JP2005209970A - Heater of element to be coated with resist and method of monitoring the same - Google Patents

Heater of element to be coated with resist and method of monitoring the same Download PDF

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幸太郎 宮坂
Seiji Tanaka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heater to treat material coated with a resist which can detect rapidly the change of an atmosphere in a heating part to be treated when the material coated with the resist is heat treated, and to provide a method of monitoring the same. <P>SOLUTION: The heater of the material coated with the resist includes a heating unit 1a which disposes and heats a semiconductor wafer 4 coated with the resist in an interior, a purge pump 7 which ejects gas 8a around the heated semiconductor wafer 4 to the exterior of the heating unit 1a, a gas discharge flowmeter 11 for measuring the gas discharge flow rate of the gas 8a to be ejected, and a data logger 12 which outputs as data a measured value measured with the gas discharge flowmeter 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レジスト被塗布体の加熱装置およびそのモニタリング方法に関する。   The present invention relates to a heating apparatus for a resist coated body and a monitoring method thereof.

一般に、半導体装置の微細パターンは、レジスト被塗布体としての半導体ウェーハに、レジストを塗布し、露光、現像等の複数の処理工程を施すことで形成している。
近年、パターンの著しい微細化の中で、高感度レジストとして化学増幅型レジストが使用されている。この化学増幅型レジストを用いる場合には、露光後の化学反応を所定の時に停止させるために、半導体ウェーハに対して加熱処理を施している。
In general, a fine pattern of a semiconductor device is formed by applying a resist to a semiconductor wafer as a resist application body and performing a plurality of processing steps such as exposure and development.
In recent years, chemically amplified resists have been used as high-sensitivity resists in the remarkably miniaturization of patterns. When this chemically amplified resist is used, the semiconductor wafer is subjected to heat treatment in order to stop the chemical reaction after exposure at a predetermined time.

その加熱温度は、化学反応の進展具合を左右することから、パターン寸法(パターンの線幅)の精度も、この加熱温度に著しく左右される。図10に、レジスト塗布後の半導体ウェーハの加熱装置を示す。   Since the heating temperature affects the progress of the chemical reaction, the accuracy of the pattern dimensions (pattern line width) also depends significantly on the heating temperature. FIG. 10 shows a semiconductor wafer heating apparatus after resist coating.

図10に示すように、半導体ウェーハの加熱装置1は、半導体ウェーハ4を加熱する加熱部1aと、加熱部1a内の気体を加熱部1aの外へ排出するためのパージ用ポンプ7と、パージ用ポンプ7から送り込まれる気体8aの流量を入力値として計測するフローメーター8と、気体8aを濾過するためのフィルター9と、加熱部1a内から排出される気体8aの流量を調整するマニュアルダンパー10とを有する。なお、図10に示すように、パージ用ポンプ7、フローメーター8およびフィルター9は、加熱部1a内に気体8aを送り込む側に設けられており、マニュアルダンパー10は、加熱部1a内から気体8aを排出する側の排出管に設けられている。   As shown in FIG. 10, the semiconductor wafer heating apparatus 1 includes a heating unit 1a for heating the semiconductor wafer 4, a purge pump 7 for discharging the gas in the heating unit 1a out of the heating unit 1a, and a purge Flow meter 8 that measures the flow rate of gas 8a fed from pump 7 as an input value, filter 9 for filtering gas 8a, and manual damper 10 that adjusts the flow rate of gas 8a discharged from heating unit 1a And have. As shown in FIG. 10, the purge pump 7, the flow meter 8 and the filter 9 are provided on the side where the gas 8a is fed into the heating unit 1a, and the manual damper 10 is provided with the gas 8a from the heating unit 1a. Is provided in the discharge pipe on the side of discharging.

加熱部1aは、半導体ウェーハ4を加熱するための熱板2と、熱板2に設けられている複数の温度センサー3と、半導体ウェーハ4と熱板2とを非接触状態に保って、半導体ウェーハ4の裏面のパーティクルによる加熱処理の異常を防ぐガイドリング5と、熱板2および半導体ウェーハ4の周辺を密閉するための熱板カバー6とを有する。なお、熱板2と半導体ウェーハ4とは、例えば、0.1mmの間隔をあけて配置されている。   The heating unit 1a maintains a heat plate 2 for heating the semiconductor wafer 4, a plurality of temperature sensors 3 provided on the heat plate 2, and the semiconductor wafer 4 and the heat plate 2 in a non-contact state. A guide ring 5 for preventing abnormal heat treatment due to particles on the back surface of the wafer 4 and a hot plate cover 6 for sealing the periphery of the hot plate 2 and the semiconductor wafer 4 are provided. Note that the hot plate 2 and the semiconductor wafer 4 are arranged with an interval of 0.1 mm, for example.

このような構成の加熱装置1を用いて、半導体ウェーハ4に加熱処理を施して、露光後の化学反応を所定の時に停止させるためには、まず、ガイドリング5上に、レジストが塗布された半導体ウェーハ4を載置し、熱板カバー6を閉じた状態(図10に示す状態)で、温度センサー3にて熱板2の温度を監視しつつ、熱板2により半導体ウェーハ4に加熱処理(プロキシミティー加熱)を施す。   In order to heat-treat the semiconductor wafer 4 using the heating apparatus 1 having such a configuration and stop the chemical reaction after the exposure at a predetermined time, first, a resist is applied on the guide ring 5. While the semiconductor wafer 4 is placed and the hot plate cover 6 is closed (as shown in FIG. 10), the temperature of the hot plate 2 is monitored by the temperature sensor 3 and the semiconductor wafer 4 is heated by the hot plate 2. (Proximity heating).

このとき、パージ用ポンプ7により、加熱部1a内には、フローメーター8およびフィルター9を経た気体8aが送り込まれ、加熱部1a内の雰囲気およびレジスト反応生成物は、加熱部1a内からマニュアルダンパー10を経て外部に吸引排気される。   At this time, the purge pump 7 sends the gas 8a that has passed through the flow meter 8 and the filter 9 into the heating unit 1a, and the atmosphere and the resist reaction product in the heating unit 1a are supplied from the heating unit 1a to the manual damper. 10 is sucked and exhausted to the outside.

以上のようにして、レジスト塗布後の半導体ウェーハ4に加熱処理を施して、化学反応を所定の時に停止させるようにしている。
なお、例えば、特許文献1には、半導体ウェーハの周縁に排気口を設け、排気を、クリーンルーム内でのダウンフローの影響を考慮しつつ半導体ウェーハの上方側から下方側に向けて行うとともに、排出される気体が、半導体ウェーハと加熱板との隙間を通過しないようにする技術が記載されている。これにより、半導体ウェーハと加熱板との隙間の空気の揺らぎを防止して、半導体ウェーハの温度分布にばらつきが出ないようにし、レジスト膜厚の高精度均一化やパターン寸法の均一化を図っている。
特開平4−127516号公報
As described above, the semiconductor wafer 4 after the resist application is subjected to heat treatment, and the chemical reaction is stopped at a predetermined time.
For example, in Patent Document 1, an exhaust port is provided at the periphery of the semiconductor wafer, and the exhaust is performed from the upper side to the lower side of the semiconductor wafer while considering the influence of the downflow in the clean room. A technique for preventing the gas to pass through the gap between the semiconductor wafer and the heating plate is described. This prevents air fluctuations in the gap between the semiconductor wafer and the heating plate, prevents variations in the temperature distribution of the semiconductor wafer, and makes the resist film thickness highly uniform and the pattern dimensions uniform. Yes.
JP-A-4-127516

しかしながら、図10に示す加熱装置1は、排気側に排気流量を計測、監視するための装置が設けられていないので、排気管内におけるレジスト反応生成物の蓄積や、パージ用ポンプ7の異常等が発生した場合に、加熱部1a内の雰囲気の変動を迅速に検知することができなかった。   However, since the heating device 1 shown in FIG. 10 is not provided with a device for measuring and monitoring the exhaust flow rate on the exhaust side, accumulation of resist reaction products in the exhaust pipe, abnormality of the purge pump 7, etc. When it occurred, the change in the atmosphere in the heating unit 1a could not be detected quickly.

これにより、加熱部1a内の温度が変動して、図11に示すように現像後のパターン寸法の値が大きくバラつく、すなわち管理規格の範囲を超えてしまうことがあり、結果として、半導体装置の歩留まり低下を引き起こすことがあった。   As a result, the temperature in the heating unit 1a varies, and the value of the pattern dimension after development varies greatly as shown in FIG. 11, that is, exceeds the range of the management standard. As a result, the semiconductor device The yield may be reduced.

したがって、半導体装置の歩留まりの安定化や加熱部1aの安定稼動を図るためには、加熱部1aからの気体8aの排気流量を計測できる計測器およびその排気流量を常時、監視できるシステムが必要になる。例えば、加熱部1aからの排気流量を計測する計測器だけを組み込んでも、気体8aの排気流量の異常を迅速に検知することができないので、結果として、半導体装置の歩留まり低下を防止することができない。   Therefore, in order to stabilize the yield of the semiconductor device and to stably operate the heating unit 1a, a measuring instrument that can measure the exhaust flow rate of the gas 8a from the heating unit 1a and a system that can constantly monitor the exhaust flow rate are required. Become. For example, even if only a measuring instrument for measuring the exhaust flow rate from the heating unit 1a is incorporated, an abnormality in the exhaust flow rate of the gas 8a cannot be detected quickly, and as a result, the yield reduction of the semiconductor device cannot be prevented. .

そこで本発明はこのような問題を解決するもので、レジスト被塗布体に加熱処理を施す際に、処理を施す加熱部内の雰囲気の変動を迅速に検知することができるレジスト被塗布体の加熱装置およびそのモニタリング方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves such a problem, and when applying a heat treatment to a resist coated body, a resist coating body heating apparatus capable of quickly detecting a change in the atmosphere in the heating section to be treated. And to provide a monitoring method thereof.

上記課題を解決するために請求項1記載の発明は、レジストが塗布されたレジスト被塗布体を内部に配置して加熱する加熱手段と、加熱された前記レジスト被塗布体の周囲の気体を前記加熱手段の外部に排出する手段と、前記排出される気体の排気流量を計測する計測手段と、前記計測手段により計測した測定値をデータとして出力するデータ処理手段とを有するものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a resist coating object to which a resist is applied is placed inside and heated, and the gas around the heated resist application object is Means for discharging to the outside of the heating means, measuring means for measuring the exhaust flow rate of the exhausted gas, and data processing means for outputting the measurement value measured by the measuring means as data.

このような構成によると、データ処理手段が出力するデータに基づいて、気体の排気流量の状況を監視することができ、加熱手段の内部における雰囲気の変動を迅速に検知することができる。   According to such a configuration, the state of the gas exhaust flow rate can be monitored based on the data output from the data processing means, and the change in the atmosphere inside the heating means can be detected quickly.

請求項2記載の発明は請求項1記載のレジスト被塗布体の加熱装置において、データ処理手段が出力するデータに基づいて気体の排気流量の異常を判断する手段と、前記排気流量に異常がある場合に警報を出力する警報出力手段と、前記異常がある場合にレジスト被塗布体の加熱手段を停止する停止手段とを有するものである。   According to a second aspect of the present invention, in the apparatus for heating a resist coated body according to the first aspect, the means for determining an abnormality in the gas exhaust flow rate based on the data output by the data processing means, and the exhaust flow rate is abnormal In this case, there is provided an alarm output means for outputting an alarm and a stopping means for stopping the heating means for the resist coated body when the abnormality is present.

このような構成によれば、データ処理手段が出力するデータに基づいて気体の排気流量の異常を判断する手段と、前記排気流量に異常がある場合に警報を出力する警報出力手段とを有することにより、オペレータに対して異常を迅速に伝えることができ、加熱手段の内部における雰囲気の変動を迅速に検知することができる。また、排気流量に異常がある場合にレジスト被塗布体の加熱手段を停止する停止手段を有することにより、気体の排気流量に異常が生じている状況下で、レジスト被塗布体に加熱処理が施されることを防止することができる。   According to such a configuration, there is provided means for determining an abnormality in the gas exhaust flow rate based on data output from the data processing means, and an alarm output means for outputting an alarm when the exhaust flow rate is abnormal. Thus, it is possible to promptly notify the operator of the abnormality, and it is possible to quickly detect the change in the atmosphere inside the heating means. In addition, when there is an abnormality in the exhaust gas flow rate, there is a stop means for stopping the heating means for the resist application object, so that the resist application object is subjected to heat treatment in a situation where the gas exhaust flow rate is abnormal. Can be prevented.

請求項3記載の発明は請求項2記載のレジスト被塗布体の加熱装置において、排気流量があらかじめ設定されている異常許容範囲内の値である場合に前記排気流量を自動調整する排気流量調整手段を有するものである。   According to a third aspect of the present invention, in the heating apparatus for a resist coated body according to the second aspect, an exhaust flow rate adjusting means for automatically adjusting the exhaust flow rate when the exhaust flow rate is a value within a preset allowable abnormality range. It is what has.

このような構成によれば、排気流量があらかじめ設定されている異常許容範囲内の値である場合に前記排気流量を自動調整する排気流量調整手段を有することにより、気体の排気流量に異常がある場合に、排気流量調整手段により、異常がある排気流量を正常な排気流量に自動調整して、前記異常に迅速に対応することができる。したがって、気体の排気流量に異常が生じている状況下で、レジスト被塗布体に加熱処理が施されることを防止することができる。   According to such a configuration, there is an abnormality in the gas exhaust flow rate by including the exhaust flow rate adjusting means for automatically adjusting the exhaust flow rate when the exhaust flow rate is a value within a preset allowable abnormality range. In this case, the exhaust flow rate adjusting means can automatically adjust the abnormal exhaust flow rate to a normal exhaust flow rate, and can quickly cope with the abnormality. Therefore, it is possible to prevent the resist-coated body from being subjected to heat treatment under a situation where an abnormality occurs in the gas exhaust flow rate.

請求項4記載の発明は、請求項1記載のレジスト被塗布体の加熱装置において、データ処理手段が出力するデータに基づいて、加熱手段から排出される気体の排気流量の異常を判断し、前記排気流量に異常がある場合に警報を出力し、前記異常がある場合に前記加熱手段を停止するものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the resist coating object heating apparatus according to the first aspect, the abnormality of the exhaust flow rate of the gas discharged from the heating means is determined based on the data output from the data processing means, When the exhaust flow rate is abnormal, an alarm is output, and when the abnormality is present, the heating means is stopped.

このようにすると、請求項1記載のレジスト被塗布体の加熱装置において、データ処理手段が出力するデータに基づいて、加熱手段から排出される気体の排気流量の異常を判断し、前記排気流量に異常がある場合に警報を出力するので、加熱手段の内部における雰囲気の変動を迅速に検知することができるとともに、前記レジスト被塗布体のモニタリングを行うことができる。また、前記異常がある場合に前記加熱手段を停止することで、気体の排気流量に異常が生じている状況下で、前記レジスト被塗布体に加熱処理が施されることを防止することができる。   In this case, in the heating apparatus for the resist coated body according to claim 1, an abnormality in the exhaust flow rate of the gas discharged from the heating unit is determined based on the data output from the data processing unit, and the exhaust flow rate is set. Since an alarm is output when there is an abnormality, it is possible to quickly detect changes in the atmosphere inside the heating means, and to monitor the resist coated body. Further, by stopping the heating means when there is an abnormality, it is possible to prevent the resist coated body from being subjected to a heat treatment under a situation where an abnormality occurs in the gas exhaust flow rate. .

以上のように本発明によれば、排出される気体の排気流量を計測する計測手段と、前記計測手段により計測した測定値をデータとして出力するデータ処理手段とを有することにより、加熱手段の内部における雰囲気の変動を迅速に検知することができる。これにより、気体の排気流量に異常が生じた時には、迅速に対応することができ、レジスト被塗布体の歩留りを向上させることができる。   As described above, according to the present invention, the inside of the heating unit includes the measuring unit that measures the exhaust flow rate of the discharged gas and the data processing unit that outputs the measurement value measured by the measuring unit as data. It is possible to quickly detect changes in the atmosphere. Thereby, when abnormality arises in the exhaust flow volume of gas, it can respond quickly and can improve the yield of a resist coated body.

以下、本発明の実施の形態1〜3を、図1〜図9を参照しながら説明する。なお、図10を用いて説明したものと同様のものには、同じ符号を付すことで、その詳細な説明を省略する。
(実施の形態1)
実施の形態1においては、主に、加熱部1aから排出される気体8aの排気流量の監視に関しての説明を行う。
Hereinafter, Embodiments 1 to 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the thing similar to what was demonstrated using FIG. 10, and the detailed description is abbreviate | omitted.
(Embodiment 1)
In the first embodiment, the monitoring of the exhaust flow rate of the gas 8a discharged from the heating unit 1a will be mainly described.

レジスト被塗布体としての半導体ウェーハ4の加熱装置20は、図1に示すように、半導体ウェーハ4を内部に配置して加熱する加熱手段としての加熱部1aと、加熱部1a内における半導体ウェーハ4の周囲の気体を加熱部1a外へ排出する手段としてのパージ用ポンプ7と、気体8aの流量を計測するフローメーター8と、気体8aの濾過用のフィルター9と、排出される気体8aの流量を調整するマニュアルダンパー10と、マニュアルダンパー10よりも下流側に設けられて、排出される気体8aの排気流量を計測する計測手段としての排気流量計11と、排気流量計11により計測した測定値をデータとして出力するデータ処理手段としてのデータロガー12とを有する。なお、以下においては、排気流量計11により計測した測定値をアナログデータとして出力する場合を説明するが、測定値をデジタルデータとして出力してもよい。   As shown in FIG. 1, a heating device 20 for a semiconductor wafer 4 as a resist coated body includes a heating unit 1a as a heating unit that heats the semiconductor wafer 4 disposed therein, and the semiconductor wafer 4 in the heating unit 1a. A purge pump 7 as means for discharging the gas around the heating unit 1a, a flow meter 8 for measuring the flow rate of the gas 8a, a filter 9 for filtering the gas 8a, and a flow rate of the discharged gas 8a A manual damper 10 that adjusts the exhaust gas, an exhaust flow meter 11 that is provided downstream of the manual damper 10 and that measures the exhaust flow rate of the discharged gas 8a, and a measured value that is measured by the exhaust flow meter 11 And a data logger 12 as data processing means for outputting the data as data. In the following, a case where the measurement value measured by the exhaust flow meter 11 is output as analog data will be described, but the measurement value may be output as digital data.

このような構成において、前の工程のレジスト塗布装置(図示は省略)にてレジストが塗布され、さらに露光処理が施された状態の半導体ウェーハ4が、加熱装置20における加熱部1a内に搬送される。   In such a configuration, the semiconductor wafer 4 in a state where a resist is applied by a resist coating apparatus (not shown) in the previous step and further subjected to an exposure process is conveyed into the heating unit 1a in the heating apparatus 20. The

搬送された半導体ウェーハ4をガイドリング5上に載置し、図1に示す状態のように、熱板カバー6を閉じて熱板2および半導体ウェーハ4の周辺を密閉する。そして、温度センサー3にて熱板2の温度を監視しつつ、半導体ウェーハ4に加熱処理(プロキシミティー加熱)を施す。   The transferred semiconductor wafer 4 is placed on the guide ring 5, and the hot plate cover 6 is closed to seal the periphery of the hot plate 2 and the semiconductor wafer 4 as shown in FIG. The semiconductor wafer 4 is subjected to heat treatment (proximity heating) while the temperature sensor 3 monitors the temperature of the hot plate 2.

加熱処理を開始すると、パージ用ポンプ7により、加熱部1a内に気体8aを送り込み、半導体ウェーハ4の周囲の気体8aおよびレジスト反応生成物を、加熱部1a内からマニュアルダンパー10を経て外部に吸引排気する。   When the heat treatment is started, a gas 8a is sent into the heating unit 1a by the purge pump 7, and the gas 8a and the resist reaction product around the semiconductor wafer 4 are sucked outside from the heating unit 1a through the manual damper 10. Exhaust.

このとき、マニュアルダンパー10を経て外部に排出される気体8aの排気流量を排気流量計11にて計測し、計測した結果をアナログデータとして出力し、データロガー12に取り込ませ、データロガー12からデータとして出力する。この計測のデータは、例えば、図2に示すような、縦軸を排気流量〔l/min.〕、横軸を日数とするグラフとして表す。そして、この結果に基づいて、加熱装置20における気体8aの排気流量の監視および把握を行う(詳細は後述する)。   At this time, the exhaust flow rate of the gas 8 a discharged to the outside through the manual damper 10 is measured by the exhaust flow meter 11, and the measurement result is output as analog data and is taken into the data logger 12. Output as. For example, the measurement data includes the exhaust flow rate [l / min. ], And the horizontal axis represents the number of days. Based on this result, the exhaust flow rate of the gas 8a in the heating device 20 is monitored and grasped (details will be described later).

ここで、加熱処理が施されている半導体ウェーハ4の温度が気体8aの排気流量にどの程度依存するのかを図3および図5を用いて説明する。また、半導体装置のパターン寸法が気体8aの排気流量にどの程度依存するのかを図4を用いて説明する。   Here, how much the temperature of the semiconductor wafer 4 subjected to the heat treatment depends on the exhaust flow rate of the gas 8a will be described with reference to FIGS. The extent to which the pattern size of the semiconductor device depends on the exhaust flow rate of the gas 8a will be described with reference to FIG.

図3には、排気流量〔l/min.〕と半導体ウェーハ4の温度〔℃〕との関係を示しており、このときの加熱部1aの設定温度は110〔℃〕、設定排気流量は2〔l/min.〕である。図3において、定常時の半導体ウェーハ4の平均温度は110〔℃〕、排気流量は2〔l/min.〕であるのに対し、排気流量が2〔l/min.〕よりも低下した場合には、加熱部1a内から外部への排気が不十分になるため、加熱部1a内の温度が上昇する傾向となり、排気流量が0〔l/min.〕となると、半導体ウェーハ4の平均温度は、定常時よりも0.4〔℃〕高い、110.4〔℃〕となる。   FIG. 3 shows the exhaust flow rate [l / min. ] And the temperature [° C.] of the semiconductor wafer 4 at this time, the set temperature of the heating unit 1a is 110 [° C.], and the set exhaust flow rate is 2 [l / min. ]. In FIG. 3, the average temperature of the semiconductor wafer 4 in a steady state is 110 [° C.], and the exhaust flow rate is 2 [l / min. The exhaust flow rate is 2 [l / min. ], The exhaust from the inside of the heating part 1a to the outside becomes insufficient, so the temperature in the heating part 1a tends to rise, and the exhaust flow rate is 0 [l / min. ], The average temperature of the semiconductor wafer 4 is 110.4 [° C.], which is 0.4 [° C.] higher than that in the steady state.

また、排気流量が8〔l/min.〕と増大した場合には、加熱部1a内から外部への排気が過剰になり加熱部1a内の温度が下降するので、このときの半導体ウェーハ4の平均温度は、定常時よりも3.5〔℃〕低い、106.5〔℃〕となる。   The exhaust flow rate is 8 [l / min. ], The exhaust from the inside of the heating part 1a to the outside becomes excessive and the temperature inside the heating part 1a falls, so the average temperature of the semiconductor wafer 4 at this time is 3.5 than that in the steady state. [C] is low, 106.5 [C].

上記のように、半導体ウェーハ4の温度は気体8aの排気流量に大きく依存する。微細パターン処理で使用される化学増幅型レジストを用いる場合は、パターン寸法が加熱温度に大きく依存するため、結果として、パターン寸法が排気流量に大きく依存することになる。これを図4に示す。   As described above, the temperature of the semiconductor wafer 4 greatly depends on the exhaust flow rate of the gas 8a. When using a chemically amplified resist used in fine pattern processing, the pattern dimension greatly depends on the heating temperature. As a result, the pattern dimension greatly depends on the exhaust gas flow rate. This is shown in FIG.

図4には、排気流量〔l/min.〕とパターン寸法〔μm〕との関係を示しており、定常時の排気流量は2〔l/min.〕、パターン寸法の平均値は0.172〔μm〕、パターン寸法のレンジ(寸法差)は10〔nm〕である。これに対し、排気流量が0〔l/min.〕の場合のパターン寸法の平均値は0.170〔μm〕で、パターン寸法のレンジは18〔nm〕であり、パターン寸法の平均値は定常時と比べて0.002〔μm〕も細くなっており、またパターン寸法のレンジも8〔nm〕も大きくなっている。また、排気流量が8〔l/min.〕の場合のパターン寸法の平均値は0.236〔μm〕で、パターン寸法のレンジは30〔nm〕であり、パターン寸法の平均値は定常時と比べて0.074〔μm〕も太くなっており、またパターン寸法のレンジも20〔nm〕も大きくなっている。このように、パターン寸法は気体8aの排気流量に大きく依存している。   FIG. 4 shows the exhaust flow rate [l / min. ] And the pattern dimension [μm], and the exhaust flow rate at steady state is 2 [l / min. The average value of the pattern dimensions is 0.172 [μm], and the pattern dimension range (dimension difference) is 10 [nm]. In contrast, the exhaust flow rate is 0 [l / min. ], The average value of the pattern dimension is 0.170 [μm], the range of the pattern dimension is 18 [nm], and the average value of the pattern dimension is 0.002 [μm] thinner than that in the normal state. In addition, the range of the pattern dimension is as large as 8 [nm]. The exhaust flow rate is 8 [l / min. ], The average value of the pattern dimension is 0.236 [μm], the range of the pattern dimension is 30 [nm], and the average value of the pattern dimension is 0.074 [μm] thicker than in the normal state. In addition, the range of the pattern dimension is as large as 20 [nm]. Thus, the pattern dimension greatly depends on the exhaust flow rate of the gas 8a.

なお、図5には、図3のときと同じ設定条件での、排気流量別の、加熱時間〔s〕と半導体ウェーハ4の温度〔℃〕との関係を示している。図5に示すように、例えば、排気流量が0〔l/min.〕のときの半導体ウェーハ4の温度と、2〔l/min.〕のとき半導体ウェーハ4の温度とを比較すると、両者のウェーハ温度プロファイルが異なっているため、例えば、20秒におけるウェーハ温度は、0〔l/min.〕のときで107.5〔℃〕、2〔l/min.〕のときで107.0〔℃〕となっている。この両者の温度差である0.5〔℃〕が、図4に示したようなパターン寸法の差を発生させている。   FIG. 5 shows the relationship between the heating time [s] and the temperature [° C.] of the semiconductor wafer 4 for each exhaust flow rate under the same setting conditions as in FIG. As shown in FIG. 5, for example, the exhaust flow rate is 0 [l / min. ] Of the semiconductor wafer 4 at the time of 2 [l / min. ], Since the wafer temperature profiles of the two are different, the wafer temperature at 20 seconds is 0 [l / min. ] At 107.5 [° C.], 2 [l / min. ] Is 107.0 [° C.]. A temperature difference of 0.5 [° C.] between the two causes a difference in pattern dimensions as shown in FIG.

以上のように、加熱処理が施されている半導体ウェーハ4の温度、および半導体装置のパターン寸法は、気体8aの排気流量に大きく依存するので、気体8aの排気流量に異常が発生した場合には迅速に対応することが重要となる。   As described above, the temperature of the semiconductor wafer 4 subjected to the heat treatment and the pattern size of the semiconductor device greatly depend on the exhaust flow rate of the gas 8a. It is important to respond quickly.

したがって、図2に示す例のように結果を出力する場合、測定開始より25日目に排気流量の低下を確認でき、測定開始より26日目には排気流量が0〔l/min.〕であることを確認できるので、このときに、速やかに加熱部1aを停止させ、応急処置としてマニュアルダンパー10により、排気流量を、加熱部1aの設定値である2〔l/min.〕になるように調整する。   Therefore, when outputting the results as in the example shown in FIG. 2, a decrease in the exhaust flow rate can be confirmed on the 25th day from the start of measurement, and the exhaust flow rate is 0 [l / min. Therefore, at this time, the heating unit 1a is immediately stopped, and as an emergency measure, the exhaust flow rate is set to 2 [l / min. ] To adjust.

このように、排気流量計11およびデータロガー12を設けることで、気体8aの排気流量の状況をリアルタイムで監視、把握することができ、加熱部1a内の雰囲気の変動を迅速に検知することができる。したがって、気体8aの排気流量に異常が生じた時には、迅速に対応することができるので、気体8aの排気流量に異常が生じている状況下で、半導体ウェーハ4に加熱処理が施されることを防止することができ、半導体ウェーハ4の歩留りを向上させることができる。   As described above, by providing the exhaust flow meter 11 and the data logger 12, the state of the exhaust flow rate of the gas 8a can be monitored and grasped in real time, and the change in the atmosphere in the heating unit 1a can be detected quickly. it can. Therefore, when an abnormality occurs in the exhaust flow rate of the gas 8a, it is possible to respond quickly, so that heat treatment is performed on the semiconductor wafer 4 under a situation where an abnormality occurs in the exhaust flow rate of the gas 8a. The yield of the semiconductor wafer 4 can be improved.

また、図3、図5に示したような、排気流量とウェーハ温度との関係、図4に示したような、排気流量とパターン寸法との関係をあらかじめ把握していれば、気体8aの排気流量の状況を監視、把握することで、半導体ウェーハ4の温度の変動状況やパターン寸法の変動状況を容易に把握することができ、半導体ウェーハ4の温度やパターン寸法をリアルタイムで管理することができる。
(実施の形態2)
実施の形態2においては、主に、加熱装置30の排気流量の異常時における、警報の出力および加熱部1aの停止に関しての説明を行う。なお、図1を用いて説明したものと同様のものには、同じ符号を付すことで、その詳細な説明を省略する。
Further, if the relationship between the exhaust flow rate and the wafer temperature as shown in FIGS. 3 and 5 and the relationship between the exhaust flow rate and the pattern dimensions as shown in FIG. By monitoring and grasping the flow rate state, it is possible to easily grasp the fluctuation state of the temperature of the semiconductor wafer 4 and the fluctuation state of the pattern dimension, and manage the temperature and pattern dimension of the semiconductor wafer 4 in real time. .
(Embodiment 2)
In the second embodiment, an explanation will be given mainly on alarm output and stopping of the heating unit 1a when the exhaust flow rate of the heating device 30 is abnormal. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the thing similar to what was demonstrated using FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

実施の形態2において説明する加熱装置30は、図6に示すように、図1に示した加熱装置20の構成に加えて、データロガー12に接続されて、データロガー12から送られる排気流量の値の異常を判断する手段としてのコントローラー13と、コントローラー13に接続されて、排気流量に異常がある場合に警報を出力する警報出力手段としてのモニター14と、加熱部1aに電気的に接続されて、この加熱部1aの稼動を停止させる停止手段としてのインターロック(図示は省略)とを有する。   As shown in FIG. 6, the heating device 30 described in the second embodiment is connected to the data logger 12 in addition to the configuration of the heating device 20 shown in FIG. 1, and has an exhaust flow rate sent from the data logger 12. It is electrically connected to the controller 13 as a means for judging an abnormality of the value, a monitor 14 as an alarm output means connected to the controller 13 for outputting an alarm when the exhaust flow rate is abnormal, and the heating unit 1a. And an interlock (not shown) as a stopping means for stopping the operation of the heating unit 1a.

このような構成において、実施の形態1と同様に、半導体ウェーハ4が加熱部1a内に搬入され、加熱処理が開始される。なお、本実施の形態2においては、加熱部1aの排気流量の設定値を2〔l/min.〕としている。   In such a configuration, as in the first embodiment, the semiconductor wafer 4 is carried into the heating unit 1a and the heat treatment is started. In the second embodiment, the set value of the exhaust flow rate of the heating unit 1a is set to 2 [l / min. ].

ここで、半導体ウェーハ4に対して加熱処理が開始されてからの加熱装置30の稼動状況を図6および図7を参照しながら説明する。
図6および図7に示すように、まず、ステップ1として、半導体ウェーハ4の加熱処理を実行し、半導体ウェーハ4の周囲の気体8aおよびレジスト反応生成物を、加熱部1a内からマニュアルダンパー10を経て外部に吸引排気する。このとき、排気流量計11にて排気流量の測定を、例えば1秒ごとに行う。
Here, the operation state of the heating apparatus 30 after the heat treatment for the semiconductor wafer 4 is started will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, first, as step 1, the semiconductor wafer 4 is heated, and the gas 8a and the resist reaction product around the semiconductor wafer 4 are removed from the heating unit 1a through the manual damper 10. After that, it is sucked and exhausted to the outside. At this time, the exhaust flow meter 11 measures the exhaust flow rate, for example, every second.

次に、ステップ2として、排気流量計11にて測定した排気流量の1秒ごとのデータ(以下、測定値Fと記す)をデータロガー12により出力してコントローラー13に送る。
次に、ステップ3として、データロガー12から送られた排気流量の測定値Fの値に異常がないかを判断する。このとき、既に述べたように、本実施の形態2においては、加熱部1aにおける排気流量の設定値を2〔l/min.〕としているので、コントローラー13においては、測定値Fが例えば、F=1〔l/min.〕〜3〔l/min.〕の許容範囲内の値であるのか否かを判断し、測定値Fに異常があるのかを判断する。
Next, as step 2, the exhaust flow rate data measured by the exhaust flow meter 11 per second (hereinafter referred to as measured value F) is output by the data logger 12 and sent to the controller 13.
Next, as step 3, it is determined whether or not there is an abnormality in the measured value F of the exhaust flow rate sent from the data logger 12. At this time, as already described, in the second embodiment, the set value of the exhaust gas flow rate in the heating section 1a is set to 2 [l / min. ], The measured value F is, for example, F = 1 [l / min. ] To 3 [l / min. ], It is determined whether or not the measured value F is abnormal.

測定値Fが、F=1〔l/min.〕〜3〔l/min.〕を満たせば、測定値Fが正常の値であるとして、ステップ4に進んで加熱処理を継続し、ステップ5として加熱処理を終了するのか否かを判断する。このとき、半導体ウェーハ4が所望の程度にまで加熱されていれば加熱処理を終了し、所望の程度にまで加熱されていなければ、ステップ1に戻り、加熱処理の実行(この場合は継続)を行う。   The measured value F is F = 1 [l / min. ] To 3 [l / min. ], It is determined that the measured value F is a normal value, the process proceeds to step 4 to continue the heat treatment, and in step 5 it is determined whether or not to end the heat treatment. At this time, if the semiconductor wafer 4 is heated to a desired level, the heating process is terminated, and if not heated to a desired level, the process returns to step 1 to execute the heating process (continuation in this case). Do.

なお、ステップ3において、測定値Fが、F=1〔l/min.〕〜3〔l/min.〕を満たしていなければ、測定値Fが異常であるとしてステップ6に進み、モニター14により警報を出力する。そして、ステップ7に進む。   In step 3, the measured value F is F = 1 [l / min. ] To 3 [l / min. If the measured value F is not satisfied, the process proceeds to step 6 and an alarm is output from the monitor 14. Then, the process proceeds to Step 7.

ステップ7において、測定値Fが深刻な異常であるのか否かを判断する。この判断の基準としては、あらかじめ異常許容範囲が設定されており、測定値Fが異常許容範囲内の数値であるのか否かを判断する。この場合、加熱部1aにおける排気流量の設定値が2〔l/min.〕であるので、異常許容範囲としては、例えば、0.5〔l/min.〕〜4〔l/min.〕の値が設定されている。したがって、ステップ7においては、測定値Fが、F=0.5〔l/min.〕〜4〔l/min.〕を満たすのか否かを判断する。   In step 7, it is determined whether or not the measured value F is a serious abnormality. As a criterion for this determination, an abnormal tolerance range is set in advance, and it is determined whether or not the measured value F is a numerical value within the abnormal tolerance range. In this case, the set value of the exhaust gas flow rate in the heating unit 1a is 2 [l / min. Therefore, for example, 0.5 [l / min. ] To 4 [l / min. ] Value is set. Therefore, in step 7, the measured value F is F = 0.5 [l / min. ] To 4 [l / min. ] Is satisfied.

測定値Fがこの条件を満たせば、測定値Fが異常許容範囲内の値であるとしてステップ4に進み、上述したステップ4以降の処理を行う。測定値Fがこの条件を満たさなければ、測定値Fが異常許容範囲外の値であるとして、インターロックを作動させて、加熱部1aの稼動を停止させる。   If the measured value F satisfies this condition, it is determined that the measured value F is within the allowable error range, and the process proceeds to step 4 to perform the processes after step 4 described above. If the measured value F does not satisfy this condition, the interlock is activated to stop the operation of the heating unit 1a, assuming that the measured value F is outside the allowable error range.

以上のように、測定値Fに異常があるとされた場合に、モニター14により警報を出力することにより、オペレータに対し、気体8aの排気流量に異常があることを迅速に伝えることができるので、加熱部1a内の雰囲気の変動を迅速に検知することができ、異常に対する迅速な対応を行うことができる。これにより、半導体ウェーハ4の温度が高くなりすぎたり、低くなりすぎたりすることを抑制することができる。また、気体8aの排気流量があらかじめ設定されている異常許容範囲内の値でない場合に、インターロックにより加熱部1aを停止させることにより、気体8aの排気流量に異常が生じている状況下で、半導体ウェーハ4に加熱処理が施されることを防止することができる。したがって、半導体ウェーハ4の歩留りの向上を図ることができる。   As described above, when it is determined that the measured value F is abnormal, an alarm is output from the monitor 14 so that the operator can be quickly notified that the exhaust flow rate of the gas 8a is abnormal. And the fluctuation | variation of the atmosphere in the heating part 1a can be detected rapidly, and a quick response with respect to abnormality can be performed. Thereby, it can suppress that the temperature of the semiconductor wafer 4 becomes too high, or becomes too low. In addition, when the exhaust flow rate of the gas 8a is not a value within a preset allowable tolerance range, the heating unit 1a is stopped by an interlock, thereby causing an abnormality in the exhaust flow rate of the gas 8a. It is possible to prevent the semiconductor wafer 4 from being subjected to heat treatment. Therefore, the yield of the semiconductor wafer 4 can be improved.

なお、上記においては、気体8aの排気流量が異常許容範囲内の値でない場合に、インターロックにより加熱部1aを停止させる場合を説明しているが、これに限らず、測定値Fが、F=1〔l/min.〕〜3〔l/min.〕を満たしていなければ、インターロックを作動させて、加熱部1aを停止させてもよい。   In the above description, the case where the heating unit 1a is stopped by the interlock when the exhaust flow rate of the gas 8a is not within the abnormal allowable range is described. However, the present invention is not limited to this, and the measured value F is F = 1 [l / min. ] To 3 [l / min. ] May not be satisfied, an interlock may be actuated to stop the heating unit 1a.

(実施の形態3)
実施の形態3においては、主に、加熱装置40の排気流量の異常時において、排気流量を自動で調整することに関しての説明を行う。なお、図6を用いて説明したものと同様のものには、同じ符号を付すことで、その詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, description will be made mainly on automatically adjusting the exhaust flow rate when the exhaust flow rate of the heating device 40 is abnormal. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the thing similar to what was demonstrated using FIG. 6, and the detailed description is abbreviate | omitted.

実施の形態3において説明する加熱装置40は、図8に示すように、図6に示した加熱装置30におけるマニュアルダンパー10に換えて、排気流量調整手段としての自動調整弁15を設け、かつ、この自動調整弁15とコントローラー13とを電気的に接続した構成とされている。なお、その他の箇所は、図6に示した加熱装置30と同様の構成である。   As shown in FIG. 8, the heating device 40 described in the third embodiment is provided with an automatic adjustment valve 15 as an exhaust flow rate adjusting means instead of the manual damper 10 in the heating device 30 shown in FIG. 6, and The automatic adjustment valve 15 and the controller 13 are electrically connected. In addition, the other part is the structure similar to the heating apparatus 30 shown in FIG.

このような構成において、実施の形態1および実施の形態2と同様にして半導体ウェーハ4が加熱部1a内に搬入され、加熱処理が開始される。なお、本実施の形態3においても、加熱部1aの排気流量の設定値を2〔l/min.〕としている。   In such a configuration, the semiconductor wafer 4 is carried into the heating unit 1a in the same manner as in the first and second embodiments, and the heat treatment is started. Also in the third embodiment, the set value of the exhaust flow rate of the heating unit 1a is set to 2 [l / min. ].

ここで、半導体ウェーハ4に対して加熱処理が開始されてからの加熱装置40の稼動状況を図8および図9を参照しながら説明する。
図8および図9に示すように、まず、ステップ1として、半導体ウェーハ4の加熱処理を実行し、半導体ウェーハ4の周囲の気体8aおよびレジスト反応生成物を、加熱部1a内から自動調整弁15を経て外部に吸引排気する。このとき、実施の形態2の場合と同様に、排気流量計11にて排気流量の測定を、例えば1秒ごとに行う。
Here, an operation state of the heating apparatus 40 after the heat treatment for the semiconductor wafer 4 is started will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
As shown in FIGS. 8 and 9, first, as Step 1, the semiconductor wafer 4 is heated, and the gas 8a and the resist reaction product around the semiconductor wafer 4 are sent from the heating unit 1a to the automatic adjustment valve 15. The air is sucked and exhausted outside. At this time, as in the second embodiment, the exhaust flow meter 11 measures the exhaust flow rate, for example, every second.

次に、実施の形態2の場合と同様にして、ステップ2〜ステップ7の操作を行う。ステップ7において、測定値Fが、F=0.5〔l/min.〕〜4〔l/min.〕を満たすのか否かを判断し、測定値Fがこの条件を満たせば、測定値Fが異常許容範囲(実施の形態3においては自動調整範囲と記す)内の値であるとしてステップ8に進む。   Next, in the same manner as in the second embodiment, the operations from Step 2 to Step 7 are performed. In step 7, the measured value F is F = 0.5 [l / min. ] To 4 [l / min. If the measured value F satisfies this condition, the process proceeds to step 8 assuming that the measured value F is within a tolerance range (referred to as an automatic adjustment range in the third embodiment). .

ステップ8において、コントローラー13から送られる測定値Fのデータをもとに、自動調整弁15により、気体8aの排気流量が正常の値になるように自動調整を施し、調整が終了すると、ステップ4に進み、既に述べたステップ4以降の処理を行う。また、測定値Fが、F=0.5〔l/min.〕〜4〔l/min.〕を満たさなければ、測定値Fが自動調整範囲外の値であるとして、実施の形態2の場合と同様に、インターロックを作動させて、加熱部1aの稼動を停止させる。   In step 8, based on the data of the measured value F sent from the controller 13, the automatic adjustment valve 15 performs automatic adjustment so that the exhaust flow rate of the gas 8a becomes a normal value. Proceed to step 4, and the processing after step 4 already described is performed. The measured value F is F = 0.5 [l / min. ] To 4 [l / min. ], The measured value F is assumed to be outside the automatic adjustment range, and the interlock is activated to stop the operation of the heating unit 1a, as in the case of the second embodiment.

以上のように、気体8aの排気流量を自動調整する自動調整弁15を有することにより、気体8aの排気流量に異常がある場合に、自動調整弁15によって異常がある排気流量を正常な排気流量に自動調整して、前記異常に迅速に対応することができる。したがって、気体8aの排気流量に異常が生じている状況下で、半導体ウェーハ4に加熱処理が施されることを防止することができる。これにより、半導体ウェーハ4の歩留りの向上を図ることができる。   As described above, by providing the automatic adjustment valve 15 that automatically adjusts the exhaust flow rate of the gas 8a, when the exhaust flow rate of the gas 8a is abnormal, the automatic adjustment valve 15 converts the abnormal exhaust flow rate to the normal exhaust flow rate. It is possible to quickly adjust to the abnormalities by automatically adjusting. Therefore, it is possible to prevent the semiconductor wafer 4 from being subjected to heat treatment under a situation where the exhaust flow rate of the gas 8a is abnormal. Thereby, the yield of the semiconductor wafer 4 can be improved.

本発明のレジスト被塗布体の加熱装置およびそのモニタリング方法は、常時、排気流量の監視が可能であり、排気出力側での排気流量の異常時には迅速に対応することができ、また排気流量からウェーハ温度のプロファイルおよびウェーハ上のパターン寸法を把握しておけば、加熱装置等の異常を迅速に把握することができ、半導体装置を製造するレジスト被塗布体の加熱装置として有用である。   The apparatus for heating a resist coated body and the monitoring method thereof according to the present invention can always monitor the exhaust flow rate, and can respond quickly when the exhaust flow rate is abnormal on the exhaust output side. If the temperature profile and the pattern dimensions on the wafer are known, abnormalities in the heating device and the like can be grasped quickly, which is useful as a heating device for a resist coated body for manufacturing a semiconductor device.

本発明の実施の形態1の加熱装置を示す図The figure which shows the heating apparatus of Embodiment 1 of this invention 加熱装置における排気流量のトレンド例を示す図Figure showing an example of the exhaust flow rate trend in a heating device 排気流量とウェーハ温度との関係図Relationship diagram between exhaust flow rate and wafer temperature 排気流量とウェーハのパターン寸法との関係図Relationship between exhaust flow rate and wafer pattern dimensions 排気流量とウェーハ温度プロファイルの関係図Relationship diagram between exhaust flow rate and wafer temperature profile 本発明の実施の形態2の加熱装置を示す図The figure which shows the heating apparatus of Embodiment 2 of this invention 図6に示す加熱装置の稼動に関するフローチャートThe flowchart regarding operation | movement of the heating apparatus shown in FIG. 本発明の実施の形態3の加熱装置を示す図The figure which shows the heating apparatus of Embodiment 3 of this invention 図8に示す加熱装置における排気流量の自動調整に関するフローチャートFlowchart for automatic adjustment of exhaust flow rate in heating device shown in FIG. 従来のレジスト塗布後の半導体ウェーハの加熱装置を示す図A diagram showing a conventional semiconductor wafer heating device after resist coating 半導体ウェーハのパターン寸法のトレンドを示す図Diagram showing the trend of semiconductor wafer pattern dimensions

符号の説明Explanation of symbols

1a 加熱部
4 半導体ウェーハ
7 パージ用ポンプ
8a 気体
11 排気流量計
12 データロガー
20 加熱装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Heating part 4 Semiconductor wafer 7 Purge pump 8a Gas 11 Exhaust flow meter 12 Data logger 20 Heating device

Claims (4)

レジストが塗布されたレジスト被塗布体を内部に配置して加熱する加熱手段と、加熱された前記レジスト被塗布体の周囲の気体を前記加熱手段の外部に排出する手段と、前記排出される気体の排気流量を計測する計測手段と、前記計測手段により計測した測定値をデータとして出力するデータ処理手段とを有することを特徴とするレジスト被塗布体の加熱装置。 Heating means for arranging and heating the resist coated body coated with resist, means for discharging the gas around the heated resist coated body to the outside of the heating means, and the discharged gas And a data processing means for outputting the measured value measured by the measuring means as data. データ処理手段が出力するデータに基づいて気体の排気流量の異常を判断する手段と、前記排気流量に異常がある場合に警報を出力する警報出力手段と、前記異常がある場合にレジスト被塗布体の加熱手段を停止する停止手段とを有することを特徴とする請求項1記載のレジスト被塗布体の加熱装置。 Means for determining an abnormality in the gas exhaust flow rate based on data output from the data processing means; alarm output means for outputting an alarm when the exhaust flow rate is abnormal; and a resist coated body when there is the abnormality 2. A resist coating object heating apparatus according to claim 1, further comprising a stopping means for stopping said heating means. 排気流量があらかじめ設定されている異常許容範囲内の値である場合に前記排気流量を自動調整する排気流量調整手段を有することを特徴とする請求項2記載のレジスト被塗布体の加熱装置。 3. The apparatus for heating a resist coating object according to claim 2, further comprising an exhaust flow rate adjusting means for automatically adjusting the exhaust flow rate when the exhaust flow rate is a value within a preset allowable abnormality range. 請求項1記載のレジスト被塗布体の加熱装置において、データ処理手段が出力するデータに基づいて、加熱手段から排出される気体の排気流量の異常を判断し、前記排気流量に異常がある場合に警報を出力し、前記異常がある場合に前記加熱手段を停止することを特徴とするレジスト被塗布体のモニタリング方法。 2. The apparatus for heating a resist coating object according to claim 1, wherein an abnormality in the exhaust flow rate of the gas discharged from the heating means is determined based on data output from the data processing means, and the exhaust flow rate is abnormal. A method for monitoring a resist coated body, which outputs an alarm and stops the heating means when there is an abnormality.
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