製造現場において、熱的制約というのは単なる目安ではなく、決して超えてはいけない境界線です。フォトレジスト処理の際に数度でも温度が低下すると、エッチング後に寸法が変わってしまいます。その結果、歩留まりが悪化します。そこで、半導体ヒーター用の熱電対を設置し、各加熱工程での不確実性を排除しました。
技術的に重要なのは、熱電対の特性がヒーターの形状に合致しているかどうかです。私たちは、高応答性の熱電対を選定し、ウェーハ全体で±0.1℃以内の温度均一性を実現しています。センサーはクリーンルームクラス1～100に適合するように梱包されており、ガス放出や粒子発生を抑えるために適切な材料が使用されています。
再現性は校正曲線によって保証されています。ソフトベイクでもハードベイクでも、毎回同じ温度プロファイルが得られます。応答時間も調整されており、リソグラフィーの加熱工程中も安定した温度が維持されます。
リソグラフィーにおいて、ソフトベイクは溶剤を除去し、フィルムの応力を調整します。ハードベイクでは、レジストがエッチングやイムプランテーションに耐えられる状態になります。この熱電対を使えば、ウェーハ表面で安定した温度制御が可能になり、CDの精度やラインエッジの粗さも規格内に保たれます。
つまり、再処理が必要になる回数が減り、エッチングの選択性が予測可能になり、デバイスの性能も安定します。また、制御ループがオーバーシュートやアンダーシュートを避けるため、エネルギー消費も削減されます。
実用上のポイントとしては、ヒーターとウェーハ面の相対的位置を正確に設定する必要があります。数ミリのずれがあるだけで、測定値に影響が出ます。また、コネクタのインターフェースや接地方法を装置に合わせて調整し、EMIによるノイズを信号に混入させないようにします。
そして、校正スケジュールを計画する必要があります。わずかなドリフトはありますが、数千回のサイクルを経ると測定可能になります。定期的なオフセットチェックによって、プロセスを適切な熱的制約範囲内に保ちます。