(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも温度変化が激しくプロダクトウェハ処理には向いていないゾーンに常時挿入される一定枚数のサイドダミーウェハとプロダクトウェハと当該プロダクトウェハの隙間を埋めるためのダミーウェハとを含む複数の被処理基板であるウェハをまとめたロットをボートに移載した後、前記ボートを反応管に挿入し、温度ＰＩＤテーブルに設定されているＰＩＤ定数を使ってＰＩＤ制御演算を行い温度を制御し、ガスを流して前記ウェハに加熱処理を行った後、前記ボートを反応管から抜き出し、前記ボートから前記ウェハを取り出すという、一連の作業で処理されるバッチ処理を繰り返す半導体製造方法であって、
前記バッチ処理毎に異なる前記プロダクトウェハ、前記ダミーウェハ及び前記サイドダミーウェハの数量、前記プロダクトウェハに形成された膜種に基づいて、前記ダミーウェハの枚数が前記バッチ毎に異なる場合に、前記加熱処理における温度制御について前記ＰＩＤ定数を切り替えるようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
【請求項２】
前工程において処理を施された複数のプロダクトウェハと当該プロダクトウェハの隙間を埋めるダミーウェハと温度変化が激しくプロダクトウェハ処理には向いていないゾーンに常時挿入される一定枚数のサイドダミーウェハとを含む被処理基板であるウェハをまとめたロットをボートに移載した後、前記ボートを反応管に挿入し、温度ＰＩＤテーブルで指定された番号のＰＩＤ定数を使ってＰＩＤ制御演算を行い温度を制御し、ガスを流して前記ウェハに加熱処理を行った後、前記ボートを反応管から抜き出し、前記ボートから前記ウェハを取り出す一連の作業で処理されるバッチ処理を繰り返す半導体製造方法であって、
前記バッチ処理毎に異なる前記プロダクトウェハ、前記ダミーウェハ及び前記サイドダミーウェハの数量、前記プロダクトウェハに形成された膜種に基づいて前記ダミーウェハの枚数が前記バッチ毎に異なる場合に、前記加熱処理における温度制御について前記ＰＩＤ定数を切り替えるようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
【請求項３】
前記前工程における処理は、膜を付ける処理であることを特徴とする請求項２記載の半導体製造方法。
【請求項４】
前記膜はメタルを含むことを特徴とする請求項３記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉を備えたＣＶＤ装置等の半導体製造装置及びそれに用いられる半導体製造方法に関し、特に、被処理基板であるウェハの膜種、数量に関する指示情報に基づいて温度制御を切り替えるようにした半導体製造方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＣＶＤ装置にあっては、加熱炉にシリコンウェハ等の基板を収容し、加熱炉内を所定の温度に加熱しつつ反応ガスを供給して、基板上に薄膜を形成する。半導体製造においては加熱炉内の温度条件が極めて重要であり、この温度制御の精度が品質に大きく影響する。従来は、プロダクトウェハ枚数や前工程で施された膜種類を意識することなく、温度制御を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の温度制御では、１バッチの投入ロット数はほぼ一定であり、つまりウェハ枚数はほぼ一定であり、また前工程で施される膜種類も一種類であった。その為、ウェハの熱容量や熱吸収率は略一定であり、ウェハ枚数やウェハ膜種類条件が温度制御に与える影響は大きくなかった。
【０００４】
しかしながら、今日、プロダクトウェハ枚数がバッチ毎に大きく異なる場合が、実際の運用においてみられるようになってきた。また前工程で施される膜種類についても複数ある場合が見られるようになってきた為、ウェハの熱容量や熱吸収率の変化も大きくなり、それに対応した温度制御が求められるようになってきた。
【０００５】
ここで、１バッチとは、ウェハをボートに移載した後、ボートを反応管に挿入し、ガスを流してウェハの表面に膜を付ける作業を行った後、ボートを反応管から抜き出し、ボートからプロダクトウェハを取り出す、一連の作業で処理される単位を言う。通常１バッチではプロダクトウェハ１００枚が処理される。
【０００６】
また、ロットとは、複数のウェハをまとめた単位で、例えば２５枚のウェハで、１ロットと呼ぶ。ウェハには、プロダクトウェハ、モニタウェハ、ダミーウェハ、サイドダミーウェハがあり、モニタウェハは検査用ウェハであり、サイドダミーウェハは、ＵゾーンとＬゾーンのサイドを埋める為に使われる。
【０００７】
図１に示されているＵゾーン（熱電対１の温度検出ゾーン）、Ｌゾーン（熱電対４の温度検出ゾーン）においては、ウェハ内の温度変化が激しく、プロダクトウェハ処理には向いていない為、ダミーのウェハが置かれ、ＣＵゾーン（熱電対２の温度検出ゾーン）、ＣＬゾーン（熱電対３の温度検出ゾーン）の均熱を保持するのに役立っている。
【０００８】
（Ａ）ダミーウェハの使い方としては、例えば、ボート挿入ウェハ総枚数が１２０枚の場合において、両サイドにサイドダミーウェハが１０枚ずつ、プロダクトウェハが７５枚（１ロット２５枚なら３ロット）、モニタウェハが４枚挿入される場合に、残り２１枚をダミーウェハとして隙間を埋めるようにする使い方がある。
【０００９】
（Ｂ）一方、例えばボート挿入ウェハ総枚数が１２０枚の場合において、両サイドにサイドダミーウェハが１０枚ずつ、プロダクトウェハが５０枚（１ロット２５枚なら２ロット）、モニタウェハが４枚挿入される場合に、残り４６枚をダミーウェハとして隙間を埋めるようにする使い方がある。
【００１０】
サイドダミーウェハは、２０バッチぐらい毎に変えられるもので、常時挿入状態下で枚数はほぼ一定である。ダミーウェハは、プロダクトウェハの隙間を埋めるために使われるもので、プロダクトウェハ枚数に依存して、バッチ毎に異なるケースが出てくる。
【００１１】
これらの場合において、例えば、水素を流すアニール工程が最終工程であったとすると、アニール工程に入るまで（前工程において）ウェハは数台の装置を通り、ウェハ表面には、例えばメタル膜が付いている。アニール工程の装置では、ダミーウェハ及びサイドダミーウェハとプロダクトウェハの膜質には大きな相違がある。ダミーウェハ及びサイドダミーウェハ表面には水素が流れるのみなので、膜らしい膜は自然酸化膜ぐらいである。つまり、メタル膜が付いているプロダクトウェハと、そうでないもの（ダミーウェハ及びサイドダミーウェハ）とでは、熱容量、熱吸収率が大きく異なる。
したがって、装置に投入されるプロダクトウェハ数が異なると、各ゾーンにおいて熱電対で測定される温度特性が大きく変わってくる。
【００１２】
また、装置に投入されるプロダクトウェハ枚数が同一であったとしても、装置に投入されるまでの前工程において付けられた膜種類が異なると、やはり各ゾーンにおいて熱電対で測定される温度特性が大きく変わってくる。なお、１バッチの処理内において、異種のプロダクトウェハが混在することはない。
【００１３】
また、１枚処理、２枚処理と一度の処理枚数が少ない枚葉装置においては、処理枚数が固定されており、したがって、かかる装置における温度制御においては、投入されるウェハ自身に付されている膜種類が重要となり、種類に応じて最適な温度制御を行う必要がある。
【００１４】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するために成されたものであり、ウェハなどの被処理基板の数量や前工程で施された膜種に応じて、最適な温度制御性能が得られる半導体製造方法及び装置を得ることを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を解決するため、本発明は、少なくともダミーウェハとプロダクトウェハを含む複数の被処理基板を加熱炉内に入れて加熱処理を施す半導体製造方法において、前記プロダクトウェハの数量に基づいて前記加熱処理における温度制御を切り替えるようにしたものである。
【００１６】
また、本発明は、前記加熱処理の前工程で前記プロダクトウェハに施された処理内容に基づいて前記加熱処理における温度制御を切り替えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、少なくともプロダクトウェハと当該プロダクトウェハの隙間を埋めるためのダミーウェハを含む複数の被処理基板をボートに移載した後、前記ボートを反応管に挿入し、ガスを流して前記被処理基板に加熱処理を行った後、前記ボートを反応管から抜き出し、前記ボートから前記被処理基板を取り出す半導体製造方法であって、前記プロダクトウェハの数量に基づいて前記加熱処理における温度制御を切り替えるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記加熱処理の前工程で前記プロダクトウェハに施された処理内容に基づいて前記加熱処理における温度制御を切り替えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前工程において処理を施された複数のプロダクトウェハと当該プロダクトウェハの隙間を埋めるダミーウェハを含む被処理基板をボートに移載した後、前記ボートを反応管に挿入し、ガスを流して前記被処理基板に加熱処理を行った後、前記ボートを反応管から抜き出し、前記ボートから前記被処理基板を取り出す半導体製造方法であって、
前記プロダクトウェハの数量に基づいて前記加熱処理における温度制御を切り替えるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記前工程における処理は、膜をつける処理であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明において、前記膜はメタルを含むことを特徴とする。
さらに、本発明は、少なくともプロダクトウェハと当該プロダクトウェハの隙間を埋めるためのダミーウェハを含む複数の被処理基板をボートに移載した後、前記ボートを反応管に挿入し、ガスを流して前記被処理基板に加熱処理を行った後、前記ボートを反応管から抜き出し、前記ボートから前記被処理基板を取り出す一連の作業で処理されるバッチ処理を繰り返す半導体製造方法であって、前記バッチ処理毎に、前記プロダクトウェハの数量に基づいて前記加熱処理における温度制御を切り替えるようにしたことを特徴とする。
また、本発明に係る半導体製造装置は、上述した半導体製造方法を用いてなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図を用いて説明する。
実施の形態１．
実施の形態１は、プロダクトウェハ枚数に応じて温度制御方法を切り替える機能を持つ半導体製造装置について説明する。
図１は実施の形態における半導体製造装置を示す全体構成図である。
図１において、加熱部（ヒータ）５内には、筒状の反応管８が立設され、この反応管８内に加熱物保持部であるボート６が複数の加熱物であるウェハ７を搭載して挿入されている。
【００２３】
ヒータ５の外周側壁には、ヒータ５内を上部よりＵゾーン、ＣＵゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーンの４ゾーンに分けて各ゾーンを加熱する発熱部１１，１２，１３，１４が設けられ、また、各発熱部に対向する加熱部５の外周側壁には、各ゾーンの温度を検出するＵゾーンの温度検出熱電対１、ＣＵゾーンの温度検出熱電対２、ＣＬゾーンの温度検出熱電対３、Ｌゾーンの温度検出熱電対４が設けられている。ボート６は、その下部にキャップ９が設けられ、このキャップ端部がエレベータ１０に指示されている。
【００２４】
発熱部１１，１２，１３，１４には、それぞれ電力ケーブル１５，１６，１７，１８が図示しない電源よりブレーカ２３を介して接続されている。各電力ケーブル１５，１６，１７，１８には、それぞれ電力制御用のサイリスタ１９，２０，２１，２２が設けられている。これらサイリスタ１９〜２２は温度調節器２５の出力側に接続されている。温度調節器２５の入力側には熱電対１〜４の出力部が接続されている。また、温度調節器２５は上位コントローラ２６に接続されている。
【００２５】
以上の構成において、温度調節器２５は熱電対１〜４から温度を読み取り、制御演算を行い、ヒータ出力値を決定し、サイリスタ１９〜２２を制御し、これにより、電力ケーブル１５〜１８により供給される各ゾーンのヒータ１１〜１４への電力供給を制御する。ウェハ７はボート６によって保持され、エレベータ１０によって反応管８内に挿入される。キャップ９は熱保持の為に使われる。上位コントローラ２６は、温度調節器２５及び、その他の図示しないガスコントローラ、メカコントローラ、圧力コントローラ等を通信接続し、プロセスイベント制御を行う。
【００２６】
上位コントローラ２６は、後で詳述するが、温度調節器２５が温度制御に使用する、温度ＰＩＤテーブルの作成機能を持ち、温度ＰＩＤテーブルを温度調節器２５にダウンロードする。上位コントローラ２６はイベント制御によって、温度ＰＩＤテーブルの中のＰＩＤテーブル番号を指定する。温度調節器２５は、上位コントローラ２６からダウンロードされた温度ＰＩＤテーブルの中の、指定されたＰＩＤテーブル番号のＰＩＤ定数を使って、ＰＩＤ制御演算を行い、炉内温度を制御する。
【００２７】
図２は温度調節器の詳細を示すブロック図でる。
温度調節器２５は、ＣＰＵ２５０、メモリ（プログラム用）２５１、メモリ（ワーク用）２５２、ＡＤコンバータ（熱電対用）２５３、ＭＵＸ（マルチプレクサ熱電対用）２５４、上位コントローラ２６との通信に使う通信制御ユニット２５６より構成され、サイリスタ点弧パルス、インターロック信号を必要に応じて発生させる。
【００２８】
温度調節器２５は、ＰＢ、Ｉ、Ｄを定数として、次に示すＰＩＤ演算を行う。
偏差＝設定温度値−実測温度値
ＰＩＤ出力値＝Ｐ出力値＋Ｉ出力値＋Ｄ出力値
Ｐ出力値＝１００×偏差÷ＰＢ
Ｉ出力値＝１００÷ＰＢ÷Ｉ×偏差時間積分値
Ｄ出力値＝１００÷ＰＢ×Ｄ×偏差時間微分値
【００２９】
図３は上位コントローラの詳細を示すブロック図である。
上位コントローラ２６は、ＣＰＵ２６０、メモリ（プログラム用）２６１、メモリ（ワーク用）２６２、外部記憶ユニット２６３、表示制御ユニット２６４、表示機器２６５、通信制御ユニット２６６より構成され、インターロック信号を必要に応じて発生させる。
【００３０】
上位コントローラ２６は、温度調節器２５が温度制御に使用する温度ＰＩＤテーブルの作成機能を持ち、温度ＰＩＤテーブルを温度調節器２５にダウンロードする。
また、上位コントローラ２６はイベント制御によって、温度ＰＩＤテーブルの中のＰＩＤテーブル番号を指定する。温度調節器２５は、指定されたＰＩＤテーブル番号のテーブル内に設定されているＰＩＤ定数を使って、ＰＩＤ制御演算を行い、炉内温度を制御する。
【００３１】
図４は、上位コントローラ２６の１バッチプロセス処理シーケンス図を示す。
上位コントローラ２６は、温度調節器２５及び、その他の図示しないガスコントローラ、メカコントローラ、圧力コントローラ等を通信接続し、プロセスイベント制御を行う。ウェハ７は反応管８中に流入されるガス、反応管中圧力、温度条件によりウェハ処理される。ウェハ７の移載は、メカコントローラが行い、ガスコントローラはガス流量を制御し、圧力コントローラは圧力を制御する。そして温度調節器２５は温度を制御する。
【００３２】
これらの分散コントローラを、集中管理し、ユーザインターフェースを持つのが上位コントローラであり、分散コントローラに対して処理イベントの指示を時間管理の下で行う。
【００３３】
図４において、温度スタンバイ状態（スタンバイレシピＲＵＮ中）（１）では、各分野コントローラが準備完了状態にあり、反応管内には未だボートが挿入されていない。その間に、プロダクトウェハのロット投入指示が行われる。ロット投入指示は、ホストコンピュータから投入ロット情報を送ることにより、或いは、オペレータが投入ロット情報を入力することにより行われる。そして、プロセスレシピＲＵＮが指示される。
このプロセスレシピＲＵＮ指示も、ロット投入指示と同様に、ホストコンピュータが指示を送るか、或いは、オペレータが指示入力することにより行われる。
【００３４】
投入ロット情報に基づき、ウェハをボートに移載（プロダクトウェハチャージ）した後、ボートアップイベントをメカコントローラに指示することにより、ボートが反応管内に挿入される（２）。その後、必要な場合は、温度を徐々に上げるというランピングイベントを温度コントローラに指示する（３）。ランピング完了後、ガス流入、圧力調整により、ウェハプロセス処理が行われ（４）、処理終了後、ランピングイベントを温度コントローラに指示する（５）。
【００３５】
ランピング完了後（６）、ボートダウン開始イベントをメカコントローラに指示する（７）ことにより、ボートが反応管から取り出される。ボートダウン完了後（８）、ボートに積まれたウェハは、移載棚の所定の位置に運び出される（プロダクトウェハディスチャージ）。以上のプロセスレシピが完了すると、スタンバイレシピＲＵＮが開始される（９）。
【００３６】
図４に示す上述の各イベントに対応した温度グラフより明らかなように、例えば、ボートＵＰイベント開始（２）により、冷たいウェハが挿入されて、炉内温度が一度落ち込み、その後回復している様子が分かる。
【００３７】
図５は、この発明との比較のために、従来方法によるプロダクトウェハ数の変化時のプロセス温度グラフを示している。
図５には、２バッチ分の温度グラフが記述してあり、図５（Ａ）によれば、１バッチ目のプロダクトウェハが２５枚の場合には、ウェハ２５枚分の熱容量しかない為、ボートアップ時に室温状態（低温）のプロダクトウェハが炉内に挿入されても、温度の落ち込みは少なく、温度オーバーシュートがなく、温度リカバリされていることが分かる。
【００３８】
図５（Ｂ）によれば、２バッチ目のプロダクトウェハが１００枚の場合には、ウェハ１００枚分の熱容量がある為、ボートアップ時に室温状態のプロダクトウェハが炉内に挿入されると、温度の落ち込みが大きくなり、温度オーバーシュートが大きくなった後、温度リカバリされていることが分かる。このオーバーシュートの原因は、ＰＩＤ定数の調整が２５枚程度のウェハ数量を対象として行われたためと考えられ、プロダクトウェハが１００枚の場合には、２５枚に近いウェハ数量を対象としたＰＩＤ定数を用いることが好ましくない（適切でない）ことを示している。
【００３９】
図６は、２５枚で調整したＰＩＤ定数と１００枚で調整したＰＩＤ定数を用い、１バッチ毎に使用するＰＩＤ定数を使い分けた場合のプロセス温度グラフを示している。図６によれば、数量の異なる２種（５０枚（Ａ）と１００枚（Ｂ））の熱容量を考慮して、あらかじめ調整したＰＩＤ定数を使っている為、温度リカバリが良好に行われていることが示されている。
【００４０】
図７は、上位コントローラ２６で作成、編集ができるＰＩＤテーブルの構成を示す。１つの温度ＰＩＤテーブルは、８個（テーブル番号１〜８）の個別ＰＩＤテーブル２８より構成される。１つの温度ＰＩＤテーブルは、温調ダウンロードボタンＢ１の押下時に、温度調節器２５に通信回線を使って送ることもできるが、通常は後述するように、プロセスレシピ開始時に選択され、送られる。図７の例では、ＰＩＤ＿２５である。
テーブル中のＣＨ１〜８は、ヒータの加熱ゾーンが複数ある場合に対応するもので、図１の例では、ＣＨ１がＵ、ＣＨ２がＣＵ、ＣＨ３がＣＬ、ＣＨ４がＬに対応しており、各ゾーン毎に最適のＰＩＤ定数を設定するようにしている。テーブル番号１〜８は、例えば図４のイベント（１）〜（８）に対応させることができる。
【００４１】
そして、プロセスレシピの中に定義されている温度イベント開始時に、テーブル番号、例えば「３」が上位コントローラ２６から、温度調節器２５に通信回線を通じて送られると、温度調節器２５はテーブル番号「３」に定義されているＰＩＤ定数を用いてＰＩＤ演算を行い、温度制御する。
【００４２】
図８は、上位コントローラ２６により作成、編集ができるロット対応ＰＩＤテーブルの構成を示す。１つのロット対応ＰＩＤテーブルには、２０配列のロット数と、使用される温度ＰＩＤテーブル名称が定義できる。例えば、図中の〜２に、ＰＩＤ＿２０が定義してあると、プロダクトウェハが２ロットの時には、名前ＰＩＤ＿２０の温度ＰＩＤテーブルを使うということを意味している。また、例えば図中の〜４に、ＰＩＤ＿４０が定義してあると、プロダクトウェハが３ロット、或いは４ロットの時には、名前ＰＩＤ＿４０の温度ＰＩＤテーブルを使うということを意味している。ロット対応ＰＩＤテーブルを作成した後、メモリダウンロードＢ２を押下時に、実際に使用できるようになる。
【００４３】
また、プロセスレシピとの組み合わせにより、プロセスレシピＲＵＮ開始時に、複数作成したロット対応ＰＩＤテーブルの中から、例えば、ＬＯＴ＿ＰＩＤ＿１という名前のロット対応ＰＩＤテーブルを選んで、実際に使用できるようにすることもできる。そして、投入ロット数（例えば２）に対応した、使用温度ＰＩＤテーブルが判定されて、例えば、ＰＩＤ＿２０という名前の温度ＰＩＤテーブルが、温度調節器に通信回線を使って自動的に送られる（温調ダウンロードされる）。
【００４４】
ここで、温調ダウンロードと、メモリダウンロードの違いは、温調ダウンロードは、通信回線を通じてデータが送られる（ダウンロード）のに対し、メモリダウンロードは、上位コントローラのメモリ中に使用されるテーブルを入れる（外部記憶装置から、内部メモリへのダウンロード）ということであり、温度調節器には、このロット対応ＰＩＤテーブルは送られない。
【００４５】
図９は、上位コントローラ２６で作成、編集ができるプロダクトウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルの構成を示す。１つのプロダクトウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルには２０配列のプロダクトウェハ（Ｐ．Ｗ）数と、使用する温度ＰＩＤテーブル名称が定義できる。例えば、図中の〜３３に、ＰＩＤ＿３３が定義してあると、プロダクトウェハが１６枚〜３３枚の時には、名前ＰＩＤ＿３３の温度ＰＩＤテーブルを使うということである。
【００４６】
プロダクトウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルを作成した後、メモリダウンロードＢ３を押下時に実際に使用できるようになる。また、プロセスレシピとの組み合わせにより、プロセスレシピＲＵＮ開始時に複数作成したプロダクトウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルの中から、例えば、ＰＷ＿ＰＩＤ＿１という名前のプロダクトウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルを選んで、実際に使用できるようにすることもできる。そして、投入プロダクトウェハ枚数に対応した、使用温度ＰＩＤテーブルが判定されて、例えば、ＰＩＤ＿３３という名前の温度ＰＩＤテーブルが、温度調節器に通信回線を使って自動的に送られる（温調ダウンロードされる）。
【００４７】
ここでも、温調ダウンロードと、メモリダウンロードの違いは、上述したと同様であり、温度調節器には、ウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルは送られない。
【００４８】
図１０はロット対応ＰＩＤテーブルを使用時の関連図を示す。
プロセスレシピ１０１には、ロット対応ＰＩＤテーブルとして、「ＬＯＴ＿ＰＩＤ＿１」１０２が定義してある。これはウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルは使用しないということを意味する。なお、ロット対応とウェハ枚数対応の両方は同時に定義できない。これは顧客使い勝手によるもので、ロット対応にするかウェハ（プロダクトウェハ）枚数にするかを任意に決定できる。
【００４９】
プロセスレシピＲＵＮ時には、ここに定義してある、例えば、「ＬＯＴ＿ＰＩＤ＿１」１０２が、外部記憶装置からメモリにダウンロードされ、デフォルト使用テーブル１０３を「０：ロット対応」に更新する。プロセスレシピ中には、１０４に示すように温度イベント「１」、温度イベント「２」、温度イベント「３」が定義してあり、それぞれの時間１０５と温度ＰＩＤテーブル番号１０６が定義してある。
【００５０】
例えば温度イベント「１」開始時には、温度ＰＩＤテーブル番号「１」が指定される。例えばホストコンピュータからのロット情報１０７として、ロット数、ロット枚数が送られてくると、デフォルト使用テーブルが「０：ロット対応」になっていた場合、ロット情報中の中のロット数を見て、２ロットという計算情報１０８を得る。例えば、ロット情報として、投入ロットが、ロットＡ：５枚、ロットＢ：１５枚なら、総ロット数は２、総枚数は２０枚である。
【００５１】
そして、１０９に示されるように、メモリ中のロット対応ＰＩＤテーブル「ＬＯＴ＿ＰＩＤ＿１」に定義してあるロット数に対応する温度ＰＩＤテーブルを見つける。この場合「ＰＩＤ＿２０」である。そしてこのＰＩＤ＿２０を温度調節器２５にダウンロードする。温度調節器はダウンロードされた温度ＰＩＤテーブル「ＰＩＤ ２０」の温度ＰＩＤテーブル番号、例えば「１」中に定義してあるＰＩＤ定数を用いて温度制御を行う。
【００５２】
図１１は、上位コントローラのイベント切り替え監視処理フローチャートを示す。図１０の説明をフローチャート化したものである。
まず、ステップＳ１において、イベント切り替え監視処理が開始されると、ステップＳ２に進み、ここでプロセスレシピＲＵＮ指示があるか否かを判定する。指示があった場合は、ステップＳ３に進み、ここでロット対応ＰＩＤテーブルに設定があるか否かを判定する。
【００５３】
設定があった場合は、ステップＳ４に進み、デフォルト使用テーブルを「０：ロット対応」にセットする。ステップＳ５では複数のロット対応ＰＩＤテーブルからレシピ設定のロット対応ＰＩＤテーブルをサーチし、ステップＳ６で投入ロット情報からロット数を算出する。そしてステップＳ７においてロット数に対応したＰＩＤテーブルを温度調節器にダウンロードし、ステップＳ８に進んで処理を終了する。
【００５４】
一方、ステップＳ３において、ロット対応ＰＩＤテーブルに設定がされていない場合は、ステップＳ９に進み、ここでウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルに設定があるか否かを判定する。設定がある場合は、ステップＳ１０に進み、デフォルト使用テーブルを「１：ウェハ枚数対応」にセットし、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、レシピ設定のウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルをサーチし、ステップＳ１２において、投入ロット情報からウェハ枚数を算出する。そして、ステップＳ１３において、ウェハ枚数に対応した温度ＰＩＤテーブルを温度調節器にダウンロードし、ステップＳ８に進んで処理を終了する。
【００５５】
なお、ステップＳ２，ステップＳ９において、判定が否定的であった場合は、ステップＳ８に進んで処理を終了する。
【００５６】
図１２は、温度調節器２５の電文受信割り込みフローチャートを示す。ステップＳ２１において、上位コントローラからの電文割り込みが発生し、通信電文受信処理が開始されると、ステップＳ２２において、電文が温度ＰＩＤテーブルか否かが判定される。温度ＰＩＤテーブルの場合は、ステップＳ２３に進み、ここで受信した温度ＰＩＤテーブル（電文）を内部メモリに格納し、ステップＳ２６において処理を終了する。
【００５７】
一方、ステップＳ２２において、温度ＰＩＤテーブルでないと判定された場合は、ステップＳ２４において、温度イベント電文か否かが判定され、温度イベント電文の場合はステップＳ２５に進み、温度ＰＩＤテーブル番号を内部メモリのテーブルにセットし、ステップＳ２６において処理を終了する。ステップＳ２４において温度イベント電文が判定されない場合もステップＳ２６に進んで処理を終了する。
【００５８】
図１３は、温度調節器２５のメインフローチャートを示す。
これは、電源ＯＦＦするまで、繰り返し動作を行う永久ループルーチンであり、ステップＳ３１において、内部メモリ格納の温度ＰＩＤテーブルの指定ＰＩＤ定数を用いて制御演算を行い、ヒータ出力値を算出する。そして、ステップＳ３２において、制御演算結果のヒータ出力値に対応したサイリスタゲートパルス信号を出力し、ステップＳ３３において、温度を検知して、検知した温度を上位コントローラに通知する。
【００５９】
図１４は、上位コントローラ２６の電文受信割り込みフローチャートを示す。
ステップＳ４１において、上位コントローラ電文受信処理が開始されると、ステップＳ４２において、受信電文が実測値温度値についてのものであるか否かが判定され、温度値であった場合は、ステップＳ４３において、温度テーブルに各ゾーンの受信した温度値をセットし、ステップＳ４４で処理を終了する。
【００６０】
図１５は、上位コントローラ２６のメイン処理フローチャートを示す。この処理は、電源がＯＦＦするまで繰り返される永久ループルーチンであり、ステップＳ５１において処理が開始されると、ステップＳ５２においてイベント切り替え監視処理の開始処理が行われ、以降同じ処理が繰り返される。
【００６１】
以上のように、実施の形態１においては、上位コントローラにおいて、投入プロダクトウェハ枚数に応じて、温度調節器の制御パラメータを切り替える仕組みを持たせると共に、あらかじめ、当該装置で処理されるべきプロダクトウェハを用いて、最適な制御パラメータを、指定枚数、或いは指定ロット単位で、求めておき、この制御パラメータを、切り替えることで、プロダクトウェハ枚数による影響を抑えようとするものであり、例えば、ＰＩＤ制御の場合、温度特性の変化に対応した、ＰＩＤ定数をあらかじめ求めておく。
【００６２】
以上に詳述した実施の形態によれば、プロダクトウェハ枚数に応じて、温度制御方法を切り替える機構を持たせることにより、異なる枚数のプロダクトウェハがバッチ毎に処理される場合でも、それに応じた最適な温度制御方法が選択されている為、温度リカバリ性能が均一化され、バッチ間によって、ウェハの膜厚の変化（ばらつき）を小さく抑えれるという利点がある。これにより、製品ウェハの歩留まりが向上し、ひいては、メモリ、ＣＰＵチップ等の半導体製品の単価を抑えられる。従来は、ほぼ一定量のウェハ大量処理が一般的であったが、これにより、ＡＳＩＣ等の少量ロット、大量ロット等の個別数量生産においても、きめ細やかに対応できるようになる。
【００６３】
実施の形態２．
実施の形態２は、ウェハの数量による制御パラメータの切替に加え、更に投入プロダクトウェハに前工程で施された膜種類に応じて、温度調節器の制御パラメータを切り替える仕組みを持たせるようにした場合について説明する。
【００６４】
この実施の形態においては、予め、処理されるべきプロダクトウェハの膜種類全てを用いて、最適な制御パラメータを投入枚数毎に求めておく。そして、この制御パラメータを切り替えることで、投入プロダクトウェハ種類による影響を抑えることができる。
【００６５】
例えばＰＩＤ制御の場合、温度特性の変化に対応したＰＩＤ定数を予め求めておくこととなる。また、例えば、最終工程の水素を流すアニール工程にある場合は、その処理を受ける直前のプロダクトウェハ全種類を用いて、予め最適な制御パラメータを求めておくようにする。
【００６６】
図１６は、プロダクトウェハ膜種の変化時の従来プロセス温度グラフを示している。これは図５に対応するものであり、図１６には、２バッチ分の温度グラフ（Ａ）（Ｂ）が記述されている。図１６（Ａ）によれば、１バッチ目のプロダクトウェハがポリシリコンのときには、ボートアップ時には、室温状態のプロダクトウェハが炉内に挿入されても、温度の落ち込みは少なく、温度オーバシュートがなく、温度リカバリされていることが分かる。
【００６７】
一方、図１６（Ｂ）によれば、２バッチ目のプロダクトウェハがメタルのときには、ボートアップ時には、室温状態のプロダクトウェハが炉内に挿入されると、温度の落ち込みは大きくなり、温度オーバーシュートが大きくなった後、温度リカバリされている。これはＰＩＤ定数の調整がポリシリコンを対象に行われた場合であり、プロダクトウェハがメタルの場合には、ポリシリコンで調整されたものは不適切であったことを示している。
【００６８】
図１７は図１６に対して、ポリシリコンで調整したＰＩＤ定数と、メタルで調整したＰＩＤ定数を用いて、１バッチ毎に使用するＰＩＤ定数を使い分けた場合のプロセス温度グラフを示している。メタル膜種を考慮して予め調整されたＰＩＤ定数を使っているため、温度リカバリが良好に行われていることが示されている。
【００６９】
図１８は上位コントローラにより、作成、編集できるウェハ（投入プロダクト）膜種対応制御テーブルの構成を示している。一つのウェハ膜種対応制御テーブル（例えば名前：Ｆｉｌｍ＿１）には、１０配列のウェハ膜種類と、使用されるロット対応ＰＩＤテーブル、或いはウェハ枚数対応ＰＩＤテーブル名称（図では前者）が定義できる。投入されるロット情報中に定義されている膜種類が「１」のときには、ロット対応ＰＩＤテーブル「ＬＯＴ＿ＰＩＤ＿１」を使うという意味である。
【００７０】
図１９はウェハ膜種対応制御テーブル使用時の関連図を示す。
プロセスレシピ１０１Ａには、ウェハ膜種対応制御テーブルとして、「Ｆｉｌｍ＿１」１２１が定義されている。ロット対応ＰＩＤテーブル１０２Ａとして「自動」が定義されている。ウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルは使用しないという定義である。両方は同時に定義できない。これは顧客の使い勝手によるもので、ロット対応にするかプロダクトウェハ枚数にするかを任意に決定できる。プロセスレシピＲＵＮ時には、ここに定義されている、例えば「Ｆｉｌｍ＿１」が外部記憶装置からメモリにダウンロードされ、又デフォルト使用テーブル１０３Ａを「０：ロット対応」に更新する。
【００７１】
プロセスレシピ中には、温度イベント「１」〜「３」１０４Ａが定義してあり、それぞれの時間１０５Ａと温度ＰＩＤテーブル番号１０６Ａが定義してある。例えば、温度イベント「１」開始時には、温度ＰＩＤテーブル番号「１」が指定される。例えば、ホストコンピュータからのロット情報１０７Ａとして、ウェハ膜種類、ロット数、ロット枚数が送られてくると、デフォルト使用テーブルが「０：ロット対応」になっていた場合、ロット情報中のロット数を見て、２ロットという計算情報を得る。
【００７２】
例えば、ロット情報として、投入ロットが「ロットＡ：５枚」「ロットＢ：１５枚」なら、総ロット数は２、総枚数は２０枚である。そして、「Ｆｉｌｍ＿１」に定義されている膜種対応のロット対応ＰＩＤテーブル「ＬＯＴ＿ＰＩＤ＿１」がメモリにダウンロードされる。そして、メモリ中のロット対応ＰＩＤテーブル「ＬＯＴ＿ＰＩＤ＿１」に定義されているロット数に対応する温度ＰＩＤテーブルを見つける。この場合「ＰＩＤ＿２０」である。
【００７３】
そして、この「ＰＩＤ＿２０」を温度調節器２５にダウンロードする。温度調節器２５はダウンロードされた温度ＰＩＤテーブルの温度ＰＩＤテーブル番号、例えば「１」中に定義してあるＰＩＤ定数を用いて温度制御を行う。
【００７４】
図２０，図２１は上位コントローラのイベント切り替え監視処理フローチャートを示す。
これは、図１９の説明をフローチャート化したものである。
まず、ステップＳ６１において、イベント切り替え監視処理が開始されると、ステップＳ６２において、プロセスレシピＲＵＮ指示があるか否かが判定され、該指示がある場合は、ステップＳ６３において、膜種対応制御テーブルに設定があるか否かが判定される。
【００７５】
そして、ステップＳ６３において設定があると判定された場合は、ステップＳ６４に進み、ここでレシピ設定の膜種対応制御テーブルをサーチする。ステップＳ６５では、ロット対応ＰＩＤテーブルの設定がなされているか否かが判定され、なされていると判定された場合は、ステップＳ６６に進んで投入ロット情報から、膜種に対応したロット対応ＰＩＤテーブルをサーチし、ステップＳ７２に進む。ステップＳ７２では、投入ロット情報からロット数を算出し、ステップＳ７３においてロット数に対応したＰＩＤテーブルを温度調節器にダウンロードする。
【００７６】
ステップＳ６５において、設定がなされていないと判定された場合は、ステップＳ６７に進み、ウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルの設定がなされているか否かが判定される。そして、なされていると判定された場合は、ステップＳ６８に進み、投入ロット情報から膜種に対応したウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルをサーチし、ステップＳ７７に進む。
【００７７】
ステップＳ７７では、投入ロット情報からウェハ枚数を算出し、ステップＳ７８において、ウェハ枚数に対応したＰＩＤテーブルを温度調節器にダウンロードして処理を終了する。
【００７８】
一方、ステップＳ６３において、膜種対応制御テーブルに設定が無いと判定された場合は、ステップＳ６９に進み、ここで、ロット対応ＰＩＤテーブルに設定があるか否かが判定され、設定があると判定された場合はステップＳ７０に進み、ここで、デフォルト使用テーブルを「０：ロット対応」にセットし、ステップＳ７１に進んで、レシピ設定のロット対応ＰＩＤテーブルをサーチする。その後は、前述したステップＳ７２に進む。
【００７９】
ステップＳ６９において、ロット対応ＰＩＤテーブルに設定が無いと判定された場合は、ステップＳ７４に進み、ここでウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルに設定があるか否かが判定され、設定があると判定された場合は、ステップＳ７５に進み、デフォルト使用テーブルを「１：ウェハ枚数対応」にセットし、ステップＳ７６において、レシピ設定のウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルをサーチする。その後は、前述したステップＳ７７に進む。
【００８０】
ステップＳ７４において、ＰＩＤテーブルに設定が無いと判定された場合、及び、ステップＳ６２において、ＲＵＮ指示が無いと判定された場合は、ステップＳ７９に進んで処理を終了する。
【００８１】
上述した実施の形態２によれば、ウェハの数量のみでなく、プロダクトウェハ膜種類に応じても、温度制御方法を切り替える機構を持つことができるので、異なるプロダクトウェハ膜種類が同一装置のバッチ毎に処理される場合でも、それに応じた最適な温度制御方法が選択でき、温度リカバリ性能が均一化される。これにより、製品ウェハの歩留まりが向上し、ひいては、メモリ、ＣＰＵチップ等の半導体製品の単価を抑えられる。従来は、投入ウェハ膜種類が限定された処理が一般的であったが、これにより、ＡＳＩＣ等の少量ロット、大量ロット等の個別数量生産においても、きめ細やかに対応できることとなる。なお、実施の形態２では、ウェハの数量と共に膜種類を考慮するようにしたが、膜種のみにより、制御を切り替えるようにしても良いことは言うまでもない。
また、上位コントローラ２６から、温度ＰＩＤテーブルと、温度ＰＩＤテーブル番号を別々に、温度調節器２５へ与えているが、例えば温調ダウンロード時において、両者を同時に与えるようにしてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上の説明より、明らかなように、この発明によれば、ウェハなどの被処理基板の数量や膜種に応じて、最適な温度制御性能が得られる半導体製造方法及び装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における半導体製造装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】温度調節器を示すブロック図である。
【図３】上位コントローラを示すブロック図である。
【図４】１バッチのプロセス処理を示すシーケンス図である。
【図５】従来のウェハ数量とプロセス温度との関係を示すグラフである。
【図６】実施の形態に係るウェハ数量とプロセス温度との関係を示すグラフである。
【図７】ＰＩＤテーブルを示す図である。
【図８】ロット対応ＰＩＤテーブルを示す図である。
【図９】プロダクトウェハ枚数対応ＰＩＤテーブルを示す図である。
【図１０】ロット対応ＰＩＤテーブル使用時の処理の流れを示す図である。
【図１１】図１０の処理を示すフローチャートである。
【図１２】温度調節器における割り込みフローチャートである。
【図１３】温度調節器における処理のメインフローチャートである。
【図１４】上位コントローラ電文受信処理のフローチャートである。
【図１５】上位コントローラの処理のメインフローチャートである。
【図１６】従来のウェハ膜種類とプロセス温度との関係を示すグラフである。
【図１７】実施の形態に係るウェハ膜種類とプロセス温度との関係を示すグラフである。
【図１８】ウェハ膜種対応制御テーブルを示す図である。
【図１９】膜種対応制御テーブル使用時の処理の流れを示す図である。
【図２０】図１９の処理を示すフローチャートである。
【図２１】図２０の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２５  温度調節器
２６  上位コントローラ
１０３，１０３Ａ  デフォルト使用テーブル
１０２，１０９，１０２Ａ，１０９Ａ  ロット対応ＰＩＤテーブル
１０７，１０７Ａ  ロット情報
１０８，１０８Ａ  計算ロット情報
１２１  膜種対応制御テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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