JP2003318172A - 成膜方法、成膜処理時間補正式の導出方法、成膜装置、およびプログラム - Google Patents

成膜方法、成膜処理時間補正式の導出方法、成膜装置、およびプログラム

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JP2003318172A JP2002117672A JP2002117672A JP2003318172A JP 2003318172 A JP2003318172 A JP 2003318172A JP 2002117672 A JP2002117672 A JP 2002117672A JP 2002117672 A JP2002117672 A JP 2002117672A JP 2003318172 A JP2003318172 A JP 2003318172A
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廣行 松浦
Yutaka Takahashi
豊 高橋
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    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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    • H01L21/67253Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気圧の変動に起因する膜厚の変動を低減で
きる成膜方法および成膜装置を提供する。 【解決手段】 膜厚と処理時間との関係を表す第1の関
係式および大気圧と膜厚との関係を表す第2の関係式に
基づき、大気圧に対応して処理時間を補正するための処
理時間補正式を導出する。導出された処理時間補正式お
よび大気圧の測定結果に基づいて処理時間を補正し、補
正された処理時間に基づいて成膜が行われる。処理時間
補正式に基づいて大気圧に対応して処理時間が補正され
るので、大気圧の変動に起因する膜厚の変動を低減する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成膜方法、成膜処
理時間補正式の導出方法、成膜装置、およびプログラム
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)への成膜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
エハボート等の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、酸素
等の反応ガスを供給して成膜を行う。熱処理装置内に供
給する反応ガスのガス種に応じて、ウエハ上に酸化膜等
を形成できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、熱処理炉内の
ガス圧は大気圧を基準に測定されるのが通例である。例
えば、大気圧との差圧に基づきガス圧を測定する相対圧
センサが用いられる。このため、大気圧と熱処理炉内の
ガス圧(絶対圧)の双方が変動した場合には、測定値上
では熱処理炉内のガス圧の変動を確認できないことがあ
る。この結果、大気圧の変動に起因して形成される膜厚
が変動する可能性がある。本発明は、このような事情の
下になされたものであり、その目的は大気圧の変動に起
因する膜厚の変動を低減できる成膜装置および成膜方法
を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】(1)上記の課題を解決
するために本発明に係る成膜方法は、異なる処理時間で
それぞれの膜を形成する第1の成膜ステップと、前記第
1の成膜ステップで形成された膜の膜厚を測定する第1
の測定ステップと、前記第1の測定ステップで測定され
た測定データに基づき、膜厚と処理時間との関係を表す
第1の関係式を導出する第1の測定ステップと、異なる
大気圧を基準に処理ガス圧を制御してそれぞれの膜を形
成する第2の成膜ステップと、前記第2の成膜ステップ
で形成された膜の膜厚を測定する第2の測定ステップ
と、前記第2の測定ステップで測定された測定データに
基づき、大気圧と膜厚との関係を表す第2の関係式を導
出する第2の導出ステップと、前記第1、第2の導出ス
テップで導出された前記第1、第2の関係式に基づき、
大気圧の変動に応じて処理時間を補正するための処理時
間補正式を導出する第3の導出ステップと、大気圧の測
定結果および前記第3の導出ステップで算出された前記
処理時間補正式に基づき処理時間を補正する補正ステッ
プと、前記補正ステップで補正された処理時間に基づき
大気圧を基準に処理ガス圧を制御して膜を形成する成膜
ステップと、を具備することを特徴とする。
【0005】膜厚と処理時間との関係を表す第1の関係
式および大気圧と膜厚との関係を表す第2の関係式に基
づき、大気圧に対応して処理時間を補正するための処理
時間補正式が導出される。導出された処理時間補正式お
よび大気圧の測定結果に基づいて処理時間が補正され、
補正された処理時間に基づいて成膜が行われる。このよ
うに処理時間補正式に基づいて大気圧に対応して処理時
間が補正されるので、大気圧の変動に起因する膜厚の変
動を低減することができる。
【0006】ここでいう「大気圧を基準に処理ガス圧を
制御」することには、例えば大気圧を基準とするガス圧
測定器(一例として、大気圧との差圧に基づきガス圧を
測定する相対圧センサ)により処理室内のガス圧を制御
することが挙げられる。この制御は手動、自動のいずれ
で行われても差し支えない。例えば、処理室内へのガス
の流量、処理室内からの排気量のいずれか、または双方
を調節することで、処理室内のガス圧を制御できる。
【0007】なお、第1の成膜ステップ、第1の測定ス
テップ、第1の測定ステップと第2の成膜ステップ、第
2の測定ステップ、第2の測定ステップの前後関係はさ
ほど問題とならず、例えば第1の成膜ステップに先んじ
て第2の成膜ステップを実行しても、第1の測定ステッ
プに先んじて第2の測定ステップを実行しても、あるい
は第1の導出ステップに先んじて第2の導出ステップを
実行しても差し支えない。要するに第3の導出ステップ
の際に第1、第2の関係式の双方が導出されていればよ
い。これは、本発明において以下同様に解釈されるもの
とする。
【0008】(2)上記の課題を解決するために本発明
に係る成膜処理時間補正式の導出方法は、大気圧を基準
に処理ガス圧を制御して成膜を行う際の処理時間を大気
圧の変動に応じて補正するための処理時間補正式を導出
する成膜処理時間補正式の導出方法であって、第1の測
定データに基づき、膜厚と処理時間との関係を表す第1
の関係式を導出する第1の導出ステップと、第2の測定
データに基づき、大気圧と膜厚との関係を表す第2の関
係式を導出する第2の導出ステップと、前記第1、第2
の導出ステップで導出された前記第1、第2の関係式に
基づき、大気圧の変動に応じて処理時間を補正するため
の処理時間補正式を導出する第3の導出ステップと、を
具備することを特徴とする。膜厚と処理時間との関係を
表す第1の関係式および大気圧と膜厚との関係を表す第
2の関係式に基づき、大気圧に対応して処理時間を補正
するための処理時間補正式を導出できる。導出された処
理時間補正式に基づいて処理時間を補正することで、大
気圧の変動に起因する膜厚の変動を低減することができ
る。
【0009】(3)上記の課題を解決するために本発明
に係る成膜装置は、基板を配置する処理室と、前記処理
室内に反応ガスを供給するガス供給系と、大気圧を測定
する大気圧測定器と、大気圧の変動に対応して処理時間
を補正するための処理時間補正式を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された処理時間補正式に基づいて、処
理時間を補正する処理時間補正部と、前記大気圧測定器
による測定結果および前記処理時間補正部により補正さ
れた処理時間に基づいて、成膜処理を制御する制御部
と、を具備することを特徴とする。ガス圧測定器による
測定結果に基づき、処理時間補正部による処理時間の補
正が行われ、補正された処理時間に基づき成膜処理が行
われる。この結果、大気圧の変動に起因する膜厚の変動
を低減することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の第1の実施形態に
係る成膜装置たる縦型熱処理装置について説明する。図
1は、本発明に係る縦型熱処理装置の一部断面図であ
る。本発明に係る縦型熱処理装置(熱処理装置)10
は、図1に示すように、例えば石英で作られ、上端が塞
がれた反応管12を備えている。反応管12内には、多
数枚例えば150枚の基板をなす半導体ウエハW(製品
ウエハ)が各々水平な状態で上下に間隔をおいて保持具
であるウエハボート13に棚状に載置されており、この
ウエハボート13は蓋体14の上に保温筒(断熱体)1
5を介して保持されている。
【0011】前記蓋体14は、ウエハボート13を反応
管12内に搬入、搬出するためのボートエレベータ16
の上に搭載されており、上限位置にあるときには反応管
12で構成される処理容器の下端開口部を閉塞する役割
を持つ。反応管12の周囲には例えば抵抗加熱体よりな
るヒータ17が設けられ、電力コントローラ18により
発熱量を制御される。反応管12の内壁には、熱電対等
の温度センサSが設置され(図示せず)、加熱炉内の温
度が測定される。
【0012】反応管12内にガスを供給するガス供給管
21が設けられている。ガス供給管21は水素ガスと酸
素ガスとを混合して燃焼する燃焼室23に接続されてい
る。燃焼室23で水素ガスと酸素ガスから生成された水
蒸気(反応ガス)と窒素ガス(キャリアガス)が混合さ
れてガス供給管21から反応管12内に供給される。こ
こで、水素ガス、酸素ガス、窒素ガスの流量は、例えば
マスフローコントローラなどの流量調整器(図示せず)
により個別に調節できる。例えば、水素ガスの供給を停
止することで、反応ガスとして水蒸気に替えて酸素ガス
を用いることが可能となる。また、反応ガス(水蒸気ま
たは酸素)とキャリアガス(窒素ガス)の混合比を適宜
に変更することもできる。
【0013】反応管12に排気管31が接続されてい
る。この排気管31は途中で配管32、33の2手に分
かれる。配管32は排気を冷却する冷却器34、バルブ
35を経由して図示しない工場内排気系統に接続されて
いる。一方、配管33は排気に含まれる水を捕獲するト
ラップ36,バルブ37を経由して図示しない工場内排
水系統に接続されている。トラップ36に捕獲された水
はバルブ37を開くことで工場内排水系統に排出され
る。
【0014】排気配管32の途中には反応管12内の圧
力を測定するため圧力センサ38が接続されている。こ
の圧力センサ38は、大気圧を基準として反応菅12内
の圧力を測定する。具体的には、圧力センサ38は大気
圧との差圧に基づき反応菅12内の圧力を測定する相対
圧測定器である。反応菅12内の圧力は反応ガスおよび
キャリアガスの流量を調節すること、またはバルブ35
の開閉量を変化させて反応菅12からの排気量を調節す
ることで制御できる。ガス流量と排気量とのバランスに
よって反応菅12内の圧力が定まる。なお、ガス流量と
排気量の双方を変化させて、反応菅12内の圧力を制御
しても良いのはいうまでもない。このような反応菅12
内の圧力制御の際に、圧力センサ38の測定結果が参照
される。即ち、圧力センサ38の測定結果に基づき反応
菅12内の圧力が制御されることになる。このような圧
力センサ38の測定結果に基づく反応菅12内の圧力制
御は、手動によって行うこともできるし、後述するコン
トローラ100等で自動的に行うことも可能である。
【0015】さらに、熱処理装置10には大気の圧力を
測定する大気圧センサ40(図示せず)を備えている。
後述するように、大気圧センサ40による大気圧の測定
結果に基づき処理時間を補正することで、大気圧の変動
に基づく膜厚の変動を防止できる。この熱処理装置10
は、反応管12内のガス流量、圧力、反応管12内の処
理雰囲気の温度といった処理パラメータを制御するため
の成膜制御装置たるコントローラ100を備えている。
このコントローラ100は、電力コントロ一ラ18等に
制御信号を出カする。
【0016】(コントローラ100の詳細)次にコント
ローラ100の詳細について述べる。コントローラ10
0は、近似式記憶部101、パラメータ記憶部102,
補正処理時間算出部103、処理装置制御部104を備
える。近似式記憶部101は、大気圧の変動に対応して
処理時間の補正を行うための補正処理時間関係式として
の近似式の形式を記憶する。本実施形態では、後述する
ように補正処理時間関係式が一次近似式として表されて
いることから、近似式記憶部101には近似式の形式が
一次式であることが記憶される。パラメータ記憶部10
2は、近似式記憶部101に記憶された補正処理時間関
係式としての近似式の形式に対応するパラメータを記憶
する。ここでは、近似式が一次式であることから、最低
2つのパラメータのセットを記憶することになる。この
セットは2つ以上のパラメータのみから構成されてもよ
く、パラメータ記憶部102に補正処理時間関係式が適
用できる処理条件を併せて記憶しても差し支えない。以
上から判るように、近似式記憶部101とパラメータ記
憶部102を併せることで補正処理時間関係式を記憶す
る記憶部を構成できる。補正処理時間算出部103は、
大気圧に対応して補正された処理時間を算出するもので
あり、本発明における処理時間補正部として機能する。
この算出に際して大気圧センサ40の測定結果が用いら
れる。処理装置制御部104は、補正処理時間算出部1
03によって算出された補正処理時間等に基づいて、電
力コントロ一ラ18を制御する。なお、処理装置制御部
104が、図示しない流量調整器を調節することで、目
標とするガス圧Pの制御を行っても差し支えない。
【0017】(大気圧の変動に起因する膜厚の変動を防
止する手順の詳細)本実施形態では、大気圧に対応して
処理時間を補正することで、大気圧の変動に起因する膜
厚の変動を防止する。図2は、本実施形態において大気
圧による膜厚の変動を防止するための手順を表すフロー
図である。本図に示すように、膜厚の変動防止の手順は
大気圧と補正された処理時間との関係を表す関係式(補
正処理時間関係式)の導出を行うステップS10と導出
された補正処理時間関係式を用いてウエハWへの成膜を
行うステップS20に区分することができる。
【0018】以下、この手順の詳細を説明する。 A.補正処理時間関係式の導出(ステップS10)。こ
のステップ10は、図2に示すように、ステップS11
〜S14にさらに区分することができる。以下、ステッ
プS11〜S14に区分して詳細に説明する。 (1)熱処理装置10により熱処理されたウエハWの膜
厚Xと処理時間Tとの関係を表す膜厚−処理時間関係式
(X−T関係式)を導出する(ステップS11)。この
導出は、以下の手順によって行われる。
【0019】熱処理装置10を用いて異なる処理時間
で複数のウエハWをそれぞれ熱処理する。即ち、複数の
ウエハWをそれぞれ処理時間を異ならせて熱処理(成膜
処理)する。本実施形態では、膜厚−処理時間関係式に
1次近似式を用いる。このため、理論的には処理時間を
2段階に変化すれば良いことになるが、正確な膜厚−処
理時間関係式を導出するためには、処理時間を3段階以
上に変化させ、かつサンプルとなるウエハWの枚数も多
い方が好ましい。
【0020】この熱処理に際して大気圧Pがほぼ一定と
なるようにする。後ので導出する膜厚−処理時間関係
式に大気圧の変動が影響しないようにするためである。
このときの大気圧Pは後述する基準大気圧Prに近いこ
とが好ましいが、必ずしもこれに拘束される訳ではな
い。なお、この熱処理を行う熱処理装置はステップS2
0で成膜を行うための熱処理装置10そのものであるこ
とが好ましいが、同一タイプの熱処理装置を代わりに用
いることもできる。
【0021】熱処理されたウエハWの膜厚を測定す
る。この膜厚測定は例えばエリプソメーター等の光学的
な手法を用いて行うことができる。 膜厚の測定結果に基づき、膜厚−処理時間関係式を導
出する。この関係式の一例を図3にグラフG1として示
す。ここでは、処理時間をT1,T2と2段階に変化さ
せたときのウエハWの膜厚がそれぞれX1,X2である
として、一次近似としての膜厚−処理時間関係式を導出
している。この関係式は時間T、膜厚Xとしたとき具体
的には次のように表される。 T=A*X+B …… 式(1) 既に述べたように、処理時間の変化数およびウエハWの
個数が多い方が好ましく、この場合には自乗平均法等の
統計的な手法を用いてより正確な近似式を導出できる。
【0022】ここで一次近似を用いているのは、処理時
間の変化幅がある程度制限されていれば、測定結果より
確実に一次近似で表すことができるからである。例え
ば、酸化膜にはDeal−Groveの式が知られてい
る。この式では、処理時間Tに対して膜厚Xは次のよう
な2次式となっている。 X+K1*X=K2(T+τ) …… 式(2) この式(2)は理論的見地から求められたものである
が、現実の測定結果を全て説明できる訳ではない。即
ち、測定結果に基づいて式(2)のパラメータK1,K
2、τを算出しようとしても、算出が困難な場合がある
(いわゆるカーブフィッティングができない)。以上か
ら、取り扱いが容易な一次近似式によって膜厚−処理時
間関係式を表している。
【0023】この関係式が、処理時間に対する膜厚では
なく(横軸:処理時間)、膜厚に対する処理時間(横
軸:膜厚)であるのは、後述するように、膜厚の変化を
処理時間として換算することを容易にするためである。
但し、これは本質的なことではなく、処理時間に対する
膜厚の関係式として導出しても差し支えない。
【0024】(2)大気圧Pと熱処理装置10により熱
処理されたウエハWの膜厚Xとの関係を表す大気圧−膜
厚関係式(P−X関係式)を導出する(ステップS1
1)。この導出は、以下の手順によって行われる。 異なる大気圧Pにおいて、所定の処理時間でウエハW
を熱処理装置10により熱処理する。即ち、複数のウエ
ハWをそれぞれ異なる大気圧のときに熱処理する。この
所定の処理時間は、後述する基準処理時間Trに近いこ
とが好ましいが、必ずしもこれに拘束される訳ではな
い。なお、膜厚−処理時間関係式の場合と同様に、大気
圧−膜厚関係式に1次近似式を用い、また正確に関係式
を導出するために処理時間を3段階以上に変化させ、か
つサンプルとなるウエハWの枚数も多い方が好ましい。
また、この熱処理を行う熱処理装置は、ステップS11
と同様に、ステップS20で成膜を行うための熱処理装
置10そのものであることが好ましいが、同一タイプの
熱処理装置を代わりに用いることもできる。
【0025】熱処理されたウエハWの膜厚を測定す
る。この膜厚測定はステップS11と同様エリプソメー
ター等の光学的な手法を用いて行うことができる。 膜厚の測定結果に基づき、大気圧−膜厚関係式を導出
する。この関係式の一例を図4にグラフG2として示
す。ここでは、大気圧をP1,P2と2段階に変化させ
たときのウエハWの膜厚がそれぞれX3,X4であると
して、一次近似としての膜厚−処理時間関係式を導出し
ている。この関係式は大気圧P、膜厚Xとしたとき具体
的には次のように表される。 X=F*P+C …… 式(3) ステップS11と同様に、大気圧の変化の段数およびウ
エハWの個数を多くして、自乗平均法等の統計的な手法
を用いてより正確な近似式を導出する方が好ましい。
【0026】(3)大気圧Pと処理時間Tとの関係を表
す大気圧−処理時間関係式(P−T関係式)を導出する
(ステップS13)。この導出は、式(3)を式(1)
に代入することによって行える。式(3)を式(1)に
代入すると、次の式(4)が導出される。 T=A*(F*P+C)+B =A*F*P+A*C+B …… 式(4) ここで、α=A*F、β=A*C+Bとおくと、次の式
(5)が導出される。 T=α*P+β …… 式(5) 式(5)で表された大気圧−処理時間関係式は、式
(1)に式(3)を代入したことから判るように、大気
圧Pによって生じる膜厚Pの変動を処理時間Tに換算し
て表したものである。
【0027】この大気圧−処理時間関係式の一例を図5
にグラフG3として表す。この大気圧−処理時間関係式
(グラフG3)は、基準大気圧Pr、基準処理時間Tr
を通る直線として表され、その有効範囲が大気圧Pmi
n〜Pmax(処理時間Tmin〜Tmax)となって
いる。大気圧−処理時間関係式の有効範囲が定められて
いるのは、この関係式(式(5))が一次近似式である
式(1)、(3)に基づいて算出されたことを考慮した
ものである。一次近似式は基準値(この場合は、基準大
気圧Pr、基準処理時間Tr)から外れるほど実測値と
のズレが大きくなる。このため、基準値からある程度の
幅以内で式(5)を適用することで、実際の値との相違
が生じるのを抑えている。基準大気圧Prはある程度任
意に決めることができるが、ステップS13で大気圧−
処理時間関係式の導出に用いた大気圧Pの範囲内、かつ
実際に起こりうる大気圧Pの範囲の中心値に近いものを
利用するのが好ましい。大気圧−処理時間関係式の有効
性をより確実ならしめるためである。
【0028】大気圧−処理時間関係式の有効範囲は、例
えば図4に示す大気圧−膜厚関係式(近似式)が実測値
とどの範囲で一致しているか否かに基づいて定めること
ができる。また、便宜的な手法として基準大気圧Prに
対する割合に基づいて定めることができる。この一例と
して、以下の式(6)を示すことができる。 Pmax=Pr+0.1*Pr Pmin=Pr−0.1*Pr …… 式(6) 経験上、基準大気圧Prに対して10%程度の範囲内で
あれば、大気圧に対する膜厚(処理時間で換算)の変化
の直線性が確保できるからである。
【0029】処理時間の範囲Tmin、Tmaxは、大
気圧の範囲Pmin、Pmaxから自動的に定まる。 Tmax=T(Pmax) Tmin=T(Pmin) …… 式(7) ここで、T(P)は前述の式(5)で表される。
【0030】(4)大気圧Pに対して補正した処理時間
Tcを表す補正処理時間関係式(Tc(P))を導出す
る(ステップS14)。この関係式を導出する考え方を
図6に示す。ここで、グラフG3、Gcはそれぞれ大気
圧−処理時間関係式(ステップS13で導出済)および
これから導出する補正処理時間関係式(Tc(P))を
表している。
【0031】既に述べたように、補正処理時間関係式は
大気圧Pの変動に対応して処理時間を補正することによ
り大気圧の変動に起因する膜厚の変動を防止するための
ものである。大気圧が基準値(基準大気圧Pr)から増
えたときに処理期間を基準値(基準処理時間Tr)より
減らし、大気圧が基準値から減ったときに処理時間を基
準値より増やすことで、大気圧Pの変動に対応すること
ができる。即ち、補正処理時間関係式を表すグラフGc
は基準大気圧Pr、基準処理時間Trを通り、グラフG
3と傾きの正負が逆になっている。
【0032】大気圧Pのときの処理時間(実際には膜厚
を処理時間に換算したもの)をT、補正処理時間をTc
とする。ここで、グラフG3、Gcの傾きの正負が逆転
していることから。以下の式(8)を導き出すことがで
きる。 T−Tr=Tr−Tc …… 式(8) 式(8)から以下のようにして、補正処理時間Tcを表
す式(9)を導くことができる。 Tc(P)=Tc =2Tr−T =2Tr−(α*P+β) =−α*P+(2Tr−β) =−α*P+γ …… 式(9) なお、この式の導出に際しては、式(4)を代入すると
共に、γ=2Tr−βと定義している。
【0033】式(9)はPrを用いて変形することもで
きる。 Tc(P)=2Tr−T =2(α*Pr+β)−(α*P+β) =−α*P+(2α*Pr+β) =−α*P+γ …… 式(9−1) 式(9)、(9−1)は、Tr=α*Pr+βの関係が
あることから、いずれにしろ同一の形で表される。
【0034】既に述べたように補正処理時間関係式は近
似式であり、その有効範囲がある程度限定される。この
ため、目標膜厚等の成膜条件(レシピ)毎に補正処理時
間関係式を別途に導出し、成膜条件に応じて適切な補正
処理時間関係式を選択するのが好ましい。
【0035】以上に示したステップS11〜S14にお
いて、熱処理は既述のように原則としてステップS20
での成膜を行う熱処理装置10(そのもの又は同一のタ
イプ)によって行われる。また、関係式の導出は、コン
ピュータを用いて行うのが便宜である。関係式の導出に
付随して、図3〜6のようなグラフ表示により実測値
(膜厚等)と関係式の対応関係を示してもよい。コンピ
ュータとしては、熱処理装置10に直接的な関連がある
もの(例えば、熱処理装置10のコントローラ100,
あるいは熱処理装置10にネットワークで接続されたホ
ストコンピュータ)、または直接的な関連性のないコン
ピュータ一般のいずれを用いてもよいが、熱処理装置1
0との通信が可能であれば、次のステップS21(熱処
理装置10への補正処理時間関係式の導入)が容易にな
る。コンピュータに用いるソフトウェアとしては、専用
または汎用のソフトウェアのいずれでもよい。本実施形
態に用いる汎用のソフトウェアの一例として、MICRO SO
FT社の「Excel」を挙げることができる。
【0036】導出された補正処理時間関係式は式(9)
のパラメータα、γで表される。また、基準値(基準大
気圧Pr、基準処理時間Trのいずれかまたは双方)や
有効範囲(処理時間の範囲:Tmin、Tmax、大気
圧の範囲:Pmin、Pmax)も補正処理時間関係式
を誤りなく用いるために意義がある(基準値に近いほど
補正処理時間関係式の信頼性が高く、有効範囲外ではそ
の信頼性が保証し難くなる)。ここで、パラメータα、
γはパラメータA,B,F,Cより導出されることか
ら、パラメータα、γに代えてパラメータA,B,F,
Cを用いて補正処理時間関係式を表しても差し支えな
い。以上から、一例としてパラメータA,B,F,C、
基準処理時間Trによって補正処理時間関係式およびそ
の有効範囲を表すことができる(有効範囲が、式
(6)、(7)で示すように、基準処理時間Trによっ
て表されるなら、有効範囲に関わるパラメータ(Pmi
n,Pmax等)を別途用いる必要はない)。
【0037】B.導出された補正時間関係式を用いた成
膜(ステップS20)。このステップ20は、図3に示
すように、ステップS21〜S23にさらに区分するこ
とができる。 (1)熱処理装置10に補正時間関係式を導入する(ス
テップS21)。これは補正時間関係式に関わるパラメ
ータ(例えば、パラメータA,B,F,C、基準処理時
間Tr)をパラメータ記憶部(パラメータテーブル)1
02に記憶させることによって行える。具体的には記憶
メディア(フレキシブルディスク、CD−ROM等)や
ネットワークを通じて、コントローラ100にパラメー
タを記憶させる。既述のように、パラメータ記憶部10
2には目標膜厚等の成膜条件(レシピ)毎に複数の補正
処理時間関係式を記憶させ、成膜条件に応じて適切な補
正処理時間関係式を選択するのが好ましい。この場合に
は、成膜条件を識別し、その選択を可能とするための何
らかの情報(パラメータ等)をパラメータ記憶部102
に記憶させるのが好ましい。コントローラ100の近似
式記憶部101にはパラメータを代入する基礎となる近
似式が記憶されているので、パラメータのみをパラメー
タ記憶部102に記憶させることで、補正処理時間関係
式を構成することが可能となる。
【0038】(2)大気圧に対応する補正処理時間を算
出する(ステップS22)。 この算出に先立ち大気圧センサ40による大気圧の測
定が行われる。 そして、パラメータ記憶部102に記憶された補正処
理時間関係式用のパラメータ(例えば、パラメータA,
B,F,C、基準処理時間Tr)を近似式記憶部101
に記憶された近似式(一次近似式)に代入して補正処理
時間関係式を導出し、大気圧センサ40で測定された大
気圧値を補正処理時間関係式に代入して、補正処理時間
Tcを算出する。この算出は、補正処理時間算出部10
3によって行われる。なお、処理条件(処理レシピ)に
対応して複数の補正処理時間関係式のパラメータのセッ
トがパラメータ記憶部102に記憶されているときに
は、目標とする処理条件の入力、および入力された処理
条件に対応するパラメータの選択が行われる。
【0039】(3)算出された補正処理時間に基づく膜
の形成が行われる(ステップS23)。この処理は処理
装置制御部104によって、算出された補正処理時間、
目標とする処理温度T等に基づいて、図示しない流量調
整器、電力コントロ一ラ18を制御することによって行
われる。以上のように大気圧に対応して処理時間を増減
する(処理時間を修正する)ことで、大気圧の変動に起
因する膜厚の変動を低減することができる。
【0040】(その他の実施形態)以上の発明の実施形
態は、本発明の技術的思想の範囲内で、拡張、変更が可
能である。 (1)例えば、成膜装置は、縦型熱処理炉には限られな
い。また、基板は半導体ウエハには限られず、例えばガ
ラス基板であってもよい。 (2)本発明は、反応ガスの種類(ガス種)には限定さ
れない。酸素または水蒸気を酸化種として用いた酸化膜
の形成一般に適用できる。また、酸化膜の形成に限ら
ず、大気圧の変動によって熱処理特性が変動する熱処理
プロセス一般に本発明を適用することもできる。
【0041】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、大気圧の
変動による膜厚の変動を低減できる成膜装置、成膜方法
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る熱処理装置を表す一部断面図で
ある。
【図2】 大気圧による膜厚の変動を防止するための手
順の一例を表すフロー図である。
【図3】 膜厚−処理時間関係式の一例を表すグラフで
ある。
【図4】 大気圧−膜厚関係式の一例を表すグラフであ
る。
【図5】 大気圧−処理時間関係式の一例を表すグラフ
である。
【図6】 補正処理時間関係式の一例を表すグラフであ
る。
【符号の説明】
10…熱処理装置、12…反応管、13…ウエハボー
ト、14…蓋体、15…保温筒、16…ボートエレベー
タ、17…ヒータ、18…電力コントロ一ラ、21…ガ
ス供給管、23…燃焼室、31…排気管、32,33…
配管、34…冷却器、35,37…バルブ、36…トラ
ップ、38…圧力センサ、40…大気圧センサ、100
…コントローラ、101…近似式記憶部、102…パラ
メータ記憶部、103…補正処理時間算出部、104…
処理装置制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F045 AA20 AB32 AC11 AC15 BB01 DP19 DQ05 EE04 EK06 EK27 GB05 GB06

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なる処理時間でそれぞれの膜を形成す
    る第1の成膜ステップと、 前記第1の成膜ステップで形成された膜の膜厚を測定す
    る第1の測定ステップと、 前記第1の測定ステップで測定された測定データに基づ
    き、膜厚と処理時間との関係を表す第1の関係式を導出
    する第1の導出ステップと、 異なる大気圧を基準に処理ガス圧を制御してそれぞれの
    膜を形成する第2の成膜ステップと、 前記第2の成膜ステップで形成された膜の膜厚を測定す
    る第2の測定ステップと、 前記第2の測定ステップで測定された測定データに基づ
    き、大気圧と膜厚との関係を表す第2の関係式を導出す
    る第2の導出ステップと、 前記第1、第2の導出ステップで導出された前記第1、
    第2の関係式に基づき、大気圧の変動に応じて処理時間
    を補正するための処理時間補正式を導出する第3の導出
    ステップと、 大気圧の測定結果および前記第3の導出ステップで算出
    された前記処理時間補正式に基づき処理時間を補正する
    補正ステップと、 前記補正ステップで補正された処理時間に基づき大気圧
    を基準に処理ガス圧を制御して膜を形成する成膜ステッ
    プと、 を具備することを特徴とする成膜方法。
  2. 【請求項2】 大気圧を基準に処理ガス圧を制御して成
    膜を行う際の処理時間を大気圧の変動に応じて補正する
    ための処理時間補正式を導出する成膜処理時間補正式の
    導出方法であって、 第1の測定データに基づき、膜厚と処理時間との関係を
    表す第1の関係式を導出する第1の導出ステップと、 第2の測定データに基づき、大気圧と膜厚との関係を表
    す第2の関係式を導出する第2の導出ステップと、 前記第1、第2の導出ステップで導出された前記第1、
    第2の関係式に基づき、大気圧の変動に応じて処理時間
    を補正するための処理時間補正式を導出する第3の導出
    ステップと、を具備することを特徴とする成膜処理時間
    補正式の導出方法。
  3. 【請求項3】 前記第3の導出ステップが、 前記第1、第2の関係式に基づき大気圧と処理時間との
    関係を表す第3の関係式を導出する関係式導出ステップ
    と、 前記関係式導出ステップで導出された第3の関係式に基
    づき、前記処理時間補正式を導出する補正式導出ステッ
    プとを有することを特徴とする請求項2記載の成膜処理
    時間補正式の導出方法。
  4. 【請求項4】 前記第1、第2の関係式の少なくともい
    ずれかが一次近似式であることを特徴とする請求項2記
    載の成膜処理時間補正式の導出方法。
  5. 【請求項5】 基板を配置する処理室と、 前記処理室内に反応ガスを供給するガス供給系と、 大気圧を測定する大気圧測定器と、 大気圧の変動に対応して処理時間を補正するための処理
    時間補正式を記憶する記憶部と、 前記記憶部に記憶された処理時間補正式に基づいて、処
    理時間を補正する処理時間補正部と、 前記大気圧測定器による測定結果および前記処理時間補
    正部により補正された処理時間に基づいて、前記ガス供
    給系を制御する制御部と、 を具備することを特徴とする成膜装置。
  6. 【請求項6】 前記記憶部が、複数の成膜処理条件それ
    ぞれに対応した複数の前記処理時間補正式を記憶し、 前記成膜装置が、前記複数の処理時間補正式から所望の
    成膜処理条件に対応する処理時間補正式を選択する補正
    式選択部をさらに具備することを特徴とする請求項5に
    記載の成膜装置。
  7. 【請求項7】 請求項2乃至4のいずれか1項に記載の
    成膜処理時間補正式の導出方法をコンピュータに実行さ
    せるためのプログラム。
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