JPH10223622A - 半導体装置の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気圧変動に依存することなく、安定した酸
化膜厚ならびに膜質を得る。 【解決手段】 半導体ウエハ上の酸化膜の形成が開始さ
れると、モニタ部１０ｂがモニタした気圧計９のモニタ
値に応じた設定データを検索部１０ｃが格納部１０ａか
ら検索し、その設定データに基づいてガス流量圧力制御
部１０ｄがプロセスガスの流量を増減するようにガスユ
ニット５の制御を行う。同時に排気圧力制御部１０ｅ
は、プロセスチューブの排気量を設定された排気量まで
増減するように排気制御バルブ８の制御を行い、プロセ
スチューブ内の圧力を大気圧の変動に依存することなく
一定に保ちながら成膜を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法および装置に関し、特に、常圧付近における半導体
ウエハに酸化膜を形成する常圧熱酸化の成膜に適用して
有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、酸
素または水分子を加熱された反応室内の半導体ウエハに
供給することにより高温において熱酸化の反応をさせ、
半導体ウエハに酸化膜を形成される熱酸化装置は、この
酸化膜の形成を１気圧付近の大気圧下で行っている。

【０００３】なお、この種の熱酸化装置について詳しく
述べてある例としては、平成６年９月９日、株式会社プ
レスジャーナル発行、松下晋司（編）、「月刊Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ増刊号 Ｔｈｅ Ｅｑ
ｕｉｐｍｅｎｔ」Ｐ７１〜Ｐ７５があり、この文献に
は、酸化拡散装置の基本構成などが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な熱酸化装置では、次のような問題点があることが本発
明者により見い出された。

【０００５】すなわち、大気圧下で酸化膜の形成を行う
ために、大気圧が変動すると、酸化時の反応室内の酸化
雰囲気圧力が変化することにより酸化速度が変化し、そ
れに応じて半導体ウエハに形成される酸化膜厚が変化し
てしまうという問題が生じてしまい、歩留まり低下や装
置の稼働率低下の要因となっている。

【０００６】また、熱酸化装置には、排気管に反応室内
の圧力を制御する圧力制御機構、いわゆる、ＡＰＣ（Ａ
ｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を備えた
ものもあるが、この場合も、反応室と排気管との圧力を
一定にするだけであり、大気圧が変動すると酸化膜厚の
変化が同様に生じてしまう。

【０００７】本発明の目的は、大気圧変動に依存するこ
となく、安定した酸化膜厚ならびに膜質を得ることので
きる半導体装置の製造方法および装置を提供することに
ある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１０】すなわち、本発明の半導体装置の製造方法
は、大気圧を大気圧測定手段によりモニタ部がモニタす
る工程と、モニタされた圧力に対応するデータを格納部
に格納された設定データから検索部が検索する工程と、
検索結果に基づいてガス流量圧力制御部が制御信号を生
成し、反応室に供給される処理ガスの流量制御を行う流
量制御手段の制御を行う工程と、検索結果に基づいて排
気圧力制御部が制御信号を生成し、反応室から排気され
る処理ガスの排気量の制御を行う排気制御手段の制御を
行う工程とを有するものである。

【００１１】それにより、大気圧が変動しても反応室内
の圧力が自動的に絶えず一定に保たれるので、安定した
膜厚および膜質の酸化膜を得ることができる。

【００１２】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
大気圧を大気圧測定手段によりモニタ部がモニタする工
程と、モニタされた圧力に対応するデータを格納部に格
納された時間設定データから検索し、処理時間を演算部
が演算する工程と、演算結果に基づいて処理時間の制御
を行う工程とを有するものである。

【００１３】それにより、大気圧が変動しても自動的に
酸化膜形成における処理時間の補償を行うので、安定し
た膜厚および膜質の酸化膜を得ることができる。

【００１４】さらに、本発明の半導体製造装置は、大気
圧を測定する大気圧測定手段と、当該大気圧測定手段に
より測定された圧力に基づいて反応室内の圧力を一定に
制御する圧力制御手段とを設けたものである。

【００１５】それにより、圧力制御手段が大気圧が変動
しても反応室内の圧力を自動的に絶えず一定に保つの
で、安定した膜厚および膜質の酸化膜を得ることができ
る。

【００１６】また、本発明の半導体製造装置は、前記圧
力制御手段が、設定データを格納する格納部と、大気圧
測定手段のモニタを行うモニタ部と、当該モニタ部の測
定データに応じた設定データを格納部から検索する検索
部と、当該検索部の検索結果に基づいて制御信号を出力
し、反応室に供給される処理ガスの流量制御を行う流量
制御手段の制御を行うガス流量圧力制御部と、該検索部
の検索結果に基づいて制御信号を生成し、反応室から排
気される処理ガスの排気量の制御を行う排気制御手段の
制御を行う排気圧力制御部とよりなるものである。

【００１７】それにより、検索部の検索結果に基づいて
ガス流量圧力制御部およびガス流量圧力制御部が反応室
内の圧力を大気圧の変動に基づいて増減することによ
り、反応室内の圧力を絶えず一定に保ちながら成膜を行
うので、安定した膜厚および膜質の酸化膜を得ることが
できる。

【００１８】さらに、本発明の半導体製造装置は、大気
圧を測定する大気圧測定手段と、当該大気圧測定手段に
より測定された圧力に基づいて処理時間の制御を行う処
理制御手段とを設けたものである。

【００１９】それにより、処理制御手段が、大気圧が変
動しても自動的に酸化膜形成における処理時間の補償を
行うので、安定した膜厚および膜質の酸化膜を得ること
ができる。

【００２０】また、本発明の半導体製造装置は、前記処
理制御手段が、時間設定データを格納する格納部と、大
気圧測定手段のモニタを行うモニタ部と、当該モニタ部
によりモニタされた気圧のデータならびに該格納部に格
納された時間設定データに基づいて処理時間の演算を行
う演算部と、当該演算部の演算結果に基づいて処理時間
の制御を行う制御部とよりなるものである。

【００２１】それにより、演算部の演算結果に基づいて
制御部が大気圧の変動に基づいて処理時間の補償をする
ことにより、安定した膜厚および膜質の酸化膜を得るこ
とができる。

【００２２】以上のことにより、常に高品質な酸化膜を
形成できるので半導体装置の歩留まりを向上でき、かつ
製品の品質も向上させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２４】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１による縦形のドライ酸化装置の説明図、図２は、
本発明の実施の形態１によるドライ酸化装置に設けられ
た圧力制御手段のブロック図、図３は、本発明の実施の
形態１によるウェット酸化装置に設けられた圧力制御手
段の動作フローチャート、図４は、本発明が検討した縦
形のドライ酸化装置の説明図、図５は、酸化膜厚の大気
圧依存性の比較検討図、図６は、ＣＭＯＳ素子における
ゲート酸化膜厚のヒストグラムの比較検討図である。

【００２５】本実施の形態１において、乾燥酸素中の酸
化により半導体ウエハに酸化膜を形成させる縦形のドラ
イ酸化装置（半導体製造装置）１は、酸化膜を形成させ
る、たとえば、石英などからなる円柱状のプロセスチュ
ーブ（反応室）２が設けられている。

【００２６】また、ドライ酸化装置１には、プロセスチ
ューブ２内を加熱するヒータおよびプロセスチューブ２
内の保温を行う断熱材が設けられており、ヒータはプロ
セスチューブ２の外周部近傍に設けられ、断熱材はプロ
セスチューブ２の上方に設けられている。

【００２７】さらに、プロセスチューブ２の上部には、
処理ガスである後述するプロセスガスおよびキャリアガ
スが供給されるガス供給口２ａが設けられており、同じ
くプロセスチューブ２の下部には該プロセスチューブ２
内のガスが排気される排気口２ｂが設けられている。

【００２８】また、ドライ酸化装置１は、プロセスチュ
ーブ２をシールする石英キャップ３がプロセスチューブ
２の下部に設けられている。さらに、この石英キャップ
３上には、酸化膜が形成される半導体ウエハ（被処理
物）が所定の数載置される、たとえば、石英からなるウ
エハカセット４が設けられ、プロセスチューブ２に内設
するようになっている。

【００２９】また、ドライ酸化装置１には、後述する制
御部の制御信号に基づいてドライ酸化を行うためのプロ
セスガスである酸素（Ｏ₂ ）ガスおよびキャリアガスと
なる窒素（Ｎ₂ ）ガスなどのそれぞれのガスにおける流
量制御を行うガスユニット（流量制御手段）５が設けら
れている。

【００３０】さらに、ガスユニット５の一方は、配管６
を介してガスの供給源である工場配管と接続され、他方
は、配管６ａを介してプロセスチューブ２のガス供給口
２ａと接続され、ガスユニット５により流量制御された
プロセスガスおよびキャリアガスは、ガス供給口２ａか
ら供給され、プロセスチューブ２内のガスは、排気口２
ｂから配管７を介して排気される。

【００３１】また、ドライ酸化装置１は、制御部の制御
信号に基づいてプロセスチューブ２の排気量の制御を行
う排気制御バルブ（排気制御手段）８が排気口２ｂの近
傍に設けられている。さらに、ドライ酸化装置１には、
大気圧を測定する気圧計（大気圧測定手段）９ならびに
該ドライ酸化装置１のすべての制御を司る圧力制御手段
１０が設けられている。

【００３２】次に、圧力制御手段１０の構成について図
２を用いて説明する。

【００３３】まず、圧力制御手段１０には、予め測定を
行ったそれぞれの条件毎のプロセスガスの供給量ならび
に排気ガス量のデータからなる設定データを格納する格
納部１０ａおよび気圧計９のモニタを行うモニタ部１０
ｂが設けられている。

【００３４】また、圧力制御手段１０は、モニタ部１０
ｂの測定データに応じた設定データを格納部１０ａから
検索する検索部１０ｃが設けられており、モニタ部１０
ｂが検索部１０ｃと電気的に接続されている。

【００３５】さらに、圧力制御手段１０は、該検索部１
０ｃの検索結果に基づいてガスユニット５の制御を行う
制御信号を生成し、ガスユニット５に出力するガス流量
圧力制御部（流量圧力制御部）１０ｄが設けられてい
る。

【００３６】さらに、圧力制御手段１０は、同じく検索
部１０ｃの検索結果に基づいてプロセスチューブ２の排
気量の制御を行う制御信号を生成し、排気制御バルブ８
の制御を行う排気圧力制御部１０ｅが設けられている。
さらに、圧力制御手段１０には、該圧力制御手段１０の
すべての制御を司る制御部１０ｆが設けられている。

【００３７】そして、制御部１０ｆは、格納部１０ａ、
検索部１０ｃ、ガス流量圧力制御部１０ｄ、排気圧力制
御部１０ｅと電気的に接続されている。

【００３８】次に、本実施の形態の作用について図１、
図２ならびに図３のフローチャートを用いて説明する。

【００３９】まず、搬送ユニットにより半導体ウエハが
ウエハカセット４に載置され、ウエハカセット４がプロ
セスチューブ２内の所定の位置にセットされると、キャ
リアガスを供給しながら前述したヒータによりプロセス
チューブ２内の加熱を行い、所定の温度まで加熱を行
う。

【００４０】その後、プロセスガスの酸素ガス（乾燥酸
素）をキャリアガスである窒素ガスとともにプロセスチ
ューブ２に供給し、半導体ウエハ上における酸化膜の形
成を開始する（ステップＳ１０１）。

【００４１】この時、ガスユニット５から供給されるプ
ロセスガス、キャリアガスの供給量は、予め設定された
所定の流量となっており、プロセスチューブ２の排気量
を制御する排気制御バルブ８も予め設定された所定の開
度となっている。

【００４２】また、圧力制御手段１０の検索部１０ｃに
は、モニタ部１０ｂがモニタした気圧計９のデータが絶
えず入力されており（ステップＳ１０２）、そのモニタ
値に応じて、ガスユニット５ならびに排気制御バルブ８
の制御を行い、プロセスチューブ２内の圧力を一定に維
持しながら酸化膜の形成を行う。

【００４３】たとえば、基準となる基準圧力を設定し、
その基準の圧力から１ｈＰａ毎に圧力が高くなった場合
と圧力が低くなった場合のプロセスガスの供給量ならび
に排気ガス量、すなわち、排気制御バルブ８の開度から
なる設定データを予め測定し、格納部１０ａに格納して
おくものとする。

【００４４】そして、モニタしている気圧計９の圧力が
基準圧力の場合、圧力制御手段１０は酸化膜の形成を開
始した状態のキャリアガスの流量およびプロセスチュー
ブ２の排気量を維持する（ステップＳ１０３）。

【００４５】また、モニタしている気圧計９の圧力が基
準圧力よりも高くなった場合には（ステップＳ１０
４）、検索部１０ｃが、モニタしている圧力の値に応じ
たキャリアガスの流量および排気量となる設定値を格納
部１０ａから検索する（ステップＳ１０５）。

【００４６】そして、その設定値に基づいてガス流量圧
力制御部１０ｄがプロセスガスの流量を設定された流量
まで減少させるようにガスユニット５の制御を行う（ス
テップＳ１０６）。また、同時に排気圧力制御部１０ｅ
は、プロセスチューブ２の排気量を設定された排気量ま
で増加するように排気制御バルブ８の制御を行い、プロ
セスチューブ２内の圧力を低くすることにより、プロセ
スチューブ２内の圧力を一定にする（ステップＳ１０
６）。

【００４７】次に、モニタしている気圧計９の圧力が基
準圧力よりも低くなった場合には、検索部１０ｃがモニ
タしている圧力の値に応じたキャリアガスの流量および
排気量となる設定値を格納部１０ａから検索する（ステ
ップＳ１０７）。

【００４８】そして、その設定値に基づいてガス流量圧
力制御部１０ｄがプロセスガスの流量を設定された流量
まで増加させるようにガスユニット５の制御を行う（ス
テップＳ１０８）。また、同時に排気圧力制御部１０ｅ
は、プロセスチューブ２の排気量を設定された排気量ま
で減少するように排気制御バルブ８の制御を行い、プロ
セスチューブ２内の圧力を高くすることにより、プロセ
スチューブ２内の圧力を一定にする（ステップＳ１０
８）。

【００４９】よって、圧力制御手段１０がステップＳ１
０２〜ステップＳ１０８の処理を絶えず行うことによ
り、大気圧が変動してもプロセスチューブ２内の圧力を
一定にに保つことができる。

【００５０】次に、本発明者が検討した縦型のドライ酸
化装置３０を図４に示す。

【００５１】このドライ酸化装置３０は、酸化膜を形成
させる石英などからなる円柱状のプロセスチューブ３
１、プロセスガスである酸素（Ｏ₂ ）ガスおよびキャリ
アガスとなる窒素（Ｎ₂ ）ガスなどのそれぞれのガスに
おける流量制御を行うガスユニット３２ならびに該ドラ
イ酸化装置３０のすべての制御を司る制御手段３３によ
り構成されている。

【００５２】また、プロセスチューブ３１には、該プロ
セスチューブ３１内を加熱するヒータおよびプロセスチ
ューブ２内の保温を行う断熱材が設けられており、プロ
セスチューブ２の上部には、プロセスガス、キャリアガ
スが供給されるガス供給口３１ａが設けられており、同
じくプロセスチューブ３１の下部には該プロセスチュー
ブ２内のガスが排気される排気口３１ｂが設けられてい
る。

【００５３】さらに、ドライ酸化装置３０は、プロセス
チューブ３１をシールする石英キャップ３３がプロセス
チューブ２の下部に設けられ、この石英キャップ３３上
には、酸化膜が形成される半導体ウエハ（被処理物）が
所定の数載置される、たとえば、石英からなるウエハカ
セット３４が設けられ、プロセスチューブ３１に内設す
るようになっている。

【００５４】ここで、図５、図６に本発明者が検討した
ドライ酸化装置３１および本実施の形態におけるドライ
酸化装置１との酸化膜形成の比較図を示す。

【００５５】まず、図５は、膜厚１０ｎｍの熱酸化を行
った場合の酸化膜厚の大気圧依存性を示している。

【００５６】酸化条件は、８５０℃、パイロジェニック
酸化（水素／酸素＝0.５）、酸化時間７分である。ま
た、本発明者が検討したドライ酸化装置に３０おける大
気圧依存性のプロットを’△’により示し、本実施の形
態におけるドライ酸化装置１の大気圧依存性のプロット
を’■’により示している。

【００５７】図５に示すように、縦型酸化装置３０で
は、気圧の変動によって酸化膜厚が変化し、気圧が低い
ほど膜厚が薄くなっているのに対して、ドライ酸化装置
１では、気圧の変動に関係なく、膜厚が一定しているこ
とが分かる。

【００５８】また、ここでは、膜厚１０ｎｍの場合にお
ける例を示したが、他の膜厚および酸化条件に適用して
も同様に良好な酸化膜が得られる。

【００５９】次に、図６は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍ
ｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ）素子におけるゲート酸化膜厚のヒスト
グラムを示している。

【００６０】ここで、製造プロセスは、デザインルール
0.５μｍの一般的なＣＭＯＳプロセスを用いており、ゲ
ート酸化膜厚は９ｎｍである。

【００６１】この場合も、ドライ酸化装置３０と比較し
て、ドライ酸化装置１においては大幅にばらつきが小さ
くなっていることが分かる。ＣＭＯＳが形成された半導
体チップの製造における歩留まりを大幅に向上すること
ができる。

【００６２】それにより、本実施の形態１においては、
圧力制御手段１０が大気圧が変動してもプロセスチュー
ブ２内の圧力を絶えず一定に保つので、安定した膜厚お
よび膜質の酸化膜を得ることができる。

【００６３】（実施の形態２）図７は、本発明の実施の
形態２による縦形のドライ酸化装置の説明図、図８は、
本発明の実施の形態２によるドライ酸化装置に設けられ
た圧力制御手段のブロック図、図９は、本発明の実施の
形態２によるドライ酸化装置に設けられた圧力制御手段
の動作フローチャートである。

【００６４】本実施の形態２においては、乾燥酸素中の
酸化により半導体ウエハに酸化膜を形成させる縦形のド
ライ酸化装置（半導体製造装置）１ａは、酸化膜を形成
させる石英などからなる円柱状のプロセスチューブ２お
よびそのプロセスチューブ２をシールする石英キャップ
３が設けられている。

【００６５】また、プロセスチューブ２には、該プロセ
スチューブ２を加熱するヒータおよびプロセスチューブ
２内の保温を行う断熱材が設けられており、ヒータはプ
ロセスチューブ２の外周部近傍に設けられ、断熱材はプ
ロセスチューブ２の上方に設けられている。

【００６６】さらに、プロセスチューブ２の上部には、
プロセスガスおよびキャリアガスが供給されるガス供給
口２ａが設けられており、同じくプロセスチューブ２の
下部には該プロセスチューブ２内のガスが排気される排
気口２ｂが設けられている。

【００６７】また、石英キャップ３上には、酸化膜が形
成される半導体ウエハ（被処理物）が所定の数載置され
る石英などのウエハカセット４が設けられ、プロセスチ
ューブ２に内設するようになっている。

【００６８】また、ドライ酸化装置１には、ドライ酸化
を行うプロセスガスである酸素ガスおよびキャリアガス
となる窒素ガスなどのそれぞれのガスにおける流量を一
定にするガスユニット５が設けられ、配管６ａを介して
ガス供給口２ａと接続され、ガスユニット５により流量
制御されたプロセスガスおよびキャリアガスは、ガス供
給口２ａから供給され、プロセスチューブ２内のガス
は、排気口２ｂから配管７を介して排気される。

【００６９】さらに、ドライ酸化装置１には、大気圧を
測定する気圧計９ならびに該ドライ酸化装置１のすべて
の制御を司る処理制御手段１１が設けられている。

【００７０】次に、処理制御手段１１の構成を図８を用
いて説明する。

【００７１】まず、処理制御手段１１は、予め測定を行
ったそれぞれの条件毎の処理時間のデータである時間設
定データを格納する格納部１１ａならびに気圧計９のモ
ニタを行うモニタ部１１ｂが設けられている。

【００７２】また、処理制御手段１１には、モニタ部１
１ｂによりモニタされた気圧のデータ、標準圧力時の処
理時間および時間設定データに基づいて酸化膜の形成処
理時間を演算する演算部１１ｃが設けられており、モニ
タ部１１ｂと電気的に接続されている。

【００７３】さらに、処理制御手段１１は、演算部１１
ｃの演算結果に基づいて酸化膜を形成の処理時間の制御
ならびに該処理制御手段１１のすべての制御を司る制御
部１１ｄが設けられてる。そして、格納部１１ａおよび
演算部１１ｃは、制御部１１ｄと電気的に接続されてい
る。

【００７４】次に、本実施の形態の作用について図７、
図８ならびに図９のフローチャートを用いて説明する。

【００７５】まず、搬送ユニットにより半導体ウエハが
ウエハカセット４に載置され、ウエハカセット４がプロ
セスチューブ２内の所定の位置にセットされると、キャ
リアガスを供給しながら前述したヒータによりプロセス
チューブ２内の加熱を行い、所定の温度まで加熱を行
う。

【００７６】その後、プロセスガスの酸素ガスをキャリ
アガスである窒素ガスとともにプロセスチューブ２に供
給し、半導体ウエハ上における酸化膜の形成を開始する
（ステップＳ２０１）。ここで、ガスユニット５から供
給されるプロセスガス、キャリアガスの供給量ならびに
プロセスチューブ２の排気量は一定となっている。

【００７７】また、処理制御手段１１の演算部１１ｃに
は、モニタ部１１ｂによりモニタされた気圧計９の圧力
のデータが絶えず入力されており（ステップＳ２０
２）、そのモニタ値に応じて、演算部１１ｃが格納部１
１ａから時間設定データを検索し、酸化膜の形成におけ
る処理時間を増減させ、大気圧変動による酸化膜厚、膜
質の変化を補償している。

【００７８】たとえば、基準となる基準圧力を予め設定
し、その基準の圧力から１ｈＰａ毎に圧力が高くなった
場合と圧力が低くなった場合の酸化膜形成の処理時間を
測定し、それらの測定データを時間設定データとして格
納部１１ａに格納しておくものとする。

【００７９】そして、大気圧が前述した基準圧力の場
合、処理制御手段１１は格納部１１ａに格納された標準
の処理時間による酸化膜形成の処理を行う（ステップＳ
２０３）。

【００８０】また、モニタしている大気圧が基準圧力よ
りも高くなった場合には（ステップＳ２０４）、演算部
１１ｃが、モニタしている圧力の値に応じた時間設定デ
ータを格納部１１ａから検索する（ステップＳ２０
５）。

【００８１】そして、演算部１１ｃは、検索した時間設
定データを制御部１１ｄに出力し、それに基づいて、制
御部１１ｄは処理時間を標準の時間よりも所定の時間だ
け短くして処理を終了する制御を行う（ステップＳ２０
６）。

【００８２】次に、大気圧が基準圧力よりも低くなった
場合には、演算部１１ｃが、モニタしている圧力の値に
応じた時間設定データを格納部１１ａから検索する（ス
テップＳ２０７）。

【００８３】そして、演算部１１ｃは、検索した時間設
定データを制御部１１ｄに出力し、それに基づいて、制
御部１１ｄは処理時間を標準の時間よりも所定の時間だ
け長くして処理を終了する制御を行う（ステップＳ２０
８）。

【００８４】よって、処理制御手段１１がステップＳ２
０２〜ステップＳ２０８の処理を絶えず行うことによ
り、大気圧が変動しても、変動に応じて酸化膜形成の処
理時間を増減させるので均一な膜厚および膜質を得るこ
とができる。

【００８５】ここで、前記実施の形態１の図５に示した
本発明者が検討したドライ酸化装置３０および本実施の
形態におけるドライ酸化装置１との酸化膜形成の比較図
において、酸化膜の形成の処理時間により補償を行う場
合の酸化膜厚の大気圧依存性を’□’により示してい
る。

【００８６】この場合においても、図５に示すように、
本発明者が検討したドライ酸化装置３０では、気圧の変
動によって酸化膜厚が変化し、気圧が低いほど膜厚が薄
くなっているのに対して、酸化膜の形成の処理時間によ
り補償を行うドライ酸化装置１ａでは、気圧の変動に関
係なく、膜厚が一定していることが分かる。

【００８７】それにより、本実施の形態２においては、
処理制御手段１１が大気圧が変動しても酸化膜形成にお
ける処理時間の補償を行うので、安定した膜厚および膜
質の酸化膜を得ることができる。

【００８８】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。

【００８９】たとえば、前記実施の形態１，２において
は、乾燥酸素中の酸化により酸化膜を形成するドライ酸
化装置について記載したが、酸化装置は、たとえば、水
蒸気酸化によるウェット酸化や水素燃焼酸化などの酸化
膜の形成を大気圧で行う常圧酸化装置であれば良好に高
品質な酸化膜を形成することができる。

【００９０】また、前記実施の形態１，２では、半導体
ウエハをバッチ処理する酸化装置の場合につて記載した
が、枚葉処理を行う酸化装置に気圧計および圧力制御手
段または処理制御手段を設けるようにしても良好に高品
質な酸化膜を形成することができる。

【００９１】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００９２】（１）本発明によれば、大気圧が変動して
も圧力制御手段が反応室内の圧力を自動的に絶えず一定
に保つので、安定した膜厚および膜質の酸化膜を得るこ
とができる。

【００９３】（２）また、本発明では、大気圧が変動し
ても処理制御手段が、自動的に酸化膜形成における処理
時間の補償を行うので、安定した膜厚および膜質の酸化
膜を得ることができる。

【００９４】（３）さらに、本発明においては、膜厚規
格が狭い酸化工程などの大気圧管理による酸化処理着工
制限が不要となるので、半導体製造装置の稼動率を向上
することができる。

【００９５】（４）また、本発明によれば、前記（１）
〜（３）により、常に高品質な酸化膜を形成できるので
半導体装置の歩留まりを向上でき、かつ製品の品質も向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による縦形のドライ酸化
装置の説明図である。

【図２】本発明の実施の形態１によるドライ酸化装置に
設けられた圧力制御手段のブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態１によるウェット酸化装置
に設けられた圧力制御手段の動作フローチャートであ
る。

【図４】本発明が検討した縦形のドライ酸化装置の説明
図である。

【図５】酸化膜厚の大気圧依存性の比較検討図である。

【図６】ＣＭＯＳ素子におけるゲート酸化膜厚のヒスト
グラムの比較検討図である。

【図７】本発明の実施の形態２による縦形のウェット酸
化装置の説明図である。

【図８】本発明の実施の形態２によるウェット酸化装置
に設けられた圧力制御手段のブロック図である。

【図９】本発明の実施の形態２によるウェット酸化装置
に設けられた圧力制御手段の動作フローチャートであ
る。

【符号の説明】

１，１ａ ドライ酸化装置（半導体製造装置） ２ プロセスチューブ（反応室） ２ａ ガス供給口 ２ｂ 排気口 ３ 石英キャップ ４ ウエハカセット ５ ガスユニット（流量制御手段） ６，６ａ 配管 ７ 配管 ８ 排気制御バルブ（排気制御手段） ９ 気圧計（大気圧測定手段） １０ 圧力制御手段 １０ａ 格納部 １０ｂ モニタ部 １０ｃ 検索部 １０ｄ ガス流量圧力制御部（流量圧力制御部） １０ｅ 排気圧力制御部 １０ｆ 制御部 １１ 処理制御手段 １１ａ 格納部 １１ｂ モニタ部 １１ｃ 演算部 １１ｄ 制御部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常圧により被処理物に酸化膜を形成させ
   る半導体装置の製造方法であって、 大気圧を大気圧測定手段によりモニタ部がモニタする工
   程と、 モニタされた圧力に対応するデータを格納部に格納され
   た設定データから検索部が検索する工程と、 検索結果に基づいてガス流量圧力制御部が制御信号を生
   成し、反応室に供給される処理ガスの流量制御を行う流
   量制御手段の制御を行う工程と、 検索結果に基づいて排気圧力制御部が制御信号を生成
   し、前記反応室から排気される処理ガスの排気量の制御
   を行う排気制御手段の制御を行う工程とを有することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 常圧により被処理物に酸化膜を形成させ
   る半導体装置の製造方法であって、 大気圧を大気圧測定手段によりモニタ部がモニタする工
   程と、 モニタされた圧力に対応するデータを格納部に格納され
   た時間設定データから検索し、処理時間を演算部が演算
   する工程と、 演算結果に基づいて処理時間の制御を行う工程とを有す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 常圧により被処理物に酸化膜を形成させ
   る半導体製造装置であって、大気圧を測定する大気圧測
   定手段と、前記大気圧測定手段により測定された圧力に
   基づいて反応室内の圧力を一定に制御する圧力制御手段
   と、前記反応室に供給する処理ガスの流量制御を行う流
   量制御手段と、前記反応室から排気される処理ガスの排
   気量の制御を行う排気制御手段とを設けたことを特徴と
   する半導体製造装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体製造装置におい
   て、前記圧力制御手段が、設定データを格納する格納部
   と、前記大気圧測定手段のモニタを行うモニタ部と、前
   記モニタ部の測定データに応じた設定データを格納部か
   ら検索する検索部と、前記検索部の検索結果に基づいて
   制御信号を生成し、前記流量制御手段の制御を行うガス
   流量圧力制御部と、前記検索部の検索結果に基づいて制
   御信号を生成し、前記排気制御手段の制御を行う排気圧
   力制御部とよりなることを特徴とする半導体製造装置。
5. 【請求項５】 常圧により被処理物に酸化膜を形成させ
   る半導体製造装置であって、大気圧を測定する大気圧測
   定手段と、前記大気圧測定手段により測定された圧力に
   基づいて処理時間の制御を行う処理制御手段と、前記反
   応室に供給する処理ガスの流量制御を行う流量制御手段
   と、前記反応室から排気される処理ガスの排気量の制御
   を行う排気制御手段とを設けたことを特徴とする半導体
   製造装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の半導体製造装置におい
   て、前記処理制御手段が、時間設定データを格納する格
   納部と、前記大気圧測定手段のモニタを行うモニタ部
   と、前記モニタ部によりモニタされた気圧のデータなら
   びに前記格納部に格納された時間設定データに基づいて
   処理時間の演算を行う演算部と、前記演算部の演算結果
   に基づいて処理時間の制御を行う制御部とよりなること
   を特徴とする半導体製造装置。