CN101260517A - 处理系统、处理方法和计算机程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够容易地调整气体流量的处理系统、处理方法和程序。在立式热处理装置(1)中设有多个向收容半导体晶片(W)的反应管(2)内供给处理气体的气体供给管(16～20)。流量调整部(21～25)控制气体供给管(16～20)的流量。控制部(50)中存储有表示包括处理气体流量的工艺条件以及处理气体的流量与膜厚关系的膜厚流量关系模型。控制部(50)基于在工艺条件下处理半导体晶片(W)的处理结果和膜厚流量关系模型，计算处理气体的流量、控制流量调整部(21～25)，将处理气体的流量变更为计算出的处理气体的流量，并对半导体晶片(W)进行处理。

Description

处理系统、处理方法和计算机程序
技术领域
本发明涉及处理半导体晶片等被处理体的处理系统、处理方法和计算机程序，特别是涉及将多个被处理体一并进行处理的成批式的处理系统、处理方法和程序。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，采用了对多个被处理体一并进行例如半导体晶片的成膜处理、氧化处理或者扩散处理等的成批式处理系统。在成批式处理系统中，虽然可以有效地处理半导体晶片，但是对于多个半导体晶片的处理来说还难以确保其处理的均匀性。
作为用于解决上述问题的技术，例如，专利文献1中公开了一种方法，其具有上部、中部、下部的3个以上的多个用于向扩散炉内导入气体的气体喷射器，通过相互独立地控制流量来使气体的供给量均匀，提高了半导体装置的成品率。
在专利文献2中，公开了一种热处理方法，其通过改变热处理中的运载气体的流量来改变被处理体的工艺面内的至少中央部与周边部之间的处理气体的供给位置，能够进行均匀处理。
在专利文献3中公开了一种方法，其预测从多个配管供给的反应气体的流量与在基板上的膜的成长速度的关系，并且通过控制从多个配管供给的反应气体的流量来进行成膜。
【专利文献1】日本特开平11-121389号公报
【专利文献2】专利第3081969号公报
【专利文献3】日本特开2003-166066号公报
但是，在成批式处理系统中，即使最初进行着适当的处理，由于多次重复处理操作，外部因素的变化等，存在变得与当初的预定不同的处理。例如，当半导体晶片成膜处理时，尽管最初能够以适当的膜厚在半导体晶片的表面成膜，但是在重复成膜处理的过程中，存在半导体晶片的表面所形成的膜厚发生变化的情况。这认为是气体的供给量没有与处理系统的处理炉的经时变化和外部环境的变化对应的情况。因此，处理系统的操作者可以在经验和直觉的基础上调整气体的流量，并且确保半导体晶片表面上所形成的膜厚的均匀性。这样，在成膜处理中，难以确保膜厚的均匀性。因此，需要一种即使是没有关于处理系统和工艺的知识和经验的操作者也能够容易地调整气体流量的处理系统和处理方法。
发明内容
本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的在于提供一种能够容易地调整气体流量的处理系统、处理方法以及计算机程序。
另外，本发明的目的在于提供一种无论经时变化和外部环境的变化都能够进行适当处理的处理系统、处理方法以及计算机程序。
为了达到上述目的，本发明第一方面涉及的处理系统，其特征在于，包括：
处理室，用于收容被处理体；
处理气体供给装置，用于向该处理室内供给处理气体；
处理条件存储单元，存储有包括从上述处理气体供给单元供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
模型存储单元，存储有表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
流量计算单元，输入在上述处理条件存储单元所存储的处理条件下处理上述被处理体的处理结果，基于该处理结果和上述模型存储单元所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
处理单元，当由上述流量计算单元计算出处理气体的流量时，将上述处理条件的处理气体的流量变更为由上述流量计算单元计算出的处理气体的流量，对被处理体进行处理。
本发明第二方面涉及的处理系统，其特征在于，包括：
处理室，用于收容被处理体或者该被处理体的检查用基板；
处理气体供给装置，用于向该处理室内供给处理气体；
处理条件存储单元，包括由上述处理气体供给单元供给的处理气体的流量，存储与处理内容对应的处理条件；
误差信息存储单元，存储与处理结果的误差有关的误差信息，上述处理结果的误差是由于上述被处理体和上述检查用基板之间的不同所引起的；
模型存储单元，存储有表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
处理条件提取单元，基于上述误差信息存储单元所存储的误差信息，根据上述被处理体的目标处理结果计算上述检查用基板的目标处理结果，从上述处理条件存储单元所存储的处理条件中提取与计算出的上述检查用基板的目标处理结果对应的处理条件；
检查用基板处理单元，在上述处理条件提取单元所提取的处理条件下处理上述检查用基板；
判断单元，判断由上述检查用基板处理单元所处理的处理结果是否包括在上述检查用基板的目标处理结果的规定范围内；
流量计算单元，当由上述判断单元判断为不包括在规定范围内时，基于处理上述检查用基板的处理结果和上述模型存储单元所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
流量变更单元，当由上述流量计算单元计算出处理气体的流量时，将上述处理条件的处理气体的流量变更为上述流量计算单元计算出的处理气体的流量，并在上述检查用基板处理单元中处理检查用基板。
优选还包括被处理体处理单元，当由上述判断单元判断为包括在规定范围内时，以上述处理条件提取单元所提取的处理条件来处理被处理体。
上述误差信息存储单元例如存储与上述被处理体和上述检查用基板的装载效果有关的误差信息。
上述流量处理结果关系模型例如是对于构成上述处理条件的各要件基于两个以上的不同条件下的处理结果而作成的。在这种情况下，即使上述处理条件被变更也能够对应。
上述处理气体供给装置可以具有插入到上述处理室内的多个处理气体供给管。在这种情况下，上述流量计算单元计算每个处理气体供给管供给的流量。
还可以包括处理条件更新单元，其用于将上述处理条件存储单元所存储的处理气体的流量更新为由上述流量计算单元计算出的处理气体的流量。
上述处理室可以被划分为多个区域。在这种情况下，上述模型存储单元存储表示每个上述区域的处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型。
上述处理内容例如为成膜处理。
本发明第三方面的处理方法，其特征在于，包括：
处理气体供给工序，向收容被处理体的处理室内供给处理气体；
处理条件存储工序，存储包括由上述处理气体供给工序供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
模型存储工序，存储表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
流量计算工序，输入在上述处理条件存储工序所存储的处理条件下处理上述被处理体的处理结果，基于该处理结果和由上述模型存储工序所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
处理工序，当由上述流量计算工序计算出处理气体的流量时，将上述处理条件的处理气体的流量变更为在上述流量计算工序计算出的处理气体的流量，对被处理体进行处理。
本发明第四方面的处理方法，其特征在于，包括：
处理气体供给工序，用于向处理室内供给处理气体，上述处理室用于收容被处理体或者该被处理体的检查用基板；
处理条件存储工序，存储包括由上述处理气体供给工序供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
误差信息存储工序，存储与处理结果的误差有关的误差信息，上述处理结果的误差是由于上述被处理体和上述检查用基板之间的不同所引起的；
模型存储工序，存储表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
处理条件提取工序，基于上述误差信息存储工序所存储的误差信息，从上述被处理体的目标处理结果计算上述检查用基板的目标处理结果，从上述处理条件存储工序所存储的处理条件提取与计算出的上述检查用基板的目标处理结果对应的处理条件；
检查用基板处理工序，以上述处理条件提取工序所提取的处理条件来处理上述检查用基板；
判断工序，判断上述检查用基板处理工序所处理的处理结果是否包括在上述检查用基板的目标处理结果的规定范围内；
流量计算工序，当由上述判断工序判断为不包括在规定范围内时，基于处理上述检查用基板的处理结果和上述模型存储工序所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
流量变更工序，当由上述流量计算工序计算出处理气体的流量时，将上述处理条件的处理气体的流量变更为上述流量计算工序所计算的处理气体的流量，在上述检查用基板处理工序中处理检查用基板。
还包括被处理体处理工序，其当在上述判断工序中包括在规定范围内时，以上述处理条件提取工序所提取的处理条件来处理被处理体。
上述误差信息存储工序例如存储与上述被处理体和上述检查用基板的装载效果有关的误差信息。
上述流量处理结果关系模型是对于构成上述处理条件的各个要件基于两个以上的不同条件下的处理结果而作成的。在这种情况下，也即使上述处理条件被变更也能够对应。
在上述处理气体供给工序中，例如通过插入到上述处理室内的多个处理气体供给管供给处理气体。在这种情况下，在上述流量计算工序中，计算每个处理气体供给管供给的流量。
还可以包括更新工序，其用于将上述处理条件存储工序中所存储的处理气体的流量更新为由上述流量计算工序计算出的处理气体的流量。
上述处理室可以被划分为多个区域。在这种情况下，在上述模型存储工序中，存储表示每个上述区域的处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型。
上述处理内容例如为成膜处理。
本发明第五方面的计算机程序，其特征在于，能够使计算机实现下述单元的功能：
处理气体供给装置，向收容被处理体的处理室内供给处理气体；
处理条件存储单元，存储包括从上述处理气体供给装置供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
模型存储单元，存储表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
流量计算单元，基于在上述处理条件存储单元所存储的处理条件下处理上述被处理体的处理结果、和由上述模型存储单元所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
处理单元，当由上述流量计算单元计算出处理气体的流量时，将上述处理条件的处理气体的流量变更为由上述流量计算单元计算出的处理气体的流量，对被处理体进行处理。
本发明第六方面的计算机程序，其特征在于，能够使计算机实现下述单元的功能：
处理气体供给装置，用于向处理室内供给处理气体，上述处理室用于收容被处理体或者该被处理体的检查用基板；
处理条件存储单元，存储包括从上述处理气体供给装置供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
误差信息存储单元，存储与处理结果的误差有关的误差信息，上述处理结果的误差是由于上述被处理体和上述检查用基板之间的不同所引起的；
模型存储单元，存储表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
处理条件提取单元，基于上述误差信息存储单元所存储的误差信息，从上述被处理体的目标处理结果计算上述检查用基板的目标处理结果，从上述处理条件存储单元所存储的处理条件中提取与计算出的上述检查用基板的目标处理结果对应的处理条件；
检查用基板处理单元，以上述处理条件提取单元所提取的处理条件来处理上述检查用基板；
判断单元，判断上述检查用基板处理单元所处理的处理结果是否包括在上述检查用基板的目标处理结果的规定范围内；
流量计算单元，当由上述判断单元判断为不包括在规定范围内时，基于处理上述检查用基板的处理结果和上述模型存储单元所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
流量变更单元，当由上述流量计算单元计算出处理气体的流量时，将上述处理条件的处理气体的流量变更为上述流量计算单元计算出的处理气体的流量，在上述检查用基板处理单元中处理检查用基板。
根据本发明，可以提供一种能够容易地调整气体流量的处理系统、处理方法和计算机程序。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式涉及的热处理装置的结构的图。
图2是表示图1的控制部的结构例的方框图。
图3是表示反应管内的区域的图。
图4是表示在工艺条件1下的每个区域的膜厚量的图。
图5(a)(b)是表示在工艺条件2、3下的每个区域的膜厚量的图。
图6(a)(b)是表示在工艺条件4、5下的每个区域的膜厚量的图。
图7(a)(b)(c)(d)是说明根据温度变化的变动率的计算方法的图。
图8(a)(b)(c)是表示根据氢分压比变化、压力变化、气体总流量变化的变动率的图。
图9是说明膜厚流量关系模型的图。
图10是用于说明第一实施方式的处理顺序的流程图。
图11是表示第一实施方式的控制部结构例的方框图。
图12是表示根据装载效果的膜厚减少量的图。
图13是说明根据装载效果的膜厚减少量的计算方法的图。
图14是用于说明第二实施方式的处理顺序的流程图。
图15是用于说明第二实施方式的处理顺序的流程图。
图16是表示对模拟晶片进行气体流量调整的结果的图。
图17是表示对模拟晶片进行气体流量调整的结果的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面，以本发明的处理系统、处理方法和程序适用于图1所示的成批式立式热处理装置的情况为例说明第一实施方式。另外，在本实施方式中，作为对被处理体的处理，以通过使用O2气体、H2气体的低压自由基氧化(LPRO)法在半导体晶片上形成SiO2膜的情况为例说明本发明。
如图1所示，本实施方式的立式热处理装置1包括大致圆筒状的有顶的反应管2。反应管2以其长边方向朝向垂直方向的方式配置。反应管2由耐热且耐腐蚀性优良的材料、例如石英构成。
在反应管2的下侧设置有大致圆筒状的歧管3。歧管3，其上端与反应管2的下端气密地接合。在歧管3上气密地连接有用于排出反应管2内的气体的排气管4。在排气管4上预先设置有由阀门、真空泵等构成的压力调整部5，将反应管2内调整到所希望的压力(真空度)。
在歧管3(反应管2)的下方配置有盖体6。盖体6可通过晶舟升降机7上下移动地构成，其以当通过晶舟升降机7使盖体6上升时，歧管3(反应管2)的下侧(炉口部分)被关闭、当通过晶舟升降机7使盖体6下降时，反应管2的下侧(炉口部分)被打开的方式配置。
在盖体6的上部，隔着保温筒(绝热体)8，设置有晶舟9。晶舟9是用于收容(保持)被处理体例如半导体晶片W的保持具，在本实施方式中，其构成为能够在垂直方向上隔着规定间隔收容多个例如150个半导体晶片W。而且，通过在晶舟9上收容半导体晶片W，并利用晶舟升降机7使盖体6上升，能够将半导体晶片W装载到反应管2内。
在反应管2的周围，设有包围反应管2的例如由电阻发热体构成的加热部10。利用该加热部10将反应管2的内部加热到规定的温度，其结果是将半导体晶片W加热到规定的温度。加热部10例如由配置成5段的加热器11～15构成，利用图中未示的电力控制器分别独立供给电力。此外，可以考虑在反应管2内，利用该加热器11～15划分为后述的图3所示那样的5个区域。
另外，在歧管3上设置有向反应管2内供给气体的多个气体供给管。在本实施方式中，设有向反应管2内供给O2气体的O2气体供给管16、和向反应管2内供给H2气体的4根H2气体供给管17～20。O2气体供给管16以从歧管3的侧面延伸至晶舟9的上部附近的方式形成，从晶舟9的上部附近向反应管2内供给O2气体。H2气体供给管17～20以其顶端的高度具有一定间隔的不同高度的方式形成。即，H2气体供给管17～20的顶端的位置(高度)以相等的间隔降低的方式形成。
在本例中，H2气体供给管17以从歧管3的侧面延伸至晶舟9的上部附近的方式形成，从晶舟9的上部附近向反应管2内供给H2气体。H2气体供给管18以从歧管3的侧面延伸到晶舟9的高度的2/3附近的方式形成，从晶舟9的高度的2/3附近向反应管2内供给H2气体。H2气体供给管19以从歧管3的侧面延伸至晶舟9的高度的1/3附近的方式形成，从晶舟9的高度的1/3附近向反应管2内供给H2气体。H2气体供给管20以从歧管3的侧面延伸至晶舟9的下部附近的方式形成，从晶舟9的下部附近向反应管2内供给气体。此外，在本实施方式中，H2气体供给管17是H2气体的主供给管，H2气体供给管18～20是H2气体的子供给管1～3。
在各个气体供给管16～20中，设有流量调整部21～25，其由用于调整各自气体流量的质量流量控制器(MFC)等构成。因此，由流量调整部21～25所调整的希望量的气体通过各气体供给管16～20供给到反应管2内。
另外，立式热处理装置1包括用于控制反应管2内的气体流量、压力、处理气氛的温度这样的处理参数的控制部(控制器)50。控制部50向流量调整部21～25、压力调整部5、图中未示的电力控制器输出控制信号。图2表示控制部50的结构。
如图2所示那样，控制部50由模型存储部51、方案存储部52、ROM 53、RAM 54、I/O端口55、CPU 56、和将这些相互连接的总线57构成。
在模型存储部51存储有表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型。在本实施方式中，在模型存储部51存储有膜厚流量关系模型，该膜厚流量关系模型用于表示从各气体供给管16～20所供给的各自的气体的流量与在半导体晶片W上形成的膜厚的关系。该膜厚流量关系模型是对于构成处理条件(工艺条件)的反应管2内的温度、压力、气体的总流量等基于两个以上不同的条件下的处理结果(膜厚结果)而作成的。因此，膜厚流量关系模型能够与工艺条件的变更对应(插入)，基于反应管2内的温度、压力、气体的总流量等工艺条件和必要的膜厚计算出从气体供给管16～20供给的气体的流量。此外，后面说明膜厚流量关系模型的详细情况。
方案存储部52中存储有与在热处理装置中实施的成膜处理的种类相对应的、确定控制顺序的工艺用方案。工艺用方案是在用户实际进行的每种处理(工艺)中准备的方案，其规定了从向反应管2装载半导体晶片W开始到卸下处理完成的半导体晶片W为止的各部的温度变化、反应管2的压力变化、气体的供给开始以及停止的时间和供给量等。
ROM 53是由EEPROM、闪存器、硬盘等构成，用于存储CPU 56的动作程序等的存储介质。
RAM54作为CPU 56的工作区等起作用。
I/O端口55向CPU 56供给与温度、压力、气体的流量有关的测量信号，同时将CPU 56输出的控制信号输出到各部(电力控制器、流量调整部21～25、压力调整部5)。另外，在I/O端口55中连接有操作者操作立式热处理装置1的操作面板58。
CPU(Central Processing Unit)56，构成控制部50的中枢，执行ROM 53所存储的动作程序，根据来自操作面板58的指示、按方案存储部52所存储的工艺用方案对立式热处理装置1的动作进行控制。
另外，CPU 56基于半导体晶片W上所形成的膜厚结果和模型存储部51中所存储的膜厚流量关系模型，计算从各个气体供给管16～20供给的各自的气体的适当流量。并且，以从气体供给管16～20供给的气体的流量变为计算出的流量的方式，向流量调整部21～25输出控制信号。另外，CPU 56将对应的方案存储部52中所存储的方案的气体流量更新为计算出的气体流量。即，CPU 56基于半导体晶片W上所形成的膜厚结果进行方案的更新。
总线57在各部之间传递信息。
接着，对模型存储部51中所存储的膜厚流量关系模型进行说明。膜厚流量关系模型是表示从气体供给管16～20供给的气体流量与半导体晶片W上形成的膜厚的变动量的关系的模型，能够根据多个工艺条件下的实验值作成。以下，对膜厚流量关系模型的作成方法进行说明。
首先，如图4所示，在规定的工艺条件下，例如在工艺条件1(反应管2内的温度：900℃、氢分压比：10％、压力：0.3Torr(40Pa)、气体总流量：5000sccm)下，对于改变H2气体供给管18～20(H2气体的子供给管1～3)的流量的情况(条件1-1～1-4)，在半导体晶片W上形成SiO2膜。并且，取出图3所示的反应管2的区域1～5的每个区域中所收容的半导体晶片W，测量已取出的半导体晶片W上所形成的SiO2膜厚。
接着，如图5、图6所示，变更工艺条件的一部分并进行同样的试验，测量区域1～5的每个区域中的半导体晶片W上所形成的SiO2的膜厚。此外，在工艺条件2下将反应管2内的温度变更为800℃，在工艺条件3下将氢分压比变更为5％，在工艺条件4下将压力变更为0.5Torr(67Pa)，在工艺条件5下将气体总流量变更成3500sccm。
之后，在变更了的每个工艺条件中插入膜厚数据，计算作为对象的方案条件中的膜厚。在本例中，以作为对象的方案的工艺条件为：反应管2内的温度：850℃、氢分压比：18.4％、压力：0.4Torr(53Pa)、气体总流量：4655sccm的情况为例进行说明。
首先，插入与反应管2内的温度有关的膜厚数据。在本例中，根据图7(a)所示的反应管2内的温度为900℃时各个区域1～5的半导体晶片W上所形成的SiO2的膜厚(基准膜厚)，以及图7(b)所示的反应管2内的温度为800℃时各个区域1～5的半导体晶片W上所形成的SiO2的膜厚(变化膜厚)，以反应管2内的温度为方案的条件，计算(插入)850℃时在半导体晶片W上所形成的SiO2的膜厚。
对于插入的方法，可以采用各种方法，在本例中，通过幂乗近似(Thick＝aTb)，计算出反应管2内的温度为850℃时各个区域1～5的半导体晶片W上所形成的SiO2的膜厚(插入后膜厚)。图7(c)中表示了插入后膜厚。
接下来，根据插入后膜厚的值，计算由于反应管2内的温度变化而产生的变化率。在本例中，变化率＝(插入后膜厚-基准膜厚)/基准膜厚，这样来计算由于温度变化而产生的变化率。由于温度变化而产生的变化率如图7(d)所示。
之后，按照同样的顺序，对氢分压比、压力、以及气体总流量也进行膜厚数据的插入，算出由于氢分压比变化、压力变化、以及气体总流量变化而产生的变化率。由于氢分压比变化而产生的变化率如图8(a)所示，由于压力变化而产生的变化率如图8(b)所示，由于气体总流量变化而产生的变化率如图8(c)所示。
然后，通过将这些变化了的工艺条件的因素加起来，即，通过基准膜厚×(1+由于温度变化而产生的变化率+由于氢分压比变化而产生的变化率+由于压力变化而产生的变化率+由于气体总流量变化而产生的变化率)，就可以求出作为对象的方案的气体流量与膜厚变化量的关系，能够作成图9所示的膜厚流量关系模型。
当用公式表示该膜厚流量关系模型时，可以表示成y＝Mu。在此，y＝[y(1)，y(2)，…，y(n)]T为膜厚的变化量，u＝[u(1)，u(2)，…，u(m)]T为气体流量的变化量，M(n×m)为气体流量的变化量与膜厚的变化量的变换行列。但是，实际上，由于包括机体差、模型化差、测定误差等误差因素，所以加上将这此误差也归拢起来进行修正的项x＝[x(1)，x(2)，…，x(n)]T，以y＝Mu+x来表示。用卡尔曼滤波法推定x，求出相对于u的膜厚y，可以求出用于消除该推定值与目标值的差的气体流量变化量。此外，由于实际的气体流量存在制约，所以例如优选使用二次计划法求出气体流量。
这样，膜厚流量关系模型就没有必要使物理现象定式化。因此，可以容易地求出高精度的模型。另外，即使在变更温度、压力、总流量等工艺条件的情况下，也能通过插入预先作成的线性模型作成高精度的膜厚流量关系模型。因此，即使在变更温度、压力、总流量等工艺条件的情况下，也没有必要根据新的实验作成膜厚流量关系模型。
接下来，以采用上述结构的立式热处理装置1，在半导体晶片W上形成氧化膜的成膜方法为例，参照图10对本发明的处理方法进行说明。
首先，操作员在操作面板58上输入处理内容(氧化膜的形成)。CPU 56判断是否有输入(步骤S1)，当有输入时(步骤S1；是)，从方案存储部52中读出响应于所输入的指示(处理内容)的氧化膜形成用的方案(步骤S2)。
接下来，CPU 56，通过加热部10将反应管2内设定在方案所规定的装载温度、例如400℃，在晶舟9上载置规定个数、例如150个作为被处理体的半导体晶片W，利用晶舟升降机7使盖体6上升。然后，CPU 56使歧管3的下端的凸缘与盖体6处于气密状态，在反应管2内装载半导体晶片W(步骤S3)。
CPU 56如果完成半导体晶片W的装载，则将反应管2内设定为根据读出的方案的成膜条件。具体地说，CPU 56控制包括压力调整部5的排气系统，开始排气动作。另外，CPU 56增加向加热部10供给的电力并开始升温。然后，CPU 56根据方案，控制流量调整部21～25，从气体供给管16～20向反应管2内供给规定量的处理气体，进行成膜处理(步骤S4)。
之后，CPU 56判断成膜处理是否结束(步骤S5)，当成膜处理结束时(步骤S5；是)，停止处理气体的供给。然后，CPU 56将反应管2内冷却，并设定为方案中规定的卸载温度、例如400℃，卸载晶舟9(半导体晶片W)(步骤S6)。
接下来，CPU 56从载置在已卸载的晶舟9上的半导体晶片W中，取出每个区域1～5中的至少1个半导体晶片W(监测晶片)，例如，搬送到图中未示的测定装置(步骤S7)。
当利用测定装置测定各个监测晶片的膜厚时，将与测定装置测定的监测晶片的膜厚结果有关的测定结果信息发送到立式热处理装置1(CPU 56)。CPU56判断是否收到了测定结果信息(步骤S8)，当收到了测定结果信息时(步骤S8；是)，判断所形成的SiO2膜的膜厚是否存在问题(步骤S9)，如果没有问题(步骤S9；否)则结束该处理。
如果有问题(步骤S9；是)，则基于测定结果信息(所测定的监测晶片的膜厚)和模型存储部51中所存储的膜厚流量关系模型，计算在下次成膜处理中由各个气体供给管16～20供给的处理气体的流量(步骤S10)。即，通过采用膜厚流量关系模型求出用于消除所测量的监测晶片的膜厚与目标膜厚的差的气体流量变化量，计算出在下次成膜处理中从各个气体供给管16～20供给的处理气体的流量。
CPU 56当计算出从各个气体供给管16～20供给的处理气体的流量时，将算出的处理气体的流量作为下次成膜处理时的处理气体的流量存储在RAM 54中，并进行方案的更新(步骤S11)。此外，操作员从操作面板58中将算出的处理气体的流量作为下次成膜处理时的处理气体的流量进行方案的更新也可以。
如上所述，根据本实施方式，因为能够基于已成膜处理的半导体晶片W(监测晶片)的膜厚和膜厚流量关系模型，计算下次成膜处理中从各个气体供给管16～20供给的处理气体的流量，所以能够容易地调整气体的流量。进而，因为采用上次的成膜处理的结果(膜厚)调整处理气体的流量，所以即使发生装置的经时变化和成膜环境(外部温度、大气压力)等变化，也可以进行适当的膜厚的成膜。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，以在半导体晶片W(产品晶片)的成膜处理中调整处理气体的流量的情况为例对本发明进行了说明。
在第二实施方式中，以采用检查用基板、所谓的模拟晶片确认成膜条件，在所确定的条件下对产品晶片(半导体晶片W)实施成膜处理的情况为例对本发明进行说明。如此，采用模拟晶片来确认成膜条件，产品晶片成本增高，另外，如果重复使用相同的产品晶片则产品晶片的图案会被破坏，难以得到很多的实验数据。
另外，在采用模拟晶片确认成膜条件的情况下，由于模拟晶片与产品晶片间的不同而引起的处理结果误差，例如，由于装载效果而产生膜厚差。另外，一般来说，在以相同的成膜条件进行成膜的情况下，模拟晶片会比产品晶片成膜更厚。因此，在第二实施方式的处理方法中，首先，考虑由于装载效果产生的膜厚差的问题，采用下述装载效果数据库，决定与产品晶片的目标膜厚对应的模拟晶片的目标膜厚。并且，通过与第一实施方式相同的方法决定与所决定的目标膜厚一致的气体流量。
因此，在第二实施方式中，在第一实施方式的控制部50中，在包括装载效果数据库100这一点上与第一实施方式不同。以下，以与第一实施方式不同的这一点为中心进行说明。
图11表示了本实施方式的控制部50的结构。如图11所示，控制部50包括模型存储部51、方案存储部52、ROM 53、RAM 54、I/O端口55、CPU 56、以及装载效果数据库100，采用总线57将它们相互连接起来。
装载效果数据库100，例如图12所示，存储有各个区域中由于模拟晶片与产品晶片的装载效果产生的膜厚差(膜厚减少量)。例如，在Bare Si的区域1中的目标膜厚为80
Figure A20081009209800221
时，模拟晶片中的目标膜厚就是85.08
Figure A20081009209800222
。以下对装载效果数据库100的作成方法进行说明。
在估计装载效果的过程中，需要模拟晶片的膜厚数据和产品晶片的膜厚数据。但是，由于产品晶片成本很高，另外，反复使用同一个产品晶片时晶片的图案会被破坏，所以难以得到很多的实验数据。因此，在本例中，以根据利用模拟器求得的数据，计算模拟晶片与产品晶片间的膜厚差，并对各种工艺条件下的装载效果进行估计的情况为例进行说明。
氧化膜厚的时间依存性能够采用以下的公式(1)来进行近似。
x2-d0 2＝Bt    公式(1)
在此，x是膜厚，t是时间，B是2次氧化系数，d0是时间为零时的初始氧化膜。
另外，2次氧化系数B能够采用以下的公式(2)来表示。
B＝2DC0/C1    公式(2)
在此，D是扩散系数，C0是表面的氧化物质浓度，C1是氧化膜中的氧化物质浓度。
在这些值中，初始氧化膜d0可以根据实验值求得。另外，考虑到氧化膜中的氧化物质浓度C1相对于氧化物质来说是固定的，扩散系数D可依存温度近似为直线。由此，2次氧化系数B与浓度C0成比例，采用公式(3)来表示。
B＝αC0       公式(3)
比例系数α是从每个温度带的实验值中求得的。例如，α为能够从与图13(a)所示的温度与α的关系中通过直线近似得出的规定温度下的值。氧化自由基浓度C0可采用模拟器来进行计算。例如，在像图13(b)那样的方案的情况下，各个区域中的氧化自由基浓度C0为如图13(c)所示的值。此外，由于晶片表面的膜种类、表面积的不同而在氧化物质的浓度上会表现出差异，但是在本例中，如图12和图13所示，对于Bare Si和图案表面积5倍这两项来说，已经算出由于装载效果而引起的膜厚减少量。
根据比例系数α和表面的氧化物质浓度C0可以求出2次氧化系数B，所以采用公式(1)、公式(3)，膜厚x可以用公式(4)来表示。
x＝(α×C0×t+d0 2)0.5         公式(4)
例如，图13(b)的方案中所示的850℃时的α的值如果根据图13(a)的关系进行直线近似的话为120。在根据实验值的初始氧化膜厚为27
Figure A20081009209800231
、工艺时间为15分钟(900秒)的情况下，根据公式(4)，SiO2 Dummy、Bare Si，图案表面积5倍的膜厚量x为如图13(d)所示那样。因此，由于装载效果的膜厚减少量为图12所示的值。
此外，如果对晶舟位置进行该计算，则能够求出相对面间方向的膜厚分布。
接下来，以在采用模拟晶片、确认成膜条件之后，在所确认的条件下对产品晶片(半导体晶片W)实施成膜处理的情况为例，参照图14、15对本发明的处理方法进行说明。
首先，操作员在操作面板58上输入处理的内容(氧化膜的形成)、产品晶片的目标膜厚。CPU 56判断是否有输入(步骤S21)，在有输入时(步骤S21；是)，计算模拟晶片上的目标膜厚(步骤S22)，同时，从方案存储部52中读出对应的氧化膜形成用方案(步骤S23)。
接下来，CPU 56通过加热部10将反应管2内设定为方案中所规定的温度，并将每个区域1～5中的至少一个模拟晶片载置到晶舟9上，通过晶舟升降机7使盖体6上升。并且，CPU 56使歧管3的下端的凸缘与盖体6处于气密状态，向反应管2内载入模拟晶片(步骤S24)。
CPU 56当完成模拟晶片的载入时，将反应管2内设定为根据所读出的方案的成膜条件，根据方案控制流量调整部21～25，从气体供给管16～20向反应管2内供给规定量的处理气体，实施成膜处理(步骤S25)。之后，CPU 56判断成膜处理是否结束(步骤S26)，当成膜处理结束时(步骤S26；是)，停止处理气体的供给。然后，CPU 56将反应管2内冷却，设定为方案中所规定的卸载温度，卸载模拟晶片(步骤S27)。
接下来，CPU 56取出监测晶片，例如，搬送到图中未示的测定装置(步骤S28)。当利用测定装置测定各个监测晶片的膜厚时，将与测定装置所测定的监测晶片的膜厚有关的测定结果信息发送到立式热处理装置1(CPU 56)。CPU 56判断是否已经收到测定结果信息(步骤S29)，判断膜厚中是否有问题(步骤S30)。膜厚中是否有问题是通过例如测定结果是否处于从模拟晶片的目标膜厚起的规定范围内而进行的。
如果有问题(步骤S30；是)，CPU 56基于已测定的监测晶片的膜厚以及模型存储部51中所存储的膜厚流量关系模型，计算下次的成膜处理中从各个气体供给管16～20供给的处理气体的流量(步骤S31)。并且，CPU 56将计算出的处理气体的流量作为下次成膜处理时的处理气体的流量存储在RAM 54中，并进行方案的更新(步骤S32)，返回到步骤S24。即，用更新了的方案再一次进行模拟晶片的成膜处理。
如果没有问题(步骤S30；否)，CPU 56将产品晶片(半导体晶片W)载置到晶舟9上并将产品晶片装载到反应管2内(步骤S33)，根据方案，在产品晶片上实施成膜处理(步骤S34)。之后，CPU 56判断成膜处理是否结束(步骤S35)，在成膜处理结束时(步骤S35；是)，根据方案，卸载产品晶片(步骤S36)。
接下来，CPU 56取出监测晶片，搬送到图中未示的测定装置(步骤S37)。并且，CPU 56判断是否已经收到测定结果信息(步骤S38)，判断膜厚中是否有问题(步骤S39)。
如果有问题(步骤S39；是)，CPU56返回到步骤S22。即，计算并更正模拟晶片的目标膜厚，这一次选定(计算气体流量)较好的方案。
如果没有问题(步骤S39；否)，根据该方案，与第一实施方式相同，对产品晶片实施成膜处理，在半导体晶片W上形成SiO2膜(步骤S40)。
接下来，在图16、17中表示在模拟晶片中进行气体流量的调整的结果。图16是目标膜厚无论晶舟位置都一定的情况，图17是根据晶舟位置的位置变化目标膜厚的情况。如图16所示，在目标膜厚无论晶舟位置都一定的情况下，通过2次调整，可以使目标膜厚一致。另外，虽然面内均匀性当初为±4.39％，但是通过2次调整可以改善到±0.26％。另外，如图17所示，在根据晶舟位置的位置变化目标膜厚的情况下也同样，可以使目标膜厚一致。
如上所述，根据本实施方式，与第一实施方式相同，可以容易地调整气体流量。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，也可以是各种变形和应用。以下，对能够适用于本发明的其它实施方式进行说明。
虽然在上述实施方式中，以能够与反应管2内的温度、压力、气体的总流量、氢分压比的变更对应的膜厚流量关系模型为例对本发明进行了说明，但是膜厚流量关系模型也可以与其它工艺条件的变更对应。另外，虽然可以仅与反应管2内的温度的变更对应，但优选与至少2种以上的变更对应。
虽然在上述实施方式中作为与膜厚差有关的信息以装载效果的情况为例对本发明进行了说明，该膜厚差是由于半导体晶片W和模拟晶片的不同而引起的，但如果是由于二者的不同而导致膜厚差变大的话，则也可以是除此之外的情况。
虽然在上述实施方式中以氧化膜形成用的热处理装置为例对本发明进行了说明，但也可以是任意的处理种类，可适用于形成其它种类的膜的CVD装置、氮化装置、蚀刻装置等各种成批式热处理装置。在这种情况下，在控制部50的模型存储部51中存储有与处理种类相对应的流量处理结果关系模型。
虽然在上述实施方式中以设有4条H2气体供给管17～20的情况为例对本发明进行了说明，但是H2气体供给管的数目也可以不是多个，在这种情况下，也可以容易地调整为最适当的气体流量。但是，由于通过设置多个H2气体供给管可以容易地向反应管2内均匀地供给H2气体，所以优选设置多个H2气体供给管。
另外，虽然在上述实施方式中以设有1个O2气体供给管16的情况为例对本发明进行了说明，但是例如也可以像设置从歧管3的侧面一直延伸到晶舟9的下部附近而形成的O2气体供给管那样，设置多个O2气体供给管。
虽然在上述实施方式中以没有改变各个半导体晶片W的温度条件、调整气体流量的情况为例对本发明进行了说明，但是也可以进而组合各种调整方法。例如，独立地驱动多个加热器11～15以使各个区域内的半导体晶片W的温度与规定温度一致的方式进行控制，也可以根据成膜处理的结果，调整规定的半导体晶片W的温度。另外，模型存储部51中存储有与膜厚流量关系模型相同的膜厚温度关系模型，可以采用该膜厚温度关系模型对膜厚进行微调。
另外，虽然在上述实施方式中以单管结构的立式热处理装置的情况为例对本发明进行了说明，但是，反应管2由内管和外管构成的二层管结构的成批式立式热处理装置也能够适用于本发明。
另外，在上述实施方式中，虽然以调整通过成膜处理而形成的膜的膜厚为例进行了说明，但是在为了使杂质扩散处理中的扩散浓度或者扩散深度、蚀刻速率、反射率、埋入特性、分步敷层等各种处理的结果适当化也有效。
另外，加热器的段数(区域个数)、从各个区域中提取的监测晶片的个数等均可任意地进行设定。
另外，本发明并不限定于半导体晶片的处理，例如也可适用于FPD基板或玻璃基板等、以及PDP基板的处理等。
本发明的实施方式涉及的控制部50可以不采用专用的系统，也可以采用通常的计算机系统实现。例如，通过从存储有用于执行上述处理的程序的记录介质(软盘、CD-ROM等)将该程序安装到计算机上，能够构成执行上述处理的控制部50。
并且，用于供给这些程序的单元是任意的。除了能够通过如上所述的规定记录介质供给之外，也可以通过例如通信线路、通信网络、通信系统等供给。在这种情况下，例如可以将该程序公开于通信网络的公告板上(BBS)，通过网络将其重叠于搬送波进行提供。并且，启动上述提供的程序，在OS的控制下，通过与其它的应用程序同样地执行，也可以执行上述处理。

Claims (20)

1.一种处理系统，其特征在于，包括：
处理室，收容被处理体；
处理气体供给装置，向该处理室内供给处理气体；
处理条件存储单元，存储包括从所述处理气体供给装置供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
模型存储单元，存储表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
流量计算单元，输入在所述处理条件存储单元所存储的处理条件下处理所述被处理体的处理结果，基于该处理结果和由所述模型存储单元所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
处理单元，当由所述流量计算单元计算出处理气体的流量时，将所述处理条件的处理气体的流量变更为由所述流量计算单元计算出的处理气体的流量，对被处理体进行处理。
2.一种处理系统，其特征在于，包括：
处理室，收容被处理体或者该被处理体的检查用基板；
处理气体供给装置，用于向该处理室内供给处理气体；
处理条件存储单元，存储包括由所述处理气体供给装置供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
误差信息存储单元，存储有与处理结果的误差有关的误差信息，所述处理结果的误差是由于所述被处理体和所述检查用基板之间的不同所引起的；
模型存储单元，存储表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
处理条件提取单元，基于所述误差信息存储单元所存储的误差信息，根据所述被处理体的目标处理结果计算所述检查用基板的目标处理结果，从所述处理条件存储单元所存储的处理条件中提取与计算出的所述检查用基板的目标处理结果对应的处理条件；
检查用基板处理单元，在由所述处理条件提取单元所提取的处理条件下处理所述检查用基板；
判断单元，判断由所述检查用基板处理单元所处理的处理结果是否包括在所述检查用基板的目标处理结果的规定范围内；
流量计算单元，当由所述判断单元判断为不包括在规定范围内时，基于处理所述检查用基板的处理结果和所述模型存储单元所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
流量变更单元，当由所述流量计算单元计算出处理气体的流量时，将所述处理条件的处理气体的流量变更为所述流量计算单元计算出的处理气体的流量，在所述检查用基板处理单元中处理检查用基板。
3.如权利要求2所述的处理系统，其特征在于：
还包括被处理体处理单元，当由所述判断单元判断为包括在规定范围内时，在由所述处理条件提取单元所提取的处理条件下处理被处理体。
4.如权利要求2或3所述的处理系统，其特征在于：
所述误差信息存储单元存储与所述被处理体和所述检查用基板的装载效果有关的误差信息。
5.如权利要求1或2中任一项所述的处理系统，其特征在于：
所述流量处理结果关系模型是对于构成所述处理条件的各要件基于两个以上的不同条件下的处理结果而作成的，即使所述处理条件变更也能够对应。
6.如权利要求1或2中任一项所述的处理系统，其特征在于：
所述处理气体供给单元具有插入到所述处理室内的多个处理气体供给管，
所述流量计算单元计算每个处理气体供给管供给的流量。
7.如权利要求1或2中任一项所述的处理系统，其特征在于：
还包括处理条件更新单元，其用于将所述处理条件存储单元所存储的处理气体的流量更新为由所述流量计算单元计算出的处理气体的流量。
8.如权利要求1或2中任一项所述的处理系统，其特征在于：
所述处理室被划分为多个区域，
所述模型存储单元存储有表示每个所述区域的处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型。
9.如权利要求1或2中任一项所述的处理系统，其特征在于：
所述处理内容为成膜处理。
10.一种处理方法，其特征在于，包括：
处理气体供给工序，向收容被处理体的处理室内供给处理气体；
处理条件存储工序，存储包括由所述处理气体供给工序供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
模型存储工序，存储表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
流量计算工序，输入在所述处理条件存储工序所存储的处理条件下处理所述被处理体的处理结果，基于该处理结果和由所述模型存储工序所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
处理工序，当由所述流量计算工序计算出处理气体的流量时，将所述处理条件的处理气体的流量变更为由所述流量计算工序计算出的处理气体的流量，对被处理体进行处理。
11.一种处理方法，其特征在于，包括：
处理气体供给工序，向收容被处理体或者该被处理体的检查用基板的处理室内供给处理气体；
处理条件存储工序，存储包括由所述处理气体供给工序供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
误差信息存储工序，存储与处理结果的误差有关的误差信息，所述处理结果的误差是由于所述被处理体和所述检查用基板之间的不同所引起的；
模型存储工序，存储表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
处理条件提取工序，基于所述误差信息存储工序所存储的误差信息，根据所述被处理体的目标处理结果计算所述检查用基板的目标处理结果，从所述处理条件存储工序所存储的处理条件中提取与计算出的所述检查用基板的目标处理结果对应的处理条件；
检查用基板处理工序，在所述处理条件提取工序所提取的处理条件下处理所述检查用基板；
判断工序，判断所述检查用基板处理工序所处理的处理结果是否包括在所述检查用基板的目标处理结果的规定范围内；
流量计算工序，当由所述判断工序判断为不包括在规定范围内时，基于处理所述检查用基板的处理结果和所述模型存储工序所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
流量变更工序，当由所述流量计算工序计算出处理气体的流量时，将所述处理条件的处理气体的流量变更为所述流量计算工序计算出的处理气体的流量，在所述检查用基板处理工序中处理检查用基板。
12.如权利要求11所述的处理方法，其特征在于：
还包括被处理体处理工序，其当由所述判断工序判断包括在规定范围内时，在所述处理条件提取工序所提取的处理条件下处理被处理体。
13.如权利要求11或12中所述的处理方法，其特征在于：
在所述误差信息存储工序中，存储有与所述被处理体和所述检查用基板的装载效果有关的误差信息。
14.如权利要求10或11中任一项所述的处理方法，其特征在于：
所述流量处理结果关系模型是对于构成所述处理条件的各要件基于两个以上的不同条件下的处理结果而作成的，即使所述处理条件变更也能够对应。
15.如权利要求10或11中任一项所述的处理方法，其特征在于：
在所述处理气体供给工序中，从插入到所述处理室内的多个处理气体供给管供给处理气体，
在所述流量计算工序中，计算每个处理气体供给管供给的流量。
16.如权利要求10或11中任一项所述的处理方法，其特征在于：
还包括更新工序，将所述处理条件存储工序中所存储的处理气体的流量更新为由所述流量计算工序计算出的处理气体的流量。
17.如权利要求10～16中任一项所述的处理方法，其特征在于：
所述处理室被划分为多个区域，
在所述模型存储工序中，存储表示每个所述区域的处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型。
18.如权利要求10～17中任一项所述的处理方法，其特征在于：
所述处理内容为成膜处理。
19.一种计算机程序，其特征在于，能够使计算机实现下述单元的功能：
处理气体供给单元，向收容被处理体的处理室内供给处理气体；
处理条件存储单元，存储有包括由所述处理气体供给单元供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
模型存储单元，存储有表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
流量计算单元，基于在所述处理条件存储单元所存储的处理条件下处理所述被处理体而得到的处理结果、和由所述模型存储单元所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
处理单元，当由所述流量计算单元计算出处理气体的流量时，将所述处理条件的处理气体的流量变更为由所述流量计算单元计算出的处理气体的流量，对被处理体进行处理。
20.一种计算机程序，其特征在于，能够使计算机实现下述单元的功能：
处理气体供给单元，用于向收容被处理体或者该被处理体的检查用基板的处理室内供给处理气体；
处理条件存储单元，存储有包括由所述处理气体供给装置供给的处理气体的流量的与处理内容对应的处理条件；
误差信息存储单元，存储有与处理结果的误差有关的误差信息，所述处理结果的误差是由于所述被处理体和所述检查用基板之间的不同所引起的；
模型存储单元，存储有表示处理气体的流量与处理结果的关系的流量处理结果关系模型；
处理条件提取单元，基于所述误差信息存储单元所存储的误差信息，根据所述被处理体的目标处理结果计算所述检查用基板的目标处理结果，从所述处理条件存储单元所存储的处理条件中提取与计算出的所述检查用基板的目标处理结果对应的处理条件；
检查用基板处理单元，在所述处理条件提取单元所提取的处理条件下处理所述检查用基板；
判断单元，判断所述检查用基板处理单元所处理的处理结果是否包括在所述检查用基板的目标处理结果的规定范围内；
流量计算单元，当由所述判断单元判断为不包括在规定范围内时，基于处理所述检查用基板的处理结果和所述模型存储单元所存储的流量处理结果关系模型，计算处理气体的流量；和
流量变更单元，当由所述流量计算单元计算出处理气体的流量时，将所述处理条件的处理气体的流量变更为所述流量计算单元计算出的处理气体的流量，在所述检查用基板处理单元中处理检查用基板。
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