[发明专利]薄膜的膜厚监控方法和基板温度测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在现场监控CVD装置的反应炉内基板上的薄膜厚度的膜厚监控方法和采用扩散炉内的基板温度测定方法的、薄膜厚度控制。

背景技术

下面，说明现场监控在CVD装置的炉内成膜的膜厚的现有膜厚监控方法(第1现有技术)。

过去，在半导体装置的制造中，使用CVD(化学水蒸气沉积)装置在半导体基板(薄片)上形成薄膜。

然而，在CVD装置中要求高温的热工序，当由该CVD装置形成薄膜时，没有在现场对膜厚进行监控的方法。因此，在现状下，一般是按以下那样的方法测定膜厚。首先，同时或连续地将试验用的薄片成膜。然后，取出该试验用的薄片，另行通过膜厚测定装置测定膜厚。

下面，说明现有扩散炉内的基板温度测定方法(第2现有技术)

过去，为了不污染基板地测定扩散炉(热处理炉)内的基板温度，有通过玻璃纤维取出基板的辐射光后用辐射温度计进行测定的方法。在片叶型的热处理炉中，可使用该方法进行温度测定。

然而，在上述第1现有技术中，成膜过程中不能在现场得知膜厚，而是仅可在成膜后确认膜厚。为此，即使在成膜时由于某种原因形成与目标膜厚不同的膜厚，也不能事先避免形成不同的膜厚。

另外，在上述第2现有技术中，在通常用于门氧化膜的形成的间歇式扩散炉中，由于在制造半导体组件的基板的上下设置假(ダミ-)用基板，所以，实际上不可能通过玻璃纤维取出基板的辐射光。

发明内容

从某一侧面看到的本发明的膜厚监控方法包括：当使用具有反应炉的CVD(化学水蒸气沉积)装置在上述反应炉内的基板上形成薄膜时，在上述反应炉的外部测定来自上述反应炉内的辐射光，获得上述辐射光的辐射率变化与形成于上述基板上的薄膜的膜厚变化的关系；当在获得上述辐射率变化与上述膜厚变化的关系后使用上述CVD装置在基板上形成薄膜时，测定上述辐射光的上述辐射率的变化；根据获得的上述辐射率变化与上述膜厚变化的关系，从所所测定出的上述辐射光的上述辐射率的变化，推定形成于上述反应炉内的基板上的上述薄膜的膜厚。

附图说明    

图1为示出用于本发明第1实施形式的膜厚监控方法的CVD装置的构成的图。

图2为图1中用虚线2示出的、配置于石英管上的辐射温度计近旁的放大图。

图3为示出形成钌(Ru)膜时的辐射率与薄片上的Ru膜厚的关系的图。

图4为示出进行气体清洗时的辐射率与形成于薄片上的薄膜的膜厚的关系的图。

图5为示出用于本发明第2实施形式的基板温度测定方法的扩散炉内的构成的断面图。

图6为图5中的半导体基板和玻璃纤维的放大断面图。

图7为示出用于本发明第3实施形式的基板温度测定方法中的扩散炉内的构成的断面图。

图8为示出用于本发明第4实施形式的基板温度测定方法中的扩散炉内的构成的断面图。

图9为示出用于本发明第5实施形式的基板温度测定方法中的扩散炉内的构成的断面图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施形式。当进行以下说明时，在所有图的共同部分采用共同的参照符号。

第1实施形式

下面说明本发明的第1实施形式的CVD装置中的膜厚监控方法。

图1为示出用于第1实施形式的膜厚监控方法的CVD装置的构成的图。该图所示CVD装置为立式的LPCVD装置。

如图1所示，立式的LPCVD装置包括具有石英管11的反应炉、密封盖12、辐射温度计(高温计)13、及加热器14。在反应炉上部的石英管11上通过导入管15设置辐射温度计13。在石英管11的侧面和上面设置加热器14。另外，在反应炉内的中央附近的密封盖12上载置用于支持多片半导体基板(薄片)16的基板支杆17。

图2为图1中用虚线2示出的配置于石英管11上的辐射温度计13近旁的放大图。在辐射温度计13与石英管11之间设置筒状的导入管15。导入管15用于将从石英管11内部辐射出的辐射光引导至辐射温度计13，同时还具有隔断来自石英管11内部以外的周围的光的作用。

下面，说明利用上述LPCVD装置而在薄片16上形成的薄膜的膜厚监控方法。

如上述那样，为了防止来自加热器14等的光对辐射温度计13的影响，即防止杂射光的影响，由筒状的导入管15将来自石英管11内部的光19引导至辐射温度计13。这样，辐射温度计13可仅测定来自石英管11内部的辐射率。

由上述LPCVD装置在薄片16上堆积薄膜18。这样，在薄膜18成膜到薄片16上的同时，在石英管11内壁也同样地附着薄膜18。