專利名稱：熱處理裝置和熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對多枚半導(dǎo)體晶片等基板一并熱處理的批量式熱處理裝置及熱處理方法。
背景技術(shù)：
眾知，作為對多枚半導(dǎo)體晶片一并進(jìn)行成膜處理、氧化處理等處理的批量式熱處理裝置有立式熱處理裝置。該裝置，如圖9所示，包含立式加熱爐11和作為晶片保持機構(gòu)的晶片保持架(晶片匣)12。晶片保持架12按照如下構(gòu)成以規(guī)定間距擱板狀地保持多枚晶片W。在晶片保持架12上通過未圖示的晶片轉(zhuǎn)移機構(gòu)轉(zhuǎn)移晶片。其后通過保持架升降機13把晶片保持架12搬入加熱爐11內(nèi)，對晶片W進(jìn)行規(guī)定的熱處理。
在該熱處理裝置根據(jù)例如應(yīng)成膜的薄膜種類、膜厚等，決定處理壓力、處理溫度、氣體流量等處理條件(處理參數(shù)的目標(biāo)值)。準(zhǔn)備好寫入這些處理條件的多個處方(recipe)。而且，操作者通過選擇處方，根據(jù)與該處方對應(yīng)而規(guī)定的處理條件，使熱處理裝置運轉(zhuǎn)。這樣的處方(處理條件)通過實際上在晶片保持架12滿載晶片W進(jìn)行熱處理，找到最佳處理條件而作成。
可是，在最近，與其按照DRAM生產(chǎn)那樣的小品種大量生產(chǎn)，不如增加按照系統(tǒng)LSI生產(chǎn)那樣的多品種少量生產(chǎn)的方式。
立式熱處理裝置，在小品種大量生產(chǎn)的情況下，接受同一處理的晶片積累到規(guī)定枚數(shù)的時刻，進(jìn)行一并處理(滿批量處理)，可以提高作為整體的生產(chǎn)率，然而在多品種少量生產(chǎn)的情況下，接受同一處理的晶片積累到規(guī)定枚數(shù)的時間長，難以獲得所謂基于成批處理的高生產(chǎn)率的優(yōu)點。
另一方面，如果對不同晶片枚數(shù)，用同一處理參數(shù)進(jìn)行熱處理，則膜特性不同，并與晶片枚數(shù)有關(guān)。例如，對少量晶片使用與多量晶片相同參數(shù)進(jìn)行處理的情況下，成膜速度、面內(nèi)均勻性等發(fā)生變化。作為回避它的方法存在有，在制品晶片以外，準(zhǔn)備好稱為模擬(dummy)晶片的晶片，只以不足的枚數(shù)使用模擬晶片，使晶片保持架作成滿載狀態(tài)，在晶片滿載時的通常條件下進(jìn)行熱處理的方法。
然而，模擬晶片成本高。此外，模擬晶片每經(jīng)多次處理、洗凈，重復(fù)使用，然而，對使用次數(shù)有限制，即有必要在一定使用次數(shù)后更換新的模擬晶片。因此，大幅增加運行成本。尤其是在晶片為大口徑的情況下，例如300mm尺寸的晶片與200mm尺寸晶片比較，價格非常高，300mm尺寸的模擬晶片的成本也同樣地高。在制品晶片枚數(shù)較少的情況下，轉(zhuǎn)移模擬晶片需要的時間增加，即使在生產(chǎn)率這一點而言，也有問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于這樣的事例而完成的，其目的提供在對基板批量地進(jìn)行熱處理時，不論一批處理的基板枚數(shù)多少，薄膜的膜質(zhì)在各批之間一致的熱處理裝置及熱處理方法。
本發(fā)明的熱處理裝置包含保持多枚基板的保持器；搬入前述保持器的反應(yīng)容器；把處理氣體供給前述反應(yīng)容器的處理氣體供應(yīng)機構(gòu)，在供給前述處理氣體時對前述反應(yīng)容器加熱，對基板施以成膜處理的加熱單元；存儲在一批量處理中使預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)和前述處理氣體流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)對應(yīng)的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)存儲部；和根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理的基板的實際枚數(shù)，基于在前述流量參數(shù)表數(shù)據(jù)存儲部內(nèi)儲存的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)得到前述處理氣體流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)，并遵循該目標(biāo)值數(shù)據(jù)，控制前述處理氣體供給機構(gòu)的控制機構(gòu)，其特征為，前述流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)按照在預(yù)定處理的基板枚數(shù)相互不同的批量處理間使成膜速度一致的方式?jīng)Q定。
根據(jù)本發(fā)明，在對基板批量式進(jìn)行熱處理時，不常常在保持器上滿載基板的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，而遵循與在一批要處理的基板枚數(shù)對應(yīng)的處理氣體流量參數(shù)的目標(biāo)值進(jìn)行熱處理，因此即使在一批中處理的基板枚數(shù)比與滿載狀態(tài)對應(yīng)的枚數(shù)少，也可不用模擬晶片使保持器作成滿載狀態(tài)而進(jìn)行熱處理。即，不要使基板作成滿載狀態(tài)的模擬基板，可謀求低成本化。而且，因為流量參數(shù)的目標(biāo)值按照如下方式?jīng)Q定在打算處理的基板枚數(shù)相互各異的批量處理間，使成膜速度一致，所以不論一批量處理的基板枚數(shù)如何，薄膜的膜質(zhì)在各批量之間一致。
優(yōu)選對各批量處理在基板上成膜的薄膜平均厚度除以處理時間之值的最小值和最大值之差為0.05nm/分。
假設(shè)例如處理氣體只是1種，則所謂流量參數(shù)便是該處理氣體的流量。在處理氣體包含與成膜直接有關(guān)的成膜氣體和載氣的情況下，例如是使兩者的流量比一定的狀態(tài)下的總計流量，或者兩者的流量比，或者總計流量及流量比。所謂成膜氣體不限于進(jìn)行CVD時的成膜氣體，例如在使硅晶片表面氧化形成氧化膜的情況下，與氧化氣體相當(dāng)。此外，作為處理氣體，如后述的實施方式所示，用多種成膜氣體時，它是使這些成膜氣體流量比為一定的狀態(tài)下的總計流量，或者這些成膜氣體的流量比，或者總計流量及流量比。
例如，前述流量參數(shù)表數(shù)據(jù)可根據(jù)表示在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)和前述處理氣體流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)之間關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)作成。這種情況下，優(yōu)選前述流量參數(shù)表數(shù)據(jù)可通過對表示在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)和前述處理氣體的流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)之間關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行插值作成。
優(yōu)選，前述加熱單元具有與反應(yīng)容器內(nèi)多個區(qū)域?qū)?yīng)的多個加熱單元，設(shè)置儲存使在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)和各區(qū)域的溫度目標(biāo)值對應(yīng)的溫度表數(shù)據(jù)的溫度表數(shù)據(jù)存儲部，前述控制機構(gòu)根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理的基板實際枚數(shù)，基于在前述溫度表數(shù)據(jù)存儲部內(nèi)儲存的溫度表數(shù)據(jù)，得到各區(qū)域溫度的目標(biāo)值數(shù)據(jù)，并遵循該目標(biāo)值數(shù)據(jù)控制前述加熱單元。
優(yōu)選，設(shè)置儲存使在一批量處理中預(yù)定處理的基板的枚數(shù)數(shù)據(jù)和前述保持器上的基板配置布局?jǐn)?shù)據(jù)對應(yīng)的配置布局表數(shù)據(jù)的配置布局表數(shù)據(jù)存儲部，前述控制機構(gòu)根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理的基板的實際枚數(shù)，基于在前述配置布局表數(shù)據(jù)存儲部內(nèi)儲存的配置布局表數(shù)據(jù)，得到配置布局?jǐn)?shù)據(jù)，并遵從該配置布局?jǐn)?shù)據(jù)，將前述基板保持在保持器上。
優(yōu)選，在前述成膜速度處于規(guī)定允許范圍以外時，基于該成膜速度和預(yù)先求出的處理氣體每單位流量的成膜速度的變化部分，設(shè)置調(diào)整處理氣體流量的機構(gòu)。
本發(fā)明是使用熱處理裝置的熱處理方法，該熱處理裝置具有保持多個基板的保持器；搬入前述保持器的反應(yīng)容器；把處理氣體供給前述反應(yīng)容器的處理氣體供給機構(gòu)；和在供給前述處理氣體時對前述反應(yīng)容器加熱，對基板施以成膜處理的加熱機構(gòu)，本發(fā)明的熱處理方法的特征為，具有以下工序，即基于使在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)和前述處理氣體流量參數(shù)目標(biāo)值數(shù)據(jù)對應(yīng)的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)，根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理的基板實際枚數(shù)，得到前述處理氣體流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)的工序；和遵循前述處理氣體的流量參數(shù)目標(biāo)值數(shù)據(jù)，控制前述處理氣體供給機構(gòu)的工序，前述流量參數(shù)目標(biāo)值數(shù)據(jù)按照如下方式?jīng)Q定在預(yù)定處理的基板的枚數(shù)相互各異的批量處理間，使成膜速度一致。
根據(jù)本發(fā)明，在對基板進(jìn)行批量式熱處理時，不常在保持器上滿載基板的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，而遵循與在一批量中打算處理的基板枚數(shù)對應(yīng)的處理氣體的流量參數(shù)的目標(biāo)值進(jìn)行熱處理。因而，即使在一批量中處理的基板枚數(shù)比滿載狀態(tài)對應(yīng)的枚數(shù)還少，不用模擬晶片使保持器為滿載狀態(tài)下而進(jìn)行熱處理。即，不要用于使基板作成滿載狀態(tài)的模擬基板，可謀求低成本化。而且，因為流量參數(shù)的目標(biāo)值按照如下方式?jīng)Q定打算處理的基板枚數(shù)在相互各異的批量處理間，使成膜速度一致，所以不論在一批量中處理的基板枚數(shù)如何，薄膜的膜質(zhì)在各批量之間一致。
優(yōu)選，對各批量處理將在基板上成膜的薄膜平均厚度除以處理時間之值的最小值和最大值之差為0.05nm/分。
優(yōu)選，前述加熱機構(gòu)具有與反應(yīng)容器內(nèi)的多個區(qū)域?qū)?yīng)的多個加熱單元，前述熱處理方法還包含基于使在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)和各區(qū)域的溫度目標(biāo)值數(shù)據(jù)對應(yīng)的溫度表數(shù)據(jù)，根據(jù)在在一批量處理中預(yù)定處理的基板實際枚數(shù)，得到各區(qū)域溫度的目標(biāo)值數(shù)據(jù)的工序；和遵循前述各區(qū)域的溫度目標(biāo)值數(shù)據(jù)，控制前述加熱單元的工序。


圖1是表示本發(fā)明一實施方式的熱處理裝置整體概略構(gòu)造的立體圖。
圖2是表示圖1的熱處理的加熱爐周邊的縱截面圖。
圖3是表示圖1的熱處理的控制系統(tǒng)的說明圖。
圖4是在表示批量大小和氣體流量目標(biāo)值之間關(guān)系的數(shù)據(jù)上加上成膜速度而表示的曲線圖。
圖5是表示使批量大小和各區(qū)域溫度目標(biāo)值對應(yīng)的數(shù)據(jù)的說明圖。
圖6是表示晶片保持架上的晶片配置布局的一例的說明圖。
圖7是用于說明本實施方式作用的工序圖。
圖8是表示本發(fā)明其它實施方式控制系統(tǒng)的說明圖。
圖9是表示現(xiàn)有技術(shù)熱處理裝置的概略立體圖。
具體實施例方式
以下，作為本發(fā)明熱處理裝置一實施方式，對進(jìn)行成膜處理的立式熱處理裝置加以說明。首先，邊參照圖1，邊對立式熱處理裝置的整體構(gòu)成加以簡單說明。圖1中，20是構(gòu)成裝置外裝部的框體，21是載體搬入搬出部，22是載體傳送機構(gòu)，23是載體貯藏柜，24是交接載物臺。如果收容作為基板的半導(dǎo)體晶片(在圖1，省略)的載體C搬入到載體搬入搬出部21，則通過載體傳送機構(gòu)22，載體C例如傳送到載體貯藏柜23內(nèi)暫時保管。其后，載體C適時地傳送到交接載物臺24。在晶片負(fù)載室25內(nèi)設(shè)置的晶片轉(zhuǎn)移機構(gòu)3按照如下構(gòu)成從交接載物臺24上載體C內(nèi)取出晶片W，轉(zhuǎn)移到作為在保持架升降器26上設(shè)置的保持器的晶片保持架27。晶片保持架27通過保持架升降機26上升，搬入到加熱爐4內(nèi)。
在這里，用圖2對加熱爐4周邊部位加以詳細(xì)地說明。如圖2所示，加熱爐4配備由例如兩端開口的內(nèi)管41a及上端閉塞的外管41b構(gòu)成的例如石英制雙層管構(gòu)造的反應(yīng)管41。作為加熱單元設(shè)置例如由電阻加熱體構(gòu)成的加熱器5，包圍該反應(yīng)管41的周圍。反應(yīng)管41內(nèi)的熱處理環(huán)境氣體在上下方向分成多個區(qū)域。加熱器5按照各個區(qū)域(5a-5e)分割設(shè)置，以便可以對各個區(qū)域單獨地進(jìn)行加熱控制。這些區(qū)域加熱器5a～5e分別構(gòu)成，以便通過從溫度控制器51(51a～51e)來的控制信號對溫度加以控制。
內(nèi)管41a及外管41b的下部側(cè)上通過筒狀歧管(manifold)42支撐。多條氣體供給管6與該歧管42連接，以便在內(nèi)管41a的內(nèi)側(cè)的下部領(lǐng)域上使供給口開口。在圖2，為了方便，表示2條氣體供給管6(61、62)。這些氣體管61、62上分別經(jīng)閥VA1、VA2，例如由質(zhì)量流量控制器構(gòu)成的流量調(diào)整部63、64以及閥VB1、VB2連接氣體供給源65、66。在本例，氣體供給源65、66分別是作為處理氣體的二氯硅烷氣體(dichlorosilane)及氨氣的供給源。
一端側(cè)與未圖示的真空泵連接的排氣管43與歧管42連接，以便從內(nèi)管41a和外管41b之間對氣體進(jìn)行排氣。在本例上通過內(nèi)管41a、外管41b以及歧管42構(gòu)成反應(yīng)容器。歧管42下端開口部通過在保持架升降器26的上端部上設(shè)置的蓋體44堵塞。在該蓋體44和晶片保持架27之間介入設(shè)置有例如通過未圖示的驅(qū)動部旋轉(zhuǎn)自如地構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)臺45和被該旋轉(zhuǎn)臺45支撐的保溫單元46。
該立式熱處理裝置配備控制部7。該控制部7這樣構(gòu)成，把與作為控制信號的溫度目標(biāo)值相當(dāng)?shù)男盘杺魉偷綔囟瓤刂破?1(51a～51e)，并把與作為控制信號的流量目標(biāo)值相當(dāng)?shù)男盘杺魉偷搅髁空{(diào)整部63、64。參照圖3，更加詳細(xì)地說明控制部7的構(gòu)成。在圖3，70是總線，71是CPU(中央處理部)，72是程序存儲部，73是處方(recipe)收容部，74是輸入部。在程序儲存部72內(nèi)儲存用于從后述的存儲部讀出數(shù)據(jù)以及用于進(jìn)行演算等的程序。在本例，CPU71及程序儲存部72構(gòu)成用于讀出后述的數(shù)據(jù)、作成控制信號的處理機構(gòu)(控制機構(gòu))。處方儲存部73內(nèi)例如對應(yīng)成膜的薄膜種類等的每一種類儲存了記載有加熱器5的溫度調(diào)整、氣體供給管6的閥VA1等的通·斷調(diào)整、壓力調(diào)整等的處理順序的處方。輸入部74具有由操作者操作的操作屏以及鍵盤等。經(jīng)輸入部74進(jìn)行處方選擇。
在圖3中，75是儲存批量大小一流量關(guān)系數(shù)據(jù)的第一存儲部。所謂批量大小意味著一批量熱處理時在晶片保持架上保持的制品晶片枚數(shù)。在這里所謂的流量是流量參數(shù)的一例，是作為處理氣體的二氯硅烷氣體及氨氣的總計流量。而且，批量大小一流量關(guān)系的數(shù)據(jù)是對每一批量大小，記載適合于該批量大小的氣體流量的表數(shù)據(jù)。例如，在制品晶片的枚數(shù)為25枚時成為滿載狀態(tài)的情況下，記載了適合于從1枚到25枚的各枚數(shù)的氣體流量。該數(shù)據(jù)基于例如圖4的曲線(a)作成。
在該曲線(a)上批量大小設(shè)定如3枚，6枚，10枚，13枚，17枚，22枚，25枚7種，在各批量大小，在二氯硅烷及氨氣的流量比一定的方案下調(diào)整總計流量，測量通過熱處理成膜的氮化硅膜膜厚，用熱處理時間除該膜厚求出成膜速度，對各批量大小下的成膜速度一致的總計流量作圖。在圖4，對各批量大小的成膜速度作成曲線(b)來記載。據(jù)此，通過如曲線(a)那樣地設(shè)定，看到在各批量間成膜速度一致。例如在批量大小10，即10枚處理時，設(shè)流量為120sccm，可達(dá)到目標(biāo)的成膜速度。
在這里，各批量大小的膜厚值是對要配置制品晶片的領(lǐng)域上配置的1枚試驗用晶片求出的例如平均膜厚。所謂各批量大小的成膜速度一致的總計流量是例如各批量的成膜速度最小值和最大值之差成為0.05nm/分以內(nèi)的總計流量。本發(fā)明者認(rèn)為如果成膜速度偏差納入該范圍內(nèi)，則在各批量成膜的薄膜質(zhì)是均勻的，即，批量間的薄膜膜質(zhì)是均勻的。實際上通過SEM(掃描電子顯微鏡)確認(rèn)膜質(zhì)時，如果各批量的成膜速度的最小值和最大差之差0.05nm/分以內(nèi)，則膜質(zhì)是相同的。
在圖4，雖然只有7點數(shù)據(jù)，但是對于儲存在上述第一存儲部75內(nèi)的批量大小一流量的關(guān)系數(shù)據(jù)，通過對圖4的曲線(b)進(jìn)行插值，求出各批量大小的數(shù)據(jù)而得以輸入。前述曲線(b)也可以存儲在第一存儲部75內(nèi)，對該曲線進(jìn)行插值，輸出。
圖4的曲線實際上對各種熱處理溫度作成?；谒?，對各種熱處理溫度的每一溫度作成批量大小—氣體流量關(guān)系數(shù)據(jù)，儲存在前述第一存儲部75內(nèi)。
在本發(fā)明，如前所述，通過在對每批量大小設(shè)定的流量下進(jìn)行熱處理，可使各批量間的成膜速度一致?？墒?，在成膜速度殘留若干偏差(波動)時，優(yōu)選通過批量大小，對區(qū)域1～5的溫度目標(biāo)值作微妙變化。因此，在本例，在控制部7設(shè)置儲存批量大小—溫度關(guān)系數(shù)據(jù)的第二存儲部76。所謂批量大小—溫度關(guān)系數(shù)據(jù)是使批量大小和反應(yīng)器內(nèi)各區(qū)域1～5的溫度目標(biāo)值對應(yīng)的數(shù)據(jù)。例如，如圖5所示，是記載每批量大小下的各區(qū)域1～5溫度目標(biāo)值的數(shù)據(jù)表。「L」表示批量大小即一批量的制品晶片枚數(shù)。為了方便，記載了對制品晶片枚數(shù)為3枚(L＝3)，13枚(L＝13)，25枚(L＝25)的情況下的具體的溫度目標(biāo)值。然而，在實際上記載了對于1枚～25枚的各種情況下的數(shù)值。所謂區(qū)域1～5是分別通過各自的區(qū)域加熱器5a～5e進(jìn)行加熱控制的領(lǐng)域。在本例，即使在任一批量大小，中央?yún)^(qū)域3的溫度目標(biāo)值也作成相同值。例如在設(shè)定晶片W的熱處理溫度(工藝過程溫度)時，對位于制品晶片組并列的中央的制品晶片溫度加以控制，以便成為其熱處理溫度。使相互各異的批量大小之間的成膜速度一致的本實施例，制品晶片組中央的溫度目標(biāo)值不移動，對上下區(qū)域的溫度目標(biāo)值作微妙地變更，可以說是對溫度梯度作微妙地調(diào)整。
可是，表示各批量大小的成膜速度的圖4曲線(b)是基于批量大小—流量關(guān)系數(shù)據(jù)和前述的批量大小—溫度關(guān)系數(shù)據(jù)，得到的加熱控制結(jié)果。可是，如果本發(fā)明是通過在各批量大小之間調(diào)整流量可確保成膜速度均勻性的，則即使在批量大小間不調(diào)整各區(qū)域1～5的溫度目標(biāo)值，即也可以不用批量大小—溫度關(guān)系數(shù)據(jù)。此外，批量大小—溫度關(guān)系數(shù)據(jù)也可以不對全部的批量大小作成。例如，只對特定的批量大小，例如，已述的7個批量大小，可記載各區(qū)域1～5的溫度目標(biāo)值。在這種情況下，對于其它批量的各區(qū)域1～5的溫度目標(biāo)可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行插值求得。
此外，控制部7包含晶片配置布局決定部77。該晶片配置布局決定部77是記載在各批量大小如何決定制品基板配置布局的算法(algorithm)的存儲部。例如通過25枚制品晶片滿載的情況下，晶片保持架27通常具有29層保持槽(槽縫slot)。根據(jù)前述算法，如果令最上層作為第一層，以第15層作為中心，配置制品晶片PW，在制品晶片PW的上下配置監(jiān)視晶片MW，此外，在其上下配置模擬晶片DW。在圖6表示批量大小3(L＝3)及25(L＝25)情況下的晶片配置布局。圖6中的< >表示晶片保持架27的層數(shù)。圖6的例的制品枚數(shù)為奇數(shù)的情況。在制品枚數(shù)為偶數(shù)的情況下，例如以第15層作為基準(zhǔn)，按照下側(cè)的枚數(shù)比上側(cè)多來決定晶片的配置布局。為了容易進(jìn)行制品晶片PW的配置領(lǐng)域的溫度控制，配置模擬晶片DW。為了評價通過該批量處理在制品晶片PW上成膜的薄膜，配置監(jiān)控晶片MW。
如果返回到圖3，在控制部7上連接計數(shù)器(counter)81、圖1記載的晶片W的轉(zhuǎn)移機構(gòu)3、溫度控制器51(51a～51e)及流量調(diào)整部65、66。計數(shù)器81例如根據(jù)從由載體搬入搬出部21上設(shè)置的反射型光傳感器等構(gòu)成的未圖示的映射(mapping)傳感器來的信號對載體搬入搬出部21上的載體C內(nèi)的制品晶片枚數(shù)進(jìn)行計數(shù)?？刂撇?針對各載體C，掌握在載體存儲柜23內(nèi)的哪個位置，在哪個時刻進(jìn)行熱處理。因此，如果搬入到載體搬入搬出部21的時刻對各載體C內(nèi)制品晶片的枚數(shù)進(jìn)行計數(shù)，則可以掌握在各批量處理下進(jìn)行熱處理的制品晶片枚數(shù)。但是在實際上，因為從前工序的控制部或上位計算機把所謂裝入多少枚制品晶片的載體C搬入的信息傳送到立式熱處理裝置，即使不通過映射傳感器進(jìn)行晶片計數(shù)，也可以掌握各載體C內(nèi)的晶片枚數(shù)。不過，使用晶片計數(shù)和傳遞的信息雙方的方案的可靠性高。操作者也可以經(jīng)輸入部74輸入批量大小。
其次，邊參照圖7所示的工序圖，邊對本實施方式的作用加以說明。首先，從外部把載體C搬入到載體搬入搬出部21(步驟S1)。其次，根據(jù)處理類別，經(jīng)輸入部74，從處方選擇部73中選擇對應(yīng)的處方(步驟S2)。而且，例如如前所述進(jìn)行，載體C內(nèi)制品晶片PW的枚數(shù)通過計數(shù)器78進(jìn)行計數(shù)，該枚數(shù)信息輸入到控制部7內(nèi)。根據(jù)該數(shù)據(jù)信息，掌握從此開始進(jìn)行的熱處理的批量大小(步驟S3)。CPU71遵從程序存儲部72內(nèi)的程序，參照第一存儲部75內(nèi)的批量大小—流量關(guān)系數(shù)據(jù)，求出與該批量大小對應(yīng)的處理氣體流量，并參照第二存儲部76內(nèi)的批量大小—溫度關(guān)系的數(shù)據(jù)，求出與該批量大小對應(yīng)的溫度梯度(各區(qū)域1～5的溫度目標(biāo)值)(步驟S4)。
此外，晶片配置決定部77決定與該批量大小對應(yīng)的制品晶片、模擬晶片及監(jiān)控晶片的配置布局(步驟S5)。CPU71遵從程序存儲部72內(nèi)的程序把控制信號輸出到未圖示的控制器，控制轉(zhuǎn)移機構(gòu)3以便成為決定的配置布局。據(jù)此，晶片W轉(zhuǎn)移到晶片保持架27上(步驟S6)。其后，晶片保持架27通過保持架升降器26搬入到反應(yīng)容器內(nèi)。而且在規(guī)定的壓力及溫度下從處理氣體供給管6(61、62)分別把二氯硅烷及氨氣供給反應(yīng)容器內(nèi)，對晶片W進(jìn)行熱處理，進(jìn)行氮化硅膜成膜(步驟S7)。即，基于所選擇的處方內(nèi)記載的步驟及參數(shù)值進(jìn)行熱處理。因此，對于處理氣體的流量，把控制信號輸出到流量調(diào)整部65、66，調(diào)整流量，以便成為對應(yīng)批量大小的流量，此外，在本例，對于各區(qū)域1～5的溫度目標(biāo)值，也把控制信號輸出到溫度控制器51(51a～51e)，控制加熱器5(5a～5e)的溫度，以便成為對應(yīng)批量大小的溫度。而且在進(jìn)行規(guī)定時間的熱處理之后，從反應(yīng)容器內(nèi)搬出晶片保持架27(步驟S8)。
根據(jù)上述實施方式，常常不在晶片保持架27上滿載晶片W的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，而且根據(jù)與在一批量中打算處理的制品晶片的枚數(shù)對應(yīng)的處理氣體流量參數(shù)(本例，總計流量的目標(biāo)值)進(jìn)行熱處理。因此，不要用于滿載狀態(tài)的模擬基板，可以謀求低成本化。此外也抑制了生產(chǎn)率下降。
而且，因為流量參數(shù)目標(biāo)值按照如下方式?jīng)Q定在于一批中要處理的制品晶片枚數(shù)相互各異的批量處理之間成膜速度一致，所以不論在一批中處理中的制品基板枚數(shù)如何，薄膜的膜質(zhì)在各批量間一致。即，擔(dān)心因流量變更而膜質(zhì)變化，然而認(rèn)為在保持成膜速度下通過變更流量，也可以保持膜質(zhì)。如果更詳細(xì)地說，成膜速度由晶片溫度和晶片附近的氣體環(huán)境決定。因此，所謂即使變更流量在相同溫度下成膜速度也是相同的，指的是晶片附近的氣體環(huán)境是相同的。而且認(rèn)為如果晶片溫度和氣體環(huán)境相同，則成膜的薄膜的膜質(zhì)也保持一定。因此，即使對器件的電路圖形進(jìn)行微細(xì)化、薄膜化，也可抑制器件特性波動。
預(yù)先求出前述總計流量的每單位流量的膜厚，即靈敏度系數(shù)(nm/sccm)，測量對熱處理后的監(jiān)控晶片的膜厚，該膜厚與允許的膜厚不一致時，將膜厚差用靈敏度系數(shù)除求出相當(dāng)?shù)牧髁吭鰷p部分，也可以只以該增減部分調(diào)整流量。這種情況與預(yù)先求出前述總計流量的每單位流量的成膜速度(靈敏度系數(shù))，在對得到的薄膜的成膜速度與允許的成膜速度不一致時，根據(jù)其差和靈敏度系數(shù)修正流量，在實質(zhì)上是相同的。
圖8表示用于實施這樣手法的控制部7的構(gòu)成一例。在圖7，流量參數(shù)修正部79是基于前述靈敏度系數(shù)和輸入的膜厚測量值與允許膜厚值之差而修正流量的部位。在流量修正后，在該修正后的流量下進(jìn)行熱處理。此外，如圖8所示，優(yōu)選來自膜厚測量部8的膜厚測量值在線實時輸入到控制部7。這種情況下求出膜厚測量值和規(guī)定的允許膜厚值之差的工序，根據(jù)靈敏度系數(shù)求出流量修正部分的工序，修正流量的工序可各自分別自動地進(jìn)行。認(rèn)為監(jiān)控晶片是與制品晶片同等的薄膜成膜。因此，所謂基于監(jiān)控晶片的膜厚測量值進(jìn)行修正流量是與基于制品晶片的膜厚測量值修正流量是同等的。也可以基于制品晶片的膜厚取代監(jiān)控晶片修正流量。
在以上，所謂流量參數(shù)，不限于例如在使用2種成膜氣體的情況下使這些氣體的流量比一定的總計流量。例如，流量參數(shù)是使總計流量一定的流量比、或是流量比及總計流量雙方。此外，在使用載體氣體時，流量參數(shù)也可以是載體氣體和成膜氣體之間的流量比，也可以是使載體氣體流量一定時多種成膜氣體的流量比。
本發(fā)明不限于通過CVD等形成薄膜的處理，也可以在例如對硅膜進(jìn)行氧化形成氧化膜的情況下使用。
權(quán)利要求
1.一種熱處理裝置，其特征為，包括保持多個基板的保持器；搬入前述保持器的反應(yīng)容器；把處理氣體供給所述反應(yīng)容器的處理氣體供給機構(gòu)；在供給所述處理氣體時，對所述反應(yīng)容器加熱，在基板上施以成膜處理的加熱機構(gòu)；儲存使在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)與所述處理氣體流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)對應(yīng)的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)存儲部；和根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理的基板實際枚數(shù)，基于在所述流量參數(shù)表數(shù)據(jù)存儲部儲存的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)，得到所述處理氣體的流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)，并遵從該目標(biāo)值數(shù)據(jù)控制所述處理氣體供給機構(gòu)的控制機構(gòu)，所述流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)按照如下方式?jīng)Q定使在預(yù)定處理的基板枚數(shù)相互各異的批量處理間成膜速度一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱處理裝置，其特征為，在各批量處理，對于基板上成膜的薄膜將其平均膜厚除以處理時間得到的值的最小值和最大值之差為0.05nm/分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加熱處理裝置，其特征為，所述流量參數(shù)是所述處理氣體的流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加熱處理裝置，其特征為，所述處理氣體供給機構(gòu)把多種處理氣體供給到所述反應(yīng)容器，所述流量參數(shù)是多種處理氣體的總計流量及流量比至少一方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項所述的加熱處理裝置，其特征為，所述流量參數(shù)表數(shù)據(jù)是基于表示在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)和所述處理氣體流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)之間關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)而作成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱處理裝置，其特征為，所述流量參數(shù)表數(shù)據(jù)是通過對表示在一批量處理中預(yù)定處理的基板的枚數(shù)數(shù)據(jù)和所述處理氣體的流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)之間關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行插值而作成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6的任一項所述的熱處理裝置，其特征為，所述加熱機構(gòu)具有與反應(yīng)容器內(nèi)的多個區(qū)域?qū)?yīng)的多個加熱單元，設(shè)置儲存使在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)據(jù)與各區(qū)域的溫度目標(biāo)值數(shù)據(jù)對應(yīng)的溫度表數(shù)據(jù)的溫度表數(shù)據(jù)存儲部，所述控制機構(gòu)根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理基板實際枚數(shù)，基于在所述溫度表數(shù)據(jù)存儲部內(nèi)儲存的溫度表數(shù)據(jù)，得到各區(qū)域的溫度目標(biāo)值數(shù)據(jù)，并遵循該目標(biāo)值數(shù)據(jù)，控制所述加熱單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7的任一項所述的熱處理裝置，其特征為，設(shè)置儲存使在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)與所述保持器的基板配置布局?jǐn)?shù)據(jù)對應(yīng)的配置布局表數(shù)據(jù)的配置布局表數(shù)據(jù)存儲部，所述控制機構(gòu)根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理基板的實際枚數(shù)，基于在所述配置布局表數(shù)據(jù)存儲部內(nèi)儲存的配置布局表數(shù)據(jù)，得到配置布局?jǐn)?shù)據(jù)，并遵從該配置布局?jǐn)?shù)據(jù)，在保持器上保持所述基板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8的任一項所述的熱處理裝置，其特征為，設(shè)置有在所述成膜速度落在規(guī)定的允許范圍之外時，基于該成膜速度和預(yù)先求出的處理氣體每單位流量的成膜速度的變化部分而調(diào)整處理氣體流量的機構(gòu)。
10.一種熱處理方法，使用如下結(jié)構(gòu)的熱處理裝置，該熱處理裝置包括保持多個基板的保持器；搬入所述保持器的反應(yīng)容器；把處理氣體供給所述反應(yīng)容器的處理氣體供給機構(gòu)；和在供給所述處理氣體時，對所述反應(yīng)容器加熱，在基板上施以成膜處理的加熱機構(gòu)，該熱處理方法包括基于使在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)與所述處理氣體的流量參數(shù)目標(biāo)值數(shù)據(jù)對應(yīng)的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)，根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理的基板實際枚數(shù)，得到所述處理氣體的流量參數(shù)目標(biāo)值數(shù)據(jù)的工序；和遵從所述處理氣體的流量參數(shù)目標(biāo)值數(shù)據(jù)，控制所述處理氣體供給機構(gòu)的工序，所述流量參數(shù)的目標(biāo)值數(shù)據(jù)按照如下方式?jīng)Q定使在預(yù)定處理的基板枚數(shù)相互各異的批量處理間成膜速度一致。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱處理方法，其特征為，在各批量處理，對于在基板成膜的薄膜將其平均膜厚除以處理時間得到的值的最小值和最大值的差為0.05nm/分。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的熱處理方法，其特征為，所述加熱機構(gòu)具有與反應(yīng)容器內(nèi)的多個區(qū)域?qū)?yīng)的多個加熱單元，還包含以下工序基于使在一批量處理中預(yù)定處理的基板的枚數(shù)數(shù)據(jù)與各區(qū)域的溫度目標(biāo)值數(shù)據(jù)對應(yīng)的溫度表數(shù)據(jù)，根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理的基板實際枚數(shù)，得到各區(qū)域的溫度目標(biāo)值數(shù)據(jù)的工序；和遵從所述各區(qū)域的溫度目標(biāo)值數(shù)據(jù)而控制所述加熱單元的工序。
全文摘要
本發(fā)明的熱處理裝置配備保持多個基板的保持器；搬入所述保持器的反應(yīng)容器；把處理氣體供給所述反應(yīng)容器的處理氣體供給機構(gòu)；和在所述處理氣體供給時，對所述反應(yīng)容器加熱，對基板施以成膜處理的加熱機構(gòu)，使在一批量處理中預(yù)定處理的基板枚數(shù)數(shù)據(jù)與所述處理氣體的流量參數(shù)目標(biāo)值數(shù)據(jù)對應(yīng)的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)儲存在流量參數(shù)表數(shù)據(jù)存儲部內(nèi)?？刂茩C構(gòu)根據(jù)在一批量處理中預(yù)定處理的基板實際枚數(shù)，基于在所述流量參數(shù)表數(shù)據(jù)存儲部內(nèi)儲存的流量參數(shù)表數(shù)據(jù)，得到所述處理氣體流量參數(shù)目標(biāo)值數(shù)據(jù)，并遵從該目標(biāo)數(shù)據(jù)，控制所述處理氣體供給機構(gòu)。所述流量參數(shù)目標(biāo)值數(shù)據(jù)按照如下方式?jīng)Q定使在預(yù)定處理的基板枚數(shù)相互各異的批量處理間成膜速度一致。
文檔編號H01L21/205GK1708833SQ20038010259
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月30日
發(fā)明者藤田武彥, 岡田充弘, 梅澤好太, 長谷部一秀, 坂本浩一 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社