(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一チャンバ内で半導体装置の製造に関する複数の処理を連続して行う処理装置本体と、
この処理装置本体における処理の種類を選択すると共に、該処理装置本体に処理を開始するためのスタート信号及び処理を停止するためのストップ信号を与える装置コントローラ部と、
前記装置コントローラ部に接続される外部計算機と、
前記処理装置本体の装置内部情報を外部に出力するための第１の端子と、
前記装置コントローラ部からのスタート信号を外部に出力するための第２の端子と、
第２の端子からのスタート信号を受けて前記装置内部情報を基に現在の処理に対するプロセス状態を計算して得られた結果に基づくストップ信号を前記装置コントローラ部に入力するための第３の端子と、
を具備してなり、
前記装置コントローラ部は、第３の端子からのストップ信号の入力により前記処理装置本体にストップ信号を送出し、前記処理装置本体による現在の処理を停止して次の処理に移行させるものであり、
前記外部計算機は、第１の端子からの装置内部情報と共に装置外部情報を取り込み、これらの各情報を基に複数の処理に対するプロセス状態を計算する機能を有し、第２の端子からのスタート信号によって現在の処理に対するプロセス状態の計算を開始し、現在の処理に対するプロセス状態が規定の状態に達したら第３の端子にストップ信号を送出するものであることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
同一チャンバ内で半導体装置の製造に関する複数の処理を連続して行う処理装置本体と、
この処理装置本体における処理の種類を選択すると共に、該処理装置本体に処理を開始するためのスタート信号及び処理を停止するためのストップ信号を与える装置コントローラ部と、
前記処理装置本体の装置内部情報と共に装置外部情報を取り込み、これらの各情報を基に複数の処理に対するプロセス状態を計算する機能を有し、前記装置コントローラ部からスタート信号が送出されたタイミングで現在の処理に対するプロセス状態の計算を開始し、プロセス状態が規定の状態に達した時点で前記装置コントローラ部にストップ信号を送出するプロセス制御コントローラ部と、
を備えた半導体製造装置であって、
前記装置コントローラ部は、前記プロセス制御コントローラ部からストップ信号が入力されると前記処理装置本体にストップ信号を送出し、該処理装置本体による現在の処理を停止して次の処理に移行させるものであることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
前記外部計算機又はプロセス制御コントローラ部に取り込む装置内部情報は温度，圧力，ガス流量であり、前記外部計算機又はプロセス制御コントローラ部に取り込む装置外部情報は大気圧であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
同一チャンバ内で半導体装置の製造に関する複数の処理を連続して行う処理装置本体と、この処理装置本体における処理の種類を選択すると共に、処理の開始及び停止を制御する装置コントローラ部と、前記処理装置本体の装置内部情報と共に装置外部情報を取り込み、これらの各情報を基に複数の処理に対するプロセス状態を計算する機能を有するプロセス制御コントローラ部とを備えた半導体製造装置を用い、被処理基板に対して所定の処理を施す半導体装置の製造方法であって、
前記処理装置本体に被処理基板をセットした状態で、前記装置コントローラ部により所定の処理を開始させると共に、前記プロセス制御コントローラ部により現在の処理に対するプロセス状態の計算を開始し、この計算結果でプロセス状態が規定の状態に達したと判定されたら、前記装置コントローラ部により現在の処理を停止させて、次の処理に移行させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記プロセス制御コントローラ部に取り込む装置内部情報は温度，圧力，ガス流量であり、前記プロセス制御コントローラ部に取り込む装置外部情報は大気圧であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造技術に係わり、特に酸化／拡散／ＣＶＤ／ＲＴＰなどの複数プロセスを同一チャンバ内で行う半導体製造装置と、この装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩパターンの微細化に伴い半導体製造装置においては、膜厚や不純物の拡散における精密な制御が要求されるようになってきている。しかし、装置内外の制御不可能な外乱による影響がもはや無視しえないようなレベルに達している現状では、従来の制御方式に変わる抜本的な方法が求められている。また、ウェハ処理時間の短縮化を狙って同一プロセスチャンバ内での複数プロセスを連続で行う技術が開発されており、同一チャンバ内での複数プロセスに対して個々の膜厚及び不純物の拡散に関しての精密な制御が要求されている。
【０００３】
図３は、従来技術に基づく酸化膜及びＳｉＮ膜の成膜プロセスの連続処理フローを示す図である。まず、技術的な経験に基づいて、酸化膜形成温度，酸化ガス流量，酸化時間，ＳｉＮ堆積温度，ＳｉＮ堆積時間，ＳｉＮ堆積圧力，ＳｉＮ成膜ガス流量などを、所望の膜厚がそれぞれ得られるように半導体製造装置（この場合は酸化／ＣＶＤ炉）の制御用コンピュータに何らかの手段で入力する。次いで、何らかの手段でスタート信号を入力することで処理を開始する。
【０００４】
装置へのウェハの搬入，昇温，温度保持，ガス導入，ガスの切り替え，降温，ウェハの搬出などの処理が、設定されたシークエンスに従って行われる。この間に、炉内温度やガス流量をできるだけ忠実に設定値に保ち、酸化時間及び堆積時間を制御することで所望の膜厚を得ていた。しかし、例えば前のバッチの処理温度の影響による昇温時の微妙な温度変化や微妙な電圧変動によるガス流量の微細な変化などの装置内の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきや、大気圧などの装置外の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきなどは、上記シークエンスでは、全く考慮されていない。
【０００５】
従って、素子の微細化が進み、これらの外乱要因が無視し得ない状況になってきている今日では、従来の成膜技術では、十分な素子性能，回路特性が得られなくなってきている。このため、これらの外乱要因を考慮した半導体製造装置の制御方法が求められている。また、プロセス後に行われている膜厚測定が連続プロセスでは最初の成膜では行われないため、より精密な成膜制御が求められる。
【０００６】
上記外乱要因が膜厚や不純物の拡散に及ぼす影響を考慮するためには、酸化や堆積，不純物拡散に関する計算ないしシミュレーションを行う必要がある。例えば、特開平１１−２８８８５６号公報や特開平８−５５１４５号公報には、実際の製造データとシミュレーションデータを比較する考えが示されている。しかし、比較の目的がシミュレーションの高精度化、或いは実際の製造データとの合わせ込みにあるため、製造条件や製造パラメータの変更など製造の制御という視点からの提案とは異なる。また、上記内乱や外乱を想定した計算も行っておらず、１回毎の製造バラツキを考慮するに至っていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、同一チャンバ内で半導体装置の製造に関する複数の処理を連続して行う半導体製造装置においては、前のバッチの処理温度の影響による昇温時の微妙な温度変化や微妙な電圧変動によるガス流量の微細な変化などの装置内の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきや、大気圧などの装置外の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきなどが生じ、十分な素子性能，回路特性が得られなくなってきている。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、装置内の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきや、大気圧などの装置外の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきを抑制することができ、十分な素子性能，回路特性が得られる半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【００１０】
即ち本発明は、同一チャンバ内で半導体装置の製造に関する複数の処理を連続して行う処理装置本体と、この処理装置本体における処理の種類を選択すると共に、該処理装置本体に処理を開始するためのスタート信号及び処理を停止するためのストップ信号を与える装置コントローラ部と、前記装置コントローラ部に接続される外部計算機と、前記処理装置本体の装置内部情報を外部に出力するための第１の端子と、前記装置コントローラ部からのスタート信号を外部に出力するための第２の端子と、
第２の端子からのスタート信号を受けて前記装置内部情報を基に現在の処理に対するプロセス状態を計算して得られた結果に基づくストップ信号を前記装置コントローラ部に入力するための第３の端子と、を具備してなり、前記装置コントローラ部は、第３の端子からのストップ信号の入力により前記処理装置本体にストップ信号を送出し、前記処理装置本体による現在の処理を停止して次の処理に移行させるものであり、前記外部計算機は、第１の端子からの装置内部情報と共に装置外部情報を取り込み、これらの各情報を基に複数の処理に対するプロセス状態を計算する機能を有し、第２の端子からのスタート信号によって現在の処理に対するプロセス状態の計算を開始し、現在の処理に対するプロセス状態が規定の状態に達したら第３の端子にストップ信号を送出するものであることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、同一チャンバ内で半導体装置の製造に関する複数の処理を連続して行う処理装置本体と、この処理装置本体における処理の種類を選択すると共に、該処理装置本体に処理を開始するためのスタート信号及び処理を停止するためのストップ信号を与える装置コントローラ部と、前記処理装置本体の装置内部情報と共に装置外部情報を取り込み、これらの各情報を基に複数の処理に対するプロセス状態を計算する機能を有し、前記装置コントローラ部からスタート信号が送出されたタイミングで現在の処理に対するプロセス状態の計算を開始し、プロセス状態が規定の状態に達した時点で前記装置コントローラ部にストップ信号を送出するプロセス制御コントローラ部と、を備えた半導体製造装置であって、前記装置コントローラ部は、前記プロセス制御コントローラ部からストップ信号が入力されると前記処理装置本体にストップ信号を送出し、該処理装置本体による現在の処理を停止して次の処理に移行させるものであることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、同一チャンバ内で半導体装置の製造に関する複数の処理を連続して行う処理装置本体と、この処理装置本体における処理の種類を選択すると共に、処理の開始及び停止を制御する装置コントローラ部と、前記処理装置本体の装置内部情報と共に装置外部情報を取り込み、これらの各情報を基に複数の処理に対するプロセス状態を計算する機能を有するプロセス制御コントローラ部とを備えた半導体製造装置を用い、被処理基板に対して所定の処理を施す半導体装置の製造方法であって、前記処理装置本体に被処理基板をセットした状態で、前記装置コントローラ部により所定の処理を開始させると共に、前記プロセス制御コントローラ部により現在の処理に対するプロセス状態の計算を開始し、この計算結果でプロセス状態が規定の状態に達したと判定されたら、前記装置コントローラ部により現在の処理を停止させて、次の処理に移行させることを特徴とする。
【００１３】
（作用）
本発明によれば、外部計算機又はプロセス制御コントローラ部により、装置内部情報に基づいて品質特性をリアルタイムに計算し、処理時間を制御することにより、外乱に対して極めてロバストな制御が可能になる。さらに、装置内部情報と共に装置外部情報を取り込むことにより、上記制御をより正確に行うことが可能となる。
【００１４】
より具体的には、外部計算機又はプロセス制御コントローラ部に、炉内温度，真空度，ガス流量などの装置内部情報、大気圧などの装置外部情報をリアルタイムで取り込む機能、取り込んだ情報を計算に使用できるように変換する機能、酸化膜厚／堆積膜厚／不純物拡散長などをリアルタイムで計算する機能、リアルタイムで計算するアルゴリズム（酸化／堆積／拡散）を選択する機能、装置の処理開始信号により計算を開始し、所望の膜厚／ドーピング量などに達した時点で装置に処理終了信号を発信する機能を持たせることにより、処理時間の制御を厳密に行うことができる。
【００１５】
これにより、装置内の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきや、大気圧などの装置外の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきを抑制することができ、十分な素子性能，回路特性を得ることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる半導体製造装置の基本構成を示す図である。なお、本実施形態の半導体製造装置は、バッチ式装置と枚葉式装置の何れにも適用可能である。
【００１８】
図中の１０は、複数の処理を連続して行うためのチャンバで、例えば酸化／拡散／ＣＶＤ炉（以下、マルチプロセス装置と述べる）である。２０は、マルチプロセス装置１０を制御するための装置内コントローラ（装置コントローラ部）である。３０は、膜厚計算機能，ドーピング量計算機能，計算膜厚判定機能，計算ドーピング量判定機能を有するプロセス制御コントローラ部である。
【００１９】
本実施形態では、プロセス制御コントローラ３０は、その機能を解説する目的のために別の装置として説明するが、装置内コントローラ２０中にその機能を有してもよい。また、図中の４１は装置内部情報を外部に送出するための第１の端子、４２はスタート信号を外部に送出するための第２の端子、４３は外部からのストップ信号を入力するための第３の端子を示している。
【００２０】
マルチプロセス装置１０は、装置内コントローラ２０の制御により動作する。予め決められたプロセス処理シークエンス内のあるタイミングで、マルチプロセス装置１０内のコントローラ２０からプロセス制御コントローラ３０にスタート信号が送られる。このスタート信号を受け取った時点でプロセス制御コントローラ３０は、堆積膜厚計算／酸化膜厚計算／ドーピング量計算の内いずれを計算すればよいのかを、装置内部のプロセスガス等の情報により判断し、実際に酸化膜厚計算、堆積膜厚計算又はドーピング量計算のいずれかスタートする。
【００２１】
ここまでをもう少し詳細に記述すると、設定されたシークエンスに従った装置内コントローラ２０の制御により、マルチプロセス装置１０へのウエハの搬入，昇温，温度保持を行う。次に、装置内コントローラ２０はプロセスガスの導入をマルチプロセス装置１０に指示すると同時に、プロセス制御コントローラ３０にスタート信号を送る。この場合は、プロセスガスの導入時をスタートのタイミングとしたが、マルチプロセス装置１０へのウエハの搬入後、昇温前、ウエハ炉内温度がある一定の温度に達した時点など、予め決めておけば、目的に応じて変更することは可能である。
【００２２】
本実施形態では、酸化膜厚の計算を第一番目に行うこととする。計算には、装置内部の情報が用いられる。装置内情報としては、炉内外の各種熱電対からの温度情報、流量計からのガス流量などを用いることができる。計算モデルとしては、例えば
（ｔox2−τ2）／Ｂ＝ｔ−（Ｂ／Ａ)(ｔox−τ）…（１）
という、一般的な式を用いてもよい。この（１）式において、ｔoxは酸化膜厚、τは初期膜厚、ｔは時刻、Ｂ／Ａは一次係数、Ｂは二次係数である。例えば、τは１５ｎｍ、Ｂ／Ａは５×１０-6、Ｂは８×１０-6分／μｍなどの値を用いる。
【００２３】
時々刻々変化する温度、ガス流量を決められた時間間隔、例えば１秒で読み込みその値を用いてその時間間隔の間で酸化膜厚の増加分を計算し累積していくことで、その時刻での酸化膜厚を計算することができる。このことにより、温度や流量の外乱による酸化膜厚の変動を考慮できる。これは、従来の酸化方法では考慮できなかった点である。時間間隔を１秒とするのは、例えば酸化膜厚を±０．２ｎｍで制御したい場合には、±２秒の精度で装置をコントロールする必要があり、これより短いサンプリングレートにする必要からである。
【００２４】
酸化膜厚の計算結果は、計算膜厚判定機能によって判定される。規定の膜厚、例えば６０ｎｍに計算膜厚が達した時点で、プロセス制御コントローラ３０から装置内コントローラ２０にストップ信号が送られる。装置内コントローラ２０はマルチプロセス装置１０に対してストップ信号を送り、酸化をストップさせる。
【００２５】
より具体的には、装置内コントローラ２０からマルチプロセス装置１０に対して、例えば「酸化ガスを流すシークエンスを終了して、次の不活性ガスを流すシークエンスに切り替える」という割り込み指示を出すことに対応する。このタイミングは、少し前に設定することも可能である。つまり、ストップ信号を出してから酸化終了までに直ぐにはガスが切り替わらないなどの理由がある場合には、少し余計に酸化されてしまうことになる。この余計な酸化の分を見込んで、目標膜厚より若干薄い値を判定膜厚として設定しておけばよい。
【００２６】
酸化膜形成後に連続でＳｉＮ膜の堆積を行う場合は、プロセス制御コントローラ３０は酸化膜形成終了後のストップ信号を受けた後に装置内コントローラ２０より再度スタート信号を受け取る。その信号を受け取り装置内部のプロセスガス等の情報により酸化膜厚計算／堆積膜厚計算／ドーピング量計算の中でどの計算を行うかをプロセス制御コントローラ３０内で判断する。
【００２７】
本実施形態では、ＳｉＮ膜の形成を第二番目に行うので堆積膜厚の計算に進む。計算には、装置内部の情報が用いられる。装置内情報としては、炉内外の各種熱電対からの温度情報、流量計からのガス流量、圧力計からのプロセス圧力等を用いることができる。時々刻々変化する温度，ガス流量，プロセス圧力を決められた時間間隔、例えば１秒で読み込みその値を用いてその時間間隔での間の堆積膜厚の増加分を計算し累積していくことで、その時刻での堆積膜厚を計算することができる。このことにより、温度，流量や圧力の外乱による堆積膜厚の変動を考慮できる。これは、従来の堆積膜厚の制御では考慮できなかった点である。
【００２８】
堆積膜厚の計算結果は、計算膜厚判定機能によって判定される。規定の膜厚、例えば１００ｎｍに計算膜厚が達した時点で、プロセス制御コントローラ３０から装置内コントローラ２０にストップ信号が送られる。装置内コントローラ２０はマルチプロセス装置１０に対してストップ信号を送り、ＳｉＮ膜の堆積をストップさせる。
【００２９】
より具体的には、装置内コントローラ２０からマルチプロセス装置１０に対して、例えば「堆積ガスを流すシークエンスを終了して、次の不活性ガスを流すシークエンスに切り替える」という割り込み指示を出すことに対応する。このタイミングは、少し前に設定することも可能である。つまり、ストップ信号を出してから堆積終了までに直ぐにはガスが切り替わらないなどの理由がある場合には、少し余計に堆積されてしまうことになる。この余計な堆積の分を見込んで、目標膜厚より若干薄い値を判定膜厚として設定しておけばよい。
【００３０】
堆積ガスから不活性ガスに切り替えてからは、決められたシークエンスに従って降温、ウエハの搬出の指示を装置内コントローラ２０から出し、マルチプロセス装置１０がこれを実行してプロセスが終了する。ラン毎のそれぞれの膜厚変動は、これまで制御できなかった炉内温度，ガス流量，プロセス圧力等の変動によっている。本実施形態の装置、制御方法を用いることにより、これらの変動を取り入れた膜厚計算を行い、その結果をプロセス処理にフィードバックすることで、変動の少ないロバストな膜厚の制御が可能となる。
【００３１】
図２に、本実施形態におけるプロセス制御コントローラ３０内の演算フローチャートを示す。なお、図２には酸化膜計算，堆積膜厚計算，ドーピング量計算の３つの処理を行う例を示しているが、本実施形態では酸化膜計算と堆積膜厚計算の２つを利用するものとする。
【００３２】
まず、膜厚計算及びドーピング量計算の初期化を行う（Ｓ１）。次に、装置内コントローラ２０からのスタート信号を監視する（Ｓ２）。スタート信号がきたら装置内部情報を受け取り（Ｓ３）、酸化膜厚計算／ドーピング量計算／堆積膜計算のいずれの計算を行えばよいか判断する（Ｓ４）。
【００３３】
本実施形態では、最初に酸化膜厚計算を行う（Ｓ１２）。計算酸化膜厚が規定値、この場合６０ｎｍを超えているかどうかを判断する（Ｓ１３）。超えていなければ、前回の内部情報取得から１秒待って再度内部情報を取得し（Ｓ１１）、Ｓ１２で酸化膜厚計算を行う。これを繰り返して、計算酸化膜厚が６０ｎｍを超えたら、装置内コントローラ２０ヘストップ信号を送る（Ｓ５）。そして、全ての処理が終了したか否かを判定し（Ｓ６）、他の処理がある場合はスタートに戻る。ここでは、１秒の間隔で制御を行うことを想定している。この場合、１秒間隔で装置内部情報を取得することが可能か、酸化計算，計算膜厚判定が可能か、などの点が実現を阻む要因になりうるが、現在の装置性能、計算機の計算速度をもってすれば、現実的な障害はないと考えてよい。
【００３４】
酸化膜厚計算後に、前記ステップＳ１で膜厚計算及びドーピング量計算の初期化を行い、前記ステップＳ２でスタート信号の監視を行う。スタート信号がきたら前記ステップＳ３で装置内部情報を受け取り、前記ステップＳ４で酸化膜厚計算／ドーピング量計算／堆積膜計算のいずれの計算を行えばよいか判断する。
【００３５】
ここでは、ＳｉＮ堆積膜厚の計算を行う（Ｓ２２）。そして、計算堆積膜厚が規定値、この場合１００ｎｍを超えているかどうかを判断する（Ｓ２３）。超えていなければ、前回の内部情報取得から１秒待って再度内部情報を取得し（Ｓ２１）、Ｓ２２で堆積膜厚の計算を行う。これを繰り返して、計算堆積膜厚が１００ｎｍを超えたら、前記ステップ５で装置内コントローラ２０ヘストップ信号を送る。そして、前記ステップＳ６により全ての処理が終了したと判定したら、処理を終了する。
【００３６】
以上が本実施形態におけるプロセス制御コントローラ３０内の演算フローチャートの説明である。
【００３７】
このように本実施形態によれば、プロセス制御コントローラ３０を設け、マルチプロセス装置１０内における酸化処理と堆積処理をリアルタイムでモニタし、その処理時間を制御することにより、連続プロセスによるラン毎のプロセスばらつきを小さくすることができる。また、複数プロセスの計算を行う場合の計算を高精度化することができる。酸化膜厚でいえば、０．１ｎｍの膜厚の制御が可能になると共にゲート酸化膜及びポリＳｉ電極の連続成膜によって歩留まり、信頼性が飛躍的に向上する。
【００３８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、熱酸化膜の形成とＳｉＮ膜堆積の連続形成プロセスを例にあげたが、本実施形態はＡｓ気相拡散と熱酸化膜の連続プロセスを例を説明する。半導体製造装置の装置構成は前記図１と同様であり、また制御フローは前記図２と同様である。
【００３９】
本実施形態では、ドーピング量の計算を第一番目に行うこととする。計算には装置内部の情報が用いられる。装置内情報としては、炉内外の各種熱電対からの温度情報、流量計からのガス流量、圧力計からのプロセス圧力等の情報を用いることができる。時々刻々変化する温度，ガス流量，プロセス圧力を決められた時間間隔、例えば１秒で読み込みその値を用いてその時間間隔の間におけるドーピング量の増加分を計算し累積していくことで、その時刻でのドーピング量を計算することができる。このことにより、温度や流量の外乱によるドーピング量の変動を考慮できる。これは、従来の気相拡散方法では考慮できなかった点である。
【００４０】
ドーピング量の計算結果は、計算ドーピング量判定機能によって判定される。規定のドーピング量、例えば１が１０20atoms／ｃｍ2 に計算ドーピング量が達した時点で、プロセス制御コントローラ３０から装置内コントローラ２０にストップ信号が送られる。装置内コントローラ２０はマルチプロセス装置１０に対してストップ信号を送り、気相拡散プロセスをストップさせる。より具体的には、装置内コントローラ２０からマルチプロセス装置１０に対して、例えば「ドーピングガスを流すシークエンスを終了して、次の不活性ガスを流すシークエンスに切り替える」という割り込み指示を出すことに対応する。このタイミングは、少し前に設定することも可能である。つまり、ストップ信号を出してから気相拡散終了までに直ぐにはガスが切り替わらないなどの理由がある場合には、少し余計に気相拡散されてしまうことになる。この余計な気相拡散の分を見込んで、目標ドーピング量より若干少ない値を判定ドーピング量として設定しておけばよい。
【００４１】
気相拡散後に連続で酸化膜の形成を行う場合は、プロセス制御コントローラ３０は気相拡散終了後のストップ信号を受けた後に装置内コントローラ２０より再度スタート信号を受け取る。その信号を受け取り装置内部のプロセスガス等の情報により酸化膜厚計算堆積膜厚計算／ドーピング量計算の中でどの計算を行うかをプロセス制御コントローラ３０で判断する。本実施形態では酸化膜の形成を第二番目に行うので、酸化膜厚の計算アルゴリズムに進む。この計算には、第１の実施形態と同様に装置内部の情報が用いられ、計算モデルとしては前記（１）式を用いればよい。
【００４２】
時々刻々変化する温度、ガス流量を決められた時間間隔、例えば１秒で読み込みその値を用いてその時間間隔の間の酸化膜厚の増加分を計算し累積していくことで、その時刻での酸化膜厚を計算することができる。このことにより、温度や流量の外乱による酸化膜厚の変動を考慮できる。これは従来の酸化方法では、考慮できなかった点である。時間間隔を１秒とするのは、例えば酸化膜厚を±０．２ｎｍで制御したい場合には、±２秒の精度で装置をコントロールする必要があり、これより短いサンプリングレートにする必要からである。
【００４３】
酸化膜厚の計算結果は、計算膜厚判定機能によって判定される。規定の膜厚、例えば６０ｎｍに計算膜厚が達した時点で、プロセス制御コントローラ３０から装置内コントローラ２０にストップ信号が送られる。装置内コントローラ２０はマルチプロセス装置１０に対してストップ信号を送り、酸化をストップさせる。より具体的には、装置内コントローラ２０から酸化炉に対して、例えば「酸化ガスを流すシークエンスを終了して、次の不活性ガスを流すシークエンスに切り替える」という割り込み指示をだすことに対応する。このタイミングは、少し前に設定することも可能である。つまり、ストップ信号を出してから酸化終了までに直ぐにはガスが切り替わらないなどの理由がある場合には、少し余計に酸化されてしまうことになる。この余計な酸化の分を見込んで、目標膜厚より若干薄い値を判定膜厚として設定しておけばよい。
【００４４】
ラン毎の膜厚及びドーピング量変動は、これまで制御できなかった炉内温度，ガス流量，プロセス圧力等の変動によっている。本実施形態の装置、制御方法を用いることにより、これらの変動を取り入れた膜厚計算を行い、その結果をプロセス処理にフィードバックすることで、変動の少ないロバストな膜厚の制御が可能となる。
【００４５】
次に、本実施形態におけるプロセス制御コントローラ３０内の演算フローを、前記図２を参照して説明する。まず、膜厚計算及びドーピング量計算の初期化を行う（Ｓ１）。次いで、装置内コントローラ２０からのスタート信号を監視する（Ｓ２）。スタート信号がきたら装置内部情報を受け取り（Ｓ３）、酸化膜厚計算／ドーピング量計算／堆積膜計算のいずれの計算を行えばよいか判断する（Ｓ４）。
【００４６】
本実施形態では、まずドーピング量計算を行う（Ｓ３２）。計算ドーピング量が規定値、この場合１×１０20atoms／ｃｍ2 を超えているかどうかを判断する（Ｓ３３）。超えていなければ、前回の内部情報取得から１秒待って再度内部情報を取得し（Ｓ３１）、Ｓ３２でドーピング量計算を行う。これを繰り返して、計算ドーピング量が１×１０20atoms／ｃｍ2 を超えたら、装置内コントローラ２０ヘストップ信号を送り（Ｓ５）、スタートに戻る。
【００４７】
ここでは、１秒の間隔で制御を行うことを想定している。この場合、１秒間隔で装置内部情報を取得することが可能か、ドーピング量計算，計算ドーピング量判定が可能か、などの点が実現を阻む要因になりうるが、現在の装置性能，計算機の計算速度をもってすれば、現実的な障害はないと考えてよい。
【００４８】
ドーピング量計算後に、前記ステップＳ１で膜厚計算及びドーピング量計算の初期化を行い、前記ステップＳ２でスタート信号の監視を行う。スタート信号がきたら、前記ステップＳ３で装置内部情報を受け取り、前記ステップＳ４で酸化膜厚計算／ドーピング量計算／堆積膜計算のいずれの計算を行えばよいか判断する。ここでは、酸化膜厚の計算を行う（Ｓ１２）。計算酸化膜厚が規定値、この場合６０ｎｍを超えているかどうかを判断する（Ｓ１３）。超えていなければ、前回の内部情報取得から１秒待って再度内部情報を取得し（Ｓ１１）、Ｓ１２で酸化計算を行う。これを繰り返して、計算酸化膜厚が６０ｎｍを超えたら、装置内コントローラ２０ヘストップ信号を送る（Ｓ５）。そして、前記ステップＳ６において全ての処理が終了したと判定されたら、処理を終了する。
【００４９】
以上が本実施形態におけるプロセス制御コントローラ３０内の演算フローの説明であり、第１の実施形態とは処理の種類と順番が異なるのみである。
【００５０】
本実施形態によれば、プロセス制御コントローラ３０を設け、マルチプロセス装置１０内における拡散処理と酸化処理をリアルタイムでモニタし、その処理時間を制御しているので、先の第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、反応を伴わないイオン注入のようにプロセス状態の計算がしにくい場合でも正確な計算が可能となる。
【００５１】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、マルチプロセス装置に対して専用のプロセス制御コントローラを設けたが、このプロセス制御コントローラの機能を外部計算機で実現するようにしてもよい。さらに、プロセス制御コントローラは、装置内部情報に基づいて計算を行うようにしたが、装置内部情報に加えて大気圧などの外部情報に基づいて計算を行うようにしてもよい。また、処理は酸化／拡散／ＣＶＤに限るものではなく、半導体装置の製造に使用する各種の処理に適用することが可能である。
【００５２】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、処理装置本体の装置内部情報を基に複数の処理に対するプロセス状態を計算する外部計算機又はプロセス制御コントローラ部を用い、装置コントローラ部からスタート信号が送出されたタイミングで現在の処理に対するプロセス状態の計算を開始し、プロセス状態が規定の状態に達した時点で装置コントローラ部にストップ信号を送出することにより、装置内の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきや、大気圧などの装置外の制御不可能な外乱要因による膜厚ばらつきを抑制することができ、十分な素子性能，回路特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係わる半導体製造装置の基本構成を示す図。
【図２】第１の実施形態におけるプロセス制御フローを示す図。
【図３】従来の（酸化＋ＳｉＮ）連続成膜プロセスの概念図。
【符号の説明】
１０…マルチプロセス装置
２０…コントローラ
３０…プロセス制御コントローラ
４１…第１の端子
４２…第２の端子
４３…第３の端子
【図１】
0004068327.tif 000002
【図２】
0004068327.tif 000003
【図３】
0004068327.tif 000004