JP2001217233A - 膜厚測定方法、温度調整方法及び温度調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱処理により半導体ウエハに形成された薄膜
の膜厚を正確に測定し、この膜厚に基づいて例えば高い
精度で熱処理装置の温度コントロ−ラの校正を行うこ
と。 【解決手段】 ウエハが大気にさらされると自然酸化膜
などが形成されるため、大気雰囲気にさらされていた時
間と膜厚の増加量との関係デ−タを予め取得しておく。
ウエハを熱処理した後、膜厚を測定する前に大気雰囲気
にさらされていた時間を計測し、その時間と前記関係デ
−タとに基づいて膜厚の増加量を求め、膜厚の測定値か
ら膜厚の増加量を差し引いて熱処理中に形成された薄膜
の膜厚を求める。またこのような補正を行わずに、熱処
理後、不活性ガス雰囲気の容器の中にウエハを入れて搬
送あるいは待機させるようにしてもよい。そしてこうし
て得られた薄膜の膜厚と目標の処理温度に対応する目標
膜厚との偏差に基づいて熱処理装置の温度コントロ−ラ
の温度設定値を更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体例えば半
導体ウエハに対して熱処理装置により熱処理を行って形
成した薄膜の膜厚を測定する方法、及び膜厚の測定結果
に基づいて熱処理装置の温度コントロ−ラの温度設定値
を調整する方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、半導体ウ
エハ（以下ウエハという）に対して熱処理を行う装置の
一つにバッチ処理を行う縦型熱処理装置がある。この装
置は、ウエハボートなどと呼ばれている保持具に多数枚
のウエハを棚状に保持し、この保持具を縦型の熱処理炉
の中に搬入して熱処理例えば酸化処理を行うものであ
る。

【０００３】ウエハを熱処理する場合ウエハの温度を正
確にコントロールする必要があり、例えば酸化処理によ
りウエハ上に酸化膜を形成する場合、ウエハの温度によ
って膜厚が左右される。このためヒータの温度コントロ
ーラの校正を高精度に行わなければならず、従来は、熱
電対を付けたウエハを温度校正すべき熱処理炉内に入れ
てウエハの温度を測定し、この測定値と温度コントロー
ラの指示値とを合わせ込んで校正を行っていた。また熱
電対に代えて、ウエハから放射される輻射光を捉えて光
電素子により電気信号に変換し、ウエハの温度を測定す
る放射型温度計を用いることも検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】熱電対付きウエハを温
度校正すべき熱処理炉内に入れると、熱電対をなす金属
が熱処理炉内に飛散して付着し、付着した金属がプロセ
スウエハに付着してメタル汚染を引き起こすおそれがあ
る。また放射型温度計を用いる場合には、ウエハ以外の
部位からの輻射光も受光部に入るため、放射率の補正が
難しいという問題がある。

【０００５】そこで本発明者は、予めウエハに熱電対を
設けてウエハの温度を検出しながら温度コントロ−ラの
指示値を合わせ込み、ウエハの温度を所定の温度に正確
に設定した状態でウエハに対して例えば酸化処理を行っ
て酸化膜を形成し、この酸化膜の膜厚を測定し、以後は
酸化膜の膜厚を媒体として温度コントロ−ラの設定値を
調整する手法を検討している。この手法によれば最初の
一台の装置にだけ熱電対を入れればよく、他の装置につ
いては熱電対を入れなくて済むという利点がある。

【０００６】ところで熱処理を終了したウエハ（モニタ
ウエハ）は熱処理炉から搬出された後、カセットに収納
されて、熱処理装置の外に設置されている膜厚測定装置
まで搬送され、ここで膜厚が測定される。この間ウエハ
は大気雰囲気にさらされるが、大気によりウエハ表面に
自然酸化膜が成長し、また大気中の有機物が付着し、こ
うした不純物の膜が酸化膜の上に形成されることにな
る。不純物の膜は極くわずかなものであるが、近年デバ
イスの微細化により例えばＭＯＳトランジスタのゲ−ト
酸化膜の膜厚が極めて薄くなってきていることから、熱
処理後のウエハが大気にさらされる時間が長くなると、
不純物の膜厚分が温度コントロ−ラの精度に影響を与え
るぐらいの誤差として効いてくるようになる。即ち膜厚
結果を温度コントロ−ラの設定値にフィ−ドバックする
にあたり、不純物の膜厚分が測定ノイズとなって正確な
フィ−ドバックができなくなる。特にウエハの面間膜厚
を揃えるためには数回のフィ−ドバックを必要とするの
で、膜厚の値が不正確だと１回毎のフィ−ドバックの信
頼性が低くなり、温度調整作業が難航する。

【０００７】そこで熱処理後のウエハについて速やかに
膜厚を測定することになってはいるが、半導体工場内の
現実の運用ではオペレ−タの仕事が多岐に亘ってその量
も多いことなどの理由から一律に短時間で測定に入ると
いうことは難しいのが現状である。

【０００８】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、熱処理により形成された薄膜の膜厚を正確に
測定できる方法、及び高い精度で熱処理装置の温度コン
トロ−ラの校正を行うことができる方法及び装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の膜厚測定方法
は、被処理体を熱処理装置内に搬入し、所定の熱処理を
行って薄膜を形成する工程と、前記被処理体の薄膜の膜
厚を測定する工程と、前記熱処理の後、前記膜厚の測定
に至るまでの経過時間を計測する工程と、被処理体が放
置されていた時間と膜厚の増加量との関係デ−タと、前
記工程で計測した経過時間とに基づいて膜厚の増加量を
求め、既に測定した膜厚の測定値から膜厚の増加量を差
し引いて熱処理中に形成された薄膜の膜厚を求める工程
と、を含むことを特徴とする。

【００１０】この方法によれば、熱処理の後、前記膜厚
の測定に至るまでに形成された自然酸化膜や有機物の付
着といった不純物の膜厚に相当する分を膜厚の測定値か
ら差し引いているので、熱処理により形成された薄膜の
膜厚を正確に測定することができる。

【００１１】また本発明では、熱処理を終了した被処理
体を不活性ガスを充填した容器に入れて搬送する工程
と、搬送された前記容器から被処理体を取り出して薄膜
の膜厚を測定する工程と、を含むようにしてもよいし、
あるいは熱処理を終了した被処理体を不活性ガス雰囲気
または減圧雰囲気の容器に入れて待機させる工程と、前
記容器から被処理体を取り出して薄膜の膜厚を測定する
工程と、を含むようにしてもよく、この場合には不純物
の付着速度は大気中に比べて小さいことから、膜厚測定
値を必ずしも補正しなくともよい。

【００１２】本発明の温度調整方法は、上述のようにし
て得られた薄膜の膜厚と目標の処理温度に対応する目標
膜厚との偏差に基づいて熱処理装置の温度コントロ−ラ
の温度設定値を調整することを特徴とする。この方法に
よれば温度コントロ−ラの調整を正確に行うことができ
る。

【００１３】また本発明は上述の温度調整方法を実施す
る装置としても権利が及ぶものであり、その温度調整装
置は、被処理体に対して熱処理を行って薄膜を形成する
と共に温度コントロ−ラにより処理温度が制御される熱
処理装置の温度を調整する装置において、熱処理により
形成された被処理体の薄膜の膜厚を測定する膜厚測定部
と、この膜厚測定部で測定された膜厚の測定値またはこ
の測定値を補正した補正値と、目標の処理温度に対応す
る目標膜厚との偏差に基づいて前記温度コントロ−ラの
温度設定値を調整する制御部と、を備えたことを特徴と
するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の温度調整方法を、縦型熱
処理装置の温度コントロ−ラの温度設定値を調整する方
法に適用した実施の形態について説明する。先ずこの方
法が適用される縦型熱処理装置について図１及び図２を
参照しながら説明する。

【００１５】図１において、１は縦型熱処理装置であ
り、外装体を構成する筐体１１の前面にカセットステ−
ジ１２が設けられ、その奥にカセット移載機１３、カセ
ットストッカ１４、中間受け渡し部１５が設けられてい
る。更に中間受け渡し部１５の奥側には、ウエハ移載機
１６、ボ−トエレベ−タ２１、被処理体保持具であるウ
エハボ−ト２２及び熱処理炉３が設けられている。

【００１６】カセットステ−ジ１２に搬入されたカセッ
トＣは移載機１３により例えばストッカ１４を介して中
間受け渡し部１５に受け渡され、次いでウエハ移載機１
６が前記カセットＣの中の被処理体であるウエハＷをウ
エハボ−ト２２に移載する。ウエハボ−ト２２はボ−ト
エレベ−タ２１の上に搭載されており、ボ−トエレベ−
タ２１の上昇により熱処理炉３内に搬入される。

【００１７】次に図２を用いて熱処理炉３に関して述べ
ると、この熱処理炉３は、例えば二重構造の石英よりな
る反応管３１、この反応管３１を囲むように設けられた
抵抗発熱体からなる加熱部であるヒ−タ３２などからな
り、反応管３１の底部にはガス供給管３３及び排気管３
４が接続されていて、反応管３１の外管３１ａの内側か
ら内管３１ｂに形成されたガス穴３０を介して内管３１
ｂの中にガスが流れるようになっている。３５は均熱用
容器である。前記ヒ−タ３２は温度コントロ−ラ４によ
り電力が制御されて発熱量がコントロ−ルされるように
構成されている。このヒ−タ３２は例えば複数個に分割
されており、この例では上、中、下の３段に分割されて
いる。そして各ヒ−タ３２（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）
毎に温度コントロ−ラ４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）が設けら
れており、ウエハボ−ト２２に保持されているウエハＷ
群の上部、中央部、下部の温度制御を夫々受け持つよう
になっている。なおヒ−タ３２は分割されていなくても
よいし、４個以上に分割されていてもよい。

【００１８】ウエハボ−ト２２は複数の支柱に形成され
た溝にウエハＷの周縁を挿入して保持し、複数のウエハ
Ｗを棚状に保持するように構成されている。ウエハボ−
ト２２は、熱処理炉３の下端開口部２３を開閉する蓋体
２４の上に設けられた保温筒２５の上に載置されてい
る。蓋体２４はボ−トエレベ−タ２１に設けられてお
り、ボ−トエレベ−タ２１が昇降することにより、熱処
理炉３に対してウエハボ−ト２２の搬出入が行われる。

【００１９】図１に説明を戻すと、前記縦型熱処理装置
１の近くには、膜厚測定部５が設置されている。膜厚測
定部５はウエハ搬送口５１を備えた筐体５の中に例えば
エリプソメ−タが設けられており、ウエハ搬送口５１を
介して図では見えない載置台に搬入されたウエハの表面
の薄膜の膜厚をエリプソメ−タにより測定できるように
構成されている。エリプソメ−タは、落射照明型顕微
鏡、分光器及びデ−タ処理部を含む光干渉式膜厚計であ
り、光源から対物レンズを経てウエハに光が照射され、
ここで反射された光を分光器に入射し、ここに入射され
た反射スペクトルをコンピュ−タで解析することにより
膜厚が算出される。

【００２０】また膜厚測定部５に臨む位置の左右両側に
は夫々カセット載置台５２及びウエハ保持棚５３が設け
られると共に、これらの間にはカセット載置台５２に載
置されたカセットＣとウエハ保持棚５３と膜厚測定部５
との間でウエハの受け渡しを行うように進退自在、昇降
自在及び鉛直軸回りに回転自在な受渡しア−ム５４が設
けられている。

【００２１】更に例えば熱処理装置１の背面側の図示し
ないコントロ−ルユニットには制御部４１（図２参照）
が設けられており、この制御部４１は熱処理後のウエハ
Ｗを熱処理炉３から搬出した時刻ｔ１、膜厚測定部５に
て膜厚を測定した時刻ｔ２、膜厚測定値及び膜厚設定値
（目標膜厚）が入力されるようになっている。時刻ｔ１
に関しては、オペレ−タがマニュアルで入力してもよい
が、例えばボ−トエレベ−タ２１からの降下開始信号を
図示しないホストコンピュ−タにより監視し、そのとき
の時刻ｔ１をホストコンピュ−タからオンラインで受け
取るようにしてもよいし、あるいは前記降下開始信号を
制御部４１が受け取って制御部４１の中の時計によりそ
の時刻ｔ１を記憶するようにしてもよい。また時刻ｔ２
及び膜厚測定値については、膜厚測定部５からオンライ
ンで受け取るようにしてもよいし、マニュアルで入力す
るようにしてもよい。

【００２２】一方熱処理後のウエハが大気雰囲気にさら
されると、熱処理により得られた酸化膜の上に、既述の
ように自然酸化膜や有機物が付着するので、ウエハが大
気雰囲気にさらされる時間（経過時間）と膜厚の増加量
との関係を予め調べておき、その関係デ−タを制御部４
１のメモリ（図示せず）内に記憶させておく。この場合
大気雰囲気とは半導体製造工場内のクリ−ンル−ム雰囲
気という意味である。図３は前記関係のデ−タをイメ−
ジとして示したものである。後述のように熱処理後のウ
エハ及び例えばフッ酸で表面を洗浄したウエハのいずれ
についても経過時間に対する膜厚の増加量はほとんど変
わらないことから、関係デ−タの基礎になる実験デ−タ
はいずれを用いてもよいが、実際に形成される薄膜を用
いることが好ましい。

【００２３】そして前記制御部４１は、入力された膜厚
測定値に対して前記関係デ−タを用いて補正し、膜厚設
定値との偏差に基づいて温度コントロ−ラ４の温度設定
値を調整する機能を備えている。この点については以下
の作用説明のところで詳述する。

【００２４】次に上述の実施の形態の装置により温度コ
ントロ−ラ４の校正を行う方法について図４を参照しな
がら述べる。先ず反応管３１内の上部領域、中央領域及
び下部領域の各処理温度を目標温度にするために夫々の
温度コントロ−ラ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの温度設定値を調整
する。この段階では温度設定値と処理温度との関係はま
だ分かっていないので、目標としている処理温度が得ら
れるであろう値に温度設定値を調整する （ステップＳ
１）。例えば反応管３１の上部領域の処理温度を９００
℃にするのであれば、温度コントロ−ラ４Ａの温度設定
値を９００℃に調整する。

【００２５】そして被処理体であるモニタウエハＷを既
述のように縦型熱処理装置１の熱処理炉３内に搬入し
（ステップＳ２）、前記温度設定値に対応する処理温度
まで反応管３１内の温度をヒ−タ３２により昇温し、酸
素ガスを反応管３１内に供給してウエハＷに対して熱処
理である酸化処理を行い、ウエハＷのシリコン膜の表面
部を酸化して薄膜である酸化膜（シリコン酸化膜）を形
成する（ステップＳ３）。

【００２６】熱処理が終了した後、反応管３１内を不活
性ガス雰囲気にして所定温度例えば３００℃まで降温
し、ボ−トエレベ−タ２１を降下させてウエハＷを搬出
する（ステップＳ４）。このときウエハＷの搬出の時刻
ｔ１が例えば既述のようにホストコンピュ−タから制御
部４１に取り込まれる（ステップＳ５）。搬出後のウエ
ハＷは図１に示す中間受け渡し台１５上のカセットＣ内
に戻され、このカセットＣはカセットステ−ジ１２を介
して例えば図示しない自動搬送ロボットにより膜厚測定
部５側のカセット載置台５２に搬送され、受け渡しア−
ム５４により例えば一旦ウエハ保持棚５３に受け渡され
て待機した後、膜厚測定部５に搬入される（ステップＳ
６）。なお縦型熱処理装置１から膜厚測定部５までのウ
エハの搬送の一部または全部をオペレータが行ってもよ
い。

【００２７】膜厚測定部５ではウエハＷ上の酸化膜の膜
厚が自動であるいはオペレ−タによる手動で測定され、
その測定値が制御部４１に取り込まれる（ステップＳ
７）と共に、測定時刻ｔ２が制御部４１に取り込まれる
（ステップＳ８）。制御部４１は時刻ｔ１、ｔ２に基づ
いてウエハＷが熱処理炉３から搬出されてから膜厚測定
部５にて測定されるまでの経過時間を求め、この経過時
間に基づいて膜厚測定値を補正する。即ち経過時間と図
３に示したデ−タとにより膜厚増加量を求め、膜厚測定
値から膜厚増加量を差し引いて熱処理により形成された
薄膜（酸化膜）の膜厚を求める（ステップＳ９）。

【００２８】こうして薄膜の膜厚（補正値）が求まる
と、この膜厚と目標膜厚（膜厚設定値）との偏差を求
め、この偏差に基づいて温度コントロ−ラ３の温度設定
値を調整する（ステップＳ１０）。即ち、初めに設定し
た温度設定値は処理温度が得られるであろう予測の値で
あり、もし目標とする処理温度が得られていれば、その
目標処理温度で形成される膜厚が得られるはずであり、
前記偏差は実質ゼロになる。しかし処理温度が目標とす
る処理温度から外れていれば、その温度差に応じた膜厚
偏差が生じる。例えば目標処理温度が９００℃で温度コ
ントロ−ラ４Ａの温度設定値を９００℃に調整し、例え
ば酸化膜の膜厚温度係数（処理温度を１℃変化させると
膜厚がどれだけ変化するかを示す係数）が０．１２ｎｍ
（１．２オングストロ−ム）／℃であり、膜厚（実測補
正膜厚）が目標膜厚である例えば２ｎｍよりも０．１２
ｎｍ（１．２オングストロ−ム）だけ大きいとすると、
１℃だけ処理温度が高すぎたことになり、前記温度設定
値を１℃だけ下げた８９９℃に調整する。

【００２９】目標膜厚は、（発明が解決しようとする課
題）の項目で述べたように、予め熱電対を用いて正確に
温度が目標処理温度に設定された状態で酸化膜を形成
し、この膜厚を測定することにより得られ、これを制御
部４１に入力しておけばよい。またウエハＷに対して行
う熱処理は、目標膜厚を得るために行った処理と同じ条
件で、つまりウエハＷの搬入時、搬出時の温度、昇温速
度、温度安定時間、処理時間、処理ガス及びその流量な
どを同じにして行われる。また温度コントロ−ラ４Ａを
代表で説明したが、他の温度コントロ−ラ４Ｂ，４Ｃに
ついても、夫々中央領域、下部領域のウエハＷの膜厚に
ついて同様にして調整（更新）される。こうして温度設
定値と温度との関係が分かり、温度コントロ−ラ４の校
正が行われたことになる。

【００３０】なお経過時間の長短は不純物の膜厚分によ
る膜厚増加量に影響を与えるものの、わずかな時間の誤
差は実質効いてこないので、時刻ｔ１はウエハボ−ト２
２が降下した後、移載ア−ム１６によりウエハがボ−ト
から取り出されるタイミングなどであってもよい。また
時刻ｔ２は測定開始時でもよいし、膜厚測定部５に搬入
された時刻であってもよい。

【００３１】上述実施の形態によれば、次のような効果
がある。即ち熱処理を終了した後、モニタウエハＷ上の
酸化膜の膜厚を測定する間に酸化膜上に自然酸化膜が成
長したり有機物が付着するが、予めこうした不純物の付
着量とウエハＷが大気にさらされる時間（経過時間）と
の関係を調べておき、測定した経過時間に応じた膜厚の
増加量（不純物の付着量）を膜厚の測定値から差し引い
ているので経過時間の長短にかかわらず、熱処理によっ
て生成された酸化膜の膜厚を常に正確に知ることができ
る。このためモニタウエハＷの膜厚を介して温度コント
ローラ４の温度設定値を調整する場合、精度の高い調整
を行うことができる。またこの調整は熱電対を反応管３
１内に挿入しなくて行うことができるのでウエハＷに対
して熱電対を構成する金属によるウエハＷの汚染を引き
起こすおそれがない。

【００３２】次に本発明の他の実施の形態について図５
を参照しながら説明する。この実施の形態は膜厚測定部
５で測定した膜厚測定値を補正しない点、膜厚測定部５
の隣に置かれたウエハ保持棚５３の代りに不活性ガス雰
囲気の気密容器である収納ユニット６を設けた点にあ
る。

【００３３】収納ユニット６は図６に示すように搬出入
室（ロードロック室）６１と待機室６２とを備え、いず
れにも不活性ガス例えば窒素ガスを供給するためのガス
供給管６３及び排気管６４が接続されている。不活性ガ
スとしてはアルゴンガスや二酸化炭素などであってもよ
い。搬出入室６１と大気側との間、及び搬出入室６１と
待機室６２との間には、夫々ウエハＷの搬送口を開閉
し、一方が開かれるときには他方が閉じるゲートバルブ
Ｇ１、Ｇ２が設けられ、待機室６２内に大気が流入しな
いようになっている。なおＶ１〜Ｖ４はバルブである。
搬出入室６１内には、昇降部６５ａにより昇降自在で、
前後が開口しているウエハ保持棚６５が設けられると共
に、待機室６２内には昇降、進退、鉛直軸まわりの回転
が可能な受け渡しアーム６６及びウエハ保持棚６７が設
けられている。

【００３４】このような実施の形態においては、膜厚測
定部５側のカセット載置台５２に置かれたカセットＣ内
からウエハＷが受け渡しアーム５４に受け渡された後、
収納ユニット６の搬出入室６１内の保持棚６５及び受け
渡しアーム６６を介して待機室６２の保持棚６７に保持
され、ここで膜厚測定の順番を待つことになる。工場内
の運用では、通常ウエハＷを熱処理した後、カセットＣ
内に収納されて膜厚測定部５側まで速やかに搬送される
が、その後膜厚の測定を行うまでの順番待ちの時間が長
いことから、不活性ガス雰囲気の待機室６２内でウエハ
Ｗを待機させれば、膜厚測定に至るまでの酸化膜の上に
付着する不純物量は少ないので、先の実施の形態のよう
に経過時間を考慮しなくとも、酸化膜の膜厚を高い信頼
性で把握することができる。なお収納ユニット６内は不
活性ガス雰囲気の代りに減圧雰囲気であってもよい。

【００３５】また本発明は、熱処理後のウエハＷをカセ
ットＣに入れて大気にさらした状態で搬送する代りに、
不活性ガス雰囲気あるいは減圧雰囲気にした密閉容器に
入れて搬送してもよい。この場合には例えば図７に示す
ように熱処理炉３の下方側を、不活性ガス供給管７１及
び排気管７２が接続され、不活性ガス雰囲気とされた気
密な部屋であるロードロック室７０として構成すると共
に、このロードロック室７０の壁面に、密閉容器である
クローズ型カセット８を適合させ、このカセット８内に
熱処理後のウエハＷを移載し、カセット８に蓋８１によ
り蓋をした後、当該カセット８を搬送するようにすれば
よい。なお蓋８１は例えば前記壁面の開口部８２を閉じ
る蓋とカセット８側の蓋とが重なったものであり、開閉
機構８３により開閉されると共に、カセット８側の蓋は
壁面側の蓋に対して着脱できるようになっている。

【００３６】このような実施の形態では例えばカセット
８をカセット載置台５２に搬送した後、この中でウエハ
Ｗを待機させてもよいし、あるいは前記収納ユニット６
内に移し替えてもよい。この実施の形態は不活性ガス雰
囲気のカセット８でウエハＷを搬送することから、ウエ
ハＷ面への不純物の付着量が抑えられるので、前記経過
時間を考慮しなくとも酸化膜の膜厚を高い信頼性で把握
することができる。

【００３７】なお本発明実施の形態及び収納ユニット６
を用いた実施の形態において、不活性ガス雰囲気あるい
は減圧雰囲気とはいっても完全に大気と遮断できるわけ
ではなく、そのようにすると装置が大掛りになることか
ら、実際には大気中より程度は小さいが、膜厚は増加す
ると考えられるので、予め不活性ガス雰囲気（減圧雰囲
気）中にウエハを放置した時間と膜厚増加量との関係を
求めておいて膜厚測定値を補正するようにしてもよい。

【００３８】ここでウエハを大気中に放置することによ
り膜厚が増加することを確認した実験結果を図８〜図１
０に示しておく。図８の実験で用いたウエハは、酸素ガ
スを処理ガスとして用いたいわゆるドライ酸化膜を形成
したものであり、図９の実験で用いたウエハは表面を希
フッ酸で洗浄したベアシリコンウエハである。いずれも
ウエハ中の７ポイントの膜厚を測定したものであるが、
ほぼ経過時間に対して直線的に膜厚が増加していること
が分かる。なお図９において経過時間がゼロのときに膜
厚の数値が出ているのは、フッ酸で洗浄した表面は活性
化しているので、大気にさらした直後に一時的な自然酸
化膜が急速に成長した結果であると考えられる。また図
１０の実験で用いたウエハは水蒸気を加えていわゆるウ
ェット酸化膜を形成したものであり、数時間立ってもほ
ぼ直線的に膜厚が増加していることから、工場内で仮に
長時間ウエハが放置されたとしても、その放置時間は高
々数時間程度であることから、このデータに基づいて膜
厚測定値を補正することは有効である。

【００３９】以上において本発明は、熱処理で形成され
た膜厚を測定した後、この膜厚を温度コントローラの調
整に用いることに限定されるものではなく、例えばデバ
イス設計段階における電気的特性と膜厚との関係を知る
ために用いてもよい。

【００４０】更にプロセスとしては酸化処理に限らず、
例えばアンモニアとジクロルシランとを用いて窒化膜を
成膜する場合など、他の成膜プロセスであってもよい。
更にまた最初にウエハの温度を測定する場合には、熱電
対を用いることに限ることなく放射温度計などを用いて
もよい。なお温度校正の対象となる装置としてはバッチ
炉に限らず、１枚ずつ熱処理を行う枚葉式の熱処理装置
であってもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱処理で
形成された薄膜の膜厚を正確に測定することができる。
また温度校正すべき熱処理装置の温度コントローラの校
正を被処理体の汚染を伴うことなく高い精度で行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施の形態を実施するための装置
を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態に用いられる縦型熱処理装
置の要部を示す断面図である。

【図３】ウエハが大気雰囲気にさらされる時間と膜厚増
加量との関係にかかるデ−タの一例を示す説明図であ
る。

【図４】本発明方法の実施の形態のフロ−を示す説明図
である。

【図５】本発明方法の他の実施の形態を実施するための
装置を示す斜視図である。

【図６】図５で用いられる収納ユニットを示す断面図で
ある。

【図７】本発明方法の更に他の実施の形態を実施するた
めの装置を示す斜視図である。

【図８】ウエハを大気中に放置した時間と膜厚との関係
を示す説明図である。

【図９】ウエハを大気中に放置した時間と膜厚との関係
を示す説明図である。

【図１０】ウエハを大気中に放置した時間と膜厚との関
係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 縦型熱処理装置 １１ 筐体 １２ カセットステ−ジ Ｃ ウエハカセット ２１ ボ−トエレベ−タ ２２ ウエハボ−ト ３ 熱処理炉 ３１ 反応管 ３２（３２Ａ〜３２Ｃ） ヒ−タ ４ 温度コントロ−ラ ４１ 制御部 ５ 膜厚測定部 ５２ カセット載置台 ５３ ウエハ保持棚 ５４ 受け渡しア−ム ６ 収納ユニット ６１ 搬出入室 ６２ 待機室 ７ ロ−ドロック室 ８ クロ−ズ型カセット

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F045 AB32 AC11 AD13 AF03 DP19 DQ05 EC02 EK22 EK27 EN04 GB11 GB13 GB16

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体を熱処理装置内に搬入し、所定
   の熱処理を行って薄膜を形成する工程と、 前記被処理体の薄膜の膜厚を測定する工程と、 前記熱処理の後、前記膜厚の測定に至るまでの経過時間
   を計測する工程と、 被処理体が放置されていた時間と膜厚の増加量との関係
   デ−タと、前記工程で計測した経過時間とに基づいて膜
   厚の増加量を求め、既に測定した膜厚の測定値から膜厚
   の増加量を差し引いて熱処理中に形成された薄膜の膜厚
   を求める工程と、を含むことを特徴とする膜厚測定方
   法。
2. 【請求項２】被処理体を熱処理装置内に搬入し、所定の
   熱処理を行って薄膜を形成する工程と、 熱処理を終了した被処理体を不活性ガスを充填した容器
   に入れて搬送する工程と、 搬送された前記容器から被処理体を取り出して薄膜の膜
   厚を測定する工程と、を含むことを特徴とする膜厚測定
   方法。
3. 【請求項３】被処理体を熱処理装置内に搬入し、所定の
   熱処理を行って薄膜を形成する工程と、 熱処理を終了した被処理体を不活性ガス雰囲気または減
   圧雰囲気の容器に入れて待機させる工程と、 前記容器から被処理体を取り出して薄膜の膜厚を測定す
   る工程と、を含むことを特徴とする膜厚測定方法。
4. 【請求項４】被処理体を熱処理装置内に搬入し、所定の
   熱処理を行って薄膜を形成する工程と、 前記被処理体の薄膜の膜厚を測定する工程と、 前記熱処理の後、前記膜厚の測定に至るまでの経過時間
   を計測する工程と、 被処理体が放置されていた時間と膜厚の増加量との関係
   デ−タと、前記工程で計測した経過時間とに基づいて膜
   厚の増加量を求め、既に測定した膜厚の測定値から膜厚
   の増加量を差し引いて熱処理中に形成された薄膜の膜厚
   を求める工程と、 この工程で得られた薄膜の膜厚と目
   標の処理温度に対応する目標膜厚との偏差に基づいて熱
   処理装置の温度コントロ−ラの温度設定値を調整する工
   程と、を含むことを特徴とする温度調整方法。
5. 【請求項５】被処理体を熱処理装置内に搬入し、所定の
   熱処理を行って薄膜を形成する工程と、 熱処理を終了した被処理体を不活性ガスを充填した容器
   に入れて搬送する工程と、 搬送された前記容器から被処理体を取り出して薄膜の膜
   厚を測定する工程と、 この工程で得られた薄膜の膜厚と目標の処理温度に対応
   する目標膜厚との偏差に基づいて熱処理装置の温度コン
   トロ−ラの温度設定値を調整する工程と、を含むことを
   特徴とする温度調整方法。
6. 【請求項６】 被処理体を熱処理装置内に搬入し、所定
   の熱処理を行って薄膜を形成する工程と、 熱処理を終了した被処理体を不活性ガス雰囲気または減
   圧雰囲気の容器に入れて待機させる工程と、 前記容器から被処理体を取り出して薄膜の膜厚を測定す
   る工程と、 この工程で得られた薄膜の膜厚と目標の処理温度に対応
   する目標膜厚との偏差に基づいて熱処理装置の温度コン
   トロ−ラの温度設定値を調整する工程と、を含むことを
   特徴とする温度調整方法。
7. 【請求項７】被処理体に対して熱処理を行って薄膜を形
   成すると共に温度コントロ−ラにより処理温度が制御さ
   れる熱処理装置の温度を調整する装置において、 熱処理により形成された被処理体の薄膜の膜厚を測定す
   る膜厚測定部と、 この膜厚測定部で測定された膜厚の測定値またはこの測
   定値を補正した補正値と、目標の処理温度に対応する目
   標膜厚との偏差に基づいて前記温度コントロ−ラの温度
   設定値を調整する制御部と、 を備えたことを特徴とする温度調整装置。
8. 【請求項８】制御部は、被処理体が放置されている時間
   と膜厚の増加量との関係を示すデ−タを保有し、熱処理
   の後、薄膜の膜厚を測定するまでの経過時間と前記デ−
   タとに基づいて膜厚の増加量を求め、既に測定した膜厚
   の測定値から膜厚の増加量を差し引いて熱処理中に形成
   された薄膜の膜厚を求める機能を有することを特徴とす
   る請求項７記載の温度調整装置。