JP2013247128A - 熱処理装置、およびその処理基板の形状不良の有無の判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の加熱処理により発生した欠損や割れなどの基板の形状不良を検出する。
【解決手段】熱処理装置は、前記基板の搬送経路に設けられて、処理室内に収容された前記基板に対して加熱処理を行う加熱部と、前記加熱部によって加熱処理された前記基板を前記搬送経路に沿って前記加熱部の下流側に搬送する搬送部と、前記搬送経路のうち前記加熱部の下流側における測定領域を、前記基板が前記搬送部に搬送されて通過した空間的な長さに応じた測定信号を出力する測定部と、前記測定信号に基づいて前記基板の形状不良の有無を判定する判定部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、処理室内に収容された半導体ウェハやガラス基板等（以下、単に「基板」と称する）を加熱する熱処理技術に関するもので、特に基板の良否の判定技術に関する。

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。

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たり、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による熱的変化に伴う衝撃によって、基板に欠損や割れなどの形状不良が生ずる。基板に傷があったり、パーティクルが付着している場合には、処理不良がより発生しやすくなる。

そこで、特許文献１の熱処理装置は、搬入された基板の加熱処理を行う加熱処理部の上流側に設けられた光源と受光部とを用いて、加熱処理部に搬送中の基板について、傷の有無やパーティクルの付着の有無なとの判定を行う。当該装置は、基板が加熱処理部に搬入されるまでの期間に、基板を搬送しつつ光源から基板に光を照射して基板表面の全域から反射された光を受光してスペクトルを測定し、正常な基板から予め同様に測定したスペクトルと比較することによって、傷の有無や、パーティクルの付着の有無などの基板の良否判定を行う。

特開２００７−２９２７２５号公報

しかしながら、加熱処理部における基板の欠損や割れなどは、処理前の基板に傷やパーティクルの付着が無い場合でも発生する。このため、特許文献１の装置には、加熱処理前に異常がなかった基板が加熱処理部において欠損や割れなどの形状不良を生じたとしても、該形状不良を検出できないといった問題がある。

本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、基板を加熱する熱処理装置において、加熱処理により発生した欠損や割れなどの基板の形状不良を検出できる技術を提供することを目的とする。

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、基板に光を照射することにより基板を加熱する熱処理装置であって、前記基板の搬送経路に設けられて、処理室内に収容された前記基板に対して加熱処理を行う加熱部と、前記加熱部によって加熱処理された前記基板を前記搬送経路に沿って前記加熱部の下流側に搬送する搬送部と、前記搬送経路のうち前記加熱部の下流側における測定領域を、前記基板が前記搬送部に搬送されて通過した空間的な長さに応じた測定信号を出力する測定部と、前記測定信号に基づいて前記基板の形状不良の有無を判定する判定部とを備える。

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であって、前記搬送経路のうち前記加熱部の下流側に、前記加熱部によって加熱処理された前記基板を冷却する冷却部をさらに備え、前記測定領域が、前記加熱部と前記冷却部との間に設けられている。

第３の態様に係る熱処理装置は、第２の態様に係る熱処理装置であって、前記測定領域が、前記加熱部の出口部分に設けられている。

第４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であって、前記搬送経路のうち前記加熱部の下流側に、前記加熱部によって加熱処理された前記基板を冷却する冷却部をさらに備え、前記測定領域が、前記搬送経路における前記冷却部の下流側に設けられている。

第５の態様に係る熱処理装置は、第１から第４の何れか１つの態様に係る熱処理装置であって、前記搬送部は、前記基板が前記測定領域を通過するときに前記基板を一定の速度で搬送し、前記判定部は、前記測定信号の時間的な長さに基づいて前記基板の形状不良の有無を判定する。

第６の態様に係る熱処理装置は、第１から第５の何れか１つの態様に係る熱処理装置であって、前記測定部は、前記搬送経路を横切る方向に設けられた互いに異なる複数の測定領域をそれぞれ有する複数のセンサを備え、前記複数のセンサは、前記測定信号として、前記基板が前記搬送部に搬送されて前記複数の測定領域をそれぞれ通過した複数の空間的な長さにそれぞれ応じた複数の測定信号を出力し、前記判定部は、前記複数の測定信号に基づいて前記基板の形状不良の有無を判定する。

第７の態様に係る熱処理装置は、第６の態様に係る熱処理装置であって、前記判定部は、前記複数の測定領域を、正常な基板が前記搬送部に搬送されてそれぞれ通過する複数の空間的な長さに応じてそれぞれ設定された複数の判定基準に基づいて前記基板の形状不良の有無を判定する。

第８の態様に係る熱処理装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係る熱処理装置であって、前記加熱部は、フラッシュランプを備えるとともに、前記処理室内に収容した前記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前記基板を加熱する。

第９の態様に係る判定方法は、基板に光を照射することにより基板を加熱する熱処理装置における基板の形状不良の有無の判定方法であって、前記熱処理装置は、前記基板の搬送経路に設けられて、処理室内に収容された前記基板に対して加熱処理を行う加熱部と、前記加熱部によって加熱処理された前記基板を前記搬送経路に沿って前記加熱部の下流側に搬送する搬送部とを備え、当該判定方法は、前記搬送経路のうち前記加熱部の下流側における測定領域を、前記基板が前記搬送部に搬送されて通過した空間的な長さに応じた測定信号を測定するステップと、前記測定信号に基づいて前記基板の欠損の有無を判定するステップとを備える。

第１から第９の何れの態様に係る発明によっても、搬送経路のうち加熱部の下流側における測定領域を、基板が通過した空間的な長さに応じた測定信号に基づいて基板の形状不良の有無が判定される。従って、基板の加熱処理により発生した欠損や割れなどの基板の形状不良が検出され得る。

実施形態に係る熱処理装置の全体構成の一例を示す平面図である。 図１の熱処理装置の加熱処理部の構成の一例を示す縦断面図である。 センサアレイの測定領域を通過して搬送されている基板を示す図である。 センサアレイの測定領域を通過して搬送されている基板を示す図である。 センサアレイの測定信号をグラフで例示する図である。 図１の熱処理装置の制御部の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る熱処理装置の判定処理のフローチャートを示す図である。

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。また、一部の図面には、方向を説明するためにＸＹＺ直交座標軸が附されている。該座標軸におけるＺ軸の方向は、鉛直線の方向を示し、ＸＹ平面は水平面である。

＜実施形態＞
＜１．熱処理装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る熱処理装置１００の構成の一例を示す平面図である。図２は、熱処理装置１００の加熱処理部１６０の構成の一例を示す縦断面図である。熱処理装置１００は、キセノンフラッシュランプから極めて短い光パルスを出射させ、基板Ｗに対して極めて強い光を照射することにより、基板Ｗを１枚ずつ加熱する枚葉式の熱処理装置である。図１に示すように熱処理装置１００は、未処理の基板Ｗを装置内に搬入するとともに処理済みの基板Ｗを装置外に搬出するためのインデクサ部１０１、未処理の基板Ｗの位置決めを行うアライメント部１３０、加熱処理後の基板Ｗの冷却を行う冷却部１４０、基板Ｗにフラッシュ加熱処理を施す加熱処理部１６０並びにアライメント部１３０、冷却部１４０および加熱処理部１６０に対して基板Ｗの搬送を行う搬送ロボット１５０を備える。また、熱処理装置１００は、上記の各処理部に設けられた動作機構および搬送ロボット１５０を制御して基板Ｗのフラッシュ加熱処理を進行させる制御部３を備える。

インデクサ部１０１は、複数のキャリア９１（本実施形態では２個）を並べて載置するロードポート１１０と、各キャリア９１から未処理の基板Ｗを取り出すとともに、各キャリア９１に処理済みの基板Ｗを収納する受渡ロボット１２０とを備えている。未処理の基板Ｗを収容したキャリア９１は無人搬送車（ＡＧＶ）等によって搬送されてロードポート１１０に載置されるともに、処理済みの基板Ｗを収容したキャリア９１は当該無人搬送車によってロードポート１１０から持ち去られる。また、ロードポート１１０においては、受渡ロボット１２０がキャリア９１に対して任意の基板Ｗの出し入れを行うことができるように、キャリア９１が昇降移動可能に構成されている。なお、キャリア９１の形態としては、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)の他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納した基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。

インデクサ部１０１に搬入された各基板Ｗは、受渡ロボット１２０および搬送ロボット１５０により搬送経路Ｐに沿って搬送される。すなわち、各基板Ｗは、インデクサ部１０１、アライメント部１３０、加熱処理部１６０、冷却部１４０およびインデクサ部１０１に、この順番で受け渡される。また、搬送経路Ｐにおける加熱処理部１６０より下流側には、センサアレイ１７１が設けられている。

受渡ロボット１２０は、図１に示すように、インデクサ部１０１に対して基板Ｗの搬送方向ＡＲ１の下流側に設けられている。受渡ロボット１２０は、矢印１２０Ｓ方向にスライド移動可能であるとともに、矢印１２０Ｒ方向に回動可能とされている。また、基板Ｗを支持するハンド１２１は、Ｘ軸方向に進退可能とされている。

これにより、受渡ロボット１２０は、キャリア９１との間での任意の基板Ｗを出し入れと、キャリア９１から取り出された基板Ｗのアライメント部１３０への受け渡しと、冷却処理が完了した基板Ｗの冷却部１４０からの取り出しとをそれぞれ実行できる。

アライメント部１３０は、図１に示すように、受渡ロボット１２０と搬送室１７０との間であって、受渡ロボット１２０に対して搬送方向ＡＲ１の下流側に設けられている。アライメント部１３０は、受渡ロボット１２０から受け渡された各基板Ｗに対してアライメント処理を施す。ここで、アライメント処理とは、各基板Ｗに設けられたノッチ等の基準位置に基づいて各基板Ｗの回転位置を調整することにより、各基板Ｗの回転方向の姿勢を略同一にすることをいう。

搬送ロボット１５０は、図１に示すように、搬送室１７０内であって、アライメント部１３０および冷却部１４０と、加熱処理部１６０との間に配設されている。そして、アライメント部１３０、冷却部１４０、および加熱処理部１６０は、それぞれの内側空間が搬送室１７０の内側空間と連通可能なように、搬送室１７０と連結して配置されている。これにより、搬送ロボット１５０は、アライメント部１３０、冷却部１４０、および加熱処理部１６０との間で基板Ｗの受け渡しを行うことができる。

ここで、搬送ロボット１５０は、鉛直方向（Ｚ軸方向）を向く軸を中心に矢印１５０Ｒにて示すように旋回可能とされている。また、搬送ロボット１５０は、複数のアームセグメントからなる２つのリンク機構を有し、２つのリンク機構の末端にはそれぞれ基板Ｗを保持する搬送アーム１５１ａ、１５１ｂが設けられている。これら搬送アーム１５１ａ、１５１ｂは上下に所定のピッチだけ隔てて配置され、リンク機構によりそれぞれ独立して同一水平方向に直線的にスライド移動可能とされている。さらに、搬送ロボット１５０は、搬送アーム１５１ａ、１５１ｂ間のピッチを維持した状態で、昇降可能とされている。

したがって、搬送ロボット１５０がアライメント部１３０、加熱処理部１６０、および冷却部１４０のいずれかを受け渡し相手として基板Ｗの受け渡し（出し入れ）を行う際には、まず、両搬送アーム１５１ａ、１５１ｂが受け渡し相手と対向するように旋回し、その後（または旋回している間に）昇降移動していずれかの搬送アームが受け渡し相手と基板Ｗを受け渡しする高さに位置する。そして、搬送アーム１５１ａ（１５１ｂ）を水平方向に直線的にスライド移動させて基板Ｗの受け渡しを行う。

加熱処理部１６０は、基板Ｗに対して極めて強い光を照射することにより、基板Ｗの表面に対して加熱処理を実行する。ここで、加熱処理部１６０による加熱処理の対象となる基板Ｗは、例えばイオン注入法により不純物が添加されたものであり、添加された不純物は、この加熱処理によって活性化する。

図１に示すように、加熱処理部１６０は、搬送室１７０を挟んでアライメント部１３０および冷却部１４０と逆側に設けられている。図２に示すように、加熱処理部１６０は、主として、光照射部５と、チャンバー６と、保持部７とを有する。

光照射部５は、図２に示すように、チャンバー６の上部に設けられており、主として、複数（本実施の形態においては３０本）のキセノンフラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」と呼ぶ）６９と、リフレクタ５２と、光拡散板５３と、を有する。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保持部７に保持される基板Ｗの主面に沿って互いに平行となるように平面状に配列されている。リフレクタ５２は、複数のフラッシュランプ６９の上方にそれら全体を覆うように設けられている。また、リフレクタ５２の表面はブラスト処理により粗面化加工が施されており、梨地模様を呈する。

さらに、光拡散板５３は、表面に光拡散加工が施された石英ガラスによって形成されており、図２に示すように、複数のフラッシュランプ６９の下方に設けられた透光板６１との間に所定の間隙を有する。これにより、フラッシュランプ６９から出射されて光拡散板５３に入射した光は、光拡散板５３によって拡散され、透光板６１に到達する。

チャンバー６は、略円筒形状を有する処理室であり、その内側空間（熱処理空間６５）に基板Ｗを収納することができる。また、チャンバー６上部の開口６０には、透光板６１が設けられている。透光板６１は、例えば、石英等により形成されており、光照射部５から出射された光を透過して熱処理空間６５に導くチャンバー窓として機能する。すなわち、加熱処理部１６０は、フラッシュランプ６９から出射される閃光が透光板６１を透過して、基板Ｗに照射されることにより、該基板Ｗに熱処理を実行する。

保持部７は、図２に示すように、主として、基板Ｗを予備加熱（いわゆるアシスト加熱）するホットプレート７１と、サセプタ７２と、を有しており、加熱対象となる基板Ｗを保持する。サセプタ７２は、ホットプレート７１の上面（基板Ｗ側の面）を覆うように配設されており、石英（あるいは、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）等であってもよい）によって形成されている。また、サセプタ７２の上部周縁付近には、基板Ｗの位置ズレを防止するピン７５が設けられている。

ここで、保持部７に設けられた複数（本実施の形態では３つ）の貫通孔７７のそれぞれには、対応する支持ピン７０が挿通されている。支持ピン７０は、例えば石英により形成されており、保持部７から遠方側の端部は、図２に示すように、チャンバー６の底部６２にチャンバー６の外側から固定されている。そのため、熱処理装置１００の使用者（以下、単に、「使用者」と呼ぶ）は、各支持ピン７０を容易に交換することができる。

また、図２に示すように、保持部７の下部には、シャフト４１が接続されている。シャフト４１は、略円筒形状を有しており、保持部昇降機構４によってＺ軸方向に昇降可能とされている。これにより、複数の支持ピン７０に基板Ｗが支持された状態でシャフト４１が上昇させられると、基板Ｗは、保持部７に対して相対的に下降して、保持部７に載置される。一方、基板Ｗが保持部７に載置された状態でシャフト４１が下降させられると、基板Ｗは、保持部７に対して相対的に上昇し、保持部７から離隔する。

なお、本実施の形態の加熱処理部１６０による加熱処理は、以下の手順によって実行される。まず、保持部昇降機構４によって保持部７が受渡位置まで下降させられる。次に、チャンバー６内に常温の窒素ガスが導入され、熱処理空間６５は窒素ガス雰囲気となる。

続いて、ゲートバルブ１８５が開放されると、アライメント処理の完了した基板Ｗは、搬送ロボット１５０によって搬送室１７０から加熱処理部１６０に搬入され、支持ピン７０に支持される。そして、搬送ロボット１５０の搬送アーム１５１ａが後退してチャンバー６内から退室すると、ゲートバルブ１８５が閉鎖される。

続いて、支持ピン７０に基板Ｗが支持されると、保持部７は、保持部昇降機構４によって処理位置まで上昇させられる。これにより、支持ピン７０に支持された基板Ｗは、サセプタ７２に受け渡されて載置・保持される。そして、載置・保持された基板Ｗは、ホットプレート７１によって予備加熱され、基板Ｗの温度は、基板Ｗに添加された不純物が熱により拡散する恐れのない温度（予備加熱温度）Ｔ１まで昇温させられる。ここで、フラッシュランプ６９による閃光照射の前に予備加熱するのは、フラッシュランプ６９による熱処理によって表面温度を処理温度Ｔ２まで速やかに上昇させるためである。

続いて、保持部７が処理位置まで上昇させられると、光照射部５から基板Ｗに向け、短い光パルスのフラッシュ光が照射される。この光の照射によって基板Ｗのフラッシュ加熱が行われる。これにより、基板Ｗの表面温度は、瞬間的に１０００℃ないし１１００℃程度の処理温度Ｔ２まで急速に上昇し、基板Ｗに添加された不純物が活性化され、その後、表面温度は急速に下降する。そのため、基板Ｗに添加された不純物の熱による拡散（この拡散現象を、基板Ｗ中の不純物のプロファイルがなまる、ともいう）を抑制しつつ不純物の活性化を行うことができる。

なお、この照射の際において、光照射部５のフラッシュランプ６９から放射される光の一部は光拡散板５３および透光板６１を透過して直接にチャンバー６内へと向かう。また他の一部は一旦リフレクタ５２により反射されてから光拡散板５３および透光板６１を透過してチャンバー６内へと向かう。

フラッシュ加熱が完了すると、保持部７が再び受渡位置まで下降させられ、基板Ｗは支持ピン７０に受け渡される。そして、ゲートバルブ１８５が開放されて、支持ピン７０上の基板Ｗが搬送ロボット１５０によって搬出されることにより、加熱処理部１６０での加熱処理が完了する。

図３、図４は、センサアレイ１７１の測定領域Ｕ１を通過して搬送方向ＡＲ１に搬送されている基板Ｗを示す図である。図３は、該基板Ｗを側方から水平方向（＋Ｙ方向）に見た図であり、図４は、基板Ｗを上方から鉛直方向下向き（−Ｚ方向）に見た図である。センサアレイ１７１は、熱処理装置１００の床面に立設された不図示の支持部材によって支持されており、その測定領域Ｕ１は、加熱処理部１６０の出口部分Ｓ１に設けられている。すなわち、測定領域Ｕ１は、加熱処理部１６０と冷却部１４０との間に設けられている。

基板Ｗは、加熱処理部１６０において加熱処理がなされており、ゲートバルブ１８５が開放された加熱処理部１６０から搬送ロボット１５０によって搬送方向ＡＲ１に搬送されている。該搬送の過程で基板Ｗは、測定領域Ｕ１を通過している。なお、図３、図４においては、搬送ロボット１５０の図示は省略されている。

センサアレイ（「測定部」とも称される）１７１は、複数（本実施の形態では５つ）の投光部１７１ａと複数（本実施の形態では５つ）の受光部１７１ｂ（図４）とを備えて構成されている。複数の投光部１７１ａと、複数の受光部１７１ｂとは、それぞれ水平方向（Ｙ軸方向）に配設されている。そして、複数の投光部１７１ａのそれぞれには、複数の受光部１７１ｂのそれぞれが対向している。

互いに対向する投光部１７１ａと受光部１７１ｂとは、投光部１７１ａから投光された検出光Ｌ１を受光部１７１ｂが受光して、受光光量に応じて２値化された測定信号を出力する一つの投受光センサを構成している。すなわち、センサアレイ１７１は、複数（本実施の形態では５つ）の投受光センサを備えている。

該複数の投受光センサは、それぞれ搬送経路Ｐを横切る方向に設けられた互いに異なる各測定領域を有しており、該各測定領域によってセンサアレイ１７１の測定領域Ｕ１が形成されている。該各投受光センサの各投光部１７１ａからは各測定領域にそれぞれ検出光Ｌ１が照射され、基板Ｗにより遮られなかった検出光Ｌ１は、該各投受光センサの各受光部１７１ｂによりそれぞれ受光される。

図４に示される複数（本実施の形態では５つ）の走査軌跡１９１〜１９５は、搬送ロボット１５０によって搬送経路Ｐを搬送方向ＡＲ１に搬送された基板Ｗが各測定領域を横切ることにより、各検出光Ｌ１が基板Ｗ上を走査した軌跡を示している。すなわち、各走査軌跡１９１〜１９５の空間的な長さは、各測定領域をそれぞれ横切る基板Ｗの搬送方向ＡＲ１の空間的な長さである。

各投光部１７１ａは、例えば、ＬＥＤなどの光源と、その制御回路などにより構成され、各受光部１７１ｂは、例えば、フォトトランジスタなどの受光素子と、その出力を処理する処理回路などにより構成されている。

各投光部１７１ａからは制御回路から光源に供給される所定の電流値の電流に応じた強度の各検出光Ｌ１がそれぞれ照射され、各投光部１７１ａに対向する各受光部１７１ｂの受光素子に入射する。そして、各受光部１７１ｂの受光素子と処理回路とは、例えば、受光素子に入射した検出光Ｌ１の強度に応じてＨｉｇｈ（Ｈ）レベル（５Ｖなど）とＬｏｗ（Ｌ）レベル（０Ｖなど）の電圧をスイッチングして得られた信号を反転することなどにより、ＨレベルとＬレベルとの信号レベルを有する測定信号を出力する。具体的には、例えば、受光素子に検出光Ｌ１が入射した場合には、Ｌレベルの測定信号が出力され、基板Ｗに遮られることにより検出光Ｌ１が受光素子に入射しない場合には、Ｈレベルの測定信号が出力される。

上述したように、基板Ｗは、搬送ロボット１５０によって搬送経路Ｐに沿って搬送方向ＡＲ１に搬送されているので、各受光部１７１ｂに検出光Ｌ１が入射しない時間は、センサアレイ１７１の各測定領域を基板Ｗがそれぞれ通過した複数の空間的な長さに応じて変動する。従って、センサアレイ１７１を構成する各投受光センサから出力される測定信号は、基板Ｗが搬送ロボット１５０に搬送されて各測定領域をそれぞれ通過した複数の空間的な長さにそれぞれ応じた信号となる。

図５は、センサアレイ１７１が出力する測定信号をグラフＧ１、Ｇ２で例示する図である。図５のグラフＧ１およびＧ２には、測定信号２０１および２０２がそれぞれ示されている。各グラフでは、横軸が時間軸に、縦軸が信号レベルにそれぞれ設定されている。熱処理装置１００においては、搬送ロボット１５０は、基板Ｗが測定領域Ｕ１を通過するときには、基板Ｗを一定の速度で搬送する。なお、冷却部１４０の出口部分Ｓ２（図１）にセンサアレイ１７１が設けられる場合にも、受渡ロボット１２０は、該センサアレイの測定領域を基板Ｗが通過するときには、基板Ｗを一定速度で搬送する。また、何れの測定信号もセンサアレイ１７１を構成する複数の投受光センサのうち共通する１つのセンサによって測定されている。

測定信号２０１は、基板Ｗに欠損がない場合に得られる信号であり、測定信号２０２は、基板Ｗに欠損などの形状不良がある場合の測定信号の一例である。図５に示されるように、測定信号２０１のＨレベルの区間（時間）ａ１は、測定信号２０２のＨレベルの区間（時間）ｂ１よりも区間（時間）ｃ１分長くなっている。これは、基板Ｗの搬送方向ＡＲ１における後端部分に欠損があることにより、Ｈレベルの区間が短くなっていること示している。

このように、熱処理装置１００におけるセンサアレイ１７１では、一定速度で搬送される基板Ｗに欠損等の形状不良がある場合には、得られる測定信号のＨレベル部分の時間的な長さが、正常基板の測定により得られる測定信号に比べて短くなる。従って、センサアレイ１７１が測定する測定信号に基づいて基板Ｗの欠損等の形状不良の有無を判定することができる。なお、熱処理装置１００においては、制御部３におけるＣＰＵ１１が上述した形状不良の有無の判定処理を行う。

加熱処理部１６０においては、フラッシュランプ６９による基板の加熱処理が行われるため、加熱処理部１６０において基板が最も破損し易いが、センサアレイ１７１は、搬送経路Ｐにおける加熱処理部１６０の下流側に測定領域Ｕ１を有している。このため、センサアレイ１７１の測定信号に基づいて、加熱処理部１６０において発生した基板Ｗの形状不良を検出できる。

センサアレイ１７１の測定領域Ｕ１が加熱処理部１６０に近ければ近いほど、時間的に早く加熱処理部１６０における基板Ｗの破損を早期に検出できるので、破損した基板Ｗの破片が引っかかったままで、ゲートバルブ１８５が閉じられたり、次の基板が加熱処理部１６０に搬入されると言ったトラブルを防止しやすくなる。従って、センサアレイ１７１の測定領域Ｕ１は、搬送経路Ｐにおける加熱処理部１６０の出口部分Ｓ１に設定されることがより好ましい。

しかしながら、測定領域Ｕ１が、搬送経路Ｐのうち加熱処理部１６０と冷却部１４０との間に設けられたとしても、また、冷却部１４０の出口部分Ｓ２のように冷却部１４０の下流側に設けられたとしても、加熱処理部１６０における基板Ｗを破損を検出できるので、本発明の有用性を損なうものではない。

また、基板Ｗの形状不良は、冷却部１４０における基板Ｗを支持する突き上げピンが基板Ｗに当接する際の勢いが、加熱された基板の強度に対して強すぎることなどにより、加熱処理部１６０に次いで、冷却部１４０において発生頻度が高い。冷却部１４０における基板Ｗの破損が見逃されれば、加熱処理部１６０における基板Ｗの破損の見逃しと同様の深刻なトラブルが発生する。従って、センサアレイ１７１が出口部分Ｓ２のように冷却部１４０の下流側に設けられれば、冷却部１４０で発生した基板Ｗの欠損などの形状不良を検出できる。

また、センサアレイ１７１が、加熱処理部１６０の下流側の出口部分Ｓ１と、冷却部１４０の下流側の出口部分Ｓ２との両方に設けられれば、加熱処理部１６０における基板Ｗの破損と、冷却部１４０における基板Ｗの破損との両方を早期に検出できるので好ましい。

また、図１に示される熱処理装置１００は、複数の投受光センサを備えたセンサアレイ１７１を備えているが、熱処理装置１００が、該投受光センサと同様に測定信号を出力できるセンサを１以上備えていれば、本発明の有用性が享受される。また、センサアレイ１７１は、透過型のセンサとして構成されているが、基板Ｗの表面で反射された検出光Ｌ１を受光する反射型のセンサとして構成されても良い。

冷却部１４０は、図１に示すように受渡ロボット１２０と搬送室１７０との間であって、加熱処理部１６０に対して搬送方向ＡＲ１の下流側に設けられている。冷却部１４０は、加熱処理部１６０での加熱処理によって昇温した基板Ｗを冷却する。冷却部１４０にて冷却された基板Ｗは、受渡ロボット１２０によって冷却部１４０から取り出され、処理済の基板Ｗとして受渡ロボット１２０からインデクサ部１０１のロードポート１１０上に載置されたキャリア９１に返却される。

ここで、搬送室１７０は、アライメント部１３０、冷却部１４０および加熱処理部１６０と、ゲートバルブ１８３、１８４、１８５を介して接続されている。また、アライメント部１３０および冷却部１４０と、受渡ロボット１２０とは、それぞれゲートバルブ１８１、１８２を介して接続されている。したがって、基板Ｗが搬送される際には、適宜これらのゲートバルブが開閉される。また、アライメント部１３０、冷却部１４０、加熱処理部１６０、および搬送室１７０の内側空間は、対応するゲートバルブ１８１〜１８５が閉鎖されることにより、密閉空間となる。

また、アライメント部１３０、冷却部１４０、および搬送室１７０内には、それぞれ窒素ガス供給部（図示省略）からの高純度の窒素ガスが供給され、余剰の窒素ガスは適宜排気管（図示省略）から排気される、したがって、アライメント部１３０、冷却部１４０および搬送室１７０内は清浄に維持される。

また、熱処理装置１００は、熱処理装置１００の各機構部を制御するための制御部３を備えている。図６は、制御部３の構成を示すブロック図である。制御部３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、制御部３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。

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。

また、バスライン１９には、熱処理装置１００の図示を省略する駆動用のモータ、センサアレイ１７１、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が電気的に接続されている。

制御部３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、駆動用のモータを制御してサセプタ７２およびホットプレート７１の高さ位置を調整する。また、ＣＰＵ１１は、センサアレイ１７１から測定信号を供給されて、該測定信号に基づいて、基板Ｗの形状不良の有無を判定して検出する。具体的には、ＣＰＵ１１は、正常基板についての実験やシミュレーションなどにより予め取得された、例えば、Ｈレベルの信号などの所定状態の測定信号（基準信号）が出力される期間（「判定基準」、「良否判定基準」とも称される）と、測定対象の基板についての該所定状態の測定信号（比較対象信号）が出力された期間とを比較する。該比較の結果、基準信号よりも比較対象信号の方が時間的に短ければ基板Ｗに欠損等の形状不良があると判定する。なお、基準信号と比較対象信号との比較は、これらの信号の時間同士で比較することは、必須ではない。例えば、基準信号の信号パターンと、比較対象信号の信号パターンとの時間的または空間的な信号パターンとして一致度の比較などが行われてもよい。この場合には、基準信号の信号パターン自体や、所定の一致度などが判定基準となる。

上記の判定基準は、予め実験やシミュレーションなどによって取得されて、磁気ディスク１４に記憶されている。なお、複数のセンサを有するセンサアレイ１７１が用いられる場合には、図５の走査軌跡１９１〜１９５のように、正常な基板上での検出光Ｌ１の走査軌跡の空間的な長さが異なる場合がある。従って、センサアレイ１７１の複数の測定領域を、正常な基板が、搬送装置により搬送されてそれぞれ通過する複数の空間的な長さに応じて複数の判定基準がそれぞれ実験等に基づいて設定されて、形状不良の判定に用いられることが好ましい。これにより基板Ｗの形状不良の有無の判定がより正確になる。

またＣＰＵ１１は、搬送ロボット１５０や受渡ロボット１２０による基板Ｗの搬送動作と、センサアレイ１７１から出射される検出光Ｌ１の発光動作とを同期させる。検出光Ｌ１の消灯動作についても基板Ｗの搬送動作と同期させることが好ましい。なお、熱処理装置１００に電源が供給されている期間にセンサアレイ１７１が、常に、検出光Ｌ１を照射しているとしても、基板Ｗの形状不良の有無は正しく判定されるので本発明の有用性を損なうものではない。

＜２．熱処理装置による基板の形状不良の有無の判定処理＞
図７は、熱処理装置１００が、その処理する基板Ｗの形状不良の有無を判定する判定処理Ｓ１００のフローチャートを示す図である。

先ず、センサアレイ１７１による測定信号の測定が行われる（ステップＳ１１０）。より詳細には、センサアレイ１７１の測定領域Ｕ１（各センサ毎の複数の測定領域）を、搬送ロボット１５０などの搬送部により搬送された基板Ｗがそれぞれ通過する際に、センサアレイ１７１により各測定信号が出力される。該各測定信号は、基板Ｗが搬送部に搬送されて各測定領域を通過した空間的な長さに応じた信号である。センサアレイ１７１による検出光Ｌ１の照射は、常時行われていても良いし、基板Ｗの搬送動作と同期されることにより、基板Ｗが、センサアレイ１７１の測定領域Ｕ１を通過すると見込まれる期間のみ行われても良い。また、制御部３のＣＰＵ１１は、センサアレイ１７１から供給された該測定信号を取り込む。測定信号の取り込みは、検出光Ｌ１の照射に同期して間欠的に行われても良いし、非同期で、常時、所定間隔で行われても良い。測定信号のうち基板Ｗの形状不良の有無の判定に必要な部分は、測定信号の立ち上がりや立ち下がりを検出することなどにより特定されても良いし、基板Ｗの搬送の制御情報に基づいて特定されても良い。また、別設の近接センサなどにより測定領域Ｕ１を基板Ｗが通過することを検出することにより行われても良い。

また、基板Ｗがセンサアレイ１７１の測定領域Ｕ１を通過するときの搬送速度は、一定速度であることが好ましい。一定速度であれば、測定信号の時間での比較が容易になり形状不良の有無の判定（形状不良の検出）が容易となる。しかしながら、一定速度でないとしても、その変動パターンが既知であれば、同一スケールの時間に変換することなどにより測定信号同士の比較は可能である。従って、基板Ｗがセンサアレイ１７１の測定領域Ｕ１を通過するときの搬送速度が一定速度でないとしても、その変動パターンが既知であれば、本発明の有用性を損なうものではない。

センサアレイ１７１が測定した測定信号の取り込みが完了すると、コントローラ１０のＣＰＵ１１は、磁気ディスク１４から形状不良の有無の各判定基準を読出す（ステップＳ１２０）。既述したように、各判定基準は、センサアレイ１７１を構成する各センサ毎に設定されることが好ましい。そして、ＣＰＵ１１は、各測定信号の時間的な長さと、各判定基準とを対応する組み合わせ毎に比較する（ステップＳ１３０）。該判定の結果、１以上の測定信号の時間的な長さが、対応する判定基準未満であれば、ＣＰＵ１１は、基板Ｗに欠損等の形状不良があると判定し（ステップＳ１５０）、判定処理を終了する。該判定の結果、何れの測定信号の時間的な長さも、対応する判定基準と同じであれば、ＣＰＵ１１は、基板Ｗが正常な基板（良品基板）であると判定し（ステップＳ１６０）、判定処理を終了する。

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、搬送経路Ｐのうち加熱処理部１６０の下流側における測定領域を、基板が通過した空間的な長さに応じた測定信号に基づいて基板の形状不良の有無が判定される。従って、基板の加熱処理により発生した欠損や割れなどの基板の形状不良が検出され得る。

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、搬送経路Ｐのうち加熱処理部１６０の出口部分Ｓ１にセンサアレイ１７１の測定領域Ｕ１が設けられている。従って、出口部分Ｓ１よりも下流側に測定領域Ｕ１が設けられる場合に比べて、より早く基板の形状不良を判定できるので、基板の破片が引っかかった状態でゲートバルブ１８５が閉じられるなどの深刻なトラブルをより抑制できる。

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、センサアレイ１７１の測定領域Ｕ１が搬送経路Ｐにおける冷却部１４０の下流側に設けられているので、冷却部１４０において基板Ｗの形状不良が発生した場合でも、形状不良が検出される。

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、搬送ロボット１５０や受渡ロボット１２０などの搬送部が、基板Ｗが測定領域Ｕ１を通過するときに基板Ｗを一定の速度で搬送し、ＣＰＵ１１（判定部）は、センサアレイ１７１が測定した測定信号の時間的な長さに基づいて基板Ｗの形状不良の有無を判定する。この判定は容易に行えるため、基板の形状不良の有無の判定コストが削減され得る。

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、センサアレイ１７１は、基板Ｗの搬送経路Ｐを横切る方向に設けられた互いに異なる複数の測定領域をそれぞれ有する複数のセンサを備えているので、形状不良の見逃しがより低減され得る。

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、センサアレイ１７１における複数の測定領域を、正常な基板Ｗが搬送部に搬送されてそれぞれ通過する複数の空間的な長さに応じてそれぞれ設定された複数の判定基準が用いられる。従って、形状不良の有無がより正確に判定される。

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６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ため、加熱処理部１６０の下流側の測定領域Ｕ１での測定により基板の形状不良の有無が判定される本発明の判定処理の有用性がより顕著となる。

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、レーザーアニール装置やスパイクアニール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、ホット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。

１００ 熱処理装置
１１ ＣＰＵ（判定部）
１０１ インデクサ部
１１０ ロードポート
１２０ 受渡ロボット
１２０Ｒ，１２０Ｓ 矢印
１２１ ハンド
１３０ アライメント部
１４０ 冷却部
１５０ 搬送ロボット
１５０Ｒ 矢印
１５１ａ，１５１ｂ 搬送アーム
１６０ 加熱処理部（加熱部）
１７１ センサアレイ（測定部）
１７１ａ 投光部
１７１ｂ 受光部
１８１〜１８５ ゲートバルブ
２０１，２０２ 測定信号
５ 光照射部
ＡＲ１ 搬送方向
Ｓ１，Ｓ２ 出口部分
Ｕ１ 測定領域
Ｗ 基板

Claims (9)

1. 基板に光を照射することにより基板を加熱する熱処理装置であって、
   前記基板の搬送経路に設けられて、処理室内に収容された前記基板に対して加熱処理を行う加熱部と、
   前記加熱部によって加熱処理された前記基板を前記搬送経路に沿って前記加熱部の下流側に搬送する搬送部と、
   前記搬送経路のうち前記加熱部の下流側における測定領域を、前記基板が前記搬送部に搬送されて通過した空間的な長さに応じた測定信号を出力する測定部と、
   前記測定信号に基づいて前記基板の形状不良の有無を判定する判定部と、
   を備える熱処理装置。
2. 請求項１に記載の熱処理装置であって、
   前記搬送経路のうち前記加熱部の下流側に、前記加熱部によって加熱処理された前記基板を冷却する冷却部をさらに備え、
   前記測定領域が、
   前記加熱部と前記冷却部との間に設けられている熱処理装置。
3. 請求項２に記載の熱処理装置であって、
   前記測定領域が、
   前記加熱部の出口部分に設けられている熱処理装置。
4. 請求項１に記載の熱処理装置であって、
   前記搬送経路のうち前記加熱部の下流側に、前記加熱部によって加熱処理された前記基板を冷却する冷却部、
   をさらに備え、
   前記測定領域が、
   前記搬送経路における前記冷却部の下流側に設けられている熱処理装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載の熱処理装置であって、
   前記搬送部は、
   前記基板が前記測定領域を通過するときに前記基板を一定の速度で搬送し、
   前記判定部は、
   前記測定信号の時間的な長さに基づいて前記基板の形状不良の有無を判定する熱処理装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載の熱処理装置であって、
   前記測定部は、
   前記搬送経路を横切る方向に設けられた互いに異なる複数の測定領域をそれぞれ有する複数のセンサ、
   を備え、
   前記複数のセンサは、
   前記測定信号として、前記基板が前記搬送部に搬送されて前記複数の測定領域をそれぞれ通過した複数の空間的な長さにそれぞれ応じた複数の測定信号を出力し、
   前記判定部は、
   前記複数の測定信号に基づいて前記基板の形状不良の有無を判定する熱処理装置。
7. 請求項６に記載の熱処理装置であって、
   前記判定部は、
   前記複数の測定領域を、正常な基板が前記搬送部に搬送されてそれぞれ通過する複数の空間的な長さに応じてそれぞれ設定された複数の判定基準に基づいて前記基板の形状不良の有無を判定する熱処理装置。
8. 請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載の熱処理装置であって、
   前記加熱部は、
   フラッシュランプを備えるとともに、前記処理室内に収容した前記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前記基板を加熱する熱処理装置。
9. 基板に光を照射することにより基板を加熱する熱処理装置における基板の形状不良の有無の判定方法であって、
   前記熱処理装置は、
   前記基板の搬送経路に設けられて、処理室内に収容された前記基板に対して加熱処理を行う加熱部と、
   前記加熱部によって加熱処理された前記基板を前記搬送経路に沿って前記加熱部の下流側に搬送する搬送部と、
   を備え、
   当該判定方法は、
   前記搬送経路のうち前記加熱部の下流側における測定領域を、前記基板が前記搬送部に搬送されて通過した空間的な長さに応じた測定信号を測定するステップと、
   前記測定信号に基づいて前記基板の欠損の有無を判定するステップと、
   を備える判定方法。

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