KR101578576B1 - 열처리 시스템, 열처리 방법 및 기록 매체 - Google Patents

열처리 시스템, 열처리 방법 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온도 조정을 용이하게 행할 수 있는 열처리 시스템, 열처리 방법 및 기록 매체를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 시스템은 복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단과, 상기 가열 수단에 의해 가열되는 상기 처리실 내의 온도를 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단과, 상기 처리실 내의 온도의 변화와, 상기 가열 수단의 파워의 변화의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 파워 변화 모델 기억 수단과, 상기 열처리 조건 기억 수단에 기억된 상기 처리실 내의 온도의 변경에 관한 정보를 수신하는 변경 온도 수신 수단과, 상기 변경 온도 수신 수단에 의해 수신된 변경하는 온도와, 상기 파워 변화 모델 기억 수단에 기억된 모델에 기초하여, 변경한 온도에 있어서의 상기 가열 수단의 파워를 산출하는 파워 산출 수단과, 상기 파워 산출 수단에 의해 산출된 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는지 여부를 판별하는 판별 수단을 포함한다.

Description

열처리 시스템, 열처리 방법 및 기록 매체{HEAT TREATMENT SYSTEM, HEAT TREATMENT METHOD, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체를 열처리하는 열처리 시스템, 열처리 방법 및 기록 매체에 관한 것으로, 특히 피처리체를 다수매 일괄하여 처리하는 배치식의 열처리 시스템, 열처리 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 다수매의 피처리체, 예를 들어 반도체 웨이퍼의 성막 처리, 산화 처리 혹은 확산 처리 등을 일괄하여 행하는 배치식의 열처리 시스템이 사용되고 있다. 배치식의 열처리 시스템에서는, 효율적으로 반도체 웨이퍼를 처리하는 것이 가능하지만, 다수매의 반도체 웨이퍼의 열처리의 균일성을 확보하는 것은 곤란하다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 예를 들어 특허문헌 1에는, 히터실 내에 도입되는 외기의 온도가 일정하게 되도록 외기의 온도를 자동적으로 조정하는 열처리 장치가 제안되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2005-183596호 공보
그런데, 온도 조정에 사용하는 히터는, 그 파워가 인접하는 존에 설치된 히터의 파워와 서로 간섭하므로, 인접하는 존의 히터의 파워에 의해 그 파워가 증감하게 된다. 또한, 최근의 에너지 절약 히터는, 종래의 히터에 비해 파워 출력이 극히 작기 때문에, 근소한 온도 조정으로도, 히터의 파워가 포화(0％ 또는 100％)되어 버리는 경우가 있다. 히터의 파워가 포화되면, 정확한 온도 제어를 할 수 없어, 열처리의 재현성이 저하된다. 이 때문에, 히터의 온도 조정에 있어서는, 히터의 파워를 고려하여 정할 필요가 있다.
이와 같이, 히터의 온도 조정이 곤란하게 되어 있기 때문에, 열처리 시스템의 조작자가, 경험이나 감에 기초하여 미세 조정을 행하고 있어, 열처리 시스템이나 프로세스에 관한 지식이나 경험이 없는 조작자라도, 히터의 파워가 포화되는 일 없이, 온도 조정을 용이하게 행할 수 있는 열처리 시스템 및 열처리 방법이 요구되고 있다.
본 발명은, 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 온도 조정을 용이하게 행할 수 있는 열처리 시스템, 열처리 방법 및 기록 매체를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따른 열처리 시스템은, 복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단과, 상기 가열 수단에 의해 가열되는 상기 처리실 내의 온도를 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단과, 상기 처리실 내의 온도의 변화와, 상기 가열 수단의 파워의 변화의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 파워 변화 모델 기억 수단과, 상기 열처리 조건 기억 수단에 기억된 상기 처리실 내의 온도의 변경에 관한 정보를 수신하는 변경 온도 수신 수단과, 상기 변경 온도 수신 수단에 의해 수신된 변경하는 온도와, 상기 파워 변화 모델 기억 수단에 기억된 모델에 기초하여, 변경한 온도에 있어서의 상기 가열 수단의 파워를 산출하는 파워 산출 수단과, 상기 파워 산출 수단에 의해 산출된 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는지 여부를 판별하는 판별 수단을 포함하는 열처리 시스템이다.
상기 판별 수단에 의해 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있다고 판별되면, 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는 것을 나타내는 정보를 통지하는 통지 수단을, 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 통지 수단은, 상기 가열 수단의 파워가 포화되지 않는 온도를 산출하고, 산출한 온도를 나타내는 정보를 통지하는 것이 바람직하다.
상기 처리실은 복수의 존으로 구분되고, 상기 파워 변화 모델 기억 수단에 기억된 모델은, 상기 존마다의 처리실 내의 온도의 변화와, 상기 존마다의 가열 수단의 파워의 변화의 관계를 나타내고, 상기 가열 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 온도 설정 가능하고, 상기 변경 온도 수신 수단은, 상기 존마다 변경하는 온도가 특정되고, 상기 파워 산출 수단은, 상기 존마다의 가열 수단의 파워를 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 관점에 따른 열처리 방법은, 복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단에 의해 가열되는 상기 처리실 내의 온도를 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 공정과, 상기 처리실 내의 온도의 변화와, 상기 가열 수단의 파워의 변화의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 파워 변화 모델 기억 공정과, 상기 열처리 조건 기억 공정에서 기억된 상기 처리실 내의 온도의 변경에 관한 정보를 수신하는 변경 온도 수신 공정과, 상기 변경 온도 수신 공정에서 수신된 변경하는 온도와, 상기 파워 변화 모델 기억 공정에서 기억된 모델에 기초하여, 변경한 온도에 있어서의 상기 가열 수단의 파워를 산출하는 파워 산출 공정과, 상기 파워 산출 공정에서 산출된 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는지 여부를 판별하는 판별 공정을 포함한다.
본 발명의 제3 관점에 따른 기록 매체는, 컴퓨터를, 복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단에 의해 가열되는 상기 처리실 내의 온도를 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단, 상기 처리실 내의 온도의 변화와, 상기 가열 수단의 파워의 변화의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 파워 변화 모델 기억 수단, 상기 열처리 조건 기억 수단에 기억된 처리실 내의 온도의 변경에 관한 정보를 수신하는 변경 온도 수신 수단, 상기 변경 온도 수신 수단에 의해 수신된 변경하는 온도와, 상기 파워 변화 모델 기억 수단에 기억된 모델에 기초하여, 변경한 온도에 있어서의 상기 가열 수단의 파워를 산출하는 파워 산출 수단, 상기 파워 산출 수단에 의해 산출된 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는지 여부를 판별하는 판별 수단으로서 기능시키는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한다.
본 발명에 따르면, 온도 조정을 용이하게 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 구조를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 제어부의 구성예를 도시하는 도면.
도 3은 반응관 내의 존을 도시하는 도면.
도 4는 히터의 온도 변화와 파워 변화의 관계를 나타내는 모델의 일례.
도 5는 조정 처리를 설명하기 위한 흐름도.
도 6a 내지 도 6c는 조작자가 입력한 막 두께, 변경 전 온도, 변경 전 온도에 있어서의 히터의 파워를 각각 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 조작자가 입력한 변경 온도와, 변경 전후의 차분(ΔT)을 각각 나타내는 도면.
도 8은 히터의 온도의 변화와 형성되는 SiO2막의 막 두께 변화의 관계를 나타내는 모델의 일례.
도 9는 히터의 파워가 포화되어 있는 것을 나타내는 화면의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 온도의 변경을 제안하고 있는 것을 나타내는 화면의 일례를 나타내는 도면.
도 11은 SiO2막의 조정 후의 막 두께를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 열처리 시스템, 열처리 방법 및 기록 매체를, 도 1에 도시하는 배치식의 종형의 열처리 장치에 적용한 경우를 예로 들어 본 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 성막용 가스로서, 디클로로실란(SiH2Cl2)과 일산화이질소(N2O)를 사용하여, 반도체 웨이퍼에 이산화규소(SiO2)막을 형성하는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 열처리 장치(1)는, 대략 원통 형상이고 천정이 있는 반응관(2)을 구비하고 있다. 반응관(2)은, 그 길이 방향이 수직 방향을 향하도록 배치되어 있다. 반응관(2)은, 내열 및 내부식성이 우수한 재료, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다.
반응관(2)의 하측에는, 대략 원통 형상의 매니홀드(3)가 설치되어 있다. 매니홀드(3)는, 그 상단이 반응관(2)의 하단과 기밀하게 접합되어 있다. 매니홀드(3)에는, 반응관(2) 내의 가스를 배기하기 위한 배기관(4)이 기밀하게 접속되어 있다. 배기관(4)에는, 밸브, 진공 펌프 등으로 이루어지는 압력 조정부(5)가 설치되어 있어, 반응관(2) 내를 원하는 압력(진공도)으로 조정한다.
반응관(2)에 접속된 매니홀드(3)의 하방에는, 덮개체(6)가 배치되어 있다. 덮개체(6)는, 보트 엘리베이터(7)에 의해 상하 이동 가능하게 구성되고, 보트 엘리베이터(7)에 의해 덮개체(6)가 상승하면 반응관(2)에 접속된 매니홀드(3)의 하방측(노구 부분)이 폐쇄되고, 보트 엘리베이터(7)에 의해 덮개체(6)가 하강하면 반응관(2)에 접속된 매니홀드(3)의 하방측(노구 부분)이 개방되도록 배치되어 있다.
덮개체(6)의 상부에는, 보온통(단열체)(8)을 개재하여, 웨이퍼 보트(9)가 설치되어 있다. 웨이퍼 보트(9)는, 피처리체, 예를 들어 반도체 웨이퍼(W)를 수용(유지)하는 웨이퍼 유지구이고, 본 실시 형태에서는 반도체 웨이퍼(W)가 수직 방향으로 소정의 간격을 두고 복수매, 예를 들어 150매 수용 가능하게 구성되어 있다. 그리고 웨이퍼 보트(9)에 반도체 웨이퍼(W)를 수용하고, 보트 엘리베이터(7)에 의해 덮개체(6)를 상승시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)가 반응관(2) 내에 로드된다.
반응관(2)의 주위에는, 반응관(2)을 둘러싸도록, 예를 들어 저항 발열체로 이루어지는 히터부(10)가 가열부로서 설치되어 있다. 이 히터부(10)에 의해 반응관(2)의 내부가 소정의 온도로 가열되고, 이 결과 반도체 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 가열된다. 히터부(10)는, 예를 들어 5단으로 배치된 히터(11 내지 15)로 구성되고, 히터(11 내지 15)에는, 각각 전력 컨트롤러(16 내지 20)가 접속되어 있다. 이 때문에, 이 전력 컨트롤러(16 내지 20)에 각각 독립적으로 전력을 공급함으로써, 히터(11 내지 15)를 각각 독립적으로 원하는 온도로 가열할 수 있다. 이와 같이, 반응관(2) 내는, 이 히터(11 내지 15)에 의해, 도 3에 나타낸 바와 같은 5개의 존으로 구분되어 있다. 예를 들어, 반응관(2) 내의 상부 부근(ZONE 1)을 가열하는 경우에는, 전력 컨트롤러(16)를 제어하여 히터(11)를 원하는 온도로 가열한다. 반응관(2) 내의 중앙 부근(ZONE 3)을 가열하는 경우에는, 전력 컨트롤러(18)를 제어하여 히터(13)를 원하는 온도로 가열한다. 반응관(2) 내의 하부 부근(ZONE 5)을 가열하는 경우에는, 전력 컨트롤러(20)를 제어하여 히터(15)를 원하는 온도로 가열한다.
또한, 매니홀드(3)에는, 반응관(2) 내에 처리 가스를 공급하는 복수의 처리 가스 공급관이 설치되어 있다. 또한, 도 1에서는, 매니홀드(3)에 처리 가스를 공급하는 3개의 처리 가스 공급관(21 내지 23)을 도시하고 있다. 처리 가스 공급관(21)은, 매니홀드(3)의 측방으로부터 웨이퍼 보트(9)의 상부 부근(ZONE 1)까지 연장되도록 형성되어 있다. 처리 가스 공급관(22)은, 매니홀드(3)의 측방으로부터 웨이퍼 보트(9)의 중앙 부근(ZONE 3)까지 연장되도록 형성되어 있다. 처리 가스 공급관(23)은, 매니홀드(3)의 측방으로부터 웨이퍼 보트(9)의 하부 부근(ZONE 5)까지 연장되도록 형성되어 있다.
각 처리 가스 공급관(21 내지 23)에는, 각각 유량 조정부(24 내지 26)가 설치되어 있다. 유량 조정부(24 내지 26)는, 처리 가스 공급관(21 내지 23) 내를 흐르는 처리 가스의 유량을 조정하기 위한 매스 플로우 컨트롤러(MFC) 등으로 구성되어 있다. 이 때문에, 처리 가스 공급관(21 내지 23)으로부터 공급되는 처리 가스는, 유량 조정부(24 내지 26)에 의해 각각 원하는 유량으로 조정되어, 각각 반응관(2) 내에 공급된다.
또한, 열처리 장치(1)는, 반응관(2) 내의 가스 유량, 압력, 처리 분위기의 온도 등의 처리 파라미터를 제어하기 위한 제어부(컨트롤러)(50)를 구비하고 있다. 제어부(50)는, 유량 조정부(24 내지 26), 압력 조정부(5), 히터(11 내지 15)의 전력 컨트롤러(16 내지 20) 등에 제어 신호를 출력한다. 도 2에 제어부(50)의 구성을 도시한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(50)는, 모델 기억부(51)와, 레시피 기억부(52)와, ROM(53)과, RAM(54)과, I／O 포트(55)와, CPU(Central Processing Unit)(56)와, 이들을 서로 접속하는 버스(57)로 구성되어 있다.
파워 변화 모델 기억부로서의 모델 기억부(51)에는, 히터의 온도의 변화와, 히터의 파워 변화의 관계를 나타내는 모델이 기억되어 있다. 또한, 이 모델의 상세에 대해서는 후술한다.
열처리 조건 기억부로서의 레시피 기억부(52)에는, 이 열처리 장치(1)에서 실행되는 성막 처리의 종류에 따라, 제어 수순을 정하는 프로세스용 레시피가 기억되어 있다. 프로세스용 레시피는, 사용자가 실제로 행하는 처리(프로세스)마다 준비되는 레시피이고, 반응관(2)에의 반도체 웨이퍼(W)의 로드로부터, 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 언로드할 때까지의, 각 부의 온도의 변화, 반응관(2) 내의 압력 변화, 가스의 공급의 개시 및 정지의 타이밍, 공급량 등을 규정한다.
ROM(53)은, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리, 하드 디스크 등으로 구성되고, CPU(56)의 동작 프로그램 등을 기억하는 기록 매체이다.
RAM(54)은, CPU(56)의 워크 에리어 등으로서 기능한다.
I／O 포트(55)는, 온도, 압력, 가스의 유량에 관한 측정 신호를 CPU(56)에 공급함과 함께, CPU(56)가 출력하는 제어 신호를 각 부[압력 조정부(5), 히터(11 내지 15)의 전력 컨트롤러(16 내지 20), 유량 조정부(24 내지 26) 등]에 출력한다. 또한, I／O 포트(55)에는, 조작자가 열처리 장치(1)를 조작하는 조작 패널(58)이 접속되어 있다.
CPU(56)는, 제어부(50)의 중추를 구성하고, ROM(53)에 기억된 동작 프로그램을 실행하고, 조작 패널(58)로부터의 지시에 따라서, 레시피 기억부(52)에 기억되어 있는 프로세스용 레시피를 따라, 열처리 장치(1)의 동작을 제어한다.
또한, CPU(56)는, 모델 기억부(51)에 기억되어 있는 모델과, 반응관(2) 내의 각 ZONE(ZONE 1 내지 5)에 배치된 히터(11 내지 15)의 설정 온도에 기초하여, 히터(11 내지 15)의 파워의 변화를 산출한다. CPU(56)는, 이 산출된 히터(11 내지 15)의 파워의 변화에 기초하여, 설정 온도에 있어서의 히터(11 내지 15)의 파워를 산출한다. 그리고 CPU(56)는, 설정 온도에 있어서의 히터(11 내지 15)의 파워가 포화(0％ 또는 100％)되어 있는지 여부를 판별한다.
버스(57)는, 각 부의 사이에서 정보를 전달한다.
다음에, 모델 기억부(51)에 기억되어 있는 모델에 대해 설명한다. 전술한 바와 같이, 모델 기억부(51)에는, 히터의 온도의 변화와, 히터의 파워 변화의 관계를 나타내는 모델이 기억되어 있다. 일반적으로, 반응관(2) 내의 1개의 수용 위치(ZONE)의 온도를 변화시키면, 그 ZONE뿐만 아니라, 다른 ZONE에 대해서도, 히터의 파워에 영향을 미친다. 도 4에 이 모델의 일례를 나타낸다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 이 모델은, 소정 ZONE에 배치된 히터의 온도를 1℃ 올렸을 때, 각 ZONE에 배치된 히터의 파워가 어느 정도 변화되는지를 나타내고 있다.
예를 들어, 도 4 중의 파선으로 둘러싸인 개소는, 전력 컨트롤러(16)를 제어하여 ZONE 1의 히터(11)의 온도 설정값을 1℃ 올리면, ZONE 1의 히터(11)의 파워가 1.00％ 증가하고, ZONE 2의 히터(12)의 파워가 0.70％ 감소하고, ZONE 3의 히터(13)의 파워가 0.06％ 증가하고, ZONE 4의 히터(14)의 파워가 0.01％ 감소하고, ZONE 5의 히터(15)의 파워가 0.02％ 증가하는 것을 나타내고 있다.
또한, 이 모델은, 소정 ZONE에 배치된 히터의 온도를 변화시켰을 때에, 각 ZONE에 배치된 히터의 파워가 어느 정도 변화되는지를 나타낼 수 있는 것이면 되고, 이 이외의 다양한 모델을 사용하여도 된다.
또한, 이 모델은, 프로세스 조건이나 장치의 상태에 따라 디폴트의 수치가 최적이 아닌 경우도 생각되므로, 소프트웨어에 확장 칼만 필터 등을 부가하여 학습 기능을 탑재함으로써, 모델의 학습을 행하는 것이어도 된다. 이 칼만 필터에 의한 학습 기능에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 제5,991,525호 공보 등에 개시되어 있는 방법을 이용할 수 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 열처리 장치(1)를 사용하여 반응관(2) 내(ZONE 1 내지 5)의 온도를 조정하는 조정 방법(조정 처리)에 대해 설명한다. 이 조정 처리는, 성막 처리를 행하기 전의 셋업의 단계에서 행하여도, 성막 처리와 동시에 행하여도 된다. 도 5는 본 예의 조정 처리를 설명하기 위한 흐름도이다.
이 조정 처리에 있어서는, 조작자는, 조작 패널(58)을 조작하여, 프로세스 종별, 본 예에서는, 디클로로실란과 일산화이질소(N2O)의 SiO2막의 성막(DCS-HTO)을 선택함과 함께, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 타깃으로 하는 SiO2막의 막 두께를 입력한다.
우선, 제어부(50)[CPU(56)]는, 프로세스 종별 등이 입력되었는지 여부를 판별한다(스텝 S1). CPU(56)는, 필요한 정보가 입력되어 있다고 판별되면(스텝 S1;예), 입력된 프로세스 종별에 대응하는 프로세스용 레시피를 레시피 기억부(52)로부터 판독하여, 조작 패널(58)에 표시한다(스텝 S2). 프로세스용 레시피에는, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 선택된 프로세스에 있어서의 ZONE 1 내지 5의 온도가 기억되어 있다. 또한, CPU(56)는, 도 6c에 나타낸 바와 같이, 기억된 ZONE 1 내지 5의 온도로부터 히터(11 내지 15)의 파워를 산출한다. 또한, 당해 온도에서 실행된 로그가 있는 경우에는, 히터(11 내지 15)의 파워를 산출하지 않고, 그 로그의 값을 사용하여도 된다.
조작 패널(58)에 ZONE 1 내지 5의 온도 등이 표시되면, 조작자는 조작 패널(58)을 조작하여, 도 7a에 나타낸 바와 같이, ZONE 1 내지 5의 변경 온도를 입력한다. 여기서, ZONE 1 내지 5의 변경 온도는, 예를 들어 도 8에 나타낸 바와 같은, 히터의 온도의 변화와 형성되는 SiO2막의 막 두께 변화의 관계를 나타내는 모델을 사용하여 산출하여도 된다. 이 모델은, 소정 ZONE에 배치된 히터의 온도를 변화시켰을 때에, 각 ZONE에 배치된 반도체 웨이퍼(W)에 형성되는 SiO2막의 막 두께가 어느 정도 변화되는지를 나타내는 것이다. 예를 들어, 조작자가 조작 패널(58)을 조작하여 각 ZONE에 배치된 반도체 웨이퍼(W)에 형성하는 SiO2막의 막 두께의 변화량을 특정함으로써, 이 변화량과 모델에 의해, ZONE 1 내지 5의 온도를 산출할 수 있다.
다음에, CPU(56)는, 변경 온도 수신으로서, ZONE 1 내지 5의 변경 온도가 입력되었는지 여부를 판별한다(스텝 S3). CPU(56)는, 파워 산출부로서, 변경 온도가 입력되어 있다고 판별되면(스텝 S3;예), 변경 온도에 있어서의 히터(11 내지 15)의 파워를 산출한다(스텝 S4).
변경 온도에 있어서의 히터(11 내지 15)의 각각의 파워(P)는, 예를 들어 이하의 식으로 구할 수 있다.
(P)＝(M)×(ΔT)＋(P0)
여기서, (M)은 도 4에 나타내는 히터의 온도 변화와 파워 변화의 관계를 나타내는 모델이고, (ΔT)는 도 7b에 나타내는 변경 전후의 차분이고, (P0)는, 도 6c에 나타내는 기억된 온도에서의 히터의 파워이다. 또한, 변경 전후의 차분 (ΔT)는 도 7a에 나타내는 입력된 변경 온도와, 도 6b에 나타내는 기억된 온도로부터 산출된다.
CPU(56)는, 판별부로서, 변경 온도에 있어서의 히터(11 내지 15)의 파워 중 어느 하나가 포화(0％ 또는 100％)되어 있는지 여부를 판별한다(스텝 S5). CPU(56)는, 히터(11 내지 15)의 파워의 전부가 포화되어 있지 않다고 판별되면(스텝 S5;아니오), 이 처리를 종료한다.
CPU(56)는, 통지부로서, 히터(11 내지 15)의 파워 중 어느 하나가 포화되어 있다고 판별되면(스텝 S5;예), 예를 들어 도 9에 나타낸 바와 같은 포화되어 있는 것을 나타내는 정보를 통지하고, 조작자에게 경고한다(스텝 S6). 예를 들어, CPU(56)는, 도 9에 나타내는 포화되어 있는 것을 나타내는 정보를 조작 패널(58)에 표시한다.
또한, CPU(56)는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 히터(11 내지 15)의 파워의 전부가 포화되지 않는 온도를 제안(어드바이스)한다(스텝 S7). 예를 들어, CPU(56)는, 변경 온도에 있어서의 히터(11 내지 15)의 각각의 파워가 포화되지 않는 조건 하에서, 도 6a에 나타내는 SiO2막의 막 두께와, 도 8에 나타내는 히터의 온도의 변화와 형성되는 SiO2막의 막 두께 변화의 관계를 나타내는 모델에 기초하여 변경 온도를 산출한다. 또한, CPU(56)는, 복수의 변경 온도의 안을 제공할 수 있도록, 복수 가지의 변경 온도를 산출하는 것이 바람직하다. 예를 들어, CPU(56)는, 도 10에 나타내는 복수의 변경 온도의 안을 조작 패널(58)에 표시한다. 그리고 스텝 S3으로 복귀된다.
또한, 이와 같은 조정 처리가 종료되면, CPU(56)는, 반도체 웨이퍼(W)에 SiO2막을 성막하는 성막 처리를 실행한다. 구체적으로는, CPU(56)는, 보트 엘리베이터(7)[덮개체(6)]를 강하시키고, 적어도 각 ZONE 1 내지 5에 반도체 웨이퍼(W)를 탑재한 웨이퍼 보트(9)를 덮개체(6) 상에 배치한다. 계속해서, CPU(56)는, 보트 엘리베이터(7)[덮개체(6)]를 상승시키고, 웨이퍼 보트(9)[반도체 웨이퍼(W)]를 반응관(2) 내에 로드한다. 그리고 CPU(56)는, 레시피 기억부(52)로부터 판독한 레시피에 따라서, 압력 조정부(5), 히터(11 내지 15)의 전력 컨트롤러(16 내지 20), 유량 조정부(24 내지 26) 등을 제어하여, 반도체 웨이퍼(W)에 SiO2막을 성막한다.
CPU(56)는, 성막 처리가 종료되면, 보트 엘리베이터(7)[덮개체(6)]를 강하시키고, SiO2막이 성막된 반도체 웨이퍼(W)를 언로드하고, 반도체 웨이퍼(W)를, 예를 들어 도시하지 않은 측정 장치에 반송하여, 반도체 웨이퍼(W)에 성막된 SiO2막의 막 두께를 측정시킨다. 측정 장치에서는, 각 모니터 웨이퍼에 형성된 SiO2막의 막 두께를 측정하면, 측정한 SiO2막의 막 두께 데이터를 열처리 장치(1)[CPU(56)]에 송신한다.
CPU(56)는, 측정된 SiO2막의 막 두께 데이터를 수신하면, 수신한 막 두께 데이터와, 입력된 SiO2막의 막 두께가 일치하는지 여부를 판별하고, 일치하지 않은 경우에는 다시 조정 처리를 실행한다. 본 예의 경우, 도 11에 나타낸 바와 같이, 수신한 막 두께 데이터와, 입력된 SiO2막의 막 두께가 일치하였다. 이와 같이, 열처리 장치나 프로세스에 관한 지식이나 경험이 없는 조작자라도 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 목표한대로의 SiO2막을 형성하기 위한 온도 제어를 용이하게 행할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, ZONE 1 내지 5의 변경 온도를 입력함으로써, 히터(11 내지 15)의 파워를 산출할 수 있다. 이 때문에, 열처리 장치나 프로세스에 관한 지식이나 경험이 없는 조작자라도 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 목표한대로의 SiO2막을 형성하기 위한 온도 제어를 용이하게 행할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 히터(11 내지 15)의 파워 중 어느 하나가 포화되어 있다고 판별되면, 포화가 되어 있는 것을 나타내는 정보를 조작 패널(58)에 표시(경고)하므로, 조작자에게 히터(11 내지 15)의 파워 중 어느 하나가 포화되어 있는 것을 용이하게 알릴 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 히터(11 내지 15)의 파워의 전부가 포화되지 않는 온도를 제안(어드바이스)하므로, 열처리 장치나 프로세스에 관한 지식이나 경험이 없는 조작자라도 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 목표한대로의 SiO2막을 형성하기 위한 온도 제어를 용이하게 행할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, ZONE 1 내지 5의 변경 온도를, 히터의 온도의 변화와 형성되는 SiO2막의 막 두께 변화의 관계를 나타내는 모델을 사용하여 산출하고 있으므로, 열처리 장치나 프로세스에 관한 지식이나 경험이 없는 조작자라도 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 목표한대로의 SiO2막을 형성하기 위한 온도 제어를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기한 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변형, 응용이 가능하다. 이하, 본 발명에 적용 가능한 다른 실시 형태에 대해 설명한다.
상기 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는, 히터의 온도의 변화와 형성되는 SiO2막의 막 두께 변화의 관계를 나타내는 모델을 사용한 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 히터의 온도의 변화와 형성되는 SiO2막의 막 두께 변화의 관계를 나타내는 모델을 사용하지 않아도 된다. 이 경우, 조작자는 사전에 타깃으로 하는 SiO2막의 막 두께를 입력하지 않고, 도 7a에 나타내는 ZONE 1 내지 5의 변경 온도를 입력한다. 또한, CPU(56)는, 스텝 7에 있어서, 막 두께를 고려하지 않고, 히터(11 내지 15)의 파워의 전부가 포화되지 않는 것만을 착안하여 온도를 제안한다. 또한, 조작자는 제안된 온도로부터, 예를 들어 막 두께의 밸런스를 고려하여 변경 온도를 입력한다.
상기 실시 형태에서는, 히터(11 내지 15)의 파워 중 어느 하나가 포화되어 있다고 판별되면, 포화가 되어 있는 것을 나타내는 정보를 조작 패널(58)에 표시시켜 조작자에게 경고한 후, 히터(11 내지 15)의 파워의 전부가 포화되지 않는 온도를 제안(어드바이스)하는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 예를 들어 히터(11 내지 15)의 파워의 전부가 포화되지 않는 온도를 제안하지 않고, 포화가 되어 있는 것을 나타내는 정보만을 조작 패널(58)에 표시시켜 조작자에게 경고하는 것이어도 된다. 이 경우에도, 열처리 장치나 프로세스에 관한 지식이나 경험이 없는 조작자라도 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 목표한대로의 SiO2막을 형성하기 위한 온도 제어를 용이하게 행할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 반응관(2) 내(ZONE 1 내지 5)의 온도를 조정하는 경우에 히터(11 내지 15)의 파워 중 어느 하나가 포화되는지 여부를 판별하는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였다. 그러나 히터(11 내지 15)의 파워는, 반응관(2) 내의 온도 조정뿐만 아니라, 예를 들어 히터(11 내지 15)의 파워가 반응관(2) 내에 부착된 누적 막 두께에도 의존하여 변화되는 경우가 있다. 이 경우, 누적 막 두께와 파워의 관계를 모델화하고, 온도 조정하고 있지 않아도, 성막 처리마다 「지금의 누적 막 두께에서 성막 처리를 실행하면 파워가 포화되는지 여부」를 상시 감시하도록 하여도 된다. 또한, 누적 막 두께에 따라 히터의 온도의 변화와 히터의 파워 변화의 관계를 나타내는 모델을 복수 유지하거나, 누적 막 두께의 변화와 히터의 온도의 변화와 히터의 파워 변화의 관계를 나타내는 모델을 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 누적 막 두께 대신에 누적 사용 시간을 사용하여 히터(11 내지 15)의 파워 중 어느 하나가 포화되는지 여부를 판별하여도 된다.
상기 실시 형태에서는, 디클로로실란과 일산화이질소를 사용하여 SiO2막을 형성하는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 예를 들어 디클로로실란과 암모니아(NH3)를 사용한 SiN막의 성막에도 본 발명을 적용 가능하다.
상기 실시 형태에서는, SiO2막을 형성하는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 처리의 종류는 임의이고, 다른 종류의 막을 형성하는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치, 산화 장치 등의 다양한 배치식의 열처리 장치에 적용 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 히터의 단수(존의 수)가 5단인 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 4단 이하이어도, 6단 이상이어도 된다. 또한. 각 존으로부터 추출하는 반도체 웨이퍼(W)의 수 등은 임의로 설정 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 단관 구조의 배치식 열처리 장치의 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 예를 들어 반응관(2)이 내관과 외관으로 구성된 이중관 구조의 배치식 종형 열처리 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명은, 반도체 웨이퍼의 처리에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 FPD 기판, 글래스 기판, PDP 기판 등의 처리에도 적용 가능하다.
본 발명의 실시 형태에 따른 제어부(50)는, 전용의 시스템에 의하지 않고, 통상의 컴퓨터 시스템을 사용하여 실현 가능하다. 예를 들어, 범용 컴퓨터에, 상술한 처리를 실행하기 위한 프로그램을 저장한 기록 매체(플렉시블 디스크, CD-ROM 등)로부터 당해 프로그램을 인스톨함으로써, 상술한 처리를 실행하는 제어부(50)를 구성할 수 있다.
그리고 이들 프로그램을 공급하기 위한 수단은 임의이다. 상술한 바와 같이 소정의 기록 매체를 통해 공급가능한 것 외에, 예를 들어 통신 회선, 통신 네트워크, 통신 시스템 등을 통해 공급하여도 된다. 이 경우, 예를 들어 통신 네트워크의 게시판(BBS)에 당해 프로그램을 게시하고, 이것을 네트워크를 통해 반송파에 중첩하여 제공하여도 된다. 그리고, 이와 같이 제공된 프로그램을 기동하여, OS의 제어하에서, 다른 애플리케이션 프로그램과 마찬가지로 실행함으로써, 상술한 처리를 실행할 수 있다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체를 열처리하는 열처리 시스템에 유용하다.
1 : 열처리 장치
2 : 반응관
3 : 매니홀드
6 : 덮개체
9 : 웨이퍼 보트
10 : 히터부
11 내지 15 : 히터
16 내지 20 : 전력 컨트롤러
21 내지 23 : 처리 가스 공급관
24 내지 26 : 유량 조정부
50 : 제어부
51 : 모델 기억부
52 : 레시피 기억부
53 : ROM
54 : RAM
56 : CPU
W : 반도체 웨이퍼

Claims (6)

  1. 복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단과,
    상기 가열 수단에 의해 가열되는 상기 처리실 내의 온도를 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단과,
    상기 처리실 내의 온도의 변화와, 상기 가열 수단의 파워의 변화의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 파워 변화 모델 기억 수단과,
    상기 열처리 조건 기억 수단에 기억된 상기 처리실 내의 온도의 변경에 관한 정보를 수신하는 변경 온도 수신 수단과,
    상기 변경 온도 수신 수단에 의해 수신된 변경하는 온도와, 상기 파워 변화 모델 기억 수단에 기억된 모델에 기초하여, 변경한 온도에 있어서의 상기 가열 수단의 파워를 산출하는 파워 산출 수단과,
    상기 파워 산출 수단에 의해 산출된 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는지 여부를 판별하는 판별 수단과,
    상기 판별 수단에 의해 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있다고 판별되면, 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는 것을 나타내는 정보를 통지하는 통지 수단을 포함하고,
    상기 통지 수단은, 상기 가열 수단의 파워가 포화되지 않는 온도를 산출하고, 산출한 온도를 나타내는 정보를 통지하는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리실은 복수의 존으로 구분되고,
    상기 파워 변화 모델 기억 수단에 기억된 모델은, 상기 존마다의 처리실 내의 온도의 변화와, 상기 존마다의 가열 수단의 파워의 변화의 관계를 나타내고,
    상기 가열 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 온도 설정 가능하고,
    상기 변경 온도 수신 수단은, 상기 존마다 변경하는 온도가 특정되고,
    상기 파워 산출 수단은, 상기 존마다의 가열 수단의 파워를 산출하는 열처리 시스템.
  5. 복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단에 의해 가열되는 상기 처리실 내의 온도를 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 공정과,
    상기 처리실 내의 온도의 변화와, 상기 가열 수단의 파워의 변화의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 파워 변화 모델 기억 공정과,
    상기 열처리 조건 기억 공정에서 기억된 상기 처리실 내의 온도의 변경에 관한 정보를 수신하는 변경 온도 수신 공정과,
    상기 변경 온도 수신 공정에서 수신된 변경하는 온도와, 상기 파워 변화 모델 기억 공정에서 기억된 모델에 기초하여, 변경한 온도에 있어서의 상기 가열 수단의 파워를 산출하는 파워 산출 공정과,
    상기 파워 산출 공정에서 산출된 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는지 여부를 판별하는 판별 공정과,
    상기 판별 공정에서 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있다고 판별되면, 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는 것을 나타내는 정보를 통지하는 통지 공정을 포함하고,
    상기 통지 공정에서는, 상기 가열 수단의 파워가 포화되지 않는 온도를 산출하고, 산출한 온도를 나타내는 정보를 통지하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  6. 컴퓨터를,
    복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단에 의해 가열되는 상기 처리실 내의 온도를 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단,
    상기 처리실 내의 온도의 변화와, 상기 가열 수단의 파워의 변화의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 파워 변화 모델 기억 수단,
    상기 열처리 조건 기억 수단에 기억된 처리실 내의 온도의 변경에 관한 정보를 수신하는 변경 온도 수신 수단,
    상기 변경 온도 수신 수단에 의해 수신된 변경하는 온도와, 상기 파워 변화 모델 기억 수단에 기억된 모델에 기초하여, 변경한 온도에 있어서의 상기 가열 수단의 파워를 산출하는 파워 산출 수단,
    상기 파워 산출 수단에 의해 산출된 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는지 여부를 판별하는 판별 수단, 및
    상기 판별 수단에 의해 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있다고 판별되면, 상기 가열 수단의 파워가 포화되어 있는 것을 나타내는 정보를 통지하는 통지 수단으로서 기능시키고,
    상기 통지 수단은, 상기 가열 수단의 파워가 포화되지 않는 온도를 산출하고, 산출한 온도를 나타내는 정보를 통지하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.
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