半導体ウエーハの熱処理方法

【目的】ウエーハボートを搭載したフオークがボート上のウエーハの重量が変わると姿勢が水平より変化するため、プロセスチューブへ出し入れする際にウエーハがチューブ管壁に接触して割れることを防止する。
【構成】フオークをプロセスチューブへ入れる前に、ボート上のウエーハの重量により変化したフオークの先端の位置を位置センサで検知して水平に戻す。あるいは、ボート上に保持するウエーハの重量とボートを搭載しないときのフオークのチルト量の相関を基に、同時に熱処理するウエーハの重量に応じてチルト量を調整して搭載時にフオーク姿勢が水平になるようにする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエーハを保持したウエーハボートをフオーク上に搭載し、拡散炉などの熱処理炉内のプロセスチューブにその開口端より出し入れして行う半導体ウエーハの熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエーハを熱処理する拡散炉のプロセスチューブに半導体ウエーハを非接触式に出し入れする操作は、従来では図２に示すようフオークで実施している。図に示す装置において、１は拡散炉内に水平に置かれたプロセスチューブ、２は拡散炉のヒータ、３は複数枚の半導体ウエーハ４を並べて保持したウエーハボート、５はプロセスチューブ１の開口端よりウエーハボート３を出し入れ操作する治具としての石英で作られ、一端に支持部51を有するフオークであり、６はプロセスチューブ１の開口端に備えられた開閉蓋６である。
【０００３】このような装置で半導体ウエーハの熱処理プロセスを行うには、まずプロセスチューブ１の外部でフオーク５の先端にウエーハボート３を搭載し、開閉蓋６を開放した状態でフオーク５とともにウエーハボート３をプロセスチューブ１の管内中央部まで搬入し、ここでウエーハボート３をソフトランディングさせる。次にフオーク５のみをプロセスチューブ１より外部に引き出して蓋６を閉じ、続いてプロセスチューブ１の管内を窒素ガス７などでパージした後にヒータ２の温度を高め、半導体ウエーハ４に対する熱処理のプロセスを開始する。また、熱処理が終了すると蓋６を再び開放した上でフオーク５をプロセスチューブ１内に挿入し、ここでウエーハボート３をすくいあげて外部に引き出す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記装置では下記のような問題点がある。すなわち、フオーク５上にウエーハボート３を搭載しない時にはフオーク５は図３(a) に示す如く水平ではなく、あるチルト量 (θ)をもつ。このチルト量は、フオーク５上に半導体ウエーハ４が一般的にフルチャージされたウエーハボート３が乗った時に半導体ウエーハ４とウエーハボート３の重量により同図(b) に示すようにθが０となり、この状態でプロセスチューブ１に水平方向にウエーハボート３を出し入れできるように設定されている。半導体ウエーハ４の口径が４インチ以下の時代にはこのチルト量が無視できる位小さかったため、半導体ウエーハ４をフルチャージした場合と数枚チャージした場合とでチルト量に大差がなかったが、半導体ウエーハ４の大口径化に伴い、またさらにチャージ枚数が一般的には150 〜200 枚と増加するに伴い、このチルト量は大きくなる傾向にあり、もしウエーハボート３上に特に大型の半導体ウエーハ４を数枚のみチャージする場合には、θが０とはならずフオークの先端が上を向いてしまう。この状態でフオーク５と共にウエーハボート３をプロセスチューブ１の管内に挿入しようとすると、ウエーハボート３上の半導体ウエーハ４の上端がプロセスチャーブ１の管壁に接触する場合があり、最悪の場合プロセスチューブ１内で半導体ウエーハ４が割れてしまう。このため従来方法で処理を行う場合には、処理済みの所要枚数以上のウエーハを確保するため、ダミーウエーハと呼ばれる製品に当てられる以外のウエーハを同時に処理する必要がある。しかしながら、その都度新しいダミーウエーハを使用するのはあまりにも不経済であり、そうかといってダミーウエーハを繰り返し使用することは汚染の混入の原因ともなりうる。
【０００５】本発明の目的は、上記の点にかんがみ、プロセスチューブへの出し入れの際にウエーハチャージ枚数に関係なく、フオークが水平に保たれ、フオークに搭載されたウエーハボート上のウエーハがプロセスチューブに接触することのない半導体ウエーハの熱処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、本発明は半導体ウエーハを保持したウエーハボートをフオーク上に搭載し、そのフオークを一端で支持した熱処理炉内の水平なプロセスチューブへその開口端より出し入れすることによりウエーハボートの熱処理炉への挿入、取り出しを行う半導体ウエーハの熱処理方法において、フオークをプロセスチューブへ入れる前に予め、同時に熱処理すべき半導体ウエーハを保持するウエーハボートを搭載したフオークの姿勢を水平に保つものとする。そしてフオークの先端の位置を位置センサで検知してフオークの姿勢を水平に調整すること、あるいは半導体ウエーハを保持しないときのフオークのチルト量を同時に熱処理すべき半導体ウエーハの１枚当たりの重量および枚数に応じて調整することが有効である。
【０００７】
【作用】同時に熱処理される半導体ウエーハの総重量にかかわらずプロセスチューブに入れる前にフオークの姿勢を水平に保っておくことにより、フオークに搭載したウエーハボート上の半導体ウエーハがプロセスチューブに接触することなくプロセスチューブにフオークを出し入れすることができる。
【０００８】
【実施例】以下、図３と共通の部分には同一の符号を付した図を引用して本発明の実施例について説明する。図１R>１(a) 、(b) に示す実施例では、まず同図(a) に示すようにウエーハボート３に半導体ウエーハ４をフルチャージしてフオーク５に搭載する。従来装置では、このときにフオーク５がプロセスチューブ１の軸に平行に水平姿勢にある。この姿勢のフオーク５の下面に接触するとオンとなるような位置センサ８を接触させる。このようにしておけば、半導体ウエーハ４が少数枚数しかチャージされない場合にはフオーク５にかかる重量は減少し、フオーク５の先端は同図(b) に示すように上昇し、位置センサ８はオフの状態となる。ここで位置センサ８がオンするまでチルト量 (θ) を小さくなるようにフオーク５を動かしていき、位置センサ８がオンした時に動作を止めるようにしておけば、その状態でフオーク５とプロセスチューブ１は平行となる。従って、この位置からフオーク５を前後に移動させれば、チャージ枚数が少ない場合においてもフオーク５をプロセスチューブ１に対して水平に保ち、半導体ウエーハ４をプロセスチューブ１の内壁に接触させることなくウエーハボート３を出し入れすることができる。チルト量の変更にサーボモータを用い、その制御プログラムさえ組んでおけば、この一連のフオーク姿勢調整動作を自動化することも可能である。なお、位置センサ８としてフオーク５が水平になったことを検知してオフするセンサを用いてもよい。また光を用いた位置センサを用いることもできる。
【０００９】別の実施例はチルト量の変更を上記の実施例のように位置センサによらず、半導体ウエーハのチャージ枚数に応じたチルト量をあらかじめ入力しておくことにより、フオーク５のチルト量を変化させるものである。説明を簡単にするため、チルト量15°のときに150 枚フルチャージでフオーク５が水平となる場合について説明する。すなわち、フオーク５は半導体ウエーハ４もウエーハボート３もない状態でプロセスチューブ１の軸方向に対して15°傾いており、半導体ウエーハ４が150 枚チャージされたウエーハボート３がフオーク５上に搭載された時にフオーク５は水平となる。フオーク５のチルト量と半導体ウエーハ４のチャージ枚数が比例計算が成り立つとした場合、最適なチルト量というものは100 枚チャージの時10°、50枚チャージの時５°、５枚チャージの時0.５°となるわけであるから、あらかじめこのフオーク５のチルト量と半導体ウエーハのチャージ枚数の相関を基にフオーク５のチルト量がサーボモータにより半導体ウエーハ４のチャージ枚数に対応して変化するよう装置を設計しておけば、上記の実施例と同様に半導体ウエーハのチャージ枚数が少ない場合においても、プロセスチューブ１に挿入する前にフオーク５をプロセスチューブ１の軸と平行に保つことができ、半導体ウエーハ４をプロセスチューブ１の内壁に接触させることなくウエーハボート３を出し入れすることができる。さらに、半導体ウエーハ４のチャージ枚数だけでなく、ウエーハの厚さおよび口径によって決まる１枚の重量と枚数の双方のデータとチルト量との相関を求めて、それぞれのデータに対応するようにチルト量を調整すれば、より広い範囲の半導体ウエーハの熱処理に適用可能である。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、ウエーハボートに保持される半導体ウエーハの枚数あるいは１枚の重量が変わっても、予め位置センサを用いてフオークの姿勢を水平にするか、枚数および１枚の重量の変化に応じてチルト量を変化させてウエーハボート搭載時にフオークの姿勢が水平になるようにすることにより、半導体ウエーハガプロセスチューブに接触しないようにウエーハボートをプロセスチューブの開口端より出し入れして熱処理をすることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のフオーク姿勢調整操作を(a) 、(b) の順に示す正面図
【図２】本発明の実施される拡散装置の断面図
【図３】フオークのチルト量の効果を(a) 、(b) に説明する正面図
【符号の説明】
１プロセスチューブ
２ヒータ
３ウエーハボート
４半導体ウエーハ
５フオーク
８位置センサ
θ チルト量

【特許請求の範囲】
【請求項１】半導体ウエーハを保持したウエーハボートをフオーク上に搭載し、そのフオークを一端で支持した熱処理炉内の水平なプロセスチューブへその開口端より出し入れすることによりウエーハボートの熱処理炉への挿入、取り出しを行う半導体ウエーハの熱処理方法において、フオークをプロセスチューブへ入れる前に予め、同時に熱処理すべき半導体ウエーハを保持するウエーハボートを搭載したフオークの姿勢を水平に保つことを特徴とする半導体ウエーハの熱処理方法。
【請求項２】フオークの先端の位置を位置センサで検知してフオークの姿勢を水平に調整する請求項１記載の半導体ウエーハの熱処理方法。
【請求項３】半導体ウエーハを保持しないときのフオークのチルト量を同時に熱処理すべき半導体ウエーハの１枚当たりの重量および枚数に応じて調整する請求項１記載の半導体ウエーハの熱処理方法。

【図１】