JPH04137722A - 熱処理装置及び熱処理方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基板熱処理装置に係り、例えばマスクブラン
クスに塗布されたレジストのベーキング処理装置に利用
できるものに関する。

［従来の技術］ 各種電子デバイスの製造の際においては、電子デバイス
用基板の表面部に均一な熱処理を施す工程が少なからず
ある。

第２図は、このような熱処理装置の一例であるレジスト
のベーキング処理を行うレジストベーク装置の従来例（
特開昭６４−２８９１８号公報参照〉の概略構成を示す
図である。

第２図において、表面にレジストが塗布されたウェハ１
０１は、搬送バー１０４の上下および左右の運動によっ
て順次移送され、ヒータが埋め込まれた加熱プレート１
０２．・・・１１０２上に各々所定時間載置されると共
に、冷媒によって冷却された冷却プレート１０３上に所
定時間載置されて加熱、冷却の一連の熱処理が施される
ようになっている。

Ｕ発明が解決しようとする課Ｍ］ 上述のような熱処理装置で、加熱プレート上で基板が加
熱される際、基板の中心部の温度が周辺部より高くなる
傾向があり、特に昇温時には、中心部の温度上昇が周辺
部より著しい。また、上述の加熱プレート上で加熱され
た基板が、冷却プレーで冷却される際、基板の中心付近
の冷却スピードが周辺部に比べて遅くなる傾向がある。

例えば、上述の従来タイプの熱処理装置をフォトマスク
原版製造時におけるレジストのベーク処理用の装置とし
てそのまま適用すると、レジストの温度分布の均一性を
満たすことができないため、レジストの現像液に対する
感応性が不均一となり、最終的に得られるフォトマスク
原版のマスクパターン線幅に分布を引き起こしてしまう
。この様なフォトマスク原版を用いて回路パターンを転
写した場合に被転写物に断線、ショートなどのパターン
欠陥を生じさせてしまう。

このように、従来の熱処理装置では用途によって、基板
表面部の温度均一性を要請される均一度に保つことかが
できなかった。

本発明は上述の背景のもとでなされたものであり、基板
の加熱、昇温時、安定時または冷却時に極めて均一な熱
処理を基板に施すことが可能な熱処理装置を提供するこ
とを目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以下の各構成とすることにより、上述の課題
を解決している。

（１）被熱処理基板に対して熱の授受を行う熱授受手段
を備えた熱処理装置において、 前記被熱処理基板の温度分布が実質的に均一になるよう
に、前記熱授受手段と被熱処理基板の中央部との間の熱
伝達経路の熱伝達度合及び前記熱授受手段と被熱処理基
板の周辺部との間の熱伝達経路の熱伝達度合とを選定し
たことを特徴とする構成。

（２）被熱処理基板を加熱する加熱手段を備えた熱処理
装置において、 前記加熱手段から前記被熱処理基板中央部に供給される
熱量よりも、周辺部に供給される熱量が多くなるように
、前記加熱手段と被熱処理基板の中央部との間の熱伝達
経路の熱伝達度合および前記加熱手段と被熱処理基板の
周辺部との間の熱伝達経路の熱伝達度合を選定したこと
を特徴とする構成。

（３）被熱処理基板を冷却する冷却手段を備えた熱処理
装置において、 前記冷却手段によって前記被熱処理基板周辺部から奪う
熱量よりも、中央部から奪う熱量が多くなるように、前
記冷却手段と被熱処理基板の中央部との間の熱伝達経路
の熱伝達度合および前記冷却手段と被熱処理基板の周辺
部との間の熱伝達経路の熱伝達度合を選定したことを特
徴とする構成。

（４）被熱処理基板を加熱処理する加熱処理手段と、前
記被熱処理基板を冷却処理する冷却処理手段と、 前記被熱処理基板を次の処理工程を行う処理手段に搬送
する搬送手段とを備えた熱処理装置において、 前記加熱処理手段として構成（２）に記載の熱処理装置
を用い、 また、冷却処理手段として構成（３）に記載の熱処理装
置を用いたことを特徴とする構成。

［実施例］ 第１図は加熱プレート１の側面図、第３図は本実施例の
一実施例にかかる熱処理装置の外観斜視図、第４図は冷
却プレート４の側面図である。

以下、これらの図面を参照にしなから一実施例を詳述す
る。

第３図に示されるように、本実施例の熱処理装置は、順
次隣接して配置された３つの加熱プレー）１，２．３と
、冷却プレート４と、搬送手段５．５′とから構成され
、レジスト付基板であるフォトマスクブランク１００（
第１図参照）に熱処理を施すものである。この熱処理は
、フォトマスクブランク１００（第３図には図示せず）
を、開閉自在な一対の搬送手段５１．５２により把持し
、加熱プレート１〜３に順次搬送し、各加熱プレート１
〜３上で加熱処理をし、しかる後、冷却プレート４に搬
送し、この冷却プレート４により前工程で加熱されたフ
ォトマスクブランク１００を冷却することにより行われ
る。

加熱プレート１〜３はいずれも同じ構造からなり、第５
図にその斜視図を示したように、上側基板６に形成され
た略四角形状の窪状部にフラットヒーター６０　（６０
０ｗ、マイカ−ヒータ・センオール株式会社製）を収納
し、これを下側基板７によっておさえるようにして、上
側基板６と下側基板７とにより把持している。ここで、
上側基板６と下側基板７は、共にアルミニウム材からな
り、１９５ｍｍＸ１９５ｍｍの正方形の主表面を有して
いる。なお、上側基板６と下側基板７の厚さは、それぞ
れ、１８ｍｍ、３０ｍｍである。

そして、上側基板６の主表面には、第１図および第３図
に示すように、中央部に１００ｍｍφの開口部８１を有
するアルミニウム薄膜（厚さ０゜０１４ｍｍ）からなる
第１スペーサ８が載置されている。

そして、この第１スペーサ８の四隅には、円盤状のポリ
イミド樹脂からなる第２スペーサ９（厚さ０．１ｍｍ）
が固着されている。

第１図に示すように、フォトマスクブランク１００は第
２スペーサ９上に載置される。従って、フォトマスクブ
ランク１００の中央部には上側基板６の放熱面６ａから
、輻射熱が伝わり、周辺部には、第１スペーサ８の放熱
面８ａから、輻射熱が伝わる。このとき、フォトマスク
ブランク１００の中央部から上側基板６の放熱面６ａま
での距離は０．１１４ｍｍとなり、一方、フォトマスク
ブランク１００の周辺部から第１スペーサ８の放熱面８
ａまでの距離は、０．１ｍｍとなっていることから、フ
ォトマスクブランク１００の周辺部が、中央部より多く
の熱量を受けることによる。

従って、フォトマスクブランク１００の温度差を抑制す
ることができる。

なお、第２スペーサ９は熱不良導体のポリイミドからな
るので、この第２スペーサ９からのフォトマスクブラン
ク１００に伝わる熱はほとんど無視できる。

次に冷却プレート４について説明する。冷却プレート４
は、１９５ｍｍＸ１９５ｍｍの正方形で厚さ４８ｍｍの
アルミ材からなり、第６図にその断面図を示したように
、内部には冷却水の流Ｂ１０が形成されている。この流
路１０は冷却プレート４の表面から９ｍｍ下に形成され
、この流路１０には１８℃の水が２．５／ｍｉｎの流量
で供給されている。

そして、この冷却プレート４の表面には、第４図で示す
ように、フォトマスクブランク１００を載置する第２ス
ペーサ１１（厚さ０．１ｍｍ）が四隅に、また、第１ス
ペーサ１２（厚さ０．０１４ｍｍ）が中央部にそれぞれ
配設されている。

第１スペーサ１２は、アルミニウム薄膜からなり、第２
スペーサ１１はポリイミド樹脂からなる。

この構成によれば、フォトマスクブランク１００の中央
部から第１スペーサ１２の冷却面１２ａまでの距離は０
．０８６ｍｍとなり、フォトマスクブランク１００の周
辺部から冷却プレート４の冷却面４ａまでの距離は０．
１ｍｒｒ＋となる。従って、フォトマスクブランク１０
０の中央部は周辺部より早く冷却される。この結果、冷
却工程においてフォトマスクブランク１００の全面にお
いて温度差が生じることを防止することができる。

さて、上述の実施例の装置における加熱プレート１上で
、フォトマスクブランク１００を加熱処理（２分３０秒
）したときの、フォトマスクブランク１００の中央部と
、周辺部との温度上昇を第７図に示す。なお、第７図に
おいて、縦軸が温度（単位：℃）、横軸が時間（単位：
分）である。

この温度測定は、第８図に示す位置に熱電対を■〜■の
５箇所、銀ペーストで固定した状態で行った。熱電対は
、線径０．１ｍｍ、Ｔタイプ、０゜４級の理科電機工業
株式会社製のものを使用した。

第４図に示すように、■〜■の温度差は３℃程度であっ
た。

比較例として、従来のように、フォトマスクブランクス
１００の下面を、ヒートプレート表面全域に接触させた
状態で同様にして５点の温度を測定し、題９図にその結
果を示す。図から明らかな通り、中央部■の温度上昇か
、周辺部■■■■に比べて急激な勾配になっているのが
分かる。

次に、第１スペーサの開口部の径を１２０ｍｍφ、７５
ｍｍφに設定し、同様の温度測定を行った。その結果を
第１０図、第１１図にそれぞれ、示す。いずれも従来例
に比べると温度差は改善されているものの、開口部の径
が１００ｍｍφのものに比べると温度差が大きくなって
いることが分かる。このように開口部の径を変えて温度
測定を行った結果、開口径が９０ｍｍφ〜１１０ｍｍφ
としたときに著しい温度差抑制の効果が認められた。

また、第２スペーサ９を外して、第１スペーサ８の上に
直接フォトマスクブランク１００を載置して同様の温度
測定を行った。測定結果を第１２図に示す。これによる
と、第２スペーサ９を介設した場合と同程度の温度差抑
制効果が認められた。

ただし、第２スペーサ９（厚さ０．０１４ｍｍ＞を介設
していないことから、フォトマスクブランク１００の裏
面に、ゴミが付着しやすいという欠点がある。また、こ
の構成の場合には、フォトマスクブランク１００の中央
には、輻射熱が、また、周辺部には伝導熱が供給される
ことになる。

次に、第１スペーサ８の厚さを、０．０２８とした構成
で温度測定を行い、第１３図に示す結果を得た。第２ス
ペーサ９の厚さが０．０１４ｍｍのものに比べて、やや
温度差が大きくなっている。

さらに、第２スペーサ９を外し、第１スペーサ８の厚さ
を０．０２８ｍｍとして温度測定を行い、第１４図に示
す結果を得た。第１スペーサ８の厚さが０．０１４ｍｍ
のものに比べると、やや大きな温度差が生じているのが
分かる。

次に、加熱プレート３で加熱処理が完了したフォトマス
クブランク１００を冷却プレート４上に載置して降温さ
せたときの温度を測定し、その測定結果を第１５図に示
す。尚、この温度測定は加熱処理のときの方法と同一で
ある。第１５図に示すように、本実施例の冷却プレート
４によれば、フォトマスクブランク１００の５箇所の温
度差を抑制することができる。又、従来の構成の冷却プ
レートで降温させたときの測定結果を第１６図に示す。

次に、変形例について説明する。上述した実施例におい
てはスペーサを用いて、フォトマスクブランクスの中央
部と周辺部とにおける、熱の通路となる距離を変えたが
、例えば、第１７図又は第１８図に示すように加熱プレ
ート１０１、冷却プレート４０１の主表面を凹面状、凸
面状としてもよい。さらには、凹面状、凸面状とする代
わりに階段状としてもよい。

又、第１スペーサ８の開口部を円形としたが、これは、
フォトマスクブランク１００が正方形からなることに起
因して、同心円状の等温線が形成されるためである。例
えば、フォトマスクブランクが方形からなる場合、等温
線は情円形状に現れるので、この場合第１スペーサの開
口部を楕円とすればよい。

又、第１スペーサの材質としてはアルミニウム薄膜の他
に、銅薄膜、金薄膜等を使用してもよく第２スペーサの
材質としてはポリイミドの代わりにテフロンを使用して
もよい。

又、本実施例においては、加熱処理及び冷却処理を連続
して行ったが、本実施例の加熱処理の後に、従来の冷却
処理を、あるいは、従来の加熱処理の後に、本実施例の
冷却処理を施しなとしても、従来の一連の加熱処理・冷
却処理を施したものより温度差は改善される。

さらに、上述の一実施例では、加熱プレートまたは冷却
プレートと被熱処理基板との間の距離を、中央部と周辺
部とで変えることで、これらの間の熱の授受量を変える
ようにしたが、これは距離を変える代わりに、これらの
間に、熱伝送または熱輻射による熱伝達の度合いの著し
く異なる部材を介在させるようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、被熱処理基板の表面部と、熱授受手段
との熱伝達の度合を、被熱処理基板の温度分布が実質的
に均一になるように、中央部と周辺部とで異ならしてい
るので、被処理基板に対して熱の授受を行った際、被処
理基板の温度分布を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の加熱プレートの側面図、第
２図は従来例の概略構成図、第３図は本実施例の一実施
例にかかる熱処理装置の外観斜視図、第４図は冷却プレ
ート４の側面図、第５図は加熱プレートの側面図、第６
図は冷却プレートの側面図、第７図は一実施例による場
合の温度分布を示す図、第８図は温度測定点を示す図、
第９図は従来例による場合の温度分布を示す図、第１０
図は開口部の径を１２０　ｍｍとした場合の温度分布を
示す図、第１１図は開口部の径を７５ｍｍとした場合の
温度分布を示す図、第１２図は第２スペーサを取り外し
た場合の温度分布を示す図、第１３図は第１スペーサの
厚さを０．０２８．　ｍ　ｍとした場合の温度分布を示
す図、第１４図は第１３図の場合において第１スペーサ
を取り外した場合の温度分布を示す図、第１５図は一実
施例の冷却プレートによる場合の温度分布を示す図、第
１６図は従来例の冷却プレートによる場合の温度分布を
示す図、第１７図は加熱プレートの変形例の側面図、第
１８図は冷却プレートの変形例の側面図である。 １．２．３・・・加熱プレート、 ４・・・冷却プレート、 ８．１２・・・第１スペーサ、 ９．１１・・・第２スペーサ、８１・・・開口部、１０
０・・・フォトマスクブランク。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被熱処理基板に対して熱の授受を行う熱授受手段
   を備えた熱処理装置において、 前記被熱処理基板の温度分布が実質的に均一になるよう
   に、前記熱授受手段と被熱処理基板の中央部との間の熱
   伝達経路の熱伝達度合及び前記熱授受手段と被熱処理基
   板の周辺部との間の熱伝達経路の熱伝達度合を選定した
   ことを特徴とする熱処理装置。
2. （２）被熱処理基板を加熱する加熱手段を備えた熱処理
   装置において、 前記加熱手段から前記被熱処理基板中央部に供給される
   熱量よりも、周辺部に供給される熱量が多くなるように
   、前記加熱手段と被熱処理基板の中央部との間の熱伝達
   経路の熱伝達度合および前記加熱手段と被熱処理基板の
   周辺部との間の熱伝達経路の熱伝達度合を選定したこと
   を特徴とする熱処理装置。
3. （３）被熱処理基板を冷却する冷却手段を備えた熱処理
   装置において、 前記冷却手段によって前記被熱処理基板周辺部から奪う
   熱量よりも、中央部から奪う熱量が多くなるように、前
   記冷却手段と被熱処理基板の中央部との間の熱伝達経路
   の熱伝達度合および前記冷却手段と被熱処理基板の周辺
   部との間の熱伝達経路の熱伝達度合を選定したことを特
   徴とする熱処理装置。
4. （４）被熱処理基板を加熱処理する加熱処理手段と、前
   記被熱処理基板を冷却処理する冷却処理手段と、 前記被熱処理基板を次の処理工程を行う処理手段に搬送
   する搬送手段とを備えた熱処理装置において、 前記加熱処理手段として請求項（２）に記載の熱処理装
   置を用い、 また、冷却処理手段として請求項（３）に記載の熱処理
   装置を用いたことを特徴とする熱処理装置。