JPH03201012A - レジスト処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被処理体の温度を所定の値で均一化させる加
熱装置に関する。

（従来の技術） 一般に、例えば半導体ウェハ等の被処理体の表面へレジ
ストを塗布する工程、現像処理過程などにおいては、そ
のレジストを安定化させる等の目的で被処理体を加熱し
ている。

つまり、均一なレジストの薄膜を得るためには、レジス
トの粘度変動を極力抑えることが重要であり、条件の一
部として、膜形成中の被処理体の周辺の気流や雰囲気温
度の均一安定化、被処理体自体の温度の均一化、レジス
ト温度の均−化等が上げられる。

第６図は、このような被処理体への加熱を行う加熱装置
の一例を示すもので、表面から均等に熱を放射する熱拡
散板１の内部には、その表面と平行にニクロム等の発熱
体２が埋設されている。

また熱拡散板１の表面には、半導体ウェハ等の被処理体
３を載置するプロキシミティピン４．４が支持面を形成
する如く少なくとも３ビン設けられている。

発熱体２には、例えば２００■の交流を供給する交流電
源５が接続されている。

交流電源５にはＰＩＤコントローラ６が接続されており
、このＰｆＤコントローラ６は熱拡散板１内に配された
測温センサ７からの測温信号ｙおよび熱拡散板１の目標
温度Ｒに基づいてその供給動作を制御する。

なお、図中Ｐｇはプロキシミティギャップを示している
。

そして、第７図に示すように、ＰＩＤコントローラ６は
、目標温度Ｒと測温信号ｙとの誤差ｅに基づき、プロセ
スＡの動作を操作ｆｆ１Ｍによって制御している。

ここで、操作量Ｍは連続時間系では、 Ｍ＝　ｕ　＋ｍ。

−Ｋｐ　ｅ＋　（１／ＴＩ　）ｆ　ｅｄｉ　＋Ｔｄ　　
（ｄｅ　／　ｄ　ｔ　）　＋ｍ。

で表される。

ただし、Ｕは制御ｆｉｔ、Ｋｐは比例ゲイン、ｅは誤差
、Ｔｉは積分時間、Ｔｄは微分時間、ｍｏはオフセット
量、ｆは積分をそれぞれ示しており、通常一定の制御間
隔Ｔｃのデジタルコントローラとして実現されている。

そして、交流電源５から発熱体２へ電力が供給されると
、発熱体２から発生した熱は熱拡散板１の内部にて拡散
された後、その表面から均等に放Ｊ］４される。

これにより、発熱体２の上方に載置された被処理体３は
均等に熱せられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の加熱装置では被処理体３
の載置および除去時には熱拡散板１の温度が大きく変動
してしまう。

つまり、被処理体３の載置時には熱拡散板１の表面温度
が急激に下がる。この温度低下の回復は熱拡散板厚が厚
いために生じる無駄時間が大きく、温度を回復するまで
に時間を要するとともに、オーバーシュートを生じやす
い欠点がある。この点を改善する手段として、被処理体
３を載置する時発熱体の電力を増加させて、被処理体の
処理温度以上に設定して、処理温度への復帰を高速化す
ることが行なわれる。しかし、この手段では被処理体を
熱拡散板近傍に搬入した時処理温度に一瞬晒すことにな
り、被処理体が半導体ウェハなどにおいては、融点以上
になる場合もあり、特に高集積化による微細化において
は採用困難であった。

本発明は、このような事情に対処して成されもので、被
処理体を処理温度以上に晒すことなく高速に加熱するこ
とができる加熱装置を堤供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 請求項１記載の加熱装置は、加熱された加熱部に被処理
体を搬入し加熱処理するに際し、上記被処理体の温度上
昇過渡特性に対応する補償体を介して上記加熱部の熱雰
囲気に被処理体を搬入する手段と、この手段により被処
理体を搬入して生ずる温度低下の過渡特性を補償する制
御情報を先験情報として上記制御時上記加熱部の加熱温
度を制御する手段とを具備してなることを特徴とする請
求項２記載の加熱装置は、ホットプレート内に配された
測温センサからの測温信号および前記ホットプレートの
目標温度に基づいて電力供給手段の供給動作を所定の制
御間隔内にて制御する第１のコントローラと、被処理体
の載置時から除去直後までの間を前記第１のコントロー
ラにおける制御間隔より短い間隔で前記電力供給手段の
供給動作を制御する第２のコントローラと、前記第１お
よび第２のコントローラの制御動作を前記ホットプレー
トに対する前記被処理体の載置および除去時のタイミン
グからなる先験情報に基づいて切替える切替手段とを具
備することを特徴とする。

（作　用） この発明は被処理体の搬入に際し、被処理体の温度上昇
過渡特性を補償する温度に発熱体の温度を設定しておき
、上記温度上昇過渡特性に相当する補償体を介して被処
理体を搬入することにより、被処理体は補償体により保
護され、処理温度に晒らされることになり、被処理体搬
入したことによる発熱体の温度の低下を改善できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は、半導体製造におけるレジストを塗布する工程
において被処理体を加熱するための加熱装置に適用した
場合の一実施例を示すものである。

同図に示すように、加熱装置には、熱拡散板のプロセス
Ａ内に配された図示省略の測温センサからの測温信号ｙ
および熱拡散板の目標温度Ｒに基づいて交流電源の供給
動作を制御する。　ＰＩＤコントローラ１０が備えられ
ている。

また、加熱装置には、図示省略の例えば半導体ウェハの
載置および除去時に生ずるウェハの温度上昇過渡特性曲
線である先験情報をプログラムとして記憶保持し、この
情報により半導体ウェハの載置および除去時において、
発熱体、例えばヒーターへの電力ａＩ−給動作の制御を
行う補助コントロラ１１が備えられている。第３図はウ
ェハ載置時の先験情報による制御例である。

なお、図中、ｅは誤差、ｕｌおよびｕｌはＰＩＤコント
ローラ１０および補助コントローラ１１からの制御量を
そ゛れぞれ示している。

次に、このような構成の加熱装置の動作を第２図および
第３図を用いて説明する。

まず、熱拡散板に半導体ウェハが載置されていないとき
は、ＰＩＤコントローラ１０によって熱拡散板の温度が
予め定められた処理温度にコントロールされている。（
定常状態） つまり、第２図に示すように、温度Ｔを保つように、供
給すべき電力量を制御している。

次いで、半導体ウェハを熱拡散板上に載置すると、その
半導体ウェハの温度は例えば２０℃（室温と同じ）程度
であるため、半導体ウェハは熱拡散板の熱を急激に吸収
し第２図の実線（従来例）のように熱拡散板の温度が急
激に低下してしまう。

これでは定常状態になるまでに長期間を有するため本夫
施例では、例えば第３図に示すように、上記ウェハを熱
拡散板に装置す、る際、発熱体の温度を制御間隔Ｔｃ毎
に電力の供給量を段階的に始めは高く次第に低くなるよ
うに処理温度に重畳して制御する。即ち、半導体ウェハ
の温度上昇（又は低下）過渡特性曲線に相当する温度補
償制御で、第３図では、これをパルス的に制御する例を
示している。

ここで、その電力の供給量たる斜線部分の面積は、ρＣ
ｐＶ・　（ΔＴ）とされる。

ただし、ρは半導体ウェハの密度、ｃｐは半導体ウェハ
の比熱、■は半導体ウェハの体積、Δ丁は熱拡散板と半
導体ウェハとの温度差である。

但し、この例では熱拡散板の温度上昇（又は低下）過渡
特性を半導体ウェハの特性に等しいか近似させる。

そして、このように制御間隔Ｔｃ毎に電力の供給量を段
階的に制御することによって、第２図の点線部分で示す
ように、半導体ウェハの載置時に略一定の温度方向の改
善を得ることができる。

即ち、半導体ウェハが熱拡散板から受ける温度は処理温
度値以下又は等温である。

一方、半導体ウェハの除去時においては、この除去行為
により熱板上空の対流が攪乱されるため、熱拡散板の温
度が変動してしまうが電力の供給量自体を変える必要は
なく、むしろ一定電力に保った方が良い。このため、第
３図に示すような制御とは違って、例えばしばらくのあ
いだ電力の供給量を半導体ウェハの除去直前の値に保持
するように制御することによって本来不要な攪乱を制御
器が受けることがなく、予め定められた略一定の温度を
保ちつつ次のウェハを加熱処理することができる。

従って、この実施例では、半導体ウェハの載置および除
去時において、制御間隔Ｔｅ毎の電力の供給量を段階的
に制御することにより、高速にしかも略一定の温度の熱
処理を受けることができるため、加熱ロスを無くすこと
ができる。

またこのように、加熱ロスを無くすことができることに
より、加熱における効率が良くなるため、半導体ウェハ
の昇温時間を短縮させることもできる。

第４図および第５図は、第１図の加熱装置の構成を変え
た他の実施例を示すものである。なお、第１図と共通す
る部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。

同図に示すように、加熱装置には、制御間隔Ｔｅｌ　（
例えば１秒毎）内にて制御を行うＰＩＤコントローラ１
２および制御間隔Ｔｃ２（例えば０６２秒毎）内にて制
御を行うＰＩＤコントローラ１３が備えられている。

各ＰＩＤコントローラ１２および１３とプロセスＡとの
間には、切替スイッチ１４が介在されており、この切替
スイッチ１４は半導体ウニ／＼の載置および除去時の先
験情報に基づいて切替えを促す切替器１５によって制御
される。

このような構成の加熱装置は、次のような動作を行う。

まず、熱拡散板に半導体ウェハが載置されていないとき
、切替器１５は切替スイッチ１４をＰＩＤコントローラ
１２側へ切替える。

これにより、ＰＩＤコントローラ１２は制御間隔Ｔｅｌ
内にて例えば１秒毎に電力供給の制御を行う。

次いで、熱拡散板に半導体ウェハが載置されると、切替
器１５は切替スイッチ１４をＰＩＤコントローラ１３側
へ切替える。

これにより、ＰＩＤコントローラ１３は制御間隔Ｔａ２
内にて例えば０．２秒毎に電力供給の制御を行う。つま
り、例えば第３図に示したように、制御間隔ＴｅＺ内に
て電力の供給量を段階的に始めは高く次第に低くなるよ
うに制御する。この操作によって、半導体ウェハの温度
を熱拡散板の温度まで上昇させるのに必要な電力量が速
やかに供給され、第５図の点線部分で示すように、半導
体ウニｌ＼の載置時に略一定の温度を？４ることかでき
る。

一方、半導体ウェハの除去時においては熱板上空の対流
が撹乱されるため、熱拡散板の温度が変動してしまうた
め、第３図に示したような制御とは違って、半導体ウニ
／＼の除去直前の値にしばらくの間電力の供給量を保持
するように制御することによって、点線部分で示すよう
に、略一定の温度を得ることができる。

そして、熱拡散板の温度が安定した後は、切替器１５は
切替スイッチ１４をＰＩＤコントローラ１２側へ切替え
る。

このときの切替器１５による切替え動作は、先験情報に
基づいて行われる。

従って、この実施例では、半導体ウニ／＼の載置および
除去時の制御間隔Ｔｃ２内にて電力の供給量を段階的に
、かつ例えば０．２秒毎に制御するようにしたので、第
１図の加熱装置に比べさらに肌理の細かい制御が可能と
なる。

なお、上述した各実施例では、本発明をレジストを塗布
する工程において被処理体を加熱する加熱装置に適用し
た場合について説明したが、この例に眼らず露光や現像
等の他の工程において被処理体を加熱する加熱装置に適
用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の加熱装置によれば、ホッ
トプレートおける加熱ロスを無くすようにしたので、被
処理体を効率良く加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をレジストを塗布する工程において被処
理体を加熱するための加熱装置に適用した場合の一実施
例を示す図、第２図および第３図は第１図の補助コント
ローラによる作用を示す図、第４図は第１図の加熱装置
の構成を変えた他の実施例を示す図、第５図は第４図の
各ＰＩＤコントローラによる作用を示す図、第６図およ
び第７囚は従来の加熱装置を示す図である。 １０・・・　ＰＩＤコントローラ、１１・・・補助コン
トローラ、１２．１３・・・ＰＩＤコントローラ、１４
・・・切替スイッチ、１５・・・切替器。 第３図 把板温序 第４ コ （Ｓｅｃ） 笛５図 Ｒ 第６ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱された加熱部に被処理体を搬入し加熱処理す
   るに際し、上記被処理体の温度上昇過渡特性に対応する
   補償体を介して上記加熱部の熱雰囲気に被処理体を搬入
   する手段と、この手段により被処理体を搬入して生ずる
   温度低下の過渡特性を補償する制御情報を先験情報とし
   て上記制御時上記加熱部の加熱温度を制御する手段とを
   具備してなることを特徴とする加熱装置。
2. （２）ホットプレート内に配された測温センサからの測
   温信号および前記ホットプレートの目標温度に基づいて
   電力供給手段の供給動作を所定の制御間隔内にて制御す
   る第１のコントローラと、被処理体の載置時から除去直
   後までの間を前記第１のコントローラにおける制御間隔
   より短い間隔で前記電力供給手段の供給動作を制御する
   第２のコントローラと、 前記第１および第２のコントローラの制御動作を前記ホ
   ットプレートに対する前記被処理体の載置および除去時
   のタイミングからなる先験情報に基づいて切替える切替
   手段と を具備することを特徴とする加熱装置。