CN1299323C - 半导体器件制造方法、制造装置及其清洗方法和制造系统 - Google Patents

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CN1299323C CNB021602948A CN02160294A CN1299323C CN 1299323 C CN1299323 C CN 1299323C CN B021602948 A CNB021602948 A CN B021602948A CN 02160294 A CN02160294 A CN 02160294A CN 1299323 C CN1299323 C CN 1299323C
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Abstract

提供一种半导体器件制造方法、制造装置及其清洗方法和制造系统，不管处理种类如何，难以受到处理环境制约，并且可以适当状态进行处理，可容易地得到优良的半导体器件。其中，将监测装置(8)配置成监测部(29)的外侧暴露于反应容器(2)内，并开始处理，其中监测装置(8)包括：由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部(29)；形成为将向该监测部(29)照射包含规定波长的光的光照射部(16)、接收监测部(29)的照射光的反射光的光接收部(30)、照射光和反射光与反应容器(2)内的气氛和引入反应容器(2)内的物质分离的光路保护体(15)。测定反射光的强度，根据监测部(29)上淀积的淀积物的淀积量求出晶片(3)上淀积的膜的厚度。

Description

半导体器件制造方法、制造装置及其清洗方法和制造系统
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造方法和制造装置、半导体器件的制造系统和半导体制造装置的清洗方法，尤其涉及CVD法等的半导体制造工艺中的成膜工艺使用的半导体器件的制造方法和制造装置、半导体器件的制造系统和半导体制造装置的清洗方法。
背景技术
一般的半导体制造工艺的成膜工艺中，通过成膜装置在作为被处理体的晶片上形成希望的薄膜。之后，为调查形成的薄膜是否具有希望的膜厚，从成膜装置的反应容器(处理室)内部取出晶片，通过和成膜装置不同的膜厚测定器测定膜厚。
近年来，为更高精度地控制膜厚，或提高半导体器件的生产效率，考虑与成膜工艺并行(原位)进行膜厚测定的半导体制造装置。例如特开平4-82214号公报公开的半导体制造装置中，提出从石英室外侧向石英室(处理室)内配置的成膜中的晶片照射激光，通过在石英室外侧测定由于薄膜内的光干涉产生的反射强度，与成膜工序并行地测定晶片上淀积的薄膜的膜厚。
特开平4-343220号公报公开的减压CVD装置中，与搭载晶片的端口一起在炉心管(处理室)内部配置石英板，与开始成膜同时向石英板照射卤素灯的光。通过检测来自石英板的透过光的强度变化，在成膜中测定石英板上淀积的膜的厚度。在成膜中逐一对照石英板上淀积的膜的厚度和预先得到的成膜条件，与成膜工序并行地间接测定晶片上淀积的薄膜的膜厚。
为形成更良好的薄膜，考虑具有清洗容纳晶片的处理室的内部的清洗机构的半导体制造装置。例如，特开平4-206822号公报公开的半导体制造装置中，通过向由石英等形成的反应管(处理室)内部导入蚀刻气体蚀刻反应管内壁上淀积的膜来进行清洗。此时，反应管外侧配置的激光照射装置照射通过反应管内部的激光，由夹住反应管在与激光照射装置相对的位置上配置的监测器监测(观测)透过反应管的激光强度的变化。蚀刻作业结束时反应管上的淀积膜薄，因此透过的激光的强度增大。淀积膜不在反应管上时，透过的激光强度为大致一定的大小。由此，确认反应管内部被清洗，检测蚀刻作业的结束。
如上所述，特开平4-82214号公报、特开平4-343220号公报和特开平4-206822号公报公开的各发明中，如下面所述，大致区分为在装置结构(处理环境、实施环境)和测定精度两点上有问题。
如上述各发明那样，测定光(激光等)通过处理室内部的结构中，需要在处理室内部确保光路。但是，晶片的温度变化、向处理室内导入的气体和处理室内的气氛等成为降低测定精度的噪声的原因。因此，为了在测定光的信息中不混入噪声，光路必须设置在光学上非常稳定的位置上。因此，容易发生对处理室的结构的制约。至少对应处理室内的光路区域(空间)需要光学上非常稳定，因此对处理室内的气氛状态、成膜处理使用的原料(气体等)的成分以及清洗用的气体(蚀刻气体)的成分等产生制约。进而对半导体制造装置(CVD装置)的使用条件产生制约。
特开平4-343220号公报公开的发明中，通过测定处理室内配置的石英板上淀积的膜厚度间接测定晶片上淀积的薄膜厚度。使用这种间接测定方法的情况下，为提高测定精度，一般石英板等的测定对象尽可能配置在晶片附近。但是，如上所述，测定用光路需要光学上非常稳定。因此包含测定对象和光路的测定系统需要配置在测定光难以受到晶片温度变化等影响的位置上。因此为提高测定精度，难以简背单将测定对象靠近晶片。
测定对象靠近晶片时，测定对象扰乱晶片附近的成膜用气体的适当流动，或者对测定对象自身的温度变化适当的状态下设定的晶片附近的气氛产生影响。这样，为提高测定精度，不经意地将测定对象靠近晶片时，可能会降低晶片上形成的薄膜的膜质。这样，晶片上淀积的薄膜的膜厚间接测定的情况下，测定系统设定困难，装置结构容易变得复杂。
尤其，像特开平4-343220号公报公开的发明那样，统一处理多块晶片(半导体衬底)的成批方式的处理装置中，将对在彼此不同的位置上配置的全部晶片的测定精度保持在相同高度并且提高测定精度由于兼顾上述的结构问题而非常困难。
另外，一般的成批方式的处理装置中，如特开平4-82214号公报公开的发明那样，成膜中全部晶片上直接照射测定光，直接测定各晶片上的薄膜的膜厚在结构上是非常困难的。
发明内容
本发明为解决以上说明的问题而作出，其目的是提供一种半导体器件的制造方法、半导体器件的制造装置、半导体器件的制造系统和半导体制造装置的清洗方法，不管处理种类如何，都难以受到处理环境制约，并且可提高处理精度，在适当状态下进行处理，容易地得到优良的半导体器件。
为解决上述问题，本发明的半导体器件的制造方法特征在于：在容纳实施了规定处理的被处理体的处理室内部配置上述被处理体；将包括：由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部、形成为把向该监测部照射包含上述规定波长的光的光照射部、接收上述监测部的上述照射光的反射光的光接收部、把上述照射光和上述反射光与上述处理室内的气氛和引入到上述处理室内的物质分离的光路保护体的监测装置，配置成至少上述监测部的外侧暴露于上述处理室内；开始上述规定处理的同时开始测定上述反射光的特征量；通过测定上述反射光的特征量，测定上述监测部上淀积的淀积物的淀积量；根据该淀积物的淀积量求出上述被处理体上淀积的膜的厚度；以及根据上述被处理体上淀积的上述膜的厚度控制上述规定处理并进行上述规定处理。
该半导体器件的制造方法中，在将包括：由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部、形成为把向该监测部照射包含规定波长的光的光照射部、接收监测部的照射光的反射光的光接收部、把照射光和反射光与处理室内的气氛和引入到处理室内的物质分离的光路保护体的监测装置配置成，至少上述监测部的外侧暴露于处理室内的状态下进行测定。光照射部、照射光和反射光以及光接收部通过光路保护体与处理室内的气氛和引入到处理室内的物质分离，因此光照射部、照射光和反射光以及光接收部的状态几乎不被处理种类左右，同时其测定精度不会由于处理室内的气氛和引入到处理室内的物质降低。不需要在处理室内设置光照射部、照射光和反射光以及光接收部，因此难以受到处理室大小和形状等的制约，同时光照射部、照射光和反射光以及光接收部几乎不影响处理中的被处理体。
为解决上述问题，本发明的半导体器件的制造装置特征在于包括：容纳实施了规定处理的被处理体的处理室；包括由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部、形成为把向该监测部照射包含上述规定波长的光的光照射部、接收上述监测部的上述照射光的反射光的光接收部、把上述光照射部、上述照射光、上述反射光和上述光接收部与上述处理室内的气氛和引入到上述处理室内的物质分离的光路保护体，并配置成至少上述监测部的外侧暴露于上述处理室内的监测装置；通过测定上述反射光的特征量，测定上述监测部上淀积的淀积物的淀积量的淀积量测定装置；根据该淀积量测定装置测定的上述淀积物的淀积量求出上述被处理体上淀积的膜的厚度的膜厚运算装置；以及根据该膜厚运算装置求出的在上述被处理体上淀积的上述膜的厚度控制上述规定处理的处理控制装置。
该半导体器件的制造装置中，具备包括由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部、形成为把向该监测部照射包含规定波长的光的光照射部、接收监测部的照射光的反射光的光接收部、照射光和反射光与处理室内的气氛和引入到处理室内的物质分离的光路保护体，并配置成至少上述监测部的外侧暴露于处理室内的监测装置。光照射部、照射光和反射光以及光接收部通过光路保护体与处理室内的气氛和引入到处理室内的物质分离，因此光照射部、照射光和反射光以及光接收部的状态几乎不被处理种类左右，同时其测定精度不会由于处理室内的气氛和引入到处理室内的物质降低。不需要在处理室内设置光照射部、照射光和反射光以及光接收部，因此难以受到处理室大小和形状等的制约，同时光照射部、照射光和反射光以及光接收部几乎不影响处理中的被处理体。
为解决上述问题，本发明的半导体器件的制造系统特征在于包括：本发明的半导体器件的制造装置；存储在上述被处理体上淀积的膜的厚度的数据的被处理体用数据库部；存储上述监测装置测定的上述监测部上淀积的上述淀积物的淀积量的数据和记述该淀积量数据和上述被处理体上的膜厚数据的相关关系的相关参数的监测用数据库部。
该半导体器件的制造系统中，具有本发明的半导体器件的制造装置。由此，光照射部、照射光和反射光以及光接收部通过光路保护体与处理室内的气氛和引入到处理室内的物质分离，因此光照射部、照射光和反射光以及光接收部的状态几乎不被处理种类左右，同时其测定精度不会由于处理室内的气氛和引入到处理室内的物质降低。不需要在处理室内设置光照射部、照射光和反射光以及光接收部，因此难以受到处理室大小和形状等的制约，同时光照射部、照射光和反射光以及光接收部几乎不影响处理中的被处理体。
为解决上述问题，本发明的半导体制造装置的清洗方法特征在于根据本发明的半导体器件的制造方法对上述被处理体实施上述规定的处理后，从上述处理室内部取出实施了上述规定处理的上述被处理体，向上述处理室内导入可去除上述监测部上淀积的淀积物的清洗用气体，直到上述监测部上淀积的淀积物的淀积量的测定值为零。
该半导体制造装置的清洗方法中，向处理室内导入可去除监测部上淀积的淀积物的清洗用气体，直到监测部上淀积的淀积物的淀积量的测定值为零。光照射部、照射光和反射光以及光接收部通过光路保护体与处理室内的气氛和引入到处理室内的物质分离，因此光照射部、照射光和反射光以及光接收部的状态几乎不被处理种类左右，同时其测定精度不会由于处理室内的气氛和引入到处理室内的物质降低。不需要在处理室内设置光照射部、照射光和反射光以及光接收部，因此难以受到处理室大小和形状等的制约，同时光照射部、照射光和反射光以及光接收部几乎不影响处理中的被处理体。为在适当状态下对被处理体实施规定的处理，从对被处理体实施处理结束后的处理室内部排除可能干涉处理的多余成分，可将处理室内部保持洁净状态。
根据本发明的半导体器件的制造方法、半导体器件的制造装置、半导体器件的制造系统和半导体制造装置的清洗方法，光照射部、照射光和反射光以及光接收部通过光路保护体与处理室内的气氛和引入到处理室内的物质分离，因此光照射部、照射光和反射光以及光接收部的状态几乎不被处理种类左右，同时其测定精度不会由于处理室内的气氛和引入到处理室内的物质降低。不需要在处理室内设置光照射部、照射光和反射光以及光接收部，因此难以受到处理室大小和形状等的制约，同时光照射部、照射光和反射光以及光接收部几乎不影响处理中的被处理体。因此，不管处理种类如何，都难以受到处理环境制约，并且可提高处理精度，在适当状态下进行处理，容易地得到优良的半导体器件。
尤其，根据本发明的半导体制造装置的清洗方法，为在适当状态下对被处理体实施规定处理，从对被处理体实施处理结束后的处理室内部排除可能干涉处理的多余成分，可将处理室内部保持洁净状态，从而可提供容易地得到优良的半导体器件的环境。
附图说明
图1是简略表示作为本发明的一个实施例的半导体器件的制造装置的CVD装置的结构的纵截面图；
图2是扩大表示作为图1的CVD装置具有的膜厚测定装置的膜厚监测装置附近的结构的纵截面图；
图3是表示在图2的膜厚监测装置的监测部上淀积的氮化膜和反射率的相关关系的曲线的特性图；
图4是表示图1的CVD装置具有的本发明的一个实施例的半导体器件的制造系统的框图；
图5是表示作为图1的CVD装置具有的处理室的反应容器内的高度位置和氮化膜与淀积厚度的相关关系的曲线的特性图；
图6是多次划出并表示作为图1的CVD装置具有的处理室的反应容器内的高度位置和氮化膜与淀积厚度的相关关系的曲线的特性图；
图7是用本发明和已有技术比较表示氮化膜的淀积膜厚的趋势的图；
图8是表示已有技术的反应容器内的位置和氮化膜的淀积膜厚的相关关系的图；
图9是多次划出并表示已有技术的反应容器内的位置和氮化膜的淀积膜厚的相关关系的图。
具体实施方式
下面根据图1～图9说明本发明的一个实施例的半导体器件的制造方法、半导体器件的制造装置、半导体器件的制造系统和半导体制造装置的清洗方法。
首先参考图1～图3说明作为本发明的一个实施例的半导体器件的制造装置的成膜装置。
图1是作为本发明的一个实施例的半导体器件的制造装置的成膜装置1，具体说，表示成批式的化学气相生长装置(CVD装置)1的简要结构的纵截面图。
如图1所示，作为处理室的反应容器2由从外部割断反应容器2的内部的外管2a、在该外管2a内部设置且容纳多个作为被处理体的晶片3的内管2b构成。反应容器2的外管2a周围设置多台作为用于将反应容器2的内部温度调节到规定温度的处理室温度调节装置的反应容器用加热器9。另外，这些反应容器用加热器9周围由保持各反应容器用加热器9升温的反应容器2的内部温度用的多个隔热部件10包围。各反应容器用加热器9和各隔热部件10配置来使反应容器2的内部温度大致均匀地保持。各反应容器用加热器9连接后述的处理控制装置27。
晶片(半导体衬底)3在装载在作为被处理体支持端口的晶片支持台5的状态下容纳在反应容器2的内管2b的内侧中央部。晶片3在沿着上下方向层叠多层的状态下装载在晶片支持台5上。这些晶片3的上侧和下侧，即晶片支持台5的最上部和最下部中分别配置1块作为检测用的被处理体的检测用晶片(样品衬底)4a，4b。晶片支持台5经保温台11安装在作为处理室开合部的反应容器门12上。
反应容器门12的作为与反应容器2的内侧相对的侧的门上部12a用石英形成，同时作为与反应容器2的外侧相对的侧的门下部12b用金属形成，按2层结构构成。反应容器门12设定为由未示出的驱动用马达沿着上下方向移动。通过该上下移动，可进行晶片3向反应容器2的内部运进(容纳)以及晶片3从反应容器2的内部运出(取出)。
反应容器2上安装在进行化学气相生长(CVD法)时向反应容器2的内部导入处理用气体(反应气体)用的气体导入管6。同时，反应容器2上安装将使用完了的处理用气体从反应容器2的内部向反应容器2的外部排出用的气体排出管7。处理用气体如图1的虚线所示通过气体导入管6导入反应容器2内，通过配置晶片3的区域后从气体导入管6向反应容器2外排出(排气)。处理用气体由未示出的作为气体控制装置的大流量控制器等送入气体导入管6内。气体导入管6上连接未示出的排气泵(真空泵)和开合阀(压力调整阀)等，通过这些使用了的处理用气体通过气体导入管6向反应容器2外排出(排气)。通过调节排气泵和开合阀的动作状态将反应容器2内部设定在规定压力并保持。
在本实施例中，作为监测装置的膜厚监测器8设置为在反应容器门12的厚度方向上贯通它，从反应容器门12的下侧插入反应容器2内。如图1所示，与该下侧膜厚监测器8a分别地从反应容器2的外管2a上侧向反应容器2内插入其他膜厚监测器8(上侧膜厚监测器8b)。或者可同时使用下侧膜厚监测器8a和上侧膜厚监测器8b。此外，除这些膜厚监测器8a，8b以外可设置多个其他的膜厚监测器，并同时使用它们。
例如，如图2所示，为了各膜厚监测器具有的后述的监测部29上淀积的淀积物26的淀积量与晶片3的不同的多个部位上淀积的未示出的膜厚对应，将膜厚监测器设置多个。如图1所示，在反应容器2的内部容纳多个晶片3的状态下，为使监测部29上淀积的淀积物26的淀积量与各晶片3上淀积的各个膜厚对应，设置多个膜厚监测器。或者在反应容器2的内部容纳多个晶片3和2块监测用晶片4a，4b的状态下，为使监测部29上淀积的淀积物26的淀积量与各监测用晶片4a，4b的不同的多个部位上淀积的各个膜厚对应，设置多个。另外在反应容器2的内部容纳多个晶片3和2块监测用晶片4a，4b的状态下，为使监测部29上淀积的淀积物26的淀积量与各监测用晶片4a，4b上淀积的各个膜厚对应，设置多个。
通过以上说明的设置多个膜厚监测器，通过膜厚监测器可提高测定精度。
接着参考图2说明膜厚监测器8(下侧膜厚监测器8a)。
图2是放大表示下侧膜厚监测器8a附近的纵截面图。
如图2所示，下侧膜厚监测器8a包括由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部29、将该监测部29照射包含规定波长的光的光照射部16、其照射光、监测部29的照射光的反射光以及接收该反射光的光接收部30与反应容器2内的气氛和引入到反应容器2内的物质分离地形成的光路保护体15，至少监测部29外侧暴露于反应容器2内。
如上所述，下侧膜厚监测器8a从下方贯通反应容器门12来插入反应容器2内。引起化学气相生长反应期间，作为下侧膜厚监测器8a的光路保护体15的监测器保护管15的一端部(上端部)上设置的监测部29的外侧(上侧)上淀积膜。本发明中，监测器保护管15的监测部29上淀积的膜的厚度使用光来测定。
包含从作为通过上述上述反射光的特征量测定监测部29上淀积的淀积物26的淀积量的淀积量测定装置的膜厚测定部22发出的测定用的规定波长的光(下面简称测定光)经由光纤延长线25进入作为光照射部的光纤16内，在监测器保护管15内侧面对监测部29从下方照射。面向监测部29照射的测定光在监测部29附近主要为下面所述的反射光。
测定光的反射光主要通过下面所述的3种反射光的合成波形成。一个是由作为可透过和反射包含规定波长的光的材料的石英形成的监测部29下侧(下面)的反射光。再一个是来自监测部29上侧(上面)和监测部29上淀积的淀积物(淀积膜)26的界面的反射光。最后一个是来自监测部29上侧淀积的淀积物26的表面的反射光。通过这3种反射光的合成波得到监测部29上侧淀积的淀积物26的厚度特有的反射强度。
合成反射光经由光纤16返回膜厚测定部22，通过膜厚测定部22内未示出的束分离器导入同样未示出的光检测器。通过该光检测器获知上述的合成反射光的光强度，获得各晶片3上淀积的膜的厚度。测定光的强度测定可以是单一波长，也可由不同的多个大小波长构成。测定中使用的光的波长是可变的。测定光的波长由不同的多个大小波长构成的情况下，可使用分光型的光检测器。本实施例中，向监测部29照射测定光的光照射部16和接收该照射光的反射光的光接收部30如图2所示一体形成为1根光纤。其中不限于这种结构，光照射部16和光接收部30可另外构成。
反应容器2内部需要设定为和反应容器2外部隔离的结构。因此如图2所示，监测器保护管15和反应容器门12由片状用蛇纹管19、蛇纹管支持板21和片状用O形环20保持气密性。使用片状用蛇纹管19的结构，因此通过作为监测部位置调节装置的监测部上下驱动用马达13将监测部29设定为规定高度。监测部29沿着安装监测部上下驱动用马达13的监测部上下驱动用导轨14上下移动。
本实施例的下侧膜厚监测器8a为将监测器保护管15内部加热到规定温度而具有作为监测部温度调节装置的监测器用加热器18。为能够测定监测器保护管15的内部温度，插入作为监测部温度测定装置的热电偶17。热电偶17连接温度计量用电压测定器23。由此，通过监测用加热控制部24控制监测器用加热器18，将监测器保护管15内部的温度调节到规定温度并保持。
下侧膜厚监测器8a、监测部上下驱动用马达13、膜厚测定部22、温度计量用电压测定器23和监测用加热控制部24连接根据监测部29上侧淀积的淀积物26的淀积量控制通过成批方式CVD装置的处理的处理控制装置27，控制来使得各个晶片3在适当状态下实施成膜处理。本实施例中，设置成根据膜厚测定部22测定的淀积物26的淀积量求出各晶片3上淀积的膜的厚度的膜厚运算装置28一体组装到处理控制装置27内部。
图3是表示监测部29上侧淀积的淀积物26的淀积量(氮化膜(Si3N4)的膜厚)和波长500nm的测定光的反射率(反射强度)的振幅的关系的曲线。例如，通过按时间系列解析该曲线的峰值和峰值的大小等可得知氮化膜(Si3N4)的膜厚。这通过膜厚运算装置28进行。并且，氮化膜(Si3N4)的膜厚为预先规定的规定膜厚时，停止膜淀积(成膜工序)。
如上说明那样，作为本发明的半导体器件的制造装置的成批方式的CVD装置1中，由于测定测定光的反射率(反射强度)，在作为淀积量测定装置的膜厚测定部22上为使用反射率计的设定。其中，测定测定光的偏光率的情况下，在膜厚测定部22中使用偏光率计。测定光中可使用激光或可见光等包含各种波长构成的光的测定光。
根据以上说明的本发明的本实施例的半导体器件的制造装置1，光照射部16、照射光和反射光以及光接收部30通过监测器保护管15与反应容器2内的气氛和引入到反应容器2的物质分离，因此光照射部16、照射光和反射光以及光接收部30几乎不被处理种类左右，同时其测定精度不会由于反应容器2内的气氛和引入到处理室内的物质降低。不需要在反应容器2内设置光照射部16、照射光和反射光以及光接收部30，因此难以受到处理室大小和形状等的制约，同时光照射部16、照射光和反射光以及光接收部30几乎不影响处理中的晶片3。因此不管处理种类如何，都难以受到处理环境制约，并且可提高处理精度，在适当状态下进行处理，容易地得到优良的半导体器件。
接着参考图4说明本发明的本实施例的半导体器件的制造系统。本实施例的半导体器件的制造系统31如图4所示是使用上述的成膜装置(成批方式的CVD装置1)的所谓成膜系统31。
该成膜系统31具有本发明的半导体器件的制造装置1；存储在被处理体3上淀积的膜的厚度的数据的被处理体用数据库部33；存储监测装置8测定的监测部29上淀积的淀积物26的淀积量的数据和记述该淀积量数据和被处理体3上的膜厚数据的相关关系的相关参数的监测用数据库部34，前提是膜厚运算装置28根据被处理体用数据库部33存储的被处理体3上的膜厚数据以及监测用数据库部34上存储的监测部29的淀积量数据和上述相关参数求出被处理体3上淀积的膜的厚度。
该成膜系统31具有如下特征。
被处理体用数据库部33和监测用数据库部34分别在每次得到新膜厚数据和淀积量数据时存储这些数据，同时根据新的膜厚数据和新的淀积量数据更新相关参数。
图4是表示包含本发明的存储监测装置8的半导体器件的制造系统31的简要结构的框图。图4中虚线包围部分是与已有技术的一般半导体器件的制造系统不同的部分。
已有技术的一般半导体器件的制造系统中，从生产管理系统37向CVD装置1的控制器(CVD控制器)27传送记述预定的处理工序(处理顺序)的序列(方法)。这样，CVD控制器27根据预定的方法控制CVD装置1(CVD装置主体32)的动作状态。成膜处理中(原位)装载可监测膜厚的监测器(实时监测器、监测装置)8的已有技术的CVD装置1中，根据从膜厚监测用控制器35得到的膜厚信息停止膜淀积处理。这种结构的已有技术的一般半导体器件的制造系统中，没有比较实时监测器(晶片上膜厚测定装置)8得到的膜厚信息和晶片7上淀积的膜厚信息的功能。
与此相反，本发明的半导体器件的制造系统(成膜系统)31包括作为处理(原位)中的膜厚监测用的数据库部的监测用数据库部的膜厚监测器用的数据库部34和作为同时的被处理体用数据库部的作为被处理体用数据库部的晶片上膜厚用数据库部33的两个不同的数据库部。同时，通过偏移管理系统36常常管理实时监测器8得到的膜厚信息和作为未示出的非处理状态(外部)的晶片3上的膜厚监测器得到的膜厚信息的不同(差别)。由此，设定为从实时监测器8得到的膜厚信息和从非处理状态的晶片3上的膜厚监测器得到的膜厚信息的相关关系随时自动校正。
管理偏移管理系统36的生产管理系统37淀积特定的膜厚的膜的命令在偏移管理系统36内变换为规定的实时监测器用的膜厚信息，下载到CVD控制器27中。之后，仅通过CVD控制器27和膜厚监测用控制器35的之间的信息交换可得到规定膜厚。
该偏移管理系统36可对应CVD装置可成膜的膜种类和膜厚。另外，该偏移管理系统36可进行多台CVD装置的控制。1台CVD装置上装载多台实时监测器8的情况下，可用同样的系统管理。设置多台实时膜厚监测器8的情况下，可独立使用那里送来的各个膜厚数据。例如如图1所示，分为多个源的加热器9可温度控制反应容器2内的温度使得晶片3的设置区域的膜厚均匀。另外，本实施例中，举例说明了纵型成批方式的CVD装置，但本发明不限于此，例如是可使用于单层式CVD装置。
根据上面说明的本实施例的半导体器件的制造系统31，使用上述的本发明的本实施例的半导体器件的制造装置1进行精细的成膜处理的控制，因此更都难以受到处理环境制约，并且可提高处理精度，在更适当状态下进行处理，容易地得到更优良的半导体器件。
接着说明本实施例的半导体器件的制造方法。本实施例的半导体器件的制造方法使用上述的成批方式的CVD装置的所谓的成膜方法。
该成膜方法首先配置规定块数的晶片3，同时将监测装置8(下侧监测装置8a)配置成监测部29的外侧暴露于反应容器内。之后，开始成膜规定的处理的同时开始反射光的反射率的测定。并且，根据反射光的反射率的测定值测定监测部29上淀积的淀积物26的淀积量。根据该淀积物26的淀积量求出各晶片3上淀积的膜的厚度。之后，以基于各晶片3上淀积的各个膜的厚度控制成膜处理并进行成膜处理使得在晶片3上以适当状态形成薄膜为前提。成膜处理的控制是调整反应容器2内导入的原料的种类或反应容器2内的温度、压力、温度等的气氛使得各晶片3上以适当状态形成薄膜。
本实施例的成膜方法使用上述的成膜装置1，因此其作用和效果与成膜装置1作用和效果相同。即光照射部16、照射光和反射光以及光接收部30通过监测器保护管15与反应容器2内的气氛和引入到反应容器2的物质分离，因此光照射部16、照射光和反射光以及光接收部30几乎不被处理种类左右，同时其测定精度不会由于反应容器2内的气氛和引入到处理室内的物质降低。不需要在反应容器2内设置光照射部16、照射光和反射光以及光接收部30，因此难以受到处理室大小和形状等的制约，同时光照射部16、照射光和反射光以及光接收部30几乎不影响处理中的晶片3。因此不管处理种类如何，都难以受到处理环境制约，并且可提高处理精度，在适当状态下进行处理，容易地得到优良的半导体器件。
接着参考图5～图8说明本实施例的半导体器件的制造方法、半导体器件的制造装置和半导体器件的制造系统的效果。
图8是表示已有技术的半导体器件的制造装置和装造方法产生的反应容器内铅直方向(上下方向)的各位置和这些位置的淀积膜厚的曲线。晶片的配置区域和设置实时膜厚监测器(监测部)的位置之间膜厚值有大的差别。如果该差别稳定，则容易根据来自实时膜厚监测器的膜厚信息预测晶片的膜厚。
但是，如图9所示，在实时膜厚监测器的位置上，多次淀积薄膜的情况下的测定精度(再现性)与晶片的配置区域的膜厚的测定精度(再现性)的分布宽度相比大。这种情况下，实质上也几乎能够根据来自实时膜厚监测器的膜厚信息获知晶片上淀积的膜厚。
图5和图6是表示使用本发明的半导体器件的制造装置温度控制实时膜厚监测器测定膜厚的情况的结果的曲线。从图5和图6可知，监测部29的位置的膜厚的再现性得到和晶片3的配置区域的膜厚的测定精度大致相同的精度。
根据本发明人进行的实验，确认其测定精度可通过使用自动计算本实施例记载的实时膜厚监测器8(8a)和晶片3上的膜厚的相关关系的系统31提高。本实施例的实时膜厚监测器8(8a)中，使用上述的监测部位置调节装置13将监测位置(监测部29)靠近晶片3可确认其再现性提高。如本发明那样，形成的膜的种类和膜厚不同时，最佳的监测位置(测定位置)也不同，因此监测位置最好是可移动的。
图7是比较表示使用已有技术的CVD装置的情况下的氮化膜的淀积膜厚的趋势(trend)和使用本发明的CVD装置1(成膜系统31)的情况下的氮化膜的淀积膜厚的趋势(trend)的曲线。本发明的CVD装置(成膜系统31)中，再现性格外再提高。
以上说明中，说明了在晶片3上成膜氮化膜时的效果。根据本发明人进行的实验，使用本发明的半导体器件的制造方法、半导体器件的制造装置和半导体器件的制造系统，不仅在形成氮化膜时，在例如多晶硅或非晶硅以及各种氧化膜的淀积(成膜)时，也得到和本实施例相同的效果。
接着说明本发明的本实施例的半导体制造装置的清洗方法。本实施例的半导体制造装置的清洗方法使用上述的成膜装置(成批方式的CVD装置)1。
该清洗方法首先根据本发明的半导体器件的制造方法对晶片3实施成膜处理后，从反应容器2内部取出实施了该成膜处理的晶片。之后，向反应容器2内导入可去除监测部29上淀积的淀积物的清洗用气体，直到监测部29上淀积的淀积物26的淀积量的测定值为零。
该半导体制造装置的清洗方法中，为在适当状态下对晶片3实施成膜处理，从对晶片3实施成膜处理结束后的反应容器2内部排除可能干涉处理的多余成分，可将反应容器2内部保持洁净状态。从而可在适当状态下进行成膜处理，容易得到优良的半导体器件。
如上说明那样，根据本发明的一个实施例的半导体器件的制造方法、半导体器件的制造装置和半导体器件的制造系统以及半导体制造装置的清洗方法，不管处理种类如何，都难以受到处理环境制约，并且可提高处理精度，在适当状态下进行处理，容易地得到优良的半导体器件。
本发明的半导体器件的制造装置和制造方法以及半导体制造装置的清洗方法不受上述一个实施例的制约。在不背离被发明的宗旨的范围内可变更它们的结构或将工序等的一部分变更为种种设定，可组合使用各种设定。
例如通过备有可参照过去测定的晶片上的膜厚和监测部29的膜厚的关系的数据库部可高精度地预测晶片上的膜厚。
本发明不限于成批方式的成膜装置以及成膜处理，也可应用于蚀刻和反应容器的清洗。
根据本发明的半导体器件的制造方法、半导体器件的制造装置、半导体器件的制造系统和半导体制造装置的清洗方法，光照射部、照射光和反射光以及光接收部通过光路保护体与处理室内的气氛和引入到处理室内的物质分离，因此光照射部、照射光和反射光以及光接收部的状态几乎不被处理种类左右，同时其测定精度不会由于处理室内的气氛和引入到处理室内的物质降低不需要在处理室内设置光照射部、照射光和反射光以及光接收部，因此难以受到处理室大小和形状等的制约，同时光照射部、照射光和反射光以及光接收部几乎不影响处理中的被处理体。因此，不管处理种类如何，都难以受到处理环境制约，并且可提高处理精度，在适当状态下进行处理，容易地得到优良的半导体器件。
尤其，根据本发明的半导体制造装置的清洗方法，为在适当状态下对被处理体实施规定处理，从对被处理体实施处理结束后的处理室内部排除可能干涉处理的多余成分，可将处理室内部保持洁净状态，从而可提供容易地得到优良的半导体器件的环境。

Claims (28)

1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于：
在容纳实施规定处理的被处理体的处理室内部配置上述被处理体；
将包括：由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部、和形成为把向该监测部照射包含上述规定波长的光的光照射部、接收上述监测部的上述照射光的反射光的光接收部、把上述照射光和上述反射光与上述处理室内的气氛和引入到上述处理室内的物质分离的光路保护体的监测装置，配置成至少上述监测部的外侧暴露于上述处理室内；
开始上述规定处理，同时开始测定上述反射光的特征量；
通过测定上述反射光的特征量，测定上述监测部上淀积的淀积物的淀积量；
根据该淀积物的淀积量求出上述被处理体上淀积的膜的厚度；以及
根据上述被处理体上淀积的上述膜的厚度控制上述规定处理并进行上述规定处理。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：为了使上述监测部上淀积的淀积物的淀积量对应上述被处理体的多个不同部位上淀积的膜的厚度，设置多个上述监测装置，同时，根据这些监测装置的监测部上淀积的淀积物的淀积量调整上述处理室内的气氛并进行上述处理，使得上述被处理体上淀积的膜的厚度均匀。
3.根据权利要求1或2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：在上述处理室内部容纳多个上述被处理体，同时，为了使上述监测部上淀积的淀积物的淀积量对应上述各被处理体上淀积的各个膜的厚度，设置多个上述监测装置，并且根据这些监测装置的监测部上淀积的淀积物的淀积量调整上述处理室内的气氛并进行上述处理，使得上述各被处理体上淀积的各个膜的厚度均匀。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：在上述处理室内部与上述被处理体一起容纳监测用的被处理体，为了使上述监测部上淀积的淀积物的淀积量对应上述监测用被处理体的多个不同部位上淀积的膜的厚度，设置多个上述监测装置，同时通过根据这些监测装置的监测部上淀积的淀积物的淀积量调整上述处理室内的气氛，使得上述监测用被处理体上淀积的膜厚度均匀，并进行上述处理使得上述被处理体上淀积的膜的厚度均匀。
5.根据权利要求1或4所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：在上述处理室内部容纳多个上述被处理体，同时容纳多个监测用的被处理体，为了使上述监测部上淀积的淀积物的淀积量对应上述各监测用被处理体上淀积的各个膜的厚度，设置多个上述监测装置，同时通过根据这些监测装置的监测部上淀积的淀积物的淀积量调整上述处理室内的气氛，使得上述各监测用被处理体上淀积的各个膜厚度均匀，并进行上述处理使得上述各被处理体上淀积的各个膜的厚度均匀。
6.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：上述光的波长是单一大小。
7.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：上述光的波长是多个不同的大小。
8.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：上述规定波长是可变的。
9.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：上述反射光的特征量是上述反射光相对于上述照射光的反射率。
10.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：上述反射光的特征量是上述反射光相对于上述照射光的偏光率。
11.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：测定上述反射光的特征量时，将上述监测部的温度调节到规定温度。
12.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：测定上述反射光的特征量时，将上述监测部的位置调节到规定位置。
13.一种半导体器件的制造装置，其特征在于具有：
容纳实施规定处理的被处理体的处理室；
监测装置，包括：由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部、形成为把向该监测部照射包含上述规定波长的光的光照射部、接收上述监测部的上述照射光的反射光的光接收部、把上述光照射部、上述照射光、上述反射光和上述光接收部与上述处理室内的气氛和引入到上述处理室内的物质分离的光路保护体，且配置成至少上述监测部的外侧暴露于上述处理室内；
通过测定上述反射光的特征量，测定上述监测部上淀积的淀积物的淀积量的淀积量测定装置；
根据该淀积量测定装置测定的上述淀积物的淀积量求出上述被处理体上淀积的膜的厚度的膜厚运算装置；以及
根据该膜厚运算装置求出的在上述被处理体上淀积的上述膜的厚度控制上述规定处理的处理控制装置。
14.根据权利要求13所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：为了使上述监测部上淀积的淀积物的淀积量对应上述被处理体的多个不同部位上淀积的膜的厚度，设置有多个上述监测装置。
15.根据权利要求13或14所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：在上述处理室内部容纳多个上述被处理体的同时，为了使上述监测部上淀积的淀积物的淀积量对应上述各被处理体上淀积的各个膜的厚度，设置有多个上述监测装置。
16.根据权利要求13所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：在上述处理室内部容纳上述被处理体和监测用的被处理体的同时，为了使上述监测部上淀积的淀积物的淀积量对应上述监测用被处理体的多个不同部位上淀积的膜的厚度，设置有多个上述监测装置。
17.根据权利要求13或16所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：在上述处理室内部容纳多个上述被处理体和多个监测用的被处理体，为了使上述监测部上淀积的淀积物的淀积量对应上各监测用被处理体上淀积的各个膜的厚度，设置有多个上述监测装置。
18.根据权利要求13所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：上述光的波长是单一大小。
19.根据权利要求13所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：上述光的波长是多个不同的大小。
20.根据权利要求13所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：上述规定波长是可变的。
21.根据权利要求13所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：上述淀积量测定装置是测定上述反射光相对于上述照射光的反射率作为上述反射光的特征量的反射率计。
22.根据权利要求13所述的半导体器件的制造装置，其特征在于上述淀积量测定装置是测定上述反射光相对于上述照射光的偏光率作为上述反射光的特征量的偏光率计。
23.根据权利要求13所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：具有可将上述监测部的温度调节到规定温度的监测部温度调节装置。
24.根据权利要求13所述的半导体器件的制造装置，其特征在于：具有可将上述监测部的位置调节到规定位置的监测部位置调节装置。
25.一种半导体器件的制造系统，其特征在于包括：
半导体器件制造部，包括：
容纳实施规定处理的被处理体的处理室，
监测装置，包括：由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部、形成为把向该监测部照射包含上述规定波长的光的光照射部、接收上述监测部的上述照射光的反射光的光接收部、把上述光照射部、上述照射光、上述反射光和上述光接收部与上述处理室内的气氛和引入到上述处理室内的物质分离的光路保护体，且配置成至少上述监测部的外侧暴露于上述处理室内，
通过测定上述反射光的特征量，测定上述监测部上淀积的淀积物的淀积量的淀积量测定装置，
根据该淀积量测定装置测定的上述淀积物的淀积量求出上述被处理体上淀积的膜的厚度的膜厚运算装置，以及
根据该膜厚运算装置求出的在上述被处理体上淀积的上述膜的厚度控制上述规定处理的处理控制装置；
存储在上述被处理体上淀积的膜的厚度数据的被处理体用数据库部；
存储上述监测装置测定的上述监测部上淀积的上述淀积物的淀积量数据和记述该淀积量数据和上述被处理体上的膜厚数据的相关关系的相关参数的监测用数据库部。
26.根据权利要求25所述的半导体器件的制造系统，其特征在于：上述半导体器件制造部具有的上述膜厚运算装置，根据上述被处理体用数据库部存储的上述被处理体上的膜厚数据以及上述监测用数据库部上存储的上述监测部的淀积量数据和上述相关参数，求出上述被处理体上淀积的膜的厚度。
27.根据权利要求25或26所述的半导体器件的制造系统，其特征在于：上述被处理体用数据库部和上述监测用数据库部分别在每次得到新膜厚数据和淀积量数据时存储这些数据，同时根据新的上述膜厚数据和新的上述淀积量数据更新上述相关参数。
28.一种半导体制造装置的清洗方法，其特征在于：
用半导体器件的制造方法对被处理体实施规定处理，该制造方法包括：
在容纳实施规定处理的被处理体的处理室内部配置上述被处理体，
将包括：由可透过和反射包含规定波长的光的材料形成的监测部、和形成为把向该监测部照射包含上述规定波长的光的光照射部、接收上述监测部的上述照射光的反射光的光接收部、把上述照射光和上述反射光与上述处理室内的气氛和引入到上述处理室内的物质分离的光路保护体的监测装置，配置成至少上述监测部的外侧暴露于上述处理室内，
开始上述规定处理，同时开始测定上述反射光的特征量，
通过测定上述反射光的特征量，测定上述监测部上淀积的淀积物的淀积量，
根据该淀积物的淀积量求出上述被处理体上淀积的膜的厚度，以及
根据上述被处理体上淀积的上述膜的厚度控制上述规定处理并进行上述规定处理；
然后，从上述处理室内部取出实施了上述规定处理的上述被处理体，向上述处理室内导入可去除上述监测部上淀积的淀积物的清洗用气体，直到上述监测部上淀积的淀积物的淀积量的测定值为零。
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