JP2007053191A - Substrate processing apparatus and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に処理を行う技術に関する。 The present invention relates to a technique for processing a substrate.
従来より、半導体基板や液晶表示装置用の基板(以下、単に「基板」という。)の製造工程では、様々な処理が行われている。例えば、基板上に回路パターンを形成するフォトリソグラフィ工程においては、基板上にレジストを塗布した後に行われるPAB(Post Apply Bake)やパターン露光後に行われるPEB(Post Exposure Bake)等の熱処理が行われる。 Conventionally, various processes have been performed in the manufacturing process of a semiconductor substrate or a substrate for a liquid crystal display device (hereinafter simply referred to as “substrate”). For example, in a photolithography process for forming a circuit pattern on a substrate, heat treatment such as PAB (Post Apply Bake) performed after applying a resist on the substrate and PEB (Post Exposure Bake) performed after pattern exposure is performed. .
熱処理を行う装置では、所定の設定温度となるように温度調節された高温のホットプレート上に常温の基板が載置されて加熱される。このような装置では、基板がホットプレート上に載置されるとホットプレートの温度が瞬間的に低下するが、ホットプレートに設けられた温度センサからの信号がフィードバックされて温度制御が行われ、ホットプレートの温度が設定温度まで戻される。 In an apparatus for performing heat treatment, a room temperature substrate is placed on a high temperature hot plate whose temperature is adjusted to a predetermined set temperature and heated. In such an apparatus, when the substrate is placed on the hot plate, the temperature of the hot plate is instantaneously lowered, but a signal from a temperature sensor provided on the hot plate is fed back and temperature control is performed. The temperature of the hot plate is returned to the set temperature.
ホットプレートの温度制御では、PID(Proportional-Integral-Derivative)制御等の制御方法が用いられており、例えば、特許文献1では、加熱源であるホットプレートにより行われる処理内容に応じて制御定数であるPID定数を変更することにより、処理内容に適した制御態様(すなわち、ホットプレートの温度と経過時間との関係を示す温度プロファイル)を得る技術が開示されている。
近年、半導体装置の高集積化や液晶表示装置の高画質化のため、基板上に形成される回路パターンの微細化が求められている。このため、フォトリソグラフィ工程において、基板を露光するための光源として、より波長が短い遠紫外線を出射する光源が用いられているが、このような光源からの光には強度が低いものがある。そこで、光源からの光の強度不足を補うために、熱にも反応してレジストパターンの線幅を増加させる感光材料である化学増幅型レジストが利用されている。このような化学増幅型レジストは温度変化に対して非常に敏感であるため、ホットプレートの温度を高精度に制御して所定の温度プロファイルとする必要がある。 In recent years, miniaturization of circuit patterns formed on a substrate has been demanded for high integration of semiconductor devices and high image quality of liquid crystal display devices. For this reason, in the photolithography process, a light source that emits far-ultraviolet light having a shorter wavelength is used as a light source for exposing the substrate. Some light from such a light source has a low intensity. Therefore, in order to compensate for the insufficient light intensity from the light source, a chemically amplified resist that is a photosensitive material that reacts with heat and increases the line width of the resist pattern is used. Since such a chemically amplified resist is very sensitive to temperature changes, it is necessary to control the temperature of the hot plate with high accuracy to obtain a predetermined temperature profile.
ところで、熱処理を行う装置では通常、装置を製造する製造工場においてホットプレートの温度制御に係る制御定数が調整された後、装置を使用する使用者の工場へと納入される。このような装置において、例えば、使用者の工場の電源電圧が装置の製造工場の電源電圧と異なっている場合や使用者の工場における電源電圧に時間的な変動がある場合等、装置の使用時に付与される電圧が制御定数の調整時に装置に付与されていた電圧と異なる場合には、ホットプレートに対して供給される電力が制御定数の調整時と僅かに異なり、ホットプレートの温度プロファイルが所望のプロファイルから僅かにずれてしまう。 By the way, an apparatus for performing heat treatment is usually delivered to a factory of a user who uses the apparatus after a control constant relating to temperature control of the hot plate is adjusted in a manufacturing factory that manufactures the apparatus. In such a device, for example, when the power supply voltage at the user's factory is different from the power supply voltage at the device's manufacturing factory, or when the power supply voltage at the user's factory varies over time, when using the device. If the applied voltage is different from the voltage applied to the device when adjusting the control constant, the power supplied to the hot plate is slightly different than when adjusting the control constant, and the hot plate temperature profile is desired. It will deviate slightly from the profile.
供給される電力の差による温度プロファイルの僅かなずれは、レジストパターンの線幅にばらつきを生じさせる。このような線幅のばらつきは、従来の回路パターンの精度では誤差範囲に収まっているが、回路パターンがさらに微細化された場合、誤差範囲に収まりきらずに回路パターンの最小寸法の均一性を示すCDU(Critical Dimension Uniformity)にばらつきが生じてしまう恐れがある。 A slight deviation in the temperature profile due to the difference in the supplied power causes variations in the line width of the resist pattern. Such variations in line width are within the error range in the accuracy of the conventional circuit pattern, but when the circuit pattern is further miniaturized, it does not fall within the error range and shows the uniformity of the minimum dimension of the circuit pattern. There is a risk of variations in CDU (Critical Dimension Uniformity).
温度制御の精度を向上する方法としては、装置を使用者の工場へと納入した後に、制御定数の再調整をすることが考えられるが、この場合、装置の納入に係る作業時間が増大してしまう。また、電源の電圧が経年変化したり装置を他の工場に移設する場合には、再び制御定数の調整が必要となってしまう。 As a method for improving the accuracy of temperature control, it is conceivable to readjust the control constant after delivering the device to the user's factory. In this case, however, the work time for delivery of the device increases. End up. In addition, when the voltage of the power supply changes over time or the device is moved to another factory, it is necessary to adjust the control constant again.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、制御定数を変更することなく温度管理対象または温度調節部に対する温度制御の精度を向上することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the accuracy of temperature control for a temperature management target or a temperature adjustment unit without changing a control constant.
請求項1に記載の発明は、基板に処理を行う基板処理装置であって、基板または基板の処理に利用される物質である温度管理対象の温度を調節する温度調節部と、前記温度管理対象または前記温度調節部の温度を計測する温度センサと、前記温度調節部と電気的に接続される電源と、前記電源と前記温度調節部との間に配置されるとともに予め定められた制御定数および前記温度センサによる温度計測値に基づいて前記電源からの電力を制御しつつ前記温度調節部に供給することにより前記温度管理対象または前記温度調節部の温度を所望の値に制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記制御定数および前記温度計測値に基づいて求められる算出電力を、前記制御定数に関連づけて定められた基準電源電圧と前記電源の実電源電圧との比である電圧変動値を用いて補正して前記温度調節部に供給される供給電力を求めることにより、前記温度計測値に対する前記供給電力の応答特性を、前記実電源電圧が前記基準電源電圧に等しい場合と同等にする電力補正部を備える。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板処理装置であって、前記実電源電圧を継続的に取得して前記電圧変動値を更新する電源電圧取得部をさらに備える。 A second aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to the first aspect, further comprising a power supply voltage acquisition unit that continuously acquires the actual power supply voltage and updates the voltage fluctuation value.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の基板処理装置であって、前記算出電力をW0、前記基準電源電圧をV0、前記実電源電圧をVxとして、前記制御部が、前記供給電力Wxを、 A third aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to the first or second aspect, wherein the calculated power is W 0 , the reference power supply voltage is V 0 , and the actual power supply voltage is V x. The supply power W x ,
により求める。 Ask for.
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記制御部が、前記制御定数および前記温度計測値を用いてPID(Proportional-Integral-Derivative)演算を行うことにより前記算出電力を求める。 A fourth aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the control unit uses the control constant and the temperature measurement value to perform PID (Proportional-Integral-Derivative). ) The calculated power is obtained by performing an operation.
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記温度調節部が、基板の主面に当接または近接して前記基板を加熱するホットプレートである。 A fifth aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the temperature adjusting unit heats the substrate in contact with or close to a main surface of the substrate. It is a plate.
請求項6に記載の発明は、電源から電力が供給される温度調節部により基板または基板の処理に利用される物質である温度管理対象の温度を調節して基板に処理を行う基板処理方法であって、a)温度管理対象または温度調節部の温度を計測する工程と、b)予め定められた制御定数、および、前記a)工程にて計測された温度計測値に基づいて電源からの電力を制御しつつ前記温度調節部に供給することにより前記温度管理対象または前記温度調節部の温度を所望の値に制御する工程と、c)基板の処理が終了するまで前記a)工程および前記b)工程を継続的に繰り返す工程とを備え、前記b)工程が、b1)前記制御定数および前記温度計測値に基づいて算出電力を求める工程と、b2)前記算出電力を、前記制御定数に関連づけて定められた基準電源電圧と前記電源の実電源電圧との比である電圧変動値を用いて補正して前記温度管理対象または前記温度調節部に供給される供給電力を求めることにより、前記温度計測値に対する前記供給電力の応答特性を、前記実電源電圧が前記基準電源電圧に等しい場合と同等にする工程とを備える。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method for performing processing on a substrate by adjusting a temperature of a temperature management target, which is a substance used for processing the substrate or the substrate, by a temperature adjusting unit supplied with power from a power source. A) a step of measuring the temperature of the temperature management object or the temperature control unit, b) a predetermined control constant, and power from the power source based on the temperature measurement value measured in the step a) And controlling the temperature of the temperature management object or the temperature control unit to a desired value by supplying the temperature control unit while controlling c), and c) the steps a) and b until the substrate processing is completed. And b2) associating the calculated power with the control constant, and b2) associating the calculated power with the control constant. Fixed The temperature measurement value is obtained by obtaining a supply power to be supplied to the temperature management object or the temperature control unit by correcting using a voltage fluctuation value that is a ratio of the reference power supply voltage and the actual power supply voltage of the power supply. A response characteristic of the supplied power with respect to is equivalent to the case where the actual power supply voltage is equal to the reference power supply voltage.
本発明では、制御定数を変更することなく温度管理対象または温度調節部に対する温度制御の精度を向上することができる。 In the present invention, it is possible to improve the accuracy of temperature control for the temperature management object or the temperature adjustment unit without changing the control constant.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る基板処理装置1の構成を示す図である。基板処理装置1は、半導体基板9(以下、「基板9」という。)に加熱を伴う処理を行う装置である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
図1に示すように、基板処理装置1は、上面に載置された基板9の温度を調節する温度調節部であるホットプレート2、ホットプレート2に取り付けられてホットプレート2の上面近傍の温度を計測する温度センサ21(例えば、熱電対)、ホットプレート2および温度センサ21を内部空間に収容するチャンバ本体3、チャンバ本体3の外側に設けられてホットプレート2と電気的に接続される電源4、並びに、電源4とホットプレート2との間に配置されてホットプレート2の温度を所望の値に制御する制御部5を備える。
As shown in FIG. 1, the
ホットプレート2では、電流が流れることにより発熱するニクロム線等の抵抗加熱線が内部に配設されており、温度管理対象である基板9の下面に当接することにより基板9が加熱される。ホットプレート2では、電源4から供給される電力が変化することにより発熱量が変化する。
In the
制御部5は、各種情報を記憶する記憶部51、各種演算を実行する演算部52、および、情報が入力される入力部53を備える。記憶部51には、予め定められたホットプレート2の設定温度511、予め実験的に求められた制御定数512、制御定数512を決定する際に用いられた基準電源の電圧値である(すなわち、制御定数512に関連づけて定められた)基準電源電圧513、および、電源4の電圧値である実電源電圧514が記憶されている。実電源電圧514は、作業者により入力部53から入力される。
The
制御部5では、記憶部51に記憶される制御定数512、および、温度センサ21により計測されたホットプレート2の温度(以下、「温度計測値」という。)に基づいて演算部52にて演算が行われ、電源4の電圧(すなわち、実電源電圧514)が基準電源電圧513と等しいと仮定した場合に電源4からホットプレート2に供給されるべき電力(以下、「算出電力」という。)が求められる。
In the
制御部5は、基準電源電圧513と実電源電圧514との相違に基づいて算出電力を補正して実際にホットプレート2に供給されるべき電力(以下、「供給電力」という。)を求める電力補正部54をさらに備える。基板処理装置1では、制御部5により電源4からの電力に基づいて電力補正部54により求められた供給電力に等しい電力がホットプレート2に供給されることにより、ホットプレート2の温度が継続的に制御される(いわゆる、温調制御が行われる)。
The
図2は、基板処理装置1による基板9の処理の流れを示す図である。また、図3は、基板9の処理時におけるホットプレート2の温度と経過時間との理想的な関係(すなわち、温度プロファイル)を示す図である。本実施の形態では、基板9は、化学増幅型レジストが塗布されてパターンの露光が行われた直後の半導体基板であり、基板処理装置1による熱処理(PEB:Post Exposure Bake)により、露光時に結像された潜像の増幅に触媒作用をおよぼす化学反応が活性化される。
FIG. 2 is a diagram showing a flow of processing of the substrate 9 by the
基板処理装置1では、電源4からホットプレート2に対して継続的に電力が供給されており、ホットプレート2の温度は設定温度511にほぼ維持されている。この状態で、まず、チャンバ本体3の搬出入口31が開放されて(あるいは、予め開放されている搬出入口31から)基板9がチャンバ本体3内に搬入され、基板9がホットプレート2上に載置されるとともにチャンバ本体3の搬出入口31が閉鎖される。チャンバ本体3の内部では、常温の基板9と接触することによりホットプレート2の温度が低下する。一方で、基板処理装置1では、ホットプレート2の温度に対してPID(Proportional-Integral-Derivative)制御が継続的に行われる。
In the
PID制御では、まず、継続的にホットプレート2の温度を計測している温度センサ21により、ホットプレート2の温度が計測されて温度計測値が制御部5に送られる(ステップS11)。制御部5では、演算部52により、温度センサ21からの温度計測値と記憶部51に記憶されている設定温度511との差が求められ、温度計測値を設定温度511に戻すべく、上記温度差と制御定数512を用いてPID演算が行われて算出電力が求められる(ステップS12)。上述のように、算出電力は、実電源電圧514が基準電源電圧513と等しいと仮定した場合に、ホットプレート2の温度が、図3に示す理想的な温度プロファイルと同一のプロファイルとなるようにホットプレート2に供給されるべき電力である。演算部52では、電源4からホットプレート2に供給される最大電力(固定値)に対する算出電力の割合(いわゆる、出力%)が求められてもよい。
In the PID control, first, the
算出電力が求められると、制御部5の電力補正部54では、記憶部51に記憶されている基準電源電圧513および実電源電圧514から両電圧の比である電圧変動値が求められ、この電圧変動値を用いて算出電力が補正されて供給電力(すなわち、実際にホットプレート2に供給されるべき電力)が求められる(ステップS13)。より具体的には、算出電力をW0、基準電源電圧513をV0、実電源電圧514をVxとして、供給電力Wxが数3のように求められる。
When the calculated power is obtained, the
そして、制御部5により、電源4からホットプレート2に供給される電力が調整されて電力補正部54により求められた供給電力と等しくされる(ステップS14)。
Then, the power supplied from the
基板処理装置1では、温度センサ21によるホットプレート2の温度計測、制御部5による算出電力および供給電力の算出、並びに、制御部5によるホットプレート2に供給される電力の調整(ステップS11〜S14)が高速に繰り返され(ステップS15)、これにより、PID制御が実行される。その結果、ホットプレート2の温度が上昇して設定温度511に到達し、設定温度511にて一定に維持される。その後、チャンバ本体3の搬出入口31が開放され、基板9が搬出されて基板9に対する熱処理が終了する。
In the
ところで、電源4の実電源電圧514が基準電源電圧513に等しい場合、予め定められている制御定数(いわゆる、PIDパラメータ)512および温度センサ21により計測されるホットプレート2の温度(すなわち、温度計測値)に基づいて求められる算出電力をそのまま供給電力としてホットプレート2に供給することにより、図3に示す理想的な温度プロファイルを得ることができるが、実際には実電源電圧514は基準電源電圧513と僅かに異なるため、単に制御定数512に基づいてPID制御を行うだけでは温度プロファイルが図3に示すものから僅かに異なってしまうこととなる。
By the way, when the actual
これに対し、基板処理装置1による基板9の熱処理では、制御部5により、制御定数512およびホットプレート2の温度計測値に基づいて算出電力が求められ、制御定数512を決定する際に用いられた基準電源電圧513と電源4の実電源電圧514との比である電圧変動値を用いて算出電力が補正されて供給電力が求められる。そして、電源4からホットプレート2に供給される電力が、電力補正部54により求められた供給電力に等しくされる。
In contrast, in the heat treatment of the substrate 9 by the
ここで、ホットプレート2に与えられる電圧は、実電源電圧514の変動に比例して変動するため、算出電力が理想的な条件から変動する変動量は、実電源電圧514と基準電源電圧513との比の2乗に比例する。したがって、算出電力に実電源電圧514(Vx)に対する基準電源電圧513(V0)の比の2乗を乗じて供給電力を求めることにより、供給電力を理想的な条件下での算出電力と一致させることができる。その結果、ホットプレート2の温度が、図3に示す温度プロファイルと同一のプロファイルとなるように制御されることとなる。すなわち、温度計測値に対する供給電力の応答特性が、実電源電圧514が基準電源電圧513に等しい場合と同等とされる。
Here, since the voltage applied to the
このように、基板処理装置1では、実電源電圧514と基準電源電圧513との相違に起因する電力の変動を補正することにより、実電源電圧514に合わせて制御定数512を変更することなく、ホットプレート2に対する温度制御の精度を向上することができる。その結果、基板9に対する熱処理の質を向上することができ、レジストパターンの線幅のばらつきを抑制することができる。これにより、後工程において、回路パターンを精度良く形成することができる。
As described above, the
次に、第2の実施の形態に係る基板処理装置1aについて説明する。図4は、基板処理装置1aの構成を示す図であり、基板処理装置1aでは、第1の実施の形態と同様に、ホットプレート2により基板9に熱を与えることにより基板9に対する熱処理が行われる。図4に示すように、基板処理装置1aは、電源4の電圧を継続的に取得して制御部5の記憶部51に記憶される実電源電圧514を更新する電源電圧取得部6を備える。その他の構成は図1と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
Next, the
基板処理装置1aは、第1の実施の形態と同様に、ホットプレート2、温度センサ21、チャンバ本体3、電源4および制御部5を備え、制御部5は、記憶部51、演算部52、入力部53および電力補正部54を備える。記憶部51には、設定温度511、制御定数512、基準電源電圧513および実電源電圧514が記憶される。
Similar to the first embodiment, the
図5は、基板処理装置1aによる基板9の処理の流れの一部を示す図である。基板処理装置1aによる基板9の処理動作は、第1の実施の形態とほぼ同様であり、図2に示すステップS12とステップS13との間に、図5に示すステップS21,S22が行われる点のみが異なる。
FIG. 5 is a diagram showing a part of the processing flow of the substrate 9 by the
基板処理装置1aでは、第1の実施の形態と同様に、電源4からホットプレート2に対して継続的に電力が供給されており、ホットプレート2の温度は設定温度511にほぼ維持されている。この状態で、まず、基板9がチャンバ本体3内に搬入されてホットプレート2上に載置され、常温の基板9との接触によりホットプレート2の温度が低下する。一方で、基板処理装置1aでは、ホットプレート2の温度に対してPID制御が継続的に行われる。
In the
PID制御では、まず、ホットプレート2の温度が温度センサ21により計測され(ステップS11)、制御部5により、設定温度511と温度センサ21からの温度計測値との差、および、制御定数512を用いてPID演算が行われて算出電力が求められる(ステップS12)。
In the PID control, first, the temperature of the
算出電力が求められると、電源電圧取得部6により電源4の電圧が計測され(ステップS21)、取得された電圧値(以下、「電圧計測値」という。)が制御部5の記憶部51に送られて実電源電圧514が電圧計測値に等しくなるように更新される(ステップS22)。続いて、電力補正部54により、基準電源電圧513と実電源電圧514(すなわち、電源電圧取得部6による電圧計測値)との比である電圧変動値が求められ、電圧変動値を用いて算出電力が補正されて供給電力が求められる(ステップS13)。換言すれば、制御部5では、電源電圧取得部6により電圧変動値が更新され、更新後の電圧変動値を用いて供給電力が求められる。なお、電源電圧取得部6による電源4の電圧計測および実電源電圧514の更新(ステップS21,S22)は、ホットプレート2の温度の計測(ステップS11)、または、算出電力の演算(ステップS12)と並行して行われてもよい。
When the calculated power is obtained, the voltage of the
供給電力が求められると、電源4からホットプレート2に供給される電力が制御部5により調整されて電力補正部54により求められた供給電力と等しくされる(ステップS14)。
When the supply power is obtained, the power supplied from the
基板処理装置1aでは、ホットプレート2の温度計測、算出電力の演算、電源4の電圧計測、実電源電圧514の更新、供給電力の算出、および、ホットプレート2に供給される電力の調整(ステップS11,S12,S21,S22,S13,S14)が高速に繰り返され(ステップS15)、これにより、PID制御が実行される。その結果、ホットプレート2の温度が上昇して設定温度511に到達し、設定温度511にて一定に維持される。その後、チャンバ本体3から基板9が搬出されて基板9に対する熱処理が終了する。
In the
基板処理装置1aでも、第1の実施の形態と同様に、実電源電圧514と基準電源電圧513との相違に起因する電力の変動を補正することにより、温度計測値に対する供給電力の応答特性が、実電源電圧514が基準電源電圧513に等しい場合と同等とされる。その結果、実電源電圧514に合わせて制御定数512を変更することなく、ホットプレート2に対する温度制御の精度を向上することができる。
Also in the
基板処理装置1aでは、特に、電源電圧取得部6により実電源電圧514が継続的に取得されて更新され、更新された実電源電圧514を用いて算出電力が補正される。その結果、実電源電圧514の時間的な変動を補正することができ、ホットプレート2に対する温度制御の精度をより向上することができる。これにより、基板9に対する熱処理の質をさらに向上することができる。なお、電源電圧取得部6は、制御部5により実現される機能であってもよい。
In the
次に、第3の実施の形態に係る基板処理装置1bについて説明する。基板処理装置1bは、基板9の主面に現像液を塗布する基板現像装置であり、図6は、基板処理装置1bの構成を示す図である。図6に示すように、基板処理装置1bは、基板9を下側から保持するチャック71、基板9をチャック71と共に回転する回転機構72、チャック71の外周を覆う処理カップ73、基板9の現像処理に利用される物質である現像液91が貯溜されるタンク74、チャック71の上方に配置されて基板9上に現像液91を滴下するノズル75、および、タンク74からノズル75への現像液91の供給路である現像液配管76を備える。また、第1の実施の形態と同様の制御部5も設けられる。
Next, a
基板処理装置1bは、さらに、現像液配管76の内部の現像液91に熱を与えて温度を調節する温度調節部2aを備え、温度調節部2aは、現像液配管76の外周を囲んで二重管とされるとともに内部に熱交換用の水が流れる温水配管22、および、温水配管22内の水を加熱するヒータ23を備える。基板処理装置1bは、温水配管22内の水の温度を計測する温度センサ21も備える。温度調節部2aのヒータ23は、制御部5を介して電源4と接続されており、電源4からヒータ23に供給される電力が温水配管22内の水温に基づいて制御部5により制御されることにより、温水配管22内の水の温度が所望の値に制御され、これにより、現像液配管76内の現像液91が加熱されて所望の温度とされる。なお、温水配管22内の水温に代えて、ヒータ23の温度が温度センサ21により計測されてもよい。
The
基板処理装置1bでは、温度調節部2aにより所望の温度に加熱された現像液91がノズル75から基板9上へと滴下された後、回転機構72により基板9が回転することにより、遠心力によって現像液91が基板9の上面全体に広げられて基板9に対する現像処理が行われる。
In the
基板処理装置1bでは、予め定められている制御定数512、温度センサ21により計測された温水配管22内の水温(すなわち、温度計測値)、および、設定温度511に基づいて、第1の実施の形態と同様に算出電力が求められ、実電源電圧514と基準電源電圧513との比である電圧変動値を用いて算出電力が補正されて供給電力が求められる。そして、制御部5により、電源4から温度調節部2aのヒータ23に供給される電力が調整されて上記供給電力に等しくされることにより、温水配管22内の水温が所望の値とされる。
In the
このように、基板処理装置1bでも、第1の実施の形態と同様に、実電源電圧514と基準電源電圧513との相違に起因する電力の変動を補正することにより、温度計測値に対する供給電力の応答特性が、実電源電圧514が基準電源電圧513に等しい場合と同等とされる。その結果、実電源電圧514に合わせて制御定数512を変更することなく、現像液91に対する温度制御の精度を向上することができる。
As described above, also in the
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible.
例えば、第1および第2の実施の形態に係る基板処理装置では、ホットプレート2の上面に設けられたプロキシミティボール上に基板9が載置され、基板9の主面に近接するホットプレート2により基板9が加熱されてもよい。また、ホットプレート2に代えてハロゲンランプ等の光源が加熱源(すなわち、温度調節部)として設けられ、基板9の主面に向けて光が照射されることにより基板9に対する熱処理が行われてもよい。
For example, in the substrate processing apparatus according to the first and second embodiments, the substrate 9 is placed on the proximity ball provided on the upper surface of the
温度センサ21は、熱電対のようにホットプレート2や温度調節部2aに直接的に接触するものには限定されず、例えば、ホットプレート2から離間してホットプレート2の温度を計測する放射温度計が温度センサ21として用いられてもよい。また、温度センサ21により温度が計測される対象は、必ずしも、基板9や現像液91等に熱を与えて温度を調整するホットプレート2や温度調節部2aの温水配管22内の水である必要はなく、温度管理対象である基板9や現像液91等の温度が温度センサ21により計測され、この計測値と設定温度511に基づいてホットプレート2や温度調節部2aのヒータ23に供給される電力が調整されてもよい。なお、記憶部51に記憶される設定温度511は、処理開始からの経過時間に応じて変化してもよい。すなわち、設定温度511として温度プロファイルそのものが記憶されてもよい。
The
制御部5による算出電力の算出は、必ずしもPID制御により行われる必要はなく、他のフィードバック制御により算出電力が求められてもよい。また、上記実施の形態では、制御部5により電源4からホットプレート2等に供給される電力が調整されるが、ホットプレート2等の抵抗が既知である場合には、制御部5により、ホットプレート2に付与される電圧が電力と同様に調整されてもよい。
The calculation of the calculated power by the
第1および第2の実施の形態に係る基板処理装置では、パターンの露光が行われた基板9に対する熱処理(PEB)のみならず、例えば、レジスト塗布後の基板に対してレジスト膜中の揮発成分の除去を目的として行われる熱処理(PAB:Post Apply Bake)や、レジスト膜の硬化および基板への密着度向上を目的とする現像処理後の基板に対する熱処理が行われてもよい。また、基板処理装置は、レジスト塗布前の基板に対する反射防止膜の形成処理において、基板に塗布形成された反射防止膜から余剰の溶剤を揮発除去するための熱処理等に利用されてもよい。 In the substrate processing apparatus according to the first and second embodiments, not only the heat treatment (PEB) on the substrate 9 on which pattern exposure has been performed, but also, for example, the volatile components in the resist film with respect to the substrate after resist application Heat treatment (PAB: Post Apply Bake) performed for the purpose of removing the resist, or heat treatment on the substrate after development processing for the purpose of curing the resist film and improving the degree of adhesion to the substrate may be performed. Further, the substrate processing apparatus may be used for heat treatment or the like for volatilizing and removing excess solvent from the antireflection film applied and formed on the substrate in the formation processing of the antireflection film on the substrate before resist application.
第1および第2の実施の形態に係る基板処理装置では、ホットプレート2により基板9に熱を与えつつ与える熱量を徐々に減少させることにより、基板の温度を所定の温度プロファイルに従って室温(あるいは、室温と熱処理前の温度との間の温度)まで下降させる熱処理が行われてもよい。
In the substrate processing apparatus according to the first and second embodiments, the amount of heat applied to the substrate 9 by the
また、ホットプレート2に代えて、冷却源としてペルチェ素子を備えるクールプレートが、温度調節部としてチャンバ本体3内に設けられてもよい。この場合も、予め定められている制御定数512および温度センサ21により計測されるクールプレートの温度に基づいて算出電力が求められ、実電源電圧514と基準電源電圧513との比である電圧変動値を用いて算出電力が補正されて供給電力が求められる。そして、制御部5により、電源4からペルチェ素子に供給される電力が上記供給電力に等しくなるように調整されることにより、クールプレートの温度が所定の温度プロファイルに従って所望の温度まで下降する。このように、基板処理装置では、クールプレートにより基板の冷却処理が行われる場合であっても、実電源電圧514と基準電源電圧513との相違に起因する電力の変動を補正することにより、温度計測値に対する供給電力の応答特性が、実電源電圧514が基準電源電圧513に等しい場合と同等とされる。その結果、制御定数512を変更することなく、温度調節部であるクールプレートに対する温度制御の精度を向上することができる。
Further, instead of the
第3の実施の形態に係る基板処理装置1bは、基板に対する現像液の塗布(すなわち、現像処理)のみならず、例えば、現像処理前の基板に対するプリウエット処理やレジスト液の塗布に利用されてもよい。この場合、温度調節部2aにより熱が与えられて温度調節される温度管理対象は、基板の処理に利用される物質である純水やレジスト液である。また、基板に表面保護膜や絶縁膜を形成するために塗布されるポリイミド液やSOG(Spin On Glass)液が、基板の処理に利用される物質として温度管理対象とされてもよい。
The
基板処理装置では、空調ユニット(ACU:Air Conditioning Unit)から基板の処理が行われる処理空間に供給される空気が、基板の処理に利用される物質として温度管理対象とされてもよい。この場合、例えば、処理空間に設けられた空気供給口を通過する空気の温度が設定温度となるように、空気供給管を加熱(または冷却)する温度調節部が制御される。このような基板処理装置では、例えば、処理空間内の雰囲気の温湿度によりレジスト膜厚が変化するレジスト液の塗布が行われる。また、パターン露光後の基板の現像処理が行われてもよい。 In the substrate processing apparatus, air supplied to a processing space where a substrate is processed from an air conditioning unit (ACU: Air Conditioning Unit) may be a temperature management target as a substance used for processing the substrate. In this case, for example, the temperature adjusting unit that heats (or cools) the air supply pipe is controlled so that the temperature of the air passing through the air supply port provided in the processing space becomes the set temperature. In such a substrate processing apparatus, for example, a resist solution whose resist film thickness changes depending on the temperature and humidity of the atmosphere in the processing space is applied. Further, development processing of the substrate after pattern exposure may be performed.
上記実施の形態に係る基板処理装置は、半導体基板のアニール処理や不純物の活性化処理に利用されてもよく、酸化、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の他の様々な加熱や冷却を伴う処理に利用されてもよい。また、基板処理装置は、半導体基板のみならず、例えば、液晶表示装置やプラズマ表示装置等のフラットパネル表示装置用の基板、フォトマスク用の基板や光ディスク用の基板に対する処理にも利用することができる。 The substrate processing apparatus according to the above-described embodiment may be used for semiconductor substrate annealing and impurity activation processing, and for various other heating and cooling processes such as oxidation and CVD (Chemical Vapor Deposition). It may be used. The substrate processing apparatus can be used not only for processing a semiconductor substrate, but also for processing a substrate for a flat panel display device such as a liquid crystal display device or a plasma display device, a substrate for a photomask, or a substrate for an optical disk. it can.
1,1a,1b 基板処理装置
2 ホットプレート
2a 温度調節部
4 電源
5 制御部
6 電源電圧取得部
9 基板
21 温度センサ
54 電力補正部
91 現像液
512 制御定数
513 基準電源電圧
514 実電源電圧
S11〜S15,S21,S22 ステップ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
基板または基板の処理に利用される物質である温度管理対象の温度を調節する温度調節部と、
前記温度管理対象または前記温度調節部の温度を計測する温度センサと、
前記温度調節部と電気的に接続される電源と、
前記電源と前記温度調節部との間に配置されるとともに予め定められた制御定数および前記温度センサによる温度計測値に基づいて前記電源からの電力を制御しつつ前記温度調節部に供給することにより前記温度管理対象または前記温度調節部の温度を所望の値に制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記制御定数および前記温度計測値に基づいて求められる算出電力を、前記制御定数に関連づけて定められた基準電源電圧と前記電源の実電源電圧との比である電圧変動値を用いて補正して前記温度調節部に供給される供給電力を求めることにより、前記温度計測値に対する前記供給電力の応答特性を、前記実電源電圧が前記基準電源電圧に等しい場合と同等にする電力補正部を備えることを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus for processing a substrate,
A temperature adjustment unit for adjusting the temperature of a temperature management target, which is a substrate or a substance used for processing the substrate;
A temperature sensor that measures the temperature of the temperature management target or the temperature control unit;
A power source electrically connected to the temperature control unit;
By being disposed between the power source and the temperature adjustment unit and supplying power to the temperature adjustment unit while controlling power from the power source based on a predetermined control constant and a temperature measurement value by the temperature sensor. A control unit that controls the temperature of the temperature management target or the temperature adjustment unit to a desired value;
With
The control unit calculates a calculated power obtained based on the control constant and the temperature measurement value, a voltage fluctuation value which is a ratio between a reference power supply voltage determined in association with the control constant and an actual power supply voltage of the power supply. The power that is corrected by using the power supply to be supplied to the temperature adjustment unit, and that makes the response characteristic of the power supply to the temperature measurement value equal to the case where the actual power supply voltage is equal to the reference power supply voltage A substrate processing apparatus comprising a correction unit.
前記実電源電圧を継続的に取得して前記電圧変動値を更新する電源電圧取得部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1,
The substrate processing apparatus further comprising: a power supply voltage acquisition unit that continuously acquires the actual power supply voltage and updates the voltage fluctuation value.
前記算出電力をW0、前記基準電源電圧をV0、前記実電源電圧をVxとして、前記制御部が、前記供給電力Wxを、
Assuming that the calculated power is W 0 , the reference power supply voltage is V 0 , and the actual power supply voltage is V x , the control unit sets the supplied power W x to
前記制御部が、前記制御定数および前記温度計測値を用いてPID(Proportional-Integral-Derivative)演算を行うことにより前記算出電力を求めることを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The substrate processing apparatus, wherein the control unit obtains the calculated power by performing a PID (Proportional-Integral-Derivative) operation using the control constant and the temperature measurement value.
前記温度調節部が、基板の主面に当接または近接して前記基板を加熱するホットプレートであることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein:
The substrate processing apparatus, wherein the temperature adjusting unit is a hot plate that heats the substrate in contact with or close to a main surface of the substrate.
a)温度管理対象または温度調節部の温度を計測する工程と、
b)予め定められた制御定数、および、前記a)工程にて計測された温度計測値に基づいて電源からの電力を制御しつつ前記温度調節部に供給することにより前記温度管理対象または前記温度調節部の温度を所望の値に制御する工程と、
c)基板の処理が終了するまで前記a)工程および前記b)工程を継続的に繰り返す工程と、
を備え、
前記b)工程が、
b1)前記制御定数および前記温度計測値に基づいて算出電力を求める工程と、
b2)前記算出電力を、前記制御定数に関連づけて定められた基準電源電圧と前記電源の実電源電圧との比である電圧変動値を用いて補正して前記温度管理対象または前記温度調節部に供給される供給電力を求めることにより、前記温度計測値に対する前記供給電力の応答特性を、前記実電源電圧が前記基準電源電圧に等しい場合と同等にする工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for performing processing on a substrate by adjusting the temperature of a temperature management target, which is a substance used for processing the substrate or the substrate by a temperature adjustment unit to which power is supplied from a power source,
a) a step of measuring the temperature of the temperature control target or the temperature control unit;
b) The temperature management object or the temperature by supplying power to the temperature adjustment unit while controlling power from a power source based on a predetermined control constant and a temperature measurement value measured in the step a) Controlling the temperature of the adjusting unit to a desired value;
c) a step of continuously repeating the step a) and the step b) until the processing of the substrate is completed;
With
Step b)
b1) obtaining calculated power based on the control constant and the temperature measurement value;
b2) The calculated power is corrected by using a voltage fluctuation value which is a ratio of a reference power supply voltage determined in association with the control constant and an actual power supply voltage of the power supply, and is applied to the temperature management object or the temperature adjustment unit. Obtaining a supply power to be supplied, and making the response characteristic of the supply power to the temperature measurement value equal to the case where the actual power supply voltage is equal to the reference power supply voltage;
A substrate processing method comprising:
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