JP2008141071A - Apparatus for heat-treating substrate - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体ウエハ、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の基板を熱プレート上に支持して熱処理する基板の熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus for a substrate for heat-treating a substrate such as a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, or an optical disk substrate on a heat plate.
半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィ技術を利用して半導体ウエハやガラス基板などの基板に対しレジスト塗布、露光、現像、エッチングなどの一連の処理を施すことにより製品が製造されている。これらの一連の処理のうち、例えばレジスト塗布処理および現像処理ならびにそれらに付随する熱処理をそれぞれ行う複数の処理ユニットと、それらの各処理ユニット間で基板の搬送を行う複数の搬送ロボットとを備えた基板処理装置（一般に「コータ＆デベロッパ」と呼ばれている）が広く用いられている。そして、そのような基板処理装置に露光装置を併設して、レジスト塗布から露光、現像までの一連の処理が行われている。 In the manufacturing process of semiconductor devices and liquid crystal displays, products are manufactured by applying a series of processes such as resist coating, exposure, development, and etching to substrates such as semiconductor wafers and glass substrates using photolithography technology. ing. Among these series of processes, for example, a plurality of processing units that respectively perform resist coating processing and development processing and heat treatment associated therewith, and a plurality of transfer robots that transfer substrates between these processing units are provided. Substrate processing apparatuses (generally called “coaters and developers”) are widely used. An exposure apparatus is also provided in such a substrate processing apparatus, and a series of processes from resist coating to exposure and development are performed.
上記した半導体デバイスや液晶ディスプレイなどを製造する場合において、基板を熱処理するときは、熱プレート（ホットプレート）の上面に基板を直接にもしくは近接して載置し、熱プレートに内設されたヒータによって基板を加熱するようにする。このような基板の熱処理工程において、例えば、フォトレジストの塗布前における基板の温度分布や、塗布処理後に行われる熱処理中における基板の温度分布は、基板表面に形成されるレジストの膜厚に影響を及ぼす。また、露光による光化学反応によって生じた生成物をレジスト膜内部に均一に拡散させる目的で露光後に行われる基板の熱処理（露光後ベーク（ＰＥＢ）処理）中における基板の温度分布や、現像処理後に行われる基板の熱処理中における基板の温度分布は、レジスト膜に形成されるパターン線幅に影響を及ぼす。その他、各種時点における基板の温度や温度分布は、熱処理後の酸化膜厚や膜質等、各種の処理品質に影響を及ぼすことが知られている。 When manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display as described above, when heat-treating the substrate, the substrate is placed directly or close to the upper surface of the heat plate (hot plate), and a heater provided in the heat plate To heat the substrate. In such a substrate heat treatment process, for example, the temperature distribution of the substrate before the application of the photoresist and the temperature distribution of the substrate during the heat treatment performed after the coating treatment affect the film thickness of the resist formed on the substrate surface. Effect. Further, the temperature distribution of the substrate during the heat treatment (post-exposure bake (PEB) treatment) of the substrate performed after the exposure for the purpose of uniformly diffusing the product generated by the photochemical reaction by the exposure inside the resist film, or after the development processing. The temperature distribution of the substrate during the heat treatment of the substrate affects the width of the pattern line formed in the resist film. In addition, it is known that the temperature and temperature distribution of the substrate at various points in time affect various processing qualities such as the oxide film thickness and film quality after heat treatment.
上記したように熱プレートの上面に基板を載置して熱処理する場合において、基板下面と熱処理プレート上面との間には隙間が存在し、その隙間量が基板ごとに、また基板面内の位置により、さらには熱処理ユニット間で僅かずつ相違する。このため、ヒータを制御して熱プレートの温度を一定にかつ面内で均一に調節しても、熱プレートによって基板に与えられる熱量が基板により、また基板面内の位置により、さらには熱処理ユニット間で差を生じる。したがって、基板を一定温度にかつ均一に加熱するためには、実際に処理している基板の温度や温度分布を計測し、その計測値に基づいてヒータを制御する必要がある。 When the substrate is placed on the upper surface of the heat plate and heat-treated as described above, a gap exists between the lower surface of the substrate and the upper surface of the heat-treatment plate, and the amount of the gap is different for each substrate and in the substrate surface. Further, there is a slight difference between the heat treatment units. For this reason, even if the temperature of the heat plate is controlled to be constant and uniformly adjusted in the surface by controlling the heater, the amount of heat given to the substrate by the heat plate depends on the substrate, the position in the substrate surface, and further the heat treatment unit. Make a difference between. Therefore, in order to uniformly heat the substrate to a constant temperature, it is necessary to measure the temperature and temperature distribution of the substrate actually processed and to control the heater based on the measured value.
基板の温度を測定する方法としては、従来から、基板に熱電対もしくは測温抵抗体の検出端を直接に取着して基板の温度を測定したり、放射温度計を使用して基板に非接触で基板の温度を測定したりする方法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。そして、基板の温度分布を見る場合には、複数の熱電対もしくは測温抵抗体を基板に取着して、基板上の複数個所の温度をそれぞれ個別に測定するようにしていた。
熱電対による基板の温度の測定では、熱電対に電流を流してそのときの電圧値を計測し、この電圧値を温度に換算する。また、測温抵抗体による基板温度の測定では、測温抵抗体に電流を流してそのときの電流値を計測し、この電流値を温度に換算する。したがって、熱電対のセンサ部と計測部とを導線で接続して温度測定を行うこととなるため、熱処理中の基板の温度を直接に測定することは不可能である。また、近年では、導線が不要な熱電対もあるが、そのような熱電対を使用する場合でも、熱処理中の基板の温度を直接に測定することは困難である。 In the measurement of the temperature of the substrate by a thermocouple, a current is passed through the thermocouple, the voltage value at that time is measured, and this voltage value is converted into temperature. In the measurement of the substrate temperature by the resistance temperature detector, a current is passed through the resistance temperature detector, the current value at that time is measured, and the current value is converted into temperature. Therefore, since the temperature measurement is performed by connecting the sensor unit and the measurement unit of the thermocouple with a conductive wire, it is impossible to directly measure the temperature of the substrate during the heat treatment. In recent years, there are thermocouples that do not require conductive wires, but even when such thermocouples are used, it is difficult to directly measure the temperature of the substrate during heat treatment.
一方、放射温度計を使用すれば、熱処理中の基板の温度を測定することが可能である。しかしながら、放射温度計には空間分解能が無いので、単一の放射温度計では基板の温度分布を見ることができない。このため、放射温度計を使用して基板の温度分布を見ようとすると、複数の放射温度計を設置する必要があるが、処理チャンバ内等に複数の放射温度計を設置することは、スペース的に難しい。このように、放射温度計を用いる方法では、基板の温度分布を見ることが困難である。 On the other hand, if a radiation thermometer is used, it is possible to measure the temperature of the substrate during the heat treatment. However, since the radiation thermometer has no spatial resolution, a single radiation thermometer cannot see the temperature distribution of the substrate. For this reason, when using a radiation thermometer to look at the temperature distribution of the substrate, it is necessary to install a plurality of radiation thermometers. It is difficult. Thus, in the method using a radiation thermometer, it is difficult to see the temperature distribution of the substrate.
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、熱処理中の基板の温度および温度分布を計測することができる基板の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 circumstances, and an object thereof is to provide a substrate heat treatment apparatus capable of measuring the temperature and temperature distribution of a substrate during heat treatment.
請求項１に係る発明は、上面に基板を直接にもしくは近接して載置する熱プレートと、この熱プレートに内設されたヒータとを備えた基板の熱処理装置において、前記熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布を計測するサーモグラフィと、このサーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布に基づいて、順次熱処理される各基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなるように前記ヒータをフィードバック制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a substrate heat treatment apparatus comprising a heat plate for placing a substrate directly or close to the upper surface and a heater provided in the heat plate, and is supported on the heat plate. The thermography for measuring the temperature and temperature distribution of the substrate that has been heat-treated and the substrate temperature and temperature distribution measured by the thermography so that the temperature and temperature distribution of each substrate that is sequentially heat treated are equal. And a control means for feedback-controlling the heater.
請求項２に係る発明は、上面に基板を直接にもしくは近接して載置する熱プレートと、この熱プレートに内設されたヒータとを備えた基板の熱処理装置において、前記熱プレートを平面視で複数の区画に分割して、その各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータをそれぞれ配設し、前記熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布を計測するサーモグラフィと、このサーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布、ならびに、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報に基づいて、基板の、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域における平均温度がそれぞれ等しくなるように、前記各分割ヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a substrate heat treatment apparatus comprising: a heat plate on which a substrate is placed directly or close to an upper surface; and a heater provided in the heat plate. A thermography for measuring the temperature and temperature distribution of a substrate that is supported on the heat plate and is heat-treated by dividing each of the plurality of compartments into a plurality of compartments, each of which is provided with an individually controllable heater. And the temperature and temperature distribution of the substrate measured by the thermography, and the information of the pre-stored position and planar size respectively corresponding to each section of the thermal plate, Control that feedback-controls each of the divided heaters so that the average temperature in each region corresponding to each section is equal. Characterized in that it further includes a stage.
請求項３に係る発明は、上面に基板を直接にもしくは近接して載置する熱プレートと、この熱プレートに内設されたヒータとを備えた基板の熱処理装置において、前記熱プレートを平面視で複数の区画に分割して、その各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータをそれぞれ配設し、前記熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布を計測するサーモグラフィと、このサーモグラフィによって計測された基板の温度および温度分布、ならびに、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報に基づいて、基板の、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域ごとに、積算温度がそれぞれ等しくなるように、前記各分割ヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。ここで、積算温度とは、ある基準温度に対する実際の温度の差分（超過分または不足分）を処理時間について積算した値である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate heat treatment apparatus comprising: a heat plate for placing a substrate directly or close to an upper surface thereof; and a heater provided in the heat plate. A thermography for measuring the temperature and temperature distribution of a substrate that is supported on the heat plate and is heat-treated by dividing each of the plurality of compartments into a plurality of compartments, each of which is provided with an individually controllable heater. And the temperature and temperature distribution of the substrate measured by the thermography, and the information of the pre-stored position and planar size respectively corresponding to each section of the thermal plate, Control that feedback-controls each of the divided heaters so that the integrated temperatures are equal for each area corresponding to each section. Characterized in that it further includes a stage. Here, the accumulated temperature is a value obtained by accumulating the actual temperature difference (excess or deficiency) with respect to a certain reference temperature with respect to the processing time.
請求項４に係る発明は、上面に基板を直接にもしくは近接して載置する複数の熱プレートと、この各熱プレートにそれぞれ内設された複数のヒータとを備えた基板の熱処理装置において、前記各熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布をそれぞれ計測する複数のサーモグラフィと、この各サーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布に基づいて、前記各熱プレート上に支持されて熱処理される各基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなるように、前記各熱プレートのヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 4 is a substrate heat treatment apparatus comprising: a plurality of heat plates for placing the substrate directly or close to the upper surface; and a plurality of heaters provided in each of the heat plates. A plurality of thermographs for measuring the temperature and temperature distribution of the substrate supported and heat-treated on each of the heat plates, and the temperature and temperature distribution of the substrate measured by each thermography, And a control means for feedback-controlling the heaters of the heat plates so that the temperatures and temperature distributions of the substrates to be heat-treated are equal to each other.
請求項５に係る発明は、上面に基板を直接にもしくは近接して載置する複数の熱プレートと、この各熱プレートにそれぞれ内設された複数のヒータとを備えた基板の熱処理装置において、前記各熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布をそれぞれ計測する複数のサーモグラフィと、この各サーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布から基板の平均温度をそれぞれ算出して、その各平均温度がそれぞれ等しくなるように、前記各熱プレートのヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a substrate heat treatment apparatus comprising: a plurality of heat plates for placing the substrate directly or close to the upper surface; and a plurality of heaters provided in each of the heat plates. A plurality of thermographs that respectively measure the temperature and temperature distribution of the substrate that is supported and heat-treated on each of the heat plates, and calculate the average temperature of the substrate from the temperature and temperature distribution of the substrate measured by each thermography, respectively. And a control means for feedback-controlling the heaters of the heat plates so that the average temperatures are equal to each other.
請求項６に係る発明は、上面に基板を直接にもしくは近接して載置する複数の熱プレートと、この各熱プレートにそれぞれ内設された複数のヒータとを備えた基板の熱処理装置において、前記各熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布をそれぞれ計測する複数のサーモグラフィと、前記各熱プレート上にそれぞれ支持されて熱処理されている各基板ごとに、積算温度がそれぞれ等しくなるように、前記各熱プレートのヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 6 is a substrate heat treatment apparatus comprising: a plurality of heat plates for placing the substrate directly or close to the upper surface; and a plurality of heaters provided in each of the heat plates. A plurality of thermographs for measuring the temperature and temperature distribution of the substrate that is supported on each heat plate and heat-treated, and the accumulated temperature for each substrate that is supported on each heat plate and heat-treated. Control means for feedback-controlling the heaters of the respective heat plates so as to be equal to each other is further provided.
請求項１に係る発明の基板の熱処理装置においては、熱処理中の基板の温度および温度分布がサーモグラフィにより、基板に非接触でかつ単一の計器で計測される。そして、制御手段により、サーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布に基づいてヒータがフィードバック制御され、順次熱処理される各基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなる。
したがって、この基板の熱処理装置を使用すると、順次熱処理される基板を一定温度にかつ面内で均一に加熱することができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
In the substrate heat treatment apparatus according to the first aspect of the invention, the temperature and temperature distribution of the substrate during the heat treatment are measured by thermography in a non-contact manner with a single instrument. Then, the control unit performs feedback control of the heater based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by thermography, and the temperature and temperature distribution of each substrate that is sequentially heat-treated becomes equal.
Therefore, when this substrate heat treatment apparatus is used, the substrate to be sequentially heat treated can be uniformly heated in a plane at a constant temperature, so that the resist film thickness uniformity formed on the substrate surface and the resist film can be formed. Various heat treatment qualities such as uniformity of the pattern line width can be improved.
請求項２に係る発明の基板の熱処理装置においては、熱処理中の基板の温度および温度分布がサーモグラフィにより、基板に非接触でかつ単一の計器で計測される。そして、制御手段により、サーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布と熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報とに基づいて、熱プレートの各区画ごとに配設された分割ヒータがそれぞれ個別にフィードバック制御され、基板の、熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域における平均温度がそれぞれ等しくなる。
したがって、この基板の熱処理装置を使用すると、熱処理される基板の全面を均一に加熱することができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
In the substrate heat treatment apparatus according to the second aspect, the temperature and temperature distribution of the substrate during the heat treatment are measured by thermography in a non-contact manner with a single instrument. Then, by the control means, based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by the thermography and the information on the pre-stored position and planar size corresponding to each section of the heat plate, for each section of the heat plate Each of the divided heaters is individually feedback-controlled so that the average temperature in each region of the substrate corresponding to each section of the heat plate becomes equal.
Therefore, when this substrate heat treatment apparatus is used, the entire surface of the substrate to be heat treated can be heated uniformly, so that the film thickness uniformity of the resist formed on the substrate surface and the pattern line width formed on the resist film can be reduced. Various heat treatment qualities such as uniformity can be improved.
請求項３に係る発明の基板の熱処理装置においては、熱処理中の基板の温度および温度分布がサーモグラフィにより、基板に非接触でかつ単一の計器で計測される。そして、制御手段により、サーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布と熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報とに基づいて、熱プレートの各区画ごとに配設された分割ヒータがそれぞれ個別にフィードバック制御され、基板の、熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域ごとに、積算温度がそれぞれ等しくなる。そして、基板の各領域ごとに積算温度がそれぞれ等しくなることにより、各分割ヒータから基板の各領域へ同一時間内に実際に与えられる総熱量がそれぞれ等しくなる。
したがって、この基板の熱処理装置を使用すると、熱処理される基板の全面を均一に加熱することができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
In the substrate heat treatment apparatus according to the third aspect of the present invention, the temperature and temperature distribution of the substrate during the heat treatment are measured by thermography in a non-contact manner with a single instrument. Then, by the control means, based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by the thermography and the information on the pre-stored position and planar size corresponding to each section of the heat plate, for each section of the heat plate Each of the divided heaters is individually feedback-controlled, and the integrated temperature becomes equal for each region of the substrate corresponding to each section of the heat plate. Since the integrated temperatures are equal for each region of the substrate, the total amount of heat actually applied from each divided heater to each region of the substrate within the same time is equal.
Therefore, when this substrate heat treatment apparatus is used, the entire surface of the substrate to be heat treated can be heated uniformly, so that the film thickness uniformity of the resist formed on the substrate surface and the pattern line width formed on the resist film can be reduced. Various heat treatment qualities such as uniformity can be improved.
請求項４に係る発明の基板の熱処理装置においては、熱プレートごとに、熱処理中の基板の温度および温度分布がサーモグラフィにより、基板に非接触でかつ単一の計器で計測される。そして、制御手段により、各サーモグラフィによってそれぞれ計測される基板の温度および温度分布に基づいて、各熱プレートに配設されたヒータがそれぞれフィードバック制御され、各基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなる。
したがって、この基板の熱処理装置を使用すると、熱プレート間での基板の温度差を無くすことができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
In the substrate heat treatment apparatus according to the fourth aspect of the present invention, for each heat plate, the temperature and temperature distribution of the substrate during the heat treatment are measured by thermography in a non-contact manner with a single instrument. Then, based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by each thermography, the control unit performs feedback control of the heaters disposed on the respective heat plates, so that the temperature and temperature distribution of each substrate become equal.
Therefore, if this substrate heat treatment apparatus is used, the temperature difference of the substrate between the heat plates can be eliminated, so that the film thickness uniformity of the resist formed on the substrate surface and the pattern line width formed on the resist film can be reduced. Various heat treatment qualities such as uniformity can be improved.
請求項５に係る発明の基板の熱処理装置においては、熱プレートごとに、熱処理中の基板の温度および温度分布がサーモグラフィにより、基板に非接触でかつ単一の計器で計測される。そして、制御手段により、各サーモグラフィによってそれぞれ計測される基板の温度および温度分布に基づいて、各熱プレートに配設されたヒータがそれぞれフィードバック制御され、各基板における平均温度がそれぞれ等しくなる。
したがって、この基板の熱処理装置を使用すると、熱プレート間での基板の温度差を無くすことができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
In the substrate heat treatment apparatus according to the fifth aspect of the present invention, for each heat plate, the temperature and temperature distribution of the substrate during the heat treatment are measured by thermography in a non-contact manner with a single instrument. Then, based on the substrate temperature and temperature distribution measured by each thermography, the control means feedback-controls the heaters disposed on each heat plate, and the average temperature on each substrate becomes equal.
Therefore, if this substrate heat treatment apparatus is used, the temperature difference of the substrate between the heat plates can be eliminated, so that the film thickness uniformity of the resist formed on the substrate surface and the pattern line width formed on the resist film can be reduced. Various heat treatment qualities such as uniformity can be improved.
請求項６に係る発明の基板の熱処理装置においては、熱プレートごとに、熱処理中の基板の温度および温度分布がサーモグラフィにより、基板に非接触でかつ単一の計器で計測される。そして、制御手段により、各サーモグラフィによってそれぞれ計測される基板の温度および温度分布に基づいて、各熱プレートに配設されたヒータがそれぞれフィードバック制御され、各基板ごとに積算温度がそれぞれ等しくなり、すなわち、各熱プレートのヒータから各基板へ同一時間内に実際に与えられる総熱量がそれぞれ等しくなる。
したがって、この基板の熱処理装置を使用すると、基板に対し実際に与えられる総熱量を熱プレート間で同一にすることができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
In the substrate heat treatment apparatus according to the sixth aspect of the present invention, for each heat plate, the temperature and temperature distribution of the substrate during the heat treatment are measured by thermography in a non-contact manner with a single instrument. Based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by each thermography, the control means performs feedback control of the heaters disposed on the respective heat plates, and the integrated temperature becomes equal for each substrate, that is, The total amount of heat actually applied from the heater of each heat plate to each substrate in the same time becomes equal.
Therefore, if this substrate heat treatment apparatus is used, the total amount of heat actually applied to the substrate can be made the same between the heat plates, so that the resist film thickness uniformity formed on the substrate surface and the resist film can be formed. Various heat treatment qualities such as uniformity of the pattern line width can be improved.
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１ないし図３は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板の熱処理装置の概略構成を示す模式図であり、図２は、その熱処理装置の熱プレートの平面図であり、図３は、その熱処理装置の制御系の概略構成を熱プレートの断面図と共に示す模式図である。この熱処理装置は、上面に基板Ｗを載置する熱プレート１０と、熱プレート１０の上面全体を開放および閉塞可能に覆うチャンバ１２とを備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show an example of an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a substrate heat treatment apparatus. FIG. 2 is a plan view of a heat plate of the heat treatment apparatus. FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the control system of the heat treatment apparatus together with a sectional view of the heat plate. This heat treatment apparatus includes a
熱プレート１０には、図示していないが、熱プレート１０を貫通して昇降する複数本、例えば３本の支持ピンが設けられており、それらの支持ピンの昇降動作により、基板Ｗの搬入および搬出に際して基板搬送ロボット（図示せず）と熱プレート１０との間での基板Ｗの受け渡しが行われる。そして、基板Ｗは、熱プレート１０の上面に直接に載置され、あるいは、熱プレート１０の上面に固設された複数の小突起（図示せず）に支持されて、熱プレート１０の上面と僅かな隙間を介し近接して載置される。
Although not shown, the
チャンバ１２は、パージボックス１４と外部ケーシング１６とから構成された二重壁構造となっている。パージボックス１４は、ガス導入空間１８を有し、ガス導入空間１８には、パージ用ガス、例えば窒素ガスの供給源に流路接続されたガス供給管２０が連通している。また、ガス導入空間１８は、パージボックス１４の底面に形成された複数の微細孔２２を介して熱プレート１０の上面側空間と連通している。そして、ガス供給源からガス供給管２０を通してガス導入空間１８内へ導入された窒素ガスが、ガス導入空間１８内から複数の微細孔２２を通って熱プレート１０上の基板Ｗの表面へ均一に吹き付けられるようになっている。また、外部ケーシング１６の内面とパージボックス１４の外面との間にガス排出路２４が形成されており、ガス排出路２４は、外部ケーシング１６の天井部でガス排出管２６に連通している。そして、ガス導入空間１８内から複数の微細孔２２を通って熱プレート１０上の基板Ｗの表面に向かって吹き出した窒素ガスが、熱プレート１０の周辺方向へ流れて、熱プレート１０の周辺部からガス排出路２４内へ流入し、ガス排出路２４内からガス排出管２６を通って排気されるようになっている。
The
チャンバ１２には、基板Ｗの表面を臨むようにサーモグラフィ２８が取着されている。サーモグラフィ２８は、熱プレート１０上の基板Ｗの全面の温度を測定することができるように取り付けられる。また、図示例のように、基板Ｗとの間にパージボックス１４の底壁面が介在するような場合において、パージボックス１４が石英ガラス材料で形成されているときは、８μｍ〜１４μｍといった長波長域の赤外線は石英ガラスを透過しないので、例えば３μｍ〜５μｍといった短波長域を検出波長帯とするサーモグラフィを使用する。また、基板Ｗがシリコンウエハであるときは、シリコンウエハは１．１μｍ以上の波長域の光を透過するので、例えば０．７μｍ〜１．０μｍといった波長域を検出波長帯とするサーモグラフィを使用する。そして、サーモグラフィ２８には、カラーモニタ３０が接続されている。また、サーモグラフィ２８は、ＣＰＵ３２に接続されており、ＣＰＵ３２にメモリ３４が接続されている。
A
熱プレート１０は、この実施形態では平面視で３つの区画に分割されており、各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃがそれぞれ内設されている。図２に示すように、第１の分割ヒータ３６ａは、熱プレート１０の中央部に円形状に配設されており、第２および第３の各分割ヒータ３６ｂ、３６ｃは、第１の分割ヒータ３６ａと同心的に環状にそれぞれ配設されている。メモリ３４には、この熱プレート１０の３つの区画にそれぞれ対応する位置および平面的大きさの情報が予め記憶させられている。各分割ヒータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、電源装置３８ａ、３８ｂ、３８ｃにそれぞれ接続されている。各電源装置３８ａ、３８ｂ、３８ｃには、ＣＰＵ３２に接続されたコントローラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃがそれぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ３２から各コントローラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへそれぞれ信号が送られて、各コントローラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃから出力される制御信号により、各電源装置３８ａ、３８ｂ、３８ｃから各分割ヒータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃへの供給電力がそれぞれ制御されるようになっている。
In this embodiment, the
図１ないし図３に示した基板の熱処理装置において、熱プレート１０上に支持されて熱処理されている基板Ｗの温度および温度分布がサーモグラフィ２８によって計測され、その計測信号がＣＰＵ３２へ送られる。ＣＰＵ３２においては、基板Ｗの温度および温度分布の計測値とメモリ３４から読み出された位置・大きさの情報とから、基板Ｗの、熱プレート１０の各区画にそれぞれ対応する各領域における平均温度がそれぞれ算出される。この算出値に基づいて、基板Ｗの各領域における平均温度をそれぞれ等しくするための供給電力の補正量が演算され、ＣＰＵ３２から各コントローラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへそれぞれ指令信号が送られる。そして、各コントローラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃから各電源装置３８ａ、３８ｂ、３８ｃへそれぞれ制御信号が送られて、各分割ヒータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃへの供給電力が補正される。このようにして分割ヒータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃがそれぞれ個別にフィードバック制御されることにより、基板Ｗの各領域における平均温度がそれぞれ等しくなって、基板Ｗ面内の温度分布が均一になる。したがって、基板Ｗの全面が均一に加熱されるので、例えば、基板Ｗの表面に形成されるレジストの膜厚均一性が向上したり、基板表面のレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性が向上したりすることとなる。
In the substrate heat treatment apparatus shown in FIGS. 1 to 3, the temperature and temperature distribution of the substrate W supported on the
また、基板Ｗの各領域における平均温度をそれぞれ等しくする代わりに、基板Ｗの各領域ごとに積算温度をそれぞれ等しくするようにしてもよい。すなわち、ＣＰＵ３２において、基板Ｗの温度および温度分布の計測値、熱プレート１０の各区画にそれぞれ対応する位置・大きさの情報、ならびに、メモリ３４に予め記憶させておいた基準温度の値から、基板Ｗの、熱プレート１０の各区画にそれぞれ対応する各領域ごとに積算温度がそれぞれ算出される。この算出値に基づいて、基板Ｗの各領域における積算温度をそれぞれ等しくするための供給電力の補正量が演算され、ＣＰＵ３２から各コントローラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへそれぞれ指令信号が送られる。そして、各コントローラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃから各電源装置３８ａ、３８ｂ、３８ｃへそれぞれ制御信号が送られて、各分割ヒータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃへの供給電力がそれぞれ補正される。このようにして分割ヒータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃがそれぞれ個別にフィードバック制御されることにより、基板Ｗの各領域における積算温度がそれぞれ等しくなる。この結果、各分割ヒータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃから基板Ｗの各領域へ同一時間内に実際に与えられる総熱量がそれぞれ等しくなって、基板Ｗ面内の温度分布が均一になる。
Further, instead of making the average temperature in each region of the substrate W equal, the integrated temperature may be made equal in each region of the substrate W. That is, in the
さらには、メモリ３４に予め目標温度を記憶させておき、サーモグラフィ２８によって計測された基板Ｗの温度および温度分布から算出される基板Ｗの各領域における平均温度がそれぞれ目標温度となるように、分割ヒータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃをそれぞれ個別にフィードバック制御するようにしてもよい。
Furthermore, the target temperature is stored in the
なお、熱プレート１０を複数の区画に分割する形態は、図２に示したように同心円状の複数区画に分割するものに限らず、例えば図４に示すように、熱プレート１０をマス目状の複数区画に分割して、各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータ４２ａ〜４２ｉをそれぞれ内設するようにしてもよい。
In addition, the form which divides | segments the
次に、図５は、複数の熱処理ユニットを備えた基板の熱処理装置にこの発明を適用した実施形態を示す模式図である。図５においては、熱プレートだけを示して処理ユニットの全体構成を示していないが、各熱処理ユニットは、例えば図１に示した装置と同様の構成をそれぞれ備えている。 Next, FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment in which the present invention is applied to a substrate heat treatment apparatus provided with a plurality of heat treatment units. In FIG. 5, only the heat plate is shown and the overall configuration of the processing unit is not shown, but each heat treatment unit has a configuration similar to that of the apparatus shown in FIG. 1, for example.
この基板の熱処理装置には、各熱処理ユニットごとに、熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃ上に支持されて熱処理されている基板Ｗの温度および温度分布をそれぞれ計測するサーモグラフィ２８ａ、２８ｂ、２８ｃが配設されている。各サーモグラフィ２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、それぞれＣＰＵ４４に接続されている。ＣＰＵ４４にはメモリ４６が接続されており、また、ＣＰＵ４４にはコントローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃがそれぞれ接続されている。各コントローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃは、各熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃに内設されたヒータ（図示せず）の電源装置５０ａ、５０ｂ、５０ｃにそれぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ４４から各コントローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃへそれぞれ信号が送られて、各コントローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃから出力される制御信号により、各電源装置５０ａ、５０ｂ、５０ｃから各熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃのヒータへの供給電力がそれぞれ制御されるようになっている。
In this substrate heat treatment apparatus,
図５に示した基板の熱処理装置において、各熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃ上に支持されて熱処理されている基板Ｗの温度および温度分布が各サーモグラフィ２８ａ、２８ｂ、２８ｃによってそれぞれ計測され、その各計測信号がそれぞれＣＰＵ４４へ送られる。ＣＰＵ４４においては、各基板Ｗの温度および温度分布の計測値から各基板Ｗの平均温度がそれぞれ算出される。この算出値に基づいて、各基板Ｗの平均温度をそれぞれ等しくするための供給電力の補正量が演算され、ＣＰＵ４４から各コントローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃへそれぞれ指令信号が送られる。そして、各コントローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃから各電源装置５０ａ、５０ｂ、５０ｃへそれぞれ制御信号が送られて、各熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃのヒータへの供給電力がそれぞれ補正される。このようにして熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃのヒータがそれぞれ個別にフィードバック制御されることにより、各熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃ上に支持されて熱処理されている基板Ｗの平均温度がそれぞれ等しくなって、熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間での基板Ｗの温度差が無くなる。したがって、熱処理ユニット間での基板の熱処理品質の差を無くすことができる。
In the substrate heat treatment apparatus shown in FIG. 5, the temperature and temperature distribution of the substrate W supported on the
また、各基板Ｗの平均温度をそれぞれ等しくする代わりに、各基板Ｗごとに積算温度をそれぞれ等しくするようにしてもよい。すなわち、ＣＰＵ４４において、各基板Ｗの温度および温度分布の計測値、ならびに、メモリ４６に予め記憶させておいた基準温度の値から、各基板Ｗごとに積算温度がそれぞれ算出される。この算出値に基づいて、各基板Ｗの積算温度をそれぞれ等しくするための供給電力の補正量が演算され、ＣＰＵ４４から各コントローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃへそれぞれ指令信号が送られる。そして、各コントローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃから各電源装置５０ａ、５０ｂ、５０ｃへそれぞれ制御信号が送られて、各熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃのヒータへの供給電力がそれぞれ補正される。このようにして熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃのヒータがそれぞれ個別にフィードバック制御されることにより、各熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃで熱処理される基板Ｗの積算温度がそれぞれ等しくなる。この結果、各熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃのヒータから各基板Ｗへ同一時間内に実際に与えられる総熱量がそれぞれ等しくなって、熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間での基板Ｗの温度差が無くなる。
Further, instead of making the average temperature of each substrate W equal, the integrated temperature may be made equal for each substrate W. That is, the
さらには、メモリ４６に予め目標温度を記憶させておき、各サーモグラフィ２８ａ、２８ｂ、２８ｃによって計測された基板Ｗの温度および温度分布から算出される各基板Ｗの平均温度がそれぞれ目標温度となるように、熱プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃのヒータをそれぞれ個別にフィードバック制御するようにしてもよい。
Further, the target temperature is stored in the
なお、この発明は、図１に示したような構成の熱処理装置に限らず、ヒータが内設された熱プレート上に基板を支持して熱処理する各種の熱処理装置に適用し得るものである。また、サーモグラフィによって計測された基板の温度および温度分布に基づいて熱プレートのヒータをフィードバック制御する具体的方法も、上記実施形態で説明したものに限定されない。 The present invention is not limited to the heat treatment apparatus having the configuration as shown in FIG. 1, but can be applied to various heat treatment apparatuses that support and heat-treat a substrate on a heat plate in which a heater is provided. Further, the specific method for feedback control of the heater of the heat plate based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by thermography is not limited to the one described in the above embodiment.
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 熱プレート
１２ チャンバ
１４ パージボックス
１６ 外部ケーシング
１８ ガス導入空間
２０ ガス供給管
２４ ガス排出路
２６ ガス排出管
２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ サーモグラフィ
３０ カラーモニタ
３２、４４ ＣＰＵ
３４、４６ メモリ
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、４２ａ〜４２ｉ 分割ヒータ
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ 電源装置
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ コントローラ
Ｗ 基板
10, 10a, 10b,
34, 46
Claims (6)
この熱プレートに内設されたヒータと、
を備えた基板の熱処理装置において、
前記熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布を計測するサーモグラフィと、
このサーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布に基づいて、順次熱処理される各基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなるように前記ヒータをフィードバック制御する制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。 A heat plate for placing the substrate directly or close to the upper surface;
A heater built in the heat plate;
In a substrate heat treatment apparatus comprising:
A thermography for measuring the temperature and temperature distribution of a substrate that is supported on the heat plate and being heat-treated;
Based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by the thermography, the control means for feedback-controlling the heater so that the temperature and temperature distribution of each substrate to be sequentially heat treated becomes equal,
A substrate heat treatment apparatus, further comprising:
この熱プレートに内設されたヒータと、
を備えた基板の熱処理装置において、
前記熱プレートを平面視で複数の区画に分割して、その各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータをそれぞれ配設し、
前記熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布を計測するサーモグラフィと、
このサーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布、ならびに、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報に基づいて、基板の、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域における平均温度がそれぞれ等しくなるように、前記各分割ヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。 A heat plate for placing the substrate directly or close to the upper surface;
A heater built in the heat plate;
In a substrate heat treatment apparatus comprising:
The heat plate is divided into a plurality of sections in plan view, and each of the sections is provided with a separately controllable heater,
A thermography for measuring the temperature and temperature distribution of a substrate that is supported on the heat plate and being heat-treated;
Based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by this thermography, and information on the position and the planar size stored in advance corresponding to each section of the thermal plate, each section of the thermal plate of the substrate Control means for performing feedback control of each of the divided heaters so that the average temperatures in the respective regions corresponding to
A substrate heat treatment apparatus, further comprising:
この熱プレートに内設されたヒータと、
を備えた基板の熱処理装置において、
前記熱プレートを平面視で複数の区画に分割して、その各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータをそれぞれ配設し、
前記熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布を計測するサーモグラフィと、
このサーモグラフィによって計測された基板の温度および温度分布、ならびに、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報に基づいて、基板の、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域ごとに、積算温度がそれぞれ等しくなるように、前記各分割ヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。 A heat plate for placing the substrate directly or close to the upper surface;
A heater built in the heat plate;
In a substrate heat treatment apparatus comprising:
The heat plate is divided into a plurality of sections in plan view, and each of the sections is provided with a separately controllable heater,
A thermography for measuring the temperature and temperature distribution of a substrate that is supported on the heat plate and being heat-treated;
Based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by this thermography, and information on the position and the planar size stored in advance corresponding to each section of the thermal plate, each section of the thermal plate of the substrate Control means for performing feedback control on each of the divided heaters so that the integrated temperature is equal for each region corresponding to
A substrate heat treatment apparatus, further comprising:
この各熱プレートにそれぞれ内設された複数のヒータと、
を備えた基板の熱処理装置において、
前記各熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布をそれぞれ計測する複数のサーモグラフィと、
この各サーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布に基づいて、前記各熱プレート上に支持されて熱処理される各基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなるように、前記各熱プレートのヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。 A plurality of heat plates for placing the substrate directly or close to the upper surface;
A plurality of heaters installed in each heat plate;
In a substrate heat treatment apparatus comprising:
A plurality of thermographs each measuring the temperature and temperature distribution of a substrate that is supported and heat-treated on each thermal plate;
Based on the temperature and temperature distribution of the substrate measured by each thermography, the temperature and temperature distribution of each substrate supported on each heat plate and heat-treated are equalized. Control means for feedback control respectively;
A substrate heat treatment apparatus, further comprising:
この各熱プレートにそれぞれ内設された複数のヒータと、
を備えた基板の熱処理装置において、
前記各熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布をそれぞれ計測する複数のサーモグラフィと、
この各サーモグラフィによって計測される基板の温度および温度分布から基板の平均温度をそれぞれ算出して、その各平均温度がそれぞれ等しくなるように、前記各熱プレートのヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。 A plurality of heat plates for placing the substrate directly or close to the upper surface;
A plurality of heaters installed in each heat plate;
In a substrate heat treatment apparatus comprising:
A plurality of thermographs each measuring the temperature and temperature distribution of a substrate that is supported and heat-treated on each thermal plate;
A control means for calculating the average temperature of the substrate from the temperature and temperature distribution of the substrate measured by each thermography, respectively, and feedback-controlling the heaters of the heat plates so that the average temperatures are equal to each other,
A substrate heat treatment apparatus, further comprising:
この各熱プレートにそれぞれ内設された複数のヒータと、
を備えた基板の熱処理装置において、
前記各熱プレート上に支持されて熱処理されている基板の温度および温度分布をそれぞれ計測する複数のサーモグラフィと、
前記各熱プレート上にそれぞれ支持されて熱処理されている各基板ごとに、積算温度がそれぞれ等しくなるように、前記各熱プレートのヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする基板の熱処理装置。 A plurality of heat plates for placing the substrate directly or close to the upper surface;
A plurality of heaters installed in each heat plate;
In a substrate heat treatment apparatus comprising:
A plurality of thermographs each measuring the temperature and temperature distribution of a substrate that is supported and heat-treated on each thermal plate;
Control means for feedback-controlling the heaters of the respective heat plates so that the accumulated temperatures are equalized for each of the substrates that are supported and heat-treated on the respective heat plates;
A substrate heat treatment apparatus, further comprising:
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006327513A JP2008141071A (en) | 2006-12-04 | 2006-12-04 | Apparatus for heat-treating substrate |
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