JPH01168025A - ベーキング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ベーキング方法に関する。

（従来の技術） 一般に半導体集積回路の製造工程では、フォトレジスト
をスピン塗布後や、フォトレジスト膜の露光・現像後等
にベーキング工程として半導体ウェハの加熱処理が行な
われる。このベーキング工程は、従来、特開昭６１−２
０１４２６号公報に開示される如く、熱板を所望のベー
キング温度に設定し、この熱板上に半導体ウェハを１Ｖ
ｔ置して半導体ウェハを所望のベーキング温度に加熱す
るというものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の特開昭６１．−２（［４２６号公
報に開示されるベーキング方法では、ベーキング温度に
設定した熱板上に半導体ウェハを載置するので、熱板は
半導体ウェハに熱量を吸収されて温度低下する。そこで
、この温度低下を防止する為に、熱板を厚くして熱容量
を大きくしてやらねばならず、この結果、熱板の熱応答
性が悪くなるので、温度設定に時間がかかりスルーブツ
トが低下するという問題があった。

また、特に半導体ウェハを連続処理する場合に。

熱板が半導体ウェハに熱量を吸収されて大幅に温度低下
すると、所望のベーキング温度に所定の時間内に回復す
ることができず、熱板の温度の低下量が蓄積されて、ベ
ーキング処理が不完全になり、歩留りが低下するという
問題があった。

本発明は、上記点に対処してなされたもので、スループ
ット及び歩留りを向上することのできるベーキング方法
を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、熱板に被処理体を載置する前に上記被処理体
が上記熱板から吸収する熱量に相当する温度より低い温
度だけ予め定められたベーキング温度より高く制御する
工程と、この工程後上記被処理体を上記熱板の上に載置
する工程と、この工程後上記被処理体が上記熱板から吸
収する熱量に相当する温度だけ上記熱板の温度を低く制
御する工程と、この工程後上記熱板を上記ベーキング温
度に予め定められた期間設定する工程とを備えたことを
特徴とする。

（作　用） 本発明のベーキング方法では、熱板に被処理体を載置前
に、被処理体が熱板から吸収する熱量に相当する温度よ
り低い温度だけ予め定められたベーキング温度より高く
制御し、被処理体載置後に熱板の温度を被処理体が熱板
から吸収する熱量に相当する温度だけ低くして、その後
、熱板及び被処理体をベーキング温度に加熱するので、
熱板が被処理体に熱を奪われてベーキング温度より温度
低下するのを少なくし、再び加熱により短時間で熱板を
ベーキング温度に設定でき、このことにより、被処理体
載置からベーキング温度設定までの時間を短くすること
ができる。しかも、熱板の温度低下量の蓄積も防止でき
る。

（実施例） 以下、本発明方法を半導体製造工程に適用したベーキン
グ装置を実施例につき図面を参照して説明する。

１辺が１８■の方形板状で表面にニッケルメッキを施し
た厚さ１．８１で重量５ｏｏｏ　ｇで比熱０．３６８Ｊ
／ｇ。

＠にの黄銅製熱板■が、被処理体例えば直径６インチで
厚さＯ，ｌａｎのシリコン製半導体ウェハ■を図示しな
い搬送機構例えばハンドアーム等と図示しない吸着機構
例えば真空吸着で上側面に密着載置可能に設置されてい
る。また、熱板■には載置した半導体ウェハ■を加熱可
能な如く熱板のを加熱する手段としてヒータ■が内蔵さ
れていて、このヒータ■は熱板温度を図示しない検知手
段例えば温度センサ等で検知しながら加熱温度を制御可
能なヒータ制御部に）に接続されている。

そして、熱板■下方には冷却流体を満たしたタンク■が
設けられている。このタンク■内には例えば２本のヒー
トパイプ０が５ｕｓｉの板■上に設置され、ヒートパイ
プ０の板■側が冷却流体で冷却可能な構成となっている
。また、板■は、シール■を介してタンク０に挿入され
、タンク■下方の昇降機構（９）例えばエアシリンダ等
により上下動可能な円柱状ＳＵＳ製捧（１０）に連結さ
れている。そして、この棒（１０）の昇降機構０による
上下動により、ヒートパイプ０上側端面が熱板■下面と
当接可能となり、ヒートパイプ０で熱板■を冷却するこ
とが可能となり、ヒートパイプ０は熱板■を冷却する手
段となる如く設けられている。

それから、タンク■側面には、熱交換されて温度上昇し
た冷却流体を冷却し循環する冷却流体循環器（１１）が
、冷却流体入口（１２）及び冷却流体出口（１３）を介
して接続設置されている。

そして、ヒータ制御部に）と昇降機構■と冷却流体循環
器（１１）は制御部（１４）に接続され、この半導体ウ
ェハのベーキング装置は制御部（１４）で動作制御及び
設定制御される。

次に、上述した半導体ウェハのベーキング装置によるベ
ーキング方法を説明する。

まず、被処理体例えば半導体ウェハ■を載置する前に、
熱板■の温度を予め定められたベーキング温度例えば１
２０℃より半導体ウェハ■が載置後に熱板■から吸収す
る熱量に相当する温度より低い温度例えば１℃だけ高く
なる様に、ヒータ制御部に）の制御によりヒータ■で熱
板（ト）を加熱する。

ここで、予め定められたベーキング温度より高くする温
度は、半導体ウェハ■を熱板■に載置した時に、半導体
ウェハ■に熱を奪われて熱板■が温度低下する温度より
少ない温度である。

そして、図示しない搬送機構で室温例えば２０℃の半導
体ウェハ■を熱板■の上に載置する。載置された半導体
ウェハ■は熱板■の図示しない吸着機構で密着する如く
熱板■に載置され、熱板■からの熱伝導により半導体ウ
ェハ■を加熱する。

この半導体ウェハ■載置直後、半導体ウェハ■に熱量例
えばシリコン製半導体ウェハ■の比熱を０．７６１Ｊ／
ｇ、＠にで重量が４１．４　ｇとすると半導体ウェハ■
を９９℃上昇させる熱量３１１９Ｊを吸収されて熱板（
ト）が温度低下し、熱板（ト）を予め定められたベーキ
ング温度例えば１２０℃より例えば１℃低くなる様にす
る。即ち、重量５ｏｏｏ　ｇで比熱０．３６８Ｊ／ｇ、
”　Ｋで１２１℃に熱した熱板■の熱量は （２７３＋　１２１）　ｘ　Ｏ，３６８ｘ　５０００＝
　７２４９６０Ｊとなり、重量４１．４　ｇで比熱０．
７６１Ｊ／ｇ、”　Ｋで２０℃の半導体ウェハ■の熱量
は （２７３＋２０）　ｘｏ、７６１ｘ４１．４＝９２３１
Ｊであるから、 （２７３＋　ｘ　）　Ｘ　０．３６８　Ｘ　５０００　
＋　（２７３＋　ｘ　）　Ｘｏ、７６１　Ｘ４１．４　
＝７２４９６０＋９２３１となり、半導体ウェハ■載置
後の熱板■は３１１９Ｊの熱を奪われｘ　＝１１９℃と
なる。ここで召↓℃は絶対温度である。ここで、熱板■
を予め定められたベーキング温度より低くしなければ、
熱板■を冷却せねばならず、冷却する場合は加熱の場合
よりも時間がかかる為に、スループットの低下を招く。

この時既に、ヒータ制御部（へ）の制御によりヒータ■
で熱板■が所望のベーキング温度例えば１２０℃になる
様に加熱が関知される。この後、熱板（ト）をベーキン
グ温度に予め定められた期間設定し、この期間内に半導
体ウェハ■をベーキングし、所望のベーキングが終了し
た後、図示しない吸着機構による半導体ウェハ■の熱板
■への密着を停止し、半導体ウェハ■を図示しない搬送
機構で搬出する。

そして、２枚目以降のベーキングされていない半導体ウ
ェハ■の処理を、再び上記工程を繰り返すことにより連
続して行う。

この連続した工程は１例えば、第２図に示す如く、半導
体ウェハ■載置時を矢印（２１）とすると、この載置前
の例えば１０秒間に第２図に示す様にヒータ制御部（イ
）でヒータ■に所定以上の予め定めたヒータ加熱電力を
与えて、第３図に示す如く、半導体ウェハ■載置直前の
熱板■温度を１２１℃とし、載置直後に半導体ウェハ■
が熱板■の熱量を吸収することで熱板中湿度を１１９℃
とし、この後、熱板中湿度を所定のヒータ加熱電力で１
２０℃のベーキング温度に加熱してもよい。

ここで、上記した工程で半導体ウェハのベーキングを行
うと、熱板■を速く確実に予め定められたベーキング温
度とすることができる。つまり、熱板■の温度が半導体
ウェハ■を載置した時に予め定められたベーキング温度
より大幅に低下してベーキング時間が長くなったり、連
続処理する場合に半導体ウェハ■毎のベーキング温度の
変動及び温度低下の蓄積が生ずるのを防止でき、熱板（
ト）の熱容量を大きくする必要がないので熱応答性が良
い熱板■を使用でき、半導体ウェハ■載置から、ベーキ
ング温度設定までの時間を短縮することができる。この
結果、半導体集積回路製造のスループット及び歩留りが
向上する。

また、特に、第４図に示す様な上記ベーキング方法は、
第５図に示す如くフォトリソグラフィー工程において、
回転により薄膜を形成するコーターと露光装置の間や、
露光装置と現像装置の間で使用すると、上記効果は顕著
となる。

次に、ベーキング温度の変更時や熱板の洗浄等メンテナ
ンス時に、熱板■を冷却する方法を説明する。

まず、予め定められたベーキング温度例えば１２０℃に
ヒータ制御部（イ）の制御によりヒータ■で加熱された
熱板■裏面に、昇降機構０で捧（１０）と板■を介して
ヒートパイプ０を上昇することによりヒートパイプ０上
側端面を当接する。この時既に、ヒータ制御部に）の制
御によりヒータ■の加熱は停止している。そして、ヒー
トパイプ０内の作動流体の働きで、熱板■はヒートパイ
プ０が当接した裏面から急速に冷却される。また、熱板
■からヒートパイプ０に奪われた熱はタンク■内の冷却
流体に熱交換され、このことにより温度上昇した冷却液
は、冷却流体入口（１２）及び冷却流体出口（１３）を
介して、冷却流体循環器（１１）で冷却後循環されてタ
ンク■内に戻る。ここで、このヒートパイプ（０の冷却
は、熱板ω当接側と対向側を空冷としてもよい。

そして、熱板■を冷却する手段であるヒートパイプ■で
、熱板■を短時間で所望の温度まで冷却後、必要に応じ
て熱板■の洗浄等を行い、この後、昇降機構０によりヒ
ートパイプ（０を下降させると供に、再び、ヒータ制御
部（イ）の制御によりヒータ■で熱板■を変更したベー
キング温度又は元のベーキング温度まで加熱する。

つまり、熱板■を加熱する手段である内蔵されたヒータ
■と熱板ωを冷却する手段であるヒートパイプ０からの
熱を１選択的に熱板のに照射する如く、昇降機構０でヒ
ートパイプ０を昇降して。

ヒータ■を内蔵した熱板■の裏面に当接可能としたので
、ベーキング温度を変更する場合や、塵によるスループ
ットの低下を防止する為に熱板■を洗浄する場合に、熱
板■を速く冷却でき、このことにより、メンテナンス時
間を短縮できるので、装置の稼働効率及び生産性が向上
する。また、この実施例では、熱板■の加熱と冷却が同
時にできるので、処理プロセスに応じて熱板■温度を上
下に変化させながらベーキング処理が行え、また、熱板
■に配管を設けなくて済むので、熱板■の故障等による
交換が容易になるという効果がある。

上記実施例では半導体ウェハ■載置前に熱板■の温度を
予め定められたベーキング温度よりも、半導体ウェハ■
が熱板α）から吸収する熱量に相当する温度より低い温
度だけ高く制御する為に、第２図の如く予め定められた
ヒータ加熱電力をヒータ■に与えて説明したが、熱板（
ト）の温度を半導体ウェハ■が熱板（ト）から吸収する
熱量に相当する温度より低い温度だけベーキング温度よ
り高くできればよく、載置前の半導体ウェハ■温度を１
枚毎に検出して、ヒータ加熱電力を各ウェハ■毎に制御
してもよい。

また、上記実施例ではベーキング温度を１２０℃で半導
体ウェハ■載置前の熱板■温度を１２１℃でこの載置直
後の温度低下した熱板■温度を１１９℃で説明したが、
上記実施例に限定されるものでないことは言うまでもな
い。

また、上記実施例では、半導体製造工程に適用し、半導
体ウェハ■のベーキング方法について説明したが、被処
理体はベーキング処理を行うものなら何でもよく、ＬＣ
Ｄ　（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ
）製造工程に適用し、ＬＣＤ基板のベーキング処理でも
同様の効果が得られることは言うまでもなく、　　・特
に、ＬＣＤ製造のリソグラフィー工程では、効果が顕著
となる。

以上述べたようにこの実施例によれば、半導体ウェハを
載置する前に、半導体ウェハが熱板から吸収する熱量に
相当する温度より低い温度だけ予め定められたベーキン
グ温度より高く制御する工程と、この後半導体ウェハを
熱板上に載置し、この載置後に半導体ウェハが熱板から
吸収する熱量に相当する温度だけ熱板の温度を低く制御
し、この後、熱板をベーキング温度に予め定められた期
間設定し、半導体ウェハのベーキングを行うので、熱板
のベーキング温度への設定を早く確実に行うことができ
る。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、熱板のベーキング
温度設定時間を短縮し、ベーキング処理のスループット
を向上でき、熱板の温度低下量の蓄積を防止し、ベーキ
ング処理による歩留りを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用した一実施例を説明する為の
構成図、第２図は第１図のヒータに与えるヒータ加熱電
力と処理時間を説明する図、第３図は第１図の熱板温度
と処理時間を説明する図、第４図は第１図の処理を簡単
に示すフロー図、第５図は第１図の方法をリソグラフィ
ー工程へ適用した時の処理の流れを簡単に示すフロー図
である。 図において、 １・・・熱板　　　　　　２・・・半導体ウェハ３・・
・ヒータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理体を熱板に載置してベーキングするに際し
   、上記熱板に上記被処理体を載置する前に上記被処理体
   が上記熱板から吸収する熱量に相当する温度より低い温
   度だけ予め定められたベーキング温度より高く制御する
   工程と、この工程後上記被処理体を上記熱板の上に載置
   する工程と、この工程後上記被処理体が上記熱板から吸
   収する熱量に相当する温度だけ上記熱板の温度を低く制
   御する工程と、この工程後上記熱板を上記ベーキング温
   度に予め定められた期間設定する工程とを備えたことを
   特徴とするベーキング方法。
2. （２）被処理体は、半導体ウェハ又はＬＣＤ基板である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のベーキン
   グ方法。