JP6872914B2 - Heat treatment equipment and heat treatment method - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）を加熱する熱処理装置および熱処理方法に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus and a heat treatment method for heating a thin plate-shaped precision electronic substrate (hereinafter, simply referred to as “substrate”) such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal display device.

周知のように、半導体や液晶ディスプレイなどの製品は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらの諸処理のうち熱処理は、典型的には、所定温度に温調されている平板形状のホットプレート上に基板を載置して加熱する熱処理装置によって行われる。例えば、特許文献１には、ヒータを内蔵したホットプレートに基板を載置して加熱する熱処理装置が開示されている。 As is well known, products such as semiconductors and liquid crystal displays are manufactured by subjecting the substrate to a series of treatments such as cleaning, resist coating, exposure, development, etching, interlayer insulating film formation, heat treatment, and dicing. Has been done. Of these various treatments, the heat treatment is typically performed by a heat treatment apparatus that heats the substrate by placing it on a flat plate-shaped hot plate whose temperature is controlled to a predetermined temperature. For example, Patent Document 1 discloses a heat treatment apparatus in which a substrate is placed on a hot plate having a built-in heater and heated.

特開２０１２−２３８６９０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-238690

このようなホットプレートを用いた熱処理装置においては、何らかの熱外乱が生じたとき、例えば新たな常温の基板がホットプレート上に載置されたときには瞬間的にホットプレートの温度が下がるため、ヒータの出力を増加させてホットプレートの温度を設定温度に戻そうとする。しかし、ホットプレートの温度が大きく低下したときには、温調器の内部演算による操作出力量がヒータの最大出力を超える場合がある。このような場合には、熱量が不足することとなり、ホットプレートが設定温度に復帰するのに長時間を要するという問題が生じる。 In a heat treatment apparatus using such a hot plate, when some kind of thermal disturbance occurs, for example, when a new normal temperature substrate is placed on the hot plate, the temperature of the hot plate drops momentarily, so that the heater Attempts to increase the output to return the hot plate temperature to the set temperature. However, when the temperature of the hot plate drops significantly, the amount of operation output by the internal calculation of the temperature controller may exceed the maximum output of the heater. In such a case, the amount of heat becomes insufficient, and there arises a problem that it takes a long time for the hot plate to return to the set temperature.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱外乱が生じた場合にホットプレートの温度を迅速に復帰させることができる熱処理装置および熱処理方法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 of the present invention is to provide a heat treatment apparatus and a heat treatment method capable of rapidly returning the temperature of a hot plate when a thermal disturbance occurs.

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板を加熱する熱処理装置において、その上面に基板を載置する平板形状のホットプレートと、前記ホットプレートに内蔵され、前記ホットプレートを加熱するメインヒータと、前記ホットプレートに内蔵され、前記ホットプレートを加熱する補助ヒータと、前記ホットプレートの温度を測定する温度測定部と、前記メインヒータおよび前記補助ヒータの出力を制御するヒータ制御部と、を備え、前記ヒータ制御部は、前記ホットプレートに熱外乱が生じたときに、前記メインヒータによる加熱に加えて前記補助ヒータの出力を増加させて前記補助ヒータによる前記ホットプレートの加熱を行わせ、前記ヒータ制御部は、前記ホットプレートに熱外乱が生じたときに、前記ホットプレートの温度を復帰させるのに必要なヒータの操作出力量を算定し、前記操作出力量に対する前記メインヒータの不足出力量を前記補助ヒータに補填させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is a heat treatment apparatus for heating a substrate, in which a flat plate-shaped hot plate on which the substrate is placed on the upper surface thereof and a hot plate built in the hot plate to heat the hot plate. A main heater, an auxiliary heater built in the hot plate to heat the hot plate, a temperature measuring unit for measuring the temperature of the hot plate, and a heater control unit for controlling the outputs of the main heater and the auxiliary heater. When a thermal disturbance occurs in the hot plate, the heater control unit increases the output of the auxiliary heater in addition to heating by the main heater to heat the hot plate by the auxiliary heater. The heater control unit calculates the operating output amount of the heater required to restore the temperature of the hot plate when a thermal disturbance occurs in the hot plate, and the heater control unit calculates the operating output amount of the main heater with respect to the operating output amount. It is characterized in that the auxiliary heater compensates for the insufficient output amount.

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る熱処理装置において、前記補助ヒータは、少なくとも前記ホットプレートに載置される基板の下面の全面に対向するように、前記メインヒータの下方に設けられることを特徴とする。 Further, the invention of claim 2 is the heat treatment apparatus according to the invention of claim 1, wherein the auxiliary heater is below the main heater so as to face at least the entire lower surface of the substrate mounted on the hot plate. It is characterized in that it is provided in.

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る熱処理装置において、前記メインヒータは複数のゾーンに分割されることを特徴とする。 Further, the invention of claim 3 is characterized in that, in the heat treatment apparatus according to the invention of claim 2 , the main heater is divided into a plurality of zones.

また、請求項４の発明は、基板を加熱する熱処理方法において、その上面に基板を載置する平板形状のホットプレートに内蔵されたメインヒータによって前記ホットプレートを加熱する主加熱工程と、前記ホットプレートに熱外乱が生じたときに、前記メインヒータによる加熱に加えて前記ホットプレートに内蔵された補助ヒータによって前記ホットプレートを加熱する補助加熱工程と、を備え、前記補助加熱工程では、前記ホットプレートに熱外乱が生じたときに、前記ホットプレートの温度を復帰させるのに必要なヒータの操作出力量を算定し、前記操作出力量に対する前記メインヒータの不足出力量を前記補助ヒータに補填させることを特徴とする。 The invention of claim 4 is a heat treatment method for heating a substrate, wherein the hot plate is heated by a main heater built in a flat plate-shaped hot plate on which the substrate is placed on the upper surface thereof, and the hot plate is heated. When a thermal disturbance occurs in the plate, in addition to heating by the main heater, an auxiliary heating step of heating the hot plate by an auxiliary heater built in the hot plate is provided . In the auxiliary heating step, the hot plate is provided. When a thermal disturbance occurs in the plate, the operating output amount of the heater required to restore the temperature of the hot plate is calculated, and the auxiliary heater compensates for the insufficient output amount of the main heater with respect to the operating output amount. It is characterized by that.

請求項１から請求項３の発明によれば、ホットプレートに熱外乱が生じたときに、メインヒータによる加熱に加えて補助ヒータの出力を増加させて補助ヒータによるホットプレートの加熱を行わせるため、メインヒータに加えて補助ヒータによる加熱も行われることとなり、熱外乱が生じた場合にホットプレートの温度を迅速に復帰させることができる。 According to the inventions of claims 1 to 3 , when a thermal disturbance occurs in the hot plate, the output of the auxiliary heater is increased in addition to the heating by the main heater to heat the hot plate by the auxiliary heater. In addition to the main heater, heating is also performed by the auxiliary heater, and the temperature of the hot plate can be quickly restored when a thermal disturbance occurs.

請求項４の発明によれば、ホットプレートに熱外乱が生じたときに、メインヒータによる加熱に加えてホットプレートに内蔵された補助ヒータによってホットプレートを加熱するため、メインヒータに加えて補助ヒータによる加熱も行われることとなり、熱外乱が生じた場合にホットプレートの温度を迅速に復帰させることができる。 According to the invention of claim 4, when a thermal disturbance occurs in the hot plate, the hot plate is heated by the auxiliary heater built in the hot plate in addition to the heating by the main heater, so that the auxiliary heater is added to the main heater. The temperature of the hot plate can be quickly restored when a thermal disturbance occurs.

本発明に係る熱処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the heat treatment apparatus which concerns on this invention. 複数のゾーンに分割されたメインヒータを示す平面図である。It is a top view which shows the main heater divided into a plurality of zones. ホットプレートに熱外乱が発生したときのホットプレートの温度変化を示す図である。It is a figure which shows the temperature change of a hot plate when a thermal disturbance occurs in a hot plate. ホットプレートに熱外乱が発生したときのメインヒータおよび補助ヒータの出力制御を示す図である。It is a figure which shows the output control of a main heater and an auxiliary heater when a thermal disturbance occurs in a hot plate.

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.

図１は、本発明に係る熱処理装置１の構成を示す図である。熱処理装置１は、主たる構成要素として、円板形状の基板Ｗ（例えば、半導体ウェハー）を載置するホットプレート１０、ホットプレート１０に内蔵されたメインヒータ２０および補助ヒータ３０、ホットプレート１０の温度を測定する温度センサ４０、ホットプレート１０の上方を覆うカバー５０、並びに、メインヒータ２０および補助ヒータ３０の出力を制御するヒータ制御部６０を備える。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a heat treatment apparatus 1 according to the present invention. The heat treatment apparatus 1 has, as a main component, a hot plate 10 on which a disk-shaped substrate W (for example, a semiconductor wafer) is placed, a main heater 20 built in the hot plate 10, an auxiliary heater 30, and a temperature of the hot plate 10. It is provided with a temperature sensor 40 for measuring the temperature, a cover 50 for covering the upper part of the hot plate 10, and a heater control unit 60 for controlling the outputs of the main heater 20 and the auxiliary heater 30.

ホットプレート１０は、高い熱伝導率を有する金属材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等）にて形成された円形の平板形状のプレートである。ホットプレート１０の上面には、基板Ｗの下面に直接接触して当該基板Ｗを支持するための複数のプロキシミティピン１１が立設されている。プロキシミティピン１１は、セラミックスにて形成されている。基板Ｗは、複数のプロキシミティピン１１によって支持されることにより、ホットプレート１０の上面から微小間隔を隔ててホットプレート１０に載置されることとなる。 The hot plate 10 is a circular flat plate formed of a metal material having high thermal conductivity (for example, aluminum (Al), copper (Cu), etc.). On the upper surface of the hot plate 10, a plurality of proximity pins 11 for directly contacting the lower surface of the substrate W and supporting the substrate W are erected. The proximity pin 11 is made of ceramics. Since the substrate W is supported by the plurality of proximity pins 11, the substrate W is placed on the hot plate 10 at a minute interval from the upper surface of the hot plate 10.

円形のホットプレート１０の上面の径は基板Ｗの径よりも大きい。すなわち、ホットプレート１０に載置される円形の基板Ｗの下面全面はホットプレート１０の上面と対向することとなる。なお、熱処理装置１にて処理対象となる円形の基板Ｗの径は特に限定されるものではないが、例えばφ３００ｍｍやφ４５０ｍｍである。処理対象となる基板Ｗのサイズに応じて、ホットプレート１０の径も当該基板Ｗの径より大きな適宜の大きさとされる。 The diameter of the upper surface of the circular hot plate 10 is larger than the diameter of the substrate W. That is, the entire lower surface of the circular substrate W placed on the hot plate 10 faces the upper surface of the hot plate 10. The diameter of the circular substrate W to be processed by the heat treatment apparatus 1 is not particularly limited, but is, for example, φ300 mm or φ450 mm. Depending on the size of the substrate W to be processed, the diameter of the hot plate 10 is also set to an appropriate size larger than the diameter of the substrate W.

ホットプレート１０の内部には、メインヒータ２０および補助ヒータ３０の２つの加熱源が内蔵されている。メインヒータ２０は、通電によって発熱する面状加熱体である。本実施形態においては、メインヒータ２０は複数のゾーンに分割されている。図２は、複数のゾーンに分割されたメインヒータ２０を示す平面図である。図２に示すように、ホットプレート１０の中心部に円板状の中心メインヒータ２０ａが設けられ、その周りにメインヒータ２０ａと同心円上に円環状の中間メインヒータ２０ｂが設けられている。そして、メインヒータ２０ｂの周囲の円環状の領域を周方向に４等分割して４つの周縁メインヒータ２０ｃが設けられている。６つのメインヒータ間には、若干の隙間が形成されている。なお、複数のゾーンに分割された中心メインヒータ２０ａ，中間メインヒータ２０ｂ，周縁メインヒータ２０ｃを特に区別する必要のない場合は単にメインヒータ２０とする。 Two heating sources, a main heater 20 and an auxiliary heater 30, are built in the hot plate 10. The main heater 20 is a planar heating body that generates heat when energized. In the present embodiment, the main heater 20 is divided into a plurality of zones. FIG. 2 is a plan view showing the main heater 20 divided into a plurality of zones. As shown in FIG. 2, a disk-shaped central main heater 20a is provided at the center of the hot plate 10, and an annular intermediate main heater 20b is provided around the disk-shaped central main heater 20a on a concentric circle with the main heater 20a. Then, the annular region around the main heater 20b is divided into four equal parts in the circumferential direction, and four peripheral main heaters 20c are provided. A slight gap is formed between the six main heaters. When it is not necessary to distinguish the central main heater 20a, the intermediate main heater 20b, and the peripheral main heater 20c divided into a plurality of zones, the main heater 20 is simply used.

図１に戻り、メインヒータ２０は、主電力供給部２１からの電力供給を受けて発熱する。主電力供給部２１は、中心メインヒータ２０ａ、中間メインヒータ２０ｂおよび４つの周縁メインヒータ２０ｃと個別に接続されており、ヒータ制御部６０の制御下にてそれらに個別に電力供給を行う。すなわち、中心メインヒータ２０ａ、中間メインヒータ２０ｂおよび４つの周縁メインヒータ２０ｃのヒータ出力はヒータ制御部６０によって個別に制御されることとなり、それらが異なる温度となるように制御されることもある。 Returning to FIG. 1, the main heater 20 receives power from the main power supply unit 21 and generates heat. The main power supply unit 21 is individually connected to the central main heater 20a, the intermediate main heater 20b, and the four peripheral main heaters 20c, and individually supplies power to them under the control of the heater control unit 60. That is, the heater outputs of the central main heater 20a, the intermediate main heater 20b, and the four peripheral main heaters 20c are individually controlled by the heater control unit 60, and may be controlled so that they have different temperatures.

一方、補助ヒータ３０は、通電によって発熱する１枚の面状加熱体である。すなわち、メインヒータ２０は複数のゾーンに分割されているのに対して、補助ヒータ３０は分割されていない。補助ヒータ３０は、少なくともホットプレート１０に載置される基板Ｗの下面の全面に対向するように、メインヒータ２０の下方に設けられている。よって、補助ヒータ３０は、複数に分割された中心メインヒータ２０ａ、中間メインヒータ２０ｂおよび４つの周縁メインヒータ２０ｃの全ての下方を覆うように設けられることとなる。 On the other hand, the auxiliary heater 30 is a single planar heating body that generates heat when energized. That is, the main heater 20 is divided into a plurality of zones, while the auxiliary heater 30 is not divided. The auxiliary heater 30 is provided below the main heater 20 so as to face at least the entire lower surface of the substrate W placed on the hot plate 10. Therefore, the auxiliary heater 30 is provided so as to cover all the lower parts of the central main heater 20a, the intermediate main heater 20b, and the four peripheral main heaters 20c, which are divided into a plurality of parts.

補助ヒータ３０は、補助電力供給部３１に接続されており、補助電力供給部３１からの電力供給を受けて発熱する。補助電力供給部３１は、ヒータ制御部６０による制御に従って補助ヒータ３０に電力供給を行う。すなわち、補助ヒータ３０のヒータ出力はヒータ制御部６０によって制御されている。 The auxiliary heater 30 is connected to the auxiliary power supply unit 31, and receives power from the auxiliary power supply unit 31 to generate heat. The auxiliary power supply unit 31 supplies power to the auxiliary heater 30 according to the control by the heater control unit 60. That is, the heater output of the auxiliary heater 30 is controlled by the heater control unit 60.

また、ホットプレート１０内部の上面近傍には温度センサ４０が設けられている。温度センサ４０は、ホットプレート１０の上面の温度を測定する。温度センサ４０は、中心メインヒータ２０ａ、中間メインヒータ２０ｂおよび４つの周縁メインヒータ２０ｃに対応して複数（本実施形態では６個）設けられていても良い。この場合、中心メインヒータ２０ａ、中間メインヒータ２０ｂおよび４つの周縁メインヒータ２０ｃのそれぞれの上方に個別に温度センサ４０が設けられることとなる。温度センサ４０によって測定されたホットプレート１０の温度はヒータ制御部６０に伝達される。 Further, a temperature sensor 40 is provided near the upper surface inside the hot plate 10. The temperature sensor 40 measures the temperature of the upper surface of the hot plate 10. A plurality of temperature sensors 40 (six in this embodiment) may be provided corresponding to the central main heater 20a, the intermediate main heater 20b, and the four peripheral main heaters 20c. In this case, the temperature sensors 40 are individually provided above the central main heater 20a, the intermediate main heater 20b, and the four peripheral main heaters 20c. The temperature of the hot plate 10 measured by the temperature sensor 40 is transmitted to the heater control unit 60.

また、ホットプレート１０の上方にはカバー５０が設置されている。カバー５０は、下方が開放された筒形状を有している。カバー５０は、リフタ５１によって処理位置（図１の実線位置）と待機位置（図１の二点鎖線位置）との間で昇降可能とされている。リフタ５１によってカバー５０が処理位置に下降すると、ホットプレート１０の上面とカバー５０の内側に密閉空間またはカバー５０の下端とホットプレート１０の上面との間にわずかな隙間が形成された半密閉空間が形成される。逆にリフタ５１がカバー５０を待機位置に上昇させると、ホットプレート１０の上方が開放される。 A cover 50 is installed above the hot plate 10. The cover 50 has a tubular shape with the lower side open. The cover 50 can be raised and lowered by the lifter 51 between the processing position (solid line position in FIG. 1) and the standby position (two-dot chain line position in FIG. 1). When the cover 50 is lowered to the processing position by the lifter 51, a closed space is formed between the upper surface of the hot plate 10 and the inside of the cover 50, or a semi-closed space in which a slight gap is formed between the lower end of the cover 50 and the upper surface of the hot plate 10. Is formed. On the contrary, when the lifter 51 raises the cover 50 to the standby position, the upper part of the hot plate 10 is opened.

ヒータ制御部６０は、主電力供給部２１および補助電力供給部３１からそれぞれメインヒータ２０および補助ヒータ３０に供給する電力を調整してメインヒータ２０および補助ヒータ３０の出力を制御する。ヒータ制御部６０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、ヒータ制御部６０は、各種演算処理を行う回路であるＣＰＵ、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ＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。ヒータ制御部６０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによってメインヒータ２０および補助ヒータ３０の出力制御が行われる。ヒータ制御部６０は、温度センサ４０とも接続されており、温度センサ４０の測定結果を監視する。 The heater control unit 60 controls the outputs of the main heater 20 and the auxiliary heater 30 by adjusting the electric power supplied from the main power supply unit 21 and the auxiliary power supply unit 31 to the main heater 20 and the auxiliary heater 30, respectively. The configuration of the heater control unit 60 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the heater control unit 60 includes a CPU that is a circuit that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a read / write memory that stores various information, and control software and data. It is equipped with a magnetic disk that stores information. The output control of the main heater 20 and the auxiliary heater 30 is performed by the CPU of the heater control unit 60 executing a predetermined processing program. The heater control unit 60 is also connected to the temperature sensor 40 and monitors the measurement result of the temperature sensor 40.

上記の構成以外にも熱処理装置１は、例えば、ホットプレート１０に対して基板Ｗの受け渡しを行うときに使用する昇降可能なリフトピンやカバー５０の内側空間に対する処理ガスの供給および排気を行う給排気機構等を備えている。 In addition to the above configuration, the heat treatment apparatus 1 supplies and exhausts processing gas to the inner space of the lift pin and the cover 50 that can be raised and lowered, which is used when the substrate W is delivered to and from the hot plate 10, for example. It has a mechanism and so on.

上記構成を有する熱処理装置１にて基板Ｗの加熱処理を行うときには、まずカバー５０が待機位置に上昇した状態でホットプレート１０の上面に基板Ｗが載置される。厳密には、基板Ｗは複数のプロキシミティピン１１によってホットプレート１０の上面から微小間隔を隔てて支持される。ホットプレート１０は、メインヒータ２０によって基板Ｗの処理に必要とされる処理温度（設定温度）に予め加熱されている。基板Ｗは、ホットプレート１０に載置されることによって、ホットプレート１０からの熱伝導により昇温する。基板Ｗの処理温度は例えば１１０℃である。また、熱処理装置１による基板Ｗの加熱処理は、例えば、レジスト膜を成膜するためのベーク処理や露光後ベーク処理である。 When the heat treatment apparatus 1 having the above configuration heat-treats the substrate W, the substrate W is first placed on the upper surface of the hot plate 10 with the cover 50 raised to the standby position. Strictly speaking, the substrate W is supported by a plurality of proximity pins 11 at a minute interval from the upper surface of the hot plate 10. The hot plate 10 is preheated by the main heater 20 to a processing temperature (set temperature) required for processing the substrate W. By placing the substrate W on the hot plate 10, the temperature rises due to heat conduction from the hot plate 10. The processing temperature of the substrate W is, for example, 110 ° C. Further, the heat treatment of the substrate W by the heat treatment apparatus 1 is, for example, a baking treatment for forming a resist film or a post-exposure baking treatment.

また、ホットプレート１０に基板Ｗが載置された後、カバー５０が処理位置に下降してホットプレート１０の上方を覆うことによって、基板Ｗの加熱効率を高めるとともに、加熱により基板Ｗの塗布膜等からガスが発生した場合にはそのガスを回収して排出する。所定時間の基板Ｗの加熱処理が終了した後、カバー５０が再び待機位置に上昇し、基板Ｗがホットプレート１０から搬出される。 Further, after the substrate W is placed on the hot plate 10, the cover 50 descends to the processing position to cover the upper part of the hot plate 10, thereby increasing the heating efficiency of the substrate W and heating the coating film of the substrate W. When gas is generated from the above, the gas is collected and discharged. After the heat treatment of the substrate W for a predetermined time is completed, the cover 50 rises to the standby position again, and the substrate W is carried out from the hot plate 10.

ホットプレート１０の温度が安定状態のときには、ホットプレート１０はメインヒータ２０のみによって加熱されている。すなわち、補助ヒータ３０の出力はゼロである。ホットプレート１０の温度が安定状態のときとは、ホットプレート１０に温度の変動がほとんど生じていない状態である。例えば、ホットプレート１０に載置された基板Ｗが既に処理温度に昇温している場合やホットプレート１０に基板Ｗが載置されていない場合等にはホットプレート１０の温度が安定状態となる。 When the temperature of the hot plate 10 is stable, the hot plate 10 is heated only by the main heater 20. That is, the output of the auxiliary heater 30 is zero. When the temperature of the hot plate 10 is stable, it means that the temperature of the hot plate 10 hardly fluctuates. For example, when the substrate W mounted on the hot plate 10 has already been heated to the processing temperature, or when the substrate W is not mounted on the hot plate 10, the temperature of the hot plate 10 becomes stable. ..

ホットプレート１０の温度が安定状態のときには、ヒータ制御部６０が温度センサ４０の温度測定結果に基づいて、ホットプレート１０が設定温度を維持するようにメインヒータ２０の出力を制御する。メインヒータ２０は複数のゾーンに分割されているため、ヒータ制御部６０は、中心メインヒータ２０ａ、中間メインヒータ２０ｂおよび４つの周縁メインヒータ２０ｃの出力を個別に制御する。例えば、中間メインヒータ２０ｂに対応する温度センサ４０の温度測定結果が設定温度よりも若干低くなった場合には、その中間メインヒータ２０ｂの出力を少し増加する。逆に、例えば、中心メインヒータ２０ａに対応する温度センサ４０の温度測定結果が設定温度よりも若干高くなった場合には、その中心メインヒータ２０ａの出力を少し減少する。すなわち、ホットプレート１０の温度が安定状態のときには、ヒータ制御部６０はホットプレート１０が設定温度を維持するようにメインヒータ２０の出力を微調整するのである。 When the temperature of the hot plate 10 is stable, the heater control unit 60 controls the output of the main heater 20 so that the hot plate 10 maintains the set temperature based on the temperature measurement result of the temperature sensor 40. Since the main heater 20 is divided into a plurality of zones, the heater control unit 60 individually controls the outputs of the central main heater 20a, the intermediate main heater 20b, and the four peripheral main heaters 20c. For example, when the temperature measurement result of the temperature sensor 40 corresponding to the intermediate main heater 20b becomes slightly lower than the set temperature, the output of the intermediate main heater 20b is slightly increased. On the contrary, for example, when the temperature measurement result of the temperature sensor 40 corresponding to the central main heater 20a becomes slightly higher than the set temperature, the output of the central main heater 20a is slightly reduced. That is, when the temperature of the hot plate 10 is in a stable state, the heater control unit 60 finely adjusts the output of the main heater 20 so that the hot plate 10 maintains the set temperature.

ここで、ホットプレート１０に熱外乱が生じたときには、ヒータ制御部６０がメインヒータ２０に加えて補助ヒータ３０の出力を増加させる。図３は、ホットプレート１０に熱外乱が発生したときのホットプレート１０の温度変化を示す図である。また、図４は、ホットプレート１０に熱外乱が発生したときのメインヒータ２０および補助ヒータ３０の出力制御を示す図である。図４の上段にはメインヒータ２０の出力を示し、下段には補助ヒータ３０の出力を示す。 Here, when a thermal disturbance occurs in the hot plate 10, the heater control unit 60 increases the output of the auxiliary heater 30 in addition to the main heater 20. FIG. 3 is a diagram showing a temperature change of the hot plate 10 when a thermal disturbance occurs in the hot plate 10. Further, FIG. 4 is a diagram showing output control of the main heater 20 and the auxiliary heater 30 when a thermal disturbance occurs in the hot plate 10. The upper part of FIG. 4 shows the output of the main heater 20, and the lower part shows the output of the auxiliary heater 30.

ホットプレート１０に熱外乱が生じたときとは、何らかの要因によってホットプレート１０の温度が大きく変動した場合である。例えば、ホットプレート１０に新たな常温の基板Ｗが載置されてホットプレート１０の温度が大きく低下した場合やカバー５０内に大流量でガス供給がなされてホットプレート１０の温度が大きく低下した場合である。なお、設定温度にまで昇温されているホットプレート１０に生じる熱外乱は、ほとんどの場合ホットプレート１０の温度を急激に下げる方向の外乱である。 When a thermal disturbance occurs in the hot plate 10, the temperature of the hot plate 10 fluctuates greatly due to some factor. For example, when a new normal temperature substrate W is placed on the hot plate 10 and the temperature of the hot plate 10 drops significantly, or when gas is supplied to the cover 50 at a large flow rate and the temperature of the hot plate 10 drops significantly. Is. In most cases, the thermal disturbance generated in the hot plate 10 whose temperature has been raised to the set temperature is a disturbance in the direction of rapidly lowering the temperature of the hot plate 10.

図３および図４に示す例は、ホットプレート１０に新たな常温の基板Ｗが載置された場合である。時刻ｔ１よりも以前は、ホットプレート１０に基板Ｗが載置されておらず、ホットプレート１０の温度は安定状態を保っている。ホットプレート１０の温度が安定状態のときには、ヒータ制御部６０はホットプレート１０が設定温度Ｔ１を維持するようにメインヒータ２０の出力を制御する。 The example shown in FIGS. 3 and 4 is a case where a new normal temperature substrate W is placed on the hot plate 10. Prior to time t1, the substrate W was not placed on the hot plate 10, and the temperature of the hot plate 10 remained stable. When the temperature of the hot plate 10 is stable, the heater control unit 60 controls the output of the main heater 20 so that the hot plate 10 maintains the set temperature T1.

時刻ｔ１にホットプレート１０の上面に常温の基板Ｗが載置される。設定温度Ｔ１に昇温しているホットプレート１０の上面に常温の基板Ｗが載置されると、ホットプレート１０から基板Ｗへの熱伝導によって、基板Ｗの温度が上昇する一方でホットプレート１０の温度は設定温度Ｔ１から瞬間的に大きく低下する。なお、基板Ｗの熱容量に比較してホットプレート１０の熱容量は顕著に大きいため、ホットプレート１０の温度が大きく低下するとは言っても設定温度Ｔ１から数度程度の低下ではある。 At time t1, the substrate W at room temperature is placed on the upper surface of the hot plate 10. When the substrate W at room temperature is placed on the upper surface of the hot plate 10 which has been heated to the set temperature T1, the temperature of the substrate W rises due to heat conduction from the hot plate 10 to the substrate W, while the hot plate 10 The temperature of is momentarily greatly reduced from the set temperature T1. Since the heat capacity of the hot plate 10 is remarkably large compared to the heat capacity of the substrate W, even though the temperature of the hot plate 10 is significantly reduced, it is a decrease of about several degrees from the set temperature T1.

ホットプレート１０の温度低下は温度センサ４０の温度測定によって検知され、ヒータ制御部６０に伝達される。ヒータ制御部６０は、温度センサ４０を介してホットプレート１０の温度低下を検知すると（つまり熱外乱の発生を検知すると）、ホットプレート１０の温度を設定温度Ｔ１に復帰させるのに必要なヒータの操作出力量を算定する。操作出力量とは、演算によって求められたヒータ出力の理論値である。 The temperature drop of the hot plate 10 is detected by the temperature measurement of the temperature sensor 40 and transmitted to the heater control unit 60. When the heater control unit 60 detects a temperature drop of the hot plate 10 via the temperature sensor 40 (that is, when it detects the occurrence of thermal disturbance), the heater control unit 60 of the heater required to return the temperature of the hot plate 10 to the set temperature T1. Calculate the operation output amount. The operation output amount is a theoretical value of the heater output obtained by calculation.

ヒータ制御部６０によって算定されたヒータの操作出力量を図４の上段に点線で示す。メインヒータ２０の出力が図４の点線に沿って推移すると、熱外乱によって一旦低下したホットプレート１０の温度が迅速に設定温度Ｔ１に復帰することとなる。ところが、図４に示すように、ヒータ制御部６０によって算定されたヒータの操作出力量はメインヒータ２０の最大出力ＭＶ１を超えることがある。つまり、メインヒータ２０の出力が飽和するのである。メインヒータ２０の出力を最大出力ＭＶ１より大きくすることは当然に不可能である。そうすると、熱外乱によってホットプレート１０の温度が低下したときには、ヒータ制御部６０の制御によってメインヒータ２０の実際の出力は最大出力ＭＶ１となるものの、演算によって求められたヒータの操作出力量に比較して図４の斜線部分に相当する熱量が不足することとなる。その結果、図３の点線で示すように、ホットプレート１０が設定温度Ｔ１に復帰するのに長時間（ｔ３−ｔ１）を要することとなる。 The operation output amount of the heater calculated by the heater control unit 60 is shown by a dotted line in the upper part of FIG. When the output of the main heater 20 changes along the dotted line in FIG. 4, the temperature of the hot plate 10 once lowered by the thermal disturbance quickly returns to the set temperature T1. However, as shown in FIG. 4, the operating output amount of the heater calculated by the heater control unit 60 may exceed the maximum output MV1 of the main heater 20. That is, the output of the main heater 20 is saturated. Naturally, it is impossible to make the output of the main heater 20 larger than the maximum output MV1. Then, when the temperature of the hot plate 10 drops due to thermal disturbance, the actual output of the main heater 20 becomes the maximum output MV1 under the control of the heater control unit 60, but it is compared with the operating output amount of the heater obtained by calculation. Therefore, the amount of heat corresponding to the shaded portion in FIG. 4 is insufficient. As a result, as shown by the dotted line in FIG. 3, it takes a long time (t3-t1) for the hot plate 10 to return to the set temperature T1.

そこで、本実施形態においては、ヒータ制御部６０がメインヒータ２０に加えて補助ヒータ３０の出力を増加させるのである。時刻ｔ１よりも以前のホットプレート１０の温度が安定状態のときには、補助ヒータ３０の出力はゼロである。また、メインヒータ２０の出力は最大出力ＭＶ１未満である。時刻ｔ１に常温の基板Ｗがホットプレート１０に載置されて熱外乱が発生すると、ヒータ制御部６０がホットプレート１０の温度を設定温度Ｔ１に復帰させるのに必要なヒータの操作出力量を算定する。そして、その操作出力量がメインヒータ２０の最大出力ＭＶ１を超えている場合（つまり、メインヒータ２０の出力が飽和する場合）には、ヒータ制御部６０は、メインヒータ２０の出力を最大出力ＭＶ１に制御するとともに、補助ヒータ３０の出力も増加させる。図４の下段に示すように、ヒータ制御部６０は、演算によって求めたヒータの操作出力量に比較してメインヒータの最大出力ＭＶ１が不足する出力分を補助ヒータ３０が出力するように制御する。 Therefore, in the present embodiment, the heater control unit 60 increases the output of the auxiliary heater 30 in addition to the main heater 20. When the temperature of the hot plate 10 before the time t1 is stable, the output of the auxiliary heater 30 is zero. Further, the output of the main heater 20 is less than the maximum output MV1. When the substrate W at room temperature is placed on the hot plate 10 at time t1 and a thermal disturbance occurs, the heater control unit 60 calculates the operating output amount of the heater required to return the temperature of the hot plate 10 to the set temperature T1. To do. Then, when the operation output amount exceeds the maximum output MV1 of the main heater 20 (that is, when the output of the main heater 20 is saturated), the heater control unit 60 outputs the output of the main heater 20 to the maximum output MV1. The output of the auxiliary heater 30 is also increased. As shown in the lower part of FIG. 4, the heater control unit 60 controls the auxiliary heater 30 to output an output portion in which the maximum output MV1 of the main heater is insufficient as compared with the operation output amount of the heater obtained by calculation. ..

これにより、演算によって求めたヒータの操作出力量に対するメインヒータ２０の不足出力量（図４の斜線部分）が補助ヒータ３０によって補填されることとなり、ホットプレート１０全体としては演算によって求められたヒータの操作出力量にてメインヒータ２０および補助ヒータ３０が出力するように制御されることとなる。その結果、図３の実線で示すように、メインヒータ２０のみによってホットプレート１０を温調した図３の点線に比較してホットプレート１０の温度を短時間（ｔ２−ｔ１）にて設定温度Ｔ１に復帰させることができる。 As a result, the insufficient output amount of the main heater 20 (the shaded portion in FIG. 4) with respect to the operation output amount of the heater obtained by the calculation is compensated by the auxiliary heater 30, and the hot plate 10 as a whole is the heater obtained by the calculation. The main heater 20 and the auxiliary heater 30 are controlled to output according to the operation output amount of. As a result, as shown by the solid line in FIG. 3, the temperature of the hot plate 10 is set to the set temperature T1 in a short time (t2-t1) as compared with the dotted line in FIG. Can be restored to.

本実施形態においては、ホットプレート１０の温度が安定状態のときには、補助ヒータ３０の出力はゼロであり、ホットプレート１０はメインヒータ２０のみによって加熱されている。これは、ホットプレート１０の温度が安定状態のときには、ホットプレート１０の温度がほとんど変動しないため、メインヒータ２０のみの出力であっても十分に足りるためである。 In the present embodiment, when the temperature of the hot plate 10 is stable, the output of the auxiliary heater 30 is zero, and the hot plate 10 is heated only by the main heater 20. This is because when the temperature of the hot plate 10 is in a stable state, the temperature of the hot plate 10 hardly fluctuates, so that the output of only the main heater 20 is sufficient.

一方、新たな常温の基板Ｗが載置される等によってホットプレート１０に熱外乱が生じたときには、ホットプレート１０の温度を設定温度Ｔ１に復帰させるのに必要なヒータの操作出力量が演算によって求められる。そして、求められたヒータの操作出力量がメインヒータ２０の最大出力ＭＶ１を超えている場合（メインヒータ２０の出力が飽和する場合）には、当該操作出力量に対するメインヒータ２０の不足出力分を補助ヒータ３０によって補填するようにヒータ制御部６０が補助ヒータ３０の出力を制御する。その結果、ホットプレート１０全体としては上記操作出力量と等しい出力量にてメインヒータ２０および補助ヒータ３０が出力することとなり、熱外乱が生じた場合にホットプレート１０の温度を迅速に設定温度Ｔ１に復帰させることができる。 On the other hand, when a thermal disturbance occurs in the hot plate 10 due to the placement of a new substrate W at room temperature or the like, the operating output amount of the heater required to return the temperature of the hot plate 10 to the set temperature T1 is calculated. Desired. Then, when the obtained operation output amount of the heater exceeds the maximum output MV1 of the main heater 20 (when the output of the main heater 20 is saturated), the insufficient output of the main heater 20 with respect to the operation output amount is calculated. The heater control unit 60 controls the output of the auxiliary heater 30 so as to be compensated by the auxiliary heater 30. As a result, the main heater 20 and the auxiliary heater 30 output the hot plate 10 as a whole with an output amount equal to the operation output amount, and when a thermal disturbance occurs, the temperature of the hot plate 10 is quickly set to the set temperature T1. Can be restored to.

ここで、出力能力の大きなメインヒータ２０を用いれば、すなわち最大出力ＭＶ１の大きなメインヒータ２０を用いれば、補助ヒータ３０を使用しなくても上記操作出力量にてメインヒータ２０を出力させてホットプレート１０の温度を迅速に復帰させることが可能なようにも考えられる。しかしながら、出力能力の大きなメインヒータ２０は、原理的に僅かな制御信号の変動であってもその出力値が大きく変動する。そうすると、ホットプレート１０の温度が安定状態のときであっても、メインヒータ２０の出力が大きく変動することがあり、その結果ホットプレート１０の温度安定性が損なわれるおそれがある。このような理由により、出力能力の比較的小さいメインヒータ２０に加えて補助ヒータ３０を設け、ホットプレート１０の温度が安定状態のときにはメインヒータ２０のみに出力させるとともに、熱外乱発生時にはメインヒータ２０の出力不足分を補助ヒータ３０に出力させるのが好ましい。このようにすれば、ホットプレート１０の温度が安定状態のときには良好な温度安定性を得ることができるとともに、熱外乱が生じた場合にはホットプレート１０の温度を迅速に復帰させることが両立できるのである。 Here, if the main heater 20 having a large output capacity is used, that is, if the main heater 20 having a large maximum output MV1 is used, the main heater 20 is output at the above operating output amount and is hot without using the auxiliary heater 30. It is also considered that the temperature of the plate 10 can be quickly restored. However, in principle, the output value of the main heater 20 having a large output capacity fluctuates greatly even if the control signal fluctuates slightly. Then, even when the temperature of the hot plate 10 is in a stable state, the output of the main heater 20 may fluctuate greatly, and as a result, the temperature stability of the hot plate 10 may be impaired. For this reason, an auxiliary heater 30 is provided in addition to the main heater 20 having a relatively small output capacity, and when the temperature of the hot plate 10 is stable, only the main heater 20 outputs the output, and when a thermal disturbance occurs, the main heater 20 is used. It is preferable that the auxiliary heater 30 outputs the shortage of the output. In this way, good temperature stability can be obtained when the temperature of the hot plate 10 is stable, and the temperature of the hot plate 10 can be quickly restored when a thermal disturbance occurs. It is.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、メインヒータ２０が６つのゾーンに分割されていたが、これに限定されるものではなく、複数のゾーンに分割されていれば良い。例えば、処理対象となる基板Ｗの径がφ４５０ｍｍであれば、メインヒータ２０が１０のゾーンに分割されていても良い。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above as long as the gist of the present invention is not deviated. For example, in the above embodiment, the main heater 20 is divided into six zones, but the present invention is not limited to this, and the main heater 20 may be divided into a plurality of zones. For example, if the diameter of the substrate W to be processed is φ450 mm, the main heater 20 may be divided into 10 zones.

また、熱処理装置１によって処理対象となる基板Ｗは円形の半導体ウェハーであっても良いし、矩形のガラス基板であっても良い。基板Ｗが矩形のガラス基板の場合は、ホットプレート１０も矩形の平板形状のプレートとなるが、ホットプレート１０にメインヒータ２０および補助ヒータ３０を備えることにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。 Further, the substrate W to be processed by the heat treatment apparatus 1 may be a circular semiconductor wafer or a rectangular glass substrate. When the substrate W is a rectangular glass substrate, the hot plate 10 is also a rectangular flat plate, but by providing the hot plate 10 with the main heater 20 and the auxiliary heater 30, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. be able to.

１ 熱処理装置
１０ ホットプレート
２０ メインヒータ
２０ａ 中心メインヒータ
２０ｂ 中間メインヒータ
２０ｃ 周縁メインヒータ
２１ 主電力供給部
３０ 補助ヒータ
３１ 補助電力供給部
４０ 温度センサ
５０ カバー
６０ ヒータ制御部 1 Heat treatment device 10 Hot plate 20 Main heater 20a Central main heater 20b Intermediate main heater 20c Peripheral main heater 21 Main power supply unit 30 Auxiliary heater 31 Auxiliary power supply unit 40 Temperature sensor 50 Cover 60 Heater control unit

Claims (4)

基板を加熱する熱処理装置であって、
その上面に基板を載置する平板形状のホットプレートと、
前記ホットプレートに内蔵され、前記ホットプレートを加熱するメインヒータと、
前記ホットプレートに内蔵され、前記ホットプレートを加熱する補助ヒータと、
前記ホットプレートの温度を測定する温度測定部と、
前記メインヒータおよび前記補助ヒータの出力を制御するヒータ制御部と、
を備え、
前記ヒータ制御部は、前記ホットプレートに熱外乱が生じたときに、前記メインヒータによる加熱に加えて前記補助ヒータの出力を増加させて前記補助ヒータによる前記ホットプレートの加熱を行わせ、
前記ヒータ制御部は、前記ホットプレートに熱外乱が生じたときに、前記ホットプレートの温度を復帰させるのに必要なヒータの操作出力量を算定し、前記操作出力量に対する前記メインヒータの不足出力量を前記補助ヒータに補填させることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment device that heats a substrate
A flat plate-shaped hot plate on which the substrate is placed on the upper surface,
A main heater built into the hot plate to heat the hot plate,
An auxiliary heater built into the hot plate to heat the hot plate,
A temperature measuring unit that measures the temperature of the hot plate,
A heater control unit that controls the outputs of the main heater and the auxiliary heater,
With
When a thermal disturbance occurs in the hot plate, the heater control unit increases the output of the auxiliary heater in addition to heating by the main heater to heat the hot plate by the auxiliary heater .
The heater control unit calculates the operating output amount of the heater required to restore the temperature of the hot plate when a thermal disturbance occurs in the hot plate, and the main heater is insufficient with respect to the operating output amount. A heat treatment apparatus characterized in that the auxiliary heater supplements the force. 請求項１記載の熱処理装置において、
前記補助ヒータは、少なくとも前記ホットプレートに載置される基板の下面の全面に対向するように、前記メインヒータの下方に設けられることを特徴とする熱処理装置。 In the heat treatment apparatus according to claim 1,
A heat treatment apparatus characterized in that the auxiliary heater is provided below the main heater so as to face at least the entire lower surface of a substrate mounted on the hot plate. 請求項２記載の熱処理装置において、
前記メインヒータは複数のゾーンに分割されることを特徴とする熱処理装置。 In the heat treatment apparatus according to claim 2,
The heat treatment apparatus, wherein the main heater is divided into a plurality of zones. 基板を加熱する熱処理方法であって、
その上面に基板を載置する平板形状のホットプレートに内蔵されたメインヒータによって前記ホットプレートを加熱する主加熱工程と、
前記ホットプレートに熱外乱が生じたときに、前記メインヒータによる加熱に加えて前記ホットプレートに内蔵された補助ヒータによって前記ホットプレートを加熱する補助加熱工程と、
を備え、
前記補助加熱工程では、前記ホットプレートに熱外乱が生じたときに、前記ホットプレートの温度を復帰させるのに必要なヒータの操作出力量を算定し、前記操作出力量に対する前記メインヒータの不足出力量を前記補助ヒータに補填させることを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method that heats a substrate.
A main heating step of heating the hot plate by a main heater built in a flat plate-shaped hot plate on which a substrate is placed on the upper surface thereof.
An auxiliary heating step of heating the hot plate by an auxiliary heater built in the hot plate in addition to heating by the main heater when a thermal disturbance occurs in the hot plate.
Equipped with a,
In the auxiliary heating step, when a thermal disturbance occurs in the hot plate, the operating output amount of the heater required to restore the temperature of the hot plate is calculated, and the main heater is insufficient with respect to the operating output amount. A heat treatment method characterized by compensating the auxiliary heater for power.
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