JP4731755B2 - 移載装置の制御方法および熱処理方法並びに熱処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移載装置の制御方法および熱処理方法並びに熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、例えば半導体ウエハなどの被処理体に対して酸化、拡散、成膜などの熱処理を行うために、各種の熱処理装置が用いられており、例えば複数の被処理体の熱処理を同時に行うことができるバッチ式の縦型熱処理装置が知られている。
【０００３】
このような熱処理装置においては、例えば円板状の被処理体が水平となる状態で上下方向に多段に保持された被処理体保持具が反応容器内に収容され、反応容器の周囲に設けられた加熱手段によって被処理体が加熱されることにより、所定の熱処理が行われる。
【０００４】
具体的には、例えば、反応容器内に被処理体を保持する被処理体保持具を収容した状態において、反応容器内を所定の減圧雰囲気とし、反応容器内に当該反応容器の下方より所定の処理ガス、例えば成膜用ガスを導入すると共に、加熱手段である筒状ヒータにより所定の処理温度に加熱することにより、被処理体を成膜する処理を一例として挙げることができる。
【０００５】
而して、上記のような熱処理を行った場合には、通常、被処理体において、形成される膜の厚さが中央部と周縁部とで異なる傾向、具体的には、例えば被処理体の中央部の膜厚が周縁部の膜厚より小さくなる傾向にあり、被処理体をその面内において高い均一性で処理することが困難である。
【０００６】
この理由については次のように考えられる。すなわち、上記のような縦型熱処理装置においては、被処理体がその周囲を囲むよう配置された筒状ヒータによって加熱されるため、被処理体において、周縁部が比較的急速に昇温されるのに対して、中央部が緩やかに昇温され、その結果、被処理体の面内において温度差が生ずる。また、成膜用ガスが被処理体保持具によって保持されている被処理体に対して、当該被処理体の周縁部側から供給されるため、被処理体において、周縁部が成膜用ガスのガス濃度が高い状態になるのに対して、中央部が成膜用ガスのガス濃度が低い状態となり、被処理体の面内において成膜用ガスの濃度差が生ずる。従って、被処理体において、温度が高く、しかも成膜用ガスのガス濃度の高い被処理体の周縁部では、中央部よりも成膜反応が促進されて膜厚が大きくなり、結局、高い面内均一性が得られないものと考えられる。また、このような被処理体の面内において、膜厚あるいは膜質などが不均一となる傾向は、例えば酸化処理、あるいは拡散処理などにおいても現れる。
【０００７】
また、近年では、半導体デバイスの微細化に伴って、被処理体に対して、高い面内均一性で処理することが要請されており、例えば形成すべき膜厚に対して許容幅が±１％以下であることが要求される場合も少なくない。
【０００８】
現在、被処理体における膜厚および膜質の面内均一性を改善するための手段の一例として、反応容器内において、被処理体を保持する被処理体保持具を適宜の回転駆動手段によって回転させながら熱処理を行う方法が挙げられ、この場合には、被処理体の形状中心位置が被処理体保持具の回転中心軸と一致していることにより、面内均一性の向上効果が確実に発揮される。従って、被処理体保持具に対して被処理体を移載するに際しては、被処理体保持具に対する被処理体の移載位置を適正化することが行われており、実際には、形成された膜厚分布の中心位置が被処理体の中心位置と一致するよう、移載手段の動作状態の制御が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
具体的には、例えば、被処理体に対して実際に熱処理を行い、形成された膜の膜厚を測定して被処理体の面領域における膜厚分布情報を取得することが行われる。ここに、得られる膜厚分布情報は、例えば略同心円状であり、膜厚分布における膜形成中心に対して対称性の高いものとなる。そして、取得された膜厚分布情報より、被処理体の形状中心位置に対する当該膜厚分布における膜形成中心位置の偏心量を求め、熱処理装置の動作を制御するエンジニアの経験に基づいて、取得された偏心量が減少するよう、移載装置の動作状態を制御することにより、被処理体保持具における被処理体の移載位置の適正化を図る移載位置適正化操作が行われるが、この移載位置適正化操作は、複数回例えば３〜５回繰り返して行われることが必要である。
【００１０】
しかしながら、上記のような方法においては、被処理体に形成される膜の膜厚測定まで含めると、１回の移載位置適正化操作に長時間、例えば４〜５時間程度を要し、従って、所定の熱処理を高い作業効率で行うことが困難であることに加え、膜厚分布における膜形成中心位置の位置変化量が被処理体の移載位置の位置補正量によって一義的に決定されるものではないので、当該膜厚分布における膜形成中心位置と被処理体の形状中心位置とを一致させることが極めて困難であり、結局、被処理体をその面内において高い均一性で確実に熱処理することが困難である、という問題がある。
【００１１】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、被処理体に対して、その面内において高い均一性で、かつ高い作業効率で所定の熱処理を行うことができる移載装置の制御方法および熱処理方法並びに熱処理装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の移載装置の制御方法は、複数の被処理体が上下方向に所定間隔で保持可能とされた被処理体保持具に対して被処理体を移載する移載装置の制御方法であって、
被処理体を被処理体保持具の各々の被処理体保持部における設定移載位置に載置した状態において熱処理を行い、この熱処理によって当該被処理体の表面に形成されている膜の面領域における膜形成分布情報を取得する工程と、
取得された膜形成分布情報より、被処理体の表面における膜形成状態を評価することによって被処理体における膜形成中心位置を選定し、被処理体の形状中心位置に対する当該膜形成中心位置の偏心情報に基づいて、被処理体保持部における設定移載位置を補正すべき位置補正情報を取得する工程と、
この位置補正情報によって補正された後の目標移載位置に被処理体が移載されるよう、移載装置の動作状態を制御する工程と
を含む移載位置適正化操作が行われ、
設定移載位置を補正すべき位置補正情報は、第ｎ回目の移載位置適正化操作においては、第（ｎ−１）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心情報および位置補正情報と、第（ｎ−２）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心情報および位置補正情報とにおける関係を考慮して設定されることを特徴とする。
【００１３】
本明細書において、「熱処理」とは、被処理体の表面に対して、各種の材料膜を形成する処理だけでなく、形成された膜の膜質を改善する処理など、膜厚あるいは膜質などの物性値または特性値について分布が形成され得る処理を表現するものであり、従って、例えば、高温下においてシリコンの表面部を酸化し、これにより酸化膜（絶縁膜）を形成する酸化処理や、不純物層を表面に形成したシリコン層を加熱し、これにより不純物をシリコン層内に熱拡散する拡散処理、あるいは特性の安定化や物性の安定化を目的としたアニール処理なども包含される。
【００１４】
本発明の移載装置の制御方法においては、被処理体の表面における任意の測定ライン上において選定された複数の個所について膜厚を測定して得られる実測膜厚データを取得すると共に、互いに隣接する膜厚測定個所の間に位置される任意の予測個所における膜厚データを補間することにより、前記実測膜厚データにおける関係を満足する予測膜厚データを取得し、すべての実測膜厚データおよび予測膜厚データにおける関係を満足するよう設定される膜厚分布情報により被処理体における膜形成分布情報を得ることが好ましい。
【００１５】
本発明の移載装置の制御方法は、複数の被処理体が上下方向に所定間隔で保持可能とされた被処理体保持具に対して被処理体を移載する移載装置の制御方法であって、
被処理体を被処理体保持具の各々の被処理体保持部における設定移載位置に載置した状態において熱処理を行い、当該被処理体における少なくとも外周縁部に位置される複数の個所において、当該熱処理によって形成された膜の膜厚を測定して膜厚データを取得する工程と、
取得された膜厚データに基づいて、形成されるべき膜の厚みがすべての測定個所において許容範囲内で一致するよう、被処理体保持具における設定移載位置を補正すべき位置補正情報を取得する工程と、
この位置補正情報によって補正された後の目標移載位置に被処理体が移載されるよう、移載装置の動作状態を制御する工程と
を含む移載位置適正化操作が行われることを特徴とする。
【００１６】
上記の移載装置の制御方法においては、設定移載位置を補正すべき位置補正情報は、位置補正量に対する膜厚の変化量の割合に基づいて設定されるよう制御することができる。
【００１７】
以上の移載装置の制御方法においては、実行された移載位置適正化操作についての履歴情報を、当該移載位置適正化操作における処理条件と共に記憶させておき、記憶されている履歴情報における処理条件と同一の処理条件で移載位置適正化操作が行われる場合に、当該履歴情報に基づいて移載位置適正化操作が行われるよう制御することができる。
【００１８】
また、移載位置適正化操作は、被処理体に対して熱処理を行うための反応容器における上下方向に区分された複数の加熱領域の各々に対応する被処理体保持具の被処理体載置領域の各々から任意に選択された被処理体について行われることが好ましい。
【００１９】
また、移載位置適正化操作において実施される熱処理は、複数の被処理体を上下方向に所定間隔で保持する被処理体保持具が、上下方向に複数の加熱領域に区分された反応容器内に収容された後、各々の加熱領域が当該加熱領域に応じて設定された処理温度に加熱され、各々の加熱領域の処理温度が維持された状態において反応容器内に処理ガスが導入されるよう制御された処理条件で行われることが好ましく、さらに、反応容器における各々の加熱領域が当該加熱領域に応じて設定された第１の処理温度に加熱され、その後、第１の処理温度よりも低い第２の処理温度に移行しながら反応容器内に処理ガスが導入されるよう制御された処理条件で行われることが好ましい。
【００２０】
本発明の熱処理方法は、上記に記載の移載位置適正化操作が実行されることにより被処理体が被処理体保持具に対して移載され、当該被処理体保持具が反応容器内に収容された状態において、当該被処理体に対して熱処理が行われることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の熱処理方法においては、移載位置適正化操作が複数次にわたって繰り返し行われることが好ましい。
【００２２】
本発明の熱処理装置は、複数の被処理体が水平となる状態で上下方向に所定間隔で保持された被処理体保持具が反応容器内に収容され、当該反応容器に設けられた加熱手段によって加熱されることにより、被処理体について所定の熱処理が行われる熱処理装置において、
被処理体保持具に対して被処理体を移載する移載装置は、上下に昇降移動されると共に、上下に伸びる回転中心軸の周りに回転可能に軸支された細長い長方形の移載ヘッドと、この移載ヘッド上にその長さ方向に進退可能に設けられた、被処理体を支持する支持アームとを備えてなり、
上記に記載の制御方法により、移載ヘッドの回転動作および支持アームの進退動作を制御する制御装置が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
【作用】
本発明によれば、被処理体保持具における被処理体の移載位置が、被処理体に対して実際に行われた熱処理についての膜形成状態に即して適正化された状態とされるので、所定の熱処理が行われた被処理体は、その面内において高い均一性を有するものとなる。
さらに、移載位置適正化操作において実施される熱処理が、被処理体に対して温度制御が行われるよう制御された処理条件で行われることにより、移載位置適正化操作による均一性向上効果に加え、温度制御による均一性向上効果が発揮されるので、さらに高い面内均一性を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照しながら、熱処理として例えばＣＶＤ法による成膜処理を被処理体に対して行うための熱処理装置を例に挙げて説明する。
図１は、本発明の熱処理装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
この熱処理装置においては、高さ方向（図１において、上下方向）に伸びるよう配置された、上端が開放されている直管状の内管１１Ａと、この内管１１Ａの周囲に筒状空間１１Ｃが形成されるよう所定の間隔を隔てて同心状に配置された、上端が閉塞されている外管１１Ｂとからなる二重管構造を有する反応容器（プロセスチューブ）１１を備えており、反応容器１１の下方空間は、後述する被処理体保持具としてのウエハボート１７に対して、被処理体である半導体ウエハＷの移載等が行われるローディングエリアとされている。
そして、内管１１Ａおよび外管１１Ｂは、いずれも耐熱性および耐食性に優れた材料、例えば高純度の石英ガラスにより形成されている。
【００２５】
この反応容器１１における外管１１Ｂの下端部には、上端にフランジ部分１２Ａを有する短円筒状のマニホールド１２が設けられており、当該フランジ部分１２Ａには、例えばＯリングなどのシール手段（図示せず）を介して外管１１Ｂの下端部に設けられた下端フランジ部分１１１が接合されて、反応容器１１の外管１１Ｂが気密に固定された状態とされている。
反応容器１１における内管１１Ａは、外管１１Ｂの下端面より下方に延出して、マニホールド１２内に挿入された状態で、このマニホールド１２の内面に設けられた環状の内管支持部１４により支持されている。
【００２６】
この熱処理装置の反応容器１１の縦断面において、マニホールド１２の一方の側壁には、反応容器１１内に処理用ガスを導入するためのガス供給配管１５Ａおよび不活性ガスを導入するためのガス供給配管１５Ｂが、当該マニホールド１２の側壁を気密に貫通して、内管１１Ａ内を上方に伸びるよう設けられており、各々のガス供給配管１５Ａ、１５Ｂには、図示しないガス供給源が接続されている。
また、マニホールド１２の他方の側壁には、反応容器１１内を排気する排気管１６が内管１１Ａと外管１１Ｂとの間の筒状空間１１Ｃに連通して設けられており、この排気管１６には、例えば真空ポンプおよび圧力制御機構を有する排気機構（図示せず）が接続され、これにより、反応容器１１内が所定の圧力に制御される。
【００２７】
反応容器１１の下方には、上下方向に駆動されてウエハボート１７を反応容器１１内に搬入、搬出する昇降機構（図示せず）が設けられており、この昇降機構は、反応容器１１の下端開口１１Ｄを開閉する円板状の蓋体２０を備えている。
蓋体２０の下部には、回転駆動手段２３が、その回転駆動軸２３Ａが蓋体２０を気密に貫通する状態で設けられており、この回転駆動軸２３Ａは、保温筒（断熱体）２４の下面に接続されている。
【００２８】
ウエハボート１７は、例えば高純度の石英ガラスよりなり、図２に示すように、複数枚例えば１００〜１５０枚程度の円板状の半導体ウエハＷが水平となる状態で、例えば５．２〜２０．８ｍｍの範囲内の所定間隔（ピッチ）で上下に多段に保持されるよう、例えば被処理体保持用溝などの被処理体保持部が支柱１７Ａに形成されており、蓋体２０が最下位置にある状態において、移載装置３０により半導体ウエハＷの移載が行われる。
【００２９】
移載装置３０は、上下に昇降移動されると共に、上下に伸びる回転軸３１の周りに回動可能に設けられた細長い長方形の移載ヘッド３２を備えており、この移載ヘッド３２には、例えば１〜５枚の薄板フォーク状の支持アーム３３が、移載ヘッド３２の長さ方向に進退可能に設けられている。
移載装置３０は、その動作状態、具体的には、移載ヘッド３２の上下動作および回転動作、並びに支持アーム３３の進退動作が図示しない制御装置により制御される。
【００３０】
反応容器１１の外側には、反応容器１１内に収容された半導体ウエハＷを加熱するための加熱手段としての筒状ヒータ２５が反応容器１１の周囲を取り囲む状態で設置されている。
筒状ヒータ２５には、線状の抵抗発熱体が内面に螺旋状または蛇行状に配設された円筒状の断熱材（図示せず）が設けられており、この抵抗発熱体は、半導体ウエハＷが予め設定された温度状態となるよう供給すべき電力の大きさを制御する制御装置に接続されている。
【００３１】
この筒状ヒータ２５は、例えば、図１に示されているように、反応容器１１内を高さ方向に複数、図示の例では５つの加熱領域（ゾーン）Ｚ１〜Ｚ５に分けて、各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５について独立して温度制御が可能な状態、すなわちゾーン制御が可能な状態とされている。
【００３２】
ここに、半導体ウエハＷに対してなされる成膜処理における処理条件の一例を示すと、例えばウエハ径が３００ｍｍの半導体ウエハＷにおいて、半導体ウエハＷが処理されるべき処理温度が５３０〜６２０℃、反応容器１１内の圧力が１３〜１７０Ｐａ（０．１〜１．３Ｔｏｒｒ）である。
【００３３】
以上の構成からなる熱処理装置においては、以下に詳細に説明するように、半導体ウエハＷに対して実際に成膜処理を行い、成膜された半導体ウエハＷが、その表面における膜の面内均一性が低いものである場合には、ウエハボート１７に対する新たな半導体ウエハＷの移載位置を適正化する移載位置適正化操作が行われ、その後、再び、成膜処理が新たな半導体ウエハＷに対して同一の処理条件で行われる。
【００３４】
具体的には、先ず、移載ヘッド３２の上下方向および回転方向における移動、並びに支持アーム３３の進退動作が制御された状態で行われることにより、適宜の搬送手段（図示せず）により搬送されてきた、内部に多数枚の半導体ウエハＷが収容されている収納容器から半導体ウエハＷが取出され、蓋体２０が最下位置にある状態において、蓋体２０上で待機するウエハボート１７に順次移載される。ここに、ウエハボート１７における被処理体保持部の各々において、半導体ウエハＷが移載される移載位置は、例えば、半導体ウエハＷが、その形状中心位置が回転駆動手段２３によって回転駆動されるウエハボート１７の回転中心位置と一致する状態とされる位置（以下、「設定移載位置」とする。）である。また、ウエハボート１７における最上部および最下部の被処理体保持部には、例えば模擬的な半導体ウエハ（ダミーウエハ）が載置される。
【００３５】
そして、昇降機構により蓋体２０が上方向に駆動されてウエハボート１７が下端開口１１Ｃから反応容器１１内に搬入されると共に、蓋体２０により反応容器１１の下端開口１１Ｃが気密に閉塞された状態とされた後、排気手段が作動されて反応容器１１内が所定の圧力に減圧されると共に、筒状ヒータ２５が作動されて反応容器１１における各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５が半導体ウエハＷが処理されるべき目標温度に加熱され、この状態において、ガス供給配管１５Ａより反応容器１１内に適宜の成膜用ガスが導入されることにより、半導体ウエハＷに対して成膜処理が行われる。
【００３６】
そして、成膜された半導体ウエハＷが、その表面における膜の面内均一性が低いものである場合には、ウエハボート１７における半導体ウエハＷの設定移載位置を適正化する移載位置適正化操作が行われる。
【００３７】
移載位置適正化操作は、例えば以下に示す（１）〜（３）の工程を含むものである。
（１）半導体ウエハＷをウエハボート１７の各々の被処理体保持部における設定移載位置に載置した状態において成膜処理を行い、これにより半導体ウエハＷの表面に形成されている膜の面領域における膜形成分布情報としての膜厚分布情報を取得する工程。
（２）取得された膜厚分布情報より、半導体ウエハＷの表面における膜形成状態を評価すること、例えば膜厚が最小または最大となる個所を算出することにより、当該個所の半導体ウエハＷにおける座標位置を膜形成中心位置として選定し、半導体ウエハの形状中心位置に対する膜形成中心位置の偏心情報に基づいて、被処理体保持部における設定移載位置を補正すべき位置補正情報を取得する工程。
（３）取得された位置補正情報によって補正された後の目標移載位置に半導体ウエハＷが移載されるよう移載装置３０の動作状態を制御する工程。
【００３８】
具体的には、例えば、実際に成膜処理が行われた半導体ウエハＷについて、その面内の任意の測定ライン上における複数の個所において膜厚の測定が行われ、各々の測定個所において得られた実測膜厚データは、各々の測定個所の半導体ウエハＷにおける座標位置と関連づけられた後、すべての実測膜厚データにおける関係を満足する、普遍的な関係を有する曲面を近似することにより、膜形成分布情報としての半導体ウエハＷにおける面領域の膜厚分布が取得される。ここに、取得される膜厚分布は、例えば略同心円状であり、膜厚分布における膜形成中心に対して対称性の高いものとなる。
【００３９】
膜厚の測定個所およびその数は、特に制限されるものではなく、取得されるべき膜厚分布の精度あるいは時間的効率を考慮して目的に応じて適宜選択することができる。半導体ウエハＷにおける膜厚の測定個所の一設定例を図３に示す。
図３においては、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１を含み、この形状中心位置Ｃ１を中心として等間隔で位置される複数、例えば３つの同心円状の測定ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の各々において、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１を中心として等角度間隔毎に位置される個所とされており、具体的には、例えば半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１、測定ラインＬ１上に８個所、測定ラインＬ２上に１６個所および測定ラインＬ３上に２４個所の合計４９個所において膜厚の測定が行われる。また、半導体ウエハＷの外周縁側に選定される測定ラインＬ３上の測定個所の各々は、半導体ウエハＷの外周縁より例えば３ｍｍ程度内方に位置されていることが好ましい。
【００４０】
半導体ウエハＷにおける座標位置は、例えば、移載装置３０における支持アーム３３がウエハボート１７の回転中心軸に向かって進退動作が行われるとき、当該支持アーム３３の進退方向（図３においては上下方向）が「Ｙ軸方向」、半導体ウエハＷの面内において、これと直交する方向（図３においては左右方向）が「Ｘ軸方向」とされる。
【００４１】
また、例えば最小二乗法などにより各々の測定ラインＬ１〜Ｌ３上における互いに隣接する測定個所の間に位置される予測個所における膜厚データを補間することにより、実測データにおける関係を満足する予測膜厚データを取得し、すべての実測膜厚データおよび予測膜厚データにおける関係を満足するよう膜厚分布を取得することが好ましい。これにより、半導体ウエハＷにおける面領域の膜厚分布をより高い信頼性で取得することができ、従って、ウエハボート１７における基準移載位置を補正すべき位置補正量を高い信頼性で設定することができることに加え、実際に膜厚測定を行うべき測定個所の数が少なくてもよいので、時間的な効率を向上させることができる。
【００４２】
そして、取得された膜厚分布における傾向、具体的には、半導体ウエハＷにおける中心部が周縁部より膜厚が厚い場合が「凸型」、周縁部が中心部より膜厚が厚い場合が「凹型」として認識され、図４に示すように、当該膜厚分布における、膜厚が最小または最大となる半導体ウエハＷ上の座標位置（以下、「特定座標位置」という。）が、当該膜厚分布における膜形成中心位置Ｃ２として選定される。そして、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対する特定座標位置Ｃ２のＸ軸方向の偏心量ＤｘおよびＹ軸方向の偏心量Ｄｙが求められ、得られた偏心量Ｄｘ、Ｄｙに基づいてウエハボート１７における設定移載位置を補正すべき位置補正量が設定される。
【００４３】
「特定座標位置Ｃ２」を選定するに際して、膜厚が最大または最小となる座標位置が複数個所存在する場合には、これらの座標位置が含まれる、膜厚が所定の範囲内にある略円形状の等膜厚領域における中心位置を特定座標位置として選定すればよい。
【００４４】
このようにして得られた、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに対する位置補正量により、ウエハボート１７の被処理体保持部における設定移載位置を補正して新たな目標移載位置が設定され、目的とする処理が行われるべき半導体ウエハＷが設定された目標移載位置に移載されるよう、移載装置３０の動作状態、具体的には、移載装置３０における移載ヘッド３２の回転方向に対する動作量および支持アーム３３の進退方向に対する動作量が制御される。
【００４５】
以上においては、設定移載位置を補正すべき位置補正量は、例えば、第１回目の移載位置適正化操作においては、特定座標位置Ｃ２におけるＸ軸方向の偏心量ＤｘおよびＹ軸方向の偏心量Ｄｙと同じ大きさに設定される。
而して、特定座標位置Ｃ２の偏心量と同じ大きさの位置補正量により設定移載位置を補正した場合であっても、実際には、その偏心量が実質的に零にならない場合が多く、以上のような移載位置適正化操作は、実際上、例えば３〜４回程度繰り返して行われて、移載装置３０の動作状態がフィードバック制御される。
【００４６】
第ｎ回目以降の移載位置適正化操作においては、Ｘ軸方向に対する位置補正量（Ｔｘn ）は、第（ｎ−１）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心量（Ｄｘn-1 ）および位置補正量（Ｔｘn-1 ）と、第（ｎ−２）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心量（Ｄｘn-2 ）および位置補正量（Ｔｘn-2 ）とにおける関係を考慮して設定され、具体的には、例えば下記（１）式により設定することができる。
また、Ｙ軸方向に対する位置補正量（Ｔｙn ）についても同様にして、下記（２）式により設定することができる。
【００４７】
【数１】
【００４８】
上記（１）式におけるＤｘ0 および（２）式におけるＤｙ0 は、ウエハボート１７の設定移載位置に保持された状態、すなわち位置補正量が（Ｔｘ0 ，Ｔｙ0 ）＝（０ｍｍ，０ｍｍ）の状態において成膜処理がなされた半導体ウエハＷについての、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対する特定座標位置Ｃ２のＸ軸方向およびＹ軸方向の偏心量であり、ｎは移載位置適正化操作の実施回数である。
【００４９】
具体的な数値例を用いて説明すると、例えば、半導体ウエハＷが基準移載位置に載置された状態において、第１回目の成膜処理を行った結果、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１における座標位置を（ｘ，ｙ）＝（０ｍｍ，０ｍｍ）とした場合の半導体ウエハＷにおける特定座標位置（偏心量（Ｄｘ0 ，Ｄｙ0 ））が（ｘ，ｙ）＝（５ｍｍ，５ｍｍ）であるとき、位置補正量が（Ｔｘ1 ，Ｔｙ1 ）＝（−５ｍｍ，−５ｍｍ）に設定して行った第２回目の成膜処理においては、半導体ウエハＷについての特定座標位置が（ｘ，ｙ）＝（１ｍｍ，１ｍｍ）となったとすると、この場合においては、第３回目の成膜処理を行うに際して行われる移載位置適正化操作における位置補正量 （Ｔｘ2 ，Ｔｙ2 ）は、上記（１）式および（２）式より、（Ｔｘ2 ，Ｔｙ2 ）＝（−６．２５ｍｍ，−６．２５ｍｍ）に設定される。
【００５０】
以上のような移載位置適正化操作は、反応容器１１における各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５に対応するウエハボート１７における被処理体載置領域の各々から、例えば１枚ずつ任意に選ばれた半導体ウエハＷの各々について行われ、これにより、各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５について、ウエハボート１７の被処理体保持部における最適な移載位置が設定される。従って、ウエハボート１７に対するすべての半導体ウエハＷの偏心が実質上解消された状態、すなわち半導体ウエハＷが各々の被処理体保持部における最適な移載位置に保持された状態において、成膜処理が移載位置適正化操作における処理条件と同一の処理条件で行われる。
【００５１】
以上の移載位置適正化操作においては、実際に成膜処理がなされた半導体ウエハＷについて、その面領域における膜厚分布情報を取得し、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対する膜厚分布における特定座標位置Ｃ２（膜形成中心位置）の偏心量を求めることにより、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置を補正すべき位置補正量を算出したが、例えば半導体ウエハＷの面内における、少なくとも周縁部における複数の個所において膜厚の測定を行い、各々の測定個所において測定された実測膜厚データに基づいて、形成されるべき膜の厚みがすべての測定個所において許容範囲内で一致するよう、位置補正量を設定することができる。
【００５２】
具体的には、例えば、図３に示す半導体ウエハＷの測定ラインＬ３上において、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対して対称に位置されるＡ点およびＤ点、並びにＢ点およびＥ点の４個所において膜厚の測定が行われ、各々の測定個所Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにおいて得られた実測膜厚データは、各々の測定個所Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅの半導体ウエハＷにおける座標位置と関連づけられる。
そして、測定個所Ａおよび測定個所Ｄの各々における膜厚が比較されて、測定個所Ａにおける膜厚および測定個所Ｄにおける膜厚が一致するよう、ウエハボート１７における設定移載位置を補正すべきＸ軸方向の位置補正量が求められると共に、測定個所Ｂおよび測定個所Ｅについても同様に、測定個所Ｂにおける膜厚および測定個所Ｅにおける膜厚が一致するよう、Ｙ軸方向の位置補正量が求められる。
【００５３】
また、膜厚の測定が測定ラインＬ３上におけるさらに多数の位置において行われてもよく、また、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１と測定ラインＬ３との間に位置される測定ライン、例えば測定ラインＬ１または測定ラインＬ２上においても同様にして膜厚の測定が行われてもよい。この場合には、実測膜厚データの数が多くなるので、半導体ウエハＷにおける面領域の膜厚分布をより高い信頼性で取得することができ、これにより、ウエハボート１７における設定移載位置を補正すべき位置補正量を高い信頼性で設定することができる。
【００５４】
上記のようにして設定された、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対する位置補正量により、ウエハボート１７の被処理体保持部における設定移載位置が補正されて新たな目標移載位置が設定され、半導体ウエハＷが設定された目標移載位置に移載されるよう、移載装置３０の動作状態が制御される。
【００５５】
以上においては、基準移載位置を補正すべき位置補正量は、例えば第２回目の成膜処理が行われるに際して実行される移載位置適正化操作においては、位置補正量に対して予測される膜厚の変化量の割合（以下、「予測ゲイン」という。）を設定し、この予測ゲインに基づいて、膜厚が比較されるべき測定個所の各々における膜厚の差を考慮して位置補正量が設定される。ここに、「予測ゲイン」は、既述のように、位置補正量に対して一定の膜厚の変化量が確実に補償されるとは限られないので、ある大きさの位置補正量に対しては、ある程度の大きさの膜厚の変化量が期待される、という処理条件などによる経験的な予測に基づいて設定されるものである。
【００５６】
２回目以降の移載位置適正化操作においては、直前に実施された移載位置適正化操作における、実際の位置補正量および膜厚の変化量より実測ゲインを求め、この実測ゲインに基づいて位置補正量が設定される。この実測ゲインは、例えば、同一の処理条件で処理を行う場合に、移載位置適正化操作を実施する度ごとに更新されるよう設定することができる。
【００５７】
上記構成の熱処理装置においては、実際に実行された移載位置適正化操作についての履歴情報、例えば位置補正量に対する、偏心量の変化の程度あるいは膜厚の変化の程度（ゲイン）などを、例えば処理温度、目的とする膜の厚み、処理用ガスの種類、あるいはその他の処理条件と共に制御装置に記憶させておき、記憶されている履歴情報における処理条件と同一の処理条件で移載位置適正化操作が実行される場合に、この履歴情報に基づいて移載位置適正化操作を実行する、いわゆる学習制御が行なわれる。これにより、例えば熱処理装置のメンテナンス後など、記憶された履歴情報と同一の処理条件で移載位置適正化操作を行う場合において、移載位置適正化操作に要する時間を短縮化することができ、高い作業効率で所定の熱処理を行うことができる。
ここに、記憶されるべき移載位置適正化操作についての履歴情報は、１回の操作毎に最新の情報に更新されて記憶させてもよく、また、半導体ウエハの移載位置が適正化されるまでの一連の情報を記憶させてもよい。
【００５８】
また、位置補正量に対する偏心量の変化の程度あるいは膜厚の変化の程度（ゲイン）などの履歴情報は、処理条件等によって異なるものであり、処理条件に応じた履歴情報を取得して、これらを処理条件と共に制御装置に別個に記憶させておくこと、すなわちデータベース化しておくこともできる。この場合には、半導体ウエハに対して行われるべき熱処理の処理条件に応じて履歴情報を適宜選択することにより、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置を高い作業効率で適正化することができる。
【００５９】
以上のような移載装置の制御方法によれば、移載装置３０の動作状態が、実際に半導体ウエハＷに対して行われた成膜処理についての成膜結果に即してフィードバック制御されることによって、形成されるべき膜の膜厚分布における特定座標位置（膜形成中心位置）Ｃ２の、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対する偏心量が確実に一定以下の小さいものとなる結果、半導体ウエハＷをウエハボート１７に対する熱処理上での偏心が実質上解消された状態でウエハボート１７に保持させることができる。
また、上記のような移載位置適正化操作を行うことにより偏心量を確実に小さくすることができるので、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置が適正化された状態を実現するために要する時間を短縮すること、すなわち移載位置適正化操作の実行回数を減らすことができ、従って、高い作業効率が得られる。
【００６０】
従って、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置が半導体ウエハＷにおける実際の膜形成状態に即して適正化された状態において、所定の熱処理が行われる上記の熱処理方法によれば、半導体ウエハＷに対する所期の熱処理を、半導体ウエハＷの面内において高い均一性で行うことができ、しかも処理ガスが各々の半導体ウエハＷの周囲から実質上均一に供給されるので、処理ガスの濃度差に起因する膜の均一性の程度を小さくすることができる。
【００６１】
上記の熱処理装置によれば、上記の熱処理方法が確実に実行されるので、半導体ウエハＷに対して、その面内において高い均一性で、しかも高い作業効率で所期の熱処理を行うことができる。
【００６２】
以上のように、上記の熱処理装置においては、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置を適正化することにより、半導体ウエハＷをその面内において高い均一性で所定の熱処理を行うことができるが、さらに、加熱手段の動作状態を制御して半導体ウエハＷに対する温度制御が行われた状態において熱処理がなされた半導体ウエハＷについて、その表面における膜形成状態に即して移載位置適正化操作が行われることにより、半導体ウエハＷを、その面内において一層高い均一性で熱処理することができる。
【００６３】
図５は、移載位置適正化操作において熱処理を行うに際して実行される反応容器の温度制御の一例における温度レシピ（温度プロファイル）を示す説明図である。
予め所定の温度Ｔ０〔℃〕に加熱された反応容器内にウエハボート１７が搬入された状態において、反応容器１１内の各加熱領域Ｚ１〜Ｚ５の温度がそれぞれ筒状ヒータ２５により所定の処理温度ＴＡ〔℃〕まで加熱され、半導体ウエハＷの温度がほぼ一定に維持されるよう予め設定された温度プロファイルに基づいて筒状ヒータ２５の動作状態が制御され、その後、例えば予備加熱状態における温度Ｔ０〔℃〕まで降温される。ここに、処理ガス、例えば成膜用ガスは、半導体ウエハＷの温度がほぼ一定に維持されている状態において導入される。
また、各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５においては、いずれも同様の温度制御が行われても、互いに異なる温度で独立して温度制御が行われてもよい。
【００６４】
また、例えば図６に示すように、予め所定の温度Ｔ０〔℃〕に加熱された反応容器１１内にウエハボート１７が搬入された状態において、反応容器１１内の各加熱領域Ｚ１〜Ｚ５の温度がそれぞれ筒状ヒータ２５により、一旦、第１の処理温度Ｔ１〔℃〕まで加熱され、その後、第１の処理温度Ｔ１と、この第１の処理温度Ｔ１よりも低い第２の処理温度Ｔ２との間の温度範囲で昇温と降温とを繰り返すよう温度制御（以下、「特定の温度制御」ともいう。）が行われてもよい。
この場合には、成膜用ガスは、各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５の温度が第１の処理温度Ｔ１から第２の処理温度Ｔ２に移行される降温時において導入され、加熱領域の温度が第２の処理温度Ｔ２から第１の処理温度Ｔ１に移行される昇温時において成膜用ガスの導入が停止される。
【００６５】
特定の温度制御が行われる場合においては、処理条件によっても異なるが、第１の処理温度Ｔ１から第２の処理温度Ｔ２に移行される際の昇温速度は、例えば０．５〜１℃／ｍｉｎであることが好ましく、第２の処理温度Ｔ２から第１の処理温度Ｔ１に移行される際の降温速度は、例えば３〜８℃／ｍｉｎであることが好ましい。
【００６６】
以上のようにして温度制御が行われるよう制御された処理条件で熱処理が行われた半導体ウエハＷについて、上記のような移載位置適正化操作が行われることにより、移載位置適正化操作による半導体ウエハについての面内均一性の向上効果に加え、半導体ウエハに対して温度制御を行うことによる面内均一性の向上効果が発揮されるので、一層高い面内均一性を得ることができる。
特に、第１の処理温度と第２の処理温度との間の温度範囲で昇温と降温とを繰り返すよう温度制御が行われるよう制御された処理条件で処理された半導体ウエハについては、更に高い面内均一性を得ることができる。
【００６７】
この理由は、図１に示す反応容器１１内の半導体ウエハＷにおいては、周縁部の方が中央部よりも急速に昇温および降温される温度特性を示すため、反応容器１１における各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５を一旦第１の処理温度Ｔ１まで加熱した後、第２の処理温度Ｔ２に移行させることにより、降温時においては、半導体ウエハＷの中央部の方が周縁部より温度が高い状態となる。一方、反応容器１１内では、半導体ウエハＷの周縁部の方が中央部より成膜用ガスのガス濃度が高い状態となる。従って、半導体ウエハＷの中央部および周縁部における、温度差およびガス濃度差に起因する膜厚の変化量が互いに相殺されて、半導体ウエハＷの面内において実質的に均一に成膜されるからであると考えられる。
【００６８】
例えば（１）移載位置適正化操作を行わない場合、（２）上記の移載位置適正化操作を行った場合、（３）上記の移載位置適正化操作において、特定の温度制御が行われるよう制御された処理条件で成膜処理を行った場合のそれぞれの場合について、半導体ウエハについての膜形成状態を調べたところ、半導体ウエハの移載位置適正化操作を行うことなしに成膜された半導体ウエハにおいては、目的とする膜厚に対して±５％の範囲（許容幅）で成膜されるのに対して、移載位置適正化操作が行われた半導体ウエハにおいては、±３％以下の範囲で成膜することができ、更に移載位置適正化操作において、特定の温度制御が行われるよう制御された処理条件で成膜された半導体ウエハにおいては、±１％以下の範囲で成膜することができることが確認された。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の態様に限定されるものではなく、以下に示すような種々の変形を加えることができる。
例えば、熱処理としては、ＣＶＤ法による成膜処理の他に、高温下においてシリコンの表面部を酸化しこれにより酸化膜（絶縁膜）を形成する酸化処理や、不純物層を表面に形成したシリコン層を加熱し、これにより不純物をシリコン層内に熱拡散する拡散処理などに適用することができる。
被処理体に対して拡散処理が行われる場合においては、膜形成分布情報として、シリコン層内における不純物の含有割合についての分布情報（膜厚分布情報）を取得し、この分布情報から被処理体における特定座標位置を設定し、膜厚分布情報より位置補正情報を取得する場合と同様に、被処理体保持具における被処理体の移載位置を補正すべき位置補正情報を取得すればよい。
【００７０】
また、本発明において処理される被処理体は、半導体ウエハに限定されるものではなく、例えばガラスウエハなどに対しても好適に用いられる。
【００７１】
＜実験例＞
ウエハ径が３００ｍｍの半導体ウエハを、移載位置適正化操作を実行することなしに、ウエハボートの被処理体保持部における設定移載位置に保持させた状態において成膜処理を行ったところ、半導体ウエハの表面における膜形成状態は、目的とする膜厚に対して±５％の膜厚範囲であった。そして、１回目の移載位置適正化操作を実行して成膜処理を行ったところ、半導体ウエハの表面における膜形成状態を、目的とする膜厚に対して±４％の範囲とすることができ、さらに２回目の移載位置適正化操作を実行して成膜処理を行ったところ、半導体ウエハの表面における膜形成状態を、目的とする膜厚に対して±３．５％の範囲とすることができた。結局、３回目の移載位置適正化操作を実行した状態において成膜処理が行われた半導体ウエハは、目的とする膜厚に対する許容範囲内で成膜することができ、作業効率が従来より５０％程度向上すること、例えば、従来の方法であれば２時間要していた作業を１時間で行うことができることが確認された。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の移載装置の制御方法によれば、移載装置が、実際に被処理体に対して行われた熱処理についての処理結果に即して制御された状態において作動されることによって、被処理体保持具に対する被処理体の偏心量が確実に一定以下の小さいものとなる結果、被処理体を被処理体保持具に対する熱処理上の偏心が実質上解消された状態で被処理体保持具に保持させることができる。
また、移載位置適正化操作を行うことにより偏心量を確実に小さくすることができるので、被処理体保持具に対する被処理体の移載位置が適正化された状態を実現するのに要する時間を短縮すること、例えば移載位置適正化操作の実行回数を減らすことができ、従って、高い作業効率が得られる。
【００７３】
本発明の熱処理方法によれば、被処理体保持具に対する被処理体の移載位置が当該被処理体における実際の膜形成状態に即して適正化された状態において行われるので、被処理体に対して、その面内において高い均一性で熱処理を行うことができ、しかも、各々の被処理体に対して、処理ガスが各々の被処理体の周囲から実質上均一に供給されるので、処理ガスの濃度差に起因する膜の不均一性の程度を小さくすることができる。
【００７４】
本発明の熱処理装置によれば、上記の熱処理方法が確実に実行されるので、被処理体に対して、その面内において高い均一性で、しかも高い作業効率で所定の熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
【図２】図１に示す熱処理装置における移載装置の動作状態をウエハボートとの関係において示す説明用斜視図である。
【図３】半導体ウエハに形成された膜の膜厚分布を取得する際の膜厚測定個所を示す説明図である。
【図４】半導体ウエハについての膜形成状態（膜厚分布）の一例を示す説明図である。
【図５】半導体ウエハに対して行われる温度制御の一例における温度レシピ（温度プロファイル）を示す説明図である。
【図６】半導体ウエハに対して行われる温度制御の他の例における温度レシピ（温度プロファイル）を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 反応容器
１１Ａ 内管
１１Ｂ 外管
１１Ｃ 筒状空間
１１Ｄ 下端開口
１１１ 下端フランジ部分
１２ マニホールド
１２Ａ フランジ部分
１４ 内管支持部
１５Ａ、１５Ｂ ガス供給配管
１６ 排気管
１７ ウエハボート
１７Ａ 支柱
２０ 蓋体
２３ 回転駆動手段
２３Ａ 回転駆動軸
２４ 保温筒
２５ 筒状ヒータ
３０ 移載装置
３１ 回転軸
３２ 移載ヘッド
３３ 支持アーム
Ｗ 半導体ウエハ
Ｚ１〜Ｚ５ 加熱領域（ゾーン）
Ｌ１〜Ｌ３ 測定ライン
Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅ 膜厚測定個所
Ｃ１ 半導体ウエハの形状中心位置
Ｃ２ 半導体ウエハの特定座標位置（膜形成中心位置）
ＴＡ 処理温度
Ｔ１ 第１の処理温度
Ｔ２ 第２の処理温度
【発明の属する技術分野】
本発明は、移載装置の制御方法および熱処理方法並びに熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、例えば半導体ウエハなどの被処理体に対して酸化、拡散、成膜などの熱処理を行うために、各種の熱処理装置が用いられており、例えば複数の被処理体の熱処理を同時に行うことができるバッチ式の縦型熱処理装置が知られている。
【０００３】
このような熱処理装置においては、例えば円板状の被処理体が水平となる状態で上下方向に多段に保持された被処理体保持具が反応容器内に収容され、反応容器の周囲に設けられた加熱手段によって被処理体が加熱されることにより、所定の熱処理が行われる。
【０００４】
具体的には、例えば、反応容器内に被処理体を保持する被処理体保持具を収容した状態において、反応容器内を所定の減圧雰囲気とし、反応容器内に当該反応容器の下方より所定の処理ガス、例えば成膜用ガスを導入すると共に、加熱手段である筒状ヒータにより所定の処理温度に加熱することにより、被処理体を成膜する処理を一例として挙げることができる。
【０００５】
而して、上記のような熱処理を行った場合には、通常、被処理体において、形成される膜の厚さが中央部と周縁部とで異なる傾向、具体的には、例えば被処理体の中央部の膜厚が周縁部の膜厚より小さくなる傾向にあり、被処理体をその面内において高い均一性で処理することが困難である。
【０００６】
この理由については次のように考えられる。すなわち、上記のような縦型熱処理装置においては、被処理体がその周囲を囲むよう配置された筒状ヒータによって加熱されるため、被処理体において、周縁部が比較的急速に昇温されるのに対して、中央部が緩やかに昇温され、その結果、被処理体の面内において温度差が生ずる。また、成膜用ガスが被処理体保持具によって保持されている被処理体に対して、当該被処理体の周縁部側から供給されるため、被処理体において、周縁部が成膜用ガスのガス濃度が高い状態になるのに対して、中央部が成膜用ガスのガス濃度が低い状態となり、被処理体の面内において成膜用ガスの濃度差が生ずる。従って、被処理体において、温度が高く、しかも成膜用ガスのガス濃度の高い被処理体の周縁部では、中央部よりも成膜反応が促進されて膜厚が大きくなり、結局、高い面内均一性が得られないものと考えられる。また、このような被処理体の面内において、膜厚あるいは膜質などが不均一となる傾向は、例えば酸化処理、あるいは拡散処理などにおいても現れる。
【０００７】
また、近年では、半導体デバイスの微細化に伴って、被処理体に対して、高い面内均一性で処理することが要請されており、例えば形成すべき膜厚に対して許容幅が±１％以下であることが要求される場合も少なくない。
【０００８】
現在、被処理体における膜厚および膜質の面内均一性を改善するための手段の一例として、反応容器内において、被処理体を保持する被処理体保持具を適宜の回転駆動手段によって回転させながら熱処理を行う方法が挙げられ、この場合には、被処理体の形状中心位置が被処理体保持具の回転中心軸と一致していることにより、面内均一性の向上効果が確実に発揮される。従って、被処理体保持具に対して被処理体を移載するに際しては、被処理体保持具に対する被処理体の移載位置を適正化することが行われており、実際には、形成された膜厚分布の中心位置が被処理体の中心位置と一致するよう、移載手段の動作状態の制御が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
具体的には、例えば、被処理体に対して実際に熱処理を行い、形成された膜の膜厚を測定して被処理体の面領域における膜厚分布情報を取得することが行われる。ここに、得られる膜厚分布情報は、例えば略同心円状であり、膜厚分布における膜形成中心に対して対称性の高いものとなる。そして、取得された膜厚分布情報より、被処理体の形状中心位置に対する当該膜厚分布における膜形成中心位置の偏心量を求め、熱処理装置の動作を制御するエンジニアの経験に基づいて、取得された偏心量が減少するよう、移載装置の動作状態を制御することにより、被処理体保持具における被処理体の移載位置の適正化を図る移載位置適正化操作が行われるが、この移載位置適正化操作は、複数回例えば３〜５回繰り返して行われることが必要である。
【００１０】
しかしながら、上記のような方法においては、被処理体に形成される膜の膜厚測定まで含めると、１回の移載位置適正化操作に長時間、例えば４〜５時間程度を要し、従って、所定の熱処理を高い作業効率で行うことが困難であることに加え、膜厚分布における膜形成中心位置の位置変化量が被処理体の移載位置の位置補正量によって一義的に決定されるものではないので、当該膜厚分布における膜形成中心位置と被処理体の形状中心位置とを一致させることが極めて困難であり、結局、被処理体をその面内において高い均一性で確実に熱処理することが困難である、という問題がある。
【００１１】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、被処理体に対して、その面内において高い均一性で、かつ高い作業効率で所定の熱処理を行うことができる移載装置の制御方法および熱処理方法並びに熱処理装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の移載装置の制御方法は、複数の被処理体が上下方向に所定間隔で保持可能とされた被処理体保持具に対して被処理体を移載する移載装置の制御方法であって、
被処理体を被処理体保持具の各々の被処理体保持部における設定移載位置に載置した状態において熱処理を行い、この熱処理によって当該被処理体の表面に形成されている膜の面領域における膜形成分布情報を取得する工程と、
取得された膜形成分布情報より、被処理体の表面における膜形成状態を評価することによって被処理体における膜形成中心位置を選定し、被処理体の形状中心位置に対する当該膜形成中心位置の偏心情報に基づいて、被処理体保持部における設定移載位置を補正すべき位置補正情報を取得する工程と、
この位置補正情報によって補正された後の目標移載位置に被処理体が移載されるよう、移載装置の動作状態を制御する工程と
を含む移載位置適正化操作が行われ、
設定移載位置を補正すべき位置補正情報は、第ｎ回目の移載位置適正化操作においては、第（ｎ−１）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心情報および位置補正情報と、第（ｎ−２）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心情報および位置補正情報とにおける関係を考慮して設定されることを特徴とする。
【００１３】
本明細書において、「熱処理」とは、被処理体の表面に対して、各種の材料膜を形成する処理だけでなく、形成された膜の膜質を改善する処理など、膜厚あるいは膜質などの物性値または特性値について分布が形成され得る処理を表現するものであり、従って、例えば、高温下においてシリコンの表面部を酸化し、これにより酸化膜（絶縁膜）を形成する酸化処理や、不純物層を表面に形成したシリコン層を加熱し、これにより不純物をシリコン層内に熱拡散する拡散処理、あるいは特性の安定化や物性の安定化を目的としたアニール処理なども包含される。
【００１４】
本発明の移載装置の制御方法においては、被処理体の表面における任意の測定ライン上において選定された複数の個所について膜厚を測定して得られる実測膜厚データを取得すると共に、互いに隣接する膜厚測定個所の間に位置される任意の予測個所における膜厚データを補間することにより、前記実測膜厚データにおける関係を満足する予測膜厚データを取得し、すべての実測膜厚データおよび予測膜厚データにおける関係を満足するよう設定される膜厚分布情報により被処理体における膜形成分布情報を得ることが好ましい。
【００１５】
本発明の移載装置の制御方法は、複数の被処理体が上下方向に所定間隔で保持可能とされた被処理体保持具に対して被処理体を移載する移載装置の制御方法であって、
被処理体を被処理体保持具の各々の被処理体保持部における設定移載位置に載置した状態において熱処理を行い、当該被処理体における少なくとも外周縁部に位置される複数の個所において、当該熱処理によって形成された膜の膜厚を測定して膜厚データを取得する工程と、
取得された膜厚データに基づいて、形成されるべき膜の厚みがすべての測定個所において許容範囲内で一致するよう、被処理体保持具における設定移載位置を補正すべき位置補正情報を取得する工程と、
この位置補正情報によって補正された後の目標移載位置に被処理体が移載されるよう、移載装置の動作状態を制御する工程と
を含む移載位置適正化操作が行われることを特徴とする。
【００１６】
上記の移載装置の制御方法においては、設定移載位置を補正すべき位置補正情報は、位置補正量に対する膜厚の変化量の割合に基づいて設定されるよう制御することができる。
【００１７】
以上の移載装置の制御方法においては、実行された移載位置適正化操作についての履歴情報を、当該移載位置適正化操作における処理条件と共に記憶させておき、記憶されている履歴情報における処理条件と同一の処理条件で移載位置適正化操作が行われる場合に、当該履歴情報に基づいて移載位置適正化操作が行われるよう制御することができる。
【００１８】
また、移載位置適正化操作は、被処理体に対して熱処理を行うための反応容器における上下方向に区分された複数の加熱領域の各々に対応する被処理体保持具の被処理体載置領域の各々から任意に選択された被処理体について行われることが好ましい。
【００１９】
また、移載位置適正化操作において実施される熱処理は、複数の被処理体を上下方向に所定間隔で保持する被処理体保持具が、上下方向に複数の加熱領域に区分された反応容器内に収容された後、各々の加熱領域が当該加熱領域に応じて設定された処理温度に加熱され、各々の加熱領域の処理温度が維持された状態において反応容器内に処理ガスが導入されるよう制御された処理条件で行われることが好ましく、さらに、反応容器における各々の加熱領域が当該加熱領域に応じて設定された第１の処理温度に加熱され、その後、第１の処理温度よりも低い第２の処理温度に移行しながら反応容器内に処理ガスが導入されるよう制御された処理条件で行われることが好ましい。
【００２０】
本発明の熱処理方法は、上記に記載の移載位置適正化操作が実行されることにより被処理体が被処理体保持具に対して移載され、当該被処理体保持具が反応容器内に収容された状態において、当該被処理体に対して熱処理が行われることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の熱処理方法においては、移載位置適正化操作が複数次にわたって繰り返し行われることが好ましい。
【００２２】
本発明の熱処理装置は、複数の被処理体が水平となる状態で上下方向に所定間隔で保持された被処理体保持具が反応容器内に収容され、当該反応容器に設けられた加熱手段によって加熱されることにより、被処理体について所定の熱処理が行われる熱処理装置において、
被処理体保持具に対して被処理体を移載する移載装置は、上下に昇降移動されると共に、上下に伸びる回転中心軸の周りに回転可能に軸支された細長い長方形の移載ヘッドと、この移載ヘッド上にその長さ方向に進退可能に設けられた、被処理体を支持する支持アームとを備えてなり、
上記に記載の制御方法により、移載ヘッドの回転動作および支持アームの進退動作を制御する制御装置が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
【作用】
本発明によれば、被処理体保持具における被処理体の移載位置が、被処理体に対して実際に行われた熱処理についての膜形成状態に即して適正化された状態とされるので、所定の熱処理が行われた被処理体は、その面内において高い均一性を有するものとなる。
さらに、移載位置適正化操作において実施される熱処理が、被処理体に対して温度制御が行われるよう制御された処理条件で行われることにより、移載位置適正化操作による均一性向上効果に加え、温度制御による均一性向上効果が発揮されるので、さらに高い面内均一性を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照しながら、熱処理として例えばＣＶＤ法による成膜処理を被処理体に対して行うための熱処理装置を例に挙げて説明する。
図１は、本発明の熱処理装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
この熱処理装置においては、高さ方向（図１において、上下方向）に伸びるよう配置された、上端が開放されている直管状の内管１１Ａと、この内管１１Ａの周囲に筒状空間１１Ｃが形成されるよう所定の間隔を隔てて同心状に配置された、上端が閉塞されている外管１１Ｂとからなる二重管構造を有する反応容器（プロセスチューブ）１１を備えており、反応容器１１の下方空間は、後述する被処理体保持具としてのウエハボート１７に対して、被処理体である半導体ウエハＷの移載等が行われるローディングエリアとされている。
そして、内管１１Ａおよび外管１１Ｂは、いずれも耐熱性および耐食性に優れた材料、例えば高純度の石英ガラスにより形成されている。
【００２５】
この反応容器１１における外管１１Ｂの下端部には、上端にフランジ部分１２Ａを有する短円筒状のマニホールド１２が設けられており、当該フランジ部分１２Ａには、例えばＯリングなどのシール手段（図示せず）を介して外管１１Ｂの下端部に設けられた下端フランジ部分１１１が接合されて、反応容器１１の外管１１Ｂが気密に固定された状態とされている。
反応容器１１における内管１１Ａは、外管１１Ｂの下端面より下方に延出して、マニホールド１２内に挿入された状態で、このマニホールド１２の内面に設けられた環状の内管支持部１４により支持されている。
【００２６】
この熱処理装置の反応容器１１の縦断面において、マニホールド１２の一方の側壁には、反応容器１１内に処理用ガスを導入するためのガス供給配管１５Ａおよび不活性ガスを導入するためのガス供給配管１５Ｂが、当該マニホールド１２の側壁を気密に貫通して、内管１１Ａ内を上方に伸びるよう設けられており、各々のガス供給配管１５Ａ、１５Ｂには、図示しないガス供給源が接続されている。
また、マニホールド１２の他方の側壁には、反応容器１１内を排気する排気管１６が内管１１Ａと外管１１Ｂとの間の筒状空間１１Ｃに連通して設けられており、この排気管１６には、例えば真空ポンプおよび圧力制御機構を有する排気機構（図示せず）が接続され、これにより、反応容器１１内が所定の圧力に制御される。
【００２７】
反応容器１１の下方には、上下方向に駆動されてウエハボート１７を反応容器１１内に搬入、搬出する昇降機構（図示せず）が設けられており、この昇降機構は、反応容器１１の下端開口１１Ｄを開閉する円板状の蓋体２０を備えている。
蓋体２０の下部には、回転駆動手段２３が、その回転駆動軸２３Ａが蓋体２０を気密に貫通する状態で設けられており、この回転駆動軸２３Ａは、保温筒（断熱体）２４の下面に接続されている。
【００２８】
ウエハボート１７は、例えば高純度の石英ガラスよりなり、図２に示すように、複数枚例えば１００〜１５０枚程度の円板状の半導体ウエハＷが水平となる状態で、例えば５．２〜２０．８ｍｍの範囲内の所定間隔（ピッチ）で上下に多段に保持されるよう、例えば被処理体保持用溝などの被処理体保持部が支柱１７Ａに形成されており、蓋体２０が最下位置にある状態において、移載装置３０により半導体ウエハＷの移載が行われる。
【００２９】
移載装置３０は、上下に昇降移動されると共に、上下に伸びる回転軸３１の周りに回動可能に設けられた細長い長方形の移載ヘッド３２を備えており、この移載ヘッド３２には、例えば１〜５枚の薄板フォーク状の支持アーム３３が、移載ヘッド３２の長さ方向に進退可能に設けられている。
移載装置３０は、その動作状態、具体的には、移載ヘッド３２の上下動作および回転動作、並びに支持アーム３３の進退動作が図示しない制御装置により制御される。
【００３０】
反応容器１１の外側には、反応容器１１内に収容された半導体ウエハＷを加熱するための加熱手段としての筒状ヒータ２５が反応容器１１の周囲を取り囲む状態で設置されている。
筒状ヒータ２５には、線状の抵抗発熱体が内面に螺旋状または蛇行状に配設された円筒状の断熱材（図示せず）が設けられており、この抵抗発熱体は、半導体ウエハＷが予め設定された温度状態となるよう供給すべき電力の大きさを制御する制御装置に接続されている。
【００３１】
この筒状ヒータ２５は、例えば、図１に示されているように、反応容器１１内を高さ方向に複数、図示の例では５つの加熱領域（ゾーン）Ｚ１〜Ｚ５に分けて、各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５について独立して温度制御が可能な状態、すなわちゾーン制御が可能な状態とされている。
【００３２】
ここに、半導体ウエハＷに対してなされる成膜処理における処理条件の一例を示すと、例えばウエハ径が３００ｍｍの半導体ウエハＷにおいて、半導体ウエハＷが処理されるべき処理温度が５３０〜６２０℃、反応容器１１内の圧力が１３〜１７０Ｐａ（０．１〜１．３Ｔｏｒｒ）である。
【００３３】
以上の構成からなる熱処理装置においては、以下に詳細に説明するように、半導体ウエハＷに対して実際に成膜処理を行い、成膜された半導体ウエハＷが、その表面における膜の面内均一性が低いものである場合には、ウエハボート１７に対する新たな半導体ウエハＷの移載位置を適正化する移載位置適正化操作が行われ、その後、再び、成膜処理が新たな半導体ウエハＷに対して同一の処理条件で行われる。
【００３４】
具体的には、先ず、移載ヘッド３２の上下方向および回転方向における移動、並びに支持アーム３３の進退動作が制御された状態で行われることにより、適宜の搬送手段（図示せず）により搬送されてきた、内部に多数枚の半導体ウエハＷが収容されている収納容器から半導体ウエハＷが取出され、蓋体２０が最下位置にある状態において、蓋体２０上で待機するウエハボート１７に順次移載される。ここに、ウエハボート１７における被処理体保持部の各々において、半導体ウエハＷが移載される移載位置は、例えば、半導体ウエハＷが、その形状中心位置が回転駆動手段２３によって回転駆動されるウエハボート１７の回転中心位置と一致する状態とされる位置（以下、「設定移載位置」とする。）である。また、ウエハボート１７における最上部および最下部の被処理体保持部には、例えば模擬的な半導体ウエハ（ダミーウエハ）が載置される。
【００３５】
そして、昇降機構により蓋体２０が上方向に駆動されてウエハボート１７が下端開口１１Ｃから反応容器１１内に搬入されると共に、蓋体２０により反応容器１１の下端開口１１Ｃが気密に閉塞された状態とされた後、排気手段が作動されて反応容器１１内が所定の圧力に減圧されると共に、筒状ヒータ２５が作動されて反応容器１１における各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５が半導体ウエハＷが処理されるべき目標温度に加熱され、この状態において、ガス供給配管１５Ａより反応容器１１内に適宜の成膜用ガスが導入されることにより、半導体ウエハＷに対して成膜処理が行われる。
【００３６】
そして、成膜された半導体ウエハＷが、その表面における膜の面内均一性が低いものである場合には、ウエハボート１７における半導体ウエハＷの設定移載位置を適正化する移載位置適正化操作が行われる。
【００３７】
移載位置適正化操作は、例えば以下に示す（１）〜（３）の工程を含むものである。
（１）半導体ウエハＷをウエハボート１７の各々の被処理体保持部における設定移載位置に載置した状態において成膜処理を行い、これにより半導体ウエハＷの表面に形成されている膜の面領域における膜形成分布情報としての膜厚分布情報を取得する工程。
（２）取得された膜厚分布情報より、半導体ウエハＷの表面における膜形成状態を評価すること、例えば膜厚が最小または最大となる個所を算出することにより、当該個所の半導体ウエハＷにおける座標位置を膜形成中心位置として選定し、半導体ウエハの形状中心位置に対する膜形成中心位置の偏心情報に基づいて、被処理体保持部における設定移載位置を補正すべき位置補正情報を取得する工程。
（３）取得された位置補正情報によって補正された後の目標移載位置に半導体ウエハＷが移載されるよう移載装置３０の動作状態を制御する工程。
【００３８】
具体的には、例えば、実際に成膜処理が行われた半導体ウエハＷについて、その面内の任意の測定ライン上における複数の個所において膜厚の測定が行われ、各々の測定個所において得られた実測膜厚データは、各々の測定個所の半導体ウエハＷにおける座標位置と関連づけられた後、すべての実測膜厚データにおける関係を満足する、普遍的な関係を有する曲面を近似することにより、膜形成分布情報としての半導体ウエハＷにおける面領域の膜厚分布が取得される。ここに、取得される膜厚分布は、例えば略同心円状であり、膜厚分布における膜形成中心に対して対称性の高いものとなる。
【００３９】
膜厚の測定個所およびその数は、特に制限されるものではなく、取得されるべき膜厚分布の精度あるいは時間的効率を考慮して目的に応じて適宜選択することができる。半導体ウエハＷにおける膜厚の測定個所の一設定例を図３に示す。
図３においては、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１を含み、この形状中心位置Ｃ１を中心として等間隔で位置される複数、例えば３つの同心円状の測定ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の各々において、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１を中心として等角度間隔毎に位置される個所とされており、具体的には、例えば半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１、測定ラインＬ１上に８個所、測定ラインＬ２上に１６個所および測定ラインＬ３上に２４個所の合計４９個所において膜厚の測定が行われる。また、半導体ウエハＷの外周縁側に選定される測定ラインＬ３上の測定個所の各々は、半導体ウエハＷの外周縁より例えば３ｍｍ程度内方に位置されていることが好ましい。
【００４０】
半導体ウエハＷにおける座標位置は、例えば、移載装置３０における支持アーム３３がウエハボート１７の回転中心軸に向かって進退動作が行われるとき、当該支持アーム３３の進退方向（図３においては上下方向）が「Ｙ軸方向」、半導体ウエハＷの面内において、これと直交する方向（図３においては左右方向）が「Ｘ軸方向」とされる。
【００４１】
また、例えば最小二乗法などにより各々の測定ラインＬ１〜Ｌ３上における互いに隣接する測定個所の間に位置される予測個所における膜厚データを補間することにより、実測データにおける関係を満足する予測膜厚データを取得し、すべての実測膜厚データおよび予測膜厚データにおける関係を満足するよう膜厚分布を取得することが好ましい。これにより、半導体ウエハＷにおける面領域の膜厚分布をより高い信頼性で取得することができ、従って、ウエハボート１７における基準移載位置を補正すべき位置補正量を高い信頼性で設定することができることに加え、実際に膜厚測定を行うべき測定個所の数が少なくてもよいので、時間的な効率を向上させることができる。
【００４２】
そして、取得された膜厚分布における傾向、具体的には、半導体ウエハＷにおける中心部が周縁部より膜厚が厚い場合が「凸型」、周縁部が中心部より膜厚が厚い場合が「凹型」として認識され、図４に示すように、当該膜厚分布における、膜厚が最小または最大となる半導体ウエハＷ上の座標位置（以下、「特定座標位置」という。）が、当該膜厚分布における膜形成中心位置Ｃ２として選定される。そして、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対する特定座標位置Ｃ２のＸ軸方向の偏心量ＤｘおよびＹ軸方向の偏心量Ｄｙが求められ、得られた偏心量Ｄｘ、Ｄｙに基づいてウエハボート１７における設定移載位置を補正すべき位置補正量が設定される。
【００４３】
「特定座標位置Ｃ２」を選定するに際して、膜厚が最大または最小となる座標位置が複数個所存在する場合には、これらの座標位置が含まれる、膜厚が所定の範囲内にある略円形状の等膜厚領域における中心位置を特定座標位置として選定すればよい。
【００４４】
このようにして得られた、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに対する位置補正量により、ウエハボート１７の被処理体保持部における設定移載位置を補正して新たな目標移載位置が設定され、目的とする処理が行われるべき半導体ウエハＷが設定された目標移載位置に移載されるよう、移載装置３０の動作状態、具体的には、移載装置３０における移載ヘッド３２の回転方向に対する動作量および支持アーム３３の進退方向に対する動作量が制御される。
【００４５】
以上においては、設定移載位置を補正すべき位置補正量は、例えば、第１回目の移載位置適正化操作においては、特定座標位置Ｃ２におけるＸ軸方向の偏心量ＤｘおよびＹ軸方向の偏心量Ｄｙと同じ大きさに設定される。
而して、特定座標位置Ｃ２の偏心量と同じ大きさの位置補正量により設定移載位置を補正した場合であっても、実際には、その偏心量が実質的に零にならない場合が多く、以上のような移載位置適正化操作は、実際上、例えば３〜４回程度繰り返して行われて、移載装置３０の動作状態がフィードバック制御される。
【００４６】
第ｎ回目以降の移載位置適正化操作においては、Ｘ軸方向に対する位置補正量（Ｔｘn ）は、第（ｎ−１）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心量（Ｄｘn-1 ）および位置補正量（Ｔｘn-1 ）と、第（ｎ−２）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心量（Ｄｘn-2 ）および位置補正量（Ｔｘn-2 ）とにおける関係を考慮して設定され、具体的には、例えば下記（１）式により設定することができる。
また、Ｙ軸方向に対する位置補正量（Ｔｙn ）についても同様にして、下記（２）式により設定することができる。
【００４７】
【数１】
上記（１）式におけるＤｘ0 および（２）式におけるＤｙ0 は、ウエハボート１７の設定移載位置に保持された状態、すなわち位置補正量が（Ｔｘ0 ，Ｔｙ0 ）＝（０ｍｍ，０ｍｍ）の状態において成膜処理がなされた半導体ウエハＷについての、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対する特定座標位置Ｃ２のＸ軸方向およびＹ軸方向の偏心量であり、ｎは移載位置適正化操作の実施回数である。
【００４９】
具体的な数値例を用いて説明すると、例えば、半導体ウエハＷが基準移載位置に載置された状態において、第１回目の成膜処理を行った結果、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１における座標位置を（ｘ，ｙ）＝（０ｍｍ，０ｍｍ）とした場合の半導体ウエハＷにおける特定座標位置（偏心量（Ｄｘ0 ，Ｄｙ0 ））が（ｘ，ｙ）＝（５ｍｍ，５ｍｍ）であるとき、位置補正量が（Ｔｘ1 ，Ｔｙ1 ）＝（−５ｍｍ，−５ｍｍ）に設定して行った第２回目の成膜処理においては、半導体ウエハＷについての特定座標位置が（ｘ，ｙ）＝（１ｍｍ，１ｍｍ）となったとすると、この場合においては、第３回目の成膜処理を行うに際して行われる移載位置適正化操作における位置補正量 （Ｔｘ2 ，Ｔｙ2 ）は、上記（１）式および（２）式より、（Ｔｘ2 ，Ｔｙ2 ）＝（−６．２５ｍｍ，−６．２５ｍｍ）に設定される。
【００５０】
以上のような移載位置適正化操作は、反応容器１１における各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５に対応するウエハボート１７における被処理体載置領域の各々から、例えば１枚ずつ任意に選ばれた半導体ウエハＷの各々について行われ、これにより、各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５について、ウエハボート１７の被処理体保持部における最適な移載位置が設定される。従って、ウエハボート１７に対するすべての半導体ウエハＷの偏心が実質上解消された状態、すなわち半導体ウエハＷが各々の被処理体保持部における最適な移載位置に保持された状態において、成膜処理が移載位置適正化操作における処理条件と同一の処理条件で行われる。
【００５１】
以上の移載位置適正化操作においては、実際に成膜処理がなされた半導体ウエハＷについて、その面領域における膜厚分布情報を取得し、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対する膜厚分布における特定座標位置Ｃ２（膜形成中心位置）の偏心量を求めることにより、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置を補正すべき位置補正量を算出したが、例えば半導体ウエハＷの面内における、少なくとも周縁部における複数の個所において膜厚の測定を行い、各々の測定個所において測定された実測膜厚データに基づいて、形成されるべき膜の厚みがすべての測定個所において許容範囲内で一致するよう、位置補正量を設定することができる。
【００５２】
具体的には、例えば、図３に示す半導体ウエハＷの測定ラインＬ３上において、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対して対称に位置されるＡ点およびＤ点、並びにＢ点およびＥ点の４個所において膜厚の測定が行われ、各々の測定個所Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅにおいて得られた実測膜厚データは、各々の測定個所Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅの半導体ウエハＷにおける座標位置と関連づけられる。
そして、測定個所Ａおよび測定個所Ｄの各々における膜厚が比較されて、測定個所Ａにおける膜厚および測定個所Ｄにおける膜厚が一致するよう、ウエハボート１７における設定移載位置を補正すべきＸ軸方向の位置補正量が求められると共に、測定個所Ｂおよび測定個所Ｅについても同様に、測定個所Ｂにおける膜厚および測定個所Ｅにおける膜厚が一致するよう、Ｙ軸方向の位置補正量が求められる。
【００５３】
また、膜厚の測定が測定ラインＬ３上におけるさらに多数の位置において行われてもよく、また、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１と測定ラインＬ３との間に位置される測定ライン、例えば測定ラインＬ１または測定ラインＬ２上においても同様にして膜厚の測定が行われてもよい。この場合には、実測膜厚データの数が多くなるので、半導体ウエハＷにおける面領域の膜厚分布をより高い信頼性で取得することができ、これにより、ウエハボート１７における設定移載位置を補正すべき位置補正量を高い信頼性で設定することができる。
【００５４】
上記のようにして設定された、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対する位置補正量により、ウエハボート１７の被処理体保持部における設定移載位置が補正されて新たな目標移載位置が設定され、半導体ウエハＷが設定された目標移載位置に移載されるよう、移載装置３０の動作状態が制御される。
【００５５】
以上においては、基準移載位置を補正すべき位置補正量は、例えば第２回目の成膜処理が行われるに際して実行される移載位置適正化操作においては、位置補正量に対して予測される膜厚の変化量の割合（以下、「予測ゲイン」という。）を設定し、この予測ゲインに基づいて、膜厚が比較されるべき測定個所の各々における膜厚の差を考慮して位置補正量が設定される。ここに、「予測ゲイン」は、既述のように、位置補正量に対して一定の膜厚の変化量が確実に補償されるとは限られないので、ある大きさの位置補正量に対しては、ある程度の大きさの膜厚の変化量が期待される、という処理条件などによる経験的な予測に基づいて設定されるものである。
【００５６】
２回目以降の移載位置適正化操作においては、直前に実施された移載位置適正化操作における、実際の位置補正量および膜厚の変化量より実測ゲインを求め、この実測ゲインに基づいて位置補正量が設定される。この実測ゲインは、例えば、同一の処理条件で処理を行う場合に、移載位置適正化操作を実施する度ごとに更新されるよう設定することができる。
【００５７】
上記構成の熱処理装置においては、実際に実行された移載位置適正化操作についての履歴情報、例えば位置補正量に対する、偏心量の変化の程度あるいは膜厚の変化の程度（ゲイン）などを、例えば処理温度、目的とする膜の厚み、処理用ガスの種類、あるいはその他の処理条件と共に制御装置に記憶させておき、記憶されている履歴情報における処理条件と同一の処理条件で移載位置適正化操作が実行される場合に、この履歴情報に基づいて移載位置適正化操作を実行する、いわゆる学習制御が行なわれる。これにより、例えば熱処理装置のメンテナンス後など、記憶された履歴情報と同一の処理条件で移載位置適正化操作を行う場合において、移載位置適正化操作に要する時間を短縮化することができ、高い作業効率で所定の熱処理を行うことができる。
ここに、記憶されるべき移載位置適正化操作についての履歴情報は、１回の操作毎に最新の情報に更新されて記憶させてもよく、また、半導体ウエハの移載位置が適正化されるまでの一連の情報を記憶させてもよい。
【００５８】
また、位置補正量に対する偏心量の変化の程度あるいは膜厚の変化の程度（ゲイン）などの履歴情報は、処理条件等によって異なるものであり、処理条件に応じた履歴情報を取得して、これらを処理条件と共に制御装置に別個に記憶させておくこと、すなわちデータベース化しておくこともできる。この場合には、半導体ウエハに対して行われるべき熱処理の処理条件に応じて履歴情報を適宜選択することにより、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置を高い作業効率で適正化することができる。
【００５９】
以上のような移載装置の制御方法によれば、移載装置３０の動作状態が、実際に半導体ウエハＷに対して行われた成膜処理についての成膜結果に即してフィードバック制御されることによって、形成されるべき膜の膜厚分布における特定座標位置（膜形成中心位置）Ｃ２の、半導体ウエハＷの形状中心位置Ｃ１に対する偏心量が確実に一定以下の小さいものとなる結果、半導体ウエハＷをウエハボート１７に対する熱処理上での偏心が実質上解消された状態でウエハボート１７に保持させることができる。
また、上記のような移載位置適正化操作を行うことにより偏心量を確実に小さくすることができるので、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置が適正化された状態を実現するために要する時間を短縮すること、すなわち移載位置適正化操作の実行回数を減らすことができ、従って、高い作業効率が得られる。
【００６０】
従って、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置が半導体ウエハＷにおける実際の膜形成状態に即して適正化された状態において、所定の熱処理が行われる上記の熱処理方法によれば、半導体ウエハＷに対する所期の熱処理を、半導体ウエハＷの面内において高い均一性で行うことができ、しかも処理ガスが各々の半導体ウエハＷの周囲から実質上均一に供給されるので、処理ガスの濃度差に起因する膜の均一性の程度を小さくすることができる。
【００６１】
上記の熱処理装置によれば、上記の熱処理方法が確実に実行されるので、半導体ウエハＷに対して、その面内において高い均一性で、しかも高い作業効率で所期の熱処理を行うことができる。
【００６２】
以上のように、上記の熱処理装置においては、ウエハボート１７に対する半導体ウエハＷの移載位置を適正化することにより、半導体ウエハＷをその面内において高い均一性で所定の熱処理を行うことができるが、さらに、加熱手段の動作状態を制御して半導体ウエハＷに対する温度制御が行われた状態において熱処理がなされた半導体ウエハＷについて、その表面における膜形成状態に即して移載位置適正化操作が行われることにより、半導体ウエハＷを、その面内において一層高い均一性で熱処理することができる。
【００６３】
図５は、移載位置適正化操作において熱処理を行うに際して実行される反応容器の温度制御の一例における温度レシピ（温度プロファイル）を示す説明図である。
予め所定の温度Ｔ０〔℃〕に加熱された反応容器内にウエハボート１７が搬入された状態において、反応容器１１内の各加熱領域Ｚ１〜Ｚ５の温度がそれぞれ筒状ヒータ２５により所定の処理温度ＴＡ〔℃〕まで加熱され、半導体ウエハＷの温度がほぼ一定に維持されるよう予め設定された温度プロファイルに基づいて筒状ヒータ２５の動作状態が制御され、その後、例えば予備加熱状態における温度Ｔ０〔℃〕まで降温される。ここに、処理ガス、例えば成膜用ガスは、半導体ウエハＷの温度がほぼ一定に維持されている状態において導入される。
また、各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５においては、いずれも同様の温度制御が行われても、互いに異なる温度で独立して温度制御が行われてもよい。
【００６４】
また、例えば図６に示すように、予め所定の温度Ｔ０〔℃〕に加熱された反応容器１１内にウエハボート１７が搬入された状態において、反応容器１１内の各加熱領域Ｚ１〜Ｚ５の温度がそれぞれ筒状ヒータ２５により、一旦、第１の処理温度Ｔ１〔℃〕まで加熱され、その後、第１の処理温度Ｔ１と、この第１の処理温度Ｔ１よりも低い第２の処理温度Ｔ２との間の温度範囲で昇温と降温とを繰り返すよう温度制御（以下、「特定の温度制御」ともいう。）が行われてもよい。
この場合には、成膜用ガスは、各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５の温度が第１の処理温度Ｔ１から第２の処理温度Ｔ２に移行される降温時において導入され、加熱領域の温度が第２の処理温度Ｔ２から第１の処理温度Ｔ１に移行される昇温時において成膜用ガスの導入が停止される。
【００６５】
特定の温度制御が行われる場合においては、処理条件によっても異なるが、第１の処理温度Ｔ１から第２の処理温度Ｔ２に移行される際の昇温速度は、例えば０．５〜１℃／ｍｉｎであることが好ましく、第２の処理温度Ｔ２から第１の処理温度Ｔ１に移行される際の降温速度は、例えば３〜８℃／ｍｉｎであることが好ましい。
【００６６】
以上のようにして温度制御が行われるよう制御された処理条件で熱処理が行われた半導体ウエハＷについて、上記のような移載位置適正化操作が行われることにより、移載位置適正化操作による半導体ウエハについての面内均一性の向上効果に加え、半導体ウエハに対して温度制御を行うことによる面内均一性の向上効果が発揮されるので、一層高い面内均一性を得ることができる。
特に、第１の処理温度と第２の処理温度との間の温度範囲で昇温と降温とを繰り返すよう温度制御が行われるよう制御された処理条件で処理された半導体ウエハについては、更に高い面内均一性を得ることができる。
【００６７】
この理由は、図１に示す反応容器１１内の半導体ウエハＷにおいては、周縁部の方が中央部よりも急速に昇温および降温される温度特性を示すため、反応容器１１における各々の加熱領域Ｚ１〜Ｚ５を一旦第１の処理温度Ｔ１まで加熱した後、第２の処理温度Ｔ２に移行させることにより、降温時においては、半導体ウエハＷの中央部の方が周縁部より温度が高い状態となる。一方、反応容器１１内では、半導体ウエハＷの周縁部の方が中央部より成膜用ガスのガス濃度が高い状態となる。従って、半導体ウエハＷの中央部および周縁部における、温度差およびガス濃度差に起因する膜厚の変化量が互いに相殺されて、半導体ウエハＷの面内において実質的に均一に成膜されるからであると考えられる。
【００６８】
例えば（１）移載位置適正化操作を行わない場合、（２）上記の移載位置適正化操作を行った場合、（３）上記の移載位置適正化操作において、特定の温度制御が行われるよう制御された処理条件で成膜処理を行った場合のそれぞれの場合について、半導体ウエハについての膜形成状態を調べたところ、半導体ウエハの移載位置適正化操作を行うことなしに成膜された半導体ウエハにおいては、目的とする膜厚に対して±５％の範囲（許容幅）で成膜されるのに対して、移載位置適正化操作が行われた半導体ウエハにおいては、±３％以下の範囲で成膜することができ、更に移載位置適正化操作において、特定の温度制御が行われるよう制御された処理条件で成膜された半導体ウエハにおいては、±１％以下の範囲で成膜することができることが確認された。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の態様に限定されるものではなく、以下に示すような種々の変形を加えることができる。
例えば、熱処理としては、ＣＶＤ法による成膜処理の他に、高温下においてシリコンの表面部を酸化しこれにより酸化膜（絶縁膜）を形成する酸化処理や、不純物層を表面に形成したシリコン層を加熱し、これにより不純物をシリコン層内に熱拡散する拡散処理などに適用することができる。
被処理体に対して拡散処理が行われる場合においては、膜形成分布情報として、シリコン層内における不純物の含有割合についての分布情報（膜厚分布情報）を取得し、この分布情報から被処理体における特定座標位置を設定し、膜厚分布情報より位置補正情報を取得する場合と同様に、被処理体保持具における被処理体の移載位置を補正すべき位置補正情報を取得すればよい。
【００７０】
また、本発明において処理される被処理体は、半導体ウエハに限定されるものではなく、例えばガラスウエハなどに対しても好適に用いられる。
【００７１】
＜実験例＞
ウエハ径が３００ｍｍの半導体ウエハを、移載位置適正化操作を実行することなしに、ウエハボートの被処理体保持部における設定移載位置に保持させた状態において成膜処理を行ったところ、半導体ウエハの表面における膜形成状態は、目的とする膜厚に対して±５％の膜厚範囲であった。そして、１回目の移載位置適正化操作を実行して成膜処理を行ったところ、半導体ウエハの表面における膜形成状態を、目的とする膜厚に対して±４％の範囲とすることができ、さらに２回目の移載位置適正化操作を実行して成膜処理を行ったところ、半導体ウエハの表面における膜形成状態を、目的とする膜厚に対して±３．５％の範囲とすることができた。結局、３回目の移載位置適正化操作を実行した状態において成膜処理が行われた半導体ウエハは、目的とする膜厚に対する許容範囲内で成膜することができ、作業効率が従来より５０％程度向上すること、例えば、従来の方法であれば２時間要していた作業を１時間で行うことができることが確認された。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の移載装置の制御方法によれば、移載装置が、実際に被処理体に対して行われた熱処理についての処理結果に即して制御された状態において作動されることによって、被処理体保持具に対する被処理体の偏心量が確実に一定以下の小さいものとなる結果、被処理体を被処理体保持具に対する熱処理上の偏心が実質上解消された状態で被処理体保持具に保持させることができる。
また、移載位置適正化操作を行うことにより偏心量を確実に小さくすることができるので、被処理体保持具に対する被処理体の移載位置が適正化された状態を実現するのに要する時間を短縮すること、例えば移載位置適正化操作の実行回数を減らすことができ、従って、高い作業効率が得られる。
【００７３】
本発明の熱処理方法によれば、被処理体保持具に対する被処理体の移載位置が当該被処理体における実際の膜形成状態に即して適正化された状態において行われるので、被処理体に対して、その面内において高い均一性で熱処理を行うことができ、しかも、各々の被処理体に対して、処理ガスが各々の被処理体の周囲から実質上均一に供給されるので、処理ガスの濃度差に起因する膜の不均一性の程度を小さくすることができる。
【００７４】
本発明の熱処理装置によれば、上記の熱処理方法が確実に実行されるので、被処理体に対して、その面内において高い均一性で、しかも高い作業効率で所定の熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
【図２】図１に示す熱処理装置における移載装置の動作状態をウエハボートとの関係において示す説明用斜視図である。
【図３】半導体ウエハに形成された膜の膜厚分布を取得する際の膜厚測定個所を示す説明図である。
【図４】半導体ウエハについての膜形成状態（膜厚分布）の一例を示す説明図である。
【図５】半導体ウエハに対して行われる温度制御の一例における温度レシピ（温度プロファイル）を示す説明図である。
【図６】半導体ウエハに対して行われる温度制御の他の例における温度レシピ（温度プロファイル）を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 反応容器
１１Ａ 内管
１１Ｂ 外管
１１Ｃ 筒状空間
１１Ｄ 下端開口
１１１ 下端フランジ部分
１２ マニホールド
１２Ａ フランジ部分
１４ 内管支持部
１５Ａ、１５Ｂ ガス供給配管
１６ 排気管
１７ ウエハボート
１７Ａ 支柱
２０ 蓋体
２３ 回転駆動手段
２３Ａ 回転駆動軸
２４ 保温筒
２５ 筒状ヒータ
３０ 移載装置
３１ 回転軸
３２ 移載ヘッド
３３ 支持アーム
Ｗ 半導体ウエハ
Ｚ１〜Ｚ５ 加熱領域（ゾーン）
Ｌ１〜Ｌ３ 測定ライン
Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅ 膜厚測定個所
Ｃ１ 半導体ウエハの形状中心位置
Ｃ２ 半導体ウエハの特定座標位置（膜形成中心位置）
ＴＡ 処理温度
Ｔ１ 第１の処理温度
Ｔ２ 第２の処理温度
Claims (12)
- 複数の被処理体が上下方向に所定間隔で保持可能とされた被処理体保持具に対して被処理体を移載する移載装置の制御方法であって、
被処理体を被処理体保持具の各々の被処理体保持部における設定移載位置に載置した状態において熱処理を行い、この熱処理によって当該被処理体の表面に形成されている膜の面領域における膜形成分布情報を取得する工程と、
取得された膜形成分布情報より、被処理体の表面における膜形成状態を評価することによって被処理体における膜形成中心位置を選定し、被処理体の形状中心位置に対する当該膜形成中心位置の偏心情報に基づいて、被処理体保持部における設定移載位置を補正すべき位置補正情報を取得する工程と、
この位置補正情報によって補正された後の目標移載位置に被処理体が移載されるよう、移載装置の動作状態を制御する工程と
を含む移載位置適正化操作が行われ、
設定移載位置を補正すべき位置補正情報は、第ｎ回目の移載位置適正化操作においては、第（ｎ−１）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心情報および位置補正情報と、第（ｎ−２）回目の移載位置適正化操作において、取得された偏心情報および位置補正情報とにおける関係を考慮して設定されることを特徴とする移載装置の制御方法。 - 被処理体の表面における任意の測定ライン上において選定された複数の個所について膜厚を測定して得られる実測膜厚データを取得すると共に、互いに隣接する膜厚測定個所の間に位置される任意の予測個所における膜厚データを補間することにより、前記実測膜厚データにおける関係を満足する予測膜厚データを取得し、すべての実測膜厚データおよび予測膜厚データにおける関係を満足するよう設定される膜厚分布情報により被処理体における膜形成分布情報を得ることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
- 複数の被処理体が上下方向に所定間隔で保持可能とされた被処理体保持具に対して被処理体を移載する移載装置の制御方法であって、
被処理体を被処理体保持具の各々の被処理体保持部における設定移載位置に載置した状態において熱処理を行い、当該被処理体における少なくとも外周縁部に位置される複数の個所において、当該熱処理によって形成された膜の膜厚を測定して膜厚データを取得する工程と、
取得された膜厚データに基づいて、形成されるべき膜の厚みがすべての測定個所において許容範囲内で一致するよう、被処理体保持具における設定移載位置を補正すべき位置補正情報を取得する工程と、
この位置補正情報によって補正された後の目標移載位置に被処理体が移載されるよう、移載装置の動作状態を制御する工程と
を含む移載位置適正化操作が行われることを特徴とする移載装置の制御方法。 - 設定移載位置を補正すべき位置補正情報は、位置補正量に対する膜厚の変化量の割合に基づいて設定されることを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
- 位置補正量に対する膜厚の変化量の割合は、移載位置適正化操作が同一の処理条件で実行されるごとに更新されることを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
- 実行された移載位置適正化操作についての履歴情報を、当該移載位置適正化操作における処理条件と共に記憶させておき、記憶されている履歴情報における処理条件と同一の処理条件で移載位置適正化操作が行われる場合に、当該履歴情報に基づいて移載位置適正化操作が行われることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の制御方法。
- 移載位置適正化操作は、被処理体に対して熱処理を行うための反応容器における上下方向に区分された複数の加熱領域の各々に対応する被処理体保持具の被処理体載置領域の各々から任意に選択された被処理体について行われることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の制御方法。
- 移載位置適正化操作において実施される熱処理は、複数の被処理体を上下方向に所定間隔で保持する被処理体保持具が、上下方向に複数の加熱領域に区分された反応容器内に収容された後、各々の加熱領域が当該加熱領域に応じて設定された処理温度に加熱され、各々の加熱領域の処理温度が維持された状態において反応容器内に処理ガスが導入されるよう制御された処理条件で行われることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の制御方法。
- 移載位置適正化操作において実施される熱処理は、複数の被処理体を上下方向に所定間隔で保持する被処理体保持具が、上下方向に複数の加熱領域に区分された反応容器内に収容され、各々の加熱領域が当該加熱領域に応じて設定された第１の処理温度に加熱され、その後、第１の処理温度よりも低い第２の処理温度に移行しながら反応容器内に処理ガスが導入されるよう制御された処理条件で行われることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の制御方法。
- 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の制御方法における移載位置適正化操作が実行されることにより被処理体が被処理体保持具に対して移載され、当該被処理体保持具が反応容器内に収容された状態において、当該被処理体に対して熱処理が行われることを特徴とする熱処理方法。
- 移載位置適正化操作が複数次にわたって繰り返し行われることを特徴とする請求項１０に記載の熱処理方法。
- 複数の被処理体が水平となる状態で上下方向に所定間隔で保持された被処理体保持具が反応容器内に収容され、当該反応容器に設けられた加熱手段によって加熱されることにより、被処理体について所定の熱処理が行われる熱処理装置において、
被処理体保持具に対して被処理体を移載する移載装置は、上下に昇降移動されると共に、上下に伸びる回転中心軸の周りに回転可能に軸支された細長い長方形の移載ヘッドと、この移載ヘッド上にその長さ方向に進退可能に設けられた、被処理体を支持する支持アームとを備えてなり、 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の制御方法により、移載ヘッドの回転動作および支持アームの進退動作を制御する制御装置が設けられていることを特徴とする熱処理装置。
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