JPH023910A

JPH023910A - 加熱装置及び加熱処理装置及び加熱処理方法

Info

Publication number: JPH023910A
Application number: JP15286188A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Ushijima; 満牛島; Yasuhiro Sakamoto; 泰大坂本; Osamu Hirakawa; 修平河; Masami Akumoto; 飽本　正己; Yoshio Kimura; 義雄木村
Original assignee: TERU KYUSHU KK; Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: TERU KYUSHU KK; Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1990-01-09
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JP2691908B2

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、加熱装置に関する。

（従来の技術）半導体製造工程の例えばレジスト塗布現像工程として、
一般に、被処理体例えば半導体ウェハへのレジスト塗布
、塗布されたレジストの安定化のためのプリベーク処理
、レジスト塗布面への所望するパターンの露光、レジス
トの現像、この現像後のポストベーク処理工程等がある
。この工程中のベーク処理は、レジスト溶媒の乾燥除去
、レジストの硬化処理等の目的で行われるもので、加熱
温度及び加熱処理時間には正確さが要求され厳しく制御
する必要がある。

上記ベーク処理に使用される加熱装置例として。

次のようなものがある。

第６図（ａ）に示すように、基台■上に、半導体ウェハ
■を載置して加熱するための熱板例えば２個の熱板Ａ　
（３）　Ｂ　（４）を直列に並置し、この熱板へ〇Ｂ（
イ）の両端側には半導体ウェハ■を載置して搬送するベ
ルト式の搬送機ｍＡ（５）、Ｂ（６）がそれぞれ配置さ
れている。また、上記熱板Ａ　（３）　Ｂに）に渡すウ
ォーキングビーム方式と呼称されている搬送機構の搬送
ビーム■が設けられている。

そして、搬送機構Ａ■で搬送され所定の位置に位置決め
された半導体ウェハ■を搬送ビーム■を上昇させること
により載置して持ち上げ、図の右方向に向って所定距離
だけ搬送する。次に上記搬送ビーム■を下降させて半導
体ウェハ■を熱板Ａ■に載置して加熱開始する。同時に
搬送ビーム■は図の左方向に移動して最初の位置に戻る
。上記加熱処理が終了すると゛、搬送ビーム■を上昇さ
せ図の右方向に所定の距離移動し、熱板Ａ（３）で加熱
処理された半導体ウェハ■を熱板Ｂ（へ）上に載置する
と共に、次に処理すべき半導体ウェハ■を熱板へ〇上に
載置して加熱処理を開始する。上述のようにして半導体
ウェハ■を順次図の右方向に搬送して加熱処理を行い、
加熱処理の終了した半導体ウェハ■を搬送機構Ｂ０によ
り搬出する。

また、第６図（ｂ）に示すように、基台（８）上に、半
導体ウェハ■を加熱する例えば２個の熱板Ａ（９）Ｂ　
（１０）とその他の処理機構（１１）（１２）を直列に
並置する。また、上記各機構、熱板が配置された一方側
に、半導体ウェハ■を吸着保持するピンセット（１３）
を備えたアーム（１４）を有し、このアーム（１４）が
図の左右（Ｘ）前後（Ｙ）方向に移動、また（θ）回転
可能に構成された搬送機！（１５）が設けられている。

そして、上記ピンセット（１３）で半導体ウェハ■を吸
着保持し搬送することにより、熱板Ａ　（９）　Ｂ（１
０）に半導体ウェハ■を載置して所定時間加熱処理をし
、また加熱処理後、上記半導体ウェハ■を熱板Ａ（９）
Ｂ（１０）から搬出する。なお、上記搬送機構（１５）
はその他の処理機構（１１）　（１２）等にもプロセス
に対応して半導体ウェハ■を搬入搬出する。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来装置には次のような問題がある
。

先ず、前者では、熱板Ｂ（へ）で加熱処理後、半導体ウ
ェハ■を搬送機構Ｂ　（ＣＤに移送して搬出しようとす
る際１次工程以降に例えばトラブル等が発生して上記搬
送機構Ｂ０に半導体ウェハ■が残っていると、熱板Ｂ　
Ｉ）で加熱処理終了した半導体ウェハ■は上記搬送機構
Ｂ０に移送されず、熱板Ｂ（イ）上に止どまらざるを得
ない。

したがって、加熱時間が超過いわゆるオーバーベークす
る恐れがある。このオーバーベークを防止しようとすれ
ば、例えば上記半導体ウェハ■を一時保持するための装
置を設ける必要がある。

また、後者では、搬送機構（１５）は、熱板Ａ■Ｂ（１
０）に対する半導体ウェハ■の搬入搬出動作の他に、他
の処理機構（１１＞（１２）等に対する半導体ウェハ■
の搬入搬出動作をも行わなければならないので、上記熱
板Ａ■）ＩＢ（１０）に対して所定の加熱時間サイクル
で半導体ウェハ■を搬出するのは極めて回連であり加熱
時間が超過いわゆるオーバーベークする恐れがある。ま
た、他の処理機ｖｔ（ｕ）（ｌｚ）等で何らかの原因で
処理が行えなくなってしまった場合、及び搬送機構（１
５）自身に故障が発生した場合には、半導体ウェハ■の
搬送が行えないので半導体ウェハ■は、上記熱板Ａ　（
９）　Ｂ　（ｔｏ）において必要以上の時間超過して加
熱され製品不良の一原因となる。

本発明は、上記従来事情に対処してなされたもので、加
熱時間と加熱温度の制御に優れた加熱装置を提供しよう
とするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、発熱体に被処理体を載置して所定時
間加熱した後、上記発熱体と上記被処理体を離間するよ
うにした加熱装置において、上記離間した上記被処理体
に向けて冷却用ガスを噴出する如く設けられた冷却手段
を備えたことを特徴とする。

（作　用）本発明加熱装置では、発熱体に被処理体を載置して所定
時間加熱した後、上記発熱体と上記被処理体を離間する
ようにした加熱装置において、上記離間した上記被処理
体に向けて冷却用ガスを噴出する如く設けられた冷却手
段を備えているので、加熱処理終了後、上記被処理体を
冷却できるので加熱時間が超過することはない。

（実施例）以下、本発明加熱装置をレジスト塗布後の半導体ウェハ
又は現像液塗布後の半導体ウェハの加熱装置に適用した
一実施例を図面を参照して説明する。

ケース（１６）内には、温度制御機構（図示せず）によ
って制御されるヒータ等を内蔵し、被処理体例えば表面
にレジスト又は現像液が塗布された半導体ウェハ（１７
）を載置して８０〜２５０℃程度の範囲内の所定の温度
で加熱することにより熱処理する発熱体例えば円板状に
形成された熱板（１８）が配置されている。この熱板（
１８）の側面には全周に渡り環状に形成された断熱材Ａ
　（１９）が密着されており。

この断熱材Ａ　（１９）には例えば環状の溝が形成され
た排気路（２０）とこの排気路（２０）に連通し上記熱
板（１８）周辺を排気する複数の排気孔（２１）が設け
られている。そして、上記排気路（２０）に連結された
排気管（２２）を通して排気機構（図示せず）により、
熱板（１８）周辺部からチャンバー（＋、６ａ）内を排
気可能に構成されている。

また、上記熱板（１８）および断熱材Ａ　（１９）の下
面側には断熱材Ｂ　（２３）が全面に渡り取着されてお
り。

且つ上記熱板（１８）断熱材Ａ　（１９）　Ｂ　（２３
）は、ケース（１６）に取着された昇降手段例えばエア
ーシリンダ（２４）により上昇下降可能に構成されてい
る。

さらに２上記熱板（１８）および断熱材Ｂ　（２３）に
は、この両者を上下に貫通する穴（２５）が複数個例え
ば３個設けられている。そして、この穴（２５）を貫通
し上下動可能なピン（２６）が３本設けられ、下端が基
台（２７）に取着され且つケース（１６）底部に固定さ
れている。

上記ピン（２６）は、上記熱板（１８）等が最上昇時に
はピン（２６）の先端部が熱板（１８）上面よりも下に
あり、熱板（１８）等が最下降時にはピン（２６）の先
端部が熱板（１８）上面より突出し熱板（１８）と半導
体ウェハ（１７）を離間して半導体ウェハ（１７）を持
ち上げ、−時離間したまま保持可能な如く構成されてい
る。

次に、上記熱板（１８）の上方には、側面が円筒状に形
成され、熱板（１８）が上昇した時、上記側面下端部分
と上記熱板（１８）の側面に取着された断熱材Ａ（１９
）上面が当接することにより熱板（１８）上の半導体ウ
ェハ（１７）を密閉する如く構成された断熱性のカバー
（２８）が基台（２７）によりケース（１６）に取着さ
れている。なお、上記カバー（２８）の上面部中央付近
には、熱板（１８）の上方雰囲気を排気するための排気
管（２９）が取着されており、必要に応じて排気機構（
図示せず）により排気可能に構成されている。

次に、例えばチャンバー（１６ａ）内の熱板（１８）周
辺の位置には、側面が円筒状に形成され、側面上部付近
の全周に渡り０．２ｍｍ程度の隙間からなる環状ノズル
（３０）を備えガス供給パイプ（３１）から供給された
冷却用ガス例えば窒Ｍ　（Ｎ２　）ガスを半導体ウェハ
（１７）に向けて図の水平全方向に噴出する如く設けら
れた冷却用ノズル（３２）からなる冷却手段が設けられ
ている。

そして、この冷却用ノズル（３２）は、常時はケース（
１６）内の熱板（１８）等に接触しない位置に待機して
おり、熱板（１８）によって半導体ウェハ（１７）を所
定時間加熱した後上記熱板（１８）と半導体ウェハ（１
７）が離間された時、エアーシリンダ（図示せず）等の
移動手段により上記熱板（１８）と半導体ウェハ（１７
）の中間の空間（３３）に進入する。次に、上記冷却用
ノズル（３２）の環状ノズル（３０）から上記空間に向
って例えば中心から外方向に向って冷却用の窒素ガスを
噴出する如く構成されている。

次に動作について説明する。

先ず、エアーシリンダ（２４）により熱板（１８）等を
下降させ、熱板（１８）とカバー（２８）下端との間に
隙間を設け、搬送口（図示せず）を通して搬送機構（図
示せず）によりレジストが塗布された熱処理前の半導体
ウェハ（１７）をケース（１６）内に搬入し、ピン（２
６）先端部分に半導体ウェハ（１７）を乗せる。

次に、エアーシリンダ（２４）を動作させて熱板（１８
）等を上昇させ、ピン（２６）先端部分に乗っている半
導体ウェハ（１７）を上記熱板（１８）に載置し、第３
図に示すように熱板（１８）とカバー（２８）とで、半
導体ウェハ（１７）を含む熱板（１８）上面部分を密閉
状態に保つ。こうすることにより、半導体ウェハ（１７
）はカバー（２８）、熱板（１８）、断熱材Ａ　（１９
）、断熱材Ｂ　（２３）で囲まれた密閉状態の中で加熱
されるので、半導体ウェハ（１７）の処理面の雰囲気温
度はケース（１６）内外からの影響を受けにくく一定温
度に保つことがより容易になり、安定した加熱処理を行
うことができる。

そして、熱板（１８）により半導体ウェハ（１７）を所
定温度で所定時間だけ加熱して熱処理を行う。

なお、上記半導体ウェハ（１７）が例えばレジスト塗布
後の加熱処理のもので、加熱によりレジスト溶媒が気化
し上記密閉中に発生する場合には、排気管（２９）より
上記気化した溶媒を排出する。

上記加熱処理が終った後、エアーシリンダ（２４）によ
り熱板（１８）を下降させる。この時、第４図に示すよ
うに、半導体ウェハ（１７）は熱板（１８）の載置面よ
り上方に突出して位置したピン（２６）の先端部分に乗
っており熱板（１８）から離間され持ち上げられ一時保
持された状態になり、またカバー（２８）と熱板（１８
）は分離するため空間（３３）ができる。

次に、熱板（１８）の周辺に待機している冷却用ノズル
（３２）を上記半導体ウェハ（１７）と熱板（１８）の
中間の空間（３３）の例えば熱板（１８）の中心位置付
近に進入させる。そして、ガス供給パイプ（３１）に窒
素ガスを供給し、冷却用ノズル（３２）の環状ノズル（
３０）から上記半導体ウェハ（１７）に向けて水平全方
向に窒素ガスを噴出させる。

この時、冷却用ノズル（３２）の環状ノズル（３０）か
ら噴出した窒素ガスは、半導体ウェハ（１７）の下面を
中心から周縁部に向う矢印で示すような軍法（３４）を
形成する。この気流（３４）は、熱板（１８）から発生
する対流による熱流が半導体ウェハ（１７）に接触する
のを防止し、またこの半導体ウェハ（Ｉ７）の有する熱
を奪うので、半導体ウェハ（１７）を冷却することがで
きる。且つ、熱板（１８）からの熱流による加熱を防止
することができる。

さらに、熱板（１８）から半導体ウェハ（１７）に流入
する熱には、上記対流熱の他に輻射熱と伝導熱があるが
、輻射熱は半導体ウェハ（１７）と熱板（１８）とを離
間し距離をあけることにより低減できる。−方、伝導熱
は、半導体ウェハ（１７）をピン（２６）で支持し、ま
た、このピン（２６）は冷却用ノズル（３２）の環状ノ
ズル（３０）から噴出する窒素ガスによって冷却される
ので、低く押えることができる。

そして、上記環状ノズル（３０）から噴出する窒素ガス
は、断熱材Ａ　（１９）に設けられた排気孔（２１）に
よりチャンバー（１６ａ）外に排出する。

したがって、例えば半導体ウェハ（１７）に塗布された
レジストの溶剤が気化して不純物等がカバー（２８）の
内面部に付着していた場合でも、上記不純物等はカバー
（２８）の排気管（２９）を通して図の上方に向って排
出され、また冷却用ノズル（３２）の環状ノズル（３０
）より噴出した窒素ガスは断熱材Ａ　（１９）に設けら
れた排気孔（２１）によりチャンバー（１６ａ）外に排
出されるので、チャンバー（１６ａ）内に激しい気流が
発生して上記不純物等が上記チャンバー（１６ａ）内に
ダストとして拡散し半導体ウェハ（１７）に落下付着す
る可能性は極めて低い。

さらに、上記窒素ガスが半導体ウェハ（１７）上面に回
り込むことはなく窒素ガス中のダストが半導体ウェハ（
１７）に付着することもない。

上記のように、所定時間加熱処理をした後、加熱処理が
終了した半導体ウェハ（１７）を冷却でき且つケース（
１６）内に一時保持可能であるため、加熱時間が超過す
ることはなく、また、他工程との関係で直ちに半導体ウ
ェハ（１７）をケース（１６）外に搬出して上記半導体
ウェハ（１７）を−時保持するための特別の装置を上記
ケース（Ｉ６）外に設ける必要もない。

また、熱板（１８）には、半導体ウェハ（１７）を支持
する３本のピン（２６）が貫通するための３個の穴（２
５）を設けるだけでよいので、加熱の均一性をよくする
ことができる。

次に本発明加熱装置の他の一実施例を第５図を参照して
説明する。なお、図において第１図と異なるのは冷却手
段の部分のみであるので、この冷却手段のみについて説
明し、その他の各部の説明は、ここでは省略する。

半導体ウェハ（１７）を持ち上げるピン（２６）内に冷
却用の窒素ガスを通すための連通孔（３５）を設け、ま
た上記ピン（２６）の先端部付近に上記連通孔（３５）
に通じ、窒素ガスを例えば水平方向に噴出するためのノ
ズル（３６）を形成したものである。そして。

半導体ウェハ（１７）を所定時間加熱後、上記ピン（２
６）で半導体ウェハ（１７）を持ち上げて上記ノズル（
３６）から窒素ガスを噴出させる。そして、上記同様に
冷却する。この実施例によれば、特別に冷却用ノズル及
びこの冷却用ノズルを移動する機構等を設ける必要はな
く、簡単な構成で上記同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明加熱装置によれば、加熱処理終了
後、被処理体を冷却、−時保持可能に構成したので、」
二記被処理体の加熱処理時間を正確に制御することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明加熱装置の一実施例を示す構成図、第２
図は第１図の主要部説明図、第３図第４図は第１図の動
作説明図、第５図は第１図の他の一実施例の主要部を示
す構成図、第６図（ａ）（ｂ）は従来例を示す図である
。１６・・・ケース、　　　　　１７・・・半導体ウェハ
、１８・・熱　板、　　　　　２１・・・排気孔。２６・・ピ　ン、　　　　　　２８・・・カバー２９・
・・排気管、　　　　　３０・・・環状ノズル。３２・・・冷却用ノズル、　　３６・・・ノズル。特許出願人　東京エレクトロン株式会社チル九州株式会
社図ノス゛ルノマ１　ノ”

Claims

【特許請求の範囲】発熱体に被処理体を載置して所定時間加熱した後、上記
発熱体と上記被処理体を離間するようにした加熱装置に
おいて、上記離間した上記被処理体に向けて冷却用ガスを噴出す
る如く設けられた冷却手段を備えたことを特徴とする加
熱装置。