JP2024038195A - 温度測定ユニット、熱処理装置及び温度測定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高温の熱板で加熱したときの基板の温度を模擬的に測定可能な温度測定ユニット、基板処理装置及び温度測定方法を提供する。【解決手段】温度測定ユニットは、温度を測定するセンサが搭載された測定用基板と、前記センサによる検出結果を取得する情報処理部と、前記センサと前記情報処理部とを接続するケーブルと、を有し、前記情報処理部は、熱板が設けられた加熱領域と対向する被取付部に、着脱自在に取り付け可能に構成され、前記ケーブルは、前記被取付部に前記情報処理部が取り付けられた状態で、前記測定用基板が載置された基板支持部材を前記加熱領域の外部に位置する非加熱領域から前記加熱領域に移動させて、前記測定用基板を前記熱板に載置する際に、前記測定用基板の移動に追従可能に構成されている。【選択図】図6

Description

本開示は、温度測定ユニット、熱処理装置及び温度測定方法に関する。
特許文献1には、基板に所定の処理を行う処理部と、温度センサと該温度センサによって測定された測温データを蓄積する記憶部とを搭載した測温用基板を格納するとともに、当該測温用基板の記憶部に蓄積された測温データを収集する格納部と、格納部と処理部との間で基板の搬送を行う搬送手段と、処理部を経て格納部に搬送された測温用基板から収集された測温データに基づいて、所定の処理の温度状態が予め定められた温度状態となるように所定の処理に関連する温調機構を制御する温度制御手段と、を備える。
特開2007-157896号公報
本開示にかかる技術は、高温の熱板で加熱したときの基板の温度を模擬的に測定可能な温度測定ユニット、基板処理装置及び温度測定方法を提供する。
本開示の一態様は、温度測定ユニットであって、温度を測定するセンサが搭載された測定用基板と、前記センサによる検出結果を取得する情報処理部と、前記センサと前記情報処理部とを接続するケーブルと、を有し、前記情報処理部は、熱板が設けられた加熱領域と対向する被取付部に、着脱自在に取り付け可能に構成され、前記ケーブルは、前記被取付部に前記情報処理部が取り付けられた状態で、前記測定用基板が載置された基板支持部材を前記加熱領域の外部に位置する非加熱領域から前記加熱領域に移動させて、前記測定用基板を前記熱板に載置する際に、前記測定用基板の移動に追従可能に構成されている。
本開示によれば、高温の熱板で加熱したときの基板の温度を模擬的に測定可能な温度測定ユニット、基板処理装置及び温度測定方法を提供することができる。
ウェハに対し熱処理を行う熱処理装置を備えたウェハ処理システムの内部構成の概略を示す説明図である。 ウェハ処理システムの正面側の内部構成の概略を模式的に示す図である。 ウェハ処理システムの背面側の内部構成の概略を模式的に示す図である。 熱処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 熱処理装置の構成の概略を模式的に示す横断面図である。 温度測定ユニットの一例の概略を示す側面図である。 温度測定ユニットの一例の概略を示す平面図である。 温度測定方法の一部の工程での、温度測定ユニットの状態を示す図である。 温度測定方法の一部の工程での、温度測定ユニットの状態を示す図である。 温度測定方法の一部の工程での、温度測定ユニットの状態を示す図である。 温度測定ユニットの他の例の概略を示す側面図である。 温度測定ユニットの他の例の概略を示す平面図である。 図11及び図12の例の温度測定ユニットの効果を説明するための図である。 図11及び図12の例の温度測定ユニットの効果を説明するための図である。 図11及び図12の例の温度測定ユニットの効果を説明するための図である。 図11及び図12の例の温度測定ユニットの効果を説明するための図である。
半導体デバイス等の製造プロセスでは、半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上にレジストパターンを形成するため所定の処理が行われる。上記所定の処理とは、例えば、ウェハ上にレジスト液を供給しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理や、レジスト膜を露光する露光処理、露光後にレジスト膜内の化学反応が促進するよう加熱するPEB(Post Exposure Bake)処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等である。
上述のPEB処理等の熱処理は、通常、ウェハが載置され当該ウェハを加熱する熱板を有する熱処理装置で行われる。この熱処理装置による熱処理は、例えば、ウェハの温度が面内で均一になるように行われる。レジストパターンの寸法を面内で均一にするためである。
上述のように熱処理装置の熱処理によりウェハの面内均一に加熱すること等を目的として、従来、熱板で加熱したときのウェハの温度を事前に模擬的に測定し、その結果に基づいて、熱板による加熱量を補正する、ことが行われている。
熱板で加熱したときのウェハの温度を模擬的に測定するための技術としては、例えば、複数の温度センサとメモリとを搭載した温度測定用ウェハを用いる技術がある(特許文献1参照)。この技術では、温度測定用ウェハを通常のウェハと同様に熱板で加熱し、その温度を各温度センサで測定し、測温データとしてメモリに記憶する。
ところで、熱板を例えば250℃以上の高温に加熱しこの熱板でウェハを加熱する場合がある。この場合、特許文献1に開示のような温度測定用ウェハを用いると、メモリが高温環境に晒されることで故障してしまうことがある。故障するとメモリに記憶されていた測温データを利用することができないため、温度が測定できていないも同然である。
そこで、本開示にかかる技術は、高温の熱板で加熱したときの基板の温度を模擬的に測定可能な温度測定ユニット、基板処理装置及び温度測定方法を提供する。
以下、本実施形態にかかる温度測定ユニット、熱処理装置及び温度測定方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<ウェハ処理システム>
図1は、ウェハに対し熱処理を行う熱処理装置を備えたウェハ処理システム1の内部構成の概略を示す説明図である。図2及び図3は、各々ウェハ処理システム1の正面側及び背面側の内部構成の概略を模式的に示す図である。なお、以下の例において、ウェハ処理システム1は、ウェハWに対して塗布現像処理を行う塗布現像処理システムである
ウェハ処理システム1は、図1に示すように、複数枚のウェハWを収容したカセットCが搬入出されるカセットステーション10と、ウェハWに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション11と、を有する。そして、ウェハ処理システム1は、カセットステーション10と、処理ステーション11と、処理ステーション11に隣接する露光装置12との間でウェハWの受け渡しを行うインターフェイスステーション13と、を一体に接続した構成を有している。
カセットステーション10には、カセット載置台20が設けられている。カセット載置台20には、ウェハ処理システム1の外部に対してカセットCを搬入出する際に、カセットCを載置するカセット載置板21が複数設けられている。
カセットステーション10には、X方向に延びる搬送路22上を移動自在なウェハ搬送装置23が設けられている。ウェハ搬送装置23は、上下方向及び鉛直軸周り(θ方向)にも移動自在であり、各カセット載置板21上のカセットCと、後述する処理ステーション11の第3のブロックG3の受け渡し装置との間でウェハWを搬送できる。
処理ステーション11には、各種装置を備えた複数例えば4つのブロックG1、G2、G3、G4が設けられている。例えば処理ステーション11の正面側(図1のX方向負方向側)には、第1のブロックG1が設けられ、処理ステーション11の背面側(図1のX方向正方向側)には、第2のブロックG2が設けられている。また、処理ステーション11のカセットステーション10側(図1のY方向負方向側)には、第3のブロックG3が設けられ、処理ステーション11のインターフェイスステーション13側(図1のY方向正方向側)には、第4のブロックG4が設けられている。
第1のブロックG1には、図2に示すように複数の液処理装置、例えば現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33が下からこの順に配置されている。現像処理装置30は、ウェハWを現像処理するものであり、下部反射防止膜形成装置31は、ウェハWのレジスト膜の下層に反射防止膜(以下「下部反射防止膜」という)を形成するものである。レジスト塗布装置32は、ウェハWにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するものであり、上部反射防止膜形成装置33は、ウェハWのレジスト膜の上層に反射防止膜(以下「上部反射防止膜」という)を形成するものである。
例えば現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33は、それぞれ水平方向に3つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33の数や配置は、任意に選択できる。
これら現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33では、例えばスピン塗布法により、ウェハW上に所定の処理液が供給される。スピン塗布法では、例えば吐出ノズルからウェハW上に処理液を吐出すると共に、ウェハWを回転させて、処理液をウェハWの表面に拡散させる。
第2のブロックG2には、図3に示すようにウェハWの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置40や、レジスト液とウェハWとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置41、ウェハWの外周部を露光する周辺露光装置42が設けられている。これら熱処理装置40、アドヒージョン装置41、周辺露光装置42は、上下方向と水平方向に並べて設けられており、その数や配置は、任意に選択できる。
例えば第3のブロックG3には、複数の受け渡し装置50、51、52、53、54、55が下から順に設けられている。また、第4のブロックG4には、複数の受け渡し装置60、61、62が下から順に設けられている。
図1に示すように第1のブロックG1~第4のブロックG4に囲まれた領域には、基板搬送領域としてのウェハ搬送領域Dが形成されている。ウェハ搬送領域Dには、基板搬送装置としてのウェハ搬送装置70が配置されている。
ウェハ搬送装置70は、例えばY方向、X方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム70aを有している。ウェハ搬送装置70は、ウェハ搬送領域D内を移動し、周囲の第1のブロックG1、第2のブロックG2、第3のブロックG3及び第4のブロックG4内の所定の装置にウェハWを搬送できる。ウェハ搬送装置70は、例えば図3に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックG1~G4の同程度の高さの所定の装置にウェハWを搬送できる。
また、ウェハ搬送領域Dには、第3のブロックG3と第4のブロックG4との間で直線的にウェハWを搬送するシャトル搬送装置80が設けられている。
シャトル搬送装置80は、例えば図3のY方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置80は、ウェハWを支持した状態でY方向に移動し、第3のブロックG3の受け渡し装置52と第4のブロックG4の受け渡し装置62との間でウェハWを搬送できる。
図1に示すように第3のブロックG3のX方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置90が設けられている。ウェハ搬送装置90は、例えばX方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム90aを有している。ウェハ搬送装置90は、ウェハWを支持した状態で上下に移動して、第3のブロックG3内の各受け渡し装置にウェハWを搬送できる。
インターフェイスステーション13には、ウェハ搬送装置100と受け渡し装置101が設けられている。ウェハ搬送装置100は、例えばY方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム100aを有している。ウェハ搬送装置100は、例えば搬送アーム100aにウェハWを支持して、第4のブロックG4内の各受け渡し装置、受け渡し装置101及び露光装置12との間でウェハWを搬送できる。
以上のウェハ処理システム1には、図1に示すように制御装置Uが設けられている。制御装置Uは、例えばCPUやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、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、ウェハ処理システム1におけるウェハ処理を制御するプログラムや、後述の測定用ウェハの温度の測定結果に基づいて後述のヒータによる後述の熱板の加熱量を自動調整するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、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、当該記憶媒体から制御装置Uにインストールされたものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア(回路基板)で実現してもよい。
<熱処理装置>
次に、熱処理装置40の構成について説明する。図4は、熱処理装置40の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。図5は、熱処理装置40の構成の概略を模式的に示す横断面図である。
熱処理装置40は、図4及び図5に示すように、内部を閉鎖可能な筐体120を有している。筐体120のウェハ搬送領域D側(X方向負側)の側面には、ウェハWの搬入出口121が設けられている。搬入出口121は、支持部材としての隔壁Fに形成された開口F1と対向するように設けられている。隔壁Fは、ウェハ搬送領域Dを囲むと共に、熱処理装置40や、アドヒージョン装置41等を支持する。なお、搬入出口121には開閉シャッタ(図示せず)が設けられている。
また、熱処理装置40は、筐体120内に、ウェハWを加熱処理する加熱領域122と、ウェハWを冷却処理する冷却領域123を有する。加熱領域122は、ウェハ搬送領域D側とは反対側(X方向正側)に設けられ、冷却領域123は、加熱領域122に隣接しており、ウェハ搬送領域D側(X方向負側)に設けられている。
加熱領域122には、図4に示すように、上下動自在な蓋体130が上側に設けられ、蓋体130と共に処理室Sを形成する熱板収容部131が下側に設けられている。
蓋体130は、下面が開口した筒形状を有し、後述の熱板132上に載置されたウェハWの上面を覆う。蓋体130の上面中央部には、排気部130aが設けられている。処理室S内の雰囲気は、排気部130aから排気される。
熱板収容部131の中央には、ウェハWが載置され、該載置されたウェハWを加熱する熱板132が設けられている。熱板132は、厚みのある円盤形状を有しており、ヒータ140がその内部に設けられている。ヒータ140は、熱板132を加熱し、具体的には、熱板132の上面すなわちウェハWの搭載面を加熱する。ヒータ140としては、例えば抵抗加熱ヒータが用いられる。また、例えば、ヒータ140は熱板132の上面を複数に分割した領域毎に設けられ、領域毎にヒータ140による加熱量を調整し各領域を所定の設定温度に調整可能になっている。
熱板収容部131には、熱板132を厚み方向に貫通する昇降ピン141が設けられている。昇降ピン141は、シリンダなどの昇降駆動部142により昇降自在であり、熱板132の上面に突出して後述する冷却板160との間でウェハWの受け渡しを行うことができる。
熱板収容部131は、例えば図4に示すように熱板132を収容して熱板132の外周部を保持する環状の保持部材150と、その保持部材150の外周を囲む筒状のサポートリング151を有している。
冷却領域123には、ウェハWが載置され、該載置されたウェハWを冷却する冷却板160が設けられている。冷却板160は、例えば平面視略方形の平板形状を有し、加熱領域122側(X方向正側)の端面が円弧状に湾曲している。冷却板160の内部には、例えば冷却水等の冷媒が流れる冷媒流路等の冷却機構が形成されており、冷却板160を所定の設定温度に調整できる。
冷却板160は、例えば図4に示すように支持アーム161に支持され、その支持アーム161は、加熱領域122側のX方向に向かって延伸するレール162に取付けられている。冷却板160は、支持アーム161に取り付けられた駆動機構163によりレール162上を移動できる。これにより、冷却板160は、加熱領域122側の熱板132の上方まで移動できる。
冷却板160には、例えば冷却板160の移動方向(図5のX方向)に沿った2本のスリット164が形成されている。スリット164は、冷却板160の加熱領域122側の端面から冷却板160の中央部付近まで形成されている。このスリット164により、加熱領域122側に移動した冷却板160と、熱板132上の昇降ピン141との干渉が防止される。図4に示すように冷却領域123における、冷却板160の下方には、昇降ピン165が設けられている。昇降ピン165は、昇降駆動部166によって昇降できる。昇降ピン165は、冷却板160の下方から上昇してスリット164を通過し、冷却板160の上方に突出して、例えば搬入出口121から筐体120の内部に進入するウェハ搬送装置70との間でウェハWの受け渡しを行うことができる。
また、冷却板160の上面には、ウェハWの裏面を冷却板160の上面から離間させて当該ウェハWを支持する支持ピン167が複数設けられている。支持ピン167は、棒状に形成され、上方に延びるように設けられている。支持ピン167の高さは例えば2mmである。
<ウェハ処理>
次に、ウェハ処理システム1を用いて行われるウェハ処理について説明する。
先ず、複数のウェハWを収納したカセットCが、カセットステーション10の所定のカセット載置板21に載置される。その後、ウェハ搬送装置23によりカセットC内の各ウェハWが順次取り出され、処理ステーション11の第3のブロックG3の例えば受け渡し装置52に搬送される。
次にウェハWは、ウェハ搬送装置70によって例えば第1のブロックG1の下部反射防止膜形成装置31に搬送され、ウェハW上に下部反射防止膜が形成される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって、第2のブロックG2の熱処理装置40に搬送され、加熱処理が行われる。
熱処理装置40に搬送されたウェハWは、先ず冷却板160上に載置される。続いて冷却板160が熱板132の上方に移動される。次いで、昇降ピン141が上昇し、冷却板160上のウェハWが昇降ピン141に受け渡される。その後、冷却板160が熱板132の上方から退避し、昇降ピン141が下降して、熱板132上にウェハWが受け渡される。また、蓋体130が下降して処理室Sが形成され、ウェハWの加熱処理が開始される。
所定時間ウェハWの加熱処理が行われると、蓋体130が上昇すると共に、昇降ピン141が上昇してウェハWが熱板132の上方に移動する。また、冷却板160が熱板132上まで移動する。そして、昇降ピン141が下降して、冷却板160にウェハWが受け渡される。その後、冷却板160が冷却領域123に移動される。冷却板160に受け渡されたウェハWは、例えば冷却領域123において室温まで冷却されて熱処理装置40から搬出される。
熱処理装置40での熱処理を終えたウェハWは、ウェハ搬送装置70によってレジスト塗布装置32に搬送され、ウェハW上にレジスト膜が形成される。その後ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって熱処理装置40に搬送され、プリベーク処理される。なお、プリベーク処理においても下部反射防止膜形成後の熱処理と同様な処理が行われ、また、後述の反射防止膜形成後の熱処理、PEB処理、ポストベーク処理においても同様な処理が行われる。ただし、各熱処理に供される熱処理装置40は互いに異なる。
次にウェハWは、ウェハ搬送装置70によって上部反射防止膜形成装置33に搬送され、ウェハW上に上部反射防止膜が形成される。その後ウェハWは、熱処理装置40に搬送されて、加熱処理が行われる。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって周辺露光装置42に搬送され、周辺露光処理が行われる。
次に、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって受け渡し装置52に搬送され、シャトル搬送装置80によって第4のブロックG4の受け渡し装置62に搬送される。その後、ウェハWは、インターフェイスステーション13のウェハ搬送装置100によって露光装置12に搬送され、所定のパターンで露光処理される。次にウェハWは、ウェハ搬送装置100によって第4のブロックG4の受け渡し装置60に搬送される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって熱処理装置40に搬送され、PEB処理される。
次に、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって現像処理装置30に搬送され、現像処理が行われる。現像処理後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって熱処理装置40に搬送され、ポストベーク処理される。
次いで、ウェハWは、ウェハ搬送装置70により第3のブロックG3の受け渡し装置50に搬送される。その後、ウェハWは、カセットステーション10のウェハ搬送装置23によって所定のカセット載置板21のカセットCに搬送され、一連のフォトリソグラフィー工程が完了する。そして、この一連のフォトリソグラフィー工程が、同一カセットC内の後続のウェハWについても実施される。
<温度測定ユニット>
続いて、熱処理装置40の熱板132上の温度を模擬的に測定するための温度測定ユニットの一例について説明する。図6は、温度測定ユニットの一例の概略を示す側面図であり、熱処理装置40に取り付けられた状態を示し、熱処理装置40については、温度測定にかかる要部のみを縦断面で示している。図7は、温度測定ユニットの一例の概略を示す平面図である。
図6及び図7に示すように、温度測定ユニット200は、測定用基板としての測定用ウェハ201と、情報処理部202と、取付部材203と、ケーブル204と、を有する。
測定用ウェハ201は、ウェハWと同じ材質でウェハWと同形状に形成された本体210を有する。測定用ウェハ201の上面(具体的には本体210の上面)には温度センサ211が複数搭載されている。温度センサ211は、図7の例では5つ搭載され、1つは測定用ウェハ201の中心に搭載され、他の4つは、測定用ウェハ201の中心を中心とする同一円周上に等間隔で搭載されている。温度センサ211には例えば熱電対を用いることができる。なお、温度センサ211の搭載数は1であってもよい。
測定用ウェハ201は、冷却領域123に位置する冷却板160に載置され、通常のウェハWと同様に、冷却板160により加熱領域122に搬送され、冷却板160から熱板132に受け渡され、載置される。
情報処理部202は、少なくとも、温度センサ211による検出結果の取得を行う。
情報処理部202は、外形が直方体形状の筐体220を有する。
筐体220の内部には、図示は省略するが、例えば、温度センサ211による検出結果をA/D変換するA/Dコンバータ、A/D変換された上記検出結果の校正等を行うプロセッサ、校正後の温度センサ211による検出結果や上記校正に用いられる校正値テーブル等を記憶するメモリ、制御装置Uとの間で通信を行い上記検出結果の送信等を行う通信ユニットが設けられている。
なお、上記通信ユニットによる制御装置Uとの間の通信は、有線で行ってもよいし、無線で行ってもよい。
また、筐体220の内部には、上述のA/Dコンバータ、プロセッサ、メモリ及び通信ユニットが実装される配線基板(図示せず)等も設けられている。
取付部材203は、加熱領域122と冷却領域123を間に挟んで対向する被取付部としての隔壁Fに、情報処理部202を着脱自在に取り付けるための部材である。
取付部材203は、フック部230と、固定部231とを有する。
フック部230は、隔壁Fの下縁と係合する。フック部230は、固定部231の上端から熱処理装置40側に延び出すように設けられている。
固定部231は、隔壁Fに沿って延在する平板状に形成されており、隔壁Fと反対側の面に情報処理部202が固定される。
フック部230と隔壁Fの開口F1の下縁との係合により、情報処理部202は、取付部材203を介して、隔壁Fに取り付けられる。また、フック部230と隔壁Fの開口F1の下縁との係合を解除することにより、情報処理部202を隔壁Fから取り外すことができる。
ケーブル204は、測定用ウェハ201の温度センサ211と情報処理部202とを電気的に接続し、温度センサ211による検出結果を情報処理部202に伝送する。
ケーブル204は、複数の被覆素線240と、フラットケーブル241とを有する。
被覆素線240は、ニッケル等の金属材料からなる素線を、絶縁性及び耐熱性を有する材料(例えばセラミック)で被覆したものである。被覆素線240それぞれの一端は、対応する温度センサ211に接続され、他端はフラットケーブル241の一端に接続されている。被覆素線240のうち、測定用ウェハ201の上方に位置する部分は、当該測定用ウェハ201の本体210の上面に、例えば耐熱性の接着剤により固定されている。
フラットケーブル241は、例えばポリイミドを基材としたフレキシブルプリント回路(FPC)基板からなり、内部に複数の配線パターン(図示せず)を有する。フラットケーブル241の一端は被覆素線240の他端に接続され、フラットケーブル241の他端は情報処理部202に接続されている。具体的には、フラットケーブル241の上記配線パターンそれぞれの一端は、対応する被覆素線240の他端に接続され、上記配線パターンそれぞれの他端は情報処理部202に接続されている。
ケーブル204は、隔壁Fに情報処理部202が取り付けられた状態で、測定用ウェハ201が移動する際に、その移動に追従可能に構成されている。具体的には、ケーブル204は、隔壁Fに情報処理部202が取り付けられた状態で、測定用ウェハ201が載置された冷却板160を冷却領域123から加熱領域122に移動させた後、測定用ウェハ201を熱板132に載置する際に、測定用ウェハ201の移動に追従可能に構成されている。より具体的には、ケーブル204は、隔壁Fに情報処理部202が取り付けられた状態で、上記測定用ウェハ201の移動に追従可能な程度の、長さと可撓性とを有する。
また、ケーブル204は、少なくとも、測定用ウェハ201が熱板132に載置された状態で加熱領域122に位置する部分が被覆素線240で構成されている。
<温度測定方法>
次に、上述の温度測定ユニット200を用いた、温度測定方法について図8~図10を用いて説明する。図8~図10は、温度測定方法の一部の工程での、温度測定ユニット200の状態を示す図である。
(1.動線確保)
まず、温度測定が行われる熱処理装置40(以下、「対象の熱処理装置40」という。)の位置に合わせて、作業者の動線の確保が行われる。
例えば、対象の熱処理装置40が、カセットステーション10側に位置する場合、第3のブロックG3の受け渡し装置50~55の一部または全部が作業者によって取り外されると共に、ウェハ搬送装置70の搬送アーム70aが制御装置Uによりインターフェイスステーション13側に移動される。これにより、作業者が、カセットステーション10からウェハ搬送領域D内に進入して、対象の熱処理装置40の前に移動することができる。
また、対象の熱処理装置40が、インターフェイスステーション13側に位置する場合、第4のブロックG4の受け渡し装置60~62の一部または全部が作業者によって取り外されると共に、ウェハ搬送装置70の搬送アーム70aが制御装置Uによりカセットステーション10側に移動される。これにより、作業者が、インターフェイスステーション13からウェハ搬送領域D内に進入して、対象の熱処理装置40の前に移動することができる。
(2.熱板の加熱)
動線確保中に、または、動線確保の前に、熱板132の加熱が開始される。そして、熱板132を、250℃以上という高い設定温度まで加熱し、ウェハWの加熱処理が行える状態にする。なお、熱板132の加熱を、動線確保の後に開始してもよい。
(3.情報処理部202の取り付け)
そして、ウェハ搬送領域Dに進入した作業員により、温度測定ユニット200の情報処理部202が隔壁Fに取り付けられる。具体的には、ウェハ搬送領域Dに進入した作業員により、対象の熱処理装置40に対応する、隔壁Fの開口F1の下縁に、取付部材203のフック部230が引掛けられ、フック部230と隔壁Fの開口F1の下縁との係合により、取付部材203を介して、情報処理部202が隔壁Fに取り付けられる。情報処理部202は、ウェハ搬送領域Dに位置するように取り付けられる。
(4.測定用ウェハ201の載置)
次に、作業員により、冷却領域123に位置する冷却板160に、測定用ウェハ201が載置される。具体的には、作業員により、測定用ウェハ201が、支持ピン167を介して、冷却領域123に位置する冷却板160における所定の位置に、所定の向きで、載置される。
なお、測定用ウェハ201の冷却板160への載置の後に、情報処理部202の取り付けを行ってもよい。
情報処理部202の取り付け及び測定用ウェハ201の載置後、作業員はウェハ処理システム1から退出する。
(5.熱板132への受け渡し)
次いで、測定用ウェハ201が、冷却板160により加熱領域122に移動すなわち搬送され、熱板132に受け渡される。具体的には、まず、測定用ウェハ201が載置された冷却板160が、図8に示すように、冷却領域123から加熱領域122に移動される。この移動は、冷却板160が熱板132の上方に移動するまで行われる。次に、図9に示すように、昇降ピン141が上昇し、これにより、冷却板160上の測定用ウェハ201が昇降ピン141に受け渡され上昇し、その後、冷却板160が加熱領域122から冷却領域123に退避される。それと共に、図10に示すように、昇降ピン141が下降して、測定用ウェハ201が熱板132に載置される。
(6.温度検出)
そして、温度センサ211による温度検出が行われる。具体的には、まず、蓋体130が下降して処理室Sが形成され、ウェハWの加熱処理が開始される。加熱処理が開始されてから所定の時間が経過し、測定用ウェハ201の温度が安定したところで、温度センサ211による温度検出が開始される。温度検出が開始されると、各温度センサ211により、測定用ウェハ201(の本体210)の当該温度センサ211が搭載されている部分の温度が検出される。検出結果は、冷却領域123を間に挟んで加熱領域122と対向する隔壁Fに取り付けられた情報処理部202に、ケーブル204を介して伝送される。また、検出結果は情報処理部202から制御装置Uに送信される。制御装置Uは、上記検出結果から、測定用ウェハ201の温度センサ211が搭載されている部分の温度を算出すなわち測定する。また、制御装置Uにより、測定用ウェハ201の温度の測定結果に基づいて、ヒータ140による熱板132の加熱量が自動調整される。この補正後、再び、上述と同様にして、温度検出と温度測定が行われ、所望の温度測定結果が得られるまで、ヒータ140による熱板132の加熱量の自動調整、温度検出及び温度測定が繰り返される。所望の温度測定結果が得られると、温度検出が終了する。
(7.加熱領域122に位置する冷却板160への受け渡し)
温度検出が終了すると、測定用ウェハ201が冷却板160に戻される。具体的には、冷却板160が加熱領域122に再移動されると共に、測定用ウェハ201が加熱領域122に位置する冷却板160に載置される。より具体的には、まず、昇降ピン141が上昇し、熱板132上の測定用ウェハ201が昇降ピン141に受け渡され上昇する。その後、冷却板160が加熱領域122に移動され、測定用ウェハ201と熱板132との間に挿入される。そして、昇降ピン141が下降して、測定用ウェハ201が冷却板160に載置される。
(8.測定用ウェハ201の冷却)
次いで、測定用ウェハ201が冷却板160により冷却される。具体的には、測定用ウェハ201が載置された冷却板160が冷却領域123に移動され、冷却領域123内で、測定用ウェハ201が冷却板160により冷却される。測定用ウェハ201は、例えば室温まで冷却される。
(9.取り外し)
冷却後、ウェハ搬送領域Dに進入した作業員により、測定用ウェハ201が冷却板160から除去されると共に、情報処理部202が取付部材203と共に、隔壁Fから取り外される。
以上の各工程は、熱処理装置40毎に順に行われる。なお、温度測定ユニット200を複数用意して、熱処理装置40についての温度測定を複数並行して行うようにしてもよい。
本実施形態にかかる温度測定方法では、上述のように温度測定ユニット200を用いる。この温度測定ユニット200は、測定用ウェハ201に搭載された温度センサ211と該温度センサ211による検出結果を取得する情報処理部202とを接続するケーブル204を有している。そして、ケーブル204が、隔壁Fに着脱自在に情報処理部202が取り付けられた状態で、測定用ウェハ201が載置された冷却板160を冷却領域123から加熱領域122に移動させた後、測定用ウェハ201を熱板132に載置する際に、測定用ウェハ201の移動に追従可能に構成されている。
このような温度測定ユニット200を用いることにより、情報処理部202を隔壁Fに取り付けて、測定用ウェハ201に搭載された温度センサ211による検出結果に基づいて、熱板132に加熱された測定用ウェハ201の温度を測定することができる。情報処理部202は、高温環境で故障または破損し得る部品(例えば、前述の筐体220内のA/Dコンバータや、プロセッサ、メモリ、通信ユニット、配線基板)を内蔵しているが、情報処理部202が取り付けられる隔壁Fが、冷却領域123を間に挟んで加熱領域122と対向し加熱領域122から離間しているため、熱板132が高温の場合であっても、上記部品が故障または破損することがない。
したがって、熱板132が高温の場合であっても、熱板132に加熱された測定用ウェハ201の温度を測定することができる。よって、熱板132が高温であっても低温であっても、熱板132で加熱したときのウェハWの温度を模擬的に測定することができる。
本開示にかかる温度測定方法以外の温度測定方法としては、作業者が、ウェハ処理システム1の背面側のパネルを開けて、測定用ウェハ201と同様の測定用ウェハを熱板132に直接載置し温度測定を行い、測定後、作業者が、測定用ウェハを熱板132から直接除去する方法(以下、「代替方法」という。)が考えられる。この代替方法では、測定用ウェハの熱板132への載置時に、熱板132が設定温度まで加熱されていると、作業者が安全に作業することができない。そのため、例えば、測定用ウェハの熱板132への載置時には熱板132は室温とされ、載置後、熱板132の室温から設定温度までの昇温が行われる。この昇温には長時間を要するため、上記代替方法では短時間で安全に温度測定を行うことができない。
それに対し、本実施形態にかかる温度測定方法では、作業者が、測定用ウェハ201を、冷却領域123に位置する冷却板160に載置し、この冷却板160を介して熱板132に測定用ウェハ201が載置される。そのため、測定用ウェハ201を熱板132に載置する前から、熱板132を設定温度に加熱しておくことが可能である。したがって、本実施形態によれば、上記代替方法で必要であった、測定用ウェハ201の載置後の熱板132の昇温が不要となるため、短時間で安全に温度測定を行うことができる。
また、上記代替方法では、測定用ウェハの除去時に、熱板132及び測定用ウェハが設定温度まで加熱されていると、作業者が安全に作業することができない。そのため、例えば、温度測定後、熱板132及び測定用ウェハを室温まで降温させてから、測定用ウェハが熱板132から除去される。この降温には長時間を要するため、この観点においても、上記代替方法では短時間で安全に温度測定を行うことができない。
それに対し、本実施形態にかかる温度測定方法では、測定用ウェハ201が冷却板160により冷却された後、冷却領域123に位置する冷却板160から、作業者によって、測定用ウェハ201が除去される。そのため、上記代替方法では必要であった、温度測定後の熱板132の降温が不要となり、また、測定用ウェハ201の室温までの降温すなわち冷却を短時間で行うことができる。したがって、本実施形態によれば、短時間で安全に温度測定を行うことができる。
さらに、上記代替方法では、作業者が、ウェハ処理システム1の背面側から作業を行う。ウェハ処理システム1の背面側には十分なスペースがないことが多く、ウェハ処理システム1の背面側からの作業は作業性が悪く、また、作業者が、対象の熱処理装置40の近傍まで移動するのが難しい。それに対し、本実施形態に係る温度測定方法では、作業者が、ウェハ処理システム1のウェハ搬送領域Dから作業を行う。ウェハ搬送領域Dには十分なスペースが確保されているため、ウェハ搬送領域Dからの作業は、上記背面側からの作業に比べて作業性が良く、また、作業者が、対象の熱処理装置40の近傍まで容易に移動することができる。
さらに、本実施形態によれば、温度測定に要する時間を上記代替方法に比べて50時間以上短縮することができる。
また、本実施形態によれば、温度測定を短時間で行うことができるため、温度測定に要する時間を含む、熱処理装置40における熱板132の加熱量の自動調整に要する時間も、短縮することができる。
<温度測定ユニットの他の例>
続いて、温度測定ユニットの他の例を説明する。図11は、温度測定ユニットの他の例の概略を示す側面図であり、熱処理装置40に取り付けられた状態を示し、熱処理装置40については、温度測定にかかる要部のみを縦断面で部分的に示している。なお、図11において、後述のガイドプレート301の一部のみ断面で示している。図12は、温度測定ユニットの他の例の概略を示す平面図である。図13~図16は、図11及び図12の例の温度測定ユニットの効果を説明するための図である。
図11の温度測定ユニット300は、測定用ウェハ201、情報処理部202、取付部材203及びケーブル204に加えて、介在部材としてのガイドプレート301を有する。
ガイドプレート301は、冷却板160に対して位置決めされて載置される。
測定用ウェハ201は、このガイドプレート301を介して、冷却板160に載置される。言い換えると、測定用ウェハ201は、冷却板160との間にガイドプレート301を挟んで、冷却板160に載置される。
また、測定用ウェハ201は、ガイドプレート301を介して、冷却板160により冷却される。具体的には、測定用ウェハ201は、冷却板160によって冷却されたガイドプレート301により冷却される。
ガイドプレート301の冷却板160に対する位置決めは、冷却板160に形成された切り欠き(図示せず)と、ガイドプレート301の下面に形成され下方に突出する位置決め突起(図示せず)との嵌合により、行われる。上記切り欠きと上記位置決め突起の組み合わせは複数設けられていてもよい。
また、ガイドプレート301は、熱伝導率が高い材料(例えばステンレス等の金属材料)を用いて形成される。
ガイドプレート301は、図11及び図12に示すように、当該ガイドプレート301に対し測定用ウェハ201を位置決めするガイドとしてのガイドピン310を複数有する。そのため、測定用ウェハ201を、ガイドプレート301を介して、冷却板160に載置すると、測定用ウェハ201は冷却板160に対し位置決めされる。したがって、測定用ウェハ201を、冷却板160により、熱板132の上方に搬送するときに、測定用ウェハ201を所望の位置に搬送することができる。その結果、測定用ウェハ201を熱板132における所望の位置に確実に載置することができる。すなわち、測定用ウェハ201を熱板132に対して位置決めして熱板132に載置することができる。より具体的には、測定用ウェハ201を熱板132に載置したときの、所望の位置からの水平方向のずれ量を所定の範囲内に抑えることができる。
ところで、熱板132には、当該熱板132における所望の位置にウェハWをガイドするガイド突起(図示せず)が設けられることがある。ガイドプレート301にガイドピン310を設けておくことで、測定用ウェハ201を熱板132に載置したときに、上記ガイド突起に測定用ウェハ201が乗り上げるのを防ぐことができる。
また、ガイドプレート301には、図11に示すように、厚さ方向に貫通する貫通孔311が複数形成されている。各貫通孔311には、支持ピン167が挿通される。ガイドプレート301が冷却板160に載置されたときに、貫通孔311を介してガイドプレート301の上面から支持ピン167の頂部が突出する。このように頂部が突出した複数の支持ピン167で、測定用ウェハ201が支持される。
なお、ガイドプレート301の冷却板160に対する位置決めを、貫通孔311と支持ピン167との係合により行ってもよい。
この貫通孔311を有するガイドプレート301を用いることにより、冷却板160による測定用ウェハ201の冷却効率が低下するのを防ぎながら、図13に示すように支持ピン167の頂部からのケーブル204の垂れ量を減少させることができる。図14に示すようにガイドプレート301が設けられておらず上記垂れ量が大きいと、冷却板160を移動させたときに、ケーブル204における支持ピン167の頂部から垂れた部分が上方に逃げることができない場合がある。その結果、支持ピン167からケーブル204に大きな力が作用し、ケーブル204が破損することがある。それに対し、ガイドプレート301が用いられ上述のように上記垂れ量が小さいと、冷却板160を移動させたときに、ケーブル204における支持ピン167の頂部から垂れた部分は上方に逃げるため、支持ピン167からケーブル204に大きな力が作用することがなく、ケーブル204が破損することがない。
また、上記垂れ量が大きいと、測定用ウェハ201を昇降ピン141で支持した状態で、冷却板160を熱板132から離間するように移動させていくときに、冷却板160の移動に伴ってケーブル204も移動してしまい、測定用ウェハ201が昇降ピン141上で動いてしまうことがある。このように測定用ウェハ201が動いてしまうと、測定用ウェハ201を熱板132における所望の位置に載置できなくなることがある。それに対し、上記垂れ量が小さいと、測定用ウェハ201を昇降ピン141で支持した状態で、冷却板160を同様に移動させていくときに、冷却板160の移動に伴ってケーブル204が移動することがないため、測定用ウェハ201が昇降ピン141上で動いてしまうこともない。
さらに、ガイドプレート301が、支持ピン167が貫通する程度に薄いため、ガイドプレート301は低熱容量である。したがって、測定用ウェハ201を、ガイドプレート301を介して、冷却板160によって効率的に冷却することができる。
熱容量の観点では、ガイドプレート301は、冷却板160よりも薄いことが好ましい。具体的には、ガイドプレート301の板状部分は、冷却板160の板状部分よりも薄いことが好ましい。これにより、ガイドプレート301の熱容量を小さくすることができる。その結果、測定用ウェハ201を、ガイドプレート301を介して、冷却板160によって効率的に冷却することができる。
また、図11に示すように、ガイドプレート301の上面に、上方に突出する凸部312を複数形成し、この複数の凸部312で、測定用ウェハ201を支持するようにしてもよい。
このように複数の凸部312で測定用ウェハ201を支持したり、貫通孔311を介してガイドプレート301の上面から突出した複数の支持ピン167で測定用ウェハ201を支持したりすることで、ガイドプレート301と測定用ウェハ201との接触面積を減らすことができる。したがって、熱板132で加熱された測定用ウェハ201がガイドプレート301により急冷されて破損するのを防止することができる。
なお、凸部312の高さは、凸部312の頂部からのケーブル204の垂れ量が、ガイドプレート301を用いない場合の支持ピン167の頂部からのケーブル204の垂れ量より小さくなるように、設定される。例えば、凸部312の高さは、凸部312の頂部が支持ピン167の頂部と略同じ高さとなるように設定される。
さらに、図11及び図12に示すように、ガイドプレート301の加熱領域122側の端部に、巻き込み防止部としての返し314を設けてもよい。返し314は、ガイドプレート301の上面から連続し且つガイドプレート301の一端から斜め下方に延びる斜面314aを有する。
このような返し314を有するガイドプレート301が用いられないと、図15に示すように、昇降ピン141に支持された測定用ウェハ201と熱板132との間に、冷却板160を挿入するときに、自重等により垂れていたケーブル204が、冷却板160と熱板132との間に巻き込まれる場合がある。このように巻き込まれると、ケーブル204や、温度測定ユニット300の他の構成要素が破損してしまったり、熱処理装置40の筐体120内が汚染されてしまったりする。
それに対し、図16に示すように返し314を有するガイドプレート301を用いると、測定用ウェハ201と熱板132との間に冷却板160を挿入するときに、ケーブル204が垂れていても(点線参照)、冷却板160の挿入に伴ってケーブル204が斜面314aに沿って上昇する(実線参照)。そのため、冷却板160と熱板132との間にケーブル204が巻き込まれることがない。したがって、ケーブル204の巻き込みに起因する、温度測定ユニット300の破損や熱処理装置40の筐体120内の汚染が生じるのを防ぐことができる。
また、返し314は以下のように形成される。すなわち、返し314は、ガイドプレート301が冷却板160に載置されたときに、返し314の下端が冷却板160の下面の上方に位置するように、形成される。これにより、冷却板160が加熱領域に移動される際に、返し314が熱板132等に衝突するのを防止することができる。
さらに、返し314は、ガイドプレート301が冷却板160に載置されたときに、返し314の下端が冷却板160の上面の下方に位置するように、形成される。これにより、冷却板160と熱板132との間にケーブル204が巻き込まれるのを、より確実に防ぐことができる。
ガイドプレート301を用いる場合、例えば、測定用ウェハ201が載置された状態のガイドプレート301を冷却板160に載置することで、測定用ウェハ201はガイドプレートを介して冷却板160に載置される。
なお、ガイドプレート301は例えば作業者が把持する把持部が設けられていてもよい。このように把持部を設けることで、作業者が、ウェハ搬送領域Dから開口F1及び搬入出口121を介して、冷却板160にガイドプレート301を容易に載置することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
40 熱処理装置
122 加熱領域
123 冷却領域
132 熱板
160 冷却板
200、300 温度測定ユニット
201 測定用ウェハ
202 情報処理部
204 ケーブル
211 温度センサ
F 隔壁
W ウェハ

Claims (10)

  1. 温度を測定するセンサが搭載された測定用基板と、
    前記センサによる検出結果を取得する情報処理部と、
    前記センサと前記情報処理部とを接続するケーブルと、を有し、
    前記情報処理部は、熱板が設けられた加熱領域と対向する被取付部に、着脱自在に取り付け可能に構成され、
    前記ケーブルは、前記被取付部に前記情報処理部が取り付けられた状態で、前記測定用基板が載置された基板支持部材を前記加熱領域の外部に位置する非加熱領域から前記加熱領域に移動させて、前記測定用基板を前記熱板に載置する際に、前記測定用基板の移動に追従可能に構成されている、温度測定ユニット。
  2. 前記被取付部は、前記基板支持部材の前記移動に追従せず独立して固定されている、請求項1に記載の温度測定ユニット。
  3. 前記情報処理部が固定されるとともに、前記情報処理部を前記被取付部に着脱自在に取り付けるための固定部を有する、取付部材を更に備える、請求項1または2に記載の温度測定ユニット。
  4. 前記ケーブルは、フラットケーブルで形成され、可撓性を有する、請求項1~3のいずれかに記載の温度測定ユニット。
  5. 前記基板支持部材に対し前記測定用基板の位置を規定する介在部材をさらに有し、
    前記介在部材は、当該介在部材に対し前記測定用基板を位置決めするガイドを有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の温度測定ユニット。
  6. 基板を熱処理する熱処理装置であって、
    熱板と、
    温度測定ユニットと、を備え、
    前記温度測定ユニットは、
    温度を測定するセンサが搭載された測定用基板と、
    前記センサの検出結果を取得する情報処理部と、
    前記センサと前記情報処理部とを接続するケーブルと、を有し、
    前記情報処理部は、前記熱板が設けられた加熱領域と対向する被取付部に、着脱自在に取り付け可能に構成され、
    前記ケーブルは、前記被取付部に前記情報処理部が取り付けられた状態で、前記測定用基板が載置された基板支持部材を前記加熱領域の外部に位置する非加熱領域から前記加熱領域に移動させて、前記測定用基板を前記熱板に載置する際に、前記測定用基板の移動に追従可能に構成されている、熱処理装置。
  7. 前記被取付部は、前記基板支持部材の前記移動に追従せず独立して固定されている、請求項6に記載の熱処理装置。
  8. 前記情報処理部が固定されるとともに、前記情報処理部を前記被取付部に着脱自在に取り付けるための固定部を有する、取付部材を更に備える、請求項6または7に記載の熱処理装置。
  9. 温度測定ユニットを用いて温度を測定する温度測定方法であって、
    前記温度測定ユニットは、
    センサが搭載された測定用基板と、
    前記センサの検出結果を取得する情報処理部と、
    前記センサと前記情報処理部とを接続するケーブルと、を有し、
    熱板が設けられた加熱領域と対向する被取付部に、前記情報処理部を取り付け、前記測定用基板を、基板支持部材に載置した状態で、前記測定用基板を、前記基板支持部材により、前記加熱領域の外部に位置する非加熱領域から前記加熱領域に移動させ、前記熱板に受け渡す工程と、
    前記センサにより温度を検出する工程と、を含む、温度測定方法。
  10. 前記情報処理部は、前記基板支持部材の移動に追従しないように独立して固定されている前記被取付部に取り付けられている、請求項9に記載の温度測定方法。
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