JPH03119408A

JPH03119408A - 温度調整装置及び温度調整方法

Info

Publication number: JPH03119408A
Application number: JP25850289A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Murakami; 政明村上; Hidekazu Shirakawa; 英一白川; Kimiharu Matsumura; 松村　公治
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1991-05-21

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】【産業上の利用分野】

この発明は、温度調整装置及び方法に関する。

【従来の技術】

例えば、従来、半導体ウェーハにレジストを塗布する場
合、次のようにして行われる。すなわち、センダーに置かれたカセットから取り出され
たウェーハは、アドヒージョン装置に搬送され、このア
ドヒージョン装置において、ウェーハの表面の組織化を
図り、レジスト膜の密着をよくするための液、例えばＨ
ＭＤＳの溶媒が半導体ウェーハ表面に塗られる。この場
合、このアドヒージョン装置においては、所定温度の状
態、例えば５０〜１５０℃程度の範囲内で温度管理を行
った状態において、ＨＭＤＳの溶媒の塗布処理が行われ
る。このアドヒージョン装置でＨＭＤＳが塗布されたウェー
ハは、所定の温度に冷やすためのクーリング装置に送ら
れ、クーリングプレート上において半導体ウェーハの温
度調整が行われる。次いで、ウェーハはコータ装置に搬送され、レジスト膜
の塗布が行われる。ところで、アドヒージョン装置の後で、クーリング装置
において半導体ウェーハを所定温度にまで冷やすのは、
コータ装置では、温度管理を厳密に行って、レジスト塗
布を行い、ウェーハ表面にレジスト膜を均一に塗布する
ようにするため、設定した温度にウェーハを戻しておく
必要があるためである。すなわち、アドヒージョン装置
では、上記のように所定の温度の状態に温度管理を行っ
て処理を行うが、処理終了後のウェーハの温度はアドヒ
ージョン装置のウェーハの載置台の処理終了時の温度に
依存し、これは一定ではない。このため、アドヒージョ
ン装置の後で、クーリング装置において温度管理の再調
整を行っておく必要があるのである。第３図は、従来のクーリング装置に採用されている温度
調整装置の一例で、クーリングユニット１内に配される
クーリングプレート２に対し、温調器３により温度調整
された温調水が配管６を介して送られて、クーリングプ
レート２が設定温度となるように調整されるものである
。この場合、温調器３は、例えばコンプレッサ４とヒータ
５とを有し、配管６を介してプレート２に送る温調水の
温度を温度センサで検出し、この温調水の温度が設定温
度となるようにコンプレッサ４とヒータ５とを制御して
、プレート２が上記設定温度となるようにしている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記のような温度調整装置は、プレート
１の温度が設定温度になるようにするためには、温調器
３から送り出す温調水の温度が設定値になるように制御
しているので、配管６の長さが長いと外部の温度の影響
を受け、温調器の設定温度とプレートの温度との間に誤
差を生じてしまう。しかも、配管６の長さの違いにより
、その温度誤差にもバラツキが生じてしまい、外部環境
の影響を強く受けやすいという欠点があった。この発明は、以上の点にかんがみ、温度調整すべき対象
物の温度を、常に、はぼ設定温度に制御できる温度調整
装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

この発明は、温度調整対象物を予め定められた温度に調
整する温度調整装置において、上記温度の調整を加熱手
段及び冷却手段を制御することにより行なうことを特徴
とする。また、上記加熱手段を、上記温度調整対象物に被着され
た薄膜発熱体で構成すると共に、この薄膜発熱体に供給
する電力を制御して上記温度調整対象物の温度を設定温
度に制御する温度制御手段を設けたことを特徴とする。さらに、この発明は、温度調整対象物を予め設定された
温度に制御するに際し、上記温度調整対象物を上記設定温度以下に粗温度調整す
る工程と、この粗温度調整した上記温度調整対象物を、薄膜発熱体
を制御することにより上記設定温度に微温度調整する工
程とを具備してなる温度調整方法を特徴とする。

【作用】

温度調整対象物は、これに設置された温度センサーによ
りその温度が検出され、その温度検出信号に基づいて加
熱手段及び冷却手段が温度制御手段により制御される。したがって、設定温度と温度調整対象物の温度との誤差
を小さくすることができる。また、温度制御性が優れている薄膜発熱体を加熱手段と
して用いた場合、温度制御手段により、この薄膜発熱体
への電力供給が制御されて、冷却手段との協動により高
精度の温度調整が可能になる。

【実施例】以下、この発明による温度調整装置の一実施例を、前述
したレジスト処理装置のクーリング装置に適用した場合
を例にとって図を参照しながら説明しよう。第１図はクーリング装置の一実施例の概要を示す図で、
１１はウェーハの載置台であるクーリングプレートであ
る。このクーリングプレート１１は、この例では次のように
構成されている。すなわち、図中、１２は半導体ウェーハが載置されるプ
レート板で、図示しないクーリングユニット内に収納さ
れている。このプレート板１２は、アルミナ等のセラミ
ックからなる電気絶縁性及び熱伝導性を有する部材で形
成されている。例えば８インチの半導体ウェーハを加熱
する場合、このプレート板１２の寸法は、縦及び横の長
さは例えば１６０〜１８０　ｍｍとされ、厚さは例えば
０．　１〜５ｍｍ、好ましくは１〜２　＋＋＋ｍの範囲
とされる。このプレート板１２の半導体ウェーハが載置される面側
とは反対側の面側には、熱源となる導電性薄膜１３が被
着形成されている。この導電性薄膜１３は、例えばクロ
ムで形成されている。また、この導電性薄膜］３の被着
は、プレート板１２の表面に例えば厚さ０．１〜１００
咀好ましくは０゜５〜２ｐのクロム膜等を例えば蒸着す
ることにより行われる。なお、この導電性薄膜１３の材質は、クロムの他にも、
ニッケル、白金、タンタル、タングステン、スズ、鉄、
鉛、アルメル、ベリリウム、アンチモン、インジウム、
クロメル、コバルト、ストロンチウム、ロジウム、パラ
ジウム、マグネシウム、モリブデン、リチウム、ルビジ
ウム等の金属単体やカーボンブラック、グラファイトな
どに代表される炭素系材料の単体、ニクロム、ステンレ
ス、ステンレススチール、青銅、黄銅等合金、ポリマー
グラフトカーボン等のポリマー系複合材料、ケイ化モリ
ブデンなどの複合セラミック材料のように、導電性を有
するとともに、通電によって発熱抵抗体として機能して
熱源となり得るものであれば良い。これらの材料のうち
のいずれのものを選択するかは、被処理体の熱処理温度
に応じて適宜決定すれば良い。また、導電性薄膜１３の
被着は、蒸着以外に、例えばＣＶＤ成膜等によっても行
うことができる。そして、導電性薄膜１３の両端部には、例えば銅製の電
極１４．１５がそれぞれ帯状に形成されている。これら
電極１４及び１５間には、例えば商用交流電源１６とス
イッチング素子、この例ではＳＳＲ（ソリッド・ステー
ト・リレイ　５ｏｌｉｄ　５Ｌａｔｅ　Ｒｅ１ａｙ）　
１７とからなる電源回路１８が接続される。この場合、
５ＳＲ１７は、後述する温度制御回路２０からのＰＷＭ
信号信号Ｓ上ってスイッチング制御され、導電性薄膜１
３には信号ＳＭのパルス幅に応じた時間分たけ交流電流
が流れ、導電性薄膜１３はその供給電力に応じて発熱し
、プレート板１２を加熱する。したがって、ＰＷＭ信号
信号Ｓ上ルス幅を変えることによって導電性薄膜１３に
供給される電力が変えられ、プレート板１２の加熱温度
を制御することができる。すなわち、この場合、プレー
ト板１２の加熱温度は、信号ＳＭのパルス幅Ｗの期間で
導電性薄膜１３に電力が供給されることにより微視的に
上昇する温度と、パルス幅期間の後の期間で導電性薄膜
１３への電力が遮断されることにより微視的に下降する
温度との平均の温度となる。したがって、今、プレート
板１２の昇温特性と降温特性が等しいと仮定すれば、例
えば信号ＳＭの１周期Ｔにおけるパルス幅ＷがＴ／２、
つまりデユーティ比５０％の時は、プレート板１２の温
度は変わらず、信号ＳＭのパルス幅ＷがＴ／２より広く
なれば、プレート板１２の温度はパルス幅Ｗに応じた傾
きで上昇し、逆に、信号ＳＭのパルス幅ＷがＴ／２より
狭くなれば、プレート板１２の温度はパルス幅Ｗに応じ
た傾きで下がる。こうして、ＰＷＭ信号信号Ｓ上ルス幅
Ｗを変えることによって、プレート板１２の温度を自由
にコントロールできる。以上のような導電性薄膜］３を加熱手段として用いた場
合には以下のような利点がある。すなわち、導電性薄膜１３がプレート板１２と直接接触
しない両側端部の領域部分は、極めて僅かである。した
がって、プレート板１２の両側端部から外部に飛散する
熱量Ｑ１は、プレート板１２を貫通する熱量Ｑ２の５％
以下にできる。このため末端効果と称せられる加熱時の
熱損失を無視できる程度に抑えて、プレート板１２の表
面温度の均一性を向上させることができる。また、薄膜
であるので熱容量が小さく、温度制御性にも優れている
。また、第１図に示すように、電極１４．１５を含む導電
性薄膜１３の表面に、例えばテトラフルオロエチレン（
商品名テフロン）製の保護膜２１が形成されている。そ
して、この保護膜２１上に冷却用板２２が形成されてい
る。この冷却用板２２には冷却装置２３から温調水とし
て働く冷却媒体、例えば純水が配管２４を介して流され
ている。この例の場合、冷却装置２３としては、例えば、圧縮機
と蒸発器及び凝縮器を利用した冷凍サイクルを用いたも
のが使用される。そして、プレート板１２内に温度計２５の温度検出端子
２６（温度センサ）が設けられている。温度計２５の温度検出信号は、例えばマイクロコンピュ
ータを搭載する温度制御回路２０に供給される。そして
、この温度制御回路２０からは、電源回路１８に、その
駆動を制御する制御信号ＳＭが供給されると共に、冷却
装置２３に、その駆動を制御して冷却温度を制御する制
御信号ＳＣが供給される。なお、プレート板１２の導電性薄膜１３を被着していな
い他面側には、被処理体である半導体つ工−ハ２７が載
置されるようになっている。また、プレート板１２及び
冷却用板２２等を含むクーリングプレート１１には、半
導体ウェーハ２７を支持してプレート板１２から持ち上
げる図示しないピンが貫挿されている。さらに半導体ウ
ェーハ２７は、図示しない搬送機構により、プレート板
１２上に搬送され、ピンの昇降により、プレート板１２
に対し、ロード、アンロードされるようになっている。以上説明したクーリング装置の動作について、以下説明
する。先ず、クーリング装置では、前述したようにピンを上昇
させて、アドヒージョン装置からのつ工−ハを受は取っ
た後、搬送アームの後退を待って、ピンを降下し、プレ
ート１２上にウェーハ２７を載置する。１　］＝　　１２そして、冷却装置２３からの温調水が配管２４を介して
冷却用板２２に供給される。そして、温度計２５により
プレート板１２の温度が検出され、その検出温度に基づ
いて温度調整回路２０により冷却装置２３が制御され、
プレート板１２が設定温度近傍の、設定温度より若干低
い温度に制御される。この場合、温度制御性が良いので
、温度制御回路２０によりプレート板１２は急冷を行う
ことができる。そして、この冷却によりプレート板１２の温度が設定温
度より低くなったと、温度計２５により検出されたとき
、温度制御回路２０からの制御信号ＳＭにより電源回路
１８が制御され、導電性薄膜１３に電力が供給され、プ
レート板１２の温度が設定温度になるように制御される
。すなわち、この場合、信号ＳＭの例えばハイレベル区
間で導電性薄膜１３に電力が供給されてプレート板１２
は温度を上昇し、ローレベル区間では冷却装置２３から
の温調水（冷却水）の温度に応じた傾きでプレート板１
２の温度は低下する。そして、プレート板１２の温度は
、この結果、加熱温度と冷却温度の平均の温度に落ち着
く。信号ＳＭのパルス幅は、この平均の温度が設定温度
となるように制御されるものである。以上のようにして、信号ＳＭのパルス幅が制御されて、
プレート板１２に設置された温度センサー２６により検
出されたプレート板１２の温度が設定温度となるように
制御される。この場合、薄膜発熱体１３は前述したように温度制御性
に優れているので、冷却装置２３による冷却温度がラフ
であっても、高精度の温度調整ができる。また、外乱に
よりプレート板１２の温度が変動した場合、制御信号Ｓ
Ｍのパルス幅が制御され、これによりプレート板１２の
温度が設定温度に常に保持されるように制御される。以上のように温度制御性が良いので、従来のクーリング
装置では設定温度範囲が１０℃〜５０℃と狭いが、この
発明によれば一２０℃〜５０℃と、設定温度範囲を拡大
することができる。なお、冷却装置２３の代わりに温調器を用いても良い。また、加熱手段としては、薄膜発熱体に限られるもので
はないことはもちろんである。次ぎに、この発明による温度調整装置の他の実施例を第
２図を参照して説明する。なお、この第２図例において
、第１図と同一部分には、同一番号を付して、その説明
は省略する。この第２図例と、第１図例との相違点は冷却手段の構成
である。すなわち、第１、園側の冷却用板２２の代わり
に、例えば冷却媒体フレオンガスの圧縮機２８、凝縮器
２９．膨張弁３０．蒸発器３１等を配管接続してなる圧
縮冷凍サイクルを成す冷却機構を設け、その上記蒸発器
３１自身に導電性薄膜１３を被着形成したものを使用し
て冷却するように構成したものである。なお、保護膜２
１と蒸発器３１の中間に、例えばアルミニウム材等の熱
伝導の良好な部材を介在させ、この部材に導電性薄膜１
３を被着形成したものでもよい。第２図例の動作については、第１図とほぼ同様であり、
詳細な説明は省略するが、制御信号ＳＣにより圧縮機２
８を駆動制御する。この実施例では、第１図例のような配管２４を形成する
必要はなく、装置を非常にコンパクトに構成でき、装置
のオペレーション及びメインテナンスが簡便となる。温度調整方法としては、予め設定した温度より低温に加
熱手段を制御して粗部度調整した後、熱容量の小さい薄
膜発熱体によって微温度調整することにより設定温度に
高精度に調整できる。また、以上の説明ではクーリング装置を例にとって説明
したが、この発明による温度調整装置は種々の装置に適
用できることはいうまでもない。例えば、レジスト液または現像液塗布後のベーキング工
程を実行する装置において、加熱温度を所定の設定温度
に調整する場合にも適用できる。

【発明の効果】

以上説明したように、この発明によれば、温度調整対象
物に設置した温度検出手段からの温度検出信号に基づい
て冷却手段と加熱手段とを制御することにより、温度調
整対象物を高精度に、かつ５６広範囲に調整することができる。特に、加熱手段として薄膜発熱体を用いた場合、温度制
御性が良い温度調整装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による温度調整装置の一実施例を示
す図、第２図は、この発明による温度調整装置の他の実
施例を示す図、第３図は、従来の温度調整装置の一例を
示す図である。１２；プレート板１３；導電性薄膜１４．１５；電極２０；温度制御回路２２；冷却用板２３；冷却装置

Claims

【特許請求の範囲】

（１）温度調整対象物を予め定められた温度に調整する
装置において、上記温度の調整を加熱手段及び冷却手段を制御すること
により行なうことを特徴とする温度調整装置。
（２）上記加熱手段を、上記温度調整対象物に被着され
た薄膜発熱体で構成すると共に、この薄膜発熱体に供給する電力を制御して上記温度調整
対象物の温度を設定温度に制御する温度制御手段を設け
たことを特徴とする請求項（１）記載の温度調整装置。
（３）温度調整対象物を予め設定された温度に制御する
に際し、上記温度調整対象物を上記設定温度以下に粗温度調整す
る工程と、この粗温度調整した上記温度調整対象物を、薄膜発熱体
を制御することにより上記設定温度に微温度調整する工
程とを具備してなる温度調整方法。