JP2013046047A - 加熱装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハの反りを抑制することができる加熱装置および半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、加熱装置が提供される。加熱装置は、ヒータと、温度検出部と、ウェハ反り検出部と、制御部とを含む。ヒータは、ウェハを加熱する。温度検出部は、ウェハの温度を検出する。ウェハ反り検出部は、ウェハの反りを検出する。制御部は、温度検出部の検出結果に基づいてヒータの制御を行う前に、ウェハ反り検出部の検出結果に基づいてヒータの制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、加熱装置および半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造工程では、加熱装置が広く使用されている。例えば、加熱装置として、ランプヒータなどのヒータによってウェハを加熱することで高温かつ短時間での熱処理を行うものがある。

かかる加熱装置では、ウェハ面内で温度差があると、ウェハに反りが発生する場合がある。

特開２００１−０７７０３７号公報

本発明が解決しようとする課題は、ウェハの反りを抑制することができる加熱装置および半導体装置の製造方法を提供することである。

実施形態によれば、加熱装置が提供される。前記加熱装置は、ヒータと、温度検出部と、ウェハ反り検出部と、制御部とを備える。前記ヒータは、前記ウェハを加熱する。前記温度検出部は、前記ウェハの温度を検出する。前記ウェハ反り検出部は、前記ウェハの反りを検出する。前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記ヒータの制御を行う前に、前記ウェハ反り検出部の検出結果に基づいて前記ヒータの制御を行う。

実施形態にかかる加熱装置による熱処理の説明図。 実施形態にかかる加熱装置の構成を示す図。 ウェハの反りとウェハの加熱量制御との関係を示す図。 ウェハの反りとウェハの加熱量制御との関係を示す図。 ウェハと放射温度計との位置関係を示す図。 ウェハの反りとエッジリングとの関係を示す図。 ウェハの反りとエッジリングとの関係を示す図。 基準位置からウェハの裏面の外周部までの距離と時間との関係の一例を示す図。 エッジリングにおいてウェハを係止する段差の説明図。 実施形態にかかる加熱装置によって実行される制御手順を示すフローチャート。

以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態にかかる加熱装置および半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態にかかる加熱装置による熱処理の説明図である。実施形態にかかる加熱装置は、半導体装置の製造工程に用いられるものであり、例えば、シリコンなどの半導体からなるウェハに注入された不純物を活性化するための熱処理に用いられる。

図１（ａ）に示すように、実施形態にかかる加熱装置は、支持部によって支持されたウェハを加熱するヒータを備える。かかるヒータとして、例えば、ハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ等を備えるランプヒータが用いられる。

また、加熱装置には、ウェハの面内温度を検出する温度検出部が配置される。かかる温度検出部は、例えば、放射温度計を含み、ウェハの面内温度分布を検出する。加熱装置の制御部は、温度検出部によって検出されたウェハの面内温度分布に基づいて、ウェハ面内での温度が均一になるように、ヒータに対するフィードバック制御を実行する。

かかる温度検出部の検出可能な温度が高い場合、ヒータによるウェハの加熱を開始してから温度検出部の検出可能な温度になるまでは、ウェハの面内温度を測定することができない。

しかし、温度検出部の検出可能な温度になるまでヒータに対するフィードバック制御が実行されないと、ウェハ面内の温度が不均一になり、ウェハに反りが発生する虞がある。しかも、ウェハを回転させながら加熱する場合、ウェハの反りが大きくなると、支持部からウェハが脱落する虞がある。

そこで、実施形態にかかる加熱装置では、少なくとも温度検出部の検出可能な温度になるまでは、図１（ｂ）に示すように、ウェハ反り検出部によってウェハの反りが検出され、かかる検出結果に基づいてヒータに対するフィードバック制御が行われる。なお、ウェハ反り検出部は、例えば、レーザ変位計を含み、かかるレーザ変位計によってウェハの複数の箇所の変位を検出することでウェハの反りを検出する。

図１（ｃ）は、ウェハの反りの検出結果に基づくフィードバック制御の説明図である。図１（ｃ）において、横軸はウェハに対するヒータの加熱時間を示し、縦軸はウェハの温度を示す。

図１（ｃ）に示すように、加熱装置の制御部は、ヒータによるウェハの加熱を開始してから、まず、ウェハ反り検出部によって検出されたウェハの反りに基づいて、ウェハの反りを補正するようにヒータに対するフィードバック制御を行う。そして、温度検出部によってウェハの面内温度を測定可能な状態まで、ウェハの温度が上昇した場合に、加熱装置の制御部は、温度検出部の検出結果に基づくフィードバック制御へ移行する。

なお、図１（ｃ）に示す例では、温度検出部が測定できる下限温度Ｔｂよりも高い温度Ｔａまでウェハの面内温度が上昇したことを条件として、温度検出部の検出結果に基づくフィードバック制御へ移行するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、温度検出部が測定できる下限温度Ｔｂまでウェハの面内温度が上昇したことを条件として、温度検出部の検出結果に基づくフィードバック制御へ移行するようにしてもよい。

また、ウェハの面内温度に基づいて、温度検出部の検出結果に基づくフィードバック制御へ移行するのではなく、ウェハの加熱を開始してから予め設定された時間を経過したことを条件に、温度検出部の検出結果に基づくフィードバック制御へ移行することもできる。この場合、例えば、ウェハの面内温度が温度Ｔｂに確実に達する時間が予め設定される。

このように、実施形態にかかる加熱装置は、温度検出部の検出結果に基づいてヒータに対する制御を行う前に、ウェハ反り検出部の検出結果に基づいてヒータに対する制御を行う。これにより、温度検出部の検出可能な温度になるまでの間であっても、ヒータを制御してウェハの反りを抑制することができる。

以下、実施形態にかかる加熱装置について、さらに具体的に説明する。図２は、実施形態にかかる加熱装置の構成を示す図である。

図２に示すように、加熱装置１は、ヒータ部１０と、処理部２０と、制御部３０と、記憶部３１とを備える。かかる加熱装置１は、半導体装置の製造工程において、例えば、ウェハ４０に注入された不純物の活性化熱処理を高温で行う熱処理装置である。ここでは、加熱装置１として、片面加熱式かつ枚葉式のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置を一例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。

また、ここでは、温度検出部として放射温度計を一例に挙げて説明するが、温度検出部は、これに限定されるものではなく、ウェハ４０の面内温度分布を検出できるものであれば温度検出部とすることができる。また、ウェハ反り検出部としてレーザ変位計を一例に挙げて説明するが、ウェハ反り検出部はこれに限定されるものではなく、ウェハ４０の反りを検出できるものであればウェハ反り検出部とすることができる。

ヒータ部１０は、複数のランプ１２がＸ方向およびＹ方向に２次元状に配列されたランプヒータ１１を備え、各ランプ１２からウェハ４０に向けて照射光が射出される。ランプ１２は、例えば、ハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ等のランプである。なお、ランプ１２として、希ガス、水銀、水素などを用いたランプや、キセノンアーク放電ランプを用いてもよい。

ランプヒータ１１は、上述したように、複数のランプ１２が２次元状に配置されており、各ランプ１２へ供給される電力量をランプ１２の位置に応じて変更することで、ウェハ４０の面内位置に応じて加熱量が変わる。図２に示すランプヒータ１１は、複数のランプ１２を２次元状に配置したものであるが、例えば、円形のランプを同心円状に配置したランプヒータを用いてもよい。かかる構成によっても、ウェハ４０の面内位置に応じて加熱量を変えることができる。

なお、ランプヒータ１１に代えて、各種のパルス光を射出するパルス発光型のレーザを用いてもよい。この場合、例えば、レーザから射出されるレーザ光をウェハ４０上に走査する走査部が設けられ、実質的にウェハ４０の全体に光を照射させる。このようなレーザとして、例えばエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、一酸化炭素ガスレーザ、二酸化炭素ガスレーザが挙げられる。

また、ヒータ部１０には、ランプヒータ１１の各ランプ１２へ電力を供給する電源１３が接続される。なお、電源１３は、制御部３０に含まれてもよい。

処理部２０は、処理室２１と、窓部２２と、ウェハ支持部２３とを備える。処理室２１は、内部にウェハ４０を収容可能とされる。処理室２１には、内部に収容されたウェハ４０とヒータ部１０との間を遮る部分に開口２１ａが形成される。かかる開口２１ａは、窓部２２によって塞がれ、処理室２１の内部は気密にされる。また、処理室２１には、必要に応じて内部にガスを供給できるように、ガス導入口２１ｂとガス排出口２１ｃとが設けられる。

窓部２２は、光を透過させる透光性の板部材で構成される。ヒータ部１０から射出された照射光が窓部２２を透過することで、ウェハ４０の表面（第１面）４０ａに照射光が照射される。窓部２２は照射光の照射などにより高温になるため、窓部２２には石英などの耐熱性の高い材料が用いられる。

ウェハ支持部２３は、回転部２５と、ベースユニット２６とを備える。回転部２５は、エッジリング５１と、支持部５２とを備える。エッジリング５１は、断面Ｌ字状の円環状部材であり、ウェハ４０のエッジを内周側で保持可能としている。また、エッジリング５１は、その下部が支持部５２によって支持される。支持部５２は、ベースユニット２６に形成された円環状の溝内を移動可能に構成されており、これにより、ウェハ４０を支持する回転部２５がウェハ４０の中心を通る軸Ａを中心として、回転可能となっている。

ベースユニット２６の上面には反射板６１が配置され、また、ベースユニット２６内には、複数の放射温度計６２と、２つのレーザ変位計６３ａ，６３ｂとが収納される。

複数の放射温度計６２は、ウェハ４０の裏面４０ｂ（第２面）上の異なる点の温度を検出するためにそれぞれ異なる位置に配置され、入力される光に基づいて、ウェハ４０の面内温度分布を検出する。なお、反射板６１には、各放射温度計６２へ光が入射することができるように、各放射温度計６２の先端に対応する位置に開口が形成される。

レーザ変位計６３ａは、ウェハ４０の中央部の位置を検出するために、ウェハ４０の裏面４０ｂの中央部と対向する位置に配置される。また、レーザ変位計６３ｂは、ウェハ４０の外周部の位置を検出するために、ウェハ４０の裏面４０ｂの外周部と対向する位置に配置される。なお、反射板６１には、レーザ光が通過することができるように、各レーザ変位計６３ａ，６３ｂに対応する位置に開口が形成される。

制御部３０は、ヒータ部１０および処理部２０を制御する。例えば、制御部３０は、回転部２５を制御し、軸Ａを中心軸としてウェハ４０を回転させる。

また、制御部３０は、放射温度計６２によるフィードバック制御時には、放射温度計６２によって検出されたウェハ４０の面内温度分布に基づいて、ヒータ部１０を制御する。具体的には、ウェハ４０の面内温度分布に基づいて、ランプヒータ１１内の各ランプ１２への電力供給量を制御する。これによって、各ランプ１２から射出される光の強度（以下、ランプパワーと記載する）が調整され、ウェハ４０の面内の温度が均一に上昇する。

また、制御部３０は、レーザ変位計６３ａ，６３ｂによるフィードバック制御時には、レーザ変位計６３ａ，６３ｂによって検出されたウェハ４０の反りに基づいて、ヒータ部１０を制御する。

ここで、レーザ変位計６３ａ，６３ｂによるフィードバック制御について、図３および図４を参照して具体的に説明する。図３および図４はウェハ４０の反りとウェハ４０の加熱量制御との関係を示す図である。

まず、ウェハ４０の反りが凸状の反りである場合について説明する。凸状の反りとは、図３（ａ）に示すように、ウェハ４０において中央部が外周部よりもランプヒータ１１に近くなる状態である。

ウェハ４０の反りが凸状の反りである場合、ウェハ４０の面内温度分布は、図３（ｂ）に示す状態となっている。すなわち、ウェハ４０において、中央部の温度が外周部の温度よりも高い状態である。

そこで、制御部３０は、ウェハ４０の反りが凸状の反りである場合、ウェハ４０の外周部の加熱量をウェハ４０の中央部の加熱量よりも大きくする。

ウェハ４０の外周部の加熱量は、ウェハ４０の外周部に対向する複数のランプ１２への電力供給量に応じて変化する。また、ウェハ４０の中央部の加熱量は、ウェハ４０の中央部に対向する複数のランプ１２への電力供給量に応じて変化する。

そこで、ウェハ４０の反りが凸状の反りである場合、制御部３０は、図３（ｃ）に示すように、ウェハ４０の外周部の加熱量をウェハ４０の中央部の加熱量よりも大きくする。ウェハ４０の加熱量をこのような状態にするために、制御部３０は、ウェハ４０の外周部に対向する複数のランプ１２への電力供給量を所定量増加させる処理を行うか、ウェハ４０の中央部に対向する複数のランプ１２への電力供給量を所定量減少させる処理を行うか、または、その両方の処理を同時に行う。

このように、ウェハ４０の外周部の加熱量をウェハ４０の中央部の加熱量よりも大きくすることにより、ウェハ４０において、外周部の温度上昇率が中央部の温度上昇率よりも高くなる。そのため、ウェハ４０の面内温度分布が均一に近づいていく。

次に、ウェハ４０の反りが凹状の反りである場合について説明する。凹状の反りとは、図４（ａ）に示すように、ウェハ４０において外周部が中央部よりもランプヒータ１１に近くなる状態である。

ウェハ４０の反りが凹状の反りである場合、ウェハ４０の面内温度分布は、図４（ｂ）に示す状態となっている。すなわち、ウェハ４０において、外周部の温度が中央部の温度よりも高い状態である。

そこで、制御部３０は、ウェハ４０の反りが凹状の反りである場合、図４（ｃ）に示すように、ウェハ４０の中央部の加熱量をウェハ４０の外周部の加熱量よりも大きくする。ウェハ４０の加熱量をこのような状態にするために、制御部３０は、ウェハ４０の中央部に対向する複数のランプ１２への電力供給量を所定量増加させる処理を行うか、ウェハ４０の外周部に対向する複数のランプ１２への電力供給量を所定量減少させる処理を行うか、または、その両方の処理を同時に行う。

このように、ウェハ４０の中央部の加熱量をウェハ４０の外周部の加熱量よりも大きくすることにより、ウェハ４０において、中央部の温度上昇率が外周部の温度上昇率よりも高くなる。そのため、ウェハ４０の面内温度分布が均一に近づいていく。

次に、レーザ変位計６３ａ，６３ｂによるウェハ４０の反り検出について説明する。図５は、ウェハ４０の裏面４０ｂとレーザ変位計６３ａ，６３ｂとの位置関係を示す図である。

図５に示すように、レーザ変位計６３ａは、基準位置Ｐからウェハ４０の裏面４０ｂの中央部までの距離Ｄａを計測する。また、レーザ変位計６３ｂは、基準位置Ｐからウェハ４０の裏面４０ｂの外周部までの距離Ｄｂを計測する。

ウェハ４０が平坦である場合、距離Ｄａと距離Ｄｂとが同一になる。一方、ウェハ４０に凸状の反りが発生した場合、距離Ｄａが距離Ｄｂよりも長くなり、ウェハ４０に凹状の反りが発生した場合、距離Ｄｂが距離Ｄａよりも長くなる。

そこで、本実施形態にかかる加熱装置１の制御部３０は、距離Ｄａと距離Ｄｂとに基づいて、ウェハ４０の反りが発生したこと、および、その反りが凸状の反りであるか凹状の反りであるかを検出する。

ところで、ウェハ４０の反りの状態によっては、回転部２５によって回転されるウェハ４０がその回転力によって回転部２５から脱落する恐れがある。回転部２５からウェハ４０が脱落した場合、ウェハ４０が遠心力で飛び出し、処理室２１内、回転部２５、ベースユニット２６などを破損する恐れがある。

そのため、制御部３０は、ウェハ４０に凹状の反りがある場合に、距離Ｄｂの振幅に基づいて、ウェハ４０の回転部２５からの脱落の可能性を判断するようにしている。図６および図７は、ウェハ４０の反りとエッジリング５１との関係を示す図、図８は、距離Ｄｂと時間との関係の一例を示す図、図９は、エッジリング５１においてウェハ４０を係止する段差の説明図である。

図６（ａ）に示すように、ウェハ４０の反りが凹状の反りであり、かつその反りが均一である場合、例えば、図６（ｂ）に示すように、ウェハ４０の外周部はエッジリング５１で係止される。そのため、このような場合には、回転部２５からウェハ４０が脱落する可能性が少ない。

一方、図７（ａ）に示すように、ウェハ４０の反りが凹状の反りであり、かつその反りが不均一である場合、回転部２５からウェハ４０が脱落する恐れがある。例えば、図８に示すように、ウェハ４０が１回転するまでの間に、距離ＤｂがＤｂmaxからＤｂminまでの範囲でばらつくこととする。このような場合、ＤｂmaxとＤｂminとの差Ｗｂ（以下、外周差Ｗｂと記載する）がエッジリング５１の段差Ｈ１（図９参照）を超えることがある。

外周差Ｗｂ（＝Ｄｂmax−Ｄｂmin）がエッジリング５１の段差Ｈ１を超える場合、例えば、図７（ｂ）に示すような状態となる。従って、ウェハ４０の外縁の一部がエッジリング５１に係止されない状態となり、ウェハ４０が回転部２５から脱落する恐れがある。

そこで、制御部３０は、外周差Ｗｂが所定値以上になった場合に、回転部２５によるウェハ４０の回転、および、ヒータ部１０によるウェハ４０の加熱処理などを停止する。これにより、回転部２５からウェハ４０が脱落して処理室２１内等を破損することを防止する。なお、図６（ａ）に示すように、ウェハ４０の反りが凹状の均一の反りであり、外周差Ｗｂが小さい場合であっても、例えば、ＤａとＤｂmaxとの差が予め設定された値以上の差である場合、制御部３０は、ウェハ４０の回転および加熱処理を停止することができる。

次に、実施形態にかかる加熱装置１の制御部３０が実行する処理手順について図１０を参照して具体的に説明する。図１０は、実施形態にかかる加熱装置１の制御部３０によって実行される制御手順を示すフローチャートである。

図１０に示すように、制御部３０は、まず、回転部２５の回転制御を開始し、回転部２５に支持されたウェハ４０を回転軸Ａを中心として回転させる（ステップＳ１０）。

次に、制御部３０は、記憶部３１に初期値の設定があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。設定値の設定があると判定すると（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、制御部３０は、記憶部３１から設定値を読み出し、かかる設定値に基づいてヒータ部１０を制御する（ステップＳ１２）。設定値は、ヒータ部１０に対する過去の制御値であり、これにより、各ランプ１２を過去に調整したランプパワーで動作させることができる。かかる設定値は、後述するステップＳ２２において記憶部３１に記憶される値である。

一方、設定値の設定がないと判定すると（ステップＳ１１；Ｎｏ）、制御部３０は、記憶部３１から初期値を読み出し、かかる初期値に基づいてヒータ部１０を制御する（ステップＳ１３）。初期値は、各ランプ１２に同じ電力量を供給させるための制御値であり、これにより、各ランプ１２を同じランプパワーで動作させることができる。なお、初期値はこのような制御値に限定されるものではなく、ランプ１２の位置に応じて異なる電力を供給するものであってもよい。

ステップＳ１２又はステップＳ１３の処理が終了した後、制御部３０は、ウェハ反り検出部の一例であるレーザ変位計６３ａ，６３ｂを制御し、レーザ変位計６３ａ，６３ｂによってウェハ４０の反りを測定させる（ステップＳ１４）。すなわち、制御部３０は、レーザ変位計６３ａによって、基準位置Ｐからウェハ４０の中央部までの距離Ｄａ（図５参照）を検出させ、レーザ変位計６３ｂによって、基準位置Ｐからウェハ４０の外周部までの距離Ｄｂ（図５参照）を検出させる。

次に、制御部３０は、下記式（１）を満たすか否かを判定する（ステップＳ１５）。すなわち、制御部３０は、ウェハ４０に凹状の反り（図４（ａ）参照）があり、その凹状の反り量がＤ１以上であるか否かを判定する。
（Ｄｂ−Ｄａ）≧Ｄ１ ・・・（１）

ステップＳ１５において、上記式（１）を満たすと判定した場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、制御部３０は、ステップＳ１６に処理を移行する。一方、上記式（１）を満たさないと判定した場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、制御部３０は、ステップＳ１９に処理を移行する。

ステップＳ１６において、制御部３０は、レーザ変位計６３ｂから出力される距離Ｄｂの情報に基づいて、ウェハ４０の外周差Ｗｂを検出する。制御部３０は、かかる外周差Ｗｂが下記式（２）を満たすか否かを判定する。すなわち、制御部３０は、外周差Ｗｂがエッジリング５１の段差Ｈ１の０．８倍以上であるか否かを判定する。
Ｗｂ≧Ｈ１×０．８ ・・・（２）

外周差Ｗｂが上記式（２）を満たすと判定した場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、制御部３０は、異常停止を行う。具体的には、制御部３０は、ヒータ部１０および処理部２０の動作を停止させる（ステップＳ１７）。これにより、回転部２５からウェハ４０が脱落して処理室２１内等を破損することを防止する。なお、上記式（２）は一例である。すなわち、ウェハ４０が脱落しなければよく、上記式（２）は適宜変更可能である。

一方、外周差Ｗｂが上記式（２）を満たさないと判定した場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、制御部３０は、ヒータ部１０を制御し、ウェハ４０の外周部の加熱量を所定量低減させる一方、ウェハ４０の中央部の加熱量を所定量増加させる（ステップＳ１８）。

また、ステップＳ１９において、制御部３０は、下記式（３）を満たすか否かを判定する（ステップＳ１９）。すなわち、制御部３０は、ウェハ４０に凸状の反り（図３（ａ）参照）があり、その反り量がＤ１以上であるか否かを判定する。
（Ｄａ−Ｄｂ）≧Ｄ１ ・・・（３）

上記式（３）を満たすと判定した場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、制御部３０は、ヒータ部１０を制御し、ウェハ４０の中央部の加熱量を所定量低減させる一方、ウェハ４０の外周部の加熱量を所定量増加させる（ステップＳ２０）。

ステップＳ１８の処理、ステップＳ２０の処理、およびステップＳ１９において、上記式（３）を満たさないと判定した場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、制御部３０は、ステップＳ２１に処理を移行する。

ステップＳ２１において、制御部３０は、ウェハ４０の温度が所定温度Ｔａ以上であるか否かを判定する。所定温度Ｔａは、放射温度計６２によって検出可能な温度であり、例えば、６００℃である。なお、ウェハ４０の温度は、放射温度計６２によって検出することができるが、これに限定されるものではなく、他の温度計によって検出するようにしてもよい。

ウェハ４０の温度が所定温度Ｔａ以上ではないと判定した場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、制御部３０は、ステップＳ１４へ処理を戻す。一方、ウェハ４０の温度が所定温度Ｔａ以上であると判定した場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、制御部３０は、現時点のヒータ制御値を設定値として記憶部３１へ記憶する（ステップＳ２２）。

ここで、ヒータ制御値は、ウェハ４０の中央部に対応するランプ１２への電力供給量（以下、中央部電力量と記載する）と、ウェハ４０の外周部に対応するランプ１２への電力供給量（以下、外周部電力量と記載する）とを含む制御情報である。なお、中央部電力量と外周部電力量との比をヒータ制御値として記憶部３１に記憶するようにしてもよい。

その後、制御部３０は、レーザ変位計６３ａ，６３ｂの検出結果に基づくヒータ部１０へのフィードバック制御から、温度検出部の一例である放射温度計６２の検出結果に基づくヒータ部１０へのフィードバック制御へ切り替える（ステップＳ２３）。すなわち、制御部３０は、放射温度計６２によるウェハ４０の面内温度分布に応じて、ヒータ部１０の各ランプ１２への電力供給量を演算し、かかる演算結果に基づいて、ヒータ部１０の各ランプ１２へ電力を供給する。これにより、各ランプ１２のランプパワーがウェハ４０の面内温度分布に応じたランプパワーとなり、面内での温度が均一となるようにウェハ４０が加熱される。

以上説明したように、実施形態にかかる加熱装置１は、ウェハ４０を加熱するヒータ部１０と、ウェハ４０の温度を検出する放射温度計６２と、ヒータ部１０を制御する制御部３０とを備える。さらに、加熱装置１は、ウェハ４０の反りを検出するレーザ変位計６３ａ，６３ｂを備える。

そして、放射温度計６２の検出結果に基づいてヒータ部１０のフィードバック制御を行う前に、レーザ変位計６３ａ，６３ｂの検出結果に基づいてヒータ部１０のフィードバック制御を行う。

従って、ヒータ部１０によってウェハ４０の加熱を開始してから、ウェハ４０の温度を放射温度計６２で測定することができるまでの間でも、ヒータ部１０のフィードバック制御を行うことができる。そのため、ウェハ４０の反りを抑制することができる。

また、制御部３０は、レーザ変位計６３ａ，６３ｂによって検出されるウェハ４０の反り方向に応じて、ウェハ４０の中央部に対する加熱量と外周部に対する加熱量との比（以下、加熱比と記載する）を変更するようにヒータ部１０を制御する。これにより、ウェハ４０の面内温度のばらつきを抑えるようにヒータ部１０を制御することができ、ウェハ４０の反りを抑制することができる。

なお、制御部３０は、ウェハ４０の反り方向だけでなく、ウェハ４０の反り量に応じて、ウェハ４０の中央部に対する加熱量と外周部に対する加熱量との比を変更することができる。これにより、ウェハ４０の反りを精度よく抑制することができる。例えば、制御部３０は、（Ｄｂ−Ｄａ）＞Ｄ１の場合、（Ｄｂ−Ｄａ）からＤ１を減算した値が大きいほど、ウェハ４０の中央部に対する加熱量が外周部に対する加熱量よりも高くなるように、加熱比を調整することができる。また、例えば、制御部３０は、（Ｄａ−Ｄｂ）＞Ｄ１の場合、（Ｄａ−Ｄｂ）からＤ１を減算した値が大きいほど、ウェハ４０の外周部に対する加熱量が中央部に対する加熱量よりも高くなるように、加熱比を調整することができる。

また、加熱装置１は、ウェハ４０を回転する回転部２５を備える。そして、制御部３０は、ウェハ４０の反りが所定状態となる場合に、回転部２５の制御を停止して、ウェハ４０の回転を停止する。そのため、回転部２５からウェハ４０が脱落して処理室２１内等を破損することを防止することができる。なお、「所定状態」として、上記式（２）を一例として説明したが、回転部２５の制御を停止する条件はこれに限定されるものではなく、例えば、距離Ｄｂが所定値以上の場合に、回転部２５の制御を停止することもできる。

また、制御部３０によって実行されたヒータ部１０に対する制御履歴を記憶する記憶部３１を備える。そして、制御部３０は、記憶部３１に記憶した制御履歴に基づいて、ヒータ部１０を制御することができる。同一の製品かつ同一プロセスであれば、同一ロット内のウェハ４０やロットが異なるウェハ４０であっても、同一の加熱処理を行えば、ウェハ４０は同じような反りの状態となる。そのため、上述のようにウェハ４０の反りを一定以下に抑えるようにヒータ部１０を制御した過去のヒータ部１０に対する制御履歴を用いることで、同一の製品かつ同一プロセスを行うウェハ４０に対してヒータ部１０の制御を適切に行うことができる。これにより、制御部３０によるヒータ部１０への制御回数を低減することができ、加熱処理を迅速に行うことができる。

なお、制御履歴として、中央部電力量と外周部電力量を含むヒータ制御値を設定値として記憶部３１に記憶させるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、ヒータ部１０によるウェハ４０の加熱を開始してから所定温度Ｔａになるまでの間の距離Ｄａと距離Ｄｂに基づいた情報を設定値として記憶部３１に記憶するようにしてもよい。例えば、ウェハ４０の加熱を開始してから所定温度Ｔａになるまでの間の距離Ｄａの平均値と距離Ｄｂの平均値を演算し、これらの平均値を設定値として記憶部３１に記憶する。このようにすることによっても、同一の製品かつ同一プロセスを行うウェハ４０であれば、同一ロット内のウェハ４０やロットが異なるウェハ４０に対して適切にヒータ部１０を制御することができる。

なお、上述の例では、ウェハ４０を中央部と外周部の２つの領域に分けてそれぞれ加熱量を制御するようにしたが、ウェハ４０を３つ以上の領域に分けて加熱量を制御することもできる。

また、上述の例では、ウェハ４０の温度に基づいて、レーザ変位計６３ａ，６３ｂの検出結果に基づく制御から、放射温度計６２の検出結果に基づく制御へ切り替えるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、ヒータ部１０によるウェハ４０の加熱時間に基づいて、フィードバック制御の切り替えを行うようにしてもよい。例えば、制御部３０は、ウェハ４０の温度が所定温度Ｔａ以上になると予測される時間ｔａの情報を記憶部３１に予め設定しておく。そして、制御部３０は、ヒータ部１０によるウェハ４０の加熱を開始してから時間ｔａを経過した場合に、フィードバック制御の切り替えを行う。

また、上述の例では、距離Ｄａと距離Ｄｂとの差がＤ１以上になった場合に、ヒータ部１０による加熱量の調整を行うようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、制御部３０は、距離Ｄａと距離Ｄｂとの差の単位時間あたりの変化率を検出し、かかる変化率が小さくなるように、ヒータ部１０による加熱量の調整を行うようにしてもよい。たとえば、制御部３０は、変化率が相対的に大きい場合には、中央部電力量と外周部電力量との差を大きくし、変化率が相対的に小さい場合には、中央部電力量と外周部電力量との差を小さくする。

また、上述の例では、エッジリング５１によってウェハ４０の外縁部を保持する加熱装置について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ウェハ４０の裏面４０ｂ側を複数の支持ピンによって支持し、かかる支持ピンを回転させる加熱装置であってもよい。

また、上述の例では、２つのレーザ変位計６３ａ，６３ｂによりウェハ４０の反りを検出するようにしたが、３つ以上のレーザ変位計によってウェハ４０の反りを検出するようにしてもよい。

また、ウェハ４０の中央部および外周部と１つのレーザ変位計６３ａとの間に切り替え可能な光学部材を設け、かかる光学部材により時分割で距離Ｄａと距離Ｄｂを検出するようにしてもよい。このようにすることで、一つのレーザ変位計６３ａで、距離Ｄａと距離Ｄｂを検出することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 加熱装置、１０ ヒータ部、１１ ランプヒータ、１２ ランプ、２０ 処理部、３０ 制御部、４０ ウェハ、５１ エッジリング

Claims (5)

1. ウェハを加熱するヒータと、
   前記ウェハの温度を検出する温度検出部と、
   前記ウェハの反りを検出するウェハ反り検出部と、
   前記ヒータを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記温度検出部の検出結果に基づいて前記ヒータの制御を行う前に、前記ウェハ反り検出部の検出結果に基づいて前記ヒータの制御を行うことを特徴とする加熱装置。
2. 前記制御部は、
   前記ウェハ反り検出部によって検出される前記ウェハの反り方向および／または前記ウェハの反り量に応じて、前記ウェハの中央部に対する加熱量と前記ウェハの外周部に対する加熱量との比を変更するように前記ヒータを制御することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記ウェハを回転する回転部を備え、
   前記制御部は、
   前記ウェハ反り検出部により検出された前記ウェハの反りが所定状態になると、少なくとも前記回転部の制御を停止することを特徴とする請求項１又２に記載の加熱装置。
4. 前記制御部によって実行された前記ヒータに対する制御履歴を記憶する記憶部を備え、
   前記制御部は、
   前記記憶部に記憶した前記制御履歴に基づいて、前記ヒータを制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. ウェハの反りを検出するウェハ反り検出工程と、
   前記ウェハの温度を検出する温度検出工程と、
   所定条件を満たすまでの間、前記ウェハ反り検出工程において検出された前記ウェハの反りに応じて前記ウェハの加熱を行う第１加熱工程と、
   前記所定条件を満たした後、前記温度検出工程において検出された前記ウェハの温度に応じて前記ウェハの加熱を行う第２加熱工程と
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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