TWI383456B - A heat treatment system, a heat treatment method, and a computer-readable recording medium - Google Patents

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Description

熱處理系統、熱處理方法及電腦可讀取之記錄媒體
本發明係關於熱處理半導體晶圓等之被處理體之熱處理系統、熱處理方法、及程式。
本專利申請案係主張2007年3月1日提出之日本申請案2007－051494的權利。其之前的申請案之全部揭示內容以引用的方式作為本說明書的一部分。
在半導體裝置之製造步驟中，使用施行被處理體，例如半導體晶圓之成膜處理等之熱處理系統。在熱處理系統中，例如，依照應成膜之薄膜種類、膜厚等，決定處理溫度、處理壓力、氣體流量等處理條件，並準備有寫入此等處理條件之處方。而，透過選擇對應於薄膜種類及膜厚等之處方，依據預定之處理條件施行成膜處理等。
但，在熱處理系統中，即使最初有適切地被施行處理，由於數次重複執行處理操作，導致附著物附著於爐內壁面，此附著物之累積膜厚變厚時，即使以相同之處理溫度加以控制，爐內溫度也會降低。如此，熱處理半導體晶圓之處理溫度降低而偏離處理條件時，會降低在批量間之均勻性，或不能在半導體晶圓形成期望之膜厚之薄膜。
作為解決此問題之技術，例如，在日本特開2003－109906號公報中，曾提出依照累積膜厚與膜產生所需之溫度之關係進行溫度控制，而可提高在批量間之均勻性之半導體製造裝置。
[專利文獻1]日本特開2003－109906號公報
在日本特開2003－109906號公報中，係以在爐內之5個區域之每1區域，在累積膜厚達到A μm時，使設定溫度上升B℃之方式，決定累積膜厚與溫度校正值之關係，依照此關係進行爐內之各區域之溫度控制。但，藉此溫度控制，也難以將爐內溫度控制至指定之處理溫度，熱處理系統之操作員需依據經驗及直覺進行溫度調整。因此，要求即使是沒有熱處理系統及過程之相關知識及經驗之操作員，也可容易調整處理溫度之熱處理系統及熱處理方法。
本發明係鑑於上述實情而完成者，其目的在於提供一種可容易調整處理溫度，可對被處理體施行適切之熱處理之熱處理系統、熱處理方法、及程式。
為達成上述目的，本發明之熱處理系統之特徵在於包含：熱處理機構，其係具有收容被處理體之處理室，熱處理前述處理室內之前述被處理體；熱處理條件記憶機構，其係對應於前述被處理體之熱處理內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制機構，其係依照前述熱處理條件記憶機構所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶機構，其係記憶前述熱處理機構之熱處理次數；溫度校正表記憶機構，其係記憶表示前述熱處理溫度、隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚、及校正起因於前述附著物附著之前述處理室內之溫度 誤差之溫度校正值之關係之溫度校正表；及最佳化值算出機構，其係在前述熱處理機構依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據前述熱處理次數記憶機構指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、前述熱處理條件記憶機構所記憶之熱處理溫度及前述溫度校正表記憶機構所記憶之溫度校正表，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；前述熱處理控制機構將前述熱處理條件記憶機構內之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出機構所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
本發明之熱處理系統之特徵在於包含：熱處理機構，其係具有收容被處理體之處理室，熱處理前述處理室內之前述被處理體；熱處理條件記憶機構，其係對應於前述被處理體之熱處理內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制機構，其係依照前述熱處理條件記憶機構所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶機構，其係記憶前述熱處理機構之熱處理次數；模型記憶機構，其係記憶表示隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚與前述被處理體之溫度變化之關係之模型；及最佳化值算出機構，其係在前述熱處理機構依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據前述熱處理次數記憶機構指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、及前述模型記憶機構所記憶之模型，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；前述熱處理控制機構將前述熱處理條件記 憶機構內之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出機構所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
前述模型例如係依照對應於前述被處理體之熱處理內容之各熱處理條件作成，並被記憶於前述模型記憶機構。前述模型例如係依照在前述累積膜厚之附著物附著之狀態被前述熱處理機構熱處理之處理結果作成。
也可進一步包含：溫度模型資訊記憶機構，其係記憶表示加熱前述處理室之複數加熱部與被該複數加熱部加熱之狀態之收容於前述處理室內之被處理體溫度之關係之溫度模型資訊；前述熱處理控制機構也可以前述處理室內之被處理體成為對應於最佳化值之溫度之方式，控制前述加熱部。
前述處理室也可區分成複數區域；前述複數加熱部也可對應於前述各區域被配置。前述最佳化值算出機構也可將前述模型記憶機構所記憶之模型，在該模型作成後，依據被前述熱處理機構熱處理之處理結果加以校正。
前述熱處理控制機構也可將前述熱處理條件記憶機構所記憶之熱處理溫度更新為前述最佳化值。前述處理室也可區分成複數區域，前述熱處理條件記憶機構也可記憶各前述區域之熱處理溫度。
也可在前述熱處理條件記憶機構中記憶指定前述最佳化值算出機構算出最佳化值之熱處理條件，前述最佳化值算出機構也可在前述熱處理機構依照指定算出前述最佳化值之熱處理條件熱處理被處理體之情形，算出前述最佳化 值。前述最佳化值算出機構也可在前述累積膜厚達到特定厚度以上時，算出前述最佳化值。
也可設有複數熱處理裝置，將前述最佳化值算出機構經由通信機構連接於前述複數熱處理裝置，前述最佳化值算出機構也可經由前述通信機構向對應之熱處理裝置發送算出之最佳化值。
本發明之熱處理方法其係藉熱處理機構熱處理收容於處理室內之被處理體，其特徵在於包含：熱處理條件記憶步驟，其係對應於前述被處理體之熱處理內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制步驟，其係依照由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶步驟，其係記憶前述熱處理步驟之熱處理次數；溫度校正表記憶步驟，其係記憶表示前述熱處理溫度、隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚、及校正起因於前述附著物附著之前述處理室內之溫度誤差之溫度校正值之關係之溫度校正表；及最佳化值算出步驟，其係在前述熱處理步驟依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據由前述熱處理次數記憶步驟所記憶之處理次數指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理溫度、及由前述溫度校正表記憶步驟所記憶之溫度校正表，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；在前述熱處理控制步驟中，將前述熱處理條件之前述熱處理溫度變更為由前 述最佳化值算出步驟所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
本發明之熱處理方法其係藉熱處理機構熱處理收容於處理室內之被處理體，其特徵在於包含：熱處理條件記憶步驟，其係對應於前述被處理體之熱處理內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制步驟，其係依照由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶步驟，其係記憶前述熱處理步驟之熱處理次數；模型記憶步驟，其係記憶表示隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚與前述被處理體之溫度變化之關係之模型；及最佳化值算出步驟，其係在前述熱處理步驟依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據由前述熱處理次數記憶步驟所記憶之處理次數指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、及由前述模型記憶步驟所記憶之模型，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；在前述熱處理控制步驟中，將前述熱處理條件之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出步驟所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
本發明之程式之特徵在於：其係使用於藉熱處理機構熱處理收容於處理室內之被處理體之熱處理方法，且在電腦上進行動作之電腦程式；前述熱處理方法係包含：熱處理條件記憶步驟，其係對應於前述被處理體之熱處理內容， 記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制步驟，其係依照由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶步驟，其係記憶前述熱處理步驟之熱處理次數；溫度校正表記憶步驟，其係記憶表示前述熱處理溫度、隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚、及校正起因於前述附著物附著之前述處理室內之溫度誤差之溫度校正值之關係之溫度校正表；及最佳化值算出步驟，其係在前述熱處理步驟依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據由前述熱處理次數記憶步驟所記憶之處理次數指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理溫度、及由前述溫度校正表記憶步驟所記憶之溫度校正表，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；在前述熱處理控制步驟中，將前述熱處理條件之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出步驟所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
本發明之程式之特徵在於：其係使用於藉熱處理機構熱處理收容於處理室內之被處理體之熱處理方法，且在電腦上進行動作之電腦程式；前述熱處理方法係包含：熱處理條件記憶步驟，其係對應於前述被處理體之熱處理內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制步驟，其係依照由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體 之熱處理機構；熱處理次數記憶步驟，其係記憶前述熱處理步驟之熱處理次數；模型記憶步驟，其係記憶表示隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚與前述被處理體之溫度變化之關係之模型；及最佳化值算出步驟，其係在前述熱處理步驟依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據由前述熱處理次數記憶步驟所記憶之處理次數指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、及由前述模型記憶步驟所記憶之模型，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；在前述熱處理控制步驟中，將前述熱處理條件之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出步驟所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
依據本發明，可提供一種可容易調整處理溫度之熱處理系統、熱處理方法、及程式。
 (第1實施型態)
以下，說明有關本發明之熱處理系統、熱處理方法、及程式。
如圖1所示，本實施型態之熱處理系統1係包含複數台之熱處理裝置2(21 ~2n ：熱處理機構)、主電腦3、溫度算出用電腦4、及使此等互相連接之網路5、6。又，熱處理系統1也可包含例如測定藉熱處理裝置2形成在被處理體之薄膜之膜厚、溫度等之側定裝置。
在本發明之熱處理裝置2中，含有各種熱處理裝置，例 如含有施行在被處理體形成薄膜之處理之成膜裝置、施行氧化被處理體之表面區域之氧化處理之氧化裝置、施行使雜質擴散(摻雜)至被處理體之表面區域之處理之擴散裝置。以下，作為熱處理裝置2之一例，以圖2所示之批式之縱型熱處理裝置之情形為例加以說明。又，在本實施型態中，作為對被處理體之處理，以成膜處理為例，說明本發明。
如圖2所示，熱處理裝置2包含略圓筒狀之反應管11(反應室)。反應管11係將其長側方向配置成朝向垂直方向。反應管11係由耐熱及耐腐蝕性優異之材料，例如，石英所形成。
在反應管11之上側，氣密地連接著將反應管11內之氣體排氣用之排氣管12。在排氣管12，設有閥、真空泵等構成之壓力調整部13，可將反應管11內調整至期望之壓力(真空度)。
在反應管11之下側，設有略圓筒狀之歧管14。歧管14係將其上端氣密地接合於反應管11之下端。
在歧管14(反應管11)之下方，配置有蓋體15。蓋體15係構成可藉晶舟昇降機16而上下移動，並配置成在蓋體15藉晶舟昇降機16而上升時，封閉歧管14(反應管11)之下方側(爐口部分)，在蓋體15藉晶舟昇降機16而下降時，打開反應管11之下方側(爐口部分)。
在蓋體15之上部，介著保溫筒(隔熱體)17而設有晶舟18。晶舟18係收容(保持)被處理體，例如半導體晶圓W之 晶圓保持具，在本實施型態中，係構成可在垂直方向隔著特定間隔收容複數片，例如150片半導體晶圓W。而，將半導體晶圓W收容於晶舟18，並藉晶舟昇降機16使蓋體15上升，藉以將半導體晶圓W裝載於反應管11內。
在反應管11之周圍，以包圍反應管11之方式，設有例如電阻發熱體構成之加熱器部19。藉此加熱器部19，將反應管11之內部加熱至特定溫度，此結果，將半導體晶圓W加熱至特定溫度。
加熱器部19例如具有配置成5段之加熱器191~195，可由電力控制器196~200分別獨立地將電力供應至各加熱器191~195，可獨立地加以控制。如此，反應管11內如圖3所示，可被加熱器191~195分成5個區域(ZONE1~5)。
又，在歧管14，設有向反應管11內供應氣體之複數之氣體供應管。在本實施型態中，設有3條氣體供應管20~22。經由分別調整氣體流量用之質量流量控制器(MFC)等構成之流量調整部23~25，將成膜用之原料氣體及載氣供應至各氣體供應管20~22。
在反應管11之內壁，未圖示之5個溫度感測器(熱電偶)在垂直方向被配置成一排。為防止半導體晶圓W之金屬污染，此溫度感測器被石英管等護蓋著，並分別被配置於圖3所示之各區域。
熱處理裝置2係包含控制反射管11內之處理氛圍之溫度、氣體流量、壓力等之處理參數用之控制部50。控制部50取入未圖示之溫度感測器、壓力感測器等之輸出信號， 將控制信號輸出至加熱器191~195之電力控制器196~200、壓力調整部13、流量調整部23~25。圖4係表示控制部50之構成。
如圖4所示，控制部50包含處方記憶部51、ROM 52、RAM 53、I/O埠54、CPU 55、通信部56、使此等相互連接之匯流排57。
處方記憶部51(熱處理條件記憶機構)記憶著依照此熱處理裝置所執行之成膜處理之種類決定控制順序之處理用處方(熱處理條件)。處理用處方係依照操作員(operator)實際執行之每種處理(process)所準備之處方，規定由對反應管11之半導體晶圓W之裝載至處理畢之半導體晶圓W之卸載為止之各部之溫度變化、反應管11內之壓力變化、氣體供應之開始及停止之時間與供應量等。可由此處方特別指定其熱處理之設定膜厚、及裝置各部之設定溫度。又，在通常之批式熱處理裝置之情形，對所有半導體晶圓W，準備1個溫度處方，但在本實施型態中，為使半導體晶圓W之處理結果保持均勻，依照圖3所示之各區域，準備預定之溫度處方。
又，在此處理用處方中，包含有就裝置各部之設定溫度，在後述之熱處理方法中計算最適之溫度(最佳化值)，以此計算之值作為設定溫度之最佳化值算出處方(指定最佳化值算出機構算出最佳化值之熱處理條件)。因此，依據最佳化值算出處方進行熱處理之情形，可在後述之熱處理方法中，算出裝置各部之設定溫度之最佳化值，以最佳 化值作為設定溫度。
ROM 52係由EEPROM、快閃記憶體、硬碟等所構成，用於記憶CPU 55之動作程式等之記憶媒體。RAM 53執行作為CPU 55之工作區域之功能。在RAM 53(熱處理次數記憶機構)，例如記憶著在該熱處理裝置之處理執行次數。藉由此處理執行次數、與記憶於處方記憶部51之設定膜厚，可特別指定附著於熱處理裝置2之裝置內部之附著物之累積膜厚。
I/O埠54係將有關溫度、壓力、氣體之流量之測定信號供應至CPU 55，並將CPU 55輸出之控制信號輸出至各部(電力控制器196~200、流量調整部23~25、壓力調整部13)。又，在I/O埠54，連接操作員操作熱處理裝置2之操作面板58。
CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)55(熱處理控制機構)係構成控制部50之中樞，執行ROM 52所記憶之動作程式，依照來自操作面板58之指示，沿著處方記憶部51所記憶之處理用處方，控制熱處理裝置2之動作。
通信部56係執行介著與熱處理裝置2、主電腦3、及溫度算出用電腦4之間之LAN 5、6(通信機構)之通信。匯流排57係在各部之間傳達資訊。
主電腦3係管理熱處理裝置21 ~2n 全體之裝置，執行向各熱處理裝置21 ~2n 指示熱處理之執行等之處理。圖5所示之主電腦3之構成例。
如圖5所示，主電腦3係包含通信部31、顯示部32、輸入 部33、裝置資料庫(DB)34、記憶部35、控制部36。
通信部31施行介著與熱處理裝置21 ~2n 之間之LAN 5之通信。顯示部32向操作員提供主電腦3之各種資訊。輸入部33係將操作員之指示及資料輸入至控制部36。
裝置DB34係由硬碟裝置等所構成，就熱處理裝置21 ~2n ，依照處理裝置之種類別，記憶登錄有管理各裝置所需之資料之管理表。在管理表中，例如，依照連接於本系統之各熱處理裝置2記憶著裝置ID、處方等。裝置ID係連接於本系統之熱處理裝置2之識別資訊。處方係指現在儲存於該熱處理裝置2之處方。
記憶部35係記憶控制部36之動作程式等，且執行作為控制部36之工作區域之功能。控制部36係依照記憶於記憶部35之控制程式執行動作，管理主電腦3全體。
溫度算出用電腦4係使熱處理裝置21 ~2n 分別執行算出之處理溫度之處理，以便依照每特定之累積膜厚(處理次數)執行適切之處理。圖6係表示溫度算出用電腦4之構成例。
如圖6所示，溫度算出用電腦4係包含通信部41、裝置資料庫(DB)42、記憶部43、及控制部44。
通信部41係執行介著與熱處理裝置21 ~2n 之間之LAN 6之通信。
裝置DB42(溫度校正表記憶構件)係由硬碟裝置等所構成，就熱處理裝置21 ~2n ，分別依照該熱處理裝置2內部之溫度(處理溫度)，記憶表示附著於裝置內部之附著物之累 積膜厚、溫度校正量之關係之溫度校正表。溫度校正表，例如如圖7所示，將熱處理裝置2內部之溫度設定於特定溫度，依照各區域決定特定之累積膜厚之附著物附著於裝置內部之情形之溫度校正量。又，處理溫度及累積膜厚異於溫度校正表所決定之值之情形，可藉內插加以應付。
記憶部43係記憶控制部44之動作程式等，且執行作為控制部44之工作區域之功能。控制部44係依照記憶於記憶部43之控制程式執行動作。又，控制部44(最佳化值算出機構)係依照各熱處理裝置21 ~2n 之處理執行次數施行算出最適之處理溫度之後述之最佳化值算出處理等，以便執行適切之處理。
網路5、6係在各部之間傳達資訊。
其次，參照圖8之流程圖說明有關使用如以上所構成之熱處理系統1之熱處理方法。
首先，熱處理系統1之操作員操作主電腦3之輸入部33而指定處理內容(例如，在半導體晶圓W施行成膜○○nm厚度之氧化膜之成膜處理××次(△△片))、及施行處理之熱處理裝置2時，主電腦3之控制部36會向所指定之熱處理裝置2發送執行所指定之熱處理之趣旨之資訊，指示執行熱處理(步驟S1)。
接收到執行熱處理之趣旨之資訊(接受到指示)之熱處理裝置2之CPU 55依據所接收之內容，由記憶於處方記憶部51之處理用處方中讀出使用於熱處理之處方(步驟S2)。其次，CPU 55判別所讀出之處方是否為最佳化值算出處方 (步驟S3)。CPU 55在所讀出之處方非為最佳化值算出處方時(步驟S3；否)，進入步驟S9。
CPU 55在所讀出之處方為最佳化值算出處方時(步驟S3；是)，向溫度算出用電腦4發送處方所示之資訊、現在之累積膜厚等最佳化值算出所需之資訊，指示溫度算出用電腦4算出最佳化值(步驟S4)。
溫度算出用電腦4之控制部44接收到最佳化值算出所需之資訊時，依據所接收之資訊與溫度校正表，依照各區域執行算出最佳化值之最佳化值算出處理(步驟S5)。圖9係說明最佳化值算出處理用之流程圖。
首先，控制部44依據所發送之熱處理裝置2之資訊特別指定溫度校正表(步驟S21)。其次，控制部44由所接收到之資訊特別指定熱處理裝置2內之溫度(處理溫度)及累積膜厚(步驟S22)。接著，控制部44依照各區域判別特別指定之處理溫度、累積膜厚之值是否有特別指定之溫度校正表之處理溫度、累積膜厚之值(步驟S23)。控制部44係在溫度校正表中有其值時(步驟S23；是)，由溫度校正表抽出溫度校正量(步驟S24)。控制部44係在溫度校正表中無其值時(步驟S23；否)，利用該值附近之複數值內插而算出溫度校正量(步驟S25)。而，合計此溫度校正量、與依據接收之處方所示之資訊所特別指定之初始溫度，算出各區域之最佳化值(步驟S26)，結束此處理。
控制部44求出區域1~5之最佳化值時，將所求出之區域1~5之最佳化值之有關資訊發送至熱處理裝置2(步驟S6)。
熱處理裝置2之CPU 55判別所接收之最佳化值、與現在之值(又，第1次為初始值)是否一致(步驟S7)。CPU 55在兩者一致時(步驟S7；是)，進入步驟S9。CPU 55(熱處理控制機構)在兩者不一致時(步驟S7；否)，將現在之值變更為所接收之最佳化值，並更新處方(步驟S8)。
而，CPU 55依照處方，執行熱處理(成膜處理)(步驟S9)。具體上，CPU 55將半導體晶圓W收容於晶舟18，藉晶舟昇降機16使蓋體15上升，將半導體晶圓W裝載至熱處理裝置2(反應管11)內。CPU 55控制電力控制器196~200，藉以使熱處理裝置2之各區域1~5之溫度成為處方所定之溫度。又，CPU 55控制流量調整部23~25、及壓力調整部13，使供應至熱處理裝置2之處理氣體之流量、及熱處理裝置2內之壓力成為過程處方所定之流量、壓力。而，在半導體晶圓W形成特定厚度之薄膜時，藉晶舟昇降機16使蓋體15下降，由熱處理裝置2將半導體晶圓W卸載。
其次，CPU 55判別1次之處理過程(處方)是否已結束(步驟S10)。CPU 55判別處方已結束時(步驟S10；是)，將記憶於RAM 53之處理執行次數「＋1」(步驟S11)。接著，CPU 55判別是否已執行接收自主電腦3之執行熱處理之趣旨之資訊所定之處理次數(步驟S12)。CPU 55在未執行所定之處理次數時(步驟S12；否)，返回步驟S3，執行熱處理。CPU 55在已執行所定之處理次數時(步驟S12；是)，結束此處理。
如上所說明，依據本實施型態，由於利用溫度校正表算 出最佳化值，依據算出之最佳化值執行熱處理，故即使是沒有熱處理系統及過程之相關知識及經驗之操作員，也可容易調整處理溫度。
又，依據本實施型態，由於利用溫度算出用電腦4算出最佳化值，故可在不會使各熱處理裝置2之軟體構成及硬體構成複雜化之情況下容易調整處理溫度。
(第2實施型態)
在第1實施型態中，以利用溫度校正表算出最佳化值之情形為例說明本發明。在第2實施型態中，以作成並校正表示累積膜厚與半導體晶圓W之溫度變化之關係之模型，利用此模型算出最佳化值之情形為例說明本發明。
因此，在第2實施型態中，溫度算出用電腦之構成異於第1實施型態之溫度算出用電腦4。以下以異於第1實施型態之點為中心加以說明。
如圖10所示，本實施型態之溫度算出用電腦4係包含通信部41、記憶部43、控制部44、模型記憶部45、日誌資訊記憶部46、及溫度模型資訊記憶部47。
通信部41係與第1實施型態同樣地執行介著與熱處理裝置21 ~2n 之間之LAN 6之通信。記憶部43係與第1實施型態同樣地記憶控制部44之動作程式等，且執行作為控制部44之工作區域之功能。
模型記憶部45(模型記憶機構)係記憶表示附著於裝置內部之附著物之累積膜厚、與半導體晶圓W之溫度變化之關係之模型。在模型記憶部45，就熱處理裝置21 ~2n 之各裝 置，記憶依其熱處理之種類所作成之複數模型。此模型係依據記憶於日誌資訊記憶部46之日誌資訊所作成。又，有關此模型之作成、校正，留待後述。
日誌資訊記憶部46係記憶有關過去執行之熱處理條件、及結果之日誌資訊。在日誌資訊記憶部46中，例如如圖11所示，記憶著熱處理之種類、使用於處理之熱處理裝置、累積膜厚、處理溫度、各區域之設定溫度、成膜於半導體晶圓W上之膜厚等。
溫度模型資訊記憶部47(溫度模型資訊記憶機構)係記憶有關熱處理裝置2之各加熱器191~195(加熱部)之溫度變化與收容於各區域之半導體晶圓W之溫度變化之關係之資訊。例如，記憶著將加熱器191之設定溫度提高1℃時，收容於區域1之半導體晶圓W之溫度會提高○○℃，收容於區域2之半導體晶圓W之溫度會提高××℃之關係。
控制部44係依照記憶於記憶部43之控制程式執行動作。又，控制部44係依照各熱處理裝置21 ~2n 之處理執行次數施行算出最適之處理溫度之後述之最佳化值算出處理等，以便執行適切之處理。
其次，說明有關記憶於模型記憶部45之模型作成方法(處理)。在本實施型態中，以利用熱處理裝置21 之SiN膜之成膜處理之模型作成處理為例加以說明。圖12係說明模型作成處理用之流程圖。
首先，溫度算出用電腦4之控制部44由記憶於日誌資訊記憶部46之日誌資訊，如圖13A所示，使利用熱處理裝置21 之SiN膜之成膜處理之累積膜厚資料與成膜在半導體晶圓W上之膜厚資料相對應而抽出(步驟S31)。其次，控制部44將此對應而抽出之累積膜厚資料及膜厚資料(累積膜厚資料－膜厚資料)如圖13B之膜厚變動所示，變換成累積膜厚資料－膜厚變動資料(步驟S32)。
接著，控制部44由記憶於日誌資訊記憶部46之日誌資訊，抽出SiN膜之成膜處理之處理溫度、處理時間資料(步驟S33)。其次，控制部44由抽出之處理溫度、處理時間資料求出活性化能量，算出過程感度(步驟S34)。又，處理溫度也可依照欲形成之膜、處理氣體之各種類預先特別決定。
所謂過程感度，係指半導體晶圓W之溫度偏離1℃時之膜厚變動，可利用以下公式加以表示：過程感度(%)＝(Ea)/(K×T2 )
式中，Ea為活性化能量，由熱處理之溫度、及時間加以決定。K為波耳茲曼係數(1.38049×10－23 (J/mole．K))，T為絕對溫度。
其次，控制部44利用算出之過程感度，將累積膜厚資料－膜厚變動資料變換成累積膜厚資料－晶圓溫度變動資料(步驟S35)。例如，本實施型態之SiN膜之成膜處理之晶圓溫度變動如圖13A之溫度變動所示，在晶圓溫度降低1℃時，膜厚會減薄1 nm。
接著，控制部44利用特定之近似法，例如，最小平方法，如圖13B所示，作成表示累積膜厚－晶圓溫度變動之關 係之模型(步驟S36)，結束此處理。
其次，說明有關有關記憶於模型記憶部45之模型之模型校正方法(處理)。模型校正處理係施行新的熱處理，此熱處理之日誌資訊記憶於日誌資訊記憶部46之情形，係校正記憶於模型記憶部45之對應之模型之處理。圖14係說明模型校正處理用之流程圖。
控制部44判別新的日誌資訊是否有被記憶於日誌資訊記憶部46(步驟S41)。控制部44在新的日誌資訊有被記憶時(步驟S41；是)，執行前述模型作成處理之步驟S31~步驟S35之處理。而，控制部44由累積膜厚與模型計算所需之晶圓溫度之校正量，如圖13B之點線所示，校正模型(步驟S42)，結束此處理。
其次，說明有關利用如以上所構成之本實施型態之熱處理系統1之熱處理方法。又，除了溫度算出用電腦4之控制部44所執行之最佳化值算出處理以外，與第1實施型態之熱處理方法相同，故以下，說明有關控制部44所執行之最佳化值算出處理。圖15係說明最佳化值算出處理用之流程圖。
首先，控制部44依據被發送之熱處理裝置2、與接收之資訊之處理種類，抽出記憶於模型記憶部45之模型(步驟S51)。其次，控制部44由接收之資訊特別指定累積膜厚(步驟S52)。接著，控制部44依據抽出之模型與特別指定之累積膜厚，算出晶圓之溫度變化量(步驟S53)。而，控制部44由算出之晶圓之溫度變化量算出晶圓之溫度校正量 (步驟S54)。
其次，控制部44以使收容於熱處理裝置2內之半導體晶圓W之溫度變化相當於算出之溫度校正量之方式，算出各區域之最佳化值(步驟S55)。具體上，控制部44利用記憶於溫度模型資訊記憶部47之加熱器191~195溫度變化、與收容於各區域之半導體晶圓W之溫度變化之關係之有關資訊，算出熱處理裝置2之加熱器191~195之設定溫度，即，各區域之最佳化值。而，結束此處理。
為了確認利用本實施型態之熱處理方法之情形之效果，將熱處理之處理次數、與成膜之膜厚、累積膜厚之關係表示於圖16B。又，為了比較，將未利用本實施型態之熱處理方法之情形表示於圖16B。又，在圖16A、圖16B中，累積膜厚達到1.5 μm之時點，施行熱處理裝置2之潔淨。
如圖16A、圖16B所示，由於利用本實施型態之熱處理方法，確認可縮小形成於半導體晶圓W上之膜厚之誤差。
如以上之說明所示，依據本實施型態，由於利用記憶於模型記憶部45之模型與累積膜厚算出各區域之最佳化值，藉算出之最佳化值施行熱處理，故可施行更適切之熱處理。又，即使是沒有熱處理系統及過程之相關知識及經驗之操作員，也可容易調整處理溫度。
又，本發明並不限於上述之實施型態，可施行種種之變形、應用。以下，說明有關可適用於本發明之其他之實施型態。
在上述實施型態中，以經由網路5、6將主電腦3、溫度 算出用電腦4連接至複數之熱處理裝置2之情形為例說明本發明，但，例如，也可將記憶於溫度算出用電腦4之裝置DB42記憶於主電腦3，由主電腦3執行溫度算出用電腦4之處理。
在上述實施型態中，以使用於熱處理之處方為最佳化值算出處方時施行最佳化值算出處理之情形為例說明本發明，但，例如，也可在累積膜厚達到特定膜厚時施行最佳化值算出處理。又，也可經常施行最佳化值算出處理。
在上述實施型態中，係在第1實施型態中，以利用表示處理溫度、累積膜厚、與溫度校正量之關係之溫度校正表之情形為例說明本發明，但，溫度校正表也可為也可對應於其他過程條件之變更之溫度校正表。
在上述實施型態中，係在第2實施型態中，以利用最小平方法作成模型之情形為例說明本發明，但本發明並非限定於此，例如，也可利用線間內插作成LOOKUP表形成之模型。
在上述實施型態中，係在第2實施型態中，以依據記憶於溫度模型資訊記憶部47之資訊算出各區域之最佳化值之情形為例說明本發明，但也可進一步限定溫度調整之範圍，或決定設定優先變更之區域等之最佳化限制條件，依照此條件算出各區域之最佳化值。
在上述實施型態中，以算出各區域之最佳化值，藉此最佳化值調整溫度之情形為例說明本發明，但也可進一步與 各種調整方法相組合。
又，在上述實施型態中，以單管構造之批式熱處理裝置之情形為例說明本發明，但例如也可將本發明適用於反應管11由內管與外管構成之雙重管構造之批式縱型熱處理裝置。又，也可同樣適用於逐片式之熱處理裝置。
又，加熱器之段數(區域數)、及由各區域抽出之監視晶圓數等可任意設定。再者，也可不區分成複數區域。
又，本發明並不限定於半導體晶圓之處理，例如，也可適用於半導體基板、及PDP基板之處理等。
本發明之實施型態之控制器44等無需依賴專用之系統，可利用通常之電腦系統予以實現。例如，可由將執行上述之熱處理方法用之程式儲存於通用電腦之記憶媒體(軟碟、CD－ROM等)，透過安裝該程式，而構成執行上述處理之控制器44等。
而，供應此等程式用之手段可任意選擇。除了如上所述，經由特定之記憶媒體供應以外，例如，也可經由通信線路、通信網路、通信系統等供應。此情形，例如，也可將該程式揭示於通信網路之電子佈告欄(BBS)，經由網路將此重疊於載波而加以提供。起動如此提供之程式，在OS之控制下，與其他應用程式同樣地執行時，即可執行上述之處理。
1‧‧‧熱處理系統
2‧‧‧熱處理裝置
21 ~2n ‧‧‧熱處理機構
3‧‧‧主電腦
4‧‧‧溫度算出用電腦
5,6‧‧‧網路
11‧‧‧反應管
12‧‧‧排氣管
13‧‧‧壓力調整部
14‧‧‧歧管
15‧‧‧蓋體
16‧‧‧晶舟昇降機
17‧‧‧保溫筒
18‧‧‧晶舟
19‧‧‧加熱器部
20~22‧‧‧氣體供應管
23~25‧‧‧流量調整部
31,41,56‧‧‧通信部
32‧‧‧顯示部
33‧‧‧輸入部
34‧‧‧裝置資料庫(DB)
35,43‧‧‧記憶部
36,44,50‧‧‧控制部
42‧‧‧裝置資料庫(DB)
45‧‧‧模型記憶部
46‧‧‧日誌資訊記憶部
47‧‧‧溫度模型資訊記憶部
51‧‧‧處方記憶部
52‧‧‧ROM
53‧‧‧RAM
54‧‧‧I/O埠
55‧‧‧CPU
57‧‧‧匯流排
58‧‧‧操作面板
191~195‧‧‧加熱器
196~200‧‧‧電力控制器
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係表示本發明之第1實施型態之熱處理系統之構成之圖。
圖2係表示圖1之熱處理裝置之構造之圖。
圖3係表示反應管內之區域之圖。
圖4係表示圖2之控制部之構成例之區塊圖。
圖5係表示圖1之主電腦之構成之圖。
圖6係表示圖1之溫度算出用電腦之構成之圖。
圖7係表示溫度校正表之一例之圖。
圖8係說明熱處理方法之圖。
圖9係說明圖8之最佳化值算出處理用之流程圖。
圖10係表示本發明之第2實施型態之溫度算出用電腦之構成之圖。
圖11係表示圖10之日誌資訊記憶部之一例之圖。
圖12係說明模型作成處理用之流程圖。
圖13A、圖13B係說明模型作成處理用之圖。
圖14係說明模型校正處理用之流程圖。
圖15係說明最佳化值算出處理用之流程圖。
圖16A、圖16B係表示處理次數、膜厚及累積膜厚之關係之曲線圖。
6‧‧‧網路
4‧‧‧溫度算出用電腦
41‧‧‧通信部
42‧‧‧裝置DB
43‧‧‧記憶部
44‧‧‧控制部

Claims (16)

  1. 一種熱處理系統，其特徵在於包含：熱處理機構，其係具有收容被處理體之處理室，熱處理前述處理室內之前述被處理體；熱處理條件記憶機構，其係對應於前述被處理體之熱處理之內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制機構，其係依照前述熱處理條件記憶機構所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶機構，其係記憶前述熱處理機構之熱處理之次數；溫度校正表記憶機構，其係記憶表示前述熱處理溫度、隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚、及校正起因於前述附著物附著之前述處理室內之溫度誤差之溫度校正值之關係之溫度校正表；及最佳化值算出機構，其係在前述熱處理機構依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據前述熱處理次數記憶機構指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、前述熱處理條件記憶機構所記憶之熱處理溫度、及前述溫度校正表記憶機構所記憶之溫度校正表，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；前述熱處理控制機構係將前述熱處理條件記憶機構內之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出機構所算 出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
  2. 一種熱處理系統，其特徵在於包含：熱處理機構，其係具有收容被處理體之處理室，熱處理前述處理室內之前述被處理體；熱處理條件記憶機構，其係對應於前述被處理體之熱處理之內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制機構，其係依照前述熱處理條件記憶機構所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶機構，其係記憶前述熱處理機構之熱處理之次數；模型記憶機構，其係記憶表示隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚與前述被處理體之溫度變化之關係之模型；及最佳化值算出機構，其係在前述熱處理機構依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據前述熱處理次數記憶機構指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、及前述模型記憶機構所記憶之模型，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；前述熱處理控制機構係將前述熱處理條件記憶機構內之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出機構所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處 理體。
  3. 如請求項2之熱處理系統，其中前述模型係依照對應於前述被處理體之熱處理之內容之各熱處理條件作成，並被記憶於前述模型記憶機構。
  4. 如請求項2之熱處理系統，其中前述模型係依照在前述累積膜厚之附著物附著之狀態被前述熱處理機構熱處理之處理結果作成。
  5. 如請求項2之熱處理系統，其中進一步包含：溫度模型資訊記憶機構，其係記憶表示加熱前述處理室之複數加熱部與被該複數加熱部加熱之狀態之收容於前述處理室內之被處理體溫度之關係之溫度模型資訊；前述熱處理控制機構係以使前述處理室內之被處理體成為對應於最佳化值之溫度之方式，控制前述加熱部。
  6. 如請求項5之熱處理系統，其中前述處理室可區分成複數區域；前述複數加熱部係對應於前述各區域被配置。
  7. 如請求項2之熱處理系統，其中前述最佳化值算出機構係將前述模型記憶機構所記憶之模型，在該模型作成後，依據被前述熱處理機構熱處理之處理結果加以校正。
  8. 如請求項1之熱處理系統，其中前述熱處理控制機構係將前述熱處理條件記憶機構所記憶之熱處理溫度更新為前述最佳化值。
  9. 如請求項1之熱處理系統，其中前述處理室可區分成複 數區域，前述熱處理條件記憶機構係記憶各前述區域之熱處理溫度。
  10. 如請求項1之熱處理系統，其中在前述熱處理條件記憶機構中記憶指定前述最佳化值算出機構算出最佳化值之熱處理條件，前述最佳化值算出機構係在前述熱處理機構依照指定算出前述最佳化值之熱處理條件熱處理被處理體之情形，算出前述最佳化值。
  11. 如請求項1之熱處理系統，其中前述最佳化值算出機構係在前述累積膜厚達到特定厚度以上時，算出前述最佳化值。
  12. 如請求項1之熱處理系統，其中設有複數熱處理裝置，前述最佳化值算出機構係經由通信機構連接於前述複數熱處理裝置，前述最佳化值算出機構係經由前述通信機構向對應之熱處理裝置發送算出之最佳化值。
  13. 一種熱處理方法，其係藉熱處理機構熱處理收容於處理室內之被處理體，其特徵在於包含：熱處理條件記憶步驟，其係對應於前述被處理體之熱處理之內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制步驟，其係依照由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶步驟，其係記憶前述熱處理步驟之熱處理之次數； 溫度校正表記憶步驟，其係記憶表示前述熱處理溫度、隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚、及校正起因於前述附著物附著之前述處理室內之溫度誤差之溫度校正值之關係之溫度校正表；及最佳化值算出步驟，其係在前述熱處理步驟依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據由前述熱處理次數記憶步驟所記憶之處理次數指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理溫度及由前述溫度校正表記憶步驟所記憶之溫度校正表，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；在前述熱處理控制步驟中，將前述熱處理條件之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出步驟所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
  14. 一種熱處理方法，其係藉熱處理機構熱處理收容於處理室內之被處理體，其特徵在於包含：熱處理條件記憶步驟，其係對應於前述被處理體之熱處理之內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制步驟，其係依照由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶步驟，其係記憶前述熱處理步驟之熱處理之次數； 模型記憶步驟，其係記憶表示隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚與前述被處理體之溫度變化之關係之模型；及最佳化值算出步驟，其係在前述熱處理步驟依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據由前述熱處理次數記憶步驟所記憶之處理次數指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、及由前述模型記憶步驟所記憶之模型，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；在前述熱處理控制步驟中，將前述熱處理條件之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出步驟所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
  15. 一種電腦可讀取之記錄媒體，其特徵在於：其係記錄有一使用於藉熱處理機構熱處理收容於處理室內之被處理體之熱處理方法之在電腦上進行動作之電腦程式；前述熱處理方法係包含：熱處理條件記憶步驟，其係對應於前述被處理體之熱處理之內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制步驟，其係依照由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構；熱處理次數記憶步驟，其係記憶前述熱處理步驟之熱處理之次數；溫度校正表記憶步驟，其係記憶表示前述熱處理溫 度、隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚、及校正起因於前述附著物附著之前述處理室內之溫度誤差之溫度校正值之關係之溫度校正表；及最佳化值算出步驟，其係在前述熱處理步驟依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據由前述熱處理次數記憶步驟所記憶之處理次數指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理溫度、及由前述溫度校正表記憶步驟所記憶之溫度校正表，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；在前述熱處理控制步驟中，將前述熱處理條件之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出步驟所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
  16. 一種電腦可讀取之記錄媒體，其特徵在於：其係記錄有一使用於藉熱處理機構熱處理收容於處理室內之被處理體之熱處理方法之在電腦上進行動作之電腦程式；前述熱處理方法係包含：熱處理條件記憶步驟，其係對應於前述被處理體之熱處理之內容，記憶包含前述處理室內之熱處理溫度之熱處理條件；熱處理控制步驟，其係依照由前述熱處理條件記憶步驟所記憶之熱處理條件，控制熱處理前述處理室內之前述被處理體之熱處理機構； 熱處理次數記憶步驟，其係記憶前述熱處理步驟之熱處理之次數；模型記憶步驟，其係記憶表示隨著前述熱處理而附著於裝置內部之附著物之累積膜厚與前述被處理體之溫度變化之關係之模型；及最佳化值算出步驟，其係在前述熱處理步驟依照前述熱處理條件熱處理被處理體時，依據由前述熱處理次數記憶步驟所記憶之處理次數指定現在附著物之累積膜厚，依據該指定之累積膜厚、及由前述模型記憶步驟所記憶之模型，算出前述處理室內之溫度之最佳化值；在前述熱處理控制步驟中，將前述熱處理條件之前述熱處理溫度變更為由前述最佳化值算出步驟所算出之最佳化值，以變更過之熱處理溫度熱處理前述被處理體。
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