特許 6382151 基板熱処理装置、基板熱処理方法、記録媒体及び熱処理状態検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6382151

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】基板熱処理装置、基板熱処理方法、記録媒体及び熱処理状態検知装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20180820BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20180820BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20180820BHJP

   G01N 25/00 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 567

   G03F7/20 521

   G03F7/20 501

   H01L21/02 Z

   G01N25/00 P

【請求項の数】22

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2015-98385(P2015-98385)

(22)【出願日】2015年5月13日

(65)【公開番号】特開2016-66779(P2016-66779A)

(43)【公開日】2016年4月28日

【審査請求日】2017年4月25日

(31)【優先権主張番号】特願2014-195693(P2014-195693)

(32)【優先日】2014年9月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】東 広大

(72)【発明者】

【氏名】三坂 晋一朗

【審査官】 道祖土 新吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−２４５１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８４６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５３４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１７７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２０７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１３５９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５２４５６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／２４，９／００−９／０２

Ｇ０１Ｎ ２５／００−２５／７２

Ｂ０５Ｃ ７／００−２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を載置するための載置部と、
前記載置部上の前記基板を加熱又は冷却するための熱処理部と、
前記載置部上の前記基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサと、
前記複数の温度センサにより検出された温度に基づいて前記熱処理部を制御すること、前記複数の温度センサにより検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を実行するように構成された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記基板に平行な面内における前記温度重心の位置を第一の重心位置として算出し、前記基板の中心に直交する動径方向における前記温度重心の位置を第二の重心位置として算出し、前記第一及び第二の重心位置に基づいて前記基板の熱処理状態を検知する基板熱処理装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記動径方向において互いに等しい位置にある複数の温度センサにより検出された温度の平均値を当該位置の質量とみなして前記第二の重心位置を算出する、請求項１記載の基板熱処理装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記基板と同心で前記動径方向に並ぶ複数の領域のそれぞれにおいて前記温度センサにより検出された温度の平均値を、当該領域の質量とみなして前記第二の重心位置を算出する、請求項１記載の基板熱処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記基板が正常に熱処理された場合における前記温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項記載の基板熱処理装置。

【請求項5】

基板を載置するための載置部と、
前記載置部上の前記基板を加熱又は冷却するための熱処理部と、
前記載置部上の前記基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサと、
前記複数の温度センサにより検出された温度に基づいて前記熱処理部を制御すること、前記複数の温度センサにより検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を実行するように構成された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記基板が正常に熱処理された場合における前記温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知するように構成されており、複数回の正常な熱処理において算出された前記温度重心の位置の平均値を前記基準位置として用い、複数回の正常な熱処理において算出された前記温度重心の位置の標準偏差に基づいて定まる許容範囲を更に用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分が前記許容範囲外にある場合に、前記基板の熱処理状態が異常であることを検知するように構成されている基板熱処理装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記温度重心の位置に関する情報を出力することを更に実行するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項記載の基板熱処理装置。

【請求項7】

基板を載置するための載置部と、
前記載置部上の前記基板を加熱又は冷却するための熱処理部と、
前記載置部上の前記基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサと、
前記複数の温度センサにより検出された温度に基づいて前記熱処理部を制御すること、前記複数の温度センサにより検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を実行するように構成された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記基板が正常に熱処理された場合における前記温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知するように構成されており、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分の軌跡情報を出力することを更に実行するように構成されている基板熱処理装置。

【請求項8】

前記熱処理部は、前記基板に沿って並ぶ複数の処理領域ごとに制御可能となっており、
前記制御部は、前記温度重心の位置に基づいて熱処理が不十分な前記処理領域を特定すること、当該処理領域の熱処理を促進するように熱処理部を制御すること、を更に実行するように構成されている、請求項１〜７のいずれか一項記載の基板熱処理装置。

【請求項9】

前記制御部は、式（１）及び（２）により前記温度重心の位置を算出する、請求項１〜８のいずれか一項記載の基板熱処理装置。

【数1】

【数2】

Ｘ，Ｙ：直交座標系における前記温度重心の位置
ｘｉ，ｙｉ：直交座標系における前記温度センサの位置
Ｔｉ：前記温度センサにより検出された温度
ｎ：前記温度センサの数

【請求項10】

載置部上に基板を載置すること、
前記載置部上の前記基板を熱処理部により加熱又は冷却すること、
前記載置部上の前記基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサにより温度を検出すること、
前記複数の温度センサにより検出した温度に基づいて前記熱処理部を制御すること、
前記複数の温度センサにより検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、
前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を含み、
前記基板に平行な面内における前記温度重心の位置を第一の重心位置として算出し、前記基板の中心に直交する動径方向における前記温度重心の位置を第二の重心位置として算出し、前記第一及び第二の重心位置に基づいて前記基板の熱処理状態を検知する基板熱処理方法。

【請求項11】

前記動径方向において互いに等しい位置にある複数の温度センサにより検出された温度の平均値を当該位置の質量とみなして前記第二の重心位置を算出する、請求項１０記載の基板熱処理方法。

【請求項12】

前記基板と同心で前記動径方向に並ぶ複数の領域のそれぞれにおいて前記温度センサにより検出された温度の平均値を、当該領域の質量とみなして前記第二の重心位置を算出する、請求項１０記載の基板熱処理方法。

【請求項13】

前記基板が正常に熱処理された場合における前記温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知する、請求項１０〜１２のいずれか一項記載の基板熱処理方法。

【請求項14】

載置部上に基板を載置すること、
前記載置部上の前記基板を熱処理部により加熱又は冷却すること、
前記載置部上の前記基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサにより温度を検出すること、
前記複数の温度センサにより検出した温度に基づいて前記熱処理部を制御すること、
前記複数の温度センサにより検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、
前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を含み、
前記基板が正常に熱処理された場合における前記温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知し、
複数回の正常な熱処理において算出された前記温度重心の位置の平均値を前記基準位置として用い、複数回の正常な熱処理において算出された前記温度重心の位置の標準偏差に基づいて定まる許容範囲を更に用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分が前記許容範囲外にある場合に、前記基板の熱処理状態が異常であることを検知する基板熱処理方法。

【請求項15】

前記温度重心の位置に関する情報を出力することを更に含む、請求項１０〜１４のいずれか一項記載の基板熱処理方法。

【請求項16】

載置部上に基板を載置すること、
前記載置部上の前記基板を熱処理部により加熱又は冷却すること、
前記載置部上の前記基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサにより温度を検出すること、
前記複数の温度センサにより検出した温度に基づいて前記熱処理部を制御すること、
前記複数の温度センサにより検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、
前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を含み、
前記基板が正常に熱処理された場合における前記温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知し、
前記温度重心の位置と前記基準位置との差分の軌跡情報を出力することを更に含む基板熱処理方法。

【請求項17】

前記温度重心の位置に基づいて熱処理が不十分な処理領域を特定すること、当該処理領域の熱処理を促進することを更に含む、請求項１０〜１６のいずれか一項記載の基板熱処理方法。

【請求項18】

式（１）及び（２）により前記温度重心の位置を算出する、請求項１０〜１７のいずれか一項記載の基板熱処理方法。

【数3】

【数4】

Ｘ，Ｙ：直交座標系における前記温度重心の位置
ｘｉ，ｙｉ：直交座標系における前記温度センサの位置
Ｔｉ：前記温度センサにより検出された温度
ｎ：前記温度センサの数

【請求項19】

請求項１０〜１８のいずれか一項記載の基板熱処理方法を装置に実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【請求項20】

載置部上において熱処理を施される基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサにより検出された温度を取得すること、前記温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を実行するように構成され、
前記基板に平行な面内における前記温度重心の位置を第一の重心位置として算出し、前記基板の中心に直交する動径方向における前記温度重心の位置を第二の重心位置として算出し、前記第一及び第二の重心位置に基づいて前記基板の熱処理状態を検知する熱処理状態検知装置。

【請求項21】

載置部上において熱処理を施される基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサにより検出された温度を取得すること、前記温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を実行するように構成され、
前記基板が正常に熱処理された場合における前記温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知するように構成されており、
複数回の正常な熱処理において算出された前記温度重心の位置の平均値を前記基準位置として用い、複数回の正常な熱処理において算出された前記温度重心の位置の標準偏差に基づいて定まる許容範囲を更に用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分が前記許容範囲外にある場合に、前記基板の熱処理状態が異常であることを検知するように構成されている熱処理状態検知装置。

【請求項22】

載置部上において熱処理を施される基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサにより検出された温度を取得すること、前記温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を実行するように構成され、
前記基板が正常に熱処理された場合における前記温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、前記温度重心の位置と前記基準位置との差分に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知するように構成されており、
前記温度重心の位置と前記基準位置との差分の軌跡情報を出力することを更に実行するように構成されている熱処理状態検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板熱処理装置、基板熱処理方法、記録媒体及び熱処理状態検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子を製造する際には、様々な工程にてウェハの熱処理が行われる。熱処理においては、ウェハの各部を確実に加熱することが求められる。特許文献１には、熱処理プレートの表面温度と熱処理プレートの設定温度との差の積分値が所定の閾値以下であるときに異常が発生したものとする異常検知手段を備えた熱処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−１２３８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記熱処理装置では、部分的に生じた異常を検知できない可能性がある。本開示は、熱処理状態の異常をより確実に検知することができる装置、方法及び記録媒体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示に係る基板熱処理装置は、基板を載置するための載置部と、載置部上の基板を加熱又は冷却するための熱処理部と、載置部上の基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサと、複数の温度センサにより検出された温度に基づいて熱処理部を制御すること、複数の温度センサにより検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、温度重心の位置に基づいて、基板の熱処理状態を検知すること、を実行するように構成された制御部と、を備える。

【0006】

この基板熱処理装置によれば、温度重心の位置に基づいて基板の熱処理状態が検知される。温度重心の位置は、熱処理状態の部分的な異常に応じて感度良く変動する。このため、温度重心の位置に基づくことで、熱処理状態の部分的な異常を感度良く検知することができる。従って、熱処理状態の異常をより確実に検知することができる。

【0007】

制御部は、基板に平行な面内における温度重心の位置を第一の重心位置として算出し、基板の中心に直交する動径方向における温度重心の位置を第二の重心位置として算出し、第一及び第二の重心位置に基づいて基板の熱処理状態を検知してもよい。第一の重心位置は、熱処理状態の部分的な異常に応じて感度良く変動するものの、温度分布が基板の中心に対して点対称となるような異常に対しては変動し難い。このような異常の具体例としては、基板の中心部が載置部から浮き上がっている場合、基板の周縁部分全体が載置部から均一に浮き上がっている場合等が挙げられる。これに対し、第二の重心位置は、基板の動径方向に沿った温度分布に応じて変動するので、温度分布が基板の中心に対して点対称となる場合においても感度良く変動する。従って、第一及び第二の重心位置の両方に基づいて基板の熱処理状態を検知することにより、熱処理状態の異常をより確実に検知することができる。

【0008】

制御部は、動径方向において互いに等しい位置にある複数の温度センサにより検出された温度の平均値を当該位置の質量とみなして第二の重心位置を算出してもよい。制御部は、基板と同心で動径方向に並ぶ複数の領域のそれぞれにおいて温度センサにより検出された温度の平均値を、当該領域の質量とみなして第二の重心位置を算出してもよい。これらの場合、第二の重心位置をより高精度に算出できる。

【0009】

制御部は、基板が正常に熱処理された場合における温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、温度重心の位置と基準位置との差分に基づいて、基板の熱処理状態を検知するように構成されていてもよい。この場合、温度重心の位置のうち、基準位置から乖離した成分に基づいて基板の熱処理状態が検知される。基準位置から乖離した成分に基づくことにより、熱処理状態が正常であるか異常であるかの判断基準を単純化することができる。

【0010】

制御部は、複数回の正常な熱処理において算出された温度重心の位置の平均値を基準位置として用い、複数回の正常な熱処理において算出された温度重心の位置の標準偏差に基づいて定まる許容範囲を更に用い、温度重心の位置と基準位置との差分が許容範囲外にある場合に、基板の熱処理状態が異常であることを検知するように構成されていてもよい。この場合、温度重心の位置が許容範囲内に位置するか否かという単純な基準により、熱処理状態の異常を検知することができる。また、上記平均値を基準位置として用い、上記標準偏差に基づいて定まる許容範囲を用いることで、適正なばらつきを許容し、不必要な異常検知を削減することができる。

【0011】

制御部は、温度重心の位置に関する情報を出力することを更に実行するように構成されていてもよい。温度重心の位置に基づけば、熱処理状態の異常がいずれの方向において生じたかを把握することも可能である。このため、温度重心の位置に関する情報を出力することで、熱処理状態の異常の要因となった位置を特定するのに有益な情報を提供することができる。

【0012】

制御部は、温度重心の位置と基準位置との差分の軌跡情報を出力することを更に実行するように構成されていてもよい。この場合、温度重心の位置のうち、基準位置から乖離した成分の軌跡情報が出力される。基準位置から乖離した成分の軌跡情報によれば、温度の異常がいずれの方向において生じたかを更に容易に把握することができる。従って、熱処理状態の異常の要因となった位置を特定するのに更に有益な情報を提供することができる。

【0013】

熱処理部は、基板に沿って並ぶ複数の処理領域ごとに制御可能となっており、制御部は、温度重心の位置に基づいて熱処理が不十分な処理領域を特定すること、当該処理領域の熱処理を促進するように熱処理部を制御すること、を更に実行するように構成されていてもよい。この場合、温度重心の位置情報に応じた熱処理を行うことにより、熱処理の信頼性を高めることができる。

【0014】

制御部は、式（１）及び（２）により温度重心の位置を算出するように構成されていてもよい。

【数1】

【数2】

Ｘ，Ｙ：直交座標系における温度重心の位置
ｘｉ，ｙｉ：直交座標系における温度センサの位置
Ｔｉ：温度センサにより検出された温度
ｎ：温度センサの数

【0015】

載置部上に基板を載置すること、載置部上の基板を熱処理部により加熱又は冷却すること、載置部上の基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサにより温度を検出すること、複数の温度センサにより検出した温度に基づいて熱処理部を制御すること、複数の温度センサにより検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、温度重心の位置に基づいて、基板の熱処理状態を検知すること、を含む。

【0016】

この基板熱処理方法によれば、温度重心の位置に基づいて基板の熱処理状態が検知される。温度重心の位置は、熱処理状態の部分的な異常に応じて感度良く変動する。このため、温度重心の位置に基づくことで、熱処理状態の部分的な異常を感度良く検知することができる。従って、熱処理状態の異常をより確実に検知することができる。

【0017】

基板に平行な面内における温度重心の位置を第一の重心位置として算出し、基板の中心に直交する動径方向における温度重心の位置を第二の重心位置として算出し、第一及び第二の重心位置に基づいて基板の熱処理状態を検知してもよい。第一の重心位置は、熱処理状態の部分的な異常に応じて感度良く変動するものの、温度分布が基板の中心に対して点対称となるような異常に対しては変動し難い。このような異常の具体例としては、基板の中心部が載置部から浮き上がっている場合、基板の周縁部分全体が載置部から均一に浮き上がっている場合等が挙げられる。これに対し、第二の重心位置は、基板の動径方向に沿った温度分布に応じて変動するので、温度分布が基板の中心に対して点対称となる場合においても感度良く変動する。従って、第一及び第二の重心位置の両方に基づいて基板の熱処理状態を検知することにより、熱処理状態の異常をより確実に検知することができる。

【0018】

動径方向において互いに等しい位置にある複数の温度センサにより検出された温度の平均値を当該位置の質量とみなして第二の重心位置を算出してもよい。基板と同心で動径方向に並ぶ複数の領域のそれぞれにおいて温度センサにより検出された温度の平均値を、当該領域の質量とみなして第二の重心位置を算出してもよい。これらの場合、第二の重心位置をより高精度に算出できる。

【0019】

基板が正常に熱処理された場合における温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、温度重心の位置と基準位置との差分に基づいて、基板の熱処理状態を検知してもよい。この場合、温度重心の位置のうち、基準位置から乖離した成分に基づいて基板の熱処理状態が検知される。基準位置から乖離した成分に基づくことにより、熱処理状態が正常であるか異常であるかの判断基準を単純化することができる。

【0020】

複数回の正常な熱処理において算出された温度重心の位置の平均値を基準位置として用い、複数回の正常な熱処理において算出された温度重心の位置の標準偏差に基づいて定まる許容範囲を更に用い、温度重心の位置と基準位置との差分が許容範囲外にある場合に、基板の熱処理状態が異常であることを検知してもよい。この場合、温度重心の位置が許容範囲内に位置するか否かという単純な基準により、熱処理状態の異常を検知することができる。また、上記平均値を基準位置として用い、上記標準偏差に基づいて定まる許容範囲を用いることで、適正なばらつきを許容し、不必要な異常検知を削減することができる。

【0021】

温度重心の位置に関する情報を出力することを更に含んでもよい。温度重心の位置に基づけば、熱処理状態の異常がいずれの方向において生じたかを把握することも可能である。このため、温度重心の位置に関する情報を出力することで、熱処理状態の異常の要因となった位置を特定するのに有益な情報を提供することができる。

【0022】

温度重心の位置と基準位置との差分の軌跡情報を出力することを更に含んでもよい。この場合、温度重心の位置のうち、基準位置から乖離した成分の軌跡情報が出力される。基準位置から乖離した成分の軌跡情報によれば、温度の異常がいずれの方向において生じたかを更に容易に把握することができる。従って、熱処理状態の異常の要因となった位置を特定するのに更に有益な情報を提供することができる。

【0023】

温度重心の位置に基づいて熱処理が不十分な処理領域を特定すること、当該処理領域の熱処理を促進することを更に含んでもよい。この場合、温度重心の位置情報に応じた熱処理を行うことにより、熱処理の信頼性を高めることができる。

【0024】

上記式（１）及び（２）により温度重心の位置を算出してもよい。

【0025】

本開示に係る記録媒体は、上記基板熱処理方法を装置に実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

【0026】

本開示に係る熱処理状態検知装置は、載置部上において熱処理を施される基板の複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサにより検出された温度を取得すること、前記温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、前記温度重心の位置に基づいて、前記基板の熱処理状態を検知すること、を実行するように構成されている。

【発明の効果】

【0027】

本開示によれば、熱処理状態の異常をより確実に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】塗布・現像システムの斜視図である。

【図2】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

【図3】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図4】熱処理ユニットの模式図である。

【図5】熱板の平面図である。

【図6】熱処理ユニットによるウェハの熱処理手順のフローチャートである。

【図7】熱処理中における温度の経時的変化を例示するグラフである。

【図8】熱処理中における第一の重心位置の軌跡を例示するグラフである。

【図9】熱処理中における第二の重心位置の軌跡を例示するグラフである。

【図10】加熱中における温度重心の位置と基準位置との差分の軌跡を例示するグラフである。

【図11】熱処理手順の変形例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0030】

〔基板処理システム〕
まず、本実施形態に係る基板処理システム１の概要を説明する。基板処理システム１は、塗布・現像装置２と露光装置３とを備える。露光装置３は、レジスト膜（感光性被膜）の露光処理を行う。具体的には、液浸露光等の方法によりレジスト膜の露光対象部分にエネルギー線を照射する。塗布・現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウェハＷ（基板）の表面にレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。

【0031】

図１及び図２に示すように、塗布・現像装置２は、キャリアブロック４と、処理ブロック５と、インターフェースブロック６とを備える。キャリアブロック４、処理ブロック５及びインターフェースブロック６は、水平方向に並んでいる。

【0032】

キャリアブロック４は、キャリアステーション１２と搬入・搬出部１３とを有する。搬入・搬出部１３はキャリアステーション１２と処理ブロック５との間に介在する。キャリアステーション１２は、複数のキャリア１１を支持する。キャリア１１は、例えば円形の複数枚のウェハＷを密封状態で収容し、ウェハＷを出し入れするための開閉扉を一側面１１ａ側に有する。キャリア１１は、側面１１ａが搬入・搬出部１３側に面するように、キャリアステーション１２上に着脱自在に設置される。

【0033】

搬入・搬出部１３は、キャリアステーション１２上の複数のキャリア１１にそれぞれ対応する複数の開閉扉１３ａを有する。側面１１ａの開閉扉と開閉扉１３ａとを同時に開放することで、キャリア１１内と搬入・搬出部１３内とが連通する。搬入・搬出部１３は受け渡しアームＡ１を内蔵している。受け渡しアームＡ１は、キャリア１１からウェハＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からウェハＷを受け取ってキャリア１１内に戻す。

【0034】

処理ブロック５は、複数の処理モジュール１４，１５，１６，１７を有する。図２及び図３に示すように、処理モジュール１４，１５，１６，１７は、複数の液処理ユニットＵ１と、複数の熱処理ユニットＵ２と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ３とを内蔵している。処理モジュール１７は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を経ずにウェハＷを搬送する直接搬送アームＡ６を更に内蔵している。液処理ユニットＵ１は、液体をウェハＷの表面に塗布する。熱処理ユニットＵ２は、例えば熱板によりウェハＷを加熱し、加熱後のウェハＷを例えば冷却板により冷却して熱処理を行う。

【0035】

処理モジュール１４は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりウェハＷの表面上に下層膜を形成するＢＣＴモジュールである。処理モジュール１４の液処理ユニットＵ１は、下層膜形成用の液体をウェハＷ上に塗布する。処理モジュール１４の熱処理ユニットＵ２は、下層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、下層膜形成用の液体を硬化させるための加熱処理が挙げられる。

【0036】

処理モジュール１５は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により下層膜上にレジスト膜を形成するＣＯＴモジュールである。処理モジュール１５の液処理ユニットＵ１は、レジスト膜形成用の液体を下層膜の上に塗布する。処理モジュール１５の熱処理ユニットＵ２は、レジスト膜の形成に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、レジスト膜形成用の液体を硬化させるための加熱処理等が挙げられる。

【0037】

処理モジュール１６は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりレジスト膜上に下層膜を形成するＴＣＴモジュールである。処理モジュール１６の液処理ユニットＵ１は、上層膜形成用の液体をレジスト膜の上に塗布する。処理モジュール１６の熱処理ユニットＵ２は、上層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、上層膜形成用の液体を硬化させるための加熱処理等が挙げられる。

【0038】

処理モジュール１７は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により、露光後のレジスト膜の現像処理を行うＤＥＶモジュールである。処理モジュール１７の液処理ユニットＵ１は、露光済みのウェハＷの表面上に現像液を塗布した後、これをリンス液により洗い流すことで、レジスト膜の現像処理を行う。処理モジュール１７の熱処理ユニットＵ２は、現像処理に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Ｐｏｓｔ Ｂａｋｅ）等が挙げられる。

【0039】

処理ブロック５内において、キャリアブロック４側には棚ユニットＵ１０が設けられており、インターフェースブロック６側には棚ユニットＵ１１が設けられている。棚ユニットＵ１０は、床面から処理モジュール１６に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットＵ１０の近傍には昇降アームＡ７が設けられている。昇降アームＡ７は、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウェハＷを昇降させる。棚ユニットＵ１１は床面から処理モジュール１７の上部に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。

【0040】

インターフェースブロック６は、受け渡しアームＡ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。受け渡しアームＡ８は、棚ユニットＵ１１に配置されたウェハＷを露光装置３に渡し、露光装置３からウェハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻す。

【0041】

基板処理システム１は、次に示す手順で塗布・現像処理を実行する。まず、受け渡しアームＡ１がキャリア１１内のウェハＷを棚ユニットＵ１０に搬送する。このウェハＷを、昇降アームＡ７が処理モジュール１４用のセルに配置し、搬送アームＡ３が処理モジュール１４内の各ユニットに搬送する。処理モジュール１４の液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２は、搬送アームＡ３により搬送されたウェハＷの表面上に下層膜を形成する。下層膜の形成が完了すると、搬送アームＡ３がウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻す。

【0042】

次に、棚ユニットＵ１０に戻されたウェハＷを、昇降アームＡ７が処理モジュール１５用のセルに配置し、搬送アームＡ３が処理モジュール１５内の各ユニットに搬送する。処理モジュール１５の液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２は、搬送アームＡ３により搬送されたウェハＷの下層膜上にレジスト膜を形成する。レジスト膜の形成が完了すると、搬送アームＡ３がウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻す。

【0043】

次に、棚ユニットＵ１０に戻されたウェハＷを、昇降アームＡ７が処理モジュール１６用のセルに配置し、搬送アームＡ３が処理モジュール１６内の各ユニットに搬送する。処理モジュール１６の液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２は、搬送アームＡ３により搬送されたウェハＷのレジスト膜上に上層膜を形成する。上層膜の形成が完了すると、搬送アームＡ３がウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻す。

【0044】

次に、棚ユニットＵ１０に戻されたウェハＷを、昇降アームＡ７が処理モジュール１７用のセルに配置し、直接搬送アームＡ６が棚ユニットＵ１１に搬送する。このウェハＷを受け渡しアームＡ８が露光装置３に送り出す。露光装置３における露光処理が完了すると、受け渡しアームＡ８がウェハＷを露光装置３から受け入れ、棚ユニットＵ１１に戻す。

【0045】

次に、棚ユニットＵ１１に戻されたウェハＷを、処理モジュール１７の搬送アームＡ３が処理モジュール１７内の各ユニットに搬送する。処理モジュール１７の液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２は、搬送アームＡ３により搬送されたウェハＷのレジスト膜の現像処理及びこれに伴う熱処理を行う。レジスト膜の現像が完了すると、搬送アームＡ３はウェハＷを棚ユニットＵ１０に搬送する。

【0046】

次に、棚ユニットＵ１０に搬送されたウェハＷを、昇降アームＡ７が受け渡し用のセルに配置し、受け渡しアームＡ１がキャリア１１内に戻す。以上で、塗布・現像処理が完了する。

【0047】

〔基板熱処理装置〕
続いて、基板熱処理装置の一例として、熱処理ユニットＵ２について詳細に説明する。図４に示すように、熱処理ユニットＵ２は、熱板２０と、支持台３０と、複数の温度センサ４０と、昇降機構５０と、制御部１００とを有する。

【0048】

熱板２０は円板状を呈し、複数のヒータ２１を内蔵している。熱板２０はウェハＷを載置するための載置部として機能し、ヒータ２１は、載置部上のウェハＷを加熱するための熱処理部として機能する。熱板２０は、平面視において複数の領域に分かれており、ヒータ２１は領域ごとに配置されている。図５は、ヒータ２１の配置の一例を示す平面図である。図５に示される熱板２０は、中央の領域２０ａと、領域２０ａを取り囲む２つの領域２０ｂと、領域２０ｂを更に取り囲む四つの領域２０ｃと、の合計７つの領域に分かれており、領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃごとに合計７つのヒータ２１を内蔵している。

【0049】

熱板２０上には、熱板２０の上面に沿って点在した複数のプロキシミティピン２２が設けられている。複数のプロキシミティピン２２は、熱板２０上に載置されるウェハＷを支持し、熱板２０とウェハＷとの間に空隙を確保する。

【0050】

支持台３０は、底板３１と、周壁３２とを有する。底板３１は熱板２０に対向する。周壁３２は底板３１の周縁に沿って設けられ、熱板２０の外周部分を支持する。周壁３２が熱板２０を支持した状態において、支持台３０内には空洞３３が構成される。

【0051】

複数の温度センサ４０は、熱板２０上のウェハＷの複数箇所にそれぞれ対応するように配置されている。すなわち温度センサ４０は、熱板２０上のウェハＷに対向する平面に沿って点在している。一例として、複数の温度センサ４０は空洞３３内において熱板２０の下面に取り付けられている。図５に示す例においては、７つの温度センサ４０が領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃごとに設けられており、それぞれの温度センサ４０はヒータ２１の下に配置されている。

【0052】

なお、複数の温度センサ４０は、ウェハＷの複数箇所にそれぞれ対応するように配置されていればよいので、必ずしも上述のように配置されていなくてよい。例えば、温度センサ４０は熱板２０の下面に取り付けられていなくてもよく、温度センサ４０はヒータ２１と共に熱板２０に内蔵されていてもよい。複数の温度センサ４０は必ずしも領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃごとに配置されていなくてよい。

【0053】

昇降機構５０は、複数本（例えば３本）の昇降ピン５１と駆動部５２とを有する。昇降ピン５１は、周壁３２及び熱板２０を貫通して昇降する。昇降ピン５１の上部は、昇降ピン５１の上昇に伴って熱板２０上に突出し、昇降ピン５１の下降に伴って熱板２０内に収容される。駆動部５２はモータやエアシリンダ等の駆動源を内蔵し、昇降ピン５１を昇降させる。昇降機構５０は、昇降ピン５１を昇降させることで、熱板２０上のウェハＷを昇降させる。

【0054】

制御部１００は、複数の温度センサ４０により検出された温度に基づいてヒータ２１を制御すること、複数の温度センサ４０により検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、温度重心の位置に基づいてウェハＷの熱処理状態を検知すること、を実行するように構成されている。制御部１００は、複数の温度センサ４０により検出された温度を取得すること、温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、温度重心の位置に基づいて、ウェハＷの熱処理状態を検知すること、を実行する熱処理状態検知装置を構成する。

【0055】

一例として、制御部１００は、温度取得部１１１と、ヒータ制御部１１２と、ウェハ搬送制御部１１３と、重心算出部１１４と、差分算出部１１５と、熱処理状態検知部１１６と、異常報知部１１７と、位置情報出力部１１８と、データ格納部１２１と、表示部１２２とを有する。

【0056】

温度取得部１１１は、複数の温度センサ４０により検出された温度を取得し、データ格納部１２１に格納する。ヒータ制御部１１２は、温度取得部１１１によりデータ格納部１２１に格納された温度に基づいて複数のヒータ２１を制御する。ウェハ搬送制御部１１３は、熱板２０上へのウェハＷの搬送及び載置と、熱板２０上からのウェハＷの搬送とを行うように、搬送アームＡ３及び昇降機構５０を制御する。

【0057】

重心算出部１１４は、データ格納部１２１に格納された温度に基づいて上記温度重心の位置を算出し、算出結果をデータ格納部１２１に格納する。差分算出部１１５は、データ格納部１２１に格納された温度重心の位置を取得し、温度重心の位置と基準位置との差分を算出し、算出結果をデータ格納部１２１に格納する。基準位置は、例えば、ウェハＷが正常に熱処理された場合における温度重心の位置に基づいて定められる。熱処理状態検知部１１６は、上記温度重心の位置と基準位置との差分に基づいて、ウェハＷの熱処理状態を検知する。

【0058】

異常報知部１１７は、熱処理状態の異常を報知する情報を表示部１２２に出力する。位置情報出力部１１８は、温度重心の位置に関する情報を表示部１２２に出力する。表示部１２２は、異常報知部１１７及び位置情報出力部１１８から出力された情報を表示画像として出力する。

【0059】

このような制御部１００は、例えば一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成される。この場合、制御部１００の各要素は、制御用コンピュータのプロセッサ、メモリ及びモニタ等の協働により構成される。制御用コンピュータを制御部１００として機能させるためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。この場合、記録媒体は、後述の基板熱処理方法を装置に実行させるためのプログラムを記録する。コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えばハードディスク、コンパクトディスク、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、メモリーカード等が挙げられる。

【0060】

なお、制御部１００の各要素を構成するハードウェアは、必ずしもプロセッサ、メモリ及びモニタに限られない。例えば、制御部１００の各要素は、その機能に特化した電気回路により構成されていてもよいし、当該電気回路を集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。

【0061】

制御部１００は複数のハードウェアに分かれていてもよい。例えば制御部１００は、熱処理ユニットＵ２を制御するハードウェアと、熱処理状態検知装置を構成するハードウェアとに分かれていてもよい。これらのハードウェアは、有線及び無線のいずれで接続されていてもよいし、互いに離れた場所に配置され、ネットワーク回線を介して接続されていてもよい。

【0062】

〔基板熱処理方法〕
続いて、基板熱処理方法の一例として、熱処理ユニットＵ２によるウェハＷの熱処理手順について説明する。

【0063】

図６に示すように、まず制御部１００がステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、温度取得部１１１が、複数の温度センサ４０により検出された温度を取得し、温度取得部１１１により取得された温度に基づいてヒータ制御部１１２が複数のヒータ２１を制御する。具体的に、ヒータ制御部１１２は、複数の温度センサ４０により検出される温度を目標値に近付けるように、複数のヒータ２１への供給電力を調整する。

【0064】

次に、制御部１００はステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、ウェハ搬送制御部１１３による制御に応じ、搬送アームＡ３及び昇降機構５０がウェハＷを熱板２０上に載置する。熱板２０上に載置されたウェハＷは、ヒータ２１からの伝熱によって加熱される。すなわちステップＳ０２は、熱板２０上のウェハＷをヒータ２１により加熱することを含んでいる。

【0065】

次に、制御部１００はステップＳ０３，Ｓ０４を実行する。ステップＳ０３では、複数の温度センサ４０により検出された温度を温度取得部１１１が取得し、データ格納部１２１に格納する。ステップＳ０４では、温度取得部１１１により取得された温度に基づいて、ヒータ制御部１１２がヒータ２１を制御する。具体的に、温度取得部１１１は、複数の温度センサ４０により検出される温度を目標値に近付けるように、複数のヒータ２１への供給電力を調整する。

【0066】

次に、制御部１００はステップＳ０５，Ｓ０６を実行する。ステップＳ０５では、重心算出部１１４が温度重心の位置を算出し、算出結果をデータ格納部１２１に格納する。温度重心の位置は、温度を重みとした場合の座標の加重平均値として算出可能である。例えば重心算出部１１４は、ウェハＷに平行な面内における温度重心の位置を第一の重心位置として算出する。第一の重心位置は次式により算出可能である。

【数3】

【数4】

Ｘ，Ｙ：直交座標系における温度重心の位置
ｘｉ，ｙｉ：直交座標系における前記温度センサの位置
Ｔｉ：前記温度センサにより検出された温度
ｎ：前記温度センサの数

【0067】

ステップＳ０６では、差分算出部１１５がデータ格納部１２１に格納された温度重心の位置を取得し、温度重心の位置と基準位置との差分を算出し、算出結果をデータ格納部１２１に格納する。上述したように、基準位置は、例えば、ウェハＷが正常に熱処理された場合における温度重心の位置に基づいて定められる。

【0068】

基準位置の具体例として、過去の複数回の正常な熱処理において算出された温度重心の位置の平均値が挙げられる。基準位置は、例えばデータ格納部１２１に予め記録されている。基準位置は、ステップＳ０６に先立って差分算出部１１５等により算出されてもよい。すなわち制御部１００は、基準位置を算出することを更に実行するように構成されていてもよい。基板熱処理方法は、基準位置を算出することを更に含んでいてもよい。

【0069】

次に、制御部１００はステップＳ０７を実行する。ステップＳ０７では、熱処理状態検知部１１６が、温度重心の位置に基づいて、ウェハＷの熱処理状態を検知する。熱処理状態の検知の一例として、熱処理状態が正常であるか異常であるかを検知することが挙げられる。例えば熱処理状態検知部１１６は、温度重心の位置と基準位置との差分が許容範囲以内にある場合に、ウェハＷの熱処理状態が正常であることを検知し、温度重心の位置と基準位置との差分が許容範囲外にある場合に、ウェハＷの熱処理状態が異常であることを検知する。

【0070】

許容範囲の具体例として、過去の複数回の正常な熱処理において算出された温度重心の位置の標準偏差が挙げられる。許容範囲は、標準偏差に所定の倍率（例えば３倍）を乗じたものであってもよい。許容範囲は、例えばデータ格納部１２１予め記録されている。許容範囲は、ステップＳ０７に先立って熱処理状態検知部１１６等により算出されてもよい。すなわち制御部１００は、許容範囲を算出することを更に実行するように構成されていてもよい。基板熱処理方法は、許容範囲を算出することを更に含んでいてもよい。

【0071】

ステップＳ０７において熱処理状態が正常であることが検知された場合、制御部１００はステップＳ０８を実行する。ステップＳ０８では、ウェハ搬送制御部１１３が、ウェハＷの加熱開始から設定時間が経過したか否かを検知する。ステップＳ０８において、設定時間が未だ経過していないことが検知された場合、制御部１００は処理をステップＳ０３に戻す。ステップＳ０８において、設定時間が経過したことが検知された場合、制御部１００はステップＳ０９を実行する。ステップＳ０９では、ウェハ搬送制御部１１３による制御に応じ、搬送アームＡ３及び昇降機構５０がウェハＷを熱板２０上から搬送する。以上でウェハＷの正常な熱処理が完了する。

【0072】

ステップＳ０７において熱処理状態が異常であることが検知された場合、制御部１００はステップＳ１０，Ｓ１１を実行する。ステップＳ１０では、異常報知部１１７が、熱処理状態の異常を報知する情報を表示部１２２に出力し、表示部１２２が当該情報を表示画像として出力する。ステップＳ１１では、位置情報出力部１１８が温度重心の位置に関する情報を表示部１２２に出力し、表示部１２２が当該情報を表示画像として出力する。

【0073】

一例として、位置情報出力部１１８は、ステップＳ０３〜Ｓ０８の繰り返しによりデータ格納部１２１に蓄積されたデータに基づいて、温度重心の位置と基準位置との差分の軌跡情報を出力し、表示部１２２は当該情報をグラフとして出力する。なお、軌跡情報は、位置（位置の差分を含む。）の時間的な変化を意味する。ステップＳ０３〜Ｓ０８の繰り返しによりデータ格納部１２１に蓄積された位置情報を時系列で並べたものも軌跡情報に相当する。

【0074】

ステップＳ１０，Ｓ１１を実行した後、制御部１００は熱処理を終了する。

【0075】

以上に説明した熱処理ユニットＵ２は、ウェハＷを載置するための熱板２０と、載置部上のウェハＷを加熱するためのヒータ２１と、熱板２０上のウェハＷの複数箇所にそれぞれ対応するように配置された複数の温度センサ４０と、制御部１００とを備える。制御部１００は、複数の温度センサ４０により検出された温度に基づいてヒータ２１を制御すること、複数の温度センサ４０により検出された温度を質量とみなした場合の重心に相当する温度重心の位置を算出すること、温度重心の位置に基づいて、ウェハＷの熱処理状態を検知すること、を実行するように構成されている。

【0076】

この熱処理ユニットＵ２によれば、温度重心の位置に基づいてウェハＷの熱処理状態が検知される。ウェハＷの熱処理状態は、ウェハＷの全体において異常となるばかりでなく、ウェハＷの一部分において限定的に異常となる場合がある（以下、これを「熱処理状態の部分的な異常」という）。熱処理状態の部分的な異常を生じさせる要因としては、正常な載置状態に比べてウェハＷの一部が熱板２０から離れた状態になること（以下、これを「ウェハＷの浮き上がり」という。）が挙げられる。ウェハＷの浮き上がりは、例えば微少なパーティクルへの乗り上げ又はウェハＷの反り等に起因して生じ得る。温度重心の位置は、以下に例示するように、熱処理状態の部分的な異常に応じて感度良く変動する。

【0077】

図７（ａ）は、図５の例示する熱板２０によりウェハＷの加熱が正常に実行された場合に、温度センサ４０により検出された温度の経時的な変化を示すグラフである。図７（ｂ）は、図５に例示する熱板２０の図示上側においてウェハＷの浮き上がりが生じた状態で加熱を実行した場合に、温度センサ４０により検出された温度の経時的な変化を示すグラフである。図７（ａ）及び（ｂ）のいずれにおいても、各温度センサ４０による検出値は、加熱開始後に温度が低下した後、緩やかに設定温度に近付くように変化している。加熱開始後の温度低下は、ヒータ２１の熱がウェハＷ側に吸収されることに伴うものである。低下した温度が設定温度側に回復するのは、温度センサ４０による検出値に基づいてヒータ２１が制御されるためである。

【0078】

図８（ａ）は、図７（ａ）に示される温度を用いて算出された温度重心の位置の軌跡を示すグラフである。図８（ｂ）は、図７（ｂ）に示される温度を用いて算出された温度重心の位置の軌跡を示すグラフである。図８（ａ）及び（ｂ）の上下左右は、図５の上下左右に一致している。図８（ｂ）では、図８（ａ）に比べ、温度重心の位置が上方に大きく変動している。これは、図示上側においてウェハＷの浮き上がりが生じているために、ウェハＷの載置に伴う温度低下が図示上側において小さくなったことに起因しているものと考えられる。

【0079】

図８に例示されるように、温度重心の位置は、熱処理状態の部分的な異常に応じて感度良く変動する。このため、温度重心の位置に基づくことで、熱処理状態の部分的な異常を感度良く検知することができる。従って、熱処理状態の異常をより確実に検知することができる。

【0080】

制御部１００は、ウェハＷに平行な面内における温度重心の位置を第一の重心位置として算出するのに加え、ウェハＷの中心に直交する動径方向における温度重心の位置を第二の重心位置として更に算出し、第一及び第二の重心位置に基づいてウェハＷの熱処理状態を検知してもよい。

【0081】

図５に示す熱板２０は、ウェハＷと同心で動径方向に並ぶ三つの領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃに分かれている。領域２０ｂは偏角方向（周方向）に並ぶ二つの領域に分かれているので、領域２０ｂには二つの温度センサ４０が配置されている。領域２０ｃは偏角方向に並ぶ四つの領域に分かれているので、領域２０ｃには四つの温度センサ４０が配置されている。このような場合、領域２０ａの温度センサ４０により検出された温度Ｔａを領域２０ａの質量とみなし、領域２０ｂの二つの温度センサ４０により検出された温度の平均値Ｔｂを領域２０ｂの質量とみなし、領域２０ｃの四つの温度センサ４０により検出された温度の平均値Ｔｃを領域２０ｃの質量とみなし、次式により第二の重心位置を算出可能である。
Ｒ＝（ｒａ・Ｔａ＋ｒｂ・Ｔｂ＋ｒｃ・Ｔｃ）／（Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ）
Ｒ：第二の重心位置
ｒａ：動径方向における領域２０ａの位置（ウェハＷの中心から領域２０ａまでの距離）
ｒｂ：動径方向における領域２０ｂの位置（ウェハＷの中心から領域２０ｂまでの距離）
ｒｃ：動径方向における領域２０ｃの位置（ウェハＷの中心から領域２０ｃまでの距離）
Ｔａ：領域２０ａの温度センサ４０により検出された温度
Ｔｂ：領域２０ｂの二つの温度センサ４０により検出された温度の平均値
Ｔｂ：領域２０ｃの四つの温度センサ４０により検出された温度の平均値

【0082】

第一の重心位置は、熱処理状態の部分的な異常に応じて感度良く変動するものの、温度分布がウェハＷの中心に対して点対称となるような異常に対しては変動し難い。このような異常の具体例としては、パーティクルに乗り上げてウェハＷの中心部が浮き上がっている場合、ウェハＷの反りに起因してウェハＷの周縁部分全体が均一に浮き上がっている場合等が挙げられる。

【0083】

これに対し、第二の重心位置は、ウェハＷの動径方向に沿った温度分布に応じて変動する。図９は、熱処理中における第二の重心位置の軌跡を例示するグラフである。図中のｒ軸はウェハＷを中心とする極座標系の動径であり、ＦＰは第二の重心位置の軌跡であり、Ｏ１はウェハＷの中心及び周縁の中間位置である。図９（ａ）は、ウェハＷの中心部が浮き上がっている場合を例示している。この場合、軌跡ＦＰは、中間位置Ｏ１に対してウェハＷの中心側に大きく振れる。図９（ｂ）は、ウェハＷの周縁部が浮き上がっている場合を例示している。この場合、軌跡ＦＰは、中間位置Ｏ１に対してウェハＷの周縁側に大きく振れる。このように、第二の重心位置は、温度分布がウェハＷの中心に対して点対称となる場合においても感度良く変動する。従って、第一及び第二の重心位置の両方に基づいて基板の熱処理状態を検知することにより、熱処理状態の異常をより確実に検知することができる。

【0084】

上述したように、制御部１００は、動径方向において互いに等しい位置にある複数の温度センサ４０により検出された温度の平均値を当該位置の質量とみなして第二の重心位置を算出してもよい。制御部１００は、ウェハＷと同心で動径方向に並ぶ複数の領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれにおいて温度センサにより検出された温度の平均値を、当該領域の質量とみなして第二の重心位置を算出してもよい。これらの場合、第二の重心位置をより高精度に算出できる。

【0085】

制御部１００は、ウェハＷが正常に加熱された場合における温度重心の位置に基づいて定められた基準位置を用い、温度重心の位置と基準位置との差分に基づいて、ウェハＷの熱処理状態を検知するように構成されている。このため、温度重心の位置のうち、基準位置から乖離した成分に基づいてウェハＷの熱処理状態が検知される。基準位置から乖離した成分に基づくことにより、熱処理状態が正常であるか異常であるかの判断基準を単純化することができる。

【0086】

なお、制御部１００は、温度重心の位置に基づいて熱処理状態を検知するように構成されていればよいので、基準位置を用いるように構成されることは必須ではない。

【0087】

制御部１００は、複数回の正常な加熱において算出された温度重心の位置の平均値を基準位置として用い、複数回の正常な加熱において算出された温度重心の位置の標準偏差に基づいて定まる許容範囲を更に用い、温度重心の位置と基準位置との差分が許容範囲外にある場合に、ウェハＷの熱処理状態が異常であることを検知するように構成されている。

【0088】

図１０は、図８（ｂ）に示された温度重心の位置と基準位置との差分の軌跡を示すグラフである。図９中の一点鎖線は許容範囲を示している。図９の軌跡が一点鎖線外に出た時点で、ウェハＷの熱処理状態が異常であることが検知される。このように、温度重心の位置が許容範囲内に位置するか否かという単純な基準により、熱処理状態の異常を検知することができる。また、上記平均値を基準位置として用い、上記標準偏差に基づいて定まる許容範囲を用いることで、適正なばらつきを許容し、不必要な異常検知を削減することができる。

【0089】

第二の重心位置についても、基準位置との差分が許容範囲外にある場合に、ウェハＷの熱処理状態が異常であることを検知してもよい。図９の一点鎖線ＬＬ１〜ＬＬ２は、第二の基準位置の許容範囲を例示している。

【0090】

なお、制御部１００は、温度重心の位置に基づいて熱処理状態を検知するように構成されていればよいので、温度重心の位置に基づいて熱処理状態を検知する具体的手法は上述したものに限定されない。

【0091】

制御部１００は、温度重心の位置に関する情報を出力することを更に実行するように構成されている。温度重心の位置に基づけば、熱処理状態の異常がいずれの方向において生じたかを把握することも可能である。このため、温度重心の位置に関する情報を出力することで、熱処理状態の異常の要因となった位置を特定するのに有益な情報を提供することができる。

【0092】

なお、制御部１００は、熱処理状態を検知するように構成されていればよいので、温度重心の位置に関する情報を出力するように構成されることは必須ではない。

【0093】

制御部１００は、温度重心の位置に関する情報の一例として、温度重心の位置と基準位置との差分の軌跡情報を出力するように構成されている。このため、温度重心の位置のうち、基準位置から乖離した成分の軌跡情報が出力される。基準位置から乖離した成分の軌跡情報によれば、熱処理状態の異常がいずれの方向において生じたかを更に容易に把握することができる。従って、熱処理状態の異常の要因となった位置を特定するのに更に有益な情報を提供することができる。例えば、図９に基づけば、図５中の図示上側においてウェハＷの浮き上がりが生じていることを推定できる。

【0094】

なお、制御部１００は、温度重心の位置に関する情報として、温度重心の位置の軌跡情報と基準位置の軌跡情報とを重ねて出力するように構成されていてもよいし、異常が生じていると推定される方位を示す情報を出力するように構成されていてもよい。制御部１００は、温度重心の位置に関する情報として、温度重心の位置自体の軌跡情報のみを出力するように構成されていてもよい。

【0095】

ヒータ２１は、ウェハＷに沿って並ぶ複数の処理領域（領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）ごとに制御可能となっていてもよく、制御部１００は、温度重心の位置に基づいて熱処理が不十分な処理領域を特定すること、当該処理領域の熱処理を促進するように熱処理部を制御すること、を更に実行するように構成されていてもよい。この場合、温度重心の位置情報に応じた熱処理を行うことにより、熱処理の信頼性を高めることができる。図１１を参照し、熱処理が不十分な処理領域の熱処理を促進することを含む熱処理手順の具体例を説明する。

【0096】

図１１に示す熱処理手順では、上記ステップＳ０７において熱処理状態が異常であることが検知された場合、制御部１００はステップＳ２０を実行する。ステップＳ２０では、熱処理状態の異常は調整可能な範囲内にあるか否かをヒータ制御部１１２が確認する。例えば、熱処理が不十分な処理領域における温度が調整可能な範囲内にあるか否かをヒータ制御部１１２が確認する。調整可能な範囲は、ヒータ２１の出力調整によって許容範囲内に戻し得る範囲であり、実験に基づいて予め設定可能である。

【0097】

ステップＳ２０において、熱処理状態の異常が調整可能な範囲内であると判定された場合、制御部１００はステップＳ２１を実行する。ステップＳ２１では、熱処理が不十分な処理領域の熱処理を促進するように、ヒータ制御部１１２がヒータ２１を制御する。例えばヒータ制御部１１２は、熱処理が不十分な処理領域においてヒータ２１の出力を高める。その後、制御部１００は処理をステップＳ０８に進める。

【0098】

ステップＳ２０において、熱処理状態の異常が調整可能な範囲内ではないと判定された場合、制御部１００は、ステップＳ１０，Ｓ１１と同様にステップＳ２２，Ｓ２３を実行した後、処理を終了する。

【0099】

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、載置部上のウェハＷを加熱するための熱処理部は、上述したヒータ２１に限られず、ウェハＷを輻射加熱するように構成された赤外光源等であってもよい。熱処理部は、加熱を目的としたものに限られない。例えば熱処理部は、ウェハＷを冷却するクーラであってもよい。熱処理の対象は半導体ウェハに限られず、例えばガラス基板、マスク基板、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）であってもよい。

【符号の説明】

【0100】

２０…熱板（載置部）、２１…ヒータ（熱処理部）、４０…温度センサ、１００…制御部、Ｕ２…熱処理ユニット（基板熱処理装置）、Ｗ…ウェハ（基板）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】