JP2008117810A - 熱処理装置および熱処理装置における加熱条件取得方法 - Google Patents
熱処理装置および熱処理装置における加熱条件取得方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 半導体ウェハに均一な熱処理を行うために、ボートおよび半導体ウェハがプロセスチューブ内に挿入された状態で温度プロファイル取りを行う場合において、温度プロファイル用熱電対が邪魔にならないことによって、半導体ウェハを保持するボートの搬送および移載を容易に行うことができる熱処理装置および熱処理装置における加熱条件取得方法を提供する。
【解決手段】 熱処理装置30は、半導体ウェハ1を保持したボート2を搭載するとともに、半導体ウェハ1を保持したボート2が搭載された状態で、半導体ウェハ1およびボート2と予め定める距離で離間した位置に、温度プロファイル用熱電対9を内蔵する温度プロファイル用熱電対保護管16を保持する固定治具11が設けられたカンチレバーパドル3を備える。ボート2および半導体ウェハ1が横型拡散炉20に挿入された状態で温度プロファイルを取り、この温度プロファイルに基づいてヒータ5を制御する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、たとえば半導体ウェハの製造に用いられる熱処理装置および熱処理装置における加熱条件取得方法に関する。
図15は、従来技術の横型拡散炉120の構造を模式的に示す断面図である。
横型拡散炉120は、たとえば窒素ガスおよびアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で、半導体ウェハを高温処理する加熱炉であり、不純物の拡散に用いられる。横型拡散炉120は、軸線方向一端部が開放し、半導体ウェハ101が収容される炉空間を形成する略円筒形のプロセスチューブ106を備える。
横型拡散炉120は、たとえば窒素ガスおよびアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で、半導体ウェハを高温処理する加熱炉であり、不純物の拡散に用いられる。横型拡散炉120は、軸線方向一端部が開放し、半導体ウェハ101が収容される炉空間を形成する略円筒形のプロセスチューブ106を備える。
プロセスチューブ106は、軸線方向に垂直な断面形状が軸線方向に一様な直円筒状に形成され、プロセスチューブ106内に複数の半導体ウェハを保持するボートを収容可能に形成されている。プロセスチューブ106の外周部には、ヒータ105が配置される。ヒータ105は、プロセスチューブ106内の半導体ウェハを加熱する。プロセスチューブ106は石英から成る。プロセスチューブ106は、半導体ウェハに熱処理を行うためのプロセスガスを供給するための供給口121が前記軸線方向他端に設けられ、もう一端は開口になっている。また、プロセスチューブ106の下端部には、プロセスガスを排出するための排出口122が設けられる。
ヒータ105は、プロセスチューブ106の内部の温度均一性を向上させるために前記軸線方向に3分割にされ、各区分に、ヒータ105の温度を検出するためのヒータ熱電対108が組込まれている。ヒータ熱電対108は、温度コントローラ107に接続され、温度コントローラ107は、ヒータ105の温度が所定の温度で保持されるようにヒータ105を制御する。
プロセスチューブ106内の前記軸線方向の温度均一性を確保するため、半導体ウェハを熱処理する前に、プロセスチューブ106内に前記軸線方向に各接点を離間して設けられる複数の温度プロファイル用熱電対109によってプロセスチューブ106内の温度を測定し、この測定結果を用いて温度コントローラ107は、ヒータ熱電対108によって測定されるヒータの温度が、予め設定した温度プロファイル(時間−温度制御特性)となるようにヒータ105を制御する。
このような制御を温度コントローラ107が行うために、まず、温度プロファイルを取る。以下、温度プロファイルを取る作業について説明する。
図16は、温度プロファイル時の横型拡散炉120の状態を模式的に示す断面図である。プロセスチューブ106内に温度プロファイル用熱電対109をセットし、温度コントローラ107に接続する。次に、分割されたヒータ105の位置に合わせて3点の温度測定が同時にできるように3対の温度プロファイル用熱電対109を用意する。これらの温度プロファイル用熱電対109は、温度プロファイル用熱電対109の金属成分でプロセスチューブ106を汚染させないこと、曲げ強度を持たせること、および取扱いを容易にする目的で、石英で形成された温度プロファイル用熱電対保護管116の中に格納して使用する。これらの温度プロファイル用熱電対109の各測定点が所望の温度になるように、温度コントローラ107によってヒータ熱電対108の目標温度を割出し、その温度になるように、温度コントローラ107がヒータ105を制御する。この時のヒータ熱電対108によって測定されるべき目標温度を温度コントローラ107に記憶させる。この作業を温度プロファイル取りという。その後、温度プロファイル用熱電対109を格納した温度プロファイル用熱電対保護管116をプロセスチューブ106から取除く。以降、熱処理を行う場合は、前記温度プロファイル作業で記憶させた温度をヒータ熱電対108によって測定されるべき目標温度として、温度コントローラ107がヒータ105を制御することによって、温度プロファイル時と同じ温度が安定して再現される。
図17〜図18は、カンチレバーパドルを用いて半導体ウェハを保持したボートを炉心管内へ搬送して炉心管内でボートを保持する方式(以下、カンチレバーパドル方式という。)の従来の横型拡散炉120の構造を示した図である。
図17は、上述のカンチレバーパドル方式の横型拡散炉120において、カンチレバーパドル3をプロセスチューブ106内に挿入する直前の状態を示した図である。熱処理する半導体ウェハ101を、図示しないウェハ移載装置によってボート102にセットする。この半導体ウェハ101を保持したボート102を、水平に維持されているカンチレバーパドル103の先端部に移載する。カンチレバーパドル103は基端部で水平に設置され、搬送装置104に固定されている。
図18は、上述のカンチレバーパドル方式の横型拡散炉120において、カンチレバーパドル103がプロセスチューブ106内に挿入された状態を示した図である。前記半導体ウェハ101とボート102を搭載したカンチレバーパドル103は搬送装置104によって、水平方向に移動し、プロセスチューブ106と半導体ウェハ101、ボート102およびカンチレバーパドル103とが接触する事なく、プロセスチューブ106内に挿入され熱処理が開始される。
ヒータ105は、図15で説明した温度プロファイル作業において記憶させた温度に基づいて制御されるため、プロセスチューブ106内では均一な熱処理がおこなわれる。熱処理終了後は搬送装置104によって、カンチレバーパドル103をプロセスチューブ106内から引出し、処理を完了する。
図19〜図22は、カンチレバーパドルを用いて、半導体ウェハを保持したボートを炉心管内へ搬送し、炉心管内にボートを設置した後にカンチレバーパドルを引抜く方式(以下、ソフトランディング方式という。)の従来の横型拡散炉120の構造および手順を示した図である。
図19は、上述のソフトランディング方式の横型拡散炉120において、カンチレバーパドル103をプロセスチューブ106内に挿入する直前の状態を示した図である。熱処理する半導体ウェハ101をウェハ移載装置によってボート102にセットする。この半導体ウェハ101を搭載したボート102を、水平に保持されたカンチレバーパドル103の先端部に移載する。カンチレバーパドル103は基端部で水平に固定され、搬送装置104に固定されている。
図20は、上述のソフトランディング方式の横型拡散炉120において、カンチレバーパドル103がプロセスチューブ106内に挿入された状態を示した図である。前記半導体ウェハ101とボート102を搭載したカンチレバーパドル103は搬送装置104によって水平方向に移動し、プロセスチューブ106と半導体ウェハ101、ボート102およびカンチレバーパドル103とが接触する事なく、プロセスチューブ106内に挿入される。
図21は、上述のソフトランディング方式の横型拡散炉120において、カンチレバーパドル103をプロセスチューブ106内で下降させた状態を示した図である。搬送装置104は、カンチレバーパドル103をプロセスチューブ106内に挿入し、一旦下方向に移動させる。その後、ボートはプロセスチューブ106の内壁面上に搭載される。さらに、カンチレバーパドル103をプロセスチューブ106とボート102とに接触しない位置まで下へ移動させる。
図22は、上述のソフトランディング方式の横型拡散炉120において、カンチレバーパドル103がプロセスチューブ106から引抜かれた状態を示した図である。搬送装置104は、カンチレバーパドル103をプロセスチューブ106とボート102とに接触しない位置まで下へ移動させる。次に、搬送装置104は、カンチレバーパドル103を水平方向に移動させ、プロセスチューブ106内からカンチレバーパドル103のみを引抜く。その後熱処理が開始される。ヒータ5は、図15で説明した温度プロファイル作業において記憶させた温度に基づいて制御されるため、プロセスチューブ106内では均一な熱処理がおこなわれる。
熱処理が終了すると、搬送装置104は、逆の操作でカンチレバーパドル103をプロセスチューブ106内に挿入する。ボート102は、カンチレバーパドル103に搭載され、プロセスチューブ106に接触しない位置まで持ち上げられる。その後、搬送装置104がプロセスチューブ106内からカンチレバーパドル103とボート102を引出してすべての工程が完了する。
以上のとおり、従来の方法ではボート102および半導体ウェハ101がプロセスチューブ106内に無い状態で温度プロファイルを取る。したがって、半導体ウェハ101を保持したボート102をプロセスチューブ106内に挿入して実際に半導体ウェハ101を熱処理する場合は、熱容量やガスの流れ具合および放熱の度合いによって、温度プロファイル時との間に温度のズレが生じてしまい、均一な熱処理が行われなくなってしまう。
図23は、従来の温度プロファイル用熱電対内蔵型の横型拡散炉120の構造を示す図である。また、図24は、図23の切断面線XXIV−XXIVから見た断面図であり、図23の横型拡散炉20に内蔵された温度プロファイル用熱電対保護管116を示す。上述の問題点を解決するために、一部の熱処理装置では図22および図23に示すとおり、プロセスチューブ106の内壁に温度プロファイル用熱電対109を内蔵する石英で形成された温度プロファイル用熱電対保護管116を溶接で取付け、実際の熱処理時と同様に、プロセスチューブ106内に半導体ウェハ101とボート102を挿入した状態で温度プロファイル取りを行っている。
また、第1の従来技術においては、カンチレバーパドルに温度プロファイル用熱電対を内蔵する装置(たとえば、特許文献1参照)、第2の従来技術、第3の従来技術および第4の従来技術においては、ボートに温度プロファイル用熱電対を内蔵または支持することによって、半導体ウェハとボートがプロセスチューブ内に挿入された状態で温度プロファイル取りを行うことができる装置が提案されている(たとえば、特許文献2,3および4参照)。
1050℃を超える温度で長時間使用する炉では石英製のプロセスチューブは自重によって、楕円形に変形してしまうため、変形がひどくなる前にプロセスチューブを90°回転させて使用する場合があるが、プロセスチューブの内壁に温度プロファイル用熱電対を内蔵する石英管を溶接で取付けると、回転して使用する事ができなくなり、プロセスチューブの交換が必要になる。一方、耐熱温度が高い炭化珪素で形成されたプロセスチューブを使用すると、1050℃を超える高温の熱処理を長時間行っても楕円形に変形しないため、プロセスチューブを回転する必要がなくなる。しかし、耐熱温度が高いためと材質の違いとによって、炭化珪素で形成されたプロセスチューブの内壁に熱電対を内蔵した管を溶接で取付けるのは不可能である。
また、ボートは、半導体ウェハをボートに移載するウェハ移載装置のところからカンチレバーパドルのところまで搬送した後に、ボートをカンチレバーパドルに搭載する必要がある。第1、第2、第3および第4の従来技術を利用することによって、カンチレバーパドルに温度プロファイル用熱電対を内蔵するか、ボートに温度プロファイル用熱電対を内蔵または支持することができたとしても、温度プロファイル用熱電対素線および温度プロファイル用熱電対保護管が邪魔になって、ボートを搬送することおよびボートをカンチレバーパドルに移載することが困難となってしまう。
本発明の目的は、半導体ウェハに均一な熱処理を行うために、ボートおよび半導体ウェハがプロセスチューブ内に挿入された状態で温度プロファイル取りを行う場合において、温度プロファイル用熱電対が邪魔にならないことによって、半導体ウェハを保持するボートの搬送および移載を容易に行うことができる熱処理装置および熱処理装置における加熱条件取得方法を提供することである。
本発明は、複数の熱処理対象物を保持可能な熱処理対象物保持部と、
熱電対および前記熱電対を支持する熱電対支持部と、
前記熱電対および前記熱電対支持部が、前記熱処理対象物保持部および前記熱処理対象物保持部に保持される熱処理対象物にそれぞれ離間し、かつ前記熱処理対象物保持部に近接するように前記熱電対支持部を着脱可能に保持する熱電対位置決め保持部と、
搬入出口を有する熱処理炉と、
遊端部に前記熱処理対象部保持部を搭載し、前記熱処理対象部保持部よりも基端部寄りに前記熱電対位置決め保持部が設けられるカンチレバーを備え、前記カンチレバーを前記搬入出口から熱処理炉内に挿入することによって、前記熱処理対象物保持部および前記熱電対位置決め保持部を前記熱処理炉に搬入し、熱処理炉内に挿入された前記カンチレバーを引出すことによって、前記熱処理対象物保持部を前記熱処理炉の外部に搬出可能な搬送手段と、
前記熱処理炉の外部に設けられる加熱手段と、
前記熱電対によって温度を検出する検出手段と、
記憶手段と、
制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記熱処理対象物保持部および熱電対位置決め保持部が前記熱処理炉に搬入された状態で、前記加熱手段を制御して前記熱処理対象物を加熱したときに、前記検出手段によって検出される温度プロファイルを取得して前記記憶手段に記憶させ、記憶させた温度プロファイルに基づいて、前記加熱手段を制御可能であることを特徴とする熱処理装置である。
熱電対および前記熱電対を支持する熱電対支持部と、
前記熱電対および前記熱電対支持部が、前記熱処理対象物保持部および前記熱処理対象物保持部に保持される熱処理対象物にそれぞれ離間し、かつ前記熱処理対象物保持部に近接するように前記熱電対支持部を着脱可能に保持する熱電対位置決め保持部と、
搬入出口を有する熱処理炉と、
遊端部に前記熱処理対象部保持部を搭載し、前記熱処理対象部保持部よりも基端部寄りに前記熱電対位置決め保持部が設けられるカンチレバーを備え、前記カンチレバーを前記搬入出口から熱処理炉内に挿入することによって、前記熱処理対象物保持部および前記熱電対位置決め保持部を前記熱処理炉に搬入し、熱処理炉内に挿入された前記カンチレバーを引出すことによって、前記熱処理対象物保持部を前記熱処理炉の外部に搬出可能な搬送手段と、
前記熱処理炉の外部に設けられる加熱手段と、
前記熱電対によって温度を検出する検出手段と、
記憶手段と、
制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記熱処理対象物保持部および熱電対位置決め保持部が前記熱処理炉に搬入された状態で、前記加熱手段を制御して前記熱処理対象物を加熱したときに、前記検出手段によって検出される温度プロファイルを取得して前記記憶手段に記憶させ、記憶させた温度プロファイルに基づいて、前記加熱手段を制御可能であることを特徴とする熱処理装置である。
また本発明は、前記制御手段は、前記搬送手段によってカンチレバーを前記熱処理炉内に挿入された状態で、前記温度プロファイルを取得することを特徴とする。
また本発明は、前記熱電対位置決め保持部は、前記カンチレバーに着脱可能に設けられることを特徴とする。
また本発明は、前記熱電対位置決め保持部は、前記カンチレバーに着脱可能であり、
前記制御手段は、前記搬送手段によって、前記カンチレバーから前記熱処理対象物保持部と前記熱電対位置決め保持部とを前記熱処理炉内に移載した後に、前記熱処理炉内から前記カンチレバーのみを引出し、かつ、前記熱処理炉内に載置された前記熱処理対象物保持部と、前記熱電対位置決め保持部とを前記カンチレバーに移載することを特徴とする。
前記制御手段は、前記搬送手段によって、前記カンチレバーから前記熱処理対象物保持部と前記熱電対位置決め保持部とを前記熱処理炉内に移載した後に、前記熱処理炉内から前記カンチレバーのみを引出し、かつ、前記熱処理炉内に載置された前記熱処理対象物保持部と、前記熱電対位置決め保持部とを前記カンチレバーに移載することを特徴とする。
また本発明は、前記熱電対位置決め保持部は、前記熱電対位置決め保持部が前記熱処理炉内に搬入された状態で、前記熱処理炉の搬入出口から熱処理炉内への外気の流入を抑制する抑制部材を備え、
前記抑制部材には、前記熱電対支持部を保持する保持部分が形成されることを特徴とする。
前記抑制部材には、前記熱電対支持部を保持する保持部分が形成されることを特徴とする。
また本発明は、前記抑制部材は、断熱材を含んで形成されることを特徴とする。
また本発明は、前記熱電対位置決め保持部の前記熱電対支持部を保持する保持部分は、断面が略V字形状の切欠き部を含んで形成され、
前記熱電対支持部は、前記切欠き部に嵌まって保持されることを特徴とする。
また本発明は、前記熱電対位置決め保持部の前記熱電対支持部を保持する保持部分は、断面が略V字形状の切欠き部を含んで形成され、
前記熱電対支持部は、前記切欠き部に嵌まって保持されることを特徴とする。
また本発明は、前記熱電対支持部は、前記熱電対の接点部を含む少なくとも一部分を収容する保護管によって形成され、
前記保護管は、2重管構造を有し、内管はセラミックスによって形成され、外管は石英によって形成されていることを特徴とする。
前記保護管は、2重管構造を有し、内管はセラミックスによって形成され、外管は石英によって形成されていることを特徴とする。
また本発明は、前記熱電対支持部は、前記熱電対の接点部を含む少なくとも一部分を収容する保護管によって形成され、
前記保護管は、炭化珪素または珪素によって形成されていることを特徴とする。
前記保護管は、炭化珪素または珪素によって形成されていることを特徴とする。
また本発明は、複数の熱処理対象物を熱処理対象物保持部に保持させる第1工程と、
熱電対および前記熱電対を支持する熱電対支持部が、前記熱処理対象物および前記熱処理対象物保持部にそれぞれ離間し、かつ前記熱処理対象物保持部に近接するように、前記熱電対支持部を熱電対位置決め保持部に着脱可能に保持させる第2工程と、
遊端部に前記熱処理対象物保持部を搭載し、前記熱処理対象物保持部よりも基端部寄りに前記熱電対位置決め保持部を設けたカンチレバーを、搬入出口を有する熱処理炉の、前記搬入出口から熱処理炉内に挿入して、前記熱処理対象物保持部および熱電対位置決め保持部を前記熱処理炉に搬入する第3工程と、
ヒータによって前記熱処理対象物を加熱し、前記熱電対によって温度を検出して、前記熱電対によって検出される温度が、予め定める温度になるようなヒータの加熱条件を取得する第4工程とを含むことを特徴とする熱処理装置における加熱条件取得方法である。
熱電対および前記熱電対を支持する熱電対支持部が、前記熱処理対象物および前記熱処理対象物保持部にそれぞれ離間し、かつ前記熱処理対象物保持部に近接するように、前記熱電対支持部を熱電対位置決め保持部に着脱可能に保持させる第2工程と、
遊端部に前記熱処理対象物保持部を搭載し、前記熱処理対象物保持部よりも基端部寄りに前記熱電対位置決め保持部を設けたカンチレバーを、搬入出口を有する熱処理炉の、前記搬入出口から熱処理炉内に挿入して、前記熱処理対象物保持部および熱電対位置決め保持部を前記熱処理炉に搬入する第3工程と、
ヒータによって前記熱処理対象物を加熱し、前記熱電対によって温度を検出して、前記熱電対によって検出される温度が、予め定める温度になるようなヒータの加熱条件を取得する第4工程とを含むことを特徴とする熱処理装置における加熱条件取得方法である。
また本発明は、前記第4工程では、カンチレバーを前記熱処理炉内に挿入した状態で、前記加熱条件を取得することを特徴とする。
また本発明は、前記第3工程では、前記カンチレバーから前記熱処理対象物保持部と前記熱電対位置決め保持部とを前記熱処理炉内に移載した後、前記熱処理炉内から前記カンチレバーのみを引出すことを特徴とする。
本発明によれば、熱処理装置は、カンチレバーによって、熱処理対象物および熱処理対象物保持部が熱処理炉内に挿入された状態で温度プロファイルを取ることができ、この温度プロファイルに基づいて加熱手段を制御することによって、熱処理対象物保持部に保持される熱処理対象物に対して均一な熱処理が行うことができる。プロセスチューブの内壁に熱電対を内蔵する石英管を溶接で取付けなくて済むため、プロセスチューブが変形してきた時は回転させて使用を続ける事ができ、プロセスチューブの交換頻度が少なくて済む。また、熱処理対象物保持部には熱電対を内蔵したり、熱電対の熱電対支持部を設けたりする必要がなくなるため、熱処理対象物移載装置からカンチレバーへ熱処理対象物保持部を搬送して移載する時に、熱電対支持部が邪魔になることがない。
また、熱電対位置決め保持部は、熱電対および熱電対支持部が、熱処理対象物および熱処理対象物保持部にそれぞれ離間し、かつ熱処理対象物保持部に近接するように前記熱電対支持部を着脱可能に保持するため、カンチレバーが熱電対位置決め保持部を搭載して熱処理炉へ搬送する場合、または熱処理炉から搬出する場合において、熱電対支持部が熱処理対象物および熱処理対象物保持部に接することなく熱電対位置決め保持部を容易に搬送、搬出を行うことができる。
さらに、熱電対支持部が、熱電対位置決め保持部に着脱可能に保持されているため、交換、修理などのメンテナンス、および熱電対支持部の保管が容易である。
また本発明によれば、熱処理装置の制御手段は、搬送手段によってカンチレバーを熱処理炉内に挿入された状態で、前記温度プロファイルを取得するので、搬送手段の動作が少なく、制御手段における制御が容易である。
また本発明によれば、熱処理装置の熱電対位置決め保持部は、カンチレバーに着脱可能に設けられるので、熱電対位置決め保持部を容易にはずすことができる。たとえば炭化珪素によって形成されているカンチレバーに、安価で加工が容易な石英によって形成されている熱電対位置決め保持部を設けるというように、異なった材質のカンチレバーと熱電対位置決め保持部とを組合わせて使うことができる。さらに、温度プロファイルを取得した後は、カンチレバーから熱電対位置決め保持部を取外して熱処理を行うこともでき、熱電対位置決め保持部の使用回数を少なくすることができる。
また本発明によれば、熱処理装置の熱電対位置決め保持部は、カンチレバーに着脱可能であり、熱処理装置の制御手段は、搬送手段によって、カンチレバーから熱処理対象物保持部と熱電対位置決め保持部とを熱処理炉内に移載した後に、熱処理炉内からカンチレバーのみを引出し、熱処理終了後、熱処理炉内に載置された熱処理対象物保持部と熱電対位置決め保持部とをカンチレバーに移載するので、カンチレバーが熱処理炉から引出された状態で、温度プロファイルを取得することができ、カンチレバーが熱処理対象物の熱処理条件に与える影響を少なくすることができる。さらに、熱処理装置の熱電対位置決め保持部は、カンチレバーに着脱可能であるため、たとえば炭化珪素によって形成されているカンチレバーに、安価で加工が容易な石英によって形成されている熱電対位置決め保持部を設けるというように、異なった材質のカンチレバーと熱電対位置決め保持部とを組合わせて使うことができる。
また本発明によれば、熱処理装置の熱電対位置決め保持部は、熱電対位置決め保持部が熱処理炉内に搬入された状態で、熱処理炉の搬入出口から熱処理炉内への外気の流入を抑制する抑制部材を備え、抑制部材には、熱電対支持部を保持する保持部分が形成されるので、外気の巻き込みを防止でき、より均一な熱処理ができる。
また本発明によれば、熱処理装置の抑制部材は、断熱材を含んで形成されるので、放熱を抑える事ができ、より均一な熱処理ができる。
また本発明によれば、熱処理装置の熱電対位置決め保持部における熱電対支持部の保持部分は、断面が略V字形状の切欠き部を含んで形成され、熱電対支持部は、切欠き部に嵌まり、熱電対支持部が略V字に連なる2面に接して保持されることによって、熱電対支持部がずれることを防ぐことができる。
また本発明によれば、熱処理装置の熱電対支持部は、熱電対の接点部を含む少なくとも一部分を収容する保護管によって形成され、熱電対の保護管を、耐熱性の高いセラミックスと石英の2重管構造とすることで、プロセスチューブが熱電対の金属成分によって汚染されることを防止し、1050℃以上の高温でも変形せず温度プロファイルを取得することができる。
また本発明によれば、熱処理装置の熱電対支持部は、熱電対の接点部を含む少なくとも一部分を収容する保護管によって形成され、熱電対の保護管は、炭化珪素または珪素によって形成することで、上述のような2重管構造にしなくても、プロセスチューブが熱電対の金属成分によって汚染されることを防止することができ、1050℃以上の高温でも変形せず温度プロファイルを取得することができる。
また本発明によれば、熱処理装置における加熱条件取得方法は、4つの工程からなり、第1工程において、複数の熱処理対象物を熱処理対象物保持部に保持させ、第2工程において、熱電対および熱電対を支持する熱電対支持部が、熱処理対象物および熱処理対象物保持部にそれぞれ離間し、かつ熱処理対象物保持部に近接するように、熱電対支持部を熱電対位置決め保持部に保持させるので、熱処理対象物保持部および熱電対位置決め保持部を熱処理炉に搬入する場合、熱処理対象物および熱処理対象物保持部に熱電対支持部が接することなく容易に搬入を行うことができる。
また第2工程において、熱電対支持部を着脱可能に熱電対位置決め保持部に保持させるため、交換、修理などのメンテナンスおよび熱電対支持部の保管が容易である。
さらに、第3工程は、遊端部に熱処理対象物保持部を搭載し、熱処理対象物保持部よりも基端部寄りに熱電対位置決め保持部を設けたカンチレバーを、熱処理炉の搬入出口から熱処理炉内に挿入して、熱処理対象物保持部および熱電対位置決め保持部を熱処理炉に搬入し、第4工程で、ヒータによって熱処理対象物を加熱し、熱電対によって温度を検出して、熱電対によって検出される温度が、予め定める温度になるようなヒータの加熱条件を取得するので、熱処理対象物および熱処理対象物保持部を熱処理炉内に挿入された状態で加熱条件を取得することができ、均一な熱処理が行うことができる。また、プロセスチューブの内壁に熱電対を内蔵する石英管を溶接で取付けなくて済むため、プロセスチューブが変形してきた時は回転させて使用を続ける事ができ、プロセスチューブの交換頻度が少なくて済む。さらに、熱処理対象物保持部には熱電対を内蔵したり熱電対の熱電対支持部を設けたりする必要がなくなるため、熱処理対象物移載装置からカンチレバーへ熱処理対象物保持部を搬送して移載する時に、熱電対支持部が邪魔になることがない。
また本発明によれば、熱処理装置における加熱条件取得方法の第4工程では、カンチレバーを熱処理炉内に挿入した状態で、加熱条件を取得するので、第4工程の作業量が少なくすることができる。
また本発明によれば、熱処理装置における加熱条件取得方法の第3工程では、カンチレバーから熱処理対象物保持部と熱電対位置決め保持部とを熱処理炉内に移載した後、熱処理炉内からカンチレバーのみを引出す方法なので、加熱条件を取得した後は、カンチレバーから熱電対位置決め保持部を取外して熱処理を行うこともでき、熱電対位置決め保持部の使用回数を少なくすることができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態であるカンチレバーパドル方式の半導体ウェハの熱拡散装置30において、カンチレバーパドル3がプロセスチューブ6内に挿入された状態の全体の構成を模式的に示す断面図である。
熱処理対象物である半導体ウェハ1の熱拡散装置30は、熱処理炉である横型拡散炉20と、熱処理対象物保持部であるボート2と、カンチレバーであるカンチレバーパドル3を備えた搬送手段である搬送装置4、制御手段である駆動制御部23とを有する。
横型拡散炉20は、プロセスチューブ6、加熱手段であるヒータ5、ヒータ熱電対8、検出手段および制御手段である温度制御部24を有している。横型拡散炉20は、たとえば窒素ガスおよびアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で、半導体ウェハを高温処理する加熱炉であり、半導体ウェハへの不純物の拡散に用いられる。横型拡散炉20は、軸線方向一端部が開放し、半導体ウェハ1が収容される炉空間を形成する略円筒形状のプロセスチューブ6を備える。
プロセスチューブ6は、軸線方向に垂直な断面形状が軸線方向に一様な直円筒形状に形成され、プロセスチューブ6内に複数の半導体ウェハ1を保持するボート2を収容可能に形成されている。プロセスチューブ6の外周部には、ヒータ5が配置される。ヒータ5は、プロセスチューブ6内の半導体ウェハ1を加熱する。プロセスチューブ6は石英から成る。プロセスチューブ6は、半導体ウェハ1に熱処理を行うためのプロセスガスを供給するための供給口21が前記軸線方向他端の中央部に設けられ、もう一端は開口になっている。また、プロセスチューブ6の軸線方向一端部の下端部には、プロセスガスを排出するための排出口22が設けられる。排出口22には図示しないポンプなどの吸引源が接続される。
ヒータ5は、プロセスチューブ6の内部の温度均一性を向上させるために前記軸線方向に3つに分割にされている。ヒータ5の分割された各区分に対応して、ヒータ5の温度を検出するためのヒータ熱電対8がプロセスチューブ6とヒータ5との間に設けられている。熱電対は、異種の金属の先端を接続したときにその両端に温度差が生じると金属間で特有の起電力が生じる現象を利用し、この起電力に基づいて温度を測定する。各ヒータ熱電対8の接点部36は、ヒータ5の各区分の前記軸線方向の中央に配置される。また、ヒータ熱電対8は温度制御部24に接続されて、温度が検出される。
温度プロファイル用熱電対9は、後述するカンチレバーパドル3を備えた搬送装置4によって、プロセスチューブ6内に温度プロファイル用熱電対9をプロセスチューブ6内に搬入し、温度制御部24に接続されて温度が検出される。次に、プロセスチューブ6内の前記軸線方向の温度均一性を確保するため、分割されたヒータ5の各区分によって外囲される空間に、ヒータ5の各区分の位置に合わせて3点の温度測定が同時にできるように3対の温度プロファイル用熱電対9を配置する。3対の温度プロファイル用熱電対9の接点部37は、ヒータ熱電対8の接点部36を含む前記軸線方向に垂直な仮想平面上にそれぞれ設けられ、軸線方向に離間して設けられる。
これらの温度プロファイル用熱電対9は、温度プロファイル用熱電対9の金属成分でプロセスチューブ6を汚染させないこと、曲げ強度を持たせること、および取扱いを容易にする目的で、熱電対支持部である温度プロファイル用熱電対保護管16の中に格納して使用する。温度プロファイル用熱電対保護管16は、耐熱性の高いセラミックスと石英との2重管構造を有し、このような構造とすることで、プロセスチューブ6が熱電対の金属成分によって汚染されることを防止し、1050℃以上の高温でも変形せず温度プロファイルを取得することができる。また、温度プロファイル用熱電対保護管16は、炭化珪素または珪素によって形成することで、上述のような2重管構造にしなくても、プロセスチューブ6が温度プロファイル用熱電対9の金属成分によって汚染されることを防止することができ、1050℃以上の高温でも変形せず温度プロファイルを取得することができる。
図2は、温度プロファイル用熱電対保護管16を示す断面図である。直線状である温度プロファイル用熱電対保護管16は、外径が12mm、内径が9mmの石英保護管14の中に外径が8mm、内径が5mmのアルミナ製セラミック保護管15を入れた2重管構造を採っている。温度プロファイル用熱電対保護管16には、3本の絶縁管17が入っており、さらに絶縁管17の中にそれぞれヒータ5の各区分の位置に合わせられた長さの違う温度プロファイル用熱電対9が入れられている。この温度プロファイル用熱電対9は、たとえば直径が0.5mm程度の素線でできており、温度プロファイル用熱電対9の温度検出部である接点部37を除く部分は、たとえば内径が0.8mmであり、かつ外径が1.5mm程度のセラミックで形成された絶縁管17の中に収容される。
実際にプロセスチューブ6内に挿入された時に半導体ウェハ1とプロセスチューブ6との隙間が狭いために、上述の2重管構造の温度プロファイル用熱電対保護管16が使用できない場合は、炭化珪素または珪素によって形成することで、上述のような2重管構造にしなくても、プロセスチューブ6が熱電対の金属成分によって汚染されることを防止することができ、1050℃以上の高温でも変形せず温度プロファイルを取得することができる。
図1を参照して、温度制御部24は、たとえばマイクロコンピュータで構成され、接続しているヒータ熱電対8によって測定されるヒータ5の温度が所定の温度で保持されるようにヒータ5を制御する。複数の温度プロファイル用熱電対9の接点部37がプロセスチューブ6の軸線方向に並んで配置され、この複数の温度プロファイル用熱電対9が測定したプロセスチューブ6内の温度に基づいて、プロセスチューブ6内の温度の温度制御を行う。プロセスチューブ6内では3対の温度プロファイル用熱電対9が分割されたヒータ5の位置に合わせて並ぶので、温度プロファイル用熱電対9が測定した温度に基づいてヒータ5を制御することによって、分割されたヒータ5の区分毎に温度制御を行うことができる。温度制御部24は、複数の温度プロファイル用熱電対9によって測定されたプロセスチューブ6内の温度測定結果を用い、ヒータ熱電対8によって測定されるヒータ5の温度が、最適な温度条件として予め設定した温度プロファイル(時間−温度制御特性)となるようにヒータ5を制御する。温度制御部24は、これらの温度プロファイル用熱電対9の各測定点が所望の温度になるようなヒータ熱電対8の目標温度を割出し、ヒータ熱電対8によって測定されるヒータ5の温度が目標温度になるように、ヒータ5を制御する。この時のヒータ熱電対8によって測定されるべきヒータ5の目標温度を、記憶手段である記憶装置25に記憶させる。
記憶装置25は、たとえば半導体メモリで構成され、温度制御部24に備えられる。記憶装置25は、プロファイル用熱電対9による検出温度、およびプロファイル用熱電対9による検出温度が目標温度になった時点におけるヒータ熱電対8による検出温度を加熱条件として記憶する。
カンチレバーパドル3は水平に設置され、カンチレバーパドル3の基端部19が搬送装置4に固定されている。カンチレバーパドル3は、搬送装置4によって水平方向に移動し、カンチレバーパドル3の延在方向をプロセスチューブ6の軸線方向に平行にしてプロセスチューブ6内に挿入される。搬送装置4は、たとえばマイクロコンピュータで構成された駆動制御部23によって制御されて、カンチレバーパドル3を移動する。カンチレバーパドル3には、遊端部にボート搭載部18が設けられ、このボート搭載部18と基端部19との間に熱電対位置決め保持部である固定治具11が設けられている。
図3は、図1の切断面線III−IIIから見た断面図であり、カンチレバーパドル3に設けられた固定治具11の位置決め固定部分10を示す。図3に示すように、この位置決め固定部分10は温度プロファイル用熱電対保護管12の形状に合わせ、図3に示すように固定治具11の温度プロファイル用熱電対保護管16を保持する保持部分は、カンチレバーパドル3の延在方向に垂直な断面が略V字形状の切欠き部38を含んで形成されている。温度プロファイル用熱電対保護管16は、位置決め固定部分10の略V字形状の切欠き部38に嵌まって保持されるので、温度プロファイル用熱電対保護管16がカンチレバーパドル3の延在方向に垂直かつ水平な方向へずれることを防ぐことができる。さらに、温度プロファイル用熱電対保護管16は、位置決め固定部分10の略V字形状の切欠き部38と石英または炭化珪素によって形成された固定具27に挟まれる。固定具27は、同様に石英または炭化珪素によって形成されたネジ部材26によって位置決め固定部分10に着脱可能にとりつけられる。
図1を参照して、熱処理すべき半導体ウェハ1を、図示しないウェハ移載装置によってボート2に保持させた後、ボート2を、水平に維持されているカンチレバーパドル3の先端部に形成されるボート搭載部18に移載する。
図4は、図1の切断面線IV−IVから見た断面図であり、図1のカンチレバーパドル3に搭載されたボート2の半導体ウェハ保持部を示す。ボート2は、図1および図4に示すように、厚み方向の一表面が対抗して設けられる円形状の2枚の端板32と、2枚の端板32を連結する2本の底部連結部33および2本の側部連結部34と、4本の脚部35とからなる。各側部連結部34には、端板32が離間する方向に溝39が一定ピッチで複数設けられており、半導体ウェハ1は、端板32からの同一長さに位置する前記溝39に外周縁が嵌合され、保持される。底部連結部33の突出部40は、端板32が離間する方向に一定間隔で形成されている。各側部連結部34に設けられた溝39は、底部連結部33の突出部40と突出部40とが互いに臨む端面上を含み、端板32が離間する方向に垂直な仮想一平面の間で、カンチレバーパドル3の基端部19側の仮想一平面に隣接する位置に設けられている。これによって、半導体ウェハ1は、底部連結部33上においては、カンチレバーパドル3のボート搭載部18の突出部40の面にのみ隣接する位置で保持される。この時固定治具11においては、カンチレバーパドル3に半導体ウェハ1を保持したボート2が搭載された状態で、半導体ウェハ1と予め定める距離ΔLで離間した位置に、温度プロファイル用熱電対保護管16がボート2の側面に沿って保持される。距離ΔLは、最も近接する距離であり、2mm以上30mm未満に選ばれる。
図1を参照して、半導体ウェハ1とボート2を搭載したカンチレバーパドル3は搬送装置4によって水平方向に移動し、プロセスチューブ6と半導体ウェハ1、ボート2およびカンチレバーパドル3とが接触する事なく、プロセスチューブ6内に挿入される。
次に、半導体ウェハ1の熱処理が開始されると、温度制御部24に接続された温度プロファイル用熱電対9によって、温度プロファイルを取る。温度プロファイル取りが終了したら、搬送装置4にてカンチレバーパドル3および半導体ウェハ1が搭載されたボート2をプロセスチューブ6から引出し、温度プロファイル用熱電対9を取外す。熱電対位置決め保持部10は、温度プロファイル用熱電対9および温度プロファイル用熱電対保護管16が、半導体ウェハ1およびボート2にそれぞれ離間し、かつボート2に近接するように温度プロファイル用熱電対保護管16を保持するため、半導体ウェハ1およびボート2に接していないため正確に温度を測ることができる。また、温度プロファイル用熱電対保護管16を保持したままでカンチレバーパドル3をプロセスチューブ6から抜き取ることが容易である。
以降、実際に半導体ウェハ1を熱処理する場合は、温度プロファイル時に記憶させたヒータ熱電対8の目標温度になるようにヒータ5を制御し、温度プロファイル時と同じ温度が安定して再現するように制御する。このように、実際に熱処理される状態と同様に半導体ウェハ1とボート2がプロセスチューブ6内に挿入された状態で温度プロファイルを取るため、均一な熱処理が行うことができるようになる。
なお、熱処理対象物は半導体ウェハ1に限られず、LCD(Liquid Crystal Display)
基板等も含まれる。
基板等も含まれる。
図5は、本発明の第2の実施の形態である熱拡散装置30の全体の構成を模式的に示す断面図である。本実施の形態の熱拡散装置30は、カンチレバーパドル3に抑制部材12を備えた固定治具11を設けたカンチレバーパドル方式である。本発明の第1の実施の形態と同様の構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する場合がある。
本実施の形態として、固定治具11は、熱処理炉の搬入出口から熱処理炉内への外気の流入を抑制する抑制部材12を備えている。1050℃を超えるような高温の熱処理工程では炭化珪素で形成されたカンチレバーパドル3を使用する。カンチレバーパドル3は水平に設置され、カンチレバーパドル3の基端部19が搬送装置4に固定されている。ボート搭載部18と基端部19の間に固定治具11を搭載する。
図6は、抑制部材12を備えた固定治具11の側面図である。また、図7は、図5の切断面線VII−VIIから見た断面図である。抑制部材12を備えた固定治具11が、カンチレバーパドル3に設けられている。図6に示すように固定治具11は、複数の石英で形成された抑制部材12と連結部材29とを含み、連結部材29は各抑制部材12を連結している。図7に示すように固定治具11の抑制部材12は、プロセスチューブ6の軸線に垂直な断面の外周部に沿って略円盤状に形成されている。抑制部材12の下端部には、図5に示すカンチレバーパドル3の固定治具搭載部31に嵌合可能な切欠き部42が形成される。
また、抑制部材12には、温度プロファイル用熱電対保護管16を保持する保持部分である位置決め固定部分10として、外周上の一側部に切欠き部41が形成される。切欠き部41には、さらに下方に凸の略V字形状の切欠き部38を含んで形成される。さらに、外周上の一側部には、切欠き部41よりも外方に突出する突出部が設けられている。切欠き部41のうち、略V字形状の切欠き部38を除く部分は、温度プロファイル用熱電対保護管16の取付けおよび取外しが可能となるように、切欠き部38の上方に所定の空間を形成する。固定治具11をプロセスチューブ6に搭載したときに、プロセスチューブ6の軸線に垂直な仮想一平面において、切欠き部41の中で軸線から最も近接している部分までの距離は、半導体ウェハ1の半径を越える距離に選ばれる。このため、横型拡散炉20の搬入出口から抑制部材12の切欠き部41を通して外気が半導体ウェハ1へ直接流入するのが防止され、均一な熱処理ができる。
温度プロファイル用熱電対保護管16は、上述の第1の実施の形態における固定治具11の位置決め固定部分10と同様に、位置決め固定部分10の略V字形状の切欠き部38と固定具27に挟まれ、固定具27は、ネジ部材26によって位置決め固定部分10の突出部に着脱可能にとりつけられる。
また、位置決め固定部分10の外周上の一側部に前記突出部を設けず、温度プロファイル用熱電対保護管16を押圧する固定具を、抑制部材12の切欠き部41にむかってネジ部材を用いて取付けてもよい。
図8は、本発明の第3の実施の形態である断熱材13を含んで形成される抑制部材12を備えた固定治具11の側面図である。また、図9は、図8の切断面線IX−IXから見た断面図であり、固定治具11は、断熱材13を含んで形成される抑制部材12を備えている。図9に示すように、本実施形態の抑制部材12は、外側に円筒形の保温筒28を備え、保温筒28の内部には断熱材13を備えている。保温筒28は、石英で軸線方向に垂直な断面形状が軸線方向に一様な直円筒状に形成される。断熱材13は、石英ウールで形成されている。固定治具11の下端部には図5に示すカンチレバーパドル3の固定治具搭載部31に嵌合可能な切欠き部42が形成される。
また、図9に示すように、抑制部材12には、図7の抑制部材12と同様に、温度プロファイル用熱電対保護管16を保持する保持部分である位置決め固定部分10として、外周上の一側部に切欠き部41が形成され、下方に凸の略V字形状の切欠き部38を含んで形成される。さらに、外周上の一側部には、切欠き部41よりも外方に突出する突出部が設けられている。
温度プロファイル用熱電対保護管16は、上述の第1の実施の形態における固定治具11の位置決め固定部分10と同様に、位置決め固定部分10の略V字形状の切欠き部38と固定具27に挟まれ、固定具27は、ネジ部材26によって位置決め固定部分10の突出部に着脱可能にとりつけられる。
また、位置決め固定部分10の外周上の一側部に前記突出部を設けず、温度プロファイル用熱電対保護管16を押圧する固定具を、抑制部材12の切欠き部41にむかってネジ部材を用いて取付けてもよい。
保持された温度プロファイル用熱電対9を用いて、上述の第1の実施の形態と同様に温度プロファイルを取り、半導体ウェハ1を熱処理することによって、均一な熱処理を行うことができる。本実施形態では、固定治具11は、カンチレバーパドル3から取外し可能な構造となるため、従来から使用してきたカンチレバーパドル3をそのまま利用することができる。さらに、たとえば炭化珪素によって形成されているカンチレバーパドル3に、異なった材質である石英によって形成された固定治具11を組合せて使用することができる。固定治具11を石英で形成することによって、安価で加工がしやすくなる。また、固定治具11は、図7に示した抑制部材12や図9に示した断熱材13を備えることで、横型拡散炉20の搬入出口から横型拡散炉20内への外気の流入や放熱を防止することができるため、より均一な熱処理を行うことができる。
図10は、本発明の第4の実施の形態である熱拡散装置30の全体の構成を模式的に示す断面図であり、カンチレバーパドル3がプロセスチューブ6内に挿入する前の状態を示している。本実施の形態の熱拡散装置30は、カンチレバーパドル3を用いて、半導体ウェハ1を保持したボート2をプロセスチューブ6へ搬送し、プロセスチューブ6内にボート2を設置した後にカンチレバーパドル3を引抜くソフトランディング方式である。本発明の第1の実施の形態と同様の構成には、同様の参照符号を付してその説明を省略する場合がある。
カンチレバーパドル3の基端部19で水平に固定されているカンチレバーパドル3のボート搭載部18と基端部19の間に固定治具11を搭載する。
図11は、図10のカンチレバーパドル3に搭載された固定治具11の側面図である。また、図12は、図10の切断面線XII−XIIから見た断面図であり、固定治具11が図10のカンチレバーパドル3に搭載された状態を示す。図11に示すように、固定治具11は、横型拡散炉20の搬入出口から横型拡散炉20内への外気の流入を抑制する抑制部材12と連結部材29とを含み、連結部材29は各抑制部材12を連結している。抑制部材12および連結部材29は、石英で形成されている。図12に示すように固定治具11の抑制部材12は、プロセスチューブ6の軸線に垂直な断面の外周部に沿って略円盤状に形成されている。抑制部材12は、下端部において、周方向に間隔をあけて1対の脚部43を有し、1対の脚部43の間には、図10に示すカンチレバーパドル3の固定治具搭載部31に嵌合可能な切欠き部42が形成される。
また、抑制部材12には、温度プロファイル用熱電対保護管16を保持する保持部分である位置決め固定部分10として、外周上の一側部に切欠き部41が形成される。切欠き部41は、さらに下方に凸の略V字形状の切欠き部38を含んで形成される。さらに、外周上の一側部には、切欠き部41よりも外方に突出する突出部が設けられている。切欠き部41のうち、略V字形状の切欠き部38を除く部分は、温度プロファイル用熱電対保護管16の取付けおよび取外しが可能となるように、切欠き部38の上方に所定の空間を形成する。固定治具11をプロセスチューブ6に搭載したときに、プロセスチューブ6の軸線に垂直な仮想一平面において、切欠き部41の中で軸線から最も近接している部分までの距離は、半導体ウェハ1の半径を越える距離に選ばれる。このため、横型拡散炉20の搬入出口から抑制部材12の切欠き部41を通して外気が半導体ウェハ1へ直接流入するのが防止され、均一な熱処理ができる。また、固定治具は、第3の実施の形態と同様に、保温筒と断熱材とを含んで形成される抑制部材を備えてもよい。
温度プロファイル用熱電対保護管16は、上述の第1の実施の形態における固定治具11の位置決め固定部分10と同様に、位置決め固定部分10の略V字形状の切欠き部38と固定具27に挟まれ、固定具27は、位置決め固定部分10の突出部にネジ部材26によって着脱可能にとりつけられる。
また、位置決め固定部分10の外周上の一側部に前記突出部を設けず、温度プロファイル用熱電対保護管16を押圧する固定具を、抑制部材12の切欠き部41にむかってネジ部材を用いて取付けてもよい。
図10を参照して、次に半導体ウェハ1を図示しないウェハ移載装置によってボート2にセットする。この半導体ウェハ1を搭載したボート2を、カンチレバーパドル3の先端部に形成されるボート搭載部18に移載する。カンチレバーパドル3は基端部19で搬送装置4に固定されており、前記半導体ウェハ1、ボート2および固定治具11を搭載したカンチレバーパドル3は搬送装置4によって水平方向に移動し、プロセスチューブ6と半導体ウェハ1、ボート2およびカンチレバーパドル3とが接触する事なく、プロセスチューブ6内に挿入される。
図13は、本発明の第4の実施の形態である熱拡散装置30の全体の構成を模式的に示す断面図であり、カンチレバーパドル3がプロセスチューブ6内に挿入された状態を示している。カンチレバーパドル3がプロセスチューブ6内に挿入されると、搬送装置4は、カンチレバーパドル3を下方向に移動させ、ボート2および固定治具11をプロセスチューブ6に搭載する。次に搬送装置4は、カンチレバーパドル3をプロセスチューブ6とボート2とに接触しない位置まで下降させる。
図14は、本発明の第4の実施の形態である熱拡散装置30の全体の構成を模式的に示す断面図であり、カンチレバーパドル3のみがプロセスチューブ6から引出された状態を示している。搬送装置4が、カンチレバーパドル3をプロセスチューブ6とボート2とに接触しない位置まで下降させた後は、水平方向にカンチレバーパドル3を移動させ、プロセスチューブ6内からカンチレバーパドル3のみを引抜く。その後半導体ウェハ1の熱処理が開始される。
次に、温度制御部24に接続された温度プロファイル用熱電対9によって温度プロファイルを取る。温度プロファイル取りが終了したら、搬送装置4は、逆の操作でカンチレバーパドル3をプロセスチューブ6内に挿入する。ボート2および固定治具11がカンチレバーパドル3に搭載されると、搬送装置4は、カンチレバーパドル3をプロセスチューブ6およびボート2がプロセスチューブ6に接触しない位置まで持ち上げる。その後、搬送装置4がボート2および固定治具11を搭載したカンチレバーパドル3をプロセスチューブ6内から引出して、すべての工程が完了する。
以降、実際に半導体ウェハ1を熱処理する場合は温度プロファイル時に記憶させたヒータ熱電対8の目標温度になるようにヒータ5を制御し、温度プロファイル時と同じ温度が安定して再現するように制御する。このように、ソフトランディング方式の熱処理装置でも実際に熱処理される状態と同様に半導体ウェハ1とボート2がプロセスチューブ6内に挿入された状態で温度プロファイルを取るため、均一な熱処理が行うことができるようになる。
本発明は、ボートの形状については、実施形態において、半導体ウェハを所定間隔離して立てて保持していたが、半導体ウェハを横に並べて保持する形状であってもよい。
なお、本発明は、上述の半導体ウェハの熱拡散装置だけでなく、熱酸化装置にも使用することができる。
1 半導体ウェハ
2 ボート
3 カンチレバーパドル
4 搬送装置
5 ヒータ
6 プロセスチューブ
9 温度プロファイル用熱電対
10 位置決め固定部分
11 固定治具
12 抑制部材
13 断熱材
14 石英保護管
15 セラミック保護管
16 温度プロファイル用熱電対保護管
17 絶縁管
20 横型拡散炉
23 駆動制御
24 温度制御
25 記憶装置
30 熱拡散装置
2 ボート
3 カンチレバーパドル
4 搬送装置
5 ヒータ
6 プロセスチューブ
9 温度プロファイル用熱電対
10 位置決め固定部分
11 固定治具
12 抑制部材
13 断熱材
14 石英保護管
15 セラミック保護管
16 温度プロファイル用熱電対保護管
17 絶縁管
20 横型拡散炉
23 駆動制御
24 温度制御
25 記憶装置
30 熱拡散装置
Claims (12)
- 複数の熱処理対象物を保持可能な熱処理対象物保持部と、
熱電対および前記熱電対を支持する熱電対支持部と、
前記熱電対および前記熱電対支持部が、前記熱処理対象物保持部および前記熱処理対象物保持部に保持される熱処理対象物にそれぞれ離間し、かつ前記熱処理対象物保持部に近接するように前記熱電対支持部を着脱可能に保持する熱電対位置決め保持部と、
搬入出口を有する熱処理炉と、
遊端部に前記熱処理対象部保持部を搭載し、前記熱処理対象部保持部よりも基端部寄りに前記熱電対位置決め保持部が設けられるカンチレバーを備え、前記カンチレバーを前記搬入出口から熱処理炉内に挿入することによって、前記熱処理対象物保持部および前記熱電対位置決め保持部を前記熱処理炉に搬入し、熱処理炉内に挿入された前記カンチレバーを引出すことによって、前記熱処理対象物保持部を前記熱処理炉の外部に搬出可能な搬送手段と、
前記熱処理炉の外部に設けられる加熱手段と、
前記熱電対によって温度を検出する検出手段と、
記憶手段と、
制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記熱処理対象物保持部および熱電対位置決め保持部が前記熱処理炉に搬入された状態で、前記加熱手段を制御して前記熱処理対象物を加熱したときに、前記検出手段によって検出される温度プロファイルを取得して前記記憶手段に記憶させ、記憶させた温度プロファイルに基づいて、前記加熱手段を制御可能であることを特徴とする熱処理装置。 - 前記制御手段は、前記搬送手段によってカンチレバーを前記熱処理炉内に挿入された状態で、前記温度プロファイルを取得することを特徴とする請求項1記載の熱処理装置。
- 前記熱電対位置決め保持部は、前記カンチレバーに着脱可能に設けられることを特徴とする請求項2記載の熱処理装置。
- 前記熱電対位置決め保持部は、前記カンチレバーに着脱可能であり、
前記制御手段は、前記搬送手段によって、前記カンチレバーから前記熱処理対象物保持部と前記熱電対位置決め保持部とを前記熱処理炉内に移載した後に、前記熱処理炉内から前記カンチレバーのみを引出し、かつ、前記熱処理炉内に載置された前記熱処理対象物保持部と、前記熱電対位置決め保持部とを前記カンチレバーに移載することを特徴とする請求項1記載の熱処理装置。 - 前記熱電対位置決め保持部は、前記熱電対位置決め保持部が前記熱処理炉内に搬入された状態で、前記熱処理炉の搬入出口から熱処理炉内への外気の流入を抑制する抑制部材を備え、
前記抑制部材には、前記熱電対支持部を保持する保持部分が形成されることを特徴とする請求項3または4に記載の熱処理装置。 - 前記抑制部材は、断熱材を含んで形成されることを特徴とする請求項5記載の熱処理装置。
- 前記熱電対位置決め保持部の前記熱電対支持部を保持する保持部分は、断面が略V字形状の切欠き部を含んで形成され、
前記熱電対支持部は、前記切欠き部に嵌まって保持されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の熱処理装置。 - 前記熱電対支持部は、前記熱電対の接点部を含む少なくとも一部分を収容する保護管によって形成され、
前記保護管は、2重管構造を有し、内管はセラミックスによって形成され、外管は石英によって形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の熱処理装置。 - 前記熱電対支持部は、前記熱電対の接点部を含む少なくとも一部分を収容する保護管によって形成され、
前記保護管は、炭化珪素または珪素によって形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の熱処理装置。 - 複数の熱処理対象物を熱処理対象物保持部に保持させる第1工程と、
熱電対および前記熱電対を支持する熱電対支持部が、前記熱処理対象物および前記熱処理対象物保持部にそれぞれ離間し、かつ前記熱処理対象物保持部に近接するように、前記熱電対支持部を熱電対位置決め保持部に着脱可能に保持させる第2工程と、
遊端部に前記熱処理対象物保持部を搭載し、前記熱処理対象物保持部よりも基端部寄りに前記熱電対位置決め保持部を設けたカンチレバーを、搬入出口を有する熱処理炉の、前記搬入出口から熱処理炉内に挿入して、前記熱処理対象物保持部および熱電対位置決め保持部を前記熱処理炉に搬入する第3工程と、
ヒータによって前記熱処理対象物を加熱し、前記熱電対によって温度を検出して、前記熱電対によって検出される温度が、予め定める温度になるようなヒータの加熱条件を取得する第4工程とを含むことを特徴とする熱処理装置における加熱条件取得方法。 - 前記第4工程では、カンチレバーを前記熱処理炉内に挿入した状態で、前記加熱条件を取得することを特徴とする請求項10記載の熱処理装置における加熱条件取得方法。
- 前記第3工程では、前記カンチレバーから前記熱処理対象物保持部と前記熱電対位置決め保持部とを前記熱処理炉内に移載した後、前記熱処理炉内から前記カンチレバーのみを引出すことを特徴とする請求項10記載の熱処理装置における加熱条件取得方法。
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JP2010238435A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池モジュール |
WO2013180010A1 (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-05 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、温度計測システム、処理装置の温度計測方法、搬送装置及び記録媒体 |
KR101381205B1 (ko) * | 2012-08-29 | 2014-04-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | 기판 온도 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치 |
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2006
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Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JP2010238435A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池モジュール |
WO2013180010A1 (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-05 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、温度計測システム、処理装置の温度計測方法、搬送装置及び記録媒体 |
JPWO2013180010A1 (ja) * | 2012-05-28 | 2016-01-21 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、温度計測システム、処理装置の温度計測方法、搬送装置及び記録媒体 |
US10340164B2 (en) | 2012-05-28 | 2019-07-02 | Hitachi Kokusai Electric, Inc. | Substrate processing apparatus, method of measuring temperature of substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium |
KR101381205B1 (ko) * | 2012-08-29 | 2014-04-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | 기판 온도 측정 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치 |
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