特許 5752634 熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5752634

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20150702BHJP

   H01L 21/22 20060101ALI20150702BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 Z

   H01L21/22 511A

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-77868(P2012-77868)

(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-207255(P2013-207255A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年8月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】竹永 裕一

(72)【発明者】

【氏名】王 文凌

【審査官】 ▲高▼須 甲斐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１８７５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１７７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６７９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００９０９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、処理内容に応じた熱処理条件を記憶する熱処理条件記憶手段と、
前記処理室内の温度の変化と、前記加熱手段のパワーの変化との関係を示すモデルを記憶するパワー変化モデル記憶手段と、
前記熱処理条件記憶手段に記憶された処理室内の温度の変更に関する情報を受信する変更温度受信手段と、
前記変更温度受信手段により受信された変更する温度と、前記パワー変化モデル記憶手段に記憶されたモデルとに基づいて、変更した温度における加熱手段のパワーを算出するパワー算出手段と、
前記パワー算出手段により算出された加熱手段のパワーが飽和しているか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により前記加熱手段のパワーが飽和していると判別されると、前記加熱手段のパワーが飽和していることを示す情報を報知する報知手段と、
を備え、
前記報知手段は、前記加熱手段のパワーが飽和しない温度を算出し、算出した温度を示す情報を報知する、ことを特徴とする熱処理システム。

【請求項2】

前記処理室は複数のゾーンに区分けされ、
前記モデル記憶手段に記憶されたモデルは、前記ゾーンごとの処理室内の温度の変化と、前記ゾーンごとの加熱手段のパワーの変化との関係を示し、
前記加熱手段は、前記処理室内のゾーンごとに温度設定可能であり、
前記変更温度受信手段は、前記ゾーンごとに変更する温度が特定され、
前記パワー算出手段は、前記ゾーンごとの加熱手段のパワーを算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の熱処理システム。

【請求項3】

複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、処理内容に応じた熱処理条件を記憶する熱処理条件記憶工程と、
前記処理室内の温度の変化と、前記加熱手段のパワーの変化との関係を示すモデルを記憶するパワー変化モデル記憶工程と、
前記熱処理条件記憶工程で記憶された処理室内の温度の変更に関する情報を受信する変更温度受信工程と、
前記変更温度受信工程で受信された変更する温度と、前記パワー変化モデル記憶工程で記憶されたモデルとに基づいて、変更した温度における加熱手段のパワーを算出するパワー算出工程と、
前記パワー算出工程で算出された加熱手段のパワーが飽和しているか否かを判別する判別工程と、
前記判別工程で前記加熱手段のパワーが飽和していると判別されると、前記加熱手段のパワーが飽和していることを示す情報を報知する報知工程と、
を備え、
前記報知工程では、前記加熱手段のパワーが飽和しない温度を算出し、算出した温度を示す情報を報知する、ことを特徴とする熱処理方法。

【請求項4】

コンピュータを、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、処理内容に応じた熱処理条件を記憶する熱処理条件記憶手段、
前記処理室内の温度の変化と、前記加熱手段のパワーの変化との関係を示すモデルを記憶するパワー変化モデル記憶手段、
前記熱処理条件記憶手段に記憶された処理室内の温度の変更に関する情報を受信する変更温度受信手段、
前記変更温度受信手段により受信された変更する温度と、前記パワー変化モデル記憶手段に記憶されたモデルとに基づいて、変更した温度における加熱手段のパワーを算出するパワー算出手段、
前記パワー算出手段により算出された加熱手段のパワーが飽和しているか否かを判別する判別手段、
前記判別手段により前記加熱手段のパワーが飽和していると判別されると、前記加熱手段のパワーが飽和していることを示す情報を報知する報知手段、
として機能させ、
前記報知手段は、前記加熱手段のパワーが飽和しない温度を算出し、算出した温度を示す情報を報知する、ことを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体を熱処理する熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラムに関し、特に、被処理体を多数枚一括して処理するバッチ式の熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程では、多数枚の被処理体、例えば、半導体ウエハの成膜処理、酸化処理あるいは拡散処理などを一括して行うバッチ式の熱処理システムが用いられている。バッチ式の熱処理システムでは、効率的に半導体ウエハを処理することが可能であるが、多数枚の半導体ウエハの熱処理の均一性を確保することは困難である。

【0003】

このような問題を解決するため、例えば、特許文献１には、ヒータ室内に取り込まれる外気の温度が一定になるように外気の温度を自動的に調整する熱処理装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−１８３５９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、温度調整に用いるヒータは、そのパワーが隣接するゾーンに設けられたヒータのパワーと互いに干渉しあうことから、隣接するゾーンのヒータのパワーによってそのパワーが増減してしまう。また、近年の省エネヒータは、従来のヒータに比べてパワー出力が極めて小さいため、わずかな温度調整であっても、ヒータのパワーが飽和（０％または１００％）してしまうことがある。ヒータのパワーが飽和すると、正しい温度制御ができず、熱処理の再現性が低下してしまう。このため、ヒータの温度調整においては、ヒータのパワーを考慮して定める必要がある。

【0006】

このように、ヒータの温度調整が困難となっていることから、熱処理システムの操作者が、経験や勘に基づいて微調整を行っており、熱処理システムやプロセスに関する知識や経験のない操作者であっても、ヒータのパワーが飽和することなく、温度調整を容易に行うことができるような熱処理システム及び熱処理方法が求められている。

【0007】

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、温度調整を容易に行うことができる熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる熱処理システムは、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、処理内容に応じた熱処理条件を記憶する熱処理条件記憶手段と、
前記処理室内の温度の変化と、前記加熱手段のパワーの変化との関係を示すモデルを記憶するパワー変化モデル記憶手段と、
前記熱処理条件記憶手段に記憶された処理室内の温度の変更に関する情報を受信する変更温度受信手段と、
前記変更温度受信手段により受信された変更する温度と、前記パワー変化モデル記憶手段に記憶されたモデルとに基づいて、変更した温度における加熱手段のパワーを算出するパワー算出手段と、
前記パワー算出手段により算出された加熱手段のパワーが飽和しているか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により前記加熱手段のパワーが飽和していると判別されると、前記加熱手段のパワーが飽和していることを示す情報を報知する報知手段と、
を備え、
前記報知手段は、前記加熱手段のパワーが飽和しない温度を算出し、算出した温度を示す情報を報知する、ことを特徴とする。

【0010】

前記処理室は複数のゾーンに区分けされ、
前記モデル記憶手段に記憶されたモデルは、前記ゾーンごとの処理室内の温度の変化と、前記ゾーンごとの加熱手段のパワーの変化との関係を示し、
前記加熱手段は、前記処理室内のゾーンごとに温度設定可能であり、
前記変更温度受信手段は、前記ゾーンごとに変更する温度が特定され、
前記パワー算出手段は、前記ゾーンごとの加熱手段のパワーを算出する、ことが好ましい。

【0011】

本発明の第２の観点にかかる熱処理方法は、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、処理内容に応じた熱処理条件を記憶する熱処理条件記憶工程と、
前記処理室内の温度の変化と、前記加熱手段のパワーの変化との関係を示すモデルを記憶するパワー変化モデル記憶工程と、
前記熱処理条件記憶工程で記憶された処理室内の温度の変更に関する情報を受信する変更温度受信工程と、
前記変更温度受信工程で受信された変更する温度と、前記パワー変化モデル記憶工程で記憶されたモデルとに基づいて、変更した温度における加熱手段のパワーを算出するパワー算出工程と、
前記パワー算出工程で算出された加熱手段のパワーが飽和しているか否かを判別する判別工程と、
前記判別工程で前記加熱手段のパワーが飽和していると判別されると、前記加熱手段のパワーが飽和していることを示す情報を報知する報知工程と、
を備え、
前記報知工程では、前記加熱手段のパワーが飽和しない温度を算出し、算出した温度を示す情報を報知する、ことを特徴とする。

【0012】

本発明の第３の観点にかかるプログラムは、
コンピュータを、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、処理内容に応じた熱処理条件を記憶する熱処理条件記憶手段、
前記処理室内の温度の変化と、前記加熱手段のパワーの変化との関係を示すモデルを記憶するパワー変化モデル記憶手段、
前記熱処理条件記憶手段に記憶された処理室内の温度の変更に関する情報を受信する変更温度受信手段、
前記変更温度受信手段により受信された変更する温度と、前記パワー変化モデル記憶手段に記憶されたモデルとに基づいて、変更した温度における加熱手段のパワーを算出するパワー算出手段、
前記パワー算出手段により算出された加熱手段のパワーが飽和しているか否かを判別する判別手段、
前記判別手段により前記加熱手段のパワーが飽和していると判別されると、前記加熱手段のパワーが飽和していることを示す情報を報知する報知手段、
として機能させ、
前記報知手段は、前記加熱手段のパワーが飽和しない温度を算出し、算出した温度を示す情報を報知する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、温度調整を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態に係る熱処理装置の構造を示す図である。

【図2】図１の制御部の構成例を示す図である。

【図3】反応管内のゾーンを示す図である。

【図4】ヒータの温度変化とパワー変化の関係を示すモデルの一例である。

【図5】調整処理を説明するためのフローチャートである。

【図6】操作者が入力した膜厚、変更前温度、変更前温度におけるヒータのパワーを示す図である。

【図7】操作者が入力した変更温度、変更前後の差分（ΔＴ）を示す図である。

【図8】ヒータの温度の変化と形成されるＳｉＯ_２膜の膜厚変化との関係を示すモデルの一例である。

【図9】ヒータのパワーが飽和していることを示す画面の一例を示す図である。

【図10】温度の変更を提案していることを示す画面の一例を示す図である。

【図11】ＳｉＯ_２膜の調整後の膜厚を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラムを、図１に示すバッチ式の縦型の熱処理装置に適用した場合を例に本実施の形態を説明する。また、本実施の形態では、成膜用ガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）と一酸化二窒素（Ｎ_２Ｏ）とを用いて、半導体ウエハにＳｉＯ_２膜を形成する場合を例に本発明を説明する。

【0016】

図１に示すように、本実施の形態の熱処理装置１は、略円筒状で有天井の反応管２を備えている。反応管２は、その長手方向が垂直方向に向くように配置されている。反応管２は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。

【0017】

反応管２の下側には、略円筒状のマニホールド３が設けられている。マニホールド３は、その上端が反応管２の下端と気密に接合されている。マニホールド３には、反応管２内のガスを排気するための排気管４が気密に接続されている。排気管４には、バルブ、真空ポンプなどからなる圧力調整部５が設けられており、反応管２内を所望の圧力（真空度）に調整する。

【0018】

マニホールド３（反応管２）の下方には、蓋体６が配置されている。蓋体６は、ボートエレベータ７により上下動可能に構成され、ボートエレベータ７により蓋体６が上昇するとマニホールド３（反応管２）の下方側（炉口部分）が閉鎖され、ボートエレベータ７により蓋体６が下降すると反応管２の下方側（炉口部分）が開口されるように配置されている。

【0019】

蓋体６の上部には、保温筒（断熱体）８を介して、ウエハボート９が設けられている。ウエハボート９は、被処理体、例えば、半導体ウエハＷを収容（保持）するウエハ保持具であり、本実施の形態では、半導体ウエハＷが垂直方向に所定の間隔をおいて複数枚、例えば、１５０枚収容可能に構成されている。そして、ウエハボート９に半導体ウエハＷを収容し、ボートエレベータ７により蓋体６を上昇させることにより、半導体ウエハＷが反応管２内にロードされる。

【0020】

反応管２の周囲には、反応管２を取り囲むように、例えば、抵抗発熱体からなるヒータ部１０が設けられている。このヒータ部１０により反応管２の内部が所定の温度に加熱され、この結果、半導体ウエハＷが所定の温度に加熱される。ヒータ部１０は、例えば、５段に配置されたヒータ１１〜１５から構成され、ヒータ１１〜１５には、それぞれ電力コントローラ１６〜２０が接続されている。このため、この電力コントローラ１６〜２０にそれぞれ独立して電力を供給することにより、ヒータ１１〜１５をそれぞれ独立に所望の温度に加熱することができる。このように、反応管２内は、このヒータ１１〜１５により、図３に示すような５つのゾーンに区分されている。例えば、反応管２内のＴＯＰ（ＺＯＮＥ１）を加熱する場合には、電力コントローラ１６を制御してヒータ１１を所望の温度に加熱する。反応管２内のＣＥＮＴＥＲ（ＣＴＲ（ＺＯＮＥ３））を加熱する場合には、電力コントローラ１８を制御してヒータ１３を所望の温度に加熱する。反応管２内のＢＯＴＴＯＭ（ＢＴＭ（ＺＯＮＥ５））を加熱する場合には、電力コントローラ２０を制御してヒータ１５を所望の温度に加熱する。

【0021】

また、マニホールド３には、反応管２内に処理ガスを供給する複数の処理ガス供給管が設けられている。なお、図１では、マニホールド３に処理ガスを供給する３つの処理ガス供給管２１〜２３を図示している。処理ガス供給管２１は、マニホールド３の側方からウエハボート９の上部付近（ＺＯＮＥ１）まで延びるように形成されている。処理ガス供給管２２は、マニホールド３の側方からウエハボート９の中央付近（ＺＯＮＥ３）まで延びるように形成されている。処理ガス供給管２３は、マニホールド３の側方からウエハボート９の下部付近（ＺＯＮＥ５）まで延びるように形成されている。

【0022】

各処理ガス供給管２１〜２３には、それぞれ、流量調整部２４〜２６が設けられている。流量調整部２４〜２６は、処理ガス供給管２１〜２３内を流れる処理ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）などから構成されている。このため、処理ガス供給管２１〜２３から供給される処理ガスは、流量調整部２４〜２６により所望の流量に調整されて、それぞれ反応管２内に供給される。

【0023】

また、熱処理装置１は、反応管２内のガス流量、圧力、処理雰囲気の温度といった処理パラメータを制御するための制御部（コントローラ）５０を備えている。制御部５０は、流量調整部２４〜２６、圧力調整部５、ヒータ１１〜１５の電力コントローラ１６〜２０等に制御信号を出力する。図２に制御部５０の構成を示す。

【0024】

図２に示すように、制御部５０は、モデル記憶部５１と、レシピ記憶部５２と、ＲＯＭ５３と、ＲＡＭ５４と、Ｉ／Ｏポート５５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit)５６と、これらを相互に接続するバス５７と、から構成されている。

【0025】

モデル記憶部５１には、ヒータの温度の変化と、ヒータのパワー変化との関係を示すモデルとが記憶されている。なお、このモデルの詳細については後述する。

【0026】

レシピ記憶部５２には、この熱処理装置１で実行される成膜処理の種類に応じて、制御手順を定めるプロセス用レシピが記憶されている。プロセス用レシピは、ユーザが実際に行う処理（プロセス）毎に用意されるレシピであり、反応管２への半導体ウエハＷのロードから、処理済みの半導体ウエハＷをアンロードするまでの、各部の温度の変化、反応管２内の圧力変化、ガスの供給の開始及び停止のタイミング、供給量などを規定する。

【0027】

ＲＯＭ５３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成され、ＣＰＵ５６の動作プログラムなどを記憶する記録媒体である。
ＲＡＭ５４は、ＣＰＵ５６のワークエリアなどとして機能する。

【0028】

Ｉ／Ｏポート５５は、温度、圧力、ガスの流量に関する測定信号をＣＰＵ５６に供給すると共に、ＣＰＵ５６が出力する制御信号を各部（圧力調整部５、ヒータ１１〜１５の電力コントローラ１６〜２０、流量調整部２４〜２６等）へ出力する。また、Ｉ／Ｏポート５５には、操作者が熱処理装置１を操作する操作パネル５８が接続されている。

【0029】

ＣＰＵ５６は、制御部５０の中枢を構成し、ＲＯＭ５３に記憶された動作プログラムを実行し、操作パネル５８からの指示に従って、レシピ記憶部５２に記憶されているプロセス用レシピに沿って、熱処理装置１の動作を制御する。

【0030】

また、ＣＰＵ５６は、モデル記憶部５１に記憶されているモデルと、反応管２内の各ＺＯＮＥ（ＺＯＮＥ１〜５）に配置されたヒータ１１〜１５の設定温度とに基づいて、ヒータ１１〜１５のパワーの変化を算出する。ＣＰＵ５６は、この算出されたヒータ１１〜１５のパワーの変化に基づいて、設定温度におけるヒータ１１〜１５のパワーを算出する。そして、ＣＰＵ５６は、設定温度におけるヒータ１１〜１５のパワーが飽和（０％または１００％）しているか否かを判別する。
バス５７は、各部の間で情報を伝達する。

【0031】

次に、モデル記憶部５１に記憶されているモデルについて説明する。前述のように、モデル記憶部５１には、ヒータの温度の変化と、ヒータのパワー変化との関係を示すモデルとが記憶されている。一般に、反応管２内の１つの収容位置（ＺＯＮＥ）の温度を変化させると、そのＺＯＮＥだけでなく、他のＺＯＮＥについても、ヒータのパワーに影響を及ぼす。図４に、このモデルの一例を示す。

【0032】

図４に示すように、このモデルは、所定ＺＯＮＥに配置されたヒータの温度を１℃上げたとき、各ＺＯＮＥに配置されたヒータのパワーがどれだけ変化するかを示している。

【0033】

例えば、図４中の破線で囲まれた箇所は、電力コントローラ１６を制御してＺＯＮＥ１のヒータ１１の温度設定値を１℃上げると、ＺＯＮＥ１のヒータ１１のパワーが１．００％増加し、ＺＯＮＥ２のヒータ１２のパワーが０．７０％減少し、ＺＯＮＥ３のヒータ１３のパワーが０．０６％増加し、ＺＯＮＥ４のヒータ１４のパワーが０．０１％減少し、ＺＯＮＥ５のヒータ１５のパワーが０．０２％増加することを示している。

【0034】

なお、このモデルは、所定ＺＯＮＥに配置されたヒータの温度を変化させたときに、各ＺＯＮＥに配置されたヒータのパワーがどれだけ変化するかを示すことができるものであればよく、これ以外の種々のモデルを用いてもよい。

【0035】

また、このモデルは、プロセス条件や装置の状態によってデフォルトの数値が最適でない場合も考えられることから、ソフトウエアに拡張カルマンフィルターなどを付加して学習機能を搭載することにより、モデルの学習を行うものであってもよい。このカルマンフィルターによる学習機能については、例えば、米国特許第５ ，９９１，５２５号公報などに開示されている手法を利用することができる。

【0036】

次に、以上のように構成された熱処理装置１を用いて反応管２内（ＺＯＮＥ１〜５）の温度を調整する調整方法（調整処理）について説明する。この調整処理は、成膜処理を行う前のセットアップの段階で行っても、成膜処理と同時に行ってもよい。図５は、本例の調整処理を説明するためのフローチャートである。

【0037】

この調整処理においては、操作者は、操作パネル５８を操作して、プロセス種別、本例では、ジクロロシランと一酸化二窒素（Ｎ_２Ｏ）とのＳｉＯ_２膜の成膜（ＤＣＳ−ＨＴＯ）を選択するとともに、図６（ａ）に示すように、ターゲットとするＳｉＯ_２膜の膜厚を入力する。

【0038】

まず、制御部５０（ＣＰＵ５６）は、プロセス種別等が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１）。ＣＰＵ５６は、必要な情報が入力されていると判別すると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、入力されたプロセス種別に対応するプロセス用レシピをレシピ記憶部５２から読み出し、操作パネル５８に表示する（ステップＳ２）。プロセス用レシピには、図６（ｂ）に示すように、選択されたプロセスにおけるＺＯＮＥ１〜５の温度が記憶されている。また、ＣＰＵ５６は、図６（ｃ）に示すように、記憶されたＺＯＮＥ１〜５の温度からヒータ１１〜１５のパワーを算出する。なお、当該温度で実行されたログがある場合には、ヒータ１１〜１５のパワーを算出せず、そのログの値を用いてもよい。

【0039】

操作パネル５８にＺＯＮＥ１〜５の温度等が表示されると、操作者は、操作パネル５８を操作して、図７（ａ）に示すように、ＺＯＮＥ１〜５の変更温度を入力する。ここで、ＺＯＮＥ１〜５の変更温度は、例えば、図８に示すような、ヒータの温度の変化と形成されるＳｉＯ_２膜の膜厚変化との関係を示すモデルを用いて算出してもよい。このモデルは、所定ＺＯＮＥに配置されたヒータの温度を変化させたときに、各ＺＯＮＥに配置された半導体ウエハＷに形成されるＳｉＯ_２膜の膜厚がどれだけ変化するかを示すものである。例えば、操作者が操作パネル５８を操作して各ＺＯＮＥに配置された半導体ウエハＷに形成するＳｉＯ_２膜の膜厚の変化量を特定することにより、この変化量とモデルとにより、ＺＯＮＥ１〜５の温度を算出することができる。

【0040】

次に、ＣＰＵ５６は、ＺＯＮＥ１〜５の変更温度が入力されたか否かを判別する（ステップＳ３）。ＣＰＵ５６は、変更温度が入力されていると判別すると（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、変更温度におけるヒータ１１〜１５のパワーを算出する（ステップＳ４）。

【0041】

変更温度におけるヒータ１１〜１５のそれぞれのパワー（Ｐ）は、例えば、以下の式で求めることができる。
（Ｐ）＝（Ｍ）×（ΔＴ）＋（Ｐ０）
ここで、（Ｍ）は図４に示すヒータの温度変化とパワー変化との関係を示すモデルであり、（ΔＴ）は図７（ｂ）に示す変更前後の差分であり、（Ｐ０）は、図６（ｃ）に示す記憶された温度でのヒータのパワーである。また、変更前後の差分（ΔＴ）は図７（ａ）に示す入力された変更温度と、図６（ｂ）に示す記憶された温度とから算出される。

【0042】

ＣＰＵ５６は、変更温度におけるヒータ１１〜１５のパワーのいずれかが飽和（０％または１００％）しているか否かを判別する（ステップＳ５）。ＣＰＵ５６は、ヒータ１１〜１５のパワーのいずれも飽和していないと判別すると（ステップＳ５；Ｎｏ）、この処理を終了する。

【0043】

ＣＰＵ５６は、ヒータ１１〜１５のパワーのいずれかが飽和していると判別すると（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、例えば、図９に示すような飽和していることを示す情報を報知し、操作者に警告する（ステップＳ６）。例えば、ＣＰＵ５６は、図９に示す飽和していることを示す情報を操作パネル５８に表示する。

【0044】

さらに、ＣＰＵ５６は、図１０に示すように、ヒータ１１〜１５のパワーのいずれもが飽和しない温度を提案（アドバイス）する（ステップＳ７）。例えば、ＣＰＵ５６は、変更温度におけるヒータ１１〜１５のそれぞれのパワーが飽和しない条件下で、図６（ａ）に示すＳｉＯ_２膜の膜厚と、図８に示すヒータの温度の変化と形成されるＳｉＯ_２膜の膜厚変化との関係を示すモデルとに基づいて変更温度を算出する。また、ＣＰＵ５６は、複数の変更温度の案が提供できるように、複数通りの変更温度を算出することが好ましい。例えば、ＣＰＵ５６は、図１０に示す複数の変更温度の案操作パネル５８に表示する。そして、ステップＳ３に戻る。

【0045】

なお、このような調整処理が終了すると、ＣＰＵ５６は、半導体ウエハＷにＳｉＯ_２膜を成膜する成膜処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ５６は、ボートエレベータ７（蓋体６）を降下させ、少なくとも各ＺＯＮＥ１〜５に半導体ウエハＷを搭載したウエハボート９を蓋体６上に配置する。続いて、ＣＰＵ５６は、ボートエレベータ７（蓋体６）を上昇して、ウエハボート９（半導体ウエハＷ）を反応管２内にロードする。そして、ＣＰＵ５６は、レシピ記憶部５２から読み出したレシピに従って、圧力調整部５、ヒータ１１〜１５の電力コントローラ１６〜２０、流量調整部２４〜２６等を制御して、半導体ウエハＷにＳｉＯ_２膜を成膜する。

【0046】

ＣＰＵ５６は、成膜処理が終了すると、ボートエレベータ７（蓋体６）を降下させ、ＳｉＯ_２膜が成膜された半導体ウエハＷをアンロードし、半導体ウエハＷを、例えば、図示しない測定装置に搬送し、半導体ウエハＷに成膜されたＳｉＯ_２膜の膜厚を測定させる。測定装置では、各モニターウエハに形成されたＳｉＯ_２膜の膜厚を測定すると、測定したＳｉＯ_２膜の膜厚データを熱処理装置１（ＣＰＵ５６）に送信する。

【0047】

ＣＰＵ５６は、測定されたＳｉＯ_２膜の膜厚データを受信すると、受信した膜厚データと、入力されたＳｉＯ_２膜の膜厚とが一致するか否かを判別し、一致しない場合には再び調整処理を実行する。本例の場合、図１１に示すように、受信した膜厚データと、入力されたＳｉＯ_２膜の膜厚とが一致した。このように、熱処理装置やプロセスに関する知識や経験のない操作者であっても半導体ウエハＷの表面に目標通りのＳｉＯ_２膜を形成するための温度制御を容易に行うことができた。

【0048】

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＺＯＮＥ１〜５の変更温度を入力することにより、ヒータ１１〜１５のパワーが算出できる。このため、熱処理装置やプロセスに関する知識や経験のない操作者であっても半導体ウエハＷの表面に目標通りのＳｉＯ_２膜を形成するための温度制御を容易に行うことができる。

【0049】

本実施の形態によれば、ヒータ１１〜１５のパワーのいずれかが飽和していると判別すると、飽和をしていることを示す情報を操作パネル５８に表示（警告）するので、操作者にヒータ１１〜１５のパワーのいずれかが飽和していることを容易に知らせることができる。

【0050】

さらに、本実施の形態によれば、ヒータ１１〜１５のパワーのいずれもが飽和しない温度を提案（アドバイス）するので、熱処理装置やプロセスに関する知識や経験のない操作者であっても半導体ウエハＷの表面に目標通りのＳｉＯ_２膜を形成するための温度制御を容易に行うことができる。

【0051】

本実施の形態によれば、ＺＯＮＥ１〜５の変更温度を、ヒータの温度の変化と形成されるＳｉＯ_２膜の膜厚変化との関係を示すモデルを用いて算出しているので、熱処理装置やプロセスに関する知識や経験のない操作者であっても半導体ウエハＷの表面に目標通りのＳｉＯ_２膜を形成するための温度制御を容易に行うことができる。

【0052】

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。

【0053】

上記実施の形態では、図８に示す、ヒータの温度の変化と形成されるＳｉＯ_２膜の膜厚変化との関係を示すモデルを用いた場合を例に本発明を説明したが、ヒータの温度の変化と形成されるＳｉＯ_２膜の膜厚変化との関係を示すモデルを用いなくてもよい。この場合、操作者は、事前にターゲットとするＳｉＯ_２膜の膜厚を入力せず、図７（ａ）に示すＺＯＮＥ１〜５の変更温度を入力する。また、ＣＰＵ５６は、ステップ７において、膜厚を考慮せず、ヒータ１１〜１５のパワーのいずれもが飽和しないことのみを着目して温度を提案する。なお、操作者は、提案された温度から、例えば、膜厚のバランスを考慮して変更温度を入力する。

【0054】

上記実施の形態では、ヒータ１１〜１５のパワーのいずれかが飽和していると判別すると、飽和をしていることを示す情報を操作パネル５８に表示させて操作者に警告した後、ヒータ１１〜１５のパワーのいずれもが飽和しない温度を提案（アドバイス）する場合を例に本発明を説明したが、例えば、ヒータ１１〜１５のパワーのいずれもが飽和しない温度を提案せずに、飽和をしていることを示す情報を操作パネル５８に表示させて操作者に警告するだけであってもよい。この場合にも、熱処理装置やプロセスに関する知識や経験のない操作者であっても半導体ウエハＷの表面に目標通りのＳｉＯ_２膜を形成するための温度制御を容易に行うことができる。

【0055】

上記実施の形態では、反応管２内（ＺＯＮＥ１〜５）の温度を調整する場合にヒータ１１〜１５のパワーのいずれかが飽和するか否かを判別する場合を例に本発明を説明した。しかし、ヒータ１１〜１５のパワーは、反応管２内の温度調整のみならず、例えば、ヒータ１１〜１５のパワーが反応管２内に付着した累積膜厚にも依存して変化する場合がある。この場合、累積膜厚とパワーとの関係をモデル化し、温度調整していなくても、成膜処理ごとに「今の累積膜厚で成膜処理を実行したらパワーが飽和するか否か」を常時監視するようにしてもよい。さらに、累積膜厚に応じてヒータの温度の変化とヒータのパワー変化との関係を示すモデルを複数保持したり、累積膜厚の変化とヒータの温度の変化とヒータのパワー変化との関係を示すモデルを保持したりすることが好ましい。また、累積膜厚に代えて累積使用時間を用いてヒータ１１〜１５のパワーのいずれかが飽和するか否かを判別してもよい。

【0056】

上記実施の形態では、ジクロロシランと一酸化二窒素とを用いてＳｉＯ_２膜を形成する場合を例に本発明を説明したが、例えば、ジクロロシランとアンモニア（ＮＨ_３）とを用いたＳｉＮ膜の成膜にも本発明を適用可能である。

【0057】

上記実施の形態では、ＳｉＯ_２膜を形成する場合を例に本発明を説明したが、処理の種類は任意であり、他種類の膜を形成するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、酸化装置などの様々なバッチ式の熱処理装置に適用可能である。

【0058】

上記実施の形態では、ヒータの段数（ゾーンの数）が５段の場合を例に本発明を説明したが、４段以下であっても、６段以上であってもよい。また。各ゾーンから抽出する半導体ウエハＷの数などは任意に設定可能である。

【0059】

上記実施の形態では、単管構造のバッチ式熱処理装置の場合を例に本発明を説明したが、例えば、反応管２が内管と外管とから構成された二重管構造のバッチ式縦型熱処理装置に本発明を適用することも可能である。また、本発明は、半導体ウエハの処理に限定されるものではなく、例えば、ＦＰＤ基板、ガラス基板、ＰＤＰ基板などの処理にも適用可能である。

【0060】

本発明の実施の形態にかかる制御部５０は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納した記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する制御部５０を構成することができる。

【0061】

そして、これらのプログラムを供給するための手段は任意である。上述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板（ＢＢＳ）に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明は半導体ウエハ等の被処理体を熱処理する熱処理システムに有用である。

【符号の説明】

【0063】

１ 熱処理装置
２ 反応管
３ マニホールド
６ 蓋体
９ ウエハボート
１０ ヒータ部
１１〜１５ ヒータ
１６〜２０ 電力コントローラ
２１〜２３ 処理ガス供給管
２４〜２６ 流量調整部
５０ 制御部
５１ モデル記憶部
５２ レシピ記憶部
５３ ＲＯＭ
５４ ＲＡＭ
５６ ＣＰＵ
Ｗ 半導体ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】