JP2008198699A - 温度制御方法、温度調節器および加熱処理装置 - Google Patents

温度制御方法、温度調節器および加熱処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の半導体ウエハ等の基板を加熱処理する場合に、基板間の安定加熱時間のばらつきを抑制して品質のばらつきを抑制すること。
【解決手段】基板に対してレジストを塗布してレジスト膜を形成し、かつ露光後のレジスト膜の現像を行う塗布現像システムに搭載され、熱板に載置した状態で基板の加熱処理を行う加熱処理ユニットにおいて、前記熱板の温度を計測し、計測温度が目標温度に一致するように前記熱板の温度を制御するにあたり、熱板の温度が、初期温度近傍の第１の温度から前記目標温度近傍の第２の温度に達するまでの到達時間を調整するために必要な調整データを取得し、取得した調整データに基づいて、前記基板の処理が開始された後に、前記目標温度を調整する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板に対してレジストを塗布してレジスト膜を形成し、かつ露光後のレジスト膜の現像を行う塗布現像システムに搭載され、熱板に載置した状態で基板の熱処理を行う熱処理装置において、前記熱板の温度を制御する温度制御方法、この温度制御方法に好適な温度調節器および加熱処理装置に関する。
半導体デバイスのフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）にレジストを塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パターンが形成されている。そして、レジスト液の塗布後の加熱処理（プリベーク）、露光後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーク）、現像後の加熱処理（ポストベーク）等、種々の加熱処理が行われている。
これらレジスト塗布、露光後の現像、および加熱処理等は、これらの処理を行う処理ユニットが複数搭載され、搬送装置により順次搬送して一連の処理を行うレジスト塗布・現像システムにより行われる。
このような塗布現像システムの中で、加熱処理を行う加熱処理ユニットとしては、内部にヒータおよび温度センサが配設され、温度制御器により目標温度に温度制御された熱板上に、被処理基板であるウエハを載置して加熱処理を行うようにしたものが一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−０６７６１９号公報
このようなレジスト塗布・現像システムの加熱処理ユニットにおいては、加熱処理時のウエハの熱履歴がデバイスの品質に対して大きな影響を与え重要である。加熱処理時のウエハの熱履歴とは、ウエハが熱板に載置されてから一定時間処理し搬出されるまでにウエハに与えられる積算熱量のことである。つまり、多数のウエハに対して均一な加熱処理を行ってデバイス品質のばらつきを少なくするためには、ウエハの熱履歴を一定にすることが望まれる。
このような加熱処理においては、目標温度に制御された熱板に、半導体ウエハを載置すると、熱板の熱が半導体ウエハに奪われるため、熱板の温度が低下し、その後徐々に目標温度に復帰する。一方、半導体ウエハの温度は、熱板に載置された時点から徐々に上昇し、目標温度近傍で安定し、その後熱板から離間され搬出されることによって、その温度が低下する。
多数のウエハに対して熱履歴のばらつきのない加熱処理を施してデバイスの品質のばらつきを防止するためには、ウエハの温度が目標温度近傍で安定している安定温度時間を一定にすることが望まれる。
ウエハの加熱処理を、ウエハを熱板に載置した時点からウエハを熱板から離間させる時点までの時間で管理するような場合に、安定温度時間を一定にするためには、ウエハの温度が、処理開始前の初期温度から目標温度近傍の温度に達するのに要する到達時間（昇温時間）を一定にする必要がある。
しかしながら、複数の加熱処理ユニットを用いて多数の半導体ウエハを熱処理するような場合には、加熱処理ユニット毎に、熱板のヒータ容量の個体間ばらつき等が不可避的に存在し、また加熱処理ユニットの構成部材や設置雰囲気等のばらつきがあるため、加熱処理ユニット毎に昇温時間が異なり、その結果、安定温度時間が加熱処理ユニット毎にばらついて、ウエハ間でデバイスの品質のばらつきが生じてしまう。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、複数の半導体ウエハ等の基板を加熱処理する場合に、基板間の安定加熱時間のばらつきを抑制して品質のばらつきを抑制することができる温度制御方法、この温度制御方法に好適な温度調節器、および加熱処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板に対してレジストを塗布してレジスト膜を形成し、かつ露光後のレジスト膜の現像を行う塗布現像システムに搭載され、熱板に載置した状態で基板の加熱処理を行う加熱処理ユニットにおいて、前記熱板の温度を計測し、計測温度が目標温度に一致するように前記熱板の温度を制御する制御方法であって、
前記熱板の温度が、初期温度近傍の第１の温度から前記目標温度近傍の第２の温度に達するまでの到達時間を調整するために必要な調整データを取得し、
取得した調整データに基づいて、前記基板の処理が開始された後に、前記目標温度を調整することを特徴とする温度制御方法を提供する。
ここで、初期温度近傍の温度は、処理開始前の初期温度および初期温度に近い温度を含む。初期温度に近い温度としては、初期温度から数度の範囲内の温度であることが好ましい。また、目標温度近傍の温度は、目標温度および目標温度に近い温度を含む。目標温度に近い温度としては、例えば、目標温度から数度の範囲内であることが好ましい。さらに、目標温度近傍において基板の温度に変動がある場合には、前記第２の温度を中心とした所定の温度範囲内に収束した際に第２の温度に達したとすることができる。
上記調整データは、目標温度の調整に用いるデータであり、例えば、調整前の目標温度を基準に、それに加算あるいは減算すべき温度データや時系列の温度データを用いることができる。
上記第１の観点の温度制御方法によれば、基板の温度が初期温度近傍から目標温度近傍の温度に達するまでの到達時間を調整するための調整データに基づいて、処理が開始された後に目標温度を調整するので、基板の処理に適した到達時間に調整することができ、基板に対して所望の加熱処理を実施することができる。
上記第１の観点において、調整後の目標温度と前記熱板の計測温度との偏差に基づいて前記熱板の温度を制御することが好ましい。
また、前記調整前の到達時間を計測する第１段階と、計測した到達時間と目標とする到達時間との時間差に基づいて、前記調整データを取得する第２段階とを有するようにすることができる。
さらに、前記調整前の到達時間の基準となる昇温開始タイミングの基準を、
（ａ）基板温度プロファイルの平均値を５次以上の多項式にて近似し、その昇温速度が最大となる点、
（ｂ）基板が熱板に載置される際に生じる、基板ウエハ温度の上昇開始点
（ｃ）基板温度プロファイルの平均値において、昇温速度が所定以上に達した時点、
（ｄ）加熱処理後の降温開始点を基準とし、その基準から逆算した点
のいずれかとすることができる。
さらにまた、前記目標とする到達時間は、基板を処理する温度域に応じて求めたものを適用し、（ａ）プロセス条件に応じて任意に設定したもの、（ｂ）事前に熱板−基板特性に応じた標準値を温度域別に準備したもの、のいずれか一方によって決定したものを適用することができる。
さらにまた、前記第２段階では、前記時間差と前記調整データとの関係を示す、予め求めた関係式に基づいて、前記調整データを取得するようにすることができる。「関係式に基づいて」には、関係式に従って直接調整データを算出する場合に限らず、例えば、関係式に基づいて算出される時間差と調整データとの相関テーブルを用いて調整データを求めるような場合を含む。
さらにまた、前記第１段階および第２段階を複数回繰り返すことにより調整データを得るようにすることが好ましく、これにより高精度の調整データを得ることができる。
さらにまた、前記基板の処理が開始された後の所定のタイミングで、前記調整データに応じて前記目標温度を調整するようにすることができる。所定のタイミングとしては、処理が開始された後に熱板が所定の温度に達する時点や、処理が開始されて所定時間経過した時点を採用することができる。また、前記基板は、前記熱板に載置された状態で一定時間処理されるものとすることができる。
さらにまた、塗布現像システムは前記加熱処理ユニットを複数有し、各加熱処理ユニットの熱板について、各熱板の到達時間が共通の目標到達時間になるように到達時間を調整するようにすることができる。これにより、加熱処理ユニット毎のばらつきに起因してそれぞれ到達時間にばらつきがある場合でも、加熱処理ユニット毎の処理のばらつきを抑制することができる。
本発明の第２の観点では、基板に対してレジストを塗布してレジスト膜を形成し、かつ露光後のレジスト膜の現像を行う塗布現像システムに搭載され、熱板に載置した状態で基板の熱処理を行う熱処理装置において、前記熱板の温度を計測し、計測温度が目標温度に一致するように、前記熱板の温度を制御する温度調節器であって、
前記基板の温度が、初期温度近傍の第１の温度から前記目標温度近傍の第２の温度に達するまでの到達時間を調整する調整データが記憶される記憶部と、前記調整データに基づいて、前記基板の処理が開始された後に、前記目標温度を調整する調整部とを備えることを特徴とする温度調節器を提供する。
調整データは、上位制御装置から通信によって記憶部に記憶するようにしてもよいし、設定部から設定して記憶部に記憶するようにしてもよく、当該温度調節器において演算するようにしてもよい。
上記第２の観点の温度調節器によれば、基板の温度が初期温度近傍の温度から目標温度近傍の温度に達するまでの到達時間を調整することができるので、基板に対して所望の加熱処理を実施することができる。また、塗布現像システムが前記加熱処理ユニットを複数有し、各加熱処理ユニット毎に到達時間にばらつきがあるような場合には、各加熱処理ユニットの熱板の到達時間が共通の目標到達時間になるように各加熱処理ユニットの到達時間を調整するようにすることにより、加熱処理ユニット毎のばらつきに起因してそれぞれ到達時間にばらつきがある場合でも、加熱処理ユニット毎の処理のばらつきを抑制することができる。
上記第２の観点において、前記調整部は、前記処理が開始された後の所定のタイミングで、前記調整データに応じて前記目標温度を調整するようにすることができる。また、前記調整前の到達時間と目標とする到達時間との時間差に基づいて、前記調整データを演算する演算部をさらに備えるようにすることができる。
本発明の第３の観点では、基板に対してレジストを塗布してレジスト膜を形成し、かつ露光後のレジスト膜の現像を行う塗布現像システムに搭載され、基板の熱処理を行う熱処理装置であって、
基板を載置し、基板を加熱する熱板と、前記熱板の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出温度が目標温度に一致するように、前記熱板の温度を制御する上記第２の観点の温度調節器とを備えることを特徴とする加熱処理装置を提供する。
上記第３の観点の加熱処理装置によれば、基板の温度が初期温度近傍の温度から目標温度近傍の温度に達するまでの到達時間を調整することができるので基板の処理に適した到達時間に調整して所望の加熱処理を行うことができる。
本発明によれば、被処理基板の温度が、初期温度近傍の温度から目標温度近傍の温度に達するまでの到達時間を調整することができるので、被処理基板の処理に適した到達時間に調整して被処理物に対して好ましい処理を施すことが可能になる。また、処理手段をそれぞれ備える複数の加熱処理ユニットにおいて、多数の被処理基板を処理するような場合に、各加熱処理ユニットにおける到達時間を、共通の目標到達時間になるように調整することにより、加熱処理ユニット毎の処理のばらつきを抑制することができる。
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の温度制御方法が適用される加熱処理ユニットが搭載されたレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
このレジスト塗布・現像処理システム１は、搬送ステーションであるカセットステーション１１と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１２と、処理ステーション１２に隣接して設けられる露光装置１４と処理ステーション１２との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイスステーション１３とを有している。
レジスト塗布・現像処理システム１において処理を行う複数枚のウエハＷが水平に収容されたウエハカセット（ＣＲ）が他のシステムからカセットステーション１１へ搬入される。また逆にレジスト塗布・現像処理システム１における処理が終了したウエハＷが収容されたウエハカセット（ＣＲ）がカセットステーション１１から他のシステムへ搬出される。さらにカセットステーション１１はウエハカセット（ＣＲ）と処理ステーション１２との間でのウエハＷの搬送を行う。
カセットステーション１１においては、図１に示すように、カセット載置台２０上にＸ方向に沿って１列に複数（図１では５個）の位置決め突起２０ａが形成されており、ウエハカセット（ＣＲ）はウエハ搬入出口を処理ステーション１２側に向けてこの突起２０ａの位置に載置可能となっている。
カセットステーション１１には、ウエハ搬送機構２１がカセット載置台２０と処理ステーション１２との間に位置するように設けられている。このウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウエハカセット（ＣＲ）中のウエハＷの配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用ピック２１ａを有しており、このウエハ搬送用ピック２１ａは、図１中に示されるθ方向に回転可能である。これにより、ウエハ搬送用ピック２１ａはいずれかのウエハカセット（ＣＲ）に対してアクセスでき、かつ、後述する処理ステーション１２の第３処理ユニット群Ｇ３に設けられたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）にアクセスできるようになっている。
処理ステーション１２には、システム前面側に、カセットステーション１１側から順に、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２が設けられている。また、システム背面側に、カセットステーション１１側から順に、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４および第５処理ユニット群Ｇ５が配置されている。また、第３処理ユニット群Ｇ３と第４処理ユニット群Ｇ４との間に第１主搬送部Ａ１が設けられ、第４処理ユニット群Ｇ４と第５処理ユニット群Ｇ５との間に第２主搬送部Ａ２が設けられている。さらに、第１主搬送部Ａ１の背面側には第６処理ユニット群Ｇ６が設けられ、第２主搬送部Ａ２の背面側には第７処理ユニット群Ｇ７が設けられている。
図１および図２に示すように、第１処理ユニット群Ｇ１は、カップ（ＣＰ）内でウエハＷをスピンチャックＳＰに載せて所定の処理を行う液供給ユニットとしての５台のスピンナ型処理ユニット、例えば、３つのレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）と、露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）が計５段に重ねられている。また第２処理ユニット群Ｇ２では、５台のスピンナ型処理ユニット、例えば、現像ユニット（ＤＥＶ）が５段に重ねられている。
第３処理ユニット群Ｇ３は、図３に示すように、下から、温調ユニット（ＴＣＰ）、カセットステーション１１と第１主搬送部Ａ１との間でのウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）、ウエハＷを載置台に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、所望のオーブン型処理ユニット等を設けることができるスペア空間Ｖ、ウエハＷに精度のよい温度管理下で加熱処理を施す３つの高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ３）、ウエハＷに所定の加熱処理を施す４つの高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）が１０段に重ねられて構成されている。
第４処理ユニット群Ｇ４は、図３に示すように、下から、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ４）、レジスト塗布後のウエハＷに加熱処理を施す４つのプリベークユニット（ＰＡＢ）、現像処理後のウエハＷに加熱処理を施す５つのポストベークユニット（ＰＯＳＴ）が１０段に重ねられて構成されている。
第５処理ユニット群Ｇ５は、図３に示すように、下から、４つの高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ５）、６つの露光後現像前のウエハＷに加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）が１０段に重ねられている。
第３〜５処理ユニット群Ｇ３〜Ｇ５に設けられている高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、プリベークユニット（ＰＡＢ）、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）、ポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）は、後述するように全て同じ構造を有しており、本実施形態の加熱処理ユニットを構成する。なお、第３〜５処理ユニット群Ｇ３〜Ｇ５の積み重ね段数およびユニットの配置は、図示するものに限らず、任意に設定することが可能である。
第６処理ユニット群Ｇ６は、下から、２つのアドヒージョンユニット（ＡＤ）と、２つのウエハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）とが４段に重ねられて構成されている。アドヒージョンユニット（ＡＤ）にはウエハＷを温調する機構を持たせてもよい。また、第７処理ユニット群Ｇ７は、下から、レジスト膜厚を測定する膜厚測定装置（ＦＴＩ）と、ウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）とが２段に重ねられて構成されている。ここで、周辺露光装置（ＷＥＥ）は多段に配置しても構わない。また、第２主搬送部Ａ２の背面側には、第１主搬送部Ａ１の背面側と同様に加熱ユニット（ＨＰ）等の熱処理ユニットを配置することもできる。
第１主搬送部Ａ１には第１主ウエハ搬送装置１６が設けられ、この第１主ウエハ搬送装置１６は、第１処理ユニット群Ｇ１、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４と第６処理ユニット群Ｇ６に備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。また、第２主搬送部Ａ２には第２主ウエハ搬送装置１７が設けられ、この第２主ウエハ搬送装置１７は、第２処理ユニット群Ｇ２、第４処理ユニット群Ｇ４、第５処理ユニット群Ｇ５、第７処理ユニット群Ｇ７に備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。
第１主ウエハ搬送装置１６は、図４に示すように、ウエハＷを保持する３本のアーム７ａ，７ｂ，７ｃを有している。これら、アーム７ａ〜７ｃは、基台５２に沿って前後移動可能になっている。基台５２は支持部５３に回転可能に支持されて、支持部５３に内蔵されたモータにより回転されるようになっている。支持部５３は鉛直方向に延びる支持柱５５に沿って昇降可能となっている。支持柱５５には、鉛直方向に沿ってスリーブ５５ａが形成されており、支持部５３から側方に突出するフランジ部５６がスリーブ５５ａにスライド可能となっており、支持部５３は図示しない昇降機構によりフランジ部５６を介して昇降されるようになっている。このような構成によって、第１主ウエハ搬送装置１６のアーム７ａ〜７ｃは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の各方向に移動可能で、かつＸＹ面内で回転可能であり、これにより先に述べたように、第１処理ユニット群Ｇ１、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４および第６処理ユニット群Ｇ６の各ユニットにそれぞれアクセス可能となっている。
なお、アーム７ａとアーム７ｂとの間に両アームからの放射熱を遮る遮蔽板８が取り付けられている。また、最上段のアーム７ａの先端部上方には発光素子（図示せず）が取り付けられたセンサ部材５９が設けられており、基台５２の先端には受光素子（図示せず）が設けられていて、これら発光素子および受光素子からなる光学センサによりアーム７ａ〜７ｃにおけるウエハＷの有無とウエハＷのはみ出し等が確認されるようになっている。さらに、図４に示す壁部５７は第１処理ユニット群Ｇ１側にある第１主搬送部Ａ１のハウジングの一部であり、壁部５７には、第１処理ユニット群Ｇ１の各ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行う窓部５７ａが形成されている。第２主ウエハ搬送装置１７は第１主ウエハ搬送装置１６と同様の構造を有している。
第１処理ユニット群Ｇ１とカセットステーション１１との間には液温調ポンプ２４およびダクト２８が設けられ、第２処理ユニット群Ｇ２とインターフェイスステーション１３との間には液温調ポンプ２５およびダクト２９が設けられている。液温調ポンプ２４、２５は、それぞれ第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２に所定の処理液を供給するものである。また、ダクト２８、２９は、レジスト塗布・現像処理システム１外に設けられた図示しない空調器からの清浄な空気を各処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５の内部に供給するためのものである。
第１処理ユニット群Ｇ１〜第７処理ユニット群Ｇ７は、メンテナンスのために取り外しが可能となっており、処理ステーション１２の背面側のパネルも取り外しまたは開閉可能となっている。また、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２の下方には、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２に所定の処理液を供給するケミカルユニット（ＣＨＭ）２６、２７が設けられている。
インターフェイスステーション１３は、処理ステーション１２側の第１インターフェイスステーション１３ａと、露光装置１４側の第２インターフェイスステーション１３ｂとから構成されており、第１インターフェイスステーション１３ａには第５処理ユニット群Ｇ５の開口部と対面するように第１ウエハ搬送体６２が配置され、第２インターフェイスステーション１３ｂにはＸ方向に移動可能な第２ウエハ搬送体６３が配置されている。
第１ウエハ搬送体６２の背面側には、図３に示すように、下から順に、露光装置１４から搬出されたウエハＷを一時収容するアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）、露光装置１４に搬送されるウエハＷを一時収容するイン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）、周辺露光装置（ＷＥＥ）が積み重ねられて構成された第８処理ユニット群Ｇ８が配置されている。イン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）とアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）は、複数枚、例えば２５枚のウエハＷを収容できるようになっている。また、第１ウエハ搬送体６２の正面側には、図２に示すように、下から順に、２段の高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ９）と、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ９）とが積み重ねられて構成された第９処理ユニット群Ｇ９が配置されている。
第１ウエハ搬送体６２は、Ｚ方向に移動可能かつθ方向に回転可能で、さらにＸ−Ｙ面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク６２ａを有している。このフォーク６２ａは、第５処理ユニット群Ｇ５、第８処理ユニット群Ｇ８、第９処理ユニット群Ｇ９の各ユニットに対して選択的にアクセス可能であり、これによりこれらユニット間でのウエハＷの搬送を行うことが可能となっている。
第２ウエハ搬送体６３も同様に、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能、かつ、θ方向に回転可能であり、さらにＸ−Ｙ面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク６３ａを有している。このフォーク６３ａは、第９処理ユニット群Ｇ９の各ユニットと、露光装置１４のインステージ１４ａおよびアウトステージ１４ｂに対して選択的にアクセス可能であり、これら各部の間でウエハＷの搬送を行うことができるようになっている。
図２に示すように、カセットステーション１１の下部にはこのレジスト塗布・現像処理システム１全体を制御する集中制御部１９が設けられている。この集中制御部１９は、図５に示すように、レジスト塗布・現像処理システム１の各ユニットおよび各搬送機構等の各構成部を制御する、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ１０１を有し、このプロセスコントローラ１０１には、工程管理者がレジスト塗布・現像処理システム１の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、レジスト塗布・現像処理システム１の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１０２と、レジスト塗布・現像処理システム１で実行される各種処理をプロセスコントローラ１０１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてレジスト塗布・現像処理システム１の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわちレシピや、各種データベース等が格納された記憶部１０３とが接続されている。レシピは記憶部１０３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェイス１０２からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部１０３から呼び出してプロセスコントローラ１０１に実行させることで、プロセスコントローラ１０１の制御下で、レジスト塗布・現像処理システム１において所望の各種処理が行われる。
このように構成されるレジスト塗布・現像処理システム１においては、ウエハカセット（ＣＲ）から処理前のウエハＷを１枚ずつウエハ搬送機構２１により取り出し、このウエハＷを処理ステーション１２の処理ユニット群Ｇ３に配置されたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）に搬送する。次いで、ウエハＷに対し、温調ユニット（ＴＣＰ）で温調処理を行った後、第１処理ユニット群Ｇ１に属するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）で反射防止膜の形成、加熱ユニット（ＨＰ）における加熱処理、高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）におけるベーク処理を行う。ボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）によるウエハＷへの反射防止膜の形成前にアドヒージョンユニット（ＡＤ）によりアドヒージョン処理を行ってもよい。次いで、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ４）でウエハＷの温調を行った後、ウエハＷを第１処理ユニット群Ｇ１に属するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ搬送後、レジスト液の塗布処理を行う。その後、第４処理ユニット群Ｇ４に設けられたプリベークユニット（ＰＡＢ）でウエハＷにプリベーク処理を施し、周辺露光装置（ＷＥＥ）で周辺露光処理を施した後、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ９）等で温調する。その後、ウエハＷを第２ウエハ搬送体６３により露光装置１４内に搬送する。露光装置１４により露光処理がなされたウエハＷを第２ウエハ搬送体６３によってトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ９）に搬入し、第１ウエハ搬送体６２によって、第５処理ユニット群Ｇ５に属するポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）にてポストエクスポージャーベーク処理を施し、さらに第２処理ユニット群Ｇ２に属する現像ユニット（ＤＥＶ）へ搬送して現像処理を施した後、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）でポストベーク処理を行い、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ３）で温調処理を行った後、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）を介してカセットステーション１１のウエハカセット（ＣＲ）の所定位置へ搬送する。
次に、本発明の制御方法が実施される加熱処理ユニットについて詳細に説明する。前述したように、高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、プリベークユニット（ＰＡＢ）、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）、ポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）は全て同じ構造を有し、本実施形態の加熱処理ユニットを構成しており、冷却機能付き加熱処理ユニット（ＣＨＰ）として構成されている。図６は加熱処理ユニット（ＣＨＰ）を示す断面図、図７はその内部の概略平面図である。
この加熱処理ユニット（ＣＨＰ）は、ケーシング１１０と、その内部の一方側に設けられた加熱部（熱処理部）１２０と、他方側に設けられた冷却部１４０とを有している。
加熱部（熱処理部）１２０は、ウエハＷを加熱して露光後ベーク処理を行うものであり、ウエハＷを加熱する円板状の熱板１２１と、上部が開放された扁平円筒状をなし、その内部空間に熱板１２１を支持する支持部材１２２と、外部から中心部に向かって次第に高くなるような円錐状をなし、支持部材１２２の上方を覆うカバー１２３とを有している。カバー１２３は、中央の頂上部には排気管に接続される排気口１２５を有している。このカバー１２３は、図示しない昇降機構により昇降するようになっており、上昇した状態でウエハＷの熱板１２１に対する搬入出が可能となっている。そして、下降した状態でその下端が支持部材１２２の上端と密着して加熱処理空間Ｓを形成する。また、支持部材１２２は、ケーシング１１０の底面に配置されたスペーサー１２４の上に固定されている。
熱板１２１は例えばアルミニウムで構成されており、その表面にはプロキシミティピン１２６が設けられている。そして、このプロキシミティピン１２６上に熱板１２１に近接した状態でウエハＷが載置されるようになっている。加熱プレート１２１には後述するように複数のチャンネルに分割されたヒータ１２７が埋設されており、ヒータ１２７の各チャンネルに通電することにより、熱板１２１の各チャンネルが所定温度に加熱される。
熱板１２１にはその中央部に３つの貫通孔１２９が形成されており（図６では２つのみ図示）、これら貫通孔１２９にはウエハＷを昇降させるための昇降ピン１３０が昇降自在に設けられている。これら昇降ピン１３０は支持板１３１に支持されており、この支持板１３１を介してケーシング１１０の下方に設けられたシリンダ機構１３２により昇降されるようになっている。
冷却部１４０は、加熱部１２０で加熱されたウエハＷを冷却して所定温度に保持するためのものであり、冷媒流路（図示せず）が設けられた冷却板１４１と、冷却板１４１を水平方向に沿って移動させてウエハＷを加熱部１２０との間で搬送する駆動機構１４２とを有している。冷却板１４１上にはプロキシミティピン１４３が設けられており、ウエハＷはこのプロキシミティピン１４３の上に保持プレート１４１に近接した状態で載置され、冷却処理される。駆動機構１４２は、ベルト機構やボールネジ機構等の適宜の機構により冷却板１４１をガイド１４４に沿って移動させる。冷却板１４１はウエハＷの熱板１２１に対する受け取り受け渡しの際には加熱部（熱処理部）１２０に移動し、冷却する際には、図示の基準位置に位置される。冷却板１４１には、このように移動する際に冷却板１４１と昇降ピン１３０との干渉を避けるために、図７に示すように、保持プレート１４１に搬送方向に沿った溝１４５が形成されている。
次に、この加熱処理ユニット（ＣＨＰ）における熱板１２１の温度制御機構について図８のブロック図を参照して説明する。図８に示すように、被処理体であるウエハＷを熱処理する熱板１２１の温度を調節する温度調節器１５０が設けられている。温度調節器１５０は上位制御装置である集中制御部１９に接続されており、この集中制御部から設定された目標温度と、熱板１２１の表面近傍に設けられた温度センサ（図示せず）からの検出温度との偏差に基づいて、ＰＩＤ演算等を行って操作量を図示しないＳＳＲ（ソリッドステートリレー）や電磁開閉器等に出力して熱板１２１に配設されたヒータ（図示せず）の通電を制御して熱板１２１の温度を目標温度になるように制御する。
熱板１２１におけるウエハＷの熱処理工程においては、多数のウエハＷは、順番に、主ウエハ搬送装置によって熱板１２１に載置されて一定時間加熱処理された後、熱板１２１から離間されて搬出される。
図９は、このような加熱処理におけるウエハの温度変化および温度調節器１５０によって温度制御される制御対象としての熱板１２１の温度変化を示す図であり、（ａ）がウエハの温度変化を示し、（ｂ）が制御対象である熱板の温度変化を示す。
図９の（ｂ）に示すように、目標温度ＳＰに制御された熱板１２１に、時点ｔ１においてウエハＷを載置すると、熱板１２１の熱が半導体ウエハに奪われるため、熱板の温度が低下し、その後徐々に目標温度ＳＰに復帰する。
一方、ウエハＷの温度は、図９の（ａ）に示すように、熱板１２１に載置された時点ｔ１から徐々に上昇し、目標温度近傍で安定し、時点ｔ２において熱板から離間され搬出されることによってその温度が低下する。
多数のウエハＷに対して均一な熱処理を施して特性や品質等のばらつきのない半導体ウエハが得られるようにするためには、図９の（ａ）に示すウエハＷの温度が目標温度近傍で安定している安定温度時間Ｔ２を一定にすることが望まれる。
加熱処理ユニットにおいては、ウエハＷを熱板１２１に載置した時点ｔ１からウエハＷを熱板１２１から離間させる時点ｔ２までの時間Ｔを、一定時間になるように管理しているので、安定温度時間Ｔ２を一定にするためには、半導体ウエハの温度が、処理開始前の初期温度から目標温度近傍の温度に達するのに要する到達時間（昇温時間）Ｔ１を一定にする必要がある。
このため、本実施形態では、昇温時間Ｔ１を各加熱処理ユニットについて共通の目標昇温時間になるように制御する。これにより、加熱処理ユニット間の構成部品や設置雰囲気等のばらつきに起因する昇温時間Ｔ１のばらつきを抑制し、熱処理におけるウエハ処理のばらつきを抑制することができるようにする。
具体的には、ウエハＷの温度が、加熱処理開始前の初期温度（第１の温度）から熱板１２１の目標温度に対応する安定した処理温度（第２の温度）まで上昇するのに要する昇温時間Ｔ１を、加熱処理ユニットによらず一定の目標昇温時間となるように、処理が開始された後に目標温度を調整する。処理温度とは、処理が開始されてウエハＷの温度が目標温度に近づいて安定する温度をいう。このとき熱板１２１の温度は目標温度で安定している。
本実施形態の温度制御方法では、加熱処理ユニット毎に目標温度を調整するための調整データを予め取得し、実際に多数のウエハを順次加熱処理する実運用においては、加熱処理ユニット毎に取得した調整データに基づいて、各ウエハの加熱処理の際に目標温度を調整する。
図１０は、目標温度を調整するための調整データを予め取得するための構成の一例を示す図であり、図８に対応する部分には、同一の参照符号を付す。この図１０に示すように、温度センサ（図示せず）が取り付けられた試験用ウエハＣＷが熱板１２１の上に載置される。この試験用ウエハＣＷは、温度センサが取り付けられている以外は、図８の通常のウエハＷと同様である。一方、試験用ウエハＣＷの温度センサからの検出信号を受けて温度を計測する温度ロガー１５３が設けられている。そして、上位制御装置であるパーソナルコンピュータ１５４が温度ロガー１５３および温度調節器１５０に接続されている。
パーソナルコンピュータ１５４は、温度調整動作の際のみに用いられ、集中制御部１９の機能の一部または全部を有している。このパーソナルコンピュータ１５４は、温度調整の際に、温度ロガー１５３および温度調節器１５０との通信などによって、温度調節器１５０の目標温度を変更できるとともに、この目標温度と試験用ウエハＣＷの温度とを同期して計測することができる。なお、パーソナルコンピュータ１５４の代わりに、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などを用いてもよく、集中制御部１９により直接制御するようにしてもよい。
試験用ウエハＣＷの複数の温度センサから取り出された信号線は送信器１５１に接続されている。これら試験用ウエハＣＷと送信器１５１は、レジスト塗布現像システム１のカセットステーション１１の専用ポート（図示せず）に収容されており、温度計測の際に、ウエハ搬送機構２１と第１主搬送装置１６または第２主搬送装置とにより、温度制御対象の加熱処理ユニットに搬送される。このとき、試験用ウエハＣＷのみが熱板１２１の上に載置され、送信器１５１は搬送装置の上に載置されたままの状態にしておくか、または加熱処理ユニットのケーシングの外側に設けられた専用ポートに置くようにする。
一方、温度ロガー１５３には受信器１５２が接続されており、この受信器１５２が送信器１５１から無線で送信された試験用ウエハＣＷの温度センサの検出信号を受信し、その信号を温度ロガー１５３に送るようになっている。
パーソナルコンピュータ１５４には、所定の制御を行う制御プログラムが格納されているＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体がセットされており、この記録媒体からプログラムを読み出して実行することにより、所定の演算を実行する演算手段として機能する。パーソナルコンピュータ１５４の代わりに集中制御部１９を用いる場合には、記憶部１０３にこのような記憶媒体がセットされる。
次に、このように構成される装置により調整データを取得する手順について図１１のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、初期温度から目標温度近傍の温度にまで達する昇温時間（リカバリータイム：ＲＴ）を調整する対象となる加熱処理ユニットにおいて、調整を行う実運用と同じ状態で、試験用ウエハＣＷを熱板１２１上に載置して一定時間Ｔの加熱処理を行い、試験用ウエハＣＷの温度を計測する（ステップ１）。
ただし、調整前のデータを取得する際には、事前に計測に使用する試験用ウエハＣＷを用いて定常安定状態での面内オフセット調整を行うことが好ましい。オフセット調整とは、ウエハの加熱設定温度の調整であり、ウエハを熱板１２１に載置した後の指定時間経過時点での平均温度の調整を行う。このようなオフセット調整を行わないと、熱板を含めたハードの個体差や周辺環境の相違などにより、ウエハが到達する温度に差が生じ、正確なＲＴを算出することが困難となる。
次に、ステップ１で計測された図９の（ａ）に示すような試験用ウエハＣＷの温度プロファイルから調整前ＲＴ（昇温時間Ｔ１）を算出する（ステップ２）。
この調整前ＲＴの算出結果が、測定毎、または加熱処理ユニット毎にばらつくと、その後の調整結果や最終的な品質のばらつきにつながるため、この算出方法は重要である。ここでのばらつきを低減するには、熱板１２１にウエハを載置してから昇温を開始するタイミングを正確に割り出すことがポイントとなり、そのためには、以下のいずれかの手法を採用することが有効である。
（１）ウエハ温度プロファイルの平均値を５次以上の多項式にて近似し、その昇温速度が最大となる点を昇温開始タイミングの基準とする。
（２）ウエハが熱板１２１に載置される際に生じる、ウエハ温度の上昇開始点を昇温開始タイミングの基準とする。
（３）ウエハ温度プロファイルの平均値において、昇温速度が所定以上、典型的には数℃／ｓｅｃ以上に達した時点を昇温開始タイミングの基準とする。
（４）加熱処理後の降温開始点を基準とし、昇温開始タイミングをその基準から逆算して求める。
これら（１）〜（４）のうち、（２）、（３）は一般的な手法ではあるが、ばらつきが多少大きく、さらなる精度向上が求められる。（１）のようにウエハ温度プロファイルの平均値を５次以上の多項式にて近似することにより、高い精度が得られる。（４）は理想論からは好ましいが、実運用上多少の困難性をともなう。したがって、これらの中では（１）が特に好ましい。以上のステップ１およびステップ２により、調整前段階である第１段階が終了する。
次に、実際の調整段階である第２段階が実行される。この第２段階においては、最初に、ステップ２で計測算出された調整前のＲＴ、すなわち昇温時間Ｔ１と、予め設定されている目標ＲＴとの時間差Δｔを算出する（ステップ３）。そして、この算出した時間差Δｔを温度調節器１５０に送信する（ステップ４）。 温度調節器１５０においては、予め求めていた、時間差Δｔと調整データとしての調整値ｂとの関係を示す関係式ｂ＝ｆ（Δｔ）を用いて、算出した時間差Δｔに対応する調整値ｂを算出する（ステップ５）。そして、このようにして求めた調整値ｂを用いて上記ステップ１〜５を繰り返す。上記ステップ１〜５を複数回、図の例では３回繰り返すことにより終了する。温度調節器１５０は、この調整値ｂを使用条件に対応して記憶部に格納し、実運用時には、使用条件に対応した調整値ｂに応じて、後述のように調整する。
この、図１１に示す調整値ｂを取得するための処理は、複数搭載された加熱処理ユニット毎、使用条件（温度域などの環境条件）毎に行われる。
なお、上述した目標ＲＴは、ウエハを処理する温度域に応じて求めたものを適用することが好ましく、具体的には、以下のいずれか一方によって決定したものを適用することが好ましい。
（ａ）プロセス条件（レジストの特性）に応じて任意に設定したもの。
（ｂ）事前に熱板−ウエハ特性に応じた標準値を温度域別に準備したもの。
次に、調整値ｂが決定された後の実運用について説明する。
調整値ｂが決定された後の実運用においては、温度調節器１５０は、決定された調整値ｂに応じた目標温度の調整を、次のようにして行う。
図１２は、目標温度の調整を説明するための、目標温度、ならびにウエハＷおよび熱板１２１の温度変化を示す図であり、（ａ）は調整前を示し、（ｂ）はＲＴ（昇温時間）が短くなるように調整した場合を示し、（ｃ）はＲＴ（昇温時間）が長くなるように調整した場合を示しており、太い実線はウエハＷの温度を示し、細い実線は目標温度ＳＰを示し、一点鎖線は熱板１２１の温度を示している。
なお、目標昇温時間は、上述のように各加熱処理ユニットに共通の一定時間であるが、図１２では便宜上、（ａ）の調整前昇温時間に比べて、（ｂ）では目標昇温時間が短い場合、（ｃ）では目標昇温時間が長い場合をそれぞれ示している。また、この図１２では要部を拡大して示しているため、ウエハＷの初期温度付近は省略されているが、その部分は上述の図９の温度変化と同様である。
調整前のＲＴすなわち昇温時間Ｔ１が、図１２の（ａ）に示す状態であって、目標ＲＴに比べて長い場合には、図１２の（ｂ）に示すように、ウエハＷを熱板１２１に載置して加熱処理を開始した後、熱板１２１の検出温度が、目標温度からａ℃低い温度に復帰した時点ｔ３で、目標温度ＳＰを調整値ｂ℃だけ上昇させ、一定の時定数で一次減衰させて目標温度ＳＰに復帰させる。
これによって、図１２の（ａ）に示す調整前ＲＴすなわち調整前昇温時間Ｔ１が、図１２の（ｂ）の調整後ＲＴすなわち調整後昇温時間Ｔ１′のように短くなり、事前に設定した目標ＲＴと同一あるいは近似した時間に調整されることとなる。
一方、調整前のＲＴすなわち昇温時間Ｔ１が、図１２の（ａ）に示す状態であって、目標ＲＴに比べて短い場合には、図１２の（ｃ）に示すように、ウエハＷを熱板１２１に載置して加熱処理を開始した後、熱板１２１の検出温度が、目標温度からａ℃低い温度に復帰した時点ｔ３で、目標温度ＳＰを調整値ｂ℃だけ低下させ、一定の時定数で一次減衰させて目標温度ＳＰに復帰させる。
これによって、図１２の（ａ）に示す調整前ＲＴすなわち調整前昇温時間Ｔ１が、図１２の（ｃ）の調整後ＲＴすなわち調整後昇温時間Ｔ１″のように長くなり、事前に設定した目標ＲＴと同一あるいは近似した時間に調整されることとなる。
このようにして、実運用時には、連続して加熱処理されるウエハＷに対して、目標温度ＳＰが温度調節器１５０で調整されて目標ＲＴに合わせこまれた処理が実現される。
調整前のＲＴ（昇温時間）は、熱板のヒータ容量のばらつき、他の構成部材のばらつき、周辺雰囲気や電源電圧レベルなどの外乱要素のばらつき等により、加熱処理ユニットによって目標ＲＴよりも短いものも長いものもあるが、加熱処理ユニット毎に、上述のように、調整前のＲＴを計測し、目標ＲＴ時間差に基づいて調整値ｂを算出しておくことにより、ＲＴを目標ＲＴと同一あるいは近似した時間にすることが可能となる。これによって、レジスト塗布・現像システムの加熱処理工程で問題となっていた加熱処理ユニット毎の個体差によるウエハ間のデバイス品質（熱履歴）のばらつきを抑制することができる。
なお、以上の例では、熱板１２１の検出温度が目標温度からａ℃低い温度に復帰した時点ｔ３で目標温度を変化させたが、他の例として、熱処理を開始した時点ｔ１から予め定めた時間が経過した時点で目標温度を変化させるようにしてもよい。また、熱処理の開始時点ｔ１の算出は、上述した手法の他、熱板１２１の検出温度に基づいて行ってもよいし、集中制御部１９からの外部信号の入力に基づいて行ってもよい。
次に、調整前のＲＴと目標ＲＴとの時間差Δｔから調整値ｂを算出する関係式ｂ＝ｆ（Δｔ）について説明する。
この関係式ｂ＝ｆ（Δｔ）は予め次のようにして求められる。
すなわち、多数のウエハを熱処理する複数の加熱処理ユニットのうちの、ある加熱処理ユニットを用いて、調整値ｂを振って目標温度ＳＰをそれぞれ上述のように調整した場合のＲＴをそれぞれ計測し、例えば図１３に示すような調整値ｂ＝０のときのＲＴとのＲＴの時間差と調整値ｂとの関係を、最小二乗法などによって求める。
この図１３の直線によれば、調整値ｂを幾らにすれば、ＲＴが調整前（ｂ＝０）に比べて、幾らずれるかを知ることができる。この図１３の直線の傾きは、熱処理モジュールに拘わらず、略同一となるので、ある加熱処理ユニットで調整値ｂ＝０のときのＲＴとのＲＴの時間差と調整値ｂとの間の関係を求めることにより、他の加熱処理ユニットに適用することができる。なお、一つの加熱処理ユニットを用いて、関係式を求めるのではなく、複数の加熱処理ユニットを用いて測定を行い、それらの測定結果の平均値を用いて上記関係を求めてもよい。
この例では、調整値ｂが正である場合と、負である場合とで、直線の傾きが異なるので、傾きが異なる２種類の関係式ｂ＝ｆ１（Δｔ）およびｂ＝ｆ２（Δｔ）を用いるようにしている。
次に、温度調節器１５０の内部構成について説明する。
図１４は温度調節器１５０の内部構成を示すブロック図であり、上位制御装置であるパーソナルコンピュータ１５４から与えられる調整前ＲＴと目標ＲＴとの時間差Δｔに基づいて、調整値ｂを算出する演算部１５５と、演算部ｂを記憶する記憶部１５６と、この調整値ｂに応じて目標温度の調整波形を生成する調整部としての調整波形生成部１５７と、調整後の目標温度ＳＰと熱板１２１からの検出温度ＰＶとの偏差に応じて、ＰＩＤ演算を行って操作量を出力するＰＩＤコントローラ１５８とを備えている。演算部１５５、記憶部１５６、調整波形生成部１５７、およびＰＩＤコントローラ１５８等は、マイクロコンピュータによって構成されている。
調整波形生成部１５７は、熱板１２１からの検出ＰＶに基づいて、加熱処理後の予め定めた時点で、調整値ｂに応じて図１５の（ａ）、（ｂ）に示すような調整波形を生成し、これによって上述の図１２の（ｂ）、（ｃ）に示すように、目標温度ＳＰが調整される。
なお、調整波形としては、調整値ｂに応じて、例えば図１６の（ａ）、（ｂ）に示す三角形状、または、図１６の（ｃ）に示す矩形状等、他の形状であってもよい。
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本発明は複数の温度センサと複数のヒータを有する複数チャンネルの熱板にも適用できるものであり、この場合は、試験用ウエハとロガーを用いて計測する調整前ＲＴとしては、試験用ウエハの各チャンネルの検出温度の平均温度を用いて調整前ＲＴを計測してもよいし、あるいは、各チャンネル毎に計測された調整前ＲＴの平均値を調整前ＲＴとしてもよい。
また、上記実施形態では、温度調節器１５０で調整値を演算するようにしたが、調整値を上位制御装置で演算し、これを温度調節器１５０に格納しておき、この調整値に基づいて目標温度を調整するようにしてもよい。
さらに、上記実施の形態では、ヒータにより熱板を加熱する加熱処理に適用した例について示したが、これに限らず、ペルチェ素子等の熱電素子を用いた場合や、加熱と冷却とを併用する温度制御に適用してもよい。
さらにまた、上記実施の形態では、加熱対象の基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず、例えばＬＣＤ用のガラス基板等の他の基板であっても適用可能であることは言うまでもない。
本発明は、半導体ウエハ等の基板にレジスト塗布・現像処理を施す装置に適用される加熱処理ユニットの温度制御に有効である。
本発明の温度制御方法が適用される加熱処理ユニットが搭載されたレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図。 図１に示すレジスト塗布・現像処理システムの正面図。 図１に示すレジスト塗布・現像処理システムの背面図。 図１のレジスト塗布・現像処理システムに備えられた主ウエハ搬送装置の概略構造を示す斜視図。 図１のレジスト塗布・現像処理システムの制御系を示すブロック図。 本発明の制御方法が実施される加熱処理ユニットを示す断面図。 本発明の制御方法が実施される加熱処理ユニットの内部を示す概略平面図。 加熱処理ユニットにおける熱板の温度制御機構を示すブロック図。 加熱処理ユニットにおいて熱板にウエハが載置された際のこれらの温度変化を示す図。 試験用ウエハの温度を計測し、それに基づいて熱板の温度制御を行うための装置の構成を示す図。 図１０の装置を用いて調整値ｂを求める手順を示すフローチャート。 実運用時における目標温度の調整を説明するための、調整前後のウエハおよび熱板の温度変化を示す図。 調整前ＲＴとの時間差と調整値ｂとの関係を示す図。 温度調節器を示すブロック図。 目標温度の調整波形を示す図。 調整波形の他の例を示す図。
符号の説明
１９；集中制御部
１２０；加熱部
１２１；熱板
１２７；電気ヒータ
１５０；温度調節器
１５３；ロガー
１５４；パーソナルコンピュータ
１５５；演算部
１５６；記憶部
１５７；調整波形生成部
１５８；ＰＩＤコントローラ
ＣＨＰ；加熱処理ユニット
Ｗ；半導体ウエハ
ＣＷ；試験用ウエハ

Claims (14)

  1. 基板に対してレジストを塗布してレジスト膜を形成し、かつ露光後のレジスト膜の現像を行う塗布現像システムに搭載され、熱板に載置した状態で基板の加熱処理を行う加熱処理ユニットにおいて、前記熱板の温度を計測し、計測温度が目標温度に一致するように前記熱板の温度を制御する制御方法であって、
    前記熱板の温度が、初期温度近傍の第１の温度から前記目標温度近傍の第２の温度に達するまでの到達時間を調整するために必要な調整データを取得し、
    取得した調整データに基づいて、前記基板の処理が開始された後に、前記目標温度を調整することを特徴とする温度制御方法。
  2. 調整後の目標温度と前記熱板の計測温度との偏差に基づいて前記熱板の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の温度制御方法。
  3. 前記調整前の到達時間を計測する第１段階と、
    計測した到達時間と目標とする到達時間との時間差に基づいて、前記調整データを取得する第２段階とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温度制御方法。
  4. 前記調整前の到達時間の基準となる昇温開始タイミングの基準を、
    （ａ）基板温度プロファイルの平均値を５次以上の多項式にて近似し、その昇温速度が最大となる点、
    （ｂ）基板が熱板に載置される際に生じる、基板ウエハ温度の上昇開始点
    （ｃ）基板温度プロファイルの平均値において、昇温速度が所定以上に達した時点、
    （ｄ）加熱処理後の降温開始点を基準とし、その基準から逆算した点
    のいずれかとすることを特徴とする請求項３に記載の温度制御方法。
  5. 前記目標とする到達時間は、基板を処理する温度域に応じて求めたものを適用し、（ａ）プロセス条件に応じて任意に設定したもの、（ｂ）事前に熱板−基板特性に応じた標準値を温度域別に準備したもの、のいずれか一方によって決定したものを適用することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の温度制御方法。
  6. 前記第２段階では、前記時間差と前記調整データとの関係を示す、予め求めた関係式に基づいて、前記調整データを取得することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の温度制御方法。
  7. 前記第１段階および第２段階を複数回繰り返すことにより調整データを得ることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の温度制御方法。
  8. 前記基板の処理が開始された後の所定のタイミングで、前記調整データに応じて前記目標温度を調整することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の温度制御方法。
  9. 前記基板は、前記熱板に載置された状態で一定時間処理されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の温度制御方法。
  10. 塗布現像システムは前記加熱処理ユニットを複数有し、各加熱処理ユニットの熱板について、各熱板の到達時間が共通の目標到達時間になるように到達時間を調整することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の温度制御方法。
  11. 基板に対してレジストを塗布してレジスト膜を形成し、かつ露光後のレジスト膜の現像を行う塗布現像システムに搭載され、熱板に載置した状態で基板の熱処理を行う熱処理装置において、前記熱板の温度を計測し、計測温度が目標温度に一致するように、前記熱板の温度を制御する温度調節器であって、
    前記基板の温度が、初期温度近傍の第１の温度から前記目標温度近傍の第２の温度に達するまでの到達時間を調整する調整データが記憶される記憶部と、前記調整データに基づいて、前記基板の処理が開始された後に、前記目標温度を調整する調整部とを備えることを特徴とする温度調節器。
  12. 前記調整部は、前記処理が開始された後の所定のタイミングで、前記調整データに応じて前記目標温度を調整することを特徴とする請求項１１に記載の温度調節器。
  13. 前記調整前の到達時間と目標とする到達時間との時間差に基づいて、前記調整データを演算する演算部をさらに備えることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の温度調節器。
  14. 基板に対してレジストを塗布してレジスト膜を形成し、かつ露光後のレジスト膜の現像を行う塗布現像システムに搭載され、基板の熱処理を行う熱処理装置であって、
    基板を載置し、基板を加熱する熱板と、前記熱板の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出温度が目標温度に一致するように、前記熱板の温度を制御する請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の温度調節器とを備えることを特徴とする加熱処理装置。
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