JP2018107175A - 熱処理装置、熱処理方法及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、基板の加熱処理は、熱板の温度だけでなく蓋体の温度にも影響されるので、蓋体の温度が定常状態になっていないと基板の熱処理が不安定となり、基板の品質にばらつきが生じる。また、蓋体の温度が安定状態になるまで待機してから熱処理を行うとすると、余計な時間がかかりスループットが低下する。
特許文献2の熱処理装置は、蓋体を上下方向に移動させる保持部材における、蓋体を直接保持する保持部を、蓋体から離脱自在に構成し、蓋体の熱容量を減少させることができる。したがって、熱板温度の上昇時に保持部を離脱させると、蓋体の温度が速く上昇し速く安定状態となる。
次に、第1の実施形態に係る熱処理装置40の構成について説明する。例えば熱処理装置40は、図4及び図5に示すように筐体120内に、ウェハWを加熱処理する加熱部121と、ウェハWを冷却処理する冷却部122を備えている。図5に示すように筐体120の冷却部122近傍の両側面には、ウェハWを搬入出するための搬入出口123が形成されている。
また、蓋体130には、該蓋体130の温度を測定する温度測定部である温度センサ133が設けられている。図の例では、温度センサ133は蓋体130の端部に設けられているが、蓋体130の中央部等に設けてもよい。
ヒータ140の発熱量は、熱板温調器143を介して制御部300により調整される。熱板温調器143は、ヒータ140の発熱量を調整して、熱板132の温度を所定の設定温度に制御できる。
制御部300には、温度センサ133で測定した蓋体130の温度の測定結果が入力される。
前述したように、従前の熱処理装置、すなわち、蓋体に対し何ら温度調節機構を設けずに蓋体の冷却は自然冷却により行う熱処理装置では、設定温度の変更後、複数枚のウェハを連続して処理すると、ウェハ間で品質にばらつきが生じる。これは蓋体の温度が安定な状態になるまでに時間がかかるのがその原因の1つである。
しかし、熱板の設定温度を110℃に変更直後から熱処理を連続して行った場合、1枚目と25枚目とでは面内平均温度と蓋体の温度に大きな差があり、ウェハ間でばらつきがある。
図8において、横軸は蓋体の温度、縦軸はウェハの面内平均温度である。
図8に示すように、両者には略正比例な相関関係があるものと推測される。
そして、制御部300は、熱板132の設定温度が変更された際は、温度センサ133により測定された蓋体130の温度と、変更後の設定温度に対応する安定時蓋体温度との差分に基づいて、熱板132のヒータ140による加熱量を補正する。
図9に示すように、熱板132の設定温度を130℃に変更後所定時間が経過し安定状態になってから熱処理を連続して行った場合も、熱板132の設定温度を130℃に変更直後から熱処理を連続して行った場合も、ウェハWの面内平均温度はウェハ間でばらつかない。よって、本実施形態の熱処理装置40によればウェハWの品質のばらつきを抑えることができる。また、本実施形態の熱処理装置40は、蓋体130の温度の調整にピエゾ素子等から成る温度調整機構を別途設けていないため、装置の構成が簡易である。
熱板132の設定温度の変更があると、まず、制御部300は、現在の蓋体130の温度の情報を温度センサ133から取得する(ステップS1)。
そして、制御部300は、現在の蓋体130の温度と、変更後の設定温度に対応する基準温度すなわち変更後の設定温度に対応する安定時蓋体温度とに基づいて、ヒータ140による加熱量の補正量を算出する(ステップS2)。具体的には、制御部300は、変更後の設定温度に対応する安定時蓋体温度と現在の蓋体130の温度との差分を算出し、該差分に基づき、所定の補正式にしたがって、ヒータ140による加熱量の補正量を算出する。
上記所定の補正式を得る際には、制御部300は、熱板132の温度を補正式算出用の設定温度に変更・調整し、蓋体130の温度が安定してから、補正式算出用の設定温度に対応する安定時蓋体温度を温度センサ133により取得する。
また、熱板132の設定温度を補正式算出用のものに変更した直後、及び、変更後安定状態になった後に、蓋体130の温度のフィードバック制御機能をOFFにした状態で、熱処理を連続して行い、ウェハW毎に、該ウェハWの面内平均温度と蓋体130の温度を測定する。ウェハWの面内平均温度は、ウェハWを模し複数の温度センサなどが搭載されたウェハ型温度測定装置により測定する。なお、ウェハWの面内平均温度は、熱板132にウェハW(ウェア型温度測定装置)が載置されてから60秒後の温度であり、さらに、ウェハW(ウェハ型温度測定装置)の測定面内における29箇所で測定した温度の平均値である。
そして、各ウェハWについて、補正式算出用の設定温度と面内平均温度との差分を補正量として算出するとともに、補正式算出用の設定温度に対応する安定時蓋体温度と蓋体130の温度の差分ΔTを算出する。
そして、制御部300は、図11の関係を示す近似式を導出する。この補正式算出用の設定温度に対応する安定時蓋体温度と蓋体130の温度の差分ΔTと、補正量と、の関係を示す近似式を、変更後の設定温度に対応する安定時蓋体温度と現在の蓋体130の温度の差分と、補正量との関係を示す補正式とする。
なお、本例では、熱板132の設定温度が異なったとしても共通の補正式を用いるが、補正式を複数用意し、設定温度に応じて異なった補正式を用いるようにしてもよい。
補正量の算出後、制御部300は、算出した補正量と、蓋体130の温度のフィードバック制御を有効にするトリガ(起動トリガ)とを熱板温調器143に発行する(ステップS3)。
これにより、熱板温調器143が、発行された補正量に基づき、ヒータ140の加熱量を補正することで、蓋体130の温度フィードバック制御が開始される(ステップS4)。
なお、熱処理装置40でのウェハW毎の熱処理時間が60秒であるとすると、フィードバック制御を行う時間、すなわち、現在の蓋体130の温度が、変更後の設定温度に対応する安定時蓋体温度になるまでの時間は数秒である。
図12は、第2の実施形態に係る熱処理装置40の熱板132の構成の概略を示す平面の説明図である。図13は、第2の実施形態に係る蓋体130の構成の概略を示す平面の説明図である。
そこで、本実施形態では、熱板132によるウェハWの熱処理の際、蓋体130の各部分P1〜P3の温度を測定し、この測定結果に基づいて、熱板132の各熱板領域R1〜R13のヒータ140による加熱量の補正を行う。
本実施形態に係る熱処理装置40では、熱板132の設定温度の変更があると、図14に示すように、まず、制御部300は、蓋体130の各部分P1〜P3の温度センサ133から、現在の各部分P1〜P3の温度の情報を取得する(ステップS11)。
そして、制御部300は、各部分P1〜P3について、現在の蓋体130の温度と、変更後の設定温度に対応する安定時蓋体温度とに基づいて、ヒータ140による加熱量の補正量を算出する(ステップS12)。具体的には、制御部300は、各部分P1〜P3について、変更後の設定温度に対応する安定時蓋体温度と現在の蓋体130の温度との差分を算出する。そして、所定の補正式にしたがって、各熱板領域R1〜R13について、当該熱板領域R1〜R13に対応する部分P1〜P3に係る上記差分に基づき、ヒータ140による加熱量の補正量を算出する。
これにより、熱板温調器143が、発行された補正量に基づき、各ヒータ140の加熱量を補正することで、蓋体130の温度フィードバック制御が開始される(ステップS4)。
したがって、蓋体130の各部分P1〜P3の温度を速く安定させることができるため、熱板132の設定温度の変更直後からウェハWを連続処理したとしても、ウェハWの面内平均温度はウェハW間でばらつかないだけでなく、同一ウェハW内での温度のばらつきを抑えることができる。よって、本実施形態の熱処理装置40によればウェハW間の品質のばらつき及び同一ウェハW内での品質のばらつきを抑えることができる。
40…熱処理装置
110…ウェハ搬送装置
120…筐体
121…加熱部
122…冷却部
123…搬入出口
130…蓋体
130a…排気部
131…熱板収容部
132…熱板
133…温度センサ
140…ヒータ
141…昇降ピン
142…昇降駆動部
143…熱板温調器
150…保持部材
151…サポートリング
160…冷却板
161…支持アーム
162…レール
163…駆動機構
164…スリット
165…昇降ピン
166…昇降駆動部
300…制御部
Claims (9)
- 基板が載置され、該載置された基板を加熱する熱板を、該熱板上に載置された前記基板の被処理面を覆う蓋体を含む処理室内に、備える熱処理装置であって、
少なくとも前記熱板の温度を制御する制御部と、
前記蓋体の温度を測定する温度測定部と、を備え、
前記制御部は、前記熱板の設定温度が変更された際、前記温度測定部により測定された前記蓋体の温度に基づいて、変更後の前記設定温度を得るための前記熱板の加熱量の補正を行うことを特徴とする熱処理装置。 - 前記設定温度毎に、当該設定温度への変更後に前記蓋体の温度が安定した時の当該蓋体の温度である安定時蓋体温度を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記熱板の設定温度が変更された際、変更後の前記設定温度に対応する前記安定時蓋体温度と、前記温度測定部により測定された前記蓋体の温度と、の差分に基づいて、前記熱板の加熱量の補正を行うことを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。 - 前記熱板は、複数の領域に分割され、
前記制御部は、前記複数の領域に分割された前記熱板の温度を前記領域毎に制御し、
前記温度測定部は、前記複数の領域に分割された前記熱板の各領域に対応する部分毎に前記蓋体の温度を測定し、
前記制御部は、前記熱板の設定温度が変更された際、前記領域毎に、前記温度測定部により測定された当該領域に対応する部分の前記蓋体の温度に基づいて、前記熱板の加熱量の補正を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の熱処理装置。 - 前記熱板の加熱量の補正は、前記熱板を加熱する加熱部の操作量の調整であり、前記制御部は、前記加熱部の操作量の調整を行うことにより、前記蓋体の温度をフィードバック制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱処理装置。
- 基板が載置された熱板により前記基板を加熱する熱処理方法であって、
熱板の被処理面を覆い処理室を構成する蓋体の温度を測定する測定工程と、
前記熱板の設定温度が変更された際、前記測定された前記蓋体の温度に基づいて、変更後の前記設定温度を得るための前記熱板の加熱量の補正を行う補正工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。 - 前記補正工程は、前記熱板の設定温度が変更された際、変更後に前記熱板の温度が安定した時の当該蓋体の温度である安定時蓋体温度と、前記測定された前記蓋体の温度と、の差分に基づいて、前記熱板の加熱量の補正を行う工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の熱処理方法。
- 前記熱板は、個別に温度が制御される複数の領域に分割され、
前記測定工程は、前記複数の領域に分割された前記熱板の各領域に対応する部分毎に前記蓋体の温度を測定する工程であり、
前記補正工程は、前記熱板の設定温度が変更された際、前記領域毎に、前記測定された当該領域に対応する部分の前記蓋体の温度に基づいて、前記熱板の加熱量の補正を行う工程を含むことを特徴とする請求項5または6に記載の熱処理方法。 - 前記熱板の加熱量の補正は、前記熱板を加熱する加熱部の操作量の調整であり、
前記補正工程は、前記加熱部の操作量の調整を行うことにより、前記蓋体の温度をフィードバック制御する工程を含むことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の熱処理方法。 - 請求項5〜8のいずれか1項に記載の熱処理方法を熱処理装置によって実行させるように、当該熱処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
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