JPH07254557A - 半導体ウェハの加熱・冷却方法及び加熱・冷却装置 - Google Patents

半導体ウェハの加熱・冷却方法及び加熱・冷却装置

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JPH07254557A
JPH07254557A JP6302767A JP30276794A JPH07254557A JP H07254557 A JPH07254557 A JP H07254557A JP 6302767 A JP6302767 A JP 6302767A JP 30276794 A JP30276794 A JP 30276794A JP H07254557 A JPH07254557 A JP H07254557A
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JP
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gas
hot plate
heating
wafer
space
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JP6302767A
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William T Batchelder
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Original Assignee
Semiconductor Systems Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の半導体製造方法の接近した加熱過程
での問題点である、支持ポストと接触するウェハの部分
がウェハのその他の部分とは異なる温度に加熱されるこ
とを防止することを目的とする。 【構成】 支持部に取り付けられた、上側面を備えた
ホットプレートと、前記所望の温度に前記ホットプレー
トを加熱する手段と、前記平坦な物品を前記ホットプレ
ートの付近に支持すると共に前記平坦な物品と前記ホッ
トプレートとの間に空間を形成する、前記ホットプレー
トの前記上側面に配置された支持手段と、前記支持部に
接続された、熱伝導性の非反応性ガスの供給源と、所定
量の前記熱伝導性の非反応性ガスを前記ガス供給源から
前記空間へ供給するガス供給手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の製造方法
及び装置に関し、特に、半導体ウェハなどを迅速かつ均
一に所望の温度に加熱するための改良された方法及び装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造技術では、フォトレジストな
どの化学的な被覆剤からなる薄膜(chemical
coating)によって被覆された半導体ウェハ若し
くはフラットパネルディスプレイ用の大型のフラットパ
ネルなどの物品を、薄膜を硬化させるために所望の温度
に加熱することがしばしば必要となる。例えば、フォト
レジストを形成する薄膜を硬化させるために、半導体ウ
ェハを概ね100℃に加熱する。望まれる特定の温度
は、半導体ウェハ若しくはフラットパネルを被覆する薄
膜の種類、薄膜の厚さ、及び望まれる効果によって決定
される。
【0003】従来技術では、ウェハを加熱するためにホ
ットプレート(hot plate)が用いられてい
た。例えば、フォトレジストなどの薄膜をその一方の表
面に被覆されたウェハがホットプレートの上に配置さ
れ、ウェハの被覆されていない表面が直接ホットプレー
トに接触していた。ウェハは、ホットプレートに形成さ
れた貫通孔を通してウェハの下側面に真空を加えられる
ことによって定位置に保持されていた。そのとき、ホッ
トプレートは100℃に加熱され、従ってウェハは10
0℃以下の温度に加熱されていた。
【0004】従来技術のこの加熱システムには、2つの
問題がある。第1の問題点は、被覆されない面、即ち、
ウェハの“裏側面”は、化学薬品によってしばしば汚染
されることになり、同様に、ウェハの被覆されていない
面に直接接触しているホットプレートも化学薬品によっ
て汚染されることになる。従って、ホットプレートを頻
繁に洗浄することが必要となり、このため半導体製造過
程が頻繁に中断されなければならないことである。
【0005】第2の問題点は、ウェハの裏側面が直接ホ
ットプレートと接触しているために、汚染され易いとい
うことである。ウェハの裏側面の粒子によって、レジス
ト露光過程中にしばしばフォーカスエラーが発生する。
ホットプレートがより高い温度に加熱されている場合、
加熱されたホットプレートがウェハに突然接触すること
によって熱衝撃が与えられ、ウェハが反ったり、ウェハ
に割れが生ずることがある。
【0006】これらの理由から、半導体製造方法では、
“接近した加熱(proximity bake)”過
程を用いるようになり、この過程では、ウェハは3本の
支持ポストによってホットプレートから離れて配置さ
れ、ウェハはホットプレートから5mmの間隔を置いて配
置されている。このようにウェハをホットプレートから
離して配置することによって、ウェハの裏側面とホット
プレートが直接接触することが回避され、ウェハの裏側
面が汚染されることが防止される。ウェハの裏側面の汚
染を防止することによって、フォーカスエラー及び熱衝
撃の発生する可能性が低減される。しかしながら、既に
知られている接近した加熱システムには2つの問題があ
る。第1の問題点は、支持ポストと接触するウェハの部
分がその他の部分とは不均一に加熱されることである。
第2の問題点は、ウェハを所望の温度に加熱するために
より長い時間を必要とすることである。例えば、100
℃に加熱されたホットプレートからウェハが5mm離れて
配置されている場合、ウェハを100℃に加熱するため
に概ね45秒かかる。更に、空気が加熱されることによ
って、ウェハとホットプレートとの間の空気が膨張し、
対流によってウェハの周縁部分が不均一に加熱される。
【0007】接近した加熱方法で長い時間が必要とれる
という問題を解決するための公知の方法は、ホットプレ
ートをより高い温度、例えば150℃に加熱することで
ある。このようにホットプレートをより高温度に加熱す
ることによって、ウェハを所望の温度に、例えば100
℃により速く加熱することができる。しかしながら、ホ
ットプレートの温度を上昇させることによって、ホット
プレートの温度の均一性が低下する。更に、適度な加熱
時間内に完全な熱平衡に達することがない。その結果、
ウェハ全体の温度が、より不均一となり、かつ加熱過程
中に変化する。言い換えれば、ウェハのある部分は温度
が低すぎ、ウェハの他の部分は温度が高すぎるために、
薄膜を平坦に硬化させることができなかった。
【0008】接近した加熱過程に関連する加熱時間が実
質的に増加することで、所定の時間内で、例えば1日で
製造される半導体ウェハ若しくは他の基板の枚数が減少
するので、加熱時間の増加は好ましいものではない。同
様に、上述された従来技術のウェハとホットプレートが
接触する加熱方法での、ホットプレート若しくはウェハ
の裏側面の化学的な汚染を原因とする遅れ及びレジスト
露光誤差は、所定の時間内に生産される半導体ウェハの
枚数を減少させ、かつ生産効率を低下させる。
【0009】接近した加熱過程では、加熱されるウェハ
がわずかに反っている場合、第3の問題が生ずる。ウェ
ハが反っているために、ウェハのある部分はウェハの他
の部分よりもホットプレートからより離れて配置される
ことになる。従って、ホットプレートからより遠くに配
置されたウェハの部分は、ホットプレートにより接近し
て配置されたウェハの部分よりも緩やかに加熱されるこ
とになる。従って、従来技術の接近した加熱過程では、
形状の反ったウェハを均一に加熱することはできない。
【0010】次にフォトレジストを露光のために、ウェ
ハを冷却する過程にも、上述された問題点がある。典型
的には、ウェハはチルプレート(chill plat
e)に載置され、このチルプレートがウェハから熱を吸
収し、かつウェハの温度を急速に室温まで低下させる。
しかしながら、ウェハをチルプレートの上に直接載置す
ることは、上述されたホットプレートに関するウェハの
裏側面の汚染と同様の汚染の原因となる。ウェハの裏側
面の汚染を防止するために、接近した冷却過程が用いら
れ、この過程ではウェハは複数の支持ポストによってチ
ルプレートの上方に支持される。接近した冷却過程は、
接近した加熱過程に関して上述されたように、熱の伝達
速度が低下するという問題点を有する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の半導
体製造方法の接近した加熱過程での問題点である、支持
ポストと接触するウェハの部分がウェハのその他の部分
とは異なる温度に加熱されることを防止することを目的
とする。
【0012】更に、本発明は、ウェハを所望の温度に加
熱するための時間を低減することを目的とする。
【0013】また、本発明は、形状の反ったウェハを均
一に加熱することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述された目的は、所望
の温度のホットプレートの近傍に概ね平坦な物品を配置
し、前記物品と前記ホットプレートとの間に空間を形成
する過程と、前記空間に熱伝導線の非反応性ガスを供給
する過程とを有することを特徴とする方法を提供するこ
とによって達成される。
【0015】また、上述された目的は、概ね平坦な物品
を所望の温度に加熱するための装置であって、支持部に
取り付けられると共に上側面を備えたホットプレート
と、前記所望の温度に前記ホットプレートを加熱する手
段と、前記ホットプレートの前記上側面の上に配置さ
れ、前記平坦な物品を前記ホットプレートの付近に支持
することによつて前記平坦な物品と前記ホットプレート
との間に空間を形成する支持手段と、前記支持部に接続
された熱伝導性の非反応性ガスの供給源と、所定量の前
記熱伝導性の非反応性ガスを前記ガス供給源から前記空
間へ供給する手段とを有することを特徴とする概ね平坦
な物品を所望の温度に加熱するための半導体ウェハの加
熱・冷却装置を提供することによって達成される。
【0016】
【作用】以下の開示内容に基づけば、従来技術のホット
プレートとウェハとを接触させて加熱する方法及び装置
の問題点と、ウェハをホットプレートの付近に配置する
方法及び装置の問題点は、ウェハとホットプレートとの
間の空間に熱伝導性の非反応性ガスを供給することによ
って解決される。“非反応性”ガスは、加熱過程中にウ
ェハの薄膜と反応しないガスを意味する。ヘリウムは特
に好ましい熱伝導性を備えた非反応性ガスであり、かつ
商業的に入手可能であり廉価である。ウェハとホットプ
レートとの間の空間にヘリウムを供給することによっ
て、従来技術のウェハをホットプレートの付近に配置す
る加熱方法及び加熱装置に較べウェハをより均一に加熱
することができ、支持ポストと接触したウェハの部分の
加熱に関する異常を低減し、かつウェハが反っているた
めにホットプレートからより遠くに配置されたウェハの
部分へ熱を伝達する。更に、ヘリウムは特に有効な熱伝
達媒体なので、ウェハを所望の温度に加熱するために必
要な時間及びウェハを冷却するために必要な時間が2/
3若しくはそれ以上短縮される。
【0017】ある実施例では、ヘリウムはウェハとホッ
トプレートとの間の空間に供給される前に、所望の温度
に、例えば100℃に加熱される。ある実施例では、ホ
ットプレートに形成された貫通孔を通してある特定の距
離に亘ってホットプレート内をヘリウムが通過すること
で、ヘリウムが予熱される。例えば、好適な実施例で
は、ヘリウムはホットプレート内を少なくとも5.08
cm(2インチ)に亘って通過する。
【0018】
【実施例】ウェハ102(図1)は、支持ポスト106
によってホットプレート104から約5mm離れて配置さ
れている。従来技術で行われるのと同様に、ホットプレ
ート104は100℃に加熱される。現在では、ホット
プレートの温度を調節することのできる半導体処理装置
が市販されている。アメリカ合衆国カリフォルニア州フ
リモントのセミコンダクター・システムズ社(Semi
conductorSystems Inc.)から入
手することのできるオービトラック装置(Orbitr
ack system)は、そのような装置の1つであ
る。ホットプレート104から半導体ウェハ102への
熱の伝達を容易にするために、半導体ウェハ102とホ
ットプレート104との間の空間110にヘリウムガス
が供給される。
【0019】開示された実施例ではヘリウムが用いられ
ているが、エネルギー伝達媒体として特に有効でありと
共にウェハ102の薄膜と反応しないガスであれば、任
意のガスが用いられてよい。ガスは、37.8℃(10
0゜F)で41.87×10-4W/(m・K)(1×1
0-4cal/(s・cm・℃))以上の熱伝導率を有する
場合、エネルギー伝達媒体として特に有効である。以下
で、そのようなガスを“熱導伝性ガス”と呼ぶ。ヘリウ
ムは37.8℃(100゜F)で154.35×10-4
W/(m・K)(3.6863×10-4cal/(s・
cm・℃))の熱伝導率を有するので、特に有効なエネル
ギー伝達媒体である。一方、空気は37.8℃(100
゜F)で26.89×10-4W/(m・K)(0.64
22×10-4cal/(s・cm・℃))の熱伝導率を有
する。更に、ヘリウムは不活性ガスであり、半導体ウェ
ハ102の薄膜と反応することがない。半導体ウェハ1
02の薄膜と容易に反応しないガスを、本明細書中で
“非反応性ガス”と呼ぶ。更に、ヘリウムは容易に入手
することができ、かつ廉価である。従って、ヘリウムが
本発明の好適な実施例で使用される。
【0020】いくつかの熱伝導性ガスが表1に例示され
ている。
【0021】
【表1】
【0022】ここで、熱伝導率は、温度37.8℃での
値であり、W/(m・K)を単位とする。
【0023】ヘリウムガスは特に高い熱伝導率を有する
ので、ホットプレート104とウェハ102との間の空
間110内のヘリウムガスは、ホットプレート104と
ウェハ102との間で特に有効なエネルギー伝達媒体と
して働く。その結果、本発明の実施例では、ウェハ10
2を室温から100℃に加熱するために必要な時間は、
空間110にヘリウムガスが供給されていない場合の4
5秒から、空間110にヘリウムガスが供給されている
場合の13秒に短縮される。ウェハをチルプレート(図
示されていない)の付近に配置した場合も、ウェハを冷
却するために必要な時間は上述したように短縮される。
従って、ウェハをホットプレートの付近に配置する従来
の加熱装置によって製造されるウェハの個数に比べ、開
示された本発明の実施例に基づいて製造されるウェハの
個数は3倍となる。
【0024】更に、ヘリウムは特に有効なエネルギー伝
達媒体であるので、ウェハをホットプレートの付近に配
置する従来の加熱装置に比べ、ウェハ102をより均一
に加熱することができる。空間110のヘリウムガス
は、ウェハ102を加熱する場合に、支持ポスト106
と接触するウェハ102の部分の異常を減少させる。更
に、ヘリウムガスは概ね上昇するので、ウェハ102が
反っているために他の部分よりもホットプレート104
から離れて配置されているウェハ102の部分へ向かっ
てヘリウムガスが流れる。他の部分よりもホットプレー
ト104から離れて配置された部分は、ウェハをホット
プレートの付近に配置する従来技術の加熱装置では十分
に加熱されないが、本発明に基づく装置ではヘリウムの
熱伝達特性によって十分かつ効率よく加熱される。従っ
て、空間110のヘリウムガスによって、従来の加熱装
置を用いた場合よりも、ウェハ102がより均一に加熱
される。
【0025】ウェハ102がホットプレート104の近
傍で加熱される間、蓋108Aが下降させられ、支持部
108Bと協動して密閉されたチャンバを形成し、この
密閉されたチャンバがヘリウムガス及びホットプレート
104からの熱を収容する。
【0026】ホットプレート104は、図2及び図3に
より詳しく例示されている。ホットプレート104をそ
のエッジ部分から中心に向かってガンドリル(gun
drilled)することによって、半径方向に延在す
るボア210が形成されている。同様に、半径方向に延
在するボア210A及び210B(図3)が形成されて
いる。プラグ211、211A及び212Bは各々、ボ
ア210、210A及び210Bの端部を密閉してい
る。中心ボア214がホットプレート104の底面に形
成されており、このボア214を通してヘリウムがボア
210、210A及び210Bに供給される。ボア21
0に達する上部ボア212(図2)がホットプレート1
04の上面に形成されている。上部ボア212は中心ボ
ア214から距離216だけ隔てられて形成されてお
り、中心ボア214から供給されたヘリウムガスはボア
210に沿って少なくとも距離216だけ移動する。ヘ
リウムガスは、距離216に亘ってボア210を通り、
中心ボア214から上部ボア212へ流れるので、ヘリ
ウムガスはホットプレート104と等しい温度に加熱さ
れる。従って、上部ボア212から空間110(図1)
へ流れ込むヘリウムガスは、ホットプレート104と等
しい温度となっている。
【0027】ある実施例では、距離216(図2)は、
少なくとも5.08cm(2インチ)であり、上部ボア2
12の直径は2mmである。上部ボア212A及び212
B(図3)は、上部ボア212に関するこれまでの説明
のように、ホットプレート104の上側面を通って各々
ボア210A及び210Bに達するように形成されてい
る。
【0028】第2の実施例では、上部ボア(図示されて
いない)が、中心ボア214の上に形成されている。こ
の中心の上部ボアを通るヘリウムガスは、上部ボア21
2、212A及び212Bを通るヘリウムガスとは異な
り十分に加熱されない。
【0029】上述されたボア210、210A及び21
0Bと、上部ボア212、212A及び212Bと、中
心ボア214と同様に形成された、半径方向に延在する
ボアと、上部ボアと、中心ボアとを用いた、ウェハを固
定するための真空ホールド・ダウン(vacuum h
old−down)が、従来技術のホットプレートに供
給されている。従来の技術では、それらのホットプレー
トへの真空が加えられるボアを通して、ヘリウムガスが
供給される。複数の上部ボアを備えたホットプレートで
は、1つ若しくはごく一部の上部ボアを通してヘリウム
が供給されるために、ウェハ102が不均一に加熱され
る。そのようなホットプレートの十分な個数の上部ボア
が塞がれ、空間110をヘリウムで均一に満たすため
に、十分に分散して配置された上部ボアを通してヘリウ
ムが供給されることが好ましい。
【0030】ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給源22
6(図2)からホットプレート104内へ供給される。
ヘリウムガス供給源226はアメリカ合衆国カリフォル
ニア州サン・リアンドロ(San Leandro)の
エアコ・プロダクツ社(Airco Product
s)から入手できる、加圧されたヘリウムガスを貯容し
た通常の瓶であってよい。バルブ224は、ヘリウムガ
ス供給源226からのヘリウムの流量を制御する。ある
実施例では、バルブ224は、以下に説明されるように
ウェハ102の下に空気ベアリングを形成するために必
要な値よりもわずかに低い流量を提供するように手動で
調節される。公知の及び入手可能な電気的に制御された
バルブをバルブ224として用いることができることが
評価される。ヘリウムガス供給源226からのヘリウム
ガスの流れはソレノイドバルブ222によって制御さ
れ、ヘリウムガス供給源226からのヘリウムガスの流
量は流量計220によって測定されている。ヘリウムガ
スは、ヘリウム供給源226から、バルブ224と、ソ
レノイドバルブ222と、流量計220と、中心ボア2
14を備えたチューブ218とを通って、ホットプレー
ト104のボア210、210A及び210Bに流れ込
む。ある実施例では、ソレノイドバルブ222は、制御
装置228によって制御されている。
【0031】ある実施例では、ソレノイドバルブ222
として、アメリカ合衆国オハイオ州シンシナティのクリ
ッパード・ラボラトリーズ(Clippard Lab
oratories)から供給されている“EVO−3
−12DVCソレノイドバルブ”を使用している。流量
計220として、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ハッ
トフィールドのポーター・インスツルメント社(Por
ter Instrument Company)から
入手することのできる“B−433流量計”を用いるこ
とができる。B−433流量計は、0ml/分から30ml
/分の範囲の流量を測定することができる。B−433
流量計は、ヘリウムガスに対して用いるように設計され
ておらず、流量計220として用いられたとき、B−4
33流量計からいくらかのヘリウムガスが漏洩する。し
かし、ヘリウムガス用に設計された多くの従来の公知の
流量計を入手することがででき、それらの流量計を流量
計220として用いることができる。
【0032】ソレノイドバルブ222を制御するために
制御装置228を用いることは公知であり、ソレノイド
バルブを制御することのできる制御装置は、セミコンダ
クター・システムズ社から入手可能な上述されたオービ
トラック装置で用いられている。
【0033】ある実施例では、ヘリウムガス供給源22
6からのヘリウムガスの流量は約3cm3/分である。こ
の実施例では、ヘリウムガスは、ウェハ102(図1)
の下に空気ベアリングを形成する流量よりも低い流量で
供給されている。空気ベアリングがウェハ102の下に
形成されてウェハがホットプレート104から離れるま
で、ヘリウムガスの流量を増加させ(概ね2〜4ml/
分)、次にウェハ102がホットプレートに再び載置さ
れるまでヘリウムの流量を減少することによって、ヘリ
ウムガスの適切な流量が決定される。
【0034】上部ボア212、212A及び212Bの
上に配置されたウェハ102の薄膜の部分(図3)は、
ウェハ102の薄膜のその他の部分よりもより速く硬化
する傾向がある。従って、他の実施例では、ある期間に
亘ってヘリウムを供給し、次にある期間に亘ってヘリウ
ムの流れを停止することを繰り返すことによって、ヘリ
ウムが空間110へパルス状に供給されている。空間1
10へのヘリウムガスの流れを周期的に停止することに
よって、空間110全体にヘリウムガスが分散し、ウェ
ハ102がより均一に加熱される。ある実施例では、ヘ
リウムは、2分間に亘って15〜20cm3/分の流量で
空間110へ供給され、次に2秒間に亘ってヘリウムガ
スの供給が停止される。ある実施例では、支持ポスト1
06の上にウェハ102を配置する前に、上部ボア11
2、112A及び112Bを通してヘリウムガスが供給
される。ウェハ102を支持ポスト106の上に配置す
る前に空間110にヘリウムを供給することによって、
ウェハ102がより速く加熱され、かつ支持ポスト10
6とウェハの一部分が接触しているために、支持ポスト
106と接触したウェハ102の一部分が、予熱さたか
のように、その他の部分よりも高温となるといった、不
均一なウェハの加熱が防止される。
【0035】本発明に基づくホットプレートの第2の実
施例が、図4A及び図4Bに例示されている。ホットプ
レート104Bは、ウェハ102が載置されるウェル若
しくはボールを形成するべく、ウェハ102の周縁部分
に周縁部104B−Lを備えている。周縁部104B−
Lによって、ウェハ102とホットプレート104Bと
の間の空間110にヘリウムが漏洩することが低減され
る。ウェハ102(図4B)は加熱された後にリフトピ
ン402によって周縁部104B−Lから持ち上げら
れ、このリフトピン402はホットプレート104Bを
貫通する貫通孔(図示されていない)内に配置されてお
り、かつ垂直方向に移動する。このようなリフトピン
は、ウェハをホットプレートの付近に配置する加熱装置
で用いられており、この加熱装置は現在、例えばアメリ
カ合衆国カリフォルニア州フリモントのセミコンダクタ
ー・システムズ社から入手可能なオービトラック装置で
あってよい。同様に、ウェハ102は加熱される前に図
4Aに示された周縁部104B−Lの上面よりも低い位
置にリフトピン402によって配置される。
【0036】本発明に基づく第3の実施例が図5に例示
されている。ボア210C、上部ボア212C、及びホ
ットプレート104Cのプラグ211Cは、図2に例示
された実施例に関して説明されたように形成されてい
る。ホットプレート104Cの上側面501は深さ50
2までフライス削りされ、ウェハ102の周縁部分とホ
ットプレート104Cの上側面501のフライス削りさ
れていない部分との間の距離503を保つように、ウェ
ハ102がフライス削りされた部分に配置される。ある
実施例では、深さ502は5mmであり、距離503は1
0mmである。ホットプレート104Cは更に深さ504
までフライス削りされ、ウェハ102を支持し、かつホ
ットプレート104Cとウェハ102との間の空間11
0Cを形成する階段状部分506が形成される。ある実
施例では、階段状部分506の幅は0.254cm(0.
1インチ)であり、深さ504は10mmであり、ウェハ
102とホットプレート104Cの間隔は5mmとなって
いる。ホットプレート104B(図4A及び図4B)に
関して上述されたように、リフトピン(図5には図示さ
れていない)は、ウェハ102(図5)をホットプレー
ト104Cのフライス削りされた部分から持ち上げ、ま
たウェハ102をホットプレート104Cのフライス削
りされた部分に配置する。
【0037】本発明に基づくホットプレートの第4の実
施例が、図6〜図8に例示されている。ホットプレート
104Dには半径方向に延在するボアが形成されていな
いが、その代わりにホットプレート104Dと同心の円
筒形チャンバ210Dが形成されている。ヘリウムガス
は中心ボア214Dを通して円筒形チャンバ210Dに
供給される。上部ボア212Dはホットプレート104
Dの中心に向けて傾けられて形成されている。ウェハ1
02は環状の突出部606の上に載置されており、この
環状の突出部606は上述された階段状部分506(図
5)と同様に形成されている。突出部606(図6A)
には環状の溝604が形成されている。溝604に達す
る真空ボア602がホットプレート104Dを貫通して
形成されている。溝604を減圧するために真空ボア6
02を通して弱真空が加えられ、ホットプレート104
Dの突出部606にウェハ102が保持される。
【0038】ホットプレート104C(図5)と同じよ
うに、ホットプレート104D(図7)は5mmの深さ6
50までフライス削りされ、更に5mmの深さ652まで
フライス削りされ、突出部606が形成され、この突出
部606の内側エッジは、ウェルの外側エッジ668か
ら0.254cm(0.1インチ)の距離654だけ離れ
ている。突出部606の内側エッジとウェルの外側エッ
ジ668との間のホットプレート104Dの一部分67
0が更にフライス削りされる。突出部606の中心には
環状の溝604が形成されており、この溝604の両側
には約30mmの幅656を有する突出部606の表面が
残されている。幅656が短すぎる場合、ホットプレー
ト104Dは物理的な損傷及び摩損を受け易くなる。環
状の溝604は約60mmの幅664を有する。
【0039】突出部606と外側エッジ668との間の
ホットプレート104Dの部分、即ち部分670をフラ
イス削りすることによって、ホットプレート104Dと
ウェハ102の周縁部分との接触面積が減少される。溝
604付近の接触部分でのウェハ102の裏側面が汚染
されることにより、真空ホールドダウンの効力が減少
し、しかもウェハ102の周縁部の裏側面が最も汚染さ
れ易いので、突出部606をウェハ102の外側エッジ
から離して形成することが重要である。図4A及び図4
Bに関して上述されたように、ウェハ102はリフトピ
ン402(図6及び図8)によって突出部606から持
ち上げられまた突出部606に載置される。
【0040】上部ボア212Dは、突出部606から約
1cm(0.39インチ)の距離658だけ離れた位置に
形成されている。上部ボア212Dは、ホットプレート
104Dの表面の法線に対して約45°の角度660を
なして形成されている。上部ボア212Dはホットプレ
ート104Dの中心に向かって傾けられて形成されてい
る。上部ボア212Dの直径662は約2mmとなってい
る。
【0041】図8はホットプレート104Dの上面図で
ある。突出部606の環状の溝604は、真空ボア60
2と共に例示されている。3個の上部ボア、即ち上部ボ
ア212D、212D−2及び212D−3は、ホット
プレート104Dの中心に向かって傾けられて形成され
ている。(1)ウェハ102を突出部606から持ち上
げるために十分なヘリウムで空間110D(図6)を満
たし、(2)弱真空ボア602に加えて突出部606に
ウェハ102を保持することによって、ウェハは突出部
606と自動的に同中心となるように配置される。ウェ
ハ102を持ち上げ次にウェハ102を保持する過程
は、ウェハ102を確実に突出部606と同中心に配置
するように5回繰り返される。
【0042】環状の溝604(図8)が、ウェハ102
の周縁部全体に弱真空を加えるので、加熱過程中に、ウ
ェハの反った形状が低減されるか若しくは完全に補正さ
れる。更に、支持ポストが使用されないために、ウェハ
102の裏側面の中心部分が汚染されない。半導体ウェ
ハの製造中に、ウェハはその中心部分に弱真空が加えら
れることによって保持されるので、ウェハのエッジ部分
の付近よりもウェハの裏側面の中心部分の汚染を防止す
ることがより重要である。しかしながら、フラットパネ
ルディスプレイ用の大型のフラットパネルなどのより大
型のウェハでは、ウェハ102が反ることを防止するた
め及びウェハ102を支持するためにホットプレート1
04Dの中心に支持ポスト(図示されていない)が配置
されている。
【0043】本明細書の開示内容の原理は、加熱過程の
直後の半導体ウェハの冷却過程を改良するためにも用い
ることができる。例えば、ホットプレート104D(図
6)は、チルプレートとしても用いることができる。ホ
ットプレート104Dをチルプレートとして用いるため
に、ホットプレート104Dは室温に保持される。ウェ
ハ102は上述されたようにホットプレート104Dに
載置される。ウェハ102は、真空ボア602を通して
環状の溝604に加えられた弱真空によって定位置に保
持される。ヘリウムのような熱伝導性の非反応性ガス
が、中心ボア214Dと、チャンバ210Dと、上部ボ
ア212Dを通して空間110Dに供給される。空間1
10Dのヘリウムによって、ウェハ102からホットプ
レート104Dへの熱の伝達が加速される。即ち、加熱
過程と冷却過程で、ウェハ102とホットプレート10
4Dの間の熱伝導性のガスが、ウェハ102とホットプ
レート104Dの間の熱交換を促進する。
【0044】これまで説明された実施例は、例示を意図
するものであって限定を意図するものではない。本発明
は添付の特許請求項の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく半導体ウェハをホットプレート
の付近に配置する装置の断面図。
【図2】本発明に基づくホットプレート及びヘリウムガ
ス供給源の模式的な断面図。
【図3】図2のホットプレートの平面図。
【図4】A及びBからなり、Aは本発明の第2の実施例
に基づいて構成されたホットプレートの断面図であり、
Bは本発明の第2の実施例に基づいて構成されたホット
プレートの断面図。
【図5】本発明の第3の実施例に基づいて構成されたホ
ットプレートの断面図。
【図6】本発明の第4の実施例に基づいて構成されたホ
ットプレートの断面図。
【図7】本発明の第4の実施例に基づいて構成されたホ
ットプレートの断面図。
【図8】図6及び図7のホットプレートの平面図。
【符号の説明】
102 半導体ウェハ 104 ホットプレート 104B ホットプレート 104B−L 周縁部 104C ホットプレート 104D ホットプレート 106 支持ポスト 110 空間 110D 空間 108A 蓋 108B 支持部 210 ボア 210A ボア 210B ボア 210C ボア 210D ボア 211 プラグ 211A プラグ 211B プラグ 211C プラグ 212 上部ボア 212A 上部ボア 212B 上部ボア 212C 上部ボア 212D 上部ボア 212D−2 上部ボア 212D−3 上部ボア 214 中心ボア 214D 中心ボア 216 距離 218 チューブ 220 流量計 222 ソレノイドバルブ 224 バルブ 226 ヘリウム供給源 228 制御装置 402 リフトピン 501 ホットプレート104Cの上側面 502 深さ 503 距離 504 深さ 506 階段状部分 602 真空ボア 604 環状の溝 606 突出部 650 深さ 652 深さ 654 距離 656 幅 658 距離 660 角度 662 上部ボア212Dの直径 664 溝604の幅 668 ウェルの外側エッジ 670 ホットプレート104Dの一部分

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所望の温度のホットプレートの付近に
    概ね平坦な物品を配置し、前記物品と前記ホットプレー
    トとの間に空間を形成する過程と、 前記空間に熱伝導性の非反応性ガスを供給する過程とを
    有することを特徴とする半導体ウェハの加熱・冷却方
    法。
  2. 【請求項2】 前記空間に前記ガスを供給する前記過
    程の前に、前記ガスを加熱する過程を更に有することを
    特徴とする請求項1に記載の加熱・冷却方法。
  3. 【請求項3】 前記空間に前記ガスを供給する過程の
    前に、前記ホットプレートの前記温度に前記ガスを加熱
    する過程を更に有することを特徴とする請求項1に記載
    の加熱・冷却方法。
  4. 【請求項4】 前記ホットプレートの前記温度に前記
    ガスを加熱する前記過程が、 前記ホットプレートと前記平坦な物品との間の前記空間
    に連通する前記ホットプレートに形成されたボアに前記
    ガスを導入する過程を有するこをと特徴とする請求項3
    に記載の加熱・冷却方法。
  5. 【請求項5】 前記所望の温度が室温であることを特
    徴とする請求項1に記載の加熱・冷却方法。
  6. 【請求項6】 前記熱伝導性の非反応性ガスがヘリウ
    ムからなることを特徴とする請求項1に記載の加熱・冷
    却方法。
  7. 【請求項7】 前記ガスを供給する前記過程が、 (a)第1の期間に亘って、前記空間へ前記ガスを供給
    する過程と、 (b)第2の期間に亘って、前記空間への前記ガスの供
    給を停止する過程とを有することを特徴とする請求項1
    に記載の加熱・冷却方法。
  8. 【請求項8】 前記第1の期間に亘る前記ガスの供給
    と、前記第2の期間に亘る前記ガスの前記供給の停止が
    交互に行われるように、前記過程(a)と前記過程
    (b)が繰り返されることを特徴とする請求項7に記載
    の加熱・冷却方法。
  9. 【請求項9】 概ね平坦な物品を所望の温度に加熱す
    るための半導体ウェハの加熱・冷却装置であって、 支持部に取り付けられた、上側面を備えたホットプレー
    トと、 前記所望の温度に前記ホットプレートを加熱する手段
    と、 前記平坦な物品を前記ホットプレートの付近に支持する
    と共に前記平坦な物品と前記ホットプレートとの間に空
    間を形成する、前記ホットプレートの前記上側面に配置
    された支持手段と、 前記支持部に接続された、熱伝導性の非反応性ガスの供
    給源と、 所定量の前記熱伝導性の非反応性ガスを前記ガス供給源
    から前記空間へ供給するガス供給手段とを有することを
    特徴とする概ね平坦な物品を所望の温度に加熱するため
    の半導体ウェハの加熱・冷却装置。
  10. 【請求項10】 前記ガス供給源に接続された、前記
    ガスを前記空間に供給する前に予熱する手段を更に有す
    ることを特徴とする請求項9に記載の加熱・冷却装置。
  11. 【請求項11】 前記熱伝導性の非反応性ガスがヘリ
    ウムガスからなり、前記熱伝導性の非反応性ガスの供給
    源がヘリウムガス供給源からなることを特徴とする請求
    項9に記載の加熱・冷却装置。
  12. 【請求項12】 前記ホットプレートが、前記ホット
    プレートを貫通するボアを有し、 前記空間に前記ガスを供給する前記手段が、前記ホット
    プレートを貫通する前記ボアに前記ガスを導入し、前記
    ガスが前記空間に供給される時に前記ホットプレートの
    前記温度と等しい温度に加熱されていることを特徴とす
    る請求項9に記載の加熱・冷却装置。
  13. 【請求項13】 前記ガス供給手段が、 前記ガス供給源に連結されと共に出力端を有する、前記
    ガス供給源から放出された前記ガスの圧力を調節する圧
    力調節器と、 前記圧力調節器の前記出力端に接続され、前記ガス供給
    源から前記空間への前記ガスの流れを選択的に制御する
    ソレノイドバルブと、 前記ソレノイドバルブの出力端に接続され、前記ガス供
    給源から前記空間への前記ガスの前記流量を測定する流
    量計とを有することを特徴とする請求項9に記載の加熱
    ・冷却装置。
  14. 【請求項14】 前記支持手段が、前記平坦な物品の
    外側エッジの付近で、前記平坦な物品を支持する環状の
    突出部を有することを特徴とする請求項9に記載の加熱
    ・冷却装置。
  15. 【請求項15】 前記環状の突出部が、環状の真空ホ
    ールド・ダウン用溝を含むことを特徴とする請求項14
    に記載の加熱・冷却装置。
  16. 【請求項16】 概ね平坦な物品を所望の温度に冷却
    する半導体ウェハの加熱・冷却装置であって、 支持部に取り付けられると共に上側面を有する、所望の
    温度のチルプレートと、 前記チルプレートの近傍に前記平坦な物品を支持し、前
    記平坦な物品と前記チルプレートとの間に空間を形成す
    る支持手段と、 前記支持部に接続された、熱伝導性の非反応性ガスの供
    給源と、 所定量の熱伝導性の非反応性ガスを前記ガス供給源から
    前記空間へ供給する手段とを有することを特徴とする加
    熱・冷却装置。
JP6302767A 1993-11-12 1994-11-11 半導体ウェハの加熱・冷却方法及び加熱・冷却装置 Pending JPH07254557A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003515949A (ja) * 1999-11-30 2003-05-07 ウエファーマスターズ, インコーポレイテッド 単一ウエハアニーリングオーブン
JP2008028177A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Nippon Dennetsu Co Ltd 基板加熱装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997009737A1 (en) * 1995-09-01 1997-03-13 Advanced Semiconductor Materials America, Inc. Wafer support system
US6113702A (en) 1995-09-01 2000-09-05 Asm America, Inc. Wafer support system
US6183565B1 (en) 1997-07-08 2001-02-06 Asm International N.V Method and apparatus for supporting a semiconductor wafer during processing
US6576572B2 (en) 2000-12-28 2003-06-10 Schott Lithotec Ag Method of heating a substrate using a variable surface hot plate for improved bake uniformity
US20030168174A1 (en) 2002-03-08 2003-09-11 Foree Michael Todd Gas cushion susceptor system
US8092606B2 (en) 2007-12-18 2012-01-10 Asm Genitech Korea Ltd. Deposition apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05152201A (ja) * 1991-11-25 1993-06-18 Oki Electric Ind Co Ltd 基板加熱装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3933423C2 (de) * 1989-10-06 1994-12-22 Nokia Deutschland Gmbh Vorrichtung zur Wärmebehandlung, insbesondere für LCD-Substratplatten
US5255153A (en) * 1990-07-20 1993-10-19 Tokyo Electron Limited Electrostatic chuck and plasma apparatus equipped therewith
TW221318B (ja) * 1990-07-31 1994-02-21 Tokyo Electron Co Ltd

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05152201A (ja) * 1991-11-25 1993-06-18 Oki Electric Ind Co Ltd 基板加熱装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003515949A (ja) * 1999-11-30 2003-05-07 ウエファーマスターズ, インコーポレイテッド 単一ウエハアニーリングオーブン
JP2008028177A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Nippon Dennetsu Co Ltd 基板加熱装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE657918T1 (de) 1996-02-29
EP0657918A3 (ja) 1995-07-12
EP0657918A2 (en) 1995-06-14
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