特許 6184713 パーティクル測定方法および熱処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6184713

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】パーティクル測定方法および熱処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20170814BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20170814BHJP

   H01L 21/26 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 D

   H01L21/265 602B

   H01L21/26 G

   H01L21/26 T

【請求項の数】6

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2013-63384(P2013-63384)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2014-3277(P2014-3277A)

(43)【公開日】2014年1月9日

【審査請求日】2016年2月18日

(31)【優先権主張番号】特願2012-117475(P2012-117475)

(32)【優先日】2012年5月23日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】西原 英夫

【審査官】 ▲高▼須 甲斐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０５９８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９００８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０７２２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６６２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２３７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１０６２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０１３３２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／２６

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を加熱する熱処理装置であって、
基板を収容する処理室と、
前記処理室の側壁に取り付けられ、前記処理室内の処理空間における気中パーティクル濃度を測定する測定部と、
前記測定部の排気を行う第１排気部と、
前記処理室内の排気を行う第２排気部と、
を備え、
前記第１排気部の内径が、前記第２排気部の内径よりも細い熱処理装置。

【請求項2】

請求項１記載の熱処理装置において、
前記処理空間における気中パーティクル濃度と前記処理室に収容された基板に付着するパーティクルの個数との相関関係を示す相関情報を格納する記憶部と、
前記測定部による測定結果および前記相関情報に基づいて前記処理室に収容される予定の基板に付着するパーティクルの個数を算定する算定部と、
をさらに備える熱処理装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
前記処理室内に収容した基板に対して閃光を照射することによって該基板を加熱するフラッシュランプをさらに備える熱処理装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１つの請求項に記載の熱処理装置であって、
前記処理室内の前記処理空間における気中パーティクルを除去する除去部、
をさらに備える熱処理装置。

【請求項5】

熱処理装置の処理室内に収容した基板に付着するパーティクルの個数を測定するパーティクル測定方法であって、
前記処理室の側壁には前記処理室内の処理空間における気中パーティクル濃度を測定する測定部が取り付けられるとともに、前記測定部の排気を行う第１排気部および前記処理室内の排気を行う第２排気部が設けられ、前記第１排気部の内径は前記第２排気部の内径よりも細く、
前記処理室内の処理空間における気中パーティクル濃度と前記処理室に収容された基板に付着するパーティクルの個数との相関関係を示す相関情報を取得する相関情報取得工程と、
前記測定部によって前記処理空間における気中パーティクル濃度を測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定された気中パーティクル濃度と前記相関情報とに基づいて前記処理室に収容される予定の基板に付着するパーティクルの個数を算定する算定工程と、
を備えるパーティクル測定方法。

【請求項6】

請求項５に記載のパーティクル測定方法において、
前記処理室内の気中パーティクルを除去する除去工程と、
前記除去工程の後に前記測定工程および前記算定工程を行って算定された前記処理室に収容される予定の基板に付着するパーティクルの個数が、所定の規定値以下である場合に、実際に基板を前記処理室に収容して当該基板に付着するパーティクルの個数を測定する実測工程と、
をさらに備えるパーティクル測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、処理室内に収容された半導体ウェハーやガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）を加熱する熱処理技術に関する。

【背景技術】

【0002】

周知のように、半導体部品等は多数の工程を経て製造されるものであり、各工程に対応した種々の製造装置が使用されている。いずれの装置においても、微細化が進む半導体部品等の製造には高度の清浄雰囲気が要求されるため、装置内にクリーニング機構が設けられていることが多い。例えば、特許文献１には紫外線を照射しながらオゾンガスを流すことによって基板上の有機物を除去する技術が開示されている。また、特許文献２には、処理室の内壁面や内部構造物表面に付着した不要な成膜をＣｌＦ_３ガスを供給しつつ２００℃程度でクリーニングする技術が開示されている。さらに、特許文献３には、プラズマ処理装置において、チャンバー（処理室）内部の構造部品表面に付着した残留物を加熱することによって分解除去するクリーニング手法が開示されている。

【0003】

半導体部品等を製造する工程の一つにシリコンウェハ（基板）にボロンや砒素等のイオンを注入するイオン注入工程がある。このようなイオン注入後の基板のイオン活性化を行う目的で加熱処理が行われる。イオン活性化のための加熱処理は、基板を例えば１０００℃〜１１００℃程度の温度に加熱（アニール）することにより実行される。

【0004】

このような加熱処理を行う熱処理装置においては、加熱処理に起因して、基板に欠損や割れなどの不良が生じる場合がある。例えば、加熱処理にフラッシュランプを用いるフラッシュアニールでは、フラッシュ加熱時に瞬間的に巨大なエネルギーの光が照射されることによる衝撃や、加熱処理された基板よりも冷たい石英製のアームによって基板が持ち上げられることなどによって、基板が破損し、基板に欠損や割れなどの形状不良が生ずることがある。

【0005】

基板が破損すると、その基板自体の破片や周辺構造物の損傷等に起因して処理室内に大量のパーティクルが発生する。基板の破損が生じたときには、処理室を開放して破片回収等のメンテナンスを行うことは勿論であるが、発生したパーティクルを完全に除去することは極めて困難であり、また処理室を開放することによって外部から新たなパーティクルを巻き込むことにもなる。処理室内にパーティクルが残留したままフラッシュ加熱処理を行うと、そのパーティクルが基板に付着して処理不良の原因となる。

【0006】

このため、従来においては処理室を開放してメンテナンスを行った後にダミーウェハーにフラッシュ加熱を行うことにより、そのダミーウェハーにパーティクルを付着させてパーティクル除去を行う手法が採用されていた。より詳細には、該手法においては、フラッシュ加熱によりダミーウェハーにパーティクルを付着させるパーティクルの除去処理と、当該ダミーウェハーを処理室から取り出してウェハー上に付着したパーティクル数を測定可能な別設の測定装置内に搬送し、当該ダミーウェハーに付着したパーティクル数を測定して、当該測定結果を所定の許容値と比較検証する処理（「パーティクルテスト」）とが、パーティクルテストの測定結果が所定の許容値以下になるまで繰り返されていた。しかしながら、パーティクルテストの測定結果が所定の許容値以下になるまでには、通常、相当回数のパーティクル除去処理とパーティクルテストとの繰り返しが必要である。また、熱処理装置が設置されるユーザの製造工場等において、パーティクルテストを行うことは、通常、容易ではない。このため、メンテナンス後の処理室内の清浄処理には、相当数のダミーウェハーおよび処理時間を必要とし、大幅なコストアップにつながるという問題があった。

【0007】

そこで、特許文献４の熱処理装置では、ウェハーが収容されていない空の処理室内でフラッシュ発光を繰り返すことで、処理室内にパーティクルを飛散させ、処理室内の排気を行うことにより処理室内のパーティクルの除去処理を行う手法が採用されている。該手法では、所定の時間間隔で繰り返されるフラッシュの発光回数が所定回数に達すれば、処理室内のパーティクル数が許容限度以下になったと判断されて、フラッシュの発光処理が停止される。その後、従来の手法と同様に、実際にダミーウェハーを用いたパーティクルテストが行われ、該パーティクルテストの結果に基づいて処理室内の清浄処理の終了の可否が判定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平７−３２１０４６号公報

【特許文献2】特開平９−１７７０５号公報

【特許文献3】特開平７−２３０９５４号公報

【特許文献4】特開２００５−７２２９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献４の装置では、空の処理室におけるフラッシュ加熱の回数が所定回数に達したことに基づいて処理室内のパーティクル数が許容限度以下になったと判断される。このため、処理室内のパーティクル数が想定数より多かった場合には、処理室内が十分に清浄されていない状態でダミーウェハーを用いたパーティクルテストが行われることとなる。その結果、フラッシュ加熱によるパーティクルの除去処理と、ダミーウェハーを用いたパーティクルテストとの再度の実施が必要となる。このように、特許文献４の装置によってもなお、パーティクルテストの繰り返しによって相当数のダミーウェハーおよび処理時間を必要とする場合があるといった問題がある。

【0010】

また、従来にあっては、複数の基板を含むロットを連続して加熱処理している途中で処理室内の清浄度が急速に悪化することもあった。清浄度悪化の原因としては、基板によるパーティクルの持ち込みや処理室への給排気系統のトラブルが挙げられる。しかし、従来の熱処理装置では、このように処理中に処理室内の清浄度が悪化してもそれを検知することは困難であり、迅速に対応することができずに多数の処理不良基板を生産するおそれがあった。また、処理中に処理室内の清浄度が悪化した場合には、処理室を開放してメンテナンスを実行しなければならず、ダウンタイムが長時間におよぶという問題が生じていた。

【0011】

本発明は、こうした課題を解決するためになされたもので、処理室内に収容された基板を加熱する熱処理装置において、メンテナンス後に必要となるパーティクルテストの回数を削減できる技術を提供することを目的とする。

【0012】

また、本発明は、基板の処理中に処理室内のパーティクル濃度が高くなった場合にも迅速にパーティクルを減少させることができる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記の課題を解決するために、第１の態様に係る熱処理装置は、基板を加熱する熱処理装置であって、基板を収容する処理室と、前記処理室の側壁に取り付けられ、前記処理室内の処理空間における気中パーティクル濃度を測定する測定部と、前記測定部の排気を行う第１排気部と、前記処理室内の排気を行う第２排気部と、を備え、前記第１排気部の内径が、前記第２排気部の内径よりも細い。

【0014】

第２の態様に係る熱処理装置は、第１の態様に係る熱処理装置において、前記処理空間における気中パーティクル濃度と前記処理室に収容された基板に付着するパーティクルの個数との相関関係を示す相関情報を格納する記憶部と、前記測定部による測定結果および前記相関情報に基づいて前記処理室に収容される予定の基板に付着するパーティクルの個数を算定する算定部とをさらに備える。

【0017】

第３の態様に係る熱処理装置は、第１または第２の態様に係る熱処理装置において、フラッシュランプを備え、前記処理室内に収容した基板に対して前記フラッシュランプから閃光を照射することによって該基板を加熱する。

【0018】

第４の態様に係る熱処理装置は、第１から第３のいずれか１つの態様に係る熱処理装置において、前記処理室内の前記処理空間における気中パーティクルを除去する除去部をさらに備える。

【0019】

第５の態様に係るパーティクル測定方法は、熱処理装置の処理室内に収容した基板に付着するパーティクルの個数を測定する測定方法であって、前記処理室の側壁には前記処理室内の処理空間における気中パーティクル濃度を測定する測定部が取り付けられるとともに、前記測定部の排気を行う第１排気部および前記処理室内の排気を行う第２排気部が設けられ、前記第１排気部の内径は前記第２排気部の内径よりも細く、前記処理室内の処理空間における気中パーティクル濃度と前記処理室に収容された基板に付着するパーティクルの個数との相関関係を示す相関情報を取得する相関情報取得工程と、前記測定部によって前記処理空間における気中パーティクル濃度を測定する測定工程と、前記測定工程にて測定された気中パーティクル濃度と前記相関情報とに基づいて前記処理室に収容される予定の基板に付着するパーティクルの個数を算定する算定工程とを備える。

【0020】

第６の態様に係るパーティクル測定方法は、第５の態様に係るパーティクル測定方法であって、前記処理室内の気中パーティクルを除去する除去工程と、前記除去工程の後に前記測定工程および前記算定工程を行って算定された前記処理室に収容される予定の基板に付着するパーティクルの個数が、所定の規定値以下である場合に、実際に基板を前記処理室に収容して当該基板に付着するパーティクルの個数を測定する実測工程とをさらに備える。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、処理室内の処理空間における気中パーティクル濃度が測定される。気中パーティクル濃度は、処理室に収容される基板に付着するパーティクルの個数と相関関係がある。従って、パーティクルテストに合格可能な基板上のパーティクル数に相当する気中パーティクル濃度にまで処理空間内の気中パーティクル濃度が低減された後にパーティクルテストが行われれば、熱処理装置のメンテナンス後に必要となるパーティクルテストの回数が削減され得る。また、気中パーティクル濃度の測定に要する時間や手間は、パーティクルテストに比べて格段に少ない。従って、本発明によれば、大幅なコスト削減も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。

【図2】第１実施形態に係る熱処理装置の構成を示す側断面図である。

【図3】図１の熱処理装置のコントローラの構成を示すブロック図である。

【図4】気中パーティクル濃度と基板上のパーティクル個数との相関関係の一例をグラフで示す図である。

【図5】第１実施形態に係る熱処理装置の処理のフローチャートを示す図である。

【図6】第１実施形態に係る熱処理装置の処理のフローチャートを示す図である。

【図7】第１実施形態に係る熱処理装置の処理のフローチャートを示す図である。

【図8】第２実施形態の熱処理装置での処理を示すフローチャートである。

【図9】気中パーティクル濃度がレベル３を超えたときの手順を示すフローチャートである。

【図10】気中パーティクル濃度がレベル２を超えたときの手順を示すフローチャートである。

【図11】気中パーティクル濃度がレベル１を超えたときの手順を示すフローチャートである。

【図12】処理前後での半導体ウェハー上のパーティクル増加数と気中パーティクル濃度との相関を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。また、各図面は模式的に示されたものであり、例えば、各図面における表示物のサイズおよび位置関係等は必ずしも正確に図示されたものではない。

【0029】

＜第１実施形態＞
＜１．熱処理装置の構成＞
図１および図２は本発明にかかる熱処理装置の構成を示す側断面図である。この熱処理装置は、キセノンフラッシュランプからの閃光（フラッシュ光）によって円形の半導体ウェハー等の基板の熱処理を行う装置である。

【0030】

この熱処理装置は、透光板６１、底板６２および一対の側板６３、６４からなり、その内部に半導体ウェハーＷを収納して熱処理するためのチャンバー６５を備える。チャンバー６５の上部を構成する透光板６１は、例えば、石英等の赤外線透過性を有する材料から構成されており、光源５から出射された光を透過してチャンバー６５内に導くチャンバー窓として機能している。また、チャンバー６５を構成する底板６２には、後述するサセプタ７３および加熱プレート７４を貫通して半導体ウェハーＷをその下面から支持するための支持ピン７０が立設されている。

【0031】

また、チャンバー６５を構成する側板６４には、半導体ウェハーＷの搬入および搬出を行うための開口部６６が形成されている。開口部６６は、軸６７を中心に回動するゲートバルブ６８により開閉可能となっている。半導体ウェハーＷは、開口部６６が開放された状態で、図示しない搬送ロボットによりチャンバー６５内に搬入される。また、チャンバー６５内にて半導体ウェハーＷの熱処理が行われるときには、ゲートバルブ６８により開口部６６が閉鎖される。

【0032】

チャンバー６５は光源５の下方に設けられている。光源５は、複数（本実施形態においては３０本）のキセノンフラッシュランプ６９（以下、単に「フラッシュランプ６９」とも称する）と、リフレクタ７１とを備える。複数のフラッシュランプ６９は、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が水平方向に沿うようにして互いに平行に列設されている。リフレクタ７１は、複数のフラッシュランプ６９の上方にそれらの全体を覆うように配設されている。

【0033】

このキセノンフラッシュランプ６９は、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設されたガラス管と、該ガラス管の外局部に巻回されたトリガー電極とを備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このキセノンフラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーが０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。

【0034】

光源５と透光板６１との間には、光拡散板７２が配設されている。この光拡散板７２は、赤外線透過材料としての石英ガラスの表面に光拡散加工を施したものが使用される。

【0035】

フラッシュランプ６９から放射された光の一部は直接に光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。また、フラッシュランプ６９から放射された光の他の一部は一旦リフレクタ７１によって反射されてから光拡散板７２および透光板６１を透過してチャンバー６５内へと向かう。

【0036】

チャンバー６５内には、加熱プレート７４とサセプタ７３とが設けられている。サセプタ７３は加熱プレート７４の上面に貼着されている。また、サセプタ７３の表面には、半導体ウェハーＷの位置ずれ防止ピン７５が付設されている。チャンバー６５内にて半導体ウェハーＷは直接にはサセプタ７３によって略水平姿勢にて保持される。

【0037】

加熱プレート７４は、半導体ウェハーＷを予備加熱（アシスト加熱）するためのものである。この加熱プレート７４は、窒化アルミニウムにて構成され、その内部にヒータと該ヒータを制御するためのセンサとを収納した構成を有する。一方、サセプタ７３は、半導体ウェハーＷを位置決めして保持するとともに、加熱プレート７４からの熱エネルギーを拡散して半導体ウェハーＷを均一に予備加熱するためのものである。このサセプタ７３の材質としては、窒化アルミニウムや石英等の比較的熱伝導率が小さいものが採用される。

【0038】

サセプタ７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降する構成となっている。

【0039】

すなわち、加熱プレート７４は、筒状体４１を介して移動板４２に連結されている。この移動板４２は、チャンバー６５の底板６２に釣支されたガイド部材４３により案内されて昇降可能となっている。また、ガイド部材４３の下端部には、固定板４４が固定されており、この固定板４４の中央部にはボールネジ４５を回転駆動するモータ４０が配設されている。そして、このボールネジ４５は、移動板４２と連結部材４６、４７を介して連結されたナット４８と螺合している。このため、サセプタ７３および加熱プレート７４は、モータ４０の駆動により、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間を昇降することができる。

【0040】

図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置は、図示しない搬送ロボットを使用して開口部６６から搬入した半導体ウェハーＷを支持ピン７０上に載置し、あるいは、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷを開口部６６から搬出することができるように、サセプタ７３および加熱プレート７４が下降した位置である。すなわち、昇降自在のサセプタ７３および加熱プレート７４には貫通孔が形成されており、底板６２に固定して立設された支持ピン７０がサセプタ７３および加熱プレート７４に対して挿通自在とされている。そして、サセプタ７３および加熱プレート７４が上記搬入・搬出位置まで下降すると、図１に示す如く支持ピン７０の上端部がサセプタ７３の上面から突き出て半導体ウェハーＷを載置することができる状態となる。

【0041】

一方、図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置は、半導体ウェハーＷに対して熱処理を行うために、サセプタ７３および加熱プレート７４が支持ピン７０の上端より上方に上昇した位置である。サセプタ７３および加熱プレート７４が上記熱処理位置まで上昇すると、図２に示す如く支持ピン７０の上端部がサセプタ７３の上面よりも低くなり、支持ピン７０に載置されていた半導体ウェハーＷはサセプタ７３に受け取られる。すなわち、モータ４０は、図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置と図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置との間にてサセプタ７３および加熱プレート７４を支持ピン７０に対して相対的に昇降させているのである。

【0042】

サセプタ７３および加熱プレート７４が図２の熱処理位置から図１の搬入・搬出位置に下降する過程においては、サセプタ７３に支持された半導体ウェハーＷは支持ピン７０に受け渡される。逆に、サセプタ７３および加熱プレート７４が図１の搬入・搬出位置から図２の熱処理位置に上昇する過程においては、支持ピン７０に載置された半導体ウェハーＷがサセプタ７３によって受け取られ、その下面をサセプタ７３の表面に支持されて上昇し、チャンバー６５内の透光板６１に近接した位置に水平姿勢にて保持される。

【0043】

半導体ウェハーＷを支持するサセプタ７３および加熱プレート７４が熱処理位置に上昇した状態においては、それに保持された半導体ウェハーＷと光源５との間に透光板６１が位置することとなる。なお、このときのサセプタ７３と光源５との間の距離についてはモータ４０の回転量を制御することにより任意の値に調整することが可能である。

【0044】

また、チャンバー６５の底板６２と移動板４２との間には筒状体４１の周囲を取り囲むようにしてチャンバー６５を気密状体に維持するための伸縮自在の蛇腹７７が配設されている。サセプタ７３および加熱プレート７４が熱処理位置まで上昇したときには蛇腹７７が収縮し、サセプタ７３および加熱プレート７４が搬入・搬出位置まで下降したときには蛇腹７７が伸長してチャンバー６５内の雰囲気と外部雰囲気とを遮断する。

【0045】

チャンバー６５における開口部６６と反対側の側板６３には導入路７８が形成されている。この導入路７８はガス配管８２を介して図外のガス供給源と連通接続されている。ガス配管８２には開閉弁８０およびマスフローコントローラ８９が介挿されている。開閉弁８０を開放することによって、導入路７８の先端からチャンバー６５内に処理に必要なガス、例えば不活性な窒素ガスを供給することができる。チャンバー６５内に供給する窒素ガスの流量はマスフローコントローラ８９によって制御されている。このときに窒素ガスはほぼ水平方向に沿って吐出される。サセプタ７３および加熱プレート７４が熱処理位置に上昇しているときに導入路７８から窒素ガスを供給すると、図２に示すように、加熱プレート７４と底板６２との間に窒素ガスが供給されることとなる。すなわち、チャンバー６５の底部に不活性な窒素ガスが供給されるのである。

【0046】

一方、側板６４における開口部６６には排出路７９が形成されている。この排出路７９は排気管８３を介して図外の排気手段と連通接続されている。排気管８３には開閉弁８１が介挿されている。開閉弁８１を開放することによって、チャンバー６５内の気体は開口部６６を経由して排出路７９から排出されることとなる。また、排気管８３は大径管と小径管との二叉に分岐されており、図示省略の切替弁によっていずれかに切り替えられる。チャンバー６５から大流量の排気を行うときには大径管が選択され、小流量の排気を行うときには小径管が選択される。

【0047】

さらに、移動板４２にも排出路８４が形設されている。排出路８４の先端部は蛇腹７７と筒状体４１との間の空間に連通しており、排出路８４の基端部は排気管８６を介して図外の排気手段と連通接続されている。排気管８６には開閉弁８５が介挿されている。開閉弁８５を開放することによって、チャンバー６５内の気体は蛇腹７７と筒状体４１との間の空間を経由して排出路８４から排出されることとなる。すなわち、図２に示すように、排出路８４はチャンバー６５の底部からチャンバー６５内の空間の気体を排気するのである。

【0048】

また、側板６３には、側板６３を貫通する導入路９１がさらに形成されている。導入路９１の両端部分のチャンバー６５側には、内部に導入路を有する筒状のプローブ９２が、反対側には、測定部５０が、それぞれ設けられている。測定部５０には、投光部５１、受光部５２などが設けられた測定室が内部に形成されており、該測定室内の測定空間は、導入路９１およびプローブ９２を介してチャンバー６５内の処理空間と連通接続されている。また、測定部５０の測定室には、排出路９３が形成されており、排気管９４を介して図外の排気系統と連通接続されている。測定部５０の排気を行う排出路９３の内径は、チャンバー６５内の排気を行う排出路７９、８４の内径よりも細い。排気管９４には、開閉弁９５が介挿されている。そして、開閉弁９５を開放することによって、窒素ガスの導入などにより与圧されたチャンバー６５内の処理空間中の気体が、測定部５０の測定室内に略一定の流量で導入される。また、該測定室内にチャンバー６５内の処理空間以外から気体が入り込まないように、測定部５０の測定空間は、側板６３における導入路９１の開口部の外縁部分によって密閉されている。プローブ９２は、処理される基板により近い部分の気体を測定部５０に導入するために設けられているが、チャンバー６５内の処理空間の何れの部分の気体が測定部５０の測定室に導入されたとしても本発明の有用性を損なうものではない。従って、プローブ９２は、必須の要素ではない。

【0049】

測定部５０は、光散乱粒子計数装置（ＯＰＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｃｏｕｎｔｅｒ）として構成されており、その測定室に導入されたチャンバー６５内の気体中のパーティクル濃度（「気中パーティクル濃度」）を測定する。測定部５０は、投光部５１、受光部５２、および制御演算部５３を主に備えて構成されている。投光部５１には、図示しない半導体レーザ等のレーザ光源と投光光学系などが設けられている。受光部５２には、図示しない受光光学系と、フォトダイオード等の検出素子を備えた処理回路などが設けられている。レーザ光源から照射されたレーザ光は、投光光学系により集光されて投光部５１と受光部５２との間の流路に照射される。該流路には、チャンバー６５内の処理空間から測定部５０の測定室内に導入された気体が流れており、レーザ光が、該気体中のパーティクルに当たると散乱光が生ずる。該散乱光は、受光光学系により処理回路の検出素子に結像される。そして、処理回路からは、検出素子に入射した各散乱光ごとに電気パルス信号が出力されて制御演算部５３に供給される。

【0050】

制御演算部５３は、例えば、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することなどにより実現され、投光部５１および受光部５２の動作を制御するとともに、受光部５２の処理回路から供給されたパルス信号を処理する。該パルス信号の波高値は、散乱光量に比例する。また、散乱光量とパーティクルの粒径との間には、散乱理論に基づく相関関係があり、パルス信号の波高値からパーティクルの粒径が算定される。制御演算部５３は、受光部５２から供給された各電気パルス信号ごとにパーティクルの粒径を算定するとともに、制御演算部５３のメモリ内に予め記憶された所定サイズ（粒径）に基づいて、算定された粒径が該所定サイズ以上であるか、該所定サイズ未満であるかを判定する。

【0051】

制御演算部５３は、判定結果に基づいて、それぞれ一定時間内に測定された該所定サイズ以上の粒径のパーティクルの個数と、該所定サイズ未満のパーティクルの個数とをそれぞれ計数する。そして、制御演算部５３は、メモリ内に予め記憶された投光部５１と受光部５２との間の流路を単位時間当りに通過する気体の流量に基づいて、該所定サイズ以上の粒径と所定サイズ未満の粒径をそれぞれ有するパーティクルについてパーティクル濃度をそれぞれ算定することにより２種類のパーティクル濃度を測定する。なお、制御演算部５３は、コントローラ１０からの制御に応じて該２種類のパーティクル濃度のうち何れか一方の濃度のみを測定することもできる。制御演算部５３が測定した各パーティクル濃度は、コントローラ１０に供給され、コントローラ１０によって基板上のパーティクル数への変換や、パーティクル濃度が所定のレベルであるか否かの判定などに使用される。

【0052】

また、測定部５０が、例えば、チャンバー６５内の排気を行う排出路７９、８４の内部に設けられた場合には、排出路７９、８４の加工時などに排出路内に付着した金属粒子などの各種の残留パーティクルの影響により、パーティクル濃度の測定結果が、チャンバー６５内における実際のパーティクル濃度よりも高くなる場合がある。しかしながら、本実施形態に係る熱処理装置では、測定部５０の排気専用の排出路９３が設けられて、排出路９３による排気によって測定部５０の測定室内に導入された気体の気中パーティクル濃度が測定される。従って、通常の排出路７９，８４内の汚れによるパーティクル濃度の測定誤差を抑制することができる。

【0053】

また、上記熱処理装置は、モータ４０等の各機構部を制御するためのコントローラ１０を備えている。図３は、コントローラ１０の構成を示すブロック図である。コントローラ１０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、コントローラ１０は、各種演算処理を行うＣＰＵ１１、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ１２、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ１３および制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスク１４をバスライン１９に接続して構成されている。

【0054】

バスライン１９には、表示部２１および入力部２２が電気的に接続されている。表示部２１は、例えば液晶ディスプレイ等を用いて構成されており、処理結果やレシピ内容等の種々の情報を表示する。入力部２２は、例えばキーボードやマウス等を用いて構成されており、コマンドやパラメータ等の入力を受け付ける。装置のオペレータは、表示部２１に表示された内容を確認しつつ入力部２２からコマンドやパラメータ等の入力を行うことができる。なお、表示部２１と入力部２２とを一体化してタッチパネルとして構成するようにしても良い。

【0055】

また、バスライン１９には、熱処理装置のモータ４０、測定部５０、図示を省略するフラッシュランプ６９のランプ電源回路および開閉弁８０、８１、８５、および９５が電気的に接続されている。さらに、バスライン１９には、排気管８３の切替弁およびガス配管８２のマスフローコントローラ８９も接続されている。コントローラ１０のＣＰＵ１１は、磁気ディスク１４に格納された所定のソフトウェアを実行することにより、フラッシュランプ６９の点灯タイミングを制御するとともに、モータ４０を制御してサセプタ７３および加熱プレート７４の高さ位置を調整する。さらに、ＣＰＵ１１は、各開閉弁を制御してチャンバー６５および測定部５０の測定室への給排気をも制御する。また、ＣＰＵ１１は、測定部５０の動作を制御するとともに、測定部５０から供給されるパーティクル濃度に基づいて、チャンバー６５に収容された基板に付着するパーティクルの個数を算定する。

【0056】

図４は、該気中パーティクル濃度とチャンバー６５に収容される基板上のパーティクル個数との相関関係の一例をグラフで示す図である。図４に示されるように、チャンバー６５の処理空間における気中パーティクル濃度とチャンバー６５に収容された基板に付着するパーティクルの個数との間には相関関係があり、通常、基板上のパーティクル個数は、気中パーティクル濃度に比例する。このような相関関係は、予め実験やシミュレーションによって求めることができる。該相関関係を示す相関情報は、予め特定されて磁気ディスク１４に記憶されている。該相関情報としては、該相関関係を示すテーブルや、数式その他の各種情報が一例としてあげられる。ＣＰＵ１１は、該相関情報と測定部５０が測定した気中パーティクル濃度ａ１に基づいて、チャンバー６５に収容される予定の基板に付着するパーティクルの個数ｂ１を算定する。また、逆に、ＣＰＵ１１は、該相関情報に基づいて、例えば、目標とする基板上のパーティクル個数ｂ１に対応する気中パーティクル濃度ａ１を算定することもできる。さらに、ＣＰＵ１１は、測定した気中パーティクル濃度が磁気ディスク１４に記憶された所定の基準値以下であるか否かの判定も行う。ＣＰＵ１１は、該判定に相当する判定を、気中パーティクル濃度を基板上のパーティクル個数に変換することにより行うこともできる。

【0057】

また、磁気ディスク１４には、上述した相関情報の他に、クリーニング処理におけるフラッシュ発光の回数や時間間隔、パーティクルの粒径のサイズ判定の基準となる所定サイズ（粒径）、パーティクル濃度の基準濃度など、装置のメンテナンス後の立ち上げ処理に用いられる各種の情報も記憶されている。また、上記のパーティクルの所定サイズは、測定部５０の制御演算部５３におけるメモリ等に供給されて測定部５０により使用される。

【0058】

＜２．熱処理装置の処理内容＞
次に、本発明に係る熱処理装置の処理について説明する。図５〜図７は、本発明に係る熱処理装置の処理のフローチャートを示す図である。図５および図６は、熱処理装置に対してメンテナンスを行ったときの装置の立ち上げ処理の処理フローＳ１００を示し、図７は、チャンバー６５内のクリーニング処理（清浄処理）に係るステップＳ１２０（図５）の詳細を示している。なお、図７のクリーニング処理はコントローラ１０の指示に従ってランプ電源回路等の各機構部が作動することにより実行されるものである。

【0059】

まず、ステップＳ１１０にて装置のメンテナンスを行う。このメンテナンスは定期的に行うものであっても良いし、チャンバー６５内で半導体ウェハーＷの破損が生じたときなどに行う不定期なものであっても良い。いずれの場合であっても、メンテナンスは光源５を取り外してチャンバー６５の内部を外気に開放した状態にて行う。従って、メンテナンス中に外部からチャンバー６５内にパーティクルを巻き込むとともに、半導体ウェハーＷの破損が生じてメンテナンスを行うような場合はその破片からもパーティクルが発生する。

【0060】

やがて、所定のメンテナンス作業が終了すると、ステップＳ１２０に進み、チャンバー６５の上部に光源５を取り付けて（図１の状態にして）チャンバー６５内のクリーニング処理を行う。このクリーニング処理では、チャンバー６５内に基板を搬送する搬送ロボットやゲートバルブ６８は駆動されない。そして、チャンバー６５内の、例えば、粒径０．８ｕｍなど所定のサイズ（粒径）未満の粒径を有するパーティクルが、主として除去される。

【0061】

クリーニング処理を行うときには、まず、処理対象となる半導体ウェハーＷの搬入を禁止してサセプタ７３および加熱プレート７４を図２の熱処理位置まで上昇させる（ステップＳ２１）。よって、クリーニング処理時にはチャンバー６５内に半導体ウェハーＷは搬入されておらず、サセプタ７３は何も載置しない状態で熱処理位置まで上昇する。また、加熱プレート７４の内部のヒータはＯＮとされて、加熱プレート７４の加熱が開始される。

【0062】

サセプタ７３および加熱プレート７４が熱処理位置まで上昇した後、チャンバー６５内に窒素ガスの気流を形成する（ステップＳ２２）。具体的には、開閉弁８０，８１，８５を開放して導入路７８から排出路７９，８４へと向かう窒素ガスの気流を形成するのである。なお、開閉弁８１は閉鎖したままでも良いが、開閉弁８５は必ず開放する。これにより、図２中の矢印にて示すようなチャンバー６５の底部を通過して排出されるような気流を形成するのである。

【0063】

また、チャンバー６５内のクリーニング処理が完了したときに再度クリーニングを行う必要があるか否かを正確に判定する観点から、測定部５０の測定室内には、クリーニングが完了してチャンバー６５内の処理空間のパーティクル濃度が略均一になった状態の気体を導入することが好ましい。また、開閉弁９５が開放されている場合には、フラッシュランプ６９の点灯が開始されると、チャンバー６５の底部等からパーティクルが舞い上がって局所的にパーティクル濃度が高い状態の気体が測定部５０に導入されることによりパーティクル濃度の測定結果が不正確になる恐れがある。従って、排気管９４に開閉弁９５が設けられないとしても本発明の有用性を損なうものではないが、排気管９４が設けられて、フラッシュランプ６９の点灯を開始する前に開閉弁９５が閉鎖されることがより好ましい。

【0064】

しかる後、フラッシュランプ６９を点灯して、チャンバー６５内に閃光を照射する。このときのフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の時間である。フラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光がチャンバー６５内に照射されることになる。そして、フラッシュランプ６９からの閃光照射によってチャンバー６５内の気体や構造部材が加熱され、チャンバー６５内に瞬間的な気体膨張・収縮が生じ、その結果チャンバー６５内にパーティクルが巻き上がって飛散することとなる。チャンバー６５の底部（底板６２の上面）には特にパーティクルが堆積しやすいが、本実施形態のように加熱プレート７４を熱処理位置まで上昇させて閃光照射を行えば、そのような底部に堆積したパーティクルも容易に巻き上がることとなる。

【0065】

このようにして飛散したパーティクルは窒素ガスの気流によってチャンバー６５の外部に排出される。上記のように、チャンバー６５の底部近傍では特にパーティクルが飛散し易いが、本実施形態ではチャンバー６５の底部を通過して排出されるような気流が形成されているため、該底部近傍で飛散したパーティクルも効率良くチャンバー６５の外部に排出されることとなる。

【0066】

フラッシュランプ６９を点灯した後、所定時間が経過したか否かがコントローラ１０によって判断される（ステップＳ２４）。つまり、１回のフラッシュ照射を行った後、所定時間パーティクル排出を行うのである。なお、このような所定時間が経過している間もチャンバー６５の底部を通過して排出されるような窒素ガスの気流は形成され続けている。該所定時間としては、例えば、１分間が設定される。

【0067】

やがて、所定時間が経過すると相当量のパーティクルがチャンバー６５の外部に排出されるものの、一部のパーティクルは再びチャンバー６５の底部に堆積することとなる。そして、フラッシュランプ６９の点灯が所定回数行われたか否かがコントローラ１０によって判断される（ステップＳ２５）。該所定回数としては、５０回から１００回が採用される。フラッシュランプ６９の点灯回数が所定数に達していない場合には、ステップＳ２３に戻って再度フラッシュランプ６９が点灯される。フラッシュランプ６９の点灯による閃光照射によって再び堆積したパーティクルを巻き上げて飛散させ、それを窒素ガスの気流によってチャンバー６５の外部に排出するのである。一方、フラッシュランプ６９の点灯回数が所定数に到達している場合には、クリーニング処理を終了する。

【0068】

図５に戻り、チャンバー６５内のクリーニング処理が完了した後、ステップＳ１３０に進んで気中パーティクル濃度の測定が行われる。気中パーティクル濃度の測定前に、開閉弁９５は開放されて、測定部５０の測定室内にチャンバー６５内の気体が導入される。そして、測定部５０は、所定サイズ（粒径）以上と未満のそれぞれの粒径を有するパーティクルのパーティクル濃度のうち、少なくとも所定サイズ未満の粒径についてのパーティクル濃度を測定し、測定結果をコントローラ１０に供給する。

【0069】

そして、ステップＳ１４０において、コントローラ１０は、所定サイズ未満のパーティクル濃度が所定の基準値以下であるか否かを判定する。該判定の結果、パーティクル濃度が基準値より高ければ処理はステップＳ１２０へと戻されて、再度、チャンバー６５内のクリーニングが行われる。該判定の結果、パーティクル濃度が基準値以下であれば、ステップＳ１５０に進み、チャンバー６５内の新たなクリーニングが行われる。この新たなクリーニング処理では、あたかもチャンバー６５内に基板が搬送されているかのように搬送ロボットの搬送動作や、ゲートバルブ６８の開閉動作などが行われつつ処理が行われる。また、処理中のフラッシュランプ６９の点灯は、例えば、１分間隔で２５回から５０回繰り返して行われる。ステップＳ１５０では、これらの相違を除いて、ステップＳ１２０の処理と同様にクリーニング処理が行われる。このクリーニング処理により、チャンバー６５内の、例えば、粒径０．８ｕｍなど所定サイズ（粒径）以上の粒径を有するパーティクルが主として除去される。すなわちステップＳ１５０の処理では、ステップＳ１２０におけるクリーニングで主として除去されるパーティクルよりも粒径が大きなパーティクルが、主として除去される。

【0070】

ステップＳ１５０におけるチャンバー６５内のクリーニング処理が完了した後、ステップＳ１６０に進んで、開閉弁９５が開放されて、ステップＳ１３０における測定と同様にして、気中パーティクル濃度の測定が行われる。ただし、ステップＳ１６０の測定では、測定部５０は、所定サイズ（粒径）以上と未満のそれぞれの粒径を有するパーティクルの何れについてもパーティクル濃度を測定し、測定結果をコントローラ１０に供給する。

【0071】

そして、図６のステップＳ１７０において、コントローラ１０は、供給された所定サイズ以上のパーティクル濃度が所定の基準値以下であるか否かを判定する。該判定の結果、パーティクル濃度が基準値より高ければ処理はステップＳ１５０へと戻されて、再度、チャンバー６５内のクリーニングが行われる。該判定の結果、パーティクル濃度が基準値以下であれば、ステップＳ１８０に進んで、コントローラ１０は、所定サイズ未満のパーティクル濃度が基準値以下であるか否かを判定する。該判定の結果、パーティクル濃度が基準値より高ければ処理はステップＳ１２０へと戻されて、再度、チャンバー６５内のクリーニングが行われる。該判定の結果、パーティクル濃度が基準値以下であれば、ステップＳ１９０のパーティクルテストが行われる。該パーティクルテストでは、既述したように、実際にダミーウェハーがチャンバー６５内に収容されて、処理対象となる半導体ウェハーＷに対するのと同様の加熱処理が行われる。そして、ダミーウェハーがチャンバー６５から取り出されて、別設の測定機に搬送されて基板上に付着したパーティクル個数が、例えば、粒径が０．８ｕｍなど所定サイズ以上のパーティクルと、該所定サイズ未満のパーティクルとの両方について実測される。

【0072】

基板上のパーティクル個数が測定されると、ステップＳ２００において、粒径が所定サイズ未満のパーティクルの個数が、例えば、１０個などの基準数以下であるか否かが判定される。該判定の結果、パーティクルの個数が基準数より多ければ、処理は、ステップＳ１２０に戻されて、チャンバー６５内のクリーニングが再度行われる。該判定の結果、パーティクルの個数が基準数以下であれば、ステップＳ２１０の判定が行われて、粒径が所定サイズ以上のパーティクルの個数が、例えば、２０個などの基準数以下であるか否かが判定される。該判定の結果、パーティクルの個数が基準数より多ければ、処理は、ステップＳ１５０に戻されて、チャンバー６５内のクリーニングが再度行われる。該判定の結果、パーティクルの個数が基準数以下であれば、熱処理装置のメンテナンス後の立ち上げ処理は終了される。

【0073】

熱処理装置のメンテナンス後の立ち上げ処理が完了した後には、半導体ウェハーＷの熱処理が行われる。この熱処理装置において処理対象となる半導体ウェハーＷは、イオン注入後の半導体ウェハーである。

【0074】

熱処理工程においては、サセプタ７３および加熱プレート７４が図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置に配置された状態にて、図示しない搬送ロボットにより開口部６６を介して半導体ウェハーＷが搬入され、支持ピン７０上に載置される。半導体ウェハーＷの収容が完了すれば、開口部６６がゲートバルブ６８により閉鎖される。しかる後、サセプタ７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図２に示す半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇し、半導体ウェハーＷを水平姿勢にて保持する。また、開閉弁８０，８１，８５を開いてチャンバー６５内に窒素ガスの気流を形成する。

【0075】

サセプタ７３および加熱プレート７４は、加熱プレート７４に内蔵されたヒータの作用により予め所定温度に加熱されている。このため、サセプタ７３および加熱プレート７４が半導体ウェハーＷの熱処理位置まで上昇した状態においては、半導体ウェハーＷが加熱状態にあるサセプタ７３と接触することにより予備加熱され、半導体ウェハーＷの温度が次第に上昇する。

【0076】

この状態においては、半導体ウェハーＷはサセプタ７３により継続して加熱される。そして、半導体ウェハーＷの温度上昇時には、図示しない温度センサにより、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達したか否かを常に監視する。

【0077】

なお、この予備加熱温度Ｔ１は、例えば２００℃ないし６００℃程度の温度である。半導体ウェハーＷをこの程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱したとしても、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散してしまうことはない。

【0078】

やがて、半導体ウェハーＷの表面温度が予備加熱温度Ｔ１に到達すると、フラッシュランプ６９を点灯してフラッシュ加熱を行う。このフラッシュ加熱工程におけるフラッシュランプ６９の点灯時間は、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の時間である。このように、フラッシュランプ６９においては、予め蓄えられていた静電エネルギーがこのように極めて短い光パルスに変換されることから、極めて強い閃光が照射されることになる。

【0079】

このようなフラッシュ加熱により、半導体ウェハーＷの表面温度は瞬間的に温度Ｔ２に到達する。この温度Ｔ２は、１０００℃ないし１１００℃程度の半導体ウェハーＷのイオン活性化処理に必要な温度である。半導体ウェハーＷの表面がこのような処理温度Ｔ２にまで昇温されることにより、半導体ウェハーＷ中に打ち込まれたイオンが活性化される。

【0080】

このとき、半導体ウェハーＷの表面温度が０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の極めて短い時間で処理温度Ｔ２まで昇温されることから、半導体ウェハーＷ中のイオン活性化は短時間で完了する。従って、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンが拡散することはなく、半導体ウェハーＷに打ち込まれたイオンのプロファイルがなまるという現象の発生を防止することが可能となる。なお、イオン活性化に必要な時間はイオンの拡散に必要な時間に比較して極めて短いため、０．１ミリセカンドないし１０ミリセカンド程度の拡散が生じない短時間であってもイオン活性化は完了する。

【0081】

また、フラッシュランプ６９を点灯して半導体ウェハーＷを加熱する前に、加熱プレート７４を使用して半導体ウェハーＷの表面温度を２００℃ないし６００℃程度の予備加熱温度Ｔ１まで加熱していることから、フラッシュランプ６９により半導体ウェハーＷを１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで速やかに昇温させることが可能となる。

【0082】

フラッシュ加熱工程が終了した後に、サセプタ７３および加熱プレート７４がモータ４０の駆動により図１に示す半導体ウェハーＷの搬入・搬出位置まで下降するとともに、ゲートバルブ６８により閉鎖されていた開口部６６が開放される。そして、支持ピン７０上に載置された半導体ウェハーＷが図示しない搬送ロボットにより搬出される。以上のようにして、一連の熱処理動作が完了する。

【0083】

以上のように構成された本実施形態に係る熱処理装置によれば、チャンバー６５内の処理空間における気中パーティクル濃度が測定部５０により測定される。気中パーティクル濃度は、処理室に収容される基板に付着するパーティクルの個数と相関関係がある。従って、パーティクルテストに合格可能な基板上のパーティクル数に相当する気中パーティクル濃度にまで処理空間内の気中パーティクル濃度が低減された後にパーティクルテストが行われれば、熱処理装置のメンテナンス後に必要となるパーティクルテストの回数が削減され得る。また、装置自体に測定部５０が備えられているために気中パーティクル濃度の測定に要する時間や手間は、パーティクルテストに比べて格段に少ない。従って、本実施形態に係る熱処理装置によれば、大幅なコスト削減も可能となる。

【0084】

また、以上のように構成された本実施形態に係る熱処理装置によれば、磁気ディスク１４にチャンバー６５内の処理空間における気中パーティクル濃度とチャンバー６５に収容された基板に付着するパーティクルの個数との相関関係を示す相関情報が格納される。そして、コントローラ１０は、測定部５０による測定結果と該相関情報とに基づいてチャンバー６５に収容される予定の基板に付着するパーティクルの個数を算定する。さらに、処理空間のパーティクル濃度が基準値以下であれば、つまり基板に付着するパーティクルの個数として算定された結果が所定の規定値以下となって初めてパーティクルテストを実施する。従って、実際に基板を使用したパーティクルテストが行われなくても、パーティクルテストに合格可能なレベルにまで、チャンバー６５内のパーティクル濃度が低減され得る。

【0085】

また、以上のように構成された本実施形態に係る熱処理装置によれば、測定部５０の排気を行う排出路９３が設けられているので、チャンバー６５内の気体の測定部５０の測定室への導入が、より円滑に行われ得る。

【0086】

また、以上のように構成された本実施形態に係る熱処理装置によれば、測定部５０の排気を行う排出路９３の内径が、チャンバー６５内の排気を行う排出路７９、８４の内径よりも細いので、排出路９３内から測定部５０内への気体の逆流が、起こりにくい。従って、気中パーティクル濃度の測定精度がより改善される。

【0087】

また、以上のように構成された本実施形態に係る熱処理装置によれば、フラッシュランプ６９を備え、チャンバー６５内に収容した基板に対してフラッシュランプ６９から閃光を照射することによって収容された基板が熱処理される。フラッシュランプによる閃光が用いられる場合には、熱処理時に基板におよぶ衝撃が大きくなり基板が割れやすくなる。その結果、メンテナンス頻度が高くなる。しかしながら、本熱処理装置では、測定部５０によって気中パーティクル濃度が測定されるので、メンテナンス後の立ち上げ処理におけるクリーニング結果の検証が容易となる。従って、フラッシュ発光によりメンテナンス頻度が増えたとしても、気中パーティクル濃度が用いられない場合に比べて、立ち上げ処理におけるコスト増を抑制することができる。

【0088】

また、以上のように構成された本実施形態に係る熱処理装置によれば、フラッシュランプ６９などを備えた光源５と吸排気系との組み合わせによりチャンバー６５内の処理空間における気中パーティクルが除去される。従って、チャンバー６５内の処理空間における気中パーティクル濃度を、パーティクルテストに合格できるレベルにまで低減することができる。

【0089】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の熱処理装置の構成は第１実施形態と全く同じである。第１実施形態ではメンテナンス作業終了後に気中パーティクル濃度を測定してチャンバー６５のクリーニング処理を行っていたが、第２実施形態においては、半導体ウェハーＷの熱処理中に気中パーティクル濃度を測定して必要に応じたクリーニング処理を行う。すなわち、本発明に係る熱処理装置には、気中パーティクル濃度を測定する測定部５０がチャンバー６５に付設されており、半導体ウェハーＷの処理中であっても随時チャンバー６５内の気中パーティクル濃度を測定することができる。そこで、第２実施形態では、半導体ウェハーＷの定常処理中にチャンバー６５内の気中パーティクル濃度を測定し、その濃度レベルに応じたパーティクル除去処理を行うのである。

【0090】

図８は、第２実施形態の熱処理装置での処理を示すフローチャートである。まず、半導体ウェハーＷの処理中に気中パーティクル濃度の測定を行う（ステップＳ３０）。熱処理装置における半導体ウェハーＷの熱処理の内容については第１実施形態にて説明した通りである。すなわち、チャンバー６５内にて加熱プレート７４およびサセプタ７３によって保持されて予備加熱された半導体ウェハーＷの表面にフラッシュランプ６９から閃光を照射してフラッシュ加熱を行うというものである。

【0091】

このような半導体ウェハーＷの定常的な熱処理を行っているときの任意のタイミングで測定部５０によってチャンバー６５内の処理空間における気中パーティクル濃度を測定する。処理中に測定部５０によって測定するパーティクルのサイズ（粒径）は適宜の値に設定することができる。測定部５０による測定結果はコントローラ１０に伝達される。

【0092】

第２実施形態においては、ウェハー処理中の気中パーティクル濃度に３段階の閾値を設定し、濃度レベルに応じた対応を行う。具体的には、ウェハー処理中の気中パーティクル濃度がレベル３（第３の閾値）を超えたときには図９に示すフローチャートの処理を行う（ステップＳ４０）。気中パーティクル濃度がレベル３以下でかつレベル２（第２の閾値）を超えたときには図１０に示すフローチャートの処理を行う（ステップＳ５０）。気中パーティクル濃度がレベル２以下でかつレベル１（第１の閾値）を超えたときには図１１に示すフローチャートの処理を行う（ステップＳ６０）。

【0093】

ここで、気中パーティクル濃度を判定する第１の閾値であるレベル１は、熱処理装置にて半導体ウェハーＷの熱処理を行う前後でウェハー１枚当たりに付着しているパーティクル数が２５個から５０個増加するのに相当する気中パーティクル濃度である。また、気中パーティクル濃度を測定する第２の閾値であるレベル２は、同じく半導体ウェハーＷの熱処理を行う前後でウェハー１枚当たりに付着しているパーティクル数が５１個から１００個増加するのに相当する気中パーティクル濃度である。さらに、気中パーティクル濃度を測定する第３の閾値であるレベル３は、半導体ウェハーＷの熱処理を行う前後でウェハー１枚当たりに付着しているパーティクル数が１０１個以上増加するのに相当する気中パーティクル濃度である。

【0094】

図１２は、処理前後での半導体ウェハーＷ上のパーティクル増加数と気中パーティクル濃度との相関を示す図であり、図４と同様の意味のものである。ウェハー上のパーティクル増加数は気中パーティクル濃度と概ね比例しており、パーティクル増加数が最も大きい場合に相当するレベル３はレベル２よりも大きく、レベル２はレベル１よりも大きい。コントローラ１０は、測定部５０の測定結果に基づいて、ウェハー処理中の気中パーティクル濃度がいずれのレベルであるかを判定し、例えばその判定結果を表示部２１（図３）に表示する。そして、その表示内容に基づいて気中パーティクル濃度のレベルに応じた対応が行われる。

【0095】

説明の都合上、ステップＳ６０にて気中パーティクル濃度がレベル２以下でかつレベル１を超えたと判定されたときの手順から説明する。図１１は、気中パーティクル濃度がレベル１を超えたときの手順を示すフローチャートである。気中パーティクル濃度がレベル２以下でかつレベル１を超えているときには、チャンバー６５内に軽微なパーティクル汚染が生じている状況である。このような軽微な汚染状況のときには、チャンバー６５への給排気流量を最大にしてチャンバー６５内のパーティクルを除去する。以下、その手順について具体的に説明する。

【0096】

まず、気中パーティクル濃度がレベル２以下でかつレベル１を超えたと判定されたときには、半導体ウェハーＷの処理が中断される（ステップＳ６１）。但し、熱処理装置にて処理中の半導体ウェハーＷの処理を直ちに中断するのではなく、区切りの良いところまでの処理が終了した後に中断する。例えば、その処理中の半導体ウェハーＷを含むロットの最後の半導体ウェハーＷの処理が終了した後に中断する。

【0097】

ウェハー処理を中断した後、チャンバー６５に対して最大流量で３０秒間給排気を行う（ステップＳ６２）。具体的には、ガス配管８２に設けられたマスフローコントローラ８９によってチャンバー６５に供給する窒素ガスの流量を最大流量（例えば、５０リットル／分）とする。同時に、チャンバー６５の排気経路を排気管８３の大径管に切り替え、チャンバー６５から最大流量で排気を行う。

【0098】

このようなチャンバー６５に対する最大流量での給排気を３０秒間行った後、通常流量でのチャンバー６５に対する給排気を１５秒間行う（ステップＳ６３）。具体的には、マスフローコントローラ８９によってチャンバー６５に供給する窒素ガスの流量を通常のウェハー処理時の流量（例えば、２０リットル／分）にするとともに、排気経路を排気管８３の小径管に切り替え、チャンバー６５から通常流量で排気を行う。

【0099】

ステップＳ６２の最大流量での給排気（３０秒）とステップＳ６３の通常流量での給排気（１５秒）とを５０回繰り返す（ステップＳ６４）。このような最大流量での給排気と通常流量での給排気とを繰り返すことによって、チャンバー６５内に滞留しているパーティクルをチャンバー６５の外部に排出する。なお、ここに示した最大流量での給排気時間および通常流量での給排気時間、並びに、繰り返し回数は一例であり、これらの数値は上記の例に限定されるものではない。

【0100】

その後、測定部５０によってチャンバー６５内の気中パーティクル濃度の測定が行われる（ステップＳ６５）。測定部５０による測定結果にて気中パーティクル濃度が上記のレベル１以下となっていた場合には、ステップＳ６６からステップＳ５８に進んで熱処理装置における半導体ウェハーＷの処理が再開される。

【0101】

一方、最大流量での給排気と通常流量での給排気との繰り返しによるパーティクル除去によってもなお気中パーティクル濃度がレベル１を超えている場合には、ステップＳ６２からステップＳ６４の処理をさらに２回繰り返す（ステップＳ６７）。すなわち、最大流量での給排気と通常流量での給排気とを５０回繰り返す処理を２回行うのである。なお、ステップＳ６７での繰り返しの回数も２回に限定されるものではなく、１回または３回であっても良い。

【0102】

その後、測定部５０によってチャンバー６５内の気中パーティクル濃度の測定が再度行われる（ステップＳ６８）。再測定の結果、気中パーティクル濃度がレベル１以下となっていた場合には、ステップＳ６９からステップＳ５８に進んで熱処理装置における半導体ウェハーＷの処理が再開される。一方、それでも猶、気中パーティクル濃度がレベル１を超えている場合には、以下に述べるレベル２相当のパーティクル除去処理が行われる。

【0103】

図１０は、図８のステップＳ５０にて気中パーティクル濃度がレベル２を超えたときの手順を示すフローチャートである。気中パーティクル濃度がレベル３以下でかつレベル２を超えているときには、チャンバー６５内に中程度のパーティクル汚染が生じている状況である。このような中程度の汚染状況のときには、「ゴーストラン」を行ってチャンバー６５内のパーティクルを除去する。

【0104】

まず、気中パーティクル濃度がレベル３以下でかつレベル２を超えたと判定されたときには、半導体ウェハーＷの処理が即時中断される（ステップＳ５１）。具体的には、仕掛かり中の半導体ウェハーＷについてはそのまま処理を続行するが、熱処理装置への新たな半導体ウェハーＷの投入が停止される。チャンバー６５内の汚染が軽微（気中パーティクル濃度がレベル２以下でかつレベル１より大きい）なときには処理の継続が一応は可能な状況であるが、汚染が中程度（気中パーティクル濃度がレベル３以下でかつレベル２より大きい）のときには処理を続行すると不良ウェハーとなるおそれが高くなるため、処理を即時中断するのである。

【0105】

ウェハー処理を即時中断した後、ゴーストランを１００回実行する（ステップＳ５２）。また、図１１のステップＳ６９にて気中パーティクル濃度がレベル１を超えていると判定された場合にも、ステップＳ５２に進んでゴーストランが１００回実行される。ここで、「ゴーストラン」とは、あたかもチャンバー６５内にウェハーが搬送されているかのように搬送ロボット、ゲートバルブ６８および加熱プレート７４などを動作させつつ、窒素雰囲気下でフラッシュランプ６９を点灯させる処理であり、図５のステップＳ１５０と同様の処理である。すなわち、実際には半導体ウェハーＷは存在していないのであるが、仮想的に半導体ウェハーＷを搬送しつつ、その仮想の半導体ウェハーＷに処理を行ってパーティクルをチャンバー６５から排出する。このようなゴーストランを１００回実行することによって、チャンバー６５内に滞留しているパーティクルを除去する。なお、ゴーストランの実行回数は１００回に限定されるものではなく、適宜の回数とすることができる。

【0106】

その後、測定部５０によってチャンバー６５内の気中パーティクル濃度の測定が行われる（ステップＳ５３）。測定部５０による測定結果にて気中パーティクル濃度が上記のレベル１以下となっていた場合には、ステップＳ５４からステップＳ５８に進んで熱処理装置における半導体ウェハーＷの処理が再開される。

【0107】

一方、ゴーストランによるパーティクル除去によってもなお気中パーティクル濃度がレベル１を超えている場合には、再度ゴーストランを１００回実行する（ステップＳ５５）。なお、ステップＳ５５でのゴーストランの実行回数も１００回に限定されるものではなく、適宜の回数とすることができる。

【0108】

その後、測定部５０によってチャンバー６５内の気中パーティクル濃度の測定が再度行われる（ステップＳ５６）。再測定の結果、気中パーティクル濃度がレベル１以下となっていた場合には、ステップＳ５７からステップＳ５８に進んで熱処理装置における半導体ウェハーＷの処理が再開される。一方、それでも猶、気中パーティクル濃度がレベル１を超えている場合には、以下に述べるレベル３相当のパーティクル除去処理が行われる。

【0109】

図９は、図８のステップＳ４０にて気中パーティクル濃度がレベル３を超えたときの手順を示すフローチャートである。気中パーティクル濃度がレベル３を超えているときには、チャンバー６５内に深刻なパーティクル汚染が生じている状況である。このような深刻な汚染状況のときには、チャンバー６５を開放してメンテナンスを行う必要がある。なお、図８のステップＳ３０にてウェハー処理中に気中パーティクル濃度を測定したときに、突如として気中パーティクル濃度がレベル２或いはレベル３以上となることもある。このようになる原因としては、半導体ウェハーＷがチャンバー６５内にパーティクルを持ち込んだり、チャンバー６５に対する給排気系統のトラブルが生じたことが考えられる。

【0110】

気中パーティクル濃度がレベル３を超えたと判定されたときには、半導体ウェハーＷの処理が即時中断される（ステップＳ４１）。これは図１０の即時中断と同じであり、仕掛かり中の半導体ウェハーＷについてはそのまま処理を続行するが、熱処理装置への新たな半導体ウェハーＷの投入が停止される。チャンバー６５内の汚染が深刻（気中パーティクル濃度がレベル３より大きい）なときには、処理を続行すると不良ウェハーとなるおそれが極めて高いため、処理を即時中断する。

【0111】

ウェハー処理を即時中断した後、チャンバー６５を開放してメンテナンスを実行する（ステップＳ４２）。また、図１０のステップＳ５７にて気中パーティクル濃度がレベル１を超えていると判定された場合にも、ステップＳ４２に進んでメンテナンスが実行される。このメンテナンスは図５のステップＳ１１０と同じ工程である。そして、メンテナンス終了後は、第１実施形態の図５および図６のステップＳ１２０からステップＳ２１０にて示したの同様のメンテナンス後の処理が行われる（ステップＳ４３）。すなわち、測定部５０による気中パーティクル濃度測定の結果を踏まえた上での実際のパーティクルテストが行われる。

【0112】

このように第２実施形態においては、半導体ウェハーＷの熱処理中に測定部５０によって気中パーティクル濃度を測定し、その濃度レベルに応じたパーティクル除去を行っている。本発明に係る熱処理装置には、気中パーティクル濃度を測定する測定部５０がチャンバー６５に付設されているため、半導体ウェハーＷの処理中であっても随時チャンバー６５内の気中パーティクル濃度を測定することができる。そして、測定したパーティクル濃度が所定の閾値を超えているときには、チャンバー６５内のパーティクル除去を行うため、半導体ウェハーＷの処理中にチャンバー６５内のパーティクル濃度が高くなった場合にも迅速にパーティクルを減少させることができる。

【0113】

また、ウェハー処理中に測定した気中パーティクル濃度がレベル３以下（チャンバー６５内の汚染状況が軽微または中程度）のときには、チャンバー６５を開放することなく、パーティクル除去処理が行われる。このため、熱処理装置のダウンタイムを削減することができる。

【0114】

＜変形例＞
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。例えば、ＲＴＰ装置や枚葉式のＣＶＤ装置などフラッシュランプ以外により熱処理が行われる装置に対して気中パーティクル濃度を測定する本発明が適用されたとしても、本発明の有用性を損なうものではない。また、本実施形態に係る熱処理装置では、加熱プレートによって熱処理時の基板の予備加熱が行われているが、ハロゲンランプ等からの放射熱により予備加熱が行われても良い。

【0115】

また、第１実施形態において、ステップＳ１５０とステップＳ１６０との間に、ウェハー搬送を５０回程度実施するようにしても良い。このときには、ダミーウェハーを通常の処理フローに従って搬送してチャンバー６５内に収容する。フラッシュ加熱については、例えば５０回のうちの２５回を行うようにして、残りの２５回は行わないというようにすれば良い。ダミーウェハーをチャンバー６５内に搬入・搬出することによって、チャンバー６５内に滞留しているパーティクルがダミーウェハーに付着して持ち出されることとなる。その結果、パーティクル除去の効果をさらに増すことができる。なお、このようなウェハー搬送によるパーティクル除去を行うときには、毎回新しいダミーウェハーを用いるのが好ましい。

【0116】

また、第２実施形態にてゴーストランを行った後（ステップＳ５２およびステップＳ５５の後）にも、ウェハー搬送を５０回程度実施してパーティクル除去効果を高めるようにしても良い。

【符号の説明】

【0117】

１０ コントローラ
１１ ＣＰＵ（算定部）
１４ 磁気ディスク（記憶部）
５０ 測定部
５１ 投光部
５２ 受光部
５３ 制御演算部
６３、６４ 側板
６５ チャンバー（処理室）
６８ ゲートバルブ
７９、８４ 排出路（第２排気部）
８０、８１、８５ 開閉弁
８９ マスフローコントローラ
９１ 導入路
９２ プローブ
９３ 排出路（第１排気部）
９４ 排気管
９５ 開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】