JP4893045B2 - 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜製造方法及び薄膜製造装置に関し、特に成膜条件を制御して基板上に薄膜を形成する薄膜製造方法及び薄膜製造装置に関する。

半導体装置製造等に利用される薄膜製造装置は、原料ガスを気相で成膜炉に導入し、化学反応によって基板上に薄膜を形成する。例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置は、成膜条件、例えば原料ガス供給量、成膜炉内圧力、成膜時間及び成膜温度を制御することによって、所定の薄膜を形成する装置である。

ＣＶＤ装置では、バッチ毎に基板又は成膜炉内壁の表面状態に差が生じることがある。このような場合、前回の成膜と同一条件で成膜しても、次回の成膜では、前回の成膜結果と同一になるとは限らない。次回の成膜で所望の成膜結果を得るには、成膜処理毎に前回の成膜における成膜結果、成膜条件に基づき、次回の成膜条件を修正する必要がある。

しかし、成膜中には成膜炉壁に吸着した原料ガスの再放出等、成膜結果に影響を及ぼす要因は成膜処理毎に変化するので、前回の成膜結果、処理条件に基づく情報からでは次回の成膜で、所望の成膜結果を得ることができず、成膜結果の再現性が得られない。

このような問題に対し、成膜炉内の原料ガスをリアルタイムで分析し、その分析結果に基づき原料ガスの供給量等の成膜条件をリアルタイムで制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、ガス分析の結果からガス濃度の成膜炉内分布をモデル化し、それに応じて成膜条件を制御する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特許第３０７７５９１号公報 特開平１１−２３３５０２号公報 特開２００３−７７８４２号公報

しかしながら、ＣＶＤ装置の中で一度に複数の基板に薄膜を形成するバッチ式薄膜製造装置では、原料ガスの流れ、基板上の薄膜形成に寄与する原料ガス消費量（以下、単に原料ガス消費量と記す。）を安定させるために、製品基板と共にダミー基板を成膜炉内に設置し、バッチ毎の成膜処理での成膜炉内の全基板枚数を合わせて、製品基板に薄膜を形成する場合がある。この場合、製品基板の成膜結果は、例えば、製品基板枚数の全基板枚数に対する割合（以下、製品基板占有率）によって変化する。何故ならば、製品基板とダミー基板とでは、回路パターンの有無や成膜前の表面層の差異といった表面状態が異なり、製品基板占有率が変動すると、製品基板１枚における原料ガス吸着率が異なるからである。

したがって、上述した原料ガス分析に基づいて成膜条件を制御しても、バッチ式薄膜製造装置において製品基板と共にダミー基板を設置させた場合、バッチ毎に製品基板占有率が変化すると、成膜結果の再現性が得られないという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、成膜炉内環境が変動した場合にも、再現性よく薄膜を形成することのできる薄膜製造方法及び薄膜製造装置を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、成膜炉内に設置された製品基板に対する成膜処理を行う工程と、行われた前記成膜処理の条件を取得する工程と、次に処理する製品基板の枚数、及び、前記次に処理する製品基板とともに前記成膜炉内に設置されるダミー基板の枚数を収集し、収集した枚数に基づいて製品基板占有率を算出する工程と、取得された前記成膜処理の条件を、算出された製品基板占有率を用いて補正し次の成膜処理の条件を生成する工程と、生成された前記次の成膜処理の条件を用いて前記成膜炉内に設置された前記次に処理する製品基板に対し前記次の成膜処理を行う工程と、を有することを特徴とする薄膜製造方法を提供する。

また、本発明では成膜炉内に設置された製品基板に対して行われた成膜処理の条件を取得する取得手段と、次に処理する製品基板の枚数、及び、前記次に処理する製品基板とともに前記成膜炉内に設置されるダミー基板の枚数を収集し、収集した枚数に基づいて製品基板占有率を算出する算出手段と、取得された前記成膜処理の条件を、算出された製品基板占有率を用いて補正して次の成膜処理の条件を生成する生成手段と、を有することを特徴とする薄膜製造装置を提供する。

本発明では、成膜炉内環境が変動した場合にも、再現性よく薄膜を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
最初に第１の実施の形態について説明する。
先ず、第１の実施の形態の装置構成について説明する。

図２は第１の実施の形態のバッチ式薄膜製造装置概略図である。
この装置は、成膜炉１００、原料ガス供給機構１０１、原料ガス排気機構１０２及びコントローラー１０３を有している。その成膜炉１００内には、成膜炉心管１０４及びヒーター１０５が設けられている。この成膜炉心管１０４内には複数の基板１０６、例えば合計１５０枚の製品基板１０６ａとダミー基板１０６ｂがスタック状に設置できるようになっている。

原料ガスは、原料ガス供給機構１０１から原料ガス導入管１０７を通じ成膜炉心管１０４に導入され、未反応の原料ガスは、原料ガス排気管１０８を通じ原料ガス排気機構１０２に排気される。

原料ガス導入管１０７及び原料ガス排気管１０８からは、それぞれ吸入口１１０、１１１が分岐されており、これに質量分析器１１２、１１３が設置されている。
またコントローラー１０３は、成膜結果、成膜条件及び基板１０６についての情報が収集されると、内部にある情報、例えば製品基板占有率と成膜速度の関係則を基に演算を行い、成膜条件を補正する。

ここで、製品基板占有率と成膜速度の関係則に基づいて成膜条件が補正される手順について説明する。
図３は製品基板占有率と成膜速度の関係則である。図３に示すように、製品基板占有率が増加するに従って、成膜速度は低下している。この理由は、製品基板１０６ａとダミー基板１０６ｂで回路パターンの有無や成膜前の表面層の差異といった表面状態の差異により原料ガスの吸着率が変化するためである。

この関係則は、予め実験又はシミュレーションを行うことによって求めておき、コントローラー１０３に収集されている。
これらの関係則を基に、次回の成膜での成膜速度が自動的に算出される。例えば、次回の製品基板占有率が７５％ならば、図３から次回の成膜速度は９４a.u.（a.u.；Arbitrary Unit）である。ここで、前回の成膜での製品基板占有率が２５％ならば、図３から前回の成膜速度は９６a.u.である。

即ち、次回の成膜で前回の成膜と同様の膜厚を形成するためには、例えば成膜条件中、成膜時間について、９６a.u.／９４a.u.（１．０２）を乗じた値が次回の成膜時間になる。このような演算による補正が、コントローラー１０３内で自動的に行われる。

続いて、上記のような構成を有するバッチ式薄膜製造装置を用いた薄膜製造方法について説明する。
図１は第１の実施の形態の薄膜製造方法のフローの一例である。

先ず、前回の成膜が終了すると（ステップＳ１）、前回の成膜結果、成膜条件、原料ガス消費量がコントローラー１０３に自動的に収集される（ステップＳ２）。
前回の成膜結果とは、例えば膜厚、膜質である。膜厚、膜質に関する情報が信号経路１５２を通して電気信号としてコントローラー１０３に収集される。

前回の成膜条件とは、例えば成膜時間、成膜温度、成膜炉内圧力、原料ガス供給量である。成膜時間、成膜温度、成膜炉内圧力は、成膜炉１００から信号経路１５０を通して電気信号としてコントローラー１０３に自動的に収集される。原料ガス供給量については、原料ガス供給機構１０１から信号経路１６０を通して電気信号としてコントローラー１０３に自動的に収集される。

前回の原料ガス消費量は、例えば、吸入口１１０に設けた質量分析器１１２での測定値が信号経路１７０を通して電気信号としてコントローラー１０３に自動的に収集され、また吸入口１１１に設けた質量分析器１１３での測定値が信号経路１７１を通して電気信号としてコントローラー１０３に自動的に収集される。これらの測定値から原料ガス導入管１０７における原料ガスの成分分析と、原料ガス排気管１０８における原料ガスの成分分析を行い、それぞれの成分を比較することによって、コントローラー１０３内で自動的に原料ガス消費量が求められる。

次に、次回の成膜条件がコントローラー１０３に自動的に収集される（ステップＳ３）。この段階での次回の成膜条件を次回の成膜条件の初期値とする。次回の成膜条件の初期値は、信号経路１５２を通して電気信号としてコントローラー１０３に自動的に収集される。例えば、次回の成膜で、前回の成膜より２倍の膜厚の薄膜を形成する場合は、原料ガス消費量が２倍になるような成膜時間、成膜温度、成膜炉内圧力、原料ガス供給量が、次回の成膜条件の初期値となる。

次に、次回の成膜で薄膜を形成する基板１０６が、成膜炉心管１０４内に自動的に設置される（ステップＳ４）。この段階で、製品基板１０６ａとダミー基板１０６ｂが設置される。

次に、成膜炉心管１０４内に設置した基板１０６についての情報、例えば、製品基板１０６ａ及びダミー基板１０６ｂの枚数が信号経路１５２を通して電気信号としてコントローラー１０３に自動的に収集され（ステップＳ５）、製品基板占有率がコントローラー１０３内で自動的に算出される。

次に、次回の成膜条件の初期値が自動的に補正される（ステップＳ６）。この補正とは、予めコントローラー１０３内に収集されている製品基板占有率と成膜速度の関係則（図３）により、次回の成膜条件の初期値がコントローラー１０３内で自動的に補正される。

そして、成膜炉心管１０４内に設置した製品基板１０６ａは、補正された次回の成膜条件に基づいて、自動的に成膜が開始される（ステップＳ７）。
例えば、成膜条件中、成膜温度、成膜時間については、コントローラー１０３から信号経路１５１を通して電気信号として成膜炉１００へ出力され、ヒーター１０５の温度、成膜時間が制御される。また、成膜炉内圧力については、コントローラー１０３から信号経路１６１、１８０を通して電気信号として原料ガス供給機構１０１及び原料ガス排気機構１０２に出力され、成膜炉内圧力が制御される。

また原料ガス供給量はコントローラー１０３から信号経路１６１を通して電気信号として原料ガス供給機構１０１に出力される。そして補正された成膜条件により成膜が開始される。

そして、次回の成膜が終了する（ステップＳ８）。
このように、製品基板占有率と成膜速度の関係則に基づいて、次回の成膜条件を高精度に制御するので、バッチ毎に製品基板占有率が変動しても、所望の成膜結果を得ることができ、成膜炉内環境が変動した場合にも、再現性よく薄膜を形成することができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態では、上記図２に示したバッチ式薄膜製造装置を用い、製品基板占有率と成膜速度の関係則に基づいて補正がされた成膜条件により成膜を行う際、成膜中に成膜条件を所定の時間間隔で補正する点で、上記第１の実施の形態と相違する。

図４は第２の実施の形態の薄膜製造方法のフローの一例である。
この図４に示すステップＳ２０からステップＳ２６までは、図１のステップＳ１からステップＳ７と同内容であり、その説明の詳細は省略する。ここでは、ステップＳ２７から説明する。

次回の成膜が開始した後に、次回の成膜条件、原料ガス消費量が所定の時間間隔でコントローラー１０３に自動的に収集される（ステップＳ２７）。成膜条件とは、例えば成膜時間、成膜温度、成膜炉内圧力及び原料ガス供給量である。

この成膜条件中、成膜時間、成膜温度、成膜炉内圧力は成膜炉１００から信号経路１５０を通して電気信号としてコントローラー１０３に所定の時間間隔で自動的に収集される。また、原料ガス供給量は、原料ガス供給機構１０１から信号経路１６０を通して電気信号としてコントローラー１０３に所定の時間間隔で自動的に収集される。

原料ガス消費量は、例えば、吸入口１１０に設けた質量分析器１１２での測定値が信号経路１７０を通して電気信号としてコントローラー１０３に所定の時間間隔で自動的に収集され、また吸入口１１１に設けた質量分析器１１３での測定値が信号経路１７１を通して電気信号としてコントローラー１０３に所定の時間間隔で自動的に収集される。これらの測定値から原料ガス導入管１０７における原料ガスの成分分析と、原料ガス排気管１０８における原料ガスの成分分析を行い、それぞれの成分を比較することによって、コントローラー１０３内で所定の時間間隔で自動的に原料ガス消費量が求められる。

そして、コントローラー１０３内で、次回の成膜条件が、所定の時間間隔で補正される（ステップＳ２８）。例えば、原料ガス消費量が成膜途中で上昇すれば、成膜条件中、原料ガス供給量を減少させるか、成膜時間の短縮を行う補正がされる。

そして、補正された成膜条件中、成膜温度、成膜時間については、コントローラー１０３から信号経路１５１を通して電気信号として成膜炉１００へ逐次出力され、ヒーター１０５の温度、成膜時間が制御される。また、成膜炉内圧力については、コントローラー１０３から信号経路１６１、１８０を通して電気信号として原料ガス供給機構１０１及び原料ガス排気機構１０２に逐次出力され、成膜炉内圧力が制御される。

また原料ガス供給量はコントローラー１０３から信号経路１６１を通して電気信号として原料ガス供給機構１０１に逐次出力される。
そして、成膜炉心管１０４内に設置した製品基板１０６ａは、所定の時間間隔で自動的に逐次補正される成膜条件によって、成膜が継続され、次回の成膜が終了する（ステップＳ２９）。

このように、次回の成膜条件を製品基板占有率と成膜速度の関係則によって高精度に制御し、成膜開始と共に成膜条件を所定の時間間隔で逐次高精度に制御するので、製品基板占有率が変動し、且つ成膜中に成膜速度が変動しても、所望の成膜結果を得ることができ、成膜炉内環境が変動した場合にも、再現性よく薄膜を形成することができる。尚、所定の時間間隔は、より短い時間間隔であれば、成膜結果の制御性は向上する。

次に、第３の実施の形態について説明する。
先ず、第３の実施の形態の装置構成について説明する。図５は第３の実施の形態のバッチ式薄膜製造装置概略図である。

この装置は、成膜炉３００、原料ガス供給機構３０１、原料ガス排気機構３０２及びコントローラー３０３を有している。その成膜炉３００内には、成膜炉心管３０４とヒーター３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ、３０５ｅが設けられている。この成膜炉心管３０４内には複数の基板３０６、例えば合計１５０枚の製品基板３０６ａとダミー基板３０６ｂがスタック状に設置できるようになっている。

原料ガスは、原料ガス供給機構３０１から原料ガス導入管３０７を通じ成膜炉心管３０４に導入され、未反応の原料ガスは、原料ガス排気管３０８を通じ原料ガス排気機構３０２に排気される。

成膜炉３００側壁には、複数の吸気口、例えば５本の吸気口３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ、３１１ｄ、３１１ｅが成膜炉心管３０４の長手方向に並んで設置されている。さらに吸気口３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ、３１１ｄ、３１１ｅには、それぞれ質量分析器３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃ、３１２ｄ、３１２ｅが接続され、それぞれの場所で成分分析が行われるようになっている。

吸気口３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ、３１１ｄ、３１１ｅの間には、ヒーター３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ、３０５ｅが設けられており、各々のヒーター３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ、３０５ｅは独立して温度制御される。

また、コントローラー３０３は、成膜結果、成膜条件及び基板３０６についての情報が収集されると、内部に収集された情報、例えば製品基板３０６ａ間の原料ガス消費量分布に基づいて補正を行い、成膜条件を制御する。

続いて、上記のような構成を有するバッチ式薄膜製造装置を用いた薄膜製造方法について説明する。
図６は第３の実施の形態の薄膜製造方法のフローの一例である。

先ず、前回の成膜が終了すると（ステップＳ３０）、前回の成膜結果、成膜条件、原料ガス消費量がコントローラー３０３に自動的に収集される（ステップＳ３１）。
前回の成膜結果とは、例えば膜厚、膜質である。膜厚、膜質に関する情報が信号経路３５２を通して電気信号として、コントローラー３０３に自動的に収集される。

前回の成膜条件とは、例えば成膜時間、成膜温度、成膜炉内圧力、原料ガス供給量である。成膜時間、成膜温度、成膜炉内圧力は、成膜炉３００から信号経路３５０を通して電気信号として、コントローラー３０３に自動的に収集される。原料ガス供給量は、原料ガス供給機構３０１から信号経路３６０を通して電気信号としてコントローラー３０３に自動的に収集される。

次に、次回の成膜条件がコントローラー３０３に自動的に収集される（ステップＳ３２）。この段階での次回の成膜条件を次回の成膜条件での初期値とする。次回の成膜条件の初期値は、信号経路３５２を通して電気信号として、コントローラー３０３に自動的に収集される。

次に、次回の成膜で薄膜を形成させる基板３０６が、成膜炉心管３０４内に自動的に設置される（ステップＳ３３）。
次に、成膜炉心管３０４内に設置した基板３０６についての情報、例えば製品基板３０６ａ及びダミー基板３０６ｂの位置の情報が信号経路３５２を通して電気信号としてコントローラー３０３に自動的に収集され（ステップＳ３４）、製品基板占有率がコントローラー３０３内で自動的に算出される。

次に、次回の成膜条件の初期値が自動的に補正される（ステップＳ３５）。この補正とは、予めコントローラー３０３内に収集されている製品基板占有率と成膜速度の関係則（図３）により、次回の成膜条件の初期値がコントローラー３０３内で自動的に補正される。

そして、成膜炉心管３０４内に設置した製品基板３０６ａは、補正された次回の成膜条件に基づいて、自動的に成膜が開始される（ステップＳ３６）。
成膜条件中、成膜温度、成膜時間については、コントローラー３０３から信号経路３５１を通して電気信号として成膜炉３００へ出力され、ヒーター３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ、３０５ｅの温度、成膜時間が制御される。また、成膜炉内圧力、原料ガス供給量については、コントローラー３０３から信号経路３６１、３８０を通して電気信号として原料ガス供給機構３０１及び原料ガス排気機構３０２に出力され、成膜炉内圧力が制御される。

また原料ガス供給量はコントローラー３０３から信号経路３６１を通して電気信号として原料ガス供給機構３０１に出力される。
次に、次回の成膜条件が自動的に補正される（ステップＳ３７）。

この補正とは、ステップＳ３５で補正された次回の成膜条件が、次回の成膜での製品基板３０６ａ間の原料ガス消費量分布に基づいて、さらに補正が行われることである。
例えば、次回の成膜が開始されると、質量分析器３１２ａの測定値が信号経路３７０、質量分析器３１２ｂの測定値が信号経路３７０、質量分析器３１２ｃの測定値が信号経路３７０、質量分析器３１２ｄの測定値が信号経路３７０、質量分析器３１２ｅでの測定値が信号経路３７０を通して電気信号としてコントローラー３０３に自動的に収集され、それぞれの場所における原料ガスの成分分析を行うことで、製品基板３０６ａ間の原料ガス消費量分布が自動的に算出される。

製品基板３０６ａ間の原料ガス消費量分布が自動的に算出された後、例えば、吸気口３１１ｃ付近の成膜炉心管３０４内の原料ガス消費量のみが、他の場所の原料消費量に比べ相対的に低い場合は、次回の成膜条件中、ヒーター３０５ｃの温度を上昇させて、成膜炉心管３０４内の製品基板３０６ａ間の原料ガス消費量の均一性を向上させる補正が、コントローラー３０３内で自動的に行われる。

そして、補正された成膜条件中、成膜温度、成膜時間については、コントローラー３０３から信号経路３５１を通して電気信号として成膜炉３００へ出力され、ヒーター３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ、３０５ｅの温度、成膜時間が制御される。このとき、例えば、ヒーター３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ、３０５ｅについては、独立して温度が制御される。また、成膜炉内圧力については、コントローラー３０３から信号経路３６１、３８０を通して電気信号として原料ガス供給機構３０１及び原料ガス排気機構３０２に出力され、成膜炉内圧力が制御される。

また原料ガス供給量はコントローラー３０３から信号経路３６１を通して電気信号として原料ガス供給機構３０１に出力される。
そして、成膜炉心管３０４内に設置した製品基板３０６ａは、補正された成膜条件を用いて成膜が継続され、次回の成膜が終了する（ステップＳ３８）。

このように、製品基板３０６ａ間の原料ガス消費量分布に基づいて、次回の成膜条件を高精度に制御するので、製品基板３０６ａ間の原料ガス消費量に分布が生じても、所望の成膜結果を得ることができ、成膜炉内環境が変動した場合にも、再現性よく薄膜を形成することができる。

また、第３の実施の形態においては、図４に示す成膜開始後に所定の時間間隔で行う補正を併せて行うことで、成膜条件をさらに高精度に制御し、成膜結果の再現性をより向上させることができる。

次に、第４の実施の形態について説明する。
先ず、第４の実施の形態の装置構成について説明する。図７は第４の実施の形態のバッチ式薄膜製造装置概略図である。

この装置は、成膜炉４００、原料ガス供給機構４０１、原料ガス排気機構４０２及びコントローラー４０３を有している。その成膜炉４００内には、成膜炉心管４０４及びヒーター４０５が設けられている。この成膜炉心管４０４内には複数の基板４０６、例えば合計１５０枚の製品基板４０６ａとダミー基板４０６ｂがスタック状に設置できるようになっている。

原料ガスは、原料ガス供給機構４０１から原料ガス導入管４０７を通じ成膜炉心管４０４に導入され、未反応の原料ガスは原料ガス排気管４０８を通じ原料ガス排気機構４０２に排気される。

成膜炉４００側壁には、図７に示すように、複数の質量分析器４１２、４１３が成膜炉心管４０４の長手方向に並んで設置されている。
さらに、この実施の形態においては、成膜炉心管４０４の周りに、複数の質量分析器を設置させている。

図８は第４の実施の形態の成膜炉を垂直方向から見た概略図である。
図８から、複数の吸気口、例えば４本の吸気口４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄが成膜炉心管４０４の周りに設置されている。それぞれの吸気口４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄには質量分析器４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄが接続され、それぞれの場所での成分分析が行われるようになっている。

吸気口４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄの間には、ヒーター４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄが設けられており、それぞれのヒーター４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄは独立して温度制御される。

またコントローラー４０３は、成膜結果、成膜条件及び基板４０６についての情報が収集されると、内部に収集された情報、例えば製品基板４０６ａ面内の原料ガス消費量分布に基づいて補正を行い、成膜条件を制御する。

続いて、上記のような構成を有するバッチ式薄膜製造装置を用いた薄膜製造方法について説明する。
図９は第４の実施の形態の薄膜製造方法のフローの一例である。このフローについては、図７及び図８と共に説明する。

尚、この図９に示すフローのステップＳ４０からステップＳ４６までは、図６に示すステップＳ３０からステップＳ３６と同内容であり、その説明の詳細は省略する。ここでは、ステップＳ４７から説明する。また、図７に示す信号経路４５０、４６０、４５２の作用は、図５に示す信号経路３５０、３６０、３５２と同一なので、その説明の詳細は省略する。

次回の成膜が開始された後に、次回の成膜条件が自動的に補正される（ステップＳ４７）。
この補正とは、ステップＳ４５で補正された次回の成膜条件について、製品基板４０６ａ面内における原料ガス消費量分布に基づいて、さらに補正が行われることである。

例えば、次回の成膜が開始されると、図８に示す質量分析器４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄで、製品基板４０６ａ面内の原料ガス消費量分布が測定される。即ち、質量分析器４２２ａの測定値が信号経路４７０、質量分析器４２２ｂの測定値が信号経路４７１、質量分析器４２２ｃの測定値が信号経路４７２、質量分析器４２２ｄの測定値が信号経路４７３を通して電気信号としてコントローラー４０３に自動的に収集され、それぞれの場所における原料ガスの成分分析を行うことで、製品基板４０６ａ面内の原料ガス消費量分布が自動的に算出される。

製品基板４０６ａ面内の原料ガス消費量分布が自動的に算出された後、例えば、吸気口４２０ｃ付近の成膜炉心管４０４内の原料ガス消費量のみが、他の場所の原料消費量に比べ相対的に低い場合は、成膜炉心管４０４内の製品基板４０６ａ面内における原料ガス消費量の均一性が向上するように、次回の成膜条件中、例えばヒーター４２１ｃ及び４２１ｄの温度を上昇させる補正がコントローラー４０３内で自動的に行われる。

そして、補正された成膜条件中、成膜温度、成膜時間については、図７に示すコントローラー４０３から信号経路４５１を通して電気信号として成膜炉４００へ出力され、ヒーター４０５の温度、成膜時間が制御される。このとき、図８に示すヒーター４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄについては独立して温度が制御される。また、成膜炉内圧力については、図７に示すコントローラー４０３から信号経路４６１、４８０を通して電気信号として原料ガス供給機構４０１及び原料ガス排気機構４０２に出力され、成膜炉内圧力が制御される。

また原料ガス供給量はコントローラー４０３から信号経路４６１を通して電気信号として原料ガス供給機構４０１に出力される。
そして、成膜炉心管４０４内に設置した製品基板４０６ａは、補正された成膜条件によって成膜が継続され、次回の成膜が終了する（ステップＳ４８）。

このように、製品基板４０６ａ面内における原料ガス消費量分布に基づいて、次回の成膜条件を高精度に制御するので、製品基板４０６ａ面内において原料ガス消費量に分布が生じても、所望の成膜結果を得ることができ、成膜炉内環境が変動した場合にも、再現性よく薄膜を形成することができる。

また、第４の実施の形態においては、図４に示す成膜開始後に所定の時間間隔で行う補正を併せて行うことで、成膜条件をさらに高精度に制御し、成膜結果のより再現性を向上させることができる。さらに図６に示す製品基板間の原料ガス消費量分布に基づいた補正を併せて行うことで、成膜条件をさらに高精度に制御し、成膜結果のより再現性を向上させることができる。

また、上記実施の形態では、ヒーター４２１ｃ及び４２１ｄの温度を制御することで製品基板４０６ａ面内における原料ガス消費量の均一性を向上させている。製品基板４０６ａ面内における原料ガス消費量の均一性を向上させる手段については、特に、この方法に限らない。例えば、製品基板４０６ａの中心軸又はヒーター４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄの中心軸を成膜炉心管４０４の中心軸に対し、製品基板４０６ａ面内における原料ガス消費量の均一性が向上するように、偏心させてもよい。

尚、上記の説明での図３の関係は、膜質又は成膜方法に依存する。この場合、図３の結果とは逆に、製品基板占有率の増加に従い、成膜速度が上昇する場合もある。これらの情報についても、コントローラーに収集してもよい。

また成膜速度が他の要因、例えば、薄膜の種類、製品基板の成膜炉内位置、成膜方法、薄膜製造装置等によって異なる場合は、薄膜の種類、製品基板の成膜炉内位置、成膜方法、薄膜製造装置毎の成膜速度を逐次実験又はシミュレーションを行い、これらの情報をコントローラーに収集してもよい。

（付記１） 製品基板に対する成膜処理を行う工程と、
行われた前記成膜処理の条件を取得する工程と、
取得された前記成膜処理の条件を次に処理する製品基板の枚数を用いて補正し次の成膜処理の条件を生成する工程と、
生成された前記次の成膜処理の条件を用いて前記次に処理する製品基板に対し前記次の成膜処理を行う工程と、
を有することを特徴とする薄膜製造方法。

（付記２） 前記製品基板に対する前記成膜処理を行う工程においては、
前記製品基板と共にダミー基板に対して前記成膜処理を行うことを特徴とする付記１記載の薄膜製造方法。

（付記３） 生成された前記次の成膜処理の条件を用いて前記次に処理する製品基板に対し前記次の成膜処理を行う工程においては、
生成された前記次の成膜処理の条件を補正しながら、前記次に処理する製品基板に対し、前記次の成膜処理を行うことを特徴とする付記１記載の薄膜製造方法。

（付記４） 生成された前記次の成膜処理の条件を補正しながら、前記次に処理する製品基板に対し、前記次の成膜処理を行う際には、
前記次の成膜処理の条件を一定時間間隔で補正しながら、前記次に処理する製品基板に対し、前記次の成膜処理を行うことを特徴とする付記３記載の薄膜製造方法。

（付記５） 生成された前記次の成膜処理の条件を補正しながら、前記次に処理する製品基板に対し、前記次の成膜処理を行う際には、
生成された前記次の成膜処理の条件を、前記次に処理する製品基板間の原料ガス消費量の分布を用いて補正しながら、前記次に処理する製品基板に対し、前記次の成膜処理を行うことを特徴とする付記３記載の薄膜製造方法。

（付記６） 生成された前記次の成膜処理の条件を補正しながら、前記次に処理する製品基板に対し、前記次の成膜処理を行う際には、
生成された前記次の成膜処理の条件を、前記次に処理する製品基板面内の原料ガス消費量の分布を用いて補正しながら、前記次に処理する製品基板に対し、前記次の成膜処理を行うことを特徴とする付記３記載の薄膜製造方法。

（付記７） 生成された前記次の成膜処理の条件を用いて前記次に処理する製品基板に対し前記次の成膜処理を行う工程においては、
成膜炉中心軸に対して同一方向に分割したヒーターを用いた独立した温度制御、または前記成膜炉中心軸に対して前記製品基板の中心軸を偏心させることを特徴とする付記１記載の薄膜製造方法。

（付記８） 製品基板に対して行われた成膜処理の条件を取得する取得手段と、
取得された前記成膜処理の条件を、次に処理する製品基板の枚数を用いて補正して次の成膜処理の条件を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする薄膜製造装置。

（付記９） 前記生成手段は、
前記次の成膜処理において前記次に処理する製品基板がダミー基板と共に処理される場合には、
前記次の成膜処理の条件を、前記次に処理する製品基板と前記ダミー基板を合わせた全基板枚数に対する前記次に処理する製品基板の枚数によって補正して、前記次の成膜処理の条件を生成することを特徴とする付記８記載の薄膜製造装置。

（付記１０） 前記生成手段によって生成された条件を用いて行われる前記次の成膜処理の間に、前記次の成膜処理の条件を補正する補正手段を有することを特徴とする付記８記載の薄膜製造装置。

（付記１１） 前記補正手段は、前記生成手段によって生成された条件を用いて行われる前記次の成膜処理の間に、前記次の成膜処理の条件を一定時間間隔で補正することを特徴とする付記１０記載の薄膜製造装置。

（付記１２） 前記補正手段は、前記生成手段によって生成された条件を用いて行われる前記次の成膜処理の間に、前記次の成膜処理の条件を、前記次に処理する製品基板間の原料ガス消費量の分布を用いて補正することを特徴とする付記１０記載の薄膜製造装置。

（付記１３） 前記補正手段は、前記生成手段によって生成された条件を用いて行われる前記次の成膜処理の間に、前記次の成膜処理の条件を、前記次に処理する製品基板面内の原料ガス消費量の分布を用いて補正することを特徴とする付記１０記載の薄膜製造装置。

第１の実施の形態の薄膜製造方法のフローの一例である。 第１の実施の形態のバッチ式薄膜製造装置概略図である。 製品基板占有率と成膜速度の関係則である。 第２の実施の形態の薄膜製造方法のフローの一例である。 第３の実施の形態のバッチ式薄膜製造装置概略図である。 第３の実施の形態の薄膜製造方法のフローの一例である。 第４の実施の形態のバッチ式薄膜製造装置概略図である。 第４の実施の形態の成膜炉を垂直方向から見た概略図である。 第４の実施の形態の薄膜製造方法のフローの一例である。

符号の説明

１００，３００，４００ 成膜炉
１０１，３０１，４０１ 原料ガス供給機構
１０２，３０２，４０２ 原料ガス排気機構
１０３，３０３，４０３ コントローラー
１０４，３０４，４０４ 成膜炉心管
１０５，３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃ，３０５ｄ，３０５ｅ，４０５，４２１ａ，４２１ｂ，４２１ｃ，４２１ｄ ヒーター
１０６，３０６，４０６ 基板
１０６ａ，３０６ａ，４０６ａ 製品基板
１０６ｂ，３０６ｂ，４０６ｂ ダミー基板
１０７，３０７，４０７ 原料ガス導入管
１０８，３０８，４０８ 原料ガス排気管
１１０，１１１，３１０，３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ，４２０ａ，４２０ｂ，４２０ｃ，４２０ｄ 吸気口
１１２，１１３，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃ，３１２ｄ，３１２ｅ，４１２，４１３，４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃ，４２２ｄ 質量分析器
１５０，１５１，１５２，１６０，１６１，１７０，１７１，１８０，３５０，３５１，３５２，３６０，３６１，３７０，３８０，４５０，４５１，４５２，４６０，４６１，４７０，４７１，４７２，４７３，４８０ 信号経路

Claims (5)

1. 成膜炉内に設置された製品基板に対する成膜処理を行う工程と、
   行われた前記成膜処理の条件を取得する工程と、
   次に処理する製品基板の枚数、及び、前記次に処理する製品基板とともに前記成膜炉内に設置されるダミー基板の枚数を収集し、収集した枚数に基づいて製品基板占有率を算出する工程と、
   取得された前記成膜処理の条件を、算出された製品基板占有率を用いて補正し次の成膜処理の条件を生成する工程と、
   生成された前記次の成膜処理の条件を用いて前記成膜炉内に設置された前記次に処理する製品基板に対し前記次の成膜処理を行う工程と、
   を有することを特徴とする薄膜製造方法。
2. 生成された前記次の成膜処理の条件を用いて前記次に処理する製品基板に対し前記次の成膜処理を行う工程においては、
   生成された前記次の成膜処理の条件を補正しながら、前記次に処理する製品基板に対し、前記次の成膜処理を行うことを特徴とする請求項１記載の薄膜製造方法。
3. 生成された前記次の成膜処理の条件を用いて前記次に処理する製品基板に対し前記次の成膜処理を行う工程においては、
   成膜炉中心軸に対して同一方向に分割したヒーターを用いた独立した温度制御、または前記成膜炉中心軸に対して前記製品基板の中心軸を偏心させることを特徴とする請求項１記載の薄膜製造方法。
4. 成膜炉内に設置された製品基板に対して行われた成膜処理の条件を取得する取得手段と、
   次に処理する製品基板の枚数、及び、前記次に処理する製品基板とともに前記成膜炉内に設置されるダミー基板の枚数を収集し、収集した枚数に基づいて製品基板占有率を算出する算出手段と、
   取得された前記成膜処理の条件を、算出された製品基板占有率を用いて補正して次の成膜処理の条件を生成する生成手段と、
   を有することを特徴とする薄膜製造装置。
5. 前記生成手段によって生成された条件を用いて行われる前記次の成膜処理の間に、前記次の成膜処理の条件を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項４記載の薄膜製造装置。

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