JP2006120721A

JP2006120721A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2006120721A
Application number: JP2004304622A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kobayashi; 林祐二小
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】複数の工程を経て複雑な変形をした半導体基板でも均一に加熱する。
【解決手段】それぞれが独立して加熱制御可能な複数の熱板片であって、基板を加熱する熱板３０をなすように組み立てられる熱板片と、各熱板片にそれぞれ対応して配設され、基板の反り量を検出する反り量検出部２０と、反り量検出部２０と熱板３０とに基板を移載する基板移載機構５０と、反り量検出部２０から供給される基板の反り量のデータに基づいて各熱板片の温度を制御する温度制御部４０と、を基板処理装置１に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置に関し、例えば半導体装置の製造工程における枚葉式加熱処理を対象とする。

一般的に、半導体基板上のパターンは、複数の成膜工程や加工を経て形成されるため、各工程を経過する毎に半導体基板に反りが生じる。このような反りは単純な同心円状の変形に限られることなく、複雑な形状に変形した場合もある。

一方、半導体装置の製造工程における基板処理は、一般的に、温度調整機能を有する平板な一枚の熱板に、プロキシミティーギャップといわれる微小な隙間を設けた上に半導体基板を載置して行われるが、前述の反りが生じた半導体基板を加熱処理すると、半導体基板の面内において熱板と基板との距離に差異が生じ、基板を均一に加熱できないという問題があった。その解決策として、熱板を複数に分割し、その複数の熱板片をそれぞれ独立に温度制御することにより、半導体基板の高精度での熱均一性を実現しようとする提案もある。

しかしながら、上記提案において各熱板片の温度制御は、半導体基板が熱板上に載置した後に行われるため、このように個別に温度を調整しても、半導体基板の加熱温度を均一化するためにはある程度の時間を要してしまい、それまでの処理時間中はやはり不均一な加熱となってしまう問題があった。
特開２００１−２７４０６９号公報

本発明の目的は、複数の工程を経て複雑な変形をした半導体基板でも均一に加熱することにある。

本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。

即ち、本発明によれば、
それぞれが独立して加熱制御可能な複数の熱板片であって、基板を加熱する熱板をなすように組み立てられる熱板片と、
各熱板片にそれぞれ対応して設けられ、前記基板の反り量を検出する反り量検出手段と、
前記反り量検出手段と前記熱板とに前記基板を移載する基板移載機構と、
前記反り量検出手段から供給される前記基板の反り量のデータに基づいて各熱板片の温度を制御する温度制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。

また、本発明によれば、
それぞれが独立して加熱制御可能な複数の熱板片であって、基板を加熱する熱板をなすように組み立てられる熱板片と、
各熱板片にそれぞれ対応して設けられ、前記基板の反り量を検出する反り量検出手段と、
各熱板片の高さを測定する高さ測定手段と、
前記反り量検出手段と前記熱板とに前記基板を移載する基板移載機構と、
前記反り量検出手段から供給される前記基板の反り量のデータと、に基づいて各熱板片の温度を制御する温度制御手段と、
前記加熱処理部は、前記反り量検出部から供給される前記基板の反り量のデータと、前記高さ測定手段から供給される各熱板片の高さのデータとに基づいて各熱板片の温度を制御する温度制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。

本発明は、以下の効果を奏する。

即ち、本発明によれば、複数の工程を経て複雑な変形をした半導体基板でも均一に加熱することが可能である。

また、本発明によれば、加熱処理装置自身の変形による不均一な加熱も抑えられるためさらなる精度向上が可能である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施の形態
図１は、本発明にかかる基板処理装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示す基板処理装置１は、本実施形態において特徴的な加熱処理部１０と、反り量検出部２０と、基板移載機構５０とを備える。加熱処理部１０は、従来一体的に形成される熱板を複数個に分割した形態の熱板片が元の熱板をなすように再度組み立てられて構成された熱板であって、各熱板片が独立に温度制御可能な熱板３０と、各熱板を個別に温度制御する温度制御部４０とを含む。図２に示すように、本実施形態における熱板片は、一体型の熱板をまず同心円状に５分割し、さらに、中心部を除く環状部分をそれぞれ径方向に４分割することにより、合計で一体型熱板を１７分割したもの（熱板片３０ａ，３０ｂ１〜３０ｂ４，３０ｃ１〜３０ｃ４，３０ｄ１〜３０ｄ４，３０ｅ１〜３０ｅ４）に相当する。熱板片への分割パターンおよび分割数は、本実施形態での分割態様に勿論限ることなく任意に設定でき、例えば製品の要求仕様からより高い精度が求められる場合は、熱板片のサイズがより小さくなるように分割すれば良い。

反り量検出部２０は、加熱処理部１０の熱板３０の各熱板片３０ａ，３０ｂ１〜３０ｂ４，３０ｃ１〜３０ｃ４，３０ｄ１〜３０ｄ４，３０ｅ１〜３０ｅ４にそれぞれ対応するように配設された反り量検出機能を含む。反り量検出機能として、本実施形態では、図３に示すように、熱板３０の各熱板片の重心に対応する場所に真空吸着による圧力センサ２０ａ，２０ｂ１〜２０ｂ４，２０ｃ１〜２０ｃ４，２０ｄ１〜２０ｄ４，２０ｅ１〜２０ｅ４を設けた。ただし、各反り量検出機能は加熱処理部１０の各熱板片について一対一対応で設ける必要はなく、例えば、一つの熱板片の表面領域に対応する反り量検出部の表面領域に複数の反り量検出機能を持たせ、その平均値を反り量として採用しても良い。

基板移載機構５０は、図４に示すように、支持体ＨＤの上部に設けられて基板を挟持するアームＣＫを有し、例えば図示しない露光装置から半導体基板を取り出し、反り量検出部２０と熱板３０との間で半導体基板を移載する。

図１に示す基板処理装置を用いた基板の具体的な加熱処理方法は以下の通りである。

まず、基板移載機構５０によって、基板が反り量検出部２０に搬送される。搬送された基板は反り量検出部２０において、真空チャッキングされ、その際に圧力センサ２０ａ，２０ｂ１〜２０ｂ４，２０ｃ１〜２０ｃ４，２０ｄ１〜２０ｄ４，２０ｅ１〜２０ｅ４に印加される圧力により、基板の各領域の圧力データＤＴｃが検出され、加熱処理部１０の温度制御部４０へ伝送される。温度制御部４０は、与えられた圧力データＤＴｃに基づいて基板の各領域における反り量を算出する。温度制御部４０は次に、算出した反り量に応じて制御信号Ｓｃを生成して熱板３０に供給し、これにより、本実施形態において各圧力センサに一対一で対応する熱板片３０ａ，３０ｂ１〜３０ｂ４，３０ｃ１〜３０ｃ４，３０ｄ１〜３０ｄ４，３０ｅ１〜３０ｅ４の温度が変更される。その後、基板移載機構５０により基板が熱板３０上に搬送され、一定時間の加熱処理を受ける。本実施形態において、反り量検出部２０から熱板３０へ基板を移載する際には、基板が回転しないようにその回転方向を固定する必要がある。基板の回転方向を固定することにより、各領域で検出した反り量に忠実に熱板３０の各熱板で温度制御が確実に実行される。

このように、本実施形態によれば、基板の加熱処理に先立って、基板の反り量を測定し、各熱板片の温度を個別に制御することにより、複数の工程を経て複雑な変形をした基板に対しても、面内で均一な加熱処理を実行することが可能になる。

また、反り量検出部２０に温度調節可能な冷却機能（図示せず）を付加させることにより、加熱処理前の基板の温度を一定に保つことが可能になる。これにより、基板同士の温度均一性も向上させることが可能になる。

（２）第２の実施の形態
図５は、本発明にかかる基板処理装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。図１との対比により明らかなように、本実施形態の基板処理装置３は、温度制御部４０を含む加熱処理部１０に代えて、温度制御部４２を含む加熱処理部１２を備え、さらに、熱板３０の高さを測定する高さ測定部６０を備える。高さ測定部６０は、熱板３０の各熱板片３０ａ，３０ｂ１〜３０ｂ４，３０ｃ１〜３０ｃ４，３０ｄ１〜３０ｄ４，３０ｅ１〜３０ｅ４の高さ（厚み）を検出して高さデータＤＴｈを温度制御部４２に送る。温度制御部４２は、反り量検出データＤＴｃに加えて高さデータＤＴｈをも考慮して熱板３０の温度制御用の信号を生成し、熱板３０に供給する。これにより、基板の反り量と熱板片のそれぞれの高さとの両方が考慮された温度制御が実行される。その結果、基板の変形だけでなく熱板片そのものの変形をも考慮した面内均一の加熱処理が可能になる。

（３）第３の実施の形態
図６は、本発明にかかる基板処理装置の第３の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。図５との対比により明らかなように、図６に示す基板処理装置７は、温度制御部４２を含む加熱処理部１２に代えて、温度制御部４４を含む加熱処理部１４を備え、また、基板移載機構５０に代えて、搬送による基板の回転量を検出可能な基板載置機構５２を備える。温度制御部４４は、基板載置機構５２による基板の回転量データＤＴｒの伝送を受け、基板の回転量に応じて反り量データＤＴｃおよび熱板の高さデータＤＴｈを熱板片の各領域に対応付けて制御信号Ｓｃを生成する。これにより、基板を回転可能に搬送できるので、製造ラインの配置態様に柔軟に対処できる基板処理装置が提供される。

本発明にかかる基板処理装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示す基板処理装置が備える熱板の一例を示す平面図である。図１に示す基板処理装置が備える反り量検出部の一例を示す平面図である。図１に示す基板処理装置が備える基板移載機構の一例を示す平面図である。本発明にかかる基板処理装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。本発明にかかる基板処理装置の第３の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，３，７基板処理装置
１０，１２，１４加熱処理部
２０反り量検出部
２０ａ，２０ｂ１〜２０ｂ４，２０ｃ１〜２０ｃ４，２０ｄ１〜２０ｄ４，２０ｅ１〜２０ｅ４圧力センサ
３０熱板
３０ａ，３０ｂ１〜３０ｂ４，３０ｃ１〜３０ｃ４，３０ｄ１〜３０ｄ４，３０ｅ１〜３０ｅ４熱板片
４０，４２，４４温度制御部
５０，５２基板移載機構
ＣＫアーム
ＤＴｃ反り量データ
ＤＴｈ高さデータ
ＤＴｒ回転量データ
ＨＤ支持体
Ｓｃ制御信号

Claims

それぞれが独立して加熱制御可能な複数の熱板片であって、基板を加熱する熱板をなすように組み立てられる熱板片と、
各熱板片にそれぞれ対応して設けられ、前記基板の反り量を検出する反り量検出手段と、
前記反り量検出手段と前記熱板とに前記基板を移載する基板移載機構と、
前記反り量検出手段から供給される前記基板の反り量のデータに基づいて各熱板片の温度を制御する温度制御手段と、
を備える基板処理装置。
それぞれが独立して加熱制御可能な複数の熱板片であって、基板を加熱する熱板をなすように組み立てられる熱板片と、
各熱板片にそれぞれ対応して設けられ、前記基板の反り量を検出する反り量検出手段と、
各熱板片の高さを測定する高さ測定手段と、
前記反り量検出手段と前記熱板とに前記基板を移載する基板移載機構と、
前記反り量検出手段から供給される前記基板の反り量のデータと、に基づいて各熱板片の温度を制御する温度制御手段と、
前記加熱処理部は、前記反り量検出部から供給される前記基板の反り量のデータと、前記高さ測定手段から供給される各熱板片の高さのデータとに基づいて各熱板片の温度を制御する温度制御手段と、
を備える基板処理装置。
前記基板移載機構は、前記基板の移送時における回転量を検出する回転量検出手段を含み、
前記温度制御手段は、前記回転量検出手段から供給される前記基板の回転量を各熱板片に対応付けて各熱板片の温度を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
前記熱板片による加熱に先立って前記基板を冷却する冷却手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置。
前記基板は、真空吸着により保持され、
前記反り量検出手段は、前記真空吸着時の圧力を測定する圧力センサを含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の基板処理装置。