JP4884621B2 - 半導体製造装置、半導体製造方法、半導体製造装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセス処理実行によって炉内壁面に付着する膜厚の状態により温度制御を行い、バッチ間均一性を向上させる温度制御を行う半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
枚葉装置などによる従来のプロセス処理は、炉内壁面に付着する膜厚の状態に関係なく温度制御を行っている。そのため、最初の数バッチは、プロセス処理実行を行っても問題のないプロセス処理が実行できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、バッチ処理回数が増えるにつれて、炉内壁面に付着する膜厚が累積され、同じ温度設定値で制御しても、炉内温度が下がってくる。そのため、ウェーハを処理するプロセス温度が低下し、プロセス成膜条件から外れ、バッチ間均一性が低下したり、ウェーハ面内に成膜ができなくなる。
【０００４】
本発明の目的は従来技術の問題点である、バッチ処理回数が増えるにつれ炉内壁面に付着する膜厚が累積されて炉内温度が低下し、その結果、ウェーハ面内にバッチ間での均一な膜が成膜できなくなるという問題点を解決するため、累積膜厚と膜生成に必要な温度の関係に従って温度制御を行い、バッチ間の均一性を向上させることができる半導体製造装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、加熱装置により炉内を加熱制御して半導体を製造する半導体製造装置であって、炉内壁面に付着する累積膜厚を記憶する第１記憶手段（累積膜厚値記憶部１３）と、膜厚と温度との関係を記憶する第２記憶手段（プロセスレシピ記憶部７）と、前記第１記憶手段に記憶された累積膜厚と、前記第２記憶手段に記憶された膜厚と温度との関係とに基づいて、前記加熱装置を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
このような構成によれば、第１記憶手段に記憶された炉内壁面に付着した膜厚に基づいて、第２記憶手段に記憶された膜厚と温度との関係から、そのときの炉内壁面の膜厚に対する適切な制御温度を得、その制御温度に基づいて加熱装置を制御することで、バッチ間のウェーハの膜厚を炉内壁面に付着する膜厚の変動に拘わらず均一とすることができる。
【０００７】
なお、実施の形態においては、炉内壁面に付着した膜厚と補正温度との関係を予め記憶しておき、レシピの進行に従って、そのレシピにより付着する膜厚を累積し、この累積膜厚と補正温度により加熱装置を制御する半導体製造方法が示されている。なお、累積膜厚を求めるに際しては、各レシピにより付着する膜厚を記憶させておき、各レシピの進行毎にその膜厚を加算していく。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態のブロック構成図、図２は実施の形態の動作を示すフローチャートである。
図１に示す半導体製造装置は、炉１と、加熱装置を構成するヒータ素線２と、温度を検出する熱電対３と、制御量を調整するサイリスタ（ＳＣＲ）４と、加熱装置を制御する温度コントローラ５と、温度制御に用いられる累積膜厚温度補正値を記憶する累積膜厚温度補正テーブル６と、プロセスレシピを記憶するプロセスレシピ記憶部７と、温度制御を行うＴＵＢＥコントローラ８と、半導体製造装置全体の制御を行う主制御部９と、機構部分を制御するメカニズムコントローラ１０と、主操作を行う主操作部１１と、メカニズムコントローラ１０により制御され、基板等を搬送する搬送ロボット１２と、累積膜厚を記憶する累積膜厚値記憶部１３とを備えている。
【０００９】
以上の構成において、炉１は内部でウェーハを処理し、ヒータ素線２は加熱されて炉１内の温度を昇温させる。熱電対３は現在の炉１内の温度をモニタするため炉１内の温度を検出し、温度コントローラ５に送出する。サイリスタ４はヒータパワー出力を可変し、ヒータ素線２を制御する。温度コントローラ５は、熱電対３の電圧から現在の炉１内の温度を取り込み、設定温度からパワー出力を計算し、サイリスタを制御する。
【００１０】
また、累積膜厚温度補正テーブル６は累積膜厚に対応する温度の補正値を記憶する。プロセスレシピ記憶部７はヒータの設定温度とプロセスレシピ実行により壁面に付着する膜厚を記憶している。ＴＵＢＥコントローラ８は温度コントローラ５を制御し、累積膜厚値記憶部１３と累積膜厚温度補正テーブル６とプロセスレシピ記憶部７の値から設定すべき温度を計算し、温度コントローラ５へ送信する。また、ＴＵＢＥコントローラ８はプロセスレシピ記憶部７に設定された膜厚をプロセスレシピ実行後毎に累積膜厚値記憶部１３に加算する。
【００１１】
主制御部９はメカニズムコントローラ１０を制御し、搬送スケジュールに従ってウェーハの搬送指示を行う。主操作部１１は主制御部９の制御情報を画面に表示する。メカニズムコントローラ１０は搬送ロボット１２を制御し、ウェーハの搬送を行う。
【００１２】
図２には、図１の構成において、温度制御されるフローチャートを示している。ＴＵＢＥコントローラ８は、炉１内の制御したい温度とプロセスレシピ１回の実行で壁面に累積される膜厚をプロセスレシピ記憶部７へ記憶する（ステップＳ１）。ＴＵＢＥコントローラ８は累積膜厚と、ウェーハ成膜の均一性を保つために補正すべき温度との関係を事前に取得し、累積膜厚温度補正テーブル６へ記憶する（ステップＳ２）。炉１内の壁面がプロセスレシピ実行処理継続不可能となる程に膜厚が累積されると（ステップＳ３、Ｙ）、ＴＵＢＥコントローラ８はメンテナンス周期と判断し、ステップＳ７へ移行する。プロセスレシピ実行処理継続可能であれば、ステップＳ４へ移行する。
【００１３】
ステップＳ４では、ＴＵＢＥコントローラ８はウェーハ成膜するため、累積膜厚温度補正テーブルに記憶された補正値を用いて、プロセスレシピを実行する（ステップＳ４）。そして、ＴＵＢＥコントローラ８はプロセスレシピ実行終了でプロセスレシピに設定された膜厚を累積膜厚値記憶部１３に記憶されている累積膜厚値に加算する（ステップＳ５）。また、ＴＵＢＥコントローラ８は累積膜厚値とステップＳ２で設定した累積膜厚温度テーブル６から温度補正を行う（ステップＳ６）。ステップＳ３においてメンテナンスが必要と判断された場合は（ステップＳ３、Ｙ）、ＴＵＢＥコントローラ８は、炉１内をクリーニングし、累積膜厚値１３をクリアする（ステップＳ７）。
【００１４】
図３には、温度コントローラ５へ送信する設定温度の例を示す。各チャネル毎の設定温度の計算方法は、プロセスレシピ記憶部７の設定温度＋累積膜厚温度補正テーブル６の値である。例えば、ＣＨ１の温度コントローラ５への設定温度は、６００℃＋５℃＝６０５℃ と計算する。
【００１５】
図４にはプロセスレシピ記憶部７の内容を示す。設定温度は６００℃、６５０℃、…を例としている。図５には累積膜厚温度補正テーブル６の内容を示す。例えば、累積膜厚１０μｍでのＣＨ１，ＣＨ２，…の温度補正値を５℃、４℃、…としている。
【００１６】
図６には累積膜厚表示例を示す。累積膜厚値１０１をｘｘｘｘ（プロセスレシピ回数）×１００Åと表示している。プロセスレシピ記憶部７の膜厚値が１００Åと設定され、プロセスレシピを１２回実行すれば００１２×１００Åと表示する。図７には累積膜厚設定例を示す。プロセスレシピ記憶部７に１回の実行で累積される膜厚値１０２を設定する。図８には累積膜厚温度補正テーブル例を示す。累積膜厚値が基準膜厚値の上限値から下限値の範囲であれば、各ゾーン毎にテーブルに従って温度補正する。図９には、累積膜厚消去コマンド例を示す。累積膜厚値を０にする「ＣＬＥＡＮＩＮＧ」１０３コマンドの設定をする。通常はメンテナンス周期の炉内をクリーニングするため、クリーニングレシピ実行で行われる。
【００１７】
実施の形態２．
実施の形態１の図２のステップＳ２において、事前に取得する累積膜厚温度補正テーブルを複数バッチ毎温度補正テーブルとして取得しておくことにより、複数バッチ間でのウェーハ均一性を向上させることができる。
【００１８】
実施の形態３．
実施の形態１の図２のステップＳ２で事前に取得する累積膜厚温度補正テーブルをカセット毎温度補正テーブルにすることで、カセット間でのウェーハ均一性を向上することができる。
【００１９】
実施の形態４．
実施の形態１の図２のステップＳ２で事前に取得する累積膜厚温度補正テーブルを複数カセット毎温度補正テーブルにすることで、複数カセット間でのウェーハ均一性を向上することができる。
【００２０】
実施の形態５．
実施の形態１乃至４におけるヒータ素線２をランプにすることで、ランプ加熱方式のウェーハ均一性を向上することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、バッチ処理回数が増え、炉内壁面に付着する膜厚が累積されても、ウェーハ面内に良好に成膜することができる。また複数バッチ毎、複数カセット毎でのウェーハ均一性を向上することができる。
【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を示すブロック図である。
【図２】実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態における温度補正テーブルである。
【図４】温度設定テーブルである。
【図５】累積膜厚温度補正テーブルである。
【図６】累積膜厚表示例を示す図である。
【図７】累積膜厚設定例を示す図である。
【図８】累積膜厚温度補正テーブル例を示す図である。
【図９】累積膜厚消去コマンド例を示す図である。
【符号の説明】
１ 炉、２ ヒータ素線、３ 熱電対、４ サイリスタ、５ 温度コントローラ、６ 累積膜厚温度補正テーブル、７プロセスレシピ記憶部、８ ＴＵＢＥコントローラ、９ 主制御部、１０ メカニズムコントローラ、１１ 主操作部、１２ 搬送ロボット、１３ 累積膜厚値記憶部。

Claims (9)

1. 加熱装置により炉内を加熱制御して半導体を製造する半導体製造装置であって、
   温度と該温度により成膜される膜厚とを記憶するプロセスレシピ記憶手段と、
   炉内壁面に付着する累積膜厚を記憶する累積膜厚値記憶手段と、
   前記プロセスレシピ記憶手段により記憶された前記膜厚を取得し、該膜厚を前記累積膜厚記憶手段により記憶された累積膜厚へ加算し、予め設定された累積膜厚と温度補正値との関係に基づいて、前記加算された累積膜厚に相当する温度補正値を決定し、該温度補正値により前記温度を補正し、前記補正した温度に基づいて、前記加熱装置を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記予め設定された累積膜厚と温度補正値との関係を記憶する温度補正テーブルを更に備えた請求項１記載の半導体製造装置。
3. 前記温度補正テーブルを複数のバッチ毎に備えた請求項２記載の半導体製造装置。
4. 前記温度補正テーブルをカセット毎に備えた請求項２記載の半導体製造装置。
5. 前記温度補正テーブルを複数のカセット毎に備えた請求項２記載の半導体製造装置。
6. 加熱装置により炉内を加熱制御して半導体を製造する半導体製造方法であって、
   温度と該温度により成膜される膜厚とを予めレシピに記憶しておき、前記レシピの進行に従って付着する膜厚を累積し、予め設定された累積膜厚と温度補正値との関係に基づいて、前記累積された膜厚に相当する温度補正値を決定し、前記決定した温度補正値により前記温度を補正し、前記補正した温度に基づいて、前記加熱装置を制御する半導体製造方法。
7. 各レシピにより炉内壁面に付着する膜厚を累積膜厚値記憶部へ記憶しておき、各レシピの実行毎にその膜厚を加算して前記累積された膜厚とする請求項６記載の半導体製造方法。
8. レシピを実行する毎に炉内壁面に累積される累積膜厚の値である累積膜厚値を記憶し、予め設定された累積膜厚値と温度補正値との関係を事前に取得し、前記記憶された累積膜厚値が上限値及び下限値で示された基準膜厚値の範囲から外れた場合にメンテナンス周期と判断し、炉内をクリーニングし、前記記憶された累積膜厚値が前記基準膜厚値の範囲であれば、前記レシピを実行した後、前記記憶された累積膜厚値と、前記予め設定された累積膜厚値と温度補正値との関係とから温度補正値を取得し、取得した温度補正値で温度を補正した後、再度メンテナンス周期を判断する半導体製造装置のメンテナンス方法。
9. 前記クリーニング後は、前記記憶された累積膜厚値がクリアされる請求項８記載の半導体製造装置のメンテナンス方法。

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