピン78が上下方向に移動して孔80を通過して,熱板75上に突出できるように構成されている。
【0036】
熱板収容部61は,熱板75の外縁部を支持する支持部材81と,当該支持部材81を支持する支持台82とを有している。支持部材81には,熱板75の熱を外部に逃がさないように断熱材が使用されている。また,支持台82は,上面が開口した略筒状に形成されており,その上部に支持部材81を支持している。
【0037】
熱板収容部61は,支持部材81とその支持台82とを囲む略筒状の外周部材としてのサポートリング83を有している。このサポートリング83には,処理室S内の雰囲気を排気する排気口84が設けられており,処理室S内をパージできるようになっている。また,サポートリング83の外方には,熱板収容部61の外周となる円筒状のケース85が設けられている。
【0038】
プリベーキング装置33のケーシング33aの側面には,ウェハWを搬入出するための搬送口86が設けられている。搬送口86には,当該搬送口86を開閉可能とするシャッタ87が設けられており,プリベーキング装置33から発生する熱を可能な限り遮断し,他の処理装置に熱的な影響を与えないように構成されている。
【0039】
次に,以上のように構成されているプリベーキング装置33の作用について,塗布現像処理システム1で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。
【0040】
先ず,ウェハ搬送体7がカセットCから未処理のウェハWを1枚取りだし,第3の処理装置群G3に属するアドヒージョン装置31に搬入する。このアドヒージョン装置31において,レジスト液との密着性を向上させるHMDSなどの密着強化剤を塗布されたウェハWは,主搬送装置13によって,クーリング装置30搬送され,所定の温度に冷却される。その後,ウェハWはレジスト塗布装置17又19に搬送され,ウェハW上に所定量のレジスト液が塗布される。そして,表面にレジスト膜が形成されたウェハWは,プリベーキング装置33又は34に搬送され,レジスト液中の溶剤を蒸発させるための加熱処理が行われる。
【0041】
そして,加熱処理の終了したウェハWは,主搬送装置13によりエクステンション・クーリング装置41に搬送され,所定温度に冷却される。次いでウェハWはエクステンション・クーリング装置41からウェハ搬送体50によって取り出され,その後,周辺露光装置51を経て露光装置(図示せず)に搬送される。露光処理の終了したウェハWは,ウェハ搬送体50によりエクステンション装置42に搬送され,その後,主搬送装置13によってポストエクスポージャーベーキング装置44又は45に搬送される。そして,ウェハWは主搬送装置13によりクーリング装置43,現像処理装置18又は20,ポストベーキング装置35,36,46又は47,クーリング装置30と順次搬送され,各装置において所定の処理が施される。その後,ウェハWは,エクステンション装置32を介して,ウェハ搬送体7によってカセットCに戻され,一連の所定の塗布現像処理が終了する。
【0042】
次に上述したプリベーキング装置33の作用について詳しく説明する。先ず,加熱処理が開始される前に,供給管68からのエアの供給が開始され,それと同時にサポートリング83の排気管84からの排気が開始される。これによって,ケーシング33a内には下降気流が形成され,ケーシング33a内がパージされ始める。また,熱板75は,ヒータ制御装置77によってレシピに従った所定の加熱温度,例えば140℃に維持される。
【0043】
そして,前工程であるレジスト塗布処理が終了し,加熱処理が開始されると,搬送口86のシャッタ87が開放され,主搬送装置13によってウェハWがプリベーキング装置33内に搬入される。そして,熱板75上方まで搬送されたウェハWは,予め熱板63上方で待機していた昇降ピン78上に支持される。
【0044】
次いで,蓋体60が下降され,熱板収容部61と一体となって処理室Sが形成される。このとき,処理室S内には,上述した供給管68からのエアによって一様な下降気流が形成されており,処理室S内の雰囲気はパージされている。
【0045】
その後,ウェハWは昇降駆動機構79により昇降ピン78と共に下降され,熱板75上に載置される。そして,ウェハWが載置されると同時に加熱が開始され,その後,ウェハWは加熱温度140℃で所定時間加熱される。このとき,ウェハWからはレジスト成分や溶剤等の昇華物が発生し,当該昇華物は,熱板75からの熱流によって一旦上昇される。そして,昇華物は,処理室S内の下降気流によって下降され排気管84から排出される。このとき昇華物は,整流板69や蓋体上部60aの下面60bがテフロンコーティングされているため,当該整流板69等に付着すること無く処理室S外に排気される。
【0046】
そして,所定時間経過後,昇降ピン78によってウェハWが再び上昇されて,熱板75による加熱が終了する。次いで,蓋体60が上昇され,処理室Sが開放されると,主搬送装置13が搬送口86から再び進入し,ウェハWが主搬送装置13に受け渡される。そして,ウェハWが搬送口86からケーシング33a外に搬出されて一連の加熱処理が終了する。
【0047】
次に,ウェハ処理のレシピが変更され,ウェハWの加熱温度が変更された場合について説明する。例えば加熱温度が140℃から,例えば90℃に変更される場合には,蓋体60は上昇され,処理室Sが開放された状態で,先ず熱板75の設定温度が140℃から90℃に変更され,ヒータ制御装置77によって熱板温度が降温される。この際,熱板温度の降温に伴って,蓋体60の温度も降温されるが,これとは別に当該降温の際に,温度制御装置67によってペルチェ素子64の冷却が開始され,ヒートパイプ62の一部,すなわち延伸部62cが冷却される。これによって,ヒートパイプ62の冷却作用が促進され,当該蓋体60の降温速度が増大される。そして,蓋体温度を検出している温度センサ66が,予め実験等で求めておいた蓋体温度の安定温度,例えば70℃を検出すると,当該データを受けた温度制御装置67によってペルチェ素子64による冷却が停止される。これによって,蓋体60の降温が迅速に行われ,熱板温度の降温に追従する。また,ペルチェ素子64に蓄熱された熱は,ペルチェ素子64に設けられたフィン65の助けを借りて放熱される。なお,かかる熱板75の降温を,供給管68からエア等のパージガスを流しながら行ってもよい。こうすることによって,低温のパージガスが,熱板75に吹き付けられるので,熱板75の温度がさらに短時間に変更できる。また,この時,蓋体60を閉じた状態でも同じ効果があり,さらに熱板75から輻射熱を蓋体60で吸収しつつ降温ができるので,さらに短時間に温度変更できる。
【0048】
また,逆に熱板温度が,例えば90℃から140℃に昇温される場合には,熱伝導性及び熱応答性に優れたヒートパイプ62によって,熱板75からの輻射熱が蓋体60に迅速に伝達され,蓋体温度を熱板温度に追従させることができる。また,蓋体温度が安定温度,例えば100℃に安定していく過程において,蓋体温度が熱板75の熱によって一旦100℃を越え,その後振幅しながら収束していくような場合には,100℃を越えた時点でペルチェ素子64が作動され,蓋体60を降温する。そして,蓋体温度が100℃に降温したときに,ペルチェ素子64の冷却を停止させる。この作業を繰り返すことによって,より早く蓋体温度が収束し,安定する。この場合も,温度センサ66で温度を検出し,温度制御装置67によって制御を行うものである。
【0049】
以上の実施の形態では,蓋体60にヒートパイプ62を設け,当該ヒートパイプ62にペルチェ素子64を設けたため,熱板75の温度を変更した際に,蓋体60の温度が熱板75の温度に素早く追従し,蓋体温度をより早く熱板温度に対する安定温度に安定させることができる。特に,熱板温度を降温させる場合には,ペルチェ素子64によって蓋体60の降温が促進されるため,より早い段階で蓋体60の温度を安定させることができる。
【0050】
また,ペルチェ素子64にフィンを設けたことによって,ペルチェ素子64に蓄熱した熱を効果的に放熱することができ,蓋体温度の降温を促進させることができる。また,フィン以外に冷却水を通流させて放熱することも可能である。
【0051】
上述したようにヒートパイプ62を蓋体上部60aに略環状に設けたことによって,ヒートパイプ62が蓋体上部60aに偏り無く配置され,蓋体上部60a面内温度を均一に維持することができる。これによって,蓋体60の下方に位置するウェハWの面内温度が均一に維持され,ウェハWを適切な温度で加熱することができる。
【0052】
さらに,蓋体上部60aの下面60bと整流板69に非粘着性のテフロンをコーティングしたので,ウェハWから発生する昇華物が当該整流板69や蓋体66の下面66bに付着することが抑制できる。これによって,付着物がウェハW上に落下し,ウェハWが汚染されることを防止できる。また,整流板69等の汚れが抑制されるため,当該整流板69等のメンテナンスの回数や時間を減少させることができる。なお,前記実施の形態では,整流板69を一枚設けただけであったが,整流板69を複数枚設けてもよく,当該複数の整流板に各々テフロン等のフッ素系樹脂をコーティングするようにしてもよい。
【0053】
以上の実施の形態では,ヒートパイプ62の冷却作用を促進させるためにペルチェ素子64を用いたが,熱交換媒体としての流体を供給する流体供給部材を用いてもよい。このような場合,例えば図6に示すように蓋体60側部に所定温度に調節可能なエアを流す流体供給部材としてのエア管90を設け,ヒートパイプ62の延伸部62cを当該エア管90内まで延伸させるようにする。これによって,当該エア管90内を流れるエアとヒートパイプ62の延伸部62cとが接触し,双方間で熱交換を行えるようになる。そして,熱板温度を高温から低温に変更し,蓋体温度が降温する際には,温度の低いエアをエア管90内に流し,ヒートパイプ62の延伸部62cを冷却する。これによって,蓋体60の降温が促進され,より早い段階で蓋体温度を安定温度に到達させ,安定させることができる。なお,蓋体温度が昇温する際に,エアを高温に設定し,当該エアをヒートパイプ62に接触させて,蓋体60の昇温を促進させるようにしてもよい。また,使用される熱交換媒体としての流体は,他の気体,例えば窒素ガスでもよく,水のような液体であってもよい。
【0054】
また,前記エアをヒートパイプ62に直接吹き付けるようにしてもよい。例えば図7に示すように,蓋体60の側部にヒートパイプ62の延伸部62cを露出させ,当該延伸部62cに対してエアを吹き出すことのできる吹き出し管95を設ける。そして,蓋体温度が降温する際に,ヒートパイプ62の延伸部62cに対してエアを吹き出すことによって,ヒートパイプ62の冷却作用が促進され,蓋体60の降温を促進させることができる。
【0055】
以上の実施の形態では,熱板温度を140℃から90℃に変更した際に,蓋体60を熱板温度90℃に対する安定温度である70℃まで降温していたが,蓋体温度を安定温度の70℃よりも高い温度に維持するようにしてもよい。かかる場合は,蓋体60が熱板の降温に伴って降温し,安定温度より高い温度,例えば75℃になった時点でペルチェ素子64をOFFに切り替え,蓋体温度の降温を75℃で停止させるようにする。これによって,熱板温度と蓋体温度との温度差が小さくなるので,昇華物が低温の蓋体に接触して,蓋体に結露することが抑制される。したがって,昇華物の蓋体60への付着を抑制でき,蓋体60のメンテナンス回数,時間等を減少させることができる。また,熱板温度を高温側に変更する際にも同様に,安定温度よりも高い温度に蓋体温度を調節し,昇華物の付着を抑制してもよい。すなわち,例えば,所定温度の熱板上で基板を加熱する加熱処理方法であって,前記熱板上に載置された基板を上方から覆い処理室を形成する蓋体が備えられ,前記熱板の所定温度に対する前記蓋体の安定温度よりも高い温度に前記蓋体の温度を調節することを特徴とする,加熱処理方法であってもよい。
【0056】
以上の実施の形態にかかる加熱処理装置は,PEB装置44又は45についてであったが,他の加熱処理装置,例えばプリベーク装置33又は34,ポストベーク装置35,36,46又は47においても応用でき,また,蓋体を有し,略密閉構造の加熱処理装置であれば,応用は可能である。
【0057】
また,以上で説明した実施の形態は,半導体ウェハデバイス製造プロセスのフォトリソグラフィー工程におけるウェハWの加熱処理装置に適用した例であったが,本発明は半導体ウェハ以外の基板例えばLCDの加熱処理装置においても応用できる。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば,熱板温度を変更した場合においても,蓋体温度が当該熱板温度に素早く追従するため,不安定な蓋体温度に起因する基板の加熱温度の変動を抑制することができる。したがって,全ての基板を適切な温度で加熱することができるので,歩留まりの向上が図られる。また,蓋体温度が安定するまでの待機時間が短縮されるため,スループットの向上が図られる。
【0059】
特に,請求項7及び8の発明によれば,蓋体の温度によって基板面内の温度が不均一になることが防止できるので,基板を適切な温度で加熱でき,歩留まりの向上が図られる。
【0060】
また,請求項9及び10の発明によれば,蓋体への昇華物の付着を抑制できるので,メンテナンスの回数,時間が減少され,その分スループットの向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態にかかるプリベーキング装置を有する塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図2】図1の塗布現像処理システムの正面図である。
【図3】図1の塗布現像処理システムの背面図である。
【図4】本実施の形態にかかるプリベーキング装置の縦断面の説明図である。
【図5】蓋体の構成の概略を示す平面図である。
【図6】蓋体にエア管を設けた場合の蓋体の構成の概略を示す平面図である。
【図7】蓋体に吹き出し管を設けた場合の蓋体の構成の概略を示す平面図である。
【符号の説明】
1 塗布現像処理システム
33 プリベーキング装置
60 蓋体
60a 蓋体上部
60b 下面
61 熱板収容部
62 ヒートパイプ
62c 延伸部
64 ペルチェ素子
66 温度センサ
67 温度制御装置
69 整流板
75 熱板
S 処理室
W ウェハ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate heat treatment apparatus. And heat treatment method About.
[0002]
[Prior art]
In a photolithography process in the manufacture of semiconductor devices, a heat treatment (pre-baking) after applying a resist solution to the surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”), or a heat treatment (post-posting) after pattern exposure. Various heat treatments such as exposure baking) and heat treatment after development are performed.
[0003]
These heat treatments are usually performed by a heat treatment apparatus, and the heat treatment apparatus includes, for example, a heater serving as a heat source, and places a wafer on which the wafer is placed and heated, and the wafer on the heat plate from above. And a lid that forms a covering processing chamber. The heat treatment is performed by placing the wafer on a hot plate maintained at a predetermined temperature, covering the wafer with a lid, and heating the wafer for a predetermined time.
[0004]
Further, since a plurality of types of heat treatments with different recipes are performed in the heat treatment apparatus, it is necessary to change settings such as the hot plate temperature each time the wafer processing recipe is changed. When changing the setting of the hot plate temperature, temporarily stop the heat treatment, change the set value of the hot plate to the heating temperature of the new recipe, and wait until the hot plate temperature reaches the new heating temperature. Then, the heat treatment is started again.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the hot plate temperature is changed in this way, the temperature of the lid that covers the hot plate also fluctuates, but the temperature of the lid naturally fluctuates due to the radiant heat from the hot plate. It takes a considerable amount of time for the lid temperature to stabilize. At this time, if the heating process of the wafer is resumed while the lid temperature is not stable, the first few wafers are affected by the temperature fluctuation, and the line width of the finally formed circuit pattern is not uniform. become. In addition, when the heat treatment is resumed after waiting until the lid is completely stabilized, the start of heating is delayed by that amount, and as a result, the substrate treatment as a whole takes time and the throughput is lowered.
[0006]
The present invention has been made in view of such a point, and when the hot plate temperature is changed, the heat treatment apparatus in which the lid body temperature quickly follows the hot plate temperature and stabilizes more quickly. And heat treatment method using the heat treatment apparatus The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a heat treatment apparatus for heat-treating a substrate in a processing chamber, wherein the heat plate for placing and heating the substrate and the substrate placed on the heat plate are covered from above. A lid that forms the processing chamber, the lid is provided with a heat pipe, and the heat pipe is provided with a cooling promoting member for promoting a cooling action of the heat pipe. The Then, the heated substrate is carried out of the processing chamber, the set temperature of the hot plate is changed and the hot plate is lowered to a predetermined temperature while the lid is raised and the processing chamber is opened. In this case, the cooling promotion member promotes the cooling of the heat pipe to increase the temperature drop rate of the lid. The heat processing apparatus characterized by this is provided.
[0008]
In this way, by providing a heat pipe with excellent thermal conductivity and thermal response to the lid, the lid quickly follows the ambient temperature, so even when the temperature of the hot plate is changed, It reacts quickly to temperature fluctuations of the hot plate and stabilizes the lid temperature more quickly. Further, by providing the cooling promoting member, the cooling action of the heat pipe is promoted and the temperature lowering of the lid is promoted, so that the lid can be stabilized quickly. Therefore, the lid temperature does not fluctuate during the substrate heat treatment, and the substrate heat treatment can be performed in a stable environment.
[0009]
In the invention of claim 1, the cooling promoting member may be an electronic cooling element as in claim 2, or a fluid supply member for supplying fluid as a heat exchange medium as in claim 3. May be.
[0010]
In each of the heat treatment apparatuses according to claims 1 to 3 described above, a fin may be attached to the cooling promotion member as in claim 4. In this manner, since the surface area is increased by attaching the fins, heat dissipation from the cooling promoting member is promoted, and the lid can be stabilized more quickly.
[0011]
In addition, each of the heat treatment apparatuses according to claims 1 to 4 may include a temperature control apparatus that controls the temperature of the lid using the cooling promotion member as in claim 5. In this way, by providing the temperature control device, the lid temperature can be controlled to an appropriate temperature. Therefore, the lid temperature is positively adjusted separately from the radiant heat from the hot plate, and the lid temperature is quickly increased. Body temperature can be stabilized. Further, it has been confirmed by the inventors that sublimates and the like are generated from the substrate by heating the substrate and adhere to the low-temperature lid. The adhesion of the sublimate causes an increase in the number of times of maintenance and time, which is not preferable from the viewpoint of throughput. According to the fifth aspect, the temperature of the lid can be controlled to a temperature higher than the temperature at which the temperature of the lid is naturally stabilized by the temperature control device. Therefore, the cover body temperature is controlled to a temperature higher than the stable temperature, so that dew condensation on the lid body of the sublimate can be suppressed as compared with the conventional case.
[0012]
In each of the heat treatment apparatuses described in the first to fifth aspects, the heat pipe is provided on the upper part of the lid formed in a flat plate shape as in the sixth aspect, and the heat pipe is You may make it arrange | position so that the in-plane temperature of the said upper part of a cover body may become uniform. According to the sixth aspect, since the in-plane temperature of the upper part of the lid can be made uniform by the heat pipe, the substrate on the hot plate is thermally influenced by the lid having a biased temperature, and the substrate It can suppress that the heating temperature in a surface becomes non-uniform | heterogenous.
[0013]
In the invention of claim 6, as in claim 7, the heat pipe extends to the side of the lid body and a plurality of projections curved in a convex shape outward from the center of the lid body when viewed from above. The plurality of convex portions may be connected to each other to form a substantially star-shaped annular portion, and the extending portion may be connected to a part of the annular portion. When the heat pipes are arranged in this way, the heat pipes are arranged evenly on the upper part of the lid, so that the in-plane temperature of the upper part of the lid can be made uniform. As a result, the entire surface of the substrate can be heated at an appropriate temperature without the substrate on the hot plate being affected by the heat from the lid having a non-uniform temperature.
[0014]
In each of the heat treatment apparatuses according to Claims 1 to 7, as described in Claim 8, at least the inner upper surface of the lid body facing the substrate may be coated with a fluorine-based resin. By coating the non-adhesive fluororesin in this way, sublimates generated from the substrate surface are less likely to adhere, and the substrate is prevented from being contaminated by falling from the lid onto the substrate. The Also, the number and time of maintenance are reduced.
[0015]
Further, in the inventions of claims 1 to 8, a pipe for supplying or exhausting gas to or from the processing chamber is provided on the top of the lid as in claim 9, and the lid On the inner side, a rectifying plate that rectifies the air flow formed by the gas may be provided, and the rectifying plate may be covered with a fluorine-based resin. When the current plate is provided on the lid in this manner, the adhesion of sublimate to the current plate can be suppressed by coating the current plate with a fluorine-based resin. As a result, it is possible to suppress the deposits from falling on the substrate from the current plate and to reduce the number of maintenance operations.
The heat treatment method of the present invention uses a heat treatment apparatus having a hot plate for placing and heating a substrate, and a lid that covers the substrate placed on the hot plate from above and forms a treatment chamber. A heat treatment method, wherein the lid body is provided with a heat pipe,
A step of heating the substrate on a hot plate in the processing chamber and carrying the substrate out of the processing chamber after the heating is completed; Then, with the lid raised and the processing chamber open, When the set temperature of the hot plate is changed and the hot plate is lowered to a predetermined temperature, a step of cooling a part of the heat pipe to increase the temperature drop rate of the lid, and then the lid is And a step of stopping cooling of a part of the heat pipe when the temperature of the hot plate is lowered to a stable temperature with respect to the predetermined temperature.
In this invention, you may make it cool the said heat plate to the said predetermined temperature, making the cover body absorb the radiant heat from the said heat plate. Further, the temperature of the hot plate may be lowered to the predetermined temperature while blowing gas on the hot plate.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view of a coating and developing treatment system 1 having a heat treatment apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a front view of the coating and developing treatment system 1, and FIG. FIG.
[0017]
As shown in FIG. 1, the coating and developing treatment system 1 carries, for example, 25 wafers W in and out of the coating and developing treatment system 1 from the outside in units of cassettes and carries the wafers W in and out of the cassettes C. A cassette station 2, a processing station 3 in which various processing devices for performing predetermined processing in a sheet-fed process in the coating and developing processing step are arranged in multiple stages, and an exposure (not shown) provided adjacent to the processing station 3 The interface unit 4 that transfers the wafer W to and from the apparatus is integrally connected.
[0018]
In the cassette station 2, a plurality of cassettes C can be placed in a line in a X direction (vertical direction in FIG. 1) at a predetermined position on the cassette placement table 5 serving as a placement portion. The wafer transfer body 7 that can be transferred in the cassette arrangement direction (X direction) and the wafer arrangement direction (Z direction; vertical direction) of the wafer W accommodated in the cassette C is movable along the transfer path 8. It is provided so that each cassette C can be selectively accessed.
[0019]
The wafer carrier 7 has an alignment function for aligning the wafer W. As will be described later, the wafer carrier 7 is configured to be accessible also to the extension devices 32 belonging to the third processing device group G3 on the processing station 3 side.
[0020]
In the processing station 3, a main transfer device 13 is provided at the center thereof, and various processing devices are arranged in multiple stages around the main transfer device 13 to form a processing device group. In the coating and developing processing system 1, four processing device groups G1, G2, G3, and G4 are arranged, and the first and second processing device groups G1 and G2 are arranged on the front side of the coating and developing processing system 1. The third processing unit group G3 is disposed adjacent to the cassette station 2, and the fourth processing unit group G4 is disposed adjacent to the interface unit 4. Further, as an option, a fifth processing unit group G5 indicated by a broken line can be separately arranged on the back side. The main transfer device 13 can carry in and out the wafer W with respect to various processing devices to be described later arranged in these processing device groups G1, G3, G4, and G5. Note that the number and arrangement of processing apparatus groups vary depending on the type of processing performed on the wafer W, and the number of processing apparatus groups may be arbitrarily selected as long as it is one or more.
[0021]
In the first processing unit group G1, for example, as shown in FIG. 2, a resist coating unit 17 for applying a resist solution to the wafer W and a development processing unit 18 for developing the exposed wafer W are arranged in order from the bottom. It is arranged on the stage. Similarly, in the case of the processing unit group G2, the resist coating unit 19 and the development processing unit 20 are stacked in two stages in order from the bottom.
[0022]
In the third processing unit group G3, for example, as shown in FIG. 3, a cooling device 30 for cooling the wafer W, an adhesion device 31 for improving the fixability between the resist solution and the wafer W, and an extension for waiting the wafer W The apparatus 32, pre-baking apparatuses 33 and 34 as heat treatment apparatuses according to the present embodiment, post-baking apparatuses 35 and 36 for performing heat treatment after the development process, and the like are stacked in order from the bottom, for example, in seven stages.
[0023]
In the fourth processing unit group G4, for example, a cooling unit 40, an extension / cooling unit 41 that naturally cools the mounted wafer W, an extension unit 42, a cooling unit 43, a post-exposure baking unit 44 that performs heat treatment after exposure, 45, post-baking devices 46, 47, and the like are stacked in, for example, eight stages in order from the bottom.
[0024]
A wafer carrier 50 is provided at the center of the interface unit 4. The wafer carrier 50 is configured to be freely movable in the X direction (vertical direction in FIG. 1) and Z direction (vertical direction) and rotated in the θ direction (rotating direction around the Z axis). , Access to the extension / cooling device 41, the extension device 42, the peripheral exposure device 51 and the exposure device (not shown) belonging to the fourth processing unit group G4, and the wafer W can be transferred to each of them. Yes.
[0025]
Next, the configuration of the above-described pre-baking apparatus 33 will be described in detail. As shown in FIG. 4, the pre-baking device 33 includes a lid body 60 that is located on the upper side and configured to be movable up and down by a driving mechanism (not shown), and a processing united with the lid body 60 located on the lower side. And a hot plate accommodating portion 61 forming the chamber S.
[0026]
The lid 60 is made of aluminum or stainless steel and has a substantially cylindrical shape with an open lower end. The upper part 60a of the lid 60 is closed and formed in a disk shape. A heat pipe 62 that is a heat transfer element having excellent thermal conductivity and thermal response is built in the lid upper part 60a. As a result, the temperature of the lid 60 quickly responds to fluctuations in ambient temperature, for example, fluctuations in the hot plate temperature described later, and the lid temperature can be quickly stabilized by heat transfer.
[0027]
As shown in FIG. 5, the heat pipe 62 is disposed so as to form a substantially star-shaped annular portion 62a. With this arrangement, the temperature in the surface of the lid upper portion 60a becomes uniform. The annular portion 62a is configured by connecting a plurality of convex portions 62b curved in a convex shape outward of the lid body 60. Further, the heat pipe 62 has an extending portion 62c that is connected to a part of the annular portion 62a and extends to the side surface of the lid 60, and the tip of the extending portion 62c is an electronic cooling element as a cooling promoting member. It is in contact with a certain Peltier element 64. With this configuration, the cooling action of the heat pipe 62 is promoted by the Peltier element 64, and the temperature drop of the lid 60 can be promoted.
[0028]
The Peltier element 64 is provided with fins 65 that are a plurality of heat dissipating means protruding outward so that the heat of the Peltier element 64 can be effectively dissipated.
[0029]
A temperature sensor 66 is provided on the lid upper portion 60 a, and data of the temperature sensor 66 is output to a temperature control device 67 that is a control unit that controls the temperature of the lid 60. The temperature control device 67 is provided with a function for controlling ON / OFF of the Peltier element 64. The temperature control device 67 controls ON / OFF of the Peltier element 64 based on the output from the temperature sensor 66. As a result, the temperature of the lid 60 can be controlled.
[0030]
A supply pipe 68 for supplying a gas, for example, an inert gas, a nitrogen gas or air, is connected to the central portion of the lid upper portion 60a, and the gas is appropriately supplied into the casing 33a. Can be replaced with a clean atmosphere.
[0031]
A rectifying plate 69 for rectifying the airflow from the supply pipe 68 is provided below the lid upper portion 60 a and inside the lid body 60. The rectifying plate 69 is provided with a large number of slits so as to divide the airflow from above and send a uniform airflow to the wafer W located below.
[0032]
The lower surface 60b of the lid upper portion 60a and the surface of the rectifying plate 69 are coated with a fluorine-based resin used as a non-adhesive antifouling material, for example, Teflon (trade name of DuPont, USA). Thus, the adhesion of sublimated substances generated from the wafer W can be suppressed. In addition, you may make it coat the surface of the other part of the cover body 60 also with a fluorine resin.
[0033]
On the other hand, the hot plate accommodating portion 61 is provided with a hot plate 75 for placing and heating the wafer W. The hot plate 75 is formed in a thin disk shape with a thickness of, for example, about 2 to 10 mm, and the material thereof is, for example, silicon carbide or aluminum nitride which is a ceramic having excellent thermal conductivity.
[0034]
A heater 76 serving as a heat source for the hot plate 75 is provided on the back surface of the hot plate 75 using a printing technique, and the heater 76 can control the amount of heat generated by the heater control device 77. With this configuration, the amount of heat generated by the heater 76 is controlled, and the temperature of the hot plate 75 can be maintained and changed.
[0035]
Below the hot plate 75, a plurality of lifting pins 78 are provided for supporting and lifting the wafer W when the wafer W is loaded and unloaded. The lift pins 78 are configured to be movable up and down by a lift drive mechanism 79. Further, a hole 80 penetrating the hot plate 75 in the vertical direction is provided near the center of the hot plate 75, and the lifting pins 78 move in the vertical direction and pass through the hole 80, so It is configured to protrude.
[0036]
The hot plate accommodating portion 61 includes a support member 81 that supports the outer edge portion of the hot plate 75 and a support base 82 that supports the support member 81. A heat insulating material is used for the support member 81 so that the heat of the hot plate 75 does not escape to the outside. The support base 82 is formed in a substantially cylindrical shape with an upper surface opened, and supports the support member 81 on the upper portion thereof.
[0037]
The hot plate accommodating portion 61 has a support ring 83 as a substantially cylindrical outer peripheral member surrounding the support member 81 and its support base 82. The support ring 83 is provided with an exhaust port 84 for exhausting the atmosphere in the processing chamber S so that the inside of the processing chamber S can be purged. In addition, a cylindrical case 85 serving as an outer periphery of the hot plate accommodating portion 61 is provided outside the support ring 83.
[0038]
On the side surface of the casing 33a of the pre-baking device 33, a transfer port 86 for loading and unloading the wafer W is provided. The transfer port 86 is provided with a shutter 87 that allows the transfer port 86 to be opened and closed. The transfer port 86 blocks heat generated from the pre-baking device 33 as much as possible and does not affect other processing devices thermally. It is configured as follows.
[0039]
Next, the operation of the pre-baking apparatus 33 configured as described above will be described together with the process of the photolithography process performed in the coating and developing treatment system 1.
[0040]
First, the wafer carrier 7 picks up one unprocessed wafer W from the cassette C and carries it into the adhesion apparatus 31 belonging to the third processing unit group G3. In this adhesion device 31, the wafer W coated with an adhesion enhancing agent such as HMDS for improving the adhesion with the resist solution is conveyed by the main conveying device 13 to the cooling device 30 and cooled to a predetermined temperature. Thereafter, the wafer W is transferred to the resist coating unit 17 or 19, and a predetermined amount of resist solution is applied onto the wafer W. Then, the wafer W having the resist film formed on the surface is transferred to the pre-baking device 33 or 34, and heat treatment is performed to evaporate the solvent in the resist solution.
[0041]
The wafer W after the heat treatment is transferred to the extension / cooling device 41 by the main transfer device 13 and cooled to a predetermined temperature. Next, the wafer W is taken out from the extension / cooling device 41 by the wafer carrier 50, and then transferred to the exposure device (not shown) through the peripheral exposure device 51. The wafer W that has been subjected to the exposure processing is transferred to the extension device 42 by the wafer transfer body 50 and then transferred to the post-exposure baking device 44 or 45 by the main transfer device 13. Then, the wafer W is successively transferred by the main transfer device 13 to the cooling device 43, the development processing device 18 or 20, the post-baking device 35, 36, 46 or 47, and the cooling device 30 and subjected to predetermined processing in each device. . Thereafter, the wafer W is returned to the cassette C by the wafer carrier 7 via the extension device 32, and a series of predetermined coating and developing processes are completed.
[0042]
Next, the operation of the above-described pre-baking apparatus 33 will be described in detail. First, before the heat treatment is started, the supply of air from the supply pipe 68 is started, and at the same time, the exhaust from the exhaust pipe 84 of the support ring 83 is started. As a result, a descending airflow is formed in the casing 33a, and the inside of the casing 33a starts to be purged. The hot plate 75 is maintained at a predetermined heating temperature according to the recipe, for example, 140 ° C. by the heater control device 77.
[0043]
When the resist coating process, which is the previous process, is completed and the heating process is started, the shutter 87 of the transfer port 86 is opened, and the wafer W is carried into the pre-baking device 33 by the main transfer device 13. Then, the wafer W transferred to the upper side of the hot plate 75 is supported on the lift pins 78 that have been waiting in advance above the hot plate 63.
[0044]
Next, the lid body 60 is lowered, and the processing chamber S is formed integrally with the hot plate accommodating portion 61. At this time, a uniform downward airflow is formed in the processing chamber S by the air from the supply pipe 68 described above, and the atmosphere in the processing chamber S is purged.
[0045]
Thereafter, the wafer W is lowered together with the lift pins 78 by the lift drive mechanism 79 and placed on the hot plate 75. Heating is started at the same time as the wafer W is placed, and then the wafer W is heated at a heating temperature of 140 ° C. for a predetermined time. At this time, a sublimate such as a resist component or a solvent is generated from the wafer W, and the sublimate is temporarily raised by the heat flow from the hot plate 75. Then, the sublimate is lowered by the downdraft in the processing chamber S and is discharged from the exhaust pipe 84. At this time, the sublimate is exhausted out of the processing chamber S without adhering to the current plate 69 or the like because the current plate 69 and the lower surface 60b of the lid upper part 60a are Teflon-coated.
[0046]
Then, after a predetermined time has passed, the wafer W is raised again by the lift pins 78, and the heating by the hot plate 75 is completed. Next, when the lid 60 is raised and the processing chamber S is opened, the main transfer device 13 enters again from the transfer port 86, and the wafer W is delivered to the main transfer device 13. Then, the wafer W is carried out of the casing 33a from the transfer port 86, and a series of heat treatments is completed.
[0047]
Next, a case where the wafer processing recipe is changed and the heating temperature of the wafer W is changed will be described. For example, when the heating temperature is changed from 140 ° C. to 90 ° C., for example, the lid 60 is raised and the processing chamber S is opened, and the set temperature of the hot plate 75 is first changed from 140 ° C. to 90 ° C. The heating plate temperature is lowered by the heater control device 77. At this time, the temperature of the lid 60 is also lowered as the temperature of the hot plate is lowered, but cooling of the Peltier element 64 is started by the temperature control device 67 separately from the temperature lowering. Part, i.e., the extending portion 62c is cooled. As a result, the cooling action of the heat pipe 62 is promoted, and the temperature drop rate of the lid 60 is increased. When the temperature sensor 66 that detects the lid temperature detects a stable lid temperature that has been obtained in advance through experiments or the like, for example, 70 ° C., the temperature control device 67 that receives the data causes the Peltier element 64 to operate. Cooling by is stopped. As a result, the temperature of the lid body 60 is quickly lowered to follow the temperature drop of the hot plate. The heat stored in the Peltier element 64 is dissipated with the help of the fins 65 provided in the Peltier element 64. Note that the temperature of the hot plate 75 may be lowered while flowing a purge gas such as air from the supply pipe 68. By doing so, since the low-temperature purge gas is blown to the hot plate 75, the temperature of the hot plate 75 can be changed in a shorter time. At this time, the same effect can be obtained even when the lid 60 is closed, and the temperature can be lowered while absorbing the radiant heat from the hot plate 75 by the lid 60, so that the temperature can be changed in a shorter time.
[0048]
Conversely, when the hot plate temperature is raised from 90 ° C. to 140 ° C., for example, the radiant heat from the hot plate 75 is applied to the lid 60 by the heat pipe 62 having excellent thermal conductivity and thermal response. It is transmitted quickly and the lid temperature can follow the hot plate temperature. Further, when the lid temperature is stabilized at a stable temperature, for example, 100 ° C., the lid temperature once exceeds 100 ° C. by the heat of the hot plate 75 and then converges with amplitude. When the temperature exceeds 100 ° C., the Peltier element 64 is activated to lower the temperature of the lid 60. Then, when the lid temperature is lowered to 100 ° C., the cooling of the Peltier element 64 is stopped. By repeating this operation, the lid temperature converges and stabilizes faster. Also in this case, the temperature is detected by the temperature sensor 66 and the temperature control device 67 controls the temperature.
[0049]
In the above embodiment, since the heat pipe 62 is provided in the lid body 60 and the Peltier element 64 is provided in the heat pipe 62, the temperature of the lid body 60 is the temperature of the hot plate 75 when the temperature of the hot plate 75 is changed. The temperature can be tracked quickly, and the lid temperature can be stabilized at a stable temperature with respect to the hot plate temperature more quickly. In particular, when the temperature of the hot plate is lowered, the temperature of the lid 60 is promoted by the Peltier element 64, so that the temperature of the lid 60 can be stabilized at an earlier stage.
[0050]
Further, by providing the Peltier element 64 with fins, the heat stored in the Peltier element 64 can be effectively dissipated, and the temperature of the lid can be lowered. It is also possible to dissipate heat by passing cooling water in addition to the fins.
[0051]
As described above, the heat pipe 62 is provided on the lid upper portion 60a in a substantially annular shape, so that the heat pipe 62 is disposed on the lid upper portion 60a without deviation, and the in-plane temperature of the lid upper portion 60a can be maintained uniformly. . As a result, the in-plane temperature of the wafer W located below the lid 60 is maintained uniformly, and the wafer W can be heated at an appropriate temperature.
[0052]
Furthermore, since non-adhesive Teflon is coated on the lower surface 60b of the lid upper portion 60a and the rectifying plate 69, it is possible to suppress the sublimate generated from the wafer W from adhering to the rectifying plate 69 and the lower surface 66b of the lid 66. . Thereby, it is possible to prevent the adhering matter from falling on the wafer W and contaminating the wafer W. In addition, since the dirt on the current plate 69 and the like is suppressed, the number and time of maintenance of the current plate 69 and the like can be reduced. In the above embodiment, only one rectifying plate 69 is provided. However, a plurality of rectifying plates 69 may be provided, and each of the rectifying plates is coated with a fluorine resin such as Teflon. It may be.
[0053]
In the above embodiment, the Peltier element 64 is used to promote the cooling action of the heat pipe 62. However, a fluid supply member that supplies a fluid as a heat exchange medium may be used. In such a case, for example, as shown in FIG. 6, an air tube 90 as a fluid supply member for supplying air that can be adjusted to a predetermined temperature is provided on the side of the lid 60, and the extending portion 62 c of the heat pipe 62 is connected to the air tube 90. Stretch to the inside. As a result, the air flowing through the air pipe 90 and the extending portion 62c of the heat pipe 62 come into contact with each other, and heat exchange can be performed between them. Then, when the hot plate temperature is changed from high temperature to low temperature and the lid body temperature is lowered, low temperature air is caused to flow into the air tube 90 to cool the extending portion 62c of the heat pipe 62. As a result, the temperature drop of the lid body 60 is promoted, and the lid body temperature can be reached and stabilized at an earlier stage. Note that when the lid temperature rises, the temperature of the lid 60 may be accelerated by setting the air to a high temperature and bringing the air into contact with the heat pipe 62. Further, the fluid as a heat exchange medium to be used may be another gas, for example, nitrogen gas, or a liquid such as water.
[0054]
Further, the air may be blown directly onto the heat pipe 62. For example, as shown in FIG. 7, the extending portion 62c of the heat pipe 62 is exposed on the side portion of the lid 60, and a blowing pipe 95 that can blow out air to the extending portion 62c is provided. Then, when the lid temperature is lowered, air is blown to the extending portion 62c of the heat pipe 62, whereby the cooling action of the heat pipe 62 is promoted and the temperature fall of the lid 60 can be promoted.
[0055]
In the above embodiment, when the hot plate temperature is changed from 140 ° C. to 90 ° C., the lid 60 is cooled down to 70 ° C., which is a stable temperature with respect to the hot plate temperature 90 ° C., but the lid temperature is stabilized. You may make it maintain the temperature higher than 70 degreeC of temperature. In such a case, the temperature of the lid 60 decreases as the temperature of the hot plate decreases, and when the temperature reaches a temperature higher than the stable temperature, for example, 75 ° C., the Peltier element 64 is switched off and the temperature decrease of the lid temperature is stopped at 75 ° C. I will let you. As a result, the temperature difference between the hot plate temperature and the lid body temperature is reduced, so that the sublimate is prevented from coming into contact with the cold lid body and causing condensation on the lid body. Therefore, the adhesion of the sublimate to the lid body 60 can be suppressed, and the number of maintenance times, time, etc. of the lid body 60 can be reduced. Similarly, when changing the hot plate temperature to the high temperature side, the lid temperature may be adjusted to a temperature higher than the stable temperature to suppress the adhesion of sublimates. That is, for example, a heat treatment method for heating a substrate on a hot plate at a predetermined temperature, comprising a lid that covers the substrate placed on the hot plate from above and forms a treatment chamber, and the hot plate The heat treatment method may be characterized in that the temperature of the lid body is adjusted to a temperature higher than the stable temperature of the lid body with respect to the predetermined temperature.
[0056]
The heat treatment apparatus according to the above embodiment is for the PEB apparatus 44 or 45, but can also be applied to other heat treatment apparatuses such as the pre-baking apparatus 33 or 34 and the post-baking apparatus 35, 36, 46 or 47. In addition, application is possible if the heat treatment apparatus has a lid and has a substantially sealed structure.
[0057]
The embodiment described above is an example applied to a heat treatment apparatus for a wafer W in a photolithography process of a semiconductor wafer device manufacturing process, but the present invention is a heat treatment apparatus for a substrate other than a semiconductor wafer, for example, an LCD. It can also be applied.
[0058]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when the hot plate temperature is changed, the lid temperature quickly follows the hot plate temperature, so that fluctuations in the heating temperature of the substrate due to the unstable lid temperature can be suppressed. it can. Therefore, since all the substrates can be heated at an appropriate temperature, the yield can be improved. In addition, since the waiting time until the lid temperature is stabilized is shortened, the throughput can be improved.
[0059]
In particular, according to the seventh and eighth aspects of the invention, it is possible to prevent the temperature in the substrate surface from becoming uneven due to the temperature of the lid, so that the substrate can be heated at an appropriate temperature and the yield can be improved.
[0060]
According to the ninth and tenth aspects of the present invention, the adhesion of sublimates to the lid can be suppressed, so that the number of maintenance operations and time can be reduced, and the throughput can be improved accordingly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an outline of a configuration of a coating and developing treatment system having a pre-baking apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a front view of the coating and developing treatment system of FIG.
FIG. 3 is a rear view of the coating and developing treatment system of FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory view of a longitudinal section of the pre-baking apparatus according to the present embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing an outline of a configuration of a lid.
FIG. 6 is a plan view showing an outline of a configuration of a lid when an air tube is provided on the lid.
FIG. 7 is a plan view showing an outline of the configuration of the lid when a blowing tube is provided on the lid.
[Explanation of symbols]
1 Coating and developing treatment system
33 Pre-baking equipment
60 lid
60a Upper lid
60b bottom surface
61 Hot plate housing
62 heat pipe
62c Stretched part
64 Peltier elements
66 Temperature sensor
67 Temperature controller
69 Rectifier plate
75 Hot plate
S treatment room
W wafer

Claims (11)

処理室内で基板を加熱処理する加熱処理装置であって,
基板を載置し加熱する熱板と,
前記熱板上に載置された前記基板を上方から覆い前記処理室を形成する蓋体とを有し,
前記蓋体には,ヒートパイプが設けられており,
前記ヒートパイプには,当該ヒートパイプの冷却作用を促進するための冷却促進部材が設けられており,
加熱の終了した基板が処理室から搬出され,前記蓋体が上昇して前記処理室が開放された状態で,前記熱板の設定温度が変更され前記熱板を所定の温度に降温する際に,前記冷却促進部材によって前記ヒートパイプの冷却を促進して前記蓋体の降温速度を上げることを特徴とする,加熱処理装置。
A heat treatment apparatus for heat-treating a substrate in a processing chamber,
A hot plate to place and heat the substrate;
A lid that covers the substrate placed on the hot plate from above and forms the processing chamber;
The lid is provided with a heat pipe,
The heat pipe is provided with a cooling promoting member for promoting the cooling action of the heat pipe ,
When the heated substrate is unloaded from the processing chamber, the lid is raised and the processing chamber is opened, the set temperature of the hot plate is changed and the hot plate is lowered to a predetermined temperature. The heat treatment apparatus is characterized in that cooling of the heat pipe is promoted by the cooling promoting member to increase a temperature drop rate of the lid .
前記冷却促進部材は,電子冷熱素子であることを特徴とする,請求項1に記載の加熱処理装置。  The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the cooling promotion member is an electronic cooling element. 前記冷却促進部材は,熱交換媒体としての流体を供給する流体供給部材であることを特徴とする,請求項1に記載の加熱処理装置。  The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the cooling promotion member is a fluid supply member that supplies a fluid as a heat exchange medium. 前記冷却促進部材には,フィンが取り付けられていることを特徴とする,請求項1,2又は3のいずれかに記載の加熱処理装置。  The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein fins are attached to the cooling promotion member. 前記冷却促進部材を用いて蓋体の温度を制御する温度制御装置を有することを特徴とする,請求項1,2,3又は4のいずれかに記載の加熱処理装置。  5. The heat treatment apparatus according to claim 1, further comprising a temperature control device that controls a temperature of the lid using the cooling promotion member. 前記ヒートパイプは,平板状に形成された前記蓋体の上部に設けられており,
前記ヒートパイプは,前記蓋体の前記上部の面内温度が均一になるように配置されていることを特徴とする,請求項1,2,3,4又は5のいずれかに記載の加熱処理装置。
The heat pipe is provided on the upper part of the lid formed in a flat plate shape,
The heat treatment according to claim 1, wherein the heat pipe is disposed so that an in-plane temperature of the upper portion of the lid is uniform. apparatus.
前記ヒートパイプは,平面から見て蓋体中心から外方向に凸状に湾曲した複数の凸部と,前記蓋体の側部まで延伸する延伸部とを有し,
前記複数の凸部は,互いに連結されて略星形状の環状部を形成し,
前記延伸部は,当該環状部の一部に連結されていることを特徴とする,請求項6に記載の加熱処理装置。
The heat pipe has a plurality of convex portions that are convexly curved outward from the center of the lid as viewed from above, and an extending portion that extends to the side of the lid,
The plurality of convex portions are connected to each other to form a substantially star-shaped annular portion,
The heat treatment apparatus according to claim 6, wherein the extending portion is connected to a part of the annular portion.
少なくとも前記基板に対向する前記蓋体の内側上面には,フッ素系樹脂が被覆されていることを特徴とする,請求項1,2,3,4,5,6又は7のいずれかに記載の加熱処理装置。  The fluororesin is coated on at least the inner upper surface of the lid that faces the substrate, according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7. Heat treatment device. 前記蓋体の上部には,前記処理室に対して気体を供給又は排気するための配管が設けられており,
前記蓋体の内側には,前記気体が形成する気流を整流する整流板が設けられており,
前記整流板には,フッ素系樹脂が被覆されていることを特徴とする,請求項1,2,3,4,5,6,7又は8のいずれかに記載の加熱処理装置。
A pipe for supplying or exhausting gas to the processing chamber is provided at the upper part of the lid,
Inside the lid, a rectifying plate for rectifying the air flow formed by the gas is provided,
The heat treatment apparatus according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8, wherein the rectifying plate is coated with a fluorine-based resin.
基板を載置し加熱する熱板と,前記熱板上に載置された前記基板を上方から覆い処理室を形成する蓋体とを有する加熱処理装置を用いた加熱処理方法であって,
前記蓋体には,ヒートパイプが設けられており,
基板を処理室内の熱板上で加熱し,当該加熱が終了した後に基板を処理室外に搬出する工程を有し,
その後前記蓋体が上昇され,前記処理室が開放された状態で,前記熱板の設定温度が変更され前記熱板を所定の温度に降温する際に,前記ヒートパイプの一部を冷却して前記蓋体の降温速度を増大させる工程と,その後,前記蓋体が前記熱板の前記所定の温度に対する安定温度にまで降温したときに前記ヒートパイプの一部の冷却を停止する工程と,をさらに有することを特徴とする,加熱処理方法。
A heat treatment method using a heat treatment apparatus having a heat plate for placing and heating a substrate, and a lid that covers the substrate placed on the heat plate from above and forms a treatment chamber,
The lid is provided with a heat pipe,
A step of heating the substrate on a hot plate in the processing chamber and carrying the substrate out of the processing chamber after the heating is completed;
Thereafter the lid is raised, in a state in which the processing chamber is opened, when lowering the set temperature of the heating plate is changed the hot plate to a predetermined temperature, to cool a portion of said heat pipe Increasing the temperature drop rate of the lid, and then stopping cooling of a part of the heat pipe when the lid cools down to a stable temperature with respect to the predetermined temperature of the hot plate. A heat treatment method, further comprising:
前記熱板にガスを吹き付けながら前記熱板を前記所定の温度に降温することを特徴とする,請求項10に記載の加熱処理方法。The heat treatment method according to claim 10, wherein the temperature of the hot plate is lowered to the predetermined temperature while gas is blown onto the hot plate.
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