JP2005285891A - ウエーハの熱処理装置及びウエーハの熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理用ボートの変形を確実に検知してボート形状を高精度に検査でき、熱処理用ボートの変形に起因するウエーハの脱落やウエーハの割れの発生、さらに熱処理用ボート本体やウエーハ移載機の破損等を未然に防止することのできるウエーハの熱処理装置及びウエーハの熱処理方法を提供する。
【解決手段】ウエーハ５に熱処理を行う熱処理装置１において、少なくとも、前記ウエーハを載置する熱処理用ボート３と、該熱処理用ボートを挿入してウエーハの熱処理を行う熱処理炉２と、前記熱処理用ボートに載置されているウエーハを加熱する加熱手段１０と、前記ウエーハを熱処理用ボートに載置する前に、及び／または、前記ウエーハの熱処理後熱処理用ボートからウエーハを取り出す前に、前記熱処理用ボートの変形を検知する検知センサー８とを具備するウエーハの熱処理装置、及びウエーハの熱処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエーハの酸化処理、アニール処理、またウエーハ上に薄膜を形成する薄膜形成処理等において、ウエーハに熱処理を施すためのウエーハの熱処理装置及び熱処理方法に関する。

シリコン単結晶などの半導体インゴットからウエーハを作製し、そのウエーハを用いてデバイスを作製する場合、ウエーハの加工プロセスから素子の形成プロセスまで多数の工程が介在する。それらの工程の一つに熱処理工程がある。この熱処理工程は、ウエーハの表層における無欠陥層の形成、ゲッタリング、単結晶化、酸化膜などの薄膜形成、不純物拡散などの様々な目的で行われる重要なプロセスである。

近年、半導体ウエーハの大口径化が進んでおり、現在は直径３００ｍｍの半導体ウエーハが量産され、今後は直径３００ｍｍを越えるウエーハが量産されることも予想される。このような大口径のウエーハを熱処理する場合、一般的に、図５に示すような多数のウエーハＷを所定の間隔をあけて水平に支持した状態で熱処理を行う縦型の熱処理炉２０が用いられている。

熱処理炉２０内のウエーハＷは、反応室２２の周囲に設けられたヒータ２４によって加熱することができる。熱処理中は、反応室２２にはガス導入管２６を介してガスが導入され、上方から下方に向かって流れてガス排気管２８から外部に排出される。なお、使用するガスは熱処理の目的によって異なるが、主としてＨ_２、Ｎ_２、Ｏ_２、Ａｒ等が用いられる。不純物拡散の場合には、これらのガスを不純物化合物ガスのキャリアガスとしても使用する。

このような縦型熱処理炉２０を用いてウエーハＷを熱処理する際には、多数のウエーハＷを水平にセットするための縦型の熱処理用ボート３０が用いられる。図６（Ａ）は一般的な縦型熱処理用ボート３０の概略を示している。４本の支柱（ロッド）３４の両端部に一対の板材（端板、あるいは天板、底板とも言う）３６ａ，３６ｂが連結されている。各支柱３４には多数のスリット（溝）３１が形成され、各スリット３１間の凸部がウエーハＷの支持部３２として作用する。そして、図６（Ｂ）に示されるように、例えばウエーハ移載機に搬送されてきたウエーハＷは、各支柱３４の支持部３２によって支持されることになる。

このような熱処理用ボートにおいて、ボートの材質は、例えばシリコンウエーハへの汚染を防げ、且つ安価であるという利点から、石英が多く用いられている。しかし、石英ボートの場合、例えばシリコンウエーハを石英ボートに載置し長時間連続して１１００℃以上の高温で熱処理を行うと、石英ボートが変形し易く、ボートとウエーハの位置関係がずれてしまうといった問題があった（例えば、特許文献１参照）。

そして、熱処理用ボートに変形が生じた場合、ウエーハを移載機でボートに搬送し載置する時や、また熱処理されたウエーハをボートから取り出す時に、ボート溝からのウエーハの脱落やボート内でのウエーハの割れが発生するといった問題が生じ易く、さらに、熱処理用ボートの変形が著しくなるとボートにクラックや割れなどが発生して、場合によってはボート本体やウエーハ移載機などを破損させる恐れがあった。

このようなボートの変形により発生する問題を抑制するためには、熱処理用ボートに変形が生じた際に、その変形を速やかに検知してボートの交換等を行わなければならない。しかしながら、従来の熱処理装置では、ボートが変形しているか否かの状況を正確に確認したり、また検査する手段が備えられてなく、熱処理用ボートの変形はボートの外観を作業者が目視にて観察するしかなかった。そのため、ボートの変形に起因する上記の問題を未然に防止することが難しく、実際にボート本体やウエーハ移載機に破損が生じてしまうと、熱処理装置の操業を停止させたり、また復旧作業が必要となるため、ウエーハ製造やデバイス製造における生産性の低下及びコストアップを招く要因の一つとなっていた。

特開平６−１５１５７０号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、熱処理用ボートの変形を確実に検知してボート形状を高精度に検査でき、熱処理用ボートの変形に起因するウエーハの脱落やウエーハの割れの発生、さらに熱処理用ボート本体やウエーハ移載機の破損等を未然に防止することのできるウエーハの熱処理装置及びウエーハの熱処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ウエーハに熱処理を行う熱処理装置において、少なくとも、前記ウエーハを載置する熱処理用ボートと、該熱処理用ボートを挿入してウエーハの熱処理を行う熱処理炉と、前記熱処理用ボートに載置されているウエーハを加熱する加熱手段と、前記ウエーハを熱処理用ボートに載置する前、及び／または、前記ウエーハの熱処理後熱処理用ボートからウエーハを取り出す前に、前記熱処理用ボートの変形を検知する検知センサーとを具備することを特徴とするウエーハの熱処理装置が提供される（請求項１）。

このように、本発明のウエーハの熱処理装置は、少なくとも、熱処理用ボートと、熱処理炉と、加熱手段と、さらに、ウエーハを熱処理用ボートに載置する前及び／またはウエーハの熱処理後熱処理用ボートからウエーハを取り出す前に熱処理用ボートの変形を検知する検知センサーとを具備するものであるので、検知センサーで熱処理用ボートの変形を検知してボートの形状を容易にかつ高精度に検査することのできる熱処理装置とすることができる。

このとき、前記検知センサーは、光を発する発光部と該発光部から発した光を受光する受光部とを有するものであり、前記発光部から発した光が前記熱処理用ボートに遮られて前記受光部で検出されなかったときに該熱処理用ボートの変形を検知するものであることが好ましい（請求項２）。
このような構成を有する検知センサーであれば、熱処理用ボートの変形をより確実に検知して、熱処理用ボートの形状を非常に高精度に検査できる装置となる。

この場合、前記検知センサーは、前記発光部及び受光部を少なくとも２対有して１組の検知センサーを構成するものであり、該１対の発光部及び受光部と、もう１対の発光部及び受光部との間隔が、前記熱処理用ボートの変位の管理限界値に調節されているものであることが好ましい（請求項３）。

このように一組の検知センサーが発光部及び受光部を少なくとも２対有し、その１対の発光部及び受光部と、もう１対の発光部及び受光部との間隔が、熱処理用ボートの変位の管理限界値に調節されているものであれば、熱処理用ボートが管理限界値を超えて変形した場合に、そのボートの変形を確実に検知できる装置とすることができる。それによって、熱処理用ボートの変位の管理限界値を所定の値、例えば実験等で求められたウエーハの脱落や割れが発生し易くなるしきい値に予め設定しておくことにより、ウエーハの脱落やウエーハの割れの発生等を未然に防止することが可能となる。

また、前記熱処理用ボートが、天板と、底板と、該天板と底板との間に固定された支柱とを有する縦型熱処理用ボートであり、前記検知センサーとして、前記縦型熱処理用ボートの天板の位置の変化から該熱処理用ボートの伸縮による変形を検知する天板検知センサー、及び／または、前記縦型熱処理用ボートの支柱の湾曲による変形を検知する支柱検知センサーが設置されていることが好ましい（請求項４）。

このようにウエーハを載置する熱処理用ボートが縦型熱処理用ボートであり、検知センサーとして天板検知センサー及び／または支柱検知センサーが設置されていれば、熱処理用ボートの伸縮による変形や縦型熱処理用ボートの支柱の湾曲による変形を高精度に検知することができる熱処理装置となる。

さらに、前記検知センサーが熱処理用ボートの変形を検知したときに、前記熱処理用ボートへのウエーハの載置及び前記熱処理用ボートからのウエーハの取り出しを停止させるウエーハ搬送制御手段を具備することが好ましい（請求項５）。

本発明のウエーハの熱処理装置が、このようなウエーハ搬送制御手段を具備するものであることにより、検知センサーによって熱処理用ボートの変形を検知したときに、熱処理用ボートへのウエーハの載置及び熱処理用ボートからのウエーハの取り出しを確実に停止することができる装置となる。したがって、ウエーハをウエーハ移載機で搬送してボートに載置する時や、また熱処理されたウエーハをボートから取り出す時に、従来のようにボートの溝からのウエーハ脱落やボート内でのウエーハの割れが発生したり、熱処理用ボート本体やウエーハ移載機等が破損するのを確実に防止することができる。

また、前記熱処理用ボートは石英ボートであることが好ましい（請求項６）。
本発明の熱処理装置は、熱処理用ボートが長時間の高温熱処理で変形が生じ易い石英ボートである場合に特に有効である。それによって、石英ボートにウエーハを載置してウエーハの熱処理を行う場合であっても、石英ボートの変形を検知センサーで高精度に検知できるため、ボートの変形に起因する種々の弊害を未然に防止することができる。

さらに、本発明によれば、ウエーハを熱処理用ボートに載置してウエーハに熱処理を行う熱処理方法において、前記ウエーハを熱処理用ボートに載置する前に熱処理用ボートの変形を検知センサーによって自動的に検知することによって該熱処理用ボートの形状を検査し、その後該熱処理用ボートにウエーハを載置してから該熱処理用ボートを熱処理炉に挿入してウエーハに熱処理を行い、該ウエーハの熱処理後、前記熱処理用ボートからウエーハを取り出す前に熱処理用ボートの変形を検知センサーによって自動的に検知することによって該熱処理用ボートの形状を検査することを特徴とするウエーハの熱処理方法が提供される（請求項７）。

このような本発明のウエーハの熱処理方法によりウエーハを熱処理することによって、
ウエーハの熱処理用ボートの変形を確実に検知してボート形状を容易にかつ高精度に検査できるので、従来では熱処理用ボートの変形に起因して生じていたウエーハの脱落やウエーハの割れ、さらに熱処理用ボート本体やウエーハ移載機の破損等といった弊害を未然に防止して、安定してウエーハの熱処理を行うことができる。また、このように熱処理用ボートの変形に起因する種々の弊害を未然に防止することができるので、熱処理装置の操業の停止や装置の復旧作業を従来よりも大幅に低減でき、ウエーハ製造やデバイス製造における生産性の向上やコストダウンを図ることが可能となる。

この場合、前記検知センサーの発光部から発した光が熱処理用ボートに遮られて検知センサーの受光部で検出されなかったときに、前記熱処理用ボートの変形を検知することが好ましい（請求項８）。
このようにして熱処理用ボートの変形を検知することにより、熱処理用ボートの変形を確実に検知して、熱処理用ボートの形状を非常に高精度に検査することができる。

このとき、前記検知センサーによって、前記熱処理用ボートの伸縮による変形及び／または前記熱処理用ボートの支柱の湾曲による変形を検知することができる（請求項９）。
本発明のウエーハの熱処理方法では、例えば熱処理用ボートとして縦型のボートを使用した際に、熱処理用ボートの伸縮による変形や縦型熱処理用ボートの支柱の湾曲による変形を確実に検知してボート形状を一層高精度に検査することができる。

また、前記熱処理用ボートの変形を、該熱処理用ボートの変位が管理限界値を超えたときに検知することが好ましい（請求項１０）。
本発明では、熱処理用ボートの変位の管理限界値を、例えばボートの変形によってウエーハの脱落や割れが発生し易くなるしきい値に予め設定しておき、実際に熱処理を行う際に、熱処理用ボートの変形を熱処理用ボートの変位が管理限界値を超えたときに検知するようにすれば、例えば熱処理用ボートにウエーハの脱落や割れが生じないような僅かな変形が生じた時は、ボートの変形を検知することはなく、一方、熱処理用ボートの変位が管理限界値を超えたときに確実に検知してウエーハの脱落やウエーハの割れの発生を未然に防止できるので、ウエーハの熱処理を非常に安定して行うことができる。

さらに、前記検知センサーによって熱処理用ボートの変形を検知したときに、前記熱処理用ボートへのウエーハの載置及び前記熱処理用ボートからのウエーハの取り出しを停止することが好ましい（請求項１１）。

このように検知センサーによって熱処理用ボートの変形を検知したときに、熱処理用ボートへのウエーハの載置及び熱処理用ボートからのウエーハの取り出しを停止することによって、ウエーハをウエーハ移載機でボートに搬送し載置する時や、また熱処理されたウエーハをボートから取り出す時に、従来のようにボートの溝からのウエーハ脱落やボート内でのウエーハの割れが発生したり、熱処理用ボート本体やウエーハ移載機等が破損するのを確実に防止することができる。

本発明によれば、ウエーハに熱処理を行う際に熱処理用ボートの変形を確実に検知してボート形状を容易にかつ高精度に検査できるので、従来では熱処理用ボートの変形に起因して生じていたウエーハの脱落やウエーハの割れ、さらに熱処理用ボート本体やウエーハ移載機の破損等といった弊害を未然に防止して、安定してウエーハの熱処理を行うことができる。また、このように熱処理用ボートの変形に起因する種々の弊害を未然に防止することができるので、熱処理装置の操業の停止や装置の復旧作業を従来よりも大幅に低減でき、ウエーハ製造やデバイス製造における生産性の向上やコストダウンを図ることが可能となる。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
先ず、本発明に係るウエーハの熱処理装置について、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。図１は、本発明のウエーハの熱処理装置の一例を示す概略構成図であり、図２は、本発明の熱処理装置における熱処理用ボートと検知センサーをより詳細に説明する概略説明図である。

本発明のウエーハの熱処理装置１は、ウエーハ５を載置する熱処理用ボート３と、熱処理用ボート３を挿入してウエーハ５の熱処理を行う熱処理炉２と、熱処理用ボート３に載置されているウエーハ５を加熱する加熱手段１０と、ウエーハ５を熱処理用ボート３に載置する前に、及び／または、ウエーハ５の熱処理後熱処理用ボート３からウエーハ５を取り出す前に、熱処理用ボート３の変形を検知する検知センサー８とを具備するものである。

ウエーハ５を載置する熱処理用ボート３は、例えば図１に示すように、熱処理炉２の下部に配置されており、熱処理炉２へのボートの挿入及び熱処理炉２からのボートの取り出しが円滑に行えるように、ボート昇降機構４によって昇降可能に保持されている。

上記熱処理用ボート３としては、例えば図２に示すように、天板１３と、底板１４と、天板１３と底板１４との間に固定された複数（例えば３本）の支柱１５とを有する縦型熱処理用ボートを用いることができる。この縦型熱処理用ボート３は、各支柱１５に不図示の多数のスリット（溝）が形成されており、そのスリット間の凸部にウエーハを載置できるようになっている。

また、上記検知センサー８は、図１に示したように、可視光レーザー等のような光を発する発光部８ａと、発光部８ａから発した光を受光する受光部８ｂとを有するものであり、発光部８ａから発した光（レーザービーム）が熱処理用ボートに遮られて受光部で検出されなかったときに熱処理用ボートの変形を検知するものである。この検知センサー８は、熱処理用ボート３の形状や寸法に応じて設置位置を適宜調節できるようになっている。

このとき、検知センサー８は、図２に示したように、発光部８ａ及び受光部８ｂを少なくとも２対有して１組の検知センサーを構成し、１対の発光部及び受光部と、もう１対の発光部及び受光部との間隔が、熱処理用ボートの変位の管理限界値に調節されているものであることが好ましい。

熱処理用ボートの変位の管理限界値は、熱処理用ボートの形状、寸法、材質等に応じて適宜設定できるものであり、例えばこの管理限界値をボートの変形によってウエーハの脱落や割れが発生し易くなるしきい値等に設定することにより、熱処理用ボートが管理限界値を超えて変形した際に、すなわち、ウエーハの脱落やウエーハの割れが発生し易くなるような変形が熱処理用ボートに生じた際に、そのボートの変形を検知センサーによって確実に検知することができるようになる。

さらに、熱処理用ボート３が上記のように縦型の熱処理用ボートである場合、検知センサーとして、発光部８ａ及び受光部８ｂを２対ずつ有する天板検知センサー１１と支柱検知センサー１２とが設置されていることが好ましい（支柱検知センサーは、支柱１本ごとに２対設置されている）。このように天板検知センサー１１と支柱検知センサー１２が設置されていれば、天板検知センサー１１によって天板１３の位置の変化から熱処理用ボート３の伸縮によるボートの変形を確実に検知することができるし、また支柱検知センサー１２によって支柱１５の湾曲によるボートの変形を確実に検知することができる。

尚、天板検知センサー１１及び支柱検知センサー１２は、１台の熱処理用ボートに対してそれぞれ１組ずつ設置されていれば良いが、例えば図２に示すように、支柱検知センサー１２を各支柱１５の変形が最も大きく起こり易い中央部に１組ずつ設置することにより、支柱１５の湾曲によるボートの変形をより確実に検知することができる。さらに、支柱検知センサー１２を、支柱１５の中央部だけでなく、上部や下部にも複数設置することによって、一層高精度に熱処理用ボートの変形を検知することができるようになる。

また、本発明のウエーハの熱処理装置１には、熱処理を行うウエーハ及び熱処理の施されたウエーハを収容するカセット７と、カセット７からウエーハを取り出して熱処理用ボート３に載置したり、また熱処理後のウエーハを熱処理用ボート３から取り出してカセット７に収容するウエーハ移載機６とが設置されている。

そして、上記の検知センサー８、ボート昇降機構４、及びウエーハ移載機６は熱処理装置１を制御するコントローラー９に接続されており、このコントローラー９内に、検知センサー８が熱処理用ボート３の変形を検知したときに、熱処理用ボート３へのウエーハの載置及び熱処理用ボート３からのウエーハの取り出しを停止させるウエーハ搬送制御手段１６を具備している。さらに、コントローラー９は、検知センサー８で熱処理用ボート３の変形が検知されたときに、警報（アラーム）またはランプの点滅などにより作業者へ異常を知らせることができるようになっている。

次に、本発明のウエーハの熱処理方法について、上記熱処理装置１の熱処理用ボートとして縦型の石英ボートを用いて半導体ウエーハを熱処理する場合を例に挙げて、図面を参照しながら説明する。図３には、本発明に係るウエーハの熱処理方法の一例を表すフロー図を示す。

先ず、ウエーハの熱処理装置１のカセット７に、熱処理を施す半導体ウエーハを複数枚収納しておく。次に、このカセット７に収納されているウエーハをウエーハ移載機６で取り出し、縦型石英ボート３に載置するが、本発明では、このように熱処理を行う半導体ウエーハ５を石英ボート３に載置する前に、石英ボート３の変形を検知センサー８によって自動的に検知することによって石英ボート３の形状を検査する（図３の工程Ａ）。

このとき、石英ボートの変形は、検知センサー８により、検知センサーの発光部８ａから発した光がボート３に遮られて受光部８ｂで検出されなかったときに自動的に検知することができる。例えば、検知センサーとして、図４に示したように天板検知センサー１１及び支柱検知センサー１２が石英ボート３に対して設置されている場合、熱処理用ボートに変形がないときは（図４の（ａ））、天板検知センサー１１及び支柱検知センサー１２の発光部から発した光が熱処理用ボートに遮られずに受光部で検出することによりボートの変形がないことを自動的に判定することができる。

一方、図４（ｂ）に示したように、例えば石英ボートにボートの伸縮による変形が生じているときは、天板検知センサー１１の発光部８ａから発した光がボートの天板１３に遮られて受光部８ｂで検出されないため、ボートの伸縮による変形を正確に検知することができるし、また、天板の湾曲による変形が生じている場合にも検知することが可能となる。また、石英ボートに支柱１５の湾曲による変形が生じている場合は、支柱検知センサー１２の発光部８ａから発した光がボートの支柱１５に遮られて受光部８ｂで検出されないため、支柱の湾曲による変形を正確に検知することができる。

またこの場合、天板検知センサー１１及び支柱検知センサー１２は、前述のように発光部８ａ及び受光部８ｂを２対有し、１対の発光部及び受光部と、もう１対の発光部及び受光部との間隔が、熱処理用ボートの変位の管理限界値に調節されている。そのため、熱処理用ボートの変位が管理限界値を超えて２対設置されている発光部のどちらかの光をボートが遮ったときに、検知センサーによって自動的に熱処理用ボートの変形を正確に検知することができる。

したがって、この熱処理用ボートの変位の管理限界値を、例えばボートの変形によってウエーハの脱落や割れが発生し易くなるしきい値に設定しておくことにより、熱処理用ボートにウエーハの脱落や割れが生じないような僅かな変形が生じたときは検知センサーで検知されることはなく、一方、熱処理用ボートの変位が管理限界値を超えたときには確実にボートの変形を検知することができる。

そして、このようして半導体ウエーハを石英ボートに載置する前に石英ボート３の形状を検査し、その結果ボートの変形がないと判定されると、ウエーハ移載機６により半導体ウエーハ５を石英ボート３へ載置する（図３の工程Ｂ）。尚、上記のようなウエーハ５をカセット７から取り出してから石英ボート３へ載置するまでの一連の動作は、コントローラー９で自動的に行うことができる。

次に、半導体ウエーハ５を載置した縦型石英ボート３は、ボート昇降機構４によって上昇させることにより熱処理炉２内に挿入し、加熱手段１０で半導体ウエーハの加熱を行うことによって熱処理を行う（図３の工程Ｃ）。尚、本発明では、ウエーハに施す熱処理の熱処理条件は特に限定されず、無欠陥層の形成、ゲッタリング、単結晶化、酸化膜などの薄膜形成、不純物拡散等の様々な目的に応じて適宜選択することができる。

熱処理炉２内で半導体ウエーハに熱処理を所定の条件で行った後、石英ボート３をボート昇降機構４で下降させることによって熱処理炉２から取り出し、半導体ウエーハがウエーハ移載機で搬送可能な温度になるまで一定時間冷却する。

ウエーハの冷却後、石英ボートからウエーハを取り出す前に石英ボートの変形を検知センサーによって自動的に検知することによって石英ボートの形状を検査する（図３の工程Ｄ）。このときに行う熱処理用ボートの形状の検査は、前述のウエーハを熱処理用ボートに載置する前に行ったボート形状の検査と同様にして行うことができる。

そして、石英ボートからウエーハを取り出す前に石英ボート３の形状を検査し、その結果ボートの変形がないと判定されると、熱処理の施された半導体ウエーハ５はウエーハ移載機６により石英ボート３から取り出され、カセット７に収納される（図３の工程Ｅ）。尚、このようなウエーハ５を石英ボート３から取り出してからカセット７へ収納するまでの一連の動作は、コントローラー９で自動的に行うことができる。
その後、次に熱処理を行う半導体ウエーハをカセット７からウエーハ移載機６で取り出し、上記と同様の工程を繰り返すことにより半導体ウエーハの熱処理を連続的に行うことができる。

一方、上記のようなウエーハの熱処理において、ウエーハを熱処理用ボートに載置する前に、または熱処理用ボートからウエーハを取り出す前にボート形状を検査した際に、熱処理用ボートの変形が検知された場合には、コントローラ９内のウエーハ搬送制御手段１６によって熱処理用ボートへのウエーハの載置及び熱処理用ボートからのウエーハの取り出しを停止するとともに、コントローラー９で警報（アラーム）を鳴らしたり、またランプを点滅させること等によって作業者へ異常を知らせる。

このように検知センサーでボートの変形を検知した場合に、熱処理用ボートへのウエーハの載置及び熱処理用ボートからのウエーハの取り出しを停止することにより、ウエーハをボートに載置する時やボートから取り出す時に、ボートの溝からのウエーハ脱落やボート内でのウエーハの割れが発生するのを防止でき、さらに、熱処理用ボート本体やウエーハ移載機等の破損が生じるのも確実に防止することができる。

以上のようにして半導体ウエーハに熱処理を行うことによって、熱処理用ボートの変形を確実に検知してボート形状を容易にかつ高精度に検査できるので、従来では熱処理用ボートの変形に起因して生じていたウエーハの脱落やウエーハの割れ、さらに熱処理用ボート本体やウエーハ移載機の破損等といった弊害を未然に防止し、安定してウエーハの熱処理を行うことができる。特に、本発明は、熱処理用ボートとして長時間の高温熱処理で変形が生じ易い石英ボートを使用する場合に非常に有効に適用することができる。

さらに、本発明によれば、このように熱処理用ボートの変形に起因する種々の弊害を未然に防止することができるので、熱処理装置の操業の停止や装置の復旧作業を従来よりも大幅に低減でき、ウエーハ製造やデバイス製造における生産性の向上やコストダウンを図ることが可能となる。

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
直径３００ｍｍのシリコンウエーハを１００枚用意し、図１に示したウエーハの熱処理装置を用いて熱処理を行った。尚、この熱処理において、ウエーハを載置する熱処理用ボートとして石英ボートを使用した。

先ず、１００枚のシリコンウエーハをカセット７に収容しておき、これらの１００枚のウエーハを同時にウエーハ移載機６で取り出した。そして、シリコンウエーハを石英ボート３に載置する前に、石英ボート３の変形を検知センサー８によって自動的に検知することによって石英ボート３の形状を検査し、石英ボート３に変形がないことを確認してから、シリコンウエーハを石英ボート３に載置した。

１００枚のシリコンウエーハを石英ボート３に載置した後、石英ボート３をボート昇降機構４によって上昇させることにより熱処理炉２内に挿入し、あえて石英ボートに変形が生じやすくなるような１１００℃で２時間の熱処理を加速実験として行った。熱処理後、石英ボート３をボート昇降機構４で下降させて熱処理炉２から取り出し、ウエーハを冷却した。

冷却後、石英ボート３からウエーハを取り出す前に、石英ボート３の変形を検知センサー８によって自動的に検知することによって石英ボート３の形状を検査し、石英ボート３に変形がないことを確認した。そして、ウエーハ移載機６を用いて半導体ウエーハ５を石英ボート３から取り出して再びカセット７に収納した。その後、このカセットに収容した１００枚のウエーハを再びカセット７から取り出して、上記と同様の工程を繰り返して熱処理を行った。

上記のような熱処理を１００枚のウエーハに連続的に繰り返し行ったところ、１０回目の熱処理において、熱処理後、石英ボート３を熱処理炉２から取り出してその形状を検査したときに、検知センサー８によって石英ボート３の変形が検知され、コントローラー９のランプが点滅して作業者へ異常が知らされた。

そこで、この変形が検知された石英ボート３からシリコンウエーハを手動で取り出した後、石英ボート３の形状を詳しく調査したところ、石英ボートの支柱が若干湾曲していることが確認された。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、上記では主に縦型の熱処理炉に縦型熱処理用ボートを挿入してウエーハに熱処理を行う場合を例に挙げて説明を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば横型の熱処理炉に横型熱処理用ボートを挿入してウエーハに熱処理を行う場合にも同様に適用することができる。

本発明のウエーハの熱処理装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の熱処理装置における熱処理用ボートと検知センサーをより詳細に説明する概略説明図である。 本発明に係るウエーハの熱処理方法の一例を表すフロー図である。 検知センサーによる熱処理用ボートの変形の検知を説明する概略説明図である。 従来の縦型熱処理炉の一例を示す概略構成図である。 縦型の熱処理用ボートの一例を示す概略構成図である。（Ａ）正面図、（Ｂ）横方向断面図（ウエーハを支持した状態）。

符号の説明

１…ウエーハの熱処理装置、 ２…熱処理炉、
３…熱処理用ボート（縦型石英ボート）、 ４…ボート昇降機構、
５…ウエーハ（半導体ウエーハ）、 ６…ウエーハ移載機、
７…カセット、 ８…検知センサー、 ８ａ…発光部、 ８ｂ…受光部、
９…コントローラ、 １０…加熱手段、
１１…天板検知センサー、 １２…支柱検知センサー、
１３…天板、 １４…底板、 １５…支柱、 １６…ウエーハ搬送制御手段、
２０…縦型熱処理炉、 ２２…反応室、
２４…ヒータ、 ２６…ガス導入管、 ２８…ガス排気管、
３０…縦型の熱処理用ボート、 ３１…スリット（溝）、
３２…支持部、 ３４…支柱（ロッド）、
３６ａ，３６ｂ…板材（天板、底板）、 Ｗ…ウエーハ（半導体ウエーハ）。

Claims (11)

1. ウエーハに熱処理を行う熱処理装置において、少なくとも、前記ウエーハを載置する熱処理用ボートと、該熱処理用ボートを挿入してウエーハの熱処理を行う熱処理炉と、前記熱処理用ボートに載置されているウエーハを加熱する加熱手段と、前記ウエーハを熱処理用ボートに載置する前、及び／または、前記ウエーハの熱処理後熱処理用ボートからウエーハを取り出す前に、前記熱処理用ボートの変形を検知する検知センサーとを具備することを特徴とするウエーハの熱処理装置。
2. 前記検知センサーは、光を発する発光部と該発光部から発した光を受光する受光部とを有するものであり、前記発光部から発した光が前記熱処理用ボートに遮られて前記受光部で検出されなかったときに該熱処理用ボートの変形を検知するものであることを特徴とする請求項１に記載のウエーハの熱処理装置。
3. 前記検知センサーは、前記発光部及び受光部を少なくとも２対有して１組の検知センサーを構成するものであり、該１対の発光部及び受光部と、もう１対の発光部及び受光部との間隔が、前記熱処理用ボートの変位の管理限界値に調節されているものであることを特徴とする請求項２に記載のウエーハの熱処理装置。
4. 前記熱処理用ボートが、天板と、底板と、該天板と底板との間に固定された支柱とを有する縦型熱処理用ボートであり、前記検知センサーとして、前記縦型熱処理用ボートの天板の位置の変化から該熱処理用ボートの伸縮による変形を検知する天板検知センサー、及び／または、前記縦型熱処理用ボートの支柱の湾曲による変形を検知する支柱検知センサーが設置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載のウエーハの熱処理装置。
5. 前記検知センサーが熱処理用ボートの変形を検知したときに、前記熱処理用ボートへのウエーハの載置及び前記熱処理用ボートからのウエーハの取り出しを停止させるウエーハ搬送制御手段を具備することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載のウエーハの熱処理装置。
6. 前記熱処理用ボートは石英ボートであることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載のウエーハの熱処理装置。
7. ウエーハを熱処理用ボートに載置してウエーハに熱処理を行う熱処理方法において、前記ウエーハを熱処理用ボートに載置する前に熱処理用ボートの変形を検知センサーによって自動的に検知することによって該熱処理用ボートの形状を検査し、その後該熱処理用ボートにウエーハを載置してから該熱処理用ボートを熱処理炉に挿入してウエーハに熱処理を行い、該ウエーハの熱処理後、前記熱処理用ボートからウエーハを取り出す前に熱処理用ボートの変形を検知センサーによって自動的に検知することによって該熱処理用ボートの形状を検査することを特徴とするウエーハの熱処理方法。
8. 前記検知センサーの発光部から発した光が熱処理用ボートに遮られて検知センサーの受光部で検出されなかったときに、前記熱処理用ボートの変形を検知することを特徴とする請求項７に記載のウエーハの熱処理方法。
9. 前記検知センサーによって、前記熱処理用ボートの伸縮による変形及び／または前記熱処理用ボートの支柱の湾曲による変形を検知することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のウエーハの熱処理方法。
10. 前記熱処理用ボートの変形を、該熱処理用ボートの変位が管理限界値を超えたときに検知することを特徴とする請求項７ないし請求項９の何れか一項に記載のウエーハの熱処理方法。
11. 前記検知センサーによって熱処理用ボートの変形を検知したときに、前記熱処理用ボートへのウエーハの載置及び前記熱処理用ボートからのウエーハの取り出しを停止することを特徴とする請求項７ないし請求項１０の何れか一項に記載のウエーハの熱処理方法。

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