JPH0722129B2 - 酸化・拡散装置内ウエハ温度制御システム - Google Patents
酸化・拡散装置内ウエハ温度制御システムInfo
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- JPH0722129B2 JPH0722129B2 JP24121685A JP24121685A JPH0722129B2 JP H0722129 B2 JPH0722129 B2 JP H0722129B2 JP 24121685 A JP24121685 A JP 24121685A JP 24121685 A JP24121685 A JP 24121685A JP H0722129 B2 JPH0722129 B2 JP H0722129B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、酸化・拡散装置内ウェハ温度制御システムに
関し、特に半導体プロセスの熱処理工程において、酸化
・拡散装置内へのウェハ列挿入・引出し時に発生する酸
化膜厚バラツキや熱応力による結晶欠陥を低減化するの
に好適な酸化・拡散装置内ウェハ温度制御システムに関
するものである。
関し、特に半導体プロセスの熱処理工程において、酸化
・拡散装置内へのウェハ列挿入・引出し時に発生する酸
化膜厚バラツキや熱応力による結晶欠陥を低減化するの
に好適な酸化・拡散装置内ウェハ温度制御システムに関
するものである。
従来、半導体製造プロセスの熱処理工程において、酸化
・拡散装置による酸化・拡散処理が行われている。この
酸化・拡散処理は、ウェハ列をボートに乗せその酸化・
拡散装置の反応管内に挿入して、挿入されたウェハ列を
ボートローダにより移動させ、その後、引き出しを行う
ことによって処理が終了する。ボートローダによるウェ
ハ列移動の間に、反応管の外側壁に設けられたヒータコ
イルのオン・オフ制後により熱処理が行われる。
・拡散装置による酸化・拡散処理が行われている。この
酸化・拡散処理は、ウェハ列をボートに乗せその酸化・
拡散装置の反応管内に挿入して、挿入されたウェハ列を
ボートローダにより移動させ、その後、引き出しを行う
ことによって処理が終了する。ボートローダによるウェ
ハ列移動の間に、反応管の外側壁に設けられたヒータコ
イルのオン・オフ制後により熱処理が行われる。
このような酸化・拡散処理において、酸化・拡散装置へ
のウェハ列の挿入または引出しの際にうける温度変化
が、ウェハ内で不均一となり、応力を生じ結晶欠陥が生
じる。それがさらに著しくなると、ついには塑性変形を
起こす。したがって、温度変化を少なくするために、ウ
ェハ面の温度制御をする必要がある。この温度制御は、
実際のウェハ製造プロセスによって得られた経験則的な
データに基づいてウェハ列挿入・引出し時の速度パター
ン（ウェハ移動速度パターン）、および反応管壁プロフ
ァイルにより決めたヒータコイルのオン／オフ時間によ
り行っており、ウェハ列挿入・引出し時の速度パター
ン、および、反応管壁温度プロファイルの動的な制御は
ほとんど行なわれていなかった。さらに、近年のウェハ
大口径化（６インチ〜８インチ）に伴ない、ウェハ列挿
入・引出し時に過渡的に発生するウェハ面内温度差はさ
らに顕著となることが予想され、酸化膜厚バラツキ、お
よび熱応力による結晶欠陥の増加を引き起こし、半導体
製品の歩留りを低下させるという問題がある。
のウェハ列の挿入または引出しの際にうける温度変化
が、ウェハ内で不均一となり、応力を生じ結晶欠陥が生
じる。それがさらに著しくなると、ついには塑性変形を
起こす。したがって、温度変化を少なくするために、ウ
ェハ面の温度制御をする必要がある。この温度制御は、
実際のウェハ製造プロセスによって得られた経験則的な
データに基づいてウェハ列挿入・引出し時の速度パター
ン（ウェハ移動速度パターン）、および反応管壁プロフ
ァイルにより決めたヒータコイルのオン／オフ時間によ
り行っており、ウェハ列挿入・引出し時の速度パター
ン、および、反応管壁温度プロファイルの動的な制御は
ほとんど行なわれていなかった。さらに、近年のウェハ
大口径化（６インチ〜８インチ）に伴ない、ウェハ列挿
入・引出し時に過渡的に発生するウェハ面内温度差はさ
らに顕著となることが予想され、酸化膜厚バラツキ、お
よび熱応力による結晶欠陥の増加を引き起こし、半導体
製品の歩留りを低下させるという問題がある。
本発明の目的は、このような従来の問題を解消し、半導
体製造プロセスの酸化・拡散装置による熱処理工程にお
いて、ウェハ列挿入・引出し時に過渡的に発生するウェ
ハ面内温度差に起因する酸化膜厚バラツキ、および熱応
力による結晶欠陥の低減化が図れる酸化・拡散装置内ウ
ェハ温度制御システムを提供することにある。
体製造プロセスの酸化・拡散装置による熱処理工程にお
いて、ウェハ列挿入・引出し時に過渡的に発生するウェ
ハ面内温度差に起因する酸化膜厚バラツキ、および熱応
力による結晶欠陥の低減化が図れる酸化・拡散装置内ウ
ェハ温度制御システムを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の酸化・拡散装置内ウ
ェハ温度制御システムは、ウェハの酸化・拡散時のウェ
ハ径、ウェハ間隔、ボート移動速度等の半導体製造プロ
セスパラメータを計算機で総合的に制御して酸化・拡散
装置内のウェハ温度を制御するウェハ温度制御システム
において、 運転条件決定部からフィードバックされたウェハ温度デ
ータファイルを用いてウェハ面内熱応力分布および酸化
膜厚バラツキ値を計算機で方程式を解くことにより算出
する評価部と、 該評価部から上記ウェハ面内熱応力分布および酸化膜厚
バラツキ値を取り出し、これらと内部で設定されたウェ
ハ径、ウェハ間隔、ボート移動速度の条件値を反応管内
の輻射を主体とするウェハ、ボートおよび反応管壁に対
する熱収支方程式に代入することによりシミュレーショ
ンを行い、その結果により、予め要求されるウェハ面内
最大温度差の上限値を満たすようなウェハ温度過渡特性
を実現する管壁温度プロファイルおよびウェハ移動速度
パターンの最適組合わせを決定するとともに、上記シミ
ュレーションにより算出されたウェハ温度計算結果をウ
ェハ温度データファイルに格納して上記評価部にフィー
ドバックする運転条件決定部と、 該運転条件決定部で決定されたボート移動、停止および
管壁温度の閾値の時間的系列データが、該運転条件決定
部により設定されることにより、設定された該データに
基づいてボート移動速度パターンおよび管壁温度プロフ
ァイル酸化・拡散装置に与えるコントローラと、 該コントローラにより、上記反応管の管壁温度および移
動速度パターンデータに基づいて、ウェハ温度、ボート
挿入・引出し速度が制御され、それによりウェハ列の酸
化・拡散処理を行う酸化・拡散装置とを具備したことを
特徴としている。
ェハ温度制御システムは、ウェハの酸化・拡散時のウェ
ハ径、ウェハ間隔、ボート移動速度等の半導体製造プロ
セスパラメータを計算機で総合的に制御して酸化・拡散
装置内のウェハ温度を制御するウェハ温度制御システム
において、 運転条件決定部からフィードバックされたウェハ温度デ
ータファイルを用いてウェハ面内熱応力分布および酸化
膜厚バラツキ値を計算機で方程式を解くことにより算出
する評価部と、 該評価部から上記ウェハ面内熱応力分布および酸化膜厚
バラツキ値を取り出し、これらと内部で設定されたウェ
ハ径、ウェハ間隔、ボート移動速度の条件値を反応管内
の輻射を主体とするウェハ、ボートおよび反応管壁に対
する熱収支方程式に代入することによりシミュレーショ
ンを行い、その結果により、予め要求されるウェハ面内
最大温度差の上限値を満たすようなウェハ温度過渡特性
を実現する管壁温度プロファイルおよびウェハ移動速度
パターンの最適組合わせを決定するとともに、上記シミ
ュレーションにより算出されたウェハ温度計算結果をウ
ェハ温度データファイルに格納して上記評価部にフィー
ドバックする運転条件決定部と、 該運転条件決定部で決定されたボート移動、停止および
管壁温度の閾値の時間的系列データが、該運転条件決定
部により設定されることにより、設定された該データに
基づいてボート移動速度パターンおよび管壁温度プロフ
ァイル酸化・拡散装置に与えるコントローラと、 該コントローラにより、上記反応管の管壁温度および移
動速度パターンデータに基づいて、ウェハ温度、ボート
挿入・引出し速度が制御され、それによりウェハ列の酸
化・拡散処理を行う酸化・拡散装置とを具備したことを
特徴としている。
以下、本発明の一実施例を、図面により詳細に説明す
る。
る。
まず、本発明の原理的な説明をする。
酸化・拡散装置内へのウェハ列挿入・引出し時に過渡的
に発生するウェハ面内温度分布の過渡特性は、反応管壁
温度プロファイル、およびウェハ列移動速度の違いによ
り大きく変化する。しかし、反応管内のウェハ温度を直
接計測することは、シリコンウェハ表面の汚染等の問題
により現状不可能であり、ウェハ温度計測データにより
オンラインで管壁温度プロファイル、およびウェハ移動
速度を制御し、望ましいウェハ温度過渡特性を実現させ
ることは困難であった。この解決策として、予め、要求
されるウェハ面内最大温度差の上限値を満たすようなウ
ェハ温度過渡特性を実現する管壁温度プロファイル、お
よびウェハ移動速度パターンの最適組合せを、反応管内
熱現象を記述した物理モデル（ウェハ温度制御モデル）
によりシミュレーションをして決定し、この制御履歴を
実際の装置上で再現することにより効果的なウェハ面の
温度制御ができるようになる。
に発生するウェハ面内温度分布の過渡特性は、反応管壁
温度プロファイル、およびウェハ列移動速度の違いによ
り大きく変化する。しかし、反応管内のウェハ温度を直
接計測することは、シリコンウェハ表面の汚染等の問題
により現状不可能であり、ウェハ温度計測データにより
オンラインで管壁温度プロファイル、およびウェハ移動
速度を制御し、望ましいウェハ温度過渡特性を実現させ
ることは困難であった。この解決策として、予め、要求
されるウェハ面内最大温度差の上限値を満たすようなウ
ェハ温度過渡特性を実現する管壁温度プロファイル、お
よびウェハ移動速度パターンの最適組合せを、反応管内
熱現象を記述した物理モデル（ウェハ温度制御モデル）
によりシミュレーションをして決定し、この制御履歴を
実際の装置上で再現することにより効果的なウェハ面の
温度制御ができるようになる。
第１図は、本発明の一実施例を示す酸化・拡散システム
の全体構成図である。
の全体構成図である。
第１図において、１はウェハ列の酸化・拡散処理を行う
酸化・拡散装置、２は酸化・拡散装置１の運転条件決定
部、３はウェハ面内熱応力，酸化膜厚バラツキ算出モデ
ルから構成される評価部、４は管壁温度，ボート挿入・
引出し速度を設定するためのPID（Proportional Integr
al and Derivative）コントローラである。
酸化・拡散装置、２は酸化・拡散装置１の運転条件決定
部、３はウェハ面内熱応力，酸化膜厚バラツキ算出モデ
ルから構成される評価部、４は管壁温度，ボート挿入・
引出し速度を設定するためのPID（Proportional Integr
al and Derivative）コントローラである。
このような構成の酸化・拡散システムにおいて、運転条
件決定部２は、まず、評価部３内の熱応力モデル，酸化
膜厚算出モデルから応力分布，および酸化膜厚バラツキ
値31を取出し、シミュレーションを行って、運転条件を
決定してボート移動パターンおよび管壁温度プロファイ
ルを与えるしきい値温度の時系列データ22をPIDコント
ローラ４に設定する。次に、PIDコントラーラ４は、酸
化・拡散装置１の反応管の管壁温度および移動速度パタ
ーンデータ44により装置内のウェハ温度を制御し、反応
管壁温度計測データ11を取り込んで時系列的な制御を行
うことができる。
件決定部２は、まず、評価部３内の熱応力モデル，酸化
膜厚算出モデルから応力分布，および酸化膜厚バラツキ
値31を取出し、シミュレーションを行って、運転条件を
決定してボート移動パターンおよび管壁温度プロファイ
ルを与えるしきい値温度の時系列データ22をPIDコント
ローラ４に設定する。次に、PIDコントラーラ４は、酸
化・拡散装置１の反応管の管壁温度および移動速度パタ
ーンデータ44により装置内のウェハ温度を制御し、反応
管壁温度計測データ11を取り込んで時系列的な制御を行
うことができる。
第２図は、第１図の酸化・拡散装置１の内部構成図であ
る。
る。
第２図において、110は反応管、120はウェハ列挿入・引
き出しに使用されるボートローダ、130は熱処理される
ウェハ列、140はウェハ列130を乗せて反応管110中を移
動するボート、150,151,152は反応管110の管壁を熱する
ヒーターコイル、160,161,162は管壁温度を計測する反
応管110中の代表点である。
き出しに使用されるボートローダ、130は熱処理される
ウェハ列、140はウェハ列130を乗せて反応管110中を移
動するボート、150,151,152は反応管110の管壁を熱する
ヒーターコイル、160,161,162は管壁温度を計測する反
応管110中の代表点である。
第３図は、本実施例による運転条件決定部２の内部構成
図である。
図である。
第３図において、210はウェハ温度制御モデルのシミュ
レーション条件を決定するシミュレーション条件設定
部、220は本発明の主要部をなすウェハ温度制御モデル
計算部、230はボート移動，停止，および管壁温度のし
きい値Tthuの時系列データ221が格納されるウェハ温度
制御履歴ファイル、240はウェハ温度計算結果222が格納
されるウェハ温度履歴ファイル、250は酸化膜厚バラツ
キ値31と要求される酸化膜厚均一精度との比較を行う比
較部である。
レーション条件を決定するシミュレーション条件設定
部、220は本発明の主要部をなすウェハ温度制御モデル
計算部、230はボート移動，停止，および管壁温度のし
きい値Tthuの時系列データ221が格納されるウェハ温度
制御履歴ファイル、240はウェハ温度計算結果222が格納
されるウェハ温度履歴ファイル、250は酸化膜厚バラツ
キ値31と要求される酸化膜厚均一精度との比較を行う比
較部である。
第４図は、第３図のウェハ温度制御モデル計算部220の
内部機能フローチャートである。
内部機能フローチャートである。
以下、第１図〜第４図を参照しながら本実施例によるウ
ェハ温度制御方式を説明する。
ェハ温度制御方式を説明する。
まず、第２図に示す酸化・拡散装置１において、反応管
110へのウェハ列130の挿入時、過渡的に発生するウェハ
面内温度分布、特に、ウェハ面内最大温度差ΔTmaxを制
御する３ゾーン方式の管壁温度プロファイルとボート移
動速度パターンの最適組み合せ条件を運転条件決定部２
により決定する。
110へのウェハ列130の挿入時、過渡的に発生するウェハ
面内温度分布、特に、ウェハ面内最大温度差ΔTmaxを制
御する３ゾーン方式の管壁温度プロファイルとボート移
動速度パターンの最適組み合せ条件を運転条件決定部２
により決定する。
ここで、以下、運転条件決定部２による運転条件決定方
式を説明する（第３図参照）。まず、シミュレーション
条件設定部210によりウェハ径，ウェハ間隔，ボート移
動速度等のプロセスパラメータ、および要求されるウェ
ハ面内最大温度差ΔTmaxthが設定される。次に、設定さ
れたデータ211がウェハ温度制御モデル計算部220に与え
られる。この制御モデル計算部220では、第４図に示す
ように、後述するウェハ温度，反応管壁温度を与える物
理モデルによる各時間ステップ毎のウェハ面内最大温度
差ΔTmaxが更新され、この値とΔTmaxthとの比較によ
り、以下の制御方策が決定される。
式を説明する（第３図参照）。まず、シミュレーション
条件設定部210によりウェハ径，ウェハ間隔，ボート移
動速度等のプロセスパラメータ、および要求されるウェ
ハ面内最大温度差ΔTmaxthが設定される。次に、設定さ
れたデータ211がウェハ温度制御モデル計算部220に与え
られる。この制御モデル計算部220では、第４図に示す
ように、後述するウェハ温度，反応管壁温度を与える物
理モデルによる各時間ステップ毎のウェハ面内最大温度
差ΔTmaxが更新され、この値とΔTmaxthとの比較によ
り、以下の制御方策が決定される。
（ａ）ΔTmax≧ΔTmaxthの時 温度差を緩和するために、ボート（140）移動を停止さ
せる。
せる。
（ｂ）ΔTmax＜ΔTmaxthの時 （ｉ）ボート（140）移動が停止状態にあれば、ボート
（140）移動を再開する。
（140）移動を再開する。
（ii）ボート（140）移動中であれば、３ゾーン方式の
管壁入口側のしきい値温度をΔＴだけ増加させ、管壁温
度プロファイルを定常状態の場合のプロファイルに近づ
ける。
管壁入口側のしきい値温度をΔＴだけ増加させ、管壁温
度プロファイルを定常状態の場合のプロファイルに近づ
ける。
上記（ａ），（ｂ）の処理をウェハ移動終了まで繰返
し、ボート移動，停止，および管壁温度のしきい値Tthu
の時系列データ221が逐次、ウェハ温度制御履歴ファイ
ル230へ，また、ウェハ温度計算結果222がウェハ温度履
歴ファイル240へ保存される。このウェハ温度過渡特性
結果を基に、第１図に示した熱応力モデル，酸化膜厚算
出モデルからなる評価部３により、本ウェハ温度制御結
果の場合のウェハ面内熱応力分布，および、酸化膜厚バ
ラツキが計算される。この熱応力分布、および酸化膜厚
バラツキ値31は、ウェハの降伏応力，および本処理工程
で要求される酸化膜厚均一精度と比較部250により比較
され、妥当であれば、この時のウェハ温度過渡特性を実
際の装置上で再現させるために、先のウェハ温度制御履
歴ファイル230に格納されたボート移動パターン、およ
び管壁温度のしきい値の時系列データ22がPIDコントロ
ーラ４に設定される。
し、ボート移動，停止，および管壁温度のしきい値Tthu
の時系列データ221が逐次、ウェハ温度制御履歴ファイ
ル230へ，また、ウェハ温度計算結果222がウェハ温度履
歴ファイル240へ保存される。このウェハ温度過渡特性
結果を基に、第１図に示した熱応力モデル，酸化膜厚算
出モデルからなる評価部３により、本ウェハ温度制御結
果の場合のウェハ面内熱応力分布，および、酸化膜厚バ
ラツキが計算される。この熱応力分布、および酸化膜厚
バラツキ値31は、ウェハの降伏応力，および本処理工程
で要求される酸化膜厚均一精度と比較部250により比較
され、妥当であれば、この時のウェハ温度過渡特性を実
際の装置上で再現させるために、先のウェハ温度制御履
歴ファイル230に格納されたボート移動パターン、およ
び管壁温度のしきい値の時系列データ22がPIDコントロ
ーラ４に設定される。
一方、比較部250での評価結果が妥当でない場合には、
要求されるウェハ面内最大温度差ΔTmaxthを更新し、再
度、上記ウェハ温度制御モデルによるシミュレーション
を行う。
要求されるウェハ面内最大温度差ΔTmaxthを更新し、再
度、上記ウェハ温度制御モデルによるシミュレーション
を行う。
なお、評価部３を構成する熱応力モデル、酸化膜厚算出
モデルについては、ウェハ面内力のある場合の平板の微
小たわみ問題として、ウェハ面内２次元温度分布を有す
るシリコンウェハの平面応力状態を決定する応力算出モ
デル、およびDeal−Groveの酸化膜厚算出式等を利用す
ればよい。
モデルについては、ウェハ面内力のある場合の平板の微
小たわみ問題として、ウェハ面内２次元温度分布を有す
るシリコンウェハの平面応力状態を決定する応力算出モ
デル、およびDeal−Groveの酸化膜厚算出式等を利用す
ればよい。
さて、ウェハ温度制御モデル計算部220の中核となるウ
ェハ温度，反応管壁温度を与える物理モデルについて、
その一例を以下に示す。
ェハ温度，反応管壁温度を与える物理モデルについて、
その一例を以下に示す。
対象とする酸化・拡散装置においては、シリコンあるい
は石英からなるボート140上に並べられたウェハ130が、
1000℃付近の高温に加熱された３ゾーン加熱方式の反応
管内へ挿入され、所定の熱処理を受けた後、反応管110
の外へ引出される。したがって、こと現象は、反応管11
0内のガスの影響を無視すれば、輻射を主体とするウェ
ハ，ボート，および反応管壁に対する熱収支方程式によ
り記述できる。今、ウェハ厚、ボート厚はその平面方向
の大きさに比べ十分小さいとし、厚さ方向の温度分布は
ないものとし、さらに、円筒状の反応管断面の温度分布
は軸対象であることを仮定すれば、次の連立偏微分方程
式系が導出できる。
は石英からなるボート140上に並べられたウェハ130が、
1000℃付近の高温に加熱された３ゾーン加熱方式の反応
管内へ挿入され、所定の熱処理を受けた後、反応管110
の外へ引出される。したがって、こと現象は、反応管11
0内のガスの影響を無視すれば、輻射を主体とするウェ
ハ，ボート，および反応管壁に対する熱収支方程式によ
り記述できる。今、ウェハ厚、ボート厚はその平面方向
の大きさに比べ十分小さいとし、厚さ方向の温度分布は
ないものとし、さらに、円筒状の反応管断面の温度分布
は軸対象であることを仮定すれば、次の連立偏微分方程
式系が導出できる。
ウェハ； ボート； 反応管； cfef∂Tf（r,t）／∂ｔ ＝Ｖ・｛Kf（Tf）▽Tf（,t）｝＋ｑ （３） 反応管壁上の境界条件； ここで、TWI（,t）,Tb（,t）,Tf（、ｔ）， は、それぞれ、第ｉ番目のウェハ温度，ボート温度，反
応管温度，および反応管壁表面上温度を示す。Gnj
（，′）、 はそれぞれ、ウェハ間、管壁からウェハ、ボートからウ
ェハ、管壁からボート、ウェハからボート、ウェハから
管壁、および管壁間に対する形態係数を示す。また、
lW,lbはウェハ、ボートの長さ、（CW,Cb,Cf），（eW,e
b,ef），（εW,εb,εｆ），（aW,ab,af），（KW,Kb,K
f）はそれぞれ、ウェハ、ボート、反応管の比熱，密
度，輻射率，吸収率，熱伝導率である。σはステファン
・ボルツマン定数、dSW,dSb,dSfはそれぞれ、ウェハ、
ボート、管壁における面積要素、Σのｎは輻射の反射回
数、▽は微分演算子を示す。（３）式右辺第２項に示す
ｑは反応管加熱量であり、第２時に示すような３ゾーン
方式の反応管加熱方式においては、反応管110の左部、
中央部、右部がそれぞれ独立にヒータコイル150,151,15
2により加熱でき、各部の代表点160,161,162の設定温度
（しきい値温度）Tthl,Tthc,Tthrと計測温度との比較に
より、各部独立にヒータ電流のON/OFF制御を行なうこと
により、希望する反応管壁温度プロファイルを実現させ
ている。したがって、上記（３）式で与えられる反応管
温度設定モデルにおいても、計算された反応管代表温度
としきい値温度との比較により、加熱量ｑのON/OFF制御
を行なっている。
応管温度，および反応管壁表面上温度を示す。Gnj
（，′）、 はそれぞれ、ウェハ間、管壁からウェハ、ボートからウ
ェハ、管壁からボート、ウェハからボート、ウェハから
管壁、および管壁間に対する形態係数を示す。また、
lW,lbはウェハ、ボートの長さ、（CW,Cb,Cf），（eW,e
b,ef），（εW,εb,εｆ），（aW,ab,af），（KW,Kb,K
f）はそれぞれ、ウェハ、ボート、反応管の比熱，密
度，輻射率，吸収率，熱伝導率である。σはステファン
・ボルツマン定数、dSW,dSb,dSfはそれぞれ、ウェハ、
ボート、管壁における面積要素、Σのｎは輻射の反射回
数、▽は微分演算子を示す。（３）式右辺第２項に示す
ｑは反応管加熱量であり、第２時に示すような３ゾーン
方式の反応管加熱方式においては、反応管110の左部、
中央部、右部がそれぞれ独立にヒータコイル150,151,15
2により加熱でき、各部の代表点160,161,162の設定温度
（しきい値温度）Tthl,Tthc,Tthrと計測温度との比較に
より、各部独立にヒータ電流のON/OFF制御を行なうこと
により、希望する反応管壁温度プロファイルを実現させ
ている。したがって、上記（３）式で与えられる反応管
温度設定モデルにおいても、計算された反応管代表温度
としきい値温度との比較により、加熱量ｑのON/OFF制御
を行なっている。
以上のウェハ温度制御モデルによるシミュレーション解
析例を管壁温度プロファイルを一定とし、ウェハ挿入速
度を低速にした場合（Ａ方式）と管壁温度プロファイル
を全体的に低くしておき、高速にウェハ列を移動させた
後、方式Ａの場合の管壁温度プロファイルまで昇温させ
た場合（Ｂ方式）につき、そのウェハ温度過渡特性結果
を第５図に示す。また、第６図には、各方式における管
壁温度プロファイルと３ゾーン加熱方式における反応管
左部、中央、右部のしきい値温度Tthl,Tthc,Tthrをそれ
ぞれ示した。
析例を管壁温度プロファイルを一定とし、ウェハ挿入速
度を低速にした場合（Ａ方式）と管壁温度プロファイル
を全体的に低くしておき、高速にウェハ列を移動させた
後、方式Ａの場合の管壁温度プロファイルまで昇温させ
た場合（Ｂ方式）につき、そのウェハ温度過渡特性結果
を第５図に示す。また、第６図には、各方式における管
壁温度プロファイルと３ゾーン加熱方式における反応管
左部、中央、右部のしきい値温度Tthl,Tthc,Tthrをそれ
ぞれ示した。
このように、本実施例においては、酸化膜厚バラツキ、
および熱応力による結晶欠陥の要因となる酸化・拡散装
置へのウェハ列挿入・引出し時に過渡的に発生するウェ
ハ面内温度差を目標値に制御しうる管壁温度プロファイ
ル、およびボート移動パターンの最適組合せを実際の装
置上で実現できるので、酸化膜厚バラツキ、および結晶
欠陥を低減できる。
および熱応力による結晶欠陥の要因となる酸化・拡散装
置へのウェハ列挿入・引出し時に過渡的に発生するウェ
ハ面内温度差を目標値に制御しうる管壁温度プロファイ
ル、およびボート移動パターンの最適組合せを実際の装
置上で実現できるので、酸化膜厚バラツキ、および結晶
欠陥を低減できる。
以上説明したように、本発明によれば、半導体プロセス
酸化・拡散装置による熱処理工程において、ウェハ挿入
・引出し時に発生するウェハ面内温度差に起因する酸化
膜厚バラツキ、および熱応力による結晶欠陥の低減化が
図れ、製造される半導体素子の歩留りを向上させること
ができる。
酸化・拡散装置による熱処理工程において、ウェハ挿入
・引出し時に発生するウェハ面内温度差に起因する酸化
膜厚バラツキ、および熱応力による結晶欠陥の低減化が
図れ、製造される半導体素子の歩留りを向上させること
ができる。
第１図は本発明の一実施例を示す酸化・拡散システム構
成図、第２図は第１図の酸化・拡散装置の内部構成図、
第３図は第１図の運転条件決定部の内部構成図、第４図
は第３図のウェハ温度制御モデル計算部の内部機能フロ
ーチャート、第５図は本実施例によるウェハ温度過渡特
性結果を示す図、第６図は本実施例による反応管壁温度
プロファイルを示す図である。 1:酸化・拡散装置、2:運転条件決定部、3:熱応力モデ
ル、酸化膜厚算出モデルから構成される評価部、4:PID
コントローラ、11:反応管温度計測データ、22:ウェハ温
度制御モデルにより決定されたボート移動パターン、お
よび管壁温度プロファイルを与えるしきい値温度の時系
列データ、21:ウェハ温度過渡特性のモデル計算結果。
成図、第２図は第１図の酸化・拡散装置の内部構成図、
第３図は第１図の運転条件決定部の内部構成図、第４図
は第３図のウェハ温度制御モデル計算部の内部機能フロ
ーチャート、第５図は本実施例によるウェハ温度過渡特
性結果を示す図、第６図は本実施例による反応管壁温度
プロファイルを示す図である。 1:酸化・拡散装置、2:運転条件決定部、3:熱応力モデ
ル、酸化膜厚算出モデルから構成される評価部、4:PID
コントローラ、11:反応管温度計測データ、22:ウェハ温
度制御モデルにより決定されたボート移動パターン、お
よび管壁温度プロファイルを与えるしきい値温度の時系
列データ、21:ウェハ温度過渡特性のモデル計算結果。
Claims (2)
- 【請求項１】ウェハの酸化・拡散時のウェハ径、ウェハ
間隔、ボート移動速度等の半導体製造プロセスパラメー
タを計算機で総合的に制御して酸化・拡散装置内のウェ
ハ温度を制御するウェハ温度制御システムにおいて、 運転条件決定部からフィードバックされたウェハ温度デ
ータファイルを用いてウェハ面内熱応力分布および酸化
膜厚バラツキ値を計算機で方程式を解くことにより算出
する評価部と、 該評価部から上記ウェハ面内熱応力分布および酸化膜厚
バラツキ値を取り出し、これらと内部で設定されたウェ
ハ径、ウェハ間隔、ボート移動速度の条件値を反応管内
の輻射を主体とするウェハ、ボートおよび反応管壁に対
する熱収支方程式に代入することによりシミュレーショ
ンを行い、その結果により、予め要求されるウェハ面内
最大温度差の上限値を満たすようなウェハ温度過渡特性
を実現する管壁温度プロファイルおよびウェハ移動速度
パターンの最適組合わせを決定するとともに、上記シミ
ュレーションにより算出されたウェハ温度計算結果をウ
ェハ温度データファイルに格納して上記評価部にフィー
ドバックする運転条件決定部と、 該運転条件決定部で決定されたボート移動、停止および
管壁温度の閾値の時間的系列データが、該運転条件決定
部により設定されることにより、設定された該データに
基づいてボート移動速度パターンおよび管壁温度プロフ
ァイルを酸化・拡散装置に与えるコントローラと、 該コントローラにより、上記反応管の管壁温度および移
動速度パターンデータに基づいて、ウェハ温度、ボート
挿入・引出し速度が制御され、それによりウェハ列の酸
化・拡散処理を行う酸化・拡散装置と を具備したことを特徴とする酸化・拡散装置内ウェハ温
度制御システム。 - 【請求項２】上記運転条件決定部は、ウェハ面温度の上
限値を設定することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の酸化・拡散装置内ウェハ温度制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24121685A JPH0722129B2 (ja) | 1985-10-28 | 1985-10-28 | 酸化・拡散装置内ウエハ温度制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24121685A JPH0722129B2 (ja) | 1985-10-28 | 1985-10-28 | 酸化・拡散装置内ウエハ温度制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62101037A JPS62101037A (ja) | 1987-05-11 |
| JPH0722129B2 true JPH0722129B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=17070922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24121685A Expired - Lifetime JPH0722129B2 (ja) | 1985-10-28 | 1985-10-28 | 酸化・拡散装置内ウエハ温度制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722129B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2768499B2 (ja) * | 1989-06-12 | 1998-06-25 | 三菱化学株式会社 | 単結晶引上炉の最適条件解析方式及び制御方式 |
| FR2690786A1 (fr) * | 1992-04-30 | 1993-10-29 | Sgs Thomson Microelectronics Sa | Dispositif de protection d'un circuit intégré contre les décharges électrostatiques. |
| EP1777505A1 (de) * | 2005-10-19 | 2007-04-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Virtuelle Temperaturmessstelle |
-
1985
- 1985-10-28 JP JP24121685A patent/JPH0722129B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62101037A (ja) | 1987-05-11 |
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