ライン上では、300 mmウェハーがソフトベイクを待機しており、これがライン幅制御を決定づける。ホットプレートの温度プロファイルに2°Cの乱れがあれば、重要寸法が1 nm以上変動する。温度がずれるたびに、廃棄されるロットが増えることになる。この環境に対応するために、当社はウェハーツール用の温度センサーを開発した。ここでは、熱予算は単なる目安ではなく、厳格な制限である。
内部で重要なポイント
200～250°Cのベイク温度範囲全体で±0.1°Cの安定性を実現しており、校正はNISTにトレーサブルである。応答時間は150 ms未満で、クローズドループ制御により、フォトレジストのドリフトが始まる前に設定温度の変動を検知できる。プローブ本体はクォーツとステンレス製で、低揮発性エポキシで密封されている。粒子発生は0.1粒子/cm²未満に抑えられ、クラス1～100のクリーン環境で使用可能である。出力は4～20 mAに加え、RS-485およびModbus RTU対応。1/4-20のネジマウントは標準的なウェハーツールのホットプレートに直接取り付け可能で、アダプタープレートは不要である。
ファブ環境で耐えうる理由は以下の通りである。
フォトレジスト処理では、温度制御の不正確さは許されない。ソフトベイクは溶剤を飛ばし、膜の応力を設定する工程であり、ハードベイクはエッチング前に画像を固定する工程である。このセンサーを使うことで、ウェハー全体の均一性とロット間の再現性を維持し、CDの平均値と標準偏差を規格内に保つことが可能になる。結果として、再作業が減り、歩留まりが安定し、計画的な保守スケジュールを立てられる。また、厳密な温度制御により温度のオーバーシュートを防ぎ、ライン電圧変動に対応しながら過熱を抑制するため、エネルギーも節約できる。
導入前の実務的な注意点をいくつか挙げる。
接地されたシールドケーブルを使用し、プラズマチャンバー付近でのセンサーをEMIから隔離すること。装置内で2点フィールドキャリブレーションを計画し、基準熱電対を使って絶対温度を調整すること。湿度の高い環境ではプローブに結露が発生する可能性があるため、窒素パージ用のフィッティング追加を推奨する。
結論として、温度が正確かつクリーンに測定されることで、プロセスは安定して制御され続ける。