JP2011155047A - 熱処理装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理装置のプロセスチャンバに関してリークの可能性のある状態を早期に、かつ、確実に発見する方法を提供する。
【解決手段】処理ガスを導入して熱処理を行うためのプロセスチャンバを備えた熱処理装置において、プロセスチャンバ１内の気体を排気して減圧した状態でプロセスチャンバを封止し、封止されたプロセスチャンバ内の圧力の時間的変化を所定の閾値と比較するリークチェックを熱処理の実行毎に前もって行う制御装置６を具備する。前記時間的変化が閾値より大きいときは熱処理中止とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造過程で使用される拡散炉等の熱処理装置及びその運転方法に関する。

例えば、熱処理用のプロセスチャンバを密閉して減圧又は加圧（大気圧付近）下で処理ガスによる熱処理を行う熱処理装置においては、所望の密閉度が得られているか否かを確認する必要がある。そこで、密閉度を調べる「リークチェック」が、熱処理装置のメンテナンス時に行われる（例えば、特許文献１参照。）。リークチェックの手法としては例えば、圧力計の指示値が単位時間に変化する量を目視で確認し、これを基準値と比較することによって良否を判定する。

特開２００５−３２９３４号公報

上記のような従来の熱処理装置では、例えばリークチェックの後に基準値を超えるリーク状態になった場合、次のメンテナンスで発見されるまで、その状態のままリークしながら使用される可能性がある。この場合、大気中に含まれる成分を嫌う熱処理であれば、熱処理の失敗が起こり得る。また、危険ガス（例えばドーピングガス）が大気圧付近で使用される場合には、プロセスチャンバ外に危険ガスが漏れる可能性もある。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、熱処理装置のプロセスチャンバに関してリークの可能性のある状態を早期に、かつ、確実に発見することを目的とする。

本発明の熱処理装置は、処理ガスを導入して熱処理を行うためのプロセスチャンバと、前記プロセスチャンバの封止、排気、及び、ガス導入の機能を備えた給排装置と、前記プロセスチャンバ内の圧力を検出して出力する圧力計と、前記給排装置を動作させることにより、前記プロセスチャンバの排気による減圧及び封止をした状態で前記圧力計が検出する圧力の時間的変化を所定の閾値と比較するリークチェックを、熱処理の実行毎に前もって行う制御装置とを備えたものである。

上記のような熱処理装置では、プロセスチャンバの減圧及び封止をした状態で圧力の時間的変化を所定の閾値と比較するリークチェックが、熱処理の実行毎に前もって行われる。これにより、リークチェックが、熱処理に入る前の制御の一環として自動的に実行される。

一方、本発明は、処理ガスを導入して熱処理を行うためのプロセスチャンバを備えた熱処理装置の運転方法であって、
前記プロセスチャンバ内の気体を排気して減圧した状態で前記プロセスチャンバを封止し、封止された前記プロセスチャンバ内の圧力の時間的変化を所定の閾値と比較するリークチェックを、熱処理の実行毎に前もって行い、前記時間的変化が前記閾値より小さいときは熱処理を実行し、逆に、前記閾値より大きいときは熱処理を中止する、というものである。

上記のような熱処理装置の運転方法では、プロセスチャンバの減圧及び封止をした状態で圧力の時間的変化を所定の閾値と比較するリークチェックが、熱処理の実行毎に前もって行われる。これにより、リークチェックが、熱処理に入る前の制御の一環として自動的に実行される。封止されたプロセスチャンバ内の圧力の時間的変化が閾値より大きいときは熱処理中止となるので、その後のガス導入は行われない。

本発明の熱処理装置及びその運転方法によれば、プロセスチャンバに関してリークの可能性のある状態を早期（事前）に、かつ、確実に発見することができる。また、早期発見とメンテナンスによって、リークによる熱処理の失敗や、危険ガスの漏れを、未然に防止することができる。

本発明の一実施形態に係る熱処理装置の構成を示す図である。 熱処理装置における制御のフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態に係る熱処理装置１００の構成を示す図である。図において、処理ガスを導入して熱処理を行うためのプロセスチャンバ１には、半導体ウェハ等のワーク２が、ボート３で搬入・搬出可能である。図示の状態では、ワーク２がプロセスチャンバ１内の所定位置に搬入され、蓋１ａが気密を保って閉じられている。プロセスチャンバ１内に引き込まれているガス供給管４は、電磁弁であるガス供給弁５を介してガス供給ラインに連通している。ガス供給弁５は、制御装置６によって開閉制御される。圧力計７は、プロセスチャンバ１内の圧力を検出して、その出力を制御装置６に提供する。

一方、一端がプロセスチャンバ１内に開口している排気管８の他端には、電磁弁である封止弁９が接続されている。この封止弁９には真空ポンプ１０が接続されている。封止弁９は、制御装置６によって開閉制御され、また、真空ポンプ１０は制御装置６によって駆動される。なお、制御装置６は、プロセスチャンバ１の加熱装置（図示せず。）についても、動作制御を行う。
上記のガス供給管４、ガス供給弁５、排気管８、封止弁９及び真空ポンプ１０は、プロセスチャンバ１の封止、排気、及び、ガス導入の機能を備えた給排装置２０を構成している。

次に、上記のように構成された熱処理装置１００の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートの処理は、制御装置６が主体となって行うものであり、プロセスチャンバ１内に新しいワーク２が搬入されるたびに実行される。図２において、処理開始により制御装置６は、まず、プロセスチャンバ１内のガスや空気を排気する（ステップＳ１）。排気は、制御装置６によって各部を以下の状態とすることにより、行われる。
ガス供給弁５ ・・・・ 閉
封止弁９ ・・・・・・ 開
真空ポンプ１０ ・・・ 運転

制御装置６は、圧力計７の出力に基づいて、プロセスチャンバ１内の圧力が所定の減圧状態（例えば１０Ｐａ以下）に達するまで排気を行う（ステップＳ１，Ｓ２の繰り返し。）。所定の減圧状態に達すると、制御装置６は、各部を以下の状態とすることにより、プロセスチャンバ１を封止（密封）する（ステップＳ３）。
ガス供給弁５ ・・・・ 閉
封止弁９ ・・・・・・ 閉
真空ポンプ１０ ・・・ 運転又は停止

この状態で、制御装置６は、プロセスチャンバ１のリークチェックを行う（ステップＳ４）。リークチェックは、封止から一定時間Δｔの間行われ、その間のプロセスチャンバ１内の圧力変化ΔＰを検出する。この場合、リークレートＲは、Ｒ＝（ΔＰ／Δｔ）となる。制御装置６は、このＲを、予め用意された閾値Ｒ_thと比較する（ステップＳ５）。リークレートＲが、閾値Ｒ_thより小さいときは、制御装置６はガスを導入する（ステップＳ６）。ガス導入は、減圧状態からガス供給弁５を開くことにより、行われる。

ガス導入後、制御装置６は、所定の手順（プロファイル）に従って熱処理を行う（ステップＳ７）。
一方、リークレートＲが、閾値Ｒ_th以上であるときは、制御装置６はガスを導入することなく、アラーム出力を行い（ステップＳ８）、リーク状態であることを操作者に知らせる。従って、この場合は、熱処理中止である。

以上のような処理によれば、ワーク２が搬入され、熱処理を行うたびに、リークチェックが行われる。すなわち、プロセスチャンバ１の減圧及び封止をした状態で圧力のリークレートＲ（時間的変化）を所定の閾値Ｒ_thと比較するリークチェックが、熱処理の実行毎に前もって行われる。これにより、リークチェックが、熱処理に入る前の制御の一環として自動的に実行される。従って、リーク状態を早期（事前）に、かつ、確実に発見することができる。また、早期発見とメンテナンスによって、リークによる熱処理の失敗や、危険ガスの漏れも、未然に防止することができる。

なお、上記実施形態では圧力計７の配管をプロセスチャンバ１内に入れているが、圧力計７は、プロセスチャンバ１内と連通しているガス供給管４や排気管８に設けてもよい。

１ プロセスチャンバ
６ 制御装置
７ 圧力計
２０ 給排装置
１００ 熱処理装置

Claims (2)

1. 処理ガスを導入して熱処理を行うためのプロセスチャンバと、
   前記プロセスチャンバの封止、排気、及び、ガス導入の機能を備えた給排装置と、
   前記プロセスチャンバ内の圧力を検出して出力する圧力計と、
   前記給排装置を動作させることにより、前記プロセスチャンバの排気による減圧及び封止をした状態で前記圧力計が検出する圧力の時間的変化を所定の閾値と比較するリークチェックを、熱処理の実行毎に前もって行う制御装置と
   を備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. 処理ガスを導入して熱処理を行うためのプロセスチャンバを備えた熱処理装置の運転方法であって、
   前記プロセスチャンバ内の気体を排気して減圧した状態で前記プロセスチャンバを封止し、
   封止された前記プロセスチャンバ内の圧力の時間的変化を所定の閾値と比較するリークチェックを、熱処理の実行毎に前もって行い、
   前記時間的変化が前記閾値より小さいときは熱処理を実行し、逆に、前記閾値より大きいときは熱処理を中止する
   ことを特徴とする熱処理装置の運転方法。

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