JP2003133239A - エピタキシャル成長方法およびエピタキシャル成長装置 - Google Patents
エピタキシャル成長方法およびエピタキシャル成長装置Info
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- JP2003133239A JP2003133239A JP2001330093A JP2001330093A JP2003133239A JP 2003133239 A JP2003133239 A JP 2003133239A JP 2001330093 A JP2001330093 A JP 2001330093A JP 2001330093 A JP2001330093 A JP 2001330093A JP 2003133239 A JP2003133239 A JP 2003133239A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハ内の局所的温度差が生じない、また歩
留まりが向上し、完成した半導体素子の特性が安定する
エピタキシャル成長方法およびエピタキシャル成長装置
を得る。 【解決手段】 サセプタ上にウエハを少なくとも１枚搭
載し、前記ウエハに薄膜をエピタキシャル成長するエピ
タキシャル成長方法において、複数の放射温度計を用い
て、前記ウエハの表面温度とサセプタ表面温度とを計測
し、ウエハ表面温度とサセプタ表面温度の計測値を比較
し、サセプタとウエハの密着度の良否を前記計測値の比
較値にて判断し、薄膜を成長させるエピタキシャル成長
方法とする。
留まりが向上し、完成した半導体素子の特性が安定する
エピタキシャル成長方法およびエピタキシャル成長装置
を得る。 【解決手段】 サセプタ上にウエハを少なくとも１枚搭
載し、前記ウエハに薄膜をエピタキシャル成長するエピ
タキシャル成長方法において、複数の放射温度計を用い
て、前記ウエハの表面温度とサセプタ表面温度とを計測
し、ウエハ表面温度とサセプタ表面温度の計測値を比較
し、サセプタとウエハの密着度の良否を前記計測値の比
較値にて判断し、薄膜を成長させるエピタキシャル成長
方法とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エピタキシャル成
長装置における、成長温度を計測し、ウエハとサセプタ
とのフィッティングの良否を判断するエピタキシャル成
長方法およびエピタキシャル成長装置に関するものであ
る。
長装置における、成長温度を計測し、ウエハとサセプタ
とのフィッティングの良否を判断するエピタキシャル成
長方法およびエピタキシャル成長装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来のエピタキシャル成長装置
の概略図である。従来のエピタキシャル成長装置は、サ
セプタ１、ワークコイルカバー２、ワークコイル３、台
座４、ベルジャー５、ガス噴出ノズル７，第１の放射温
度計８より構成される。
の概略図である。従来のエピタキシャル成長装置は、サ
セプタ１、ワークコイルカバー２、ワークコイル３、台
座４、ベルジャー５、ガス噴出ノズル７，第１の放射温
度計８より構成される。
【０００３】図４は、従来のエピタキシャル成長装置の
温度モニタ方式の説明図である。図４（ａ）に示すよう
に、サセプタ１は、ワークコイル３上を回転する構造に
なっており、該ワークコイルには高周波電源が供給され
ており、図４（ｃ）に示すごとく、誘導電流が流れるこ
とにより、図４（ｂ）に示すように、第１の放射温度計
８により計測されたサセプタ１の温度１１は均一なもの
となる。この時、第１の放射温度計８により計測された
温度により電源にフィードバックがかかり、規定の温度
になるように電源のパワーが調整される。
温度モニタ方式の説明図である。図４（ａ）に示すよう
に、サセプタ１は、ワークコイル３上を回転する構造に
なっており、該ワークコイルには高周波電源が供給され
ており、図４（ｃ）に示すごとく、誘導電流が流れるこ
とにより、図４（ｂ）に示すように、第１の放射温度計
８により計測されたサセプタ１の温度１１は均一なもの
となる。この時、第１の放射温度計８により計測された
温度により電源にフィードバックがかかり、規定の温度
になるように電源のパワーが調整される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来は、図５（ａ）に
示すように、回転するサセプタ１上のウエハが搭載され
る部分１３の温度を放射温度計８にて計測した場合、図
５（ｂ）に示すように、均一な温度分布１４を呈し、図
６に示すように、サセプタ１上にウエハ６を搭載し、ウ
エハが搭載された部分１３の温度計測を行った場合で
も、ウエハとサセプタとがフィッティングしていれば、
図６（ｂ）に示すように、均一な温度分布１６を呈す
る。
示すように、回転するサセプタ１上のウエハが搭載され
る部分１３の温度を放射温度計８にて計測した場合、図
５（ｂ）に示すように、均一な温度分布１４を呈し、図
６に示すように、サセプタ１上にウエハ６を搭載し、ウ
エハが搭載された部分１３の温度計測を行った場合で
も、ウエハとサセプタとがフィッティングしていれば、
図６（ｂ）に示すように、均一な温度分布１６を呈す
る。
【０００５】しかし、図７に示すように、例えば、反り
のあるウエハを搭載した場合、ウエハ６とサセプタ１の
間でフィッティングしてない部分ができ、サセプタ１か
らの温度がウエハ６に伝わらず、図７（ｂ）に示すよう
に、ウエハ６とサセプタ１とのフィッティングされてい
ない部分で温度の不均一（温度差１９）が発生し、エピ
タキシャル成長にバラツキが発生していた。
のあるウエハを搭載した場合、ウエハ６とサセプタ１の
間でフィッティングしてない部分ができ、サセプタ１か
らの温度がウエハ６に伝わらず、図７（ｂ）に示すよう
に、ウエハ６とサセプタ１とのフィッティングされてい
ない部分で温度の不均一（温度差１９）が発生し、エピ
タキシャル成長にバラツキが発生していた。
【０００６】このように、ウエハとサセプタとのフィッ
ティングにバラツキが有った場合（極端にはウエハ反り
が有った場合）、温度モニタしている部分がほとんどウ
エハ上を占めており（約９０％）、さらにこの温度をベ
ースとして電源にフィードバックをかけて温度コントロ
ールしていることから、従来のモニター方式だと、ウエ
ハ内でフィッティングの良い部分は設定温度より高温に
加熱され、フィッティングの悪い部分が設定に近い温
度、あるいは、フィッティングの仕方によっては設定よ
り低い温度あるいは高い温度に加熱される。
ティングにバラツキが有った場合（極端にはウエハ反り
が有った場合）、温度モニタしている部分がほとんどウ
エハ上を占めており（約９０％）、さらにこの温度をベ
ースとして電源にフィードバックをかけて温度コントロ
ールしていることから、従来のモニター方式だと、ウエ
ハ内でフィッティングの良い部分は設定温度より高温に
加熱され、フィッティングの悪い部分が設定に近い温
度、あるいは、フィッティングの仕方によっては設定よ
り低い温度あるいは高い温度に加熱される。
【０００７】結果として、同一ウエハ内に局所的な大き
な温度勾配が発生し、成長層に転位やスリップ等の致命
的な結晶欠陥を誘発していた。また、例えば、ＳＩＴの
ような反対導電型の埋め込み層を精度良く均一に埋め込
まなければならないような埋め込みエピタキシャル成長
の場合は、ウエハ内の局所的温度差によって、完成した
素子の特性が大きくバラツクという問題が生じ、上記に
起因した歩留まり低下が大きな問題となった。
な温度勾配が発生し、成長層に転位やスリップ等の致命
的な結晶欠陥を誘発していた。また、例えば、ＳＩＴの
ような反対導電型の埋め込み層を精度良く均一に埋め込
まなければならないような埋め込みエピタキシャル成長
の場合は、ウエハ内の局所的温度差によって、完成した
素子の特性が大きくバラツクという問題が生じ、上記に
起因した歩留まり低下が大きな問題となった。
【０００８】従って、本発明の目的は、ウエハ内の局所
的温度差が生じない、また歩留まりが向上し、完成した
半導体素子の特性が安定するエピタキシャル成長方法お
よびエピタキシャル成長装置を提供することである。
的温度差が生じない、また歩留まりが向上し、完成した
半導体素子の特性が安定するエピタキシャル成長方法お
よびエピタキシャル成長装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、温度モニター
をサセプタ表面温度（Ｔs）とウエハ表面温度（Ｔw）の
２点で実施し、その温度差（Ｔs−Ｔw）を監視すること
により、ウエハとサセプタのフィッティングの良否を判
断する方法を提供する。ただし、温度差（Ｔs−Ｔw）が
規定の値より大きい場合は、フィッティングが悪いと判
断し成長原料の炉（ベルジャー）内導入停止し、降温
後、ウエハセットのやり直しや、ウエハ交換等の手を打
ってから成長を行う。
をサセプタ表面温度（Ｔs）とウエハ表面温度（Ｔw）の
２点で実施し、その温度差（Ｔs−Ｔw）を監視すること
により、ウエハとサセプタのフィッティングの良否を判
断する方法を提供する。ただし、温度差（Ｔs−Ｔw）が
規定の値より大きい場合は、フィッティングが悪いと判
断し成長原料の炉（ベルジャー）内導入停止し、降温
後、ウエハセットのやり直しや、ウエハ交換等の手を打
ってから成長を行う。
【００１０】即ち、本発明は、サセプタ上にウエハを少
なくとも１枚搭載し、前記ウエハに薄膜をエピタキシャ
ル成長するエピタキシャル成長方法において、複数の放
射温度計を用いて、前記ウエハの表面温度とサセプタ表
面温度とを計測し、ウエハ表面温度とサセプタ表面温度
の計測値を比較し、サセプタとウエハの密着度の良否を
前記計測値の比較値にて判断し、薄膜を成長させるエピ
タキシャル成長方法である。
なくとも１枚搭載し、前記ウエハに薄膜をエピタキシャ
ル成長するエピタキシャル成長方法において、複数の放
射温度計を用いて、前記ウエハの表面温度とサセプタ表
面温度とを計測し、ウエハ表面温度とサセプタ表面温度
の計測値を比較し、サセプタとウエハの密着度の良否を
前記計測値の比較値にて判断し、薄膜を成長させるエピ
タキシャル成長方法である。
【００１１】また、本発明は、前記ウエハは、シリコン
ウエハであり、かつ薄膜は、シリコン薄膜とするエピタ
キシャル成長方法である。
ウエハであり、かつ薄膜は、シリコン薄膜とするエピタ
キシャル成長方法である。
【００１２】また、本発明は、前記ウエハは、シリコン
ウエハであり、かつ薄膜は、シリコンゲルマニウム薄膜
とするエピタキシャル成長方法である。
ウエハであり、かつ薄膜は、シリコンゲルマニウム薄膜
とするエピタキシャル成長方法である。
【００１３】また、本発明は、ウエハを少なくとも１枚
搭載し、前記ウエハに薄膜をエピタキシャル成長するエ
ピタキシャル成長装置において、前記エピタキシャル成
長装置は、複数の放射温度計を有し、各放射温度計は、
前記ウェハの表面温度と、サセプタ表面温度とをそれぞ
れ分担して計測し、ウエハ表面温度とサセプタ表面温度
の計測値を比較する比較器を有し、前記比較器によっ
て、サセプタとウエハの密着度の良否を判定し、これに
より装置を制御するエピタキシャル成長装置である。
搭載し、前記ウエハに薄膜をエピタキシャル成長するエ
ピタキシャル成長装置において、前記エピタキシャル成
長装置は、複数の放射温度計を有し、各放射温度計は、
前記ウェハの表面温度と、サセプタ表面温度とをそれぞ
れ分担して計測し、ウエハ表面温度とサセプタ表面温度
の計測値を比較する比較器を有し、前記比較器によっ
て、サセプタとウエハの密着度の良否を判定し、これに
より装置を制御するエピタキシャル成長装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によるエピタ
キシャル成長方法およびエピタキシャル成長装置につい
て、以下に説明する。
キシャル成長方法およびエピタキシャル成長装置につい
て、以下に説明する。
【００１５】図１は、本発明の実施の形態によるエピタ
キシャル成長方法の説明図である。本発明のエピタキシ
ャル成長方法は、ウエハ６搭載部分１３と、サセプタ１
上の２点を、第１の放射温度計８、第２の放射温度計２
１によりモニタする。この時、図１（ｂ）に示すよう
に、ウエハ上の温度１８とサセプタ上の温度２３が計測
される。ただし、図１（ｂ）は分かりやすくするため
に、反ったウエハの例を記述しており、温度差（Ｔs−
Ｔw）１９が大きくなっている。フィッティングが正常
な場合は（Ｔs−Ｔw）＝０が理想である。また、ウエハ
間の距離を大きく記述しているが、実際は、図１（ａ）
に示すように、ウエハ上の測定領域はウエハが約９０％
程度占めているので、より複雑な温度分布となり、平均
値もかなり変化してくる。
キシャル成長方法の説明図である。本発明のエピタキシ
ャル成長方法は、ウエハ６搭載部分１３と、サセプタ１
上の２点を、第１の放射温度計８、第２の放射温度計２
１によりモニタする。この時、図１（ｂ）に示すよう
に、ウエハ上の温度１８とサセプタ上の温度２３が計測
される。ただし、図１（ｂ）は分かりやすくするため
に、反ったウエハの例を記述しており、温度差（Ｔs−
Ｔw）１９が大きくなっている。フィッティングが正常
な場合は（Ｔs−Ｔw）＝０が理想である。また、ウエハ
間の距離を大きく記述しているが、実際は、図１（ａ）
に示すように、ウエハ上の測定領域はウエハが約９０％
程度占めているので、より複雑な温度分布となり、平均
値もかなり変化してくる。
【００１６】ここで、前記ウエハは、シリコンウエハで
あり、かつ薄膜は、シリコン薄膜としている。あるい
は、 前記ウエハは、同じくシリコンウエハであり、か
つ薄膜は、シリコンゲルマニウム薄膜としている。
あり、かつ薄膜は、シリコン薄膜としている。あるい
は、 前記ウエハは、同じくシリコンウエハであり、か
つ薄膜は、シリコンゲルマニウム薄膜としている。
【００１７】図２は、本発明の実施の形態によるエピタ
キシャル成長装置の概略図である。本発明のエピタキシ
ャル成長装置は、サセプタ１ａ、ワークコイルカバー２
ａ、ワークコイル３ａ、台座４ａ、ベルジャー５ａ、ガ
ス噴出ノズル７ａ，第１の放射温度計８ａ、第２の放射
温度計２１ａより構成される。
キシャル成長装置の概略図である。本発明のエピタキシ
ャル成長装置は、サセプタ１ａ、ワークコイルカバー２
ａ、ワークコイル３ａ、台座４ａ、ベルジャー５ａ、ガ
ス噴出ノズル７ａ，第１の放射温度計８ａ、第２の放射
温度計２１ａより構成される。
【００１８】ここで、サセプタ１ａの上にはウエハ６ａ
が、その中心を、同心円を形成するように複数配置され
ている。第１の放射温度計８ａは、ウエハ６ａの温度を
検出しており、また、第２の放射温度計２１ａは、サセ
プタ１ａの表面温度を検出している。この検出した温度
データは、比較器３１に入り、ついで制御装置３２を動
作させる。ここで、制御装置は、ワークコイル３ａへの
高周波電源にフィードバックをかけ、規定の温度になる
ように電源のパワーを調整する。
が、その中心を、同心円を形成するように複数配置され
ている。第１の放射温度計８ａは、ウエハ６ａの温度を
検出しており、また、第２の放射温度計２１ａは、サセ
プタ１ａの表面温度を検出している。この検出した温度
データは、比較器３１に入り、ついで制御装置３２を動
作させる。ここで、制御装置は、ワークコイル３ａへの
高周波電源にフィードバックをかけ、規定の温度になる
ように電源のパワーを調整する。
【００１９】
【発明の効果】以上、本発明によれば、結晶欠陥の少
ない品質の良いエピタキシャル成長が安定して得られ、
エピタキシャル成長の実施直前に合否判断ができるた
め、不良を作らずに済む（不良の未然防止）、成長層
の品質及びそれを用いて完成した素子の特性が極めてバ
ラツキの少ないものにできる。この結果として、歩留ま
りの向上と、製造コストを低減したエピタキシャル成長
方法およびエピタキシャル成長装置を提供できる。
ない品質の良いエピタキシャル成長が安定して得られ、
エピタキシャル成長の実施直前に合否判断ができるた
め、不良を作らずに済む（不良の未然防止）、成長層
の品質及びそれを用いて完成した素子の特性が極めてバ
ラツキの少ないものにできる。この結果として、歩留ま
りの向上と、製造コストを低減したエピタキシャル成長
方法およびエピタキシャル成長装置を提供できる。
【図１】本発明の実施の形態によるエピタキシャル成長
方法の説明図。
方法の説明図。
【図２】本発明の実施の形態によるエピタキシャル成長
装置の概略図。
装置の概略図。
【図３】従来のエピタキシャル成長装置の概略図。
【図４】従来のエピタキシャル成長装置の温度モニタ方
式の説明図。
式の説明図。
【図５】従来のエピタキシャル成長装置の温度モニタ方
式の説明図。
式の説明図。
【図６】従来のエピタキシャル成長装置の温度モニタ方
式の説明図。
式の説明図。
【図７】従来のエピタキシャル成長装置の温度モニタ方
式の説明図。
式の説明図。
１，１ａ サセプタ
２，２ａ ワークコイルカバー
３，３ａ ワークコイル
４，４ａ 台座
５，５ａ ベルジャー
６，６ａ ウエハ
７，７ａ ガス噴出ノズル
８，８ａ 第１の放射温度計
９ 磁束の変化
１０ 誘導電流
１１ サセプタ上の温度１
１３ 温度モニタ位置
１４ サセプタ上の温度２
１５ ウエハ上の温度モニタ位置
１６ ウエハ上の温度
１７ 反りウエハ
１８ 反りウエハ上の温度
１９ 温度差
２０ サセプタ上の温度モニタ位置３
２１，２１ａ 第２の放射温度計
２２ サセプタ上の温度モニタ位置２
２３ サセプタ上の温度３
３１ 比較器
３２ 制御装置
Claims (4)
- 【請求項１】 サセプタ上にウエハを少なくとも１枚搭
載し、前記ウエハに薄膜をエピタキシャル成長するエピ
タキシャル成長方法において、複数の放射温度計を用い
て、前記ウエハの表面温度とサセプタ表面温度とを計測
し、ウエハ表面温度とサセプタ表面温度の計測値を比較
し、サセプタとウエハの密着度の良否を前記計測値の比
較値にて判断し、薄膜を成長させることを特徴とするエ
ピタキシャル成長方法。 - 【請求項２】 前記ウエハは、シリコンウエハであり、
かつ薄膜は、シリコン薄膜であることを特徴とする請求
項１に記載のエピタキシャル成長方法。 - 【請求項３】 前記ウエハは、シリコンウエハであり、
かつ薄膜は、シリコンゲルマニウム薄膜であることを特
徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長方法。 - 【請求項４】 ウエハを少なくとも１枚搭載し、前記ウ
エハに薄膜をエピタキシャル成長するエピタキシャル成
長装置において、前記エピタキシャル成長装置は、複数
の放射温度計を有し、各放射温度計は、前記ウェハの表
面温度と、サセプタ表面温度とをそれぞれ分担して計測
し、ウエハ表面温度とサセプタ表面温度の計測値を比較
する比較器を有し、前記比較器によって、サセプタとウ
エハの密着度の良否を判定し、これにより装置を制御す
ることを特徴とするエピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330093A JP2003133239A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | エピタキシャル成長方法およびエピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330093A JP2003133239A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | エピタキシャル成長方法およびエピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133239A true JP2003133239A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19145878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001330093A Pending JP2003133239A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | エピタキシャル成長方法およびエピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003133239A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112481696A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-12 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 一种用于外延设备的测温装置及外延设备 |
-
2001
- 2001-10-29 JP JP2001330093A patent/JP2003133239A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112481696A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-12 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 一种用于外延设备的测温装置及外延设备 |
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