JPH11162812A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理異常の発生による基板の不良化の低減が
可能でかつ基板処理の歩留りの低下を防止することが可
能な基板処理装置を提供する。 【解決手段】 加熱プレート１および熱源２を有する基
板加熱装置において、加熱プレート１に温度センサ４を
設け、加熱プレート１の温度を主コントローラ５に出力
する。主コントローラ５は一定時間ごとに加熱プレート
１の温度をサンプリングし、サンプリングした温度デー
タに基づいて補間演算を行い、現時点から一定時間経過
後の加熱プレート１の温度予測値を算出する。温度予測
値が所定の警報温度を超える場合には警報部７が警報を
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に所定の処理
を行う基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基
板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用ガラス基
板等の基板に種々の処理を行うために基板処理装置が用
いられている。基板処理装置の１つに、基板加熱装置が
ある。

【０００３】基板加熱装置は、平板状の加熱プレートの
上方に近接した状態で基板を保持し、ヒータ等の熱源に
より加熱プレートを加熱し、基板を所定温度に保持して
加熱処理を行う。基板加熱装置は、例えば基板上のレジ
スト膜に対する露光処理前の加熱処理（プリベーク処
理）、露光処理後の加熱処理（ＰＥＢ処理：Post Expos
ure Bake）および現像後の加熱処理（ポストベーク処
理）等に用いられる。

【０００４】これらの加熱処理においては、基板が設定
温度に保持され、均一に加熱されることが要求される。
このため、基板加熱装置では、加熱プレートに温度セン
サを設け、加熱プレートの温度が所定の範囲内に維持さ
れるように熱源の動作を制御している。例えば、熱源と
してヒータを用いた基板加熱装置では、ヒータへの電流
の供給をオン／オフ制御することにより加熱プレートの
温度を制御し、これによって基板の温度を一定範囲内に
保持している。

【０００５】また、加熱処理中に加熱プレートの温度が
一定の制限値を超えた場合には、熱源への電流の供給を
遮断し、基板加熱装置の熱源による加熱を停止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板加
熱装置の熱源による加熱が停止されると、処理中の基板
は不良品となる場合が多い。近年では、基板が大口径化
しており、基板１枚当たりの単価が高価となっている。
このため、基板加熱装置に異常が発生するたびに基板が
不良品となると、製造コストが高くなり、また製造歩留
りも低下する。

【０００７】装置の異常は、基板加熱装置に限らず、他
の基板処理装置においても生ずる場合があり、上記の基
板加熱装置と同様に異常発生時に動作を停止するように
構成されている。このため、異常発生の度に基板の不良
品が生じ、製造コストの増加や製造歩留りの低下が生じ
る。また、基板処理装置が停止することにより稼働率が
低下し、基板の処理効率が低下する。

【０００８】一方で、基板処理装置の処理動作の設定値
に対して、動作停止に至る制限値よりも小さい予備の設
定値を設け、基板処理の所定の値が予備の設定値を超え
る場合に警報を発生する基板処理装置が提案されてい
る。このような基板処理装置は、例えば、特許第２５８
５０５０号に開示されている。

【０００９】しかしながら、このような基板処理装置で
は、処理動作の所定の値を検出すると同時に予備の設定
値あるいは制限値との比較が行われるため、検出された
処理動作の所定の値が予備の設定値以下の値から制限値
を超える場合には警報が出力されると同時に基板処理装
置が停止されることとなり、警報を出力する意味がなく
なる。そのため、基板処理の異常発生による基板の不良
化を十分に防止することができない。

【００１０】本発明の目的は、処理異常の発生による基
板の不良化の低減が可能でかつ基板処理の歩留りの低下
を防止することが可能な基板処理装置を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る基板処理装置は、基板処理に関する所定の動
作を行う処理部と、処理部の動作に関連する物理量の値
を検出する検出手段と、検出手段により検出された物理
量の値に基づいて所定時間経過後の物理量の予測値を算
出する算出手段と、算出手段により算出された物理量の
予測値が、予め定められた第１の値を超えるか否かを判
定する判定手段と、判定手段によって物理量の予測値が
第１の値を超えると判定された場合に警報を出力する警
報手段とを備えたものである。

【００１２】第１の発明に係る基板処理装置において
は、処理部が基板処理に関する所定の動作を行い、検出
手段が、所定の動作を行う処理部の動作に関連する物理
量の値を検出して算出手段に出力する。算出手段では、
検出手段から出力された物理量の値に基づいて所定時間
経過後の処理部における物理量の予測値を算出する。こ
れにより、所定時間経過後に処理部の動作に関連する物
理量の値を予測することができる。そして、物理量の予
測値が予め定められた第１の値を超えると判定手段が判
定した場合、警報手段が警報を出力する。

【００１３】これにより、作業者は処理部の動作の変動
により、ある物理量が所定時間経過後に第１の値を超え
ることを事前に知ることができる。このために、速やか
に対策を講じることによって基板処理装置の異常の発生
を未然に防止し、基板処理の不良による基板処理の歩留
りの低下を防止することができる。

【００１４】第２の発明に係る基板処理装置は、第１の
発明に係る基板処理装置の構成において、検出手段が、
物理量の値を複数回サンプリングし、算出手段が、検出
手段によりサンプリングされた物理量の複数の値に基づ
いて補間演算を行って物理量の予測値を算出するもので
ある。

【００１５】この場合、検出手段が所定の時間間隔で物
理量の値を複数回サンプリングする。そして、算出手段
が、サンプリングされた物理量の複数の値を用いて補間
演算を行うことにより物理量の予測値を算出することが
できる。これにより、所定時間経過後の処理部の動作に
関連する物理量の値を精度良く求めることができる。

【００１６】第３の発明に係る基板処理装置は、第１ま
たは第２の発明に係る基板処理装置の構成において、処
理部の動作に関連する物理量の値が予め定められた設定
値となるように、処理部の動作を制御する動作制御手段
をさらに備え、判定手段が、物理量の予測値が設定値か
ら一定量離れた第１の値を超えるか否かを判定するもの
である。

【００１７】この場合、動作制御手段は正常動作時に、
処理部の動作に関連する物理量の値が設定値となるよう
に処理部の動作を制御する。検出手段は物理量の値を検
出し、検出手段により検出された物理量の値に基づいて
算出手段が所定時間経過後の物理量の予測値を算出す
る。そして、判定手段は、算出手段により算出された物
理量の予測値が、第１の値を超えるか否かを判定する。
第１の値は設定値に一定量の許容値を加えた値に予め設
定されている。第１の値を超える場合には、警報手段に
より警報が出力される。

【００１８】これにより、作業者は所定時間経過後に処
理部が設定値から一定量外れた動作状態となることを事
前に知ることができる。したがって、速やかに対策を講
じることによって基板処理装置の処理不良を防止し、基
板処理の歩留り低下を防止することができる。

【００１９】第４の発明に係る基板処理装置は、第３の
発明に係る基板処理装置の構成において、判定手段が、
検出手段により検出された現時点の物理量の値が第１の
値からさらに離れた第２の値を超えるか否かを判定し、
動作制御手段が判定手段によって現時点の物理量が第２
の値を超えると判定された場合に処理部の動作を停止さ
せるものである。

【００２０】この場合、検出手段が検出した処理部の動
作に関連する物理量の値が第２の値を超えた場合には、
動作制御手段が処理部の動作を停止させる。このため、
第２の値を処理部の動作が正常に行われる制限値に設定
することにより、異常な動作状態に至った処理部の動作
を停止し、それ以後の基板処理の不良の発生を防止する
ことができる。

【００２１】第５の発明に係る基板処理装置は、第１ま
たは第３の発明に係る基板処理装置の構成において、判
定手段が、算出手段により算出された所定時間経過後の
物理量の予測値が第１の値からさらに離れた第２の値を
超えるか否かを判定し、判定手段により第２の値を超え
ると判定された場合にその第２の値を超えるまでの所定
時間が経過する以前に処理部の動作を停止させる停止制
御手段をさらに備えたものである。

【００２２】この場合、判定手段が、算出手段により算
出された所定時間経過後の物理量の予測値が第２の値を
超えると判定した場合に、その第２の値を超えるまでの
所定時間が経過する以前に停止制御手段が処理部の動作
を停止させる。このため、第２の値を処理部の動作が正
常に行われる制限値に設定し、処理部が異常な動作状態
に至る以前に処理部の動作を停止し、基板処理不良の発
生を未然に防止することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例による基板
加熱装置の構成図である。以下では、基板処理装置とし
て基板加熱装置を例に説明する。図１において、基板加
熱装置は、加熱プレート１および熱源２を有する。加熱
プレート１は良伝熱性材料からなり、上面には基板Ｗの
下面を支持する３個の球状スペーサ３が設けられてい
る。熱源２はマイカヒータあるいはペルチェ素子等から
なり、加熱プレート１を所定の温度に加熱する。加熱プ
レート１の内部には温度センサ４が設けられている。温
度センサ４は加熱プレート１の温度を検出する。

【００２４】主コントローラ５はＣＰＵ（中央演算処理
装置）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、ＲＯ
Ｍ（リード・オンリ・メモリ）、時間計測のためのカウ
ンタ、表示部等を有するマイクロコンピュータを備えて
いる。さらに、主コントローラ５には温度制御条件等を
入力するためのキーボード等からなる入力部６および警
報ブザー、警告灯等からなる警報部７が接続されてい
る。

【００２５】温度コントローラ８は熱源２に接続されて
おり、主コントローラ５からの指示に応じて電源９から
熱源２に供給される電流を制御する。

【００２６】本実施例では、加熱プレート１および熱源
２が本発明の処理部に相当し、温度センサ４が検出手段
に相当し、主コントローラ５が算出手段、判定手段、動
作制御手段および停止制御手段に相当し、警報部７が警
報手段に相当する。

【００２７】また、本実施例では、加熱プレート１の温
度が本発明の物理量に相当し、後述する設定温度Ｔ₀ 、
警報温度ＴＡおよび許容温度ＴＢがそれぞれ本発明の設
定値、第１の値および第２の値に相当する。

【００２８】図１の基板加熱装置における基板加熱動作
は次のように行われる。まず、入力部６から加熱プレー
ト１の設定温度Ｔ₀ 、警報温度ＴＡ、許容温度ＴＢの各
値を入力する。さらに、入力部６から加熱動作の開始指
示を入力する。

【００２９】加熱動作の開始指示入力を受けて、主コン
トローラ５は温度コントローラ８を起動し、電源９から
熱源２に電流を供給する。電流が供給された熱源２は加
熱プレート１を加熱し始める。

【００３０】熱源２により加熱された加熱プレート１は
温度が上昇する。加熱プレート１の温度は温度センサ４
により検出され、主コントローラ５に出力される。加熱
プレート１の温度が設定温度Ｔ₀ に近づくと、主コント
ローラ５は昇温制御から温度センサ４の出力に基づくＰ
ＩＤ制御に切り換える。そして、加熱プレート１の温度
が設定温度Ｔ₀ となるように温度コントローラ８により
電源９から供給される電流を制御する。これにより、加
熱プレート１の温度が設定温度Ｔ₀ および設定誤差範囲
内に設定される。例えば、加熱プレート１の温度は１２
０℃±０．５℃に設定される。

【００３１】加熱プレート１が設定温度Ｔ₀ 近傍に設定
されると、加熱プレート１上に基板Ｗが搬入され、一定
時間加熱処理される。

【００３２】ここで、基板加熱装置に何らかの原因で異
常が生じ、加熱プレート１の温度が異常に上昇する場合
について説明する。図２は加熱プレートの温度変化を示
す図である。

【００３３】主コントローラ５は温度センサ４からの出
力を受け取り、一定の時間間隔Δｔで加熱プレート１の
温度Ｔをサンプリングしている。例えば、図２における
Ｔ（０）〜Ｔ（３）はそれぞれ時刻ｔ０〜ｔ３において
サンプリングされた加熱プレート１の温度データを示し
ている。そして、主コントローラ５は現時刻ｔ０からΔ
ｔ時間経過後の時刻ｔｕにおける加熱プレート１の温度
予測値Ｔ（ｕ）を算出する。

【００３４】加熱プレート１の温度予測値Ｔ（ｕ）の算
出には、現時刻ｔ０までにサンプリングされた温度デー
タＴ（０）〜Ｔ（３）等に基づきニュートンの補間公式
を用いる。ここで、ｎ（整数）個のサンプリングされた
温度データＴ（０）〜Ｔ（ｎ）に対するニュートンの補
間公式の一般形は下式で表される。

【００３５】

【数１】

【００３６】式（１）において、ｕ＝（ｔ−ｔ０）／Δ
ｔであり、ｔは温度の予測値を算出する時刻を示し、ｔ
０は現時刻を示し、Δｔはサンプリング時間間隔を示し
ている。また、Δⁿ Ｔ（０）はサンプリングされた温度
データＴ（ｉ）（ｉ＝０、１、２・・・）に対するｎ階
差分値を示しており、その一般形は下式で表される。

【００３７】

【数２】

【００３８】そこで、例えば現時刻ｔ０を含む４つの時
刻ｔ０〜ｔ３における温度データＴ（０）〜Ｔ（３）に
基づいて上記のニュートンの補間公式を適用すると、式
（１），（２）により現時刻ｔ０から時間Δｔ後の時刻
ｔｕにおける温度予測値Ｔ（ｕ）は下式により求められ
る。

【００３９】

【数３】

【００４０】なお、ニュートンの補間公式に利用する温
度データの数は上記の４個に限らず、適宜選択すること
ができる。

【００４１】温度予測値Ｔ（ｕ）が求められると、主コ
ントローラ５は温度予測値Ｔ（ｕ）と警報温度ＴＡとを
比較する。そして、温度予測値Ｔ（ｕ）が警報温度ＴＡ
を超えない場合には、そのまま加熱処理を続行する。

【００４２】また、温度予測値Ｔ（ｕ）が警報温度ＴＡ
を超える場合には、主コントローラ５は警報部７を起動
する。警報部７は、主コントローラ５の表示部に警告を
発したり、警報ブザーを鳴らしたり、警報灯を点滅させ
る等して、作業者に異常発生のおそれがあることを知ら
せる。

【００４３】一方、主コントローラ５は上記の温度予測
値の算出処理とともに、サンプリングした現時刻の加熱
プレート１の温度が許容温度ＴＢを超えるか否かを判定
する。そして、現時刻の温度が許容温度ＴＢを超えた場
合には、温度コントローラ８を制御して熱源２への電流
の供給を停止する。

【００４４】このように、本実施例の基板加熱装置で
は、現時点から一定時間経過後の加熱プレート１の温度
予測値が算出され、温度予測値が警報温度ＴＡを超える
場合には警報が出力される。このため、作業者は、加熱
プレート１の異常加熱により基板加熱装置が停止状態に
至る前に基板加熱装置の異常を検知して速やかに対策を
講じることができる。これによって、基板加熱装置を停
止させることなく加熱処理を続行することができる。

【００４５】また、異常原因の速やかな解消が困難な場
合には、次の処理対象の基板を基板加熱装置に搬入する
動作を停止させる等の対策を講じることができる。それ
によって基板加熱装置の異常動作による大量の基板の不
良化が防止され、基板加熱処理の歩留りの低下が防止さ
れる。

【００４６】なお、上記実施例では、主コントローラ５
は、現時刻の加熱プレート１の温度が許容温度ＴＢを超
えるか否かを判定するとともに、許容温度ＴＢを超えた
場合には、温度コントローラ８を制御して熱源２への電
流供給を停止するようにしたが、これに限られず、主コ
ントローラ５が、温度予測値の算出処理を行うととも
に、所定時間経過後の加熱プレート１の温度が許容温度
ＴＢを超えるか否かを判定するとともに、許容温度ＴＢ
を超えると判定した場合には、その許容温度を超えるま
での所定時間が経過する以前に温度コントローラ８を制
御して熱源２への電流の供給を停止するようにしてもよ
い。これによれば、基板加熱処理装置が異常な動作状態
に至る以前にその動作を停止し、基板処理不良の発生を
未然に防止することができる。

【００４７】なお、上記実施例では加熱プレート１の異
常加熱動作について説明したが、加熱プレート１の異常
な温度降下の場合についても同様の制御が行われる。こ
の場合には、警報温度ＴＡおよび許容温度ＴＢは設定温
度Ｔ₀ の低温側に設定される。

【００４８】また、上記実施例においては、加熱プレー
ト１の温度予測値を算出するためにニュートンの補間公
式を適用したが、予測値の算出方法はこれに限定される
ものではなく、他の補間方法を適用することもできる。

【００４９】なお、本発明は、基板加熱装置のみなら
ず、基板処理を行う他の基板処理装置に対しても適用す
ることができる。例えば、回転式塗布装置、回転式洗浄
装置あるいは回転式現像装置に用いられる基板回転保持
装置に適用することができる。この場合には、基板を保
持する吸引式スピンチャックやメカ式スピンチャックを
回転させるモータの回転速度を検出し、検出した速度デ
ータに基づいて所定時間経過後のモータの回転速度の予
測値を算出して異常の発生の有無を事前に判定し、警報
を出力することができる。

【００５０】また、本発明をアンモニア濃度検出装置を
有する基板処理装置に適用することもできる。この場
合、アンモニア濃度測定器が検出したアンモニア濃度の
経時データを用いて所定時間経過後のアンモニア濃度の
予測値を算出する。アンモニア濃度の予測値が所定の警
報濃度を超えた場合には、警報を出力する。これによ
り、作業者は基板処理装置のアンモニア濃度が制限値を
超える前に対策を講じることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による基板加熱装置の構成図で
ある。

【図２】加熱プレートの温度変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 加熱プレート ２ 熱源 ４ 温度センサ ５ 主コントローラ ６ 入力部 ７ 警報部 ８ 温度コントローラ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板処理に関する所定の動作を行う処理
   部と、 前記処理部の動作に関連する物理量の値を検出する検出
   手段と、 前記検出手段により検出された前記物理量の値に基づい
   て所定時間経過後の物理量の予測値を算出する算出手段
   と、 前記算出手段により算出された前記物理量の予測値が、
   予め定められた第１の値を超えるか否かを判定する判定
   手段と、 前記判定手段によって前記物理量の予測値が前記第１の
   値を超えると判定された場合に警報を出力する警報手段
   とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、前記物理量の値を複数
   回サンプリングし、 前記算出手段は、前記検出手段によりサンプリングされ
   た前記物理量の複数の値に基づいて補間演算を行って前
   記物理量の予測値を算出することを特徴とする請求項１
   記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記処理部の動作に関連する物理量の値
   が予め定められた設定値となるように前記処理部の動作
   を制御する動作制御手段をさらに備え、 前記判定手段は、前記物理量の予測値が前記設定値から
   一定量離れた前記第１の値を超えるか否かを判定するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 【請求項４】 前記判定手段は、前記検出手段により検
   出された現時点の物理量の値が前記第１の値からさらに
   離れた第２の値を超えるか否かを判定し、 前記動作制御手段は、前記判定手段によって前記現時点
   の物理量が前記第２の値を超えると判定された場合に前
   記処理部の動作を停止させることを特徴とする請求項３
   記載の基板処理装置。
5. 【請求項５】 前記判定手段は、前記算出手段により算
   出された所定時間経過後の前記物理量の予測値が前記第
   １の値からさらに離れた第２の値を超えるか否かを判定
   し、 前記判定手段により前記第２の値を超えると判定された
   場合にその第２の値を超えるまでの所定時間が経過する
   以前に前記処理部の動作を停止させる停止制御手段をさ
   らに備えたことを特徴とする請求項１または３記載の基
   板処理装置。