JP2001345275A - Heat treatment device, method for controlling heat treatment device, and method for determining place to be measured in circumference of substrate - Google Patents

Heat treatment device, method for controlling heat treatment device, and method for determining place to be measured in circumference of substrate

Info

Publication number
JP2001345275A
JP2001345275A JP2000164888A JP2000164888A JP2001345275A JP 2001345275 A JP2001345275 A JP 2001345275A JP 2000164888 A JP2000164888 A JP 2000164888A JP 2000164888 A JP2000164888 A JP 2000164888A JP 2001345275 A JP2001345275 A JP 2001345275A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
substrate
heat treatment
treatment apparatus
peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000164888A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4536214B2 (en
Inventor
Bunryo O
文凌 王
Koichi Sakamoto
浩一 坂本
Fujio Suzuki
富士雄 鈴木
Moyuru Yasuhara
もゆる 安原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2000164888A priority Critical patent/JP4536214B2/en
Publication of JP2001345275A publication Critical patent/JP2001345275A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4536214B2 publication Critical patent/JP4536214B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out heat treatment a semiconductor wafer by considering temperature distribution on the semiconductor wafer. SOLUTION: In this heat treatment device, a substrate is arranged in a treatment chamber for heat treatment. The heat treatment device is equipped with a heating part, a temperature measurement part that measures temperature at a center measurement place that is positioned near the center of the substrate, and a plurality of circumference measurement places that are positioned near the circumference of the substrate, a typical temperature calculation part that calculates the typical temperature of the substrate, based on temperature at the center measurement place and the plurality of circumference measurement places, and a control part that controls the heating part, based on the typical temperature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
基板を熱処理する熱処理装置、熱処理装置の制御方法お
よび基板の周縁測定箇所の決定方法に関し、特に基板の
温度分布を加味して熱処理を行う熱処理装置、熱処理装
置の制御方法および基板の周縁測定箇所の決定方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus for heat-treating a substrate such as a semiconductor wafer, a method of controlling the heat treatment apparatus, and a method of determining a peripheral measuring point of a substrate. The present invention relates to a heat treatment apparatus, a method for controlling the heat treatment apparatus, and a method for determining a peripheral measurement point of a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に多数枚の半導体ウエハに対して成
膜処理、酸化処理あるいは拡散処理などの熱処理を一括
して行う熱処理装置として横型熱処理装置や縦型熱処理
装置が知られており、最近では大気の巻き込みが少ない
等の理由から縦型熱処理装置が主流になりつつある。
2. Description of the Related Art Generally, a horizontal heat treatment apparatus or a vertical heat treatment apparatus is known as a heat treatment apparatus for performing heat treatment such as film formation processing, oxidation treatment or diffusion treatment on a large number of semiconductor wafers at once. Vertical heat treatment apparatuses are becoming mainstream because of little air entrapment.

【0003】縦型熱処理装置は、筒状のマニホールドの
上に設けられた縦型の反応管と、この反応管を囲むよう
に設けられたヒータとを備える。そして、ウエハボート
と呼ばれる保持具に多数枚のウエハを棚状に保持させて
マニホールドの下端の開口部から反応管内に搬入させて
熱処理が行われる。
The vertical heat treatment apparatus includes a vertical reaction tube provided on a cylindrical manifold, and a heater provided to surround the reaction tube. Then, a large number of wafers are held in a shelf shape by a holder called a wafer boat and carried into the reaction tube from the opening at the lower end of the manifold to perform heat treatment.

【0004】この熱処理の際には半導体ウエハの加熱さ
れた温度に基づき熱処理装置が制御される。
[0004] During this heat treatment, the heat treatment apparatus is controlled based on the heated temperature of the semiconductor wafer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱処理
装置で熱処理を行う際に半導体ウエハの温度は一様では
なく、温度分布があるのが通例である。このため、半導
体ウエハ上のどの箇所の温度に基づいて、熱処理装置を
制御するかが問題となる。
However, when the heat treatment is performed by the heat treatment apparatus, the temperature of the semiconductor wafer is not uniform and usually has a temperature distribution. For this reason, there is a problem as to which temperature on the semiconductor wafer is to be used to control the heat treatment apparatus.

【0006】また、この温度分布の幅が大きいと半導体
ウエハ上にスリップラインが発生しやすくなる。スリッ
プラインは、半導体ウエハ上に形成された1種の段差で
あり、半導体デバイスの歩留まりを低下する要因にな
る。
When the width of the temperature distribution is large, slip lines are likely to be generated on the semiconductor wafer. The slip line is one type of step formed on the semiconductor wafer and causes a reduction in the yield of semiconductor devices.

【0007】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、半導体ウエハ等の基板の温度分布をも
考慮して基板の熱処理を行うことを可能ならしめる熱処
理装置、熱処理装置の制御方法、および基板上の温度を
測定する周縁測定箇所の決定方法を提供することを目的
としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a heat treatment apparatus and a control of the heat treatment apparatus which enable a heat treatment of a substrate in consideration of a temperature distribution of the substrate such as a semiconductor wafer. It is an object of the present invention to provide a method and a method for determining a peripheral measuring point for measuring a temperature on a substrate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために、本発明に係る熱処理装置は、処理室内に基板
を配置して熱処理を行うための熱処理装置であって、前
記基板を基板周縁から加熱するための加熱部と、前記基
板の中央近傍に位置する中央測定箇所および該基板の周
縁近傍に位置する複数の周縁測定箇所の温度を測定する
温度測定部と、前記温度測定部によって測定された前記
中央測定箇所および前記複数の周縁測定箇所の温度に基
づき、前記基板の代表温度を算出する代表温度算出部
と、前記代表温度算出部によって算出された前記代表温
度に基づいて、前記加熱部を制御する制御部とを具備す
ることを特徴とする。
Means for Solving the Problems (1) In order to achieve the above object, a heat treatment apparatus according to the present invention is a heat treatment apparatus for arranging a substrate in a processing chamber and performing heat treatment. A heating unit for heating from the periphery of the substrate, a temperature measurement unit for measuring the temperature of a central measurement point located near the center of the substrate and a plurality of peripheral measurement points located near the periphery of the substrate, and the temperature measurement unit Based on the temperature of the central measurement point and the plurality of peripheral measurement points measured by the representative temperature calculation unit that calculates the representative temperature of the substrate, based on the representative temperature calculated by the representative temperature calculation unit, A control unit for controlling the heating unit.

【0009】中央測定箇所および複数の周縁測定箇所の
温度に基づき、基板の代表温度を算出することから、基
板上の温度分布を的確に反映した代表温度の算出および
この代表温度に基づく加熱部の的確な制御が可能とな
る。
Since the representative temperature of the substrate is calculated based on the temperatures of the central measurement point and the plurality of peripheral measurement points, the representative temperature is accurately calculated by reflecting the temperature distribution on the substrate, and the heating unit based on the representative temperature is calculated. Precise control becomes possible.

【0010】代表温度は、例えば、複数の周縁測定箇所
の温度の平均値と中央測定箇所の温度とを重みづけ平均
することによって算出することができる。
The representative temperature can be calculated, for example, by weighting and averaging the average value of the temperatures at a plurality of peripheral measuring points and the temperature at the central measuring point.

【0011】(2)また、本発明に係る熱処理装置は、
処理室内に基板を配置して熱処理を行うための熱処理装
置であって、前記基板を基板周縁から加熱するための加
熱部と、前記基板の中央近傍に位置する中央測定箇所お
よび該基板の周縁近傍に位置する複数の周縁測定箇所の
温度を測定する温度測定部と、前記中央測定箇所の温度
および前記複数の周縁測定箇所の温度に基づき前記基板
内の温度差を算出する温度差算出部と前記温度差算出部
によって算出された前記温度差に基づいて、前記加熱部
を制御する制御部とを具備することを特徴とする。
(2) The heat treatment apparatus according to the present invention comprises:
A heat treatment apparatus for performing heat treatment by arranging a substrate in a processing chamber, comprising: a heating unit for heating the substrate from a periphery of the substrate; a central measurement point located near a center of the substrate; and a periphery of the periphery of the substrate. A temperature measurement unit that measures the temperature of a plurality of peripheral measurement points located in a temperature difference calculation unit that calculates a temperature difference in the substrate based on the temperature of the central measurement point and the temperature of the plurality of peripheral measurement points. A control unit that controls the heating unit based on the temperature difference calculated by the temperature difference calculation unit.

【0012】中央測定箇所の温度および複数の周縁測定
箇所の温度に基づき基板内の温度差を算出することか
ら、基板内の温度分布を的確に反映した温度差の算出お
よびこの温度差に基づく加熱部の的確な制御が可能とな
る。
Since the temperature difference in the substrate is calculated based on the temperature of the central measurement point and the temperatures of the plurality of peripheral measurement points, the temperature difference accurately reflecting the temperature distribution in the substrate and the heating based on the temperature difference are calculated. The precise control of the section can be performed.

【0013】この結果、基板内の温度差を適正な許容範
囲以内に抑えることができ、例えば、半導体ウエハに発
生するスリップラインを低減することができる。
As a result, the temperature difference in the substrate can be suppressed within an appropriate allowable range, and, for example, slip lines generated on the semiconductor wafer can be reduced.

【0014】温度差は、例えば、中央測定箇所と複数の
周縁測定箇所との温度の差分より絶対値が最大である差
分を選択することによって算出できる。
The temperature difference can be calculated, for example, by selecting the difference having the largest absolute value from the temperature difference between the center measurement point and the plurality of peripheral measurement points.

【0015】(3)本発明に係る熱処理装置の制御方法
は、基板の熱処理を行う熱処理装置を制御するための方
法であって、前記基板の中央近傍に位置する中央測定箇
所および該基板の周縁近傍に位置する複数の周縁測定箇
所の温度を測定する温度測定工程と、前記中央測定箇所
の温度および複数の周縁測定箇所の温度に基づき、前記
基板の代表温度および該基板内の温度差を算出する代表
温度・温度差算出工程と、前記代表温度・温度差算出工
程によって算出された前記代表温度および前記温度差に
基づき、前記熱処理装置を制御する制御工程とを具備す
ることを特徴とする。
(3) A method for controlling a heat treatment apparatus according to the present invention is a method for controlling a heat treatment apparatus for performing a heat treatment on a substrate, comprising: a central measurement point located near the center of the substrate; A temperature measuring step of measuring the temperature of a plurality of peripheral measuring points located in the vicinity, and calculating a representative temperature of the substrate and a temperature difference in the substrate based on the temperature of the central measuring point and the temperatures of the plural peripheral measuring points. A representative temperature / temperature difference calculating step, and a control step of controlling the heat treatment apparatus based on the representative temperature and the temperature difference calculated in the representative temperature / temperature difference calculating step.

【0016】中央測定箇所の温度および複数の周縁測定
箇所の温度から算出された基板の代表温度および基板内
の温度差によって、基板の温度分布を考慮した熱処理装
置の的確な制御を行える。
The heat treatment apparatus can be accurately controlled in consideration of the temperature distribution of the substrate, based on the representative temperature of the substrate and the temperature difference within the substrate calculated from the temperature at the central measurement point and the temperatures at the plurality of peripheral measurement points.

【0017】ここで、制御工程は、前記代表温度に基づ
き、前記熱処理装置の制御パラメータを導出する制御パ
ラメータ導出工程と、前記制御パラメータ導出工程によ
って導出された前記制御パラメータを前記温度差に基づ
き修正する制御パラメータ修正工程とを具備することが
できる。
Here, the control step includes a control parameter deriving step of deriving a control parameter of the heat treatment apparatus based on the representative temperature, and correcting the control parameter derived in the control parameter deriving step based on the temperature difference. And a control parameter correcting step.

【0018】(4)本発明に係る基板の周縁測定箇所を
決定するための方法は、基板の周縁近傍に位置し、かつ
該基板を熱処理する際の温度を測定するための複数の周
縁測定箇所を決定するための方法であって、熱処理装置
に前記基板を配置して該基板の温度が安定するまで加熱
する加熱工程と、前記加熱工程によって加熱された前記
基板の温度を、該基板の周縁近傍の5以上の箇所で測定
する測定工程と、前記測定工程によって測定された最低
の温度に対応した最低温度箇所または最高の温度に対応
した最高温度箇所の少なくともいずれか一方を特定する
最低・最高温度箇所特定工程と、前記最低・温度箇所特
定工程によって特定された前記最低温度箇所または前記
最高温度箇所のいずれか一方を含み、かつ前記基板の周
縁に沿って該基板上を等間隔となるように該基板の周縁
近傍の前記周縁測定箇所を決定する測定箇所決定工程と
を具備することを特徴とする。
(4) A method for determining a peripheral edge measuring point of a substrate according to the present invention comprises a plurality of peripheral edge measuring points located near the peripheral edge of the substrate and for measuring a temperature at the time of heat treatment of the substrate. A heating step of arranging the substrate in a heat treatment apparatus and heating the substrate until the temperature of the substrate is stabilized, and setting the temperature of the substrate heated by the heating step to a peripheral edge of the substrate. A measurement step of measuring at five or more points in the vicinity, and a minimum / maximum specifying at least one of a minimum temperature point corresponding to the lowest temperature or a maximum temperature point corresponding to the highest temperature measured in the measurement step A temperature location specifying step, including one of the lowest temperature location or the highest temperature location specified in the lowest / temperature location specifying step, and along the periphery of the substrate; The characterized by comprising a measurement point determination step of determining the perimeter measurement points near the peripheral edge of the substrate at equal intervals.

【0019】基板の温度を多数の箇所で測定し、これか
ら最低温度箇所または最高温度箇所の少なくともいずれ
かを含み、かつ基板周縁に沿って基板上を等間隔となる
ように周縁測定箇所を決定することから、基板の温度分
布を考慮した的確な温度測定が可能となる。即ち、周縁
測定箇所が必ずしも多数あることを要せずに的確な温度
測定が可能なので、熱処理時の温度測定の労力が軽減さ
れる。
The temperature of the substrate is measured at a large number of points, and the peripheral measurement points are determined from these points so as to include at least one of the lowest temperature point and the highest temperature point and to be evenly spaced on the substrate along the peripheral edge of the substrate. Therefore, accurate temperature measurement in consideration of the temperature distribution of the substrate can be performed. That is, since accurate temperature measurement can be performed without necessarily having a large number of peripheral measurement points, the labor for temperature measurement during heat treatment is reduced.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下に本発明を縦型熱処理装置に
適用した場合の実施の形態について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a vertical heat treatment apparatus will be described below.

【0021】図1、図2はそれぞれ、本発明に係る縦型
熱処理装置の一部断面図および斜視図である。
FIGS. 1 and 2 are a partial sectional view and a perspective view, respectively, of a vertical heat treatment apparatus according to the present invention.

【0022】本発明に係る縦型熱処理装置は、図1に示
すように、例えば石英で作られた内管2a及び外管2b
よりなる二重管構造の反応管2を備え、反応管2の下部
側には金属製の筒状のマニホールド21が設けられてい
る。
As shown in FIG. 1, the vertical heat treatment apparatus according to the present invention comprises an inner tube 2a and an outer tube 2b made of quartz, for example.
The reaction tube 2 has a double-tube structure, and a metal tubular manifold 21 is provided below the reaction tube 2.

【0023】内管2aは上端が開口されており、マニホ
ールド21の内側で支持されている。外管2bは上端が
塞がれており、下端がべ一スプレート22の下側にてマ
ニホールド21の上端に気密に接合されている。
The inner tube 2a has an open upper end, and is supported inside the manifold 21. The outer tube 2b has an upper end closed, and a lower end is hermetically joined to an upper end of the manifold 21 below the base plate 22.

【0024】前記反応管2内には、図2に示すように、
多数枚例えば150枚の被処理体(被処理基板)をなす
半導体ウエハW(製品ウエハ)が各々水平な状態で上下
に間隔をおいて保持具であるウエハボート23に棚状に
載置されており、このウエハボート23は蓋体24の上
に保温筒(断熱体)25を介して保持されている。前記
ウエハボート23には、被処理基板である製品ウエハW
をできるだけ均一な加熱雰囲気に置くために上端側と下
端側とにサイドウエハと呼ばれる常時載置用のウエハが
載置されると共に処理の状態をモニタ一するモニタウエ
ハも散在して置かれる。このため、製品ウエハに加えて
これらウエハを見込んだ数の溝が設置され、例えば15
0枚の製品ウエハWを搭載するものにあっては、170
枚分の保持溝が形成されている。前記蓋体24は、ウエ
ハボート23を反応管2内に搬入、搬出するためのボー
トエレベータ26の上に搭載されており、上限位置にあ
るときにはマニホールド21の下端開口部、即ち反応管
2とマニホールド21とで構成される処理容器の下端開
口部を閉塞する役割を持つものである。
In the reaction tube 2, as shown in FIG.
A large number of, for example, 150 semiconductor wafers W (product wafers) forming a processing target (processing target substrate) are placed on a wafer boat 23 as a holder at a vertical interval in a shelf state in a horizontal state. The wafer boat 23 is held on a lid 24 via a heat insulating cylinder (heat insulator) 25. The wafer boat 23 has a product wafer W as a substrate to be processed.
In order to place the wafer in a heating atmosphere as uniform as possible, wafers for continuous placement called side wafers are placed on the upper end side and the lower end side, and monitor wafers for monitoring the processing state are scattered. For this reason, in addition to product wafers, grooves are provided in a number that allows for these wafers.
In the case where zero product wafer W is mounted, 170
A number of holding grooves are formed. The lid 24 is mounted on a boat elevator 26 for loading and unloading the wafer boat 23 into and out of the reaction tube 2. When the lid 24 is at the upper limit position, the lower end opening of the manifold 21, that is, the reaction tube 2 and the manifold 21 has a role of closing the opening at the lower end of the processing container constituted by the processing container 21.

【0025】反応管2の周囲には例えば抵抗加熱体より
なるヒータ3が設けられている。ヒータ3はゾーン1〜
5に5分割されていて、各ヒータ31〜35が電力コン
トローラ41〜45により独立して発熱量を制御できる
ようになっている。この例では反応管2、マニホールド
21、ヒータ3により加熱炉が構成される。
A heater 3 made of, for example, a resistance heater is provided around the reaction tube 2. Heater 3 is in zone 1
The heaters 31 to 35 can independently control the amount of heat generated by the power controllers 41 to 45. In this example, a heating furnace is constituted by the reaction tube 2, the manifold 21, and the heater 3.

【0026】内管2aの内壁には、ヒータ31〜35の
各ゾーン1〜5に対応して熱電対等の内側温度センサS
1in〜S5inが設置されている。また、外管2bの
外壁にはヒータ31〜35の各ゾーン1〜5に対応して
熱電対等の外側温度センサS1out〜S5outが設
置されている。図示していないが、この温度センサS1
in〜S5in、S1out〜S5outはそれぞれ内
管2aおよび外管2bの円周方向にそって複数配置され
ている。この結果、反応管2の軸方向および円周方向双
方の温度分布が測定できる。
An inner temperature sensor S such as a thermocouple is provided on the inner wall of the inner tube 2a so as to correspond to each of the zones 1 to 5 of the heaters 31 to 35.
1 in to S5 in are installed. Outside temperature sensors S1out to S5out such as thermocouples are provided on the outer wall of the outer tube 2b in correspondence with the zones 1 to 5 of the heaters 31 to 35, respectively. Although not shown, the temperature sensor S1
A plurality of in to S5in and S1out to S5out are arranged along the circumferential direction of the inner tube 2a and the outer tube 2b, respectively. As a result, the temperature distribution in both the axial direction and the circumferential direction of the reaction tube 2 can be measured.

【0027】前述のモニタウエハは、ヒータ31〜35
の各ゾーン1〜5にそれぞれ対応した位置にモニタウエ
ハW1〜W5として設置されている。このモニタウエハ
W1〜W5は、通常は製品ウエハと同一のウエハが用い
られ、ウエハの中央近傍に位置する中央測定箇所および
周縁近傍に位置する複数の周縁測定箇所の温度がモニタ
される。
The above-described monitor wafer includes heaters 31 to 35
Are provided as monitor wafers W1 to W5 at positions corresponding to the respective zones 1 to 5. Normally, the same wafer as the product wafer is used as the monitor wafers W1 to W5, and the temperatures of a central measurement point located near the center of the wafer and a plurality of peripheral measurement points located near the periphery are monitored.

【0028】図3にモニタウエハW1〜W5上における
中央測定箇所、周縁測定箇所の位置関係を示す。モニタ
ウエハW1〜W5上の中央近傍に位置する箇所cが中央
測定箇所cであり、その他のモニタウエハ周縁に配置さ
れた箇所e1〜e4が周縁測定箇所e1〜e4である。
なお、周縁測定箇所の決定方法等の詳細については後述
する。
FIG. 3 shows the positional relationship between the central measuring point and the peripheral measuring point on the monitor wafers W1 to W5. The location c located near the center on the monitor wafers W1 to W5 is the central measurement location c, and the other locations e1 to e4 arranged on the periphery of the monitor wafer are the peripheral measurement locations e1 to e4.
The details of the method for determining the peripheral measurement point will be described later.

【0029】後述のように、モニタウエハW1〜W5そ
れぞれの中央測定箇所cおよび周縁測定箇所e1〜e4
の温度は、温度センサS1in〜S5in、S1out
〜S5outの測定信号から推定される。
As will be described later, the center measurement point c and the peripheral measurement points e1 to e4 of the monitor wafers W1 to W5, respectively.
Are temperature sensors S1in to S5in, S1out
To S5out.

【0030】マニホールド21には、内管2a内にガス
を供給するように複数のガス供給管が設けられており、
図1では便宜上2本のガス供給管51、52を示してあ
る。各ガス供給管51、52には、ガス流量をそれぞれ
調整するための例えばマスフローコントローラなどの流
量調整部61、62やバルブ(図示せず)などが介設さ
れている。更にまたマニホールド21には、内管2aと
外管2bとの隙間から排気するように排気管27が接続
されており、この排気管27は図示しない真空ポンプに
接続されている。排気管27の途中には反応管2内の圧
力を調整するための例えばバタフライバルブやバルブ駆
動部などを含む圧力調整部28が設けられている。
A plurality of gas supply pipes are provided in the manifold 21 so as to supply gas into the inner pipe 2a.
FIG. 1 shows two gas supply pipes 51 and 52 for convenience. The gas supply pipes 51 and 52 are provided with flow rate adjusters 61 and 62 such as a mass flow controller and a valve (not shown) for adjusting a gas flow rate, respectively. Further, an exhaust pipe 27 is connected to the manifold 21 so as to exhaust air from a gap between the inner pipe 2a and the outer pipe 2b, and the exhaust pipe 27 is connected to a vacuum pump (not shown). A pressure adjusting unit 28 for adjusting the pressure in the reaction tube 2 including, for example, a butterfly valve and a valve driving unit is provided in the exhaust pipe 27.

【0031】この縦型熱処理装置は、反応管2内の処理
雰囲気の温度、反応管2内の圧力、ガス流量といった処
理パラメータを制御するためのコントローラ100を備
えている。このコントローラ100には、温度センサS
1in〜S5in、S1out〜S5outからの温度
測定信号が入力され、ヒータ3の電力コントロ一ラ41
〜45、圧力調整部28、流量調整部61、62に制御
信号を出カする。
This vertical heat treatment apparatus includes a controller 100 for controlling processing parameters such as the temperature of the processing atmosphere in the reaction tube 2, the pressure in the reaction tube 2, and the gas flow rate. The controller 100 includes a temperature sensor S
The temperature measurement signals from 1in to S5in and S1out to S5out are input, and the power controller 41 of the heater 3 is input.
To 45, the pressure control unit 28, and the flow control units 61 and 62.

【0032】本実施形態の更なる詳細を説明する前に、
半導体ウエハ上の温度分布の傾向およびその原因につい
て説明する。
Before describing further details of this embodiment,
The tendency of the temperature distribution on the semiconductor wafer and its cause will be described.

【0033】熱処理においては、半導体ウエハの中央近
傍(中央測定箇所)および周縁近傍(周縁測定箇所)に
温度差が生じる可能性があり、さらに周縁近傍において
も半導体ウエハ中心からみた方向の相違によって温度差
が生じる可能性がある。
In the heat treatment, there is a possibility that a temperature difference occurs near the center (center measurement point) and the periphery (perimeter measurement point) of the semiconductor wafer, and the temperature difference also occurs near the periphery due to the difference in the direction from the center of the semiconductor wafer. Differences can occur.

【0034】周縁測定箇所によって温度が相違するのは
熱処理を行う熱処理装置の熱特性が半導体ウエハWの中
心軸からみて点対称であるとは限らないことに起因す
る。例えば、ガス供給管51、52の開口部と半導体ウ
エハの位置関係によって温度分布が生じる。
The reason that the temperature differs depending on the peripheral measurement point is that the thermal characteristics of the heat treatment apparatus for performing the heat treatment are not necessarily point-symmetrical when viewed from the center axis of the semiconductor wafer W. For example, a temperature distribution occurs due to the positional relationship between the openings of the gas supply pipes 51 and 52 and the semiconductor wafer.

【0035】この関係を図4に示す。図4A、Bは温度
が安定した状態でのモニタウエハWの中央測定箇所cと
周縁測定箇所e1〜e5の温度とガス供給口510,5
20との位置関係をそれぞれモニタウエハWの上面およ
び側部から表した一例としての図である。ガス供給管5
1、52の開口部510、520が周縁測定箇所e1の
側で開口している。供給されるガスの温度は反応管2中
の雰囲気の温度よりも低い。このため、周縁測定箇所e
1の温度は他の周縁測定箇所e2〜e4の温度よりも低
くなっている。そして、基板周縁において温度が最大と
なる周縁測定箇所e3はガス供給口510,520とは
反対側に位置している。
FIG. 4 shows this relationship. 4A and 4B show the temperatures at the central measurement point c and the peripheral measurement points e1 to e5 of the monitor wafer W and the gas supply ports 510 and 5 when the temperature is stable.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a positional relationship between the monitor wafer W and an upper surface of the monitor wafer W. Gas supply pipe 5
1, 52 opening portions 510 and 520 are opened on the side of the peripheral edge measurement point e1. The temperature of the supplied gas is lower than the temperature of the atmosphere in the reaction tube 2. Therefore, the peripheral measuring point e
The temperature of 1 is lower than the temperatures of the other peripheral measurement points e2 to e4. The peripheral measurement point e3 where the temperature is maximum at the substrate peripheral edge is located on the opposite side of the gas supply ports 510 and 520.

【0036】基板周縁にはこのように温度が安定した状
態であっても温度分布が存在する場合がある。そして、
この要因は必ずしもこのようなガスの供給およびその流
れのみには限られず、半導体ウエハの中心軸に対する対
称性を乱すものがあれば基板周縁に温度分布が生じる可
能性がある。
A temperature distribution may exist at the periphery of the substrate even when the temperature is stable as described above. And
This factor is not necessarily limited to the supply and flow of such a gas, and if anything disturbs the symmetry with respect to the central axis of the semiconductor wafer, there is a possibility that a temperature distribution may occur at the periphery of the substrate.

【0037】次に半導体ウエハWの温度分布の時間的変
動につき説明する。図5は、図3の中央測定箇所cと周
縁測定箇所e1,e3の温度の時間的変化を表したグラ
フである。ここで、周縁測定箇所e1は、何らかの理由
で周縁測定箇所e3よりも加熱されにくく、また冷却さ
れやすい状態であると仮定する。
Next, the temporal variation of the temperature distribution of the semiconductor wafer W will be described. FIG. 5 is a graph showing a temporal change in temperature at the center measurement point c and the peripheral measurement points e1 and e3 in FIG. Here, it is assumed that the peripheral measurement point e1 is less likely to be heated and cooler than the peripheral measurement point e3 for some reason.

【0038】図5において、Twは半導体ウエハWの目
標温度プロファイルを表し、これは熱処理条件(昇温速
度、設定温度(Tsp)、処理時間、降温速度)とし
て、後述する処理レシピに表されている。また、Tcは
中央測定箇所cの温度(以下、「中央温度」という)、
Te1,Te2は周縁測定箇所e1,e2それぞれの温
度(以下、「周縁温度」という)を表している。
In FIG. 5, Tw represents a target temperature profile of the semiconductor wafer W, which is expressed as a heat treatment condition (heating rate, set temperature (Tsp), processing time, cooling rate) in a processing recipe described later. I have. Tc is the temperature of the central measurement point c (hereinafter, referred to as “central temperature”);
Te1 and Te2 represent the respective temperatures of the peripheral measurement points e1 and e2 (hereinafter referred to as “peripheral temperatures”).

【0039】熱処理工程は、時刻t1からt2の昇温工
程、時刻t2からt3の安定化工程、時刻t3からt4
のプロセス工程、時刻t4からt5の降温工程によって
構成される。そして、プロセス工程において必要に応じ
てガスの導入、およびその結果としての成膜等が行われ
ることになる。以下、このときの温度分布の時間的変動
につき詳述する。
The heat treatment step includes a heating step from time t1 to t2, a stabilization step from time t2 to t3, and a time step from t3 to t4.
And a temperature lowering step from time t4 to time t5. Then, in the process step, gas is introduced as necessary, and as a result, film formation and the like are performed. Hereinafter, the time variation of the temperature distribution at this time will be described in detail.

【0040】(1)昇温工程(時刻t1〜t2) 昇温工程においてはヒータ3に大きな出力が加えられる
結果、半導体ウエハの温度は上昇する。
(1) Heating Step (Times t1 to t2) In the heating step, a large output is applied to the heater 3 so that the temperature of the semiconductor wafer rises.

【0041】時刻t1においては中央温度Tc、周縁温
度Te1、Te3にはほとんど差がないが、昇温するに
つれこれらの間の温度差が拡大する。ヒータ3が半導体
ウエハの周縁に位置し、半導体ウエハはその周縁から加
熱される関係で、周縁温度Te1、Te3が先に上昇
し、中央温度Tcはこれに遅れて上昇することになる。
このとき、周縁測定箇所e3は周縁のうちでも比較的加
熱されやすいことから温度上昇の速度が大きい。即ち、
昇温プロセスにおいては、中央測定箇所cと周縁測定箇
所e3が半導体ウエハ上において温度差が大きいことに
なる。
At time t1, there is almost no difference between the center temperature Tc and the peripheral temperatures Te1 and Te3, but as the temperature rises, the temperature difference therebetween increases. Since the heater 3 is located at the periphery of the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is heated from the periphery, the peripheral temperatures Te1 and Te3 rise first, and the central temperature Tc rises later.
At this time, the peripheral edge measurement point e3 is relatively easily heated even in the peripheral edge, so that the temperature rise speed is high. That is,
In the heating process, the temperature difference between the central measurement point c and the peripheral measurement point e3 is large on the semiconductor wafer.

【0042】(2)安定化工程(時刻t2〜t3) 安定化工程においては、ヒータ3の出力は低減される。
しかし、熱的な慣性のため半導体ウエハの温度上昇は直
ぐには止まらない。このため、半導体ウエハの温度が安
定するまで多少の時間がかかる。そこで、半導体ウエハ
の温度が設定温度Tspで安定するまで成膜等のプロセ
スの実行は見送られる。
(2) Stabilization Step (Times t2 to t3) In the stabilization step, the output of the heater 3 is reduced.
However, the temperature rise of the semiconductor wafer does not stop immediately due to thermal inertia. For this reason, it takes some time until the temperature of the semiconductor wafer is stabilized. Therefore, the execution of processes such as film formation is postponed until the temperature of the semiconductor wafer is stabilized at the set temperature Tsp.

【0043】このとき周縁測定箇所e3は、加熱されや
すい箇所であることから設定温度Tspを一時的に越
え、ピークをもつ(オーバシュート)。その後、一旦設
定温度以下に下がり(アンダーシュート)その後設定温
度Tspに落ち着く。周縁測定箇所e1は周縁測定箇所
e3より加熱されにくいので、周縁温度Te1は周縁温
度Te3より低いが、傾向としては周縁温度Te3とほ
ぼ同様に変化する。
At this time, the peripheral measuring point e3 temporarily exceeds the set temperature Tsp and has a peak (overshoot) because the peripheral measuring point e3 is easily heated. Thereafter, the temperature temporarily drops below the set temperature (undershoot), and then settles to the set temperature Tsp. Since the peripheral measurement point e1 is less likely to be heated than the peripheral measurement point e3, the peripheral temperature Te1 is lower than the peripheral temperature Te3, but tends to change substantially similarly to the peripheral temperature Te3.

【0044】これに対して、中央温度Tcは温度上昇が
比較的ゆっくりである結果、ピークは持たずに徐々に設
定温度Tspに近づいてゆく傾向にある。
On the other hand, the central temperature Tc tends to gradually approach the set temperature Tsp without having a peak as a result of the temperature rising relatively slowly.

【0045】(3)プロセス工程(時刻t3〜t4) プロセス工程においては半導体ウエハの温度は比較的安
定する。しかしながら、先に例として図4で示したよう
にこのときでも基板上には温度分布が存在し、周縁温度
e1は設定温度Tspには達していない。
(3) Process Step (Times t3 to t4) In the process step, the temperature of the semiconductor wafer is relatively stable. However, as shown in FIG. 4 as an example, the temperature distribution still exists on the substrate at this time, and the peripheral temperature e1 has not reached the set temperature Tsp.

【0046】(4)降温工程(t4〜t5) 降温工程においては、ヒータ3の出力がさらに下げられ
る。この結果、半導体ウエハWの温度は低下する。
(4) Temperature Lowering Step (t4 to t5) In the temperature lowering step, the output of the heater 3 is further reduced. As a result, the temperature of the semiconductor wafer W decreases.

【0047】しかし、熱的な慣性のため、半導体ウエハ
の温度は目標温度プロファイルTwよりも遅れて低下し
てゆく。このとき周縁測定箇所e1,e3は、半導体ウ
エハの周縁から放熱が進む関係で中央測定箇所cよりも
速やかに温度が低下する。周縁測定箇所のうちでもe1
は放熱がされやすい関係から最も速く温度が下がる。こ
れに対して、中央測定箇所cは主に熱を周縁に伝導する
ことで放熱されるので、周縁測定箇所e1、e3に遅れ
て温度が下がることになる。
However, due to thermal inertia, the temperature of the semiconductor wafer decreases with a delay from the target temperature profile Tw. At this time, the temperatures of the peripheral measurement points e1 and e3 decrease more rapidly than those of the central measurement point c because heat radiation proceeds from the peripheral edge of the semiconductor wafer. E1 among peripheral measurement points
The temperature falls fastest because heat is easily dissipated. On the other hand, since the central measurement point c is mainly dissipated by conducting heat to the periphery, the temperature decreases with a delay to the periphery measurement points e1 and e3.

【0048】即ち、降温工程においては中央測定箇所c
と周縁測定箇所e1との間が半導体ウエハ上での温度差
が大きい。
That is, in the temperature lowering step, the central measuring point c
The temperature difference between the semiconductor wafer and the peripheral measurement point e1 is large.

【0049】次に本発明に係る熱処理装置の更なる詳細
について述べる。
Next, further details of the heat treatment apparatus according to the present invention will be described.

【0050】図6は、コントローラ100の内部構成の
うち、ヒータ3の制御に係る部分の詳細を示すブロック
図である。図6に示すようにコントローラ100は、大
きく区分すると基板温度推定部110,半導体ウエハ等
の基板を代表する代表温度および基板内の温度差を算出
する代表温度・温度差算出部120、ヒータ出力制御部
130から構成される。ヒータ出力制御部130は、さ
らに処理レシピ記憶部132が接続されたヒータ出力導
出部134,および温度差許容範囲記憶部136が接続
されたヒータ出力補正部138から構成される。
FIG. 6 is a block diagram showing details of a portion related to the control of the heater 3 in the internal configuration of the controller 100. As shown in FIG. 6, the controller 100 is roughly divided into a substrate temperature estimating unit 110, a representative temperature / temperature difference calculating unit 120 for calculating a representative temperature representing a substrate such as a semiconductor wafer and a temperature difference in the substrate, a heater output control. It comprises a unit 130. The heater output control unit 130 further includes a heater output deriving unit 134 to which a processing recipe storage unit 132 is connected, and a heater output correction unit 138 to which a temperature difference allowable range storage unit 136 is connected.

【0051】図7は、コントローラ100によるヒータ
3の制御手順を表すフロー図である。以下、このフロー
図に基づき温度制御の手順を説明する。
FIG. 7 is a flowchart showing a control procedure of the heater 3 by the controller 100. Hereinafter, the procedure of temperature control will be described based on this flowchart.

【0052】(A)熱処理のプロセスが開始されると
(S201)、温度センサSin(S1in〜S5i
n)、Sout(S1out〜S5out)の測定信号
が基板温度推定部110によって読みとられる(S20
2)。
(A) When the heat treatment process is started (S201), the temperature sensors Sin (S1in to S5i)
n), measurement signals of Sout (S1out to S5out) are read by the substrate temperature estimating unit 110 (S20).
2).

【0053】(B)基板温度推定部110は、温度セン
サSin、Soutの測定信号からモニタウエハW1〜
W5それぞれの中央温度T1c〜T5cおよび周縁温度
T1e〜T5eを推定する(S203)。
(B) The substrate temperature estimating unit 110 uses the measurement signals from the temperature sensors Sin and Sout to
The center temperature T1c to T5c and the peripheral temperature T1e to T5e of each W5 are estimated (S203).

【0054】この推定には制御工学において知られてい
る以下の式(1)、(2)を用いることができる。
For this estimation, the following equations (1) and (2) known in control engineering can be used.

【0055】 x(t+1)=A・x(t)+B・u(t) …… 式(1) y(t)=C・x(t)+u(t) …… 式(2) ここで、t:時間 x(t):n次元状態ベクトル y(t):m次元出力ベクトル u(t):r次元入力ベクトル A,B,C:それぞれn×n、n×r、m×nの定数行
列 である。
X (t + 1) = A · x (t) + B · u (t) Equation (1) y (t) = C · x (t) + u (t) Equation (2) t: time x (t): n-dimensional state vector y (t): m-dimensional output vector u (t): r-dimensional input vector A, B, C: constants of n × n, n × r, m × n, respectively Is a matrix.

【0056】式(1)が状態方程式、式(2)が出力方
程式と呼ばれ、式(1)、(2)を連立して解くことに
より、入力ベクトルu(t)に対応する出力ベクトルy
(t)を求めることができる。
Equation (1) is called a state equation, and equation (2) is called an output equation. By simultaneously solving equations (1) and (2), an output vector y (t) corresponding to the input vector u (t) is obtained.
(T) can be obtained.

【0057】本実施形態においては入力ベクトルu
(t)は温度センサS1in〜S5in、S1out〜
S5outの測定信号であり、出力ベクトルy(t)は
中央温度T1c〜T5cおよび周縁温度T1e〜T5e
である。
In this embodiment, the input vector u
(T) denotes temperature sensors S1in to S5in, S1out to
S5out is a measurement signal, and the output vector y (t) has a center temperature T1c to T5c and a peripheral temperature T1e to T5e.
It is.

【0058】式(1)、(2)において、温度センサS
in、Soutの測定信号と中央温度Tc、周縁温度T
eは、多入出力の関係にある。即ち、ヒータ3のゾーン
1〜5それぞれはモニタウエハW1〜W5のそれぞれに
対して独立に影響を与えているわけではなく、一つのゾ
ーンのヒータはどのモニタウエハにも何らかの影響を与
えている。
In equations (1) and (2), the temperature sensor S
in, Sout measurement signal, central temperature Tc, peripheral temperature T
e has a multi-input / output relationship. That is, each of the zones 1 to 5 of the heater 3 does not independently affect each of the monitor wafers W1 to W5, and the heater of one zone has any influence on any of the monitor wafers.

【0059】状態方程式等は雑音を考慮した式(3)、
(4) x(t+1)=A・x(t)+B・u(t)+K・e(t) …… 式(3) y(t)=C・x(t)+D・u(t)+e(t) …… 式(4) を用いることもできる。
Equations of state and the like are expressed by equation (3) taking noise into account,
(4) x (t + 1) = Ax (t) + Buu (t) + Ke (t) Expression (3) y (t) = Cx (t) + Du (t) + e (T) Expression (4) can also be used.

【0060】ここで、t:時間 x(t):n次元状態ベクトル y(t):m次元出力ベクトル u(t):r次元入力ベクトル e(t):m次元雑音ベクトル A,B,C,D、K:それぞれn×n、n×r、m×
n、m×m、n×mの定数行列である。
Here, t: time x (t): n-dimensional state vector y (t): m-dimensional output vector u (t): r-dimensional input vector e (t): m-dimensional noise vector A, B, C , D, K: n × n, n × r, mx, respectively
It is a constant matrix of n, m × m, and n × m.

【0061】熱処理装置の熱特性によって定まる定数行
列A,B,C、Dを求める手法として、例えば部分空間
法を適用することができる。
As a method of obtaining the constant matrices A, B, C, and D determined by the thermal characteristics of the heat treatment apparatus, for example, a subspace method can be applied.

【0062】具体的には温度センサS1in〜S5i
n、S1out〜S5outの測定信号及び中央温度T
1c〜T5cおよび周縁温度T1e〜T5eのデータを
取得し、そのデータを例えばソフトウェアMatlab
(製造:The MathWorks. Inc.、販
売:サイバネットシステム株式会社)に入力すること
で、定数行列A,B,Cを逆算できる。
Specifically, the temperature sensors S1in to S5i
n, the measured signal of S1out to S5out and the central temperature T
1c to T5c and the data of the peripheral temperatures T1e to T5e are obtained,
(Manufacturer: The MathWorks. Inc., sales: Cybernet System Co., Ltd.) allows constant matrices A, B, and C to be back calculated.

【0063】このデータ取得は、ヒータ31〜35の出
力を徐々に変化させ、温度センサS1in〜S5in、
S1out〜S5outの測定信号及び中央温度T1c
〜T5cおよび周縁温度T1e〜T5eの時間的変動を
同時に測定することにより行われる。中央温度T1c〜
T5cおよび周縁温度T1e〜T5eの測定は、熱電対
を設置したモニタウエハを用いることで行える。
This data acquisition is performed by gradually changing the outputs of the heaters 31 to 35 to obtain the temperature sensors S1in to S5in,
Measurement signals of S1out to S5out and central temperature T1c
To T5c and the temporal variations of the peripheral temperatures T1e to T5e at the same time. Central temperature T1c ~
The measurement of T5c and the peripheral temperatures T1e to T5e can be performed using a monitor wafer provided with a thermocouple.

【0064】求められた定数行列A,B,C、Dの組合
せは、複数存在するのが通例である。この組合せから、
中央温度T1c〜T5cおよび周縁温度T1e〜T5e
の算出値((3)、(4)を連立して算出する)と実測
値が一致するものを選択する(モデルの評価)。
Usually, a plurality of combinations of the obtained constant matrices A, B, C, and D exist. From this combination,
Central temperature T1c to T5c and peripheral temperature T1e to T5e
Is selected (the model (3) and (4) are calculated simultaneously) and the measured value matches (model evaluation).

【0065】定数行列A,B,C、Dの組合せが定まれ
ば、式(1)、(2)または式(3)、(4)を連立し
て解くことにより、温度センサS1in〜S5in、S
1out〜S5outの測定信号から中央温度T1c〜
T5cおよび周縁温度T1e〜T5eを算出できる。
When the combinations of the constant matrices A, B, C, and D are determined, the equations (1) and (2) or the equations (3) and (4) are simultaneously solved to obtain the temperature sensors S1in to S5in. S
From the measurement signal of 1out to S5out, the central temperature T1c to
T5c and the peripheral temperatures T1e to T5e can be calculated.

【0066】(C)代表温度・温度差算出部120は、
中央温度T1c〜T5c、周縁温度T1e〜T5eを基
にモニタウエハW1〜W5それぞれの温度を代表する代
表温度T1r〜T5rおよびモニタウエハW1〜W5内
それぞれの温度差ΔT1〜ΔT5を算出する(S20
4)。
(C) The representative temperature / temperature difference calculator 120 calculates
Based on the central temperatures T1c to T5c and the peripheral temperatures T1e to T5e, representative temperatures T1r to T5r representing the temperatures of the monitor wafers W1 to W5 and temperature differences ΔT1 to ΔT5 of the monitor wafers W1 to W5 are calculated (S20).
4).

【0067】代表温度Trの算出は、例えばつぎの式
(5)によって行える。
The calculation of the representative temperature Tr can be performed, for example, by the following equation (5).

【0068】 Tr=Tc・x+Te(av)・(1−x) …… 式(5) ここで、Te(av):周縁温度の平均値(以下「平均
周縁温度」という) x:重み (0<x<1) であり、Te(av)はつぎの式(6) Te(av)=[ΣTe(i)]/n …… 式(6) で求められる。
Tr = Tc · x + Te (av) · (1-x) Expression (5) where Te (av): average value of peripheral temperature (hereinafter, referred to as “average peripheral temperature”) x: weight (0) <X <1), and Te (av) is obtained by the following equation (6). Te (av) = [ΣTe (i)] / n Equation (6)

【0069】ここで、Σ:総和記号 Te(i):同一のモニタウエハ上における周縁測定箇
所eiの温度 n:同一のモニタウエハ上における周縁測定箇所の個数 である。
Here, Σ: sum symbol Te (i): temperature of the peripheral measuring point ei on the same monitor wafer n: number of peripheral measuring points on the same monitor wafer.

【0070】即ち、代表温度Trは、複数の周縁測定箇
所の温度の平均値を算出し、この平均値(平均周縁温
度)と中央測定箇所の温度を重みづけ平均することで、
算出される。
That is, the representative temperature Tr is obtained by calculating an average value of the temperatures at a plurality of peripheral measurement points, and weighting and averaging the average value (average peripheral temperature) and the temperature at the central measurement point.
Is calculated.

【0071】ここで、複数の周縁測定箇所の温度の平均
値をとるのは周縁測定箇所の温度分布を考慮したためで
ある。
The reason why the average value of the temperatures at the plurality of peripheral measurement points is obtained is that the temperature distribution at the peripheral measurement points is considered.

【0072】代表温度Trの意味合いについて図を用い
てさらに詳細に説明する。
The meaning of the representative temperature Tr will be described in more detail with reference to the drawings.

【0073】図8A,Bは、半導体ウエハ上の温度の度
数分布を表したグラフである。図8A、Bは代表温度を
それぞれTr1、Tr2に設定している。グラフの横軸
が温度であり、縦軸が度数である。この度数は半導体ウ
エハにおける面積あるいは半導体ウエハを縦横に等分割
したときのチップ数に比例する値である。即ち、ある温
度における度数が多いことはその温度となる箇所が半導
体ウエハ上に占める面積が大きいことを意味する。
FIGS. 8A and 8B are graphs showing the frequency distribution of the temperature on the semiconductor wafer. 8A and 8B, the representative temperatures are set to Tr1 and Tr2, respectively. The horizontal axis of the graph is temperature, and the vertical axis is frequency. The frequency is a value proportional to the area of the semiconductor wafer or the number of chips when the semiconductor wafer is equally divided vertically and horizontally. That is, the fact that the frequency at a certain temperature is large means that the area at that temperature occupies a large area on the semiconductor wafer.

【0074】図8A,Bに示すように半導体ウエハW上
の温度分布は山形の分布をしている。このため図8Aの
ように代表温度Tr1を分布の中心付近に設定すると、
図8Bに示す分布の中心から外れた場合よりも同一の温
度の幅±Δ内に多数のチップ数を確保できることが判
る。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the temperature distribution on the semiconductor wafer W has a mountain-shaped distribution. Therefore, when the representative temperature Tr1 is set near the center of the distribution as shown in FIG. 8A,
It can be seen that a larger number of chips can be ensured within the same temperature width ± Δ than when it is off the center of the distribution shown in FIG. 8B.

【0075】複数の周縁測定箇所の温度の平均値をとる
ことで、代表温度が温度分布の中心から外れることを防
止できる。例えば、周縁測定箇所中にウエハの周縁近傍
の比較的温度が低い領域が含まれなければ、算出した代
表温度は図8Bに示すように温度分布の中心から高温側
に外れてくる。
By taking the average value of the temperatures at a plurality of peripheral measurement points, it is possible to prevent the representative temperature from deviating from the center of the temperature distribution. For example, if the comparatively low temperature region near the peripheral edge of the wafer is not included in the peripheral measurement point, the calculated representative temperature deviates from the center of the temperature distribution to the higher temperature side as shown in FIG. 8B.

【0076】平均周縁温度Te(av)と中央温度を重
みづけ平均するのにあたって、重みxは例えば1/3を
採用できる。より適切には、代表温度が温度分布の中央
に位置するように半導体ウエハの温度分布を考慮して設
定する。
In weighting and averaging the average peripheral temperature Te (av) and the central temperature, the weight x can be, for example, 1/3. More suitably, the temperature is set in consideration of the temperature distribution of the semiconductor wafer so that the representative temperature is located at the center of the temperature distribution.

【0077】温度差ΔTは、例えば以下の式(7)によ
り、算出できる。
The temperature difference ΔT can be calculated, for example, by the following equation (7).

【0078】 ΔT=MAX(|Te1−Tc|,|Te2−Tc|,|Te3−Tc|,| Te4−Tc|) …… 式(7) 即ち、周縁温度Te1、Te2、Te3、Te4と中央
温度Tcの温度の差のうち絶対値が最大のものが選択さ
れる。
ΔT = MAX (| Te1-Tc |, | Te2-Tc |, | Te3-Tc |, | Te4-Tc |) Expression (7) That is, the peripheral temperatures Te1, Te2, Te3, Te4 and the center The one having the largest absolute value among the temperature differences of the temperatures Tc is selected.

【0079】図5で示したように、昇温時には周縁測定
箇所e3が、降温時には周縁測定箇所e1がそれぞれ中
央測定箇所cとの温度の差が最大であると判っている場
合には以下の式(8)、(9)によって温度差ΔTを算
出しても良い。
As shown in FIG. 5, when it is known that the temperature difference between the peripheral measuring point e3 at the time of temperature rise and the peripheral measuring point e1 at the time of temperature drop is the largest at the central measuring point c, the following is obtained. The temperature difference ΔT may be calculated by the equations (8) and (9).

【0080】 昇温時:ΔT=Te3−Tc …… 式(8) 降温時:ΔT=Te1−Tc …… 式(9) (D)ヒータ出力導出部134は、代表温度T1r〜T
5rおよび処理レシピを基にヒータ31〜35のあるべ
き出力値h1〜h5を導出する(S205)。
At the time of temperature rise: ΔT = Te3−Tc Expression (8) At the time of temperature decrease: ΔT = Te1-Tc Expression (9) (D) The heater output deriving unit 134 calculates the representative temperatures T1r to T
The output values h1 to h5 of the heaters 31 to 35 should be derived based on 5r and the processing recipe (S205).

【0081】処理レシピは熱処理条件(昇温速度、設定
温度(Tsp)、処理時間、降温速度、使用するガスの
種類、流量等)を表した例えばテーブルである。処理レ
シピは、処理レシピ記憶部132に記憶されている。な
お、昇温速度、設定温度、処理時間、降温速度等は目標
温度プロファイルTwとして、図5のように時間の関数
として処理レシピ上に表されていても差し支えない。
The processing recipe is, for example, a table showing the heat treatment conditions (heating rate, set temperature (Tsp), processing time, cooling rate, type of gas used, flow rate, etc.). The processing recipe is stored in the processing recipe storage unit 132. The heating rate, the set temperature, the processing time, the cooling rate, and the like may be represented as a target temperature profile Tw on the processing recipe as a function of time as shown in FIG.

【0082】ヒータ出力値h1〜h5は、例えば昇温速
度(レート)、降温速度(レート)によってヒータ出力
値h1〜h5を予め決めておき、代表温度Trが設定温
度Tspに到達しているか否かによってヒータ出力値を
切り替えることにより、目標温度プロファイルTwと代
表温度Trより導出できる。この他に、例えば目標温度
プロファイルTwと代表温度Trとの差(Tw−Tr)
によってヒータ出力値を連続的に変化するように決めて
も良い。
For the heater output values h1 to h5, for example, the heater output values h1 to h5 are determined in advance based on, for example, a heating rate (rate) and a cooling rate (rate), and whether or not the representative temperature Tr has reached the set temperature Tsp is determined. By switching the heater output value according to the above, it can be derived from the target temperature profile Tw and the representative temperature Tr. In addition, for example, the difference between the target temperature profile Tw and the representative temperature Tr (Tw-Tr)
The heater output value may be determined to change continuously.

【0083】(E)ヒータ出力修正部138によって、
温度差ΔT1〜ΔT5が許容範囲にあるかが判定されて
(S206)、温度差が許容範囲から外れている場合に
はヒータ出力値h1〜h5が修正される(S207)。
(E) The heater output correction section 138
It is determined whether the temperature differences ΔT1 to ΔT5 are within the allowable range (S206), and if the temperature difference is outside the allowable range, the heater output values h1 to h5 are corrected (S207).

【0084】温度差の許容範囲は、温度差許容範囲記憶
部136に記憶されている。温度差の許容範囲は図9の
グラフに示すように温度の関数である。図9のグラフは
横軸が代表温度Tr、縦軸が温度差の許容範囲ΔTpe
rを表している。そして、ラインAが昇温時、ラインB
が降温時における温度差の許容範囲ΔTperを表して
いる。代表温度Trが大きいほど許容範囲ΔTperの
絶対値が小さくなることが判る。
The allowable range of the temperature difference is stored in the temperature difference allowable range storage section 136. The allowable range of the temperature difference is a function of the temperature as shown in the graph of FIG. In the graph of FIG. 9, the horizontal axis represents the representative temperature Tr, and the vertical axis represents the allowable range ΔTpe of the temperature difference.
represents r. When the temperature of the line A rises, the line B
Represents the allowable range ΔTper of the temperature difference at the time of temperature decrease. It can be seen that the larger the representative temperature Tr, the smaller the absolute value of the allowable range ΔTper.

【0085】この許容範囲ΔTperはスリップライン
が発生しにくい範囲を表している。スリップラインは、
半導体ウエハ内の剪断応力によって発生するとされる。
従い、剪断応力の一因となる半導体ウエハ上の温度差を
一定値以下に抑えることによって、スリップラインの発
生が低減できる。
The allowable range ΔTper indicates a range in which a slip line does not easily occur. The slip line is
It is assumed to be caused by shear stress in the semiconductor wafer.
Therefore, by suppressing the temperature difference on the semiconductor wafer that contributes to the shear stress to a certain value or less, the occurrence of slip lines can be reduced.

【0086】代表温度Trからそのときの温度差の許容
範囲ΔTper(Tr)が求められる。温度差ΔTがこ
の許容範囲ΔTper(Tr)を越えていれば、ステッ
プS205で導出されたヒータ出力値h1〜h5は修正
される。即ち、昇温レート、または降温レートを低減す
るようにヒータ出力値h1〜h5が修正される。
From the representative temperature Tr, an allowable range ΔTper (Tr) of the temperature difference at that time is obtained. If the temperature difference ΔT exceeds the allowable range ΔTper (Tr), the heater output values h1 to h5 derived in step S205 are corrected. That is, the heater output values h1 to h5 are corrected so as to reduce the heating rate or the cooling rate.

【0087】温度差ΔTがこの許容範囲ΔTper以内
であれば、ステップS205で導出されたヒータ出力値
h1〜h5はそのままヒータ出力の制御に用いられる。
If the temperature difference ΔT is within the allowable range ΔTper, the heater output values h1 to h5 derived in step S205 are directly used for controlling the heater output.

【0088】(F)ヒータ出力修正部138は、最終的
に決定されたヒータ出力値h1〜h5を電力コントロー
ラ41〜45に制御信号として出力し(S208)、ヒ
ータ31〜35それぞれの出力が制御される。
(F) The heater output correction section 138 outputs the finally determined heater output values h1 to h5 to the power controllers 41 to 45 as control signals (S208), and the outputs of the heaters 31 to 35 are controlled. Is done.

【0089】(G)熱処理プロセスが終了していなけれ
ば、ステップS202に戻って半導体ウエハWの温度制
御が続行される(S209、S210)。
(G) If the heat treatment process has not been completed, the process returns to step S202 and the temperature control of the semiconductor wafer W is continued (S209, S210).

【0090】なお、このステップS202からS209
は多くの場合、1秒〜4秒程度の周期で繰り返される。
Note that steps S202 to S209
Is repeated in a cycle of about 1 second to 4 seconds in many cases.

【0091】次に図7に示すプロセスによって熱処理が
行われた場合における、半導体ウエハの温度の時間的変
化を図10に示す。
Next, FIG. 10 shows a temporal change in the temperature of the semiconductor wafer when the heat treatment is performed by the process shown in FIG.

【0092】図10Aは半導体ウエハの代表温度の時間
的変化を表したグラフであり、図10Bはヒータ出力の
時間的変化を表したグラフである。
FIG. 10A is a graph showing the temporal change of the representative temperature of the semiconductor wafer, and FIG. 10B is a graph showing the temporal change of the heater output.

【0093】図10Aで、Twが目標温度プロファイル
を表し、Trが代表温度である。
In FIG. 10A, Tw represents a target temperature profile, and Tr is a representative temperature.

【0094】(1)時刻t1まで、ヒータ出力は保持温
度T0に対応してP3に保たれている。時刻t1から昇
温が開始され、ヒータ出力がP3からP6に増大され
る。本来であれば昇温過程終了時刻t6までこのヒータ
出力が維持されるはずである。
(1) Until time t1, the heater output is kept at P3 corresponding to the holding temperature T0. Temperature rise starts at time t1, and the heater output is increased from P3 to P6. Normally, this heater output should be maintained until the temperature raising process end time t6.

【0095】しかしながら、時刻t2に至って温度差Δ
Tが許容範囲ΔTperを越えたことからヒータ出力が
P6からP5まで低減され、その結果として昇温レート
が低下する。
However, at time t2, the temperature difference Δ
Since T exceeds the allowable range ΔTper, the heater output is reduced from P6 to P5, and as a result, the heating rate is reduced.

【0096】時刻t3において、温度差ΔTが許容範囲
ΔTper内になったことからヒータ出力は再びP6ま
で増大され、昇温レートは再び増加する。
At time t3, since the temperature difference ΔT falls within the allowable range ΔTper, the heater output is increased again to P6, and the temperature increase rate is increased again.

【0097】時刻t4からt5では、温度差ΔTが許容
範囲を越えたことからヒータ出力は再びP5まで低下
し、昇温レートが低減する。
From time t4 to time t5, since the temperature difference ΔT has exceeded the allowable range, the heater output drops again to P5, and the rate of temperature rise decreases.

【0098】時刻t5からt6では温度差ΔTが許容範
囲ΔTper以内であるので、ヒータ出力はP6に上昇
する。
From time t5 to time t6, since the temperature difference ΔT is within the allowable range ΔTper, the heater output increases to P6.

【0099】そして、時刻t6に至って代表温度が設定
温度Tspに達したことから、ヒータの出力はこの設定
温度Tspを維持するのに充分な出力P4まで低減され
る。
Then, since the representative temperature reaches the set temperature Tsp at time t6, the output of the heater is reduced to an output P4 sufficient to maintain the set temperature Tsp.

【0100】(2)時刻t7に至って降温工程が開始さ
れ、ヒータ出力は速やかな降温のため出力P1まで低下
される。その後、時刻t8からt9、および時刻t10
からt11では温度差ΔTが許容範囲を越えたことから
ヒータ出力がP2まで上昇せられそれに伴って降温レー
トが低下する。
(2) At time t7, the temperature lowering step is started, and the heater output is reduced to the output P1 for rapid temperature lowering. Then, from time t8 to t9, and time t10
From t to t11, since the temperature difference ΔT has exceeded the allowable range, the heater output is increased to P2, and the temperature lowering rate decreases accordingly.

【0101】時刻t9からt10、時刻t11からt1
2では速やかな降温のためヒータ出力はP1まで低下せ
られる。
From time t9 to t10, from time t11 to t1
At 2, the heater output is reduced to P1 for rapid temperature drop.

【0102】時刻t12に至って代表温度Trが保持温
度T0に到達したことから、ヒータ出力は保持温度T0
を維持するに適した出力P3まで再び上昇される。
Since the representative temperature Tr has reached the holding temperature T0 at time t12, the heater output becomes the holding temperature T0.
Is again raised to an output P3 suitable for maintaining

【0103】以上のように、代表温度Trおよび温度差
ΔTおよび目標温度プロファイルTw、温度差の許容範
囲ΔTperによってヒータ出力の制御が行われる。
As described above, the heater output is controlled by the representative temperature Tr, the temperature difference ΔT, the target temperature profile Tw, and the allowable range ΔTper of the temperature difference.

【0104】ヒータ出力は、代表温度Trと目標温度プ
ロファイルTwとの関係、さらには温度差ΔTが許容範
囲ΔTper以内にあるか否かにより、切り替わる。こ
の切替は上述のように2値的に切り替えても良いし、許
容範囲等からの外れの程度に応じて段階的に切り替えて
も差し支えない。
The heater output is switched according to the relationship between the representative temperature Tr and the target temperature profile Tw, and whether or not the temperature difference ΔT is within the allowable range ΔTper. This switching may be performed in a binary manner as described above, or may be performed in a stepwise manner depending on the degree of deviation from the allowable range or the like.

【0105】次に周縁測定箇所の決定方法について説明
する。
Next, a method for determining the peripheral measuring point will be described.

【0106】図11は、周縁測定箇所を決定する手順を
表したフロー図である。
FIG. 11 is a flow chart showing a procedure for determining a peripheral measurement point.

【0107】まず熱処理装置に周縁測定箇所測定用の半
導体ウエハを配置し半導体ウエハを所定の熱処理条件に
従って加熱する(S302)。
First, a semiconductor wafer for measuring a peripheral edge measurement point is placed in a heat treatment apparatus, and the semiconductor wafer is heated according to predetermined heat treatment conditions (S302).

【0108】そして、半導体ウエハの温度が安定するま
で待って、半導体ウエハの周縁近傍に多数設定された測
定箇所において温度を測定する(S304)。
Then, after the temperature of the semiconductor wafer is stabilized, the temperature is measured at a number of measurement points set near the periphery of the semiconductor wafer (S304).

【0109】この測定箇所は例えば図12Aのように半
導体ウエハの周縁に沿って同心円上に等間隔で設定する
ことができる。測定箇所の個数は、複数であれば特に限
定されないが、例えば、5以上、8以上、16以上を選
ぶことができる。
The measurement points can be set at equal intervals on a concentric circle along the periphery of the semiconductor wafer as shown in FIG. 12A, for example. The number of measurement points is not particularly limited as long as it is plural, but for example, 5 or more, 8 or more, 16 or more can be selected.

【0110】また、場合によっては図12Bのように複
数の同心円上に測定箇所を設定しても差し支えない。温
度測定の方法としては例えば、半導体ウエハに熱電対等
の温度センサを設置しておけばよい。
In some cases, measurement points may be set on a plurality of concentric circles as shown in FIG. 12B. As a method of measuring the temperature, for example, a temperature sensor such as a thermocouple may be provided on a semiconductor wafer.

【0111】測定箇所から温度が最低である最低温度箇
所さらには温度が最高である最高温度箇所を選定する
(S306)。
The lowest temperature point where the temperature is the lowest and the highest temperature point where the temperature is the highest are selected from the measurement points (S306).

【0112】最後に、最低温度箇所または最低温度箇所
の少なくとも何れかが含まれるように周縁測定箇所を決
定する(S308)。
Finally, a peripheral edge measurement point is determined so as to include at least one of the lowest temperature point and the lowest temperature point (S308).

【0113】周縁測定箇所に最低温度箇所または最低温
度箇所の何れかがが含まれるようにしていることから、
周縁測定箇所の個数が少なくても温度分布を正確に反映
した周縁温度の測定が容易となる。
Since either the lowest temperature point or the lowest temperature point is included in the peripheral measurement point,
Even if the number of peripheral measurement points is small, it is easy to measure the peripheral temperature accurately reflecting the temperature distribution.

【0114】周縁測定箇所は、半導体ウエハの中心に対
して対称になるように設定するのが好ましく、また半導
体ウエハ上でほぼ等間隔となるように決定するのが好ま
しい。更には最低温度箇所と最高温度箇所の双方が含ま
れ、その間が等間隔になるように決定することがとりわ
け好ましい。このようにすることで、半導体ウエハの温
度分布をより的確に反映した周縁温度の測定が可能にな
る。
The peripheral measuring points are preferably set so as to be symmetrical with respect to the center of the semiconductor wafer, and are preferably determined so as to be substantially equally spaced on the semiconductor wafer. Further, it is particularly preferable that both the lowest temperature point and the highest temperature point are included, and the distance between them is determined to be equal. By doing so, it becomes possible to measure the peripheral temperature that more accurately reflects the temperature distribution of the semiconductor wafer.

【0115】以上の発明の実施形態は、本発明の技術的
思想の範囲内で、拡張、変更が可能である。
The above embodiments of the present invention can be extended and modified within the scope of the technical idea of the present invention.

【0116】例えば、基板は半導体ウエハには限られ
ず、例えばガラス基板であってもよい。
For example, the substrate is not limited to a semiconductor wafer, but may be, for example, a glass substrate.

【0117】熱処理装置は、縦型熱処理炉には限られ
ず、また熱処理の目的は拡散、アニール、熱酸化膜の形
成、CVD(Chemical Vapor Depo
sition)による成膜(例えば、SiN等の成膜)
のいずれであっても差し支えない。
The heat treatment apparatus is not limited to a vertical heat treatment furnace, and the purpose of the heat treatment is diffusion, annealing, formation of a thermal oxide film, and CVD (Chemical Vapor Depo).
deposition (for example, deposition of SiN or the like)
It does not matter which one of these.

【0118】ヒータは、区分されていなくても良いし、
また区分の数も5には限られない。また、ヒータの制御
には常に代表温度と温度差の双方を利用しなければなら
ないというものではなく、いずれか一方のみを利用する
ことでも差し支えない。
The heaters need not be divided,
The number of sections is not limited to five. Further, it is not always necessary to always use both the representative temperature and the temperature difference for controlling the heater, but it is also possible to use only one of them.

【0119】中央温度T1c〜T5cおよび周縁温度T
1e〜T5eは、温度センサS1in〜S5in、S1
out〜S5outの測定信号から推定するのではな
く、直接測定しても差し支えない。この測定には、例え
ば(a)熱電対等の温度センサをモニタウエハW1〜W
5に設置する方法、あるいは(b)放射温度計等による
非接触測定を用いることができる。このときには、温度
センサS1in〜S5in、S1out〜S5outの
測定信号は場合により外してもよい。
Center temperature T1c to T5c and peripheral temperature T
1e to T5e are temperature sensors S1in to S5in, S1
Instead of estimating from the measurement signals of out to S5out, direct measurement may be performed. For this measurement, for example, (a) a temperature sensor such as a thermocouple is connected to the monitor wafers W1 to W
5, or (b) non-contact measurement using a radiation thermometer or the like can be used. At this time, the measurement signals of the temperature sensors S1in to S5in and S1out to S5out may be omitted in some cases.

【0120】[0120]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板上の温度分布をも考慮して基板の熱処理を行うこと
を可能ならしめる熱処理装置、熱処理装置の制御方法、
および半導体ウエハ上の温度を測定する箇所の決定方法
を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
A heat treatment apparatus, a method of controlling the heat treatment apparatus, which enables the heat treatment of the substrate in consideration of the temperature distribution on the substrate,
In addition, a method for determining a location on the semiconductor wafer where the temperature is measured can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る縦型熱処理装置を表す一部断面
図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating a vertical heat treatment apparatus according to the present invention.

【図2】 本発明に係る縦型熱処理装置を表す斜視図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a vertical heat treatment apparatus according to the present invention.

【図3】 半導体ウエハ上における中央測定箇所、周縁
測定箇所の位置関係を示す上面図である。
FIG. 3 is a top view showing a positional relationship between a center measurement point and a peripheral measurement point on a semiconductor wafer.

【図4】 ガス供給管の開口部と半導体ウエハの位置関
係を表す上面図および一部断面図である。
FIG. 4 is a top view and a partial cross-sectional view illustrating a positional relationship between an opening of a gas supply pipe and a semiconductor wafer.

【図5】 半導体ウエハ上の中央温度と周縁温度の時間
的変化を表したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a temporal change of a central temperature and a peripheral temperature on a semiconductor wafer.

【図6】 本発明に係る熱処理装置のコントローラの詳
細を表すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating details of a controller of the heat treatment apparatus according to the present invention.

【図7】 本発明に係る熱処理装置のコントローラによ
る制御手順を表すフロー図である。
FIG. 7 is a flowchart showing a control procedure by a controller of the heat treatment apparatus according to the present invention.

【図8】 半導体ウエハ上の温度の度数分布を表したグ
ラフである。
FIG. 8 is a graph showing a frequency distribution of a temperature on a semiconductor wafer.

【図9】 半導体ウエハ上の温度差の許容範囲を表した
グラフである。
FIG. 9 is a graph showing an allowable range of a temperature difference on a semiconductor wafer.

【図10】 本発明に係る熱処理装置によって熱処理が
行われた場合の半導体ウエハの代表温度の時間的変化を
ヒータ出力の時間変化と共に表したグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a temporal change of a representative temperature of a semiconductor wafer together with a temporal change of a heater output when a heat treatment is performed by a heat treatment apparatus according to the present invention.

【図11】 周縁測定箇所を決定する手順を表したフロ
ー図である。
FIG. 11 is a flowchart showing a procedure for determining a peripheral measurement point.

【図12】 周縁測定箇所を決定する場合の半導体ウエ
ハ上の測定箇所を表した上面図である。
FIG. 12 is a top view illustrating measurement points on a semiconductor wafer when a peripheral measurement point is determined.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 コントローラ 110 基板温度推定部 120 代表温度・温度差算出部 130 ヒータ出力制御部 132 処理レシピ記憶部 134 ヒータ出力導出部 136 温度差許容範囲記憶部 138 ヒータ出力補正部 2 反応管 2a 内管 2b 外管 21 マニホールド 22 フェ一スプレート 23 ウエハボート 24 蓋体 26 ボートエレベータ 27 排気管 28 圧力調整部 3、31〜35 ヒータ 41〜45 電力コントローラ 51、52 ガス供給管 510、520 開口部 61、62 流量調整部 Sin、Sout 温度センサ REFERENCE SIGNS LIST 100 Controller 110 Substrate temperature estimation unit 120 Representative temperature / temperature difference calculation unit 130 Heater output control unit 132 Processing recipe storage unit 134 Heater output derivation unit 136 Temperature difference allowable range storage unit 138 Heater output correction unit 2 Reaction tube 2a Inner tube 2b Outside Pipe 21 Manifold 22 Face plate 23 Wafer boat 24 Lid 26 Boat elevator 27 Exhaust pipe 28 Pressure regulator 3, 31-35 Heater 41-45 Power controller 51, 52 Gas supply pipe 510, 520 Opening 61, 62 Flow rate Adjustment unit Sin, Sout Temperature sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 富士雄 神奈川県津久井郡城山町町屋1丁目2番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内 (72)発明者 安原 もゆる 東京都港区赤坂五丁目3番6号 東京エレ クトロン株式会社内 Fターム(参考) 4K056 AA09 BA01 BB03 CA18 FA04 FA13 5F045 AA03 AA20 BB02 DP19 EK06 EK22 GB05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Fujio Suzuki 1-2-41 Machiya, Shiroyama-cho, Tsukui-gun, Kanagawa Prefecture Inside the Sagami Office of Tokyo Electron Tohoku Co., Ltd. F3 term in Tokyo Electron Co., Ltd. (reference) 4K056 AA09 BA01 BB03 CA18 FA04 FA13 5F045 AA03 AA20 BB02 DP19 EK06 EK22 GB05

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 処理室内に基板を配置して熱処理を行う
ための熱処理装置であって、 前記基板を基板周縁から加熱するための加熱部と、 前記基板の中央近傍に位置する中央測定箇所および該基
板の周縁近傍に位置する複数の周縁測定箇所の温度を測
定する温度測定部と、 前記温度測定部によって測定された前記中央測定箇所お
よび前記複数の周縁測定箇所の温度に基づき、前記基板
の代表温度を算出する代表温度算出部と、 前記代表温度算出部によって算出された前記代表温度に
基づいて、前記加熱部を制御する制御部とを具備するこ
とを特徴とする熱処理装置。
1. A heat treatment apparatus for arranging a substrate in a processing chamber and performing heat treatment, comprising: a heating unit for heating the substrate from the periphery of the substrate; a central measurement point located near a center of the substrate; A temperature measuring unit that measures the temperature of a plurality of peripheral measurement points located near the periphery of the substrate; and, based on the temperatures of the central measurement point and the plurality of peripheral measurement points measured by the temperature measuring unit, A heat treatment apparatus comprising: a representative temperature calculation unit that calculates a representative temperature; and a control unit that controls the heating unit based on the representative temperature calculated by the representative temperature calculation unit.
【請求項2】 前記代表温度算出部は、前記複数の周縁
測定箇所の温度の平均値と前記中央測定箇所の温度とを
重みづけ平均することによって前記代表温度を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の熱処理装置。
2. The representative temperature calculating section calculates the representative temperature by weighting and averaging the average value of the temperatures of the plurality of peripheral measurement points and the temperature of the central measurement point. Item 2. The heat treatment apparatus according to Item 1.
【請求項3】 前記加熱部が、区分された第1のヒータ
および第2のヒータから少なくとも構成され、 前記温度測定部が、前記第1のヒータおよび前記第2の
ヒータそれぞれに対応して配置された第1の基板および
第2の基板それぞれの温度を測定するものであり、 前記代表温度算出部が、前記第1の基板および前記第2
の基板それぞれの代表温度を算出するものであり、 前記制御部が、前記第1の基板および第2の基板の代表
温度に基づいて、前記第1のヒータおよび第2のヒータ
を制御することを特徴とする請求項1記載の熱処理装
置。
3. The heating unit includes at least a divided first heater and a second heater, and the temperature measuring unit is disposed corresponding to each of the first heater and the second heater. Measuring the temperatures of the first substrate and the second substrate, respectively, wherein the representative temperature calculation unit calculates the temperature of the first substrate and the second substrate.
Calculating the representative temperature of each of the substrates, wherein the control unit controls the first heater and the second heater based on the representative temperatures of the first substrate and the second substrate. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein
【請求項4】 処理室内に基板を配置して熱処理を行う
ための熱処理装置であって、 前記基板を基板周縁から加熱するための加熱部と、 前記基板の中央近傍に位置する中央測定箇所および該基
板の周縁近傍に位置する複数の周縁測定箇所の温度を測
定する温度測定部と、 前記中央測定箇所の温度および前記複数の周縁測定箇所
の温度に基づき前記基板内の温度差を算出する温度差算
出部と前記温度差算出部によって算出された前記温度差
に基づいて、前記加熱部を制御する制御部とを具備する
ことを特徴とする熱処理装置。
4. A heat treatment apparatus for performing heat treatment by arranging a substrate in a processing chamber, comprising: a heating unit for heating the substrate from a periphery of the substrate; A temperature measurement unit that measures the temperature of a plurality of peripheral measurement points located near the periphery of the substrate; and a temperature that calculates a temperature difference in the substrate based on the temperature of the central measurement point and the temperatures of the plurality of peripheral measurement points. A heat treatment apparatus comprising: a difference calculation unit; and a control unit that controls the heating unit based on the temperature difference calculated by the temperature difference calculation unit.
【請求項5】 前記制御部が、前記温度差が所定の許容
範囲内になるように前記加熱部を制御することを特徴と
する請求項4記載の熱処理装置。
5. The heat treatment apparatus according to claim 4, wherein the control unit controls the heating unit such that the temperature difference falls within a predetermined allowable range.
【請求項6】 前記許容範囲が、前記基板の温度に対応
して変化することを特徴とする請求項5記載の熱処理装
置。
6. The heat treatment apparatus according to claim 5, wherein the allowable range changes according to a temperature of the substrate.
【請求項7】 前記温度差算出部が、前記中央測定箇所
と前記複数の周縁測定箇所との温度の差分より、絶対値
が最大である該差分を選択することによって算出するこ
とを特徴とする請求項4記載の熱処理装置。
7. The temperature difference calculating section calculates the temperature difference by selecting a difference having a maximum absolute value from a temperature difference between the center measurement point and the plurality of peripheral measurement points. The heat treatment apparatus according to claim 4.
【請求項8】 前記温度測定部が、 (1)基板とは非接触の状態で前記熱処理装置に設置さ
れる複数の温度測定手段と、前記温度センサの出力信号
から基板の中央測定箇所および周縁測定箇所の温度を推
定する推定手段と、から構成される (2)熱処理装置内に配置された基板に設置された温度
測定手段から構成される (3)放射温度計から構成される のいずれかである、ことを特徴とする請求項1または請
求項4のいずれか1項記載の熱処理装置。
8. The temperature measuring section includes: (1) a plurality of temperature measuring means installed in the heat treatment apparatus in a non-contact state with the substrate; Estimating means for estimating the temperature of the measurement point; (2) Consisting of temperature measuring means installed on a substrate placed in the heat treatment apparatus; The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項9】 基板の熱処理を行う熱処理装置を制御す
るための方法であって、 前記基板の中央近傍に位置する中央測定箇所および該基
板の周縁近傍に位置する複数の周縁測定箇所の温度を測
定する温度測定工程と、 前記中央測定箇所の温度および複数の周縁測定箇所の温
度に基づき、前記基板の代表温度および該基板内の温度
差を算出する代表温度・温度差算出工程と前記代表温度
・温度差算出工程によって算出された前記代表温度およ
び前記温度差に基づき、前記熱処理装置を制御する制御
工程とを具備することを特徴とする熱処理装置の制御方
法。
9. A method for controlling a heat treatment apparatus for performing a heat treatment on a substrate, comprising: measuring a temperature of a central measurement point located near a center of the substrate and a plurality of peripheral measurement points located near a periphery of the substrate. A temperature measuring step of measuring; a representative temperature / temperature difference calculating step of calculating a representative temperature of the substrate and a temperature difference in the substrate based on the temperature of the central measurement point and the temperatures of a plurality of peripheral measurement points; and the representative temperature A control step of controlling the heat treatment apparatus based on the representative temperature and the temperature difference calculated in the temperature difference calculation step.
【請求項10】 前記制御工程が、 前記代表温度に基づき、前記熱処理装置の制御パラメー
タを導出する制御パラメータ導出工程と、 前記制御パラメータ導出工程によって導出された前記制
御パラメータを前記温度差に基づき修正する制御パラメ
ータ修正工程とを具備することを特徴とする熱処理装置
の制御方法。
10. A control parameter deriving step of deriving a control parameter of the heat treatment apparatus based on the representative temperature, and correcting the control parameter derived in the control parameter deriving step based on the temperature difference. And a control parameter correcting step for controlling the heat treatment apparatus.
【請求項11】 基板の周縁近傍に位置し、かつ該基板
を熱処理する際の温度を測定するための複数の周縁測定
箇所を決定するための方法であって、 熱処理装置に前記基板を配置して該基板の温度が安定す
るまで加熱する加熱工程と、 前記加熱工程によって加熱された前記基板の温度を、該
基板の周縁近傍の5以上の箇所で測定する測定工程と、 前記測定工程によって測定された最低の温度に対応した
最低温度箇所または最高の温度に対応した最高温度箇所
の少なくともいずれか一方を特定する最低・最高温度箇
所特定工程と、 前記最低・温度箇所特定工程によって特定された前記最
低温度箇所または前記最高温度箇所のいずれか一方を含
み、かつ前記基板の周縁に沿って該基板上を等間隔とな
るように該基板の周縁近傍の前記周縁測定箇所を決定す
る測定箇所決定工程とを具備することを特徴とする基板
の周縁測定箇所を決定するための方法。
11. A method for determining a plurality of peripheral measurement points for measuring a temperature at the time of heat-treating a substrate, the method comprising: arranging the substrate in a heat-treating apparatus. A heating step of heating the substrate until the temperature of the substrate is stabilized, a measuring step of measuring the temperature of the substrate heated in the heating step at five or more locations near the periphery of the substrate, A minimum / maximum temperature location identifying step for identifying at least one of the lowest temperature location corresponding to the lowest temperature or the highest temperature location corresponding to the highest temperature; and The edge measuring section near the periphery of the substrate so as to include either the lowest temperature point or the highest temperature point and to be evenly spaced on the substrate along the periphery of the substrate. Methods for determining the peripheral measurement portion of the substrate, characterized by comprising a measurement point determination step of determining.
【請求項12】請求項1または請求項4のいずれか1項
記載の熱処理装置に用いることを目的とすることを特徴
とする請求項11記載の基板の周縁測定箇所を決定する
ための方法。
12. The method according to claim 11, wherein the method is for use in the heat treatment apparatus according to claim 1. Description:
JP2000164888A 2000-06-01 2000-06-01 Heat treatment apparatus and control method of heat treatment apparatus Expired - Fee Related JP4536214B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000164888A JP4536214B2 (en) 2000-06-01 2000-06-01 Heat treatment apparatus and control method of heat treatment apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000164888A JP4536214B2 (en) 2000-06-01 2000-06-01 Heat treatment apparatus and control method of heat treatment apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001345275A true JP2001345275A (en) 2001-12-14
JP4536214B2 JP4536214B2 (en) 2010-09-01

Family

ID=18668443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000164888A Expired - Fee Related JP4536214B2 (en) 2000-06-01 2000-06-01 Heat treatment apparatus and control method of heat treatment apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4536214B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007011982A (en) * 2005-07-04 2007-01-18 Omron Corp Control method, temperature control method, regulator, temperature regulator, program, recording medium, and heat treatment apparatus
JP2009081415A (en) * 2007-09-06 2009-04-16 Hitachi Kokusai Electric Inc Semiconductor manufacturing apparatus and substrate processing method
WO2011077702A1 (en) * 2009-12-25 2011-06-30 キヤノンアネルバ株式会社 Temperature control method for substrate heat treatment apparatus, method for producing semiconductor device, temperature control program and recording medium for substrate heat treatment apparatus
JP2011187636A (en) * 2010-03-08 2011-09-22 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Semiconductor substrate heat treatment apparatus and temperature estimating method by the semiconductor substrate heat treatment apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH056340U (en) * 1991-06-28 1993-01-29 住友金属工業株式会社 Temperature measuring device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08162415A (en) * 1994-12-05 1996-06-21 Hitachi Ltd Cvd equipment
JPH09246261A (en) * 1996-03-08 1997-09-19 Tokyo Electron Ltd Heat treatment equipment and its temperature control method
JP3663035B2 (en) * 1997-07-30 2005-06-22 川惣電機工業株式会社 Temperature measuring wafer for semiconductor wafer heat treatment furnace

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH056340U (en) * 1991-06-28 1993-01-29 住友金属工業株式会社 Temperature measuring device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007011982A (en) * 2005-07-04 2007-01-18 Omron Corp Control method, temperature control method, regulator, temperature regulator, program, recording medium, and heat treatment apparatus
JP2009081415A (en) * 2007-09-06 2009-04-16 Hitachi Kokusai Electric Inc Semiconductor manufacturing apparatus and substrate processing method
JP2014042042A (en) * 2007-09-06 2014-03-06 Hitachi Kokusai Electric Inc Semiconductor manufacturing apparatus and substrate processing method
WO2011077702A1 (en) * 2009-12-25 2011-06-30 キヤノンアネルバ株式会社 Temperature control method for substrate heat treatment apparatus, method for producing semiconductor device, temperature control program and recording medium for substrate heat treatment apparatus
JPWO2011077702A1 (en) * 2009-12-25 2013-05-02 キヤノンアネルバ株式会社 Temperature control method for substrate heat treatment apparatus, semiconductor device manufacturing method, temperature control program for substrate heat treatment apparatus, and recording medium
JP5469678B2 (en) * 2009-12-25 2014-04-16 キヤノンアネルバ株式会社 Temperature control method for substrate heat treatment apparatus, semiconductor device manufacturing method, temperature control program for substrate heat treatment apparatus, and recording medium
US9431281B2 (en) 2009-12-25 2016-08-30 Canon Anelva Corporation Temperature control method for substrate heat treatment apparatus, semiconductor device manufacturing method, temperature control program for substrate heat treatment apparatus, and recording medium
JP2011187636A (en) * 2010-03-08 2011-09-22 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Semiconductor substrate heat treatment apparatus and temperature estimating method by the semiconductor substrate heat treatment apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP4536214B2 (en) 2010-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4357715B2 (en) Temperature calibration method for heat treatment equipment
KR100720775B1 (en) Method of determining heat treatment conditions
JP5101243B2 (en) Substrate processing apparatus, substrate processing apparatus control method, and program
JP3497450B2 (en) Batch heat treatment apparatus and control method thereof
JP2002091574A (en) Batch type heat treatment equipment and its control method
US20230221700A1 (en) Temperature control method, method of manufacturing semiconductor device, non-transitory computer-readable recording medium and substrate processing apparatus
JP2004510338A (en) System and method for controlling movement of a workpiece in a heat treatment system
JP4546623B2 (en) Method for determining control conditions for heat treatment equipment
US20210407865A1 (en) Method of Manufacturing Semiconductor Device, Substrate Processing Apparatus and Non-transitory Computer-readable Recording Medium
US6780795B2 (en) Heat treatment apparatus for preventing an initial temperature drop when consecutively processing a plurality of objects
US6924231B2 (en) Single wafer processing method and system for processing semiconductor
KR102416868B1 (en) Apparatus and method for heat-treating substrate
JP3403160B2 (en) Heat treatment equipment, control equipment for heat treatment equipment
JP4536214B2 (en) Heat treatment apparatus and control method of heat treatment apparatus
JP4262908B2 (en) Heat treatment apparatus and heat treatment method
JP4514915B2 (en) Heat treatment apparatus, substrate heat treatment method, and medium on which treatment recipe is recorded
TW202301050A (en) Temperature correction information calculating device, semiconductor manufacturing apparatus, program, and temperature correction information calculating method
JP2002252220A (en) Heat treatment system and heat treatment method
JP4455856B2 (en) Semiconductor manufacturing system and semiconductor manufacturing method
KR100849012B1 (en) Heat treatment system and heat treatment method
WO2004038776A1 (en) Heat treatment system and heat treatment method
JP2002130961A (en) Method for calibrating thermal treating device and for forming and calibrating mathematical model thereof
JP2005333032A (en) Forming method of temperature conversion function of processed materials for monitor, calculating method of temperature distribution, and sheet-fed type heat treatment equipment
JP4555647B2 (en) Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, temperature control method
JP6335128B2 (en) Heat treatment system, heat treatment method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070117

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090317

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090324

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090511

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100126

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100414

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20100507

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100615

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100616

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090511

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100414

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees