JP5299442B2 - 基板加熱装置、基板加熱方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板を加熱する基板加熱装置、基板加熱方法及びこの方法が記憶された記憶媒体に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）などの基板に対してレジスト膜の塗布処理や当該レジスト膜の現像処理を行う塗布・現像装置には、ウエハに対して加熱処理を行うための加熱装置が設けられている。この加熱装置において、例えばレジスト液をウエハに塗布した後（プリベーキング）、あるいは当該塗布・現像装置に接続された露光装置で露光処理を行った後（ポストエクスポージャーベーキング）、更には現像処理を行った後（ポストベーキング）、ウエハに対して加熱処理が行われる。この加熱装置は、ウエハを載置する加熱板と、ウエハを面内に亘って均一に加熱するために加熱板の内部に複数箇所に設けられたヒータと、各々のヒータの配置位置に対応して複数箇所に設けられた温度センサとを備えている。この加熱板の上面には、当該加熱板に載置されるウエハの外周面に沿うように、ウエハの位置を規制（ガイド）するための長さ寸法が例えば３ｍｍ程度の概略円筒形状のガイドピンが複数箇所に設けられている。

そして、ウエハに対して加熱処理を行う時には、当該ウエハは、加熱装置の外部の搬送アームと、加熱板の下方側に昇降自在に設けられた昇降ピンとの協働作用によって、周縁部をガイドピンにガイドされながら、ある設定温度例えば８０℃に調整された加熱板上に載置される。この時、加熱板上に例えば室温程度のウエハが載置されると、当該加熱板の熱がウエハに奪われて（伝熱して）加熱板の温度が例えば５℃程度下がるので、この熱を補償するためにヒータの出力が大きく調整される。従って、ウエハの載置によって下降した加熱板の温度は、後述する図４にも示すように、その後上昇して元の設定温度に戻される。

ここで、加熱装置では、加熱板にウエハを載置する時に、当該ウエハの周縁部が既述のガイドピンに誤って乗り上げてしまう場合がある。ガイドピンにウエハが乗り上げると、即ち加熱板に対してウエハが傾いた状態になると、面内において均一な加熱処理が行われなくなってしまう。そこで、加熱装置においてウエハを加熱するにあたって、ウエハがガイドピンに乗り上げているか否かを検出している。

具体的には、既述のように加熱板にウエハが載置されると、加熱板の温度が設定温度から下降し（アンダーシュートし）、その後上昇して元の設定温度に戻るが、ウエハの端部がガイドピンに乗り上げていると、当該端部ではガイドピンの高さの分だけ加熱板の表面とウエハの裏面とが離間するので、加熱板の熱がウエハに伝熱しにくく（下がりにくく）なる。そこで、特許文献１のように、例えば各々の温度センサにて検出される検出値についての積分値を算出し、この積分値が正常時（ガイドピンに乗り上げていない時）における積分値あるいはしきい値よりも小さいか否かを算出している。

一方、加熱板の表面には、例えばウエハがガイドピンに衝突した際に生成するウエハの破片やパーティクルなど、例えば１ｍｍ以下の微小物体が付着している場合がある。このような微小物体にウエハが乗り上げた場合であっても、当該ウエハの熱処理が面内においてばらつくおそれがあるので、当該微小物体にウエハが乗り上げたか否かを検出することが望まれている。しかし、既述の検出方法では、このような微小物体を検出することは極めて難しい。即ち、微小物体にウエハが乗り上げた程度では、正常時と比べて既述の積分値の差が僅かであり、そのためウエハが微小物体に乗り上げた場合であっても、熱板の温度が設定温度に戻った後、例えばオーバーシュートによって設定温度よりも高くなった場合には、前記積分値の差が相殺されてしまうことがある。従って、正常時（微小物体が加熱板上に付着していない場合）と異常時（微小物体が加熱板上に付着している場合）とにおいて、ウエハを載置した後の熱板の温度変化を示す曲線（前記検出値）に差異が見られたとしても、前記積分値では差が生じずに、微小物体にウエハが乗り上げたか否かを検出できない場合がある。一方、ウエハが微小物体に乗り上げたと判断するしきい値を異常時側よりも正常時側に設定すると、即ち正常と判断されるマージンを小さく設定すると、ウエハが加熱板に正常に載置された場合であっても、誤検出により異常と検出されてしまうおそれがある。
特許文献１〜４には、ウエハを加熱する装置について記載されているが、このような課題は記載されていない。

特開２００９−１２３８１６ 特開２０１０−１０９３５０ 特開２００２−５０５５７ 特開２００８−２５８２８９

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、加熱板に基板を載置して加熱するにあたり、例えば１ｍｍ以下といった小さな微小物体が加熱板の表面に付着している場合であっても、当該微小物体に基板が乗り上げたか否かを検出することのできる基板加熱装置、基板加熱方法及びこの方法が記憶された記憶媒体を提供することにある。

本発明の基板加熱装置は、
加熱板に載置された基板を加熱部により設定温度に加熱する基板加熱装置において、
互いに加熱板の板面の方向に離間して設けられ、前記加熱板及び基板の少なくとも一方の温度を測定する複数の温度測定部と、
前記加熱板に基板を載置した後における複数の温度測定部の各温度測定値間のばらつきの値を算出する温度ばらつき算出部と、
基板が前記加熱板上において異物に乗りあげているか否かを判断するために、前記温度測定値のばらつきの値を予め設定されたしきい値と比較する比較部と、を備えたことを特徴とする。

前記基板加熱装置としては、以下のように構成しても良い。
前記加熱部は、前記温度測定部の配置位置に対応するように複数箇所に設けられている構成。前記温度ばらつき算出部にて算出されるばらつきの値は、測定温度の標準偏差である構成。前記しきい値は、前記加熱板に基板を水平に載置した時において、前記温度ばらつき算出部にて算出されたばらつきの値に基づいて予め設定された値である構成。前記ばらつきの値が前記しきい値よりも大きいと前記比較部にて検知された時に発報されるアラーム発報部を備えている構成。

本発明の基板加熱方法は、
加熱板に載置された基板を加熱部により設定温度に加熱する基板加熱方法において、
前記加熱板に基板を載置する工程と、
次いで、前記加熱板に基板を載置した後における当該加熱板及び基板の少なくとも一方の温度を、互いに加熱板の板面の方向に離間して設けられた複数の温度測定部により測定する工程と、
続いて、複数の温度測定部の各温度測定値間のばらつきの値を算出する工程と、
しかる後、前記算出する工程にて算出された温度ばらつき値を予め設定されたしきい値と比較し、この比較結果に基づいて基板が前記加熱板上において異物に乗りあげているか否かを判断する工程と、を含むことを特徴とする。

前記基板加熱方法は、以下のように構成しても良い。前記加熱板において、基板は前記温度測定部の配置位置に対応するように複数箇所に設けられた前記加熱部により加熱される構成。前記算出する工程にて算出されるばらつきの値は、測定温度の標準偏差である構成。前記比較する工程の後、当該比較する工程において前記ばらつきの値が前記しきい値よりも大きい場合には、アラームを発報する工程を行う構成。前記加熱板に基板を載置する工程の前に、前記加熱板に基板を水平に載置して、複数の温度測定部の各温度測定値についてばらつきの値を算出する工程と、当該工程にて算出されたばらつきの値に基づいて前記しきい値を設定する工程と、を行う構成。

本発明の記憶媒体は、
加熱板に載置された基板を加熱する基板加熱装置に用いられるプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、以上のいずれか一つの基板加熱方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

本発明は、加熱板に載置された基板を加熱部により設定温度に加熱するにあたり、当該加熱板に基板を載置した後、互いに加熱板の板面の方向に離間して設けられた複数の温度測定部により加熱板及び基板の少なくとも一方の温度を測定し、これら温度測定値間のばらつきの値を算出している。そして、この算出値と予め設定されたしきい値とを比較しているので、加熱板上の微小物体（異物）に基板が乗り上げているか否かを検出できる。

本発明の基板加熱装置の一例を示す縦断面図である。 前記基板加熱装置を示す横断平面図である。 前記基板加熱装置の制御部を示す模式図である。 前記基板加熱装置の加熱板にウエハを載置した時の当該加熱板の温度変化を示す模式図である。 本発明の基板加熱方法を示すフロー図である。 前記基板加熱方法における作用を示す加熱板の縦断面図である。 前記基板加熱方法における作用を示す加熱板の縦断面図である。 前記基板加熱方法における作用を示す加熱板の縦断面図である。 前記加熱板の他の例を示す平面図である。 前記加熱板の更に他の例を示す平面図である。 本発明の実施例にて得られる特性を示した特性図である。 本発明の実施例にて得られる特性を示した特性図である。 本発明の実施例にて得られる特性を示した特性図である。 本発明の実施例にて得られる特性を示した特性図である。 本発明の実施例にて得られる特性を示した特性図である。

本発明の基板加熱装置の実施の形態の一例について、図１〜図３を参照して説明する。この基板加熱装置は、ウエハＷを載置するための加熱板１１と、この加熱板１１を介してウエハＷを加熱するために当該加熱板１１内に複数箇所に埋設された加熱部であるヒータ１２と、この加熱板１１（ウエハＷ）の温度を測定するためにヒータ１２の配置位置に対応して設けられた温度測定部である温度センサ１３と、を備えている。そして、この基板加熱装置は、後述するように、これら温度センサ１３の温度検出値を用いて、加熱板１１上においてウエハＷが例えばパーティクルなどの異物（微小物体）に乗り上げているか否かを検出している。図１中２１及び２２は、夫々筐体をなす処理容器及び搬送口である。

加熱板１１の上方側には、ウエハＷに対して加熱処理の行われる雰囲気を周方向に亘って上方側から覆うように、加熱板１１に対向すると共に図示しない昇降機構により昇降自在に設けられた蓋体２３が設けられている。図１中２４は加熱板１１を側方側から周方向に亘って支持する支持台であり、２５はこの支持台２４の上面において周方向に亘って形成されたガス吐出孔である。そして、このガス吐出孔２５から吐出するガス例えば窒素（Ｎ2）ガスは、蓋体２３の上面に設けられた排気口２６から排気されるように構成されている。尚、図２ではヒータ１２や温度センサ１３については記載を省略している。

ヒータ１２は、図３に示すように、水平方向（加熱板１１の板厚の方向）に互いに離間するように、複数箇所例えば５箇所に設けられている。即ち、この例では加熱板１１は円状の内側領域１１ａ及び当該内側領域１１ａよりも外側のリング状の外側領域１１ｂに区画されると共に、この外側領域１１ｂが周方向に等間隔に４箇所の区画領域１１ｃに区画されている。そして、ヒータ１２は、前記内側領域１１ａ及び４つの区画領域１１ｃに各々配置されている。また、図１及び図３に示すように、加熱板１１の下方側には、各ヒータ１２の配置位置に対応するように温度センサ１３が配置されており、各温度センサ１３の温度検出値が設定温度例えば８０℃となるように、温度調整部をなす温度コントローラ３１によって各々のヒータ１２への給電量が調整される。

加熱板１１上には、ウエハＷの位置を規制（ガイド）するために、高さ寸法が例えば３ｍｍ程度のガイドピン１４が複数箇所例えば６箇所に当該ウエハＷの周方向に沿うように等間隔に設けられている。また、この加熱板１１上には、当該加熱板１１の表面からウエハＷの裏面を例えば０．１ｍｍ程度離間させて支持するために、高さ寸法が例えば０．１ｍｍ程度に形成された突起状のプロキシミティピン１５が複数箇所に設けられている。加熱板１１の下方位置には、図示しない搬送アームとの間においてウエハＷの受け渡しを行うための昇降ピン２７が設けられており、この昇降ピン２７が加熱板１１上におけるウエハＷの載置面に対して突没できるように、当該加熱板１１には複数箇所例えば３箇所に貫通口１６が形成されている。図１中２８は昇降機構である。尚、図２は基板加熱装置を簡略化して描画している。

この基板加熱装置には、図３に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部３２が設けられており、この制御部３２は、ＣＰＵ３３、プログラム３４及びメモリ３５を備えている。このプログラム３４は、加熱板１１上にウエハＷを載置して加熱処理を行うウエハ加熱プログラム３４ａと、各温度センサ１３の温度検出値の標準偏差を算出するための温度ばらつき算出部をなす標準偏差算出プログラム３４ｂと、この標準偏差算出プログラム３４ｂにて算出された標準偏差を予め設定されたしきい値と比較するための比較部をなす差分計算プログラム３４ｃと、を備えている。

ウエハ加熱プログラム３４ａは、既述の温度コントローラ３１を介して加熱板１１を面内に亘って設定温度例えば８０℃に維持すると共に、加熱板１１との間においてウエハＷの受け渡しなどを行うためのプログラムである。

標準偏差算出プログラム３４ｂは、加熱板１１上においてウエハＷが当該加熱板１１に対して傾斜しているか否か、即ちウエハＷが加熱板１１上の微小物体例えばパーティクルなどに乗り上げているか否かを評価するための指標となる、各温度センサ１３の温度検出値のばらつき値である標準偏差を求めるためのプログラムである。具体的には、設定温度例えば８０℃に保たれた加熱板１１上に例えば常温のウエハＷが載置されると、加熱板１１は、図４に模式的に示すように、当該ウエハＷに吸熱されて降温する。この時、例えばウエハＷの端部が加熱板１１上の微小物体例えばパーティクルなどに乗り上げていると、当該端部はウエハＷの他の部位よりも加熱板１１から離間する。そのため、この端部に対向する加熱板１１（微小物体の付着している部位における加熱板１１）では、ウエハＷに吸熱されにくくなるので、他の部位よりも温度変化（降温速度）が小さくなる。また、ウエハＷの端部が微小物体に乗りあげていると、プロキシミティピン１５上のウエハＷが傾斜するので、ウエハＷの直径方向における前記端部に対向する部位では、他の部位よりも加熱板１１に近接し、従って加熱板１１の温度を速やかに吸熱する（加熱板１１の降温速度が速くなる）場合もある。そのため、このような微小物体にウエハＷの端部が乗り上げたことに基づく加熱板１１の温度変化の違いを利用することにより、ウエハＷが微小物体に乗り上げているか否かが分かることになる。

ここで、前記温度変化を絶対値で評価しようとすると、具体的には例えばウエハＷの端部が微小物体に乗り上げている部位における加熱板１１の温度と、ウエハＷの端部が微小物体に乗り上げていない部位の加熱板１１の温度とを比較しようとすると、これら温度差が小さいためにウエハＷが微小物体に乗り上げているか否かを判別できない場合がある。しかし、本発明では、ウエハＷが微小物体に乗り上げると、後述の実施例に示すように、各温度センサ１３における各々の温度検出値が面内においてばらつくことから、微小物体にウエハＷの端部が乗り上げたか否かを判断する指標として、既述のようにばらつきを数値化した標準偏差を用いている。

そして、ウエハＷが微小物体に乗り上げていない時（ウエハＷが加熱板１１上に水平に載置されている時）の標準偏差を予め算出しておき、この標準偏差又は、この標準偏差に任意のマージンαを足した値をしきい値として用いている。即ち、各ウエハＷに対して加熱処理を行う時に、各々の温度検出値の標準偏差を計算し、この標準偏差が前記しきい値よりも大きい場合にはウエハＷが微小物体に乗り上げていると判断してアラーム３６を発報し、標準偏差がしきい値以下の場合にはウエハＷが正常に載置されていると判断してその後の処理を続けるようにしている。このような標準偏差としきい値との比較は、既述の差分計算プログラム３４ｃによって行われる。そして、このしきい値は、既述のように予め取得され、メモリ３５に格納される。前記各プログラム３４ａ〜３４ｃは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体４０から制御部３２内にインストールされる。

続いて、既述の基板加熱装置を用いた作用である、本発明の基板加熱方法について、図５〜図８を参照して説明する。先ず、加熱板１１上にウエハＷが正常に（水平に）載置された場合について、既述の標準偏差（しきい値）を算出する。即ち、例えばメンテナンスなどを行うことにより、加熱板１１上のパーティクルなどの付着物を予め除去しておく。そして、各ヒータ１２を介して、加熱板１１を設定温度例えば８０℃に設定する（ステップＳ１）。次いで、図６に示すように、図示しない搬送アームと昇降ピン２７との協働作用により、例えば室温のウエハＷの周縁部をガイドピン１４によりガイドしながら、加熱板１１上に当該ウエハＷを水平に載置する。そして、蓋体２３を下降させると共に、ガス吐出孔２５からガスを吐出する。加熱板１１上にウエハＷが載置されると、既述の図４のように加熱板１１の温度が当該ウエハＷに吸熱されて降温し、一方ウエハＷは加熱板１１の熱により昇温する（ステップＳ２）。

この時、図７に示すように、加熱板１１上にウエハＷを水平に載置していることから、当該ウエハＷは加熱板１１との間の離間距離が面内に亘って揃う。そのため、加熱板１１の温度変化を示す降温曲線は、後述の実施例の図１２にも示すように、各温度センサ１３において揃った状態（ばらつきが小さい状態）となる。そして、加熱板１１上にウエハＷを載置した時から０．８〜１．５秒この例では１秒後における各温度センサ１３の温度検出値を取得し、以下の式（１）に基づいてこれら温度検出値の標準偏差を算出する。
（式１）

（σ：標準偏差、ｎ：温度センサ１３の個数、ｘ_ｉ：各々の温度センサ１３の温度検出値、ｘバー：各温度検出値の平均値）

また、この標準偏差に既述のマージンαを加算して、しきい値（リファレンス）としてメモリ３５に記憶する（ステップＳ３）。尚、既述のように加熱板１１が設定温度となるようにヒータ１２の出力値を調整していることから、加熱板１１の温度は、その後設定温度に戻り、ウエハＷについても設定温度に上昇することになる。

続いて、既述のウエハＷを加熱板１１から搬出した後、例えば複数のウエハＷに対する連続処理を開始する。具体的には、既述の例と同様に、設定温度に設定された加熱板１１上にウエハＷを載置して（ステップＳ４）、加熱板１１上にウエハＷを載置した時から１秒後における各温度センサ１３の温度検出値を取得し、標準偏差を算出する（ステップＳ５）。そして、この標準偏差を既述のしきい値と比較する（ステップＳ６）。この時、既述の図７と同様に加熱板１１上にウエハＷが水平に載置されている場合、即ちウエハＷがパーティクルなどの微小物体に乗り上げていない場合には、この標準偏差はしきい値以下となり、当該ウエハＷは加熱板１１上に正常に（水平に）載置されていると判断される。この場合には、その後ウエハＷの吸熱によって低下した加熱板１１の熱がヒータ１２により当該加熱板１１に伝熱され、加熱板１１及びウエハＷは既述の設定温度となり、当該ウエハＷは所定の時間に亘って加熱処理が行われる。しかる後、昇降ピン２７と図示しない搬送アームとによって処理容器２１内からウエハＷが搬出される（ステップＳ７）。

一方、複数のウエハＷに対して連続して加熱処理を行う中で、例えば外部の図示しない搬送アームやウエハＷにパーティクルが付着して処理容器２１内に持ち込まれたり、あるいはガイドピン１４にウエハＷが衝突して当該ウエハＷの端部が僅かに欠けたりすることにより、例えば１ｍｍ程度以下もの小さな微小物体が加熱板１１上に付着する場合がある。そして、図８に示すように、このような微小物体が表面に付着した加熱板１１上にウエハＷが載置された（ステップＳ４）場合には、当該ウエハＷは加熱板１１に対して傾斜する。既述のように、微小物体が付着している部位では、図８に矢印で示すように、微小物体の付着していない他の部位よりもウエハＷへの伝熱が遅くなり、従って加熱板１１の温度変化（降温速度）が緩やかになる。また、ウエハＷの直径方向における微小物体に対向する部位では、他の部位よりもウエハＷと加熱板１１とが近接するので、加熱板１１の温度変化が速やかになる。そのため、温度検出値が各々の温度センサ１３においてばらつくことになる。従って、加熱板１１上にウエハＷを載置した時から１秒後における各温度センサ１３の温度検出値を取得し、標準偏差を算出して（ステップＳ５）、しきい値と比較すると（ステップＳ６）、当該標準偏差はしきい値よりも大きくなる。この場合には、アラーム３６が発報され（ステップＳ８）、例えば続く処理が停止することになる。そして、例えばメンテナンスを行うことにより、例えば作業者によって加熱板１１が清掃されて微小物体が除去される。尚、図８では微小物体について模式的に大きく描画していている。

上述の実施の形態によれば、設定温度に設定された加熱板１１上にウエハＷを載置して加熱処理を行うにあたり、加熱板１１上にウエハＷを載置した後、加熱板１１の温度がウエハＷに吸熱されて下降し始めてから前記設定温度に戻るまでの間に測定された温度センサ１３の各温度測定値間の標準偏差を算出し、この標準偏差と予め設定したしきい値とを比較している。そのため、加熱板１１上においてウエハＷが微小物体に乗り上げているか否かを容易に検出できる。従って、ウエハＷが既述の高さ寸法が３ｍｍものガイドピン１４に乗りあげたとしても、ガイドピン１４に乗りあげたか否かを検出できる。
また、しきい値として、加熱板１１上にウエハＷを水平に載置した状態で測定した標準偏差に基づいて予め設定しているので、即ち加熱板１１の表面形状や各温度センサ１３の持つ特性のばらつきなどの環境誤差（バックグラウンド）の影響が小さくなるようにしているので、ウエハＷが微小物体に乗り上げているか否かを高い精度で検出できる。

既述の例では、ヒータ１２及び温度センサ１３を各々５つずつ配置したが、これらヒータ１２及び温度センサ１３の数量は、各々少なくとも２つ設ければ良い。図９は、ヒータ１２及び温度センサ１３を各々１３個ずつ配置した例を示している。具体的には、加熱板１１の内側領域１１ａよりも外周側の領域を内周側から外周側に向かって３つのリング状の領域１１ｄに区画し、これら領域１１ｄを周方向において夫々４つの区画領域１１ｃに等間隔に区画している。そして、これら内側領域１１ａ及び１２個の区画領域１１ｃに夫々ヒータ１２を配置している。また、各々のヒータ１２に対応するように、加熱板１１の下方側に温度センサ１３を設けている。このように温度センサ１３の個数を既述の図１の例よりも多くすることにより、ウエハＷが微小物体に乗りあげた時の標準偏差について、しきい値よりも大きいか否かを高い精度で検出できる。尚、図９では温度センサ１３について記載を省略している。

また、標準偏差やしきい値を設定するために用いた温度センサ１３の温度検出値としては、後述の実施例に示すように、加熱板１１上にウエハＷを載置して当該加熱板１１の温度が降温し始めてから設定温度に戻るまでの間、好ましくは加熱板１１上にウエハＷを載置してから０．８〜１．５秒までの範囲の温度検出値を用いても良いし、当該範囲内における温度検出値の積分値を用いても良い。また、前記範囲は、ウエハＷの厚み寸法、ヒータ１２の出力値、プロキシミティピン１５の個数や寸法などによって様々である場合があるため、装置やレシピに応じて個別に設定される。
また、既述の例では、加熱板１１上にウエハＷを載置してから０．８〜１．５秒までの範囲のある時点（例えば１秒後）における各温度センサ１３の温度検出値に基づいて標準偏差を算出したが、本発明ではこの例に限定されない。具体的には、ある一定の期間、例えば加熱板１１上にウエハＷを載置してから１．５秒が経過するまでの間、例えば０．１秒毎に温度検出値を求めると共にこの温度検出値に基づき各時点における標準偏差を算出し、この各標準偏差を各時点におけるしきい値と比較した際に、いずれかの標準偏差が対応するしきい値よりも大きい場合にアラーム３６を発報させても良い。即ち、ある期間例えばウエハＷの載置によって加熱板１１の温度が下降し始めてから設定温度に戻るまでの間に亘って、ウエハＷが微小物体に乗りあげたか否かを検出しても良い。

既述の例では、ウエハＷが微小物体に乗りあげているか否かを検出するにあたり、各温度センサ１３における温度検出値の標準偏差（σ）を用いたが、この標準偏差に代えて、分散（σ^２）を用いても良い。また、後述の実施例における図１１及び図１２からも明らかなように、ウエハＷが微小物体に乗りあげている場合には、各温度センサ１３の温度検出値の最大値と最小値との差分（温度検出値の開き）は、ウエハＷが正常に（水平に）加熱板１１に載置されている場合に比べて大きくなる。即ち、微小物体にウエハＷの端部が乗りあげている場合には、当該端部に対向する加熱板１１は他の部位よりも温度が高くなるので、正常時に比べて各温度検出値の最大値が大きくなる。また、微小物体にウエハＷの端部が乗りあげていると、ウエハＷが傾斜するので、ウエハＷの直径方向における前記端部に対向する部位では、他の部位よりも加熱板１１に近接し、加熱板１１の熱を速やかに吸熱するため、正常時に比べて各温度検出値の最小値が小さくなる。従って、微小物体にウエハＷの端部が乗りあげていると、正常時よりも既述の差分が大きくなる。そのため、ウエハＷが微小物体に乗りあげているか否かを検出するために用いるばらつき値としては、標準偏差に代えて、この温度検出値の最大値と最小値との差分を用いても良い。

また、標準偏差を算出する温度検出値として、加熱板１１の温度を用いたが、この加熱板１１の温度に代えて、ウエハＷの温度を用いても良い。即ち、ウエハＷが微小物体に乗りあげずに正常に（水平に）加熱板１１上に載置されていると、ウエハＷは面内に亘って均等に加熱されていく。一方、例えばウエハＷの端部が微小物体に乗りあげていると、当該端部では他の部位よりも加熱板１１から離間しているので昇温速度が遅くなり、従って正常時よりも面内において温度分布がばらつくことになる。この場合には、温度センサ１３は、加熱板１１の上面側あるいは加熱板１１に対して上方側に離間した位置において放射温度計などとして設けても良い。

更に、標準偏差やしきい値を算出するにあたって温度センサ１３の全ての温度検出値を用いたが、これら温度センサ１３の温度検出値のうち少なくとも２つを用いても良い。また、ヒータ１２の配置位置に対応させて温度センサ１３を配置したが、ヒータ１２の出力値を調整するための温度センサ１３とは別に、標準偏差及びしきい値を算出するための専用の温度センサを別途設けてもよい。

また、加熱板１１に複数のヒータ１２を配置したが、１つのヒータ１２を配置すると共に、温度センサ１３を既述のように複数箇所に設けても良い。この場合には、ヒータ１２は、図１０に示すように、例えば加熱板１１上に載置されるウエハＷに対応する円形の面ヒータが用いられる。また、温度センサ１３について、図１０では加熱板１１の裏面側に、ウエハＷの中央部に配置すると共に、外周部においてウエハＷの周方向に互いに離間するように８箇所に設けた例を示している。この場合には、ヒータ１２の出力値を調整するための温度センサ１３としては、これら温度センサ１３のうち例えば中央部の温度センサ１３が用いられる。

また、既述の例ではウエハＷの端部が微小物体に乗りあげて傾斜している場合について検出したが、例えば互いに同程度の大きさの微小物体が加熱板１１上において周方向に亘って複数箇所に付着している場合、これら微小物体にウエハＷが乗りあげると、ウエハＷが加熱板１１に対して概略平行になる場合がある。しかし、このような場合であっても、微小物体を介して加熱板１１からウエハＷに伝熱するにあたり、この伝熱量が微小物体毎にばらつくと考えられ、従ってウエハＷが微小物体に乗りあげているか否かが判別される。

以上説明した基板加熱装置は、ウエハＷに対してレジスト膜の塗布処理や当該レジスト膜の現像処理を行う塗布・現像装置において、例えばレジスト液をウエハに塗布した後（プリベーキング）、あるいは当該塗布・現像装置に接続された露光装置で露光処理を行った後（ポストエクスポージャーベーキング）、更には現像処理を行った後（ポストベーキング）、ウエハＷに対して加熱処理を行うための加熱装置として適用される。

続いて、本発明の手法について、実際に実験を行って確認した結果を説明する。先ず、基板加熱装置としては、既述の図９に示したように、ヒータ１２及び温度センサ１３が各々１３チャンネル（１３個）設けられた加熱板１１を用いた。そして、加熱板１１上に寸法が５００μｍの微小物体を静置すると共に、加熱板１１を８０℃に設定した。次いで、この加熱板１１上にウエハＷを載置して、各温度センサ１３の温度検出値を読み取った。図１１の細線は、これら温度センサ１３の温度検出値を示している。また、これら温度検出値の標準偏差を算出し、図１１に太線で示した。尚、図１１において、横軸における「ウエハ加熱時間」として、加熱板１１上にウエハＷを載置した時点からの経過時間を示している。

一方、加熱板１１上に微小物体を静置しない場合、即ち加熱板１１に対してウエハＷを水平に載置した場合においても、同様に各温度センサ１３の温度検出値及び標準偏差を求めた。この場合の結果を示す図１２では、各温度センサ１３の温度検出値が図１１の例よりも揃っており、また標準偏差は図１１の例よりも低く（ばらつきが小さく）なっていた。

そこで、これら図１１及び図１２の標準偏差について、一つのグラフに纏めて表すと共に、これら標準偏差の差分を取ると、図１３に示すように、両者の標準偏差には明らかな差異が確認された。即ち、正常時（図１２）の標準偏差は、微小物体乗りあげ時（図１１）の標準偏差よりも小さくなっており、経過時間が０．８〜１．５秒までの間において、特に差異が大きくなっていた。従って、既述のように０．８〜１．５秒までの間の標準偏差を用いることにより、ウエハＷが微小物体に乗りあげたか否かを容易に高い精度で検出できることが分かる。

ここで、微小物体にウエハＷの端部が乗りあげている場合（図１１）には、正常時（図１２）と比べて、ある時間（ウエハ加熱時間）で見た時の最大値と最小値との差分が大きくなっていることが分かる。即ち、微小物体にウエハＷの端部が乗りあげている場合には、当該端部に対向する加熱板１１は他の部位よりも温度が高くなるので、正常時に比べて各温度検出値の最大値が大きくなる。また、微小物体にウエハＷの端部が乗りあげていると、既述のようにウエハＷが傾斜するので、ウエハＷの直径方向における前記端部に対向する部位では、正常時よりも加熱板１１に近接し、従って加熱板１１の温度がウエハＷに速やかに吸熱されて、他の部位よりも温度が低くなる場合がある。この場合には、各温度検出値の最小値は、正常時よりも小さくなる。そのため、このように温度検出値の最大値と最小値との差分が異常時と平常時とで異なっていると考えられる。

続いて、設定温度が８０℃の場合及び１６０℃の場合について、既述の図１３に対応する標準偏差の差を求めた。その結果、図１４及び図１５に示すように、設定温度が高い程、正常時と微小物体乗りあげ時との間の標準偏差の差が大きくなることが分かった。

Ｗ ウエハ
１１ 加熱板
１２ ヒータ
１３ 温度センサ
３１ 温度コントローラ
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ プログラム
３５ メモリ
３６ アラーム

Claims (11)

1. 加熱板に載置された基板を加熱部により設定温度に加熱する基板加熱装置において、
   互いに加熱板の板面の方向に離間して設けられ、前記加熱板及び基板の少なくとも一方の温度を測定する複数の温度測定部と、
   前記加熱板に基板を載置した後における複数の温度測定部の各温度測定値間のばらつきの値を算出する温度ばらつき算出部と、
   基板が前記加熱板上において異物に乗りあげているか否かを判断するために、前記温度測定値のばらつきの値を予め設定されたしきい値と比較する比較部と、を備えたことを特徴とする基板加熱装置。
2. 前記加熱部は、前記温度測定部の配置位置に対応するように複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板加熱装置。
3. 前記温度ばらつき算出部にて算出されるばらつきの値は、測定温度の標準偏差であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板加熱装置。
4. 前記しきい値は、前記加熱板に基板を水平に載置した時において、前記温度ばらつき算出部にて算出されたばらつきの値に基づいて予め設定された値であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板加熱装置。
5. 前記ばらつきの値が前記しきい値よりも大きいと前記比較部にて検知された時に発報されるアラーム発報部を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板加熱装置。
6. 加熱板に載置された基板を加熱部により設定温度に加熱する基板加熱方法において、
   前記加熱板に基板を載置する工程と、
   次いで、前記加熱板に基板を載置した後における当該加熱板及び基板の少なくとも一方の温度を、互いに加熱板の板面の方向に離間して設けられた複数の温度測定部により測定する工程と、
   続いて、複数の温度測定部の各温度測定値間のばらつきの値を算出する工程と、
   しかる後、前記算出する工程にて算出された温度ばらつき値を予め設定されたしきい値と比較し、この比較結果に基づいて基板が前記加熱板上において異物に乗りあげているか否かを判断する工程と、を含むことを特徴とする基板加熱方法。
7. 前記加熱板において、基板は前記温度測定部の配置位置に対応するように複数箇所に設けられた前記加熱部により加熱されることを特徴とする請求項６に記載の基板加熱方法。
8. 前記算出する工程にて算出されるばらつきの値は、測定温度の標準偏差であることを特徴とする請求項６または７に記載の基板加熱方法。
9. 前記比較する工程の後、当該比較する工程において前記ばらつきの値が前記しきい値よりも大きい場合には、アラームを発報する工程を行うことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の基板加熱方法。
10. 前記加熱板に基板を載置する工程の前に、
    前記加熱板に基板を水平に載置して、複数の温度測定部の各温度測定値についてばらつきの値を算出する工程と、
    当該工程にて算出されたばらつきの値に基づいて前記しきい値を設定する工程と、を行うことを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一つに記載の基板加熱方法。
11. 加熱板に載置された基板を加熱する基板加熱装置に用いられるプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記プログラムは、請求項６ないし１０のいずれか一つに記載の基板加熱方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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