JP6690711B2 - 基板処理装置及び基板処理方法並びに記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、基板を載置部に載置して加熱処理する技術に関する。
半導体製造プロセスにおいては、基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に塗布膜を形成した後に、ヒータが設けられている載置台にウエハを載せて加熱処理が行われる。ウエハ面内において加熱処理の均一性を向上させるためには、載置台に載置されるウエハと載置台表面との距離を揃えることが望ましい。ところで、メモリセルの多層化により、加熱処理前のウエハが特異な形状に変形する例が発生している。特異な形状とは、ウエハが同心円状に凸型や凹型に変形するのではなく、ウエハの中心軸と直交する面の高さが周方向で異なる形状例えば鞍型形状である。今後さらに積層化が進み、現行以上にウエハの変形量（反り量）が大きくなることが予想される。このため、加熱処理時にウエハと載置台表面との距離が一様にならずに、ウエハ温度の面内均一性が悪化する懸念がある。
加熱処理を行う加熱モジュールは、ウエハの被加熱領域を複数に分割し、各分割領域にヒータを設けて、各ヒータを独立して発熱制御するように構成されている。ヒータの制御系のパラメータの調整手法としては、特許文献１に記載されているように、載置台（熱板）の温度を複数の計測点で計測した際の各計測温度が、各目標温度に一致するように制御する手法が知られている。しかしながら、ウエハと載置台表面との距離が周方向で異なる場合に、例えば載置台表面とウエハとの距離が大きい部位が複数の分割領域同士の境界に載置されると、ヒータを制御しても、ヒータの熱がウエハに伝熱しにくいため、ウエハ温度に反映されにくい。従って、面内均一性の良好な加熱処理を行うためには、さらなる改善が必要である。
特許第４３９１５１８号
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、基板の面内において、加熱処理の均一性を改善することができる技術を提供することである。
このため、本発明の基板処理装置は、
基板を載置部に載置して加熱処理する基板処理装置において、
前記載置部に載置された基板を加熱するために載置部の周方向に沿って複数設定され、各々独立して温度制御される加熱制御領域と、
基板の中心軸と直交する面に対する高さが周方向で異なる基板の変形に関する情報に基づいて、前記複数の加熱制御領域の周方向の並びに対する基板の周方向の相対的向きを調整する調整部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の基板処理方法は、
基板の中心軸と直交する面に対する高さが周方向で異なる基板の変形を検出する工程と、
載置部に載置された基板を加熱するために載置部の周方向に沿って複数設定され、各々独立して温度制御される加熱制御領域を用い、前記基板の変形を検出する工程にて得られた検出結果に基づいて、前記複数の加熱制御領域の周方向の並びに対する基板の周方向の相対的向きを調整する工程と、
前記基板の周方向の相対的向きが調整された状態で基板を加熱処理する工程と、を含むことを特徴とする。
さらに、本発明の記憶媒体は、
基板を載置部に載置して加熱処理する基板処理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、本発明の基板処理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、その周方向に沿って複数設定されると共に、各々独立して温度制御される複数の加熱制御領域を備えた載置部に基板を載置して加熱処理するにあたり、基板の変形の検出結果に基づいて、複数の加熱制御領域の周方向の並びに対する基板の周方向の相対的向きを調整している。従って、基板が、その中心軸と直交する面に対する高さが周方向で異なるように変形しても、基板において変形量が大きい領域が、複数の加熱制御領域同士の境界に載置されることが抑えられる。このため、加熱制御領域の温度制御が基板温度に反映されやすく、基板面内における加熱処理の均一性を改善することができる。
基板の変形の一例を示す斜視図である。 基板処理装置の第１の実施形態を示す構成図である。 基板処理装置に設けられる加熱モジュールを示す縦断側面図である。 加熱モジュールに設けられる熱板を示す平面図である。 基板処理装置に設けられる検出モジュールを示す縦断測面図である。 基板処理装置に設けられる制御部を示す構成図である。 第１の実施形態の基板処理方法を示すフローチャートである。 基板の周方向の位置と距離（変形量）との関係を示す特性図である。 本発明の作用を説明するための概略平面図である。 ウエハの反り量（変形量）とウエハ温度と補正温度との関係を示す特性図である。 基板処理装置の第２の実施形態の熱板を示す平面図である。 基板処理装置の第２の実施形態の熱板を示す概略平面図である。 第２の実施形態の基板処理方法を示すフローチャートである。 基板処理装置を適用した塗布、現像装置を示す概略斜視図である。 塗布、現像装置を示す平面図である。
（第１の実施形態）
本発明の基板処理装置の第１の実施形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。本発明の基板処理の対象となるウエハＷは、図１に示すように、ウエハＷの中心軸と直交する面に対する高さが周方向で異なる形状に変形したものである。図１（ａ）は変形のない（反りのない）ウエハＷを示しており、例えばこのウエハＷの表面を、ウエハＷの中心軸Ｃと直交する水平面Ａとする。図１（ｂ）は変形の一例であり、例えば水平面Ａに対する高さが低い領域と高い領域とが周方向に交互に並ぶように、言わば鞍型形状に変形した状態を示している。メモリセルの多積層化により、ウエハＷが加熱処理の前に鞍型形状に変形する例が増加傾向にある。
本発明の基板処理装置１は、図２に示すように、ウエハＷを載置部に載置して加熱処理する加熱モジュール１１と、検出モジュール１２と、検出モジュール１２と加熱モジュール１１との間でウエハＷを搬送する搬送機構１３と、制御部１４と、を備えている。この例の検出モジュール１２は、後述する調整部と、ウエハＷの周方向の変形を検出するための検出部と、を兼用するものである。またこの例では検出部は、基板の変形に関する情報を取得する変形情報取得部の一態様に相当する。
搬送機構１３は、例えばウエハＷの裏面側を保持する保持部材１３１が昇降自在、進退自在、水平方向に移動自在に構成されている。
図３は、加熱モジュール１１の一例を示す縦断側面図である。加熱モジュール１１は筐体２１を備えており、図中２２は筐体２１に設けられるウエハＷの搬送口である。図中２３は表面が加熱される水平な熱板であり、ウエハＷの載置部を兼用している。図中２４は熱板２３の表面に複数設けられる支持ピンであり、ウエハＷは支持ピン２４上に載置され、熱板２３の表面から若干浮いた状態で加熱される。
図中２５は、加熱後のウエハＷを載置して冷却するための冷却プレートであり、移動機構２６によって図３に示す熱板２３の外側の待機位置と熱板２３上との間で水平に移動し、搬送機構１３と熱板２３との受け渡しを仲介する。具体的には、図３に示す待機位置における冷却プレート２５に対して搬送機構１３が昇降して、この搬送機構１３と冷却プレート２５との間でウエハＷが受け渡される。また冷却プレート２５が熱板２３の上方側に移動すると、熱板２３に設けられる図示しない昇降ピンの昇降と冷却プレート２５の移動との協働で、これらの間でウエハＷが受け渡される。
熱板２３について、図４の平面図を参照してさらに詳しく説明する。熱板２３には、平面で見て互いに異なる領域に各々ヒータ３１〜３５が埋設されている。図４では一例として、５個の領域に各々ヒータ３１〜３５が設けられる構成を示しており、各ヒータ３１〜３５が設けられる領域が加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５に相当する。言い換えれば、熱板２３の表面が５つの加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５に分割されるように設定されており、加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５毎にヒータ３１〜３５が設けられ、各加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５の温度が各々独立して制御されるように構成されている。なお、ヒータ３１〜３５は図示の便宜上、加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５と同じ大きさで示している。
この例では、熱板２３の周方向に沿って４個の領域が各々加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４に割り当てられると共に、熱板２３の中央領域が加熱制御領域Ｈ５として割り当てられている。例えば周方向の４つの加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４は、周方向の長さが互いに揃うように設定される。また、熱板２３には上記の加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５毎に、ヒータ３１〜３５の温度を検出して検出信号を出力する温度センサ４１〜４５が設けられている。
続いて、検出モジュール１２の一例について図５を参照して説明する。この例の検出モジュール１２は、既述のように調整部と検出部とを兼用しており、調整部とは、ウエハＷの変形の検出結果に基づいて、複数の加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４の周方向の並びに対するウエハＷの周方向の向きを調整するものである。検出モジュール１２は筐体５１を備えており、図中５２は筐体５１に設けられるウエハＷの搬送口である。図中５３は、例えばウエハＷの裏面中央部を保持する水平な保持部であり、例えば平面的に見てウエハＷよりも小さく形成されている。
保持部５３は回転軸５４１を介して回転機構５４に接続され、ウエハＷを保持した状態で鉛直軸周りに回転自在に構成されている。保持部５３及び回転機構５４は、ウエハＷを加熱モジュール１１の熱板（載置部）２３に載置する前に、ウエハＷの変形の検出結果に基づいてウエハＷの向きを調整する機構である。この例では、保持部５３の表面には支持ピン５３１が複数設けられており、ウエハＷは支持ピン５３１上に載置された状態で保持され、保持部５３の昇降と搬送機構１３の移動との協働で、これらの間でウエハＷが受け渡される。また、保持部５３は支持ピン５３１を設けずに、例えば保持部５３の表面にウエハＷを直接載置して吸着保持するスピンチャックにより構成してもよい。
検出モジュール１２において、ウエハＷの周方向の変形の検出は、例えばウエハＷと直交する方向におけるウエハＷとの距離をウエハＷの周方向に沿って測定することによって行われており、検出モジュール１２は距離測定部をなすものである。このため、検出モジュール１２は、レーザ光を利用して測定対象との距離を検出するレーザ変位計よりなる距離センサ５５を備え、保持部５３に保持されたウエハＷの裏面周縁部にレーザ光を出力するように構成されている。そして、ウエハＷを保持した保持部５３を回転させながら、距離センサ５５によりウエハＷまでの距離を測定することにより、ウエハＷと直交する方向における距離センサ５５とウエハＷとの距離ＬがウエハＷの周方向に沿って測定される。
こうして、検出モジュール１２において、ウエハＷの周縁領域における周方向の距離の測定結果が、変形の検出結果として取得され、この検出結果に基づいて、加熱モジュール１１における複数の加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４の周方向の並びに対するウエハＷの周方向の向きが調整される。具体的には、距離センサ５５による変形の検出結果は制御部１４に出力され、この制御部１４はこの検出結果に基づいて、ウエハＷの周方向の向きを調整するための制御信号と、加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５の各ヒータ３１〜３５の温度を調整するための制御信号を出力する。
制御部１４は、図６に示すように、バス６１に各々接続された、ＣＰＵ６２、メモリ（記憶部）６３、入力部６４、向き調整部６５、温度調整部６６を備えている。また、このバス６１には、距離センサ５５及び温度センサ４１〜４５が夫々接続されている。ＣＰＵ６２により後述する熱処理工程のフローを実行するための各種の演算が行われる。入力部６４はマウスやキーボードやタッチパネルなどによって構成され、熱処理工程のフローを進行させるために、装置のユーザーが各種の操作を行うように設けられている。向き調整部６５、温度調整部６６は、夫々例えばコンピュータプログラムによって構成されており、後述のフローを実行できるようにステップ群が組まれている。このプログラムは、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から制御部１４にインストールされる。
続いて、図７のフローチャートを参照して、ウエハＷの加熱処理について説明する。先ず、ウエハＷを検出モジュール１２に搬入して保持部５３に載置する。次いで、保持部５３を回転させながら、距離センサ５５により、ウエハＷと直交する方向におけるウエハＷとの距離ＬをウエハＷの周方向に沿って測定し、ウエハＷの変形とウエハＷの位置（ノッチＮの位置）を検出し、検出結果を制御部１４に出力する（ステップＳ１）。図８はウエハＷの変形の検出結果を模式的に示すものであり、横軸がウエハＷの周方向の位置、縦軸が変形量としてウエハＷとの距離Ｌを示している。
図８において、縦軸のＬ０は水平面Ａ（図１参照、反りのないウエハの表面）までの距離であり、距離Ｌ０よりも大きい距離は、熱板２３から離れる方向に上に反った状態を示し、Ｌｍａｘは、上に反ったときの最大の変形量（反り量）である。また、距離Ｌ０よりも小さい距離は、熱板２３に近付く方向に下に反った状態を示し、Ｌｍｉｎは、下に反ったときの最大の変形量である。またノッチ位置ではレーザ光がウエハＷにより反射されないため、波形が途切れた状態となり、この波形が途切れた位置によりノッチ位置を把握する。以下、ウエハＷの変形量の最大値がＬｍａｘである場合を例にして説明を続ける。
制御部１４では、検出結果に基づいて、向き調整部６５にてウエハＷの周方向の向きを調整するための制御信号を検出モジュール１２に出力する（ステップＳ２）と共に、温度調整部６６にて加熱モジュール１１に各加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５の各ヒータ３１〜３５の温度を調整するための制御信号を出力する（ステップ３）。向き調整部６５では、例えば周方向に隣接する加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４同士の境界に、ウエハ変形の最大部位が配置されないように、ウエハＷの向きを調整する。
検出モジュール１２にて変形が検出されたウエハＷは搬送機構１３により加熱モジュール１１に搬送するが、反りのないウエハＷに対しては、図９（ａ）に示すように、例えば熱板２３の中心線ＢとノッチＮの位置を合わせるように、ウエハＷを熱板２３に受け渡す。熱板２３の中心線Ｂとは、例えばある加熱制御領域（この例ではＨ１）の周方向の中心位置と熱板２３の中心２３１とを結ぶ線である。
一方、反りがあるウエハＷに対しては、図８に示す検出結果に基づいて、変形量が最大の位置Ｐ１が、加熱制御領域同士の境界部に差し掛からないように、検出モジュール１２にて向きの調整を行う。この例では、周方向の位置Ｐ１が例えば中心線Ｂに揃うように、角度θ分反時計方向に回転機構５４により回転させる（図９（ｂ）参照）。こうして、後述するように、向き調整後のウエハＷは搬送機構１３により加熱モジュール１１の熱板２３上に、周方向の位置Ｐ１が例えば加熱制御領域Ｈ３の周方向の中心に揃うように受け渡されることになる（図９（ｃ）参照）。
一方、温度調整部６６では、例えば加熱制御領域Ｈ３については、ウエハＷの変形量に基づいて補正温度を取得して温度制御を行う。図１０に、ウエハＷの反り量（変形量）と熱処理時のウエハ温度との関係の一例を示す。横軸はウエハＷの反り量、左縦軸は加熱処理時のウエハ温度、右縦軸は補正温度であって、◆はウエハ温度のプロット、■は補正温度のプロットである。図１０におけるウエハＷの反り量とは、熱板２３から離れる方向に上に反った場合において、熱板２３に反りのないウエハを載置したときの当該ウエハ表面（図１の水平面Ａ）との距離の差分である。つまり図８において、波形の山型部分の距離Ｌと距離Ｌ０との差分であり、図１０における反り量１００μｍとは、反りのないウエハＷよりも１００μｍ分、上に反ることを示している。
ウエハＷが上に反ると、熱板２３から離れるため、熱板２３から伝熱しにくく、熱板２３の温度が同じ場合には、ウエハＷが反らない場合よりもウエハＷの温度が低くなる。本発明者は、ウエハＷの反り量と加熱処理時のウエハ温度との間には相関関係があることを把握している。予めこの相関関係を取得することにより、ウエハＷの反り量から加熱処理時のウエハ温度を求め、これに基づいて補正温度を得る。ウエハ反り量と補正温度との相関データは、予め評価試験を行うことにより取得しておく。
温度制御の一例を図１０を用いて説明する。例えば反り量が０のときのウエハ温度を目標温度（２５０℃）とすると、反り量が１００μｍのときのウエハ温度は２４７．５℃であるため、目標温度との差分に相当する温度２．５℃を補正温度とする。そして、この補正温度分、ウエハ温度を上昇させるために、当該補正温度をヒータ３３の設定温度に加算することにより、加熱制御領域Ｈ３の温度制御を行う。さらに、各加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５のヒータ３１〜３５を温度センサ４１〜４５の検出値に基づいて、設定温度になるように制御する。このため、加熱制御領域Ｈ３については、温度センサ４３の検出値に基づいた温度の補正値に、反り量から求められた補正温度を加減してヒータ３３の温度制御を行う。一方、加熱制御領域Ｈ１、Ｈ２、Ｈ４、Ｈ５については、例えば温度センサ４１、４２、４４、４５の検出値に基づいて、ヒータ３１、３２、３４、３５が設定温度になるように、温度制御を行う。
続いて、検出モジュール１２において向きが調整されたウエハＷを搬送機構１３により加熱モジュール１１に搬送して、熱板２３に受け渡す（ステップＳ４）。これにより、図９（ｃ）に示すように、ウエハＷは、周方向の位置Ｐ１が熱板２３の中心線Ｂに揃うように熱板２３に載置される。しかる後、例えば各加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５の温度制御が完了した状態でウエハＷの熱処理を開始する（ステップＳ５）。こうして所定時間熱処理を行ったウエハＷを、冷却プレート２５を介して搬送機構１３に受け渡し、加熱モジュール１１から他の図示しないモジュールへ搬送する。
上述の実施形態によれば、ウエハＷの変形の検出結果に基づいて、熱板２３の加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４の周方向の並びに対するウエハＷの周方向の向きをウエハＷを回転させることにより調整している。従って、ウエハＷの中心軸と直交する面に対する高さが周方向で異なるように特異な形状で変形していたとしても、ウエハＷにおいて変形量が大きい領域が、複数の加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４同士の境界に載置されることが抑えられ、ウエハ面内における加熱処理の均一性を改善することができる。
つまり、加熱制御領域同士の境界はヒータ３１〜３４が埋設されていないため、ヒータが埋設されている領域に比べると、ウエハへの伝熱がしにくい状態である。このため、この加熱制御領域同士の境界に、ウエハＷの変形量の大きい部位が配置されると、ウエハＷにおける当該部位の温度が他の領域に比べて低くなり、ウエハ温度の面内均一性が悪化してしまう。従って、本発明のように変形量が大きい領域を加熱制御領域同士の境界から離れた位置に配置すると、加熱制御領域の温度制御がウエハ温度に反映されやすく、ウエハ面内における加熱処理の均一性を改善することができる。また、既述のように、ウエハにおいて変形量が大きい位置Ｐ１を加熱制御領域Ｈ３の周方向の中心領域に配置し、このウエハＷの変形量に基づいて、加熱制御領域Ｈ３の温度制御を行うようにすると、ウエハＷの変形量に合わせて適切な加熱制御を行うことができる。これにより、結果としてウエハ面内について、良好な加熱処理の均一性が確保される。
以上において、ウエハＷの最大の変形量がＬｍａｘである場合を例にして説明したが、ウエハＷは支持ピン２４上に載置されているので、熱板２３に近付く方向に下に反る場合もある。例えば、図８の検出結果により、ウエハＷの最大の変形量がＬｍｉｎである場合について説明する。この場合には、反りのないウエハＷよりも熱板２３に近付くため、熱板２３から伝熱しやすく、熱板２３の温度が同じ場合には、ウエハＷが反らない場合よりもウエハＷの温度が高くなる。このため、予め取得したウエハＷの反り量と熱処理時のウエハ温度との相関データに基づいて、ウエハＷの反り量からウエハ温度を求め、このウエハ温度とウエハＷの目標温度との差分温度を補正温度として、例えばヒータ３３の設定温度に減算して温度制御を行う。
また、ウエハＷが鞍型形状に変形するときには、概ね図８のように水平面から低くなる部位と高くなる部位とが交互に現れ、ウエハＷを周方向に４分割する領域に、低くなる部位と高くなる部位が夫々位置する場合が多い。従って、例えば最大の変形量の位置Ｐ１を中心線Ｂに合わせるようにウエハＷの向きを行い、ウエハＷを加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４に対応するように４つの周縁領域Ｓ１〜Ｓ４に分割する。そして、各加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４を、ウエハＷの周縁領域Ｓ１〜Ｓ４の変形量（反り量）に基づいて、温度制御するようにしてもよい。例えばウエハＷの周縁領域Ｓ１〜Ｓ４の夫々において、変形量の最大値を求め、これに基づいて補正温度を取得し、ヒータ３１〜３４の設定温度に加減して加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４の温度制御を行う。この場合には、ウエハＷの広い範囲に対して、その変形量に合わせて加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ４が温度制御されるため、熱処理時のウエハ温度についてより一層良好な面内均一性を確保することができる。
但し、加熱制御領域は必ずしも対応するウエハＷの変形量に基づいて温度制御する必要はない。例えばウエハＷが鞍型に変形する場合には、既述のように水平面から低くなる部位と高くなる部位とが交互に現れるので、予めウエハＷの変形量を評価しておき、設定温度よりも高めに温度制御される第１の加熱制御領域と、設定温度よりも低めに温度制御される第２の加熱制御領域を交互に設定する。そして、ウエハＷの変形の検出結果に基づいて、上に変形するウエハＷの周縁領域と第１の加熱制御領域が対応し、下に変形するウエハＷの周縁領域と第２の加熱制御領域が対応するように、検出モジュールにおいてウエハＷの向きを調整するようにしてもよい。
（第２の実施形態）
続いて、本発明の基板処理装置の第２の実施形態について、図１１〜図１３を参照して説明する。この実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ウエハＷの変形の検出結果に基づいて、ウエハＷの向きを調整するのではなく、加熱制御領域の並びを調整することである。このため、調整部は加熱制御領域の周方向の並びを調整する機構により構成される。この例における加熱モジュール１１の熱板７には、図１１に示すように、平面で見て互いに異なる領域に各々加熱機構をなすヒータ７１〜７９が埋設されている。図１１では一例として、９個の領域に各々ヒータ７１〜７９が設けられる構成を示しており、各ヒータ７１〜７９が設けられる領域が夫々加熱ゾーンＺ１〜Ｚ９に相当する。こうして、熱板７の表面が９つの加熱ゾーンＺ１〜Ｚ９に分割され、各加熱ゾーンＺ１〜Ｚ９がヒータ７１〜７９により独立して温度制御されるように構成されている。なお、ヒータ７１〜７９は図示の便宜上、加熱ゾーンＺ１〜Ｚ９と同じ大きさで示している。
この例では、熱板７の周方向に沿って８個の領域を各々加熱ゾーンＺ１〜Ｚ８に割り当てると共に、中央領域を加熱ゾーンＺ９として割り当てている。例えば周方向の８つの加熱ゾーンＺ１〜Ｚ８は、周方向の長さが互いに揃うように設定される。また、加熱モジュール１１は、複数のヒータの中からヒータの組み合わせを選択するスイッチ部を備えている。この例では、例えば互いに隣接する３つのヒータ７１、７２、７８の中から隣接する２つのヒータの組み合わせ（７１と７２）、（７１と７８）を選択するスイッチ部８１と、互いに隣接する３つのヒータ７２、７３、７４の中から隣接する２つのヒータの組み合わせ（７２と７３）、（７３と７４）を選択するスイッチ部８２と、を備えている。また、互いに隣接する３つのヒータ７４、７５、７６の中から隣接する２つのヒータの組み合わせ（７４と７５）、（７５と７６）を選択するスイッチ部８３と、互いに隣接する３つのヒータ７６、７７、７８の中から隣接する２つのヒータの組み合わせ（７６と７７）、（７７と７８）を選択するスイッチ部８４と、を備えている。８５、８６、８７、８８は夫々電力供給部である。
これらスイッチ部８１〜８４は、制御部１４からの制御信号により、第１の組み合わせと第２の組み合わせとの間で切替えるように構成されている。第１の組み合わせは、ヒータ（７１と７８）、ヒータ（７２と７３）、ヒータ（７４と７５）、ヒータ（７６と７７）の組み合わせを選択するものであり、第２の組み合わせは、ヒータ（７１と７２）、ヒータ（７３と７４）、ヒータ（７５と７６）、ヒータ（７７と７８）の組み合わせを選択するものである。
第１の組み合わせを選択すると、例えば図１２（ａ）に示すように、加熱ゾーンＺ１、Ｚ８を合わせた加熱制御領域Ｈ１１、加熱ゾーンＺ２、Ｚ３を合わせた加熱制御領域Ｈ１２、加熱ゾーンＺ４、Ｚ５を合わせた加熱制御領域Ｈ１３、加熱ゾーンＺ６、Ｚ７を合わせた加熱制御領域Ｈ１４が設定される。第２の組み合わせを選択すると、例えば図１２（ｂ）に示すように、加熱ゾーンＺ１、Ｚ２を合わせた加熱制御領域Ｈ１１、加熱ゾーンＺ３、Ｚ４を合わせた加熱制御領域Ｈ１２、加熱ゾーンＺ５、Ｚ６を合わせた加熱制御領域Ｈ１３、加熱ゾーンＺ７、Ｚ８を合わせた加熱制御領域Ｈ１４が設定される。図１２（ａ）、（ｂ）において、いずれも中央領域は加熱ゾーンＺ９により加熱制御領域Ｈ１５が設定される。
また、熱板７には、例えば加熱ゾーンＺ１と加熱ゾーンＺ２との間、加熱ゾーンＺ３と加熱ゾーンＺ４との間、加熱ゾーンＺ５と加熱ゾーンＺ６との間、加熱ゾーンＺ７と加熱ゾーンＺ８との間、及び加熱ゾーンＺ９に夫々温度センサ９１〜９５が設けられている。温度センサ９１は加熱制御領域Ｈ１１、温度センサ９２は加熱制御領域Ｈ１２、温度センサ９３は加熱制御領域Ｈ１３、温度センサ９４は加熱制御領域Ｈ１４、温度センサ９５は加熱制御領域Ｈ１５、の夫々の温度制御を行うために設けられる。
この例の調整部は、複数のヒータ７１〜７８と、複数のヒータ７１〜７８の中から加熱制御領域Ｈ１１〜Ｈ１４に対応するヒータの組み合わせを選択するスイッチ部８１〜８４とを含むものであり、これらがウエハＷの変形の検出結果に基づいて加熱制御領域Ｈ１１〜Ｈ１４の周方向の並びを調整する機構に相当する。また、制御部１４は、第１の実施形態の向き調整部６５の代わりに、図示しない並び調整部を備えている。この並び調整部は、ウエハＷの変形の検出結果に基づいて、４つの加熱制御領域Ｈ１１〜Ｈ１４の周方向の並びを調整する制御信号を加熱モジュール１１に出力するように構成されている。このように、この例においては検出モジュール１２は検出部及び距離測定部として機能し、加熱モジュール１１が調整部として機能している。その他の構成は第１の実施形態と同様であり、同じ構成部材には同符号を付し、説明を省略する。
続いて、図１３のフローチャートを参照して、この例におけるウエハＷの加熱処理について説明する。先ず、ウエハＷを検出モジュール１２に搬入して保持部５３に載置し、距離センサ５５により、既述のように、ウエハＷの変形とウエハＷのノッチ位置を検出する（ステップＳ１１）。制御部１４では、検出結果に基づいて、並び調整部にてヒータ７１〜７８の組み合わせを選択する制御信号を加熱モジュール１１に出力する（ステップＳ１２）と共に、温度調整部６６にて加熱モジュール１１に各加熱制御領域Ｈ１〜Ｈ５の各ヒータ７１〜７９の温度を調整するための制御信号を出力する（ステップ１３）。
例えば並び調整部では、図８の検出結果に基づいて、最大の変形量（ここではＬｍａｘ）となる周方向の位置Ｐ１が加熱制御領域同士の境界部に差し掛からないように、ヒータの組み合わせについて第１の組み合わせ又は第２の組み合せのいずれか一方を選択し、スイッチ部８１〜８４を切替える。例えばこの例では、例えば位置Ｐ１が、配置される加熱制御領域の中心線に近くなる方のヒータの組合わせが選択される。
一方、温度調整部６６では、例えばウエハの位置Ｐ１が配置される加熱制御領域（例えばＨ１１）において、ウエハの反り量とウエハ温度との相関データに基づいて、ウエハＷの反り量（Ｌｍａｘ−Ｌ０）から補正温度を取得して温度制御を行う。例えば第１の実施形態と同様に、温度センサ９１の検出値に基づいた温度の補正値に、反り量から求めた補正温度を加算してヒータ７１、７２の温度制御を行う。他の加熱制御領域（例えばＨ１２〜Ｈ１５）においては、温度センサ９２〜９５の検出値に基づいた温度の補正値により、ヒータ７３〜７９が設定温度になるように温度制御を行う。この例では、同じ加熱制御領域に設けられた２つのヒータを、対応する温度センサ９１〜９４により、互いに同じ温度になるように制御する。
次いで、検出モジュール１２から搬送機構１３によりウエハＷを加熱モジュール１１に搬送して、熱板７に受け渡す（ステップＳ１４）。しかる後、例えば各加熱制御領域Ｈ１１〜Ｈ１５の温度制御が行われた状態でウエハＷの熱処理を開始する（ステップＳ１５）。この後所定時間熱処理を行ったウエハＷを、搬送機構１３により、加熱モジュール１１から他の図示しないモジュールへ搬送する。
上述の実施形態によれば、ウエハＷの変形の検出結果に基づいて、熱板７の加熱制御領域Ｈ１１〜Ｈ１４の周方向の並びを調整することにより、加熱制御領域Ｈ１１〜Ｈ１４に対するウエハＷの周方向の相対的向きを調整している。従って、第１の実施形態と同様に、ウエハＷが変形して、ウエハと熱板表面との距離が一様ではない場合であっても、ウエハＷにおいて変形量が大きい領域が、複数の加熱制御領域Ｈ１１〜Ｈ１４同士の境界に載置されることが抑えられ、ウエハ面内における加熱処理の均一性を改善することができる。また、ウエハＷの変形量が大きい部位が載置される加熱制御領域については、対応するウエハＷの周縁領域の変形量（反り量）に基づいて求めた補正温度により温度制御されているので、熱処理時のウエハ温度について良好な面内均一性を確保することができる。
続いて、本発明の基板処理装置を塗布、現像装置１００に適用した例について、図１４の概略斜視図及び図１５の平面図を参照しながら説明する。塗布、現像装置１００は、キャリアブロックＤ１と、処理ブロックＤ２と、インターフェイスブロックＤ３と、露光装置Ｄ４と、を備え、キャリアブロックＤ１の載置台１０１に載置されたキャリア１０２からウエハＷが取り出されて処理ブロックＤ２に受け渡される。処理ブロックＤ２は、互いに積層された単位ブロックＥ１、Ｅ２、Ｅ３を２つずつ備えている。単位ブロックＥ１はウエハＷへの反射防止膜形成用の薬液の塗布と、当該薬液塗布後のウエハＷの加熱処理と行うブロック、単位ブロックＥ２は、ウエハＷへのレジストの塗布と、当該レジスト塗布後のウエハＷの加熱処理とを行うブロックである。単位ブロックＥ３は、露光装置Ｄ４によって露光された後の加熱処理（ＰＥＢ）と、加熱処理後のウエハＷへの現像液の供給とを行うブロックである。
各ブロックＤ１〜Ｄ３にはウエハＷの搬送機構が各々設けられており、キャリア１０２内のウエハＷは、キャリアブロックＤ１→単位ブロックＥ１→単位ブロックＥ２→インターフェイスブロックＤ３→露光装置Ｄ４→インターフェイスブロックＤ３→単位ブロックＥ３の順で搬送されて、上記の各処理が行われる。こうして、レジストパターンが形成されたウエハＷは、キャリアブロックＤ１に搬送されて、キャリア１０２に戻される。
図１５は単位ブロックＥ３を示す平面図である。前後方向に伸びるウエハＷの搬送路１０３の左右の一方側には、複数のモジュールが棚状に配置されており、例えばここにＰＥＢを行う本発明の加熱モジュール１１が多数設けられると共に、本発明の検出モジュール１２が設けられる。搬送路１０３の左右の他方側には、ウエハＷに現像液を供給する現像モジュール１０４が設けられている。
図１５中１３は、現像モジュール１０４と、加熱モジュール１１と、検出モジュール１２と、インターフェイスブロックＤ３との間でウエハＷを搬送するための搬送機構である。露光後のウエハＷは、インターフェイスブロックＤ３の受け渡しアーム１０５及び受け渡しモジュール１０６を介して処理ブロックＤ２に搬入される。そして、搬送機構１３により、検出モジュール１２に搬送されて、ウエハＷの変形が検出された後、多数の加熱モジュール１１のうちのいずれかに搬送される。
そして、検出モジュール１２の検出結果に基づいて、ウエハＷが搬送される加熱モジュール１１の加熱制御領域とウエハＷとの相対的向きが調整されると共に、加熱制御領域の温度制御が行われる。次いで、ウエハＷが検出モジュール１２から対応する加熱モジュール１１に搬送されて、ＰＥＢが行われる。こうして、各加熱モジュール１１では、例えばウエハＷが鞍型形状に変形していたとしても、ウエハＷの面内において良好な均一性にて熱処理が行われるので、形成されるレジストパターンの均一性が高くなる。ＰＥＢ後のウエハＷは搬送機構１３により、現像モジュール１０４にて搬送されて、現像処理が行われる。現像処理後のウエハＷは加熱処理後、受け渡しモジュール１０７、受け渡しアーム１０８、１０９を介して、キャリアブロックＤ１のキャリア１０２に戻される。
上記の塗布、現像装置１００の単位ブロックＥ２は、現像モジュール１０４の代わりにレジスト塗布モジュールが設けられることを除いて、単位ブロックＥ３と同様に、検出モジュール１２及び加熱モジュール１１を備えるように構成してもよい。レジスト塗布モジュールでレジストが塗布されたウエハＷは、検出モジュール１２にて変形が検出された後、この検出結果に基づいてウエハＷと加熱制御領域の相対的向きが調整される。次いで、ウエハＷは加熱モジュール１１に搬送されて加熱処理され、塗布されたレジストが乾燥してレジスト膜が形成される。これにより、ウエハＷが例えば鞍型に変形した場合であっても、ウエハＷの面内で均一性高くレジスト膜を形成することができ、ウエハＷの面内でＣＤの均一性を向上させることができる。
また、単位ブロックＥ１についても現像モジュール１０４の代わりに反射防止膜形成用の薬液塗布モジュールが設けられることを除いて、単位ブロックＥ３と同様の構成するようにしてもよい。この場合においても、検出モジュール１２にてウエハＷの変形を検出し、この検出結果に基づいてウエハＷと加熱制御領域の相対的向きが調整され、次いでウエハＷが加熱モジュール１１に搬送され、所定の加熱処理が実施される。
以上において、本発明の基板処理装置は、基板の中心軸と直交する面に対する高さが周方向で異なる基板の変形を検出するための検出部を必ずしも備える必要はない。例えば基板処理装置とは別の装置に検出部を設け、この検出部にて検出された基板の変形の検出結果を利用して、調整部にて基板と加熱制御領域の周方向の相対的向きを調整するようにしてもよい。この場合には、例えば基板処理装置に設けられている制御部が、当該基板処理装置の外から送られる基板の変形に関する情報をオンラインで取得し、この情報に基づいて例えば搬送機構１３あるいは加熱制御領域の並びを調整するための調整機構に制御信号を出力することとなる。基板処理装置の外から送られる基板の変形に関する情報は、例えば基板の変形を検出する検出部から、または当該検出部を備えた別の装置から、あるいは上位コンピュータから送られる。この例においては、制御部は、基板の変形に関する情報を取得する変形情報取得部に相当する。
このように検出部を基板処理装置とは別の装置に設けた場合には、第１の実施形態では、図５に示す検出モジュールは距離センサを設けない構成とし、当該検出モジュールは基板の向きを調整する調整部として設けられる。また、第２の実施形態では、図５に示す検出モジュールを設ける必要はない。
また、検出部は図５に示す構成に限らず、例えば基板の上方側に、基板と直交する方向における基板との距離を測定すると共に、基板と相対的に水平方向に移動自在な距離センサを設ける構成であってもよい。例えば距離センサを基板に対して相対的に縦横に移動自在に設けることにより、基板の周縁領域のみならず、基板の中央領域に対しても基板との距離を測定し、この検出結果に基づいて、加熱制御領域の補正温度を求めて温度制御するようにしてもよい。さらに、反り量は、上述の例に限らず、熱板２３表面とウエハＷとの距離に基づいて取得してもよいし、例えば図８において、距離ＬとＬｍｉｎ（ウエハの最も低い高さ位置）との差分により取得してもよい。さらにまた、熱板に支持ピンを介してウエハを載置するのではなく、熱板表面に直接ウエハを載置する構成にも適用できる。
なお、ウエハは、キャリアに複数枚収納されて基板処理装置に搬入されるが、例えばキャリア単位であるウエハ群をなすロットの先頭のウエハについて取得した変形情報を、当該ロットに含まれる後続のウエハについて適用してもよい。
Ｗ ウエハ
１１ 加熱モジュール
１２ 検出モジュール
１３ 搬送機構
１４ 制御部
２３、７ 熱板
３１〜３５、７１〜７９ ヒータ
４１〜４５、９１〜９５ 温度センサ
Ｈ１〜Ｈ５、Ｈ１１〜Ｈ１５ 加熱制御領域
Ｚ１〜Ｚ９ 加熱ゾーン
１００ 塗布、現像装置

Claims (13)

  1. 基板を載置部に載置して加熱処理する基板処理装置において、
    前記載置部に載置された基板を加熱するために載置部の周方向に沿って複数設定され、各々独立して温度制御される加熱制御領域と、
    基板の中心軸と直交する面に対する高さが周方向で異なる基板の変形に関する情報に基づいて、前記複数の加熱制御領域の周方向の並びに対する基板の周方向の相対的向きを調整する調整部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記基板の変形に関する情報を取得する変形情報取得部を備えたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記変形情報取得部は、前記基板の変形を検出するための検出部であることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
  4. 前記載置部は、周方向に配置された複数のヒータにより加熱される熱板を兼用することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
  5. 前記調整部は、基板を載置部に載置する前に、前記基板の変形に関する情報に基づいて当該基板の向きを調整する機構であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
  6. 前記調整部は、前記基板の変形に関する情報に基づいて前記複数の加熱制御領域の周方向の並びを調整する機構であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
  7. 前記調整部は、載置部の周方向に沿って配置された複数の加熱機構と、前記複数の加熱機構の中から各加熱制御領域に対応する加熱機構の組み合わせを選択するスイッチ部と、を含むことを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
  8. 前記情報は、基板と直交する方向における基板との距離を基板の周方向に沿って測定する距離測定部にて測定された測定結果であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
  9. 前記基板の周方向の変形を検出するための検出部と、
    前記検出部の検出結果に基づいて前記基板の周方向の相対的向きを調整するための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
  10. 基板の中心軸と直交する面に対する高さが周方向で異なる基板の変形を検出する工程と、
    載置部に載置された基板を加熱するために載置部の周方向に沿って複数設定され、各々独立して温度制御される加熱制御領域を用い、前記基板の変形を検出する工程にて得られた検出結果に基づいて、前記複数の加熱制御領域の周方向の並びに対する基板の周方向の相対的向きを調整する工程と、
    前記基板の周方向の相対的向きが調整された状態で基板を加熱処理する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
  11. 前記基板の周方向の相対的向きを調整する工程は、基板を載置部に載置する前に、前記検出結果に基づいて当該基板の向きを調整する工程であることを特徴とする請求項１０記載の基板処理方法。
  12. 前記基板の周方向の相対的向きを調整する工程は、前記検出結果に基づいて前記複数の加熱制御領域の周方向の並びを調整する工程であることを特徴とする請求項１０記載の基板処理方法。
  13. 基板を載置部に載置して加熱処理する基板処理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、請求項１０に記載の基板処理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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