JP4014348B2 - Heat treatment device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板に塗布・現像処理を施して半導体装置等を製造する際に用いられる、基板を加熱する加熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの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、単にウエハという)にレジストを塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パターンが形成されている。
【0003】
このようなフォトリソグラフィー工程においては、レジスト塗布後の加熱処理(プリベーク)、露光後の加熱処理(ポストエクスポージャーベーク)、現像後の加熱処理(ポストベーク)等、種々の加熱処理が行われている。
【0004】
これらの加熱処理は、通常、筐体内にヒーターによって加熱される加熱プレート(ホットプレート)を配置してなるホットプレートユニットにより行われる。加熱処理に際しては、加熱プレートの表面に半導体ウエハが近接あるいは載置されるが、その際に、ウエハの全面にわたって均一な温度で加熱処理できるように、加熱プレートは、その載置面の全面にわたって温度が均一であること(面内均一性)が要求されている。
【0005】
このようなことから、加熱温度の面内均一性を良好に維持するために、加熱プレートに複数のリング状の発熱体を同心円状に設けて、その載置面における温度が周方向で略均一に維持するようにし、加熱処理時に加熱プレート上をカバーで覆い、その中に加熱プレートの外周から中央に向かう気流を形成し、カバーの中央から上方へ排気するようにしている。
【0006】
しかしながら、このような加熱プレートの外周から中央に向かう気流を形成する場合には、カバー中央から上方に排気する排気口に気体が集まって滞留するため、気体に塵や埃等が混入していると、滞留した気体から塵や埃等がウエハ上に落下し、パーティクル付着の原因となるおそれがある。また、このようにカバー中央から上方に排気する排気口に気体が滞留するため、ウエハの中央付近において加熱プレートからの熱が不均一に作用しやすい。さらに、カバーの中央に、排気機構を設ける必要があるため、装置自体の上下方向の寸法を大きくせざるを得ない。
【0007】
このような不都合を解消することができるホットプレートユニットとして、加熱プレート上にその一端から他端に向かう一方向の気流を形成するものが提案されている(例えば、特開平11−238661号公報)。このホットプレートユニットは加熱プレート上のカバーの一端に吸気口を設け他端に排気口を設ければよいため、加熱プレート上方に排気口を設ける必要がなく、排気口に滞留した気体から塵や埃がウエハ上面に落下するおそれがない。また、カバー中央から排気する必要がないため、加熱プレートからの熱がウエハの中央付近に不均一に作用することがない。さらに、カバー中央に、排気機構を設ける必要がないため、装置自体の上下方向の寸法を小さくすることができる。
【0008】
このようなタイプのホットプレートユニットは、矩形の加熱プレートが配置され、この加熱プレート内に複数の直線状の発熱体が気流に対して垂直な方向に平行に配列されているが、一つの直線状の発熱体は必ずしも抵抗値が均一ではなく、一つの発熱体の中で発熱量のばらつきが生じる。しかも、気流に垂直な方向は気流による熱移動が生じ難いたい。したがって、加熱プレートにおいて気流に対して垂直な方向に温度ばらつきが生じやすいという問題がある。
【0009】
このようなばらつきを抑制するため、一つの発熱体に複数の制御チャンネルを設けることも考えられるが、加熱プレート全体として、制御チャンネルの数が多くなり過ぎて、発熱体の制御が極めて複雑になってしまう。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、複雑な制御を行わなくても加熱プレートの温度均一性を良好にすることができる加熱処理装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、第1に、基板を所定温度に加熱処理する加熱処理装置であって、その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱する複数の発熱体と、これら発熱体の間に配置された複数のヒートパイプとを具備し、前記複数の発熱体は直線状をなし、それぞれ略平行に配列され、前記複数のヒートパイプは直線状をなし、それぞれ前記隣接する発熱体の間に発熱体に対して略平行に配列されていることを特徴とする加熱処理装置を提供する。
【0012】
本発明は、第2に、基板を所定温度に加熱処理する加熱処理装置であって、その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱する複数の発熱体と、これら発熱体の間に配置された複数のヒートパイプと、前記加熱プレート上にその一端から他端に向かう一方向の気流を形成する一方向流形成手段とを具備し、前記複数の発熱体は直線状をなし、それぞれ前記一方向流形成手段により形成される気流の向きに対して略垂直に配列され、前記複数のヒートパイプは直線状をなし、それぞれ前記隣接する発熱体の間に発熱体に対して略平行に配列されていることを特徴とする加熱処理装置を提供する。
【0013】
上記本発明の第1によれば、加熱プレートに配置された複数の発熱体の間に複数のヒートパイプを配置するが、ヒートパイプは、内部に充填した作動液の蒸発現象と凝縮現象を利用して、一端から他端に大量の熱を容易に輸送する機能、およびその中に温度の高低がある場合に速やかに熱を輸送して温度を均一化する機能を有するため、一つの発熱体において抵抗値が不均一であってその発熱量が不均一となるような場合であっても、隣接する発熱体の間に配置されたヒートパイプの温度均一化作用により、一つの発熱体に複数の制御チャンネルを設けるといった複雑な制御を行わなくても発熱体の周囲の温度を均一に維持することができ、加熱プレートの温度均一性を良好にすることができる。また、このようなヒートパイプの温度均一化作用により、発熱体の抵抗値のばらつきが大きく従来不良品となっていた加熱プレートを使用できる可能性があり、装置歩留を高めることができる。さらに、複数の発熱体が隣接して配置されている場合には、一つの発熱体の温度を均一に維持するように制御しても、隣接する発熱体からの熱の影響を受け、一つの発熱体の温度が上昇して隣接する発熱体と相互に干渉し合うことがあったが、本発明によれば、隣接する発熱線の間に、ヒートパイプが配置されているため、隣接する発熱線の熱的な影響を排除して、相互干渉をなくすことができ、発熱線の温度制御の容易化を図ることができる。
【0014】
また、上記本発明の第2によれば、一方向流形成手段により加熱プレート上にその一端から他端に向かう一方向の気流を形成する一方向流タイプの加熱処理装置において、複数の直線状をなす発熱体をそれぞれ一方向流形成手段により形成される気流の向きに対して略垂直に配列し、複数の直線状をなすヒートパイプを、それぞれ隣接する発熱体の間に発熱体に対して略平行に配列するので、ヒートパイプの均熱化作用により、発熱体の抵抗値のばらつきによって温度ばらつきが生じやすい一方向流タイプの加熱処理装置において、複雑な制御を行うことなく加熱プレートの温度均一性を良好にすることができる。
【0015】
本発明は、第3に、基板を所定温度に加熱処理する加熱処理装置であって、その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱する複数の発熱体と、前記各発熱体をそれぞれ収容する複数のヒートパイプとを具備し、前記複数のヒートパイプは、それぞれ、前記発熱体を収容する内管と、この内管を包囲する外管と、これら内管と外管との間に充填された作動液とを有することを特徴とする加熱処理装置を提供する。
【0016】
本発明は、第4に、基板を所定温度に加熱処理する加熱処理装置であって、その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱する複数の発熱体と、前記各発熱体をそれぞれ収容する複数のヒートパイプと、前記加熱プレート上にその一端から他端に向かう一方向の気流を形成する一方向流形成手段とを具備し、前記複数のヒートパイプは直線状をなし、前記一方向流形成手段により形成される気流の向きに対して略垂直に配列され、それぞれ、前記発熱体を収容する内管と、この内管を包囲する外管と、これら内管と外管との間に充填された作動液とを有し、前記複数の発熱体は直線状をなし、それぞれ直線状をなす内管に沿って配置されていることを特徴とする加熱処理装置を提供する。
【0017】
上記本発明の第3および第4によれば、二重管構造のヒートパイプの内管内に発熱体を挿入した構造のヒートパイプを加熱プレートに複数配列するので、ヒートパイプの温度均一化作用を一層有効に発揮することができるので、加熱プレートの温度均一性を一層良好にすることができる。また、このように発熱体をヒートパイプの内部に設けることにより、発熱体の配置密度を高くすることができる。また、発熱体とヒートパイプとを一体化しているので、組み立てが容易である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るホットプレートユニットが搭載されたウエハのレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図2はその正面図、図3はその背面図である。
【0019】
この処理システムは、搬送ステーションであるカセットステーション10と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション11と、処理ステーション11と隣接して設けられる露光装置(図示せず)との間でウエハWを受け渡すためのインターフェイス部12とを具備している。
【0020】
上記カセットステーション10は、被処理体としての半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)Wを複数枚例えば25枚単位でウエハカセットCRに搭載された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入またはこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハカセットCRと処理ステーション11との間でウエハWの搬送を行うためのものである。
【0021】
このカセットステーション10においては、図1に示すように、カセット載置台20上に図中X方向に沿って複数(図では4個)の位置決め突起20aが形成されており、この突起20aの位置にウエハカセットCRがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション11側に向けて一列に載置可能となっている。ウエハカセットCRにおいてはウエハWが垂直方向(Z方向)に配列されている。また、カセットステーション10は、ウエハカセット載置台20と処理ステーション11との間に位置するウエハ搬送機構21を有している。このウエハ搬送機構21は、カセット配列方向(X方向)およびその中のウエハWのウエハ配列方向(Z方向)に移動可能なウエハ搬送用アーム21aを有しており、この搬送アーム21aによりいずれかのウエハカセットCRに対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送用アーム21aは、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション11側の第3の処理部G3に属するアライメントユニット(ALIM)およびエクステンションユニット(EXT)にもアクセスできるようになっている。
【0022】
上記処理ステーション11は、半導体ウエハWへ対して塗布・現象を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらにより半導体ウエハWが一枚ずつ処理される。この処理ステーション11は、図1に示すように、中心部に搬送路22aを有し、この中に主ウエハ搬送機構22が設けられ、ウエハ搬送路22aの周りに全ての処理ユニットが配置されている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれており、各処理部は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って多段に配置されている。
【0023】
主ウエハ搬送機構22は、図3に示すように、筒状支持体49の内側に、ウエハ搬送装置46を上下方向(Z方向)に昇降自在に装備している。筒状支持体49はモータ(図示せず)の回転駆動力によって回転可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置46も一体的に回転可能となっている。
【0024】
ウエハ搬送装置46は、搬送基台47の前後方向に移動自在な複数本の保持部材48を備え、これらの保持部材48によって各処理ユニット間でのウエハWの受け渡しを実現している。
【0025】
また、図1に示すように、この実施の形態においては、4個の処理部G1,G2,G3,G4がウエハ搬送路22aの周囲に実際に配置されており、処理部G5は必要に応じて配置可能となっている。
【0026】
これらのうち、第1および第2の処理部G1,G2はシステム正面(図1において手前)側に並列に配置され、第3の処理部G3はカセットステーション10に隣接して配置され、第4の処理部G4はインターフェイス部12に隣接して配置されている。また、第5の処理部G5は背面部に配置可能となっている。
【0027】
第1の処理部G1では、ウエハWにレジストを塗布するレジスト塗布ユニット(COT)およびレジストのパターンを現像する現像ユニット(DEV)が下から順に2段に重ねられている。第2の処理部G2も同様に、2台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布ユニット(COT)および現像ユニット(DEV)が下から順に2段に重ねられている。
【0028】
第3の処理部G3においては、図3に示すように、ウエハWを載置台SPに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわちレジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニット(AD)、位置合わせを行うアライメントユニット(ALIM)、ウエハWの搬入出を行うエクステンションユニット(EXT)、冷却処理を行うクーリングユニット(COL)、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハWに対して加熱処理を行う4つのホットプレートユニット(HP)が下から順に8段に重ねられている。なお、アライメントユニット(ALIM)の代わりにクーリングユニット(COL)を設け、クーリングユニット(COL)にアライメント機能を持たせてもよい。
【0029】
第4の処理部G4も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット(COL)、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)、エクステンションユニット(EXT)、クーリングユニット(COL)、および4つのホットプレートユニット(HP)が下から順に8段に重ねられている。
【0030】
主ウエハ搬送機構22の背部側に第5の処理部G5を設ける場合には、案内レール25に沿って主ウエハ搬送機構22から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第5の処理部G5を設けた場合でも、これを案内レール25に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構22に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【0031】
上記インターフェイス部12は、奥行方向(X方向)については、処理ステーション11と同じ長さを有している。図1、図2に示すように、このインターフェイス部12の正面部には、可搬性のピックアップカセットCRと定置型のバッファカセットBRが2段に配置され、背面部には周辺露光装置23が配設され、中央部には、ウエハ搬送機構24が配設されている。このウエハ搬送機構24は、ウエハ搬送用アーム24aを有しており、このウエハ搬送用アーム24aは、X方向、Z方向に移動して両カセットCR,BRおよび周辺露光装置23にアクセス可能となっている。また、このウエハ搬送用アーム24aは、θ方向に回転可能であり、処理ステーション11の第4の処理部G4に属するエクステンションユニット(EXT)や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台(図示せず)にもアクセス可能となっている。
【0032】
このようなレジスト塗布現像処理システムにおいては、まず、カセットステーション10において、ウエハ搬送機構21のウエハ搬送用アーム21aがカセット載置台20上の未処理のウエハWを収容しているウエハカセットCRにアクセスして、そのカセットCRから一枚のウエハWを取り出し、第3の処理部G3のエクステンションユニット(EXT)に搬送する。
【0033】
ウエハWは、このエクステンションユニット(EXT)から、主ウエハ搬送機構22のウエハ搬送装置46により、処理ステーション11に搬入される。そして、第3の処理部G3のアライメントユニット(ALIM)によりアライメントされた後、アドヒージョン処理ユニット(AD)に搬送され、そこでレジストの定着性を高めるための疎水化処理(HMDS処理)が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハWは、ウエハ搬送装置46により、クーリングユニット(COL)に搬送されて冷却される。
【0034】
アドヒージョン処理が終了し、クーリングユニット(COL)で所定の温度に冷却さたウエハWは、引き続き、ウエハ搬送装置46によりレジスト塗布ユニット(COT)に搬送され、そこで塗布膜が形成される。塗布処理終了後、ウエハWは処理部G3,G4のいずれかのホットプレートユニット(HP)内でプリベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット(COL)にて所定の温度に冷却される。
【0035】
冷却されたウエハWは、第3の処理部G3のアライメントユニット(ALIM)に搬送され、そこでアライメントされた後、第4の処理部群G4のエクステンションユニット(EXT)を介してインターフェイス部12に搬送される。
【0036】
インターフェイス部12では、周辺露光装置23により余分なレジスト除去のための周辺露光がウエハ周縁の例えば1mmの部分について施された後、インターフェイス部12に隣接して設けられた露光装置(図示せず)により所定のパターンに従ってウエハWのレジスト膜に露光処理が施される。
【0037】
露光後のウエハWは、再びインターフェイス部12に戻され、ウエハ搬送機構24により、第4の処理部G4に属するエクステンションユニット(EXT)に搬送される。そして、ウエハWは、ウエハ搬送装置46により、いずれかのホットプレートユニット(HP)に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット(COL)により所定の温度に冷却される。
【0038】
その後、ウエハWは現像ユニット(DEV)に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われる。現像処理終了後、ウエハWはいずれかのホットプレートユニット(HP)に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット(COL)により所定温度に冷却される。このような一連の処理が終了した後、第3処理ユニット群G3のエクステンションユニット(EXT)を介してカセットステーション10に戻され、いずれかのウエハカセットCRに収容される。
【0039】
次に、図4から図7を参照して本発明の第1の実施形態に係るホットプレートユニットについて説明する。図4は本発明の第1の実施形態に係るホットプレートユニットを模式的に示す断面図、図5はその制御系を示すブロック図、図6は図4のホットプレートユニットの加熱プレート部分を模式的に示す斜視図、図7は図4のホットプレートユニットに設けられたヒートパイプを一部切り欠いて示す模式図である。
【0040】
ホットプレートユニット(HP)は、ケーシング50を有し、その内部の下側には矩形状をなす加熱プレート51が配置されている。加熱プレート51は、表面がウエハ対向面となるフェイスプレート52と、その下側に設けられたボトムプレート53とを有している。フェイスプレート52の表面にはプロキシミティピン54が設けられており、このプロキシミティピン54上に加熱プレート51のフェイスプレート52の表面に近接した状態でウエハWが載置されるようになっている。
【0041】
ボトムプレート53の上面には、複数の直線状の発熱体60が略平行に配列されており、ボトムプレート53の上にフェイスプレート52が配置されることにより、これら発熱体60が加熱プレート51に埋設された状態となる。そして、これら発熱体60は通電されることにより発熱し、加熱プレート51を加熱してウエハWを昇温するようになっている。この場合に、各直線状発熱体60への通電量はそれぞれ独立に制御可能であることが好ましい。
【0042】
加熱プレート51は支持部材55に支持されており、支持部材55内は空洞となっている。加熱プレート51には、その中央部に3つの(図4では2つのみ図示)貫通孔56が形成されており、これら貫通孔56にはウエハWを昇降させるための3本の昇降ピン57が昇降自在に設けられている。これら昇降ピン57は支持板58に支持されており、この支持板58を介して支持部材55の側方に設けられたシリンダー59により昇降されるようになっている。
【0043】
加熱プレート51および支持部材55の周囲にはそれらを包囲支持するサポートリング61が設けられており、このサポートリング61の上には上下動自在のカバー62が設けられている。そして、このカバー62がサポートリング61の上面まで降下した状態でシールリング63により外部から密閉された処理室Sが形成される。
【0044】
加熱プレート51の一方側には、加熱プレート51の略一辺の幅を有し、処理室S内に不活性ガス、空気等の気体を供給するための気体供給ノズル64が設けられ、この気体供給ノズル64には、不活性ガス、空気等の気体を供給するための気体供給管65が接続されている。この気体供給管65には、通流する気体の流量および流速を調整するための電磁弁66が介装されている。
【0045】
一方、加熱プレート51の他方側には、加熱プレート51の略一辺の幅を有し、処理室S内の気体を排出するための排気ノズル67が設けられ、この排気ノズル67には、排気管68が接続されている。この排気管68には、排気量を調整するための電磁弁69が介装されている。
【0046】
そして、気体供給ノズル64から処理室Sへ供給された気体は排気ノズル67から排気され、処理室S内には図4に矢印で示すような加熱プレート51の一端側から他端側に向かう一方向の気流が形成される。
【0047】
加熱プレート51のフェースプレート52内の適宜箇所には、複数の温度センサー70が設けられ、これにより加熱プレート51の温度が計測されるようになっている。この温度センサー70からの検出信号は、図5に示すように、このホットプレートユニット(HP)を制御するためのユニットコントローラ71に送信され、その検出情報に基づいてコントローラ71から温調器72に制御信号が送信され、その制御信号に基づいて温調器72から発熱体電源74に出力調整信号が送信される。さらに、このユニットコントローラ71は、加熱処理に際して、シリンダー59に制御信号を送って昇降ピン57の昇降を制御するとともに、電磁弁66,69に制御信号を送って、気体供給ノズル64からの気体の供給量および排気ノズル67からの排気量を制御する。なお、ユニットコントローラ71は、塗布・現像システムのシステムコントローラ(図示略)からの指令に基づいて制御信号を出力するようになっている。
【0048】
ユニットコントローラ71による発熱体60の制御は、各直線状発熱体60への通電量がそれぞれ独立に制御可能である場合に、加熱プレート51上に形成される一方向の気流の上流側に位置する発熱体と下流側に位置する発熱体とで供給する電流を変化させるように制御することが好ましい。すなわち、矩形の加熱プレート51において、複数の発熱体60がそれぞれ直線状であって略平行に配列され、加熱プレート51上に一方向の気流が発熱体60に対して略垂直方向に流れるように構成され、さらに、ウエハWはプロキシミティピン54によって載置面から若干離間されているため、供給された気体がウエハWの裏面側にも流れて、ウエハWの下流側ほど多くの気体が滞留し、発熱体60の供給電流が同じであると、ウエハWの下流側ほど温度が若干上昇するといったことがある。したがって、ユニットコントローラ71によって発熱体60を制御する際には、気流の上流側に位置する発熱体と下流側に位置する発熱体とで供給する電流を変化させる。具体的には、気流の下流側に位置する発熱体60よりも上流側に位置する発熱体60により多くの電流を供給するように、ユニットコントローラ71により電源74を制御することが好ましい。これにより、加熱プレート51の温度は、気流の方向(すなわち、発熱体60に対して略垂直方向)で均一に維持される。
【0049】
加熱プレート51に設けられた直線状をなす複数の発熱体60の間には、複数の直線状のヒートパイプ80が配列されている。具体的には、図4に示すように、ヒートパイプ80は、ボトムプレート53の上面に形成された凹部に嵌め込まれており、図6の模式的な斜視図に示すように、発熱体60に対して平行に上記一方向の気流の方向に対して垂直に配置されている。これら複数のヒートパイプ80および発熱体60は、それぞれ略等間隔で設けられることが好ましい。
【0050】
この直線状のヒートパイプ80は、図7に示すように、両端を閉塞した筒状の金属、例えば銅または銅合金からなる外殻部材としてのコンテナ81と、その内周壁に設けられた例えば網状部材のウイック82とを有し、その中に水などの作動液が充填された密閉構造を有している。ウィック82は毛細管現象を利用して作動液を移動させる機能を有している。この直線状のヒートパイプ80は、内部に充填した作動液の蒸発現象と凝縮現象を利用して、一端から他端に大量の熱を容易に輸送する機能、およびその中に温度の高低がある場合に速やかに熱を輸送して温度を均一化する機能を有する。具体的には、例えばヒートパイプ80の一端を加熱すると作動液が蒸発し、蒸気流となって低温部へ高速移動し、次いで管壁に接触して冷却されて凝縮する。凝縮液はウィック82の毛細管現象により加熱部へ戻る。なお、ウィック82を用いる代わりに凝縮液を重力で戻すこともできる。
【0051】
以上のように構成されたホットプレートユニット(HP)により加熱処理を行う際には、まず、ウエハ搬送装置46により、ウエハWがホットプレートユニット(HP)の筐体50内に搬入されて、突出した状態の昇降ピン57に受け渡され、この昇降ピン57が降下されて、ウエハWが加熱プレート51のフェースプレート52の表面に設けられたプロキシミティピン54に載置される。
【0052】
次いで、カバー62が降下されて処理室Sが形成され、電磁弁66,69が制御されて、処理室Sに加熱プレート51の一端側から他端側に向かう一方向の気流が形成される。
【0053】
このような一方向の気流が形成された状態で、発熱体60に給電することにより、加熱プレート51上のウエハWを加熱処理する。このように加熱プレート51の上面に一方向の気流を形成するので、カバー62の中央部に排気口が設けられておらず、滞留した気体から塵や埃がウエハ上面に落下するといったことがない。また、ウエハWの中央付近の上方に気体が滞留することがないため、加熱プレート51からの熱がウエハWの中央付近に不均一に作用することがない。さらに、カバー62に不活性ガス等の排気構造が設けられる必要がないため装置自体の上下方向の寸法を小さくすることができる。
【0054】
この場合に、一つの直線状の発熱体60は必ずしも抵抗値が均一ではなく、一つの発熱体60の中で発熱量のばらつきが生じ、しかも、発熱体60は熱移動が生じ難い気流に垂直な方向に配置されているので、加熱プレート51において気流に対して垂直な方向に温度ばらつきが生じやすいが、本実施形態では発熱体60の間に略平行にヒートパイプ80が設けられているので、ヒートパイプ80の温度均一化作用により、発熱体60の周囲の温度を均一に維持することができ、加熱プレート51の温度均一性を良好にすることができる。したがって、一つの発熱体内において複数の制御チャンネルを設けるといった複雑な制御を行わなくても、一つの発熱体に対して一つの制御チャンネルがあれば十分である。そして温度センサー70も各発熱体60に対応して設ければ十分である。
【0055】
また、発熱体60で抵抗値のばらつきが大きく従来不良品となっていた加熱プレートであっても、ヒートパイプ80の温度の均一化作用により、この抵抗値のばらつきに起因する発熱量の不均一の影響を排除することができるため、製品として用いることができる可能性があり、製品の歩留まりを向上することができる。
【0056】
さらに、複数の発熱体60が隣接して配置されていると、一つの発熱体60の温度を均一に維持するように制御しても、隣接する発熱体60からの熱の影響を受け、一つの発熱体60の温度が上昇して隣接する発熱体60と相互に干渉し合うことがあるが、本実施形態によれば、隣接する発熱体60の間に、ヒートパイプ80が配置されているため、隣接する発熱体60の熱的な影響を排除して、相互干渉をなくすことができ、発熱体60の温度制御の容易化を図ることができる。
【0057】
さらにまた、このような矩形の加熱プレート51に円形のウエハWを載置する場合には、ウエハWの端部はウエハWが存在しない載置面からの熱の影響を受けて、その温度がウエハWの中央部に比べて上昇しやすく、ウエハWの端部と中央部との温度の均一性を維持し難いが、発熱体60の間に配置されたヒートパイプ80の温度の均一化作用により、このような不都合も回避することができる。
【0058】
このようにしてウエハWの加熱処理が終了した後、カバー62が上方に移動されて、ウエハWが昇降ピン57により持ち上げられ、ウエハ搬送装置46に受け渡されて、ホットプレートユニット(HP)から搬出され、次工程のユニットに搬送される。
【0059】
以上の例では、気流に対して垂直な方向にヒートパイプ80を設け、その温度均一化作用により、気流に対して垂直な方向の温度均一化を図ったが、図8に示すように、例えば加熱プレート51の裏面側に、気流方向(すなわち、発熱体60に対して略垂直方向)に沿って複数(一本のみ図示)の垂直ヒートパイプ83を設け、その温度均一化作用により気流方向の温度均一化を図ってもよい。すなわち、加熱プレート51において気流方向に温度の不均一が生じた場合でも、この垂直ヒートパイプ83の温度均一化作用により、その不均一を解消することができ、加熱プレート51の温度の均一性を一層向上させることができる。なお、垂直ヒートパイプ83の構造は、図7に示したヒートパイプ80と同様である。
【0060】
次に、図9および図10を参照して本発明の第2の実施形態に係るホットプレートユニットについて説明する。図9は本発明の第2の実施形態に係るホットプレートユニットの主要部を模式的に示す断面図であり、図10はそれに用いられる二重管型ヒートパイプを示す斜視図である。
【0061】
第2の実施形態では、第1の実施形態で用いたヒートパイプ80に代えて、直線状をなす二重管型ヒートパイプ85を用いており、この複数の二重管型ヒートパイプ85はボトムプレート53の上面に略平行に配列されている。この二重管型ヒートパイプ85は、図10に示すように、内管86と、この内管86を包囲する外管87と、この内管86および外管87の間に設けられたウイック88を有しており、水などの作動液が充填されている。そして、直線状の発熱体60が、内管86内にその長手方向に沿って挿入されている。したがって、この二重管型ヒートパイプ85も、作動液の蒸発現象と凝縮現象を利用して、一端から他端に大量の熱を容易に輸送する機能、およびその中に温度の高低がある場合に速やかに熱を輸送して温度を均一化する機能を有する。
【0062】
したがって、本第2実施の形態でも、発熱体60において抵抗値のばらつきにより、発熱量のばらつきが生じたとしても、この二重管型ヒートパイプ85の温度均一化作用により、発熱体60の周囲の温度を均一に維持することができ、加熱プレート51の温度均一性を良好にすることができる。この場合に、発熱体60はヒートパイプ85の内部に設けられているので、ヒートパイプ85の温度均一化作用を一層有効に発揮させることができ、発熱体60の発熱量のばらつきを一層小さくすることができる。また、このように発熱体60をヒートパイプ85の内部に設けることにより、発熱体60の配置密度を高くすることができる。さらに、発熱体60とヒートパイプ85とを一体化しているので、組み立てが容易である。
【0063】
次に、図11から図13を参照して、本発明の第3の実施形態に係るホットプレートユニットについて説明する。図11は本発明の第3の実施形態に係るホットプレートユニットを模式的に示す断面図であり、図12は図11のホットプレートユニットの加熱プレート部分を模式的に示す斜視図であり、図13は図11のホットプレートユニットに設けられたリング状のヒートパイプを一部切り欠いて示す模式図である。
【0064】
本第3実施の形態では、円形の加熱プレート51’が設けられており、この加熱プレート51’はフェイスプレート52’およびボトムプレート53’からなっている。加熱プレート51’は支持部材55’に支持されており、支持部材55’内は空洞となっている。加熱プレート51’および支持部材55’の周囲には、それらを包囲するサポートリング61’が設けられており、このサポートリング61’の上には上下動自在のカバー62’が設けられている。そして、このカバー62’がサポートリング61’の上面まで降下した状態でシールリング63’により外部から密閉された処理室S’が形成される。また、カバー62’は、外側から中心部に向かって次第に高くなるような円錐状をなし、中央の頂上部には排気管94に接続された排気口93を有している。
【0065】
サポートリング61’の上端には加熱プレート51’に沿って、処理室S’に不活性ガスまたは空気等の気体を供給するための気体供給口91が設けられている。気体供給口91は加熱プレート51’の外周に沿って多数設けられていてもよく、リング状であってもよい。気体供給口91には、気体を供給するための気体供給路92が接続されている。したがって、気体供給口91から処理室S’に供給された気体は排気口93から排気管94を介して排気され、処理室S’には加熱プレート51’の周囲から中央に向かう気流が形成される。
【0066】
ボトムプレート53’の上面には、複数のリング状の発熱体90が略同心円状に配列されおり、ボトムプレート53’の上にフェイスプレート52’が配置されることにより、これら発熱体90が加熱プレート51’に埋設された状態となる。そして、これら発熱体90は図示しない電源から通電されることにより発熱し、加熱プレート51を加熱してウエハWを昇温するようになっている。この場合に、各リング状発熱体90への通電量はそれぞれ独立に制御可能であることが好ましい。
【0067】
加熱プレート51’のフェースプレート52’内の適宜箇所には、複数の温度センサー70が設けられ、これにより加熱プレート51’の温度が計測されるようになっている。この温度センサー70からの検出信号は、第1の実施形態と同様、図5に示すホットプレートユニット(HP)を制御するためのユニットコントローラ71に送信され、その検出情報に基づいてコントローラ71から温調器72に制御信号が送信され、その制御信号に基づいて温調器72から発熱体電源74に出力調整信号が送信され、発熱体90の出力が制御される。
【0068】
ユニットコントローラ71による発熱体90の制御は、各リング状発熱体90への通電量がそれぞれ独立に制御可能である場合に、処理室S’に形成される気流の上流側に位置する外周側の発熱体と下流側に位置する中央部の発熱体とで供給する電流を変化させるように制御することが好ましい。すなわち、ウエハWはプロキシミティピン54によって載置面から若干離間されているため、供給された気体はウエハWの裏面側にも流れて、ウエハWの下流側ほど(すなわち、ウエハWの中央部ほど)多くの気体が滞留し、リング状の発熱体90の供給電流が同じであると、ウエハWの下流側ほど(すなわち、ウエハWの中央部ほど)温度が若干上昇するといったことがある。したがって、ユニットコントローラ71によって発熱体90を制御する際には、気流の上流側(すなわち、ウエハWの外周側)に位置する発熱体と下流側(すなわち、ウエハWの中央部)に位置する発熱体とで供給する電流を変化させる。具体的には、気流の下流側(すなわち、ウエハWの中央)に位置するリング状の発熱体90よりも、不活性ガス等の上流側(すなわち、ウエハWの外周側)に位置するリング状の発熱体90に、より多くの電流を供給するように、ユニットコントローラ71により電源74が制御することが好ましい。これにより、ウエハWの温度は、不活性ガス等の流れ方向(すなわち、ウエハWの周縁から中央方向)に均一に維持される。
【0069】
加熱プレート51’に設けられたリング状をなす複数の発熱体90の間には、複数のリング状のヒートパイプ95が配列されている。このリング状のヒートパイプは、図13に示すように、リング状をなす筒状の金属、例えば銅または銅合金からなるコンテナ96と、その内周壁に設けられたウイック97とを有し、その中に水などの作動液が充填された密閉構造を有している。ウィック97は毛細管現象を利用して作動液を移動させる機能を有している。このリング状のヒートパイプ95は、内部に充填した作動液の蒸発現象と凝縮現象を利用して、大量の熱を容易に輸送する機能、およびその中に温度の高低がある場合に速やかに熱を輸送して温度を均一化する機能を有する。具体的には、例えばヒートパイプ95の一部を加熱すると作動液が蒸発し、蒸気流となって低温部へ高速移動し、次いで管壁に接触して冷却されて凝縮する。凝縮液はウィック97の毛細管現象により加熱部へ戻る。
【0070】
以上のように構成されたホットプレートユニット(HP)により加熱処理を行う際には、まず、ウエハ搬送装置46により、ウエハWがホットプレートユニット(HP)の筐体50内に搬入されて、突出した状態の昇降ピン57に受け渡され、この昇降ピン57が降下されて、ウエハWが加熱プレート51’のフェースプレート52’の表面に設けられたプロキシミティピン54’に載置される。
【0071】
次いで、カバー62’が降下されて処理室S’が形成され、気体供給口91から処理室S’に気体が供給され、中央の排気口93から排気され、加熱プレート51’の周囲から中央に向かう気流が形成される。
【0072】
このような一方向の気流が形成された状態で、発熱体90に給電することにより、加熱プレート51’上のウエハWを加熱処理する。
【0073】
この場合に、一つのリング状の発熱体90は必ずしも抵抗値が均一ではなく、一つの発熱体90の中で発熱量のばらつきが生じ、発熱体90の配置方向に沿って加熱プレート51’に温度のばらつきが生じるおそれがあるが、本実施形態ではリング状の発熱体90の間にリング状のヒートパイプ95が設けられているので、ヒートパイプ95の温度均一化作用により、発熱体90の周囲の温度を均一に維持することができ、加熱プレート51’の温度均一性を良好にすることができる。したがって、一つの発熱体内において複数の制御チャンネルを設けるといった複雑な制御を行わなくても、一つの発熱体に対して一つの制御チャンネルがあれば十分である。そして温度センサー70も各発熱体90に対応して設ければ十分である。また、隣接するリング状の発熱体90の間に、リング状のヒートパイプ95が配置されているため、隣接するリング状の発熱体90の熱的な影響を排除して、相互干渉をなくすことができ、発熱体90の温度制御の容易化を図ることができる。
【0074】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、発熱体およびヒートパイプを直線状またはリング状にしたが、これに限らず他の形状であってもよい。また、加熱処理装置の構造としても上記実施形態において例示したホットプレートユニットに限るものではなく種々の形態が可能である。さらに、レジスト塗布・現像処理システムの加熱処理について示したが、それ以外に用いられる加熱処理に適用することも可能である。さらにまた、上記実施形態ではウエハをプロキシミティピン上に載置して間接的に加熱を行った場合について示したが、ウエハを加熱プレート上に直接載置して加熱してもよい。さらにまた、上記実施形態では基板として半導体ウエハを用いた場合について説明したが、半導体ウエハ以外の他の被処理基板、例えばLCD基板の加熱処理を行う場合についても適用可能である。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加熱プレートに配置された複数の発熱体の間に複数のヒートパイプを配置するが、ヒートパイプは温度均一化作用を有するため、一つの発熱体において抵抗値が不均一であってその発熱量が不均一となるような場合であっても、隣接する発熱体の間に配置されたヒートパイプの温度均一化作用により、一つの発熱体に複数の制御チャンネルを設けるといった複雑な制御を行わなくても発熱体の周囲の温度を均一に維持することができ、加熱プレートの温度均一性を良好にすることができる。また、このようなヒートパイプの温度均一化作用により、発熱体の抵抗値のばらつきが大きく従来不良品となっていた加熱プレートを使用できる可能性があり、装置歩留を高めることができる。さらに、複数の発熱体が隣接して配置されている場合には、一つの発熱体の温度を均一に維持するように制御しても、隣接する発熱体からの熱の影響を受け、一つの発熱体の温度が上昇して隣接する発熱体と相互に干渉し合うことがあったが、本発明によれば、隣接する発熱線の間に、ヒートパイプが配置されているため、隣接する発熱線の熱的な影響を排除して、相互干渉をなくすことができ、発熱線の温度制御の容易化を図ることができる。
【0076】
また、本発明によれば、一方向流形成手段により加熱プレート上にその一端から他端に向かう一方向の気流を形成する一方向流タイプの加熱処理装置において、複数の直線状をなす発熱体をそれぞれ一方向流形成手段により形成される気流の向きに対して略垂直に配列し、複数の直線状をなすヒートパイプを、それぞれ隣接する発熱体の間に発熱体に対して略平行に配列するので、ヒートパイプの均熱化作用により、発熱体の抵抗値のばらつきによって温度ばらつきが生じやすい一方向流タイプの加熱処理装置において、複雑な制御を行うことなく加熱プレートの温度均一性を良好にすることができる。
【0077】
さらに、本発明によれば、二重管構造のヒートパイプの内管内に発熱体を挿入した構造のヒートパイプを加熱プレートに複数配列するので、ヒートパイプの温度均一化作用を一層有効に発揮することができるので、加熱プレートの温度均一性を一層良好にすることができる。また、このように発熱体をヒートパイプの内部に設けることにより、発熱体の配置密度を高くすることができる。また、発熱体とヒートパイプとを一体化しているので、組み立てが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加熱処理装置の一実施形態であるホットプレートユニットを備えた半導体ウエハのレジスト塗布現像処理システムの全体構成を示す平面図。
【図2】本発明の加熱処理装置の一実施形態であるホットプレートユニットを備えた半導体ウエハのレジスト塗布現像処理システムの全体構成を示す正面図。
【図3】本発明の加熱処理装置の一実施形態であるホットプレートユニットを備えた半導体ウエハのレジスト塗布現像処理システムの全体構成を示す背面図。
【図4】本発明の第1の実施形態に係るホットプレートユニットを模式的に示す断面図。
【図5】図4のホットプレートユニットの制御系を示す図。
【図6】図4のホットプレートユニットの加熱プレート部分を模式的に示す斜視図。
【図7】図4のホットプレートに設けられたヒートパイプを一部切り欠いて示す模式図。
【図8】本発明の第1の実施形態に係るホットプレートユニットの変形例を模式的に示す断面図。
【図9】本発明の第2の実施形態に係るホットプレートユニットの主要部を模式的に示す断面図。
【図10】図9のホットプレートユニットに用いられる二重管型ヒートパイプを示す斜視図。
【図11】本発明の第3の実施形態に係るホットプレートユニットを模式的に示す断面図。
【図12】図11のホットプレートユニットの加熱プレート部分を模式的に示す斜視図。
【図13】図11のホットプレートユニットに設けられたリング状のヒートパイプを一部切り欠いて示す模式図。
【符号の説明】
51,51’;加熱プレート
54,54’;プロキシミティピン
57;昇降ピン
60,90;発熱体
62、62’;カバー
64;気体供給ノズル
65;気体供給管
66;電磁弁
67;排気ノズル
68;排気管
69;電磁弁
70;温度センサー
71;ユニットコントローラ(制御手段)
72;温調器(制御手段)
74;発熱体電源
80;直線状ヒートパイプ
85;二重管ヒートパイプ
86;内管
87;外管
95;リング状ヒートパイプ
S;処理室
W;半導体ウエハ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat treatment apparatus for heating a substrate, which is used when a semiconductor device or the like is manufactured by applying and developing a substrate such as a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
In a photolithography process of a semiconductor device, a resist is applied to a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer), a resist film formed thereby is exposed according to a predetermined circuit pattern, and the exposure pattern is developed. Thus, a circuit pattern is formed on the resist film.
[0003]
In such a photolithography process, various heat treatments such as heat treatment after resist application (pre-baking), heat treatment after exposure (post-exposure baking), heat treatment after development (post-baking), and the like are performed. .
[0004]
These heat treatments are usually performed by a hot plate unit in which a heating plate (hot plate) heated by a heater is disposed in the casing. During the heat treatment, the semiconductor wafer is placed close to or placed on the surface of the heating plate. At this time, the heating plate is placed over the entire surface of the placement surface so that the heat treatment can be performed at a uniform temperature over the entire surface of the wafer. The temperature is required to be uniform (in-plane uniformity).
[0005]
Therefore, in order to maintain the in-plane uniformity of the heating temperature, a plurality of ring-shaped heating elements are provided concentrically on the heating plate, and the temperature on the mounting surface is substantially uniform in the circumferential direction. The heating plate is covered with a cover during the heat treatment, and an air flow from the outer periphery of the heating plate to the center is formed therein, and the air is exhausted upward from the center of the cover.
[0006]
However, when forming an air flow from the outer periphery of the heating plate to the center, gas collects and stays in the exhaust port that exhausts upward from the center of the cover, so that dust, dust, or the like is mixed in the gas. Then, dust or dust from the staying gas may fall on the wafer and cause particle adhesion. Further, since the gas stays in the exhaust port that exhausts upward from the center of the cover in this way, the heat from the heating plate tends to act unevenly near the center of the wafer. Furthermore, since it is necessary to provide an exhaust mechanism at the center of the cover, the vertical dimension of the device itself must be increased.
[0007]
As a hot plate unit that can eliminate such an inconvenience, a unit that forms an airflow in one direction from one end to the other end on a heating plate has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-238661). . Since this hot plate unit only needs to provide an air inlet at one end of the cover on the heating plate and an air outlet at the other end, there is no need to provide an air outlet above the heating plate. There is no risk of dust falling on the upper surface of the wafer. Further, since there is no need to exhaust from the center of the cover, the heat from the heating plate does not act unevenly near the center of the wafer. Furthermore, since it is not necessary to provide an exhaust mechanism at the center of the cover, the vertical dimension of the device itself can be reduced.
[0008]
In this type of hot plate unit, a rectangular heating plate is arranged, and a plurality of linear heating elements are arranged in parallel to the direction perpendicular to the airflow in the heating plate. The resistance value of the heat generating element is not always uniform, and the amount of heat generation varies among the heat generating elements. Moreover, it is difficult for heat transfer to occur in the direction perpendicular to the airflow. Therefore, there is a problem that temperature variations tend to occur in the direction perpendicular to the airflow in the heating plate.
[0009]
In order to suppress such variations, it may be possible to provide a plurality of control channels in one heating element. However, as the entire heating plate, the number of control channels becomes too large, and the control of the heating element becomes extremely complicated. End up.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
This invention is made | formed in view of this situation, and it aims at providing the heat processing apparatus which can make the temperature uniformity of a heating plate favorable, without performing complicated control.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is, firstly, a heat treatment apparatus that heat-treats a substrate to a predetermined temperature, and a heating plate that heat-treats the substrate in the vicinity of or on the surface thereof, A plurality of heating elements that are arranged on the heating plate and generate heat when supplied with power, and a plurality of heat pipes arranged between the heating elements. The plurality of heating elements are linear and arranged substantially in parallel, and the plurality of heat pipes are linear and arranged between the adjacent heating elements and substantially parallel to the heating elements. ing A heat treatment apparatus characterized by the above is provided.
[0012]
Secondly, the present invention is a heat treatment apparatus for heat-treating a substrate to a predetermined temperature, and a heating plate for heat-treating the substrate close to or placed on the surface thereof, a heat plate disposed on the heat plate, and supplying power A plurality of heating elements that generate heat, a plurality of heat pipes disposed between the heating elements, and a unidirectional flow forming means for forming a one-way airflow from one end to the other end on the heating plate And the plurality of heating elements are linearly arranged, each being arranged substantially perpendicular to the direction of the airflow formed by the one-way flow forming means, and the plurality of heat pipes are linear. Provided is a heat treatment apparatus, wherein the heat treatment apparatus is arranged between the adjacent heat generating elements so as to be substantially parallel to the heat generating elements.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, a plurality of heat pipes are arranged between a plurality of heating elements arranged on a heating plate, and the heat pipe uses the evaporation phenomenon and the condensation phenomenon of the working fluid filled therein. One heating element has the function of easily transporting a large amount of heat from one end to the other and the function of quickly transporting heat and making the temperature uniform when there is high or low temperature in it. Even in the case where the resistance value is non-uniform and the amount of heat generated is non-uniform in FIG. Even if complicated control such as providing the control channel is not performed, the temperature around the heating element can be maintained uniformly, and the temperature uniformity of the heating plate can be improved. In addition, due to such a temperature equalizing action of the heat pipe, there is a possibility that a heating plate having a large variation in the resistance value of the heating element can be used, and the yield of the apparatus can be increased. In addition, when a plurality of heating elements are arranged adjacent to each other, even if the temperature of one heating element is controlled to be kept uniform, it is affected by the heat from the adjacent heating elements, Although the temperature of the heating element rose and sometimes interfered with the adjacent heating element, according to the present invention, since the heat pipe is arranged between the adjacent heating lines, the adjacent heating element By eliminating the thermal influence of the wires, mutual interference can be eliminated, and the temperature control of the heating wires can be facilitated.
[0014]
Further, according to the second aspect of the present invention, in the one-way flow type heat treatment apparatus in which the one-way flow forming means forms a one-way air flow from one end to the other end on the heating plate, a plurality of linear shapes Are arranged substantially perpendicular to the direction of the airflow formed by the unidirectional flow forming means, and a plurality of linear heat pipes are arranged between the adjacent heating elements with respect to the heating elements. Since the heat pipes are arranged in parallel, the temperature of the heating plate can be controlled without complicated control in a unidirectional flow type heat treatment device that tends to cause temperature variations due to variations in the resistance value of the heating element due to the heat equalization of the heat pipe Uniformity can be improved.
[0015]
Thirdly, the present invention is a heat treatment apparatus for heat-treating a substrate to a predetermined temperature, and a heating plate for heat-treating the substrate close to or placed on the surface thereof, and a heat plate disposed on the heat plate and supplied with power. A plurality of heat generating elements that generate heat, and a plurality of heat pipes that respectively accommodate the heat generating elements. The plurality of heat pipes each include an inner tube that accommodates the heat generating element, and the inner tube. And a working fluid filled between the inner tube and the outer tube. A heat treatment apparatus is provided.
[0016]
Fourthly, the present invention is a heat treatment apparatus for heat-treating a substrate to a predetermined temperature, a heating plate for heat-treating the substrate close to or placed on the surface thereof, and a heat plate disposed on the heating plate for power supply. A plurality of heat generating elements that generate heat, a plurality of heat pipes that respectively accommodate the heat generating elements, and a one-way flow forming unit that forms a one-way air flow from one end to the other end on the heating plate; The plurality of heat pipes are linear, arranged substantially perpendicular to the direction of the airflow formed by the one-way flow forming means, and each of the inner pipes containing the heating elements, An outer tube that surrounds the inner tube, and a working fluid filled between the inner tube and the outer tube, and the plurality of heating elements are linear, each along the inner tube that forms a straight line It is characterized by being arranged To provide a heat treatment apparatus.
[0017]
According to the third and fourth aspects of the present invention, since a plurality of heat pipes having a structure in which a heating element is inserted in the inner pipe of a double pipe structure heat pipe are arranged on the heating plate, the temperature equalizing action of the heat pipe is achieved. Since it can exhibit more effectively, the temperature uniformity of a heating plate can be made still better. In addition, by providing the heating elements inside the heat pipe in this way, the arrangement density of the heating elements can be increased. Moreover, since the heating element and the heat pipe are integrated, assembly is easy.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view showing a resist coating / development processing system for a wafer on which a hot plate unit according to an embodiment of the present invention is mounted, FIG. 2 is a front view thereof, and FIG. 3 is a rear view thereof.
[0019]
In this processing system, a wafer W is transferred between a
[0020]
The
[0021]
In the
[0022]
The
[0023]
As shown in FIG. 3, the main
[0024]
The
[0025]
Further, as shown in FIG. 1, in this embodiment, four processing units G 1 , G 2 , G 3 , G 4 Are actually arranged around the
[0026]
Of these, the first and second processing units G 1 , G 2 Are arranged in parallel on the front side of the system (front side in FIG. 1), and the third processing unit G 3 Is arranged adjacent to the
[0027]
First processing unit G 1 Then, a resist coating unit (COT) for coating a resist on the wafer W and a developing unit (DEV) for developing a resist pattern are stacked in two stages in order from the bottom. Second processing unit G 2 Similarly, a resist coating unit (COT) and a developing unit (DEV) are stacked in two stages from the bottom as two spinner type processing units.
[0028]
Third processing unit G 3 In FIG. 3, oven-type processing units that perform predetermined processing by placing the wafer W on the mounting table SP are stacked in multiple stages. That is, an adhesion unit (AD) that performs a so-called hydrophobic treatment for improving the fixability of the resist, an alignment unit (ALIM) that performs alignment, an extension unit (EXT) that carries in and out the wafer W, and a cooling process. A cooling unit (COL), four hot plate units (HP) that heat-treat the wafer W before and after the exposure process, and after the development process are stacked in eight stages in order from the bottom. A cooling unit (COL) may be provided instead of the alignment unit (ALIM), and the cooling unit (COL) may have an alignment function.
[0029]
Fourth processing unit G 4 Also, oven-type processing units are stacked in multiple stages. That is, a cooling unit (COL), an extension / cooling unit (EXTCOL), an extension unit (EXT), a cooling unit (COL), and four hot plate units (HP), which are wafer loading / unloading units equipped with cooling plates, Are stacked in 8 steps in order.
[0030]
On the back side of the main
[0031]
The
[0032]
In such a resist coating and developing system, first, in the
[0033]
The wafer W is transferred from the extension unit (EXT) to the
[0034]
After completion of the adhesion process, the wafer W cooled to a predetermined temperature by the cooling unit (COL) is subsequently transferred to the resist coating unit (COT) by the
[0035]
The cooled wafer W is transferred to the third processing unit G. 3 After being transferred to the alignment unit (ALIM) and aligned there, the fourth processing unit group G 4 Are transferred to the
[0036]
In the
[0037]
The exposed wafer W is returned to the
[0038]
Thereafter, the wafer W is transferred to a developing unit (DEV) where the exposure pattern is developed. After the development process is completed, the wafer W is transferred to one of the hot plate units (HP), subjected to a post-bake process, and then cooled to a predetermined temperature by the cooling unit (COL). After such a series of processing ends, the third processing unit group G 3 Is returned to the
[0039]
Next, the hot plate unit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a cross-sectional view schematically showing the hot plate unit according to the first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing its control system, and FIG. 6 is a schematic view of the heating plate portion of the hot plate unit of FIG. FIG. 7 is a schematic perspective view of the heat pipe provided in the hot plate unit of FIG.
[0040]
The hot plate unit (HP) has a
[0041]
A plurality of
[0042]
The
[0043]
A
[0044]
One side of the
[0045]
On the other hand, on the other side of the
[0046]
Then, the gas supplied from the
[0047]
A plurality of
[0048]
The control of the
[0049]
A plurality of
[0050]
As shown in FIG. 7, the
[0051]
When the heat treatment is performed by the hot plate unit (HP) configured as described above, first, the wafer W is loaded into the
[0052]
Next, the
[0053]
In a state where such a unidirectional airflow is formed, the wafer W on the
[0054]
In this case, the resistance value of one
[0055]
Further, even in the case of a heating plate that has a large variation in resistance value in the
[0056]
Further, when a plurality of
[0057]
Furthermore, when the circular wafer W is placed on such a
[0058]
After the heat treatment of the wafer W is completed in this way, the
[0059]
In the above example, the
[0060]
Next, a hot plate unit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the main part of a hot plate unit according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a perspective view showing a double-pipe heat pipe used therefor.
[0061]
In the second embodiment, instead of the
[0062]
Therefore, even in the second embodiment, even if the
[0063]
Next, a hot plate unit according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 is a cross-sectional view schematically showing a hot plate unit according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a perspective view schematically showing a heating plate portion of the hot plate unit of FIG. 13 is a schematic view showing a part of the ring-shaped heat pipe provided in the hot plate unit of FIG.
[0064]
In the third embodiment, a
[0065]
A
[0066]
A plurality of ring-shaped
[0067]
A plurality of
[0068]
The control of the
[0069]
A plurality of ring-shaped
[0070]
When the heat treatment is performed by the hot plate unit (HP) configured as described above, first, the wafer W is loaded into the
[0071]
Next, the
[0072]
In a state where such a unidirectional airflow is formed, the wafer W on the
[0073]
In this case, the resistance value of one ring-shaped
[0074]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above embodiment, the heating element and the heat pipe are linear or ring-shaped, but the present invention is not limited to this and may have other shapes. Further, the structure of the heat treatment apparatus is not limited to the hot plate unit exemplified in the above embodiment, and various forms are possible. Furthermore, although the heat treatment of the resist coating / development processing system has been described, the present invention can be applied to other heat treatments. Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the wafer is placed on the proximity pin and heated indirectly is shown. However, the wafer may be placed directly on the heating plate and heated. Furthermore, although the case where a semiconductor wafer is used as the substrate has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to a case where heat treatment is performed on a substrate other than the semiconductor wafer, for example, an LCD substrate.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of heat pipes are arranged between a plurality of heating elements arranged on the heating plate. However, since the heat pipe has a temperature equalizing action, Even in the case where the resistance value is non-uniform and the amount of heat generated is non-uniform, the heat equalizing action of the heat pipes arranged between adjacent heat generating elements can cause multiple heating elements Even if complicated control such as providing a control channel is not performed, the temperature around the heating element can be maintained uniformly, and the temperature uniformity of the heating plate can be improved. In addition, due to such a temperature equalizing action of the heat pipe, there is a possibility that a heating plate having a large variation in the resistance value of the heating element can be used, and the yield of the apparatus can be increased. In addition, when a plurality of heating elements are arranged adjacent to each other, even if the temperature of one heating element is controlled to be kept uniform, it is affected by the heat from the adjacent heating elements, Although the temperature of the heating element rose and sometimes interfered with the adjacent heating element, according to the present invention, since the heat pipe is arranged between the adjacent heating lines, the adjacent heating element By eliminating the thermal influence of the wires, mutual interference can be eliminated, and the temperature control of the heating wires can be facilitated.
[0076]
Further, according to the present invention, in the one-way flow type heat treatment apparatus that forms a one-way air flow from one end to the other end on the heating plate by the one-way flow forming means, a plurality of linear heating elements Are arranged substantially perpendicular to the direction of the air flow formed by the one-way flow forming means, and a plurality of linear heat pipes are arranged between the adjacent heating elements and substantially parallel to the heating elements. As a result, the temperature uniformity of the heating plate can be improved without complicated control in a one-way flow type heat treatment device that tends to cause temperature variations due to variations in the resistance value of the heating element due to the heat equalization of the heat pipe. Can be.
[0077]
Furthermore, according to the present invention, since a plurality of heat pipes having a structure in which a heating element is inserted in the inner pipe of a heat pipe having a double pipe structure are arranged on the heating plate, the temperature equalizing action of the heat pipe is more effectively exhibited. Therefore, the temperature uniformity of the heating plate can be further improved. In addition, by providing the heating elements inside the heat pipe in this way, the arrangement density of the heating elements can be increased. Moreover, since the heating element and the heat pipe are integrated, assembly is easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an overall configuration of a semiconductor wafer resist coating and developing treatment system including a hot plate unit as an embodiment of a heat treatment apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an overall configuration of a semiconductor wafer resist coating and developing treatment system including a hot plate unit according to an embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a rear view showing an overall configuration of a semiconductor wafer resist coating and developing treatment system including a hot plate unit according to an embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a hot plate unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a control system of the hot plate unit in FIG. 4;
6 is a perspective view schematically showing a heating plate portion of the hot plate unit of FIG. 4. FIG.
7 is a schematic view showing a heat pipe provided on the hot plate of FIG. 4 with a part cut away. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a modification of the hot plate unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing main parts of a hot plate unit according to a second embodiment of the present invention.
10 is a perspective view showing a double tube heat pipe used in the hot plate unit of FIG. 9;
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a hot plate unit according to a third embodiment of the present invention.
12 is a perspective view schematically showing a heating plate portion of the hot plate unit of FIG. 11. FIG.
13 is a schematic view showing a part of a ring-shaped heat pipe provided in the hot plate unit of FIG.
[Explanation of symbols]
51, 51 '; heating plate
54, 54 '; Proximity pins
57; Lift pin
60, 90; heating element
62, 62 '; cover
64; gas supply nozzle
65; gas supply pipe
66; solenoid valve
67; exhaust nozzle
68; exhaust pipe
69; Solenoid valve
70; temperature sensor
71; Unit controller (control means)
72; Temperature controller (control means)
74; heating element power supply
80; Linear heat pipe
85; Double pipe heat pipe
86; inner pipe
87; Outer tube
95; Ring-shaped heat pipe
S: Processing chamber
W: Semiconductor wafer
Claims (14)
その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、
この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱する複数の発熱体と、
これら発熱体の間に配置された複数のヒートパイプと
を具備し、
前記複数の発熱体は直線状をなし、それぞれ略平行に配列され、前記複数のヒートパイプは直線状をなし、それぞれ前記隣接する発熱体の間に発熱体に対して略平行に配列されていることを特徴とする加熱処理装置。A heat treatment apparatus for heat-treating a substrate to a predetermined temperature,
A heating plate that heats the substrate by placing the substrate close to or on its surface;
A plurality of heating elements that generate heat by being placed on the heating plate and fed with power,
A plurality of heat pipes disposed between the heating elements ,
The plurality of heating elements are linear and arranged substantially in parallel, and the plurality of heat pipes are linear and arranged between the adjacent heating elements and substantially parallel to the heating elements. The heat processing apparatus characterized by the above-mentioned.
その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、
この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱する複数の発熱体と、
これら発熱体の間に配置された複数のヒートパイプと、
前記加熱プレート上にその一端から他端に向かう一方向の気流を形成する一方向流形成手段と
を具備し、
前記複数の発熱体は直線状をなし、それぞれ前記一方向流形成手段により形成される気流の向きに対して略垂直に配列され、前記複数のヒートパイプは直線状をなし、それぞれ前記隣接する発熱体の間に発熱体に対して略平行に配列されていることを特徴とする加熱処理装置。A heat treatment apparatus for heat-treating a substrate to a predetermined temperature,
A heating plate that heats the substrate by placing the substrate close to or on its surface;
A plurality of heating elements that generate heat by being placed on the heating plate and fed with power,
A plurality of heat pipes arranged between these heating elements;
A unidirectional flow forming means for forming a unidirectional airflow from one end to the other end on the heating plate;
The plurality of heating elements are linear and are arranged substantially perpendicular to the direction of the airflow formed by the one-way flow forming means, respectively, and the plurality of heat pipes are linear and each of the adjacent heating elements A heat treatment apparatus, wherein the heat treatment apparatus is arranged between the bodies substantially parallel to the heating element.
その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、
この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱する複数の発熱体と、
これら発熱体の間に配置された複数のヒートパイプと
を具備し、
前記複数の発熱体はリング状をなし、同心円状に配列され、前記複数のヒートパイプはリング状をなし、それぞれ前記隣接する発熱体の間に配列されていることを特徴とする加熱処理装置。 A heat treatment apparatus for heat-treating a substrate to a predetermined temperature,
A heating plate that heats the substrate by placing the substrate close to or on its surface;
A plurality of heating elements that generate heat by being placed on the heating plate and supplied with power,
A plurality of heat pipes arranged between these heating elements
Comprising
The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the plurality of heating elements have a ring shape and are arranged concentrically, and the plurality of heat pipes have a ring shape and are arranged between the adjacent heating elements.
その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、
この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱する複数の発熱体と、
前記各発熱体をそれぞれ収容する複数のヒートパイプと
を具備し、
前記複数のヒートパイプは、それぞれ、前記発熱体を収容する内管と、この内管を包囲する外管と、これら内管と外管との間に充填された作動液とを有することを特徴とする加熱処理装置。A heat treatment apparatus for heat-treating a substrate to a predetermined temperature,
A heating plate that heats the substrate by placing the substrate close to or on its surface;
A plurality of heating elements that generate heat by being placed on the heating plate and fed with power,
A plurality of heat pipes for accommodating each of the heating elements,
Each of the plurality of heat pipes includes an inner pipe that houses the heating element, an outer pipe that surrounds the inner pipe, and a working fluid that is filled between the inner pipe and the outer pipe. A heat treatment apparatus.
その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、
この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱する複数の発熱体と、
前記各発熱体をそれぞれ収容する複数のヒートパイプと、
前記加熱プレート上にその一端から他端に向かう一方向の気流を形成する一方向流形成手段と
を具備し、
前記複数のヒートパイプは直線状をなし、前記一方向流形成手段により形成される気流の向きに対して略垂直に配列され、それぞれ、前記発熱体を収容する内管と、この内管を包囲する外管と、これら内管と外管との間に充填された作動液とを有し、前記複数の発熱体は直線状をなし、それぞれ直線状をなす内管に沿って配置されていることを特徴とする加熱処理装置。A heat treatment apparatus for heat-treating a substrate to a predetermined temperature,
A heating plate that heats the substrate by placing the substrate close to or on its surface;
A plurality of heating elements that generate heat by being placed on the heating plate and fed with power,
A plurality of heat pipes for accommodating each of the heating elements;
A unidirectional flow forming means for forming a unidirectional airflow from one end to the other end on the heating plate;
The plurality of heat pipes form a straight line and are arranged substantially perpendicular to the direction of the airflow formed by the one-way flow forming means, and each surrounds an inner tube that houses the heating element. And a plurality of working fluid filled between the inner tube and the outer tube, and the plurality of heating elements are linearly arranged along the linear inner tube. The heat processing apparatus characterized by the above-mentioned.
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