JPH037883A - 薄膜加熱装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄膜加熱装置に関する。

［従来の技術及び発明が解決すべき課題］一般に半導体
集積回路の製造において、ウェハ上にレジストを塗布す
る塗布工程やレジスト塗布後露光して後の現像工程では
、ウェハ表面上の水分及びレジスト溶剤の除去あるいは
露光後のフォトレジストパターンの変形を軽減するため
にウェハを加熱処理するベーキングが行われている。こ
のベーキング工程で使用される加熱装置として、抵抗線
材を平板状に形成し、絶縁物内に配設、封入した発熱板
が使用されている。しかし１発熱板は抵抗線材の分布に
応じて温度分布の不均一が生じ、この不均一を均一化す
るため、上記発熱板上にアルミ、ＳＵＳ等の熱拡散板を
設け、この熱拡散板上に被処理体であるウェハを設置し
て加熱処理を行うものである。この熱拡散板は熱容量の
大きなものでなければならず、しかも厚さを十分に確保
しなければならない。しかし熱容量増加に従って熱拡散
板表面、温度の即応性が悪く、温度変化を伴う加熱を行
う場合は、抵抗線材の通電量を変えた後目的温度になる
まで長時間待機しなければならず、即時的温度制御が困
難であって時間的にもコスト面においても非経済的であ
った。

また、設置面積を減少させるために、この加熱装置を重
層して設けるという事は熱拡散板のみの厚みでも７ａｗ
位もあり、しかも重量も大きいため何段も設けることは
不可能であった。

そのため、特願昭６３−１４８７１９号のように膜状加
熱材を用いるものもあるが、これもあくまで熱容量を確
保するための熱拡散板を使用する範囲に停っており、温
度変化に瞬時に応答するものではなく、加熱処理性能の
低下はまぬがれないものであった。

本発明は上記の欠点を解消するためになされたものであ
って、被処理体が温度変化を伴って処理しなければなら
ない時も均一に、しかも瞬時に目的の温度で加熱処理す
ることができ、さらにこの熱処理装置を重層した装置に
おいても多重に設置することができる薄膜加熱装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため本発明の薄膜加熱装置は、薄
膜発熱体及び該薄膜発熱体上に積層された絶縁体層を偏
える。

［作用］ 本発明の薄膜加熱装置はセラミックで耐熱樹脂等の絶縁
性を有する絶縁体層上に金属性等の抵抗゛発熱体の薄膜
を形成し、この抵抗発熱体薄膜の電極に通電することに
より抵抗発熱体薄膜全体を発熱させる。この発熱は、表
面の全領域に亘って均一であって、絶縁体層上に被処理
体を載置して加熱すれば、非常に均一な加熱処理を行う
ことができる。しかもこの加熱装置としては熱容量が小
さいため、抵抗発熱体薄膜に通電する電流を変化させる
ことにより発熱温度を変えて被処理体の加熱処理温度を
瞬時に変更することができる。

［実施例］ 本発明の薄膜加熱装置をレジスト塗布後の加熱処理装置
に適用した一実施例を図面を参照して説明する。

第１図の構成図に示すように、方形平板状の電気的絶縁
体である断熱材１上に導電性の抵抗発熱体薄膜である薄
膜発熱体２が設けられ、またこの薄膜発熱体２の上方に
極めて熱容量の小さい電気的絶縁体層３が積層され一体
化されている。薄膜発熱体２には、例えば銅などから成
る電極４が薄膜発熱体２の端部の全体に亘って帯状に設
けられ、電源装置５に接続されて薄膜発熱体２に電力を
供給するようになっている。薄膜発熱体２には温度セン
サ６が備えられ、この温度センサ６の検知温度により温
度制御装置７が制御信号を発信し、電源装置５を制御し
て薄膜発熱体２の温度制御を行い、絶縁体層３上に載置
した半導体ウェハＷを加熱処理するものである。

また、この薄膜加熱装置としては半導体ウェハＷの搬送
機構（図示せず）も備えており１例えばスクエアモーシ
ョンで半導体ウェハＷを搬送するビームや、半導体ウェ
ハＷｔｉ−絶縁体層３に載置する時に上記断熱材１、薄
膜発熱体２及び絶縁体層３を賞通して半導体ウェハＷを
支持して搬送するための上下動する少くとも３本のピン
等が備えられる。

ここで各積層体について説明を行う。

この薄膜加熱装置の薄膜発熱体２は、ニッケル。

白金、クロム、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およびカーボンブラック、グラフ
ァイト等の炭素系単体の他、ニクロム、ステンレスＳＵ
Ｓ、青銅、黄銅等の合金、ポリマーグラフトカーボン等
のポリマー系複合材料、ケイ化モリブデン等の複合セラ
ミック材料を含め、導電性を有し通電により抵抗発熱体
となりうるちのならば何れも好適に使用でき、発熱温度
に応じて適切な材質を選択すればよい。

これらは断熱材１上に蒸着、溶射、爆射等の方法により
膜厚０．１〜１０００μｍ、好ましくは１〜５ｏμｍに
成膜される。

薄膜発熱体２上に設けられる絶縁体層３は電気絶縁性に
優れ、熱伝導性が良好なつまり遠赤外線を放射し易い材
質のものならば何れも使用可能であって、アルミナ、ジ
ルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ダイヤモンド等に
代表されるセラミックスの他、石英、ルチル等の金属酸
化物、高アルミナ煉瓦、カーボン煉瓦等の煉瓦類でもよ
い。また、耐熱性のよいテフロン等のプラスチックスも
使用可能である。これらは溶射、爆射等により膜厚例え
ば１０〜１０００μｍに成形される。

薄膜発熱体２が設けられる断熱材１は基台ともなり断熱
効果を有するテフロン等で膜厚０．１〜５０ｍｍに形成
され、薄膜発熱体２の発熱が効率よく絶縁体層３上の半
導体ウェハＷを加熱するようになっている。

ここで、薄膜発熱体２に設けられる電極４は第２図の上
面図に示すように、薄膜発熱体２の平行な１対の辺に対
向して帯状に設置されるが、電流は電極間の最短距離を
通るため矢印状に直進する。

この時、薄膜発熱体２の幅Ｑ１のうち電流の通過する部
分から発熱が生じるため、薄膜発熱体２の電極４設置領
域輻Ｑ２部分は発熱せずに第３図の温度分布図に示すよ
うな温度分布が生じる。このため第４図に示すように、
薄膜発熱体２と絶縁体ｍ３の電極４取付部分を折曲部８
を待たせて形成することで薄膜発熱体２の水平面（＠Ｑ
、で示す）の温度分布は第５図に示すように均一になり
、薄膜発熱体２の水平面全面を使用して加熱処理を行う
ことができる。

また、この装置の下部には第６図に示すように薄膜発熱
体２に絶縁体Ｎ３−１を挟持して、冷却装置９を設けて
もよい。冷却装置９は断熱材１の代用にもなるフレーム
１０に気体あるいは液体等の噴出ノズル１１を設けたも
の、あるいは第７図に示すように断熱材１に冷却水の流
路１２を設けてもよい。

以上のような構成の薄膜加熱装置の加熱処理方法を説明
する。

まず、半導体ウェハＷを絶縁体層３上に載置する前に、
予め薄膜発熱体２が所望の加熱処理温度となるように電
源装置５より電力を供給して発熱させる。そして、ピン
を加熱装置より突出させ。

ビーム等で搬送された半導体ウェハＷを支持した後、下
降し半導体ウェハＷが絶縁体層３上に載置されると吸着
を解除する。薄膜発熱体２により所定時間所定温度（例
えば最初は８０℃１５秒、次に１００℃１５秒、次に１
２０’Ｃ１５秒）と電源装置５からの供給電流を増加さ
せて連続的に加熱を行う。次に１例えば温度を下げて１
００℃加熱を行いたい場合は、電源装置を切って噴出ノ
ズル１２よりヘリウム等の冷却体、液化ガスあるいは冷
却水等を噴出させ急却し、温度センサ６が１００℃を検
出すると再び電源装置５より所定の電流を供給して１０
０’Ｃ１５秒間加熱を行えばよい。

このように行われる加熱では薄膜発熱体２からの熱量は
薄膜発熱体２及び絶縁体層３が非常に薄く成形されてお
り、第８図に示すように側面からの熱量の逃げＱ２は非
常に少く、薄膜発熱体２の下部には断熱材１を設けであ
るため、薄膜発熱体２からのほとんど全ての熱量Ｑ工は
加熱のため消費され、効率よく使われる。また、加熱装
置自体の熱容量が非常に小さいため、電力投入時から処
理適用温度に達するまでの時間も非常に短縮可能であり
、冷却時も即冷却され、処理が滞ることがない。また、
電極４を第４図に示すような折曲部８を設けて設置する
と、加熱面全面使用することができ、装置自体が非常に
コンパクトに作製することができる。

また１以上説明のような薄膜加熱装置を第９図に示すよ
うに重層して多段ベークを行う多段式装置２０において
も何Ｍにも設置できコンパクトな多段加熱ユニットを構
成できるとともに、各段の薄膜加熱装置として第６図、
第７図のような冷却機構をもつ装置を使用すると、各段
間における熱干渉を防ぐことができる利点もある。

以上説明は本発明の薄膜加熱装置をレジスト塗布後の加
熱処理装置に使用した一実施例であって。

本発明はこれに限定するものでなく、現像液塗布後の熱
処理あるいはアッシング、エツチング、ＣＶＤ、スパッ
タリング等の半導体基板の加熱を行う工程に適用するこ
とができる。

［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように１本発明の薄膜加熱装
置によれば、均一でしかも熱容量の非常に小さな加熱装
置にしたことにより、温度変化を伴う加熱処理また降温
後の加熱処理にも待機時間が非常に少い応答性のよい温
度制御が可能である。

また、発熱体に抵抗線を使用することがないため、断線
等のトラブルの発生が生じることもなく、信頼性の高い
、しかも薄形でコンパクトな加熱装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜加熱装置を使用した−実施例の構
成図、第２図は第１図に示す一実施例の部分上面図、第
３図は第１図に示す一実施例を説明する説明図、第４図
は他の一実施例の部分断面図、第５図は第４図に示す一
実施例の説明図、第６図は他の−・実施例を示す部分断
面図、第７図は他の一実施例を示す部分断面図、第８図
は第１図に示す一実施例の説明図、第９図は他の一実施
例を示す構成図である。 ２・・・・・・・薄膜発熱体 ３・・・・・・・絶縁体層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　薄膜発熱体及び該薄膜発熱体上に積層された絶縁体層
   を備えたことを特徴とする薄膜加熱装置。