CN108376658B - 加热装置和基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及加热装置和基板处理装置，能够在晶圆的面内进行均匀性良好的加热处理。在将晶圆(W)载置于热板(23)之后的升温期使各加热模块(2)以及各被加热区域之间的晶圆(W)达到基准温度为止的所需时间一致，使升温过度期的温度推移曲线的升温曲线一致。因此，在各被加热区域中，温度推移曲线一致，在晶圆(W)的面内以及加热模块(2)之间升温过度期内的累积热量一致，因此晶圆(W)的图案的线宽一致。因而，无论是在晶圆(W)的面内，还是在被互不相同的加热模块(2)进行处理后的晶圆(W)之间，都能够进行均匀性良好的加热处理。

Description

加热装置和基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种将基板载置于载置台来进行加热的技术。
背景技术
在半导体制造工艺中，在半导体晶圆(以下称为“晶圆”)等基板上形成涂敷膜之后，将基板载置于设置有加热器的载置台来对该基板进行加热处理。作为加热处理，能够例举在曝光前后对形成于基板的抗蚀膜以例如100℃左右的温度进行的处理。抗蚀图案的线宽受各种因素影响，但作为该因素之一，能够例举加热处理时的加热温度。
而且，由于具有药液的热处理温度依赖性变高的倾向，因此加热处理时的晶圆的热历史记录中的晶圆的面内之间的差以及晶圆之间(面之间)的差对抗蚀图案的线宽内的晶圆的面内均匀性和晶圆之间均匀性产生的影响变大。
进行加热处理的加热模块构成为，将晶圆的被加热区域分割为多个区域，针对各分割区域设置加热器，来独立地对各加热器进行发热控制。作为加热器的控制系统的参数的调整方法，已知如下一种方法：如专利文献1所记载的那样进行控制，使得在多个测量点测量载置台(热板)的温度时的各测量温度与各目标温度一致。
另外，晶圆被载置在加热温度稳定的热板后，升温至目标温度。然而，在目标温度相等时，在晶圆的每个被加热区域中温度达到目标温度为止的温度推移的曲线也有时彼此发生偏移而不一致。因此，存在如下问题：在各被加热区域中升温至达到目标温度为止时的累积热量不同，在每个加热模块或晶圆的面内，图案的线宽不一致。
专利文献1：日本专利第4391518号
发明内容
发明要解决的问题
本发明是基于这样的情形而完成的，其目的在于提供一种无论是在基板的面内还是在基板之间都能够进行均匀性良好的加热处理的技术。
用于解决问题的方案
本发明的加热装置将基板载置于载置台来进行加热，所述加热装置的特征在于，具备：多个加热器，其被设置于所述载置台，所述多个加热器的发热量被彼此独立地控制；温度检测部，其检测由各加热器加热的被加热区域的温度；以及温度控制部，其按各加热器设置所述温度控制部，其中，所述温度控制部具备：调节部，其运算设定温度与所述温度检测部的检测温度之间的偏差，并输出对加热器的供给电力的控制信号；加法部，其将作为工艺温度的目标温度与校正值相加来得到所述设定温度；以及校正值输出部，其输出所述校正值，其中，所述校正值输出部构成为，输出规定了各经过时间的校正值的时间序列数据，使得在基板的温度推移曲线中的在向基板的工艺温度升温的中途的预先决定的基准时间点处的温度变为基准温度，其中，所述基板的温度推移曲线是表示在加热器的发热量稳定的状态下将基板载置于载置台后所述经过时间与温度之间的关系的曲线。
本发明的加热装置的特征在于，具备存储部，该存储部针对基板的与所述多个加热器中的各加热器对应的被加热区域，按多个时间区间的每个时间区间存储偏移值，所述多个时间区间是将从预先决定的第一时间点至第二时间点为止的期间分割为多个所得到的，所述加法部构成为，将所述目标温度、校正值以及所述偏移值相加，所述第一时间点是在加热器的发热量稳定的状态下将基板载置于载置台之后的基板的温度推移曲线中朝向基板的工艺温度升温的中途的时间点，所述第二时间点是在所述温度推移曲线中基板达到处理温度之后的时间点，所述偏移值被设定为，在基板的与多个加热器中的各加热器对应的被加热区域中，使从所述第一时间点至第二时间点为止的期间内的累积热量在被加热区域之间成为一致。
本发明的基板处理装置具备多个将各个基板载置于载置台来进行加热的上述的加热模块，所述基板处理装置的特征在于，所述偏移值被设定为，在基板的与多个加热器中的各加热器对应的被加热区域，使从所述第一时间点至第二时间点为止的期间内的累积热量在多个模块之间成为一致。
发明的效果
在本发明中，在多个加热模块中的各加热模块中，使被进行加热处理的基板中的与多个加热器对应的被加热区域在加热处理时的累积热量在一个加热模块中成为一致，且在多个加热模块之间成为一致。因而，无论是在基板的面内，还是在基板之间，都能够进行均匀性良好的加热处理。
附图说明
图1是所述涂敷和显影装置的立体图。
图2是所述涂敷和显影装置的处理块的立体图。
图3是设置于所述处理块的加热模块的纵剖侧视图。
图4是设置于所述加热模块的热板的俯视图。
图5是构成设置于所述加热模块的调温器的控制系统的框图。
图6是设置于所述加热模块的控制器的框图。
图7是示出由温度传感器获取的温度推移曲线的特性图。
图8是示出升温期的累积热量与线宽之间的关系的特性图。
图9是示出校正值的例子的特性图。
图10是构成设置于第二实施方式所涉及的加热模块的调温器的控制系统的框图。
图11是设置于第二实施方式所涉及的加热模块的控制器的框图。
图12是示出所述热板的温度的偏移值的设定工序的流程图。
图13是示出在所述设定工序中由温度传感器获取的温度推移曲线的特性图。
图14是示出保存有所述热板的温度的第二调整用偏移值群的表的示意图。
图15是示出在所述设定工序中由温度传感器获取的温度推移曲线的特性图。
图16是示出用于根据所述第二调整用偏移值计算处理用偏移值的数据的特性图。
图17是示出保存有作为用于调整所述热板的温度的参数的第二调整用偏移值的表的示意图。
图18是示出使用所述处理用偏移值获取的温度推移曲线的特性图。
图19是示出使用所述处理用偏移值获取的温度推移曲线的特性图。
图20是示出评价试验的结果的特性图。
图21是示出评价试验的结果的特性图。
图22是示出评价试验的结果的特性图。
图23是示出评价试验的结果的特性图。
图24是示出评价试验的结果的特性图。
附图标记说明
W：晶圆；W1：调整用晶圆；1：涂敷和显影装置；2：加热模块；23：热板；3：加热器；4：温度传感器；5：温度控制部；56：调温器；6：控制器。
具体实施方式
对将本发明的第一实施方式所涉及的基板处理装置应用于涂敷和显影装置1的例子进行说明。如图1所示，将承载块D1、处理块D2以及接口块D3按此顺序水平连接成直线状而构成涂敷和显影装置1。此外，将各块D1～D3的排列方向设为前后方向。另外，曝光装置D4被连接在接口块D3的与处理块D2相反的一侧。
在承载块D1设置有用于载置承载件11的载置台12，该承载件11收纳有多片圆形的基板即晶圆W。处理块D2具备单位块E1、E2、E3各两个，单位块E1～E3相互层叠。晶圆W被搬送到两个相同的单位块E中任一方被进行处理。
单位块E1是用于将形成防反射膜用的药液向晶圆W进行涂敷以及对涂敷该药液后的晶圆W进行加热处理来形成防反射膜的块。单位块E2是用于将抗蚀剂向晶圆W进行涂敷以及对涂敷该抗蚀剂后的晶圆W进行加热处理来形成抗蚀膜的块。单位块E3是用于对由曝光装置D4按照规定的图案曝光抗蚀膜后的晶圆W进行加热处理以及向加热处理后的晶圆W供给显影液来在晶圆W形成抗蚀图案的块。单位块E3的加热处理用于进行被称作曝光后烘烤(PEB)的曝光后的驻波去除、抗蚀剂为化学放大型的情况下被曝光后的部位的化学反应。
在各块D1～D3分别设置有晶圆W的搬送机构，承载件11内的晶圆W被按承载块D1→单位块E1→单位块E2→接口块D3→曝光装置D4→接口块D3→单位块E3的顺序搬送并被进行上述的各处理，从而在晶圆W形成抗蚀图案。之后，晶圆W被搬送到承载块D1后返回到承载件11。
图2是示出单位块E3的立体图。在单位块E3的中央部设置有沿前后方向延伸的晶圆W的搬送路径13。在搬送路径13的左右方向上的一侧设置有进行上述的PEB的加热模块2。以分别沿前后方向、上下方向的矩阵状配置有多个加热模块2。此外，加热模块2相当于加热装置。在搬送路径13的左右方向的另一侧设置有显影模块14，该显影模块14用于向如上述那样受到PEB的晶圆W供给显影液。图中15是用于载置晶圆W以向承载块D1交接晶圆W的交接模块。
图中16是晶圆W的搬送机构，用于在交接模块15、显影模块14、加热模块2以及接口块D3之间搬送晶圆W。被搬送机构16从接口块D3搬入到单位块E3的晶圆W被搬送到很多个加热模块2中的某个加热模块2被进行处理。各加热模块2构成为，通过如后述那样被设定参数，来使晶圆W的面内形成的抗蚀图案的均匀性高，并且使晶圆W之间形成的抗蚀图案的均匀性高。
图3是加热模块2的纵剖侧视图。加热模块2具备壳体21，在壳体21中的搬送路径13侧的侧面形成有晶圆W的搬送口22。图中23表示表面被加热的水平的热板，图中24表示在热板23的表面设置多个的支承销。晶圆W被载置在支承销24上，以从热板23的表面稍微浮起的状态被加热。图中25表示用于载置加热前后的晶圆W来对其进行调温和冷却的冷却板，通过移动机构26在图3所示的热板23的外侧的待机位置与热板23上之间水平移动，来对单位块E3的搬送机构16与热板23之间的交接进行中转。搬送机构16相对于待机位置处的冷却板25进行升降，来在该搬送机构16与冷却板25之间交接晶圆W。另外，通过设置于热板23的未图示的升降销的升降与冷却板25的移动之间的协作，来在热板23与冷却板25之间交接晶圆W。
参照图4的俯视图来进一步详细地说明形成晶圆W的载置台的热板23。在热板23中，在俯视时互不相同的各个区域埋设有加热器3。在图4中，作为一例，示出在11个区域分别设置加热器3的结构。关于各加热器3，设为1通道(1ch)～11通道(11ch)的加热器3，有时通过标注通道序号来相互区分开来记载。通过彼此独立地控制1ch～11ch的加热器3的发热量，来独立地对热板23的设置各加热器3的区域进行温度控制。换言之，以热板23的表面被进行11分割的方式设定，针对每个分割区域设置加热器3，以单独对进行分割所得到的各区域的温度进行控制。通过这样的热板23的结构，按热板23的与分割区域对应的每个区域将载置于热板23的晶圆W的温度控制为加热器3的温度。也就是说，利用各加热器3单独对晶圆W的与1ch～11ch的加热器3中的各个加热器对应的11个被加热区域进行加热。
在热板23中，针对上述的每个分割区域设置有作为对加热器3的温度进行检测并输出检测信号的温度检测部的加热器用温度传感器4。另外，加热模块2具备温度控制部5，该温度控制部5按每个加热器3调整加热器3的发热量，来利用该加热器3对被加热区域进行控制。即，针对一个热板23设置11个通道的量的温度控制部5。以下，关于温度控制部5、温度控制部5中包含的各构成要素以及热板23的分割区域，有时也与加热器3同样地标注通道序号来进行标记。
图5是示出包含温度控制部5的控制系统的框图。关于加热器3、加热器用温度传感器4、温度控制部5，用在表示这些要素的标记3～5的后面添加的连接符的后面的数字来表示通道序号。因而，例如，1ch的温度控制部5标记为5-1，11ch的温度控制部5标记为5-11。但是，关于构成温度控制部5的后述的加法部、调节部等，为了方便而省略了通道序号的标记。1ch～11ch的温度控制部5与作为计算机的控制器6相连接，从控制器6向各温度控制部5发送分别表示晶圆W的目标值、相对于目标值的偏移值的信号。
1ch～11ch的温度控制部5彼此同样地构成。作为代表，对1ch的温度控制部5进行说明。温度控制部5由目标值输出部51、校正值输出部50、第一加法部53、第二加法部54以及调节部55构成。目标值输出部51具备串行并行转换部、寄存器、数字模拟转换部等，其中，串行并行转换部例如将从控制器6发送的与晶圆W的温度的目标值对应的串行信号转换为并行信号，寄存器用于保持并行信号，数字模拟转换部将寄存器中保持的数字信号转换为模拟信号。校正值输出部50具备串行并行转换部、寄存器、数字模拟转换部等，其中，串行并行转换部例如将从控制器6发送的与用于对晶圆W的温度的目标值进行校正的后述的校正值对应的串行信号转换为并行信号，寄存器用于保持并行信号，数字模拟转换部将寄存器中保持的数字信号转换为模拟信号。
第一加法部53将从目标值输出部51输出的晶圆W的温度的目标值与从校正值输出部50输出的校正值相加，将与加热器3的设定温度对应的该相加所得到的值输出到后级。第二加法部54计算第一加法部53的输出值与加热器用温度传感器4的输出值之间的偏差量，将该偏差量输出到调节部55。调节部55输出基于规定的传递函数对所述偏差量进行运算后向加热器3供给的电力的指令值。调节部55例如对所述偏差量进行PID运算。
关于从控制器6向温度控制部5发送的晶圆W的温度的目标值，例如在各通道之间是相同的。关于从控制器6向温度控制部5发送的校正值，是按每个通道单独设定的。各通道的温度控制部5构成图6所示的调温器56。另外，控制器6和调温器56构成控制部。图6中示出设定上述的校正值等情况下使用的后述的调整用的晶圆W1被载置在热板23上的状态。控制器6具备分别与总线61连接的CPU 62、存储器(存储部)63、输入部64、温度推移曲线获取部65以及校正值生成部66。温度推移曲线获取部65构成为例如被输入按调整用晶圆W1中的与各加热器3对应的每个被加热区域而设置的温度检测部的温度检测信号(晶圆W的温度)，该温度推移曲线获取部65生成温度推移曲线，该温度推移曲线是表示相对于晶圆W被载置于支承销24的定时以后的经过时间而言晶圆W的各被加热区域的温度的变化的特性图。另外，校正值生成部66是用于基于各被加热区域的温度推移曲线来设定后述的校正值的程序。此外，也可以利用设置于加热器3侧的温度检测部来检测晶圆的温度。
接着，对校正值进行说明。关于设置于热板23的各加热器3，即使被设计为将温度控制部5设为相同的结构来使表示晶圆W的温度的时间变化的温度推移曲线相同，晶圆W被载置于热板23后晶圆W的与各加热器3对应的被加热区域的升温曲线也不是完全相同。图7是热板23上的晶圆W的与加热器3对应的被加热区域中的温度推移曲线，(1)是成为基准的温度推移曲线，(2)、(3)是调整前的(将校正值设为零时的)温度推移曲线。当将温度推移曲线中的温度上升部分称为升温曲线时，在该例子中，(2)的升温曲线位于基准的升温曲线的下侧，(3)的升温曲线位于基准的升温曲线的上侧。此外，(2)、(3)的升温曲线相对于基准的升温曲线偏移的程度相比于实际而言夸张地进行了记载。
当在晶圆W上的互不相同的部位升温曲线互不相同时，升温时的针对晶圆W的累积热量不一致，因此显影后的晶圆W上的图案的线宽(CD：Critical Dimension：关键尺寸)在面内不一致。图8是示出升温曲线整体中的向晶圆W的被加热区域供给的累积热量(升温过度累积热量)的变化量与该被加热区域的CD的尺寸之间的关系的关系图，将基准的升温曲线(设为目标的温度推移曲线)中的累积热量设为零。
如根据图8可知的那样，上述的累积热量与CD之间存在相关关系。因此，校正值被设定为，使晶圆W上的与各加热器3对应的被加热区域的升温曲线同基准的升温曲线一致(非常接近)。当在晶圆W被载置于热板23之后经过了某个时间的时间点ta处基准的升温曲线中的温度为Ts时，为了使(2)的升温曲线与基准的升温曲线一致，需要使温度达到Ts的时间从tb缩短至ta。因此，在温度控制部5中，为了在时间点ta之前的时间点使目标值(目标温度)增大，事先求出要加到目标值的校正值、详细地说是校正值的时间序列数据，并将该校正值与目标值相加。图9示出校正值的时间序列数据，(2)′是为了使(2)的升温曲线接近基准的升温曲线而设定的校正值数据。此外，横轴的零点是将晶圆W载置于温度稳定化后的热板23的时间点(晶圆W被载置于支承销24上的时间点)。
另外，在图9中，示出了在将晶圆W载置于热板23之后目标值固定的情况下的校正值，但在本发明中，能够还应用于如后述的实施方式所记载的那样目标值不固定的情况。
另外，为了使(3)的升温曲线与基准的升温曲线一致，需要使温度达到Ts的时间从tc延迟到ta。因此，在温度控制部5中，为了在时间点ta之前的时间点使目标值(目标温度)减小，将(3)′所示的校正值与目标值相加。这样，针对与各加热器3对应的各温度控制部5，事先求出图9中作为一例所示出的那样的校正值后存储于例如控制器6的存储器63中，从晶圆W被载置于热板23的时间点起读出作为校正值的时间序列数据(零值也包括在内)后发送到温度控制部5的校正值输出部50。此外，图9的校正值的特性图是用示意性的图案示出的，而不表示准确的值。
当只关注于温度控制部5时，用标记50表示的部位为校正值输出部，但以装置整体观察时，还包括存储器63以及从存储器63内读出校正值的部位在内都能够称为校正值输出部。
接着，对与各加热模块2中的1ch～11ch的加热器3对应的校正值的设定方法进行说明。用户如图6中所说明的那样将调整用晶圆W1载置于热板23上，例如针对1ch～11ch的加热器3，基于从调整用晶圆W1的各温度传感器输出的温度检测信号来获取1ch～11ch的温度推移曲线。例如，当以1ch的加热器3为例进行说明时，用户根据所获取到的温度推移曲线来求出达到基准温度、例如86℃的时刻tb。此外，当将目标温度设为T1(℃)、将紧挨着载置于热板23之前的晶圆W的温度设为T2(℃)时，基准温度为从{T2+(T1-T2)×0.6}～{T2+(T1-T2)×0.99}的范围选择出的温度。
然后，计算所需时间ta与所需时间tb之间的时间差ΔT(ΔT＝ta-tb)，其中，所需时间ta是从将晶圆W载置于热板23的时刻起至达到设为目标的温度推移曲线中的基准温度为止的时间，所需时间tb是从将晶圆W载置于热板23的时刻起至在1ch的温度推移曲线中达到基准温度为止的时间。
关于校正值，例如，根据校正值制作温度推移曲线变化的仿真，预先求出用于使与ΔT相应的达到基准温度为止的所需时间与设为目标的温度推移曲线一致的校正值，并且事先将该校正值例如以数据表的形式存储于存储器63。然后，根据上述的时间差ΔT，如上述的那样对在1ch～11ch的各加热器3中达到被加热区域的基准温度为止的所需时间进行调整，读出从存储器63读出的校正值，以使温度推移曲线一致。
另外，CPU 62进行用于执行设定对上述的热板23的各通道的加热器3输入的校正值的工序的各种运算。输入部64由鼠标、键盘、触摸面板等构成，设置为装置的用户能够进行各种操作，以进行热板23的调整工序的过程。
温度推移曲线获取部65、校正值生成部66分别例如由计算机程序构成，被嵌入了步骤群，以能够设定与上述的各被加热区域对应的校正值。该程序被从硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等存储介质安装到控制器6。
接着，对第一实施方式所涉及的加热装置的作用进行说明。首先，在对晶圆W进行处理之前，从控制器6输出成为与成为处理对象的晶圆W的类型对应的目标值的温度，将加热器3的温度调整为目标温度。接着，如上述的那样将在曝光装置D4曝光后的晶圆W搬入到加热模块2。利用外部的搬送机构16将晶圆W载置于冷却板25，在将晶圆W调温到例如23℃之后，通过未图示的升降销与冷却板25之间的协作将晶圆W交接到升降销。接着，使升降销下降，当晶圆W被载置于支承销24上时，控制器6在晶圆W被载置于支承销24的定时，开始从存储器63读出对与各加热器3对应的被加热区域输入的校正值的时间序列数据。
利用各被加热区域所对应的加热器3对晶圆W进行加热。如上述的那样，各加热器3的输出图案是根据目标值以及与各被加热区域对应的校正值决定的。因此，在各被加热区域之间，达到温度推移曲线中的基准温度的时刻与达到设为目标的温度推移曲线中的基准温度的时刻一致。由此，各被加热区域的温度推移曲线与设为目标的温度推移曲线一致(非常接近)。因而，晶圆W的各被加热区域中的升温的时间段内的累积热量一致，形成于晶圆W的图案的线宽一致。
在上述的实施方式中，在将晶圆W载置于热板23之后的升温期内各加热模块2和各被加热区域之间的晶圆W达到基准温度为止的所需时间一致，升温过度期的温度推移曲线的升温曲线一致。因此，在各被加热区域中，温度推移曲线一致，在晶圆W的面内和加热模块2之间，升温过度期内的累积热量一致，因此晶圆W的图案的线宽一致。因而，无论是在晶圆W的面内，还是在被互不相同的加热模块2进行处理后的晶圆W之间，都能够进行均匀性良好的加热处理。
另外，本发明的加热装置不限于PEB，也可以是曝光前加热模块等加热装置。
在此，在基准温度过低的情况下，存在加上校正值的时间变短而达到基准温度以后的温度曲线的一致的程度变低的担忧。另外，当基准温度过于接近目标温度时，每单位时间的温度变化变少，在求出达到基准温度为止的所需时间时，达到时间的误差变大，即使在使达到基准温度的时刻一致的情况下，升温曲线也难以一致。因此，当将目标温度设为T1(℃)、将紧挨着载置于热板23之前的晶圆W的温度设为T2(℃)时，基准温度优选为{T2+(T1-T2)×0.6}～{T2+(T1-T2)×0.99}。
另外，关于校正值，也可以代替使达到基准温度的时间一致的方式，而设定为使晶圆W的升温的时间段内的累积热量一致。
[第二实施方式]
另外，相比于第一实施方式中所说明的加热装置而言，本发明也可以设为，在一个加热模块2中使各被加热区域的加热处理时的累积热量一致。并且，也可以构成为在多个加热模块2之间使这种方法一致且使这种加热模块一致的基板处理装置。对这种第二实施方式所涉及的基板处理装置中使用的多个加热模块2进行说明。图10示出加热模块2中应用的调温器56的控制系统。该调温器56的控制系统与图5所示的第一实施方式中示出的加热模块2中应用的调温器56同样地，在各温度控制部5-1～5-11中，利用第一加法部53将目标值与校正值相加。而且，构成为：利用偏移用加法部57将从第一加法部53输出的输出值与从控制器6输出的偏移值相加，将与设定温度对应的该相加所得到的值输出到第二加法部54。在图5中，记载了第一加法部53和偏移用加法部57，但也可以使用一个加法部来将目标值、校正值以及偏移值相加。
关于从控制器6向温度控制部5发送的偏移值，是按每个通道单独设定的。该偏移值能够还称作校正值，但为了避免与上述的校正值之间混淆而将用语区分开。另外，每隔对晶圆W进行加热处理的时间段内的规定区间(时间区间)Δt设定该偏移值，详细内容在后面叙述。也就是说，在对晶圆W的加热处理中，向各通道的温度控制部5发送的偏移值随时间发生变化。
另外，如图11所示，控制器6除了具备分别与总线61连接的CPU 62、存储器(存储部)63、输入部64、温度推移曲线获取部65以及校正值生成部66以外，还具备累积热量计算部69、第一偏移值计算部67以及第二偏移值计算部68。
CPU 62除了进行用于执行上述的第一实施方式所示的热板23的调整工序的过程的各种运算以外，还进行用于执行后述的热板23的调整工序的过程的各种运算。另外，存储器63中存储向上述的温度控制部5发送的按每个加热器3且每隔时间区间设定的偏移值。累积热量计算部69、第一偏移值计算部67、第二偏移值计算部68与温度推移曲线获取部65和校正值生成部66同样地分别由例如计算机程序构成，被嵌入了步骤群，以能够执行后述的过程。
接着，参照图12的流程图来说明一个加热模块2的热板的调整工序。装置的用户如图6中所说明的那样将调整用晶圆W1载置于热板23上，例如针对1ch～11ch的加热器3分别进行步骤输入，基于来自调整用晶圆W1的各温度传感器的输出来获取1ch～11ch的温度推移曲线。用户根据所获取到的温度推移曲线来计算构成保存在温度控制部5的调节部55中的传递函数的时间常数、增益等适当的参数来设定该传递函数，以在对晶圆W进行加热处理时，在进行处理的时间段内每隔规定的时间间隔观察时，通道之间的温度一致(步骤S1)。进行补充，在进行加热处理的时间段内，例如，以使晶圆W升温的中途的成为规定温度(例如45℃)的时刻和该时刻以后的每规定时间的晶圆W的温度在通道之间成为一致的方式设定传递函数。
然后，将对晶圆W进行加热处理时的该晶圆W的工艺温度设为目标值、将偏移值设为0的内容分别从控制器6输入到各通道的温度控制部5，在各加热器3的温度上升且该加热器3的发热量成为稳定的状态之后，与对晶圆W进行加热处理的情况同样地将调整用晶圆W1载置于热板23来进行加热，获取1ch～11ch的温度推移曲线。作为一例，图13示出1ch的温度推移曲线的曲线图。曲线图的横轴表示从将调整用晶圆W1载置于热板23开始进行加热起经过的时间。曲线图的纵轴表示由调整用晶圆W1的温度传感器检测的温度。
关于1ch～11ch的温度推移曲线，例如，将从开始对调整用晶圆W1进行加热起经过规定时间之后晶圆W的温度变为朝向工艺温度升温中途的规定温度的时刻、例如成为55℃的时刻设为t0，从该时刻t0(第一时间点)起每隔区间Δt设定时刻t1、t2、t3、…、tn(n＝整数)。时刻t0～时刻tn的各个时刻在1ch～11ch的温度推移曲线之间彼此一致。作为第二时间点的时刻tn在温度推移曲线中为晶圆W达到工艺温度后的时间点，例如是为了使晶圆W降温而利用升降销将晶圆W从热板23抬起并结束加热处理的时刻。像这样晶圆W从热板23上升的时间点为从热板23搬出晶圆W的时间点。关于上述的区间Δt，将时刻t0～时刻t1之间设为区间Δt1，将时刻t1～时刻t2之间设为区间Δt2，将时刻t2～时刻t3之间设为区间Δt3，将时刻t3～时刻t4之间设为区间Δt4、…、将时刻tn-1～时刻tn设为区间Δtn。然后，针对1ch～11ch的各温度推移曲线分别计算每个区间Δt内的累积热量(步骤S2)。
针对一个通道中的区间Δtd(d为任意的数)内的累积热量，示出具体的计算方法。关于该累积热量，作为例如图13所示那样制作出温度推移曲线的曲线图所得到的累积热量，能够将其设为被区间Δtd内表示时刻t0的温度的线段和温度推移曲线的曲线包围的区域的面积来进行获取。在图13中，作为一例，对与Δt3的累积热量对应的区域标付斜线来表示。
接着，按每个区间Δt计算1ch～11ch的累积热量的平均值，该平均值被设定为计算出该平均值的区间Δt内的累积热量的基准值(步骤S3)。也就是说，在该步骤S3中，分别计算区间Δt1内的1ch～11ch的累积热量的平均值、区间Δt2内的1ch～11ch的累积热量的平均值、…、区间Δtn内的1ch～11ch的累积热量的平均值。
然后，按每个通道运算区间Δt内的累积热量与该区间Δt内的累积热量的基准值之差，计算与该运算值对应的值来作为各通道的该区间Δt的偏移值。当具体地进行说明时，例如，在区间Δt1，1ch的累积热量为X1，2ch的累积热量为X2，当将区间Δt1的基准值设为Y时，运算X1-Y、X2-Y。然后，将与X1-Y对应的值设为在区间Δt1内对1ch的温度控制部5输出的偏移值，将与X2-Y对应的值设为在区间Δt1内对2ch的温度控制部5输出的偏移值。像这样每隔区间Δt且按各通道设定偏移值，制作将各通道序号、区间Δt的序号以及偏移值相互对应起来的表，并将该表存储于控制器6的存储器63(步骤S4)。
该步骤S4中获取的偏移值是用于在对晶圆W进行加热处理时每隔区间Δt使被1ch～11ch的加热器3加热的各区域的累积热量大致一致的偏移值，为了与后面的步骤中获取的偏移值之间加以区分，记载为第一调整用偏移值。以下的步骤是用于使用第一调整用偏移值来进一步高精度地使每个区间Δt内的累积热量在各通道之间成为一致的偏移值的步骤。
在获取该第一调整用偏移值之后，与上述的步骤S2同样地将调整用晶圆W1载置于加热器3的发热量稳定的热板23来进行加热，获取1ch～11ch的温度推移曲线来计算每个通道且每个区间Δt内的累积热量。但是，在对该调整用晶圆W1进行加热时，使用步骤S4中获取到的第一调整用偏移值。也就是说，每隔区间Δt针对各通道设定的第一调整用偏移值从控制器6的存储器63读出后发送到各通道的温度控制部5，按每个通道且按每个区间Δt控制加热器3的输出，来对调整用晶圆W1进行加热。
然后，根据所获取到的各累积热量，与上述的步骤S3同样地按每个区间Δt计算1ch～11ch的累积热量的平均值来作为基准值。接着，与步骤S4同样地按每个通道运算区间Δt内的累积热量与该区间Δt内的累积热量的基准值之差，计算与该运算值对应的值来作为各通道的该区间Δt的偏移值(为了方便，记载为第二调整用偏移值)。然后，例如图14所示那样，制作将各通道序号、区间Δt的序号以及第二调整用偏移值对应起来的表，将该表存储于控制器6的存储器63(步骤S5)。也就是说，步骤S4中获取到的第一调整用偏移值被更新为该步骤S5中计算出的第二调整用偏移值。
如上述那样，第二调整用偏移值是用于使在每个区间Δt内被1ch～11ch的加热器3加热的晶圆W的各区域的累积热量高精度地一致的偏移值，因而，通过使用第二调整用偏移值对晶圆W进行加热处理，能够均匀性高地对晶圆W进行加热。换言之，能够在晶圆W的面内以抗蚀图案的CD的均匀性高的方式进行加热处理。但是，如上述那样在单位块E3设置很多加热模块2，模块之间其特性可能存在差。以后的步骤是为了将该特性的差抵消从而能够在加热模块2之间均匀性高地对晶圆W进行加热处理而进行的步骤。换言之，是为了在各加热模块2中被处理的晶圆W之间使CD一致而进行的步骤。
在获取该第二调整用偏移值之后，与上述的步骤S4同样地对调整用晶圆W1进行加热，获取1ch～11ch的温度推移曲线。但是，在对该调整用晶圆W1进行加热时，使用步骤S5中获取到的第二调整用偏移值。然后，针对1ch～11ch的温度推移曲线，获取预先设定的时刻tm(0<m<n)至时刻tn的累积热量。作为一例，图15中示出1ch的温度推移曲线。而且，在该曲线中，对获取其面积来作为累积热量的区域标付斜线并以P0来表示。例如，时刻tm被设定为调整用晶圆W1的升温结束且温度稳定化的定时附近的时刻。
当像这样针对各通道分别获取时刻tm～时刻tn的累积热量时，例如，基于图16所示的曲线图来按各通道决定偏移值的校正量。该曲线图的纵轴表示时刻tm～时刻tn的累积热量，横轴表示偏移值的校正量。在该曲线图中，将时刻tm～时刻tn的累积热量为基准累积热量(5102)时的校正量设为0，根据所获取到的累积热量与基准累积热量之间的偏差来决定偏移值的校正量。也就是说，基于基准累积热量与所获取到的累积热量之差来决定偏移值的校正量。此外，通过后述的评价试验，确认了时刻tm～时刻tn的累积热量与图案的CD之间具有相关关系，因此能够通过预先进行实验来获取该曲线图那样的时刻tm～时刻tn的累积热量与偏移值的校正量之间的相关关系。
当像这样按各通道获取到偏移值的校正量时，将该校正量分别与例如Δt1～Δtn的各第二调整用偏移值相加。也就是说，针对一个通道获取到的校正量与该通道的Δt1～Δtn的各第二调整用偏移值相加。即，如图17所示那样更新图14的表中存储的各第二调整用偏移值。将像这样通过加上校正量进行校正后的第二调整用偏移值设为处理用偏移值(步骤S6)。
之后，与上述的步骤S5同样地对调整用晶圆W1进行加热，获取1ch～11ch的温度推移曲线。但是，在对该调整用晶圆W1进行加热时，使用步骤S6中获取到的处理用偏移值。然后，根据温度推移曲线按各通道获取时刻tm～时刻tn的累积热量，判定该累积热量是否收敛在允许范围内(步骤S7)。在判定为收敛在允许范围内的情况下，所设定的处理用偏移值为适当的偏移值，结束热板的调整工序。在判定为不适当的情况下，所设定的处理用偏移值为不适当的偏移值，例如从上述的任意的步骤起重新进行调整工序。
此外，在上述的工序中，由温度推移曲线获取部基于来自调整用晶圆W1的温度检测信号制作温度推移曲线。由累积热量计算部69进行基于温度推移曲线的各区间Δt内的累积热量的计算以及时刻tm～时刻tn的累积热量的计算。另外，由第一偏移值计算部67进行每个区间Δt的累积热量的平均值的计算以及每个区间Δt的各通道的累积热量相对于该平均值的偏差的计算。由第二偏移值计算部68根据上述的图16的曲线图计算处理用偏移值。
对一个加热模块2的热板23的调整工序进行了说明，但针对其它加热模块2的热板23也进行同样的调整工序。即，针对每个加热模块2设定处理用偏移值。为了在模块之间使累积热量一致，关于上述的步骤S6中使用的时刻tm～时刻tn的累积热量与偏移值的校正量之间的相关关系(图16的曲线图)，在各模块的热板的调整工序中使用相同的该相关关系。也就是说，作为用于求出校正量的基准累积热量(在图16中为5102)，在各模块的热板的调整工序中使用相同的值。
另外，关于在上述的步骤S1～S7和各加热模块2中使用的调整用晶圆W1，为了在晶圆W的面内且在晶圆W之间使累积热量一致，优选使用具有同样的温度特性的调整用晶圆W1。因而，例如，优选的是，在上述的步骤S1～S7中使用相同的调整用晶圆W1，且在各模块的热板的调整工序中使用相同的调整用晶圆W1。另外，调整用晶圆W1中的分别被ch1～ch11的加热器3加热的各区域的面积相同，材质也相同。因此，在上述的热板的调整工序中，将来自调整用晶圆W1的温度检测信号的数字值作为累积热量来进行处理。
在像这样利用进行调整后的加热模块2对晶圆W的加热处理中，除了代替调整用晶圆W1而对晶圆W进行加热以外，与上述的调整工序中的步骤S7的对调整用晶圆W1的加热同样地进行。也就是说，每隔区间Δt针对各通道设定的处理用偏移值从控制器6的存储器63的表中读出后发送到温度控制部5，按每个通道且按每个区间Δt控制加热器3的输出来对晶圆W进行加热。
另外，图18是从被进行上述的步骤S1～S7的调整工序后的一个加热模块2加热的调整用晶圆W1获取的任意的一个通道的温度推移曲线。如上述那样，调整用晶圆W1与晶圆W大致同样地构成，因此能够说是晶圆W的温度推移曲线。此外，如上述那样在通道之间每个区间Δt的累积热量一致，因此其它十个通道的温度推移曲线也与图15所示的温度推移曲线大致相同。图中，用P1表示与时刻t0～时刻tn的累积热量对应的区域。为了方便，将该区域P1设为累积热量P1。
图19是从被进行上述的步骤S1～S7的调整工序后的其它加热模块2加热的调整用晶圆W1获取的任意一个通道的温度推移曲线。图中，用P2表示与时刻t0～tn的累积热量对应的区域。为了方便，将该区域P2设为累积热量P2。如上述的那样，以使累积热量P1、P2相互一致的方式在各加热模块2中进行了偏移值的设定。更具体地说，例如，在将累积热量P1、P2的平均值设为基准累积热量时，优选将累积热量P1、P2分别收敛在基准累积热量的±0.5％以内，更优选的是收敛在±0.2％以内。此外，基准累积热量也可以是与P1、P2无关地预先设定的值。
通过上述的涂敷和显影装置1，针对进行PEB的多个加热模块2，使被进行加热处理的晶圆W中的与多个加热器3对应的被加热区域的加热处理时的累积热量在一个加热模块2中成为一致，且在多个加热模块2之间成为一致。因而，无论是在晶圆W的面内，还是在晶圆W之间，都能够进行均匀性良好的加热处理。
关于上述的涂敷和显影装置1的单位块E2，除了代替显影模块14而设置抗蚀剂涂敷模块以外，与单位块E3同样地构成。而且，在抗蚀剂涂敷模块中被涂敷抗蚀剂后的晶圆W被搬送到设置于单位块E2的很多加热模块中的一个加热模块中来进行加热处理，使所涂敷的抗蚀剂干燥来形成抗蚀膜。关于该单位块E2的很多加热模块，也通过进行上述的热板的调整工序，能够在晶圆W的面内和晶圆W之间均匀性高地形成抗蚀膜，从而能够在晶圆W的面内和晶圆W之间提高CD的均匀性。
因而，除如第一实施方式所示那样使用校正值来使各被加热区域的温度推移曲线的升温曲线一致以外，还能够通过利用偏移值使累积热量一致来更高精度地使晶圆W的面内的累积温度一致，从而能够进行均匀性良好的加热处理。
另外，关于单位块E1，除了代替抗蚀剂涂敷模块而设置形成防反射膜用的药液涂敷模块以外，也是与单位块E2同样的结构。该单位块E1的很多加热模块也同样地，也可以形成为进行热板的调整工序。
另外，在上述的调整工序中，在步骤S2以后的步骤中新获取偏移值。例如，执行上述的步骤S1，并且通过与步骤S2以后的步骤不同的方法已经设定了偏移值，以使每隔规定的时间观察时晶圆W升温而变为例如55℃的时刻以后的各时刻的温度在通道之间成为一致。在该情况下，在上述的步骤S2以后的步骤中，也可以计算已经设定的偏移值的增减量。另外，在上述的步骤S3、S5中，按每个Δt计算各通道的累积热量的平均值，并将该平均值设为基准值，但也可以将预先设定的值用作基准值。
另外，通过在加热模块2中针对一个通道的加热器3设置一个温度传感器4，来对该加热器3的发热量进行控制，但也可以是，针对一个通道的加热器3配置多个温度传感器4，例如基于该多个温度传感器4的输出的平均值来对加热器3的发热量进行控制。
为了在晶圆W的面内更高精度地使累积热量一致，也可以反复进行多次上述的步骤S5。具体地说，使用第一次的步骤S5中获取到的偏移值，来进行第二次的步骤S5，新获取偏移值。在进行第三次的步骤S5的情况下，使用在第二次的步骤S5中获取到的偏移值。像这样使用前一次的步骤S5中计算出的偏移值来进行下一次的步骤S5。
在上述的步骤S6中，在将调整用晶圆W1载置于热板23之后，按每个被加热区域求出从预先设定的时间点、例如达到工艺温度的时间点起至将该调整用晶圆W1从热板23搬出为止的累积热量。在此，“将调整用晶圆W1从热板23搬出为止”不限定于将调整用晶圆W1从热板23搬出的时间点，也可以是比该时间点稍微靠前的时间点，只要是能够实现累积热量的均匀化这样的目的的时间点即可，该时间点也包括在内。此外，累积热量均匀是指所述多个加热模块中的所述被加热区域的累积热量收敛在基准累积热量的±0.5％以内。
另外，关于步骤S7中的处理用偏移值是否适当的判定，不限定于获取并使用温度推移曲线。例如，对形成有曝光完成后的抗蚀膜的晶圆W进行加热，使该晶圆W显影来形成图案，测定该图案的CD。通过判定该CD是否适当，能够判定处理用偏移值是否适当。
评价试验
以下，对与本发明关联地进行的评价试验进行说明。
·评价试验1
利用第二实施方式所涉及的涂敷和显影装置1进行处理，来在多个晶圆W形成了抗蚀图案。在该处理中，在加热模块2中，针对每个晶圆W以使上述的时刻tm～时刻tn的累积热量互不相同的方式进行了处理。针对每个晶圆W测定抗蚀图案的CD来计算平均值，并调查了该平均值与累积热量之间的对应关系。
图20的特性图中的标记示出该评价试验1的结果，特性图的纵轴表示CD的平均值，横轴表示累积热量。根据标记获取近似直线，计算出决定系数R2为0.9894，确认出时刻tm～时刻tn与抗蚀图案的CD之间的相关性高。因而，可知能够通过如上述的步骤S6中所说明的那样根据累积热量对偏移值进行校正，来在加热模块2之间使CD一致。
·评价试验2
作为评价试验2-1，进行了第二实施方式中说明的热板23的调整工序。之后，利用进行调整后的热板23对调整用晶圆W1进行加热，获取温度推移曲线，来计算出各通道的时刻t0～时刻tn的累积热量。作为评价试验2-2，进行步骤S1，并且以每隔规定时间观察时晶圆W升温而变为规定温度的时刻以后的各时刻的温度在通道之间成为一致的方式设定了偏移值。也就是说，在评价试验2-2中，不进行像上述的热板23的调整工序那样的每隔区间Δt且针对各通道的累积热量的获取而设定了偏移值。在设定该偏移值之后，利用与评价试验2-1同样地进行设定后的热板23对调整用晶圆W1进行加热，并计算出各通道的时刻t0～时刻tn的累积热量。
图21、图22的特性图分别示出评价试验2-1、2-2的结果。各特性图的横轴表示通道序号，各特性图的纵轴表示累积热量。相比于评价试验2-2而言，在评价试验2-1中，抑制了通道之间的累积热量的偏差。因而，根据该评价试验2的结果能够推测，通过进行上述的热板23的调整工序，能够更大幅度地抑制晶圆W的面内的抗蚀图案的CD的偏差。
·评价试验3
作为评价试验3-1，与评价试验2-1同样地进行第二实施方式中说明的热板23的调整工序，并设定了偏移值。之后，利用进行调整后的热板23对调整用晶圆W1进行加热，获取温度推移曲线，根据该温度调整曲线来获取在时刻t0～时刻tn检测的温度的累积值。并且，使用该热板23来对抗蚀膜被曝光后的晶圆W进行PEB，之后，使抗蚀膜显影来形成抗蚀图案。然后，在晶圆W的面内各部测定图案的CD来计算出3σ。
作为评价试验3-2，与评价试验2-2同样地通过与第二实施方式中说明的方法不同的方法设定了偏移值。之后，与评价试验3-1同样地利用进行调整后的热板23对调整用晶圆W1进行加热，获取温度推移曲线，来获取在时刻t0～时刻tn检测的温度的累积值。另外，与评价试验3-1同样地使用该热板23来进行PEB，形成抗蚀图案，在晶圆W的面内各部测定图案的CD来计算出3σ。
图23、图24的特性图分别示出评价试验3-1、3-2的结果。特性图的横轴表示通道序号，特性图的纵轴表示温度的累积值。如根据各特性图明确可知的那样，相比于评价试验3-2而言，在评价试验3-1中，通道之间的检测温度的累积值的偏差小。因而，在评价试验3-1中，认为能够均匀性更高地对晶圆W面内进行加热。另外，关于3σ，在评价试验3-1中，为0.179nm，在评价试验3-2中，为0.321nm。因而，根据该3σ确认出，评价试验3-1更能够抑制CD的偏差。
·评价试验4
将使用第二实施方式所示出的涂敷和显影装置将第二实施方式所涉及的调整方法作为加热模块2的调整方法来进行的例子设为评价试验4-1。另外，将值设定为校正值、仅进行图12所示的流程图的例子设为评价试验4-2。在评价试验4-1和4-2中，分别进行了六个加热模块2的升温过度期内的累积热量的测定。表1示出该结果。
[表1]
Figure BDA0001562660710000221
如表1所示，在评价试验4-2中，加热模块2之间的升温过度期内的累积热量的差异为11℃·秒，但在评价试验4-1中，加热模块2之间的升温过度期内的累积热量的差异为2℃·秒。
根据该结果，可以说通过对各加热器3的设定温度进行校正使各被加热区域中的温度推移曲线一致，能够减小晶圆W升温期间的累积热量的差异。

Claims (5)

1.一种加热装置，将基板载置于载置台来进行加热，所述加热装置的特征在于，具备：
多个加热器，其被设置于所述载置台，所述多个加热器的发热量被彼此独立地控制；
温度检测部，其检测由各加热器加热的被加热区域的温度；以及
温度控制部，按各加热器设置所述温度控制部，
其中，所述温度控制部具备：
调节部，其运算设定温度与所述温度检测部的检测温度之间的偏差，并输出对加热器的供给电力的控制信号；
加法部，其将作为工艺温度的目标温度与校正值相加来得到所述设定温度；以及
校正值输出部，其输出所述校正值，
其中，所述校正值输出部构成为，输出规定了各经过时间的校正值的时间序列数据，使得在基板的温度推移曲线中的在向基板的工艺温度升温的中途的预先决定的基准时间点处的温度变为基准温度，其中，所述基板的温度推移曲线是表示在加热器的发热量稳定的状态下将基板载置于载置台后所述经过时间与温度之间的关系的曲线，
当将所述目标温度设为T1、将紧挨着将基板载置于载置台之前的温度设为T2时，所述基准温度是从{T2+(T1-T2)×0.6}～{T2+(T1-T2)×0.99}的范围选择出的温度。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，
所述被加热区域的累积热量相对于基准累积热量收敛在±0.5％以内。
3.一种加热装置，将基板载置于载置台来进行加热，所述加热装置的特征在于，具备：
多个加热器，其被设置于所述载置台，所述多个加热器的发热量被彼此独立地控制；
温度检测部，其检测由各加热器加热的被加热区域的温度；以及
温度控制部，按各加热器设置所述温度控制部，
其中，所述温度控制部具备：
调节部，其运算设定温度与所述温度检测部的检测温度之间的偏差，并输出对加热器的供给电力的控制信号；
加法部，其将作为工艺温度的目标温度与校正值相加来得到所述设定温度；以及
校正值输出部，其输出所述校正值，
其中，所述校正值输出部构成为，输出规定了各经过时间的校正值的时间序列数据，使得在基板的温度推移曲线中的在向基板的工艺温度升温的中途的预先决定的基准时间点处的温度变为基准温度，其中，所述基板的温度推移曲线是表示在加热器的发热量稳定的状态下将基板载置于载置台后所述经过时间与温度之间的关系的曲线，
其中，所述加热装置具备存储部，该存储部针对基板的与所述多个加热器中的各加热器对应的被加热区域，按将从预先决定的第一时间点至第二时间点为止的期间分割为多个而得到的多个时间区间中的每个时间区间来存储偏移值，
所述加法部构成为，将所述目标温度、校正值以及所述偏移值相加，
其中，所述第一时间点是在加热器的发热量稳定的状态下将基板载置于载置台之后的基板的温度推移曲线中的在向基板的工艺温度升温的中途的时间点，所述第二时间点是所述温度推移曲线中的基板达到处理温度之后的时间点，
所述偏移值被设定为，针对基板的与多个加热器中的各加热器对应的被加热区域，使从所述第一时间点至第二时间点为止的期间内的累积热量在被加热区域之间成为一致。
4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，
所述被加热区域的累积热量相对于基准累积热量收敛在±0.5％以内。
5.一种基板处理装置，具备一个或多个根据权利要求1～4中的任一项所述的将各个基板载置于载置台来进行加热的加热装置。
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