特許 5774532 連続処理システム、連続処理方法、及び、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5774532

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】連続処理システム、連続処理方法、及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20150820BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20150820BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/52

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-75057(P2012-75057)

(22)【出願日】2012年3月28日

(65)【公開番号】特開2013-207110(P2013-207110A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年8月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】竹永 裕一

(72)【発明者】

【氏名】東條 行雄

【審査官】 正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２１８７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２１３７１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−１４１３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０００１７８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２６０２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１１０４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／５２

Ｈ０１Ｌ ２１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理体に第１の膜を成膜した後に第２の膜を成膜して積層膜を形成する連続処理システムであって、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、前記第１の膜および前記第２の膜の成膜条件を記憶する熱処理条件記憶手段と、
前記処理室内の温度と成膜される前記第１の膜の膜厚との関係を示す第１のモデルを記憶する第１のモデル記憶手段と、
前記処理室内の温度と成膜される前記第２の膜の膜厚との関係を示す第２のモデルを記憶する第２のモデル記憶手段と、
前記第１の膜および前記第２の膜の目標膜厚に基づいて、前記第１の膜と前記第２の膜との重み付けを算出する重み付け算出手段と、
前記重み付け算出手段により算出された重み付けと、前記第１のモデル記憶手段に記憶された第１のモデルと、前記第２のモデル記憶手段に記憶された第２のモデルと、に基づいて、前記処理室内の温度と前記積層膜の膜厚との関係を示す積層膜モデルを作成する積層膜モデル作成手段と、
前記積層膜モデル作成手段により作成された積層膜モデルに基づいて、当該積層膜の膜厚が所望の膜厚となる処理室内の温度を算出する温度算出手段と、
前記熱処理条件記憶手段により記憶された処理室内の温度を前記温度算出手段により算出された処理室内の温度に変更し、変更した温度で前記積層膜を形成して、前記形成した積層膜が所望の膜厚となるように調整する調整手段と、
を、備えることを特徴とする連続処理システム。

【請求項2】

前記積層膜モデル作成手段は、前記重み付け算出手段により算出された重み付けと前記第１の膜の活性化エネルギーと前記第２の膜の活性化エネルギーに基づいて積層膜の活性化エネルギーを算出し、算出した積層膜の活性化エネルギーと前記第１のモデルと前記第２のモデルとに基づいて、積層膜モデルを作成する、ことを特徴とする請求項１に記載の連続処理システム。

【請求項3】

前記処理室は複数のゾーンに区分けされ、
前記加熱手段は、前記処理室内の前記ゾーンごとに温度設定可能であり、
前記第１のモデル、前記第２のモデル、および、前記積層膜モデルは、前記ゾーンごとの処理室内の温度の変化と、前記ゾーンごとの膜厚の変化との関係を示し、
前記温度算出手段は、前記ゾーンごとの処理室内の温度を算出する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の連続処理システム。

【請求項4】

被処理体に第１の膜を成膜した後に第２の膜を成膜して積層膜を形成する連続処理方法であって、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、前記第１の膜および前記第２の膜の成膜条件を記憶する熱処理条件記憶手段と、前記処理室内の温度と成膜される前記第１の膜の膜厚との関係を示す第１のモデルを記憶する第１のモデル記憶手段と、前記処理室内の温度と成膜される前記第２の膜の膜厚との関係を示す第２のモデルを記憶する第２のモデル記憶手段と、を備え、
前記第１の膜および前記第２の膜の目標膜厚に基づいて、前記第１の膜と前記第２の膜との重み付けを算出する重み付け算出工程と、
前記重み付け算出工程で算出された重み付けと、前記第１のモデル記憶手段で記憶された第１のモデルと、前記第２のモデル記憶手段で記憶された第２のモデルと、に基づいて、前記処理室内の温度と前記積層膜の膜厚との関係を示す積層膜モデルを作成する積層膜モデル作成工程と、
前記積層膜モデル作成工程で作成された積層膜モデルに基づいて、当該積層膜の膜厚が所望の膜厚となる処理室内の温度を算出する温度算出工程と、
前記熱処理条件記憶手段で記憶された処理室内の温度を前記温度算出工程で算出された処理室内の温度に変更し、変更した温度で前記積層膜を形成して、前記形成した積層膜が所望の膜厚となるように調整する調整工程と、
を、備えることを特徴とする連続処理方法。

【請求項5】

前記積層膜モデル作成工程では、前記重み付け算出工程で算出された重み付けと前記第１の膜の活性化エネルギーと前記第２の膜の活性化エネルギーに基づいて積層膜の活性化エネルギーを算出し、算出した積層膜の活性化エネルギーと前記第１のモデルと前記第２のモデルとに基づいて、積層膜モデルを作成する、ことを特徴とする請求項４に記載の連続処理方法。

【請求項6】

前記処理室は複数のゾーンに区分けされ、
前記加熱手段は、前記処理室内の前記ゾーンごとに温度設定可能であり、
前記第１のモデル、前記第２のモデル、および、前記積層膜モデルは、前記ゾーンごとの処理室内の温度の変化と、前記ゾーンごとの膜厚の変化との関係を示し、
前記温度算出工程では、前記ゾーンごとの処理室内の温度を算出する、ことを特徴とする請求項４または５に記載の連続処理方法。

【請求項7】

被処理体に第１の膜を成膜した後に第２の膜を成膜して積層膜を形成する連続処理システムとして機能させるプログラムであって、
コンピュータを、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、前記第１の膜および前記第２の膜の成膜条件を記憶する熱処理条件記憶手段、
前記処理室内の温度と成膜される前記第１の膜の膜厚との関係を示す第１のモデルを記憶する第１のモデル記憶手段、
前記処理室内の温度と成膜される前記第２の膜の膜厚との関係を示す第２のモデルを記憶する第２のモデル記憶手段、
前記第１の膜および前記第２の膜の目標膜厚に基づいて、前記第１の膜と前記第２の膜との重み付けを算出する重み付け算出手段、
前記重み付け算出手段により算出された重み付けと、前記第１のモデル記憶手段に記憶された第１のモデルと、前記第２のモデル記憶手段に記憶された第２のモデルと、に基づいて、前記処理室内の温度と前記積層膜の膜厚との関係を示す積層膜モデルを作成する積層膜モデル作成手段、
前記積層膜モデル作成手段により作成された積層膜モデルに基づいて、当該積層膜の膜厚が所望の膜厚となる処理室内の温度を算出する温度算出手段、
前記熱処理条件記憶手段により記憶された処理室内の温度を前記温度算出手段により算出された処理室内の温度に変更し、変更した温度で前記積層膜を形成して、前記形成した積層膜が所望の膜厚となるように調整する調整手段、
として機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体への処理を連続して行う連続処理システム、連続処理方法、及び、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程では、被処理体、例えば、半導体ウエハの成膜処理を連続して行い、半導体ウエハ上に積層膜を形成する連続処理が行われている。積層膜を形成する連続処理としては、種々の提案がなされており、例えば、特許文献１には、積層膜に含まれる膜を、同一処理室内で、原料種および／または成膜条件を異ならせて連続成膜して膜の組成が異なる積層膜を形成することにより、膜の組成が異なる積層膜を、効率よく、酸化等の不都合が生じることなく形成することができる方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１６６１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、このような連続処理には、例えば、リン（Ｐ）をドープしたポリシリコン膜（Ｄ−ｐｏｌｙ膜）を成膜した後、アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）を成膜して積層膜を形成する場合のように、積層膜全体としての膜厚しか測定できず、それぞれの層の膜厚を測定できないものがある。このような積層膜の連続処理においては、連続処理システムの操作者が、積層膜全体としての膜厚を参考に経験や勘に基づいて、温度等の成膜条件をの微調整を行っている。このため、積層膜の連続処理システムやプロセスに関する知識や経験のない操作者であっても、被処理体への連続処理を容易に調整することができるような連続処理システム及び連続処理方法が求められている。

【0005】

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、被処理体への連続処理を容易に調整することができる連続処理システム、連続処理方法、及び、プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる連続処理システムは、
被処理体に第１の膜を成膜した後に第２の膜を成膜して積層膜を形成する連続処理システムであって、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、前記第１の膜および前記第２の膜の成膜条件を記憶する熱処理条件記憶手段と、
前記処理室内の温度と成膜される前記第１の膜の膜厚との関係を示す第１のモデルを記憶する第１のモデル記憶手段と、
前記処理室内の温度と成膜される前記第２の膜の膜厚との関係を示す第２のモデルを記憶する第２のモデル記憶手段と、
前記第１の膜および前記第２の膜の目標膜厚に基づいて、前記第１の膜と前記第２の膜との重み付けを算出する重み付け算出手段と、
前記重み付け算出手段により算出された重み付けと、前記第１のモデル記憶手段に記憶された第１のモデルと、前記第２のモデル記憶手段に記憶された第２のモデルと、に基づいて、前記処理室内の温度と前記積層膜の膜厚との関係を示す積層膜モデルを作成する積層膜モデル作成手段と、
前記積層膜モデル作成手段により作成された積層膜モデルに基づいて、当該積層膜の膜厚が所望の膜厚となる処理室内の温度を算出する温度算出手段と、
前記熱処理条件記憶手段により記憶された処理室内の温度を前記温度算出手段により算出された処理室内の温度に変更し、変更した温度で前記積層膜を形成して、前記形成した積層膜が所望の膜厚となるように調整する調整手段と、
を、備えることを特徴とする。

【0007】

前記積層膜モデル作成手段は、例えば、前記重み付け算出手段により算出された重み付けと前記第１の膜の活性化エネルギーと前記第２の膜の活性化エネルギーに基づいて積層膜の活性化エネルギーを算出し、算出した積層膜の活性化エネルギーと前記第１のモデルと前記第２のモデルとに基づいて、積層膜モデルを作成する。

【0008】

前記処理室は、例えば、複数のゾーンに区分けされている。この場合、前記加熱手段は、前記処理室内の前記ゾーンごとに温度設定可能であり、前記第１のモデル、前記第２のモデル、および、前記積層膜モデルは、前記ゾーンごとの処理室内の温度の変化と、前記ゾーンごとの膜厚の変化との関係を示し、前記温度算出手段は、前記ゾーンごとの処理室内の温度を算出する。

【0009】

本発明の第２の観点にかかる連続処理方法は、
被処理体に第１の膜を成膜した後に第２の膜を成膜して積層膜を形成する連続処理方法であって、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、前記第１の膜および前記第２の膜の成膜条件を記憶する熱処理条件記憶手段と、前記処理室内の温度と成膜される前記第１の膜の膜厚との関係を示す第１のモデルを記憶する第１のモデル記憶手段と、前記処理室内の温度と成膜される前記第２の膜の膜厚との関係を示す第２のモデルを記憶する第２のモデル記憶手段と、を備え、
前記第１の膜および前記第２の膜の目標膜厚に基づいて、前記第１の膜と前記第２の膜との重み付けを算出する重み付け算出工程と、
前記重み付け算出工程で算出された重み付けと、前記第１のモデル記憶手段で記憶された第１のモデルと、前記第２のモデル記憶手段で記憶された第２のモデルと、に基づいて、前記処理室内の温度と前記積層膜の膜厚との関係を示す積層膜モデルを作成する積層膜モデル作成工程と、
前記積層膜モデル作成工程で作成された積層膜モデルに基づいて、当該積層膜の膜厚が所望の膜厚となる処理室内の温度を算出する温度算出工程と、
前記熱処理条件記憶手段で記憶された処理室内の温度を前記温度算出工程で算出された処理室内の温度に変更し、変更した温度で前記積層膜を形成して、前記形成した積層膜が所望の膜厚となるように調整する調整工程と、
を、備えることを特徴とする。

【0010】

前記積層膜モデル作成工程では、例えば、前記重み付け算出工程で算出された重み付けと前記第１の膜の活性化エネルギーと前記第２の膜の活性化エネルギーに基づいて積層膜の活性化エネルギーを算出し、算出した積層膜の活性化エネルギーと前記第１のモデルと前記第２のモデルとに基づいて、積層膜モデルを作成する。

【0011】

前記処理室は、例えば、複数のゾーンに区分けされている。この場合、前記加熱手段は、前記処理室内の前記ゾーンごとに温度設定可能であり、前記第１のモデル、前記第２のモデル、および、前記積層膜モデルは、前記ゾーンごとの処理室内の温度の変化と、前記ゾーンごとの膜厚の変化との関係を示し、前記温度算出工程では、前記ゾーンごとの処理室内の温度を算出する。

【0012】

本発明の第３の観点にかかるプログラムは、
被処理体に第１の膜を成膜した後に第２の膜を成膜して積層膜を形成する連続処理システムとして機能させるプログラムであって、
コンピュータを、
複数枚の被処理体を収容する処理室内を加熱する加熱手段により加熱される処理室内の温度を含む、前記第１の膜および前記第２の膜の成膜条件を記憶する熱処理条件記憶手段、
前記処理室内の温度と成膜される前記第１の膜の膜厚との関係を示す第１のモデルを記憶する第１のモデル記憶手段、
前記処理室内の温度と成膜される前記第２の膜の膜厚との関係を示す第２のモデルを記憶する第２のモデル記憶手段、
前記第１の膜および前記第２の膜の目標膜厚に基づいて、前記第１の膜と前記第２の膜との重み付けを算出する重み付け算出手段、
前記重み付け算出手段により算出された重み付けと、前記第１のモデル記憶手段に記憶された第１のモデルと、前記第２のモデル記憶手段に記憶された第２のモデルと、に基づいて、前記処理室内の温度と前記積層膜の膜厚との関係を示す積層膜モデルを作成する積層膜モデル作成手段、
前記積層膜モデル作成手段により作成された積層膜モデルに基づいて、当該積層膜の膜厚が所望の膜厚となる処理室内の温度を算出する温度算出手段、
前記熱処理条件記憶手段により記憶された処理室内の温度を前記温度算出手段により算出された処理室内の温度に変更し、変更した温度で前記積層膜を形成して、前記形成した積層膜が所望の膜厚となるように調整する調整手段、
として機能させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、被処理体への熱処理を容易に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態に係る熱処理装置の構造を示す図である。

【図2】図１の制御部の構成例を示す図である。

【図3】反応管内のゾーンを示す図である。

【図4】合成ロジックモデルを説明するための図である。

【図5】調整処理を説明するためのフローチャートである。

【図6】操作者が入力した温度、膜厚、プロセス種別、目標膜厚を示す図である。

【図7】算出された温度を示す図である。

【図8】調整後の膜厚を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の熱処理システム、熱処理方法、及び、プログラムを、図１に示すバッチ式の縦型の熱処理装置に適用した場合を例に本実施の形態を説明する。また、本実施の形態では、成膜用ガスとして、ＳｉＨ_４ガスを用い、ドープ用ガスとしてＰＨ_３ガスを用いてリンドープポリシリコン膜（Ｄ−ｐｏｌｙ膜）を成膜した後、成膜用ガスとして、ＳｉＨ_４ガスを用い、アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）を成膜して積層膜を形成する連続処理の場合を例に本発明を説明する。

【0016】

図１に示すように、本実施の形態の熱処理装置１は、略円筒状で有天井の反応管２を備えている。反応管２は、その長手方向が垂直方向に向くように配置されている。反応管２は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。

【0017】

反応管２の下側には、略円筒状のマニホールド３が設けられている。マニホールド３は、その上端が反応管２の下端と気密に接合されている。マニホールド３には、反応管２内のガスを排気するための排気管４が気密に接続されている。排気管４には、バルブ、真空ポンプなどからなる圧力調整部５が設けられており、反応管２内を所望の圧力（真空度）に調整する。

【0018】

マニホールド３（反応管２）の下方には、蓋体６が配置されている。蓋体６は、ボートエレベータ７により上下動可能に構成され、ボートエレベータ７により蓋体６が上昇するとマニホールド３（反応管２）の下方側（炉口部分）が閉鎖され、ボートエレベータ７により蓋体６が下降すると反応管２の下方側（炉口部分）が開口されるように配置されている。

【0019】

蓋体６の上部には、保温筒（断熱体）８を介して、ウエハボート９が設けられている。ウエハボート９は、被処理体、例えば、半導体ウエハＷを収容（保持）するウエハ保持具であり、本実施の形態では、半導体ウエハＷが垂直方向に所定の間隔をおいて複数枚、例えば、１５０枚収容可能に構成されている。そして、ウエハボート９に半導体ウエハＷを収容し、ボートエレベータ７により蓋体６を上昇させることにより、半導体ウエハＷが反応管２内にロードされる。

【0020】

反応管２の周囲には、反応管２を取り囲むように、例えば、抵抗発熱体からなるヒータ部１０が設けられている。このヒータ部１０により反応管２の内部が所定の温度に加熱され、この結果、半導体ウエハＷが所定の温度に加熱される。ヒータ部１０は、例えば、５段に配置されたヒータ１１〜１５から構成され、ヒータ１１〜１５には、それぞれ電力コントローラ１６〜２０が接続されている。このため、この電力コントローラ１６〜２０にそれぞれ独立して電力を供給することにより、ヒータ１１〜１５をそれぞれ独立に所望の温度に加熱することができる。このように、反応管２内は、このヒータ１１〜１５により、図３に示すような５つのゾーンに区分されている。例えば、反応管２内のＴＯＰ（ＺＯＮＥ１）を加熱する場合には、電力コントローラ１６を制御してヒータ１１を所望の温度に加熱する。反応管２内のＣＴＲ（ＺＯＮＥ３）を加熱する場合には、電力コントローラ１８を制御してヒータ１３を所望の温度に加熱する。反応管２内のＢＴＭ（ＺＯＮＥ５）を加熱する場合には、電力コントローラ２０を制御してヒータ１５を所望の温度に加熱する。

【0021】

また、マニホールド３には、反応管２内に処理ガスを供給する複数の処理ガス供給管が設けられている。本例では、成膜用ガスとしてのＳｉＨ_４ガス、ドープ用ガスとしてのＰＨ_３ガスなどがある。なお、図１では、マニホールド３に処理ガスを供給する３つの処理ガス供給管２１〜２３を図示している。

【0022】

処理ガス供給管２１は、マニホールド３の側方からウエハボート９の上部付近（ＺＯＮＥ１）まで延びるように形成されている。処理ガス供給管２２は、マニホールド３の側方からウエハボート９の中央付近（ＺＯＮＥ３）まで延びるように形成されている。処理ガス供給管２３は、マニホールド３の側方からウエハボート９の下部付近（ＺＯＮＥ５）まで延びるように形成されている。

【0023】

各処理ガス供給管２１〜２３には、それぞれ、流量調整部２４〜２６が設けられている。流量調整部２４〜２６は、処理ガス供給管２１〜２３内を流れる処理ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）などから構成されている。このため、処理ガス供給管２１〜２３から供給される処理ガスは、流量調整部２４〜２６により所望の流量に調整されて、それぞれ反応管２内に供給される。

【0024】

また、熱処理装置１は、反応管２内のガス流量、圧力、処理雰囲気の温度といった処理パラメータを制御するための制御部（コントローラ）５０を備えている。制御部５０は、流量調整部２４〜２６、圧力調整部５、ヒータ１１〜１５の電力コントローラ１６〜２０等に制御信号を出力する。図２に制御部５０の構成を示す。

【0025】

図２に示すように、制御部５０は、モデル記憶部５１と、レシピ記憶部５２と、ＲＯＭ５３と、ＲＡＭ５４と、Ｉ／Ｏポート５５と、ＣＰＵ５６と、これらを相互に接続するバス５７と、から構成されている。

【0026】

モデル記憶部５１には、複数種モデルの合成ロジックを示す合成ロジックモデルが記憶されている。また、モデル記憶部５１には、積層膜（連続プロセス）としてのモデルを算出するためのプロセス種別ごとに活性化エネルギーが特定されている。なお、これらのモデル等の詳細については後述する。

【0027】

レシピ記憶部５２には、この熱処理装置１で実行される成膜処理の種類に応じて、制御手順を定めるプロセス用レシピが記憶されている。プロセス用レシピは、ユーザが実際に行う処理（プロセス）毎に用意されるレシピであり、反応管２への半導体ウエハＷのロードから、処理済みの半導体ウエハＷをアンロードするまでの、各部の温度の変化、反応管２内の圧力変化、ガスの供給の開始及び停止のタイミング、供給量などを規定する。

【0028】

ＲＯＭ５３は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成され、ＣＰＵ５６の動作プログラムなどを記憶する記録媒体である。
ＲＡＭ５４は、ＣＰＵ５６のワークエリアなどとして機能する。

【0029】

Ｉ／Ｏポート５５は、温度、圧力、ガスの流量に関する測定信号をＣＰＵ５６に供給すると共に、ＣＰＵ５６が出力する制御信号を各部（圧力調整部５、ヒータ１１〜１５の電力コントローラ１６〜２０、流量調整部２４〜２６等）へ出力する。また、Ｉ／Ｏポート５５には、操作者が熱処理装置１を操作する操作パネル５８が接続されている。

【0030】

ＣＰＵ（Central Processing Unit)５６は、制御部５０の中枢を構成し、ＲＯＭ５３に記憶された動作プログラムを実行し、操作パネル５８からの指示に従って、レシピ記憶部５２に記憶されているプロセス用レシピに沿って、熱処理装置１の動作を制御する。

【0031】

また、ＣＰＵ５６は、複数種モデルの合成ロジックを示す合成ロジックモデルと、プロセス種別ごとに特定された活性化エネルギーとに基づいて、積層膜（連続プロセス）としてのモデルを算出する。ＣＰＵ５６は、この算出された積層膜としてのモデルに基づいて、反応管２内の各ＺＯＮＥ（ＺＯＮＥ１〜５）における温度を算出する。そして、ＣＰＵ５６は、反応管２内のＺＯＮＥ１〜５の温度が算出した温度となるように、電力コントローラ等に制御信号を出力し、反応管２内の温度を調整する。また、ＣＰＵ５６は、対応するレシピ記憶部５２に記憶されている反応管２内の温度を、算出した温度に更新する。
バス５７は、各部の間で情報を伝達する。

【0032】

次に、モデル記憶部５１に記憶されているモデル等について説明する。前述のように、モデル記憶部５１には、複数種モデルの合成ロジックを示す合成ロジックモデルと、プロセス種別ごとに特定された活性化エネルギーとが記憶されている。

【0033】

図４（ａ）に合成ロジックモデルの一例を示す。合成ロジックモデルは、複数種のプロセスモデルの合成ロジックを示すものであり、本例のように、１層目がＤ−ｐｏｌｙ膜、２層目がａ−Ｓｉ膜の２層からなる積層膜では、図４（ａ）に示すように、「１層目の重み付け × Ｄ−ｐｏｌｙモデル ＋ ２層目の重み付け × ａ−Ｓｉモデル」で表される。

【0034】

このような重み付けは、図４（ｂ）に示すように、各層の目標膜厚を用いることにより特定することができる。また、モデル記憶部５１には、図４（ｃ）に示すように、プロセス種別ごとに特定された活性化エネルギーが記憶されている。そして、この目標膜厚から各層の重み付けを算出し、算出した重み付けと活性化エネルギーとから積層膜（連続プロセス）の活性化エネルギーを算出する。例えば、後述する図６（ｃ）に示すように、１層目の目標膜厚が６０ｎｍ、２層目の目標膜厚が４０ｎｍの場合、１層目の重み付けが「６０／１００＝０．６」となり、２層目の重み付けが「４０／１００＝０．４」となる。そして、積層膜（連続プロセス）としての活性化エネルギーは、「１ｅＶ×０．６＋２ｅＶ×０．４＝１．４ｅＶ」となる。この算出された活性化エネルギーと、１層目（Ｄ−ｐｏｌｙ膜）および２層目（ａ−Ｓｉ膜）の膜厚における各ＺＯＮＥの温度との関係とに基づいて、積層膜（連続プロセス）としてのモデルが作成される。作成された積層膜のモデルは、例えば、所定ＺＯＮＥの温度と、各ＺＯＮＥに形成される積層膜の膜厚との関係が示されている。そして、この作成された積層膜のモデルにより、各ＺＯＮＥの最適な温度が算出される。

【0035】

なお、合成ロジックは、各層の目標膜厚による重み付けを用いて積層膜（連続プロセス）のモデルが作成できればよく、例えば、活性化エネルギーを用いなくてもよい。

【0036】

また、これらのモデルは、プロセス条件や装置の状態によってデフォルトの数値が最適でない場合も考えられることから、ソフトウエアに拡張カルマンフィルターなどを付加して学習機能を搭載することにより、モデルの学習を行うものであってもよい。このカルマンフィルターによる学習機能については、例えば、米国特許第５ ，９９１，５２５号公報などに開示されている手法を利用することができる。

【0037】

次に、以上のように構成された熱処理装置１を用いて、形成される積層膜の膜厚（Ｄ−ｐｏｌｙ膜およびａ−Ｓｉ膜の膜厚）を調整する調整方法（調整処理）について説明する。この調整処理は、成膜処理を行う前のセットアップの段階で行っても、成膜処理と同時に行ってもよい。図５は、本例の調整処理を説明するためのフローチャートである。

【0038】

この調整処理においては、操作者は、操作パネル５８を操作して、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、反応管２内のＺＯＮＥごとの温度および積層膜の膜厚を入力する。次に、操作者は、操作パネル５８を操作して、図６（ｃ）に示すように、プロセス種別（本例では、Ｄ−ｐｏｌｙおよびａ−Ｓｉ）を選択するとともに、ターゲットとするＤ−ｐｏｌｙ膜の目標膜厚、および、ａ−Ｓｉ膜の目標膜厚を入力する。

【0039】

制御部５０（ＣＰＵ５６）は、図６（ａ）〜（ｃ）のプロセス種別等の必要な情報が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１）。ＣＰＵ５６は、必要な情報が入力されていると判別すると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、入力されたＤ−ｐｏｌｙ膜の目標膜厚、および、ａ−Ｓｉ膜の目標膜厚から、各層の重み付けを算出する（ステップＳ２）。本例では、図６（ｃ）に示すように、１層目の目標膜厚が６０ｎｍ、２層目の目標膜厚が４０ｎｍの場合、１層目の重み付けが「６０／１００＝０．６」となり、２層目の重み付けが「４０／１００＝０．４」となる。

【0040】

次に、ＣＰＵ５６は、算出した重み付けとモデル記憶部５１に記憶された活性化エネルギーとに基づいて、積層膜の活性化エネルギーを算出する（ステップＳ３）。本例では、積層膜（連続プロセス）としての活性化エネルギーは、「１ｅＶ×０．６＋２ｅＶ×０．４＝１．４ｅＶ」となる。

【0041】

続いて、ＣＰＵ５６は、この算出された活性化エネルギーと、Ｄ−ｐｏｌｙ膜およびａ−Ｓｉ膜の膜厚における各ＺＯＮＥの温度との関係とに基づいて、積層膜のモデルを作成する（ステップＳ４）。ＣＰＵ５６は、作成した積層膜のモデルを用いて、図７に示すように、ＺＯＮＥごとの最適温度を算出する（ステップＳ５）。

【0042】

次に、ＣＰＵ５６は、入力されたプロセス種別に対応するプロセス用レシピをレシピ記憶部５２から読み出す。プロセス用レシピには、反応管２内の圧力、処理ガス（例えば、ＳｉＨ_４ガス）の流量などのプロセス条件が記憶されている。次に、ＣＰＵ５６は、ボートエレベータ７（蓋体６）を降下させ、少なくとも各ＺＯＮＥに半導体ウエハＷを搭載したウエハボート９を蓋体６上に配置する。続いて、ＣＰＵ５６は、ボートエレベータ７（蓋体６）を上昇して、ウエハボート９を反応管２内にロードする。そして、ＣＰＵ５６は、ヒータ１１〜１５の電力コントローラ１６〜２０を制御して、反応管２内の温度を算出された各ゾーンの温度に設定するとともに、レシピ記憶部５２から読み出したレシピに従って、圧力調整部５、流量調整部２４〜２６等を制御して、半導体ウエハＷに積層膜を形成する（ステップＳ６）。なお、成膜用ガスとして、ＳｉＨ_４ガスを用い、ドープ用ガスとしてＰＨ_３ガスを用いてリンドープポリシリコン膜（Ｄ−ｐｏｌｙ膜）を成膜した後、成膜用ガスとして、ＳｉＨ_４ガスを用い、アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）を成膜して積層膜を形成する。

【0043】

ＣＰＵ５６は、積層膜が形成されると、ボートエレベータ７（蓋体６）を降下させ、Ｄ−ｐｏｌｙ膜が成膜された半導体ウエハＷをアンロードし、この半導体ウエハＷを、例えば、図示しない測定装置に搬送し、半導体ウエハＷに成膜された積層膜の膜厚を測定させる。測定装置では、各半導体ウエハＷに形成された積層膜の膜厚を測定すると、例えば、測定した積層膜の膜厚データを熱処理装置１（ＣＰＵ５６）に送信する。なお、操作者が操作パネル５８を操作して、測定結果を入力してもよい。

【0044】

ＣＰＵ５６は、測定された積層膜の膜厚データを受信すると、受信した膜厚データと、入力された積層膜の膜厚とが一致するか否かを判別する（ステップＳ７）。本例の場合、図８に示すように、受信した膜厚データと、入力された積層膜の膜厚とが一致した。このように、熱処理装置やプロセスに関する知識や経験のない操作者であっても半導体ウエハＷの表面に目標通りの積層膜を形成することができた。なお、ＣＰＵ５６は、両者が一致しないと判別すると（ステップＳ７；Ｎｏ）、ステップＳ２に戻る。

【0045】

そして、ＣＰＵ５６は、両者が一致すると判別すると（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、この処理を終了する。

【0046】

以上説明したように、本実施の形態によれば、反応管２内のＺＯＮＥごとの温度および積層膜の膜厚と、プロセス種別と、ターゲットとするＤ−ｐｏｌｙ膜の目標膜厚およびａ−Ｓｉ膜の目標膜厚とを入力するだけで、各ＺＯＮＥの温度を調整し、半導体ウエハＷの表面に目標通りの積層膜を形成することができる。このため、熱処理装置やプロセスに関する知識や経験のない操作者であっても半導体ウエハＷへの連続処理を容易に調整することができる。

【0047】

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。

【0048】

上記実施の形態では、測定した積層膜の膜厚と、目標とする積層膜の膜厚を一致させる場合を例に本発明を説明したが、例えば、目標とする積層膜の膜厚に許容可能な範囲、例えば、±１％程度の範囲を設け、この範囲内に測定した積層膜の膜厚が含まれる場合に調整処理を終了させてもよい。

【0049】

上記実施の形態では、成膜用ガスとしてＳｉＨ_４ガスを用い、ドープ用ガスとしてＰＨ_３ガスを用いてリンドープポリシリコン膜（Ｄ−ｐｏｌｙ膜）を形成する場合を例に本発明を説明したが、ドープさせる不純物はリンに限定されるものではなく、例えば、ボロン（Ｂ）であってもよい。また、成膜ガスはＳｉＨ_４に限定されるものではなく、例えば、Ｓｉ_２Ｈ_６ガスであってもよい。また、ａ−Ｓｉ膜の成膜にＳｉＨ_４ガスを用いた場合を例に本発明を説明したが、ａ−Ｓｉ膜を形成可能な各種の成膜用ガスを用いてもよい。

【0050】

また、上記実施の形態では、積層膜としてＤ−ｐｏｌｙ膜とａ−Ｓｉ膜との積層膜を用いた場合を例に本発明を説明した。本発明の積層膜としては、積層膜全体としての膜厚しか測定できず、それぞれの層の膜厚を測定できないものであることが好ましく、例えば、ＢＳＧとＴＥＯＳからなる積層膜であってもよい。また、積層膜の積層数は２層に限定されるものではなく、３層以上であってもよい。

【0051】

上記実施の形態では、ヒータの段数（ゾーンの数）が５段の場合を例に本発明を説明したが、４段以下であっても、６段以上であってもよい。また。各ゾーンから抽出する半導体ウエハＷの数などは任意に設定可能である。

【0052】

上記実施の形態では、単管構造のバッチ式熱処理装置の場合を例に本発明を説明したが、例えば、反応管２が内管と外管とから構成された二重管構造のバッチ式縦型熱処理装置に本発明を適用することも可能である。また、本発明は、半導体ウエハの処理に限定されるものではなく、例えば、ＦＰＤ基板、ガラス基板、ＰＤＰ基板などの処理にも適用可能である。

【0053】

本発明の実施の形態にかかる制御部５０は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納した記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する制御部５０を構成することができる。

【0054】

そして、これらのプログラムを供給するための手段は任意である。上述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板（ＢＢＳ）に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明は半導体ウエハ等の被処理体を連続処理する連続処理システムに有用である。

【符号の説明】

【0056】

１ 熱処理装置
２ 反応管
３ マニホールド
６ 蓋体
９ ウエハボート
１０ ヒータ部
１１〜１５ ヒータ
１６〜２０ 電力コントローラ
２１〜２３ 処理ガス供給管
２４〜２６ 流量調整部
５０ 制御部
５１ モデル記憶部
５２ レシピ記憶部
５３ ＲＯＭ
５４ ＲＡＭ
５６ ＣＰＵ
Ｗ 半導体ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】