JPH10312943A - Temperature controller - Google Patents
Temperature controllerInfo
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- JPH10312943A JPH10312943A JP12093797A JP12093797A JPH10312943A JP H10312943 A JPH10312943 A JP H10312943A JP 12093797 A JP12093797 A JP 12093797A JP 12093797 A JP12093797 A JP 12093797A JP H10312943 A JPH10312943 A JP H10312943A
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- temperature
- fluid
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ウェハなどの温
度制御対象物を温度制御する温度制御装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a temperature control device for controlling the temperature of a temperature controlled object such as a wafer.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
製造工程には、ウェハに塗布したレジスト膜に残存する
溶剤を取り除くための加熱工程(プリベーキング)や、
エッチング前にレジストと基板との密着を容易にするた
めの加熱工程(ポストベーキング)や、加熱したウェハ
を室温レベルに冷却するクーリング工程などが含まれて
おり、これらの工程の際にウェハをより効率よくかつ高
精度に温度制御することがスループットを上げる上で重
要であり、従来より各種の温度制御が採用されている。2. Description of the Related Art A semiconductor manufacturing process includes a heating process (prebaking) for removing a solvent remaining in a resist film applied to a wafer,
It includes a heating step (post-baking) to facilitate the adhesion between the resist and the substrate before etching, and a cooling step to cool the heated wafer to room temperature. It is important to efficiently and accurately control the temperature to increase the throughput, and various types of temperature control have conventionally been employed.
【0003】この種の従来技術として、特開昭62−4
5121号公報がある。この従来技術は、ウェハを所定
のパターンにマスクするフォトレジストを除去するフォ
トレジスト除去装置に採用されるもので、ウェハを載置
するサセプタの下にヒータを装着してウェハを加熱可能
にすると共に、これらウェハの上方に紫外線ランプが配
設する。さらに、紫外線ランプの上方に、多数の酸素ガ
ス噴出孔が形成された回転可能なディスパージョンヘッ
ドを設け、酸素ガスをウェハの上方からシャワー状に供
給する。As a prior art of this kind, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-4
No. 5121 is known. This prior art is employed in a photoresist removing apparatus that removes a photoresist that masks a wafer into a predetermined pattern, and a heater is mounted under a susceptor on which the wafer is mounted so that the wafer can be heated and UV lamps are arranged above these wafers. Further, a rotatable dispersion head having a large number of oxygen gas ejection holes is provided above the ultraviolet lamp, and oxygen gas is supplied in a shower shape from above the wafer.
【0004】すなわち、この従来技術では、シャワー状
に供給した酸素ガスを紫外線ランプによって励起してオ
ゾンを発生させ、このオゾンガスによってウェハ表面の
フォトレジストをウェハの表面から離脱させ、排気ノズ
ルを通じて外部に排気するようにしている。That is, in this conventional technique, oxygen gas supplied in a shower is excited by an ultraviolet lamp to generate ozone, and the photoresist on the wafer surface is separated from the wafer surface by the ozone gas, and the photoresist is discharged to the outside through an exhaust nozzle. I try to exhaust.
【0005】しかし、この従来技術では、ウェハの温度
制御はウェハ載置台(サセプタ)に設けたヒータのみに
よってしか行っていないために、ウェハ温度を冷却する
際には、自然放熱に頼るしかなく、ウェハを所定の温度
に制御するためには、精度及び速度的に問題がある。However, in this conventional technique, the temperature control of the wafer is performed only by the heater provided on the wafer mounting table (susceptor). Therefore, when cooling the wafer temperature, it is necessary to rely on natural heat radiation. Controlling the wafer at a predetermined temperature involves accuracy and speed problems.
【0006】また、他の従来技術として、特開昭62−
169330号公報に示されるものがある。この従来技
術は、半導体露光装置において、ウェハ上にフォトマス
クパターンを転写するに当たってのウェハまたはマスク
の温度制御に関するもので、ウェハ支持台(ウェハチャ
ック)の下部に画成した室にヒータおよび温度検出のた
めの白金温度抵抗体を設けるとともに、上記ウェハ支持
台の下部に画成した室に冷却用エアを循環させるように
している。この従来構成によれば、加熱はヒータによっ
て行い、冷却は冷却エアを流す事によって行うようにし
ており、余熱をもつヒータ及びウェハ支持台の両方を冷
却エアによって冷却する事ができる。Another conventional technique is disclosed in
There is one disclosed in JP-A-169330. This prior art relates to temperature control of a wafer or a mask in transferring a photomask pattern onto a wafer in a semiconductor exposure apparatus, and a heater and a temperature detector are provided in a chamber defined below a wafer support (wafer chuck). And a cooling air is circulated in a chamber defined below the wafer support. According to this conventional configuration, heating is performed by the heater, and cooling is performed by flowing cooling air, so that both the heater and the wafer support having surplus heat can be cooled by the cooling air.
【0007】しかし、この従来技術では、冷却処理をウ
ェハ支持台の下部に画成した室に冷却用エアを循環させ
ることによって行い、加熱処理はヒータによって行うよ
うにしているので、加熱冷却共に熱交換効率が悪く、ウ
ェハを所定の温度に達するまでに時間がかかるという問
題がある。However, in this prior art, the cooling process is performed by circulating cooling air through a chamber defined below the wafer support, and the heating process is performed by a heater. There is a problem that the exchange efficiency is poor and it takes time for the wafer to reach a predetermined temperature.
【0008】また、他の従来技術として、特開平5−2
1308号公報に示されたものがある。この従来技術は
X線露光装置におけるウェハ温度制御装置に関するもの
で、ウェハ支持台(吸着ブロック)の下に複数のペルチ
ェ素子、ヒートパイプ、冷却ブロックを順次積層し、ヒ
ートパイプによって熱の拡散を速やかに行いつつペルチ
ェ素子によって温度制御を行うようにしている。Another prior art is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
There is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 1308. This prior art relates to a wafer temperature control device in an X-ray exposure apparatus, in which a plurality of Peltier elements, a heat pipe, and a cooling block are sequentially stacked under a wafer support (suction block), and heat is quickly diffused by the heat pipe. The temperature is controlled by the Peltier element while the temperature is controlled.
【0009】しかしこの従来技術では、基本的にはペル
チェ素子による温度制御であるため、制御可能な温度範
囲に限りがあり、また熱交換効率や耐久性も悪いため、
制御する温度範囲が広い場合に、ウェハを所望の温度に
達するまでに時間がかかり、またペルチェ素子の寿命が
短いという問題がある。However, in this prior art, temperature control is basically performed by a Peltier element, so that the controllable temperature range is limited, and heat exchange efficiency and durability are poor.
When the temperature range to be controlled is wide, there is a problem that it takes time to reach a desired temperature of the wafer and that the life of the Peltier element is short.
【0010】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、熱交換効率のよい温度制御によってウェハな
どの被温度制御対象物を速やかにかつ正確に所望の温度
に制御する温度制御装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a temperature control apparatus for quickly and accurately controlling a temperature controlled object such as a wafer to a desired temperature by temperature control with good heat exchange efficiency. The purpose is to provide.
【0011】また、この発明は、広い温度範囲の中で複
数の異なる温度制御の目標値があってこれら複数の異な
る目標値間を周期的に移動させるような温度制御におい
て、被温度制御対象物を速やかに且つ正確に前記複数の
目標値に制御することができる温度制御装置を提供する
ことを目的とする。The present invention also relates to a temperature control in which there are a plurality of different target values for temperature control in a wide temperature range and the target values are periodically moved between the plurality of different target values. It is an object of the present invention to provide a temperature control device capable of quickly and accurately controlling the temperature to the plurality of target values.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段及び作用効果】この発明で
は、温度制御対象物を支持する支持プレートと、この支
持プレートの下部にその上部壁面が当接するように設け
られた温度制御室と、この温度制御室の上部内壁面に対
して流体を噴出する複数の流体噴出孔と、これら流体噴
出孔に対し所定の温度に調整された流体を供給する流体
供給手段と、前記複数の流体噴出孔から噴出された流体
を前記温度制御室から排出する流体排出手段と、前記温
度制御室の上部内壁面を光エネルギーを用いて加熱する
光加熱方式のヒータ手段とを備えるようにしたことを特
徴とする。According to the present invention, there is provided a support plate for supporting an object to be temperature-controlled, a temperature control chamber provided so that an upper wall surface thereof is in contact with a lower portion of the support plate, and A plurality of fluid ejection holes for ejecting a fluid to the upper inner wall surface of the temperature control chamber, a fluid supply means for supplying a fluid adjusted to a predetermined temperature to these fluid ejection holes, and a plurality of fluid ejection holes. A fluid discharging means for discharging the ejected fluid from the temperature control chamber, and a light heating type heater means for heating an upper inner wall surface of the temperature control chamber using light energy are provided. .
【0013】係る発明によれば、温度制御対象物を支持
する支持プレートの下部に配した流体噴出室の上部内壁
面に対して所定の温度に調整された流体を噴出するよう
にして、温度制御対象物を温度制御するとともに、近赤
外光域または可視光域の光エネルギーを用いた光加熱方
式のヒータ手段によって前記流体噴出室の上部内壁面を
非接触で加熱するようにする。すなわち、前記支持プレ
ートを介して温度制御対象物と前記流体噴出室の上部壁
面との間で熱交換を行うことで、温度制御対象物を温度
制御するようにしている。According to the invention, the temperature is controlled to a predetermined temperature by ejecting the fluid adjusted to a predetermined temperature to the upper inner wall surface of the fluid ejection chamber disposed below the support plate for supporting the temperature control object. The temperature of the object is controlled, and the upper inner wall surface of the fluid ejection chamber is heated in a non-contact manner by a heater means of a light heating system using light energy in a near-infrared light region or a visible light region. That is, the temperature of the temperature control target is controlled by performing heat exchange between the temperature control target and the upper wall surface of the fluid ejection chamber via the support plate.
【0014】したがってこの発明によれば、従来に比べ
熱交換効率を上げる事ができ、温度制御対象物を速やか
に所望の温度に制御することができるようになる。Therefore, according to the present invention, the heat exchange efficiency can be increased as compared with the prior art, and the temperature controlled object can be quickly controlled to a desired temperature.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下この発明の実施例を添付図面
に従って詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【0016】半導体製造工程において、レジスト膜は、
通常次のようなプロセスを経て成膜される。In the semiconductor manufacturing process, the resist film
Usually, a film is formed through the following process.
【0017】(1)ウェハ洗浄 (2)レジストコーティング (3)プリベーク+クーリング (4)露光 (5)現像 (6)リンス (7)ポストベーク+クーリング (8)エッチング ここで、上記プリベーク工程では、ベーキング温度は9
0゜C〜200゜Cに設定され(プロセスによって異な
る)、またこのプリベーク工程の次に行われるクーリン
グ工程ではその目標温度は例えば20゜C程度の室温温
度に設定される。(1) Wafer cleaning (2) Resist coating (3) Pre-bake + cooling (4) Exposure (5) Development (6) Rinsing (7) Post-bake + cooling (8) Etching Here, in the pre-bake step, Baking temperature is 9
The temperature is set to 0 ° C. to 200 ° C. (depending on the process), and the target temperature is set to, for example, a room temperature of about 20 ° C. in the cooling step performed after the pre-bake step.
【0018】また、上記ポストベーク工程では、ベーキ
ング温度は100゜C〜250゜Cに設定され(プロセ
スによって異なる)、またこのポストベーク工程の次に
行われるクーリング工程ではその目標温度は例えば20
゜C程度の室温温度に設定される。In the post-baking step, the baking temperature is set at 100 ° C. to 250 ° C. (depending on the process). In the cooling step performed after the post-baking step, the target temperature is set to, for example, 20 ° C.
The room temperature is set to about ゜ C.
【0019】上記プリベーク工程の次工程は露光であ
り、また上記ポストベーク工程の次工程はエッチングで
あるので、これらの工程にすぐに移行できるようにする
ためには、ウァハの温度分布にかなり厳しい条件が要求
される。Since the next step of the pre-bake step is exposure and the next step of the post-bake step is etching, the temperature distribution of the wafer is quite severe in order to be able to shift to these steps immediately. Conditions are required.
【0020】以下に示す実施例の温度制御装置は、上記
プリベーク+クーリング工程またはポストベーク+クー
リング工程に用いられるもので、最初にウェハを高温に
加熱し(ベーキング工程)、その後このウェハを室温程
度まで冷却する(クーリング工程)というサイクルをウ
ァハ単位に数10秒間隔で繰り返す。すなわち、この場
合は、加熱の際の目標温度と冷却の際の目標温度という
2つの目標温度をもっており、加熱冷却が交互に繰り返
されることになる。The temperature control device of the embodiment shown below is used in the pre-bake + cooling step or the post-bake + cooling step. First, the wafer is heated to a high temperature (baking step), and then the wafer is heated to about room temperature. (Cooling step) is repeated at intervals of several tens of seconds for each wafer. That is, in this case, there are two target temperatures, that is, a target temperature for heating and a target temperature for cooling, and heating and cooling are repeated alternately.
【0021】図1〜図3にこの発明の実施例を示す。1 to 3 show an embodiment of the present invention.
【0022】図1において、ウェハ1は、放吸熱プレー
ト2によって支持されている。放吸熱プレート2は熱伝
導率の高い材質(アルミニウムや銅)で構成されてお
り、ウェハ1との熱交換がウェハ1の全面に亘って均一
に行われるために設けられている。放吸熱プレート2の
下にはヒートパネル3が設けられている。このヒートパ
ネル3は、内部に熱伝導率の良い作動液を封じ込めた複
数の連通した空間が形成されたもので、温度制御室4の
天井面5とウェハ1との熱伝達を向上させると放吸熱プ
レート2およびウェハ1の温度分布を均一にする為に設
けられている。In FIG. 1, a wafer 1 is supported by a heat dissipation / absorption plate 2. The heat releasing / absorbing plate 2 is made of a material having a high thermal conductivity (aluminum or copper), and is provided so that heat exchange with the wafer 1 is performed uniformly over the entire surface of the wafer 1. A heat panel 3 is provided below the heat release / absorption plate 2. The heat panel 3 is formed with a plurality of communicating spaces in which a working fluid having a good thermal conductivity is enclosed. When the heat transfer between the ceiling surface 5 of the temperature control chamber 4 and the wafer 1 is improved, the heat panel 3 is released. It is provided to make the temperature distribution of the heat absorbing plate 2 and the wafer 1 uniform.
【0023】温度制御室4の天井を構成する上部壁面5
のヒートパネル3が載置されている領域5aは、熱伝導
率の高い材質(アルミニウムや銅)で構成されている
が、それ以外の領域5bは熱伝達率の悪い材料で構成す
るようにしており、これにより上部壁面5とヒートパネ
ル3との間で熱が効率よく伝達される様にしている。Upper wall 5 constituting the ceiling of temperature control room 4
The region 5a on which the heat panel 3 is mounted is made of a material having a high thermal conductivity (aluminum or copper), while the other region 5b is made of a material having a poor heat transfer coefficient. As a result, heat is efficiently transmitted between the upper wall surface 5 and the heat panel 3.
【0024】温度制御室4内には複数の流体噴出ノズル
6が設けられ、これら複数の流体噴出ノズル6に供給管
7を介して低温液体8が供給されるようになっている。
流体噴出ノズル6には1〜複数の小さな噴出孔が形成さ
れており、シャワー状の高速低温液体8を温度制御室4
の天井を構成する上部内壁面5に対して噴出する。A plurality of fluid ejection nozzles 6 are provided in the temperature control chamber 4, and a low-temperature liquid 8 is supplied to the plurality of fluid ejection nozzles 6 via a supply pipe 7.
One or a plurality of small ejection holes are formed in the fluid ejection nozzle 6 so that the shower-like high-speed low-temperature liquid 8 is supplied to the temperature control chamber 4.
To the upper inner wall surface 5 constituting the ceiling of FIG.
【0025】供給管7は,バルブ9、液体供給路10、
ポンプ11、チラー12、流体排出路13および温度制
御室4の排出口14に接続されている。The supply pipe 7 has a valve 9, a liquid supply path 10,
The pump 11, the chiller 12, the fluid discharge path 13, and the discharge port 14 of the temperature control chamber 4 are connected.
【0026】すなわち、チラー12で所定の低温温度に
調整された低温液体8は、ポンプ111、バルブ9、供
給管7を介して流体噴出ノズル6に供給されて、温度制
御室4の上部内壁面5に衝突される。この後、低温液体
8は、排出口14を介して流体排出路13に排出された
後、チラー12に供給されて再冷却が行われる。チラー
12で再冷却された低温液体8は、ポンプ11によって
バルブ9に再循環される。That is, the low-temperature liquid 8 adjusted to a predetermined low-temperature by the chiller 12 is supplied to the fluid ejection nozzle 6 through the pump 111, the valve 9, and the supply pipe 7, and the upper inner wall surface of the temperature control chamber 4 is formed. 5 is hit. Thereafter, the low-temperature liquid 8 is discharged to the fluid discharge path 13 through the discharge port 14 and then supplied to the chiller 12 to be re-cooled. The low-temperature liquid 8 recooled by the chiller 12 is recirculated to the valve 9 by the pump 11.
【0027】ここで、流体噴出ノズル6から噴出される
低温流体8としては、この場合、光透過性および絶縁性
を有する液体、例えばフロリナート(登録商標)を用い
るようにしている。なお、この低温流体8として、温度
レベルによっては、水やエチレングリコールを用いるよ
うにしてもよい。Here, as the low-temperature fluid 8 ejected from the fluid ejection nozzle 6, a liquid having a light transmitting property and an insulating property, for example, Fluorinert (registered trademark) is used. Note that water or ethylene glycol may be used as the low-temperature fluid 8 depending on the temperature level.
【0028】また、温度制御室4は、開孔部(図示せ
ず)を設けて開放するようにしてもよいし、密閉するよ
うにしてもよい。温度制御室4を密閉するようにした場
合は、流体が充満された温度制御室4に対して噴出ノズ
ル6からジェット流が噴出することによって温度制御室
4に、流体噴出ノズル6→温度制御室4の上部壁面5→
排出口14と経由する強制対流を発生させ、該強制対流
によって温度制御室4の上部壁面5を冷却するようにし
ている。The temperature control chamber 4 may be opened by providing an opening (not shown) or may be closed. When the temperature control chamber 4 is hermetically sealed, the jet stream is jetted from the jet nozzle 6 to the temperature control chamber 4 filled with fluid, so that the fluid jet nozzle 6 → the temperature control chamber. 4 upper wall 5 →
A forced convection that flows through the discharge port 14 is generated, and the upper wall 5 of the temperature control chamber 4 is cooled by the forced convection.
【0029】また、温度制御室4を開放した場合は、低
温流体は空間を通って上部内壁面5に衝突されることに
なるので、噴出流の流速が増すと共に、温度制御室の天
井には常に新しい流体のみが衝突することになり、熱交
換が速やかに行われることになる。When the temperature control chamber 4 is opened, the low-temperature fluid collides with the upper inner wall surface 5 through the space, so that the flow velocity of the jet flow increases and the temperature control chamber has a ceiling. Only a new fluid will always collide, and heat exchange will be performed promptly.
【0030】次に、温度制御室4には、ウェハ1を(直
接的には温度制御室4の上部壁面5を)加熱するための
光加熱式のヒータ20が複数個設けられている。これら
光加熱式のヒータ20は例えばハロゲンヒータであり、
ハロゲンランプ23が放射する光(殆どが近赤外光)を
熱として利用している。この光加熱式のヒータ20とし
ては、主に、光熱変換率のよい近赤外光域または可視光
域の光エネルギーを発生するランプを用いたものが採用
される。Next, the temperature control chamber 4 is provided with a plurality of light heating type heaters 20 for heating the wafer 1 (directly on the upper wall surface 5 of the temperature control chamber 4). These light heating type heaters 20 are, for example, halogen heaters,
The light (mostly near-infrared light) emitted from the halogen lamp 23 is used as heat. As the heater 20 of the light heating type, a heater using a lamp that generates light energy in the near-infrared light region or visible light region having a good light-to-heat conversion rate is mainly used.
【0031】この光加熱式ヒータ20は、図2に示すよ
うに、ベースホルダ21、反射板ミラー22、円管状の
ハロゲンランプ23、水冷用管24、および光透過性材
料で構成される蓋体カバー25を有して構成されてお
り、これら光加熱式ヒータ20は、図3にその平面図を
示すように、流体噴出ノズル6の列と列の間に配置され
ている。As shown in FIG. 2, the light heating type heater 20 includes a base holder 21, a reflector mirror 22, a circular halogen lamp 23, a water cooling tube 24, and a lid made of a light-transmitting material. The light heating type heaters 20 are arranged between rows of the fluid ejection nozzles 6 as shown in a plan view in FIG.
【0032】この場合、光加熱式ヒータ20は水などの
低温液体が流されている水冷用管24を有し、ランプ点
灯中に冷却が行われているので、ヒータユニット自体の
温度上昇を抑えることができ、また反射板ミラー22の
劣化を防ぐことができる。In this case, the light heating type heater 20 has a water cooling tube 24 through which a low-temperature liquid such as water flows, and cooling is performed while the lamp is turned on, so that the temperature rise of the heater unit itself is suppressed. And the deterioration of the reflector mirror 22 can be prevented.
【0033】なお、この場合は、光加熱式ヒータ20
は、ベースホルダ21を介して低温流体が通過する供給
管7に取り付けられているので、上記水冷用管24と同
様の作用効果を得ることができる。したがって、ヒータ
ユニットに設けられている水冷用管24を省略するよう
にしてもよい。また、ヒータ20の運転状況によって
は、ヒータ20を供給管7に取り付けない場合でも、水
冷用管24を省略するようにしてもよい。In this case, the light heating type heater 20 is used.
Is attached to the supply pipe 7 through which the low-temperature fluid passes through the base holder 21, so that the same operation and effect as the water cooling pipe 24 can be obtained. Therefore, the water cooling pipe 24 provided in the heater unit may be omitted. Further, depending on the operation state of the heater 20, even when the heater 20 is not attached to the supply pipe 7, the water cooling pipe 24 may be omitted.
【0034】また、この場合、低温流体8として絶縁性
の液体を用いるようにしているが、安全性を考慮して、
光加熱式ヒータ20の内部を蓋体カバー25によって外
部と隔絶するようにしている。勿論、安全が確保される
場合は、蓋体カバー25を省略するようにしてもよい。In this case, an insulating liquid is used as the low-temperature fluid 8, but in consideration of safety,
The inside of the light heating type heater 20 is isolated from the outside by a lid cover 25. Of course, if safety is ensured, the lid cover 25 may be omitted.
【0035】かかる構成において、ウェハの温度を15
0゜Cと20゜Cに数10秒間隔で交互に温度制御する
場合の動作について説明する。すなわち、ウェハの温度
を150゜Cにして行うベーキング工程と、ウェハの温
度を20゜Cに冷却するクーリング工程とを交互に実行
する。In this configuration, the temperature of the wafer is set to 15
The operation in the case where the temperature is controlled alternately at 0 ° C. and 20 ° C. at intervals of several tens of seconds will be described. That is, a baking step performed at a wafer temperature of 150 ° C. and a cooling step of cooling the wafer temperature to 20 ° C. are alternately performed.
【0036】まず、レジストが塗布されたウェハ1が搬
入されて放吸熱プレート2上にごく微小な間隔をおいて
載置され、各ヒータ20のランプ23が点灯される。各
ヒータ20から放射された熱は温度制御室4の上部壁面
5、ヒートパネル3、放吸熱プレート2を経由してウェ
ハ1に伝達される。First, the wafer 1 on which the resist has been applied is carried in and placed on the heat-dissipating / absorbing plate 2 at very small intervals, and the lamp 23 of each heater 20 is turned on. The heat radiated from each heater 20 is transmitted to the wafer 1 via the upper wall surface 5 of the temperature control chamber 4, the heat panel 3, and the heat radiation / absorption plate 2.
【0037】なお、温度制御室4の上部壁面5、ヒート
パネル3、放吸熱プレート2などの温度が図示しないセ
ンサによって検出されており、該検出温度に基づいてウ
ェハ1の温度を目標温度150゜Cに制御するようにし
ている。The temperatures of the upper wall surface 5, the heat panel 3, the heat-dissipating and absorbing plate 2 of the temperature control chamber 4 are detected by a sensor (not shown), and the temperature of the wafer 1 is set to a target temperature of 150 ° based on the detected temperature. C is controlled.
【0038】このようにして、ウェハ温度を125゜C
まで加熱して行われるベーキング工程が終了すると、今
度はウェハ温度を20゜Cまで冷却するクーリング工程
を実行する。As described above, the wafer temperature is set to 125 ° C.
When the baking step performed by heating the wafer to the end is completed, a cooling step of cooling the wafer temperature to 20 ° C. is executed.
【0039】まず、バルブ9を開にし、チラー12から
20゜C近傍の温度の低温流体を供給管7に供給する。
供給管7に供給された低温流体は、流体噴出ノズル6を
介してジェット状になって噴出される。該噴出された低
温流体は、温度制御室4の上部内壁面5に衝突される。
この流体の衝突によって上部内壁面5の熱伝達係数が上
がることになり、ヒートパネル3に接する上部壁面5の
上面を高速に低温流体の温度に近づけることができる。First, the valve 9 is opened, and a low-temperature fluid having a temperature of about 20 ° C. is supplied from the chiller 12 to the supply pipe 7.
The low-temperature fluid supplied to the supply pipe 7 is jetted and ejected through the fluid ejection nozzle 6. The jetted low-temperature fluid collides with the upper inner wall surface 5 of the temperature control chamber 4.
Due to the collision of the fluid, the heat transfer coefficient of the upper inner wall surface 5 increases, and the upper surface of the upper wall surface 5 in contact with the heat panel 3 can be brought close to the temperature of the low-temperature fluid at high speed.
【0040】すなわち、この場合は、ウェハ1の熱が放
吸熱プレート2、ヒートパネル3、温度制御室の上部壁
面5を介して放熱されることにより、ウェハ1が冷却さ
れる。この冷却の際にも、温度制御室4の上部壁面5、
ヒートパネル3、放吸熱プレート2などの温度が図示し
ないセンサによって検出されており、該検出温度に基づ
いてウェハ1の温度を目標温度20゜Cに制御するよう
にしている。That is, in this case, the heat of the wafer 1 is radiated through the heat releasing / absorbing plate 2, the heat panel 3, and the upper wall surface 5 of the temperature control chamber, thereby cooling the wafer 1. During this cooling, the upper wall 5 of the temperature control chamber 4
The temperature of the heat panel 3 and the heat release / absorption plate 2 is detected by a sensor (not shown), and the temperature of the wafer 1 is controlled to a target temperature of 20 ° C. based on the detected temperature.
【0041】以上のようにして、ウェハ1のクーリング
工程が終了すると、ウェハ1は装置の外に搬出され、代
わりにレジストが塗布された新たなウェハ1が搬入さ
れ、前記同様に加熱、冷却される。As described above, when the cooling step of the wafer 1 is completed, the wafer 1 is carried out of the apparatus, and a new wafer 1 coated with a resist is carried in. Instead, the wafer 1 is heated and cooled in the same manner as described above. You.
【0042】上記実施例によれば、温度制御室4の上部
壁面5に対する加熱は光加熱式のヒータ20による温度
制御室4内からの非接触加熱によって行い、同冷却は温
度制御室4から上記上部内壁面5への低温液体の噴出に
よって行うようにしているので、加熱から冷却へあるい
は冷却から加熱への切替え時に速やかに熱応答すること
ができ、ウェハ1を高速に所望の温度に温度制御するこ
とができる。According to the above embodiment, heating of the upper wall surface 5 of the temperature control chamber 4 is performed by non-contact heating from the inside of the temperature control chamber 4 by the light heating type heater 20, and the cooling is performed by the temperature control chamber 4 from the temperature control chamber 4. Since the low-temperature liquid is ejected to the upper inner wall surface 5, a rapid thermal response can be made when switching from heating to cooling or from cooling to heating, and the temperature of the wafer 1 can be quickly controlled to a desired temperature. can do.
【0043】また、低温流体8としてフロリナートなど
の光透過率の良い液体を用いる場合には、密閉状態の温
度制御室4が低温流体8で充満された状態やあるいは光
加熱式ヒータ20の蓋体カバー25上に低温流体8が残
留した場合であっても、光加熱式ヒータ20のランプ2
3の光を遮ることなく温度制御室4の上部壁面5に照射
することができる。When a liquid having a high light transmittance such as florinate is used as the low-temperature fluid 8, the temperature control chamber 4 in a closed state is filled with the low-temperature fluid 8, or the lid of the light heating heater 20 is closed. Even if the low-temperature fluid 8 remains on the cover 25, the lamp 2 of the light-heated heater 20
3 can irradiate the upper wall surface 5 of the temperature control chamber 4 without blocking the light.
【0044】また、低温流体としてフロリナートなどの
絶縁性液体を用いる場合には、光加熱式ヒータ20を蓋
体カバー25などによって外部と隔絶することなく低温
流体8が流下する温度制御室4内に配置することが可能
になる。When an insulating liquid such as florinate is used as the low-temperature fluid, the light heating type heater 20 is not isolated from the outside by the cover 25 or the like, and is placed in the temperature control chamber 4 in which the low-temperature fluid 8 flows. It becomes possible to arrange.
【0045】さらに、上記実施例によれば、低温流体8
が流れる供給管7に光加熱式のヒータユニットを取る付
けるようにしているので、ヒータユニット自体の温度上
昇を抑えることができ、また反射板ミラー22の劣化を
防ぐことができる。Further, according to the above embodiment, the low temperature fluid 8
Since the light-heating type heater unit is attached to the supply pipe 7 through which the air flows, the temperature rise of the heater unit itself can be suppressed, and the deterioration of the reflection plate mirror 22 can be prevented.
【0046】なお、上記実施例においては、温度制御室
4の上部壁面5と放吸熱プレート2との間で熱エネルギ
ーの運搬を行う熱エネルギー運搬手段として、ヒートパ
ネル3を用いるようにしたが、ヒートパネル3の代わり
にペルチェ素子を用いるようにしてもよい。また、熱エ
ネルギー運搬手段としてヒートパネルおよびペルチェ素
子の両方を用いるようにしてもよい。この際、ヒートパ
ネルとペルチェ素子の上下関係は任意である。また、放
吸熱プレート2とヒートパネル3の何れか一方を省略す
るようにしてもよい。さらに、放吸熱プレート2および
ヒートパネル3を省略し、温度制御室4の上部壁面5で
ウェハ1を直接支持するようにしてもよい。In the above embodiment, the heat panel 3 is used as a heat energy transfer means for transferring heat energy between the upper wall surface 5 of the temperature control chamber 4 and the heat release / absorption plate 2. A Peltier element may be used instead of the heat panel 3. Further, both the heat panel and the Peltier device may be used as the thermal energy transfer means. At this time, the vertical relationship between the heat panel and the Peltier element is arbitrary. Further, one of the heat release / absorption plate 2 and the heat panel 3 may be omitted. Further, the heat release / absorption plate 2 and the heat panel 3 may be omitted, and the wafer 1 may be directly supported on the upper wall surface 5 of the temperature control chamber 4.
【0047】また、上記実施例では、流体噴出ノズル6
の列と列の間に光加熱式ヒータ20を配置するようにし
たが、図4に示すように、流体噴出ノズル6に対して低
温流体を供給する供給管7の下方に光加熱式ヒータ20
を配置するようにしてもよい。この場合、流体噴出ノズ
ル6および供給管7などを光透過性の透明材料で構成す
る必要がある。また、光加熱式ヒータ20を流体噴出ノ
ズル6および供給管7の下方に配置する場合は、図5に
示すような、渦巻型の低温流体供給配管30を構成する
こともできる。この場合は、渦巻型の低温流体供給配管
30に対して多数の流体噴出孔31を分散配置する。In the above embodiment, the fluid ejection nozzle 6
The light-heating type heater 20 is arranged between the rows, but as shown in FIG. 4, the light-heating type heater 20 is located below the supply pipe 7 for supplying the low-temperature fluid to the fluid ejection nozzle 6.
May be arranged. In this case, the fluid ejection nozzle 6, the supply pipe 7, and the like need to be made of a light-transmissive transparent material. When the light heating type heater 20 is disposed below the fluid ejection nozzle 6 and the supply pipe 7, a spiral low-temperature fluid supply pipe 30 as shown in FIG. 5 may be formed. In this case, a number of fluid ejection holes 31 are dispersedly arranged in the spiral low-temperature fluid supply pipe 30.
【0048】また、図6に示すように、低温流体噴出ノ
ズル6を、温度制御室4内に竜巻型の旋回流を発生させ
るように配置するようにしてもよい。かかる旋回流ノズ
ルによれば、上方方向への速度成分の他に旋回方向の速
度成分を持っているために、殆ど上方への速度成分しか
持たない図1の実施例のノズルに比べ、温度制御室6の
側面および天井部に長時間接することになり、熱交換効
率をより上昇させることができる。As shown in FIG. 6, the low-temperature fluid jet nozzle 6 may be arranged in the temperature control chamber 4 so as to generate a tornado-shaped swirling flow. According to such a swirling flow nozzle, since it has a speed component in the swirling direction in addition to the speed component in the upward direction, the temperature control is performed in comparison with the nozzle of the embodiment of FIG. Since it comes into contact with the side surface and the ceiling of the chamber 6 for a long time, the heat exchange efficiency can be further increased.
【0049】また、図7(a)に示すように、低温流体噴
出ノズル6の配置角度を1個ずつ交互に逆斜め方向に向
くように配置するようにしてもよく、また図7(b)に示
すように、各光加熱式ヒータ20の間に複数列の低温流
体噴出ノズル6を配置するようにしてもよく、さらには
図7(c)に示すように、2列に配した低温流体噴出ノズ
ル6の配置角度を1個ずつ交互に逆斜め方向に向くよう
に配置するようにしてもよい。Further, as shown in FIG. 7 (a), the low-temperature fluid jet nozzles 6 may be arranged so that the disposition angles thereof are alternately turned one by one in a reverse oblique direction. As shown in FIG. 7, a plurality of rows of low-temperature fluid jet nozzles 6 may be arranged between the respective light-heated heaters 20. Further, as shown in FIG. The ejection nozzles 6 may be arranged such that the arrangement angles are alternately turned one by one in the reverse oblique direction.
【0050】また、図8(a)に示すように、光加熱式ヒ
ータ20の反射板ミラー22の壁面と低温流体噴出ノズ
ル6の管壁面を共用するようにしてもよい。この場合、
接触面積が増えるので、低温流体噴出ノズル6を通過す
る低温流体による光加熱式ヒータ20の冷却効果が向上
する。Further, as shown in FIG. 8A, the wall surface of the reflection plate mirror 22 of the light heating type heater 20 and the tube wall surface of the low-temperature fluid jet nozzle 6 may be shared. in this case,
Since the contact area increases, the cooling effect of the light heating type heater 20 by the low temperature fluid passing through the low temperature fluid ejection nozzle 6 is improved.
【0051】また、図8(b)に示すように、プラスチッ
クやアルミニウムなどの材料を用いて光加熱式ヒータ2
0の反射板ミラー22の形状に対応するように曲面成形
した流体噴出ノズルユニット40の凹部に対し、光加熱
式ヒータ20を落とし込むことにより、光加熱式ヒータ
20および流体噴出ノズル6を配置するようにしてもよ
い。この場合、上記図8(a)と同様、光加熱式ヒータ2
0の冷却効果が向上するとともに、光加熱式ヒータ20
の位置決めが容易になる。また、流体噴出ノズル部6を
曲面成形しているので、低温流体の流れの圧損が少なく
なり、低めのポンプ水圧でも高速のジェット流を噴出す
ることができる。As shown in FIG. 8 (b), a light heating type heater 2 made of a material such as plastic or aluminum is used.
The light heating type heater 20 and the fluid ejection nozzle 6 are arranged by dropping the light heating type heater 20 into the concave portion of the fluid ejection nozzle unit 40 which is formed into a curved surface so as to correspond to the shape of the reflector mirror 22 of 0. It may be. In this case, similarly to FIG.
0 and the light heating type heater 20
Positioning becomes easy. Further, since the fluid ejection nozzle portion 6 is formed into a curved surface, the pressure loss of the flow of the low-temperature fluid is reduced, and a high-speed jet stream can be ejected even at a lower pump water pressure.
【0052】また、上記図8(b)において、光加熱式ヒ
ータ20の蓋体カバー25も流体噴出ノズルユニット4
0に一体成形するようにしてもよい。この場合、流体噴
出ノズルユニット40は、プラスチック、アクリル、ポ
リカーボネイト等の透明材料を使用する必要がある。In FIG. 8B, the lid cover 25 of the light heater 20 is also connected to the fluid ejection nozzle unit 4.
0 may be integrally molded. In this case, the fluid ejection nozzle unit 40 must use a transparent material such as plastic, acrylic, or polycarbonate.
【0053】ところで、上記実施例では、光加熱式ヒー
タ20に円管状のランプ23を用いるようにしたが、球
状形状を有するランプを複数個マトリックス状に配置す
るようにしてもよい。また、流体噴出ノズルの材質とし
ては、アルミニウム、ステンレス、銅等の金属やプラス
チック材料などが用いられる。さらに、流体噴出ノズル
6における流体噴出孔の形状としては、円形、スリット
状、矩形など任意の形状を採用すればよい、また、上記
実施例の流体噴出ノズル6をミストノズルとして霧状流
体を発生するようにして、乱流効果を得て伝熱能力を向
上させるようにしてもよい。さらに、温度制御室4のミ
ストノズルの上方に光透過性のある材料で構成された多
孔板を設け、乱流効果をさらに向上させるようにしても
よい。さらに、温度制御室4の上部内壁面5に凹凸等を
設ける、突起設ける、削るなどして該内壁面5の表面を
荒らすことによって乱流効果をさらに高めるようにして
もよい。In the above embodiment, the tubular lamp 23 is used as the light heater 20. However, a plurality of lamps having a spherical shape may be arranged in a matrix. Further, as a material of the fluid ejection nozzle, a metal such as aluminum, stainless steel, copper, or a plastic material is used. Further, the shape of the fluid ejection hole in the fluid ejection nozzle 6 may be any shape such as a circle, a slit, or a rectangle. In addition, the fluid ejection nozzle 6 of the above embodiment is used as a mist nozzle to generate mist-like fluid. Thus, the turbulence effect may be obtained to improve the heat transfer capability. Further, a perforated plate made of a light-transmitting material may be provided above the mist nozzle of the temperature control chamber 4 to further improve the turbulence effect. Furthermore, the turbulence effect may be further enhanced by roughening the surface of the inner wall surface 5 by providing irregularities or the like, providing protrusions, or shaving the upper inner wall surface 5 of the temperature control chamber 4.
【0054】また、流体噴出ノズル6の間隔を近接させ
るようにすれば、1つのノズルから噴出される末広がり
のジェット流とこれに隣接したノズルから噴出されるジ
ェット流が重なるようになり、温度制御室4の上部壁面
5の温度均一性を向上させる上で更に有利である。すな
わち、ノズル6から噴出された流体は、山型の流速空間
分布をもつために、山のすそ部を重複させることで、そ
の流速分布を温度制御室4の上部壁面5の全面に亘って
均一にするのである。If the intervals between the fluid ejection nozzles 6 are made close to each other, the divergent jet stream ejected from one nozzle and the jet stream ejected from the nozzle adjacent thereto overlap with each other, thereby controlling the temperature. This is further advantageous in improving the temperature uniformity of the upper wall surface 5 of the chamber 4. That is, since the fluid jetted from the nozzle 6 has a mountain-shaped flow velocity spatial distribution, the flow velocity distribution is made uniform over the entire upper wall surface 5 of the temperature control chamber 4 by overlapping the skirts of the mountain. It is.
【0055】ところで、上記実施例では、流体噴出ノズ
ル6を介して低温流体を供給するようにしてウェハ1を
冷却するようにしたが、温度制御対象物に対して加熱の
みが必要な場合は、流体噴出ノズル6に加熱用の高温流
体を供給するようにしてもよい。この場合、高温流体の
噴出による加熱と、光加熱式ヒータ20による加熱との
相乗効果によって、より高速に温度制御対象物を加熱す
ることができる。In the above embodiment, the wafer 1 is cooled by supplying the low-temperature fluid through the fluid ejection nozzle 6. However, when only the object to be temperature-controlled needs to be heated, A high-temperature fluid for heating may be supplied to the fluid ejection nozzle 6. In this case, the object to be temperature-controlled can be heated at a higher speed by the synergistic effect of the heating by the ejection of the high-temperature fluid and the heating by the light heater 20.
【0056】さらに、この発明は、半導体ウェハ以外の
温度制御対象物に対しても適用することができる。Further, the present invention can be applied to a temperature controlled object other than a semiconductor wafer.
【図1】この発明の実施例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】光加熱式ヒータの具体構成例を示す側面図。FIG. 2 is a side view showing a specific configuration example of a light heating type heater.
【図3】光加熱式ヒータおよび流体噴出ノズルの配列を
示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing an arrangement of a light heating type heater and a fluid ejection nozzle.
【図4】実施例の変形例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a modification of the embodiment.
【図5】実施例の変形例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a modification of the embodiment.
【図6】実施例の変形例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a modification of the embodiment.
【図7】実施例の変形例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a modification of the embodiment.
【図8】実施例の変形例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a modification of the embodiment.
1…ウェハ 2…放吸熱プレート 3…ヒートパネ
ル 4…温度制御室 5…上部壁面 6…流体噴出ノ
ズル 7…流体供給管 8…低温流体 9…バルブ 10…流体供給路 11…ポンプ 12…チラー 13…流体排出路 14…排出口 20…光加熱式
ヒータ 21…ベースユニット 22…反射板ミラー 23…
ランプ 24…冷却用管 25…蓋体カバーDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer 2 ... Heat release / absorption plate 3 ... Heat panel 4 ... Temperature control room 5 ... Upper wall surface 6 ... Fluid ejection nozzle 7 ... Fluid supply pipe 8 ... Low temperature fluid 9 ... Valve 10 ... Fluid supply path 11 ... Pump 12 ... Chiller 13 ... Fluid discharge path 14 ... Discharge port 20 ... Light heating type heater 21 ... Base unit 22 ... Reflector mirror 23 ...
Lamp 24: Cooling tube 25: Lid cover
Claims (6)
と、 この支持プレートの下部にその上部壁面が当接するよう
に設けられた温度制御室と、 この温度制御室の上部内壁面に対して流体を噴出する複
数の流体噴出孔と、 これら流体噴出孔に対し所定の温度に調整された流体を
供給する流体供給手段と、 前記複数の流体噴出孔から噴出された流体を前記温度制
御室から排出する流体排出手段と、 前記温度制御室の上部内壁面を光エネルギーを用いて加
熱する光加熱方式のヒータ手段と、 を備えるようにしたことを特徴とする温度制御装置。A support plate for supporting an object to be temperature-controlled, a temperature control chamber provided so that an upper wall surface thereof is in contact with a lower portion of the support plate, and a fluid with respect to an upper inner wall surface of the temperature control chamber. A plurality of fluid ejection holes for ejecting fluid, fluid supply means for supplying a fluid adjusted to a predetermined temperature to the fluid ejection holes, and discharging the fluid ejected from the plurality of fluid ejection holes from the temperature control chamber. A temperature control device, comprising: a fluid discharge unit that performs heating, and a light heating type heater unit that heats an upper inner wall surface of the temperature control chamber using light energy.
る液体であることを特徴とする請求項1記載の温度制御
装置。2. The temperature control device according to claim 1, wherein the fluid is a liquid having a light transmitting property and an insulating property.
光域の光エネルギーを発生する請求項1記載の温度制御
装置。3. The temperature control device according to claim 1, wherein said heater means generates light energy in a near-infrared light region or a visible light region.
を冷却する低温流体を前記複数の流体噴出孔に供給する
請求項1記載の温度制御装置。4. The temperature control device according to claim 1, wherein said fluid supply means supplies a low-temperature fluid for cooling said temperature control object to said plurality of fluid ejection holes.
し低温流体を供給する低温流体供給管を前記温度制御室
内に有し、この低温流体供給管に前記光加熱方式のヒー
タ手段が取り付けられている請求項4記載の温度制御装
置。5. The fluid supply means has a low-temperature fluid supply pipe for supplying a low-temperature fluid to the fluid ejection hole in the temperature control chamber, and the light heating type heater means is attached to the low-temperature fluid supply pipe. The temperature control device according to claim 4, wherein
し低温流体を供給する低温流体供給管を前記温度制御室
内に有し、この低温流体供給管を光透過性材料で構成す
るようにしたことを特徴とする請求項4記載の温度制御
装置。6. The fluid supply means includes a low-temperature fluid supply pipe for supplying a low-temperature fluid to the fluid ejection hole in the temperature control chamber, and the low-temperature fluid supply pipe is made of a light-transmitting material. The temperature control device according to claim 4, wherein
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12093797A JPH10312943A (en) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | Temperature controller |
TW87105170A TW389950B (en) | 1997-04-07 | 1998-04-07 | Temperature control device |
PCT/JP1998/001589 WO1998045875A1 (en) | 1997-04-07 | 1998-04-07 | Temperature control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12093797A JPH10312943A (en) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | Temperature controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10312943A true JPH10312943A (en) | 1998-11-24 |
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ID=14798667
Family Applications (1)
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JP12093797A Pending JPH10312943A (en) | 1997-04-07 | 1997-05-12 | Temperature controller |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH10312943A (en) |
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1997
- 1997-05-12 JP JP12093797A patent/JPH10312943A/en active Pending
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