JPH06177141A - Heat treatment furnace - Google Patents

Heat treatment furnace

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JPH06177141A
JPH06177141A JP35184892A JP35184892A JPH06177141A JP H06177141 A JPH06177141 A JP H06177141A JP 35184892 A JP35184892 A JP 35184892A JP 35184892 A JP35184892 A JP 35184892A JP H06177141 A JPH06177141 A JP H06177141A
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JP
Japan
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wafer
temperature
supporting
distance
heat treatment
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Application number
JP35184892A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Imoto
幸男 井本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enhance uniformity of temperature on the surface of a wafer by bringing the temperature of a wafer close to a set value while taking account of the fact that the distance between a wafer supported at three points and a heating stage and the fluctuation thereof have significant effect on the wafer temperature and the uniformity of temperature on the surface. CONSTITUTION:The heat treatment furnace comprises a supporting means 20 for adjusting the heights of three supporting points 13a of a wafer 11 individually (e.g. a piezoelectric unit 17 exhibiting reverse piezoelectric effect interposed between a supporting pin 13 and the base), means for detecting distance between the wafer 11 and a heating stage 12 or means for detecting temperature distribution on the main surface of the wafer 11, and a controller 19 receiving a distance or temperature detection signal and feeding a control signal for adjusting the height of the supporting point 13a back to the supporting means 20.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に関
し、特に半導体ウェーハの枚葉式のベーキングやアニー
ル等の熱処理装置に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to a heat treatment apparatus for single wafer type baking and annealing of semiconductor wafers.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ウェーハの枚葉式熱処理のうち、
例えばウェーハにホトレジストを塗布した後に行なうベ
ーキングや、現像されたホトレジストパターンの焼き固
め等のため行なう熱処理においては、一般には、加熱ス
テージへ半導体ウェーハを密着させる方法が採られてい
る。
2. Description of the Related Art Among single-wafer heat treatments for semiconductor wafers,
For example, in the baking performed after applying a photoresist to a wafer and the heat treatment performed for baking the developed photoresist pattern, a method of bringing a semiconductor wafer into close contact with a heating stage is generally adopted.

【0003】しかし近年、半導体ウェーハの裏面汚染を
防止するために、図7及び図8に示すように半導体ウェ
ーハ1を保持ピン3等のように接触面積の小さなもので
保持し、加熱ステージ2に対し半導体ウェーハ1を非接
触で熱処理する試み(以下非接触ベークと呼ぶ)がなさ
れている。なお図7及び図8において、符号4は断熱
材、5は支え、6はベース(基体)である。
However, in recent years, in order to prevent backside contamination of the semiconductor wafer, as shown in FIGS. 7 and 8, the semiconductor wafer 1 is held by a holding pin 3 or the like having a small contact area, and the heating stage 2 is held. On the other hand, attempts have been made to heat-treat the semiconductor wafer 1 in a non-contact manner (hereinafter referred to as non-contact bake). 7 and 8, reference numeral 4 is a heat insulating material, 5 is a support, and 6 is a base (base).

【0004】前述のホトリソグラフィー(光蝕刻、phot
o-lithography )工程におけるホトレジストの熱処理で
は、ウェーハの温度は、例えばレジスト塗布後の溶剤乾
燥には数十度(℃)程度、また現像後のレジストパター
ンの焼き固めには百数十度程度に設定され、そのばらつ
きも±0.数度が要求される。
The aforementioned photolithography (photo-etching, phot
In the heat treatment of photoresist in the (o-lithography) process, the temperature of the wafer is, for example, about several tens of degrees (° C.) for solvent drying after resist application and about one hundred and several tens of degrees for baking the resist pattern after development. It is set and the variation is required to be ± 0.

【0005】しかしながら、このような非接触ベークで
は、ウェーハの温度やウェーハの面内温度の均一性が、
加熱ステージ2とウェーハ1との間の距離及びウェーハ
面内での前記距離のばらつきに大きく影響される。図7
の従来例で、ウェーハ1と加熱ステージ2との間の距離
は数百μm であり、距離による温度変化の割合は、 1℃
/10μm 程度である。なおウェーハの設定温度やそのば
らつきは、前記距離のほか、加熱ステージ表面の温度分
布やウェーハ周辺の空気の流れによっても影響される。
However, in such a non-contact bake, the uniformity of the temperature of the wafer and the in-plane temperature of the wafer are
It is greatly influenced by the distance between the heating stage 2 and the wafer 1 and the variation in the distance within the wafer surface. Figure 7
In the conventional example, the distance between the wafer 1 and the heating stage 2 is several hundred μm, and the rate of temperature change due to the distance is 1 ° C.
It is about 10 μm. The set temperature of the wafer and its variation are influenced by the temperature distribution on the surface of the heating stage and the air flow around the wafer, in addition to the above distance.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】半導体ウェーハの枚葉
式の非接触ベークや非接触アニール等の熱処理におい
て、被処理ウェーハの熱処理温度及びウェーハ面内の温
度の均一性は、デバイスの特性及び特性のばらつきに大
きな影響を与える。しかしながら従来の技術では、ウェ
ーハの温度やウェーハ面内温度の均一性は、被処理ウェ
ーハと加熱源との間の距離及びウェーハ面内でのこの距
離のばらつき等に大きく影響され、満足な結果が得られ
ないという問題があった。この問題は、ウェーハの大口
径化( 125〜200mmφ)に伴い、より顕著になってい
る。
In the heat treatment such as single-wafer non-contact baking and non-contact annealing of semiconductor wafers, the heat treatment temperature of the wafer to be processed and the uniformity of the temperature within the wafer are the characteristics of the device and the characteristics of the device. Greatly affect the dispersion of. However, in the conventional technology, the uniformity of the temperature of the wafer and the temperature within the wafer surface is greatly affected by the distance between the wafer to be processed and the heating source and the variation in this distance within the wafer surface, and a satisfactory result is obtained. There was a problem that I could not get it. This problem becomes more prominent with the increase in wafer diameter (125 to 200 mmφ).

【0007】本発明は、前記の問題に鑑みなされたもの
で、半導体ウェーハに非接触ベークや非接触アニール等
の熱処理を行なう枚葉式熱処理装置において、半導体ウ
ェーハの温度を設定値に近付け、かつ半導体ウェーハの
面内温度の均一性を向上させることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and in a single-wafer heat treatment apparatus for performing heat treatment such as non-contact baking and non-contact annealing on a semiconductor wafer, the temperature of the semiconductor wafer is brought close to a set value, and It is intended to improve the uniformity of in-plane temperature of a semiconductor wafer.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
熱処理装置は、半導体ウェーハ主面と対向し非接触で該
ウェーハを加熱する加熱ステージと、前記ウェーハまた
は加熱ステージを 3個の支持点で支持すると共に各支持
点の高さをそれぞれ独立に調整できる支持手段と、対向
する前記ウェーハと加熱ステージとの間の距離を検出す
る手段、或いは前記ウェーハの主面の温度分布を検出す
る手段、或いは前記距離及び温度分布を検出する 2つの
手段と、この検出手段よりの検出信号を受け、前記支持
手段に支持点の高さを調整する制御信号を送るコントロ
ーラとを、具備することを特徴とするものである。
A heat treatment apparatus according to claim 1 of the present invention comprises a heating stage which faces a semiconductor wafer main surface and heats the wafer in a non-contact manner, and three supporting wafers or heating stages. Supporting means for supporting at each point and independently adjusting the height of each supporting point, means for detecting the distance between the wafer and the heating stage facing each other, or detecting the temperature distribution on the main surface of the wafer Means, or two means for detecting the distance and temperature distribution, and a controller for receiving a detection signal from the detection means and for sending a control signal for adjusting the height of the support point to the support means. It is a feature.

【0009】また本発明の請求項2に係る熱処理装置
は、半導体ウェーハ主面にランプまたはマイクロ波電子
管により電磁波(光を含む)を照射し該ウェーハを加熱
する手段と、前記ウェーハを 3個の支持点で支持すると
共に各支持点の高さをそれぞれ独立に調整できる支持手
段と、前記ウェーハ主面の温度分布を検出する手段と、
この検出手段よりの検出信号を受け、前記支持手段に支
持点の高さを調整する制御信号を送るコントローラと
を、具備することを特徴とするものである。
Further, the heat treatment apparatus according to claim 2 of the present invention comprises means for heating the wafer by irradiating the main surface of the semiconductor wafer with electromagnetic waves (including light) from a lamp or a microwave electron tube, and three wafers. Supporting means for supporting the supporting points and independently adjusting the height of each supporting point, and means for detecting the temperature distribution of the wafer main surface,
A controller for receiving a detection signal from the detecting means and sending a control signal for adjusting the height of the supporting point to the supporting means.

【0010】[0010]

【作用】請求項1に係る熱処理装置は、半導体ウェーハ
を加熱ステージに対し、非接触かつ近接した位置で熱処
理する装置であり、ウェーハの温度及び温度のばらつき
は、主としてウェーハと加熱ステージとの間の距離及び
距離のばらつきにより決定される。
The heat treatment apparatus according to the present invention is an apparatus for heat-treating a semiconductor wafer at a position which is in non-contact with and close to the heating stage. The temperature of the wafer and the temperature variation are mainly due to the difference between the wafer and the heating stage. Is determined by the distance and the variation of the distance.

【0011】ウェーハ及び加熱ステージのうち、いすれ
か一方の高さを固定し、他方の高さを上、下することに
より、ウェーハと加熱ステージとの間の距離を調整す
る。例えば加熱ステージの高さが固定されている場合、
ウェーハは 3個の支持点で支持され、かつ 3個の支持点
の高さは互いに独立に昇降できるように構成される。こ
れによりウェーハ主面と加熱ステージ主面との間の距離
は、対向する全面にわたって確実に等しくすることが可
能である。また、かりに加熱ステージ主面の温度が不均
一であっても、ウェーハ主面を、加熱ステージに対し、
任意の方向及び角度で傾斜させ、その影響を大幅に緩和
できる。
The distance between the wafer and the heating stage is adjusted by fixing the height of one of the wafer and the heating stage and raising or lowering the height of the other. For example, if the height of the heating stage is fixed,
The wafer is supported by three support points, and the heights of the three support points can be raised and lowered independently of each other. This ensures that the distance between the main surface of the wafer and the main surface of the heating stage can be made equal over the entire opposing surface. Moreover, even if the temperature of the heating stage main surface is uneven, the wafer main surface is
It can be tilted in any direction and angle, and its effect can be greatly mitigated.

【0012】ウェーハと加熱ステージとの間の距離を検
出する 3個以上の距離センサ及びウェーハ主面の温度分
布を検出する温度センサのうち距離情報または温度情
報、或いは距離及び温度情報はコントローラに入力され
る。
Of the three or more distance sensors for detecting the distance between the wafer and the heating stage and the temperature sensor for detecting the temperature distribution on the main surface of the wafer, distance information or temperature information, or distance and temperature information is input to the controller. To be done.

【0013】コントローラは、マイクロコンピューター
を内蔵すると共に前記入力された距離または温度情報を
処理し、ウェーハの平均温度を設定値に近づけ、ウェー
ハ面内温度ができるだけ均一になるように、前記支持点
の高さを調整するフィードバック制御信号を前記支持手
段に送る。すなわち自動制御が行なわれる。
The controller has a built-in microcomputer and processes the inputted distance or temperature information to bring the average temperature of the wafer close to a set value so that the in-plane temperature of the wafer becomes as uniform as possible. A feedback control signal for adjusting the height is sent to the support means. That is, automatic control is performed.

【0014】なお支持点の高さを調整する手段として
は、圧電素子ユニットを使用することが望ましい実施態
様である。
It is a desirable embodiment to use a piezoelectric element unit as means for adjusting the height of the supporting point.

【0015】請求項2に係る熱処理装置は、加熱方法と
してランプ加熱またはマイクロ波加熱によること、及び
ウェーハ主面の温度分布を検出する手段を有し、ウェー
ハと加熱源との間の距離を検出する手段を要件としない
ことが請求項1に係る熱処理装置と異なる。各構成要素
の作用は、請求項1に準ずる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a heat treatment apparatus which uses lamp heating or microwave heating as a heating method, and has means for detecting the temperature distribution on the main surface of the wafer, and detects the distance between the wafer and the heating source. It differs from the heat treatment apparatus according to claim 1 in that the means for performing is not required. The operation of each component is based on claim 1.

【0016】なお請求項2に係る 3個の支持点の高さを
互いに独立に調整する手段としては、ステッピングモー
タによる送り機構を備えたアクチュエータを各支持点ご
とに設けることが望ましい実施態様である。
As a means for independently adjusting the heights of the three support points according to the second aspect, it is a desirable embodiment that an actuator having a feed mechanism by a stepping motor is provided for each support point. .

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1及び図2は、本発明の請求項1に係る
熱処理装置の第1実施例の構成の概要を示す模式的な断
面図及び平面図である。半導体ウェーハ11(口径 125
〜 200mmφ)の主面に対向して加熱ステージ12が設け
られる。加熱ステージ12は、絶縁された加熱ヒーター
と伝熱部材を積層したもので、断熱材14で外周を囲
み、保温される。加熱ステージの露出面の温度は、本実
施例では、数十度ないし数百度(℃)で、ステージ面の
温度分布は均一につくられ、対向するウェーハ11を非
接触で加熱する。
1 and 2 are a schematic sectional view and a plan view showing the outline of the configuration of a first embodiment of a heat treatment apparatus according to claim 1 of the present invention. Semiconductor wafer 11 (caliber 125
The heating stage 12 is provided so as to face the main surface of (about 200 mmφ). The heating stage 12 is a stack of an insulated heater and a heat transfer member, and is surrounded by a heat insulating material 14 to keep its temperature. In this embodiment, the temperature of the exposed surface of the heating stage is several tens of degrees to several hundreds of degrees (° C.), the temperature distribution of the stage surface is made uniform, and the opposing wafer 11 is heated without contact.

【0019】ウェーハ支持手段は、保持ピン13及び保
持ピン13とベース16との間に挿入した圧電素子ユニ
ット17を組とする 3組の支持体20から構成される。
ウェーハ11は、 3個の保持ピン13の支持点13aで
支持されると共に、各支持点の高さは、対応する圧電素
子ユニット17により、それぞれ独立に調整できる。
The wafer supporting means is composed of three sets of supporting bodies 20 each including a holding pin 13 and a piezoelectric element unit 17 inserted between the holding pin 13 and the base 16.
The wafer 11 is supported by the support points 13a of the three holding pins 13, and the height of each support point can be independently adjusted by the corresponding piezoelectric element unit 17.

【0020】周知のように、圧電素子は、圧電体に外部
から電界を加えると、これに比例した機械的歪を生じる
性質(逆圧電効果という)を持ち、圧電素子ユニット
は、このような圧電素子を前記機械的歪が加算される方
向に複数素子積層したもので、外部から電界を加えるこ
とにより、歪方向の長さが変化する。この長さの変化を
利用して前記支持点の高さを調整する。本実施例では、
加熱ステージ12とウェーハ11との間の距離は数百μ
m で、例えばウェーハ温度百数十度のとき、距離10μm
につき温度変化の割合は約 1℃である。圧電素子ユニッ
トによる支持点の高さの調整は電気的であり、構造簡単
で多くの利点を持っている。
As is well known, a piezoelectric element has a property of generating mechanical strain proportional to the electric field applied to the piezoelectric body from the outside (referred to as an inverse piezoelectric effect), and the piezoelectric element unit has such a piezoelectric element. A plurality of elements are laminated in the direction in which the mechanical strain is added, and the length in the strain direction is changed by applying an electric field from the outside. The height of the supporting point is adjusted by utilizing this change in length. In this embodiment,
The distance between the heating stage 12 and the wafer 11 is several hundred μ
m, for example, when the wafer temperature is hundreds of degrees, the distance is 10 μm.
The temperature change rate is about 1 ℃. The adjustment of the height of the support point by the piezoelectric element unit is electric, has a simple structure, and has many advantages.

【0021】互いに対向するウェーハ11と加熱ステー
ジ12との間の距離を検出する手段18は、市販の静電
容量距離センサ18を使用した。距離センサは、光の干
渉を利用する等その他の方式のものでも差し支えない。
本実施例では、上記距離センサを 3個使用し、ウェーハ
11の中心Pと支持点13aを結ぶ半径の外周端近傍に
設けた。なお距離センサの設置数は、 3個以上設けても
差し支えないが少なくとも 3個は必要である。
As the means 18 for detecting the distance between the wafer 11 and the heating stage 12 facing each other, a commercially available capacitance distance sensor 18 was used. The distance sensor may be of another type such as utilizing the interference of light.
In this embodiment, three distance sensors are used and provided near the outer peripheral edge of the radius connecting the center P of the wafer 11 and the support point 13a. The number of distance sensors installed may be three or more, but at least three are required.

【0022】コントローラ19は、マイクロコンピュー
タを内蔵し、またウェーハ・加熱ステージ間の距離とウ
ェーハ温度分布との相関を、あらかじめ試行により求
め、このデータをコンピュータにストア(記録)してお
く。コントローラ19は、距離センサ18からの距離情
報を受け、ストアされている距離と温度との相関データ
及びウェーハの設定温度等から、支持点の高さを調整す
る制御信号を発生し、圧電素子ユニット17にフィード
バックし、これを繰り返し、自動制御する。
The controller 19 has a built-in microcomputer, and the correlation between the distance between the wafer and the heating stage and the wafer temperature distribution is obtained in advance by trial, and this data is stored (recorded) in the computer. The controller 19 receives the distance information from the distance sensor 18, generates a control signal for adjusting the height of the supporting point from the stored correlation data between the distance and temperature, the set temperature of the wafer, and the like, and the piezoelectric element unit. It is fed back to 17, and this is repeated to automatically control.

【0023】上記第1実施例の装置では、ウェーハ11
と加熱ステージ12との間の距離を、ウェーハ11の面
内で均一に設定距離にすることができ、上記距離の違い
から生ずるウェーハ11の温度と設定温度との誤差を少
なく、かつ面内温度均一性を向上することができる。ま
たこの装置では、ウェーハと加熱ステージ間の距離によ
り、間接的にウェーハ温度の制御をするもので、構造や
コントロールが簡単で実用的な方法である。
In the apparatus of the first embodiment, the wafer 11
The distance between the heating stage 12 and the heating stage 12 can be uniformly set within the plane of the wafer 11, and the error between the temperature of the wafer 11 and the set temperature caused by the difference in the distance is small, and the in-plane temperature is small. Uniformity can be improved. Further, in this apparatus, the wafer temperature is indirectly controlled by the distance between the wafer and the heating stage, which is a practical method with a simple structure and control.

【0024】図3は、本発明の請求項1に係る熱処理装
置の第2実施例の構成の概要を示す模式的な断面図であ
る。図1及び図2と同じ符号は、同じ部分または対応す
る部分をあらわす。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the outline of the configuration of the second embodiment of the heat treatment apparatus according to claim 1 of the present invention. The same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 represent the same or corresponding parts.

【0025】図3に示す第2実施例は、第1実施例にさ
らに放射温度計30をウェーハ11上方に設けた熱処理
装置である。放射温度計30は、市販の赤外線放射温度
計(温度分布像が得られるもの)を使用し、所望の複数
箇所の温度をほぼ同時に検出できる。
The second embodiment shown in FIG. 3 is a heat treatment apparatus in which a radiation thermometer 30 is further provided above the wafer 11 in the first embodiment. As the radiation thermometer 30, a commercially available infrared radiation thermometer (one capable of obtaining a temperature distribution image) is used, and it is possible to detect temperatures at desired plural points substantially at the same time.

【0026】この第2実施例では放射温度計30によ
り、ウェーハ11の温度分布を測定し、この温度情報と
距離センサ18の距離情報とはコントローラ19に入力
され、あらかじめ入力されている設定温度データ等を参
照して処理され、 3個の圧電素子ユニット17のそれぞ
れに制御信号を送り、個々の保持ピン13の高さを制御
する。
In the second embodiment, the temperature distribution of the wafer 11 is measured by the radiation thermometer 30, and the temperature information and the distance information of the distance sensor 18 are input to the controller 19, and the preset temperature data input in advance. Etc., the control signal is sent to each of the three piezoelectric element units 17, and the height of each holding pin 13 is controlled.

【0027】ここで温度情報は、主としてウェーハ11
の温度を設定値に近づけ、かつウェーハ11の面内温度
均一性を向上することに使われる。また距離情報は温度
情報によって保持ピン13の高さを制御する際、ウェー
ハ11と加熱ステージ12とが接触することを防ぐこと
に使われる。この実施例は、第1実施例に比べ、ウェー
ハ11の周辺のガスの流れや、加熱ステージ面内温度分
布の不均一による影響を打ち消し、ウェーハ11面内の
温度のばらつきを少なくすることができる特徴を持つ。
Here, the temperature information is mainly the wafer 11
Is used to bring the temperature of the wafer 11 close to the set value and improve the in-plane temperature uniformity of the wafer 11. The distance information is used to prevent the wafer 11 and the heating stage 12 from coming into contact with each other when the height of the holding pin 13 is controlled by the temperature information. Compared to the first embodiment, this embodiment can cancel the influence of the gas flow around the wafer 11 and the non-uniformity of the temperature distribution in the heating stage plane, and can reduce the temperature variation in the wafer 11 plane. With characteristics.

【0028】上記の通り、得られる効果は、第1実施例
より第2実施例の方が、制御対象に対し、直接的制御
で、正確である。しかし第1実施例は構造やコントロー
ルが簡単で実施しやすい。
As described above, the obtained effect is more accurate in the second embodiment than in the first embodiment, because the object to be controlled is directly controlled. However, the structure and control of the first embodiment are simple and easy to implement.

【0029】図4は、本発明の請求項1に係る熱処理装
置の第3実施例の構成の概要を示す模式的な断面図であ
る。本実施例は、第2実施例で設けた距離センサを省略
し、加熱ステージ12を、断熱材14を介して、 3個の
支え25の支持点25aで支持したものである。支え2
5とベース16との間には圧電素子ユニット27を挿入
し、圧電素子ユニット27に印加される制御電圧によっ
て、支持点25aの高さをそれぞれ独立に調整すること
ができる。ウェーハ11は、保持ピン23上に載置さ
れ、一定の高さに保持される。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing the outline of the configuration of the third embodiment of the heat treatment apparatus according to claim 1 of the present invention. In this embodiment, the distance sensor provided in the second embodiment is omitted, and the heating stage 12 is supported by the supporting points 25a of the three supports 25 via the heat insulating material 14. Support 2
The piezoelectric element unit 27 can be inserted between the base 5 and the base 16, and the height of the support point 25a can be adjusted independently by the control voltage applied to the piezoelectric element unit 27. The wafer 11 is placed on the holding pins 23 and held at a constant height.

【0030】本実施例では、放射温度計30により、ウ
ェーハ11上の温度分布が検出され、この検出データは
コントローラ19に送られる。コントローラ19は、こ
の温度情報データ及びあらかじめストアされている参照
データとから、ウェーハ温度が、設定温度に、また温度
のばらつきが少なくなるように、支持点25aの高さを
調整する制御信号を、圧電素子27にフィードバックす
る。
In this embodiment, the radiation thermometer 30 detects the temperature distribution on the wafer 11, and the detected data is sent to the controller 19. From the temperature information data and the reference data stored in advance, the controller 19 sends a control signal for adjusting the height of the support point 25a so that the wafer temperature is set to the set temperature and the temperature variation is reduced. It feeds back to the piezoelectric element 27.

【0031】第1ないし第3実施例は、ホットプレート
方式の熱処理装置について述べてきたが、半導体ウェー
ハを 3点で支持し、支持点の高さを調整してウェーハの
温度を制御する上記方法は、ウェーハのランプ加熱やマ
イクロ波加熱にも応用できる。 図5は、本発明をラン
プ加熱に応用した第4の実施例を示す断面図である。半
導体ウェーハ11の上方に、ランプ(タングステンハロ
ゲンランプ)31及びリフレクタ32が設けられ、ウェ
ーハ11の主面に光(電磁波)を照射し、ウェーハ11
を加熱する。符号33はランプ31の給電器(Power su
pply)である。加熱手段は、ランプ31、リフレクタ3
2及び給電器33等から成る。
Although the first to third embodiments have described the hot plate type heat treatment apparatus, the above method of controlling the temperature of the wafer by supporting the semiconductor wafer at three points and adjusting the height of the supporting points. Can also be applied to lamp heating and microwave heating of wafers. FIG. 5 is a sectional view showing a fourth embodiment in which the present invention is applied to lamp heating. A lamp (tungsten halogen lamp) 31 and a reflector 32 are provided above the semiconductor wafer 11 to irradiate the main surface of the wafer 11 with light (electromagnetic waves).
To heat. Reference numeral 33 is a power supply device for the lamp 31 (Power su
pply). The heating means is a lamp 31, a reflector 3
2 and a power feeder 33 and the like.

【0032】ウェーハ11は、 3本の保持ピン13の支
持点で、ほぼ水平に支持される。また保持ピン13とベ
ース16との間に挿入されたアクチュエータ34によ
り、支持点の高さをそれぞれ独立に昇降し、ウェーハ1
1の保持位置は、調整される。アクチュエータ34は、
ステッピングモータ及びボールねじ等の送り機構からな
り、コントローラ29からの制御信号によりモータを駆
動し、保持ピン13の高さを調整する。 またウェーハ
上方には、ウェーハ主面の温度分布を検出する赤外線放
射温度計30が設けられ、検出された温度分布情報は、
コントローラ29に送られる。 コントローラ29は、
赤外線放射温度計30からの温度分布情報を入力し、ア
クチュエータ34及びランプ給電器33に、それぞれ制
御信号を出力し、ウェーハ11の温度が設定温度に、ま
た温度分布が均一になるように自動制御を行なう。 図
6は、本発明をマイクロ波加熱に応用した第5の実施例
を示す断面図である。本実施例では、ウェーハ11を加
熱する手段は、ウェーハ11の上方に位置するマグネト
ロン44、アンテナ46及びシールド板47等から成
る。符号45は、パッキンである。半導体ウェーハ11
は、 3本の保持ピン13により、ほぼ水平に保たれ、マ
グネトロンから照射されるマイクロ波(電磁波)により
加熱される。赤外線放射温度計30により、ウェーハ1
1の主面の温度分布を、窓28を通して検出する。コン
トローラ39は、赤外線放射温度計30からの温度分布
情報を入力し、保持ピン13に連なるアクチュエータ2
3を動かす制御信号及びマグネトロン33のマイクロ波
出力を調整する制御信号をそれぞれ出力し、ウェーハ1
1の温度が設定温度に、また温度分布が均一になるよう
に自動制御を行なう。
The wafer 11 is supported substantially horizontally by the support points of the three holding pins 13. Further, the heights of the supporting points are independently raised and lowered by the actuators 34 inserted between the holding pins 13 and the base 16, respectively.
The holding position of 1 is adjusted. The actuator 34 is
It is composed of a stepping motor and a feed mechanism such as a ball screw, and drives the motor according to a control signal from the controller 29 to adjust the height of the holding pin 13. An infrared radiation thermometer 30 for detecting the temperature distribution on the main surface of the wafer is provided above the wafer, and the detected temperature distribution information is
It is sent to the controller 29. The controller 29 is
The temperature distribution information from the infrared radiation thermometer 30 is input, the control signals are output to the actuator 34 and the lamp power feeder 33, respectively, and the temperature of the wafer 11 is automatically controlled so that the temperature becomes the set temperature and the temperature distribution becomes uniform. Do. FIG. 6 is a sectional view showing a fifth embodiment in which the present invention is applied to microwave heating. In this embodiment, the means for heating the wafer 11 is composed of the magnetron 44, the antenna 46, the shield plate 47, etc. located above the wafer 11. Reference numeral 45 is packing. Semiconductor wafer 11
Is kept almost horizontal by the three holding pins 13 and heated by the microwave (electromagnetic wave) emitted from the magnetron. Wafer 1 by infrared radiation thermometer 30
The temperature distribution of the main surface of No. 1 is detected through the window 28. The controller 39 inputs the temperature distribution information from the infrared radiation thermometer 30 and connects the actuator 2 to the holding pin 13.
The control signal for moving 3 and the control signal for adjusting the microwave output of the magnetron 33 are output respectively,
Automatic control is performed so that the temperature of 1 becomes the set temperature and the temperature distribution becomes uniform.

【0033】[0033]

【発明の効果】半導体ウェーハを被接触でべーキングし
たりアニーリングしたりする本発明の枚葉式熱処理装置
においては、これまで述べたように、半導体ウェーハの
温度を設定値に近づけ、かつ半導体ウェーハの面内温度
の均一性を向上させることができた。
As described above, in the single-wafer heat treatment apparatus of the present invention for baking or annealing a semiconductor wafer in contact with the semiconductor wafer, the temperature of the semiconductor wafer is brought close to the set value and It was possible to improve the uniformity of the in-plane temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の熱処理装置の第1実施例の構成を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a first embodiment of a heat treatment apparatus of the present invention.

【図2】図1に示す熱処理装置の概要を示す平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view showing an outline of the heat treatment apparatus shown in FIG.

【図3】本発明の熱処理装置の第2実施例の構成を示す
断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of a second embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention.

【図4】本発明の熱処理装置の第3実施例の構成を示す
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of a third embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention.

【図5】本発明の熱処理装置の第4実施例の構成を示す
断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of a fourth embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention.

【図6】本発明の熱処理装置の第5実施例の構成を示す
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing the configuration of a fifth embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention.

【図7】従来の熱処理装置の構成の一例を示す断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a conventional heat treatment apparatus.

【図8】図7に示す熱処理装置の概要を示す平面図であ
る。
8 is a plan view showing an outline of the heat treatment apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 半導体ウェーハ 2,12 加熱ステージ 3.13.23 保持ピン 4,14 断熱材 5.15.25 支え 6,16 ベース基体 13a,25a 支持点 17,27 圧電素子ユニット 18 距離センサ 19,29,39 コントローラ 20 支持手段 30 放射温度計 31 ランプ 32 リフレクタ 33 給電器 34 アクチュエータ 44 マグネトロン 46 アンテナ 47 シールド板 1, 11 Semiconductor wafer 2, 12 Heating stage 3.13.23 Holding pin 4,14 Heat insulating material 5.15.25 Support 6,16 Base substrate 13a, 25a Support point 17,27 Piezoelectric element unit 18 Distance sensor 19,29 , 39 controller 20 supporting means 30 radiation thermometer 31 lamp 32 reflector 33 power feeder 34 actuator 44 magnetron 46 antenna 47 shield plate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体ウェーハ主面と対向し非接触で該ウ
ェーハを加熱する加熱ステージと、前記ウェーハまたは
加熱ステージを 3個の支持点で支持すると共に各支持点
の高さをそれぞれ独立に調整できる支持手段と、対向す
る前記ウェーハと加熱ステージとの間の距離を検出する
手段及び前記ウェーハの主面の温度分布を検出する手段
のうち少なくともいずれか一方の検出手段と、この検出
手段よりの検出信号を受け、前記支持手段に支持点の高
さを調整する制御信号を送るコントローラとを具備する
ことを、特徴とする熱処理装置。
1. A heating stage which faces a semiconductor wafer main surface and heats the wafer in a non-contact manner, and the wafer or the heating stage is supported by three supporting points, and the height of each supporting point is independently adjusted. Support means capable of, at least one of the means for detecting the distance between the facing wafer and the heating stage and means for detecting the temperature distribution of the main surface of the wafer, and the detection means A heat treatment apparatus comprising: a controller that receives a detection signal and sends a control signal for adjusting the height of a support point to the support means.
【請求項2】半導体ウェーハ主面にランプまたはマイク
ロ波電子管により電磁波を照射し該ウェーハを加熱する
手段と、前記ウェーハを 3個の支持点で支持すると共に
各支持点の高さをそれぞれ独立に調整できる支持手段
と、前記ウェーハ主面の温度分布を検出する手段と、こ
の検出手段よりの検出信号を受け、前記支持手段に支持
点の高さを調整する制御信号を送るコントローラとを、
具備することを特徴とする熱処理装置。
2. A means for irradiating an electromagnetic wave on a main surface of a semiconductor wafer with a lamp or a microwave electron tube to heat the wafer, the wafer is supported by three supporting points, and the height of each supporting point is independent. Adjustable supporting means, means for detecting the temperature distribution of the wafer main surface, and a controller for receiving a detection signal from the detecting means and sending a control signal for adjusting the height of the supporting point to the supporting means,
A heat treatment apparatus comprising.
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