JP3755814B2 - Heat treatment method and heat treatment apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば半導体ウエハやLCD基板等の被処理体を載置台で熱処理する熱処理方法及び熱処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路の製造工程においては、半導体ウエハやLCD基板等(以下にウエハ等という)の表面に、レジストのパターンを形成するために、フォトリソグラフィ技術が用いられている。このフォトリソグラフィ技術は、ウエハ等の表面にレジスト液を塗布するレジスト塗布工程と、形成されたレジスト膜に回路パターンを露光する露光処理工程と、露光処理後のウエハ等に現像液を供給する現像処理工程とを有している。
【0003】
また、上記処理工程間においては、例えばレジスト塗布工程と露光処理工程との間で行われる、レジスト膜中の残留溶剤を蒸発させてウエハ等とレジスト膜との密着性を向上させるための加熱処理(プリベーク)や、露光処理工程と現像処理工程との間で行われる、フリンジの発生を防止するため、あるいは化学増幅型レジスト(CAR:chemically amplified resist)における酸触媒反応を誘起するための加熱処理(ポストエクスポージャーベーク(PEB))や、現像処理工程後に行われる、レジスト中の残留溶媒や現像時にレジスト中に取り込まれたリンス液を除去し、ウェットエッチング時の浸み込みを改善するための加熱処理(ポストベーク)等、種々の加熱処理が行われている。
【0004】
上記加熱処理は、レジストパターンの形成に影響するため重要であるが、特に、高感度、高解像性、高ドライエッチング耐性を実現できることで、近年注目されている化学増幅型レジストを用いる場合には、PEB時にレジスト膜の各部に与えられる熱量の差が最終的な製品における回路パターン形成に極めて大きな影響を与えるため、加熱処理の条件を厳しく管理することが必要とされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の熱処理装置は、熱源例えばヒータを有しウエハを所定の温度に加熱可能な載置台を有するものが用いられているが、この載置台は外周から熱が逃げやすいため、ウエハの外周部よりも中心部に多くの熱量が供給されてしまい、熱処理を均一にすることができないという問題があった。また、これを解決するために、外周部のヒータ線の抵抗値を大きくして、中心部より外周部に多くの熱を供給し、外周部と中心部とで熱処理温度のバランスを図る熱処理装置もあるが、この場合には、熱処理温度までの昇温時に、ウエハの中央部よりも外周部でより多くの熱量が供給されるため、熱処理が不均一になるという問題があった。
【0006】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、半導体ウエハやLCD基板等に対する均一な熱処理が可能な熱処理方法及び熱処理装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第1の熱処理方法は、同心円上の複数箇所に温度検出手段を設けた測定用基板を予め加熱処理させた時の温度情報を、上記測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間の間で検出して、上記熱処理の制御をする制御手段に記憶する工程と、上記複数箇所のそれぞれで検出された上記温度情報の温度と上記安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、上記複数箇所それぞれの積算熱量の差を求める工程と、を有し、上記熱処理における上記被処理体の加熱処理温度が安定した後に、上記積算熱量の差を相殺させるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする(請求項1)。
【0008】
また、この発明の第2の熱処理方法は、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、上記被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と上記温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における上記被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように、上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする(請求項2)。
【0009】
この発明の熱処理方法において、上記積算反応熱は、上記被処理体の温度と上記被処理体に塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分して求めることができる(請求項)。この場合、上記熱源の各出力量の制御は、昇温時に行っても差し支えないが、熱処理温度が上記被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるように行う方が好ましい(請求項)。
【0010】
また、この発明の第1の熱処理装置は、上記第1の熱処理方法を具現化するもので、被処理体を載置する載置台を具備し、上記載置台表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理装置を前提とし、上記載置台の同心円上に複数形成され、載置台に熱を供給する熱源と、同心円上の複数箇所に温度検出手段を設けた測定用基板と、上記測定用基板を予め加熱処理させた時の温度情報を、測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間で検出し記憶させる制御手段と、を具備し、上記制御手段は、上記同心円上の複数箇所のそれぞれで検出された上記温度情報の温度と上記安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、上記複数箇所それぞれの積算熱量の差を求めて、熱処理における上記被処理体の加熱処理温度が安定した後に、上記積算熱量の差を相殺させるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする(請求項)。
【0011】
また、この発明の第2の熱処理装置は、上記第2の熱処理方法を具現化するもので、被処理体を載置する載置台を具備し、上記載置台表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理装置を前提とし、上記載置台の同心円上に複数形成され、載置台に熱を供給する熱源と、上記被処理体の同心円上の複数箇所の温度を検出する温度検出手段と、上記熱源の各出力量を制御する制御手段と、を具備し、上記制御手段は、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、上記被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と上記温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における上記被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする(請求項)。この場合、上記制御手段による熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行う方が好ましい(請求項7)。また、上記温度検出手段は、被処理体を載置台上に隙間をもたせて支持するギャップピンに設ける方が好ましい(請求項8)。
【0012】
請求項1,記載の発明によれば、予め測定用基板の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を、測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間の間で検出し、温度情報の温度と安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、複数箇所それぞれの積算熱量の差を求め、熱処理における被処理体の加熱処理温度が安定した後に、積算熱量の差を相殺させるように、載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御するので、被処理体に供給される熱量を面内で等しくすることができ、被処理体の熱処理を均一にすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【0013】
請求項2,の発明によれば、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように、載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御するので、熱処理を行っている被処理体の熱影響を直接制御することができる。したがって、被処理体の面内の熱処理を確実に均一にして、歩留まりの向上を図ることができる。
【0015】
また、請求項記載の発明によれば、被処理体の温度と被処理体に塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分した値(積算反応熱量)が、被処理体の同心円上の複数箇所で等しくなるように熱源の各出力量を制御するので、被処理体に塗布された塗布液の反応に直接寄与する熱量を面内で等しくすることができ、被処理体の熱処理を更に均一にすることができる。
【0016】
請求項4,7記載の発明によれば、熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行うので、正確に制御することができ、熱処理を確実に均一にすることができる。
【0017】
請求項8記載の発明によれば、温度検出手段を、被処理体を載置台上に隙間をもたせて支持するギャップピンに設けるので、温度検出手段による被処理体の面内への熱影響を最小限に抑えることができ、被処理体の熱処理を均一にすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態では、この発明の熱処理方法及び熱処理装置を、半導体ウエハの加熱処理を行うホットプレートユニットに適用した場合について説明する。
【0019】
図1はレジスト液塗布・現像処理システムの一実施形態の概略平面図、図2は図1の正面図、図3は図2の背面図である。
【0020】
上記処理システムは、被処理体として半導体ウエハW(以下にウエハWという)をウエハカセット1で複数枚例えば25枚単位で外部からシステムに搬入又はシステムから搬出したり、ウエハカセット1に対してウエハWを搬出・搬入したりするためのカセットステーション10(搬送部)と、塗布現像工程の中で1枚ずつウエハWに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなるこの発明の処理装置を具備する処理ステーション20と、この処理ステーション20と隣接して設けられる露光装置(図示せず)との間でウエハWを受け渡すためのインター・フェース部30とで主要部が構成されている。
【0021】
上記カセットステーション10は、図1に示すように、カセット載置台2上の突起3の位置に複数個例えば4個までのウエハカセット1がそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション20側に向けて水平のX方向に沿って一列に載置され、カセット配列方向(X方向)及びウエハカセット1内に垂直方向に沿って収容されたウエハWのウエハ配列方向(Z方向)に移動可能なウエハ搬送用ピンセット4が各ウエハカセット1に選択的に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送用ピンセット4は、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション20側の第3の組G3の多段ユニット部に属するアライメントユニット(ALIM)及びエクステンションユニット(EXT)にも搬送できるようになっている。
【0022】
上記処理ステーション20は、図1に示すように、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構21が設けられ、この主ウエハ搬送機構21を収容する室22の周りに全ての処理ユニットが1組又は複数の組に渡って多段に配置されている。この例では、5組G1,G2,G3,G4及びG5の多段配置構成であり、第1及び第2の組G1,G2の多段ユニットはシステム正面(図1において手前)側に並列され、第3の組G3の多段ユニットはカセットステーション10に隣接して配置され、第4の組G4の多段ユニットはインター・フェース部30に隣接して配置され、第5の組G5の多段ユニットは背部側に配置されている。
【0023】
この場合、図2に示すように、第1の組G1では、カップ23内でウエハWをスピンチャック(図示せず)に載置して所定の処理を行う2台のスピナ型処理ユニット例えばレジスト塗布ユニット(COT)及びレジストパターンを現像する現像ユニット(DEV)が垂直方向の下から順に2段に重ねられている。第2の組G2も同様に、2台のスピナ型処理ユニット例えばレジスト塗布ユニット(COT)及び現像ユニット(DEV)が垂直方向の下から順に2段に重ねられている。このようにレジスト塗布ユニット(COT)を下段側に配置した理由は、レジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であるためである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユニット(COT)を上段に配置することも可能である。
【0024】
図3に示すように、第3の組G3では、ウエハWをウエハ載置台24に載置して所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット例えばウエハWを冷却するクーリングユニット(COL)、ウエハWに疎水化処理を行うアドヒージョンユニット(AD)、ウエハWの位置合わせを行うアライメントユニット(ALIM)、ウエハWの搬入出を行うエクステンションユニット(EXT)、ウエハWをベークする4つのホットプレートユニット(HP)が垂直方向の下から順に例えば8段に重ねられている。第4の組G4も同様に、オーブン型処理ユニット例えばクーリングユニット(COL)、エクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)、エクステンションユニット(EXT)、クーリングユニット(COL)、急冷機能を有する2つのチリングホットプレートユニット(CHP)及び2つのホットプレートユニット(HP)が垂直方向の下から順に例えば8段に重ねられている。
【0025】
上記のように処理温度の低いクーリングユニット(COL)、エクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)を下段に配置し、処理温度の高いホットプレートユニット(HP)、チリングホットプレートユニット(CHP)及びアドヒージョンユニット(AD)を上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。勿論、ランダムな多段配置とすることも可能である。
【0026】
なお、図1に示すように、処理ステーション20において、第1及び第2の組G1,G2の多段ユニット(スピナ型処理ユニット)に隣接する第3及び第4の組G3,G4の多段ユニット(オーブン型処理ユニット)の側壁の中には、それぞれダクト65,66が垂直方向に縦断して設けられている。これらのダクト65,66には、ダウンフローの清浄空気又は特別に温度調整された空気が流されるようになっている。このダクト構造によって、第3及び第4の組G3,G4のオーブン型処理ユニットで発生した熱は遮断され、第1及び第2の組G1,G2のスピナ型処理ユニットへは及ばないようになっている。
【0027】
また、この処理システムでは、主ウエハ搬送機構21の背部側にも図1に点線で示すように第5の組G5の多段ユニットが配置できるようになっている。この第5の組G5の多段ユニットは、案内レール67に沿って主ウエハ搬送機構21から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第5の組G5の多段ユニットを設けた場合でも、ユニットをスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構21に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【0028】
上記インター・フェース部30は、奥行き方向では処理ステーション20と同じ寸法を有するが、幅方向では小さなサイズに作られている。このインター・フェース部30の正面部には可搬性のピックアップカセット31と定置型のバッファカセット32が2段に配置され、背面部には周辺露光装置33が配設され、中央部には、ウエハ搬送アーム34が配設されている。このウエハ搬送アーム34は、X,Z方向に移動して両カセット31,32及び周辺露光装置33に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送アーム34は、θ方向に回転可能に構成され、処理ステーション20側の第4の組G4の多段ユニットに属するエクステンションユニット(EXT)及び隣接する露光装置側のウエハ受渡し台(図示せず)にも搬送できるように構成されている。
【0029】
上記のように構成される処理システムは、クリーンルーム40内に設置されるが、更にシステム内でも効率的な垂直層流方式によって各部の清浄度を高めている。
【0030】
次に、上記処理システムの動作について説明する。まず、カセットステーション10において、ウエハ搬送用ピンセット4がカセット載置台2上の未処理のウエハWを収容しているカセット1にアクセスして、そのカセット1から1枚のウエハWを取り出す。ウエハ搬送用ピンセット4は、カセット1よりウエハWを取り出すと、処理ステーション20側の第3の組G3の多段ユニット内に配置されているアライメントユニット(ALIM)まで移動し、ユニット(ALIM)内のウエハ載置台24上にウエハWを載せる。ウエハWは、ウエハ載置台24上でオリフラ合せ及びセンタリングを受ける。その後、主ウエハ搬送機構21がアライメントユニット(ALIM)に反対側からアクセスし、ウエハ載置台24からウエハWを受け取る。
【0031】
処理ステーション20において、主ウエハ搬送機構21はウエハWを最初に第3の組G3の多段ユニットに属するアドヒージョンユニット(AD)に搬入する。このアドヒージョンユニット(AD)内でウエハWは疎水化処理を受ける。疎水化処理が終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをアドヒージョンユニット(AD)から搬出して、次に第3の組G3又は第4の組G4の多段ユニットに属するクーリングユニット(COL)へ搬入する。このクーリングユニット(COL)内でウエハWはレジスト塗布処理前の設定温度例えば23℃まで冷却される。冷却処理が終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをクーリングユニット(COL)から搬出し、次に第1の組G1又は第2の組G2の多段ユニットに属するレジスト塗布ユニット(COT)へ搬入する。このレジスト塗布ユニット(COT)内でウエハWはスピンコート法によりウエハ表面に一様な膜厚でレジストを塗布する。
【0032】
レジスト塗布処理が終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをレジスト塗布ユニット(COT)から搬出し、次にホットプレートユニット(HP)内へ搬入する。ホットプレートユニット(HP)内でウエハWは載置台上に載置され、所定温度例えば100℃で所定時間プリベーク処理される。これによって、ウエハW上の塗布膜から残存溶剤を蒸発除去することができる。プリベークが終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをホットプレートユニット(HP)から搬出し、次に第4の組G4の多段ユニットに属するエクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)へ搬送する。このユニット(COL)内でウエハWは次工程すなわち周辺露光装置33における周辺露光処理に適した温度例えば24℃まで冷却される。この冷却後、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWを直ぐ上のエクステンションユニット(EXT)へ搬送し、このユニット(EXT)内の載置台(図示せず)の上にウエハWを載置する。このエクステンションユニット(EXT)の載置台上にウエハWが載置されると、インター・フェース部30のウエハ搬送アーム34が反対側からアクセスして、ウエハWを受け取る。そして、ウエハ搬送アーム34はウエハWをインター・フェース部30内の周辺露光装置33へ搬入する。ここで、ウエハWはエッジ部に露光を受ける。
【0033】
周辺露光が終了すると、ウエハ搬送アーム34は、ウエハWを周辺露光装置33から搬出し、隣接する露光装置側のウエハ受取り台(図示せず)へ移送する。この場合、ウエハWは、露光装置へ渡される前に、バッファカセット32に一時的に収納されることもある。
【0034】
露光装置で全面露光が済んで、ウエハWが露光装置側のウエハ受取り台に戻されると、インター・フェース部30のウエハ搬送アーム34はそのウエハ受取り台へアクセスしてウエハWを受け取り、受け取ったウエハWを処理ステーション20側の第4の組G4の多段ユニットに属するエクステンションユニット(EXT)へ搬入し、ウエハ受取り台上に載置する。この場合にも、ウエハWは、処理ステーション20側へ渡される前にインター・フェース部30内のバッファカセット32に一時的に収納されることもある。
【0035】
ウエハ受取り台上に載置されたウエハWは、主ウエハ搬送機構21により、チリングホットプレートユニット(CHP)に搬送され、酸触媒反応を誘起するためポストエクスポージャーベーク処理が施される。
【0036】
その後、ウエハWは、第1の組G1又は第2の組G2の多段ユニットに属する現像ユニット(DEV)に搬入される。この現像ユニット(DEV)内では、ウエハWはスピンチャックの上に載せられ、例えばスプレー方式により、ウエハW表面のレジストに現像液が満遍なくかけられる。現像が終了すると、ウエハW表面にリンス液がかけられて現像液が洗い落とされる。
【0037】
現像工程が終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWを現像ユニット(DEV)から搬出して、次に第3の組G3又は第4の組G4の多段ユニットに属するホットプレートユニット(HP)へ搬入する。このユニット(HP)内でウエハWは例えば100℃で所定時間ポストベーク処理される。これによって、現像で膨潤したレジストが硬化し、耐薬品性が向上する。
【0038】
ポストベークが終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをホットプレートユニット(HP)から搬出し、次にいずれかのクーリングユニット(COL)へ搬入する。ここでウエハWが常温に戻った後、主ウエハ搬送機構21は、次にウエハWを第3の組G3に属するエクステンションユニット(EXT)へ移送する。このエクステンションユニット(EXT)の載置台(図示せず)上にウエハWが載置されると、カセットステーション10側のウエハ搬送用ピンセット4が反対側からアクセスして、ウエハWを受け取る。そして、ウエハ搬送用ピンセット4は、受け取ったウエハWをカセット載置台上の処理済みウエハ収容用のカセット1の所定のウエハ収容溝に入れて処理が完了する。
【0039】
次に、本発明の熱処理装置の一実施形態であるホットプレートユニット(HP)について図4の断面図を参照して説明する。
【0040】
ホットプレートユニット(HP)は、主ウエハ搬送機構21により搬入されたウエハWを加熱処理する処理室50が形成されており、この処理室50には、外気と遮断するためのシャッタ51と、ウエハWを載置する載置台25と、載置台25上でウエハWを昇降可能な支持ピン80とを有している。
【0041】
シャッタ51は、昇降シリンダ52の作動により上下動自在であり、シャッタ51が上昇した際には、シャッタ51と上部中央に排気口53を有するカバー54から垂下したストッパ55とが接触して、処理室50内が気密に維持されるように構成されている。また、ストッパ55には給気口(図示せず)が設けられており、この給気口から処理室50内に流入した空気は上記排気口53から排気されるように構成されている。なお、かかる給気口から流入された空気は処理室50内のウエハWに直接触れないように構成されており、ウエハWを所定の処理温度で加熱処理することができる。
【0042】
載置台25は、図5に示すように、ウエハWより大きい円盤状に形成され、ウエハWを加熱するための熱源例えばヒータ26a〜26dが、同心円上に適宜間隔をおいて複数内蔵されている。また、このヒータ26は、ウエハWあるいはダミーウエハDW(測定用基板)の同心円上の複数箇所P1〜P4における熱伝対58a〜58dによって検出される温度情報に基づいて、各出力量を制御し得る制御手段例えば中央演算処理装置59(以下にCPU59という)に接続されている。
【0043】
また、載置台25上には、ウエハWを載置台25と隙間をもたせて支持するギャップピン70が取り付けられており、ウエハWにパーティクル等が付着するのを防止している。また、載置台25の同心円上には、支持ピン80が出入りするための支持ピン案内用貫通孔27が等間隔で複数、例えば3つ設けられている。このように構成される載置台25は、例えばアルミニウム合金等の熱伝導性の良好な材料で形成されている。
【0044】
ギャップピン70は、載置台25の表面に設けられた凹部内に取り付けられる基台部と、この基台部に起立しウエハWを載置台25と例えば0.1〜0.3mmの隙間を空けて支持する支持部とで構成されており、ギャップピン70からウエハWに与えられる熱と載置台25表面からウエハWに与えられる熱との差が可及的に小さくなるように形成されている。
【0045】
支持ピン80は、図4に示すように、その下部を連結ガイド89に固定されており、連結ガイド89はタイミングベルト88に連結されている。タイミングベルト88は、ステッピングモータ81により駆動される駆動プーリ86と、この駆動プーリ86の上方に配設される従動プーリ87とに掛け渡されており、ステッピングモータ81の正逆回転によって、支持ピン80と載置台25とが相対的に上下移動自在に形成されている。したがって、支持ピン80は、ウエハWを2点鎖線で示す位置で支持することができると共に、この状態から支持ピン80を下降させると、実線で示すようにウエハWを載置台25上に載置することができる。この支持ピン80も、上述したギャップピン70と同様、支持ピン80からウエハWに与えられる熱と載置台25表面から与えられる熱との差が可及的に小さくなるように形成されている。
【0046】
次に、このホットプレートユニット(HP)を用いた熱処理方法について説明する。
【0047】
まず、ホットプレートユニット(HP)を用いてダミーウエハDWを、ヒータ26を全て等しい出力量、例えば最大出力量の90%にして熱処理を行う。この時、ダミーウエハDWには、図6に示すように、ヒータ26a〜26dに対応させたポイントP1〜P4に温度検出手段、例えば熱伝対58a〜58dを設け、熱処理時の温度を一定時間ごと、例えば1秒ごとに検出し、その検出温度の情報をCPU59に入力する。この検出された温度情報はCPU59に記憶される。
【0048】
また、熱処理温度が安定した後に、ヒータ26a〜26dの出力量を変化させて、ヒータ26a〜26dの出力量とダミーウエハDWの各ポイントP1〜P4の温度との関係を検出し、CPU59に入力し記憶しておく。
【0049】
次に、ウエハWの熱処理を開始し、制御手段59が、上記検出情報に基づいてヒータ26a〜26dに電気信号を送り、熱処理時におけるウエハWの面内の熱影響が等しくなるようにヒータ26a〜26dの出力量を制御する。
【0050】
具体的には、以下のように制御することができる。
【0051】
◎第一実施形態
この発明の第一実施形態は、ヒータ26a〜26dの各出力量を、ウエハWに供給される積算熱量が、ウエハWの同心円上の複数箇所P1〜P4で等しくなるように制御した場合である。
【0052】
ここで、積算熱量とは、ウエハWの任意のポイントPに任意の時間までに熱処理によって供給された熱量の総和を意味するが、便宜的には、ウエハWの任意のポイントPにおける温度を縦軸、熱処理時間を横軸に取った図7の斜線で示す面積Sで表すことができ、面積が等しければ積算熱量は等しくなる(以下Sを積算熱量という)。
【0053】
なお、ポイントPにおける任意の時間t’までの積算熱量Sは一定時間tごとに検出したウエハWの温度Tを用いて、

Figure 0003755814
と近似することができる(図8参照)。ここで、nは時間t’までに検出した熱処理温度の検出回数、AはポイントPにおいて、一定時間t毎に検出された温度の総和(以下に積算温度という)である。
【0054】
熱処理温度が安定した後は、ウエハWの面内に供給される熱量は等しく、積算熱量に差は生じないことから、熱処理時の積算熱量を、ウエハWの同心円上の複数箇所P1〜P4で等しくするには、熱処理開始から熱処理温度が安定するまでの積算熱量の差を、熱処理温度が安定した後に相殺するように、ヒータ26の各出力量を制御すればよい。
【0055】
実施形態では、まず、各ポイントPにおけるダミーウエハDWの熱処理開始から熱処理温度が安定するまでの積算熱量Sを計算すると共に、積算熱量Sの中から最小値Sminを求め、積算熱量Sと積算熱量の最小値Sminとの積算熱量差ΔSを計算する(図9参照)。この積算熱量差ΔSは、
Figure 0003755814
より、積算温度Aと積算温度の最小値Aminとの差から計算すればよい。
【0056】
次に、ウエハWの熱処理を開始し、ウエハWの熱処理温度が安定した後に、この積算熱量差ΔSを相殺するように、予め求めておいたポイントPに対応するヒータ26の出力量とポイントPの温度との関係に基づいて、ヒータ26の出力量を調整して温度をT下げると共に、補正時間tだけ保てばよい(図10参照)。
【0057】
例えば、ポイント1における積算温度Aと積算温度の最小値Aminとの差が50(℃)で、ポイント1に対応するヒータ26aの出力量を90%から50%に下げると、ウエハWのポイント1の温度が2℃下がることが分かっている時は、
ΔSP1=2×tとなればよいので、
Figure 0003755814
より、25秒間ヒータ26aの出力量を下げるように制御すればよい。
【0058】
なお、上記説明では、ウエハWの各ポイントPの温度を1秒ごとに検出した場合について説明したが、検出時間は任意でよく、検出時間が短いほど正確な積算熱量を求めることができ、熱処理を均一にすることができる。例えば、0.5秒ごとにウエハWの温度を検出して積算熱量Sを計算した場合には、上述したのと同様にΔSを計算し、熱処理温度が安定した後に、例えば熱処理温度を2℃下げて積算熱量を等しくする場合には、
Figure 0003755814
より、計算した時間だけ、そのポイントPに対応するヒータの出力量を下げればよい。
【0059】
また、上記説明では、積算熱量差ΔSを積算熱量の最小値Sminを基準にして計算したが、どのポイントの積算熱量を基準にしてもよく、例えば積算熱量の最大値を基準にすることもできる。
【0060】
また、上記説明では、下げる温度Tを先に決定して補正時間tを計算する場合について説明したが、逆に補正時間tを決定しておき、下げる温度Tを計算して、予め求めておいたポイントPに対応するヒータ26の出力量とポイントPの温度との関係に基づいて、ヒータ26の出力量を調整することも勿論可能である。
【0061】
◎第二実施形態
この発明の第二実施形態は、ウエハWに塗布された化学増幅型レジストの各温度における酸の拡散反応を考慮して、ウエハWの温度とウエハWに塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分した値(以下に積算反応熱量Jという)が、ウエハWの同心円上の複数箇所P1〜P4で等しくなるようにヒータ26a〜26dの各出力量を制御した場合である。
【0062】
ここで、ポイントPにおける任意の時間t’までの積算反応熱量をJとすると、一定時間tごとに検出したウエハWの温度Tと、温度Tにおける拡散係数DTn(図11参照)とを用いて、
Figure 0003755814
と近似することができる(図12参照)。ここで、nは時間t’までに検出した熱処理温度の検出回数、IはポイントPにおいて、一定時間t毎に検出された温度Tに、その温度における拡散係数DTnを掛けた値の総和(以下に積算反応温度という)である。なお、拡散係数DTnは、予め温度との関係を実験で求めておき、その近似式をCPU59に入力しておく。
【0063】
熱処理温度が安定した後は、ウエハWの面内温度は等しく、また、温度が等しければ拡散係数DTnも等しいので、積算反応熱量に差は生じない。したがって、熱処理時の積算反応熱量Jを、ウエハWの同心円上の複数箇所P1〜P4で等しくするには、熱処理開始から熱処理温度が安定するまでの積算反応熱量Jの差を、熱処理温度が安定した後に相殺するように、ヒータ26の出力量を制御すればよい。
【0064】
実施形態では、まず、各ポイントPにおけるダミーウエハの熱処理開始から熱処理温度が安定するまでの積算反応熱量Jを計算すると共に、積算反応熱量Jの中から最小値Jminを求め、積算反応熱量Jと積算反応熱量の最小値Jminとの積算反応熱量差ΔJを計算する(図13参照)。この積算反応熱量差ΔJは、
Figure 0003755814
より、積算反応温度Iと積算反応温度の最小値Iminとの差から計算すればよい。
【0065】
次に、ウエハWの熱処理を開始し、ウエハWの熱処理温度が安定した後に、この積算反応熱量差ΔJを相殺するように、予め求めておいたポイントPに対応するヒータ26の出力量とポイントPの温度との関係に基づいて、一定時間ヒータ26の出力量を調整して温度をT下げると共に、補正時間tだけ保てばよい(図14参照)。
【0066】
例えば熱処理温度が140℃で安定した時に、ポイント1における積算反応熱量差ΔJP1が158で、ポイント1に対応するヒータ26aの出力量を90%から50%に下げると、ウエハWのポイント1の温度が2℃下がることが分かっている時は、140℃の拡散係数がD140=1.0、138℃の拡散係数がD138=0.9、ΔJP1を相殺する補正時間をtとすると、ΔJP1=(D140×140−D138×138)×tとなればよいので、
Figure 0003755814
より、10秒間ヒータ26aの出力量を下げるように制御すればよい。
【0067】
なお、上記説明では、積算反応熱量差ΔJを積算反応熱量の最小値Jminを基準にして計算したが、どのポイントの積算反応熱量を基準にしてもよく、例えば積算反応熱量の最大値を基準にすることもできる。
【0068】
また、上記説明では、下げる温度Tを先に決定して補正時間tを計算する場合について説明したが、逆に補正時間tを決定しておき、下げる温度Tを計算して、予め求めておいたポイントPに対応するヒータ26の出力量とポイントPの温度との関係に基づいて、ヒータ26の出力量を調整することも勿論可能である。
【0069】
◎第三実施形態
上記第一、第二実施形態では、予めダミーウエハDWを用いて得られた温度情報に基づいて、熱処理時におけるウエハWの面内の熱影響が等しくなるように、ヒータ26の出力量を制御する場合について説明したが、この温度情報は、熱処理時に直接ウエハWから検出するようにしてもよい。その場合にも、昇温時の温度情報に基づいて、積算熱量差ΔS、積算反応熱量差ΔJを計算し、ウエハWの熱処理温度が安定した後に、この積算熱量差ΔS、積算反応熱量差ΔJを相殺するように、ポイントPに対応するヒータ26の出力量とポイントPの温度との関係に基づいて、一定時間ヒータ26の出力量を下げればよい。
【0070】
この場合、上記ギャップピン70を載置台25の同心円上の複数箇所に設け、このギャップピン70に熱伝対等の温度検出手段を内蔵し、ウエハWの同心円上の複数箇所P1〜P4の温度を測定するように構成すれば、熱伝対によるウエハWの面内への熱影響を最小限に抑えることができる。
【0071】
◎第四実施形態
また、上記第一ないし第三実施形態では、ヒータ26を載置台25の同心円上の4箇所に設け、それぞれのヒータ26a〜26dに対応するダミーウエハDW又はウエハWの同心円上の4箇所のポイントP1〜P4の熱処理時の温度情報を、熱伝対58a〜58dによって検出し、その温度情報に基づいて、熱処理時におけるウエハWの面内の熱影響が等しくなるようにヒータ26a〜26dの出力量を制御する場合について説明したが、ヒータの数や温度を検出するポイントの数はこれに限らず、別の構成とすることもできる。例えば、図15に示すように、載置台25の一番外側のヒータを更に4つに分割して7つのヒータ26a〜26gを設け、図16に示すように、それぞれのヒータ26a〜26gに対応するダミーウエハDW又はウエハWの同心円上の7箇所のポイントP1〜P7の熱処理時の温度情報を検出する熱伝対58a〜58gを設けるように構成することができる。この場合、上記温度情報に基づいて、熱処理時におけるウエハWの面内の熱影響が等しくなるようにヒータ26a〜26gの出力量を制御することができるので、熱が逃げやすく、温度差が生じやすい外周部の熱処理を更に確実に均一にすることができる。なお、図15、図16において、その他の部分は上記第一ないし第三実施形態と同じであるので、同一箇所には同一符号を付して、その説明は省略する。
【0072】
なお、上記実施形態においては、熱処理温度が安定した後にヒータ26の出力量を制御する場合について説明したが、積算熱量S又は積算反応熱量Jを等しくできれば、昇温時等にヒータ26の出力量を制御することも、勿論可能である。
【0073】
また、上記実施形態においては、昇温時の積算熱量差ΔS又は積算反応熱量差ΔJのみを、熱処理温度が安定した後にヒータ26の出力量を制御して相殺する場合について説明したが、熱処理が終了した後の冷却時における積算熱量差ΔS又は積算反応熱量差ΔJも相殺するようにヒータ26の出力量を制御すれば、更に均一な熱処理を施すことができる。
【0074】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
【0075】
1)請求項1,記載の発明によれば、予め測定用基板の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を、測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間の間で検出し、温度情報の温度と安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、複数箇所それぞれの積算熱量の差を求め、熱処理における被処理体の加熱処理温度が安定した後に、積算熱量の差を相殺させるように、載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御するので、被処理体に供給される熱量を面内で等しくすることができ、被処理体の熱処理を均一にすることができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【0076】
2)請求項2,記載の発明によれば、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように、載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御するので、熱処理を行っている被処理体の熱影響を直接制御することができる。したがって、被処理体の面内の熱処理を確実に均一にして、歩留まりの向上を図ることができる。
【0078】
)請求項記載の発明によれば、被処理体の温度と被処理体に塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分した値(積算反応熱量)が、被処理体の同心円上の複数箇所で等しくなるように熱源の各出力量を制御するので、上記1)、2)に加えて更に被処理体に塗布された塗布液の反応に直接寄与する熱量を面内で等しくすることができ、被処理体の熱処理を更に均一にすることができる。
【0079】
)請求項4,7記載の発明によれば、熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行うので、上記3)に加えて更に正確に制御することができ、熱処理を確実に均一にすることができる。
【0080】
)請求項8記載の発明によれば、温度検出手段を、被処理体を載置台上に隙間をもたせて支持するギャップピンに設けるので、上記2)に加えて更に温度検出手段による被処理体の面内への熱影響を最小限に抑えることができ、被処理体の熱処理を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の熱処理装置を適用したレジスト液塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。
【図2】上記レジスト液塗布・現像処理システムの概略正面図である。
【図3】上記レジスト液塗布・現像処理システムの概略背面図である。
【図4】この発明に係る熱処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図5】この発明に係る熱処理装置の一例を示す概略平面図である。
【図6】この発明に係る熱処理装置の温度検出手段の位置を示す概略平面図である。
【図7】被処理体を加熱処理したときの熱処理時間と被処理体の温度及び積算熱量の関係を示す説明図である。
【図8】被処理体を加熱処理したときの積算温度と積算熱量の関係を示す説明図である。
【図9】被処理体の任意の箇所における積算熱量差を示す説明図である。
【図10】この発明の熱処理方法を用いた場合の被処理体の温度と積算熱量差を示す説明図である。
【図11】被処理体の温度と被処理体の塗布液の拡散係数の関係を示す説明図である。
【図12】被処理体を加熱処理した時の積算反応温度と積算反応熱量の関係を示す説明図である。
【図13】被処理体の任意の箇所における積算反応熱量差を示す説明図である。
【図14】この発明の熱処理方法を用いた場合の被処理体の温度と積算反応熱量差を示す説明図である。
【図15】この発明に係る別の熱処理装置の一例を示す概略平面図である。
【図16】この発明に係る別の熱処理装置の温度検出手段の位置を示す概略平面図である。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ(被処理体)
DW ダミーウエハ(測定用基板)
25 載置台
26a〜26g ヒータ(熱源)
58a〜58g 熱伝対(温度検出手段)
59 CPU(制御手段)
70 ギャップピン[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a heat treatment method and a heat treatment apparatus for heat-treating an object to be processed such as a semiconductor wafer or an LCD substrate on a mounting table.
[0002]
[Prior art]
In general, in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, a photolithography technique is used to form a resist pattern on the surface of a semiconductor wafer, an LCD substrate, or the like (hereinafter referred to as a wafer). This photolithography technology includes a resist coating process for applying a resist solution to the surface of a wafer, an exposure process process for exposing a circuit pattern to the formed resist film, and a development for supplying a developer to the wafer after the exposure process. And processing steps.
[0003]
In addition, between the above processing steps, for example, a heat treatment performed between the resist coating step and the exposure processing step to evaporate the residual solvent in the resist film and improve the adhesion between the wafer and the resist film. (Pre-baking), heat treatment performed between the exposure process and the development process to prevent fringe generation or to induce an acid-catalyzed reaction in a chemically amplified resist (CAR) (Post-exposure bake (PEB)) and heating performed after the development process to remove residual solvent in the resist and the rinsing liquid incorporated in the resist during development, and to improve the penetration during wet etching Various heat treatments such as treatment (post bake) are performed.
[0004]
The above heat treatment is important because it affects the formation of the resist pattern, but in particular, when using a chemically amplified resist that has attracted attention in recent years because it can realize high sensitivity, high resolution, and high dry etching resistance. However, since the difference in the amount of heat given to each part of the resist film during PEB has a great influence on the circuit pattern formation in the final product, it is necessary to strictly control the heat treatment conditions.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a conventional heat treatment apparatus has a heat source, for example, a heater having a mounting table that can heat the wafer to a predetermined temperature. However, since this mounting table easily escapes heat from the outer periphery, the outer periphery of the wafer is used. A large amount of heat is supplied to the central portion rather than the central portion, and there is a problem that the heat treatment cannot be made uniform. In order to solve this problem, a heat treatment apparatus that increases the resistance value of the heater wire at the outer peripheral portion to supply more heat to the outer peripheral portion than the central portion and balances the heat treatment temperature between the outer peripheral portion and the central portion. However, in this case, when the temperature is raised to the heat treatment temperature, a larger amount of heat is supplied in the outer peripheral portion than in the central portion of the wafer, so that the heat treatment becomes non-uniform.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a heat treatment method and a heat treatment apparatus capable of performing a uniform heat treatment on a semiconductor wafer, an LCD substrate, and the like.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first heat treatment method of the present invention comprises: Detects temperature information when the measurement substrate provided with temperature detection means at multiple locations on the concentric circles is pre-heated in the time from the start of the heat treatment of the measurement substrate until the heat treatment temperature stabilizes And calculating the integrated heat amount between the step of storing in the control means for controlling the heat treatment and the temperature of the temperature information detected at each of the plurality of locations and the time to stabilize. A step of obtaining a difference in accumulated heat quantity at each of the plurality of locations based on the accumulated heat quantity, so that the difference in accumulated heat quantity is canceled after the heat treatment temperature of the workpiece in the heat treatment is stabilized. In The output amounts of a plurality of heat sources formed on the concentric circles of the mounting table are controlled (claim 1).
[0008]
Moreover, the second heat treatment method of the present invention comprises: Obtain the diffusion coefficient from the relationship between the temperature of the chemically amplified resist and the acid diffusion reaction in advance. Detect temperature information during heat treatment at a plurality of locations on the concentric circles of the object to be processed, Obtain the integrated reaction heat from the diffusion coefficient and the temperature information, In-plane of the object to be processed during heat treatment Integrated heat of reaction The output amounts of a plurality of heat sources formed on the concentric circles of the mounting table are controlled so as to be equal to each other (claim 2).
[0009]
In the heat treatment method of the present invention, The accumulated heat of reaction is The product of the temperature of the object to be processed and the diffusion coefficient of the coating liquid applied to the object to be processed is integrated by the heat treatment time. Can be requested (Claims 3 ). In this case, the control of each output amount of the heat source may be performed at the time of temperature increase, but after the heat treatment temperature is stabilized in the plane of the object to be processed. , So as to offset the difference in total reaction heat It is preferable to do this (claims) 4 ).
[0010]
A first heat treatment apparatus according to the present invention embodies the first heat treatment method, and includes a mounting table on which an object to be processed is mounted, and radiates heat from the surface of the mounting table to perform the above processing. On the premise of a heat treatment apparatus for performing heat treatment on the treatment body, a plurality of heat sources that are formed on the concentric circles of the mounting table and supply heat to the mounting table; Measurement substrate provided with temperature detecting means at a plurality of locations on concentric circles and temperature information when the measurement substrate is preheated until the heat treatment temperature is stabilized after the heat treatment of the measurement substrate is started. Control means for detecting and storing in time, wherein the control means calculates an integrated heat amount between the temperature of the temperature information detected at each of a plurality of locations on the concentric circles and the time until stabilization. In addition, the difference between the integrated heat amounts is calculated based on the calculated integrated heat amount, and the difference between the integrated heat amounts is canceled after the heat treatment temperature of the workpiece in the heat treatment is stabilized. Control each output amount of heat sources formed on the concentric circles of the table above (Claims) 5 ).
[0011]
A second heat treatment apparatus according to the present invention embodies the second heat treatment method, and includes a mounting table on which an object to be processed is mounted, and radiates heat from the surface of the mounting table to perform the above processing. On the premise of a heat treatment apparatus that heat-treats the treatment body, a plurality of heat sources that are formed on the concentric circles of the mounting table and supply heat to the mounting table; and Multiple locations on concentric circles Temperature detecting means for detecting the temperature; Control means for controlling each output amount of the heat source, and the control means obtains a diffusion coefficient from the relationship between the temperature of the chemically amplified resist and the acid diffusion reaction in advance, and Detect temperature information at the time of heat treatment at multiple locations on the concentric circles, find the integrated reaction calorie from the diffusion coefficient and the temperature information, In-plane of the object to be processed during heat treatment Total reaction heat So that Control each output amount of heat sources formed on the concentric circles of the table above (Claims) 6 ). in this case, It is preferable to control each output amount of the heat source by the control means so that the difference in accumulated reaction heat amount is canceled after the heat treatment temperature is stabilized in the surface of the object to be processed. Also, Preferably, the temperature detecting means is provided on a gap pin that supports the object to be processed with a gap provided on the mounting table.
[0012]
Claim 1, 5 According to the described invention, the temperature information at the time of heat treatment at a plurality of locations on the concentric circles of the measurement substrate is obtained in advance. Detected during the time from the start of the heat treatment of the measurement substrate until the heat treatment temperature becomes stable, and calculates the integrated heat amount between the temperature of the temperature information and the time until it stabilizes, and the obtained integrated heat amount Based on the above, find the difference in the accumulated heat amount of each of a plurality of locations, after the heat treatment temperature of the object to be processed in the heat treatment is stabilized, so as to cancel the difference in accumulated heat amount, Since each output amount of the heat source formed on the concentric circle of the mounting table is controlled, The amount of heat supplied to the object to be processed can be made equal in the plane, Heat treatment can be made uniform and yield can be improved.
[0013]
Claim 2, 6 According to the invention of Obtain the diffusion coefficient from the relationship between the temperature of the chemically amplified resist and the acid diffusion reaction in advance. Detect temperature information during heat treatment at multiple locations on the concentric circles of the workpiece, Calculate the total reaction heat from the diffusion coefficient and temperature information, In the surface of the workpiece during heat treatment Integrated heat of reaction Since the output amounts of the plurality of heat sources formed on the concentric circles of the mounting table are controlled so as to be equal to each other, it is possible to directly control the thermal influence of the object to be processed. Therefore, it is possible to ensure uniform heat treatment in the surface of the object to be processed and improve yield.
[0015]
Claims 3 According to the described invention, a value obtained by integrating the product of the temperature of the object to be processed and the diffusion coefficient of the coating liquid applied to the object to be processed by the heat treatment time. (Integrated reaction heat) However, since each output amount of the heat source is controlled so as to be equal at a plurality of locations on the concentric circles of the object to be processed, the amount of heat directly contributing to the reaction of the coating liquid applied to the object to be processed can be made equal in the plane. In addition, the heat treatment of the object to be processed can be made more uniform.
[0016]
Claim 4,7 According to the described invention, the control of each output amount of the heat source is performed after the heat treatment temperature is stabilized in the surface of the workpiece. To offset the difference in total reaction heat Since it is performed, it can be accurately controlled and the heat treatment can be made uniform uniformly.
[0017]
According to the eighth aspect of the present invention, since the temperature detecting means is provided on the gap pin that supports the object to be processed with a gap on the mounting table, the influence of heat on the surface of the object to be processed by the temperature detecting means is prevented. It can be minimized and the heat treatment of the object to be processed can be made uniform.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a case where the heat treatment method and the heat treatment apparatus of the present invention are applied to a hot plate unit for performing heat treatment of a semiconductor wafer will be described.
[0019]
1 is a schematic plan view of an embodiment of a resist solution coating / development processing system, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, and FIG. 3 is a rear view of FIG.
[0020]
In the processing system, a plurality of semiconductor wafers W (hereinafter referred to as “wafers W”) as workpieces are carried into the system from the outside in the wafer cassette 1 in units of 25, for example, 25 units, or carried out of the system. A cassette station 10 (carrying unit) for carrying W in and out, and various single-wafer processing units for performing predetermined processing on the wafer W one by one in the coating and developing process are arranged in multiple stages at predetermined positions. A processing station 20 having the processing apparatus of the present invention and an interface unit 30 for transferring the wafer W between an exposure apparatus (not shown) provided adjacent to the processing station 20. The main part is composed.
[0021]
As shown in FIG. 1, the cassette station 10 includes a plurality of, for example, up to four wafer cassettes 1 at the position of the projection 3 on the cassette mounting table 2 with the respective wafer entrances facing the processing station 20 side. Wafer transfer tweezers 4 mounted in a line along the direction and movable in the cassette arrangement direction (X direction) and in the wafer arrangement direction (Z direction) of the wafer W accommodated in the wafer cassette 1 along the vertical direction. Is configured to be selectively transferred to each wafer cassette 1. Further, the wafer transfer tweezers 4 are configured to be rotatable in the θ direction, and are arranged in alignment units (ALIM) and extension units (EXT) belonging to a multi-stage unit portion of a third group G3 on the processing station 20 side described later. Can also be transported.
[0022]
As shown in FIG. 1, the processing station 20 is provided with a vertical transfer type main wafer transfer mechanism 21 at the center, and a set of all the processing units around a chamber 22 that accommodates the main wafer transfer mechanism 21. Alternatively, they are arranged in multiple stages over a plurality of sets. In this example, five sets G1, G2, G3, G4 and G5 have a multistage arrangement, and the first and second sets G1, G2 are arranged in parallel on the front side of the system (front side in FIG. 1). The multistage unit of the third group G3 is arranged adjacent to the cassette station 10, the multistage unit of the fourth group G4 is arranged adjacent to the interface part 30, and the multistage unit of the fifth group G5 is arranged on the back side. Is arranged.
[0023]
In this case, as shown in FIG. 2, in the first group G1, two spinner type processing units, for example, resists, which perform predetermined processing by placing the wafer W on a spin chuck (not shown) in the cup 23 A coating unit (COT) and a developing unit (DEV) for developing a resist pattern are stacked in two stages in order from the bottom in the vertical direction. Similarly, in the second group G2, two spinner type processing units, for example, a resist coating unit (COT) and a developing unit (DEV) are stacked in two stages from the bottom in the vertical direction. The reason why the resist coating unit (COT) is arranged on the lower side in this way is that the drain of the resist solution is troublesome both in terms of mechanism and maintenance. However, the resist coating unit (COT) can be arranged in the upper stage as required.
[0024]
As shown in FIG. 3, in the third group G3, an oven-type processing unit that performs a predetermined process by placing the wafer W on the wafer mounting table 24, for example, a cooling unit (COL) that cools the wafer W, and the wafer W Adhesion unit (AD) for performing hydrophobic treatment, alignment unit (ALIM) for aligning wafer W, extension unit (EXT) for loading / unloading wafer W, and four hot plate units for baking wafer W (HP) is stacked, for example, in eight steps in order from the bottom in the vertical direction. Similarly, the fourth group G4 is an oven-type processing unit such as a cooling unit (COL), an extension / cooling unit (EXTCOL), an extension unit (EXT), a cooling unit (COL), and two chilling hot plate units having a rapid cooling function. (CHP) and two hot plate units (HP) are stacked in, for example, eight stages in order from the bottom in the vertical direction.
[0025]
As described above, the cooling unit (COL) and the extension cooling unit (EXTCOL) having a low processing temperature are arranged in the lower stage, and the hot plate unit (HP), the chilling hot plate unit (CHP) and the adhesion unit having a high processing temperature. By disposing (AD) in the upper stage, it is possible to reduce thermal mutual interference between units. Of course, a random multi-stage arrangement is also possible.
[0026]
As shown in FIG. 1, in the processing station 20, the third and fourth sets G3 and G4 of multistage units (spinner type processing units) adjacent to the first and second sets of G1 and G2 (spinner type processing units) ( Ducts 65 and 66 are vertically cut in the side walls of the oven-type processing unit. Downflow clean air or specially temperature-adjusted air flows through these ducts 65 and 66. By this duct structure, the heat generated in the oven type processing units of the third and fourth groups G3 and G4 is cut off and does not reach the spinner type processing units of the first and second groups G1 and G2. ing.
[0027]
Further, in this processing system, a fifth stage G5 multi-stage unit can be arranged on the back side of the main wafer transfer mechanism 21 as shown by a dotted line in FIG. The multistage units of the fifth group G5 can move sideways along the guide rail 67 as viewed from the main wafer transfer mechanism 21. Therefore, even when the multi-stage unit of the fifth group G5 is provided, the space portion is secured by sliding the unit, so that the maintenance work can be easily performed from the back with respect to the main wafer transfer mechanism 21.
[0028]
The interface unit 30 has the same dimensions as the processing station 20 in the depth direction, but is made small in the width direction. A portable pickup cassette 31 and a stationary buffer cassette 32 are arranged in two stages on the front part of the interface part 30, a peripheral exposure device 33 is arranged on the back part, and a wafer is located in the center part. A transfer arm 34 is provided. The wafer transfer arm 34 is configured to move in the X and Z directions and transfer the cassettes 31 and 32 and the peripheral exposure apparatus 33. Further, the wafer transfer arm 34 is configured to be rotatable in the θ direction, and an extension unit (EXT) belonging to the multi-stage unit of the fourth group G4 on the processing station 20 side and a wafer transfer table (not shown) on the adjacent exposure apparatus side. 2) can be transported.
[0029]
The processing system configured as described above is installed in the clean room 40, and the cleanliness of each part is increased by an efficient vertical laminar flow method in the system.
[0030]
Next, the operation of the processing system will be described. First, in the cassette station 10, the tweezers 4 for wafer transfer access the cassette 1 containing unprocessed wafers W on the cassette mounting table 2, and take out one wafer W from the cassette 1. When the wafer tweezers 4 takes out the wafer W from the cassette 1, it moves to the alignment unit (ALIM) arranged in the multi-stage unit of the third group G3 on the processing station 20 side, and in the unit (ALIM) A wafer W is placed on the wafer mounting table 24. The wafer W undergoes orientation flat alignment and centering on the wafer mounting table 24. Thereafter, the main wafer transfer mechanism 21 accesses the alignment unit (ALIM) from the opposite side, and receives the wafer W from the wafer mounting table 24.
[0031]
In the processing station 20, the main wafer transfer mechanism 21 first carries the wafer W into an adhesion unit (AD) belonging to the multistage unit of the third group G3. Within this adhesion unit (AD), the wafer W is subjected to a hydrophobic treatment. When the hydrophobization process is completed, the main wafer transfer mechanism 21 unloads the wafer W from the adhesion unit (AD), and then cools the cooling units (belonging to the third group G3 or the fourth group G4 multi-stage unit). COL). In this cooling unit (COL), the wafer W is cooled to a set temperature before the resist coating process, for example, 23 ° C. When the cooling process is completed, the main wafer transfer mechanism 21 unloads the wafer W from the cooling unit (COL), and then to the resist coating unit (COT) belonging to the multistage unit of the first group G1 or the second group G2. Carry in. In this resist coating unit (COT), the wafer W is coated with a resist with a uniform film thickness on the wafer surface by spin coating.
[0032]
When the resist coating process is completed, the main wafer transfer mechanism 21 unloads the wafer W from the resist coating unit (COT) and then loads it into the hot plate unit (HP). In the hot plate unit (HP), the wafer W is mounted on a mounting table and pre-baked at a predetermined temperature, for example, 100 ° C. for a predetermined time. As a result, the residual solvent can be removed by evaporation from the coating film on the wafer W. When pre-baking is completed, the main wafer transfer mechanism 21 unloads the wafer W from the hot plate unit (HP), and then transfers the wafer W to the extension cooling unit (EXTCOL) belonging to the multistage unit of the fourth group G4. Within this unit (COL), the wafer W is cooled to a temperature suitable for the peripheral exposure process in the next process, that is, the peripheral exposure apparatus 33, for example, 24 ° C. After this cooling, the main wafer transfer mechanism 21 transfers the wafer W to the extension unit (EXT) immediately above, and places the wafer W on a mounting table (not shown) in the unit (EXT). When the wafer W is mounted on the mounting table of the extension unit (EXT), the wafer transfer arm 34 of the interface unit 30 accesses from the opposite side to receive the wafer W. Then, the wafer transfer arm 34 carries the wafer W into the peripheral exposure apparatus 33 in the interface unit 30. Here, the wafer W is exposed to the edge portion.
[0033]
When the peripheral exposure is completed, the wafer transfer arm 34 unloads the wafer W from the peripheral exposure apparatus 33 and transfers it to a wafer receiving table (not shown) on the adjacent exposure apparatus side. In this case, the wafer W may be temporarily stored in the buffer cassette 32 before being transferred to the exposure apparatus.
[0034]
When the entire exposure is completed in the exposure apparatus and the wafer W is returned to the wafer receiving table on the exposure apparatus side, the wafer transfer arm 34 of the interface unit 30 accesses the wafer receiving table to receive and receive the wafer W. The wafer W is loaded into an extension unit (EXT) belonging to the multi-stage unit of the fourth group G4 on the processing station 20 side, and placed on the wafer receiving table. Also in this case, the wafer W may be temporarily stored in the buffer cassette 32 in the interface unit 30 before being transferred to the processing station 20 side.
[0035]
The wafer W placed on the wafer receiving table is transferred to the chilling hot plate unit (CHP) by the main wafer transfer mechanism 21 and subjected to a post-exposure baking process to induce an acid catalytic reaction.
[0036]
Thereafter, the wafer W is carried into a developing unit (DEV) belonging to the multistage unit of the first group G1 or the second group G2. In the developing unit (DEV), the wafer W is placed on a spin chuck, and the developer is uniformly applied to the resist on the surface of the wafer W by, for example, a spray method. When the development is completed, a rinse solution is applied to the surface of the wafer W to wash away the developer.
[0037]
When the developing process is completed, the main wafer transfer mechanism 21 unloads the wafer W from the developing unit (DEV), and then the hot plate unit (HP) belonging to the third group G3 or the multistage unit of the fourth group G4. Carry in. In this unit (HP), the wafer W is post-baked for a predetermined time at 100 ° C., for example. Thereby, the resist swollen by development is cured, and chemical resistance is improved.
[0038]
When the post-baking is completed, the main wafer transfer mechanism 21 unloads the wafer W from the hot plate unit (HP), and then loads it into one of the cooling units (COL). Here, after the wafer W returns to room temperature, the main wafer transfer mechanism 21 next transfers the wafer W to the extension unit (EXT) belonging to the third group G3. When the wafer W is mounted on a mounting table (not shown) of the extension unit (EXT), the wafer transfer tweezers 4 on the cassette station 10 side accesses from the opposite side and receives the wafer W. The wafer transfer tweezers 4 put the received wafer W into a predetermined wafer storage groove of the processed wafer storage cassette 1 on the cassette mounting table, and the processing is completed.
[0039]
Next, a hot plate unit (HP) which is an embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention will be described with reference to a sectional view of FIG.
[0040]
In the hot plate unit (HP), a processing chamber 50 for heat-processing the wafer W carried by the main wafer transfer mechanism 21 is formed. In the processing chamber 50, a shutter 51 for shutting off the outside air, a wafer A mounting table 25 for mounting W and a support pin 80 capable of moving the wafer W up and down on the mounting table 25 are provided.
[0041]
The shutter 51 is movable up and down by the operation of the elevating cylinder 52. When the shutter 51 is lifted, the shutter 51 and a stopper 55 suspended from a cover 54 having an exhaust port 53 at the upper center come into contact with each other. The interior of the chamber 50 is configured to be kept airtight. Further, the stopper 55 is provided with an air supply port (not shown), and the air flowing into the processing chamber 50 from the air supply port is exhausted from the exhaust port 53. The air flowing in from the air supply port is configured not to directly touch the wafer W in the processing chamber 50, and the wafer W can be heated at a predetermined processing temperature.
[0042]
As shown in FIG. 5, the mounting table 25 is formed in a disk shape larger than the wafer W, and a plurality of heat sources, for example, heaters 26 a to 26 d for heating the wafer W are arranged on the concentric circles at appropriate intervals. . The heater 26 can control each output amount based on temperature information detected by the thermocouples 58a to 58d at a plurality of locations P1 to P4 on the concentric circles of the wafer W or the dummy wafer DW (measuring substrate). It is connected to control means such as a central processing unit 59 (hereinafter referred to as CPU 59).
[0043]
On the mounting table 25, gap pins 70 for supporting the wafer W with a clearance from the mounting table 25 are attached to prevent particles and the like from adhering to the wafer W. Further, on the concentric circle of the mounting table 25, a plurality of, for example, three support pin guiding through holes 27 for the support pins 80 to enter and exit are provided at equal intervals. The mounting table 25 configured as described above is formed of a material having good thermal conductivity such as an aluminum alloy.
[0044]
The gap pin 70 has a base portion attached in a recess provided on the surface of the mounting table 25, and stands on the base portion to leave a gap of, for example, 0.1 to 0.3 mm from the mounting table 25. And is formed so that the difference between the heat applied to the wafer W from the gap pins 70 and the heat applied to the wafer W from the surface of the mounting table 25 is as small as possible. .
[0045]
As shown in FIG. 4, the lower portion of the support pin 80 is fixed to a connection guide 89, and the connection guide 89 is connected to a timing belt 88. The timing belt 88 is stretched over a driving pulley 86 driven by a stepping motor 81 and a driven pulley 87 disposed above the driving pulley 86, and the support pin is rotated by forward / reverse rotation of the stepping motor 81. 80 and the mounting table 25 are formed to be relatively movable up and down. Therefore, the support pins 80 can support the wafer W at a position indicated by a two-dot chain line, and when the support pins 80 are lowered from this state, the wafer W is placed on the mounting table 25 as indicated by a solid line. can do. Similarly to the gap pin 70 described above, the support pins 80 are also formed so that the difference between the heat applied from the support pins 80 to the wafer W and the heat applied from the surface of the mounting table 25 is as small as possible.
[0046]
Next, a heat treatment method using this hot plate unit (HP) will be described.
[0047]
First, using a hot plate unit (HP), the dummy wafer DW is heat-treated by setting all the heaters 26 to an equal output amount, for example, 90% of the maximum output amount. At this time, as shown in FIG. 6, the dummy wafer DW is provided with temperature detecting means, for example, thermocouples 58a to 58d at points P1 to P4 corresponding to the heaters 26a to 26d, and the temperature during the heat treatment is set at regular intervals. For example, detection is performed every second, and information on the detected temperature is input to the CPU 59. The detected temperature information is stored in the CPU 59.
[0048]
Further, after the heat treatment temperature is stabilized, the output amount of the heaters 26a to 26d is changed, and the relationship between the output amount of the heaters 26a to 26d and the temperature of each point P1 to P4 of the dummy wafer DW is detected and input to the CPU 59. Remember.
[0049]
Next, the heat treatment of the wafer W is started, and the control unit 59 sends an electrical signal to the heaters 26a to 26d based on the detection information, so that the heat effect in the surface of the wafer W during the heat treatment becomes equal. Control the output amount of ˜26d.
[0050]
Specifically, it can be controlled as follows.
[0051]
◎ First embodiment
In the first embodiment of the present invention, the output amounts of the heaters 26a to 26d are controlled so that the integrated heat amount supplied to the wafer W is equal at a plurality of locations P1 to P4 on the concentric circle of the wafer W. .
[0052]
Here, the integrated heat amount means the total amount of heat supplied to the arbitrary point P of the wafer W by the heat treatment up to an arbitrary time, but for convenience, the temperature at the arbitrary point P of the wafer W is vertically increased. The axis and the heat treatment time can be represented by an area S indicated by diagonal lines in FIG. 7, and if the areas are equal, the integrated heat amount becomes equal (hereinafter, S is referred to as the integrated heat amount).
[0053]
The accumulated heat amount S up to an arbitrary time t ′ at the point P P Is the temperature T of the wafer W detected at regular intervals t. n Using,
Figure 0003755814
(See FIG. 8). Here, n is the number of detected heat treatment temperatures detected up to time t ′, A P Is the sum of temperatures detected at a certain time t at point P (hereinafter referred to as integrated temperature).
[0054]
After the heat treatment temperature is stabilized, the amount of heat supplied into the surface of the wafer W is equal, and there is no difference in the accumulated heat amount. In order to make them equal, each output amount of the heater 26 may be controlled so that the difference in accumulated heat amount from the start of the heat treatment to the stabilization of the heat treatment temperature is canceled after the heat treatment temperature is stabilized.
[0055]
In the embodiment, first, the integrated heat amount S from the start of the heat treatment of the dummy wafer DW at each point P until the heat treatment temperature is stabilized. P And the integrated heat quantity S P Minimum value S from min And calculate the integrated heat quantity S P And minimum value S of accumulated heat min Heat difference ΔS P Is calculated (see FIG. 9). This accumulated heat difference ΔS P Is
Figure 0003755814
Accumulated temperature A P And minimum temperature A min Calculate from the difference between
[0056]
Next, the heat treatment of the wafer W is started, and after the heat treatment temperature of the wafer W is stabilized, the accumulated heat amount difference ΔS. P In order to cancel out the above, the output amount of the heater 26 is adjusted based on the relationship between the output amount of the heater 26 corresponding to the point P and the temperature of the point P, which has been obtained in advance, so that the temperature T c And the correction time t c Need only be kept (see FIG. 10).
[0057]
For example, integrated temperature A at point 1 1 And minimum temperature A min When the output of the heater 26a corresponding to the point 1 is reduced from 90% to 50%, the temperature of the point 1 of the wafer W is known to decrease by 2 ° C.
ΔS P1 = 2 x t c So
Figure 0003755814
Thus, the output of the heater 26a may be controlled to be lowered for 25 seconds.
[0058]
In the above description, the case where the temperature of each point P of the wafer W is detected every second has been described. However, the detection time may be arbitrary, and the shorter the detection time, the more accurate the integrated heat quantity can be obtained. Can be made uniform. For example, the integrated heat quantity S is detected by detecting the temperature of the wafer W every 0.5 seconds. P Is calculated in the same manner as described above. P After the heat treatment temperature is stabilized, for example, when the heat treatment temperature is lowered by 2 ° C. and the integrated heat quantity is made equal,
Figure 0003755814
Therefore, the output amount of the heater corresponding to the point P may be lowered by the calculated time.
[0059]
In the above description, the accumulated heat difference ΔS P Is the minimum value S of accumulated heat min However, the integrated heat quantity at any point may be used as a reference, for example, the maximum value of the integrated heat quantity may be used as a reference.
[0060]
In the above description, the lowering temperature T c Is determined first and the correction time t c However, the correction time t is reversed. c Decrease the temperature T c Of course, it is possible to adjust the output amount of the heater 26 based on the relationship between the output amount of the heater 26 corresponding to the point P and the temperature of the point P that have been obtained in advance.
[0061]
◎ Second embodiment
In the second embodiment of the present invention, the temperature of the wafer W and the diffusion coefficient of the coating solution applied to the wafer W are considered in consideration of the diffusion reaction of the acid at each temperature of the chemically amplified resist applied to the wafer W. This is a case in which each output amount of the heaters 26a to 26d is controlled so that a value obtained by integrating the product by the heat treatment time (hereinafter referred to as an integrated reaction heat amount J) becomes equal at a plurality of locations P1 to P4 on the concentric circles of the wafer W. .
[0062]
Here, the cumulative reaction heat amount up to an arbitrary time t ′ at the point P is expressed as J P Then, the temperature T of the wafer W detected every fixed time t n And temperature T n Diffusion coefficient D Tn (See FIG. 11)
Figure 0003755814
(See FIG. 12). Here, n is the number of detected heat treatment temperatures detected up to time t ′, and I P Is the temperature T detected at a certain time t at point P. n And the diffusion coefficient D at that temperature Tn The sum of the values multiplied by (hereinafter referred to as the integrated reaction temperature). The diffusion coefficient D Tn , A relationship with temperature is obtained in advance by experiment, and an approximate expression thereof is input to the CPU 59.
[0063]
After the heat treatment temperature is stabilized, the in-plane temperature of the wafer W is equal, and if the temperatures are equal, the diffusion coefficient D Tn Therefore, there is no difference in the integrated reaction heat quantity. Therefore, cumulative reaction heat amount J during heat treatment P Is equalized at a plurality of locations P1 to P4 on the concentric circles of the wafer W, the accumulated reaction heat amount J from the start of the heat treatment to the stabilization of the heat treatment temperature. P The output amount of the heater 26 may be controlled so that the difference is canceled out after the heat treatment temperature is stabilized.
[0064]
In the embodiment, first, the accumulated reaction heat amount J from the start of the heat treatment of the dummy wafer at each point P until the heat treatment temperature becomes stable is described. P As well as the integrated reaction calorie J P Minimum value J min The integrated reaction calorie J P And minimum value of total reaction heat J min Difference in total reaction heat ΔJ P Is calculated (see FIG. 13). This accumulated reaction calorie difference ΔJ P Is
Figure 0003755814
From the integrated reaction temperature I P And minimum reaction temperature I min Calculate from the difference between
[0065]
Next, the heat treatment of the wafer W is started, and after the heat treatment temperature of the wafer W is stabilized, this accumulated reaction heat difference ΔJ P The temperature of the heater 26 is adjusted by adjusting the output amount of the heater 26 for a certain period of time based on the relationship between the output amount of the heater 26 corresponding to the point P and the temperature of the point P determined in advance. c And the correction time t c Need only be kept (see FIG. 14).
[0066]
For example, when the heat treatment temperature is stabilized at 140 ° C., the cumulative reaction heat difference ΔJ at point 1 P1 If the output of the heater 26a corresponding to the point 1 is reduced from 90% to 50% when the temperature of the point 1 of the wafer W is 2 ° C. lower, the diffusion coefficient of 140 ° C. is D 140 = 1.0, diffusion coefficient of 138 ° C is D 138 = 0.9, ΔJ P1 Correction time to cancel c Then ΔJ P1 = (D 140 × 140-D 138 × 138) × t c So
Figure 0003755814
Accordingly, the output amount of the heater 26a may be controlled to be lowered for 10 seconds.
[0067]
In the above description, the cumulative reaction heat difference ΔJ P Is the minimum value of total reaction heat J min However, the accumulated reaction heat quantity at any point may be used as a reference, for example, the maximum value of the integrated reaction heat quantity may be used as a reference.
[0068]
In the above description, the lowering temperature T c Is determined first and the correction time t c However, the correction time t is reversed. c Decrease the temperature T c Of course, it is possible to adjust the output amount of the heater 26 based on the relationship between the output amount of the heater 26 corresponding to the point P and the temperature of the point P that have been obtained in advance.
[0069]
◎ Third embodiment
In the first and second embodiments, the output amount of the heater 26 is controlled based on the temperature information obtained in advance using the dummy wafer DW so that the thermal effects in the surface of the wafer W during the heat treatment become equal. Although the case has been described, this temperature information may be detected directly from the wafer W during the heat treatment. Even in this case, based on the temperature information at the time of temperature increase, the integrated heat quantity difference ΔS P , Accumulated reaction calorie difference ΔJ P And after the heat treatment temperature of the wafer W is stabilized, this accumulated heat difference ΔS P , Accumulated reaction calorie difference ΔJ P Therefore, the output amount of the heater 26 may be reduced for a certain period of time based on the relationship between the output amount of the heater 26 corresponding to the point P and the temperature of the point P.
[0070]
In this case, the gap pins 70 are provided at a plurality of locations on concentric circles of the mounting table 25, and temperature detection means such as a thermocouple is built in the gap pins 70, and the temperatures at the plurality of locations P 1 to P 4 on the concentric circles of the wafer W are adjusted. If it is configured to measure, it is possible to minimize the thermal effect of the thermocouple on the surface of the wafer W.
[0071]
◎ Fourth embodiment
In the first to third embodiments, the heaters 26 are provided at four locations on the concentric circles of the mounting table 25, and the four points P1 on the concentric circles of the dummy wafer DW or the wafer W corresponding to the respective heaters 26a to 26d. -P4 temperature information during the heat treatment is detected by the thermocouples 58a-58d, and based on the temperature information, the output amounts of the heaters 26a-26d so that the thermal effects in the surface of the wafer W during the heat treatment become equal. However, the number of heaters and the number of points at which the temperature is detected are not limited to this, and other configurations may be used. For example, as shown in FIG. 15, the outermost heater of the mounting table 25 is further divided into four to provide seven heaters 26a to 26g. As shown in FIG. 16, each heater 26a to 26g is supported. The thermocouples 58a to 58g for detecting temperature information at the time of heat treatment of the seven points P1 to P7 on the concentric circles of the dummy wafer DW or the wafer W to be configured can be provided. In this case, the output amount of the heaters 26a to 26g can be controlled based on the temperature information so that the thermal effects in the surface of the wafer W during the heat treatment become equal, so that heat easily escapes and a temperature difference occurs. The easy heat treatment of the outer peripheral portion can be made more uniform. In FIG. 15 and FIG. 16, the other parts are the same as those in the first to third embodiments.
[0072]
In the above embodiment, the case where the output amount of the heater 26 is controlled after the heat treatment temperature is stabilized has been described. P Or cumulative reaction heat J P Of course, it is possible to control the output amount of the heater 26 at the time of temperature rise or the like.
[0073]
In the above embodiment, only the accumulated heat difference ΔS or accumulated reaction heat difference ΔJ at the time of temperature rise has been described for the case where the output amount of the heater 26 is controlled and canceled after the heat treatment temperature is stabilized. If the output amount of the heater 26 is controlled so as to cancel out the accumulated heat amount difference ΔS or the accumulated reaction heat amount difference ΔJ during cooling after the completion, a more uniform heat treatment can be performed.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since it is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0075]
1) Claim 1, 5 According to the described invention, the temperature information at the time of heat treatment at a plurality of locations on the concentric circles of the measurement substrate is obtained in advance. Detected during the time from the start of the heat treatment of the measurement substrate until the heat treatment temperature becomes stable, and calculates the integrated heat amount between the temperature of the temperature information and the time until it stabilizes, and the obtained integrated heat amount Based on the above, find the difference in the accumulated heat amount of each of a plurality of locations, after the heat treatment temperature of the object to be processed in the heat treatment is stabilized, so as to cancel the difference in accumulated heat amount, Since each output amount of the heat source formed on the concentric circle of the mounting table is controlled, The amount of heat supplied to the object to be processed can be made equal in the plane, Heat treatment can be made uniform and yield can be improved.
[0076]
2) Claim 2 6 According to the described invention, Obtain the diffusion coefficient from the relationship between the temperature of the chemically amplified resist and the acid diffusion reaction in advance. Detect temperature information during heat treatment at multiple locations on the concentric circles of the workpiece, Calculate the total reaction heat from the diffusion coefficient and temperature information, In the surface of the workpiece during heat treatment Total reaction heat Since the output amounts of the plurality of heat sources formed on the concentric circles of the mounting table are controlled so as to be equal to each other, it is possible to directly control the thermal influence of the object to be processed. Therefore, it is possible to ensure uniform heat treatment in the surface of the object to be processed and improve yield.
[0078]
3 Claim 3 According to the described invention, a value obtained by integrating the product of the temperature of the object to be processed and the diffusion coefficient of the coating liquid applied to the object to be processed by the heat treatment time. (Integrated reaction heat) However, in addition to the above 1) and 2), in addition to the above 1) and 2), it directly contributes to the reaction of the coating liquid applied to the object to be processed. The amount of heat to be generated can be made equal in the plane, and the heat treatment of the object to be processed can be made more uniform.
[0079]
4 Claim 4,7 According to the described invention, the control of each output amount of the heat source is performed after the heat treatment temperature is stabilized in the surface of the workpiece. To offset the difference in total reaction heat So do the above 3) In addition to this, it is possible to control more accurately and to ensure uniform heat treatment.
[0080]
5 According to the eighth aspect of the invention, since the temperature detecting means is provided on the gap pin for supporting the object to be processed with a gap on the mounting table, the object to be processed by the temperature detecting means in addition to 2) above. The influence of heat on the surface of the substrate can be minimized, and the heat treatment of the object to be processed can be made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a resist solution coating / development processing system to which a heat treatment apparatus of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic front view of the resist solution coating / developing system.
FIG. 3 is a schematic rear view of the resist solution coating / developing system.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of a heat treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of a heat treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic plan view showing the position of the temperature detecting means of the heat treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the heat treatment time when the object to be treated is heated, the temperature of the object to be treated, and the integrated heat quantity.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between an integrated temperature and an integrated heat amount when the object to be processed is heated.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an accumulated heat amount difference at an arbitrary position of the object to be processed;
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a temperature of an object to be processed and a difference between accumulated heat amounts when the heat treatment method of the present invention is used.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between the temperature of the object to be processed and the diffusion coefficient of the coating liquid of the object to be processed.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the relationship between the accumulated reaction temperature and the accumulated reaction heat amount when the object to be treated is heat-treated.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an accumulated reaction calorific value difference at an arbitrary position of an object to be treated.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the temperature of an object to be processed and the difference in accumulated reaction heat when the heat treatment method of the present invention is used.
FIG. 15 is a schematic plan view showing an example of another heat treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 16 is a schematic plan view showing the position of temperature detecting means of another heat treatment apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
W Semiconductor wafer (object to be processed)
DW dummy wafer (measurement substrate)
25 mounting table
26a-26g Heater (heat source)
58a-58g thermocouple (temperature detection means)
59 CPU (control means)
70 Gap pin

Claims (8)

被処理体を載置する載置台の表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理方法において、
同心円上の複数箇所に温度検出手段を設けた測定用基板を予め加熱処理させた時の温度情報を、上記測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間の間で検出して、上記熱処理の制御をする制御手段に記憶する工程と、
上記複数箇所のそれぞれで検出された上記温度情報の温度と上記安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、上記複数箇所それぞれの積算熱量の差を求める工程と、を有し、
上記熱処理における上記被処理体の加熱処理温度が安定した後に、上記積算熱量の差を相殺させるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする熱処理方法。
In the heat treatment method of radiating heat from the surface of the mounting table on which the object to be processed is mounted and heat-treating the object to be processed,
Detects temperature information when the measurement substrate provided with temperature detection means at multiple locations on the concentric circles is pre-heated in the time from the start of the heat treatment of the measurement substrate until the heat treatment temperature stabilizes And storing in the control means for controlling the heat treatment,
While calculating the integrated heat amount between the temperature of the temperature information detected at each of the plurality of locations and the time until stabilization, the difference between the integrated heat amounts of the plurality of locations is calculated based on the calculated integrated heat amount. And a process for obtaining
After the heat treatment temperature of the object to be processed in the heat treatment is stabilized , each output amount of a plurality of heat sources formed on concentric circles of the mounting table is controlled so as to cancel the difference in the integrated heat amount. Heat treatment method.
被処理体を載置する載置台の表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理方法において、
予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、上記被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、
上記拡散係数と上記温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における上記被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように、上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする熱処理方法。
In the heat treatment method of radiating heat from the surface of the mounting table on which the object to be processed is mounted and heat-treating the object to be processed,
Obtaining the diffusion coefficient from the relationship between the temperature of the chemically amplified resist and the acid diffusion reaction in advance , detecting temperature information during heat treatment at a plurality of locations on the concentric circles of the object to be processed,
An integrated reaction heat amount is obtained from the diffusion coefficient and the temperature information , and each output amount of the heat source formed on a plurality of concentric circles on the mounting table is equalized so that the integrated reaction heat amount in the surface of the object to be treated during heat treatment becomes equal. The heat processing method characterized by controlling.
請求項記載の熱処理方法において、
上記積算反応熱量が、上記被処理体の温度と上記被処理体に塗布された塗布液の拡散係数との積を、熱処理時間で積分した値であることを特徴とする熱処理方法。
The heat treatment method according to claim 2 , wherein
The heat treatment method , wherein the integrated reaction heat quantity is a value obtained by integrating the product of the temperature of the object to be processed and the diffusion coefficient of the coating liquid applied to the object to be processed with a heat treatment time.
請求項2又は3記載の熱処理方法において、
上記熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が上記被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行うことを特徴とする熱処理方法。
In the heat treatment method according to claim 2 or 3 ,
A heat treatment method characterized in that the control of each output amount of the heat source is performed so that the difference in accumulated reaction heat amount is canceled after the heat treatment temperature is stabilized in the plane of the object to be treated.
被処理体を載置する載置台を具備し、上記載置台表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、
上記載置台の同心円上に複数形成され、載置台に熱を供給する熱源と、
同心円上の複数箇所に温度検出手段を設けた測定用基板と、
上記測定用基板を予め加熱処理させた時の温度情報を、測定用基板の熱処理を開始してから熱処理温度が安定するまでの時間で検出し記憶させる制御手段と、を具備し、
上記制御手段は、上記同心円上の複数箇所のそれぞれで検出された上記温度情報の温度と上記安定するまでの時間との間の積算熱量を求めると共に、求められた積算熱量に基づいて、上記複数箇所それぞれの積算熱量の差を求めて、熱処理における上記被処理体の加熱処理温度が安定した後に、上記積算熱量の差を相殺させるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする熱処理装置。
In a heat treatment apparatus comprising a mounting table for mounting a target object, and radiating heat from the surface of the mounting table to heat-treat the target object,
A plurality of heat sources that are formed on concentric circles of the mounting table and supply heat to the mounting table;
A measurement substrate provided with temperature detection means at a plurality of locations on concentric circles;
Control means for detecting and storing temperature information when the measurement substrate is preliminarily heat-treated in a time from the start of the heat treatment of the measurement substrate to the stabilization of the heat treatment temperature;
The control means obtains an integrated heat amount between the temperature of the temperature information detected at each of a plurality of locations on the concentric circles and the time to stabilize, and based on the obtained integrated heat amount, Each of the heat sources formed in a plurality of concentric circles on the mounting table is determined so as to cancel the difference in the integrated heat amount after the heat treatment temperature of the object to be processed in the heat treatment is stabilized by obtaining a difference in the integrated heat amount at each location. A heat treatment apparatus characterized by controlling an output amount .
被処理体を載置する載置台を具備し、上記載置台表面から熱を輻射して上記被処理体に熱処理を施す熱処理装置において、
上記載置台の同心円上に複数形成され、載置台に熱を供給する熱源と、
上記被処理体の同心円上の複数箇所の温度を検出する温度検出手段と、
上記熱源の各出力量を制御する制御手段と、を具備し、
上記制御手段は、予め化学増幅型レジストの温度と酸の拡散反応との関係から拡散係数を求めておき、上記被処理体の同心円上の複数箇所における熱処理時の温度情報を検出し、上記拡散係数と上記温度情報から積算反応熱量を求め、熱処理時における上記被処理体の面内の積算反応熱量が等しくなるように上記載置台の同心円上に複数形成された熱源の各出力量を制御することを特徴とする熱処理装置。
In a heat treatment apparatus comprising a mounting table for mounting a target object, and radiating heat from the surface of the mounting table to heat-treat the target object,
A plurality of heat sources that are formed on concentric circles of the mounting table and supply heat to the mounting table;
Temperature detecting means for detecting temperatures at a plurality of locations on concentric circles of the object to be processed;
Control means for controlling each output amount of the heat source,
The control means obtains a diffusion coefficient in advance from the relationship between the temperature of the chemically amplified resist and the acid diffusion reaction, detects temperature information during heat treatment at a plurality of locations on concentric circles of the object to be processed, and performs the diffusion. The integrated reaction heat quantity is obtained from the coefficient and the temperature information, and the output amounts of a plurality of heat sources formed on the concentric circles of the mounting table are controlled so that the integrated reaction heat quantity in the surface of the object to be processed during heat treatment becomes equal. The heat processing apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項6記載の熱処理装置において、The heat treatment apparatus according to claim 6, wherein
上記制御手段による熱源の各出力量の制御を、熱処理温度が被処理体の面内で安定した後に、積算反応熱量の差を相殺させるようにして行うことを特徴とする熱処理装置。A heat treatment apparatus characterized in that the control of each output amount of the heat source by the control means is performed so that the difference in accumulated reaction heat amount is canceled after the heat treatment temperature is stabilized in the surface of the object to be treated.
請求項6又は7記載の熱処理装置において、
上記温度検出手段は、被処理体を載置台上に隙間をもたせて支持するギャップピンに設けられることを特徴とする熱処理装置。
The heat treatment apparatus according to claim 6 or 7 ,
The temperature detection means is provided in a gap pin that supports the object to be processed with a gap on the mounting table.
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