(57)【要約】【課題】動作を伴うシリコン基板や処理中のシリコン基板の温度および温度分布をインラインで計測することができる装置を提供する。【解決手段】熱プレート１０によって熱処理されているシリコン基板Ｗの温度および温度分布を計測するサーモグラフィ２８を備え、サーモグラフィ２８の光学系をなすレンズをゲルマニウム材料で形成した。【選択図】図１
2008141086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板に対して処理を行う基板処理装置において、
シリコン基板の処理前または処理中にシリコン基板の温度および温度分布を計測するサーモグラフィを備え、そのサーモグラフィの光学系をなすレンズをゲルマニウム材料で形成したことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記サーモグラフィによって計測されたシリコン基板の温度または温度分布に異常があったときに、その異常のあったシリコン基板を検査工程へ移しもしくはそれ以前の処理工程へ戻し、それ以後の処理工程において前記異常のあったシリコン基板の処理を行うときの処理条件を調整しもしくはそれ以前の処理工程において前記異常のあったシリコン基板より後に処理されるシリコン基板の処理条件を調整し、または、前記異常のあったシリコン基板を再生工程へ移すように指令する制御手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記サーモグラフィによって計測されたシリコン基板の温度または温度分布に異常があったときに、可視カメラによりシリコン基板を撮像して得られたシリコン基板上のチップのサイズおよび位置情報に基づいて、または、メモリに予め記憶させておいたシリコン基板上のチップのサイズおよび位置情報に基づいて、シリコン基板上の複数のチップのうちいずれのチップに異常があったかを特定し、当該シリコン基板を検査工程へ移してそのシリコン基板上の複数のチップもしくは複数のチップのうち異常のあったチップのみの検査を行い、それ以前の処理工程へ当該シリコン基板を戻し、もしくは、それ以後の処理工程において当該シリコン基板上の複数のチップのうち異常のあったチップのみの処理を行わないようにし、または、当該シリコン基板について異常のあったチップを順次記憶していき、処理工程が進行していく過程において、当該シリコン基板について異常のあったチップの割合が所定の数値を超えたときに、当該シリコン基板を再生工程へ移しもしくは廃棄するように指令する制御手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の基板処理装置において、
前記シリコン基板の処理は、熱プレートでシリコン基板を加熱する熱処理であり、そのシリコン基板の熱処理中にシリコン基板の温度および温度分布を前記サーモグラフィによって計測することを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記シリコン基板の処理は、ヒータが内設された熱プレートの上面にシリコン基板を直接にもしくは近接して載置しシリコン基板を加熱する熱処理であり、前記サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布に基づいて、順次熱処理される各シリコン基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなるように前記ヒータをフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記シリコン基板の処理は、ヒータが内設された熱プレートの上面にシリコン基板を直接にもしくは近接して載置しシリコン基板を加熱する熱処理であり、前記熱プレートを平面視で複数の区画に分割して、その各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータをそれぞれ配設し、前記サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布、ならびに、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報に基づいて、シリコン基板の、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域における平均温度がそれぞれ等しくなるように、前記各分割ヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記シリコン基板の処理は、ヒータが内設された熱プレートの上面にシリコン基板を直接にもしくは近接して載置しシリコン基板を加熱する熱処理であり、前記熱プレートを平面視で複数の区画に分割して、その各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータをそれぞれ配設し、前記サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布、ならびに、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報に基づいて、シリコン基板の、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域ごとに、積算温度がそれぞれ等しくなるように、前記各分割ヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記シリコン基板の処理は、ヒータが内設された熱プレートの上面にシリコン基板を直接にもしくは近接して載置しシリコン基板を加熱する熱処理であり、前記熱プレートを複数設けて、その各熱プレートごとに前記サーモグラフィをそれぞれ配設し、前記各サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布に基づいて、前記各熱プレート上に支持されて熱処理される各シリコン基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなるように、前記各熱プレートのヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の基板処理装置において、
複数枚のシリコン基板に対して同時に同種の処理を行う複数の処理ユニットを備え、前記各処理ユニットごとに、対物レンズおよび接眼レンズがそれぞれゲルマニウム材料で形成されたファイバスコープの先端部を、その先端部の対物レンズの視野角内にシリコン基板が位置するようにそれぞれ配設し、前記各ファイバスコープの接眼部側を前記サーモグラフィに、伝送路を択一的に切り替える切替手段を介してそれぞれ光学的に接続したことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板処理装置において、
前記処理ユニットは、熱プレートでシリコン基板を加熱する熱処理ユニットであることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコン基板に対して熱処理等の処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィ技術を利用してシリコン基板に対しレジスト塗布、露光、現像、エッチングなどの一連の処理を施すことにより製品が製造されている。これらの一連の処理のうち、例えばレジスト塗布処理および現像処理ならびにそれらに付随する熱処理をそれぞれ行う複数の処理ユニットと、それらの各処理ユニット間で基板の搬送を行う複数の搬送ロボットとを備えた基板処理装置（一般に「コータ＆デベロッパ」と呼ばれている）が広く用いられている。そして、そのような基板処理装置に露光装置を併設して、レジスト塗布から露光、現像までの一連の処理が行われている。
【０００３】
上記した半導体デバイスを製造する場合において、例えば、シリコン基板を熱処理するときは、熱プレート（ホットプレート）の上面にシリコン基板を直接にもしくは近接して載置し、熱プレートに内設されたヒータによってシリコン基板を加熱するようにする。このような基板の熱処理工程において、例えば、フォトレジストの塗布処理後に行われる熱処理中のシリコン基板の温度分布は、基板表面に形成されるレジストの膜厚に影響を及ぼす。また、露光による光化学反応によって生じた生成物をレジスト膜内部に均一に拡散させる目的で露光後に行われる熱処理（露光後ベーク（ＰＥＢ）処理）中のシリコン基板の温度分布や、現像処理後に行われる熱処理中のシリコン基板の温度分布は、レジスト膜に形成されるパターン線幅に影響を及ぼす。その他、各種時点におけるシリコン基板の温度や温度分布は、熱処理後の酸化膜厚や膜質等、各種の処理品質に影響を及ぼすことが知られている。したがって、シリコン基板が一定温度にかつ均一に加熱されているどうかを監視するためには、実際に処理しているシリコン基板の温度や温度分布を計測する必要がある。さらに、熱処理中のシリコン基板の温度や温度分布に限らず、フォトレジストの塗布処理前や塗布処理中におけるシリコン基板の温度や温度分布なども、基板表面に形成されるレジストの膜厚などの処理品質に影響を及ぼす。
【０００４】
ここで、基板の温度を測定する方法としては、従来から、基板に熱電対もしくは測温抵抗体の検出端を直接に取着して基板の温度を測定したり、放射温度計を使用して基板に非接触で基板の温度を測定したりする方法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。そして、基板の温度分布を見る場合には、複数の熱電対もしくは測温抵抗体を基板に取着して、基板上の複数個所の温度をそれぞれ個別に測定するようにしていた。
【特許文献１】特開２００５−１１８５２号公報（第６−７頁、図１、図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱電対による基板の温度の測定では、熱電対に電流を流してそのときの電圧値を計測し、この電圧値を温度に換算する。また、測温抵抗体による基板温度の測定では、測温抵抗体に電流を流してそのときの電流値を計測し、この電流値を温度に換算する。したがって、熱電対のセンサ部と計測部とを導線で接続して温度測定を行うこととなるため、動作を伴う基板や処理中の基板の温度を直接に測定することは不可能である。また、近年では、導線が不要な熱電対もあるが、そのような熱電対を使用する場合でも、処理中の基板の温度を直接に測定することは困難である。
【０００６】
一方、放射温度計を使用すれば、動作を伴う基板や処理中の基板の温度を測定することが可能である。しかしながら、放射温度計には空間分解能が無いので、単一の放射温度計では基板の温度分布を見ることができない。このため、放射温度計を使用して基板の温度分布を見ようとすると、複数の放射温度計を設置する必要があるが、処理チャンバ内等に複数の放射温度計を設置することは、スペース的に難しい。
【０００７】
上記したように、熱電対や測温抵抗体を用いる方法では、動作を伴う基板や処理中の基板の温度を測定することができない。また、放射温度計を用いる方法では、基板の温度分布を見ることが困難である。このため、従来、基板の温度および温度分布をインラインで計測して、基板の温度または温度分布の異常が発生していないかどうかを監視することはできなかった。
【０００８】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、動作を伴うシリコン基板や処理中のシリコン基板の温度および温度分布をインラインで計測することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、シリコン基板に対して処理を行う基板処理装置において、シリコン基板の処理前または処理中にシリコン基板の温度および温度分布を計測するサーモグラフィを備え、そのサーモグラフィの光学系をなすレンズをゲルマニウム材料で形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記サーモグラフィによって計測されたシリコン基板の温度または温度分布に異常があったときに、その異常のあったシリコン基板を検査工程へ移しもしくはそれ以前の処理工程へ戻し、それ以後の処理工程において前記異常のあったシリコン基板の処理を行うときの処理条件を調整しもしくはそれ以前の処理工程において前記異常のあったシリコン基板より後に処理されるシリコン基板の処理条件を調整し、または、前記異常のあったシリコン基板を再生工程へ移すように指令する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記サーモグラフィによって計測されたシリコン基板の温度または温度分布に異常があったときに、可視カメラによりシリコン基板を撮像して得られたシリコン基板上のチップのサイズおよび位置情報に基づいて、または、メモリに予め記憶させておいたシリコン基板上のチップのサイズおよび位置情報に基づいて、シリコン基板上の複数のチップのうちいずれのチップに異常があったかを特定し、当該シリコン基板を検査工程へ移してそのシリコン基板上の複数のチップもしくは複数のチップのうち異常のあったチップのみの検査を行い、それ以前の処理工程へ当該シリコン基板を戻し、もしくは、それ以後の処理工程において当該シリコン基板上の複数のチップのうち異常のあったチップのみの処理を行わないようにし、または、当該シリコン基板について異常のあったチップを順次記憶していき、処理工程が進行していく過程において、当該シリコン基板について異常のあったチップの割合が所定の数値を超えたときに、当該シリコン基板を再生工程へ移しもしくは廃棄するように指令する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載の基板処理装置において、前記シリコン基板の処理が、熱プレートでシリコン基板を加熱する熱処理であり、そのシリコン基板の熱処理中にシリコン基板の温度および温度分布を前記サーモグラフィによって計測することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記シリコン基板の処理は、ヒータが内設された熱プレートの上面にシリコン基板を直接にもしくは近接して載置しシリコン基板を加熱する熱処理であり、前記サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布に基づいて、順次熱処理される各シリコン基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなるように前記ヒータをフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記シリコン基板の処理は、ヒータが内設された熱プレートの上面にシリコン基板を直接にもしくは近接して載置しシリコン基板を加熱する熱処理であり、前記熱プレートを平面視で複数の区画に分割して、その各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータをそれぞれ配設し、前記サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布、ならびに、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報に基づいて、シリコン基板の、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域における平均温度がそれぞれ等しくなるように、前記各分割ヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記シリコン基板の処理は、ヒータが内設された熱プレートの上面にシリコン基板を直接にもしくは近接して載置しシリコン基板を加熱する熱処理であり、前記熱プレートを平面視で複数の区画に分割して、その各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータをそれぞれ配設し、前記サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布、ならびに、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報に基づいて、シリコン基板の、前記熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域ごとに、積算温度がそれぞれ等しくなるように、前記各分割ヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記シリコン基板の処理は、ヒータが内設された熱プレートの上面にシリコン基板を直接にもしくは近接して載置しシリコン基板を加熱する熱処理であり、前記熱プレートを複数設けて、その各熱プレートごとに前記サーモグラフィをそれぞれ配設し、前記各サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布に基づいて、前記各熱プレート上に支持されて熱処理される各シリコン基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなるように、前記各熱プレートのヒータをそれぞれフィードバック制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項９に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、複数枚のシリコン基板に対して同時に同種の処理を行う複数の処理ユニットを備え、前記各処理ユニットごとに、対物レンズおよび接眼レンズがそれぞれゲルマニウム材料で形成されたファイバスコープの先端部を、その先端部の対物レンズの視野角内にシリコン基板が位置するようにそれぞれ配設し、前記各ファイバスコープの接眼部側を前記サーモグラフィに、伝送路を択一的に切り替える切替手段を介してそれぞれ光学的に接続したことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の基板処理装置において、前記処理ユニットが、熱プレートでシリコン基板を加熱する熱処理ユニットであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明の基板処理装置においては、シリコン基板の処理前または処理中にシリコン基板の温度および温度分布がサーモグラフィによって計測される。このサーモグラフィは、シリコン基板に非接触でシリコン基板の温度や温度分布を計測することが可能であり、また、シリコン基板の面内温度分布を単一の計器で計測することが可能である。
ここで、シリコン基板は１．１μｍ以上の波長域の光を透過するので、一般に市販されているような、３μｍ〜５μｍや８μｍ〜１４μｍの波長域を検出波長帯とするサーモグラフィでは、シリコン基板の温度や温度分布を計測することができない。したがって、シリコン基板の温度および温度分布を計測するためには、例えば０．７μｍ〜１．０μｍといった波長域を検出波長帯とするサーモグラフィを使用すればよい。ところが、０．７μｍ〜１．０μｍといった波長域では、室温付近においてシリコン基板からの十分な赤外線エネルギ（熱エネルギ）の放射強度が得られない。このため、サーモグラフィのレンズが赤外線を効率良く透過させることが必須になるが、市販のサーモグラフィにおいて一般的に使用されているシリコンレンズでは赤外線吸収が起こる。これに対し、ゲルマニウム材料で形成されたレンズは、その透過率が高く赤外線吸収が起こらないため、このサーモグラフィによりシリコン基板の温度および温度分布を効率良く計測することができる。
したがって、この基板処理装置を使用すると、動作を伴うシリコン基板や処理中のシリコン基板の温度および温度分布をインラインで計測して、シリコン基板の温度または温度分布の異常が発生していないかどうかを監視することができる。
【００２０】
請求項２に係る発明の基板処理装置では、サーモグラフィによって計測されたシリコン基板の温度または温度分布に異常があったときに、制御手段からの指令信号により、異常のあったシリコン基板が検査工程へ移されもしくはそれ以前の処理工程へ戻され、それ以後の処理工程において異常のあったシリコン基板の処理を行うときの処理条件が調整されもしくはそれ以前の処理工程において異常のあったシリコン基板より後に処理されるシリコン基板の処理条件が調整され、または、異常のあったシリコン基板が再生工程へ移される。
【００２１】
請求項３に係る発明の基板処理装置では、サーモグラフィによって計測されたシリコン基板の温度または温度分布に異常があったときに、シリコン基板上のチップのサイズおよび位置情報に基づいてシリコン基板上の複数のチップのうちいずれのチップに異常があったかが特定されて、制御手段からの指令信号により、異常のあったチップを含むシリコン基板が検査工程へ移されて検査され、もしくは、異常のあったチップを含むシリコン基板がそれ以前の処理工程へ戻される。あるいは、それ以後の処理工程において当該シリコン基板上の複数のチップのうち異常のあったチップのみの処理を行わないようにされ、これにより、無駄な処理を省いて、処理の効率化を図ることができる。あるいは、当該シリコン基板について異常のあったチップを順次記憶していき、処理工程が進行していく過程において、当該シリコン基板について異常のあったチップの割合が所定の数値を超えたとき、換言すると、当該シリコン基板について異常のあったチップを除いたチップの割合が所定の歩留まりを下回ったときには、当該シリコン基板は再生工程へ移されもしくは廃棄される。このようにして、シリコン基板における歩留まりを管理することができ、また、所定の歩留まりを下回ったシリコン基板については、それ以後の処理工程を行わないようにすることにより、処理の効率化を図ることができる。
【００２２】
請求項４に係る発明の基板処理装置では、シリコン基板の熱処理中にシリコン基板の温度および温度分布がサーモグラフィによって計測され、シリコン基板の温度または温度分布の異常が検出されたときは、その異常のあったシリコン基板は、例えば、検査工程へ移されあるいはそれ以前の処理工程へ戻される。
【００２３】
請求項５に係る発明の基板処理装置では、制御手段により、サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布に基づいてヒータがフィードバック制御され、順次熱処理される各シリコン基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなる。したがって、複数のシリコン基板を一定温度にかつ面内で均一に加熱することができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
【００２４】
請求項６に係る発明の基板処理装置では、制御手段により、サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布と熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報とに基づいて、熱プレートの各区画ごとに配設された分割ヒータがそれぞれ個別にフィードバック制御され、シリコン基板の、熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域における平均温度がそれぞれ等しくなる。したがって、シリコン基板の全面を均一に加熱することができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
【００２５】
請求項７に係る発明の基板処理装置では、制御手段により、サーモグラフィによって計測されるシリコン基板の温度および温度分布と熱プレートの各区画にそれぞれ対応する予め記憶された位置および平面的大きさの情報とに基づいて、熱プレートの各区画ごとに配設された分割ヒータがそれぞれ個別にフィードバック制御され、シリコン基板の、熱プレートの各区画にそれぞれ対応する各領域ごとに、積算温度がそれぞれ等しくなる。そして、シリコン基板の各領域ごとに積算温度がそれぞれ等しくなることにより、各分割ヒータからシリコン基板の各領域へ同一時間内に実際に与えられる総熱量がそれぞれ等しくなる。したがって、シリコン基板の全面を均一に加熱することができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
【００２６】
請求項８に係る発明の基板処理装置にでは、熱プレートごとに、熱処理中のシリコン基板の温度および温度分布がサーモグラフィにより計測される。そして、制御手段により、各サーモグラフィによってそれぞれ計測されるシリコン基板の温度および温度分布に基づいて、各熱プレートに配設されたヒータがそれぞれフィードバック制御され、各シリコン基板の温度および温度分布がそれぞれ等しくなる。したがって、熱プレート間でのシリコン基板の温度差を無くすことができるので、基板表面に形成されるレジストの膜厚均一性やレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性など、各種の熱処理品質を向上させることができる。
【００２７】
請求項９に係る発明の基板処理装置では、処理ユニットで処理されているシリコン基板面から放射される赤外線エネルギ（熱エネルギ）がファイバスコープを介してサーモグラフィに伝送されることにより、サーモグラフィによってシリコン基板の温度および温度分布を計測することができる。また、切替手段を切替え操作することにより、複数の処理ユニットで同時に処理されている複数枚のシリコン基板の温度および温度分布を単一のサーモグラフィによって計測し監視することができる。この場合、共通のサーモグラフィにより、複数の処理ユニットで処理されている各シリコン基板の温度および温度分布を計測するので、それぞれのシリコン基板の温度および温度分布を比較するときにサーモグラフィの温度校正を行う必要が無い。また、各処理ユニットにはファイバスコープの先端部がそれぞれ配置されるだけで、サーモグラフィは、処理ユニット外に１つだけ設置すればよいので、処理ユニットの省スペース化を図るとともに、装置スペースを有効的に利用することができる。
【００２８】
請求項１０に係る発明の基板処理装置では、複数の熱処理ユニットで熱処理されている複数枚のシリコン基板の温度および温度分布を単一のサーモグラフィによって計測し監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１および図２は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板処理装置の概略構成を示す模式図であり、図２は、その構成の一部を示す模式図である。この基板処理装置は、上面にシリコン基板Ｗを載置する熱プレート１０と、熱プレート１０の上面全体を開放および閉塞可能に覆うチャンバ１２とを備えている。
【００３０】
熱プレート１０には、図示していないが、熱プレート１０を貫通して昇降する複数本、例えば３本の支持ピンが設けられており、それらの支持ピンの昇降動作により、シリコン基板Ｗの搬入および搬出に際して基板搬送ロボット（図示せず）と熱プレート１０との間でのシリコン基板Ｗの受け渡しが行われる。
【００３１】
チャンバ１２は、パージボックス１４と外部ケーシング１６とから構成された二重壁構造となっている。パージボックス１４は、ガス導入空間１８を有し、ガス導入空間１８には、パージ用ガス、例えば窒素ガスの供給源に流路接続されたガス供給管２０が連通している。また、ガス導入空間１８は、パージボックス１４の底面に形成された複数の微細孔２２を介して熱プレート１０の上面側空間と連通している。そして、ガス供給源からガス供給管２０を通してガス導入空間１８内へ導入された窒素ガスが、ガス導入空間１８内から複数の微細孔２２を通って熱プレート１０上のシリコン基板Ｗの表面へ均一に吹き付けられるようになっている。また、外部ケーシング１６の内面とパージボックス１４の外面との間にガス排出路２４が形成されており、ガス排出路２４は、外部ケーシング１６の天井部でガス排出管２６に連通している。そして、ガス導入空間１８内から複数の微細孔２２を通って熱プレート１０上のシリコン基板Ｗの表面に向かって吹き出した窒素ガスが、熱プレート１０の周辺方向へ流れて、熱プレート１０の周辺部からガス排出路２４内へ流入し、ガス排出路２４内からガス排出管２６を通って排気されるようになっている。
【００３２】
チャンバ１２には、シリコン基板Ｗの表面を臨むようにサーモグラフィ２８が取着されている。サーモグラフィ２８は、熱プレート１０上のシリコン基板Ｗの全面の温度を測定することができるように取り付けられる。このサーモグラフィ２８は、図２に示すように、赤外線エネルギ（熱エネルギ）を集光する光学系をなすレンズ２８ａ、レンズ２８ａを通して入光する赤外線エネルギを電気信号に変える検出器２８ｂ、および、検出器２８ｂから出力される信号を増幅する信号処理部２８ｃを備えて構成されている。ここで、シリコン基板Ｗは１．１μｍ以上の波長域の光を透過するので、一般に市販されているような、３μｍ〜５μｍや８μｍ〜１４μｍの波長域を検出波長帯とするサーモグラフィでは、シリコン基板Ｗの温度や温度分布を計測することができない。このため、例えば０．７μｍ〜１．０μｍといった波長域を検出波長帯とするサーモグラフィを使用する。この場合、０．７μｍ〜１．０μｍといった波長域では、室温付近においてシリコン基板Ｗからの十分な赤外線エネルギの放射強度が得られない。このため、市販のサーモグラフィにおいて一般的に使用されているシリコンレンズを使用すると、レンズでの赤外線吸収により、検出器２８ｂには赤外線がほとんど入光しなくなる。そこで、このサーモグラフィ２８では、レンズ２８ａがゲルマニウム材料で形成されている。このようにゲルマニウム材料で形成されたレンズ２８ａは、０．７μｍ〜１．０μｍといった波長域の赤外線に対して透過率が高く、レンズ２８ａでの赤外線吸収がほとんど起こらないので、シリコン基板Ｗから放射される僅かな赤外線エネルギを検出器２８ｂにそのまま入光させる。
【００３３】
サーモグラフィ２８には、ＣＰＵ３０に接続されており、ＣＰＵ３０に、カラーモニタ３２およびメモリ３４が接続されている。また、ＣＰＵ３０は、基板処理装置のメインコントローラ３６に接続されている。メモリ３４には、サーモグラフィ２８によって計測されたシリコン基板Ｗの温度または温度分布が異常であるかどうかを判定するための閾値が記憶されている。ＣＰＵ３０においては、サーモグラフィ２８によって計測されたシリコン基板Ｗの温度または温度分布の計測値が、メモリ３４から読み出された閾値と比較され、サーモグラフィ２８による計測値が異常であると判定されたときに、ＣＰＵ３０からメインコントローラ３６へ信号が送られる。そして、メインコントローラ３６から出力される制御信号により、異常のあったシリコン基板を熱処理工程後に検査工程へ移したりそれ以前の処理工程へ戻したり、それ以後の処理工程において異常のあったシリコン基板の処理を行うときの処理条件を調整したりされる。
【００３４】
図３および図４は、図１に示したような構成を備える基板処理装置を組み入れた基板処理システムの１例を示すものであって、各処理ユニット間をシリコン基板が移動する順序を示して一連の基板処理工程を説明する図である。この図３および図４に示した一連の基板処理工程は、レジスト塗布処理および現像処理ならびにそれらに付随する熱処理と露光処理であって、一般に「コータ＆デベロッパ」と呼ばれる装置を用いそれに露光装置を併設して行われる。図３には、レジスト塗布工程から露光工程までを示し、図４に、露光工程から現像工程までを示している。以下に、この基板処理システムにおける処理動作について説明するが、各処理ユニットについての詳しい説明および図示は省略する。
【００３５】
まず、インデクサ部４０において、基板移載機構により載置台上に載置されたキャリア内から未処理のシリコン基板を取り出し、基板移載機構から搬送ロボットへシリコン基板を受け渡し、搬送ロボットによりシリコン基板をクールプレート４１へ搬送して、クールプレート４１でシリコン基板を冷却する。冷却後のシリコン基板は、搬送ロボットによって塗布処理ユニット４３へ搬送されるが、この搬送過程で、移動中のシリコン基板の温度および温度分布をサーモグラフィ４２によって計測し、シリコン基板の温度および温度分布に異常が無いかどうかを監視する。そして、シリコン基板の温度または温度分布の異常が検出されたとき、例えばシリコン基板の一部の温度が所定温度まで低下していなかったり基板面内の温度分布が許容範囲内でなかったりしたときには、その異常のあったシリコン基板を元のクールプレート４１へ戻して再度冷却する。サーモグラフィ４２によって計測されたシリコン基板の温度および温度分布に異常が無ければ、そのまま搬送ロボットによってシリコン基板を塗布処理ユニット４３へ搬送する。
【００３６】
塗布処理ユニット４３では、シリコン基板の表面に反射防止膜形成用の塗布液が塗布される。塗布処理ユニット４３での塗布処理が終了すると、搬送ロボットによってシリコン基板を熱プレート４４へ搬送する。そして、熱プレート４４によりシリコン基板が加熱されてシリコン基板上の塗布液が乾燥させられ、シリコン基板上に下地の反射防止膜が形成される。この熱処理工程において、図１に示したような構成の装置により、熱処理中のシリコン基板の温度および温度分布をサーモグラフィ４５によって計測し、シリコン基板の温度および温度分布に異常が無いかどうかを監視する。熱処理が終わったシリコン基板は、搬送ロボットによってクールプレート４６へ搬送され、クールプレート４６で冷却されるが、サーモグラフィ４５によって計測されたシリコン基板の温度または温度分布に異常があったとき、例えばシリコン基板の一部の温度が所定温度範囲内になかったり基板面内の温度分布が許容範囲内でなかったりしたときには、その異常のあったシリコン基板を膜厚測定ユニットへ搬送して、シリコン基板の表面に形成された反射防止膜の厚みを膜厚計４７により測定する。そして、膜厚計４７によって測定された反射防止膜の厚みに異常が無ければ、シリコン基板を元の処理ラインへ戻し、膜厚の異常が検出されたときには、例えば再生工程へシリコン基板を移す。
【００３７】
クールプレート４６で冷却されたシリコン基板は、搬送ロボットによって塗布処理ユニット４９へ搬送されるが、この搬送過程で、移動中のシリコン基板の温度および温度分布をサーモグラフィ４８によって計測する。そして、サーモグラフィ４８により、シリコン基板の温度および温度分布に異常が無いかどうかを監視し、シリコン基板の温度または温度分布の異常が検出されたとき、例えばシリコン基板の一部の温度が所定温度まで低下していなかったり基板面内の温度分布が許容範囲内でなかったりしたときには、その異常のあったシリコン基板を元のクールプレート４６へ戻して再度冷却する。サーモグラフィ４８によって計測されたシリコン基板の温度および温度分布に異常が無ければ、そのまま搬送ロボットによってシリコン基板を塗布処理ユニット４９へ搬送する。
【００３８】
塗布処理ユニット４９では、シリコン基板の表面にフォトレジストが塗布される。塗布処理ユニット４９での塗布処理が終了すると、搬送ロボットによってシリコン基板を加熱部５０へ搬送する。そして、加熱部５０によりシリコン基板が加熱されて、シリコン基板上に形成されたフォトレジスト中の溶媒成分が蒸発し除去されることにより、シリコン基板上にレジスト膜が形成される。この熱処理工程において、図１に示したような構成の装置により、熱処理中のシリコン基板の温度および温度分布をサーモグラフィ５１によって計測し、シリコン基板の温度および温度分布に異常が無いかどうかを監視する。熱処理が終わったシリコン基板は、搬送ロボットによってクールプレート５２へ搬送され、クールプレート５２で冷却されるが、サーモグラフィ５１によって計測されたシリコン基板の温度または温度分布に異常があったとき、例えばシリコン基板の一部の温度が所定温度範囲内になかったり基板面内の温度分布が許容範囲ないでなかったりしたときには、その異常のあったシリコン基板を膜厚測定ユニットへ搬送して、シリコン基板の表面に形成されたレジスト膜の厚みを膜厚計５３により測定する。そして、膜厚計５３によって測定されたレジスト膜の厚みに異常が無ければ、シリコン基板を元の処理ラインへ戻し、膜厚の異常が検出されたときには、例えば再生工程へシリコン基板を移す。そして、表面にレジスト膜が形成されたシリコン基板は、インターフェイス部（図示せず）を経て露光装置５４へ搬送され、露光装置５４においてパターン露光処理される。
【００３９】
パターン露光処理が終了したシリコン基板は、露光装置５４から再びインターフェイス部を経て元の装置へ戻される。そして、図４に示すように、搬送ロボットによってシリコン基板を加熱部５５へ搬送する。加熱部５５においては、露光による光化学反応によって生じた生成物をレジスト膜内部に均一に拡散させるための熱処理（露光後ベーク（ＰＥＢ）処理）が行われる。この熱処理工程において、図１に示したような構成の装置により、熱処理中のシリコン基板の温度および温度分布をサーモグラフィ５６によって計測し、シリコン基板の温度および温度分布に異常が無いかどうかを監視する。そして、シリコン基板の温度または温度分布の異常が検出されたときは、例えば、その異常が検出されたシリコン基板を、後述するように現像処理した後に熱プレート５９で加熱するときに、その熱処理条件を調整するように熱プレート５９をフィードフォワード制御したり、その異常が検出されたシリコン基板より後に露光処理されるシリコン基板の露光条件を調整するように露光装置５４をフィードバック制御したりする。
【００４０】
熱処理が終わったシリコン基板は、搬送ロボットによってクールプレート５７へ搬送され、クールプレート５７で冷却された後、現像処理ユニット５８へ搬送される。現像処理ユニット５８では、シリコン基板上に現像液が供給されて、基板表面に形成された露光後のレジスト膜が現像処理される。そして、現像処理が終了したシリコン基板を搬送ロボットによって熱プレート５９へ搬送し、熱プレート５９によってシリコン基板を加熱する。この熱処理工程において、図１に示したような構成の装置により、熱処理中のシリコン基板の温度および温度分布をサーモグラフィ６０によって計測し、シリコン基板の温度および温度分布に異常が無いかどうかを監視する。熱処理が終わったシリコン基板は、搬送ロボットによってクールプレート６１へ搬送され、クールプレート６１で冷却されるが、サーモグラフィ６０によって計測されたシリコン基板の温度または温度分布に異常があったとき、例えばシリコン基板の一部の温度が所定温度範囲内になかったり基板面内の温度分布が許容範囲ないでなかったりしたときには、その異常のあったシリコン基板を線幅測定ユニットへ搬送して、線幅測定装置６２によりシリコン基板の表面上のレジスト膜に形成されたパターン線幅を測定する。そして、線幅測定装置６２によって測定されたパターン線幅に異常が無ければ、シリコン基板を元の処理ラインへ戻し、パターン線幅の異常が検出されたときには、例えば再生工程へシリコン基板を移す。そして、表面にレジストパターンが形成されたシリコン基板は、搬送ロボットによってインデクサ部４０へ戻され、搬送ロボットから基板移載機構にシリコン基板を受け渡し、インデクサ部４０において、基板移載機構により載置台上に載置されたキャリア内へ処理済みのシリコン基板を収納する。
【００４１】
動作を伴うシリコン基板や処理中のシリコン基板の温度分布をサーモグラフィによりインラインで計測してシリコン基板の異常を検出する基板処理システムは、上記実施形態に示したもの以外にも、例えば、シリコン基板の表面上の異物を検出するのに用いられる。すなわち、一連のシリコン基板の処理工程において、搬送中あるいは処理中のシリコン基板の温度分布をサーモグラフィによりインラインで計測して、シリコン基板の温度分布に異常が無いかどうかを監視する。そして、シリコン基板の温度分布の異常が検出されたときには、シリコン基板の表面上に異物が付着している可能性があるとして、その異常のあったシリコン基板を次の処理工程へ移行させることなく再生工程へ移すようにする。
【００４２】
また、サーモグラフィ２８によってシリコン基板Ｗの温度および温度分布を計測し、シリコン基板Ｗ上の複数のチップのうちのいずれかの温度または温度分布に異常が無いかどうかを監視することもできる。このためには、メモリ３４に、サーモグラフィ２８によって計測された基板Ｗ上のチップの温度または温度分布が異常であるかどうかを判定するための閾値を記憶させておく。そして、ＣＰＵ３０において、サーモグラフィ２８によって計測された基板Ｗ上のチップの温度または温度分布の計測値が、メモリ３４から読み出された閾値と比較され、サーモグラフィ２８による計測値が異常であると判定されたときに、チップを特定した信号がＣＰＵ３０からメインコントローラ３６へ送られる。あるいは、ＣＰＵ３０において、サーモグラフィ２８によって計測された基板Ｗ上の各チップの温度の平均値が算出され、各チップの温度の計測値が平均値とそれぞれ比較され、計測値が平均値に対し許容範囲内にないと判定されたときに、チップを特定した信号がＣＰＵ３０からメインコントローラ３６へ送られる。
【００４３】
シリコン基板Ｗ上の複数のチップのうちいずれのチップに異常があるかを特定するためには、図５に模式図を示すように、サーモグラフィ２８に可視カメラ６４を併用する。そして、可視カメラ６４によって基板Ｗを撮像することにより、基板Ｗ上のチップのサイズおよび位置情報に関する撮像データを得て、その撮像データをＣＰＵ３０へ送り、ＣＰＵ３０において基板Ｗ上のチップのサイズおよび位置情報に基づいて異常のあったチップの特定を行うようにする。あるいは、メモリ３４に、基板Ｗ上のチップのサイズおよび位置情報に関するデータを予め記憶させておき、メモリ３４からそのデータをＣＰＵ３０に読み出して、基板Ｗ上のいずれのチップに異常があったかを特定するようにする。
【００４４】
シリコン基板Ｗ上のチップの温度または温度分布の異常が検出されたときには、メインコントローラ３６から出力される制御信号により、熱集中等の異常のあったチップを含むシリコン基板Ｗを熱処理工程後に検査工程へ移して、そのシリコン基板Ｗ上の複数のチップもしくは複数のチップのうち異常のあったチップのみの検査を行ったり、異常のあったチップを含むシリコン基板Ｗをそれ以前の処理工程へ戻したりされる。あるいは、異常のあったチップをメモリ３４に記憶しておき、それ以後の、チップごとに処理が施される処理工程（例えばワイヤボンディング工程）において、当該シリコン基板Ｗ上の複数のチップのうち異常のあったチップのみの処理を行わないようにしたりされる。
【００４５】
また、一連の基板処理工程において、図６にブロック図を示すように、処理ユニットや搬送路中に設置された複数のサーモグラフィ２８ａ〜２８ｅをＣＰＵ３０に接続しておき、サーモグラフィ２８ａ〜２８ｅによって計測されたシリコン基板上のチップの温度または温度分布に異常があったときに、そのシリコン基板およびシリコン基板上の異常のあったチップを特定してメモリ３４に順次記憶していくようにする。そして、処理工程が進行していく過程において、シリコン基板上のチップの温度または温度分布の異常が検出されるごとに、ＣＰＵ３０において当該シリコン基板における異常のあったチップの割合が所定の数値（閾値）を超えないかどうか、換言すると、当該シリコン基板における異常のあったチップを除いたチップの割合が所定の歩留まりを下回らないかどうかが判定される。この判定の結果、当該シリコン基板におけるチップの歩留まりが所定の数値（閾値）を下回ったときには、ＣＰＵ３０からメインコントローラ３６へ信号が送られて、メインコントローラ３６から出力される制御信号により、例えば当該シリコン基板は再生工程へ移されあるいは廃棄される。このようにして、基板における歩留まりを管理することもできる。
【００４６】
次に、図７および図８は、この発明の別の実施形態を示し、図７は、基板処理装置の制御系の概略構成を熱プレートの断面図と共に示す模式図であり、図８は、その基板処理装置の熱プレートの平面図である。基板処理装置の全体構成は、図１に示したものと同様であるので、その説明を省略する。また、図１に関して説明した構成要素と同様の機能を有する同様の構成要素には、図７において図１で使用した符号と同一の符号を付して、それらについての重複する説明を省略する。
【００４７】
熱プレート６６には、図示していないが、熱プレート６６を貫通して昇降する複数本、例えば３本の支持ピンが設けられており、それらの支持ピンの昇降動作により、シリコン基板Ｗの搬入および搬出に際して基板搬送ロボット（図示せず）と熱プレート６６との間でのシリコン基板Ｗの受け渡しが行われる。そして、シリコン基板Ｗは、熱プレート６６の上面に直接に載置され、あるいは、熱プレート６６の上面に固設された複数の小突起（図示せず）に支持されて、熱プレート６６の上面と僅かな隙間を介し近接して載置される。
【００４８】
熱プレート６６は、この実施形態では平面視で３つの区画に分割されており、各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータ６８ａ、６８ｂ、６８ｃがそれぞれ内設されている。第１の分割ヒータ６８ａは、熱プレート６６の中央部に円形状に配設されており、第２および第３の各分割ヒータ６８ｂ、６８ｃは、第１の分割ヒータ６８ａと同心的に環状にそれぞれ配設されている。メモリ３４には、この熱プレート６６の３つの区画にそれぞれ対応する位置および平面的大きさの情報が予め記憶させられている。各分割ヒータ６８ａ、６８ｂ、６８ｃは、電源装置７０ａ、７０ｂ、７０ｃにそれぞれ接続されている。各電源装置７０ａ、７０ｂ、７０ｃには、ＣＰＵ３２に接続されたコントローラ７２ａ、７２ｂ、７２ｃがそれぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ３２から各コントローラ７２ａ、７２ｂ、７２ｃへそれぞれ信号が送られて、各コントローラ７２ａ、７２ｂ、７２ｃから出力される制御信号により、各電源装置７０ａ、７０ｂ、７０ｃから各分割ヒータ６８ａ、６８ｂ、６８ｃへの供給電力がそれぞれ制御されるようになっている。
【００４９】
図７に示した基板処理装置において、熱プレート６６上に支持されて熱処理されているシリコン基板Ｗの温度および温度分布がサーモグラフィ２８によって計測され、その計測信号がＣＰＵ３２へ送られる。ＣＰＵ３２においては、シリコン基板Ｗの温度および温度分布の計測値とメモリ３４から読み出された位置・大きさの情報とから、シリコン基板Ｗの、熱プレート６６の各区画にそれぞれ対応する各領域における平均温度がそれぞれ算出される。この算出値に基づいて、シリコン基板Ｗの各領域における平均温度をそれぞれ等しくするための供給電力の補正量が演算され、ＣＰＵ３２から各コントローラ７２ａ、７２ｂ、７２ｃへそれぞれ指令信号が送られる。そして、各コントローラ７２ａ、７２ｂ、７２ｃから各電源装置７０ａ、７０ｂ、７０ｃへそれぞれ制御信号が送られて、各分割ヒータ６８ａ、６８ｂ、６８ｃへの供給電力が補正される。このようにして分割ヒータ６８ａ、６８ｂ、６８ｃがそれぞれ個別にフィードバック制御されることにより、シリコン基板Ｗの各領域における平均温度がそれぞれ等しくなって、基板面内の温度分布が均一になる。したがって、シリコン基板Ｗの全面が均一に加熱されるので、例えば、シリコン基板Ｗの表面に形成されるレジストの膜厚均一性が向上したり、基板表面のレジスト膜に形成されるパターン線幅の均一性が向上したりすることとなる。
【００５０】
また、シリコン基板Ｗの各領域における平均温度をそれぞれ等しくする代わりに、シリコン基板Ｗの各領域ごとに積算温度をそれぞれ等しくするようにしてもよい。すなわち、ＣＰＵ３２において、シリコン基板Ｗの温度および温度分布の計測値、熱プレート６６の各区画にそれぞれ対応する位置・大きさの情報、ならびに、メモリ３４に予め記憶させておいた基準温度の値から、シリコン基板Ｗの、熱プレート６６の各区画にそれぞれ対応する各領域ごとに積算温度がそれぞれ算出される。この算出値に基づいて、シリコン基板Ｗの各領域における積算温度をそれぞれ等しくするための供給電力の補正量が演算され、ＣＰＵ３２から各コントローラ７２ａ、７２ｂ、７２ｃへそれぞれ指令信号が送られる。そして、各コントローラ７２ａ、７２ｂ、７２ｃから各電源装置７０ａ、７０ｂ、７０ｃへそれぞれ制御信号が送られて、各分割ヒータ６８ａ、６８ｂ、６８ｃへの供給電力がそれぞれ補正される。このようにして分割ヒータ６８ａ、６８ｂ、６８ｃがそれぞれ個別にフィードバック制御されることにより、シリコン基板Ｗの各領域における積算温度がそれぞれ等しくなる。この結果、各分割ヒータ６８ａ、６８ｂ、６８ｃからシリコン基板Ｗの各領域へ同一時間内に実際に与えられる総熱量がそれぞれ等しくなって、基板面内の温度分布が均一になる。
【００５１】
さらには、メモリ３４に予め目標温度を記憶させておき、サーモグラフィ２８によって計測されたシリコン基板Ｗの温度および温度分布から算出されるシリコン基板Ｗの各領域における平均温度がそれぞれ目標温度となるように、分割ヒータ６８ａ、６８ｂ、６８ｃをそれぞれ個別にフィードバック制御するようにしてもよい。
【００５２】
なお、熱プレート６６を複数の区画に分割する形態は、図８に示したように同心円状の複数区画に分割するものに限らず、例えば、熱プレート６６をマス目状の複数区画に分割して、各区画ごとに、個別に制御可能な分割ヒータをそれぞれ内設するようにしてもよい。
【００５３】
次に、図９は、複数の熱処理ユニットを備えた基板処理装置にこの発明を適用した実施形態を示す模式図である。図９においては、熱プレートだけを示して処理ユニットの全体構成を示していないが、各熱処理ユニットは、例えば図１に示した装置と同様の構成をそれぞれ備えている。
【００５４】
この基板処理装置には、各熱処理ユニットごとに、上記したサーモグラフィ２８と同様の構成をそれぞれ備え熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃ上に支持されて熱処理されているシリコン基板Ｗの温度および温度分布をそれぞれ計測するサーモグラフィ７６ａ、７６ｂ、７６ｃが配設されている。各サーモグラフィ７６ａ、７６ｂ、７６ｃは、それぞれＣＰＵ７８に接続されている。ＣＰＵ７８にはメモリ８０が接続されており、また、ＣＰＵ７８にはコントローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃがそれぞれ接続されている。各コントローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃは、各熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃに内設されたヒータ（図示せず）の電源装置８４ａ、８４ｂ、８４ｃにそれぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ７８から各コントローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃへそれぞれ信号が送られて、各コントローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃから出力される制御信号により、各電源装置８４ａ、８４ｂ、８４ｃから各熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃのヒータへの供給電力がそれぞれ制御されるようになっている。
【００５５】
図９に示した基板処理装置において、各熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃ上に支持されて熱処理されているシリコン基板Ｗの温度および温度分布が各サーモグラフィ７６ａ、７６ｂ、７６ｃによってそれぞれ計測され、その各計測信号がそれぞれＣＰＵ７８へ送られる。ＣＰＵ７８においては、各シリコン基板Ｗの温度および温度分布の計測値から各シリコン基板Ｗの平均温度がそれぞれ算出される。この算出値に基づいて、各シリコン基板Ｗの平均温度をそれぞれ等しくするための供給電力の補正量が演算され、ＣＰＵ７８から各コントローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃへそれぞれ指令信号が送られる。そして、各コントローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃから各電源装置８４ａ、８４ｂ、８４ｃへそれぞれ制御信号が送られて、各熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃのヒータへの供給電力がそれぞれ補正される。このようにして熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃのヒータがそれぞれ個別にフィードバック制御されることにより、各熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃ上に支持されて熱処理されているシリコン基板Ｗの平均温度がそれぞれ等しくなって、熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃ間でのシリコン基板Ｗの温度差が無くなる。したがって、熱処理ユニット間での基板の熱処理品質の差を無くすことができる。
【００５６】
また、各シリコン基板Ｗの平均温度をそれぞれ等しくする代わりに、各シリコン基板Ｗごとに積算温度をそれぞれ等しくするようにしてもよい。すなわち、ＣＰＵ７８において、各シリコン基板Ｗの温度および温度分布の計測値、ならびに、メモリ８０に予め記憶させておいた基準温度の値から、各シリコン基板Ｗごとに積算温度がそれぞれ算出される。この算出値に基づいて、各シリコン基板Ｗの積算温度をそれぞれ等しくするための供給電力の補正量が演算され、ＣＰＵ７８から各コントローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃへそれぞれ指令信号が送られる。そして、各コントローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃから各電源装置８４ａ、８４ｂ、８４ｃへそれぞれ制御信号が送られて、各熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃのヒータへの供給電力がそれぞれ補正される。このようにして熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃのヒータがそれぞれ個別にフィードバック制御されることにより、各熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃで熱処理されるシリコン基板Ｗの積算温度がそれぞれ等しくなる。この結果、各熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃのヒータから各シリコン基板Ｗへ同一時間内に実際に与えられる総熱量がそれぞれ等しくなって、熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃ間でのシリコン基板Ｗの温度差が無くなる。
【００５７】
さらには、メモリ８０に予め目標温度を記憶させておき、各サーモグラフィ７６ａ、７６ｂ、７６ｃによって計測されたシリコン基板Ｗの温度および温度分布から算出される各シリコン基板Ｗの平均温度がそれぞれ目標温度となるように、熱プレート７４ａ、７４ｂ、７４ｃのヒータをそれぞれ個別にフィードバック制御するようにしてもよい。また、サーモグラフィによって計測されたシリコン基板の温度および温度分布に基づいて熱プレートのヒータをフィードバック制御する具体的方法は、上記実施形態で説明したもの以外であってもよい。
【００５８】
図１０は、この発明のさらに別の実施形態を示し、基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
この基板処理装置は、複数の熱処理ユニット８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄから構成されている。各熱処理ユニット８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄはそれぞれ、上面にシリコン基板Ｗを載置する熱プレート８８と、熱プレート８８の上面全体を開放および閉塞可能に覆うチャンバ９０とを備えている。詳しい説明および図示を省略するが、熱プレート８８には、それを貫通して昇降する複数本、例えば３本の支持ピンが設けられており、それらの支持ピンの昇降動作により、シリコン基板Ｗの搬入および搬出に際して基板搬送ロボットと熱プレート８８との間でのシリコン基板Ｗの受け渡しが行われる。そして、シリコン基板Ｗは、熱プレート８８の上面に直接に載置され、あるいは、熱プレート８８の上面に固設された複数の小突起（図示せず）に支持されて、熱プレート８８の上面と僅かな隙間を介し近接して載置される。また、チャンバ９０には、その内部へ窒素ガス等のパージ用ガスを供給するガス供給手段、および、外部へガスを排出するガス排出手段が設けられている。
【００５９】
それぞれのチャンバ９０には、ファイバスコープ９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄの先端部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄが取り付けられている。ファイバスコープ９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄの先端部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄは、熱プレート８８上に載置されたシリコン基板Ｗの表面を臨むようにして、対物レンズの視野角内にシリコン基板Ｗが位置するように配置される。各ファイバスコープ９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄの接眼部側９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄは、上記したサーモグラフィ２８と同様の構成を備え熱処理ユニット外に配設された単一のサーモグラフィ１００に切替器９８を介してそれぞれ光学的に接続されている。ファイバスコープ９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄの先端部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄの対物レンズおよび接眼部側９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄの接眼レンズは、０．７μｍ〜１．０μｍといった波長域の赤外線に対する透過率が高くて赤外線吸収がほとんど起こらないゲルマニウム材料でそれぞれ形成されている。そして、各ファイバスコープ９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄは、切替器９８による伝送路の切替え動作により、サーモグラフィ１００にそれぞれ択一的に光学的に接続されるように構成されている。サーモグラフィ１００は、ＣＰＵ１０２に接続されており、ＣＰＵ１０２にメモリ１０４およびカラーモニタ１０６が接続されている。また、ＣＰＵ１０２にメインコントローラ１０８が接続されている。
【００６０】
切替器９８による伝送路の切替えは、例えば一定時間ごとに行われる。そして、各熱処理ユニット８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄで同時に熱処理されているシリコン基板Ｗ面から放射される赤外線エネルギがファイバスコープ９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄを介してサーモグラフィ１００に順次伝送されて、熱処理中の各シリコン基板Ｗの温度および温度分布がサーモグラフィ１００によって順次計測され、その計測信号がＣＰＵ１０２へ送られる。ＣＰＵ１０２では、計測信号がいずれの熱処理ユニットで熱処理中のシリコン基板Ｗのものであるかを特定して、そのデータをカラーモニタ１０６へ送り、熱処理中のシリコン基板Ｗの温度および温度分布を表す画像がカラーモニタ１０６に表示される。このとき、カラーモニタ１０６には、各熱処理ユニット８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄで熱処理されているシリコン基板Ｗの温度および温度分布を表す画像１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを同時に表示させるようにしてもよいし、各熱処理ユニット８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄで熱処理されているシリコン基板Ｗの温度および温度分布を表す画像を１つずつ一定時間ごとに順次表示させるようにしてもよい。あるいは、任意の熱処理ユニットを指定してその熱処理ユニットで熱処理されているシリコン基板Ｗの温度および温度分布を表す画像をカラーモニタ１０６に表示させるようにしてもよい。
【００６１】
図１０に示した基板処理装置を使用すると、複数の熱処理ユニット８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄで同時に熱処理されているシリコン基板Ｗの温度および温度分布を単一のサーモグラフィ１００によってシリコン基板Ｗに非接触で計測することができ、複数の熱処理ユニット８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄで同時に熱処理されているシリコン基板Ｗの温度または温度分布に異常が発生していないかどうかを監視することができる。この監視は、例えば、メモリ１０４にシリコン基板Ｗの温度または温度分布が異常であるかどうかを判定するための閾値を記憶させておき、ＣＰＵ１０２において、サーモグラフィ１００によって計測された熱処理中のシリコン基板Ｗの温度または温度分布の計測値を、メモリ１０４から読み出された閾値と比較することにより行われる。そして、サーモグラフィ１００による計測値が異常であると判定されたときには、ＣＰＵ１０２からメインコントローラ１０８へ信号が送られ、メインコントローラ１０８から出力される制御信号により、例えば、異常のあったシリコン基板を熱処理工程後に直ちに検査工程へ移したりそれ以前の処理工程へ戻したり、それ以後の処理工程において異常のあったシリコン基板の処理を行うときの処理条件を調整したりされる。
【００６２】
なお、この発明は、熱プレート上に基板を支持して熱処理する各種の熱処理装置について適用し得るものであり、また、熱処理ユ装置以外にも、例えば、基板の表面にフォトレジストを塗布する塗布処理装置において、塗布処理中のシリコン基板の温度および温度分布を計測して監視する場合などにも適用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した基板処理装置の構成の一部を示す模式図である。
【図３】図１に示したような構成を備える基板処理装置を組み入れた基板処理システムの１例を示すものであって、各処理ユニット間をシリコン基板が移動する順序を示して一連の基板処理工程を説明する図である。
【図４】同じく、各処理ユニット間をシリコン基板が移動する順序を示して一連の基板処理工程を説明する図である。
【図５】この発明の別の実施形態を示し、基板処理装置の概略構成の一部を示す模式図である。
【図６】図５に示した実施形態に係る基板処理装置を組み入れた基板処理システムの制御系の一部を示すブロック図である。
【図７】この発明のさらに別の実施形態を示し、基板処理装置の制御系の概略構成を熱プレートの断面図と共に示す模式図である。
【図８】図７に示した基板処理装置の熱プレートの平面図である。
【図９】複数の熱処理ユニットを備えた基板処理装置にこの発明を適用した実施形態を示す模式図である。
【図１０】この発明のさらに別の実施形態を示し、基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０、６６、７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、８８  熱プレート
１２、９０  チャンバ
１４  パージボックス
１６  外部ケーシング
１８  ガス導入空間
２０  ガス供給管
２４  ガス排出路
２６  ガス排出管
２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、１００  サーモグラフィ
２８ａ  サーモグラフィのレンズ
２８ｂ  サーモグラフィの検出器
２８ｃ  サーモグラフィの信号処理部
３０、７８、１０２  ＣＰＵ
３２、１０６  カラーモニタ
３４、８０、１０４  メモリ
３６、１０８  メインコントローラ
６４  可視カメラ
６８ａ、６８ｂ、６８ｃ  分割ヒータ
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ，８４ａ、８４ｂ、８４ｃ  電源装置
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ  コントローラ
８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ  熱処理ユニット
９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ  ファイバスコープ
９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄ  ファイバスコープの先端部
９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄ  ファイバスコープの接眼部側
９８  切替器
Ｗ  シリコン基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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