特開 2023-47086 半導体デバイスの製造方法、基板処理システム及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023047086

(43)【公開日】2023-04-05

(54)【発明の名称】半導体デバイスの製造方法、基板処理システム及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20230329BHJP

   H01L 21/314 20060101ALI20230329BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20230329BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/314

C23C16/52

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021156016

(22)【出願日】2021-09-24

(71)【出願人】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】篠沢 宗人

(72)【発明者】

【氏名】上田 修

(72)【発明者】

【氏名】京極 貴規

(72)【発明者】

【氏名】浅井 一秀

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

5F058

【Ｆターム（参考）】

4K030CA04

4K030CA12

4K030EA03

4K030FA01

4K030FA10

4K030GA05

4K030GA13

4K030HA01

4K030JA09

4K030JA11

4K030KA15

4K030KA39

4K030KA41

4K030LA15

5F045AA08

5F045AA15

5F045AF03

5F045BB03

5F045DP19

5F045DP28

5F045DQ05

5F045EB02

5F045EB08

5F045EB10

5F045EE02

5F045EE04

5F045EE14

5F045EE18

5F045EE19

5F045EF03

5F045EF09

5F045EG02

5F045EH12

5F045EK06

5F045EM10

5F045EN05

5F045GB04

5F045GB16

5F058BA06

5F058BF07

5F058BF37

5F058BG01

5F058BG02

5F058BG03

5F058BG04

(57)【要約】

【課題】特に長時間に及ぶ成膜工程中に生じた大気圧の変動にレシピを対応させることで、期待される成膜結果を得る。
【解決手段】基板の処理条件に従って基板を処理する工程と、前記基板を処理する工程と並行して大気圧データを収集する工程と、収集した前記大気圧データを用いて前記基板の処理条件を調整する工程と、前記処理条件に従って前記基板処理の制御を行う工程と、を有する半導体デバイスの製造方法。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の処理条件に従って基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程と並行して大気圧データを収集する工程と、
収集した前記大気圧データを用いて前記基板の処理条件を調整する工程と、
前記処理条件に従って前記基板処理の制御を行う工程と、
を有する半導体デバイスの製造方法。

【請求項2】

前記基板の処理条件を調整する工程では、
前記大気圧データから平均値を算出する工程と、
算出した前記大気圧データの平均値とあらかじめ作成されたモデルから成膜時間を取得する工程と、取得した前記成膜時間から前記基板の処理条件を再取得する工程と、を有する
請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。

【請求項3】

あらかじめ定められた条件が成就されると前記基板を処理する工程を中断し、
前記基板を処理する工程中断後に前記基板の処理条件を調整する工程で前記基板の処理条件を再取得し、
再取得した前記基板の処理条件に従って前記基板を処理する工程を再開する、
請求項２に記載の半導体デバイスの製造方法。

【請求項4】

基板を処理する処理室を備える基板処理装置と、
前記基板の処理と並行して大気圧データを収集する気圧測定器と、
前記気圧測定器が収集した大気圧データを用いて前記基板の処理条件の調整を行う調整部と、
前記調整した処理条件に従って前記基板処理装置における前記基板の処理の制御を行う制御部と、
を有する基板処理システム。

【請求項5】

基板の処理条件に従って基板を処理する手順と、
前記基板を処理する手順と並行して大気圧データを収集する手順と、
収集した前記大気圧データを用いて前記基板の処理条件を調整する手順と、
前記処理条件に従って前記基板処理の制御を行う手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体デバイスの製造方法、基板処理システム及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

基板処理装置の制御部は、基板上に半導体を成膜する手順及び条件（たとえば、成膜に使用する温度、ガス流量、圧力等）を示すファイル（以下、「レシピ」と称する。）をメモリカードやディスク等の記憶装置に保存している。レシピは成膜の種別（たとえば膜厚）に応じて複数種類が用意されている。ユーザは製造しようとする半導体デバイスの種別に応じ最適なレシピを制御部に読み込ませ、それを実行する事で半導体の成膜を行っている。しかし、気圧変動等の外因により、期待する成膜結果を得ることができない場合がある。

【0003】

気圧の変動に対応するための一般的なやり方としては、下記特許文献１記載の技術のように、レシピを実行する前に現在の大気圧を測定し、その大気圧に応じた最適な成膜時間を算出し、レシピ内の成膜ステップ時間を補正した後、レシピを開始する方法を行っている。但し、長い成膜時間を要するレシピの場合、成膜工程中に大気圧が大きく変動する可能性が高い。この場合、従来のようにレシピ開始前に成膜ステップ時間を補正するだけでは、レシピに期待される成膜結果を得ることが難しいことがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－１９５５６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、成膜工程中に生じた大気圧の変動にレシピを対応させることで、期待される成膜結果を得ることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様によれば、
基板の処理条件に従って基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程と並行して大気圧データを収集する工程と、
収集した前記大気圧データを用いて前記基板の処理条件を調整する工程と、
前記処理条件に従って前記基板処理の制御を行う工程と、
を有する技術が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、成膜工程中に生じた大気圧の変動にレシピを対応させることで、期待される成膜結果を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の基板処理システムを示すブロック図である。

【図2】図１のブロック図における基板処理装置の概要を示すブロック図である。

【図3】図１のブロック図における群管理装置の概要を示すブロック図である。

【図4】基板処理装置の一例を模式的に示す斜視図である。

【図5】図４の基板処理装置における処理炉の概略構成図である。

【図6】図５の処理炉の横断面図である。

【図7】従来の成膜工程の各ステップを時系列に沿って示す模式図である。

【図8】本開示の成膜工程の各ステップを時系列に沿って示す模式図である。

【図9】ステップ時間調整モデルの概要をグラフで示す。

【図10】成膜時間と膜厚との関係の一例をグラフで示す。

【図11】実施形態の半導体デバイスの製造方法をフローチャートで示す。

【図12】実施形態の半導体デバイスの製造方法をシーケンス図で示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面はあくまで模式図であって、図に示す各部の大きさや各部相互間の大きさの比率は実際の装置を必ずしも反映していない。また、各図で共通に現れる符号は、各図の説明において言及されていない場合であっても共通の構成を指し示すものである。

【0010】

（１）基板処理システム
図１は、本実施形態の基板処理システムを示すブロック図である。図２は、図１のブロック図における基板処理装置の概要を示すブロック図である。図３は、図１のブロック図における群管理装置の概要を示すブロック図である。図４は、基板処理装置の一例を模式的に示す斜視図である。図５は、図４の基板処理装置における処理炉の概略構成図である。図６は、図５の処理炉の横断面図である。

【0011】

図１に示すように、この基板処理システム１は、複数の基板処理装置２と、群管理装置４００と、気圧測定器５００とから構成され、互いにネットワークを介し接続されている。基板処理装置２は、図２に示すように、処理室２０１（図５参照）を備えた処理炉２０２と、処理炉２０２における基板の処理の制御を行う主コントローラ３００とを備える。主コントローラ３００は、制御部３１０と、記憶部３２０と、表示操作部３３０と、外部記憶部３４０と、通信部３５０とを備える。制御部３１０は、ＣＰＵにより構成され、記憶部３２０及び外部記憶部３４０に記憶された、基板の処理条件としてのレシピデータ及び装置パラメータ等の各種データに基づき、記憶部３２０に記憶された処理炉２０２の制御プログラムを実行する。表示操作部３３０は、ユーザが主コントローラ３００を操作する際のインターフェースである。通信部３５０は、後述の群管理装置４００との通信を行う。

【0012】

群管理装置４００は、制御部４１０と、記憶部４２０と、調整部４３０と、上記主コントローラ３００との通信を行う通信部４５０と、外部機器が接続されるＩ／Ｏポート４４０とを備える。群管理装置４００には、Ｉ／Ｏポート４４０を介して気圧測定器５００が接続される。制御部４１０はＣＰＵにより構成され、記憶部４２０に記憶された群管理装置４００の制御プログラムを実行する。記憶部４２０は、群管理装置４００の制御プログラムの他、後述するステップ時間調整モデルを格納するとともに、Ｉ／Ｏポート４４０を介して気圧測定器５００から入力された大気圧データを、基板の処理条件としてのレシピデータの調整に用いられる装置データとして格納する。調整部４３０は、記憶部４２０に格納された装置データをステップ時間調整モデルに当てはめ、レシピデータの調整を実行する。通信部４５０は、調整部４３０が調整したレシピデータを主コントローラ３００へ送信する。これを受信した主コントローラ３００の制御部３１０は、レシピデータの調整を行いこれに基づき処理炉２０２を制御する。

【0013】

本実施形態の基板処理装置２の構成を、図４を参照しつつ説明する。図４に示されているように、シリコン等で構成される基板２００を複数収納したカセット１００が使用されている本開示の基板処理装置２は、筐体１０１を備えている。カセット搬入搬出口（図示せず）の筐体１０１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１０５が設置されている。カセット１００はカセットステージ１０５上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１０５上から搬出されるようになっている。カセットステージ１０５は、工程内搬送装置によって、カセット１００内の基板２００が垂直姿勢となり、カセット１００の基板出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１０５は、カセット１００を筐体後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１００内の基板２００が水平姿勢となり、カセット１００の基板出し入れ口が筐体後方を向くように動作可能となるよう構成されている。

【0014】

筐体１０１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０９が設置されており、カセット棚１０９は複数段複数列にて複数個のカセット１００を保管するように構成されている。カセット棚１０９にはカセット１００が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１０５の上方には予備カセット棚１１０が設けられ、予備的にカセット１００を保管するように構成されている。カセットステージ１０５とカセット棚１０９との間には、カセット１００を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収容器昇降機構）１１５とカセット移載機１１４とで構成されており、カセットエレベータ１１５とカセット移載機１１４との連続動作により、カセットステージ１０５、カセット棚１０９、予備カセット棚１１０との間で、カセット１００を搬送するように構成されている。

【0015】

カセット棚１０９の後方には、基板２００を水平方向に回転ないし直動可能な基板移載機１１２及び基板移載機１１２を昇降させるための移載エレベータ１１３とで構成されている。移載エレベータ１１３は、筐体１０１の右側端部に設置されている。これら、移載エレベータ１１３及び基板移載機１１２の連続動作により、基板移載機１１２のツイーザ（基板保持体）１１１を基板２００の載置部として、ボート（基板保持手段）２１７に対して基板２００を装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）するように構成されている。

【0016】

筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１１６により開閉されるように構成されている。処理炉２０２の下方にはボート２１７を処理炉２０２に昇降させる昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１２１が設けられ、ボートエレベータ１２１の昇降台に連結された連結具としての昇降部材１２２には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。基板保持手段であるボート２１７は複数本のボート柱部２２１を備えており、複数枚（たとえば、５０枚～１５０枚程度）の基板２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。

【0017】

図４に示されているように、カセット棚１０９の上方には、ダクト１２４から流入する外気を清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１１８が設けられておりクリーンエアを前記筐体１０１の内部に流通させるように構成されている。

【0018】

次に、本開示の基板処理装置２の動作について説明する。図４に示されているように、カセット１００はカセット搬入搬出口から搬入され、カセットステージ１０５の上に基板２００が垂直姿勢であって、カセット１００の基板出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１００は、カセットステージ１０５によって、カセット１００内の基板２００が水平姿勢となり、カセット１００の基板出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。次に、カセット１００は、カセット棚１０９ないし予備カセット棚１１０の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０９ないし予備カセット棚１１０から移載棚１２３に移載されるか、又は直接移載棚１２３に搬送される。

【0019】

カセット１００が移載棚１２３に移載されると、基板２００はカセット１００から基板移載機１１２のツイーザ１１１によって基板出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７に基板２００を受け渡した基板移載機１１２はカセット１００に戻り、次の基板２００をボート２１７に装填する。

【0020】

あらかじめ指定された枚数の基板２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１１６によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１１６によって、開放される。続いて、基板２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。

【0021】

ローディング後は、処理炉２０２にて基板２００に任意の処理が実施される。処理後は、上述の逆の手順で、基板２００及びカセット１００は筐体１０１の外部へ払出される。

【0022】

次に、上述した処理炉２０２について図５及び図６に基づいて詳細に説明する。図５は、本開示の実施の形態で好適に用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示す。図６は、本開示の実施の形態で好適に用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を横断面で示す。

【0023】

本実施の形態で用いられる基板処理装置２は制御部３１０（図２参照）を有する主コントローラ３００を備える。この主コントローラ３００により基板処理装置２及び処理炉２０２を構成する各部の動作等が制御される。

【0024】

加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７の内側に、基板２００を処理する反応容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により処理室２０１を形成している。シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して基板保持手段であるボート２１７が立設され、ボート支持台２１８はボート２１７を保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２０１に挿入される。ボート２１７のボート柱部２２１にはバッチ処理される複数の基板２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入された基板２００を所定の温度に加熱する。

【0025】

処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給経路としての２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。ここでは第１のガス供給管２３２ａからは流量制御装置（流量制御手段）である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、さらに後述する反応管２０３内に形成されたバッファ室２３７を介して処理室２０１に反応ガスが供給され、第２のガス供給管２３２ｂからは流量制御装置（流量制御手段）である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃを介し、さらに後述するガス供給部２４９を介して処理室２０１に反応ガスが供給されている。

【0026】

処理室２０１はガスを排気するガス排気管２３１により第４のバルブ２４３ｄを介して排気装置（排気手段）である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。また、この第４のバルブ２４３ｄは弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、さらに弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。

【0027】

処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁と基板２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁に基板２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられており、そのバッファ室２３７の基板２００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。この第１のガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。この第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。

【0028】

そしてバッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル２３３が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたり基板２００の積載方向に沿って配設されている。そしてノズル２３３には複数のガスを供給する供給孔である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。この第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積は、バッファ室２３７と処理室２０１の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくするとよい。

【0029】

本実施の形態においては、第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。このように構成することで、第２の各ガス供給孔２４８ｂよりガスの流速の差はあるが、流量はほぼ同量であるガスをバッファ室２３７に噴出させている。そして、バッファ室２３７内において、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスの粒子速度差が緩和された後、第１のガス供給孔２４８ａより処理室２０１に噴出させている。よって、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、各第１のガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができる。

【0030】

さらに、バッファ室２３７に、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２６９及び第２の電極である第２の棒状電極２７０が上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管２７５に保護されて配設され、この第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。

【0031】

この電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０はヒータ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。

【0032】

さらに、第１のガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を１２０°程度回った内壁に、ガス供給部２４９が設けられている。このガス供給部２４９は、ＡＬＤ法による成膜において基板２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。

【0033】

このガス供給部２４９もバッファ室２３７と同様に基板２００と隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である第３のガス供給孔２４８ｃを有し、下部では第２のガス供給管２３２ｂが接続されている。

【0034】

第３のガス供給孔２４８ｃの開口面積はガス供給部２４９内と処理室２０１内の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくするとよい。本実施の形態においては、第３のガス供給孔２４８ａの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。

【0035】

反応管２０３内の中央部には複数枚の基板２００を多段に同一間隔で載置するボート柱部２２１を有するボート２１７が設けられており、このボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転するための回転装置（回転手段）であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、ボート支持台２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。

【0036】

制御手段としての主コントローラ３００は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、第１～第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源２７３、整合器２７２に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂの流量調整、第１～第３のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる。

【0037】

以上より、本実施形態の基板処理システム１は、内部に収容した基板２００を処理する処理室２０１を備える基板処理装置２と、前記基板２００の処理と並行して周期的に大気圧データを収集する気圧測定器５００と、前記気圧測定器５００が収集した大気圧データを用いて前記基板２００の処理条件の調整を行う調整部４３０と、前記調整された処理条件に従って前記基板処理装置２における前記基板２００の処理の制御を行う制御部３１０と、を有する。すなわち、レシピデータは主コントローラ３００の記憶部３２０が保有し、群管理装置４００はネットワークを介し、このレシピデータの参照や書き換えができる。群管理装置４００の調整部４３０は、気圧測定器５００が測定して得た大気圧データから、記憶部４２０が格納するステップ時間調整モデル（以下、「ＳＴＡ」と略す。）を参照してレシピデータの調整を行う。

【0038】

なお、上記主コントローラ３００の記憶部３２０若しくは外部記憶部３４０又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、基板２００の処理条件を取得する条件取得手順と、取得した基板２００の処理条件に従って基板２００を処理する基板処理手順と、前記基板処理手順と並行して周期的に大気圧データを収集するデータ収集手順と、収集した前記大気圧データに基づいて前記基板２００の処理条件を調整する調整手順と、をコンピュータによって基板処理装置２に実行させる、基板処理装置の制御プログラムが記録されている。

【0039】

（２）レシピデータ調整方法
本実施形態におけるレシピデータの調整方法を説明する前に、一般的に行われているレシピデータの調整方法の一例を図７に示す従来の成膜工程を参照しつつ説明する。ここで、図７においては、記載されている各ステップが左から右へ時系列的に順に実行されることを表しており、これについては後述する図８についても同様である。

【0040】

まず、主コントローラ３００の制御部３１０が、記憶部３２０から所要のレシピデータを取得すると、準備（ＳＴＡＮＤＢＹ）ステップにおいて、ボート２１７に基板２００が装填される（図４参照）。成膜工程の準備が整ったら、次に、ボート搬入（Ｂ．ＬＯＡＤ(= Boat LOADing)）ステップにおいて、基板２００を保持したボート２１７が処理室２０１内へ搬入される。そして、真空ポンプ２４６を作動させガス排気管２３１（図５及び図６参照）を通じて、スロー排気（ＳＰ(= Slow Purge)）ステップ、引き続きメイン排気（ＭＰ(= Main Purge)）ステップが実行され、処理室２０１内が真空状態とされる。

【0041】

ここで、レシピデータにおける成膜時間を調整するトリガとなるステップである、大気圧調整（ＡＴＭ１(= ATMosphere)）ステップが実行される。このステップでは、群管理装置４００が、気圧測定器５００が測定した現在の大気圧データから、ＳＴＡを参照して現時点で最適な成膜時間を算出する。そして、調整部４３０が、レシピデータの成膜時間を算出された成膜時間で書き換えた上で、成膜（ＤＥＰＯ(= DEPOsit)）ステップにおいて、この算出された成膜時間の間、各ガス供給孔２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃ（図６参照）を通じて成膜ガスが処理室２０１に供給され、基板２００上に成膜処理がされた半導体デバイスが製造される。成膜時間が経過すると、成膜ガスの供給を停止して、処理室２０１内の真空状態を解除してから、ボート搬出（Ｂ．ＵＬＯＡＤ(= Boat UnLOADing)）ステップによって成膜されて半導体デバイスとなった基板２００が装填されたボート２１７が処理室２０１から搬出され、成膜工程は終了（ＥＮＤ）する。

【0042】

以上より、上記に示すレシピデータ調整方法では、ＤＥＰＯステップの開始前に、その時点で最適な成膜時間が算出され、レシピデータ内の成膜時間が書き換えられる。しかしながら、この書き換えはＤＥＰＯステップ開始前に１回のみ行われるため、ＤＥＰＯステップが開始した後に大気圧が変動しても、その変動した大気圧に応じた成膜時間の調整を行うことが難しく、期待した成膜結果とならない場合がある。

【0043】

上記一般的に行われているレシピデータの調整方法の一例に対し、本実施形態におけるレシピデータの調整方法の一例を、図８及び図３を参照しつつ説明する。まず、主コントローラ３００の制御部３１０が、記憶部３２０から所要のレシピデータを取得した後の、ＳＴＡＮＤＢＹステップ、Ｂ．ＬＯＡＤステップ、ＳＰステップ及びＭＰステップについては、従来の調整方法と同様である。

【0044】

そして、第１成膜（ＤＥＰＯ１）ステップにおいて、取得したレシピデータにおける成膜時間の一部（たとえば、９０％）の間だけ、成膜ガスが処理室２０１に供給され、基板２００上に成膜処理がされる。このステップと並行して、群管理装置４００の制御部４１０は、一定周期（たとえば、１秒ごと）で気圧測定器５００が測定した大気圧データを取得し、これをその都度、装置データとして記憶部４２０に格納する。そして、ＤＥＰＯ１ステップの終了時に、格納された大気圧データの平均値が算出される。

【0045】

次いで、ＡＴＭ１ステップにおいて、群管理装置４００が、ＳＴＡを参照して、算出された大気圧データの平均値に対応する成膜時間を算出する。そして、調整部４３０が、算出された成膜時間から、既に実行済みの成膜時間を減じて得られる調整成膜時間を算出した上で、この調整成膜時間の間、第２成膜（ＤＥＰＯ２）ステップがＤＥＰＯ１ステップと同様に実行され、基板２００上に成膜処理がされた半導体デバイスが製造される。そして、前記と同様にＢ．ＵＬＯＡＤステップが実行されて、成膜工程は終了（ＥＮＤ）する。

【0046】

上記の通り、本実施形態の調整方法は、成膜ステップの間の大気圧の変動に応じて、レシピデータの成膜時間を調整することができるので、特に成膜時間が長時間に及ぶ場合にも、期待される成膜結果で半導体デバイスを得ることが可能となる。なお、上記の例では、成膜ステップを前半部と後半部に分け、前半部で得た平均値をＳＴＡに当てはめて最適な成膜時間を算出し、これに基づき後半部の時間を調整している。たとえば、前半部と後半部との割合はたとえば上述のように９：１とすることができるが、もちろん、この割合に固定されるものでなく、レシピデータにおける成膜時間の長さなどに応じ調整は可能である。また、最適な成膜時間の算出に、レシピデータの成膜時間の前半部における大気圧データの平均値を使用するため、前半部の比率が大きければ大きいほど最適な成膜時間に近づけることは可能となる一方で、後半部が短くなりすぎると調整に必要な時間が足りなくなる場合があるため、前半部と後半部との比率は適切に設定する必要がある。なお、成膜時間の前半部で既に最適な成膜時間を経過してしまっているような場合は、後半部の成膜時間を割愛して成膜工程を終了してしまうことも可能である。

【0047】

（４）ステップ時間調整モデル（ＳＴＡ）
上記でも言及したステップ時間調整モデル（ＳＴＡ）について、図９を参照しつつ詳述する。通常、レシピデータは、成膜時の大気圧が１気圧（１０１３ｈＰａ）であることを前提に作成されている。そのため、成膜工程の開始時に大気圧が１気圧でない場合は、基板２００上の成膜速度がレシピデータで期待される成膜速度とは当然異なることになるため、この点を配慮して成膜時間を補正する必要がある。このような成膜開始時点の大気圧値と、これに対する最適な成膜時間との関係はモデル化でき、そのモデルがＳＴＡである。ただしＳＴＡには、成膜時の温度や圧力などの、成膜時間以外の条件が考慮されていないため、このような条件を同一にして使用する事が前提となる。したがって、必ずレシピと組み合わせて使用する必要がある。

【0048】

このモデルは、気圧値に対し最適な成膜ステップ時間を導く一次関数のグラフで、これを使用する事で１気圧以外の大気圧でも最適な成膜時間に補正し成膜ができる。ここで、基準となる気圧（たとえば、１気圧）をＰ_０として、この時の最適な成膜時間がＴ_０（たとえば、３６００秒）であるとする。なお、このＴ_０がレシピデータに設定されている成膜時間で、このモデルの基準となる。また、Ｐ_０以外の適当な気圧値（たとえば、１１００ｈＰａ）をＰ_１として、これに応じた最適な成膜時間（たとえば、３６８４秒）をあらかじめ求めておき、これをＴ_１とする。そして、（Ｐ_０，Ｔ_０）及び（Ｐ_１，Ｔ_１）の２点を通る一次関数のグラフが、ＳＴＡである。このＳＴＡに基づき、ＡＴＭ１ステップで得られた気圧Ｐ_Ｘに対する最適な成膜時間Ｔ_Ｘは、下記式（１）にて算出することができる。

【0049】

Ｔ_Ｘ＝｛（Ｔ_０－Ｔ_１）Ｐ_Ｘ＋（Ｔ_１Ｐ_０－Ｔ_０Ｐ_１）｝／（Ｐ_０－Ｐ_１）・・・式（１）

【0050】

そして、前記した図８のＤＥＰＯ１ステップで得られた大気圧の平均値を上記式（１）のＰ_Ｘに代入すれば、調整された成膜時間としてのＴ_Ｘを求めることができる。

【0051】

なお、半導体デバイスに必要とされる膜厚が異なる場合、基準となる気圧Ｐ_０に対する成膜時間は上記Ｔ_０とは異なる場合がある。このＴ_０とは異なる成膜時間がＴ_０’である場合、ＡＴＭ１ステップで得られた気圧Ｐ_Ｘに対する最適な成膜時間Ｔ_Ｘ’は、上記式（１）で一旦Ｔ_Ｘを求めてから、下記式（２）により求めることができる。

【0052】

Ｔ_Ｘ’＝Ｔ_Ｘ（Ｔ_０’／Ｔ_０）＋Ｔ_０’・・・式（２）

【0053】

たとえば、ＳＴＡにおいて、１気圧（１０１３ｈＰａ）のＰ_０に対する成膜時間Ｔ_０が３６００秒である場合、同じＰ_０に対して成膜時間（Ｔ_０’）が７２００秒である膜厚の半導体デバイスを製造しようとするときは、
Ｔ_０’／Ｔ_０＝７２００／３６００＝２
であるから、ＡＴＭ１ステップで得られた気圧Ｐ_Ｘに対する成膜時間Ｔ_Ｘをまず式（１）で求めてから、これを式（２）に当てはめて、この半導体デバイスに最適な成膜時間Ｔ_Ｘ’を、
Ｔ_Ｘ’＝２Ｔ_Ｘ＋Ｔ_０’
と求めることができる。

【0054】

以上により、基準となる気圧Ｐ_０に対する成膜時間が異なるレシピデータに対しても、同一のＳＴＡを適用して、気圧の変動に応じた最適な成膜時間を求めることができる。

【0055】

なお、ＳＴＡは、あらかじめ成膜時間以外は同一の条件下で、様々な成膜時間に対して得られた膜厚の結果を実験により求めた結果得られるものである。たとえば、図１０に示すような実験結果では、成膜時間と膜厚とは比例関係ではなく、短い成膜時間では傾きが急であるが、成膜時間が長くなるにつれて傾きが緩やかになってくる。

【0056】

本開示で使用するＳＴＡはステップ時間と膜厚結果の実験結果からモデルを作るが、図１０に示す様に酸化膜と時間の関係は完全な比例でなく立ち上がりが急で後半は安定する曲線を描くため、モデルを生成する際には、長時間レシピに適したデータを使用すべきである。これより図１０では、左右２つの近似曲線のうち、右側の近似直線を採用する。

【0057】

以下、本実施形態の半導体デバイスの製造方法について、図１１のフローチャートと図１２のシーケンス図を参照しつつ説明する。

【0058】

本実施形態の半導体デバイスの製造方法は、基板の処理条件が取得される条件取得工程（Ｓ１００）と、取得された基板の処理条件に従って基板が処理される基板処理工程（Ｓ２００）と、前記基板処理工程と並行して周期的に大気圧データが収集されるデータ収集工程（Ｓ２２０）と、収集された前記大気圧データに基づいて前記基板の処理条件が調整される調整工程（Ｓ３００）と、を有するものである。そして、前記調整された処理条件で前記基板処理工程が継続される（Ｓ４００）。ここで、前記調整工程では、収集された前記大気圧データの平均値があらかじめ作成されたモデル（図９参照）に当てはめられることで得られた前記基板の処理条件が再取得される（Ｓ３３０）。

【0059】

なお、あらかじめ定められた条件が成就されると前記基板処理工程が中断され（Ｓ２３０）、前記基板処理工程の中断後に前記調整工程で前記基板の処理条件が再取得され（Ｓ３３０）、再取得された前記基板の処理条件に従って前記基板処理工程が再開される（Ｓ４１０）。なお、このあらかじめ定められた条件は、前記基板処理工程の処理開始からの所定時間の経過、又は、前記基板処理工程の所要時間に対する所定割合に相当する時間の経過のいずれかである（Ｓ２３０）。

【0060】

より詳しくは、まず、Ｓ１００に示す段階で、基板処理装置２において制御部３１０が記憶部３２０から、基板の処理条件としてのレシピデータを取得する条件取得工程が実行される。

【0061】

次いで、Ｓ２００のＤＥＰＯ１ステップ（図８参照）において、Ｓ２１０に示す段階で、取得されたレシピデータに従って基板が処理される基板処理工程のうち、成膜時間の前半部が基板処理装置２で開始される。ここで、レシピデータの一部として記録されている成膜時間は、前半部と後半部とに分割され、ＤＥＰＯ１ステップではこのうち前半部の時間にわたり成膜処理が行われる。前半部と後半部とは、所定の割合（たとえば、９：１）で分割されていてもよいし、また、前半部を所定時間として、その余の時間を後半部としてもよい。

【0062】

基板処理工程が実行されるのと並行して、Ｓ２００に示す段階で、群管理装置４００は、周期的（たとえば、１秒ごと）に、気圧測定器５００から大気圧データを収集するデータ収集工程が実行される。収集された大気圧データは、群管理装置４００の記憶部４２０に格納される（図１２参照）。

【0063】

そして、Ｓ２３０に示す段階で、制御部４１０によって、あらかじめ定められた条件として、成膜時間の前半部が経過したかどうかが判断される。経過していないと判断された場合は、成膜処理及び大気圧データの取得及び格納が続行される。一方、成膜時間の前半部が経過したと判断された場合は、あらかじめ定められた条件が成就されたとして、基板処理工程は中断され、Ｓ３００のＡＴＭ１ステップ（図８参照）へ進み、収集された前記大気圧データに基づいて前記基板の処理条件が調整される調整工程が実行される。

【0064】

調整工程では、まず、Ｓ３１０に示す段階で、群管理装置４００の調整部４３０が、基板の処理条件としての成膜時間を調整する。具体的には、記憶部４２０に格納された大気圧データの平均値を算出する。次いで、Ｓ３２０に示す段階で、あらかじめ作成されたモデルであるＳＴＡ（図９参照）にこの平均を当てはめて、基板の処理条件である成膜時間が算出される。さらに、Ｓ３３０に示す段階で、この算出された成膜時間から、既に成膜処理が実行されている前半部の時間を減じて、後半部の時間が算出される。算出された後半部の時間は、群管理装置４００の通信部４５０から基板処理装置２の通信部３５０へ送信され、基板処理装置２の制御部はこの後半部の時間で成膜時間を再設定する。

【0065】

なお、記憶部４２０に格納された大気圧データの取得に失敗した場合、あるいは大気圧データの保存に失敗した場合は、Ｓ３１０での大気圧データ平均値の算出時に、１気圧を大気圧データの平均値として扱う。

【0066】

基板処理装置２では、Ｓ４００のＤＥＰＯ２ステップ（図８参照）において、この調整された処理条件、すなわち後半部の時間を再取得して、Ｓ４１０に示す段階で、この処理条件に従って中断されていた基板処理工程が再開される。再開された基板処理工程は、Ｓ４２０に示す段階で後半部の時間の経過が判断されるまで継続される。

【0067】

以上述べたように、本実施形態では、レシピデータの成膜時間を前半部と後半部とに分割する。前半部では、成膜処理を行うと同時に大気圧データを取得及び格納する。前半部が終了すると大気圧データを元に成膜時間の調整が行われ、調整された成膜時間から後半部の成膜時間が算出される。そして、後半部の時間の間、成膜処理が再び係属される。以上によって、成膜処理の前半部の間で生じた大気圧の変化に応じて、後半部の成膜時間を調整することができる。よって、成膜処理の間で大気圧の変化が生じても、所望の膜厚を有する半導体デバイスを製造することが可能となっている。

【0068】

＜本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の好ましい態様について付記する。

【0069】

（付記１）
本開示の一態様によれば、
基板の処理条件に従って基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程と並行して大気圧データを収集する工程と、
収集した前記大気圧データ用いて前記基板の処理条件を調整する工程と、
前記処理条件に従って前記基板処理の制御を行う工程と、
を有する半導体デバイスの製造方法が提供される。

【0070】

（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記調整した処理条件で前記基板を処理する工程を継続する。

【0071】

（付記３）
付記１に記載の方法であって、前記基板を処理する工程では、一定周期で前記大気圧データを取得するように構成する。

【0072】

（付記４）
付記１～３のいずれか１つに記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の処理条件を調整する工程では、収集した前記大気圧データの平均値があらかじめ作成されたモデルに当てはめられることで得られた前記基板の処理条件を再取得する。

【0073】

（付記５）
付記４に記載の方法であって、好ましくは、
前記あらかじめ作成されたモデルは、ステップ時間と膜厚結果の実験結果より作成される。

【0074】

（付記６）
付記１～５のいずれか１つに記載の方法であって、好ましくは、
あらかじめ定められた条件が成就されると前記基板を処理する工程を中断し、
前記基板を処理する工程中断後に前記基板の処理条件を調整する工程で前記基板の処理条件を再取得し、
再取得した前記基板の処理条件に従って前記基板を処理する工程を再開する。

【0075】

（付記７）
付記１～６のいずれか１つに記載の方法であって、好ましくは、
前記あらかじめ定められた条件は、前記基板を処理する工程の処理開始からの所定時間の経過、又は、前記基板を処理する工程の所要時間に対する所定割合に相当する時間の経過のいずれかである。

【0076】

（付記８）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
大気圧データの収集あるいは取得に失敗した場合は、基準となる気圧を前記大気圧データの平均値として扱い、あらかじめ作成されたモデルに当てはめることで前記基板の処理条件を再取得する。

【0077】

（付記９）
本開示のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室を備える基板処理装置と、
前記基板の処理と並行して大気圧データを収集する気圧測定器と、
前記気圧測定器が収集した大気圧データを用いて前記基板の処理条件の調整を行う調整部と、
前記調整した処理条件に従って前記基板処理装置における前記基板の処理の制御を行う制御部と、
を有する基板処理システムが提供される。

【0078】

（付記１０）
本開示のさらに他の態様によれば、
基板の処理条件に従って基板を処理する手順と、
前記基板を処理する手順と並行して大気圧データを収集する手順と、
収集した前記大気圧データを用いて前記基板の処理条件を調整する手順と、
前記処理条件に従って前記基板処理の制御を行う手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム、又は、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

【符号の説明】

【0079】

１ 基板処理システム
２ 基板処理装置
２００ 基板
２０１ 処理室
３１０ 制御部
４３０ 調整部
５００ 気圧測定器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】