JPS6077415A

JPS6077415A - 半導体気相成長装置のプロセス制御装置

Info

Publication number: JPS6077415A
Application number: JP18495483A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ehata; 江畑　均
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1983-10-05
Filing date: 1983-10-05
Publication date: 1985-05-02
Also published as: JPH0570299B2

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。

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シ。

特にこの種装置のプロセス制御を簡便に実行するための
プロセスプログラムを容易に作成し実行し得るプロセス
制御装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

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

このような観点から、出願人は、先に、シリコン等の基
板上に気相成長を行わしめる反応炉と、基板を加熱する
手段と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前記管路網上に設け
た弁装置と、これら弁装置の０Ｎ−ＯＦＦないしはその
開度を制御するための信号を与える制御装置とから構成
した半導体気相成長装置において、前記弁装置を制御す
る制御装置に、反応炉内の気相成長のプロセスを指定す
るための時間。

使用ガスおよびその流量並びに炉内温度に関する情報を
含む一連のプロセスプログラムカラするグ日セスプ四グ
ラム群と、このプロ上２プログ２４群をデコードして前
記弁装置に対する制御信号を形成するシステムプログラ
ムを保持させたプロセス制御装置を開発し、％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グ
ログ２マプルに制御し得るものである。しかしながら、
従来より実施されているこの種のプロセス制御装置は１
人手により各種制御対象を調整操作し、目的とするエピ
タキシ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再調整操作
するものである。このため、制御対象の調整操作を誤ま
る可能性が多く、従って不良製品の発生率も多くなると
いう難点があった。また、これら不良製品の発生を防止
する見地から、作成されたウェハの測定や制御対象の調
整操作には誤りのないよう充分な注意力が要求され、操
作者に対し多大の労力を負担させる難点があった。

しかるに、前述した気相成長装置により所望の半導体ウ
ェハを作成する場合、使用カ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
抵抗率を有する気相成長層が得られる。従って、このよ
うにして得られる気相成長層の目標値として社、厚みと
抵抗率が最も重要である。そこで、前記気相成長層の厚
みと抵抗率に関しその特性ｔ−測測定たところ、厚み〔
μ／ｍｉｎ　３は単位時間幽シのソースガス量（８ｉＣ
１ａ　、　５ｒｋｈＣ１２等）　Ｃｇ／ｍ１ｎ）に対し
第１図に示すように略直線関係にあシ、また抵抗率〔Ω
薗〕は単位時間描シのドーパントガス量（８２ｋ１６等
のＮガスまたはＰＨ３等のＰガス）　（ａｃ／ｍｉｎ　
）の対数値に対し第一図に示すように略直線関係にある
ことが確認された。

なお、第１図および第２図に示す測定例においては、基
準ペースガスとして水床ガスＨ２をざ０７／ｍｉｎ使用
することを条件とするものである。

従って、前述した測定結果から、半導体ウエノ・上に形
成される気相成長層の目標値である厚みおよび抵抗率は
、ソースガス量およびドーパントガス量の関数として定
義付けられる。このため、所定の目標値を設定すれば、
ソースガス量およびドーパントガス量が決定され、これ
に基づきプロセス制御の対象となる弁装置のＤＦｌ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；舟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３図およ
び第弘図に示すように、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１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、ウエノ・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７“ロセ
ス制御を実現することができる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、シリコンウニＩ・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、ンースガス量とドーパントガス
量をその泥宛と時間との関係においてプログラマブルに
設定すると共に同一の装置によるバッチ回数に応じて変
化する厚みおよび抵抗率のパターンに対応して設定値の
補正を行うことにより、所定の厚みと抵抗率とを有する
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。

〔発明の要点〕

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０Ｎ−ＯＦ□Ｆ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ル、前記基板上に形成する
気相成長層の厚みおよび抵抗率をそれぞれ各種ガス流量
およびシーケンス時間によシ−ケンスプログラムを作成
したプロセスプログラム設定手段と、バッチ操作毎に前
記プロセスプログラム設定手段に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
せるよう補正するプロセスプログラム補正手段とを設け
、これらのプロセスプログラム設定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。

すなわち、本発明においては、予め設定した気湘成長層
の厚みと抵抗率を得るための各種ガス流量およびシーケ
ンス時間に関するシーケンスプログラムをバッチ操作毎
にプログラマブルに補正するプロセスプログラム補正手
段を設けることによシ、プロセスプログラムを常に目標
厚みおよび目標抵抗率に近似させるよう適正に制御する
ことができ、半導体気相成長装置により製造する製品の
均質化と量産化と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、予め設定した目標厚みとバッチ操作回数毎
に変化する厚みとの相関関係からシーケンス時間の補正
値を設定したノ（フチ間厚み補正値のデータテーブルを
格納したメモリと、予め設定した目標抵抗率と）くツチ
操作回数毎に変化する抵抗率との相関関係からガス流量
の補正値を設定したバッチ間抵抗率補正値のデータテー
ブルを格納したメモリと、／ζツチ操作終了毎に前記バ
ッチ間厚み補正値およびノ（フチ間抵抗率補正値の各デ
ータテーブルを参照してプロセスプログラム設定手段に
設定したシーケンスプログラムの内容を補正して記憶保
持するメモリを備えたプロセスプログラム補正手段を設
けれは好適である。

代案として、プロセスプログラム補正手段は、予め設定
した目標厚みおよび目標抵抗率とバッチ操作回数毎に変
化する厚みおよび抵抗率との相関関係からシーケンス時
間およびカス流鍛の補正値を演算によρ設定しプロセス
プログラム設定手段に設定したシーケンスプログラムの
内容を補正するよう構成することもできる。

〔発明の実施例〕

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

第！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鵬面図であ
る。

すなわち、第３図において、参照符号１０は底板金示し
、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／２が挿通配置されており、
前Ｕｄ管路／、２の下端部に設りた尋入口／Ｖからガス
を導入し管路７．２の頂部に設け／辷噴気孔／６から噴
出するよｒ）構成される。この管路／２の外周部には、
その頂部においてサナ１２１ｇ全叉承する回転部材コθ
が囲繞配置され、この回転部材λθは減速機付モータ２
２により回転動作するよう構成される。サセプタ／Ｉの
下方に線、カバー２≠を隔てて＠導加熱用コイルー２乙
が配置すれている。前記コイル、２６は絶縁板、２ｒで
支持され、この絶縁板λｇはボルト３θを介しで底板１
０の上方に固定されている。また、前記コイル、２Ｚは
、それぞれ底板ｉｏを貝通して炉内に導入され１底板１
０に近接した位置において接続用継手３２，３４Ｉを介
して外部の高絢良電流供給用ケーブルと接続される。

一方、参照符号３ｚは、前記底板１０上に配置した天井
蓋を示し、この天井蓋３乙は三層構造を有し、それぞれ
内側から石英層３ｇ、第１ステンレス層４ＬＯおよび第
２ステンレス層４ｔ２がそれぞれ空隙を弁して配置され
ている。天井蓋３ｔの下部外周面には適宜フランジググ
が設けられ、このフランジＦ４ｔをフラング部月弘ｔを
介してエアシリンダ装Ｒ弘ざにより底板１０上に抑圧固
定するよう構成される。また、天井蓋３ｔの一部には、
サセプタｌ♂およびこれに載置されたウェハｊ０を外部
から観察するための観察窓ｊλが設けられ、さらにウェ
ハｊθおよびサセプタ／Ｉの温度を石英層３ｔを介して
入射される光により検出し得るセンサ！グを取付けた温
度検出窓！ｔが設けられている。

なお、天井蓋３ｔと一体的にブラケットＪｒｌが設けら
れ、このブラケット、１♂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／ざ上のウェハ！Ｏ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。

第に図は、前述した構成からなる第３図に示す反応炉に
接続される各種ガスの配管系統図を示すものである。

すなわち、第を図において、参照杓号ｔｏ。

７．２　、Ｊ＃　、ｉ＜ｊおよび６Ｉｒ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Ｎ２
　、　Ｈ２、ＤＮ　、　Ｄｒおよび）ＩＣ／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５ｉＣ７４また
はＢＩＨＣｌｓの液体が充填されている。

チャンバ６θから上方へ延びる管路には、圧力スイッチ
Ｐ８／、常時開状態の弁面（以下同様に常時開状態の弁
に−を付すものとする）が設けられ、弁ＰＶ７に通じて
いる。同様に、チャンバｔ、２から上方へ延びる管路に
は、圧力スイッチＰＳコ、弁ＰＶコが設けられ、弁ｐｖ
ａ’に通じている。そして、前記弁ＰＶ７とｐｖｌｒの
出口ボートは合流してマスフロー弁ＭＦＣ／を介して管
路ＰＬ／に接続されている。

管路ＰＬ／上にはさらにガス合流弁ＰＶ／り。

ｐｖコθが反応炉との間に設けられており、管路ＰＩ、
／Ａ、ＰＬ、２Ａによル供給されるガスを弁ＰＶ／　ｒ
　、ＰＶ、ＺＯを励磁することによ夕混合できるよう構
成されている。

チャンバ７０からは、弁ＰＶＪを介して２本１）管路Ｐ
　Ｒ３Ａ　、　Ｐ　ＬＪ　ｌｚｇ設され、５ＰＶｃｌに
接続されている。この弁ＶＣ／のポー）Ｐ（７には水素
ガスＨ２が導入さｔＬ、このガス１′１２はボートＰλ
より導出され管路ＰＬ３Ａ、弁ＰＶ３を通ってバブリン
グチャンバ７０に導入されて液体のＢ１Ｃ１ａ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５ｉＣ１ａとＢ２の混合気体が生
成され、この気体が管路ＰＬＪＢ上の弁ＰＶＪを通って
弁ＶＣ／の入カポ−）ＰＪ、出力ボートＰ／を通シ管路
ＰＬＥＡに導かれる。

ドーパン）Ｎガスを封入するチャンバ６４ｔから上方へ
延びる管路には、弁ＰＶｊを介してマスフロー弁ＭＦＣ
弘、ＭＦ（、ｒ、ＭＦＣ４が接続されている。これらの
弁ＭＦＣｐ〜乙の入力側は水素ガスＨ２の管路ＰＬｊに
弁Ｐｖりを介して接続されており、水素ガスＨ２と混合
されたドーパン）Ｎガスが、出力側よ多管路ＰＬＥＡに
導かれる。

同様の配管系統が、ドーバン）Ｐガスを刺入するチャン
バｔ６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ＰＶＪｊ　。

ＰＶ、２４’お’Ｊ：びマス７ｏ−弁ＭＦＣＩ、ＭＦＣ
９゜ＭＦＣｌｏが前記６弁と対応していることは図面か
ら理解されよう。

さらに、　ｋＬＣｔガスを刺入するチャン／く６ｔから
延びる管路上には、弁ＰＶ７Ａ、マスフロー弁ＭＦＣ７
が設けられ、合流弁ＰＶ２０の混合ボートに接続されて
いる。前記マスフロー弁ＭＦ’Ｃ７の上流側には、弁Ｐ
Ｖ、ｇＢを介して管路ＰＬｊが合流接続されている。

第７図は、前述した第を図に示す反応炉へ導入される各
種ガス配管系統において、プログラム制ａされるマスフ
ロー弁ＭＦ　Ｃ／　−／　。

（ＭＦＣＪ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７０−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７λを備え、このプロセス
制御装置７．２から各マス７０−弁ＭＦＣ／〜１０に対
し指令値電圧をそれぞれＤ／Ａ変換器７グを介して供給
する。一方、各マスフロー弁ＭＦＣ／−１０に取付けた
流量検出部ＤＴからの出力をアナログマルチプレクサ７
乙によって順次取出し、これらをＡ／Ｄ変換器７ｒ葡介
して前記プロセス制御装置７λへ取込むよう構成される
。

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

第ｒ図において、プロセスプログラムｐｐ（ｉ）の内容
は、　Ｎ２　Ｐｕｔｇｅを示し、３分間窒素ガスＮ２を
ＦＮ／ｌ／ｍｉｎの流量で供給する。従って、Ｂｔ図に
おいて、チャンバ６０から窒素ガスＮ２　カ弁Ｐ　Ｖ　
／、弁ＰＶ７．ＭＦＣ／を通９゜さらに弁ＰＶ／り、Ｐ
Ｖ２０を通って反応炉Ｒ１内に入り、反応炉の排気口を
経てパージングが行われる。この場合、流延Ｆ　Ｎ　／
　／／ｍ１ｎｔｉマス７０−弁ＭＦＣ／の電圧指令値と
して。

第７図に示すプロセス制御装置７λから与えられる。

プロセスプログラムＰＰ（，２）は　Ｂ２　Ｐｕｒｇｅ
を示し、３分間水素ガスＢ２　ｆ　Ｆ　ＨＪ　ｌ　／　
ｍｉｎの流量で供給する。水素ガスＨ２は弁ＰＶ、２゜
ＰＶｆｆ　、ＭＦＣ／　、ＰＶ／　９　、ＰＶ、２０を
通Ｆ）。

反応炉Ｒ／に入９、前記Ｎ２ノく一ジと同様にノ（−ジ
ンクが行われる。

次のプロセスプログラムＰＰ（Ｊ）（以下ＰＰ（ｉ）と
する〕は、ＨＥＡＴ　０Ｎ（１）を示し１反応炉に対し
水素ガスＨ２の供給量はＥＨλＪ／ｍｉｎとし６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θ／となるよう３分間加
熱する。

次いで、プロセスプログラムＰＰ（りでは、水素ガスＨ
２ｆｉ同じ流量のまま設定温度θコ℃となるよう第λ段
階のレベルに設定して３分間加熱する。

フｏ　−ＬＸ７’　ｏ　ｆ５　ムＰＰ　（ｊ）　ｉｊ、
　ＨＣＩ　ＶＥＮＴを示す。この場合の設定内容は、３
分間で、水素ガスＨ２がＦ　Ｎ２１　／ｍｉｎ　、　Ｈ
ＣＪがＦＨＣＬ１／ｍｉｎの流量である。塩化水素１ｔ
ｃｌ！は、弁ｐｖｔｈ、Ｍｖｃ７．ｐｖｘｏおＬびＩｓ
ｔ応炉Ｒ／の内部を通シベントロへｂａすれる。ＨＣＩ
！の流量ＦＨＣＬ　ｌ／ｍｉｎはマス７０−弁ＭＰ’Ｃ
７への電圧指令値によって設定される。

プロセスプログラムｐｐ（ｌ、）は、ｆ（（Ｊ　ＥＴＣ
Ｈを示し、３分間継続される。このため、プロセスプロ
グシムｐｐ（ｇに対し合流弁ＰＶ、２０で水素ガスＨ２
と合流して反応炉Ｒ／に供給される。

プロセスプログラムＰＰ（７）は、　Ｎ２　Ｐｕｒｇｅ
を示し、前記プロセスプログ２ムＰＰ（λ）と同様にし
て３分間継続される。

プロセスプログ、ｙムＰＰ（Ｊ’）Ｕ、Ｈｌｉ：ＡＴＤ
ＯＷＮを示し、反応炉内を０２℃から０３℃に設定する
。この３分間のプロセスプログシムｐｐ（ｒ）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（り）に移る。

プロセスプログラムＰＰ（？）は、　ＦＪＰｒ　ＶＥＮ
Ｔ（１）を示し、３分間で、水素ガスＨ２をＦｌ（λＪ
／ｍｉｎ、ドーパントＰガスＤｐ　′（］ｌ−Ｆ　Ｄ　
Ｐ　ｃｃ／ｍｉｎ　。

四塩化シリコン５ｉＣ１４ｆ　Ｆ　Ｓ／　ｇ／ｍｉｎの
流量割合で供給する。水素ガスＨ２は弁ＰＶ２→ＶＣ／
−＋ＰＶｊ→チャンバ７０に至シ、このチャンバ７０か
らガス状の５ｉＣ７４とＮ２との混合気体力弁Ｐ　Ｖ３
−＋ＶＣ／　ｆＣ至ｐ　、管路ＰＩ、４Ａに供給される
。これに対し、チャンバ６ｔから弁ＰＶ２３．ＭＦＣＩ
　、ＭＦＯＷ、ＭＦＣ１０ｆ通ってドーパン）ＰガスＤ
Ｐが供給されているので、このガスＤＰと管路ＰＬＡＡ
に達しているＨｚ＋ＳｉＣ／ａとが合流し、　ヘントＶ
ＥＮＴ　ｆＣ排出される。

プロセスプログラムＰＰ（／のは、ＥＰｉ　ＤＥＰＯを
示し、各ガスの流量はプロセスプログラムｐｐ（り）と
同じであル、弁ＰＶ／　ＰがＯＮ状態となる。この状態
が３分間継続される。従って、管路ＰＬ／Ａに供給され
るガス（Ｄｐ＋Ｈ２＋ＪＣｌａ）は弁ＰＶ／　Ｆで合流
し、さらに弁ｐｖコＱの主ボートを通って反応炉に入ム
サセグタ上のウェハにＰ形半導体を気相成長させる。こ
の場合の成長反応は１次式のように水素還元の可逆反応
が行われる。

５ｉＣ１ａ　＋　、２　Ｎ２　：　Ｓｉ　＋４Ａ　ｕｃ
Ｉ！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ＰＨ５が
使用される。このプロセスプログラムＰＰ（／ので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２ムＰＰ（／／）は、Ｎ２　Ｐｕｒｇｅ
を示し、前記プロセスプログラムｐｐ（ｚＬ！−同様に
、水素ガスＨ２をＦＨλ／／ｍｉｎの流量で３分間供給
する。

プロセスプログラムＰＰ（／λ）、ｐｐ（ムリ。

ＰＰ（／りは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（ｌｒ）は％ＨＥ　Ａ　ＴＯＦ
Ｆを示し、誘導加熱コイルへの電力供給をカットオフす
る。この場合１時間を３分間に設定したのは炉内温度の
低下に歎する時間を見込んだものである。この間も水素
ガス■２をＦＨλ１　／　ｍ　ｉ　ｎの流量で供給する
。

プロセスプログラムＰＰ（＃）は、　１１２　Ｐｕｒｇ
ｅを示し、前記プロセスプログラムＰ　Ｐ　（−２）　
（！：　ｒＨＪ様に、水素ガスＩｈをＦＨ２７／ｍｉｎ
　（Ｑ流量で３分間供給する。

そして、プロセスプログラムＰＰ（／７）は、Ｎ２　Ｐ
ｕｒｇｅを示し、輩素ガスＮ２をＦＮ／７１！／ｍｉｎ
の流量で３分間供給する。

以上のプロセスプログラムＰＰ（１）〜ＰＰ（／７）に
よシ、牛導体気相成長の一工程を完了する。

なおｔ　ｉｉＪ述したプロセスプログシム制御による気
相成長反応においては、ウェハ上にＰ形半導体を気相成
長させる場合を示したが、Ｎ形半導体を気相成長させる
場合は、チャンバｌ弘の）”−ハントＮ　ｊｊガスＮ　
ヲ弁Ｐ　ＶＪ’　、　Ｐ　Ｖ　？　。

ＭＦＣ４’　、ＭＦＣ７、ＭＦＣ＆ｆ介（、”Ｃ供Ｆａ
ｆるよう構成する。この場合、ドーパントＮガスＤＮと
しては、ＢｔＨｈ’　（Ｄｉｂｏｒａｎｅ　）を使用す
れば好適である。

次に、前述した半導体気相成長装置において。

半導体の気相成長操作をプログラマブルに行うためのフ
ロセス制御装置の構成について説明する。

第り崗は、前述したぁ７図に示すプロセス判御装置７２
のＣＰＵ用のプログラムメモリ内に記憶保持６れる一工
程分のプロセスプログラムグループ〔以下ＰＰＧ（ｉ）
と称する〕を構成している各プロセスプログラムのフォ
ーマツ）図である。すなわち、このプロセスプログラム
グループは、各シーケンス単位毎に、シーケンス番号、
データサイズ、シーケンス時間、データビットコード、
温度またはガス流廿に関するデータが格納され、各プロ
グラムＰＰ（１）〜ＰＰ（ｎ）まで連続的に構成される
。

第１Ｑ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７コの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ｆｉＪＪとソー
スガス流量とを設定したものである。すなわち、第７０
図においては、厚みデータＩｖ　−Ｎｖとそのデータの
記憶されているアドレスを厚ミデータ毎に順次データメ
モリに格納し１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値とをｊ
＠次データメモリに格納したものである。

第１／図は、第１θ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ン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１／図においては、抵抗率データＩ
　Ｂ　−ＮＦＬ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１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＊　
Ｆ５ｒ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２（うな手順で行うことができる。

筐ず、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。厚与データの入力は％第７．２
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ｐ完了する。また、抵抗率
データの入力は、第７３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
シ完了する。このようにして、それぞれＣＰＵのデータ
メモリ内にセントされた厚みデータ入力終了フラグと抵
抗率データ人カンラグとは、第１≠図に示すフローチャ
ートに基づいて第１Ｏ図および第１／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２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、これをチ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）゛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ントしてこのノワ
み入力データと第１０図に示す丹、みデークチ−プル中
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名。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
１／図に示す抵抗率データテーブル中の同じ値のものを
サーチし、一致データがあればこれと対応するガス流量
をメモリに読み出し、このデータを前述のメモリに一時
保持したデータと共に目標シーケンスを作成しメモリに
書き込む。そして、この目標シ−タンスに基づいて、第
り因に示すプロセスグロ７７　ムラ作成し、このプロセ
スプログラムラブ−タフラグにセントすれば、フロセス
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り
の製品を得ることができるが、同一装置を使用して同一
内容のプロセスプログラムによる複数回のバッチ操作を
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ｆ図に示すような変化を示す。

そこで、このような変化傾向（パターン）を装置固有の
関数として把握し、ガス流量もしくはシーケンス時間を
補正することによ少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、前述したフ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ｉ量の割
合はμ／ｍｉｎノ単位で表わされ一般に成長速度と呼ば
れている。

また、目標抵抗率は、シーケンス時間とは関連なく、ガ
ス流量のみに比例（ｌｏｇ比例）する。

従って、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。

次に、予め設定されたプロセスプログラムによる目標厚
みおよび目標抵抗率のバッチ間補正の実施例につき説明
する。

１８　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一回目で
はｔ２の厚み増大があ４Ｑ、Ｎ回目ではｔＮ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。

λ回目のバッチ間厚み補正値Δむ２〔分または秒〕Ｎ回目のバッチ間厚み補正値△ｔＮＣ分または秒〕従って、これらの補正値を第１！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、これ全前述
じたプロセス制御装置ｉ１７λのＣＰＵ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１！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ｐ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ｐ、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かできる。なお、基準ベース
ガスは、目標厚みにも影費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の補正値として、第
１を図に示すようにノくフ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ｂｒ２と同様にプロセス制
御装置７２のＣＰＨのデータメモリに格納する。

従って、目標抵抗率のノくタテ間補正を行うに際しては
、バッチ操作毎に第７を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り出し１　ド一
／くントガス流量に関するプロセスプログラムの変更を
行う。

前述した目標厚みおよび目標抵抗率のバッチ間補正は、
第１７図に示すバ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１ｊ図および第１を図に示すデータ
テーブルを参照してシーケンス時間およびドーパントガ
ス流量の補正を行い、プロセスプログラムの変更すなわ
ち書替えを行う。しかも、このようなプロセスプログラ
ムのバッチ間補正は、一工程グロセスが終了する毎（バ
ッチ終了毎）に前記バッチ間補正フローチャートに基づ
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。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
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シーグ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クンス
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が可能であるから
、常に均質な製品の量産化を容易に果状することができ
る。

また、本発明のプロセス制御装置によれば、製品の定格
変更や異種良品の製造に際し、プロセスプログ２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、装置の段取シ変えも簡便となり、製品
の製造コスト低減も容易に笑現できる。さらに、本発明
装置を使用することＫより、複数基の半導体気相成長装
置を共通のプロセス制御装置に、Ｊニジ。

同時にしかも反復継続的に制御することができ。

この種装置による製品の生産性向上に寄与する効果は極
めて大きい。

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

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体気相成長層の厚みとンースガス量との関
係を示す特性線図、第２図は半導体気相成長層の抵抗率
とドーパントガス飯との関係を示す特性線図、第３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１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口、第す図は第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
図は第を図に示すガス供給系を制御する制御系の系統図
、第ｒ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ヲ示す説
明図、第２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クーｙムの基本構成を示すフ
ォーマット図、第７θ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１／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１コ図は本
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カフローチャート囚、第１４’
図は第１λ図および第７３図に示す入カフ０−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１よ図は・くツナ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１２図はバッチ間抵抗率
補正値のデータテーブルを示すフォーマント図、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７
０−チャート図である。１０・・・底板　／−２・・・管路／弘・・・導入口　１６・・・噴気孔／Ｉ・・・プセプタ　、２０・・・回転部材、２．２・
・・減速機付モータ　ハし・・カバー２６・・・誘導加
熱用コイル　２１？、・・絶縁板３０・・・ポル）　３
２．３４１−・・接続用継手３ｔ・・・天井蓋　３ｇ・
・・石英層４ｔｐ−１，フランジ　４ｔｔ・・・クランプ部材弘ざ
・・・エアシリンダ装置　！Ｏ・・・ウエノヘ！λ°°
・観察窓　ｔｐ・・・センサｊＡ°＝温度検出窓　３ｇ・・・ブラケットｔｏ、ｔλ
、ｔｔ、ｔ、ｔｔ、ｔｇ・・・ガスチャンバ７ｇ・・・
Ａ／Ｄ変換器特許出願人　東芝機械株式会社゛、−／ＦＩＧ、１柩杭申ＦＩｏ、７Ｆｌ（３，８Ｆｌ、０．９ト１◎、ｉＱ　ＦＩＧ、１１ＦＩＧ、１７手　続　ネ市　ｊ］三　書：（自発）Ｈ市ＩＪ５８年１１月２４日特許庁長官　若杉和夫　殿１、事イ４の表示口開Ｊ５８年特言糧第１８４９５４号２　発明の名称半導体気相成長装置のプロセス制ｆａｔ製置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１［号名称（３４５
）東芝晴戴朱式会社代表晋　餓利　和雄４、代　理　人Ｇ、補正の内容

Claims

【特許請求の範囲】（υ　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シ、前記基板上に形成する気相成
長層の厚みおよび抵抗率をそれぞれ各種ガス流量および
シーケンス時間にょシ−ケンスプログラムを作成したプ
ロセスプログラム設定手段と、バッチ操作毎に前記プロ
セスプログラム設定手段に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
う補正するプロセスプログラム補正手段とヲ［け、これ
らのプロセスプログラム設定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補正手段は、予め設定した
目標厚みとバッチ操作回数毎に変化する厚みとの相関関
係からシーケンス時間の補正値を設定したバッチ間厚み
補正値のデータテーブルを格納したメモリと、予め設定
した目標抵抗率とバッチ操作回数毎に変化する抵抗率と
の相関関係からガス流量の補正値を設定したバッチ間抵
抗率補正値のデータテーブルを格納したメモリと、バッ
チ操作終了毎に前記バッチ間厚み補正値およびバッチ間
抵抗率補正値の各データテーブルを参照してプロセスプ
ログラム設定手段に設定したシーケンスプログラムの内
容を補正して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。（３）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補正手段は、予め設定した
目標厚みおよび目標抵抗率とバッチ操作回数毎に変化す
る厚みおよび抵抗率との相関関係からシーケンス時間お
よびガス流量の補正値を演算により設定しプロセスプロ
グラム補正手段に設定したシステムプログラムの内容を
補正するよう構成してなる半導体気相成長装置のプロセ
ス制御装置。