KR102409752B1 - 기판 열처리 장치, 기판 열처리 방법, 기록 매체 및 열처리 상태 검지 장치 - Google Patents

기판 열처리 장치, 기판 열처리 방법, 기록 매체 및 열처리 상태 검지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는, 열처리 상태의 이상을 보다 확실하게 검지할 수 있는 기판 열처리 장치, 기판 열처리 방법 및 기록 매체를 제공하는 것이다. 열처리 유닛(U2)은, 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 열판(20)과, 적재부 상의 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 히터(21)와, 열판(20) 상의 웨이퍼(W)의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서(40)와, 제어부(100)를 구비한다. 제어부(100)는 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도에 기초하여 히터(21)를 제어하는 것, 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 온도 중심의 위치에 기초하여, 웨이퍼(W)의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하도록 구성되어 있다.

Description

기판 열처리 장치, 기판 열처리 방법, 기록 매체 및 열처리 상태 검지 장치{SUBSTRATE HEAT PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE HEAT PROCESSING METHOD, STORAGE MEDIUM AND HEAT PROCESSING STATUS DETECTING APPARATUS}
본 개시는, 기판 열처리 장치, 기판 열처리 방법, 기록 매체 및 열처리 상태 검지 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조할 때에는, 다양한 공정에서 웨이퍼의 열처리가 행해진다. 열처리에 있어서는, 웨이퍼의 각 부를 확실하게 가열하는 것이 요구된다. 특허문헌 1에는, 열처리 플레이트의 표면 온도와 열처리 플레이트의 설정 온도의 차의 적분값이 소정의 역치 이하일 때에 이상이 발생한 것으로 하는 이상 검지 수단을 구비한 열처리 장치가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-123816호 공보
상기 열처리 장치에서는, 부분적으로 발생한 이상을 검지할 수 없을 가능성이 있다. 본 개시는, 열처리 상태의 이상을 보다 확실하게 검지할 수 있는 장치, 방법 및 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에 관한 기판 열처리 장치는, 기판을 적재하기 위한 적재부와, 적재부 상의 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 열처리부와, 적재부 상의 기판의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서와, 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 열처리부를 제어하는 것, 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심(重心)에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 온도 중심의 위치에 기초하여, 기판의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하도록 구성된 제어부를 구비한다.
이 기판 열처리 장치에 의하면, 온도 중심의 위치에 기초하여 기판의 열처리 상태가 검지된다. 온도 중심의 위치는, 열처리 상태의 부분적인 이상에 따라 높은 감도로 변동된다. 이로 인해, 온도 중심의 위치에 기초함으로써, 열처리 상태의 부분적인 이상을 높은 감도로 검지할 수 있다. 따라서, 열처리 상태의 이상을 보다 확실하게 검지할 수 있다.
제어부는, 기판에 평행한 면 내에 있어서의 온도 중심의 위치를 제1 중심 위치로서 산출하고, 기판의 중심에 직교하는 동경 방향에 있어서의 온도 중심의 위치를 제2 중심 위치로서 산출하고, 제1 및 제2 중심 위치에 기초하여 기판의 열처리 상태를 검지해도 된다. 제1 중심 위치는, 열처리 상태의 부분적인 이상에 따라 높은 감도로 변동되는데, 온도 분포가 기판의 중심에 대해 점대칭으로 되는 이상에 대해서는 변동되기 어렵다. 이와 같은 이상의 구체예로서는, 기판의 중심부가 적재부로부터 부상하고 있는 경우, 기판의 주연 부분 전체가 적재부로부터 균일하게 부상하고 있는 경우 등을 들 수 있다. 이에 대해, 제2 중심 위치는, 기판의 동경 방향을 따른 온도 분포에 따라 변동되므로, 온도 분포가 기판의 중심에 대해 점대칭으로 되는 경우에 있어서도 높은 감도로 변동된다. 따라서, 제1 및 제2 중심 위치의 양쪽에 기초하여 기판의 열처리 상태를 검지함으로써, 열처리 상태의 이상을 보다 확실하게 검지할 수 있다.
제어부는, 동경 방향에 있어서 서로 동등한 위치에 있는 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값을 상기 위치의 질량으로 간주하여 제2 중심 위치를 산출해도 된다. 제어부는, 기판과 동심에서 동경 방향으로 배열되는 복수의 영역의 각각에 있어서 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값을, 상기 영역의 질량으로 간주하여 제2 중심 위치를 산출해도 된다. 이들의 경우, 제2 중심 위치를 보다 고정밀도로 산출할 수 있다.
제어부는, 기판이 정상적으로 열처리된 경우에 있어서의 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진 기준 위치를 사용하고, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분에 기초하여, 기판의 열처리 상태를 검지하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 온도 중심의 위치 중, 기준 위치로부터 괴리된 성분에 기초하여 기판의 열처리 상태가 검지된다. 기준 위치로부터 괴리된 성분에 기초함으로써, 열처리 상태가 정상인지 이상인지의 판단 기준을 단순화할 수 있다.
제어부는, 복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 온도 중심의 위치의 평균값을 기준 위치로서 사용하고, 복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 온도 중심의 위치의 표준 편차에 기초하여 정해지는 허용 범위를 또한 사용하고, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분이 허용 범위 외에 있는 경우에, 기판의 열처리 상태가 이상인 것을 검지하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 온도 중심의 위치가 허용 범위 내에 위치하는지의 여부라고 하는 단순한 기준에 의해, 열처리 상태의 이상을 검지할 수 있다. 또한, 상기 평균값을 기준 위치로서 사용하고, 상기 표준 편차에 기초하여 정해지는 허용 범위를 사용함으로써, 적정한편차를 허용하여, 불필요한 이상 검지를 삭감할 수 있다.
제어부는, 온도 중심의 위치에 관한 정보를 출력하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 온도 중심의 위치에 기초하면, 열처리 상태의 이상이 어느 방향에 있어서 발생했는지를 파악하는 것도 가능하다. 이로 인해, 온도 중심의 위치에 관한 정보를 출력함으로써, 열처리 상태의 이상의 요인으로 된 위치를 특정하는 데에 유익한 정보를 제공할 수 있다.
제어부는, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분의 궤적 정보를 출력하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 온도 중심의 위치 중, 기준 위치로부터 괴리된 성분의 궤적 정보가 출력된다. 기준 위치로부터 괴리된 성분의 궤적 정보에 의하면, 온도의 이상이 어느 방향에 있어서 발생했는지를 더욱 용이하게 파악할 수 있다. 따라서, 열처리 상태의 이상의 요인으로 된 위치를 특정하는 데에 더욱 유익한 정보를 제공할 수 있다.
열처리부는, 기판을 따라 배열되는 복수의 처리 영역마다 제어 가능하게 되어 있고, 제어부는, 온도 중심의 위치에 기초하여 열처리가 불충분한 처리 영역을 특정하는 것, 상기 처리 영역의 열처리를 촉진하도록 열처리부를 제어하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 온도 중심의 위치 정보에 따른 열처리를 행함으로써, 열처리의 신뢰성을 높일 수 있다.
제어부는, 식 (1) 및 (2)에 의해 온도 중심의 위치를 산출하도록 구성되어 있어도 된다.
Figure 112015093180539-pat00001
Figure 112015093180539-pat00002
X, Y:직교 좌표계에 있어서의 온도 중심의 위치
xi, yi:직교 좌표계에 있어서의 온도 센서의 위치
Ti:온도 센서에 의해 검출된 온도
n:온도 센서의 수
적재부 상에 기판을 적재하는 것, 적재부 상의 기판을 열처리부에 의해 가열 또는 냉각하는 것, 적재부 상의 기판의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서에 의해 온도를 검출하는 것, 복수의 온도 센서에 의해 검출한 온도에 기초하여 열처리부를 제어하는 것, 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 온도 중심의 위치에 기초하여, 기판의 열처리 상태를 검지하는 것을 포함한다.
이 기판 열처리 방법에 의하면, 온도 중심의 위치에 기초하여 기판의 열처리 상태가 검지된다. 온도 중심의 위치는, 열처리 상태의 부분적인 이상에 따라 높은 감도로 변동된다. 이로 인해, 온도 중심의 위치에 기초함으로써, 열처리 상태의 부분적인 이상을 높은 감도로 검지할 수 있다. 따라서, 열처리 상태의 이상을 보다 확실하게 검지할 수 있다.
기판에 평행한 면 내에 있어서의 온도 중심의 위치를 제1 중심 위치로서 산출하고, 기판의 중심에 직교하는 동경 방향에 있어서의 온도 중심의 위치를 제2 중심 위치로서 산출하고, 제1 및 제2 중심 위치에 기초하여 기판의 열처리 상태를 검지해도 된다. 제1 중심 위치는, 열처리 상태의 부분적인 이상에 따라 높은 감도로 변동되는데, 온도 분포가 기판의 중심에 대해 점대칭으로 되는 이상에 대해서는 변동되기 어렵다. 이와 같은 이상의 구체예로서는, 기판의 중심부가 적재부로부터 부상하고 있는 경우, 기판의 주연 부분 전체가 적재부로부터 균일하게 부상하고 있는 경우 등을 들 수 있다. 이에 대해, 제2 중심 위치는, 기판의 동경 방향을 따른 온도 분포에 따라 변동되므로, 온도 분포가 기판의 중심에 대해 점대칭으로 되는 경우에 있어서도 높은 감도로 변동된다. 따라서, 제1 및 제2 중심 위치의 양쪽에 기초하여 기판의 열처리 상태를 검지함으로써, 열처리 상태의 이상을 보다 확실하게 검지할 수 있다.
동경 방향에 있어서 서로 동등한 위치에 있는 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값을 상기 위치의 질량으로 간주하여 제2 중심 위치를 산출해도 된다. 기판과 동심에서 동경 방향으로 배열되는 복수의 영역의 각각에 있어서 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값을, 상기 영역의 질량으로 간주하여 제2 중심 위치를 산출해도 된다. 이들의 경우, 제2 중심 위치를 보다 고정밀도로 산출할 수 있다.
기판이 정상적으로 열처리된 경우에 있어서의 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진 기준 위치를 사용하고, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분에 기초하여, 기판의 열처리 상태를 검지해도 된다. 이 경우, 온도 중심의 위치 중, 기준 위치로부터 괴리된 성분에 기초하여 기판의 열처리 상태가 검지된다. 기준 위치로부터 괴리된 성분에 기초함으로써, 열처리 상태가 정상인지 이상인지의 판단 기준을 단순화할 수 있다.
복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 온도 중심의 위치의 평균값을 기준 위치로서 사용하고, 복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 온도 중심의 위치의 표준 편차에 기초하여 정해지는 허용 범위를 또한 사용하고, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분이 허용 범위 외에 있는 경우에, 기판의 열처리 상태가 이상인 것을 검지해도 된다. 이 경우, 온도 중심의 위치가 허용 범위 내에 위치하는지의 여부라고 하는 단순한 기준에 의해, 열처리 상태의 이상을 검지할 수 있다. 또한, 상기 평균값을 기준 위치로서 사용하고, 상기 표준 편차에 기초하여 정해지는 허용 범위를 사용함으로써 적정한 편차를 허용하여, 불필요한 이상 검지를 삭감할 수 있다.
온도 중심의 위치에 관한 정보를 출력하는 것을 더 포함해도 된다. 온도 중심의 위치에 기초하면, 열처리 상태의 이상이 어느 방향에 있어서 발생했는지를 파악하는 것도 가능하다. 이로 인해, 온도 중심의 위치에 관한 정보를 출력함으로써, 열처리 상태의 이상의 요인으로 된 위치를 특정하는 데에 유익한 정보를 제공할 수 있다.
온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분의 궤적 정보를 출력하는 것을 더 포함해도 된다. 이 경우, 온도 중심의 위치 중, 기준 위치로부터 괴리된 성분의 궤적 정보가 출력된다. 기준 위치로부터 괴리된 성분의 궤적 정보에 의하면, 온도의 이상이 어느 방향에 있어서 발생했는지를 더욱 용이하게 파악할 수 있다. 따라서, 열처리 상태의 이상 요인으로 된 위치를 특정하는 데에 더욱 유익한 정보를 제공할 수 있다.
온도 중심의 위치에 기초하여 열처리가 불충분한 처리 영역을 특정하는 것, 상기 처리 영역의 열처리를 촉진하는 것을 더 포함해도 된다. 이 경우, 온도 중심의 위치 정보에 따른 열처리를 행함으로써, 열처리의 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 식 (1) 및 (2)에 의해 온도 중심의 위치를 산출해도 된다.
본 개시에 관한 기록 매체는, 상기 기판 열처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체이다.
본 개시에 관한 열처리 상태 검지 장치는, 적재부 상에 있어서 열처리가 실시되는 기판의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 취득하는 것, 상기 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 상기 온도 중심의 위치에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하도록 구성되어 있다.
본 개시에 의하면, 열처리 상태의 이상을 보다 확실하게 검지할 수 있다.
도 1은 도포·현상 시스템의 사시도.
도 2는 도 1 중의 II-II선을 따르는 단면도.
도 3은 도 2 중의 III-III선을 따르는 단면도.
도 4는 열처리 유닛의 모식도.
도 5는 열판의 평면도.
도 6은 열처리 유닛에 의한 웨이퍼의 열처리 수순의 흐름도.
도 7은 열처리 중에 있어서의 온도의 경시적 변화를 예시하는 그래프.
도 8은 열처리 중에 있어서의 제1 중심 위치의 궤적을 예시하는 그래프.
도 9는 열처리 중에 있어서의 제2 중심 위치의 궤적을 예시하는 그래프.
도 10은 가열 중에 있어서의 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분의 궤적을 예시하는 그래프.
도 11은 열처리 수순의 변형예를 나타내는 흐름도.
이하, 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
〔기판 처리 시스템〕
먼저, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 개요를 설명한다. 기판 처리 시스템(1)은 도포·현상 장치(2)와 노광 장치(3)를 구비한다. 노광 장치(3)는 레지스트막(감광성 피막)의 노광 처리를 행한다. 구체적으로는, 액침 노광 등의 방법에 의해 레지스트막의 노광 대상 부분에 에너지선을 조사한다. 도포·현상 장치(2)는 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 웨이퍼(W)(기판)의 표면에 레지스트막을 형성하는 처리를 행하고, 노광 처리 후에 레지스트막의 현상 처리를 행한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 도포·현상 장치(2)는 캐리어 블록(4)과, 처리 블록(5)과, 인터페이스 블록(6)을 구비한다. 캐리어 블록(4), 처리 블록(5) 및 인터페이스 블록(6)은 수평 방향으로 배열되어 있다.
캐리어 블록(4)은 캐리어 스테이션(12)과 반입·반출부(13)를 갖는다. 반입·반출부(13)는 캐리어 스테이션(12)과 처리 블록(5) 사이에 개재된다. 캐리어 스테이션(12)은 복수의 캐리어(11)를 지지한다. 캐리어(11)는, 예를 들어 원형의 복수매의 웨이퍼(W)를 밀봉 상태에서 수용하고, 웨이퍼(W)를 출입하기 위한 개폐 도어를 일 측면(11a)측에 갖는다. 캐리어(11)는 측면(11a)이 반입·반출부(13)측에 면하도록, 캐리어 스테이션(12) 상에 착탈 가능하게 설치된다.
반입·반출부(13)는 캐리어 스테이션(12) 상의 복수의 캐리어(11)에 각각 대응하는 복수의 개폐 도어(13a)를 갖는다. 측면(11a)의 개폐 도어와 개폐 도어(13a)를 동시에 개방함으로써, 캐리어(11) 내와 반입·반출부(13) 내가 연통한다. 반입·반출부(13)는 수수 아암(A1)을 내장하고 있다. 수수 아암(A1)은, 캐리어(11)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(5)으로 전달하고, 처리 블록(5)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(11) 내로 복귀시킨다.
처리 블록(5)은 복수의 처리 모듈(14, 15, 16, 17)을 갖는다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 처리 모듈(14, 15, 16, 17)은, 복수의 액처리 유닛(U1)과, 복수의 열처리 유닛(U2)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암(A3)을 내장하고 있다. 처리 모듈(17)은 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)을 거치지 않고 웨이퍼(W)를 반송하는 직접 반송 아암(A6)을 또한 내장하고 있다. 액처리 유닛(U1)은, 액체를 웨이퍼(W)의 표면에 도포한다. 열처리 유닛(U2)은, 예를 들어 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들어 냉각판에 의해 냉각하여 열처리를 행한다.
처리 모듈(14)은 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층 막을 형성하는 BCT 모듈이다. 처리 모듈(14)의 액처리 유닛(U1)은, 하층 막 형성용의 액체를 웨이퍼(W) 상에 도포한다. 처리 모듈(14)의 열처리 유닛(U2)은, 하층 막의 형성에 수반되는 각종 열처리를 행한다. 열처리의 구체예로서는, 하층 막 형성용의 액체를 경화시키기 위한 가열 처리를 들 수 있다.
처리 모듈(15)은 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해 하층 막 상에 레지스트막을 형성하는 COT 모듈이다. 처리 모듈(15)의 액처리 유닛(U1)은, 레지스트막 형성용의 액체를 하층 막 상에 도포한다. 처리 모듈(15)의 열처리 유닛(U2)은, 레지스트막의 형성에 수반되는 각종 열처리를 행한다. 열처리의 구체예로서는, 레지스트막 형성용의 액체를 경화시키기 위한 가열 처리 등을 들 수 있다.
처리 모듈(16)은 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해 레지스트막 상에 하층 막을 형성하는 TCT 모듈이다. 처리 모듈(16)의 액처리 유닛(U1)은, 상층 막 형성용의 액체를 레지스트막 상에 도포한다. 처리 모듈(16)의 열처리 유닛(U2)은, 상층 막의 형성에 수반되는 각종 열처리를 행한다. 열처리의 구체예로서는, 상층 막 형성용의 액체를 경화시키기 위한 가열 처리 등을 들 수 있다.
처리 모듈(17)은 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)에 의해, 노광 후의 레지스트막 현상 처리를 행하는 DEV 모듈이다. 처리 모듈(17)의 액처리 유닛(U1)은, 노광이 완료된 웨이퍼(W)의 표면 상에 현상액을 도포한 후, 이것을 린스액에 의해 씻어냄으로써, 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 처리 모듈(17)의 열처리 유닛(U2)은, 현상 처리에 수반되는 각종 열처리를 행한다. 열처리의 구체예로서는, 현상 처리 전의 가열 처리(PEB:Post Exposure Bake), 현상 처리 후의 가열 처리(PB:Post Bake) 등을 들 수 있다.
처리 블록(5) 내에 있어서, 캐리어 블록(4)측에는 선반 유닛(U10)이 설치되어 있고, 인터페이스 블록(6)측에는 선반 유닛(U11)이 설치되어 있다. 선반 유닛(U10)은, 바닥면으로부터 처리 모듈(16)에 걸치도록 설치되어 있고, 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다. 선반 유닛(U10)의 근방에는 승강 아암(A7)이 설치되어 있다. 승강 아암(A7)은, 선반 유닛(U10)의 셀끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시킨다. 선반 유닛(U11)은 바닥면으로부터 처리 모듈(17)의 상부에 걸치도록 설치되어 있고, 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다.
인터페이스 블록(6)은 수수 아암(A8)을 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 수수 아암(A8)은, 선반 유닛(U11)에 배치된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로 전달하고, 노광 장치(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 선반 유닛(U11)으로 복귀시킨다.
기판 처리 시스템(1)은 다음으로 나타내는 수순에서 도포·현상 처리를 실행한다. 먼저, 수수 아암(A1)이 캐리어(11) 내의 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 반송한다. 이 웨이퍼(W)를 승강 아암(A7)이 처리 모듈(14)용의 셀에 배치하고, 반송 아암(A3)이 처리 모듈(14) 내의 각 유닛으로 반송한다. 처리 모듈(14)의 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)은, 반송 아암(A3)에 의해 반송된 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층 막을 형성한다. 하층 막의 형성이 완료되면, 반송 아암(A3)이 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 복귀시킨다.
이어서, 선반 유닛(U10)으로 복귀된 웨이퍼(W)를 승강 아암(A7)이 처리 모듈(15)용의 셀에 배치하고, 반송 아암(A3)이 처리 모듈(15) 내의 각 유닛으로 반송한다. 처리 모듈(15)의 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)은, 반송 아암(A3)에 의해 반송된 웨이퍼(W)의 하층 막 상에 레지스트막을 형성한다. 레지스트막의 형성이 완료되면, 반송 아암(A3)이 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 복귀시킨다.
이어서, 선반 유닛(U10)으로 복귀된 웨이퍼(W)를 승강 아암(A7)이 처리 모듈(16)용의 셀에 배치하고, 반송 아암(A3)이 처리 모듈(16) 내의 각 유닛으로 반송한다. 처리 모듈(16)의 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)은, 반송 아암(A3)에 의해 반송된 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 상층 막을 형성한다. 상층 막의 형성이 완료되면, 반송 아암(A3)이 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 복귀시킨다.
이어서, 선반 유닛(U10)으로 복귀된 웨이퍼(W)를 승강 아암(A7)이 처리 모듈(17)용의 셀에 배치하고, 직접 반송 아암(A6)이 선반 유닛(U11)으로 반송한다. 이 웨이퍼(W)를 수수 아암(A8)이 노광 장치(3)에 송출한다. 노광 장치(3)에 있어서의 노광 처리가 완료되면, 수수 아암(A8)이 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로부터 수납하고, 선반 유닛(U11)으로 복귀시킨다.
이어서, 선반 유닛(U11)으로 복귀된 웨이퍼(W)를 처리 모듈(17)의 반송 아암(A3)이 처리 모듈(17) 내의 각 유닛으로 반송한다. 처리 모듈(17)의 액처리 유닛(U1) 및 열처리 유닛(U2)은, 반송 아암(A3)에 의해 반송된 웨이퍼(W)의 레지스트막의 현상 처리 및 이에 수반되는 열처리를 행한다. 레지스트막의 현상이 완료되면, 반송 아암(A3)은 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 반송한다.
이어서, 선반 유닛(U10)으로 반송된 웨이퍼(W)를 승강 아암(A7)이 수수용의 셀에 배치하고, 수수 아암(A1)이 캐리어(11) 내로 복귀시킨다. 이상으로, 도포·현상 처리가 완료된다.
〔기판 열처리 장치〕
계속해서, 기판 열처리 장치의 일례로서, 열처리 유닛(U2)에 대해 상세하게 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 열처리 유닛(U2)은, 열판(20)과, 지지대(30)와, 복수의 온도 센서(40)와, 승강 기구(50)와, 제어부(100)를 갖는다.
열판(20)은 원판 형상을 나타내고, 복수의 히터(21)를 내장하고 있다. 열판(20)은 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 적재부로서 기능하고, 히터(21)는 적재부 상의 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 열처리부로서 기능한다. 열판(20)은 평면에서 볼 때 복수의 영역으로 나누어져 있고, 히터(21)는 영역마다 배치되어 있다. 도 5는 히터(21)의 배치의 일례를 도시하는 평면도이다. 도 5에 도시되는 열판(20)은 중앙의 영역(20a)과, 영역(20a)을 둘러싸는 2개의 영역(20b)과, 영역(20b)을 또한 둘러싸는 4개의 영역(20c)의 합계 7개의 영역으로 나누어져 있고, 영역(20a, 20b, 20c)마다 합계 7개의 히터(21)를 내장하고 있다.
열판(20) 상에는, 열판(20) 상면을 따라 점재된 복수의 프록시미티 핀(22)이 설치되어 있다. 복수의 프록시미티 핀(22)은 열판(20) 상에 적재되는 웨이퍼(W)를 지지하고, 열판(20)과 웨이퍼(W) 사이에 공극을 확보한다.
지지대(30)는 바닥판(31)과, 주위벽(32)을 갖는다. 바닥판(31)은 열판(20)에 대향한다. 주위벽(32)은 바닥판(31)의 주연을 따라 설치되고, 열판(20)의 외주 부분을 지지한다. 주위벽(32)이 열판(20)을 지지한 상태에 있어서, 지지대(30) 내에는 공동(33)이 구성된다.
복수의 온도 센서(40)는 열판(20) 상의 웨이퍼(W)의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치되어 있다. 즉, 온도 센서(40)는 열판(20) 상의 웨이퍼(W)에 대향하는 평면을 따라 점재되어 있다. 일례로서, 복수의 온도 센서(40)는 공동(33) 내에 있어서 열판(20)의 하면에 장착되어 있다. 도 5에 도시하는 예에 있어서는, 7개의 온도 센서(40)가 영역(20a, 20b, 20c)마다 설치되어 있고, 각각의 온도 센서(40)는 히터(21) 아래에 배치되어 있다.
또한, 복수의 온도 센서(40)는 웨이퍼(W)의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치되어 있으면 되기 때문에, 반드시 상술한 바와 같이 배치되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 온도 센서(40)는 열판(20)의 하면에 장착되어 있지 않아도 되고, 온도 센서(40)는 히터(21)와 함께 열판(20)에 내장되어 있어도 된다. 복수의 온도 센서(40)는 반드시 영역(20a, 20b, 20c)마다 배치되어 있지 않아도 된다.
승강 기구(50)는 복수개(예를 들어 3개)의 승강 핀(51)과 구동부(52)를 갖는다. 승강 핀(51)은 주위벽(32) 및 열판(20)을 관통하여 승강한다. 승강 핀(51)의 상부는, 승강 핀(51)의 상승에 수반하여 열판(20) 상으로 돌출되고, 승강 핀(51)의 하강에 수반하여 열판(20) 내에 수용된다. 구동부(52)는 모터나 에어 실린더 등의 구동원을 내장하고, 승강 핀(51)을 승강시킨다. 승강 기구(50)는 승강 핀(51)을 승강시킴으로써, 열판(20) 상의 웨이퍼(W)를 승강시킨다.
제어부(100)는 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도에 기초하여 히터(21)를 제어하는 것, 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 온도 중심의 위치에 기초하여 웨이퍼(W)의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하도록 구성되어 있다. 제어부(100)는 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도를 취득하는 것, 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 온도 중심의 위치에 기초하여, 웨이퍼(W)의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하는 열처리 상태 검지 장치를 구성한다.
일례로서, 제어부(100)는 온도 취득부(111)와, 히터 제어부(112)와, 웨이퍼 반송 제어부(113)와, 중심 산출부(114)와, 차분 산출부(115)와, 열처리 상태 검지부(116)와, 이상 통지부(117)와, 위치 정보 출력부(118)와, 데이터 저장부(121)와, 표시부(122)를 갖는다.
온도 취득부(111)는 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도를 취득하고, 데이터 저장부(121)에 저장한다. 히터 제어부(112)는 온도 취득부(111)에 의해 데이터 저장부(121)에 저장된 온도에 기초하여 복수의 히터(21)를 제어한다. 웨이퍼 반송 제어부(113)는 열판(20) 상으로의 웨이퍼(W)의 반송 및 적재와, 열판(20) 상으로부터의 웨이퍼(W)의 반송을 행하도록, 반송 아암(A3) 및 승강 기구(50)를 제어한다.
중심 산출부(114)는 데이터 저장부(121)에 저장된 온도에 기초하여 상기 온도 중심의 위치를 산출하고, 산출 결과를 데이터 저장부(121)에 저장한다. 차분 산출부(115)는 데이터 저장부(121)에 저장된 온도 중심의 위치를 취득하고, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분을 산출하고, 산출 결과를 데이터 저장부(121)에 저장한다. 기준 위치는, 예를 들어 웨이퍼(W)가 정상적으로 열처리된 경우에 있어서의 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진다. 열처리 상태 검지부(116)는 상기 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분에 기초하여, 웨이퍼(W)의 열처리 상태를 검지한다.
이상 통지부(117)는 열처리 상태의 이상을 통지하는 정보를 표시부(122)에 출력한다. 위치 정보 출력부(118)는 온도 중심의 위치에 관한 정보를 표시부(122)에 출력한다. 표시부(122)는 이상 통지부(117) 및 위치 정보 출력부(118)로부터 출력된 정보를 표시 화상으로서 출력한다.
이와 같은 제어부(100)는 예를 들어 1개 또는 복수의 제어용 컴퓨터에 의해 구성된다. 이 경우, 제어부(100)의 각 요소는, 제어용 컴퓨터의 프로세서, 메모리 및 모니터 등의 협동에 의해 구성된다. 제어용 컴퓨터를 제어부(100)로서 기능시키기 위한 프로그램은, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있어도 된다. 이 경우, 기록 매체는, 후술하는 기판 열처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 플래시 메모리, 플렉시블 디스크, 메모리 카드 등을 들 수 있다.
또한, 제어부(100)의 각 요소를 구성하는 하드웨어는, 반드시 프로세서, 메모리 및 모니터로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제어부(100)의 각 요소는, 그 기능에 특화된 전기 회로에 의해 구성되어 있어도 되고, 상기 전기 회로를 집적한 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에 의해 구성되어 있어도 된다.
제어부(100)는 복수의 하드웨어로 나누어져 있어도 된다. 예를 들어 제어부(100)는 열처리 유닛(U2)을 제어하는 하드웨어와, 열처리 상태 검지 장치를 구성하는 하드웨어로 나누어져 있어도 된다. 이들 하드웨어는, 유선 및 무선의 어느 것으로 접속되어 있어도 되고, 서로 이격된 장소에 배치되어, 네트워크 회선을 통해 접속되어 있어도 된다.
〔기판 열처리 방법〕
계속해서, 기판 열처리 방법의 일례로서, 열처리 유닛(U2)에 의한 웨이퍼(W)의 열처리 수순에 대해 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 먼저 제어부(100)가 스텝 S01을 실행한다. 스텝 S01에서는, 온도 취득부(111)가 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도를 취득하고, 온도 취득부(111)에 의해 취득된 온도에 기초하여 히터 제어부(112)가 복수의 히터(21)를 제어한다. 구체적으로, 히터 제어부(112)는 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출되는 온도를 목표값에 근접시키도록, 복수의 히터(21)에의 공급 전력을 조정한다.
이어서, 제어부(100)는 스텝 S02를 실행한다. 스텝 S02에서는, 웨이퍼 반송 제어부(113)에 의한 제어에 따라, 반송 아암(A3) 및 승강 기구(50)가 웨이퍼(W)를 열판(20) 상에 적재한다. 열판(20) 상에 적재된 웨이퍼(W)는 히터(21)로부터의 전열에 의해 가열된다. 즉, 스텝 S02는, 열판(20) 상의 웨이퍼(W)를 히터(21)에 의해 가열하는 것을 포함하고 있다.
이어서, 제어부(100)는 스텝 S03, S04를 실행한다. 스텝 S03에서는, 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도를 온도 취득부(111)가 취득하고, 데이터 저장부(121)에 저장한다. 스텝 S04에서는, 온도 취득부(111)에 의해 취득된 온도에 기초하여, 히터 제어부(112)가 히터(21)를 제어한다. 구체적으로, 온도 취득부(111)는 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출되는 온도를 목표값에 근접시키도록, 복수의 히터(21)에의 공급 전력을 조정한다.
이어서, 제어부(100)는 스텝 S05, S06을 실행한다. 스텝 S05에서는, 중심 산출부(114)가 온도 중심의 위치를 산출하고, 산출 결과를 데이터 저장부(121)에 저장한다. 온도 중심의 위치는, 온도를 중량으로 한 경우의 좌표의 가중 평균값으로서 산출 가능하다. 예를 들어 중심 산출부(114)는 웨이퍼(W)에 평행한 면 내에 있어서의 온도 중심의 위치를 제1 중심 위치로서 산출한다. 제1 중심 위치는 다음 식에 의해 산출 가능하다.
[수학식 3]
Figure 112015093180539-pat00003
[수학식 4]
Figure 112015093180539-pat00004
X, Y:직교 좌표계에 있어서의 온도 중심의 위치
xi, yi:직교 좌표계에 있어서의 상기 온도 센서의 위치
Ti:상기 온도 센서에 의해 검출된 온도
n:상기 온도 센서의 수
스텝 S06에서는, 차분 산출부(115)가 데이터 저장부(121)에 저장된 온도 중심의 위치를 취득하고, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분을 산출하고, 산출 결과를 데이터 저장부(121)에 저장한다. 상술한 바와 같이, 기준 위치는, 예를 들어 웨이퍼(W)가 정상적으로 열처리된 경우에 있어서의 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진다.
기준 위치의 구체예로서, 과거의 복수회의 정상인 열처리에 있어서 산출된 온도 중심의 위치의 평균값을 들 수 있다. 기준 위치는, 예를 들어 데이터 저장부(121)에 미리 기록되어 있다. 기준 위치는, 스텝 S06에 앞서 차분 산출부(115) 등에 의해 산출되어도 된다. 즉, 제어부(100)는 기준 위치를 산출하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 기판 열처리 방법은, 기준 위치를 산출하는 것을 더 포함하고 있어도 된다.
이어서, 제어부(100)는 스텝 S07을 실행한다. 스텝 S07에서는, 열처리 상태 검지부(116)가 온도 중심의 위치에 기초하여, 웨이퍼(W)의 열처리 상태를 검지한다. 열처리 상태의 검지의 일례로서, 열처리 상태가 정상인지 이상인지를 검지하는 것을 들 수 있다. 예를 들어 열처리 상태 검지부(116)는 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분이 허용 범위 이내에 있는 경우에, 웨이퍼(W)의 열처리 상태가 정상인 것을 검지하고, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분이 허용 범위 외에 있는 경우에, 웨이퍼(W)의 열처리 상태가 이상인 것을 검지한다.
허용 범위의 구체예로서, 과거의 복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 온도 중심의 위치의 표준 편차를 들 수 있다. 허용 범위는, 표준 편차에 소정의 배율(예를 들어 3배)을 곱한 것이어도 된다. 허용 범위는, 예를 들어 데이터 저장부(121)에 미리 기록되어 있다. 허용 범위는, 스텝 S07에 앞서 열처리 상태 검지부(116) 등에 의해 산출되어도 된다. 즉, 제어부(100)는 허용 범위를 산출하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 기판 열처리 방법은, 허용 범위를 산출하는 것을 더 포함하고 있어도 된다.
스텝 S07에 있어서 열처리 상태가 정상인 것이 검지된 경우, 제어부(100)는 스텝 S08을 실행한다. 스텝 S08에서는, 웨이퍼 반송 제어부(113)가 웨이퍼(W)의 가열 개시로부터 설정 시간이 경과했는지의 여부를 검지한다. 스텝 S08에 있어서, 설정 시간이 아직 경과하고 있지 않은 것이 검지된 경우, 제어부(100)는 처리를 스텝 S03으로 복귀시킨다. 스텝 S08에 있어서, 설정 시간이 경과한 것이 검지된 경우, 제어부(100)는 스텝 S09를 실행한다. 스텝 S09에서는, 웨이퍼 반송 제어부(113)에 의한 제어에 따라, 반송 아암(A3) 및 승강 기구(50)가 웨이퍼(W)를 열판(20) 상으로부터 반송한다. 이상으로 웨이퍼(W)의 정상의 열처리가 완료된다.
스텝 S07에 있어서 열처리 상태가 이상인 것이 검지된 경우, 제어부(100)는 스텝 S10, S11을 실행한다. 스텝 S10에서는, 이상 통지부(117)가 열처리 상태의 이상을 통지하는 정보를 표시부(122)에 출력하고, 표시부(122)가 상기 정보를 표시 화상으로서 출력한다. 스텝 S11에서는, 위치 정보 출력부(118)가 온도 중심의 위치에 관한 정보를 표시부(122)에 출력하고, 표시부(122)가 상기 정보를 표시 화상으로서 출력한다.
일례로서, 위치 정보 출력부(118)는 스텝 S03∼S08의 반복에 의해 데이터 저장부(121)에 축적된 데이터에 기초하여, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분의 궤적 정보를 출력하고, 표시부(122)는 상기 정보를 그래프로서 출력한다. 또한, 궤적 정보는, 위치(위치의 차분을 포함함)의 시간적인 변화를 의미한다. 스텝 S03∼S08의 반복에 의해 데이터 저장부(121)에 축적된 위치 정보를 시계열로 배열한 것도 궤적 정보에 상당한다.
스텝 S10, S11을 실행한 후, 제어부(100)는 열처리를 종료한다.
이상으로 설명한 열처리 유닛(U2)은, 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 열판(20)과, 적재부 상의 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 히터(21)와, 열판(20) 상의 웨이퍼(W)의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서(40)와, 제어부(100)를 구비한다. 제어부(100)는 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도에 기초하여 히터(21)를 제어하는 것, 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 온도 중심의 위치에 기초하여, 웨이퍼(W)의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하도록 구성되어 있다.
이 열처리 유닛(U2)에 의하면, 온도 중심의 위치에 기초하여 웨이퍼(W)의 열처리 상태가 검지된다. 웨이퍼(W)의 열처리 상태는, 웨이퍼(W)의 전체에 있어서 이상으로 될 뿐만 아니라, 웨이퍼(W)의 일부분에 있어서 한정적으로 이상으로 되는 경우가 있다(이하, 이것을 「열처리 상태의 부분적인 이상」이라고 함). 열처리 상태의 부분적인 이상을 발생시키는 요인으로서는, 정상의 적재 상태에 비해 웨이퍼(W)의 일부가 열판(20)으로부터 이격된 상태로 되는 것[이하, 이것을 「웨이퍼(W)의 부상」이라고 함]을 들 수 있다. 웨이퍼(W)의 부상은, 예를 들어 미량의 파티클에의 올라탐 또는 웨이퍼(W)의 휨 등에 기인하여 발생할 수 있다. 온도 중심의 위치는, 이하에 예시한 바와 같이, 열처리 상태의 부분적인 이상에 따라 높은 감도로 변동된다.
도 7의 (a)는 도 5의 예시하는 열판(20)에 의해 웨이퍼(W)의 가열이 정상적으로 실행된 경우에, 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도의 경시적인 변화를 나타내는 그래프이다. 도 7의 (b)는 도 5에 예시하는 열판(20)의 도시 상측에 있어서 웨이퍼(W)의 부상이 발생한 상태에서 가열을 실행한 경우에, 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도의 경시적인 변화를 나타내는 그래프이다. 도 7의 (a) 및 (b)의 어느 것에 있어서도, 각 온도 센서(40)에 의한 검출값은, 가열 개시 후에 온도가 저하된 후, 완만하게 설정 온도에 접근하도록 변화되어 있다. 가열 개시 후의 온도 저하는, 히터(21)의 열이 웨이퍼(W)측에 흡수되는 것에 수반되는 것이다. 저하된 온도가 설정 온도측으로 회복한다는 것은, 온도 센서(40)에 의한 검출값에 기초하여 히터(21)가 제어되기 때문이다.
도 8의 (a)는 도 7의 (a)에 나타나는 온도를 사용하여 산출된 온도 중심의 위치의 궤적을 나타내는 그래프이다. 도 8의 (b)는 도 7의 (b)에 나타나는 온도를 사용하여 산출된 온도 중심의 위치의 궤적을 나타내는 그래프이다. 도 8의 (a) 및 (b)의 상하 좌우는, 도 5의 상하 좌우와 일치하고 있다. 도 8의 (b)에서는, 도 8의 (a)에 비해, 온도 중심의 위치가 상방으로 크게 변동되어 있다. 이것은, 도시 상측에 있어서 웨이퍼(W)의 부상이 발생하고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 적재에 수반되는 온도 저하가 도시 상측에 있어서 작아진 것에 기인하고 있는 것이라고 생각된다.
도 8에 예시되는 바와 같이, 온도 중심의 위치는, 열처리 상태의 부분적인 이상에 따라 높은 감도로 변동된다. 이로 인해, 온도 중심의 위치에 기초함으로써, 열처리 상태의 부분적인 이상을 높은 감도로 검지할 수 있다. 따라서, 열처리 상태의 이상을 보다 확실하게 검지할 수 있다.
제어부(100)는 웨이퍼(W)에 평행한 면 내에 있어서의 온도 중심의 위치를 제1 중심 위치로서 산출하는 것에 추가하여, 웨이퍼(W)의 중심에 직교하는 동경 방향에 있어서의 온도 중심의 위치를 제2 중심 위치로서 또한 산출하고, 제1 및 제2 중심 위치에 기초하여 웨이퍼(W)의 열처리 상태를 검지해도 된다.
도 5에 도시하는 열판(20)은 웨이퍼(W)와 동심에서 동경 방향으로 배열되는 3개의 영역(20a, 20b, 20c)으로 나누어져 있다. 영역(20b)은 편각 방향(주위 방향)으로 배열되는 2개의 영역으로 나누어져 있으므로, 영역(20b)에는 2개의 온도 센서(40)가 배치되어 있다. 영역(20c)은 편각 방향으로 배열되는 4개의 영역으로 나누어져 있으므로, 영역(20c)에는 4개의 온도 센서(40)가 배치되어 있다. 이와 같은 경우, 영역(20a)의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도(Ta)를 영역(20a)의 질량으로 간주하고, 영역(20b)의 2개의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도의 평균값(Tb)을 영역(20b)의 질량으로 간주하고, 영역(20c)의 4개의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도의 평균값(Tc)을 영역(20c)의 질량으로 간주하고, 다음 식에 의해 제2 중심 위치를 산출 가능하다.
R＝(ra·Ta＋rb·Tb＋rc·Tc)/(Ta＋Tb＋Tc)
R:제2 중심 위치
ra:동경 방향에 있어서의 영역(20a)의 위치[웨이퍼(W)의 중심으로부터 영역(20a)까지의 거리]
rb:동경 방향에 있어서의 영역(20b)의 위치[웨이퍼(W)의 중심으로부터 영역(20b)까지의 거리]
rc:동경 방향에 있어서의 영역(20c)의 위치[웨이퍼(W)의 중심으로부터 영역(20c)까지의 거리]
Ta:영역(20a)의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도
Tb:영역(20b)의 2개의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도의 평균값
Tb:영역(20c)의 4개의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도의 평균값
제1 중심 위치는, 열처리 상태의 부분적인 이상에 따라 높은 감도로 변동되는데, 온도 분포가 웨이퍼(W)의 중심에 대해 점대칭으로 되는 이상에 대해서는 변동되기 어렵다. 이와 같은 이상의 구체예로서는, 파티클에 올라타 웨이퍼(W)의 중심부가 부상하고 있는 경우, 웨이퍼(W)의 휨에 기인하여 웨이퍼(W)의 주연 부분 전체가 균일하게 부상하고 있는 경우 등을 들 수 있다.
이에 대해, 제2 중심 위치는, 웨이퍼(W)의 동경 방향을 따른 온도 분포에 따라 변동된다. 도 9는 열처리 중에 있어서의 제2 중심 위치의 궤적을 예시하는 그래프이다. 도면 중의 r축은 웨이퍼(W)를 중심으로 하는 극좌표계의 동경이며, FP는 제2 중심 위치의 궤적이며, O1은 웨이퍼(W)의 중심 및 주연의 중간 위치이다. 도 9의 (a)는 웨이퍼(W)의 중심부가 부상하고 있는 경우를 예시하고 있다. 이 경우, 궤적 FP는, 중간 위치 O1에 대해 웨이퍼(W)의 중심측으로 크게 치우친다. 도 9의 (b)는 웨이퍼(W)의 주연부가 부상하고 있는 경우를 예시하고 있다. 이 경우, 궤적 FP는, 중간 위치 O1에 대해 웨이퍼(W)의 주연측으로 크게 치우친다. 이와 같이, 제2 중심 위치는, 온도 분포가 웨이퍼(W)의 중심에 대해 점대칭으로 되는 경우에 있어서도 높은 감도로 변동된다. 따라서, 제1 및 제2 중심 위치의 양쪽에 기초하여 기판의 열처리 상태를 검지함으로써, 열처리 상태의 이상을 보다 확실하게 검지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제어부(100)는 동경 방향에 있어서 서로 동등한 위치에 있는 복수의 온도 센서(40)에 의해 검출된 온도의 평균값을 상기 위치의 질량으로 간주하여 제2 중심 위치를 산출해도 된다. 제어부(100)는 웨이퍼(W)와 동심에서 동경 방향으로 배열되는 복수의 영역(20a, 20b, 20c)의 각각에 있어서 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값을, 상기 영역의 질량으로 간주하여 제2 중심 위치를 산출해도 된다. 이들의 경우, 제2 중심 위치를 보다 고정밀도로 산출할 수 있다.
제어부(100)는 웨이퍼(W)가 정상적으로 가열된 경우에 있어서의 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진 기준 위치를 사용하고, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분에 기초하여, 웨이퍼(W)의 열처리 상태를 검지하도록 구성되어 있다. 이로 인해, 온도 중심의 위치 중, 기준 위치로부터 괴리된 성분에 기초하여 웨이퍼(W)의 열처리 상태가 검지된다. 기준 위치로부터 괴리된 성분에 기초함으로써, 열처리 상태가 정상인지 이상인지의 판단 기준을 단순화할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 온도 중심의 위치에 기초하여 열처리 상태를 검지하도록 구성되어 있으면 되므로, 기준 위치를 사용하도록 구성되는 것은 필수적이지 않다.
제어부(100)는 복수회의 정상의 가열에 있어서 산출된 온도 중심의 위치의 평균값을 기준 위치로서 사용하고, 복수회의 정상의 가열에 있어서 산출된 온도 중심의 위치의 표준 편차에 기초하여 정해지는 허용 범위를 또한 사용하고, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분이 허용 범위 외에 있는 경우에, 웨이퍼(W)의 열처리 상태가 이상인 것을 검지하도록 구성되어 있다.
도 10은, 도 8의 (b)에 나타난 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분의 궤적을 나타내는 그래프이다. 도 9 중의 일점쇄선은 허용 범위를 나타내고 있다. 도 9의 궤적이 일점쇄선 밖으로 나온 시점에서, 웨이퍼(W)의 열처리 상태가 이상인 것이 검지된다. 이와 같이, 온도 중심의 위치가 허용 범위 내에 위치하는지의 여부라고 하는 단순한 기준에 의해, 열처리 상태의 이상을 검지할 수 있다. 또한, 상기 평균값을 기준 위치로서 사용하고, 상기 표준 편차에 기초하여 정해지는 허용 범위를 사용함으로써 적정한 편차를 허용하여, 불필요한 이상 검지를 삭감할 수 있다.
제2 중심 위치에 대해서도, 기준 위치와의 차분이 허용 범위 외에 있는 경우에, 웨이퍼(W)의 열처리 상태가 이상인 것을 검지해도 된다. 도 9의 일점쇄선 LL1∼LL2는, 제2 기준 위치의 허용 범위를 예시하고 있다.
또한, 제어부(100)는 온도 중심의 위치에 기초하여 열처리 상태를 검지하도록 구성되어 있으면 되므로, 온도 중심의 위치에 기초하여 열처리 상태를 검지하는 구체적 방법은 상술한 것으로 한정되지 않는다.
제어부(100)는 온도 중심의 위치에 관한 정보를 출력하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있다. 온도 중심의 위치에 기초하면, 열처리 상태의 이상이 어느 쪽의 방향에 있어서 발생했는지를 파악하는 것도 가능하다. 이로 인해, 온도 중심의 위치에 관한 정보를 출력함으로써, 열처리 상태의 이상의 요인으로 된 위치를 특정하는 데에 유익한 정보를 제공할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 열처리 상태를 검지하도록 구성되어 있으면 되므로, 온도 중심의 위치에 관한 정보를 출력하도록 구성되는 것은 필수적이지 않다.
제어부(100)는 온도 중심의 위치에 관한 정보의 일례로서, 온도 중심의 위치와 기준 위치의 차분의 궤적 정보를 출력하도록 구성되어 있다. 이로 인해, 온도 중심의 위치 중, 기준 위치로부터 괴리된 성분의 궤적 정보가 출력된다. 기준 위치로부터 괴리된 성분의 궤적 정보에 의하면, 열처리 상태의 이상이 어느 쪽의 방향에 있어서 발생했는지를 더욱 용이하게 파악할 수 있다. 따라서, 열처리 상태의 이상의 요인으로 된 위치를 특정하는 데에 더욱 유익한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 기초하면, 도 5 중의 도시 상측에 있어서 웨이퍼(W)의 부상이 발생하고 있는 것을 추정할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 온도 중심의 위치에 관한 정보로서, 온도 중심의 위치의 궤적 정보와 기준 위치의 궤적 정보를 겹쳐 출력하도록 구성되어 있어도 되고, 이상이 발생하고 있다고 추정되는 방위를 나타내는 정보를 출력하도록 구성되어 있어도 된다. 제어부(100)는 온도 중심의 위치에 관한 정보로서, 온도 중심의 위치 자체의 궤적 정보만을 출력하도록 구성되어 있어도 된다.
히터(21)는 웨이퍼(W)를 따라 배열되는 복수의 처리 영역[영역(20a, 20b, 20c)]마다 제어 가능하게 되어 있어도 되고, 제어부(100)는 온도 중심의 위치에 기초하여 열처리가 불충분한 처리 영역을 특정하는 것, 상기 처리 영역의 열처리를 촉진하도록 열처리부를 제어하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 온도 중심의 위치 정보에 따른 열처리를 행함으로써, 열처리의 신뢰성을 높일 수 있다. 도 11을 참조하여, 열처리가 불충분한 처리 영역의 열처리를 촉진하는 것을 포함하는 열처리 수순의 구체예를 설명한다.
도 11에 나타내는 열처리 수순에서는, 상기 스텝 S07에 있어서 열처리 상태가 이상인 것이 검지된 경우, 제어부(100)는 스텝 S20을 실행한다. 스텝 S20에서는, 열처리 상태의 이상은 조정 가능한 범위 내에 있는지의 여부를 히터 제어부(112)가 확인한다. 예를 들어, 열처리가 불충분한 처리 영역에 있어서의 온도가 조정 가능한 범위 내에 있는지의 여부를 히터 제어부(112)가 확인한다. 조정 가능한 범위는, 히터(21)의 출력 조정에 의해 허용 범위 내로 복귀시킬 수 있는 범위이며, 실험에 기초하여 미리 설정 가능하다.
스텝 S20에 있어서, 열처리 상태의 이상이 조정 가능한 범위 내라고 판정된 경우, 제어부(100)는 스텝 S21을 실행한다. 스텝 S21에서는, 열처리가 불충분한 처리 영역의 열처리를 촉진하도록, 히터 제어부(112)가 히터(21)를 제어한다. 예를 들어 히터 제어부(112)는 열처리가 불충분한 처리 영역에 있어서 히터(21)의 출력을 높인다. 그 후, 제어부(100)는 처리를 스텝 S08로 진행한다.
스텝 S20에 있어서, 열처리 상태의 이상이 조정 가능한 범위 내가 아니라고 판정된 경우, 제어부(100)는 스텝 S10, S11과 마찬가지로 스텝 S22, S23을 실행한 후, 처리를 종료한다.
이상, 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 반드시 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형이 가능하다. 예를 들어, 적재부 상의 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 열처리부는, 상술한 히터(21)로 한정되지 않고, 웨이퍼(W)를 복사 가열하도록 구성된 적외광원 등이어도 된다. 열처리부는, 가열을 목적으로 한 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어 열처리부는, 웨이퍼(W)를 냉각하는 쿨러이어도 된다. 열처리의 대상은 반도체 웨이퍼로 한정되지 않고, 예를 들어 글래스 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display)이어도 된다.
20 : 열판(적재부)
21 : 히터(열처리부)
40 : 온도 센서
100 : 제어부
U2 : 열처리 유닛(기판 열처리 장치)
W : 웨이퍼(기판)

Claims (22)

  1. 기판을 적재하기 위한 적재부와,
    상기 적재부 상의 상기 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 열처리부와,
    상기 적재부 상의 상기 기판의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서와,
    상기 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 상기 열처리부를 제어하는 것, 상기 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 상기 온도 중심의 위치에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하도록 구성된 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 기판에 평행한 면 내에 있어서의 상기 온도 중심의 위치를 제1 중심 위치로서 산출하고, 상기 기판의 중심에 직교하는 동경 방향에 있어서의 상기 온도 중심의 위치를 제2 중심 위치로서 산출하고, 상기 제1 및 제2 중심 위치에 기초하여 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는, 기판 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 동경 방향에 있어서 서로 동등한 위치에 있는 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값을 상기 위치의 질량으로 간주하여 상기 제2 중심 위치를 산출하는, 기판 열처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판과 동심에서 상기 동경 방향으로 배열되는 복수의 영역의 각각에 있어서 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값을, 상기 영역의 질량으로 간주하여 상기 제2 중심 위치를 산출하는, 기판 열처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판이 정상적으로 열처리된 경우에 있어서의 상기 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진 기준 위치를 사용하고, 상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하도록 구성되어 있는, 기판 열처리 장치.
  5. 기판을 적재하기 위한 적재부와,
    상기 적재부 상의 상기 기판을 가열 또는 냉각하기 위한 열처리부와,
    상기 적재부 상의 상기 기판의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서와,
    상기 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 상기 열처리부를 제어하는 것, 상기 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 상기 온도 중심의 위치에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하도록 구성된 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 기판이 정상적으로 열처리된 경우에 있어서의 상기 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진 기준 위치를 사용하고, 상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하도록 구성되어 있고,
    상기 제어부는, 복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 상기 온도 중심의 위치의 평균값을 상기 기준 위치로서 사용하고, 복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 상기 온도 중심의 위치의 표준 편차에 기초하여 정해지는 허용 범위를 또한 사용하고, 상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분이 상기 허용 범위 외에 있는 경우에, 상기 기판의 열처리 상태가 이상인 것을 검지하도록 구성되어 있는, 기판 열처리 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 온도 중심의 위치에 관한 정보를 출력하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있는, 기판 열처리 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분의 궤적 정보를 출력하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있는, 기판 열처리 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리부는, 상기 기판을 따라 배열되는 복수의 처리 영역마다 제어 가능하게 되어 있고,
    상기 제어부는, 상기 온도 중심의 위치에 기초하여 열처리가 불충분한 상기 처리 영역을 특정하는 것, 상기 처리 영역의 열처리를 촉진하도록 열처리부를 제어하는 것을 또한 실행하도록 구성되어 있는, 기판 열처리 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 식 (1) 및 (2)에 의해 상기 온도 중심의 위치를 산출하는, 기판 열처리 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112021145321418-pat00005

    [수학식 2]
    Figure 112021145321418-pat00006

    X, Y:직교 좌표계에 있어서의 상기 온도 중심의 위치
    xi, yi:직교 좌표계에 있어서의 상기 온도 센서의 위치
    Ti:상기 온도 센서에 의해 검출된 온도
    n:상기 온도 센서의 수
  10. 적재부 상에 기판을 적재하는 것,
    상기 적재부 상의 상기 기판을 열처리부에 의해 가열 또는 냉각하는 것,
    상기 적재부 상의 상기 기판의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서에 의해 온도를 검출하는 것,
    상기 복수의 온도 센서에 의해 검출한 온도에 기초하여 상기 열처리부를 제어하는 것,
    상기 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것,
    상기 온도 중심의 위치에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는 것을 포함하고,
    상기 기판에 평행한 면 내에 있어서의 상기 온도 중심의 위치를 제1 중심 위치로서 산출하고, 상기 기판의 중심에 직교하는 동경 방향에 있어서의 상기 온도 중심의 위치를 제2 중심 위치로서 산출하고, 상기 제1 및 제2 중심 위치에 기초하여 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는, 기판 열처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 동경 방향에 있어서 서로 동등한 위치에 있는 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값을 상기 위치의 질량으로 간주하여 상기 제2 중심 위치를 산출하는, 기판 열처리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기판과 동심에서 상기 동경 방향으로 배열되는 복수의 영역의 각각에 있어서 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도의 평균값을, 상기 영역의 질량으로 간주하여 상기 제2 중심 위치를 산출하는, 기판 열처리 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판이 정상적으로 열처리된 경우에 있어서의 상기 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진 기준 위치를 사용하고, 상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는, 기판 열처리 방법.
  14. 적재부 상에 기판을 적재하는 것,
    상기 적재부 상의 상기 기판을 열처리부에 의해 가열 또는 냉각하는 것,
    상기 적재부 상의 상기 기판의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서에 의해 온도를 검출하는 것,
    상기 복수의 온도 센서에 의해 검출한 온도에 기초하여 상기 열처리부를 제어하는 것,
    상기 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것,
    상기 온도 중심의 위치에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는 것을 포함하고,
    상기 기판이 정상적으로 열처리된 경우에 있어서의 상기 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진 기준 위치를 사용하고, 상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하고,
    복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 상기 온도 중심의 위치의 평균값을 상기 기준 위치로서 사용하고, 복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 상기 온도 중심의 위치의 표준 편차에 기초하여 정해지는 허용 범위를 또한 사용하고, 상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분이 상기 허용 범위 외에 있는 경우에, 상기 기판의 열처리 상태가 이상인 것을 검지하는, 기판 열처리 방법.
  15. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 중심의 위치에 관한 정보를 출력하는 것을 더 포함하는, 기판 열처리 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분의 궤적 정보를 출력하는 것을 더 포함하는, 기판 열처리 방법.
  17. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 중심의 위치에 기초하여 열처리가 불충분한 처리 영역을 특정하는 것, 상기 처리 영역의 열처리를 촉진하는 것을 더 포함하는, 기판 열처리 방법.
  18. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    식 (1) 및 (2)에 의해 상기 온도 중심의 위치를 산출하는, 기판 열처리 방법.
    [수학식 3]
    Figure 112021145321418-pat00007

    [수학식 4]
    Figure 112021145321418-pat00008

    X, Y:직교 좌표계에 있어서의 상기 온도 중심의 위치
    xi, yi:직교 좌표계에 있어서의 상기 온도 센서의 위치
    Ti:상기 온도 센서에 의해 검출된 온도
    n:상기 온도 센서의 수
  19. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 기판 열처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  20. 적재부 상에 있어서 열처리가 실시되는 기판의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 취득하는 것, 상기 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 상기 온도 중심의 위치에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하도록 구성되고,
    상기 기판에 평행한 면 내에 있어서의 상기 온도 중심의 위치를 제1 중심 위치로서 산출하고, 상기 기판의 중심에 직교하는 동경 방향에 있어서의 상기 온도 중심의 위치를 제2 중심 위치로서 산출하고, 상기 제1 및 제2 중심 위치에 기초하여 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는, 열처리 상태 검지 장치.
  21. 적재부 상에 있어서 열처리가 실시되는 기판의 복수 개소에 각각 대응하도록 배치된 복수의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 취득하는 것, 상기 온도를 질량으로 간주한 경우의 중심에 상당하는 온도 중심의 위치를 산출하는 것, 상기 온도 중심의 위치에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하는 것을 실행하도록 구성되고,
    상기 기판이 정상적으로 열처리된 경우에 있어서의 상기 온도 중심의 위치에 기초하여 정해진 기준 위치를 사용하고, 상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분에 기초하여, 상기 기판의 열처리 상태를 검지하도록 구성되고,
    복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 상기 온도 중심의 위치의 평균값을 상기 기준 위치로서 사용하고, 복수회의 정상의 열처리에 있어서 산출된 상기 온도 중심의 위치의 표준 편차에 기초하여 정해지는 허용 범위를 또한 사용하고, 상기 온도 중심의 위치와 상기 기준 위치의 차분이 상기 허용 범위 외에 있는 경우에, 상기 기판의 열처리 상태가 이상인 것을 검지하도록 구성되는, 열처리 상태 검지 장치.
  22. 삭제
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