JP2806650B2 - 温度調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ、液晶表
示装置（ＬＣＤ）用基板等の基板を温度調整するための
温度調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体ウエハ、ＬＣＤ用ガラ
ス基板等の基板に加熱処理を施すために種々の加熱装置
が使用されている。例えば、半導体製造工程のホトレジ
スト処理工程においては、半導体ウエハ表面の水分を脱
水するため、あるいはウェハ表面に塗布されたレジスト
中の溶媒を除去するため等に加熱処理が行われる。加熱
方法としては、直接ホットプレート方式、バッチ式熱風
加熱方式、マイクロ波方式等があるが、コンパクト化、
効率化、サイクルタイム短縮および再現性、均一性の向
上の要求のもとに直接ホットプレート方式が主流となっ
ている。

【０００３】しかし、直接ホットプレート方式では半導
体ウエハをホットプレートに密着させて、直接加熱する
ため、ホットプレートと半導体ウエハとの密着状態によ
って熱の均一性に大きく影響する他、一般にホットプレ
ートがアルミニウム等の金属から成るため、重金属汚
染、半導体ウエハの裏面へのパーティクルの付着等の問
題がある。

【０００４】このような問題を除去するためホットプレ
ートと半導体ウエハとの間にわずかな隙間を設け、直接
半導体ウエハをホットプレートに密着させずに加熱処理
を行うプロキシミティ方式がある。図７に、従来のプロ
キシミティ方式の基板加熱装置の平面図を示す。また、
図８は、図７のＢーＢ断面図であり、図７と同一部分に
は同一符号を付している。

【０００５】図７および図８において、内部にヒータが
内蔵された加熱台７０１の底面中央部付近には３個の直
方形状の凹部７０５が設けられており、各凹部７０５内
に基板支持用のセラミック製の球７０２が、加熱台７０
１上面から僅かに突出するように配設されている。ま
た、加熱台７０１の中央部付近には、半導体ウエハ７０
４を加熱台７０１に載置あるいは加熱台７０１から取外
すために、基板支持ピン（図示せず）が出入りするため
の支持ピン用孔７０３が設けられている。

【０００６】以上のように構成された基板加熱装置にお
いては、先ず、基板支持ピンを支持ピン用孔７０３を介
して加熱台７０１上部へ突出させた後、基板支持ピンに
半導体ウエハ７０４を載置する。次に、基板支持ピンを
加熱台７０１下部へ収容することにより半導体ウエハ７
０４を球７０２上に載置し、加熱処理を行なう。このと
き、球７０２は、加熱台７０１の上面から僅かに突出し
ているため、即ち、半導体ウエハ７０４と加熱台７０１
との間には微小な間隙が存在するため、半導体基板７０
４にはパーティクル汚染等が生じず又、効率良く加熱す
ることが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハ７０４に形成される集積回路（ＩＣ）は、通常、半導
体ウエハ７０４の周縁を除いた部分の全面に形成され
る。前述した基板加熱装置においては、球７０２が加熱
台７０１の中央部付近のみに配設されている。半導体ウ
エハ７０４は球７０２を介して加熱台７０１に接するこ
とになるため、その中央部付近はその他の部分よりも高
温に加熱されてしまう。

【０００８】従って、半導体ウエハ７０４の面内の温度
分布が不均一になるという問題があった。特に、レジス
トパターンを硬化させるポストベーキングの場合、レジ
ストパターンに対応する部分の温度が高くなりすぎると
レジストパターンの厚みや形状が部分的に変化してしま
うという問題があった。また、球７０２は、凹部７０５
内に固定することなく配設されているため、加熱台７０
１の清掃時や半導体ウエハ７０４の取外し時等に球７０
２が凹部７０５から抜出たり、浮き上がったりすること
があり、この状態で半導体ウエハ７０４を載置すると加
熱台７０１の上面に対して傾斜してしまうため加熱が不
均一になるという問題があった。

【０００９】本発明は半導体ウエハ、ＬＣＤ等の加熱処
理が必要な基板においては、レジストパターン等の本来
的に均一に加熱すべき主要部分がその周縁を除く部分に
配設されていることに着目して成されたもので、基板の
主要部分を均一に加熱することにより実質的に基板を均
一に温度調整することが可能な温度調整装置を提供する
ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の温度調整装置は、所定温度に設定可能な温
調体と、温調体に設けられ、被温調体を温調体と非接触
に保持する複数の支持部材とを備えた温度調整装置にお
いて、支持部材は被温調体の周縁部を載置する第１の支
持部材と、載置された被温調体の外側の位置において第
１の支持部材を温調体に固定する第２の支持部材とを有
するものである。好ましくは、本発明は、第１の支持部
材は、被温調体の周縁部を載置する肉薄部と、第２の支
持部材により温調体に固定される肉厚部とを備え、肉厚
部により被温調体が位置決めされてなり、特に好ましく
は、肉薄部と肉厚部間にはテーパ部が設けられ、テーパ
部は被温調体の搬入時に被温調体を肉薄部上に導入して
なるものである。

【００１１】

【作用】温調体に設けられる複数の支持部材を用いて被
温調体をその周縁部で支持することにより、被温調体は
実質的に均一に温度調整され、各支持部材は温調体に固
定されるため、支持部材が抜出たり、浮き上がったりせ
ず、被温調体は傾斜することがなく均一に加熱される。

【００１２】更に、被温調体の周縁部を載置する第１の
支持部材を、第１の支持部材に載置された被温調体の外
側の位置で温調体に固定する第２の支持部材により、被
温調体を位置決めして第１の支持部材上に載置すること
ができる。また、第１の支持部材に設けられた肉厚部と
肉薄部の間にテーパ部を設けたため、被温調体の温調体
への導入を容易ならしめ、且つ正確に位置決めして載置
することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の温度調整装置を、半導体ウエ
ハのアドヒージョン処理、プリベーキング処理、ポスト
ベーキング処理等の加熱処理に利用される基板加熱装置
に適用した一実施例について、図面を参照して説明す
る。 基板加熱装置は、図１、図２に示すように、円形の
温調体１０１を有し、温調体１０１は、内部に電熱ヒー
タ等の加熱温度の調整が可能な加熱部材（図示せず）を
内蔵している。尚、温調体１０１の加熱温度および加熱
時間は、処理の目的に応じて種々に設定できる。例え
ば、アドヒージョン処理の場合には、約８０乃至１００
℃で約３０秒間の加熱を行なう。プリベーキングの場合
には、約１２０乃至１５０℃で１分間の加熱を行なう。
ポストベーキングの場合には、約１２０乃至１５０℃で
約１分間の加熱を行なう。冷却を行なうクーリングの場
合には室温（例えば２３℃）に制御される。温調体１０
１の周縁部には、被温調体である半導体ウエハを支持す
るための３個の支持部材１０２が設けられている。各支
持部材１０２は、図６、図７に関して説明したように温
調体１０１に凹部を設け、この凹部内にセラミック等に
より形成した球を固定せずに配設するような構造にして
もよいが、後述するように温調体１０１に固定するよう
な構造としてもよい。各支持部材１０２は、温調体１０
１の上面から0.1乃至0.3mm程度突出している。

【００１４】また、温調体１０１には、半導体ウエハ１
０４を温調体１０１に載置あるいは温調体１０１から搬
出するときに使用するために、基板支持ピン（図示せ
ず）が出入りするための支持ピン用孔１０３が設けられ
ている。以上のように構成された基板加熱装置の動作を
以下に説明する。処理前の半導体ウエハを送り出すセン
ダあるいは半導体ウエハにフォトレジストを塗付するコ
ータ等の処理装置から搬送された半導体ウエハ１０４
は、搬送機構（図示せず）により先ず、支持ピン用孔１
０３を介して温調体１０１上部へ突出した３本の基板支
持ピン上に載置される。

【００１５】次に、各基板支持ピンは温調体１０１下部
へ収容され、これにより半導体ウエハ１０４が支持部材
１０２上に載置される。この状態で、温調体に内蔵され
た電熱ヒータにより半導体ウエハ１０４を加熱処理す
る。尚、加熱温度および加熱時間は前述したように処理
の種類によって種々に設定される。支持部材１０２は、
温調体１０１の上面から約0.1乃至0.3mm程度突出してい
るため、即ち、半導体ウエハ１０４と温調体１０１との
間には約0.1乃至0.3mm程度の間隙が存在するため、半導
体基板１０４にはパーティクル汚染等が生じず又、効率
良く加熱することが可能となる。

【００１６】このとき、各支持部材１０２は温調体１０
１の周縁部近傍に配設されているため、半導体ウエハ１
０４は、その端部近傍が各支持部材１０２により支持さ
れることになる。したがって、半導体ウエハ１０４の端
部近傍における支持部材１０２周辺部分は、それ以外の
部分に比べて高温に加熱されるが、ＩＣは半導体ウエハ
１０４の端部より内側に設けられているため、ＩＣが設
けられている部分は加熱台からの放射熱等により均一に
加熱されることになり、半導体ウエハ１０４を実質的に
均一に加熱することが可能となる。

【００１７】前述のようにして加熱処理された半導体ウ
エハ１０４は、支持ピン用孔１０３から基板支持ピンを
温調体１０１上部へ突出させることにより、温調体１０
１から外され、次の工程へ搬送される。図３に示す基板
加熱装置は本発明の他の実施例であって、図１と同一部
分には同一符号を付している。

【００１８】図３の実施例においては、図１の実施例に
加えて加熱台１０１の中央部に支持部材３０１を設けて
いる。尚、支持部材３０１の先端部すなわち半導体ウエ
ハ１０４との当接部は、出来る限り細くするのがパーテ
ィクル付着、加熱の均一性の点で好ましい。半導体ウエ
ハ１０４の直径が例えば８インチ程度の大形のものにな
ると、その端部近傍のみを支持部材１０２により支持し
た場合、半導体ウエハ１０４が撓み、その中央部が温調
体１０１に接し、パーティクル等により汚染されるおそ
れがある。しかしながら、中央部に設けた支持部材３０
１により半導体ウエハを支持することにより、半導体ウ
エハ１０４の撓みを防止することが可能となり、半導体
ウエハ１０４全体がより均一に加熱されることになる。

【００１９】図４（ａ）、（ｂ）は、前述した支持部材
１０２および３０１の構造を示す図であり、図１と同一
部分には同一符号を付している。図４（ａ）、（ｂ）に
おいて、平面図が円形状の支持部材である突起部材４０
１は、温調体１０１内に設けられた凹部４０３内に収納
され、凹部４０３の側壁に設けられたネジ部４０４と螺
合するナット４０２により固定されている。突起４０１
は温調体１０１の上面から0.1乃至0.3mm程度突出してい
る。半導体ウエハ１０４が突起部材４０１上に載置され
る。尚、前述の固定は、ナット４０２をネジ込む代り
に、材質ＰＴＦＥ等の樹脂性のリング状部材を凹部に圧
入取着して、突起部材４０１を固定するようにしても良
い。

【００２０】以上のように突起部材４０１を温調体１０
１に固定することにより、突起部材４０１が抜出たり、
浮き上がったりすることがなく、したがって、半導体ウ
エハ１０４が温調体１０１の上面に対して傾斜すること
を防止できる。また、球を収納するための凹部が開口し
て設けられていないため、ゴミ等が貯まるという問題は
生じない。

【００２１】本発明の温度調整装置を適用した実施例で
ある半導体ウエハ製造の加熱装置を、図５（ａ）、
（ｂ）に示す。図１と同一部分には同一符号を付してい
る。第１の支持部材であるシート５０１は、第２の支持
部材であるテフロン製ワッシャ５０２を介してＳＵＳ製
ネジ部材５０３により温調体１０１上に固定されてい
る。シート５０１としては、耐熱性があり、変形しにく
く又発塵性のない材料、例えばセラミックが使用され
る。また、シート５０１は、0.1乃至0.3mm程度の厚みを
有しており、その上に半導体ウエハ１０４が載置される
ようになっている。

【００２２】以上のようにシート５０１を温調体１０１
に固定することにより、シート５０１が外れたり、浮き
上がったりすることがなく、したがって、半導体ウエハ
１０４が傾斜することを防止できる。また、寸法精度の
高い球の製作、埋設は極めて困難であるのに対し、シー
ト５０１は種々の厚みで容易に作成でき又、変更できる
ものである。したがって、シート５０１の厚さを変更す
ることにより温調体１０１と半導体ウエハ１０４の隙間
を種々に変更することが容易に行ない得る。さらに、球
を収納するための凹部を設けていないため、ゴミ等が貯
まるという問題は生じない。

【００２３】また、本発明の他の実施例を、図６
（ａ）、（ｂ）に示す。図１と同一部分には同一符号を
付している。セラミック製の第１の支持部材６０１は、
肉薄部６０３と肉厚部６０４から構成されている。肉薄
部６０３は0.1乃至0.3mm程度の厚さを有しており又、肉
厚部６０４と肉薄部６０３の結合部分にはテーパ部６０
５が形成されている。第１の支持部材６０１は、第２の
支持部材であるネジ部材６０２により温調体１０１に固
定されている。半導体ウエハ１０４は肉薄部６０３上に
載置されるようになっている。

【００２４】以上のように第１の支持部材６０１を温調
体１０１に固定することにより、第１の支持部材６０１
が抜出たり、浮き上がったりすることがなく、したがっ
て、半導体ウエハ１０４が傾斜することを防止できる。
また、第１の支持部材６０１に形成されたテーパ部６０
５は、半導体ウエハ１０４をガイドする機能を有してい
る。したがって、半導体ウエハ１０４を温調体１０１に
載置する際に半導体ウエハの位置が多少ずれた場合で
も、半導体ウエハ１０４はテーパ部３に沿って滑り、第
１の支持部材６０１の中央即ち、温調体の中央に載置さ
れる。

【００２５】以上述べたように、前記各実施例によれ
ば、基板を実質的に均一に加熱することが可能となる。
また、基板が傾斜することを防止できるため均一に加熱
すること等が可能である。さらに、温調体１０１に球を
収納するための凹部を設けない構造とすることにより、
半導体ウエハ１０４と対向する温調体の部分は平坦であ
るため、均一な加熱が可能となる等の種々の効果があ
る。

【００２６】尚、前述した実施例は、半導体ウエハ用の
基板加熱装置の場合であるが、ＬＣＤ基板等の加熱処理
が必要な種々の基板の場合にも利用できる。また、円形
の基板の例で説明したが、三角、四角等の多角形の基板
の場合にも利用できる。さらに、図５の実施例では第１
の支持部材としてシートを用いたが、ワイヤ状のもので
もよい。

【００２７】

【発明の効果】上記の説明からも明らかなように、本発
明によれば、被温調体を実質的に均一に加熱することが
可能となり、基板が傾斜することを防止することができ
るので、均一な加熱が可能となる。また、被温調体の温
調体への導入を容易ならしめ、且つ位置決めして載置す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す平面図

【図２】図１の実施例のＡ−Ａ断面図

【図３】本発明の他の実施例を示す平面図

【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、各々、本発明の他の実
施例の要部を示す部分平面図、部分断面図

【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、各々、本発明の一実施
例の要部を示す部分平面図、部分断面図

【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、各々、本発明の他の実
施例の要部を示す部分平面図、部分断面図

【図７】従来の基板加熱装置の平面図

【図８】図７に示す基板加熱装置のＢ−Ｂ断面図

【符号の説明】

１０１・・・温調体 １０４・・・半導体ウエハ（被温調体） ５０１、６０１・・・第１の支持部材 ５０２、５０３、６０２・・・第２の支持部材 ６０３・・・肉薄部 ６０４・・・肉厚部 ６０５・・・テーパ部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定温度に設定可能な温調体と、前記温調
   体に設けられ、被温調体を前記温調体と非接触に保持す
   る複数の支持部材とを備えた温度調整装置において、前
   記支持部材は前記被温調体の前記周縁部を載置する第１
   の支持部材と、載置される前記被温調体の外側の位置に
   おいて前記第１の支持部材を前記温調体に固定する第２
   の支持部材とを有することを特徴とする温度調整装置。
2. 【請求項２】前記第１の支持部材は、前記被温調体の前
   記周縁部を載置する肉薄部と、前記第２の支持部材によ
   り前記温調体に固定される肉厚部とを備え、前記肉厚部
   により前記被温調体が位置決めされてなることを特徴と
   する請求項１記載の温度調整装置。
3. 【請求項３】前記肉薄部と前記肉厚部間にはテーパ部が
   設けられ、前記テーパ部は前記被温調体の搬入時に前記
   被温調体を前記肉薄部上に導入してなることを特徴とす
   る請求項２記載の温度調整装置。