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技術 基板処理装置

出願人 株式会社日立国際電気
発明者 地蔵久司
出願日 2003年11月19日 (16年5ヶ月経過) 出願番号 2003-389288
公開日 2005年6月9日 (14年10ヶ月経過) 公開番号 2005-150598
状態 未査定
技術分野 拡散 アニール 気相成長(金属層を除く)
主要キーワード 水分発生器 上向き姿勢 降下状態 熱CVD エレベ 装置メンテナンス 下面開口部 横行動作
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年6月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

基板処理中にヒータ断線し(使用寿命を迎えて)、処理中の基板に悪影響を与えることを防止する。

解決手段

本発明によれば、基板を収容し処理する処理室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の温度を制御する温度制御手段と、前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が所定温度以上を検出したことを判定する判定部と、前記判定部にて前記加熱手段の温度が所定温度以上であると判定された累積時間を計時し記憶する累積時間記憶部と、前記累積時間を表示する表示部とを有するので、ヒータの使用方法頻度に対応したヒータの使用寿命を予め設定し、ヒータの使用状況監視することで、ヒータが使用寿命に達する前に新しいヒータに取り替えることができる。これにより、基板処理中にヒータが断線すること(使用寿命を迎えること)を防止できる。

概要

背景

基板処理装置には基板を加熱するための電気式ヒータ(加熱手段)が設けられている
。ヒータは通電により発熱し、使用時間の経過と共に劣化し、最後には断線して使用寿命
を終える。使用寿命を迎えたヒータは新しいヒータに取り替えられる。

概要

基板処理中にヒータが断線し(使用寿命を迎えて)、処理中の基板に悪影響を与えることを防止する。 本発明によれば、基板を収容し処理する処理室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の温度を制御する温度制御手段と、前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が所定温度以上を検出したことを判定する判定部と、前記判定部にて前記加熱手段の温度が所定温度以上であると判定された累積時間を計時し記憶する累積時間記憶部と、前記累積時間を表示する表示部とを有するので、ヒータの使用方法頻度に対応したヒータの使用寿命を予め設定し、ヒータの使用状況監視することで、ヒータが使用寿命に達する前に新しいヒータに取り替えることができる。これにより、基板処理中にヒータが断線すること(使用寿命を迎えること)を防止できる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

基板を収容し処理する処理室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の温度を制御する温度制御手段と、前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が所定温度以上を検出したことを判定する判定部と、前記判定部にて前記加熱手段の温度が所定温度以上であると判定された累積時間を計時し記憶する累積時間記憶部と、前記累積時間を表示する表示部とを有することを特徴とする基板処理装置

技術分野

0001

本発明は、半導体製造技術、特に、被処理基板処理室に収容してヒータによって加熱
した状態で処理を施す熱処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置が作り込まれる半
導体ウエハに酸化処理拡散処理イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のための
リフローアニール及び熱CVD反応による成膜処理などに使用される基板処理装置に利
用して有効なものに係わる。

背景技術

0002

基板処理装置には基板を加熱するための電気式のヒータ(加熱手段)が設けられている
。ヒータは通電により発熱し、使用時間の経過と共に劣化し、最後には断線して使用寿命
を終える。使用寿命を迎えたヒータは新しいヒータに取り替えられる。

発明が解決しようとする課題

0003

現状では、ヒータの使用状況監視する手段がないため、基板処理中にヒータが使用寿
命を迎え加熱が停止(又は、加熱量が低下)すると、処理中の基板の膜質に多大な影響を
与える。又、ヒータが使用寿命に達するまでの残り時間を検知する手段がないため、ヒー
タが使用寿命を迎えてから初めて、新しいヒータの調達作業を行うこととなり、ヒータの
交換作業時間の増大、装置稼働率の低下が生じる。

0004

従って、ヒータが使用寿命に達するまでの残り時間を検知し、ヒータが使用寿命を迎え
る前にヒータの交換を行い、基板処理中にヒータが使用寿命を迎えることを防止する必要
がある。ヒータの使用寿命は、ヒータの使用開始日時(即ち、新しいヒータに取り替えた
日時)から使用寿命に達した日時までの期間から予測することもできるが、ヒータの使用
寿命は、ヒータの使用方法頻度(使用時間)に大きく依存するので、一概に、ヒータの
使用開始日時から使用寿命に達した日時までの期間をもってヒータの使用寿命とすること
はできない。特にヒータを高温の状態で使用した時間が長いほど、ヒータに与える負荷
高くなり、ヒータの断線が起こりやすくなる(ヒータの使用寿命が短くなる)。

課題を解決するための手段

0005

上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするものであ
る。すなわち、本発明は請求項1に記載のように、基板を収容し処理する処理室と、前記
基板を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の温度を制御する温度制御手段と、前記加熱手
段の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が所定温度以上を検出したことを
判定する判定部と、前記判定部にて前記加熱手段の温度が所定温度以上であると判定され
累積時間を計時し記憶する累積時間記憶部と、前記累積時間を表示する表示部とを有す
ることを特徴とする基板処理装置とするものである。

発明の効果

0006

本発明によれば、基板を収容し処理する処理室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前
記加熱手段の温度を制御する温度制御手段と、前記加熱手段の温度を検出する温度検出手
段と、前記温度検出手段が所定温度以上を検出したことを判定する判定部と、前記判定部
にて前記加熱手段の温度が所定温度以上であると判定された累積時間を計時し記憶する累
積時間記憶部と、前記累積時間を表示する表示部とを有するので、ヒータの使用方法・頻
度に対応したヒータの使用寿命を予め設定し、ヒータの使用状況を監視することで、ヒー
タが使用寿命に達する前に新しいヒータに取り替えることができる。これにより、基板処
理中にヒータが断線し(使用寿命を迎え)、基板処理中の基板の膜質に悪影響を及ぼすこ
とを防止できるとともに、交換用のヒータの準備作業に伴う装置メンテナンス時間の短縮
、ひいては、装置稼働率の向上を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0007

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

0008

図3図2において本発明が適用される基板処理装置の一例である半導体製造装置につ
いての概略を説明する。

0009

筐体101内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としての
カセット100の授受を行う保持具受部材としてのカセットステージ105が設けられ
、該カセットステージ105の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ115が設
けられ、該カセットエレベータ115には搬送手段としてのカセット移載機114が取り
つけられている。又、前記カセットエレベータ115の後側には、前記カセット100の
載置手段としてのカセット棚109が設けられると共に前記カセットステージ105の上
方にも予備カセット棚110が設けられている。前記予備カセット棚110の上方にはク
リーンユニット118が設けられクリーンエアを前記筐体101の内部を流通させるよう
に構成されている。

0010

前記筐体101の後部上方には、処理炉202が設けられ、該処理炉202の下方には
基板としてのウエハ200を水平姿勢多段に保持する基板保持手段としてのボート21
7を該処理炉202内の処理室201に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ
21が設けられ、該ボートエレベータ121に取りつけられた昇降部材122の先端部に
蓋体としてのシールキャップ219が取りつけられ該ボート217を垂直に支持してい
る。前記ボートエレベータ121と前記カセット棚109との間には昇降手段としての移
エレベータ113が設けられ、該移載エレベータ113には搬送手段としてのウエハ移
載機112が取りつけられている。又、前記ボートエレベータ121の横には、開閉機構
を持ち前記処理室201の下面開口部を塞ぐ遮蔽部材としての炉口シャッタ116が設け
られている。

0011

前記ウエハ200が装填された前記カセット100は、図示しない外部搬送装置から前
記カセットステージ105に該ウエハ200が上向き姿勢搬入され、該ウエハ200が
水平姿勢となるよう該カセットステージ105で90°回転させられる。更に、前記カセ
ット100は、前記カセットエレベータ115の昇降動作横行動作及び前記カセット移
載機114の進退動作回転動作協働により前記カセットステージ105から前記カセ
ット109又は前記予備カセット棚110に搬送される。

0012

前記カセット棚109には前記ウエハ移載機112の搬送対象となる前記カセット10
0が収納される移載棚123があり、前記ウエハ200が移載に供される該カセット10
0は前記カセットエレベータ115、前記カセット移載機114により該移載棚123に
移載される。

0013

前記カセット100が前記移載棚123に移載されると、前記ウエハ移載機112の進
退動作、回転動作及び前記移載エレベータ113の昇降動作の協働により該移載棚123
から降下状態の前記ボート217に前記ウエハ200を移載する。

0014

前記ボート217に所定枚数の前記ウエハ200が移載されると前記ボートエレベータ
121により該ボート217が前記処理室201に挿入され、前記シールキャップ219
により前記処理室201が気密に閉塞される。気密に閉塞された前記処理室201内では
前記ウエハ200が加熱されると共に処理ガスが該処理室201内に供給され、前記ウエ
ハ200に処理がなされる。

0015

前記ウエハ200への処理が完了すると、該ウエハ200は上記した作動の逆の手順に
より、前記ボート217から前記移載棚123の前記カセット100に移載され、該カセ
ット100は前記カセット移載機114により該移載棚123から前記カセットステージ
105に移載され、図示しない外部搬送装置により前記筐体101の外部に搬出される。
尚、前記炉口シャッタ116は、前記ボート217が降下状態の際に前記処理室201の
下面を塞ぎ、外気が該処理室201内に巻き込まれるのを防止している。

0016

前記カセット移載機114等の搬送動作は、搬送制御手段124により制御される。

0017

次に、本発明が適用される基板処理装置の処理炉にて行われる処理の一例として、酸化
、拡散処理炉炉を用いたウエハ等の基板への成膜処理について、簡単に説明する。

0018

均熱管206は例えばSiC等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有
する円筒状の形態である。例えば石英(SiO2)等の耐熱性材料からなる反応容器(以
反応管203)は、下端に開口を有する円筒状の形態を有し、均熱管206内に同心円
状に配置されている。反応管203の下部には例えば石英からなるガス供給管232と
排気管231が連結されていて、供給管232と連結する導入口234は反応管203下
部から、反応管203側部に添って例えば細管状に立ち上がり天井部で反応管203内
部に至る。排気管231は反応管203の排気口235に接続される。ガスは供給管23
2から反応管203天井部から内部にガスを流し、反応管203下部に接続された排気管
231から排気されるようになっている。

0019

反応管203の導入口234にはガスの供給管232により、処理用のガスが反応管20
3内に供給されるようになっている。このガスの供給管232はガスの流量制御手段(以
マスフローコントローラMFC)241)若しくは水分発生器(図示しない)に連結
されており、MFC241はガス流量制御部に接続されており、供給するガス若しくは水
蒸気(H2O)の流量を所定の量に制御し得る。

0020

反応管203の排気口235には、圧力調節器(例えばAPC242)に連結されたガス
の排気管231が接続されており、反応管203内を流れるガスを排出し、反応管203
内をAPC242により圧力を制御することにより、所定の圧力にするよう圧力検出手段
(以下圧力センサ245)により検出し、圧力制御部により制御する。

0021

反応管203の下端開口部には、例えば石英からなる円盤状の保持体(以下ベース257
)が、Oリング220を介して気密シール可能に着脱自在にあり、ベース257は円盤状
の蓋体(以下シールキャップ219)の上に取付けられている。又、シールキャップ21
9には、回転手段(以下回転軸254)が連結されており、回転軸254により、保持体
(以下石キャップ218)及び基板保持手段(以下ボート217)、ボート217上に
保持されている基板(以下ウエハ200)を回転させる。又、シールキャップは昇降手段
(以下ボートエレベータ115)に連結されていて、ボート217を昇降させる。回転軸
254、及びボートエレベータ115を所定のスピードにするように、駆動制御部により
制御する。

0022

均熱管206の外周には加熱手段(以下ヒータ207)が同心円状に配置されている。ヒ
ータ207は、反応管203内の温度を所定の処理温度にするよう温度検出手段(以下熱
電対263)により温度を検出し、温度制御部により制御する。

0023

図1に示した処理炉による酸化、拡散処理方法の一例を説明すると、まず、ボートエレベ
ータ115によりボート217を下降させる。ボート217に複数枚のウエハ200を保
持する。次いで、ヒータ207により加熱しながら、反応管203内の温度を所定の処理
温度にする。ガスの供給管232に接続されたMFC241により予め反応管203内を
不活性ガス充填しておき、ボートエレベータ115により、ボート217を上昇させて
反応管203内に移し、反応管203の内部温度を所定の処理温度に維持する。反応管2
03内を所定の圧力に保った後、回転軸254により、ボート217及びボート217上
に保持されているウエハ200を回転させる。同時にガスの供給管232から処理用のガ
スを供給若しくは水分発生器から水蒸気を供給する。供給されたガスは、反応管203を
下降し、ウエハ200に対して均等に供給される。

0024

酸化・拡散処理中の反応管203内は、排気管231を介して排気され、所定の圧力にな
るようAPC242により圧力が制御され、所定時間、酸化・拡散処理を行う。

0025

このようにして酸化・拡散処理が終了すると、次のウエハ200の酸化・拡散処理に移る
べく、反応管203内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧にし、その後
、ボートエレベータ115によりボート217を下降させて、ボート217及び処理済
ウエハ200を反応管203から取出す。反応管203から取出されたボート217上の
処理済のウエハ200は、未処理のウエハ200と交換され、再度前述同様にして反応管
203内に上昇され、酸化・拡散処理が成される。

0026

なお、一例まで、本実施例の処理炉にて処理される処理条件は、Arアニール処理におい
て、ウエハ温度は約1200℃、処理に使用するガスはArガス、前記Arガスの供給量
は約50L/min、処理圧力は約1.0×105Paである。

0027

次に、図1を用いて本発明におけるヒータの使用状況の監視手段の詳細を説明する。

0028

ヒータ207の上部に、ヒータ(加熱手段)207の温度を検出するための熱電対(温度
検出手段)10を設ける。前記熱電対10は、熱対流により他の部分より比較的温度が高
くなるヒータ207の上部に取り付けられる。前記熱電対10にて検出された温度情報
温度制御部20を経由して主制御部に伝えられ、前記熱電対10にて検出された温度が表
示部40に表示される。また、主制御部には、前記熱電対10にて検出した温度が所定温
度以上(閾値以上)に到達したことを判定する判定部50と、前記判定部50にて前記ヒ
ータの温度が所定温度以上であると判定された累積時間を計時し記憶する累積時間記憶部
60と、前記閾値を入力するためのデータ入力手段70が設けられる。前記データ入力手
段70にて入力された閾値及び累積時間記憶部60にて記憶された累積時間は、表示部4
0に表示されるようになっている。

0029

次に、本発明の一実施例を具体的な数値を用いて説明する。

0030

ヒータの最高使用温度を1200℃、基板処理時のヒータの使用温度を1200℃とする
。この様に基板処理時のヒータの温度がヒータの最高使用温度と近似している場合、ヒー
タへの負担が最も大きい状態である。また、データ入力手段70にて閾値を1200℃に
設定し、この使用温度(使用状況)でのヒータの使用寿命を10000時間とする。上述
したように、累積時間記憶部60にて基板処理時にヒータの温度が1200℃以上を検出
した累積時間を記憶すると共に表示部40に表示するようになっているので、オペレータ
はヒータが使用寿命に達するまでの残り時間を予測することができる。

0031

よって、これから行おうとする基板処理にて、ヒータの累積時間が10000時間を超え
、ヒータが使用寿命を迎える可能性がある場合は、事前にヒータを新しいものに交換する
ことで、基板処理中にヒータが断線する(使用寿命を迎える)ことを防止する。また、ヒ
ータが使用寿命に達するまでの残り時間を予測することができるので、交換用のヒータの
準備作業を事前に行うことができ、装置メンテナンス時間の短縮、ひいては装置稼働率の
向上を図ることができる。

0032

尚、上述した本発明の構成において、ヒータの使用寿命をもデータ入力手段70にて入
力し、累積時間記憶部60に記憶された累積時間とヒータの使用寿命を比較して、ヒータ
の使用寿命と前記累積時間との差が所定の値以下になったとき(即ち、前記累積時間がヒ
ータの使用寿命に近いとき)、警報やランプにてオペレータにヒータ交換を促すようにし
ても良い。

図面の簡単な説明

0033

本発明が適用される基板処理装置の反応炉を示す概略図(縦断面図)
本発明の基板処理装置を示す概略図(縦断面図)
本発明の基板処理装置を示す概略斜視図

符号の説明

0034

10熱電対
20温度制御部
30 主制御部
40 表示部
100カセット
101筐体
105カセットステージ
109カセット棚
112ウエハ移載機
200ウエハ
202処理炉
203反応管
207ヒータ
217ボート
219 シールキャップ

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