(57)【要約】【課題】半導体基板を加熱する複数の熱処理ユニットにおいて、ユニット間における加熱プレートの温度差を小さくすることにより、基板上に形成されるレジストの膜厚をユニット間で均一化することができる加熱制御調整方法、熱処理ユニット及び熱処理システムを提供する。【解決手段】半導体基板１１０の加熱処理を行う２以上の熱処理ユニット１，２に対し、基板を加熱する加熱プレート４の温度をユニットごとに設けられた温度センサ５により検出する温度検出ステップと、ユニットごとの温度センサ５により検出された温度に基づいて、加熱プレートの温度制御をユニットごとに行う加熱制御ステップと、１つの基準センサ８によりユニットごとに加熱プレートの温度を検出し、ユニットごとの検出温度との差を算出する温度差の算出ステップと、算出された温度差に基づいて、ユニットごとに温度制御の調整を行う温度制御の調整ステップにより構成される。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の加熱処理を行う２以上の熱処理ユニットに対し、被処理基板を加熱する加熱プレートの温度をユニットごとに設けられた温度センサにより検出する温度検出ステップと、
ユニットごとの温度センサにより検出された温度に基づいて、加熱プレートの温度制御をユニットごとに行う加熱制御ステップと、
１つの温度センサによりユニットごとに加熱プレートの温度を検出し、ユニットごとの温度センサにより検出された温度との差を算出する温度差の算出ステップと、
算出された温度差に基づいて、ユニットごとに温度制御の調整を行う温度制御の調整ステップからなることを特徴とする加熱制御調整方法。
【請求項２】
１つの熱処理ユニットにおいて、レジストが塗布された被処理基板を加熱処理し、処理後の被処理基板におけるレジストの膜厚に基づいて、全てのユニットにおける温度制御の補正を行う温度制御の補正ステップを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱制御調整方法。
【請求項３】
被処理基板が載置され、被処理基板を加熱する加熱プレートと、加熱プレートの温度を検出する第１温度センサと、第１温度センサにより検出された温度に基づいて、加熱プレートの温度制御を行う加熱制御手段と、調整用データに基づいて温度制御の調整を行う温度制御調整手段を備えた熱処理ユニットであって、
調整用データは、加熱プレートの温度検出をユニットごとに行う１つの第２温度センサにより検出された温度データであり、
温度制御調整手段は、ユニットごとの第１温度センサにより検出された温度と、第２温度センサにより検出された温度との差に基づいて、温度制御を調整することを特徴とする熱処理ユニット。
【請求項４】
被処理基板の加熱処理を行う２以上の熱処理ユニットと、調整用データに基づいて各ユニットにおける温度制御の調整を行う温度制御調整手段を備え、
熱処理ユニットは、被処理基板が載置され、被処理基板を加熱する加熱プレートと、加熱プレートの温度を検出する第１温度センサと、第１温度センサにより検出された温度に基づいて、加熱プレートの温度制御を行う加熱制御手段からなり、
調整用データは、加熱プレートの温度検出を行う１つの第２温度センサによりユニットごとに検出された温度データであり、
温度制御調整手段は、ユニットごとの第１温度センサにより検出された温度と、第２温度センサにより検出された温度との差をユニットごとに算出することにより、温度制御を調整することを特徴とする熱処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱制御調整方法、熱処理ユニット及び熱処理システムに係り、より詳しくは、ＴＦＴアレイ基板などの被処理基板を加熱する複数の熱処理ユニットからなる熱処理システムの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶ディスプレイに用いられるＴＦＴアレイ基板などの半導体基板は、様々な写真蝕刻工程（ＰＥＰ：Ｐｈｏｔｏ  Ｅｎｇｒａｖｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）を経て形成される。例えば、ボトムゲート型のＴＦＴアレイ基板の場合には、第１の工程として、ガラス基板などの絶縁性基板上にアルミニウム（Ａｌ）−ネオジム（Ｎｄ）合金などの導電性の金属膜をスパッタリングにより形成した後、パターニングすることによってゲートラインを形成する工程がある。
【０００３】
次に、第２の工程として、モリブデン（Ｍｏ）などをスパッタリングにより成膜し、パターニングすることによってゲートバスラインを形成する工程がある。第３の工程として、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）膜、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜及びｎ型不純物をドープしたＮ＋ａ−Ｓｉ膜をそれぞれプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により成膜し、ａ−Ｓｉ膜及びＮ＋ａ−Ｓｉ膜をパターニングする工程がある。
【０００４】
第４の工程として、クロム（Ｃｒ）もしくはＭｏなどの金属膜をスパッタリングにより成膜し、パターニングすることによってソース・ドレインを形成する工程がある。第５の工程として、パッシベーションＳｉＮｘ膜を成膜した後、パターニングすることにより、画素電極及びソース・ドレインのコンタクトホールを設けるとともに、ゲートライン端子部の上に形成されたＳｉＮｘ膜を除去しドライバＩＣの接合電極とのコンタクトホールを形成する工程がある。そして、第６の工程として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電性膜をスパッタリングにより成膜し、パターニングすることにより画素電極を形成する工程がある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
この様なＰＥＰ工程を経て形成される半導体基板の製造にあたっては、工程数が多くイニシャルコスト及びランニングコストがかさむ。このため、プロセスの簡素化などによるコストダウンが求められており、特に、ＣＲＴと直接競合するモニタ用ＴＦＴ−ＬＣＤなどでこの傾向が強い。
【０００６】
そこで、ＴＦＴチャネル部分をハーフトーン露光することにより、１ＰＥＰでパターニングする方法が提案されている（例えば、特許文献２及び非特許文献１）。ここでいうハーフトーン露光とは、フォトマスク上の遮光膜の有無によって露光光を透過もしくは遮断するという通常の露光とは異なり、透過部及び遮断部に加えてそれらの中間部、すなわち、半透過性の部分を設けて露光する方式のことである。
【０００７】
図３は、その様なハーフトーン露光により形成されるＴＦＴアレイ基板のＰＥＰ工程の一例を順に示した要部断面図であり、図３（ａ）は、ハーフトーン露光の後に現像した状態を表し、図３（ｂ）は、ウエットエッチングの後にドライエッチングした状態を表し、図３（ｃ）は、酸素アッシングした状態を表し、図３（ｄ）は、ウエットエッチングした状態を表し、図３（ｅ）は、ドライエッチングした状態を表し、図３（ｆ）は、レジストを剥離した状態を表している。
【０００８】
まず、上述した第１の工程と同様にして、ガラス基板１００上にＡｌ／ＭｏもしくはＡｌ／Ｎｄなどをスパッタリングにより成膜し、パターニングすることによってゲートライン１０１などを形成する。次に、ＳｉＮｘ膜１０２、ａ−Ｓｉ膜１０３及びＮ＋ａ−Ｓｉ膜１０４を順にプラズマＣＶＤにより連続的に形成した後、Ｃｒ／ＭｏもしくはＴｉ／Ｍｏなどの金属膜１０５をスパッタリングにより形成する。
【０００９】
続いて、紫外線に感光するレジスト（ポジ型フォトレジスト）１０６をスリット及びスピンコータもしくはスリットコータなどにより塗布し、加熱処理（プリベーク）する。プリベーク後のレジスト１０６の膜厚は、１．３〜１．５μｍ程度である。そして、ハーフトーン露光の後に現像する（図３（ａ））。このハーフトーン露光において、レジスト１０６は、露光量の違いから露光光の透過部と、半透過部１０７とで現像液に対する溶解性に差が生じる。このため、現像後にレジスト１０６の半透過部１０７は、膜厚が薄い層として基板上に残る。なお、露光光の遮断部１０８の膜厚は、現像前後で変わらない。
【００１０】
現像後、ソース・ドレインと画素電極をウエットエッチングにより形成し、続いて、ａ−Ｓｉ膜１０３をドライエッチングする（図３（ｂ））。この様にして、トランジスタ領域を形成するための一括パターニングが完了する。次に、ＴＦＴチャネル部１０９をパターニングする。まず、酸素（Ｏ２）をアッシングすることにより、半透過部１０７のレジスト１０６を剥離する（図３（ｃ））。そして、ＴＦＴチャネル部１０９のＭｏなどの金属膜１０５をウエットエッチングし（図３（ｄ））、続いて、Ｎ＋ａ−Ｓｉ膜１０４をドライエッチングする（図３（ｅ））。このドライエッチング後に、ウエット処理によってレジスト１０６を剥離し（図３（ｆ））、パッシベーションＳｉＮｘ膜を形成すれば、ＴＦＴアレイ基板が完成する。
【００１１】
この様なハーフトーン露光を実現する上でのポイントとしては、レジスト１０６の膜厚などの均一性を高めることが挙げられる。これは、膜厚の均一性が低いと、場所によっては現像後の膜厚が遮断部１０８と半透過部１０７とで変わらなくなってしまい、ＴＦＴチャネル部１０９などが正しく形成されないからである。レジスト１０６の膜厚の変化は、基板面内において２〜３％以内に抑える必要がある。
【００１２】
図４は、現像後のレジストの断面形状の一例を示した説明図である。露光現像処理後のレジスト１０６の膜厚は、露光光の遮断部１０８においてＤ１＝１．３〜１．５μｍ程度であり、半透過部１０７においてＤ２＝０．３〜０．５μｍ程度である。
【００１３】
基板上に形成されるレジストの膜厚などの均一性には、レジスト塗布後のプリベーク処理及び現像後に行われるポストベーク処理などの加熱処理が大きく影響する。従って、レジストの膜厚などの均一性を向上させるためには、基板の加熱処理を高精度で行わなければならない。基板の加熱処理は、ベークユニットなどの熱処理ユニットにより行われ、通常、複数の熱処理ユニットを同時に稼動させて複数の基板の加熱処理が一斉に行われる。
【００１４】
図５は、従来の熱処理システムの構成例を示したブロック図である。この熱処理システムは、複数の熱処理ユニット１１１，１１２からなり、各熱処理ユニット１１１，１１２は、それぞれベークカバー１１３、加熱プレート１１４、温度センサ１１５、温度制御部１１６及びヒータ１１７により構成される。
【００１５】
ベークカバー１１３は、加熱処理が行われる処理室内を外部から隔離する断熱性の容器である。加熱プレート１１４は、載置された半導体基板１１０を加熱するホットプレートもしくはオーブンプレートなどの熱板である。温度センサ１１５は、ユニットごとに設けられ、ユニット内の加熱プレート１１４のプレート温度を検出する。
【００１６】
温度制御部１１６は、温度センサ１１５により検出されたプレート温度に基づいて、ユニット内の加熱プレート１１４の温度制御を行っている。この温度制御は、プレート温度が予め設定された所望の処理温度と一致するように、加熱プレート１１４に設けられたヒータ１１７に対する供給電流をオンオフすることによって行われる。
【００１７】
この様な熱処理ユニット１１１，１１２によりレジストが塗布された半導体基板１１０の加熱処理がユニットごとに行われ、この加熱処理によりレジストの露光光に対する感度、レジストの基板面に対する密着性、レジストの断面形状及び基板面内におけるレジストの膜厚の均一性が決定づけられる。
【００１８】
【特許文献１】
特許第３２３４１６８号公報
【特許文献２】
特開２０００−１１１９５８号公報
【非特許文献１】
「月刊・ＦＰＤ・Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ」、１９９９年５月、ｐ．３１〜ｐ．３５
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した様な従来の熱処理システムでは、熱処理ユニットの周囲の状況（例えば、外気温、設置場所など）、及び、ユニットごとに設けられた温度センサの個体差などにより、ユニット間で加熱プレートのプレート温度に差が生じても、ユニットごとに独立して温度制御が行われるので、その温度差を検知することができなかった。
【００２０】
このため、基板上に形成されるレジストの露光光に対する感度、レジストの基板面に対する密着性、レジストの断面形状及び基板面内におけるレジストの膜厚、特に、ポストベーク処理後の半透過部１０７の膜厚の均一性などがユニット間でばらついてしまうという問題があった。ユニット間でレジストの膜厚にばらつきが生じると、エッチング処理後に、不要な膜が残存する、あるいは、必要な膜が削られる。従って、エッチング処理後にレジスト剥離処理をした基板上に形成される回路においてショートが発生する場合が少なくなかった。
【００２１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被処理基板を加熱する複数の熱処理ユニットにおいて、ユニット間における加熱プレートの温度差を小さくすることができる加熱制御調整方法、熱処理ユニット及び熱処理システムを提供することを目的としている。また、本発明の他の目的は、被処理基板上に形成されるレジストの膜厚をユニット間で均一化することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明による加熱制御調整方法は、被処理基板の加熱処理を行う２以上の熱処理ユニットに対し、被処理基板を加熱する加熱プレートの温度をユニットごとに設けられた温度センサにより検出する温度検出ステップと、ユニットごとの温度センサにより検出された温度に基づいて、加熱プレートの温度制御をユニットごとに行う加熱制御ステップと、１つの温度センサによりユニットごとに加熱プレートの温度を検出し、ユニットごとの温度センサにより検出された温度との差を算出する温度差の算出ステップと、算出された温度差に基づいて、ユニットごとに温度制御の調整を行う温度制御の調整ステップにより構成される。
【００２３】
この様な構成によれば、１つの温度センサによりユニットごとに検出された加熱プレートの温度と、ユニットごとに設けられた温度センサにより検出された加熱プレートの温度との温度差を算出することができ、この温度差に基づいて温度制御の調整が行われる。すなわち、基準となる温度センサを用いて、ユニットごとの検出温度との差を検知することができる。
【００２４】
また、本発明による加熱制御調整方法は、１つの熱処理ユニットにおいて、レジストが塗布された被処理基板を加熱処理し、処理後の被処理基板におけるレジストの膜厚に基づいて、全てのユニットにおける温度制御の補正を行う温度制御の補正ステップを有するように構成される。この様な構成によれば、１つの基準となる熱処理ユニットにより処理されたレジストの膜厚に基づいて、全てのユニットの温度制御を補正することができる。従って、全てのユニットにおいてレジストの膜厚精度を向上させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による熱処理システムの一構成例を示したブロック図である。本実施の形態の熱処理システムは、２以上の熱処理ユニット１，２と、各ユニットにおける温度制御の調整を行う制御調整部９からなり、各熱処理ユニット１，２は、それぞれベークカバー３、加熱プレート４、温度センサ５、温度制御部６及びヒータ７により構成される。この熱処理システムでは、１つの基準センサ８を用いることにより、ユニット間の加熱プレート４の温度差が検知される。
【００２６】
ベークカバー３は、加熱処理が行われる処理室内を外部から隔離する断熱性の容器である。加熱プレート４は、被処理基板としての半導体基板１１０が載置されるとともに、この半導体基板１１０を加熱するホットプレートもしくはオーブンプレートなどの熱板である。
【００２７】
温度センサ（第１温度センサ）５は、ユニットごとに設けられ、ユニット内の加熱プレート４の温度、すなわち、プレート温度を検出する。この温度センサ５は、熱電対などからなり、検出した温度データを温度制御部６に順次に出力する。
【００２８】
温度制御部６は、温度センサ５により検出されたプレート温度に基づいて、ユニット内の加熱プレート４の温度制御を行う加熱制御手段である。この温度制御は、プレート温度が予め設定された所望の処理温度と一致するように、加熱プレート４に設けられたヒータ７に対する供給電流をオンオフすることによって行われる。また、温度センサ５により検出された温度データの一部は、順次に制御調整部９へ出力される。ヒータ７は、加熱プレート４に設けられる電熱線などの発熱体である。
【００２９】
基準センサ（第２温度センサ）８は、各熱処理ユニット１，２における温度制御を調整するための基準となる温度センサであり、ユニットごとに設けられた温度センサ５に対する比較参照用の温度計である。この基準センサ８を用いて、例えば、基準センサ８の熱感知部分を他の熱処理ユニットの加熱プレート４に付けかえるなどして、ユニットごとに順次に加熱プレート４のプレート温度が検出される。検出された温度データは、調整用データとして制御調整部９へ出力される。
【００３０】
ここで、基準センサ８は、ユニットごとの温度センサ５とは異なるセンサであっても良いし、ユニットごとに取り付けられた温度センサ５の１つであっても良い。温度センサ５を基準センサ８とする場合には、この温度センサ５が取り付けられた熱処理ユニットが基準ユニットとなり、他の熱処理ユニットのプレート温度が基準ユニットのプレート温度に合わせられる。
【００３１】
制御調整部９は、温度制御部６からの温度データと、基準センサ８からの調整用データとから、検出温度の差を算出し、算出した温度差に基づいて、ユニットごとに温度制御の調整を行っている。この温度制御の調整は、ユニットごとの温度センサ５により検出された温度と、基準センサ８により検出された温度との間に差がある場合に、この温度差に基づいて各ユニットにおける温度制御を調整もしくは補正することにより行われる。
【００３２】
温度制御を調整もしくは補正するための制御信号は、順次に温度制御部６へ出力され、このユニットごとの温度制御の調整により、加熱処理時において全てのユニットのプレート温度を一致させることができる。
【００３３】
図２は、図１の熱処理システムにおける温度制御の調整動作の一例を示したフローチャートである。まず、半導体基板１１０の加熱処理時において、１つの基準センサ８を用いて、ユニットごとに加熱プレート４のプレート温度を検出する（ステップＳ１）。
【００３４】
次に、制御調整部９は、ユニットごとに設けられた温度センサ５により検出されたプレート温度と、基準センサ８により検出されたプレート温度との温度差を算出し（ステップＳ２）、この温度差に基づいて、温度制御を調整する制御信号を出力する。
【００３５】
ユニットごとに設けられた温度制御部６は、制御調整部９からの制御信号に基づいて、加熱プレート４の温度制御を調整もしくは補正し（ステップＳ３）、加熱プレート４の温度が予め設定された処理温度に一致するように、ヒータ７に対する供給電流の調節を行う。
【００３６】
この様な温度制御の調整は、基準センサ８を他のユニットの加熱プレート４に着けかえながらユニットごとに順次に行われ（ステップＳ４，Ｓ５）、全ての熱処理ユニットにおいて温度制御の調整が終了すると、調整処理は完了する。
【００３７】
本実施の形態によれば、１つの基準となる温度センサ、すなわち、基準センサ８をユニットごとに着けかえながらプレート温度を検出することにより、ユニットごとに設けられた温度センサ５により検出されたプレート温度との差が検知され、この温度差に基づいて加熱プレート４の温度制御の調整が行われる。
【００３８】
つまり、全ての熱処理ユニット１，２において加熱プレート４の温度を１つの基準に合致させるので、ユニット間のプレート温度の差を小さくすることができる。このため、基板上に形成されるレジストの露光光に対する感度、レジストの基板面に対する密着性、レジストの断面形状及び基板面内におけるレジストの膜厚、特に、ポストベーク処理後における露光光の半透過部の膜厚をユニット間で均一化することができる。従って、ユニットごとに生成される半導体基板１１０に対し、ユニット間でレジストの膜厚などの均一性が向上するので、高精度に露光、特に、ハーフトーン露光することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、熱処理システムに設けられた１つの制御調整部９が、各熱処理ユニット１，２における温度制御の調整を行っていたが、ユニットごとに温度制御の調整部を設け、この調整部に基準センサ８からの温度データを入力することにより、ユニットごとに独立して温度制御の調整が行われるようにしても良い。
【００４０】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２による加熱制御の調整方法では、１つの熱処理ユニットにおいて、レジストが塗布された半導体基板１１０を加熱処理し、処理後の半導体基板１１０におけるレジストの膜厚に基づいて、全ての熱処理ユニット１，２における温度制御の補正が行われる。
【００４１】
この温度制御の補正は、例えば、基準となる熱処理ユニットを１つ定め、この熱処理ユニットにより半導体基板１１０を試し焼きし、加熱処理後の基板上におけるレジストの膜厚と、所望のレジスト膜厚とのずれを判別することにより行われ、このずれが小さくなるように各熱処理ユニット１，２の温度制御における処理条件、すなわち、設定温度及び処理時間が補正される。
【００４２】
本実施の形態によれば、特定の１つの熱処理ユニットを基準ユニットとし、このユニットにおいて基板上に形成されたレジストの膜厚に基づいて、全ての熱処理ユニット１，２における温度制御を補正するので、ユニットごとに生成される半導体基板１１０に対し、レジストの膜厚精度を向上させることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明による加熱制御調整方法、熱処理ユニット及び熱処理システムによれば、１つの温度センサによりユニットごとに検出された加熱プレートの温度と、ユニットごとに設けられた温度センサにより検出された加熱プレートの温度との温度差を検知し、この温度差に基づいてユニットごとに温度制御の調整が行われるので、ユニット間の加熱プレートの温度差を小さくすることができる。従って、基板上に形成されるレジストの膜厚をユニット間で均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による熱処理システムの一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の熱処理システムにおける温度制御の調整動作の一例を示したフローチャートである。
【図３】ハーフトーン露光により形成されるＴＦＴアレイ基板のＰＥＰ工程の一例を示した要部断面図である。
【図４】現像後のレジストの断面形状の一例を示した説明図である。
【図５】従来の熱処理システムの構成例を示したブロック図である。
【符号の説明】
１，２  熱処理ユニット
３  ベークカバー
４  加熱プレート
５  温度センサ
６  温度制御部
７  ヒータ
８  基準センサ
９  制御調整部
１１０  半導体基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004311564.tif 000006
【図５】
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