CN105470165A - 基板热处理装置、基板热处理方法以及热处理状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够更可靠地检测热处理状态的异常的基板热处理装置、基板热处理方法以及热处理状态检测装置。热处理单元(U2)包括：热板(20)，其用于载置晶圆(W)；加热器(21)，其用于对载置部上的晶圆(W)进行加热；多个温度传感器(40)，其以与热板(20)上的晶圆(W)的多个部位分别相对应的方式配置；以及控制部(100)。控制部(100)以能执行如下步骤的方式构成，即，根据由多个温度传感器(40)检测出的温度来控制加热器(21)的步骤、计算在将由多个温度传感器(40)检测出的温度视作质量的情况下的相当于重心的温度重心的位置的步骤、根据所述温度重心的位置来检测晶圆(W)的热处理状态的步骤。

Description

基板热处理装置、基板热处理方法以及热处理状态检测装置

技术领域

本发明涉及基板热处理装置、基板热处理方法以及热处理状态检测装置。

背景技术

在制造半导体元件时，通过各种工序对晶圆进行热处理。在热处理中，要求对晶圆的各部分可靠地进行加热。在专利文献1中，公开了一种具有异常检测部件的热处理装置，在热处理板的表面温度与热处理板的设定温度之差的积分值为规定的阈值以下时，该异常检测部件判断为产生了异常。

专利文献1：日本特开2009－123816号公报

发明内容

发明要解决的问题

在所述热处理装置中，有可能不能检测局部产生的异常。本发明的目的在于，提供能够更可靠地检测热处理状态的异常的装置和方法。

用于解决问题的方案

本发明提供一种基板热处理装置，其中，该基板热处理装置包括：载置部，其用于载置基板；热处理部，其用于对载置部上的基板进行加热或冷却；多个温度传感器，其以与载置部上的基板的多个部位分别相对应的方式配置；以及控制部，其以能执行如下步骤的方式构成，即，根据由多个温度传感器检测出的温度来控制热处理部的步骤、计算在将由多个温度传感器检测出的温度视作质量的情况下的相当于重心的温度重心的位置的步骤、根据温度重心的位置来检测基板的热处理状态的步骤。

采用该基板热处理装置，能够根据温度重心的位置来检测基板的热处理状态。温度重心的位置与热处理状态的局部异常相对应地灵敏度良好地进行变动。因此，能够根据温度重心的位置来灵敏度良好地检测热处理状态的局部异常。因而，能够更可靠地检测热处理状态的异常。

也可以是，控制部将与基板平行的面内的温度重心的位置作为第一重心位置进行计算，并将与基板的中心正交的极径方向上的温度重心的位置作为第二重心位置进行计算，根据第一重心位置和第二重心位置来检测基板的热处理状态。虽然第一重心位置与热处理状态的局部异常相对应地灵敏度良好地进行变动，但对于温度分布相对于基板的中心构成点对称那样的异常，第一重心位置难以进行变动。作为这样的异常的具体例，可列举出基板的中心部自载置部浮起的情况、基板的整个周缘部分自载置部均匀地浮起的情况等。与此相对，第二重心位置与沿着基板的极径方向的温度分布相对应地进行变动，因此，在温度分布相对于基板的中心构成点对称的情况下，第二重心位置也能灵敏度良好地进行变动。因而，通过根据第一重心位置和第二重心位置这两者来检测基板的热处理状态，能够更可靠地检测热处理状态的异常。

也可以是，控制部将由在极径方向上处于彼此相等的位置的多个温度传感器检测出的温度的平均值视作该位置的质量来计算第二重心位置。也可以是，控制部将在与基板同心且沿极径方向排列的多个区域的每个区域中由温度传感器检测出的温度的平均值视作该区域的质量来计算第二重心位置。在这些情况下，能够更高精度计算第二重心位置。

也可以是，控制部构成为，使用根据在基板被正常地热处理的情况下的温度重心的位置而确定的基准位置并根据温度重心的位置与基准位置之间的差分来检测基板的热处理状态。在该情况下，能够根据温度重心的位置中的、偏离于基准位置的成分来检测基板的热处理状态。能够根据偏离于基准位置的成分来使热处理状态是正常还是异常的判断基准简单化。

也可以是，控制部构成为，将在多次正常的热处理中计算出的温度重心的位置的平均值用作基准位置，还使用根据在多次正常的热处理中计算出的温度重心的位置的标准偏差而确定的容许范围，在温度重心的位置与基准位置之间的差分处于容许范围外的情况下，检测出基板的热处理状态异常。在该情况下，能够利用温度重心的位置是否位于容许范围内这样简单的基准来检测热处理状态的异常。另外，通过将所述平均值用作基准位置并使用根据所述标准偏差确定的容许范围来容许适当的偏差，能够削减不必要的异常检测。

也可以是，控制部构成为还能执行如下步骤，即，输出与温度重心的位置有关的信息。若根据温度重心的位置，则还能够掌握在任一方向上是否产生了热处理状态的异常。因此，通过输出与温度重心的位置有关的信息，能够提供有益的信息以确定导致热处理状态的异常的位置。

也可以是，控制部构成为还能执行如下步骤，即，输出温度重心的位置与基准位置之间的差分的轨迹信息。在该情况下，能够输出温度重心的位置中的、偏离于基准位置的成分的轨迹信息。采用偏离于基准位置的成分的轨迹信息，能够更易于掌握在任一方向上是否产生了温度的异常。因而，能够提供更有益的信息以确定导致热处理状态的异常的位置。

也可以是，热处理部能够对沿着基板排列的多个处理区域中的每个处理区域进行控制，控制部构成为还执行如下步骤：根据温度重心的位置来确定热处理不充分的处理区域的步骤、以促进该处理区域的热处理的方式来控制热处理部的步骤。在该情况下，通过进行与温度重心的位置信息相对应的热处理，能够提高热处理的可靠性。

也可以是，控制部通过式(1)和式(2)来计算温度重心的位置，

数学式1

$X=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}xi\·Ti}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ti}\mathrm{...}\left(1\right)$

数学式2

$Y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}yi\·Ti}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ti}\mathrm{...}\left(2\right)$

X、Y：正交坐标系中的温度重心的位置，

xi、yi：正交坐标系中的温度传感器的位置，

Ti：由温度传感器检测出的温度，

n：温度传感器的数量。

该基板热处理方法包括如下步骤：将基板载置在载置部上；利用热处理部对载置部上的基板进行加热或冷却；利用以与载置部上的基板的多个部位分别相对应的方式配置的多个温度传感器来检测温度；根据由多个温度传感器检测出的温度来控制热处理部；计算在将由多个温度传感器检测出的温度视作质量的情况下的相当于重心的温度重心的位置；以及根据温度重心的位置来检测基板的热处理状态。

采用该基板热处理方法，能够根据温度重心的位置来检测基板的热处理状态。温度重心的位置与热处理状态的局部异常相对应地灵敏度良好地进行变动。因此，能够根据温度重心的位置来灵敏度良好地检测热处理状态的局部异常。因而，能够更可靠地检测热处理状态的异常。

也可以是，将与基板平行的面内的温度重心的位置作为第一重心位置进行计算，并将与基板的中心正交的极径方向上的温度重心的位置作为第二重心位置进行计算，根据第一重心位置和第二重心位置来检测基板的热处理状态。虽然第一重心位置与热处理状态的局部异常相对应地灵敏度良好地进行变动，但对于温度分布相对于基板的中心构成点对称那样的异常，第一重心位置难以进行变动。作为这样的异常的具体例，可列举出基板的中心部自载置部浮起的情况、基板的整个周缘部分自载置部均匀地浮起的情况等。与此相对，第二重心位置与沿着基板的极径方向形成的温度分布相对应地进行变动，因此，即使在温度分布相对于基板的中心构成点对称的情况下，第二重心位置也能灵敏度良好地进行变动。因而，通过根据第一重心位置和第二重心位置这两者来检测基板的热处理状态，能够更可靠地检测热处理状态的异常。

也可以是，将由在极径方向上处于彼此相等的位置的多个温度传感器检测出的温度的平均值视作该位置的质量来计算第二重心位置。也可以是，将在与基板同心且沿极径方向排列的多个区域的每个区域中由温度传感器检测出的温度的平均值视作该区域的质量来计算第二重心位置。在这些情况下，能够更高精度计算第二重心位置。

也可以是，使用根据在基板被正常地热处理的情况下的温度重心的位置而确定的基准位置并根据温度重心的位置与基准位置之间的差分来检测基板的热处理状态。在该情况下，能够根据温度重心的位置中的、偏离于基准位置的成分来检测基板的热处理状态。能够根据偏离于基准位置的成分来使热处理状态是正常还是异常的判断基准简单化。

也可以是，将在多次正常的热处理中计算出的温度重心的位置的平均值用作基准位置，还使用根据在多次正常的热处理中计算出的温度重心的位置的标准偏差而确定的容许范围，在温度重心的位置与基准位置之间的差分处于容许范围外的情况下，检测出基板的热处理状态异常。在该情况下，能够利用温度重心的位置是否位于容许范围内这样简单的基准来检测热处理状态的异常。另外，通过将所述平均值用作基准位置并使用根据所述标准偏差确定的容许范围来容许适当的偏差，能够削减不必要的异常检测。

也可以是，该基板热处理方法还包括如下步骤，即，输出与温度重心的位置有关的信息。若根据温度重心的位置，则还能够掌握在任一方向上是否产生了热处理状态的异常。因此，通过输出与温度重心的位置有关的信息，能够提供有益的信息以确定导致热处理状态的异常的位置。

也可以是，该基板热处理方法还包括如下步骤，即，输出温度重心的位置与基准位置之间的差分的轨迹信息。在该情况下，能够输出温度重心的位置中的、偏离于基准位置的成分的轨迹信息。采用偏离于基准位置的成分的轨迹信息，能够更易于掌握在任一方向上是否产生了温度的异常。因而，能够提供更有益的信息以确定导致热处理状态的异常的位置。

也可以是，该基板热处理方法还包括如下步骤：根据温度重心的位置来确定热处理不充分的处理区域的步骤、促进该处理区域的热处理的步骤。在该情况下，通过进行与温度重心的位置信息相对应的热处理，能够提高热处理的可靠性。

也可以是，通过所述式(1)和式(2)来计算温度重心的位置。

本发明提供一种热处理状态检测装置，其中，该热处理状态检测装置构成为能执行如下步骤：取得由以与在载置部上被实施热处理的基板的多个部位分别相对应的方式配置的多个温度传感器检测出的温度；计算在将所述温度视作质量的情况下的、相当于重心的温度重心的位置；以及根据所述温度重心的位置来检测所述基板的热处理状态。

发明的效果

采用本发明，能够更可靠地检测热处理状态的异常。

附图说明

图1是涂敷显影系统的立体图。

图2是图1中的II－II剖视图。

图3是图2中的III－III剖视图。

图4是热处理单元的示意图。

图5是热板的俯视图。

图6是利用热处理单元对晶圆实施的热处理步骤的流程图。

图7是例示热处理中的温度的经时变化的图表。

图8是例示热处理中的第一重心位置的轨迹的图表。

图9是例示热处理中的第二重心位置的轨迹的图表。

图10是例示加热中的温度重心的位置与基准位置之间的差分的轨迹的图表。

图11是表示热处理步骤的变形例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明实施方式。在说明中，对于相同要件或具有相同功能的要件标注相同的附图标记而省略重复说明。

基板处理系统

首先，说明本实施方式的基板处理系统1的概要。基板处理系统1包括涂敷显影装置2和曝光装置3。曝光装置3用于对抗蚀膜(感光性覆膜)进行曝光处理。具体而言，利用浸液曝光等方法对抗蚀膜的曝光对象部分照射能量线。涂敷显影装置2用于在利用曝光装置3进行曝光处理之前进行在晶圆W(基板)的表面上形成抗蚀膜的处理且在曝光处理后对抗蚀膜进行显影处理。

如图1和图2所示，涂敷显影装置2包括承载区4、处理区5、以及转接区6。承载区4、处理区5以及转接区6沿水平方向排列。

承载区4具有承载站12和输入输出部13。输入输出部13设在承载站12与处理区5之间。承载站12用于支承多个承载件11。承载件11将例如圆形的多张晶圆W以密封状态容纳，在一侧面11a侧具有供晶圆W出入的开闭门。承载件11以侧面11a面对输入输出部13侧的方式装卸自如地设置在承载站12上。

输入输出部13具有分别与承载站12上的多个承载件11相对应的多个开闭门13a。通过将侧面11a的开闭门和开闭门13a同时打开，从而将承载件11内和输入输出部13内相连通。在输入输出部13内内置有交接臂A1。交接臂A1用于自承载件11取出晶圆W并将晶圆W交接到处理区5、且自处理区5接收晶圆W并使晶圆W返回到承载件11内。

处理区5具有多个处理组件14、15、16、17。如图2和图3所示，在处理组件14、15、16、17内内置有多个液处理单元U1、多个热处理单元U2、以及用于向这些单元输送晶圆W的输送臂A3。在处理组件17内还内置有直接输送臂A6，该直接输送臂A6用于以不经由液处理单元U1和热处理单元U2的方式输送晶圆W。液处理单元U1用于将液体涂敷在晶圆W的表面上。热处理单元U2用于利用例如热板对晶圆W进行加热并利用例如冷却板对加热后的晶圆W进行冷却，由此，对晶圆W进行热处理。

处理组件14是用于利用液处理单元U1和热处理单元U2在晶圆W的表面上形成下层膜的BCT组件。处理组件14的液处理单元U1用于将下层膜形成用的液体涂敷在晶圆W上。处理组件14的热处理单元U2用于进行与下层膜的形成相伴的各种热处理。作为热处理的具体例，可列举出用于使下层膜形成用的液体固化的加热处理。

处理组件15是用于利用液处理单元U1和热处理单元U2在下层膜上形成抗蚀膜的COT组件。处理组件15的液处理单元U1用于将抗蚀膜形成用的液体涂敷在下层膜之上。处理组件15的热处理单元U2用于进行与抗蚀膜的形成相伴的各种热处理。作为热处理的具体例，可列举出用于使抗蚀膜形成用的液体固化的加热处理等。

处理组件16是用于利用液处理单元U1和热处理单元U2在抗蚀膜上形成下层膜的TCT组件。处理组件16的液处理单元U1用于将上层膜形成用的液体涂敷在抗蚀膜之上。处理组件16的热处理单元U2用于进行与上层膜的形成相伴的各种热处理。作为热处理的具体例，可列举出用于使上层膜形成用的液体固化的加热处理等。

处理组件17是利用液处理单元U1和热处理单元U2对曝光后的抗蚀膜进行显影处理的DEV组件。处理组件17的液处理单元U1用于通过在已曝光后的晶圆W的表面上涂敷显影液之后利用冲洗液将该显影液冲掉来对抗蚀膜进行显影处理。处理组件17的热处理单元U2用于进行与显影处理相伴的各种热处理。作为热处理的具体例，可列举出显影处理前的加热处理(PEB：PostExposureBake(曝光后烘烤))、显影处理后的加热处理(PB：PostBake(后烘))等。

在处理区5内，在靠承载区4的一侧设有架单元U10，在靠转接区6的一侧设有架单元U11。架单元U10设置在自底面到处理组件16的范围内，并被划分为在上下方向上排列的多个单元格。在架单元U10的附近设有升降臂A7。升降臂A7用于使晶圆W在架单元U10的单元格彼此之间升降。架单元U11设置在自底面到处理组件17的上部的范围内，并被划分为在上下方向上排列的多个单元格。

在转接区6内内置有交接臂A8，转接区6与曝光装置3相连接。交接臂A8用于将配置于架单元U11的晶圆W交接到曝光装置3、自曝光装置3接收晶圆W并使晶圆W返回到架单元U11。

基板处理系统1以如下所示的步骤执行涂敷显影处理。首先，交接臂A1将承载件11内的晶圆W输送至架单元U10。升降臂A7将该晶圆W配置于处理组件14用的单元格，输送臂A3将该晶圆W输送至处理组件14内的各单元。处理组件14的液处理单元U1和热处理单元U2使被输送臂A3输送过来的晶圆W的表面上形成下层膜。在完成形成下层膜之后，输送臂A3使晶圆W返回到架单元U10。

接下来，升降臂A7将返回到架单元U10的晶圆W配置于处理组件15用的单元格，输送臂A3将该晶圆W输送至处理组件15内的各单元。处理组件15的液处理单元U1和热处理单元U2使被输送臂A3输送过来的晶圆W的下层膜上形成抗蚀膜。在完成形成抗蚀膜之后，输送臂A3使晶圆W返回到架单元U10。

接下来，升降臂A7将返回到架单元U10的晶圆W配置于处理组件16用的单元格，输送臂A3将该晶圆W输送至处理组件16内的各单元。处理组件16的液处理单元U1和热处理单元U2使被输送臂A3输送过来的晶圆W的抗蚀膜上形成上层膜。在完成形成上层膜之后，输送臂A3使晶圆W返回到架单元U10。

接下来，升降臂A7将返回到架单元U10的晶圆W配置于处理组件17用的单元格，直接输送臂A6将该晶圆W输送至架单元U11。交接臂A8将该晶圆W送出至曝光装置3。在完成曝光装置3中的曝光处理之后，交接臂A8自曝光装置3接收晶圆W并使晶圆W返回到架单元U11。

接下来，处理组件17的输送臂A3将返回到架单元U11的晶圆W输送至处理组件17内的各单元。处理组件17的液处理单元U1和热处理单元U2对被输送臂A3输送过来的晶圆W的抗蚀膜进行显影处理和与此相伴的热处理。在完成抗蚀膜的显影之后，输送臂A3将晶圆W输送至架单元U10。

接下来，升降臂A7将被输送至架单元U10的晶圆W配置于交接用的单元格，交接臂A1使晶圆W返回到承载件11内。以上，完成了涂敷显影处理。

基板热处理装置

接着，作为基板热处理装置的一个例子，详细说明热处理单元U2。如图4所示，热处理单元U2具有热板20、支承台30、多个温度传感器40、升降机构50、以及控制部100。

热板20呈圆板状，在热板20内内置有多个加热器21。热板20作为用于载置晶圆W的载置部发挥功能，加热器21作为用于对载置部上的晶圆W进行加热的热处理部发挥功能。热板20在俯视时被分成多个区域，加热器21被配置在每个区域中。图5是表示加热器21的配置的一个例子的俯视图。图5所示的热板20被分成中央的区域20a、包围区域20a的两个区域20b、进一步包围区域20b的四个区域20c这合计7个区域，在区域20a、20b、20c中的每个区域内内置有合计7个加热器21。

在热板20上设有沿着热板20的上表面散布的多个接近销22。多个接近销22用于对载置在热板20上的晶圆W进行支承并在热板20与晶圆W之间确保空隙。

支承台30具有底板31和周壁32。底板31与热板20相对。周壁32沿着底板31的周缘设置并对热板20的外周部分进行支承。在周壁32对热板20进行支承的状态下，在支承台30内构成空洞33。

多个温度传感器40以与热板20上的晶圆W的多个部位分别对应的方式配置。即，温度传感器40沿着与热板20上的晶圆W相对的平面散布。作为一个例子，多个温度传感器40安装于空洞33内的、热板20的下表面。在图5所示的例子中，7个温度传感器40设置于区域20a、20b、20c中的每个区域，各个温度传感器40均配置在加热器21之下。

此外，多个温度传感器40只要以与晶圆W的多个部位分别对应的方式配置即可，因此不必如所述那样配置。例如，温度传感器40也可以不安装于热板20的下表面，温度传感器40也可以与加热器21一起内置于热板20。温度传感器40可以不必配置于区域20a、20b、20c中的每个区域。

升降机构50具有多根(例如3根)升降销51和驱动部52。升降销51以贯穿周壁32和热板20的方式升降。升降销51的上部随着升降销51的上升而突出到热板20上且随着升降销51的下降而容纳在热板20内。在驱动部52内内置有马达、作动缸等驱动源，从而能使升降销51进行升降。升降机构50通过使升降销51升降而使热板20上的晶圆W升降。

控制部100以能执行如下步骤的方式构成，即，根据由多个温度传感器40检测出的温度来控制加热器21的步骤、计算在将由多个温度传感器40检测出的温度视作质量的情况下的相当于重心的温度重心的位置的步骤、根据温度重心的位置来检测晶圆W的热处理状态的步骤。控制部100构成用于执行如下步骤的热处理状态检测装置：取得由多个温度传感器40检测出的温度的步骤、计算在将温度视作质量的情况下的相当于重心的温度重心的位置的步骤、根据温度重心的位置来检测晶圆W的热处理状态的步骤。

作为一个例子，控制部100具有温度取得部111、加热器控制部112、晶圆输送控制部113、重心计算部114、差分计算部115、热处理状态检测部116、异常通知部117、位置信息输出部118、数据存储部121、以及显示部122。

温度取得部111用于取得由多个温度传感器40检测出的温度并将其存储在数据存储部121中。加热器控制部112根据利用温度取得部111存储在数据存储部121中的温度来控制多个加热器21。晶圆输送控制部113对输送臂A3和升降机构50进行控制，以便向热板20上输送晶圆W和将晶圆W载置在热板20上、以及自热板20上输送晶圆W。

重心计算部114用于根据存储在数据存储部121中的温度来计算所述温度重心的位置并将计算结果存储在数据存储部121中。差分计算部115取得被存储在数据存储部121中的温度重心的位置并且对温度重心的位置与基准位置之间的差分进行计算、并将计算结果存储在数据存储部121中。基准位置是根据例如晶圆W在被正常地热处理的情况下的温度重心的位置来确定的。热处理状态检测部116根据所述温度重心的位置与基准位置之间的差分来检测晶圆W的热处理状态。

异常通知部117向显示部122输出用于通知热处理状态为异常的信息。位置信息输出部118向显示部122输出与温度重心的位置有关的信息。显示部122将自异常通知部117和位置信息输出部118输出的信息作为显示图像输出。

这样的控制部100由例如一个或多个控制用计算机构成。在该情况下，控制部100的各要件由控制用计算机的处理器、存储器以及监视器等的配合构成。用于使控制用计算机作为控制部100发挥功能的程序也可以存储在计算机可读取的存储介质中。在该情况下，存储介质存储用于使装置执行后述的基板热处理方法的程序。作为计算机可读取的存储介质，可列举出例如硬盘、光盘、闪速存储器、软盘、以及存储卡等。

此外，构成控制部100的各要件的硬件并不一定限于处理器、存储器以及监视器。例如，控制部100的各要件既可以由专用于其功能的电路构成，也可以由将该电路集成而成的ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit：专用集成电路)构成。

控制部100也可以分成多个硬件。例如，控制部100也可以分为控制热处理单元U2的硬件和构成热处理状态检测装置的硬件。这些硬件既可以通过有线和无线中的任意一者连接起来，也可以配置在互相分开的位置并经由网络线路连接起来。

基板热处理方法

接着，作为基板热处理方法的一个例子，说明利用热处理单元U2对晶圆W实施的热处理步骤。

如图6所示，首先，控制部100执行步骤S01。在步骤S01中，温度取得部111取得由多个温度传感器40检测出的温度，加热器控制部112根据由温度取得部111取得的温度来控制多个加热器21。具体而言，加热器控制部112以使由多个温度传感器40检测出的温度接近目标值的方式调整对多个加热器21供给的电力。

接下来，控制部100执行步骤S02。在步骤S02中，与晶圆输送控制部113的控制相对应地，输送臂A3和升降机构50将晶圆W载置在热板20上。载置在热板20上的晶圆W被来自加热器21的传热加热。即，在步骤S02中，具有利用加热器21来加热热板20上的晶圆W的做法。

接下来，控制部100执行步骤S03、S04。在步骤S03中，温度取得部111取得由多个温度传感器40检测出的温度并将其存储在数据存储部121中。在步骤S04中，加热器控制部112根据由温度取得部111取得的温度来控制加热器21。具体而言，温度取得部111以使由多个温度传感器40检测出的温度接近目标值的方式调整对多个加热器21供给的电力。

接下来，控制部100执行步骤S05、S06。在步骤S05中，重心计算部114计算温度重心的位置并将计算结果存储在数据存储部121中。作为在将温度作为重量的情况下的坐标的加权平均值，能够计算温度重心的位置。例如，重心计算部114能够将与晶圆W平行的面内的温度重心的位置作为第一重心位置进行计算。能够利用下式来计算第一重心位置。

数学式1

$X=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}xi\·Ti}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ti}\mathrm{...}\left(1\right)$

数学式2

$Y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}yi\·Ti}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ti}\mathrm{...}\left(2\right)$

X、Y：正交坐标系中的温度重心的位置

xi、yi：正交坐标系中的所述温度传感器的位置

Ti：由所述温度传感器检测出的温度

n：所述温度传感器的数量。

在步骤S06中，差分计算部115取得已存储在数据存储部121中的温度重心的位置并计算温度重心的位置与基准位置之间的差分、并且将计算结果存储在数据存储部121中。如上所述，基准位置是根据例如晶圆W在被正常地热处理的情况下的温度重心的位置来确定的。

作为基准位置的具体例，可列举出在过去的多次正常的热处理中计算出的温度重心的位置的平均值。基准位置预先存储在例如数据存储部121中。也可以在步骤S06之前利用差分计算部115等来计算基准位置。即，控制部100也可以以还执行计算基准位置的步骤的方式构成。基板热处理方法也可以还包括计算基准位置的步骤。

接下来，控制部100执行步骤S07。在步骤S07中，热处理状态检测部116根据温度重心的位置来检测晶圆W的热处理状态。作为检测热处理状态的一个例子，可列举出对热处理状态是正常还是异常进行检测。例如，在温度重心的位置与基准位置之间的差分处于容许范围以内的情况下，热处理状态检测部116检测出晶圆W的热处理状态正常，在温度重心的位置与基准位置之间的差分处于容许范围外的情况下，热处理状态检测部116检测出晶圆W的热处理状态异常。

作为容许范围的具体例，可列举出在过去的多次正常的热处理中计算出的温度重心的位置的标准偏差。容许范围也可以是标准偏差乘以规定的倍率(例如3倍)而得到的范围。容许范围预先存储在例如数据存储部121中。也可以在步骤S07之前利用热处理状态检测部116等来计算容许范围。即，控制部100也可以以还执行计算容许范围的的步骤方式构成。基板热处理方法也可以还包括计算容许范围的步骤。

在步骤S07中检测出热处理状态正常的情况下，控制部100执行步骤S08。在步骤S08中，晶圆输送控制部113检测自开始加热晶圆W起是否经过了设定时间。在步骤S08中，在检测出尚未经过设定时间的情况下，控制部100使处理返回步骤S03。在步骤S08中，在检测出经过了设定时间的情况下，控制部100执行步骤S09。在步骤S09中，与晶圆输送控制部113的控制相对应地，输送臂A3和升降机构50自热板20上输送晶圆W。以上，完成了晶圆W的正常的热处理。

在步骤S07中检测出热处理状态异常的情况下，控制部100执行步骤S10、S11。在步骤S10中，异常通知部117向显示部122输出用于通知热处理状态异常的信息，显示部122将该信息作为显示图像输出。在步骤S11中，位置信息输出部118向显示部122输出与温度重心的位置有关的信息，显示部122将该信息作为显示图像输出。

作为一个例子，位置信息输出部118根据通过重复步骤S03～步骤S08而存储在数据存储部121中的数据来输出温度重心的位置与基准位置之间的差分的轨迹信息，显示部122将该信息作为图表输出。此外，轨迹信息指的是位置(包括位置的差分。)的随时间的变化。将通过重复步骤S03～步骤S08而存储在数据存储部121中的位置信息以时间序列排列而得到的信息也相当于轨迹信息。

在执行步骤S10、S11之后，控制部100完成了热处理。

以上说明的热处理单元U2包括用于载置晶圆W的热板20、用于对载置部上的晶圆W进行加热的加热器21、以与热板20上的晶圆W的多个部位分别相对应的方式配置的多个温度传感器40、以及控制部100。控制部100以能执行如下步骤的方式构成，即，根据由多个温度传感器40检测出的温度来控制加热器21的步骤、计算在将由多个温度传感器40检测出的温度视作质量的情况下的相当于重心的温度重心的位置的步骤、根据温度重心的位置来检测晶圆W的热处理状态的步骤。

采用该热处理单元U2，根据温度重心的位置来检测晶圆W的热处理状态。晶圆W的热处理状态不仅包括晶圆W整体成为异常的情况，还包括晶圆W的一部分限定性地成为异常的情况(以下，将该情况称作“热处理状态的局部异常”)。作为产生热处理状态的局部异常的原因，可列举出与正常的载置状态相比成为晶圆W的一部分离开热板20的状态(以下，将该状态称作“晶圆W的浮起”。)。晶圆W的浮起可能因例如晶圆W搭在微量的微粒或晶圆W的翘曲等而产生。如在以下所例示那样，温度重心的位置会与热处理状态的局部异常相对应地灵敏度良好地进行变动。

图7的(a)是表示在利用图5所例示的热板20来对晶圆W正常地执行加热的情况下、由温度传感器40检测出的温度的经时变化的图表。图7的(b)是表示以在图5中例示的热板20的图示上侧产生了晶圆W的浮起的状态执行了加热的情况下、由温度传感器40检测出的温度的经时变化的图表。在图7的(a)和图7的(b)中的任意一者中，利用各温度传感器40检测出的检测值均是以在加热开始后温度降低、之后平缓地接近设定温度的方式变化。加热开始后的温度降低是因加热器21的热量被晶圆W侧吸收而导致的。降低后的温度向设定温度侧恢复的原因在于，根据由温度传感器40检测出的检测值来控制加热器21。

图8的(a)是表示使用图7的(a)所示的温度计算出的温度重心的位置的轨迹的图表。图8的(b)是表示使用图7的(b)所示的温度计算出的温度重心的位置的轨迹的图表。图8的(a)和图8的(b)的上下左右与图5的上下左右相一致。在图8的(b)中，与图8的(a)相比，温度重心的位置向上方较大地变动。能够想到其原因在于，由于在图示上侧产生了晶圆W的浮起，因此与晶圆W的载置相伴的温度降低在图示上侧变小。

如图8所例示那样，温度重心的位置与热处理状态的局部异常相对应地灵敏度良好地进行变动。因此，能够根据温度重心的位置来灵敏度良好地检测热处理状态的局部异常。因而，能够更可靠地检测热处理状态的异常。

也可以是，控制部100不仅将与晶圆W平行的面内的温度重心的位置作为第一重心位置进行计算，而且还将与晶圆W的中心正交的极径方向上的温度重心的位置作为第二重心位置进行计算，根据第一重心位置和第二重心位置来检测晶圆W的热处理状态。

图5所示的热板20与晶圆W同心地被分成沿极径方向排列的三个区域20a、20b、20c。区域20b被分成沿极角方向(周向)排列的两个区域，因此，在区域20b中配置有两个温度传感器40。区域20c被分成沿极角方向排列的四个区域，因此，在区域20c中配置有四个温度传感器40。在这样的情况下，将由区域20a的温度传感器40检测出的温度Ta视作区域20a的质量，将由区域20b的两个温度传感器40检测出的温度的平均值Tb视作区域20b的质量，将由区域20c的四个温度传感器40检测出的温度的平均值Tc视作区域20c的质量，能够利用下式来计算第二重心位置。

R＝(ra·Ta+rb·Tb+rc·Tc)/(Ta+Tb+Tc)

R：第二重心位置

Ra：区域20a的在极径方向上的位置(自晶圆W的中心起到区域20a为止的距离)

rb：区域20b的在极径方向上的位置(自晶圆W的中心起到区域20b为止的距离)

rc：区域20c的在极径方向上的位置(自晶圆W的中心起到区域20c为止的距离)

Ta：由区域20a的温度传感器40检测出的温度

Tb：由区域20b的两个温度传感器40检测出的温度的平均值

Tb：由区域20c的四个温度传感器40检测出的温度的平均值

虽然第一重心位置与热处理状态的局部异常相对应地灵敏度良好地进行变动，但对于温度分布相对于晶圆W的中心构成点对称那样的异常，第一重心位置难以进行变动。作为这样的异常的具体例，可列举出晶圆W的中心部搭在微粒而浮起的情况、因晶圆W的翘曲而使晶圆W的整个周缘部分均匀地浮起的情况等。

与此相对，第二重心位置与沿着晶圆W的极径方向的温度分布相对应地进行变动。图9是例示热处理中的第二重心位置的轨迹的图表。图中的r轴是以晶圆W为中心的极坐标系的极径，FP是第二重心位置的轨迹，O1是晶圆W的中心和周缘之间的中间位置。图9的(a)例示了晶圆W的中心部浮起的情况。在该情况下，轨迹FP相对于中间位置O1大幅度地偏向晶圆W的中心侧。图9的(b)例示了晶圆W的周缘部浮起的情况。在该情况下，轨迹FP相对于中间位置O1大幅度地偏向晶圆W的周缘侧。这样，即使在温度分布相对于晶圆W的中心构成点对称的情况下，第二重心位置也能灵敏度良好地进行变动。因而，通过根据第一重心位置和第二重心位置这两者来检测基板的热处理状态，能够更可靠地检测热处理状态的异常。

如上所述，也可以是，控制部100将由在极径方向上处于彼此相等的位置的多个温度传感器40检测出的温度的平均值视作该位置的质量来计算第二重心位置。也可以是，控制部100将在与晶圆W同心且沿极径方向排列的多个区域20a、20b、20c的每个区域中由温度传感器检测出的温度的平均值视作该区域的质量来计算第二重心位置。在这些情况下，能够更高精度地计算第二重心位置。

控制部100构成为，使用根据在晶圆W被正常地加热的情况下的温度重心的位置而确定的基准位置并根据温度重心的位置与基准位置之间的差分来检测晶圆W的热处理状态。因此，能够根据温度重心的位置中的、偏离于基准位置的成分来检测晶圆W的热处理状态。能够根据偏离于基准位置的成分来使热处理状态是正常还是异常的判断基准简单化。

此外，控制部100只要以能根据温度重心的位置来检测热处理状态的方式构成即可，因此，控制部100并不必须以使用基准位置的方式构成。

控制部100构成为，将在多次正常的加热中计算出的温度重心的位置的平均值用作基准位置，还使用根据在多次正常的加热中计算出的温度重心的位置的标准偏差而确定的容许范围，在温度重心的位置与基准位置之间的差分处于容许范围外的情况下，检测出晶圆W的热处理状态异常。

图10是表示图8的(b)所示的温度重心的位置与基准位置之间的差分的轨迹的图表。图9中的单点划线示出了容许范围。在图9的轨迹位于单点划线外的时刻检测出晶圆W的热处理状态异常。这样，能够利用温度重心的位置是否位于容许范围内这样简单的基准来检测热处理状态的异常。另外，通过将所述平均值用作基准位置并使用根据所述标准偏差确定的容许范围来容许适当的偏差，能够削减不必要的异常检测。

对于第二重心位置，也可以是，在第二重心位置与基准位置之间的差分处于容许范围外的情况下，检测出晶圆W的热处理状态异常。图9的单点划线LL1～LL2例示了第二基准位置的容许范围。

此外，控制部100只要以能根据温度重心的位置来检测热处理状态的方式构成即可，因此，根据温度重心的位置来检测热处理状态的具体方法并不限定于所述方法。

控制部100构成为还能执行如下步骤，即输出与温度重心的位置有关的信息。若根据温度重心的位置，则还能够掌握在任一方向上是否产生了热处理状态的异常。因此，通过输出与温度重心的位置有关的信息，能够提供有益的信息以确定导致热处理状态的异常的位置。

此外，控制部100只要以能检测热处理状态的方式构成即可，因此，控制部100并不必须以能输出与温度重心的位置有关的信息的方式构成。

控制部100构成为能够输出温度重心的位置与基准位置之间的差分的轨迹信息作为与温度重心的位置有关的信息的一个例子。因此，能够输出温度重心的位置中的、偏离于基准位置的成分的轨迹信息。采用偏离于基准位置的成分的轨迹信息，能够更易于掌握在任一方向上是否产生了热处理状态的异常。因而，能够提供更有益的信息以确定导致热处理状态的异常的位置。例如，若根据图9，则能够推定在图5中的图示上侧中产生了晶圆W的浮起。

此外，控制部100既可以构成为重复地输出温度重心的位置的轨迹信息和基准位置的轨迹信息作为与温度重心的位置有关的信息，也可以构成为能输出用于表示被推定为产生了异常的方位的信息。控制部100也可以构成为仅输出温度重心的位置本身的轨迹信息作为与温度重心的位置有关的信息。

加热器21也可以对沿着晶圆W排列的多个处理区域(区域20a、20b、20c)中的每个处理区域进行控制，控制部100也可以构成为还执行如下步骤：根据温度重心的位置来确定热处理不充分的处理区域的步骤、以促进该处理区域的热处理的方式来控制热处理部的步骤。在该情况下，通过进行与温度重心的位置信息相对应的热处理，能够提高热处理的可靠性。参照图11说明包含用于促进热处理不充分的处理区域的热处理的热处理步骤的具体例。

在图11所示的热处理步骤中，在所述步骤S07中检测出热处理状态异常的情况下，控制部100执行步骤S20。在步骤S20中，加热器控制部112对热处理状态的异常是否处于能够进行调整的范围内进行确认。例如，加热器控制部112对在热处理不充分的处理区域中的温度是否处于能够进行调整的范围内进行确认。能够进行调整的范围是能够通过加热器21的输出调整而返回到容许范围内的范围，能够根据实验而预先设定。

在步骤S20中判定为热处理状态的异常在能够进行调整的范围内的情况下，控制部100执行步骤S21。在步骤S21中，加热器控制部112对加热器21进行控制，以促进热处理不充分的处理区域的热处理。例如，加热器控制部112在热处理不充分的处理区域中提高加热器21的输出。之后，控制部100使处理进入到步骤S08。

在步骤S20中判定为热处理状态的异常不在能够进行调整的范围内的情况下，控制部100在与步骤S10、S11同样地执行步骤S22、S23之后，使处理结束。

以上，说明了实施方式，本发明未必限定于所述实施方式，而能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。例如，用于对载置部上的晶圆W进行加热的热处理部并不限于所述加热器21，也可以是以能够对晶圆W进行辐射加热的方式构成的红外光源等。热处理部并不限于以加热为目的。例如，热处理部也可以是用于对晶圆W进行冷却的冷却器。热处理的对象并不限于半导体晶圆，也可以是例如玻璃基板、掩模基板、FPD(FlatPanelDisplay：平板显示器)。

附图标记说明

20、热板(载置部)；21、加热器(热处理部)；40、温度传感器；100、控制部；U2、热处理单元(基板热处理装置)；W、晶圆(基板)。

Claims (21)

1.一种基板热处理装置，其中，

该基板热处理装置包括：

载置部，其用于载置基板；

热处理部，其用于对所述载置部上的所述基板进行加热或冷却；

多个温度传感器，其以与所述载置部上的所述基板的多个部位分别相对应的方式配置；以及

控制部，其以能执行如下步骤的方式构成，即，根据由所述多个温度传感器检测出的温度来控制所述热处理部的步骤、计算在将由所述多个温度传感器检测出的温度视作质量的情况下的相当于重心的温度重心的位置的步骤、根据所述温度重心的位置来检测所述基板的热处理状态的步骤。

2.根据权利要求1所述的基板热处理装置，其中，

所述控制部将与所述基板平行的面内的所述温度重心的位置作为第一重心位置进行计算，并将与所述基板的中心正交的极径方向上的所述温度重心的位置作为第二重心位置进行计算，根据所述第一重心位置和所述第二重心位置来检测所述基板的热处理状态。

3.根据权利要求2所述的基板热处理装置，其中，

所述控制部将由在所述极径方向上处于彼此相等的位置的多个温度传感器检测出的温度的平均值视作该位置的质量来计算所述第二重心位置。

4.根据权利要求2所述的基板热处理装置，其中，

所述控制部将在与所述基板同心且沿所述极径方向排列的多个区域的每个区域中由所述温度传感器检测出的温度的平均值视作该区域的质量来计算所述第二重心位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基板热处理装置，其中，

所述控制部构成为，使用根据在所述基板被正常地热处理的情况下的所述温度重心的位置而确定的基准位置并根据所述温度重心的位置与所述基准位置之间的差分来检测所述基板的热处理状态。

6.根据权利要求5所述的基板热处理装置，其中，

所述控制部构成为，将在多次正常的热处理中计算出的所述温度重心的位置的平均值用作所述基准位置，还使用根据在多次正常的热处理中计算出的所述温度重心的位置的标准偏差而确定的容许范围，在所述温度重心的位置与所述基准位置之间的差分处于所述容许范围外的情况下，检测出所述基板的热处理状态异常。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的基板热处理装置，其中，

所述控制部构成为还能执行如下步骤，即，输出与所述温度重心的位置有关的信息。

8.根据权利要求5或6所述的基板热处理装置，其中，

所述控制部构成为还能执行如下步骤，即，输出所述温度重心的位置与所述基准位置之间的差分的轨迹信息。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的基板热处理装置，其中，

所述热处理部能够对沿着所述基板排列的多个处理区域中的每个处理区域进行控制，所述控制部构成为还执行如下步骤：根据所述温度重心的位置来确定热处理不充分的所述处理区域的步骤、以促进该处理区域的热处理的方式来控制热处理部的步骤。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的基板热处理装置，其中，

所述控制部通过数学式1和数学式2来计算所述温度重心的位置，

数学式1

$X=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}xi\·Ti}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ti}...\left(1\right)$

数学式2

$Y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}yi\·Ti}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ti}...\left(2\right)$

X、Y：正交坐标系中的所述温度重心的位置，

xi、yi：正交坐标系中的所述温度传感器的位置，

Ti：由所述温度传感器检测出的温度，

n：所述温度传感器的数量。

11.一种基板热处理方法，其中，

该基板热处理方法包括如下步骤：

将基板载置在载置部上；

利用热处理部对所述载置部上的所述基板进行加热或冷却；

利用以与所述载置部上的所述基板的多个部位分别相对应的方式配置的多个温度传感器来检测温度；

根据由所述多个温度传感器检测出的温度来控制所述热处理部；

计算在将由所述多个温度传感器检测出的温度视作质量的情况下的相当于重心的温度重心的位置；以及

根据所述温度重心的位置来检测所述基板的热处理状态。

12.根据权利要求11所述的基板热处理方法，其中，

将与所述基板平行的面内的所述温度重心的位置作为第一重心位置进行计算，并将与所述基板的中心正交的极径方向上的所述温度重心的位置作为第二重心位置进行计算，根据所述第一重心位置和所述第二重心位置来检测所述基板的热处理状态。

13.根据权利要求12所述的基板热处理方法，其中，

将由在所述极径方向上处于彼此相等的位置的多个温度传感器检测出的温度的平均值视作该位置的质量来计算所述第二重心位置。

14.根据权利要求12所述的基板热处理方法，其中，

将在与所述基板同心且沿所述极径方向排列的多个区域的每个区域中由所述温度传感器检测出的温度的平均值视作该区域的质量来计算所述第二重心位置。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的基板热处理方法，其中，

使用根据在所述基板被正常地热处理的情况下的所述温度重心的位置而确定的基准位置并根据所述温度重心的位置与所述基准位置之间的差分来检测所述基板的热处理状态。

16.根据权利要求15所述的基板热处理方法，其中，

将在多次正常的热处理中计算出的所述温度重心的位置的平均值用作所述基准位置，还使用根据在多次正常的热处理中计算出的所述温度重心的位置的标准偏差而确定的容许范围，在所述温度重心的位置与所述基准位置之间的差分处于所述容许范围外的情况下，检测出所述基板的热处理状态异常。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的基板热处理方法，其中，

该基板热处理方法还包括如下步骤，即，输出与所述温度重心的位置有关的信息。

18.根据权利要求15或16所述的基板热处理方法，其中，

该基板热处理方法还包括如下步骤，即，输出所述温度重心的位置与所述基准位置之间的差分的轨迹信息。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的基板热处理方法，其中，

该基板热处理方法还包括如下步骤：根据所述温度重心的位置来确定热处理不充分的所述处理区域的步骤、促进该处理区域的热处理的步骤。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的基板热处理方法，其中，

通过数学式1和数学式2来计算所述温度重心的位置。

数学式1

$X=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}xi\·Ti}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ti}...\left(1\right)$

数学式2

$Y=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}yi\·Ti}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Ti}...\left(2\right)$

X、Y：正交坐标系中的所述温度重心的位置，

xi、yi：正交坐标系中的所述温度传感器的位置，

Ti：由所述温度传感器检测出的温度，

n：所述温度传感器的数量。

21.一种热处理状态检测装置，其中，

该热处理状态检测装置构成为能执行如下步骤：

取得由以与在载置部上被实施热处理的基板的多个部位分别相对应的方式配置的多个温度传感器检测出的温度；

计算在将所述温度视作质量的情况下的相当于重心的温度重心的位置；以及

根据所述温度重心的位置来检测所述基板的热处理状态。