JPH09330873A

JPH09330873A - ベーク・オーブン

Info

Publication number: JPH09330873A
Application number: JP15236996A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamada; 善章山田; Mutsumi Nakamura; 睦中村
Original assignee: Renesas Semiconductor Engineering Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Renesas Semiconductor Engineering Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】熱処理される半導体基板の面内温度分布の均
一化、および複数の半導体基板間の熱履歴の均一化がで
きるベーク・オーブンを得る。【解決手段】半導体基板１の搬入、搬出をする受け渡
し口４にドア５を設け、搬入、搬出を行うときはドアを
開き、その他の時は閉じておく。そのため、ベーク・オ
ーブン内で受け渡し口４の近傍の温度が低下することな
く、温度分布の均一性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板の熱
処理を行うためのベーク・オーブンに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造において、半導体
基板に微細なパターンを高精度に形成することが要求さ
れるため、写真製造技術では光源の波長を短くするのが
一般的な方法である。従来、半導体基板上に形成した感
光性樹脂膜（レジスト膜）に照射する露光波長として、
水銀ランプのｇ線（４３５ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）
の紫外線光が用いられてきた。このレジストとして、ノ
ボラック樹脂とナフトキノンジアジド化合物からなるポ
ジ型レジストが用いられていた。

【０００３】しかし、パターンの微細化に伴い、クリプ
トン、フッ素のエキシマー光（２４８ｎｍ）を露光光と
した、酸の触媒反応を利用する化学増幅型レジストへの
期待が強くなってきている。この化学増幅型のポジレジ
ストの材料は、水酸基やカルボン酸等のアルカリ現像液
可溶な官能基をある種の化合物（保護基）で置換した樹
脂と、酸発生剤（ＰＡＧ：フォトアシッドジェネレータ
ー）とから構成されている。このレジストに露光を行う
と露光部ではＰＡＧから酸が発生し、この酸がレジスト
中を拡散して保護基と樹脂のアルカリ可溶性官能基の分
解に触媒として作用し、保護基の脱離反応が続き、その
結果、保護基の分解が進行した領域は、現像液に対して
可溶となってパターンを形成する。なお、ベーク・オー
ブンに関する従来技術を示す資料として、特開昭６０−
１８９１９号公報（従来技術１）、実開平２−１２２４
２８号公報（従来技術２）、特開平４−１９６５１８号
公報（従来技術３）、特開平５−７２７４７号公報（従
来技術４）などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】化学増幅型レジスト
は、前述したように、露光によってＰＡＧから発生した
酸がレジスト中を拡散して保護基の脱離にあずかるが、
この酸の拡散速度と保護基の分解反応速度は、ポストエ
クスポージャーベーク（ＰＥＢ）と呼ばれる露光後の熱
処理が支配している。従って、ＰＥＢを厳密に制御する
ことがパターン形成とその寸法制御に関して極めて重要
である。しかし、その熱処理を行うベーク・オーブン
は、熱という制御しにくいエネルギーのため、このよう
な熱処理およびこの処理に用いるベーク・オーブンにつ
いてそれほど重要視されていなかった。例えば、ベーク
・オーブン内に半導体基板を搬入するための、ベーク・
オーブンの受け渡し口から温度の低い気流が流れ込ん
で、処理中の半導体基板の温度分布が不均一になった
り、あるいは、該熱処理の前後の工程の処理時間により
熱処理工程での待機時間が生じるが、ベーク・オーブン
内で半導体基板を持ち上げてホットプレートから離して
待機させ、この時に熱の影響を受けて、処理する複数の
半導体基板間の待機時間の差により熱履歴に差が出るな
どの問題があった。

【０００５】上述の従来技術資料の例では、従来技術１
では半導体基板を搬送する搬送手段と加熱手段の間に開
口があるので、熱処理中にこの開口から低温の気流が流
入してベーク・オーブン内の温度分布が不均一、つまり
半導体基板面内での温度分布が不均一になる。従来技術
２では半導体基板の熱履歴には配慮がなされておらず、
従来技術３では半導体基板を回転させるために機構が複
雑化してコスト増となり、また、従来技術４でもベーク
・オーブン内の温度分布を均一にするための配慮がなさ
れていない、などの問題があった。

【０００６】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、化学増幅型レジストを用いた
場合のＰＥＢ処理にも使うことができる、半導体基板面
内温度分布あるいは複数の半導体基板間の熱履歴のばら
つき等の熱的条件の管理改善がなされたベーク・オーブ
ンを得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るベーク・
オーブンにおいては、受け渡し口に熱の移動を妨げる熱
遮蔽部を設けたものである。さらにその熱遮蔽部をドア
としたものである。また、熱遮蔽部をエアーカーテンと
したものである。また、受け渡し口に接して、半導体基
板を待機させる待機室を設けたものである。また、ホッ
トプレートに複数のヒーターと複数の温度センサーとを
設け、温度センサーからの信号に基づき、上記ヒーター
を制御する制御装置を設けたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１であるベ
ーク・オーブンを示す斜視図であり、一部を破断して示
している。図において、１はレジストが塗布され、熱処
理が行われる半導体基板、２は半導体基板１を加熱する
ホットプレートであり、半導体基板１が載置される。３
はホットプレート２を収納するチャンバー、４はチャン
バー３の側面に設けられた受け渡し口であり、半導体基
板１の搬入、搬出が可能な範囲で、できるだけ小さく開
口している。５は受け渡し口４に設けられ、受け渡し口
４を通じての熱の移動を妨げる熱遮蔽部としてのドアで
あり、ドアガイド６に案内されて矢印Ａ方向に移動可能
になっている。

【０００９】次に動作について説明する。まず、ドア５
を矢印Ａ方向上方へ移動させ、図示しない搬送手段によ
り半導体基板１を矢印Ｂ方向へ移動させて、受け渡し口
４を通してホットプレート２上に搬入し、ドア５を下方
へ降ろして受け渡し口４を閉じる。そしてホットプレー
ト２により半導体基板１を加熱し、所定の時間の熱処理
が終わればドア５を上方へ上げ、半導体基板１を矢印Ｂ
方向に移動させて受け渡し口４から搬出する。このよう
に半導体基板１の搬入、搬出がある時は受け渡し口４が
開くが、搬入、搬出がない時は受け渡し口４がドア５に
よって閉じられた状態になる。したがってホットプレー
ト２上の半導体基板１の温度が受け渡し口４に近い部分
で低くなるということがなくなり、温度分布が均一化す
る。

【００１０】実施の形態２．この実施の形態は実施の形
態１におけるドア１に代えてエアーカーテンを用いたも
のである。図２は実施の形態２を示す斜視図であり、図
において、１〜４は図１の場合と同様であるので説明を
省略する。７は内部に矢印Ｃの方向に空気などの気体を
流してエアーカーテンを形成するガスパージ配管であ
り、偏平な形状に作られて、チャンバー３の受け渡し口
４のある側面に空間部８を介して設けられている。な
お、受け渡し口４に対向した面には開口が設けられて、
半導体基板１の搬入が可能なようになっている。動作に
ついて説明する。ガスパージ配管７には常に気体を流し
ておく。受け渡し口４を塞いでいるのはエアーカーテン
であるので、そのまま半導体基板１の搬入、搬出ができ
る。また、受け渡し口４からチャンバー３内へ低温の気
流が流入するのを防止するので、半導体基板１の面内温
度分布の均一性が向上する。

【００１１】実施の形態３．図３は実施の形態３のベー
ク・オーブンを示す斜視図であり、図において、１〜４
は図１の場合と同様であるので説明を省略する。９は受
け渡し口４に接して設けられた待機室であり、受け渡し
口４とは反対側の側面に、開口１０が設けられている。

【００１２】動作について説明する。熱処理工程の前後
には別の工程があるが、半導体基板１を複数枚処理する
時、これらの工程の時間により熱処理工程での待機時間
に差が生じる。この待機時間中は半導体基板１を待機室
９へ入れて待機させる。待機室９への半導体基板１の搬
入は、図示しない搬送手段により矢印Ｄ方向に移動させ
て開口１０から行う。待機室９からチャンバー３への搬
入は同様に矢印Ｅ方向に移動させて受け渡し口４から行
う。半導体基板１をホットプレート２に載置して所定時
間加熱し、完了すれば受け渡し口４から待機室９へ移動
させ、次に開口１０から外部へ搬出して次工程へ送る。

【００１３】このように、半導体基板１が加熱されるの
は、正味、ホットプレート２上に載置されている時間だ
けであり、待機中は別室（待機室９）に置かれているの
で熱の影響を受けることなく、したがって複数の半導体
基板１間で待機時間に差があっても、熱履歴に差が生じ
ない。熱履歴が均一化した結果、レジストパターンの寸
法が安定化し、また、熱処理効果の再現性が向上する。

【００１４】実施の形態４．図４は実施の形態４のベー
ク・オーブンを示す断面模式図であり、図において１〜
３は図１の場合と同様であるので説明を省略する。１１
はホットプレート２に埋め込んで設けられた複数のヒー
ターであり、ホットプレート２の面内に分布するように
配置されている。１２は同じくホットプレート２に分布
するように設けられた複数の温度センサー、１３は各々
のヒーターに電力を供給する電源、１４は温度センサー
１２からの信号に基づき、電源１３からヒーター１１へ
供給される電力を制御する制御装置である。

【００１５】動作について説明する。半導体基板１をホ
ットプレート２により加熱するが、このホットプレート
２はヒーター１１により加熱する。各温度センサー１２
はそれぞれの個所の温度を測定し、信号を制御装置１４
へ送り、制御装置１４はその信号に基づきそれぞれの個
所の温度が適切か、また不均一でないかを判断し、電源
１３を制御することにより、ヒーター１１による加熱の
度合いを制御する。その結果、ホットプレート２の温度
が均一かつ適温となって、半導体基板１の温度が面内で
均一化されて良好な熱処理がなされる。

【００１６】なお、実施の形態１または２、実施の形態
３、実施の形態４を組み合わせて実施してもよい。ま
た、この発明によるベーク・オーブンは、化学増幅型レ
ジストを用いた場合のＰＥＢのみならず、その他の場合
の熱処理に用いてよく、熱的条件の均一性が良いので良
好な熱処理を行うことができる。

【００１７】

【発明の効果】この発明によるベーク・オーブンは、以
上のように構成されているので、熱的条件の管理改善が
なされる。すなわち、受け渡し口に熱遮蔽部を設けるこ
とにより、受け渡し口近傍の温度が低くならず、温度分
布が均一化する。さらに熱遮蔽部をドアにすることによ
り、簡単な構造で温度分布の均一化が得られる。また、
熱遮蔽部をエアーカーテンにすることにより、開閉不要
で簡単に半導体基板を搬入、搬出できる。

【００１８】また、待機室を設けることにより、複数の
半導体基板間で待機時間の差の影響をなくし、熱履歴を
均一化することができる。また、ホットプレートに複数
のヒーターと複数の温度センサーを設け、温度センサー
からの信号に基づき、制御装置で各ヒーターを制御する
ことにより、温度分布を均一化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１のベーク・オーブン
を示す斜視図である。

【図２】この発明の実施の形態２のベーク・オーブン
を示す斜視図である。

【図３】この発明の実施の形態３のベーク・オーブン
を示す斜視図である。

【図４】この発明の実施の形態４のベーク・オーブン
を示す断面模式図である。

【符号の説明】

１半導体基板、２ホットプレート、４受け渡し
口、５ドア、７ガスパージ配管、９待機室、１１
ヒーター、１２温度センサー、１４制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村睦兵庫県伊丹市瑞原四丁目１番地菱電セミコンダクタシステムエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジストが塗布された半導体基板の熱処
理を行うベーク・オーブンにおいて、上記半導体基板を
搬入・搬出する受け渡し口に、熱の移動を妨げる熱遮蔽
部を設けたことを特徴とするベーク・オーブン。
【請求項２】熱遮蔽部は受け渡し口の開閉を行うドア
であることを特徴とする請求項１記載のベーク・オーブ
ン。
【請求項３】熱遮蔽部は受け渡し口を塞ぐエアーカー
テンであることを特徴とする請求項１記載のベーク・オ
ーブン。
【請求項４】レジストが塗布された半導体基板の熱処
理を行うベーク・オーブンにおいて、上記半導体基板を
搬入・搬出する受け渡し口に接して、上記半導体基板を
待機させる待機室を設けたことを特徴とするベーク・オ
ーブン。
【請求項５】レジストが塗布された半導体基板の熱処
理を行うベーク・オーブンにおいて、上記半導体基板を
加熱するホットプレートに複数のヒーターと複数の温度
センサーとを設け、これらの温度センサーからの信号に
基づき、上記ヒーターを制御する制御装置を設けたこと
を特徴とするベーク・オーブン。