JP2002252220A - Heat treatment system and heat treatment method - Google Patents

Heat treatment system and heat treatment method

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JP2002252220A
JP2002252220A JP2001316638A JP2001316638A JP2002252220A JP 2002252220 A JP2002252220 A JP 2002252220A JP 2001316638 A JP2001316638 A JP 2001316638A JP 2001316638 A JP2001316638 A JP 2001316638A JP 2002252220 A JP2002252220 A JP 2002252220A
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JP
Japan
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heat treatment
set point
result
difference
temperature
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JP2001316638A
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Japanese (ja)
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Koichi Sakamoto
浩一 坂本
Bunryo O
文凌 王
Young-Chul Park
永哲 朴
Fujio Suzuki
富士雄 鈴木
Yuichi Takenaga
裕一 竹永
Asaki Obara
浅己 小原
Naohide Ito
尚秀 伊藤
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To properly perform heat treatment without the heat treatment affected by change with time and change in outside environment. SOLUTION: Each of heaters is independently powered, and the temperature of objects to be treated in a zone defined by each heater is controlled so as to correspond to a set point previously programmed, for film forming to be performed. When the film forming is finished, the set point for each zone is updated according to an equation 1: a new set point for each zone = the former set point for the same zone - [a thickness of a film formed in the same zone -an average thickness of films formed in the all zones] × the difference between the latest set point and the former set point/the difference between the thickness of film in the latest film forming and the thickness of film in the former film forming].

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、半導体ウエハなど
の被処理体を多数枚一括して熱処理するバッチ式の熱処
理システム及び熱処理方法に関し、特に、収容している
半導体ウエハの温度を測定し、測定結果に基づいて、最
適な制御を行う適応制御型のバッチ式の熱処理システム
及びその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a batch-type heat treatment system and a heat treatment method for heat-treating a large number of objects to be processed such as semiconductor wafers at once, and more particularly to measuring the temperature of a semiconductor wafer contained therein. The present invention relates to an adaptive control type batch-type heat treatment system that performs optimal control based on measurement results and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、多数枚の被
処理体、例えば、半導体ウエハの成膜処理、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バッチ式の
熱処理システムが用いられている。
2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a semiconductor device, a batch-type heat treatment system is used in which heat treatments such as a film formation process, an oxidation process or a diffusion process of a large number of objects to be processed, for example, a semiconductor wafer, are collectively performed. I have.

【0003】この熱処理システムは、熱処理操作を繰り
返し行うことにより、効率的に半導体ウエハを熱処理す
ることが可能であるが、当初は適切に熱処理されていて
も、熱処理操作を複数回繰り返すにつれ、或いは、外部
要因の変化により、当初の予定とは異なる熱処理になっ
てしまうおそれがある。例えば、半導体ウエハの成膜処
理の場合、当初は半導体ウエハの表面に適切な膜厚で成
膜することが可能であったにも拘わらず、成膜処理を繰
り返すうちに、半導体ウエハの表面に成膜される膜厚が
変化してしまうことがある。
[0003] This heat treatment system can efficiently heat-treat a semiconductor wafer by repeatedly performing a heat treatment operation. In addition, the heat treatment may be different from the initial plan due to a change in external factors. For example, in the case of a film formation process on a semiconductor wafer, it is possible to form a film with an appropriate film thickness on the surface of the semiconductor wafer at first, but the film formation process is repeated on the surface of the semiconductor wafer. The film thickness to be formed may change.

【0004】この種の問題を解決する技術として、例え
ば、日本特許第2803460号公報に、相関データベ
ースを用いて、前回の成膜処理における熱処理炉内膜厚
分布のデータとヒータ温度とから、今回の成膜処理のヒ
ータ温度の最適値を計算して、ヒータを制御する手法が
開示されている。ここで、相関データベースとは、ヒー
タの温度を基準温度から様々に変化させて半導体ウエハ
の表面に薄膜を成長させ、その時の熱処理炉内各位置で
の成長膜厚変化量の分布と、ヒータ温度の基準温度から
の変化量の分布との相関を示すデータ(記憶データ)を
格納したデータベースである。
As a technique for solving this kind of problem, for example, Japanese Patent No. 2803460 discloses a technique using a correlation database based on data of a film thickness distribution in a heat treatment furnace in a previous film forming process and a heater temperature. A method of calculating an optimum value of a heater temperature in the film forming process and controlling the heater is disclosed. Here, the correlation database means that a thin film is grown on the surface of the semiconductor wafer by changing the temperature of the heater variously from the reference temperature, and the distribution of the growth film thickness variation at each position in the heat treatment furnace at that time and the heater temperature. 4 is a database storing data (storage data) indicating a correlation with a distribution of a variation amount from a reference temperature.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この特許公報
に開示された技術では、相関データベースの記憶データ
に従って、前回の成膜処理の結果(膜厚分布)から、次
回の成膜処理のヒータ温度が固定的に決定されるだけで
あり、ヒータ温度が決定された温度に変更されても、実
際に成膜した結果が所望の値(膜厚)にならないことが
多い。これは、相関データベースの記憶データが、熱処
理炉の経時変化や外部環境の変化に対応していないから
である。
However, according to the technology disclosed in this patent publication, the heater temperature of the next film forming process is determined from the result (film thickness distribution) of the previous film forming process according to the data stored in the correlation database. Is fixedly determined, and even if the heater temperature is changed to the determined temperature, the result of actually forming a film often does not reach a desired value (film thickness). This is because the data stored in the correlation database does not correspond to changes over time in the heat treatment furnace or changes in the external environment.

【0006】さらに、この特許公報に開示された技術で
は、熱処理炉内の複数の半導体ウエハ表面の成長膜厚の
平均値については、相関データベースを用いて、ある程
度目的値に近づけることができるが、個々の膜厚をそれ
ぞれの目的値に近づけることはできない。
Further, according to the technique disclosed in this patent publication, the average value of the grown film thickness on the surface of a plurality of semiconductor wafers in the heat treatment furnace can be approximated to a target value to some extent by using a correlation database. The individual film thicknesses cannot be close to their respective target values.

【0007】また、熱処理を適切に行うためには、熱処
理システムのオペレータが、熱処理システム上で測定さ
れた膜厚データを参照し、ヒータの温度などの熱処理条
件の変更について、検討できるようにすることが好まし
い。このためには、例えば、参照する膜厚データ(平均
膜厚、膜厚の均一性など)を熱処理システム上で画面表
示できるように、膜厚データやヒータの温度のような熱
処理条件などを、熱処理システム内で管理することが好
ましい。
Further, in order to appropriately perform the heat treatment, the operator of the heat treatment system can refer to the film thickness data measured on the heat treatment system and examine changes in the heat treatment conditions such as the temperature of the heater. Is preferred. To this end, for example, heat treatment conditions such as film thickness data and heater temperature are set so that the film thickness data to be referred to (average film thickness, film thickness uniformity, etc.) can be displayed on a screen on the heat treatment system. It is preferred to manage within the heat treatment system.

【0008】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
であり、経時変化や外部環境の変化を抑えて、熱処理を
適切に行うことができる熱処理システム及び熱処理方法
を提供することを目的とする。また、本発明は、熱処理
の結果や熱処理条件を管理することができる熱処理シス
テム及び熱処理方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a heat treatment system and a heat treatment method capable of appropriately performing a heat treatment while suppressing a change over time and a change in an external environment. . Another object of the present invention is to provide a heat treatment system and a heat treatment method that can manage the results of heat treatment and heat treatment conditions.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の観点にかかる熱処理方法は、被処理
体の温度をセットポイントに一致するように制御して第
n(nは自然数)回目の熱処理を実行し、第n回目の熱
処理の結果に基づいて、演算処理により、第n+1回目
の熱処理におけるセットポイントを決定して、新たに決
定した新セットポイントにセットポイントを更新して、
第n+1回の熱処理を実行する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a heat treatment method according to a first aspect of the present invention controls the temperature of an object to be processed so that it coincides with a set point, and sets the temperature of an n-th object (where n is (Numerical number) heat treatment is performed, a set point in the (n + 1) th heat treatment is determined by arithmetic processing based on the result of the n-th heat treatment, and the set point is updated to a newly determined new set point. hand,
The (n + 1) th heat treatment is performed.

【0010】この構成によれば、前回の熱処理の結果を
参照してセットポイントを更新することにより、熱処理
温度を最適化できる。従って、適切な熱処理の結果が得
られる。例えば、熱処理が成膜処理の場合に、形成され
た膜厚が予定より薄いような場合には、熱処理の温度を
上昇させるなど、熱処理温度を適宜最適化できる。ま
た、演算処理により、セットポイントを更新することに
より、データベースのような特殊な装置を熱処理装置に
配置する必要がない。さらに、熱処理装置の稼働時間に
比べて、セットポイントの更新時間は無視できる程度に
短く、セットポイントの更新時間がスループットに与え
る悪影響もほとんどない。
According to this configuration, the heat treatment temperature can be optimized by updating the set point with reference to the result of the previous heat treatment. Therefore, an appropriate heat treatment result is obtained. For example, in the case where the heat treatment is a film formation process and the formed film thickness is smaller than expected, the heat treatment temperature can be optimized as appropriate, for example, by increasing the temperature of the heat treatment. Further, by updating the set points by the arithmetic processing, it is not necessary to arrange a special device such as a database in the heat treatment device. Furthermore, the update time of the set point is negligibly short compared to the operation time of the heat treatment apparatus, and the update time of the set point has almost no adverse effect on the throughput.

【0011】前記セットポイントの更新では、例えば、
第m(mは2以上の自然数)回目の熱処理の結果と第m
−1回の熱処理の結果との差Δdと、第m回目の熱処理
時のセットポイントと第m−1回の熱処理時のセットポ
イントとの差Δtと、第m回目の熱処理の結果と、に基
づいて、第m+1回目の熱処理におけるセットポイント
を決定して、新たに決定した新セットポイントにセット
ポイントを更新するように実施する。
In updating the set point, for example,
The result of the m-th heat treatment (m is a natural number of 2 or more) and the m-th heat treatment
The difference Δd from the result of the first heat treatment, the difference Δt between the set point during the m-th heat treatment and the set point during the (m−1) -th heat treatment, and the result of the m-th heat treatment. Based on this, the set point in the (m + 1) th heat treatment is determined, and the set point is updated to the newly determined new set point.

【0012】セットポイントの更新を、数式1乃至4に
基づいて、実施するようにしてもよい。
The update of the set point may be performed based on equations (1) to (4).

【0013】前記熱処理は、例えば、成膜処理である。
この場合、前記セットポイントの更新では、第m(mは
2以上の自然数)回目の成膜処理により形成された膜厚
と第m−1回の成膜処理により形成された膜厚との差及
び第m回目の成膜処理時のセットポイントと第m−1回
の成膜処理時のセットポイントとの差に基づいて、第m
+1回目の成膜処理におけるセットポイントを決定す
る。
The heat treatment is, for example, a film forming process.
In this case, in the update of the set point, the difference between the film thickness formed by the m-th (m is a natural number of 2 or more) film-forming process and the film thickness formed by the (m-1) -th film-forming process is determined. And the difference between the set point during the m-th film forming process and the set point during the (m-1) -th film forming process,
A set point in the (+1) th film forming process is determined.

【0014】前記熱処理は、例えば、不純物の拡散処理
である。この場合、前記セットポイントの更新では、第
m(mは2以上の自然数)回目の不純物拡散処理により
拡散された不純物の濃度と第m−1回の不純物拡散処理
により拡散された不純物の濃度との差及び第m回目の不
純物拡散処理時のセットポイントと第m−1回の不純物
拡散処理時のセットポイントとの差に基づいて、第m+
1回目の不純物拡散処理におけるセットポイントを決定
する。
The heat treatment is, for example, an impurity diffusion treatment. In this case, in the updating of the set point, the concentration of the impurity diffused by the m-th (m is a natural number of 2 or more) impurity diffusion process and the concentration of the impurity diffused by the (m-1) -th impurity diffusion process are determined. And the difference between the set point during the m-th impurity diffusion process and the set point during the (m-1) -th impurity diffusion process,
A set point in the first impurity diffusion process is determined.

【0015】前記熱処理は、例えば、エッチング処理で
ある。この場合、前記セットポイントの更新では、第m
(mは2以上の自然数)回目のエッチング処理のエッチ
ングレートと第m−1回のエッチング処理のエッチング
レートとの差及び第m回目のエッチング処理時のセット
ポイントと第m−1回のエッチング処理時のセットポイ
ントとの差に基づいて、第m+1回目の不純物拡散処理
におけるセットポイントを決定する。
The heat treatment is, for example, an etching process. In this case, in updating the set point, the m-th
(M is a natural number of 2 or more) Difference between the etching rate of the first etching processing and the etching rate of the (m-1) th etching processing, the set point at the mth etching processing, and the (m-1) th etching processing The set point in the (m + 1) th impurity diffusion process is determined based on the difference from the set point at the time.

【0016】前記熱処理の結果を、その熱処理における
セットポイントと対応付けて記憶してもよい。この場
合、例えば、熱処理の結果とその熱処理におけるセット
ポイントと対応付けて表示させることができる。このた
め、熱処理システム上で熱処理の結果を参照し、セット
ポイントの変更について検討することができる。また、
熱処理システム内で、熱処理の結果やセットポイントを
履歴管理することができる。
The result of the heat treatment may be stored in association with a set point in the heat treatment. In this case, for example, the result of the heat treatment can be displayed in association with the set point in the heat treatment. Therefore, the change of the set point can be examined with reference to the result of the heat treatment on the heat treatment system. Also,
Within the heat treatment system, the results and set points of the heat treatment can be tracked.

【0017】上記目的を達成するため、この発明の第2
の観点に係る熱処理システムは、複数のヒータを備え、
内部に被処理体を収容する加熱炉と、熱処理時の被処理
体の温度のセットポイントを記憶する記憶手段と、前記
複数の被処理体の温度がセットポイントに一致するよう
にヒータを制御する熱処理手段と、第m(mは2以上の
自然数)回目の熱処理の結果と第m−1回の熱処理の結
果との差及び第m回目の熱処理のセットポイントと第m
−1回の熱処理時のセットポイントとの差に基づいて、
第m+1回目の熱処理におけるセットポイントを決定し
て、前記記憶手段にセットするセットポイント設定手段
と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention is provided.
The heat treatment system according to the aspect of the present invention includes a plurality of heaters,
A heating furnace for accommodating the object to be processed therein, storage means for storing a set point of the temperature of the object at the time of heat treatment, and controlling the heater so that the temperatures of the plurality of objects coincide with the set points. The difference between the result of the m-th heat treatment and the result of the (m-1) -th heat treatment, and the set point of the m-th heat treatment and the m-th heat treatment.
-1 Based on the difference from the set point at the time of heat treatment,
Set point setting means for determining a set point in the (m + 1) th heat treatment and setting the set point in the storage means.

【0018】ここで、例えば、セットポイントの設定手
段は、オフラインで、セットポイントを計算し、記憶手
段に計算したセットポイントを設定する。
Here, for example, the set point setting means calculates the set point off-line and sets the calculated set point in the storage means.

【0019】さらに、前記第m回の熱処理の結果を第m
回目の熱処理におけるセットポイントと対応付けて記憶
する熱処理結果記憶手段を備えてもよい。さらに、熱処
理結果記憶手段に記憶された第m回の熱処理の結果と、
第m回目の熱処理におけるセットポイントとを表示する
表示手段を備えてもよい。この場合、熱処理の結果とそ
の熱処理におけるセットポイントと対応付けて表示させ
ることができる。このため、熱処理システム上で熱処理
の結果を参照し、セットポイントの変更について検討す
ることができる。また、熱処理システム内で、熱処理の
結果やセットポイントを履歴管理することができる。
Further, the result of the m-th heat treatment is referred to as the m-th heat treatment.
There may be provided a heat treatment result storage means for storing the set point in the second heat treatment in association with the set point. Further, the result of the m-th heat treatment stored in the heat treatment result storage means,
Display means for displaying the set point in the m-th heat treatment may be provided. In this case, the result of the heat treatment can be displayed in association with the set point in the heat treatment. Therefore, the change of the set point can be examined with reference to the result of the heat treatment on the heat treatment system. In addition, the results and set points of the heat treatment can be managed in the heat treatment system.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の熱処理システムをバッチ
式の縦型熱処理装置に適用した実施の形態について説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the heat treatment system of the present invention is applied to a batch type vertical heat treatment apparatus will be described.

【0021】(第1の実施の形態)本実施の形態の縦型
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。内管2aは上端が開口され
ており、マニホールド21に支持されている。外管2b
は有天井に形成され、下端がマニホールド21の上端に
気密に接合されている。
(First Embodiment) As shown in FIG. 1, a vertical heat treatment apparatus according to the present embodiment has a double tube structure comprising an inner tube 2a and an outer tube 2b made of quartz, for example. A reaction tube 2 is provided, and a metal cylindrical manifold 21 is provided below the reaction tube 2. The upper end of the inner pipe 2 a is opened, and is supported by the manifold 21. Outer tube 2b
Is formed on the ceiling, and the lower end is air-tightly joined to the upper end of the manifold 21.

【0022】反応管2内には、多数枚、例えば、150
枚の被処理体としてのウエハW(製品ウエハ)が水平な
状態で、上下に所定の間隔をおいて、ウエハ保持具であ
るウエハボート23に棚状に配置されている。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。蓋体24は昇降台26により上
下動可能に構成されている。そして、昇降台26により
蓋体24が上昇すると、マニホールド21の下方側が閉
鎖され、ウエハWが反応管2内にロードされる。
In the reaction tube 2, a large number, for example, 150
A plurality of wafers W (product wafers) serving as workpieces are horizontally arranged in a shelf on a wafer boat 23 as a wafer holder at predetermined intervals vertically. The wafer boat 23 is held on a lid 24 via a heat insulating cylinder (heat insulating body) 25. The lid 24 is configured to be vertically movable by a lift 26. When the lid 24 is lifted by the lift 26, the lower side of the manifold 21 is closed, and the wafer W is loaded into the reaction tube 2.

【0023】反応管2の周囲には、例えば、抵抗体より
なるヒータ部3が設けられている。ヒータ部3は、例え
ば、5段に配置されたヒータ31〜35から構成されて
いる。ヒータ31〜35は、電力コントローラ36〜4
0より、それぞれ独立して電力が供給される。ヒータ3
1〜35により、反応管2内は、図3(a)に示すよう
に、5つのゾーンに分けられている。ヒータ部3、反応
管2、マニホールド21により加熱炉が構成される。
Around the reaction tube 2 is provided a heater section 3 made of, for example, a resistor. The heater unit 3 includes, for example, heaters 31 to 35 arranged in five stages. The heaters 31 to 35 are connected to the power controllers 36 to 4.
0, power is supplied independently. Heater 3
According to 1 to 35, the inside of the reaction tube 2 is divided into five zones as shown in FIG. The heater unit 3, the reaction tube 2, and the manifold 21 constitute a heating furnace.

【0024】また、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
いる。図1では、理解を容易にするため、3本のガス供
給管41,42,43を示している。各ガス供給管4
1,42,43には、ガス流量を調整するためのマスフ
ローコントローラ(MFC)などの流量調整部44,4
5,46を介して、例えば、ジクロロシラン、アンモニ
ア、窒素がそれぞれ供給される。さらにマニホールド2
1には、内管2aと外管2bとの隙間から反応管2内の
ガスを排気するように排気管27が接続されている。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には、反応管2内の圧力を調整するための、
コンビネーションバルブ、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。
The manifold 21 is provided with a plurality of gas supply pipes for supplying gas into the inner pipe 2a. FIG. 1 shows three gas supply pipes 41, 42, and 43 for easy understanding. Each gas supply pipe 4
1, 42, and 43 include flow rate adjustment units 44, 4 such as a mass flow controller (MFC) for adjusting a gas flow rate.
For example, dichlorosilane, ammonia and nitrogen are supplied via 5, 46, respectively. Further manifold 2
An exhaust pipe 27 is connected to 1 so as to exhaust gas in the reaction pipe 2 from a gap between the inner pipe 2a and the outer pipe 2b. The exhaust pipe 27 is connected to a vacuum pump (not shown).
The exhaust pipe 27 has a pressure for adjusting the pressure inside the reaction pipe 2.
A pressure adjusting unit 28 including a combination valve, a butterfly valve, a valve driving unit, and the like is provided.

【0025】内管2aの内面には、その垂直方向に一列
に5つの熱電対(温度センサ)Sin1〜Sin5が配置され
ている。熱電対Sin1〜Sin5は、ウエハWの金属汚染を
防止するため、例えば、石英のパイプなどによりカバー
されており、図3(a)に示す5つのゾーンにそれぞれ
配置されている。
On the inner surface of the inner tube 2a, five thermocouples (temperature sensors) Sin1 to Sin5 are arranged in a line in the vertical direction. The thermocouples Sin1 to Sin5 are covered with, for example, a quartz pipe or the like in order to prevent metal contamination of the wafer W, and are arranged in five zones shown in FIG.

【0026】また、外管2bの外面には、その垂直方向
に一列に複数の熱電対(温度測定部)Sout1〜Sout5が
配置されている。熱電対Sout1〜Sout5も、図3(a)
に示す5つのゾーンに対応して、それぞれ配置されてい
る。
On the outer surface of the outer tube 2b, a plurality of thermocouples (temperature measuring units) Sout1 to Sout5 are arranged in a line in the vertical direction. Thermocouples Sout1 to Sout5 are also shown in FIG.
Are arranged corresponding to the five zones shown in FIG.

【0027】この縦型熱処理装置は、反応管2内の処理
雰囲気の温度、ガス流量、圧力といった処理パラメータ
を制御するための制御部(コントローラ)100を備え
ている。制御部100は、熱電対Sin1〜Sin5とSout1
〜Sout5の出力信号を取り込み、ヒータ31〜35の電
力コントローラ36〜40、圧力調整部28、流量調整
部44〜46に制御信号を出力する。
This vertical heat treatment apparatus includes a control unit (controller) 100 for controlling processing parameters such as the temperature, gas flow rate, and pressure of the processing atmosphere in the reaction tube 2. The control unit 100 includes thermocouples Sin1 to Sin5 and Sout1.
SSout5 are output, and control signals are output to the power controllers 36 to 40 of the heaters 31 to 35, the pressure adjustment unit 28, and the flow rate adjustment units 44 to 46.

【0028】図2に制御部100の構成を示す。図2に
示すように、制御部100は、モデル記憶部111と、
レシピ記憶部112と、ROM113と、RAM114
と、I/Oポート115と、CPU116と、これらを
相互に接続するバス117と、から構成されている。
FIG. 2 shows the configuration of the control unit 100. As shown in FIG. 2, the control unit 100 includes a model storage unit 111,
Recipe storage unit 112, ROM 113, RAM 114
, An I / O port 115, a CPU 116, and a bus 117 interconnecting these.

【0029】モデル記憶部111は、熱電対Sin1〜Si
n5及びSout1〜Sout5の出力信号(測定温度)からウエ
ハボート23に載置されているウエハWの中心部と端部
との温度を推定(計算)し、さらに、推定した温度を目
標値に設定するようにヒータ31〜35に供給すべき電
流(電力)を指示するために設計されたモデル(数学モ
デル;高次・多次元関数)を記憶している。なお、モデ
ルの設計手法については後述する。
The model storage unit 111 stores thermocouples Sin1 to Si
From the output signals (measurement temperatures) of n5 and Sout1 to Sout5, the temperatures at the center and ends of the wafer W placed on the wafer boat 23 are estimated (calculated), and the estimated temperature is set as a target value. A model (mathematical model; high-order / multidimensional function) designed to indicate the current (power) to be supplied to the heaters 31 to 35 is stored. The model design method will be described later.

【0030】レシピ記憶部112には、この熱処理装置
で実行される成膜処理の種類に応じて、制御手順を定め
るレシピが記憶されている。各レシピは温度レシピ(処
理対象たるウエハWが経るべき温度変化の目標値;温度
目標軌道)を含んでいる。通常のバッチ処理の場合、1
種類の成膜処理については、全ウエハについて1つの温
度レシピが用意される。これに対し、本実施の形態にお
いては、図3(a)に例示するように、反応管2内は縦
方向に5つのゾーンに分けられており、図3(b)に示
すように、ゾーン毎に温度レシピ(温度目標軌道)が用
意されている。各ゾーンの温度レシピのセットポイント
(成膜処理実行時の温度)Tset1〜Tset5は、例えば、
ゾーン1が852℃(Tset1)、ゾーン2が850℃
(Tset2)、ゾーン3が849℃(Tset3)、ゾーン4
が848℃(Tset4)、ゾーン5が846℃(Tset5)
に設定されている。ただし、セットポイントTset1〜T
set5は、前回の成膜処理の結果などに基づいて成膜処理
毎に調整されている。
The recipe storage unit 112 stores a recipe that determines a control procedure according to the type of film forming process performed by the heat treatment apparatus. Each recipe includes a temperature recipe (a target value of a temperature change to be processed by the wafer W to be processed; a target temperature trajectory). For normal batch processing, 1
For one type of film forming process, one temperature recipe is prepared for all wafers. On the other hand, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 3A, the inside of the reaction tube 2 is vertically divided into five zones, and as shown in FIG. A temperature recipe (temperature target trajectory) is prepared for each. The set points (temperature at the time of executing the film forming process) Tset1 to Tset5 of the temperature recipe of each zone are, for example,
Zone 1 is 852 ° C (Tset1), Zone 2 is 850 ° C
(Tset2), zone 3 is 849 ° C (Tset3), zone 4
Is 848 ° C (Tset4), Zone 5 is 846 ° C (Tset5)
Is set to However, set points Tset1 to Tset
set5 is adjusted for each film forming process based on the result of the previous film forming process and the like.

【0031】図2に戻り、ROM113は、EEPRO
M、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成さ
れ、CPU116の動作プログラムなどを記憶する記録
媒体である。
Returning to FIG. 2, the ROM 113 stores the EEPROM
M, a flash memory, a hard disk, and the like, and is a recording medium that stores an operation program of the CPU 116 and the like.

【0032】RAM114は、CPU116のワークエ
リアなどとして機能する。I/Oポート115は、熱電
対Sin1〜Sin5及びSout1〜Sout5の測定信号をCPU
116に供給すると共に、CPU116が出力する制御
信号を各部(電力コントローラ36〜40、流量調整部
44〜46、圧力調整部28)へ出力する。また、I/
Oポート115には、操作パネル118が接続されてい
る。バス117は、各部の間で情報を伝達する。
The RAM 114 functions as a work area for the CPU 116 and the like. The I / O port 115 transmits measurement signals of the thermocouples Sin1 to Sin5 and Sout1 to Sout5 to the CPU.
The control signal is supplied to the CPU 116, and the control signal output from the CPU 116 is output to each unit (the power controllers 36 to 40, the flow rate adjusting units 44 to 46, and the pressure adjusting unit 28). Also, I /
An operation panel 118 is connected to the O port 115. The bus 117 transmits information between the units.

【0033】CPU116は、DSP(Digital Signal
Processor)などから構成されてもよく、ROM113
に記憶された制御プログラムに従って動作し、操作パネ
ル118からの指示に応答し、レシピ記憶部112に記
憶されているレシピに従って、熱処理装置の動作を制御
する。具体的には、CPU116は、モデル記憶部11
1に記憶されているモデルを読み出し、また、レシピ記
憶部112に記憶されているレシピを読み出す。そし
て、レシピに従って処理動作を実行する。特に、本実施
の形態においては、CPU116は、熱電対Sin1〜Si
n5及びSout1〜Sout5からの測定値及び電力コントロー
ラ36〜40への指示値(電力コントローラ36〜40
がヒータ31〜35に供給した電力を示す値)を取り込
んで、ゾーン1〜5のウエハW1〜W5の温度T1〜T5を
刻一刻と推定し、この推定値がゾーン別に予め定めたセ
ットポイントTset1〜Tset5に一致するように、電力コ
ントローラ36〜40に、供給電力を指示する。
The CPU 116 includes a DSP (Digital Signal).
Processor 113).
The operation of the heat treatment apparatus is controlled according to the recipe stored in the recipe storage unit 112 in response to an instruction from the operation panel 118. Specifically, the CPU 116 controls the model storage unit 11
1 is read out, and the recipe stored in the recipe storage unit 112 is read out. Then, the processing operation is performed according to the recipe. In particular, in the present embodiment, CPU 116 includes thermocouples Sin1 to Si
n5 and measured values from Sout1 to Sout5 and instruction values to power controllers 36 to 40 (power controllers 36 to 40).
Values indicating the power supplied to the heaters 31 to 35), and the temperatures T1 to T5 of the wafers W1 to W5 in the zones 1 to 5 are estimated every moment, and the estimated value is set to a preset set point Tset1 for each zone. The power supply is instructed to the power controllers 36 to 40 so as to coincide with Tset5.

【0034】また、CPU116は、通常の熱処理装置
の制御と同様に、流量調整部44〜46への指示、圧力
調整部28への指示なども行う。
The CPU 116 also issues an instruction to the flow rate adjusting units 44 to 46, an instruction to the pressure adjusting unit 28, and the like, similarly to the control of a normal heat treatment apparatus.

【0035】次に、上記構成のバッチ式の熱処理装置を
用いて、ウエハWに窒化膜を形成する成膜方法を例に、
本発明の熱処理方法について、図4及び図5を参照して
説明する。
Next, a film forming method for forming a nitride film on the wafer W by using the batch type heat treatment apparatus having the above configuration will be described as an example.
The heat treatment method of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0036】まず、オペレータは、操作パネル118に
処理の内容(窒化膜の形成)を入力する。CPU116
は、入力された指示に応答して、窒化膜形成用のレシピ
をレシピ記憶部112から読み出す。CPU116は、
ヒータ部3により反応管2内を、レシピに定められたロ
ード温度、例えば、約400℃に設定する。また、CP
U116は、予め定めておいたゾーン別のセットポイン
ト(その求め方については後述する)Tset1〜Tset5を
読み出し、図3(b)に示すゾーン別の温度レシピのセ
ットポイントTset1〜Tset5としてセットする(ステッ
プS1)。
First, the operator inputs the contents of processing (formation of a nitride film) on the operation panel 118. CPU116
Reads a recipe for forming a nitride film from the recipe storage unit 112 in response to the input instruction. The CPU 116
The heater 3 sets the inside of the reaction tube 2 to a load temperature defined in the recipe, for example, about 400 ° C. Also, CP
The U116 reads the set points Tset1 to Tset5 for each zone which are determined in advance (the method of obtaining the set points will be described later) and sets them as set points Tset1 to Tset5 of the temperature recipe for each zone shown in FIG. Step S1).

【0037】次に、CPU116は、被処理体であるウ
エハWをウエハボート23に所定枚数、例えば、100
枚載置し、ウエハWが搭載されたウエハボート23を昇
降台26によって上昇させる。そして、CPU116
は、マニホールド21の下端のフランジと蓋体24とを
気密状態とし、ウエハWを反応管2内にロードする(ス
テップS2)。
Next, the CPU 116 sets a predetermined number of wafers W to be processed on the wafer boat 23, for example, 100 wafers.
The wafer boat 23 on which the wafers W are mounted and on which the wafers W are mounted is lifted by the lift 26. And the CPU 116
Makes the flange at the lower end of the manifold 21 and the lid 24 airtight, and loads the wafer W into the reaction tube 2 (step S2).

【0038】CPU116は、ウエハWのロードが完了
すると、ROM113から読み出したレシピに従って、
圧力調整部28を含む排気系を制御して、排気動作を開
始する。また、CPU116は、ヒータ部3に供給する
電力を増加させて昇温を開始する(ステップS3)。
When the loading of the wafer W is completed, the CPU 116 performs the following according to the recipe read from the ROM 113.
The exhaust system including the pressure adjusting unit 28 is controlled to start the exhaust operation. Further, the CPU 116 starts increasing the temperature by increasing the power supplied to the heater unit 3 (step S3).

【0039】CPU116は、各ゾーン1〜5のウエハ
Wについて、熱電対Sin1〜Sin5及びSout1〜Sout5か
らの測定値及び電力コントローラ36〜40への指示値
(電力コントローラ36〜40がヒータ31〜35に供
給した電力を示す値)を取り込んで、ウエハWの温度T
を刻一刻と推定し、この推定値が予め定めたセットポイ
ントTset1〜Tset5に一致するように、電力コントロー
ラ36〜40に、供給電力を指示し、温度を制御する。
For the wafers W in each of the zones 1 to 5, the CPU 116 measures the measured values from the thermocouples Sin1 to Sin5 and Sout1 to Sout5 and the instruction values to the power controllers 36 to 40 (the power controllers 36 to 40 control the heaters 31 to 35 (A value indicating the power supplied to the wafer W)
, And supply power is instructed to the power controllers 36 to 40 to control the temperature such that the estimated value coincides with the predetermined set points Tset1 to Tset5.

【0040】次に、CPU116は、ゾーン1〜5のウ
エハ温度T1〜T5が、セットポイントTset1〜Tset5に
達したか否か、即ち、昇温処理が終了したか否かを判別
し(ステップS4)、達していなければ、ステップS3
の昇温処理を継続し、達していれば、昇温処理を終了
し、一定温度を維持するための保温処理に移る。
Next, the CPU 116 determines whether or not the wafer temperatures T1 to T5 of the zones 1 to 5 have reached the set points Tset1 to Tset5, that is, whether or not the temperature raising process has been completed (step S4). ), If not reached, step S3
The temperature raising process is continued. If the temperature has reached, the temperature raising process is ended, and the process proceeds to a temperature keeping process for maintaining a constant temperature.

【0041】CPU116は、保温処理の間、例えば、
ゾーン1〜5のウエハ温度がT1、T2、T3、T4、T5
であると計算され、各ゾーン1〜5の温度レシピのセッ
トポイントがTset1、Tset2、Tset3、Tset4、Tset5
である場合に、実際の温度とセットポイントとの差が全
体として最も小さくなるような制御を行う。例えば、C
PU116は、最小2乗法を用いて、(T1−Tset1)
+(T2−Tset2)+(T3−Tset3)+(T4−
Tset4)+(T5−Tset5)が最小になるように、
ヒータ31〜35に供給する電力を個々に制御する。
During the heat retention process, the CPU 116
The wafer temperatures in zones 1 to 5 are T1, T2, T3, T4, T5
And the set points of the temperature recipe of each zone 1 to 5 are Tset1, Tset2, Tset3, Tset4, Tset5
In such a case, the control is performed such that the difference between the actual temperature and the set point is minimized as a whole. For example, C
The PU 116 uses the least squares method to calculate (T1−Tset1)
2 + (T2-Tset2) 2 + (T3-Tset3) 2 + (T4-
Tset4) 2 + (T5−Tset5) so that 2 becomes minimum.
The power supplied to the heaters 31 to 35 is individually controlled.

【0042】保温処理において各ゾーン1〜5のウエハ
温度T1〜T5が、各ゾーン1〜5のセットポイントTse
t1〜Tset5に安定すると、CPU116は、反応管2内
に処理ガスを供給し、成膜処理を実行する(ステップS
5)。
In the heat retaining process, the wafer temperature T1 to T5 of each of the zones 1 to 5 is set at the set point Tse of each of the zones 1 to 5.
When the temperature is stabilized at t1 to Tset5, the CPU 116 supplies a processing gas into the reaction tube 2 and executes a film forming process (Step S).
5).

【0043】次に、CPU116は、成膜処理が終了し
たか否かを判別し(ステップS6)、終了していなけれ
ば、ステップS5にリターンして温度制御と成膜処理を
継続し(ステップS5)、成膜処理が終了すると、成膜
ガスの供給を停止して、反応管2内を冷却した後、ウエ
ハボート23をアンロードする(ステップS7)。
Next, the CPU 116 determines whether or not the film forming process has been completed (step S6), and if not, returns to step S5 to continue the temperature control and the film forming process (step S5). ) When the film forming process is completed, the supply of the film forming gas is stopped, the inside of the reaction tube 2 is cooled, and then the wafer boat 23 is unloaded (step S7).

【0044】アンロードされたウエハボート23に載置
された複数のウエハWから、ゾーン1〜5毎に少なくと
も1枚のウエハW(モニタウエハ)を取り出し、各モニ
タウエハの膜厚を実測する。そして、実測されたモニタ
ウエハの膜厚に基づいて、次の成膜処理時の各ゾーン1
〜5のセットポイントが決定される。オペレータは、操
作パネル118から、決定されたセットポイントを次の
成膜処理時のセットポイントとしてRAM114に格納
し、セットポイントを更新する(ステップS8)。
From the plurality of wafers W placed on the unloaded wafer boat 23, at least one wafer W (monitor wafer) is taken out for each of zones 1 to 5, and the film thickness of each monitor wafer is measured. Then, based on the actually measured film thickness of the monitor wafer, each zone 1 in the next film forming process is
~ 5 set points are determined. The operator stores the determined set point in the RAM 114 as a set point for the next film forming process from the operation panel 118, and updates the set point (step S8).

【0045】ステップS8のセットポイント更新処理を
図5を参照して、さらに詳しく説明する。
The set point updating process in step S8 will be described in more detail with reference to FIG.

【0046】まず、5つのゾーン1〜5から各1枚ずつ
選択した5枚のモニタウエハWについて、今回の成膜処
理により形成された窒化膜の実際の膜厚D1〜D5を測定
する(ステップS11)。
First, the actual film thicknesses D1 to D5 of the nitride film formed by the current film formation process are measured for five monitor wafers W selected one by one from the five zones 1 to 5 (step). S11).

【0047】次に、測定した膜厚D1〜D5の平均値Dav
e(=(D1+D2+D3+D4+D5)/5)を計算する(ス
テップS12)。続いて、ゾーン1〜5別に前回の成膜
と今回の成膜とで、モニタウエハ上に成膜された膜の膜
厚の差ΔD1〜ΔD5(ΔD1=D1n−D1n-1〜ΔD5=D
5n−D5n -1)を計算する(ステップS13)。なお、n
は今回(n回目)の成膜処理、n−1は前回(n−1)
回目の成膜処理を示す。
Next, the average value Dav of the measured film thicknesses D1 to D5
e (= (D1 + D2 + D3 + D4 + D5) / 5) is calculated (step S12). Subsequently, the zone 1-5 with separately from the film and the current forming the last difference in thickness of the thus formed on the monitor wafer film ΔD1~ΔD5 (ΔD1 = D1 n -D1 n -1 ~ΔD5 = D
5 n -D5 n -1) to calculate the (step S13). Note that n
Is the current (n-th) deposition process, and n-1 is the previous (n-1)
This shows the second film forming process.

【0048】さらに、ゾーン1〜5別に前回と今回のセ
ットポイントの差Δt1〜Δt5(Δt1=t1n−t1n-1
〜Δt5=t5n−t5n-1)を計算する(ステップS1
4)。次に、数式5に従って、ゾーン1〜5別の新セッ
トポイントを求める(ステップS15)。
[0048] In addition, the zone 1 to 5 apart from the difference between the previous and the current set point Δt1~Δt5 (Δt1 = t1 n -t1 n -1
~Δt5 = t5 n -t5 n-1 ) to calculate the (step S1
4). Next, a new set point for each of the zones 1 to 5 is obtained according to Equation 5 (step S15).

【0049】[0049]

【数5】第iゾーンの新セットポイントTseti=第iゾ
ーンの前回のセットポイントTseti −(第iゾーンの
モニタウエハ上の膜厚の実測値Di−全モニタウエハ上
の膜厚の平均値Dave)×(第iゾーンのセットポイン
ト差Δti/第iゾーンの膜厚実測値差ΔDi)
## EQU5 ## New set point Tseti of ith zone = previous setpoint Tseti of ith zone− (actual measured value Di of film thickness on monitor wafers in ith zone−average value Dave of film thickness on all monitor wafers ) × (set point difference Δti of ith zone / actual thickness difference ΔDi of ith zone)

【0050】オペレータは、例えば、操作パネル118
から、この求められた値を新たなセットポイントとし
て、RAM114に登録する。このRAM114に登録
されたゾーン1〜5別のセットポイントは、次の成膜処
理で、各ゾーン1〜5の温度レシピのセットポイントと
なる。
The operator operates the operation panel 118, for example.
Then, the obtained value is registered in the RAM 114 as a new set point. The set points for each of the zones 1 to 5 registered in the RAM 114 will be set points of the temperature recipe for each of the zones 1 to 5 in the next film forming process.

【0051】なお、「全モニタウエハ上の膜厚の平均値
Dave」に代えて「そのゾーンの膜厚の目標値Dtarget1
〜Dtarget5」を使用することにより、膜厚を目標膜厚
に一致させることができる。
It should be noted that instead of “the average value Dave of the film thickness on all monitor wafers”, “the target value Dtarget1 of the film thickness in that zone”
By using “5Dtarget5”, the film thickness can be made to coincide with the target film thickness.

【0052】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、ゾーン1〜5別にウエハボート23に載置されてい
るウエハWの温度を非接触で監視し、ウエハWの温度を
セットポイントに維持するように、ヒータ部3を適応制
御する。しかも、前回の成膜処理の結果(膜厚)を用い
て、演算処理により、ゾーン1〜5毎に温度レシピのセ
ットポイント(成膜時のウエハの温度)を再調整するの
で、装置の経時変化や成膜環境(外部温度、大気圧力)
の変化などが発生しても、適切な膜厚での成膜が可能と
なる。
As described above, according to the present embodiment, the temperature of the wafer W placed on the wafer boat 23 is monitored in a non-contact manner for each of the zones 1 to 5, and the temperature of the wafer W is set to the set point. The heater unit 3 is adaptively controlled so as to be maintained. In addition, the set point of the temperature recipe (temperature of the wafer at the time of film formation) is readjusted for each of the zones 1 to 5 by arithmetic processing using the result (film thickness) of the previous film formation processing. Changes and film formation environment (external temperature, atmospheric pressure)
Even if a change occurs, film formation with an appropriate film thickness becomes possible.

【0053】次に、モデルとレシピの設計手法につい
て、説明する。モデルは、熱電対Sin1〜Sin5及びSou
t1〜Sout5の出力(測定値)及びヒータ31〜35への
供給電力などから、ウエハWの温度を推測し、さらに、
推測した温度の組を目的とする温度とするために、ヒー
タ31〜35に供給する電力を特定可能な数学モデルな
らば任意のモデル(多変数、多次元、多出力関数)を利
用可能である。
Next, a method of designing a model and a recipe will be described. The models are thermocouples Sin1 to Sin5 and Sou
From the outputs (measured values) of t1 to Sout5 and the power supplied to the heaters 31 to 35, the temperature of the wafer W is estimated, and
Any model (multivariable, multidimensional, multioutput function) can be used as long as it is a mathematical model that can specify the power supplied to the heaters 31 to 35 in order to set the set of estimated temperatures to the target temperature. .

【0054】このようなモデルとしては、例えば、米国
特許第5,517,594号公報に開示されたモデルを
使用することができる。以下、米国特許第5,517,
594号公報に開示されたモデルを例に説明する。
As such a model, for example, the model disclosed in US Pat. No. 5,517,594 can be used. In the following, U.S. Pat.
The model disclosed in Japanese Patent No. 594 will be described as an example.

【0055】まず、中心と周縁とに熱電対SwcとSweを
組み込んだ5枚のテスト用ウエハを用意する。次に、こ
れらの5枚のテスト用ウエハが、図3(a)の5つのゾ
ーン1〜5に1つづつ位置するように、テスト用ウエハ
と通常のウエハとをウエハボート23に載置する。次
に、このウエハボート23を反応管2にロードする。次
に、ヒータ31〜35に高周波帯域の信号及び低周波帯
域の信号を印加し、熱電対Sin1〜Sin5及びSout1〜S
out5の出力、テスト用ウエハ上の熱電対SwcとSweの出
力(ウエハの中心温度及び周縁温度)、ヒータ31〜3
5に供給される電流などのデータを、例えば、1〜5秒
のサンプリング周期で取得する。
First, five test wafers having thermocouples Swc and Swe incorporated at the center and the periphery are prepared. Next, the test wafer and the normal wafer are placed on the wafer boat 23 such that these five test wafers are located one by one in the five zones 1 to 5 in FIG. . Next, the wafer boat 23 is loaded into the reaction tube 2. Next, a high-frequency band signal and a low-frequency band signal are applied to the heaters 31 to 35 and the thermocouples Sin1 to Sin5 and Sout1 to Sout
out5 output, output of thermocouples Swc and Swe on test wafer (center temperature and peripheral temperature of wafer), heaters 31 to 3
Data such as the current supplied to 5 is acquired at a sampling period of, for example, 1 to 5 seconds.

【0056】次に、一定の温度範囲、例えば、400℃
〜1100℃の範囲で、100℃間隔で温度帯域を設定
する。100℃間隔で温度帯域を設定したのは、広い温
度帯域を1つのモデルでカバーしようとすると、温度の
推定などが不正確になってしまうためである。取得した
データから、各温度帯域について、数式6に示すARX
(自動回帰)モデルを設定する。
Next, a certain temperature range, for example, 400 ° C.
The temperature zone is set at an interval of 100 ° C. within a range of 11100 ° C. The reason why the temperature bands are set at intervals of 100 ° C. is that if one tries to cover a wide temperature band with one model, the estimation of the temperature or the like becomes inaccurate. From the acquired data, ARX shown in Expression 6 for each temperature band
(Automatic regression) Set the model.

【0057】[0057]

【数6】yt+AA1t-1+AAt-2+...+AAn
t-n=BB1t-1+BBt-2+...+BBnt-n +e
t:時点tでの以下の内容を成分とするp行1列のベ
クトル 内容:熱電対Sin1〜Sin5の出力の平衡温度ybiasから
の変動量(この例では5成分)、熱電対Sout1〜Sout5
の出力の平衡温度ybiasからの変動量(この例では5成
分)、ウエハにセットした熱電対Swの出力の平衡温度
biasからの変動量(この例では5つ)。従って、この
例では、yは15行1列のベクトルとなる。 u:時点tでのヒータ電力平衡値ubiasからの変動量
を成分とするm行1列のベクトル(この例では、ヒータ
が5ゾーンのため、5行1列)。 e:ホワイトノイズを成分とするm行1列のベクト
ル。 n:遅れ(例えば8)。 AA〜AA:p行p列の行列(この例では、15行
15列)。 BB〜BB:p行m列の行列(この例では、15行
5列)。
[6] y t + AA 1 y t- 1 + AA 2 y t-2 + ... + AA n y
tn = BB 1 u t-1 + BB 2 u t-2 + ... + BB n u tn + e
t y t: p 1 vector content of which the following content at the time t and the components: the amount of variation from the equilibrium temperature y bias the output of the thermocouple Sin1~Sin5 (5 component in this example), thermocouple Sout1 ~ Sout5
Of the output of the thermocouple Sw from the equilibrium temperature y bias (five components in this example), and the amount of fluctuation of the output of the thermocouple Sw set on the wafer from the equilibrium temperature y bias (five in this example). Therefore, in this example, y t is a vector of 15 rows and 1 column. u t : a vector of m rows and 1 column having a variation amount from the heater power equilibrium value u bias at the time point t (in this example, 5 zones and 1 column because the heater has 5 zones). et : a vector of m rows and 1 column having white noise as a component. n: delay (for example, 8). AA 1 to AA n : a matrix of p rows and p columns (15 rows and 15 columns in this example). BB 1 to BB n : matrix of p rows and m columns (15 rows and 5 columns in this example).

【0058】ここで、各係数AA〜AAとBB
BB を、最小二乗法などを用いて決定する。
[0058] Here, each coefficient AA 1 ~AA n and BB 1 ~
BB n is determined using the least squares method or the like.

【0059】求められたARXモデルを空間状態方程式で
表現すると、数式7で示すようになる。
When the obtained ARX model is expressed by a space state equation, it is expressed by the following equation (7).

【数7】 (Equation 7)

【0060】ここから、熱電対(Sin1〜Sin5、Sout1
〜Sout5)、温度Tthermo、ヒータ電力uからウエハ
温度を推測するモデルを求める。数式6の出力yを測
定可能部分S(P行1列)とウエハ温度W(P
行1列)に分ける。それに応じて、CをCとCに分
割し、ybiasをSbiasとWbiasに分割する。ウエハ温度
モデルは数式8により計算される。
From here, the thermocouples (Sin1 to Sin5, Sout1
~Sout5), the temperature T thermo, obtains a model to estimate the wafer temperature from the heater power u t. The portion S t (P 1 row 1 column) where the output y t of Expression 6 can be measured and the wafer temperature W t (P 2
Row 1 column). Accordingly, C is divided into C S and C W , and y bias is divided into S bias and W bias . The wafer temperature model is calculated by Expression 8.

【0061】[0061]

【数8】Xt+1=AX+BU+k=C+[I、0]e 上式に対して適切なリカッチ方程式を解き、フィードバ
ックゲインLを求めると、ウエハ温度モデルは数式9で
示すようになる。
Equation 8] X t + 1 = AX t + BU t + k f e t S t = C s X t + [I p, 0] e t on solving suitable Riccati equation with respect to formula, feedback gain L Is obtained, the wafer temperature model becomes as shown in Expression 9.

【0062】[0062]

【数9】 Xt+1 =AX+B(U+Ubias)+L(Tthermo―CSX
+Sbias) Tmodel、t=CX+Wbias ここで、Tmodel、tが予測ウエハ温度である。
Equation 9] X t + 1 = AX t + B (U t + U bias) + L (T thermo -C S X
t + S bias) T model, at t = C w X t + W bias here, T model, t is the predicted wafer temperature.

【0063】次に、テスト用ウエハを用いてウエハ温度
を再度測定する。数式9に基づいて推定されたウエハ温
度Tmodelと実測値Twaterを比較し、モデルをチューニン
グする。このチューニング動作を必要に応じて複数回繰
り返す。
Next, the wafer temperature is measured again using the test wafer. The model is tuned by comparing the wafer temperature T model estimated based on Expression 9 with the actually measured value T water . This tuning operation is repeated a plurality of times as necessary.

【0064】実際の成膜系の処理速度を向上するため、
作成したモデルの次数を10次程低次元化し、熱処理装
置に実装する。
In order to improve the processing speed of the actual film forming system,
The order of the created model is reduced to about 10th order, and the model is mounted on the heat treatment apparatus.

【0065】一方、CPU116の動作プログラムに関
しては、温度の設定値から推測したウエハ温度の変動の
時間平均を最小化するように動作を設定する。
On the other hand, the operation program of the CPU 116 is set so as to minimize the time average of the fluctuation of the wafer temperature estimated from the temperature setting value.

【0066】さらに、成膜処理の種類に応じて、各ゾー
ン内で均一な成膜が可能となるような温度目標軌道Ttr
aj(t)、即ち、温度レシピを設計する。続いて、5つ
のゾーンが全てこの温度目標軌道を追従するように制御
を行ってテスト的に成膜処理を実行する。処理後、成膜
された膜の厚さを測定し、膜厚のばらつきなどをチェッ
クする。
Further, according to the type of the film forming process, the target temperature trajectory Ttr which enables uniform film formation in each zone.
aj (t), that is, a temperature recipe is designed. Subsequently, control is performed so that all five zones follow the target temperature trajectory, and a film formation process is executed on a test basis. After the processing, the thickness of the formed film is measured, and a variation in the film thickness is checked.

【0067】例えば、上段のウエハの膜厚が下段のウエ
ハの膜厚よりも薄い場合、直接的な原因は不明でも、上
段の温度を相対的に上昇させることにより、膜厚をほぼ
等しくすることができる。そこで、最小二乗法などを用
いて、ばらつきが最も小さくなるように、温度目標軌道
Ttraj(t)を修正する。これが、図3(b)に示すよ
うなゾーン毎の温度レシピである。この温度レシピをさ
らにチューニングすることも可能である。
For example, when the film thickness of the upper wafer is smaller than the film thickness of the lower wafer, even if the direct cause is unknown, it is necessary to make the film thickness substantially equal by relatively increasing the temperature of the upper wafer. Can be. Therefore, the target temperature trajectory Ttraj (t) is corrected by using the least squares method or the like so as to minimize the variation. This is the temperature recipe for each zone as shown in FIG. It is also possible to further tune this temperature recipe.

【0068】このようにして、ウエハの処理枚数及びそ
の配置に応じて、ウエハの温度推定及びウエハ温度を目
標温度とするための出力を定義するモデルと、レシピが
それぞれ設定され、モデル記憶部111とレシピ記憶部
112に記憶される。
In this way, a model for defining an output for estimating the wafer temperature and setting the wafer temperature to the target temperature and a recipe are set according to the number of processed wafers and the arrangement thereof. Is stored in the recipe storage unit 112.

【0069】その後、実際の成膜時に、これらのモデル
及びレシピは適宜選択され、また読み出されて制御に使
用される。ただし、レシピのセットポイントは、成膜処
理毎に順次更新される。
Thereafter, at the time of actual film formation, these models and recipes are appropriately selected, read out, and used for control. However, the set points of the recipe are sequentially updated for each film forming process.

【0070】(第2の実施の形態)第2の実施の形態
は、第1の実施の形態の制御部100に、データ記憶部
119を備えている点が第1の実施の形態と異なってい
る。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明す
る。
(Second Embodiment) The second embodiment differs from the first embodiment in that the control unit 100 of the first embodiment is provided with a data storage unit 119. I have. Hereinafter, the points different from the first embodiment will be mainly described.

【0071】図6に本実施の形態の制御部100の構成
を示す。図6に示すように、制御部100は、モデル記
憶部111と、レシピ記憶部112と、ROM113
と、RAM114と、I/Oポート115と、CPU1
16と、さらにデータ記憶部119とを備え、これらは
バス117に相互に接続されている。
FIG. 6 shows the configuration of the control unit 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the control unit 100 includes a model storage unit 111, a recipe storage unit 112, a ROM 113
, RAM 114, I / O port 115, CPU 1
16 and a data storage unit 119, which are mutually connected to a bus 117.

【0072】データ記憶部119には、熱処理装置で実
行された成膜処理の結果、即ち、ウエハWに成膜された
膜厚の実測値(膜厚データ)が、熱処理条件(例えば、
熱処理の回数、セットポイント、温度変化の様子を示す
ログ)と対応付けて記憶されている。
The data storage unit 119 stores the results of the film forming process performed by the heat treatment apparatus, that is, the measured values (film thickness data) of the film thickness formed on the wafer W, in the heat treatment conditions (for example,
Log indicating the number of heat treatments, set points, and temperature changes).

【0073】CPU116は、第1の実施の形態と同様
の熱処理装置の動作の制御に加えて、熱処理システムの
オペレータが、熱処理システム上で測定された膜厚デー
タを参照し、セットポイントの変更について検討できる
ように、データ記憶部119に膜厚データやセットポイ
ントなどを記憶する。また、CPU116は、データ記
憶部119に記憶されている膜厚データやセットポイン
トなどを読み出し、読み出した膜厚データ及びセットポ
イントを、例えば、図7に示すように、操作パネル11
8に画面表示する。この画面上には、熱処理(成膜処
理)の回数、ゾーン1〜5毎のセットポイント、膜厚デ
ータなどが表示される。また、図7中の「グラフ」のキ
ーは現在表示されている膜厚データをグラフ表示する機
能を有するものである。このため、「グラフ」のキーを
選択すると、膜厚データを見やすくすることができる。
The CPU 116 controls the operation of the heat treatment apparatus in the same manner as in the first embodiment. In addition, the operator of the heat treatment system refers to the film thickness data measured on the heat treatment system to change the set point. The film thickness data and the set points are stored in the data storage unit 119 so that the data can be examined. Further, the CPU 116 reads out the film thickness data and set points stored in the data storage unit 119, and reads the read-out film thickness data and set points, for example, as shown in FIG.
8 is displayed on the screen. On this screen, the number of heat treatments (film formation processing), set points for each of zones 1 to 5, and film thickness data are displayed. The “Graph” key in FIG. 7 has a function of displaying the currently displayed film thickness data in a graph. Therefore, when the key of the “graph” is selected, the film thickness data can be easily viewed.

【0074】次に、上記構成のバッチ式の熱処理装置を
用い、ウエハWに窒化膜を形成する成膜方法を例に、本
発明の熱処理方法について図8を参照して説明する。図
8は、膜厚データの記憶手順を説明するための図であ
る。
Next, the heat treatment method of the present invention will be described with reference to FIG. 8 by taking as an example a film formation method for forming a nitride film on a wafer W using the batch-type heat treatment apparatus having the above configuration. FIG. 8 is a diagram for explaining a procedure for storing film thickness data.

【0075】まず、オペレータは、操作パネル118に
第n回目の熱処理の内容(窒化膜の形成)を入力する。
CPU116は、入力された指示に応答して、第1の実
施の形態と同様に、セットポイントTset1〜Tset5のセ
ット、ウエハWのロード、反応管2の昇温及び温度制御
を行い、第n回目の成膜処理を実行する(ステップS2
1)。
First, the operator inputs the contents of the n-th heat treatment (formation of the nitride film) on the operation panel 118.
In response to the input instruction, the CPU 116 sets the set points Tset1 to Tset5, loads the wafer W, raises the temperature of the reaction tube 2 and controls the temperature in the same manner as in the first embodiment. (Step S2)
1).

【0076】第n回目の成膜処理が終了すると、CPU
116は、データ記憶部119に熱処理条件(例えば、
熱処理回数、セットポイント)を記憶する(ステップS
22)。そして、図示しないウエハ搬送機構により、成
膜されたウエハWから、ゾーン1〜5毎に少なくとも1
枚のウエハW(モニタウエハ)を測定装置に搬送する
(ステップS23)。
When the n-th film forming process is completed, the CPU
116 indicates a heat treatment condition (for example,
The number of heat treatments and set points are stored (Step S)
22). Then, by a wafer transfer mechanism (not shown), at least one of
One wafer W (monitor wafer) is transferred to the measuring device (step S23).

【0077】モニタウエハが測定装置に搬送されると、
測定装置により、モニタウエハに成膜された膜厚を測定
する(ステップS24)。そして、その測定結果(膜厚
データ)を、オペレータが操作パネル118から入力し
たり、フレキシブルディスク、リモート端末を介して熱
処理装置のデータ記憶部119に保存したりすることに
より、熱処理装置に送られる(ステップS25)。CP
U116は、送られた測定結果を熱処理条件(熱処理の
回数、セットポイント)と対応付けて、データ記憶部1
19に記憶する(ステップS26)。
When the monitor wafer is transferred to the measuring device,
The thickness of the film formed on the monitor wafer is measured by the measuring device (Step S24). Then, the measurement result (film thickness data) is sent to the heat treatment apparatus by the operator inputting it from the operation panel 118 or storing it in the data storage unit 119 of the heat treatment apparatus via a flexible disk or a remote terminal. (Step S25). CP
U116 associates the sent measurement results with the heat treatment conditions (the number of heat treatments, set points), and
19 (step S26).

【0078】このように、膜厚データが熱処理条件と対
応付けてデータ記憶部119に記憶されているので、熱
処理システムのオペレータが操作パネル118を操作す
ることにより、図7に示すように、操作パネル118の
画面に膜厚データ及びセットポイントなどを表示するこ
とができる。このため、オペレータは、熱処理システム
上で測定された膜厚データを参照し、セットポイントの
変更について検討することができる。また、熱処理シス
テム内で、膜厚データやセットポイントなどの熱処理条
件を履歴管理することができる。
As described above, since the film thickness data is stored in the data storage unit 119 in association with the heat treatment conditions, the operator of the heat treatment system operates the operation panel 118 to operate the operation panel 118 as shown in FIG. Film thickness data, set points, and the like can be displayed on the screen of the panel 118. Therefore, the operator can consider changing the set point with reference to the film thickness data measured on the heat treatment system. Further, the history of heat treatment conditions such as film thickness data and set points can be managed in the heat treatment system.

【0079】また、第1の実施の形態と同様に、測定さ
れたモニタウエハの膜厚に基づいて、第n+1回目の熱
処理時の各ゾーン1〜5のセットポイントが決定され、
オペレータは、操作パネル118から、決定されたセッ
トポイントを第n+1回目のセットポイントとしてRA
M114に格納し、セットポイントを更新する。
Further, as in the first embodiment, the set points of the zones 1 to 5 at the time of the (n + 1) th heat treatment are determined based on the measured film thickness of the monitor wafer.
The operator sets the determined set point as the (n + 1) -th set point from the operation panel 118 to the RA.
The set point is stored in M114 and the set point is updated.

【0080】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、膜厚データが熱処理条件と対応付けてデータ記憶部
119に記憶されている。このため、熱処理システムの
オペレータが操作パネル118を操作することにより、
操作パネル118の画面に膜厚データ及びセットポイン
トなどを表示させることができる。従って、熱処理シス
テムのオペレータは、熱処理システム上で測定された膜
厚データを参照し、セットポイントの変更について検討
することができる。また、熱処理システム内で、膜厚デ
ータやセットポイントなどの熱処理条件を履歴管理する
ことができる。
As described above, according to the present embodiment, the film thickness data is stored in the data storage unit 119 in association with the heat treatment conditions. Therefore, when the operator of the heat treatment system operates the operation panel 118,
Film thickness data, set points, and the like can be displayed on the screen of the operation panel 118. Therefore, the operator of the heat treatment system can consider changing the set point with reference to the film thickness data measured on the heat treatment system. Further, the history of heat treatment conditions such as film thickness data and set points can be managed in the heat treatment system.

【0081】以上、本発明の実施の形態に係るバッチ式
の熱処理装置及びその適応制御方法、さらに、制御に使
用するモデル及びレシピの設計手法を説明したが、この
発明は上記実施の形態に限定されず種々の変形及び応用
が可能である。
The batch type heat treatment apparatus and its adaptive control method according to the embodiment of the present invention and the method of designing models and recipes used for control have been described above. However, the present invention is limited to the above embodiment. However, various modifications and applications are possible.

【0082】例えば、上記実施の形態では、窒化膜形成
用の熱CVD装置を例にこの発明を説明したが、処理の
種類は任意であり、他種類の膜を形成するCVD装置、
酸化装置、エッチング装置などの様々なバッチ式の熱処
理装置に適用可能である。なお、種類毎に、モデルとレ
シピが設計される。
For example, in the above-described embodiment, the present invention has been described by taking the thermal CVD apparatus for forming a nitride film as an example, but the type of processing is arbitrary, and the CVD apparatus for forming other types of films can be used.
The present invention is applicable to various batch-type heat treatment apparatuses such as an oxidation apparatus and an etching apparatus. A model and a recipe are designed for each type.

【0083】上記実施の形態においては、反応管2の内
外に配置した複数の温度センサSin1〜Sin5とSout1〜
Sout5の出力及びヒータ31〜35のパワーから、数学
モデルにより、間接的に、非接触で各ゾーンのウエハの
中心部と周縁部の温度を求めた。しかし、この方法によ
らず、放射温度計を使用して、直接ウエハの温度を測定
し、測定値をCPU116に供給することにより、同様
の制御を行うことも可能である。
In the above embodiment, a plurality of temperature sensors Sin1 to Sin5 and Sout1 to
From the output of Sout5 and the power of the heaters 31 to 35, the temperature of the center portion and the peripheral portion of the wafer in each zone was obtained indirectly in a non-contact manner by a mathematical model. However, instead of this method, the same control can be performed by directly measuring the temperature of the wafer using a radiation thermometer and supplying the measured value to the CPU 116.

【0084】また、ダミーウエハに熱電対(温度セン
サ)を配置し、このウエハをウエハボート23に配置
し、熱電対の出力からウエハの温度を直接測定すること
も可能である。
It is also possible to arrange a thermocouple (temperature sensor) on the dummy wafer, arrange this wafer on the wafer boat 23, and directly measure the temperature of the wafer from the output of the thermocouple.

【0085】ただし、放射温度計を使用する方法は、形
成される膜の種類、例えば、光不透過性の膜の場合、ウ
エハの温度を測定できない。また、ウエハがウエハボー
ト23に積層して配置されている場合にも、ウエハの温
度を測定できない。さらに、温度センサを配置したダミ
ーウエハを使用する方法では、反応管2内の高温によ
り、ダミーウエハに装着したセンサやワイヤから金属が
蒸発し、ウエハが金属で汚染されるおそれがある。前述
のモデルを使用する方法によれば、センサを内管2aの
外側に配置することにより、反応管内の金属汚染を抑え
つつ各ゾーンのウエハの温度を比較的正確に測定(推
定)することができる。
However, in the method using a radiation thermometer, the temperature of the wafer cannot be measured in the case of the type of film to be formed, for example, a light-impermeable film. Further, even when the wafers are stacked on the wafer boat 23, the temperature of the wafers cannot be measured. Further, in the method using a dummy wafer provided with a temperature sensor, the high temperature in the reaction tube 2 may evaporate the metal from the sensor or the wire mounted on the dummy wafer and contaminate the wafer with the metal. According to the method using the above-described model, by disposing the sensor outside the inner tube 2a, it is possible to relatively accurately measure (estimate) the temperature of the wafer in each zone while suppressing metal contamination in the reaction tube. it can.

【0086】また、セットポイントを更新する方法は、
数式5に示す方法に限定されず、適宜変更可能である。
例えば、数式10に示すように、修正してもよい。
The method of updating the set point is as follows.
The method is not limited to the method shown in Expression 5, and can be appropriately changed.
For example, the correction may be made as shown in Expression 10.

【数10】第iゾーンの新セットポイントTseti=第i
ゾーンの前回のセットポイントTseti −α(第iゾー
ンのモニタウエハ上の膜厚の実測値Di−全モニタウエ
ハ上の膜厚の平均値Dave)×β(第iゾーンのセット
ポイント差Δti/第iゾーンの膜厚実測値差ΔDi) α、βはそれぞれ任意の係数
## EQU10 ## New set point Tseti of ith zone = i-th zone
The previous set point of the zone Tseti−α (actual measured value Di of the film thickness on the monitor wafer in the i-th zone−the average value Dave of the film thickness on all monitor wafers) × β (set point difference Δti / i-zone thickness difference ΔDi) α and β are arbitrary coefficients

【0087】数式10においても、全モニタウエハ上の
膜厚の平均値Daveに代えて、目標値を使用してもよ
い。
In Equation 10, a target value may be used instead of the average value Dave of the film thickness on all monitor wafers.

【0088】また、ヒータの段数(ゾーンの数)や、各
ゾーンから抽出するモニタウエハの数などは任意に設定
可能である。また、上記実施の形態においては、成膜処
理により形成された膜の膜厚を調整する例について説明
したが、例えば、熱処理の結果が熱処理中の温度に依存
するようなあらゆる種類の熱処理にこの発明は適用可能
である。例えば、不純物拡散処理での拡散濃度或いは拡
散深さ、エッチングレート、反射率、埋め込み特性、ス
テップカーバレッジなどの様々な熱処理の結果を適正化
するために有効である。
The number of heater stages (the number of zones), the number of monitor wafers extracted from each zone, and the like can be arbitrarily set. Further, in the above-described embodiment, an example in which the film thickness of the film formed by the film forming process is adjusted has been described. For example, the present invention is applicable to any type of heat treatment in which the result of the heat treatment depends on the temperature during the heat treatment. The invention is applicable. For example, it is effective for optimizing the results of various heat treatments such as the diffusion concentration or diffusion depth, the etching rate, the reflectance, the embedding characteristics, and the step coverage in the impurity diffusion processing.

【0089】また、数式5及び数式10に示した新セッ
トポイントの演算式は、熱処理の種類に応じて適宜変更
可能である。例えば、CVDプロセスの場合、Gas Depl
etion Effectが存在するため、この効果を補償するよう
に、数式5及び数式10を修正して使用することが好ま
しい。
The arithmetic expressions of the new set points shown in Expressions 5 and 10 can be appropriately changed according to the type of heat treatment. For example, in the case of a CVD process, Gas Depl.
Since an etion effect exists, it is preferable to modify and use Equations 5 and 10 so as to compensate for this effect.

【0090】また、この発明は、半導体ウエハの熱処理
に限定されず、例えば、半導体基板や、PDP基板の熱
処理などにも適用可能である。
The present invention is not limited to the heat treatment of a semiconductor wafer, but is also applicable to, for example, heat treatment of a semiconductor substrate or a PDP substrate.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バッチ式の熱処理装置において、経時変化や外部環境の
影響を抑えて、適切に熱処理を行うことができる。
As described above, according to the present invention,
In a batch-type heat treatment apparatus, heat treatment can be appropriately performed while suppressing changes over time and the influence of the external environment.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る熱処理装置の
構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a heat treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の制御部の構成例を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a control unit in FIG. 1;

【図3】(a)は反応管内のゾーンを示し、(b)はゾ
ーン別の目標温度軌道の例を示す図である。
3A is a diagram showing a zone in a reaction tube, and FIG. 3B is a diagram showing an example of a target temperature trajectory for each zone.

【図4】成膜処理1回分の工程を説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process for one film forming process.

【図5】セットポイント更新処理を説明するためのフロ
ーチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a set point update process.

【図6】本発明の第2の実施の形態の制御部の構成例を
示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a control unit according to a second embodiment of the present invention.

【図7】記憶された膜厚データ及びセットポイントなど
の表示例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a display example of stored film thickness data and set points.

【図8】膜厚データの記憶手順を説明するための図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining a procedure for storing film thickness data.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 反応管 3 ヒータ部 21 マニホールド 23 ウエハボート 24 蓋体 25 保温筒(断熱体) 31 上段ヒータ 32 上中段ヒータ 33 中段ヒータ 34 下中段ヒータ 35 下段ヒータ 36〜40 電力コントローラ 2 Reaction Tube 3 Heater 21 Manifold 23 Wafer Boat 24 Lid 25 Heat Insulation Cylinder (Insulating Body) 31 Upper Heater 32 Upper Middle Heater 33 Middle Heater 34 Lower Middle Heater 35 Lower Heater 36-40 Power Controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朴 永哲 東京都港区赤坂五丁目3番6号 TBS放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 鈴木 富士雄 東京都港区赤坂五丁目3番6号 TBS放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 竹永 裕一 東京都港区赤坂五丁目3番6号 TBS放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 小原 浅己 東京都港区赤坂五丁目3番6号 TBS放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 伊藤 尚秀 東京都港区赤坂五丁目3番6号 TBS放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 Fターム(参考) 4G075 AA30 AA63 BC04 BC06 BD14 CA02 CA13 CA65 DA02 DA04 EA01 EA06 EB01 ED13 FB06 FC06 4K056 AA09 BB06 CA18 FA04 4K061 AA01 BA11 DA05 GA02 5F045 BB03 DP19 EK06 EK22 GB16 GB17 5H323 AA05 CA06 CB02 CB42 CB44 DA04 DA05 DB15 GG02 JJ06 LL21 NN03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Park Eietsu 5-36 Akasaka, Minato-ku, Tokyo TBS Transmission Center Tokyo Electron Limited (72) Inventor Fujio Suzuki 5-3-1 Akasaka, Minato-ku, Tokyo No. 6 TBS Release Center Tokyo Electron Co., Ltd. (72) Inventor Yuichi Takenaga 5-3-6 Akasaka, Minato-ku, Tokyo TBS Release Center Tokyo Electron Co., Ltd. (72) Inventor Asami Ohara Tokyo Metropolitan Port Tokyo Electron Co., Ltd. (72) Inventor Naohide Ito 5-3-6 Akasaka-ku Tokyo Electron Co., Ltd. F-Term (reference) 4G075 Tokyo Electron Co., Ltd. AA30 AA63 BC04 BC06 BD14 CA02 CA13 CA65 DA02 DA04 EA01 EA06 EB01 ED13 FB06 FC06 4K056 AA09 BB06 CA18 FA04 4K061 AA01 BA11 DA05 GA02 5F045 BB03 DP19 EK06 EK22 GB16 GB17 5H323 AA05 CA06 CB02 CB42 CB44 DA04 DA05 DB15 GG02 JJ06 LL21 NN03

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理体の温度をセットポイントに一致す
るように制御して第n(nは自然数)回目の熱処理を実
行し、 第n回目の熱処理の結果に基づいて、演算処理により、
第n+1回目の熱処理におけるセットポイントを決定し
て、新たに決定した新セットポイントにセットポイント
を更新して、第n+1回の熱処理を実行する、 ことを特徴とする熱処理方法。
1. An n-th (n is a natural number) heat treatment is performed by controlling the temperature of an object to be set to coincide with a set point, and an arithmetic process is performed based on a result of the n-th heat treatment.
A heat treatment method comprising: determining a set point in the (n + 1) th heat treatment, updating the set point to a newly determined new set point, and executing the (n + 1) th heat treatment.
【請求項2】前記セットポイントの更新では、第m(m
は2以上の自然数)回目の熱処理の結果と第m−1回の
熱処理の結果との差Δdと、第m回目の熱処理時のセッ
トポイントと第m−1回の熱処理時のセットポイントと
の差Δtと、第m回目の熱処理の結果と、に基づいて、
第m+1回目の熱処理におけるセットポイントを決定し
て、新たに決定した新セットポイントにセットポイント
を更新する、 ことを特徴とする請求項1に記載の熱処理方法。
2. The method according to claim 1, wherein the updating of the set point is performed at the m-th (m
Is a natural number equal to or greater than 2) the difference Δd between the result of the first heat treatment and the result of the (m−1) th heat treatment, and the set point of the m-th heat treatment and the set point of the (m−1) th heat treatment. Based on the difference Δt and the result of the m-th heat treatment,
The heat treatment method according to claim 1, wherein a set point in the (m + 1) th heat treatment is determined, and the set point is updated to a newly determined new set point.
【請求項3】前記セットポイントの更新では、数式1に
基づいて、新セットポイントを決定することを特徴とす
る請求項1又は2に記載の熱処理方法。 【数1】新セットポイント=前回のセットポイント−
[実際の熱処理の結果−平均的な熱処理の結果]×セッ
トポイントの差Δt/熱処理の結果の差Δd
3. The heat treatment method according to claim 1, wherein in the updating of the set point, a new set point is determined based on Equation 1. [Equation 1] New set point = Previous set point-
[Result of actual heat treatment-Result of average heat treatment] × Set point difference Δt / Difference of heat treatment result Δd
【請求項4】前記セットポイントの更新では、数式2に
基づいて、新セットポイントを決定することを特徴とす
る請求項1又は2に記載の熱処理方法。 【数2】新セットポイント=前回のセットポイント−
[実際の熱処理の結果−熱処理の結果の目標値]×セッ
トポイントの差Δt/熱処理の結果の差Δd
4. The heat treatment method according to claim 1, wherein in the updating of the set point, a new set point is determined based on Equation 2. [Equation 2] new set point = previous set point−
[Result of actual heat treatment−Target value of result of heat treatment] × Set point difference Δt / Difference of heat treatment result Δd
【請求項5】前記セットポイントは、複数のヒータによ
り定義される複数のゾーン毎に設定され、 前記セットポイントの更新では、数式3に基づいて、各
ゾーンの新セットポイントを決定し、 前記熱処理では、ゾーン毎に、被処理体の温度がセット
ポイントに一致するように前記ヒータを個別に制御す
る、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の熱処理方
法。 【数3】新セットポイント=前回の同一ゾーンのセット
ポイント−[同一ゾーンの実際の熱処理の結果−全ゾー
ンの熱処理の結果]×同一ゾーンのセットポイントの差
/同一ゾーンの熱処理の結果の差
5. The method according to claim 1, wherein the set point is set for each of a plurality of zones defined by a plurality of heaters. In the updating of the set point, a new set point of each zone is determined based on Equation (3). 3. The heat treatment method according to claim 1, wherein the heaters are individually controlled such that the temperature of the object to be processed matches the set point for each zone. ## EQU3 ## New set point = previous set point of same zone− [result of actual heat treatment of same zone−result of heat treatment of all zones] × difference of set point of same zone / difference of heat treatment result of same zone
【請求項6】前記セットポイントは、複数のヒータによ
り定義される複数のゾーン毎に設定され、 前記セットポイントの更新では、数式4に基づいて、各
ゾーンの新セットポイントを決定し、 前記熱処理では、ゾーン毎に、被処理体の温度がセット
ポイントに一致するように前記ヒータを個別に制御す
る、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の熱処理方
法。 【数4】新セットポイント=前回の同一ゾーンのセット
ポイント−[同一ゾーンの実際の熱処理の結果−熱処理
の結果の目標値]×同一ゾーンのセットポイントの差/
同一ゾーンの熱処理の結果の差
6. The set point is set for each of a plurality of zones defined by a plurality of heaters. In the updating of the set point, a new set point of each zone is determined based on Equation 4; 3. The heat treatment method according to claim 1, wherein the heaters are individually controlled such that the temperature of the object to be processed matches the set point for each zone. ## EQU4 ## New set point = previous set point of same zone− [result of actual heat treatment of same zone−target value of heat treatment result] × difference of set point of same zone /
Difference in heat treatment results in the same zone
【請求項7】前記熱処理は、複数の被処理体の温度がセ
ットポイントに一致するようにヒータを制御すると共に
加熱炉内に処理ガスを供給する成膜処理であり、 前記セットポイントの更新では、第m(mは2以上の自
然数)回目の成膜処理により形成された膜厚と第m−1
回の成膜処理により形成された膜厚との差及び第m回目
の成膜処理時のセットポイントと第m−1回の成膜処理
時のセットポイントとの差に基づいて、第m+1回目の
成膜処理におけるセットポイントを決定する、ことを特
徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の熱処理
方法。
7. The heat treatment is a film forming process for controlling a heater so that the temperatures of a plurality of objects to be processed coincide with a set point and supplying a processing gas into a heating furnace. , The film thickness formed by the m-th (m is a natural number of 2 or more) film forming process and the (m−1) th film thickness
Based on the difference between the film thickness formed by the first film forming process and the difference between the set point during the m-th film forming process and the set point during the (m−1) -th film forming process, the (m + 1) -th film forming process is performed. 7. The heat treatment method according to claim 1, wherein a set point in the film forming process is determined.
【請求項8】前記熱処理は、複数の被処理体の温度がセ
ットポイントに一致するようにヒータを制御すると共に
加熱炉内に処理ガスを供給する不純物拡散処理であり、 前記セットポイントの更新では、第m(mは2以上の自
然数)回目の不純物拡散処理により拡散された不純物の
濃度と第m−1回の不純物拡散処理により拡散された不
純物の濃度との差及び第m回目の不純物拡散処理時のセ
ットポイントと第m−1回の不純物拡散処理時のセット
ポイントとの差に基づいて、第m+1回目の不純物拡散
処理におけるセットポイントを決定する、ことを特徴と
する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の熱処理方
法。
8. The heat treatment is an impurity diffusion process in which a heater is controlled so that the temperatures of a plurality of objects to be processed coincide with a set point and a processing gas is supplied into a heating furnace. , The difference between the impurity concentration diffused by the m-th (m is a natural number of 2 or more) impurity diffusion process and the impurity concentration diffused by the (m-1) -th impurity diffusion process, and the m-th impurity diffusion 7. A set point in the (m + 1) th impurity diffusion process is determined based on a difference between a set point in the process and a set point in the (m-1) th impurity diffusion process. The heat treatment method according to any one of the above items.
【請求項9】前記熱処理は、前記複数の被処理体の温度
がセットポイントに一致するようにヒータを制御すると
共に加熱炉内にエッチングガスを供給するエッチング処
理であり、 前記セットポイントの更新では、第m(mは2以上の自
然数)回目のエッチング処理のエッチングレートと第m
−1回のエッチング処理のエッチングレートとの差及び
第m回目のエッチング処理時のセットポイントと第m−
1回のエッチング処理時のセットポイントとの差に基づ
いて、第m+1回目の不純物拡散処理におけるセットポ
イントを決定する、ことを特徴とする請求項1乃至6の
いずれか1項に記載の熱処理方法。
9. The heat treatment is an etching process for controlling a heater so that the temperatures of the plurality of workpieces coincide with a set point and supplying an etching gas into a heating furnace. , The etching rate of the m-th (m is a natural number of 2 or more) etching process and the m-th etching process
-The difference between the etching rate of the first etching process, the set point at the m-th etching process, and the
The heat treatment method according to any one of claims 1 to 6, wherein a set point in the (m + 1) th impurity diffusion process is determined based on a difference from a set point in one etching process. .
【請求項10】前記熱処理の結果を、その熱処理におけ
るセットポイントと対応付けて記憶する、ことを特徴と
する請求項1乃至9のいずれか1項に記載の熱処理方
法。
10. The heat treatment method according to claim 1, wherein a result of the heat treatment is stored in association with a set point in the heat treatment.
【請求項11】複数のヒータを備え、内部に複数の被処
理体を収容する加熱炉と、 熱処理時の被処理体の温度のセットポイントを記憶する
記憶手段と、 前記複数の被処理体の温度がセットポイントに一致する
ようにヒータを制御する熱処理手段と、 第m(mは2以上の自然数)回目の熱処理の結果と第m
−1回の熱処理の結果との差及び第m回目の熱処理のセ
ットポイントと第m−1回の熱処理時のセットポイント
との差に基づいて、第m+1回目の熱処理におけるセッ
トポイントを決定して、前記記憶手段にセットするセッ
トポイント設定手段と、 を備えることを特徴とする熱処理システム。
11. A heating furnace having a plurality of heaters and accommodating a plurality of objects to be processed therein, storage means for storing a set point of the temperature of the objects during heat treatment, Heat treatment means for controlling the heater so that the temperature coincides with the set point; and the result of the m-th heat treatment (m is a natural number of 2 or more) and the m-th heat treatment.
A set point in the (m + 1) th heat treatment is determined based on a difference between the result of the −1 heat treatment and a difference between a set point of the mth heat treatment and a set point of the (m−1) th heat treatment. And a set point setting means for setting the set point in the storage means.
【請求項12】前記第m回の熱処理の結果を第m回目の
熱処理におけるセットポイントと対応付けて記憶する熱
処理結果記憶手段を備える、ことを特徴とする請求項1
1に記載の熱処理システム。
12. A heat treatment result storage means for storing a result of the m-th heat treatment in association with a set point in the m-th heat treatment.
2. The heat treatment system according to 1.
【請求項13】熱処理結果記憶手段に記憶された第m回
の熱処理の結果と、第m回目の熱処理におけるセットポ
イントとを表示する表示手段を備える、ことを特徴とす
る請求項12に記載の熱処理システム。
13. The apparatus according to claim 12, further comprising display means for displaying a result of the m-th heat treatment stored in the heat treatment result storage means and a set point in the m-th heat treatment. Heat treatment system.
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