JPS6077414A - 半導体気相成長装置のプロセス制御装置 - Google Patents
半導体気相成長装置のプロセス制御装置Info
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- JPS6077414A JPS6077414A JP18495383A JP18495383A JPS6077414A JP S6077414 A JPS6077414 A JP S6077414A JP 18495383 A JP18495383 A JP 18495383A JP 18495383 A JP18495383 A JP 18495383A JP S6077414 A JPS6077414 A JP S6077414A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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′ｆｒ：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。
装置のプロセス制御′ｆｒ：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。
今日、半導体の単結晶を量産する装置として半導体のウ
ェハ上に気相成長させる半導体気相成長ｉｔ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。
ェハ上に気相成長させる半導体気相成長ｉｔ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１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。
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１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ＭｉＪ記管路網上に設けた弁装置と、こ
れら弁装置の０１”Ｊ −Ｕ Ｆ ｉ’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１反応炉内の気相成長のプロセスを指定する
ための時Ｉ」、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７’グラム群を
デコードして前記弁装置に対する側脚信号を形成するシ
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、特許出願を行った。
形成するためのＭｉＪ記管路網上に設けた弁装置と、こ
れら弁装置の０１”Ｊ −Ｕ Ｆ ｉ’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１反応炉内の気相成長のプロセスを指定する
ための時Ｉ」、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７’グラム群を
デコードして前記弁装置に対する側脚信号を形成するシ
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、特許出願を行った。
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祷るものである。しかしながら、
従来よ勺実施されているこの種のプロセス制御装置は、
人手によｐ各種制御対象を調整操作し、目的とするエピ
タキシャル層を形成する一工程毎に、作成されたウェハ
を測定し、その結果に従って前記制御対象を４４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、従って不良製品の発生率も多くなる
という難点があった。止た、これら不良製品の発生を防
止す象の調整操作には誤ｐ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
った。
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祷るものである。しかしながら、
従来よ勺実施されているこの種のプロセス制御装置は、
人手によｐ各種制御対象を調整操作し、目的とするエピ
タキシャル層を形成する一工程毎に、作成されたウェハ
を測定し、その結果に従って前記制御対象を４４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、従って不良製品の発生率も多くなる
という難点があった。止た、これら不良製品の発生を防
止す象の調整操作には誤ｐ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
った。
しかるに、前述した気相成長装置によ〕所望の半導体ウ
ェハ全作成する場合、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って所望の厚みと
抵抗率をイ〕する気相成長層が得られる。従って、この
ようにして得らハ、る気相成長層の目標値としては、ノ
Ｉ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／ｍｌｎ〕は単位時間当りのソースガス量（ｄｉ
ｃｅ４．５ｉＨ２Ｃｔ２等） Ｃｊ’ＡｎｉＪに対し第
１図に示すように略直ｍ関係にあり、また抵抗率〔Ω６
１ｎ〕は単位時間当りのドーパントガス量（Ｂ２Ｈ６等
のＮガスまｆｃはＰＨ５等のＰガス） （ｃｃ／１ｕｌ
ｎ 〕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１”した。
ェハ全作成する場合、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って所望の厚みと
抵抗率をイ〕する気相成長層が得られる。従って、この
ようにして得らハ、る気相成長層の目標値としては、ノ
Ｉ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／ｍｌｎ〕は単位時間当りのソースガス量（ｄｉ
ｃｅ４．５ｉＨ２Ｃｔ２等） Ｃｊ’ＡｎｉＪに対し第
１図に示すように略直ｍ関係にあり、また抵抗率〔Ω６
１ｎ〕は単位時間当りのドーパントガス量（Ｂ２Ｈ６等
のＮガスまｆｃはＰＨ５等のＰガス） （ｃｃ／１ｕｌ
ｎ 〕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１”した。
なお、第１図および第２図に示す測定例においイ）ｙ＋
せ最Ｒ’ｆ ４２１−１ ’ｆ’ ｙし４ｆｉ ４１
−ｒ ＴＪ ＣＱ ｎ０ｍｌｎ使用することを条件とす
る庵のである。
せ最Ｒ’ｆ ４２１−１ ’ｆ’ ｙし４ｆｉ ４１
−ｒ ＴＪ ＣＱ ｎ０ｍｌｎ使用することを条件とす
る庵のである。
従って、前述した測定結果から、半導体ウェハ上に形成
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ノ１．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
に基づいて同一ウェハを得るべく複数回のバッチ操作を
行った場合、厚みおよび抵抗率は、例えば第６図および
第４図に示すように、バッ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って反応炉内
が汚れ、例えば反応炉内の温度を外部からセンサで検出
して温度加熱のフィードバック制御を行う系に誤差を生
じたシ、ウェハを載置するサセプタ上にも気相成長層が
形成されてウェ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
ッ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。
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ノ１．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
に基づいて同一ウェハを得るべく複数回のバッチ操作を
行った場合、厚みおよび抵抗率は、例えば第６図および
第４図に示すように、バッ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って反応炉内
が汚れ、例えば反応炉内の温度を外部からセンサで検出
して温度加熱のフィードバック制御を行う系に誤差を生
じたシ、ウェハを載置するサセプタ上にも気相成長層が
形成されてウェ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
ッ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ッ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ッ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。
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ッ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。
本発明の目的は、シリコンウェハ等の半導体基板上にＮ
形またはＰ形のエピタキシャル層を成長させる半導体気
相成長装置において、ソースガス量とドーパントガス量
とをその流量とシーク′ンス時聞との関係においてプロ
グラマブルに設定することＫより所定の厚みと抵抗率と
を■する半導体単結晶を高精度に量産化し得るプロセス
制御装置を提供するにある。
形またはＰ形のエピタキシャル層を成長させる半導体気
相成長装置において、ソースガス量とドーパントガス量
とをその流量とシーク′ンス時聞との関係においてプロ
グラマブルに設定することＫより所定の厚みと抵抗率と
を■する半導体単結晶を高精度に量産化し得るプロセス
制御装置を提供するにある。
本発明は、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 −（Ｊ Ｆ Ｆないしはその開度を制御するた
めの（ｉ号を与える制御装置とからなり、前記基板上に
形成する気相成長層の厚みデータおよび抵抗率データを
それぞれ入力して各種ガス流１■およびシーケンス時間
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
段を設け、このプロセスプログラム作成手段を前記制御
装置に組込むことを特徴とする。
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 −（Ｊ Ｆ Ｆないしはその開度を制御するた
めの（ｉ号を与える制御装置とからなり、前記基板上に
形成する気相成長層の厚みデータおよび抵抗率データを
それぞれ入力して各種ガス流１■およびシーケンス時間
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
段を設け、このプロセスプログラム作成手段を前記制御
装置に組込むことを特徴とする。
すなわち、本発明においては、気相成長層の厚みデータ
と抵抗率データとから最適なシーケンスプログラムを作
成し得るプロセスプログラム作成手段を設けることによ
シ、プロセスプログラムの作成を簡便にしかも適正に実
現し、半導体気相成長装置による多品種製品の量産化を
効率的かつ経済的に達成することができる。
と抵抗率データとから最適なシーケンスプログラムを作
成し得るプロセスプログラム作成手段を設けることによ
シ、プロセスプログラムの作成を簡便にしかも適正に実
現し、半導体気相成長装置による多品種製品の量産化を
効率的かつ経済的に達成することができる。
従って、本発明の半導体気相成長装置におけるプロセス
制御装置は、気相成長層の厚みとソースガス量とのａ関
関係からシーケンス時間とガス流量とを設定した厚みデ
ータテーブルを格納したメモリと、気相成長層の抵抗率
とドーパントガス量との相関関係からガス流量ｆ：設定
した抵抗率データテーブルを格納したメモリと、前記気
相成長層の厚みデータと抵抗率データとから厚みデータ
テーブルと抵抗率データテーブルを参照して所要のシー
ケンスプログラムを作成し記憶保持するメモリを伽えた
プロセスプログラム作成手段を設けれは好適である。
制御装置は、気相成長層の厚みとソースガス量とのａ関
関係からシーケンス時間とガス流量とを設定した厚みデ
ータテーブルを格納したメモリと、気相成長層の抵抗率
とドーパントガス量との相関関係からガス流量ｆ：設定
した抵抗率データテーブルを格納したメモリと、前記気
相成長層の厚みデータと抵抗率データとから厚みデータ
テーブルと抵抗率データテーブルを参照して所要のシー
ケンスプログラムを作成し記憶保持するメモリを伽えた
プロセスプログラム作成手段を設けれは好適である。
さらに、本発明においては、バッチ操作毎に前記プロセ
スプログラム作成手段により設定されたシーケンスプロ
グラムの内容を目標厚みおよび目標抵抗率に近似させる
よう補正するグロセｘ フｏグラム補正手段を設け、こ
のプロセスプログラム補正手段をプロセスプログラム作
成手段と共に制御装置に組込むことにより、半導体気相
成長装置によシ製造する製品の均質化をより高精度に実
現することができる。
スプログラム作成手段により設定されたシーケンスプロ
グラムの内容を目標厚みおよび目標抵抗率に近似させる
よう補正するグロセｘ フｏグラム補正手段を設け、こ
のプロセスプログラム補正手段をプロセスプログラム作
成手段と共に制御装置に組込むことにより、半導体気相
成長装置によシ製造する製品の均質化をより高精度に実
現することができる。
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。
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。
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１ｏ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′ｉ？
力、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が回線
配置され、この回転部材２ｏは減速機付モータ２２によ
シ回転動作するよう構成される。サセプタ１８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２６Ｉｉ絶縁板２８で支持され、
この絶縁板２８はポル）３０を介して底板１゜の上方釦
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３２．３１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。
、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′ｉ？
力、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が回線
配置され、この回転部材２ｏは減速機付モータ２２によ
シ回転動作するよう構成される。サセプタ１８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２６Ｉｉ絶縁板２８で支持され、
この絶縁板２８はポル）３０を介して底板１゜の上方釦
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３２．３１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６６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によシ底板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ェハ５０を外部から観
察するための観察窓５２が設けられ、さらにウェハ５０
およびサセプタ１８の温度を石英層３８を介して入射さ
れる光によシ検出し得るセンサ５４を取付けた温度検出
窓５６が設けられている。
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によシ底板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ェハ５０を外部から観
察するための観察窓５２が設けられ、さらにウェハ５０
およびサセプタ１８の温度を石英層３８を介して入射さ
れる光によシ検出し得るセンサ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と一体的にブラケット５８が設けられ
、このブラケット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上のウェハ５０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。
、このブラケット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上のウェハ５０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。
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ｐいて、参照符号６０゜６２．６４
．６６および６日はそれぞれガスチャンバを示し、これ
らのガスチャンバ内には順次Ｎ２１ Ｈ２１Ｄｌｉ、馬
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はバブリングチャンバを示し、このチャン
バ内には５ｉＣｔ４または８ ｉ Ｈ（２Ｌｓの液体が
充填されてい石。
．６６および６日はそれぞれガスチャンバを示し、これ
らのガスチャンバ内には順次Ｎ２１ Ｈ２１Ｄｌｉ、馬
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はバブリングチャンバを示し、このチャン
バ内には５ｉＣｔ４または８ ｉ Ｈ（２Ｌｓの液体が
充填されてい石。
チャンバ６０から上方へ延びる管路には、圧力スイッチ
ＰＳ１、常時開状態の弁ＰＶ１（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ＦＶ７に通
じている。同様に、チャンバ６２から上方へ延びる管路
には、圧力スイッチＰＳ２、弁ＰＶ２が設けられ、弁Ｐ
Ｖ８に通じている。そして、前記弁ＰＶ７とＰＶ８の出
口ボートは合流してマスフロー弁１ｖｌＦｃ１を介して
管路ＰＬ１に接続されている。管路Ｐｈ３上には、さら
にガス合流弁ＰＶ１９゜１’Ｖ２０が反応炉との間に設
けられており、管路ＰＬＩＡ、ＰＬ２Ａにより供給され
るガスを弁１’Ｖ１９．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。
ＰＳ１、常時開状態の弁ＰＶ１（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ＦＶ７に通
じている。同様に、チャンバ６２から上方へ延びる管路
には、圧力スイッチＰＳ２、弁ＰＶ２が設けられ、弁Ｐ
Ｖ８に通じている。そして、前記弁ＰＶ７とＰＶ８の出
口ボートは合流してマスフロー弁１ｖｌＦｃ１を介して
管路ＰＬ１に接続されている。管路Ｐｈ３上には、さら
にガス合流弁ＰＶ１９゜１’Ｖ２０が反応炉との間に設
けられており、管路ＰＬＩＡ、ＰＬ２Ａにより供給され
るガスを弁１’Ｖ１９．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。
チャンバ７０からは、弁ＰＶ３を介して２本ノ管路Ｐ
Ｌ ３Ａ 、 ｋ’ Ｌ ３ Ｂ カｇ 設すｔＬ、弁
ＶＣ１に接続されている。この弁ＶＣ１のボー）ＰＯに
は水素ガスＨ２が導入され、このガスＨ２はボートＰ２
よル導出され管路ＰＬ３Ａ、弁ＰＶ３を通ってバブリン
グチャンバ７ｏに導入されて液体のｓ ｒ ｃｔ４中に
て排出されバブリングが行われる。
Ｌ ３Ａ 、 ｋ’ Ｌ ３ Ｂ カｇ 設すｔＬ、弁
ＶＣ１に接続されている。この弁ＶＣ１のボー）ＰＯに
は水素ガスＨ２が導入され、このガスＨ２はボートＰ２
よル導出され管路ＰＬ３Ａ、弁ＰＶ３を通ってバブリン
グチャンバ７ｏに導入されて液体のｓ ｒ ｃｔ４中に
て排出されバブリングが行われる。
従って、チャンバ７０内の空間には蒸気化した５ｉｃｔ
４とＮ２の混合気体が生成され、この気体が管路ＰＬ３
Ｂ上の弁ＰＶ３を通って弁ＶＣ１の入力ボートＰ３、出
カポ−）ＩＪを通力管路ＰＬ６Ａに導かれる。
４とＮ２の混合気体が生成され、この気体が管路ＰＬ３
Ｂ上の弁ＰＶ３を通って弁ＶＣ１の入力ボートＰ３、出
カポ−）ＩＪを通力管路ＰＬ６Ａに導かれる。
トーハントＮガスを封入するチャンバ６４から上方へ延
びる管路には、弁ＰＶ５を介してマス７０ ＊ Ｍ ｋ
０４ ｍ Ｍ Ｆ Ｃ５１Ｍ １！″Ｃ６ｉ”！ｄ続
すしている。これらの弁ＭＦ０４〜乙の入力側は水素ガ
スＨ２の管路ＰＬｓに弁ＰＶｑを介して接続されており
、水素ガスＨ２と混合さｉしたドーパン）Ｎガスが、出
力側より管路ＰＬＩＡに導かれる・同様の配管系統が、
ドーパン） ｌ）ガスを封入するチャンバ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Ｊ：び−ｒスフｏ−弁ＭＦ’Ｃ８
，ＮＦＣ９゜ＭＪ”Ｃ１０が前記合弁と対応しているこ
とは図面から理解されよう。
びる管路には、弁ＰＶ５を介してマス７０ ＊ Ｍ ｋ
０４ ｍ Ｍ Ｆ Ｃ５１Ｍ １！″Ｃ６ｉ”！ｄ続
すしている。これらの弁ＭＦ０４〜乙の入力側は水素ガ
スＨ２の管路ＰＬｓに弁ＰＶｑを介して接続されており
、水素ガスＨ２と混合さｉしたドーパン）Ｎガスが、出
力側より管路ＰＬＩＡに導かれる・同様の配管系統が、
ドーパン） ｌ）ガスを封入するチャンバ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Ｊ：び−ｒスフｏ−弁ＭＦ’Ｃ８
，ＮＦＣ９゜ＭＪ”Ｃ１０が前記合弁と対応しているこ
とは図面から理解されよう。
さらに、ＨＣｔガスを封入するチャンバ６８から延びる
管路上には、弁ＰＶ６Ａ、マスクロー弁ＭＦ’Ｃ７が設
けら１１．合流弁Ｐ Ｖ ２０の混合ボートに接続され
ている。前記マス７０−弁ＭＰ’Ｃ７の上流側しては、
弁Ｐ Ｖ ６ Ｂを介して管路ＰＬ５が合流接続されて
いる。
管路上には、弁ＰＶ６Ａ、マスクロー弁ＭＦ’Ｃ７が設
けら１１．合流弁Ｐ Ｖ ２０の混合ボートに接続され
ている。前記マス７０−弁ＭＰ’Ｃ７の上流側しては、
弁Ｐ Ｖ ６ Ｂを介して管路ＰＬ５が合流接続されて
いる。
ｒＡ７図は、前述した第６図に示す反応炉へ導入さｎ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ＭＰ０１〜１ｏ（ＭＦＣ３はない。以下同じ。
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ＭＰ０１〜１ｏ（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７
２を備え、このプロセス制御装置７２から各マスフロー
弁ＭＦ０１〜１０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ＭＰ
０１〜１０に取付けた流量検出部１）Ｔからの出方をア
ナログマルチプレクサ７６によって順次取出し、これら
をＡ／Ｄ変換器７８を介して前記プロセス制ｖ４装置７
２へ取込むよう構成される。
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７
２を備え、このプロセス制御装置７２から各マスフロー
弁ＭＦ０１〜１０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ＭＰ
０１〜１０に取付けた流量検出部１）Ｔからの出方をア
ナログマルチプレクサ７６によって順次取出し、これら
をＡ／Ｄ変換器７８を介して前記プロセス制ｖ４装置７
２へ取込むよう構成される。
次に、前述したｍ６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手導体の気相成長を
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−て説明する
。
づいて第５図に示す反応炉において手導体の気相成長を
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−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 Ｐｕ ｔ ｇ ｅを示し、３分間窒素ガスＮ
２ ｆ ＦＮ １ ｖｍｒ ｎの流量で供給する。従っ
て。
は、Ｎ２ Ｐｕ ｔ ｇ ｅを示し、３分間窒素ガスＮ
２ ｆ ＦＮ １ ｖｍｒ ｎの流量で供給する。従っ
て。
第６図において、チャンバ６ｏから窒素ガスＮ２が弁Ｐ
ＶＩＪｐＰＶ７−ＭＪ’０１１通Ｄ、サラニ弁ＰＶ１９
．ｆ’Ｖ２０を通って反応デル１内に入ヤ、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１
ＦＮ１υｍｌｎはマスフロー弁Ｍｌ”ＣＩの電圧指令値
として、第７図に示すプロセス制＠装置７２から与えら
れる。
ＶＩＪｐＰＶ７−ＭＪ’０１１通Ｄ、サラニ弁ＰＶ１９
．ｆ’Ｖ２０を通って反応デル１内に入ヤ、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１
ＦＮ１υｍｌｎはマスフロー弁Ｍｌ”ＣＩの電圧指令値
として、第７図に示すプロセス制＠装置７２から与えら
れる。
プロセスプログラムＰＰｔ２１は、Ｈ２Ｐｕｒｇｅを示
し、３分間水素ガスＮ２をＦＮ２ ｔＡｎｉｎの流量で
供給する。水系ガスＨ２は弁ＰＶ２．ＰＶｓ。
し、３分間水素ガスＮ２をＦＮ２ ｔＡｎｉｎの流量で
供給する。水系ガスＨ２は弁ＰＶ２．ＰＶｓ。
ＭＦＣｌ、ＰＶｌ ９．ＰＶ２Ｏｆ通り、反応デル１に
入シ、前記Ｎ２パージと同様にパージングが行われる。
入シ、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）’Ｐｆ３１［以下Ｐ）’＋４
１とする〕は、Ｈ１３ＡＴ ０Ｎ（１１を示し、反応炉
に対し水系ガスＨ２の供給量はＦ１■２υｍｌｎとし合
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。
１とする〕は、Ｈ１３ＡＴ ０Ｎ（１１を示し、反応炉
に対し水系ガスＨ２の供給量はＦ１■２υｍｌｎとし合
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Ｐ Ｐ ｆｉｌでは、水素
ガスＨ２は同じ流量のまま設定温度０２℃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。
ガスＨ２は同じ流量のまま設定温度０２℃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Ｃｌセスプｏ ｆ ラムＰ Ｐ （５１Ｕ、ＨＣｌＶ
ＥＮＴを示す。この場合の設定内容は、３分間で、水素
ガスＨ２がＦＨ２υｍｌｎ −ＨＣｔがＦ’ＨＣＬυｍ
ｌｎの流量である。塩化水素ＨＣ１ｕ、弁ＰＶ６Ａ、Ｍ
ｌｉ’Ｃ７，ＰＶ２０ｉ−よび反応炉ｌも１の内部を通
りベントロへ流れる。ＨＯ２の流ｉ１ｉ’Ｈｃ’Ｌ１，
７ｍ１ｎはマスクロー弁ＭＦＣ７への電圧指令値によっ
て設定さノする。
ＥＮＴを示す。この場合の設定内容は、３分間で、水素
ガスＨ２がＦＨ２υｍｌｎ −ＨＣｔがＦ’ＨＣＬυｍ
ｌｎの流量である。塩化水素ＨＣ１ｕ、弁ＰＶ６Ａ、Ｍ
ｌｉ’Ｃ７，ＰＶ２０ｉ−よび反応炉ｌも１の内部を通
りベントロへ流れる。ＨＯ２の流ｉ１ｉ’Ｈｃ’Ｌ１，
７ｍ１ｎはマスクロー弁ＭＦＣ７への電圧指令値によっ
て設定さノする。
プロセスプログラムＰ Ｐ （６１は、ＨｃｚＪ′！＋
’ｒｃｎを示し、３分間継続される。このため、プロセ
スプロクラムＰ Ｐ ＋５１に対し合流弁ＰＶ２０で水
素ガスＨ２と合流して反応デル１へ供給される。
’ｒｃｎを示し、３分間継続される。このため、プロセ
スプロクラムＰ Ｐ ＋５１に対し合流弁ＰＶ２０で水
素ガスＨ２と合流して反応デル１へ供給される。
プロセスプログラムＰｉ−’ｊ力は、Ｈ２Ｐｕｒｇｅを
示し、前記プロセスプログラムＰ Ｐ （２１と同様に
して３分間継続される。
示し、前記プロセスプログラムＰ Ｐ （２１と同様に
して３分間継続される。
プロセスプログラムＰＰ （８１は、ＨＢＡＴ Ｄ（Ｊ
Ｖｖ’Ｎを示し、反応炉内を０２℃から０６℃に設定す
る。この６分間のプロセスプログラムＰ Ｐ ｆ８）が
終了すると、気相成長の準備が略整い１次いでプロセス
プログラムＰＰ ＋９１に移る。
Ｖｖ’Ｎを示し、反応炉内を０２℃から０６℃に設定す
る。この６分間のプロセスプログラムＰ Ｐ ｆ８）が
終了すると、気相成長の準備が略整い１次いでプロセス
プログラムＰＰ ＋９１に移る。
ブＤ七スズｏ ｆ ラムＰ Ｐ （９１ａ、ＥＰ ＋
ＶＥｒＪＴ＋１１を示し、３分間で、水素ガスＨ２をＰ
Ｈ１０ｍｌｎ、ドーパントＰガスＤＰｔ＋ＦＤＰ ｃｃ
／ｒｎｉｎ 、四塩化シリコン５ｒｃｔ４を！８１り／
ｍ ｉ ｎの流量割合で供給する。水素ガスＩ（２は弁
ＰＶ２−ＶＣ１−ＰＶ３−チャンバ７０に至り、このチ
ャンバ７０からガス状の５ｉｃｔ４とＮ２との混合気体
が弁ＰＶ３−ＶＣ１に至９、管路ＰＬ６Ａに供給される
。これｐこ対し、チャンバ６６から弁１’Ｖ２６゜Ｍｎ
２Ｏ３、Ｍｌ”Ｃ９、Ｍｌ”Ｃ１０を通ッテトーバント
ＰガスＪ）Ｐ２５；供給されているので、このガスＤＰ
とｇ路ＰＬ ６ Ａに達しているＮ２＋ ５ｉＣｔ４と
が合流し、ペン） ＶＥＮＴに排出される。
ＶＥｒＪＴ＋１１を示し、３分間で、水素ガスＨ２をＰ
Ｈ１０ｍｌｎ、ドーパントＰガスＤＰｔ＋ＦＤＰ ｃｃ
／ｒｎｉｎ 、四塩化シリコン５ｒｃｔ４を！８１り／
ｍ ｉ ｎの流量割合で供給する。水素ガスＩ（２は弁
ＰＶ２−ＶＣ１−ＰＶ３−チャンバ７０に至り、このチ
ャンバ７０からガス状の５ｉｃｔ４とＮ２との混合気体
が弁ＰＶ３−ＶＣ１に至９、管路ＰＬ６Ａに供給される
。これｐこ対し、チャンバ６６から弁１’Ｖ２６゜Ｍｎ
２Ｏ３、Ｍｌ”Ｃ９、Ｍｌ”Ｃ１０を通ッテトーバント
ＰガスＪ）Ｐ２５；供給されているので、このガスＤＰ
とｇ路ＰＬ ６ Ａに達しているＮ２＋ ５ｉＣｔ４と
が合流し、ペン） ＶＥＮＴに排出される。
プロセスプログラムＰＬ’（１０）は、ＥＰＩＤＵ！Ｊ
Ｐ（Ｊを示し、各ガスの流量はプロセスプロクラムＰ
Ｐ ｉ９） （！： ｌｉｄ］ シテアり、弁、ＰＶｌ
９ カ（ＪＮ状態となる。この状態が６分間継続＠１
′Ｌる。従って、管路ｉ’ ＪＪｌＡに供給さ７’Ｌる
ガス（ＤＰ十Ｈ２＋ ８ｉＣ１４） ｌｄ弁ｉ’ Ｖ
１９ ”’Ｃ合ＲＬ、サラＩｃ弁ＰＶ２０の主ボートを
通つ゛Ｃ反応炉に入り、サセプタ上のウェハに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
うに水床還元のｉ−Ｊ逆反応が行わｎる。
Ｐ（Ｊを示し、各ガスの流量はプロセスプロクラムＰ
Ｐ ｉ９） （！： ｌｉｄ］ シテアり、弁、ＰＶｌ
９ カ（ＪＮ状態となる。この状態が６分間継続＠１
′Ｌる。従って、管路ｉ’ ＪＪｌＡに供給さ７’Ｌる
ガス（ＤＰ十Ｈ２＋ ８ｉＣ１４） ｌｄ弁ｉ’ Ｖ
１９ ”’Ｃ合ＲＬ、サラＩｃ弁ＰＶ２０の主ボートを
通つ゛Ｃ反応炉に入り、サセプタ上のウェハに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
うに水床還元のｉ−Ｊ逆反応が行わｎる。
５ＩＣｔ４＋２Ｈ２： Ｓｉ ＋１ＪＨＣ１このように
して、Ｓｉがウェハ上に蓄積される。ドーパントＰガス
ＤＰとしては、通常ホスフィンＰＨ、が使用される。こ
のプロセスプログラムＰｉ’（ＩＱｌで３分間が経過す
ると、気相成長が終了する。
して、Ｓｉがウェハ上に蓄積される。ドーパントＰガス
ＤＰとしては、通常ホスフィンＰＨ、が使用される。こ
のプロセスプログラムＰｉ’（ＩＱｌ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−）１２Ｐｕｒｇｅ
を示し、前記プロセスプログラムＰＰυ）と間挿に、水
素ガスＨ２をＰＨ２１Ａｎｉｎの流量で３分間供給する
。
を示し、前記プロセスプログラムＰＰυ）と間挿に、水
素ガスＨ２をＰＨ２１Ａｎｉｎの流量で３分間供給する
。
ブロセスフ゛ログラムＰＰ （１２）、 ＰＰ （１３
ン。
ン。
ＰＰ （１４）は１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、ＨｆｆＡＴＯＦＦ
を示し、誘導加熱コイルへの電力供給をカットオンする
。この場合、時１１ＪＩＩを６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Ｉ（２をＦ’ｆＩ２ＬＡｎ１ｎの流量で供給
する。
を示し、誘導加熱コイルへの電力供給をカットオンする
。この場合、時１１ＪＩＩを６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Ｉ（２をＦ’ｆＩ２ＬＡｎ１ｎの流量で供給
する。
プロセスプログラムＰＰ（１６）は、Ｎ２ Ｐｕｒｇｅ
を示し、前記プロセスプログラムＰ ｌ） ＋２１と同
様に、水素ガスＨ２をＦ Ｈ２０荊ｉ、ｎ Ｏ流量で６
分間供給する。
を示し、前記プロセスプログラムＰ ｌ） ＋２１と同
様に、水素ガスＨ２をＦ Ｈ２０荊ｉ、ｎ Ｏ流量で６
分間供給する。
そして、プロセスプログラムｌ’Ｐ（１７，）は。
Ｎ２Ｐｕｒｇｅを示し、窒素ガスＮ２をＦＮ１７ｔ／ｍ
ｉｎの流量で３分間供給する。
ｉｎの流量で３分間供給する。
以上のプロセスプログラムＰＩ−’１１１〜ＰＬ’ （
１７１によシ、半導体気相成長の一工程を完了する。
１７１によシ、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、ウエノ・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、チャンバ６４のドーノくントＮガスＤＮを弁ＰＶ５
．ＰＶ９．ＭＥ’Ｃ４，ＭＦＣ５。
反応においては、ウエノ・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、チャンバ６４のドーノくントＮガスＤＮを弁ＰＶ５
．ＰＶ９．ＭＥ’Ｃ４，ＭＦＣ５。
ＭＦＣ６を介して供給するよう構成する。この場合、ド
ーパン）ＮガスＤＨとしては、Ｂ２Ｈ６（Ｄｉｂｏｒａ
ｎｅ ）を使用すれば好適である。
ーパン）ＮガスＤＨとしては、Ｂ２Ｈ６（Ｄｉｂｏｒａ
ｎｅ ）を使用すれば好適である。
次に、萌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。
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ｃ以下Ｐ Ｐ Ｇ（
ｉｌと称する）を構成している各プロセスプログラムの
フォーマット図である。すなわち、このグロセスグログ
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、データビットコード
、温度またはガス流量に関するデータが格納され。
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ｃ以下Ｐ Ｐ Ｇ（
ｉｌと称する）を構成している各プロセスプログラムの
フォーマット図である。すなわち、このグロセスグログ
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、データビットコード
、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（１１〜ＰＰ（ｎｌまで連続的に構成
される。
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ォーマット図を示すもので
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■７〜ＮＹ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。
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ォーマット図を示すもので
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■７〜ＮＹ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
タテーブルのフォーマッ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■
、〜ＮＲ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。
ＣＰＵ用のデータメモリ内に記憶保持される抵抗率デー
タテーブルのフォーマッ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■
、〜ＮＲ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。
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。
捷ず、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
に示すフローチャートに基づいて行われ、厚みデータ入
力終了フラグのセットにより完了する。また、抵抗率デ
ータの入力は、第１３図に示すフローチャートに基づい
て行われ、抵抗率データ入力終了フラグのセットにより
完了する。このようにして、それぞれＣＰＵのデータメ
モリ内にセッ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図に示すフローチャー
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ットする。
率データとを入力する。厚みデータの入力は、第１２図
に示すフローチャートに基づいて行われ、厚みデータ入
力終了フラグのセットにより完了する。また、抵抗率デ
ータの入力は、第１３図に示すフローチャートに基づい
て行われ、抵抗率データ入力終了フラグのセットにより
完了する。このようにして、それぞれＣＰＵのデータメ
モリ内にセッ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図に示すフローチャー
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ットする。
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ットしてこの厚み入
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
了フラグをセッ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ｔ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【７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ットすれば、プロセスプログ
ラムが完成する。
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ットしてこの厚み入
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
了フラグをセッ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ｔ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【７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ットすれば、プロセスプログ
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シ半導体気相成長装置を
制御する場合、第１回目のバッチ操作では略目標値通シ
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バッチ操作を
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。
使用してプロセス制御装置によシ半導体気相成長装置を
制御する場合、第１回目のバッチ操作では略目標値通シ
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バッチ操作を
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７７７時間を
補正することによシ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。
関数として把握し、ガス流量もしくはシー７７７時間を
補正することによシ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／ｍ ｉ ｎの単位で表わされ一般に成長速度と
呼ばれている。
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／ｍ ｉ ｎ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。
ス流量のみに比例（ｌｏｇ比例）する。
従って、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。
値を利用して決定することができる。
次Ｋ、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ッチ間補正の実施例につき説明
する。
みおよび目標抵抗率のバッチ間補正の実施例につき説明
する。
１、 目標厚みのバッチ間補正
目標厚みに対して、バッチ操作毎の変化傾向が２回目で
はｔ２の厚み増大があル、Ｎ回目では１Ｎの厚み増大が
あるものとした場合、厚みのバッチ間補正値は次式で示
される。
はｔ２の厚み増大があル、Ｎ回目では１Ｎの厚み増大が
あるものとした場合、厚みのバッチ間補正値は次式で示
される。
２回目のバッチ間厚み補正値Δｔ２〔分または秒〕
Ｎ回目のバッチ間厚み補正値ΔｔＭ〔分または秒〕
従って、これらの補正値を第１５図に示すようにバッチ
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Ｃｆ’Ｕのデータメモリに
格納する。
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Ｃｆ’Ｕのデータメモリに
格納する。
そこで、目標厚みのバッチ間補正を行うに際しては、バ
ッチ操作毎に第１５図に示すデータテーブルをサーチし
て所定のバッチ間厚み補正値を取シ出し、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。
ッチ操作毎に第１５図に示すデータテーブルをサーチし
て所定のバッチ間厚み補正値を取シ出し、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、 目標抵抗率のバッチ間補正
目標抵抗率についても、前記目標厚みと同様にバッチ操
作毎の変化傾向があ勺、従って、前記バッチ間厚み補正
値と同様にバッ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図に示すようにバッ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。
作毎の変化傾向があ勺、従って、前記バッチ間厚み補正
値と同様にバッ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図に示すようにバッ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。
従って、目標抵抗率のバッチ間補正を行うに際しては、
バッチ操作毎に第１６図に示すデータテーブルをサーチ
して所定のバッチ間抵抗率補正値を取シ出し、ドーパン
トガス流量に調するプロセスプログラムの変更を行う。
バッチ操作毎に第１６図に示すデータテーブルをサーチ
して所定のバッチ間抵抗率補正値を取シ出し、ドーパン
トガス流量に調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ノくフチ間補正は
、第１７図に示すパッチ間補正フローチャートに基づき
、バッチ回数および第１５図および第１６図に壓すデー
タテーブルを参照してシーケンス時間およびドーノくン
トガス流量の補正を行い、プロセスプログラムの変更す
なわち書替えを行り。しかも、このようなプロセスプロ
グラムのバッチ間補正は、一工程プロセスが終了する毎
（バッチ終了毎）に前記ノくフチ間補正７０−チャート
に基づいて自動的に行われる。
、第１７図に示すパッチ間補正フローチャートに基づき
、バッチ回数および第１５図および第１６図に壓すデー
タテーブルを参照してシーケンス時間およびドーノくン
トガス流量の補正を行い、プロセスプログラムの変更す
なわち書替えを行り。しかも、このようなプロセスプロ
グラムのバッチ間補正は、一工程プロセスが終了する毎
（バッチ終了毎）に前記ノくフチ間補正７０−チャート
に基づいて自動的に行われる。
なお、代案として、前述したバッチ間厚み補正値および
バッ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。
バッ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。
前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
半導体気相成長装置のプロセス制御をプログラマブルに
実行するに際し、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データテーブルとシーケン
スプログラムを選択して最適なプロセスプログラムラ作
成することができるものであるから、人手による制御設
定値の誤りの発生を防止することができ、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。
半導体気相成長装置のプロセス制御をプログラマブルに
実行するに際し、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データテーブルとシーケン
スプログラムを選択して最適なプロセスプログラムラ作
成することができるものであるから、人手による制御設
定値の誤りの発生を防止することができ、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。
特に１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
更をコンピュ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６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＠訛
を共通のプロセス制御装置にょシ、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
型性向上に寄与する効果は極めて大きい。
変更や異種製品の製造に際し、プロセスプログラムの変
更をコンピュ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６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＠訛
を共通のプロセス制御装置にょシ、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
型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、バッチ操作の回数増加
に伴っ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シ、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。
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、バッチ操作の回数増加
に伴っ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シ、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１
本発明の精神を逸脱しない範囲内において極々の設計変
更をなし得ることは勿論である。
本発明の精神を逸脱しない範囲内において極々の設計変
更をなし得ることは勿論である。
第１図は半導体気相成長層の厚みとンースガス景との関
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６図は
バッチ回数によって変化する厚みの特性線図、第４図は
バッチ回数によっ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ォ
ー１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ォーマット図、
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ォーマット図、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カフローチ
ャート図、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ャート図、第１４図は第１２
図および第１３図に示す入力フローチャートに基づいて
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ャート図、第
１５図はバッチ間厚み補正値のデータテーブルを示すフ
ォーマット図、第１６図はパッチ間抵抗率補正値のデー
タテーブルを示すフォーマット図、第１７図はプロセス
プログラムのバッチ間補正を行うためのフローチャート
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 −２６・・・誘導加熱用コイ
ル ２８・・・絶 縁 板３０・・・ボ ル ） ３２
．３４・・・接続用継手６６・・・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・・
・クランプ部層４８・・・エアシリンダ装置 ５０・・
・ウ エ ７％５２・・・観 察 窓 ５４ ・・・セ
ン サ５６・・・温度検出窓 ５８・・・ブラケット
６０ 、６２ 、６４ 、６６ 、６８・・・ガスチャ
ンバ７０・・・バブリングチャンバ 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 ’）１１ｉｉ’ｌ’ｉ−Ｌ’Ｊの伏 東芝機械株ｊ（会
社Ｆｌ（３，１ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ ＦＩｏ 、１５ ＦＩＧ、１６ Ｆｌ（３，１７ 手続補正書（帥） 昭和５８年１１月２４日 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願 第１８４９５３号 ２、発明の名称 半導体気相成長装置のプロセス１１＋１描１験置３、補
正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都中央区銀座４丁目２番１１号名称（３４５
）東芝機械株式会社 代表者 版材 和雄 ４、代理人 ６、補正の内容 ＦＩｏ、 ２ １氏びし本 ′叫
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６図は
バッチ回数によって変化する厚みの特性線図、第４図は
バッチ回数によっ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ォ
ー１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ォーマット図、
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ォーマット図、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カフローチ
ャート図、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ャート図、第１４図は第１２
図および第１３図に示す入力フローチャートに基づいて
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ャート図、第
１５図はバッチ間厚み補正値のデータテーブルを示すフ
ォーマット図、第１６図はパッチ間抵抗率補正値のデー
タテーブルを示すフォーマット図、第１７図はプロセス
プログラムのバッチ間補正を行うためのフローチャート
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 −２６・・・誘導加熱用コイ
ル ２８・・・絶 縁 板３０・・・ボ ル ） ３２
．３４・・・接続用継手６６・・・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・・
・クランプ部層４８・・・エアシリンダ装置 ５０・・
・ウ エ ７％５２・・・観 察 窓 ５４ ・・・セ
ン サ５６・・・温度検出窓 ５８・・・ブラケット
６０ 、６２ 、６４ 、６６ 、６８・・・ガスチャ
ンバ７０・・・バブリングチャンバ 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 ’）１１ｉｉ’ｌ’ｉ−Ｌ’Ｊの伏 東芝機械株ｊ（会
社Ｆｌ（３，１ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ ＦＩｏ 、１５ ＦＩＧ、１６ Ｆｌ（３，１７ 手続補正書（帥） 昭和５８年１１月２４日 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願 第１８４９５３号 ２、発明の名称 半導体気相成長装置のプロセス１１＋１描１験置３、補
正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都中央区銀座４丁目２番１１号名称（３４５
）東芝機械株式会社 代表者 版材 和雄 ４、代理人 ６、補正の内容 ＦＩｏ、 ２ １氏びし本 ′叫
Claims (1)
- （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
要な各捕ガス源との間を接続する管路網上、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ｇ網上に設けた弁装置と、これら弁装置の０
Ｎ−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なり、Ａｆｔｆｔ根基板上成する
気相成長層の厚みデータおよび抵抗率データをそれぞれ
入力して各種ガス流量およびシーケンス時間の最適値を
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を設け、
このプロセスプログラム作成手段を＾げ記制御装置に組
込む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、特許請求の範囲第１項記載のプロセス制御装置に
おいて、プロセスプログラム作成手段は、気相成長層の
厚みとンースガス量との相関関係からシーケンス時間と
ガス流量とを設定した厚みデータテーブルを格納したメ
モリと、気相成長層の抵抗率とドーパントガス量との相
関関係からガス流量を設定した抵抗率データテーブルを
格納したメモリと、前記気相成長層の厚みデータと抵抗
率データとから厚みデータテーブルと抵抗率データテー
ブルを８照して所要のシーケンスプログラムを作成し記
憶保持するメモリを備えてなる半導体気相成長装置のプ
ロセス制御装置。 已）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、ＩｊＪ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
０１マーＯＦＦないしはその開度を制御するための信号
を与える制＃装置とからなり、前記基板上に形成する気
相成長層の厚みデータおよび抵抗率データをそれぞれ入
力して各種ガス流Ｒおよびシーケンス時間の最適値を選
択設定すると共にこれらの最適値からシーケンスグログ
ラムを作成するプロセスプログラム作成手段と、バッチ
操作毎に前記プロセスプログラム作成手段によシ設定さ
れたシーケンスプログラムの内容を目標ノγみおよび目
標抵抗率に近似させるよう補正するプロセスプログラム
作成手段とを設け、こｉｚらのプロセス７’ログラム作
成手段とプロセスプログラム補正手段とを前記制御装置
に組込むことを特徴とする半導体気相成長装置のグロセ
ス制御装ｆＪｔ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18495383A JPS6077414A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 半導体気相成長装置のプロセス制御装置 |
| US06/873,119 US4772485A (en) | 1983-10-05 | 1986-06-10 | Process control system of semiconductor vapor phase growing apparatus |
| US07/418,724 US5244500A (en) | 1983-10-05 | 1989-10-03 | Process control system of semiconductor vapor phase growth apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18495383A JPS6077414A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 半導体気相成長装置のプロセス制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077414A true JPS6077414A (ja) | 1985-05-02 |
| JPH0570298B2 JPH0570298B2 (ja) | 1993-10-04 |
Family
ID=16162235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18495383A Granted JPS6077414A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | 半導体気相成長装置のプロセス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077414A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003166066A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Tokyo Electron Ltd | 成膜制御装置、成膜装置、成膜方法、膜厚流量係数算出方法、およびプログラム |
-
1983
- 1983-10-05 JP JP18495383A patent/JPS6077414A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SOLID STATE TECHNOLOGY=1972 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003166066A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Tokyo Electron Ltd | 成膜制御装置、成膜装置、成膜方法、膜厚流量係数算出方法、およびプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0570298B2 (ja) | 1993-10-04 |
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