TW523835B - Method for determining control condition of heat treatment device - Google Patents

Method for determining control condition of heat treatment device Download PDF

Info

Publication number
TW523835B
TW523835B TW090118091A TW90118091A TW523835B TW 523835 B TW523835 B TW 523835B TW 090118091 A TW090118091 A TW 090118091A TW 90118091 A TW90118091 A TW 90118091A TW 523835 B TW523835 B TW 523835B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
temperature
set temperature
substrate
heat treatment
film thickness
Prior art date
Application number
TW090118091A
Other languages
English (en)
Inventor
Wen-Ling Wang
Moyuru Yasuhara
Fujio Suzuki
Koichi Sakamoto
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2000224147A external-priority patent/JP4514915B2/ja
Priority claimed from JP2000224146A external-priority patent/JP4546623B2/ja
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Application granted granted Critical
Publication of TW523835B publication Critical patent/TW523835B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/318—Inorganic layers composed of nitrides
    • H01L21/3185—Inorganic layers composed of nitrides of siliconnitrides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/907—Continuous processing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/909—Controlled atmosphere
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/935—Gas flow control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Description

523835 A7 B7 五、發明説明（1 ) 技術領域 β (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關於一種用來決定進行基板等之被處理體 之熱處理的熱處理裝置的控制條件的方法，特別是有關於 一在基板形成均勻的膜之熱處理裝置的控制條件决定方法 〇 背景技術 在半導體製程中，其中針對作爲基板之半導體晶圓（ 以下稱爲晶圓）進行行熱處理的裝置之一，則有進行批次 處理的縱型熱處理裝置。該裝置則呈棚架狀地，將多個晶 圓保持在被稱爲晶圓板等的晶圓保持具，而將該保持具搬 入縱型的熱處理爐之中進行熱處理，例如C V D ( Cbernical Vapor Depos ition)處理以及氧化處理。 當在熱處理裝置中對晶圓進行熱處理時，會有在晶圓 面內或多個晶圓間之熱處理的條件不均勻的情形。結果， 在經熱處理之晶圓的晶圓面內或多個晶圓間，經熱處理的 結果，在所產生的膜的膜厚分佈會產生不均勻。 ¾齊郎.^fA1:ir4a7kIld-^^泎r£.叩製 爲了要對多個晶圓均句地進行熱處理，雖然理想上熱 處理裝置內部要均勻，但是在時間上或是空間上卻很難經 常使熱處理裝置內部成爲均勻的狀態。 在此，爲了要儘可能地以接近於均勻的條件來對多個 晶_進行熱處理，則必須要精密地控制熱處理裝置_。 本發明即是用於解決該課題，其目的在於提供一用來 決定利用熱處理裝置均勻地對多個晶圓進行熱處理之控制 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 B7 涇濟部智运时是，¾a:工;/3'費^泎吐‘卬製 五、發明説明（2) 條件的方法。 ， 又’以往的熱處理裝置，爲了要均勻地進行基板面內 之熱處理，則需要一用於使基板的溫度安定下來的安定化 時間。因此，光是安定化時間即會讓熱處理過程多浪費時 間’而導致生產率降低。 本發明即是爲了要解決該課題，其目的在於提供一即 使是縮短安定化時間，也能夠均勻地進行基板面內之熱處 理的熱處理裝置。 發明之要旨 本發明之設定溫度曲線之決定方法，其主要係針對一 將在對被分成多個群的多個基板進行熱處理之方法中的基 板溫度，根據分別對應於上述各群的設定溫度曲線來加以 控制的方法之設定溫度曲線之決定方法，其特徵在於： 備有： 除了針對被分成多個群的第1批次的基板，分別根據 所設定之暫時設定溫度曲線，針對上述各群控制基板溫度 外，也導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第 1熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第1膜厚測量過程 及； 根據所測量的膜厚，使在熱處理中所形成的膜_厚在群 間大約成爲相同般地分別修正暫時設定溫度曲線的第1設 定溫度曲線修正過程， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -5- 523835 A7 B7 五、發明説明（3) 在第1熱處理過程中，暫時設定溫度曲線是一設定溫 度會隨著時間而變化的曲線。 藉由修正作爲設疋溫度會隨著時間而變化之曲線的暫 時設定溫度曲線，可以使得基板間之膜厚分佈得以均一化 〇 * 暫時設定溫度曲線的修正，除了常數項或成分（偏離 )外，最好要維持大略相同的形態（p a 11 e r η )。此時，在 修正前後，在基板內之膜厚分佈較難產生變化。 最好在第1熱處理過程中，暫時設定溫度曲線的設定 溫度時間相對於時間具有一定的斜率。該斜率的大小即是 決定在基板面內的溫度分佈的主因之一。藉由將其設成一 定，在時間上，可將熱處理中的溫度分佈乃至於成膜速度 的分佈狀態設成一定。 最好，在第1膜厚測量過程中，膜厚可針對各群中之 至少1個以上的基板，可在各基板的多個位置來進行測量 ，而該些測量値的平均値則當作該基板的膜厚。 最好，在第1設定溫度曲線修正過程中，乃根據基板 溫度與膜厚的膜厚溫度相關關係來算出要修正之理想設定 溫度的平均値，而暫時設定溫度曲線則根據該平均値被修 正。 設定溫度的平均値’由於是一與膜之成長速度的平均 呈對應的因子（factor )，因此·，可以有效率地根屬設定 溫度的平均値來達成膜厚分佈的均一化。 膜厚溫度依存的關係，可例如以膜厚溫度係數來表示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公瘦） „6 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 經濟部智慧財4笱這(工消費合ίΐ社印製 523835 A7 B7 五、發明説明（4) 。更者，膜厚溫度依存關係’雖然可以利用理論式’但也 可以利用由實驗,所導出的値。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 最好，在第1設定溫度曲線修正過程之後，備有： 除了針對被分成多個群的第2批次的基板’分別根據 修正後之第1設定溫度曲線’針對上述各群控制基板溫度 外，也導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第 2熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第2膜厚測量過程 及； 根據所測定的膜厚，使在熱處理中所形成的膜厚在群 間大約成爲相同般地分別修正暫時設定溫度曲線的第2設 定溫度曲線修正過程。 最好，在第2設定溫度曲線修正過程中，根據溫度基 板與膜厚溫度相關關係來算出要修正之理想設定溫度的平 均値，而第1設定溫度曲線則根據該平均値被修正。 經齊部.5.3¾时|苟_工消#^it-fi印製 最好，在第2設定溫度曲線修正過程中，基板溫度與 膜厚之膜厚溫度相關關係，則根據在第1熱處理過程中之 暫時設定溫度曲線的時間平均値，在第1批次之基板上的 膜的膜厚，在第2熱處理過程中之第1設定溫度曲線的時 間平均値，以及在第2批次之基板上的膜的膜厚而被修正 〇 最好，第2熱處理過程，第2膜厚測量過程、以及第 2設定溫度曲線修正過程乃依序至少反覆2次。 又，本發明之設定溫度曲線之決定方法，其主要係針 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 __B7_ 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 對一將在對被分成多個群的多個基板進行熱處理之方法中 的基板溫度，根據分別對應於上述各群的設定溫度曲線來 加以控制的方法之設定溫度曲線之決定方法，其特徵在於 備有： 用來決定一除了針對被分成多個群的多個基板，針對 各群被設定外，當導入處理氣體實施熱處理時，可在群間 形成膜厚大約相同的膜，而在熱處理中，設定溫度不會隨 著時間而變化之第1設定溫度曲線的第1設定溫度曲線決 定過程； 用來決定一除了分別藉由修正第1設定溫度曲線，針 對被分成多個群的多個基板，針對各群被設定外，當導入 處理氣體實施熱處理時，可在基板上，於平面內形成膜厚 大約相同的膜，而在熱處理中，設定溫度會隨著時間而變 化之第2設定溫度曲線的第2設定溫度曲線決定過程及； 經濟部皙慧时4.^m工消費合it'ri印製 用來決定一除了分別藉由修正第2設定溫度曲線，針 對被分成多個群的多個基板，針對各群被設定外，當導入 處理氣體實施熱處理時，在基板上，於群間形成膜厚大約 相同的膜，而在熱處理中，設定溫度會隨著時間而變化之 第3設定溫度曲線的第3設定溫度曲線設定方法。 根據本發明，可以很容易決定出會在基板層間以及基 板面內雙方皆帶來良好之膜厚公·佈的控制條件。 - 最好，第1設定溫度曲線決定過桎，具有： 除了針對被分成多個群的第1批次的基板’分別根據 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 ___B7_ 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 所設定之暫時設定溫度曲線，針對上述各群控制基板溫度 外，也導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第 1熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第1膜厚測量過程 及； 根據所測量的膜厚，除了如使在熱處理中所形成的膜 厚在群間大略成爲相同般地算出理想定常設定溫度外，也 會分別根據該理想定常溫度設定溫度來修正暫.時設定溫度 曲線的第1設定溫度曲線修正過程。 此時，在多個的基板群間，可達成基板上之膜厚分佈 的均一化。 此時，最好，在第1設定溫度曲線修正過程中，理想 定常設定溫度係根據基板溫度與膜厚之膜厚溫度相關關係 而被算出。 膜厚溫度依存關係，雖然可以使用理論式，但也可以 使用由實驗所導出的値。 經濟部眢达时447H工消費合ftfl卬契 最好，在第1膜厚測量過程中，膜厚可針對各群中之 至少1個以上的基板，可在各基板的多個位置來進行測量 ，而該些測量値的平均値則當作該基板的膜厚。 又，最好，第1設定溫度曲線決定過程，在第1設定 溫度曲線修正過程之後， 備有： . 除了針對被分成多個群的第2批次的基板，分別根據 修正後之暫時設定溫度曲線，針對上述各群來控制基板溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -9- 『523835 A7 B7 五、發明説明（7 ) 度外，也導入處理基板實施熱處理，而在基板上形成膜的 第2熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第2膜厚測量過程 及； 根據所測量的膜厚，除了使在熱處理中所形成的膜厚 在群間大約成爲相同，而再算出理想定常設定溫度外，也 根據該理想定常設定溫度再修正上述修正後之暫時設定溫 度曲線的第2設定溫度曲線修正過程。 最好，在第2設定溫度曲線修正過程中，理想定常設 定溫度係根據基板溫度與膜厚之膜厚溫度相關關係而被再 算出。 最好，基板溫度與膜厚之膜厚溫度相關關係，則根據 在第1熱處理過程中之暫時設定溫度曲線的設定溫度，在 第1批次之基板上之膜的膜厚，在第2熱處理過程中之修 正後之暫時設定溫度曲線的設定時間，以及在第2批次之 基板上之膜的膜厚而被修正。 最好，第2熱處理過程，第2膜厚測量過程，以及第 2設定溫度曲線修正過程乃依序至少反覆2次。 最好，在第2設定溫度曲線之熱處理中之設定溫度的 時間平均値大約相等於在第1設定溫度曲線之熱處理中之 定常的設定溫度。 最好，在第2設定溫度曲線之熱處理中的設定.時間相 對於時間大略具有一定的斜率。藉此，在時間上，在基板 面的溫度分佈乃至於膜之成長速度的分佈乃設成大略爲一 -10- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 ___B7_ 五、發明説明（8) 定。 ， 又，最好’第2設定溫度曲線決定過程具有： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 針對被分成多個群的第3批次的基板，除了分別根據 第1設定溫度曲線，針對上述各群來控制基板溫度外，也 導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第3熱處 理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚分佈的第3膜厚測量 過程及； 根據所測量的膜厚朌佈，分別修正第1設定溫度曲線 的第3設定溫度曲線修正過程。 最好，第3膜厚測量過程具有： 測量基板上之中央附近之膜厚的過程及； 測量基板上之多個的周邊附近之膜厚的過程。 最好，第3膜厚測量過程具有將基板上的膜厚分佈， 當作距中央附近之距離的函數而導出的過程。 最好，上述函數是一爲距中央附近之距離的2次方的 函數。 ¾齊.-¥?fA1 吋 ^ 最好，第3膜厚測量過程具有將基板上之膜厚分佈， 當作中央附近之膜厚與周邊附近之膜厚的差而導出的過程 〇 最好，在第3設定溫度曲線修正過程中，對於在平面 內’以大約均勻的膜厚來形成膜之必要的基板面內之必要 溫度分佈，則根據基板溫度與膜厚的膜厚相關關係以及所 測得的膜厚分佈而被算出。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 『523835 A7 B7 五、發明説明（g) 由於熱處理中的溫度是一與膜的成長速度具有強烈關 ’連性的因子，因此，藉由控制基板面內之溫度分佈，可以 達成基板面內之膜厚分佈的均一化。 膜厚溫度依存關係，雖然可以利用理論式，但是也可 以利用由實驗所導出的値。溫度，則利用時間變化設定溫 度的時間平均値，而變得容易處理。 最好，上述必要溫度分佈是以基板之中央附近的溫度 與基板之周緣附近之溫度的差來表示。 最好，在第3設定溫度曲線修正過程中， 修正所應得之設定溫度曲線相對於時間的必要斜率， 則根據設定溫度曲線相對於時間的斜率與基板面內之溫度 分佈的依存關係，以及上述必要溫度分佈而被算出， 而第1設定溫度曲線，則根據該必要斜率而被修正。 藉此’可以適當地控制在基板面內的溫度分佈，而達 到基板面內之膜厚分佈的均一化。 又，最好，在第2設定溫度曲線決定過程，在第3設 定溫度曲線修正過程之後，具有： 除了針對被分成多個群的第4批次的基板，分別根據 修正後之第1設定溫度曲線，針對上述各群來控制基板溫 度外，也導入處理基板實施熱處理，而在基板上形成膜的 第4熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第4膜厚測、量過程 及； 根據所測得的膜厚分佈，分別對上述修正後之第1設 -12- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 _B7___ 五、發明説明（10) 定溫度曲線進行再修正的第4設定溫度曲線修正過程。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此時，可以一邊維持某種程度之基板面內之膜厚分佈 的均一性，而一邊可以在多個基板群之間，針對膜厚分佈 進行微調整。 最好，在第4設定溫度曲線修正過程中，對於在平面 內，以大約均勻的膜厚來形成膜之必要的基板面內之必要 溫度分佈，則根據基板溫度與膜厚的膜厚相關關係以及所 測得的膜厚分佈而被算出。 最好，在第4設定溫度曲線修正過程中，基板溫度與 膜厚之膜厚溫度相關關係，則根據在第3熱處理過程中之 第1時設定溫度.曲線的時間平均値，在第3批次之基板上 之膜的膜厚，在第4熱處理過程中之修正後之第1設定溫 度曲線的時間平均値，以及在第4批次之基板上之膜的膜 厚而被修正。 最好，第4熱處理過程，第4膜厚測量過程，以及第 4設定溫度曲線修正過程乃依序至少反覆2次。 最好，第3設定溫度曲線決定過程具有： 經濟邹¾7¾財4¾¾工消費^itri卬製 除了針對被分成多個群的第5批次的基板，分別根據 所設定之第2設定溫度曲線，針對上述各群控制基板溫度 外，也導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第 5熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第5膜厚測_量過程 及； 根據所測得的膜厚，除了如使在熱處理中所形成的膜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） . 1523835 A7 _B7__ 五、發明説明（彳彳） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 厚在群間大略成爲相同般地算出設定溫度的平均値外，也 根據該設定溫度的平均値分別修正第2設定溫度曲線.的第 5設定溫度曲線修正過程。 又，本發明之熱處理裝置，其特徵在於： 備有； 收容有基板的處理室； 對被收容在處理室的基板進行加熱的加熱部； 將用於對基板實施熱處理的處理氣體導入到處理室內 的氣體導入部及； 根據包含用來規定時間之經過與設定溫度之關係之設 定溫度曲線在內的處理方法，來控制加熱部以及氣體導入 部，而對基板實施熱處理的控制部， 設定溫度曲線，則規定在熱處理中的基板會出現中央 附近的溫度會較周緣附近的溫度爲高的中央高溫度狀態， 與周緣附近的溫度會較中央附近的溫度爲高的周緣高溫狀 態的兩者。 經濟邹^,¾材4P7N工消費^itfi印製 根據本發明，在熱處理中，可以有基板中央附近爲高 溫的中央高溫狀態與基板周緣附近爲高溫之周邊高溫狀態 第2種。藉由該中央高溫狀態與周緣高溫狀態兩者互相抵 消，若是取時間平均，則中央溫度與周緣溫度會接近。結 果，即使是縮短安定化時間，也很容易均勻地實施基板面 上的熱處理。 最好，設定溫度曲線，則規定在熱處理中的基板，中 央附近的溫度的時間平均値會大略相等於周緣附近之溫度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -14- 523835 A7 B7 五、發明説明（12) 的時間平均値。 , (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 最好’設定溫度曲線，則規定在熱處理中，會隨著時 間而變化。 最好’設定溫度曲線，則規定在熱處理前，會隨著時 間而變化。 又’本發明之熱處理方法，其主要針對一利用備有以 下之部分來實施基板之熱處理的熱處理方法，亦即， 收容有基板的處理室； 對被收容在處理室的基板進行加熱的加熱部； 將用於對基板實施熱處理的處理氣體導入到處理室內 的氣體導入部及； 根據包含用來規定時間之經過與設定溫度之關係之設 定溫度曲線在內的處理方法，來控制加熱部以及氣體導入 部，而對基板實施熱處理的控制部，其特徵在於： 備有可針對處理方法，除了對基板加熱外，也將處理 氣體導入到處理室內的熱處理過程， 該熱處理過程具有： 使基板之中央附近的溫度較周緣附近的溫度爲高的中 央商溫過程及； 使基板的周緣附近的溫度較中央附近的溫度爲高的周 緣高溫過程。 根據本發明，藉由中央高溫狀態與周緣高溫狀_態互相 抵消，即使是縮短安定化時間，也容易確保在基板面內之 熱處理的均一性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15 - 523835 A7 B7 五、發明説明（13) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 設定溫度曲線，則規定在熱處理過程中會隨著時間而 下降。此時，最好是在周緣高溫過程之後才實施中央高溫 過程。而此是因爲若基板的加熱以及散熱從基板周緣開始 ，則隨著設定溫度隨著時間而下降，基板的周緣溫度會較 中央溫迅速地下降所致。 或是設定溫度曲線，則規定在熱處理過程中會隨著時 間而上昇。此時，最好是在中央高溫過程之後才實施周緣 高溫過程。而此是因爲若基板的加熱以及散熱從基板周緣 開始，則隨著設定溫度隨著時間而上昇，基板的周緣溫度 會較中央溫度迅速地上昇所致。 最好，在熱處理程中，基板之中央附近之溫度的時間 平均値大略相等於周緣附近之溫度的時間平均値。而此可 以確保在基板面內進行均勻的熱處理。 最好，基板之周緣附近的溫度是一基板之周緣附近之 多個位置之溫度的平均値。 經奇郎.¾7¾ 付4p-7ai消f^itfi印製 最好，在熱處理過程中，處理氣體以大略一定的濃度 被導入到處理室內。此時，很容易在基板內實施均勻的熱 處理。 最好，在熱處理過程中，處理氣體以大略一定的壓力 被導入到處理室內。此時，很容易在基板內實施均勻的熱 處理。 最好在熱處理過程之前，更備有設定溫度曲線濟定會 隨著時間而上昇之昇溫過程。 此時，在昇溫過程與熱處理過程之間，更備有設定溫 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 __ _B7_ _ 五、發明説明（14) 度曲線規定會隨著時間而變化的時間變化設定溫度過程。 或是， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在昇溫過程與熱處理過程之間，更備有設定溫度曲線 規定不會隨著時間而變化之定常設定溫度過程。 又’本發明之熱處理方法，其主要係一對基板實施熱 處理的方法，其特徵在於： 備有： 藉由以第1範圍的熱輸出對上述基板實施.加熱，而讓 該基板之中央附近的中央溫度與該基板之周緣附近之周緣 溫度上昇的昇溫過程及； 係一在處理氣體環境中，藉由較上述第1範圍之熱輸 出爲小的第2範圍的熱輸出，從基板周緣對上述基板實施 加熱’ 一邊讓上述中央溫度與上述周緣溫度降低，而一邊 在該基板上形成膜的熱處理過程，且包含有使該基板之上 述中央溫度較上述周緣溫度爲高的中央高溫過程以及使該 周緣溫度較該中央溫度爲高的周緣高溫過程。 根據本發明，即使是縮短在昇溫過程與熱處理過程（ 成膜過程）之間的安定化過程，或是即使是不設定安定化 過程，也容易確保在基板面內之熱處理的均一化。 又，本發明之記錄媒體，其主要係一已記錄有包含用 來規定熱處理中之時間的經過與設定溫度之關係的設定溫 度曲線之處理方法的記錄媒體，·其特徵在於： i 使基板之中央附近的溫度成爲較周緣附近的溫度爲高 的中央高溫過程及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -17- 523835 A7 ^_!Z____ 五、發明説明（15) 使基板之周緣附近的溫度成爲較中央附近的溫度爲高 的周緣高溫過程。 貫施發明之最佳形態 以下請參照圖面來說明當將本發明應用在縱型熱處理 裝置時的實施形態。 圖1以及圖2分別係表示本發明之縱型熱處理裝置之 一實施形態的槪略斷面圖以及槪略立體圖。 如圖1所示，本實施形態之縱型熱處理裝置備有由例 如以石英所製成之內管2 a以及外管2 b所構成之雙重管 構造的反應管2。金屬製之筒狀的歧管2 1則被連接到反 應管2的下部側。 內管2 a的上端以及下端乃呈開口，而爲歧管2 1的 內側突部所支撑.外管2 b的上端被封住，而下端則延伸 到外側呈突緣狀，而在底板2 2的下面與歧管2 1之上面 之間則呈氣密狀被接合。 如圖2所示，多個，例如1 5 0個作爲被處理體（被 處理基板）的半導體晶圓W (製品晶圓），則分別以水平 的狀態，隔著間隔，在上下呈棚架地被載置在作爲保持具 的晶圓板2 3上。該晶圓板2 3 ，則經由保溫筒（絕熱體 )25被保持在蓋體24之上。 用來監視處理狀態的監視晶圓W 1〜W 5則散_置在上 述晶圓板2 3。 上述蓋體2 4，則被搭載在用來將晶圓板2 3搬入、 -18- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（y (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 搬出至反應管內之板昇降器2 6之上。當該蓋體2 4上昇 到其上限位置時，則具有封住歧管2 1的下端開口部，亦 即，由反應管2與歧管2 1所構成之處理容器之下端開口 部的作用。 如圖1所示，在反應管2的周圍設有例如由電阻加熱 體所構成的加熱器3。加熱器3被分割成5部分，亦即， 各加熱元件3 1〜3 5的發電熱可分別獨立地藉由電力控 制器4 1〜4 5所控制。藉由以上的反應管2、歧管.2 1 、以及加熱器3而構成加熱爐。 在內管2 a的內壁，則對應於各加熱元件3 1〜3 5 設置有熱電偶等的內側溫度感測器S 1 i η〜S 5 i η。 又，在外管2 b的外壁，則對應於各加熱元件3 1〜3 5 設置有熱電偶等的外側溫度感測器S 1 〇 u t〜 S 5 〇 u t 〇 內管2 a的內部可以考慮對應於加熱元件3 1〜3 5 區分成5個領域（區域1〜5 )。此外，晶圓可以對應於 其所配置的位置（區域1〜5 )，而區分爲5個基板群 G1〜G5。此外，則包含基板群G1〜G5整體在內稱 之爲批次（batch )。亦即，除了被配置在反應管2內外 ，也被載置在晶圓板2 3之晶圓的整體則構成1個批次’ 一起進行熱處理。 上述的監視晶圓W 1〜W 5_，則針對各基板群_ G 1〜 G 5各設置1個（對應於各區域1〜5 )。亦即’監視晶 圓W 1〜W 5分別是代表基板群G 1〜G 5的晶圓（基板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -19- 523835 A7 _ B7 五、發明説明（17) )’而與區域1〜5呈1對1。監視晶圓w 1〜W 5 ，通 常使用與製品晶圓相同的晶圓（半導體晶圓），其溫度貝fJ 成爲推測對象。如後所述，監視晶圓W 1〜W 5的溫度可 以從溫度感測器S 1 i η〜S 5 i η、S 1 〇 u t〜 5 5 〇 u t的測量信號來推測。 .又，如圖1所示，將甩於將氣體供給到內管J a內之 多個的氣體供給管設在歧管2 1。在圖1中，爲了便於說 明，則只表示2個氣體供給管5 1、5 2。將分別用來調 整氣體流量之例如mass flow controller等的流量調整部 6 1、6 2或閥（未圖示）等設在各氣體供給管5 1、 5 2。更者，則將用於從內管2 a與外管2 b之間隙來排 氣的排氣管2 7連接到歧管2 1。該排氣管2 7則被連接 到未圖示的真空泵。而用來調整反應管2內之壓力之例如 包含蝶閥或閥驅動部等的壓力調整部2 8。 該縱型熱處理裝置則備有用來控制如反應管2內之處 理環境之溫度、反應管2內之壓力、氣體流量的處理參數 的控制器1 0 0。來自溫度感測器S 1 i η〜S 5 i η、 S 1 o u t〜S 5 〇 u t之溫度測量信號則被輸入到該控 制器1 0 0。此外，控制器1 0 0則將控制信號輸出到加 熱器3的電力控制器4 1〜4 5、壓力調整部2 8、流量 調整部6 1、62。 圖3爲在控制器1 0 0之內部構成中，與加熱、器3之 控制有關部分之詳細內容的方塊圖。如圖3所示’控制器 1 〇 〇係由：會將根據來自溫度感測器S 1 i η〜 -20- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 _ B7 五、發明説明（d (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) S 5 ί η、S 1 o u t〜S 5 o U t的測量信號而推測出 來之監視晶圓W1〜W5之中央附近的中央溫度T 1 c〜 T 5 c、與周緣附近的周緣溫度T 1 e〜T 5 e加以輸出 的基板溫度推測部1 1 0、從各監視晶圓W 1〜W 5的中 央溫度Tic〜T5c以及周緣溫度Tie〜T5e ，算 出各監視晶圓W 1〜W 5之代表溫度T 1 r〜T 5 ί•的代 表溫度算出部1 2 0、以及根據監視晶圓的代表溫度 T 1 r〜T 5 r、以及被記憶在設定溫度曲線記憶部 1 3 0的設定溫度曲線，來決定加熱器之輸出h 1〜h 5 的加熱器輸出決定部1 4 0所構成。而由加熱器輸出決定 部1 4 0所決定的加熱器輸出h 1〜h 5，則當作控制信 號被送出到電力控制器4 1〜4 5。 設定溫度曲線係一表示時間的經過與設定時間（晶圓 W之應該的溫度）之關係者。其ί例則表示在圖4。 圖4爲表示本實施形態之設定溫度曲線的說明圖。如 圖4所示，該設定溫度曲線， ^.^F.S9-^rA1:irv，-7,NIL^:^v,v!^;£v 說 (A )從時刻t 〇到t 1爲止，設定溫度被保持在 T 0。此時，已保持有晶圓W的晶圓板2 〇則被搬入到縱 型熱處理爐10內（裝載過程）。 (B )從時刻t 1到t 2之間，設定溫度會以一定的 速率（rate )從溫度T 〇上昇到Τ 1 (昇溫過程）。 C C )從時刻t 2到t 3之間，設定溫度係不_、變地保 持在T 1。實際之晶圓w的溫度，由於熱的慣性，從設定 溫度設成一定到溫度成爲一定爲止需要花費些許時間。因 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 523835 A7 B7 _______ 五、發明説明（19) 此，要到晶圓的溫度成爲安定之後才移到下〜過程（安定 化過程）。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (D )從時刻t 3到t 4之間，設定溫度則不變地保 持在T 1。此時，從氣體供給管5 1、5 2，將處理氣體 ，例如S i Η 2 C 1 2以及N Η 3導入到獻型熱處理爐1 0 的內部，例如藉由C V D形成s i Ν膜。 (成膜過程） 設成膜過程之間的設定溫度則爲一定的定常設定溫度 。此外，如後所述，也有在成膜中讓設定溫度變化的情形 。而此則稱爲時間變化設定溫度。 (E )從時刻t 4到t 5之間，設定溫度會以一定的 速度從T 1降低到T 〇 (降低過程）。 (F )在時刻t 5以後，則將設定溫度保持在T 〇。 此時，已保持有晶圓W的晶圓板2 0會從縱型熱處理爐 10內被搬出。（卸載過程）。 設定溫度曲線，除了如上所述般對應於時間的經過而 直接指定溫度外，也可以以指定昇溫速率等之溫度的變化 率，或是指定加熱器輸出等各種的態樣來表現。結果，只 要是一能夠使時間的經過與晶圓W的溫度互相對應者，貝 並未特別限制其表現態樣。 設定溫度曲線是用來決定整個晶圓W之熱處理之處a 訣窮（recipe )的一部分。處理訣穀，除了設定溫度曲線 之外’大氣從縱型熱處理爐1 0內排出、或是導入處理氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) ~ '' -- 523835 A7 五、發明説明鉍） 體等，則是對應於 在整個熱處理 )°在處理訣竅中 記述部（熱處理過 圖5爲表示根 的流程圖。以下， 1 〇的溫度控制的 (A )當開始 S 1 i n 〜S 5 i S 5 o u t )的測 讀取（S 1 1 )。 (B )基板溫 s i η以及S o u W5之各自的中央
T Τ 5 e ( 時間經過。 ， 中特別重要的是成膜過程（熱處理過程 ’將記述成膜過程的部分稱爲成膜過程 程記述部）。 據控制器1 0 〇來控制加熱器3之順序 則根據該流程圖來說明縱型熱處理爐 順序。 熱處理的製程時，溫度感測器S i η ( η)以及Sout (Slout〜 量信號，則由基板溫度推測部1 1 0所 度推測部1 1 0，則從溫度感測器 t的推測信號，來推測監視晶圓W 1〜 溫度T1 C〜T5 C以及周緣溫度 S 1 2 ) ° (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智.¾时4-^a£消費合作社印繁 在推測時，可以利用在控制工程中所知之以外的公式 (1 )、（ 2 ) ° x(t+l)-a · x(t) + b · u(t)......公式（Π y(t) = c · x(t) + u(t)......公式（2) 在此，t :時間 x ( t ) ·· η次元狀態向量· 〜 y (t):m次元輸出向量 u ( t ) : r次元輸入向量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-23 - 523835 A7 _____B7 五、發明説明（21) A、B、 C分別爲η χ η、η χ r、m χ η的常數行 列 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 公式（1 )稱爲狀態方程式、公式（2 )稱爲輸出方 程式。藉由將公式（1 )、 （ 2 )聯立來解，可以求取與 輸入向量U ( t )對應的輸出向量y ( t )。 在本實施形態中，輸入向量U ( t )爲溫度感測器 Si i η 〜S5 i n、SI ou t 〜S5ou t 的測量信 號、輸出向量y ( t )爲中央溫度τ 1 c〜T 5 c以及周 緣溫度Tie〜T5e。 在公式（1 )、 （ 2 )中，溫度感測器S i η、 S o u t的測量信號與中央溫度T c以及周緣溫度T e則 具有多輸出入的關係。亦即，各加熱器元件3 1〜3 5 ( 加熱器3的區域1〜5 )不是只會影響到對應的1個的監 視晶圓W 1〜W 5 ，而是會對全部的監視晶圓w 1〜w 5 帶來影響。 狀態方程式可以利用已考慮到雜訊之以外的公式（3 )、（4 )。 x(t+l) = A · x(t) + B · u(t)-hK · e(t)......公式（3) y(t) = C · x(t) + D · u(t) + e(t)......公式（4) 在此，t :時間 x ( t ) : n次元狀態向量 y(t):m次元輸出向量· - u ( t ) ·· r次元輸入向量 e ( t ) : m次元雜訊向量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -24- 523835 A7 B7 五、發明説明（22) A、B、C、D、K 分別爲 η X η、，η X r、m X η 、m x m、n x m的常數行列。‘ 在此，用來求取由熱處理裝置之熱的特性所決定的常 數行列A、B、C、D，則例如可以使用部分空間法。 具體地說，首先，取得溫度感測器S 1 i η〜 S 5 i η以及S 1 〇 u t〜S 5 〇 u t的測量信號以及中 央溫度T 1 c〜T 5 c及周緣溫度T 1 e〜T. 5 e的資料 。此外，藉由將該資料輸入到例如軟體Mat lab (製造： The Mathworks. Inc·販賣：寸4只氺V卜シ只于厶株式會 社），可以逆算出常數行列A、B、C、D。 藉由一邊讓加熱器元件3 1〜3 5的輸出慢慢地變化 ，而同時測量溫度感測器S 1 i η〜S 5 i η以及 S 1 o u t〜S 5〇u t的測量信號與中央溫度Τ 1 c〜 T 5 c以及周緣溫度T 1 e〜T 5 e的時間的變動而取得 資料。中央溫度Τ 1 c〜T 5 c以及周緣溫度Τ 1 e〜 T 5 e的測量，則可藉由已設置熱電偶的監視晶圓來實施 t 4 所求得的常數行列A、B、C、D的組合存在有多個 乃爲通例。從該組合選擇出中央溫度Τ 1 c·〜T 5 c以及 周緣溫度Tie〜T5e的算出値（連立公式（3)、( 4 )而算出）與實測値可以成爲一致者（模型的評估）。 若決定好常數行列A、B、· C、D的組合，藉_由連立 公式（1 )、 （ 2 )或公式（3 )、 （ 4 )來解，可以從 溫度感測器S 1 i η〜S 5 i η以及S 1 〇 u t〜 -25- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 _ B7 五、發明説明（23| S 5 〇 u t的測量信號，算出中央溫度Τ ,1 c〜Τ 5 c以 及周緣溫度Tie〜T5e。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (C )代表溫度算出部1 2 0，則根據中央溫度 丁1 c〜T5 c以及周緣溫度T1 e〜T5 e ，算出代表 監視晶圓W 1〜W 5之各自溫度的代表溫度T 1 r〜 T 5 r ( S 1 3 )。 代表溫度T r的算出則是例如藉由以下之公式（5 ) 來進行。
Tr-Tc-x + Te · (1-χ)......公式（5) 在此’ X爲加榷比重（0 < X < 1 )。加權比重X則 考慮在晶圓W上的溫度分佈，而採用代表溫度τ r作爲代 表晶圓W之溫度的値的適合的値。具體地說，加權比重X 則可以例如採用1 / 3的値。 (D )加熱器輸出決定部1 3 0，則根據代表溫度 Τ 1 r〜T 5 r以及設定溫度曲線，決定出到電力控制器 41〜45的輸出値hi〜h5 (S14)。 加熱器輸出値h 1〜h 5，則例如對應於設定溫度 T s p與代表溫度T r的差（T s p — T r )而被決定。 或是對應於昇溫速率等之溫度的變化速度而被決定。 (E )加熱器輸出決定部1 4 0，則將最終所決定之 加熱器輸出値h 1〜h 5當作控制信號輸出到電力控制器 4 1〜4 5 ( S 1 5 )。而控制加熱器元件3 1〜、3 5之 各自的輸出。 (F )若熱處理過程未結束時，則回到步驟S 1 1 ， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -26- 523835 A7 —_ —_____ B7_ 五、發明説明（2』 繼續進行半導體晶圓W的溫度控制（S 1 6 )。 此外’該步驟S 1 1到S 1 6，大多數的情形是依據 1秒〜4秒左右的週期被反覆。 接著’則針對本實施形態之熱處理裝置之設定溫度曲 線的決定方法加以說明。 圖6爲表不设疋溫度曲線之決疋順序之槪略的流程圖 。如圖6所示，本實施形態之設定溫度曲線的決定順序則 大致上分成3個過程。 (A )如使多個的基板群G 1〜G 5 ·間的膜厚分.佈成 爲良好般地決定第1設定溫度曲線（S 1 〇 〇 )。 在此，第1設定溫度曲線爲一對成膜時設成定常設定 溫度的曲線。爲了多個的基板群，乃例如針對各監視晶圓 W JL〜w 5而決定。結果，可在多個的基板群中的基板（ 例如監視晶圓W 1〜W 5 )上形成大略相同膜厚的膜。 (B )修正第1設定溫度曲線，決定第二設定溫度曲 線以使得晶圓（基板）面內之膜厚分佈成爲良好 (S 2 0 0 ) 〇 在此，第2設定溫度曲線是一將成膜時設成時間變化 設定溫度的曲線。結果，在同一基板內可形成1膜厚大約 均勻的膜。 該第2設定溫度曲線，則最好是針對多個基板群中之 各基板（例如監視晶圓W 1〜W 5 )而決定。然而、，更簡 單的是將代表性的基板（例如監視晶圓W 3 )作爲對象而 來決定第2設定溫度曲線。 -27- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 ____B7 五、發明説明（29 … (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (C )修正第2設定溫度曲線來決定第2設定溫度曲 .線’以使得在多個基板群間的基板的膜厚分佈成爲良好（ S 3 〇 〇 0 ) 〇 在此，第3設定溫度曲線是一與第2設定溫度曲線同 樣地，將成膜時設成時間變化設定溫度的曲線。修正第1 設定溫度曲線，而設成第2設定溫度曲線的結果，則會有 在第1設定溫度曲線中原本爲良好之基板群間的膜厚分佈 變得不均勻的情形。因此，必須要修正第2設定溫度曲線 以使其再在多個基板群間的基板（例如監視晶圓W 1〜 W 5 )上形成膜厚大約相同的膜。 (第1設定溫度曲線決定過程的詳細內容） 說明S 1 〇 〇之第1設定溫度曲線之決定過程的詳細 內容。 圖7爲表不第1設定溫度曲線之決定順序之詳細內容 的流程圖。 (A )首先，根據所設定之設定溫度曲線，對由第1 批次中之多個基板群所構成的多個基板（晶圓W - 1 )進 行熱處理（S 1 〇 2 )。之後，則測量在多個基板群之基 板（晶圓W - 1 )上所形成之膜的膜厚（s 1 〇 4 )。 在第1批次中之多個基板群的基板（晶圓W - 1 )例 如爲監視晶圓Wl~'1〜W5 -· 1 。 所設定之設定溫度曲線是一在導入處理氣體而形成膜 之成膜過程中的設定溫度爲定常設定溫度的曲線。在此， 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -28- 523835 A7 _B7_ _ 五、發明説明（ 多個的第1批次的晶圓w — 1 ，乃使用同，一値的定常設定 溫度。所設定之設定溫度曲線的例子則表示在圖4 ° (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在測量膜厚時可以例如使用橢圓計（e 11 i p s e m e t e r ) 等的膜厚測量器，膜厚的測量雖然只在晶_ w - 1上的1 個位置進行，但是最好是測量晶圓W - 1上之多個位置的 膜厚，而將其平均値當作各晶圓w - 1的膜厚。 此時之測量點的1例則表不在圖8 °在圖8中’在晶 圓W上乃設定晶圓W之中央附近的測量點A，晶圓W之周 .緣附近的4個測量點F〜1 ，晶圓w之中央與周緣之中間 點的4個測量點B〜E之合計9處的測量點。測量點I 、 E、A、C、G以及測量點F、B、A、D、Η則分別被 配置在直線上。 當在晶圓W - 1上具有膜厚分佈時’則最好是讓測量 點Α與膜厚分佈之中心點成爲一致。晶圓W之膜厚分佈的 1例表示在圖。在圖9中’由晶圓W的形狀所看到的形狀 中心P 〇與由晶圓W之膜厚分佈所看到的膜厚分佈中心 P 1並不一致。在此，L c爲膜厚的等高線。如此之形狀 中心P 〇與膜厚分佈中心P 1的不一致，則是大多導因於 晶匪W所配置的位置偏離熱處理裝置之熱的中心。此時’ 則最好是讓配置晶圓w的位置與熱處理裝置的熱的中心成 爲-致、或使測量點A的位置從晶圓W的形狀中心移動’ 而與膜厚分佈的中心點P 1成爲·一致。 - 在以下所有的膜厚測量中’測量點A則設成與膜厚分 佈的中心P 1成爲一致。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X 297公釐） _四_ 523835 A7 _B7 五、發明説明（27) (B )判斷所測得之多個的基板群的晶圓W - 1的膜 厚分佈是否位在事先所設定之容許範圍內（S 1 〇 6 )。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 而此則可以藉由根據以下的公式（1 0 )來算出膜厚 分佈比△來進行。 Δ =IDmax-Dminl/ [ (Dmax + Dmin)/2 公式（10) 在此， D m a X :在晶圓W 1 — 1〜W 5 - 1之膜厚中的最 大値
Dmi η :在晶圓W1 — 1〜W5 — 1之膜厚中的最 小値 比較所算出的膜厚分佈比△與所設定的容許値。當膜 厚分佈比。在容許値以下時，則判斷膜厚分佈在容許範圍 內，若不是如此時，則判斷不在容許範圍內。 當S 1 〇 6的判斷爲Y e s時，則不需要修正所設定 之設定溫度曲線。因此，可將其當作第1設定溫度曲線， 而結束第1設定溫度曲線決定過程。 (C )當S 1 0 6的判斷爲N 〇時，則根據表示膜的 成長速度與溫度之關係的膜厚溫度係數，針對各個基板群 的各基板（晶圓W - 1 )，來算出在成膜中之定常設定溫 度的適當値（S 1 0 8 )。此外，則根據所算出的該定常 設定溫度來修正設定溫度曲線。 在算出定常設定溫度時，則是在1個批次的基_板群間 ，使晶圓W — 1 (例如監視晶圓W 1 — 1〜W 5 — 1 )的 膜厚一致，亦即，使基板群間之膜厚分佈成爲均勻。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -30- 523835 Α7 Β7 五、發明説明（28) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此時，晶圓W - 1的膜厚最初則決定在會成爲一致的 那個膜厚。應成爲一致的目標膜厚D t可以事先決定，或 是設成監視晶圓W 1 - 1〜W 5 - 1之膜厚的平均値等。 此外，則根.據目標膜厚D t與各自之基板群之晶圓之 膜厚D 1 (例如監視晶圓W 1 - 1〜W 5 — 1之各膜厚 D11〜D15)的實測値的差，以及膜厚溫度係數，來 算出爲了要使晶圓W - 1的膜厚與目標膜厚D t成爲一致 之必要之各自的定常設定溫度Ts pi (Ts pi〜 T s ρ 1 5 )。 接著，則說明膜厚溫度係數。 膜厚的成長速度（成膜速度）V，在根據在例如 C V D ( Chemical Vapor Deposition) 般之膜的表面所進 行的反應過程來決定成膜速度的表面律速過程中，已知可 以以下公式（2 0 )的理論式來表示。 V = C · exp(-Ea/(KT))......公式（20) 在此， C :製程常數（根據成膜製程而決定的常數） E a :活化能量（根據成膜製程的種類而決定的常數 ) K :波茲曼常數 T :絕對溫度 若是以溫度T，對公式（2 〇 )進行偏微分時~，可得 到公式（2 1 ) { cV/5T}/V = (Ea . (k · 2 — ) [ 1/°〇 )......公式（21) 本紙張尺度適用不家標準（CNS ) Α4規格（2ΐ〇χ 297公Ϊ1 ' " 523835 A7 B7 五、發明説明（29> 在此，{ 3 V / 3 Τ Γ/ V爲膜厚溫度係數S，係表示 成膜速度因爲溫度的變化而變化的比例。 活化能量係根據成膜製程的種類（例如從反應氣體 S 1 H 2 C 1 2以及N Η 3形成s i N膜的反應過程）來決 定，在本例中爲1 · 8 〔 e V〕。 、 如上所述，若將活化能量E a與絕對溫度T代入公式 • ( 2 1 )時，則可決定出膜厚溫度係數S ( = { 3 V / δ T } / V ) 〇 在此，則將在晶圓W - 1之S 1 0 2中的定常設定溫 度設爲Τ 〇，將爲了使晶圓W - 1的膜厚與目標膜厚D t 爲一致之必要的定常設定溫度設爲T s p 1 。此時’膜厚 溫度係數S (二丨3V/3T丨/ V)可以以下之公式（ 2 2 )來表示。 S = (Dt-DO)/〔 DO · (Tspl-TO)〕......公式（22) 若將公式（2 1 )與公式（22)設成相等’而將公 式（2 2 )的絕對溫度T設成定常設定溫度T 0時’則可 以導出以下的公式（2 3 )
Tspl=T0 + [(Dt-D0)/D0] · [k · TO^ 2/Ea^ ]......公式（23) 由於E z、K、Τ 0、D t、D 0爲已知’因此可以 求取定常設定溫度Tspl。 接著，則根據針對各晶圓W - 1而求得的定常設定溫 度T s p 1來修正已設定溫度曲線。將經修正的設-定溫度 曲線的例子表示在圖1 0。 圖1 0 ( A )爲表示經修正之設定溫度曲線之1例的 -32- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（3(j 說明圖、圖1 0 ( B )爲表示此時之設定溫度曲線 T s p 1的値與晶圓之位置之對應的1例的說明圖。監視 晶圓W 1〜W 5之各自成膜時（時刻t 3〜t 4 )的定常 溫度T s p 1的値成爲T ( 1 )〜T ( 5 )。 在本例中，監視晶圓w 1〜W 5的定常設定溫度 τ s p 1分別設成.T ( 1 )〜T ( 5 )的時刻（t、2 )爲 相同，因此，各自之監視晶圓w 1〜W 5的.安定化時間（ t 3〜t 2)也成爲相同。 但是，各自之晶圓W .的安定化時間，即使不相同也沒 有關係。例如當將監視晶圓w 1〜W 5的昇溫速度（昇溫 斜率）設成相同時，則監視晶圓W 1〜W .5之定常設定溫 度丁 s p 1分別到達T ( 1 )〜T ( 5 )的時刻（t 2 ) 不同。此時，各自之監視晶圓w 1〜W 5的安定化時間也 會不同。不管是那一個監視晶圓W1〜W5 ，只要有某種 程度的安定化時間，則可以充分地使成膜中的溫度安定化 〇 重要的是在成膜過程（熱處理過程）中的設定溫度曲 線，即使在其前後的設定溫度曲線有些微的變動也沒有關 係。 (D )接著，則根據經修正的設定溫度曲線，針對由 第2批次之多個基板群所構成的多個晶圓W - 2進行熱處 理（S 1 〇 )。之後，則測量在多個的基板群之晶圓W -2上所形成之膜的膜厚（S 1 1 2 )。此外，則判斷所測 得之多個基板群的晶圓W - 2的膜厚分佈是否位在事先所 -33- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁). 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（3l) 設定的容許範圍內（s 1 1 4 ) ° ， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 如此之熱處理、膜厚測量以及容許範圍內判斷，則與 上述之S102、 S104以及S106同樣地實施。 當S 1 1 4的判斷爲Y E S時，則將先前經署正的設 定溫度曲線決定作爲第1設定溫度曲線，而結束第1設定 溫度曲線決定過程。 (E )當S 1 1 4的判斷爲N 〇時，則根.據在第1批 次中之晶圓W — 1的膜厚以及在第2批次中之晶圓W — 2 的膜厚的測量結果，來算出膜厚溫度係數（S 1 1 6 )。 此外，則根據該算出値，針對各個基板群中的晶圓W - 2 算出在成膜中之定常設定溫度的適當的値（S 1 1 8 )。 此外，則根據所算出的該定常設定溫度來修正設定溫度曲 線。 膜厚溫度係數以及定常設定溫度的算出則依下來進行 〇 針對區域i ，將在第2批次中的基板群的晶圓W i -2上的膜厚設成D 2，將在第2批次中之基板群的晶圓 W 1 - 1上的膜厚設成D 1。將此時的定常設定溫度分別 設成T 2、T 1。將對於使晶圓W - 2的膜厚與目標膜厚 D t成爲一致爲必要的定常設定溫度設成T s ρ . 膜厚溫度係數S (二{ 3 V / 3 T丨/ V )的實測値， 則以以下之公式（3 0 )來表示·。 S = (D2-D1)/〔 D1 · (T2-T1)......公式（30) 又，該膜厚溫度係數S與目標膜厚D t的關係，則以 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -34 - 523835 A7 _ B7 五、發明説明（ 以下之公式（31)來表示。 > S = (Dt-D2)/〔 D2 · (Tsp-T2)......公式（31) 藉由將公式（3 0 )與（3 1 )聯立，可以導出用來 算出適當之定常設定溫度T s p的公式（3 2 )。
Tsp = T2 + (T2-Tl) · (Dt-D2) · D1/[(D2-D1) · D2]··公式（32) (F )之後，·則反覆S 1 1 〇〜S 1 1 8來算出（修 正設定溫度曲線）定常設定溫度直到在基板群間的晶圓的 膜厚分佈成爲容許範圍以用爲止。結果，最終可決定出第 1設定溫度曲線。 (第2設定設定溫度曲線決定過程的詳細內容） 接著，則說明在圖6中之S 2 0 0的第2設定溫度曲 線之決定過程的詳細內容。 圖1 1爲表示第2設定溫度曲線之決定順序之詳細內 容的流程圖。 (A )首先根據第1設定溫度曲線，對第3批次中之 晶圓W - 3進行熱處理（S 2 0 2 )。之後，則測量在第 3批次中之晶圓W - 3上所形成的膜的膜厚（S 2 0 4 ) 〇 在此，由於是以晶圓W - 3之面內之膜厚分佈的均一 化作爲目的’因此不一'定要使用多個晶圓W - 3 °但是最 後的目的在於達到基板群間以及面內之雙方之膜厚-分佈的 均一*化。因此，最好是對應於多個基板群使用多個的b曰圓 W - 3，而針對各自來決定第2設定溫度曲線。 -35- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（3$ . 以下爲了要便於說明，乃只使用單一的晶圓W - 3。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1設定溫度曲線是一由S 1 〇 〇所決定的設定溫度 曲線。 在測量膜厚時，可以例如使用橢圓計等之膜厚測量器 。對膜厚的測量可在晶_ w - 3上的多個位置來進行。此 時的測量完則是例如如圖8所示般，晶圓之中央附近的測 量點A、晶圓之周緣附近的4個測量點F〜I、晶圓之中 央與周緣之中間點的4個的測量點B〜E，合計共9處。 (B )接著則判斷所測得之晶圓面內之膜厚分佈是否 位在事先所設定的容許範圍內（S 2 0 6 )。 圖1 2 ( A )爲將在晶圓W — 3上之膜厚測量結果的 1例對應於距晶圓W - 3中央的距離來表示的說明圖。 在圖1 2 ( A )中，橫軸爲距晶圓中心的距離，縱軸 爲膜厚。可知在晶圓的中央附近的膜厚小，而愈到周緣膜 厚變得愈大。雖然根據測量點的不同多少會有變動，但是 在該圖中，在晶圓面上的的膜厚D爲一距中央的距離X的 2次函數，而大致上係遵循以下的公式（3 5 )。 D = a · x^2 + b......公式（3 5) 在此，a、b爲常數。 在公式（3 5 )中，並沒有距離X的1次項。而此推 測是膜厚之面內分佈相對於晶圓的中心係對稱所導致（距 離X的1次項，相對於中心爲逆·對稱成分）。 、 、 常數a、b可例如利用最小2乘法來算出。結果，可 以分別算出在晶圓W - 3之中央的理論上膜厚d 〇 ，在中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ~ " 523835 A7 __B7_ 五、發明説明刼） 間點（中央與周緣之中間）的理論上膜厚d ,1 ，在周緣的 理論上膜厚d 2。此外，表示在晶圓面內之膜厚分佈之大 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 小的量，則可以採用與公式（1 〇 )同樣的膜厚分佈比△ 〇 △ =ld2-0l/〔（d2 + d0)/2....../ 公式（40) 藉由比較該膜厚分佈比△與所設定之容許値的大小’ 可以判斷面內膜厚分佈是否位在容許範圍內。 (C )若S 2 0 6的判斷爲Y e s (膜厚.分佈在所設 定之容許範圍內）時，則不需要修正第1設定溫度曲線’ 而可以直接當作第2設定溫度曲線。 另一方面，當S 2 0 6的判斷爲N 〇時’則利用膜厚 溫度係數的理論値，來算出爲了要使在晶圓面內之膜厚分 佈成爲均一之必要之晶圓面內之溫度分佈（S 2 0 8 )。 在晶圓W - 3面內會出現膜厚分佈的主要原因則如下 述般分成2個。但是不管是那一個要因，藉由控制在晶圓 面內的溫度分佈，可以使得面內之膜厚分佈的均一化。 ① 在晶圓面內有溫度分佈。 經濟部智慧財4.^7^1(工消費合作社印製 ② 在晶圓面內有處理氣體的濃度分佈等之溫度分佈以 外的要因。 針對要因①，如後所述，藉由應用時間變化設定溫度 極爲有效。 要因②，特別是當如減壓CVD等般之處理氣體稀薄 時，則會變得更加明顯。亦即，當在晶圓周緣消耗處理氣 體時，則達到晶圓中央之處理氣體的濃度會降低，結果會 本紙涞尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）-37 - 523835 A7 B7 五、發明説明（ 導致中央的膜厚會較周緣的膜厚爲薄。相對於此’當例如 是熱氧化等般之常壓的熱處理時，由於因爲消耗處理氣體' 而導致處理氣體的濃度變化小，因此，出現要因②的機會 小。 要直接除掉要因②很困難。然而’即使是存在要因② 的情形，藉由控制晶圓面內之溫度分佈，也可以使得膜厚 分佈變得均一。 例如，圖1 2 ( B )爲表示距晶圓之中心的距離與在 該距離中之晶圓之平均溫度之關係的一例的說明圖。 在圖1 2 ( A )中，在晶圓上的膜厚，從晶圓的中心 愈向周緣變得愈厚。因此，相對於此，圖1 2 ( B )的平 均溫度，會從晶圓的中心，愈向周緣變得愈低。如此般， 藉著在晶圓上製作出與圖12 (A)之圖的膜厚具有相反 傾向的溫度分佈，可以提高在晶圓上之膜厚分佈的均一性 接著說明用來算出爲了要使面內膜厚分佈均一化爲必 要之面內溫度分佈的方法。 :£ ¥ fcr 4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 首先：’時間變化設定溫度係表示成膜速率是根據在成 膜中之溫度的時間平均（平均溫度）而定。亦即，在時間 變化設定溫度中的面內溫度分佈，可以根據在基板面內之 各位置的平均溫度來表示。 在時間變化設定溫度中，溫度會隨著時間而變化。因 此’最後的膜厚可以根據將膜的成長速率作時間上積分而 得到。然而’膜的成長速率的平均値是根據溫度的時間平 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -38- 523835 A7 B7 五、發明説明（- 均而定。而將其表示如下。 , 在晶圓上所形成之膜的膜厚D，則根據成膜速率（膜 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的成長速度）V以及時間t ，而表示如以下之公式（5 〇 )〇 D 5 t s ! e V ( τ ) d t ......公式（5 0) 在此，$ :積分符號 t s ·成膜過程的開始時間 t e :成膜過程的結束時間 V ( T ):成膜速率V (溫度T的函數） 成膜速率V ( T )，如下式（5 1 )般，可根據溫度 的常數値T 〇來展開。 V = (T) = V(T0) + V1(T0)X(T-T0)......公式（5 1) 在此 ’ V 1 ( T 〇 ) ： d V ( T 0 ) / d t (成膜速 率V的時間微分） 若將公式（51)代入到公式（50)，可導出下式 之公式（5 2 )。 D = V(T0)x(te-ts) + Vl(T0)xitste(T-T0)dt......公式（5 2) 經濟部智慧財4-^a:工消費合作fi印製 在此，溫度T的時間平均値（平均溫度）T ( A V ) ，則根據以下的公式（5 3 )來加以定義。 T(Av):irsteT(t)dt/(te-ts)......公式（53) 此外，在公式（53)中，若是設成T0二Τ (Αν )時，則可以得到公式（5 4 ) _。 _ D/(te-ts) = V(T(Av))......公式（54) 在此，D / ( t e - t s )爲在成膜中之成膜速率的 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -39 - 523835 A7 B7 五、發明説明（37) 平均値（平均成膜速率）。 ， 亦即’公式（5 4 )則意味著當在成膜中溫度有變動 時的平均成膜速率是根據平均溫度T ( A v )而定。 由以上可知，藉由控制成膜中之中央溫度的時間平均 値（平均中央溫度）T c ( A v )，與周緣溫度的時間平 均値（平均周緣溫度T e ( A v )，可以達成晶圓面內膜 厚分佈的均一化。此外，平均中央溫度T c ( A v )與平 均周緣溫度T e ( A v )，則以以下的公式來表示
Tc(Av) = itsteTc(t)dt/(te-ts)......公式（5 5)
Te(Av) = itsreTe(t)dt/(te-ts)......公式（56) 將晶圓W - 3的平均中央溫度設成T c 1 ，平均周緣 溫度設成T e 1 ，中央的膜厚設成D c 1 ，周緣的膜厚設 成D e 1 ，將晶圓W - 3的目標膜厚設成D t ，此時的平 均中央溫度設成T c 2，平均周緣溫度設成T e 2。此時 ，應作爲目標之面內溫度差ΛΤ2 (=Te2-Tc2) ，則如下所示般算出。 晶圓中央的膜厚溫度係數S c ，與晶圓周緣之膜厚溫 度係數S e ，則以以下的公式（5 7、5 8 )來表示。
Sc = (Dt-Dcl)/〔 Del · (Tc2-Tcl)〕......公式（57)
Se = (Dt-Dcl)/〔 Del · (Tc2-Tcl)〕......公式（58) 在此，Sc = Se = S，且若是設成
Dt = 2 · Del · Del · (Dcl + Del)......公式（59). 則導出
Tc2-Tcl = -(Te2 = Tel)......公式（60) -40- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 _B7_ 五、發明説明細） 將公式（5 9 )以及公式（6 0 )代入到公式（5 7 )，若是設成 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) △ T1二Tel— Tel :晶圓W— 3的平均面內溫 度差 △ T2 = Tc2 — Tc2 :作爲目標的平均面內溫度 差 則可以得到以下之公式（6 1 )。 Δ Τ2 = Δ Tl+2(Dcl-Dcl)/[(Del+Del) · S]......公式（61) 膜厚溫度係數S的理論値則根據公式（2 1 ) ’以以 下之公式（6 2)來表示。 S = (Ea/(k · 2- ) [ 1/°C ]......公式（62) 由於Ea、 k、膜厚Del、 Del爲已知，因此， 若是將絕對溫度T設成晶圓W — 3之設定溫度T s p 1的 時間平均値T s p 1 ( A v )時，則可從公式（6 1 )、 公式（6 2 )算出作爲目標之平均面內溫度差AT 2。 經濟部智.¾时4^7g(工消費合作社印製 (D )根據所算出的面內溫度差△ T，來算出時間變 化設定溫度的時間斜率（S 2 1 0 )。此外’則根據該時 間斜率來修正第1設定溫度曲線。 首先，藉由利用時間變化設定溫度’可以控制晶圓面 內的溫度分佈。 圖13 (A)爲表示設定溫度Tsp、晶圓之中央附 近的中央溫度T c、晶圓周緣附近之周緣溫度T e的時間 變化的說明圖。圖1 3 ( B )爲表示晶圓面內之面內溫度 差ΔΤ (二Te — Tc)之時間變化的說明圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) 41 - " 523835 A7 ___B7 五、發明説明（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該些圖可以區分成從時刻t 〇到t 1的定溫過程，從 時刻t 1到t 2的降溫過程，從時刻t 2到t 3的定溫過 程，從時刻t 3到t 4的定溫過程，從時刻t 4以後的定 溫過程。 此外，在昇溫過程以及降溫過程中會產生面內溫度差 △ T。該溫度差在昇溫過程與降溫過程係相反。亦即，時 間變化設定溫度之斜率的正負與面內溫度差之正負係對應 (一致）。 該溫度斜率與面內溫度差的關係，則是因所積層之晶 圓W的周緣面向加熱器3 1〜3 5而產生。亦即，晶圓的 周緣較中央容易加熱或是容易散熱。 因此，在降溫時，中央溫度會變得較周緣溫度爲高， 而產生溫度差△ T。在昇溫時，周緣溫度會變得較中央溫 度爲高，而產生溫度差ΛΤ。此外，該些溫度差，在 定溫過程，降溫過程，昇溫過程等之切換時，多少會有一 些時間上的延遲（Δ1：1、Λΐ2、Λΐ3、Δΐ4)， 但在各自的過程中，可知絕對値大約是一定値△ Τ 1。 圖1 4爲表示設定溫度的變化率（ = dT s p/d t )與面內溫度差△ Τ ( = T e - T c )的關係的說明圖。 由圖1 4可知，設定溫度的變化率（設定溫度的時間斜$ )與面內溫度度大約呈比例。每個熱處理爐，具體的|受g 溫度的變化率V與面內溫度差△ T的關係（比例常數）並 不同。但是可以根據實驗來求取該比例常數。例如以爿斤設 定的昇溫速度（或降溫速率）使晶圓W昇溫，若實測此時 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規^^ ( 210X297公釐） ~ ' -- 523835 A7 __B7 _ 五、發明説明（4() 的面內溫度差△ T，則可以得到比例常數。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 由上可知，.藉由改變時間變化設定溫度的斜率，可以 控制溫度分佈（面內溫度差△ T )的大小以及正負。 如此般，利用上述之圖1 4等之時間變化設定溫度的 斜率d T s p與面內溫度差△ T的關係，可以從所算出之 必要面內溫度差△ T 2，來算出必要的時間變化設定溫度 的斜率d T s p / d t。 此外，則根據所算出之時間變化設定溫度的斜率，來 修正第1設定溫度曲線。此比例表示在圖1 5。 圖1 5爲將修正後的第1設定溫度曲線T s p 2比照 於修正前之第1設定溫度曲線T s p 1來表示的說明圖。 修正前的曲線，在成膜中爲定常設定溫度，但修正後的曲 線，則成爲時間變化設定溫度。 在此，成膜中之設定溫度的平均値，在修正的前後設 成同一溫度T 2。而此是爲了不要讓在晶圓上之膜厚的平 均値產生變化（如公式（5 4 )所示，膜的成長速度的時 間平均是根據溫度的時間平均而定）。 經濟部皙慧时4^a(工消費合泎fi卬製 在修正第1設定溫度曲線時，最重要的是要如何地規 定成膜中的設定溫度。相反地，成膜前後的條件，即使有 些差異，也沒有關係。例如從時間t 1到t 2之昇溫時的 昇溫速率、昇溫時間、安定化時間（t 3 - t 2 )，在修 正設定溫度曲線的前後，即使有·些差異，也沒有關係。 _( E )根據修正後的第1設定溫度曲線，對第4批次 中的晶圓W — 4進行行熱處理（S 2 1 2 )。之後，則測 -43- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 _B7___ 五、發明説明（41) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 量在晶圓W - 4面內的膜厚分佈（s 2 1 4 )。此外，判 斷所測得之晶圓W - 4面內的膜厚分佈是否位在事先所設 定的容許範圍內（S 2 1 6 )。 圖1 6爲當根據圖1 5所示之設定溫度曲線來進行熱 處理時之溫度的時間變化。圖1 6 ( A )爲表示設定溫度 、晶圓中央附近的中央溫度T c以及晶圓周緣之周緣溫度 T e的時間變化、懂1 6 ( B )爲表示溫度差 △ T ( = T e — T c )的時間變化。； 如圖1 6 ( A )以及圖1 6 ( B )所示，對於從時刻 t 3到t 5之成膜中（熱處理中）的晶圓W — 4 ，其晶圓 中央附近的中央溫度T c變得較晶圓周緣的周緣溫度T e 爲高。而此，如上所述，係導因於時間變化設定溫度有斜 率。如此般，藉由提供一相對於在S 2 0 4所測得的膜厚 分佈具有相反的溫度分佈（在W - 3中，若周緣的膜厚較 中央爲大時，則針對W - 4，使中央較周緣爲高溫），可 以使得在晶圓W 〇 4面內的膜厚分佈得以均一化。 經濟邹智达吋工消費^汴注卬製 接著，則表示一在第1設定溫度曲線加上一有別於圖 1 5所示之修正的修正的例子。圖1 7爲表示在修正第1 設定溫度曲線之際，特別改變在成膜過程之前後之過程的 設定溫度曲線。 圖1 7 ( A )爲表示設定溫度、晶圓中央附近的中央 溫度T c以及晶圆周緣之周緣溫莨T e的時間變化、圖 17 (B)爲表示溫度差ΔΤ1 ( = Te - Tc)的時間 變化。 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 _B7__ 五、發明説明（42) 當爲圖17(A)時，在成膜過程（時刻t4〜t〇 )之前後分別爲昇溫過程（時刻t 3〜t 4、時刻t 6〜 t 7 )。此外，時刻t 7以後，則成爲第2安定化過程。 在此，第1安定化過程（時刻t 2〜t 3 )的設定溫度、 第2安定化過程（時刻t 7以後）的設定溫度、成膜過程 (時刻t 4〜t 6 )之設定時間的平均，則分別一致成爲 T 2。如此般，當設定好成爲基準的設定溫度（此時爲 T 2 )時，則使得熱處理過程得以明確化。例如針對一連 串之各熱處理過程，藉由將成爲基準之設定溫度設成不同 ，很容易區分（表現）出各自的熱處理過程。 如此般，即使在成膜過程的前後附加了 一些的過程， 若是對成膜過程所造成的影響不大時，則可以在修正第1 設定溫度曲線時被採用。 (F )若S 2 1 6的判斷爲Y e s時，則將經修正的 第1設定溫度曲線決定作爲第2設定溫度曲線，而結束第 2設定溫度曲線決定過程。 此外，當爲圖1 6 ( A )時，由於在成膜過程開始時 (t 3 )，設定溫度的間變化才開始，因此，如圖1 6 ( B )所示，在成膜過程的初期（t 3〜t 3 + △ t 3 )的 溫度分佈會產生過渡的狀態。因此，從設定溫度的時間變 化開始後，才在時間上稍微延遲些開始進行導入處理氣體 等之實質的成膜處理，其對於在成膜期間中達成鼠之均勻 成長會更好。 (G )當S 2 1 6的判斷爲N 〇時，則根據在第3批 -45- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（43> 次中之晶圓W - 3的膜厚以及在第4批次中之晶圓W 4的 膜厚的實測結果，來算出膜厚溫度係數S ( S 2 1 8 )。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 可藉由利用公式（3 0 )來算出。但是，此時的溫度 Τ 1、Τ 2則使用成膜中之溫度的時間平均値τ ( Α ν ) 〇 (Η )之後’則根據膜厚溫度係數的算出値，來算出 對於使在晶圓面內的膜厚分佈得以均一爲必要的晶圓面內 的溫度分佈（S 2 2 0 )。此外，則根據該溫度分佈來算 出時間變化設定溫度的斜率，而針對已經修正的第1設定 溫度曲線再加以修正。 該些過程，由於大致上與S 2 〇 8以及S 2 1 0對應 ，因此省略重複的說明。 (I )反覆S 2 1 2至S 2 2 2的步驟，直到晶圓面 內之膜厚分佈成爲容許範圍爲止。結果，最後決定出第2 設定溫度曲線。 (弟3設疋溫度曲線決定過程的詳細內容） 接著則說明S 3 0 0之第3設定溫度曲線之決定過程 的詳細內容。 第3設定溫度曲線的決定過程，是一由於基板群間的 基板的膜厚分佈會因爲第2設定溫度曲線的決定（第1設 定溫度曲線的修正）過程而降低，而是用來對此進行修正 . 者。亦即，決定第3設定溫度曲線的目的，則與決定第1 設定溫度曲線的目的相同。基本上的差異在於第1設定溫 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公餐） 523835 A7 B7 _ 五、發明説明（44) 度曲線在成膜中爲定常設定溫度，而第3設定溫‘度曲線在 成膜中爲時間變化設定溫度。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1 8爲表不第3設疋溫度曲線之決疋丨丨丨頁序之3羊細內 谷的流程圖。 如圖1 8所示’第3設定溫度曲線的決定過程’則對 應於圖7所示之第1設定溫度曲線的決定過程。在第1設 定溫度曲線的決定過程中，在S 1 0 8、S 1 1 6等的算 出處理中係利用定常設定溫度，而在第3設定溫度曲線的 決定過程中，在S308、 S316等的算出處理中，係 利用時間變.化設定時間的時間平均。 圖1 9爲表不根據圖1 8的流程所修正的弟2設定溫 度曲線（第3設定溫度曲線）的1例。在此’則修正圖 1 7所示之第2設定溫度曲線。 圖19 (A)則表示在基板群G1〜G5中之基板（ 監視晶圓W 1〜W 5 )之各自的設定溫度曲線，圖1 9 ( B )則使成膜中之時間變化設定溫度的平均値對應於監視 晶圓W 1〜W 5的位置來加以表示。該圖1 9則與表示第 設定溫度曲線的圖1 0對應。 當爲圖1 9的情形時，則在決定第2設定溫度曲線時 ，則時間變化設定溫度的斜率只規定1個。結果，被設置 在縱型熱處理爐10之區域1〜5的基板群G1〜G5 ( 監視晶圓W 1〜W 5 )的時間變化設定曲線，則在、成膜時 (時刻t4〜t6)，只有常數項（偏離offset)不同。 但是可針對各自的基板群G 1〜G 5 (監視晶圓w 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐）_ 77] ' '~ 523835 A7 B7 五、發明説明（ 〜W 5 )，而使時間變化設定溫度曲線的形狀不同。即使 是此時，基板群G 1〜G 5 (監視晶圓W 1〜W‘ 5 )之各 自設定溫度曲線，在修正的前後，形狀仍相同。重要的是 ，針對各基板群G 1〜G 5 (監視晶圓W 1〜W 5 )，算 出適當的時間變化設定溫度的時間平均値以及根據2 0來 修正設定溫度曲線，以使得在.晶邏上之膜厚的平均値接近 於目標膜厚D t。 此外，如上所述，在成膜過程（時刻t 4〜t 6 )的 前後，則容許設定溫度曲線互相有些許變化。又，可以從 設定溫度的時間變化開始稍微經過一點時間後，才開始進 行導入處理氣體等之實質的成膜處理。 至於其他方面，由於本質上與圖7所示之第1設定溫 度曲線之決定過程並無不同，因此，省略其重複的說明。 (其他的實施形態） 以上之實施形態，則在本發明之技術思想的範圍內可 進行擴充、變更。 首先，針對第1、第2、第3設定溫度曲線的決定過 程，並不一定要將該3個過程加以組合，而也可各自單獨 地實施。第1以及第3設定溫度曲線決定過程，雖然是以 基板群爲多數爲前提，但是第2設定溫度曲線決定過程， 即使基板群爲單數也沒有關係。· . 基板並不限於是半導體晶圓，例如也可以是玻璃基板 -48 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（y 時間變化設定溫度的斜率，並不一定在時間上是一定 。即使斜率不是一定，也能夠使基板面內之膜厚分佈達到 均一化。 加熱器的區分數並不限於5。又，在控制加熱器時， 也並非一定要經常根據中央溫度T c與周緣溫度T e來算 出代表溫度T r。也可以使用以任何形式即能夠代表基板 的溫度。 又’中央溫度T c以及周緣溫度T e ，也可以不根據 溫度感測器S i η、S o u t的測量信號來推得，直接加 以測量也沒有關係。例如利用（a )將熱電偶等之溫度感 測器設置在監視晶圓W 1〜W 5的方法，或是（b )利用 放射溫度計等的非接觸測量方法。此時，則不利用溫度感 測器S i η、S 〇 u t的測量信號。 接著則請參照圖面詳細地說明本發明之其他的一實施 形態。 圖2 0、圖2 1分別表示本發明之縱型熱處理裝置之 一實施形態的槪略斷面圖以及槪略立體圖。 本實施形態之縱型熱處理裝置，如圖2 0所示，備有 :縱型熱處理爐2 1 0，作爲晶圓保持工具的晶圓板 220，使該晶圓220昇降的板昇降器230 ，以及控 制部3 0 0。 縱型熱處理爐2 1 0具有：·例如由石英所構成的雙重 _ 構造的反應管2 4 0，以及設成包圍該反應管2 4 0，而 由電阻發熱體等所構成的加熱器2 5 0。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -49- 523835 A7 B7 五、發明説明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氣體供應管2 6 0以及排氣管2 7 0則被連接到反應 管2 4 0的底部。藉此，氣體可從反應管2 4 0的外管 2 4 0 a ，經由氣孔2 4 1而流到內管2 4 0 b之中。在 氣體供給管2 6 0內的氣體流量則爲流量控制器2 7 5所 控制。此外，2 4 5爲均熱用容器。 晶圓板2 2 0，則例如由將多個支柱2 2 3設在頂板 、2 2 1以及底板2 2 2之間而構成。多個用於保持晶圓（ 被處理體）W之周緣部的水平方向溝，則在上下方向被形 成在各支柱2 2 3。藉此，多個的晶圓W被保持成棚架狀 。晶圓板2 2 0則被載置在設在蓋體2 8 1 (用來開閉縱 型熱處理爐2 1 0之下端的開口部2 8 0 )之上的保溫筒 282之上。蓋體281則被設在板昇降器230。藉由 板昇降器2 3 0的昇降，可使得晶圓板2 2 0相對於縱型 熱處理爐2 1 0進行搬出搬入。 上述加熱器2 5 0被分割成5個的加熱器元件2 5 1 〜2 5 5 。各加熱器元件2 5 1〜2 5 5分別至要 針對在縱型熱處理爐2 1 0內的區域領域）2 0 1〜 經濟部1,曰达时4^貞工消費釜泎fi印製 2 0 5進行加熱。在代表區域2 0 1〜2 0 5的位置分別 配置有用來監視溫度的監視晶圓w 1〜w 5 °亦即’監視 晶圓W 1〜W 5與區域2 0 1〜2 0 5彼此呈1對1地對 應。各自加熱器元件2 5 1〜2 5 5 ，則個別地根據電力 控制器來控制消耗電力。 ‘ 、 監視晶圓W 1〜W 5的基板溫度不是直接被測量’而 是根據分別被設在加熱器2 5 0之附近（均熱容器2 4 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X 297公嫠） -5〇- 523835 A7 B7 五、發明説明（d 的外壁）以及晶圓w之附近（內管2 4 0七的內壁）的溫 度感測器S 〇 u t、S i η的溫度測量結果而被推測。此 時，熱電偶等的溫度感測器不需要接觸到晶圓W，因此， 能夠防止晶圓W被金屬等所污，染。溫度感測器S i η、 S o u t ，則分別對應於監視晶圓W 1〜W 5設置 Sinl 〜Sin5、Soutl 〜Sot5o 控制部3 0 0係用來控制縱型熱處理爐2 1 0，而被 輸入溫度感測器S i η 1〜S i η 5、S 〇 u t 1〜 S o u t 5，而將控制信號輸出到電力控制器2 9 1〜 2 9 5、流量控制器2 6 5以及排氣量控制器2 7 5。 圖2 2爲在控制器3 0 0之內部構成中，表示與加熱 器2 0 3之控制相關之部分之詳細內容的方塊圖。 如圖2 2所示，控制部3 0 0係由：用來輸出根據溫 度感測器 Sinl 〜Sin5、 Slout 〜S5〇ut 的測量信號所推得之監視晶圓W 1〜W 5的中央附近的中 央溫度T 1 c〜T 5 c、與周緣附近的周緣溫度T 1 e〜 T 5 e的基板溫度推測部3 1 0，根據各自之監視晶圓 W1〜W5的中央領域T1 c〜T5 c以及周緣溫度 T 1 e〜T 5 e ，算出各自之監視晶圓W1〜W5的代表 溫度T 1〜T 5的代表溫度算出部3 2 0、以及根據監視 晶圓的代表溫度T 1〜T 5與被記憶在設定溫度曲線記憶 部3 3 0的設定溫度曲線，來決·定加熱器之輸出h 1〜 h 5的加熱器輸出決定部3 4 0所構成。由加熱器輸出決 定部3 4 0所決定的加熱器輸出h 1〜h 5則當作控制信 -51 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（一 號被送出到電力控制器3 9 1〜3 9 5。， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 設定溫度曲線記憶部3 3 0 .爲任意之公知的記錄媒體 ’例如硬碟或軟碟等。 設定溫度曲線是用來表示時間的經過與設定溫度（晶 圓W應該的溫度）之關係者。該1例則表示在圖2 3。 圖2 3爲表示本實施形態之設定溫度曲線的說明圖。 如_ 2 3所示，該設定溫度曲線..， (A )從時刻t 〇到t 1 ，設定溫度被保持在τ 〇。 此時’將已保持有晶圓W的晶圓板2 2 0搬入到縱型熱處 理爐210內（載入過程）。· (B )在時刻t 1到t 2之間，設定溫度會以一定的 速率從溫度T 〇上昇到T 2 (昇溫過程）。 (C )在時刻t 2到t 3之間，設定溫度被保持在 T 2。實際的晶圓w的溫度，由於熱的慣性的緣故，從將 設定溫度成一定開始到溫度成爲一定爲止要花費些許的時 間。因此’要到晶圓的溫度安定之後，才移到下一過程（ 安定化過程）。 一般而言，該安定化過程需要數分鐘以上，有時候甚 至需要數十分鐘以上。 在本貫施形態中’其特徵在於即使是縮短或省略該安 疋化時間（t 3 - t 2 )，也很難導致晶圓W之品質降低 〇 * - (D )在時刻t 3到t 4之間，設定溫度會從Τ 2慢 慢地降低到Τ 1爲止。此時，則從氣體供給管2 6 〇，將 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -52- 523835 A7 B7 五、發明説明（5d 氧氣等的處理氣體導入到縱型熱處理爐2 ,1.0的內部，而 進行例如在矽晶圓上形成氧化膜等的熱處理（成膜過程） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 〇 亦即，成膜中的設定溫度是一會隨著時間;而變化的時 間變化設定溫度。此外，在此，所謂的時間變化設定溫度 係指設定溫度相對於時間會有變化，但在成膜中，暫時成 爲一定値也沒有關係。亦即，除了通過成膜過程（熱處理 過程）之全部期間，設定溫度爲一定者以外，皆可稱爲時 間變化設定溫度。以後，也作同樣的解釋。 本實施形態，則藉由適當地組合昇溫速率與成膜中的 時間變化設定溫度，可以縮短安定化時間。其詳細內容請 容後述。 (E )在時刻t 4到t 5之間，設定溫度會以一定的 速率從T 1降低到T 〇 (降溫過程）。 (F )在時刻t 5以後，設定溫度會被保持在T 〇。 此時，已經保持有晶圓W的晶圓板2 2 0會從縱型熱處理 爐2 1 0內被搬出（卸載過程）。 設定溫度曲線，除了如上所述般對應於時間的經過而 直接指定溫度外，也可以以指定昇溫速率等之溫度的變化 率。或指定加熱器輸出等各種的形態來表現。結果，只要 是一能夠使時間的經過與晶圓W的溫度互相對應者，則並 未特別限制其表現態樣。 、 設定溫度曲線是用來決定整個晶圓W之熱處理之處理 訣竅（recipe )的一部分。處理訣竅，除了設定溫度曲線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -53- 523835 A7 ____B7 五、發明説明（51) 之外’大氣從縱型熱處理爐1 〇內排出、或是導入處理氣 體等，則是對應於時間經過。 在整個熱處理中特別重要的是成膜過程（熱處理過程 )3在處理訣竅中’將記述成膜過程的部分稱爲成膜過程 記述部（熱處理過程.記述部）。 圖2 4爲表示根據控制器3 ο 〇來控制加熱器2 5 0 之順序的流程圖。以下，則根據該流程圖來說明縱型熱處 理爐1 0的溫度控制的順序。 (A )當開始熱處理的製程時，溫度感測器s i η ( SI i η 〜S5 i η)以及 Sout (Slout 〜 S 5 〇 u t )的測量信號，則由基板溫度推測部3 1 〇所 讀取（S11)。 (B )基板溫度推測部3 1 0，則從溫度感測器 S 1 η以及S 〇 u t的推測信號，來推測監視晶圓W 1〜 W5之各自的中央溫度T1 c〜T5 c以及周緣溫度 Tie 〜T5e (S402)。 在推測時，可以利用在控制工程中所知之以外的公式 (201)、（202)° χ(Η-1)-A · x(t) + B · u(t)......公式（201) y(t)-C · x(t) + u(t)......公式（202) 在此，t :時間 · 、 X ( t ) : η次元狀態向量 y ( t ) :m次元輸出向量 -54- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（52) u ( t ) : r次元輸入向量 χ η的常數行 A、B、C 分別爲 nxri、η (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 列 公式（2 0 1 )稱爲狀態方程式、公式（2 )稱爲輸 出方程式。藉由將公式（201)、 （202)連立來解 ’可以求取與輸入向量u ( t )對應的輸出.向量y ( t ) ο 在本實施形態中，輸入向量U ( t )爲溫度感測器 S 1 i η〜S 5 i η、 S 1 o u t〜S 5〇u t的測量信 號、輸出向量y ( t )爲中央溫度τΐ c〜T5 c以及周 緣溫度T 1 e〜T 5 e。 在公式（2 0 1 )、 （ 2 0 2 )中，溫度感測器
Sin、S ◦ u t的測量信號與中央溫度τ c以及周緣温 度T e則具有多輸出入的關係。亦即，各加熱器元件 2 5 1〜2 5 5不是只會影響到對應的1個的監視晶圓 W 1〜W 5 ，而是會對全部的監視晶圓W 1〜w 5帶來影 % 狀態方程式可以利用已考慮到雜訊之以外的公式 2 0 3 )、（ 2 0 4 )。 x(t+l) = A · x(t) + B · u(t) + K · e(t)......公式（203) y(t) = C · x(t) + D · u(t) + e(t)......公式（204) 在此，t :時間 _ χ ( t ) : n次元狀態向量 y ( t ) :m次元輸出向量 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -55- 523835 A 7 B7 五、發明説明（ u(t):r次元輸入向量 ， e ( t ) : m次元雜訊向量 A、 B、 C、 D、 K分別爲nxn、 nxr、 mxn 、in x m、n x m的常數行列。 在此，用來求取由熱處理裝置之熱的特性所決定的常 數行列A、’ B、C、D，則例如可以使用部分空間法。 具體地說，首先，取得溫度感測器S 1 i η〜 S 5 i η以及S 1 〇 u t〜S 5 〇 u t的測量信號以及中 央溫度T1 c〜T5 c及周緣溫度T1 e〜T5 e的資料 。此外，藉由將該資料輸入到例如軟體Matlab (製造： T h c M a t h w 〇 r k s · I n c .販賣：寸< A氺7卜シ只于厶株式會 社），可以逆算出常數行列A、B、C、D。 藉由一邊該加熱器元件2 5 1〜2 5 5的輸出慢慢地 變化，而同時測量溫度感測器S 1 i η〜S 5 i η以及 S 1 o u t〜S 5 o u t的測量信號與中央溫度丁 1 c〜 丁 5 c以及周緣溫度T 1 e〜T 5 e的時間的變動而取得 資料。中央溫度T 1 c〜T 5 c以及周緣溫度T 1 e〜 T 5 e的測量，則可藉由已設置熱電偶的監視晶圓來實施 〇 所求得的常數行列A、B、C、D的組合存在有多個 乃爲通例。從該組合選擇出中央溫度T 1 c〜T 5 c以及 周緣溫度T 1 e〜T 5 e的算出値（連立公式（2、0 3 ) 、（2 0 4 )而算出）與實測値可以成爲一致者（模型的 評估）。 -56 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（54) 若決定好常數行列A、B、C.、D的組合，藉由聯立 公式（2〇1)、 （2. 〇2)或公式（203)、( (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 〇 4 )來解，可以從溫度感測器S 1 i η〜S 5 i η以 …及S 1 o u t〜S 5 〇 u t的測量信號，算出中央溫度 T 1 C〜T 5 C以及周緣溫度T 1 e〜T .5 e。 (C )代表溫度算出部3 2 0.，則根據中央溫度 T1 c〜T5 c以及周緣溫度T1 e〜T5 e ，算出代表 監視晶圓W 1〜W 5之各自溫度的代表溫度T 1 I*〜 T 5 r ( S 4 0 3 )。 代表溫度T J：的算出則是例如藉由以下之公式（ 2 0 5 )來進行。
Tr = Tc · x + Te · (1-x)......公式（205) 在此，X爲加權比重（0 < X < 1 )。加權比重X貝[J 考慮在晶圓W上的溫度分佈，而採用代表溫度τ r作爲代 表晶圓W之溫度的値的適合的値。具體地說，加權比重X 則可以例如採用1 / 3的値。 C D )加熱器輸出決定部3 3 0，則根據代表溫度 Τ 1 r〜T 5 r以及設定溫度曲線，決定出到加熱器 251〜255的輸出値hi〜h5 (S14)。 加熱器輸出値h 1〜h 5，則例如對應於設定溫度 T s p與代表溫度τ r的差（T s ρ - T r )而被決定。 或是對應於昇溫速率等之溫度的·變化速度而被決定。 C E )加熱器輸出決定部3 4 0，則將最終所決定之 加熱器輸出値h 1〜h 5當作控制信號輸出到電力控制器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -57- 523835 A7 _B7 _ 五、發明说明（55> 291〜295 (S405)。而控制加熱器元件251 '〜2 5 5之各自的輸出。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (F )若熱處理過程未結束時，則回到步驟s 4 0 1 .，繼續進行半導體晶圓W的溫度控制（S 4 0 6 )。 此外，從該步驟S 4 0 2到S 4 0 6 ，大多數的情形 是依據1秒〜4秒左.右的週期被反覆。 接著，則說明利用本發明之設定溫度曲線之溫度控制 的詳細內容。 圖2 5爲表示當使用圖2 3所示之設定溫度曲線時之 晶圓W上的溫度的時間變化的說明圖。圖2 5 .( A )爲表 示與設定溫度T s p對應之晶圓W的周緣附近的周緣溫度 T e以及中央附近之中央溫度T c的時間變化。又，圖 2 5 (B )爲表示在晶圓面之溫度差at ( = T c — T e )的時間變化，圖2 5 ( C )爲表示加熱器2 5 0之輸出 的時間變化。 (1 )從時刻t 1到t 2進行昇溫。此時，加熱器 2 5 0的輸出，由於急速昇溫的緣故，會從p 1增加到 . P 4 0 ^ 加熱器2 5 0則從周緣來加熱晶圓W。因此，周緣溫 \ t 度τ e會較中央溫度Tc先上昇。結果，溫度差成爲 \ 負的値。亦即，此時成爲晶圓W的周緣溫度較中央溫度爲 ^ 高的周緣高溫狀態。 · ? ' ^ ( 2 )從時刻t 2到t 3，設定溫度爲一定的τ 2。
L ] 在此’晶圓w的溫度達到安定化。此時，加熱器250的 本紙浪尺度適用中國國家榡準（CNs ) A4規格（210X 297公釐） -58- 523835 A7 B7 五、發明説明（ 輸出從P 4降低到P 3。 ， 然而，由於熱的慣性緣故，晶圓w的溫度上昇不會立 刻停止。因此，溫度差△丁會慢慢地接近於〇。 (3 )從時刻t 3到t 5 ，設定溫度會慢慢地從丁 2 降低到T 1。而加熱器2 5 〇的輸出，也會對應於此，從 P 3降低到P 2。在從時時刻t 3到t 5爲止的期間，乃 導入氧氣等的處理氣體而進行成膜（熱處理）。 晶圓W的溫度也會隨著設定溫度的降低而降低。在此 ，周緣溫度T e會較中央溫度T c有更急速降低的傾向。 而是導因於從晶圓W的周緣開始散熱。亦即，晶圓w的周 緣，在加熱時以及散熱時，都會較晶圓W的中央先產生溫 度的變化。 在從時刻t 1到t 2的昇溫過程中，成爲周緣高溫狀 態的晶圓W，即使是在時刻t 3，溫度差△ T仍爲 - △ T 1 ，而依然是處於周緣高溫狀態。而此是因爲安定 化過程的時間（t 3 - t 2 )短所導致。 但是，在設定溫度降低時，周緣溫度會較中央溫度先 降低。因此，周緣高溫狀態會慢慢地變成中央溫度T c較 周緣溫度T e爲高的中央高溫狀態。此外，在時刻t 4， 中央溫度與周緣溫度成爲相同，亦即，溫度差△ T成爲〇 。之後，則成爲中央高溫狀態，溫度差△ T爲△ T 2，而 成爲一安定的狀態。 · 、 、 如上所述，本實施形態的特徵在於：在成膜時，乃同 時有中央高溫狀態與周緣高溫狀態的2種狀態。而此則意 -59- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 523835 A7 ____B7 五、發明説明（57) . 味著若在時間上平均來看，在晶圓w的中央與周緣的成膜 條件接近。在此，在成膜時’當溫度發生變化時的成膜速 率R (膜的成長速度）的平均値，可以以溫度的時間平均 τ (Αν)作爲基準來表示。而如以下所示。 在晶圓上所形成的膜的膜厚D，則根據成膜速率（膜 的成長速度）R以及時間t ，而表示如以下之公式（ 2 0 6 )。 D = 5 t 3 1 5 R ( T ) d Τ ····…公式（206) 在此，丨爲積分記號。R ( Τ )則意味著成膜速率R 爲溫度T的函數。 成膜速率R ( T )，如以下之公式（2 0 7 )般，可 根據溫度的常數値T 0來展開。 R(T) = R(T0) + Rl(T0)x(T-T0)......公式（207) 在此，R1 (TO) dR(T〇)/dt (成膜速率 的時間微分） 若將公式（2 0 7 )代入到公式（2 0 6 )時，則可 以導出公式（2 0 8 )。 D = R(TO)x(t5-t3) + Rl(TO)ir3t5(T-TO)dt......公式（208) 在此，將溫度τ的時間平均値（平均溫度）T ( A v )根據以下之公式（2 0 9 )來定義。 T(Av) = Jt3t5T(t)dt/(t5-t3)......公式（209) 此外，在公式（2 0 8 )中·，若是設成τ 〇 =、 T ( A v )時，則可以得到以下的公式（2 1〇） D/(t5-t3) = R(T(Av))......公式（210) -60
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本IC 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公瘦
'V 523835 Α7 _ Β7 五、發明説明（58) 在此’ D / ( t 5 - t. 3 ):在成膜時之成膜速率的 平均値（平均成膜速率）。 亦即，公式（2 1 〇 )意味著在成膜時，當溫度變化 時的平均成膜速率係根據平均溫度Τ ( Α ν )而定。 由上可知在成膜時的中央溫度的時間平均値（平均中 央溫度）T c ( A ν )與周緣溫度的時間平均値平均周緣 溫度T e ( A ν )最好是接近。此外，平均中央溫度τ c (A ν )與平均周緣溫度T e ( A ν )則以以下之公式來 表不。
Tc(Av) = i：3r5Tc(t)dt/(t5-t3)......公式（21 1)
Te(Av) = i：3t5Te(t)dt/(t5-t3)......公式（212) 在此，若設成 T c ( A ν )二 T e (Αν)......公式（2 1 3 ) 則可以導出公式（2 1 4 ) ir3t5(Tc(t)-Te(t))dt = 0......公式（214) 在此，由於T c ( t ) 一 T e ( t )爲溫度差△丁 （ t )，因此成爲 5t3t5(AT(t))dt=〇......公式（215) Λ 由上可知，爲了要在晶圓W的中央與周緣同樣地進行 成膜，則可知最好在成膜時的平均中央溫度T c ( A ν ) 與平均周緣溫度T e ( A ν )要相同，亦即，溫度差△ τ (t )的積分値爲0。 — - 而此則意味著在圖2 5 ( B )中，從時刻t 3到t 4 之斜線的面積與從時刻t 4到t 5之斜線的面積係相等。 -61 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
I 523835 A7 ____B7__ 五、發明説明（d (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上所述，藉著縮短安定化過程的時間’即使在成膜 過程的初期，在中央溫度與周緣溫度之間存在有溫度差， 藉由積極地作出該溫度至與正負相反的溫度差’可以使得 晶圓W的中央與周緣的膜厚分佈變得均一。 但是若是考慮到溫度以外的條件時，則使晶圓W的中 央與周緣的平均溫度相等並不一定是對於膜厚分佈的均一 化爲最佳的條件。例如在減壓C V D中，則有將比較新鮮 的處理氣體供給到晶圓的周緣，而將已經消耗的處理氣體 供給到中央附近的傾向。亦即，.此時，即使溫度條件相同 ，也有晶圓W的中央的膜厚薄，而在周緣變厚的傾向。此 時，爲了考慮到處理氣體的條件不均勻，而提高膜厚分佈 ，最好是讓中央溫度稍微較周緣溫度爲高。 如此般，最好是根據對晶圚W所實施的熱處理條件來 調整平均中央溫度與平均周緣溫度的關係。 爲了要調整平均周緣溫度與平均中央溫度的大小，乃 有以下的方法。 ①改變昇溫過程（時刻t 1到t 2 )的昇溫速率。 若是加大昇溫速率時，則會使得昇溫中的周緣溫度 T e與中央溫度T c的溫度差增加。結果，會有在之後之 成膜過程中的平均周緣溫度變得較平均中央溫度爲大的傾 向。 相反地，當降低昇溫速率時·，則昇溫中之周緣溫度 .T e與中央溫度T C的溫度差會接近。亦即，在成膜過程 初期的周緣高溫狀態下，周緣溫度T e與中央溫度T c的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -62- 523835 A7 B7 五、發明説明（d (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 溫度差會變小。結果，在整個成膜過程中，，中央高溫狀態 會較周緣高溫狀態爲優勢。亦即，會有在之後之成膜過程 中之平均周緣溫度相對於平均中央溫度變小的傾向。 ② 改變安定化過程（t 2〜t 3 )的時間（t 3〜 t 2 ) 〇 當縮短安定化時間時，則在成膜過程初期之周緣溫度 T e與中央溫度T c的溫度差會增加。因此，會有平均周 緣溫度T e相對於平均中央溫度T c增加的傾向。 相反地’當拉長女疋化時間時，則會有平均周緣溫度 T e相對於平均中央溫度減少的傾向。 ③ 改變在成膜過程（時刻T 4〜t 5 )中之時間變化 設定時間的時間斜率（（T 2 - T 3 ) / ( t 5 - t 3 ) )° 右是加大設疋溫度的時間斜率時，則周緣溫度相對於 中央溫度會快速地降低。此外，連最終的溫度差△ T 2也 會變大。結果會有平均中央溫度相對於平均周緣溫度變大 的傾向。 相反地，若是減小設定溫度的時間斜率時，則最終的 溫度差△ T 2會變小。結果會有平均中央溫度相對於平均 周緣溫度變小的傾向。 如上所述，藉由改變在昇溫過程、安定化過程、成膜 過程中的設定溫度曲線，可以控制在成膜過程中之平均中 央溫度以及平均周緣溫度。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -63- 523835 A7 B7 五、發明説明（61) ‘ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (4 )從時刻t 5到t 6 ，設定溫度會從T 1降低到 T 0。此時，即停止導入處理氣體。之後，晶圓w則從縱 型熱處理爐210內被取出。 (比較例） 接著，則說明比較例爲成膜中的設定溫度是一定的定 常設定溫度的設定溫搜曲線的情形。
圖2 6爲表示本發明之比較例的說明圖。圖2 6 ( A )爲表示設定溫度T s p、中央溫度T c以及周緣溫度 T e之時間經過的說明圖，圖2 6 ( B )爲表示溫度差 △ T ( = T c 一 T e )之時間上變化的說明圖。如圖2 6 (A )所示，從時刻t 3到t 5時的設定溫度T s p爲一 定此點則不同於圖2 5所示之設定溫度曲線。 到安定化過程爲止，由於與圖2 5並沒有什麼特別改 變之處，因此省略其說明。 在時刻t 3到t 5的成膜過程中，周緣溫度T e與中 央溫度T c會慢慢地接近於定常設定溫度T 1 /。在此， 到時刻t 4爲止，乃成爲周緣溫度T e較中央溫度T c爲 高的周緣高溫狀態，之後，則成爲兩者的溫度大約相等的 等溫狀態。 結果，在成膜時，平均周緣溫度T e ( A v )會變得 較平均中央溫度T c ( A v )爲高。亦即，在晶圓W的中 央與周緣的溫度條件不同。因此，很難保證在晶圓面內的 膜厚的均一性。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -64 - 523835 A7 B7 五、發明説明（62) 爲了要避免此一情形，則最好是拉長安定化時間（ t 3 - t 2 )。但是當拉長安定化時間時，則在熱處理過 程會花費較多的時間。 (具體的實施例） 具體的熱處理的1例，則是利用氧氣作爲處理氣體而 形成氧化膜。其結果則整理如表1。 表1 處理訣竅 安定化過程 成膜過程 面內膜厚變動 訣竅1 90(TC 900°C 0.57% (定常設定溫度） 5分 訣竅2 900。。 900°C 1.25% (定常設定溫度） 1分 訣竅3 90CTC 900 〜889t • 0.50% (時間變化設定溫度） 1分 熱處理的訣竅，則利用定常設定溫度的訣竅1 (比較 例）、以及訣竅2 (比較例）、時間變化設定溫度的訣竅 3 (實施例）等3種，而在矽晶圓W上形成氧化膜。不管 是那一種，均是在昇溫到9 0 0 °C ’經過所設定的安定化 過程後，才實施成膜過程。 - 如表1所示’在訣竅1中，安定化時間爲5分鐘。結 果，在晶圓面內之膜厚分佈的變動爲0·57%。在訣竅 -65- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（63) ‘ 2中，安定化時間爲1分鐘。結杲，在晶圓面內之膜厚分 佈的變動會惡化到1 · 2 5 %。 相較於此，在訣竅3中，安定化時間爲1分鐘，而設 而一邊進 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 定溫度會一邊從9 0 0 °C慢慢地降低 行成膜。結果，在晶圓面內，可以得到〇 . 5 %之均勻 0 · 5 %之均勻的膜厚分佈變動。 (變形例） 接著，則表示設定溫度曲線的變形例。此外，以下的 變形例，可利用上述之圖2 0至圖2 1所示的熱處理裝置 來實施。 圖2 7爲在成膜過程後的過程被變更的例子。圖2 7 的例子，時刻t 0到t 5 ，則與圖2 5的例子相同。但是 ，在圖2 7的例子中，在時刻t 5以後才昇溫，設定溫度 T s p會再度上升到T 2，之後（時刻t 6 >以後）則保 持在一定溫度。之後，當預定下一過程時，則不進行如圖 2 5般的降溫。 £ 如此般，在時刻t 3到t 5之成膜過程之後，可以附 加各種的過程。而此並未影響到本發明的本質。 接著，將成膜過程之前過程被變更時的例子表示在圖 2 8° 圖2 8所示之設定溫度曲線_，則在時刻t 4 〃到 t 6 〃的成膜過程之前具有從時刻t 1 "到t 2 〃的第1 昇溫過程，從時刻t 2 "到t 3 "的第1安定化過程，從 -66 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 ____B7___ 五、發明説明（64) 時刻t 3 〃到t 4 〃的第2昇溫過程。此點則不同於圖 2 7的設定溫度曲線。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 結果，成膜過程的設定溫度曲線，在其過程之中間的 時刻t 5 〃 ，會通過第1安定化過程中的設定溫度T 2 〃 〇 如此般，可以變更成膜過程的前過程。但是，當變更 前過程時，成膜中的平均中央溫度以及平均周緣溫度也會 改變，因此會有晶圓W面內的膜厚分佈’惡化的情形。此時 ，可因應所需，將設定溫度曲線作最佳化（修正）。該最 佳化可利用中央溫度T c以及周緣溫度T e的推測値而實 施。或者是根據在.熱處理後之晶圓面內的膜厚分佈而實施 〇 此外，連時刻t 7 〃以後的第2安定化過程的設定溫 度，也與第1安定化過程同樣地成爲T 2 〃 。如此般，可 以使得在成膜過程之前後的設定溫度成爲一致。 又，到目前爲止，雖然只說明成膜中之時間變化設定 溫度的斜率爲負的曲線，但該斜率也可以是正的。其一例 則表示在圖2 9。 圖2 9 ( A )爲表示讓設定溫度丁 s p、晶圓W的中 央溫度T c以及周緣溫度T e與時間對應而表示的說明圖 。圖29 (B)爲表示讓溫度差ΛΤ( = Τ(： - Te)與 時間對應而表示的說明圖。 , ^ ( 1 )在本實施例中，從時刻t 0 3 )到t 1 1 3 )， 溫度B成爲一定的T 3 ( 3 )。該溫度T 3 1 3 則變得較在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -67- 523835 A7 ______B7 五、發明説明（65) 成膜過程中的溫度爲高（高溫過程）。 ， 此時的晶圓W的中央溫度丁 C以'及周緣溫度T e ，則 與設定溫度Tsp同樣是T3(3)。 (2 )之後，從時刻t 1〔 3 )到t 2 ( 3 )爲止，設定 溫度會從T 3 ( 3 )降低到T 1 ( 3 )(降溫過程）。 =此時，如上所述，則從晶圓W的周緣散熱。因此，周 緣溫度T e會較中央溫度T c先降低。結果成爲一中央溫 度較周緣溫度爲高的中央高溫狀態，而溫度差 △ T ( = Tc 一 Te)成爲正。 (3 )從時刻t 2 ( 3 )到t 3 ( 3 }爲止，設定溫度 T s p會保持在一定（安定化過程）。 此時，溫度差△ T會慢慢地接近於0。但是在溫度差 △ T到達〇之前，會移到下一成膜過程。該安定化過程可 因情況而被省略。 (4 )從時刻t 3 u 3到t 5 ( 3 >爲止，除了設定溫 度丁 s p會從T 1 ( 3 )慢慢地上昇到T 2 ( 3 )爲止外，也 將氧氣等的處理氣體導入到縱型熱處理爐210內而進行 成膜（成膜過程）。 此時，會從晶圓W的周緣進行加熱。因此，周緣溫度 T e會較中央溫度更迅速地上昇。結果，在時刻t 4 ( 3 > 、晶圓W會從中央高溫狀態移到周緣高溫狀態，以後的溫 度差△ T成爲負。 · — 、 如此般，在圖2 9所示的例子中，在成膜過程中，乃 有中央高溫狀態與周緣高溫狀態的2個狀態。因此，在成 -68- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 __B7 五、發明説明（66) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 膜中之溫度差△ T的積分値，中央高溫狀態與周緣高溫狀 態抵消的結果，會變得接近於〇。而此，如公式（2 4.) 所示般，乃意味著成膜的平均中央溫度T c (A v )與平 均周緣溫度T e ( A v )會接近。 結果，可以期待在晶圓W面內的膜厚分佈會接近於均 勻。 (5 )從時刻t 5 ( 3 )到t 6 ( 3 )的降溫過程，以及 時刻t 6 ( ^以後的卸載過程，由於本質上與上述之圖 2 5並無不同，因此省略其記載。 如上所述，本發明可以適用在成膜中的時間變化設定 溫度具有正的斜率的情形。也有適合於前處理爲進行一些 高溫過程，而之後則進行熱處理的情形。 (其他的實施形態） 以上發明的實施形態，在本發明之技術思想的範圍內 可進行擴充或變更。 例如基板不限於半導體晶圓，也可以例如是玻璃基板 〇 熱處理裝置不限於是縱型熱處理爐或是批次（batch )爐，也可以是一個一個進行熱處理之枚葉式（一片一片 式；的熱處理裝置。但是也有可能時間變化設定溫度的斜 率與與周緣高溫狀態以及中央高溫狀態的出現順序會因爲 基板與加熱器的配置關係而不同。 該關係則表示在表2。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -69- 523835 五、發明説明（67) 加熱方式 時間變化設定溫度 的斜率（成膜中） 高溫狀態的出現順 周緣加熱 (批次式熱處理爐） 中央加熱 (枚葉式熱處理爐） 正 負 正 負 中央高溫狀態 緣尚溫狀態 周 周緣高.溫狀態 央高溫狀態 周緣高溫狀態 央高溫狀態 中央尚溫狀態 緣高溫狀態 中 中 周 C请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 了 i *v 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公慶） 如上所述’在縱型熱處理爐（批次式白勺 例）中，若時間變化設定溫度的斜率爲負的 ，會從周緣高溫狀態變成中央高溫狀態’而 定溫度的斜爲正的時（圖2 9 ) ’則從中央 周緣高溫狀態。 而此是因爲縱型熱處理爐爲了要在將晶 的狀態下來進行熱處理，乃從晶圓W的周緣 散熱（周緣加熱方式），而使得周緣溫度較 生變化所導致。 相對於此，在枚葉式熱處理爐中，係針 進行熱處理。因此，通常會從晶圓W的表面 附近開始加熱以及散熱（中央加熱方式）。 一 70- 熱處理爐的1 時（圖2 5 ) 若時間變化設 局溫狀態變成 圓W予以積層 進行加熱以及 中央溫度先產 對每1個晶圓 ，亦即，中央 結果，會有中 523835
A
7 B 五、發明説明（68) 央溫度較周緣溫度先產生變化的傾向，而高溫狀態（中央 高溫狀態、周緣高溫狀態）的出現順序，則與周緣加熱方 式相反。. 如此般，本發明不管是批次式或是枚茱式皆可適用。 最好是根據在安定化過程以前的前過程是昇溫過程或 降溫過程來分開使用時間變化設定.溫度的斜率。 表3 前過程· 時間變化設定溫度的斜率 (安定化過程以前） (成膜中） 昇溫 負 (設定溫度的斜率：正） 降溫 正 (設定溫度的斜率：負） 亦即，若前過程爲昇溫過程時，則將時間變化設定溫 度的斜率設成負的（圖2 5 )，若前過程爲降溫過程時， 則將時間變化設定溫度的斜率設成正的（圖2 9 )。 該關係，則不管加熱方式是周緣加熱方式或是中央加 熱方式皆可適用。 此外，對於基板之溫度分佈帶的影響小的極短時間的 前過程，當然是可以忽視。 、 又，時間變化設定溫度的斜率也不一定要是一定。在 本發明中，其特徵在於在成膜時會出現中央高溫狀態與周 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -71 - 523835 A7 B7 五、發明説明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 緣高溫狀態的2個狀態，但時間變化設定時間的斜率也可 以變化，而在成膜時，斜率的正負也可因不同情況而變化 〇 又，中央高溫狀態與周緣高溫狀態的2個狀態並不限 於每次各要出一次。例如，也可以在成膜時，依據中央高 溫狀態、周緣高溫狀態、中央高溫狀態的順序而出現。 熱處理的目的也可以是擴散、退火、形成熱氧化膜、 或是藉由 C V D (Chemical Vapor Deposition)來成膜（ 例如S i N等的成膜）之任一者。亦即，本發明可以適用 在基板內之溫度分佈會成爲問題的各種的處理過程。 加熱器的區分的數目（加熱器元件的數目）則不限於 5。又，加熱器也可以不作區分。又，在控制加熱器時， 也不一定要從中央溫度Tc與周緣溫度T e來算出代表溫 度T r不可。而以任一形式可代表基板的溫度皆可以使用 〇 ¾齊.'¥?fA1 6 a: Μ 3穸^泎·;1·ρ Μ 又，中央溫度T c以及周緣溫度T e可以不從溫度感 測器S i η、S o u t的測量信號來推得，也可以直接加 以測量。例如也可以利用（a )將熱電偶等的溫度感測器 設置在監視晶圓W 1〜W 5的方法，或是（b )藉由放射 溫度計等之非接觸測量方法。此時，則不利用溫度感測器 Sin、S 〇 u t的測量信號。 如上所述，根據本發明，可以在基板間（基板赉間） . 或是基板面內達到膜厚分佈的均一化。 或者，根據本發明，在熱處理中，則有基板中央附近 -72- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（7〇) 爲高溫的中央高溫狀態與基板周緣附近爲高溫的周緣高溫 狀態的2個狀態。該中央高溫狀態與周緣高溫狀態再者可 以互相抵消。亦即，在時間平均上，藉由中央溫度與周緣 溫度接近，而縮短安定化時間，也容易確保在基板上之熱 處理的均一性。 圖面之簡單說明 圖1爲本發明之縱型熱處理裝置之一實施形態的槪略 斷面圖。 圖2爲本發明之縱型熱處理裝置之一實施形態的槪略 斷面圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝理 理 處 處熱 熱型 型 縱 縱之 之 態 態 形 形 施 施 實 實。之 之圖 2 2 鬼圖 圖方及 及的以 以容 1 1 內圖 圖細示 示詳表 表之爲 爲器爲 3 制 4 圖控圖 之 置 處 熱 型 縱 之 態 形 施 。 實 圖之 月 2 說圖 的及 例以 1 1 的 圖 線據 曲根 度示 溫表 定爲 設 5 之圖 置 裝 度 溫 定 設 第 之 。 態 圖形 程施 流實 的之 的 2 序圖 順及 制以 控 1 的圖 器示 制表 控爲 之 6 置圖 裝 彐二 理 度 溫 定 設 IX 第 之 態 。 形 圖施 呈實 流之 的 2 容圖 內及 略以 槪 1 之圖 序示 順表 定爲 決 7 之圖 線 曲 明 說 的 子 例 的 點 量 測 0 NV1 圖之 程厚 流膜 的 量 容測 內上 略圓 槪 晶 之在 序示 順表 定爲 決 8 之 圖 線 曲 圖 圖 明 說 的 子 例 之 佈 分 厚 膜 之 上 圓 晶 在 示 表 爲 9 圖 -73- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 523835 A7 B7 五、發明説明（72 ) 成膜中之時間變化設定溫度之平均値與監視晶圓（monitor wafer) W1〜W5之位置。 圖2 0爲表示本發明之縱型熱處理裝置之一實施形態 之槪略斷面圖。 圖2 1爲本發明之縱型熱處理裝置之一實施形態之槪 略斷面圖。 圖2 2爲表示圖2 0以及圖2 1之實施形態之縱型熱 處理裝置之控制部之詳細內容的方塊圖。 圖2 3爲表示圖2 0以及圖2 1之實施形態之縱型熱 處理裝置之设疋溫度曲線之1例的g兌明圖。 圖2 4爲表示圖2 0以及圖2 1之實施形態之縱型熱 處理裝置之控制順序的流程圖。 圖2 5爲表示當根據圖2 〇以及圖2 1之實施形態的 設定溫度曲線來控制縱型熱處理裝置時，晶圓溫度、晶圓 面內溫度差以及加熱器輸出之時間變化的說明圖。 圖2 6爲表示當根據作爲比較例之設定溫度曲線來控 制縱型熱處理裝置時，晶圓溫度以及晶圓面內溫度差之時 間變化的說明圖。 圖2 7爲表示設定溫度曲線之變形例之一例的說明圖 〇 圖2 8爲表示設定溫度曲線之變形例之一例的說明圖 〇 圖2 9爲表示設定溫度曲線之變形例之一例的說明圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Φ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 - 75- 523835 A7 B7 五、發明説明（73) 主要元件對照表 2 a 內 管 2 b 外 管 2 反 應 管 3 加 熱 器 1 〇 縱 型 熱 處 理爐 2 〇 晶 圓 板 2 1 歧 管 2 3 晶 圓 板 2 4 蓋 體 2 5 保 溫 筒 2 6 板 昇 降 器 2 8 壓 力 三田 m 整 部 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 3 1〜3 5 加熱元件 41〜45 電力控制器 6 1.62 流量調整部 1 0〇 控制器 110 基板溫度推測部 120 代表溫度算出部 130 加熱器輸出決定部 2 0 1〜2 0 5 區域（領域） 210 縱型熱處理爐 · 220 晶圓板 2 2 1 頂板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -76 523835 A7 B7 五、發明説明（74) 2 2 2 底 板 2 2 3 支 柱 2 3 〇 板 昇 降 器 2 4 〇 反 辉 管 2 4 0 a 外 管 2 4 1 氣 孔 2 5 〇 加 熱 器 2 5 1〜 2 5 5 加 熱 元 件 2 6 〇 氣 體 供 給 管 2 6 5 流 量 控 制 器 2 7 〇 排 氣 管 2 7 5 排 氣 量 控 制 器 2 8 〇 開 P 部 2 8 1 蓋 體 2 8 2 保 溫 筒 3 〇 〇 控 制 部 3 1 〇 基 板 溫 度 推 測 部 3 2 〇 代 表 溫 度 算 出 部 3 3 〇 設 定 溫 度 曲 線 記 憶 部 3 4 〇 加 埶 器 輸 出 決 定 部 3 9 1〜 3 9 5 電 力 控 制 器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -77-

Claims (1)

  1. 523835 A8 B8 C8 D8
    六、申請專利範圍 第901 1 8091號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 民國91年Η月5日修正 1 一^種設疋溫度曲線之決疋方法，其主要係針對一^ 將在對被分成多個群的多個基板進行熱處理之方法中的基 板溫度，根據分別對應於上述各群的設定溫度曲線來加以 控制的方法之設定溫度曲線之決定方法，其特徵在於： 備有： 除了針對被分成多個群的第1批次的基板，分別根據 所設定之暫時設定溫度曲線，針對上述各群控制基板溫度 外，也導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第 1熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第1膜厚測量過程 及； 根據所測定的膜厚，使在熱處理中所形成的膜厚在群 間大約成爲相同般地分別修正暫時設定溫度曲線的第1設 定溫度曲線修正過程， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第1熱處理過程中，暫時設定溫度曲線是一設定溫 度會隨著時間而變化的曲線。 2 .如申請專利範圍第1項之設定溫度曲線之決定方 法，暫時設定溫度曲線的設定溫度相對於時間具有略一定 的斜率。 3 .如申請專利範圍第1項之設定溫度曲線之決定方 法，在第1膜厚測量過程中，膜厚可針對各群中之至少1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 523835 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 個以上的基板，可在各基板的多個位置來進行測量，而該 些測量値的平均値則當作該基板的膜厚。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 .如申請專利範圍第1項之設定溫度曲線之決定方 法，在第1設定溫度曲線修正過程中，乃根據基板溫度與 膜厚的膜厚溫度相關關係來算出要修正之理想設定溫度的 平均値，而暫時設定溫度曲線則根據該平均値被修正。 5 .如申請專利範圍第1項之設定溫度曲線之決定方 法，在第1設定溫度曲線修正過程之後，備有： 除了針對被分成多個群的第2批次的基板，分別根據 修正後之第1設定溫度曲線，針對上述各群控制基板溫度 外，也導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第 2熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第2膜厚測量過程 及； 根據所測量的膜厚，使在熱處理中所形成的膜厚在群 間大約成爲相同般地分別修正第1設定溫度曲線的第2設 定溫度曲線修正過程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 .如申請專利範圍第5項之設定溫度曲線之決定方 法，在第2設定溫度曲線修正過程中，根據溫度基板與膜 厚溫度相關關係來算出要修正之理想設定溫度的平均値， 而第1設定溫度曲線則根據該平均値被修正。 7 .如申請專利範圍第6項之設定溫度曲線之決定方 法，基板溫度與膜厚之膜厚溫度相關關係，則根據在第1 熱處理過程中之暫時設定溫度曲線的時間平均値，在第1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 7^1 一 523835 Α8 Β8 C8 D8 、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 批次之基板上的膜的膜厚，在第2熱處理過程中之第1設 定溫度曲線的時間平均値，以及在第2批次之基板上的膜 的膜厚而被修正。 8 ·如申請專利範圍第5項之設定溫度曲線之決定方 法，第2熱處理過程，第2膜厚測量過程，以及第2設定 溫度曲線修正過程乃依序至少反覆2次。 9 · 一種設定溫度曲線之決定方法，其主要係針對一 將在對被分成多個群的多個基板進行熱處理之方法中的基 板溫度，根據分別對應於上述各群的設定溫度曲線來加以 控制的方法之設定溫度曲線之決定方法，其特徵在於： 備有： 用來決定一除了針對被分成多個群的多個基板，針對 各群被設定外，當導入處理氣體實施熱處理時，可在群間 形成膜厚大約相同的膜，而在熱處理中，設定溫度不會隨· 著時間而變化之第1設定溫度曲線的第1設定溫度曲線決 定過程； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用來決定一除了分別藉由修正第1設定溫度曲線，針 對被分成多個群的多個基板，針對各群被設定外，當導入 處理氣體實施熱處理時，可在基板上，於平面內形成膜厚 大約相同的膜，而在熱處理中，設定溫度會隨著時間而變 化之第2設定溫度曲線的第2設定溫度曲線決定過程及； 用來決定一除了分別藉由修正第2設定溫度曲線，針 對被分成多個群的多個基板，針對各群被設定外’當導入 處理氣體實施熱處理時，在基板上，於群間形成膜厚大約 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -3 - 523835 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 相同的膜，而在熱處理中，設定溫度會隨著時間而變化之 第3設定溫度曲線的第3設定溫度曲線設定方法。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 0 .如申請專利範圍第9項之設定溫度曲線之決定 方法’第1設定溫度曲線決定過程，具有： 除了針對被分成多個群的第1批次的基板，分別根據 所設定之暫時設定溫度曲線，針對上述各群控制基板溫度 外’也導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第 1熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第1膜厚測量過程 及； 根據所測量的膜厚，除了如使在熱處理中所形成的膜 厚在群間大略成爲相同般地算出理想定常設定溫度外，也 會分別根據該理想定常溫度設定溫度來修正暫時設定溫度 曲線的第1設定溫度曲線修正過程。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之設定溫度曲線之決 定方法，在第1設定溫度曲線修正過程中，理想定常設定 溫度係根據基板溫度與膜厚溫度相關關係而被算出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之設定溫度曲線之決 定方法，在第1膜厚測量過程中，膜厚可針對各群中之至 少1個以上的基板，可在各基板的多個位置來進行測量’ 而該些測量値的平均値則當作該基板的膜厚。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項之設定溫度曲線之決 定方法，第1設定溫度曲線決定過程，在第1設定溫度曲 線修正過程之後， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 523835 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 備有： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 除了針對被分成多個群的第2批次的基板，分別根據 修正後之暫時設定溫度曲線，針對上述各群來控制基板溫 度外，也導入處理基板實施熱處理，而在基板上形成膜的 第2熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第2膜厚測量過程 及； 根據所測量的膜厚，除了使在熱處理中所形成的膜厚 在群間大約成爲相同，而再算出理想定常設定溫度外，也 根據該理想定常設定溫度再修正上述修正後之暫時設定溫 度曲線的第2設定溫度曲線修正過程。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之設定溫度曲線之決 定方法，在第2設定溫度曲線修正過程中，理想定常設定 溫度係根據基板溫度與膜厚之膜厚溫度相關關係而被再算· 出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之設定溫度曲線之決 定方法，基板溫度與膜厚之膜厚溫度相關關係，則根據在 第1熱處理過程中之暫時設定溫度曲線的設定溫度，在第 1批次之基板上之膜的膜厚，在第2熱處理過程中之修正 後之暫時設定溫度曲線的設定時間，以及在第2批次之基 板上之膜的膜厚而被修正。 1 6 .如申請專利範圍第5項之設定溫度曲線之決定 方法，第2熱處理過程，第2膜厚測量過程，以及第2設 定溫度曲線修正過程乃依序至少反覆2次。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 - 523835 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 7 .如申請專利範圍第9項之設定溫度曲線之決定 方法，在第2設定溫度曲，線之熱處理中之設定溫度的時間 平均値大約相等於在弟1 3受疋、溫度曲線之熱處理中之疋常 的設定溫度。 1 8 .如申請專利範圍第9項之設定溫度曲線之決定 方法，在第2設定溫度曲線之熱處理中的設定時間相對於 時間大略具有一定的斜率。 1 9 .如申請專利範圍第9項之設定溫度曲線之決定 方法，第2設定溫度曲線決定過程具有： — 針對被分成多個群的第3批次的基板，除了分別根據 第1設定溫度曲線’針對上述各群來控制基板溫度外，也 導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第3熱處 理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚分佈的第3膜厚測量· 過程及； 根據所測量的膜厚朌佈，分別修正第1設定溫度曲線 的第3設定溫度曲線修正過程。 2 〇 .如申請專利範圍第1 9項之設定溫度曲線之決 定方法，第3膜厚測量過程具有： 測量基板上之中央附近之膜厚的過程及； 測量基板上之多個的周邊附近之膜厚的過程。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項之設定溫度曲線之決 定方法，第3膜厚測量過程具有將基板上的膜厚分佈，當 作距中央附近之距離的函數而導出的過程。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、η 争· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇χ297公釐） -6 - 523835 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之設定溫度曲線之決 定方法，上述函數是一爲距中央附近之距離的2次方的函 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 數。 2 3 ·如申請專利範圍第1 9項之設定溫度曲線之決 定方法，第3膜厚測量過程具有將基板上之膜厚分佈，當 作中央附近之膜厚與周邊附近之膜厚的差而導出的過程。 2 4 ·如申請專利範圍第1 9項之設定溫度曲線之決 定方法，在第3設定溫度曲線修正過程中，對於在平面內 ，以大約均勻的膜厚來形成膜之必要的基板面內之必要溫 度分佈，則根據基板溫度與膜厚的膜厚溫度相關關係以及 所測得的膜厚分佈而被算出。 2 5 .如申請專利範圍第2 4項之設定溫度曲線之決 定方法，上述必要溫度分佈是以基板之中央附近的溫度與 基板之周緣附近之溫度的差來表示。 2 6 .如申請專利範圍第2 4項之設定溫度曲線之決 定方法，在第3設定溫度曲線修正過程中， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 修正所應得之設定溫度曲線相對於時間的必要斜率， 則根據設定溫度曲線相對於時間的斜率與基板面內之溫度 分佈的依存關係，以及上述必要溫度分佈而被算出， 而第1設定溫度曲線，則根據該必要斜率而被修正。 2 7 ·如申請專利範圍第1 9項之設定溫度曲線之決 定方法，第2設定溫度曲線決定過程，在第3設定溫度曲 線修正過程之後，具有： 除了針對被分成多個群的第4批次的基板，分別根據 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ：297公釐） ΓΤΊ 523835 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 修正後之第1設定溫度曲線’針對上述各群來控制基板溫 度外，也導入處理基板實施熱處理，而在基板上形成膜的 第4熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第4膜厚測量過程 及； 根據所測得的膜厚分佈，分別對上述修正後之第1設 定溫度曲線進行再修正的第4設定溫度曲線修正過程。 2 8 .如申請專利範圍第2 7項之設定溫度曲線之決 定方法，在第4設定溫度曲線修正過程中，對於在平面內 ，以大約均勻的膜厚來形成膜之必要的基板面內之必要溫 度分佈，則根據基板溫度與膜厚的膜厚溫度相關關係以及 所測得的膜厚分佈而被算出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 9 .如申請專利範圍第2 8項之設定溫度曲線之決 定方法，在第4設定溫度曲線修正過程中，基板溫度與膜· 厚之膜厚溫度相關關係，則根據在第3熱處理過程中之第 1設定溫度曲線的時間平均値，在第3批次之基板上之膜 的膜厚，在第4熱處理過程中之修正後之第1設定溫度曲 線的時間平均値，以及在第4批次之基板上之膜的膜厚而 被修正。 3 〇 .如申請專利範圍第2 7項之設定溫度曲線之決 定方法，第4熱處理過程，第4膜厚測量過程，以及第4 設定溫度曲線修正過程乃依序至少反覆2次。 3 1 .如申請專利範圍第1 0項之設定溫度曲線之決 定方法，第3設定溫度曲線決定過程具有： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -8 - 523835 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 除了針對被分成多個群的第5批次的基板，分別根據 所設定之第2設定溫度曲線，針對上述各群控制基板溫度 外，也導入處理氣體實施熱處理，而在基板上形成膜的第 5熱處理過程； 測量在基板上所形成之膜之膜厚的第5膜厚測量過程 及； 根據所測得的膜厚，除了如使在熱處理中所形成的膜 厚在群間大略成爲相同般地算出設定溫度的平均値外，也 根據該設定溫度的平均値分別修正第2設定溫度曲線的第 5設定溫度曲線修正過程。 3 2 . —種熱處理裝置，其特徵在於： 備有； 收容有基板的處理室； 對被收容在處理室的基板進行加熱的加熱部； 將用於對基板實施熱處理的處理氣體導入到處理室內 的氣體導入部及； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據包含用來規定時間之經過與設定溫度之關係之設 定溫度曲線在內的處理方法，來控制加熱部以及氣體導入 部，而對基板實施熱處理的控制部， 設定溫度曲線，則規定在熱處理中的基板會出現中央 附近的溫度會較周緣附近的溫度爲高的中央高溫度狀態， 與周緣附近的溫度會較中央附近的溫度爲高的周緣高溫狀 態的兩者。 3 3 _如申請專利範圍第3 2項之熱處理裝置，設定 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 9 - 523835 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 溫度曲線’則規定在熱處理中的基板，中央附近的溫度的 時間平均値會大略相等於周緣附近之溫度的時間平均値。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 4 ·如申請專利範圍第3 2項之熱處理裝置，設定 溫度曲線，則規定在熱處理中，會隨著時間而變化。 3 5 ·如申請專利範圍第3 4項之熱處理裝置，設定 溫度曲線’則規定在熱處理中，會隨著時間而變化。 3 6 _ —種熱處理方法，其主要針對一利用備有以下 之部分來實施基板之熱處理的熱處理方法，亦即， 收容有基板的處理室； 對被收容在處理室的基板進行加熱的加熱部； 將用於對基板實施熱處理的處理氣體導入到處理室內 的氣體導入部及； 根據包含用來規定時間之經過與設定溫度之關係之設定 溫度曲線在內的處理方法，來控制加熱部以及氣體導入部· ’而對基板實施熱處理的控制部，其特徵在於： 備有可針對處理方法，除了對基板加熱外，也將處理 氣體導入到處理室內的熱處理過程， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該熱處理過程具有： 使基板之中央附近的溫度較周緣附近的溫度爲高的中 央高溫過程及； 使基板的周緣附近的溫度較中央附近的溫度爲高的周 緣高溫過程。 3 7 .如申請專利範圍第3 6項之熱處理方法，設定 溫度曲線，則規定在熱處理過程中，會隨著時間而變化。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523835 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 8 ·如申請專利範圍第3 7項之熱處理方法，設定 溫度曲線’則規定在熱處理過程中，會隨著時間而下降。 3 9 _如申請專利範圍第3 8項之熱處理方法，在周 緣高溫過程之後實施中央高溫過程。 4 0 _如申請專利範圍第3 7項之熱處理方法，設定 溫度曲線’則規定在熱處理過程中，隨著時間而上昇。 4 1 _如申請專利範圍第4 0項之熱處理方法，在中 央高溫過程之後實施周緣高溫過程。 4 2 .如申請專利範圍第3 6項之熱處理方法，·在熱 處理過程中，基板之中央附近之溫度的時間平均値大略相 等於周緣附近之溫度的時間平均値。 4 3 .如申請專利範圍第3 6項之熱處理方法，基板 之周緣附近的溫度是一基板之周緣附近之多個位置之溫度 的平均値。 4 4 ·如申請專利範圍第3 6項之熱處理方法，在熱 處理過程中，處理氣體以大略一定的濃度被導入到處理室 內。 4 5 _如申請專利範圍第3 6項之熱處理方法，在熱 處理過程中，處理氣體以大略一定的壓力被導入到處理室 內。 4 6 ·如申請專利範圍第3 6項之熱處理方法，在熱 處理過程之前，更備有設定溫度曲線規定會隨著時間而上 昇之昇溫過程。 4 7 ·如申請專利範圍第4 6項之熱處理方法，在昇 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X297公釐) -11 -~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
    523835 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 溫過程與熱處理過程之間，更備有設定溫度曲線規定會隨 著時間而變化的時間變化設定溫度過程。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 8 .如申請專利範圍第4 6項之熱處理方法，在昇 溫過程與熱處理過程之間，更備有設定溫度曲線規定不會 隨著時間而變化之定常設定溫度過程。 4 9 · 一種熱處理方法，其主要係一對基板實施熱處 理的方法，其特徵在於： 備有： 藉由以第1範圍的熱輸出對上述基板實施加熱，·而讓 該基板之中央附近的中央溫度與該基板之周緣附近之周緣 溫度上昇的昇溫過程及； 係一在處理氣體環境中，藉由較上述第1範圍之熱輸 出爲小的第2範圍的熱輸出，從基板周緣對上述基板實施 加熱，一邊讓上述中央溫度與上述周緣溫度降低，而一邊· 在該基板上形成膜的熱處理過程，且包含有使該基板之上 述中央溫度較上述周緣溫度爲高的中央高溫過程以及使該 周緣溫度較該中央溫度爲高的周緣高溫過程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 0 · —種記錄媒體，其主要係一已記錄有包含用來 規定熱處理中之時間的經過與設定溫度之關係的設定溫度 曲線之處理方法的記錄媒體，其特徵在於： 記錄有處理方法，該方法中，除了根據該處理方法對 基板進行加熱外，也將處理氣體導入到已收容該基板之處 理室內的熱處理過程具有： 使基板之中央附近的溫度成爲較周緣附近的溫度爲高 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .1?. 523835 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 的中央高溫過程及 使基板之周緣附近的溫度成爲較中央附近的溫度爲高 的周緣高溫過程。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13 -
TW090118091A 2000-07-25 2001-07-24 Method for determining control condition of heat treatment device TW523835B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000224147A JP4514915B2 (ja) 2000-07-25 2000-07-25 熱処理装置、基板の熱処理方法、および処理レシピを記録した媒体
JP2000224146A JP4546623B2 (ja) 2000-07-25 2000-07-25 熱処理装置の制御条件決定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW523835B true TW523835B (en) 2003-03-11

Family

ID=26596634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW090118091A TW523835B (en) 2000-07-25 2001-07-24 Method for determining control condition of heat treatment device

Country Status (6)

Country Link
US (2) US6787377B2 (zh)
EP (1) EP1320124B1 (zh)
KR (2) KR100720775B1 (zh)
DE (1) DE60133206T2 (zh)
TW (1) TW523835B (zh)
WO (1) WO2002009164A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11094566B2 (en) 2018-03-23 2021-08-17 Tokyo Electron Limited Substrate heating apparatus including heater under substrate support and substrate processing apparatus using the same
TWI809475B (zh) * 2020-08-12 2023-07-21 美商瓦特洛威電子製造公司 用於提供針對電氣加熱器的可變調降控制之方法及系統
CN117810078A (zh) * 2024-03-01 2024-04-02 合肥晶合集成电路股份有限公司 退火方法

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001061736A1 (fr) * 2000-02-18 2001-08-23 Tokyo Electron Limited Procede de traitement d'une plaquette
JP2003209063A (ja) * 2001-11-08 2003-07-25 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置および熱処理方法
JP4125239B2 (ja) * 2002-01-09 2008-07-30 株式会社ルネサステクノロジ 半導体集積回路装置の製造方法
US20040173311A1 (en) * 2003-03-04 2004-09-09 Tomoyoshi Ichimaru Plasma processing apparatus and method
US6855916B1 (en) * 2003-12-10 2005-02-15 Axcelis Technologies, Inc. Wafer temperature trajectory control method for high temperature ramp rate applications using dynamic predictive thermal modeling
US20050202680A1 (en) * 2004-03-15 2005-09-15 Yao-Chia Yeh Method for shrinking a dimension of a gate
JP4329655B2 (ja) * 2004-09-10 2009-09-09 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置。
JP4428175B2 (ja) * 2004-09-14 2010-03-10 株式会社Ｓｕｍｃｏ 気相エピタキシャル成長装置および半導体ウェーハの製造方法
US20060235639A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 Pietro Piazza Method for calculating temperature as a function of time
ATE405946T1 (de) * 2005-06-10 2008-09-15 Soitec Silicon On Insulator Kalibrierverfahren für apparaturen zur thermischen behandlung
JP5153614B2 (ja) * 2006-03-07 2013-02-27 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体基板の処理方法、制御プログラム、制御プログラムが記録された記録媒体および基板処理方法
US20070258505A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Systems On Silicon Manufacturing Co. Pte. Ltd. Apparatus for thermocouple setting and flat zone procedure in a furnace
US8104951B2 (en) * 2006-07-31 2012-01-31 Applied Materials, Inc. Temperature uniformity measurements during rapid thermal processing
US20080269819A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Xiaohong Zhou Discrimination of supraventricular tachycardia from ventricular tachycardia
JP5101243B2 (ja) * 2007-10-29 2012-12-19 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置，基板処理装置の制御方法，およびプログラム
US8354135B2 (en) * 2008-03-17 2013-01-15 Tokyo Electron Limited Thermal processing apparatus, method for regulating temperature of thermal processing apparatus, and program
DE102008016429A1 (de) * 2008-03-31 2009-10-01 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Verfahren zur Herstellung dünner Schichten durch einen thermisch aktivierten Prozess unter Anwendung eines Temperaturgradienten über das Substrat hinweg
TW201017790A (en) * 2008-10-17 2010-05-01 Inotera Memories Inc A furnace temperature flip method for thermal budget balance and minimum electric parameter variation
US9068263B2 (en) * 2009-02-27 2015-06-30 Sandvik Thermal Process, Inc. Apparatus for manufacture of solar cells
US8386038B2 (en) 2009-07-01 2013-02-26 Stefano Bianchi Vagal stimulation during atrial tachyarrhythmia to facilitate cardiac resynchronization therapy
US8486726B2 (en) * 2009-12-02 2013-07-16 Veeco Instruments Inc. Method for improving performance of a substrate carrier
DE102010009795B4 (de) * 2010-03-01 2014-05-15 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von metallischen Rückkontakten für waferbasierte Solarzellen
US8888699B2 (en) 2010-04-29 2014-11-18 Medtronic, Inc. Therapy using perturbation and effect of physiological systems
US8639327B2 (en) 2010-04-29 2014-01-28 Medtronic, Inc. Nerve signal differentiation in cardiac therapy
US8620425B2 (en) 2010-04-29 2013-12-31 Medtronic, Inc. Nerve signal differentiation in cardiac therapy
US8788028B2 (en) 2010-07-28 2014-07-22 Medtronic, Inc. Parasympathetic stimulation to enhance tachyarrhythmia detection
TWM413957U (en) * 2010-10-27 2011-10-11 Tangteck Equipment Inc Diffusion furnace apparatus
US8781582B2 (en) 2011-01-19 2014-07-15 Medtronic, Inc. Vagal stimulation
US8725259B2 (en) 2011-01-19 2014-05-13 Medtronic, Inc. Vagal stimulation
US8718763B2 (en) 2011-01-19 2014-05-06 Medtronic, Inc. Vagal stimulation
US8706223B2 (en) 2011-01-19 2014-04-22 Medtronic, Inc. Preventative vagal stimulation
US8781583B2 (en) 2011-01-19 2014-07-15 Medtronic, Inc. Vagal stimulation
JP5642612B2 (ja) * 2011-04-05 2014-12-17 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置および熱処理方法
KR101339580B1 (ko) * 2012-01-27 2013-12-10 주식회사 엘지실트론 소이 웨이퍼의 에피층 제조방법
JP5766647B2 (ja) * 2012-03-28 2015-08-19 東京エレクトロン株式会社 熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラム
JP5774532B2 (ja) * 2012-03-28 2015-09-09 東京エレクトロン株式会社 連続処理システム、連続処理方法、及び、プログラム
CN102784747B (zh) * 2012-07-16 2014-12-10 京东方科技集团股份有限公司 一种高温固化炉
KR101589599B1 (ko) * 2014-12-22 2016-01-28 주식회사 엘지실트론 웨이퍼의 제조 방법
JP6358977B2 (ja) * 2015-03-31 2018-07-18 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置、熱処理方法、及び、プログラム
JP7032947B2 (ja) 2018-02-13 2022-03-09 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法
US11127607B2 (en) * 2019-11-11 2021-09-21 Xia Tai Xin Semiconductor (Qing Dao) Ltd. Heat processing system

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4309240A (en) * 1980-05-16 1982-01-05 Advanced Crystal Sciences, Inc. Process for chemical vapor deposition of films on silicon wafers
JPS5763826A (en) * 1980-10-04 1982-04-17 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for manufacturing semiconductor
US4989970A (en) * 1989-04-26 1991-02-05 Campbell Gregory A Non-contact sensing apparatus and method for temperature profile and thickness determination and control of radiation translucent materials
JPH0382017A (ja) * 1989-08-24 1991-04-08 Nec Corp 半導体装置の製造装置
JPH05267200A (ja) * 1992-03-24 1993-10-15 Hitachi Ltd 半導体熱処理装置
JP2803460B2 (ja) * 1992-04-15 1998-09-24 日本電気株式会社 減圧気相成長装置
JP3184000B2 (ja) * 1993-05-10 2001-07-09 株式会社東芝 薄膜の形成方法およびその装置
KR950001953A (ko) * 1993-06-30 1995-01-04 이노우에 아키라 웨이퍼의 열처리방법
JPH11186255A (ja) 1996-11-29 1999-07-09 Sony Corp シリコン酸化膜の形成方法
JP3911071B2 (ja) * 1997-06-13 2007-05-09 サイエンステクノロジー株式会社 高速ランプ加熱処理装置及び高速ランプ加熱処理方法
WO1999018602A1 (en) * 1997-10-08 1999-04-15 Applied Materials, Inc. Foam-based heat exchanger with heating element
US6015465A (en) * 1998-04-08 2000-01-18 Applied Materials, Inc. Temperature control system for semiconductor process chamber
JP4503718B2 (ja) * 1998-12-28 2010-07-14 株式会社日立国際電気 半導体製造方法
JP3256204B2 (ja) 1999-09-22 2002-02-12 大日本スクリーン製造株式会社 基板用熱処理炉

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11094566B2 (en) 2018-03-23 2021-08-17 Tokyo Electron Limited Substrate heating apparatus including heater under substrate support and substrate processing apparatus using the same
TWI809475B (zh) * 2020-08-12 2023-07-21 美商瓦特洛威電子製造公司 用於提供針對電氣加熱器的可變調降控制之方法及系統
CN117810078A (zh) * 2024-03-01 2024-04-02 合肥晶合集成电路股份有限公司 退火方法
CN117810078B (zh) * 2024-03-01 2024-05-28 合肥晶合集成电路股份有限公司 退火方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002009164A1 (fr) 2002-01-31
EP1320124A1 (en) 2003-06-18
KR100720775B1 (ko) 2007-05-22
US20030109071A1 (en) 2003-06-12
KR100757552B1 (ko) 2007-09-10
DE60133206D1 (de) 2008-04-24
US6787377B2 (en) 2004-09-07
US20040226933A1 (en) 2004-11-18
DE60133206T2 (de) 2009-03-12
KR20060114042A (ko) 2006-11-03
KR20030022311A (ko) 2003-03-15
EP1320124A4 (en) 2005-09-07
US7138607B2 (en) 2006-11-21
EP1320124B1 (en) 2008-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW523835B (en) Method for determining control condition of heat treatment device
JP5101243B2 (ja) 基板処理装置，基板処理装置の制御方法，およびプログラム
JP4357715B2 (ja) 熱処理装置の温度校正方法
TWI505366B (zh) 基板處理裝置及基板處理方法
JP4285759B2 (ja) 基板処理装置及び基板処理方法
JP2002091574A (ja) バッチ式熱処理装置及びその制御方法
JP4546623B2 (ja) 熱処理装置の制御条件決定方法
KR100615763B1 (ko) 열처리 장치의 온도 교정 방법
TWI355014B (zh)
US6780795B2 (en) Heat treatment apparatus for preventing an initial temperature drop when consecutively processing a plurality of objects
TWI595578B (zh) 基板處理方法、記憶媒體、控制裝置、基板處理裝置及基板處理系統
JP4829833B2 (ja) 温度推定方法および温度推定装置
JP4514915B2 (ja) 熱処理装置、基板の熱処理方法、および処理レシピを記録した媒体
TW202245074A (zh) 基板處理設備、溫度量測方法及溫度控制方法
JP4222461B2 (ja) バッチ式熱処理方法
JP4536214B2 (ja) 熱処理装置，および熱処理装置の制御方法
TW200308027A (en) Film forming method
JP3901958B2 (ja) 熱処理装置設定温度の作成方法、および熱処理方法
JPH05267200A (ja) 半導体熱処理装置
JP2004140348A (ja) 半導体製造システムおよびその方法
JP2002130961A (ja) 熱処理装置の校正方法及び熱処理装置の数学モデル生成・校正方法
JP2002134424A (ja) バッチ式熱処理装置及びその制御方法
JP6335128B2 (ja) 熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラム
JP2004119924A (ja) 半導体製造システムおよびその装置
JP2022030842A (ja) 温度推定方法及び成膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees