JP6406201B2 - Substrate processing apparatus, substrate processing method, and storage medium - Google Patents
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Description
本発明は、載置台上に載置された基板に対して処理を行うにあたり、載置台上の基板の載置状態を検出する基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus, a substrate processing method, and a storage medium that detect a mounting state of a substrate on a mounting table when processing a substrate mounted on the mounting table.
半導体製造工程においては、載置台上に載置された基板に対して処理が行われており、処理としては例えばフォトリソグラフィ工程において、載置台をなす熱板又は冷却板上に基板である半導体ウエハ(以下、ウエハと記載する)を載置して、当該ウエハを加熱又は冷却する処理がある。例えば熱処理としては、レジスト膜を形成した後のウエハを加熱する処理や、現像処理前のウエハを加熱する処理などが挙げられる。 In the semiconductor manufacturing process, processing is performed on the substrate placed on the mounting table. As the processing, for example, in the photolithography process, a semiconductor wafer which is a substrate on a hot plate or a cooling plate forming the mounting table. There is a process of placing (hereinafter referred to as a wafer) and heating or cooling the wafer. For example, the heat treatment includes a process of heating the wafer after the resist film is formed and a process of heating the wafer before the development process.
ところで載置台(熱板)上に異物が存在したり、ウエハの裏面に異物が付着した状態で当該ウエハが熱板に搬送されることで、熱板の表面とウエハの裏面との間に異物が介在し、ウエハがこの異物に乗り上げた状態で熱板上に載置される場合がある。またウエハが反った状態で熱板上に載置される場合もある。そうなると、熱板表面とウエハの裏面との距離が、ウエハ面内において互いに異なることで、ウエハの温度が面内において不均一になり、熱処理の面内均一性が低下する懸念がある。 By the way, foreign matter exists on the mounting table (hot plate), or the foreign matter adheres to the back surface of the wafer, and the wafer is transported to the hot plate, so that the foreign matter is between the front surface of the hot plate and the back surface of the wafer. In some cases, the wafer is placed on the hot plate in a state where the wafer rides on the foreign matter. In some cases, the wafer is placed on the hot plate in a warped state. In this case, the distance between the front surface of the hot plate and the back surface of the wafer is different from each other in the wafer surface, so that the temperature of the wafer becomes non-uniform in the surface and the in-plane uniformity of the heat treatment may be lowered.
特許文献1には、熱板にウエハを載置したときの熱板の温度変化のプロファイルに基づいてウエハの載置状態の異常の有無を検出することが示されている。しかし異物の高さが比較的小さいと、熱板異物存在領域の温度低下と、熱板の他の領域の温度低下との差が小さいため、異物への乗り上げの検出を正確に行うことができない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses that the presence or absence of an abnormality in the wafer mounting state is detected based on a temperature change profile of the hot plate when the wafer is placed on the hot plate. However, if the height of the foreign matter is relatively small, the difference between the temperature drop in the hot plate foreign matter existing area and the temperature drop in other areas of the hot plate is small, so it is not possible to accurately detect the climb on the foreign matter. .
また特許文献2には、載置台の上方に設けられたレーザ変位計により、載置台上のウエハ表面との距離を測定して、ウエハの反り状態を把握する技術が記載されている。しかしながらレーザ変位計は耐熱性の観点から、ウエハに対して熱処理を行う装置内での使用には適さない。
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、載置台上に載置される基板の載置状態を高い確実性をもって検出できる技術を提供することである。 The present invention has been made based on such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of detecting the mounting state of the substrate mounted on the mounting table with high certainty.
このため本発明の基板処理装置は、
載置台に載置された半導体ウエハである基板を当該基板の下方側から加熱して当該基板を熱処理する基板処理装置において、
前記載置台に正常に載置されている基板の下方側に位置するように横方向に複数設けられ、当該載置台に載置された基板に渦電流を発生させ、渦電流の強度に基づいて基板までの距離を測定する渦電流センサーと、
前記渦電流センサーによる距離の測定結果に基づいて、前記載置台上の基板の載置状態を検出する検出部と、を備え、
前記載置台は、当該載置台の表面が基板の下面と対向するように構成されると共に、基板の周縁部を支持するための複数の突起部が当該載置台の周方向に沿って設けられたことを特徴とする。
Therefore, the substrate processing apparatus of the present invention is
In a substrate processing apparatus for heating a substrate which is a semiconductor wafer mounted on a mounting table from the lower side of the substrate to heat-treat the substrate,
Based on the strength of the eddy current , a plurality of laterally arranged so as to be positioned on the lower side of the substrate normally mounted on the mounting table, generating eddy currents on the substrate mounted on the mounting table. An eddy current sensor that measures the distance to the substrate;
Based on the measurement result of the distance by the eddy current sensor, comprising a detection unit that detects the mounting state of the substrate on the mounting table ,
The mounting table is configured such that the surface of the mounting table faces the lower surface of the substrate, and a plurality of protrusions for supporting the peripheral edge of the substrate are provided along the circumferential direction of the mounting table. It is characterized by that.
また本発明の基板処理方法は、
載置台に載置された半導体ウエハである基板を当該基板の下方側から加熱して当該基板を熱処理する基板処理方法において、
基板を載置台に載置する工程と、
次いで、前記載置台に正常に載置されている基板の下方側に位置するように横方向に複数設けられた渦電流センサーにより、前記基板までの距離を測定する工程と、
前記渦電流センサーによる距離の測定結果に基づいて、前記載置台上の基板の載置状態を検出する工程と、を含み、
前記載置台は、当該載置台の表面が基板の下面と対向するように構成されると共に、基板の周縁部を支持するための複数の突起部が当該載置台の周方向に沿って設けられたことを特徴とする。
Moreover, the substrate processing method of the present invention comprises:
In a substrate processing method in which a substrate which is a semiconductor wafer mounted on a mounting table is heated from below the substrate to heat-treat the substrate,
A step of mounting the substrate on the mounting table;
Next, a step of measuring the distance to the substrate by an eddy current sensor provided in a plurality of lateral directions so as to be positioned on the lower side of the substrate normally placed on the mounting table,
Detecting the mounting state of the substrate on the mounting table based on the measurement result of the distance by the eddy current sensor ,
The mounting table is configured such that the surface of the mounting table faces the lower surface of the substrate, and a plurality of protrusions for supporting the peripheral edge of the substrate are provided along the circumferential direction of the mounting table. It is characterized by that.
さらに本発明の記憶媒体は、
基板を載置台に載置して当該基板に対して処理を行う装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、既述の基板処理方法を実行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。
Furthermore, the storage medium of the present invention provides
A storage medium storing a computer program used in an apparatus that places a substrate on a mounting table and processes the substrate,
The computer program includes a group of steps so as to execute the above-described substrate processing method.
本発明によれば、載置台に設けられた渦電流センサーにより、載置台上の基板までの距離を測定し、その測定結果に基づいて、載置台上の基板の載置状態を検出している。載置台上の異物に基板が乗り上げていたり、基板が反った状態で載置台に載置されると、基板が載置台に正常に載置されているときに対して、基板までの距離が変化する。このため載置台上の基板の載置状態について高い確実性をもって検出できる。 According to the present invention, the distance to the substrate on the mounting table is measured by the eddy current sensor provided on the mounting table, and the mounting state of the substrate on the mounting table is detected based on the measurement result. . When a substrate is placed on a foreign object on the mounting table or placed on the mounting table with the substrate warped, the distance to the substrate changes compared to when the substrate is normally placed on the mounting table. To do. For this reason, it can detect with high certainty about the mounting state of the substrate on the mounting table.
本発明の基板処理装置を適用した加熱装置の第1の実施形態について、図1の縦断側面図と、図2の平面図とを参照して説明する。加熱装置は筺体10を備えており、筺体10の側壁にはウエハWの搬送口11が形成されている。筺体10内における搬送口11側を手前側とすると、筐体10内の奥側には、水平な熱板2が設けられている。この熱板2は、ウエハWに対して加熱処理を行うためにウエハWを載置する載置台をなすものであり、ウエハWを加熱する板部材を兼用している。熱板2は例えばウエハWよりも大きい平面視円形状に形成され、例えばアルミニウム(Al)などの金属や、例えばアルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)などのセラミックスにより構成される。
A first embodiment of a heating apparatus to which a substrate processing apparatus of the present invention is applied will be described with reference to a longitudinal side view of FIG. 1 and a plan view of FIG. The heating apparatus includes a
図1中21は、熱板2を加熱するためのヒータである。熱板2の表面には、ウエハWの周縁部を支持するための複数の突起部22が熱板2の周方向に沿って設けられている。ウエハWが熱板2上に正常に載置されたときには、ウエハWは突起部22により水平に支持され、熱板2から若干浮いた状態で加熱される。図1は、そのように熱板2に正常に載置されて加熱されるウエハWを示している。図中23は、昇降機構24により昇降する昇降ピンであり、熱板2の表面にて突没することで、後述の冷却板5と熱板2との間でウエハWを受け渡す。
In FIG. 1,
図1中25は昇降機構26により昇降自在なシャッタであり、熱板2を囲む起立した円筒形に構成されている。図1中27は円形の天板であり、熱板2の上方に設けられ、その下面中央部には排気口28が開口している。ウエハWが熱板2に載置されて加熱処理される際には、図1に示すようにシャッタ25の上端と、天板27の周縁部との間に若干の隙間が形成された状態で、排気口28により排気が行われる。図1中の点線の矢印は、この排気によって熱板2の外方から熱板2上に流れる大気の気流を示し、この気流に曝されながらウエハWは加熱される。後述の冷却板5がウエハWを熱板2に対して受け渡すときには、冷却板5の移動を妨げないように、シャッタ27は図1に示す位置から下降する。
In FIG. 1,
熱板2は、熱板2に載置されたウエハWまでの距離を測定する渦電流センサー3を備えている。渦電流センサー3とは、被測定物であるウエハWに渦電流を発生させ、渦電流の強度に基づいてウエハWまでの距離を測定するセンサーであり、この例では5個の渦電流センサー3A〜3Eが設けられている。各渦電流センサー3A〜3Eは夫々同様に構成され、夫々平面状のコイル31A〜31Eを備えている。これらコイル31A〜31Eは、図1〜図3に示すように、例えば熱板2において、突起部22よりも内側の領域に、熱板2の面内に分散して設けられている。コイル31A〜31Eは、図3及び図4に示すように、例えば平面内に導電性部材を渦巻き状に巻回して形成され、コイル31A〜31Eの両端部には夫々配線32が形成されている。なお以下においては、渦電流センサー3A〜3Eを纏めて渦電流センサー3、コイル31A〜31Eを纏めてコイル31と記載することもある。
The
この例のコイル31及び配線32は、例えば図3に示すように、下層側の高分子シート33の表面にコイル31及び配線32を金属箔や印刷により形成し、その上に上層側の高分子シート34を積層することにより構成される。コイル31及び配線32は例えばステンレスや銅(Cu)、導電性インクなどにより構成され、高分子シート33、34は、例えばポリイミドやポリエステルなどの耐熱性に優れた材料により構成される。こうしてコイル31及び配線32が形成された高分子シート33、34は、ホットプレスや接着剤により熱板2に張り付けられる。
For example, as shown in FIG. 3, the
これにより複数のコイル31は、熱板2の突起部22上に正常に載置されているウエハWの下方側に、夫々のコイル31の表面の高さ位置が揃うように設けられる。この例では、例えば図2及び図3に示すように、渦電流センサー3Aのコイル31Aは熱板2の中央領域に設けられると共に、渦電流センサー3B〜3Eのコイル31B〜31Eは熱板2の周縁領域に熱板2の周方向に沿って設けられている。この例では熱板2の周縁領域に設けられたコイル31B〜31Eは、中央領域に設けられたコイル31Aから互いに等距離分離れた位置に設けられる。また例えばコイル31A、31B、31Dと、コイル31A、31C、31Eと、がウエハWの直径上に夫々並ぶように設けられる。
Thus, the plurality of
各コイル31の配線32は、図3に示すように、例えば熱板2の周縁側に引き伸ばされ、熱板2の厚さ方向に貫通する貫通孔20を介して熱板2の下方側に引き出されて、測定部4に接続されている。なお図1では配線32を簡略化し、図2以下、配線32の図示を適宜省略している。渦電流センサー3は、例えば次の原理によりコイル31とウエハWとの距離を測定できる。即ち、コイル31に高周波電流を流すことにより形成した高周波磁界内に被測定物である導電性の基板としてのウエハWが存在すると、電磁誘導作用によって、ウエハW表面を通過する磁束の周りに渦電流が流れる。
As shown in FIG. 3, the
一方、コイル31は発振回路の中に共振周波数を決定する素子の一部として組み込まれており、ウエハWとコイル31との距離に応じて渦電流の強度が変化し、コイル31のインピーダンスが変化するので発振状態が変わる。この発振状態の変化例えば周波数の変化や、発振出力の基準波形からの位相変化に基づいてコイル31とウエハWとの距離を測定できる。このため渦電流センサー3A〜3Eのコイル31A〜31E及び配線32は、夫々の高周波磁界内にウエハWが存在し、突起部22が存在しない位置に設けられる。
On the other hand, the
従って測定部4は、例えば各コイル31A〜31Eに高周波電流を供給する機能と、各コイル31A〜31Eに対応する発振回路の発振状態を取得する機能と、取得した発振状態から距離を算出する機能と、を備えているということができる。そして測定部4にて得られた、各渦電流センサー3A〜3Eの距離の測定結果D1〜D5は後述する制御部100に出力される。測定部4としては、例えば日本テキサス・インスツルメンツ社のLDC1000などを用いることができる。
Therefore, the measuring
図1及び図2に戻って説明を続けると、図中5は図示しない冷媒の流路を備えた冷却板であり、熱板2と外部の搬送機構12(図2参照)との間でウエハWを受け渡す役割及びウエハWを冷却する役割を有している。冷却板5は例えばアルミニウムなどにより、ウエハWとほぼ同じ大きさの平面視略円形状に形成され、駆動機構51により、図1で示す待機位置と熱板2の上方との間で進退自在に構成されている。待機位置にある冷却板5に対しては、外部の搬送機構12が昇降することで、ウエハWの受け渡しが行われる。図2中52は、搬送機構12に設けられたウエハ保持用の爪部13に対応する切欠き部であり、53、54は昇降ピン23が通過するためのスリットである。
Returning to FIG. 1 and FIG. 2, the description will be continued. In the figure, reference numeral 5 denotes a cooling plate having a refrigerant flow path (not shown), and a wafer between the
続いて加熱装置に設けられる制御部100について説明する。制御部100は例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、ウエハWの加熱処理、上記の冷却板5によるウエハWの搬送、渦電流センサー3からの検出信号に基づいたウエハWの載置状態の検出など、各種の動作が行えるように命令(ステップ群)が組まれたプログラムが格納されている。そして当該プログラムによって制御部100から加熱装置の各部に制御信号が出力されることで、当該加熱装置の各部の動作が制御される。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
Next, the
また制御部100は、図5に示すように、渦電流センサー3による距離の測定結果に基づいて、熱板2上のウエハWの載置状態を検出する検出部101を備えている。この載置状態の検出は、例えば熱板2上の異物にウエハWが乗り上げているか否か、ウエハWが反っているか否かのうちの少なくとも一方を検出するものであり、ウエハWの載置状態が異常であるか否かを判断する判断部ということもできる。検出部101は、例えば複数の渦電流センサー3により測定されたウエハWまでの各測定距離同士の差分に基づいて、熱板2上のウエハWの載置状態を検出するように構成されている。さらに制御部100は、検出部101によりウエハWの載置状態が異常であると検出したときに、アラームを出力するアラーム出力部102と、載置状態について表示する表示部103と、を備えている。例えばアラーム出力部102は、表示部103への画面表示や警告音の発生、警告ランプの点灯を行うように構成されている。
As shown in FIG. 5, the
次に加熱装置の作用について、図6のフローチャートを参照しながら説明する。先ず熱処理対象のウエハWを搬送機構12により筺体10内に搬入し、冷却板5に受け渡す。熱処理対象のウエハWとは、例えば表面にレジスト液が塗布されたウエハWである。一方冷却板5が熱板2に向けて移動するまでに熱板2の表面をヒータ21により予め設定された温度例えば130℃に加熱する(ステップS1)。
Next, the operation of the heating device will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the wafer W to be heat-treated is carried into the
次いで搬送機構12により搬入したウエハWを、冷却板5を介して熱板2に載置し(ステップS2)、複数の渦電流センサー3A〜3Eの夫々によりウエハWまでの距離を測定し、その測定結果である距離D1〜D5を制御部100へ出力する。制御部100では、検出部101にて夫々の渦電流センサー3A〜3Eにて測定された距離同士の差分(以下「測定距離の差分」という)を求め(ステップS3)、この測定距離の差分に基づいて熱板2上のウエハWの載置状態を検出する。
Next, the wafer W loaded by the
図1及び図5にウエハWの載置状態が正常である場合を示すが、このように載置状態が正常であるときには、ウエハが突起部22上に、熱板2に対して平行な状態で載置されるので、渦電流センサー3からウエハWまでの距離が揃い、2つの渦電流センサー3の測定距離同士の差分がしきい値以下になる。なお載置状態が正常であるときには、測定距離同士の差分は理論上はゼロになるが、渦電流センサー3ではミクロン単位の分解能で距離を測定できるため、突起部22の製作誤差を考慮してしきい値が設定される。
FIG. 1 and FIG. 5 show the case where the mounting state of the wafer W is normal. When the mounting state is normal as described above, the wafer is parallel to the
一方、図7に示すように、ウエハW裏面に異物Pが付着していた場合などのように、異物Pの上にウエハWが乗り上げられ、熱板2に対して平行ではない状態で載置されたときは、ウエハ裏面と熱板2との距離が熱板2の面内で異なってくる。この場合には周縁領域の渦電流センサー3B〜3Eの少なくとも一つの距離D2〜D5(この例ではD2)が中央領域の渦電流センサー3Aの距離D1より大きくなる。さらに図8に示すように、ウエハWが反っている場合もウエハ裏面と熱板2との距離が熱板2の面内で異なってくる。例えば図8(a)のように上に凸な状態で反る場合には、中央領域の渦電流センサー3Aの距離D1が一番大きくなり、例えば図8(b)のように下に凸な状態で反る場合には、中央領域の渦電流センサー3Aの距離D1が一番小さくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the wafer W is placed on the foreign matter P and placed in a state not parallel to the
このため検出部101では、ステップS4において、例えば複数の渦電流センサー3A〜3Eにより測定された距離同士の差分が予め設定されたしきい値以下であるか否かを判断する(ステップS4)。測定距離同士の差分は、2つの渦電流センサー3の測定距離同士の差分であり、2つの渦電流センサー3の全ての組み合わせの測定距離同士の差分について、しきい値以下であるか否かが判断される。そして測定距離同士の差分がしきい値以下であれば載置状態が正常であると判断し、しきい値を越えていれば載置状態が異常であると判断する。
Therefore, the
また検出部101では、載置状態が異常であると判断したときに、周縁領域の渦電流センサー3B〜3Eの距離D2〜D5と、中央領域の渦電流センサー3Aの距離D1とを比較し、周縁領域の距離D2〜D5の少なくとも一つが中央領域の距離D1より大きいときは、載置異常の原因を異物への乗り上げと判断する。そして中央領域の距離D1が一番大きい場合には、上に凸になるように反った状態、中央領域の距離D1が一番小さい場合には、下に凸になるように反った状態と判断する。
Further, when the
こうしてステップS4にて測定距離同士の差分がしきい値以下であれば、所定時間の熱処理の後、冷却板5及び搬送機構12により、ウエハWを筐体10から搬出する(ステップS5)。そして例えば同じロットの次のウエハWを筐体10内に搬入して熱板2に載置し、ステップS1以降のステップを実行する。一方ステップS4にて測定距離同士の差分がしきい値よりも大きいときは、アラーム出力部102により所定のアラームを出力する。また表示部103に異物Pへの乗り上げかウエハWの反りのいずれかの載置異常の原因を表示する(ステップS6)。アラーム出力後は例えば作業者が加熱装置の運転を停止して、載置異常の原因を除去したり、載置異常のウエハWを回収したりなどの所定の対応をとる。
Thus, if the difference between the measured distances is equal to or less than the threshold value in step S4, the wafer W is unloaded from the
この実施形態によれば、熱板2に渦電流センサー3を設けて、ウエハWまでの距離を測定し、この測定結果に基づいて、熱板2上のウエハWの載置状態を検出している。渦電流センサー3によりウエハWまでの距離を直接測定しているため、異物PにウエハWが乗り上げていたり、ウエハWが反っているときには、距離が変化し、異物や反りが小さい場合でも距離の変化を把握できる。このため熱板2上のウエハWの載置状態について高い確実性をもって判断することができる。
According to this embodiment, the
また渦電流センサー3を用い、ウエハWまでの距離の変化をインダクタンスを介して発振状態の変化として、例えば周波数の変化や、出力の基準波形からの位相変化として取得しているので、ミクロン単位の分解能で高い精度で距離を測定できる。さらに平面状のコイル31を用いることにより薄型化を図ることができ、熱板2への設置が容易である上、耐熱性に優れるため、熱板2への適用に適している。
Further, since the
さらに本発明者らは、ウエハ裏面に形成された膜の材質によって、渦電流センサー3にて測定されるインダクタンスが変化することを把握している。なおウエハ裏面とは熱板2と対向する面である。図9は渦電流センサー3のインダクタンスとウエハからの距離とを関係を示す特性図であり、9種類のウエハ裏面の材質のデータを示している。ウエハ裏面の材質については、▲はベアシリコン、■は窒化シリコン(SiN)、●は熱酸化膜(Th−Ox)、◆はBARC膜とレジスト膜の積層膜、△はタングステン膜(W)、○は窒化タングステン膜(WN)、□は窒化チタン膜(TiN)、◇はBARC膜、×はチタン膜(Ti)である。
Furthermore, the present inventors have grasped that the inductance measured by the
図9から、ウエハ裏面の材質によって、ウエハまでの距離が同じであっても、その距離に対応するインダクタンスが異なることが分かる。本実施形態のように、複数の渦電流センサー3A〜3Eの測定距離同士の差分に基づいてウエハWの載置状態を検出すれば、膜種による測定値の変動をキャンセルすることができる。このためウエハ裏面に形成された膜の種類が不明であったとしても、載置状態について高い確実性をもって検出することができる。
FIG. 9 shows that the inductance corresponding to the distance varies depending on the material of the back surface of the wafer even if the distance to the wafer is the same. If the mounting state of the wafer W is detected based on the difference between the measurement distances of the plurality of
また上述の実施形態では、検出部101を渦電流センサー3により測定されたウエハWまでの距離としきい値との差分に基づいて、ウエハWの載置状態を検出するように構成してもよい。例えばしきい値は、正常ウエハを熱板2に載置したときの、正常ウエハまでの距離である。正常ウエハとは、その裏面に異物が付着しておらず、反りのないウエハであって、正常な載置状態で熱板2に載置されるウエハであり、以下の説明でも同様である。しきい値は、具体的には正常ウエハを熱板2に載置して、複数の渦電流センサー3A〜3Eにより当該ウエハまでの距離を夫々測定したときの距離D1〜D5の平均値(正常ウエハまでの距離)とすることができる。
In the above-described embodiment, the
そして検査対象のウエハWを熱板2に載置して、複数の渦電流センサー3A〜3Eにより当該ウエハWまでの距離を夫々測定し、これら測定結果としきい値との差分を渦電流センサー3A〜3E毎に取得する。載置状態が正常であるときには、測定結果としきい値との差分は理論上はゼロになるが、突起部22の製作誤差を考慮して差分の許容範囲(差分許容範囲)を設定する。そして得られた差分の全てが差分許容範囲に収まれば載置状態が正常であると判断し、前記差分の少なくとも一つが差分許容範囲から外れれば載置状態が異常であると判断する。
Then, the wafer W to be inspected is placed on the
さらに上述の実施形態では、図10に示すフローチャートに従ってウエハWの載置状態の検出を行ってもよい。この例では、先ず正常ウエハを熱板2に載置して、距離を測定する。具体的には熱板2を加熱し(ステップS11)、正常ウエハを熱板2の突起部22上に受け渡す(ステップS12)。次いで複数の渦電流センサー3A〜3Eの夫々によりウエハまでの距離を測定し、制御部100の検出部101にて例えば測定された距離D1〜D5の平均値を求め、これに基づいて距離の許容範囲を設定する(ステップS13)。この後正常ウエハを筐体10から搬出する。
Further, in the above-described embodiment, the mounting state of the wafer W may be detected according to the flowchart shown in FIG. In this example, a normal wafer is first placed on the
続いて熱処理対象のウエハWを熱板2に載置し(ステップS14)、複数の渦電流センサー3A〜3EによりウエハWまでの距離を夫々測定し(ステップS15)、制御部100の検出部101では、各測定された距離D1〜D5の夫々について、距離の許容範囲内に収まるか否かを判断する(ステップS16)。距離D1〜D5が全て許容範囲内に収まれば、載置状態が正常であるとして、所定時間の熱処理の後、ウエハWを筐体10から搬出する(ステップS17)。そして例えば同じロットの次のウエハWを筐体10内に搬入して熱板2に載置し、例えばステップS14以降のステップを実行する。一方距離D1〜D5の少なくとも一つが許容範囲から外れていれば、載置状態が異常であると判定して、アラーム出力部102により所定のアラームを出力し、表示部103に表示する(ステップS18)。また検出部101により、既述の手法にて、載置異常の原因、つまり異物への乗り上げか、ウエハWの反りかを判断し、表示部103に表示する。
Subsequently, the wafer W to be heat-treated is placed on the hot plate 2 (step S14), the distances to the wafer W are measured by the plurality of
この例における、距離の許容範囲は、前記しきい値(正常ウエハまでの距離)に、前記差分許容範囲を加算して得られる範囲である。従ってこの例の検出部101も、渦電流センサー3により測定されたウエハWまでの距離としきい値との差分に基づいて、ウエハWの載置状態を検出するように構成されることになる。このように正常ウエハを用いて距離の許容範囲や差分許容範囲を設定することにより、ウエハ裏面に形成された膜の種類が不明であったとしても、載置状態について高い確実性をもって検出することができる。
In this example, the allowable range of distance is a range obtained by adding the allowable difference range to the threshold value (distance to a normal wafer). Therefore, the
さらに上述の実施形態では、制御部100にウエハWの裏面に形成されている膜の種別としきい値とを対応付けたデータを記憶する記憶部と、膜の種別に対応するしきい値を選択する選択部とを設けるようにしてもよい。例えば正常なベアシリコンウエハを熱板2に載置し、渦電流センサー3A〜3Eによりベアシリコンまでの距離D1〜D5を求めて、その平均値を基準しきい値とする。そして例えば作業者が表示部103において、ウエハ裏面の膜の種別を選択することにより、膜に対応するしきい値が設定される。記憶部には例えばベアシリコンウエハに対するしきい値の補正係数が膜の種別に対応して記憶されており、例えば制御部100は、選択部にて選択された膜の種別に対応する補正係数を、基準しきい値に乗じることによって、当該膜の種別に応じたしきい値を設定するように構成される。従って記憶部に記憶される膜の種別に対応するしきい値とは、基準しきい値に対する補正係数である場合も含まれる。そして既述のように、検出部101にて渦電流センサー3により測定されたウエハWまでの距離と、しきい値との差分に基づいて、ウエハWの載置状態を検出することが行われる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
(第2の実施形態)
この実施形態が第1の実施形態と異なる点は、上述のウエハWの載置状態を検出するための渦電流センサー3を備えると共に、ウエハWの横方向の位置ずれを検出するための渦電流センサー6を備えたことである。ここでは便宜上、渦電流センサー3を第1の渦電流センサー、渦電流センサー6を第2の渦電流センサーとして説明する。
(Second Embodiment)
This embodiment is different from the first embodiment in that the
第2の渦電流センサー6は、例えば図11(a)、(b)に示すように、熱板2に正常に載置されているウエハWの周縁部に対向すると共に、互いの高さ位置を揃えた状態でウエハWの周方向に沿って配置されている。第2の渦電流センサー6は第1の渦電流センサー3と同様に、コイル31、配線32及び測定部4を備えている。そして各コイル31は、例えば熱板2に正常に載置されているウエハWの外縁がコイル31の中心を通るように配置されている。第1の渦電流センサー3については、第2の渦電流センサー6よりも内側の領域に、第1の実施形態と同様に設けられている。
For example, as shown in FIGS. 11A and 11B, the second
この例の検出部101は、第1の渦電流センサー3による距離の測定結果に基づいて、ウエハWの載置状態を検出すると共に、第2の渦電流センサー6の測定結果に基づいて、熱板2上のウエハWの横方向の位置ずれを検出するように構成されている。第2の渦電流センサー6では、コイル31と対向するウエハWの領域が大きい程、発生する渦電流の強度が大きくなる(距離が小さくなる)が、ウエハWに横方向の位置ずれがないときには、コイル31と対向するウエハWの領域が複数のコイル31同士の間でほぼ同じであるため、各コイル31における渦電流の強度が互いに揃う。一方ウエハWに横方向の位置ずれがあるときには、一方側のコイル31は対向するウエハWの領域が大きくなり、他方側のコイル31は対向するウエハWの領域が小さくなるため、各コイル31における渦電流の強度が互いに異なってくる。
The
このため検出部101では、例えば第2の渦電流センサー6の渦電流の強度に基づいて、ウエハWが横方向にずれているか否かを判断するように構成されている。さらにアラーム出力部102は、ウエハWの載置状態が異常であると判断したときにアラームを出力すると共に、ウエハWが横方向にずれていると判断したときにアラームを出力するように構成されている。その他の構成については、第1の実施形態と同様である。
For this reason, the
この例の加熱装置の作用について、図12のフローチャートを参照しながら説明する。先ず熱板2を加熱し(ステップS21)、正常ウエハを熱板2上に載置する(ステップS22)。次いで複数の第1の渦電流センサー3A〜3E及び複数の第2の渦電流センサー6の夫々により距離を測定し、その測定結果を制御部100へ出力する。制御部100では、例えば複数の第1の渦電流センサー3A〜3Eの測定結果に基づいて、既述の手法で載置状態の検出のための第1の許容範囲を設定する。また複数の第2の渦電流センサー6の測定結果に基づいて、横方向の位置ずれを検出するための第2の許容範囲を設定する(ステップS23)。例えば第2の許容範囲は、例えば複数の第2の渦電流センサー6の測定結果の平均値に誤差範囲を加味して設定される。
The effect | action of the heating apparatus of this example is demonstrated, referring the flowchart of FIG. First, the
続いて熱処理対象のウエハWを熱板2に載置し(ステップS24)、複数の第1の渦電流センサー3A〜3E及び複数の第2の渦電流センサー6の夫々により距離の測定を行って(ステップS25)、その測定結果を制御部100へ出力する。そして検査部101では、例えば複数の第2の渦電流センサー6の全てについて、測定結果を第2の許容範囲と比較し、全ての測定結果が第2の許容範囲内に収まれば、横方向の位置ずれがないと判断してステップS27に進み、少なくとも一つが第2の許容範囲から外れたときは、横方向の位置ずれがあると判断してステップS29に進む。
Subsequently, the wafer W to be heat-treated is placed on the hot plate 2 (step S24), and the distance is measured by each of the plurality of first
横方向の位置ずれがないときは、ステップS27において、複数の第1の渦電流センサー3A〜3Eの全ての測定結果を第1の許容範囲と比較し、全ての測定結果が第1の許容範囲内に収まれば、載置状態が正常であると判断し、所定時間の熱処理の後、ウエハWを筐体10から搬出する(ステップS28)。一方少なくも一つが第1の許容範囲から外れるときは、載置状態が異常であると判断して、載置異常のアラームを出力する(ステップS30)。
When there is no lateral displacement, in step S27, all the measurement results of the plurality of first
横方向の位置ずれがあるときは、ステップS29において、第1の渦電流センサー3A〜3Eの全ての測定結果を第1の許容範囲と比較し、全ての測定結果が第1の許容範囲内に収まれば、載置状態は正常であると判断し、横方向の位置ずれ異常のアラームを出力する(ステップS31)。一方少なくとも一つが第1の許容範囲から外れたときは、横方向の位置ずれ及び載置状態が異常であると判断して、アラームを出力する(ステップS32)。この例においても、検出部101により、既述の手法によって載置異常の原因について、異物への乗り上げまたはウエハWの反りのいずれかを判断し、表示部103に表示してもよい。
When there is a lateral misalignment, in step S29, all the measurement results of the first
この実施形態によれば、熱板2に、載置状態検出用の第1の渦電流センサー3を設けると共に、横方向の位置検出用の第2の渦電流センサー6を設けている。このため、ウエハWを熱板2に一度載置して、第1及び第2の渦電流センサー3、6の夫々から測定することによって、ウエハWの載置状態と、ウエハWの横方向の位置との両方を同時に検出することができ、載置状態について高さ方向及び横方向の双方から高い確実性をもって検出することができる。また第2の渦電流センサー6では、コイル31と対向するウエハの領域に対応する渦電流の強度の変化を発振状態の変化として取得できるので、高い精度で横方向の位置ずれを検出できる。さらに渦電流センサーのコイル31が薄く、小さいため、熱板2に第1の渦電流センサー3及び第2の渦電流センサー6を確実に配置することができる。
According to this embodiment, the
図12のフローチャートでは、正常ウエハを用いて第1及び第2の許容範囲を設定したが、これらの許容範囲は予め求めておいてもよい。また制御部100にウエハ裏面の膜種に応じたしきい値を記憶した記憶部を設けておき、膜種の選択により自動的にしきい値が設定され、これに基づいて第1及び第2の許容範囲を求めるようにしてもよい。さらに既述のように複数の第1の渦電流センサー3の距離の測定結果の差分に基づいて載置状態を検出するようにしてもよい。さらにまた複数の第2の渦電流センサー6の測定結果の差分に基づいて、横方向の位置ずれを検出するようにしてもよい。横方向の位置ずれがないときには、複数の第2の渦電流センサー6の測定結果の差分が理論上ゼロになるため、前記測定結果の差分が予め設定された誤差範囲よりも大きい場合は横方向の位置ずれがあると判断することができる。
In the flowchart of FIG. 12, the first and second allowable ranges are set using a normal wafer, but these allowable ranges may be obtained in advance. The
以上において渦電流センサー3は、図13に示すように、例えば熱板2の表面に凹部200を形成し、この凹部200内に高分子シート33、34により上下両側から挟まれたコイル31及び配線32を設けるように構成してもよい。例えば配線32は、渦電流センサー3毎に設けられた熱板2を貫通する貫通孔201を介して熱板2の下方側に引き出されて、測定部4に接続される。
As shown in FIG. 13, the
また渦電流センサー3は、図14に示すように、例えばコイルを2層以上に積層して構成してもよい。図14にはコイルを2層積層した例を示しており、例えば上層側のコイル311と下層側のコイル312は上から見たときに互いに重なる形状に形成されている。そして上層側のコイル311の中心は、当該中心から下に伸びる配線313により、下層側のコイル312の中心と接続される。また下層側のコイル312の外端から配線314が上に伸びるように形成され、こうして一筆書きの要領で上下2層のコイル311、312及び配線321、314が形成されている。例えばこれらコイル311、312は高分子シート331、332により夫々上下両側から挟まれた状態で積層される。このような構成では、コイル311、312を上下に設けて接続することにより、感度を向上させながら、平面形状の大型化を抑えることができる。
Further, as shown in FIG. 14, the
以上において、本発明の制御部は、反り量の測定を行って、反り量がしきい値を越えているときには、後工程を行う装置に反り量に関するデータを送るようにしてもよい。例えば反り量の測定は、中央領域の渦電流センサー3Aの距離の測定結果と、周縁領域の渦電流センサー3B〜3Eの距離の測定結果との差分をとることにより測定することができる。また複数の渦電流センサー3の測定結果を表示部103に夫々表示することにより、ウエハ面内の高さ位置を把握し、載置異常の状態、つまりウエハWが異物Pに乗り上げているか、ウエハWが反っているかなどを確認するようにしてもよいし、反り量を把握してもよい。
In the above, the control unit of the present invention may measure the amount of warpage, and when the amount of warpage exceeds a threshold value, may send data related to the amount of warpage to a device that performs a post process. For example, the amount of warpage can be measured by taking the difference between the measurement result of the distance of the
また本発明の制御部は、ウエハ裏面に形成されている膜の種別毎に、インダクタンスと距離とを対応付けたデータを記憶する記憶部と、インダクタンスの測定結果に基づいて膜種を選択して表示する選択表示部と、を設けて構成するようにしてもよい。図9に示すように、ウエハ裏面の膜種によって、ウエハまでの距離に対応するインダクタンスが異なる。例えば裏面の膜種が分かっている正常ウエハを熱板2に載置して、当該ウエハWまでの距離を把握する一方、ウエハ裏面の膜種が不明な正常ウエハを熱板2に載置して渦電流センサー3によりインダクタンスを測定する。選択表示部では、ウエハまでの距離とインダクタンスとの測定結果から、対応する膜種を選択して表示する。これにより膜種が不明なウエハに対してウエハ裏面の膜種を特定することができる。さらに制御部は、選択された膜種に基づいて熱板2の加熱温度を調整するように構成してもよい。
In addition, the control unit of the present invention selects a film type based on the measurement result of the storage unit that stores data in which the inductance and the distance are associated with each type of film formed on the back surface of the wafer. A selection display unit for display may be provided. As shown in FIG. 9, the inductance corresponding to the distance to the wafer varies depending on the film type on the back surface of the wafer. For example, a normal wafer with a known film type on the back surface is placed on the
さらに渦電流センサー3は、載置状態の検出以外に、例えば図15に示すように、突起部22の高さ検出に利用してもよい。例えば正常ウエハを熱板2上に載置したときに、複数の渦電流センサー3によりウエハまでの距離を測定し、制御部100の表示部103に複数の渦電流センサー3の夫々の測定結果を表示する。複数の渦電流センサー3の夫々の測定結果を表示することで、ウエハ面内の高さ位置が把握できるが、正常ウエハを用いているため、高さ位置の変化が大きい部位については、その近傍の突起部22の高さ異常と判断できる。この手法では、突起部22の高さを1つずつ測定する場合に比べて、手間と時間を短縮できる。
Further, the
さらに渦電流センサー3は、載置状態の検出以外に、例えば図16に示す疎水化処理を行う処理容器などのように、下部容器71と導電性の蓋体72とよりなる処理容器7を備えた場合に、蓋体72の傾きの検出に利用してもよい。図16中73は載置部、74は載置部73に設けられた突起部であり、載置部73の表面には、複数の渦電流センサー75のコイル76が高分子シート77で両側から挟まれた状態で設けられている。この例では、例えばウエハを搬入する前に、処理容器7の蓋体72を閉じた状態で渦電流センサー3により、蓋体72までの距離を測定し、複数の渦電流センサー3の測定結果を制御部の表示部に表示する。蓋体72が傾いている場合には、蓋体72面内の高さ位置が大きくなる領域があるので、蓋体72が傾いているか否かを検出できる。
Further, the
以上において、図17に示すように、ウエハWの載置状態を検出するための渦電流センサー3は1つであってもよい。図17に示すようにウエハWが異物Pに乗り上げていたり、図示は省略するがウエハWが反っている場合には、載置状態が正常なときとはウエハまでの距離が異なる。このため載置状態が正常なときの測定結果と比較することにより、載置異常の有無が判断できる。
In the above, as shown in FIG. 17, the
本発明において、渦電流センサーは載置台に載置された基板に渦電流を発生させ、渦電流の強度に基づいて基板までの距離を測定するものであればよく、上述の構成には限らない。また検出部は、渦電流センサーによる距離の測定結果に基づいて、載置台上の基板の載置状態を検出する構成であれば、上述の構成には限らない。 In the present invention, the eddy current sensor is not limited to the above-described configuration as long as it generates eddy current on the substrate placed on the mounting table and measures the distance to the substrate based on the strength of the eddy current. . Further, the detection unit is not limited to the above-described configuration as long as the detection unit detects the mounting state of the substrate on the mounting table based on the distance measurement result by the eddy current sensor.
また本発明は半導体ウエハ以外の導電性の基板の載置状態の検出にも適用でき、基板に対して処理を行うために基板を載置する載置台は、基板を冷却する冷却板などの温度調整するための板部材を含むものであってもよい。また上述の加熱装置の冷却板5などのように、移動する構成も載置台に含まれる。さらに突起部がなく、その表面(載置面)に直接基板を載置する構成の載置台にも適用できる。この場合には、例えば渦電流センサーは、載置台における基板の載置面よりも低い位置に設けられ、載置台に載置された基板までの距離を測定するように構成される。さらにまた渦電流センサーのコイルは載置台の載置面に直接導電性インクを印刷して形成してもよい。 The present invention can also be applied to detection of a mounting state of a conductive substrate other than a semiconductor wafer, and the mounting table on which the substrate is mounted in order to perform processing on the substrate is a temperature of a cooling plate or the like that cools the substrate. A plate member for adjustment may be included. Further, the mounting table includes a moving structure such as the cooling plate 5 of the heating device described above. Further, the present invention can be applied to a mounting table having a configuration in which a substrate is directly mounted on the surface (mounting surface) without a protrusion. In this case, for example, the eddy current sensor is provided at a position lower than the mounting surface of the substrate on the mounting table, and is configured to measure the distance to the substrate mounted on the mounting table. Furthermore, the coil of the eddy current sensor may be formed by printing conductive ink directly on the mounting surface of the mounting table.
W ウエハ
2 熱板
22 突起部
3、6 渦電流センサー
31 コイル
32 配線
4 測定部
100 制御部
Claims (10)
前記載置台に正常に載置されている基板の下方側に位置するように横方向に複数設けられ、当該載置台に載置された基板に渦電流を発生させ、渦電流の強度に基づいて基板までの距離を測定する渦電流センサーと、
前記渦電流センサーによる距離の測定結果に基づいて、前記載置台上の基板の載置状態を検出する検出部と、を備え、
前記載置台は、当該載置台の表面が基板の下面と対向するように構成されると共に、基板の周縁部を支持するための複数の突起部が当該載置台の周方向に沿って設けられたことを特徴とする基板処理装置。 In a substrate processing apparatus for heating a substrate which is a semiconductor wafer mounted on a mounting table from the lower side of the substrate to heat-treat the substrate,
Based on the strength of the eddy current , a plurality of laterally arranged so as to be positioned on the lower side of the substrate normally mounted on the mounting table, generating eddy currents on the substrate mounted on the mounting table. An eddy current sensor that measures the distance to the substrate;
Based on the measurement result of the distance by the eddy current sensor, comprising a detection unit that detects the mounting state of the substrate on the mounting table ,
The mounting table is configured such that the surface of the mounting table faces the lower surface of the substrate, and a plurality of protrusions for supporting the peripheral edge of the substrate are provided along the circumferential direction of the mounting table. A substrate processing apparatus.
前記基板の裏面に形成されている膜の種別と前記しきい値とを対応付けたデータを記憶する記憶部と、前記膜の種別に対応するしきい値を選択する選択部と、を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の基板処理装置。 The detection unit detects the mounting state of the substrate on the mounting table based on the difference between the measurement distance to the substrate measured by the eddy current sensor and the threshold value,
A storage unit that stores data in which the type of film formed on the back surface of the substrate is associated with the threshold value; and a selection unit that selects a threshold value corresponding to the type of film. The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the substrate processing apparatus includes:
基板を載置台に載置する工程と、
次いで、前記載置台に正常に載置されている基板の下方側に位置するように横方向に複数設けられた渦電流センサーにより、前記基板までの距離を測定する工程と、
前記渦電流センサーによる距離の測定結果に基づいて、前記載置台上の基板の載置状態を検出する工程と、を含み、
前記載置台は、当該載置台の表面が基板の下面と対向するように構成されると共に、基板の周縁部を支持するための複数の突起部が当該載置台の周方向に沿って設けられたことを特徴とする基板処理方法。 In a substrate processing method in which a substrate which is a semiconductor wafer mounted on a mounting table is heated from below the substrate to heat-treat the substrate,
A step of mounting the substrate on the mounting table;
Next, a step of measuring the distance to the substrate by an eddy current sensor provided in a plurality of lateral directions so as to be positioned on the lower side of the substrate normally placed on the mounting table,
Detecting the mounting state of the substrate on the mounting table based on the measurement result of the distance by the eddy current sensor ,
The mounting table is configured such that the surface of the mounting table faces the lower surface of the substrate, and a plurality of protrusions for supporting the peripheral edge of the substrate are provided along the circumferential direction of the mounting table. And a substrate processing method.
前記コンピュータプログラムは、請求項8または9に記載の基板処理方法を実行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。 A storage medium storing a computer program used in an apparatus that places a substrate on a mounting table and processes the substrate,
10. A storage medium in which the computer program includes a set of steps so as to execute the substrate processing method according to claim 8 or 9 .
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