(57)【要約】【課題】  熱処理中にヒータエレメントが断線した場合においても、炉内の温度降下を抑制する。【解決手段】  正常時に通電が行われるメインヒータエレメント６ａおよびメインヒータエレメント６ａの断線時に通電が行われるバックアップヒータエレメント６ｂをヒータ６に設け、メインヒータエレメント６ａが断線した場合、バックアップヒータエレメント６ｂに切り替えてウェハＷの熱処理を継続する。【選択図】      図１
2005072307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを保持するウェハボートと、
前記ウェハボートを挿入可能な石英管と、
前記石英管内を加熱する第１発熱体と、
前記第１発熱体の故障時に前記石英管内を加熱する第２発熱体とを備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
ウェハを保持するウェハボートと、
前記ウェハボートを挿入可能な石英管と、
前記石英管内を加熱するヒータと、
前記ヒータに設けられたメインヒータエレメントと、
前記ヒータに設けられたバックアップヒータエレメントと、
前記メインヒータエレメントの断線を検出する断線検出手段と、
前記メインヒータエレメントの断線時に前記バックアップヒータエレメントに通電を切り替える切り替え手段とを備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
前記メインヒータエレメントと前記バックアップヒータエレメントは、素材または径が互いに異なることを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記バックアップヒータエレメントは、前記メインヒータエレメントに比べて温度上昇が速いことを特徴とする請求項２または３記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記ヒータは複数のブロックに分割されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の熱処理装置。
【請求項６】
ウェハを石英管内に載置する工程と、
メインヒータを用いて前記石英管内を加熱することにより、前記石英管内に載置されたウェハの熱処理を行う工程と、
前記メインヒータの故障時に、バックアップヒータに切り替えて前記石英管内を加熱することにより、前記石英管内に載置されたウェハの熱処理を行う工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
ウェハを石英管内に載置する工程と、
メインヒータブロックを用いて前記石英管内を加熱することにより、前記石英管内に載置されたウェハの熱処理を行う工程と、
前記メインヒータブロックの故障時にバックアップヒータブロックに切り替えて前記石英管内を加熱することにより、前記石英管内に載置されたウェハの熱処理を行う工程と、
前記石英管内に載置されたウェハの熱処理終了後に、前記故障したメインヒータブロックを交換する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、熱処理装置のヒータ構造に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱処理装置では、ヒータを用いることで熱処理炉内を加熱し、半導体ウェハの熱処理を行う方法がある。
また、例えば、特許文献１には、炉内の均熱対策を改善するとともに、ヒータエレメントの断線を防止して長寿命化を図るために、太線ヒータエレメントおよび細線ヒータエレメントを熱処理装置用ヒータに設ける方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３３４８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の熱処理装置では、ヒータエレメントが断線するまでヒータが使用されるため、熱処理中にヒータエレメントの断線が発生すると、炉内を加熱することができなくなる。このため、ウェハの熱処理中に炉内温度が降下し、熱処理中のウェハが不良になるという問題があった。特に、バッチ処理の場合には、１００枚以上の単位でウェハの熱処理が行われることがあるため、熱処理中にヒータエレメントの断線が発生すると、大量の不良品が発生するという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、熱処理中にヒータエレメントが断線した場合においても、炉内の温度降下を抑制することが可能な熱処理装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る熱処理装置によれば、ウェハを保持するウェハボートと、前記ウェハボートを挿入可能な石英管と、前記石英管内を加熱する第１発熱体と、前記第１発熱体の故障時に前記石英管内を加熱する第２発熱体とを備えることを特徴とする。
これにより、ウェハの熱処理中に第１発熱体が故障した場合においても、第２発熱体に切り替えてウェハを加熱することが可能となる。このため、ウェハの熱処理中にウェハの温度が降下することを防止することが可能となり、大量の不良ウェハが発生することを防止することが可能となる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る熱処理装置によれば、ウェハを保持するウェハボートと、前記ウェハボートを挿入可能な石英管と、前記石英管内を加熱するヒータと、前記ヒータに設けられたメインヒータエレメントと、前記ヒータに設けられたバックアップヒータエレメントと、前記メインヒータエレメントの断線を検出する断線検出手段と、前記メインヒータエレメントの断線時に前記バックアップヒータエレメントに通電を切り替える切り替え手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、ウェハの熱処理中にメインヒータエレメントが断線した場合においても、バックアップヒータエレメントに切り替えてウェハを加熱することが可能となる。このため、ウェハの熱処理中にウェハの温度が降下することを防止することが可能となり、大量の不良ウェハが発生することを防止することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る熱処理装置によれば、前記メインヒータエレメントと前記バックアップヒータエレメントは、素材または径が互いに異なることを特徴とする。
【０００８】
これにより、メインヒータエレメントの長寿命化を図ることを可能としつつ、少なくとも１バッチ処理分の寿命を持つようにバックアップヒータエレメントを設計することが可能となり、バックアップヒータエレメントをヒータに設けた場合においても、コストアップを抑制することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る熱処理装置によれば、前記バックアップヒータエレメントは、前記メインヒータエレメントに比べて温度上昇が速いことを特徴とする。
【０００９】
これにより、ウェハの熱処理中にメインヒータエレメントが断線した場合においても、バックアップヒータエレメントの温度を急速に上昇させることが可能となり、メインヒータエレメントとバックアップヒータエレメントとの切り替え時におけるウェハの熱処理温度を安定化させることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る熱処理装置によれば、前記ヒータは複数のブロックに分割されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、メインヒータエレメントが断線した場合においても、断線したメインヒータエレメントを有するヒータブロックのみの交換で済ませることが可能となる。このため、メインヒータエレメントが断線した際に、石英管内を加熱する全てのヒータの交換を不要とすることが可能となり、ヒータ交換時のコストダウンを図ることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、ウェハを石英管内に載置する工程と、メインヒータを用いて前記石英管内を加熱することにより、前記石英管内に載置されたウェハの熱処理を行う工程と、前記メインヒータの故障時に、バックアップヒータに切り替えて前記石英管内を加熱することにより、前記石英管内に載置されたウェハの熱処理を行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、ウェハの熱処理中にメインヒータエレメントが断線した場合においても、ウェハの温度降下を防止しつつ、そのウェハの熱処理を継続することが可能となり、大量の不良ウェハが発生することを防止することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、ウェハを石英管内に載置する工程と、メインヒータブロックを用いて前記石英管内を加熱することにより、前記石英管内に載置されたウェハの熱処理を行う工程と、前記メインヒータブロックの故障時にバックアップヒータブロックに切り替えて前記石英管内を加熱することにより、前記石英管内に載置されたウェハの熱処理を行う工程と、前記石英管内に載置されたウェハの熱処理終了後に、前記故障したメインヒータブロックを交換する工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、ウェハの熱処理中にメインヒータエレメントが断線した場合においても、ウェハの温度降下を防止しつつ、そのウェハの熱処理を継続することが可能となるとともに、断線したメインヒータエレメントを有するヒータブロックのみの交換で済ませることが可能となる。このため、ウェハの熱処理中に大量の不良ウェハが発生することを防止することが可能となるとともに、石英管内を加熱する全てのヒータの交換を不要とすることが可能となり、ヒータ交換時のコストダウンを図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る熱処理装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱処理装置の概略構成を示す断面図である。
図１において、熱処理装置には、支持台１が設けられ、支持台１上には、ウェハＷを保持するウェハホルダ２が支持されている。また、熱処理装置には、ウェハホルダ２を挿入可能な石英管３が設けられ、石英管３の上部にはガス導入管４が接続されるとともに、石英管３の下部には排気管５が接続されている。そして、石英管３の周囲には、石英管３内を加熱するヒータ６が設けられている。
【００１４】
ここで、ヒータ６には、正常時に通電が行われるメインヒータエレメント６ａおよびメインヒータエレメント６ａの断線時に通電が行われるバックアップヒータエレメント６ｂが配置されている。なお、メインヒータエレメント６ａおよびバックアップヒータエレメント６ｂは、コイル状または波状にそれぞれ配置することができる。
また、熱処理装置には、メインヒータエレメント６ａに電力を供給するメインヒータ用電力供給部７ａが設けられるとともに、バックアップヒータエレメント６ｂに電力を供給するバックアップヒータ用電力供給部７ｂが設けられている。また、メインヒータエレメント６ａの断線時にバックアップヒータエレメント６ｂに通電を切り替える切り替え部８が設けられている。
【００１５】
そして、メインヒータ用電力供給部７ａおよびバックアップヒータ用電力供給部７ｂは、切り替え部８を介しメインヒータエレメント６ａおよびバックアップヒータエレメント６ｂにそれぞれ接続されている。ここで、切り替え部８には、メインヒータエレメント６ａの断線を検出する断線検出部９が設けられている。
そして、ウェハＷの熱処理を行う場合、ウェハホルダ２にウェハＷを配置する。そして、ウェハＷが配置されたウェハホルダ２を石英管３内に挿入し、メインヒータ用電力供給部７ａからメインヒータエレメント６ａに電力を供給する。そして、断線検出部９にてメインヒータエレメント６ａの通電状態を監視しながら、メインヒータエレメント６ａを発熱させ、石英管３内を加熱する。そして、ガス導入管４を介して石英管３内にガスを導入しながら、ウェハＷの熱処理を行う。
【００１６】
そして、ウェハＷの熱処理中に、断線検出部９にてメインヒータエレメント６ａの断線が検出されると、切り替え部８は、メインヒータエレメント６ａとメインヒータ用電力供給部７ａとの接続を遮断するとともに、バックアップヒータ用電力供給部７ｂをバックアップヒータエレメント６ｂに接続し、バックアップヒータ用電力供給部７ｂからバックアップヒータエレメント６ｂに電力を供給させる。
【００１７】
そして、バックアップヒータエレメント６ｂを発熱させて石英管３内を加熱することで、ウェハＷの熱処理を継続して行う。
これにより、ウェハＷの熱処理中にメインヒータエレメント６ａが断線した場合においても、バックアップヒータエレメント６ｂに切り替えてウェハＷを加熱することが可能となる。このため、ウェハＷの熱処理中にウェハＷの温度が降下することを防止しつつ、ウェハＷの熱処理を継続することが可能となり、大量の不良ウェハが発生することを防止することが可能となる。
【００１８】
なお、メインヒータエレメント６ａとバックアップヒータエレメント６ｂは、素材または径が互いに異なるように構成してもよい。ここで、メインヒータエレメント６ａに比べてバックアップヒータエレメント６ｂの温度上昇が速くなるように、バックアップヒータエレメント６ｂの素材または径を選択することができる。また、メインヒータエレメント６ａおよびメインヒータエレメント６ｂの材質としては、例えば、Ａｌ、ＣｒおよびＦｅを主成分とする線材、またはＣｒ、ＦｅおよびＮｉを主成分とする線材などを用いることができる。
【００１９】
ここで、素材または径が互いに異なるようにメインヒータエレメント６ａおよびバックアップヒータエレメント６ｂを構成することにより、メインヒータエレメント６ａの長寿命化および高品質化を図りつつ、少なくとも１バッチ処理分の寿命を持つようにバックアップヒータエレメント６ｂの品質を設定することが可能となる。このため、バックアップヒータエレメント６ｂを必要以上に高品質化する必要がなくなり、バックアップヒータエレメント６ｂをヒータ６に設けた場合においても、コストアップを抑制することが可能となる。
【００２０】
また、メインヒータエレメント６ａに比べてバックアップヒータエレメント６ｂの温度上昇が速くなるように、バックアップヒータエレメント６ｂの素材または径を選択することにより、ウェハＷの熱処理中にメインヒータエレメント６ａが断線した場合においても、バックアップヒータエレメント６ｂの温度を急速に上昇させることが可能となり、メインヒータエレメント６ａとバックアップヒータエレメント６ｂとの切り替え時におけるウェハＷの熱処理温度を安定化させることが可能となる。
【００２１】
図２は、本発明の第２実施形態に係る熱処理装置の概略構成を示す断面図である。
図２において、熱処理装置には、支持台１１が設けられ、支持台１１上には、ウェハＷを保持するウェハホルダ１２が支持されている。また、熱処理装置には、ウェハホルダ１２を挿入可能な石英管１３が設けられ、石英管１３の上部にはガス導入管１４が接続されるとともに、石英管１３の下部には排気管１５が接続されている。そして、石英管１３の周囲には、石英管１３内を加熱する複数のヒータブロック１６、１６´、１６´´が設けられている。
【００２２】
ここで、各ヒータブロック１６、１６´、１６´´には、正常時に通電が行われるメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´およびメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´の断線時に通電が行われるバックアップヒータエレメント１６ｂ、１６ｂ´、１６ｂ´´がそれぞれ配置されている。なお、メインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´およびバックアップヒータエレメント１６ｂ、１６ｂ´、１６ｂ´´は、コイル状または波状にそれぞれ配置することができる。
【００２３】
また、熱処理装置には、メインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´に電力をそれぞれ供給するメインヒータ用電力供給部１７ａが設けられるとともに、バックアップヒータエレメント１６ｂ、１６ｂ´、１６ｂ´´に電力をそれぞれ供給するバックアップヒータ用電力供給部１７ｂが設けられている。また、メインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´の断線時にバックアップヒータエレメント１６ｂ、１６ｂ´、１６ｂ´´に通電を切り替える切り替え部１８、１８´、１８´´がそれぞれ設けられている。
【００２４】
そして、メインヒータ用電力供給部１７ａおよびバックアップヒータ用電力供給部１７ｂは、切り替え部１８、１８´、１８´´をそれぞれ介しメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´およびバックアップヒータエレメント１６ｂ、１６ｂ´、１６ｂ´´にそれぞれ接続されている。ここで、切り替え部１８、１８´、１８´´には、メインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´の断線をそれぞれ検出する断線検出部１９、１９´、１９´´がそれぞれ設けられている。
【００２５】
そして、ウェハＷの熱処理を行う場合、ウェハホルダ１２にウェハＷを配置する。そして、ウェハＷが配置されたウェハホルダ１２を石英管１３内に挿入し、メインヒータ用電力供給部１７ａからメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´に電力をそれぞれ供給する。そして、断線検出部１９、１９´、１９´´にてメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´の通電状態をそれぞれ監視しながら、メインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´をそれぞれ発熱させ、石英管１３内を加熱する。そして、ガス導入管１４を介して石英管１３内にガスを導入しながら、ウェハＷの熱処理を行う。
【００２６】
そして、ウェハＷの熱処理中に、断線検出部１９、１９´、１９´´にてメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´の断線が検出された場合、切り替え部１８、１８´、１８´´は、断線が検出されたメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´とメインヒータ用電力供給部１７ａとの接続を遮断するとともに、断線が検出されたメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´に対応するバックアップヒータエレメント１６ｂ、１６ｂ´、１６ｂ´´をバックアップヒータ用電力供給部１７ｂに接続し、断線が検出されたメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´に対応するバックアップヒータエレメント１６ｂ、１６ｂ´、１６ｂ´´に電力を供給させる。
【００２７】
そして、正常なメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´および断線が検出されたメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´に対応するバックアップヒータエレメント１６ｂ、１６ｂ´、１６ｂ´´を発熱させることで、石英管１３内を加熱しながら、ウェハＷの熱処理を継続して行う。
そして、ウェハＷの熱処理が終了すると、断線が検出されたメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´を有するヒータブロック１６、１６´、１６´´を交換する。
【００２８】
これにより、ウェハＷの熱処理中にメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´が断線した場合においても、ウェハＷの温度降下を防止しつつ、そのウェハＷの熱処理を継続することが可能となるとともに、断線したメインヒータエレメント１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´を有するヒータブロック１６、１６´、１６´´のみの交換で済ませることが可能となる。
【００２９】
このため、ウェハＷの熱処理中に大量の不良ウェハが発生することを防止することが可能となるとともに、石英管１３内を加熱する全てのヒータ１６、１６´、１６´´の交換を不要とすることが可能となり、ヒータ１６、１６´、１６´´交換時のコストダウンを図ることが可能となる。
なお、本発明の熱処理装置は、例えば、アニール炉、拡散炉、熱酸化炉または熱ＣＶＤ炉などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る熱処理装置の概略構成を示す断面図。
【図２】第２実施形態に係る熱処理装置の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
Ｗ  ウェハ、１、１１  支持台、２、１２  ウェハホルダ、３、１３  石英管、４、１４  、５０、１５  排気管、６  ヒータ、１６、１６´、１６´´  ヒータブロック、６ａ、１６ａ、１６ａ´、１６ａ´´  メインヒータエレメント、６ｂ、１６ｂ、１６ｂ´、１６ｂ´´  バックアップヒータエレメント、７ａ、１７ａ  メインヒータ用電力供給部、７ｂ、１７ｂ  バックアップヒータ用電力供給部、８、１８、１８´、１８´´  切り替え部、９、１９、１９´、１９´´  断線検出部
【図１】
2005072307.tif 000003
【図２】
2005072307.tif 000004