JP6930119B2 - 加熱装置及び基板処理装置 - Google Patents
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Description
前記載置台に設けられ、互いに独立して発熱量が制御される複数のヒータと、
各ヒータにより加熱される被加熱領域の温度を検出する温度検出部と、
各ヒータ毎に設けられた温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、
設定温度と前記温度検出部の検出温度との偏差を演算してヒータの供給電力の制御信号を出力する調節部と、
プロセス温度である目標温度と補正値とを加算して前記設定温度を得る加算部と、
ヒータの発熱量が安定した状態で基板を載置台に載置した後の経過時間と温度との関係を示す基板の温度推移プロファイルにおいて、基板のプロセス温度に向かう昇温途中の予め決められた温度を基準温度と呼ぶとすると、基板を載置台に載置した時刻から前記基準温度に到達するまでの到達所要時間と、基板を載置台に載置した時刻から目標とする温度推移プロファイルにおける基準温度に到達するまでの到達所要時間と、の時間差を算出し、当該時間差に応じて、前記目標温度に加算すべき補正値である、前記経過時間毎の補正値を規定した時系列データを出力する補正値出力部と、を備え、
前記目標温度をT1、基板を載置台に載置する直前の温度をT2とすると、前記基準温度は、{T2+(T1−T2)×0.6}〜{T2+(T1−T2)×0.99}の範囲から選択された温度であることを特徴とする。
温度制御部5だけに着目すると、符号50で示される部位は補正値出力部であるが、装置全体で見たときには、メモリ63及びメモリ63内から補正値を読み出す部位も含めて補正値出力部ということができる。
補正値は、例えば補正値に従って、温度推移プロファイルが変化するシミュレーションを作成し、予めΔTに応じた、基準温度に到達するまでの所要時間を目標とする温度推移プロファイルに揃えるための補正値を求めておき、メモリ63に例えばデータテーブルとして記憶させておく。そして既述の時間差ΔTに応じて、前述のように1ch〜11chの各ヒータ3において被加熱領域の基準温度に到達するまでの所要時間を調整し、温度推移プロファイルを揃えるようにメモリ63から読み出す補正値が読み出される。
ウエハWは、各被加熱領域が対応するヒータ3により加熱される。既述のように各ヒータ3の出力パターンは、目標値と、各被加熱領域に対応する補正値により決定されている。そのため各被加熱領域の間で温度推移プロファイルにおける基準温度に到達する時刻が、目標とする温度推移プロファイルにおける基準温度に到達する時刻と揃う。これにより各被加熱領域の温度推移プロファイルが目標とする温度推移プロファイルと揃う(きわめて近づく)。従ってウエハWの各被加熱領域における昇温する時間帯の積算熱量が揃い、ウエハWに形成されたパターンの線幅が揃う。
また本発明の加熱装置は、PEBに限らず、露光前加熱モジュールなどの加熱装置であってもよい。
また補正値は、基準温度に到達する時間を揃えることに代えて、ウエハWの昇温する時間帯における積算熱量を揃えるように設定してもよい。
また本発明は、第1の実施の形態にて説明した加熱装置に対して、各被加熱領域の加熱処理時の積算熱量を、1台の加熱モジュール2の中で揃えるようにしてもよい。さらにこのような手法を、かつ複数の加熱モジュール2の間で揃え、このような加熱モジュールを揃えた基板処理装置として構成してもよい。このような第2の実施の形態に係る基板処理装置に用いられる複数の加熱モジュール2について説明する。図10は、加熱モジュール2に適用される温調器56の制御系を示す。この温調器56の制御系は、図5に示した第1の実施の形態に示した加熱モジュール2に適用した温調器56と同様に、各温度制御部5−1〜5−11にて、目標値と補正値とを第1の加算部53にて加算する。そして第1の加算部53から出力される出力値と、コントローラ6から出力されたオフセット値と、をオフセット用加算部57にて加算して、設定温度に対応する当該加算値を第2の加算部54に出力するように構成している。図5では、第1の加算部53と、オフセット用加算部57と、を記載しているが、1つの加算部を用いて目標値、補正値及びオフセット値を加算してもよい。
CPU62は既述の第1の実施の形態に示した熱板23の調整工程のフローを実行するための各種の演算に加えて、後述する熱板23の調整工程のフローを実行するための各種の演算が行われる。またメモリ63には、上記の温度制御部5に送信される、ヒータ3毎に且つ時間区間毎に設定されたオフセット値が記憶される。積算熱量算出部69、第1のオフセット値算出部67、第2のオフセット値算出部68は、温度推移プロファイル取得部65及び補正値作成部66と同様に夫々例えばコンピュータプログラムによって構成されており、後述のフローを実行できるようにステップ群が組まれている。
また、単位ブロックE1についてもレジスト塗布モジュールの代わりに反射防止膜形成用の薬液塗布モジュールが設けられることを除いて、単位ブロックE2と同様の構成である。この単位ブロックE1の多数の加熱モジュールについても同様に、熱板の調整工程を行うようにしてもよい。
以下、本発明に関連して行われた評価試験について説明する。
・評価試験1
第2の実施の形態に係る塗布、現像装置1による処理を行い、複数のウエハWにレジストパターンを形成した。この処理において、加熱モジュール2ではウエハWごとに既述の時刻tm〜時刻tnの積算熱量が、互いに異なる値となるように処理を行った。ウエハW毎にレジストパターンのCDを測定して平均値を算出し、当該平均値と積算熱量との対応関係を調べた。
評価試験2−1として、第2の実施形態で説明した熱板23の調整工程を行った。その後、調整を行った熱板23で調整用ウエハW1を加熱し、温度推移プロファイルを取得して、各チャンネルの時刻t0〜時刻tnの積算熱量を算出した。評価試験2−2として、ステップS1を行い、さらに所定の時間刻みで見たときにウエハWが昇温して所定の温度となる時刻以降の各時刻の温度がチャンネル間で合わせ込まれるようにオフセット値を設定した。つまり、評価試験2−2では既述の熱板23の調整工程のような区間Δt毎且つ各チャンネル毎の積算熱量の取得を行わずにオフセット値を設定した。このオフセット値の設定後、評価試験2−1と同様に設定を行った熱板23で調整用ウエハW1を加熱し、各チャンネルの時刻t0〜時刻tnの積算熱量を算出した。
評価試験3−1として、評価試験2−1と同じく、第2の実施形態で説明した熱板23の調整工程を行い、オフセット値を設定した。その後、調整を行った熱板23で調整用ウエハW1を加熱し、温度推移プロファイルを取得し、この温度調整プロファイルから、時刻t0〜時刻tnで検出される温度の積算値を取得した。さらにこの熱板23を用いて、レジスト膜が露光されたウエハWにPEBを行い、その後レジスト膜を現像してレジストパターンを形成した。そして、ウエハWの面内各部でパターンのCDを測定し、3σを算出した。
第2の実施の形態に示した塗布、現像装置を用い、加熱モジュール2の調整方法として、第2の実施の形態に係る調整方法を行った例を評価試験4−1とした。また補正値に値をに設定し、図12に示すフローチャートのみを行った例を評価試験4−2とした。
評価試験4−1及び4−2の各々において、6つの加熱モジュール2の昇温過度期における積算熱量の測定を行った。表1は、この結果を示す。
[表1]
この結果によれば、各ヒータ3の設定温度を補正して、各被加熱領域における温度推移プロファイルを揃えることで、ウエハWが昇温する間における積算熱量の開きを小さくすることができると言える。
W1 調整用ウエハ
1 塗布、現像装置
2 加熱モジュール
23 熱板
3 ヒータ
4 温度センサ
5 温度制御部
56 温調器
6 コントローラ
Claims (5)
- 基板を載置台に載置して加熱する加熱装置において、
前記載置台に設けられ、互いに独立して発熱量が制御される複数のヒータと、
各ヒータにより加熱される被加熱領域の温度を検出する温度検出部と、
各ヒータ毎に設けられた温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、
設定温度と前記温度検出部の検出温度との偏差を演算してヒータの供給電力の制御信号を出力する調節部と、
プロセス温度である目標温度と補正値とを加算して前記設定温度を得る加算部と、
ヒータの発熱量が安定した状態で基板を載置台に載置した後の経過時間と温度との関係を示す基板の温度推移プロファイルにおいて、基板のプロセス温度に向かう昇温途中の予め決められた温度を基準温度と呼ぶとすると、基板を載置台に載置した時刻から前記基準温度に到達するまでの到達所要時間と、基板を載置台に載置した時刻から目標とする温度推移プロファイルにおける基準温度に到達するまでの到達所要時間と、の時間差を算出し、当該時間差に応じて、前記目標温度に加算すべき補正値である、前記経過時間毎の補正値を規定した時系列データを出力する補正値出力部と、を備え、
前記目標温度をT1、基板を載置台に載置する直前の温度をT2とすると、前記基準温度は、{T2+(T1−T2)×0.6}〜{T2+(T1−T2)×0.99}の範囲から選択された温度であることを特徴とする加熱装置。 - 前記複数のヒータの各々に対応する基板の被加熱領域について、予め決められた第1の時点から第2の時点までを複数に分割した複数の時間区間毎にオフセット値が記憶されている記憶部を備え、
前記加算部は、前記目標温度と補正値と前記オフセット値とを加算するように構成され、
前記第1の時点は、ヒータの発熱量が安定している状態で載置台に基板が載置された後の基板の温度推移プロファイルにおいて、基板のプロセス温度に向かう昇温途中の時点であり、前記第2の時点は前記温度推移プロファイルにおいて基板がプロセス温度に達した後の時点であり、
前記オフセット値は、複数のヒータの各々に対応する基板の被加熱領域について、前記第1の時点から第2の時点に至るまでの間の積算熱量が被加熱領域の間で揃うように設定されていることを特徴とする請求項1記載の加熱装置。 - 各々基板を載置台に載置して加熱する複数の請求項2に記載された加熱装置を備えた基板処理装置において、
前記オフセット値は、複数のヒータの各々に対応する基板の被加熱領域について、前記第1の時点から第2の時点に至るまでの間の積算熱量が複数の加熱装置の間で揃っていることを特徴とする基板処理装置。 - 前記複数の加熱装置の各々における前記被加熱領域の積算熱量が、前記複数の加熱装置における前記被加熱領域の積算熱量の平均値である基準積算熱量に対して±0.5%以内に収まっていることを特徴とする請求項3記載の基板処理装置。
- 前記複数の加熱装置の各々における前記被加熱領域の積算熱量が、予め設定された基準積算熱量に対して±0.5%以内に収まっていることを特徴とする請求項3記載の基板処理装置。
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