JP2002523908A - Low-temperature process for forming an epitaxial layer on a semiconductor substrate - Google Patents

Low-temperature process for forming an epitaxial layer on a semiconductor substrate

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JP2002523908A
JP2002523908A JP2000567765A JP2000567765A JP2002523908A JP 2002523908 A JP2002523908 A JP 2002523908A JP 2000567765 A JP2000567765 A JP 2000567765A JP 2000567765 A JP2000567765 A JP 2000567765A JP 2002523908 A JP2002523908 A JP 2002523908A
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ケビン・ストダード
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セミトゥール・インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 エピタキシャル層の形成時に処理室内に超真空度や超清浄度を必要としないで母材表面に当該エピタキシャル層を形成する低温処理法。この方法では、複数の母材(28)にエピタキシャル層を同時に形成することができる。母材は、複数の被制御式ヒータ(212)と制御器(308、306)とを備えた処理室(12)におかれる。パイプとパネル(248)とを介して処理ガス(250)が供給されて流量が制御される。 (57) [Summary] A low-temperature processing method in which an epitaxial layer is formed on the surface of a base material without requiring an ultra-vacuum or ultra-cleanliness in a processing chamber when forming the epitaxial layer. In this method, an epitaxial layer can be simultaneously formed on a plurality of base materials (28). The base material is placed in a processing chamber (12) having a plurality of controlled heaters (212) and controllers (308, 306). The processing gas (250) is supplied through the pipe and the panel (248) to control the flow rate.

Description

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

【0001】 (発明の背景) エピタキシャル層は、半導体基板上に成長する単結晶半導体層からなる。斯か
る層についてはよく知られていると共に、長年にわたり例えばバイポーラ接合装
置の製造に使われてるし、最近に至ってはCMOS装置の製造に使われている。
シリコン基板に使われるエピタキシャル層は、シリコンエピタキシャル層(a.k.a
、ホモエピタキシャル層)が主である。先端用途では、SiGeないしSiGeCからなる
ホモエピタキシャル層が利用されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION An epitaxial layer is composed of a single crystal semiconductor layer grown on a semiconductor substrate. Such layers are well known and have been used for many years, for example in the manufacture of bipolar junction devices, and more recently in the manufacture of CMOS devices.
The epitaxial layer used for the silicon substrate is a silicon epitaxial layer (aka
, Homoepitaxial layers). For advanced applications, homoepitaxial layers of SiGe or SiGeC are used.

【0002】 エピタキシャル層のある半導体基板は、研磨したウェハの同等品と比べると、
不純物のドープが均一に行え、結晶品質を正確に制御できると言った特長がある
。このような特長があることから、所望の集積回路装置の製造に大量の半導体ウ
ェハを用いる場合に特に有利なものである。
[0002] Semiconductor substrates with an epitaxial layer, when compared to their polished wafer counterparts,
There is a feature that the doping of impurities can be performed uniformly and the crystal quality can be accurately controlled. These features are particularly advantageous when a large number of semiconductor wafers are used for manufacturing a desired integrated circuit device.

【0003】 このような特長を理解するためには、大量の結晶の成長や、欠陥密度の少ない
大量のウェハの調製には高度に洗練された装置と技術とを利用する必要があるこ
とが判っていなければならない。たとえこのような洗練された装置と技術とを利
用したとしても、良好なウェハの調製に適するように成長させた結晶の歩留まり
は非常に低い。このことから、ウェハの寸法が著しく大きくならざるを得ない。
しかし、先端CMOS回路は、それを能動装置の製造に利用する場合では約3ミ
クロンの結晶材を必要とするに過ぎないから、既存の欠陥に煩わされるようなウ
ェハを研磨するよりは、エピタキシャル層をその程度の深度まで形成するの望ま
しい。エピタキシャル層は、許容度を超える欠陥密度を抱えることもあり得る大
量のウェハ表面に、ほぼ無欠陥の単結晶装置を形成するのに利用することもでき
る。
[0003] In order to understand these features, it has been found that the use of highly sophisticated equipment and techniques is required for growing large amounts of crystals and preparing large numbers of wafers with low defect densities. Must be. Even with such sophisticated equipment and techniques, the yield of crystals grown to be suitable for good wafer preparation is very low. For this reason, the dimensions of the wafer must be significantly increased.
However, advanced CMOS circuits require only about 3 microns of crystalline material when used in the manufacture of active devices, and therefore, rather than polishing an epitaxially affected wafer, the epitaxial layer Is desirably formed to that depth. Epitaxial layers can also be used to form nearly defect-free single crystal devices on large numbers of wafer surfaces that can have unacceptable defect densities.

【0004】 前述の如くの特長を有しているにもかかわらず、半導体分野での先端処理にお
いてはエピタキシャル成長は最も複雑で、コスト高を伴うプロセスである。シリ
コンを利用した材料について最もよく使われているエピタキシャル成長法は、化
学蒸着法(CVD)である。一般にCVD法での効率は、反応物の熱力学的物質搬
送作用と化学反応の表面反応動態との両方に依存する。温度が高ければ高いほど
反応速度は非常に速く、エピタキシャル層の析出作用は主として斯かる温度での
物質搬送作用により左右される。その結果、析出プロセスは温度変動に左右され
るようなことはそれ程ではなくても、高温での物質搬送作用の均一性(ガスの流
れ)に非常に左右される。他方、低温の場合では、反応速度が温度の低下に伴っ
て指数関数的に遅くなる。従って、エピタキシャル層の析出作用は低温での反応
により左右されるようになる。その結果、析出プロセスは最早物質搬送作用に左
右されるようなことはなく、温度の均一性に非常に左右されるようになる。処理
炉における反応物の物質搬送作用を制御することは、処理温度を制御することよ
りも容易である場合が多いので、半導体産業界では、約1,100℃よりも高い温度
を利用する高温エピタキシャル成長法を採用しているのが通常である。
[0004] Despite the advantages described above, epitaxial growth is the most complex and costly process in advanced processing in the semiconductor field. The most commonly used epitaxial growth method for silicon-based materials is chemical vapor deposition (CVD). In general, the efficiency of a CVD process depends on both the thermodynamic mass transport of the reactants and the surface kinetics of the chemical reaction. The higher the temperature, the faster the reaction rate is, and the effect of the deposition of the epitaxial layer depends mainly on the material transport at that temperature. As a result, the deposition process is, to a lesser extent, not dependent on temperature fluctuations, but is very dependent on the uniformity of the mass transport action (gas flow) at high temperatures. On the other hand, when the temperature is low, the reaction rate decreases exponentially as the temperature decreases. Therefore, the deposition effect of the epitaxial layer depends on the reaction at a low temperature. As a result, the deposition process is no longer dependent on the mass transport effect, but rather on the temperature uniformity. Because controlling the mass transfer of reactants in a processing furnace is often easier than controlling the processing temperature, the semiconductor industry has adopted a high-temperature epitaxial growth method that uses temperatures higher than about 1,100 ° C. It is usually adopted.

【0005】 直径の大きいウェハを利用して前述の如きの高温エピタキシャル成長法を実施
するためには、枚葉式輻射加熱ウェハ反応炉(RTCVD)が一般に使われている
。このような枚葉式反応炉がバッチ式反応炉よりもよく使われるのは、バッチ反
応炉ではそれ程の高温環境の下ではガス搬送作用を均一にすることができないか
らである。枚葉式反応炉は大直径のウェハにエピタキシャル層を形成する上での
解決法となっているのではあるが、そのような反応炉のスループットは比較的低
い(処理ウェハ枚数が1時間当たり25枚以下)。同様に、処理コストも高くつき
、エピタキシャル層のあるウェハと研磨したウェハとの価格差が非常に大きい。
更に、処理温度が高温であることから、例えばスリップラインが形成されるとか
、ドーパントが基板から流出し、それに伴って成長中のエピタキシャル層にドー
パントが混入するとか(即ち、オートドーピング)、ウェハに数々の望ましくない
影響をもたらすことがある。
In order to carry out the high temperature epitaxial growth method as described above using a wafer having a large diameter, a single-wafer radiant heating wafer reactor (RTCVD) is generally used. Such a single-wafer reactor is more often used than a batch reactor because the batch reactor cannot make the gas transfer action uniform under such a high temperature environment. While single wafer reactors have been the solution for forming epitaxial layers on large diameter wafers, the throughput of such reactors is relatively low (the number of processed wafers is 25 Or less). Similarly, processing costs are high and the price difference between a wafer with an epitaxial layer and a polished wafer is very large.
In addition, the high processing temperature may cause, for example, the formation of slip lines, the outflow of dopants from the substrate, and the concomitant incorporation of dopants into the growing epitaxial layer (i.e., autodoping), and It can have a number of undesirable effects.

【0006】 本発明は、エピタキシャル成長法で高温を利用する必要性をなくすものである
。そのために、大型半導体ウェハに均質または非均質なエピタキシャル層を形成
するのに特に適した低温エピタキシャル成長法を提供している。
The present invention eliminates the need for utilizing high temperatures in the epitaxial growth method. Therefore, a low-temperature epitaxial growth method particularly suitable for forming a homogeneous or heterogeneous epitaxial layer on a large semiconductor wafer is provided.

【0007】 (発明の要旨) 母材表面にエピタキシャル層を形成する方法を開示している。概略的に説明す
れば、この方法は、処理室に一つか、それ以上の母材を装填するステップと、処
理室からガスを排気するステップと、排気したガスの少なくとも一部を乾性反応
ガスまたはパージガスと置換するステップと、処理室内の圧力を準大気圧に、ま
た、温度を約1,000℃を越えない値にそれぞれ調節するステップと、母材からそ
れに元からある酸化物を除去するステップと、処理室内の圧力を約0.133〜
133hPa(約0.1〜100Torr)の範囲内に、また、温度を850℃を越えない
値にそれぞれ調節するステップと、エピタキシャル層を形成するために処理室に
前駆ガスを導入するステップとからなる。
(Summary of the Invention) A method for forming an epitaxial layer on the surface of a base material is disclosed. Briefly described, the method comprises the steps of loading a processing chamber with one or more substrates, evacuating gas from the processing chamber, and removing at least a portion of the evacuated gas from a dry reactive gas or Replacing with a purge gas, adjusting the pressure in the processing chamber to sub-atmospheric pressure, and adjusting the temperature to a value not exceeding about 1,000 ° C., and removing the oxides originally contained in the base material, The pressure inside the processing chamber is about 0.133 ~
Adjusting the temperature within a range of 133 hPa (about 0.1 to 100 Torr) and a value not exceeding 850 ° C., and introducing a precursor gas into a processing chamber to form an epitaxial layer. .

【0008】 (実施の形態の説明) 典型的なエピタキシャル成長反応容器の概要 図1に、本発明の低温エピタキシャル成長法により半導体ウェハないし基板に
エピタキシャル層を形成する竪型加熱反応容器システム10の実施例を示す。こ
の加熱反応容器システムについては、1988年4月19日に特許付与された、
発明の名称を「Vertical Thermal Processor(竪型加熱処理器)」とする米国特許第
4,738,618号に開示されている。この米国特許の開示内容を、本願明細書の一部
をなすものとしてここに挙げておく。加熱反応容器システム10は、空圧で垂直
方向に位置決めできる釣鐘形石英処理管12と空圧で垂直方向に位置決めできる
加熱炉14とからなり、これら石英処理管12と加熱炉14とは、加熱反応容器
システム10における装填作業、処理作業、冷却作業、清浄作用などを捗らせる
ために、垂直方向において互いに同心的に種々の位置を採るようになっている。
また、石英処理管12と加熱炉14とは枠構造体16内に位置決めされて、引抽
斗と同様なオーバヘッド支持型複レール式スライド機構18により支持されてい
るので、後述のように両者は互いに独立して昇降させられると共に、オーバヘッ
ド支持型スライド機構18により定期検査や清浄のためにキャビネット囲繞体の
外方へ搬送されるようになっている。
(Description of Embodiment) Outline of Typical Epitaxial Growth Reaction Vessel FIG. 1 shows an embodiment of a vertical heating reaction vessel system 10 for forming an epitaxial layer on a semiconductor wafer or substrate by a low-temperature epitaxial growth method of the present invention. Show. This heated reactor system was patented on April 19, 1988,
U.S. Patent No. entitled "Vertical Thermal Processor (Vertical Heat Processor)"
No. 4,738,618. The disclosure of this US patent is incorporated herein by reference. The heating reaction vessel system 10 includes a bell-shaped quartz processing tube 12 that can be vertically positioned by pneumatic pressure and a heating furnace 14 that can be vertically positioned by pneumatic pressure. The quartz processing tube 12 and the heating furnace 14 are heated. In order to improve the loading operation, the processing operation, the cooling operation, the cleaning operation, and the like in the reaction vessel system 10, various positions are taken concentrically with each other in the vertical direction.
Further, since the quartz processing tube 12 and the heating furnace 14 are positioned within the frame structure 16 and supported by an overhead supporting type double rail slide mechanism 18 similar to a draw drawer, they are mutually connected as described later. In addition to being independently lifted and lowered, the overhead supporting slide mechanism 18 conveys the sheet to the outside of the cabinet enclosure for periodic inspection and cleaning.

【0009】 加熱炉14の容器遮蔽体24の外周近傍には複数の作動シリンダー22a〜2
2nが配置されていて、反応容器10の操作時にはこれらの作動シリンダーで加
熱炉14、容器遮蔽体24、内蔵型セラミック加熱素子26(図2)、釣鐘形加熱
炉用ライナー管28をそれぞれ所望位置に設定できるようにしている。加熱炉1
4の容器遮蔽体24の外周近傍には別の空圧作動シリンダー30a〜30nも配
置されているが、これらの空圧作動シリンダーは石英処理管12を含む内側処理
管昇降リング33と外側処理管昇降リング32とを垂直方向に位置決めするよう
になっている。水冷式底板34と焼成台36とが、処理空洞囲繞体38の内側中
心部に位置決めされている。上部前面板44に電子制御盤40を取り付けている
。キャビネットの下部前面板45には真空封止用装填扉42が設けられている。
空圧シリンダーの作動と処理装置のパージ時には供給管46を介して加圧ガスが
供給される。他方、処理管12を軸方向に流れる処理ガスは供給管48、50を
介して供給されるようになっている。シリンダー22a〜22n、30a〜30
nを作動させる空圧を制御するための空圧制御盤52が、キャビネットの後方上
部において容器遮蔽体24に近接して設けられている。キャビネットの後方下部
アクセス扉58にはコンピュータ用カードラック54と補助制御盤56とが取り
付けられている。60a〜60nは複数の調節自在支持柱であって、これらの支
持柱はV形フレーム62とガスパネル遮蔽体64とキャビネットの底板66との
間に介在していて、底板34、ガスパネル遮蔽体64、それに関連構成部品を支
持している。
A plurality of working cylinders 22 a-2 are provided near the outer periphery of the container shield 24 of the heating furnace 14.
2n are arranged, and when the reaction vessel 10 is operated, the heating cylinder 14, the vessel shield 24, the built-in ceramic heating element 26 (FIG. 2), and the bell-shaped heating furnace liner tube 28 are respectively moved to the desired positions by these operation cylinders. Can be set to. Heating furnace 1
In the vicinity of the outer periphery of the container shield 24 of FIG. 4, other pneumatic working cylinders 30a to 30n are also arranged, and these pneumatic working cylinders include an inner processing pipe elevating ring 33 including the quartz processing pipe 12, The elevating ring 32 is positioned vertically. The water-cooled bottom plate 34 and the firing table 36 are positioned at the center inside the processing cavity surrounding body 38. The electronic control panel 40 is attached to the upper front panel 44. A vacuum sealing loading door 42 is provided on a lower front plate 45 of the cabinet.
Pressurized gas is supplied via the supply pipe 46 when the pneumatic cylinder is operated and the processing apparatus is purged. On the other hand, the processing gas flowing in the processing pipe 12 in the axial direction is supplied through supply pipes 48 and 50. Cylinders 22a to 22n, 30a to 30
A pneumatic control panel 52 for controlling the pneumatic pressure for operating n is provided near the container shield 24 in the upper rear part of the cabinet. A computer card rack 54 and an auxiliary control panel 56 are attached to the lower rear access door 58 of the cabinet. Numerals 60a to 60n denote a plurality of adjustable support columns, which are interposed between the V-shaped frame 62, the gas panel shield 64, and the bottom plate 66 of the cabinet. 64 and associated components.

【0010】 図2は、石英処理管に被さった状態での加熱炉の側断面図を示しており、ここ
で使われている符号は前述の説明で用いた符号と対応している。釣鐘形石英処理
室12は円形石英リング68に載置してある。この石英リング68は内側処理管
昇降リング33に載置されており、また、内側処理管昇降リング33は、前記石
英リング68と石英処理管12と同心になっている外側処理管昇降リング32の
内側に位置決めされている。内側処理管昇降リング33に内側に石英リング保持
用リング37を臨ませて、処理管石英リング68と処理管12とを内側処理管昇
降リング33に取り付けている。外側処理管昇降リング32は内側処理管昇降リ
ング33に複数の取外し自在ピン70a〜70nで取り付けられているので、後
述のように竪型加熱処理器ハウジングの外方へ石英処理管12を取り出して清浄
することができるようになっている。これら外側および内側処理管昇降リング3
2、33は、水冷式底板34上にそれとは同心的に設けたO形リングシール72
、74に載置してある。内側石英処理管昇降リング33と処理漢籍英リング68
との間にもう一つのシール76が設けられていて、室内の気密性を確実にしてい
る。処理管昇降用シリンダー30a〜30nは容器遮蔽体頂板24aと下部容器
フランジリング35とにおいて支持されて、外側昇降リング32に当接している
と共に、外側昇降リング32、内側昇降リング33、処理管石英リング68、石
英処理室12を水冷式底板34に対して垂直方向に位置決めできるようにしてい
る。
FIG. 2 shows a side sectional view of the heating furnace in a state where the heating furnace is covered with a quartz processing tube, and the reference numerals used here correspond to the reference numerals used in the above description. The bell-shaped quartz processing chamber 12 is mounted on a circular quartz ring 68. The quartz ring 68 is mounted on the inner processing tube elevating ring 33, and the inner processing tube elevating ring 33 is formed of the outer processing tube elevating ring 32 concentric with the quartz ring 68 and the quartz processing tube 12. It is positioned inside. With the quartz ring holding ring 37 facing the inner processing tube elevating ring 33, the processing tube quartz ring 68 and the processing tube 12 are attached to the inner processing tube elevating ring 33. Since the outer processing tube elevating ring 32 is attached to the inner processing tube elevating ring 33 with a plurality of detachable pins 70a to 70n, the quartz processing tube 12 is taken out of the vertical heating processor housing as described later. It can be cleaned. These outer and inner processing tube lifting rings 3
2 and 33 are O-shaped ring seals 72 provided concentrically on the water-cooled bottom plate 34.
, 74. Inner quartz processing tube elevating ring 33 and processing Kanji English ring 68
Another seal 76 is provided between them to ensure airtightness in the room. The processing tube elevating cylinders 30a to 30n are supported by the container shield top plate 24a and the lower container flange ring 35 and are in contact with the outer elevating ring 32, as well as the outer elevating ring 32, the inner elevating ring 33, and the processing tube quartz. The ring 68 and the quartz processing chamber 12 can be positioned vertically with respect to the water-cooled bottom plate 34.

【0011】 垂直方向に位置決め自在な加熱炉14は、必ずしもこれには限られないが、釣
鐘形素子管ないし加熱炉用ライナー管28と、素子管石英リング78に載置して
取り付けたセラミックヒータ26と、ヒータ素子昇降リング80と、容器フラン
ジリング35と、ヒータ素子位置決めリング82とからなり、これら全ての構成
部品は石英処理管12とは同心的になっている。素子管石英リング78はO形リ
ングシール84を介装した状態で素子昇降リング80内に位置決めしてある。容
器フランジリング35は、ヒータ素子昇降リング80上にあって、容器遮蔽体2
4をヒータ素子昇降リング80に容易に取り付けられるようにしている。O形リ
ングシール84は、フランジリング35をシールしているばかりではなくて、素
子管石英リング78と素子昇降リング80をもシールしている。ヒータ素子昇降
リング80と石英リング保持用リング37との間にもO形リングシール80が介
装されている。ヒータ素子位置決めリング82はフランジリング35上にあって
、加熱炉14の垂直軸に沿ってセラミックヒータ素子26を調芯していると共に
、内蔵させている。容器-加熱炉作動シリンダー22a〜22nの静止端は上部
容器遮蔽体24aに取り付けられている。他端はフランジリング35に取り付け
られている一方、作動桿が図1に示すようにオーバヘッド摺動トラック機構18
におけるオーバヘッドヨーク86に連結されていて、容器24と加熱炉14とを
石英処理管12と水冷式底板34とに対して垂直方向に位置決めするようになっ
ている。
The heating furnace 14 that can be positioned in the vertical direction is not necessarily limited to this, but a ceramic heater mounted and mounted on a bell-shaped element tube or a liner tube 28 for the heating furnace and a quartz ring 78 of the element tube. 26, a heater element raising / lowering ring 80, a container flange ring 35, and a heater element positioning ring 82, all of which are concentric with the quartz processing tube 12. The element tube quartz ring 78 is positioned within the element elevating ring 80 with an O-shaped ring seal 84 interposed therebetween. The container flange ring 35 is on the heater element elevating ring 80 and
4 is easily attached to the heater element elevating ring 80. The O-shaped ring seal 84 not only seals the flange ring 35 but also seals the element tube quartz ring 78 and the element elevating ring 80. An O-shaped ring seal 80 is also interposed between the heater element elevating ring 80 and the quartz ring holding ring 37. The heater element positioning ring 82 is on the flange ring 35, and aligns and incorporates the ceramic heater element 26 along the vertical axis of the heating furnace 14. The stationary ends of the vessel-heating furnace working cylinders 22a-22n are attached to an upper vessel shield 24a. The other end is attached to the flange ring 35 while the operating rod is connected to the overhead sliding track mechanism 18 as shown in FIG.
The container 24 and the heating furnace 14 are positioned vertically with respect to the quartz processing tube 12 and the water-cooled bottom plate 34.

【0012】 前部装填切欠き88と後部装填切欠き89とを有する円筒形装填空洞囲繞体3
8は、図1に示すようにシリンダー22a〜22n、30a〜30n、容器遮蔽
体24、垂直位置決め自在加熱炉14、釣鐘形石英処理管12を覆うように位置
決めされている。装填空洞囲繞体38の上部には膨脹自在シール90が配置され
ていて、これがシリコンないし砒化ガリウム製のウェハないし基板を装填したり
、取り出したりしている間に半径方向に膨脹して容器囲繞体38と係合するよう
になっているので、竪型加熱反応容器システム10の中心部を汚染物質のない清
潔状態の保つことができる。
The cylindrical loading cavity surround 3 having a front loading notch 88 and a rear loading notch 89
1 is positioned so as to cover the cylinders 22a to 22n and 30a to 30n, the container shield 24, the vertically positionable heating furnace 14, and the bell-shaped quartz processing tube 12, as shown in FIG. An inflatable seal 90 is disposed on top of the loading cavity enclosure 38 and expands radially during loading and unloading of a silicon or gallium arsenide wafer or substrate to expand and contract the container enclosure. 38, the central portion of the vertical heating reaction vessel system 10 can be kept clean and free of contaminants.

【0013】 セラミックヒータ素子26には複数の抵抗線ヒータ92a〜92nと複数の熱
電対素子94a〜94nが内臓されていて、セラミックヒータの温度を検出する
と共に、それを制御するようにしている。内部は、ジルコニア酸化物からなる耐
熱性弾性保護層97で内装されており、金属汚染物質の移入を防いでいる。水冷
式底板34は、底部34aと頂部34bと両者間に臨む水室98とを備えている
。上部底板34bの上方であって、処理管石英リング68の下方には石英製断熱
板リング98を設けている。また、上部水冷式底板34bの中心部の上方にもう
一つの円形石英製断熱板100を配置して中央大気室102を画成している。複
数の側壁104a〜104nと石英底部106と石英頂部108とを有する多角
断面の石英製焼成台36は、石英製の円形底部遮蔽体100上に載置されていて
、石英処理管12の半ばまで上方へと延在している。基台の底部にある石英製熱
遮蔽体110は基台底部106に冠着されて、リング112により定置保持され
ている。
The ceramic heater element 26 includes a plurality of resistance wire heaters 92a to 92n and a plurality of thermocouple elements 94a to 94n, which detect the temperature of the ceramic heater and control it. The inside is covered with a heat-resistant elastic protective layer 97 made of zirconia oxide to prevent the transfer of metal contaminants. The water-cooled bottom plate 34 includes a bottom portion 34a, a top portion 34b, and a water chamber 98 facing between the bottom portion 34a and the top portion 34b. A quartz heat insulating plate ring 98 is provided above the upper bottom plate 34b and below the processing tube quartz ring 68. Further, another circular quartz heat insulating plate 100 is disposed above the center of the upper water-cooled bottom plate 34b to define a central atmosphere chamber 102. A polygonal cross section quartz firing table 36 having a plurality of side walls 104a to 104n, a quartz bottom 106, and a quartz top 108 is mounted on a quartz circular bottom shield 100 and extends to the middle of the quartz processing tube 12. It extends upward. A quartz heat shield 110 at the bottom of the base is mounted on the base bottom 106 and held stationary by a ring 112.

【0014】 図1と図2とにおいて、114を以て概略的に示したウェハ群は、エピタキシ
ャル層の形成に備えて処理管12内に置かれる。この処理管12への処理ガスは
、供給管122、124を介して連結具118、120を経て共通ポート126
に至り、このポート126で合流した後、処理管12の長さ方向に沿って軸流と
なるように当該処理管12の内部の上部へ噴出される。図示のように処理管12
の底部域にその軸方向に沿って延在する排気管128が設けられており、この排
気管128は連結具130を介して外方に延在して真空源と接続されているから
、処理管12の内部での処理ガスは軸流となる。底板34にはガスパージ入口1
32と連結具134とがあって、石英処理管12をパージすることができるよう
になっている。もう一つのパージ入口136と連結具138とが同じ底板に設け
られているが、このパージ入口136を介して送り込まれたバージガスは処理管
12と素子管28との間の部分をパージした後パージ出口134と連結具142
を介して排出される。複数の熱電対154a〜154nが石英製熱電対管150
の内部に配置されていて、当該石英製熱電対管に潜望鏡の如く垂直に位置決めさ
れており、囲繞体管160における底棒158にアクチュエータ156が作用す
ることにより、コンピュータによる温度制御に備えて等温帯162での温度デー
タを検出するようになっている。熱電対リード線164a〜164nはコンピュ
ータによる温度分析に備えて熱電対底棒158内に設けられている。
1 and 2, a group of wafers, schematically indicated at 114, is placed in a processing tube 12 in preparation for forming an epitaxial layer. The processing gas to the processing pipe 12 is supplied to the common port 126 via the connecting tools 118 and 120 via the supply pipes 122 and 124.
Then, after merging at the port 126, the gas is jetted to an upper portion inside the processing tube 12 so as to form an axial flow along the length direction of the processing tube 12. As shown in FIG.
An exhaust pipe 128 extending in the axial direction is provided in a bottom region of the exhaust pipe 128. The exhaust pipe 128 extends outwardly through the connecting member 130 and is connected to a vacuum source, so that the processing is performed. The processing gas inside the pipe 12 flows axially. The bottom plate 34 has a gas purge inlet 1
The quartz processing tube 12 can be purged by the presence of the connector 32 and the connector 134. Another purge inlet 136 and a connector 138 are provided on the same bottom plate, but the barge gas sent through the purge inlet 136 purges a portion between the processing pipe 12 and the element pipe 28 and then purges. Outlet 134 and connector 142
Is discharged through. The plurality of thermocouples 154a to 154n are made of a quartz thermocouple tube 150.
Is positioned vertically like a periscope on the quartz thermocouple tube, and an actuator 156 acts on a bottom rod 158 of the surrounding body tube 160 to prepare for temperature control by a computer. The temperature data in the temperate zone 162 is detected. Thermocouple leads 164a-164n are provided in thermocouple bottom bar 158 for computer temperature analysis.

【0015】 典型的なバッチ式低温エピタキシャル成長法 低温エピタキシャル成長法は前述の典型的な加熱反応容器を用いて実施するこ
とができる。図3に、斯かる低温エピタキシャル成長法の一実施例の表を示す。
図3に示した特定のパラメータは、200枚のウェハを1バッチとするシリコン
エピタキシャル成長法で各ウェハに2ミクロン厚エピタキシャル層を形成する場
合のものである。
Typical Batch Type Low Temperature Epitaxial Growth Method The low temperature epitaxial growth method can be performed using the above-described typical heated reactor. FIG. 3 shows a table of one embodiment of such a low-temperature epitaxial growth method.
The specific parameters shown in FIG. 3 are for the case of forming a 2-micron thick epitaxial layer on each wafer by a silicon epitaxial growth method using 200 wafers as one batch.

【0016】 図3に示したように、ウェハを加熱反応容器10に装填するに前に、例えば湿
式清浄法を用いて、元からある二酸化シリコン層だけが好ましくは約2ナノメー
タの厚さで残存するところまでウェハを調製する。その後、114を以て示した
ウェハのバッチを加熱反応容器10に装填するが、その時の炉14と処理管12
とは上昇位置に設定しておく。ウェハの装填時には、温度制御システムは500
℃の初期温度に設定して置いて、ウェハが処理域に導入されている間(ウェハ1
枚当たり0.1分)、この状態を維持しておく。その間、ウェハは、窒素ガスが2
slmにて流れている大気圧の下におかれる。
As shown in FIG. 3, prior to loading the wafer into the heated reactor 10, only the original silicon dioxide layer preferably remains at a thickness of about 2 nanometers, for example, using a wet cleaning process. Prepare the wafer to the point where it will do. Thereafter, the batch of wafers indicated by 114 is loaded into the heating reaction vessel 10, and the furnace 14 and the processing tube 12 at that time are loaded.
Is set to the ascending position. When loading a wafer, the temperature control system is 500
° C and set to an initial temperature while the wafer is being introduced into the processing area (wafer 1
This state is maintained for 0.1 minute per sheet). During that time, the wafer is flushed with 2% nitrogen gas.
Put under atmospheric pressure flowing in slm.

【0017】 処理域に全てのウェハを装填した後、処理管12を降下させてウェハのバッチ
114を囲繞させ、それに伴って画成される処理室に対して処理管12の内部に
あるウェハ処理環境に含まれる汚染物を除去するポンプ・パージプロセスを行う
。このポンプ・パージプロセスの間、前述の窒素ガスはそのまま流しておく。そ
して、炉素子14を下降させて処理管12を覆い、その後、処理管12に対して
真空漏れ試験を施す。好ましくは、ポンプ・パージプロセスと炉素子14の下降
は二回にわたって行うのが望ましい。真空漏れ試験で、処理管12での漏れでそ
の内部の圧力が所定割合を超えて上昇しないように確実にすることができる。
After all of the wafers have been loaded into the processing area, the processing tube 12 is lowered to surround the batch 114 of wafers, and the processing chamber defined therewithin the wafer processing inside the processing tube 12. Perform a pump and purge process to remove contaminants from the environment. During the pump-purge process, the aforementioned nitrogen gas is allowed to flow. Then, the furnace element 14 is lowered to cover the processing tube 12, and thereafter, a vacuum leak test is performed on the processing tube 12. Preferably, the pump purge process and the lowering of the furnace element 14 are performed twice. A vacuum leak test can ensure that a leak in the processing tube 12 does not cause the internal pressure to rise above a predetermined rate.

【0018】 前述した予備処置が終わると、ウェハのバッチ114に対する実際の処理が開
始する。先ず、約1,000℃を超えない温度にて準大気圧の乾性還元ガス雰囲気に
ウェハを晒すことにより、元からある酸化物をウェハから除去する。そのために
、加熱反応容器の温度を元の550℃から950℃へと急速昇温させる。図3に
は、本実施例で用いた検出温度もしくは設定温度に応じた典型的な昇温率を示し
ている。この昇温および定温状態時に、例えば流量2slmの水素ガスだけを処理
管12に導入する一方、窒素ガスの導入を遮断する。処理管12内の圧力は、例
えば約1.333hPa(約1Torr)まで昇圧する。ウェハ処理サイクルのこの段階の
持続時間は好ましくは約25分とするのが望ましいが、これはウェハ群と元から
ある酸化物の厚さが前述した如くの場合にあてはまることである。
At the end of the pre-treatment described above, the actual processing of the batch 114 of wafers begins. First, the native oxide is removed from the wafer by exposing the wafer to a dry reducing gas atmosphere at sub-atmospheric pressure at a temperature not exceeding about 1,000 ° C. For this purpose, the temperature of the heating reaction vessel is rapidly raised from the original 550 ° C. to 950 ° C. FIG. 3 shows a typical temperature increase rate according to the detected temperature or the set temperature used in the present embodiment. During this temperature raising and constant temperature state, for example, only the hydrogen gas having a flow rate of 2 slm is introduced into the processing tube 12, while the introduction of the nitrogen gas is cut off. The pressure in the processing tube 12 is increased to, for example, about 1.333 hPa (about 1 Torr). The duration of this stage of the wafer processing cycle is preferably about 25 minutes, which is the case when the thickness of the wafers and the native oxide is as described above.

【0019】 このように元からある酸化物を除去すると、ウェハに対する加熱計画を予定通
りにすることができる。何故なら、酸化物の除去が約1000℃以下の温度で行われ
るからである。一般に、このような汚染物を除去するには、特殊なエッチングガ
スか、1000度を超える高温の何れか一方、または、両方が必要である。
Removal of the original oxide in this manner allows the heating schedule for the wafer to be as scheduled. This is because oxide removal is performed at a temperature of about 1000 ° C. or less. Generally, removal of such contaminants requires a special etching gas and / or a high temperature of over 1000 degrees Celsius.

【0020】 元からある酸化物を除去した後では、ウェハにエピタキシャル層を生成する準
備ができたことになる。加熱反応炉システム内でエピタキシャル層を形成するた
めの条件は、表面反応でエピタキシャル層の堆積形成プロセスが制御されるよう
に選定する。そのため、堆積形成温度として、約850℃を越えないように、ま
た、処理管12内での圧力が約0.133〜133hPa(約0.1〜100Torr)の
範囲内になるように選定する。
After removing the native oxide, the wafer is ready to produce an epitaxial layer. The conditions for forming the epitaxial layer in the heating reactor system are selected so that the surface reaction controls the process of depositing and forming the epitaxial layer. Therefore, the deposition temperature is selected so as not to exceed about 850 ° C., and so that the pressure in the processing tube 12 is within a range of about 0.1133 to 133 hPa (about 0.1 to 100 Torr).

【0021】 図3に示した典型的な方法によれば、図3に示した温度昇降率を利用して例え
ば約800℃まで温度を急速降温している。この温度昇降率(ramp rates)を利用
すれば、酸化物除去温度である950℃から、エピタキシャル層形成に望ましい
低温設定値である950℃まで降温させるのに約15分間かけている。このよう
に降温させた後、加熱反応容器10を所定時間だけ、例えば本実施例の場合では
5分間、放置して所望の設定堆積形成温度で安定させる。典型的なエピタキシャ
ル成長法でのこの昇温および安定化の段階では、処理管12内の圧力を好ましく
は約1.33hPa(約1Torr)に維持し、窒素ガスの流量を約2slmに維持するのが
望ましい。
According to the typical method shown in FIG. 3, the temperature is rapidly lowered to, for example, about 800 ° C. using the temperature rise / fall rate shown in FIG. Using this ramp rates, it takes about 15 minutes to lower the temperature from 950 ° C., the oxide removal temperature, to 950 ° C., the desired low temperature setting for epitaxial layer formation. After the temperature is lowered in this way, the heating reaction vessel 10 is left for a predetermined time, for example, 5 minutes in the case of the present embodiment, and is stabilized at a desired set deposition forming temperature. In this temperature raising and stabilizing step in a typical epitaxial growth method, the pressure in the processing tube 12 is preferably maintained at about 1.33 hPa (about 1 Torr), and the flow rate of nitrogen gas is maintained at about 2 slm. desirable.

【0022】 所定の安定化時間が経過した後、前駆ガスを処理管12に導入してウェハ上に
所望のエピタキシャル層を生成させる。シリコンエピタキシャル層が望まれてい
る場合では、この前駆物質としてはシランまたはジシランが望ましい。このよう
な前駆物質を使えば、堆積形成速度を速め、降温処理法で一般に使われているHC
LとSiClの混合物、即ち、SiHCLを効果的に置換することができる。例えばシ
リコンとゲルマニウムとの非均質エピタキシャル層が望まれている場合では、こ
の他にGeHの如くのゲルマニウム前駆体もシリコンガス前駆体と同時に処理管
12に導入してもよい。
After a predetermined stabilization time has elapsed, a precursor gas is introduced into the processing tube 12 to generate a desired epitaxial layer on the wafer. Where a silicon epitaxial layer is desired, the precursor is preferably silane or disilane. The use of such precursors can increase the deposition rate and increase the rate of HC
A mixture of L and SiCl 4 , that is, SiHCL 3 can be effectively replaced. For example, if a non-homogeneous epitaxial layer of silicon and germanium is desired, a germanium precursor such as GeH 4 may be introduced into the processing tube 12 simultaneously with the silicon gas precursor.

【0023】 典型的な実施例にあっては、処理管12へのシランガスの導入は、設定温度を
約800℃に保持しながら約2分間にわたって行っている。但し、この導入時間
は形成したいエピタキシャル層の厚みに応じて変わる。
In a typical embodiment, the introduction of the silane gas into the processing tube 12 is performed for about 2 minutes while maintaining the set temperature at about 800 ° C. However, the introduction time varies depending on the thickness of the epitaxial layer to be formed.

【0024】 この堆積形成サイクルが終わると、例えば約550℃の如くの休止温度まで加
熱反応炉システム10を急速降温するように温度制御する。この降温と同時に、
例えば窒素ガスを利用して処理管12をパージする。この急速降温操作は、図3
に示した温度昇降率を利用して行うのが望ましい。この温度昇降率を利用すれば
、前述の急速降温とパージ作業は約10分で終わる。この急速降温・パージ操作
の後には一回かそれ以上のポンプ・パージサイクルが続く。このポンプ・パージサ
イクルの間、加熱炉14は処理管12に被さっていた状態から上昇位置へ上昇さ
せる。
When the deposition cycle is completed, the temperature of the heating reactor system 10 is controlled so as to rapidly decrease the temperature to a rest temperature such as about 550 ° C. At the same time as the temperature
For example, the processing tube 12 is purged using nitrogen gas. This rapid cooling operation is shown in FIG.
It is desirable to use the temperature rise / fall rate shown in (1). If this temperature rise / fall rate is used, the above-mentioned rapid cooling and purging operation is completed in about 10 minutes. This rapid cool down / purge operation is followed by one or more pump / purge cycles. During this pump-purge cycle, the heating furnace 14 is raised from the state covering the processing tube 12 to the raised position.

【0025】 本発明の方法で利用する低温法では、広範囲の不純物添加プロファイルで濃厚
にドープした基板上に非常に薄いエピタキシャル層を形成することができる。何
故なら、高温エピタキシャル成長法に比べてオートドーピングのもたらす悪影響
を著しく減少させているからである。
The low temperature method utilized in the method of the present invention allows for the formation of very thin epitaxial layers on heavily doped substrates with a wide range of doping profiles. This is because the adverse effect of autodoping is significantly reduced as compared with the high-temperature epitaxial growth method.

【0026】 本発明による方法は、従来のCMOS法に利用することができる。本発明の方
法では低処理温度を利用していると共に、その場で清浄操作を行えるようにして
いるから、エピタキシャル層の形成に先立つ段階で既に導入している装置構造体
を妨げるようなことはない。それに対して高温の場合では、装置構造体は拡散プ
ロセスの影響を受け、そのためにそのような高温条件下では結晶欠陥が生ずる。
更に、高温エピタキシャル成長法(主として乾式エッチング法またはもっと高い
温度でのアニール法)で利用する清浄操作は装置構造体の上部を逆食刻(etch bac
k)してしまう。本発明の方法ではそのような逆食刻は発生しない。従って、本発
明の方法は、従来のCMOS法に統合できるばかりではなくて、基板の前段処理
に利用することもできる。
The method according to the invention can be used for a conventional CMOS method. The method of the present invention utilizes low processing temperatures and allows for in-situ cleaning operations so that it does not interfere with device structures already introduced prior to epitaxial layer formation. Absent. In the case of high temperatures, on the other hand, the device structure is affected by the diffusion process, which causes crystal defects under such high temperature conditions.
In addition, cleaning operations used in high temperature epitaxial growth (mainly dry etching or annealing at higher temperatures) require that the top of the device structure be etched back.
k) Such reverse etching does not occur in the method of the present invention. Therefore, the method of the present invention can be used not only for integration into the conventional CMOS method but also for pre-processing the substrate.

【0027】 典型的な加熱制御システム 前述したエピタキシャル成長法を実施するには、従来の加熱反応炉システムで
利用されている1分あたり3℃(3℃/min)と言った温度昇降率よりも実質的に大
きい(少なくとも2倍以上)急速温度昇降率制御ができる加熱炉システム10が必
要である。前述のエピタキシャル成長法で利用する加熱反応容器は、10℃/min
〜100℃/minの範囲内で温度昇降率が制御できるようになっているのが望まし
い。また、前述のように低温にてウェハに適当なエピタキシャル膜を生成させる
ためにも、処理管12内のウェハの温度を正確に制御できるのも望ましい。好ま
しくは、制御システムとしては、エピタキシャル成長法で使われる広い温度範囲
にわたって正確な温度制御ができるものが望ましい。また、温度のオーバシュー
トも最小限にするのが望ましい。更に、加熱反応容器10としては、500℃と
850℃との間の温度範囲において約0.5℃よりも良好にウェハ全体にわたっ
て、また、ウェハーからウェハーにわたってウェハ温度を均一に維持できるもの
が一層望まれている。このような基準は、例えば発明の名称をそれぞれ「Tempera
ture Control System Using Multiple Temperature Controllers And Observer
Gain Control(複数の温度制御器を利用した温度制御システムとオブザーバー利
得制御)」と「Temperature Control System having Temperature Overshoot Contr
ol(温度オーバシュート制御装置を備えた温度制御システム)」として、1998
年5月に同時に出願をなした米国特許仮出願第60/084,907号と同第60
/084,909号(尚、両出願は特願平2000-548914号に対応)に開示
されている加熱反応容器と制御システムを利用すれば満たすことができる。これ
らの米国特許仮出願をここに本願明細書の一部を構成するものとして挙げておく
Typical Heating Control System In order to carry out the epitaxial growth method described above, the temperature rise / fall rate of 3 ° C. per minute (3 ° C./min) used in the conventional heating reactor system is substantially higher. A heating furnace system 10 capable of controlling a large temperature (at least twice or more) rapid temperature rise / fall rate is required. The heating reactor used in the aforementioned epitaxial growth method is 10 ° C / min.
It is desirable that the rate of temperature rise / fall can be controlled within the range of -100 ° C / min. As described above, it is also desirable that the temperature of the wafer in the processing tube 12 can be accurately controlled in order to form an appropriate epitaxial film on the wafer at a low temperature. Preferably, the control system is capable of performing accurate temperature control over a wide temperature range used in the epitaxial growth method. It is also desirable to minimize temperature overshoot. Further, the heated reaction vessel 10 is more capable of maintaining a uniform wafer temperature over the entire wafer and from wafer to wafer better than about 0.5 ° C. in a temperature range between 500 ° C. and 850 ° C. Is desired. Such criteria may be, for example, to name each invention as "Tempera
ture Control System Using Multiple Temperature Controllers And Observer
Gain Control (Temperature Control System with Temperature Overshoot Contr) and Temperature Control System with Multiple Temperature Controllers
ol (temperature control system equipped with a temperature overshoot control device) "
U.S. Provisional Patent Application Ser. Nos. 60 / 084,907 and 60
No. 084,909 (both applications corresponding to Japanese Patent Application No. 2000-548914) can be satisfied by using a heating reaction vessel and a control system. These U.S. Provisional Patent Applications are hereby incorporated by reference.

【0028】 一例を例示すれば、前述の機能作用類を達成するのに適したプログラマブル温
度制御システムを利用して制御される加熱反応容器システム10の実施例を図4
に示す。後述する温度制御システムは前掲の米国仮出願に開示されているものに
相当する。
By way of example, FIG. 4 illustrates an embodiment of a heated reaction vessel system 10 that is controlled using a programmable temperature control system suitable to achieve the functions and functions described above.
Shown in The temperature control system described below corresponds to that disclosed in the above-mentioned provisional application.

【0029】 加熱反応容器システム10は、加熱反応容器212からなる。この加熱反応容
器212は、前述したように反応室を画成する処理管12を備えている。また、
この加熱反応容器システム10は、処理管12に対してウェハ群220の出し入
れに使用するボートローダないしパドル218も備えている。
The heating reaction vessel system 10 includes a heating reaction vessel 212. The heating reaction vessel 212 includes the processing tube 12 that defines a reaction chamber as described above. Also,
The heating reaction vessel system 10 also includes a boat loader or paddle 218 used for putting the wafer group 220 into and out of the processing tube 12.

【0030】 ウェハ群114は、例えば石英ないし炭化珪素製の複数のボート226と、各
ボート26に載置した複数のシリコンウェハ26とからなる。図示の実施例では
、各ボート226上のウェハは互いに隔離されており、ウェハのあるこれらのボ
ートがウェハ処理列ないし半導体母材処理列を構成している。
The wafer group 114 includes a plurality of boats 226 made of, for example, quartz or silicon carbide, and a plurality of silicon wafers 26 mounted on each boat 26. In the illustrated embodiment, the wafers on each boat 226 are isolated from each other, and these boats with wafers form a wafer processing row or semiconductor matrix processing row.

【0031】 加熱反応容器212には一つかそれ以上の加熱素子230が備わっていて、こ
れらの加熱素子230が処理管12を囲繞している。図示の実施の形態では、こ
れらの加熱素子230は抵抗加熱コイルからなり、処理管12の長手軸と平行に
処理室の長さにわたって延在している。この加熱素子230は複数の独立して制
御しうる加熱ゾーン232を画成するように区画されているのが望ましく、これ
は加熱コイルを独立して制御しうるゾーンに区画すべくその加熱コイルの長さ方
向に沿って接続部を設けることにより達成できる。これらのゾーンは、ゾーン毎
のコイル、または、より大型コイルの各部分に両端に電力を供給することにより
、互いに独立して制御できるようになっている。特に、加熱反応容器システム1
0には、各加熱ゾーン232に制御された電力を供給するために高電流電圧トラ
ンスとシリコン制御式整流素子(SCRs)とが備わっている。
The heated reaction vessel 212 is provided with one or more heating elements 230, which surround the processing tube 12. In the embodiment shown, these heating elements 230 comprise resistive heating coils and extend the length of the processing chamber parallel to the longitudinal axis of the processing tube 12. Preferably, the heating element 230 is partitioned to define a plurality of independently controllable heating zones 232, which are configured to divide the heating coil into independently controllable zones. This can be achieved by providing a connection portion along the length direction. These zones can be controlled independently of each other by supplying power to both ends of the coil per zone or each part of the larger coil. In particular, the heating reaction vessel system 1
0 includes high current voltage transformers and silicon controlled rectifiers (SCRs) to provide controlled power to each heating zone 232.

【0032】 加熱素子230はセラミック断熱材235に取り込まれている。この断熱材は
ウェハ列の方へと熱を反射させるか、そうではなくとも仕向けるようになってい
ると共に、処理列から離れたところでの熱流束の変動を最小限にするより均一な
層を成している。
The heating element 230 is incorporated in the ceramic heat insulating material 235. This insulation is designed to reflect or otherwise direct heat toward the row of wafers and form a more uniform layer that minimizes heat flux variations away from the processing row. are doing.

【0033】 処理温度を制御する際に利用する温度フィードバックと温度入力の何れか一方
、または両方は少なくとも二つの出力源、即ち、複数のスパイク熱電対236と
複数のプロファイル熱電対242とから入力されるようになっている。本願明細
書において用いる熱電対なる用語は、熱電対のより特定の意味を含む種々の温度
センサーを含むものと解すべきである。別の温度センサー構成も、この熱電対な
る用語を用いて説明する。
One or both of the temperature feedback and the temperature input used in controlling the process temperature are input from at least two output sources, ie, a plurality of spike thermocouples 236 and a plurality of profile thermocouples 242. It has become so. The term thermocouple, as used herein, should be understood to include various temperature sensors that include the more specific meaning of a thermocouple. Another temperature sensor configuration is also described using the term thermocouple.

【0034】 スパイク熱電対236は、加熱素子230と処理管12との間の如くの適当な
箇所に配置されていて、それぞれのゾーンにおける加熱素子の温度を測定するよ
うになっている。従って、これらのスパイク熱電対236は加熱素子30の長手
方向に沿って隔置されているが、各加熱ゾーン232には少なくとも一つのスパ
イク熱電対236が臨むように配置されている。これらのスパイク熱電対236
はそれぞれの加熱ゾーンの温度もしくはそれぞれの加熱ゾーンにおける加熱素子
の温度を表す特定的かつ正確な情報を出力する。
A spike thermocouple 236 is located at a suitable location, such as between the heating element 230 and the processing tube 12, to measure the temperature of the heating element in each zone. Accordingly, these spike thermocouples 236 are spaced along the longitudinal direction of the heating element 30, but each heating zone 232 is arranged so that at least one spike thermocouple 236 faces. These spike thermocouples 236
Outputs specific and accurate information representing the temperature of each heating zone or the temperature of the heating element in each heating zone.

【0035】 プロファイル熱電対242は、プロファイル棒240に沿って配置されている
と共に、処理管12内を延在する套管238内に収容されている。この套管23
8は好ましくは石英ないし炭化珪素製であるのが望ましい。プロファイル棒24
0は処理管12の長手方向に沿って平行に延在している。各加熱ゾーン232に
は少なくとも一つの熱電対242が配置されている。しかし、これらのプロファ
イル熱電対242は必ずしもスパイク熱電対236と位置を合わせておく必要は
ない。これらのプロファイル熱電対242は処理管12の内部温度を測定して、
それぞれの加熱ゾーンにおけるウェハ群114の温度を表す情報を出力する。
The profile thermocouple 242 is disposed along the profile rod 240 and is housed in a sleeve 238 extending inside the processing tube 12. This sleeve 23
8 is preferably made of quartz or silicon carbide. Profile rod 24
0 extends in parallel along the longitudinal direction of the processing tube 12. At least one thermocouple 242 is disposed in each heating zone 232. However, these profile thermocouples 242 need not necessarily be aligned with spike thermocouples 236. These profile thermocouples 242 measure the internal temperature of the process tube 12 and
Information indicating the temperature of the wafer group 114 in each heating zone is output.

【0036】 所望によっては、加熱反応容器のモデリング時に複数の熱電対付きウェハ24
4を利用してもよい。図5は、図4の加熱反応容器12に、そのモデリング時に
熱電対付きウェハ244を収容させた状態を示している。これらの熱電対付きウ
ェハ244はウェハ群116に等間隔置きに隔離されていて、ウェハ228の実
際の温度が正確に測定できるようにしている。各熱電対付きウェハ244は、シ
リコンウェハと二個の熱電対246とからなり、この熱電対246はシリコンウ
ェハの縁部と中心部とにそれぞれ貼り付けられている。各熱電対付きウェハ24
4への熱電対246の貼り付けは、実際の温度が正確に得られるように例えばセ
ラミック接着材を用いて行う。
If desired, a plurality of thermocoupled wafers 24 may be included during modeling of the heated reaction vessel.
4 may be used. FIG. 5 shows a state in which a thermocouple-attached wafer 244 is accommodated in the heating reaction vessel 12 of FIG. 4 at the time of modeling. These thermocoupled wafers 244 are equally spaced apart in the wafer group 116 so that the actual temperature of the wafer 228 can be accurately measured. Each thermocouple-attached wafer 244 includes a silicon wafer and two thermocouples 246, and the thermocouples 246 are attached to the edge and the center of the silicon wafer, respectively. Wafer 24 with each thermocouple
The thermocouple 246 is attached to the thermocouple 4 using, for example, a ceramic adhesive so that the actual temperature can be accurately obtained.

【0037】 この加熱反応容器システム10には、前述のエピタキシャル成長法を実施して
いるときにシリコンウェハ228の表面に対して成長或いは清浄を施すために処
理管12に調節された量の処理ガスをガス供給装置250が設けられている。図
7に示したようにガス供給制御盤248には、弁252とマスフロー制御器25
4とが備わっている。マスフロー制御器252は、処理管12への処理ガスの流
量を測定すると共に、それを制御するのに使われている。
In the heating reaction vessel system 10, a controlled amount of processing gas is supplied to the processing tube 12 in order to grow or clean the surface of the silicon wafer 228 during the above-described epitaxial growth method. A gas supply device 250 is provided. As shown in FIG. 7, the gas supply control panel 248 includes a valve 252 and a mass flow controller 25.
4 is provided. The mass flow controller 252 measures the flow rate of the processing gas to the processing pipe 12 and is used to control the flow rate.

【0038】 処理管12は低圧化学蒸着式エピタキシャル成長法がおこなえるように圧力設
定されている。図7に示すように、斯かる加熱反応容器システム10には、圧力
制御器256と、処理管内の圧力を測定して、前記圧力制御器256に測定圧力
を出力するバラトロン(baratron)ないしその他の適当な圧力検出装置258が備
わっているのが望ましい。また、この加熱反応容器システム10には、ポンプ類
や弁類60も、前記圧力制御器56と連繋した状態で設けらて、ここに開示する
エピタキシャル成長法のために処理管12内に所望圧力を醸し出すようにするの
が望ましい。
The pressure of the processing tube 12 is set so that a low pressure chemical vapor deposition type epitaxial growth method can be performed. As shown in FIG. 7, the heating reaction vessel system 10 includes a pressure controller 256 and a baratron or another baratron that measures the pressure in the processing tube and outputs the measured pressure to the pressure controller 256. Preferably, a suitable pressure sensing device 258 is provided. In addition, pumps and valves 60 are provided in the heating reaction vessel system 10 in a state of being connected to the pressure controller 56 so that a desired pressure is set in the processing tube 12 for the epitaxial growth method disclosed herein. It is desirable to make it exude.

【0039】 前述のハードウェアの動作の制御は、ユーザがプログラム化した処方を入力、
実行するのに適したプログラマブル制御システムと当該ハードウェアとのインタ
ーフェースを介して行われるのが望ましい。図6において、加熱反応容器システ
ム10は、加熱反応容器12における温度とその他の処理プロセスを制御する制
御システム264を備えている。この制御システム264は好ましくは二つのサ
ブシステム、即ち、処理シーケンスを受け入れて実行する処理シーケンスシステ
ム266と、前記処理シーケンスに従って温度制御を行う温度サブシステム26
8とに区画してあるのが望ましい。処理シーケンスサブシステム266と温度制
御サブシステム268との両方は、例えばユーザインターフェース282を介し
て入力されるユーザ定義処理処方に従うようになっている。
Control of the operation of the hardware described above includes the user inputting a programmed prescription,
It is preferably done via an interface between the programmable control system suitable for execution and the hardware. 6, the heating reaction vessel system 10 includes a control system 264 for controlling the temperature in the heating reaction vessel 12 and other processing processes. The control system 264 preferably has two subsystems, a processing sequence system 266 that accepts and executes a processing sequence, and a temperature subsystem 26 that performs temperature control according to the processing sequence.
It is desirable to be divided into eight and eight. Both the processing sequence subsystem 266 and the temperature control subsystem 268 are adapted to follow a user-defined processing recipe entered via, for example, the user interface 282.

【0040】 図示の実施形態では、処理シーケンスサブシステムには、ランダムアクセスメ
モリ272と、制御論理を記憶するプログラマブルEPROM274と、複数の
デジタル入出力チャンネル276と、複数のアナログ入出力チャンネル278と
、ユーザインターフェース282が含まれている。外部(遠隔)通信が必要な場合
では、該通信に備えて複数のシリアル入出力チャンネル80を含ませてもよい。
その他のユーザインターフェースを利用することも可能ではあるが、図示の実施
形態のおけるユーザインターフェース82は、ユーザがユーザ定義処理処方を入
力できるタッチスクリーン型端末インターフェースからなる。この処理処方では
、ユーザは、処理工程毎に工程時間、ガス流量、チャンバー圧、温度設定値、温
度昇降率などを定義する。温度制御に必要なパラメータ類は、入力パラメータと
して温度制御サブシステム68に伝えられるが、この温度制御サブシステム68
はこの入力パラメータを利用して処方における温度制御を実行する。このような
パラメータ入出力路を87で示す。図示の実施形態では、斯かるパラメータは、
少なくともユーザが処方に従って入力する温度設定値からなる。
In the illustrated embodiment, the processing sequence subsystem includes a random access memory 272, a programmable EPROM 274 for storing control logic, a plurality of digital I / O channels 276, a plurality of analog I / O channels 278, An interface 282 is included. When external (remote) communication is required, a plurality of serial input / output channels 80 may be included in preparation for the communication.
Although other user interfaces are possible, the user interface 82 in the illustrated embodiment comprises a touch screen terminal interface that allows a user to enter a user-defined process prescription. In this processing prescription, the user defines a processing time, a gas flow rate, a chamber pressure, a temperature set value, a temperature rise / fall rate, and the like for each processing step. Parameters necessary for temperature control are transmitted to the temperature control subsystem 68 as input parameters.
Executes the temperature control in the prescription using this input parameter. Such a parameter input / output path is indicated by 87. In the illustrated embodiment, such parameters are:
It comprises at least the temperature set value that the user inputs according to the prescription.

【0041】 前述したように、加熱反応容器システム10には、ガス供給システムと圧力制
御システムとが設けられている。斯かるシステムとしては、処理シーケンスサブ
システム266と、ガス供給システムと圧力制御システムの何れか一方、または
、両方とのインターフェースを司る図7に示す制御システムインターフェースが
備わっていてもよい。図7に示したように、ガス供給制御盤インターフェース3
04は、ガス供給制御盤148と処理シーケンスサブシステム168との間に介
在している。このガス供給制御盤インターフェース304は、マスフロー制御器
254、ガス弁類252、圧力制御器256、ボートローダ218などと制御シ
ステム264との間のインターフェースを行うようになっている。更に、このガ
ス供給制御盤インターフェース304は、加熱反応容器のためのハードウェア安
全インターロック(例えば、適切な混合比での酸素が混合している水素の供給、
トーチ62の火炎の検出など)が備わっていてもよい。
As described above, the heating reaction vessel system 10 is provided with the gas supply system and the pressure control system. Such a system may include a processing sequence subsystem 266 and a control system interface shown in FIG. 7 that interfaces with one or both of the gas supply system and the pressure control system. As shown in FIG. 7, the gas supply control panel interface 3
04 is interposed between the gas supply control panel 148 and the processing sequence subsystem 168. The gas supply control board interface 304 provides an interface between the control system 264 and the mass flow controller 254, the gas valves 252, the pressure controller 256, the boat loader 218, and the like. In addition, the gas supply control board interface 304 provides a hardware safety interlock for the heated reaction vessel (e.g., supply of oxygen-mixed hydrogen at an appropriate mixing ratio,
Detection of the flame of the torch 62).

【0042】 温度制御システム268は、ユーザ定義処方に従って加熱反応容器12内の温
度を制御するようになっている。この温度制御は、所望の温度状態が測定可能な
システムパラメータによりモデル化されている加熱反応容器12のダイナミック
モデリングに基づくものであるのが望ましい。動作においては、処方は、加熱反
応容器12を所望の温度状態へと駆動するための一つかそれ以上のダイナミック
モデルにより使われる温度設定値からなる。
The temperature control system 268 controls the temperature in the heating reaction vessel 12 according to a user-defined recipe. This temperature control is preferably based on dynamic modeling of the heated reaction vessel 12, where the desired temperature condition is modeled by measurable system parameters. In operation, the recipe comprises temperature settings used by one or more dynamic models to drive the heated reaction vessel 12 to a desired temperature state.

【0043】 図8において、温度制御サブシステム268には、各加熱ゾーン毎に二つの入
力信号、即ち、各加熱ゾーンのプロファイル熱電対における温度が判断しうるプ
ロファイル熱電対入力と、各加熱ゾーンのスパイク熱電対における温度が反電子
得るスパイク熱電対入力との二つの入力信号が供給されるようになっている。こ
れらのプロファイル及びスパイク熱電対温度は、図示の熱電対インターフェース
330を介して線415に沿って供給されて、線335における温度設定値入力
と共に、線340から出力される一つかそれ以上の加熱素子出力制御値を生成す
るために使われる。線340における出力制御値は加熱素子制御インターフェー
ス345の入力端に供給されて、線350を介してそれぞれの加熱ゾーンの素子
に供給する電力を制御するのに使われる。
Referring to FIG. 8, the temperature control subsystem 268 has two input signals for each heating zone, ie, a profile thermocouple input from which the temperature in the profile thermocouple of each heating zone can be determined, and Two input signals are provided: a spike thermocouple input at which the temperature at the spike thermocouple is anti-electron. These profiles and spike thermocouple temperatures are provided along line 415 via the illustrated thermocouple interface 330, along with a temperature set point input on line 335 and one or more heating elements output on line 340. Used to generate output control values. The output control value on line 340 is provided to the input of heating element control interface 345 and is used to control the power supplied to the elements in each heating zone via line 350.

【0044】 図8は、温度制御サブシステム268の一実施形態を示すに過ぎない。図示の
ように、複数の多変数制御器296、298、300を用いている。各制御器2
96、298、300は、好ましくは他の制御器の温度範囲とは重複しない所定
温度範囲にわたって制御精度を最適化するために実験データから得られる一つか
それ以上のダイナミックモデルに基づいて構成されているのが望ましい。そのた
めに、制御器296は低レベル温度範囲にわたって温度制御を最適化でき、また
、制御器298は中レベル温度範囲にわたって温度制御を最適化でき、制御器3
00は高レベル温度範囲にわたって温度制御を最適化できるように、それぞれ構
成されている。制御器が担う温度範囲は一般に一つの範囲しか設けていないが、
それぞれの温度範囲が幾らか重複しているのが望ましい場合があり得る。システ
ムの一実施形態によれば、低レベル温度範囲は約500℃を中心とし、中レベル
温度範囲は約800℃を中心とし、高レベル温度範囲は約1050℃を中心とし
ていてもよい。各制御器が稼働する温度範囲は、これらの範囲の中心温度に対し
て大ざっぱに±150°の拡がりを持っていることになる。
FIG. 8 only illustrates one embodiment of the temperature control subsystem 268. As shown, a plurality of multivariable controllers 296, 298, 300 are used. Each controller 2
96, 298, 300 are preferably based on one or more dynamic models obtained from experimental data to optimize control accuracy over a predetermined temperature range that does not overlap with the temperature ranges of other controllers. Is desirable. To that end, controller 296 can optimize temperature control over the low level temperature range, and controller 298 can optimize temperature control over the medium level temperature range.
00 are each configured to optimize temperature control over a high level temperature range. The temperature range that the controller carries is generally only one range,
It may be desirable for each temperature range to overlap somewhat. According to one embodiment of the system, the low level temperature range may be centered at about 500 ° C, the medium level temperature range may be centered at about 800 ° C, and the high level temperature range may be centered at about 1050 ° C. The temperature ranges in which each controller operates will have a broad range of approximately ± 150 ° relative to the center temperature of these ranges.

【0045】 各制御器296、298、300は、炉と加熱すべき母材の経験により導出し
たモデルに確固とした最適化制御理論を用いることにより構築されている。詳述
すれば、図示の実施形態においては、多変数制御器296、298、300は、
H-無限制御理論を用いて構築されているのが望ましい。これらの制御器296
、298、300において用いるモデルの導出に仕方については、発明の名称を
「Model Based Temperature Controller For Semiconductor Thermal Reactors」
として1997年1月27日の出願した米国特許出願第08/791,024号に開示され
ている。この米国特許出願に開示されているように、各制御器の構成には二つの
ダイナミックモデル、即ち、スパイク出力に対するパワー入力に関するモデルと
、プロファイル出力に対するスパイク入力に関するモデルとの二つのダイナミッ
クモデルが使われているのが望ましい。しかしながら、他の多変数制御論理を用
いることも可能である。
Each controller 296, 298, 300 is constructed by using a robust optimization control theory on a model derived from the experience of the furnace and the base material to be heated. Specifically, in the illustrated embodiment, the multivariable controllers 296, 298, 300
Preferably, it is constructed using H-infinite control theory. These controllers 296
For the method of deriving the model used in, 298 and 300, the title of the invention is “Model Based Temperature Controller For Semiconductor Thermal Reactors”
No. 08 / 791,024, filed Jan. 27, 1997. As disclosed in this U.S. patent application, two dynamic models are used for each controller configuration: a model for the power input to the spike output and a model for the spike input to the profile output. Is desirable. However, it is also possible to use other multivariable control logic.

【0046】 図8に示した制御論理フローは、各制御器296、298、300を構成する
のに用いた特定の制御理論とはほぼ無関係である。一般に求められている唯一の
要件は、各制御器296、298、300としては一つかそれ以上の測定変数入
力に基づいて正確な制御出力を発生できることである。
The control logic flow shown in FIG. 8 is largely independent of the particular control theory used to construct each controller 296, 298, 300. The only requirement that is generally sought is that each controller 296, 298, 300 be capable of generating an accurate control output based on one or more measured variable inputs.

【0047】 図示のシステムにおいては、各制御器への変数入力は設定値入力と、熱電対2
36、242により検出された温度を表す一つかそれ以上の温度データ入力とか
らなる。論理ブロック155として図示している設定値入力は、達成すべき設定
温度値を保持している。この値は、システム10により実行されるべき特定の処
方により求まり、各制御器296、298、300の入力端に同時に供給される
。同様に、各制御器296、298、300には、熱電対236、242が検出
する温度値を表す複数のデータ値が同時に入力されるようになっている。設定温
度値と熱電対データ値とは各制御器296、298、300にそれぞれ対応する
ダイナミックモデルに供給されて、線360、365、370を介してそれぞれ
出力される出力制御値を発生するようになっている。
In the illustrated system, the variable input to each controller is a set value input and a thermocouple 2
36, 242 and one or more temperature data inputs representing the temperature detected. The setpoint input illustrated as logic block 155 holds the setpoint temperature value to be achieved. This value is determined by the particular recipe to be implemented by system 10 and is provided to the inputs of each controller 296, 298, 300 simultaneously. Similarly, a plurality of data values representing the temperature values detected by the thermocouples 236, 242 are simultaneously input to the controllers 296, 298, 300. The set temperature values and thermocouple data values are supplied to the respective dynamic models corresponding to each of the controllers 296, 298, 300 to generate output control values output via lines 360, 365, 370, respectively. Has become.

【0048】 前述したように、各制御器が利用するダイナミックモデルは、他の制御器のダ
イナミックモデルに策定してある温度範囲をほぼ除外した温度範囲にわたって利
用できるように最適化されている。従って、線360、365、370における
出力制御値で、反応容器12を所望設定温度へ駆動するのに利用できる実用的な
可能性が得られる。しかしながらこの可能性の一つだけは、制御器が利用するモ
デルはモデル毎に異なっていて、所定温度範囲に対してのみ最適化されているこ
とから、所定の反応炉条件に対して最適化されていると言ったことがあり得る。
従って、温度サブシステム268は、どの組の制御値を加熱素子、ひいては反応
容器温度を制御するために加熱素子点火インターフェース245に供給すべきか
を選択できるようでなければならない。
As described above, the dynamic model used by each controller is optimized so that it can be used over a temperature range substantially excluding the temperature range formulated in the dynamic model of another controller. Thus, the power control values on lines 360, 365, and 370 provide a practical possibility that can be used to drive reaction vessel 12 to a desired set point. However, only one of these possibilities is that the model used by the controller is different for each model and is optimized only for a given temperature range, so it is optimized for given reactor conditions. You may have said that.
Therefore, the temperature subsystem 268 must be able to select which set of control values should be supplied to the heating element and thus the heating element ignition interface 245 to control the reaction vessel temperature.

【0049】 図示のシステムでは、どの組の制御値をインターフェース345に供給すべき
かの選択は、375を以て示した制御出力選択スイッチ論理回路により行われる
。図示のように、線360、365、370における制御値は制御出力選択スイ
ッチ375の入力端に供給され、斯かるスイッチ375が選択した組の制御値を
所定選択基準に基づいて制御値出力線340に出力する。選択基準は、制御器2
96、298、300を引き出すのに使用するどれかのダイナミックモデルが所
定条件下では最適なものであることを示す測定可能な入力値の基づいて策定され
ているのが望ましい。
In the illustrated system, the selection of which set of control values to supply to the interface 345 is made by the control output select switch logic indicated at 375. As shown, the control values on lines 360, 365, and 370 are provided to the input of a control output select switch 375, and the switch 375 selects a set of control values based on predetermined selection criteria on a control value output line 340. Output to Selection criteria are: Controller 2
Preferably, any dynamic model used to derive 96, 298, 300 is based on measurable input values indicating that it is optimal under certain conditions.

【0050】 加熱素子点火インターフェース345に供給すべきどれかの制御値を選択する
に当たり制御出力選択スイッチ375が利用する基準の一つとしては、335に
おける設定値入力値がある。線335で示したように、設定値入力値は、制御出
力選択スイッチ375への入力として出力されていてもよい。線360、365
、370に示した制御値の内で制御出力選択スイッチ375の出力端に現れる制
御値の組は、線335における特定の温度設定値入力値によって変わる。
One of the criteria used by the control output selection switch 375 to select any control value to be supplied to the heating element ignition interface 345 is the set value input value at 335. As indicated by line 335, the set value input value may have been output as an input to control output select switch 375. Lines 360, 365
The set of control values appearing at the output of control output select switch 375 within the control values shown at 370 depend on the particular temperature set point input value on line 335.

【0051】 あるモードでの動作にあっては、温度設定値入力値の値に依存する切換え論理
は、各制御器296、298、300に対して上限及び/又は下限設定温度閾値
を割り当てることになる。例えば、低レベル温度制御器296の出力値360は
、設定温度値が所定の閾値TLow以下であればそれが選択されて出力線340へ
出力される。又、設定温度値がTLow以上だが、別の閾値THigh以下であれば、
中レベル温度制御器298の制御値365が選択されて出力線340に出力され
る。更に、設定温度値がTHigh以上であれば、高レベル温度制御器300の制御
値170が選択されて出力線340に出力される。この例にあっては、TLow
値としては、低レベル温度制御器296が利用するダイナミックモデルが正確か
、最適の少なくとも何れかとなる上限温度値に近似するように選定されているの
が望ましい。別の方法としては(或いは、それに加わって)TLowの値としては、
中レベル温度制御器298が利用するダイナミックモデルが正確か、最適の少な
くとも何れかとなる下限温度値に近似するように選定されているのが望ましい。
Highの値としては、中レベル温度制御器298が利用するダイナミックモデル
が正確か、最適の少なくとも何れかとなる上限温度値に近似するように選定され
ているのが望ましい。別の方法としては(或いは、それに加わって) THighの値
としては、高レベル温度制御器300が利用するダイナミックモデルが正確か、
最適の少なくとも何れかとなる下限温度値に近似するように選定されているのが
望ましい。
In one mode of operation, the switching logic that depends on the value of the temperature setpoint input value is to assign an upper and / or lower set temperature threshold to each controller 296, 298, 300. Become. For example, the output value 360 of the low-level temperature controller 296 is selected and output to the output line 340 if the set temperature value is equal to or less than a predetermined threshold T Low . If the set temperature value is equal to or higher than T Low but equal to or lower than another threshold value T High ,
The control value 365 of the middle level temperature controller 298 is selected and output to the output line 340. Further, if the set temperature value is equal to or higher than T High , the control value 170 of the high-level temperature controller 300 is selected and output to the output line 340. In this example, it is desirable that the value of T Low is selected so that the dynamic model used by the low-level temperature controller 296 is accurate or approximates to an upper limit temperature value that is at least one of optimal. . Alternatively (or in addition), the value of T Low
It is desirable that the dynamic model used by the medium-level temperature controller 298 is selected to be accurate or approximate to a minimum temperature value that is at least one of the optimum.
T The value of High, or dynamic model mid-level temperature controller 298 is utilized accurately, what is chosen to approximate to the maximum temperature value which is at least one of the best is desirable. Alternatively (or in addition), the value of T High may be such that the dynamic model utilized by high-level temperature controller 300 is accurate,
It is desirable that the temperature is selected so as to approximate the lower limit temperature value which is at least one of the optimum values.

【0052】 加熱素子点火インターフェース345に供給すべきどれかの制御値を選択する
に当たり制御出力選択スイッチ375が利用する別の基準としては、一つかそれ
以上の熱電対236、242が検出する熱電対温度入力値がある。線380で示
したように、熱電対温度入力値は、制御出力選択スイッチ375の入力として供
給されていてもよい。制御出力選択スイッチ375の出力として出されるのは、
線360、365、370における制御値の内どの組の制御値であるかは、線3
80に出現する特定の熱電対温度入力値に依存する。好ましくは、図5における
スパイク熱電対236aの如くの反応室の中間部近傍に設けた熱電対を利用して
、熱電対温度入力値を定めるのが望ましい。反応室の中間部近傍に配置されてい
る熱電対からは、反応室全体の平均的な温度を再現した温度入力が得られる。
Another criterion used by the control output select switch 375 to select any control value to be supplied to the heating element ignition interface 345 is a thermocouple detected by one or more thermocouples 236, 242. There is a temperature input value. As indicated by line 380, the thermocouple temperature input value may be provided as an input to control output select switch 375. What is output as the output of the control output selection switch 375 is
Which set of the control values in the lines 360, 365, and 370 is the line 3
80 depends on the particular thermocouple temperature input value that appears. Preferably, the thermocouple temperature input value is determined using a thermocouple provided near the middle of the reaction chamber, such as the spike thermocouple 236a in FIG. From a thermocouple arranged near the middle of the reaction chamber, a temperature input reproducing the average temperature of the entire reaction chamber can be obtained.

【0053】 動作に当たっては、熱電対温度入力値の値に依存する切換え論理は、各制御器
296、298、300を出力に選択する温度範囲を割り当てることになる。熱
電対入力値が所定閾値TLow以下の範囲にある温度を表しているのであれば、低
レベル温度制御器296の線360における制御値の組が選択されて出力線34
0に出てくる。熱電対入力値がTLow以上ではあるが、別の閾値THigh以下での
範囲にある温度を表しているのであれば、中レベル温度制御器298の線365
における制御値の組が選択されて出力線340に出てくる。同様に、熱電対入力
値がTHigh以上の範囲にある温度を表しているのであれば、高レベル温度制御器
300の線370における制御値の組が選択されて出力線340に出てくる。こ
の例にあっては、TLowの値としては、低レベル温度制御器296が利用するダ
イナミックモデルが正確か、最適の少なくとも何れかとなる上限温度値に近似す
るように選定されているのが望ましいが、別の方法としては(或いは、それに加
わって)、中レベル温度制御器298が利用するダイナミックモデルが正確か、
最適の少なくとも何れかとなる下限温度値に近似するように選定されていてもよ
い。同様に、THighの値としては、中レベル温度制御器298が利用するダイナ
ミックモデルが正確か、最適の少なくとも何れかとなる上限温度値に近似するよ
うに選定されているのが望ましいが、別の方法としては(或いは、それに加わっ
て)、高レベル温度制御器300が利用するダイナミックモデルが正確か、最適
の少なくとも何れかとなる下限温度値に近似するように選定されていてもよい。
In operation, the switching logic, which depends on the value of the thermocouple temperature input value, will assign a temperature range that selects each controller 296, 298, 300 for output. If the thermocouple input value represents a temperature in the range below the predetermined threshold T Low , the set of control values on line 360 of the low level temperature controller 296 is selected and the output line 34 is selected.
Come out at 0. If the thermocouple input value represents a temperature in the range above T Low but below another threshold T High , the line 365 of the medium level temperature controller 298
Are selected and appear on the output line 340. Similarly, if the thermocouple input value represents a temperature in the range above T High , the set of control values on line 370 of high-level temperature controller 300 is selected and appears on output line 340. In this example, it is desirable that the value of T Low is selected so that the dynamic model used by the low-level temperature controller 296 is accurate or approximates to an upper limit temperature value that is at least one of optimal. But, alternatively (or in addition), the dynamic model used by the mid-level temperature controller 298 is accurate,
The temperature may be selected so as to approximate the lower limit temperature value that is at least one of the optimum values. Similarly, the value of T High is desirably selected so that the dynamic model used by the medium-level temperature controller 298 is accurate or approximates the optimal upper limit temperature value that is at least one of the optimum. The method (or in addition) may be selected such that the dynamic model utilized by the high-level temperature controller 300 is accurate or approximates a lower temperature limit that is at least one of optimal.

【0054】 本発明者らは、特定の制御器の制御値が出力線340において利用されていな
くても、全ての制御器296、298、300がそれぞれのダイナミックモデル
に基づく算出制御値を有するのが望ましいこと知見を得ている。しかし、以前に
使われなかった制御器に対する切換え基準が制御出力選択切換え論理375にお
いて一旦満たされるとその使われなかった制御器の制御値出力へ切り換えるよう
なことがあれば、制御システム68が反応容器12を次善(sub-optimal)の態様
で所望の設定温度値へと駆動することになることも本発明者らには判明している
。これは、未使用の制御器で利用するダイナミックモデルが、制御値切換え前に
使われた制御器のダイナミックモデルとは異なっているからである。このように
異なったダイナミックモデルにより、出力線340における出力にほぼ異なった
制御値が得られるのである。
The present inventors have determined that all controllers 296, 298, 300 have calculated control values based on their respective dynamic models, even if the control values of a particular controller are not utilized on output line 340. Has been found to be desirable. However, if the switching criterion for the previously unused controller is satisfied in the control output selection switching logic 375, such as when switching to the control value output of the unused controller, the control system 68 responds. It has also been found by the inventors that the container 12 will be driven to the desired set point in a sub-optimal manner. This is because the dynamic model used in the unused controller is different from the dynamic model of the controller used before the control value switching. With such different dynamic models, substantially different control values can be obtained for the output on the output line 340.

【0055】 制御値の組を切り換えているときに反応容器12を次善に駆動(sub-optimal d
riving)するの減少するために、各制御器296、298、300を論理的に監
視者利得フィードバック論理装置385、390、395と温度制御論理装置4
00、405、410に区分けしている。各温度制御論理装置400、405、
410は、設定値入力値355と、線415に現れる複数の熱電対データ値と、
線420、425、430を経て供給される監視者利得フィードバック論理装置
からの監視者利得フィードバック出力値との基づいたダイナミックモデルをそれ
ぞれ実行するようになっている。各監視者利得フィードバック論理装置385、
390、395には、対応する温度制御論理装置385、390、395に供給
する監視者利得フィードバック出力値を生成するのに利用する一つかそれ以上の
入力値が供給されている。図示の実施形態では、各監視者利得フィードバック論
理装置385、390、395には、対応する温度制御論理装置400、405
、410により算出された一つかそれ以上の制御器出力値が線435、440、
445を介して供給されていると共に、制御出力選択スイッチ論理375から供
給されるフィードバック値が線450、455、460を介して供給されている
。線435、440、445における制御器出力値は好ましくは、最終的には制
御器出力における制御値を算出するために、温度制御論理装置内において監視者
フィードバック路で使われる対応する温度制御論理装置内にて算出されるデータ
値であるのが望ましい。制御出力選択スイッチ論理375から出力される監視者
フィードバック値は、出力線340への出力として選択された特定の制御器の制
御出力を示す含んでいる。
When the set of control values is being switched, the reaction vessel 12 is driven suboptimally (sub-optimal d).
Each controller 296, 298, 300 is logically connected to the monitor gain feedback logic 385, 390, 395 and the temperature control logic 4 to reduce riving.
00, 405, and 410. Each temperature control logic 400, 405,
410 is a set value input value 355, a plurality of thermocouple data values appearing on line 415,
A dynamic model based on the monitor gain feedback output values from the monitor gain feedback logic provided via lines 420, 425, and 430, respectively, is implemented. Each monitor gain feedback logic 385,
390, 395 are provided with one or more input values that are used to generate supervisory gain feedback output values that are provided to corresponding temperature control logic 385, 390, 395. In the illustrated embodiment, each monitor gain feedback logic 385, 390, 395 has a corresponding temperature control logic 400, 405.
, 410, the one or more controller output values are represented by lines 435, 440,
The feedback value provided by control output select switch logic 375 is provided via lines 450, 455, and 460, as well as via line 445. The controller output values on lines 435, 440, 445 are preferably the corresponding temperature control logic used in the supervisory feedback path within the temperature control logic to ultimately calculate the control value at the controller output. It is desirable that the data value be calculated within the range. The monitor feedback value output from control output select switch logic 375 includes an indication of the control output of the particular controller selected as output on output line 340.

【0056】 動作について言えば、特定の制御器に対する線420、425、430におけ
る監視者利得フィードバック値は、特定の制御器の制御値出力が加熱素子点火イ
ンターフェース345への出力に備えて出力線340に供給されているかどうか
に応じて、線435、440、445における所定組の制御器出力値ごとに異な
っている。例えば、線450における値入力が、線360における制御器296
の出力が出力線340に出されたことを示した場合、線435における所定組の
低温度制御器出力値で一組の制御値Xが線360を介して出力される。又、線4
50における値入力が、線360における制御器96の出力が出力線340に出
されていないことを示した場合、線435における前記所定組の低温度制御出力
値で別の一組の制御値Yが線360を介して出力される。このため、線435、
440、445における制御器出力モデルは、特定の制御器の制御値出力が出力
線340を介して供給されるのであれば、対応する監視者利得フィードバック論
理装置385、390、395による第1制御マトリックス計算の対象とするが
、特定の制御器の制御値出力が出力線340を介して供給されるようなことがな
い場合では、対応する監視者利得フィードバック論理装置による第2マトリック
ス計算の対象となるのが望ましい。これらの値はその後、対応する監視者利得フ
ィードバック論理装置385、390、395の出力線420、425、430
を介して対応する温度制御論理装置に供給される。第1利得制御マトリックス計
算の利得制御マトリックス定数としては、特定の制御器が、そのダイナミックモ
デルが策定されている温度範囲内で最善態様にて動作し得るように選定されてい
るのが望ましい。第2利得マトリックス計算には別の利得マトリックス定数を用
いる。この第2利得マトリックスは、特定の制御器の制御値出力が通常、制御出
力選択スイッチ375により選択された制御器の制御値出力を追跡できるように
選定されているのが望ましい。従って、各制御器は、制御出力選択スイッチが出
力線340にその制御値を出力したときに、その出力端に最適制御値を出力する
が、他の制御器のどれかの制御値が出力線340に出された場合では一つかそれ
以上の他の制御器の制御値出力を追跡する制御値が出力されるようになっている
のが望ましい。特定の温度制御器296、298、300に対する第1及び第2
利得マトリックス計算での定数は、他の温度制御器で使われる対応する定数とは
異なっていてもよい(一般に、異なっているのが通常である)。
In operation, the monitor gain feedback values on lines 420, 425, and 430 for a particular controller indicate that the control value output of the particular controller is on output line 340 in preparation for output to the heating element ignition interface 345. Is different for each given set of controller output values on lines 435, 440 and 445. For example, the value input on line 450 is applied to controller 296 on line 360.
Is output on output line 340, a set of control values X is output via line 360 at a predetermined set of low temperature controller output values on line 435. Also, line 4
If the value input at 50 indicates that the output of controller 96 on line 360 is not present on output line 340, then another set of control values Y at the predetermined set of low temperature control output values on line 435. Is output via line 360. Therefore, line 435,
The controller output model at 440, 445 is a first control matrix with corresponding supervisory gain feedback logic 385, 390, 395 if the control value output of a particular controller is provided via output line 340. If the control is to be performed but the control value output of a particular controller is not to be provided via output line 340, then the corresponding monitor gain feedback logic unit is to be subjected to a second matrix calculation. It is desirable. These values are then output to the output lines 420, 425, 430 of the corresponding supervisor gain feedback logic 385, 390, 395.
To the corresponding temperature control logic. The gain control matrix constant for the first gain control matrix calculation is preferably selected so that the particular controller can operate in the best mode within the temperature range for which the dynamic model is established. Another gain matrix constant is used for the second gain matrix calculation. Preferably, the second gain matrix is selected so that the control value output of a particular controller can typically track the control value output of the controller selected by control output selection switch 375. Accordingly, each controller outputs the optimum control value to its output terminal when the control output selection switch outputs the control value to the output line 340, but any of the control values of the other controllers is output to the output line 340. Preferably, when issued at 340, a control value tracking the control value output of one or more other controllers is output. First and second for specific temperature controllers 296, 298, 300
The constants in the gain matrix calculation may be different from the corresponding constants used in other temperature controllers (generally will be different in general).

【0057】 前述したように、図8に示した実施形態は、一般に、温度制御器296、29
8、300が利用する特定の多変数制御器とは無関係である。しかし、図9には
、スパイク出力に対するパワー入力に関するモデルと、プロファイル出力に対す
るスパイク入力に関するモデルとの二つのダイナミックモデルを利用する温度制
御器を実現する一態様が示されている。ダイナミックモデルは、特にプロファイ
ル及びスパイク熱電対が出力する温度値を利用するように策定されている。図9
のアーキテクチャは、低レベル温度制御器の符号296で示してあるけれども、
各温度制御器296、298、300の構成において利用するのに適しているも
のである。
As described above, the embodiment shown in FIG. 8 generally comprises temperature controllers 296, 29
8, 300 is independent of the particular multivariable controller utilized. However, FIG. 9 shows one embodiment of realizing a temperature controller using two dynamic models, a model relating to the power input to the spike output and a model relating to the spike input to the profile output. The dynamic model is specifically designed to use the profile and the temperature value output by the spike thermocouple. FIG.
Although the architecture of is shown at 296 of the low-level temperature controller,
It is suitable for use in the configuration of each temperature controller 296, 298, 300.

【0058】 図示のように、296を以て示す制御器は、線335における温度設定値と線
300を介して入力されるプロファイル熱電対値との比較結果に基づいて線49
5に出力されるプロファイルエラー値を生成するプロファイルエラー信号発生器
490を備えている。同様に、スパイクエラー信号発生器505は、線510を
介してスパイクエラー値を出力する。線495におけるプロファイルエラー値は
プロファイル制御器520の入力端515に、又、線510におけるスパイクエ
ラー値はスパイク制御器530の入力端525にそれぞれ供給される。このよう
な構成は、発明の名称を「Model Based Temperature Controller For Semiconduc
tor Thermal Processors(半導体か熱処理装置用のモデルに基づく温度制御器)」
とし、1997年1月27日に出願をなした米国特許出願第08/791,024号に開示
されているので、ここでは便宜上、その詳細な説明はしないものとする。
As shown, the controller, indicated at 296, controls line 49 based on the comparison of the temperature set point on line 335 with the profile thermocouple value input via line 300.
5 is provided with a profile error signal generator 490 for generating a profile error value to be output to the CPU 5. Similarly, spike error signal generator 505 outputs a spike error value via line 510. The profile error value on line 495 is provided to input 515 of profile controller 520 and the spike error value on line 510 is provided to input 525 of spike controller 530. Such a configuration is called "Model Based Temperature Controller For Semiconduc
tor Thermal Processors (Model-Based Temperature Controllers for Semiconductor or Heat Treatment Equipment) "
As disclosed in U.S. patent application Ser. No. 08 / 791,024 filed on Jan. 27, 1997, a detailed description thereof will not be given here for convenience.

【0059】 制御器296は、図9に示したシステムアーキテクチャと前述のそれに対応し
た開示内容に従って監視者利得フィードバック論理を実施している。そのために
、非最終(anti-windup)利得計算マトリックス535と、利得スケジュール計算
マトリックス540と、監視者モードスイッチ545とを利用して、入力端51
5に供給するパラメータの値を算出している。非最終利得計算マトリックス53
5は、第1組の利得パラメータを用いて算出した出力値を線555を介して出力
する。利得スケジュール計算マトリックス540は、第2組の利得パラメータを
用いて算出した出力値を線560を介して出力する。出力線555、560にお
けるそれぞれの出力値は、監視者モードスイッチ545の入力端に供給される。
この監視者モードスイッチ545は出力線555、560を介して供給されるそ
れぞれの出力値の何れかを選択して、選択した出力値をプロファイル制御器52
0の入力端515に供給する。即ち、450で示した信号の値が制御器296の
出力560における制御値が加熱素子点火インターフェース345に供給されて
いると示した場合では、監視者モードスイッチ545は線555における非最終
利得計算マトリックス535の出力値を選択する。同様に、550で示した信号
の値が制御器296の出力560における制御値が加熱素子点火インターフェー
ス545に供給されていないものと示した場合、この監視者モードスイッチ54
5は線560における監視者利得計算マトリックス535の出力値を選択する。
Controller 296 implements supervisory gain feedback logic in accordance with the system architecture shown in FIG. 9 and the corresponding disclosures previously described. For this purpose, an input terminal 51 is provided using an anti-windup gain calculation matrix 535, a gain schedule calculation matrix 540, and a supervisor mode switch 545.
5 is calculated. Non-final gain calculation matrix 53
5 outputs via a line 555 the output value calculated using the first set of gain parameters. The gain schedule calculation matrix 540 outputs via line 560 the output value calculated using the second set of gain parameters. The respective output values on the output lines 555 and 560 are supplied to the input terminal of the supervisor mode switch 545.
The monitor mode switch 545 selects one of the output values supplied through the output lines 555 and 560, and outputs the selected output value to the profile controller 52.
0 input 515. That is, if the value of the signal indicated at 450 indicates that the control value at the output 560 of the controller 296 is being provided to the heating element ignition interface 345, then the supervisor mode switch 545 sets the non-final gain calculation matrix on line 555. The output value of 535 is selected. Similarly, if the value of the signal indicated at 550 indicates that the control value at the output 560 of the controller 296 has not been supplied to the heating element ignition interface 545, the supervisor mode switch 54
5 selects the output value of the monitor gain calculation matrix 535 on line 560.

【0060】 同様な論理アーキテクチャがスパイク制御器530にも設けられている。図示
にように、非最終利得計算マトリックス570と、利得スケジュール計算マトリ
ックス575と、監視者モードスイッチ580とが、入力525に供給されるパ
ラメータの値を算出するのに用いられている。非最終利得計算マトリックス57
0が、第1組の利得パラメータを利用して算出した出力値を線585に出力する
。利得スケジュール計算マトリックス575は、第2組の利得パラメータを利用
して算出した出力値を線590に出力する。線585、590におけるそれぞれ
の出力値は、監視者モードスイッチ580の入力端に供給される。この監視者モ
ードスイッチ580は出力線585、590を介して供給されるそれぞれの出力
値の何れかを選択して、選択した出力値をスパイク制御器530の入力端525
に供給する。即ち、450で示した信号の値が制御器296の出力360におけ
る制御値が加熱素子点火インターフェース345に供給されていると示した場合
では、監視者モードスイッチ580は線585における非最終利得計算マトリッ
クス570の出力値を選択する。同様に、450で示した信号の値が制御器29
6の出力360における制御値が加熱素子点火インターフェース345に供給さ
れていないものと示した場合、この監視者モードスイッチ580は線590にお
ける監視者利得計算マトリックス575の出力値を選択する。
A similar logic architecture is provided for spike controller 530. As shown, a non-final gain calculation matrix 570, a gain schedule calculation matrix 575, and a supervisor mode switch 580 are used to calculate the value of the parameter provided to input 525. Non-final gain calculation matrix 57
0 outputs on line 585 the output value calculated using the first set of gain parameters. The gain schedule calculation matrix 575 outputs an output value calculated using the second set of gain parameters to a line 590. Each output value on lines 585, 590 is provided to an input of a supervisor mode switch 580. The monitor mode switch 580 selects one of the output values supplied via the output lines 585 and 590, and outputs the selected output value to the input terminal 525 of the spike controller 530.
To supply. That is, if the value of the signal indicated at 450 indicates that the control value at output 360 of controller 296 is being provided to heating element ignition interface 345, supervisor mode switch 580 causes the non-final gain calculation matrix at line 585 to be activated. The output value of 570 is selected. Similarly, the value of the signal indicated by 450 is
The monitor mode switch 580 selects the output value of the monitor gain calculation matrix 575 on line 590 if the control value at output 360 at 6 indicates that it is not being supplied to the heating element ignition interface 345.

【0061】 図9に示した論理アーキテクチャを利用して、非連結切離し式(de-coupled)監
視者フィードバックシステムを実行することもできる。斯かるシステムでは、丸
印をつけた入力値に対応する利得はゼロに設定されている。
Using the logic architecture shown in FIG. 9, a de-coupled supervisory feedback system can also be implemented. In such a system, the gain corresponding to the circled input value is set to zero.

【0062】 尚、広範囲のシステム論理アーキテクチャが、加熱素子点火インターフェース
345に選択的に供給すべき制御値を算出するためにプロファイル及びスパイク
熱電対データ値の両方を利用するものであって、個々に開示した監視者利得フィ
ードバック論理を含む温度制御システムを実行するに利用できる。例えば、スパ
イク及びプロファイル制御器を同一温度範囲に対して設計されている制御器を用
いるよりはむしろ、異なった温度範囲にごとの複数のプロファイル制御器の一つ
からの一組の出力値が単一で共通のスパイク制御器の入力に選択的に供給される
ように、温度制御システムを設計することも可能である。斯かるシステムでは、
開示されている監視者モードフィードバック論理は各プロファイル制御器だけに
適用されることになる。
It should be noted that a wide range of system logic architectures utilize both profile and spike thermocouple data values to calculate control values to be selectively provided to the heating element ignition interface 345, individually. It can be used to implement a temperature control system that includes the disclosed supervisor gain feedback logic. For example, rather than using a spike and profile controller that is designed for the same temperature range, a set of output values from one of the multiple profile controllers for different temperature ranges is simply a value. It is also possible to design the temperature control system to be selectively supplied to a single common spike controller input. In such a system,
The disclosed supervisor mode feedback logic will apply only to each profile controller.

【0063】 前述したように、本発明のエピタキシャル成長方においては急速温度昇降率を
利用している。加熱反応容器の温度制御にこれまで使われていた温度制御システ
ムでは、線形昇降作用に応じて反応容器の温度を所望の設定値へ昇降させるよう
になっていた。反応容器の温度をこのように制御した場合での反応容器温度と時
間の関係を図10のグラフに示す。図示の如く、反応容器の温度は、温度制御器
が最終的に反応容器温度を設定値へと調整することができるようになる前にオー
バシュートしている。このようなオーバシュートが発生すると、半導体ウェハな
いしその他の母材の加熱処理を著しく変えてしまって望ましくない。一般にオー
バシュートは、昇降率が増加するに伴って増大するから、急速昇降率を利用する
場合では非常に望ましくないものである。
As described above, the rapid growth rate of the temperature is utilized in the epitaxial growth method of the present invention. In a temperature control system that has been used for controlling the temperature of a heated reaction vessel, the temperature of the reaction vessel is raised or lowered to a desired set value in accordance with a linear raising / lowering action. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the reaction vessel temperature and time when the temperature of the reaction vessel is controlled in this manner. As shown, the temperature of the reaction vessel overshoots before the temperature controller can finally adjust the reaction vessel temperature to a set point. The occurrence of such overshoot undesirably significantly changes the heat treatment of the semiconductor wafer or other base material. In general, overshoot increases as the elevating rate increases, and is therefore highly undesirable when using a rapid elevating rate.

【0064】 図11に、前述のオーバシュートを最小限にして、急速温度昇降率が使えるよ
うにした温度制御システム268を実現する方法を示している。図示のように、
制御器640には、熱電対236、242で測定した温度値に対応する複数のデ
ータ値が線635を介して供給されるようになっている。また、昇温/減温温度
値発生器645からも温度出力値Toutputが供給されるようにもなっている。後
述するように、温度値発生器645は、処理処方の一部として例えばユーザが入
力する、650を以て論理的に示した温度設定値入力値に少なくとも応答して制
御器640に温度出力値Toutputを供給する。加熱反応炉12における温度オー
バーシュートを防ぐのに役立っている温度出力値Toutputを発生するのは、昇温
/減温温度値発生器が行う論理動作によるものである。
FIG. 11 shows a method for realizing the temperature control system 268 in which the above-mentioned overshoot is minimized so that the rapid temperature rise / fall rate can be used. As shown,
The controller 640 is supplied with a plurality of data values corresponding to the temperature values measured by the thermocouples 236, 242 via a line 635. Further, the temperature output value T output is also supplied from the temperature increasing / decreasing temperature value generator 645. As described below, the temperature value generator 645 provides the controller 640 with a temperature output value T output at least in response to a temperature set value input value logically indicated by 650, for example, as input by a user as part of the process prescription. Supply. The generation of the temperature output value T output which helps prevent the temperature overshoot in the heating reactor 12 is based on the logic operation performed by the temperature raising / lowering temperature value generator.

【0065】 制御器640は、炉と加熱すべき母材の経験により導出したモデルに確固とし
た最適化制御理論を用いることにより構築されている。詳述すれば、図示の実施
形態においては、制御器640は、複数温度範囲モデルと看視者利得フィードバ
ックとを利用して前述のように実現されているのが望ましい。しかしながら、他
の多変数制御論理構成をを用いることも可能である。従って、図11に示した制
御論理フローは、制御器を構成するのに利用される特定の制御理論とは無関係で
ある。一般に求められている唯一の要件は、制御器640としては一つかそれ以
上の測定変数入力に基づいてダイナミックモデルを実行できることである。
The controller 640 is built by using a robust optimization control theory to a model derived from the experience of the furnace and the base material to be heated. Specifically, in the illustrated embodiment, controller 640 is preferably implemented as described above using a multiple temperature range model and viewer gain feedback. However, it is also possible to use other multivariable control logic configurations. Thus, the control logic flow shown in FIG. 11 is independent of the particular control theory used to construct the controller. The only requirement that is generally sought is that the controller 640 be able to execute a dynamic model based on one or more measured variable inputs.

【0066】 制御器640は、線655からの温度出力値と線635からの熱電対データ値
とをそのダイナミックモデルに適用する。この制御器640はこれらの入力値を
利用して、加熱素子点火インターフェース665の入力端に連なる出力線660
に出力する複数の制御値からなる出力を生成する。点火インターフェース665
は、制御値の値に基づいて出力線670を介して制御した電力を出力するが、そ
れにより各ゾーンにおける熱の量を調節して反応炉温度を調節する。
Controller 640 applies the temperature output values from line 655 and the thermocouple data values from line 635 to the dynamic model. The controller 640 uses these input values to generate an output line 660 connected to the input of the heating element ignition interface 665.
To generate an output composed of a plurality of control values to be output to the. Ignition interface 665
Outputs controlled power via output line 670 based on the value of the control value, thereby adjusting the amount of heat in each zone to adjust the reactor temperature.

【0067】 ここで、制御器640にはそのダイナミックモデルへの直接入力として設定値
入力が供給されていない。むしろ、温度設定値入力値は温度値発生器645に供
給され、この温度値発生器645から制御器640に、当該制御器640が加熱
反応炉12の温度制御に利用する増分温度出力値Toutputが供給される。温度出
力値Toutputは、時間経過に伴う修正温度勾配関数(modified ramp function)を
形成する。この修正昇温関数を形成する温度出力値で、昇温段階の一部の間に温
度設定値入力値Tspへと最大昇温率(maximum ramp rate)で、或いは、それに近
い率で制御器640が駆動される。しかしながら、この修正温度勾配関数の昇温
率は、温度設定値に近づくに伴って減少されるようにして、加熱反応容器12内
での温度オーバシュートを阻止している。
Here, the controller 640 is not supplied with a set value input as a direct input to the dynamic model. Rather, the temperature setpoint input value is supplied to a temperature value generator 645, from which the controller 640 sends an incremental temperature output value T output which the controller 640 uses to control the temperature of the heating reactor 12. Is supplied. The temperature output value T output forms a modified temperature ramp function over time. At a temperature output values forming the modified heating function, at a temperature up to a temperature set point input value T sp during part of the heating stage Yutakaritsu (maximum ramp rate), or it controls in close rate 640 is driven. However, the rate of temperature increase of the corrected temperature gradient function is reduced as the temperature approaches the set value, thereby preventing the temperature overshoot in the heating reaction vessel 12.

【0068】 温度値発生器645の修正温度勾配関数を実施するには幾つかの新規な態様が
ある。図12にその一つを示す。
There are several novel aspects to implementing the modified temperature gradient function of the temperature value generator 645. FIG. 12 shows one of them.

【0069】 図12において、温度値発生器645の目標は、制御器640を駆動する、即
ち、反応炉温度を初期温度Tinitialから温度設定入力値Tspへと駆動する温度
出力値Toutputのシーケンスを出すことにある。その過程で温度値発生器645
は、時間経過に伴う修正温度勾配関数を形成する温度出力値Toutputを出力する
。斯かる修正温度勾配関数を線678で示す。
In FIG. 12, the target of the temperature value generator 645 is to drive the controller 640, ie, the temperature output value T output that drives the reactor temperature from the initial temperature T initial to the temperature setting input value T sp . The idea is to put out a sequence. In the process, the temperature value generator 645
Outputs a temperature output value T output forming a corrected temperature gradient function over time. Such a modified temperature gradient function is shown by line 678.

【0070】 678で示したように、温度値発生器645には時刻t1において温度設定値
入力値が供給され、最大昇温率Rmaxに対応する増分温度出力値Toutputが制御
器640に供給される。最大昇温率Rmaxの値はユーザが入力する値に基づくも
のであってもよいし、または、所定のシステム定数であってもよい。
As indicated by reference numeral 678, the temperature set value input value is supplied to the temperature value generator 645 at time t 1 , and the incremental temperature output value T output corresponding to the maximum heating rate R max is sent to the controller 640. Supplied. Maximum value of the temperature Yutakaritsu R max is to be based on the value input by the user, or may be a predetermined system constant.

【0071】 温度出力値Toutputの値が温度設定入力値Tspに近づくにつれて、温度値発生
器645は制御器640に対して最小昇温率Rminに対応する温度出力値Toutpu t を供給し始める。この最小昇温率は、温度値発生器645から供給された温度
出力値Toutputが温度設定入力値Tspと等しくなるまで使われる。この最小昇温
率Rmaxはユーザが入力する値に基づくものであってもよいし、または、所定の
システム定数であってもよい。それは好ましくは、母材を処理許容範囲内で加熱
処理するのが損なわれない程度、加熱反応炉12で最大許容温度のオーバーシュ
ートをもたらす最小昇温率に設定されているのが望ましい。
[0071] As the value of the temperature output value T output approaches the temperature setting input values T sp, the temperature value generator 645 supplies the temperature output value T outpu t corresponding to the minimum temperature Yutakaritsu R min to the control unit 640 Begin to. This minimum heating rate is used until the temperature output value T output supplied from the temperature value generator 645 becomes equal to the temperature setting input value T sp . This minimum heating rate Rmax may be based on a value input by the user, or may be a predetermined system constant. It is preferable that the heating rate is set to a minimum rate at which overshooting of the maximum allowable temperature occurs in the heating reactor 12 so that the heat treatment of the base material within the processing allowable range is not impaired.

【0072】 温度値発生器645が最大昇温率Rmaxから最小昇温率Rminへ切り換える時点
は幾つかの方法で設定できる。例えば、温度値が閾値と等しくなるか、またはそ
れを越えた場合に温度値発生器645が最小昇温率に切り換えるようであっても
よい。この閾値は、温度設定入力値Tspの百分率Xに基づくものであってもよい
。Xの値はユーザが入力する処方の一部であってもよいし、または、所定のシス
テム定数であってもよい。同様に、温度値発生器645は、昇温段階の所定時間
において最小昇温率へ切り換えるようであってもよい。この場合での所定の時間
値は、全昇温時間(t2-t1)の所定の百分率Zに基づくものであってもよい。
The point at which the temperature value generator 645 switches from the maximum heating rate R max to the minimum heating rate R min can be set in several ways. For example, the temperature value generator 645 may switch to a minimum heating rate when the temperature value becomes equal to or exceeds the threshold value. This threshold may be based on the percentage X of the temperature setting input value Tsp . The value of X may be part of the prescription entered by the user, or may be a predetermined system constant. Similarly, the temperature value generator 645 may switch to the minimum heating rate at a predetermined time during the heating phase. The predetermined time value in this case may be based on a predetermined percentage Z of the total heating time (t 2 −t 1 ).

【0073】 図13は、温度値発生器645が実施する別の修正温度勾配関数を示す。関数
線682で示すように、温度値発生器645は、昇温段階が始まったばかりの時
点において制御器640を最小昇温率Rminで駆動する温度出力値Toutputを発
生する。温度設定入力値Tsp、または、初期温度値Tinitialの百分率Yの如く
の所定時点で、制御器640を最大昇温率Rmaxで駆動する温度出力値Toutput
が温度値発生器645から発生する。そして温度設定値Tsp、または、初期温度
値Tinitialの別の所定時点、例えば百分率Xのところにおいては、温度出力値
が温度設定入力値Tspに達するまで最小昇温率Rminで制御器640を駆動する
温度出力値Toutputが温度値発生器645から発生する。このように、昇温率の
切り替えは、全昇温時間や、ユーザ定義処方値、所定のシステム定数などに基づ
いて行うようにしてもよい。
FIG. 13 shows another modified temperature gradient function implemented by the temperature value generator 645. As indicated by the function line 682, the temperature value generator 645 generates a temperature output value T output that drives the controller 640 at the minimum rate of temperature increase R min at the point in time when the temperature increase phase has just started. At a predetermined point in time, such as the temperature setting input value T sp or the percentage Y of the initial temperature value T initial , the temperature output value T output that drives the controller 640 at the maximum heating rate R max.
Is generated from the temperature value generator 645. Then, at another predetermined time point of the temperature set value T sp or the initial temperature value T initial , for example, at the percentage X, the controller sets the controller at the minimum temperature increase rate R min until the temperature output value reaches the temperature set input value T sp . A temperature output value T output for driving 640 is generated from a temperature value generator 645. As described above, the switching of the heating rate may be performed based on the total heating time, a user-defined prescription value, a predetermined system constant, or the like.

【0074】 温度値発生器645が実施するまた別の修正温度勾配関数を図14に示す。こ
の例にあっては、制御器640が利用する昇温率Rcurrentは昇温段階にわたっ
て変化しているが、最小昇温率Rminを下回るようなことはない。そのため、所
定温度出力値Toutputの時での昇温率Rcurrentは、下記のように表され
る。
Another modified temperature gradient function implemented by the temperature value generator 645 is shown in FIG. In this example, the heating rate R current used by the controller 640 varies over the heating phase, but does not fall below the minimum heating rate R min . Therefore, the temperature increase rate R current at the predetermined temperature output value T output is expressed as follows.

【0075】 Rcurrent = (Ttarget − Toutput)/τ 但し、τは時定数(ユーザ定義またはシステム定数)であり、R current = (T target −T output ) / τ where τ is a time constant (user-defined or system constant),

【0076】 但し、Tspは、温度設定値であり、ΔTは、昇温期間の全時間を表す。[0076] Here, Tsp is a temperature set value, and ΔT represents the entire time of the temperature raising period.

【0077】 前述の昇温率の計算の結果、最小昇温率Rminよりも小さい値が得られたので
あれば、Rcurrent=Rminであり、従って、温度値発生器が利用する昇温率は最
小昇温率以下になるようなことはない。
As a result of the above-mentioned calculation of the heating rate, if a value smaller than the minimum heating rate R min is obtained, then R current = R min and, therefore, the heating rate used by the temperature value generator. The rate does not fall below the minimum heating rate.

【0078】 図14に示したように、前述のようにして生成された温度出力値Toutputで、
昇温段階にわたって最小昇温率と最大昇温率との間の変移を円滑にすることがで
きる。このように変移を円滑にすれば、制御器640は加熱反応炉12の温度を
より正確に制御できる。
As shown in FIG. 14, with the temperature output value T output generated as described above,
The transition between the minimum and maximum heating rates over the heating phase can be smooth. By making the transition smooth, the controller 640 can more accurately control the temperature of the heating reactor 12.

【0079】 図15は、所定の最小昇温率値Rminの値が温度出力値Toutputにもたらす影
響を示すものである。この図において、線710は、大きい最小昇温率Rmin
利用した場合での温度出力値Toutputを示すグラフである。線715は、線71
0で示した温度出力値を得るのに利用した最小昇温率よりも小さい最小昇温率R min を利用した場合での温度出力値Toutputのグラフを示す。同様に、線718
、720は、更に小さい最小昇温率を利用した場合での温度出力値をそれぞれ表
している。図15から分かるように、小さい最小昇温率では、温度設定値Tsp
最終的に達するまで時間がかかるが、その値に達するまでの変移は円滑であるこ
とから、加熱反応炉12における温度のオーバーシュートを阻止、もしくは、除
去することができる。時定数τを変えても同様な効果を奏することができる。時
定数が大きければ、最小昇温率と最大昇温率との間での変移が円滑となると共に
、温度出力値が温度設定値Tspに達するに従って円滑な変移を得ることができる
FIG. 15 shows a predetermined minimum heating rate value R.minIs the temperature output value Toutpushadow to bring to t
It shows the sound. In this figure, line 710 represents a large minimum heating rate RminTo
Temperature output value T when usedoutputFIG. Line 715 is line 71
A minimum heating rate R smaller than the minimum heating rate used to obtain the temperature output value indicated by 0 min Temperature output value T when usingoutput3 shows a graph. Similarly, line 718
, 720 represent the temperature output values when a smaller minimum heating rate is used, respectively.
are doing. As can be seen from FIG. 15, at a small minimum heating rate, the temperature set value TspTo
It takes time to reach the final value, but the transition to that value must be smooth.
Thus, the temperature overshoot in the heating reactor 12 is prevented or eliminated.
You can leave. Even if the time constant τ is changed, the same effect can be obtained. Time
If the constant is large, the transition between the minimum heating rate and the maximum heating rate will be smooth and
, The temperature output value is the temperature set value TspYou can get a smooth transition as you reach
.

【0080】 前述した実施の形態での修正温度勾配関数は温度昇温段階で使われるものとし
て説明したが、温度降温段階においても同様に使えることは明らかであろう。斯
かる温度降温段階で利用する場合では、修正温度勾配動作の目的の一つとしては
、反応炉の温度が新たに適用した設定温度以下に下がらないようにすることにあ
る。
Although the modified temperature gradient function in the above-described embodiment has been described as being used in the temperature increasing step, it is apparent that the modified temperature gradient function can be similarly used in the temperature decreasing step. When used in such a temperature lowering step, one of the purposes of the modified temperature gradient operation is to keep the reactor temperature from falling below the newly applied set temperature.

【0081】 ここまで説明したシステムには、本発明が示唆する基本的構成から逸脱するこ
となく種々の改変が考えられる。本発明は一つかそれ以上の特定の実施形態につ
いて詳述したが、当業者には本発明の請求の範囲から逸脱することなく、種々の
改変が想到できるところである。
Various modifications can be made to the system described so far without departing from the basic configuration suggested by the present invention. Although the present invention has been described in one or more specific embodiments, various modifications may occur to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

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

【図1】 本発明のバッチ式低温エピタキシャル成長法が実施しうる加熱反
応容器システムの一実施例を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a heating reaction vessel system that can be carried out by a batch type low-temperature epitaxial growth method of the present invention.

【図2】 時1に示した典型的な加熱反応容器システムの側断面図。FIG. 2 is a cross-sectional side view of the exemplary heated reactor system shown at time 1.

【図3】 図1に示した典型的な加熱反応容器システムで実施する本発明の
方法の一実施例を示す表。
FIG. 3 is a table illustrating one embodiment of the method of the present invention implemented in the exemplary heated reactor system shown in FIG.

【図4】 本発明の温度制御システムを利用して制御しうる加熱反応容器シ
ステムの部分断面側面図。
FIG. 4 is a partial cross-sectional side view of a heated reaction vessel system that can be controlled using the temperature control system of the present invention.

【図5】 熱電対付きウェハを用いた、モデリング及び特定化時に制御され
る図4の加熱反応炉システムの部分断面側面図。
FIG. 5 is a partial cross-sectional side view of the heated reactor system of FIG. 4 controlled during modeling and specification using a thermocoupled wafer.

【図6】 本発明の温度制御システムを含む制御システム全体の好ましいア
ーキテクチャを示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a preferred architecture of the entire control system including the temperature control system of the present invention.

【図7】 図2の制御システムと共に利用しうる処理シーケンスシステムと
ガス供給インターフェースとの一実施形態を示す概略ブロック図。
FIG. 7 is a schematic block diagram illustrating one embodiment of a processing sequence system and a gas supply interface that can be used with the control system of FIG.

【図8】 本発明の一実施形態により構成した温度制御システムの動作を示
す論理フローチャート。
FIG. 8 is a logic flowchart showing the operation of the temperature control system configured according to one embodiment of the present invention.

【図9】 図8のシステムを構成するのに利用しうる、H-無限制御論理を
利用した制御器の動作を示す論理フローチャート。
FIG. 9 is a logic flow diagram illustrating the operation of a controller utilizing H-infinity control logic that may be used to implement the system of FIG.

【図10】 従来の温度制御システムを利用した場合に一般に発生する温度
オーバシュートを示す反応容器温度と時間の関係を表すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between reaction vessel temperature and time showing a temperature overshoot generally occurring when a conventional temperature control system is used.

【図11】 本発明の一実施態様による温度制御システムの動作を示す論理
フローチャート。
FIG. 11 is a logic flowchart showing the operation of the temperature control system according to one embodiment of the present invention.

【図12】 昇温段階に温度オーバーシュートを制限するために温度制御シ
ステムの制御器の入力端に適用する修正温度勾配関数の一実施形態を示すグラフ
FIG. 12 is a graph illustrating one embodiment of a modified temperature gradient function applied to an input of a controller of a temperature control system to limit temperature overshoot during a heating phase.

【図13】 昇温段階に温度オーバーシュートを制限するために温度制御シ
ステムの制御器の入力端に適用する修正温度勾配関数の別の実施形態を示すグラ
フ。
FIG. 13 is a graph illustrating another embodiment of a modified temperature gradient function applied to an input of a controller of a temperature control system to limit temperature overshoot during a heating phase.

【図14】 昇温段階に温度オーバーシュートを制限するために温度制御シ
ステムの制御器の入力端に適用する修正温度勾配関数の更に別の実施形態を示す
グラフ。
FIG. 14 is a graph illustrating yet another embodiment of a modified temperature gradient function applied to an input of a controller of a temperature control system to limit temperature overshoot during a heating phase.

【図15】 図14に示した曲線の形状に対する最小勾配値の影響を示すグ
ラフ。
FIG. 15 is a graph showing the influence of a minimum gradient value on the shape of the curve shown in FIG. 14;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…加熱反応容器システム 12…加熱反応炉 26…ウェハ 30…加熱素子 32…加熱ゾーン 36…スパイク熱電対 42…プロファイル熱電対 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Heating reaction container system 12 ... Heating reaction furnace 26 ... Wafer 30 ... Heating element 32 ... Heating zone 36 ... Spike thermocouple 42 ... Profile thermocouple

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成12年9月20日(2000.9.20)[Submission date] September 20, 2000 (2000.9.20)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・モルゲンスターン ドイツ連邦共和国デー−15234フランクフ ルト、ヴァルシャウアー・シュトラーセ40 番 (72)発明者 ディルク・ヴォランスキー ドイツ連邦共和国デー−15234フランクフ ルト、レンネ・シュトラーセ4番 (72)発明者 ポール・アール・マクヒュー アメリカ合衆国59901モンタナ州カリスペ ル、ダーリントン・ドライブ1912番 (72)発明者 ケビン・ストダード アメリカ合衆国85255アリゾナ州スコッツ デイル、イースト・ハッピー・バレー・ロ ード・ナンバー12、10040番 (72)発明者 コンスタンティノス・ツァカリス アメリカ合衆国85226アリゾナ州チャンド ラー、ウエスト・アイバンホー・ストリー ト3516番 Fターム(参考) 5F045 AA03 AB02 AB05 AC01 AD09 AD10 AD11 AD12 AE17 AE19 AE21 AE23 AE25 AF03 BB07 DP19 DP20 EB15 GB05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Thomas Morgenstern, Federal Republic of Germany-Day 15234 Frankfurt, Warsauer Strasse 40 (72) Inventor Dirk Volanski, Federal Republic of Germany-Day 15234 Frankfurt, Renne・ Strasse No. 4 (72) Inventor Paul Earl McHugh 1961 Darlington Drive, Kalispell, Montana, United States 1912 (72) Inventor Kevin Stoddard, United States 85255 Scottsdale, Arizona, East Happy Valley Road・ No. 12, 10040 (72) Inventor Constantinos Zacaris West Eye, Chandler, Arizona, USA 85226 Nho-stream door 3516 No. F-term (reference) 5F045 AA03 AB02 AB05 AC01 AD09 AD10 AD11 AD12 AE17 AE19 AE21 AE23 AE25 AF03 BB07 DP19 DP20 EB15 GB05

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 母材表面にエピタキシャル層を形成する方法であって、 一つかそれ以上の母材を処理室に用意するステップと、 処理室からガスを排気するステップと、 排気するガスの少なくとも一部を乾性反応ガスまたはパージガスに置換するス
テップと、 処理室内の圧力を準大気圧に、また、温度を約1,000℃を越えない値に調節す
るステップと、 母材から元からある酸化物を除去するステップと、 処理室の圧力を約0.133〜133hPa(約0.1〜100Torr)の範囲内に、
また、温度を850℃を越えない値にそれぞれ更に調節するステップと、 エピタキシャル層を形成するために処理室に前駆ガスを導入するステップとか
らなる方法。
1. A method for forming an epitaxial layer on a surface of a base material, comprising: providing one or more base materials in a processing chamber; evacuating a gas from the processing chamber; Replacing a portion with a dry reaction gas or a purge gas, adjusting the pressure in the processing chamber to a sub-atmospheric pressure, and adjusting the temperature to a value not exceeding about 1,000 ° C .; Removing the pressure of the processing chamber within a range of about 0.1133 to 133 hPa (about 0.1 to 100 Torr);
A method further comprising adjusting the temperature to a value not exceeding 850 ° C. and introducing a precursor gas into the processing chamber to form an epitaxial layer.
【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、一つかそれ以上の母材を処
理室に用意するに先立って、当該一つかそれ以上の母材を清浄して元からある酸
化層だけが被着した状態にするステップを更に設けてなる方法。
2. The method of claim 1, wherein the one or more preforms are cleaned and the oxide layer is removed prior to providing one or more preforms in the processing chamber. The method further comprising the step of bringing only one of them into a deposited state.
【請求項3】 請求項2に記載の方法であって、前記酸化層の厚みが約20
オングストロームであることよりなる方法。
3. The method of claim 2, wherein said oxide layer has a thickness of about 20.
A method consisting of being Angstrom.
【請求項4】 請求項1に記載の方法であって、処理室の温度を更に調節す
るときに、当該処理室の温度が1分当たり約10℃〜約100℃の割合で調節す
ることよりなる方法。
4. The method of claim 1, wherein, when further adjusting the temperature of the processing chamber, the temperature of the processing chamber is adjusted at a rate of about 10 ° C. to about 100 ° C. per minute. How to be.
【請求項5】 請求項1に記載の方法であって、処理室の温度を更に調節し
た後での処理室の温度が約500℃〜約800℃の範囲内であることよりなる方
法。
5. The method of claim 1, wherein the temperature of the processing chamber after further adjusting the temperature of the processing chamber is in the range of about 500 ° C. to about 800 ° C.
【請求項6】 請求項1に記載の方法であって、処理室の温度を更に調節し
た後での処理室の温度が約800℃であることよりなる方法。
6. The method of claim 1, wherein the temperature of the processing chamber after further adjusting the temperature of the processing chamber is about 800 ° C.
【請求項7】 請求項1に記載の方法であって、各母材における温度差およ
び一つかそれ以上の母材の間での温度差が0.5℃の範囲内であることよりなる
方法。
7. The method of claim 1, wherein the temperature difference between each of the preforms and the temperature difference between the one or more preforms is in the range of 0.5 ° C. .
【請求項8】 請求項1に記載の方法であって、前記酸化物を除去するステ
ップが、処理室に水素ガスを挿入するステップよりなる方法。
8. The method of claim 1, wherein removing the oxide comprises inserting hydrogen gas into a processing chamber.
【請求項9】 請求項1に記載の方法であって、処理室の圧力を準大気圧に
調節するときでの圧力は約1.33hPaに調節されることよりなる方法。
9. The method of claim 1, wherein the pressure in the processing chamber is adjusted to sub-atmospheric pressure, wherein the pressure is adjusted to about 1.33 hPa.
【請求項10】 請求項1に記載の方法であって、前記前駆ガスが、シリコ
ン含有エピタキシャル層を形成するために、少なくともシランまたはジシランか
らなる方法。
10. The method of claim 1, wherein said precursor gas comprises at least silane or disilane to form a silicon-containing epitaxial layer.
【請求項11】 請求項1に記載の方法であって、前記前駆ガスが、ゲルマ
ニウム含有エピタキシャル層を形成するために、少なくともゲルマンからなる方
法。
11. The method of claim 1, wherein the precursor gas comprises at least germane to form a germanium-containing epitaxial layer.
【請求項12】 請求項1に記載の方法であって、前記乾性反応ガスまたは
パージガスが窒素からなる方法。
12. The method of claim 1, wherein said dry reaction gas or purge gas comprises nitrogen.
【請求項13】 請求項1に記載の方法であって、前記母材にエピタキシャ
ル層を形成するステップが、電子装置を母材に形成するための他の方法ステップ
を実施するに先立って行われることよりなる方法。
13. The method of claim 1, wherein the step of forming an epitaxial layer on the host material is performed prior to performing other method steps for forming an electronic device on the host material. The way that consists.
【請求項14】 請求項1に記載の方法であって、前記母材にエピタキシャ
ル層を形成するステップが、電子装置を母材に形成するための他の方法ステップ
を実施した後に行われることよりなる方法。
14. The method of claim 1, wherein the step of forming an epitaxial layer on the host material is performed after performing other method steps for forming an electronic device on the host material. How to be.
【請求項15】 請求項1に記載の方法であって、各母材は水平に配置する
と共に、他の母材と垂直に積み重ねられることよりなる方法。
15. The method of claim 1, wherein each matrix is arranged horizontally and stacked vertically with another matrix.
【請求項16】 請求項1に記載の方法であって、前記処理室は竪型反応容
器の一部であることよりなる方法。
16. The method of claim 1, wherein said processing chamber is part of a vertical reaction vessel.
【請求項17】 請求項16に記載の方法であって、前記竪型反応容器は、
二重昇降式竪型反応容器であることよりなる方法。
17. The method according to claim 16, wherein the vertical reaction vessel comprises:
A method comprising a double elevating vertical reaction vessel.
【請求項18】 請求項16に記載の方法であって、前記竪型反応容器は、
処理室の温度を制御するマイクロプロセッサ制御式温度制御システムを備えてな
る方法。
18. The method according to claim 16, wherein the vertical reaction vessel comprises:
A method comprising a microprocessor controlled temperature control system for controlling a temperature of a processing chamber.
【請求項19】 請求項18に記載の方法であって、前記竪型反応容器が、
温度制御システムへフィードバックするために複数の熱電対を備えてなる方法。
19. The method according to claim 18, wherein the vertical reaction vessel is
A method comprising providing a plurality of thermocouples for feedback to a temperature control system.
【請求項20】 請求項16に記載の方法であって、前記竪型反応容器が軸
対称ガス噴射機を備えてなる方法。
20. The method according to claim 16, wherein the vertical reaction vessel comprises an axisymmetric gas injector.
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