(57)【要約】【課題】被処理体をヒータにより熱処理するにあたり、当該被処理体間での熱履歴のばらつきを抑え、さらに装置の大型化を防ぐことができる技術を提供すること。【解決手段】交流電源の電圧検出値と予め決めた基準電圧との比率に応じて生成した第１の補正値と、ヒータの抵抗値と予め決めた基準抵抗値との比率に応じて生成した第２の補正値と、の掛け算値に基づいて、ヒータへの交流電圧の導通率が小さくなるように補正する補正部を備える熱処理装置を構成する。このような構成により、交流電源の電圧の値が大きく、ヒータの抵抗値が小さくても、ヒータに流れる電流値の上昇を抑えることができる。従って、被処理体間における熱履歴のばらつきを抑え、さらに装置の大型化を抑えることができる。【選択図】図１
2011181693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体をヒータにより熱処理するための装置において、
被処理体の温度を検出する温度検出部と、
被処理体の温度設定値と温度検出部の温度検出値との差分に基づいて電力操作信号を出力する調節部と、
前記ヒータに電力を供給するための交流電源部と、
この交流電源部から出力される交流電圧の導通率を前記電力操作信号に基づいて制御する操作部と、
前記交流電圧を検出する電圧検出部と、
この電圧検出部により検出された電圧検出値と予め決めた基準電圧との比率に応じて生成した第１の補正値と、前記ヒータの抵抗値と予め決めた基準抵抗値との比率に応じて生成した第２の補正値と、の掛け算値により、前記調節部から出力される電力操作信号を、電圧検出値が大きくなるかまたはヒータの抵抗値が小さくなると前記導通率が小さくなるように補正するための補正部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記基準電圧は、前記交流電圧の電圧変動の中で最も小さい値であり、
前記基準抵抗値は、ヒータの抵抗値のばらつきの中で最も大きい値であり、
前記電圧検出値が基準電圧でありかつ前記抵抗値が基準抵抗値であるときに導通率が最大になることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記ヒータは３つの被処理体を夫々熱処理するために第１のヒータ、第２のヒータ及び第３のヒータが設けられ、
前記交流電源部は、３相交流の各相を第１のヒータ、第２のヒータ及び第３のヒータに夫々分配する分配部を備え、
前記電圧検出部は、前記分配部の１次側である３相交流の各相の電圧を順次検出するように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の熱処理装置。
【請求項４】
被処理体をヒータにより熱処理するための熱処理方法において、
温度検出部により被処理体の温度を検出する工程と、
被処理体の温度設定値と温度検出部の温度検出値との差分に基づいて調節部により電力操作信号を出力する工程と、
交流電源部から前記ヒータに電力を供給する工程と、
操作部によりこの交流電源部から出力される交流電圧の導通率を前記電力操作信号に基づいて制御する工程と、
電圧検出部により前記交流電圧を検出する工程と、
この電圧検出部により検出された電圧検出値と予め決めた基準電圧との比率に応じて生成した第１の補正値と、前記ヒータの抵抗値と予め決めた基準抵抗値との比率に応じて生成した第２の補正値と、の掛け算値により、前記調節部から出力される電力操作信号を、電圧検出値が大きくなるかまたはヒータの抵抗値が小さくなると前記導通率が小さくなるように補正する工程と、
を備えたことを特徴とする熱処理方法。
【請求項５】
前記基準電圧は、前記交流電圧の電圧変動の中で最も小さい値であり、
前記基準抵抗値は、ヒータの抵抗値のばらつきの中で最も大きい値であり、
前記電圧検出値が基準電圧でありかつ前記抵抗値が基準抵抗値であるときに導通率が最大になることを特徴とする請求項４記載の熱処理方法。
【請求項６】
前記ヒータは３つの被処理体を夫々熱処理するために第１のヒータ、第２のヒータ及び第３のヒータが設けられ、
前記交流電源部は、３相交流の各相を第１のヒータ、第２のヒータ及び第３のヒータに夫々分配する分配部を備え、
前記交流電圧を検出する工程は、前記分配部の１次側である３相交流の各相の電圧を順次検出する工程を含むことを特徴とする請求項４または５記載の熱処理方法。
【請求項７】
被処理体をヒータにより熱処理するための装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、請求項４ないし６のいずれか一項に記載の熱処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体をヒータにより熱処理する熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にレジストを塗布し、このレジストを所定のパターンで露光した後に現像してレジストパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布、現像を行う塗布、現像装置に露光装置を接続したシステムを用いて行われる。
【０００３】
前記塗布、現像装置にはレジスト塗布処理や現像処理の前後でウエハを加熱する熱処理モジュールが設けられている。この熱処理モジュールは熱板（ホットプレート）を備えており、ウエハが１枚毎に当該熱板に載置されて加熱される。熱板は、載置板と、この載置板を加熱するための例えば発熱抵抗体であるヒータとからなる。
【０００４】
スループットを向上させるために、フォトレジスト工程における所定のプロセスを行う熱処理モジュールは塗布、現像装置に複数設けられている。そして、各熱処理モジュールで並行してウエハが加熱処理される。前記熱板に電力を供給して、その温度を調整する温度調節器のパラメータは、例えば一般的な使用条件で固定化している。従って、上記のように所定のプロセスを行うための熱処理モジュールは複数設けられているが、各熱処理モジュール間で前記パラメータは、同一のものが使用される場合がある。
【０００５】
ところで、熱板の製造時の環境のばらつきにより、前記ヒータの抵抗値にばらつきが生じることがある。その結果として、各熱板で定格Ｗ数（定格電力）のばらつきが生じる場合がある。この熱板の仕様として、例えば入力電圧が２００Ｖであるときにヒータの出力が１３００Ｗ〜１８００Ｗの範囲に収まるものが、熱処理モジュールに組み込まれる。また、前記ヒータに電力を供給する交流電源において、ヒータに印加する入力電圧が変動する場合がある。例えばこの入力電圧の仕様として２００Ｖに設定したときに、実際の入力電圧が１７０Ｖ〜２４２Ｖの範囲で変動する場合が有る。このようなヒータの定格Ｗ数のばらつきと、入力電圧の変動とにより、加熱処理されるウエハ間で熱履歴に差が生じ、形成されるレジストパターンの線幅が、ウエハごとに変動してしまうおそれがある。
【０００６】
また、各熱板に電力を供給するケーブルやブレーカなどを含む電気機器は、前記交流電源の動作保証電圧の範囲において、電圧が最大となり且つヒータの定格Ｗ数が最大であるときの負荷に耐えられるように構成する必要がある。具体的に、例えば、上記のように定格Ｗ数が１３００Ｗ〜１８００Ｗ、入力電圧の仕様が１７０Ｖ〜２４２Ｖであるときには、熱板の定格Ｗ数が最大となる１８００Ｗであり、且つ入力電圧が最大となる２４２Ｖであるときの負荷を想定する。このとき、電流は２４２Ｖ÷（（２００Ｖ）２÷１８００Ｗ）＝１０．９Ａとなるので、このような大きな電流を流せるように電気機器の選定を行う必要がある。そのため、前記電気機器は大型化し、製造コストが高くなってしまう。
【０００７】
特許文献１には熱処理モジュールの熱板の電力を制御して、基板の熱履歴を制御する技術について記載されている。しかし、交流電圧の変動及びヒータの抵抗値のばらつきに対処して、電流値を抑える手法については記載されておらず、上記の問題を解決できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−５３１９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、被処理体をヒータにより熱処理するにあたり、当該被処理体間での熱履歴のばらつきを抑え、さらに装置の大型化を防ぐことができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の熱処理装置は、被処理体をヒータにより熱処理するための装置において、
被処理体の温度を検出する温度検出部と、
被処理体の温度設定値と温度検出部の温度検出値との差分に基づいて電力操作信号を出力する調節部と、
前記ヒータに電力を供給するための交流電源部と、
この交流電源部から出力される交流電圧の導通率を前記電力操作信号に基づいて制御する操作部と、
前記交流電圧を検出する電圧検出部と、
この電圧検出部により検出された電圧検出値と予め決めた基準電圧との比率に応じて生成した第１の補正値と、前記ヒータの抵抗値と予め決めた基準抵抗値との比率に応じて生成した第２の補正値と、の掛け算値により、前記調節部から出力される電力操作信号を、電圧検出値が大きくなるかまたはヒータの抵抗値が小さくなると前記導通率が小さくなるように補正するための補正部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記基準電圧は、例えば前記交流電圧の電圧変動の中で最も小さい値であり、
前記基準抵抗値は、ヒータの抵抗値のばらつきの中で最も大きい値であり、
前記電圧検出値が基準電圧でありかつ前記抵抗値が基準抵抗値であるときに導通率が最大になる。また、前記ヒータは３つの被処理体を夫々熱処理するために第１のヒータ、第２のヒータ及び第３のヒータが設けられ、
前記交流電源部は、３相交流の各相を第１のヒータ、第２のヒータ及び第３のヒータに夫々分配する分配部を備え、
前記電圧検出部は、前記分配部の１次側である３相交流の各相の電圧を順次検出するように構成されていてもよい。
【００１２】
本発明の熱処理方法は、被処理体をヒータにより熱処理するための熱処理方法において、
温度検出部により被処理体の温度を検出する工程と、
被処理体の温度設定値と温度検出部の温度検出値との差分に基づいて調節部により電力操作信号を出力する工程と、
交流電源部から前記ヒータに電力を供給する工程と、
操作部によりこの交流電源部から出力される交流電圧の導通率を前記電力操作信号に基づいて制御する工程と、
電圧検出部により前記交流電圧を検出する工程と、
この電圧検出部により検出された電圧検出値と予め決めた基準電圧との比率に応じて生成した第１の補正値と、前記ヒータの抵抗値と予め決めた基準抵抗値との比率に応じて生成した第２の補正値と、の掛け算値により、前記調節部から出力される電力操作信号を、電圧検出値が大きくなるかまたはヒータの抵抗値が小さくなると前記導通率が小さくなるように補正する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
前記基準電圧は、前記交流電圧の電圧変動の中で最も小さい値であり、
前記基準抵抗値は、ヒータの抵抗値のばらつきの中で最も大きい値であり、
前記電圧検出値が基準電圧でありかつ前記抵抗値が基準抵抗値であるときに導通率が最大になっていてもよい。また、前記ヒータは３つの被処理体を夫々熱処理するために第１のヒータ、第２のヒータ及び第３のヒータが設けられ、
前記交流電源部は、３相交流の各相を第１のヒータ、第２のヒータ及び第３のヒータに夫々分配する分配部を備え、
前記交流電圧を検出する工程は、前記分配部の１次側である３相交流の各相の電圧を順次検出する工程を含んでいてもよい。
【００１４】
被処理体をヒータにより熱処理するための装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、上述の熱処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の熱処理装置によれば、交流電源の電圧検出値と予め決めた基準電圧との比率に応じて生成した第１の補正値と、ヒータの抵抗値と予め決めた基準抵抗値との比率に応じて生成した第２の補正値と、の掛け算値に基づいて、ヒータへの交流電圧の導通率が小さくなるように補正される。従って、交流電源の電圧の値が大きく、ヒータの抵抗値が小さくても、ヒータに流れる電流値の上昇を抑えることができる。その結果として、被処理体間における熱履歴のばらつきを抑えることができ、さらに装置の大型化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の熱処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】前記熱処理装置を構成する熱処理モジュールの縦断側面図である。
【図３】前記熱処理モジュールに設けられた熱板の平面図である。
【図４】ヒータに印加される電圧の波形の模式図である。
【図５】交流電源部の構成図である。
【図６】評価試験で用いた熱処理モジュールの定格電力を示すグラフである。
【図７】各熱処理モジュールで処理したウエハのＣＤ平均の変動を示すグラフ図である。
【図８】評価試験で処理したウエハの熱履歴を示したグラフである。
【図９】評価試験でウエハに形成したレジストパターンのＣＤを示したグラフ図である。
【図１０】評価試験で処理したウエハの熱履歴を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の熱処理装置について説明する。図１は熱処理装置１の全体構成を示した構成図である。熱処理装置１は例えば３つの熱処理モジュール１Ａ、１Ｂ、１Ｃを備えており、これら熱処理モジュール１Ａ、１Ｂ、１Ｃの動作が共通の上位コントローラ５により制御される。これらの熱処理モジュール１Ａ、１Ｂ、１Ｃは例えば塗布、現像装置に搭載され、レジスト塗布後の加熱処理など、ウエハＨに同一の処理を行うために用いられる。
【００１８】
以下に熱処理モジュール１Ａの構成について図２を参照しながら説明する。図２は熱処理モジュール１Ａの縦断側面図を示している。熱処理モジュール１Ａは筐体１１を備えており、この筐体１１の側壁には被処理体であるウエハＨの搬送口１２が形成されている。筐体１１内において、搬送口１２が形成された側を手前側とすると、奥側には熱板（ホットプレート）２１Ａが設けられている。この熱板２１Ａは、ウエハＨが載置される載置板２２と、載置板２２の裏面に形成されたヒータ２３Ａとを備えている。また、載置板２２にはウエハＨの温度を検出する温度検出部２４Ａが設けられている。
【００１９】
図３は熱板２１Ａの裏面を示している。前記ヒータ２３Ａは発熱抵抗体であり、細い線状の金属体がスクリーン印刷されることにより形成されているが、図示の便宜状、このヒータ２３Ａを、斜線を付した板状体として示している。この図に示すように、ヒータ２３Ａは熱板２１Ａの中心を中心として同心円状に複数配置され、さらに周縁部側のヒータは周方向に沿って分割されている。各ヒータ２３Ａには独立して電力を供給することができるが、この実施形態では各ヒータ２３Ａに対して同様に電力の供給が制御されるものとする。
【００２０】
図２に示すように熱板２１Ａは、筐体１１内に設けられた基台１３に支持部１４を介して支持されている。熱板２１Ａ上には昇降機構１５により昇降自在の蓋体１６が設けられている。蓋体１６が下降したときに、熱板２１Ａに載置されたウエハＨの周囲に、密閉された処理空間Ｓが形成される。そして、蓋体１６は、ウエハＨの周縁部側からＮ2ガスを供給すると共に中央部側から排気を行い、それによって図中に矢印で示すようにウエハＨの周縁部側から中央部側へ向かう気流が形成される。この気流に曝されながら当該ウエハＨが加熱処理される。ウエハＨを加熱処理しないときには蓋体２１は上昇しており、熱板２１ＡにウエハＨを載置できるようになっている。
【００２１】
筐体１１内の手前側には、熱板２１Ａで加熱されたウエハＨを冷却する冷却プレート１７が設けられている。冷却プレート１７は搬送口１２側と熱板２１Ａ上との間でウエハＨを搬送すると共に、熱板２１Ａにより加熱されたウエハＨを冷却する。昇降ピン１８は昇降自在に構成され、熱処理装置１の外部の搬送手段と冷却プレート１７との間でウエハＨを受け渡す。昇降ピン１９は、熱板２１Ａ上に移動した冷却プレート１７と、当該熱板２１Ａとの間でウエハＨを受け渡す。冷却プレート１７には、各昇降ピン１８、１９が当該冷却プレート１７上に突出して、前記各受け渡しができるように、その厚さ方向に不図示のスリットが形成されている。
【００２２】
図１に示すように熱板２１Ａの温度検出部２４Ａは、温度比較部３１Ａに接続されている。また、煩雑化することを防ぐため図示は省略しているが、例えば温度比較部３１Ａは、後述する上位コントローラ５に接続されている。ユーザは上位コントローラに設けられる不図示の入力部から、各熱処理モジュールで加熱されるウエハＨの温度を設定することができ、その設定温度は各温度比較部３１に出力される。そして、温度比較部３１Ａは、この設定温度と温度検出部２４Ａにより検出されたウエハＨの温度とを比較し、その偏差をＰＩＤ演算部３２Ａに出力する。前記ＰＩＤ演算部３２Ａは、設定温度と温度検出値との偏差分をＰＩＤ演算処理して、その演算値を出力するものである。
【００２３】
また、熱処理モジュール１Ａは操作部３４Ａを備えている。操作部３４Ａは交流電源部４１からヒータ２３Ａに供給される交流電圧を、前記演算値に基づいて（詳しくは後述のようにこの演算値を補正した補正演算値に基づいて）ゼロクロス制御を行う部分である。そして、決められた時間区間において例えばＳＳＲ（ソリッドステートリレー）の導通時間を制御して、当該時間区間において交流波形のゼロ点間の半波がオンになる数を決定し、交流電圧の導通率を制御する部分である。従って、ＰＩＤ演算部３２Ａで演算された演算値は、操作部３４Ａにて用いられるゼロクロス方式に応じた操作信号に、図示しない変換部にて変換される。例えば、操作信号が導通率を決めるデューティー比のパルスである場合には、このパルスを発生する回路が含まれ、また操作信号が導通率を決める電流値を持つ電流信号である場合には、前記演算値に応じた電流値の電流信号が出力される回路が含まれる。
【００２４】
ＰＩＤ演算部３２Ａと操作部３４Ａとの間には掛け算部３３Ａがあり、この掛け算部３３Ａは、上位コントローラ５から送られた導通率補正値を、ＰＩＤ演算部３２Ａから出力された演算値（電圧信号）に掛け算して、当該演算値を補正するためのものである。操作部３４Ａは、所定の時間区間毎に導通率の制御を行っており、このように補正された演算値が算出されると、当該補正された演算値に基づいて次の時間区間の導通率制御を行うことになる。図４（ａ）（ｂ）は、ヒータ２３Ａに印加される交流電圧の波形の一例を模式的に示している。波形において点線で示した箇所は操作部３４Ａによりオフにされ、ヒータ２３に印加されない電圧の波形を示している。グラフ中の鎖線と鎖線との間は上記の決められた時間区間であり、この区間の半波のオンの数でヒータ２３Ａへの出力が決定される。図４（ａ）にはヒータ２３Ａの出力が１００％から５０％になる例を、図４（ｂ）にはヒータ２３Ａの出力が５０％から２５％になる例を夫々示しており、オンとなっている半波には斜線を付している。例えば０Ｖよりも大きいか小さい半波の一方のみをオンとするよりも図４に示すように０Ｖよりも大きい半波、小さい半波の両方をオンにし、電圧の上下の出力が同じになるようにした方がヒータの劣化が抑えられるし、電流測定時に正しい値を検出することができるため好ましい。
【００２５】
熱処理モジュール１Ｂ、１Ｃは、熱処理モジュール１Ａと同様に構成されている。熱処理モジュール１Ｂ、１Ｃにおいて、熱処理モジュール１Ａの説明で数字の後にＡを付した箇所に対応する各部は、Ａの代わりにＢ、Ｃを夫々付して各図に示している。そして、各熱処理モジュール１Ａ、１Ｂ、１Ｃで各々独立して熱板のヒータ２３の昇温制御が行われる。
【００２６】
続いて、交流電源部４１について図５を参照しながら説明する。交流電源部４１は、例えば３相交流電源４２を備え、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相がヒータ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに夫々分配されるように接続されている。そして、図５中鎖線で囲んだ導電ケーブルの結線部は、これらの各相を各ヒータに分配する分配部４３を構成している。分配部４３の１次側には電圧検出部４４が設けられており、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧を夫々検出し、各相の検出信号を上位コントローラ５へと送信する。以下、検出されたヒータ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃへの入力電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３として示す。
【００２７】
続いて、上位コントローラ５の構成について説明する。上位コントローラ５はメモリ５１、電圧補正演算部５２及びヒータ定格演算部５３を備えており、これら電圧補正演算部５２及びヒータ定格演算部５３の後段側には導通率補正演算部５４が設けられている。ユーザが不図示の入力部を介して、予め測定されたヒータ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの定格電力Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の各値を入力すると、これらの各値がメモリ５１に記憶される。
【００２８】
電圧補正演算部５２は、電圧検出部４３に接続されており、電圧検出部４３は当該電圧補正演算部５２に検出した前記入力電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に対応する検出信号を出力する。電圧補正演算部５２は、ヒータ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの電圧補正量であるＶref２／Ｖ２（ＶはＶ１、Ｖ２またはＶ３）を演算する。Ｖrefは基準電圧であり、この値は、装置電圧仕様範囲で最も低い電圧である。そして電圧補正演算部５２は、Ｖref２／Ｖ１２をヒータ２３Ａの電圧補正値、Ｖref２／Ｖ２２をヒータ２３Ｂの電圧補正値、Ｖref２／Ｖ３２をヒータ２３Ｃの電圧補正値として、各電圧補正値を導通率補正演算部５４に出力する。
【００２９】
ヒータ定格演算部５３は、各ヒータ２３Ａ〜２３Ｃの定格電力と予め決めた基準定格電力Ｗrefとの比率を演算する。ヒータの定格電力とは、予め決めた電圧例えば２００Ｖの電圧を印加したときの電力である。この定格電力は背景技術の項目で述べたように、例えば１３００Ｗ〜１８００Ｗのようにばらつく。ヒータ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの定格電力を夫々Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３とすると、基準定格電力Ｗrefの値は、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３のうち最も低い値である。ヒータ定格演算部５３は、ヒータ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃのヒータ定格補正値であるＷref／Ｗ（ＷはＷ１、Ｗ２またはＷ３）を演算する。そして、演算したＷref／Ｗ１をヒータ２３Ａの定格補正値、Ｗref／Ｗ２をヒータ２３Ｂの定格補正値、Ｗref／Ｗ３をヒータ２３Ｃの定格補正値として、各値を導通率補正演算部５４に出力する。
【００３０】
このように基準電圧Ｖref及び基準定格電力Ｗrefの値を決めておくことにより、電圧検出値が前記基準電圧の値であり、且つ定格電力が基準定格電力の値であるときにＰＩＤ補正結果の値の中で最大値（演算値そのもの）となるので、各ヒータ２３Ａ〜２３Ｃを流れる電流は、電圧、定格電力が最小の場合で決まる値となる。
【００３１】
ここで、定格電力のばらつきは抵抗値のばらつきであることから、ヒータ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの抵抗値を夫々Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３とし、この中で最大の抵抗値を基準抵抗値Ｒrefとすると、上記のヒータ定格補正値であるＷref／Ｗは、Ｒ／Ｒref（ＲはＲ１、Ｒ２、Ｒ３のいずれか）として表される。ＷrefとなるヒータとＲrefとなるヒータは同じものである。つまり、ヒータ定格演算部５３は、各ヒータ２３の抵抗値と予め決めた基準抵抗値との比率を演算している。
【００３２】
導通率補正演算部５４は、ヒータ定格演算部５２からの出力と、ヒータ定格補正演算部５３からの出力に基づいて、各ヒータ２３の導通率補正値であるＶref２／Ｖ２×Ｗref／Ｗを演算する。このような各種の演算はハード構成で行ってもよいし、あるいはプログラムを作成して、ソフトウエアにより行ってもよい。このように演算を行い、後述のように各ヒータ２３Ａ〜２３Ｃへの交流電圧の導通率を制御するプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態で図示しないプログラム格納部に格納されて、実行される。
【００３３】
また、上位コントローラ５の送信部５５は、上記のように導通率補正演算部５４にて演算された導通率補正値を、例えばゼロクロス制御を行う時間区間のタイミングに応じて、この補正値に対応する熱処理モジュールの掛け算部３３に出力する機能を有する。なお、各熱処理モジュールにおいて温度比較部３１、ＰＩＤ演算部３２、掛け算部３３及び操作部３４は例えば温調器を構成しており、ＰＩＤ演算部３２から掛け算部３３にはデジタル値が出力される。導通率補正値は、上位コントローラ５から通信で前記温調器が受けて、掛け算部３３にデジタル値が入力される。
【００３４】
続いて、熱処理モジュール１Ａのヒータ２３Ａの出力が制御される工程を中心に熱処理装置１の作用について説明する。予めメモリ５１には定格電力Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の各値が記憶されている。ユーザが入力部から各熱処理モジュールでのウエハＨの処理温度を設定し、例えば前記入力部から各熱処理モジュールでの処理開始を指示すると、不図示の搬送手段によりウエハＨが筐体１１内に搬送され、昇降ピン１８→冷却プレート１７→昇降ピン１９の順で受け渡され、熱板２１Ａに載置される。そして、温度比較部３１ＡによりウエハＨの設定温度と、熱板２１Ａの温度検出部２４Ａにより検出されたウエハＨの温度との偏差分が取り出されて、ＰＩＤ演算部３２Ａに出力される。この偏差分に基づいてＰＩＤ演算部３２ＡにてＰＩＤ演算が行われ、演算値である電圧信号が掛け算部３３Ａに出力される。
【００３５】
その一方で交流電源部４１の三相交流電源４２がオンになり、電圧検出部４４が各相の入力電圧Ｖ１〜Ｖ３を検出し、これら検出値を上位コントローラ５に出力する。電圧補正演算部５２は、上記のＶref２／Ｖ２を演算し、その演算値を導通率補正演算部５４に出力する。さらにその一方では、メモリ５１からヒータ２３Ａ〜２３Ｃの定格電力Ｗ１〜Ｗ３が読み出され、ヒータ定格補正演算部５３が上記のＷref／Ｗを演算し、その演算値を導通率補正演算部５４に出力する。そして、導通率補正演算部５４では、各ヒータ２３の導通率補正値であるＶref２／Ｖ２×Ｗref／Ｗが演算され、ヒータ２３Ａの導通率補正値であるＶref２／Ｖ１２×Ｗref／Ｗ１が掛け算部３３Ａに出力される。
【００３６】
そして、ＰＩＤ演算部３２から掛け算部３３Ａに出力された既述の電圧信号が、前記ヒータ２２Ａの導通率補正値Ｖref２／Ｖ１２×Ｗref／Ｗ１により掛け算されて補正され、補正された電圧信号が、図示しない変換部により当該電圧信号に対応する操作信号に変換される。この操作信号はゼロクロス制御方式により決定され、例えば電圧信号の電圧に応じた電流値が得られる。そして、この電流値に応じて、交流電源部４１からヒータ２３Ａに供給される例えば５０Ｈｚの交流電圧の予め設定した区間におけるオンとなる半波の数が決定されて導通率が決まり、当該導通率に応じた電力がヒータ２３Ａに供給される。
【００３７】
ヒータ２３Ａの電力制御について説明してきたが、ヒータ２３Ｂの電力制御の場合は、導通率補正値としてＶref２／Ｖ２２×Ｗref／Ｗ２が掛け算部３３Ｂに出力され、ヒータ２３Ｃの電力制御の場合は、導通率補正値としてＶref２／Ｖ３２×Ｗref／Ｗ３が掛け算部３３Ｂに出力される。このような補正値の違いを除いて、ヒータ２３Ｂ、ヒータ２３Ｃについてもヒータ２３Ａと同様に電力制御が行われる。
【００３８】
ここで既述のように例えば熱処理モジュールのヒータ２３に供給される交流電圧が電圧変動の中で最低値であり、且つ当該ヒータ２３の定格電圧Ｗが最小値（ヒータ２３の抵抗値が最大値）のときには、導通率補正値Ｖref２／Ｖ２×Ｗref／Ｗは「１」となり、ＰＩＤ演算値は補正がされずにそのまま操作信号に変換される。これに対してＶ、Ｗの少なくとも一方が最低値よりも大きいときには、補正値はＶ，Ｗの値に応じて「１」よりも小さくなり、この結果、導通率は、定格電圧Ｗが最小で且つ交流電源部４１の電圧Ｖが最小であるときの導通率よりも小さくなる。このことは、Ｖ及びＷの各値が大きくてもヒータ２３Ａ〜２３Ｃに流れる電流値は、Ｖ及びＷの各値が最小である場合の電流値に合わせられていることになる。例えば背景技術の項目で示したように交流電圧Ｖが１７０Ｖ〜２４２Ｖの範囲で変動し、定格電力Ｗが１３００Ｗ〜１８００Ｗである場合、ヒータ２３Ａ〜２３Ｃを流れる電流は１７０Ｖ÷（（２００Ｖ）２÷１３００Ｗ）＝５．５Ａとなり、Ｖ、Ｗの最大値を見込んだ１０．９Ａに比べて低くなる。
【００３９】
ウエハＨが熱板２１Ａに載置されてから例えば予め設定された時間が経過すると、ウエハＨは熱板２１Ａへと搬送される時とは逆の手順で、熱板２１Ａから搬送される。
【００４０】
上記のように、熱処理装置１では、交流電源部４１の電圧Ｖ１〜Ｖ３及びヒータ２３Ａ〜２３Ｃの定格電圧Ｗ１〜Ｗ３に基づいて、ヒータ２３Ａ〜２３Ｃへの交流電圧の導通率の補正値が演算され、前記導通率が制御される。これによって、前記電圧Ｖ及び前記定格電圧Ｗの値が大きくても、ヒータ２３Ａ〜２３Ｃに流れる電流値は、これらの電圧Ｖ１〜Ｖ３及び定格電圧Ｗ１〜Ｗ３が最小となる電流値に合わせられることになる。従って、ウエハＨ間における熱履歴のばらつきを抑えることができる。さらに、ブレーカやケーブルなど、交流電源部４１の電圧をヒータ２３に印加するために必要な電気機器への負荷を小さくすることができるため、当該電気機器の大型化を防ぐことができる。従って、熱処理装置１の大型化を抑えることができる。
【００４１】
また、交流電源部４１において、３相交流の各相をヒータ２３Ａ〜２３Ｃに分配する分配部４３の上流側で電圧検出部４４により３相交流の各相の電圧Ｖ１〜Ｖ３を測定している。分配部４３の下流側で、熱処理モジュール毎に入力電圧を測定する場合に比べて、測定部間の検出精度を考慮する必要が無いため、精度高く各電圧を検出することができる。従って、より精度高くウエハＨの熱履歴を制御することができる。
【００４２】
ところで、上記の例では、ヒータ定格補正演算部５３はメモリ５１に入力された各ヒータ２３Ａ〜２３Ｃの定格電力Ｗ１〜Ｗ３に基づいてヒータ定格補正値を決定しているが、各熱板２１の昇温時間に基づいてヒータ定格補正値を決定してもよい。昇温時間はヒータ２３により熱板２１を加熱して、熱板２１が第１の温度から、それよりも高い第２の温度に達するまでに要する時間である。例えば同ロットの熱板は、周囲温度やヒータ２４に供給される電圧が同じであれば、その昇温時間Ｔが定格電力Ｗに反比例する。そこで、この昇温時間を予め測定しておき、上記の実施形態の各熱板２４の昇温時間をメモリ５１に記憶させる。そして、各熱板２１において例えば昇温時間Ｔが最も長いものを基準昇温時間Ｔrefとし、Ｔ／Ｔrefをヒータ定格補正値として演算してもよい。
【００４３】
また、前記昇温時間としては熱板２１の昇温時間に限られない。例えば昇温中の熱板上に温度センサが設けられたウエハを載置する。前記温度センサはウエハの温度を測定できるものとする。そして、前記ウエハが設定温度に到達するまでの時間を検査する。ウエハの昇温時間は熱板２１の昇温時間に対応するため、このようにして得られたウエハの昇温時間に基づいて、ヒータ定格補正値を演算してもよい。
【００４４】
また、ウエハＨは、熱板２１Ａへの搬入時に反りを有している場合が有る。例えばウエハＨを熱板２１Ａに搬入する前に反り検出器にて、当該ウエハＨの反り形状及び反り量を測定する。既述のようにヒータ２３Ａは熱板２１Ａに分割されて配置され、独立して昇温することから、既述のように導通率補正値を演算すると共に反り形状及び反り量に応じた反り用の補正値を算出する。そして導通率補正値を、前記反り用の補正値により更に補正し、各ヒータ２３Ａ毎に独立して電圧の導通率を制御して、ウエハＨ各部の熱量の均一性を高めてもよい。
【００４５】
上記の例では３相交流電源４２の各相の電圧が、各熱処理モジュール１Ａ〜１Ｃに印加されるように割り当てているが、１つの相の電圧が複数の熱処理モジュールに印加されるようにモジュールを割り当ててもよい。従って、１つの交流電源に割り当てられる熱処理モジュールの数としては３基に限られるものではない。
評価試験
（評価試験１）
定格電力が互いに異なる熱板を備えた熱処理モジュールを９基用意した。図６は、各熱処理モジュールの熱板の定格電力を示したグラフである。熱処理モジュールには１Ａから９Ａまで番号を付し、各モジュール毎に定格電力を示している。各熱板の定格電力は１３００Ｗ〜１８００Ｗに収まるように、つまり仕様が１３００Ｗ〜１８００Ｗであるように製造されているが、番号４Ａの熱処理モジュールの熱板の定格電力は、他の熱処理モジュールの熱板の定格電力と比べると、その値が小さい。これら各熱処理モジュール１Ａ〜９Ａを用いて、レジストパターンの製造工程における所定の処理段階で、各ウエハに加熱処理を行った。ウエハは計２５枚を１Ａ〜９Ａに振り分けて処理した。便宜上ウエハには１〜２５の番号を付けて示す。そして、各ウエハについてレジストパターンが形成された後、レジストパターンの線幅（ＣＤ）の平均値を算出した。この評価試験１では、実施形態で示した電圧の導通率の補正は行っていない。
【００４６】
図７は、測定された各ウエハ１〜２５のＣＤと、各ウエハＡを処理した熱処理モジュールの番号とについて示したグラフであり、グラフ中のプロットの位置が高いほど、対応するウエハのＣＤの平均が大きいことを示す。この図７に示すように、熱処理モジュールＢ４により処理されたウエハ４、１３、２２では、他のウエハに比べてＣＤ平均が大きい。この実験から熱板の定格電力の違いにより、ＣＤの線幅が影響を受けることが示された。従って、ウエハ毎に均一性が高いパターンを形成するためには、上記の実施形態のように熱処理モジュールの熱板間における定格電力の差を補正することが有効であると言える。
（評価試験２）
実施形態と同様の３基の熱処理モジュールを用意し、夫々レジストパターンの製造工程における所定の処理段階で、各ウエハに加熱処理を行うと共に加熱処理中のウエハの温度を測定し、ウエハの熱履歴を測定した。３基の熱処理モジュールの熱板への入力電圧は２００Ｖに設定して処理を行った。その後、レジストパターンが形成されたウエハについて、ＣＤを測定した。また、熱板への入力電圧を１９５Ｖ、２０５Ｖに夫々変更して同様の測定を行った。この評価試験では実施の形態で示した導通率の補正を行っていない。
【００４７】
図８は上記の実験により得られた各ウエハの熱履歴を示したものである。グラフの縦軸はウエハの温度を示しており、グラフの横軸に昇温開始後の時間（秒）を示している。図中の実線のグラフ線、点線のグラフ線、鎖線のグラフ線は、夫々前記入力電圧が２００Ｖ、１９５Ｖ、２０５Ｖであるときのウエハの熱履歴を示している。このように入力電圧の値が小さいとウエハの昇温が遅く、大きいとウエハの昇温が早い。なお、各熱処理モジュールで電圧を夫々１９５Ｖ、２００Ｖ、２０５Ｖにして加熱処理を行っているが、電圧が同じ場合にはモジュール間でウエハの熱履歴に大きな差は見られなかった。
【００４８】
図９は、前記入力電圧の違いによるＣＤの変化を示したものである。２００Ｖの電圧を基準とし、このとき電圧変動量が０であるものとする。従って、２０５Ｖは電圧変動量が＋５Ｖであり、１９５Ｖは電圧変動量が−５Ｖである。図９のグラフの横軸は、この電圧変動量を示しており、縦軸にはウエハのＣＤを示している。２００Ｖで処理をしたとき、１９５Ｖで処理をしたとき、２０５Ｖで処理をしたときでＣＤは異なっており、夫々６９．８２ｎｍ、７０．０７ｎｍ、６９．５２ｎｍであった。この評価試験２から、熱板への入力電圧が異なると、ウエハの熱履歴及びＣＤが変化することが分かる。
【００４９】
評価試験３
３基の熱処理モジュールの入力電圧を１７０Ｖ、２００Ｖ、２４２Ｖに設定して、評価試験２と同様にウエハの熱履歴を測定した。この評価試験３においては、実施形態と同様に電圧補正演算部により補正値を演算し、各熱板への導通率を制御している。各熱処理モジュールでの加熱処理を複数回、繰り返し行った。
【００５０】
図１０は、評価試験３の結果を示したグラフであり、入力電圧が１７０Ｖ、２００Ｖ、２４２Ｖのいずれであってもウエハは略同様に昇温していることが分かる。また、複数回繰り返した処理で、ウエハは同様の熱履歴を示した。この結果から、本発明によりウエハの熱履歴を揃えることができることが示された。また、評価試験２の結果よりＣＤが変動するのはウエハの熱履歴が変動するためであると考えられるため、このようにウエハ間の熱履歴を揃えることで、各ウエハに均一性高くレジストパターンを形成できると考えられる。
【符号の説明】
【００５１】
Ｈ                      ウエハ
１                      熱処理装置
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ        熱処理モジュール
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ  熱板
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ  ヒータ
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ  温度検出器
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ  ＰＩＤ演算部
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ  操作部
４１                    交流電源部
４４                    電圧検出部
５                      上位コントローラ
５２                    電圧補正演算部
５３                    ヒータ定格補正演算部
５４                    導通率補正演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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