DE102004029102B4

DE102004029102B4 - Substratbearbeitungseinrichtung und Substratbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102004029102B4
Application number: DE102004029102A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Shigetomi; Nobuyuki Sata; Toshichika Takei; Masatoshi Kaneda
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2004-06-16
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2024-06-17
Also published as: JP2005033178A; US20040250762A1; DE102004029102A1; US7049553B2; JP4384538B2

Abstract

Substratsbearbeitungseinrichtung, welche aufweist: einen Substrattisch (3), der eine Heizvorrichtung (32; 32A, 32B) aufweist, und zum Haltern eines Substrats (G) ausgebildet ist, mit welchem eine Wärmebehandlung durchgeführt werden soll, auf dem Substrattisch oder oberhalb von diesem; ein Thermometer (33; 33A, 33B), das zur Messung der Temperatur des Substrattisches (3) ausgebildet ist; und eine Temperatursteuerung (4A, 4B), die einen ersten und einen zweiten Befehlsgenerator aufweist, wobei der erste Befehlsgenerator (42) dazu ausgebildet ist, zumindest einen Leistungsbefehl zu erzeugen, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, der vorher festgelegt wird, während einer ersten Zeitstufe (T1, T2), in welcher die Temperatur des Substrats ansteigt, und der zweite Befehlsgenerator (41) dazu ausgebildet ist, zumindest einen Leistungsbefehl zu erzeugen, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, und auf Grundlage einer Abweichung der von dem Thermometer gemessenen Temperatur von einer Solltemperatur des Substrattisches bestimmt wird, damit die Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt, während einer zweiten Zeitstufe, die sich an die erste Zeitstufe anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befehlsgenerator so ausgebildet ist, dass er einen ersten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung (P1) festlegt, die der Heizvorrichtung während eines ersten Zeitraums (T1) der ersten Zeitstufe zugeführt werden soll, und einen zweiten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung (P2) festlegt, die der Heizvorrichtung während eines zweiten Zeitraums (T2) der ersten Zeitstufe zugeführt werden soll, anschließend an den ersten Zeitraum (T1) der ersten Zeitstufe, in Abhängigkeit von einem Leistungsmuster (P), das vorher festgelegt wird, um eine Änderung der elektrischen Leistung festzulegen, die der Heizvorrichtung während der ersten Zeitstufe zugeführt werden soll, so dass die Temperatur des Substrats (G) annähernd auf eine Solltemperatur des Substrats in der ersten Zeitstufe ansteigt; die elektrische Leistung (P2), ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Durchführung einer Wärmebehandlung eines Substrats, beispielsweise eine Ausheizbehandlung eines Maskensubstrats für eine Photomaske, nachdem diese mit einer Resistlösung [Abdecklacklösung] beschichtet wurde, oder nachdem sie belichtet wurde, und bevor sie entwickelt wurde.
Beschreibung des Stands der Technik
Bei einem Halbleiterbauteilherstellungsvorgang wird eine Vorgehensweise eingesetzt, die als Photolithographie bezeichnet wird, um ein Resistmuster auf einer Oberfläche eines Substrats für das Halbleiterbauelement herzustellen. Das Photolithographieverfahren wird auch dazu verwendet, eine rechteckige Maske (Retikel) herzustellen, die bei einem Belichtungsschritt in dem Halbleiterbauelementherstellungsverfahren eingesetzt wird.
Bei der Herstellung der Maske wird ein Substrat für die Maske mit einer Resistlösung beschichtet, um einen Resistfilm auf dem Substrat herzustellen, wird der Resistfilm belichtet, um bei dem Resistfilm ein vorbestimmtes Muster zu erzeugen, und wird der Resistfilm entwickelt.
Die Resistlösung enthält chemische Bestandteile des Resistfilms, aufgelöst in einem Lösungsmittel. Nachdem das Substrat mit der Resistlösung beschichtet wurde, wird mit dem Substrat eine Wärmebehandlung durchgeführt, die als ”Ausheizen” bezeichnet wird, wodurch das in der Resistlösung enthaltene Lösungsmittel verdampft wird, damit es entfernt wird. Mit dem ausgeheizten Substrat wird eine Kühlbehandlung durchgeführt, durch welche die Temperatur des Substrats auf eine vorbestimmte Temperatur abgesenkt wird, bevor das Substrat belichtet wird. Die Wärmebehandlung oder die Abkühlbehandlung wird dadurch ausgeführt, dass das Substrat auf einen Tisch oder eine Platte aufgesetzt wird, in welchem bzw. in welcher eine Heiz- oder Kühlvorrichtung vorgesehen ist.
12 zeigt eine herkömmliche Wärmebehandlungseinrichtung. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Heizplatte, auf welche ein Substrat G aufgelegt wird. Vier Vorsprünge 11 sind auf einer oberen Oberfläche der Heizplatte 1 angeordnet. Das Substrat G wird durch die Vorsprünge 11 gehaltert, während die rückwärtige Oberfläche des Substrats G in Vertikalrichtung um eine kleine Entfernung wie beispielsweise 0,5 Millimeter von der oberen Oberfläche der Heizplatte 1 beabstandet ist.
Ein Heizelement 12 ist in der Heizplatte 1 angeordnet. Die elektrische Leistung, die der Heizvorrichtung 12 zugeführt wird, wird durch eine PID-Steuerung 14 (Proportional-Integral-Differential-Steuerung) gesteuert, auf Grundlage eines Messsignals eines Temperatursensors 13, beispielsweise eines Thermoelements, so dass die Temperatur des Substrats G auf eine vorbestimmte Solltemperatur erhöht wird, beispielsweise 130°C. Um mehrere Substrate zu behandeln, während eine hohe Durchsatzrate erreicht wird, wird die Heizplatte 1 vorher auf 130°C erwärmt, und wird dann das Substrat G auf die Heizplatte 1 aufgelegt. Nachdem das Substrat über einen vorbestimmten Zeitraum bei der Solltemperatur erwärmt wurde, wird das Substrat von der Heizplatte entfernt, und wird das nächste Substrat auf die Heizplatte 1 aufgesetzt. Auf diese Weise werden einzeln mehrere Substrate wärmebehandelt.
Die Temperatur des Substrats G, bevor es auf die Heizplatte 1 aufgesetzt wird, beträgt beispielsweise 23°C, so dass eine große Temperaturdifferenz zwischen dem Substrat G und der Heizplatte 1 vorhanden ist. Wenn ein derartiges, kaltes Substrat G auf die Heizplatte 1 aufgesetzt wird, wird daher eine beträchtliche große Wärmemenge von der Heizplatte 1 auf das Substrat G übertragen, wodurch die Temperatur der Heizplatte 1 entsprechend absinkt.
Wenn hohe PID-Regelverstärkungen in der PID-Steuerung 14 eingestellt sind, steigt die Temperatur der Heizplatte 1 schnell auf die Ursprungstemperatur an, oder die Solltemperatur. In diesem Fall überschwingt allerdings die Temperatur der Heizplatte 1 die Solltemperatur, und oszilliert mit hoher Amplitude, was dazu führt, dass die Substrattemperatur die Solltemperatur überschreitet. Dies führt zu einer ungewünschten Variation der Dicke des Films (beispielsweise des Resistfilms) über der Substratoberfläche.
Um einen derartigen Nachteil zu verhindern, werden bei der herkömmlichen Wärmebehandlungseinrichtung die PID-Regelverstärkungen niedrig eingestellt, um die Temperatur der Heizplatte 1 langsam zu erhöhen, wie in 13 gezeigt, um ein Überschwingen der Temperatur der Heizplatte 1 zu verhindern. In diesem Fall ist jedoch eine beträchtlich lange Zeit (TA) dazu erforderlich, damit die Temperatur der Heizplatte 1 zurück zur Solltemperatur gelangt.
Die JP11-74187A beschreibt eine Wärmebehandlungseinrichtung, die zur Lösung des voranstehend geschilderten Problems ausgelegt ist. Bei der Wärmebehandlungseinrichtung weist die Temperatursteuerung zwei Betriebsarten auf, von denen eine eine PID-Steuerbetriebsart ist, in welcher die Temperatur durch eine PID-Steuerung gesteuert wird, und die andere eine Betriebsart mit fester Leistungszufuhr ist, bei welcher eine hohe, feste elektrische Leistung einem Heizelement zugeführt wird.
Unmittelbar nachdem das kalte Substrat auf die Heizplatte aufgelegt wurde, wird eine feste, hohe elektrische Leistung (volle Leistung) dem Heizelement über einen vorbestimmten Zeitraum unter Verwendung eines Zeitgebers zugeführt, damit schnell das Ausmaß der Wärme ersetzt wird, die von der Heizplatte durch das Substrat abgezogen wurde. Die feste elektrische Leistung und der vorbestimmte Zeitraum werden so festgelegt, dass die Temperatur der Heizplatte die Solltemperatur überschreitet, wenn die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist. Ist die vorbestimmte Zeit abgelaufen, wird die Zufuhr der festen, hohen elektrischen Leistung unterbrochen, und wird die Betriebsart von der Betriebsart mit fester Leistungszufuhr auf die PID-Steuerbetriebsart umgeschaltet.
Die Vorgehensweise, die in der JP11-74187A beschrieben wird, weist jedoch folgendes Problem auf. Die Temperatur der Heizplatte steigt nämlich weiterhin über einen gewissen Zeitraum an, selbst nachdem die Zufuhr der hohen, festen elektrischen Leistung unterbrochen wurde. Die tatsächliche Temperatur der Heizplatte ändert sich daher unabhängig von dem Ausmaß der Einstellung, das von der PID-Steuerung berechnet wird, so dass eine stabile PID-Regelung unmöglich wird, und dieser Zustand hält für eine gewisse Zeitdauer an. Daher ist eine relativ lange Zeit dafür erforderlich, dass die Temperatur der Heizplatte und des Substrats stabil auf der Solltemperatur liegen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der voranstehenden Probleme entwickelt. Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Einrichtung und eines Verfahrens, die schnell die Temperatur des Substrats bis zu einer Solltemperatur erhöhen können, und die Substrattemperatur stabil auf die Solltemperatur in einem kurzen Zeitraum festlegen können. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Einrichtung und eines Verfahrens, welche eine hohe Temperaturgleichförmigkeit in der Ebene über der Substratoberfläche während der Temperaturanstiegsstufe erzielen, selbst dann, wenn das Substrat durch mehrere Heizelemente erwärmt wird.
Das voranstehende Ziel wird durch das Merkmal der vorliegenden Erfindung erreicht, das durch den kennzeichnenden Teil der unabhängigen Patentansprüche angegeben ist. Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Substratbearbeitungseinrichtung zur Verfügung, welche aufweist: einen Substrattisch, der eine Heizvorrichtung aufweist, und dazu ausgebildet ist, ein Substrat zu haltern, mit dem eine Wärmebehandlung durchgeführt werden soll, auf dem Substrattisch oder oberhalb von diesem; ein Thermometer, das zur Messung der Temperatur des Substrattisches ausgebildet ist; und eine Temperatursteuerung, die einen ersten und einen zweiten Befehlsgenerator aufweist, wobei der erste Befehlsgenerator dazu ausgebildet ist, zumindest einen Leistungsbefehl zu erzeugen, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, die vorher festgelegt wird, während einer ersten Zeitstufe, in welcher die Temperatur des Substrats ansteigt, wobei der zweite Befehlsgenerator dazu ausgebildet ist, zumindest einen Leistungsbefehl zu erzeugen, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, und auf Grundlage einer Abweichung der von dem Thermometer gemessenen Temperatur von einer Solltemperatur des Substrattisches festgelegt wird, damit die Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt, während einer zweiten Zeitstufe, die sich an die erste Zeitstufe anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befehlsgenerator so ausgebildet ist, dass er einen ersten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung während eines ersten Zeitraums in der ersten Zeitstufe zugeführt werden soll, und einen zweiten Leistungsbefehl, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung während eines zweiten Zeitraums der ersten Zeitstufe zugeführt werden soll, die sich an den ersten Zeitraum der ersten Zeitstufe anschließt, entsprechend einem Leistungsmuster, das vorher festgelegt wird, um eine Änderung der elektrischen Leistung festzulegen, die der Heizvorrichtung in der ersten Zeitstufe zugeführt werden soll; wobei die elektrische Leistung, die von dem zweiten Leistungsbefehl festgelegt wird, kleiner ist als jene, die von dem ersten Leistungsbefehl festgelegt wird; die Temperatur des Substrats sich annähernd an eine Solltemperatur des Substrats in der ersten Zeitstufe annähert; und der zweite Befehlsgenerator dazu ausgebildet ist, einen dritten Leistungsbefehl als den zumindest einen Leistungsbefehl des zweiten Befehlsgenerators während einer zweiten Zeitstufe zu erzeugen, die sich an den zweiten Zeitraum der ersten Zeitstufe anschließt.
Gemäß einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Substratsbearbeitungseinrichtung zur Verfügung, welche aufweist: einen Substrattisch, der eine Heizvorrichtung aufweist, und dazu ausgebildet ist, ein Substrat, mit dem eine Wärmebehandlung durchgeführt werden soll, auf dem Substrattisch oder oberhalb von diesem zu haltern; ein Thermometer, das zur Messung der Temperatur des Substrattisches ausgebildet ist; und eine Temperatursteuerung, die einen ersten Befehlsgenerator und einen zweiten Befehlsgenerator aufweist, wobei der erste Befehlsgenerator so ausgebildet ist, dass er einen ersten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung während einer ersten Zeitstufe zugeführt werden soll, und der zweite Befehlsgenerator so ausgebildet ist, dass er einen zweiten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, und auf Grundlage einer Abweichung der von dem Thermometer gemessenen Temperatur von einer Solltemperatur des Substrattisches festgelegt wird, damit die Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur für den Substrattisch übereinstimmt, während einer zweiten Zeitstufe, die sich an die erste Zeitstufe anschließt, und dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Befehlsgenerator eine Berechnungsvorrichtung aufweist, die zur Berechnung der elektrischen Leistung entsprechend dem zweiten Leistungsbefehl ausgebildet ist; wobei die Berechnungsvorrichtung auch dazu ausgebildet ist, während der ersten Zeitstufe einen Wert zu berechnen oder zu speichern, der für die Berechnungsvorrichtung benötigt wird, um die elektrische Leistung entsprechend dem zweiten Leistungsbefehl zu berechnen, zu Beginn der zweiten Zeitstufe; und die Temperatursteuerung eine Aktivierungsvorrichtung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die Berechnungsvorrichtung aktiviert, bevor die erste Zeitstufe beendet ist.
Gemäß einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Substratsbearbeitungseinrichtung zur Verfügung, welche aufweist: einen Substrattisch, der eine Heizvorrichtung aufweist, und dazu ausgebildet ist, ein Substrat, mit dem eine Wärmebehandlung durchgeführt werden soll, auf dem Substrattisch oder oberhalb von diesem zu haltern; ein zur Messung der Temperatur des Substrattisches ausgebildetes Thermometer; und eine Temperatursteuerung, die einen ersten Befehlsgenerator und einen zweiten Befehlsgenerator aufweist, wobei der erste Befehlsgenerator so ausgebildet ist, dass er einen ersten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, während einer ersten Zeitstufe, der zweite Befehlsgenerator so ausgebildet ist, dass er einen zweiten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, und die auf Grundlage einer Abweichung der von dem Thermometer gemessenen Temperatur von einer Solltemperatur des Substrattisches bestimmt wird, damit die Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt, während einer zweiten Zeitstufe, die sich an die erste Zeitstufe anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Befehlsgenerator eine Berechnungsvorrichtung aufweist, die zur Berechnung der elektrischen Leistung entsprechend dem zweiten Leistungsbefehl ausgebildet ist; wobei die Berechnungsvorrichtung einen Speicher aufweist, der einen Wert speichert, der vorher festgelegt wird, und für die Berechnungsvorrichtung erforderlich ist, um die elektrische Leistung entsprechend dem zweiten Leistungsbefehl zu Beginn der zweiten Zeitstufe zu berechnen.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Substratsbearbeitungsverfahren zur Verfügung, welches folgende Schritte umfasst: Anordnen eines Substrats auf einem Substrattisch oder oberhalb von diesem, der eine Heizvorrichtung aufweist; und Zuführen elektrischer Leistung, die vorher festgelegt wird, während einer ersten Zeitstufe, um die Temperatur des Substrats zu erhöhen, und nachfolgendes Zuführen elektrischer Leistung, während die Temperatur des Substrattisches gemessen wird, und während die elektrische Leistung gesteuert wird, auf Grundlage einer Abweichung der gemessenen Temperatur des Substrattisches von der Solltemperatur des Substrattisches, damit die gemessene Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt, während der zweiten Zeitstufe, die sich an die erste Zeitstufe anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Zufuhr der elektrischen Leistung in der ersten Zeitstufe dadurch durchgeführt wird, dass eine erste elektrische Leistung, die vorher festgelegt wird, der Heizvorrichtung über einen ersten Zeitraum zugeführt wird, und dann eine zweite elektrische Leistung, die vorher festgelegt wird, und kleiner als die erste elektrische Leistung ist, der Heizvorrichtung über einen zweiten Zeitraum zugeführt wird, wodurch die Temperatur des Substrattisches so erhöht wird, dass sie eine Solltemperatur des Substrattisches überschreitet, und dann die Temperatur des Substrattisches abgesenkt wird, annähernd auf die Solltemperatur des Substrats, wodurch die Temperatur des Substrats annähernd auf eine Solltemperatur des Substrats erhöht wird; und dass der Schritt der Zufuhr der elektrischen Leistung in der zweiten Zeitstufe dadurch durchgeführt wird, dass nach Zuführen der zweiten elektrischen Leistung zur Heizvorrichtung über den zweiten Zeitraum eine dritte elektrische Leistung der Heizvorrichtung über einen dritten Zeitraum zugeführt wird, während die Temperatur des Substrattisches gemessen wird, und die dritte elektrische Leistung auf Grundlage einer Abweichung der gemessenen Temperatur des Substrattisches von der Solltemperatur des Substrattisches gesteuert wird, damit die gemessene Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt.
Weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Substratsbearbeitungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Aufsicht auf einen Substrattisch der in 1 gezeigten Substratsbearbeitungseinrichtung, wobei schematisch eine Anordnung von Heizelementen gezeigt ist;
3 ist ein Blockschaltbild, das schematisch ein Temperatursteuersystem der in 1 gezeigten Substratsbearbeitungseinrichtung zeigt;
4A ist ein Diagramm, das ein Leistungsmuster zeigt, das in einem Leistungsmusterspeicher eines in 3 gezeigten, ersten Befehlsgenerators gespeichert ist;
4B und 4C sind Diagramme, die jeweils ein alternatives Leistungsmuster zeigen;
5 ist ein Diagramm, das eine Änderung der tatsächlichen Temperatur des Substrats und des Substrattisches zeigt, und eine Änderung der elektrischen Leistung, die dem Heizelement zugeführt wird;
6 ist eine Aufsicht auf einen Substrattisch, wobei eine alternative Anordnung der Heizelemente dargestellt ist;
7 ist eine Aufsicht auf ein Beschichtungs- und Entwicklungssystem, bei welchem die in 1 gezeigte Substratsbearbeitungseinrichtung vorgesehen ist;
8 ist eine Perspektivansicht des Beschichtungs- und Entwicklungssystems, das in 7 gezeigt ist;
9A und 9B sind Diagramme, welche Ergebnisse eines ersten bzw. zweiten Versuches zeigen;
10 ist ein Diagramm, das eine Änderung der tatsächlichen Temperatur des Substrats und des Substrattisches zeigt, sowie eine Änderung der elektrischen Leistung, die dem Heizelement zugeführt wird;
11A und 11B sind Diagramme zur Erläuterung einer Voraktivierung einer PID-Berechnungsvorrichtung;
12 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Ausheizeinrichtung; und
13 ist ein Diagramm, das die Änderung der tatsächlichen Temperatur des Substrats und des Substrattisches bei der herkömmlichen Ausheizeinrichtung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Substratsbearbeitungseinrichtung (im Einzelnen eine Ausheizeinrichtung oder eine Wärmebehandlungseinrichtung) gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Ein Bearbeitungsbehälter 2, der eine Hülle der Substratsbearbeitungseinrichtung darstellt, weist eine Seitenwand auf, die mit einer Umfangsöffnung 20 versehen ist, über welche ein Substratübertragungsarm (nicht gezeigt) Zugriff auf das Innere des Bearbeitungsbehälters 2 erlangen kann. Eine Auslassöffnung 21 ist im zentralen Bereich einer Decke des Bearbeitungsbehälters 2 vorgesehen. Die Atmosphäre in dem Bearbeitungsbehälter 2 kann über die Auslassöffnung 21 durch ein Absaugsystem (nicht gezeigt) abgesaugt werden, das hiermit verbunden ist.
In dem Bearbeitungsbehälter 2 ist ein Substrattisch 3 angeordnet, auf welchen ein Substrat G aufgesetzt wird, mit dem eine Wärmebehandlung durchgeführt werden soll, in einem vorbestimmten Substratanordnungsbereich. Der Substrattisch 3 ist mit mehreren Vorsprüngen 31 versehen (so genannten ”Nahentfernungsstiften”), durch welche das Substrat G durch den Substrattisch 3 gehaltert wird, während das Substrat G von der oberen Oberfläche des Substrattisches 3 um beispielsweise 0,2 Millimeter entfernt angeordnet ist.
Eine Heizvorrichtung 32, die zumindest ein Heizelement aufweist, das jeweils typischerweise ein elektrischer Widerstandsheizdraht ist, ist in dem Substrattisch 3 angeordnet, um Wärme zum Erwärmen des Substrats G zu erzeugen. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Heizvorrichtung 32 ein erstes, rechteckiges Heizelement 32A auf, das dem zentralen Bereich des Substrats G gegenüberliegt, das auf den Tisch 3 aufgesetzt ist, sowie ein zweites, ringförmiges Heizelement 32B, das dem Umfangsbereich des auf den Tisch 3 aufgesetzten Substrats G gegenüberliegt. Die Heizelemente 32A und 32B sind elektrisch voneinander getrennt. Der Substrattisch 3 ist als ”Heizplatte” ausgebildet, die durch die Heizelemente 32A und 32B erwärmt wird. Das Substrat G wird durch Wärme erwärmt, die über die Vorsprünge 31 übertragen wird, sowie durch Strahlungswärme, die von der Oberfläche des Tisches 3 ausgesandt wird.
Temperatursensoren 33A und 33B, die jeweils typischerweise als Thermoelement ausgebildet sind, sind in den Substrattisch 3 eingebettet, um die Temperatur eines ersten, zentralen Bereiches des Tisches 3, der durch das erste Heizelement 32A erwärmt wird, und die Temperatur eines zweiten, Umfangsbereiches des Tisches 3 zu messen, der durch das zweite Heizelement 32B erwärmt wird.
Vier Durchgangslöcher 34 erstrecken sich durch den Substrattisch 3. Substrathaltestifte 35 zum Haltern der rückwärtigen Oberfläche des Substrats G sind in die Löcher 34 eingeführt. Im Einzelnen haltern die Halterungsstifte 35 die schräge Oberfläche (nicht gezeigt) der rückwärtigen Oberfläche des Substrats. Die Halterungsstifte 35 sind weiterhin mit einem Hebemechanismus 36 verbunden, wodurch der Abschnitt an der Spitze jedes Halterungsstiftes 35 gegenüber dem Substrattisch 3 vorstehen kann, und sich in diesen zurückziehen kann.
Das Substrat G, das ins Innere des Bearbeitungsbehälters 2 durch die Öffnung 20 transportiert wurde, während es in Horizontalrichtung von dem nicht dargestellten Substratübertragungsarm gehaltert wird, wird auf die Vorsprünge 31 aufgesetzt, oder oberhalb des Substrattisches 3 aufgesetzt, durch Zusammenwirken des Substratübertragungsarms und der Halterungsstifte 35. Bei einer alternativen Ausführungsform kann ein Substrattisch eingesetzt werden, der das Substrat direkt auf seiner oberen Oberfläche unter Verwendung von Nahentfernungsstiften haltert.
Ein zylindrischer Verschluss 37 ist in dem Bearbeitungsbehälter 2 vorgesehen, und umgibt den Seitenumfang des Substrattisches 3. Der obere Abschnitt des Verschlusses 37 ist nach innen abgebogen. Der Verschluss 37 ist mit einem Hebemechanismus 39 wie beispielsweise einem Luftzylinder über ein Halterungsteil 38 verbunden. Der Verschluss 37 steigt in eine Vertikalposition an, wobei ein kleiner Spalt zwischen der oberen Endoberfläche des Verschlusses 37 und einer inneren Oberfläche des Bearbeitungsbehälters 2 gegenüberliegend vorhanden ist, damit die Öffnung 20 beinahe geschlossen wird, um einen Bearbeitungsraum auszubilden, der das auf den Substrattisch 3 aufgelegte Substrat G umgibt.
Das erste und zweite Heizelement 32A bzw. 32B ist jeweils mit einer Stromversorgungsquelle 40A bzw. 40B verbunden, die jeweils mit einer Temperatursteuerung 4A bzw. 4B verbunden sind, wie in 1 gezeigt. Bei einer typischen Ausführungsform ist die Stromversorgungsquelle 40A (40B) mit einer PWM-Steuerschaltung (Impulsbreitenmodulations-Steuerschaltung) versehen, welche die elektrische Leistung steuert, die dem Heizelement 32A (32B) zugeführt wird, entsprechend einem Leistungsbefehl (der später beschrieben wird), der von der Temperatursteuerung 4A (4B) empfangen wird. Alternativ kann die Stromversorgungsquelle 40A (40B) mit einer analogen Steuerschaltung versehen sein, welche kontinuierlich die elektrische Leistung ändern kann, die dem Heizelement 32A (32B) zugeführt wird, in Abhängigkeit von dem Leistungsbefehl. Es wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn die PWM-Steuerung eingesetzt wird, die elektrische Leistung, die dem Heizelement zugeführt wird, als mittlere elektrische Leistung zu verstehen ist (welche proportional einem Tastverhältnis ist), die dem Heizelement zugeführt wird, während eines Schaltzyklus eines Schaltelements der PWM-Steuerschaltung, bei der vorliegenden Beschreibung.
Die Temperatursteuerung 4A wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Temperatursteuerung 4B ist ebenso aufgebaut und arbeitet ebenso wie die Temperatursteuerung 4A, so dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird. Die Temperatursteuerung 4A weist einen ersten Befehlsgenerator 42 für eine nachstehend erläuterte ”Mustersteuerung” auf, sowie einen zweiten Befehlsgenerator 41 für eine herkömmliche PID-Regelung. Der zweite Befehlsgenerator 41 weist einen Subtrahierer 411 und eine PID-Berechnungsvorrichtung 412 auf. Der Subtrahierer 411 berechnet eine Abweichung (also einen Fehler) der von dem Temperatursensor 33A (beispielsweise einem Thermometer) gemessenen Temperatur von der Solltemperatur. Die PID-Berechnungsvorrichtung 412 bestimmt die elektrische Leistung, die von der Stromversorgungsquelle 40A dem Heizelement 32A zugeführt werden soll, und die es ermöglicht, dass die von dem Temperatursensor 33A gemessene Temperatur mit der Solltemperatur übereinstimmt, und gibt den ermittelten Wert für die elektrische Leistung als Leistungsbefehl an die Stromversorgungsquelle 40A aus.
Der erste Befehlsgenerator 42 weist einen Datenspeicher 43 auf, in welchem ein Leistungsmuster P gespeichert wird, das eine Änderung der elektrischen Leistung festlegt, die dem Heizelement 32A zugeführt werden soll. Der erste Befehlsgenerator 42 weist eine Ausgabeeinheit 421 auf, welche Leistungsbefehle entsprechend dem Leistungsmuster P ausgibt. Bei der dargestellten Ausführungsform gibt der erste Befehlsgenerator 42 einen ersten Leistungsbefehl aus, der die Stromversorgungsquelle 40A anweist, eine erste, feste elektrische Leistung P1 (P1 ist die volle Leistung der Stromversorgungsquelle 40A, oder die maximal zulässige Eingangsleistung des Heizelements 32A), an das Heizelement 32A während eines Zeitraums T1 (beispielsweise 3 Minuten) auszugeben, und gibt einen zweiten Leistungsbefehl (P2) aus, der die Stromversorgungsquelle 40A anweist, eine zweite, feste elektrische Leistung P2 (P2 ist gleich Null) an das Heizelement 32A auszugeben, während eines Zeitraums T2 (beispielsweise 1 Minute), der sich an den Zeitraum T1 anschließt, entsprechend dem Leistungsmuster P, das in den 3 und 4A gezeigt ist. Der erste Befehlsgenerator 42 weist einen Zeitgeber für das Zeitmanagement (Zeiträume T1 und T2) auf.
Vorzugsweise sind unterschiedliche Leistungsmuster den Heizelementen 32A und 32B zugeordnet (also den Temperatursteuerungen 4A und 4B). So ist beispielsweise die erste elektrische Leistung P1, die dem Heizelement 32A zugeordnet ist, um den zentralen Bereich des Substrattisches 3 zu erwärmen, kleiner als die erste elektrische Leistung P1, die dem Heizelement 32B zum Erwärmen des Umfangsbereiches des Substrattisches 3 zugeordnet ist. Hierdurch können die Heizelemente 32A und 32B jeweils eine Heizkraft zur Verfügung stellen, die dazu ausreicht, den jeweiligen Bereich des Substrattisches 3 zu erwärmen, damit eine Temperaturgleichförmigkeit in der Ebene über die Substratoberfläche während der Substrattemperaturanstiegsstufe erzielt wird, und so eine Gleichförmigkeit in der Ebene der sich ergebenden Resistfilmdicke erzielt wird.
Der erste Befehlsgenerator 42 beginnt mit der Ausgabe des ersten Leistungsbefehls, wenn die Entfernung zwischen dem Substrat G und dem Substrattisch 3 kleiner als ein vorbestimmter Wert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform beginnt der erste Befehlsgenerator 42 mit der Ausgabe des ersten Leistungsbefehls, wenn die Temperatursteuerung 4A ein Signal empfängt, welches angibt, dass das Substrat G auf den Substrattisch 3 aufgesetzt wurde. Das Signal kann ein Messsignal sein, das erzeugt wird, wenn eine Absenkung der Substrathalterungsstifte 35 festgestellt wird, oder ein Befehlssignal, das anweist, dass die Halterungsstifte 35 abgesenkt werden.
Die Temperatursteuerung 4A weist einen Schalter 44 zur Auswahl eines der Befehlsgeneratoren 41 und 42 auf, welche den Leistungsbefehl für die Stromversorgungsquelle 40A bereitstellen. Die Temperatursteuerung 4A weist weiterhin einen Kontakt 45 auf, der sich schließt, wenn er ein Signal empfängt, das angibt, dass das Substrat G auf dem Substrattisch 3 aufgesetzt wurde, um die Ausgabeeinheit 421 des ersten Befehlsgenerators 42 in Gang zu setzen.
Bei einer typischen Ausführungsform weist die Temperatursteuerung 4A (und 4B) einen Computer auf, der Elektronikbauteile einschließlich einer CPU und einer geeigneten Speichervorrichtung aufweist. Das in 3 gezeigte Blockschaltbild repräsentiert die Funktionen, die von der Computerhardware und dem Computerprogramm bereitgestellt werden. Allerdings kann die Temperatursteuerung 4A auch aus mehreren Elektronikeinheiten oder Schaltungen bestehen, die jeweils eine oder mehrere Funktionen entsprechend einem oder mehreren der Funktionsblöcke von 3 aufweisen.
Das Leistungsmuster P wird im Einzelnen beschrieben. Die erste elektrische Leistung P1 und der Zeitraum T1 werden so festgelegt, dass es die Zufuhr elektrischer Leistung P1 über den Zeitraum P1 ermöglicht, dass das Heizelement 32A eine Wärmemenge erzeugt, die annähernd der Wärmemenge entspricht, welche das kalte Substrat G von dem Substrattisch 3 abzieht, was dazu führt, dass die Temperatur des Substrattisches 3 höher wird als die Solltemperatur für das Substrat G.
Der zweite Zeitraum T2, in welchem keine elektrische Leistung dem Heizelement 32A zugeführt wird, ist dazu vorgesehen, einen glatten Übergang von der Mustersteuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart zu ermöglichen. Die Bereitstellung des zweiten Zeitraums T2 ermöglicht es, dass die Temperaturänderungskurven des Substrats G und des Substrattisches 3 sich asymptotisch an die Solltemperatur annähern (die für das Substrat G und den Substrattisch 3 gleich ist), während der Absolutwert des Gradienten der Kurven allmählich verringert wird. Entsprechend den voranstehenden Ausführungen, wird das Zeitintegral der Abweichung der tatsächlichen Temperatur des Substrattisches 3 gegenüber der Solltemperatur von einem bestimmten Zeitpunkt während eines bestimmten Zeitraums T2 bis zu einem Zeitpunkt, an welchem die Steuerbetriebsart von der Mustersteuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart umgeschaltet wird (nachstehend bezeichnet als ”Zeitumschaltpunkt”) verringert, und kann auch die Zeitdifferenz der Abweichung gegenüber dem Zeitumschaltpunkt verringert werden, was zu einem glatten Übergang von der Mustersteuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart führt.
Das Leistungsmuster P kann abgeändert werden, so weit es dem voranstehend geschilderten technischen Konzept genügt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Leistungsmuster P ein zweistufiges Muster, das zwei unterschiedliche Werte für die elektrische Leistung P1 und P2 festlegt, die dem Heizelement 32A im ersten bzw. zweiten Zeitraum T1 bzw. T2 zugeführt werden soll, wie dies in 4A gezeigt ist, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Das Leistungsmuster P kann auch so ausgebildet sein, wie dies in den 4B und 4C gezeigt ist, wobei der erste Zeitraum T1 in zwei (oder mehr) Zeitrahmen T1' und T1'' aufgeteilt ist, welchen unterschiedliche Werte P1' und P1'' für die elektrische Leistung zugeordnet sind, die dem Heizelement 32A zugeführt werden sollen. Weiterhin ist die elektrische Leistung P2 nicht auf Null beschränkt, und kann einen bestimmten, kleinen Wert aufweisen, der kleiner ist als P1. Weiterhin kann der zweite Zeitraum T2 in zwei (oder mehr) Zeitrahmen aufgeteilt sein, wobei eine elektrische Leistung von Null dem ersten Zeitrahmen zugeordnet ist, und eine kleine elektrische Leistung dem zweiten Zeitrahmen zugeordnet ist. Das Leistungsmuster P wird vorzugsweise vorher durch einen Versuch und/oder eine Simulation festgelegt, bevorzugter über einen Versuch.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform wird nur ein Leistungsmuster P in dem Datenspeicher 43 des ersten Leistungsbefehlsgenerators 42 gespeichert. Der Datenspeicher 43 kann mehrere Leistungsmuster für unterschiedliche Solltemperaturen speichern, und/oder für unterschiedliche Arten von zu bearbeitenden Substraten G. In diesem Fall kann die Ausgabeeinheit 421 eines der Leistungsmuster aus dem Datenspeicher 43 auslesen, entsprechend einem Befehl, der von einer Vorrichtung zur Festlegung eines zu verwendenden Leistungsmusters empfangen wird, beispielsweise von einem übergeordneten Computer, der so ausgebildet ist, dass er sämtliche Operationen der Substratsbearbeitungseinrichtung steuert, und mit der Temperatursteuerung 4A (4B) verbunden ist.
Das Speichern und Überschreiben des Leistungsmusters P in dem Leistungsmusterspeicher 43 wird von einer Steuerdateneinstellvorrichtung 500 durchgeführt. Die Steuerdateneinstellvorrichtung 500 kann ein Teil einer Einrichtungssteuerung oder eines übergeordneten Computers sein, die bzw. der so ausgebildet ist, dass alle Operationen der Substratsbearbeitungseinrichtung gesteuert werden. Alternativ kann ein tragbarer Computer, beispielsweise ein Notebook-Computer, als die Steuerdateneinstellvorrichtung 500 eingesetzt werden, um den Steuerdateneinstellvorgang zu erleichtern. In diesem Fall ist eine Schnittstelle (nicht gezeigt) in der Temperatursteuerung 4A (4B) vorhanden.
Nachstehend wird der Betriebsablauf der Substratsbearbeitungseinrichtung beschrieben. Die PID-Berechnungsvorrichtung 412 ist an die Stromversorgungsquelle 40A (40B) angeschlossen, um die elektrische Leistung zu steuern, die dem Heizelement 32A (32B) zugeführt wird, in Abhängigkeit von dem Leistungsbefehl, der von der PID-Berechnungsvorrichtung 412 erzeugt wird. Anders ausgedrückt, wird die Temperatur des Substrattisches 3 in einer PID-Steuerbetriebsart gesteuert. Auf diese Weise wird die Temperatur des Substrattisches 3 auf einer Solltemperatur für das Substrat (beispielsweise 130°C) gehalten.
Dann wird der Verschluss 37 abgesenkt, und befördert der Substratübertragungsarm (nicht dargestellt) ein Substrat G, das mit einer Resistlösung beschichtet ist, in den Bearbeitungsbehälter 2 über die Öffnung 20. Durch Zusammenarbeit des Substratübertragungsarms und der Substrathalterungsstifte 35 wird das Substrat G an die Substrathalterungsstifte 35 transportiert. Die Halterungsstifte 35 werden abgesenkt, so dass das Substrat G oberhalb des Substrattisches 3 angeordnet wird.
Wenn die Halterungsstifte 35 abgesenkt wurden, und in ihren untersten Positionen anhalten, wird der Kontakt 45 geschlossen, der Schalter 44 so umgeschaltet, dass der erste Befehlsgenerator 42 mit der Stromversorgungsquelle 40A (und 40B) verbunden wird, und liest die Ausgabeeinheit 421 das Leistungsmuster P in dem Leistungsmusterspeicher 43 aus, um zwei Leistungsbefehle aufeinanderfolgend an die Stromversorgungsquelle 40A (40B) auszugeben. Die Stromversorgungsquelle 40A (40B) liefert elektrische Leistung P1 und P2 an das Heizelement 32A (32B) entsprechend den Leistungsbefehlen. Unmittelbar nach Zuführen des Substrats G zum Substrattisch 3 zieht sich der nicht dargestellte Substratübertragungsarm aus dem Bearbeitungsbehälter 2 zurück, und steigt der Verschluss 37 an, um einen Bearbeitungsbereich auszubilden, der das auf dem Substrattisch 3 angeordnete Substrat umgibt.
Nachdem der erste Leistungsbefehlsgenerator 42 den ersten Leistungsbefehl für den ersten Zeitraum (T1) ausgegeben hat, und dann den zweiten Leistungsbefehl für den zweiten Zeitraum T2, also wenn, anders ausgedrückt, ein vorbestimmter Zeitraum für die Mustersteuerung verstrichen ist, wird der Schalter 44 umgeschaltet, um die PID-Berechnungsvorrichtung 41 mit der Stromversorgungsquelle 40A (40B) zu verbinden, wodurch die Steuerbetriebsart von der Mustersteuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart geändert wird.
Die PID-Berechnungsvorrichtung 412 berechnet die elektrische Leistung, die dem Heizelement 32A (32B) zugeführt werden soll, auf herkömmliche Weise, und gibt das Ergebnis der Berechnung als den Leistungsbefehl an die Stromversorgungsquelle 40A (40B) aus. Hierdurch wird die elektrische Leistung, die dem Heizelement 32A (32B) von der Stromversorgungsquelle 40A (40B) zugeführt wird, so gesteuert, dass die tatsächliche Temperatur des Substrattisches 3, und daher des Substrats G, auf der Solltemperatur zum Ausheizen des Substrats G gehalten wird. Nachdem ein vorbestimmter Zeitraum für den Ausheizvorgang abgelaufen ist, wird das Substrat G aus dem Bearbeitungsbehälter 2 heraustransportiert, in entgegengesetzter Reihenfolge zum Hineintransportieren des Substrats G.
Eine Änderung der tatsächlichen Temperatur des Substrattisches 3 und des Substrats G wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Bevor das Substrat auf den Substrattisch 3 aufgesetzt wird (t_a – t_b), wird die Temperatur des Substrattisches 3 auf der Solltemperatur (beispielsweise 130°C) unter PID-Steuerung gehalten. Die Temperatur des Substrats G, das auf den Substrattisch 3 aufgesetzt werden soll, ist im wesentlichen gleich der Atmosphärentemperatur eines Reinraums, in welchem die Substratsbearbeitungseinrichtung installiert ist. Wenn das Substrat G auf den Substrattisch 3 zu einem Zeitpunkt t_b aufgesetzt wird, zieht das Substrat G Wärme von dem Substrattisch 3 ab, so dass die Temperatur des Substrats G ansteigt, und die Temperatur des Substrattisches 3 abnimmt. Zum Zeitpunkt t_b, wird die Temperatursteuerbetriebsart von der PID-Steuerbetriebsart geändert auf die Mustersteuerbetriebsart, und danach werden die Heizelemente 32A und 32B mit elektrischer Leistung P1 versorgt (die gleich der vollen Leistung der Stromversorgungsquelle 5A und 5B ist), und wird der Substrattisch 3 kaum erwärmt.
Daher wendet sich die Temperaturkurve des Substrattisches 3 nach oben, und überschreitet die Temperatur des Substrattisches 3 die Solltemperatur, 130°C (also die Prozess- oder Ausheiztemperatur des Substrats G). Das Substrat G weist eine bestimmte Wärmekapazität auf, und die Temperatur des Substrats G steigt an, um dem Temperaturanstieg des Substrattisches 3 zu folgen, mit einer bestimmten Zeitverzögerung. Bei einer speziellen Ausführungsform ist das Substrat ein Glassubstrat mit einer Dicke von 6 Millimeter, das eine beträchtlich große Wärmekapazität aufweist, so dass die Zeitverzögerung groß ist.
Wenn der Zeitraum T1 abgelaufen ist (zu einem Zeitpunkt t_c), wird die elektrische Leistung, die den Heizelementen 32A und 32B zugeführt wird, auf P2 verringert, also gleich Null bei der dargestellten Ausführungsform. Daher beginnt die Temperatur des Substrattisches 3 abzusinken, nachdem ein kurzer Zeitraum seit dem Zeitpunkt t_c vergangen ist, jedoch steigt die Temperatur des Substrats G, das die von dem Substrattisch 3 abgegebene Wärme empfängt, weiter an, bis zur Solltemperatur.
Wenn die Zeiträume T1 und T2 abgelaufen sind (zu einem Zeitpunkt t₀), wird der Schalter 44 so umgeschaltet, dass er die PID-Berechnungsvorrichtung 412 mit der Stromversorgungsquelle 40A (40B) verbindet, so dass die Steuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart zurückgeschaltet wird. Die Leistung, die von der Stromversorgungsquelle 40A (40B) abgegeben wird, und daher die Heizkraft der Heizelemente 32A und 32B werden so gesteuert, dass die von dem Thermometer 33 gemessene Temperatur mit der Solltemperatur übereinstimmt. Auf diese Art und Weise wird die Temperatur des Substrats G auf der Solltemperatur zum Ausheizen des Substrats G gehalten.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform steigt die Temperatur des Substrats G bis zur Solltemperatur an, und wird in einem kurzen Zeitraum, nachdem das kalte Substrat G auf den Substrattisch 3 aufgesetzt wurde, stabil gleich der Solltemperatur.
Die Parameter, die das Leistungsmuster P festlegen, sind nur P1, P2, T1 und T2. Daher kann das Leistungsmuster P einfach durch Änderung zumindest eines der Parameter geändert werden. Eine Feinabstimmung des Leistungsmusters zum Reagieren auf individuelle Eigenschaften der Einrichtung (beispielsweise unterschiedlicher Luftflüsse im Bearbeitungsbehälter) lässt sich daher einfach durchführen. Weiterhin wird bei dem Substratbearbeitungssystem, bei dem mehrere Substratsbearbeitungseinrichtungen als Bestandteile vorhanden sind, eine anfängliche Abstimmung der Leistungsmuster der mehreren Einheiten einfach durchgeführt.
Die Anordnung der Heizelemente ist nicht auf die in 2 gezeigte Anordnung beschränkt. So kann beispielsweise die Heizvorrichtung 32 neun rechteckige Heizelemente aufweisen, die in dem Substrattisch 3 in einem Matrixmuster von 3×3 angeordnet sind, wie in 6 gezeigt. In diesem Fall können unterschiedliche Leistungsmuster unterschiedlichen Heizelementen zugeordnet sein.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform sind unterschiedliche Leistungsmuster P den Heizelementen 32A und 32B zugeordnet, jedoch kann auch dasselbe Leistungsmuster den Heizelementen 32A und 32B zugeordnet sein.
Der Zeitpunkt der Umschaltung der Steuerbetriebsart von der PID-Steuerbetriebsart auf die Mustersteuerbetriebsart (der Zeitpunkt t_b) ist nicht auf den Zeitpunkt beschränkt, an welchem das Substrat G auf den Substrattisch 3 aufgesetzt wird. Die Umschaltung kann zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, bevor das Substrat G auf den Substrattisch aufgesetzt wird, beispielsweise an einem Zeitpunkt, wenn der nicht dargestellte Substratübertragungsarm, der das Substrat G haltert, sich in den Bearbeitungsbehälter hineinbewegt, oder einem Zeitpunkt, bei welchem sich das von dem Substratübertragungsarm gehalterte Substrat unmittelbar oberhalb des Substrattisches 3 befindet. Der Umschaltzeitpunkt kann daher auf Grundlage der Entfernung zwischen dem Substrat G und dem Substrattisch 3 bestimmt werden. Selbst wenn die Umschaltung durchgeführt wird, bevor das Substrat G auf den Substrattisch aufgelegt wird, können im Wesentlichen dieselben vorteilhaften Auswirkungen erzielt werden wie jene, die voranstehend geschildert wurden. Eine zu frühe Umschaltung kann jedoch einen negativen Einfluss auf das Substrat G ausüben, so dass der Schaltzeitpunkt über einen Versuch bestimmt werden muss. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass die Umschaltung dann durchgeführt werden kann, kurz nachdem das Substrat G auf den Substrattisch 3 aufgesetzt wurde.
Die Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine Ausheizbehandlung beschränkt, mit welcher das Substrat G, das mit einer Lösung wie beispielsweise einer Resistlösung beschichtet ist, erwärmt wird, und kann auch eine Wärmebehandlung eines durch Chemikalien unterstützten Resists sein, die beispielsweise nach der Belichtung und vor der Entwicklung durchgeführt wird. Weiterhin kann die Wärmebehandlung ein Erwärmungsvorgang sein, bei welchem ein Isolierzwischenschichtfilm oder ein Isolierfilm zum Schützen des Halbleiterbauelements ausgeheizt wird. Das Substrat G ist nicht auf ein Maskensubstrat G beschränkt, und kann auch ein Halbleiterwafer oder ein Glassubstrat für eine LCD (Flüssigkristallanzeige) sein.
Das technische Konzept der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls bei einer Substratkühleinrichtung einsetzbar, die einen Substrattisch aufweist, bei welchem eine Kühlvorrichtung, beispielsweise ein oder mehrere Peltier-Elemente, zum Kühlen des Substrattisches vorgesehen sind. Die elektrische Energie, die dem Peltier-Element zugeführt wird, kann so gesteuert werden, dass eine relativ hohe elektrische Leistung in einem ersten Zeitraum einer Temperaturabsenkungsstufe zugeführt wird, und eine relativ niedrige elektrische Leistung im zweiten Zeitraum der Temperaturabsenkungsstufe zugeführt wird, und dann die elektrische Leistung in einer PID-Steuerbetriebsart in der Stufe mit stabiler Temperatur gesteuert wird, die sich an die Temperaturabsenkstufe anschließt.
Ein Beschichtungs- und Entwicklungssystem, bei welchem die Wärmebehandlungseinrichtung als ein Bestandteil vorgesehen ist (nachstehend als ”Erwärmungseinheit” bezeichnet) wird kurz unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben. Das System weist einen Trägerblock B1 auf. Der Trägerblock B1 weist eine Trägerstufe 71 und ein Substratübertragungsteil 72 auf. Ein Bearbeitungsblock B2 ist mit dem Trägerblock B2 an dessen Rückseite verbunden.
Ein Hauptsubstratförderer 5, der bei der voranstehenden Beschreibung als der ”Substratübertragungsarm (nicht gezeigt)” bezeichnet wurde, ist in dem Bearbeitungsblock B2 angeordnet. Um den Substratförderer 5 herum sind eine Beschichtungseinheit U1, eine Entwicklungseinheit U2, eine Reinigungseinheit U3, und Turmeinheiten U4 und U5 angeordnet, die jeweils aus Heizeinheiten und/oder Kühleinheiten bestehen, die übereinander gestapelt sind. Gesehen von dem Trägerblock B1 aus, sind die Beschichtungseinheit U1 und die Entwicklungseinheit U2 an der rechten Seite angeordnet, ist die Reinigungseinheit U3 an der linken Seite angeordnet, ist die Turmeinheit U4 in der Nähe angeordnet, und ist die Turmeinheit U5 weiter entfernt angeordnet.
Der Substratübertragungsarm 5 kann sich nach hinten und vorn bewegen, in Vertikalrichtung, und kann sich um eine vertikale Achse drehen. Der Substratübertragungsarm 5 kann das Substrat G zwischen der Beschichtungseinheit U1, der Entwicklungseinheit U2, der Reinigungseinheit U3, und den Turmeinheiten U4 und U5 transportieren.
Der Bearbeitungsblock B2 ist über einen Übergangsblock B4 mit einem Belichtungsblock B3 verbunden, in welchem ein Substrat G, das mit einem Resistfilm beschichtet ist, unter Verwendung einer Maske belichtet wird. Ein Substratübertragungsteil 73 ist in dem Übergangsblock B3 angeordnet, und befördert das Substrat G zwischen einer Substrattransporteinheit, die in der Turmeinheit U5 vorgesehen ist, und dem Belichtungsblock B4.
Der Betrieb des Beschichtungs- und Entwicklungssystems wird kurz beschrieben. Ein Substratträger 70, der Substrate G enthält, wird in die Trägerstufe 71 durch einen externen Trägerförderer transportiert. Das Substratübertragungsteil nimmt ein Substrat G aus dem Träger 70 heraus. Das Substrat G wird zum Substratübertragungsarm 5 über eine Systemübergabeeinheit transportiert, die in der Turmeinheit U4 vorgesehen ist. Der Substratübertragungsarm 5 befördert das Substrat G in die Reinigungseinheit U3, eine Erwärmungseinheit, eine Kühleinheit, und die Beschichtungseinheit U1, in dieser Reihenfolge, wodurch ein Resistfilm auf dem Substrat G erzeugt wird. Dann wird mit dem Substrat G eine Vorausheizbehandlung in einer Erwärmungseinheit durchgeführt, und dann wird es auf eine vorbestimmte Temperatur in einer Kühleinheit abgekühlt. Das Substrat G wird über das Substratübertragungsteil 73 in den Belichtungsblock B4 transportiert, in welchem das Substrat G belichtet wird.
Dann wird das Substrat G in eine Erwärmungseinheit befördert, in welcher mit dem Substrat G eine Ausheizbehandlung nach der Belichtung durchgeführt wird. Das Substrat G wird auf eine vorbestimmte Temperatur abgekühlt, und dann wird mit ihm eine Entwicklungsbehandlung durchgeführt. Das Substrat G, auf welchem eine Resistmaske mit einem vorbestimmten Maskenmuster durch die Abfolge der Behandlungen erzeugt wurde, die voranstehend geschildert wurden, wird zum ursprünglichen Träger 70 zurücktransportiert.
Versuche
Es wurden Versuche durchgeführt, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu beweisen.
[Versuch 1]
Rechteckige Glassubstrate G wurden durch eine in 1 gezeigte Ausheizeinrichtung erwärmt. Beim Versuch 1 wurden die Änderung der Temperatur des Substrats G, der Temperatur des Substrattisches 3, und der den Heizelementen 32A und 32B zugeführten elektrischen Leistung, im Verlauf der Zeit gemessen. Die Temperatur des Substrats G wurde durch ein Strahlungsthermometer gemessen, das oberhalb des Substrats G angeordnet war.
Die Versuchsbedingungen waren wie folgt:

– Abmessungen des Substrats G: 152 × 152 × 6,35 (mm)
– Ursprüngliche Substrattemperatur: 23°C
– Solltemperatur: 220°C
– Elektrische Leistung P1: 700 Watt
– Elektrische Leistung P2: 0 Watt
– Zeitraum T1, in welchem die elektrische Leistung P1 dem Heizelement 32A zugeführt wird: 175 Sekunden
– Zeitraum T2, in welchem die elektrische Leistung P2 dem Heizelement 32A zugeführt wird: 45 Sekunden
– Zeitraum T1, in welchem die elektrische Leistung P1 dem Heizelement 32B zugeführt wird: 0 Sekunden
– Zeitraum T2, in welchem die elektrische Leistung P2 dem Heizelement 32B zugeführt wird: 220 Sekunden

Es wird darauf hingewiesen, dass keine elektrische Leistung dem Heizelement 32A nach dem Zeitraum T2 zugeführt wurde. Es wurde keine elektrische Leistung dem Heizelement 32B während der Zeiträume T1 und T2 zugeführt. Anders ausgedrückt, wurde das Heizelement 32A exklusiv für die Mustersteuerung eingesetzt, und wurde das Heizelement 32B exklusiv für die PID-Steuerung eingesetzt. In diesem Fall ist die Anordnung der Temperatursteuervorrichtung (Temperatursteuerungen 4A und 4B), die beim Versuch 1 verwendet wurde, geringfügig auf der Grundlage der in 3 gezeigten Anordnung abgeändert. Die Temperatursteuerung 4A für das Heizelement 32A weist daher nur den ersten Befehlsgenerator 42 auf, der so ausgebildet ist, dass er nur in dem ersten und zweiten Zeitraum T1 bzw. T2 für die Mustersteuerung aktiviert wird, und die Temperatursteuerung 4B für das Heizelement 32B weist nur den zweiten Befehlsgenerator 41 auf, der so ausgebildet ist, dass er nur in dem Zeitraum oder den Zeiträumen aktiviert wird, die sich von dem ersten und zweiten Zeitraum T1 bzw. T2 für die PID-Steuerung unterscheiden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Heizvorrichtung (32) zumindest ein erstes Heizelement (32A) aufweisen kann, das exklusiv für die Mustersteuerung eingesetzt wird, und zumindest ein zweites Heizelement (32B), das exklusiv für die PID-Steuerung eingesetzt wird, wobei diese Anordnung vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird.
[Versuch 2]
Bei dem Versuch 2 wurden rechteckige Glassubstrate G von einer Ausheizeinrichtung erwärmt, welche den selben Aufbau aufweist wie jenen, der in den 1 und 3 gezeigt ist.
Die Bedingungen waren wie folgt:

– Abmessungen des Substrats G: 152 × 152 × 6,35 (mm)
– Ursprüngliche Substrattemperatur: 23°C
– Solltemperatur: 220°C
– Elektrische Leistung P1: 700 Watt
– Elektrische Leistung P2: 0 Watt
– Zeitraum T1, in welchem die elektrische Leistung P1 den Heizelementen 32A und 32B zugeführt wird: 120 Sekunden
– Zeitraum T2, in welchem die elektrische Leistung P2 den Heizelementen 32A und 32B zugeführt wird: 40 Sekunden

Es wird darauf hingewiesen, dass dasselbe Leistungsmuster P sowohl bei dem Heizelement 32A als auch 32B für die Mustersteuerung während der Zeiträume T1 und T2 verwendet wird. Nach dem Zeitraum T2, wird die elektrische Leistung, die jedem Heizelement (32A und 32B) zugeführt wird, von dem zweiten Befehlsgenerator 41 jeder Temperatursteuerung (4A und 4B) gesteuert, in einer PID-Steuerbetriebsart.
Die Ergebnisse des Versuchs 1 und 2 sind in 9A bzw. 9B dargestellt. Beim Versuch 1 betrug der Zeitraum Q1 von dem Zeitpunkt, an welchem das Substrat G auf den Substrattisch 3 aufgesetzt wurde, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem die Substrattemperatur auf der Solltemperatur stabil wurde, 260 Sekunden. Weiterhin wurde, nachdem die Steuerbetriebsart von der Mustersteuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart umgeschaltet wurde, die Oszillation der elektrischen Leistung, die dem Heizelement zugeführt wurde, in sehr kurzer Zeit (etwa 20 Sekunden) verringert. Es wurde auch ein Vergleichsversuch durchgeführt, bei welchem die Erwärmung des Substrattisches 3 nur in der PID-Steuerbetriebsart gesteuert wurde. Bei dem Vergleichsversuch betrug der Zeitraum von dem Zeitpunkt, an welchem das Substrat auf den Substrattisch aufgelegt wurde, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem die Substrattemperatur stabil auf der Solltemperatur war, 340 Sekunden.
Beim Versuch 2 war eine breite Temperaturverteilung über der Substratoberfläche während der Temperaturanstiegsstufe vorhanden, und betrug die maximale Temperaturdifferenz in der Substratoberfläche 8°C (vgl. 9B). Im Gegensatz hierzu war beim Versuch 1 eine sehr enge Temperaturverteilung während der Temperaturanstiegsstufe vorhanden.
Angesichts der voranstehenden Ausführungen wird geschlossen, dass das Erwärmungsverfahren, welches mit der Mustersteuerung beginnt, wenn das Substrat G auf den Substrattisch 3 aufgelegt wird, und dann auf die PID-Steuerung umschaltet, erreicht, dass die Substrattemperatur bis auf die Solltemperatur ansteigt, und in kurzer Zeit stabil wird. Es wird weiterhin geschlossen, dass eine hohe Temperaturgleichförmigkeit in der Ebene über der Substratoberfläche erzielt wird, durch Erhöhen der Temperatur des Substrats G unter Verwendung des Heizelements 32A, das in dem Zentrumsbereich des Substrattisches 3 angeordnet ist, unter Einwirkung der Mustersteuerung, und nachfolgendes Aufrechterhalten der Temperatur durch Verwendung des Heizelements 32B, das im Umfangsbereich des Substrattisches 3 angeordnet ist, unter PID-Steuerung.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Die zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine PID-Berechnung durchgeführt wird, bevor von der Mustersteuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart umgeschaltet wird.
Bei der zweiten Ausführungsform weist die Temperatursteuerung 4A weiterhin eine Aktivierungsvorrichtung 46 auf (gestrichelt in 3 dargestellt), die so ausgebildet ist, dass sie einen Berechnungsbefehl ausgibt, der die PID-Berechnungsvorrichtung 412 anweist, mit der PID-Berechnung zu beginnen (also vor Aktivierung der PID-Berechnungsvorrichtung 412), zu einem Zeitpunkt t_d vor dem Umschalten von der Mustersteuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart.
Die Aktivierungsvorrichtung 46 kann einen Berechnungsbefehl ausgeben, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, an welchem das Substrat G auf den Substrattisch 3 aufgelegt wurde, oder an welchem die Halterungsstifte 35 abgesenkt wurden. In diesem Fall weist die Aktivierungsvorrichtung 46 einen Zeitgeber (nicht gezeigt) auf, durch welchen ebenfalls das dem Schalter 44 zugeführte Umschaltsignal eingegeben wird. Alternativ kann die Aktivierungsvorrichtung 46 einen Berechnungsbefehl ausgeben, wenn sich die Temperatur, die vom Thermometer 33A gemessen wird, an die Solltemperatur annähert (beispielsweise zu einem Zeitpunkt, an welchem die Temperaturabweichung etwa ±4% der Solltemperatur erreicht). In diesem Fall weist die Aktivierungsvorrichtung 46 einen Komparator (nicht gezeigt) auf, mit welchem der Subtrahierer 411 verbunden ist.
Im Allgemeinen berechnet die PID-Berechnungsvorrichtung 412 eine Stellgröße ”y” gemäß dem folgenden Ausdruck: y = Kp·e + Kifedt + Kd(de/dt) (1) wobei ”e” eine Temperaturabweichung (Fehler) ist, und ”Kp”, ”Ki” und ”Kd” Koeffizienten sind. Die PID-Berechnungsvorrichtung 412 ist daher an sich mit zumindest einem Integrierer (also einer Integraltermberechnungseinheit) versehen, einem Differenzierer (also einer Differentialtermberechnungseinheit), und mit einem Speicher.
Bei der zweiten Ausführungsform beginnt die PID-Berechnungsvorrichtung mit der Berechnung des Zeitintegrals der Abweichung (fedt), unter Verwendung ihres Integrierers, während eines vorbestimmten Zeitraums vor einem Zeitpunkt (dem Umschaltzeitpunkt), an welchem die Steuerbetriebsart von der Mustersteuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart umgeschaltet wird, und speichert das Berechnungsergebnis in dem Speicher. Die PID-Berechnungsvorrichtung 412 speichert weiterhin die Abweichung (e) an einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Umschaltzeitpunkt im Speicher. Die in dem Speicher gespeicherten Daten werden zur Berechnung der Stellgröße (y) am Umschaltpunkt verwendet, und zu Zeitpunkten unmittelbar nach dem Umschaltzeitpunkt.
Ein konkretes Beispiel für die zweite Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 11A beschrieben. In 11A ist ”t₀” der Schaltzeitpunkt, sind ”t_–6” bis t_–1” Zeitpunkte, an welchen die Temperaturabweichung vor dem Umschaltzeitpunkt t₀ abgetastet wird, ist ”t_n – t(_n-1)” (n = 5 bis 0) eine Abtastrate (nachstehend bezeichnet als ”t₆”) der Temperaturabweichung, und sind ”T_(–6)” bis ”T₍₀₎” die Temperaturabweichungen zu jeweiligen Zeitpunkten.
Die PID-Berechnungsvorrichtung 412 beginnt mit der Berechnung des Integralterms (fedt) zum Zeitpunkt t_–5. Anders ausgedrückt, berechnet die PID-Berechnungsvorrichtung 412 die Fläche eines Trapezes, das von vier Linien umgeben wird, nämlich einer Linie, welche t = t_–6 repräsentiert, einer Linie, die t = t_–5 repräsentiert, einer Linie, die T = 0 repräsentiert, und einer Abweichungsänderungslinie (also einer schrägen Linie in 11A). Auf dieselbe Art und Weise berechnet die PID-Berechnungsvorrichtung 412 die Fläche eines Trapezes zu jedem Zeitpunkt t_–4 bis t_–1, und speichert die Summe der Flächen der fünf Trapeze, die zu den Zeitpunkten t_–5 bis t_–1 berechnet wurden, in dem Speicher. Weiterhin speichert die PID-Berechnungsvorrichtung 412 T_(–1), also die Temperaturabweichung zum Zeitpunkt t_–1, in dem Speicher.
Am Schaltzeitpunkt t₀ tastet die PID-Berechnungsvorrichtung 412 sofort die Temperaturabweichung T₍₀₎ ab, und berechnet sofort die Stellgröße (y) entsprechend dem voranstehenden Ausdruck (1).
Der Proportionalterm (Kp·e) des Ausdrucks (1) wird dadurch berechnet, dass ”e” durch T₍₀₎ ersetzt wird.
Der Differentialterm ([Kd(de/dt)] des Ausdrucks (1) wird dadurch berechnet, dass folgende Gleichung verwendet wird: Kd(de/dt) = Kd(T₍₀₎ – T_(–1))/t_s. Um diese Berechnung durchzuführen, liest die PID-Berechnungsvorrichtung 412 die Abweichung T_(–1) aus dem Speicher aus.
Der Integralterm (Kifedt) des Ausdrucks (1) wird folgendermaßen berechnet. Zum Umschaltzeitpunkt t₀ berechnet die PID-Berechnungsvorrichtung 412 sofort die Fläche eines Trapezes, das von vier Linien umgeben wird, nämlich einer Linie, welche t = t_–1 repräsentiert, einer Linie, welche t = t₀ repräsentiert, einer Linie, welche T = 0 repräsentiert, und der Abweichungsänderungslinie. Die PID-Berechnungsvorrichtung 412 liest weiterhin die Summe der Flächen der fünf Trapeze aus dem Speicher aus, und addiert zu diesen die Fläche, die zum Umschaltzeitpunkt t₀ berechnet wurde. Dann wird die Summe (also die Summe der Flächen der sechs Trapeze) multipliziert mit ”Ki”.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Stellgröße (y) zu Beginn der PID-Steuerung auf Grundlage der Termevorgeschichte vor dem Umschaltzeitpunkt festgelegt. Die tatsächliche Temperatur des Substrattisches 3, und daher die tatsächliche Substrattemperatur, wird daher auf der Solltemperatur in einem kürzeren Zeitraum stabil, wie in 10 gezeigt, in welcher die durchgezogene Linie die Änderung der tatsächlichen Temperatur des Substrattisches 3 durch Voraktivierung der PID-Berechnungsvorrichtung 412 darstellt, und die gestrichelte Linie die Temperatur ohne Voraktivierung der PID-Berechnungsvorrichtung 412 darstellt. Die Voraktivierung der PID-Steuerung ist besonders vorteilhaft in einem Fall, in welchem die Umschaltung von der Mustersteuerbetriebsart auf die PID-Steuerbetriebsart durchgeführt wird, wenn die Temperatur des Substrattisches 3 abgesunken ist, infolge von Wärmeabgabe von dem Substrattisch 3.
Die Voraktivierung der PID-Berechnungsvorrichtung 412 ist dann wirksam, wenn die PID-Berechnungsvorrichtung eine analoge Berechnungsvorrichtung ist. In diesem Fall wird die PID-Berechnungsvorrichtung 412 aktiviert vor dem Umschaltzeitpunkt t₀, und führt PID-Berechnungen auf übliche Art und Weise durch.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Proportionalterm des Ausdrucks (1) durch einen anderen Proportionalterm ersetzt werden, der auf Grundlage des Mittelwerts mehrerer Werte der Abweichung berechnet wird, die am Umschaltzeitpunkt t₀ und an den Zeitpunkten vor dem Umschaltzeitpunkt t₀ erhalten werden. So kann beispielsweise der Proportionalterm folgendermaßen sein:
Kp(T_(–n) + ... + (T₍₀₎)/(n + 1), wobei ”n” beispielsweise gleich 5 ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Differentialterm [Kd(de/dt)] des Ausdrucks (1) auf Grundlage einer Abweichung berechnet werden, die vor dem Zeitpunkt t_–1 erhalten wird. So kann beispielsweise der Differentialterm unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden:
Kd(de/dt) = Kd(T₍₀₎ – T_(–n))/nt_s, wobei beispielsweise ”n” gleich 5 ist.
Die voranstehend geschilderten, alternativen Ausführungsformen sind vorteilhaft, wenn Rauschen das Temperaturmesssignal stört, wie in 11B gezeigt.
Weiterhin wird erwartet, dass die Änderung der tatsächlichen Temperatur des Substrattisches 3 für einzelne Substrate G im wesentlichen gleich ist. Falls dies der Fall ist, ist eine Voraktivierung der PID-Berechnungsvorrichtung 412 nicht erforderlich. In diesem Fall können die Werte (beispielsweise die Summe der Flächen der fünf Trapeze, die in 11A gezeigt sind, und die Abweichung zum Zeitpunkt t_–1), die zur Berechnung der Stellgröße (y) am Zeitschaltpunkt t₀ erforderlich sind, vorher über einen Versuch bestimmt werden. Diese Werte werden in dem Speicher der PID-Berechnungsvorrichtung 412 gespeichert. Die PID-Berechnungsvorrichtung 412 liest diese Werte aus dem Speicher aus, und berechnet die Stellgröße (y) unter Verwendung dieser Werte am Umschaltzeitpunkt t₀.
Der zweite Befehlsgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die PID-Berechnungsvorrichtung beschränkt, und kann eine Vorrichtung zur Durchführung einer Modellsteuerung sein, die beispielsweise bei einem Synthesereaktionsreaktor für Gummi eingesetzt wird.

Claims

Substratsbearbeitungseinrichtung, welche aufweist: einen Substrattisch (3), der eine Heizvorrichtung (32; 32A, 32B) aufweist, und zum Haltern eines Substrats (G) ausgebildet ist, mit welchem eine Wärmebehandlung durchgeführt werden soll, auf dem Substrattisch oder oberhalb von diesem; ein Thermometer (33; 33A, 33B), das zur Messung der Temperatur des Substrattisches (3) ausgebildet ist; und eine Temperatursteuerung (4A, 4B), die einen ersten und einen zweiten Befehlsgenerator aufweist, wobei der erste Befehlsgenerator (42) dazu ausgebildet ist, zumindest einen Leistungsbefehl zu erzeugen, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, der vorher festgelegt wird, während einer ersten Zeitstufe (T1, T2), in welcher die Temperatur des Substrats ansteigt, und der zweite Befehlsgenerator (41) dazu ausgebildet ist, zumindest einen Leistungsbefehl zu erzeugen, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, und auf Grundlage einer Abweichung der von dem Thermometer gemessenen Temperatur von einer Solltemperatur des Substrattisches bestimmt wird, damit die Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt, während einer zweiten Zeitstufe, die sich an die erste Zeitstufe anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befehlsgenerator so ausgebildet ist, dass er einen ersten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung (P1) festlegt, die der Heizvorrichtung während eines ersten Zeitraums (T1) der ersten Zeitstufe zugeführt werden soll, und einen zweiten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung (P2) festlegt, die der Heizvorrichtung während eines zweiten Zeitraums (T2) der ersten Zeitstufe zugeführt werden soll, anschließend an den ersten Zeitraum (T1) der ersten Zeitstufe, in Abhängigkeit von einem Leistungsmuster (P), das vorher festgelegt wird, um eine Änderung der elektrischen Leistung festzulegen, die der Heizvorrichtung während der ersten Zeitstufe zugeführt werden soll, so dass die Temperatur des Substrats (G) annähernd auf eine Solltemperatur des Substrats in der ersten Zeitstufe ansteigt; die elektrische Leistung (P2), die durch den zweiten Leistungsbefehl festgelegt wird, kleiner ist als jene (P1), die durch den ersten Leistungsbefehl festgelegt wird; und der zweite Befehlsgenerator (41) dazu ausgebildet ist, einen dritten Leistungsbefehl als den zumindest einen Leistungsbefehl des zweiten Befehlsgenerators (41) während einer zweiten Zeitstufe zu erzeugen, die sich an den zweiten Zeitraum (T2) der ersten Zeitstufe anschließt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung ein erstes und ein zweites Heizelement (32A, 32B) aufweist, die elektrisch voneinander getrennt sind, wobei das erste Heizelement (32A) in einem ersten Bereich des Substrattisches angeordnet ist und das zweite Heizelement (32B) in einem zweiten Bereich des Substrattisches angeordnet ist; der erste Befehlsgenerator (42) so ausgebildet ist, dass er den ersten und zweiten Leistungsbefehl, der die elektrische Leistung (P1, P2) festlegt, die dem ersten Heizelement (32A) während der ersten Zeitstufe (T1, T2) zugeführt werden soll, erzeugt; und der zweite Befehlsgenerator (41) so ausgebildet ist, dass er den dritten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung festlegt, die dem zweiten Heizelement (32B) während der zweiten Zeitstufe zugeführt werden soll.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung ein erstes Heizelement (32A) aufweist; der erste Befehlsgenerator dazu ausgebildet ist, den ersten und zweiten Leistungsbefehl zu erzeugen, welche die elektrische Leistung (P1, P2) festlegen, die dem ersten Heizelement (32A) während der ersten Zeitstufe (T1, T2) zugeführt werden soll; und der zweite Befehlsgenerator so ausgebildet ist, dass er den dritten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung festlegt, die dem ersten Heizelement (32A) während der zweiten Zeitstufe zugeführt werden soll.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung (P2), die durch den zweiten Leistungsbefehl festgelegt wird, über den gesamten zweiten Zeitraum (T1) der ersten Zeitstufe gleich Null ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung (P1), die durch den ersten Leistungsbefehl festgelegt ist, und der Heizvorrichtung zugeführt werden soll, sich ändert (P1' bis P1''), während des ersten Zeitraums (T1), entsprechend dem Leistungsmuster (P).
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befehlsgenerator (42) dazu ausgebildet ist, mit der Erzeugung des ersten Leistungsbefehls zu beginnen, wenn das Substrat auf dem Substrattisch oder oberhalb von diesem angeordnet wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit mehreren Gruppen von Heizelementen (32A, 32B), Thermometern (33A, 33B) und Temperatursteuerungen (4A, 4B) versehen ist; und das Leistungsmuster (P), das dem ersten Befehlsgenerator (42) einer Temperatursteuerung (4A) zugeordnet ist, von jenem verschieden ist, das dem ersten Befehlsgenerator (42) einer anderen Temperatursteuerung (4B) zugeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Befehlsgenerator (41) eine Berechnungsvorrichtung (412) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die elektrische Leistung, die dem dritten Leistungsbefehl entspricht, zu berechnen; die Berechnungsvorrichtung (412) weiterhin dazu ausgebildet ist, während des zweiten Zeitraums der ersten Zeitstufe einen Wert zu berechnen oder zu speichern, der von der Berechnungsvorrichtung (412) benötigt wird, um die elektrische Leistung, die dem dritten Leistungsbefehl entspricht, zu berechnen, zu Beginn der zweiten Zeitstufe; und die Temperatursteuerung eine Aktivierungsvorrichtung (46) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die Berechnungsvorrichtung (412) aktiviert, bevor der zweite Zeitraum (T2) der ersten Zeitstufe abgelaufen ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Befehlsgenerator (41) eine Berechnungsvorrichtung (412) aufweist, die so ausgebildet ist, dass die elektrische Leistung, die dem dritten Leistungsbefehl entspricht, berechnet wird; und die Berechnungsvorrichtung einen Speicher (43) aufweist, der einen Wert speichert, der vorher festgelegt wird, und dazu erforderlich ist, dass die Berechnungsvorrichtung die elektrische Leistung berechnen kann, die dem dritten Leistungsbefehl entspricht, zu Beginn der zweiten Zeitstufe.
Substratsbearbeitungseinrichtung, welche aufweist: einen Substrattisch (3), der eine Heizvorrichtung (32; 32A, 32B) aufweist, und zum Haltern eines Substrats (G) ausgebildet ist, das wärmebehandelt werden soll, auf dem Substrattisch (3) oder oberhalb von diesem; ein Thermometer (33; 33A, 33B), das zur Messung der Temperatur des Substrattisches (3) ausgebildet ist; und eine Temperatursteuerung (4A, 4B), die einen ersten Befehlsgenerator (42) und einen zweiten Befehlsgenerator (41) aufweist, wobei der erste Befehlsgenerator (42) dazu ausgebildet ist, einen ersten Leistungsbefehl zu erzeugen, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung (32) zugeführt werden soll, während einer ersten Zeitstufe (T1 und T2), und der zweite Befehlsgenerator (41) dazu ausgebildet ist, einen zweiten Leistungsbefehl zu erzeugen, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung (32) zugeführt werden soll, und auf Grundlage einer Abweichung der von dem Thermometer (33A) gemessenen Temperatur von einer Solltemperatur des Substrattisches bestimmt wird, damit die Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt, während einer zweiten Zeitstufe, die sich an die erste Zeitstufe anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Befehlsgenerator (41) eine Berechnungsvorrichtung (412) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die elektrische Leistung, die dem zweiten Leistungsbefehl entspricht, berechnet; die Berechnungsvorrichtung (412) weiterhin dazu ausgebildet ist, während der ersten Zeitstufe (T1 und T2) einen Wert zu berechnen oder zu speichern, der von der Berechnungsvorrichtung (412) benötigt wird, um die elektrische Leistung, die dem zweiten Leistungsbefehl entspricht, zu berechnen, zu Beginn der zweiten Zeitstufe; und die Temperatursteuerung eine Aktivierungsvorrichtung (46) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die Berechnungsvorrichtung (412) vor Beendigung der ersten Zeitstufe aktiviert.
Substratsbearbeitungseinrichtung, welche aufweist: einen Substrattisch (3), der eine Heizvorrichtung (32; 32A, 32B) aufweist, und zum Haltern eines Substrats (G) ausgebildet ist, mit dem eine Wärmebehandlung durchgeführt werden soll, auf dem Substrattisch (3) oder oberhalb von diesem; ein Thermometer (33, 33A, 33B), das zur Messung der Temperatur des Substrattisches (3) ausgebildet ist; und eine Temperatursteuerung (4A, 4B), die einen ersten Befehlsgenerator (42) und einen zweiten Befehlsgenerator (41) aufweist, wobei der erste Befehlsgenerator (42) dazu ausgebildet ist, einen ersten Leistungsbefehl zu erzeugen, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung (32) während einer ersten Stufe (T1 und T2) zugeführt werden soll, sowie einen zweiten Befehlsgenerator (41), der so ausgebildet ist, dass er einen zweiten Leistungsbefehl erzeugt, der die elektrische Leistung festlegt, die der Heizvorrichtung (32) zugeführt werden soll, und der auf Grundlage einer Abweichung der von dem Thermometer (33A) gemessenen Temperatur von einer Solltemperatur des Substrattisches bestimmt wird, damit die Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt, während einer zweiten Zeitstufe, die sich an die erste Zeitstufe (T1 und T2) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Befehlsgenerator (41) eine Berechnungsvorrichtung (412) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die elektrische Leistung, die dem zweiten Leistungsbefehl entspricht, zu berechnen; und die Berechnungsvorrichtung (412) einen Speicher (43) aufweist, der einen Wert speichert, der vorher festgelegt wird, und von der Berechnungsvorrichtung (412) benötigt wird, um die elektrische Leistung, die dem zweiten Leistungsbefehl entspricht, zu berechnen, zu Beginn der zweiten Zeitstufe.
Substratbearbeitungsverfahren mit folgenden Schritten: Anordnen eines Substrats (G) auf einem Substrattisch (3) oder oberhalb von diesem, der eine Heizvorrichtung (32; 32A, 32B) aufweist; und Zuführen elektrischer Leistung (P1, P2), die vorher festgelegt wird, während einer ersten Zeitstufe (T1, T2), damit die Temperatur des Substrats ansteigt, und nachfolgendes Zuführen elektrischer Leistung, während die Temperatur des Substrattisches gemessen wird, und während die elektrische Leistung gesteuert wird, auf Grundlage einer Abweichung der gemessenen Temperatur des Substrattisches von der Solltemperatur des Substrattisches, damit die gemessene Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt, während der zweiten Zeitstufe, die sich an die erste Zeitstufe (T1, T2) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Zufuhr der elektrischen Leistung in der ersten Zeitstufe (T1, T2) dadurch durchgeführt wird, dass eine erste elektrische Leistung (P1) zugeführt wird, die vorher festgelegt wird, zur Heizvorrichtung (32) über einen ersten Zeitraum (T1), und dann eine zweite elektrische Leistung (P2) zugeführt wird, die vorher festgelegt wird, und kleiner ist als die erste elektrische Leistung, zur Heizvorrichtung (32) über einen zweiten Zeitraum (T2), wodurch die Temperatur des Substrattisches so erhöht wird, dass sie eine Solltemperatur des Substrattisches überschreitet, und nachfolgendes Absenken der Temperatur des Substrattisches annähernd auf die Solltemperatur des Substrats, wodurch die Temperatur des Substrats annähernd auf eine Solltemperatur des Substrats erhöht wird; und der Schritt der Zufuhr der elektrischen Leistung in der zweiten Zeitstufe so durchgeführt wird, dass nach Zufuhr der zweiten elektrischen Leistung (P2) an die Heizvorrichtung (32) über den zweiten Zeitraum (T2) eine dritte elektrische Leistung der Heizvorrichtung (32) über einen dritten Zeitraum zugeführt wird, während die Temperatur des Substrattisches gemessen wird, und während die dritte elektrische Leistung auf Grundlage einer Abweichung der gemessenen Temperatur des Substrattisches von der Solltemperatur des Substrattisches gemessen wird, damit die gemessene Temperatur des Substrattisches mit der Solltemperatur des Substrattisches übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite elektrische Leistung (P1, P2) einem ersten Heizelement (32A) der Heizvorrichtung zugeführt wird, und die dritte elektrische Leistung einem zweiten Heizelement (32B) der Heizvorrichtung zugeführt wird, wobei das erste und das zweite Heizelement (32A, 32B) elektrisch voneinander getrennt sind und das erste Heizelement (32A) in einem ersten Bereich und das zweite Heizelement (32B) in einem zweiten Bereich des Substrattisches angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, zweite, und dritte elektrische Leistung einem ersten Heizelement (32A) der Heizvorrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Leistung (P2) über den gesamten, zweiten Zeitraum (T2) auf Null gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Zufuhr der ersten elektrischen Leistung (P1) beginnt, wenn das Substrat (G) auf dem Substrattisch (3) oder oberhalb von diesem angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von dem Schritt der Zufuhr der zweiten elektrischen Leistung (P2) auf den Schritt der Zufuhr der dritten elektrischen Leistung durchgeführt wird, wenn eine gemessene Temperatur des Substrattisches (3) eine vorbestimmte Temperatur erreicht, und sich daher der zweite Zeitraum (T2) in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des Substrattisches (3) ändert.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von dem Schritt der Zufuhr der zweiten elektrischen Leistung (P2) auf den Schritt der Zufuhr der dritten elektrischen Leistung durchgeführt wird, wenn ein vorbestimmter Zeitraum seit einem Punkt verstrichen ist, an welchem das Substrat auf dem Substrattisch oder oberhalb von diesem angeordnet wurde, und daher die Summe des ersten (T1) und des zweiten Zeitraums (T2) fest ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste elektrische Leistung ändert (P1' bis P1''), während des ersten Zeitraums (T1).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnung für einen Wert, der zur Bestimmung der dritten elektrischen Leistung erforderlich ist, in dem zweiten Zeitraum beginnt.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte elektrische Leistung unter Verwendung eines mathematischen Ausdrucks bestimmt wird, der einen Integralterm aufweist, der das Zeitintegral der Abweichung repräsentiert, wobei das Verfahren folgende weitere Schritte umfasst: Messung der Temperatur des Substrattisches und Berechnung der Abweichung, vor dem Schritt der Zufuhr der dritten elektrischen Leistung; Berechnung des Zeitintegrals der Abweichung vor dem Schritt der Zufuhr der dritten elektrischen Leistung; und Bestimmung der dritten elektrischen Leistung zu Beginn des dritten Zeitraums durch Einsatz des berechneten Zeitintegrals bei der mathematischen Gleichung.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte elektrische Leistung unter Verwendung eines mathematischen Ausdrucks bestimmt wird, der einen Integralterm enthält, der das Zeitintegral der Abweichung repräsentiert; und die dritte elektrische Leistung zu Beginn des dritten Zeitraums festgelegt wird, unter Verwendung eines Erwartungswertes für das Zeitintegral der Abweichung während des zweiten Zeitraums, der vorher über einen Versuch bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt der Zufuhr der ersten elektrischen Leistung und der zweiten elektrischen Leistung zumindest entweder die erste elektrische Leistung (P1), die zweite elektrische Leistung (P2), der erste Zeitraum (T1), oder der zweite Zeitraum (T2) in Bezug auf ein Heizelement (32A) der Heizvorrichtung (32) von jener bzw. jenem verschieden ist, die bzw. der ein anderes Heizelement (32B) der Heizvorrichtung (32) betrifft, wobei die zumindest zwei Heizelemente (32A, 32B) jeweils zum Erwärmen eines unterschiedlichen Bereiches des Substrattisches vorgesehen sind.