JPH118180A - Backing device - Google Patents
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- JPH118180A JPH118180A JP15964797A JP15964797A JPH118180A JP H118180 A JPH118180 A JP H118180A JP 15964797 A JP15964797 A JP 15964797A JP 15964797 A JP15964797 A JP 15964797A JP H118180 A JPH118180 A JP H118180A
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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】本発明は、ベーキング装置に
関し、特に、基板上の加熱対象膜の膜表面全域の温度分
布状態を検出し、その温度分布情報により基板の加熱制
御を行うベーキング装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a baking apparatus, and more particularly to a baking apparatus which detects a temperature distribution over the entire surface of a film to be heated on a substrate and controls heating of the substrate based on the temperature distribution information. It is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体基板やフォトマスク基板等
に塗布されたレジスト（感光性材料）膜を、この基板を
載置したヒータブロックにより加熱するベーキング装置
が知られている。2. Description of the Related Art Heretofore, there has been known a baking apparatus in which a resist (photosensitive material) film applied to a semiconductor substrate, a photomask substrate, or the like is heated by a heater block on which the substrate is mounted.
【０００３】従来のベーキング装置は、図５（Ａ）に示
すように、ヒータブロックからなるホットプレート１
と、ホットプレート１上に積層されたトッププレート２
を有し、このトッププレート２に、プロキシミティギャ
ップスペーサ３を介して、レジスト膜４が塗布されたウ
ェーハ（基板）５が載置される。ヒータブロックには、
ヒータブロック全体を加熱昇温させる、例えば１本のヒ
ータ線（図示しない）が埋め込まれて配設されている。As shown in FIG. 5A, a conventional baking apparatus employs a hot plate 1 comprising a heater block.
And a top plate 2 laminated on a hot plate 1
A wafer (substrate) 5 coated with a resist film 4 is placed on the top plate 2 via a proximity gap spacer 3. In the heater block,
For example, a single heater wire (not shown) for heating and raising the temperature of the entire heater block is embedded therein.
【０００４】このスペーサ３により、トッププレート２
にチャッキングされたウェーハ５は、トッププレート２
との間に間隙（プロキシミティギャップ）ａを有するこ
とになり、空気或いはＮ2ガス等の不活性ガスを媒介と
して、直接トッププレート２に接触することなくベーキ
ングするプロキシミティベークが行われる。このプロキ
シミティベークにより、例えば、ウェーハ５の裏面に付
着したパーティクル等によってウェーハ５とトッププレ
ート２との距離が不均一のままベーキングしてしまうの
を防止することができる。The top plate 2 is formed by the spacer 3.
The wafer 5 chucked on the top plate 2
And a gap (proximity gap) a between them, and a proximity bake is performed by baking without directly contacting the top plate 2 with an inert gas such as air or N 2 gas as a medium. By this proximity baking, it is possible to prevent, for example, baking due to particles or the like adhering to the back surface of the wafer 5 while the distance between the wafer 5 and the top plate 2 is not uniform.
【０００５】ベーキング装置の上部には、空気或いは不
活性ガス等の導入エアを清浄化するために３個のＵＬＰ
Ａフィルタ６ａ，６ｂ，６ｃが設置されている。導入エ
アは、これらのＵＬＰＡフィルタ６ａ，６ｂ，６ｃを通
過することによりクリーンエアとしてウェーハ５上に導
入され、複数のエア排気口７から装置外へと排出され
る。[0005] On the upper part of the baking apparatus, three ULPs are provided to clean introduced air such as air or inert gas.
A filters 6a, 6b, 6c are provided. The introduced air is introduced as clean air onto the wafer 5 by passing through these ULPA filters 6a, 6b, 6c, and is discharged from the plurality of air exhaust ports 7 to the outside of the apparatus.
【０００６】また、図５（Ｂ）に示すように、ヒータブ
ロック（ホットプレート１）には、ヒータブロックの温
度を検出する温度センサ８が埋め込まれている。この温
度センサ８は、図５（Ｃ）に示すように、トッププレー
ト２内に埋め込まれていてもよい。Further, as shown in FIG. 5B, a temperature sensor 8 for detecting the temperature of the heater block is embedded in the heater block (hot plate 1). The temperature sensor 8 may be embedded in the top plate 2 as shown in FIG.
【０００７】このベーキング装置によるレジスト膜のベ
ーキング処理の例を以下に示す。先ず、ウェーハ５上
に、０．２５μｍルールＤＲＡＭ製造用化学増幅型レジ
スト膜（ＪＳＲ−Ｋ２Ｇ。日本合成ゴム社製）４を０．
７３μｍ厚で塗布し、プリベイクしたものを、上述した
ベーキング装置であるベーク炉（８０ＢＷ。大日本スク
リーン社製）でベーキング後、エキシマステッパ（ＮＳ
Ｒ２００５ＥＸ１０Ｂ。ニコン社製）により０．２５μ
ｍルールＤＲＡＭパターンを露光した。このウェーハ５
は、８インチのＳｉウェーハ上にＳｉＯ2ゲート酸化膜
７ｎｍが形成され、その上にゲートポリサイドとしての
ポリシリコン膜８０ｎｍが形成され、その上にＷＳｉ膜
８０ｎｍが形成されている。また、反射防止膜として、
ＳｉＯＮ膜３５ｎｍがプラズマＣＤＶ法により形成され
ている。An example of a baking process for a resist film by this baking apparatus will be described below. First, a chemically amplified resist film (JSR-K2G, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) 4 for 0.25 μm rule DRAM is formed on a wafer 5.
A baking furnace (80 BW, manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.), which is the above-described baking apparatus, is baked with a coating having a thickness of 73 μm and prebaked, and then an excimer stepper (NS)
R2005EX10B. 0.25μ by Nikon Corporation
The m-rule DRAM pattern was exposed. This wafer 5
Has a SiO 2 gate oxide film 7 nm formed on an 8-inch Si wafer, a polysilicon film 80 nm as a gate polycide formed thereon, and a WSi film 80 nm formed thereon. In addition, as an anti-reflection film,
An SiON film 35 nm is formed by a plasma CDV method.
【０００８】次に、前述のベーク炉（８０ＢＷ。大日本
スクリーン社製）で１１０℃３分間のポストエクスポー
ジャベークを行った後、このウェーハ５を現像液（ＮＭ
Ｄ−３。東京応化社製）により９０秒間のパドル現像を
行った。この結果、８インチウェーハ面内において、
０．２５μｍゲートのレジストパターンの線幅が平均
０．２１３μｍで形成された。ここで、０．２５μｍゲ
ートのレジストパターンに要求される精度は、設計線幅
の±５％、即ちほぼ±０．０１３μｍの範囲であり、こ
のような状態では要求精度を満たすことができない。こ
のようにチップ間の線幅ばらつきが大きいことから、
０．２５μｍＤＲＡＭの場合、８インチウェーハにおけ
るチップ歩留りは、目標の８５％に対して約２４％にし
かならなかった。なお、歩留りは、全チップ数に対して
２５６Ｍｂｉｔ分全ｂｉｔが動作するチップ数の割合を
示す。Next, after performing post-exposure baking at 110 ° C. for 3 minutes in the above-described baking furnace (80 BW, manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.), the wafer 5 is washed with a developing solution (NM
D-3. 90 seconds paddle development. As a result, within the 8-inch wafer plane,
The 0.25 μm gate resist pattern was formed with an average line width of 0.213 μm. Here, the accuracy required for the resist pattern of the 0.25 μm gate is ± 5% of the design line width, that is, approximately ± 0.013 μm. In such a state, the required accuracy cannot be satisfied. Since the line width variation between chips is large,
For a 0.25 μm DRAM, the chip yield on an 8-inch wafer was only about 24% compared to the target of 85%. Note that the yield indicates the ratio of the number of chips on which all bits operate for 256 Mbits to the total number of chips.
【０００９】上記結果となる原因について調べたとこ
ろ、ＵＬＰＡフィルタ６ａ，６ｂ，６ｃから導入されて
ウェーハ５上を流れる導入エア（ここでは空気）の流量
が、フィルタ機能の経時変化によって減少し、ウェーハ
５上のレジスト膜４の温度が０．８℃程上昇していたた
めと判明した。この温度上昇によりパターン線幅が細く
なってしまうのである。When the cause of the above result was examined, the flow rate of the introduced air (here, air) introduced from the ULPA filters 6a, 6b, 6c and flowing on the wafer 5 was reduced due to the aging of the filter function. It was found that the temperature of the resist film 4 on the substrate 5 had risen by about 0.8 ° C. This temperature rise causes the pattern line width to be reduced.
【００１０】つまり、ウェーハ５上のレジストに与えら
れる加熱温度は、加熱部以外の外乱要因によってその温
度分布が不均一となるが、ベーキング時の温度計測は、
ヒータブロックに埋設された温度センサ８により行われ
レジスト表面温度はモニタしていないため、レジスト自
体に加えられる温度のウェーハ５面内での片寄り・ばら
つき、或いは平均温度の所望温度からのずれが生じてし
まう。外乱要因としては、ＵＬＰＡフィルタ６ａ，６
ｂ，６ｃを通して導入される気体の温度、風量、風速の
不均一性、或いはウェーハ５上の気体流路の片寄り、或
いは隣接する別のヒータブロックからの熱輻射や熱伝
導、或いはプロキシミティギャップａの設定値からのず
れ、或いはギャップａの不統一によるウェーハ５の傾
き、或いはウェーハ５自体のそりや撓み等がある。That is, the heating temperature applied to the resist on the wafer 5 has a non-uniform temperature distribution due to disturbance factors other than the heating portion.
Since the temperature of the resist surface is monitored by the temperature sensor 8 embedded in the heater block and the resist surface temperature is not monitored, the temperature applied to the resist itself may be deviated or varied in the surface of the wafer 5 or the average temperature may deviate from the desired temperature. Will happen. Disturbance factors include the ULPA filters 6a and 6a.
b, 6c, non-uniformity in temperature, air volume, and air velocity of the gas, offset of the gas flow path on the wafer 5, or heat radiation or heat conduction from another adjacent heater block, or proximity gap There is a deviation from the set value of a, the inclination of the wafer 5 due to the ununiformity of the gap a, or the warpage or bending of the wafer 5 itself.
【００１１】このレジスト材への加熱に際しては、近年
のパターンの微細化に伴い、例えば０．２５μｍルール
ＤＲＡＭゲートパターン形成の場合、レジスト表面温度
をほぼ±０．１℃以内に制御する必要があるが、上記原
因により制御精度の劣化が避けられなかった。In heating the resist material, it is necessary to control the resist surface temperature to within approximately ± 0.1 ° C., for example, in the case of forming a 0.25 μm rule DRAM gate pattern in accordance with the recent pattern miniaturization. However, deterioration of control accuracy was unavoidable due to the above reasons.
【００１２】そこで、レジスト表面温度をモニタし加熱
温度を制御するものとして、ベーク処理装置（特開平５
−２９９３３３号公報参照）、或いは半導体製造装置
（特開平７−３１６８１１号公報参照）が知られてい
る。Therefore, as a device for monitoring the resist surface temperature and controlling the heating temperature, a baking apparatus (Japanese Patent Laid-Open No.
A semiconductor manufacturing apparatus (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-316811) is known.
【００１３】前者のベーク処理装置は、基板上面側のプ
ロキシミティピンに対応する部分に温度センサを設置し
ており、ホットプレート上にプロキシミティピンを介し
て載置されたウェーハの輻射熱をセンサで検出し、セン
サの出力信号に基づいてウェーハの表面温度を演算処理
部で演算し、その温度出力信号に基づいてホットプレー
ト加熱用ヒータの加熱によるウェーハ表面温度が予め設
定した温度になるように、ヒータの出力を温度制御部で
制御している。In the former baking apparatus, a temperature sensor is installed in a portion corresponding to the proximity pin on the upper surface of the substrate, and the radiant heat of the wafer placed on the hot plate via the proximity pin is detected by the sensor. Detected, the surface temperature of the wafer is calculated based on the output signal of the sensor in the arithmetic processing unit, so that the wafer surface temperature by heating the hot plate heating heater based on the temperature output signal becomes a preset temperature, The output of the heater is controlled by the temperature control unit.
【００１４】後者の半導体製造装置は、被処理物の温度
を複数のゾーンに区分し、各ゾーンの温度をモニタし、
その信号に基づき複数の加熱ゾーンを個別に制御し、被
処理物の温度の均一化を図る。即ち、複数のセンサを用
いた多点温度モニタにより温度制御を行う。The latter semiconductor manufacturing apparatus divides the temperature of an object to be processed into a plurality of zones, monitors the temperature of each zone,
A plurality of heating zones are individually controlled based on the signal, and the temperature of the object to be processed is made uniform. That is, temperature control is performed by a multipoint temperature monitor using a plurality of sensors.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ベーク処理装置の場合、１個の温度センサにより、基板
上のプロキシミティピン対応部分１箇所のレジスト温度
を測定し、温度分布全体を計測していないことから、温
度制御の高精度化のためには多点計測によりその精度を
上げざるを得なかった（この多点計測自体は、後者が主
眼としている点である）。また、後者の半導体製造装置
の場合、多点温度モニタの温度検出データに基づく演算
値として基板表面の温度分布情報を得ているが、多点計
測を行う複数のセンサ各個体間の計測条件や計測能力、
或いは各センサからの出力データを演算処理するための
回路や演算処理器やその端子での接触抵抗等のデータ処
理環境が各センサ系統間でばらつくため、高精度な温度
分布情報を得ることができなかった。However, in the case of the former baking apparatus, a single temperature sensor measures the resist temperature at one portion corresponding to the proximity pin on the substrate, and measures the entire temperature distribution. Therefore, in order to increase the accuracy of the temperature control, the accuracy had to be increased by multi-point measurement (this multi-point measurement itself is the focus of the latter). In the case of the latter semiconductor manufacturing apparatus, temperature distribution information on the substrate surface is obtained as an operation value based on temperature detection data of a multipoint temperature monitor. Measurement capability,
Alternatively, the data processing environment such as the circuit for processing the output data from each sensor, the processing unit, and the contact resistance at its terminals varies among the sensor systems, so that highly accurate temperature distribution information can be obtained. Did not.
【００１６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、温度計測センサや計測されたデータ間のばらつきに
よる精度劣化がなく、加熱対象膜の膜表面全域の温度分
布状態を検出することができるベーキング装置の提供を
目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of detecting a temperature distribution state over the entire film surface of a film to be heated without deteriorating accuracy due to a temperature measurement sensor or variation between measured data. The purpose of the present invention is to provide a baking device that can be used.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、基板上の加熱対象膜を、該基板
を載置したヒータブロックにより加熱するベーキング装
置において、前記加熱対象膜の膜表面上方に、該膜表面
全域の温度分布状態を検出する温度分布センサを設置
し、該温度分布センサからの温度分布情報により前記ヒ
ータブロックによる基板の加熱制御を行うことを特徴と
するベーキング装置を提供する。According to the present invention, there is provided a baking apparatus for heating a film to be heated on a substrate by a heater block on which the substrate is mounted. A baking apparatus, wherein a temperature distribution sensor for detecting a temperature distribution state over the entire surface of the film is installed above the surface, and heating control of the substrate by the heater block is performed based on temperature distribution information from the temperature distribution sensor. provide.
【００１８】上記構成によれば、温度分布センサにより
基板上の加熱対象膜の膜表面全域の温度分布状態を一度
に測定することができる。この温度分布センサの計測値
として得られた温度分布情報により、ヒータブロックに
よる基板の加熱制御が行われる。これにより、温度計測
センサや計測されたデータ間のばらつきによる精度劣化
がなく、加熱対象膜の膜表面全域の温度分布状態を検出
することができ、測定結果に基づく加熱温度の正確な制
御が可能となる。According to the above configuration, the temperature distribution sensor can measure the temperature distribution over the entire surface of the film to be heated on the substrate at once. The heating control of the substrate by the heater block is performed based on the temperature distribution information obtained as the measurement value of the temperature distribution sensor. As a result, it is possible to detect the temperature distribution state over the entire film surface of the film to be heated without deteriorating accuracy due to variations in the temperature measurement sensor and the measured data, and it is possible to accurately control the heating temperature based on the measurement result Becomes
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
前記温度分布センサは、赤外線サーモグラフィ法により
温度分布状態を検出することを特徴としている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a preferred embodiment,
The temperature distribution sensor detects a temperature distribution state by an infrared thermography method.
【００２０】この構成により、温度分布センサは、赤外
線を用いて対象物の表面温度の温度差による分布状態を
検出する。これにより、温度分布センサは、加熱対象膜
の表面全域の温度分布状態を一度に検出することができ
る。With this configuration, the temperature distribution sensor detects a distribution state due to a temperature difference of the surface temperature of the object using infrared rays. Thereby, the temperature distribution sensor can detect the temperature distribution state over the entire surface of the film to be heated at a time.
【００２１】さらに好ましい実施の形態においては、前
記ヒータブロックは、各区画毎に独立して加熱ができる
複数区画に分割されていることを特徴としている。In a further preferred embodiment, the heater block is divided into a plurality of sections which can be independently heated for each section.
【００２２】この構成により、複数区画に分割されたヒ
ータブロックは、各区画毎に独立して加熱ができる。こ
れにより、各区画毎に個別に加熱されたヒータブロック
に載置された基板は、加熱された各区画に対応する部分
毎に加熱昇温される。With this configuration, the heater block divided into a plurality of sections can be independently heated for each section. Thus, the substrate placed on the heater block that is individually heated for each section is heated and heated for each portion corresponding to each heated section.
【００２３】[0023]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例に係るベーキング装置の
概略説明図である。図２は、図１のヒータブロックのブ
ロック分割方法を示す平面図である。図３は、図１のベ
ーキング装置に流速センサを配置した状態の概略説明図
である。図４は、図２のサブヒータブロックに温度セン
サを埋設した状態を示す説明図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view of a baking apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a block dividing method of the heater block of FIG. FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a state in which a flow rate sensor is arranged in the baking apparatus of FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which a temperature sensor is embedded in the sub-heater block of FIG.
【００２４】本願発明に係るベーキング装置は、ウェー
ハ上のレジスト膜の膜表面全域の温度分布状態を検出す
ることができるように構成したものであり、上記従来の
ベーキング装置に、レジスト膜の膜表面全域の温度分布
状態を検出する温度分布センサが設置されている。即
ち、図１に示すように、ベーキング装置１０は、ヒータ
ブロックからなるホットプレート１１と、ホットプレー
ト１１上に積層されたトッププレート１２を有し、この
トッププレート１２に、プロキシミティギャップスペー
サ１３を介して、レジスト膜１４が塗布されたウェーハ
（基板）１５が載置される。ヒータブロックには、ベー
キング装置１０内に設置されたヒータ部（図示しない）
に接続されてヒータブロックを加熱昇温させる、ヒータ
線（図示しない）が埋設されている。The baking apparatus according to the present invention is configured to detect the temperature distribution over the entire surface of the resist film on the wafer. A temperature distribution sensor for detecting a temperature distribution state in the whole area is provided. That is, as shown in FIG. 1, the baking apparatus 10 has a hot plate 11 composed of a heater block, and a top plate 12 laminated on the hot plate 11, and a proximity gap spacer 13 is provided on the top plate 12. The wafer (substrate) 15 on which the resist film 14 is applied is placed via the intermediary of the wafer. A heater unit (not shown) installed in the baking device 10 is provided in the heater block.
And a heater wire (not shown) for heating the heater block to increase the temperature.
【００２５】このスペーサ１３により、トッププレート
１２にチャッキングされたウェーハ１５は、トッププレ
ート１２との間に間隙（プロキシミティギャップ）ａを
有することになり、空気或いはＮ2ガス等の不活性ガス
を媒介として、直接トッププレート１２に接触すること
なくベーキングするプロキシミティベークが行われる。
このプロキシミティベークにより、例えば、ウェーハ１
５の裏面に付着したパーティクル等によってウェーハ１
５とトッププレート１２との距離が不均一のままベーキ
ングしてしまうのを防止することができる。The wafer 15 chucked to the top plate 12 by the spacer 13 has a gap (proximity gap) a between the top plate 12 and the inert gas such as air or N 2 gas. Proximity baking for baking without directly contacting the top plate 12 is performed using
By this proximity baking, for example, wafer 1
Wafer 1 by particles and the like attached to the back surface of wafer 5
Baking can be prevented with the distance between the top plate 5 and the top plate 12 being uneven.
【００２６】ベーキング装置１０の上部には、空気或い
は不活性ガス等の導入エアを清浄化するために３個のＵ
ＬＰＡフィルタ１６ａ，１６ｂ，１６ｃが設置されてい
る。導入エアは、これらのＵＬＰＡフィルタ１６ａ，１
６ｂ，１６ｃを通過することによりクリーンエアとして
ウェーハ１５上に導入され、複数のエア排気口１７から
装置１０外へと排出される。ヒータブロック（ホットプ
レート１１）には、ヒータブロックの温度を検出する温
度センサ１８が埋め込まれている。この温度センサ１８
は、トッププレート１２内に埋め込まれていてもよい
（図５（Ｂ）、（Ｃ）参照）。On the upper part of the baking apparatus 10, three U-type cleaning devices are provided for cleaning introduced air such as air or inert gas.
LPA filters 16a, 16b and 16c are provided. The introduced air is supplied by these ULPA filters 16a, 1
After passing through 6b and 16c, it is introduced as clean air onto the wafer 15, and is discharged out of the apparatus 10 from the plurality of air exhaust ports 17. A temperature sensor 18 for detecting the temperature of the heater block is embedded in the heater block (hot plate 11). This temperature sensor 18
May be embedded in the top plate 12 (see FIGS. 5B and 5C).
【００２７】また、トッププレート１２の上方には、温
度分布センサである赤外線温度センサ（例えば、サーモ
ビュアＪＴＧ−５２００（液体窒素冷却型）。日本電子
社製）１９が設置されている。赤外線温度センサ１９
は、ＵＬＰＡフィルタ１６ａ，１６ｂ，１６ｃからウェ
ーハ１５上に導入される導入エアの吹出しの邪魔になら
ないように、且つレジスト膜１４の表面全域の温度検出
ができるように、センサ１９からウェーハ１５への見込
み角を有して温度検出面を膜表面に向けて配置される。Above the top plate 12, an infrared temperature sensor (for example, Thermoviewer JTG-5200 (liquid nitrogen cooling type), manufactured by JEOL Ltd.) 19, which is a temperature distribution sensor, is provided. Infrared temperature sensor 19
The sensor 19 sends a signal from the sensor 19 to the wafer 15 so as not to obstruct the blowing of the introduced air introduced from the ULPA filters 16a, 16b, 16c onto the wafer 15 and to detect the temperature of the entire surface of the resist film 14. The temperature detection surface is arranged with a perspective angle facing the film surface.
【００２８】この赤外線温度センサ１９は、赤外線を用
いて対象物の表面温度の温度差による分布状態を検出す
る赤外線サーモグラフィ法により、レジスト膜１４の表
面全域の温度分布状態を検出する。赤外線温度センサ１
９が検出したレジスト膜１４表面の面内温度分布情報
は、赤外線温度センサ１９に接続された信号線２０を介
して温度制御ユニット（図示しない）に送出される。温
度制御ユニットは、得られた面内温度分布情報からレジ
スト膜１４面内の平均的温度を算出し、ヒータ部への印
加電圧を制御する。The infrared temperature sensor 19 detects the temperature distribution over the entire surface of the resist film 14 by infrared thermography, which detects the distribution of the surface temperature of the object due to the temperature difference using infrared rays. Infrared temperature sensor 1
The in-plane temperature distribution information of the surface of the resist film 14 detected by 9 is sent to a temperature control unit (not shown) via a signal line 20 connected to an infrared temperature sensor 19. The temperature control unit calculates an average temperature in the surface of the resist film 14 from the obtained in-plane temperature distribution information, and controls a voltage applied to the heater unit.
【００２９】上記構成を有するベーキング装置１０にお
いて、従来と同様のレジスト膜のベーキング処理を行っ
た結果、赤外線温度センサ１９により、温度分解能０．
０５℃でウェーハ１５上のレジスト膜１４の面内温度分
布を１回で測定することができるため、測定結果に基づ
く加熱温度の正確な制御が可能となり、所望の１１０℃
で当該ウェーハ１５のポストエクスポージャベイクを行
うことができた。現像後のパターン線幅を測定したとこ
ろ、８インチウェーハ面内で平均０．２６０μｍに形成
されていた。これは、前述の要求線幅である設計線幅の
±５％以内を十分満たすことができ、同時にデバイス歩
留りも目標の８５％に対して約６０％迄向上した。In the baking apparatus 10 having the above-described structure, the resist film is baked in the same manner as in the prior art.
Since the in-plane temperature distribution of the resist film 14 on the wafer 15 can be measured once at 05 ° C., accurate control of the heating temperature based on the measurement result becomes possible, and the desired 110 ° C.
As a result, post-exposure baking of the wafer 15 could be performed. When the pattern line width after development was measured, it was found to be 0.260 μm on average within the 8-inch wafer surface. This sufficiently satisfied the required line width of ± 5% or less of the design line width, and at the same time, the device yield was improved to about 60% from the target 85%.
【００３０】また、この赤外線温度センサ１９による温
度計測方法は、ウェーハ１５上のレジスト膜１４の温度
をウェーハ１５上の１点について単一のセンサで測定す
るものではなく、レジスト膜１４の表面全域の温度分布
自体を１つのセンサで計測することから、加熱制御を必
要とするウェーハ１５上の領域が複数のウェーハ１５で
異なる場合に、個々のウェーハ１５毎に任意の領域で加
熱制御することも可能である。即ち、ウェーハ１５上で
温度制御を必要とする特定領域のみに注目して、計測し
た温度分布データからその領域を選択抽出し温度制御す
ることができる。Further, the temperature measuring method using the infrared temperature sensor 19 does not measure the temperature of the resist film 14 on the wafer 15 at one point on the wafer 15 with a single sensor, but the entire surface of the resist film 14. Since the temperature distribution itself is measured by a single sensor, if the regions on the wafers 15 that require heating control are different for a plurality of wafers 15, it is also possible to control the heating in an arbitrary region for each individual wafer 15. It is possible. That is, by paying attention to only a specific region on the wafer 15 that requires temperature control, the region can be selectively extracted from the measured temperature distribution data to control the temperature.
【００３１】更に、従来のベーキング装置では不可能で
あった、ウェーハ１５全体の平均温度が所望の温度にな
るように温度制御することができる。それも極めて高精
度に温度制御ができる。また、本実施例に係るベーキン
グ装置１０では、計測データに基づく演算値ではなく計
測値として温度分布データを得ていることから、複数の
センサを用いた場合の、センサ各個体間の計測条件や計
測能力、或いは各センサからの出力データを演算処理す
るための回路や演算処理器やその端子での接触抵抗等の
データ処理環境が各センサ系統間でばらつくということ
がなく、ウェーハ１５上面の平均温度を高精度に制御可
能な加熱ができる。Further, the temperature can be controlled so that the average temperature of the entire wafer 15 becomes a desired temperature, which is impossible with the conventional baking apparatus. It can also control the temperature with extremely high precision. Further, in the baking apparatus 10 according to the present embodiment, since the temperature distribution data is obtained as a measured value instead of a calculated value based on the measured data, when a plurality of sensors are used, the measurement conditions between the individual sensors, The data processing environment such as the measurement capability or the circuit for processing the output data from each sensor, the processing unit, and the contact resistance at its terminals does not vary among the sensor systems. Heating that can control the temperature with high precision can be performed.
【００３２】また、図２に示すように、ウェーハ１５及
びレジスト膜１４をベーキングするヒータブロック（ホ
ットプレート１１）を分割し、各々を独立に温度制御で
きるようにしてもよい。このヒータブロックは、例え
ば、縦横をほぼ４等分して１６個のサブヒータブロック
２１に分割し各ブロック２１毎に個別制御可能なヒータ
（図示しない）を埋め込むことにより、各サブヒータブ
ロック２１毎に独立して加熱昇温することができる。Further, as shown in FIG. 2, a heater block (hot plate 11) for baking the wafer 15 and the resist film 14 may be divided so that the temperature can be controlled independently of each other. For example, the heater block is divided into 16 sub-heater blocks 21 by dividing the length and width into approximately four equal parts, and individually controllable heaters (not shown) are embedded in each of the sub-heaters 21 so that each sub-heater block 21 is embedded therein. Can be independently heated and heated.
【００３３】このサブヒータブロック２１に分割された
ヒータブロックを用いたベーキング処理の例を以下に示
す。ホットプレート１１に載置されたウェーハ１５上の
レジスト膜１４の温度は、気流分布によりほぼ±０．３
℃の範囲で分布するが、分布領域での温度差を補正する
ために、補正対象部分に対応するサブヒータブロック２
１の供給電圧を個別に制御した。赤外線温度センサ１９
により得られた温度分布データは、ウェーハ１５内部の
温度分布データでもあることから、読み取られた赤外線
温度に基づいて１６個のサブヒータブロック２１を各々
独立に温度制御することにより、各ブロック２１に対応
する部分毎にウェーハ１５の温度を調整することができ
る。An example of a baking process using a heater block divided into sub heater blocks 21 will be described below. The temperature of the resist film 14 on the wafer 15 placed on the hot plate 11 is approximately ± 0.3 due to the airflow distribution.
° C. In order to correct the temperature difference in the distribution area, the sub-heater block 2
One supply voltage was individually controlled. Infrared temperature sensor 19
Since the temperature distribution data obtained by the above is also the temperature distribution data inside the wafer 15, the temperature of each of the 16 sub-heater blocks 21 is controlled independently based on the read infrared temperature. The temperature of the wafer 15 can be adjusted for each corresponding portion.
【００３４】このため、各サブヒータブロック２１毎に
それぞれ独立して加熱昇温する前は、ウェーハ１５上面
内の温度ばらつきがほぼ±０．３℃あったのが、ほぼ±
０．１℃以内に抑えることができ、結果的にゲート線幅
ばらつきを、従来の０．２６０±０．０６μｍから、
０．２６０±０．０３μｍに迄低減させることができ
た。この結果、８インチウェーハ１５上のチップ歩留り
が７５％迄向上した。For this reason, before the temperature was independently increased for each sub-heater block 21, the temperature variation in the upper surface of the wafer 15 was approximately ± 0.3 ° C.
0.1 ° C. or less, resulting in a variation in gate line width from the conventional 0.260 ± 0.06 μm.
It could be reduced to 0.260 ± 0.03 μm. As a result, the chip yield on the 8-inch wafer 15 was improved to 75%.
【００３５】従って、赤外線温度センサ１９により得ら
れた温度分布データから、温度分布状態に合わせて必要
部分毎にウェーハ１５の加熱昇温ができ、ウェーハ１５
の温度分布のばらつきを高い精度で改善することができ
た。なお、気流の流速ばらつきによるウェーハ１５の温
度測定誤差の補正はしていないが、仮にそのような測定
誤差が生じる場合は、図３に示すように、ウェーハ１５
の上方に、ウェーハ１５上の気流の流速を検出する流速
センサ２２を配置して補正してもよい。流速センサ２２
は、ウェーハ１５が載置されたトッププレート１２を取
り囲むように例えば４個設置され、各センサ２２に接続
された信号線２３により検出データが温度制御ユニット
（図示しない）に送出される。検出データに基づき流速
のばらつき状態を知ることにより、ウェーハ１５の温度
測定誤差の補正ができる。Accordingly, from the temperature distribution data obtained by the infrared temperature sensor 19, the temperature of the wafer 15 can be increased for each required portion in accordance with the temperature distribution state.
Was able to be improved with high accuracy. Although the temperature measurement error of the wafer 15 is not corrected due to the variation of the air flow velocity, if such a measurement error occurs, as shown in FIG.
A flow velocity sensor 22 for detecting the flow velocity of the air flow on the wafer 15 may be arranged above the position of the wafer 15 for correction. Flow sensor 22
For example, four sensors are installed so as to surround the top plate 12 on which the wafers 15 are placed, and detection data is sent to a temperature control unit (not shown) by signal lines 23 connected to the sensors 22. The temperature measurement error of the wafer 15 can be corrected by knowing the variation state of the flow velocity based on the detection data.
【００３６】また、各ブロック毎にヒータが埋め込まれ
たサブヒータブロック２１においては、ウェーハ１５上
のレジスト膜１４が、膜厚が厚かったり或いは赤外線透
過性が悪い無機材料膜であると、レジスト膜１４の表面
温度は必ずしもレジスト膜１４のバルクとしての平均温
度を表わさない場合があり得る。この場合、図４に示す
ように、各サブヒータブロック２１の内部にそれぞれ温
度センサ１８を埋め込み、この温度センサ１８により検
出された内部温度と表面温度との例えば加重平均値或い
はある関数による算出値等に基づき、各サブヒータブロ
ック２１に与える電圧を制御してもよい。In the sub-heater block 21 in which a heater is embedded for each block, if the resist film 14 on the wafer 15 is a thick film or an inorganic material film having poor infrared transmittance, the resist film 14 The surface temperature of 14 may not necessarily represent the average temperature of the resist film 14 as a bulk. In this case, as shown in FIG. 4, a temperature sensor 18 is embedded in each of the sub-heater blocks 21, and the internal temperature and the surface temperature detected by the temperature sensor 18, for example, a weighted average value or a value calculated by a certain function. Based on the above, the voltage applied to each sub-heater block 21 may be controlled.
【００３７】このように、従来の単一センサを用いた場
合は、測定箇所のみの温度を計測してレジスト膜１４の
面内全域の平均温度は計測できなかったため、温度制御
も測定箇所についてのみ行われていたが、本実施例に係
るベーキング装置１０によりレジスト膜１４の面内全域
の平均温度を高精度に制御することができる。また、従
来の複数センサの計測データに基づき温度分布状態を知
る場合と比べても、本実施例に係るベーキング装置１０
ではウェーハ１５上のレジスト膜１４の温度分布全体を
１箇所の赤外線温度センサ１９で計測し加熱状態を制御
しているため、温度センサの個体差（ばらつき）要因、
或いは温度センサからの情報を温度データに換算変換す
る演算処理回路等の個体差（ばらつき）要因が入り込ま
ず、高精度でウェーハ１５の加熱制御ができる。As described above, when the conventional single sensor is used, the temperature at only the measurement location cannot be measured and the average temperature over the entire surface of the resist film 14 cannot be measured. Although this has been performed, the baking apparatus 10 according to the present embodiment can control the average temperature over the entire surface of the resist film 14 with high accuracy. Further, the baking apparatus 10 according to the present embodiment is also different from a conventional case where the temperature distribution state is known based on measurement data of a plurality of sensors.
In this example, the entire temperature distribution of the resist film 14 on the wafer 15 is measured by one infrared temperature sensor 19 to control the heating state.
Alternatively, it is possible to control the heating of the wafer 15 with high precision without causing an individual difference (dispersion) factor of an arithmetic processing circuit or the like for converting information from the temperature sensor into temperature data.
【００３８】更に、レジスト膜１４の表面全域の温度分
布自体を１つの赤外線温度センサ１９で計測することか
ら、加熱制御を必要とするウェーハ１５上の領域が複数
のウェーハ１５で異なる場合に、個々のウェーハ１５毎
に任意の領域で加熱制御することができる。この場合
も、温度分布の計測を単一の赤外線温度センサ１９で行
っていることから、データ処理環境が各センサ系統間で
ばらつくということがなく、計測値として得られた温度
分布データからウェーハ１５の加熱を所望の領域毎に高
精度に行うことができ、温度分布も高精度に改善するこ
とができる。Further, since the temperature distribution itself over the entire surface of the resist film 14 is measured by one infrared temperature sensor 19, if the region on the wafer 15 that requires heating control is different for a plurality of wafers 15, The heating can be controlled in an arbitrary region for each wafer 15. Also in this case, since the measurement of the temperature distribution is performed by the single infrared temperature sensor 19, the data processing environment does not vary among the sensor systems, and the wafer 15 is obtained from the temperature distribution data obtained as the measured value. Can be accurately performed for each desired region, and the temperature distribution can be improved with high precision.
【００３９】なお、上記実施例では、気流によりウェー
ハ１５上のレジスト膜１４の平均温度或いは面内温度分
布が変化した場合を示したが、他の要因、例えばプロキ
シミティギャップａの設定値からのずれや傾き、或いは
ウェーハ１５のそりや撓み等、レジスト膜１４の表面温
度を変動させる如何なる要因に対しても、有効に対処す
ることができる。また、ベーキング対象の膜は、レジス
ト膜１４以外の金属膜、無機材料膜等でも有効であり、
ベーキング対象の膜の載っているウェーハ１５自体の温
度制御としても有効である。In the above embodiment, the case where the average temperature or the in-plane temperature distribution of the resist film 14 on the wafer 15 changes due to the air flow is shown. However, other factors, for example, from the set value of the proximity gap a. Any factors that change the surface temperature of the resist film 14, such as displacement and inclination, and warpage and bending of the wafer 15, can be effectively dealt with. Further, the film to be baked is also effective with a metal film other than the resist film 14, an inorganic material film, or the like.
This is also effective as temperature control of the wafer 15 itself on which the film to be baked is mounted.
【００４０】また、本発明は、シリコンウェーハだけで
はなく、フォトマスク材、液晶基板材等の基板に対して
も有効であることは本発明の原理から明らかである。更
に、レジスト膜１４の膜表面全域の温度分布状態を検出
するのは、赤外線サーモグラフィ法による赤外線温度セ
ンサ１９に限らず、例えば赤外線領域までの感度を有す
るＣＣＤのエリアセンサ等でもよい。It is clear from the principle of the present invention that the present invention is effective not only for silicon wafers but also for substrates such as photomask materials and liquid crystal substrate materials. Further, the detection of the temperature distribution over the entire film surface of the resist film 14 is not limited to the infrared temperature sensor 19 based on the infrared thermography method. For example, a CCD area sensor having a sensitivity up to the infrared region may be used.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るベー
キング装置によれば、温度分布センサにより基板上の加
熱対象膜の膜表面全域の温度分布状態を一度に測定する
ことができ、この温度分布センサの計測値として得られ
た温度分布情報により、ヒータブロックによる基板の加
熱制御が行われるので、温度計測センサや計測されたデ
ータ間のばらつきによる精度劣化がなく、加熱対象膜の
膜表面全域の温度分布状態を検出することができ、測定
結果に基づく加熱温度の正確な制御が可能となる。従っ
て、温度分布センサにより得られた温度分布情報から、
温度分布状態に合わせて必要部分毎に基板の加熱昇温が
でき、基板の温度分布のばらつきを高い精度で改善する
ことができる。また、加熱制御を必要とする基板上の領
域が複数の基板で異なる場合にも、個々の基板毎に任意
の領域で加熱制御することができる。As described above, according to the baking apparatus of the present invention, the temperature distribution sensor can measure the temperature distribution over the entire surface of the film to be heated on the substrate at a time. Since the heating control of the substrate is performed by the heater block based on the temperature distribution information obtained as the measurement value of the distribution sensor, there is no deterioration in accuracy due to variations between the temperature measurement sensor and the measured data, and the entire surface of the film to be heated is not affected. Can be detected, and accurate control of the heating temperature based on the measurement result can be performed. Therefore, from the temperature distribution information obtained by the temperature distribution sensor,
Heating and heating of the substrate can be performed for each required portion in accordance with the temperature distribution state, and variation in the temperature distribution of the substrate can be improved with high accuracy. In addition, even when the regions on the substrate that require heating control are different for a plurality of substrates, the heating can be controlled in an arbitrary region for each substrate.
【００４２】また、前記温度分布センサは、赤外線サー
モグラフィ法により温度分布状態を検出する構成とすれ
ば、温度分布センサは、赤外線を用いて対象物の表面温
度の温度差による分布状態を検出するので、温度分布セ
ンサは、加熱対象膜の表面全域の温度分布状態を一度
に、且つ計測値として検出することができる。Further, if the temperature distribution sensor is configured to detect a temperature distribution state by an infrared thermography method, the temperature distribution sensor detects a distribution state due to a temperature difference of a surface temperature of an object using infrared rays. The temperature distribution sensor can detect the temperature distribution state over the entire surface of the film to be heated at once and as a measured value.
【００４３】また、前記ヒータブロックは、各区画毎に
独立して加熱ができる複数区画に分割されている構成と
すれば、複数区画に分割されたヒータブロックは、各区
画毎に独立して加熱ができるので、各区画毎に個別に加
熱されたヒータブロックに載置された基板は、加熱され
た各区画に対応する部分毎に加熱昇温され、基板の加熱
を所望の領域毎に高精度に行うことができる。Further, if the heater block is divided into a plurality of sections which can be independently heated for each section, the heater block divided into a plurality of sections can be independently heated for each section. Therefore, the substrate placed on the heater block heated individually for each section is heated and heated for each portion corresponding to each heated section, and the substrate can be heated with high precision for each desired region. Can be done.
【図１】 本発明の実施例に係るベーキング装置の概略
説明図。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a baking apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１のヒータブロックのブロック分割方法を
示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a block dividing method of the heater block of FIG.
【図３】 図１のベーキング装置に流速センサを配置し
た状態の概略説明図。FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a state in which a flow rate sensor is arranged in the baking apparatus of FIG.
【図４】 図２のサブヒータブロックに温度センサを埋
設した状態を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state where a temperature sensor is embedded in a sub-heater block of FIG. 2;
【図５】 従来のベーキング装置を示し、（ａ）は概略
説明図、（ｂ）はホットプレートの平面図、（ｃ）はト
ッププレートの平面図。5A and 5B show a conventional baking apparatus, wherein FIG. 5A is a schematic explanatory view, FIG. 5B is a plan view of a hot plate, and FIG. 5C is a plan view of a top plate.
１０：ベーキング装置、１１：ホットプレート、１２：
トッププレート、１３：プロキシミティギャップスペー
サ、１４：レジスト膜、１５：ウェーハ、１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ：ＵＬＰＡフィルタ、１７：エア排気口、１
８：温度センサ、１９：赤外線温度センサ、２０：信号
線、２１：サブヒータブロック、２２：流速センサ、２
３：信号線、ａ：プロキシミティギャップ。10: baking equipment, 11: hot plate, 12:
Top plate, 13: Proximity gap spacer, 14: Resist film, 15: Wafer, 16a, 16
b, 16c: ULPA filter, 17: air exhaust port, 1
8: temperature sensor, 19: infrared temperature sensor, 20: signal line, 21: sub heater block, 22: flow rate sensor, 2
3: signal line, a: proximity gap.
Claims (3)
ヒータブロックにより加熱するベーキング装置におい
て、 前記加熱対象膜の膜表面上方に、該膜表面全域の温度分
布状態を検出する温度分布センサを設置し、該温度分布
センサからの温度分布情報により前記ヒータブロックに
よる基板の加熱制御を行うことを特徴とするベーキング
装置。1. A baking apparatus for heating a film to be heated on a substrate by a heater block on which the substrate is mounted, a temperature for detecting a temperature distribution state over the entire film surface above the film surface of the film to be heated. A baking apparatus, comprising: a distribution sensor; and controlling heating of the substrate by the heater block based on temperature distribution information from the temperature distribution sensor.
フィ法により温度分布状態を検出することを特徴とする
請求項１に記載のベーキング装置。2. The baking apparatus according to claim 1, wherein the temperature distribution sensor detects a temperature distribution state by an infrared thermography method.
て加熱ができる複数区画に分割されていることを特徴と
する請求項１または２に記載のベーキング装置。3. The baking apparatus according to claim 1, wherein the heater block is divided into a plurality of sections that can be independently heated for each section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15964797A JPH118180A (en) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | Backing device |
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| JPH118180A true JPH118180A (en) | 1999-01-12 |
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| JP15964797A Pending JPH118180A (en) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | Backing device |
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