(57)【要約】【目的】  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。【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すること（使用寿命を迎えること）を防止できる。【選択図】図１
2005150598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造技術、特に、被処理基板を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や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のための
リフローやアニール及び熱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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現状では、ヒータの使用状況を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が
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
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授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を水平姿勢で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１
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
は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
載エレベータ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が上向き姿勢で搬入され、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、回転動作の協働により前記カセットステージ１０５から前記カセ
ット棚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
下反応管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の供給管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
下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
（以下石英キャップ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
不活性ガスで充填しておき、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及び処理済の
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は
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】
【図１】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）
【図２】本発明の基板処理装置を示す概略図（縦断面図）
【図３】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
【図１】
2005150598.tif 000003
【図２】
2005150598.tif 000004
【図３】
2005150598.tif 000005