JPH11186249A - Semiconductor process control device and method - Google Patents

Semiconductor process control device and method

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JPH11186249A
JPH11186249A JP35542897A JP35542897A JPH11186249A JP H11186249 A JPH11186249 A JP H11186249A JP 35542897 A JP35542897 A JP 35542897A JP 35542897 A JP35542897 A JP 35542897A JP H11186249 A JPH11186249 A JP H11186249A
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JP
Japan
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time
value
heat treatment
variation
oxidation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP35542897A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazumi Nishinohara
一美 西之原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a stable semiconductor process, by a method wherein a cause of variation in a device structure is detected before a device is manufactured before pilot modeling. SOLUTION: A semiconductor process control device is composed of a pressure gauge 2 which measures the pressure inside a CR where an oxidation oven is installed, a thermal treatment time variation calculator 3 which gives an oxidation time variation which restrains a device structure variation caused by the pressure measured with the pressure gauge 2 corresponding to process conditions, and a control 4 which controls a semiconductor manufacturing process adding the above calculated thermal treatment time variation to a thermal treatment time after a temperature rise time in a thermal treatment process in the oxidation oven 1. Through this process control device and control method, the cause of variation in a device structure is detected by measuring the pressure affected by its environment before the device is manufactured before trial modeling, and a thermal treatment is carried out in a semiconductor manufacturing equipment adding a thermal treatment time variation to a prescribed thermal treatment time based on the detected pressure variation after a temperature rise time elapses, whereby a film can be restrained from varying in thickness due to the influence of a pressure, and a process time can be stably controlled without causing a time lag without making a pilot model.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセス制
御装置及び制御方法に係わり、特に半導体プロセスにお
いて安定した半導体デバイス構造を実現するものに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for controlling a semiconductor process, and more particularly to a method for realizing a stable semiconductor device structure in a semiconductor process.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化が進む
に従って、微細半導体デバイスを構成する酸化膜厚やC
VD膜厚等の微小なばらつきが回路の不正な動作を生じ
させ、製品の歩留りを低下させている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the degree of integration of semiconductor integrated circuits has increased, the oxide film thickness and C
A minute variation in the VD film thickness or the like causes an erroneous operation of the circuit, thereby lowering the product yield.

【0003】従来の半導体製造装置は、環境の気圧の影
響を受けることにより熱酸化膜又は常圧CVD膜の膜厚
のばらつきを生じ、半導体デバイス構造の変動による半
導体回路特性の不安定性を招いていた。以下、熱酸化炉
の場合を例として従来技術とその問題点を説明する。
In a conventional semiconductor manufacturing apparatus, the thickness of a thermal oxide film or a normal pressure CVD film varies due to the influence of the atmospheric pressure, which causes instability of semiconductor circuit characteristics due to a change in semiconductor device structure. Was. Hereinafter, the conventional technology and its problems will be described using a thermal oxidation furnace as an example.

【0004】熱酸化膜の厚さは、酸化雰囲気中の酸化ガ
ス圧、酸化温度、酸化時間等によって制御されるが、酸
化ガス圧は熱酸化炉の置かれた環境の気圧の影響を受け
る。即ち、環境の気圧が高い場合には酸化ガス圧も高く
なり、酸化剤の密度が高くなるため酸化速度が早くな
る。また、逆に環境の気圧が低い場合には酸化ガス圧は
低くなり、酸化速度が遅くなる。このため、熱酸化炉に
おいて酸化時の工程制御パラメータを一定に保持して酸
化を行っても、環境の気圧の変動に起因した酸化速度の
変動が起こり、酸化膜厚のばらつきが生じていた。
The thickness of the thermal oxide film is controlled by an oxidizing gas pressure in an oxidizing atmosphere, an oxidizing temperature, an oxidizing time, and the like. The oxidizing gas pressure is affected by an atmospheric pressure in an environment where a thermal oxidizing furnace is placed. That is, when the atmospheric pressure is high, the pressure of the oxidizing gas also increases, and the density of the oxidizing agent increases, so that the oxidation rate increases. Conversely, when the atmospheric pressure is low, the oxidizing gas pressure is low, and the oxidation rate is low. For this reason, even if oxidation is performed in a thermal oxidation furnace while the process control parameters during oxidation are kept constant, the oxidation rate fluctuates due to fluctuations in the atmospheric pressure, and the oxide film thickness varies.

【0005】図6は従来の膜厚制御の工程を説明する図
である。膜厚ばらつきを抑制するためには、所定の時間
間隔をおいて行われる品質チェック(以下QCと称す
る)において、まず酸化を行い(61)モニタ用ウェハ
を作製する。この酸化後にモニター用ウェハ上の酸化膜
厚を測定する(62)。そして、この測定した膜厚に基
づき、その膜厚変動値を抑制するようにその後の工程レ
シピ(工程条件表)を補正し、プロセスパラメータ補正
値を算出する(63)。補正された工程レシピは酸化炉
のプロセス制御を行う酸化炉制御部に入力され、膜厚の
ばらつきを抑制するようなプロセス条件の下で再度酸化
が行われる(61)。
FIG. 6 is a view for explaining a conventional film thickness control process. In order to suppress the film thickness variation, in a quality check (hereinafter, referred to as QC) performed at predetermined time intervals, first, oxidation is performed (61) to produce a monitor wafer. After this oxidation, the oxide film thickness on the monitor wafer is measured (62). Then, based on the measured film thickness, the subsequent process recipe (process condition table) is corrected so as to suppress the film thickness variation value, and a process parameter correction value is calculated (63). The corrected process recipe is input to an oxidation furnace control unit that controls the process of the oxidation furnace, and oxidation is performed again under process conditions that suppress variations in film thickness (61).

【0006】しかし、上記従来の膜厚制御では、一旦酸
化処理を行った後にその構造変動を観測して補正するた
め、実際にプロセス変動が生じた後の補正となり、QC
管理の時間間隔に応じて十分に安定したデバイス構造を
得ることができなかった。一方、近年半導体デバイスの
微細化の進行により、デバイス構造の微小な変動がデバ
イス特性に与える影響は増大しつつある。
However, in the conventional film thickness control described above, since the structural change is observed and corrected after performing the oxidation process, the correction is performed after the process change actually occurs.
A sufficiently stable device structure could not be obtained according to the time interval of management. On the other hand, in recent years, as the miniaturization of semiconductor devices progresses, the influence of minute fluctuations in the device structure on device characteristics is increasing.

【0007】一方、近年、Si基板上ヘエピタキシャル
成長させたSi層の活用が拡大している。微細Siデバ
イスの場合、エピタキシャル層の膜厚の制御は構造制御
上重要である。エピタキシャル工程などのCVD工程に
おいてはSi化合物等の危険なガスを用いるため、CV
D装置は非開放系として設計される。しかし、常圧CV
Dの場合には、開放系の場合のように環境の気圧と直接
に接してはいないが、排気側は排ガス無害化装置を介し
て外界と間接的に接している。このため、常圧CVDで
は環境の気圧が変化すると、この変化の影響を受けてチ
ャンバー内の気圧が変化し、他の条件が同じであっても
堆積膜厚変動を生じる。従って、熱酸化膜形成の場合と
同様の問題が生じる。
On the other hand, in recent years, utilization of Si layers epitaxially grown on Si substrates has been expanding. In the case of a fine Si device, control of the thickness of the epitaxial layer is important for controlling the structure. In a CVD process such as an epitaxial process, a dangerous gas such as a Si compound is used.
The D device is designed as a closed system. However, normal pressure CV
In the case of D, it is not in direct contact with the atmospheric pressure as in the case of the open system, but the exhaust side is indirectly in contact with the outside world through the exhaust gas detoxification device. Therefore, in atmospheric pressure CVD, when the atmospheric pressure changes, the atmospheric pressure in the chamber changes under the influence of the change, and the deposited film thickness fluctuates even if other conditions are the same. Therefore, the same problem as in the case of forming a thermal oxide film occurs.

【0008】他方、半導体集積回路の開発拠点と、開発
された集積回路の生産拠点とは、異なる気象条件の地域
に位置することが多く、また近年では、日本国外の各地
に生産拠点が位置することも多い。従って、開発拠点に
おいて定められた成膜制御条件と同じ条件で膜生成を行
っても、環境の気圧値が異なるために、酸化膜形成また
は常圧CVD膜形成による膜厚値が地域によって不均一
となっていた。このため、同じデバイス構造を得るため
に、各地域において異なるプロセス制御パラメータ補正
が必要となり、各生産拠点における安定した量産立上げ
を妨げている。
On the other hand, a semiconductor integrated circuit development base and a developed integrated circuit production base are often located in regions under different weather conditions, and recently, production bases are located outside of Japan. Often. Therefore, even if a film is formed under the same conditions as the film formation control set at the development site, the thickness of the oxide film or the atmospheric pressure CVD film is not uniform depending on the region because the atmospheric pressure value is different. Had become. Therefore, in order to obtain the same device structure, different process control parameter corrections are required in each region, which hinders stable start of mass production at each production site.

【0009】上記のように大気圧が膜厚ばらつきに影響
を与えていることを鑑みると、さらなるプロセスの向上
のためには、QCデータによるよりもさらに原因に近い
ところで膜厚管理をする必要が生じる。
In view of the fact that the atmospheric pressure affects the film thickness variation as described above, in order to further improve the process, it is necessary to control the film thickness closer to the cause than by the QC data. Occurs.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
半導体プロセス制御では、膜厚ばらつきを抑制するため
に、所定の時間間隔をおいて行われるQC管理において
製造処理後に構造変動を知って補正するため、実際にプ
ロセス変動が生じた後の補正となり、QC管理の時間間
隔に応じて十分に安定したデバイス構造を得ることがで
きなかった。一方、近年半導体デバイスの微細化の進行
により、デバイス構造の微小な変動がデバイス特性に与
える影響は増大しつつある。
As described above, in the conventional semiconductor process control, in order to suppress the film thickness variation, in the QC management performed at a predetermined time interval, the structural variation is known and corrected after the manufacturing process. Therefore, the correction is performed after the process variation actually occurs, and a sufficiently stable device structure cannot be obtained according to the time interval of the QC management. On the other hand, in recent years, as the miniaturization of semiconductor devices progresses, the influence of minute fluctuations in the device structure on device characteristics is increasing.

【0011】他方、半導体集積回路開発拠点と生産拠点
とは、異なる気象条件の地域に位置することが多い。こ
のため、開発拠点において定められた成膜制御条件と同
じ条件で膜生成を行っても、環境の気圧値が異なるため
に、酸化膜又は常圧CVD膜形成による膜厚値が地域に
よって不均一となる。
On the other hand, a semiconductor integrated circuit development base and a production base are often located in regions under different weather conditions. For this reason, even if the film is formed under the same conditions as the film formation control defined at the development site, the thickness of the oxide film or the atmospheric pressure CVD film is not uniform in some regions because the atmospheric pressure value is different. Becomes

【0012】このように、大気圧が膜厚ばらつきに影響
を与えていることを鑑みると、QCデータによるよりも
さらに原因に近いところで膜厚管理をする必要が生じ
る。本発明は上記課題を解決するためになされたもの
で、その目的とするところは、デバイス構造変動原因を
プロセス処理を行う前に検知し、安定した半導体プロセ
スを実現する半導体プロセス制御装置及び制御方法を提
供することにある。
In view of the fact that the atmospheric pressure affects the film thickness variation, it is necessary to control the film thickness closer to the cause than by the QC data. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to detect a cause of a device structure variation before performing a process process and to realize a semiconductor process control apparatus and a control method for realizing a stable semiconductor process. Is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
半導体プロセス制御装置は、常圧雰囲気での熱処理によ
り半導体装置を製造する半導体製造装置内又は該装置の
設置環境の気圧値を測定する手段と、前記測定された気
圧値の変動によるデバイス構造変動を抑制するための熱
処理時間変動値を算出する手段と、前記半導体製造装置
に予め設定された熱処理時間に、前記算出された熱処理
時間変動値を初期温度から所定の熱処理温度まで前記半
導体製造装置内を昇温させる時間の経過後に付加して熱
処理時間を補正する手段とを具備してなることを特徴と
する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process control apparatus for measuring a pressure value in a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device by heat treatment in a normal pressure atmosphere or in an installation environment of the apparatus. Means for calculating, a heat treatment time fluctuation value for suppressing a device structure fluctuation due to the fluctuation of the measured atmospheric pressure value, and a heat treatment time set in advance in the semiconductor manufacturing apparatus, the calculated heat treatment time Means for adding a variation value after an elapse of a time period for elevating the temperature in the semiconductor manufacturing apparatus from an initial temperature to a predetermined heat treatment temperature to correct the heat treatment time.

【0014】また、本発明の請求項2に係る半導体プロ
セス制御装置は、前記半導体製造装置は酸化炉であり、
前記熱処理は熱酸化であり、T分の酸化時間の熱酸化を
行う場合、測定された気圧値が予め設定された気圧値の
x%であるとき、熱処理時間変動値ΔTを気圧値の変動
が熱酸化膜の厚さに与える変動を補正する大きさとして
与える。例えばΔT=T{1−(x/100)2 }/
(x/100)2 …(a)で与えることを特徴とする。
(a)は熱酸化膜中を酸化剤が拡散することに起因して
供給律速に従って膜生成が行われる理想的場合について
求められた式である。熱酸化条件が理想的供給律速から
はずれて(a)が成り立たない場合には、それぞれの熱
酸化条件に対応して求められるΔTを与える。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor process control apparatus, the semiconductor manufacturing apparatus is an oxidation furnace.
The heat treatment is thermal oxidation, and when performing thermal oxidation for an oxidation time of T minutes, when the measured pressure value is x% of a preset pressure value, the heat treatment time fluctuation value ΔT is changed by the pressure value fluctuation. The variation is given as a magnitude for correcting a variation given to the thickness of the thermal oxide film. For example, ΔT = T {1− (x / 100) 2 } /
(X / 100) 2 ... (A).
(A) is an equation obtained in an ideal case in which film formation is performed according to a supply-limiting rate due to diffusion of an oxidant in a thermal oxide film. If (a) does not hold because the thermal oxidation conditions deviate from the ideal supply rate control, ΔT determined corresponding to each thermal oxidation condition is given.

【0015】本発明の望ましい形態は、以下に示す通り
である。 (1)熱処理時間変動値を、酸化炉内が初期温度から所
定の酸化温度まで昇温し、酸化温度で安定化した直後に
付加する。
Preferred embodiments of the present invention are as follows. (1) The heat treatment time fluctuation value is added immediately after the inside of the oxidation furnace is heated from the initial temperature to a predetermined oxidation temperature and stabilized at the oxidation temperature.

【0016】また、本発明の請求項3に係る半導体プロ
セス制御装置は、前記半導体製造装置は常圧CVD装置
であり、前記熱処理は常圧CVD処理であり、T分の常
圧CVDを行う場合、測定された気圧値が予め設定され
た気圧値のx%であるとき、熱処理時間変動値ΔTを気
圧値の変動がCVD膜の厚さに与える変動を補正する大
きさとして与える。例えばΔT=T{1−(x/10
0)}/(x/100)…(b)で与えることを特徴と
する。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor process control apparatus, the semiconductor manufacturing apparatus is a normal pressure CVD apparatus, the heat treatment is a normal pressure CVD processing, and T pressure normal pressure CVD is performed. When the measured atmospheric pressure value is x% of the preset atmospheric pressure value, the heat treatment time fluctuation value ΔT is given as a magnitude for correcting the fluctuation that the fluctuation of the atmospheric pressure value gives to the thickness of the CVD film. For example, ΔT = T {1− (x / 10
0)} / (x / 100) (b).

【0017】(b)は希釈CVDにおいて、堆積膜表面
における反応ガス濃度に比例して供給律速に従って膜生
成が行われる理想的場合について求められた式である。
CVD条件が理想的供給律速からはずれて(b)が成り
立たない場合には、それぞれのCVD条件に対応して求
められるΔTを与える。
(B) is an equation obtained in an ideal case in which a film is formed in accordance with the supply rate in proportion to the concentration of the reaction gas on the surface of the deposited film in the dilution CVD.
If the CVD conditions deviate from the ideal supply rate control and (b) does not hold, ΔT determined for each CVD condition is given.

【0018】本発明の望ましい形態は、以下に示す通り
である。 (1)熱処理時間変動値を、酸化炉内が初期温度から所
定の成膜温度まで昇温し、成膜温度で安定化した直後に
付加する。
Preferred embodiments of the present invention are as follows. (1) The heat treatment time fluctuation value is added immediately after the inside of the oxidation furnace is heated from the initial temperature to a predetermined film forming temperature and stabilized at the film forming temperature.

【0019】また、本発明の請求項4に係る半導体プロ
セス制御方法は、常圧雰囲気で熱処理する機能を備えた
半導体製造装置を用いて半導体装置を製造するに際し、
前記半導体製造装置内の気圧値を測定し、測定した気圧
値に応じて該半導体製造装置に予め設定された熱処理時
間に、熱処理時間の変動値を初期温度から所定の熱処理
温度まで前記半導体製造装置内を昇温させる時間の経過
後に付加して補正することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process control method for manufacturing a semiconductor device using a semiconductor manufacturing apparatus having a function of performing a heat treatment in a normal pressure atmosphere.
A pressure value in the semiconductor manufacturing apparatus is measured, and a fluctuation value of the heat treatment time is changed from an initial temperature to a predetermined heat treatment temperature during a heat treatment time preset in the semiconductor manufacturing apparatus according to the measured pressure value. It is characterized in that it is added and corrected after the elapse of the time for raising the temperature inside.

【0020】(作用)以下、本発明の作用を図5を用い
て説明する。半導体製造装置内において熱処理を行う
と、製造装置内又は製造装置の設置環境の気圧値は環境
の気圧値の影響を受ける。気圧値測定部51は、この環
境の気圧値の影響を受けた製造装置内又はその設置環境
の気圧値を測定し、測定値を熱処理時間変動値算出部5
2に出力する。熱処理時間変動値算出部52は、この入
力された製造装置内又はその設置環境の気圧値に基づい
てデバイス構造の変動を抑制する熱処理時間変動値を算
出して制御部53に出力する。制御部53は、半導体製
造装置の熱処理で、装置内の昇温時間を経た後の熱処理
時間に熱処理時間変動値を付加して半導体プロセスを制
御する。
(Operation) The operation of the present invention will be described below with reference to FIG. When heat treatment is performed in a semiconductor manufacturing apparatus, the atmospheric pressure value in the manufacturing apparatus or the installation environment of the manufacturing apparatus is affected by the atmospheric pressure value. The atmospheric pressure value measuring section 51 measures the atmospheric pressure value in the manufacturing apparatus or its installation environment affected by the atmospheric pressure value of this environment, and converts the measured value to the heat treatment time fluctuation value calculating section 5.
Output to 2. The heat treatment time fluctuation value calculation unit 52 calculates a heat treatment time fluctuation value for suppressing the fluctuation of the device structure based on the input atmospheric pressure value in the manufacturing apparatus or the installation environment thereof, and outputs the heat processing time fluctuation value to the control unit 53. The control unit 53 controls the semiconductor process by adding a fluctuation value of the heat treatment time to the heat treatment time after the temperature rise time in the apparatus in the heat treatment of the semiconductor manufacturing apparatus.

【0021】個々の半導体製造装置の気圧値自体を変更
する制御は、複雑であり不安定さを伴う。何らかの気圧
制御を伴うガス系を用いてウェハ周辺の気圧を制御する
場合、プロセス上の副生成物質が配管中に堆積し、この
影響により制御を正確に行うことが困難だからである。
Control for changing the pressure value itself of each semiconductor manufacturing apparatus is complicated and involves instability. This is because, when the pressure around the wafer is controlled using a gas system that involves some kind of pressure control, by-products in the process accumulate in the piping, and it is difficult to control accurately due to this effect.

【0022】そこで、安定した微細な制御が可能な熱処
理時間をデバイス構造ばらつきを低減するための補正プ
ロセス制御パラメータとして用いる。補正した時間を付
加した熱処理時間により熱処理を行うことにより、気圧
値の影響を受けた膜厚変動を試作を作成することなく抑
制することができる。また、時間の設定値の制御ばらつ
きは極めて小さく、圧力や温度を補正する場合と比較し
て高精度の補正が可能となる。また、この補正時間を所
定の熱処理温度まで昇温した時間後に付加することによ
り、安定したプロセス時間制御が可能となる。
Therefore, the heat treatment time during which stable and fine control can be performed is used as a correction process control parameter for reducing device structure variation. By performing the heat treatment for the heat treatment time to which the corrected time is added, the film thickness variation affected by the atmospheric pressure value can be suppressed without making a prototype. Further, the control variation of the set value of the time is extremely small, so that a more accurate correction can be performed as compared with the case where the pressure and the temperature are corrected. Further, by adding this correction time after the time when the temperature is raised to the predetermined heat treatment temperature, it is possible to control the process time stably.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明の第1実施形態に係る
半導体プロセス制御装置の全体構成を示す図である。図
1に示すように、この半導体プロセス制御装置は開放系
として設計された酸化炉1をコントローラ5により制御
するものであり、気圧値測定部2と、酸化時間変動値算
出部3と、制御部4から構成され、これらはクリーンル
ーム(以下、CRと称する)内に設置される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a semiconductor process control device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor process control apparatus controls an oxidation furnace 1 designed as an open system by a controller 5, and includes a pressure value measurement unit 2, an oxidation time fluctuation value calculation unit 3, a control unit 4 are installed in a clean room (hereinafter referred to as CR).

【0024】気圧値測定部2は環境の気圧値を測定する
部分であり、CR管理機構においてCR内の気圧値を測
定する部分で代行される。酸化炉1はCR内にあり、C
R内の気圧は外界との差圧で管理されているためCR内
の気圧は大気圧の影響を受けている。従って、気圧値測
定部2はCR内検出部6の気圧値を測定することで、環
境気圧値の影響を受けたデバイス構造変動の原因を検知
する。
The atmospheric pressure value measuring section 2 is a section for measuring the atmospheric pressure value of the environment, and is substituted by a section for measuring the atmospheric pressure value in the CR in the CR management mechanism. Oxidation furnace 1 is in CR, C
Since the pressure in R is controlled by the pressure difference from the outside, the pressure in CR is affected by the atmospheric pressure. Therefore, the atmospheric pressure value measuring section 2 detects the cause of the device structure fluctuation affected by the environmental atmospheric pressure value by measuring the atmospheric pressure value of the CR inside detecting section 6.

【0025】酸化時間変動値算出部3は、気圧値測定部
2の測定値であるCR内の気圧に基づいて酸化時間変動
値を算出する部分であり、気圧値の変動による酸化膜厚
変動を抑制するような補正値を酸化条件に応じて与え
る。例えばT分の酸化時間の熱酸化を行う場合、気圧値
測定部2で測定された気圧値が予め設定された気圧値の
x%であった時、酸化時間変動値ΔTを次の式(1)で
与える。
The oxidation time fluctuation value calculation section 3 is a section for calculating the oxidation time fluctuation value based on the atmospheric pressure in the CR, which is the measurement value of the atmospheric pressure value measurement section 2. A correction value for suppression is given according to the oxidation condition. For example, when performing thermal oxidation for an oxidation time of T minutes, when the pressure value measured by the pressure value measuring unit 2 is x% of the preset pressure value, the oxidation time fluctuation value ΔT is calculated by the following equation (1). ) To give.

【0026】 ΔT=T{(1−(x/100)2 )}/(x/100)2 …(1) 式(1)は熱酸化膜中を酸化剤が拡散することに起因し
て供給律速に従って膜生成が行われる理想的場合につい
て求められる式である。従って、例えばドライ酸化の初
期酸化の場合等の供給律則によらない部分を含む場合
等、熱酸化条件が理想的供給律速からはずれて式(1)
が成り立たない場合には、式(1)に限定されることな
く、それぞれの熱酸化条件に対応した変動値ΔTが与え
られる。
ΔT = T {(1− (x / 100) 2 )} / (x / 100) 2 (1) Formula (1) is supplied because the oxidant diffuses in the thermal oxide film. This is an equation obtained in an ideal case where film formation is performed according to the rate-determining. Therefore, for example, in the case of including a portion that does not depend on the supply rule such as in the case of the initial oxidation of dry oxidation, the thermal oxidation condition deviates from the ideal supply control and the formula (1)
Does not hold, a variation value ΔT corresponding to each thermal oxidation condition is given without being limited to the equation (1).

【0027】制御部4は酸化時間変動値算出部3によっ
て与えられた酸化時間変動値を制御部4に予め設定され
た酸化時間に付加してコントローラ5を制御するもので
あり、この制御により、酸化炉1において酸化膜厚変動
を抑制するよう変動させた酸化時間で製造処理がなされ
る。
The control unit 4 controls the controller 5 by adding the oxidation time fluctuation value given by the oxidation time fluctuation value calculation unit 3 to the oxidation time set in the control unit 4 in advance. The manufacturing process is performed in the oxidation furnace 1 with the oxidation time varied so as to suppress the variation of the oxide film thickness.

【0028】次に、熱酸化を行う場合の炉内の温度変化
の時間制御の一例を図2に示す。図2(a)は酸化時間
変動値を加えない時間制御の場合を、図2(b)は酸化
時間変動値を加えた時間制御の場合を示し、横軸は時
間、縦軸は炉内温度である。21はウェハ挿入し、初期
温度において炉内を安定させるための保持時間、22は
初期温度から所定の酸化温度までウェハの温度を昇温さ
せるための時間、23は所定の酸化温度において酸化剤
がウェハに供給される時間、24は必要に応じて不活性
アニール等その他の処理を加える場合の時間、25は常
温周辺まで降温するための時間である。
Next, an example of time control of the temperature change in the furnace when performing thermal oxidation is shown in FIG. 2A shows the case of time control without adding the oxidation time fluctuation value, and FIG. 2B shows the case of time control with the oxidation time fluctuation value added. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the furnace temperature. It is. 21 is a holding time for inserting the wafer and stabilizing the inside of the furnace at the initial temperature, 22 is a time for raising the temperature of the wafer from the initial temperature to a predetermined oxidation temperature, and 23 is an oxidizing agent at a predetermined oxidation temperature. The time during which the wafer is supplied to the wafer, 24 is the time when other processing such as inert annealing is performed as needed, and 25 is the time for lowering the temperature to around normal temperature.

【0029】本実施形態で用いたばらつき低減のための
制御では、図2(b)に示すように酸化時間変動値算出
部3による式(1)により算出された酸化時間変動値Δ
Tを所定の23の時間への補正として与え、酸化時間を
26とする。
In the control for reducing the variation used in the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the oxidation time fluctuation value Δ calculated by the oxidation time fluctuation value calculation unit 3 by the equation (1).
T is given as a correction to a predetermined time of 23, and the oxidation time is set to 26.

【0030】上記実施形態に係る半導体プロセス制御装
置の動作を説明する。酸化炉1内において熱酸化を行う
と、酸化炉1の設置されたCR内の気圧は環境の気圧値
の影響を受ける。酸化炉1はCR内にありCR内の気圧
は管理されているが、外界との差圧で管理されているた
め、CR内の気圧は環境の気圧値の影響を受ける。ま
た、酸化炉1内の気圧はCR内の気圧だけでなく排気側
の減圧値の影響を受けるが、排気側の減圧値はごく弱
く、排気圧の変動の影響は環境の気圧値の変動、すなわ
ち大気圧の変動に比較して極めて小さい。このため酸化
レートは大気圧の影響を受けて変動する。従って、気圧
値測定部2は酸化膜厚変動の原因であるこの環境の気圧
値の影響を受けたCR内の気圧を測定し、測定値を酸化
時間変動値算出部3に出力する。
The operation of the semiconductor process control device according to the above embodiment will be described. When thermal oxidation is performed in the oxidation furnace 1, the pressure in the CR where the oxidation furnace 1 is installed is affected by the atmospheric pressure value. The oxidation furnace 1 is in the CR and the pressure in the CR is controlled, but the pressure in the CR is controlled by the pressure difference from the outside, so the pressure in the CR is affected by the atmospheric pressure value. Further, the pressure in the oxidation furnace 1 is affected by not only the pressure in the CR but also the pressure reduction value on the exhaust side, but the pressure reduction value on the exhaust side is very weak. That is, it is extremely small as compared with the fluctuation of the atmospheric pressure. Therefore, the oxidation rate fluctuates under the influence of the atmospheric pressure. Accordingly, the atmospheric pressure value measuring unit 2 measures the atmospheric pressure in the CR affected by the atmospheric pressure value of the environment, which causes the oxide film thickness variation, and outputs the measured value to the oxidation time variation value calculating unit 3.

【0031】酸化時間変動値算出部3は、この入力され
たCR内の気圧値に基づいてデバイス構造の変動を抑制
する酸化時間変動値を式(1)により算出し、制御部4
に出力する。これにより、気圧変動の値によって生じる
膜厚変動を抑制する酸化時間変動値を、プロセス処理を
経ることなく予測することができる。
The oxidation time fluctuation value calculation unit 3 calculates the oxidation time fluctuation value for suppressing the fluctuation of the device structure based on the input atmospheric pressure value in the CR according to the equation (1).
Output to This makes it possible to predict an oxidation time variation value that suppresses a film thickness variation caused by a value of the atmospheric pressure variation without going through a process.

【0032】制御部4は、酸化炉1での熱酸化におい
て、炉内の昇温時間を経た後の酸化時間に、酸化時間変
動値を付加して製造処理を行うべくコントローラ5を制
御する。コントローラ5は、制御部4から入力された信
号に基づき、時間の遅れなく構造ばらつきを抑制した製
造処理工程を酸化炉1において行う。
In the thermal oxidation in the oxidation furnace 1, the control unit 4 controls the controller 5 to perform a manufacturing process by adding an oxidation time fluctuation value to an oxidation time after a heating time in the furnace. The controller 5 performs a manufacturing process in the oxidation furnace 1 in which the structural variation is suppressed without time delay based on the signal input from the control unit 4.

【0033】図2(a)に示すように、酸化温度以下の
温度で入炉されたウェハは、昇温のステップ22や一定
の温度安定化時間を経て酸化雰囲気にガスが切り替えら
れ酸化される(23)。その後場合によってアニール工
程24を経て、降温ステップ25や出炉が行われ、酸化
工程が完了する。このように、入出炉中に形成される自
然酸化膜の形成を回避すべく、21,22,25のステ
ップに示すように入出炉温度を下げる。
As shown in FIG. 2 (a), the wafer that has entered the furnace at a temperature equal to or lower than the oxidation temperature is oxidized by switching the gas to an oxidizing atmosphere after a step 22 for raising the temperature or a certain temperature stabilization time. (23). Thereafter, if necessary, a temperature lowering step 25 and a furnace discharge are performed through an annealing step 24, and the oxidation step is completed. As described above, in order to avoid the formation of a natural oxide film formed in the furnace, the temperature of the furnace is lowered as shown in steps 21, 22, and 25.

【0034】酸化時間変動値によって補正された酸化時
間によるプロセス制御のうち、酸化膜が主に安定に形成
される過程に対応するプロセス時間成分を補正する(2
6)。昇温及び降温中にも酸化剤を供給する場合、昇降
温中の装置内の状態は安定ではなく制御は不安定であ
る。従って、所定の膜厚を得るための時間制御は、図2
(b)に示すように主に酸化膜が形成される過程である
23に対応する時間Tに酸化時間変動値ΔTを付加する
ことにより行われ、補正後の酸化時間はT+ΔTとな
る。この23に示す過程を制御の対象とすることによ
り、気圧ばらつきによる膜厚変動を抑制する安定したプ
ロセス時間制御が得られる。
In the process control based on the oxidation time corrected by the oxidation time fluctuation value, a process time component corresponding to a process in which an oxide film is mainly formed stably is corrected (2).
6). When the oxidizing agent is supplied during the temperature rise and fall, the state in the apparatus during the temperature rise and fall is not stable and the control is unstable. Therefore, the time control for obtaining the predetermined film thickness is performed as shown in FIG.
As shown in (b), the process is performed by adding an oxidation time variation value ΔT to a time T corresponding to 23, which is a process of mainly forming an oxide film, and the corrected oxidation time is T + ΔT. By making the process shown in 23 the object of the control, stable process time control for suppressing the film thickness variation due to the atmospheric pressure variation can be obtained.

【0035】また、前述したように熱酸化膜の厚さは、
酸化雰囲気中の酸化ガス圧、酸化温度、酸化時間等によ
って制御することができるが、酸化温度の不均一性は各
装置の形態等毎に異なるもので、個々の条件に左右され
るものである。従って、酸化温度のばらつきを低減する
ために装置内温度分布およびウェハ間・ウェハ内温度分
布の均一性を高めることは困難である。
As described above, the thickness of the thermal oxide film is
It can be controlled by the oxidizing gas pressure in the oxidizing atmosphere, the oxidizing temperature, the oxidizing time, etc., but the non-uniformity of the oxidizing temperature differs depending on the form of each device and the like, and depends on individual conditions. . Therefore, it is difficult to improve the uniformity of the temperature distribution in the apparatus and the temperature distribution between wafers and in a wafer in order to reduce the variation in the oxidation temperature.

【0036】これに対して、ガス圧ばらつきは常圧装置
の場合大気圧により左右されるものである。ここで、大
気圧は個々の装置に依存せず、同じ環境内に設置された
各装置に共通の要素であり、各装置における内気圧変動
の共通性が高い。従って、本実施形態に示すように気圧
値を検出してデバイス構造の変動値を打ち消すよう制御
することにより、効率的に製品ばらつきを取り除くこと
ができる。
On the other hand, the variation in gas pressure depends on the atmospheric pressure in the case of a normal pressure device. Here, the atmospheric pressure does not depend on each device, and is a common element for each device installed in the same environment, and the internal pressure fluctuation in each device is high. Therefore, as shown in the present embodiment, by controlling the air pressure value to cancel out the fluctuation value of the device structure, it is possible to efficiently remove the product variation.

【0037】図3は、気圧の微小な変動が酸化膜厚に与
える影響をプロセスパラメータである酸化温度、酸化ガ
ス圧、酸化時間を変動させてシミュレーション比較した
図である。950℃、dry O2 雰囲気中で酸化膜を
形成し、FTP(Fast Thermal process) で昇温率10
0℃/分、酸化時間9.5分である。下記のパラメータ
ばらつきを与えて感度解析シミュレーションを行ったも
のであり、縦軸は膜厚を示す。
FIG. 3 is a diagram showing a simulation comparison of the effect of a minute change in the atmospheric pressure on the oxide film thickness by changing the process parameters such as the oxidizing temperature, the oxidizing gas pressure and the oxidizing time. An oxide film is formed in a dry O 2 atmosphere at 950 ° C., and a temperature rise rate of 10 is set by an FTP (Fast Thermal process).
0 ° C./min, oxidation time 9.5 minutes. The sensitivity analysis simulation was performed by giving the following parameter variations, and the vertical axis indicates the film thickness.

【0038】酸化温度3σ=1℃、 O2 ガス圧3σ=
20mb、 酸化時間3σ=1秒 図3において、31は予め設定されたプロセスパラメー
タで形成された基準の酸化膜厚、32は酸化温度ばらつ
きを与えた場合の酸化膜厚、33はガス厚ばらつきを与
えた場合の酸化膜厚、34は酸化時間ばらつきを与えた
場合の酸化膜厚を示す。温度ばらつきとともにガス圧ば
らつきに対する膜厚の感度が高く、3σで±0.2nm
程度のばらつきがガス圧ばらつきから生じることが分か
る。この変動値はSi MOSFETの場合、±50m
V程度のしきい電圧変動を生じ、デバイス製造における
歩留り低下の原因となる。これに対して、酸化時間ばら
つきを与えた場合の膜厚のばらつきは小さいため、酸化
時間をプロセス制御の補正パラメータとして用いること
で、高精度の補正が可能となる。
Oxidation temperature 3σ = 1 ° C., O 2 gas pressure 3σ =
20 mb, oxidation time 3σ = 1 second In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a reference oxide film thickness formed by preset process parameters, 32 denotes an oxide film thickness when an oxidation temperature variation is given, and 33 denotes a gas thickness variation. The oxide film thickness when given, and 34 indicates the oxide film thickness when the oxidation time variation is given. High sensitivity of film thickness to gas pressure variation with temperature variation ± 0.2 nm at 3σ
It can be seen that a degree of variation results from the gas pressure variation. This variation value is ± 50 m for a Si MOSFET.
A threshold voltage fluctuation of about V occurs, which causes a reduction in yield in device manufacturing. On the other hand, since the variation in the film thickness when the oxidation time variation is given is small, the use of the oxidation time as a correction parameter for the process control enables highly accurate correction.

【0039】このように、気圧値測定部2によりモニタ
される気圧ばらつきを検知した時点でプロセスパラメー
タを変更するため、膜厚ばらつきを抑制するプロセス制
御を時間遅れなく行うことができ、生産時の歩留まりが
向上する。また、従来のプロセス制御のようにモニター
ウェハを用いた微少な補正を行う作業の負荷を軽減させ
ることができる。
As described above, since the process parameter is changed when the variation in the atmospheric pressure monitored by the atmospheric pressure value measuring unit 2 is detected, the process control for suppressing the variation in the film thickness can be performed without time delay. The yield is improved. Further, it is possible to reduce the load of the work of performing minute correction using a monitor wafer as in the conventional process control.

【0040】また、酸化時間変動値によって補正された
酸化時間によるプロセス制御のうち、酸化膜が主に安定
に形成される過程に対応するプロセス時間成分を補正す
ることにより、酸化膜厚ばらつきの生じない酸化工程を
実現することができる。
In the process control based on the oxidation time corrected by the oxidation time fluctuation value, the process time component corresponding to the process in which the oxide film is mainly formed stably is corrected, so that the oxide film thickness variation may occur. No oxidation process can be realized.

【0041】さらに、時間制御のばらつきは小さいため
酸化膜厚に与える影響は温度ばらつきやガス圧ばらつき
に比較して少なく、酸化時間を補正パラメータとして用
いることで、安定した微細なプロセス制御が可能であ
る。 (第2実施形態)図4は、本発明の第2実施形態に係る
半導体プロセス制御装置の全体構成を示す図である。図
4に示すように、この半導体プロセス制御装置は非開放
系として設計された常圧エピタキシャル成長CVD装置
41をコントローラ45により制御するものであり、気
圧値測定部42,堆積時間変動値算出部43,制御部4
4から構成される。この常圧エピタキシャル成長CVD
装置41は非開放系であり、外界と装置41内は直接に
は接していないが、CVDの際に導入されたガスの排気
用に設けられた排ガス無害化装置46を介して外界と間
接的に接している。
Furthermore, since the variation in the time control is small, the influence on the oxide film thickness is smaller than the variation in the temperature and the variation in the gas pressure. By using the oxidation time as a correction parameter, stable and fine process control is possible. is there. (Second Embodiment) FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of a semiconductor process control device according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, this semiconductor process control apparatus controls a normal pressure epitaxial growth CVD apparatus 41 designed as a non-open system by a controller 45, and includes a pressure value measuring section 42, a deposition time fluctuation value calculating section 43, Control unit 4
4 This atmospheric pressure epitaxial growth CVD
The device 41 is a non-open system, and the outside and the inside of the device 41 are not directly in contact with each other, but are indirectly connected to the outside via an exhaust gas detoxification device 46 provided for exhausting gas introduced at the time of CVD. Is in contact with

【0042】気圧値測定部42は、デバイス構造変動の
原因である環境の気圧の影響を受けたCVD装置41の
設置環境、すなわちCVDチャンバー内の気圧値を測定
する部分である。
The atmospheric pressure value measuring section 42 is a part for measuring the atmospheric pressure in the installation environment of the CVD apparatus 41, that is, the atmospheric pressure value in the CVD chamber which is affected by the atmospheric pressure of the environment which causes the device structure fluctuation.

【0043】堆積時間変動値算出部43は、気圧値測定
部42で得られた気圧値の変動による堆積膜厚変動を抑
制するような堆積時間変動値を工程条件に応じて与える
部分である。例えば希釈ガスとして80%のN2 を用
い、塩化シラン系のガスを用いて常圧エピタキシャル成
長を行う場合、T分のエピタキシャル成長を行う時、気
圧値測定部42で測定された気圧値が予め設定された気
圧値のx%であった時、堆積時間変動値を次の式(2)
で与える。
The deposition time fluctuation value calculating section 43 is a section which gives a deposition time fluctuation value according to the process conditions, which suppresses the fluctuation of the deposited film thickness due to the fluctuation of the atmospheric pressure value obtained by the atmospheric pressure value measuring section 42. For example, when normal pressure epitaxial growth is performed using a silane chloride-based gas using 80% N 2 as a diluent gas, the pressure value measured by the pressure value measuring unit 42 is preset when performing epitaxial growth for T minutes. When the pressure is x% of the pressure value, the deposition time fluctuation value is calculated by the following equation (2).
Give in.

【0044】 ΔT=T{1−(x/100)}/(x/100)…(2) 式(2)は希釈CVDにおいて、堆積後膜表面における
反応ガス濃度に比例して供給律速に従って膜生成が行わ
れる理想的場合について求められた式である。従って、
反応ガスの濃度がより高い場合の反応律速の成膜条件
等、CVD条件が理想的供給律速からはずれて式(2)
が成り立たない場合には式(2)に限定されることな
く、それぞれのCVD条件に対応して求められるΔTを
与える。
ΔT = T {1− (x / 100)} / (x / 100) (2) In the dilution CVD, the film is formed in accordance with the supply rate in proportion to the reaction gas concentration on the surface of the film after deposition. This is an equation obtained for an ideal case where generation is performed. Therefore,
Equation (2) deviates from the ideal supply rate-limiting CVD conditions such as the rate-limiting film formation conditions when the reaction gas concentration is higher.
Does not hold, ΔT determined according to each CVD condition is given without being limited to the equation (2).

【0045】制御部44は、堆積時間変動値算出部43
によって与えられた堆積時間変動値を制御部44に予め
設定された堆積時間に付加してコントローラ45を制御
するものであり、この制御部44による制御により、常
圧CVD装置41において膜厚変動を抑制するよう変動
させた堆積時間で製造処理がなされる。
The control unit 44 includes a deposition time fluctuation value calculation unit 43
The controller 45 controls the controller 45 by adding the deposition time fluctuation value given by the control unit 44 to the deposition time preset in the control unit 44. The manufacturing process is performed with the deposition time varied so as to be suppressed.

【0046】常圧エピタキシャル成長CVD装置41に
おける時間制御は、図2の熱酸化膜形成の場合に応じて
説明できる。21はチャンバ内にウェハを挿入後、チャ
ンバ内の状態を安定化させるための保持時間に、22は
所定の温度まで装置内の温度を高めるための昇温時間、
24は所定の温度で炉内を安定させるための保持時間
に、23は塩化シラン系反応ガスをチャンバ内に導入す
る反応時間に、25は常温周辺の温度まで降温する時間
にそれぞれ対応する。
The time control in the normal pressure epitaxial growth CVD apparatus 41 can be explained according to the case of forming a thermal oxide film in FIG. 21 is a holding time for stabilizing the state in the chamber after inserting the wafer into the chamber, 22 is a heating time for raising the temperature in the apparatus to a predetermined temperature,
24 corresponds to a holding time for stabilizing the inside of the furnace at a predetermined temperature, 23 corresponds to a reaction time for introducing a silane chloride-based reaction gas into the chamber, and 25 corresponds to a time for lowering the temperature to around normal temperature.

【0047】本実施形態では、反応ガスをチャンバ内に
導入する所定の時間23に対し、堆積時間変動値算出部
43によって与えられた堆積時間変動値を用いて補正を
加え、図2(b)の26に対応する補正後の反応時間を
用いてCVD処理を行う。
In the present embodiment, the predetermined time 23 during which the reaction gas is introduced into the chamber is corrected using the deposition time fluctuation value given by the deposition time fluctuation value calculation unit 43, and FIG. The CVD process is performed using the corrected reaction time corresponding to 26.

【0048】上記実施形態に係る半導体プロセス制御装
置の動作を説明する。常圧エピタキシャル成長CVD装
置41内においてCVDを行うと、CVD装置41は排
ガス無害化装置46を介して外界と間接的に接している
ためCVD装置41内の内圧は環境の気圧値の影響を受
ける。気圧値測定部42はCVD膜厚変動の原因である
この気圧値の影響を受けた内圧を測定し、測定値を堆積
時間変動値算出部43に出力する。
The operation of the semiconductor process control device according to the above embodiment will be described. When CVD is performed in the atmospheric pressure epitaxial growth CVD apparatus 41, the internal pressure in the CVD apparatus 41 is affected by the atmospheric pressure value because the CVD apparatus 41 is indirectly in contact with the outside via the exhaust gas detoxification apparatus 46. The atmospheric pressure value measuring unit 42 measures the internal pressure affected by the atmospheric pressure value, which is the cause of the CVD film thickness fluctuation, and outputs the measured value to the deposition time fluctuation value calculating unit 43.

【0049】堆積時間変動値算出部43は、この入力さ
れた気圧値に基づいてデバイス構造の変動を抑制する堆
積時間変動値を式(2)により算出し、制御部44に出
力する。これにより、気圧変動の値によって生じるCV
D膜厚変動を抑制する堆積時間変動値を、試作を経るこ
となく予測することができる。
The deposition time fluctuation value calculating section 43 calculates the deposition time fluctuation value for suppressing the fluctuation of the device structure based on the input atmospheric pressure value by the equation (2), and outputs it to the control section 44. Thereby, the CV generated by the value of the atmospheric pressure fluctuation
The deposition time fluctuation value that suppresses the D film thickness fluctuation can be predicted without trial production.

【0050】制御部44は、常圧エピタキシャル成長C
VD装置41のCVDにおいて、チャンバー内の昇温時
間を経た後の堆積時間に、堆積時間変動値を付加して製
造処理を行うべくコントローラ45を制御する。コント
ローラ45は、制御部44から入力された信号に基づい
て時間の遅れなく構造ばらつきを抑制した製造処理工程
をCVD装置41において行う。
The control unit 44 controls the normal pressure epitaxial growth C
In the CVD of the VD apparatus 41, the controller 45 is controlled so as to perform a manufacturing process by adding a deposition time variation value to a deposition time after a heating time in the chamber. The controller 45 performs, in the CVD apparatus 41, a manufacturing process in which structural variations are suppressed without delay based on a signal input from the control unit 44.

【0051】堆積時間変動値算出部43によって得られ
た補正値によって補正された時間によるプロセス制御の
うち、CVD膜が主に安定に形成される過程に対応する
プロセス時間成分を補正することにより実現し、CVD
膜厚ばらつきの生じないCVD工程を実現することがで
きる。
In the process control based on the time corrected by the correction value obtained by the deposition time fluctuation value calculating section 43, the process is realized by correcting a process time component corresponding to a process in which a CVD film is mainly formed stably. And CVD
It is possible to realize a CVD process in which a film thickness does not vary.

【0052】このように、気圧値測定部42を用いるこ
とにより、モニターウェハを用いた従来の間接的な制御
方法に比べて、直接にばらつき原因の値を求めて制御す
ることができ、より高精度に膜厚ばらつきを抑制できる
ことができる。また、堆積時間変動値算出部43により
原因の変動に連動して即時に堆積時間補正値を得られる
ため、時間遅れなく堆積時間補正を行えることができ
る。さらに、制御部44により、従来のモニターウェハ
を用いたプロセス条件での微少な補正を行う作業の負荷
を軽減させることができる。
As described above, by using the atmospheric pressure value measuring unit 42, it is possible to directly obtain and control the value of the cause of the variation, as compared with the conventional indirect control method using a monitor wafer, and to achieve a higher control. The thickness variation can be suppressed with high accuracy. Further, since the deposition time correction value can be immediately obtained by the deposition time variation value calculating section 43 in conjunction with the variation of the cause, the deposition time correction can be performed without time delay. Further, the control unit 44 can reduce the load of the work of performing minute correction under the process conditions using the conventional monitor wafer.

【0053】また、一般に高精度な膜厚制御が必要な多
くの場合には減圧CVDが行われるが、本実施形態に係
る半導体プロセス制御装置により、減圧の場合よりも単
純な構成の装置である常圧CVD装置を、高精度な膜厚
制御を必要とする場合にも用いることができる。これに
より、膜形成プロセスを行う際に減圧で行う必要がない
ため、プロセス時間を短縮でき、安定した構造の集積回
路を減圧の場合よりも安価に製作できる。
Generally, in many cases where high-precision film thickness control is required, low-pressure CVD is performed. However, the semiconductor process control device according to the present embodiment has a simpler configuration than the case of low-pressure CVD. The atmospheric pressure CVD apparatus can be used even when high-precision film thickness control is required. Thus, since it is not necessary to perform the film formation process under reduced pressure, the process time can be reduced, and an integrated circuit having a stable structure can be manufactured at lower cost than in the case of reduced pressure.

【0054】なお、本実施形態においては常圧エピタキ
シャル成長CVD装置に適用する場合を示したが、大気
圧の影響を受ける常圧CVD装置であれば何でも良い。
また、上記第1,2実施形態ではそれぞれ製造処理時間
変動値を式(1),(2)により与える場合を示した
が、成膜過程において反応の性質が変化する場合には、
反応の性質に応じて式(1)と式(2)を選択して製造
処理時間変動値を得ることも可能である。
In this embodiment, the case where the present invention is applied to a normal-pressure epitaxial growth CVD apparatus has been described, but any normal-pressure CVD apparatus affected by atmospheric pressure may be used.
Also, in the first and second embodiments, the case where the manufacturing process time variation value is given by the equations (1) and (2) has been described.
Depending on the nature of the reaction, it is also possible to select formulas (1) and (2) to obtain a manufacturing process time variation.

【0055】また、常圧CVD装置や熱酸化炉に限定さ
れず、大気圧の影響を受ける熱処理装置であれば熱処理
時間変動値を与える式を経験等に基づいて与えること
で、拡散装置等にも適用可能である。
Further, the present invention is not limited to a normal pressure CVD apparatus or a thermal oxidation furnace, and if a heat treatment apparatus affected by the atmospheric pressure is given, based on experience, a formula for giving a heat treatment time fluctuation value, it is possible to provide a diffusion apparatus or the like. Is also applicable.

【0056】また、気圧値の変動によるデバイス構造変
動を抑制する製造処理時間変動値をプロセス条件に依存
して数値テーブルによって与えることも可能である。こ
の場合、成膜過程において反応の性質が不明である場合
に、気圧値の変動によるデバイス構造変動を実験的に求
め、実験結果データを保存して用いる場合に、気圧値の
変動による膜厚変動を抑制するプロセス時間補正値を得
ることができる。 (第3実施形態)第3実施形態は、半導体メモリ製造プ
ロセスの開発と製造拠点への製造技術移転に関する。す
なわち、半導体メモリをまず開発拠点において製造し、
この際に開発された製造プロセスにより製造拠点に技術
移転を行い、製造拠点において同様に製造を場合に関す
るものである。以下、半導体メモリを形成するMOSF
ETのゲート酸化膜を形成する場合を例に説明する。
It is also possible to provide a numerical value table for a manufacturing processing time fluctuation value which suppresses a device structure fluctuation due to a fluctuation in atmospheric pressure value depending on process conditions. In this case, when the nature of the reaction is unknown during the film formation process, the device structure fluctuation due to the fluctuation of the atmospheric pressure value is experimentally obtained, and when the experimental result data is stored and used, the film thickness fluctuation due to the fluctuation of the atmospheric pressure value is used. Can be obtained. Third Embodiment A third embodiment relates to the development of a semiconductor memory manufacturing process and the transfer of manufacturing technology to a manufacturing base. That is, semiconductor memory is first manufactured at the development base,
In this case, the technology is transferred to the manufacturing base by the manufacturing process developed at this time, and the manufacturing is similarly performed at the manufacturing base. Hereinafter, MOSF forming a semiconductor memory
An example in which a gate oxide film of ET is formed will be described.

【0057】まず、開発拠点において基準となるCR内
気圧値を定め、この気圧値に基づいてMOSFETのゲ
ート酸化膜厚値を定める。ゲート酸化を行う酸化炉に
(A)開発拠点のCR内気圧変動値を測定する気圧値測
定部と、(B)この変動値によって生じるゲート酸化膜
厚値の変動値を算出する酸化時間変動値算出部と、
(C)(B)で得られた補正値によって補正された酸化
時間を用いて酸化を行う酸化工程制御を酸化炉において
実現させる制御部とを設置する。なお、これら(A)〜
(C)は、上記第1実施形態における気圧値測定部2,
酸化時間変動値算出部3,制御部4に対応する。
First, a reference CR internal pressure value is determined at the development base, and a gate oxide film thickness value of the MOSFET is determined based on the pressure value. The oxidation furnace for performing gate oxidation includes: (A) a pressure measurement unit for measuring a pressure variation in the CR at the development site; and (B) an oxidation time variation for calculating a variation in the gate oxide film thickness caused by the variation. A calculating unit;
(C) A control unit for realizing an oxidation process control in the oxidation furnace for performing the oxidation using the oxidation time corrected by the correction value obtained in (B) is installed. In addition, these (A)-
(C) shows the atmospheric pressure value measuring unit 2 and the first embodiment.
It corresponds to the oxidation time fluctuation value calculation unit 3 and the control unit 4.

【0058】開発拠点において、(A)〜(C)を用い
て半導体メモリ製造プロセスの開発を行い、(B)で算
出された補正値によって補正された酸化時間を用いてゲ
ート酸化を行った場合に、この補正による他のデバイス
構造パラメータの変動の大きさが回路特性に不安定性を
与えないようプロセスパラメータ設定を行う。
At the development site, a semiconductor memory manufacturing process is developed using (A) to (C), and gate oxidation is performed using an oxidation time corrected by the correction value calculated in (B). Then, the process parameters are set so that the magnitude of the variation of other device structure parameters due to this correction does not cause instability in the circuit characteristics.

【0059】このように半導体プロセスの開発が行われ
た後、製造拠点への製造技術移転を行う際に、製造拠点
において(A’)製造拠点のCR内気圧値を求める部分
を新たに設ける。また、開発拠点において用いたものと
同じ(B)及び(C)を用いて、製造技術立上げを行
う。この製造技術立ち上げにおいては、従来のように試
行錯誤の下で最適な制御パラメータを求める必要がな
く、(A’)により製造拠点のCR内基準値のみ求まれ
ば、開発拠点と同様に早期に製造の立ち上げを行うこと
ができる。
After the development of the semiconductor process as described above, when the manufacturing technology is transferred to the manufacturing base, a part for obtaining the (A ′) CR internal pressure value of the manufacturing base is newly provided at the manufacturing base. In addition, the manufacturing technology is launched using the same (B) and (C) as those used at the development base. In launching this manufacturing technology, it is not necessary to find the optimum control parameters through trial and error as in the past, and if only the reference value in the CR of the manufacturing base is obtained by (A ′), the same as in the development base, Production can be started.

【0060】これにより、複数の地域の環境の気圧値の
差に基づくデバイス構造の差による集積回路特性のばら
つきを抑制して、開発拠点において開発された製造プロ
セスの製造拠点への移転を早期に実現できる。なお、ゲ
ート酸化膜形成プロセスのみならずCVD等の熱処理を
行う工程であれば本発明を適用可能である。
As a result, variations in integrated circuit characteristics due to differences in device structure based on differences in atmospheric pressure values in a plurality of regions can be suppressed, and transfer of a manufacturing process developed at a development base to a manufacturing base can be achieved at an early stage. realizable. The present invention can be applied to any process in which a heat treatment such as CVD is performed in addition to the gate oxide film forming process.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
プロセス制御装置及び制御方法によれば、環境の影響を
受けた気圧値を測定することでデバイス構造変動原因を
試作を行う前に検知し、この検知した気圧変動値に基づ
いて熱処理時間変動値を半導体製造装置内の昇温時間経
過後に付加して熱処理を行うことで、気圧値の影響を受
けた膜厚変動を試作を作成することなく抑制することが
でき、時間遅れのない安定したプロセス時間制御が可能
となる。
As described above, according to the semiconductor process control apparatus and control method of the present invention, the cause of device structure fluctuation can be detected before trial production by measuring the atmospheric pressure value affected by the environment. Then, based on the detected atmospheric pressure fluctuation value, a heat treatment time fluctuation value is added after the elapse of the temperature rise time in the semiconductor manufacturing apparatus, and heat treatment is performed, thereby making a prototype of the film thickness fluctuation affected by the air pressure value. And the process time can be controlled stably without a time delay.

【0062】また、高精度で制御可能な熱処理時間を半
導体プロセス制御の補正パラメータとして用いるため、
パラメータのばらつきに対して感度が低く制御が容易と
なる。
Since the heat treatment time which can be controlled with high precision is used as a correction parameter for controlling the semiconductor process,
Low sensitivity to variations in parameters facilitates control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る酸化炉制御装置の
全体構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an oxidation furnace control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施形態における炉内温度を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a furnace temperature in the embodiment.

【図3】プロセスパラメータのばらつきが膜厚に与える
影響を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the influence of process parameter variations on film thickness.

【図4】本発明の第2実施形態に係る常圧エピタキシャ
ル成長CVD制御装置の全体構成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an entire configuration of a normal-pressure epitaxial growth CVD control apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の骨子を説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating the gist of the present invention.

【図6】従来の膜厚制御の工程を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a conventional film thickness control process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…酸化炉 2,42…気圧値測定部 3…酸化時間変動値算出部 4,44…制御部 5,45…コントローラ 31…基準の酸化膜厚さ 32…酸化温度ばらつきによる酸化膜厚さ 33…ガス圧ばらつきによる酸化膜厚さ 34…酸化時間ばらつきによる酸化膜厚さ 41…常圧エピタキシャル成長CVD装置 43…堆積時間変動値算出部 46…排ガス無害化装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxidation furnace 2, 42 ... Atmospheric pressure value measurement part 3 ... Oxidation time fluctuation value calculation part 4, 44 ... Control part 5, 45 ... Controller 31 ... Reference oxide film thickness 32 ... Oxide film thickness due to oxidation temperature variation 33 ... Oxide film thickness due to gas pressure variation 34 ... Oxide film thickness due to oxidation time variation 41 ... Normal pressure epitaxial growth CVD device 43 ... Deposition time variation calculation unit 46 ... Exhaust gas detoxification device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 常圧雰囲気での熱処理により半導体装置
を製造する半導体製造装置内又は該装置の設置環境の気
圧値を測定する手段と、 前記測定された気圧値の変動によるデバイス構造変動を
抑制するための熱処理時間変動値を算出する手段と、 前記半導体製造装置に予め設定された熱処理時間に、前
記算出された熱処理時間変動値を初期温度から所定の熱
処理温度まで前記半導体製造装置内を昇温させる時間の
経過後に付加して熱処理時間を補正する手段とを具備し
てなることを特徴とする半導体プロセス制御装置。
1. A means for measuring a pressure value in a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device by a heat treatment in a normal pressure atmosphere or in an installation environment of the apparatus, and suppressing a device structure change due to a change in the measured pressure value. Means for calculating a heat treatment time fluctuation value for performing a heat treatment time preset in the semiconductor manufacturing apparatus, and raising the calculated heat treatment time fluctuation value from the initial temperature to a predetermined heat treatment temperature in the semiconductor manufacturing apparatus. A means for correcting the heat treatment time by adding the heat treatment time after the elapse of the time for heating.
【請求項2】 前記半導体製造装置は酸化炉であり、前
記熱処理は熱酸化であり、T分の酸化時間の熱酸化を行
う場合、測定された気圧値が予め設定された気圧値の平
均値のx%であるとき、熱処理時間変動値ΔTを ΔT=T{1−(x/100)2 }/(x/100)2 に基づいて与えることを特徴とする請求項1記載の半導
体プロセス制御装置。
2. The semiconductor manufacturing apparatus is an oxidation furnace, wherein the heat treatment is thermal oxidation. When performing thermal oxidation for an oxidation time of T minutes, the measured pressure value is an average value of a preset pressure value. 2. The semiconductor process control according to claim 1, wherein the heat treatment time fluctuation value ΔT is given based on ΔT = T {1− (x / 100) 2 } / (x / 100) 2 when x% apparatus.
【請求項3】 前記半導体製造装置は常圧CVD装置で
あり、前記熱処理は常圧CVD処理であり、T分の常圧
CVDを行う場合、測定された気圧値が予め設定された
気圧値のx%であるとき、熱処理時間変動値ΔTを ΔT=T{1−(x/100)}/(x/100) に基づいて与えることを特徴とする請求項1記載の半導
体プロセス制御装置。
3. The semiconductor manufacturing apparatus is a normal-pressure CVD apparatus, and the heat treatment is a normal-pressure CVD process. When performing normal-pressure CVD for T minutes, the measured pressure value is equal to a predetermined pressure value. 2. The semiconductor process control device according to claim 1, wherein when x%, the heat treatment time fluctuation value ΔT is given based on ΔT = T {1− (x / 100)} / (x / 100).
【請求項4】 常圧雰囲気で熱処理する機能を備えた半
導体製造装置を用いて半導体装置を製造するに際し、 前記半導体製造装置内又は該装置の設置環境の気圧値を
測定し、測定した気圧値に応じて該半導体製造装置に予
め設定された熱処理時間に、熱処理時間の変動値を初期
温度から所定の熱処理温度まで前記半導体製造装置内を
昇温させる時間の経過後に付加して補正することを特徴
とする半導体プロセス制御方法。
4. When manufacturing a semiconductor device using a semiconductor manufacturing apparatus having a function of performing a heat treatment in a normal pressure atmosphere, a pressure value in the semiconductor manufacturing apparatus or an installation environment of the apparatus is measured, and the measured pressure value is measured. In the heat treatment time set in advance in the semiconductor manufacturing apparatus in accordance with the above, a correction value by adding a variation value of the heat treatment time after a lapse of time for raising the inside of the semiconductor manufacturing apparatus from the initial temperature to a predetermined heat treatment temperature. A semiconductor process control method characterized by the following.
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