(57)【要約】【課題】１バッチで製造される複数のウェハを１つの組成の洗浄液で洗浄したときに、全てのウェハの表面粗さを後工程に影響を及ぼさないレベルにすることが可能なアニールウェハの製造方法の提供。【解決手段】ウェハ搬送部４のアンロードの開始に伴いプロセスチューブ２６に外部の空気を導入し、ボート４３４が減速位置に到達したときにウェハ搬送部４を減速させるため、定速アンロード方法よりもボトムウェハＷｂの酸素含有気体中加熱時間を長くでき、全ウェハＷの酸化膜厚を２．４ｎｍ以上にすることができる。一時的に減速するだけなので、酸化膜厚を２．４ｎｍにするための時間を減速アンロード方法よりも短くすることができる。１バッチで製造されたウェハを１つの組成のＳＣ−１洗浄液で洗浄したときに、全ウェハの表面粗さを後工程に影響を及ぼさないレベルにでき、このようなウェハＷの製造時間を短縮できる。【選択図】図１
2010073798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウェハを所定間隔離して重ね合わせる状態で支持するボートと、
略筒状で、軸方向の一端面がウェハを支持した前記ボートを挿入可能であり且つ他端面が外部の空気に開放されていないプロセスチューブと、
前記ボートを前記プロセスチューブの軸方向に沿って移動させるボート移動部と、
前記ウェハを支持した前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容されているときに前記一端面を閉塞して前記プロセスチューブ内部を外気から隔離する閉塞部と、
前記プロセスチューブにプロセスガスを供給するプロセスガス供給部と、
前記プロセスチューブを加熱する加熱部と、を備えた熱処理炉を用い、
前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容され且つ前記閉塞部で前記プロセスチューブの前記一端面が閉塞された状態で、前記プロセスチューブへプロセスガスを供給するとともに前記プロセスチューブを加熱するアニール工程と、
前記閉塞部を動かして前記一端面を開放することで外部の空気を前記プロセスチューブに導入する開放工程と、
前記開放工程と同時にまたは前記開放工程の後に、前記ボートを第１速度で前記一端面側に移動させる移動開始工程と、
前記ボートの移動方向側の端部に位置する前記ウェハが前記プロセスチューブに収容されている状態で、前記ボートの速度を前記第１速度よりも遅くする、または、前記ボートを一時的に停止させることで、全ての前記ウェハの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成する速度変更工程と、
前記ボートを移動させて前記ボート全体を前記プロセスチューブの外部に出す移動終了工程と、を実施することを特徴とするアニールウェハの製造方法。
【請求項２】
複数のウェハを所定間隔離して重ね合わせる状態で支持するボートと、
略筒状で、軸方向の一端面がウェハを支持した前記ボートを挿入可能であり且つ他端面が外部の空気に開放されていないプロセスチューブと、
前記ボートを前記プロセスチューブの軸方向に沿って移動させるボート移動部と、
前記ウェハを支持した前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容されているときに前記一端面を閉塞して前記プロセスチューブ内部を外気から隔離する閉塞部と、
前記プロセスチューブにプロセスガスを供給するプロセスガス供給部と、
前記プロセスチューブに空気または酸素を供給する酸素含有気体供給部と、
前記プロセスチューブを加熱する加熱部と、を備えた熱処理炉を用い、
前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容され且つ前記閉塞部で前記プロセスチューブの前記一端面が閉塞された状態で、前記プロセスチューブへプロセスガスを供給するとともに前記プロセスチューブを加熱するアニール工程と、
前記閉塞部による閉塞を維持した状態で前記酸素含有気体供給部により前記プロセスチューブへ空気または酸素を供給することで、全ての前記ウェハの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成する酸素含有気体供給工程と、
前記閉塞部を動かして前記一端面を開放する開放工程と、
前記ボートを移動させて前記ボート全体を前記プロセスチューブの外部に出す移動工程と、を実施することを特徴とするアニールウェハの製造方法。
【請求項３】
複数のウェハを所定間隔離して重ね合わせる状態で支持するボートと、
略筒状で、軸方向の一端面がウェハを支持した前記ボートを挿入可能であり且つ他端面が外部の空気に開放されていないプロセスチューブと、
前記ボートを前記プロセスチューブの軸方向に沿って移動させるボート移動部と、
前記ウェハを支持した前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容されているときに前記一端面を閉塞して前記プロセスチューブ内部を外気から隔離する閉塞部と、
前記プロセスチューブにプロセスガスを供給するプロセスガス供給部と、
前記プロセスチューブに空気または酸素を供給する酸素含有気体供給部と、
前記プロセスチューブを加熱する加熱部と、を備えた熱処理炉を用い、
前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容され且つ前記閉塞部で前記プロセスチューブの前記一端面が閉塞された状態で、前記プロセスチューブへプロセスガスを供給するとともに前記プロセスチューブを加熱するアニール工程と、
前記閉塞部による閉塞を維持した状態で前記酸素含有気体供給部により前記プロセスチューブへ空気または酸素を供給する酸素含有気体供給工程と、
前記閉塞部を動かして前記一端面を開放することで外部の空気を前記プロセスチューブに導入する開放工程と、
前記開放工程と同時にまたは前記開放工程の後に、前記ボートを第１速度で前記一端面側に移動させる移動開始工程と、
前記ボートの移動方向側の端部に位置する前記ウェハが前記プロセスチューブに収容されている状態で、前記ボートの速度を前記第１速度よりも遅くする、または、前記ボートを一時的に停止させる速度変更工程と、
前記ボートを移動させて前記ボート全体を前記プロセスチューブの外部に出す移動終了工程と、を実施して、
前記酸素含有気体供給工程および前記速度変更工程により、全ての前記ウェハの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成することを特徴とするアニールウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アニールウェハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウェハなどの試料をプロセスガス中で加熱する酸化、拡散などのアニール処理をする方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のものは、ボートベースからボート内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構を備えている。そして、成膜に適した温度に設定された処理チャンバ内にボートを搬入する際に、不活性ガス供給機構によりウェハ面に均一に不活性ガスを供給することで、ウェハの自然酸化膜の成長を抑えている。
【０００４】
特許文献２に記載のものは、被処理ウェハと同仕様の試料ウェハをアニール処理して異なるＮＨ４ＯＨ濃度のＳＣ−１薬液で洗浄して、表面粗さが異なる複数の試料ウェハを作成する。そして、ＮＨ４ＯＨ濃度と表面粗さとの関係を得る。また、表面粗さが異なる複数の試料ウェハに、半導体素子製造者ごとに指定されている酸化膜形成条件下で酸化膜を形成して、表面粗さと酸化膜厚との相関関係を得る。そして、この相関関係に基づいて、被処理ウェハに所定の膜厚の酸化膜を形成するために必要な表面粗さを導き出し、この表面粗さに対応するＮＨ４ＯＨ濃度を求める。この後、この求めたＮＨ４ＯＨ濃度のＳＣ−１薬液で被処理ウェハの表面を修正して、修正された表面に所定膜厚の酸化膜を形成している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−８９８８号公報
【特許文献２】特開２００５−１０９１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、アニール開始直後における酸化膜の形成を制御しているが、アンロード時（ウェハの取り出し時）における酸化膜の形成について開示されていない。ここで、特許文献１のようないわゆる縦型アニール炉で処理されたウェハには、アンロード時に炉内に入り込む空気中の酸素との反応により酸化膜が形成される。そして、この酸化膜の膜厚（酸化膜厚）には、装填位置依存性があり、上端側に装填されたウェハ（トップウェハ）が厚く、下端側に装填されたウェハ（ボトムウェハ）が薄くなる傾向がある。このような酸化膜厚に差があるウェハがＳＣ−１薬液などで洗浄されると、ウェハ間での表面粗さにレベル差が生じてしまい、表面粗さが基準値を超えると、半導体の製造プロセスなどの後工程に悪影響を及ぼすおそれがある。
また、特許文献２のような構成では、ＳＣ−１薬液での洗浄後のウェハの表面粗さを所定レベルにするためにＳＣ−１薬液を調製しているが、洗浄前の酸化膜厚に差がある場合、１つの組成のＳＣ−１薬液で表面粗さを所定レベルにすることができないおそれがあり、後工程に悪影響を及ぼさないようにするためには、複数の組成のＳＣ−１薬液を準備する必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、１バッチで製造される複数のウェハを１つの組成の洗浄液で洗浄したときに、全てのウェハの表面粗さを後工程に影響を及ぼさないレベルにすることが可能なアニールウェハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者が鋭意研究を重ねた結果、複数のウェハが設置されたプロセスチューブの開口面を閉塞してプロセスガスを導入しつつ加熱する製造方法において、開口面の開放時にプロセスチューブに導入される空気によりウェハに形成される酸化膜の膜厚は、プロセスチューブ内での滞在時間が長いほど、つまり加熱された状態で空気（酸素を含有する気体）に曝される時間（酸素含有気体中加熱時間）が長いほど厚くなることが確認された。また、１つの組成のＳＣ−１薬液を用いた洗浄後におけるウェハの表面は、酸化膜厚が２．４ｎｍ未満の場合、後工程に悪影響を及ぼすほど粗くなり、２．４ｎｍ以上の場合、後工程に悪影響を及ぼさない程度の粗さになることが確認された。
本発明は、このような知見に基づいて案出されたものである。
【０００９】
すなわち、本発明のアニールウェハの製造方法は、複数のウェハを所定間隔離して重ね合わせる状態で支持するボートと、略筒状で、軸方向の一端面がウェハを支持した前記ボートを挿入可能であり且つ他端面が外部の空気に開放されていないプロセスチューブと、前記ボートを前記プロセスチューブの軸方向に沿って移動させるボート移動部と、前記ウェハを支持した前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容されているときに前記一端面を閉塞して前記プロセスチューブ内部を外気から隔離する閉塞部と、前記プロセスチューブにプロセスガスを供給するプロセスガス供給部と、前記プロセスチューブを加熱する加熱部と、を備えた熱処理炉を用い、前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容され且つ前記閉塞部で前記プロセスチューブの前記一端面が閉塞された状態で、前記プロセスチューブへプロセスガスを供給するとともに前記プロセスチューブを加熱するアニール工程と、前記閉塞部を動かして前記一端面を開放することで外部の空気を前記プロセスチューブに導入する開放工程と、前記開放工程と同時にまたは前記開放工程の後に、前記ボートを第１速度で前記一端面側に移動させる移動開始工程と、前記ボートの移動方向側の端部に位置する前記ウェハが前記プロセスチューブに収容されている状態で、前記ボートの速度を前記第１速度よりも遅くする、または、前記ボートを一時的に停止させることで、全ての前記ウェハの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成する速度変更工程と、前記ボートを移動させて前記ボート全体を前記プロセスチューブの外部に出す移動終了工程と、を実施することを特徴とする。
【００１０】
ここで、熱処理炉の構成としては、ボートにより複数のウェハを上下方向に並ぶ状態で支持してボートを上下方向に移動させる縦型のものや、複数のウェハを左右方向に並ぶ状態で支持してボートを左右方向に移動させる横型のもののいずれを用いてもよい。また、熱処理炉として縦型のものを用いる場合、下側にアンロードさせる構成としてもよいし、上側にアンロードさせる構成としてもよい。さらに、プロセスガスをプロセスチューブに供給するための供給孔や排出孔は、プロセスチューブおよび閉塞部のうち少なくとも一方に設けることができる。さらに、プロセスチューブの一端面を閉塞するとは、プロセスチューブ内を外部の空気をさらさない様にすることである。プロセスチューブの閉塞部分にプロセスガスなどの供給孔や排出孔が設けられたとしても、プロセスチューブ内を外部の空気にさらさない状態であれば、本発明の閉塞する状態である。また、アニール工程とは、酸化雰囲気でのアニールは含まず、非酸化性雰囲気でのアニールのことである。この非酸化性雰囲気でのアニールとしては、水素を含むなどの還元性雰囲気でのアニールや、アルゴンなどの不活性雰囲気での１０００℃以上のアニールが例示できる。
この発明によれば、第１速度でのアンロード開始から所定時間経過してアンロード方向側端部に位置するウェハ（アンロード側ウェハ）がプロセスチューブに収容されている状態で、ボートの速度（アンロード速度）を第１速度よりも遅くする、または、ボートを一時的に停止させることで、アンロード速度をアンロード開始時から変更しないでボートを外部に搬出する構成（以下、定速アンロード方法と称す）と比べて、アンロード側ウェハの酸素含有気体中加熱時間を長くすることができ、全てのウェハの酸化膜厚を２．４ｎｍ以上にすることができる。ここで、開放工程後のアンロード速度を従来と比べて一様に遅くすることでアンロード側ウェハの酸化膜厚を厚くすること（以下、減速アンロード方法と称す）が考えられるが、製造時間が長くなってしまうという問題がある。本発明では、減速するまでは従来と同じアンロード速度を適用できるため、酸化膜厚を２．４ｎｍ以上にするための製造時間を短くできる。よって、１バッチで製造されたウェハを１つの組成の洗浄液で洗浄したときに、全てのウェハの表面粗さを後工程に影響を及ぼさないレベルにすることができるとともに、このようなウェハの製造時間を短縮できる。なお、１バッチとは、ボートに複数のウェハを支持させ、アニール処理を経てアンロードを終了するまでの一連の工程を同時に実施するウェハの処理単位を意味する。
【００１１】
本発明のアニールウェハの製造方法は、複数のウェハを所定間隔離して重ね合わせる状態で支持するボートと、略筒状で、軸方向の一端面がウェハを支持した前記ボートを挿入可能であり且つ他端面が外部の空気に開放されていないプロセスチューブと、前記ボートを前記プロセスチューブの軸方向に沿って移動させるボート移動部と、前記ウェハを支持した前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容されているときに前記一端面を閉塞して前記プロセスチューブ内部を外気から隔離する閉塞部と、前記プロセスチューブにプロセスガスを供給するプロセスガス供給部と、前記プロセスチューブに空気または酸素を供給する酸素含有気体供給部と、前記プロセスチューブを加熱する加熱部と、を備えた熱処理炉を用い、前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容され且つ前記閉塞部で前記プロセスチューブの前記一端面が閉塞された状態で、前記プロセスチューブへプロセスガスを供給するとともに前記プロセスチューブを加熱するアニール工程と、前記閉塞部による閉塞を維持した状態で前記酸素含有気体供給部により前記プロセスチューブへ空気または酸素を供給することで、全ての前記ウェハの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成する酸素含有気体供給工程と、前記閉塞部を動かして前記一端面を開放する開放工程と、前記ボートを移動させて前記ボート全体を前記プロセスチューブの外部に出す移動工程と、を実施することを特徴とする。
【００１２】
ここで、空気または酸素をプロセスチューブ内に供給するための供給孔は、プロセスガスを供給するものと同じであってもよいし異なっていてもよい。
この発明によれば、プロセスチューブ閉塞状態で酸素含有気体供給部により空気または酸素をプロセスチューブに供給するため、プロセスチューブ閉塞中に空気または酸素を供給しないで解放後に外部の空気または酸素を導入する構成（以下、酸素含有気体未導入方法と称す）と比べてアンロード側ウェハの酸素含有気体中加熱時間を長くすることができ、全てのウェハの酸化膜厚を２．４ｎｍ以上にすることができる。また、供給する空気量または酸素量を調整することで減速アンロード方法と比べて製造時間を短くすることができる。よって、１バッチで製造されたウェハを１つの組成の洗浄液で洗浄したときに、全てのウェハの表面粗さを後工程に影響を及ぼさないレベルにすることができるとともに、このようなウェハの製造時間を短縮できる。
【００１３】
本発明のアニールウェハの製造方法は、複数のウェハを所定間隔離して重ね合わせる状態で支持するボートと、略筒状で、軸方向の一端面がウェハを支持した前記ボートを挿入可能であり且つ他端面が外部の空気に開放されていないプロセスチューブと、前記ボートを前記プロセスチューブの軸方向に沿って移動させるボート移動部と、前記ウェハを支持した前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容されているときに前記一端面を閉塞して前記プロセスチューブ内部を外気から隔離する閉塞部と、前記プロセスチューブにプロセスガスを供給するプロセスガス供給部と、前記プロセスチューブに空気または酸素を供給する酸素含有気体供給部と、前記プロセスチューブを加熱する加熱部と、を備えた熱処理炉を用い、前記ボート全体が前記プロセスチューブに収容され且つ前記閉塞部で前記プロセスチューブの前記一端面が閉塞された状態で、前記プロセスチューブへプロセスガスを供給するとともに前記プロセスチューブを加熱するアニール工程と、前記閉塞部による閉塞を維持した状態で前記酸素含有気体供給部により前記プロセスチューブへ空気または酸素を供給する酸素含有気体供給工程と、前記閉塞部を動かして前記一端面を開放することで外部の空気を前記プロセスチューブに導入する開放工程と、前記開放工程と同時にまたは前記開放工程の後に、前記ボートを第１速度で前記一端面側に移動させる移動開始工程と、前記ボートの移動方向側の端部に位置する前記ウェハが前記プロセスチューブに収容されている状態で、前記ボートの速度を前記第１速度よりも遅くする、または、前記ボートを一時的に停止させる速度変更工程と、前記ボートを移動させて前記ボート全体を前記プロセスチューブの外部に出す移動終了工程と、を実施して、前記酸素含有気体供給工程および前記速度変更工程により、全ての前記ウェハの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、上述の速度変更工程のみで、あるいは、酸素含有気体供給工程のみで、酸化膜厚を制御する構成と同様に、１バッチで製造されたウェハを１つの組成の洗浄液で洗浄したときに、全てのウェハの表面粗さを後工程に影響を及ぼさないレベルにすることができるとともに、このようなウェハの製造時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
〔熱処理炉の構成〕
図１は、熱処理炉の模式図であり、アンロード開始前の状態を表す。
熱処理炉１Ａは、図１に示すように、ウェハＷを酸化、拡散などのアニール処理を実施するものであり、アニール処理部２と、ウェハ搬送部４と、それぞれ図示しないボート移動部および制御部とを備えている。
アニール処理部２は、炉体取付部２１を備えている。この炉体取付部２１は、略円筒状の炉体円筒部２１１と、この炉体円筒部２１１の一端縁（上端縁）および他端縁（下端縁）から中心に向けて鍔状に延びる炉体上鍔部２１２および炉体下鍔部２１３とを備えている。炉体上鍔部２１２の上面の内縁側には、一面が閉塞された略円筒状の均熱管２２の開口端が取り付けられている。また、炉体上鍔部２１２の上面には、それぞれ一面が閉塞された略円筒状の加熱部としてのヒータ２３および炉体２４が、この順序で均熱管２２を覆う状態で取り付けられている。
また、炉体取付部２１の内部には、チューブ取付部２５が設けられている。このチューブ取付部２５は、略円筒状のチューブ円筒部２５１と、このチューブ円筒部２５１の一端縁（上端縁）から中心に向けて鍔状に延びるチューブ上鍔部２５２とを備えている。チューブ上鍔部２５２の上面の内縁には、一面が閉塞された略円筒状のプロセスチューブ２６の開口端が取り付けられている。このプロセスチューブ２６は、所定間隔離して重ね合わされた複数のウェハＷを収容可能な形状に形成されており、均熱管２２の内部に隙間を介して設けられている。
【００１７】
炉体円筒部２１１には、第１ガス導入管路２８、第２ガス導入管路２９、第１ガス導出管路３０、第２ガス導出管路３１がそれぞれ貫通して設けられている。第１ガス導入管路２８は、一端がプロセスチューブ２６の閉塞面（上端面）に接続され、他端が炉体円筒部２１１の外部に設けられたプロセスガス供給部２７に接続されており、プロセスガス供給部２７から供給されるプロセスガス、例えば、Ａｒガスなどのプロセスガスをプロセスチューブ２６内に導く。第１ガス導出管路３０は、一端がチューブ円筒部２５１に接続され、他端が炉体円筒部２１１の外部に設けられており、プロセスチューブ２６およびチューブ取付部２５の内部のプロセスガスを炉体円筒部２１１の外部に導く。
【００１８】
ウェハ搬送部４は、閉塞部としてのテーブル取付部４１を備えている。このテーブル取付部４１は、炉体下鍔部２１３の開口部よりも小さく且つチューブ円筒部２５１の下端の開口部よりも大きい略円板状に形成されている。そして、テーブル取付部４１は、その一面（上面）に設けられたＯリング４２がチューブ円筒部２５１の下端縁に押し付けられたときに、プロセスチューブ２６の開口部を閉塞して、プロセスチューブ内部を外気から隔離する。
また、テーブル取付部４１の上面には、ウェハ支持部４３が設けられている。このウェハ支持部４３は、Ｏリング４２の内側に立設されたテーブル４３１を備えている。このテーブル４３１には、プロセスチューブ２６内の熱の放出を抑制する複数の反射板４３２が設けられている。また、テーブル４３１の上端には、ステージ４３３を介して縦型のボート４３４が設けられている。このボート４３４は、複数のウェハＷを所定間隔離して重ね合わせる状態で支持する。
【００１９】
ボート移動部は、制御部により制御されて、ウェハ搬送部４を上下方向（ウェハＷの重ね合わせ方向）に沿って移動させる。
制御部は、ヒータ２３、プロセスガス供給部２７、ボート移動部を適宜制御して、ウェハ支持部４３で支持された全てのウェハＷをアニール処理するとともに、その表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成する。
【００２０】
〔熱処理炉の動作〕
図２は、ウェハのアニール処理のフローチャートである。図３は、熱処理炉の模式図であり、ボートが減速位置に到達した状態を表す。図４は、熱処理炉の模式図であり、ボートがアンロード終了位置に到達した状態を表す。
【００２１】
熱処理炉１Ａの制御部は、図２に示すように、アニール処理（ステップＳ１：アニール工程）を実施する。
具体的には、制御部は、アニール処理部２の外部に位置するボート４３４に複数のウェハＷが支持された後に、ボート移動部を制御してウェハ搬送部４をロードさせ（上方向に移動させ）、図１に示すように、Ｏリング４２をチューブ円筒部２５１に押し付けることでプロセスチューブ２６を閉塞する。また、制御部は、プロセスガス供給部２７を制御してプロセスチューブ２６内をプロセスガス雰囲気にする。この供給されたプロセスガスが第１ガス導出管路３０を介して外部に導出されることで、プロセスチューブ２６内は、常に新たに供給されたプロセスガスで満たされる。さらに、制御部は、ヒータ２３を制御してプロセスチューブ２６を加熱する。
【００２２】
そして、制御部は、ステップＳ１の処理から所定時間が経過してアニール処理が終了したことを認識する。ここで、アニール処理終了時のプロセスチューブ２６の加熱温度は、一般的なアンロード時の条件である５００℃〜９００℃に設定されている。そして、制御部は、アニール処理が終了したことを認識すると、ボート移動部を制御して、第１速度でウェハ搬送部４をアンロードさせてプロセスチューブ２６を開放する（ステップＳ２：開放工程および移動開始工程）。このプロセスチューブ２６の開放により、炉体下鍔部２１３およびチューブ取付部２５を介して、プロセスチューブ２６に外部の空気が導入されて、ウェハＷが加熱された状態で空気に曝され始める。
この後、制御部は、ボート４３４が図３に示すような減速位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ３）。この減速位置は、ボート４３４で支持されたウェハＷのうち下から１枚目のウェハＷ（以下、ボトムウェハ（アンロード側ウェハ）Ｗｂと称す。）が、プロセスチューブ２６の下端よりも所定距離上側に存在する位置に、つまりボトムウェハＷｂがプロセスチューブ２６に収容された位置に設定されている。このステップＳ３において、減速位置に到達していないと判断した場合、ステップＳ３の処理を再度実施し、減速位置に到達したと判断した場合、ウェハ搬送部４の速度を第１速度よりも遅い第２速度に減速する（ステップＳ４：速度変更工程）。
【００２３】
この後、制御部は、ボート４３４が加速位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ５）。この加速位置は、複数のウェハＷのうち少なくともボトムウェハＷｂがプロセスチューブ２６の外側に搬出されたときの位置に設定されている。このステップＳ５において、加速位置に到達していないと判断した場合、ステップＳ５の処理を再度実施し、加速位置に到達したと判断した場合、ウェハ搬送部４の速度を第１速度に加速する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ６における加速後の速度は、第１速度よりも速くてもよいし遅くてもよい。
そして、ステップＳ２でプロセスチューブ２６に外部の空気が導入されてからステップＳ６でウェハ搬送部４が加速されるまでの間に、ウェハ支持部４３で支持された全てのウェハＷの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜が形成される。
この後、制御部は、ボート４３４が図４に示すアンロード終了位置に到達したか否か、つまり全てのウェハＷがアニール処理部２の外部に搬出されたか否かを判断して（ステップＳ７）、到達していないと判断した場合、ステップＳ７の処理を再度実施し、到達したと判断した場合、アンロードを終了する（移動終了工程）。
なお、アンロード開始後のプロセスチューブ２６の温度をアニール処理終了時の温度と略等するような制御をすれば、アニール処理終了時よりも低くする構成と比べて、２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成するための所要時間を短くすることができる。
【００２４】
〔第１実施形態の作用効果〕
上述したような第１実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）第１速度でウェハ搬送部４のアンロードを開始してプロセスチューブ２６を開放することでプロセスチューブ２６に外部の空気を導入し、ボート４３４が減速位置に到達したときにウェハ搬送部４を減速させる。このため、定速アンロード方法と比べてボトムウェハＷｂの酸素含有気体中加熱時間を長くすることができ、全てのウェハＷの酸化膜厚を２．４ｎｍ以上にすることができる。さらに、一時的に減速するだけなので、膜厚を２．４ｎｍにするための製造時間を減速アンロード方法よりも短くすることができる。したがって、１バッチで製造されたウェハＷを１つの組成のＳＣ−１洗浄液で洗浄したときに、全てのウェハＷの表面粗さを後工程に影響を及ぼさないレベルにすることができ、このようなウェハＷの製造時間を短縮できる。
【００２５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図面を参照して説明する。
この第２実施形態は、上述の熱処理炉１Ａを用いる点では第１実施形態と同じであり、動作のみが第１実施形態と異なるものである。したがって、動作についてのみ説明する。
【００２６】
〔熱処理炉の動作〕
図５は、ウェハのアニール処理のフローチャートである。なお、第１実施形態と同じ動作については、同じ符号を付して説明を省略する。
熱処理炉１Ａの制御部は、図５に示すように、ステップＳ１，Ｓ２の処理を実施して、ボート４３４が図３に示すような停止位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ１１）。この停止位置は、第１実施形態の減速位置と同じ位置であり、ボトムウェハＷｂがプロセスチューブ２６に収容された位置に設定されている。なお、ここでは、停止位置を減速位置と同じ位置に設定したが、ボトムウェハＷｂがプロセスチューブ２６に収容された位置であれば、減速位置よりも上側であってもよいし下側であってもよい。
このステップＳ１１において、停止位置に到達していないと判断した場合、所定時間経過後にステップＳ１１の処理を再度実施し、停止位置に到達したと判断した場合、ウェハ搬送部４を停止させる（ステップＳ１２：速度変更工程）。
この後、制御部は、停止開始から設定時間が経過したか否かを判断して（ステップＳ１３）、設定時間が経過していないと判断した場合、ステップＳ１３の処理を再度実施し、設定時間が経過したと判断した場合、ウェハ搬送部４のアンロードを再開する（ステップＳ１４）。つまり、制御部は、ボトムウェハＷｂがプロセスチューブ２６に収容された状態でウェハ搬送部４を一時的に停止させる。なお、このアンロード再開後の速度は、いかなる速度であってもよい。
そして、ステップＳ２でプロセスチューブ２６に空気が導入されてからステップＳ１４でウェハ搬送部４のアンロードが再開されるまでの間に、ウェハ支持部４３で支持された全てのウェハＷの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜が形成される。
この後、制御部は、ステップＳ７の処理を実施する（移動終了工程）。
【００２７】
〔第２実施形態の作用効果〕
上述したような第２実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
（２）ウェハ搬送部４のアンロード開始に伴いプロセスチューブ２６を開放することでプロセスチューブ２６に外部の空気を導入し、ボート４３４が停止位置に到達したときにウェハ搬送部４を一時的に停止させる。このため、第１実施形態と同様に、定速アンロード方法と比べてボトムウェハＷｂの酸素含有気体中加熱時間を長くすることができ、上述の（１）と同様の効果を奏することができる。
【００２８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を図面を参照して説明する。
この第３実施形態では、第１，第２実施形態とは異なる熱処理炉を用いた構成について説明する。なお、熱処理炉１Ａと同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２９】
〔熱処理炉の構成〕
図６は、熱処理炉の模式図であり、アンロード開始前の状態を表す。
熱処理炉１Ｂは、図６に示すように、熱処理炉１Ａに酸素含有気体供給部としての空気供給部３５を追加した構成を有している。
すなわち、第１ガス導入管路２８における炉体円筒部２１１の外部に位置する他端側は、２個に分岐している。この分岐した一方の端部には、プロセスガス供給部２７が接続されており、他方の端部には、空気供給部３５が接続されている。そして、第１ガス導入管路２８は、プロセスガス供給部２７からのプロセスガスと、空気供給部３５からの空気と、を異なるタイミングでプロセスチューブ２６に導く。なお、第１ガス導入管路２８以外の管路を用いて、空気供給部３５からの空気をプロセスチューブ２６に導く構成としてもよい。
【００３０】
〔熱処理炉の動作〕
図７は、ウェハのアニール処理のフローチャートである。なお、第１実施形態と同じ動作については、同じ符号を付して説明を省略する。
熱処理炉１Ｂの制御部は、図７に示すように、ステップＳ１の処理を実施して、空気供給部３５によりプロセスチューブ２６に空気を供給する（ステップＳ２１：酸素含有気体供給工程としての空気供給工程）。そして、このステップＳ２１の処理により、ウェハ支持部４３で支持された全てのウェハＷの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜が形成される。
この後、ステップＳ２，Ｓ７の処理を実施する。
【００３１】
〔第３実施形態の作用効果〕
上述したような第３実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
（３）プロセスチューブ２６の閉塞中に空気供給部３５により空気をプロセスチューブ２６に供給するため、酸素含有気体未導入方法と比べてボトムウェハＷｂの酸素含有気体中加熱時間を長くすることができ、全てのウェハＷの酸化膜厚を２．４ｎｍ以上にすることができる。また、空気量の調整により減速アンロード方法と比べて製造時間を短くすることができ、上述の（１）と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を図面を参照して説明する。
この第４実施形態は、上述の熱処理炉１Ｂを用いる点では第３実施形態と同じであり、第１実施形態と第３実施形態の特徴的な動作を組み合わせて実施するものである。したがって、動作についてのみ説明する。
【００３３】
〔熱処理炉の動作〕
図８は、ウェハのアニール処理のフローチャートである。なお、第１，第３実施形態と同じ符号を用いて動作を説明する。
すなわち、熱処理炉１Ｂの制御部は、図８に示すように、ステップＳ１，Ｓ２１，Ｓ２〜Ｓ７の順序で処理を実施する。そして、ステップＳ２１の処理と、ステップＳ２でプロセスチューブ２６に外部の空気が導入されてからステップＳ６でウェハ搬送部４が加速されるまでの間における現象と、により、ウェハ支持部４３で支持された全てのウェハＷの表面に膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜が形成される。ここで、第１，第３実施形態における２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成するための処理を両方とも適用しているため、第１，第３実施形態と同じ条件で処理をすると、第１，第３実施形態よりも酸化膜が厚くなる可能性がある。このため、第３実施形態と比べてステップＳ２１における空気の供給量を少なくしてもよいし、供給時間を短くしたりしてもよいし、さらには、第１実施形態と比べて第２速度を速くすることで、第１，第３実施形態と略等しい膜厚の酸化膜を形成する構成としてもよい。
【００３４】
〔第４実施形態の作用効果〕
上述したような第４実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
（４）第１，第３実施形態における２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成するための処理を両方とも適用しているため、上述の（１）、（３）と同様の作用効果を奏することができる。
特に、第３実施形態と比べてステップＳ２１における空気の供給量を少なくしたり、供給時間を短くしたり、さらには、第１実施形態と比べて第２速度を速くしたりしても、膜厚が２．４ｎｍ以上の酸化膜を形成することができ、空気の供給量を少なくできたり、製造時間を短くすることができる。
【００３５】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
【００３６】
すなわち、図６に示す第４実施形態の熱処理炉１Ｂを用いて、図８に示すステップＳ３〜Ｓ６の処理の代わりに図５に示すステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を実施してもよい。
さらに、図６に示す熱処理炉１Ｂに、空気供給部３５の代わりに、酸素のみを供給する酸素供給部を設けてもよいし、酸素を含む空気以外の酸素含有気体を供給する酸素含有気体供給部を設けてもよい。
また、熱処理炉１Ａにおいて、プロセスチューブ２６を閉塞する機能をテーブル取付部４１に設けたが、テーブル取付部４１をチューブ円筒部２５１の下端の開口部よりも小さくするなどしてテーブル取付部４１に上述の閉塞する機能を設けずに、炉体下鍔部２１３の開口を閉塞する部材を別途設けてもよい。このような構成では、炉体下鍔部２１３の開口を開放してプロセスチューブ２６に外部の空気を導入し、この後にテーブル取付部４１を含むウェハ搬送部４をアンロードさせることで、第１，第２実施形態と同様の作用効果を期待できる。なお、熱処理炉１Ｂにも同様の構成を適用してもよい。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明の効果を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００３８】
〔実施例１：酸素含有気体中加熱時間と酸化膜厚との関係〕
まず、実施例１として、ウェハＷの酸素含有気体中加熱時間と酸化膜厚との関係について説明する。
図１に示す熱処理炉１Ａを用い、ボート４３４に直径が２００ｍｍのウェハＷを略等間隔で支持させた。そして、アンロード時のプロセスチューブ２６の加熱温度を上記実施形態と同様に設定するとともに、プロセスガスとして不活性ガスを用いた条件でアニール処理を実施した。
【００３９】
そして、アニール処理後に所定のアンロード速度でウェハ搬送部４をアンロードさせてプロセスチューブ２６を開放した。この開放に伴いプロセスチューブ２６に外部の空気を導入させて、ウェハＷを加熱された状態で空気に曝して、この外部の空気によりウェハＷの表面に酸化膜を形成した。この後、アンロード速度を変更せずに全てのウェハＷをアニール処理部２の外部に搬出させた。
ここで、アンロード速度は、一番下のボトムウェハＷｂ、下から１／４の位置（ボトムウェハＷｂから後述するトップウェハＷｔまでの距離を１とした場合における、下から１／４の位置）にあるウェハＷ（第１センタウェハＷｃ１）、下から１／２の位置にあるウェハＷ（第２センタウェハＷｃ２）、３／４の位置にあるウェハＷ（第３センタウェハＷｃ３）、一番上のウェハＷ（トップウェハＷｔ）、がチューブ円筒部２５１の下端に到達するまでの時間（酸素含有気体中加熱時間）を以下の表１に示す条件に設定した。
そして、エリプソメータを用いて、各ウェハＷｂ，Ｗｃ１，Ｗｃ２，Ｗｃ３，Ｗｔの表面に形成された酸化膜の膜厚を測定した。その結果を表１に示す。また、表１の結果の両対数グラフを図９に示す。
【００４０】
【表１】
2010073798.tif 000003
【００４１】
表１および図９に示すように、酸素含有気体中加熱時間が長いほど、酸化膜厚が厚くなることが確認できた。
このことから、第１，第２、第４実施形態のように、アンロードの途中でボート４３４を第２速度に減速させたり、ボート４３４を一時的に停止させたりして、ボトムウェハＷｂの酸素含有気体中加熱時間を定速アンロード方法よりも長くすることで、ボトムウェハＷｂの酸化膜厚を定速アンロード方法の適用時よりも厚くすることができることが確認できた。また、第３，第４実施形態のように、プロセスチューブ２６の閉塞中に空気供給部３５により空気を導入して、ボトムウェハＷｂの酸素含有気体中加熱時間を酸素含有気体未導入方法よりも長くすることで、ボトムウェハＷｂの酸化膜厚を酸素含有気体未導入方法の適用時よりも厚くすることができることがわかった。
したがって、ボトムウェハＷｂの膜厚が２．４ｎｍ以上となるように、第２速度や一時停止時間を設定することで、あるいは、空気供給部３５による空気の供給量を調整することで、１バッチで製造される全てのウェハＷの酸化膜厚を２．４ｎｍ以上にすることができる。
【００４２】
〔実施例２：酸化膜厚と洗浄後の表面粗さとの関係〕
次に、実施例２として、ウェハＷの酸化膜厚とＳＣ−１薬液洗浄後の表面粗さとの関係について説明する。
実施例１で用いた各ウェハＷｂ，Ｗｃ１，Ｗｃ２，Ｗｃ３，Ｗｔの他に、実施例１と同じ条件でのアニール処理をするとともに酸化膜厚を測定した各ウェハＷｂ，Ｗｃ１，Ｗｃ２，Ｗｃ３，Ｗｔを準備した。そして、それぞれ２枚ずつの各ウェハＷｂ，Ｗｃ１，Ｗｃ２，Ｗｃ３，Ｗｔに対してＳＣ−１薬液洗浄を実施して、洗浄後の表面粗さ（ＲＭＳ）をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で測定した。その結果を図１０に示す。
【００４３】
図１０に示すように、酸化膜厚が厚いほど洗浄後のＲＭＳが小さくなることが確認できた。また、ここで、洗浄後のＲＭＳが０．１３ｎｍ以下であれば、後工程に影響を及ぼさないことが確認できている。以上から、酸化膜厚を２．４ｎｍ以上にすれば、後工程に影響を及ぼさないウェハＷにすることができることが確認できた。
したがって、第１〜第４実施形態の構成により１バッチで製造された全てのウェハＷは、１つの組成のＳＣ−１洗浄液で洗浄したときに、その表面粗さを後工程に影響を及ぼさないレベルになる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、アニールウェハの製造方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１，第２実施形態に係る熱処理炉の模式図であり、アンロード開始前の状態を表す。
【図２】前記第１実施形態におけるウェハのアニール処理のフローチャートである。
【図３】前記第１，第２実施形態における熱処理炉の模式図であり、ボートが減速位置または停止位置に到達した状態を表す。
【図４】前記第１，第２実施形態における熱処理炉の模式図であり、ボートがアンロード終了位置に到達した状態を表す。
【図５】前記第２実施形態におけるウェハのアニール処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第３，第４実施形態に係る熱処理炉の模式図であり、アンロード開始前の状態を表す。
【図７】前記第３実施形態におけるウェハのアニール処理のフローチャートである。
【図８】前記第４実施形態におけるウェハのアニール処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施例における酸素含有気体中加熱時間と酸化膜厚との関係を示す両対数グラフである。
【図１０】本発明の実施例における酸化膜厚と洗浄後の表面粗さとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１Ａ，１Ｂ…熱処理炉
２３…加熱部としてのヒータ
２６…プロセスチューブ
２７…プロセスガス供給部
３５…酸素含有気体供給部としての空気供給部
４１…閉塞部としてのテーブル取付部
４３４…ボート
Ｗ，Ｗｂ…ウェハ
【図１】
2010073798.tif 000004
【図２】
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【図３】
2010073798.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010073798.tif 000010
【図８】
2010073798.tif 000011
【図９】
2010073798.tif 000012
【図１０】
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