JP2002329717A - Heat treatment method of object and batch heat processing apparatus - Google Patents
Heat treatment method of object and batch heat processing apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体の熱処理
方法及びバッチ式熱処理装置に関し、詳しくは、バッチ
式熱処理装置を用いて複数の被処理体を熱処理する被処
理体の熱処理方法及びバッチ式熱処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for heat-treating an object and a batch type heat treatment apparatus, and more particularly, to a method and a batch heat treatment method for an object to be heat-treated using a batch type heat treatment apparatus. The present invention relates to a thermal treatment apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
多数の被処理体、例えば、半導体ウエハに成膜処理、酸
化処理、拡散処理等の熱処理を行うバッチ式熱処理装置
が用いられている。バッチ式熱処理装置としては、例え
ば、図9に示すような熱処理装置51が用いられ、次の
ようにして、半導体ウエハが熱処理される。2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process,
2. Description of the Related Art A batch-type heat treatment apparatus that performs a heat treatment such as a film formation process, an oxidation process, and a diffusion process on a large number of workpieces, for example, a semiconductor wafer, is used. As a batch-type heat treatment apparatus, for example, a heat treatment apparatus 51 as shown in FIG. 9 is used, and a semiconductor wafer is heat-treated as follows.
【0003】まず、内管52a及び外管52bからなる
二重管構造の反応管52をヒータ53により所定の温度
に加熱する。また、複数枚の半導体ウエハ54を収容し
たウエハボート55を反応管52(内管52a)内にロ
ードする。次に、排気ポート56から反応管52内のガ
スを排出し、反応管52内を所定の圧力に減圧する。反
応管52内が所定の圧力に減圧されると、ガス導入管5
7から内管52a内に処理ガスを供給し、半導体ウエハ
54が熱処理される。[0003] First, a reaction tube 52 having a double tube structure including an inner tube 52a and an outer tube 52b is heated to a predetermined temperature by a heater 53. Further, a wafer boat 55 containing a plurality of semiconductor wafers 54 is loaded into the reaction tube 52 (the inner tube 52a). Next, the gas inside the reaction tube 52 is exhausted from the exhaust port 56, and the pressure inside the reaction tube 52 is reduced to a predetermined pressure. When the pressure inside the reaction tube 52 is reduced to a predetermined pressure, the gas introduction tube 5
7, a processing gas is supplied into the inner pipe 52a, and the semiconductor wafer 54 is heat-treated.
【0004】ところで、近年、多種多様な半導体デバイ
スが要求されており、いわゆる小ロットで多種類の半導
体ウエハ54を熱処理することが必要となる場合があ
る。このため、熱処理装置51を用いた一度の熱処理で
150枚の半導体ウエハ54の熱処理を行う場合もあれ
ば、例えば、100枚、50枚、25枚のように少ない
枚数の半導体ウエハ54の熱処理を行う場合もある。In recent years, various kinds of semiconductor devices have been required, and it may be necessary to heat-treat various kinds of semiconductor wafers 54 in a so-called small lot. Therefore, in some cases, heat treatment of 150 semiconductor wafers 54 may be performed in one heat treatment using the heat treatment apparatus 51, and heat treatment of a small number of semiconductor wafers 54, for example, 100, 50, or 25 may be performed. May be done.
【0005】少ない枚数の半導体ウエハ54の熱処理を
行う場合、安定した熱処理を行うために、ウエハボート
55内に、いわゆるダミーウエハを収容し、ウエハボー
ト55内が満載された状態で半導体ウエハ54の熱処理
が行われている。しかしながら、熱処理される半導体ウ
エハ54の数に応じて、ダミーウエハをウエハボート5
5内に収容する作業を行わなければならず、熱処理工程
が煩雑になり、時間がかかってしまう。また、ダミーウ
エハは、複数回の熱処理毎に洗浄し、繰り返し使用され
るが、最終的には廃棄処分しなければならず、半導体デ
バイスのコストが高くなってしまう。When performing heat treatment on a small number of semiconductor wafers 54, so-called dummy wafers are accommodated in a wafer boat 55, and heat treatment is performed on the semiconductor wafers 54 in a state in which the wafer boat 55 is fully loaded. Has been done. However, depending on the number of semiconductor wafers 54 to be heat-treated, dummy wafers are
5, the heat treatment step becomes complicated and takes time. Further, the dummy wafer is cleaned and used repeatedly for each heat treatment a plurality of times, but must be finally disposed of, which increases the cost of the semiconductor device.
【0006】このため、少ない枚数の半導体ウエハ54
の熱処理を行う場合に、ダミーウエハでウエハボート5
5内が満載された状態にすることなく、ウエハボート5
5内に空き領域を設けた状態で、反応管52の温度、圧
力、処理ガスの流量等を制御する方法が検討されてい
る。例えば、排気ポート56に圧力センサ58を設置
し、圧力センサ58により検出された圧力が所定の圧力
に維持されるように、反応管52の圧力が制御されてい
る。Therefore, a small number of semiconductor wafers 54
When performing the heat treatment, the wafer boat 5
The wafer boat 5 does not have to be fully loaded.
A method of controlling the temperature and pressure of the reaction tube 52, the flow rate of the processing gas, and the like in a state where an empty area is provided in the inside of the reactor 5 is being studied. For example, a pressure sensor 58 is installed in the exhaust port 56, and the pressure in the reaction tube 52 is controlled so that the pressure detected by the pressure sensor 58 is maintained at a predetermined pressure.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエハ
ボート55に収容する半導体ウエハ54の処理枚数が異
なると、圧力センサ58により検出された圧力を所定の
圧力に維持しても、反応管52内の圧力が変動してしま
う。これは、反応管52内のコンダクタンスが変動し、
このコンダクタンスの変動分だけ反応管52内の圧力が
変動してしまうためである。このため、反応管52内の
圧力を所定の圧力に制御するには、半導体ウエハ54の
処理枚数毎にレシピを作成し、反応管52の圧力を制御
しなければならず、熱処理に伴う操作が煩雑になるとい
う問題があった。However, if the number of processed semiconductor wafers 54 accommodated in the wafer boat 55 is different, even if the pressure detected by the pressure sensor 58 is maintained at a predetermined pressure, the inside of the reaction tube 52 can be maintained. The pressure fluctuates. This is because the conductance in the reaction tube 52 fluctuates,
This is because the pressure in the reaction tube 52 fluctuates by the fluctuation of the conductance. Therefore, in order to control the pressure in the reaction tube 52 to a predetermined pressure, a recipe must be created for each number of processed semiconductor wafers 54 and the pressure in the reaction tube 52 must be controlled. There was a problem that it became complicated.
【0008】さらに、ウエハボート55に収容する半導
体ウエハ54の処理枚数により反応管52内の圧力が変
動すると、熱処理速度、例えば、半導体ウエハ54に薄
膜を形成する熱処理における成膜レートが変動してしま
い、半導体ウエハ54に所望の熱処理を行うことが困難
であった。Further, when the pressure in the reaction tube 52 fluctuates according to the number of semiconductor wafers 54 accommodated in the wafer boat 55, the heat treatment speed, for example, the film formation rate in the heat treatment for forming a thin film on the semiconductor wafer 54 varies. As a result, it has been difficult to perform a desired heat treatment on the semiconductor wafer 54.
【0009】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、熱処理を行う被処理体の数に拘わらずに、一の
レシピで被処理体の熱処理を行うことができる被処理体
の熱処理方法及びバッチ式熱処理装置を提供することを
目的とする。また、本発明は、熱処理を行う被処理体の
数に拘わらずに、被処理体の熱処理を容易に行うことが
できる被処理体の熱処理方法及びバッチ式熱処理装置を
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made in consideration of the above-described problems. It is an object to provide a method and a batch type heat treatment apparatus. Another object of the present invention is to provide a heat treatment method and a batch-type heat treatment apparatus for an object to be processed, which can easily perform heat treatment on the object to be processed, regardless of the number of the objects to be heat-treated. .
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第1の観点にかかる被処理体の熱処理方
法は、複数枚の被処理体を保持した被処理体保持具を反
応室に挿入し、該反応室内に被処理体を収容する被処理
体収容工程と、前記反応室内を所定の温度に加熱すると
ともに、該反応室内のガスを排気して、当該反応室内を
所定の圧力に設定する条件設定工程と、前記条件設定工
程により所定の温度及び圧力に設定された反応室内に処
理ガスを供給して、前記被処理体を熱処理する熱処理工
程とを備え、前記条件設定工程は、所定枚数の被処理体
を熱処理した熱処理条件をもとにして、熱処理を行う被
処理体の枚数に応じた熱処理条件を算出し、前記反応室
内を算出された熱処理条件に制御する、ことを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for heat-treating an object to be processed, comprising the steps of: And an object housing step of housing an object to be processed in the reaction chamber, and heating the reaction chamber to a predetermined temperature, exhausting the gas in the reaction chamber, and pressing the reaction chamber to a predetermined pressure. And a heat treatment step of supplying a processing gas into the reaction chamber set to a predetermined temperature and pressure by the condition setting step, and heat-treating the object to be processed. Based on the heat treatment conditions for heat treatment of a predetermined number of objects to be processed, calculate heat treatment conditions according to the number of objects to be heat treated, and control the heat treatment conditions in the reaction chamber to the calculated heat treatment conditions. Features.
【0011】この構成によれば、条件設定工程におい
て、所定枚数の被処理体を熱処理した熱処理条件をもと
にして、熱処理を行う被処理体の枚数に応じた熱処理条
件が算出され、反応室内が算出された熱処理条件に制御
される。このため、熱処理を行う被処理体の枚数毎に熱
処理条件を予め規定する必要がなくなり、一のレシピで
被処理体の熱処理が行われる。また、被処理体の熱処理
が容易になる。According to this configuration, in the condition setting step, the heat treatment conditions corresponding to the number of the objects to be subjected to the heat treatment are calculated based on the heat treatment conditions in which a predetermined number of the objects are subjected to the heat treatment. Is controlled to the calculated heat treatment conditions. For this reason, it is not necessary to preliminarily set the heat treatment conditions for each number of the objects to be subjected to the heat treatment, and the heat treatment of the object is performed by one recipe. Further, heat treatment of the object to be processed is facilitated.
【0012】前記条件設定工程は、予め設定された、被
処理体の枚数と熱処理条件との関係式から、熱処理を行
う被処理体の枚数に応じた熱処理条件に前記反応室内を
制御することが好ましい。この場合、被処理体の枚数と
熱処理条件との関係式から、熱処理を行う被処理体の枚
数に応じた熱処理条件が算出され、反応室内が算出され
た熱処理条件に制御される。In the condition setting step, the reaction chamber may be controlled to a heat treatment condition corresponding to the number of the objects to be subjected to the heat treatment from a preset relational expression between the number of the objects to be processed and the heat treatment conditions. preferable. In this case, the heat treatment conditions corresponding to the number of the objects to be subjected to the heat treatment are calculated from the relational expression between the number of the objects to be processed and the heat treatment conditions, and the heat treatment conditions in the reaction chamber are controlled.
【0013】前記条件設定工程は、例えば、前記被処理
体保持具に保持可能な最大枚数よりも少ない所定の枚数
の被処理体を熱処理する場合に、熱処理を行う被処理体
の枚数に応じた熱処理条件に前記反応室内が制御され
る。In the condition setting step, for example, when a predetermined number of workpieces smaller than the maximum number of workpieces that can be held by the workpiece holder are heat-treated, the condition is set according to the number of workpieces to be heat-treated. The inside of the reaction chamber is controlled according to heat treatment conditions.
【0014】前記条件設定工程は、例えば、熱処理を行
う被処理体の枚数に応じて、前記反応室内が熱処理圧
力、熱処理速度、及び熱処理時間の少なくとも1つの熱
処理条件に制御される。In the condition setting step, for example, the reaction chamber is controlled to at least one heat treatment condition of a heat treatment pressure, a heat treatment speed, and a heat treatment time in accordance with the number of objects to be heat treated.
【0015】前記関係式に、2種の異なる枚数で被処理
体を熱処理した熱処理条件から、被処理体の枚数と熱処
理条件との関係を求めた線形方程式を用いることが好ま
しい。この場合、関係式を容易に作成することができ
る。It is preferable to use, as the above-mentioned relational expression, a linear equation in which the relationship between the number of objects to be processed and the heat treatment conditions is obtained from the heat treatment conditions in which the objects to be processed are heat-treated with two different numbers of objects. In this case, the relational expression can be easily created.
【0016】この発明の第2の観点にかかるバッチ式熱
処理装置は、所定の温度に設定可能な加熱部を有し、複
数枚の被処理体を保持した被処理体保持具を収容する反
応室と、前記反応室に接続されたガス供給管を有し、該
反応室内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記反
応室に接続された排気管を有し、前記反応室内のガスを
前記排気管から排気して、前記反応室内を所定の圧力に
設定可能な排気手段と、前記反応室内を所定の熱処理条
件に制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、所
定枚数の被処理体を熱処理した熱処理条件を記憶し、当
該熱処理条件をもとにして、熱処理を行う被処理体の枚
数に応じた熱処理条件を算出し、前記反応室内を算出さ
れた熱処理条件に制御する、ことを特徴とする。A batch type heat treatment apparatus according to a second aspect of the present invention has a heating section which can be set to a predetermined temperature, and accommodates a workpiece holder for holding a plurality of workpieces. Having a gas supply pipe connected to the reaction chamber, a gas supply means for supplying a processing gas into the reaction chamber, and an exhaust pipe connected to the reaction chamber, wherein the gas in the reaction chamber is Exhaust means for exhausting gas from an exhaust pipe to set the reaction chamber to a predetermined pressure, and control means for controlling the reaction chamber to predetermined heat treatment conditions, wherein the control means comprises a predetermined number of substrates to be processed. Storing heat treatment conditions for heat-treating the body, calculating heat treatment conditions in accordance with the number of objects to be heat-treated based on the heat treatment conditions, and controlling the reaction chamber to the calculated heat treatment conditions, It is characterized by.
【0017】この構成によれば、制御手段には所定枚数
の被処理体を熱処理した熱処理条件が記憶されている。
制御手段は、記憶した熱処理条件をもとにして、熱処理
を行う被処理体の枚数に応じた熱処理条件を算出し、反
応室内を算出された熱処理条件に制御する。このため、
熱処理を行う被処理体の枚数毎に熱処理条件を予め規定
する必要がなくなり、一のレシピで被処理体の熱処理が
行われる。また、被処理体の熱処理が容易になる。According to this configuration, the control means stores heat treatment conditions for heat-treating a predetermined number of workpieces.
The control means calculates heat treatment conditions in accordance with the number of objects to be heat-treated based on the stored heat treatment conditions, and controls the inside of the reaction chamber to the calculated heat treatment conditions. For this reason,
It is not necessary to preliminarily set the heat treatment conditions for each number of the objects to be subjected to the heat treatment, and the object to be treated is heat-treated with one recipe. Further, heat treatment of the object to be processed is facilitated.
【0018】前記制御手段は、熱処理を行う、被処理体
の枚数と熱処理条件との関係式を記憶し、該関係式から
熱処理を行う被処理体の枚数に応じた熱処理条件に前記
反応室内を制御することが好ましい。この場合、制御手
段が、被処理体の枚数と熱処理条件との関係式から、熱
処理を行う被処理体の枚数に応じた熱処理条件を算出
し、反応室内を算出された熱処理条件に制御する。The control means stores a relational expression between the number of workpieces to be subjected to heat treatment and the heat treatment conditions, and sets the reaction chamber to a heat treatment condition corresponding to the number of workpieces to be subjected to heat treatment based on the relational expression. It is preferable to control. In this case, the control means calculates a heat treatment condition corresponding to the number of the heat treatment objects to be subjected to the heat treatment from the relational expression between the number of the heat treatment objects and the heat treatment condition, and controls the reaction chamber to the calculated heat treatment conditions.
【0019】前記制御手段は、例えば、前記被処理体保
持具に保持可能な最大枚数よりも少ない所定の枚数の被
処理体を熱処理する場合に、熱処理を行う被処理体の枚
数に応じた熱処理条件に前記反応室内を制御する。For example, in the case where a predetermined number of workpieces smaller than the maximum number of workpieces that can be held by the workpiece holder are heat-treated, the control means may perform a heat treatment in accordance with the number of workpieces to be subjected to the heat treatment. The reaction chamber is controlled according to conditions.
【0020】前記熱処理条件としては、例えば、熱処理
圧力、熱処理速度、及び熱処理時間の少なくとも1つで
あることが好ましい。また、前記関係式は、2種の異な
る枚数で被処理体を熱処理した熱処理条件から、被処理
体の枚数と熱処理条件との関係を求めた線形方程式であ
ることが好ましい。この場合、関係式を容易に作成する
ことができる。The heat treatment conditions are preferably, for example, at least one of a heat treatment pressure, a heat treatment rate, and a heat treatment time. Further, the relational expression is preferably a linear equation in which a relationship between the number of the objects to be processed and the heat treatment conditions is obtained from the heat treatment conditions in which the objects to be processed are heat-treated at two different numbers. In this case, the relational expression can be easily created.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る被処理体の熱処理方法及びバッチ式熱処理装置につい
て説明する。本実施の形態では、バッチ式熱処理装置
に、図1に示す縦型のバッチ式熱処理装置を用いた場合
を例に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for heat treating an object to be processed and a batch type heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a case where the vertical batch-type heat treatment apparatus shown in FIG. 1 is used as the batch-type heat treatment apparatus will be described as an example.
【0022】図1に示すように、熱処理装置1は、長手
方向が垂直方向に向けられた略円筒状の反応管2を備え
ている。反応管2は、内管3と、内管3を覆うとともに
内管3と一定の間隔を有するように形成された有天井の
外管4とから構成された二重管構造を有する。内管3及
び外管4は、耐熱材料、例えば、石英により形成されて
いる。As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus 1 includes a substantially cylindrical reaction tube 2 whose longitudinal direction is directed vertically. The reaction tube 2 has a double tube structure composed of an inner tube 3 and an outer tube 4 with a ceiling that covers the inner tube 3 and is formed to have a certain distance from the inner tube 3. The inner tube 3 and the outer tube 4 are formed of a heat-resistant material, for example, quartz.
【0023】外管4の下方には、筒状に形成されたステ
ンレス鋼(SUS)からなるマニホールド5が配置され
ている。マニホールド5は、外管4の下端と気密に接続
されている。また、内管3は、マニホールド5の内壁か
ら突出すると共に、マニホールド5と一体に形成された
支持リング6に支持されている。Below the outer tube 4, a manifold 5 formed of a stainless steel (SUS) formed in a cylindrical shape is arranged. The manifold 5 is airtightly connected to the lower end of the outer tube 4. The inner pipe 3 projects from the inner wall of the manifold 5 and is supported by a support ring 6 formed integrally with the manifold 5.
【0024】マニホールド5の下方には蓋体7が配置さ
れ、ボートエレベータ8により蓋体7は上下動可能に構
成されている。そして、ボートエレベータ8により蓋体
7が上昇すると、マニホールド5の下方側が閉鎖され
る。A lid 7 is arranged below the manifold 5, and the lid 7 can be moved up and down by a boat elevator 8. When the lid 7 is lifted by the boat elevator 8, the lower side of the manifold 5 is closed.
【0025】蓋体7には、例えば、石英からなるウエハ
ボート9が載置されている。ウエハボート9は、被処理
体、例えば、半導体ウエハ10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。A wafer boat 9 made of, for example, quartz is placed on the lid 7. The wafer boat 9 is configured to be able to store a plurality of, for example, 150, objects to be processed, for example, semiconductor wafers 10 at predetermined intervals in the vertical direction.
【0026】反応管2の周囲には、反応管2を取り囲む
ように断熱体11が設けられ、その内壁面には、例えば
抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ12が設けられてい
る。A heat insulator 11 is provided around the reaction tube 2 so as to surround the reaction tube 2, and a heater 12 made of, for example, a resistance heating element is provided on the inner wall surface.
【0027】マニホールド5の側面には、複数の処理ガ
ス導入管13が挿通されている。なお、図1では処理ガ
ス導入管13を一つだけ描いている。処理ガス導入管1
3は内管3内を臨むように配設されている。例えば、図
1に示すように、支持リング6より下方(内管3の下
方)のマニホールド5の側面から処理ガス導入管13が
挿通されている。そして、処理ガス導入管13から処理
ガスが半導体ウエハ10に導入される。A plurality of processing gas introduction pipes 13 are inserted through the side surface of the manifold 5. In FIG. 1, only one processing gas introduction pipe 13 is illustrated. Processing gas inlet pipe 1
Reference numeral 3 is provided so as to face the inside of the inner tube 3. For example, as shown in FIG. 1, the processing gas introduction pipe 13 is inserted from the side of the manifold 5 below the support ring 6 (below the inner pipe 3). Then, a processing gas is introduced into the semiconductor wafer 10 from the processing gas introduction pipe 13.
【0028】マニホールド5の側面には排出口14が設
けられている。排出口14は支持リング6より上方に設
けられており、反応管2内の内管3と外管4との間に形
成された空間に連通する。そして、処理ガスが処理ガス
導入管13から内管3内に供給され、半導体ウエハ10
の熱処理が行われ、熱処理によって発生した排ガス等が
内管3と外管4との間の空間を通って排出口14に排出
される。また、マニホールド5側面の排出口14の下方
には、パージガスとしての窒素ガスを供給するパージガ
ス供給管15が挿通されている。A discharge port 14 is provided on a side surface of the manifold 5. The discharge port 14 is provided above the support ring 6 and communicates with a space formed between the inner tube 3 and the outer tube 4 in the reaction tube 2. Then, the processing gas is supplied from the processing gas introduction pipe 13 into the inner pipe 3 and the semiconductor wafer 10
Is performed, and the exhaust gas and the like generated by the heat treatment are discharged to the discharge port 14 through the space between the inner pipe 3 and the outer pipe 4. A purge gas supply pipe 15 for supplying nitrogen gas as a purge gas is inserted below the outlet 14 on the side surface of the manifold 5.
【0029】排出口14には排気管16が気密に接続さ
れている。排気管16の排出口14近傍には、圧力セン
サ17が配置されている。圧力センサ17は、反応管2
内の圧力を測定するセンサであり、その先端が排出口1
4近傍の排気管16内に位置するように配置されてい
る。An exhaust pipe 16 is hermetically connected to the outlet 14. A pressure sensor 17 is arranged near the outlet 14 of the exhaust pipe 16. The pressure sensor 17 is connected to the reaction tube 2
Is a sensor that measures the pressure inside,
It is arranged so as to be located in the exhaust pipe 16 in the vicinity of 4.
【0030】また、排気管16には、その上流側から、
バルブ18と、真空ポンプ19とが介設されている。バ
ルブ18は、排気管16の開度を調整して、反応管2内
の圧力を所定の圧力に制御する。真空ポンプ19は、排
気管16を介して反応管2内のガスを排気するととも
に、反応管2内の圧力を調整する。The exhaust pipe 16 has an
A valve 18 and a vacuum pump 19 are provided. The valve 18 controls the pressure inside the reaction tube 2 to a predetermined pressure by adjusting the opening degree of the exhaust pipe 16. The vacuum pump 19 evacuates the gas inside the reaction tube 2 via the exhaust tube 16 and adjusts the pressure inside the reaction tube 2.
【0031】ボートエレベータ8、昇温用ヒータ12、
処理ガス導入管13、パージガス供給管15、圧力セン
サ17、バルブ18、真空ポンプ19には、制御部20
が接続されている。図2に制御部20の電気的構成をブ
ロック図で示す。The boat elevator 8, the heater 12 for raising the temperature,
The processing unit 20 includes a processing gas introduction pipe 13, a purge gas supply pipe 15, a pressure sensor 17, a valve 18, and a vacuum pump 19.
Is connected. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the control unit 20.
【0032】図2に示すように、制御部20は、CPU
21と、メモリ22と、入出力インターフェース23
と、補助記憶装置24とを備えている。CPU21はメ
モリ22に記憶されたレシピに定義されている操作を実
行することにより、本発明の熱処理を実行する。このレ
シピは、フレキシブルディスク、CD−ROM等の携帯
型記録媒体に格納され、携帯型記録媒体から補助記憶装
置24に転送され、熱処理実行時にはメモリ22に記憶
される。As shown in FIG. 2, the control unit 20 includes a CPU
21, memory 22, input / output interface 23
And an auxiliary storage device 24. The CPU 21 executes the heat treatment of the present invention by executing the operation defined in the recipe stored in the memory 22. This recipe is stored in a portable recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM, is transferred from the portable recording medium to the auxiliary storage device 24, and is stored in the memory 22 when the heat treatment is performed.
【0033】入出力インターフェース23は、熱処理装
置1の各部に設けられたセンサ、例えば、温度センサ、
圧力センサ17等に接続されている。そして、CPU2
1は、各センサにより熱処理装置1の各部の温度、圧力
等を測定させ、入出力インターフェース23を介して測
定データを取り込む。The input / output interface 23 is provided with a sensor provided in each part of the heat treatment apparatus 1, for example, a temperature sensor,
It is connected to the pressure sensor 17 and the like. And CPU2
1 measures the temperature, the pressure, etc. of each part of the heat treatment apparatus 1 with each sensor, and takes in the measurement data via the input / output interface 23.
【0034】補助記憶装置24は、例えば、ハードディ
スクメモリから構成され、熱処理条件を設定したレシピ
が記憶されている。このレシピは、CPU21によりメ
モリ22に転送される。そして、CPU21は、各部の
センサにより測定された熱処理装置1の各部の温度、圧
力等の測定データとレシピとに基づいて、熱処理装置1
の各部に制御信号等を出力して、熱処理装置1の温度、
熱処理時間、反応管2内の圧力、例えば、バルブ18、
真空ポンプ19等を制御する。The auxiliary storage device 24 is composed of, for example, a hard disk memory, and stores a recipe in which heat treatment conditions are set. This recipe is transferred to the memory 22 by the CPU 21. Then, based on the recipe and the measurement data such as the temperature and the pressure of each part of the heat treatment apparatus 1 measured by the sensor of each part and the recipe, the CPU 21
Output a control signal or the like to each part of the heat treatment apparatus 1,
Heat treatment time, pressure in the reaction tube 2, for example, the valve 18,
It controls the vacuum pump 19 and the like.
【0035】また、補助記憶装置24には、熱処理を行
う半導体ウエハ10の枚数と、熱処理条件、例えば、反
応管2内の圧力、熱処理速度、熱処理時間との関係式が
記憶されている。この関係式は、半導体ウエハ10の枚
数が異なる複数の熱処理における熱処理条件をもとにし
て作成され、レシピとともにCPU21によりメモリ2
2に転送される。そして、CPU21は、この関係式か
ら、ウエハボート9に収容される半導体ウエハ10の枚
数に応じた熱処理条件を算出し、反応管2内を算出され
た熱処理条件に制御する。The auxiliary storage device 24 stores a relational expression between the number of the semiconductor wafers 10 to be subjected to the heat treatment and the heat treatment conditions, for example, the pressure in the reaction tube 2, the heat treatment speed, and the heat treatment time. This relational expression is created based on heat treatment conditions in a plurality of heat treatments in which the number of semiconductor wafers 10 is different, and the CPU 21 and the memory 21
2 Then, the CPU 21 calculates heat treatment conditions according to the number of semiconductor wafers 10 accommodated in the wafer boat 9 from this relational expression, and controls the inside of the reaction tube 2 to the calculated heat treatment conditions.
【0036】図3に熱処理を行う半導体ウエハ10の枚
数と熱処理条件との関係式の一例として、半導体ウエハ
10の枚数と反応管2内の圧力との関係式をグラフに示
す。この関係式は、半導体ウエハ10の枚数が異なる複
数の熱処理における反応管2内の圧力をもとにして作成
されている。関係式の作成に用いられる半導体ウエハ1
0の枚数は大きく異なっていることが好ましく、本例で
は、ウエハボート9の最大収容枚数である150枚と、
ウエハボート9の最小収容枚数である25枚とが用いら
れている。以下、この関係式の作成手順について説明す
る。FIG. 3 is a graph showing a relational expression between the number of the semiconductor wafers 10 to be subjected to the heat treatment and the pressure in the reaction tube 2 as an example of a relational expression between the heat treatment conditions and the number of the semiconductor wafers 10 to be subjected to the heat treatment. This relational expression is created based on the pressure in the reaction tube 2 in a plurality of heat treatments in which the number of the semiconductor wafers 10 is different. Semiconductor wafer 1 used for creating relational expression
It is preferable that the number of “0” is greatly different.
The minimum number 25 of wafer wafers 9 is used. Hereinafter, a procedure for creating the relational expression will be described.
【0037】まず、ウエハボート9に150枚の半導体
ウエハ10を収容し、収容された半導体ウエハ10を熱
処理して最適な反応管2内の圧力を求める。次に、ウエ
ハボート9に25枚の半導体ウエハ10を収容し、例え
ば、薄膜を形成する場合には同一の膜厚が得られるよう
に、収容された半導体ウエハ10が同一の熱処理となる
反応管2内の圧力を求める。続いて、両者の半導体ウエ
ハ10の枚数と、これらの枚数での反応管2内の圧力か
ら、半導体ウエハ10の枚数(X)と反応管2内の圧力
(Y)との関係式、例えば、線形方程式(Y=aX+
b)を作成する。First, 150 semiconductor wafers 10 are accommodated in the wafer boat 9, and the accommodated semiconductor wafers 10 are subjected to a heat treatment to determine an optimum pressure in the reaction tube 2. Next, 25 semiconductor wafers 10 are accommodated in the wafer boat 9. For example, when a thin film is formed, the accommodated semiconductor wafers 10 are subjected to the same heat treatment so that the same film thickness is obtained. Find the pressure in 2. Subsequently, from the number of the semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2 at these numbers, a relational expression between the number (X) of the semiconductor wafers 10 and the pressure (Y) in the reaction tube 2, for example, Linear equation (Y = aX +
Create b).
【0038】例えば、半導体ウエハ10が150枚での
反応管2内の圧力が57.2Pa(0.43Tor
r)、半導体ウエハ10が25枚での反応管2内の圧力
が53.4Pa(0.40Torr)である場合、これ
らの値を線形方程式に代入すると、 57.2=150a+b 53.4=25a+b となる。この二式からa及びbを求めると、a=0.0
304、b=52.64となり、半導体ウエハ10の枚
数と反応管2内の圧力との関係式は、 Y=0.0304X+52.64 となる。For example, when the pressure in the reaction tube 2 with 150 semiconductor wafers 10 is 57.2 Pa (0.43 Torr).
r), when the pressure in the reaction tube 2 with 25 semiconductor wafers 10 is 53.4 Pa (0.40 Torr), when these values are substituted into a linear equation, 57.2 = 150a + b 53.4 = 25a + b Becomes When a and b are obtained from these two equations, a = 0.0
304, b = 52.64, and the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2 is Y = 0.0304X + 52.64.
【0039】このように、反応管2内を圧力制御するの
は、ウエハボート9に収容される半導体ウエハ10の処
理枚数の違いにより、反応管2内の圧力が変化するため
である。これは、反応管2内の半導体ウエハ10を有す
るところでは、反応管2内のコンダクタンスが低くな
り、反応管2内の圧力が減少するが、半導体ウエハ10
を有しないところでは、反応管2内のコンダクタンスが
低くならず、反応管2内の圧力が減少しにくくなるため
である。このため、ウエハボート9に収容される半導体
ウエハ10の処理枚数の違いに拘わらず、一のレシピで
同一の熱処理が行われるように、半導体ウエハ10の枚
数と反応管2内の圧力との関係式が記憶され、制御部2
0(CPU21)により反応管2内が関係式に適合した
圧力に制御される。The reason why the pressure inside the reaction tube 2 is controlled in this way is that the pressure inside the reaction tube 2 changes due to the difference in the number of processed semiconductor wafers 10 accommodated in the wafer boat 9. This is because, where the semiconductor wafer 10 is provided in the reaction tube 2, the conductance in the reaction tube 2 decreases and the pressure in the reaction tube 2 decreases.
This is because the conductance in the reaction tube 2 does not decrease and the pressure in the reaction tube 2 does not easily decrease in a place having no. Therefore, regardless of the difference in the number of processed semiconductor wafers 10 accommodated in the wafer boat 9, the relationship between the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2 is set so that the same heat treatment is performed in one recipe. The expression is stored and the control unit 2
0 (CPU 21) controls the pressure inside the reaction tube 2 to a pressure suitable for the relational expression.
【0040】次に、以上のように構成された熱処理装置
1を用いた被処理体の熱処理方法について、半導体ウエ
ハ10にシリコン窒化膜を形成する場合を例に、図4に
示すレシピ(タイムシーケンス)を参照して説明する。
本例では、ウエハボート9に50枚の半導体ウエハ10
が収容された場合に、ウエハボート9に半導体ウエハ1
0が満載(150枚の半導体ウエハ10が収容)された
場合と同様のシリコン窒化膜の膜厚が得られる半導体ウ
エハ10の熱処理方法(反応管2内の圧力制御)につい
て説明する。なお、以下の説明において、熱処理装置1
を構成する各部の動作は、制御部20(CPU21)に
よりコントロールされている。Next, a method of heat-treating an object to be processed using the heat-treating apparatus 1 configured as described above will be described with reference to a recipe (time sequence) shown in FIG. ).
In this example, 50 semiconductor wafers 10
Is stored in the wafer boat 9
A description will be given of a heat treatment method (pressure control in the reaction tube 2) of the semiconductor wafer 10 that can obtain the same thickness of the silicon nitride film as in the case where 0 is fully loaded (150 semiconductor wafers 10 are accommodated). In the following description, the heat treatment apparatus 1
The operation of each unit constituting is controlled by the control unit 20 (CPU 21).
【0041】まず、ボートエレベータ8により蓋体7が
下げられた状態で、満載時(150枚)よりも少ない枚
数、例えば、50枚の半導体ウエハ10が収容されたウ
エハボート9を蓋体7上に載置する。なお、50枚の半
導体ウエハ10は、ウエハボート9の下側(図1の下方
向)に寄せ、この上に複数枚のダミーウエハを収容し
た。また、熱的に不均一になりやすい、ウエハボート9
の上端及び下端には複数枚のサイドウエハを収容し、半
導体ウエハ10の温度補償を行った。First, in a state where the lid 7 is lowered by the boat elevator 8, the wafer boat 9 containing a smaller number of semiconductor wafers 10 than the full load (150), for example, 50 semiconductor wafers 10 is placed on the lid 7. Place on. The 50 semiconductor wafers 10 were moved downward (downward in FIG. 1) of the wafer boat 9 and a plurality of dummy wafers were accommodated thereon. In addition, the wafer boat 9 is likely to be thermally non-uniform.
A plurality of side wafers were accommodated at the upper end and the lower end of the semiconductor wafer 10, and the temperature of the semiconductor wafer 10 was compensated.
【0042】次に、パージガス供給管15から反応管2
内に所定量の窒素ガスを供給し、ボートエレベータ8に
より蓋体7を上昇させて、ウエハボート9(半導体ウエ
ハ10)を反応管2内に収容する。これにより、半導体
ウエハ10が反応管2内に収容されるとともに反応管2
が密閉され、半導体ウエハ10が反応管2内にロードさ
れる(ロード工程)。Next, from the purge gas supply pipe 15 to the reaction pipe 2
A predetermined amount of nitrogen gas is supplied into the reactor, and the lid 7 is lifted by the boat elevator 8 to accommodate the wafer boat 9 (semiconductor wafer 10) in the reaction tube 2. Thereby, the semiconductor wafer 10 is accommodated in the reaction tube 2 and the reaction tube 2
Is sealed, and the semiconductor wafer 10 is loaded into the reaction tube 2 (loading step).
【0043】反応管2を密閉した後、昇温用ヒータ12
により、反応管2内を所定の温度、例えば、760℃に
加熱する。また、反応管2内のガスを排出し、減圧を開
始する。具体的には、パージガス供給管15から反応管
2内に所定量の窒素ガスを供給するとともに、バルブ1
8の開度を制御しつつ、真空ポンプ19を駆動させて、
反応管2内のガスを排出する。反応管2内のガスの排出
は、反応管2内の圧力が常圧から所定の圧力になるまで
行う。ここで、半導体ウエハ10の枚数と反応管2内の
圧力との関係式から、50枚の半導体ウエハ10が収容
された場合の反応管2内の圧力が算出される。反応管2
内の圧力は、0.0304×50+52.64=54.
16Pa(0.41Torr)に制御される。そして、
反応管2内が所定の圧力及び温度で安定するまで、この
減圧操作及び加熱操作を行う(安定化工程)。After sealing the reaction tube 2, the heater 12
Thereby, the inside of the reaction tube 2 is heated to a predetermined temperature, for example, 760 ° C. Further, the gas in the reaction tube 2 is discharged, and the pressure is reduced. Specifically, a predetermined amount of nitrogen gas is supplied from the purge gas supply pipe 15 into the reaction
While controlling the opening of 8, the vacuum pump 19 is driven,
The gas in the reaction tube 2 is discharged. The gas in the reaction tube 2 is discharged until the pressure in the reaction tube 2 becomes a predetermined pressure from the normal pressure. Here, the pressure in the reaction tube 2 when 50 semiconductor wafers 10 are accommodated is calculated from the relational expression between the number of the semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2. Reaction tube 2
Is 0.0304 × 50 + 52.64 = 54.
It is controlled to 16 Pa (0.41 Torr). And
The decompression operation and the heating operation are performed until the inside of the reaction tube 2 is stabilized at a predetermined pressure and temperature (stabilization step).
【0044】反応管2内が所定の圧力及び温度で安定す
ると、パージガス供給管15からの窒素ガスの供給を停
止する。そして、処理ガス導入管13から処理ガスとし
てのSiH2Cl2ガスを所定量、例えば、0.1リッ
トル/min、NH3ガスを所定量、例えば、1リット
ル/min、不活性ガスとしてのN2ガスを所定量、例
えば、0.05リットル/min供給する。When the inside of the reaction tube 2 is stabilized at a predetermined pressure and temperature, the supply of nitrogen gas from the purge gas supply tube 15 is stopped. Then, a predetermined amount of SiH 2 Cl 2 gas as the processing gas, for example, 0.1 liter / min, a predetermined amount of NH 3 gas, for example, 1 liter / min, and N as the inert gas are supplied from the processing gas introduction pipe 13. Two gases are supplied in a predetermined amount, for example, 0.05 liter / min.
【0045】反応管2内では化学式1に示す反応が起こ
り、半導体ウエハ10の表面にシリコン窒化膜(Si3
N4膜)が形成される(熱処理工程)。In the reaction tube 2, a reaction represented by the chemical formula 1 occurs, and a silicon nitride film (Si 3
An N 4 film is formed (heat treatment step).
【化1】10NH3+3SiH2Cl2→Si3N4+
6NH4Cl+6H2 Embedded image 10NH 3 + 3SiH 2 Cl 2 → Si 3 N 4 +
6NH 4 Cl + 6H 2
【0046】半導体ウエハ10上に所定厚のシリコン窒
化膜が形成されると、処理ガス導入管13からのSiH
2Cl2ガス、NH3ガス、N2ガスの供給を停止す
る。そして、バルブ18の開度を制御しつつ、真空ポン
プ19を駆動させて、反応管2内のガスを排出し、パー
ジガス供給管15から所定量の窒素ガスを供給して、反
応管2内のガスを排気管16に排出する(パージ工
程)。なお、反応管2内のガスを確実に排出するため
に、反応管2内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数
回繰り返すことが好ましい。When a silicon nitride film having a predetermined thickness is formed on the semiconductor wafer 10, the SiH
2 Supply of Cl 2 gas, NH 3 gas, and N 2 gas is stopped. Then, while controlling the opening degree of the valve 18, the vacuum pump 19 is driven to discharge the gas in the reaction tube 2, and a predetermined amount of nitrogen gas is supplied from the purge gas supply tube 15, and the inside of the reaction tube 2 is controlled. The gas is discharged to the exhaust pipe 16 (purge step). In order to reliably discharge the gas in the reaction tube 2, it is preferable to repeat the discharge of the gas in the reaction tube 2 and the supply of the nitrogen gas a plurality of times.
【0047】最後に、パージガス供給管15から所定量
の窒素ガスを供給して、反応管2内を常圧に戻し、ウエ
ハボート9(半導体ウエハ10)を反応管2からアンロ
ードする(アンロード工程)。Finally, a predetermined amount of nitrogen gas is supplied from the purge gas supply pipe 15 to return the inside of the reaction tube 2 to normal pressure, and the wafer boat 9 (semiconductor wafer 10) is unloaded from the reaction tube 2 (unloading). Process).
【0048】以上のように形成されたウエハボート9に
半導体ウエハ10を50枚を収容した場合の反応管2内
の圧力及びシリコン窒化膜の膜厚を図5に示す。また、
本発明の効果を確認するため、ウエハボート9に半導体
ウエハ10を100枚収容し、半導体ウエハ10の枚数
と反応管2内の圧力との関係式に適合した反応管2内の
圧力(55.68Pa)に制御した場合についても、同
様に半導体ウエハ10上にシリコン窒化膜を形成した。
この場合の反応管2内の圧力及びシリコン窒化膜の膜厚
を図5に示す。さらに、半導体ウエハ10の枚数と反応
管2内の圧力との関係式の作成に用いたウエハボート9
に150枚、25枚の半導体ウエハ10を収容した場合
の反応管2内の圧力及びシリコン窒化膜の膜厚も図5に
示す。FIG. 5 shows the pressure in the reaction tube 2 and the thickness of the silicon nitride film when 50 wafers 10 are accommodated in the wafer boat 9 formed as described above. Also,
In order to confirm the effect of the present invention, 100 wafers 10 are accommodated in the wafer boat 9 and the pressure in the reaction tube 2 (55. When the pressure was controlled to 68 Pa), a silicon nitride film was similarly formed on the semiconductor wafer 10.
FIG. 5 shows the pressure in the reaction tube 2 and the thickness of the silicon nitride film in this case. Further, the wafer boat 9 used to create the relational expression between the number of the semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2.
FIG. 5 also shows the pressure in the reaction tube 2 and the film thickness of the silicon nitride film when 150 and 25 semiconductor wafers 10 are accommodated in each case.
【0049】図5に示すように、半導体ウエハ10の枚
数に拘わらず、半導体ウエハ10上に形成されるシリコ
ン窒化膜の膜厚はほぼ同一であり、反応管2内の圧力
を、半導体ウエハ10の枚数と反応管2内の圧力との関
係式に適合した圧力に制御することにより、シリコン窒
化膜の膜厚をほぼ同一にすることができることが確認で
きた。このため、制御部20内に半導体ウエハ10の枚
数と反応管2内の圧力との関係式を記憶させ、反応管2
内の圧力をこの関係式に適合した圧力に制御することに
より、半導体ウエハ10の枚数に拘わらずに、一のレシ
ピで半導体ウエハ10上に所望の厚さのシリコン窒化膜
を形成することができる。従って、半導体ウエハ10の
枚数に拘わらずに、半導体ウエハ10上に所望の厚さの
シリコン窒化膜を容易に形成することができる。As shown in FIG. 5, regardless of the number of semiconductor wafers 10, the thickness of the silicon nitride film formed on the semiconductor wafer 10 is substantially the same, and the pressure in the reaction tube 2 is reduced It was confirmed that the thickness of the silicon nitride film could be made substantially the same by controlling the pressure to a value that conforms to the relational expression between the number of pieces and the pressure in the reaction tube 2. For this reason, the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2 is stored in the control unit 20, and the reaction tube 2
By controlling the internal pressure to a pressure conforming to this relational expression, a silicon nitride film having a desired thickness can be formed on the semiconductor wafer 10 by one recipe irrespective of the number of semiconductor wafers 10. . Therefore, a silicon nitride film having a desired thickness can be easily formed on the semiconductor wafer 10 irrespective of the number of the semiconductor wafers 10.
【0050】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、制御部20内に半導体ウエハ10の枚数と反応管2
内の圧力との関係式を記憶させ、反応管2内の圧力をこ
の関係式に適合した圧力に制御しているので、半導体ウ
エハ10の枚数に拘わらずに、一のレシピで半導体ウエ
ハ10上に所望の厚さのシリコン窒化膜を形成すること
ができる。As described above, according to the present embodiment, the number of semiconductor wafers 10 and
Since the relational expression with the pressure inside the reaction tube 2 is stored and the pressure in the reaction tube 2 is controlled to a pressure conforming to this relational expression, regardless of the number of the semiconductor wafers 10, the recipe on the semiconductor wafer 10 can be controlled by one recipe. A silicon nitride film having a desired thickness can be formed.
【0051】本実施の形態によれば、反応管2内の圧力
を、半導体ウエハ10の枚数と反応管2内の圧力との関
係式に適合した圧力に制御しているので、半導体ウエハ
10上に所望の厚さのシリコン窒化膜を容易に形成する
ことができる。According to the present embodiment, the pressure in the reaction tube 2 is controlled to a pressure suitable for the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2. Thus, a silicon nitride film having a desired thickness can be easily formed.
【0052】本実施の形態によれば、半導体ウエハ10
の枚数と反応管2内の圧力との関係式は、半導体ウエハ
10の枚数が異なる2つの熱処理における反応管2内の
圧力をもとにして作成されているので、容易に関係式を
作成することができる。さらに、関係式の作成に用いら
れる半導体ウエハ10の枚数が大きく異なっている(1
50枚と25枚)ので、関係式の信頼性を向上させるこ
とができる。According to the present embodiment, the semiconductor wafer 10
Since the relational expression between the number of wafers and the pressure in the reaction tube 2 is created based on the pressure in the reaction tube 2 in two heat treatments in which the number of semiconductor wafers 10 is different, the relational expression is easily created. be able to. Furthermore, the number of semiconductor wafers 10 used to create the relational expression is significantly different (1).
(50 sheets and 25 sheets), the reliability of the relational expression can be improved.
【0053】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば、以下の場合であってもよい。The present invention is not limited to the above embodiment, and may be, for example, in the following case.
【0054】本実施の形態では、半導体ウエハ10の枚
数と反応管2内の圧力との関係式を例に本発明を説明し
たが、半導体ウエハ10の枚数と所定の熱処理条件との
関係式であればよく、例えば、半導体ウエハ10の枚数
と熱処理時間(成膜時間)との関係式であってもよい。
図6に半導体ウエハ10の枚数と、この枚数での成膜時
間との関係式を示す。この関係式は、半導体ウエハ10
の枚数と反応管2内の圧力との関係式と同様に、150
枚の半導体ウエハ10に所定厚のシリコン窒化膜を形成
する成膜時間と、25枚の半導体ウエハ10に同一厚の
シリコン窒化膜が得られるような成膜時間とを求め、両
者の結果から線形方程式(Y=aX+b)が作成され
る。半導体ウエハ10が150枚での成膜時間が64.
42分(約64分25秒)、半導体ウエハ10が25枚
での成膜時間が67.3分(67分18秒)であり、半
導体ウエハ10の枚数と成膜時間との関係式は、Y=−
0.023X+67.87となる。このため、例えば、
半導体ウエハ10が50枚の場合、成膜時間を66.7
2分(約66分43秒)とすることにより、半導体ウエ
ハ10上に同一厚のシリコン窒化膜を形成することがで
きる。このような関係式を制御部20内に記憶させ、成
膜時間をこの関係式に適合した時間に制御することによ
り、半導体ウエハ10の枚数に拘わらずに、一のレシピ
で半導体ウエハ10上に所望の厚さのシリコン窒化膜を
形成することができる。また、半導体ウエハ10上に所
望の厚さのシリコン窒化膜を容易に形成することができ
る。In the present embodiment, the present invention has been described by taking the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2 as an example, but the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and predetermined heat treatment conditions is used. For example, a relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the heat treatment time (film formation time) may be used.
FIG. 6 shows a relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the film formation time at this number. This relational expression is expressed as follows:
Similarly to the relational expression between the number of
A film formation time for forming a silicon nitride film having a predetermined thickness on one semiconductor wafer 10 and a film formation time for obtaining a silicon nitride film having the same thickness on 25 semiconductor wafers 10 were obtained. An equation (Y = aX + b) is created. Film formation time for 150 semiconductor wafers 10
42 minutes (approximately 64 minutes 25 seconds), the film formation time for 25 semiconductor wafers 10 is 67.3 minutes (67 minutes 18 seconds), and the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the film formation time is: Y =-
0.023X + 67.87. Thus, for example,
When the number of semiconductor wafers 10 is 50, the film formation time is 66.7.
By setting the time to 2 minutes (about 66 minutes 43 seconds), a silicon nitride film having the same thickness can be formed on the semiconductor wafer 10. By storing such a relational expression in the control unit 20 and controlling the film formation time to a time suitable for this relational expression, regardless of the number of semiconductor wafers 10, a single recipe can be used on the semiconductor wafer 10. A silicon nitride film having a desired thickness can be formed. Further, a silicon nitride film having a desired thickness can be easily formed on the semiconductor wafer 10.
【0055】さらに、図7に示すように、半導体ウエハ
10の枚数と熱処理速度(成膜レート)との関係式であ
ってもよい。この関係式も半導体ウエハ10の枚数と反
応管2内の圧力との関係式と同様に、150枚の半導体
ウエハ10に所定厚のシリコン窒化膜を形成する成膜レ
ートと、25枚の半導体ウエハ10に同一厚のシリコン
窒化膜が得られるような成膜レートとを求め、両者の結
果から線形方程式(Y=aX+b)が作成される。半導
体ウエハ10が150枚での成膜レートが2.33nm
/min、半導体ウエハ10が25枚での成膜レートが
2.23nm/min、であり、半導体ウエハ10の枚
数と成膜レートとの関係式は、Y=0.0008X+
2.21となる。このため、例えば、半導体ウエハ10
が50枚の場合、成膜レートを2.25nm/minと
することにより、半導体ウエハ10上に同一厚のシリコ
ン窒化膜を形成することができる。このような関係式を
制御部20内に記憶させ、成膜レートをこの関係式に適
合した速度に制御することにより、半導体ウエハ10の
枚数に拘わらずに、一のレシピで半導体ウエハ10上に
所望の厚さのシリコン窒化膜を形成することができる。
また、半導体ウエハ10上に所望の厚さのシリコン窒化
膜を容易に形成することができる。Further, as shown in FIG. 7, a relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the heat treatment rate (film formation rate) may be used. This relational expression is also the same as the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2, and the film formation rate for forming a silicon nitride film having a predetermined thickness on 150 semiconductor wafers 10, and 25 semiconductor wafers 10 In 10, a film forming rate for obtaining a silicon nitride film having the same thickness is obtained, and a linear equation (Y = aX + b) is created from the results of both. The film formation rate for 150 semiconductor wafers 10 is 2.33 nm.
/ Min, the film formation rate for 25 semiconductor wafers 10 is 2.23 nm / min, and the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the film formation rate is Y = 0.0008X +
2.21. For this reason, for example, the semiconductor wafer 10
In the case of 50 wafers, a silicon nitride film having the same thickness can be formed on the semiconductor wafer 10 by setting the film forming rate to 2.25 nm / min. By storing such a relational expression in the control unit 20 and controlling the film forming rate to a speed suitable for the relational expression, the single recipe is applied to the semiconductor wafer 10 regardless of the number of the semiconductor wafers 10. A silicon nitride film having a desired thickness can be formed.
Further, a silicon nitride film having a desired thickness can be easily formed on the semiconductor wafer 10.
【0056】また、本発明は、これらの関係式が単独で
用いられる場合に限定されるものではなく、例えば、半
導体ウエハ10の枚数と反応管2内の圧力との関係式、
及び半導体ウエハ10の枚数と成膜時間との関係式を用
いるように、これらを併用してもよい。The present invention is not limited to the case where these relational expressions are used alone. For example, the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2
These may be used together so that the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the film formation time is used.
【0057】本実施の形態では、半導体ウエハ10の枚
数と反応管2内の圧力との関係式を、2種の異なる枚数
で半導体ウエハ10を熱処理した反応管2内の圧力をも
とにして作成した場合を例に本発明を説明したが、例え
ば、図8に示すように、半導体ウエハ10が25枚、5
0枚、75枚、100枚、125枚、150枚での反応
管2内の圧力をもとにした近似直線により、半導体ウエ
ハ10の枚数と反応管2内の圧力との関係式を作成して
もよい。この場合、関係式の信頼性を向上させることが
できる。また、この関係式は、一の線形方程式に限定さ
れるものではなく、例えば、半導体ウエハ10が50枚
未満と、50枚以上との2つの線形方程式から作成して
もよい。In the present embodiment, the relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2 is based on the pressure in the reaction tube 2 obtained by heat-treating the semiconductor wafers 10 with two different numbers. Although the present invention has been described by taking the case where the semiconductor wafer 10 is formed as an example, for example, as shown in FIG.
A relational expression between the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2 is created by an approximate straight line based on the pressure in the reaction tube 2 at 0, 75, 100, 125, and 150 sheets. You may. In this case, the reliability of the relational expression can be improved. Further, this relational expression is not limited to one linear equation. For example, the relational equation may be created from two linear equations of less than 50 semiconductor wafers 10 and 50 or more.
【0058】本実施の形態では、半導体ウエハ10の枚
数と反応管2内の圧力とを線形方程式からなる関係式に
より規定した場合を例に本発明を説明したが、例えば、
各半導体ウエハ10の枚数における反応管2内の圧力を
規定したデータベースを用いてもよい。In the present embodiment, the present invention has been described by taking as an example a case where the number of semiconductor wafers 10 and the pressure in the reaction tube 2 are defined by a relational expression consisting of a linear equation.
A database defining the pressure in the reaction tube 2 for the number of the semiconductor wafers 10 may be used.
【0059】本実施の形態では、半導体ウエハ10にシ
リコン窒化膜を形成する場合を例に本発明を説明した
が、本発明は、酸化処理、拡散処理等、各種の熱処理に
適用することができる。また、本実施の形態では、バッ
チ式熱処理装置について、反応管2が内管3と外管4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の
場合を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、例えば、内管3を有しない単管構造
のバッチ式熱処理装置に適用することも可能である。さ
らに、被処理体は半導体ウエハ10に限定されるもので
はなく、例えばLCD用のガラス基板等にも適用するこ
とができる。In the present embodiment, the present invention has been described by exemplifying a case in which a silicon nitride film is formed on a semiconductor wafer 10, but the present invention can be applied to various heat treatments such as an oxidation treatment and a diffusion treatment. . Further, in the present embodiment, the present invention will be described by taking, as an example, a batch-type heat treatment apparatus of a batch-type vertical heat treatment apparatus having a double tube structure in which a reaction tube 2 includes an inner tube 3 and an outer tube 4. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a batch type heat treatment apparatus having a single pipe structure without the inner pipe 3. Further, the object to be processed is not limited to the semiconductor wafer 10, but may be applied to, for example, a glass substrate for LCD.
【0060】[0060]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱処理を行う被処理体の数に拘わらずに、一のレシピで
被処理体の熱処理を行うことができる。また、熱処理を
行う被処理体の数に拘わらずに、被処理体の熱処理を容
易に行うことができる。As described above, according to the present invention,
Regardless of the number of objects to be subjected to the heat treatment, the object can be subjected to the heat treatment with one recipe. In addition, heat treatment of the object can be easily performed regardless of the number of objects to be subjected to the heat treatment.
【図1】本発明の実施の形態の熱処理装置の概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態の制御部の電気的構成を示
すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of a control unit according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態の半導体ウエハの枚数と反
応管内の圧力との関係式を示したグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relational expression between the number of semiconductor wafers and the pressure in a reaction tube according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態のシリコン窒化膜の形成方
法を説明するためのレシピを示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a recipe for explaining a method of forming a silicon nitride film according to an embodiment of the present invention.
【図5】半導体ウエハの所定枚数での反応管内の圧力と
シリコン窒化膜の膜厚とを示した表である。FIG. 5 is a table showing the pressure in a reaction tube and the thickness of a silicon nitride film for a predetermined number of semiconductor wafers.
【図6】他の発明の実施の形態の半導体ウエハの枚数と
成膜時間との関係式を示したグラフである。FIG. 6 is a graph showing a relational expression between the number of semiconductor wafers and a film forming time according to another embodiment of the present invention.
【図7】他の発明の実施の形態の半導体ウエハの枚数と
成膜レートとの関係式を示したグラフである。FIG. 7 is a graph showing a relational expression between the number of semiconductor wafers and a film forming rate according to another embodiment of the present invention.
【図8】他の発明の実施の形態の半導体ウエハの枚数と
反応管内の圧力との関係式を示したグラフである。FIG. 8 is a graph showing a relational expression between the number of semiconductor wafers and the pressure in a reaction tube according to another embodiment of the present invention.
【図9】従来の熱処理装置の概略図である。FIG. 9 is a schematic view of a conventional heat treatment apparatus.
1 熱処理装置 2 反応管 3 内管 4 外管 9 ウエハボート 10 半導体ウエハ 12 昇温用ヒータ 13 処理ガス導入管 14 排出口 16 排気管 18 バルブ 19 真空ポンプ 20 制御部 21 CPU DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat treatment apparatus 2 Reaction tube 3 Inner tube 4 Outer tube 9 Wafer boat 10 Semiconductor wafer 12 Heating heater 13 Processing gas introduction tube 14 Outlet 16 Exhaust tube 18 Valve 19 Vacuum pump 20 Control unit 21 CPU
Claims (10)
具を反応室に挿入し、該反応室内に被処理体を収容する
被処理体収容工程と、 前記反応室内を所定の温度に加熱するとともに、該反応
室内のガスを排気して、当該反応室内を所定の圧力に設
定する条件設定工程と、 前記条件設定工程により所定の温度及び圧力に設定され
た反応室内に処理ガスを供給して、前記被処理体を熱処
理する熱処理工程とを備え、 前記条件設定工程は、所定枚数の被処理体を熱処理した
熱処理条件をもとにして、熱処理を行う被処理体の枚数
に応じた熱処理条件を算出し、前記反応室内を算出され
た熱処理条件に制御する、ことを特徴とする被処理体の
熱処理方法。An object-holding step of inserting an object-holding member holding a plurality of objects into a reaction chamber, and accommodating the object in the reaction chamber; And a gas set in the reaction chamber set at a predetermined temperature and pressure by the condition setting step. And a heat treatment step of heat-treating the object to be processed, wherein the condition setting step is performed according to the number of the objects to be heat-treated based on the heat treatment condition of heat-treating a predetermined number of objects to be processed. A heat treatment condition of the object to be processed, wherein the heat treatment condition is calculated and the reaction chamber is controlled to the calculated heat treatment condition.
処理体の枚数と熱処理条件との関係式から、熱処理を行
う被処理体の枚数に応じた熱処理条件に前記反応室内を
制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の被処理体
の熱処理方法。2. The condition setting step includes controlling the reaction chamber to a heat treatment condition corresponding to the number of the objects to be subjected to the heat treatment from a preset relational expression between the number of the objects to be processed and the heat treatment conditions. The method for heat treating an object to be processed according to claim 1, wherein:
に保持可能な最大枚数よりも少ない所定の枚数の被処理
体を熱処理する場合に、熱処理を行う被処理体の枚数に
応じた熱処理条件に前記反応室内を制御する、ことを特
徴とする請求項1または2に記載の被処理体の熱処理方
法。3. The condition setting step according to the number of objects to be heat-treated when a predetermined number of objects to be processed is smaller than the maximum number of objects that can be held by the object holder. The method according to claim 1, wherein the inside of the reaction chamber is controlled to a heat treatment condition.
体の枚数に応じて、前記反応室内を熱処理圧力、熱処理
速度、及び熱処理時間の少なくとも1つの熱処理条件に
制御する、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
1項に記載の被処理体の熱処理方法。4. The condition setting step is characterized in that the reaction chamber is controlled to at least one heat treatment condition of a heat treatment pressure, a heat treatment rate, and a heat treatment time in accordance with the number of objects to be heat treated. The heat treatment method for an object to be processed according to any one of claims 1 to 3.
体を熱処理した熱処理条件から、被処理体の枚数と熱処
理条件との関係を求めた線形方程式を用いる、ことを特
徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の被処理
体の熱処理方法。5. A linear equation in which the relationship between the number of heat treatment objects and the heat treatment conditions is obtained from the heat treatment conditions of heat treatment of the heat treatment object at two different numbers, as said relational expression. The method for heat-treating an object according to claim 2.
数枚の被処理体を保持した被処理体保持具を収容する反
応室と、 前記反応室に接続されたガス供給管を有し、該反応室内
に処理ガスを供給するガス供給手段と、 前記反応室に接続された排気管を有し、前記反応室内の
ガスを前記排気管から排気して、前記反応室内を所定の
圧力に設定可能な排気手段と、 前記反応室内を所定の熱処理条件に制御する制御手段
と、を備え、 前記制御手段は、所定枚数の被処理体を熱処理した熱処
理条件を記憶し、当該熱処理条件をもとにして、熱処理
を行う被処理体の枚数に応じた熱処理条件を算出し、前
記反応室内を算出された熱処理条件に制御する、ことを
特徴とするバッチ式熱処理装置。6. A reaction chamber having a heating unit which can be set at a predetermined temperature and accommodating a workpiece holder holding a plurality of workpieces, and a gas supply pipe connected to the reaction chamber. A gas supply unit for supplying a processing gas into the reaction chamber; and an exhaust pipe connected to the reaction chamber, wherein the gas in the reaction chamber is exhausted from the exhaust pipe, and a predetermined An exhaust unit that can be set to a pressure; and a control unit that controls the inside of the reaction chamber to a predetermined heat treatment condition. The control unit stores heat treatment conditions in which a predetermined number of workpieces are heat treated, and stores the heat treatment condition. A batch-type heat treatment apparatus, wherein heat treatment conditions according to the number of objects to be heat treated are calculated based on the heat treatment conditions, and the inside of the reaction chamber is controlled to the calculated heat treatment conditions.
の枚数と熱処理条件との関係式を記憶し、該関係式から
熱処理を行う被処理体の枚数に応じた熱処理条件に前記
反応室内を制御する、ことを特徴とする請求項6に記載
のバッチ式熱処理装置。7. The control means stores a relational expression between the number of objects to be processed and the heat treatment conditions for performing the heat treatment, and reacts the reaction to the heat treatment conditions according to the number of the objects to be heat treated based on the relational expression. The batch type heat treatment apparatus according to claim 6, wherein the inside of the room is controlled.
持可能な最大枚数よりも少ない所定の枚数の被処理体を
熱処理する場合に、熱処理を行う被処理体の枚数に応じ
た熱処理条件に前記反応室内を制御する、ことを特徴と
する請求項6または7に記載のバッチ式熱処理装置。8. A heat treatment apparatus according to claim 1, wherein said control means heat-treats a predetermined number of workpieces less than the maximum number of workpieces that can be held by said workpiece holder. The batch type heat treatment apparatus according to claim 6, wherein the inside of the reaction chamber is controlled to a condition.
度、及び熱処理時間の少なくとも1つである、ことを特
徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載のバッチ
式熱処理装置。9. The batch type heat treatment apparatus according to claim 6, wherein said heat treatment condition is at least one of a heat treatment pressure, a heat treatment rate, and a heat treatment time.
理体を熱処理した熱処理条件から、被処理体の枚数と熱
処理条件との関係を求めた線形方程式である、ことを特
徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載のバッチ
式熱処理装置。10. The relational expression is a linear equation in which a relationship between the number of heat treatment objects and the heat treatment condition is obtained from heat treatment conditions in which heat treatment is performed on heat treatment with two different numbers of heat treatment objects. The batch type heat treatment apparatus according to claim 7.
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