JP4527007B2 - Substrate heat treatment method and substrate heat treatment apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、プレート上に半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等(以下、単に「基板」と称する)を載置して熱処理を行う基板熱処理装置およびその基板熱処理装置を使用した基板熱処理方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor substrate on a plate, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, the optical disc substrate or the like (hereinafter, simply referred to as "substrate") substrate heat treatment apparatus and a heat treatment is performed by placing the about the substrate heat treatment how using a substrate heat treatment apparatus.
半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製造工程においては、上記基板に対して多数の熱処理が実行される。例えば、基板の密着強化処理を行うときにはHMDS(ヘキサメチルジシラザン)の蒸気雰囲気中で熱処理が行われ、基板にフォトレジストを塗布した後にレジスト膜を形成するときにも熱処理が行われる。また、特に、化学増幅型レジストを使用した場合に行われる露光後加熱処理はデバイス特性に大きな影響を与える重要な工程である。このような熱処理を行うユニットとして多く使用されているのが発熱抵抗体を組み込んだプレート上に基板を載置して該基板を加熱する基板熱処理装置である。 In the manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display, a number of heat treatments are performed on the substrate. For example, heat treatment is performed in a vapor atmosphere of HMDS (hexamethyldisilazane) when performing a substrate adhesion strengthening process, and heat treatment is also performed when a resist film is formed after applying a photoresist to the substrate. In particular, the post-exposure heat treatment performed when a chemically amplified resist is used is an important step that greatly affects device characteristics. A substrate heat treatment apparatus that heats a substrate by placing the substrate on a plate incorporating a heating resistor is often used as a unit for performing such heat treatment.
このような発熱抵抗体を熱源とする熱処理ユニットにおいては、一般にPID制御(Proportional-Integral-Derivative)によってプレートの温調を行っている。周知のように、PID制御はフィードバック制御の一態様であり、プレートに設けられた温度センサからの検知信号に基づいて、発熱抵抗体への出力を制御するのである。このときの制御態様は設定されたPID定数によって異なる。特許文献1には、処理内容に応じてPID定数を変更する技術、例えばプレート温度を変更するときとプレート上で基板の熱処理を行うときとでPID定数を変更することが開示されている。
In a heat treatment unit using such a heating resistor as a heat source, the temperature of the plate is generally controlled by PID control (Proportional-Integral-Derivative). As is well known, PID control is an aspect of feedback control, and controls output to a heating resistor based on a detection signal from a temperature sensor provided on a plate. The control mode at this time varies depending on the set PID constant.
ところで、近年のデザインルール高精度化の進展に伴って、基板の熱処理に対する温度精度の要求も益々厳しいものとなってきている。特に、上述した化学増幅型レジストを使用した場合における露光後加熱処理については、設定温度に対する許容誤差が0.05℃以内という非常に厳しい精度が要求されるようになってきている。 By the way, with the recent progress of higher precision design rules, the temperature accuracy requirement for the heat treatment of the substrate has become increasingly severe. In particular, with regard to the post-exposure heat treatment in the case of using the above-described chemically amplified resist, an extremely strict accuracy that an allowable error with respect to a set temperature is within 0.05 ° C. has been required.
また、温度精度に対する要求と同時に、基板を投入後に所定の処理温度にプレート温度が復帰するまでの時間短縮も望まれている。これは、迅速に所定の処理温度にプレート温度を復帰させることは、基板の熱処理に対する熱処理ユニット間差を低減させることに繋がるからである。 In addition to the requirement for temperature accuracy, it is also desired to shorten the time until the plate temperature returns to a predetermined processing temperature after the substrate is loaded. This is because promptly returning the plate temperature to a predetermined processing temperature leads to a reduction in the difference between the heat treatment units for the heat treatment of the substrate.
一方、同一の規格・仕様にて製造された熱処理ユニットであってもユニット間に不可避的な製造誤差(いわゆる「公差」或いは「機差」)が存在する。このような熱処理ユニット間の機差が存在する状況において、上述した温度精度に対する要求や処理温度復帰までの時間短縮要求を満足するためには、ユニットごとにPID定数を最適化して設定することが必要となる。つまり、ある熱処理ユニットについて最適なPID定数であっても、機差が存在するために他の熱処理ユニットについては最適でない場合もあり、1つの熱処理ユニットについて最適化したPID定数をそのまま他のユニットにも適用するという手法では、それら他のユニットについては必ずしも上記要求水準を満たす温度精度や処理温度までの復帰時間が得られないことがあったのである。 On the other hand, even heat treatment units manufactured according to the same standard / specification have unavoidable manufacturing errors (so-called “tolerance” or “machine difference”) between the units. In such a situation where there is a difference between heat treatment units, in order to satisfy the above-described requirement for temperature accuracy and the requirement for shortening the time to return to the treatment temperature, it is possible to optimize and set the PID constant for each unit. Necessary. In other words, even if the PID constant is optimal for a certain heat treatment unit, it may not be optimal for other heat treatment units due to machine differences. The PID constant optimized for one heat treatment unit may be used as it is for another unit. In such a method, the temperature accuracy satisfying the above required level and the return time to the processing temperature may not always be obtained for these other units.
しかしながら、PID定数を最適化する作業は繁雑なものであり、レジスト塗布処理や現像処理を行う装置に搭載されている多数の熱処理ユニットの全てについて逐一PID定数の最適化作業を行っていたのでは膨大な時間を要するという問題があった。 However, the work of optimizing the PID constant is complicated, and the optimization work of the PID constant has not been carried out for every one of the many heat treatment units mounted on the apparatus for performing the resist coating process and the development process. There was a problem that it took an enormous amount of time.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板熱処理装置間に存在する機差を簡単に解消することができる基板熱処理方法および基板熱処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a substrate heat treatment method and a substrate heat treatment equipment which can easily eliminate the machinery difference existing between the substrate heat treatment apparatus.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、プレート上に基板を載置して熱処理を行う複数の基板熱処理装置に同一内容の熱処理を行わせる基板熱処理方法であって、前記複数の基板熱処理装置に備えられたプレートのうち最大重量を有するプレート以外のプレートのそれぞれに重量調整部材を取り付けて当該プレートの重量を前記最大重量に調整する工程を備える。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
また、請求項2の発明は、プレート上に基板を載置して熱処理を行う基板熱処理装置であって、前記プレートに重量調整部材を着脱可能な取付部を備えている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a substrate heat treatment apparatus for performing a heat treatment by placing a substrate on a plate, and further comprising a mounting portion to which a weight adjusting member can be attached and detached.
請求項1の発明によれば、複数の基板熱処理装置に備えられたプレートのうち最大重量を有するプレート以外のプレートのそれぞれに重量調整部材を取り付けて当該プレートの重量を前記最大重量に調整しているため、各基板処理装置のプレート重量を揃えて熱容量を均一にすることができ、基板熱処理装置間に存在する機差を簡単に解消することができる。 According to the first aspect of the present invention, the weight adjusting member is attached to each of the plates other than the plate having the maximum weight among the plates provided in the plurality of substrate heat treatment apparatuses, and the weight of the plate is adjusted to the maximum weight. Therefore, the plate weights of the respective substrate processing apparatuses can be made uniform to make the heat capacity uniform, and the machine difference existing between the substrate heat treatment apparatuses can be easily eliminated.
また、請求項2の発明によれば、プレート上に基板を載置して熱処理を行う基板熱処理装置であって、プレートに重量調整部材を着脱可能な取付部を備えているため、プレートに重量調整部材を取り付けるだけで簡単に基板熱処理装置間に存在する機差を解消することができる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a substrate heat treatment apparatus for performing a heat treatment by placing a substrate on a plate, and the plate is provided with an attachment portion to which a weight adjusting member can be attached and detached. The machine difference existing between the substrate heat treatment apparatuses can be easily eliminated simply by attaching the adjusting member.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1.基板処理装置の構成>
図1および図2は、本発明に係る基板熱処理装置を組み込んだ基板処理装置の一例を示す図である。図1は基板処理装置1の平面図である。この基板処理装置1は、基板Wにレジスト塗布処理および現像処理を行う装置であり、装置外部との間で基板Wの搬出入を行うインデクサIDと、基板Wに処理を行う複数の処理ユニットからなる第1処理部群PG1および第2処理部群PG2と、図示を省略する露光装置(ステッパ)との間で基板Wの受け渡しを行うインターフェイスIFと、搬送ロボットTRとを備えている。
<1. Configuration of substrate processing apparatus>
1 and 2 are views showing an example of a substrate processing apparatus incorporating a substrate heat treatment apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a plan view of the
インデクサIDは、複数枚の基板Wを収納可能なキャリア(図示省略)を載置するとともに移動ロボットを備え、未処理基板を当該キャリアから搬送ロボットTRに払い出すとともに処理済み基板を搬送ロボットTRから受け取ってキャリアに格納する。なお、キャリアの形態としては、基板Wを密閉空間に収納するFOUP(front opening unified pod)の他に、SMIF(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納基板Wを外気に曝すOC(open cassette)であっても良い。 The indexer ID mounts a carrier (not shown) that can store a plurality of substrates W and includes a mobile robot. The indexer ID pays out an unprocessed substrate from the carrier to the transport robot TR and removes a processed substrate from the transport robot TR. Receive and store in carrier. In addition to the FOUP (front opening unified pod) that accommodates the substrate W in a sealed space, the carrier may be a standard mechanical interface (SMIF) pod or an OC (open cassette) that exposes the storage substrate W to the outside air. May be.
インターフェイスIFは、搬送ロボットTRからレジスト塗布処理済の基板Wを受け取って図外の露光装置に渡すとともに、露光済みの基板Wを受け取って搬送ロボットTRに渡す機能を有する。また、インターフェイスIFは、露光装置との受け渡しタイミングの調整を行うべく、露光前後の基板を一時的にストックするバッファ機能を有し、図示を省略しているが、搬送ロボットTRとの間で基板Wを受け渡すロボットと、基板を載置するバッファカセットとを備えている。 The interface IF has a function of receiving the resist-coated substrate W from the transport robot TR and passing it to an exposure apparatus (not shown), and receiving the exposed substrate W and passing it to the transport robot TR. Further, the interface IF has a buffer function for temporarily stocking the substrate before and after the exposure in order to adjust the delivery timing with the exposure apparatus. Although not shown, the interface IF is connected to the transfer robot TR. A robot for delivering W and a buffer cassette on which a substrate is placed are provided.
基板処理装置1は、基板Wに処理を行うための複数の処理ユニット(処理部)を備えており、そのうちの一部が第1処理部群PG1を構成し、残部が第2処理部群PG2を構成する。図2は、第1処理部群PG1および第2処理部群PG2の構成を示す図である。第1処理部群PG1は、液処理ユニットたる塗布処理ユニットSC1、SC2の上方に複数の熱処理ユニットを配置して構成されている。なお、図2においては、図示の便宜上処理ユニットを平面的に配置しているが、実際には高さ方向(図1のZ軸方向)に積層されているものである。
The
塗布処理ユニットSC1、SC2は、基板主面にフォトレジストを供給し、基板Wを回転させることによって均一なレジスト塗布処理を行う、いわゆるスピンコータである。塗布処理ユニットSC1、SC2の上方には3段に積層された熱処理ユニットが3列設けられている。すなわち、下から順に冷却ユニットCP1、密着強化ユニットAH、加熱ユニットHP1が積層された列と、冷却ユニットCP2、加熱ユニットHP2、加熱ユニットHP3が積層された列と、冷却ユニットCP3、加熱ユニットHP4、加熱ユニットHP5が積層された列とが設けられている。 The coating processing units SC1 and SC2 are so-called spin coaters that perform uniform resist coating processing by supplying a photoresist to the main surface of the substrate and rotating the substrate W. Three rows of heat treatment units stacked in three stages are provided above the coating processing units SC1 and SC2. That is, the cooling unit CP1, the adhesion strengthening unit AH, the heating unit HP1 are stacked in order from the bottom, the cooling unit CP2, the heating unit HP2, and the heating unit HP3 are stacked, the cooling unit CP3, the heating unit HP4, A row in which the heating units HP5 are stacked is provided.
同様に、第2処理部群PG2は、液処理ユニットたる現像処理ユニットSD1、SD2の上方に複数の熱処理ユニットを配置して構成されている。現像処理ユニットSD1、SD2は、露光後の基板上に現像液を供給することによって現像処理を行う、いわゆるスピンデベロッパである。現像処理ユニットSD1、SD2の上方には、3段に積層された熱処理ユニットが3列設けられている。すなわち、下から順に冷却ユニットCP4、露光後ベークユニットPEB、加熱ユニットHP6が積層された列と、冷却ユニットCP5、加熱ユニットHP7、加熱ユニットHP8が積層された列と、冷却ユニットCP6、加熱ユニットHP9、加熱ユニットHP10が積層された列とが設けられている。 Similarly, the second processing unit group PG2 is configured by arranging a plurality of heat treatment units above the development processing units SD1 and SD2 which are liquid processing units. The development processing units SD1 and SD2 are so-called spin developers that perform development processing by supplying a developing solution onto the exposed substrate. Three rows of heat treatment units stacked in three stages are provided above the development processing units SD1 and SD2. That is, the cooling unit CP4, the post-exposure bake unit PEB, and the heating unit HP6 are stacked in order from the bottom, the cooling unit CP5, the heating unit HP7, and the heating unit HP8 are stacked, the cooling unit CP6, and the heating unit HP9. And a row in which the heating units HP10 are stacked.
加熱ユニットHP1〜HP10は、基板Wを加熱して所定の温度にまで昇温する、いわゆるホットプレートである。また、密着強化ユニットAHおよび露光後ベークユニットPEBもそれぞれレジスト塗布処理前および露光直後に基板Wを加熱する加熱ユニットである。冷却ユニットCP1〜CP6は基板Wを冷却して所定の温度にまで降温するとともに、基板Wを当該所定の温度に維持する、いわゆるクールプレートである。 The heating units HP1 to HP10 are so-called hot plates that heat the substrate W and raise the temperature to a predetermined temperature. The adhesion strengthening unit AH and the post-exposure bake unit PEB are also heating units that heat the substrate W before and after the resist coating process, respectively. The cooling units CP1 to CP6 are so-called cool plates that cool the substrate W to a predetermined temperature and maintain the substrate W at the predetermined temperature.
本明細書においては、これら基板Wの温度調整を行うユニット(加熱ユニットおよび冷却ユニット)を熱処理ユニットと称する。また、塗布処理ユニットSC1、SC2および現像処理ユニットSD1、SD2のような基板に処理液を供給して所定の処理を行う処理ユニットを液処理ユニットと称する。そして、液処理ユニットおよび熱処理ユニットを総称して処理ユニットとする。 In the present specification, units (heating unit and cooling unit) for adjusting the temperature of the substrate W are referred to as heat treatment units. A processing unit that supplies a processing liquid to a substrate such as the coating processing units SC1 and SC2 and the development processing units SD1 and SD2 and performs a predetermined processing is referred to as a liquid processing unit. The liquid processing unit and the heat treatment unit are collectively referred to as a processing unit.
なお、液処理ユニットの直上には、液処理ユニット側に温湿度の管理されたクリーンエアーのダウンフローを形成するフィルタファンユニットFFUが設けられている。また、図示を省略しているが、搬送ロボットTRが配置された上方の位置にも、搬送空間に向けてクリーンエアーのダウンフローを形成するフィルタファンユニットが設けられている。 A filter fan unit FFU that forms a downflow of clean air whose temperature and humidity are controlled is provided immediately above the liquid processing unit. Although not shown, a filter fan unit that forms a downflow of clean air toward the transfer space is also provided at an upper position where the transfer robot TR is disposed.
搬送ロボットTRは、図示省略の保持アームを2つ備えており、それら保持アームを昇降させることと、水平面内にて旋回させることが可能である。また、搬送ロボットTRは、2つの保持アームを相互の独立して旋回半径方向に進退移動させることが可能に構成されている。これにより、搬送ロボットTRは、2つの保持アームをそれぞれ個別に第1処理部群PG1および第2処理部群PG2に設けられた処理ユニットに対してアクセスさせて、それらとの間で基板Wの授受を行うことができる。また、搬送ロボットTRは所定の受渡部を介してインデクサIDおよびインターフェイスIFとの間でも基板Wの授受を行う。 The transport robot TR includes two holding arms (not shown), and can raise and lower the holding arms and turn the holding arms in a horizontal plane. Further, the transport robot TR is configured to be able to move the two holding arms forward and backward in the turning radius direction independently of each other. As a result, the transfer robot TR allows the two holding arms to individually access the processing units provided in the first processing unit group PG1 and the second processing unit group PG2, and the substrate W Can give and receive. In addition, the transfer robot TR exchanges the substrate W with the indexer ID and the interface IF via a predetermined delivery unit.
上述した構成を備える基板処理装置1において基板Wの処理を行うときには、インデクサIDから払い出された未処理の基板Wを搬送ロボットTRが受け取り、所定の処理手順に従って第1処理部群PG1に設けられた処理ユニットに順次搬送することによってレジスト塗布処理が行われる。レジスト膜が形成された基板Wは搬送ロボットTRによってインターフェイスIFに渡され、その後露光装置に搬入される。露光後の基板WはインターフェイスIFを介して再び搬送ロボットTRに渡され、搬送ロボットTRが所定の処理手順に従って第2処理部群PG2に設けられた処理ユニットに順次搬送することによって現像処理が行われる。現像処理が完了した基板Wは搬送ロボットTRによってインデクサIDに渡され、所定のキャリアに収納される。概ね上記のようにして一連の塗布現像処理が実行される。
When processing the substrate W in the
本明細書においては、基板処理装置1に備えられた複数の加熱ユニットのうち、第1処理部群PG1の加熱ユニットHP1〜HP5および第2処理部群PG2の加熱ユニットHP6〜HP10をそれぞれ相互に同一内容の熱処理を行う熱処理ユニットとして扱う。同一内容の熱処理とは、同一の設定温度にて同一時間行う熱処理を意味する。
In the present specification, among the plurality of heating units provided in the
<2.熱処理ユニットの構成>
次に、加熱ユニットHP1の構成についてさらに説明を続ける。ここでは、加熱ユニットHP1について説明するが、加熱ユニットHP2〜HP10についても同様の構成を有している。
<2. Heat treatment unit configuration>
Next, the description of the configuration of the heating unit HP1 will be further continued. Here, although heating unit HP1 is demonstrated, it has the same structure also about heating unit HP2-HP10.
図3は本発明に係る基板熱処理装置たる加熱ユニットHP1の概略構成を示す側断面図であり、図4は加熱ユニットHP1の載置プレートの平面図である。 FIG. 3 is a side sectional view showing a schematic configuration of a heating unit HP1 as a substrate heat treatment apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a plan view of a mounting plate of the heating unit HP1.
本発明におけるプレートに相当する載置プレート11は、ヒートパイプ構造を採用して熱容量を極めて小さくしつつ、温度分布の面内均一性を高めたものであり、熱伝導性の良好な金属、例えば銅にて形成されている。載置プレート11の上面に当たる載置面11aには基板Wが載置される。載置面11aには図示しないセラミック製の小球(プロキシミティボール)が分散して複数個はめ込まれており、基板Wを裏面から点接触の状態で支持して熱処理ムラを防止するようになっているが、小球を省略して基板Wを面接触の状態で支持するようにしてもよい。
The mounting
載置プレート11の上部に位置する扁平部13の内部には空洞が形成されている。その内部空間12は、ヒートパイプ構造のために減圧されており、縦方向の強度を補うように複数本の柱13bが立設されている。
A cavity is formed inside the
載置プレート11の下部位置には、2つの作動液室14が設けられている。各作動液室14は略直方体形状であって、2つの作動液室14が平面視で載置プレート11の中央を挟み込むように構成されている。これらの作動液室14には、発熱抵抗体としてのヒータ15が内蔵されるとともに、作動液16が貯留されている。本実施形態では、作動液16として例えば水を使用している。
Two hydraulic
載置プレート11の底部(つまり作動液室14の底部)には、凹状の穴が複数穿設されており、各穴の内壁面に雌ねじ29が刻設されている。各雌ねじ29は、重量調整部材たるバランサ用ねじを着脱自在に取り付け可能な取付部として機能する。なお、雌ねじ29の形設位置は載置プレート11の底部に限定されるものではなく、側面であっても良い。
A plurality of concave holes are formed in the bottom of the mounting plate 11 (that is, the bottom of the hydraulic fluid chamber 14), and a
また、作動液室14と扁平部13の内部空間12とは連通しており、これによって載置プレート11内にヒートパイプ構造が実現される。すなわち、ヒータ15を加熱することにより生じる作動液16の蒸気は、内部空間12を作用域としてこの作用域中を移動したり蒸発潜熱の授受を行うことにより載置面11aの温度分布を均一に保持しつつ、載置面11aを急速に加熱することができる。
Further, the
図4に示すように、加熱ユニットHP1における冷却構造としての冷却管21は、載置プレート11の内部空間12のほぼ全域に配設されている。冷却管21は、熱伝導性の材料(たとえば金属や合金)で形成されており、略水平にかつ載置面11aのほぼ全域に対向するように配設されている。
As shown in FIG. 4, the cooling
冷却管21は、供給配管22を介して冷却媒体供給源25と接続されている。供給配管22の経路途中には開閉弁26が介挿されている。また、冷却管21は図示しないドレインとも排出配管23を介して接続されている。したがって、冷却媒体供給源25から供給される冷却媒体は、開閉弁26を開放することにより供給配管22を介して冷却管21に供給され、冷却管21を介して載置プレート11の内部空間12と熱交換を行った後、排出配管23から図示しないドレインへと排出される。すなわち、冷却管21の表面が内部空間12内の作動流体に接触しており、この作動流体を介して載置面11aへの冷却作用を生じさせる。換言すれば、ヒートパイプ構造の作動流体は、ヒータ15によって加熱されることもできるし、冷却管21によって冷却されることもできる。
The cooling
また、図4に示すように、冷却管21は、その表面積を増加させるため、載置プレート11の内部空間12を複数回折り返すように蛇行して配設されている。そのため、効率的に冷却管21と内部空間12との熱交換を行うことができる。
As shown in FIG. 4, the cooling
さらに、冷却管21は、載置プレート11とリング状(ドーナツ状)断熱部材24を介して載置プレート11の扁平部13の壁面に支持されている。そのため、冷却管21と載置プレート11とは、断熱部材24によって熱的に遮断されているため、冷却管21から載置プレート11へ直接の熱移動が生じない構造となっている。断熱部材24の例としては、セラミックスや耐熱樹脂が挙げられる。
Further, the cooling
温度センサ27は、載置面11aの温度が測定可能なように載置プレート11に埋設されている。載置面11aに載置された基板Wの温度は、この温度センサ27によって測定された温度に基づいて算出される。
The
図5は、加熱ユニットHP1の制御機構の概略を示すブロック図である。加熱ユニットHP1にはベークコントローラ30が設けられている。ベークコントローラ30のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、ベークコントローラ30は、各種演算処理を行うCPU31、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM32、各種データ等を記憶する読み書き自在のメモリであるRAM33および制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク34等を備えている。ベークコントローラ30は、図示省略のインターフェイスを介して上述した温度センサ27および開閉弁26と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。また、ベークコントローラ30は、上述したヒータ15に電力供給を行うためのパワーユニット35とも接続されている。
FIG. 5 is a block diagram showing an outline of the control mechanism of the heating unit HP1. The
図6に、パワーユニット35とヒータ15とで構成される回路を示す。同図に示すように、電力供給源たるパワーユニット35には載置プレート11に内蔵された2つのヒータ15が並列的に接続されている。そして、ヒータ15には可変抵抗39が取り付けられている。可変抵抗39は、抵抗値を変化させることのできる抵抗である。
FIG. 6 shows a circuit composed of the
図5に戻り、ベークコントローラ30は、基板処理装置1の全体を管理するメインコントローラMCとも接続されている。メインコントローラMCのハードウェアとしての構成も一般的なコンピュータと同様である。メインパネルMPは、メインコントローラMCのディスプレイとして機能するものである。また、メインコントローラMCに対してはキーボードKBから種々のコマンドやパラメータを入力することができる。なお、メインパネルMPをタッチパネルにて構成し、メインパネルMPからメインコントローラMCに入力作業を行うようにしても良い。
Returning to FIG. 5, the
ベークコントローラ30は、メインコントローラMCの下位の制御部として機能するものであり、特に専ら加熱ユニットHP1を制御するための制御部である。加熱ユニットHP2〜HP10にも同様の専用ベークコントローラがそれぞれ設けられており、これは全てメインコントローラMCの下位制御部となる。
The
<3.熱処理ユニットの動作>
次に、上述した構成を有する加熱ユニットHP1の動作について簡単に説明する。加熱ユニットHP1〜HP10のそれぞれには、基板Wの処理内容に従った設定温度が決められている。本実施形態では、加熱ユニットHP1〜HP5がそれぞれ相互に同一内容の熱処理を行う熱処理ユニットであるため、これらについては同一の設定温度が設定される。この設定温度についてはメインコントローラMCから各加熱ユニットのベークコントローラ30に伝達される。そして、ベークコントローラ30がパワーユニット35を制御することによってヒータ15に通電を開始し、作動液16を蒸発させて載置面11aを加熱する。このときには、温度センサ27の測温結果に基づいて、載置面11aが上記設定温度となるようにベークコントローラ30がパワーユニット35をPID制御する。加熱ユニットHP1では、載置プレート11がヒートパイプ構造となっているので、速やかに加熱温度にまで載置面11aの温度が上昇する。
<3. Operation of heat treatment unit>
Next, the operation of the heating unit HP1 having the above-described configuration will be briefly described. For each of the heating units HP1 to HP10, a set temperature according to the processing content of the substrate W is determined. In the present embodiment, since the heating units HP1 to HP5 are heat treatment units that perform heat treatment of the same content, the same set temperature is set for them. This set temperature is transmitted from the main controller MC to the
載置面11aが所定の設定温度にまで昇温したことを確認したベークコントローラ30は、その旨の信号をメインコントローラMCに送信する。それにより、搬送ロボットTRが基板Wを加熱ユニットHP1に搬入して載置面11a上に載置する。この時点から基板Wに対する加熱処理が開始される。
The
所定時間の加熱処理が終了した後、搬送ロボットTRが基板Wを加熱ユニットHP1から搬出する。その後、設定温度を低下する旨の指示をベークコントローラ30がメインコントローラMCから受信したときには、ベークコントローラ30はパワーユニット35を制御してヒータ15への通電を終了する。そして、ベークコントローラ30は開閉弁26を開放し、冷却管21に冷却媒体を供給して載置面11aの温度を低下させる。
After the heat treatment for a predetermined time is completed, the transfer robot TR unloads the substrate W from the heating unit HP1. Thereafter, when the
<4.加熱ユニット間の機差解消手法>
上述したように、本実施形態においては、加熱ユニットHP1〜HP5がそれぞれ相互に同一内容の熱処理を行う。加熱ユニットHP1〜HP5は、同一の規格・仕様にて製造された熱処理ユニットではあるが、そのようなユニット間に不可避的な機差(公差)が存在することも既述した通りである。本実施形態においては、基板処理に対する厳しい精度要求をも満足すべく、以下のようにして加熱ユニットHP1〜HP5の機差を解消している。
<4. Method for eliminating machine differences between heating units>
As described above, in the present embodiment, the heating units HP1 to HP5 each perform the same heat treatment. Although the heating units HP1 to HP5 are heat treatment units manufactured according to the same standard and specification, as described above, inevitable machine differences (tolerances) exist between such units. In the present embodiment, in order to satisfy strict accuracy requirements for substrate processing, machine differences between the heating units HP1 to HP5 are eliminated as follows.
<4−1.プレート重量の調整>
載置プレート11の重量はプレート熱容量と線形であり、これは温度時定数である。つまり、載置プレート11の重量が異なると、同じ熱量が付与されたとしても温度上昇の程度も異なる。従って、機差解消手法の一つは、加熱ユニットHP1〜HP5のプレート重量を揃えることである。
<4-1. Adjustment of plate weight>
The weight of the mounting
具体的には、加熱ユニットHP1〜HP5に備えられた載置プレート11のうち最大重量を有する載置プレート11以外の載置プレート11のそれぞれの重量を当該最大重量に調整する。例えば、加熱ユニットHP2の載置プレート11の重量が最も大きい場合には、加熱ユニットHP1,HP3〜HP5の載置プレート11の重量を加熱ユニットHP2の載置プレート11の重量と等しくなるように調整する。重量調整の手法としては、図7に示すように、載置プレート11と同じ材質(本実施形態では銅)のバランサ用ねじ28を加熱ユニットHP1,HP3〜HP5の載置プレート11の雌ねじ29に取り付ける。バランサ用ねじ28としては予め種々の重量のものを複数種類用意しておく。そして、重量調整の対象となる載置プレート11の重量と最大重量との差に応じて最適な重量のバランサ用ねじ28を当該載置プレート11の雌ねじ29に取り付ける。なお、複数のバランサ用ねじ28の組み合わせによって載置プレート11の重量調整を行うようにしても良い。
Specifically, the weights of the mounting
このようにすれば、ねじを取り付けるだけという簡単な手法によって加熱ユニットHP1〜HP5に備えられた載置プレート11の重量が相互に均一になり、各載置プレート11の熱容量が等しくなって機差が解消される。なお、重量を調整する手法としてはねじの取り付けに限定されるものではなく、載置プレート11と同じ材質の部材を付加するものであれば良い。
If it does in this way, the weight of the mounting
<4−2.プレート抵抗値の調整>
載置プレート11には発熱抵抗体たるヒータ15が設けられている。ヒータ15の抵抗値の逆数は、一定電圧をヒータ15に印加したときの発熱量に線形である。つまり、ヒータ15の抵抗値が大きいほど、一定電圧を印加したときの発熱量が少なくなる。従って、機差解消手法の別の一つは、加熱ユニットHP1〜HP5のプレート抵抗値を揃えることである。
<4-2. Adjustment of plate resistance>
The mounting
具体的には、加熱ユニットHP1〜HP5に備えられた載置プレート11のうちヒータ15の抵抗値が最大値である載置プレート11以外の載置プレート11のそれぞれに設けられている可変抵抗39の抵抗値を変化させることによって当該載置プレート11の抵抗値を上記最大値に調整する。例えば、加熱ユニットHP3の載置プレート11の抵抗値が最大である場合には、加熱ユニットHP1,HP2,HP4,HP5のそれぞれに取り付けられている可変抵抗39の抵抗値を変化させることによって、それらの載置プレート11の抵抗値を加熱ユニットHP3のプレート抵抗値に等しくなるように調整する。
Specifically, among the mounting
このようにすれば、可変抵抗39の抵抗値を変化させるだけという簡単な手法によって加熱ユニットHP1〜HP5に備えられた載置プレート11のプレート抵抗値が相互に均一になり、各載置プレート11間の機差が解消される。なお、プレート抵抗値を調整する手法としては可変抵抗39の取り付けに限定されるものではなく、上記最大抵抗値と各載置プレート11のプレート抵抗値との差に応じた抵抗を取り付けるようにしても良い。もっとも、可変抵抗39を使用した方が調整が容易である。
In this way, the plate resistance values of the mounting
<4−3.プレートへの出力値の調整>
上述の説明から明らかなように、熱処理の均一性に影響を与える載置プレート11の主たるパラメータは、プレートの重量と抵抗値である。プレートの重量およびプレート抵抗値を取り込んだパラメータ”1/(重量・抵抗値)”を「プレート固有値」と称する。上述した2つの手法は、このプレート固有値を直接調整するものであり、換言すれば、製造時に生じた加熱ユニットHP1〜HP5間の機差をハード面から直接解消するものである。
<4-3. Adjustment of output value to plate>
As is apparent from the above description, the main parameters of the mounting
一方、載置プレート11の温調はベークコントローラ30のPID制御によって実行されており、加熱ユニットHP1〜HP5のそれぞれの載置プレート11のプレート固有値を予め対応するベークコントローラ30に入力しておき、それに基づいてヒータ15への出力値を補正することによっても結果的に熱処理のユニット間均一性を確保することができる。言うなれば、プレート固有値をそのまま既定のパラメータとして使用し、プレート固有値に基づいて加熱ユニットHP1〜HP5間の機差を制御面(ソフト面)から間接的に解消する手法である。
On the other hand, the temperature control of the mounting
具体的には、まず、加熱ユニットHP1〜HP5に備えられた載置プレート11の平均重量”W”を算定する。作業者は、加熱ユニットHP1〜HP5の各載置プレート11の重量を個別にキーボードKBからメインコントローラMCに入力する。メインコントローラMCはそれら入力データに基づいて平均重量”W”を算定する。算定された平均重量”W”のデータはメインコントローラMCから加熱ユニットHP1〜HP5のそれぞれのベークコントローラ30に渡されて、それぞれの例えば磁気ディスク34に格納される。また、加熱ユニットHP1〜HP5の各載置プレート11の個別重量についてもメインコントローラMCから対応するベークコントローラ30に渡され、例えば磁気ディスク34に格納される。なお、作業者が平均重量”W”の算定を装置外部にて行って、それをキーボードKBからメインコントローラMCに入力するようにしても良い。
Specifically, first, the average weight “W” of the mounting
次に、加熱ユニットHP1〜HP5に備えられたヒータ15の平均抵抗値”R”を算定する。上記と同様に、作業者は、加熱ユニットHP1〜HP5の各ヒータ15の抵抗値を個別にキーボードKBからメインコントローラMCに入力する。メインコントローラMCはそれら入力データに基づいて平均抵抗値”R”を算定する。算定された平均抵抗値”R”のデータはメインコントローラMCから加熱ユニットHP1〜HP5のそれぞれのベークコントローラ30に渡されて、それぞれの例えば磁気ディスク34に格納される。また、加熱ユニットHP1〜HP5の各ヒータ15の個別抵抗値についてもメインコントローラMCから対応するベークコントローラ30に渡され、例えば磁気ディスク34に格納される。なお、作業者が平均抵抗値”R”の算定を装置外部にて行って、それをキーボードKBからメインコントローラMCに入力するようにしても良い。
Next, the average resistance value “R” of the
加熱ユニットHP1〜HP5のベークコントローラ30が平均重量”W”および平均抵抗値”R”を保持した状態にて、パワーユニット35のPID制御を実行する。図8は、パワーユニット35からヒータ15への最終出力値を算定する過程を示すブロック線図である。
The PID control of the
ここでは、まず、通常のPID制御の手法に従ってベークコントローラ30がヒータ15への標準出力値を算定する。標準出力値とは、プレート固有値を全く考慮せずに、設定温度と温度センサ27による測定温度との偏差のみによって算定した出力値である。すなわち、上述したように、加熱ユニットHP1〜HP5はそれぞれが相互に同一内容の熱処理を行う熱処理ユニットであるため、これらについては同一の設定温度が設定されている。そして、加熱ユニットHP1〜HP5のそれぞれにおいては、温度センサ27が逐次載置面11aの温度を測定している。加熱ユニットHP1〜HP5の各ベークコントローラ30は、通常のPID制御の手法によって該設定温度と温度センサ27による測定温度との偏差に基づいてヒータ15への標準出力値を算定する。
Here, first, the
本実施形態においては、さらに、プレート固有値に基づいてベークコントローラ30が標準出力値の補正を行う。このときの補正演算は以下の数1に従って行われる。なお、数1において”Wi”および”Ri”は加熱ユニットHP1〜HP5の各載置プレート11の個別の重量および各ヒータ15の個別の抵抗値である。
In the present embodiment, the
すなわち、加熱ユニットHP1〜HP5のそれぞれにおいてベークコントローラ30が、平均重量”W”に対する載置プレート11のプレート重量”Wi”の重量比および平均抵抗値”R”に対するヒータ15の抵抗値”Ri”の抵抗比を補正係数として上記標準出力値に乗じることによって載置プレート11への最終出力値を算定するのである。
That is, in each of the heating units HP1 to HP5, the
このようにすれば、載置プレート11の重量値およびヒータ15の抵抗値を入力するだけで、熱処理の均一性に影響を与える主因子である載置プレート11のプレート固有値を考慮した出力値補正を行うことができ、各載置プレート11間の機差を簡単に解消することができる。
In this way, just by inputting the weight value of the mounting
なお、ここでは、加熱ユニットHP1〜HP5の載置プレート11の平均重量”W”および平均抵抗値”R”を算出し、それを基準にして各載置プレート11への出力値を補正することによって機差を解消するようにしていたが、PID定数を最適化した載置プレート11の重量および抵抗値をそれぞれ標準重量および標準抵抗値とし、その標準重量に対する載置プレート11のプレート重量の重量比および標準抵抗値に対するヒータ15の抵抗値の抵抗比を補正係数として上記標準出力値に乗じることによって載置プレート11への最終出力値を算定するようにしても良い。
Here, the average weight “W” and the average resistance value “R” of the mounting
<5.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、加熱ユニットはヒートパイプ構造を採用した熱処理ユニットに限定されるものではなく、金属製(例えばアルミニウム製)の平板に発熱抵抗体を埋設したタイプの熱処理ユニットであっても良い。
<5. Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples. For example, the heating unit is not limited to a heat treatment unit adopting a heat pipe structure, but may be a heat treatment unit of a type in which a heating resistor is embedded in a metal (for example, aluminum) flat plate.
また、上記3つの機差解消手法を単独で実施するようにしても良いし、複数を適宜組み合わせて実施するようにしても良い。 Further, the above three machine difference elimination methods may be implemented alone, or a plurality of them may be implemented in combination as appropriate.
また、本発明に係る基板熱処理技術の適用対象となるのは加熱ユニットHP1〜加熱ユニットHP5に限定されるものではなく、相互に同一内容の熱処理を行う熱処理ユニットであれば良く、例えば加熱ユニットHP6〜加熱ユニットHP10であっても良い。特に、厳しい温度精度が要求される露光後ベークユニットPEBを複数設け、それらに本発明に係る技術を適用するのが好適である。 The substrate heat treatment technology according to the present invention is not limited to the heating units HP1 to HP5, and may be any heat treatment unit that performs heat treatment with the same contents, for example, the heating unit HP6. -Heating unit HP10 may be sufficient. In particular, it is preferable to provide a plurality of post-exposure bake units PEB that require strict temperature accuracy and apply the technique according to the present invention to them.
1 基板処理装置
11 載置プレート
15 ヒータ
27 温度センサ
28 バランサ用ねじ
29 雌ねじ
30 ベークコントローラ
35 パワーユニット
39 可変抵抗
HP1〜HP10 加熱ユニット
MC メインコントローラ
W 基板
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記複数の基板熱処理装置に備えられたプレートのうち最大重量を有するプレート以外のプレートのそれぞれに重量調整部材を取り付けて当該プレートの重量を前記最大重量に調整する工程を備えることを特徴とする基板熱処理方法。 A substrate heat treatment method in which a plurality of substrate heat treatment apparatuses for performing heat treatment by placing a substrate on a plate and performing heat treatment,
A substrate comprising a step of adjusting a weight of the plate to the maximum weight by attaching a weight adjusting member to each of the plates other than the plate having the maximum weight among the plates provided in the plurality of substrate heat treatment apparatuses. Heat treatment method.
前記プレートに重量調整部材を着脱可能な取付部を備えたことを特徴とする基板熱処理装置。 A substrate heat treatment apparatus for performing a heat treatment by placing a substrate on a plate,
An apparatus for heat treating a substrate, comprising: a mounting portion for attaching / detaching a weight adjusting member to / from the plate .
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