(57)【要約】【課題】  反応管の交換を行う場合、熱処理または酸化シリコン膜等の膜が形成される基板を載置するためのボートと反応管との距離が、基準となる位置よりずれる場合がある。当該反応管とボートとの位置がずれると、反応管内でのガスの流れの乱れや、反応管内での均熱性の乱れが生じるため、半導体基板の処理不良が発生する。【解決手段】  前記ボートの上部部材の寸法公差内の寸法で形成された上部部材と、前記上部部材を支持するための、前記ボートの寸法公差内の寸法で形成された支持部材と、前記支持部材を支持し、前記上部部材を反応管の内部に挿入するように駆動させる駆動装置の上に載置するための、前記ボートの下部部材の寸法公差内の寸法で形成された下部部材と、を有し、前記上部部材の周縁上に、前記距離測定手段として距離センサを備えた。【選択図】      図１
2006257450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための縦型炉に取り付けられた円柱状の反応管と、前記基板を載置するためのボートとの相対距離を調整するための距離を測る距離測定装置を用いた距離測定方法であって、
前記距離測定装置の上部部材は、前記ボートの上部部材の寸法公差内の寸法で形成され、
前記距離測定装置の下部部材は、前記ボートの下部部材の寸法公差内の寸法で形成され、
前記距離測定装置の中間部材は、前記距離測定装置の下部部材上にあり、前記距離測定装置の上部部材の位置が、前記ボートの上部部材の位置公差内にあるように形成され、
前記距離測定装置の前記上部部材の周縁上に反応管距離測定手段として単一又は複数の距離センサを備えてなる前記距離測定装置を用いて、
前記反応管中に前記距離測定装置を挿入し、前記距離センサにより前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を測定する工程と、
前記距離を測定した後、前記距離測定装置に代えて前記ボートを取り付ける工程と、
前記距離を基に前記反応管の内壁と、前記ボートとの位置関係を修正する工程と、
を有することを特徴とする距離測定装置を用いた距離測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の距離測定装置を用いた測定方法であって、前記距離測定装置の支持部材と直交するように、前記上部部材の寸法公差内の寸法で前記上部部材と同心に形成された一つ又は複数の中間部材をさらに有し、前記中間部材の周縁上に、前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を測定するための単一又は複数の距離センサを備えた前記中間部材を用いて、前記中間部材上に備えられた距離センサと前記上部部材に備えられた距離センサと併用して、複数の位置について同時に前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を測定する工程を有することを特徴とする距離測定装置を用いた測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の距離測定装置を用いた測定方法であって、前記距離センサを備えてなる前記距離測定装置を用いて、前記反応管中に前記距離測定装置を挿入し、前記距離センサにより前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を複数の挿入深さで測定する工程と、前記距離を基に前記反応管の内壁と、前記ボートとの位置関係を修正する工程と、を有することを特徴とする距離測定装置を用いた測定方法。
【請求項４】
前記上部部材の周縁と前記反応管の内壁との距離、又は前記中間部材の周縁と前記反応管の内壁との距離を、前記反応管の中心を軸とした円周上の複数個所で測定するために、前記上部部材又は前記中間部材を前記反応管の中心を軸として回転させて、円周上の複数個所で距離を測定する機構を有することを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置を用いた測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体製造装置としての熱反応炉または熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）炉として使用される縦型炉に使用される反応管と、当該反応管に挿入される、半導体基板を載せるためのボートとの距離に対応する距離を測定するための距離測定装置を用いた距離測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の縦型炉の反応管は、熱による変形や反応管内部に反応物が付着すること等により、当該縦型炉を用いた基板の処理を行う際に生じる不良発生を防止するため、定期的に、または基板の処理後に当該処理による不良が発生した場合に当該反応管の交換を行っている。
【０００３】
反応管の交換を行う場合、熱処理または酸化シリコン膜等の膜が形成される半導体基板を載置するためのボートと反応管との距離が、基準となる位置よりずれる場合がある。
【０００４】
当該反応管とボートとの位置がずれると、反応管内でのガスの流れの乱れや、反応管内での均熱性の乱れが生じるため、半導体基板の処理不良が発生する。
【０００５】
上記の課題を解決するために、例えば、特許文献１では、反応管等、縦型炉の部材に切欠部を形成し、組み立てる際に当該切欠部を嵌合することにより位置決めを行っている。
【０００６】
また、特許文献２では、基板移載機から基板をボートに移載する際に、基板の中心がずれないように、自動的にセンタリングを行わせている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−６７６７９号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平６−２０４３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した前者の技術では、半導体基板の処理を行うに従って部材が変形することで、切欠部の位置が次第に変化する可能性がある。切欠部の位置の変化により、反応管内でのガスの流れの乱れや、反応管内での均熱性の乱れが生じ、半導体基板の処理不良が発生するという問題点があった。
【００１０】
また、上記した後者の技術でも、前者の技術を用いた場合と同様に、ボートと反応管との位置関係を改善することはできないため、ボートと反応管との位置関係に起因する課題は解決されない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、縦型炉等に使用される反応管と、半導体基板を載置するためのボートとの位置調整をより正確に行うことを可能とする、距離測定装置を用いた距離測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の距離測定装置を用いた距離測定方法は、基板を処理  するための縦型炉に取り付けられた円柱状の反応管と、前記基板を載置するためのボートとの相対距離を調整するための距離を測る距離測定装置を用いた距離測定方法であって、前記距離測定装置の上部部材は、前記ボートの上部部材の寸法公差内の寸法で形成され、前記距離測定装置の下部部材は、前記ボートの下部部材の寸法公差内の寸法で形成され、前記距離測定装置の中間部材は、前記距離測定装置の下部部材上にあり、前記距離測定装置の上部部材の位置が、前記ボートの上部部材の位置公差内にあるように形成され、前記距離測定装置の前記上部部材の周縁上に反応管距離測定手段として単一又は複数の距離センサを備えてなる前記距離測定装置を用いて、前記反応管中に前記距離測定装置を挿入し、前記距離センサにより前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を測定する工程と、前記距離を測定した後、前記距離測定装置に代えて前記ボートを取り付ける工程と、前記距離を基に前記反応管の内壁と、前記ボートとの位置関係を修正する工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
この測定方法によれば、前記距離測定装置の上部部材は、前記ボートの上部部材の寸法公差内の寸法で形成され、前記距離測定装置の下部部材は、前記ボートの下部部材の寸法公差内の寸法で形成され、前記距離測定装置の中間部材は、前記距離測定装置の下部部材上にあり、前記距離測定装置の上部部材の位置が、前記ボートの上部部材の位置公差内にあるように形成され、前記ボートの上部部材の位置及び寸法と、前記距離測定装置の上部部材の位置及び寸法とは前記ボートの寸法公差内で同じ位置で且つ同じ寸法を有する。
【００１４】
そのため、前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を距離センサを用いて測定することで前記反応管の内壁と、前記ボートの寸法との位置関係を前記ボートの寸法公差内で把握することができる。さらに、前記反応管と前記距離測定装置との距離を参照することで、前記反応管と前記ボートとの距離関係を調整することができる。
【００１５】
また、上記した本発明の距離測定装置を用いた距離測定方法は、前記距離測定装置の支持部材と直交するように、前記上部部材の寸法公差内の寸法で前記上部部材と同心に形成された一つ又は複数の中間部材をさらに有し、前記中間部材の周縁上に、前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を測定するための単一又は複数の距離センサを備えた前記中間部材を用いて、前記中間部材上に備えられた距離センサと前記上部部材に備えられた距離センサと併用して、複数の位置について同時に前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を測定する工程を有することを特徴とする。
【００１６】
この測定方法によれば、前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を、前記中間部材上に備えられた距離センサと、前記上部部材に備えられた距離センサとを併用することで、複数の位置について同時に前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を測定することができる。そのため、反応管中での複数の深さで、反応管と前記距離測定装置との距離が得られるため、反応管の傾きを考慮して前記ボートを配置するための距離データを得ることが可能となる。
【００１７】
また、上記した本発明の距離測定装置を用いた距離測定方法は、前記距離センサを備えてなる前記距離測定装置を用いて、前記反応管中に前記距離測定装置を挿入し、前記距離センサにより前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を複数の挿入深さで測定する工程と、前記距離を基に前記反応管の内壁と、前記ボートとの位置関係を修正する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
この測定方法によれば、前記上部部材のみを用いて、反応管中の複数の深さに対して距離を測定することができ、少ない数の距離センサで反応管と距離測定装置との距離を把握することができる。従って、距離センサ数を低減した分だけ距離測定装置のコストを低減できる。
【００１９】
加えて、同一の距離センサを用いて前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を測定することができるため、前記反応管内部で深さを変えて測定する場合に発生する距離センサのオフセット誤差は各測定点で同一の量になり、前記反応管と前記距離測定装置との距離を、各測定点毎に高い相対精度を持って測定することができる。
【００２０】
また、上記した本発明のボートと反応管との距離測定装置は、前記上部部材の周縁と前記反応管の内壁との距離、又は前記中間部材の周縁と前記反応管の内壁との距離を、前記反応管の中心を軸とした円周上の複数個所で測定するために、前記上部部材又は前記中間部材を前記反応管の中心を軸として回転させて、円周上の複数個所で距離を測定する機構を有することを特徴とする。
【００２１】
この測定方法によれば、前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を、反応管の中心を軸とした円周上の複数個所で測定可能となる。そのため、反応管形状の円周方向の歪も考慮して前記ボートを配置するための距離データを得ることが可能となる。
【００２２】
また、同一の距離センサを用いて前記反応管の内壁と前記距離測定装置との距離を円周上に測定することができるため、当該距離センサの持つ誤差は円周上では打ち消される。そのため、前記反応管の円周方向の歪みを正確に測ることができる。
【００２３】
さらに、前記反応管の歪を求めることで、前記反応管の円周方向の歪が設定値以上となった場合には、反応管の寿命として処理することで前記基板処理を行う際の不良発生を未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る反応管との距離測定装置を用いた測定方法の実施例について、図面を参照して説明する。なお、各図では、図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００２５】
図１（Ａ）は、距離測定装置の構造を説明するための平面図、図１（Ｂ）は当該断面図である。以下、この図面を用いて説明を行う。
【００２６】
図１（Ｂ）に示すように、距離測定装置１００は、下部部材１０２、支持部材１０３、及び上部部材１０４を前記した順序で結合させて形成されている。下部部材１０２は複数の挿入深さに対して停止可能な上下機構装置１０６に載置されている。
【００２７】
距離測定装置１００の上部部材１０４は、半導体基板を載置するボートの寸法及び位置公差内の公差にあるよう形成されているため、距離測定装置１００と反応管１０１との間の距離を測ることで、反応管１０１と半導体基板を載置するボートとの距離がボートの寸法及び位置公差内の公差範囲で把握できる。
【００２８】
距離センサ１０５は、図１（Ａ）に示すように、上部部材１０４を囲むように備えつけられている。反応管１０１からの超音波の反射を用いる距離センサ１０５を用いることで、非接触で距離センサ１０５と反応管１０１の内壁との距離を１％以下の誤差で測定することが可能となる。
【００２９】
次に、複数の挿入深さに対して反応管１０１の内壁との距離を測定し、当該測定値を用いて反応管１０１の配置を補正する方法について説明する。なお、ここではＸ方向とＺ方向との間に傾きが発生した場合について説明するが、この傾きの補正方法は、Ｘ方向とＹ方向とで定められるＸＹ平面の法線方向と、Ｚ方向とに傾きがある場合に対しても同様の処理により補正することが可能である。
【００３０】
まず、上部部材１０４が反応管１０１の下端近傍に位置するよう上下機構装置１０６の位置を下げる。そして、Ｘ、Ｙ方向の距離を測定する。
【００３１】
次に、上部部材１０４が反応管１０１の上端近傍に位置するよう上下機構装置１０６の位置を上げる。そして、Ｘ、Ｙ方向の距離を測定する。この２つの距離を用いて、傾きを補正する。下端近傍でのＸ方向の距離をＸ１、上端近傍でのＸ方向の距離をＸ２、上下機構の振幅をｈとすると、反応管１０１の傾きをａｒｃｔａｎ｛（Ｘ２−Ｘ１）／ｈ｝で示される角度分だけ補正することで傾きが調整される。
【００３２】
傾き補正を行った後、反応管１０１と距離測定装置１００とが同心になるようＸ、Ｙ方向の距離を補正することで、反応管１０１と距離測定装置１００との位置合わせが終了する。当該距離測定方法を用いることで、反応管１０１の位置合わせを高い再現性を持って行うことができる。
【００３３】
また、挿入深さを変化させることで多点測定を行って、この測定結果を元に最小２乗法等の処理を行い、反応管１０１の左右、又は傾きを調整しても良い。更に、反応管１０１の偏差が熱処理工程での均一性を保てる設定限界を超えた場合には、当該反応管の使用を中止することで、当該熱処理工程における不良発生を事前に防止することができる。
【００３４】
図２は、傾き補正を行った状態で基板を実装した場合の断面図である。前記した傾き調整方法により、傾き調整前の状態として点線で示される位置に設置した反応管１０１の傾きを調整して、反応管１０１を実線で示される位置に設置する。そして、傾き調整後の反応管１０１中に、基板２０２を載置したボート２０１を、距離測定装置１００に代えて上下機構装置１０６上に設置する。
【００３５】
距離測定装置１００はボート２０１と同等の偏差で形成されている。距離測定装置１００に代えてボート２０１を設置することで傾き等が補正された状態でボート２０１を設置することができる。
【００３６】
＜変形例＞
（１）距離センサとして、超音波の反射を用いた非接触型センサに代えて、例えば光反射を用いたレーザ光測長センサや、テトラフルオロエチレン等を接触子として用いた接触式測長装置を用いても良い。
【００３７】
レーザ光測長センサは周囲温度の変動に対して測定値はあまり影響を受けないため、温度変化がある条件においては、有効な測定手段となる。
【００３８】
また、接触式測長装置を用いた場合、測長精度は非接触型センサと比べ高い精度が得られる。
【００３９】
（２）距離センサを複数個備えて反応管１０１と距離測定装置１００との距離を測定する構造に代えて、距離センサ１０５を載置した上部部材１０４を支持部材１０３と略垂直な方向に回転させ、反応管と距離測定装置との距離を測定する構造を用いても良い。単一のセンサを用いて測定することで、センサ固有の感度差等が発生せず、相対精度に優れた測定が可能となる。
【００４０】
（３）挿入深さを変化させることで多点測定を行うことに代えて、距離測定装置１００の支持部材１０３と直交するように、上部部材１０４と同等の構造を有する一つまたは複数の距離センサを配置した中間測定部材３０１を１つまたは複数形成して測定しても良い。図３は、複数の距離センサを配置した中間測定部材を有する距離測定装置の断面図である。この場合、機械的な移動を行うことなく反応管１０１と距離測定装置との距離を測定することが可能となる。また、中間測定部材３０１を支持部材１０３と略垂直な方向に回転させ、反応管と距離測定装置との距離を測定する測定方法を用いても良い。
【００４１】
次に、上述した本実施形態の効果について説明する。
【００４２】
（１）距離センサ１０５を用いて反応管１０１の内壁と、基板を載置するためのボートの寸法公差内の寸法で形成された距離測定装置１００との距離を測定し処理することで、反応管１０１のＸＹ方向の配置ずれの補正量や、反応管１０１の傾きの補正量を知ることができる。
【００４３】
そのため、反応管１０１の配置を定量的に補正することができ、一例として距離測定装置１００と反応管１０１の内壁とのＸ方向及びＹ方向の距離が全て等しくなるように反応管１０１を配置することで、反応管１０１と距離測定装置１００とを同心に配置できる。
【００４４】
この後に距離測定装置１００に代えてボートを用いると、距離測定装置１００はボートの寸法公差内の寸法で形成されているので、当該ボートと反応管１０１の内壁とを同心に配置することができる。
【００４５】
（２）多数の点で反応管１０１の内壁と距離測定装置１００との距離を測定するため、測定値の分散を求めることが可能となる。当該分散を評価することで、反応管１０１を継続して使用するか、使用を打ち切るかの寿命の判断が定量的に行えるようになるため、使用可能な反応管１０１を廃品にしてしまう等の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】距離測定装置の構造を説明するための平面図及び当該断面図。
【図２】傾き補正を行った状態で基板を実装した場合の断面図。
【図３】複数の距離センサを配置した中間測定部材を有する距離測定装置の断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１００…距離測定装置，１０１…反応管，１０２…下部部材，１０３…支持部材，１０４…上部部材，１０５…距離センサ，１０６…上下機構装置，２０１…ボート，２０２…基板，３０１…中間測定部材。
【図１】
2006257450.tif 000003
【図２】
2006257450.tif 000004
【図３】
2006257450.tif 000005