TWI610387B - 基板熱處理裝置、基板熱處理方法、記錄媒體及熱處理狀態檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供可更確實地檢測熱處理狀態之異常的基板熱處理裝置、基板熱處理方法及記錄媒體。 熱處理單元U2，具備：用於載置晶圓W的加熱板20、用於將載置部上之晶圓W加熱的加熱器21、配置為與加熱板20上之晶圓W的複數處分別對應的複數之溫度感測器40、以及控制部100。控制部100，構成為實行：依據藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度而控制加熱器21；計算溫度重心之位置，該溫度重心相當於在將藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度視作質量之情況的重心；以及依據溫度重心之位置，檢測晶圓W的熱處理狀態。

Description

基板熱處理裝置、基板熱處理方法、記錄媒體及熱處理狀態檢測裝置

本發明係關於一種基板熱處理裝置、基板熱處理方法、記錄媒體及熱處理狀態檢測裝置。

製造半導體元件時，於各種工程中施行晶圓之熱處理。在熱處理中，要求確實地加熱晶圓之各部。於專利文獻1中，揭露一種具有異常檢測手段的熱處理裝置，該異常檢測手段視熱處理板之表面溫度與熱處理板之設定溫度的差之積分値係既定的閾値以下時為異常發生。 [習知技術文獻] 【專利文獻】

【專利文獻1】：日本特開2009－123816號公報

[本發明所欲解決的問題]

該熱處理裝置，具有無法檢測部分產生之異常的可能性。本發明之目的在於，提供可更確實地檢測熱處理狀態之異常的裝置、方法及記錄媒體為目的。 [解決問題之技術手段]

關於本發明之基板熱處理裝置，具備：載置部，用於載置基板；熱處理部，用於將載置部上之基板加熱或冷卻；複數之溫度感測器，配置為與載置部上之基板的複數處分別對應；以及控制部，構成為實行：依據藉由複數之溫度感測器檢測到的溫度而控制熱處理部；計算溫度重心之位置，該溫度重心相當於在將藉由複數之溫度感測器檢測到的溫度視作質量之情況的重心；以及依據溫度重心之位置，檢測基板的熱處理狀態。

若依此基板熱處理裝置，則依據溫度重心之位置而檢測基板的熱處理狀態。溫度重心之位置，因應熱處理狀態之部分異常而靈敏度良好地變動。因此，藉由依據溫度重心之位置，而可靈敏度良好地檢測熱處理狀態之部分異常。因此，可更確實地檢測熱處理狀態的異常。

控制部，亦可將在與基板平行之面內的溫度重心之位置作為第一重心位置計算，將在與基板中心直交之動徑方向中的溫度重心之位置作為第二重心位置計算，並依據第一及第二重心位置檢測基板的熱處理狀態。第一重心位置，雖因應熱處理狀態之部分異常而靈敏度良好地變動，但對於溫度分布相對於基板的中心呈點對稱之異常則變動困難。作為此等異常之具體例，可列舉基板的中心部自載置部浮起之情況、基板的邊緣部分全體自載置部平均地浮起之情況等。相對於此，第二重心位置，因應沿著基板的動徑方向之溫度分布而變動，故在溫度分布相對於基板的中心呈點對稱的情況中靈敏度仍良好地變動。因此，藉由依據第一及第二重心位置之雙方檢測基板的熱處理狀態，可更確實地檢測熱處理狀態的異常。

控制部，亦可將藉由在該動徑方向中位於彼此相等的位置之複數之溫度感測器檢測到的溫度之平均値視為該位置之質量，而計算第二重心位置。控制部，亦可將藉由與基板同心地於動徑方向排列之複數區域中之各個區域的溫度感測器檢測到的溫度之平均値視為該區域之質量，而計算第二重心位置。此等情況，可更高精度地計算第二重心位置。

控制部，亦可構成為使用依據在將基板正常地熱處理之情況下的溫度重心之位置所決定的基準位置，並依據溫度重心之位置與基準位置的差分，檢測基板的熱處理狀態。此一情況，依據溫度重心的位置中之自基準位置偏離的成分而檢測基板之熱處理狀態。藉由依據自基準位置偏離的部分，而可將熱處理狀態為正常或異常的判斷基準單純化。

控制部，亦可構成為將在複數次正常之熱處理中計算的溫度重心之位置的平均值作為基準位置使用，進一步使用依據在複數次正常之熱處理中計算的溫度重心之位置的標準差所決定的容許範圍，在溫度重心之位置與基準位置的差分位於容許範圍外之情況，檢測出基板的熱處理狀態為異常。此一情況，藉由溫度重心之位置是否位於容許範圍內之單純的基準，而可檢測熱處理狀態的異常。此外，藉由將上述平均値作為基準位置使用，並使用依據上述標準差決定的容許範圍，而可容許適當的差異，減少不必要的異常檢測。

控制部，亦可構成為進一步實行輸出關於溫度重心之位置的資訊。若依據溫度重心之位置，則亦可得知是否在任一方向中發生熱處理狀態之異常。因此，藉由輸出關於溫度重心之位置的資訊，而可對確定成為熱處理狀態的異常之要因的位置提供有幫助的資訊。

控制部，亦可構成為進一步實行輸出溫度重心之位置與基準位置的差分之軌跡資訊。此一情況，輸出溫度重心的位置中之自基準位置偏離的成分之軌跡資訊。若依自基準位置偏離的成分之軌跡資訊，更輕易地得知是否在任一方向中發生溫度之異常。因此，可對確定成為熱處理狀態的異常之要因的位置提供更有幫助的資訊。

亦可使熱處理部，可對沿著基板排列的複數處理區域逐一加以控制；控制部，構成為進一步實行：依據溫度重心之位置而確定熱處理不足的處理區域；以及控制熱處理部以促進該處理區域的熱處理。此一情況，藉由施行因應溫度重心之位置資訊的熱處理，而可提高熱處理的可靠度。

控制部，亦可構成為藉由數式（1）及（2）計算溫度重心之位置。 【數1】

【數2】

其中， X、Y：垂直座標系中的溫度重心之位置 xi、yi：垂直座標系中的溫度感測器之位置 Ti：藉由溫度感測器檢測到之溫度 n：溫度感測器之數目。

一種基板熱處理方法，包含：將基板載置於載置部上；藉由熱處理部將載置部上的基板加熱或冷卻；藉由配置為與載置部上之基板的複數處分別對應之複數之溫度感測器檢測溫度；依據藉由複數之溫度感測器檢測到的溫度而控制熱處理部；計算溫度重心的位置，該溫度重心相當於在將藉由複數之溫度感測器檢測到的溫度視作質量之情況的重心；以及依據溫度重心之位置，檢測基板的熱處理狀態。

若依此基板熱處理方法，則依據溫度重心之位置而檢測基板的熱處理狀態。溫度重心之位置，因應熱處理狀態之部分異常而靈敏度良好地變動。因此，依據溫度重心之位置，而可靈敏度良好地檢測熱處理狀態之部分異常。因此，可更確實地檢測熱處理狀態的異常。

亦可將在與基板平行之面內的溫度重心之位置作為第一重心位置計算，將在與基板之中心直交之動徑方向中的溫度重心之位置作為第二重心位置計算，並依據第一及第二重心位置檢測基板的熱處理狀態。第一重心位置，雖因應熱處理狀態之部分異常而敏感度良好地變動，但對於溫度分布相對於基板的中心呈點對稱之異常則變動困難。作為此等異常之具體例，可列舉基板的中心部自載置部浮起之情況、基板的邊緣部分全體自載置部平均地浮起之情況等。相對於此，第二重心位置，因應沿著基板的動徑方向之溫度分布而變動，故在溫度分布相對於基板的中心於呈點對稱之情況中靈敏度仍良好地變動。因此，藉由依據第一及第二重心位置之雙方檢測基板的熱處理狀態，可更確實地檢測熱處理狀態的異常。

亦可將藉由在該動徑方向中位於彼此相等的位置之複數之溫度感測器檢測到的溫度之平均値視為該位置之質量，而計算第二重心位置。亦可將藉由與基板同心地於動徑方向排列之複數區域中之各個區域的溫度感測器檢測到的溫度之平均値視為該區域之質量，而計算第二重心位置。此等情況，可更高精度地計算第二重心位置。

使用依據在將基板正常地熱處理之情況下的溫度重心之位置所決定的基準位置，並依據溫度重心之位置與基準位置的差分，檢測基板的熱處理狀態亦可。此一情況，依據溫度重心的位置中之自基準位置偏離的部分而檢測基板之熱處理狀態。藉由依據自基準位置偏離的部分，而可將熱處理狀態為正常或異常的判斷基準單純化。

亦可將在複數次正常之熱處理中計算的溫度重心之位置的平均値作為基準位置使用，進一步使用依據在複數次正常之熱處理中計算的溫度重心之位置的標準差所決定的容許範圍，在溫度重心之位置與基準位置的差分位於容許範圍外之情況，檢測出基板的熱處理狀態之異常。此一情況，藉由溫度重心之位置是否位於容許範圍內之單純的基準，而可檢測熱處理狀態的異常。此外，藉由將上述平均値作為基準位置使用，並使用依據上述標準差決定之容許範圍，而可容許適當的差異，減少不必要的異常檢測。

亦可更包含輸出關於溫度重心之位置的資訊。若依據溫度重心之位置，則亦可得知是否在任一方向中發生熱處理狀態之異常。因此，藉由輸出關於溫度重心之位置的資訊，而可對確定成為熱處理狀態的異常之要因的位置提供有幫助的資訊。

亦可更包含輸出溫度重心之位置與基準位置的差分之軌跡資訊。此一情況，輸出溫度重心的位置中之自基準位置偏離的成分之軌跡資訊。若依自基準位置偏離的成分之軌跡資訊，則可更輕易地得知是否在任一方向中發生溫度之異常。因此，可對確定成為熱處理狀態的異常之要因的位置提供更有幫助的資訊。

該基板熱處理方法，亦可更包含：依據溫度重心之位置而確定熱處理不足的處理區域；以及促進該處理區域的熱處理。此一情況，藉由施行因應溫度重心之位置資訊的熱處理，而可提高熱處理的可靠度。

亦可藉由上述數式（1）及（2）計算溫度重心之位置。

關於本發明之記錄媒體，係電腦可讀取之記錄媒體，記錄將上述的基板熱處理方法於裝置實行之程式。

關於本發明之熱處理狀態檢測裝置，構成為實行：取得藉由複數之溫度感測器檢測到的溫度，該複數之溫度感測器配置為與於載置部上施行熱處理之基板的複數處分別對應；計算溫度重心，該溫度重心相當於在將該溫度視作質量之情況的重心；以及依據該溫度重心之位置，檢測該基板的熱處理狀態。 [本發明之效果]

若依本發明揭露之內容，則可確實地檢測熱處理狀態之異常。

以下，參考附圖並詳細地說明實施形態。於說明中，對同一要素或具有同一功能的要素給予同一符號，並省略重複的說明。

〔基板處理系統〕 首先，說明本實施形態的基板處理系統1之概要。基板處理系統1，具備塗布・顯影裝置2以及曝光裝置3。曝光裝置3，施行光阻膜（感光性被膜）之曝光處理。具體而言，藉由液浸曝光等方法於光阻膜的曝光對象部分照射能量線。塗布・顯影裝置2，於曝光裝置3所進行的曝光處理之前，施行將光阻膜形成於晶圓W（基板）的表面之處理，於曝光處理後施行光阻膜之顯影處理。

如圖1及圖2所示，塗布・顯影裝置2，具備載體區塊4、處理區塊5、及介面區塊6。載體區塊4、處理區塊5及介面區塊6，於水平方向排列。

載體區塊4，具有輸送站12以及搬入・搬出部13。搬入・搬出部13夾設於輸送站12與處理區塊5之間。輸送站12，支持複數個載體11。載體11，例如以密封狀態收納圓形的複數片晶圓W，於一側面11a側具有用於使晶圓W進出的開閉扉。載體11，以側面11a與搬入．搬出部13側面對的方式，可任意裝卸地設置在輸送站12上。

搬入・搬出部13，具有與輸送站12上之複數載體11分別對應的複數開閉扉13a。藉由將側面11a的開閉扉與開閉扉13a同時開放，而使載體11內與搬入．搬出部13內連通。搬入．搬出部13內建有傳遞臂A1。傳遞臂A1，將晶圓W自載體11取出而搬往處理區塊5，自處理區塊5承接晶圓W而返回載體11內。

處理區塊5，具有複數處理模組14、15、16、17。如圖2及圖3所示，處理模組14、15、16、17，內建有複數液處理單元U1、複數熱處理單元U2、及將晶圓W搬運至此等單元之搬運臂A3。處理模組17，進一步內建有未經由液處理單元U1及熱處理單元U2而直接搬運晶圓W的直接搬運臂A6。液處理單元U1，於晶圓W的表面塗布液體。熱處理單元U2，將晶圓W藉由例如加熱板加熱，將加熱後的晶圓W藉由例如冷卻板冷卻而施行熱處理。

處理模組14，係藉由液處理單元U1及熱處理單元U2於晶圓W的表面上形成下層膜之BCT模組。處理模組14的液處理單元U1，於晶圓W上塗布下層膜形成用之液體。處理模組14的熱處理單元U2，施行伴隨下層膜的形成之各種熱處理。作為熱處理之具體例，可列舉用於使下層膜形成用之液體硬化的加熱處理。

處理模組15，係藉由液處理單元U1及熱處理單元U2於下層膜上形成光阻膜之COT模組。處理模組15的液處理單元U1，於下層膜上塗布光阻膜形成用之液體。處理模組15的熱處理單元U2，施行伴隨光阻膜的形成之各種熱處理。作為熱處理之具體例，可列舉用於使光阻膜形成用之液體硬化的加熱處理等。

處理模組16，係藉由液處理單元U1及熱處理單元U2於光阻膜上形成上層膜之TCT模組。處理模組16的液處理單元U1，於光阻膜上塗布上層膜形成用之液體。處理模組16的熱處理單元U2，施行伴隨上層膜的形成之各種熱處理。作為熱處理之具體例，可列舉用於使上層膜形成用之液體硬化的加熱處理等。

處理模組17，係藉由液處理單元U1及熱處理單元U2，施行曝光後的光阻膜之顯影處理的DEV模組。處理模組17的液處理單元U1，將顯影液塗布於曝光完成的晶圓W之表面上後，藉由沖洗液將其清洗，藉以施行光阻膜的顯影處理。處理模組17的熱處理單元U2，施行伴隨顯影處理之各種熱處理。作為熱處理之具體例，可列舉顯影處理前的加熱處理（PEB：Post Exposure Bake）、顯影處理後的加熱處理（PB：Post Bake）等。

在處理區塊5內之中，於載體區塊4側設置棚架單元U10，於介面區塊6側設置棚架單元U11。棚架單元U10，以自地板面起橫跨至處理模組16的方式設置，被區隔為於上下方向排列之複數單元。於棚架單元U10附近設置升降臂A7。升降臂A7，於棚架單元U10的單元彼此之間使晶圓W升降。棚架單元U11以自地板面起橫跨至處理模組17之上部的方式設置，被區隔為於上下方向排列之複數單元。

介面區塊6，內建有傳遞臂A8，並與曝光裝置3連接。傳遞臂A8，將配置於棚架單元U11的晶圓W搬往曝光裝置3，自曝光裝置3承接晶圓W而返回棚架單元U11。

基板處理系統1，以如下所示程序實行塗布・顯影處理。首先，傳遞臂A1將載體11內的晶圓W搬運至棚架單元U10。將該晶圓W，以升降臂A7配置於處理模組14用之單元，以搬運臂A搬運至處理模組14內之各單元。處理模組14之液處理單元U1及熱處理單元U2，於藉由搬運臂A3搬運的晶圓W之表面上形成下層膜。下層膜的形成一結束，則搬運臂A3使晶圓W返回棚架單元U10。

而後，將返回至棚架單元U10的晶圓W，以升降臂A7配置於處理模組15用之單元，以搬運臂A3搬運至處理模組15內之各單元。處理模組15之液處理單元U1及熱處理單元U2，於藉由搬運臂A3搬運的晶圓W之下層膜上形成光阻膜。光阻膜的形成一結束，則搬運臂A3使晶圓W返回棚架單元U10。

接著，將返回至棚架單元U10的晶圓W，以升降臂A7配置於處理模組16用之單元，以搬運臂A3搬運至處理模組16內之各單元。處理模組16之液處理單元U1及熱處理單元U2，於藉由搬運臂A3搬運的晶圓W之光阻膜上形成上層膜。上層膜的形成一結束，則搬運臂A3使晶圓W返回棚架單元U10。

之後，將返回至棚架單元U10的晶圓W，以升降臂A7配置於處理模組17用之單元，以直接搬運臂A6搬運至棚架單元U11。將該晶圓W以傳遞臂A8送出至曝光裝置3。曝光裝置3之曝光處理一結束，則傳遞臂A8自曝光裝置3承接晶圓W，返回棚架單元U11。

而後，將返回至棚架單元U11的晶圓W，以處理模組17的搬運臂A3搬運至處理模組17內之各單元。處理模組17之液處理單元U1及熱處理單元U2，施行藉由搬運臂A3搬運的晶圓W之光阻膜的顯影處理及伴隨顯影處理的熱處理。光阻膜之顯影一結束，則搬運臂A3將晶圓W搬運至棚架單元U10。

之後，將搬運至棚架單元U10的晶圓W，以升降臂A7配置於傳遞用之單元，以傳遞臂A1使其返回載體11內。藉由上述，塗布・顯影處理結束。

〔基板熱處理裝置〕 接著，作為基板熱處理裝置之一例，對熱處理單元U2詳細地說明。如圖4所示，熱處理單元U2，具有：加熱板20、支持台30、複數之溫度感測器40、升降機構50、以及控制部100。

加熱板20呈圓板狀，內建有複數加熱器21。加熱板20，作為用於載置晶圓W的載置部而作用；加熱器21，作為用於將載置部上的晶圓W加熱之熱處理部而作用。加熱板20，俯視時分為複數區域，加熱器21配置於各區域。圖5係顯示加熱器21的配置之一例的俯視圖。圖5所示之加熱板20，分為中央的區域20a、包圍區域20a的2個區域20b、以及進一步包圍區域20b的4個區域20c，合計7個區域，於各區域20a、20b、20c內建有合計7個加熱器21。

於加熱板20上，沿著加熱板20之頂面分散設置複數接近銷22。複數接近銷22，支持載置於加熱板20上的晶圓W，確保加熱板20與晶圓W之間的空隙。

支持台30，具有底板31與周壁32。底板31與加熱板20對向。周壁32沿著底板31之邊緣設置，支持加熱板20的外周部分。在周壁32支持加熱板20之狀態中，於支持台30內構成空洞33。

複數之溫度感測器40，配置為與加熱板20上之晶圓W的複數處分別對應。亦即溫度感測器40，沿著與加熱板20上之晶圓W對向的平面而分散。作為一例，複數之溫度感測器40於空洞33內之中安裝於加熱板20的底面。於圖5所示之例子中，7個溫度感測器40設置於各區域20a、20b、20c，各自之溫度感測器40配置於加熱器21的下方。

另，複數之溫度感測器40，配置為與晶圓W的複數處分別對應即可，因此亦可不必非得如同上述般地配置。例如，溫度感測器40可不安裝於加熱板20的底面，溫度感測器40亦可與加熱器21一同內建於加熱板20。複數之溫度感測器40亦可不必非得配置於各區域20a、20b、20c。

升降機構50，具有複數根（例如3根）升降銷51與驅動部52。升降銷51，貫通周壁32及加熱板20而升降。升降銷51的上部，伴隨升降銷51的上升而往加熱板20上突出，伴隨升降銷51的下降而被收納於加熱板20內。驅動部52內建有馬達與氣壓缸等驅動源，使升降銷51升降。升降機構50，使升降銷51升降，藉以使加熱板20上之晶圓W升降。

控制部100，構成為實行：依據藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度而控制加熱器21；計算溫度重心之位置，該溫度重心相當於在將藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度視作質量之情況的重心；以及依據溫度重心之位置而檢測晶圓W的熱處理狀態。控制部100，構成為實行以下功能之熱處理狀態檢測裝置：取得藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度；計算溫度重心之位置，該溫度重心相當於在將溫度視作質量之情況的重心；以及依據溫度重心之位置，檢測晶圓W的熱處理狀態。

作為一例，控制部100，具有：溫度取得部111、加熱器控制部112、晶圓搬運控制部113、重心計算部114、差分計算部115、熱處理狀態檢測部116、異常通報部117、位置資訊輸出部118、資料收納部121、以及顯示部122。

溫度取得部111，取得藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度，收納於資料收納部121。加熱器控制部112，依據藉由溫度取得部111收納於資料收納部121的溫度而控制複數加熱器21。晶圓搬運控制部113，控制搬運臂A3及升降機構50，俾以施行往加熱板20上的晶圓W之搬運與載置、以及來自加熱板20上的晶圓W之搬運。

重心計算部114，依據收納於資料收納部121的溫度而計算上述溫度重心之位置，將計算結果收納於資料收納部121。差分計算部115，取得收納於資料收納部121的溫度重心之位置，計算溫度重心之位置與基準位置的差分，將計算結果收納於資料收納部121。基準位置，例如，係依據將晶圓W正常地熱處理之情況中的溫度重心之位置而決定。熱處理狀態檢測部116，依據上述溫度重心之位置與基準位置的差分，而檢測晶圓W之熱處理狀態。

異常通報部117，將通報熱處理狀態的異常之資訊輸出至顯示部122。位置資訊輸出部118，將關於溫度重心的位置之資訊輸出至顯示部122。顯示部122，將來自異常通報部117及位置資訊輸出部118輸出之資訊作為顯示影像輸出。

此等控制部100，係以例如一個或複數個控制用電腦構成。此一情況，控制部100之各要素，係以控制用電腦之處理器、記憶體及螢幕等的協同構成。亦可將用於使控制用電腦作為控制部100運作的程式，記錄於電腦可讀取之記錄媒體。此一情況，記錄媒體，記錄用於使裝置實行後述基板熱處理方法之程式。作為電腦可讀取之記錄媒體，可列舉例如硬碟、光碟、快閃記憶體、軟性磁碟、記憶卡等。

另，構成控制部100之各要素的硬體，不必非得限於處理器、記憶體及螢幕。例如，控制部100的各要素，可藉由專用於該功能之電路構成，亦可藉由將該電路積體化之ASIC（Application Specific Integrated Circuit, 特殊應用積體電路）構成。

控制部100可分為複數硬體。例如控制部100，可分為控制熱處理單元U2的硬體、以及構成熱處理狀態檢測裝置的硬體。此等硬體，可以有線及無線中之任一方式連接，亦可配置於彼此分離的場所，並透過網路線路連接。

〔基板熱處理方法〕 接著，作為基板熱處理方法之一例，對熱處理單元U2所進行的晶圓W之熱處理程序進行說明。

如圖6，首先控制部100實行步驟S01。步驟S01中，溫度取得部111，取得藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度，依據藉由溫度取得部111取得的溫度，加熱器控制部112控制複數的加熱器21。具體而言，加熱器控制部112，調整對複數加熱器21之供給電力，以使藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度接近目標値。

其次，控制部100實行步驟S02。步驟S02中，因應晶圓搬運控制部113所進行之控制，搬運臂A3及升降機構50將晶圓W載置於加熱板20上。載置於加熱板20上的晶圓W，藉由來自加熱器21的傳熱而加熱。亦即步驟S02，包含將加熱板20上的晶圓W藉由加熱器21加熱。

接著，控制部100實行步驟S03、S04。步驟S03中，溫度取得部111取得藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度，收納於資料收納部121。步驟S04中，依據藉由溫度取得部111取得的溫度，加熱器控制部112控制加熱器21。具體而言，溫度取得部111，調整對複數加熱器21之供給電力，以使藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度接近目標値。

而後，控制部100實行步驟S05、S06。步驟S05中，重心計算部114計算溫度重心之位置，將計算結果收納於資料收納部121。溫度重心之位置，可作為使溫度為權重的情況之座標的加權平均値而計算。例如重心計算部114，將與晶圓W平行之面內的溫度重心之位置作為第一重心位置計算。可藉由下列數式計算第一重心位置。 【數1】

【數2】

其中， X、Y：垂直座標系中的溫度重心之位置 xi、yi：垂直座標系中的該溫度感測器之位置 Ti：藉由該溫度感測器檢測到之溫度 n：該溫度感測器之數目。

步驟S06中，差分計算部115取得收納於資料收納部121的溫度重心之位置，計算溫度重心之位置與基準位置的差分，將計算結果收納於資料收納部121。如同上述，基準位置，例如，係依據將晶圓W正常地熱處理之情況中的溫度重心之位置而決定。

作為基準位置之具體例，可列舉在過去複數次之正常熱處理中計算的溫度重心之位置的平均値。基準位置，例如預先記錄於資料收納部121。基準位置，亦可於步驟S06之前藉由差分計算部115等計算。亦即控制部100，亦可構成為進一步實行計算基準位置。基板熱處理方法，亦可更包含計算基準位置。

而後，控制部100實行步驟S07。步驟S07中，熱處理狀態檢測部116，依據溫度重心之位置，檢測晶圓W之熱處理狀態。作為熱處理狀態的檢測之一例，可列舉檢測熱處理狀態為正常或異常。例如熱處理狀態檢測部116，在溫度重心之位置與基準位置的差分位於容許範圍以內之情況，檢測出晶圓W之熱處理狀態為正常，在溫度重心之位置與基準位置的差分位於容許範圍外之情況，檢測出晶圓W之熱處理狀態為異常。

作為容許範圍之具體例，可列舉在過去複數次之正常熱處理中計算的溫度重心之位置的標準差。容許範圍，亦可為標準差乘上既定倍率（例如3倍）。容許範圍，例如預先記錄於資料收納部12。容許範圍，亦可於步驟S07之前藉由熱處理狀態檢測部116等計算。亦即控制部100，亦可構成為進一步實行計算容許範圍。基板熱處理方法，亦可更包含計算容許範圍。

於步驟S07中檢測出熱處理狀態為正常的情況，控制部100實行步驟S08。步驟S08中，晶圓搬運控制部113，檢測從晶圓W的加熱開始是否經過設定時間。於步驟S08中，在檢測出尚未經過設定時間的情況，控制部100使處理回到步驟S03。於步驟S08中，在檢測出已經過設定時間的情況，控制部100實行步驟S09。步驟S09中，因應晶圓搬運控制部113所進行之控制，搬運臂A3及升降機構50自加熱板20上搬運晶圓W。藉由上述，晶圓W的正常地熱處理結束。

於步驟S07中檢測出熱處理狀態為異常的情況，控制部100實行步驟S10、S11。步驟S10中，異常通報部117，將通報熱處理狀態的異常之資訊往顯示部122輸出，顯示部122將該資訊作為顯示影像輸出。步驟S11中，位置資訊輸出部118將關於溫度重心之位置的資訊往顯示部122輸出，顯示部122將該資訊作為顯示影像輸出。

作為一例，位置資訊輸出部118，依據藉由步驟S03～S08之重複而累積於資料收納部121的資料，輸出溫度重心之位置與基準位置的差分之軌跡資訊，顯示部122將該資訊作為圖表輸出。另，軌跡資訊，係指位置（包含位置的差分）之時間上的變化。以時間順序將藉由步驟S03～S08之重複而累積於資料收納部121的位置資訊排列的資訊，亦相當於軌跡資訊。

實行步驟S10、S11之後，控制部100結束熱處理。

以上說明之熱處理單元U2，具備：用於載置晶圓W的加熱板20、用於將載置部上之晶圓W加熱的加熱器21、配置為與加熱板20上的晶圓W之複數處分別對應的複數之溫度感測器40、以及控制部100。控制部100，構成為實行：依據藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度而控制加熱器21；計算溫度重心之位置，該溫度重心相當於在將藉由複數之溫度感測器40檢測到的溫度視作質量之情況的重心；以及依據溫度重心之位置，檢測晶圓W的熱處理狀態。

依此熱處理單元U2，則依據溫度重心之位置檢測晶圓W的熱處理狀態。晶圓W的熱處理狀態，不僅具有晶圓W之全體成為異常之情況，亦有在晶圓W之一部分中限定地成為異常之情況（以下，將其稱作「熱處理狀態之部分異常」）。作為熱處理狀態之部分異常產生的要因，可列舉相較於正常的載置狀態，晶圓W之一部分成為遠離加熱板20的狀態（以下，將其稱作「晶圓W之浮起」）。晶圓W之浮起，可能起因於例如壓在微小的微粒上或晶圓W之翹曲等而發生。溫度重心之位置，如同以下例示，因應熱處理狀態之部分異常而靈敏度良好地變動。

圖7（a）為顯示在藉由圖5例示的加熱板20正常地實行晶圓W之加熱的情況，藉由溫度感測器40檢測到的溫度之經時變化的圖表。圖7（b）為顯示於圖5例示的加熱板20之圖示上側中發生晶圓W之浮起的狀態下，實行加熱的情況，藉由溫度感測器40檢測到的溫度之經時變化的圖表。圖7（a）及（b）任一中，各溫度感測器40所產生的檢測値，於加熱開始後溫度降低之後，平緩地改變而接近設定溫度。加熱開始後的溫度降低，係伴隨於加熱器21的熱被晶圓W側吸收。降低的溫度回復至設定溫度側，係因依據溫度感測器40所產生的檢測値而控制加熱器21之故。

圖8（a）為，顯示使用圖7（a）所示之溫度而計算的溫度重心之位置的軌跡之圖表。圖8（b）為，顯示使用圖7（b）所示之溫度而計算的溫度重心之位置的軌跡之圖表。圖8（a）及（b）的上下左右，與圖5的上下左右一致。於圖8（b），相較於圖8（a），溫度重心之位置往上方大幅變動。吾人認為此係起因於由於圖示上側中發生晶圓W之浮起，而在圖示上側中伴隨晶圓W之載置的溫度降低變小之故。

如圖8所例示，溫度重心之位置，因應熱處理狀態之部分異常而靈敏度良好地變動。因此，藉由依據溫度重心之位置，而可靈敏度良好地檢測熱處理狀態之部分異常。因此，可更確實地檢測熱處理狀態之異常。

控制部100，除了將與晶圓W平行之面內的溫度重心之位置作為第一重心位置計算以外，亦可進一步將與晶圓W的中心直交之動徑方向中的溫度重心之位置作為第二重心位置計算，並依據第一及第二重心位置檢測晶圓W之熱處理狀態。

圖5所示之加熱板20，分為與晶圓W同心地在動徑方向排列的三個區域20a、20b、20c。區域20b分為在偏角方向（圓周方向）排列的二個區域，故區域20b配置有二個溫度感測器40。區域20c分為在偏角方向排列的四個區域，故區域20c配置有四個溫度感測器40。此等情況，將藉由區域20a之溫度感測器40檢測到的溫度Ta視為區域20a之質量，將藉由區域20b之二個溫度感測器40檢測到的溫度之平均値Tb視為區域20b的質量，將藉由區域20c之四個溫度感測器40檢測到的溫度之平均値Tc視為區域20c的質量，可藉由下式計算第二重心位置。 R＝（ra・Ta＋rb・Tb＋rc・Tc）／（Ta＋Tb＋Tc） R：第二重心位置 ra：動徑方向中的區域20a之位置（自晶圓W的中心起至區域20a的距離） rb：動徑方向中的區域20b之位置（自晶圓W的中心起至區域20b之距離） rc：動徑方向中的區域20c之位置（自晶圓W的中心起至區域20c之距離） Ta：藉由區域20a之溫度感測器40檢測到的溫度 Tb：藉由區域20b之兩個溫度感測器40檢測到的溫度之平均値 Tb：藉由區域20c之四個溫度感測器40檢測到的溫度之平均値。

第一重心位置，雖因應熱處理狀態之部分異常而靈敏度良好地變動，但對於溫度分布相對於晶圓W的中心呈點對稱之異常則變動困難。作為此等異常之具體例，可列舉：往微粒上滑移而晶圓W的中心部浮起之情況，起因於晶圓W之翹曲而晶圓W的邊緣部分全體平均地浮起之情況等。

相對於此，第二重心位置，因應沿著晶圓W的動徑方向之溫度分布而變動。圖9為，例示熱處理中之第二重心位置的軌跡之圖表。圖中的r軸係以晶圓W為中心的極座標系之動徑，FP係第二重心位置之軌跡，O1係晶圓W的中心及邊緣之中間位置。圖9（a），例示晶圓W的中心部浮起之情況。此一情況，軌跡FP，相對於中間位置O1往晶圓W的中心側大幅擺動。圖9（b），例示晶圓W的邊緣部浮起之情況。此一情況，軌跡FP，相對於中間位置O1往晶圓W的邊緣側大幅擺動。如此地，第二重心位置，在溫度分布相對於晶圓W的中心呈點對稱之情況中靈敏度仍良好地變動。因此，藉由依據第一及第二重心位置雙方檢測基板的熱處理狀態，而可更確實地檢測熱處理狀態的異常。

如上述，控制部100，亦可將藉由在動徑方向中位於彼此相等位置之複數之溫度感測器40檢測到的溫度之平均値視為該位置之質量，計算第二重心位置。控制部100，亦可將在與晶圓W同心地於動徑方向排列之複數區域20a、20b、20c中之各個區域藉由溫度感測器檢測到的溫度之平均値視為該區域之質量，計算第二重心位置。此等情況，可更高精度地計算第二重心位置。

控制部100構成為，使用依據將晶圓W正常地加熱之情況中的溫度重心之位置所決定的基準位置，並依據溫度重心之位置與基準位置的差分，檢測晶圓W之熱處理狀態。因此，依據溫度重心的位置中之自基準位置偏離的部分，檢測晶圓W之熱處理狀態。藉由依據自基準位置偏離的部分，而可將熱處理狀態為正常或異常的判斷基準單純化。

另，控制部100，構成為依據溫度重心之位置檢測熱處理狀態即可，不必非得構成為使用基準位置。

控制部100構成為，將於複數次正常加熱中計算的溫度重心之位置的平均値作為基準位置使用，進一步使用依據於複數次正常加熱中計算的溫度重心之位置的標準差所決定的容許範圍，在溫度重心之位置與基準位置的差分位於容許範圍外之情況，檢測出晶圓W之熱處理狀態為異常。

圖10為，顯示圖8（b）所示的溫度重心之位置與基準位置的差分之軌跡的圖表。圖9中的一點鏈線顯示容許範圍。於圖9的軌跡超出一點鏈線外的時間點，檢測出晶圓W之熱處理狀態為異常。如此地，藉由溫度重心之位置是否位於容許範圍內之單純的基準，而可檢測熱處理狀態的異常。此外，藉由將上述平均値作為基準位置使用，並使用依據上述標準差決定之容許範圍，而可容許適當的差異，減少不必要的異常檢測。

關於第二重心位置，亦可在與基準位置的差分位於容許範圍外之情況，檢測出晶圓W之熱處理狀態為異常。圖9的一點鏈線LL1～LL2，例示第二基準位置的容許範圍。

另，控制部100，構成為依據溫度重心之位置檢測熱處理狀態即可，依據溫度重心之位置檢測熱處理狀態的具體手法不限於上述手法。

控制部100，構成為進一步實行輸出關於溫度重心之位置的資訊。若依據溫度重心之位置，則可得知是否在任一方向中發生熱處理狀態之異常。因此，藉由輸出關於溫度重心之位置的資訊，而可對確定成為熱處理狀態的異常之要因的位置提供有幫助的資訊。

另，控制部100，構成為檢測熱處理狀態即可，故不必非得構成為輸出關於溫度重心之位置的資訊。

控制部100，作為關於溫度重心之位置的資訊之一例，構成為輸出溫度重心之位置與基準位置的差分之軌跡資訊。因此，輸出溫度重心的位置中之自基準位置偏離的成分之軌跡資訊。若依自基準位置偏離的成分之軌跡資訊，則可更輕易地得知是否在任一方向中發生熱處理狀態之異常。因此，可對確定成為熱處理狀態的異常之要因的位置提供更有幫助的資訊。例如，若依據圖9，則可推定於圖5中的圖示上側中發生晶圓W之浮起。

另，控制部100，作為關於溫度重心之位置的資訊，可構成為重疊輸出溫度重心的位置之軌跡資訊與基準位置之軌跡資訊，亦可構成為輸出表示推定為異常發生的方位之資訊。控制部100，作為關於溫度重心之位置的資訊，亦可構成為僅輸出溫度重心之位置本身的軌跡資訊。

加熱器21，可於沿著晶圓W排列的各複數處理區域（區域20a、20b、20c）控制，控制部100，亦可構成為進一步實行：依據溫度重心之位置而確定熱處理不足的處理區域；以及控制熱處理部以促進該處理區域的熱處理。此一情況，藉由施行因應溫度重心之位置資訊的熱處理，而可提高熱處理之可靠度。參考圖11，說明包含促進熱處理不足的處理區域之熱處理的熱處理程序之具體例。

於圖11所示之熱處理程序中，於上述步驟S07中檢測出熱處理狀態為異常的情況，控制部100實行步驟S20。步驟S20中，加熱器控制部112確定熱處理狀態之異常是否位於可調整的範圍內。例如，加熱器控制部112確定熱處理不足的處理區域中之溫度是否位於可調整的範圍內。可調整的範圍，係藉由加熱器21的輸出調整而能夠回到容許範圍內之範圍，可依據實驗預先設定。

於步驟S20中，在判定為熱處理狀態的異常為可調整之範圍內的情況，控制部100實行步驟S21。步驟S21中，加熱器控制部112控制加熱器21，以促進熱處理不足的處理區域之熱處理。例如加熱器控制部112，於熱處理不足的處理區域中提高加熱器21的輸出。而後，控制部100將處理進行至步驟S08。

於步驟S20中，在判定為熱處理狀態的異常為並非可調整之範圍內的情況，控制部100，與步驟S10、S11相同地實行步驟S22、S23後，結束處理。

以上，雖針對實施形態說明，但本發明不必然限定為前述實施形態，可在未脫離其要旨之範圍進行各種變更。例如，用於加熱載置部上之晶圓W的熱處理部，不限於上述加熱器21，亦可為構成為將晶圓W輻射加熱的紅外線光源等。熱處理部，不限於以加熱為目的。例如熱處理部，亦可為冷卻晶圓W的冷卻器。熱處理之對象不限於半導體晶圓，例如亦可為玻璃基板、遮罩基板、FPD（Flat Panel Display, 平板顯示器）。

1‧‧‧基板處理系統
2‧‧‧塗布・顯影裝置
3‧‧‧曝光裝置
4‧‧‧載體區塊
5‧‧‧處理區塊
6‧‧‧介面區塊
11‧‧‧載體
11a‧‧‧側面
12‧‧‧輸送站
13‧‧‧搬入・搬出部
13a‧‧‧開閉扉
14~17‧‧‧處理模組
20‧‧‧加熱板（載置部）
20a、20b、20c‧‧‧區域
21‧‧‧加熱器（熱處理部）
22‧‧‧接近銷
30‧‧‧支持台
31‧‧‧底板
32‧‧‧周壁
33‧‧‧空洞
40‧‧‧溫度感測器
50‧‧‧升降機構
51‧‧‧升降銷
52‧‧‧驅動部
100‧‧‧控制部
111‧‧‧溫度取得部
112‧‧‧加熱器控制部
113‧‧‧晶圓搬運控制部
114‧‧‧重心計算部
115‧‧‧差分計算部
116‧‧‧熱處理狀態檢測部
117‧‧‧異常通報部
118‧‧‧位置資訊輸出部
121‧‧‧資料收納部
122‧‧‧顯示部
A1、A8‧‧‧傳遞臂
A3、A6‧‧‧搬運臂
A7‧‧‧升降臂
FP‧‧‧軌跡
LL1、LL2‧‧‧一點鏈線
U1‧‧‧液處理單元
U2‧‧‧熱處理單元（基板熱處理裝置）
U10、U11‧‧‧棚架單元
W‧‧‧晶圓（基板）
S01~S11‧‧‧步驟

圖1係塗布・顯影系統之立體圖。 圖2係沿著圖1中之II－II線的剖面圖。 圖3係沿著圖2中之III－III線的剖面圖。 圖4係熱處理單元之示意圖。 圖5係加熱板之俯視圖。 圖6係熱處理單元所進行之晶圓的熱處理程序之流程圖。 圖7(a)、(b)係例示熱處理中之溫度的經時變化之圖表。 圖8(a)、(b)係例示熱處理中之第一重心位置的軌跡之圖表。 圖9(a)、(b)係例示熱處理中之第二重心位置的軌跡之圖表。 圖10係例示加熱中之溫度重心的位置與基準位置之差分的軌跡之圖表。 圖11係顯示熱處理程序的變形例之流程圖。

20‧‧‧加熱板(載置部)

21‧‧‧加熱器(熱處理部)

22‧‧‧接近銷

30‧‧‧支持台

31‧‧‧底板

32‧‧‧周壁

33‧‧‧空洞

40‧‧‧溫度感測器

50‧‧‧升降機構

51‧‧‧升降銷

52‧‧‧驅動部

100‧‧‧控制部

111‧‧‧溫度取得部

112‧‧‧加熱器控制部

113‧‧‧晶圓搬運控制部

114‧‧‧重心計算部

115‧‧‧差分計算部

116‧‧‧熱處理狀態檢測部

117‧‧‧異常通報部

118‧‧‧位置資訊輸出部

121‧‧‧資料收納部

122‧‧‧顯示部

A3‧‧‧搬運臂

U2‧‧‧熱處理單元(基板熱處理裝置)

Claims (22)

1. 一種基板熱處理裝置，具備：載置部，用於載置基板；熱處理部，用於將載置部上之該基板加熱或冷卻；複數之溫度感測器，配置成與該載置部上之該基板的複數處分別對應；以及控制部，以實行下列事項方式構成：依據藉由該複數之溫度感測器所檢測到的溫度而控制熱處理部；計算溫度重心之位置，該溫度重心相當於在將藉由複數之溫度感測器檢測到的溫度視作質量之情況的重心；以及依據該溫度重心之位置，檢測該基板的熱處理狀態。
2. 如申請專利範圍第1項之基板熱處理裝置，其中，該控制部，將在與基板平行之面內的該溫度重心之位置作為第一重心位置計計算，將在與基板中心直交之動徑方向中的該溫度重心之位置作為第二重心位置計計算，並依據該第一及第二重心位置檢測基板的熱處理狀態。
3. 如申請專利範圍第2項之基板熱處理裝置，其中，該控制部，將藉由在該動徑方向中位於彼此相等的位置之複數之溫度感測器檢測到的溫度之平均值視為該位置之質量，而計算該第二重心位置。
4. 如申請專利範圍第2項之基板熱處理裝置，其中， 該控制部，將藉由與基板同心地於該動徑方向排列之複數區域中之各個區域的該溫度感測器所檢測到的溫度之平均值視為該區域之質量，而計算該第二重心位置。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板熱處理裝置，其中，該控制部構成為：使用依據在將該基板正常地熱處理之情況下的溫度重心之位置所決定的該基準位置，並依據該溫度重心之位置與該基準位置的差分，檢測該基板的熱處理狀態。
6. 如申請專利範圍第5項之基板熱處理裝置，其中，該控制部構成為：將在複數次正常之熱處理中計算的該溫度重心之位置的平均值作為該基準位置使用，進一步使用依據在複數次正常之熱處理中計算的該溫度重心之位置的標準差所決定的容許範圍，在該溫度重心之位置與該基準位置的差分位於該容許範圍外之情況，檢測出基板的熱處理狀態為異常。
7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板熱處理裝置，其中，該控制部構成為：進一步實行輸出關於該溫度重心之位置的資訊。
8. 如申請專利範圍第5項之基板熱處理裝置，其中，該控制部構成為：進一步實行輸出該溫度重心之位置與該基準位置的差分之軌跡資訊。
9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板熱處理裝置，其中，該熱處理部，可對沿著該基板排列的複數處理區域逐一加以控制； 該控制部，構成為進一步實行：依據該溫度重心之位置而確定熱處理不足的該處理區域；以及控制熱處理部以促進該處理區域的熱處理。
10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板熱處理裝置，其中，該控制部，藉由數式(1)及(2)計算該溫度重心之位置。

    

    

    其中，X、Y：垂直座標系中的該溫度重心之位置xi、yi：垂直座標系中的該溫度感測器之位置Ti：藉由該溫度感測器檢測到之溫度n：該溫度感測器之數目。
11. 一種基板熱處理方法，包含如下步驟：將基板載置於載置部上；藉由熱處理部將該載置部上的該基板加熱或冷卻；藉由配置成與該載置部上之該基板的複數處分別對應之複數之溫度感測器檢測溫度；依據藉由該複數之溫度感測器檢測到的溫度而控制該熱處理部； 計算溫度重心的位置，該溫度重心相當於在將藉由該複數之溫度感測器檢測到的溫度視作質量之情況的重心；以及依據該溫度重心之位置，檢測該基板的熱處理狀態。
12. 如申請專利範圍第11項之基板熱處理方法，其中，計算出在與該基板平行之面內的該溫度重心之位置作為第一重心位置，計算出在與該基板中心直交之動徑方向中的該溫度重心之位置作為第二重心位置，並依據該第一及第二重心位置檢測該基板的熱處理狀態。
13. 如申請專利範圍第12項之基板熱處理方法，其中，將藉由在該動徑方向中位於彼此相等的位置之複數之溫度感測器檢測到的溫度之平均值視為該位置之質量，而計算該第二重心位置。
14. 如申請專利範圍第12項之基板熱處理方法，其中，將藉由與該基板同心地於該動徑方向排列之複數區域中之各個區域的溫度感測器檢測到的溫度之平均值視為該區域之質量，而計算該第二重心位置。
15. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之基板熱處理方法，其中，使用依據在將該基板正常地熱處理之情況下的溫度重心之位置所決定的該基準位置，並依據該溫度重心之位置與該基準位置的差分，檢測該基板的熱處理狀態。
16. 如申請專利範圍第15項之基板熱處理方法，其中， 將在複數次正常之熱處理中計算的該溫度重心之位置的平均值作為該基準位置使用，進一步使用依據在複數次正常之熱處理中計算的該溫度重心之位置的標準差所決定的容許範圍，在該溫度重心之位置與該基準位置的差分位於容許範圍外之情況，檢測出該基板的熱處理狀態為異常。
17. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之基板熱處理方法，其中，更包含輸出關於該溫度重心之位置的資訊。
18. 如申請專利範圍第15項之基板熱處理方法，其中，更包含輸出該溫度重心之位置與該基準位置的差分之軌跡資訊。
19. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之基板熱處理方法，其中，更包含如下步驟：依據該溫度重心之位置而確定熱處理不足的處理區域；以及促進該處理區域的熱處理。
20. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之基板熱處理方法，其中，藉由數式(1)及(2)計算該溫度重心之位置。

    

    

    其中，X、Y：垂直座標系中的該溫度重心之位置xi、yi：垂直座標系中的該溫度感測器之位置Ti：藉由該溫度感測器檢測到的溫度n：該溫度感測器之數目。
21. 一種電腦可讀取之記錄媒體，記錄將請求項11至20任一項記載的基板熱處理方法於裝置中實行之程式。
22. 一種熱處理狀態檢測裝置，構成為實行：取得藉由複數之溫度感測器檢測到的溫度，該複數之溫度感測器配置為與在載置部上施行熱處理之基板的複數處分別對應；計算溫度重心，該溫度重心相當於在將該溫度視作質量之情況的重心；以及依據該溫度重心之位置，檢測該基板的熱處理狀態。