WO2006064697A1

WO2006064697A1 - 熱処理板の温度設定方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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Publication number: WO2006064697A1
Application number: PCT/JP2005/022454
Authority: WO
Inventors: Shuji Iwanaga; Nobuyuki Sata
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2007-06-13
Also published as: JP2006173185A; US8014895B2; KR20070086130A; JP4444090B2; US8874254B2; US20090254226A1; KR100912295B1; US20110270465A1

Abstract

　本発明は，実際の熱処理時にウェハが均一に加熱されるように熱板の温度設定を行うことを目的としている。温度測定用ウェハが熱板上に載置された直後から実際の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間のウェハの温度が測定される。熱処理期間内におけるウェハの温度からウェハ面内の温度の均一性の適否を判定し，否定的な判定結果の場合には，測定結果から補正値算出モデルを用いて熱板の温度設定パラメータの補正値を算出し，温度設定パラメータを変更する。

Description

明細書

熱処理板の温度設定方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

技術分野

[0001] 本発明は，熱処理板の温度設定方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。背景技術

[0002] 半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー工程では，例えばウェハ上に塗布されたレジスト膜内の溶剤を蒸発させる加熱処理 (プリべ一キング） , ノターンの露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる加熱処理 (ポストェクスポージャーべ一キング），現像処理後の加熱処理 (ポストべ一キング)等の複数の加熱処理が行われている。

[0003] 上記加熱処理は，通常，熱処理装置で行われ，ウェハを熱板上に載置し加熱することによって行われる。ウェハ面内において均一な半導体デバイスを製造するためには，ウェハ面内において均一な温度でウェハを加熱する必要がある。このため，熱板には，複数の領域に分割され，各領域毎に温度設定できるものが用いられている。

[0004] ところで，熱処理前に行われる熱板の温度設定は，熱板上に載置して熱板の温度を測定する温度測定用ウェハを用いて行われている（特許文献 1参照)。通常，温度測定用ウェハを熱板上に載置し，温度測定用ウェハによる測定温度がウェハ面内で均一になるまで置き，均一になった時点で熱板の各領域の温度を設定するようにしていた。通常，ウェハ面内の温度が均一になるまでには，温度測定用ウェハを熱板上に載置して力もおよそ 10分〜 20分程度力かっていた。

[0005] し力しながら，上述のように温度測定用ウェハを熱板上に載せてから 10分〜 20分程度置き，温度測定用ウェハの面内温度が均一になったところで，熱板の温度設定を行った場合，処理ウェハを熱板上に載置して力も 60秒〜 90秒程度で終了する実際のウェハ処理期間内に，実際にはウェハ面内の温度が厳密に均一になって!/、な、ことが確認された。これが原因で，例えばフォトリソグラフィー工程によってウェハ上に形成されるパターンがウェハ面内でばらつく可能性がある。

特許文献 1：特開 2002-124457号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 本発明は，力かる点に鑑みてなされたものであり，実際の熱処理時にウェハなどの基板が基板面内で均一に加熱されるように，熱板などの熱処理板を温度設定する方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及び当該プログラムを記録したコンビユータ読み取り可能な記録媒体を提供することをその目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 上記目的を達成する本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，基板と同形の温度測定用基板を熱処理板上に載置して，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を模擬的に測定する第 1の工程と，前記温度測定の結果に基づ、て，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する第 2の工程と，を有する。

[0008] 本発明によれば，実際の熱処理期間内の基板面内の温度が均一になるので，熱処理により基板が均一に加熱される。この結果，例えば基板上には，回路パターンの線幅が均一に形成される。

[0009] 別の観点による本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能なであり，熱処理板に載置された基板の周辺の温度を測定して，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を推定する第 1の工程と，前記温度推定の結果に基づいて，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する第 2の工程と，を有する。

[0010] 本発明によれば，実際の熱処理期間内の基板面内の温度が均一になるので，熱処理により基板が均一に加熱される。この結果，例えば基板上には，回路パターンの線幅が均一に形成される。

[0011] 前記基板の周辺の温度は，前記熱処理板の各領域の温度であってもよく，前記熱処理板上の基板周辺の雰囲気温度であってもよい。また，前記基板の周辺の温度は ,前記熱処理板上の基板周辺の部材温度であってもよ、。

[0012] 以上で記載した熱処理板の温度設定方法において，前記熱処理期間における，初期の温度変動期間の温度，当該温度変動期間の後の温度定常期間の温度，所定期間の積算温度又は，前記熱処理期間における基板上の膜の反応係数と基板温度とを乗算しそれを積算した積算反応温度，のうちの 1つ以上のいずれかが基板面内で均一に保たれるように，前記熱処理板の各領域の温度を設定するようにしてもよい。なお，反応係数とは，各温度における膜の反応の程度を示す係数である。

[0013] 別の観点による本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり ,基板の処理結果を，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度に換算する第 1の工程と，前記温度換算の結果に基づいて，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する第 2の工程と ,を有する。

[0014] 本発明によれば，実際の熱処理期間内の基板面内の温度が均一になるので，熱処理により基板が均一に加熱される。

[0015] 前記基板の処理結果は，前記熱処理を含むフォトリソグラフィ技術により基板上に形成されるパターンの線幅であってもよ、。

[0016] 前記熱処理板の温度設定方法において，前記熱処理期間における，温度定常期間の温度，所定期間の積算温度又は，前記熱処理期間における基板上の膜の反応係数と基板温度とを乗算しそれを積算した積算反応温度，のうちの一つ以上のいずれかが基板面内で均一に保たれるように，前記熱処理板の各領域の温度を設定してちょい。

[0017] 以上で記載した熱処理板の温度設定方法において，前記第 1の工程によって得られた基板の温度に関する温度データを取得する工程と，前記取得した温度データに基づいて基板面内の温度の均一性の適否を判定する工程と，否定的な判定の場合に，前記温度データと予め設定されている補正値算出データによって，前記熱処理板の温度設定パラメータの補正値を算出する工程と，前記補正値に基づいて前記温度設定パラメータを変更する工程と，を有するようにしてもょヽ。

[0018] また，前記補正値に基づ!/、て熱処理板の各領域の温度設定を調整しても基板面内の温度の均一性が改善されない場合に，前記補正値算出データを修正してもよい

[0019] 別の観点による本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能なであり，熱処理板上に載置して，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を模擬的に測定する，基板と同形の温度測定用基板と，前記温度測定用基板による温度測定の結果に基づ、て，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する制御部と，を備えている。

[0020] 本発明によれば，制御部により，実際の熱処理期間内の基板面内の温度が均一になるので，熱処理により基板が均一に加熱される。この結果，例えば基板上には，回路パターンの線幅が均一に形成される。

[0021] 別の観点による本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり ,熱処理板に載置された基板の周辺の温度を測定する温度センサと，前記温度センサによる温度測定の結果から，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を推定し，当該温度推定の結果に基づいて，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されて力も所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する制御部と，を備えている。

[0022] 前記温度センサは，前記熱処理板の各領域の温度を測定するものであってもよく，前記熱処理板上の基板周辺の雰囲気温度を測定するものであってもよい。また，前記温度センサは，前記熱処理板上の基板周辺の部材の温度を測定するものであつてもよい。

[0023] 前記制御部は，前記熱処理期間における，初期の温度変動期間の温度，当該温度変動期間の後の温度定常期間の温度，所定期間の積算温度又は，前記熱処理期間における基板上の膜の反応係数と基板温度とを乗算しそれを積算した積算反応温度のうちの 1つ以上のいずれかが基板面内で均一に保たれるように，前記熱処理板の各領域の温度を設定してもよ、。

[0024] 別の観点による本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり ,基板の処理結果を，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度に換算し，前記温度換算の結果に基づ!、て，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する制御部を備えて！/ヽる。

[0025] 本発明によれば，実際の熱処理期間内の基板面内の温度が均一になるので，熱処理により基板が均一に加熱される。

[0026] 前記基板の処理結果は，前記熱処理を含むフォトリソグラフィ技術により基板上に形成されるパターンの線幅であってよ、。

[0027] 前記制御部は，前記熱処理期間における，温度定常期間の温度，所定期間の積算温度又は，前記熱処理期間における基板上の膜の反応係数と基板温度とを乗算しそれを積算した積算反応温度のうちの一つ以上のいずれかが基板面内で均一に保たれるように，前記熱処理板の各領域の温度を設定してもよヽ。

[0028] 前記制御部は，熱処理期間内の基板の温度に関する温度データを取得する機能と，前記取得した温度データに基づ!、て基板面内の温度の均一性の適否を判定する機能と，否定的な判定の場合に，前記温度データと予め設定されている補正値算出データにより，前記熱処理板の温度設定パラメータの補正値を算出する機能と，前記補正値に基づ、て前記温度設定パラメータを変更する機能と，を有して、てもよヽ

[0029] 前記制御部は，前記補正値に基づ!/、て熱処理板の各領域の温度設定を調整しても基板面内の温度の均一性が改善されない場合に，前記補正値算出データを修正する機能を有して、てもよ、。

[0030] 別の観点による本発明によれば，本発明は，熱処理板の温度設定装置における制御部の機能を，コンピュータに実現させるためのプログラムであって，前記熱処理装置は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，さらに前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能である。そして前記熱処理装置は，熱処理板に載置された基板の周辺の温度を測定する温度センサと，前記温度センサによる温度測定の結果から，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を推定し，当該温度推定の結果に基づいて，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する制御部とを有している。

[0031] 別の観点による本発明によれば，本発明は，熱処理板の温度設定装置における制御部の機能を，コンピュータに実現させるためのプログラム記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって，前記熱処理装置は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，さらに前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能である。そして前記熱処理装置は，熱処理板に載置された基板の周辺の温度を測定する温度センサと，前記温度センサによる温度測定の結果から，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を推定し，当該温度推定の結果に基づ、て，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように ,熱処理板の各領域の温度を設定する制御部とを有して！/ヽる。

発明の効果

[0032] 本発明によれば，実際の熱処理時に基板を厳密に均一に熱処理できるので，基板面内の処理が均一に行われ，歩留まりが向上する。

図面の簡単な説明

[0033] [図 1]本実施の形態における塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。

[図 2]図 1の塗布現像処理システムの正面図である。 [図 3]図 1の塗布現像処理システムの背面図である。

[図 4]PEB装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

[図 5]PEB装置の熱板の構成を示す平面図である。

[図 6]加熱処理時のウェハの温度変動を示すグラフである。

[図 7]積算反応温度を算出するための式である。

[図 8]温度測定装置の構成を示す斜視図である。

[図 9]温度測定用ウェハの平面図である。

[図 10]制御部の構成を示すブロック図である。

[図 11]補正値算出モデルの説明図である。

[図 12]温度設定プロセスのフロー図である。

[図 13]温度のばらつきが修正される様子を説明するための加熱処理時のウェハ温度を示すグラフである。

[図 14]処理室内に温度センサを備えた PEB装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

[図 15]蓋体に温度センサを配置した PEB装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

[図 16]線幅測定装置を備えた塗布現像処理システムの平面図である。

[図 17]制御部の他の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

1 塗布現像処理システム

44 PEB装置

63 熱板

63a〜63e 領域

67 ヒータ制御装置

101 制御部

110 温度測定用ウェハ

W ウェハ

発明を実施するための最良の形態 [0035] 以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図 1は，本実施の形態における塗布現像処理システム 1の構成の概略を示す平面図であり，図 2は，塗布現像処理システム 1の正面図であり，図 3は，塗布現像処理システム 1の背面図である。

[0036] 塗布現像処理システム 1は，図 1に示すように例えば 25枚のウェハ Wをカセット単位で外部力も塗布現像処理システム 1に対して搬入出したり，カセット Cに対してウェハ Wを搬入出したりするカセットステーション 2と，フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション 3と ,この処理ステーション 3に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でゥヱハ Wの受け渡しをするインターフェイス部 4とを一体に接続した構成を有している。

[0037] カセットステーション 2では，カセット載置台 5上の所定の位置に，複数のカセット C を X方向（図 1中の上下方向）に一列に載置自在となっている。カセットステーション 2 には，搬送路 6上を X方向に向かって移動可能なウェハ搬送体 7が設けられて、る。ウェハ搬送体 7は，カセット Cに収容されたウェハ Wのウェハ配列方向（Z方向；鉛直方向）にも移動自在であり， X方向に配列された各カセット C内のウェハ Wに対して選択的にアクセスできる。

[0038] ウェハ搬送体 7は，ウェハ Wの位置合わせを行うァライメント機能を備えている。ゥェハ搬送体 7は，後述するように処理ステーション 3側の第 3の処理装置群 G3に属するエクステンション装置 32に対してもアクセスしてウェハ Wを搬送できる。

[0039] 処理ステーション 3では，その中心部に主搬送装置 13が設けられており，この主搬送装置 13の周辺には，各種処理装置が多段に配置されて処理装置群が構成されている。塗布現像処理システム 1においては， 4つの処理装置群 Gl, G2, G3, G4が配置されており，第 1及び第 2の処理装置群 Gl, G2は，塗布現像処理システム 1の正面側に配置され，第 3の処理装置群 G3は，カセットステーション 2に隣接して配置され，第 4の処理装置群 G4は，インターフェイス部 4に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第 5の処理装置群 G5を背面側に別途配置可能となつている。主搬送装置 13は，これらの処理装置群 G1〜G5内に配置されている後述する各種処理装置に対してウェハ Wを搬送できる。

[0040] 第 1の処理装置群 G1では，例えば図 2に示すように，ウェハ Wにレジスト液を塗布するレジスド塗布装置 17と，露光後のウェハ Wを現像処理する現像処理装置 18とが下力順に 2段に配置されている。第 2の処理装置群 G2も同様に，レジスト塗布装置 19と，現像処理装置 20とが下力も順に 2段に積み重ねられている。

[0041] 第 3の処理装置群 G3では，例えば図 3に示すように，ウェハ Wを冷却処理するクーリング装置 30,レジスト液とウェハ Wとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置 31 ,ウェハ Wを待機させるエクステンション装置 32,レジスト液中の溶剤を乾燥させるプリベ一キング装置 33, 34及び現像処理後の加熱処理を施すポストべ一キング装置 3 5, 36等が下力も順に例えば 7段に重ねられている。

[0042] 第 4の処理装置群 G4では，例えばクーリング装置 40,載置したウェハ Wを自然冷却させるエクステンション 'クーリング装置 41,エクステンション装置 42,クーリング装置 43,露光後のウェハ Wを加熱するポストェクスポージャーべ一キング装置（以下「P EB装置」とする。 ) 44, 45,ポストべ一キング装置 46, 47等が下力も順に例えば 8段に積み重ねられている。

[0043] 図 1に示すようにインターフェイス部 4の中央部には，ウェハ搬送体 50が設けられている。ウェハ搬送体 50は X方向， Z方向の移動と Θ方向（Z軸を中心とする回転方向）の回転が自在にできるように構成されており，第 4の処理装置群 G4に属するエタステンシヨン'クーリング装置 41,エクステンション装置 42,周辺露光装置 51及び図示しな、露光装置に対してアクセスして，ウェハ Wを搬送できる。

[0044] 次に上述した PEB装置 44の構成について説明する。図 4に示すように， PEB装置 44は，上側に位置して上下動自在な蓋体 60と，下側に位置して蓋体 60と一体となつて処理室 Sを形成する熱板収容部 61とを有している。

[0045] 蓋体 60は，中心部に向力つて次第に高くなる略円錐状の形態を有し，頂上部には ,排気部 60aが設けられている。処理室 S内の雰囲気は，排気部 60aから均一に排気される。

[0046] 熱板収容部 61の中央には，ウェハ Wを載置して加熱する熱処理板としての熱板 63 が設けられている。熱板 63は，厚みのある略円盤形状を有している。熱板 63の表面には，ウェハ Wが載置された際にウェハ Wを支持する支持ピン 64が複数箇所に設けられている。 [0047] 熱板 63ίま，図 5【こ示すよう【こ複数， ί列免 ί 5つの領域 63a, 63b, 63c, 63d, 63e に区画されている。熱板 63は，例えば平面から見て中心部に位置して円形の領域 6 3aと，その周囲を円弧状に 4等分した領域 63b〜63eに区画されている。

[0048] 熱板 63の各領域 63a〜63eには，給電により発熱するヒータ 65が個別に内蔵され ,各領域 63a〜63e毎に加熱できる。各領域 63a〜63eには，温度センサ 66がそれぞれ設けられている。温度センサ 66の測定結果は，ヒータ制御装置 67に出力できる。ヒータ制御装置 67は，温度センサ 66の測定結果に基づいて，各領域 63a〜63eの温度が所定の設定温度になるように，ヒータ 65への給電量を調整できる。なお，各領域 63a〜63eには，温度センサ 66が複数設けられて!/、てもよ!/、。

[0049] 図 4に示すように熱板 63の下方には，ウェハ Wを搬入出する際にウェハ Wを支持し ,昇降させるための昇降ピン 70が設けられている。昇降ピン 70は，昇降駆動機構 71 により上下に移動自在に構成されている。熱板 63の中央部付近には，熱板 63を鉛直方向に貫通する貫通孔 72が形成されており，昇降ピン 70が貫通孔 72を貫通し，熱板 63上に突出できるようになつている。

[0050] 熱板収容部 61は，熱板 63の外周部を収容して支持する環状の支持部材 80と，その支持部材 80を下力も支持する支持台 81を有している。支持部材 80には，熱板 63 の熱を外部に逃がさないように断熱材が使用されている。また，支持台 81は，上面が開口した略筒状に形成されてヽる。

[0051] 熱板収容部 61は，支持部材 80とその支持台 81とを囲む略筒状のサポートリング 8 2を有している。サポートリング 82の上面には，処理室 S内に向けて例えば不活性ガスを噴出する吹き出し口 82aが形成されており，吹き出し口 82aからの不活性ガスの噴出により，処理室 S内をパージすることができる。また，サポートリング 82の外方には，熱板収容部 61の外周となる円筒状のケース 83が設けられている。

[0052] 以上のように構成された PEB装置 44の加熱処理では，先ず，蓋体 60が上昇し処理室 Sが開放された状態で，ウェハ Wが熱板 63の上方まで搬送され，予め上昇して待機していた昇降ピン 70に受け渡される。続いて，蓋体 60が下降し，蓋体 60が熱板収容部 61と一体となって処理室 Sが閉鎖された後，昇降ピン 70が下降し，ウェハ W が所定の温度に制御された熱板 63上に載置される。このとき，ウェハ Wの加熱が開始される。そして，所定の熱処理時間，例えば 60秒〜 90秒程度経過後，ウェハ Wが昇降ピン 70により熱板 63上力も上昇され，ウェハ Wの加熱が終了する。この後，蓋体 60が上昇し，処理室 Sが開放された後，ウエノ、 Wが PEB装置 44から搬出されて加熱処理が終了する。

[0053] 次に，以上のように構成された PEB装置 44の熱板 63の温度設定を行う温度設定装置 90について説明する。

[0054] 図 6に示すように，実際の熱処理時にウェハ Wが熱板 63上に載置されて力所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間 Hには，ウェハ Wが熱板 63上に載置された直後に，ウェハ温度が目標温度 Tに向力つて上昇する温度変動期間 Hと，そ

0 1 の温度変動期間 H後にウェハ温度が目標温度 Tで安定する温度定常期間 Hがあ

1 0 2 る。また，熱処理期間 Hには，ウェハ温度が例えばウェハ Wの表面膜の反応温度 T を超えてウェハ Wの表面膜に化学的な反応が起こる，反応期間 Hが存在する。本実

3

施の形態における温度設定装置 90は，熱板 63の各領域 63a〜63eの温度を個別に設定できる。また，温度設定装置 90は，各領域 63a〜63eにおける，例えば温度変動期間 Hの温度，温度定常期間 Hの温度，反応期間 Hの積算温度，又は熱処

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理時間 Hにおける温度とウェハ表面のレジスト膜の反応係数との乗算しそれらを積算した積算反応温度のうちの一つ以上のいずれかを選択して温度設定できる。なお，反応期間 Hの積算温度は，例えば図 6に示す斜線部の面積で表すことができ，ゥェ

3

ハ表面の反応時にウェハ Wに供給されるエネルギ量を示す。また，熱処理時間 Hにおける積算反応温度は，図 7に示す式（1)で表すことができる。式（1)における Tは温度， sは時間， Lは反応係数を示す。

[0055] 温度設定装置 90は，図 4に示すように例えば温度測定装置 100と，制御部 101を備えている。制御部 101は，温度測定装置 100とヒータ制御装置 67に対して通信可能である。

[0056] 温度測定装置 100は，例えば図 8に示すように熱板 63上に載置してウェハ温度を測定する温度測定用ウェハ 110と，ケーブル 111及び測定器 112により構成されている。温度測定用ウェハ 110は，処理ウェハ Wと同じ形状，同じ材質で形成されている。温度測定用ウェハ 110には，例えば図 9に示すように複数の温度センサ 113が満遍なく配置されている。これにより，熱板 63の各領域 63a〜63eに対応する各ウェハ領域 110a〜110eの温度を測定できる。温度測定用ウェハ 110と測定器 112は，ケ一ブル 111によって接続されており，温度測定用ウェハ 110で検出された温度は，ケ一ブル 111を通じて測定器 112に出力され，測定器 112において各ウェハ領域 110 a〜110eの温度を測定できる。測定器 112で測定された温度は，有線又は無線により制御部 101に出力できる。なお，温度測定装置 100は，温度測定用ウェハ 110により検出された温度が無線によって測定器 112に出力されるものであってもよい。

[0057] 制御部 101は，例えば CPUやメモリなどを備えた汎用コンピュータの機能を有している。以下で説明される制御部 101の機能は，例えばコンピュータ読み取り可能な記録媒体からインストールされたプログラムにより実行される。制御部 101は，例えば図 10に示すように演算部 120と，使用者が設定内容となる温度変動期間 Hの温度，温度定常期間 Hの温度，反応期間 Hの積算温度，又は熱処理時間 Hにおける積算

2 3

反応温度のうちの一つ以上のいずれかを選択し入力するための入力部 121と，測定器 112から入力された温度データを格納するデータ格納部 122と，熱板 63の温度調整のため温度設定パラメータの補正値を算出する補正値算出データとしての補正値算出モデル Mを格納するモデル格納部 123と，各種プログラムを格納するプログラム格納部 124を備えている。

[0058] プログラム格納部 124には，例えば測定器 112から，所定の温度データを取得し，データ格納部 122に格納する温度データ取得プログラム P 1と，データ格納部 122に格納された温度データに基づいてウェハの面内温度の均一性の適否を判定する判定プログラム P2と，前記判定プログラム P2による判定が否定的な判定の場合に補正値算出モデル Mを用いて温度設定パラメータの補正値を算出する補正値算出プログラム P3と，前記補正値に基づいてヒータ制御装置 67における温度設定パラメータを変更する温度設定パラメータ変更プログラム P4と，温度設定パラメータを変更してもウェハ面内温度の均一性が改善されない場合に補正値算出モデル Mを修正する補正値算出モデル修正プログラム P5などが格納されている。

[0059] 補正値算出モデル Mは，例えば図 11に示すように温度変動期間 Hの温度を調整するための温度設定パラメータ a,温度定常期間 Hの温度を調整するための温度設定パラメータ b及び反応期間 Hの積算温度を調整するための温度設定パラメータ c,

3

熱処理期間 Hの積算反応温度を調整するための温度設定パラメータ dの各変動量と ,ウェハ温度の変動量との相関を示す行列力もなるものである。例えば温度変動期間 Hの温度の温度設定パラメータ aは，熱板 63への給電量を変えてウェハ Wの温度変動速度に影響を与えるものであり，温度定常期間 Hの温度の温度設定パラメータ

2

b,反応期間 Hの積算温度の温度設定パラメータ c及び熱処理期間 Hの積算反応温

3

度の温度設定パラメータ dは，例えば目標温度 Tに影響を与えるものである。なお，

0

上記温度設定パラメータ a〜dの各変動量とウェハ温度の変動量との相関は，さらに熱板 63の各領域毎に求められた相関であってもよい。

[0060] 次に，以上のように構成された温度設定装置 90を用いた， PEB装置 44における熱板 63の温度設定プロセスについて説明する。図 12は，力かる温度設定プロセスを示すフロー図である。

[0061] 先ず，使用者により，例えば温度変動期間 Hの温度，温度定常時期 Hの温度，反

1 2 応期間 Hの積算温度，又は熱処理期間 Hの積算反応温度の中から，ウェハ面内で

3

均一に調整される調整対象が選択され，制御部 101の入力部 120に入力される（図 12の工程 Sl)。以下，温度変動期間 Hの温度及び温度定常期間 Hの温度が選択

1 2

された場合を例にとって説明する。使用者により調整対象が選択されると，温度測定用ウェハ 110が熱板 63上に載置され，載置直後から熱処理時間と同じ時間が経過するまでの熱処理期間 Hの温度測定用ウェハ 110の温度が測定される（図 12の工程 S2)。温度測定用ウェハ 110の温度が測定されると，例えば温度データ取得プロダラム P1により，温度変動期間 H及び温度定常期間 Hの温度データが，例えば各ゥ

1 2

ハ領域 110a〜110e毎に制御部 101に入力され，データ格納部 122に格納される（図 12の工程 S3)。次に，判定プログラム P2により，温度変動期間 H及び温度定常期間 Hの温度のウェハ領域 110a〜110e間における均一性の適否が判定される（

2

図 12の工程 S4)。この判定は，例えばウェハ領域間の最大温度差と，予め設定されている閾値とが比較され，最大温度差が閾値を超えている場合には，不均一と判定され，閾値を超えない場合に均一と判定される。

[0062] ウェハ領域 110a〜110eの温度が均一と判定された場合には，温度設定プロセスは終了する。不均一と判定された場合には，補正値算出プログラム P3により，補正値算出モデル Mを用いて，温度変動期間 H及び温度定常期間 Hの温度の温度設定

1 2

ノラメータ a, bの補正値が算出される（図 12の工程 S5)。補正値が算出されると，温度設定パラメータ変更プログラム P4により，補正値が例えばヒータ制御装置 67に出力され，既存の温度設定パラメータ a, bの値が変更される（図 12の工程 S6)。こうして ,ウェハ Wの熱処理期間 Hにおける領域 63a〜63eの温度設定が調整され，例えば図 13に示すようにウェハ面内の領域内でばらつきのあった温度変動期間 Hの温度と温度定常期間 Hの温度が均一になる。

2

[0063] 温度設定パラメータが変更された後，再度，温度測定用ウェハ 110による温度測定が行われ，温度変動期間 H及び温度定常期間 Hの温度のウェハ領域 110a〜110

1 2

e間における均一性の適否が判定され，温度がウェハ面内で均一になっている力否かが確認される。温度がウェハ面内で均一になっている場合には，温度設定プロセスが終了する。温度が均一になっていない場合には，再び温度設定パラメータの補正値が算出され，温度設定パラメータが変更される。これが，所定回数以上繰り返され，それでも温度がウェハ面内で均一にならない場合には，例えばモデル修正プログラム P5により補正値算出モデル Mのデータ内容が修正される (図 12の工程 S 7)。

[0064] 以上の実施の形態によれば，実際の熱処理期間 H内のウェハ面内の温度が厳密に揃えられるので，加熱処理をウェハ面内で均一に行うことができる。また，温度設定の調整内容として，熱処理期間 H内の温度変動期間 Hの温度，温度定常時期 Hの

1 2 温度，反応期間 Hの積算温度，又は熱処理期間 Hの積算反応温度が選択できるの

3

で，必要に応じて，処理結果に影響を与える温度の設定を調整できる。なお，以上の実施の形態では，熱処理期間 H内の温度変動期間 Hの温度と温度定常時期 Hの

1 2 温度の設定を調整していたが，反応期間 Hの積算温度及び熱処理期間 Hの積算反

3

応温度を含めた総ての温度の設定を調整してもよいし，その中のいずれかを調整してもよい。

[0065] 以上の実施の形態では，温度測定用ウェハ 110を用いて，加熱処理時のウェハ面内の温度を測定していたが， PEB装置 44内において熱板 63上のウェハ Wの周辺温度を測定し，その周辺温度から加熱処理時のウェハ面内の温度を推定するようにしてもよい。例えばウェハ Wの周辺温度として熱板 63の温度を測定してもよい。かかる場合，例えば制御部 101のプログラム格納部 124には，熱板 63自体の温度から，その熱板 63上に載置されたウェハ Wの温度を推定する温度推定プログラムが記憶されている。温度推定プログラムは，例えば予め求められている熱板 63の温度とウェハ W の温度との相関データによりウェハ Wの温度を推定できる。

[0066] そして，熱板 63の温度設定時には，熱板 63の各温度センサ 66により測定された各領域 63a〜63eの温度が，温度データ取得プログラム P1により，ヒータ制御装置 67 力も制御部 101に入力され，データ格納部 122に格納される。その後，温度推定プログラムにより，ウェハ面内における各領域の温度が推定される。その後，上述した実施の形態と同様に，ウェハ面内の温度の均一性の適否が判定され，判定が否定的な場合には，所定の温度設定パラメータの補正値が算出され，温度設定パラメータが変更される。力かる例によれば，温度測定用ウェハ 110を用いなくても， PEB装置 44 の既存の温度センサ 66を用いて，熱板 63の温度設定を行うことができる。

[0067] なお，ウェハ Wの周辺温度として，熱板 63上に載置されたウェハ Wの周辺の雰囲気温度を用いてもよい。かかる場合，例えば図 14に示すように処理室 S内のウエノ、 W 上方に複数の温度センサ 130を配置して，ウェハ Wの周辺の雰囲気の温度を測定し , 当該雰囲気温度力もウェハ Wの温度を推定するようにしてもよい。また，ウエノ、 Wの周辺温度として，熱板 63上に載置されたウェハ Wの周辺部材の温度を用いてもよい。かかる場合，例えば図 15に示すように熱板 63のウェハ Wの上方に位置する蓋体 6 0に，複数の温度センサ 135を配置して，ウェハ Wに近い蓋体 60の温度を測定し，当該蓋体 60の温度からウェハ Wの温度を推定するようにしてもよい。なお，ウェハ Wの周辺部材として，蓋体 60に代えて例えば熱板収容部 61の支持部材 80や支持台 81 などを用いてもよい。

[0068] 上記実施の形態では，温度測定用ウェハ 110で測定された温度により，加熱処理時のウェハ面内の温度の均一性の適否を判定していたが，ウェハ Wの処理結果に基づいて，ウェハ面内の温度の均一性の適否を判定してもよい。例えば，ウェハ Wの処理結果として，フォトリソグラフィー工程によりウェハ W上に形成されるレジストパターンの線幅を用いてもよい。かかる場合，例えば図 16に示すように塗布現像処理システム 1のカセットステーション 2の背面側に，ウェハ W上の線幅を測定する線幅測定装置 140が搭載されている。なお，この線幅測定装置 140は，塗布現像処理システム 1 の外部に設けられて、てもよ、。

[0069] 制御部 101の例えばプログラム格納部 124には，例えば図 17に示すように線幅測定装置 140からウェハ面内の分割された各領域の線幅データを取得し，データ格納部 122に格納する線幅データ取得プログラム Q 1と，データ格納部 122の線幅データを加熱処理時のウェハ Wの温度に換算する換算プログラム Q2と，換算された温度データに基づいてウェハの面内温度の均一性の適否を判定する判定プログラム Q3と，前記判定プログラム Q3による判定が否定的な判定の場合に補正値算出モデル Mを用いて，熱板 63の温度設定パラメータの補正値を算出する補正値算出プログラム Q 4と，前記補正値に基づいてヒータ制御装置 67における温度設定パラメータを変更する温度設定パラメータ変更プログラム Q5と，温度設定パラメータを変更してもゥェハ面温度の均一性が改善されない場合に補正値算出モデル Mを修正する補正値算出モデル修正プログラム Q6などが格納されている。なお，換算プログラム Q1による換算は，予め求められていたフォトリソグラフィー工程終了後のウエノ、 W上の線幅と加熱処理時のウェハ温度との相関データを用いて行われる。

[0070] そして，熱板 63の温度設定時には，塗布現像処理システム 1においてフォトリソダラフィー工程が終了したウェハ Wが線幅測定装置 140に搬送され，ウェハ W上に形成されているパターンの線幅が測定される。この測定結果は，例えば線幅データ取得プログラム Q1により制御部 101に入力される。続いて，換算プログラム Q2により，線幅結果が加熱処理時のウェハ Wの温度に換算される。以下，上記実施の形態と同様に，判定プログラム Q3によりウェハ面内の温度の均一性の適否が判定され，否定的な判定の場合には，補正値算出プログラム Q4により補正値算出モデル Mを用いて，熱板 63の温度設定パラメータの補正値が算出され，温度設定パラメータ変更プログラム Q5により所定の温度設定パラメータが変更される。力かる例によれば，ウェハ W 上に形成された線幅に基づいて，熱処理時のウェハ面内の温度の均一性が評価されるので，最終的にウェハ面内の線幅を均一にできる。

[0071] なお，上記例において，測定された線幅から，加熱処理時のウェハ Wの温度のうちの，上記温度定常時期 Hの温度と反応期間 Hの積算温度を推定できる。したがつ

2 3

て，上記例において，少なくとも温度定常時期 Hの温度，反応期間 Hの積算温度，

2 3

又は熱処理期間 Hの積算反応温度のいずれかを選択可能にし，選択された温度のウェハ W面内の均一性の適否を判定し，不均一の場合には，選択された温度に対応する温度設定パラメータを変更するようにしてもょ、。

[0072] 上記例では，ウェハ Wの処理結果としてウェハ W上に形成されたパターンの線幅を用いていたが，その他の処理結果，例えばウェハ W上に形成される膜の膜厚を用いてもよい。

[0073] ところで，熱板の温度測定に，無線送信可能な温度測定用ウェハ 110を用いた場合，温度測定用ウェハ 100は，通常の処理ウェハ Wと同様にカセットステーション 2から搬入され，ウェハ搬送体 7や主搬送装置 13を介して，処理ステーション 3の所定の加熱理装置に搬送される。この際，例えば処理ステーション 3内の各加熱処理装置毎に設置位置や設置方向が異なるので，各加熱処理装置毎に，熱板上における温度測定用ウェハ 110の載置方向，つまり温度測定用ウェハ 110の各ウェハ領域 11 Oa 〜110eと熱板の各領域との対応関係が異なってくる。そこで，予め，カセットステーシヨン 2に搬入される時の温度測定用ウェハ 110のノッチ位置と各加熱処理装置の熱板上に載置された時の温度測定用ウェハ 100のノッチ位置との関係を求め，このノッチ位置情報を，例えば温度測定装置 100の制御部 101に記憶させておく。そして，熱板の温度設定が行われる際には，例えば補正算出モデル Mが，前記ノッチ位置情報を考慮して，熱板の各領域についての温度設定パラメータの補正値を算出する。こうすることにより，無線送信可能な温度測定用ウェハ 110を使用した場合にも，温度測定に基づいた，熱板の各領域の温度設定の補正を適正に行うことができる。なお，上記例では，ノッチ位置情報が予め求められていたが，温度測定用ウェハ 110 力 Sカセットステーション 2に搬入された際にセンサによりノッチ位置を検出し，その検出情報に基づいて搬送先の加熱処理装置におけるノッチ位置を自動的に算出し，その情報をノッチ位置情報として記憶するようにしてもょ、。

[0074] 以上，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば本実施の形態において，温度設定された熱板 63は， 5つの領域に分割されていたが，その数は任意に選択できる。また，本実施の形態では， PEB装置 44の熱板 63を温度設定する例であつたが，熱板を備えたプリベ一キング装置やポストべ一キング装置などの他の加熱処理装置や，ウェハ Wを載置して冷却する冷却板を備えた冷却処理装置にも本発明は適用できる。さらに，本発明は，ウェハ以外の例えば FPD (フラットパネルディスプレイ），フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板の熱処理装置にも適用できる。

産業上の利用可能性

本発明によれば，基板が均一に熱処理されるように熱処理板の温度設定をする際に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，

熱処理板は複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，基板と同形の温度測定用基板を熱処理板上に載置して，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を模擬的に測定する第 1の工程と，

前記温度測定の結果に基づ!/、て，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されて力所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する第 2の工程と，

を有する。

[2] 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，

熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，熱処理板に載置された基板の周辺の温度を測定して，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を推定する第 1の工程と，

前記温度推定の結果に基づ!/、て，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されて力所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する第 2の工程と，

を有する。

[3] 請求項 2に記載の熱処理板の温度設定方法にお、て，

前記基板の周辺の温度は，前記熱処理板の各領域の温度である。

[4] 請求項 2に記載の熱処理板の温度設定方法にお、て，

前記基板の周辺の温度は，前記熱処理板上の基板周辺の雰囲気温度である。

[5] 請求項 2に記載の熱処理板の温度設定方法にお、て，

前記基板の周辺の温度は，前記熱処理板上の基板周辺の部材温度である。

[6] 請求項 2に記載の熱処理板の温度設定方法にお、て，

前記熱処理期間における，初期の温度変動期間の温度，当該温度変動期間の後の温度定常期間の温度，所定期間の積算温度又は，前記熱処理期間における基板上の膜の反応係数と基板温度とを乗算しそれを積算した積算反応温度，のうちの 1つ以上のいずれかが基板面内で均一に保たれるように，前記熱処理板の各領域の温度を設定する。

[7] 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，

熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，基板の処理結果を，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度に換算する第

1の工程と，

前記温度換算の結果に基づ!/、て，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されて力所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する第 2の工程と，

を有する。

[8] 請求項 7に記載の熱処理板の温度設定方法にお、て，

前記基板の処理結果は，前記熱処理を含むフォトリソグラフィ技術によって基板上に形成されるパターンの線幅である。

[9] 請求項 7に記載の熱処理板の温度設定方法にお、て，

前記熱処理期間における，温度定常期間の温度，所定期間の積算温度又は，前記熱処理期間における基板上の膜の反応係数と基板温度とを乗算しそれを積算した積算反応温度，のうちの一つ以上のいずれかが基板面内で均一に保たれるように，前記熱処理板の各領域の温度を設定する。

[10] 請求項 2に記載の熱処理板の温度設定方法にお、て，

前記第 1の工程により得られた基板の温度に関する温度データを取得する工程と，前記取得した温度データに基づ!/、て基板面内の温度の均一性の適否を判定するェ程と，

否定的な判定の場合に，前記温度データと予め設定されている補正値算出データによって，前記熱処理板の温度設定パラメータの補正値を算出する工程と，前記補正値に基づいて前記温度設定パラメータを変更する工程と，

を有する。

[11] 請求項 10に記載の熱処理板の温度設定方法において，

前記補正値に基づいて熱処理板の各領域の温度設定を調整しても基板面内の温度の均一性が改善されない場合に，前記補正値算出データを修正する。

[12] 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，

熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，熱処理板上に載置して，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を模擬的に測定する，基板と同形の温度測定用基板と，

前記温度測定用基板による温度測定の結果に基づいて，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する制御部と，

を備える。

[13] 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，

熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，熱処理板に載置された基板の周辺の温度を測定する温度センサと，

前記温度センサによる温度測定の結果から，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を推定し，当該温度推定の結果に基づいて，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する制御部と，

を備える。

[14] 請求項 13に記載の熱処理板の温度設定装置において，

前記温度センサは，前記熱処理板の各領域の温度を測定するものである。

[15] 請求項 13に記載の熱処理板の温度設定装置において，

前記温度センサは，前記熱処理板上の基板周辺の雰囲気温度を測定するものである。

[16] 請求項 13に記載の熱処理板の温度設定装置において，

前記温度センサは，前記熱処理板上の基板周辺の部材の温度を測定するものである。

[17] 請求項 13に記載の熱処理板の温度設定装置において，

前記制御部は，前記熱処理期間における，初期の温度変動期間の温度，当該温度変動期間の後の温度定常期間の温度，所定期間の積算温度又は，前記熱処理期間における基板上の膜の反応係数と基板温度とを乗算しそれを積算した積算反応温度，のうちの 1つ以上のいずれかが基板面内で均一に保たれるように，前記熱処理板の各領域の温度を設定する。

[18] 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，

熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，基板の処理結果を，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度に換算し，前記温度換算の結果に基づ!、て，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する制御部を備える。

[19] 請求項 18に記載の熱処理板の温度設定装置において，

前記基板の処理結果は，前記熱処理を含むフォトリソグラフィ技術により基板上に形成されるパターンの線幅である。

[20] 請求項 18に記載の熱処理板の温度設定装置において，

前記制御部は，前記熱処理期間における，温度定常期間の温度，所定期間の積算温度又は，前記熱処理期間における基板上の膜の反応係数と基板温度とを乗算しそれを積算した積算反応温度，のうちの一つ以上のいずれかが基板面内で均一に保たれるように，前記熱処理板の各領域の温度を設定する。

[21] 請求項 18に記載の熱処理板の温度設定装置において，

前記制御部は，

熱処理期間内の基板の温度に関する温度データを取得する機能と，

前記取得した温度データに基づいて基板面内の温度の均一性の適否を判定する機能と，

否定的な判定の場合に，前記温度データと予め設定されている補正値算出データにより，前記熱処理板の温度設定パラメータの補正値を算出する機能と，前記補正値に基づ!、て前記温度設定パラメータを変更する機能と，を有する。

[22] 請求項 21に記載の熱処理板の温度設定装置にお、て，

前記制御部は，前記補正値に基づ!、て熱処理板の各領域の温度設定を調整しても基板面内の温度の均一性が改善されない場合に前記補正値算出データを修正する機能をさらに有する。

[23] 熱処理板の温度設定装置における制御部の機能を，コンピュータに実現させるためのプログラムであって，

前記熱処理装置は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，さらに前記熱処理装置は，熱処理板に載置された基板の周辺の温度を測定する温度センサと，前記温度センサによる温度測定の結果から，熱処理時に熱処理板上に載置される基板の温度を推定し，当該温度推定の結果に基づいて，実際の熱処理時に基板が熱処理板に載置されてから所定の熱処理時間が経過するまでの熱処理期間に，基板面内の温度が均一に保たれるように，熱処理板の各領域の温度を設定する制御部とを有している。

[24] 熱処理板の温度設定装置における制御部の機能を，コンピュータに実現させるためのプログラム記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって，