JP6955928B2 - 熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本開示は、熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体に関する。

特許文献１には、処理容器内に設けられ基板を載置する載置部と、載置部に載置された基板を加熱するための加熱部と、基板の外周に沿うように設けられ、処理容器内に給気するために基板の外周の側方に設けられた給気口と、処理容器内から排気するために基板の中央部の情報に設けられた排気口と、を備える熱処理装置が開示されている。

特開２０１６−１１５９１９号公報

本開示は、被膜形成における膜厚の均一性向上に有効な熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る熱処理装置は、処理対象の基板を収容する処理室と、処理室内に設けられ、基板を支持して加熱又は冷却する熱処理部であって、当該基板の周方向に並ぶ複数の熱処理領域を有する熱処理部と、処理室内に気体を導入する給気口と、処理室内から気体を排出する排気口と、熱処理部に支持される基板の周方向に並ぶように配置され、気流の流速を検出する複数の流速センサと、複数の流速センサにより検出される気流の流速に応じた温度分布にて複数の熱処理領域の温度を調節するように熱処理部を制御する制御部と、を備える。

処理室内において、気流の流速が高い箇所と低い箇所とでは、熱処理の進行の程度に差異が生じ、これに起因して熱処理後の膜厚の均一性が低下する場合がある。このため、気流の流速の均一性向上が望まれるが、気流分布は処理室外の諸条件の影響も受けるので制御が難しい。これに対し、本熱処理装置では、気流分布の制御に代えて、気流の流速に応じた温度分布にて複数の熱処理領域の温度を調節することにより、気流の流速分布に起因する膜厚の均一性低下が抑制される。温度分布は、気流の流速分布に比較して容易に制御可能であるため、気流の流速に応じた温度分布にて複数の熱処理領域の温度を調節する構成によれば、気流の流速分布に起因する膜厚の均一性低下を容易に抑制することができる。また、複数の流速センサにより、気流の流速分布をリアルタイムに検出し、これに応じて温度分布を調節できるので、外的要因により気流の流速が経時的に変化する場合にも、これに即応して温度分布を調節し、流速の変化の影響を抑制することができる。なお、複数の熱処理領域及び複数の流速センサは、いずれも基板の周方向に並ぶように配置されている。この配置は、基板の周方向における流速分布の影響の抑制に適している。気流の流速の差異は、基板の周方向における位置が異なる箇所の間に生じ易い傾向がある。そこで、基板の周方向における流速分布の影響の抑制に適した構成によれば、流速分布の影響をより確実に抑制することができる。従って、本熱処理装置は、被膜形成における膜厚の均一性向上に有効である。

処理対象の基板は、処理液が塗布された基板であり、制御部は、複数の流速センサにより検出される気流の流速と温度分布との関係を処理液の種類に応じて変えるように構成されていてもよい。この場合、気流の流速分布と温度分布との関係を処理液の種類に応じて適切に設定することにより、気流の流速分布に起因する膜厚の均一性低下をより確実に抑制できる。

基板の周方向において、複数の流速センサは、複数の熱処理領域にそれぞれ対応するように配置されていてもよい。この場合、各熱処理領域上の気流の流速が直接的に導出されるので、複数の熱処理領域の温度設定値を容易に導出することができる。

複数の流速センサは、熱処理部に支持される基板よりも外側に設けられていてもよい。この場合、基板上の気流を流速センサにより乱すことなく、気流の流速を検出することができる。

処理室の内面は、熱処理部に支持される基板の表面に対向する上面と、当該基板を囲む周面とを含んでもよく、排気口は上面の中央部に設けられていてもよく、給気口は周面に沿って基板を囲むように設けられていてもよい。この場合、基板の周方向における位置が異なる箇所の間に気流の流速の差異が生じ易い傾向がより顕著となるので、複数の熱処理領域及び複数の流速センサが基板の周方向に並ぶ配置がより有効に作用する。

本開示の他の側面に係る熱処理方法は、処理対象の基板を処理室内に搬入することと、処理室内の熱処理部の上に基板を載置することと、基板の周方向に並ぶ複数個所における気流の流速に応じた温度分布にて基板を加熱又は冷却するように熱処理部を制御することと、を含む。

処理対象の基板は、処理液が塗布された基板であり、複数個所における気流の流速と温度分布との関係を処理液の種類に応じて変えてもよい。

本開示の更に他の側面に係る記憶媒体は、上記熱処理方法を装置に実行させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。

本開示によれば、被膜形成における膜厚の均一性向上に有効な熱処理装置、熱処理方法及び記憶媒体を提供することができる。

基板液処理システムの概略構成を示す斜視図である。 塗布・現像装置の概略構成を示す断面図である。 熱処理ユニットの概略構成を示す模式図である。 熱処理領域及び流速センサの配置を例示する模式図である。 係数データベースの記憶内容を示すテーブルである。 制御部のハードウェア構成を例示するブロック図である。 熱処理手順を示すフローチャートである。 熱処理の実行中におけるウェハの状態を示す模式図である。 熱処理ユニットの変形例を示す模式図である。 熱処理ユニットの他の変形例を示す模式図である。 熱処理ユニットの更に他の変形例を示す模式図である。

〔基板処理システム〕
基板処理システム１は、基板に対し、感光性被膜の形成、当該感光性被膜の露光、及び当該感光性被膜の現像を施すシステムである。処理対象の基板は、例えば半導体のウェハＷである。感光性被膜は、例えばレジスト膜である。基板処理システム１は、塗布・現像装置２と露光装置３とを備える。露光装置３は、ウェハＷ（基板）上に形成されたレジスト膜（感光性被膜）の露光処理を行う。具体的には、液浸露光等の方法によりレジスト膜の露光対象部分にエネルギー線を照射する。塗布・現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウェハＷ（基板）の表面にレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。

〔基板処理装置〕
以下、基板処理装置の一例として、塗布・現像装置２の構成を説明する。図１及び図２に示すように、塗布・現像装置２は、キャリアブロック４と、処理ブロック５と、インタフェースブロック６と、制御部１００とを備える。

キャリアブロック４は、塗布・現像装置２内へのウェハＷの導入及び塗布・現像装置２内からのウェハＷの導出を行う。例えばキャリアブロック４は、ウェハＷ用の複数のキャリアＣを支持可能であり、受け渡しアームＡ１を内蔵している。キャリアＣは、例えば円形の複数枚のウェハＷを収容する。受け渡しアームＡ１は、キャリアＣからウェハＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からウェハＷを受け取ってキャリアＣ内に戻す。

処理ブロック５は、複数の処理モジュール１１，１２，１３，１４を有する。処理モジュール１１，１２，１３は、塗布ユニットＵ１と、熱処理ユニットＵ２と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ３とを内蔵している。

処理モジュール１１は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりウェハＷの表面上に下層膜を形成する。処理モジュール１１の塗布ユニットＵ１は、下層膜形成用の処理液をウェハＷ上に塗布する。処理モジュール１１の熱処理ユニットＵ２は、下層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。

処理モジュール１２は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により下層膜上にレジスト膜を形成する。処理モジュール１２の塗布ユニットＵ１は、レジスト膜形成用の処理液を下層膜の上に塗布する。処理モジュール１２の熱処理ユニットＵ２は、レジスト膜の形成に伴う各種熱処理を行う。

処理モジュール１３は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりレジスト膜上に上層膜を形成する。処理モジュール１３の塗布ユニットＵ１は、上層膜形成用の液体をレジスト膜の上に塗布する。処理モジュール１３の熱処理ユニットＵ２は、上層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。

処理モジュール１４は、現像ユニットＵ３と、熱処理ユニットＵ４と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ３とを内蔵している。

処理モジュール１４は、現像ユニットＵ３及び熱処理ユニットＵ４により、露光後のレジスト膜の現像処理を行う。現像ユニットＵ３は、露光済みのウェハＷの表面上に現像液を塗布した後、これをリンス液により洗い流すことで、レジスト膜の現像処理を行う。熱処理ユニットＵ４は、現像処理に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Ｐｏｓｔ Ｂａｋｅ）等が挙げられる。

処理ブロック５内におけるキャリアブロック４側には棚ユニットＵ１０が設けられている。棚ユニットＵ１０は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットＵ１０の近傍には昇降アームＡ７が設けられている。昇降アームＡ７は、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウェハＷを昇降させる。

処理ブロック５内におけるインタフェースブロック６側には棚ユニットＵ１１が設けられている。棚ユニットＵ１１は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。

インタフェースブロック６は、露光装置３との間でウェハＷの受け渡しを行う。例えばインタフェースブロック６は、受け渡しアームＡ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。受け渡しアームＡ８は、棚ユニットＵ１１に配置されたウェハＷを露光装置３に渡し、露光装置３からウェハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻す。

制御部１００は、例えば以下の手順で塗布・現像処理を実行するように塗布・現像装置２を制御する。まず制御部１００は、キャリアＣ内のウェハＷを棚ユニットＵ１０に搬送するように受け渡しアームＡ１を制御し、このウェハＷを処理モジュール１１用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。

次に制御部１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを処理モジュール１１内の塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷの表面上に下層膜を形成するように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後制御部１００は、下層膜が形成されたウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷを処理モジュール１２用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。

次に制御部１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを処理モジュール１２内の塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷの下層膜上にレジスト膜を形成するように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後制御部１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷを処理モジュール１３用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。

次に制御部１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを処理モジュール１３内の各ユニットに搬送するように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷのレジスト膜上に上層膜を形成するように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後制御部１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１１に搬送するように搬送アームＡ３を制御する。

次に制御部１００は、棚ユニットＵ１１のウェハＷを露光装置３に送り出すように受け渡しアームＡ８を制御する。その後制御部１００は、露光処理が施されたウェハＷを露光装置３から受け入れて、棚ユニットＵ１１における処理モジュール１４用のセルに配置するように受け渡しアームＡ８を制御する。

次に制御部１００は、棚ユニットＵ１１のウェハＷを処理モジュール１４内の各ユニットに搬送するように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷのレジスト膜に現像処理を施すように現像ユニットＵ３及び熱処理ユニットＵ４を制御する。その後制御部１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷをキャリアＣ内に戻すように昇降アームＡ７及び受け渡しアームＡ１を制御する。以上で塗布・現像処理が完了する。

なお、基板処理装置の具体的な構成は、以上に例示した塗布・現像装置２の構成に限られない。基板処理装置は、熱処理ユニットＵ２と、これを制御可能な制御部１００とを備えていればどのようなものであってもよい。

〔熱処理装置〕
続いて、熱処理装置の一例として、塗布・現像装置２が含む熱処理装置２０の構成を説明する。図３に示すように、熱処理装置２０は、処理モジュール１１の熱処理ユニットＵ２と、制御部１００とを備える。熱処理装置２０は、上記下層膜形成用の処理液が塗布されたウェハＷに熱処理を行う装置である。下層膜は、例えばスピンオンカーボン（ＳＯＣ）膜等の所謂ハードマスクである。

熱処理ユニットＵ２は、チャンバ―３０と、熱処理部５０と、基板昇降部６０と、複数の流速センサ７１とを有する。チャンバ―３０は、処理対象のウェハＷ（下層膜形成用の処理液が塗布されたウェハＷ）を収容する処理室３１と、処理室３１内に気体を導入する給気口３５と、処理室３１内から気体を排出する排気口３４とを含む。熱処理部５０は、処理室３１内に設けられ、ウェハＷを支持して加熱する。基板昇降部６０は、熱処理部５０上においてウェハＷを昇降させる。複数の流速センサ７１は、熱処理部５０により支持されるウェハＷの周方向に並ぶように配置され、処理室３１内を通る気流の流速を検出する。処理室３１外から給気口３５に向かう気流の流速を検出すること、給気口３５から排気口３４に向かう気流の流速を計測すること、及び排気口３４から処理室３１外に向かう気流の流速を検出することは、いずれも処理室３１内を通る気流の流速を検出することに相当する。

処理室３１の内面は、熱処理部５０に支持されるウェハＷの表面Ｗａに対向する上面３２と、当該ウェハＷの囲む周面３３とを含んでいてもよく、排気口３４は上面３２の中央部に設けられていてもよく、給気口３５は周面３３に沿ってウェハＷを囲むように設けられていてもよい。給気口３５がウェハＷを囲むように設けられることは、一つの給気口３５がウェハＷの中心まわりで１８０°を超える範囲に広がっている場合を含む他、複数の給気口３５がウェハＷの中心まわりで１８０°を超える範囲に分布している場合も含む。

以下、チャンバ―３０、熱処理部５０、基板昇降部６０及び流速センサ７１の構成をより詳細に説明する。

チャンバ―３０は、ベース４１と、上カバー４２と、リングシャッター４３と、開閉駆動部４４と、基板昇降部６０とを含む。

ベース４１は、チャンバ―３０の底部をなし、熱処理部５０を支持する。

上カバー４２は、ベース４１の上方に設けられており、ベース４１との間に処理室３１を構成する。上カバー４２の下面は処理室３１の上面３２を構成する。

上カバー４２の中央部には排気流路４５が形成されている。排気流路４５の下端は上面３２の中央部に開口している。上面３２の中央部における排気流路４５の開口は、上述した排気口３４に相当する。排気流路４５の上端は、チャンバ―３０外の排気ダクト４７に接続されている。

リングシャッター４３は、ベース４１と上カバー４２との間の空間（即ち処理室３１）を囲む環状体である。リングシャッター４３は、ベース４１の周縁部と上カバー４２の周縁部との間を閉じた状態（以下、「閉状態」という。）と、ベース４１の周縁部と上カバー４２の周縁部との間を開いた状態（以下、「開状態」という。）とを昇降動作により切り替えるように構成されている。例えば、リングシャッター４３は、閉状態から下降して開状態となるように構成されている。リングシャッター４３の内周面（中心側の面）は、処理室３１の周面３３を構成する。

リングシャッター４３には給気流路４６が形成されている。給気流路４６は、リングシャッター４３の内周面及び外周面の両方に開口している。リングシャッター４３の内周面における給気流路４６の開口は、上述した給気口３５に相当する。

開閉駆動部４４は、例えば電動モータ等を動力源としてリングシャッター４３を昇降させる。

図４に示すように、熱処理部５０は、水平方向に並ぶ複数の熱処理領域５１を有する。複数の熱処理領域５１のそれぞれは、例えば電熱線等のヒータを内蔵しており、熱処理領域５１ごとの温度調節が可能となっている。

複数の熱処理領域５１は、熱処理部５０が支持するウェハＷの周方向に並ぶように配置されている。熱処理部５０は、ウェハＷの周方向に並ぶ複数の熱処理領域５１に対してウェハＷの径方向に並ぶ熱処理領域５１を更に有してもよい。例えば複数の熱処理領域５１は、熱処理部５０が支持するウェハＷの周方向に並んでウェハＷの裏面Ｗｃに対向する熱処理領域５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄと、これらに囲まれて裏面Ｗｃの中央部（中心を含む部分）に対向する熱処理領域５１Ｅとを含む。

図３に戻り、基板昇降部６０は、昇降部６１と、昇降駆動部６２とを有する。昇降部６１は、上方に突出する複数（例えば３本）の支持ピン６３を有する。昇降部６１は、ベース４１及び熱処理部５０の中央部の下方に配置されており、複数の支持ピン６３はベース４１及び熱処理部５０に挿入されている。昇降駆動部６２は、電動モータ等を動力源として昇降部６１を昇降させる。昇降部６１の昇降に応じ、複数の支持ピン６３の端部が熱処理部５０上に出没し、熱処理部５０上のウェハＷを昇降させる。

複数の流速センサ７１は、例えばサーミスタ式の風速計であり、処理室３１を通る気流の流速を検出するように配置されている。複数の流速センサ７１は、熱処理部５０に支持されるウェハＷよりも外側に設けられていてもよい。例えば流速センサ７１は、リングシャッター４３の外周側における給気流路４６の開口部に設けられており（図３参照）、処理室３１外から給気口３５に向かう気流の流速を検出する。

図４に示すように、複数の流速センサ７１は、熱処理部５０に支持されるウェハＷの周方向に並ぶように配置されている。例えば図４に示すように、複数の流速センサ７１は、ウェハＷの周方向に並ぶ４つの流速センサ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを含む。ウェハＷの周方向において、流速センサ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、熱処理領域５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄにそれぞれ対応するように配置されている、ここでの「対応する」とは、ウェハＷの周方向における位置が重複していることを意味する。

図３に戻り、制御部１００は、複数の流速センサ７１により検出される気流の流速に応じた温度分布にて複数の熱処理領域５１の温度を調節するように熱処理部５０を制御する。制御部１００は、複数の流速センサ７１により検出される気流の流速と温度分布との関係を処理液の種類に応じて変えるように構成されていてもよい。

制御部１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、係数データベース１１２と、係数設定部１１１と、流速情報取得部１１３と、温度分布設定部１１４と、温度制御部１１５と、昇降制御部１１６と、開閉制御部１１７とを有する。

係数データベース１１２は、複数の流速センサ７１により検出される気流の流速と、複数の熱処理領域５１における温度分布との関係を設定するためのデータを処理液の種類ごとに記憶している。例えば係数データベース１１２は、気流感度及び温度感度を処理液の種類に対応付けて記憶している（図５参照）。気流感度は、形成中の下層膜の表面を通過する気流の流速上昇に応じた膜厚変化量を示す数値である。温度感度は、形成中の下層膜の温度上昇に応じた膜厚変化量を示す数値である。係数データベース１１２が記憶するデータは、実験により予め作成されている。

係数設定部１１１は、複数の流速センサ７１により検出される気流の流速と、複数の熱処理領域５１における温度分布との関係を決める係数（以下、「相関係数」という。）を設定する。例えば係数設定部１１１は、ウェハＷに塗布される処理液の種類に対応する気流感度及び温度感度を係数データベース１１２から取得し、これらを上記相関係数とする。

流速情報取得部１１３は、複数の流速センサ７１により検出された気流の流速の情報を取得する。

温度分布設定部１１４は、流速情報取得部１１３により取得された気流の流速の情報と、係数設定部１１１により設定された相関係数とを用いて、複数の熱処理領域５１における温度分布を設定する。例えば温度分布設定部１１４は、次式により、熱処理領域５１ごとの温度目標値を設定する。
Ｔｎｅｗ＝Ｔｏｌｄ−Δｖ×Ｓｖ／Ｓｔ
Ｔｎｅｗ：新たな温度目標値
Ｔｏｌｄ：一つ前の温度目標値
Δｖ：熱処理領域５１上における流速変化量（増加方向が正方向）
Ｓｖ：気流感度
Ｓｔ：温度感度

上述したように、流速センサ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、熱処理領域５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄにそれぞれ対応するように配置されているので、熱処理領域５１Ａ上の流速として流速センサ７１Ａの検出値を用い、熱処理領域５１Ｂ上の流速として流速センサ７１Ｂの検出値を用い、熱処理領域５１Ｃ上の流速として流速センサ７１Ｃの検出値を用い、熱処理領域５１Ｄ上の流速として流速センサ７１Ｄの検出値を用いることが可能である。また、流速変化量は、過去の検出値との差分により求めることが可能である。

温度制御部１１５は、温度分布設定部１１４により設定された温度分布（熱処理領域５１ごとの温度目標値）にて複数の熱処理領域５１の温度を調節するように熱処理部５０を制御する。

昇降制御部１１６は、熱処理ユニットＵ２内へのウェハＷの搬入及び熱処理ユニットＵ２内からのウェハＷの搬出に応じて昇降部６１を昇降させるように基板昇降部６０を制御する。

開閉制御部１１７は、熱処理ユニットＵ２内へのウェハＷの搬入及び熱処理ユニットＵ２内からのウェハＷの搬出に応じてリングシャッター４３を昇降させるように開閉駆動部４４を制御する。

制御部１００は、一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成される。例えば制御部１００は、図６に示す回路１２０を有する。回路１２０は、一つ又は複数のプロセッサ１２１と、メモリ１２２と、ストレージ１２３と、入出力ポート１２４と、タイマー１２５とを有する。

ストレージ１２３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、後述の塗布処理手順を塗布ユニットＵ１に実行させるためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。メモリ１２２は、ストレージ１２３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１２１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１２１は、メモリ１２２と協働して上記プログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。入出力ポート１２４は、プロセッサ１２１からの指令に従って、流速センサ７１、熱処理部５０、開閉駆動部４４及び基板昇降部６０との間で電気信号の入出力を行う。タイマー１２５は、例えば一定周期の基準パルスをカウントすることで経過時間を計測する。

なお、制御部１００のハードウェア構成は、必ずしもプログラムにより各機能モジュールを構成するものに限られない。例えば制御部１００の各機能モジュールは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。

〔熱処理手順〕
続いて、熱処理方法の一例として、制御部１００が熱処理ユニットＵ２を制御することにより実行される熱処理手順を説明する。この熱処理手順は、処理対象のウェハＷを処理室３１内に搬入することと、処理室３１内の熱処理部５０の上にウェハＷを載置することと、ウェハＷの周方向に並ぶ複数個所における気流の流速に応じた温度分布にてウェハＷを加熱するように熱処理部５０を制御することと、を含む。複数個所における気流の流速と温度分布との関係を処理液の種類に応じて変えてもよい。

以下、制御部１００による熱処理ユニットＵ２の制御手順の具体例を示す。なお、本制御手順の開始時点において、リングシャッター４３は閉状態となっているものとする。また、昇降部６１は上昇した状態にあり、支持ピン６３の端部は熱処理部５０上に突出しているものとする。

図７に示すように、制御部１００はまずステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、係数設定部１１１が、上記相関係数を設定する。

次に、制御部１００はステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、開閉制御部１１７が、リングシャッター４３を下降させて閉状態を開状態に切り替えるように開閉駆動部４４を制御する。

次に、制御部１００はステップＳ０３を実行する。ステップＳ０３では、搬送アームＡ３によるウェハＷの搬入の完了を開閉制御部１１７が待機する。

搬送アームＡ３によるウェハＷの搬入が完了すると（図８の（ａ）参照）、制御部１００はステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、開閉制御部１１７が、リングシャッター４３を上昇させて開状態を閉状態に切り替えるように開閉駆動部４４を制御する（図８の（ｂ）参照）。

次に、制御部１００はステップＳ０５を実行する。ステップＳ０５では、昇降制御部１１６が、昇降部６１を下降させてウェハＷを熱処理部５０上に載置するように基板昇降部６０を制御する（図８の（ｃ）参照）。

次に、制御部１００はステップＳ０６を実行する。ステップＳ０６では、流速情報取得部１１３が、複数の流速センサ７１により検出された流速の情報を取得する。

次に、制御部１００はステップＳ０７を実行する。ステップＳ０７では、温度分布設定部１１４が、流速情報取得部１１３により取得された流速の情報と、係数設定部１１１により設定された相関係数とを用いて、複数の熱処理領域５１における温度分布を設定する。

次に、制御部１００はステップＳ０８を実行する。ステップＳ０８では、温度制御部１１５が、温度分布設定部１１４により設定された温度分布にて複数の熱処理領域５１の温度を調節するように熱処理部５０を制御する。

次に、制御部１００はステップＳ０９を実行する。ステップＳ０９では、所定時間が経過したか否かを温度制御部１１５が確認する。所定時間は、膜形成のために十分な熱処理を施し得るように予め設定されている。

ステップＳ０９において、所定時間は経過していないと判定した場合、制御部１００は処理をステップＳ０６に戻す。以後、所定時間が経過するまでは、気流の流速の検出と、気流の流速に応じた温度分布の調節とが繰り返される。

ステップＳ０９において、所定時間が経過したと判定した場合、制御部１００はステップＳ１０を実行する。ステップＳ１０では、昇降制御部１１６が、昇降部６１を上昇させてウェハＷを熱処理部５０から浮上させるように基板昇降部６０を制御する。

次に、制御部１００はステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、開閉制御部１１７が、リングシャッター４３を下降させて閉状態を開状態に切り替えるように開閉駆動部４４を制御する。

次に、制御部１００はステップＳ１２を実行する。ステップＳ１２では、搬送アームＡ３によるウェハＷの搬出の完了を開閉制御部１１７が待機する。

次に、制御部１００はステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、開閉制御部１１７が、リングシャッター４３を上昇させて開状態を閉状態に切り替えるように開閉駆動部４４を制御する。以上で制御部１００による熱処理ユニットＵ２の制御手順が完了する。

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、熱処理装置２０は、処理対象のウェハＷを収容する処理室３１と、処理室３１内に設けられ、ウェハＷを支持して加熱する熱処理部であって、当該ウェハＷの周方向に少なくとも並ぶ複数の熱処理領域５１を有する熱処理部５０と、処理室３１内に気体を導入する給気口３５と、処理室３１内から気体を排出する排気口３４と、熱処理部５０に支持されるウェハＷの周方向に並び、気流の流速を検出する複数の流速センサ７１と、複数の流速センサ７１により検出される気流の流速に応じた温度分布にて複数の熱処理領域５１の温度を調節するように熱処理部５０を制御する制御部１００と、を備える。

処理室３１内において、気流の流速が高い箇所と低い箇所とでは、熱処理の進行の程度に差異が生じ、これに起因して熱処理後の膜厚の均一性が低下する場合がある。このため、気流の流速の均一性向上が望まれるが、気流分布は処理室３１外の諸条件の影響も受けるので制御が難しい。これに対し、熱処理装置２０では、気流分布の制御に代えて、気流の流速に応じた温度分布にて複数の熱処理領域５１の温度を調節することにより、気流の流速分布に起因する膜厚の均一性低下が抑制される。温度分布は、気流の流速分布に比較して容易に制御可能であるため、気流の流速に応じた温度分布にて複数の熱処理領域５１の温度を調節する構成によれば、気流の流速分布に起因する膜厚の均一性低下を容易に抑制することができる。また、複数の流速センサ７１により、気流の流速分布をリアルタイムに検出し、これに応じて温度分布を調節できるので、外的要因により気流の流速が経時的に変化する場合にも、これに即応して温度分布を調節し、流速の変化の影響を抑制することができる。なお、複数の熱処理領域５１及び複数の流速センサ７１は、いずれもウェハＷの周方向に並ぶように配置されている。この配置は、ウェハＷの周方向における流速分布の影響の抑制に適している。気流の流速の差異は、ウェハＷの周方向における位置が異なる箇所の間に生じ易い傾向がある。そこで、ウェハＷの周方向における流速分布の影響の抑制に適した構成によれば、流速分布の影響をより確実に抑制することができる。従って、熱処理装置２０は、被膜形成における膜厚の均一性向上に有効である。

ウェハＷは、下層膜形成用の処理液が塗布されたウェハＷであり、制御部１００は、複数の流速センサ７１により検出される気流の流速と温度分布との関係を処理液の種類に応じて変えるように構成されていてもよい。この場合、気流の流速分布と温度分布との関係を処理液の種類に応じて適切に設定することにより、気流の流速分布に起因する膜厚の均一性低下をより確実に抑制できる。

ウェハＷの周方向において、複数の流速センサ７１は、複数の熱処理領域５１にそれぞれ対応するように配置されていてもよい。この場合、各熱処理領域５１上の気流の流速が直接的に検出されるので、熱処理領域５１の温度設定値を容易に導出することができる。

複数の流速センサ７１は、熱処理部５０に支持されるウェハＷよりも外側に設けられていてもよい。この場合、ウェハＷ上の気流を流速センサ７１により乱すことなく、気流の流速を検出することができる。

処理室３１の内面は、熱処理部５０に支持されるウェハＷの表面Ｗａに対向する上面３２と、熱処理部５０に支持されたウェハＷを囲む周面３３とを含んでもよく、排気口３４は上面３２の中央部に設けられていてもよく、給気口３５は周面３３に沿ってウェハＷを囲むように設けられていてもよい。この場合、ウェハＷの周方向における位置が異なる箇所の間に気流の流速の差異が生じ易い傾向がより顕著となるので、複数の熱処理領域５１及び複数の流速センサ７１がウェハＷの周方向に並ぶ配置がより有効に作用する。

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば、図９に示すように、流速センサ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、リングシャッター４３の内周側における給気流路４６の開口部に設けられていてもよい。この場合、流速センサ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、給気口３５から排気口３４に向かう気流の流速を検出する。

また、図１０に示すように、ウェハＷの周方向に並ぶ複数の流速センサ７１に対して、ウェハＷの径方向に並ぶ流速センサ７１を更に有してもよい。この場合、ウェハＷの周方向における気流の流速分布に加え、ウェハＷの径方向における流速分布にも対応した温度分布にて、複数の熱処理領域５１の温度を調節することが可能である。ウェハＷの径方向における流速分布に細やかに対応させるために、ウェハＷの径方向に並ぶ熱処理領域５１の数を増やしてもよい。一例として、図１１に示す熱処理部５０は、熱処理領域５１Ｅと熱処理領域５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄとの間に、ウェハＷの周方向に沿って並ぶ熱処理領域５１Ｆ，５１Ｇ，５１Ｈ，５１Ｉを追加したものである。

給気口３５及び排気口３４の配置は、上述したものに限られない。例えば、処理室３１内を水平方向に横切る気流を発生させるように、給気口３５及び排気口３４の両方が周面３３に設けられていてもよい。

ステップＳ０６〜Ｓ０９にて例示したように、気流の流速の検出と、気流の流速に応じた温度分布の調節とを繰り返し実行することは必須ではない。処理室３１内の気流が経時的に安定している場合には、事前の条件出しにおいて気流の流速を測定し、これに応じて複数の熱処理領域５１における温度分布を設定しておき、以後は同じ温度分布にて複数の熱処理領域５１の温度を調節するように熱処理部５０を制御してもよい。この場合、条件だし後に流速センサ７１を取り外してもよい。

上記熱処理手順は、加熱処理だけでなく、冷却処理にも適用可能である。すなわち、熱処理領域５１は、ヒータに代えて冷媒管等のクーラを内蔵していてもよい。

上記熱処理手順は、下層膜以外の被膜（例えばレジスト膜等）を形成するための熱処理にも適用可能である。

処理対象の基板は、半導体ウェハに限られず、例えばガラス基板、マスク基板、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等であってもよい。

２０…熱処理装置、５０…熱処理部、７１，７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ…流速センサ、３１…処理室、３５…給気口、３４…排気口、３２…上面、３３…周面、５１，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆ，５１Ｈ，５１Ｉ…熱処理領域、１００…制御部。

Claims (7)

1. 処理対象の基板を収容する処理室と、
   前記処理室内において前記基板を支持して加熱又は冷却する熱処理部であって、当該基板の周方向に並ぶ複数の熱処理領域を有する熱処理部と、
   前記処理室内に気体を導入する給気口と、
   前記処理室内から気体を排出する排気口と、
   前記熱処理部に支持される前記基板の周方向に並び、気流の流速を検出する複数の流速センサと、
   前記複数の流速センサにより検出される気流の流速に応じた温度分布にて前記複数の熱処理領域の温度を調節するように前記熱処理部を制御する制御部と、を備え、
   前記処理対象の基板は、処理液が塗布された基板であり、
   前記制御部は、前記複数の流速センサにより検出される気流の流速と前記温度分布との関係を前記処理液の種類に応じて変えるように構成されている熱処理装置。
2. 処理対象の基板を収容する処理室と、
   前記処理室内において前記基板を支持して加熱又は冷却する熱処理部であって、当該基板の周方向に並ぶ複数の熱処理領域を有する熱処理部と、
   前記処理室内に気体を導入する給気口と、
   前記処理室内から気体を排出する排気口と、
   前記熱処理部に支持される前記基板の周方向に並び、気流の流速を検出する複数の流速センサと、
   前記複数の流速センサにより検出される気流の流速に応じた温度分布にて前記複数の熱処理領域の温度を調節するように前記熱処理部を制御する制御部と、を備え、
   前記基板の周方向において、前記複数の流速センサは、前記複数の熱処理領域にそれぞれ対応するように配置されている熱処理装置。
3. 前記複数の流速センサは、前記熱処理部に支持される前記基板よりも外側に設けられている、請求項１又は２記載の熱処理装置。
4. 前記処理室の内面は、前記熱処理部に支持される前記基板の表面に対向する上面と、当該基板を囲む周面とを含み、
   前記排気口は前記上面の中央部に設けられており、
   前記給気口は前記周面に沿って前記基板を囲むように設けられている、請求項１〜３のいずれか一項記載の熱処理装置。
5. 処理対象の基板を処理室内に搬入することと、
   前記処理室内の熱処理部の上に前記基板を載置することと、
   前記基板の周方向に並ぶ複数個所における気流の流速に応じた温度分布にて前記基板を加熱又は冷却するように前記熱処理部を制御することと、を含み、
   前記処理対象の基板は、処理液が塗布された基板であり、
   前記複数個所における気流の流速と前記温度分布との関係を前記処理液の種類に応じて変える熱処理方法。
6. 処理対象の基板を処理室内に搬入することと、
   前記処理室内の熱処理部の上に前記基板を載置することと、
   前記基板の周方向に並ぶ複数個所における気流の流速に応じた温度分布にて前記基板を加熱又は冷却するように前記熱処理部を制御することと、を含み、
   前記熱処理部は、前記基板の周方向に並ぶ複数の熱処理領域を有し、
   前記基板の周方向において、前記複数個所は、前記複数の熱処理領域にそれぞれ対応するように配置されている、熱処理方法。
7. 請求項５又は６記載の熱処理方法を装置に実行させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

Images