JPH0570298B2

JPH0570298B2 -

Info

Publication number: JPH0570298B2
Application number: JP58184953A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ehata
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1983-10-05
Filing date: 1983-10-05
Publication date: 1993-10-04
Also published as: JPS6077414A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕この発明は、半導体の気相成長装置に係り、特
にこの種装置のプロセス制御を簡便に実行するた
めのプロセスプログラムを容易に作成し実行し得
るプロセス制御装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

今日、半導体の単結晶を量産する装置として半
導体のウエハ上に気相成長させる半導体気相成長
装置が利用されている。この半導体気相成長装置
においては、反応炉内のプロセスの進行に伴い使
用ガスの流量および炉内温度等の設定を簡便かつ
確実に達成することが重要である。

このような観点から、出願人は、先に、シリコ
ン等の基板上に気相成長を行わしめる反応炉と、
基板を加熱する手段と、反応炉と気相成長に必要
な各種ガス源との間を接続する管路網と、各種ガ
スに対しその所望量を反応炉に導くよう管路網を
形成するための前記管路網上に設けた弁装置と、
これら弁装置のON−OFFないしはその開度を制
御するための信号を与える制御装置とから構成し
た半導体気相成長装置において、前記弁装置を制
御する制御装置に、反応炉内の気相成長のプロセ
スを指定するための時間、使用ガスおよびその流
量並びに炉内温度に関する情報を含む一連のプロ
セスプログラムからなるプロセスプログラム群
と、このプロセスプログラム群をデコードして前
記弁装置に対する制御信号を形成するシステムプ
ログラムを保持させたプロセス制御装置を開発
し、特許出願を行つた。

すなわち、前記特許出願に係る半導体気相成長
装置は、主として複数個の反応炉を共通のプロセ
ス制御装置でプログラマブルに制御し得るもので
ある。しかしながら、従来より実施されているこ
の種のプロセス制御装置は、人手により各種制御
対象を調整操作し、目的とするエピタキシヤル層
を形成する一工程毎に、作成されたウエハを測定
し、その結果に従つて前記制御対象を再調整操作
するものである。このため、制御対象の調整操作
を誤まる可能性が多く、従つて不良製品の発生率
も多くなるという難点があつた。また、これら不
良製品の発生を防止する見地から、作成されたウ
エハの測定や制御対象の調整操作には誤りのない
よう充分な注意力が要求され、操作者に対し多大
の労力を負担させる難点があつた。

しかるに、前述した気相成長装置により所望の
半導体ウエハを作成する場合、使用ガスの種類と
その流量および操作時間並びに反応炉の温度条件
によつて所望の厚みと抵抗率を有する気相成長層
が得られる。従つて、このようにして得られる気
相成長層の目標値としては、厚みと抵抗率が最も
重要である。そこで、前記気相成長層の厚みと抵
抗率に関しその特性を測定したところ、厚み
〔μ／min〕は単位時間当りのソースガス量
（SiCl₄，SiH₂Cl₂等）〔ｇ／min〕に対し第１図に
示すように略直線関係にあり、また抵抗率〔Ω
cm〕は単位時間当りのドーパントガス量（B₂H₆
等のＮガスまたはPH₃等のＰガス）〔c.c.／min〕
の対数値に対し第２図に示すように略直線関係に
あることが確認された。なお、第１図および第２
図に示す測定例においては、基準ベースガスとし
て水素ガスH₂を80l／min使用することを条件と
するものである。従つて、前述した測定結果か
ら、半導体ウエハ上に形成される気相成長層の目
標値である厚みおよび抵抗率は、ソースガス量お
よびドーパントガス量の関数として定義付けられ
る。このため、所定の目標値を設定すれば、ソー
スガス量およびドーパントガス量が決定され、こ
れに基づきプロセス制御の対象となる弁装置の開
閉時間とその開度および炉内温度等を容易に算出
することができると共にプロセスプログラムの作
成を簡便に達成することができる。

また、この種の半導体気相成長装置において
は、同一反応炉をそのまま使用して同一内容のプ
ロセスプログラムに基づいて同一ウエハを得るべ
く複数回のバツチ操作を行つた場合、厚みおよび
抵抗率は、例えば第３図および第４図に示すよう
に、バツチ回数毎に変化する傾向を示す。この傾
向は、反応時間が増大するに従つて反応炉内が汚
れ、例えば反応炉内の温度を外部からセンサで検
出して温度加熱のフイードバツク制御を行う系に
誤差を生じたり、ウエハを載置するサセプタ上に
も気相成長層が形成されてウエハの雰囲気が徐々
に変化する等に起因するものと考えられる。しか
も、これらの変化傾向は、バツチ回数を増す毎に
直線的に変化する保証もない。すなわち、これら
の変化傾向は、各装置に応じて固有の特性を持つ
ことが確認されている。

そこで、前述した気相成長層のバツチ回数に応
じて変化する傾向を装置に応じてパターン化し、
前述したプロセスプログラムの内容をバツチ回数
毎に補正するよう構成すれば、さらに高精度の半
導体気相成長装置のプロセス制御を実現すること
ができる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、シリコンウエハ等の半導体基
板上に不純物を混入させた気相成長層を得る半導
体気相成長装置において、ソースガスおよびドー
パントガスをその流量とシーケンス時間との関係
においてプログラマブルに設定することにより、
所定の厚みおよび抵抗率を有する気相成長層を容
易にかつ高精度に成長させ得るプロセス制御装置
を提供することにある。

〔発明の要点〕

本発明に係る半導体気相成長装置のプロセス制
御装置は、シリコン等の基板上に気相成長を行う
反応炉と、前記基板を加熱する手段と、前記反応
炉と気相成長に必要な各種ガス源との間を接続す
る管路網と、各種ガスに対しその所望量を反応炉
に導くよう前記管炉網上に設けた弁装置と、前記
炉内の気相成長のプロセスを指定するためのシー
ケンス時間、使用ガスおよびその流量ならびに温
度に関する情報をパラメータデータとして貯える
シーケンスプログラムを有し、前記弁装置のON
−OFFないしはその開度を制御するための信号
および前記加熱手段を制御する信号を与えるプロ
セス制御手段とからなる半導体気相成長装置のプ
ロセス制御装置であつて、前記プロセス制御手段には、気相成長層の厚み
とソースガス流量およびシーケンス時間との相関
関係を示す厚みデータを格納したメモリと、前記
基板上に形成する気相成長層の厚みを入力する手
段と、該入力手段によつて入力された気相成長層
の厚みと前記メモリに格納されている厚みデータ
からソースガス流量およびシーケンス時間の少な
くとも１つの最適値を選択設定すると共にこれら
の最適値からシーケンスプログラムを作成するプ
ロセスプログラム作成手段とを設けたことを特徴
とする。

さらに、本発明に係る半導体気相成長装置のプ
ロセス制御装置は、前記プロセス制御手段とし
て、気相成長層の厚みとソースガス流量およびシ
ーケンス時間との相関関係を示す厚みデータを格
納したメモリと、気相成長層の抵抗率とドーパン
トガス流量との相関関係を示す抵抗率データを格
納したメモリと、前記基板上に形成する気相成長
層の厚みおよび抵抗率を入力する手段と、該入力
手段によつて入力された気相成長層の厚みおよび
抵抗率と前記メモリに格納されている厚みデータ
および抵抗率データから各種ガス流量およびシー
ケンス時間の少なくとも１つの最適値を選択設定
すると共にこれらの最適値からシーケンスプログ
ラムを作成するプロセスプログラム作成手段とを
設けたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に、本発明に係る半導体気相成長装置のプロ
セス制御装置の実施例につき添付図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。

第５図は、本発明のプロセス制御装置を適用す
る半導体気相成長装置を構成する反応炉の構造を
示す断面図である。

すなわち、第５図において、参照符号１０は底
板を示し、この底板１０の中央下方に炉内で気相
成長に供されるガスを導入するための管路１２が
挿通配置されており、前記管路１２の下端部に設
けた導入口１４からガスを導入し管路１２の頂部
に設けた噴気孔１６から噴出するよう構成され
る。この管路１２の外周部には、その頂部におい
てサセプタ１８を支承する回転部材２０が囲繞配
置され、この回転部材２０は減速機付モータ２２
により回転動作するよう構成される。サセプタ１
８の下方には、カバー２４を隔てて誘導加熱用コ
イル２６が配置されている。前記コイル２６は絶
縁板２８で支持され、この絶縁板２８はボルト３
０を介して底板１０の上方に固定されている。ま
た、前記コイル２６は、それぞれ底板１０を貫通
して炉内に導入され、底板１０に近接した位置に
おいて接続用継手３２，３４を介して外部の高周
波電流供給用ケーブルと接続される。

一方、参照符号３６は、前記底板１０上に配置
した天井蓋を示し、この天井蓋３６は三層構造を
有し、それぞれ内側から石英層３８、第１ステン
レス層４０および第２ステンレス層４２がそれぞ
れ空隙を介して配置されている。天井蓋３６の下
部外周面には適宜フランジ４４が設けられ、この
フランジ４４をクランプ部材４６を介してエアシ
リンダ装置４８により底板１０上に押圧固定する
よう構成される。また、天井蓋３６の一部には、
サセプタ１８およびこれに載置されたウエハ５０
を外部から観察するための観察窓５２が設けら
れ、さらにウエハ５０およびサセプタ１８の温度
を石英層３８を介して入射される光により検出し
得るセンサ５４を取付けた温度検出窓５６が設け
られている。

なお、天井蓋３６と一体的にブラケツト５８が
設けられ、このブラケツト５８は図示しないシリ
ンダ装置のピストンと結合して上下に移動できる
よう構成され、例えばサセプタ１８上のウエハ５
０を取換える等の際に天井蓋３６を上方へ移動さ
せることができる。

第６図は、前述した構成からなる第５図に示す
反応炉に接続される各種ガスの配管系統図を示す
ものである。

すなわち、第６図において、参照符号６０，６
２，６４，６６および６８はそれぞれガスチヤン
バを示し、これらのガスチヤンバ内には順次N₂，
H₂，D_N，D_PおよびHClのガスがそれぞれ封入さ
れている。また、参照符号７０はバブリングチヤ
ンバを示し、このチヤンバ内にはSiCl₄または
SiHCl₃の液体が充填されている。

チヤンバ６０から上方へ延びる管路には、圧力
スイツチPS１、常時開状態の弁１（以下同様
に常時開状態の弁に−を付すものとする）が設け
られ、弁PV７に通じている。同様に、チヤンバ
６２から上方へ延びる管路には、圧力スイツチ
PS２、弁PV２が設けられ、弁PV８に通じてい
る。そして、前記弁PV７とPV８の出口ポートは
合流してマスフロー弁MFC１を介して管路PL１
に接続されている。管路PL１上には、さらにガ
ス合流弁PV１９，PV２０が反応炉との間に設け
られており、管路PL１Ａ，PL２Ａにより供給さ
れるガスを弁PV１９，PV２０を励磁することに
より混合できるよう構成されている。

チヤンバ７０からは、弁PV３を介して２本の
管路PL３Ａ，PL３Ｂが延設され、弁VC１に接
続されている。この弁VC１のポートＰ０には水
素ガスH₂が導入され、このガスH₂はポートＰ２
より導出され管路PL３Ａ，弁PV３を通つてバブ
リングチヤンバ７０に導入されて液体のSiCl₄中
にて排出されバブリングが行われる。従つて、チ
ヤンバ７０内の空間には蒸気化したSiCl₄とH₂の
混合気体が生成され、この気体が管路PL３Ｂ上
の弁PV３を通つて弁VC１の入力ポートＰ３、出
力ポートＰ１を通り管路PL６Ａに導かれる。

ドーパントＮガスを封入するチヤンバ６４から
上方へ延びる管路には、弁PV５を介してマスフ
ロー弁MFC４，MFC５，MFC６が接続されて
いる。これらの弁MFC４〜６の入力側は水素ガ
スH₂の管路PL５に弁PV９を介して接続されて
おり、水素ガスH₂と混合されたドーパントＮガ
スが、出力側より管路PL１Ａに導かれる。

同様の配管系統が、ドーパントＰガスを封入す
るチヤンバ６６から上方へ延びる管路に対しても
構成されている。この場合、弁PV２３，PV２４
およびマスフロー弁MFC８，MFC９，MFC１
０が前記各弁と対応していることは図面から理解
されよう。

さらに、HClガスを封入するチヤンバ６８から
延びる管路上には、弁PV６Ａ、マスフロー弁
MFC７が設けられ、合流弁PV２０の混合ポート
に接続されている。前記マスフロー弁MFC７の
上流側には、弁６を介して管路PL５が合流
接続されている。

第７図は、前述した第６図に示す反応炉へ導入
される各種ガス配管系統において、プログラム制
御されるマスフロー弁MFC１〜１０（MFC３は
ない。以下同じ。）の制御系統図を示すものであ
る。すなわち、各マスフロー弁に対しそれぞれ所
定のプロセスプログラムに基づいて指令を与える
CPUを内蔵したプロセス制御装置７２を備え、
このプロセス制御装置７２から各マスフロー弁
MFC１〜１０に対し指令値電圧をそれぞれＤ／
Ａ変換器７４を介して供給する。一方、各マスフ
ロー弁MFC１〜１０に取付けた流量検出部DTか
らの出力をアナログマルチプレクサ７６によつて
順次取出し、これらをＡ／Ｄ変換器７８を介して
前記プロセス制御装置７２へ取込むよう構成され
る。

次に、前述した第６図および第７図に示す制御
系統に基づいて第５図に示す反応炉において半導
体の気相成長を行う場合のプロセスプログラム制
御動作につき、第８図に示す典型的なプロセスプ
ログラムに基づいて説明する。

第８図において、プロセスプログラムPP(1)の
内容は、N₂ Putgeを示し、３分間窒素ガスN₂
をFN1 ｌ／minの流量で供給する。従つて、第
６図において、チヤンバ６０から窒素ガスN₂が
弁１、弁PV７、MFC１を通り、さらに弁PV
１９，PV２０を通つて反応炉Ｒ１内に入り、反
応炉の排気口を経てパージングが行われる。この
場合、流量FN1 ｌ／minはマスフロー弁MFC１
の電圧指令値として、第７図に示すプロセス制御
装置７２から与えられる。

プロセスプログラムPP(2)は、H₂ Purgeを示
し、３分間水素ガスH₂をFH2 ｌ／minの流量で
供給する。水素ガスH₂は弁PV２，PV８，MFC
１，PV１９，PV２０を通り、反応炉Ｒ１に入
り、前記N₂パージと同様にパージングが行われ
る。

次のプロセスプログラムPP(3)〔以下PP（）
とする〕は、HEAT ON(1)を示し、反応炉に対
し水素ガスH₂の供給量はFH2 ｌ／minとし各弁
の状態は変更しない。そして、誘導加熱炉を第１
段階のレベルに設定して、第１の設定温度θ1とな
るよう３分間加熱する。

次いで、プロセスプログラムPP(4)では、水素
ガスH₂は同じ流量のまま設定温度θ2℃となるよ
う第２段階のレベルに設定して３分間加熱する。

プロセスプログラムPP(5)は、HCl VENTを示
す。この場合の設定内容は、３分間で、水素ガス
H₂がFH2 ｌ／min、HClがFHCL ｌ／minの流
量である。塩化水素HClは、弁PV６Ａ，MFC
７，PV２０および反応炉Ｒ１の内部を通りベン
ト口へ流れるHClの流量FHCL ｌ／minはマス
フロー弁MFC７への電圧指令値によつて設定さ
れる。

プロセスプログラムPP(6)は、HCl ETCHを示
し、３分間継続される。このため、プロセスプロ
グラムPP(5)に対し合流弁PV２０で水素ガスH₂
と合流して反応炉Ｒ１へ供給される。

プロセスプログラムPP(7)は、H₂ Purgeを示
し、前記プロセスプログラムPP(2)と同様にして
３分間継続される。

プロセスプログラムPP(8)は、HEAT DOWN
を示し、反応炉内をθ2℃からθ3℃に設定する。こ
の３分間のプロセスプログラムPP(8)が終了する
と、気相成長の準備が略整い、次いでプロセスプ
ログラムPP(9)に移る。

プロセスプログラムPP(9)は、EPi VENT(1)を
示し、３分間で、水素ガスH₂をFH2 ｌ／min、
ドーパントＰガスD_PをFDP c.c.／min、四塩化
シリコンSiCl₄をFS1 ｇ／minの流量割合で供給
する。水素ガスH₂は弁PV２→VC１→PV３→チ
ヤンバ７０に至り、このチヤンバ７０からガス状
のSiCl₄とH₂との混合気体が弁PV３→VC１に至
り、管路PL６Ａに供給される。これに対し、チ
ヤンバ６６から弁PV２３，MFC８，MFC９，
MFC１０を通つてドーパントＰガスD_Pが供給さ
れているので、このガスD_Pと管路PL６Ａに達し
ているH₂＋SiCl₄とが合流し、ベントVENTに排
出される。

プロセスプログラムPP(10)は、EPi DEPOを示
し、各ガスの流量はプロセスプログラムPP(9)と
同じであり、弁PV１９がON状態となる。この
状態が３分間継続される。従つて、管路PL１Ａ
に供給されるガス（D_P＋H₂＋SiCl₄）は弁PV１
９で合流し、さらに弁PV２０の主ポートを通つ
て反応炉に入り、サセプタ上のウエハにＰ形半導
体を気相成長させる。この場合の成長反応は、次
式のように水素還元の可逆反応が行われる。

SiCl₄＋2H₂Si＋4HCl このようにして、Siがウエハ上に蓄積される。
ドーパントＰガスD_Pとしては、通常ホスフイン
PH₃が使用される。このプロセスプログラムPP
(10)で３分間が経過すると、気相成長が終了する。

プロセスプログラムPP(11)は、H₂ Purgeを示
し、前記プロセスプログラムPP(2)と同様に、水
素ガスH₂をFH2 ｌ／minの流量で３分間供給す
る。

プロセスプログラムPP(12)、PP(13)、PP(14)は、
本実施例では使用されていない。

プロセスプログラムPP(15)は、HEAT OFFを
示し、誘導加熱コイルへの電力供給をカツトオフ
する。この場合、時間を３分間に設定したのは炉
内温度の低下に要する時間を見込んだものであ
る。この間も水素ガスH₂をFH2 ｌ／minの流量
で供給する。

プロセスプログラムPP(16)は、H₂ Purgeを示
し、前記プロセスプログラムPP(2)と同様に、水
素ガスH₂をFH2 ｌ／minの流量で３分間供給す
る。

そして、プロセスプログラムPP(17)は、N₂
Purgeを示し、窒素ガスN₂をFN17 ｌ／minの流
量で３分間供給する。

以上のプロセスプログラムPP(1)〜PP(17)によ
り、半導体気相成長の一工程を完了する。

なお、前述したプロセスプログラム制御による
気相成長反応においては、ウエハ上にＰ形半導体
を気相成長させる場合を示したが、Ｎ形半導体を
気相成長させる場合は、チヤンバ６４のドーパン
トＮガスD_Nを弁PV５，PV９，MFC４，MFC
５，MFC６を介して供給するよう構成する。こ
の場合、ドーパントＮガスD_Nとしては、B₂H₆
（Diborane）を使用すれば好適である。

次に、前述した半導体気相成長装置において、
半導体の気相成長操作をプログラマブルに行うた
めのプロセス制御装置の構成について説明する。

第９図は、前述した第７図に示すプロセス制御
装置７２のCPU用のプログラムメモリ内に記憶
保持される一工程分のプロセスプログラムグルー
プ（以下PPG（）と称する）を構成している各
プロセスプログラムのフオーマツト図である。す
なわち、このプロセスプログラムグループは、各
シーケンス単位毎にシーケンス番号、データサイ
ズ、シーケンス時間、データビツトコード、温度
またはガス流量に関するデータが格納され、各プ
ログラムPP(1)〜PP(n)まで連続的に構成される。

第１０図は、前記プロセスプログラムと同様に
プロセス制御装置７２のCPU用のデータメモリ
内に記憶保持される厚みデータテーブルのフオー
マツト図を示すものである。この厚みデータテー
ブルは、前述した第１図に示す関係に基づいて、
気相成長層の厚みを予め区分し、区分された各厚
み毎に最適なシーケンス時間とソースガス流量と
を設定したものである。すなわち、第１０図にお
いては、厚みデータI_V〜N_Vとそのデータの記憶
されているアドレスを厚みデータ毎に順次データ
メモリに格納し、次いで前記厚みデータの指定す
るアドレス毎に対応するシーケンス時間とソース
ガス流量とを順次データメモリに格納したもので
ある。

第１１図は、第１０図と同様にプロセス制御装
置７２のCPU用のデータメモリ内に記憶保持さ
れる抵抗率データテーブルのフオーマツト図を示
すものである。この抵抗率データテーブルは、前
述した第２図に示す関係に基づいて、気相成長層
の抵抗率を予め区分し、区分された抵抗値毎に最
適なドーパントガス流量を設定したものである。
すなわち、第１１図においては、抵抗率データI_R
〜N_Rとそのデータの記憶されているアドレスを
抵抗率データ毎に順次データメモリに格納し、次
いで前記抵抗率データの指定するアドレス毎に対
応するドーパントガス流量を順次データメモリに
格納したものである。

このようにCPU用のデータメモリ内に格納さ
れた厚みデータテーブルと抵抗率データテーブル
とを使用し、所定工程のプロセスプログラムを作
成するに際しては、次のような手順で行うことが
できる。

まず、CPUの前記データメモリ内へ厚みデー
タと抵抗率データとを入力する。厚みデータの入
力は、第１２図に示すフローチヤートに基づいて
行われ、厚みデータ入力終了フラグのセツトによ
り完了する。また、抵抗率データの入力は、第１
３図に示すフローチヤートに基づいて行われ、抵
抗率データ入力終了フラグのセツトにより完了す
る。このようにして、それぞれCPUのデータメ
モリ内にセツトされた厚みデータ入力終了フラグ
と抵抗率データ入力フラグとは、第１４図に示す
フローチヤートに基づいて第１０図および第１１
図に示す厚みデータテーブルおよび抵抗率データ
テーブルのサーチを行い、第９図に示すような目
標シーケンスのプロセスプログラムを作成し、こ
れをデータフラグにセツトする。

すなわち、所定の厚みデータと抵抗率データと
を入力して所望の半導体気相成長を実行し得る目
標シーケンスを組むためのプロセスプログラムを
作成するに際しては、まず厚みデータ入力終了フ
ラグをセツトしてこの厚み入力データと第１０図
に示す厚みデータテーブル中の同じ値のものをサ
ーチし、一致データがあればこれと対応するシー
ケンス時間とガス流量とを読み出してこのデータ
をメモリに一時保持する。次いで、抵抗率データ
入力終了フラグをセツトしてこの抵抗率入力デー
タと第１１図に示す抵抗率データテーブル中の同
じ値のものをサーチし、一致データがあればこれ
と対応するガス流量をメモリに読み出し、このデ
ータを前述のメモリに一時保持したデータと共に
目標シーケンスを作成しメモリに書き込む。そし
て、この目標シーケンスに基づいて、第９図に示
すプロセスプログラムを作成し、このプロセスプ
ログラムをデータフラグにセツトすれば、プスセ
スプログラムが完成する。

しかるに、このように設定されたプロセスプロ
グラムを使用してプロセス制御装置により半導体
気相成長装置を制御する場合、第１回目のバツチ
操作では略目標値通りの製品を得ることができる
が、同一装置を使用して同一内容のプロセスプロ
グラムによる複数回のハツチ操作を行う場合、前
述したように厚みと抵抗率に関し第３図および第
４図に示すような変化を示す。そこで、このよう
な変化傾向（パターン）を装置固有の関数として
把握し、ガス流量もしくはシーケンス時間を補正
することにより常に安定した目標厚みと抵抗率の
製品を製造することができる。

ところで、前述したプロセスプログラムの作成
に際し、例えば、目標厚みは、ある温度条件の基
ではガス流量に比例してシーケンス時間が決定さ
れ、このガス流量の割合はμ／minの単位で表わ
され一般に成長速度と呼ばれている。また、目標
抵抗率は、シーケンス時間とは関連なく、ガス流
量のみに比例（log比例）する。従つて、前述し
た補正を行うための補正値は、前記比例値を利用
して決定することができる。次に、予め設定され
たプロセスプログラムによる目標厚みおよび目標
抵抗率のバツチ間補正の実施例につき説明する。

１目標厚みのバツチ間補正目標厚みに対して、バツチ操作毎の変化傾向が
２回目ではt₂の厚み増大があり、Ｎ回目ではt_Nの
厚み増大があるものとした場合、厚みのバツチ間
補正値は次式で示される。

２回目のバツチ間厚み補正値Δt₂〔分または秒〕 Δt₂＝t₂／成長時間Ｎ回目のバツチ間厚み補正値Δt_N〔分または秒〕 Δt_N＝t_N／成長時間従つて、これらの補正値を第１５図に示すよう
にバツチ間厚み補正値のデータテーブルを作成し
て、これを前述したプロセス制御装置７２の
CPUのデータメモリに格納する。

そこで、目標厚みのバツチ間補正を行うに際し
ては、バツチ操作毎に第１５図に示すデータテー
ブルをサーチして所定のバツチ間厚み補正値を取
り出し、シーケンス時間に関するプロセスプログ
ラムの変更を行う。

２目標抵抗率のバツチ間補正目標抵抗率についても、前記目標厚みと同様に
バツチ操作毎の変化傾向があり、従つて、前記バ
ツチ間厚み補正値と同様にバツチ間抵抗率補正値
を作成することができる。この場合、抵抗率は、
基準ベースガス（例えば、水素ガスH₂）に対す
るドーパントガスの流量に比例（log比例）する
ことから、基準ベースガスまたはドーパントガス
の流量を補正値として使用することができる。な
お、基準ベースガスは、目標厚みにも影響を与え
るためこれを変更しない方がよいが、必要に応じ
て目標厚みの成長速度を含めて変更してもよい。

そこで、前記ドーパントガスの流量を補正値と
して、第１６図に示すようにバツチ間抵抗率補正
値のデータテーブルを作成して、これを前記と同
様にプロセス制御装置７２のCPUのデータメモ
リに格納する。

従つて、目標抵抗率のバツチ間補正を行うに際
しては、バツチ操作毎に第１６図に示すデータテ
ーブルをサーチして所定のバツチ間抵抗率補正値
を取り出し、ドーパントガス流量に関するプロセ
スプログラムの変更を行う。

前述した目標厚みおよび目標抵抗率のバツチ間
補正は、第１７図に示すバツチ間補正フローチヤ
ートに基づき、バツチ回数および第１５図および
第１６図に示すデータテーブルを参照してシーケ
ンス時間およびドーパントガス流量の補正を行
い、プロセスプログラムの変更すなわち書替えを
行う。しかも、このようなプロセスプログラムの
バツチ間補正は、一工程プロセスが終了する毎
（バツチ終了毎）に前記バツチ間補正フローチヤ
ートに基づいて自動的に行われる。

なお、代案として、前述したバツチ間厚み補正
値およびバツチ間抵抗率補正値に関するデータテ
ーブルの使用に代えて、同一補正を演算式を使用
して処理するよう構成することもできる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明に
よれば、弁装置のON−OFFないしはその開度を
制御するための信号および加熱手段を制御する信
号を与えるプロセス制御手段において、気相成長
層の厚みとソースガス流量およびシーケンス時間
との相関関係を示す厚みデータを格納したメモリ
と、基板上に形成する気相成長層の厚みを入力す
る手段と、該入力手段によつて入力された気相成
長層の厚みと前記メモリに格納されている厚みデ
ータからソースガス流量およびシーケンス時間の
少なくとも１つの最適値を選択設定すると共にこ
れらの最適値からシーケンスプログラムを作成す
るプロセスプログラム作成手段とを設けることに
より、人手による制御設定値の誤りの発生を防止
し、制御性能の優れたプロセス制御を容易に実現
することができると共に、製品の定格変更や異種
製品の製造に際し、プロセスプログラムの変更を
コンピユータ機能を利用して迅速かつ適正に行う
ことができる。

また、本発明においては、前記プロセス制御手
段に、気相成長層の抵抗率とドーパントガス流量
との相関関係を示す抵抗率データテーブルを格納
したメモリを追加することにより、所望する製品
の抵抗率となるような制御を適正に行うことがで
きる。

特に、本発明のプロセス制御装置によれば、製
品の定格変更や異種製品の製造に際し、プロセス
プログラムの変更をコンピユータ機能を利用して
迅速かつ適正に行うことができるため、装置の段
取り変えも簡便となり、製品の製造コスト低減も
容易に実現できる。また、本発明装置を使用する
ことにより、複数基の半導体気相成長装置を共通
のプロセス制御装置により、同時にしかも反復継
続的に制御することができ、この種装置による製
品の生産性向上に寄与する効果は極めて大きい。

さらに、本発明のプロセス制御装置において、
所望する製品の厚みと抵抗率に関するデータに基
づき予め設定したシーケンスプログラムに対し、
バツチ操作の回数増加に伴つて発生する目標厚み
および目標抵抗率の変化をその変化に対応したシ
ーケンス時間およびガス流量に関する補正値でプ
ログラマブルに補正し、プロセスプログラムの再
作成を行うよう構成することにより、常に均質な
製品の量産化を容易に実現することができる。

以上、本発明装置の好適な実施例について説明
したが、本発明の精神を逸脱しない範囲内におい
て種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体気相成長層の厚みとソースガス
量との関係を示す特性線図、第２図は半導体気相
成長層の抵抗率とドーパントガス量との関係を示
す特性線図、第３図はバツチ回数によつて変化す
る厚みの特性線図、第４図はバツチ回数によつて
変化する抵抗率の特性線図、第５図は本発明に係
るプロセス制御装置を実施する半導体気相成長装
置の構造を示す要部断面図、第６図は第５図に示
す半導体気相成長装置のガス供給系の配管系統
図、第７図は第６図に示すガス供給系を制御する
制御系の系統図、第８図は第７図に示す制御系に
設けられるプロセス制御装置で実行されるプロセ
スプログラムの一例を示す説明図、第９図は本発
明に係るプロセス制御装置にプログラムされるシ
ーケンスプログラムの基本構成を示すフオーマツ
ト図、第１０図は本発明に係るプロセス制御装置
に格納される厚みデータテーブルのフオーマツト
図、第１１図は本発明に係るプロセス制御装置に
格納される抵抗率データテーブルのフオーマツト
図、第１２図は本発明に係るプロセス制御装置に
入力して所要のプロセスプログラムを作成するた
めの厚みデータの入力フローチヤート図、第１３
図は本発明に係るプロセス制御装置に入力して所
要のプロセスプログラムを作成するための抵抗率
データの入力フローチヤート図、第１４図は第１
２図および第１３図に示す入力フローチヤートに
基づいて入力された厚みデータと抵抗率データと
から所定のプロセスプログラムを作成するための
フローチヤート図、第１５図はバツチ間厚み補正
値のデータテーブルを示すフオーマツト図、第１
６図はバツチ間抵抗率補正値のデータテーブルを
示すフオーマツト図、第１７図はプロセスプログ
ラムのバツチ間補正を行うためのフローチヤート
図である。１０……底板、１２……管路、１４……導入
口、１６……噴気孔、１８……サセプタ、２０…
…回転部材、２２……減速機付モータ、２４……
カバー、２６……誘導加熱用コイル、２８……絶
縁板、３０……ボルト、３２，３４……接続用継
手、３６……天井蓋、３８……石英層、４０……
第１ステンレス層、４２……第２ステンレス層、
４４……フランジ、４６……クランプ部材、４８
……エアシリンダ装置、５０……ウエハ、５２…
…観察窓、５４……センサ、５６……温度検出
窓、５８……ブラケツト、６０，６２，６４，６
６，６８……ガスチヤンバ、７０……バプリング
チヤンバ、７２……プロセス制御装置、７４……
Ｄ／Ａ変換器、７６……アナログマルチプレク
サ、７８……Ａ／Ｄ変換器。

Claims

【特許請求の範囲】１シリコン等の基板上に気相成長を行う反応炉
と、前記基板を加熱する手段と、前記反応炉と気
相成長に必要な各種ガス源との間を接続する管路
網と、各種ガスに対しその所望量を反応炉に導く
よう前記管路網上に設けた弁装置と、前記炉内の
気相成長のプロセスを指定するためのシーケンス
時間、使用ガスおよびその流量ならびに温度に関
する情報をパラメータデータとして貯えるシーケ
ンスプログラムを有し、前記弁装置のON−OFF
ないしはその開度を制御するための信号および前
記加熱手段を制御する信号を与えるプロセス制御
手段とからなる半導体気相成長装置のプロセス制
御装置であつて、前記プロセス制御手段には、気相成長層の厚みとソースガス流量およびシー
ケンス時間との相関関係を示す厚みデータを格納
したメモリと、前記基板上に形成する気相成長層の厚みを入力
する手段と、該入力手段によつて入力された気相成長層の厚
みと前記メモリに格納されている厚みデータから
ソースガス流量およびシーケンス時間の少なくと
も１つの最適値を選択設定すると共にこれらの最
適値からシーケンスプログラムを作成するプロセ
スプログラム作成手段とを設けたことを特徴とする半導体気相成長装置の
プロセス制御装置。２シリコン等の基板上に気相成長を行う反応炉
と、前記基板を加熱する手段と、前記反応炉と気
相成長に必要な各種ガス源との間を接続する管路
網と、各種ガスに対しその所望量を反応炉に導く
よう前記管路網上に設けた弁装置と、前記炉内の
気相成長のプロセスを指定するためのシーケンス
時間、使用ガスおよびその流量ならびに温度に関
する情報をパラメータデータとして貯えるシーケ
ンスプログラムを有し、前記弁装置のON−OFF
ないしはその開度を制御するための信号および前
記加熱手段を制御する信号を与えるプロセス制御
手段とからなる半導体気相成長装置のプロセス制
御装置であつて、前記プロセス制御手段には、気相成長層の厚みとソースガス流量およびシー
ケンス時間との相関関係を示す厚みデータを格納
したメモリと、気相成長層の抵抗率とドーパントガス流量との
相関関係を示す抵抗率データを格納したメモリ
と、前記基板上に形成する気相成長層の厚みおよび
抵抗率を入力する手段と、該入力手段によつて入力された気相成長層の厚
みおよび抵抗率と前記メモリに格納されている厚
みデータおよび抵抗率データから各種ガス流量お
よびシーケンス時間の少なくとも１つの最適値を
選択設定すると共にこれらの最適値からシーケン
スプログラムを作成するプロセスプログラム作成
手段とを設けたことを特徴とする半導体気相成長装置の
プロセス制御装置。