CN108511333B - 外延晶片的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外延晶片的制造方法，前述外延晶片的制造方法包括雾度背景测量工序（S3）、相关线设定工序（S4）、外延层生长工序（S5）、校正需要与否评价工序（S6），前述雾度背景测量工序为，在前述外延生长装置（11）的外部或内部，测量外延生长前的前述量产用衬底（13）的雾度的背景，前述相关线设定工序设定向载置于基座（18）的样品衬底（12）上进行外延生长时间接测量的衬底温度和外延生长刚结束后的雾度的增量相关线，前述外延层生长工序使外延层（13a）生长，前述校正需要与否评价工序评价是否需要高温计的校正。校正需要与否评价工序包括衬底温度测量工序（S6A）、衬底温度推定工序（S6B）、进行高温计的校正的第三校正工序（S6C）。

Description

外延晶片的制造方法

技术领域

本发明涉及使用外延生长装置来在衬底上使外延层生长的外延晶片的制造方法。

背景技术

以往，公开有以下晶片处理方法，借助加热机构将外延生长装置的处理腔内加热，向该被加热的处理腔内输送衬底，进而输送中控制基于加热机构的加热，使得为了防止衬底的翘曲，使衬底的正面和背面之间的温度差变小（例如，参照专利文献1。）。在该晶片处理方法中，加热机构是被配置于处理腔的上部及下部的卤素灯，借助高温计测量被该卤素灯加热的处理腔内的衬底和支承该衬底的基座的表面温度。具体地，高温计构成为，接受来自处理腔内的衬底和基座的热辐射能来测量它们的表面温度。此外，为了向处理腔输送衬底，使用输送机器人和升降机构等。

在这样组成的晶片处理方法中，基于高温计的检测输出控制卤素灯，即控制卤素灯的加热，使得输送中的衬底的正面及背面间的温度差变小，所以能够防止在向处理腔输送衬底时，在被输送机器人或升降机构等支承的衬底上产生翘曲。

专利文献1：日本特开2000－269137号公报（A）（权利要求4、0016段～0022段、0037段、图1）。

但是，在前述现有的专利文献1所示的晶片处理方法中，使用作为辐射温度计的高温计，由于该辐射温度计的特性上的理由，即由于利用红外能和会因为外部因素而变动的辐射率来计算温度这样的理由，辐射温度计的间接测量温度随着时间变化，与实际的衬底温度有偏差，所以需要定期地使用安装有热电偶的基座来直接测量处理腔内的衬底温度，来校正辐射温度计。有以下问题，该辐射温度计的校正需要极多的时间（2～3日），所以不能每次都进行外延生长处理后的辐射温度计的校正，此外，该辐射温度计的校正作业中不能在量产用衬底上使外延层生长。因此，例如仅在两年一次的定期整备时、或产生使外延层生长的量产用衬底的极端的品质异常时，进行温度的确认作业或辐射温度计的校正作业，这些作业的频率变低，并且不能监视辐射温度计的间接测量温度与实际的衬底温度的偏差，所以有使外延层生长的量产用衬底的品质逐渐下降的问题。

此外，在前述现有的专利文献1所示的晶片处理方法中，将处理腔内的衬底温度分别透过石英制的透明上壁及透明下壁来借助辐射温度计间接测量，若透明上壁及透明下壁变脏，则辐射温度计的间接测量温度与实际的衬底温度有偏差，有外延衬底的品质下降的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外延晶片的制造方法，前述外延晶片的制造方法能够，将对外延生长时的衬底温度进行间接测量的上部高温计（辐射温度计）或下部高温计在几小时的较短时间内准确地校正，由此提高使外延层生长的量产用衬底的品质。

本发明的另一目的在于提供一种外延晶片的制造方法，前述外延晶片的制造方法在实际生产的操作过程中，能够在在量产用衬底上使外延层生长的同时，监视上部高温计（辐射温度计）或下部高温计的间接测量温度与实际的衬底温度的偏差，由此能够在与设定温度非常近的温度下，在量产用衬底上实施外延生长。

本发明的又一目的在于提供一种外延晶片的制造方法，前述外延晶片的制造方法借助激光表面检测装置，分别测量外延生长刚结束后的样品用衬底的雾度和外延生长刚结束后的量产用衬底的雾度，由此能够准确地测量雾度。

为了实现前述目的，本发明具有以下方案。

（1）一种外延晶片的制造方法，前述外延晶片的制造方法使用外延生长装置（11），前述外延生长装置（11）分别在基座（18）的上方具有上部高温计（22），及在基座（18）的下方具有下部高温计（23），基于前述两高温计（22、23），使外延层（13a）在被载置于前述基座（18）的量产用衬底（13）上生长，前述外延晶片的制造方法具备雾度背景测量工序（S3）、相关线设定工序（S4）、外延层生长工序（S5）、校正需要与否评价工序（S6），前述雾度背景测量工序（S3）为，在前述外延生长装置（11）的外部或内部，测量外延生长前的前述量产用衬底（13）的雾度的背景，前述相关线设定工序（S4）为，通过在不同的温度设定的外延生长条件下进行衬底温度和雾度的增量的相关，设定相关线，前述衬底温度为，在向取代前述量产用衬底（13）而载置于基座（18）的前述样品衬底（12）上进行外延生长时，借助前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）来间接测量而得到的，前述雾度的增量为，从外延生长刚结束后测量的样品用衬底（12）的雾度减去前述背景而得到的，前述外延层生长工序（S5）为，在载置于前述基座（18）的前述量产用衬底（13）的上表面，使用前述外延生长装置，使外延层（13a）生长，前述校正需要与否评价工序（S6）为，基于前述外延生长工序（S5）的、外延生长时的前述量产用衬底（13）的温度、和外延生长刚结束后的前述量产用衬底（13）的雾度的相关关系，评价是否需要校正前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23），前述校正需要与否评价工序（S6）包括衬底温度测量工序（S6A）、衬底温度推定工序（S6B）、第三校正工序（S6C），前述衬底温度测量工序（S6A）为，在向前述量产用衬底（13）上进行外延生长时，借助前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）间接测量衬底温度Tx，前述衬底温度推定工序（S6B）为，将在前述外延生长刚结束后测量的量产用衬底（13）的雾度代入前述相关线，推定向前述量产用衬底（13）上进行外延生长时的衬底温度Ty，前述第三校正工序（S6C）为，在从外延生长时由前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）测量的衬底温度Tx，减去外延生长时的被推定的衬底温度Ty的值的绝对值即｜Tx－Ty｜的值（θ）超过既定的值的情况下，进行以下校正，使前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）的测量温度Tx为前述推定温度Ty的±5℃以内。

（2）如前述（1）所述的外延晶片的制造方法，其特征在于，还具备在前述相关线设定工序（S4）前进行的第一校正工序（S1）及第二校正工序（S2），在前述第一校正工序（S1）中，将前述上部高温计（22）及前述下部高温计（23）的一方校正为由热电偶（26）测量的温度的±5℃以内，前述热电偶（26）被安装于取代前述基座（18）而预先设置的温度校正用基座（17），在前述第二校正工序（S2）中，将前述上部高温计（22）及前述下部高温计（23）的另一方的测量值校正为，前述上部高温计（22）及前述下部高温计（23）的一方的被校正的值的±5℃以内。

（3）如前述（1）或（2）所述的外延晶片的制造方法，其特征在于，还具备硅附着监视工序S7，前述硅附着监视工序S7在前述外延层生长工序（S5）之后，借助前述上部高温计（22）及前述下部高温计（23）二者测量衬底温度Tx，判断借助前述上部高温计（22）被测量的衬底温度Txu和借助前述下部高温计（23）被测量的衬底温度Txl的差的绝对值即｜Txu－Txl｜是否为±5℃以内。

（4）如前述（1）或（2）所述的外延晶片的制造方法，其特征在于，在前述相关线设定工序（S4）中，借助前述下部高温计（23）间接测量外延生长时的前述样品衬底（12）的温度，在前述衬底温度测量工序（S6A）中，借助前述下部高温计（23），间接测量衬底温度Tx。

在前述（1）所述的外延晶片的制造方法中，先求出向样品用衬底（12）上进行外延生长时的衬底温度和外延生长刚结束后的样品用衬底（12）的雾度的相关关系，之后，测量向量产用衬底（13）上进行外延生长刚结束后的量产用衬底（13）的雾度，由此能够根据前述相关关系，准确地推定向量产用衬底（13）上进行外延生长时的衬底温度。由此，能够监视向量产用衬底（13）上进行外延生长时的衬底的设定温度与实际的温度的偏差，并且能够在短时间内校正上部高温计（22）或下部高温计（23）。此外，在实际生产的操作过程，能够在使外延层（13a）在量产用衬底（13）上生长的同时，监视上部高温计（22）或下部高温计（23）的间接测量温度Tx与实际的衬底温度的偏差，所以能够以与设定温度极近的温度对量产用衬底（13）实施外延生长。

在前述（2）所述的外延晶片的制造方法中，还具备进行前述相关线设定工序（S4）前的第一校正工序（S1）及第二校正工序（S2），基于温度校正用基座（17）的实测值将上部高温计（22）及下部高温计（23）的一方校正，基于该校正值将上部高温计（22）及下部高温计（23）的另一方校正，所以在前述（1）的效果的基础上，还能够以更高的精度设定相关线。

在前述（3）所述的外延晶片的制造方法中，在前述外延层生长工序（S5）后，借助前述上部高温计（22）及前述下部高温计（23）二者测量衬底温度Tx，判断借助前述上部高温计（22）测量的衬底温度Txu和借助前述下部高温计（23）测量的衬底温度Txl的差的绝对值即｜Txu－Txl｜是否为±5℃以内，由此能够判断例如使层厚为20μm以上的外延层生长的情况的腔内的硅附着的状态。并且，需要的话，能够合适地构成上部高温计（22）及下部高温计（23），或能够以合适的时机将腔内洗净。

在前述（4）所述的外延晶片的制造方法中，借助前述下部高温计（23）间接测量外延生长时的前述样品衬底（12）的温度，在前述衬底温度测量工序（S6A）中，借助前述下部高温计（23）间接测量衬底温度Tx，所以与使用上部高温计（22）的情况相比，对外延生长时附着于腔内的硅的间接测量的精度的影响较少。这是由于外延生长时硅不会绕到基座的背面。因此，能够更高精度地间接测量衬底的温度。

（5）如前述（1）或（2）所述的外延晶片的制造方法，其特征在于，利用激光表面检测装置，分别测量外延生长刚结束后的样品用衬底（12）的雾度和外延生长刚结束后的量产用衬底（13）的雾度。

通常，在外延生长处理后进行洗净处理，但根据洗净条件，雾度值也变化，所以在如前述（5）所述的外延晶片的制造方法中，借助激光表面检测装置（27），分别测量外延生长刚结束后且洗净处理前的样品用衬底（12）的雾度和外延生长刚结束后的量产用衬底（13）的雾度，所以能够准确地测量雾度。

（6）如前述（1）或（2）所述的外延晶片的制造方法，其特征在于，在前述第三校正工序（S6C）中，在从外延生长时借助前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）测量的衬底温度Tx，减去外延生长时的被推定的衬底温度Ty的值的绝对值即｜Tx－Ty｜的值（θ）超过5℃的情况下，进行以下校正，使前述上部高温计（22）的测量温度Tx为前述推定温度Ty的±5℃以内。

在如前述（6）所述的外延晶片制造方法中，在前述外延生长时的量产衬底（13）的间接测量温度Tx、和外延生长时的量产衬底（13）的推定温度Ty的差超过5℃时，进行使前述间接测量温度Tx和前述推定温度Ty一致的校正（成为±5℃以内的校正），所以能够以相对于设定温度±5℃以内的温度对量产用衬底实施外延生长。

若上所述，根据本发明，设定相关线，前述相关线为衬底温度和雾度的相关线，前述衬底温度为，在向样品衬底上进行外延生长时借助上部高温计或下部高温计间接测量而得到的，前述雾度为，从外延生长刚结束后测量的样品用衬底的雾度减去外延生长前的背景而得到的，在向量产用衬底上进行外延生长时，借助上部高温计或下部高温计间接测量衬底温度，将从在外延生长刚结束后测量的量产用衬底的雾度减去背景而得到的雾度，代入前述相关线，推定向量产用衬底上进行外延生长时的衬底温度，进而进行使上部高温计或下部高温计的测量温度与前述推定温度一致的校正（例如±5℃以内），所以能够在向量产用衬底上进行外延生长时，监视衬底的设定温度与实际的温度的偏差，能够在短时间内校正上部高温计或下部高温计。结果，在使设定温度与实际的温度一致的状态下，能够在量产用衬底上进行外延生长，所以能够提高外延衬底的品质。此外，在实生产的操作过程中，能够在量产用衬底上使外延层生长的同时，监视上部高温计或下部高温计的间接测量温度与实际的衬底温度的偏差，所以能够以与设定温度极近的温度对量产用衬底实施外延生长。结果，对外延层能够抑制滑移的产生，能够使由自动掺杂量增加引起的比电阻分布均匀，能够减少由氧化膜除去不足引起的光点缺陷（LPD，Light Point Defect）。这里，所谓光点缺陷，是指使用光散射式粒子计数器来在外延层表面上观察的所有的表面缺陷。

此外，借助安装于温度校正用基座的温度传感器校正上部高温计或下部高温计后，使下部高温计或上部高温计的测量值与上部高温计或下部高温计的校正值一致，所以能够以更高的精度设定相关线。

此外，将衬底的温度的间接测量用腔内的硅附着的影响较少的下部高温计进行测量，所以能够将衬底的温度以更高精度间接测量。

此外，用激光表面检测装置分别测量外延生长刚结束后的样品用衬底的雾度和外延生长刚结束后的量产用衬底的雾度，由此能够排除由洗净处理引起的雾度变化的不利影响，进而，与减去外延生长前的背景的雾度相关，所以补偿外延生长前的量产用衬底的雾度的波动，所以能够准确地测量雾度。结果，能够提高雾度的相关线的精度。

进而，在由上部高温计或下部高温计间接测量的外延生长时的量产用衬底的温度、和将量产用衬底的雾度代入相关线来推定的外延生长时的量产用衬底的温度的差超过5℃超时，若进行使前述间接测量的量产用衬底的温度与前述推定的量产用衬底的温度一致的校正，则能够以相对于设定温度±5℃以内的温度对量产用衬底实施外延生长。结果，能够获得前述效果，即能够抑制向外延层的滑移的产生，能够使由自动掺杂量增加引起的比电阻分布均匀，能够减少由氧化膜除去不足引起的的光点缺陷。

附图说明

图1是本发明的实施方式的外延晶片的制造方法中所用的外延生长装置要部截面结构图，表示在外延生长装置的处理腔中收纳有温度校正用基座及样品用衬底收纳的状态。

图2是本发明的实施方式的外延晶片的制造方法中所用的外延生长装置要部截面结构图，表示在处理腔中收纳有基座和样品用衬底或量产用衬底的状态。

图3是表示利用激光表面检测装置测量外延生长刚结束后的外延层上表面的雾度的状态的结构图。

图4是表示外延生长时的衬底温度和从外延生长刚结束后的雾度减去外延生长前的背景（バックグラウンド）的雾度的平均值的相关关系的图。

图5是表示本发明的外延晶片的制造方法的前半部分的流程图。

图6是表示本发明的外延晶片的制造方法的后半部分的流程图。

具体实施方式

接着，基于附图，对用于实施的方式进行说明。

如图1及图2所示，在样品用的硅衬底12（以下仅称作样品用衬底）及量产用的硅衬底13（以下仅称作量产用衬底）的上表面上，使用外延生长装置11使外延层生长。样品用衬底12及量产用衬底13由同一材质形成为同一形状。该外延生长装置11具备处理腔14、加热机构16、温度校正用基座17或基座18、升降旋转机构19、供气排气机构21、上部高温计22、下部高温计23、控制器24，前述处理腔14收纳样品用衬底12或量产用衬底13，前述加热机构16将该处理腔14内加热，前述温度校正用基座17或基座18载置样品用衬底12或量产用衬底13，前述升降旋转机构19支承温度校正用基座17或基座18，进行升降旋转，前述供气排气机构21将用于在样品用衬底12或量产用衬底13的上表面，使外延层生长的气体相对于处理腔14供给排出，前述上部高温计22间接测量处理腔14内的样品用衬底12或量产用衬底13的上表面的温度，前述下部高温计23间接测量处理腔14内的温度校正用基座17或基座18的下表面的温度，前述加热机构16基于上部高温计22及下部高温计23的各检测输出控制加热机构16。

前述处理腔14具有透明上壁14a、透明下壁14b、侧壁14c，前述透明上壁14a覆盖样品用衬底12或量产用衬底13的上表面，前述透明上壁14a是石英制的，前述透明下壁14b覆盖样品用衬底12或量产用衬底13的下表面，前述透明下壁14b是石英制的，前述侧壁14c覆盖样品用衬底12或量产用衬底13的周面，前述侧壁14c是石英制的。此外，透明下壁14b由固定下壁14e和可动下壁14f构成，前述固定下壁14e形成有开口部14d，前述开口部14d用于将样品用衬底12或量产用衬底13收纳于处理腔14或从处理腔14取出，前述可动下壁14f能够敞开地将开口部14d闭合。加热机构16具有上部灯16a和下部灯16b，前述上部灯16a由卤素灯构成，前述卤素灯沿透明上壁14a隔开既定的间隔地配设于该透明上壁14a的上方，前述下部灯16b由卤素灯构成，前述卤素灯沿透明上下壁14b隔开既定的间隔地配设于该透明下壁14b的下方。此外，升降旋转机构19具有支轴19b、保持筒19c、前述透明下壁14f、移动机构（图中未示出）、旋转机构（图中未示出）、多个承接件19a，前述多个承接件19a保持温度校正用基座17或基座18，前述支轴19b支承这些承接件19a，前述保持筒19c将该支轴19b能够旋转地保持，前述透明下壁14f被嵌于保持筒19c的上端，能够敞开地将开口部14d闭合，前述移动机构（图中未示出）使保持筒19c移动，前述旋转机构（图中未示出）被设于移动机构，使支轴19b旋转。另外，在前述温度校正用基座17上安装热电偶26（图1），能够借助该热电偶26直接测量被收纳于处理腔14、且被加热机构16加热的温度校正用基座17的温度。在该实施方式中，热电偶26被插入从温度校正用基座17的外周面朝向中心形成的孔17a。

另一方面，供气排气机构21具有导入口21a和排出口21b，前述导入口21a形成于侧壁14c的侧面，将用于使硅单晶在样品用衬底12或量产用衬底13的上表面上堆积的硅烷气体等原料气体和载气导入处理腔14，前述排出口21b形成于侧壁14c的侧面，将穿过处理腔14内的样品用衬底12或量产用衬底13的上表面的原料气体及载气从处理腔14排出。此外，上部高温计22被设置于比上部灯16a靠上方的位置，且朝向处理腔14内的样品用衬底12或量产用衬底13的上表面，下部高温计23被设置于比下部灯14b靠下方的位置，且朝向处理腔14内的温度校正用基座17或基座18的下表面。上部高温计22利用受热板，接受被上部灯16a加热而变为高温的样品用衬底12或量产用衬底13发出的辐射能，将其温度上升借助内置的非接触型的温度传感器（例如，红外线辐射温度计、热电偶等）转换为热电动势，测量样品用衬底12或量产用衬底13的上表面温度，是间接地测量样品用衬底12或量产用衬底13的上表面温度的辐射温度计。下部高温计23利用受热板，接受被下部灯16b加热而变为高温的温度校正用基座17或基座18发出的辐射能，将其温度上升借助内置的非接触型的温度传感器（例如，红外线辐射温度计、热电偶等）转换为热电动势，测量温度校正用基座17或基座18的下表面温度，是间接地测量温度校正用基座17或基座18的下表面温度的辐射温度计。前述上部高温计22及下部高温计23的各检测输出被控制输入地连接于控制器24，控制器24的控制输出被分别连接于上部灯16a及下部灯16b。另外，前述上部高温计22及下部高温计23由于其特性上的理由，即由于利用红外能和会因为外部因素而变动的辐射率计算温度这样的理由，上部高温计22或下部高温计23的间接测量温度随着时间变化，与实际的衬底温度有偏差，所以需要定期地校正。

另一方面，如图3所示，在样品用衬底12或量产用衬底13的上表面使外延层12a、13a生长，在该生长工序刚完成之后，使用激光表面检测装置27测量外延层12a、13a上表面的雾度。该激光表面检测装置27具备光产生机构（激光管）、镜片29、宽凹面镜31、宽光电转换元件32，前述光产生机构（激光管）产生激光，前述镜片29接近外延层12a、13a的上表面地设置，使光产生机构产生且输入光反射镜28反射的激光折射・聚光，照射至外延层12a、13a的上表面，前述宽凹面镜31将被照射于外延层12a、13a的上表面而从外延层12a、13a的上表面在各个方向上反射的激光的大部分汇聚，前述宽光电转换元件32接收由该宽凹面镜31汇聚的激光，转换为电气信号。宽凹面镜31以其中心轴与镜片29的中心轴一致的方式被配置于外延层12a、13a的上方。此外，图3的附图标记33是如下窄反射镜，前述窄反射镜仅将被照射于外延层12a、13a的上表面而从外延层12a、13a的上表面向大致垂直方向反射的光汇聚，附图标记34是如下窄光电转换元件，前述窄光电转换元件接受由窄反射镜33汇聚的激光来转换为电气信号。

具体的测量装置能够使用例如KLA Tencor公司制的SurfscanSP1，此外也可以使用SP2或SP3的DWO模式（Dark Field Wide Oblique模式、暗视野宽斜入射模式）。

基于图1～图6，对在用这样构成的外延生长装置11及激光表面检测装置27管理处理腔14内的温度的同时制造外延晶片的方法进行说明。

首先，借助安装于取代基座18而预先设置的温度校正用基座17的热电偶26，对上部高温计22或下部高温计23进行校正（第一校正工序：S1）。以下，以校正上部高温计22的情况为例来具体说明。在温度校正用基座17的孔17a中插入热电偶26，且在该基座17的上表面载置有样品用衬底12的状态下，将样品用衬底12的上表面及基座17的下表面用上部灯16a及下部灯16b分别加热（图1）。此时，对上部灯16a以既定的电力继续供给既定时间后，使该电力阶段性地变化，使样品用衬底12的上表面温度阶段性地变化，比较利用上部高温计22间接地测量的样品用衬底12的上表面温度、和利用热电偶26直接地测量的温度校正用基座17的厚度方向的中央的温度。这里，对上部灯16a继续供给既定的电力时间为，至少温度校正用基座17的厚度方向的中央部的温度与样品用衬底12的上表面温度一致的时间。然后，进行使间接地测量样品用衬底12的上表面温度的上部高温计22的测量值，与直接地测量温度校正用基座17的厚度方向的中央的温度的热电偶26的测量值一致的校正（例如，±5℃以内）。

在第一校正工序S1中，校正下部高温计23的情况与上述的校正上部高温计22的情况同样地进行即可。其中，取代上部高温计22而使用下部高温计23，取代上部灯16a而使用下部灯16b即可。

接着，使上部高温计22及下部高温计23的一方的测量值与上部高温计22及下部高温计23的另一方的被校正的值一致（例如，±5℃以内）（第二校正工序：S2）。以下，以校正下部高温计23的情况为例具体说明。从处理腔14取出载置有样品用衬底12的温度校正用基座17，将温度校正用基座17与未安装有热电偶26的基座18交换，并且将样品用衬底12载置于该基座18上，在此状态下，对上部灯16a及下部灯16b供给电力，将样品用衬底12的上表面及基座18的下表面分别加热。在经过既定时间而样品用衬底12的上表面温度和基座18的下表面温度变为相同时，即处理腔14内呈热平衡的状态时，使间接地测量基座18的下表面温度的下部高温计23的测量值与上部高温计22的校正值一致（例如，±5℃以内）。

在第一校正工序S2中，校正上部高温计22的情况与上述的校正下部高温计23的情况相同地进行即可。其中，取代下部高温计23而使用上部高温计22，取代下部灯16b而使用上部灯16a即可。

接着，在前述外延生长装置11的外部或内部，测量外延生长前的样品用衬底或前述量产用衬底13的雾度的背景（雾度背景测量工序：S3）。例如，在向外延生长装置11搬入晶片前（事先）测量晶片的雾度。此外，也可以在外延生长装置11的内部，在向外延生长室输送晶片的途中测量晶片的雾度。

接着，设定相关线，前述相关线为，向载置于基座18的前述样品衬底12上进行外延生长时借助上部高温计22间接测量的衬底温度、和从外延生长刚结束后测量的样品用衬底12的雾度减去前述背景的雾度的增量的相关线（相关线设定工序：S4）。具体地，首先，在将样品用衬底12的上表面温度保持为既定值的状态下，使外延层12a在样品用衬底12上生长后，用激光表面检测装置27测量样品用衬底12的外延层12a上表面的雾度（图2及图3）。然后，从在外延层的生长后被测量的雾度，减去在相关线设定工序S4中测量的外延层的生长前测量的雾度的背景，算出雾度的增量。若详细说明该雾度的测量，则首先借助输入光反射镜28使光产生机构产生的激光反射，进而用镜片使其折射・聚光来照射至外延层12a上表面。接着将在外延层12a上表面上将反射的激光借助宽凹面镜31来汇聚，宽光电转换元件32接受该被汇聚的激光来转换成电气信号。由此，测量样品用衬底12的外延层12a上表面的雾度（表面粗糙度）。多次重复前述测量。即，改变样品用衬底12的上表面温度，多次重复样品衬底12的外延层12a上表面的雾度的测量。由此得到表示样品用衬底12的上表面温度和外延层12a上表面的雾度的关系的多个点。结果，能够基于这些点设定样品用衬底12的上表面温度和样品用衬底12的雾度的相关线（图4）。借助前述激光表面检测装置27，在外延生长刚结束后，分别测量洗净处理前的样品用衬底12的雾度和外延生长刚结束后的量产用衬底13的雾度，所以能够准确地测量雾度。结果，能够提高雾度的相关线的精度。另外，前述样品用衬底12的雾度的值是取决于激光表面检测装置21的激光产生机构（激光管）的值，所以从前述相关线求出的相关式对于每个激光管都是必要的。此外，该相关式能够用2次式来近似，此时的相关系数为0.99以上（在图4中为0.998。）。进而，前述相关线可以是曲线，也可以是直线。

在前述相关线的设定完成后，在向量产用衬底13上进行外延生长时借助上部高温计22间接测量衬底温度Tx。具体地，将量产用衬底13收纳于处理腔14，使外延层13a在该量产用衬底13上生长（图2及图5）（外延层生长工序：S5）。借助上部高温计22将该外延生长13a时的衬底温度Tx间接地测量（衬底温度测量工序：S6A）。接着，将外延生长刚结束后测量的量产用衬底13的雾度代入前述相关线，推定向量产用衬底13上进行外延生长时的衬底温度Ty（衬底温度推定工序：S6B）。具体地，向量产用衬底13上进行外延层13a的生长刚完成后，使用激光表面检测装置27将光照射于外延层13a上表面，测量外延生长后的量产用衬底13的雾度（图3）。该量产用衬底13的雾度与前述样品用衬底12的雾度的测量方法同样地测量。然后，将从外延生长后的量产用衬底13的雾度减去背景的雾度的增量代入前述相关线，推定向量产用衬底13上进行外延生长时的衬底温度Ty后，求出前述上部高温计22的间接测量温度Tx和代入前述相关线的推定温度Ty的差。进而在前述间接测量温度Tx和前述推定温度Ty的差θ超过既定值时（例如超过5℃），进行使上部高温计22的测量温度Tx与前述推定温度Ty一致的校正（例如±5℃以内）（第三校正工序：S6C）。差θ为既定值以下的情况下，判断成不需要高温计的校正，原样进行下一次的外延生长工序。

具体地，在考虑间接测量温度Tx和前述推定温度Ty的差θ产生的频率、和温度的推定精度的基础上，在前述差θ超过如5℃时，进行使上部高温计22的测量温度Tx与前述推定温度Ty一致的校正（例如±5℃以内）。由此，能够以相对于设定温度±5℃以内的温度对量产用衬底实施外延生长，所以能够抑制朝向外延层13a的滑移（スリップ）的产生，能够使由自动掺杂量增加引起的比电阻（比抵抗）分布均匀，能够减少由氧化膜除去不足引起的光点缺陷。

也可以是，在以多个量产用衬底13为对象，连续地制造外延晶片的情况下，对于多个外延生长后的量产用衬底13的每一个，进行校正需要与否评价工序S6，以全部量产用衬底13为对象，监视衬底的推定温度Ty和间接测量温度Tx的偏差。此外，也可以是，总是使以全部量产用衬底13为对象进行监视的结果反映至下一次的外延晶片制造条件。

作为监视全部量产用衬底的对象，使其结果每次都反映至下一次的外延晶片的制造条件，由此能够以极高的精度进行外延晶片的制造条件的温度管理。

此外，也可以是，在前述外延层生长工序S5后，用前述上部高温计22及前述下部高温计23二者测量衬底温度Tx，判定借助前述上部高温计22测量的衬底温度Txu和借助前述下部高温计23测量的衬底温度Txl的差的绝对值、即｜Txu－Txl｜是否为±5℃以内（硅附着监视工序S7）。

在硅附着监视工序S7的判定中，若｜Txu－Txl｜为±5℃以内，则返回至作为下一个工序的衬底温度测量工序S6A。｜Txu－Txl｜超过±5℃的情况下，不直接返回至作为下一个工序的衬底温度测量工序S6A，将上部高温计22及下部高温计23适当地构成，进行腔内的洗净。

通过硅附着监视工序S7，能够判定，例如使层厚为20μm以上的外延层生长的情况的腔内的硅附着的状态。并且，必要的话，能够将上部高温计22及下部高温计23适当地构成，能够以合适的时机洗净腔内。

结果，与不进行硅附着监视工序S7的情况相比，能够频繁地进行精度更高的外延晶片生长条件的控制。由此，能够以较高的再现性制造更高品质的外延晶片。

在这样地构成的外延晶片的制造方法中，根据向样品用衬底12上进行外延生长时的衬底温度和外延生长刚结束后的样品用衬底12的雾度的相关关系，测量向量产用衬底13上进行外延生长刚结束后的量产用衬底13的雾度，由此能够准确地推定外延生长时的衬底温度。由此，能够监视向量产用衬底13上进行外延生长时的衬底的设定温度和实际的温度的偏差，并且能够将上部高温计22在短时间（约30分）内校正。结果，能够在使设定温度与实际的温度一致的状态下，在外延层13a上使量产用衬底13生长，所以能够提高外延衬底的品质。此外，在实际生产的操作过程中，能够使外延层13a在量产用衬底13上生长，同时监视基于上部高温计22的间接测量温度Tx与实际的衬底温度的偏差，所以能够以与设定温度极近的温度对量产用衬底实施外延生长。结果，能够得到前述效果，即能够抑制向外延层13a的滑移的产生，能够使由自动掺杂量增加引起的比电阻分布均匀，能够减少由氧化膜除去不足引起的光点缺陷。

另外，在前述实施方式中，作为衬底举硅衬底为例，但也能够应用于SiGe衬底、SiC衬底、Ge衬底等。

产业上的可利用性

更严密地进行外延晶片的制造的温度的管理，由此能够以更高的精度制造外延晶片。进而，能够使外延晶片的生产性提高。

附图标记说明

11 外延生长装置

12 样品用衬底

13 量产用衬底

13a 外延层

17 温度校正用基座

18 基座

22 上部高温计

23 下部高温计

26 温度传感器

27 激光表面检测装置

Tx 借助上部高温计间接测量的量产用衬底的温度

Ty 代入相关线来推定的量产用衬底的温度。

Claims (5)

1.一种外延晶片的制造方法，前述外延晶片的制造方法为，分别在基座（18）的上方具有上部高温计（22），及在基座（18）的下方具有下部高温计（23），基于前述两高温计（22、23），将被载置于前述基座（18）的量产用衬底（13）加热，在前述衬底上生长出外延层（13a），其特征在于，

具备雾度背景测量工序（S3）、相关线设定工序（S4）、外延层生长工序（S5）、校正需要与否评价工序（S6），

前述雾度背景测量工序（S3）为，测量外延生长前的前述量产用衬底（13）及样品衬底（12）的雾度的背景，

前述相关线设定工序（S4）为，通过在不同的温度设定的外延生长条件下进行衬底温度和雾度的增量的相关，设定相关线，前述衬底温度为，在向取代前述量产用衬底（13）而载置于基座（18）的前述样品衬底（12）上进行外延生长时，借助前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）进行间接测量而得到的，前述雾度的增量为，从外延生长刚结束后测量的样品用衬底（12）的雾度减去前述背景而得到的，

前述外延层生长工序（S5）为，在载置于前述基座（18）的前述量产用衬底（13）的上表面上，使用前述外延生长装置，使外延层（13a）生长，

前述校正需要与否评价工序（S6）为，基于前述外延层生长工序（S5）的、外延生长时的前述量产用衬底（13）的温度、和外延生长刚结束后的前述量产用衬底（13）的雾度的相关关系，评价是否需要校正前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23），

前述校正需要与否评价工序（S6）包括衬底温度测量工序（S6A）、衬底温度推定工序（S6B）、第三校正工序（S6C），

前述衬底温度测量工序（S6A）为，在向前述量产用衬底（13）上进行外延生长时，借助前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）间接测量衬底温度Tx，

前述衬底温度推定工序（S6B）为，将前述外延生长刚结束后测量的量产用衬底（13）的雾度代入前述相关线，推定向前述量产用衬底（13）上进行外延生长时的衬底温度Ty，

前述第三校正工序（S6C）为，在从在外延生长时由前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）测量的衬底温度Tx，减去外延生长时的被推定的衬底温度Ty的值的绝对值即｜Tx－Ty｜的值（θ）超过既定的值的情况下，进行以下校正，使前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）的测量温度Tx为前述推定温度Ty的±5℃以内，

还具备硅附着监视工序（S7），前述硅附着监视工序（S7）在前述外延层生长工序（S5）之后，借助前述上部高温计（22）及前述下部高温计（23）二者测量衬底温度Tx，判断借助前述上部高温计（22）被测量的衬底温度Txu和借助前述下部高温计（23）被测量的衬底温度Txl的差的绝对值即｜Txu－Txl｜是否为±5℃以内。

2.如权利要求1所述的外延晶片的制造方法，其特征在于，

还具备在前述相关线设定工序（S4）前进行的第一校正工序（S1）及第二校正工序（S2），

在前述第一校正工序（S1）中，将前述上部高温计（22）及前述下部高温计（23）的一方校正为被热电偶（26）测量的温度的±5℃以内，前述热电偶（26）被安装于取代前述基座（18）而预先设置的温度校正用基座（17），

在前述第二校正工序（S2）中，将前述上部高温计（22）及前述下部高温计（23）的另一方的测量值校正为，前述上部高温计（22）及前述下部高温计（23）的一方的被校正的值的±5℃以内。

3.如权利要求1或2所述的外延晶片的制造方法，其特征在于，

在前述相关线设定工序（S4）中，借助前述下部高温计（23），间接测量外延生长时的前述样品衬底（12）的温度，

在前述衬底温度测量工序（S6A）中，借助前述下部高温计（23），间接测量衬底温度Tx。

4.如权利要求1或2所述的外延晶片的制造方法，其特征在于，

利用激光表面检测装置，分别测量外延生长刚结束后的样品用衬底（12）的雾度和外延生长刚结束后的量产用衬底（13）的雾度。

5.如权利要求1或2所述的外延晶片的制造方法，其特征在于，

在前述第三校正工序（S6C）中，在从在外延生长时借助前述上部高温计（22）或前述下部高温计（23）测量的衬底温度Tx，减去外延生长时的被推定的衬底温度Ty的值的绝对值即｜Tx－Ty｜的值（θ）超过5℃的情况下，进行以下校正，使前述上部高温计（22）的测量温度Tx为前述推定温度Ty的±5℃以内。

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