JP2759116B2 - 熱処理方法および熱処理装置 - Google Patents
熱処理方法および熱処理装置Info
- Publication number
- JP2759116B2 JP2759116B2 JP1335774A JP33577489A JP2759116B2 JP 2759116 B2 JP2759116 B2 JP 2759116B2 JP 1335774 A JP1335774 A JP 1335774A JP 33577489 A JP33577489 A JP 33577489A JP 2759116 B2 JP2759116 B2 JP 2759116B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- heat flux
- heat
- heating
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
この発明は、熱処理方法および熱処理装置に関する。
例えば半導体集積回路の製造工程中には、例えばフォ
トリソグラフィー工程におけるベーキング処理、成膜処
理、アッシング処理等、種々の熱処理工程がある。 従来、この熱処理例えばベーキング処理は、例えば枚
葉式の場合には、例えばSUSやアルミニウムからなり、
ニクロム線などの発熱抵抗体を内蔵した加熱板上に被処
理基板を載置すると共に、例えば加熱板に熱電対や測温
抵抗体等の温度センサを埋設し、この温度センサにより
温度をモニターすることにより、処理温度をコントロー
ルするようにしている。
トリソグラフィー工程におけるベーキング処理、成膜処
理、アッシング処理等、種々の熱処理工程がある。 従来、この熱処理例えばベーキング処理は、例えば枚
葉式の場合には、例えばSUSやアルミニウムからなり、
ニクロム線などの発熱抵抗体を内蔵した加熱板上に被処
理基板を載置すると共に、例えば加熱板に熱電対や測温
抵抗体等の温度センサを埋設し、この温度センサにより
温度をモニターすることにより、処理温度をコントロー
ルするようにしている。
以上のように、従来の熱処理装置の温度制御方法は、
温度をモニターして温度コントロールする方式であるの
で、制御の遅れが生じ、被処理体を所定温度に立ち上げ
る時や所定温度まで立ち下がる時、または、外乱等の影
響で温度変化の可能性がる状況において、応答性のよい
正確な制御が困難であった。 すなわち、ヒーター等の発熱体から発する熱流束（熱
流束は単位面積及び単位時間当たりの熱量；単位は（kc
al/m2・ｈ））により加熱板延いては被処理基板が加熱
されるものであるが、一般に温度は熱流束の時間及び座
標についての積分値であり（下記の熱拡散方程式の式
（１）及びフーリエの法則の式（２））、熱流束が定ま
った後、その結果として加熱板及び被処理体の温度が定
まり、熱流束と温度との間には一定の相関がある（下記
の熱拡散方程式の式（３））。 T;温度,q;熱流束,t;時間,y;座標 ρ；密度,Cp;熱容量,k;熱伝導度 このため、現象変化としては、温度よりも熱流束が早
く検知され易く、温度をモニターしたのでは制御の遅れ
が生じることになる。したがって、従来の温度モニター
方式による温度制御方式では、外乱等の影響で温度変化
の可能性がある状況において、設定温度の状態から外乱
による温度変化を予測して、この外乱を抑圧する方向に
制御することはできなかった。 また、所定温度への立ち上げ時や立ち下げ時の温度履
歴をコントロールしようする場合に、予め定められた温
度履歴に沿うように温度を予測して制御することはでき
なかった。しかも、昇温及び降温中に外乱が生じて熱流
束が所期のものと異なったとしても、温度モニター方式
では、これに対応できるのは、温度変化となって現れた
後で、どうしても制御の遅れは否めない。したがって、
従来の温度コントロール方式では、所望の昇温変化パタ
ーンや降温変化パターンを精度良く、正確に得るように
することは困難であった。 また、ベーキング工程は、フォトレジストを塗布した
後や、フォトレジスト膜の露光，現象後等に、フォトレ
ジスト中の溶剤を除去するとともに、レジストに耐熱性
を付与しつつレジストの物性（感光性や解像度等）をコ
ントロールするために行われる加熱処理で、例えば特開
昭61-201426号公報に開示されるように、半導体ウェー
ハ等を予め設定した所望のベーキング温度で、所定時
間、加熱するというものである。 例えば第２図に示すように、加熱板により被処理基板
を予め定められた温度Ｔ1に設定し、この温度Ｔ1を保持
した状態で予め定められた設定時間2だけ加熱を行な
う。 ところで、第２図において、従来は上記のように、設
定温度Ｔ1の期間は、その温度を一定にする温度管理は
行なっていたが、昇温期間Ｄ1及び冷却期間Ｄ3における
温度変化勾配やその期間の長さ等の履歴（温度変化パタ
ーン）は全く管理されていなかった。 このように従来は昇温変化パターンや降温変化パター
ンは、温度管理されていないため、同じ種類の半導体ウ
ェーハ等の被処理基板であっても、これらのパターンが
被処理基板毎に区々となり、基板毎にレジストの物性が
異なってしまい、信頼性に欠けるという問題があった。 また、最近は、半導体デバイスの高密度化、高デバイ
ス化に伴い、レジストパターンが微細化してきている。
このため、従来、ベーキング工程において無視されてい
た昇温期間や降温期間の温度変化パターンがフォトレジ
ストの解像度や感光性等の物性に与える影響が無視でき
なくなってきており、これら昇温変化パターンや降温変
化パターン等の履歴を所定のものにコントロールして、
より良いレジスト物性を得ることが必要になっている。 そこで昇温期間、降温期間においても、温度コントロ
ールを行なうことが考えられるが、前述したように、従
来の温度制御方法は、温度をモニターして温度をコント
ロールする方式であるため、特に急峻なる温度変化の場
合、制御の遅れが生じ、温度を予測して温度履歴を所望
のものにするようにすることはできなかった。 この発明は、以上の点に鑑み、温度変化を予測して制
御できるようにすることにより、上記の欠点を改善した
熱処理装置を提供することを目的とする。
温度をモニターして温度コントロールする方式であるの
で、制御の遅れが生じ、被処理体を所定温度に立ち上げ
る時や所定温度まで立ち下がる時、または、外乱等の影
響で温度変化の可能性がる状況において、応答性のよい
正確な制御が困難であった。 すなわち、ヒーター等の発熱体から発する熱流束（熱
流束は単位面積及び単位時間当たりの熱量；単位は（kc
al/m2・ｈ））により加熱板延いては被処理基板が加熱
されるものであるが、一般に温度は熱流束の時間及び座
標についての積分値であり（下記の熱拡散方程式の式
（１）及びフーリエの法則の式（２））、熱流束が定ま
った後、その結果として加熱板及び被処理体の温度が定
まり、熱流束と温度との間には一定の相関がある（下記
の熱拡散方程式の式（３））。 T;温度,q;熱流束,t;時間,y;座標 ρ；密度,Cp;熱容量,k;熱伝導度 このため、現象変化としては、温度よりも熱流束が早
く検知され易く、温度をモニターしたのでは制御の遅れ
が生じることになる。したがって、従来の温度モニター
方式による温度制御方式では、外乱等の影響で温度変化
の可能性がある状況において、設定温度の状態から外乱
による温度変化を予測して、この外乱を抑圧する方向に
制御することはできなかった。 また、所定温度への立ち上げ時や立ち下げ時の温度履
歴をコントロールしようする場合に、予め定められた温
度履歴に沿うように温度を予測して制御することはでき
なかった。しかも、昇温及び降温中に外乱が生じて熱流
束が所期のものと異なったとしても、温度モニター方式
では、これに対応できるのは、温度変化となって現れた
後で、どうしても制御の遅れは否めない。したがって、
従来の温度コントロール方式では、所望の昇温変化パタ
ーンや降温変化パターンを精度良く、正確に得るように
することは困難であった。 また、ベーキング工程は、フォトレジストを塗布した
後や、フォトレジスト膜の露光，現象後等に、フォトレ
ジスト中の溶剤を除去するとともに、レジストに耐熱性
を付与しつつレジストの物性（感光性や解像度等）をコ
ントロールするために行われる加熱処理で、例えば特開
昭61-201426号公報に開示されるように、半導体ウェー
ハ等を予め設定した所望のベーキング温度で、所定時
間、加熱するというものである。 例えば第２図に示すように、加熱板により被処理基板
を予め定められた温度Ｔ1に設定し、この温度Ｔ1を保持
した状態で予め定められた設定時間2だけ加熱を行な
う。 ところで、第２図において、従来は上記のように、設
定温度Ｔ1の期間は、その温度を一定にする温度管理は
行なっていたが、昇温期間Ｄ1及び冷却期間Ｄ3における
温度変化勾配やその期間の長さ等の履歴（温度変化パタ
ーン）は全く管理されていなかった。 このように従来は昇温変化パターンや降温変化パター
ンは、温度管理されていないため、同じ種類の半導体ウ
ェーハ等の被処理基板であっても、これらのパターンが
被処理基板毎に区々となり、基板毎にレジストの物性が
異なってしまい、信頼性に欠けるという問題があった。 また、最近は、半導体デバイスの高密度化、高デバイ
ス化に伴い、レジストパターンが微細化してきている。
このため、従来、ベーキング工程において無視されてい
た昇温期間や降温期間の温度変化パターンがフォトレジ
ストの解像度や感光性等の物性に与える影響が無視でき
なくなってきており、これら昇温変化パターンや降温変
化パターン等の履歴を所定のものにコントロールして、
より良いレジスト物性を得ることが必要になっている。 そこで昇温期間、降温期間においても、温度コントロ
ールを行なうことが考えられるが、前述したように、従
来の温度制御方法は、温度をモニターして温度をコント
ロールする方式であるため、特に急峻なる温度変化の場
合、制御の遅れが生じ、温度を予測して温度履歴を所望
のものにするようにすることはできなかった。 この発明は、以上の点に鑑み、温度変化を予測して制
御できるようにすることにより、上記の欠点を改善した
熱処理装置を提供することを目的とする。
この発明は、被処理基板を、時間に対して所定の温度
勾配をもって加熱する工程を含む熱処理方法において、 前記被処理基板に与えられる熱流束を検出し、 前記温度勾配から求められる前記熱流束の検出時点の
温度と、前記検出された熱流束から推定される温度との
誤差を順次補正するように加熱することにより、前記所
定の温度勾配を持った加熱を行うことを特徴とする。
勾配をもって加熱する工程を含む熱処理方法において、 前記被処理基板に与えられる熱流束を検出し、 前記温度勾配から求められる前記熱流束の検出時点の
温度と、前記検出された熱流束から推定される温度との
誤差を順次補正するように加熱することにより、前記所
定の温度勾配を持った加熱を行うことを特徴とする。
前述したように、現象変化としては温度よりも、熱流
束が早く対応する。しかも、熱流束と温度とは一定の相
関があるから、熱流束をモニターすることにより温度変
化を予測することができる（前記の式（３））。このた
め、外乱のある状況においても、温度を常に安定に制御
することができると共に、温度の昇温あるいは降温特性
を所望のものに精度良く管理することが可能になる。
束が早く対応する。しかも、熱流束と温度とは一定の相
関があるから、熱流束をモニターすることにより温度変
化を予測することができる（前記の式（３））。このた
め、外乱のある状況においても、温度を常に安定に制御
することができると共に、温度の昇温あるいは降温特性
を所望のものに精度良く管理することが可能になる。
以下、この発明による熱処理装置の一実施例を、フォ
トリソグラフィー工程のベーキング装置に適用した場合
を例にとって、図を参照しながら説明する。 第１図において、熱板１は金属からなり、その内部に
は発熱抵抗体２が埋め込まれている。この熱板１の上に
は半導体ウェーハ３が載置されており、熱板１によっ
て、後述するように加熱制御される。 熱板１の発熱抵抗体２には、例えば商用交流電源４か
らスイッチング素子、この例ではSSR（Solid State Rel
ay）５を介して電力が供給される。この場合、SSR5は、
後述するようにコンピュータを備える温度制御回路10か
らのPWM（パルス幅変調）信号SMによってスイッチング
制御され、発熱抵抗体２には信号SMのパルス幅に応じた
時間分だけ交流電流が流れ、発熱抵抗体２はその供給電
力量に応じて発熱する。したがって、PWM信号SMのパル
ス幅を変えることによって発熱対抗体２に供給される信
号SMの１周期Ｔ当たりの電力量を調節し、熱板１の温度
を制御することができる。すなわち、この場合、熱板１
の温度は、PWM信号SMのパルス幅Ｗの期間で発熱抵抗体
２に電力が供給されることにより微視的に上昇する温度
と、パルス幅期間の後の期間で発熱抵抗体２への電力が
遮断されることにより微視的に下降する温度との平均の
温度となる。したがって、今、熱板１の昇温特性と降温
特性が等しいと仮定すれば、例えばPWM信号SMの１周期
Ｔにおけるパルス幅Ｗが1/2T、つまりデューティ比50％
の時は、熱板１の温度は変わらず、PWM信号SMのパルス
幅Ｗが1/2Tより広くなれば、熱板１の温度は、パルス幅
Ｗに応じた傾きで上昇し、逆に、PWM信号SMのパルス幅
Ｗが1/2Tより狭くなれば、熱板１の温度は、パルス幅Ｗ
に応じた傾きで下がる。こうして、PWM信号SMのパルス
幅Ｗを変えることによって、熱板１の温度を自由にコン
トロールできる。 熱板１のウェーハ３の載置面近傍には、例えば熱電対
や測温抵抗体からなる温度センサ６が設けられ、この温
度センサ６の出力が温度計７に供給される。そして、こ
の温度計７の検出温度に応じた出力信号が温度制御回路
10に供給される。 また、ウェーハ３の表面の近傍に熱流センサ８が設け
られ、この熱流センサ８の出力が熱流計９に供給され
て、熱流束ｑが求められ、この熱流束ｑが温度制御回路
10に供給される。この熱流センサ８は、微小なる温度誤
差を検出すべく熱伝導率λの十分小さい薄板材料（厚さ
ｄ）で構成され、この薄板を貫通して流れる熱流束ｑ
は、次の式から求めることができる。 ここで、ΔＴは薄板の表裏両面間の温度差で、λ及び
ｄが既知であるから、このΔＴを例えば熱流センサ８に
設けた差動熱電対によって測定することによって熱流計
９から熱流束ｑをもとめることができる。温度制御回路
10は、この熱流束ｑからウェーハ３の温度変化を予測す
る（前出の式（３）で示される原理に基づく）。 なお、熱板１には、半導体ウェーハ３を支持して熱板
１から持ち上げる図示しないピンが貫挿されている。さ
らに半導体ウェーハ３は、図示しない搬送機構により、
熱板１上に搬送され、ピンの昇降により、熱板１に対
し、ロード，アンロードされるようになっている。 次に、第１図のように構成された熱処理装置を用いた
ベーキング処理について説明する。 先ず、前述した図示しないピンを熱板１の表面から突
き立てる。そして、この突き立ったピン上に搬送して来
た半導体ウェーハ３を載置する。次に、ピンを降下させ
て半導体ウェーハ３を熱板１上に載置して吸着によって
保持する。そして、熱板１からの熱伝導によって次のよ
うな温度コントロールに従った半導体ウェーハ３の加熱
を行なう。 この例の場合、前述したように、温度制御回路10はコ
ンピュータを備えており、キーボードなどからなり、ベ
ーキングパターンを入力するためのレシピ入力手段11に
よって、半導体ウェーハ３等の被処理体の種類に応じて
適切な温度履歴を呈するようにするための仕様書（レシ
ピ）が入力され、これが記憶されて、このレシピに従っ
た温度コントロールが行われる。 第３図は、このレシピの一例で、常温20℃から60秒間
の間に、所定の傾きを持って120℃まで上昇し、その後6
0秒間はその120℃を保持し、その後の60秒間に常温20℃
まで冷却するという目的とする温度履歴で、この温度履
歴を再現できるようにするため、例えば第３図のように
複数の点P0〜P8を定め、これら各点P0〜P8における時間
と温度情報を入力することによりレシピを入力する。 温度制御回路10では、点P0〜P3までの昇温期間及び点
P5〜P8までの降温期間においては、隣り合う２点（例え
ばP1-P0）の情報から、この２点間の温度勾配を求め、
この温度勾配となるようなパルス幅ＷのPWM信号SMを、S
SR5に供給する。そして、この際、熱流センサ８によっ
て検出した温度差に比例する出力信号に基づいて、熱流
計９において熱板１からの熱流束を検出し、予め求めた
この熱流束とウェーハ温度変化との相関を参照しつつ
（後述の式（５））、レシピから演算して求めた温度と
この熱流束から推定されるウェーハ３の温度との誤差を
順次補正するように信号SMのパルス幅Ｗが制御される。 T;温度,t;時間,q;熱流束,y;座標 L;ウェーハと熱流センサ間の距離 ρ；空気の密度,Cp;空気の熱容量 ；熱流センサ本体,s;ウェーハ表面 ｆ（L,t）;qとqs間の一定の関係を表わす関数 なお、この昇温期間P0〜P3及び降温期間P5〜P8におい
ては、副次的に温度センサ６からの温度情報が参照さ
れ、制御温度結果の検証がなされる。 点P3〜P5の間の温度整定期間においては、温度センサ
６のみからの小野計測情報を参照して温度制御回路10
は、発熱抵抗体２の制御を行なう。これは、熱板１は、
比較的熱容量が大きく温度が整定した後は、外乱はほと
んど影響しないからである。もっとも、外乱の影響を受
ける状態のときには、熱流計９からの熱流束をも参照し
て発熱抵抗体２を制御するようにしたほうがよい。 なお、この場合の温度コントロール方法としては、例
えばPIDコントロール方式などの線形制御方式を用いる
ことができる。すなわち、例えば昇温期間において前記
２点の情報から求めた傾きに基づいて、時々刻々の温度
（基準温度）を求めておき、この基準温度と熱流計９に
より検出した熱流束から推定されるウェーハ３の温度と
の誤差を求め、この温度誤差から供給電力量を求め、PW
M信号SMのパルス幅Ｗをそれに応じたものとする。 以上のようにして、熱流計９によって被処理体である
ウェーハ３を貫通する熱流束を検出し、この熱流束から
温度を予測して制御することにより、ベーキング処理に
おいて昇温期間及び降温期間を応答性良く正確に制御す
ることが可能になり、同品種のウェーハではレジスト物
性の揃ったものが得られる。また、昇温期間及び降温期
間の温度履歴を制御することも可能になるので、レジス
ト物性を所望のものにすることができるという効果もあ
る。 以上の例では、ウェーハ３は熱板１に直接的に載置し
たが、熱板１上に数μｍ突出する球体状の物を少なくと
も３点設けて、これによって半導体ウェーハ３を３点支
持するようにすると、半導体ウェーハ３は熱板１に直接
接触せず、熱板１にゴミが存在していても、そのゴミが
半導体ウェーハ３の裏面に付着するのを防止することが
できる。この場合には、ウェーハ３と熱板１との間に空
気が入るので、ウェーハ３に対する温度制御はその分だ
け遅れることになるが、この発明においては、温度をモ
ニターするのではなく、熱流束をモニターするので、ウ
ェーハ３の温度を予測した加熱制御を良好に行なうこと
ができ、制御の遅れを小さくすることができるという特
長もある。 なお、熱流センサ８の取り付け位置は、被処理体に与
えられる熱流束を検出できる位置であれば良く、例えば
熱板１内に設けてもよい。 また、加熱手段は、熱板に発熱抵抗体を埋め込んだも
のに限らず、種々の発熱手段を用いたものが使用でき、
例えば熱板に薄膜状の発熱体を被着したものを用いるよ
うにすることもできる。この場合、熱板の熱容量を小さ
くすべく、できる限り薄い熱板を使用すれば、上述の熱
流束による温度制御の性能を、さらに発揮させることが
可能となる。 また、被処理体は半導体ウェーハに限らず、例えばLC
D基板、ガラス基板、プリント基板等にも使用できるこ
とは言うまでもない。 また、以上の例は、枚葉式の場合であるが、バッチ処
理の場合にも適用できることはもちろんである。 さらに、上述の実施例ではレジスト塗布後のベーキン
グに適用したが、現像液塗布後のベーキングや、イオン
注入,CVD,エッチング，アッシングなどの処理前のベー
キング、処理中のベーキングなどにも適用してもよい。 また、さらに、ベーキング装置に限らず、成膜装置、
アッシング装置、その他の熱処理装置にも、この発明が
適用できることは容易に理解できよう。
トリソグラフィー工程のベーキング装置に適用した場合
を例にとって、図を参照しながら説明する。 第１図において、熱板１は金属からなり、その内部に
は発熱抵抗体２が埋め込まれている。この熱板１の上に
は半導体ウェーハ３が載置されており、熱板１によっ
て、後述するように加熱制御される。 熱板１の発熱抵抗体２には、例えば商用交流電源４か
らスイッチング素子、この例ではSSR（Solid State Rel
ay）５を介して電力が供給される。この場合、SSR5は、
後述するようにコンピュータを備える温度制御回路10か
らのPWM（パルス幅変調）信号SMによってスイッチング
制御され、発熱抵抗体２には信号SMのパルス幅に応じた
時間分だけ交流電流が流れ、発熱抵抗体２はその供給電
力量に応じて発熱する。したがって、PWM信号SMのパル
ス幅を変えることによって発熱対抗体２に供給される信
号SMの１周期Ｔ当たりの電力量を調節し、熱板１の温度
を制御することができる。すなわち、この場合、熱板１
の温度は、PWM信号SMのパルス幅Ｗの期間で発熱抵抗体
２に電力が供給されることにより微視的に上昇する温度
と、パルス幅期間の後の期間で発熱抵抗体２への電力が
遮断されることにより微視的に下降する温度との平均の
温度となる。したがって、今、熱板１の昇温特性と降温
特性が等しいと仮定すれば、例えばPWM信号SMの１周期
Ｔにおけるパルス幅Ｗが1/2T、つまりデューティ比50％
の時は、熱板１の温度は変わらず、PWM信号SMのパルス
幅Ｗが1/2Tより広くなれば、熱板１の温度は、パルス幅
Ｗに応じた傾きで上昇し、逆に、PWM信号SMのパルス幅
Ｗが1/2Tより狭くなれば、熱板１の温度は、パルス幅Ｗ
に応じた傾きで下がる。こうして、PWM信号SMのパルス
幅Ｗを変えることによって、熱板１の温度を自由にコン
トロールできる。 熱板１のウェーハ３の載置面近傍には、例えば熱電対
や測温抵抗体からなる温度センサ６が設けられ、この温
度センサ６の出力が温度計７に供給される。そして、こ
の温度計７の検出温度に応じた出力信号が温度制御回路
10に供給される。 また、ウェーハ３の表面の近傍に熱流センサ８が設け
られ、この熱流センサ８の出力が熱流計９に供給され
て、熱流束ｑが求められ、この熱流束ｑが温度制御回路
10に供給される。この熱流センサ８は、微小なる温度誤
差を検出すべく熱伝導率λの十分小さい薄板材料（厚さ
ｄ）で構成され、この薄板を貫通して流れる熱流束ｑ
は、次の式から求めることができる。 ここで、ΔＴは薄板の表裏両面間の温度差で、λ及び
ｄが既知であるから、このΔＴを例えば熱流センサ８に
設けた差動熱電対によって測定することによって熱流計
９から熱流束ｑをもとめることができる。温度制御回路
10は、この熱流束ｑからウェーハ３の温度変化を予測す
る（前出の式（３）で示される原理に基づく）。 なお、熱板１には、半導体ウェーハ３を支持して熱板
１から持ち上げる図示しないピンが貫挿されている。さ
らに半導体ウェーハ３は、図示しない搬送機構により、
熱板１上に搬送され、ピンの昇降により、熱板１に対
し、ロード，アンロードされるようになっている。 次に、第１図のように構成された熱処理装置を用いた
ベーキング処理について説明する。 先ず、前述した図示しないピンを熱板１の表面から突
き立てる。そして、この突き立ったピン上に搬送して来
た半導体ウェーハ３を載置する。次に、ピンを降下させ
て半導体ウェーハ３を熱板１上に載置して吸着によって
保持する。そして、熱板１からの熱伝導によって次のよ
うな温度コントロールに従った半導体ウェーハ３の加熱
を行なう。 この例の場合、前述したように、温度制御回路10はコ
ンピュータを備えており、キーボードなどからなり、ベ
ーキングパターンを入力するためのレシピ入力手段11に
よって、半導体ウェーハ３等の被処理体の種類に応じて
適切な温度履歴を呈するようにするための仕様書（レシ
ピ）が入力され、これが記憶されて、このレシピに従っ
た温度コントロールが行われる。 第３図は、このレシピの一例で、常温20℃から60秒間
の間に、所定の傾きを持って120℃まで上昇し、その後6
0秒間はその120℃を保持し、その後の60秒間に常温20℃
まで冷却するという目的とする温度履歴で、この温度履
歴を再現できるようにするため、例えば第３図のように
複数の点P0〜P8を定め、これら各点P0〜P8における時間
と温度情報を入力することによりレシピを入力する。 温度制御回路10では、点P0〜P3までの昇温期間及び点
P5〜P8までの降温期間においては、隣り合う２点（例え
ばP1-P0）の情報から、この２点間の温度勾配を求め、
この温度勾配となるようなパルス幅ＷのPWM信号SMを、S
SR5に供給する。そして、この際、熱流センサ８によっ
て検出した温度差に比例する出力信号に基づいて、熱流
計９において熱板１からの熱流束を検出し、予め求めた
この熱流束とウェーハ温度変化との相関を参照しつつ
（後述の式（５））、レシピから演算して求めた温度と
この熱流束から推定されるウェーハ３の温度との誤差を
順次補正するように信号SMのパルス幅Ｗが制御される。 T;温度,t;時間,q;熱流束,y;座標 L;ウェーハと熱流センサ間の距離 ρ；空気の密度,Cp;空気の熱容量 ；熱流センサ本体,s;ウェーハ表面 ｆ（L,t）;qとqs間の一定の関係を表わす関数 なお、この昇温期間P0〜P3及び降温期間P5〜P8におい
ては、副次的に温度センサ６からの温度情報が参照さ
れ、制御温度結果の検証がなされる。 点P3〜P5の間の温度整定期間においては、温度センサ
６のみからの小野計測情報を参照して温度制御回路10
は、発熱抵抗体２の制御を行なう。これは、熱板１は、
比較的熱容量が大きく温度が整定した後は、外乱はほと
んど影響しないからである。もっとも、外乱の影響を受
ける状態のときには、熱流計９からの熱流束をも参照し
て発熱抵抗体２を制御するようにしたほうがよい。 なお、この場合の温度コントロール方法としては、例
えばPIDコントロール方式などの線形制御方式を用いる
ことができる。すなわち、例えば昇温期間において前記
２点の情報から求めた傾きに基づいて、時々刻々の温度
（基準温度）を求めておき、この基準温度と熱流計９に
より検出した熱流束から推定されるウェーハ３の温度と
の誤差を求め、この温度誤差から供給電力量を求め、PW
M信号SMのパルス幅Ｗをそれに応じたものとする。 以上のようにして、熱流計９によって被処理体である
ウェーハ３を貫通する熱流束を検出し、この熱流束から
温度を予測して制御することにより、ベーキング処理に
おいて昇温期間及び降温期間を応答性良く正確に制御す
ることが可能になり、同品種のウェーハではレジスト物
性の揃ったものが得られる。また、昇温期間及び降温期
間の温度履歴を制御することも可能になるので、レジス
ト物性を所望のものにすることができるという効果もあ
る。 以上の例では、ウェーハ３は熱板１に直接的に載置し
たが、熱板１上に数μｍ突出する球体状の物を少なくと
も３点設けて、これによって半導体ウェーハ３を３点支
持するようにすると、半導体ウェーハ３は熱板１に直接
接触せず、熱板１にゴミが存在していても、そのゴミが
半導体ウェーハ３の裏面に付着するのを防止することが
できる。この場合には、ウェーハ３と熱板１との間に空
気が入るので、ウェーハ３に対する温度制御はその分だ
け遅れることになるが、この発明においては、温度をモ
ニターするのではなく、熱流束をモニターするので、ウ
ェーハ３の温度を予測した加熱制御を良好に行なうこと
ができ、制御の遅れを小さくすることができるという特
長もある。 なお、熱流センサ８の取り付け位置は、被処理体に与
えられる熱流束を検出できる位置であれば良く、例えば
熱板１内に設けてもよい。 また、加熱手段は、熱板に発熱抵抗体を埋め込んだも
のに限らず、種々の発熱手段を用いたものが使用でき、
例えば熱板に薄膜状の発熱体を被着したものを用いるよ
うにすることもできる。この場合、熱板の熱容量を小さ
くすべく、できる限り薄い熱板を使用すれば、上述の熱
流束による温度制御の性能を、さらに発揮させることが
可能となる。 また、被処理体は半導体ウェーハに限らず、例えばLC
D基板、ガラス基板、プリント基板等にも使用できるこ
とは言うまでもない。 また、以上の例は、枚葉式の場合であるが、バッチ処
理の場合にも適用できることはもちろんである。 さらに、上述の実施例ではレジスト塗布後のベーキン
グに適用したが、現像液塗布後のベーキングや、イオン
注入,CVD,エッチング，アッシングなどの処理前のベー
キング、処理中のベーキングなどにも適用してもよい。 また、さらに、ベーキング装置に限らず、成膜装置、
アッシング装置、その他の熱処理装置にも、この発明が
適用できることは容易に理解できよう。
以上説明したように、この発明によれば、熱流センサ
により、被処理体を貫通する加熱手段からの熱流束を検
知し、その熱流束に基づいて温度を予測して制御するも
のであるから、制御の遅れを小さくでき、昇温及び降温
を迅速に行うことが可能にあると共に、昇温及び降温履
歴を制御することも可能になる。 また、外乱の存在する状態では、外乱の影響を温度変
化として現象的に現れる前に熱流束の変化として検知す
ることができるので、安定した温度制御を行なうことが
できる。
により、被処理体を貫通する加熱手段からの熱流束を検
知し、その熱流束に基づいて温度を予測して制御するも
のであるから、制御の遅れを小さくでき、昇温及び降温
を迅速に行うことが可能にあると共に、昇温及び降温履
歴を制御することも可能になる。 また、外乱の存在する状態では、外乱の影響を温度変
化として現象的に現れる前に熱流束の変化として検知す
ることができるので、安定した温度制御を行なうことが
できる。
第１図は、この発明による熱処理装置をベーキング装置
に適用した場合の一実施例を示す図、第２図は、ベーキ
ング時の温度履歴の一例を示す図、第３図は、ベーキン
グ工程における温度制御のためのレシピの一例を説明す
るための図である。 1;熱板 2;発熱抵抗体 3;半導体ウェーハ 8;熱流センサ 9;熱流計 10;温度制御回路
に適用した場合の一実施例を示す図、第２図は、ベーキ
ング時の温度履歴の一例を示す図、第３図は、ベーキン
グ工程における温度制御のためのレシピの一例を説明す
るための図である。 1;熱板 2;発熱抵抗体 3;半導体ウェーハ 8;熱流センサ 9;熱流計 10;温度制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０Ｃ
Claims (3)
- 【請求項１】被処理基板を、時間に対して所定の温度勾
配をもって加熱する工程を含む熱処理方法において、 前記被処理基板に与えられる熱流束を検出し、 前記温度勾配から求められる前記熱流束の検出時点の温
度と、前記検出された熱流束から推定される温度との誤
差を順次補正するように加熱することにより、前記所定
の温度勾配を持った加熱を行うことを特徴とする熱処理
方法。 - 【請求項２】被処理基板を加熱する加熱手段と、 前記被処理基板に与えられる熱流束を検出する熱流束検
出手段と、 時間に対して所定の温度勾配を持つ部分を含む前記被処
理基板に対する目的の温度履歴を、複数点の目的温度情
報として入力する温度履歴入力手段と、 前記熱流束検出手段からの熱流束検出出力と、前記温度
履歴入力手段からの温度履歴情報とから、前記加熱手段
による前記被処理基板の加熱温度を制御する温度制御手
段と、 前記温度制御手段は、 前記熱流束検出手段からの熱流束検出出力から当該熱流
束検出時点の前記被処理基板の温度を推定するととも
に、 前記温度履歴入力手段から与えられる前記複数点の目的
温度情報のうちの、前記熱流束検出時点を挟む２点の目
的温度情報から温度勾配を求め、この温度勾配から前記
熱流束検出時点の目的温度を求め、前記推定した温度
と、前記求めた目的温度との誤差を順次補正するように
前記加熱手段を制御することを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項３】前記加熱手段は、熱板であって、前記被処
理基板は、前記熱板上に載置されるものであり、前記熱
流束検出手段は、前記熱板上の被処理基板の上方に配置
されることを特徴とする請求項（２）に記載の熱処理装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1335774A JP2759116B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 熱処理方法および熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1335774A JP2759116B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 熱処理方法および熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03196206A JPH03196206A (ja) | 1991-08-27 |
| JP2759116B2 true JP2759116B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=18292302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1335774A Expired - Fee Related JP2759116B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 熱処理方法および熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2759116B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005337750A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Komatsu Ltd | 熱流束測定基板 |
| TWI470716B (zh) * | 2011-02-03 | 2015-01-21 | Kla Tencor Corp | 製程條件量測裝置及用於量測經組態以處理生產工件之工件處理工具中之製程條件之方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4499274B2 (ja) * | 2000-12-01 | 2010-07-07 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体処理装置における温度測定方法および半導体処理方法 |
| US6886978B2 (en) * | 2001-06-18 | 2005-05-03 | Omron Corporation | Electronic clinical thermometer |
| AU2002327490A1 (en) | 2001-08-21 | 2003-06-30 | Cascade Microtech, Inc. | Membrane probing system |
| JP4586333B2 (ja) * | 2003-05-02 | 2010-11-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置、熱処理システム及び熱処理装置の温度制御方法 |
| US7492172B2 (en) | 2003-05-23 | 2009-02-17 | Cascade Microtech, Inc. | Chuck for holding a device under test |
| JP2008512680A (ja) | 2004-09-13 | 2008-04-24 | カスケード マイクロテック インコーポレイテッド | 両面プロービング構造体 |
| JP4715669B2 (ja) * | 2006-08-01 | 2011-07-06 | オムロン株式会社 | 温度調節器 |
| JP2008180491A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-08-07 | Kyoto Electron Mfg Co Ltd | 焼却炉 |
| JP4515509B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2010-08-04 | キヤノンアネルバ株式会社 | 基板表面温度計測方法、及び、これを用いた基板処理装置 |
| WO2010059247A2 (en) | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Cascade Microtech, Inc. | Replaceable coupon for a probing apparatus |
| JP5229241B2 (ja) * | 2010-01-18 | 2013-07-03 | 住友電気工業株式会社 | 半導体製造装置における測温素子取り付け構造 |
| JP5847102B2 (ja) * | 2013-01-31 | 2016-01-20 | 三菱電機株式会社 | 被加熱試験体の加熱制御装置および加熱制御方法 |
| CN107924816B (zh) | 2015-06-26 | 2021-08-31 | 东京毅力科创株式会社 | 具有含硅减反射涂层或硅氧氮化物相对于不同膜或掩模的可控蚀刻选择性的气相蚀刻 |
| US10580660B2 (en) | 2015-06-26 | 2020-03-03 | Tokyo Electron Limited | Gas phase etching system and method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07108195B2 (ja) * | 1988-05-02 | 1995-11-22 | 明治製菓株式会社 | 食品の焼成制御方法 |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP1335774A patent/JP2759116B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005337750A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Komatsu Ltd | 熱流束測定基板 |
| JP4563728B2 (ja) * | 2004-05-24 | 2010-10-13 | 株式会社小松製作所 | 熱流束測定基板 |
| TWI470716B (zh) * | 2011-02-03 | 2015-01-21 | Kla Tencor Corp | 製程條件量測裝置及用於量測經組態以處理生產工件之工件處理工具中之製程條件之方法 |
| US9134186B2 (en) | 2011-02-03 | 2015-09-15 | Kla-Tencor Corporation | Process condition measuring device (PCMD) and method for measuring process conditions in a workpiece processing tool configured to process production workpieces |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03196206A (ja) | 1991-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2759116B2 (ja) | 熱処理方法および熱処理装置 | |
| TWI681442B (zh) | 基板處理裝置及基板處理裝置之調整方法 | |
| US7831135B2 (en) | Method and system for controlling bake plate temperature in a semiconductor processing chamber | |
| US7297894B1 (en) | Method for multi-step temperature control of a substrate | |
| US8450657B2 (en) | Temperature controlled substrate holder having erosion resistant insulating layer for a substrate processing system | |
| JP6930119B2 (ja) | 加熱装置及び基板処理装置 | |
| KR20140114900A (ko) | 기판을 지지하기 위한 기판 홀더 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| US20080224817A1 (en) | Interlaced rtd sensor for zone/average temperature sensing | |
| CN102759417A (zh) | 温度测定装置、温度校正装置及温度校正方法 | |
| JPH07115058A (ja) | 基板冷却装置 | |
| JP2005249798A (ja) | 電子機械的アセンブリ、および電子装置を熱交換部材に熱結合する方法 | |
| JP2000277237A (ja) | 基板温度制御プレート及びそれを備える基板温度制御装置 | |
| JP2012151247A (ja) | 基板加熱装置、基板加熱方法及び記憶媒体 | |
| JP3955606B2 (ja) | 温度異常の検知方法及び半導体製造装置 | |
| TWI644342B (zh) | 熱處理裝置及熱處理方法 | |
| US7425689B2 (en) | Inline physical shape profiling for predictive temperature correction during baking of wafers in a semiconductor photolithography process | |
| Tay et al. | Estimation of wafer warpage profile during thermal processing in microlithography | |
| Schaper et al. | Spatially programmable temperature control and measurement for chemically amplified photoresist processing | |
| US6462313B1 (en) | Method and apparatus to control temperature in an RTP system | |
| JP2807844B2 (ja) | 基板加熱装置 | |
| Tay et al. | Integrated bake/chill module with in situ temperature measurement for photoresist processing | |
| JP6872914B2 (ja) | 熱処理装置および熱処理方法 | |
| JP6964176B2 (ja) | 基板処理装置、基板処理方法、及び記憶媒体 | |
| US7500781B1 (en) | Method and apparatus for detecting substrate temperature in a track lithography tool | |
| JPH06181173A (ja) | 加熱装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |