JP2015165593A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<1−1.全体概略構成>
まず、本発明に係る熱処理装置の全体概略構成について説明する。図1は、本発明に係る熱処理装置1の構成を示す縦断面図である。熱処理装置1は基板として略円形の半導体ウェハーWに光を照射してその半導体ウェハーWを加熱するランプアニール装置である。
図6は、フラッシュランプFLの駆動回路を示す図である。同図に示すように、コンデンサ93と、コイル94と、フラッシュランプFLと、スイッチング素子96とが直列に接続されている。また、図6に示すように、メインコントローラ3は、パルス発生器31およびパルス設定部32を備えるとともに、入力部33に接続されている。入力部33としては、キーボード、マウス、タッチパネル等の種々の公知の入力機器を採用することができる。入力部33からの入力内容に基づいてパルス設定部32がパルス信号の波形を設定し、その波形に従ってパルス発生器31がパルス信号を発生する。
図1、図5に示すように、本実施形態の熱処理装置1は、石英プローブ18および波形計測部20を備える。石英プローブ18は、石英製の導光ロッドであり、チャンバー底部62に立設されている。図5に示すように、石英プローブ18の先端の高さ位置は処理位置に保持される半導体ウェハーWの高さ位置と同じであることが好ましい。また、石英プローブ18の基端はチャンバー底部62を貫通してチャンバー6の外部に面している。
<2−1.熱処理装置における処理手順全体の概要>
次に、上記の構成を有する熱処理装置1の動作について説明する。図8は、熱処理装置1における処理手順全体の概要を示すフローチャートである。
次に、図8のステップS3の光照射熱処理について説明する。まず、保持部7が図5に示す処理位置から図1に示す受渡位置に下降する。「処理位置」とは、フラッシュランプFLから半導体ウェハーWに光照射が行われるときの保持部7の位置であり、図5に示す保持部7のチャンバー6内における位置である。また、「受渡位置」とは、チャンバー6に半導体ウェハーWの搬出入が行われるときの保持部7の位置であり、図1に示す保持部7のチャンバー6内における位置である。熱処理装置1における保持部7の基準位置は処理位置であり、処理前にあっては保持部7は処理位置に位置しており、これが処理開始に際して受渡位置に下降するのである。図1に示すように、保持部7が受渡位置にまで下降するとチャンバー底部62に近接し、支持ピン70の先端が保持部7を貫通して保持部7の上方に突出する。
次に、図8のステップS1の基準波形の取得およびステップS4の処理波形の取得について説明する。ステップS1およびステップS4の波形取得は、いずれも石英プローブ18および波形計測部20によって実行されるものであり、両ステップでの処理内容自体は同じである。
次に、図8のステップS6の処理異常検出処理について説明する。ステップS6に進むまでの時点で、メインコントローラ3の波形記憶部35には基準波形と処理波形とが格納されており、異常検出部37がこれらを比較することによって処理異常検出処理は行われる。
図16〜図20は、基準波形と処理波形との比較を説明するための図である。図16の例では、異常検出部37は、所定の時間範囲での基準波形と処理波形との差分を算出して異常検出処理を行う。波形記憶部35には、高速A/Dコンバータ24から出力されたデジタル信号のレベルがサンプリング時刻とともに記憶されている。異常検出部37は、所定の時間範囲内において、同じサンプリング時刻の基準波形の信号レベルと処理波形の信号レベルとの差分を算出する。そして、その差分値が予め設定されている許容範囲を超えている場合には、異常検出部37は、処理対象の半導体ウェハーWに対してフラッシュランプFLから正常な光照射が行われておらず、その半導体ウェハーWの処理品質を維持できないと判断する。
図17の例では、異常検出部37は、所定の時間範囲での基準波形の積分値と処理波形の積分値とを比較して異常検出処理を行う。図17(a)は基準波形の積分値を示し、図17(b)は処理波形の積分値を示している。波形記憶部35には、高速A/Dコンバータ24から出力されたデジタル信号のレベルがサンプリング時刻とともに記憶されている。異常検出部37は、所定の時間範囲内において、基準波形の信号レベルの積分値と処理波形の信号レベルの積分値とを算出する。そして、基準波形の積分値と処理波形の積分値との比率が予め設定されている許容範囲(例えば、99%〜101%)から外れている場合には、異常検出部37は、処理対象の半導体ウェハーWに対してフラッシュランプFLから正常な光照射が行われておらず、その半導体ウェハーWの処理品質を維持できないと判断する。
図18の例では、異常検出部37は、基準波形の最高値と処理波形の最高値とを比較して異常検出処理を行う。図18(a)は基準波形を示し、図18(b)は処理波形を示している。波形記憶部35には、高速A/Dコンバータ24から出力されたデジタル信号のレベルがサンプリング時刻とともに記憶されている。異常検出部37は、基準波形の信号レベルの最高値SSMAXと処理波形の信号レベルの最高値SPMAXとを比較する。そして、基準波形の最高値SSMAXと処理波形の最高値SPMAXとの比率が予め設定されている許容範囲(例えば、99%〜101%)から外れている場合には、異常検出部37は、処理対象の半導体ウェハーWに対してフラッシュランプFLから正常な光照射が行われておらず、その半導体ウェハーWの処理品質を維持できないと判断する。
図19の例では、異常検出部37は、所定時刻での基準波形の強度値と処理波形の強度値とを比較して異常検出処理を行う。図19(a)は基準波形を示し、図19(b)は処理波形を示している。波形記憶部35には、高速A/Dコンバータ24から出力されたデジタル信号のレベルがサンプリング時刻とともに記憶されている。異常検出部37は、所定のサンプリング時刻txでの基準波形の信号レベルの値SSxと同じくサンプリング時刻txでの処理波形の信号レベルの値SPxとを比較する。そして、サンプリング時刻txでの基準波形の強度値SSxと処理波形の強度値SPxとの比率が予め設定されている許容範囲(例えば、99%〜101%)から外れている場合には、異常検出部37は、処理対象の半導体ウェハーWに対してフラッシュランプFLから正常な光照射が行われておらず、その半導体ウェハーWの処理品質を維持できないと判断する。
図20の例では、異常検出部37は、基準波形のn番目(nは1以上の整数)のピークの強度値と処理波形のn番目のピークの強度値とを比較して異常検出処理を行う。図20(a)は基準波形を示し、図20(b)は処理波形を示している。波形記憶部35には、高速A/Dコンバータ24から出力されたデジタル信号のレベルがサンプリング時刻とともに記憶されている。異常検出部37は、基準波形のn番目のピークの強度値SSnと処理波形のn番目のピークの強度値SPnとを比較する。そして、基準波形のn番目のピークの強度値SSnと処理波形のn番目のピークの強度値SPnとの比率が予め設定されている許容範囲(例えば、99%〜101%)から外れている場合には、異常検出部37は、処理対象の半導体ウェハーWに対してフラッシュランプFLから正常な光照射が行われておらず、その半導体ウェハーWの処理品質を維持できないと判断する。
また、図20の例において、異常検出部37は、基準波形のn番目(nは1以上の整数)のピークの時刻と処理波形のn番目のピークの時刻とを比較して異常検出処理を行うようにしても良い。異常検出部37は、基準波形のn番目のピークの時刻tSnと処理波形のn番目のピークの時刻tPnとを比較する。そして、基準波形のn番目のピークの時刻tSnと処理波形のn番目のピークの時刻tPnとが予め設定されている許容範囲を超えてずれている場合には、異常検出部37は、処理対象の半導体ウェハーWに対してフラッシュランプFLから正常な光照射が行われておらず、その半導体ウェハーWの処理品質を維持できないと判断する。
本実施形態においては、応答時間が極めて短いフォトダイオード21によって照射時間の短いフラッシュランプFLからチャンバー6の内部に照射された光の強度変化を確実に検出し、それをワンチップマイコン25によって光の強度の時間波形として取得している。そして、ワンチップマイコン25によって取得された基準波形および処理波形はそれぞれメインコントローラ3の波形記憶部35に転送され、異常検出部37が基準波形と処理波形とを比較して異常検出処理を行っている。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、熱処理装置1の構成は図21〜図23に示すようなものであっても良い。上記実施形態では石英プローブ18と波形計測部20とを光ファイバー17を介して接続していたが、図21に示す例おいては石英プローブ18と波形計測部20とを直接接続している。図21のように構成しても、上記実施形態と同様の処理を行うことができる。
3 メインコントローラ
4 保持部昇降機構
5 ランプハウス
6 チャンバー
7 保持部
17 光ファイバー
18 石英プローブ
19 石英窓
20 波形計測部
21 フォトダイオード
22 電流電圧変換回路
23 増幅回路
24 高速A/Dコンバータ
25 ワンチップマイコン
35 波形記憶部
37 異常検出部
60 上部開口
61 チャンバー窓
62 チャンバー底部
63 チャンバー側部
65 熱処理空間
71 ホットプレート
72 サセプタ
96 スイッチング素子
FL フラッシュランプ
W 半導体ウェハー
Claims (18)
- 基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内にて基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された基板に光照射を行うフラッシュランプと、
前記フラッシュランプに流れる電流を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のゲートに印加する信号の波形を設定する信号設定部と、
前記信号設定部にて設定された信号の波形に従って信号を出力して前記スイッチング素子のゲートに印加する信号発生部と、
前記フラッシュランプから前記チャンバーの内部に照射された光の強度の時間波形を計測する波形計測部と、
前記スイッチング素子のゲートに所定の波形の信号が印加されて前記フラッシュランプから正常な光照射が行われたときの光強度の時間波形である基準波形および前記スイッチング素子のゲートに前記所定の波形の信号が印加されて前記フラッシュランプから処理対象となる基板に光照射が行われたときの光強度の時間波形である処理波形を記憶する波形記憶部と、
前記基準波形と前記処理波形とを比較して異常検出処理を行う異常検出部と、
を備えることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項1記載の熱処理装置において、
前記異常検出部は、所定の時間範囲での前記基準波形と前記処理波形との差分を算出して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理装置。 - 請求項1記載の熱処理装置において、
前記異常検出部は、所定の時間範囲での前記基準波形の積分値と前記処理波形の積分値とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理装置。 - 請求項1記載の熱処理装置において、
前記異常検出部は、前記基準波形の最高値と前記処理波形の最高値とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理装置。 - 請求項1記載の熱処理装置において、
前記異常検出部は、所定時刻での前記基準波形の強度値と前記処理波形の強度値とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理装置。 - 請求項1記載の熱処理装置において、
前記異常検出部は、前記基準波形のn番目(nは1以上の整数)のピークの強度値と前記処理波形のn番目のピークの強度値とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理装置。 - 請求項1記載の熱処理装置において、
前記異常検出部は、前記基準波形のn番目(nは1以上の整数)のピークの時刻と前記処理波形のn番目のピークの時刻とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理装置。 - 請求項2または請求項3記載の熱処理装置において、
前記異常検出部は、前記基準波形のピークを含むように前記所定の時間範囲を設定することを特徴とする熱処理装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記波形計測部はフォトダイオードを備えることを特徴とする熱処理装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の熱処理装置において、
前記スイッチング素子は絶縁ゲートバイポーラトランジスタであることを特徴とする熱処理装置。 - フラッシュランプからチャンバー内に保持された基板に対して光を照射することによって該基板を加熱する熱処理方法であって、
前記フラッシュランプに流れる電流を制御するスイッチング素子のゲートに所定の波形の信号が印加されて前記フラッシュランプから正常な光照射が行われたときに前記チャンバーの内部に照射された光の強度の時間波形を基準波形として取得する基準波形取得工程と、
前記スイッチング素子のゲートに前記所定の波形の信号が印加されて前記フラッシュランプから処理対象となる基板に光照射が行われたときに前記チャンバーの内部に照射された光の強度の時間波形を処理波形として取得する処理波形取得工程と、
前記基準波形と前記処理波形とを比較して異常検出処理を行う異常検出工程と、
を備えることを特徴とする熱処理方法。 - 請求項11記載の熱処理方法において、
前記異常検出工程は、所定の時間範囲での前記基準波形と前記処理波形との差分を算出して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理方法。 - 請求項11記載の熱処理方法において、
前記異常検出工程は、所定の時間範囲での前記基準波形の積分値と前記処理波形の積分値とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理方法。 - 請求項11記載の熱処理方法において、
前記異常検出工程は、前記基準波形の最高値と前記処理波形の最高値とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理方法。 - 請求項11記載の熱処理方法において、
前記異常検出工程は、所定時刻での前記基準波形の強度値と前記処理波形の強度値とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理方法。 - 請求項11記載の熱処理方法において、
前記異常検出工程は、前記基準波形のn番目(nは1以上の整数)のピークの強度値と前記処理波形のn番目のピークの強度値とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理方法。 - 請求項11記載の熱処理方法において、
前記異常検出工程は、前記基準波形のn番目(nは1以上の整数)のピークの時刻と前記処理波形のn番目のピークの時刻とを比較して異常検出処理を行うことを特徴とする熱処理方法。 - 請求項11から請求項17のいずれかに記載の熱処理方法において、
前記スイッチング素子は絶縁ゲートバイポーラトランジスタであることを特徴とする熱処理方法。
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