專(zhuān)利名稱(chēng)：制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和方法及上述設(shè)備中用的清潔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和方法以及在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及在制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程中用于執(zhí)行熱處理(比如熱氧化、退火、CVD和RTP)的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和方法，本發(fā)明也涉及在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程中，在半導(dǎo)體襯底(晶片)上形成薄膜的步驟非常重要。每個(gè)薄膜形成步驟利用在原料氣和硅(即，晶片的代表性材料)之間、原料氣或者在不同的原料氣之間的熱反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)等。所謂的“熱處理”比如熱氧化、熱氮化、退火、快速熱處理(RTP)和化學(xué)汽相淀積(CVD)都特別重要。
通常，通過(guò)將原料氣送入到薄膜形成設(shè)備的反應(yīng)爐中實(shí)施這些步驟，在薄膜形成設(shè)備中已經(jīng)放置了一個(gè)或多個(gè)硅晶片(即，半導(dǎo)體襯底)。為形成所需的特性的膜(例如，厚度、成分、抗蝕性等)，原料氣的流率、在反應(yīng)爐中的壓力和溫度和處理時(shí)間都預(yù)先設(shè)定。控制器控制薄膜形成設(shè)備，使該設(shè)備根據(jù)預(yù)先設(shè)定值運(yùn)行。近年來(lái)，半導(dǎo)體器件的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)已變得非常復(fù)雜，并要求較高的成分濃度。因此，非常重要的是形成高質(zhì)量的薄膜以使復(fù)雜的且高性能的半導(dǎo)體器件可以可靠地運(yùn)行在穩(wěn)定的狀態(tài)下。為此，日益需要以更高的精度控制不同的參數(shù)(薄膜形成參數(shù))，包括上文都提到的原料氣的流率、在反應(yīng)爐中的壓力和溫度和處理時(shí)間。
如上文已經(jīng)指出，越來(lái)越需要以更高的精度控制在薄膜形成步驟中應(yīng)用的薄膜形成參數(shù)以提供高質(zhì)量的薄膜。然而，應(yīng)用普通的薄膜形成設(shè)備，不能以理想的精度控制某些薄膜形成參數(shù)，即使在控制能力方面改善了控制薄膜形成參數(shù)的控制器。
熱氧化過(guò)程可以重復(fù)幾次(在幾次運(yùn)行中)。在這種情況下，設(shè)定薄膜形成條件以便每次(在每次運(yùn)行中)在相同的條件(比如氧化溫度、氧氣的流率和氧氣的壓力)下形成膜。理論上，在一次形成的所有薄膜都應(yīng)該具有與在其它任何時(shí)間形成的薄膜幾乎相同的厚度。但是在實(shí)際中，不能忽略或允許的厚度差值仍然可能存在于一次運(yùn)行中形成的薄膜和在其它運(yùn)行中形成的薄膜之間。
在厚度方面造成這種差值的某些原因可以從如下幾方面考慮。例如，氧化劑在氧化爐中所承擔(dān)的分壓可能在每次運(yùn)行中都不同，因?yàn)槌诉M(jìn)入氧化爐中的氧氣的流率和進(jìn)入氧化爐中的氧氣的壓力以外的任何因素的緣故。更具體地說(shuō)，如果在一次運(yùn)行中執(zhí)行使用水的工藝，則一些水仍然吸收在爐中，在下一次運(yùn)行之前不能從反應(yīng)爐中清除。在這種情況下，在該爐中水起氧化劑的作用。在水殘留在爐的情況下形成的氧化膜不可避免地比在爐中幾乎沒(méi)有水的薄膜形成步驟中形成的薄膜更厚。
在具有其內(nèi)部暴漏在大氣壓中的反應(yīng)爐的任何薄膜形成設(shè)備中，在每次運(yùn)行時(shí)將晶片放入爐時(shí)在大氣壓中的水被帶入該反應(yīng)爐中。在這種情況下，在爐中的溫度每次都不同，因?yàn)樵诖髿鈮褐械乃臐舛?濕度)在每次運(yùn)行的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)并不總是相同。
在反應(yīng)爐中吸收的水或從大氣壓中吸收到爐中的水的量非常不穩(wěn)定。這就是說(shuō)，它變化很大。因此，吸入或被帶入到爐中的水量不能按照在普通的薄膜形成設(shè)備中的可控制的參數(shù)設(shè)定。即使將該水量按照薄膜形成參數(shù)設(shè)定，氧化膜的厚度也差別極大，只要形成它們的設(shè)備執(zhí)行使用水的薄膜形成處理或者具有其內(nèi)部暴漏在大氣壓中的反應(yīng)爐。
可以設(shè)計(jì)這樣的一種方法，在該方法中任何非常不穩(wěn)定的因素比如在爐外的水量都不用作薄膜形成參數(shù)，并分析(測(cè)量、觀察和監(jiān)測(cè))因素比如從爐中排放的并包含在薄膜形成步驟中使用的原料氣的廢氣的成分。因此，在薄膜形成步驟中在爐中的氣體和大氣壓的狀態(tài)都可以確定，然后控制到適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。但是，在這種方法中，在爐中的氣體或大氣壓的狀態(tài)都不能精確地監(jiān)測(cè)。
這是因?yàn)檫M(jìn)入反應(yīng)爐中的原料氣的成分、濃度等都與這些原料氣在反應(yīng)爐之外所具有的成分、濃度等相差極大。這就是說(shuō)，根據(jù)在薄膜形成步驟中進(jìn)行的熱或化學(xué)反應(yīng)的不同，原料氣的成分、濃度等每種在薄膜形成步驟之前、之中和之后都可能具有不同的值。具體地說(shuō)，原料氣的活性或可分解性越大，它的成分、濃度等隨這時(shí)間的變化越大。此外，根據(jù)用于分析它們的分析器的位置的不同，由此分析的原料氣的成分、濃度等可能相差極大。
薄膜的厚度在每次運(yùn)行之間可能都不同，這是因?yàn)樵诜磻?yīng)爐中的累積的殘余原料氣的緣故。例如，原料氣的成分在一次運(yùn)行中不同徹底地反應(yīng)，并且可能附著到反應(yīng)爐的內(nèi)壁并可能固化。在這種情況下在執(zhí)行下一次運(yùn)行時(shí)，由于在反應(yīng)爐中的熱量的作用，在爐的內(nèi)表面上的氣體的任何固態(tài)成分都可能改變?yōu)闅怏w。在下一次運(yùn)行中，這種氣體與再次輸送到反應(yīng)爐中的原料氣混合。因此在反應(yīng)室中的原料氣的量在每次運(yùn)行的恒定值上增加。換句話說(shuō)，在每次運(yùn)行中原料氣量都不相同。由此在不同運(yùn)行中薄膜的厚度也就不同。實(shí)施的運(yùn)行次數(shù)越多，在反應(yīng)爐中累積的殘留原料氣可能越多。隨著實(shí)施的運(yùn)行次數(shù)增加，這種現(xiàn)象越來(lái)越突出。
薄膜形成設(shè)備可以執(zhí)行不同的薄膜形成步驟。在這種情況下，用于形成薄膜的材料在每個(gè)步驟都不同。如果在一個(gè)薄膜形成步驟中使用的材料的分成在反應(yīng)爐中沒(méi)有完全反應(yīng)，則它可能與在下一薄膜形成步驟中的原料氣混合，即使在下一步驟中它是不需要的。如果混合了這種成分，則在下一步驟中形成的薄膜不僅厚度上與設(shè)計(jì)值相差較大，而且特性也完全不理想或者非常差。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備包括保持襯底以進(jìn)行預(yù)定的處理的處理室；與處理室連接并與其內(nèi)部連通并將在處理的過(guò)程中使用的生產(chǎn)氣體引入處理室的進(jìn)氣管；與處理室連接并與其內(nèi)部連通并從處理室將該氣體排放到處理室的外部的排氣管；成分測(cè)量裝置，該成分測(cè)量裝置設(shè)置在從包括如下的位置組中選擇的兩個(gè)或更多個(gè)位置上在處理室中的位置、在進(jìn)氣管中的位置和在排氣管中的位置，該成分測(cè)量裝置測(cè)量在處理室中的氣體的成分或者從包括如下的組中選擇的至少兩種不同的氣體的成分在處理室中的氣體、要被引入到處理室的氣體和從處理室中排放的氣體；濃度測(cè)量裝置，該濃度測(cè)量裝置設(shè)置在從包括如下的位置組中選擇的兩個(gè)或更多個(gè)位置上在處理室中的位置、在進(jìn)氣管中的位置和在排氣管中的位置，該濃度測(cè)量裝置測(cè)量在處理室中的氣體的每種成分的濃度或者從包括如下的組中選擇的至少兩種不同的氣體的每種成分的濃度在處理室中的氣體、要被引入到處理室的氣體和從處理室中排放的氣體；以及控制裝置，該控制裝置基于通過(guò)成分測(cè)量裝置和濃度測(cè)量裝置所測(cè)量的值調(diào)整生產(chǎn)氣體的成分、生產(chǎn)氣體的每種成分的濃度和在處理室中的大氣壓，以便在襯底上執(zhí)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 根據(jù)本發(fā)明的一方面制造半導(dǎo)體器件的方法是這樣的一種方法，在該方法中將要處理的襯底保持在處理室中并將生產(chǎn)氣體引入到處理室以對(duì)襯底執(zhí)行預(yù)定的處理。該方法包括在從包括在處理室中的位置、在進(jìn)氣管中的位置和在排氣管中的位置的位置組中選擇的兩個(gè)或更多個(gè)位置上，測(cè)量在處理室中的氣體的成分或者從包括如下的組中選擇的至少兩種不同的氣體的成分在處理室中的氣體、要被引入到處理室的氣體和從處理室中排放的氣體以及測(cè)量每種氣體的成分的濃度，該進(jìn)氣管與處理室連接并與其內(nèi)部連通并被構(gòu)造成將在處理的過(guò)程中使用的生產(chǎn)氣體引入到處理室中，該排氣管與處理室連接并與其內(nèi)部連通并被構(gòu)造成將來(lái)自處理室的氣體排放到處理室的外面；以及基于由此測(cè)量的值調(diào)整生產(chǎn)氣體的成分、生產(chǎn)氣體的每種成分的濃度和在處理室中的大氣壓，以便在襯底上執(zhí)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 根據(jù)本發(fā)明的一方面的在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法，包括在通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法已經(jīng)對(duì)襯底進(jìn)行了預(yù)定的處理之后從該設(shè)備的處理室中取出襯底；基于在該方法中測(cè)量的值產(chǎn)生清潔氣體，該清潔氣體具有從該設(shè)備的進(jìn)氣管、處理室和排氣管中清除殘留物的成分和濃度；以及將清潔氣體從進(jìn)氣管通過(guò)處理室施加到排氣管。


附圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例作為制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備的薄膜形成設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖；附圖2所示為解釋確定提供在附圖1的薄膜形成設(shè)備中的反應(yīng)爐中的氣體濃度的方法的曲線圖；附圖3所示為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例作為制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備的濕氧化型的薄膜形成設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖；附圖4所示為描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例作為制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備的薄膜形成設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖；附圖5所示為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例作為制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備的分批式的薄膜形成設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖；附圖6所示為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例作為制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備的薄膜形成設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖；附圖7所示為解釋確定提供在附圖6的薄膜形成設(shè)備中的反應(yīng)爐中的氣體濃度的方法的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下文參考附圖1至7描述根據(jù)本發(fā)明的第一至第五實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備、制造半導(dǎo)體器件的方法和在該設(shè)備中使用的清潔方法。
(第一實(shí)施例)首先，參考附圖1和2描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備、制造半導(dǎo)體器件的方法和在該設(shè)備中使用的清潔方法。
附圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備1的結(jié)構(gòu)的示意圖。附圖2所示為解釋確定在附圖1中所示的設(shè)備1中提供的處理室3中的預(yù)定的位置的氣體濃度的方法的曲線圖。
如附圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備1包括處理室3、進(jìn)氣管5、排氣管6、成分測(cè)量裝置7、濃度測(cè)量裝置8、控制器9等。處理室3可以保持襯底2以進(jìn)行特定的處理。進(jìn)氣管5將生產(chǎn)氣體4引入到處理室3。排氣管6將氣體從處理室3排出。一個(gè)成分測(cè)量裝置7設(shè)置在進(jìn)氣管5上以測(cè)量進(jìn)入處理室3的生產(chǎn)氣體的成分。一個(gè)濃度測(cè)量裝置8也設(shè)置在進(jìn)氣管5上以測(cè)量被引入處理室3中的生產(chǎn)氣體4的每種成分的濃度。另一個(gè)成分測(cè)量裝置7設(shè)置在排氣管6上以測(cè)量從處理室3中排出的氣體的成分。另一個(gè)濃度測(cè)量裝置8也設(shè)置在排氣管6上以測(cè)量從處理室3排出的氣體的每種成分的濃度?？刂破?根據(jù)由成分測(cè)量裝置7和濃度測(cè)量裝置8所測(cè)量的值控制生產(chǎn)氣體4的成分、氣體4的每種成分的濃度和在處理室3中的大氣壓。因此，在襯底2上可以執(zhí)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 根據(jù)本實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備是所謂的“單晶處理型”的薄膜形成設(shè)備1。即，這種設(shè)備在一個(gè)晶片2(在處理室3中并正被處理的襯底)上形成膜。
在反應(yīng)爐3或處理室之外，提供多個(gè)加熱器。它們起將在反應(yīng)爐3中的溫度設(shè)置在預(yù)定值的溫度調(diào)節(jié)器的作用。溫度計(jì)11和壓力計(jì)12連接到反應(yīng)室3。溫度計(jì)11測(cè)量在爐3中的溫度。壓力計(jì)12測(cè)量在爐3內(nèi)的壓力。
進(jìn)氣管5連接到反應(yīng)爐3并與處理室3的內(nèi)部連通。進(jìn)氣管5在與爐3的內(nèi)部連通的端部上具有進(jìn)氣端口13。端口13將來(lái)自進(jìn)氣管5的生產(chǎn)氣體4導(dǎo)向到反應(yīng)爐3中。因此，生產(chǎn)氣體4通過(guò)進(jìn)氣端口13在經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管5之后引入到反應(yīng)爐3。
如在附圖1中單點(diǎn)劃線所示，質(zhì)量流量控制器14連接到進(jìn)氣管5的一端，該進(jìn)氣管5的另一端連接到反應(yīng)爐3。提供質(zhì)量流量控制器14，每個(gè)質(zhì)量流量控制器14都起將一種生產(chǎn)氣體4輸送進(jìn)進(jìn)氣管5的饋送裝置的作用。在本實(shí)施例中，使用三種原料氣A、B和C作為生產(chǎn)氣體4。因此，本實(shí)施例具有三個(gè)質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c。第一質(zhì)量流量控制器14a輸送第一原料氣A。第一質(zhì)量流量控制器14b輸送第一原料氣B。第三質(zhì)量流量控制器14c輸送第一原料氣C。
成分測(cè)量裝置7和濃度測(cè)量裝置8都連接到相對(duì)于進(jìn)氣端口14位于由在附圖1中的虛線所指示的氣流的上游的進(jìn)氣管5的部分。成分測(cè)量裝置7監(jiān)測(cè)被引入到反應(yīng)室3中的生產(chǎn)氣體的成分。濃度測(cè)量裝置8監(jiān)測(cè)被引入到室3中的生產(chǎn)氣體4的每種成分的濃度。成分測(cè)量裝置7和濃度測(cè)量裝置8都連接到進(jìn)氣管5，并且在本實(shí)施例中彼此形成一體。更具體地說(shuō)，裝置7和8構(gòu)成了同時(shí)測(cè)量生產(chǎn)氣體4的成分和每種氣體成分的濃度的質(zhì)量分析器。測(cè)量引入到反應(yīng)爐3中的生產(chǎn)氣體4的成分和生產(chǎn)氣體4的每種成分的濃度的質(zhì)量分析器應(yīng)該稱(chēng)為“第一質(zhì)量分析器15”。
更具體地說(shuō)，第一質(zhì)量分析器15能夠同時(shí)測(cè)量由原料氣A、B和C構(gòu)成的并引入到反應(yīng)爐3中的生產(chǎn)氣體4的成分和原料氣A、B和C的濃度或含量(成分比)。
排氣管6連接到反應(yīng)爐3并與其內(nèi)部連通，相對(duì)于進(jìn)氣管5它位于在附圖1中的虛線所示的氣流的下游。保持在反應(yīng)爐3中的晶片2位于在進(jìn)氣管5和排氣管6之間。排氣管6在與反應(yīng)爐3的內(nèi)部連通的端部上具有排氣端口16。排氣端口16將來(lái)自反應(yīng)爐3的里面的氣體導(dǎo)向到排氣管6。因此，氣體從反應(yīng)爐3首先通過(guò)排氣端口16然后通過(guò)排氣管6排放。
開(kāi)關(guān)閥17和排氣泵18設(shè)置在排氣管6的遠(yuǎn)離管6和反應(yīng)爐3的節(jié)點(diǎn)的部分上。開(kāi)關(guān)閥17和排氣泵18運(yùn)行以及停止以從反應(yīng)爐3通過(guò)排氣管6排放氣體。在本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)閥17起壓力控制閥的作用以在排氣泵18正運(yùn)行的同時(shí)將在反應(yīng)爐3內(nèi)部的壓力保持在預(yù)先設(shè)定的值上，而在泵18保持停止時(shí)將其保持在另一預(yù)先設(shè)定值上。
成分測(cè)量裝置7和濃度測(cè)量裝置8都連接到排氣管6的該部分，相對(duì)于排氣端口16該本部分位于排氣端口16的附近并在由附圖1中的虛線所示的氣流的上游。成分測(cè)量裝置7監(jiān)測(cè)從反應(yīng)室3中排放的氣體的成分。濃度測(cè)量裝置8監(jiān)測(cè)從室3中排放的氣體的每種成分的濃度。成分測(cè)量裝置7和濃度測(cè)量裝置8都連接到排氣管6，并且在本實(shí)施例中它們彼此形成為一體，象連接到進(jìn)氣管5的裝置7和8一樣。更具體地說(shuō)，裝置7和8構(gòu)成了同時(shí)測(cè)量從反應(yīng)爐3中排放的氣體的成分和每種氣體成分的濃度的質(zhì)量分析器。測(cè)量從反應(yīng)爐3中排放的氣體的成分和該氣體的每種成分的濃度的質(zhì)量分析器應(yīng)該稱(chēng)為“第二質(zhì)量分析器19”。
更具體地說(shuō)，第二質(zhì)量分析器19能夠同時(shí)測(cè)量從反應(yīng)爐3中排放的氣體(廢氣)的成分和該廢氣的成分的濃度或含量(成分比)。注意，廢氣由已經(jīng)引入到反應(yīng)爐3中但在薄膜形成反應(yīng)中沒(méi)有使用的生產(chǎn)氣體4、已經(jīng)引入到反應(yīng)爐4并對(duì)薄膜形成反應(yīng)起作用的生產(chǎn)氣體4、在薄膜形成反應(yīng)中已經(jīng)使用生產(chǎn)氣體4等構(gòu)成。
如上文所述，在根據(jù)第一實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備中，第一質(zhì)量分析器15和第二質(zhì)量分析器19都設(shè)置在保持在反應(yīng)爐3中的晶片2的上游和下游側(cè)上。即，如附圖1中的虛線所示，相對(duì)于在反應(yīng)爐3中從進(jìn)氣管5流到排氣管6的氣體，質(zhì)量分析器15和19分別位于上游和下游。
用作控制裝置的控制器9連接到加熱器10、溫度計(jì)11、壓力計(jì)12、第一至第三質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c、第一質(zhì)量分析器15、第二質(zhì)量分析器19、開(kāi)關(guān)閥17、排氣泵18等。在附圖1中所示的實(shí)線箭頭表示在連接到控制器9的裝置之間的電信號(hào)的流動(dòng)方向。在附圖1中，所示的第一至第三質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c描述為單質(zhì)量流量控制器14，因此簡(jiǎn)化了該附圖。控制器14從控制器9接收信號(hào)并將信號(hào)發(fā)送給控制器9，因此控制器9可以控制控制器14a、14b和14c。但是，在實(shí)際中，第一至第三質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c每個(gè)都獨(dú)立于其它的質(zhì)量流量控制器與控制器9交換信號(hào)。因此，控制器9獨(dú)立于其它兩個(gè)質(zhì)量流量控制器地控制每個(gè)質(zhì)量流量控制器。
控制器9被設(shè)計(jì)成根據(jù)從溫度計(jì)11、壓力計(jì)12、第一至第三質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c、第一質(zhì)量分析器15、第二質(zhì)量分析器19等發(fā)送的信號(hào)以較高的精度確定形成薄膜的條件。
各種類(lèi)型的多個(gè)處理參數(shù)都輸送給控制器9。它們是用于控制生產(chǎn)氣體4的成分、氣體4的每種成分的濃度、在反應(yīng)爐3中的溫度和壓力和形成薄膜的條件的最佳參數(shù)。因此，在最佳條件下在晶片2上形成薄膜。換句話說(shuō)，處理參數(shù)設(shè)定了在晶片2上形成薄膜的最佳可能的條件(即，實(shí)際的環(huán)境)以制造具有理想質(zhì)量的薄膜的半導(dǎo)體器件。
例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算機(jī)模擬獲得處理參數(shù)。在本實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備1中，處理參數(shù)存儲(chǔ)在由附圖1的兩點(diǎn)劃線所示的處理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)單元20中。處理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)單元20存儲(chǔ)的參數(shù)越多，可以越精確地將生產(chǎn)氣體4成分、氣體4的每種成分的濃度、在反應(yīng)爐3中的溫度和壓力以及形成薄膜的條件控制到最佳條件。
溫度計(jì)11和壓力計(jì)12以預(yù)定的時(shí)間間隔測(cè)量在反應(yīng)爐3中的溫度和壓力。它們產(chǎn)生表示它們已經(jīng)測(cè)量的值(即測(cè)量的值數(shù)據(jù))的電信號(hào)，并將該電信號(hào)發(fā)送給控制器9。在接收這些電信號(hào)之后，控制器9根據(jù)已經(jīng)給定的處理參數(shù)將加熱器10、開(kāi)關(guān)閥17、排氣泵18等的運(yùn)行條件調(diào)整到適當(dāng)?shù)臈l件。因此在最佳的條件下在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理。
在本實(shí)施例中并入的控制器9被設(shè)計(jì)成，基于第一質(zhì)量分析器15和第二質(zhì)量分析器19在它們所位于的位置上已經(jīng)測(cè)量的氣體成分和氣體成分濃度(即測(cè)量的值數(shù)據(jù))，將生產(chǎn)氣體4的成分和氣體4的每種成分的濃度控制到適當(dāng)?shù)闹?。因此，在適當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上實(shí)施了薄膜形成處理。在本實(shí)施例中使用的控制器9也被設(shè)計(jì)利用預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)(比如原料氣A、B和C的流率和流速)作為適當(dāng)?shù)乜刂粕a(chǎn)氣體4的成分和氣體4的每種成分的濃度的數(shù)據(jù)。
第一質(zhì)量分析器15和第二質(zhì)量分析器19在預(yù)定的時(shí)間間隔測(cè)量在它們所處于的位置的氣體成分和氣體成分濃度。它們產(chǎn)生表示所測(cè)量的值(即，測(cè)量的值數(shù)據(jù))的電信號(hào)。將該電信號(hào)輸送給控制器9?？刂破?也從第一至第三質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c接收電信號(hào)。控制器14a測(cè)量流經(jīng)它的原料氣A的流率和流速，控制器14測(cè)量原料氣B的流率和流速，以及控制器14a測(cè)量流經(jīng)它的原料氣C的流率和流速，每個(gè)都以不同的時(shí)間間隔測(cè)量。第一至第三質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c產(chǎn)生表示氣體A、B和C的流率和流速的電信號(hào)(即預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù))。將這些信號(hào)輸送給控制器9。一旦接收到該信號(hào)，控制器9基于它已經(jīng)具有的處理參數(shù)調(diào)整第一至第三質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c的運(yùn)行條件，以使在適當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上可以執(zhí)行薄膜形成處理。即，只要需要時(shí)，控制器9根據(jù)處理參數(shù)就將流經(jīng)質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c的原料氣A、B和C的流率和流速調(diào)整到適當(dāng)?shù)闹?。因此，可以在適當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理。
控制器9被構(gòu)造成根據(jù)處理參數(shù)控制形成薄膜的條件，由此在適當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理。更精確地說(shuō)，控制器9根據(jù)處理參數(shù)可以將薄膜形成處理的時(shí)間設(shè)定在使半導(dǎo)體器件具有理想質(zhì)量的薄膜之前一直要求的預(yù)定的值上。
此外，根據(jù)本實(shí)施例薄膜形成設(shè)備1具有成分計(jì)算單元21和濃度計(jì)算單元22。成分計(jì)算單元21從通過(guò)第一和第二質(zhì)量分析器15和19所測(cè)量的氣體成分(測(cè)量的數(shù)據(jù))中計(jì)算在反應(yīng)爐3中在預(yù)定的位置上氣體所具有的成分，同時(shí)分析器15和19測(cè)量該氣體的成分。濃度計(jì)算單元22從通過(guò)分析器15和19所測(cè)量的成分濃度(測(cè)量的數(shù)據(jù))中計(jì)算在反應(yīng)爐3中在所說(shuō)的位置上每種氣體成分所具有的濃度，同時(shí)分析器15和19測(cè)量該氣體成分的濃度。成分計(jì)算單元21和濃度計(jì)算單元22被設(shè)計(jì)成以預(yù)定的時(shí)間間隔計(jì)算在反應(yīng)爐3中在預(yù)定的位置上氣體的成分和在該預(yù)定位置上每種氣體成分的濃度，與第一和第二質(zhì)量分析器15和19一樣地運(yùn)行。在本實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備1中，成分計(jì)算單元21和濃度計(jì)算單元22并入在控制器9中，如在附圖1中的兩點(diǎn)劃線所示。
下文參考附圖2解釋在反應(yīng)爐3中獲得在反應(yīng)爐3中在預(yù)定位置上該氣體的一種成分具有的濃度的計(jì)算模型。在根據(jù)本實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備1中，設(shè)置在進(jìn)氣端口13附近的第一質(zhì)量分析器15監(jiān)測(cè)氣體成分和每種氣體成分的濃度，設(shè)置在排氣端口16附近的第二質(zhì)量分析器19監(jiān)測(cè)氣體成分和每種氣體成分的濃度。在這種情況下，可以使用最簡(jiǎn)單的計(jì)算模型來(lái)以在線性函數(shù)(直線)上插值的形式獲得一種氣體成分的濃度，該直線函數(shù)分別連接通過(guò)第一和第二質(zhì)量分析器15和19所測(cè)量的兩個(gè)值。
但是，在薄膜形成處理的過(guò)程中，在反應(yīng)爐3中在預(yù)定位置上氣體具有的成分和在該預(yù)定的位置上每種氣體成分具有的濃度太復(fù)雜以致難以通過(guò)上述的線性函數(shù)表示。因此，比較好的是使用更加復(fù)雜的計(jì)算模型以更加精確地獲得在反應(yīng)爐3中在預(yù)定的位置上一種氣體成分的濃度。這種計(jì)算模型通過(guò)插值或通過(guò)復(fù)雜的函數(shù)(曲線)連接由第一質(zhì)量分析器15和第二質(zhì)量分析器19所測(cè)量的值獲得濃度，如在附圖1中的一點(diǎn)劃線所示。
以相同的方式使用上文解釋的計(jì)算模型以測(cè)量氣體在反應(yīng)爐3中在預(yù)定的位置上具有的成分。
測(cè)量在反應(yīng)爐3中的預(yù)定位置上氣體具有的成分和每種氣體成分的濃度的計(jì)算模型例如可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)，正象獲得上述處理參數(shù)一樣。每個(gè)計(jì)算模型存儲(chǔ)在并入在控制器9中的計(jì)算模型數(shù)據(jù)庫(kù)單元23中，如在附圖1中的兩點(diǎn)劃線所示。計(jì)算模型數(shù)據(jù)庫(kù)單元23存儲(chǔ)越多的計(jì)算模型，在薄膜形成處理中作為插值測(cè)量的在反應(yīng)爐3中的預(yù)定位置上氣體具有的成分和每種氣體成分具有的濃度越精確。
根據(jù)成分計(jì)算單元21和濃度計(jì)算單元22計(jì)算的在反應(yīng)爐3中在預(yù)定位置上的氣體成分和每種氣體成分的濃度，即使在薄膜形成處理中，提供在本實(shí)施例中的控制器9設(shè)計(jì)成以預(yù)定的時(shí)間間隔更新處理參數(shù)。因此，在適當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理。基于由此所更新的處理參數(shù)，控制器9控制上述的裝置的運(yùn)行條件，適當(dāng)調(diào)整生產(chǎn)氣體4的成分、每種成分的濃度、在反應(yīng)爐3中的大氣壓和進(jìn)行薄膜形成處理的條件。
此外，控制器9計(jì)算在一方面基于由成分計(jì)算單元21和濃度計(jì)算單元22所計(jì)算的值所更新的每個(gè)處理參數(shù)和在另一方面在薄膜形成處理的開(kāi)始設(shè)定的初始處理參數(shù)之間的差值。根據(jù)該差值，控制器9將在反應(yīng)爐3中的溫度和壓力、原料氣A、B和C的流率和流速、薄膜形成處理的時(shí)間等改變(校正)到適當(dāng)?shù)闹?。因此，在適當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上可以執(zhí)行薄膜形成處理。這就使得可以提供具有理想的質(zhì)量的薄膜的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)由成分計(jì)算單元21和濃度計(jì)算單元22所計(jì)算的值所更新的處理參數(shù)，在每個(gè)更新的處理參數(shù)和在薄膜形成處理的開(kāi)始所設(shè)定的初始處理參數(shù)之間的差值存儲(chǔ)在處理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)單元20中，每次實(shí)施更新和計(jì)算。因此，薄膜形成設(shè)備1執(zhí)行薄膜形成處理次數(shù)越多，對(duì)薄膜形成處理的適當(dāng)?shù)臈l件的選擇的越多。這就使得在最佳的可能的條件下在晶片2上可以執(zhí)行薄膜形成處理。因此可以獲得具有更高質(zhì)量的薄膜的半導(dǎo)體器件。
在本實(shí)施例中使用的控制器9執(zhí)行預(yù)先設(shè)定順序的多個(gè)薄膜形成處理。因此每次在適當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上執(zhí)行不同類(lèi)型的薄膜形成處理。此外，控制器9被構(gòu)造成選擇并執(zhí)行一種順序的薄膜形成處理，它符合在成分計(jì)算單元21和濃度計(jì)算單元22進(jìn)行計(jì)算時(shí)在實(shí)施的薄膜形成步驟之后的薄膜形成步驟的條件。在實(shí)施的薄膜形成步驟之后的薄膜形成步驟的條件是下一步驟幾乎不受由現(xiàn)在進(jìn)行的薄膜形成步驟的影響，因此在適當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理。根據(jù)由成分計(jì)算單元21和濃度計(jì)算單元22所計(jì)算的值選擇滿(mǎn)足這種條件的處理順序。
處理順序存儲(chǔ)在設(shè)置在控制器9中的處理順序數(shù)據(jù)庫(kù)單元24中，如在附圖1中的兩點(diǎn)劃線所示。存儲(chǔ)在處理順序數(shù)據(jù)庫(kù)單元24中的處理順序的數(shù)量(類(lèi)型)越大，條件越恰當(dāng)，在這種條件下實(shí)施薄膜形成處理以提供具有更高質(zhì)量的薄膜的半導(dǎo)體器件。
如上文所述，在作為制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備的薄膜形成設(shè)備1中，它是本發(fā)明的第一實(shí)施例，在保持在反應(yīng)爐3中的晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理的過(guò)程中，在晶片2的上游的一個(gè)位置上和在晶片2的下游的一個(gè)位置上實(shí)時(shí)地直接監(jiān)測(cè)氣體成分和每種氣體成分的濃度。在反應(yīng)爐3中在預(yù)定的位置上氣體具有的成分和每種氣體成分具有的濃度從由此監(jiān)測(cè)的值中實(shí)時(shí)地計(jì)算。因此，所計(jì)算的值實(shí)時(shí)地反饋給正實(shí)施的薄膜形成處理的條件，因此在晶片2上適當(dāng)?shù)貙?shí)施薄膜形成處理。因此，在適當(dāng)?shù)乜刂频耐瑫r(shí)可以完成薄膜形成處理。
應(yīng)用由此構(gòu)造的薄膜形成設(shè)備1，可以實(shí)時(shí)地精確地監(jiān)測(cè)在反應(yīng)爐3中在預(yù)定的位置上氣體所具有的成分和每種氣體護(hù)成分具有的濃度。此外，并入在薄膜形成設(shè)備1中的控制器9通過(guò)如下的信號(hào)可以精確地確定形成在晶片2上的薄膜中的條件來(lái)自溫度計(jì)11、壓力計(jì)12、第一至第三質(zhì)量流量控制器14a、14b和14c、第一質(zhì)量分析器15、第二質(zhì)量分析器19等的信號(hào)。因此考慮到形成薄膜的條件，如果需要的話，則可以由此將處理參數(shù)(控制參數(shù))改變到適當(dāng)?shù)闹狄栽谶m當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理，而與薄膜形成處理的類(lèi)型無(wú)關(guān)。這就使得易于提供具有理想質(zhì)量的薄膜的半導(dǎo)體器件。
在上述結(jié)構(gòu)的薄膜形成設(shè)備1中，通過(guò)控制器9根據(jù)在反應(yīng)爐3中在預(yù)定的位置上氣體成分和每種氣體成分的濃度實(shí)施的實(shí)時(shí)反饋控制，可以改變或選擇處理參數(shù)、計(jì)算模型和處理順序。因此，不可控制的干擾(不可控因素或不可控參數(shù))，如參考常規(guī)技術(shù)所解釋的帶入到反應(yīng)爐3中的水量，不需要用作處理參數(shù)。因此，可以可靠地控制薄膜形成處理，相對(duì)于這種干擾穩(wěn)定(或說(shuō)幾乎不受這種干擾的影響)。
下面描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法是使用上述的薄膜形成設(shè)備1的具體的薄膜形成方法。
在該薄膜形成方法中，對(duì)于已引入到反應(yīng)爐3的氣體、將要引入到反應(yīng)爐3中的氣體和從反應(yīng)爐3中排出的氣體，首先在反應(yīng)爐3、進(jìn)氣管5和排氣管6中的兩個(gè)或更多個(gè)不同的位置上測(cè)量在反應(yīng)爐3中的氣體的成分或者至少兩種氣體的成分和該氣體的每種成分的濃度。然后，基于所測(cè)量的值調(diào)整生產(chǎn)氣體4的成分、每種成分的濃度和在反應(yīng)爐3中的大氣壓，因此可以在保持在反應(yīng)爐3中的晶片2上實(shí)施適當(dāng)?shù)谋∧ば纬商幚怼?br> 通過(guò)使用上述的薄膜形成設(shè)備1實(shí)施根據(jù)本實(shí)施例的薄膜形成方法。因此該方法的操作和優(yōu)點(diǎn)類(lèi)似于薄膜形成設(shè)備1的操作和優(yōu)點(diǎn)。即，如果需要的話，根據(jù)本發(fā)明的薄膜形成方法可以將處理參數(shù)(控制參數(shù))改變到適當(dāng)?shù)闹?。因此，可以根?jù)在晶片2上形成的薄膜的條件適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)薄膜形成處理，而與它的類(lèi)型無(wú)關(guān)。因此該方法可以制造具有理想質(zhì)量的薄膜的半導(dǎo)體器件。
現(xiàn)在描述根據(jù)本實(shí)施例在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法。通過(guò)使用已經(jīng)描述的薄膜形成設(shè)備1執(zhí)行根據(jù)第一實(shí)施例的清潔方法。
薄膜形成設(shè)備執(zhí)行薄膜形成處理比如氧化和CVD。一般地，例如在完成了薄膜形成處理之后在CVD設(shè)備中實(shí)施清潔處理以消除淀積在反應(yīng)爐3的內(nèi)壁上的殘留物(附著的對(duì)象)。薄膜形成設(shè)備1可以有效地應(yīng)用到這種清潔過(guò)程中。
通常，在清潔處理中的最佳條件根據(jù)要清除的附著的對(duì)象的種類(lèi)變化。一種薄膜形成設(shè)備可以執(zhí)行不同的類(lèi)型的薄膜形成處理。在這種情況下，要清除的附著的對(duì)象可能根據(jù)在應(yīng)該實(shí)施清潔的時(shí)間(處理階段)變化。如上文所指出，薄膜形成設(shè)備1實(shí)時(shí)地檢測(cè)在反應(yīng)爐3中的氣體成分和每種氣體成分的濃度。因此，在執(zhí)行清潔處理時(shí)設(shè)備1很容易確定要清除的對(duì)象的種類(lèi)。此外，根據(jù)要清除的對(duì)象的類(lèi)型可以設(shè)定最佳的清潔條件，以便容易清潔反應(yīng)爐3的內(nèi)部等。
薄膜的不同材料可以淀積，形成由不同的材料層組成的多層結(jié)構(gòu)的附著對(duì)象。如果是這種情況，則必須根據(jù)應(yīng)該清除的對(duì)象的種類(lèi)改變清潔條件。但是，根據(jù)要清除的對(duì)象的種類(lèi)可以容易地設(shè)定最佳的清潔條件，由此容易清潔反應(yīng)爐3的內(nèi)部等。這是因?yàn)楸∧ば纬稍O(shè)備1實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)在反應(yīng)爐3中的氣體成分的變化和每種氣體成分的濃度的變化。
也就是說(shuō)，薄膜形成設(shè)備1容易地監(jiān)測(cè)在爐內(nèi)沉積的殘留物的種類(lèi)和成分。然后它根據(jù)殘留物的種類(lèi)和成分選擇最佳的清潔順序。
如上文已經(jīng)解釋?zhuān)鶕?jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法中，在薄膜形成設(shè)備1已經(jīng)執(zhí)行了在晶片2上的薄膜形成處理之后從反應(yīng)爐3的內(nèi)部取下晶片2。然后，基于通過(guò)第一質(zhì)量分析器15和第二質(zhì)量分析器19所測(cè)量的值準(zhǔn)備可以從進(jìn)氣管5、反應(yīng)爐3和排氣管6的內(nèi)部清除殘留物的清潔氣體。此外，還設(shè)定在反應(yīng)爐3內(nèi)的大氣壓以增加保留在反應(yīng)爐3內(nèi)的氣體和殘留物的流動(dòng)性。此后，使清潔氣體從進(jìn)氣管5通過(guò)反應(yīng)爐3流到排氣管6，直到殘留物從進(jìn)氣管5、反應(yīng)爐3和排氣管6中清除掉。
一個(gè)薄膜形成設(shè)備1也可以用于在晶片2上重復(fù)薄膜形成處理幾次。在這種情況下，根據(jù)處理順序每次在薄膜形成處理結(jié)束時(shí)調(diào)整清潔氣體的成分和每種氣體成分的濃度。基于通過(guò)第一和第二質(zhì)量分析器15和19所測(cè)量的值和/或通過(guò)質(zhì)量分析器15和19所測(cè)量的值所確定的在反應(yīng)爐3中在預(yù)定位置上的氣體成分和每種氣體成分的濃度來(lái)調(diào)整它們。然后在基于如上所述已經(jīng)更新的處理參數(shù)調(diào)整在反應(yīng)爐3中的大氣壓的同時(shí)使清潔氣體流動(dòng)。
在根據(jù)第一實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法中使用的清潔方法中，在晶片2上已經(jīng)實(shí)施了薄膜形成處理之后從進(jìn)氣管5和反應(yīng)爐3中清除可能干擾薄膜形成處理的不需要的成分。因此，在適當(dāng)?shù)臈l件下可以執(zhí)行下一薄膜形成處理，并且進(jìn)氣管5的內(nèi)部和反應(yīng)爐3的內(nèi)部都仍然保持清潔。因此在適當(dāng)?shù)臈l件下在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理，而與它們的類(lèi)型無(wú)關(guān)。這就容易地制造理想的半導(dǎo)體器件。
(第二實(shí)施例)現(xiàn)在參考附圖3描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和方法以及在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法。與第一實(shí)施例相同的所有部件以相同的參考標(biāo)號(hào)表示并省略對(duì)它們的描述。以相同的方式描述根據(jù)本發(fā)明的第三至第五實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和方法以及在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法。
從附圖3中可以看出，根據(jù)本發(fā)明作為制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備的薄膜形成設(shè)備31是使用由氫和氧組成的生產(chǎn)氣體32的濕氧化型設(shè)備。由氫和氧組成的生產(chǎn)氣體32在通過(guò)控制器33經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管5引入到反應(yīng)爐3中之前，將它施加到耦合到進(jìn)氣管5的燃燒裝置34中?？刂破?3包括分別提供氫和氧的第一和第二質(zhì)量流量控制器33a和33b。由氫和氧組成的生產(chǎn)氣體32在燃燒裝置34中燃燒，然后引入到反應(yīng)爐3中。上述的第二實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。
(第三實(shí)施例)現(xiàn)在參考附圖4描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和方法以及在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法。
如附圖4所示，根據(jù)本實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備41(即制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備)具有第一質(zhì)量分析器42。分析器42設(shè)置在反應(yīng)爐3中，并設(shè)置在晶片2的上游側(cè)且在進(jìn)氣端口13的附近。設(shè)備41具有第二質(zhì)量分析器43。分析器43也設(shè)置在反應(yīng)爐中，并設(shè)置在晶片2的下游側(cè)且在排氣端口16的附近。
上述的第三實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。在根據(jù)本實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備41中，第一質(zhì)量分析器42設(shè)置在反應(yīng)爐3中并固定在晶片2的上游且在進(jìn)氣端口13的附近。第二質(zhì)量分析器43設(shè)置在反應(yīng)爐3中并固定在晶片2的下游且在排氣端口16的附近。由于具有這樣的位置關(guān)系，分析器42和43監(jiān)測(cè)在反應(yīng)爐3中的氣體成分和每種氣體成分的濃度。因此，可以以比其它方式更高的精度獲得在反應(yīng)爐3中在預(yù)定位置上氣體具有的成分和每種氣體成分的濃度。因此，可以在更加適當(dāng)?shù)臈l件在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理，而與處理的類(lèi)型無(wú)關(guān)。這就使得它易于提供更高質(zhì)量的半導(dǎo)體器件。
(第四實(shí)施例)現(xiàn)在參考附圖5描述根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和方法以及在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法。
如附圖5所示，根據(jù)本實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備51(即制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備)是分批式薄膜形成設(shè)備。因此，多個(gè)晶片2(例如，6個(gè)晶片)同時(shí)放置在反應(yīng)爐3中。在薄膜形成設(shè)備51中，進(jìn)氣管5延伸到反應(yīng)爐3中并幾乎達(dá)到它的頂部。進(jìn)氣管5的進(jìn)氣端口13因此位于6個(gè)晶片2中的最上一個(gè)晶片的附近。第一質(zhì)量分析器52設(shè)置在反應(yīng)爐3中并設(shè)置在最上的晶片2的上游側(cè)并在進(jìn)氣端口13的附近。第二質(zhì)量分析器53也提供在反應(yīng)爐3中并設(shè)置在最下的晶片2的下游側(cè)并在排氣端口16的附近。
上述的第四實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。在根據(jù)本實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備51中，第一質(zhì)量分析器52固定在上述指定的位置上。因此分析器52和53可以以更高的精度測(cè)量在反應(yīng)爐3中在預(yù)定位置上氣體具有的成分和每種氣體成分的濃度，盡管薄膜形成設(shè)備51是分批式薄膜形成設(shè)備。因此，可以在更加適當(dāng)?shù)臈l件在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理，而與處理的類(lèi)型無(wú)關(guān)。這就使得它易于提供更高質(zhì)量的半導(dǎo)體器件。此外，設(shè)備51能夠以較高的效率制造高質(zhì)量的半導(dǎo)體器件，因?yàn)樗欠峙皆O(shè)備。
(第五實(shí)施例)現(xiàn)在參考附圖6和7描述根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和方法以及在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法。
如附圖6所示，根據(jù)本實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備61是一種制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，包括四個(gè)質(zhì)量分析器62、63、64和65。分析器62至65設(shè)置在反應(yīng)爐3中并沿氣流排列。在反應(yīng)爐3中，第一質(zhì)量分析器62位于晶片2的上游側(cè)并在進(jìn)氣端口13的附近。在反應(yīng)爐3中，第二質(zhì)量分析器63位于晶片2的上游側(cè)并與晶片2緊鄰。在反應(yīng)爐3中，第三質(zhì)量分析器64位于位于晶片2的下游側(cè)并十分接近晶片2。在反應(yīng)爐3中，第四質(zhì)量分析器43位于晶片2的下游側(cè)并在排氣端口16的附近。
上述的第五實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。在根據(jù)本實(shí)施例的薄膜形成設(shè)備61中，四個(gè)質(zhì)量分析器62、63、64和65固定在上述指定的位置上。因此它們可以以非常高的精度檢測(cè)在反應(yīng)爐3中在預(yù)定位置上氣體具有的成分和每種氣體成分的濃度，如在附圖7中的虛線所示。因此，可以在非常適當(dāng)?shù)臈l件在晶片2上執(zhí)行薄膜形成處理，而與處理的類(lèi)型無(wú)關(guān)。這就使得它易于提供非常高質(zhì)量的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明的本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的任何設(shè)備和任何方法以及在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的任何清潔方法都并不限于上述的第一至第五實(shí)施例。在結(jié)構(gòu)上以及在步驟方面都可以以多種方式對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行修改。可替換的是，各種設(shè)置可以組合和使用。
例如，上述的每個(gè)實(shí)施例都使用質(zhì)量分析器作為監(jiān)測(cè)在進(jìn)氣管5、反應(yīng)爐3和排氣管6中的生產(chǎn)氣體的成分和該生產(chǎn)氣體的每種成分的濃度的裝置，每個(gè)質(zhì)量分析器都包括成分測(cè)量裝置和濃度測(cè)量裝置。但是，該質(zhì)量分析器并不限于這種類(lèi)型。相反，可以使用任何其它類(lèi)型的質(zhì)量分析器，只要它們能夠精確地分析氣體成分和每種氣體成分的濃度即可。
在上述的每個(gè)實(shí)施例中，處理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)單元20、處理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)單元20、濃度計(jì)算單元22、計(jì)算模型數(shù)據(jù)庫(kù)單元23和處理順序數(shù)據(jù)庫(kù)單元24都并入在控制器9中并彼此形成為一體。然而，也可以在根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中提供處理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)單元20、處理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)單元20、濃度計(jì)算單元22、計(jì)算模型數(shù)據(jù)庫(kù)單元23和處理順序數(shù)據(jù)庫(kù)單元24，每個(gè)單元都設(shè)置在控制器9的外面并獨(dú)立于其它的任何裝置運(yùn)行。
此外，根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和任何方法以及在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的任何清潔方法都可用于各種熱處理，比如熱氧化、熱氮化、退火、RTP和CVD等。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，包括保持襯底以進(jìn)行預(yù)定的處理的處理室；與處理室連接并與其內(nèi)部連通并將在處理的過(guò)程中使用的生產(chǎn)氣體引入處理室的進(jìn)氣管；與處理室連接并與其內(nèi)部連通并從處理室將該氣體排放到處理室的外部的排氣管；成分測(cè)量裝置，該成分測(cè)量裝置設(shè)置在從包括如下的位置的組中選擇的兩個(gè)或更多個(gè)位置上在處理室中的位置、在進(jìn)氣管中的位置和在排氣管中的位置，以及該成分測(cè)量裝置測(cè)量在處理室中的氣體的成分或者從包括如下的氣體的組中選擇的至少兩種不同的氣體的成分在處理室中的氣體、要被引入到處理室的氣體和從處理室中排放的氣體；濃度測(cè)量裝置，該濃度測(cè)量裝置設(shè)置在從包括如下的位置組中選擇的兩個(gè)或更多個(gè)位置上在處理室中的位置、在進(jìn)氣管中的位置和在排氣管中的位置，以及該濃度測(cè)量裝置測(cè)量在處理室中的氣體的每種成分的濃度或者從包括如下的氣體組中選擇的至少兩種不同的氣體的每種成分的濃度在處理室中的氣體、要被引入到處理室的氣體和從處理室中排放的氣體；以及控制裝置，該控制裝置基于通過(guò)成分測(cè)量裝置和濃度測(cè)量裝置所測(cè)量的值調(diào)整生產(chǎn)氣體的成分、生產(chǎn)氣體的每種成分的濃度和在處理室中的大氣壓，以便在襯底上執(zhí)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，其中至少一個(gè)成分測(cè)量裝置和至少一個(gè)濃度測(cè)量裝置設(shè)置在保持在處理室中的襯底的任一側(cè)上，該襯底的兩側(cè)在從進(jìn)氣管經(jīng)過(guò)處理室流到排氣管的氣體和在處理室中流動(dòng)的氣體的上游和下游。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，包括成分計(jì)算單元和濃度計(jì)算單元，該成分計(jì)算單元基于成分測(cè)量裝置獲得的值計(jì)算在處理室中在預(yù)定的位置上氣體具有的成分，并且?guī)缀踉谕瑫r(shí)成分測(cè)量裝置獲得該值，該濃度計(jì)算單元基于濃度測(cè)量裝置獲得的值計(jì)算在處理室中在預(yù)定的位置上每種氣體成分具有的濃度，并且?guī)缀踉谕瑫r(shí)該濃度測(cè)量裝置獲得該值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，其中至少一個(gè)成分測(cè)量裝置和至少一個(gè)濃度測(cè)量裝置設(shè)置在進(jìn)氣管上，以及至少一個(gè)成分測(cè)量裝置和至少一個(gè)濃度測(cè)量裝置設(shè)置在排氣管上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，其中至少一個(gè)成分測(cè)量裝置和至少一個(gè)濃度測(cè)量裝置設(shè)置在襯底的上游側(cè)上，以及至少一個(gè)成分測(cè)量裝置和至少一個(gè)濃度測(cè)量裝置設(shè)置在襯底的下游側(cè)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，其中多個(gè)要處理的襯底保持在處理室中，至少一個(gè)成分測(cè)量裝置設(shè)置在處理室中并位于放置在任何其它的襯底的上游的襯底的上游側(cè)上，以及至少一個(gè)成分測(cè)量裝置設(shè)置在處理室中并位于放置在任何其它的襯底的下游的襯底的下游側(cè)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，其中至少一個(gè)成分測(cè)量裝置和至少一個(gè)濃度測(cè)量裝置設(shè)置在打開(kāi)的進(jìn)氣端口的附近并設(shè)置在與處理室的內(nèi)部連通的進(jìn)氣管的該端部上，以及至少一個(gè)成分測(cè)量裝置和至少一個(gè)濃度測(cè)量裝置設(shè)置在打開(kāi)的排氣端口的附近并設(shè)置在與處理室的內(nèi)部連通的排氣管的該端部上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，其中包括成分計(jì)算單元和濃度計(jì)算單元，該成分計(jì)算單元基于成分測(cè)量裝置獲得的值計(jì)算在處理室中在預(yù)定的位置上氣體具有的成分，并且?guī)缀踉谕瑫r(shí)成分測(cè)量裝置獲得該值，該濃度計(jì)算單元基于濃度測(cè)量裝置獲得的值計(jì)算在處理室中在預(yù)定的位置上每種氣體成分具有的濃度，并且?guī)缀踉谕瑫r(shí)該濃度測(cè)量裝置獲得該值。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，其中控制裝置基于通過(guò)成分計(jì)算單元和濃度計(jì)算單元所計(jì)算的值更新用于設(shè)定生產(chǎn)氣體的成分、每種成分的濃度、在處理室中的大氣壓和處理的進(jìn)度的多個(gè)處理參數(shù)，每個(gè)處理參數(shù)都在預(yù)定的條件下，以及該控制裝置基于由此更新的處理參數(shù)調(diào)整生產(chǎn)氣體的成分、每種成分的濃度、在處理室中的大氣壓和處理的進(jìn)度以在適當(dāng)?shù)臈l件下在襯底上執(zhí)行處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備，其中控制裝置具有多種處理順序，每個(gè)處理順序都包括在襯底上執(zhí)行的預(yù)定的處理步驟，以及該控制裝置基于通過(guò)成分計(jì)算單元和濃度計(jì)算單元所計(jì)算的值選擇一種處理順序以在適當(dāng)?shù)臈l件下處理襯底，該處理順序滿(mǎn)足在成分計(jì)算單元和濃度計(jì)算單元執(zhí)行計(jì)算之后立即要實(shí)施的下一處理步驟的條件。
11.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其中將要處理的襯底保持在處理室中并將生產(chǎn)氣體引入到處理室以對(duì)襯底執(zhí)行預(yù)定的處理，所說(shuō)的方法包括在從包括在處理室中的位置、在進(jìn)氣管中的位置和在排氣管中的位置的位置組中選擇的兩個(gè)或更多個(gè)位置上，測(cè)量在處理室中的氣體的成分或者從包括如下的氣體的組中選擇的至少兩種不同的氣體的成分在處理室中的氣體、要被引入到處理室的氣體和從處理室中排放的氣體以及測(cè)量該氣體的每種成分的濃度，該進(jìn)氣管與處理室連接并與其內(nèi)部連通并被構(gòu)造成將在處理的過(guò)程中使用的生產(chǎn)氣體引入到處理室中，該排氣管與處理室連接并與其內(nèi)部連通并被構(gòu)造成將來(lái)自處理室的氣體排放到處理室的外面；以及基于由此測(cè)量的值調(diào)整生產(chǎn)氣體的每種成分的濃度和在處理室中的大氣壓，以便在襯底上執(zhí)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，在處理室中保持的襯底的側(cè)面上的一個(gè)或多個(gè)位置上測(cè)量從包括要引入到處理室中的氣體和在處理室中的氣體的組中選擇的至少一種氣體的成分和所說(shuō)的至少一種氣體的每種成分的濃度，所說(shuō)的襯底的側(cè)面在從進(jìn)氣管經(jīng)處理室流到排氣管的氣體和在處理室中流動(dòng)的氣體的上游和下游。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中測(cè)量在處理室中的氣體的成分和這些氣體成分的每種成分的濃度，在處理室中在預(yù)定位置上氣體具有的成分，以及幾乎同時(shí)基于這些值計(jì)算這些值，基于所計(jì)算的值更新用于設(shè)定生產(chǎn)氣體的成分、每種成分的濃度、在處理室中的大氣壓和處理的進(jìn)度的多個(gè)處理參數(shù)，每個(gè)處理參數(shù)都在預(yù)定的條件下，以及基于由此更新的處理參數(shù)調(diào)整生產(chǎn)氣體的成分、每種成分的濃度、在處理室中的大氣壓和處理的進(jìn)度以在適當(dāng)?shù)臈l件下對(duì)襯底執(zhí)行處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在進(jìn)氣管中的一個(gè)或多個(gè)位置上測(cè)量在引入處理室之前的生產(chǎn)氣體的成分和每種氣體成分的濃度，以及在排氣管中的一個(gè)或多個(gè)位置上測(cè)量在從處理室排放之前在處理室中的任何氣體的成分和這種氣體的每種成分的濃度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在保持在處理室中的襯底的上游側(cè)上的至少一個(gè)位置和在襯底的下游側(cè)上的至少一個(gè)位置上測(cè)量在處理室中的氣體的成分和這種氣體的每種成分的濃度。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中多個(gè)要處理的襯底保持在處理室中，在處理室中并在保持在任何其它襯底上游的襯底的上游側(cè)上的至少一個(gè)位置和在處理室中并在保持在任何其它襯底下游的襯底的下游側(cè)上的至少一個(gè)位置上測(cè)量在處理室中的氣體的成分及其每種成分的濃度。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在設(shè)置在進(jìn)氣管與處理室的內(nèi)部連通的端部上并且打開(kāi)的進(jìn)氣端口附近的至少一個(gè)位置和在設(shè)置在排氣管與處理室的內(nèi)部連通的端部上并且打開(kāi)的排氣端口附近的至少一個(gè)位置上測(cè)量在處理室中的生產(chǎn)氣體的成分及其每種成分的濃度。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中在襯底上重復(fù)預(yù)定的處理，計(jì)算在處理室中在預(yù)定的位置上氣體的成分和每種氣體成分的濃度，以及基于所計(jì)算的值選擇滿(mǎn)足在計(jì)算氣體的成分及其每種成分的濃度之后立即實(shí)施的處理步驟的條件的一個(gè)處理順序以在適當(dāng)?shù)臈l件下處理襯底。
19.一種在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法，包括在通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求11至18中任一權(quán)利要求所述的方法已經(jīng)對(duì)襯底進(jìn)行了預(yù)定的處理之后從該設(shè)備的處理室中取出襯底；基于在該方法中測(cè)量的值產(chǎn)生清潔氣體，該清潔氣體具有可從該設(shè)備的進(jìn)氣管、處理室和排氣管中清除殘留物的成分和濃度；以及將清潔氣體從進(jìn)氣管通過(guò)處理室施加到排氣管。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的在制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備中使用的清潔方法，其中根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法在襯底上重復(fù)執(zhí)行預(yù)定的處理，基于在處理室中的氣體的成分和/或每種氣體成分的濃度并根據(jù)為處理所選擇的處理順序在每次預(yù)定的處理結(jié)束時(shí)調(diào)整清潔氣體的成分及其每種成分的濃度，以及在基于所更新的處理參數(shù)調(diào)整在處理室中的大氣壓的同時(shí)施加清潔氣體。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件的設(shè)備和方法及上述設(shè)備中用的清潔方法。該設(shè)備包括保持要處理的晶片的處理室，將生產(chǎn)氣體引入處理室的進(jìn)氣管，從處理室將該氣體排放到處理室的外部的排氣管，成分測(cè)量裝置，用于測(cè)量在處理室中的氣體的成分或者從處理室中的氣體、要被引入到處理室的氣體和從處理室中排放的氣體中選擇的至少兩種氣體的成分，濃度測(cè)量裝置，該濃度測(cè)量裝置測(cè)量在處理室中的氣體的每種成分的濃度或者每種成分的濃度。
文檔編號(hào)C23C16/52GK1630934SQ0280293
公開(kāi)日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者清水敬, 山本明人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝