JP2012230022A

JP2012230022A - 温度校正装置及び温度校正方法

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Publication number: JP2012230022A
Application number: JP2011098990A
Authority: JP
Inventors: Masahito Hayashi; 聖人林; Kodai Azuma; 広大東
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-04-27
Also published as: JP5485936B2

Abstract

【課題】熱処理機構を用いて基板を所定の温度に熱処理する熱処理装置において、前記熱処理機構の温度を適切に校正する。
【解決手段】温度校正装置の温度検査治具１０は、熱処理板上に載置される被処理ウェハ７０と、被処理ウェハ７０上に設けられ、温度変化に応じて抵抗値が変化する４つの測温抵抗体７１と、被処理ウェハ７０上に設けられ、測温抵抗体７１と電気的に接続され、且つ被処理ウェハ７０の温度計測時に接触子が接触する８つのコンタクトパッド７２とを有している。８つのコンタクトパッド７２は、被処理ウェハ７０の周縁部に沿って連続して配置されている。温度校正装置の制御部では、コンタクトパッド７２と接触子を介して測定される測温抵抗体７１の抵抗値に基づいて被処理ウェハ７０の温度を計測し、さらに当該計測された被処理ウェハ７０の温度に基づいて熱処理板の温度を調節する。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱処理機構を用いて基板を所定の温度に熱処理する熱処理装置に対し、前記熱処理機構の温度を校正するための温度校正装置、及び当該温度校正装置を用いた温度校正方法に関する。なお、ここで言う校正とは、熱処理機構の温度を計測し、当該熱処理機構の温度を所望の値に調節することを意味する。

半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィー工程では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布した後の加熱処理（プリベーキング処理）、レジスト膜に所定のパターンを露光した後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング処理）、露光されたレジスト膜を現像した後の加熱処理（ポストベーキング処理）などの種々の熱処理が行われている。また、これら加熱処理後にウェハの温度を調節する熱処理も行われている。さらに、エッチング処理や成膜処理などのプラズマ処理においても、ウェハの温度を調節する熱処理が行われている。

上述した熱処理は、例えば熱処理装置において所定の温度に設定された熱処理板上にウェハを載置して行われる。そして、この熱処理を適切に行うためには、熱処理板上のウェハの温度分布を事前に計測し、当該計測結果に基づいて熱処理板の温度を適宜補正することが重要である。そこで、従来、この熱処理におけるウェハの温度を計測することが行われている。

かかるウェハの温度の計測には、従来より種々の計測装置が用いられてきた。有線式の計測装置を用いた場合、ウェハ上に温度センサが複数設けられ、当該温度センサと外部に設けられた計測回路がケーブルで接続される。かかる場合、ケーブルによってウェハの搬送が制限され、しかも搬送のための制御が煩雑になる。また、このケーブルによって熱処理を行う空間を密閉空間とすることができず、本来測定されるべき処理空間が再現されず、正確な温度測定を行うことができない。

また、無線式の計測装置を用いた場合、温度センサと計測回路は共にウェハ上に設けられる。かかる場合、ウェハ上に多数の部品が搭載されるため、その構造が複雑になると共に、これらの計測回路が高温下において誤作動を起こす恐れがある。また、ウェハ全体の体積（厚さ）が大きくなるため、ウェハの搬送時や温度測定時に、ウェハが他の装置と干渉するおそれがある。

そこで、特許文献１には、複数の温度センサと、当該複数の温度センサのセンサ出力を出力信号として出力する接点とがウェハ表面に設けられたウェハ型温度センサを用いることが提案されている。かかる場合、熱処理装置の内部に設けられた接触子をウェハ上の接点に接触させる。接点からの出力信号は、接触子を介して熱処理装置の外部に設けられたデータ管理部に出力される。そして、データ管理部では、出力信号に基づいて、ウェハの温度が判別される。

特開２００７−１８７６１９号公報

しかしながら、上述した特許文献１の方法を用いた場合、ウェハ型温度センサが熱処理板上の所定の位置に配置されない、すなわちウェハ型温度センサが所定の位置から水平面内で回転した状態で熱処理板上に載置される場合がある。かかる場合、ウェハ型温度センサ上の接点が所定の位置に配置されず、当該接点に接触子が適切に接触しない。そうすると、温度センサのセンサ出力はデータ管理部に出力されず、ウェハの温度を適切に計測することができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、熱処理機構を用いて基板を所定の温度に熱処理する熱処理装置において、前記熱処理機構の温度を適切に校正することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、熱処理機構を用いて基板を所定の温度に熱処理する熱処理装置に対し、前記熱処理機構の温度を校正するための温度校正装置であって、基板と、前記基板上に設けられ、温度変化に応じて抵抗値が変化する複数の測温抵抗体と、前記基板上に設けられ、前記測温抵抗体と電気的に接続され、且つ前記基板の温度計測時に接触子が接触する複数のコンタクトパッドと、前記コンタクトパッドと前記接触子を介して測定される前記測温抵抗体の抵抗値に基づいて前記基板の温度を計測する制御部と、を有し、前記複数のコンタクトパッドは、前記基板の周縁部に沿って連続して配置されていること特徴としている。なお、前記制御部は、前記計測された基板の温度に基づいて前記熱処理機構の温度を調節してもよい。

本発明によれば、先ず、基板上のコンタクトパッドに接触子を接触させ、当該コンタクトパッドと接触子を介して測温抵抗体の抵抗値を測定する。このとき、コンタクトパッドは基板の周縁部に沿って連続して配置されているので、例えば基板が所定の位置から水平面内で回転した状態であっても、接触子はコンタクトパッドに確実に接触する。このため、測温抵抗体の抵抗値が確実に測定される。次に、測定された測温抵抗体の抵抗値に基づいて、基板の温度を計測する。そして、計測された基板の温度に基づいて、熱処理機構の温度を調節できる。このように、本発明によれば、基板の温度を適切に計測して、熱処理機構の温度を適切に調節することができる。そして、このように温度調節された熱処理機構によって、後続の基板に対する熱処理を適切に行うことができる。

前記温度校正装置は、前記基板上に設けられ、温度変化に応じて抵抗値が変化せず、且つ前記測温抵抗体の抵抗値と所定量以上解離した抵抗値を有する基準抵抗体と、前記基板上に設けられ、前記基準抵抗体と電気的に接続され、且つ前記基板の温度計測時に接触子が接触する複数の基準コンタクトパッドと、を有し、前記複数のコンタクトパッドと前記複数の基準コンタクトパッドは、前記基板の周縁部に沿って連続して配置されていてもよい。

複数の前記測温抵抗体でホイートストンブリッジ回路を形成し、前記制御部は、前記ホイートストンブリッジ回路が平衡状態となるように、前記熱処理機構の温度を調節してもよい。なお、ホイートストンブリッジ回路が平衡状態になるとは、当該ホイートストンブリッジ回路の中点間の電位差がゼロになる状態をいい、すなわちホイートストンブリッジ回路のオフセット電圧がゼロになる状態をいう。

前記制御部は、前記ホイートストンブリッジ回路における電流値が所定の値になるように、前記熱処理機構の温度を調節してもよい。

前記ホイートストンブリッジ回路は複数形成され、前記制御部は、複数の前記ホイートストンブリッジ回路における電流値が等しくなるように、前記熱処理機構の温度を調節してもよい。

前記熱処理機構は、複数の領域に区画され、当該領域毎に温度調節可能であってもよい。

前記測温抵抗体と前記前記コンタクトパッドは、水平方向に所定の距離離間して配置されていてもよい。

前記コンタクトパッドは、前記基板の表面から鉛直方向に所定の距離離間して配置されていてもよい。

前記基板の表面であって、前記コンタクトパッドの直下には、断熱層が形成されていてもよい。

前記熱処理装置は、前記熱処理機構の上方において昇降自在に設けられた蓋部材を有し、前記接触子は、前記コンタクトパッドに対向するように前記蓋部材の下面に配置され、前記蓋部材が所定の位置に下降した際に前記コンタクトパッドと前記接触子が接触してもよい。

別な観点による本発明は、熱処理機構を用いて基板を所定の温度に熱処理する熱処理装置に対し、温度校正装置を用いて前記熱処理機構の温度を校正する温度校正方法であって、基板と、前記基板上に設けられ、温度変化に応じて抵抗値が変化する複数の測温抵抗体と、前記基板上の周縁部に沿って連続して配置され、前記測温抵抗体と電気的に接続され、且つ前記基板の温度計測時に接触子が接触する複数のコンタクトパッドと、から構成される前記温度校正装置を用いて、前記熱処理機構上に載置された基板上のコンタクトパッドに前記接触子を接触させ、当該コンタクトパッドと接触子を介して前記測温抵抗体の抵抗値を測定する第１の工程と、前記測定された測温抵抗体の抵抗値に基づいて前記基板の温度を計測する第２の工程と、を行うことを特徴としている。

前記温度校正装置は、前記基板上に設けられ、温度変化に応じて抵抗値が変化せず、且つ前記測温抵抗体の抵抗値と所定量以上解離した抵抗値を有する基準抵抗体と、前記基板上に設けられ、前記基準抵抗体と電気的に接続され、且つ前記基板の温度計測時に接触子が接触する複数の基準コンタクトパッドと、を有し、前記複数のコンタクトパッドと前記複数の基準コンタクトパッドは、前記基板の周縁部に沿って連続して配置され、前記第１の工程において、前記基準コンタクトパッドに前記接触子を接触させ、当該基準コンタクトパッドと接触子を介して前記基準抵抗体の抵抗値を測定してもよい。

前記温度校正方法は、前記計測された基板の温度に基づいて前記熱処理機構の温度を調節する第３の工程を有していてもよい。

複数の前記測温抵抗体でホイートストンブリッジ回路を形成し、前記第３の工程において、前記ホイートストンブリッジ回路が平衡状態となるように、前記熱処理機構の温度を調節してもよい。

前記第３の工程において、前記ホイートストンブリッジ回路における電流値が所定の値になるように、前記熱処理機構の温度を調節してもよい。

前記ホイートストンブリッジ回路は複数形成され、前記第３の工程において、複数の前記ホイートストンブリッジ回路における電流値が等しくなるように、前記熱処理機構の温度を調節してもよい。

前記熱処理機構は、複数の領域に区画され、当該領域毎に温度調節可能であり、前記第３の工程において、前記領域毎に前記熱処理機構の温度を調節してもよい。

前記熱処理装置は、前記熱処理機構の上方において昇降自在に設けられた蓋部材を有し、前記接触子は、前記コンタクトパッドに対向するように前記蓋部材の下面に配置され、前記第１の工程において、前記蓋部材が所定の位置に下降した際に前記コンタクトパッドと前記接触子が接触するようにしてもよい。

本発明によれば、熱処理機構を用いて基板を所定の温度に熱処理する熱処理装置において、前記熱処理機構の温度を適切に校正することができる。

本実施の形態にかかる温度校正装置と熱処理装置の構成の概略を示す説明図である。熱処理板の構成の概略を示す平面図である。温度検査治具の構成の概略を示す平面図である。温度検査治具の構成の概略を示す側面図である。他の実施の形態にかかる温度検査治具の構成の概略を示す平面図である。他の実施の形態にかかる温度検査治具の構成の概略を示す平面図である。ホイートストンブリッジ回路の構成の概略を示す説明図である。他の実施の形態にかかる温度検査治具の構成の概略を示す平面図である。他の実施の形態にかかる温度検査治具の構成の概略を示す平面図である。他の実施の形態にかかる温度検査治具の構成の概略を示す側面図である。他の実施の形態にかかる温度検査治具の構成の概略を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる温度校正装置１と、当該温度校正装置１が適用される熱処理装置２の構成の概略を示す説明図である。温度校正装置１は、熱処理装置２に対して後述する熱処理機構としての熱処理板５０の温度の調節を行い、当該熱処理板５０に載置される温度検査治具１０を有している。また、熱処理装置２は、熱処理板５０上に基板としてのウェハＷを載置して、当該ウェハＷの熱処理を行う。

熱処理装置２は、図１に示すように側面に温度検査治具１０又はウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成された処理容器２０を有している。処理容器２０内には、上側に位置して鉛直方向に昇降動自在な蓋部材３０と、下側に位置して蓋部材３０と一体となって処理室Ｋを形成する熱板収容部３１が設けられている。

蓋部材３０は、略円筒形状を有している。蓋部材３０の下面外周部には突起部４０が形成され、当該突起部４０が熱板収容部３１と当接して処理室Ｋが形成されるようになっている。また、蓋部材３０の下面には、鉛直下方に延伸する、例えばポゴピン等の接触子４１が複数設けられている。接触子４１には、導電性を有する材料が用いられる。複数の接触子４１は、温度検査治具１０の後述するコンタクトパッド７２に対応（対向）して配置されている。すなわち、複数の接触子４１は後述する被処理ウェハ７０の周縁部に沿って配置されており、図１の例においては一断面における接触子４１の配置を示している。また、蓋部材３０の上面中央部には、排気部４２が設けられている。処理室Ｋ内の雰囲気は、排気部４２から均一に排気される。

熱板収容部３１は、熱処理板５０を収容して熱処理板５０の外周部を保持する環状の保持部材５１と、その保持部材５１の外周を囲む略筒状のサポートリング５２を備えている。

熱処理板５０は、図２に示すように複数、例えば４つの熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４に区画されている。熱処理板５０は、例えば平面視において４等分に区画されている。すなわち、熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４は、それぞれ中心角が９０度の扇形状を有している。

熱処理板５０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４には、電気供給により発熱するヒータ５３が個別に内蔵され、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４毎に加熱できる。各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４のヒータ５３の発熱量は、後述する制御部１００により調節されている。制御部１００は、ヒータ５３の発熱量を調節して、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４の温度を所定の温度に制御できる。

図１に示すように熱処理板５０の下方には、温度検査治具１０又はウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン６０が設けられている。昇降ピン６０は、昇降駆動機構６１により鉛直方向に昇降できる。熱処理板５０の中央部付近には、熱処理板５０を厚み方向に貫通する貫通孔６２が形成されている。昇降ピン６０は、熱処理板５０の下方から上昇して貫通孔６２を通過し、熱処理板５０の上方に突出できるようになっている。

次に、温度校正装置１の構成について説明する。温度校正装置１は、図１に示したように熱処理板５０上に載置される温度検査治具１０を有している。温度検査治具１０は、図３に示すように基板としての被処理ウェハ７０を有している。被処理ウェハ７０は、ウェハＷと同一材料、例えばシリコンで構成され、ウェハＷと一の平面形状を有している。なお、正確な温度を測定する為、被処理ウェハ７０は実際のウェハＷと同一であることが望ましいが、これに限られず、形状、材質等が異なっていても構わない。

被処理ウェハ７０上には、複数、例えば４つの測温抵抗体７１、複数、例えば８つのコンタクトパッド７２、及び測温抵抗体７１とコンタクトパッド７２を電気的に接続する配線７３が形成されている。これら測温抵抗体７１、コンタクトパッド７２、配線７３は、例えば被処理ウェハ７０にフォトリソグラフィー処理を行うことによって一括して形成される。なお、被処理ウェハ７０が導体である場合には、これらの素子が形成される前に、表面に十分な絶縁加工を行えばよい。

測温抵抗体７１は、温度変化に対して抵抗値が変化する抵抗体であり、例えばＲＴＤ（ＲｅｓｉｓｔａｎｃｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）やサーミスタなどが用いられる。測温抵抗体７１は、被処理ウェハ７０の温度の測定点に配置されている。なお、測温抵抗体７１の配置や数は、本実施の形態に限定されず任意に設定することができる。

コンタクトパッド７２には、図４に示すように熱処理板５０の温度調節時に接触子４１が接触する。コンタクトパッド７２には、導電性を有する材料、例えばアルミニウムが用いられる。図３に示すようにコンタクトパッド７２は、一の測温抵抗体７１に対して２つ設けられている。すなわち、測温抵抗体７１の抵抗値はいわゆる２線接続式で測定される。そして、一のコンタクトパッド７２は正極として機能し、他のコンタクトパッド７２は負極として機能する。

また、複数のコンタクトパッド７２は、被処理ウェハ７０の周縁部に沿って連続して配置されている。また、コンタクトパッド７２は、測温抵抗体７１から水平方向に所定の距離Ｄだけ離間して配置されている。この所定の距離Ｄは、コンタクトパッド７２に接触子４１が接触した際に、当該接触子４１の接触によって測温抵抗体７１が温度変化の影響を受けない距離に設定される。すなわち、本実施の形態では、接触子４１が接触することによって、測温抵抗体７１が設けられた領域において被処理ウェハ７０の温度が低下しない。実際に処理されるウェハＷには、当該接触子４１は接触しないのだから、このようにすれば実際のウェハＷの温度を正確に測定することが可能になる。所定の距離Ｄは、被処理ウェハ７０の材料や熱処理温度等に応じて設定される。例えば被処理ウェハ７０には径３００ｍｍのシリコンが用いられ、当該被処理ウェハ７０の熱処理温度が１５０℃の場合、所定の距離Ｄは例えば２０ｍｍとなる。

なお、配線７３には、コンタクトパッド７２と同様に、例えばアルミニウムが用いられる。

また、温度校正装置１は、図１に示すように熱処理装置２の外部に設けられた制御部１００を有している。制御部１００は、例えばコンピュータであって、例えばプロセッサ、メモリ、アンプ、スイッチなどを備えた計測回路を有している。この計測回路によって、制御部１００は、測温抵抗体７１の抵抗値等を計測することができる。また、制御部１００は、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、例えば測温抵抗体７１の抵抗値に基づいて、熱処理板５０の温度（ヒータ５３の発熱量）を調節するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部１００にインストールされたものであってもよい。また、熱処理装置２自体が、熱処理板５０の温度を調節する温度調節機構を有している場合は、制御部１００は、計測した温度に基づいて、当該温度調節機構を制御するものであってもよい。熱処理装置２が有する機能に応じて、適宜対応すればよい。

次に、以上のように構成された温度校正装置１を用いて、熱処理装置２の熱処理板５０の温度を調節する方法について説明する。

先ず、温度検査治具１０が、熱処理装置２に搬入される。温度検査治具１０は、予め上昇して待機していた昇降ピン６０に受け渡される。その後、昇降ピン６０が下降して、温度検査治具１０が熱処理板５０上に載置される。このとき、熱処理板５０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４は、制御部１００によって予め定められた初期温度に調節されている。その後、蓋部材３０が所定の位置に下降して、当該蓋部材３０が閉じられる。そして、所定の時間、熱処理板５０上に載置された温度検査治具１０の被処理ウェハ７０に対して熱処理が行われる。

一方、熱処理板５０上に載置された温度検査治具１０のコンタクトパッド７２には、接触子４１が接触している。このとき、コンタクトパッド７２は被処理ウェハ７０の周縁部に沿って連続して配置されているので、被処理ウェハ７０が所定の位置から水平面内で回転した状態で熱処理板５０上に載置されても、接触子４１はコンタクトパッド７２に確実に接触する。各コンタクトバッド７２間の隙間は、当該隙間に接触子４１が接触する可能性が無視できるほどに小さくしておくことが望ましい。そして、被処理ウェハ７０に対する熱処理の終了後、コンタクトパッド７２から接触子４１を介して制御部１００に、測温抵抗体７１の抵抗値の測定結果が出力される。次に、制御部１００において、測定された測温抵抗体７１の抵抗値に基づいて、被処理ウェハ７０の温度を計測する。このとき、被処理ウェハ７０の温度の面内分布を可視化してもよい。そして、計測された被処理ウェハ７０の温度に基づいて、当該被処理ウェハ７０の温度が所定の温度になるように、熱処理板５０の温度を調節する。このとき、制御部１００は、熱処理板５０の温度を熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４毎に調節する。

以上のように熱処理板５０の温度が調節されると、昇降ピン６０を上昇させ、温度検査治具１０が熱処理装置２から搬出される。こうして、熱処理板５０の温度が調節される。

なお、１回の温度調節ですべての測温抵抗体７１の抵抗値（被処理ウェハ７０の温度）を所定の値にできない場合は、複数回の温度調節を行う。すなわち、被処理ウェハ７０の熱処理、測温抵抗体７１の抵抗値の測定、及び熱処理板５０の温度調節が繰り返し行われ、被処理ウェハ７０が所定の温度で均一に熱処理される。

以上の実施の形態によれば、コンタクトパッド７２が被処理ウェハ７０の周縁部に沿って連続して配置されているので、被処理ウェハ７０が所定の位置から水平面内で回転した状態で熱処理板５０上に載置されても、接触子４１はコンタクトパッド７２に確実に接触する。このため、測温抵抗体７１の抵抗値を確実に測定でき、熱処理板５０上の被処理ウェハ７０の温度を適切に計測することができる。したがって、この計測された被処理ウェハ７０の温度に基づいて、熱処理板５０の温度を適切に調節することができる。そして、このように温度調節された熱処理板５０によって後続のウェハＷに対する熱処理を適切に行うことができる。

また、測温抵抗体７１とコンタクトパッド７２は、水平方向に所定の距離Ｄだけ離間して配置されているので、コンタクトパッド７２に接触子４１が接触した際に、当該接触子４１の接触によって測温抵抗体７１が温度変化の影響を受けない。したがって、測温抵抗体７１の抵抗値を正確に測定することができる。

さらに、熱処理板５０は複数の熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４に区画され、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４に個別にヒータ５３が内蔵されている。このため、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４毎に温度を調節することができ、熱処理板５０の温度調節をより厳密に行うことができる。

以上の実施の形態では、一の測温抵抗体７１に対して２つのコンタクトパッド７２を接続し、いわゆる２線接続式で測温抵抗体７１の抵抗値を測定していたが、２線接続式に代えて４線接続式を用いてもよい。かかる場合、一の測温抵抗体７１に対して４つのコンタクトパッド７２が接続される。そして、４線接続式を用いた場合、測温抵抗体７１の抵抗値をより正確に測定することができる。

以上の実施の形態において、図５に示すように複数の測温抵抗体７１のうち、一の測温抵抗体を基準抵抗体１１０としてもよい。基準抵抗体１１０は、温度変化に応じて抵抗値が変化せず、且つ測温抵抗体７１の抵抗値と所定量以上、例えば３００Ω以上解離した抵抗値を有している。基準抵抗体１１０は、温度変化に応じて抵抗値が変化したとしても、他の測温抵抗体７１から区別できるほど、抵抗値の変化帯域が異なるか、変化の幅が十分に小さければよい。また、基準抵抗体１１０には、２つの基準コンタクトパッド１１１が配線１１２を介して電気的に接続されている。基準コンタクトパッド１１１には、熱処理板５０の温度調節時に接触子４１が接触する。基準コンタクトパッド１１１と配線１１２には、導電性を有する材料、例えばアルミニウムが用いられる。そして、複数のコンタクトパッド７２と複数の基準コンタクトパッド１１１は、被処理ウェハ７０の周縁部に沿って連続して配置されている。

かかる場合、基準抵抗体１１０は、温度変化に応じて抵抗値が変化せず、且つ測温抵抗体７１の抵抗値と所定量以上解離した抵抗値を有しているので、被処理ウェハ７０を熱処理中に測定される、測温抵抗体７１の抵抗値と基準抵抗体１１０の抵抗値を区別することができる。これによって、制御部１００において、熱処理板５０に対する基準抵抗体１１０の位置を把握することができるので、他の測温抵抗体７１の位置を把握することができ、熱処理板５０上の被処理ウェハ７０の水平面内における位置も把握することができる。すなわち、基準抵抗体１１０及び測温抵抗体７１の位置と、熱処理板５０の熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４を対応付けることができる。したがって、本実施の形態によれば、熱処理板５０の温度調節を熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４毎に適切に行うことができる。

以上の実施の形態の温度検査治具１０において、図６に示すように被処理ウェハ７０上には、ホイートストンブリッジ回路１２０が形成されていてもよい。各ホイートストンブリッジ回路１２０は、上述した４つの測温抵抗体７１を有している。また、ホイートストンブリッジ回路１２０の頂点部には、金属パッド１２１が配置されている。そして、測温抵抗体７１と金属パッド１２１は、配線１２２で接続されている。また、金属パッド１２１とコンタクトパッド７２は、配線１２３で接続されている。コンタクトパッド７２は、上記実施の形態と同様に、被処理ウェハ７０の周縁部に沿って連続して配置されている。これら金属パッド１２１と配線１２２、１２３には、導電性を有する材料、例えばアルミニウムが用いられる。なお、本実施の形態において、金属パッド１１０には接触子４１が接触しないため、当該金属パッド１１０を省略して、配線１２２と配線１２３を直接接続してもよい。

図７に示すようにホイートストンブリッジ回路１２０では、直列する２つの測温抵抗体７１、７１の両端部に設けられた一対の金属パッド１２１ａ、１２１ａ、すなわちコンタクトパッド７２ａ、７２ａは、ホイートストンブリッジ回路１２０に電圧を印加するために用いられる。また、直列する２つの測温抵抗体７１、７２の中間点に設けられた一対の金属パッド１２１ｂ、１２１ｂ、すなわちコンタクトパッド７２ｂ、７２ｂは、当該コンタクトパッド７２ｂ、７２ｂ間の電圧を測定するために用いられる。すなわち、コンタクトパッド７２ｂ、７２ｂは、ホイートストンブリッジ回路１２０におけるオフセット電圧を測定するために用いられる。なお、図７中の矢印は、ホイートストンブリッジ回路７１に電圧を印加した際の電流を示している。

かかる場合、熱処理後の被処理ウェハ７０に対して、当該被処理ウェハ７０上のコンタクトパッド７２ａ、７２ａに接触子４１を介して所定の電圧が印加される。続いて、コンタクトパッド７２ｂ、７２ｂから接触子４１を介して制御部１００に、測定結果の信号が出力される。こうして制御部１００では、ホイートストンブリッジ回路１２０のオフセット電圧（コンタクトパッド７２ｂ、７２ｂ間の電圧）が測定される。そして、制御部１００では、複数のホイートストンブリッジ回路１２０のオフセット電圧がゼロになるように、熱処理板５０の温度の調節が行われる。すなわち、制御部１００は、複数のホイートストンブリッジ回路１２０のオフセット電圧がゼロになるように、熱処理板５０の温度を熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４毎に調節する。

なお、ホイートストンブリッジ回路１２０のオフセット電圧がゼロになるとは、当該ホイートストンブリッジ回路１２０における４つの測温抵抗体７１の抵抗値が等しくなるということである。すなわち、ホイートストンブリッジ回路１２０が設けられた被処理ウェハ７０の温度が均一になるということである。したがって、すべてのホイートストンブリッジ回路１２０のオフセット電圧がゼロになると、被処理ウェハ７０全体で温度が均一になる。

本実施の形態によれば、被処理ウェハ７０上に形成されたホイートストンブリッジ回路１２０が平衡状態となるように、すなわち、ホイートストンブリッジ回路１２０におけるオフセット電圧がゼロになるように、熱処理板５０の温度が調節される。かかる場合、オフセット電圧がゼロになるので、ホイートストンブリッジ回路１２０における４つの測温抵抗体７１の抵抗値、すなわちこれら測温抵抗体７１で計測される被処理ウェハ７０の温度が等しくなる。しかも、被処理ウェハ７０上のすべてのホイートストンブリッジ回路１２０におけるオフセット電圧がゼロになるので、これらのホイートストンブリッジ回路１２０における被処理ウェハ７０の温度が等しくなる。したがって、本実施の形態によれば、被処理ウェハ７０を水平面内で均一に熱処理するように、熱処理板５０の温度を適切に調節することができる。換言すれば、本実施の形態は、熱処理板５０の温度調節に際し、被処理ウェハ７０の温度の面内均一性が確保できればよく、絶対的な温度調節が不要な場合に特に有用である。熱処理板５０の設定出力は、本来、信用に値するものであるが、時間の経過に伴って、出力値がばらつく個体が出てくることは実際の現場ではよくあることである。このような場合は、面内の均一性が確保された時点で、温度調節が十分になされたとみなすことができる。

また、ホイートストンブリッジ回路１２０は４つの測温抵抗体７１を備えているため、従来の方法を用いると、４箇所の温度が計測される。そうすると、これら４つのパラメータを用いて熱処理板５０の温度が調節されることになる。これに対して、本実施の形態によれば、熱処理温度５０の温度を調節するために用いるパラメータは、ホイートストンブリッジ回路１２０のオフセット電圧の１つのみである。このように本実施の形態によればパラメータ数が少ないため、簡易な制御で熱処理板５０の温度を調節することができる。したがって、熱処理板５０のヒータ５３にかかる負荷を小さくできると共に、熱処理板５０の温度調節を短時間で行うことができる。

さらに、上記実施の形態では、１つの測温抵抗体７１に対して２つのコンタクトパッド７２（２本の配線７３）が設けられている。これに対して、ホイートストンブリッジ回路１２０では、４つの測温抵抗体７１に対して４つのコンタクトパッド７２（４本の配線１２２）が設けられている。したがって、本実施の形態のようにホイートストンブリッジ回路１２０を用いた場合、コンタクトパッド７２の数や配線の本数を減少させることができる。

以上の実施の形態では、熱処理板５０の温度調節を行うパラメータとして、ホイートストンブリッジ回路１２０におけるオフセット電圧が用いられていたが、このオフセット電圧に加えて、ホイートストンブリッジ回路１２０における電流値を用いてもよい。

かかる場合、熱処理装置２において、熱処理板５０上に載置された温度検査治具１０に熱処理を行った後、当該温度検査治具１０におけるホイートストンブリッジ回路１２０のオフセット電圧に加えて、当該ホイートストンブリッジ回路１２０の電流値が測定される。そして、制御部１００では、すべてのホイートストンブリッジ回路１２０のオフセット電圧がゼロになると共に、ホイートストンブリッジ７１の電流値が所定の値になり、且つすべてのホイートストンブリッジ回路１２０における電流値が等しくなるように、熱処理板５０の温度が調節される。

本実施の形態によれば、被処理ウェハ７０上のすべてのホイートストンブリッジ回路１２０における測温抵抗体７１の抵抗値を等しく所定の値にすることができる。したがって、被処理ウェハ７０を所定の温度で均一に熱処理するように、熱処理板５０の温度を調節することができる。かかる場合でも、熱処理温度５０の温度を調節するためのパラメータは、ホイートストンブリッジ回路１２０のオフセット電圧と電流値の２つであるため、従来よりも簡易な制御で熱処理板５０の温度を調節することができる。

なお、以上の実施の形態において、制御部１００には、例えばホイートストンブリッジ回路１２０における電流値と被処理ウェハ７０の温度との関係を示すテーブル（図示せず）が記録されていてもよい。かかる場合、制御部１００では、測定されたホイートストンブリッジ回路１２０の電流値に基づき、上記テーブルを用いて、被処理ウェハ７０の温度が計測される。これにより、熱処理後の被処理ウェハ７０の絶対温度を把握することができる。

以上の実施の形態において、図８に示すように複数のホイートストンブリッジ回路１２０のうち、一のホイートストンブリッジ回路を基準ホイートストンブリッジ回路１３０としてもよい。基準ホイートストンブリッジ回路１３０は、４つの測温抵抗体７１に代えて、４つの上記基準抵抗体１１０を有している。また、基準ホイートストンブリッジ回路１２０は、４つのコンタクトパッド７２に代えて、４つの上記基準コンタクトパッド１１１を有している。そして、複数のコンタクトパッド７２と基準コンタクトパッド１１１は、被処理ウェハ７０の周縁部に沿って連続して配置されている。なお、基準ホイートストンブリッジ回路１２０の他の構成は、上記実施の形態におけるホイートストンブリッジ回路７１の構成と同様であるので説明を省略する。

以上のように基準抵抗体１１０は、温度変化に応じて抵抗値が変化せず、且つ測温抵抗体７１の抵抗値と所定量以上解離した抵抗値を有しているので、図５に示した上記実施の形態と同様に、制御部１００において、熱処理板５０に対する基準抵抗体１１０の位置を把握することができ、基準抵抗体１１０及び測温抵抗体７１の位置と、熱処理板５０の熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４を対応付けることができる。したがって、本実施の形態によれば、熱処理板５０の温度調節を熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４毎に適切に行うことができる。

以上の実施の形態では、被処理ウェハ７０上に複数のホイートストンブリッジ回路１２０が設けられていていたが、例えば図９に示すようにこれらホイートストンブリッジ回路１２０を一体にした回路１４０を形成してもよい。回路１４０は、複数の測温抵抗体７１と複数の金属パッド１２１が格子状に配置された構成を有している。すなわち、回路１４０において、複数の測温抵抗体７１は並列に配置されている。かかる場合、回路１４０の頂点部における一対の金属パッド１２１ａ、１２１ａ、すなわちコンタクトパッド７２ａ、７２ａは、回路１４０に電圧を印加するために用いられる。

かかる場合、熱処理後の被処理ウェハ７０に対して、当該被処理ウェハ７０上のコンタクトパッド７２ａ、７２ａに接触子４１を介して所定の電圧が印加される。続いて、他のコンタクトパッド７２から接触子４１を介して制御部１００に、測定結果の信号が出力される。こうして制御部１００では、各測温抵抗体７１の抵抗値を測定することができ、当該測定された抵抗値に基づいて熱処理板５０の温度を調節することができる。

また、上記実施の形態のように１つの測温抵抗体７１に対して２つのコンタクトパッド７２（２本の配線７３）が設けられている場合に比べて、コンタクトパッド７２の数や配線の本数を減少させることができる。

なお、以上の実施の形態では、回路１４０には複数の測温抵抗体７１が並列に配置されていたが、直列に配置してもよい。かかる場合でも、熱処理板５０の温度を調節できると共に、コンタクトパッド７２の数や配線の本数を減少させることができる。

以上の実施の形態の温度検査治具１０において、図１０に示すようにコンタクトパッド７２は、支持部材１５０に支持されて、被処理ウェハ７０の表面から鉛直方向に所定の距離Ｈ、例えば５００μｍだけ離間して配置されていてもよい。支持部材１５０には、例えばフレキシブルケーブル、リジッド基板等が用いられる。かかる場合、コンタクトパッド７２に接触子４１が接触した際に、当該接触子４１の接触によって測温抵抗体７１が温度変化の影響を受けない。すなわち、本実施の形態では、接触子４１が接触することによって、測温抵抗体７１が設けられた被処理ウェハ７０の温度が低下しない。したがって、測温抵抗体７１の抵抗値を正確に測定することができる。また、かかる場合、熱処理板５０の温度調節を行った後、熱処理装置２において製品用のウェハＷを熱処理板５０上に載置して熱処理する際、接触子４１の先端部は被処理ウェハ７０の表面に到達しない。したがって、接触子４１がウェハＷに接触することがなく、ウェハＷの損傷等を回避することができる。

また、以上の実施の形態の温度検査治具１０において、図１１に示すように被処理ウェハ７０の表面であって、コンタクトパッド７２の直下には、断熱層１６０が形成されていてもよい。断熱層１６０には、例えばナノシリコン（ｎｃ−Ｓｉ）層等の多孔質断熱層が用いられる。かかる場合、断熱層１６０によって、コンタクトパッド７２に接触子４１が接触した際に、当該接触子４１の接触による測温抵抗体７１が温度変化の影響を確実に防止することができる。したがって、測温抵抗体７１の抵抗値を正確に測定することができる。

以上の実施の形態では、熱処理板５０は、４つの熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４に区画されていたが、その数は任意に選択できる。また、熱処理板５０の熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_４の形状も任意に選択できる。

また、以上の実施の形態の熱処理装置２において行われる熱処理は、例えばフォトリソグラフィー処理における熱処理であってもよいし、エッチング処理や成膜処理などのプラズマ処理における熱処理であってもよい。この場合にウェハＷに移動する熱は、熱処理板５０にからの熱に限られず、エッチングガスやプラズマからの伝熱も含むことになる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

１温度校正装置
２熱処理装置
１０温度検査治具
３０蓋部材
４１接触子
５０熱処理板
７０被処理ウェハ
７１測温抵抗体
７２コンタクトパッド
１００制御部
１１０基準抵抗体
１１１基準コンタクトパッド
１２０ホイートストンブリッジ回路
１３０基準ホイートストンブリッジ回路
１６０断熱層
Ｒ_１〜Ｒ_４熱板領域
Ｗウェハ

Claims

熱処理機構を用いて基板を所定の温度に熱処理する熱処理装置に対し、前記熱処理機構の温度を校正するための温度校正装置であって、
基板と、
前記基板上に設けられ、温度変化に応じて抵抗値が変化する複数の測温抵抗体と、
前記基板上に設けられ、前記測温抵抗体と電気的に接続され、且つ前記基板の温度計測時に接触子が接触する複数のコンタクトパッドと、
前記コンタクトパッドと前記接触子を介して測定される前記測温抵抗体の抵抗値に基づいて前記基板の温度を計測する制御部と、を有し、
前記複数のコンタクトパッドは、前記基板の周縁部に沿って連続して配置されていること特徴とする、温度校正装置。
前記基板上に設けられ、温度変化に応じて抵抗値が変化せず、且つ前記測温抵抗体の抵抗値と所定量以上解離した抵抗値を有する基準抵抗体と、
前記基板上に設けられ、前記基準抵抗体と電気的に接続され、且つ前記基板の温度計測時に接触子が接触する複数の基準コンタクトパッドと、を有し、
前記複数のコンタクトパッドと前記複数の基準コンタクトパッドは、前記基板の周縁部に沿って連続して配置されていること特徴とする、請求項１に記載の温度校正装置。
前記制御部は、前記計測された基板の温度に基づいて前記熱処理機構の温度を調節することを特徴とする、請求項１又は２に記載の温度校正装置。
複数の前記測温抵抗体でホイートストンブリッジ回路を形成し、
前記制御部は、前記ホイートストンブリッジ回路が平衡状態となるように、前記熱処理機構の温度を調節することを特徴とする、請求項３に記載の温度校正装置。
前記制御部は、前記ホイートストンブリッジ回路における電流値が所定の値になるように、前記熱処理機構の温度を調節することを特徴とする、請求項４に記載の温度校正装置。
前記ホイートストンブリッジ回路は複数形成され、
前記制御部は、複数の前記ホイートストンブリッジ回路における電流値が等しくなるように、前記熱処理機構の温度を調節することを特徴とする、請求項４又は５に記載の温度校正装置。
前記熱処理機構は、複数の領域に区画され、当該領域毎に温度調節可能であることを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載の温度校正装置。
前記測温抵抗体と前記前記コンタクトパッドは、水平方向に所定の距離離間して配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の温度校正装置。
前記コンタクトパッドは、前記基板の表面から鉛直方向に所定の距離離間して配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の温度校正装置。
前記基板の表面であって、前記コンタクトパッドの直下には、断熱層が形成されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の温度校正装置。
前記熱処理装置は、前記熱処理機構の上方において昇降自在に設けられた蓋部材を有し、
前記接触子は、前記コンタクトパッドに対向するように前記蓋部材の下面に配置され、
前記蓋部材が所定の位置に下降した際に前記コンタクトパッドと前記接触子が接触することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の温度校正装置。
熱処理機構を用いて基板を所定の温度に熱処理する熱処理装置に対し、温度校正装置を用いて前記熱処理機構の温度を校正する温度校正方法であって、
基板と、
前記基板上に設けられ、温度変化に応じて抵抗値が変化する複数の測温抵抗体と、
前記基板上の周縁部に沿って連続して配置され、前記測温抵抗体と電気的に接続され、且つ前記基板の温度計測時に接触子が接触する複数のコンタクトパッドと、から構成される前記温度校正装置を用いて、
前記熱処理機構上に載置された基板上のコンタクトパッドに前記接触子を接触させ、当該コンタクトパッドと接触子を介して前記測温抵抗体の抵抗値を測定する第１の工程と、
前記測定された測温抵抗体の抵抗値に基づいて前記基板の温度を計測する第２の工程と、を行うことを特徴とする、温度校正方法。
前記温度校正装置は、前記基板上に設けられ、温度変化に応じて抵抗値が変化せず、且つ前記測温抵抗体の抵抗値と所定量以上解離した抵抗値を有する基準抵抗体と、前記基板上に設けられ、前記基準抵抗体と電気的に接続され、且つ前記基板の温度計測時に接触子が接触する複数の基準コンタクトパッドと、を有し、
前記複数のコンタクトパッドと前記複数の基準コンタクトパッドは、前記基板の周縁部に沿って連続して配置され、
前記第１の工程において、前記基準コンタクトパッドに前記接触子を接触させ、当該基準コンタクトパッドと接触子を介して前記基準抵抗体の抵抗値を測定することを特徴とする、請求項１２に記載の温度校正方法。
前記計測された基板の温度に基づいて前記熱処理機構の温度を調節する第３の工程を有することを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の温度校正方法。
複数の前記測温抵抗体でホイートストンブリッジ回路を形成し、
前記第３の工程において、前記ホイートストンブリッジ回路が平衡状態となるように、前記熱処理機構の温度を調節することを特徴とする、請求項１４に記載の温度校正方法。
前記第３の工程において、前記ホイートストンブリッジ回路における電流値が所定の値になるように、前記熱処理機構の温度を調節することを特徴とする、請求項１５に記載の温度校正方法。
前記ホイートストンブリッジ回路は複数形成され、
前記第３の工程において、複数の前記ホイートストンブリッジ回路における電流値が等しくなるように、前記熱処理機構の温度を調節することを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の温度校正方法。
前記熱処理機構は、複数の領域に区画され、当該領域毎に温度調節可能であり、
前記第３の工程において、前記領域毎に前記熱処理機構の温度を調節することを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれかに記載の温度校正方法。
前記測温抵抗体と前記前記コンタクトパッドは、水平方向に所定の距離離間して配置されていることを特徴とする、請求項１２〜１８のいずれかに記載の温度校正方法。
前記コンタクトパッドは、前記基板の表面から鉛直方向に所定の距離離間して配置されていることを特徴とする、請求項１２〜１９のいずれかに記載の温度校正方法。
前記基板の表面であって、前記コンタクトパッドの直下には、断熱層が形成されていることを特徴とする、請求項１２〜２０のいずれかに記載の温度校正方法。
前記熱処理装置は、前記熱処理機構の上方において昇降自在に設けられた蓋部材を有し、
前記接触子は、前記コンタクトパッドに対向するように前記蓋部材の下面に配置され、
前記第１の工程において、前記蓋部材が所定の位置に下降した際に前記コンタクトパッドと前記接触子が接触することを特徴とする、請求項１２〜２１のいずれかに記載の温度校正方法。