JPH0778749A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理体上へのパーティクルの発生を低減し
て製品歩留まりの向上を図り、かつ、加熱処理の均一性
及び加熱精度の向上を図る。 【構成】 ウエハＷを載置する載置台１０に加熱手段と
してのヒーター１１を内蔵し、ウエハＷに関して載置台
１０と対向する上方位置には加熱手段としてのヒーター
１３を内蔵する発熱板１２を配置する。これにより、ウ
エハＷの表裏面を加熱処理することができ、加熱により
蒸発した溶媒が発熱板１２に結露状に付着するのを防止
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、載置台上に載置され
る被処理体に熱を供給して処理を行う熱処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いて、フォトリソグラフィー技術を用いて回路パターン
を縮小してフォトレジストに転写し、これを現像処理す
ると共に、適宜熱処理を施している。

【０００３】このような処理を行う場合、図７に示す処
理システムが使用されている。この処理システムは、被
処理体としての半導体ウエハＷ（以下にウエハという）
を搬入・搬出するローダ部４０と、ウエハＷをブラシ洗
浄するブラシ洗浄装置４２と、ウエハＷを高圧ジェット
水で洗浄するジェット水洗浄装置４４と、ウエハＷの表
面を疎水化処理するアドヒージョン処理装置４６と、ウ
エハＷを所定温度に冷却する冷却処理装置４８と、ウエ
ハＷの表面にレジストを塗布するレジスト塗布装置５０
と、レジスト塗布の前後でウエハＷを加熱してプリベー
ク又はポストベークを行う加熱処理装置５２及びウエハ
Ｗを現像処理する現像装置５４等を一体的に集合化して
作業効率の向上を図っている。

【０００４】上記のように構成される処理システムの中
央部には、長手方向に沿ってウエハ搬送路５６が設けら
れ、このウエハ搬送路５６に各装置４０〜５４が正面を
向けて配設され、ウエハ搬送体５８が各装置４０〜５４
とウエハＷの受け渡しを行うためにウエハ搬送路５６上
を移動し得るようになっている。

【０００５】上記加熱処理装置５２は、ウエハ搬送路５
６側に向く開口部５２Ａを有する多数の加熱処理装置５
２が多段に積み重なった１つのブロック体として設けら
れ、かつ複数のブロック体が並設されている。そして、
各加熱処理装置５２は、例えば図８に示すように、ウエ
ハＷを載置する載置台である熱板６０と、熱板６０を介
してウエハＷに熱を供給する発熱体６２と、熱板６０の
上方に処理空間６４を形成すべく配置されると共に、加
熱処理時に発生するガスを排気するカバー部材６６及び
熱板６０及び発熱体６２に穿設された貫通孔６８を挿通
してウエハＷを熱板６０上で受け渡しする支持ピン７０
とで主要部が構成されている。この場合、熱板６０及び
発熱体６２は固定され、支持ピン７０は支持ピン昇降用
シリンダ７６のピストン７８と連結して熱板６０上に出
没可能に形成されている。また、熱板６０の外周部には
筒状のシャッタ８０が昇降可能に配設されており、この
シャッタ８０はシャッタ昇降用シリンダ８２のピストン
８４に連結されて、処理空間６４を外部から区画し得る
ようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の加熱処理装置においては、溶媒又は添加物（以
下に溶媒等という）の多いレジスト液の塗布後に加熱処
理を行うと、加熱により蒸発した溶媒がカバー部材６６
の内側面に結露状に付着してカバー部材６６の汚れをき
たし、しかも、カバー部材６６に付着した溶媒が凝縮乾
燥してパーティクルとなりウエハＷ表面上へ落下するこ
とによる製品歩留まりの低下をきたすという問題があっ
た。

【０００７】また、ウエハＷの下面側を加熱し、カバー
部材６６の上部中央から排気する構造であるため、熱板
６０表面の温度分布精度が十分でなく、ウエハＷの面内
膜厚精度が低下するという問題もあった。更には、ウエ
ハＷ裏面からだけの加熱においては、レジスト膜の表面
及び表面に近い部分はウエハＷ表面に近い部分に比べて
乾燥しにくい状態となるため、図９に示すように、ウエ
ハＷ上のレジストパターンＰが現像時に溶けて回路パタ
ーンの精度を低下するという問題もあった。

【０００８】この発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体上へのパーティクルの発生を低減すると共
に、製品歩留まりの向上を図れるようにし、かつ、加熱
処理の均一性及び加熱精度の向上を図れるようにした熱
処理装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の熱処理装置は、被処理体を載置する載置
台に設けられる加熱手段から供給される熱により、上記
被処理体を加熱処理する熱処理装置を前提とし、上記載
置台と対向する位置に凝縮防止体を配置してなることを
特徴とするものである。

【００１０】この発明において、上記載置台と対向する
位置に凝縮防止体を配置するものであれば載置台と凝縮
防止体との間の処理空間は外気と連通する状態であって
も差し支えないが、好ましくは載置台と凝縮防止体との
間に密封空間を形成し、この密封空間の外周部に環状排
気通路を形成すると共に、この環状排気空間に設けた排
気口を介して排気する方がよい。

【００１１】また、上記載置台と凝縮防止体のいずれか
一方を他方に対して進退可能に形成して、載置台と凝縮
防止体間の隙間を調節可能にし形成するか、あるいは、
載置台と凝縮防止体間の温度を温度検出手段にて検出
し、この温度検出手段からの信号を温度制御手段に伝達
し、温度制御手段にて演算処理された信号に基いて上記
凝縮防止体の加熱手段の温度を制御することにより、被
処理体の加熱温度をコントロールすることができる点で
好ましい。

【００１２】

【作用】上記のように構成されるこの発明の熱処理装置
によれば、載置台と対向する位置に凝縮防止体を配置す
ることにより、被処理体の表裏両面から加熱処理するこ
とができ、加熱により蒸発した溶媒が凝縮して被処理体
の上方に位置するカバー内面に結露状に付着するのを防
止することができる。したがって、パーティクルの発生
を低減することができると共に、被処理体表面上への付
着物落下による製品歩留まりの向上を図ることができ
る。

【００１３】また、載置台と凝縮防止体との間に密封空
間を形成し、この密封空間の外周部に環状排気通路を形
成すると共に、この環状排気空間に設けた排気口を介し
て排気することにより、被処理体面の加熱処理を均一に
することができ、被処理体表面の膜厚を均一にすること
ができる。

【００１４】また、載置台と凝縮防止体間の隙間を調整
するか凝縮防止体の温度をコントロールして処理空間の
温度をコントロールすることにより、被処理体の加熱処
理を最適温度条件下で行うことができると共に、被処理
体表面上の回路パターンの上層部と下層部の加熱処理を
同等に行うことができる。したがって、被処理体表面上
の回路パターンの精度の向上を図ることができる。

【００１５】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。ここでは、この発明の熱処理装置を図７に
示した半導体ウエハの塗布現像装置に使用される加熱熱
処理装置に適用した場合について説明する。

【００１６】◎第一実施例 図１はこの発明の熱処理装置の概略斜視図、図２は熱処
理装置の一部を断面で示す平面図、図３は一部を断面で
示す側面図が示されている。

【００１７】この発明の熱処理装置は、被処理体例えば
ウエハＷを載置する載置台１０に加熱手段としてのヒー
ター１１を内蔵し、ウエハＷに関して載置台１０と対向
する上方位置には加熱手段としてのヒーター１３を内蔵
する温度制御可能な凝縮防止体例えば対向面が平面状の
発熱板１２を配置すべく発熱板１２をカバー１４の内面
側に装着した構造となっている。

【００１８】この場合、ウエハＷは、載置台１０を貫通
すると共に、図示しない昇降機構によって昇降する複数
（例えば３本）の支持ピン１６にて支持された状態で載
置台１０から離間可能に構成され、また、載置台１０上
に例えば３個埋設されたプロキシミティーピン１６Ａに
支持され、０．３mm程度のギャップが設けられた載置台
１０上に載置される。また、載置台１０と発熱板１２と
の間の処理空間は外気と遮断された密封空間１８となっ
ており、この密封空間１８の外周部には環状排気通路２
０が設けられている。そして、環状排気通路２０の４個
所には排気口２２が設けられており（図４参照）、排気
口２２に排気管２４を介して排気ダクト２６が接続さ
れ、排気ダクト２６に連通された図示しない真空ポンプ
（排気装置）の駆動によって密封空間１８内を排気でき
るようになっている。なお、環状排気通路２０は、カバ
ー１４側に固定された例えば表面がタフラム処理された
アルミニウム製の上部及び下部リング部材２０ａ，２０
ｂにて形成されており、これら上部リング部材２０ａに
設けられた垂下壁２０ｃと下部リング部材２０ｂに設け
られた起立壁２０ｄとで密封空間１８と環状排気通路２
０内との間に間隔の狭い環状の迂回通路２０ｅを形成し
て圧力損失を増大させ、密封空間１８内の排気を全周に
亘り均一に行えるようになっいてる。図中、符合２８は
例えばフッ素樹脂製のシール部材である。なお、密封空
間１８内には例えば窒素（Ｎ2）ガス等のパージガスの
供給管３０が挿入されており、この供給管３０からパー
ジガスとしてのＮ2ガスが供給されるようになってい
る。このように、Ｎ2ガス又は空気を定流量吐出するこ
とにより、密封空間１８内の気流を層流化し、ウエハＷ
に与える熱影響を低減させることができる。また、Ｎ2
ガス又は空気量と排気量とのバランスを変化させ、ウエ
ハＷに与える熱影響の一番小さい条件を作り、その条件
下で吐出・排気を行うことができる。なお、Ｎ2ガスを
供給するのは、例えば、非感光性のＰＩＱ（ポリイミ
ド）塗布時のベーク時にベークむらを防止するために使
用する。感光性ＰＩＱの場合には、空気を使用する。

【００１９】一方、カバー１４は装置本体３２の側部に
起立する一対のブラケット３２ａに枢支ピン３２ｂをも
って回転可能に枢着される一対の回転アーム３２ｃの中
間部に架設される取付板３２ｄに固定ねじ３２ｅ及びレ
ベル調整ねじ３２ｆを介して取付けられており、レベル
調整ねじ３２ｆの調整によってカバー１４すなわち発熱
板１２の載置台１０に対する水平度（レベル）が調整で
きるようになっている。このようにレベル調整ねじ３２
ｆによって発熱板１２の水平度を調整することによって
ウエハＷの上方からの加熱温度の偏りを防止してウエハ
Ｗ全面に亘り均一加熱が可能でレジスト膜厚を均一にす
ることができる。なお、通常使用時には、カバー１４は
クランプ３２ｇによって装置本体３２側に固定されてい
る。メンテナンス時にカバー１４を開ける際には、クラ
ンプ３２ｇの締結状態を解除した後、回転アーム３２ｃ
の先端部側に連結されたレバー３２ｈをもってカバー１
４を上方に回動させて密封空間１８を開放することがで
きる。なお、装置本体３２には図示しないシャッター機
構が設けられており、ウエハＷの出し入れの際に開口部
５２Ａを開閉する。

【００２０】次に、上記のように構成されるこの発明の
熱処理装置の動作態様について説明する。ここでは、レ
ジスト塗布後のウエハＷの熱処理（プリベーキング）に
ついて説明する。

【００２１】まず、レジスト塗布後のウエハＷをウエハ
搬送体５８にて保持して、開口部５２Ａを経由してウエ
ハＷを載置台１０の上方の定位置へ搬送すると、支持ピ
ン１６が上昇してウエハＷをその先端部で支持して受取
り、ウエハ搬送体５８が後退した後、開口部５２Ａが閉
じられてウエハＷは密封空間１８（処理空間）内の載置
台１０上に配置される。この状態で供給管３０からパー
ジガスが密封空間１８内に供給されて密封空間１８内が
Ｎ2ガスで置換された後、予め所定の処理温度に駆動調
整された載置台１０のヒーター１１及び発熱板１２のヒ
ーター１３からの熱によってウエハＷの表裏面が加熱処
理される。この際、排気ダクト２６に介設された真空ポ
ンプが作動するので、密封空間１８内の加熱処理に供さ
れた空気は、迂回通路２０ｅに向って均一に排気され、
環状排気通路２０内に流れた後、排気口２２から排気管
２４を介して排気ダクト２６を流れて排気される。した
がって、加熱処理によって蒸発したウエハＷ表面に塗布
されたレジストの溶媒等・その他の生成ガスは、発熱板
１２が高温に加熱されているために、凝縮することはな
く、また、加熱された状態で迂回通路２０ｅから排出さ
れる。このため、密封空間１８内での上記凝縮を防止す
ることが可能となり、カバー１４側へ結露状に付着する
ことなく、環状排気通路２０から排気される。結露する
としても、環状排気通路２０側に結露し排出されるの
で、パーティクルがウエハＷ上に落下する虞れはない。
更に、均一に排気されるため、排気流の不均一によって
部分的に膜厚が厚くなってしまうという片上り現象も防
止できる。

【００２２】◎第二実施例 図５はこの発明の熱処理装置の第二実施例の断面図が示
されている。第二実施例は密封空間１８内のウエハＷの
加熱温度をコントロールして、更にウエハＷ表面の膜厚
の均一化を図れるようにした場合である。すなわち、昇
降シリンダ２９によって昇降可能に配設される昇降アー
ム２９ａに固定ねじ３２ｅ及びレベル調整ねじ３２ｆを
もって装着されるカバー１４に交換可能なスペーサ３１
を介して発熱板１２を取付け、スペーサ３１の高さ寸法
Ｈによって載置台１０と一定温度に調節された発熱板１
２間の隙間Ｓを任意に調節可能（具体的には２〜４０m
m）にして載置台１０と発熱板１２間の隙間Ｓを調節
し、ウエハＷの加熱温度をコントロールするようにした
場合である。この場合、スペーサ３１の代りに図示しな
い高さ調節機構を設け、自動あるいは手動にて高さ調節
可能に構成してもよい。更に、調節機構を制御して、例
えば昇降のタイミング、昇降の距離・速度、昇降回数等
をレジストの種類等に対応して、任意に動作させてもよ
い。

【００２３】なお、図５に示す熱処理装置において、装
置本体３２の側壁３３の上部には外気導入用のパンチン
グ孔３３ａが穿設されており、パンチング孔３３ａと対
向する側の側壁３４の中間部には排気口３５が設けられ
ている。また、装置本体３２の上部側には断熱板３６が
取付けられている。

【００２４】なお、第二実施例において、その他の部分
は上記第一実施例と同じであるので、同一部分には同一
符合を付してその説明は省略する。また、上記第二実施
例では発熱板１２を載置台１０に対して進退移動可能に
形成したが、逆に発熱板１２を固定し、載置台１０を発
熱板１２に対して進退移動可能に形成してもよい。

【００２５】上記のように、載置台１０と発熱板１２間
の間隔を任意に調節可能にして密封空間１８内のウエハ
Ｗの加熱温度をコントロールすることによって、ウエハ
Ｗ表面上の回路パターンの上層部と下層部の加熱処理を
同等に行うことができ、ウエハＷ表面上の回路パターン
の精度の向上を図ることができる。

【００２６】次に、第二実施例の熱処理装置において載
置台１０と発熱板１２間の隙間を任意にかえてカバー１
４（発熱板１２）の汚れすなわちレジストの付着度合に
ついて実験を行った結果について説明する。

【００２７】載置台１０の温度を１４０℃に設定して、
発熱板１２の温度：２３℃（実測値：５０℃）から１４
０℃の範囲について載置台１０と発熱板１２間の隙間を
１０mm〜３５mmの範囲について、加熱処理後の１００枚
のウエハＷの発熱板１２へのレジスト付着度合について
実験を行ったところ、表１に示すような結果が得られ
た。なお、実験ではカバー１４の中央部から排気する場
合と排気しない場合について行った。

【００２８】

【表１】 上記実験の結果、比較例１では、写真上に長方形タイプ
の結晶がみられ、特に排気口付近にその傾向が顕著に現
れている。比較例２では、写真では確認できないが、ア
ルコールに湿らせたベンコット（防塵布の一種）にて発
熱板１２の表面を拭き取ると、若干レジストの付着がみ
られた。これは載置台１０と発熱板１２間のすき間が広
いため、排気効率が低下して発生したと考えられる。比
較例３〜５では、写真上に長方形タイプの結晶がみら
れ、発熱板１２の中心付近の付着が特に多く観察され
た。ただし、この傾向は発熱板１２の温度を上げること
にて解消できる。なお、比較例５では、結晶の確認はで
きないが、拭き取り検査にてベンコットが若干黄色くな
るのが確認された。これに対して、実施例１〜３では、
拭き取り検査、顕微鏡写真判定にて特に問題ないレベル
であった。したがって、載置台１０の温度を１４０℃に
し、発熱板１２の温度を１００〜１４０℃に設定した
時、載置台１０と発熱板１２間の隙間を１０mmとするこ
とによって発熱板１２へのレジストの付着を防止するこ
とができる。

【００２９】上記実験は一例であって、載置台１０と発
熱板１２の温度をかえた場合には、載置台１０と発熱板
１２間の隙間を調節して、発熱板１２面へのレジスト付
着を防止する最適の隙間を設定すればよい。

【００３０】◎第三実施例 図６はこの発明の第三実施例の熱処理装置の概略断面図
が示されている。

【００３１】第三実施例は発熱板１２と載置台１０との
間隔は一定とし、発熱板１２自身の温度を任意の所定温
度にコントロールすることによってウエハＷ表面の膜厚
の均一化を図れるようにした場合である。すなわち、発
熱板１２を貫通して密封空間１８内に温度検出手段例え
ば熱電対３７を挿入して、載置台１０と発熱板１２間の
温度を検出し、この熱電対３７からの検出信号を温度制
御手段である温度コントローラ３８に伝達し、そして、
温度コントローラ３８にて演算処理された制御信号に基
いてヒーター電源３９を駆動して発熱板１２のヒーター
１３の温度を制御するようにした場合である。

【００３２】なお、第三実施例においてその他の部分は
上記第一実施例及び第二実施例と同じであるので、同一
部分には同一符合を付してその説明は省略する。

【００３３】したがって、上記のように、発熱板１２の
発熱温度を調節して密封空間１８内のウエハＷの加熱温
度をコントロールすることによって、ウエハＷ表面上の
回路パターンの上層部と下層部の加熱処理を同等に行う
ことができ、ウエハＷ表面上の回路パターンの精度の向
上を図ることができる。

【００３４】上記実施例ではこの発明の熱処理装置を半
導体ウエハの塗布現像装置に適用した場合について説明
したが、この装置に限定されるものではなく、塗布現像
装置以外の加熱処理装置にも適用でき、また、半導体ウ
エハ以外の例えばＬＣＤガラス基板やＣＤ等の被処理体
の熱処理にも適用できることは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の熱処
理装置によれば、上記のように構成されるので、以下の
ような効果が得られる。

【００３６】１）請求項１に記載の熱処理装置によれ
ば、被処理体の表裏両面から加熱処理することができ、
加熱により蒸発した溶質が被処理体の上方に位置するカ
バー内面に結露状に付着するのを防止することができる
ので、パーティクルの発生を低減することができると共
に、被処理体表面上への付着物落下による製品歩留まり
の向上を図ることができる。

【００３７】２）請求項２に記載の熱処理装置によれ
ば、載置台と発熱板との間に密封空間を形成し、この密
封空間の外周部に環状排気通路を形成すると共に、この
環状排気空間に設けた排気口を介して排気するので、被
処理体面の加熱処理を均一にすることができ、被処理体
表面の膜厚を均一にすることができる。

【００３８】３）請求項３及び４に記載の熱処理装置に
よれば、載置台と発熱板間の処理空間の温度をコントロ
ールして、被処理体の加熱処理を最適温度条件下で行う
ので、被処理体表面上の回路パターンの精度の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の熱処理装置の概略斜視図である。

【図２】熱処理装置の一部を断面で示す平面図である。

【図３】熱処理装置の一部を断面で示す側面図である。

【図４】この発明における密封空間と環状排気通路を示
す拡大断面図である。

【図５】この発明の第二実施例の熱処理装置の断面図で
ある。

【図６】この発明の第三実施例の熱処理装置の断面図で
ある。

【図７】この発明の熱処理装置を適用する処理システム
を示す斜視図である。

【図８】従来の熱処理装置の要部断面図である。

【図９】従来の熱処理による加熱処理状態を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０ 載置台 １１ ヒーター １２ 発熱板（凝縮防止体） １３ ヒーター １４ カバー １８ 密封空間 ２０ 環状排気通路 ２２ 排気口 ２９ 昇降シリンダ ３１ スペーサ ３７ 熱電対（温度検出手段） ３８ 温度コントローラ（温度制御手段） ３９ ヒーター電源 Ｗ 半導体ウエハ（被処理体） Ｈ スペーサ高さ Ｓ 載置台と発熱板間の隙間

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の加熱処理装置においては、溶媒又は添加物（以
下溶媒等という）の多いレジスト液の塗布後に加熱処理
を行うと、加熱により蒸発した溶媒等がカバー部材６６
の内側面に結露状に付着してカバー部材６６の汚れをき
たし、しかも、カバー部材６６に付着した溶媒等が凝縮
乾燥してパーティクルとなりウエハＷ表面上へ落下する
ことによる製品歩留まりの低下をきたすという問題があ
った。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【作用】上記のように構成されるこの発明の熱処理装置
によれば、載置台と対向する位置に凝縮防止体を配置す
ることにより、被処理体の表裏両面から加熱処理するこ
とができ、加熱により蒸発した溶媒等が凝縮して被処理
体の上方に位置するカバー内面に結露状に付着するのを
防止することができる。したがって、パーティクルの発
生を低減することができると共に、被処理体表面上への
付着物落下による製品歩留まりの向上を図ることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 浩二 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 東京 エレクトロン九州株式会社熊本事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体を載置する載置台に設けられる
   加熱手段から供給される熱により、上記被処理体を加熱
   処理する熱処理装置において、 上記載置台と対向する位置に温度制御可能な凝縮防止体
   を配置してなることを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 載置台と凝縮防止体との間に密封空間を
   形成し、この密封空間の外周部に環状排気通路を形成す
   ると共に、この環状排気空間に設けた排気口を介して排
   気することを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
3. 【請求項３】 載置台と凝縮防止体のいずれか一方を他
   方に対して進退可能に形成して、載置台と凝縮防止体間
   の隙間を調節可能にしたことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の熱処理装置。
4. 【請求項４】 載置台と凝縮防止体間の温度を温度検出
   手段にて検出し、この温度検出手段からの信号を温度制
   御手段に伝達し、温度制御手段にて演算処理された信号
   に基いて上記凝縮防止体の加熱手段の温度を制御するこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理装置。