JPH06104169A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JPH06104169A
JPH06104169A JP25122092A JP25122092A JPH06104169A JP H06104169 A JPH06104169 A JP H06104169A JP 25122092 A JP25122092 A JP 25122092A JP 25122092 A JP25122092 A JP 25122092A JP H06104169 A JPH06104169 A JP H06104169A
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JP
Japan
Prior art keywords
wafer
processing chamber
ultraviolet
semiconductor manufacturing
wafer stage
Prior art date
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Application number
JP25122092A
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English (en)
Inventor
Yasushi Ishimaru
靖 石丸
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェハの加熱時間及びウェハステージの冷却
時間を短縮することができ、ウェハの処理能力を上げる
ことができ、しかも、紫外線ランプの紫外線強度制御装
置を設けることなくウェハへの紫外線強度を可変するこ
とができ、安価な装置で実現することができる半導体製
造装置を提供することを目的とする。 【構成】 処理室1と、フォトレジストが塗布されたウ
ェハ3を加熱する加熱手段4を有するとともに、該ウェ
ハ3を設置する該処理室1内に設けられたウェハ設置手
段2と、該ウェハ3にエネルギー線を照射する照射手段
5と、該ウェハ設置手段2を該処理室1壁に接触させる
とともに、該処理室1壁から離間させて該ウェハ3と該
照射手段5の離間距離を可変させる駆動手段7,7aと
を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に係
り、詳しくは、半導体製造においてウェハに塗布された
フォトレジストを紫外線照射によって硬化させる紫外線
照射装置に適用することができ、特に、ウェハの加熱時
間及びウェハステージの冷却時間を短縮することがで
き、しかも、紫外線ランプの紫外線強度制御装置を設け
ることなくウェハへの紫外線強度を可変することができ
る半導体製造装置に関する。
【0002】半導体製造工程の一つにはエッチング工程
があり、このエッチング工程はウェハに所望の回路パタ
ーンを形成する工程である。近年、エッチング工程にお
いては、真空中にガスを導入しマイクロ波若しくは、高
周波を印加して作り出したプラズマを利用して被エッチ
ング膜のエッチングを行うドライエッチングが主流とな
っている。ここで問題となるのは、エッチング処理中に
フォトレジストがプラズマに曝されて変質して除去され
てしまうことである。この問題を解決するために、エッ
チングを行う前にウェハに塗布されたレジストに予め紫
外線を照射してフォトレジストに架橋反応を起こさせて
フォトレジストの耐プラズマ性を向上させる方法が知ら
れている。
【0003】
【従来の技術】図3は従来の半導体製造装置の構成を示
す概略図であり、図示例は紫外線照射装置に適用する場
合である。図3において、31は装置の処理室32内のウェ
ハステージ33上に設置されたウェハであり、34はウェハ
31を冷却するためにウェハステージ33内に設けられたウ
ェハ31冷却時に恒温水25℃が導入される水冷チューブ
であり、35はウェハ31を加熱するためのウェハ31が設置
されている側とは反対側のウェハステージ33裏面に設け
られた抵抗加熱ヒータ等のヒータであり、36は処理室32
内のウェハ31に透明石英ガラス窓37を介して紫外線を照
射するための紫外線ランプであり、38は各部をシールす
るためのOリングである。
【0004】従来の紫外線照射装置では、まず、処理室
32のウェハステージ33上の所定位置にフォトレジストが
塗布されてウェハ31を設置し、ヒータ35でウェハ31を1
10℃程度に加熱し、この状態で紫外線ランプ36で透明
石英ガラス窓37を介してウェハ31上のフォトレジストに
耐プラズマ性を向上させるために紫外線(λ=254n
m)を照射して架橋反応させる。次いで、紫外線照射を
停止し、ヒータ35でウェハ31を更に約180℃(架橋反
応が進むとレジストの耐熱温度が上る)に昇温してフォ
トレジストをベークした後、次のウェハ31の処理をする
ためにヒータ35の通電を止め水冷チューブ34に25℃の
冷却水を流して110℃までウェハステージ33を冷却す
る。ここで、ウェハステージ33を冷却するのは、上記の
如く、次のウェハ31の処理を行うためであり、冷却しな
いで180℃のままで次のウェハ31をウェハステージ33
に載せると塗布されたレジストが溶解してしまうからで
ある。なお、ウェハ31加熱時には水冷チューブ34には水
は導入しない。そして、予め紫外線照射されて耐プラズ
マ性が向上したレジストを有するウェハは次の所定のド
ライエッチング工程に進む。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
製造装置では、ウェハ31を設定し、かつ水冷チューブ34
が設けられたウェハステージ33と、ヒータ35とが一体的
な構造となっていたため、ウェハ加熱時にはウェハステ
ージ33内の水冷チューブ34に水を流さずにヒータ35に通
電してウェハステージ33を加熱し、この加熱されたウェ
ハステージ33を介してウェハ31を加熱していた。一方、
ウェハ冷却時にはヒータ35の通電を中止してからウェハ
ステージ33内の水冷チューブ34に冷却水を流して加熱さ
れたウェハステージ33を冷却し、この冷却されたウェハ
ステージ33を介してウェハ31を冷却していた。このよう
に、厚さが25mmもあるアルミ(ステンレス)等のウ
ェハステージ33を高温に加熱することでウェハ31を加熱
し、また、高温になったウェハステージ33を冷却するこ
とでウェハ31を冷却していたため、ウェハステージ33を
所定温度にするのに長時間かかってしまい、単位時間当
たりのウェハ処理枚数が減少してしまうという問題があ
った。
【0006】ところで、フォトレジストは最初、強度の
弱い紫外線を照射した後、強度の強い紫外線を照射する
と、フォトレジストを均一に架橋反応させることができ
ることが知られている。そして、架橋反応の処理スピー
ドを上げようと思うと、できるだけウェハ31への紫外線
強度を上げなければならない。しかしながら、上記した
従来の半導体製造装置では、紫外線ランプ36とウェハ31
との距離が一定である構造を取っているため、上記の如
く紫外線の強度を変化させる場合は、紫外線ランプ36の
紫外線強度を制御する制御装置を新たに設けなければな
らず、装置コストが大幅に上がってしまうという問題が
あった。
【0007】そこで、本発明はウェハの加熱時間及びウ
ェハステージの冷却時間を短縮することができ、ウェハ
の処理能力を上げることができ、しかも、紫外線ランプ
の紫外線強度制御装置を設けることなくウェハへの紫外
線強度を可変することができ、安価な装置で実現するこ
とができる半導体製造装置を提供することを目的として
いる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造装置は上記目的達成のため、処理室と、フォトレ
ジストが塗布されたウェハを加熱する加熱手段を有する
とともに、該ウェハを設置する該処理室内に設けられた
ウェハ設置手段と、該ウェハに電磁波を照射する照射手
段と、該ウェハ設置手段を該処理室壁に接触させるとと
もに、該処理室壁から離間させて該ウェハと該照射手段
の離間距離を可変させる駆動手段とを有するものであ
る。
【0009】本発明に係る電磁波には、紫外線、マイク
ロ波、赤外線等が挙げられる。本発明においては、前記
処理室壁を冷却する冷却手段を設ける場合が好ましく、
この場合、ウェハ加熱後、加熱手段をOFFして駆動手
段でウェハ設置手段を冷却手段を有する処理室壁に接触
させることにより、冷却手段がない場合よりもウェハを
効率良く冷却することができるので、より短時間にウェ
ハを所望の温度に冷却することができる。
【0010】本発明においては、前記処理室を他の半導
体製造装置と連結して、異なる工程を連続して行う場合
に好ましく適用させることができる。
【0011】
【作用】本発明では、後述する実施例の図1に示す如
く、駆動装置7のリフター7aでウェハ3を設置するウ
ェハステージ2を上下可変移動させることができるた
め、ウェハステージ2上のウェハ3と紫外線ランプ5の
距離を適宜変化させることができる。このため、紫外線
ランプ5の紫外線強度を一定な状態のままでウェハ3と
紫外線ランプ5の距離を適宜変化させてウェハ3への紫
外線強度を適宜変化させることができるので、最初、強
度の弱い紫外線を照射した後、強度の強い紫外線を照射
してフォトレジストを均一に架稿反応させることができ
る。しかも、これ以外の高照度、低照度が要求される様
々な紫外線照射を紫外線強度制御装置を新たに設けるこ
となく安価な装置で実現することができる。
【0012】また、本発明では、ヒータ4が内蔵される
ウェハステージ2のウェハ3が設置される4mmという
薄い上板(ヒータ部は12mm)を加熱し、この加熱さ
れた薄いウェハステージ2上板を介してウェハ3を加熱
しているため、従来の25mmという厚いウェハステー
ジ2全体を加熱して行う場合よりもウェハ3の加熱時間
を短縮することができる。そして、ウェハステージ2の
冷却(次のウェハ3の処理のためのウェハステージ2の
冷却)は、駆動装置7のリフター7aを下降させること
で予め水冷チューブ8内に冷却水が導入されて冷却され
た処理室1底壁に接触させることで行うようにしている
ため、従来の180℃という高温に加熱されたウェハス
テージ2を冷却してから行う場合よりも冷却時間を著し
く短縮させることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1は本発明の一実施例に則した半導体製造装置の構成を
示す概略図であり、図示例は紫外線照射装置に適用する
場合である。図1において、1は空間の高さが30mm
ある処理室であり、2はウェハ3を加熱する抵抗加熱ヒ
ータ等のヒータ4を有するとともに、ウェハ3を設置す
る処理室1内に設けられた寸法がφ205×厚さ12〜
15mmのウェハステージ2であり、5はウェハ3に透
明石英ガラス窓6を介して紫外線照射するための紫外線
ランプである。そして、7は恒温水(冷却水)が導入さ
れる水冷チューブ8が設けられた処理室1底壁にウェハ
ステージ2をリフター7aによって接触させるととも
に、リフター7aによって処理室1底壁からウェハステ
ージ2を離間させてウェハ3と紫外線ランプ5の離間距
離を上下方向に可変させる駆動装置である。なお、駆動
装置7のリフター7aとウェハステージ2とは一体とな
っている。9は真空保持するためのベローズであり、10
は処理室1底壁に固定されたウェハ3を支持するための
3本のリフトピンである。なお、図示はしていないが、
ウェハ3温度を制御する温度制御部と、駆動装置7を制
御する制御部は別に設けられており、ウェハ3を処理室
1内から出し入れするためのゲートバルブは処理室1に
設けられている。
【0014】本実施例では、まず、処理室1底壁に固定
された3本のリフトピン10上にウェハ3を搬送用ロボッ
ト等で搬送した後、処理室1内の真空引き(圧力0.1
Torr)を行うと同時に駆動装置7のリフター7aを
上昇させることによってウェハステージ2を上昇させて
ウェハステージ2上の所定位置にウェハ3を設置する。
この時、透明石英ガラス窓6とウェハ3との距離は10
mmである。次いで、ウェハステージ2内のヒータ4を
通電(100V,600W)してウェハ3を110℃に
なるまで加熱した後、この状態で紫外線ランプ5で透明
石英ガラス窓6を介してウェハ3に紫外線(UVλ=2
54nm,30mW/cm2 (ランプ下15mm))を
照射する。
【0015】次いで、ウェハ3を110℃にした状態で
駆動装置7のリフター7aによりウェハステージ2を更
に5mm上昇させた後紫外線ランプ5で透明石英ガラス
窓6を介してウェハ3に上記条件と同じ紫外線(UVλ
=254nm,30mW/cm2 (ランプ下15m
m))を照射する。この時、透明石英ガラス窓6とウェ
ハ3との距離は5mmである。
【0016】次いで、ヒータ4で(100V,600
W)でウェハ3を180℃に昇温してフォトレジストを
ベークする。ベーク時間は30秒である。次いで、処理
室1内を大気圧に戻すためにN2 パージを始めると同時
にヒータ4の通電を止めた後、駆動装置7のリフター7
aを下降させることによって、冷却水(25℃の恒温
水)が導入された水冷チューブ8で冷却 された処理室
1底壁に接触するまでウェハステージ2を下降させる。
この時、ウェハ3は処理室1底壁に固定されたリフトピ
ン10に支持される。次いで、ウェハステージ2は水冷チ
ューブ8で冷却された処理室1底壁によって110℃に
なるまで冷却する。冷却時間は30秒である。そして、
大気圧に戻された処理室1内の処理済みのウェハ3を搬
送ロボット等で処理室1から取り出し2次工程のエッチ
ング工程に移した後、次のウェハ3を処理室1内に搬送
して上記と同様の処理を行う。
【0017】このように、本実施例では、駆動装置7の
リフター7aでウェハ3を設置するウェハステージ2を
上下可変移動させることができるため、ウェハステージ
2上のウェハ3と紫外線ランプ5の距離を適宜変化させ
ることができる。このため、紫外線ランプ5の紫外線強
度を一定な状態のままでウェハ3と紫外線ランプ5の距
離を適宜変化させてウェハ3への紫外線強度を変化させ
ることができるので、上記の如く最初、強度の弱い紫外
線を照射した後、強度の強い紫外線を照射してフォトレ
ジストを均一に架橋反応させることができる。しかも、
これ以外の高照度、低照度が要求される様々な紫外線照
射を紫外線強度制御装置を設けることなく安価な装置で
実現することができる。
【0018】また、本実施例では、ヒータ4が内蔵され
ているウェハステージ2のウェハ3が設置される4mm
という薄い上板を加熱し、この加熱された薄いウェハス
テージ2上板を介してウェハ3を加熱しているため、従
来の25mmという厚いウェハステージ2全体を加熱し
て行う場合よりもウェハ3の加熱時間を短縮することが
できる。そして、ウェハステージ2の冷却(次のウェハ
3の処理のためのウェハステージ2の冷却)は駆動装置
7のリフター7aを下降させることで予め水冷チューブ
8内に冷却水が導入されて冷却された処理室1底壁に接
触させることができるようにしているため、従来の18
0℃という高温に加熱されたウェハステージ2を冷却し
てから行う場合よりも冷却時間を著しく短縮することが
できる。従って、ウェハ3の処理能力を向上させること
ができる。
【0019】これについては、図2から判るように、本
実施例では、枚葉処理であるので、1カセット(25枚
ウェハ)処理においては従来の場合よりも1525秒短
縮することができた。なお、本実施例では、エッチング
を行う前にウェハ3に塗布されたフォトレジストに紫外
線ランプで紫外線を照射して架橋反応させる場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えばマイクロ波発生装置でマイクロ波を照射して
エッチングを行う場合にも適用させることができる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、ウェハの加熱時間及び
ウェハステージの冷却時間を短縮することができ、ウェ
ハの処理能力を上げることができ、しかも、紫外線ラン
プの紫外線強度制御装置を設けることなくウェハへの紫
外線強度を可変することができ、安価な装置で実現する
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に則した半導体製造装置の構
成を示す概略図である。
【図2】本発明と従来の場合におけるウェハ一枚当りに
要する所要時間の比較を示す図である。
【図3】従来例の半導体製造装置の構成を示す概略図で
ある。
【符号の説明】
1 処理室 2 ウェハステージ 3 ウェハ 4 ヒータ 5 紫外線ランプ 6 透明石英ガラス窓 7 駆動装置 7a リフター 8 水冷チューブ 9 ベローズ 10 リフトピン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理室(1)と、フォトレジストが塗布
    されたウェハ(3)を加熱する加熱手段(4)を有する
    とともに、該ウェハ(3)を設置する該処理室(1)内
    に設けられたウェハ設置手段(2)と、該ウェハ(3)
    に電磁波を照射する照射手段(5)と、該ウェハ設置手
    段(2)を該処理室(1)壁に接触させるとともに、該
    処理室(1)壁から離間させて該ウェハ(3)と該照射
    手段(5)の離間距離を可変させる駆動手段(7,7
    a)とを有することを特徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項2】 前記電磁波は紫外線又はマイクロ波であ
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項3】 前記処理室(1)壁を冷却する冷却手段
    (8)を設けることを特徴とする請求項1乃至2記載の
    半導体製造装置。
  4. 【請求項4】 前記処理室を他の半導体製造装置と連結
    して、異なる工程を連続して行う半導体製造装置。
JP25122092A 1992-09-21 1992-09-21 半導体製造装置 Withdrawn JPH06104169A (ja)

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