(57)【要約】【課題】  膜厚分布の小さい薄膜を容易に形成する。【解決手段】  本発明の薄膜形成方法は、データ作成工程と膜厚分布実測工程と予想最適設定値群算出工程と薄膜形成工程とを備える。データ作成工程では、薄膜の膜厚分布を変化させる複数のパラメータの値をそれぞれ変化させて組み合わせた複数の設定値群を適用して別々の半導体基板に薄膜を形成し、各薄膜の膜厚分布を測定することにより膜厚分布データを作成する。膜厚分布実測工程では、反応炉３Ｐ内で１組の設定値群を適用して半導体基板に薄膜を形成し、膜厚分布Ｍを実測する。予想最適設定値群算出工程では、反応炉３Ｐ内で形成されるべき薄膜の予想膜厚分布Ｒと理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ２を最小にできる予想最適設定値群Ｃを、膜厚分布データと膜厚分布Ｍの実測値とから算出する。薄膜形成工程では、予想最適設定値群Ｃを適用し、反応炉３Ｐ内で薄膜を形成する。【選択図】図１
2005109303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相成長により半導体基板の主表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
形成される薄膜の膜厚分布を変化させる複数のパラメータの値をそれぞれ変化させて組み合わせた複数の設定値群を適用して別々の半導体基板の主表面に薄膜を形成し、形成された各薄膜の膜厚分布を測定することにより、前記複数の設定値群に対応した複数の膜厚分布からなる膜厚分布データを作成するデータ作成工程と、
或る反応炉内で１組の設定値群を適用して半導体基板の主表面に薄膜を形成し、この薄膜の膜厚分布Ｍを実測する膜厚分布実測工程と、
前記或る反応炉内で半導体基板の主表面に形成される薄膜の膜厚分布と理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ１を最小とすることができる予想最適設定値群Ｃを、前記膜厚分布データと前記膜厚分布Ｍの実測値とから算出する予想最適設定値群算出工程と、
前記予想最適設定値群Ｃを適用し、前記或る反応炉内で気相成長により半導体基板の主表面に薄膜を形成する薄膜形成工程とを備えることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記予想最適設定値群算出工程は、
前記１組の設定値群を適用する場合に半導体基板の主表面に形成されるべき薄膜の仮想膜厚分布Ｓ１を前記膜厚分布データに基づいて算出する第１処理と、
他の１組の設定値群を適用する場合に形成されるべき薄膜の仮想膜厚分布Ｓ２を前記膜厚分布データに基づいて算出する第２処理と、
前記１組の設定値群から前記他の１組の設定値群へ前記パラメータを変化させることによる膜厚変化量分布Ｈを仮想膜厚分布Ｓ２と仮想膜厚分布Ｓ１との差から求め、前記膜厚変化量分布Ｈを前記膜厚分布Ｍに加算することにより、前記他の１組の設定値群を適用する場合の予想膜厚分布Ｒを予想する第３処理とを備え、
前記第２処理における前記他の１組の設定値群を変化させて前記第２処理及び前記第３処理を複数回行い、予想膜厚分布Ｒと前記理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ２が最小となる設定値群を求め、これを前記予想最適設定値群Ｃとすることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記予想最適設定値群算出工程は、前記第３処理の次に、
前記予想最適設定値群Ｃを適用して前記或る反応炉内で気相成長により半導体基板の主表面に薄膜を形成し、この薄膜の膜厚分布Ｍ’を実測する第４処理と、
この膜厚分布Ｍ’と前記理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ３を算出する第５処理と、
前記予想最適設定値群Ｃを適用する場合に半導体基板の主表面に形成されるべき薄膜の仮想膜厚分布Ｓ１’と、他の１組の設定値群を適用する場合に形成されるべき薄膜の仮想膜厚分布Ｓ２’とを前記膜厚分布データに基づいて算出する第６処理と、
前記予想最適設定値群Ｃから前記他の１組の設定値群へ前記パラメータを変化させることによる膜厚変化量分布Ｈ’を仮想膜厚分布Ｓ２’と仮想膜厚分布Ｓ１’との差から求め、この膜厚変化量分布Ｈ’を前記膜厚分布Ｍ’に加算することにより、前記他の１組の設定値群を適用する場合の予想膜厚分布Ｒ’を予想する第７処理と、
この予想膜厚分布Ｒ’と前記理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ４を算出する第８処理と、
前記第６処理における前記他の１組の設定値群を変化させて前記第６処理〜前記第８処理を複数回行い、前記距離ｄ４が最小となる設定値群Ｃ’を求め、このときの距離ｄ４minと前記距離ｄ３とが所定基準を満たす場合には、前記設定値群Ｃ’を予想最適設定値群Ｃとして設定し直す第９処理とを備えることを特徴とする請求項２記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記理想膜厚分布Ｉは、一定値Ｔであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記理想膜厚分布Ｉは、一定値Ｔ’から半導体基板の厚さ分布を差し引いた分布であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記パラメータは、前記反応炉内の雰囲気を形成するキャリアガスの流量と、前記半導体基板を支持するサセプタよりも下方の空間をパージするパージガスの流量と、前記キャリアガスの流通方向の略直交方向における前記反応炉内のガス流量分布とであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の主表面に薄膜を形成する薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の表面に薄膜を形成する方法としてＣＶＤ法（化学気相成長法）があり、半導体基板の主表面にエピタキシャル層を形成する薄膜形成装置などに適用されている。
【０００３】
このような薄膜形成装置として、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、枚葉式の気相成長装置２を備えた薄膜形成装置１がある（例えば、特許文献１参照）。気相成長装置２は、半導体基板（図示せず）が内部に配置される反応炉３を備えている。反応炉３の内部には、半導体基板が載置される円盤状のサセプタ２０が回転可能に設けられている。また、反応炉３の一端部にはガス流通方向Ｘに開口する例えば４つの原料ガス供給口３ｄが設けられ、他端部にはガス排出口３ｅが設けられている。原料ガス供給口３ｄの下部には、サセプタ２０の下方の空間にパージガスを供給するパージガス供給口（図示せず）が設けられている。
【０００４】
また、上記反応炉３には、原料ガス供給口３ｄを介して原料ガス供給装置４が接続されている。原料ガス供給装置４は、原料ガスとキャリアガスとを含む混合ガスのガス流を半導体基板の表面に沿って形成するガス供給管４０を備えている。ガス供給管４０の一方の端部は原料ガス及びキャリアガスのそれぞれのガス源４１，４２に接続されており、原料ガス及びキャリアガスのそれぞれの流量はマスフローコントローラ４３，４４によって制御されている。また、ガス供給管４０の他方の端部は互いに平行な４つの流路４０ａ〜４０ｄに分割され、各流路４０ａ〜４０ｄの末端は原料ガス供給口３ｄに接続されている。これら４つの流路４０ａ〜４０ｄのうち、内側の２つの流路４０ａ，４０ｂと外側の２つの流路４０ｃ，４０ｄとはそれぞれ等しい流量の混合ガスを供給するようになっており、内側の流量と外側の流量とがバルブ４５，４６で調整されることにより、ガス流通方向Ｘの略直交方向Ｙにおける半導体基板上の流量分布が制御されるようになっている。
【０００５】
ところで、上記のような枚葉式の気相成長装置２によって均一な膜厚の薄膜を形成するには、メンテナンスのために反応炉３の部品を交換する度ごとにキャリアガスの流量や半導体基板上での流量分布、パージガスの流量など、複数のパラメータの値を部品交換後の反応炉３に合わせて変更する必要がある。
【特許文献１】特開２０００−６８２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、半導体基板の主表面上に形成される薄膜の膜厚分布を小さくして理想膜厚分布に近づけるには、従来、膜厚分布に影響を与えるパラメータを少しずつ変化させながら試行錯誤を繰り返して徐々に理想膜厚分布に近づけている。そのため、試行錯誤の間に使用される試行用の半導体基板が多数必要になる上、試行に長時間を要するために装置の稼働率を低下させる要因の１つになる。
【０００７】
本発明の課題は、膜厚分布の小さい薄膜を容易に形成することができる薄膜形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の薄膜形成方法は、気相成長により半導体基板の主表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
形成される薄膜の膜厚分布を変化させる複数のパラメータの値をそれぞれ変化させて組み合わせた複数の設定値群を適用して別々の半導体基板の主表面に薄膜を形成し、形成された各薄膜の膜厚分布を測定することにより、複数の設定値群に対応した複数の膜厚分布からなる膜厚分布データを作成するデータ作成工程と、
或る反応炉内で１組の設定値群を適用して半導体基板の主表面に薄膜を形成し、この薄膜の膜厚分布Ｍを実測する膜厚分布実測工程と、
前記或る反応炉内で半導体基板の主表面に形成される薄膜の膜厚分布と理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ１を最小とすることができる予想最適設定値群Ｃを、膜厚分布データと膜厚分布Ｍの実測値とから算出する予想最適設定値群算出工程と、
予想最適設定値群Ｃを適用し、或る反応炉内で気相成長により半導体基板の主表面に薄膜を形成する薄膜形成工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、或る反応炉内で半導体基板の主表面に形成される薄膜の膜厚分布と理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ１を最小とすることができる予想最適設定値群Ｃを膜厚分布データと膜厚分布Ｍの実測値とから一義的に算出し、この予想最適設定値群Ｃを適用して気相成長を行うことにより、半導体基板の主表面に膜厚分布の小さい薄膜を形成することができる。従って、従来と異なり、薄膜を形成する度ごとにパラメータの値を変更する試行錯誤を重ねることがないため、半導体基板の消費量を抑えることができるとともに試行にかける時間を短縮することができる。つまり、膜厚分布の小さい薄膜を容易に形成することができる。
【００１０】
ここで、或る設定値群を適用したときに形成される膜厚と、他の設定値群を適用したときに形成される膜厚との膜厚変化量分布は、反応炉の異同に関わらず一致することが、多くの実験からわかっている。
そのため、本発明の薄膜形成方法における予想最適設定値群算出工程は、
１組の設定値群を適用する場合に半導体基板の主表面に形成されるべき薄膜の仮想膜厚分布Ｓ１を膜厚分布データに基づいて算出する第１処理と、
他の１組の設定値群を適用する場合に形成されるべき薄膜の仮想膜厚分布Ｓ２を膜厚分布データに基づいて算出する第２処理と、
１組の設定値群から他の１組の設定値群へパラメータを変化させることによる膜厚変化量分布Ｈを仮想膜厚分布Ｓ２と仮想膜厚分布Ｓ１との差から求め、膜厚変化量分布Ｈを膜厚分布Ｍに加算することにより、他の１組の設定値群を適用する場合の予想膜厚分布Ｒを予想する第３処理とを備え、
第２処理における他の１組の設定値群を変化させて第２処理及び第３処理を複数回行い、予想膜厚分布Ｒと理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ２が最小となる設定値群を求め、これを予想最適設定値群Ｃとすることが好ましい。
この場合、図１に示すように、半導体基板の主表面に形成される薄膜の膜厚分布を最小とすることができると予想される最適設定値群を算出することができる。従って、半導体基板の主表面に形成される薄膜の膜厚分布を容易に最小とすることができる。
【００１１】
また、本発明の薄膜形成方法における予想最適設定値群算出工程は、第３処理の次に、
予想最適設定値群Ｃを適用して前記或る反応炉内で気相成長により半導体基板の主表面に薄膜を形成し、この薄膜の膜厚分布Ｍ’を実測する第４処理と、
この膜厚分布Ｍ’と理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ３を算出する第５処理と、
予想最適設定値群Ｃを適用する場合に半導体基板の主表面に形成されるべき薄膜の仮想膜厚分布Ｓ１’と、他の１組の設定値群を適用する場合に形成されるべき薄膜の仮想膜厚分布Ｓ２’とを膜厚分布データに基づいて算出する第６処理と、
予想最適設定値群Ｃから前記他の１組の設定値群へパラメータを変化させることによる膜厚変化量分布Ｈ’を仮想膜厚分布Ｓ２’と仮想膜厚分布Ｓ１’との差から求め、この膜厚変化量分布Ｈ’を膜厚分布Ｍ’に加算することにより、前記他の１組の設定値群を適用する場合の予想膜厚分布Ｒ’を予想する第７処理と、
この予想膜厚分布Ｒ’と理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ４を算出する第８処理と、
第６処理における他の１組の設定値群を変化させて第６処理〜第８処理を複数回行い、距離ｄ４が最小となる設定値群Ｃ’を求め、このときの距離ｄ４minと距離ｄ３とが所定基準を満たす場合には、設定値群Ｃ’を予想最適設定値群Ｃとして設定し直す第９処理とを備えることが好ましい。
この場合には、膜厚分布実測工程において測定誤差が生じた場合や、予想最適設定値群算出工程において予想誤差が生じた場合であっても、予想最適設定値群Ｃを設定し直すことにより、半導体基板の主表面に形成される薄膜の膜厚分布を最小とすることができる。
【００１２】
ここで、膜厚が各所で一定であることが重要な個別半導体素子用のエピタキシャルウェーハを形成する場合には、理想膜厚分布Ｉは一定値Ｔであることが好ましい。
また、表面の平坦性が重要な集積回路用のエピタキシャルウェーハを形成する場合には、理想膜厚分布Ｉは、一定値Ｔ’から半導体基板の厚さ分布を差し引いた分布であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の薄膜形成方法におけるパラメータは、反応炉内の雰囲気を形成するキャリアガスの流量と、半導体基板を支持するサセプタよりも下方の空間をパージするパージガスの流量と、キャリアガスの流通方向の略直交方向における反応炉内のガス流量分布とであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、或る反応炉内で半導体基板の主表面に形成される薄膜の膜厚分布と理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ１を最小とすることができる予想最適設定値群Ｃを膜厚分布データと膜厚分布Ｍの実測値とから一義的に算出し、この予想最適設定値群Ｃを適用して気相成長を行うことにより半導体基板の主表面に膜厚分布の小さい薄膜を形成することができる。従って、従来と異なり、薄膜を形成する度ごとにパラメータの値を変更する試行錯誤を重ねることがないため、半導体基板の消費量を抑えることができるとともに試行にかける時間を短縮することができる。つまり、膜厚分布の小さい薄膜を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る薄膜形成方法の実施の形態について、図を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、薄膜形成方法を、シリコン単結晶からなる半導体基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を形成する方法として説明する。
【００１６】
本発明の薄膜形成方法に用いる薄膜形成装置１の一例を図２に示す。この図に示すように、薄膜形成装置１は気相成長装置２を備えている。
この気相成長装置２は本実施の形態においては枚葉式であり、円盤状のサセプタ２０を備えている。
サセプタ２０の上面には座ぐり部２０ａが形成されており、この座ぐり部２０ａ内にシリコン単結晶基板が載置されるようになっている。サセプタ２０の下面には支持部材２１が当接しており、これによりサセプタ２０が支持されている。支持部材２１には回転駆動装置（図示せず）が接続されており、この回転駆動装置の駆動によってサセプタ２０が回転するようになっている。
このサセプタ２０は、反応炉３の内部に配置されている。反応炉３の頂壁３ａ及び底壁３ｂは透光性の石英で形成されており、これら頂壁３ａ，底壁３ｂを通して反応炉３の内部に向かって輻射を行う加熱装置（図示せず）が反応炉３の上下に配設されている。
【００１７】
反応炉３の側壁３ｃには、キャリアガスとともに原料ガスを供給する複数の原料ガス供給口３ｄと、サセプタ２０の下方の空間をパージするパージガスを供給するパージガス供給口（図示せず）と、反応炉３内のガスを排出するガス排出口３ｅとが形成されている。原料ガス供給口３ｄ、ガス排出口３ｅは、反応炉３の一端部、他端部に位置しており、全ての原料ガス供給口３ｄはガス流通方向Ｘに開口している。パージガス供給口は、原料ガス供給口３ｄの下方に位置している。なお、本実施の形態においては、側壁３ｃには４つの原料ガス供給口３ｄと２つのガス排出口３ｅとが形成されている。また、原料ガスとしてはトリクロロシラン等、キャリアガスとしてはＨ2ガス等、パージガスとしてＨ2ガス等を用いることができる。
原料ガス供給口３ｄには原料ガスを供給する原料ガス供給装置４が接続され、パージガス供給口にはパージガスを供給するパージガス供給装置（図示せず）が接続されている。
【００１８】
原料ガス供給装置４は、原料ガスとキャリアガスとからなる混合ガスのガス流をシリコン単結晶基板の表面に沿って形成するガス供給管４０を備えている。
ガス供給管４０の一方の端部は原料ガス及びキャリアガスのそれぞれのガス源４１，４２に接続されており、原料ガス及びキャリアガスのそれぞれの流量はマスフローコントローラ４３，４４によって制御可能となっている。ここで、キャリアガスの流量はシリコンエピタキシャル層の膜厚分布を変化させるパラメータの１つであり、キャリアガスの流量が大きくなると、シリコン単結晶基板の中央部に形成されるシリコンエピタキシャル層の膜厚が大きくなる傾向がある。
また、ガス供給管４０の他方の端部は互いに平行な４つの流路４０ａ〜４０ｄに分割され、各流路４０ａ〜４０ｄの末端は原料ガス供給口３ｄに接続されている。これら４つの流路４０ａ〜４０ｄのうち、内側の２つの流路４０ａ，４０ｂと外側の２つの流路４０ｃ，４０ｄとはそれぞれ等しい流量の混合ガスを供給するようになっており、内側の流量と外側の流量とがバルブ４５，４６で調整されることにより、ガス流通方向Ｘと略直交する方向Ｙにおけるシリコン単結晶基板上の流量分布が制御可能となっている。ここで、この流量分布はシリコンエピタキシャル層の膜厚分布を変化させるパラメータの１つであり、具体的には、内側の流路４０ａ，４０ｂの流量に対する外側の流路４０ｃ、４０ｄの流量の比が大きくなると、シリコン単結晶基板の中央部に形成されるシリコンエピタキシャル層の膜厚が小さく、外周部に形成されるシリコンエピタキシャル層の膜厚が大きくなる傾向がある。
【００１９】
パージガス供給装置は、パージガスの流量を制御可能となっている。ここで、パージガスの流量はシリコンエピタキシャル層の膜厚分布を変化させるパラメータの１つであり、パージガスの流量が大きくなると、シリコン単結晶基板の外周部に形成されるシリコンエピタキシャル層の膜厚が小さくなる傾向がある。
【００２０】
次に、本発明に係る薄膜形成方法について説明する。なお、本実施の形態における薄膜形成方法は、サセプタ２０等の部品交換後の反応炉３（以下、便宜的に反応炉３Ｐとする）において均一な膜厚のシリコンエピタキシャル層を形成する方法である。
【００２１】
まず、反応炉３（以下、反応炉３Ｐと区別するため、便宜的に反応炉３Ｑとする）において複数のシリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を形成する。
具体的には、まず、サセプタ２０の座ぐり部２０ａ内にシリコン単結晶基板を載置する。次に、載置されたシリコン単結晶基板を前記加熱装置により１１００〜１２００℃に加熱するとともに、支持部材２１を介してサセプタ２０とシリコン単結晶基板とを前記回転駆動装置により回転させる。そしてこの状態で、反応炉３Ｑ内に所定の組成及び流量で原料ガスをキャリアガスとともに供給し、これによってシリコンエピタキシャル層を気相成長させる。このとき、シリコンエピタキシャル層の膜厚分布を変化させる複数のパラメータ、本実施の形態においてはキャリアガスの流量と、内側の流路４０ａ，４０ｂの流量に対する外側の流路４０ｃ、４０ｄの流量の比と、パージガスの流量とを組み合わせた設定値群をシリコン単結晶基板毎でそれぞれ変化させる。具体的には、マスフローコントローラ４３，４４と、バルブ４５，４６と、前記パージガス供給装置とを制御することにより、これらパラメータの値を変化させる。
【００２２】
次に、形成された各シリコンエピタキシャル層の膜厚分布を測定することにより、図３に示すように、複数の設定値群に対応した複数の膜厚分布からなる膜厚分布データを作成する（データ作成工程）。これにより、あらゆる設定値群に対応した膜厚分布を補完的に求めることが可能となる。なお、この膜厚分布データは反応炉３Ｑに固有のデータであり、同一の設定値群を反応炉３Ｐに適用した場合であっても、形成されるシリコンエピタキシャル層の膜厚分布は必ずしも一致しない。また、図３では、パージガスの流量を一定とし、キャリアガスの流量と、内側の流路４０ａ，４０ｂの流量に対する外側の流路４０ｃ，４０ｄの流量の比とを変化させた場合における膜厚分布の変化のみを拡大して詳細に示している。
【００２３】
次に、反応炉３Ｐ内で１組の設定値群を適用してシリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を形成し、このシリコンエピタキシャル層の膜厚分布Ｍを実測する（膜厚分布実測工程）。なお、この膜厚分布実測工程は、上記データ作成工程よりも前に行うこととしても良い。
【００２４】
次に、反応炉３Ｐ内でシリコン単結晶基板の主表面に形成されるシリコンエピタキシャル層の膜厚分布と理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ１を最小とすることができる予想最適設定値群Ｃを、膜厚分布データと膜厚分布Ｍの実測値とに基づいて探索する（予想最適設定値群算出工程）。
具体的には、まず、反応炉３Ｑにおいて前記１組の設定値群を適用する場合にシリコン単結晶基板の主表面に形成されるべきシリコンエピタキシャル層の仮想膜厚分布Ｓ１を、膜厚分布データに基づいて算出する（第１処理）。
次に、反応炉３Ｑにおいて他の１組の設定値群を適用する場合に形成されるべきシリコンエピタキシャル層の仮想膜厚分布Ｓ２を、膜厚分布データに基づいて算出する（第２処理）。
次に、前記１組の設定値群から前記他の１組の設定値群へパラメータを変化させることによる膜厚変化量分布Ｈを、仮想膜厚分布Ｓ２と仮想膜厚分布Ｓ１との差から求める。なお、この膜厚変化量分布Ｈは、反応炉３Ｐと反応炉３Ｑとの異同に関わらず一定の値となる。次に、この膜厚変化量分布Ｈを、膜厚分布実測工程において実測された膜厚分布Ｍに加算する（第３処理）。これにより、図１に示すように、反応炉３Ｐにおいて前記他の１組の設定値群を適用する場合の予想膜厚分布Ｒが予想される。
以降、第２処理における前記他の１組の設定値群を変化させ、第２処理及び第３処理を複数回行う。このとき、第３処理を行う毎に予想膜厚分布Ｒと理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ２を算出し、この距離ｄ２が小さくなるように次回の設定値群を決定する。そして、図４（ｂ）に示すように、何れのパラメータを変更しても予想膜厚分布Ｒと理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ２が大きくなるとき、つまり距離ｄ２が最小となるときの設定値群を予想最適設定値群Ｃとする。なお、予想膜厚分布Ｒと理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ２は、例えば次のように定義することができる。
【数１】
2005109303.tif 000003
ここで、ｎは予想膜厚分布Ｒ及び理想膜厚分布Ｉから抽出した点（位置）の個数、ｉは抽出した点の番号であり、同じ添え字ｉが付されたＲｉとＩｉとは同じ位置の膜厚を示すものとする。
【００２５】
そして、算出された予想最適設定値群Ｃを適用し、反応炉３Ｐ内でシリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を形成する（薄膜形成工程）。これにより、予想膜厚分布Ｒと同様の膜厚分布、つまり理想膜厚分布Ｉに近い膜厚分布Ｍ’を有するシリコンエピタキシャル層が形成される。しかし、このとき形成されるシリコンエピタキシャル層の膜厚分布Ｍ’は、膜厚分布実測工程における測定誤差や、予想最適設定値群算出工程における予想誤差などにより、更に理想膜厚分布Ｉに近づけられる可能性を残している。
【００２６】
そのため、本実施の形態においては、上記薄膜形成工程の前に、以下のようにして予想最適設定値群Ｃをより良好な設定値群に設定し直す。
即ち、まず予想最適設定値群Ｃを適用して反応炉３Ｐ内でシリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を形成し、その膜厚分布Ｍ’を実測する（第４処理）。
次に、この膜厚分布Ｍ’と理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ３を算出する（第５処理）。
次に、予想最適設定値群Ｃを適用する場合にシリコン単結晶基板の主表面に形成されるべきシリコンエピタキシャル層の仮想膜厚分布Ｓ１’と、他の１組の設定値群を適用する場合に形成されるべきシリコンエピタキシャル層の仮想膜厚分布Ｓ２’とを膜厚分布データに基づいて算出する（第６処理）。
次に、予想最適設定値群Ｃから他の１組の設定値群へパラメータを変化させることによる膜厚変化量分布Ｈ’を仮想膜厚分布Ｓ２’と仮想膜厚分布Ｓ１’との差から求め、この膜厚変化量分布Ｈ’を膜厚分布Ｍ’に加算することにより、他の１組の設定値群を適用する場合の予想膜厚分布Ｒ’を予想し（第７処理）、この予想膜厚分布Ｒ’と理想膜厚分布Ｉとの距離ｄ４を算出する（第８処理）。
そして、第６処理における他の１組の設定値群を変化させて第６処理〜第８処理を複数回行い、距離ｄ４が最小となる設定値群Ｃ’を求め、このときの距離ｄ４minと距離ｄ３とが所定基準を満たす場合には、設定値群Ｃ’を予想最適設定値群Ｃとして設定し直す（第９処理）。ここで、距離ｄ４minと距離ｄ３とが満たすべき所定基準としては、例えば次のような基準がある。
【数２】
2005109303.tif 000004
【００２７】
以上の薄膜形成方法によれば、シリコン単結晶基板の主表面に膜厚分布の小さいシリコンエピタキシャル層を形成することができる予想最適設定値群Ｃを一義的に算出することができる。従って、従来と異なり、シリコンエピタキシャル層を形成する度ごとにパラメータの値を変更する試行錯誤を重ねることがないため、シリコン単結晶基板の消費量を抑えることができるとともに試行にかける時間を短縮することができる、つまり、膜厚分布の小さいシリコンエピタキシャル層を容易に形成することができる。
【００２８】
また、予想最適設定値群Ｃを設定し直すことにより、膜厚分布Ｍ’を理想膜厚分布Ｉに可能な限り近づけることができるので、図４（ａ）に示す従来の場合と異なり、形成されるシリコンエピタキシャル層の膜厚分布が所定範囲内に納まった段階で設定値群の探索を終了してしまうことがない。従って、従来と比較して膜厚分布が良好なシリコンエピタキシャル層を形成することができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態においては、本発明に係る薄膜形成方法によって、シリコン単結晶基板の主表面にシリコンエピタキシャル層を形成することとして説明したが、他の半導体基板の主表面に薄膜を形成することとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】予想膜厚分布の算出方法を説明するための図である。
【図２】（ａ）は薄膜形成装置の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は気相成長装置の縦断面図である。
【図３】膜厚分布データを説明するための図である。
【図４】（ａ）は従来の最適設定値群の探索方法を説明するための図であり、（ｂ）は本発明における最適設定値群の探索方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
３（３Ｐ，３Ｑ）  反応炉
２０              サセプタ
Ｘ                キャリアガスの流通方向
Ｙ                ガス流通方向と略直交する方向（略直交方向）
【図１】
2005109303.tif 000005
【図２】
2005109303.tif 000006
【図３】
2005109303.tif 000007
【図４】
2005109303.tif 000008