(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体結晶の品質を検査する際の検査用サンプルを処理する方法であって、少なくとも、検査対象の半導体結晶インゴットから薄板状の検査用サンプルを切り出すスライス工程と、該検査用サンプルに識別符号を付与する識別符号付与工程と、該識別符号が付与された検査用サンプルを平面研削加工する平面研削工程と、前記検査用サンプルを自動的に洗浄する自動洗浄工程と、該洗浄された検査用サンプルを自動的に熱処理する自動熱処理工程とを含み、前記スライス工程から前記自動熱処理工程まで連続して前記検査用サンプルを自動的に処理することを特徴とする半導体結晶検査用サンプルの自動処理方法。
【請求項２】
前記平面研削加工として、高輝度平面研削加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体結晶検査用サンプルの自動処理方法。
【請求項３】
前記検査用サンプルを、薄円板状のシリコンウエーハとすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体結晶検査用サンプルの自動処理方法。
【請求項４】
前記検査用サンプルを、１枚ずつ枚葉で処理することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体結晶検査用サンプルの自動処理方法。
【請求項５】
半導体結晶の品質を検査する際に検査用サンプルを処理するシステムであって、少なくとも、検査対象の半導体結晶から薄板状の検査用サンプルを切り出すスライサーと、該検査用サンプルに識別符号を付与するレーザーマーカと、該検査用サンプルを平面研削加工する平面研削装置と、前記検査用サンプルを自動的に洗浄する自動洗浄装置と、該洗浄された検査用サンプルを自動的に熱処理する自動熱処理装置とを具備することを特徴とする半導体結晶検査用サンプルの自動処理システム。
【請求項６】
前記スライサー、レーザーマーカ、平面研削装置、自動洗浄装置、自動熱処理装置の順で連続的に設置されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体結晶検査用サンプルの自動処理システム。
【請求項７】
前記自動洗浄装置が、少なくとも、洗浄槽と、リンス槽と、乾燥部と、装置内搬送手段とを具備することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の半導体結晶検査用サンプルの自動処理システム。
【請求項８】
前記自動熱処理装置が、少なくとも、熱処理チャンバーと、冷却ステージと、装置内搬送用手段とを具備することを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の半導体結晶検査用サンプルの自動処理システム。
【請求項９】
前記自動熱処理装置が、ＲＴＡを行うものであることを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の半導体結晶検査用サンプルの自動処理システム。
【請求項１０】
半導体結晶の品質を検査する方法であって、少なくとも、検査対象の半導体結晶インゴットから薄板状の検査用ウエーハを切り出すスライス工程と、該検査用ウエーハに識別符号を付与する識別符号付与工程と、該識別符号が付与された検査用ウエーハを高輝度平面研削加工する平面研削工程と、該高輝度平面研削加工された検査用ウエーハを自動的に洗浄する自動洗浄工程と、該洗浄された検査用ウエーハを自動的に熱処理する自動熱処理工程を行い、該熱処理後、少なくとも、抵抗率測定、酸素濃度測定、及び炭素濃度測定のいずれか１つを行うことを特徴とする半導体結晶の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶などの半導体結晶の検査技術の自動化に関する。特に評価すべき半導体結晶インゴットから検査用ウエーハを切り出し、検査に至るまでの全工程の自動化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に半導体結晶（「単結晶」又は「インゴット」ということがある）は、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；ＣＺ）法などの引上げ技術により製造される。そして、このようなＣＺ法等で得られた円筒状のインゴットを薄円板状にスライスし、少なくともその一主面を鏡面化することにより半導体ウエーハが製造される。
【０００３】
半導体ウエーハ（以下、単に「ウエーハ」ということがある）の製造工程について更に詳しく説明すると、インゴットをスライスしてウエーハを切り出すスライス工程と、スライスによって得られたウエーハの厚さ、平坦度を整えるためのラッピング工程と、ラッピング処理されたウエーハの加工歪みを除去するためにウエーハをエッチング液に浸漬して全面をエッチングするエッチング工程と、エッチング処理されたウエーハの表面粗さ及び平坦度を向上させるために鏡面研磨する研磨工程などを経て、最終の製品ウエーハが製造される。なお、これらの工程は代表的な工程を示したものであり、この他に各種洗浄工程や、平面研削工程、面取り工程などが行なわれたり、同じ工程が複数段に分けて行なわれたりする。
【０００４】
上記のように製造された製品ウエーハに素子を形成することでＬＳＩ等が製造されるが、デバイスを形成するウエーハの品質として重要である基本的な特性として、抵抗率、酸素濃度（格子間酸素濃度）、炭素濃度等がある。ウエーハ製造工程で製造された製品ウエーハのこれらの特性に関する品質は、デバイスの種類などによりそれぞれ規格化されている。従って、各規格内に収まったウエーハを製造し、保証することが重要である。
【０００５】
製品ウエーハの品質が規格内にあることを保証する方法として、ウエーハ製造工程で製造された後の製品ウエーハの品質を評価してもよいが、この場合、先に示したような製品ウエーハとするまでの多くの工程を経過した後に評価することになり、その時点で規格外になった場合には、加工されたウエーハ全部が規格外となり、時間的なロスや製造コストのロスなどが極めて大きい。
【０００６】
そのため、一般的には製品ウエーハとする前に品質検査が行われる。
抵抗率や酸素濃度は半導体結晶の基本的品質であり、含有されるドーパントや酸素の濃度はインゴットを製造する段階でほぼ決まり、その後のスライス工程やラッピング工程などの加工工程で変化することはほとんどない。そのため、インゴットを製造した直後に検査用のサンプル（ウエーハ）を切り出すか、あるいはその後の加工工程の早い段階で一部のウエーハを抜き取ることにより、これを評価するのが一般的である。
【０００７】
基本的な検査項目の一つである抵抗率は、一般的に四探針法の抵抗率測定器により評価される。抵抗率測定は、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ；日本工業規格）Ｈ  ０６０２などで標準化されており、測定のための好ましい表面状態としては、ポリッシュ面やエッチング面よりもアルミナ粒度６００番以上のラッピング面が推奨されている。
【０００８】
一方、酸素濃度の測定については、一般的に赤外吸収法が用いられており、ウエーハを透過した赤外線の吸収スペクトルを測定するフーリエ変換型赤外分光光度計（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ;一般に「ＦＴＩＲ」と略称される）により評価される。これについてはＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）Ｆ１２０、Ｆ１１８８などに記されている。
また、炭素濃度についても酸素濃度と同様に赤外吸収法を用いたＦＴＩＲにより評価され、ＡＳＴＭ  Ｆ１２３、Ｆ１３９１やＪＥＩＤＡ（Ｊａｐａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）−５６などに記されている。
これらＡＳＴＭやＪＥＩＤＡ等で標準化されているサンプル形状は、２ｍｍ厚でサンプル表面が鏡面仕上げされているものである。
【０００９】
つまり、四探針法による抵抗率の測定では、精度良く測定するにはウエーハの表面にある程度の歪が存在することが必要であるので、好ましい表面状態はラッピング面である。
これに対し、酸素濃度や炭素濃度について赤外吸収法で評価されるサンプルは、表面が鏡面状に形成されて赤外光の乱反射が起こらない状態が好ましく、それゆえ鏡面研磨面、あるいは表面が鏡面状（光沢度が９０％以上）になるようにエッチング処理したエッチング面で測定される。
【００１０】
このように、抵抗率測定と、酸素・炭素濃度測定とでは、測定を行う際の好ましい表面状態が相反するものとなっていた。すなわち、抵抗率測定と酸素濃度測定等ではウエーハの処理方法が異なるので、抵抗率測定と酸素濃度測定の両方を行う場合には、ラッピング面で抵抗率を測定した後、検査用サンプルをエッチングして酸素濃度測定に適した光沢度に調整するなどの作業が必要であった。
【００１１】
コスト削減のためには検査にかかる費用や時間は極力抑える必要があるが、例えば、ＡＳＴＭ等で標準化されているサンプル形状（鏡面状）とするには、製品ウエーハを製造する時と同じような工程が必要であり、また、上記のように抵抗率と酸素濃度の両方を測定するためには、工程が増えてしまうという問題があった。
【００１２】
このような問題に対し、抵抗率測定と酸素濃度測定等を同じサンプルで検査できる技術（特開２００１−１１８９０２号公報参照）が開発されている。これは検査用サンプルの作製に際し、平面研削盤にて＃１５００番以上の粒度を持つ砥石による平面研削を施すことにより高輝度な平面研削面のサンプルを作製し、これを検査することにより、抵抗率と酸素濃度等を同一サンプル（同一表面状態）で精度良く測定できるようにしている。
【００１３】
そして、このようなサンプルを使用することにより検査工程の自動化も可能となってきた。つまり、抵抗率測定装置と酸素濃度測定装置を並列に配置し、高輝度平面研削面をもつウエーハを検査用サンプルとすることで、これらの装置間では特別な表面処理を施すことなく抵抗率と酸素濃度を連続して自動的に測定することが可能となる。
また、上記のような検査用サンプルの作製に関しては、インゴットからウエーハを切り出し、それを高輝度に平面研削加工すればよく、このような検査用サンプルの作製も自動化されている。
【００１４】
すなわち、前記のように半導体結晶（インゴット）から検査用サンプルを切り出してから表面を平面研削加工するまでの工程（検査用サンプルの作製工程）と、検査用サンプルの品質を評価する工程（例えば、抵抗率測定と酸素濃度や炭素濃度の連続測定；検査用サンプルの検査工程）は、それぞれ自動運転が可能となっている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、検査用サンプルについて例えば抵抗率を測定するには、測定前にドナーキラー（ドナー消去）と呼ばれる熱処理工程が必要である。これは、ＣＺ法で製造されたインゴットを４５０℃付近の低温でアニールすると、数個の酸素原子が集まって１個の電子（サーマルドナー）を放出するが、シリコン中でこのようなサーマルドナーが存在すると、例えばｎ型のシリコンでは抵抗率が見かけ上減少し、他方、ｐ型のシリコンでは抵抗率が見かけ上増大する。従って正確な抵抗率（ドーパントによる抵抗率）を評価するためには、このサーマルドナーを消滅させる必要がある。サーマルドナーの生成量は、一般的にアニール時間に比例して増加するが、アニール温度が６００℃以上になると消滅することが知られている。従って、抵抗率を測定する前にアニール温度が６００℃以上の熱処理を行なうのが通常である。
【００１６】
なお、熱処理する際にサンプル表面に不純物が付着しているなど汚れていると、熱処理炉を汚染する問題があることや、検査用サンプルを切り出した後、直接熱処理炉に入れるとサンプル割れの発生につながること等から、熱処理の前処理としてアンモニア水−過酸化水素水からなる洗浄液（アンモニア過水）やＨＦ−過酸化水素水からなる洗浄液（フッ酸過水）等により洗浄を行なう必要がある。
【００１７】
前記のような熱処理は、一般的に横型チューブ熱処理装置を使用してバッチ式操業で行われており、ある程度検査用サンプルを溜めてから手動で行われている。そのため、作業者が必要であり、熱処理すべき検査用サンプルが滞留してしまうことがしばしばあった。また、サンプルの回収などは作業者が手動で行っているので負担になっていた。
【００１８】
また、横型チューブ熱処理装置を用いたバッチ式では、熱処理終了後にまとまった数の検査用サンプルが一度に払出されることになるため、この熱処理が終わるまでサンプルが流れずに検査装置が停止してしまったり、逆にサンプルが過剰に払出されて相対的に検査装置の能力が不足し、測定までの間、特に最後の方のサンプルが測定待ちで滞留してしまうなどの問題があった。さらに、横型チェーブの熱処理装置では石英ボートを使用するため、高額な装置が必要となるなどの問題もあった。
【００１９】
従って、検査用サンプルの作製工程と検査工程が自動化されても、これらの工程の間に行われる検査用サンプルの処理工程（洗浄工程と熱処理工程）は作業員の手動で行われるため、サンプルの滞留や検査待ち時間が生じ、検査用サンプルの切り出しから品質測定までが連続的に行われず、結果的に検査時間が長くなってしまうなど、効率的でないという問題があった。
【００２０】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、半導体結晶の品質を効率的に検査することができる技術を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明によれば、半導体結晶の品質を検査する際の検査用サンプルを処理する方法であって、少なくとも、前記検査用サンプルを自動的に洗浄する自動洗浄工程と、該洗浄された検査用サンプルを自動的に熱処理する自動熱処理工程とを含むことを特徴とする半導体結晶検査用サンプルの自動処理方法が提供される。
【００２２】
半導体結晶の品質を検査する際、上記のような自動洗浄工程と自動熱処理工程を適用すれば、検査用サンプルの洗浄と熱処理が自動的に行われるので、半導体結晶の検査用サンプルの切り出しから品質測定まで全て自動化することが可能となり、半導体結晶の品質を効率的に検査することができる。
【００２３】
この場合、前記自動洗浄工程の前に、検査対象の半導体結晶インゴットから薄板状の検査用サンプルを切り出すスライス工程と、該検査用サンプルに識別符号を付与する識別符号付与工程と、該識別符号が付与された検査用サンプルを平面研削加工する平面研削工程とを含み、前記スライス工程から前記自動熱処理工程まで連続して前記検査用サンプルを自動的に処理することが好ましい。
このように、自動洗浄工程の前に、スライス工程と、識別符号付与工程と、平面研削工程を行い、スライス工程から自動熱処理工程まで検査用サンプルを連続して自動的に処理するようにすれば、抵抗率等に係る品質検査を極めて効率的に行うことができる。
【００２４】
平面研削加工としては、高輝度平面研削加工を行うことが好ましい。
このように高輝度平面研削加工を行えば、高輝度にされた同じ面で、抵抗率と酸素濃度等の測定を行うことができるので、これらの品質についてより効率的に検査することができる。
【００２５】
検査用サンプルを、薄円板状のシリコンウエーハとして好適に処理することができる。
シリコン単結晶は、現在大量に用いられるとともに大直径化しているため、その検査工程も完全に自動化する要請が高いし、単結晶を薄円板状にスライスして得たシリコンウエーハは、通常のウエーハ製造技術で得られ、厚さを除けば製品ウエーハとほぼ同様の形状であるため検査用サンプルとしても適しており、特に、取扱いが容易であるので自動化ラインで処理し易いという利点がある。
【００２６】
また、検査用サンプルを、１枚ずつ枚葉で処理することが好ましい。
このように検査用サンプルを枚葉処理すれば、熱処理工程でウエーハを連続的に流すことができ、検査用サンプルの滞留を防ぐことができる。
【００２７】
さらに本発明では、半導体結晶の品質を検査する際に検査用サンプルを処理するシステムであって、少なくとも、前記検査用サンプルを自動的に洗浄する自動洗浄装置と、該洗浄された検査用サンプルを自動的に熱処理する自動熱処理装置とを具備することを特徴とする半導体結晶検査用サンプルの自動処理システムが提供される。
【００２８】
半導体結晶の品質を検査するシステムに上記のような自動洗浄装置と自動熱処理装置を導入すれば、例えば、半導体結晶の検査用サンプルの切り出しから品質測定まで全て自動的に行うことができるシステムを構築することが可能となり、これを用いることで半導体結晶の品質を効率的に検査することができる。
【００２９】
この半導体結晶の検査用サンプル処理システムは、少なくとも、検査対象の半導体結晶から薄板状の検査用サンプルを切り出すスライサーと、該検査用サンプルに識別符号を付与するレーザーマーカと、該検査用サンプルを平面研削加工する平面研削装置とをさらに具備するものであることが好ましく、この場合に、スライサー、レーザーマーカ、平面研削装置、自動洗浄装置、自動熱処理装置の順で連続的に設置されていることが好ましい。
【００３０】
半導体結晶検査用サンプルの自動処理システムとして、自動洗浄装置及び自動熱処理装置のほか、上記のようなスライサー、レーザーマーカ、及び平面研削装置を具備したものとすれば、検査用サンプルの切り出しから熱処理まで自動的に処理することができ、抵抗率等に係る品質検査を極めて効率的に行うことができるものとなる。
特に、各装置を上記の順で連続的に設置したシステムとすれば、装置間での検査用ウエーハの受け渡しが容易となり、検査サンプルを連続的に流してより効率的に処理することができるものとなる。
【００３１】
自動洗浄装置は、少なくとも、洗浄槽と、リンス槽と、乾燥部と、装置内搬送手段とを具備することが好ましい。
これらの要素を備えた自動洗浄装置であれば、装置内で洗浄−リンス−乾燥にわたって検査用サンプルを自動的に搬送し、短時間で洗浄処理することができる。
【００３２】
また、自動熱処理装置は、少なくとも、熱処理チャンバーと、冷却ステージと、装置内搬送用手段とを具備することが好ましい。
これらの要素を備えた自動熱処理装置であれば、熱処理した検査用サンプルを冷却ステージに自動的に搬送して冷却することができ、結果的に短時間で熱処理することができる。
【００３３】
さらに、自動熱処理装置が、ＲＴＡを行うものであることが好ましい。
ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｅｒ：急速加熱・急速冷却熱処理装置）タイプの自動熱処理装置であれば、好適にドナーキラーを行うことができ、１枚ずつ枚葉でウエーハを連続的に熱処理することができるので、熱処理すべき検査用サンプルの滞留を防ぐことができ、自動化もし易くなる。
【００３４】
さらに本発明によれば、半導体結晶の品質を検査する方法であって、少なくとも、検査対象の半導体結晶インゴットから薄板状の検査用ウエーハを切り出すスライス工程と、該検査用ウエーハに識別符号を付与する識別符号付与工程と、該識別符号が付与された検査用ウエーハを高輝度平面研削加工する平面研削工程と、該高輝度平面研削加工された検査用ウエーハを自動的に洗浄する自動洗浄工程と、該洗浄された検査用ウエーハを自動的に熱処理する自動熱処理工程を行い、該熱処理後、少なくとも、抵抗率測定、酸素濃度測定、及び炭素濃度測定のいずれか１つを行うことを特徴とする半導体結晶の検査方法が提供される。
【００３５】
このようにインゴットからの検査用サンプルの切り出し、識別符号付与、高輝度平面研削、自動洗浄、及び自動熱処理を連続的に行った後で抵抗率測定等を行えば、スライス工程から検査工程までを全自動化することができ、半導体結晶の品質を極めて効率的に検査することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、好適な態様として、シリコン単結晶の抵抗率と酸素濃度を検査する場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
図１は、本発明に係る半導体結晶の検査用サンプルの自動処理システムの一例の概略を示したものである。この自動処理システム１では、スライサー１０１、レーザーマーカ２０１、平面研削装置３０１、自動洗浄装置４０１、自動熱処理装置５０１、抵抗率測定装置６０１、酸素濃度測定装置（ＦＴＩＲ）６５１が順に連続的に設置されており、ホストコンピュータ（不図示）との通信を含めて自動化されている。そして、このような自動処理システム１により、スライス工程１００、識別符号付与工程２００、平面研削工程３００、自動洗浄工程４００、自動熱処理工程５００、検査工程６００まで連続して検査用サンプルを自動的に処理して検査することができる。
以下、各工程及び各装置について順次説明する。
【００３８】
（スライス工程）
ＣＺ法等により製造された、検査対象のシリコン単結晶インゴットが初めにスライス工程１００に投入され、検査用サンプルとして、インゴットの一部から薄円板状のシリコンウエーハ（以下「検査用ウエーハ」又は単に「ウエーハ」と言うこともある）が切り出される。
具体的には、ホストコンピュータに登録されたインゴットの識別番号及び検査用サンプルの切り出し位置情報などに基づき、スライサー（内周刃スライサー等）１０１によってインゴットから検査用サンプルが自動的に切り出される。なお、検査用サンプルの厚さは特に限定されるものではないが、例えば、検査工程で測定する際の厚さを２ｍｍとするなら、平面研削加工による研削代を考慮して２．３ｍｍ程度の厚さの薄板状（ウエーハ状）に切り出せば良い。
【００３９】
切り出された検査用サンプル（検査用ウエーハ）は、あらかじめ識別符号を持つカセットにセットされ、検査用ウエーハ自体に識別符号を付与する識別符号付与工程２００に自動搬送される。なお、各工程間（装置間）のウエーハの搬送に関しては、ウエーハを搬送するためのローダ（アンローダ）や自走式ロボットを設けておくことで、ウエーハの自動搬送を行うことができる。
【００４０】
（識別符号付与工程）
識別符号付与工程２００では、ＣＣＤカメラ等によりカセットの識別符号を読み込み、そのカセットにある検査用ウエーハの情報をホストコンピュータに照合し、検査用ウエーハに付与すべき識別符号（ＩＤ番号）を決定し、その識別符号をウエーハに付与する。
識別符号自体やその付与の仕方は特に限定されないが、識別符号は、次の平面研削工程で消滅したりせず、後の検査工程で読み取れ、かつ検査の妨害とならない位置に付与する必要がある。例えば、後の工程で半導体結晶についての情報、検査工程でのサンプルと測定条件の照合等が行えるように、レーザーマーカ２０１によりウエーハの所定の位置及び深さで自動的にＩＤ番号を印字すれば良い。
【００４１】
（平面研削工程）
検査用ウエーハは、識別符号が付与された後、平面研削工程３００に自動的に送られ、平面研削装置３０１により平面研削加工が行われる。研削代や研削面の光沢等に関しては、後の検査工程で好適に測定することができるように検査項目に応じて研削すれば良いが、ここでは抵抗率と酸素濃度を同じ面で好適に測定することができるように、高輝度平面研削加工を行う。
【００４２】
例えば、光沢度計（鏡面研磨した面状態で得られる輝度を１００％として調整したもの）で、７０％以上、好ましくは９０％以上、特に好ましくはほぼ１００％となるように高輝度に研削するのが好ましい。このような高輝度平面研削加工を行うには、例えば＃１５００以上の砥石を用いて仕上げ研削（精研）すれば良いが、好ましくは、検査用ウエーハの厚さを均一にするため＃４００〜＃６００程度の砥石を用いて粗研削を行い、その後、検査ウエーハの表裏両面の精研を行えば良い。
平面研削加工後、検査用ウエーハは必要に応じて簡単な洗浄（研削屑を除去する程度の洗浄）を行い、自動的に自動洗浄工程４００に送られる。
【００４３】
（自動洗浄工程）
自動洗浄工程４００では、自動洗浄装置４０１が設けられており、高輝度平面研削加工された検査用サンプルを自動的に洗浄することができる。自動洗浄装置としては、平面研削後に送られてきたウエーハを自動的に洗浄してウエーハ表面に付着している異物等の汚れを除去できるものであれば特に限定されないが、少なくとも、洗浄槽と、リンス槽と、乾燥部と、装置内搬送手段とを具備する自動洗浄装置を好適に使用することができる。
【００４４】
図２は、本発明で使用される自動洗浄装置の一例の概略を示している。この自動洗浄装置４０１は、アンモニア過水洗浄槽４１４、第一の純水リンス槽４１６、フッ酸過水洗浄槽４１８、第二の純水リンス槽４２０、乾燥部（乾燥槽）４２２、各槽間でウエーハを搬送する二機の装置内搬送手段（装置内搬送用ロボット）４２４，４２６のほか、平面研削工程３００からウエーハを受け取るためのウエーハ搬入ステージ（ローダ）４１０、後工程（熱処理工程５００）にウエーハを払い出すための搬出ステージ（アンローダ）４１２を具備している。
【００４５】
ここで装置内搬送ロボット４２４，４２６は、各槽４１４，４１６，４１８，４２０，４２２に対し平行に配置されており、一方の装置搬送ロボット４２４はローダ４１０から第一のリンス槽４１６までの間、他方の装置内搬送ロボット４２６は第一のリンス槽４１６からアンローダ４１２までの間でそれぞれ検査用ウエーハを搬送することができるようになっている。
【００４６】
この自動洗浄装置４０１の動作について説明する。
高輝度平面研削加工後、アンローダ４１０に搬入されたウエーハＷは、装置内搬送ロボット４２４により垂直に保持されて洗浄槽４１４に搬送され、アンモニア過水洗浄が行われた後、第一のリンス槽４１６でリンスされる。さらに、ウエーハは、装置内搬送ロボット４２６により次の洗浄槽４１８に搬送されてフッ酸過水洗浄が行われた後、第二のリンス槽４２０でリンスされる。次いで、検査用ウエーハＷは、乾燥部４２２へと搬送されて温風の吹き付け等により乾燥された後、アンローダ４１２で水平にされて後工程５００の自動熱処理装置５０１へ搬出される。
【００４７】
このような一連の洗浄処理は、１枚ずつ枚葉で行われるが、図の装置では、二機の搬送用ロボット４２４，４２６を備えており、第一のリンス槽４１６で搬送用ロボット４２４，４２６間でウエーハＷの受け渡しを行うことができるため、アンモニア過水洗浄槽４１４とフッ酸過水洗浄槽４１８で２枚のウエーハＷを同時にかつ連続的に処理することができる。
【００４８】
なお、洗浄液の種類、洗浄槽の数、洗浄条件、搬送用ロボットの数等は特に限定されず、適宜選定すればよい。また、ローダ、アンローダ等は必ずしも本装置に備わっている必要はなく、前工程の装置のアンローダをローダとして用いることもでき、後工程の装置のローダをアンローダとして用いても良い。また、他の機能をさらに設けてもよく、例えば、各槽に排気システム等を設けても良い。
【００４９】
（自動熱処理工程）
自動熱処理工程５００で用いる自動熱処理装置は、所望の熱処理を自動的に行うことができるものであれば特に限定されないが、少なくとも、熱処理チャンバーと、冷却ステージと、装置内搬送用手段とを具備するものが好ましく、特に、ＲＴＡを行うものであることが好ましい。
【００５０】
図３は、本発明で使用することができる自動熱処理装置の一例の概略を示している。この自動熱処理装置５０１は、熱処理チャンバー５１４、冷却ステージ５１６、装置内搬送用手段（装置内搬送ロボット）５２０のほか、前工程（自動洗浄工程）４００からウエーハＷを受け入れる受入ステージ５１０、アライナー５１２、後工程（検査工程）６００に搬出する払い出しステージ５１８、及び割り込みステージ５２２を具備している。装置内搬送ロボット５２０が図３のように各ステージの略中央の位置に配置されており、装置内搬送ロボット５２０の回転及びアームの伸縮により、各ステージ５１０，５１２，５１４，５１６，５１８，５２２にウエーハＷを搬入・搬出できるようになっている。
【００５１】
この自動熱処理装置５０１の動作について説明する。
前工程４００で洗浄された検査用ウエーハＷが、自動洗浄装置４０１のアンローダ４１２により自動熱処理装置５０１の受入ステージ５１０に置かれ、装置内搬送ロボット５２０によりアライナー５１２に置かれる。アライナー５１２は、センタリング機能及び直径検出機能を備えており、ここでウエーハのセンタリングと直径の検出が行われる。
【００５２】
その後、ウエーハＷは、装置内搬送ロボット５２０により熱処理チャンバー５１４に送られ、熱処理が行われる。チャンバー５１４内には、図４に示すように、その上部と下部に細長いハロゲンランプ５３０等の発熱ランプが配置されており、ウエーハ挿入口５３４から挿入されてチャンバー５１４内のウエーハトレイ５３２上にセットされたウエーハＷを、自動で、かつ枚葉でＲＴＡ処理（急速加熱・急速冷却熱処理）することができる。
【００５３】
なお、熱処理条件等は特に限定されるものではないが、例えば、窒素雰囲気下、約７００〜７５０℃のＲＴＡ処理により、ドナーキラーを十分に行うことができる。
この時の熱処理のシーケンスも特に限定されるものではないが、例えば、室温（２５℃）から２５℃／秒の昇温速度で加熱し、一旦５００℃で２０秒保持し、再度２５℃／秒の昇温速度で加熱し、７５０℃で１０秒間保持する。この時雰囲気ガスとして窒素ガスを毎分５リットルで供給する。このような加熱を行った後、窒素ガスを毎分１００リットルにし、強制的にウエーハを冷却する。このような熱処理によりドナー消去を行うことができる。
【００５４】
熱処理終了後、ウエーハＷは、高温による部材の変形、温度差によるウエーハの破損等を防止するために、装置内搬送ロボット５２０により冷却ステージ５１６に搬送されて一定時間冷却される。
冷却ステージ５１６は石英等の耐熱部品で構成され、空冷またはクリーンエアーによる強制冷却を行うことで、熱処理後のウエーハの温度を室温付近まで下げることができる。なお、冷却ステージに温度センサー等を用いて温度管理することができるが、空冷の場合、一般的には、ウエーハ温度は熱処理後５分程度で１００℃以下、１０分程度で４０℃以下となるので、温度による管理ではなく時間による管理をしても良い。
ウエーハＷは、冷却ステージ５１６で冷却された後、後の検査工程６００の測定装置６０１が受け取るために払出ステージ５１８に搬送される。
【００５５】
割り込みステージ５２２に関しては、自動熱処理装置５０１の付随機能を果すものであり、この割り込みステージ５２２にウエーハがセットされたときには受入ステージ５１０のウエーハより優先して熱処理できるようになっている。このような割込みステージを設けておけば、前工程４００でトラブルが生じた場合（例えば、前工程の洗浄装置４０１が故障し自動洗浄不能である時など）、従来通り手動で洗浄を行った後、割り込みステージ５２２にウエーハをセットして自動的に熱処理を行うようにすることもできる。
【００５６】
なお、特に抵抗率測定を行うには、上記のようなドナーキラーの熱処理が必要となるが、検査項目によっては熱処理が不要な場合がある。この場合は、熱処理を自動的にスルーするように設定しておけば良い。具体的には、洗浄されたウエーハが受入ステージ５１０に置かれた後、アライナー５１２や熱処理チャンバー５１４ヘ搬送することなく、直接払い出しステージ５１８に搬送するように設定しておけば良い。
【００５７】
また、品質検査を行うウエーハの中に熱処理を必要としないウエーハが含まれ、選択的に熱処理を省略する必要がある場合には、例えば、自動洗浄装置４０１のローダ側等にレーザーマーク読み取り装置（ＣＣＤカメラを具備した画像認識装置）を設け、これによりウエーハのＩＤ番号を確認し、ホストコンピュータに照合して熱処理の必要性等のレシピを得るようにしてもよい。
【００５８】
また、自動洗浄装置４０１、自動熱処理装置５０１及びこれらの前後の搬送装置がローカルなネットワークで結ばれ、処理すべきウエーハの存在とホストコンピュータから得たレシピを共通メモリで管理し、搬送装置から自動洗浄装置、自動洗浄装置から搬送装置、更には自動熱処理装置等の受け渡しは、この共通メモリで管理するようにしても良い。このようにすることで検査用サンプルの処理工程（洗浄工程と熱処理工程）の自動化がより容易となる。
【００５９】
（検査工程）
検査用ウエーハは、熱処理された後、検査工程６００に流され、抵抗率と酸素濃度の測定が行われる。
図１に示されるように、抵抗率測定装置６０１と、酸素濃度測定装置として使用されるＦＴＩＲ６５１が並んで設置されており、これらの測定装置６０１，６５１には、レーザーマーク読み取り装置や、ホストコンピュータとの通信機能が具備されている。なお、抵抗率測定装置６０１は、四探針式のものであり、測定位置を合わせるためのセンタリング機能を具備している。
【００６０】
そして検査工程６００では、初めに、搬入されてきた検査用サンプルのＩＤ番号を読み取り、読み取ったＩＤ番号をホストコンピュータに送信する。ホストコンピュータでは、送信されてきたＩＤ番号による測定情報等を照合し、サンプルの直径や測定位置などに関する情報を各測定装置６０１，６５１に返信して検査が行われる。
【００６１】
これらの装置で検査用サンプルの各物性（抵抗率、酸素濃度）を測定する場合、測定に好ましい面状態は互いに異なるが、ウエーハは平面研削工程で高輝度平面研削面にされているため、同じ面状態でどちらの品質も測定可能である。従って、図１のようにこれらの装置を併設しておけば、連続的に測定することができる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６３】
各工程（装置）は工程順に連続的に設置しておくことが好ましいが、位置的に必ずしも隣接している必要はない。例えば、自走式ロボット等の自動搬送手段を設けておけば、装置が離れていても、サンプルを自動搬送して連続的に処理することができる。但し、スライス工程から平面研削工程におけるスライサー、レーザーマーカ、及び平面研削装置、洗浄工程と熱処工程における自動洗浄装置及び自動熱処理装置、検査工程における各測定装置は、それぞれ隣接させて配置しておくことが望ましい。
【００６４】
また、ホストコンピュータとの通信又は識別符号の読み取りは、例えば、スライス工程１００、識別符号付与工程２００、及び検査工程６００で行うことが好ましいが、他の工程では必ずしも必要でない。但し、平面研削工程３００や自動洗浄工程４００、自動熱処理工程５００のような工程でも、その装置の前、又は後にレーザーマーク読み取り装置とホストコンピュータへの通信機能を持たせることによりウエーハ処理の進捗状況（処理状況）を全体的に確認（管理）することができる。
【００６５】
また、検査工程において行う測定に関しては特に限定されず、炭素濃度測定等も好適に行うことができる。また、スライス工程１００から平面研削工程３００までの自動化、及び検査工程６００での自動化については上記のものに限定されず、従来既に実施あるいは提案されているものを採用することができる。
さらに、検査工程で抵抗率と酸素濃度の測定を行った後、ウエーハを分割し、分割されたウエーハについて検査項目毎の処理をさらに施した後に再び検査を行うようなこともできる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、半導体結晶の品質を検査する際、従来手動で行われていた洗浄工程と熱処理工程に代え、検査用サンプルを自動的に洗浄する装置を用いた自動洗浄工程と、該洗浄後の検査用サンプルを自動的に熱処理する装置を用いた自動熱処理工程を導入することにより、半導体結晶をスライスして検査用サンプルを得る工程からその品質を測定する検査工程まで自動運転が可能となり、連続的に処理することができる。これにより、省力化と効率的な検査ラインの稼動が実現することができる。
また、熱処理等を手動で行う必要がないため、作業者の負担が著しく軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体結晶検査用サンプルの自動処理システムの一例を示す概略説明図である。
【図２】本発明に係る自動洗浄装置の一例を示す概略説明図である。
【図３】本発明に係る自動熱処理装置の一例を示す概略説明図である。
【図４】本発明に係る熱処理チャンバーの一例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１…半導体結晶検査用サンプルの自動処理システム、
１００…スライス工程、  １０１…スライサー、
２００…識別符号付与工程、  ２０１…レーザーマーカ、
３００…平面研削工程、  ３０１…平面研削装置、
４００…自動洗浄工程、  ４０１…自動洗浄装置、
５００…自動熱処理工程、  ５０１…自動熱処理装置、
５３０…ハロゲンランプ、  ５３２…ウエーハトレイ、
５３４…ウエーハ挿入口、
６００…検査工程、  ６０１…抵抗率測定装置、  ６５１…ＦＴＩＲ
Ｗ…検査用サンプル（ウエーハ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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