JP3654684B2 - 処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハを製造するにあたって重要な工程の一つとして熱処理工程がある。この熱処理としては、例えば酸化膜の形成、ドーパントの拡散、アニールあるいはＣＶＤなどが挙げられ、最近では空気の巻き込みが少ないなどの利点から横型炉に代って縦型の熱処理装置が多く使用されてきている。
【０００３】
この縦型の熱処理装置は、図８に示すように縦型の熱処理炉１１と、多数のウエハＷを上下に間隔をおいて棚状に配列して保持するウエハ保持具であるウエハボート１２と、ウエハＷの受け渡しのためにウエハキャリア（以下単に「キャリア」という）Ｃを載置する受け渡し台１３と、その他図示しないがキャリアの搬入出ポートやキャリアストッカなどとを備えており、受け渡し台１３に載置されたキャリアＣ内のウエハＷを搬送アーム１４によりウエハボート１２に移載し、ウエハボート１２に所定枚数のウエハが搭載された後、ウエハボート１２を熱処理１１内に図示しないボートエレベータにより搬入し、熱処理１１内でウエハＷに対して所定の熱処理を行うように構成されている。
【０００４】
そしてウエハボート１２の上下両端部は熱処理炉の構造上他の部分に比べて温度が低くなるのでウエハＷ間の処理の不均一性を避けるため、この部分にはダミーウエハが配置され、上下両端部以外の部分に通常の被処理ウエハが搭載されることになる。
【０００５】
一方例えばあるロットについてウエハＷを熱処理した場合、そのロットのウエハＷに対してその後の工程が無駄にならないように、予定としている熱処理が行われたか否かを確認する必要がある。そこで従来ではウエハボート１２において被処理ウエハの搭載領域内にモニタ用ウエハＷを搭載し、熱処理終了後にモニタ用ウエハを検査して、そのモニタ用ウエハと一緒に熱処理した被処理ウエハの処理状態を把握するようにしていた。
【０００６】
図９はモニタの方法の一例を示す図であり、例えばキャリアＣに被処理ウエハと共に１枚のモニタ用ウエハＭ１（Ｍ２、Ｍ３）を入れておき、熱処理を終えて各ウエハを元のキャリア内に戻した後、各モニタ用ウエハＭ１（Ｍ２、Ｍ３）の処理状態を検査し、例えばそのモニタ用ウエハのキャリアＣに含まれる被処理ウエハの処理状態を把握して、それら被処理ウエハを次工程に進めるか否かを判断するようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】
ところで熱処理装置は常に安定しているわけではなく、突発的にあるいは徐々に悪くなることがある。従って無駄な処理を続けて行わないようにするために、あるいは通常の運転時間帯に装置を停止させないようにするために、熱処理装置の状態を監視することが重要である。しかしながら従来の熱処理方法では装置の状態を監視することは非常に不便であった。何故ならモニタ用ウエハに基づいて処理の状態例えば膜厚の面内均一性やパーティクルの数などを検査する工程と、装置の状態を調べる工程とは、例えば基準レベルが異なるため、１段の検査で済ませることが難しく、もしモニタ用ウエハを用いて装置の状態を調べようとするならば常に２段階の検査工程を行わなければならず、その間そのモニタ用ウエハが含まれるロットの被処理ウエハが次の工程に進めなくなるため全体のスループットが低下する。
【０００８】
またある周期をもってつまりプロセスの何回かに１回モニタ用ウエハに基づいて装置の状態を調べるようなシーケンスを組むとすると、オペレータがプロセスの回数をカウントして所定のプロセス回数毎にモニタ用ウエハを装置の状態の検査工程に流さなければならず、オペレータの作業が繁雑になるし、またプロセスの回数によって、モニタ用ウエハに対して処理状態の検査終了後に次工程に進む場合と、モニタ用ウエハに対して装置の状態の検査をも待って次工程に進む場合とに分れるとすると、量産態勢の下では非常に運用しづらく、このため装置の状態については監視していないのが実情である。
【０００９】
このように従来の熱処理方法では装置の状態を監視するという点については考慮されておらず、定期的なメンテナンスに頼るかあるいはモニタ用ウエハについて連続して通常から外れたデータが表われたときに装置を停止してメンテナンスをするなどの方法が行われていると考えられる。
【００１０】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、装置の状態を監視する場合に便利であって、運用しやすい処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、処理容器内に被処理基板を搬入し、被処理基板に対して所定の処理を行なう処理方法において
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する工程と、
前記被処理基板を処理する工程の間に予め設定した処理周期で割り込んで装置モニタ用基板を専用のキャリアから取り出して処理容器の中に搬入して処理する工程と、
この工程で処理した装置モニタ用基板を専用のキャリアに収納する工程と、
前記キャリア内に収納された処理済みの装置モニタ用基板に基づいて装置の状態を監視する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、複数の被処理基板を互いに間隔をおいて積層するように保持具に保持させて反応容器内に搬入し、この反応容器内で所定の熱処理を行なう処理方法において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する工程と、
前記被処理基板を処理する工程の間に、予め設定した処理周期で割り込んで装置モニタ用基板を専用のキャリアから取り出し保持具に保持させて処理容器の中に搬入して処理する工程と、
この工程で処理した装置モニタ用基板を専用のキャリアに収納する工程と、
このキャリア内に収納された処理済みの装置モニタ用基板に基づいて装置の状態を監視する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、複数の被処理基板とダミ−基板とを積層するように保持具に保持させると共に、この保持具を反応容器内に搬入して前記被処理基板に対して所定の熱処理を行なう処理方法において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する工程と、
前記装置モニタ用基板を前記保持具のダミー基板保持領域に保持させて、前記被処理基板を処理する工程に予め設定した処理周期で割り込んで反応容器内に搬入して処理する工程と、
この工程で処理した装置モニタ用基板の処理状態に基づいて装置の状態を監視する工程と、を含むことを特徴とする。本発明方法において装置モニタ用基板により監視される装置の状態は、装置内の汚染状態、ヒータの劣化、処理ガスの流れなどである。
【００１４】
請求項４の発明は、被処理基板を反応容器内に搬入し、この反応容器内で所定の処理を行なう処理装置において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する装置モニタパラメータ設定部と、
前記装置モニタ用基板を収納するためのキャリアと、
前記被処理基板を処理する工程の間に予め設定した処理周期で割り込んで、前記キャリア内の装置モニタ用基板を前記保持具に保持させて処理するように搬送系を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、複数の被処理基板を互いに間隔をおいて積層するように保持具に保持させて反応容器内に搬入し、この反応容器内で所定の熱処理を行なう処理装置において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する装置モニタ用パラメータ設定部と、
前記装置モニタ用基板を収納するためのキャリアと、
前記被処理基板を処理する工程の間に予め設定した処理頻度で割り込んで、前記キャリア内の装置モニタ用基板を前記保持具に保持させて処理するように搬送系を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、装置モニタパラメータ設定部は、保持具における装置モニタ用基板の保持枚数および保持位置を更に設定するものであることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
請求項１〜６の発明では、専用のキャリア内に装置モニタ用基板を収納しておき、予め設定した処理周期ｎでつまりｎ−１回のプロセスが終了する毎に、前記装置モニタ用基板を処理し、元のあるいは別の専用のキャリア内に収納し、この基板を検査して装置の状態を把握する。従って装置モニタ専用の基板のラインは被処理基板のラインとは独立したものになるため、装置を監視しながら、被処理基板は通常のラインを流れるので運用しやすい。
【００１８】
また縦型炉や横型炉などのバッチ式の熱処理装置において、請求項３の発明のように保持具の基板保持領域の中でダミー基板の保持領域に装置モニタ用基板を保持して熱処理すれば、被処理基板の保持領域には影響がないので、被処理基板の搬送のシーケンスには影響を及ぼさないため、運用しやすい。
【００１９】
【実施例】
図１及び図２は本発明の実施例に係る熱処理装置を示す図であり、この熱処理装置は、装置本体の奥側に、図では見えない反応チューブの外にヒータを囲撓して設けてなる縦型の熱処理炉２１と、多数の被処理基板例えばウエハを上下に間隔をおいて各々水平に積層して搭載し、ボートエレベータ２２により熱処理炉２１に対してウエハＷ（図２参照）をロード、アンロードするためのウエハボート２３と、このウエハボート２３にウエハを着脱するための、例えば進退自在、昇降自在、回転自在な複数のピンセットを備えたウエハ移載機２４とを有してなる。なお図１中２５は、ウエハボート２３とキャリアＣとの間でウエハの移載が行われている間、熱処理炉２１の下端開口部を塞ぐための蓋体である。またウエハボート２３の下降位置とウエハ移載機２４を介して対向するようにウエハ受け渡し部３１が配設されており、このウエハ受け渡し部３１は、例えばウエハＷを収納するキャリアＣを３段置くことができるように構成されている。
【００２０】
前記ウエハ受け渡し部３１の上方領域には、キャリア収納棚（キャリアストッカ）３２が設けられており、このキャリア収納棚３２は例えばキャリアＣを４列、４段、最大数１６個収納できるように構成されている。
【００２１】
前記ウエハ受け渡し部３１及びキャリア収納棚３２に臨む位置にはキャリア移載機４の移動領域が確保されており、この移動領域を挟んで装置本体の手前側にキャリアステージ３３が設けられている。このキャリアステージ３３は、ウエハを収納したキャリアＣが外部との間で搬出入される入出力ポートの役割を果たす個所であり、キャリアＣのウエハ取り出し口が上に向いた状態つまりウエハが垂直な状態でキャリアＣが例えば４個横に（ｘ方向に）並べて載置される。
【００２２】
なおこのキャリアステージ３３は図１では概念的に１枚のステージで描いてあるが、実際には４つのキャリアＣに対して夫々設けられ、このキャリアステージ３３には、載置されたキャリアＣを図２に示すように水平な軸のまわりに奥側に回動して横倒しにする機構が組み合わせられており、キャリアＣは横倒しの状態で前記のキャリア移載機４により移載されることになる。
【００２３】
前記キャリア移載機４は、Ｘ方向に移動自在な支柱４１に沿って昇降する昇降台４２に、キャリアＣを保持して移載するためのＺ軸まわりに回動自在なアーム４３を取り付けて構成される。図２中Ｆはエアフィルタ部である。
【００２４】
そして装置本体の正面パネルには、この装置を運転するためのタッチパネルよりなる操作パネル部５が設けられており、この操作パネル部５は、本実施例の特徴部分である装置モニタパラメータ設定部を含むものであり、例えば初期画面の所定のスイッチ部を押すと、例えば図３に示すような装置モニタパラメータ設定画面が表示される。
【００２５】
ここで図４は本実施例装置の制御系を示すブロック図であり、この熱処理装置はＣＰＵなどを含む制御部６と、通常モードプログラム７Ａ及び装置モニタモードプログラム７Ｂを含む記憶部７とを備えている。通常モードプログラム７Ａとは、通常に熱処理を行うプログラムであり、装置モニタモードプログラム７Ｂとは、装置を監視するための専用の装置モニタ用ウエハを、所定の周期で被処理ウエハと共にウエハボート２３に搭載して熱処理するためのプログラムである。図４中６１で示す搬送系は、前記ウエハ移載機２４及びキャリア移載機４をまとめて搬送系として記載したものであり、制御部６は、前記プログラム７Ａまたは７Ｂに基づいて搬送系６１を制御することになる。６２は装置モニタパラメータ設定部であり、この設定部により、即ちこの例では図３に示す画面により装置モニタモード設定をすることによって装置モニタモードプログラムが選択されるようになっている。また６３は警報発生部であり、専用のキャリアＣ内の全ての装置モニタ用ウエハの熱処理が終了したときに警報を発するものである。
【００２６】
次に上述実施例の作用について述べる。先ず装置モニタモード設定を行わず通常モードで熱処理を行う場合について説明すると、この場合は記憶部７内の通常モードプログラム７Ａに基づいて一連の処理が行われる。即ち２５枚のウエハＷを収納したキャリアＣは、キャリアステージ３３に搬入されると、キャリア移載機４により一旦キャリア収納棚３２に収納された後、あるいは直接に受け渡し台３１に搬送される。
【００２７】
次いで受け渡し台３１に載置されたキャリアＣから、ウエハ移載機２４によりウエハＷを取り出してウエハボート２３に１枚ずつあるいは複数枚ずつ移載する。ウエハボート２３は、例えば１２５枚ウエハＷを保持できるように垂直な支柱に１２５段の溝が形成されており、そのうち上下両端部の保持領域は、その間の保持領域よりも温度が低いため、ダミーウエハを保持するようにプログラムが組まれている。
【００２８】
従ってウエハボート２３において上下両端部以外の保持領域に被処理ウエハが保持されることになるが、被処理ウエハの保持領域の中には通常モニタ用ウエハが所定間隔で搭載される。このモニタ用ウエハは、被処理ウエハの処理状態を監視する従来から用いられているものであって、本実施例の特徴としている装置モニタ用ウエハとは区別されるものであり、例えば被処理ウエハが入っているキャリアＣの中に予め１枚混入されている。またダミーウエハはダミーウエハ専用のキャリア内に収納され、このキャリアはキャリア収納棚３２において予め指定された位置に収納されている。
【００２９】
そしてウエハボート２３へのウエハＷの搭載を終了した後ウエハボート２３が上昇して熱処理炉２１内にロードされ、例えば酸化、ＣＶＤ、拡散などの所定の熱処理が行われる。しかる後ウエハボート２３が下降してウエハＷがアンロードされ、ウエハ移載機２４によりウエハボート２３からウエハ受け渡し部３１のキャリアＣへウエハＷが移載される。処理済みのウエハＷの入ったキャリアＣは、キャリア収納棚３２の空きの状態などに応じて、キャリア収納棚３２に一旦収納されるか、場合によってはキャリアステージ３３に直接移載される。
【００３０】
次いで装置モニタモードで熱処理を行う場合について説明する。この実施例の熱処理装置では予め２５枚の装置モニタ用ウエハＷが入った専用のキャリアＣをキャリア収納棚３２に収納しておく。装置モニタ用ウエハＷとは、装置の状態例えば装置内の汚染状態やヒータの劣化、処理ガスの流れなどを調べるためのものであり、従って被処理ウエハの処理の状態を調べるものではないので、被処理ウエハと同様のウエハＷである必要はなく、例えば膜の耐圧を調べるために電極を埋め込んだ特殊なウエハを用いてもよい。
【００３１】
また装置モニタ用ウエハＷが入った専用のキャリアＣとは、キャリアの構造が特殊であるということではなく、被処理ウエハの入ったキャリアとは区別されるものであるという意味である。即ち装置モニタ用ウエハＷは、通常のラインを流れる被処理ウエハの入ったキャリアとは別のキャリアに収納されるものである。
【００３２】
装置モニタモードで運転するためには、図３に示すように操作パネル部５の装置モニタパラメータ設定画面において装置モニタモード設定のスイッチを押すと共に、設定周期（設定間隔）及び設定位置を同画面のテンキーにより入力する。設定周期とは、ウエハボート２３にウエハＷを搭載して熱処理炉２１内で行うプロセスを１回のプロセスとすると、装置モニタ用ウエハをウエハボート２３に搭載して処理を行うプロセスを、何回に１回行うかという処理周期を設定することであり、例えば設定周期を４回とすると、４回目のプロセスで、つまり装置モニタ用ウエハを搭載しない通常の処理を３回行った後次のプロセスで装置モニタ用ウエハを搭載した処理を行うことになる。また設定位置とは、装置モニタ用ウエハを搭載すべきウエハボート２３の保持溝の位置であり、何番目の溝であるかが設定される。
【００３３】
こうして装置モニタモードが設定されると、装置モニタモードプログラム７Ｂが選択される。図５は装置モニタモードのフローを示すフローチャートであり、先ず１回目のプロセス時においては、装置モニタ用ウエハの入ったキャリアを（装置モニタ用キャリア）キャリア収納棚３２からキャリア移載機４により取り出して受け渡し台３１に載置し、このキャリアから装置モニタ用ウエハをウエハ移載機２４によりウエハボート２３の設定位置に搭載する。
【００３４】
図６は、この様子を概略的に示す図であり、例えばキャリア収納棚３２から装置モニタ用キャリアＥＱＭＣと、ダミーウエハＤＷの入ったキャリア（ダミーキャリア）ＤＣとが受け渡し台３１に載置される。なお図中ＰＣは被処理ウエハの入ったキャリアである。ウエハボート２３の最上段から所定段数までと最下段から所定段数までとはダミーウエハの保持領域であり、この領域にダミーウエハＤＷが搭載されると共に、装置モニタ用ウエハＥＱＭＣが予め設定された位置、例えば上端側及び下端側の各ダミーウエハの保持領域の一番下側に搭載される。
【００３５】
またこれらダミーウエハの保持領域の間の領域に被処理ウエハが搭載されることになるが、被処理ウエハの保持領域において被処理ウエハに混じって所定枚数間隔で、既述したように通常のモニタ用ウエハＭＷが搭載される。図６中Ｄで示す鎖線で囲む領域はダミーウエハの保持領域、Ｐで示す鎖線で囲む領域は被処理ウエハの保持領域である。
【００３６】
続いてウエハボート２３へのウエハＷの移載が終了した後は、通常モードと同様に熱処理を行い、ウエハボート２３上の装置モニタ用ウエハＥＱＭＷを元の装置モニタ用キャリアＥＱＭＣに戻し、このキャリアＥＱＭＣをキャリア収納棚３２の元の位置に戻す。続いて２回目のプロセスに移るが、設定周期が「ｎ」例えば「４」であるとすると、以後（ｎ−１）回、この場合３回のプロセスは、装置モニタ用ウエハを用いずに通常モードのプロセスと同様に行われ、４回目のプロセスにおいては、１回目のプロセスと同様に装置モニタ用ウエハを用いて熱処理が行われる。
【００３７】
そして装置モニタ用キャリア内の装置モニタ用ウエハが全て熱処理されると、制御部６から警報発生部６３に警報指令が出力され、警報発生部から例えば警報音が発せられる。その後上位のホストコンピュータ側から自動的に、あるいはマニュアル操作で装置モニタ用キャリアがキャリアステージ３３に取り出され、検査装置に運ばれる。装置モニタ用キャリアについては例えばパーティクルの検査、膜の耐圧検査、あるいは膜厚の面内均一性などが検査され、装置の状態を把握するための独自の判定がなされる。装置の状態を把握するためには、図７に示すようにパーティクル数などの特定因子の経時変化を捉え、そのデータに基づいて今の装置の状態、今後の傾向、過去に状態が悪かったときの製品の特定などが行われる。
【００３８】
上述実施例によれば、装置の状態を監視するための専用のウエハを用いて熱処理を行い、その結果に基づいて装置の状態を把握しているため、不具合の個所の早期発見、メンテナンスの時期の予測が可能になり、また今後の運用の計画にも役立つなど、非常に便利である。
【００３９】
そして装置モニタ用ウエハは、通常の被処理ウエハのラインから切り離された独自のラインで流れるため、被処理ウエハのラインに影響を及ぼすことがないし、また装置モニタ用ウエハの処理周期やウエハボート上への設置位置を自動設定できるので作業が繁雑になることもなく、運用がやりやすい。更に通常のモニタ用ウエハとは別個に専用の装置モニタ用ウエハを用いているので、電極を埋め込むなどの特殊なウエハを用いることができ、また装置モニタ用ウエハはウエハボート２３上のダミーウエハの保持領域に保持することができるので、被処理ウエハの保持領域を食われることがなく、従って被処理ウエハの搬送のシーケンスには影響を及ぼさない。
【００４０】
以上において処理前の装置モニタ用ウエハを収納するキャリアと処理後の装置モニタ用ウエハを収納するキャリアとは別個のものであってもよい。なお本発明は縦型の熱処理炉に限らず横型の熱処理炉に適用してもよいし、あるいはバッチ式の処理装置に限らず枚葉式の処理装置に適用してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、装置モニタ専用の基板を用い、この基板を被処理基板のラインとは独立したラインにより管理しているため、装置の状態を監視することができ、しかも非常に運用しやすいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る熱処理装置全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係る熱処理装置全体を示す縦断側面図である。
【図３】装置モニタパラメータ設定画面を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例に係る熱処理装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】装置モニタモードの処理のフローを示すフローチャートである。
【図６】装置モニタモードの処理のウエハの流れを示す説明図である。
【図７】装置モニタ用ウエハに基づいて行う検査の一例を示す説明図である。
【図８】従来の熱処理装置を示す概略側面図である。
【図９】従来方法におけるウエハボートへのウエハの搭載の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
２１ 熱処理炉
２３ ウエハボート
２４ ウエハ移載機
３１ 受け渡し台
４ キャリア移載機
５ 操作パネル
６ 制御部
７ 記憶部
ＥＱＭＷ 装置モニタ用ウエハ
ＤＷ ダミーウエハ
【産業上の利用分野】
本発明は、処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハを製造するにあたって重要な工程の一つとして熱処理工程がある。この熱処理としては、例えば酸化膜の形成、ドーパントの拡散、アニールあるいはＣＶＤなどが挙げられ、最近では空気の巻き込みが少ないなどの利点から横型炉に代って縦型の熱処理装置が多く使用されてきている。
【０００３】
この縦型の熱処理装置は、図８に示すように縦型の熱処理炉１１と、多数のウエハＷを上下に間隔をおいて棚状に配列して保持するウエハ保持具であるウエハボート１２と、ウエハＷの受け渡しのためにウエハキャリア（以下単に「キャリア」という）Ｃを載置する受け渡し台１３と、その他図示しないがキャリアの搬入出ポートやキャリアストッカなどとを備えており、受け渡し台１３に載置されたキャリアＣ内のウエハＷを搬送アーム１４によりウエハボート１２に移載し、ウエハボート１２に所定枚数のウエハが搭載された後、ウエハボート１２を熱処理１１内に図示しないボートエレベータにより搬入し、熱処理１１内でウエハＷに対して所定の熱処理を行うように構成されている。
【０００４】
そしてウエハボート１２の上下両端部は熱処理炉の構造上他の部分に比べて温度が低くなるのでウエハＷ間の処理の不均一性を避けるため、この部分にはダミーウエハが配置され、上下両端部以外の部分に通常の被処理ウエハが搭載されることになる。
【０００５】
一方例えばあるロットについてウエハＷを熱処理した場合、そのロットのウエハＷに対してその後の工程が無駄にならないように、予定としている熱処理が行われたか否かを確認する必要がある。そこで従来ではウエハボート１２において被処理ウエハの搭載領域内にモニタ用ウエハＷを搭載し、熱処理終了後にモニタ用ウエハを検査して、そのモニタ用ウエハと一緒に熱処理した被処理ウエハの処理状態を把握するようにしていた。
【０００６】
図９はモニタの方法の一例を示す図であり、例えばキャリアＣに被処理ウエハと共に１枚のモニタ用ウエハＭ１（Ｍ２、Ｍ３）を入れておき、熱処理を終えて各ウエハを元のキャリア内に戻した後、各モニタ用ウエハＭ１（Ｍ２、Ｍ３）の処理状態を検査し、例えばそのモニタ用ウエハのキャリアＣに含まれる被処理ウエハの処理状態を把握して、それら被処理ウエハを次工程に進めるか否かを判断するようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】
ところで熱処理装置は常に安定しているわけではなく、突発的にあるいは徐々に悪くなることがある。従って無駄な処理を続けて行わないようにするために、あるいは通常の運転時間帯に装置を停止させないようにするために、熱処理装置の状態を監視することが重要である。しかしながら従来の熱処理方法では装置の状態を監視することは非常に不便であった。何故ならモニタ用ウエハに基づいて処理の状態例えば膜厚の面内均一性やパーティクルの数などを検査する工程と、装置の状態を調べる工程とは、例えば基準レベルが異なるため、１段の検査で済ませることが難しく、もしモニタ用ウエハを用いて装置の状態を調べようとするならば常に２段階の検査工程を行わなければならず、その間そのモニタ用ウエハが含まれるロットの被処理ウエハが次の工程に進めなくなるため全体のスループットが低下する。
【０００８】
またある周期をもってつまりプロセスの何回かに１回モニタ用ウエハに基づいて装置の状態を調べるようなシーケンスを組むとすると、オペレータがプロセスの回数をカウントして所定のプロセス回数毎にモニタ用ウエハを装置の状態の検査工程に流さなければならず、オペレータの作業が繁雑になるし、またプロセスの回数によって、モニタ用ウエハに対して処理状態の検査終了後に次工程に進む場合と、モニタ用ウエハに対して装置の状態の検査をも待って次工程に進む場合とに分れるとすると、量産態勢の下では非常に運用しづらく、このため装置の状態については監視していないのが実情である。
【０００９】
このように従来の熱処理方法では装置の状態を監視するという点については考慮されておらず、定期的なメンテナンスに頼るかあるいはモニタ用ウエハについて連続して通常から外れたデータが表われたときに装置を停止してメンテナンスをするなどの方法が行われていると考えられる。
【００１０】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、装置の状態を監視する場合に便利であって、運用しやすい処理方法及びその装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、処理容器内に被処理基板を搬入し、被処理基板に対して所定の処理を行なう処理方法において
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する工程と、
前記被処理基板を処理する工程の間に予め設定した処理周期で割り込んで装置モニタ用基板を専用のキャリアから取り出して処理容器の中に搬入して処理する工程と、
この工程で処理した装置モニタ用基板を専用のキャリアに収納する工程と、
前記キャリア内に収納された処理済みの装置モニタ用基板に基づいて装置の状態を監視する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、複数の被処理基板を互いに間隔をおいて積層するように保持具に保持させて反応容器内に搬入し、この反応容器内で所定の熱処理を行なう処理方法において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する工程と、
前記被処理基板を処理する工程の間に、予め設定した処理周期で割り込んで装置モニタ用基板を専用のキャリアから取り出し保持具に保持させて処理容器の中に搬入して処理する工程と、
この工程で処理した装置モニタ用基板を専用のキャリアに収納する工程と、
このキャリア内に収納された処理済みの装置モニタ用基板に基づいて装置の状態を監視する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、複数の被処理基板とダミ−基板とを積層するように保持具に保持させると共に、この保持具を反応容器内に搬入して前記被処理基板に対して所定の熱処理を行なう処理方法において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する工程と、
前記装置モニタ用基板を前記保持具のダミー基板保持領域に保持させて、前記被処理基板を処理する工程に予め設定した処理周期で割り込んで反応容器内に搬入して処理する工程と、
この工程で処理した装置モニタ用基板の処理状態に基づいて装置の状態を監視する工程と、を含むことを特徴とする。本発明方法において装置モニタ用基板により監視される装置の状態は、装置内の汚染状態、ヒータの劣化、処理ガスの流れなどである。
【００１４】
請求項４の発明は、被処理基板を反応容器内に搬入し、この反応容器内で所定の処理を行なう処理装置において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する装置モニタパラメータ設定部と、
前記装置モニタ用基板を収納するためのキャリアと、
前記被処理基板を処理する工程の間に予め設定した処理周期で割り込んで、前記キャリア内の装置モニタ用基板を前記保持具に保持させて処理するように搬送系を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、複数の被処理基板を互いに間隔をおいて積層するように保持具に保持させて反応容器内に搬入し、この反応容器内で所定の熱処理を行なう処理装置において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する装置モニタ用パラメータ設定部と、
前記装置モニタ用基板を収納するためのキャリアと、
前記被処理基板を処理する工程の間に予め設定した処理頻度で割り込んで、前記キャリア内の装置モニタ用基板を前記保持具に保持させて処理するように搬送系を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、装置モニタパラメータ設定部は、保持具における装置モニタ用基板の保持枚数および保持位置を更に設定するものであることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
請求項１〜６の発明では、専用のキャリア内に装置モニタ用基板を収納しておき、予め設定した処理周期ｎでつまりｎ−１回のプロセスが終了する毎に、前記装置モニタ用基板を処理し、元のあるいは別の専用のキャリア内に収納し、この基板を検査して装置の状態を把握する。従って装置モニタ専用の基板のラインは被処理基板のラインとは独立したものになるため、装置を監視しながら、被処理基板は通常のラインを流れるので運用しやすい。
【００１８】
また縦型炉や横型炉などのバッチ式の熱処理装置において、請求項３の発明のように保持具の基板保持領域の中でダミー基板の保持領域に装置モニタ用基板を保持して熱処理すれば、被処理基板の保持領域には影響がないので、被処理基板の搬送のシーケンスには影響を及ぼさないため、運用しやすい。
【００１９】
【実施例】
図１及び図２は本発明の実施例に係る熱処理装置を示す図であり、この熱処理装置は、装置本体の奥側に、図では見えない反応チューブの外にヒータを囲撓して設けてなる縦型の熱処理炉２１と、多数の被処理基板例えばウエハを上下に間隔をおいて各々水平に積層して搭載し、ボートエレベータ２２により熱処理炉２１に対してウエハＷ（図２参照）をロード、アンロードするためのウエハボート２３と、このウエハボート２３にウエハを着脱するための、例えば進退自在、昇降自在、回転自在な複数のピンセットを備えたウエハ移載機２４とを有してなる。なお図１中２５は、ウエハボート２３とキャリアＣとの間でウエハの移載が行われている間、熱処理炉２１の下端開口部を塞ぐための蓋体である。またウエハボート２３の下降位置とウエハ移載機２４を介して対向するようにウエハ受け渡し部３１が配設されており、このウエハ受け渡し部３１は、例えばウエハＷを収納するキャリアＣを３段置くことができるように構成されている。
【００２０】
前記ウエハ受け渡し部３１の上方領域には、キャリア収納棚（キャリアストッカ）３２が設けられており、このキャリア収納棚３２は例えばキャリアＣを４列、４段、最大数１６個収納できるように構成されている。
【００２１】
前記ウエハ受け渡し部３１及びキャリア収納棚３２に臨む位置にはキャリア移載機４の移動領域が確保されており、この移動領域を挟んで装置本体の手前側にキャリアステージ３３が設けられている。このキャリアステージ３３は、ウエハを収納したキャリアＣが外部との間で搬出入される入出力ポートの役割を果たす個所であり、キャリアＣのウエハ取り出し口が上に向いた状態つまりウエハが垂直な状態でキャリアＣが例えば４個横に（ｘ方向に）並べて載置される。
【００２２】
なおこのキャリアステージ３３は図１では概念的に１枚のステージで描いてあるが、実際には４つのキャリアＣに対して夫々設けられ、このキャリアステージ３３には、載置されたキャリアＣを図２に示すように水平な軸のまわりに奥側に回動して横倒しにする機構が組み合わせられており、キャリアＣは横倒しの状態で前記のキャリア移載機４により移載されることになる。
【００２３】
前記キャリア移載機４は、Ｘ方向に移動自在な支柱４１に沿って昇降する昇降台４２に、キャリアＣを保持して移載するためのＺ軸まわりに回動自在なアーム４３を取り付けて構成される。図２中Ｆはエアフィルタ部である。
【００２４】
そして装置本体の正面パネルには、この装置を運転するためのタッチパネルよりなる操作パネル部５が設けられており、この操作パネル部５は、本実施例の特徴部分である装置モニタパラメータ設定部を含むものであり、例えば初期画面の所定のスイッチ部を押すと、例えば図３に示すような装置モニタパラメータ設定画面が表示される。
【００２５】
ここで図４は本実施例装置の制御系を示すブロック図であり、この熱処理装置はＣＰＵなどを含む制御部６と、通常モードプログラム７Ａ及び装置モニタモードプログラム７Ｂを含む記憶部７とを備えている。通常モードプログラム７Ａとは、通常に熱処理を行うプログラムであり、装置モニタモードプログラム７Ｂとは、装置を監視するための専用の装置モニタ用ウエハを、所定の周期で被処理ウエハと共にウエハボート２３に搭載して熱処理するためのプログラムである。図４中６１で示す搬送系は、前記ウエハ移載機２４及びキャリア移載機４をまとめて搬送系として記載したものであり、制御部６は、前記プログラム７Ａまたは７Ｂに基づいて搬送系６１を制御することになる。６２は装置モニタパラメータ設定部であり、この設定部により、即ちこの例では図３に示す画面により装置モニタモード設定をすることによって装置モニタモードプログラムが選択されるようになっている。また６３は警報発生部であり、専用のキャリアＣ内の全ての装置モニタ用ウエハの熱処理が終了したときに警報を発するものである。
【００２６】
次に上述実施例の作用について述べる。先ず装置モニタモード設定を行わず通常モードで熱処理を行う場合について説明すると、この場合は記憶部７内の通常モードプログラム７Ａに基づいて一連の処理が行われる。即ち２５枚のウエハＷを収納したキャリアＣは、キャリアステージ３３に搬入されると、キャリア移載機４により一旦キャリア収納棚３２に収納された後、あるいは直接に受け渡し台３１に搬送される。
【００２７】
次いで受け渡し台３１に載置されたキャリアＣから、ウエハ移載機２４によりウエハＷを取り出してウエハボート２３に１枚ずつあるいは複数枚ずつ移載する。ウエハボート２３は、例えば１２５枚ウエハＷを保持できるように垂直な支柱に１２５段の溝が形成されており、そのうち上下両端部の保持領域は、その間の保持領域よりも温度が低いため、ダミーウエハを保持するようにプログラムが組まれている。
【００２８】
従ってウエハボート２３において上下両端部以外の保持領域に被処理ウエハが保持されることになるが、被処理ウエハの保持領域の中には通常モニタ用ウエハが所定間隔で搭載される。このモニタ用ウエハは、被処理ウエハの処理状態を監視する従来から用いられているものであって、本実施例の特徴としている装置モニタ用ウエハとは区別されるものであり、例えば被処理ウエハが入っているキャリアＣの中に予め１枚混入されている。またダミーウエハはダミーウエハ専用のキャリア内に収納され、このキャリアはキャリア収納棚３２において予め指定された位置に収納されている。
【００２９】
そしてウエハボート２３へのウエハＷの搭載を終了した後ウエハボート２３が上昇して熱処理炉２１内にロードされ、例えば酸化、ＣＶＤ、拡散などの所定の熱処理が行われる。しかる後ウエハボート２３が下降してウエハＷがアンロードされ、ウエハ移載機２４によりウエハボート２３からウエハ受け渡し部３１のキャリアＣへウエハＷが移載される。処理済みのウエハＷの入ったキャリアＣは、キャリア収納棚３２の空きの状態などに応じて、キャリア収納棚３２に一旦収納されるか、場合によってはキャリアステージ３３に直接移載される。
【００３０】
次いで装置モニタモードで熱処理を行う場合について説明する。この実施例の熱処理装置では予め２５枚の装置モニタ用ウエハＷが入った専用のキャリアＣをキャリア収納棚３２に収納しておく。装置モニタ用ウエハＷとは、装置の状態例えば装置内の汚染状態やヒータの劣化、処理ガスの流れなどを調べるためのものであり、従って被処理ウエハの処理の状態を調べるものではないので、被処理ウエハと同様のウエハＷである必要はなく、例えば膜の耐圧を調べるために電極を埋め込んだ特殊なウエハを用いてもよい。
【００３１】
また装置モニタ用ウエハＷが入った専用のキャリアＣとは、キャリアの構造が特殊であるということではなく、被処理ウエハの入ったキャリアとは区別されるものであるという意味である。即ち装置モニタ用ウエハＷは、通常のラインを流れる被処理ウエハの入ったキャリアとは別のキャリアに収納されるものである。
【００３２】
装置モニタモードで運転するためには、図３に示すように操作パネル部５の装置モニタパラメータ設定画面において装置モニタモード設定のスイッチを押すと共に、設定周期（設定間隔）及び設定位置を同画面のテンキーにより入力する。設定周期とは、ウエハボート２３にウエハＷを搭載して熱処理炉２１内で行うプロセスを１回のプロセスとすると、装置モニタ用ウエハをウエハボート２３に搭載して処理を行うプロセスを、何回に１回行うかという処理周期を設定することであり、例えば設定周期を４回とすると、４回目のプロセスで、つまり装置モニタ用ウエハを搭載しない通常の処理を３回行った後次のプロセスで装置モニタ用ウエハを搭載した処理を行うことになる。また設定位置とは、装置モニタ用ウエハを搭載すべきウエハボート２３の保持溝の位置であり、何番目の溝であるかが設定される。
【００３３】
こうして装置モニタモードが設定されると、装置モニタモードプログラム７Ｂが選択される。図５は装置モニタモードのフローを示すフローチャートであり、先ず１回目のプロセス時においては、装置モニタ用ウエハの入ったキャリアを（装置モニタ用キャリア）キャリア収納棚３２からキャリア移載機４により取り出して受け渡し台３１に載置し、このキャリアから装置モニタ用ウエハをウエハ移載機２４によりウエハボート２３の設定位置に搭載する。
【００３４】
図６は、この様子を概略的に示す図であり、例えばキャリア収納棚３２から装置モニタ用キャリアＥＱＭＣと、ダミーウエハＤＷの入ったキャリア（ダミーキャリア）ＤＣとが受け渡し台３１に載置される。なお図中ＰＣは被処理ウエハの入ったキャリアである。ウエハボート２３の最上段から所定段数までと最下段から所定段数までとはダミーウエハの保持領域であり、この領域にダミーウエハＤＷが搭載されると共に、装置モニタ用ウエハＥＱＭＣが予め設定された位置、例えば上端側及び下端側の各ダミーウエハの保持領域の一番下側に搭載される。
【００３５】
またこれらダミーウエハの保持領域の間の領域に被処理ウエハが搭載されることになるが、被処理ウエハの保持領域において被処理ウエハに混じって所定枚数間隔で、既述したように通常のモニタ用ウエハＭＷが搭載される。図６中Ｄで示す鎖線で囲む領域はダミーウエハの保持領域、Ｐで示す鎖線で囲む領域は被処理ウエハの保持領域である。
【００３６】
続いてウエハボート２３へのウエハＷの移載が終了した後は、通常モードと同様に熱処理を行い、ウエハボート２３上の装置モニタ用ウエハＥＱＭＷを元の装置モニタ用キャリアＥＱＭＣに戻し、このキャリアＥＱＭＣをキャリア収納棚３２の元の位置に戻す。続いて２回目のプロセスに移るが、設定周期が「ｎ」例えば「４」であるとすると、以後（ｎ−１）回、この場合３回のプロセスは、装置モニタ用ウエハを用いずに通常モードのプロセスと同様に行われ、４回目のプロセスにおいては、１回目のプロセスと同様に装置モニタ用ウエハを用いて熱処理が行われる。
【００３７】
そして装置モニタ用キャリア内の装置モニタ用ウエハが全て熱処理されると、制御部６から警報発生部６３に警報指令が出力され、警報発生部から例えば警報音が発せられる。その後上位のホストコンピュータ側から自動的に、あるいはマニュアル操作で装置モニタ用キャリアがキャリアステージ３３に取り出され、検査装置に運ばれる。装置モニタ用キャリアについては例えばパーティクルの検査、膜の耐圧検査、あるいは膜厚の面内均一性などが検査され、装置の状態を把握するための独自の判定がなされる。装置の状態を把握するためには、図７に示すようにパーティクル数などの特定因子の経時変化を捉え、そのデータに基づいて今の装置の状態、今後の傾向、過去に状態が悪かったときの製品の特定などが行われる。
【００３８】
上述実施例によれば、装置の状態を監視するための専用のウエハを用いて熱処理を行い、その結果に基づいて装置の状態を把握しているため、不具合の個所の早期発見、メンテナンスの時期の予測が可能になり、また今後の運用の計画にも役立つなど、非常に便利である。
【００３９】
そして装置モニタ用ウエハは、通常の被処理ウエハのラインから切り離された独自のラインで流れるため、被処理ウエハのラインに影響を及ぼすことがないし、また装置モニタ用ウエハの処理周期やウエハボート上への設置位置を自動設定できるので作業が繁雑になることもなく、運用がやりやすい。更に通常のモニタ用ウエハとは別個に専用の装置モニタ用ウエハを用いているので、電極を埋め込むなどの特殊なウエハを用いることができ、また装置モニタ用ウエハはウエハボート２３上のダミーウエハの保持領域に保持することができるので、被処理ウエハの保持領域を食われることがなく、従って被処理ウエハの搬送のシーケンスには影響を及ぼさない。
【００４０】
以上において処理前の装置モニタ用ウエハを収納するキャリアと処理後の装置モニタ用ウエハを収納するキャリアとは別個のものであってもよい。なお本発明は縦型の熱処理炉に限らず横型の熱処理炉に適用してもよいし、あるいはバッチ式の処理装置に限らず枚葉式の処理装置に適用してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、装置モニタ専用の基板を用い、この基板を被処理基板のラインとは独立したラインにより管理しているため、装置の状態を監視することができ、しかも非常に運用しやすいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る熱処理装置全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係る熱処理装置全体を示す縦断側面図である。
【図３】装置モニタパラメータ設定画面を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例に係る熱処理装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】装置モニタモードの処理のフローを示すフローチャートである。
【図６】装置モニタモードの処理のウエハの流れを示す説明図である。
【図７】装置モニタ用ウエハに基づいて行う検査の一例を示す説明図である。
【図８】従来の熱処理装置を示す概略側面図である。
【図９】従来方法におけるウエハボートへのウエハの搭載の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
２１ 熱処理炉
２３ ウエハボート
２４ ウエハ移載機
３１ 受け渡し台
４ キャリア移載機
５ 操作パネル
６ 制御部
７ 記憶部
ＥＱＭＷ 装置モニタ用ウエハ
ＤＷ ダミーウエハ
Claims (9)
- 処理容器内に被処理基板を搬入し、被処理基板に対して所定の処理を行なう処理方法において
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する工程と、
前記被処理基板を処理する工程の間に予め設定した処理周期で割り込んで装置モニタ用基板を専用のキャリアから取り出して処理容器の中に搬入して処理する工程と、
この工程で処理した装置モニタ用基板を専用のキャリアに収納する工程と、
前記キャリア内に収納された処理済みの装置モニタ用基板に基づいて装置の状態を監視する工程と、を含むことを特徴とする処理方法。 - 複数の被処理基板を互いに間隔をおいて積層するように保持具に保持させて反応容器内に搬入し、この反応容器内で所定の熱処理を行なう処理方法において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する工程と、
前記被処理基板を処理する工程の間に、予め設定した処理周期で割り込んで装置モニタ用基板を専用のキャリアから取り出し保持具に保持させて処理容器の中に搬入して処理する工程と、
この工程で処理した装置モニタ用基板を専用のキャリアに収納する工程と、
このキャリア内に収納された処理済みの装置モニタ用基板に基づいて装置の状態を監視する工程と、を含むことを特徴とする処理方法。 - 複数の被処理基板とダミー基板とを積層するように保持具に保持させると共に、この保持具を反応容器内に搬入して前記被処理基板に対して所定の熱処理を行なう処理方法において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する工程と、
前記装置モニタ用基板を前記保持具のダミー基板保持領域に保持させて、前記被処理基板を処理する工程に予め設定した処理周期で割り込んで反応容器内に搬入して処理する工程と、
この工程で処理した装置モニタ用基板の処理状態に基づいて装置の状態を監視する工程と、を含むことを特徴とする処理方法。 - 被処理基板を反応容器内に搬入し、この反応容器内で所定の処理を行なう処理装置において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する装置モニタパラメータ設定部と、
前記装置モニタ用基板を収納するためのキャリアと、
前記被処理基板を処理する工程の間に予め設定した処理周期で割り込んで、前記キャリア内の装置モニタ用基板を前記保持具に保持させて処理するように搬送系を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする処理装置。 - 複数の被処理基板を互いに間隔をおいて積層するように保持具に保持させて反応容器内に搬入し、この反応容器内で所定の熱処理を行なう処理装置において、
処理装置の状態を監視するための装置モニタ用基板の処理周期を設定する装置モニタパラメータ設定部と、
前記装置モニタ用基板を収納するためのキャリアと、
前記被処理基板を処理する工程の間に予め設定した処理周期で割り込んで、前記キャリア内の装置モニタ用基板を前記保持具に保持させて処理するように搬送系を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする処理装置。 - 装置モニタパラメータ設定部は、保持具における装置モニタ用基板の保持枚数および保持位置を更に設定するものであることを特徴とする請求項５記載の処理装置。
- 装置モニタ用基板により監視される装置の状態は、装置内の汚染状態であることを特徴とする請求項１、２または３記載の処理方法。
- 装置モニタ用基板により監視される装置の状態は、ヒータの劣化であることを特徴とする請求項１、２または３記載の処理方法。
- 装置モニタ用基板により監視される装置の状態は、処理ガスの流れであることを特徴とする請求項１、２または３記載の処理方法。
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