JPH04341789A - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JPH04341789A
JPH04341789A JP11274291A JP11274291A JPH04341789A JP H04341789 A JPH04341789 A JP H04341789A JP 11274291 A JP11274291 A JP 11274291A JP 11274291 A JP11274291 A JP 11274291A JP H04341789 A JPH04341789 A JP H04341789A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heating means
plate
temperature
heat treatment
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11274291A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoichi Usui
洋一 臼井
Takao Takahashi
伯夫 高橋
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to JP11274291A priority Critical patent/JPH04341789A/ja
Publication of JPH04341789A publication Critical patent/JPH04341789A/ja
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱処理装置に係わり、熱
容量が小さく遠赤外線放射率の高い材料からなる熱放射
板に被処理物を支持し、加熱手段によって熱放射板を下
面から加熱・冷却して、被処理物が所定の昇温・降温シ
ーケンスに従って制御性よく熱処理されるようになした
熱処理装置に関する。
【0002】近年、半導体集積回路を中心とした電子デ
バイスは、小型化、高集積化が進められているとともに
、一方では製造効率を向上させコストダウンを図るため
に、例えば、半導体素子を形成するシリコンウェーハや
、パターン露光を行うために用いるレチクルやマスクの
大形化が進められている。それに伴い、大きな基板の隅
々まで、均一に微細なパターンを形成するための各種微
細加工技術の開発が精力的に行われている。
【0003】微細パターニングを行う各種加工技術には
、一般にホトリソグラフィ(写真蝕刻法)と呼ばれてい
るホトエッチングを中核としたパターニング技術が、現
在最も活用されている。そして、このホトエッチングに
よるパターニング技術の中の要素技術の1つに、レジス
ト塗布がある。
【0004】レジストは、露光する光源(線源)に感光
して架橋構造を形成し、現像液に不溶となるネガティブ
型と、解重合反応を起こして現像液に可溶となるポジテ
ィブ型とに分類でき、用途によって使い分けされている
【0005】しかし、何れのレジストの場合にも、まず
、パターンの微細化に対応して、大きな基板にレジスト
を如何に薄く、しかも均一な厚さに塗布するかが重要な
工程となっている。
【0006】次に、基板に塗布したレジストをベーキン
グする工程がある。このベーキング処理は、基板に塗布
したレジストの溶剤を完全に蒸発させて緻密な膜にする
とともに、場合によっては熱重合させて本来の感光性を
有するレジストに仕上げる工程である。さらに、基板全
面にわたって、均一に冷却を行うことは、ベーキングの
終結を所定の条件どおりに行わせるために重要な工程で
ある。
【0007】そして、最近では、レジストを従来のよう
な均一な温度で処理するだけでなく、昇温・降温過程を
所定のシーケンスで制御することが安定なパターニング
を行う上で重要な技術となっている。
【0008】
【従来の技術】レジストのベーキングは、例えば、レジ
ストを塗布した基板をベーキング炉と呼ばれる炉の中に
入れたり、均一に加熱された盤の上に当接するように、
あるいは微小間隙を介して載せたりして行われている。
【0009】ベーキング炉の中で行う場合には、基板に
塗布したレジスト膜自体が、直接処理雰囲気に触れるの
で、膜の全面にわたって比較的均一な処理ができるが、
速やかな昇温・降温が厄介で工程が煩雑なため作業効率
がよくない。そこで、一般にホットプレートと呼ばれて
いる熱処理盤が、作業効率のよいことからよく用いられ
ている。
【0010】熱処理盤の場合には、基板に塗布したレジ
ストは、熱処理盤の上に載せた基板の厚みを通して間接
的に処理される。従って、まず、基板の温度を如何に均
一に制御するかが重要である。
【0011】何れにしても、基板に塗布したレジストは
、全面にわたって所定の条件で昇温・降温グされなされ
ないと、引き続いて行うパターン露光工程において、光
源に対する感度むらを生じ、露光歩留りを悪くする原因
となる。また、現像工程やエッチング工程において、現
像剤やエッチング剤に対する溶解特性、耐エッチング剤
特性などにも影響が及ぶ。その結果、基板全面にわたっ
て、均一なパターンを得ることができない。
【0012】図4は従来の熱処理盤によるベーキングの
一例の説明図で、(A)は熱処理盤の一例の構成図、(
B)はベーキングの工程図である。図において、3は被
処理物、3aは基板、3bはレジスト、5は熱処理盤、
5aは放射板、5bは温度可変手段である。
【0013】図4(A)において、被処理物3は、例え
ば、シリコンウェーハとか、レチクルやマスクなどのガ
ラス基板とか、あるいは例えばLCD(液晶ディスプレ
イ)やPDP(プラズマディスプレイ)のようなフラッ
トディスプレイの製造に用いられるガラス基板といった
いろいろな基板3aに、レジスト3bの塗膜が被着され
たものである。
【0014】熱処理盤5は、被処理物3が載せられる放
射板5aと、その放射板5aの下面に近設されて放射板
5aの温度を上げたり下げたりする例えば電熱器からな
る温度可変手段5bとで構成されている。
【0015】放射板5aは熱伝導性がよくて熱に安定な
金属板からなる。この放射板5aに対する従来の考え方
は、温度を上げれば遠赤外線放射率(熱放射強度)が大
きくなるというものである。しかも、被処理物3の基板
3aに塗着されたレジスト3bを効率よくベーキングす
るためには、基板3aを放射板5aの表面に密着させて
伝導加熱する方がよいとする考え方が採られていた。
【0016】そこで、放射板5aの表面が真空チャック
になっていて被処理物3を密着させていた。しかし、最
近では、基板3aの裏面が異物に接触して汚染されるこ
とを嫌い、放射板5aの表面に微小の突起を設けて数十
μmの間隙を介して基板3aの裏面が放射板5aに当接
しないように支持し、輻射加熱するようになっている。
【0017】一方、放射板5aの下部に近設されている
温度可変手段5bは、被処理物3を加熱処理する場合に
は加熱ユニットであり、冷却する場合には冷却ユニット
が設けられることもある。しかし、レジスト3bのベー
キングの場合には、冷却は室温に放置して放射冷却で行
うことが多く、温度可変手段5bとして冷却ユニットを
設けることは少なくなっている。
【0018】熱処理に当たっては、予め放射板5aを所
定の温度に設定しておき、処理を施す被処理物3の基板
3aを放射板5aの表面に保持し、所定の時間放置して
から被処理物3を取り外して処理が終わる。
【0019】ところで、パターンの微細化に伴って、レ
ジスト3bの熱処理過程の所定の昇温・降温シーケンス
に従って行うことが必要になってきている。ところが、
熱処理盤5は熱容量が大きくて熱慣性をもっているため
に、盤自体の温度を所定の条件で従って上げたり下げた
りすることが厄介である。
【0020】そこで、図4(B)に示したように、複数
個の熱処理盤5を並設して、T1 、T2 、T3 、
T4 というようにそれぞれ異なる所定の温度に設定し
、被処理物3を熱処理盤5の間をT1 からT2 、T
2 からT3 へと搬送しながら、被処理物3の温度を
上げたり下げたりして熱処理することが行われている。 つまり、このような手段によると、被処理物3の昇温・
降温に際して、例えば一点破線で示したような滑らかな
昇温シーケンスに対して、実線に示したように階段状に
行われることになる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】このように、例えば被
処理物がレジスト塗布された基板で、そのレジストをベ
ーキングするような熱処理の場合には、昇温・降温過程
を所定のシーケンスで行おうとすると、従来は、いろい
ろな温度に設定した熱処理盤を並べて行っているので、
熱処理装置が大袈裟なものになっていた。
【0022】しかも、その熱処理盤の間を被処理物を搬
送しながら温度を上げたり下げたりするので、昇温・降
温過程の制御が階段状になってしまい、滑らかに連続的
に行うことができなかった。
【0023】そこで本発明は、被処理物を熱容量が小さ
く赤外線放射率の高い熱放射板に載せ、その熱放射板を
加熱手段によって加熱・冷却して被処理物を制御性よく
熱処理する熱処理装置を提供することを目的としている
【0024】
【課題を解決するための手段】以上述べた課題は、熱放
射板と、加熱手段を有し、前記熱放射板は、盤状をなす
上面に支持された被処理物を放射赤外線によって熱処理
するものであって、熱容量が小さく赤外線放射率の高い
材料からなり、前記加熱手段は、熱放射板の下方に配設
された昇降機構に上下動可能に支持されているものであ
り、前記熱放射板は、下面が加熱手段に間欠的に当接・
離反を反復されながら、所定の温度に加熱・冷却される
ものであるように構成された熱処理装置によって解決さ
れる。
【0025】
【作用】被処理物を所定の昇温・降温シーケンスに従っ
て熱処理しようとすると、従来は、複数個の熱処理盤を
並べ、被処理物を搬送しながら階段状に昇温・降温しざ
るを得なかったのに対して、本発明においては滑らかに
連続的に昇温・降温できるようにしている。
【0026】すなわち、被処理物と加熱手段との間に熱
放射板を介在させ、その熱放射板に被処理物を載せるよ
うにしている。そして、熱放射板には熱容量が小さく、
特に遠赤外線の放射率の高いセラミックを用い、被処理
物が熱放射板から放射される遠赤外線によって加熱され
るようにしている。
【0027】一方、加熱手段は、昇降機構によって上下
動し、熱放射板の下面に当接・離反できるようにしてい
る。そして、熱放射板は、熱容量が小さいので、加熱手
段が当接したときには急速に加熱されて赤外線を放射し
、離反したときには急速に冷却されるようにしている。
【0028】また、熱放射板の温度制御は、加熱手段を
間欠的に当接・離反させて制御するようにしている。こ
うすると、熱放射板を所定の昇温・降温シーケンスに従
って制御できるので、被処理物の熱処理を制御性よく行
うことができる。
【0029】
【実施例】図1は本発明の一実施例の斜視図、図2は図
1の動作説明図、図3は本発明の他の実施例の動作説明
図である。図において、1は熱放射板、2は加熱手段、
3は被処理物、4は昇降機構である。
【0030】熱放射板1は、被処理物3が載せられる厚
みが5mm程度の盤である。その素材には、熱放射率の
高い種々のセラミックを用いることができ、例えば、遠
赤外線放射率の高いSiC、あるいはZr2 −SiO
2 系、TiO2 −Cr2 O3 系などのセラミッ
クが用いられる。こうしたセラミックは、例えばレジス
トなどの有機物が熱吸収する遠赤外線の放射率が高く、
しかも金属のように高温に加熱しなくても遠赤外線の放
射率が高い素材である。そして、多数の空隙をもったポ
ーラス(多孔質)な構成にすれば、熱容量が小さくなる
ので加熱・冷却が急速に行われて具合がよい。
【0031】加熱手段2には、ジュール加熱の電熱器な
どが用いられ、熱放射板1の全面を均一に加熱できるよ
うになっている。そして、例えば、エアシリンダとかリ
ンク機構とかからなる昇降機構4によって上下動できる
ように支持されている。
【0032】実施例:1 図1において、昇降機構4がエアシリンダのような往復
運動する場合には、昇降機構4によって加熱手段2が上
限に上昇したとき、熱放射板1の下面に加熱手段2が当
接して熱放射板1を加熱するようになっている。また、
下限に降下したときには、熱放射板1から加熱手段2が
十分離れて加熱手段2の影響を全く受けないようになっ
ている。
【0033】昇温・降温シーケンスに従って熱放射板1
の温度を制御するには、まず、被処理物3を熱処理する
例えば 150°Cといった最高温度よりも高い例えば
 250°Cに加熱手段2を設定して、図2(A)に示
したように昇降機構4の下限に位置させておく。一方、
熱放射板1が室温に冷やされている状態で、被処理物3
が保持されている。
【0034】次いで、図2(B)に示したように昇降機
構4を上昇させて、例えば、加熱手段2を熱放射板1の
下面に3秒間当接させて伝導加熱したら2秒間離反させ
、5秒間周期の間欠動作を繰り返す。そうすると、室温
が25°Cのとき、毎秒5°Cの温度勾配で熱放射板1
の温度が上昇する。
【0035】このように、昇降機構4を作動させて、加
熱手段2を熱放射板1の下面にt1 秒間当接させたら
t2 秒間離反させ、t1+t2 秒間周期の間欠動作
を反復させると、熱放射板1の温度を次第に上げたり、
一定の温度に保ったり、次第に温度を下げたりすること
ができる。
【0036】そして、昇温・降温シーケンスに従って温
度制御を行う場合には、図示してない赤外線温度計など
で温度をモニタしながら、当接する時間t1、離反する
時間t2 、間欠動作の周期t1 +t2の何れかを制
御すればよい。
【0037】実施例:2 図2において、昇降機構4には、例えばリンク機構やね
じ歯車などを用いて、加熱手段2を熱放射板1に対して
任意の間隔を隔てた位置で停止できるようになっている
【0038】そうすると、熱放射板1に対して加熱手段
2が十分な間隔Lを隔てて後退しているときには、室温
が冷却源となって熱放射板1が冷やされ、加熱手段2が
熱放射板1に適宜間隔Ln を隔てて接近すると、熱放
射板1が輻射加熱される。
【0039】従って、昇温・降温シーケンスに従って温
度制御を行う場合には、図示してない赤外線温度計など
で温度をモニタしながら、熱放射板1と加熱手段2との
間隔Ln を制御すればよい。
【0040】実施例1で述べた熱放射板に対する加熱手
段の当接・離反の間欠動作の周期の制御や、実施例2で
述べた熱放射板に対する加熱手段の接近・後退の間隔の
制御は、例えば、被処理物に塗布されているレジストの
熱処理条件や熱放射板の材質などによって、種々の変形
が可能である。また、被処理物には、例えば、LCD(
液晶ディスプレイ)やPDP(プラズマディスプレイ)
のようなフラットディスプレイの製造に用いられるレジ
ストを塗着したガラス基板なども含まれる。
【0041】
【発明の効果】基板に塗布されたレジストのベーキング
などの熱処理は、昇温・降温シーケンスに従って行おう
とすると、従来は、複数個の熱処理盤を用意して被処理
物を搬送しながら行わており、しかも階段状にしか昇温
・降温ができなかったのに対して、本発明によれば、遠
赤外線の放射率の高い熱放射板を介して、簡単な機構に
よって滑らかに連続的に昇温・降温を行うことができる
【0042】従って、特に半導体装置の製造工程におけ
るウェーハプロセスやマスクなどの製造工程において、
ますますパターニングの微細化が進み、厳しい管理が要
求されるレジスト膜の成膜工程の生産性の向上に対して
、本発明は寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の一実施例の斜視図である。
【図2】  図1の動作説明図である。
【図3】  本発明の他の実施例の動作説明図である。
【図4】  従来の熱処理盤によるベーキングの一例の
説明図で、(A)は熱処理盤の一例の構成図、(B)は
ベーキングの工程図である。
【符号の説明】
1  熱放射板 2  加熱手段 3  被処理物 4  昇降機構

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  熱放射板(1) と、加熱手段(2)
     を有し、前記熱放射板(1) は、盤状をなす上面に
    支持された被処理物(3) を放射赤外線によって熱処
    理するものであって、熱容量が小さく遠赤外線放射率の
    高い材料からなり、前記加熱手段(2) は、前記熱放
    射板(1) の下方に配設された昇降機構(4) に上
    下動可能に支持されているものであり、前記熱放射板(
    1) は、下面が前記加熱手段(2) に間欠的に当接
    ・離反を反復されながら、所定の温度に加熱・冷却され
    るものであることを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】  前記熱放射板(1) は、下面が前記
    加熱手段(2) に接近・後退されながら、所定の温度
    に加熱・冷却されるものである請求項1記載の熱処理装
    置。
  3. 【請求項3】  前記熱放射板(1) が、多孔質のセ
    ラミック材料からなる請求項1記載の熱処理装置。
JP11274291A 1991-05-17 1991-05-17 熱処理装置 Withdrawn JPH04341789A (ja)

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