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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024169093
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】熱処理装置及び半導体基板の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/26 20060101AFI20241128BHJP
【ＦＩ】
H01L21/26 T
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023086286
(22)【出願日】2023-05-25
(71)【出願人】
【識別番号】312007423
【氏名又は名称】グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101878
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100187506
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 優子
(72)【発明者】
【氏名】角田 拓也
(72)【発明者】
【氏名】加藤 学
(72)【発明者】
【氏名】田村 哲郎
(72)【発明者】
【氏名】須藤 治生
(57)【要約】
【課題】熱処理装置内における冷却媒体のリークを精度よく検知することによって、歩留まり低下、及び生産効率の低下を抑制する。
【解決手段】コントローラ７０は、温度検出部５０により検出された半導体基板Ｗの温度に基づき、複数のランプ３０に印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、ｎを処理する半導体基板のロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差により差分効果量（ｎ）を算出し、前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越えた場合に、異常が発生したと判定する。
【選択図】図３
【解決手段】コントローラ７０は、温度検出部５０により検出された半導体基板Ｗの温度に基づき、複数のランプ３０に印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、ｎを処理する半導体基板のロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差により差分効果量（ｎ）を算出し、前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越えた場合に、異常が発生したと判定する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の半導体基板にロット単位で連続して熱処理を行う熱処理装置であって、
前記半導体基板を加熱する複数のランプと、
前記複数のランプにランプ電圧を印加する電源と、
前記半導体基板の温度を検出する温度検出部と、
前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、前記熱処理装置の異常を検出するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記温度検出部により検出された前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、
ｎを処理する半導体基板のロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、
前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、
差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差
により差分効果量（ｎ）を算出し、
前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越えた場合に、異常が発生したと判定することを特徴とする熱処理装置。
前記半導体基板を加熱する複数のランプと、
前記複数のランプにランプ電圧を印加する電源と、
前記半導体基板の温度を検出する温度検出部と、
前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、前記熱処理装置の異常を検出するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記温度検出部により検出された前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、
ｎを処理する半導体基板のロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、
前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、
差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差
により差分効果量（ｎ）を算出し、
前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越えた場合に、異常が発生したと判定することを特徴とする熱処理装置。
【請求項2】
前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部を有し、
前記コントローラにより異常が発生したと判定されると前記警告部により警告することを特徴とする請求項１に記載された熱処理装置。
前記コントローラにより異常が発生したと判定されると前記警告部により警告することを特徴とする請求項１に記載された熱処理装置。
【請求項3】
前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であることを特徴とする請求項１に記載された熱処理装置。
【請求項4】
複数の半導体基板にロット単位で連続して熱処理を行う熱処理装置であって、
前記半導体基板を加熱する複数のランプと、
前記複数のランプにランプ電圧を印加する電源と、
前記半導体基板の温度を検出する温度検出部と、
前記複数のランプに印加するランプ電圧を制御し、前記熱処理装置の異常を検出するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記温度検出部が検出した検出された前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、
ｎを処理する半導体基板のロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、
前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、
差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差
により差分効果量（ｎ）を算出し、さらに、
二階差分効果量（ｎ）＝差分効果量（ｎ）－差分効果量（ｎ－１）、或いは、（最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）の標準偏差
により二階差分効果量（ｎ）を算出し、
前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越え、かつ二階差分効果量が第二の閾値を越え第三の閾値未満の範囲となる場合に、異常が発生したと判定することを特徴とする熱処理装置。
前記半導体基板を加熱する複数のランプと、
前記複数のランプにランプ電圧を印加する電源と、
前記半導体基板の温度を検出する温度検出部と、
前記複数のランプに印加するランプ電圧を制御し、前記熱処理装置の異常を検出するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記温度検出部が検出した検出された前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、
ｎを処理する半導体基板のロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、
前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、
差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差
により差分効果量（ｎ）を算出し、さらに、
二階差分効果量（ｎ）＝差分効果量（ｎ）－差分効果量（ｎ－１）、或いは、（最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）の標準偏差
により二階差分効果量（ｎ）を算出し、
前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越え、かつ二階差分効果量が第二の閾値を越え第三の閾値未満の範囲となる場合に、異常が発生したと判定することを特徴とする熱処理装置。
【請求項5】
前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部を有し、
前記コントローラにより異常が発生したと判定されると前記警告部により警告することを特徴とする請求項４に記載された熱処理装置。
前記コントローラにより異常が発生したと判定されると前記警告部により警告することを特徴とする請求項４に記載された熱処理装置。
【請求項6】
前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であり、前記第二の閾値は－１．５以上－０．７以下であり、前記第三の閾値は０．７以上１．５以下であることを特徴とする請求項４に記載された熱処理装置。
【請求項7】
複数の半導体基板にロット単位で連続して熱処理を行う請求項１に記載された熱処理装置を用いて半導体基板を製造する半導体基板の製造方法であって、
前記コントローラにより、
前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、前記複数のランプにより半導体基板を加熱するステップと、
前記温度検出部により前記半導体基板の温度を検出し、前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御するステップと、
ｎをロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、
前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、
差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差
により差分効果量（ｎ）を算出し、
前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越えた場合に、異常が発生したと判定することを特徴とする半導体基板の製造方法。
前記コントローラにより、
前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、前記複数のランプにより半導体基板を加熱するステップと、
前記温度検出部により前記半導体基板の温度を検出し、前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御するステップと、
ｎをロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、
前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、
差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差
により差分効果量（ｎ）を算出し、
前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越えた場合に、異常が発生したと判定することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項8】
前記コントローラにより異常が発生したと判定されると、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部により警告することを特徴とする請求項７に記載された半導体基板の製造方法。
【請求項9】
前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であることを特徴とする請求項７に記載された半導体基板の製造方法。
【請求項10】
複数の半導体基板からなるロット単位で熱処理の連続運転を行う請求項４に記載された熱処理装置を用いて半導体基板を製造する半導体基板の製造方法であって、
前記コントローラにより、
前記複数のランプに印加するランプ電圧を制御し、前記複数のランプにより半導体基板を加熱するステップと、
前記温度検出部により前記半導体基板の温度を検出し、前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧を制御するステップと、
ｎをロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、
前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、
差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差
により差分効果量（ｎ）を算出し、さらに、
二階差分効果量（ｎ）＝差分効果量（ｎ）－差分効果量（ｎ－１）、或いは、（最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）の標準偏差
により二階差分効果量（ｎ）を算出し、
前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越え、かつ二階差分効果量が第二の閾値を越え第三の閾値未満の範囲となる場合に、異常が発生したと判定することを特徴とする半導体基板の製造方法。
前記コントローラにより、
前記複数のランプに印加するランプ電圧を制御し、前記複数のランプにより半導体基板を加熱するステップと、
前記温度検出部により前記半導体基板の温度を検出し、前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧を制御するステップと、
ｎをロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、
前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、
差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差
により差分効果量（ｎ）を算出し、さらに、
二階差分効果量（ｎ）＝差分効果量（ｎ）－差分効果量（ｎ－１）、或いは、（最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）の標準偏差
により二階差分効果量（ｎ）を算出し、
前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越え、かつ二階差分効果量が第二の閾値を越え第三の閾値未満の範囲となる場合に、異常が発生したと判定することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項11】
前記コントローラにより異常が発生したと判定されると、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部により警告することを特徴とする請求項１０に記載された半導体基板の製造方法。
【請求項12】
前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であり、前記第二の閾値は－１．５以上－０．７以下であり、前記第三の閾値は０．７以上１．５以下であることを特徴とする請求項１０に記載された半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱処理装置及び半導体基板の製造方法に関し、特に、ランプの熱エネルギーにより半導体基板を熱処理する熱処理装置及び当該熱処理装置を用いた半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、半導体デバイスの基板に用いられるシリコンウェーハは、半導体デバイスの活性領域となる表面および表層において、ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼ばれるボイド欠陥が存在しない無欠陥層を形成することが求められる。このような要求に対する技術として、急速昇降温熱処理（ＲＴＰ；Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ）を施す技術が知られている。
【0003】
ＲＴＰを行う熱処理装置（以下、ＲＴＰ装置と呼ぶ）は、ウェーハを所定の温度に加熱処理する際、ウェーハ面内の温度をばらつき無く制御することができる。また、１２００℃を超える温度までシリコンウェーハを急速昇温するために、発熱源であるランプの放射光を効率良くシリコンウェーハに吸収させ、エネルギー損失が極力少なくなるように装置構成が工夫されている。
【0004】
また、ＲＴＰ装置は、１２００℃を越える最高到達温度まで急速に昇温させた後、急速に降温させるため、装置温度を冷却させるための冷却水（冷媒）がＲＴＰ装置内を循環している。
例えば、特許文献１には、ＲＴＰ装置において、垂直配向円筒形のランプホール内に発熱源であるランプが収容され、そのランプホールに隣接して冷却水が流れるように構成されている。これにより、ランプによる加熱終了後には、冷却水によってすぐさまＲＴＰ装置を冷却することができる。
例えば、特許文献１には、ＲＴＰ装置において、垂直配向円筒形のランプホール内に発熱源であるランプが収容され、そのランプホールに隣接して冷却水が流れるように構成されている。これにより、ランプによる加熱終了後には、冷却水によってすぐさまＲＴＰ装置を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１２－１５６５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このようにＲＴＰ装置においては、装置内に冷却水（冷却媒体）を循環させて加熱終了後の装置を急速に冷却するようにしている。
しかしながら、ＲＴＰ装置による熱処理を連続して行うと、発生する熱負荷が蓄積することが原因となって、冷却水の循環路部が破損し（亀裂が生じ）、装置内に冷却水がリークする虞があった。
また、装置内に冷却水がリークすると、熱処理中においてチャンバー内にリークした水分が水蒸気となり熱エネルギーの放射の散乱を発生させ、所望性能のシリコンウェーハが得られずに歩留まりが低下するという課題があった。
しかしながら、ＲＴＰ装置による熱処理を連続して行うと、発生する熱負荷が蓄積することが原因となって、冷却水の循環路部が破損し（亀裂が生じ）、装置内に冷却水がリークする虞があった。
また、装置内に冷却水がリークすると、熱処理中においてチャンバー内にリークした水分が水蒸気となり熱エネルギーの放射の散乱を発生させ、所望性能のシリコンウェーハが得られずに歩留まりが低下するという課題があった。
【0007】
本発明は、このような事情のもとになされたものであり、熱処理装置内における冷却媒体のリークを精度よく検知することによって、歩留まり低下、及び生産効率の低下を抑制することができる熱処理装置、及び当該熱処理装置を用いた半導体基板の製造方法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】
【0008】
前記課題を解決するためになされた、本発明に係る熱処理装置は、複数の半導体基板にロット単位で連続して熱処理を行う熱処理装置であって、前記半導体基板を加熱する複数のランプと、前記複数のランプにランプ電圧を印加する電源と、前記半導体基板の温度を検出する温度検出部と、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、前記熱処理装置の異常を検出するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記温度検出部により検出された前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、ｎを処理する半導体基板のロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差により差分効果量（ｎ）を算出し、前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越えた場合に、異常が発生したと判定することに特徴を有する。
なお、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部を有し、前記コントローラにより異常が発生したと判定されると前記警告部により警告することが望ましい。
また、前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であることが望ましい。
なお、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部を有し、前記コントローラにより異常が発生したと判定されると前記警告部により警告することが望ましい。
また、前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であることが望ましい。
【0009】
このように、最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）から最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１）を差し引いた差分を所定のロット範囲における最大ランプ電圧（またはランプ電流）の標準偏差σで除算した差分効果量と第１の閾値とを比較することにより冷却水のリーク発生を検知するようにした。
これにより冷却水のリーク以外の原因により偶発的に発生したランプ電圧の急上昇を排除することができ、冷却水のリークを精度よく検知することができる。
その結果、すぐに熱処理装置の停止、修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産性の低下を抑制することができる。
これにより冷却水のリーク以外の原因により偶発的に発生したランプ電圧の急上昇を排除することができ、冷却水のリークを精度よく検知することができる。
その結果、すぐに熱処理装置の停止、修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産性の低下を抑制することができる。
【0010】
また、前記課題を解決するためになされた、本発明に係る熱処理装置は、複数の半導体基板にロット単位で連続して熱処理を行う熱処理装置であって、前記半導体基板を加熱する複数のランプと、前記複数のランプにランプ電圧を印加する電源と、前記半導体基板の温度を検出する温度検出部と、前記複数のランプに印加するランプ電圧を制御し、前記熱処理装置の異常を検出するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記温度検出部が検出した検出された前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、ｎを処理する半導体基板のロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差により差分効果量（ｎ）を算出し、さらに、二階差分効果量（ｎ）＝差分効果量（ｎ）－差分効果量（ｎ－１）、或いは、（最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）の標準偏差により二階差分効果量（ｎ）を算出し、前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越え、かつ二階差分効果量が第二の閾値を越え第三の閾値未満の範囲となる場合に、異常が発生したと判定することに特徴を有する。
なお、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部を有し、前記コントローラにより異常が発生したと判定されると前記警告部により警告することが望ましい。
また、前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であり、前記第二の閾値は－１．５以上－０．７以下であり、前記第三の閾値は０．７以上１．５以下であることが望ましい。
なお、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部を有し、前記コントローラにより異常が発生したと判定されると前記警告部により警告することが望ましい。
また、前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であり、前記第二の閾値は－１．５以上－０．７以下であり、前記第三の閾値は０．７以上１．５以下であることが望ましい。
【0011】
このように、ロット（ｎ）での最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）からロット（ｎ－１）での最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１）を差し引いた差分を所定のロット範囲における最大ランプ電圧の標準偏差σで除算した差分効果量ｄ（ｎ）、及び、差分効果量ｄ（ｎ）と差分効果量ｄ（ｎ－１）との差分である二階差分効果量Ｄ（ｎ）を用いて冷却水のリーク発生を検知するようにした。
すなわち、差分効果量ｄ（ｎ）だけでなく二階差分効果量Ｄ（ｎ）を用いることにより最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）の偶発的変動とリークによる系統的変動とを区別することができ、より精度よく冷却水のリークを検知することができる。
その結果、すぐに熱処理装置の停止、修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産性の低下を抑制することができる。
すなわち、差分効果量ｄ（ｎ）だけでなく二階差分効果量Ｄ（ｎ）を用いることにより最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）の偶発的変動とリークによる系統的変動とを区別することができ、より精度よく冷却水のリークを検知することができる。
その結果、すぐに熱処理装置の停止、修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産性の低下を抑制することができる。
【0012】
また、前記課題を解決するためになされた、本発明に係る半導体基板の製造方法は、複数の半導体基板にロット単位で連続して熱処理を行う前記熱処理装置を用いて半導体基板を製造する半導体基板の製造方法であって、前記コントローラにより、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御し、前記複数のランプにより半導体基板を加熱するステップと、前記温度検出部により前記半導体基板の温度を検出し、前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧又はランプ電流を制御するステップと、ｎをロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差により差分効果量（ｎ）を算出し、前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越えた場合に、異常が発生したと判定することに特徴を有する。
なお、前記コントローラにより異常が発生したと判定されると、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部により警告することが望ましい。
また、前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であることが望ましい。
なお、前記コントローラにより異常が発生したと判定されると、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部により警告することが望ましい。
また、前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であることが望ましい。
【0013】
このような方法によれば、最大ランプ電圧または電流（ｎ）から最大ランプ電圧または電流（ｎ－１）を差し引いた差分を所定のロット範囲における最大ランプ電圧（または最大ランプ電流）の標準偏差σで除算した差分効果量と第１の閾値とを比較することにより冷却水のリーク発生を検知するようにした。
これにより冷却水のリーク以外の原因により偶発的に発生した最大ランプ電圧の急上昇を排除することができ、冷却水のリークを精度よく検知することができる。
その結果、すぐに熱処理装置の停止、修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産性の低下を抑制することができる。
これにより冷却水のリーク以外の原因により偶発的に発生した最大ランプ電圧の急上昇を排除することができ、冷却水のリークを精度よく検知することができる。
その結果、すぐに熱処理装置の停止、修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産性の低下を抑制することができる。
【0014】
また、前記課題を解決するためになされた、本発明に係る半導体基板の製造方法は、複数の半導体基板からなるロット単位で熱処理の連続運転を行う前記熱処理装置を用いて半導体基板を製造する半導体基板の製造方法であって、前記コントローラにより、前記複数のランプに印加するランプ電圧を制御し、前記複数のランプにより半導体基板を加熱するステップと、前記温度検出部により前記半導体基板の温度を検出し、前記半導体基板の温度に基づき、前記複数のランプに印加するランプ電圧を制御するステップと、ｎをロット順番を示す２以上の正の整数としたとき、前記複数のランプに印加される最大ランプ電圧又は最大ランプ電流に基づき、差分効果量（ｎ）＝（最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の標準偏差により差分効果量（ｎ）を算出し、さらに、二階差分効果量（ｎ）＝差分効果量（ｎ）－差分効果量（ｎ－１）、或いは、（最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）－最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧または最大ランプ電流の差分（ｎ）の標準偏差により二階差分効果量（ｎ）を算出し、前記差分効果量（ｎ）が第一の閾値を越え、かつ二階差分効果量が第二の閾値を越え第三の閾値未満の範囲となる場合に、異常が発生したと判定することに特徴を有する。
なお、前記コントローラにより異常が発生したと判定されると、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部により警告することが望ましい。
また、前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であり、前記第二の閾値は－１．５以上－０．７以下であり、前記第三の閾値は０．７以上１．５以下であることが望ましい。
なお、前記コントローラにより異常が発生したと判定されると、前記熱処理装置の異常を表示または音声により警告する警告部により警告することが望ましい。
また、前記第一の閾値は１．２以上３．０以下であり、前記第二の閾値は－１．５以上－０．７以下であり、前記第三の閾値は０．７以上１．５以下であることが望ましい。
【0015】
このような方法によれば、ロット（ｎ）での最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）からロット（ｎ－１）での最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１）を差し引いた差分をランプ電圧の標準偏差σで除算した差分効果量ｄ（ｎ）、及び、差分効果量ｄ（ｎ）と差分効果量ｄ（ｎ－１）との差分である二階差分効果量Ｄ（ｎ）を用いて冷却水のリーク発生を検知するようにした。
すなわち、差分効果量ｄ（ｎ）だけでなく二階差分効果量Ｄ（ｎ）を用いることにより最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）の偶発的変動とリークによる系統的変動とを区別することができ、より精度よく冷却水のリークを検知することができる。
その結果、すぐに熱処理装置の停止、修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産性の低下を抑制することができる。
すなわち、差分効果量ｄ（ｎ）だけでなく二階差分効果量Ｄ（ｎ）を用いることにより最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）の偶発的変動とリークによる系統的変動とを区別することができ、より精度よく冷却水のリークを検知することができる。
その結果、すぐに熱処理装置の停止、修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産性の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、熱処理装置内における冷却媒体のリークを精度よく検知することによって、歩留まり低下、及び生産効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態について図面等を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態は、ランプスリーブ内に配置されたランプ（例えば高電圧タングステンハロゲンランプ）を熱源とするＲＴＰ装置（熱処理装置）を例にして説明する。
図１は、本発明の実施形態を示すＲＴＰ装置１００（熱処理装置）を概略的に示す断面図である。このＲＴＰ装置１００は、チャンバー２０を備え、このチャンバー２０は、チャンバー側壁２と、チャンバー側壁２に結合されるチャンバー底部４と、チャンバー側壁２の上方にわたって配置される石英窓６とを有する。
本発明の実施形態は、ランプスリーブ内に配置されたランプ（例えば高電圧タングステンハロゲンランプ）を熱源とするＲＴＰ装置（熱処理装置）を例にして説明する。
図１は、本発明の実施形態を示すＲＴＰ装置１００（熱処理装置）を概略的に示す断面図である。このＲＴＰ装置１００は、チャンバー２０を備え、このチャンバー２０は、チャンバー側壁２と、チャンバー側壁２に結合されるチャンバー底部４と、チャンバー側壁２の上方にわたって配置される石英窓６とを有する。
【0019】
チャンバー２０を構成するチャンバー側壁２、チャンバー底部４および石英窓６は、その中にあるシリコンウェーハＷ（半導体基板）を処理するための反応空間２５を形成している。ＲＴＰ装置１００には、反応空間２５内にシリコンウェーハＷを移送するために、チャンバー側壁２を貫通したスリットバルブドア（図示せず）が設けられている。
【0020】
また、ＲＴＰ装置１００は、チャンバー側壁２に形成されたガス導入口２０ａを備え、このガス導入口２０ａは反応空間２５に１つまたは複数の処理ガスを与えるように構成されるガス供給源１８に接続されている。また、ＲＴＰ装置１００は、チャンバー側壁２に形成されたガス排出口２０ｂを備え、このガス排出口２０ｂは、反応空間２５から外へ排気するために真空ポンプ２１に接続されている。
また、ＲＴＰ装置１００は、チャンバー２０内の反応空間２５にシリコンウェーハＷを支持する基板支持部４０を備える。また、図示しないが、シリコンウェーハＷをその中心軸周りに所定速度で回転させる回転手段を備えている。
また、ＲＴＰ装置１００は、チャンバー２０内の反応空間２５にシリコンウェーハＷを支持する基板支持部４０を備える。また、図示しないが、シリコンウェーハＷをその中心軸周りに所定速度で回転させる回転手段を備えている。
【0021】
基板支持部４０は、シリコンウェーハＷの外周部を支持する環状のサセプタ４０ａと、サセプタ４０ａを支持するステージ４０ｂとを備える。
また、このＲＴＰ装置１００におけるシリコンウェーハＷの温度制御は、基板支持部４０のステージ４０ｂに埋め込まれた複数の放射温度計５０（温度検出部）を用いて行う。放射温度計５０は、コンピュータであるコントローラ７０に接続され、このコントローラ７０は、放射温度計５０により取得されたシリコンウェーハＷの温度情報に基づきシリコンウェーハＷの温度を制御する。
また、このＲＴＰ装置１００におけるシリコンウェーハＷの温度制御は、基板支持部４０のステージ４０ｂに埋め込まれた複数の放射温度計５０（温度検出部）を用いて行う。放射温度計５０は、コンピュータであるコントローラ７０に接続され、このコントローラ７０は、放射温度計５０により取得されたシリコンウェーハＷの温度情報に基づきシリコンウェーハＷの温度を制御する。
【0022】
即ち、コントローラ７０は、放射温度計５０によって、シリコンウェーハＷの下部の基板径方向における基板面内多点（例えば９点）の温度を測定し、その測定された温度に基づいて複数のハロゲンランプ３０の制御（各ランプの個別のＯＮ－ＯＦＦ制御や、供給電力の増減制御、発光する光の発光強度の制御等）を行う。
【0023】
複数のハロゲンランプ３０は、石英窓６の上方に配置され、石英窓６を通してシリコンウェーハＷに向かって熱エネルギーを送るように構成される。複数のハロゲンランプ３０は、平面視において例えば六角形パターンに配置される。複数のハロゲンランプ３０はそれぞれ、電源６０に電気的に接続するために加熱アセンブリベース１７に接続されている。
【0024】
各ハロゲンランプ３０は、例えば図２に示すように構成されている。図２に示すハロゲンランプ３０は、石英ガラスにより形成されたランプガラス３１中にタングステンのフィラメントコイル３２を配置し、ランプガラス３１中にハロゲンガスを含むガスが封入されている。
【0025】
また、ランプガラス３１は筒状のランプスリーブ３３に包囲されており、ランプスリーブ３３の内壁３３ａは、ランプガラス３１の発光した熱エネルギーが下方のシリコンウェーハＷに向かうように傾斜している。また、ランプスリーブ３３の内壁３３ａは、好ましくはＡｕめっきが施されている。これは、Ａｕめっきは、耐熱性が高く、反射率が高い、加えて、耐酸性が高いという理由による。
各ハロゲンランプ３０には、電源６０よりランプ電圧が印加される。このランプ電圧の値は、コントローラ７０によって制御される。
各ハロゲンランプ３０には、電源６０よりランプ電圧が印加される。このランプ電圧の値は、コントローラ７０によって制御される。
【0026】
また、本実施形態において、複数のハロゲンランプ３０の周囲には、図１に示すように加熱処理後のハロゲンランプ３０の熱を急速に冷却するための冷却水（冷却媒体）を循環させるための冷却水路５５が設けられている。さらに基板支持部４０のステージ４０ｂには冷却水路５６が設けられ、加熱処理後においてステージ４０ｂ及びその上のシリコンウェーハＷを急速に冷却可能となされている。
【0027】
また、本実施の形態に係るＲＴＰ装置１００は、例えば画面表示、あるいは警告音（音声）により、冷却水路５５、５６からの冷却水のリーク発生を警告するための警告部８０を備えている。
具体的には、コントローラ７０は、シリコンウェーハＷをロット（例えば２５枚）単位で連続運転を行う際に、下記式１により算出された効果量（差分効果量と呼ぶ）が、第１の閾値（例えば１．２）を越えた場合に、警告部８０により警告を行う。
なお、本発明に係る熱処理装置にあっては、本実施形態のように警告を行うことに限らず、警告を行うことなく、熱処理装置を自動で停止させる構成としてもよい。
具体的には、コントローラ７０は、シリコンウェーハＷをロット（例えば２５枚）単位で連続運転を行う際に、下記式１により算出された効果量（差分効果量と呼ぶ）が、第１の閾値（例えば１．２）を越えた場合に、警告部８０により警告を行う。
なお、本発明に係る熱処理装置にあっては、本実施形態のように警告を行うことに限らず、警告を行うことなく、熱処理装置を自動で停止させる構成としてもよい。
【0028】
この第１の閾値は、例えば、複数の熱処理レシピのそれぞれにおいて、最大ランプ電圧の急上昇によりＮＧとする電圧閾値を設定し、各レシピにおいてＮＧとなるロット（すなわち、電圧閾値を越える最大ランプ電圧となるロット）が数多く存在する差分効果量の領域を特定することにより決定する。
具体的には、例えば図７に示す例であれば、差分効果量が１．２を越えるとＮＧが多くなり、１．２未満であればＮＧが無いため、第１の閾値は、１．２とすればよい。あるいは、差分効果量が１．２以上３．０以下の範囲では、ＮＧではないロットも存在するため、１．２以上３．０以下の範囲で適宜、第１の閾値を設定すればよい。ただし、本発明にあっては、第１の閾値として、必ずしも３．０を超える値を除外するものではない。
具体的には、例えば図７に示す例であれば、差分効果量が１．２を越えるとＮＧが多くなり、１．２未満であればＮＧが無いため、第１の閾値は、１．２とすればよい。あるいは、差分効果量が１．２以上３．０以下の範囲では、ＮＧではないロットも存在するため、１．２以上３．０以下の範囲で適宜、第１の閾値を設定すればよい。ただし、本発明にあっては、第１の閾値として、必ずしも３．０を超える値を除外するものではない。
【0029】
差分効果量ｄ（ｎ）＝（最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）－最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１））／標準偏差σ ・・・（式１）
この式１で算出される差分効果量ｄ（ｎ）は、ｎ番目のロット（ｎ：ｎは２以上の正の整数）での最大ランプ電圧（または最大ランプ電流）と、その前回ロット（ｎ－１）での最大ランプ電圧（または最大ランプ電流）との差分を、所定のロット範囲における最大ランプ電圧（または最大ランプ電流）の標準偏差σ（例えば１ロット５枚としたときに直近２５枚、つまり直近５ロットのシリコンウェーハＷでの標準偏差）で除算したものである。
なお、１ロットは１～５０枚の範囲で設定するのが好ましい。１ロット５０枚を超える枚数とすると、冷却水のリークの早期検知が遅れてしまう場合があるものの、必ずしも５０枚を超える枚数を除外するものではない。
また、所定のロット範囲としては直前の同一レシピのロットの２～３０ロットに設定することが好ましいが、この範囲に限定されることなく設定することができる。
また、所定のロット範囲における最大ランプ電圧（または最大ランプ電流）としては、１ロット範囲における最大ランプ電圧の最大値としても平均値としてもよい。
この式１で算出される差分効果量ｄ（ｎ）は、ｎ番目のロット（ｎ：ｎは２以上の正の整数）での最大ランプ電圧（または最大ランプ電流）と、その前回ロット（ｎ－１）での最大ランプ電圧（または最大ランプ電流）との差分を、所定のロット範囲における最大ランプ電圧（または最大ランプ電流）の標準偏差σ（例えば１ロット５枚としたときに直近２５枚、つまり直近５ロットのシリコンウェーハＷでの標準偏差）で除算したものである。
なお、１ロットは１～５０枚の範囲で設定するのが好ましい。１ロット５０枚を超える枚数とすると、冷却水のリークの早期検知が遅れてしまう場合があるものの、必ずしも５０枚を超える枚数を除外するものではない。
また、所定のロット範囲としては直前の同一レシピのロットの２～３０ロットに設定することが好ましいが、この範囲に限定されることなく設定することができる。
また、所定のロット範囲における最大ランプ電圧（または最大ランプ電流）としては、１ロット範囲における最大ランプ電圧の最大値としても平均値としてもよい。
【0030】
より好ましくは、下記式２により二階差分効果量Ｄ（ｎ）を算出し、差分効果量ｄ（ｎ）が、第１の閾値（例えば１．２）を越えた場合、かつ二階差分効果量Ｄ（ｎ）が第２の閾値を越えて第３の閾値未満の範囲内（例えば－０．７を越えて０．７未満）の場合に異常と判定し、警告部８０により警告を行う。
【0031】
第２の閾値と第３の閾値は、第１の閾値と同様に、複数の熱処理レシピのそれぞれにおいて、最大ランプ電圧の急上昇によりＮＧとする電圧閾値を設定し、各レシピにおいてＮＧとなるロット（すなわち、電圧閾値を越える最大ランプ電圧となるロット）が数多く存在する二階差分効果量の領域を特定することにより決定する。
具体的には、例えば図７に示す例であれば、二階差分効果量が－０．７を越えて０．７未満の領域であるとＮＧが多くなり、その他の領域であればＮＧが少ないため、第２の閾値は－０．７とし、第３の閾値は０．７とすればよい。
あるいは、第２の閾値としては、－１．５以上－０．７以下の範囲で設定し、第３の閾値としては０．７以上１．５以下の範囲で設定すればよい。これは、二階差分効果量が－１．５以上－０．７以下の範囲においても、ＮＧではないロットが存在し、二階差分効果量が０．７以上１．５以下の範囲においても、ＮＧではないロットが存在するためである。
具体的には、例えば図７に示す例であれば、二階差分効果量が－０．７を越えて０．７未満の領域であるとＮＧが多くなり、その他の領域であればＮＧが少ないため、第２の閾値は－０．７とし、第３の閾値は０．７とすればよい。
あるいは、第２の閾値としては、－１．５以上－０．７以下の範囲で設定し、第３の閾値としては０．７以上１．５以下の範囲で設定すればよい。これは、二階差分効果量が－１．５以上－０．７以下の範囲においても、ＮＧではないロットが存在し、二階差分効果量が０．７以上１．５以下の範囲においても、ＮＧではないロットが存在するためである。
【0032】
二階差分効果量Ｄ（ｎ）＝差分効果量ｄ（ｎ）－差分効果量ｄ（ｎ－１） ・・・（式２）
この式２で算出される二階差分効果量Ｄ（ｎ）は、ｎ番目のロット（ｎ）での最大効果量とその前回のロット（ｎ－１）での差分効果量との差分である。
この式２で算出される二階差分効果量Ｄ（ｎ）は、ｎ番目のロット（ｎ）での最大効果量とその前回のロット（ｎ－１）での差分効果量との差分である。
【0033】
続いて、本発明に係る熱処理装置による半導体基板の製造方法の第一の実施形態について図３のフローに基づいて説明する。
図１に示すＲＴＰ装置１００において、複数のロット（例えば各ロット２５枚）に対する熱処理を連続的に行う。ｎ番目（ｎは２以上の正の整数）のロットのシリコンウェーハＷに対する熱処理は次のようにして行う（図３のステップＳ１）。
すなわち、各シリコンウェーハＷに対する熱処理は、まず所望の初期温度で保持されたチャンバー２０内にシリコンウェーハＷを収容する。
シリコンウェーハの設置後、チャンバー２０内には、雰囲気ガス導入口２０ａから酸素（Ｏ２）と不活性ガスとを混合したガスを所定の流量で導入する。不活性ガスとしては、Ａｒガスや窒素ガス等が挙げられる。
図１に示すＲＴＰ装置１００において、複数のロット（例えば各ロット２５枚）に対する熱処理を連続的に行う。ｎ番目（ｎは２以上の正の整数）のロットのシリコンウェーハＷに対する熱処理は次のようにして行う（図３のステップＳ１）。
すなわち、各シリコンウェーハＷに対する熱処理は、まず所望の初期温度で保持されたチャンバー２０内にシリコンウェーハＷを収容する。
シリコンウェーハの設置後、チャンバー２０内には、雰囲気ガス導入口２０ａから酸素（Ｏ２）と不活性ガスとを混合したガスを所定の流量で導入する。不活性ガスとしては、Ａｒガスや窒素ガス等が挙げられる。
【0034】
そして、例えばシリコンウェーハＷを１３００℃の目標温度で熱処理する場合、コントローラ７０は、それに対応するハロゲンランプ３０へ印加するランプ電圧（初期設定電圧）を決定し、電源６０により各ハロゲンランプ３０へランプ電圧を印加する。各ハロゲンランプ３０は、供給されたランプ電圧に応じた熱エネルギーをシリコンウェーハＷに向けて放射する。これによりシリコンウェーハＷが加熱開始される。
【0035】
シリコンウェーハＷが加熱される間、放射温度計５０によって、シリコンウェーハＷの下部の基板径方向における基板面内多点（例えば９点）の温度が測定される。コントローラ７０は、測定したシリコンウェーハＷの温度に基づきハロゲンランプ３０への印加電圧を制御する。
【0036】
なお、ＲＴＰ装置１００において、仮に冷却水のリークが発生した場合には、例えば水蒸気の発生により熱エネルギーの放射が遮られるため、シリコンウェーハＷの温度が低下し、コントローラ７０はハロゲンランプ３０への印加電圧を上昇制御することになる。
【0037】
そして、ハロゲンランプ３０への印加電圧により基板温度が目標温度（例えば１３００℃）となり、その温度で所定時間経過すると、シリコンウェーハＷに対する熱処理を終了する。
【0038】
次に、ｎ番目（ｎは２以上の正の整数）のロット（例えば２５枚）のシリコンウェーハＷに対する熱処理がすべて終了後、差分効果量ｄ（ｎ）の算出を下記式１に基づき行う（図３のステップＳ２）。
差分効果量ｄ（ｎ）＝（最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）－最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧Ｖの標準偏差σ ・・・（式１）
差分効果量ｄ（ｎ）＝（最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）－最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧Ｖの標準偏差σ ・・・（式１）
【0039】
差分効果量ｄ（ｎ）が得られると、コントローラ７０は、差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値（例えば１．２）を越えているか否かを判定する（図３のステップＳ３）。
ここで、差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値を越えない場合には、ステップＳ１に戻って次のロット（ｎ＋１）の熱処理を行う。
一方、差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値を越えた場合には、コントローラ７０は、異常（冷却水のリーク）が発生したと判定し、警告部８０により冷却水のリークが発生したとする警告を画面等での表示や音声により行う（図３のステップＳ４）。
作業者は、警告部８０による警告がなされると、ＲＴＰ装置１００の運転停止後、異常発生個所の確認及び修理を行い、ＲＴＰ装置１００の運転を再開すればよい。
また、ステップＳ３において、コントローラ７０は、ＲＴＰ装置１００の異常が発生したと判定した場合、ＲＴＰ装置１００の運転を自動的に停止するよう制御してもよい。
ここで、差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値を越えない場合には、ステップＳ１に戻って次のロット（ｎ＋１）の熱処理を行う。
一方、差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値を越えた場合には、コントローラ７０は、異常（冷却水のリーク）が発生したと判定し、警告部８０により冷却水のリークが発生したとする警告を画面等での表示や音声により行う（図３のステップＳ４）。
作業者は、警告部８０による警告がなされると、ＲＴＰ装置１００の運転停止後、異常発生個所の確認及び修理を行い、ＲＴＰ装置１００の運転を再開すればよい。
また、ステップＳ３において、コントローラ７０は、ＲＴＰ装置１００の異常が発生したと判定した場合、ＲＴＰ装置１００の運転を自動的に停止するよう制御してもよい。
【0040】
以上のように、本発明に係る半導体基板の製造方法の第一の実施形態によれば、最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）から最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１）を差し引いた差分をランプ電圧（または電流）の標準偏差σで除算した差分効果量と第１の閾値とを比較することにより冷却水のリーク発生を検知するようにした。
これにより冷却水のリーク以外の原因により偶発的に発生したランプ電圧の急上昇を排除し、冷却水のリークを精度よく検知することができる。
その結果、すぐに修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産効率の低下を抑制することができる。
これにより冷却水のリーク以外の原因により偶発的に発生したランプ電圧の急上昇を排除し、冷却水のリークを精度よく検知することができる。
その結果、すぐに修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産効率の低下を抑制することができる。
【0041】
続いて、本発明に係る熱処理装置による半導体基板の製造方法の第二の実施形態について図４のフローに基づいて説明する。
図１に示すＲＴＰ装置１００において、複数のロット（例えば各ロット２５枚）に対する熱処理を連続的に行う。ｎ番目（ｎは２以上の正の整数）のロットのシリコンウェーハＷに対する熱処理は次のようにして行う（図４のステップＳｔ１）。
すなわち、各シリコンウェーハＷに対する熱処理は、まず所望の初期温度で保持されたチャンバー２０内にシリコンウェーハＷを収容する。
シリコンウェーハの設置後、チャンバー２０内には、雰囲気ガス導入口２０ａから酸素（Ｏ２）と不活性ガスとを混合したガスを所定の流量で導入する。不活性ガスとしては、Ａｒガスや窒素ガス等が挙げられる。
図１に示すＲＴＰ装置１００において、複数のロット（例えば各ロット２５枚）に対する熱処理を連続的に行う。ｎ番目（ｎは２以上の正の整数）のロットのシリコンウェーハＷに対する熱処理は次のようにして行う（図４のステップＳｔ１）。
すなわち、各シリコンウェーハＷに対する熱処理は、まず所望の初期温度で保持されたチャンバー２０内にシリコンウェーハＷを収容する。
シリコンウェーハの設置後、チャンバー２０内には、雰囲気ガス導入口２０ａから酸素（Ｏ２）と不活性ガスとを混合したガスを所定の流量で導入する。不活性ガスとしては、Ａｒガスや窒素ガス等が挙げられる。
【0042】
そして、例えばシリコンウェーハＷを１３００℃の目標温度で熱処理する場合、コントローラ７０は、それに対応するハロゲンランプ３０へ印加するランプ電圧（初期設定電圧）を決定し、電源６０により各ハロゲンランプ３０へランプ電圧を印加する。各ハロゲンランプ３０は、供給されたランプ電圧に応じた熱エネルギーをシリコンウェーハＷに向けて放射する。これによりシリコンウェーハＷが加熱開始される。
【0043】
シリコンウェーハＷが加熱される間、放射温度計５０によって、シリコンウェーハＷの下部の基板径方向における基板面内多点（例えば９点）の温度が測定される。コントローラ７０は、測定したシリコンウェーハＷの温度に基づきハロゲンランプ３０への印加電圧を制御する。
【0044】
なお、ＲＴＰ装置１００において、仮に冷却水のリークが発生した場合には、例えば水蒸気の発生により熱エネルギーの放射が遮られるため、シリコンウェーハＷの温度が低下し、コントローラ７０はハロゲンランプ３０への印加電圧を上昇制御することになる。
【0045】
そして、ハロゲンランプ３０への印加電圧により基板温度が目標温度（例えば１３００℃）となり、その温度で所定時間経過すると、シリコンウェーハＷに対する熱処理を終了する。
【0046】
次に、ｎ番目（ｎは２以上の正の整数）のロット（例えば２５枚）のシリコンウェーハＷに対する熱処理が終了後、差分効果量ｄ（ｎ）、及び二階差分効果量Ｄ（ｎ）の算出を下記式１、２に基づき行う（図４のステップＳｔ２）。
【0047】
差分効果量ｄ（ｎ）＝（最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）－最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧Ｖの標準偏差σ ・・・（式１）
【0048】
二階差分効果量Ｄ（ｎ）＝差分効果量ｄ（ｎ）－差分効果量ｄ（ｎ－１） ・・・（式２）
なお、二階差分効果量Ｄ（ｎ）は、下記式３により求めてもよい。
二階差分効果量Ｄ（ｎ）＝（最大ランプ電圧の差分ｖ（ｎ）－最大ランプ電圧の差分ｖ（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧Ｖの差分（ｎ）の標準偏差σ ・・・（式３）
式３において、最大ランプ電圧の差分ｖ（ｎ）は、ロット（ｎ）における最大ランプ電圧Ｖと前回処理したロット（ｎ－１）との差分である。
なお、二階差分効果量Ｄ（ｎ）は、下記式３により求めてもよい。
二階差分効果量Ｄ（ｎ）＝（最大ランプ電圧の差分ｖ（ｎ）－最大ランプ電圧の差分ｖ（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧Ｖの差分（ｎ）の標準偏差σ ・・・（式３）
式３において、最大ランプ電圧の差分ｖ（ｎ）は、ロット（ｎ）における最大ランプ電圧Ｖと前回処理したロット（ｎ－１）との差分である。
【0049】
差分効果量ｄ（ｎ）及び二階差分効果量Ｄ（ｎ）が得られると、コントローラ７０は、差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値（例えば１．２）を越えるか、かつ二階差分効果量Ｄ（ｎ）が第２の閾値を越えて第３の閾値未満の範囲内（例えば－０．７を越えて０．７未満）にあるかを判定する（図４のステップＳｔ３）。
ここで、差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値を越えない、あるいは差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値を越えても二階差分効果量Ｄ（ｎ）が第２の閾値を越えて第３の閾値未満の範囲内（例えば－０．７を越えて０．７未満）にない場合には、ステップＳｔ１に戻って次のロット（ｎ＋１）の熱処理を行う。
ここで、差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値を越えない、あるいは差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値を越えても二階差分効果量Ｄ（ｎ）が第２の閾値を越えて第３の閾値未満の範囲内（例えば－０．７を越えて０．７未満）にない場合には、ステップＳｔ１に戻って次のロット（ｎ＋１）の熱処理を行う。
【0050】
一方、差分効果量ｄ（ｎ）が第１の閾値（例えば１．２）を越え、かつ二階差分効果量Ｄ（ｎ）が第２の閾値を越えて第３の閾値未満の範囲内（例えば－０．７を越えて０．７未満）にある場合には、コントローラ７０は、異常（冷却水のリーク）が発生したと判定し、警告部８０により冷却水のリークが発生したとする警告を画面等での表示や音声により行う（図４のステップＳｔ４）。
作業者は、警告部８０による警告がなされると、ＲＴＰ装置１００の運転停止後、異常発生個所の確認及び修理を行い、ＲＴＰ装置１００の運転を再開すればよい。
また、ステップＳｔ３において、コントローラ７０は、ＲＴＰ装置１００の異常が発生したと判定した場合、ＲＴＰ装置１００の運転を自動的に停止するよう制御してもよい。
作業者は、警告部８０による警告がなされると、ＲＴＰ装置１００の運転停止後、異常発生個所の確認及び修理を行い、ＲＴＰ装置１００の運転を再開すればよい。
また、ステップＳｔ３において、コントローラ７０は、ＲＴＰ装置１００の異常が発生したと判定した場合、ＲＴＰ装置１００の運転を自動的に停止するよう制御してもよい。
【0051】
以上のように、本発明に係る検知方法の第二の実施形態によれば、ロット（ｎ）での最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）からロット（ｎ－１）での最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１）を差し引いた差分をランプ電圧の標準偏差σで除算した差分効果量ｄ（ｎ）、及び、差分効果量ｄ（ｎ）と差分効果量ｄ（ｎ－１）との差分である二階差分効果量Ｄ（ｎ）を用いて冷却水のリーク発生を検知するようにした。
すなわち、差分効果量ｄ（ｎ）だけでなく二階差分効果量Ｄ（ｎ）を用いることにより最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）の偶発的変動とリークによる系統的変動とを区別することができ、より精度よく冷却水のリークを検知することができる。
その結果、すぐに修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産効率の低下を抑制することができる。
すなわち、差分効果量ｄ（ｎ）だけでなく二階差分効果量Ｄ（ｎ）を用いることにより最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）の偶発的変動とリークによる系統的変動とを区別することができ、より精度よく冷却水のリークを検知することができる。
その結果、すぐに修理等の対応を行うことにより、歩留まり低下、及び生産効率の低下を抑制することができる。
【0052】
なお、前記第一、第二の実施形態においては、ハロゲンランプ３０に印加する最大ランプ電圧を用いて差分効果量及び二階差分効果量を求めるようにしたが、本発明にあっては、その例に限定されるものではなく、ハロゲンランプ３０に印加する最大ランプ電流により差分効果量及び二階差分効果量を求めてもよい。
その場合、上記した（式１）、（式２）、（式３）における最大ランプ電圧を最大ランプ電流に置き換えればよい。
その場合、上記した（式１）、（式２）、（式３）における最大ランプ電圧を最大ランプ電流に置き換えればよい。
【0053】
また、前記第一、第二の実施形態においては、半導体基板として、シリコンウェーハを例に説明したが、それに限らず半導体基板として、ＳｉＣウェーハ、ＧａＮウェーハ、デバイス処理されたウェーハ等を適用することができる。
【実施例0054】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により限定解釈されるものではない。
【0055】
（実験１）
実験１では、ＲＴＰ装置をロット単位で連続運転し、最大ランプ電圧の変化を測定することにより、差分効果量及び二階差分効果量の閾値（第１、第２、第３の閾値）について検証した。
先ず、２種の異なるレシピについてＲＴＰ装置で半導体用シリコンウェーハに対し、レシピＡでは加熱温度１３００℃、４０秒、レシピＢでは加熱温度１３５０℃、３５秒の熱処理プロセスで連続運転を行った。レシピＡ、Ｂともに１ロット２５枚のシリコンウェーハとし、３９ロットを連続して熱処理した。
実験１では、ＲＴＰ装置をロット単位で連続運転し、最大ランプ電圧の変化を測定することにより、差分効果量及び二階差分効果量の閾値（第１、第２、第３の閾値）について検証した。
先ず、２種の異なるレシピについてＲＴＰ装置で半導体用シリコンウェーハに対し、レシピＡでは加熱温度１３００℃、４０秒、レシピＢでは加熱温度１３５０℃、３５秒の熱処理プロセスで連続運転を行った。レシピＡ、Ｂともに１ロット２５枚のシリコンウェーハとし、３９ロットを連続して熱処理した。
【0056】
図５のグラフに、各ロットにおける最大ランプ電圧Ｖ（縦軸）とロット順番（横軸）の関係をレシピＡ，Ｂについて示す。
レシピＡ，Ｂの各プロットデータについて、それぞれ閾値Ａ、閾値Ｂを越えるランプ電圧において冷却水のリークが発生した。
レシピＡ，Ｂの各プロットデータについて、それぞれ閾値Ａ、閾値Ｂを越えるランプ電圧において冷却水のリークが発生した。
【0057】
次いで、図５のグラフに示すデータから、下記式１に基づき差分効果量を求め、下記式２に基づき二階差分効果量を求めて、差分効果量と二階差分効果量との相関関係についてグラフを作成した。
差分効果量ｄ（ｎ）＝（ＲＴＰ処理時の最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）－最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧Ｖの標準偏差σ ・・・（式１）
二階差分効果量Ｄ（ｎ）＝差分効果量ｄ（ｎ）－差分効果量ｄ（ｎ－１） ・・・（式２）
差分効果量ｄ（ｎ）＝（ＲＴＰ処理時の最大ランプ電圧Ｖ（ｎ）－最大ランプ電圧Ｖ（ｎ－１））／所定のロット範囲における最大ランプ電圧Ｖの標準偏差σ ・・・（式１）
二階差分効果量Ｄ（ｎ）＝差分効果量ｄ（ｎ）－差分効果量ｄ（ｎ－１） ・・・（式２）
【0058】
図６（ａ）にレシピＡについて差分効果量と二階差分効果量との相関関係のグラフを示し、図６（ｂ）にレシピＢについて差分効果量と二階差分効果量との相関関係のグラフを示す。図６（ａ）、（ｂ）において、縦軸は二階差分効果量、横軸は差分効果量である。
【0059】
次に、図７に示すように、図６（ａ）、（ｂ）を同一グラフ上に重ね、図５に示した閾値Ａ、閾値Ｂより高い最大ランプ電圧（すなわちＮＧ）となったロットが多く存在する領域を特定した。
その結果、差分効果量は閾値１．２を越える多くの場合に、冷却水のリークを生じる最大ランプ電圧となる結果となった。
そのため、実験１の条件では、差分効果量が閾値１．２を越える場合には、ＲＴＰ装置において警告を行うことが好ましいことを確認した。あるいは、差分効果量が１．２以上３．０以下の範囲では、ＮＧではないロットも存在したため、１．２以上３．０以下の範囲で適宜、第１の閾値を設定すればよいことを確認した。
その結果、差分効果量は閾値１．２を越える多くの場合に、冷却水のリークを生じる最大ランプ電圧となる結果となった。
そのため、実験１の条件では、差分効果量が閾値１．２を越える場合には、ＲＴＰ装置において警告を行うことが好ましいことを確認した。あるいは、差分効果量が１．２以上３．０以下の範囲では、ＮＧではないロットも存在したため、１．２以上３．０以下の範囲で適宜、第１の閾値を設定すればよいことを確認した。
【0060】
また、差分効果量が閾値１．２を越え、かつ二階差分効果量が－０．７を越え０．７未満の範囲となる場合に、より冷却水のリークを生じる最大ランプ電圧となる結果となった。
そのため、第二の実施形態のように、差分効果量が１．２（第１の閾値）を越え、かつ二階差分効果量が－０．７（第２の閾値）を越え０．７（第３の閾値）未満の範囲内となる場合に、ＲＴＰ装置において警告を行うことがより好ましいことを確認した。
あるいは、二階差分効果量が－１．５以上－０．７以下の範囲においても、ＮＧではないロットが存在し、二階差分効果量が０．７以上１．５以下の範囲においても、ＮＧではないロットが存在したため、第２の閾値としては、適宜、－１．５以上－０．７以下の範囲で設定し、第３の閾値としては、適宜、０．７以上１．５以下の範囲で設定すればよいことを確認した。
そのため、第二の実施形態のように、差分効果量が１．２（第１の閾値）を越え、かつ二階差分効果量が－０．７（第２の閾値）を越え０．７（第３の閾値）未満の範囲内となる場合に、ＲＴＰ装置において警告を行うことがより好ましいことを確認した。
あるいは、二階差分効果量が－１．５以上－０．７以下の範囲においても、ＮＧではないロットが存在し、二階差分効果量が０．７以上１．５以下の範囲においても、ＮＧではないロットが存在したため、第２の閾値としては、適宜、－１．５以上－０．７以下の範囲で設定し、第３の閾値としては、適宜、０．７以上１．５以下の範囲で設定すればよいことを確認した。
【符号の説明】
【0061】
２０ チャンバー
２０ａ ガス導入口
２０ｂ ガス排出口
２５ 反応空間
３０ ハロゲンランプ（ランプ）
４０ 基板支持部
４０ａ サセプタ
５０ 放射温度計（温度検出部）
６０ 電源
７０ コントローラ
８０ 警告部
Ｗ シリコンウェーハ（半導体基板）
２０ａ ガス導入口
２０ｂ ガス排出口
２５ 反応空間
３０ ハロゲンランプ（ランプ）
４０ 基板支持部
４０ａ サセプタ
５０ 放射温度計（温度検出部）
６０ 電源
７０ コントローラ
８０ 警告部
Ｗ シリコンウェーハ（半導体基板）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
