JP2010040575A - 気相成長装置の温度校正方法、半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダウンタイム発生と汚染発生を防止し、回転状態におけるウェーハの温度校正を可能とする。
【解決手段】半導体ウェーハを処理する気相成長装置の温度校正を半導体ウェーハのエッチオフ量によっておこなう方法であって、エッチオフ条件設定工程Ｓ０１と、検量ウェーハ準備工程Ｓ０２と、検量エッチオフ工程Ｓ０４と、検量線決定工程Ｓ０５と、校正ウェーハ準備工程Ｓ０６と、校正エッチオフ工程Ｓ０８と、測定炉内温度状態算出工程Ｓ０９と、測定炉校正工程Ｓ１０とを具備してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エピタキシャル成膜装置、ＣＶＤ処理装置等の半導体ウェーハを処理する気相成長装置の温度校正方法、その装置を用いた半導体ウェーハの製造方法に係り、気相成長装置における温度校正・調整および気相成長装置を用いたエピタキシャルウェーハなどの半導体ウェーハ製造に用いて好適な技術に関する。

気相成長装置（炉）では温度管理が重要であるが、気相成長装置における温度校正は、エピタキシャル処理あるいはＣＶＤ処理などの気相成長処理時間以外に炉を分解し、気相成長処理等に用いられるサセプタに替えて、中部に熱電対が挿入可能な温度校正用のサセプタを取り付け、加熱状態で炉内に設けられ処理中に使用する炉内温度測定用のパイロメータ（放射温度計）の読み値を熱電対の出力と一致させるように調整していた。

エピタキシャル成膜、ＣＶＤ処理などをおこなう気相成長装置およびその温度校正の例が以下に記載される。
特開平０１−２４２４８７号公報 特開２００３−１９７５３５号公報 特開２００１−３１３２６９号公報 特開平９−２３２２４１号公報

しかし、上記の手法では、温度校正をおこなうことで、気相成長処理をおこなえるようになるまでには、炉の分解、校正用サセプタの取り付け、炉の組み立て、校正用加熱測定処理、校正用サセプタの取り外し、炉の分解、気相成長処理用のサセプタ取り付け、炉の組み立て、炉全体の調整、といった工程が必要であり、工数・ダウンタイムが大きく、これを改善したいという要求があった。
また、現状の手法では、サセプタを回転させた温度状態が測定できないので、実際の処理中における温度状態を校正できないという問題があった。
また、上述したように、温度校正後再組み立てが必要なので炉内汚染の可能性がある。
さらに、校正用のサセプタにおける熱電対では多くても２カ所程度しか測定をおこなうことができず、処理をおこなうウェーハ面内における温度状態（温度分布）を正確に測定することができないという問題があった。

これらは、気相成長処理をおこなうエピタキシャルウェーハ等の製造において、処理温度のバラツキに起因して発生する最終製品における気相成長膜厚（エピ膜厚）等のバラツキ、製品間での特性バラツキなどの発生原因となるため、これらを改善したいという要求は高かった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．ダウンタイム発生を防止し、製造工数・作業時間の短縮により製造コストの削減を図ること。
２．回転状態における被処理ウェーハ（ウェーハ）の温度校正を可能とすること。
３．温度校正に起因する炉内および被処理物における汚染発生を防止すること。
４．被処理ウェーハ（ウェーハ）面内における温度分布の校正を可能とすること。
５．簡単な構成および手法でこれらを可能とすること。

本発明の本発明の気相成長装置の校正方法は、半導体ウェーハを処理する気相成長装置の温度校正を半導体ウェーハのエッチオフ量によっておこなう方法であって、半導体ウェーハ表面をエッチングする基準エッチオフ条件を設定するエッチオフ条件設定工程と、エッチオフ量を測定する際に基準となる基準点とエッチオフ量を測定する測定点とをその表面に設定される検量ウェーハを用意する検量ウェーハ準備工程と、前記検量ウェーハを校正済み温度計を具備してなる基準炉に導入して前記検量ウェーハの表面を前記基準エッチオフ条件によりエッチング処理する検量エッチオフ工程と、前記検量エッチオフ工程の結果から、測定点のエッチオフ量と温度との検量線を決定する検量線決定工程と、エッチオフ量を測定する際に基準となる基準点とエッチオフ量を測定する複数の校正点とをその表面に有する校正ウェーハを用意する校正ウェーハ準備工程と、前記校正ウェーハを未校正の温度計を具備してなる測定炉に導入して前記基準エッチオフ条件に対し処理温度を所定値に設定した校正エッチオフ条件により前記校正ウェーハの表面をエッチング処理する校正エッチオフ工程と、前記校正点におけるエッチオフ量と前記検量線から定義づけられている温度とから前記測定炉の温度状態を算出する測定炉内温度状態算出工程と、前記測定炉内温度状態算出工程において算出した温度状態に基づいて前記測定炉を校正する測定炉校正工程と、を具備してなることにより上記課題を解決した。
本発明本発明において、前記基準点がウェーハ表面の少なくともその一部に形成された酸化膜とシリコンウェーハとの境界位置に設定されることがより好ましい。
本発明本発明は、前記エッチオフ条件設定工程において、エッチング処理として前記酸化膜をエッチングするガス種が選択され、前記検量ウェーハ準備工程と前記校正エッチオフ工程とにおいて、前記測定点および前記校正点が前記酸化膜の表面位置に設定される手段か、前記エッチオフ条件設定工程において、エッチング処理としてシリコンウェーハ表面をエッチングするガス種が選択され、前記検量ウェーハ準備工程と前記校正エッチオフ工程とにおいて、前記測定点および前記校正点が前記酸化膜の形成されていないシリコンウェーハ表面位置に設定される手段を採用することもできる。
また、また、本発明の半導体ウェーハの製造方法において、上記のいずれか記載の気相成長装置の校正方法により校正された気相成長装置によって、半導体ウェーハに気相成長をおこなうことが可能である。

本発明によれば、校正用のサセプタを使用することなく、気相成長装置の分解・再組み立てをおこなうことなく、エッチオフ条件を設定して校正用ウェーハを使用するのみで気相成長装置の温度校正をおこなうことができるので、炉内の汚染発生を防止して、ダウンタイム発生を防止し、かつ、回転状態の温度校正をおこなうことが可能となるとともに、ウェーハ面内における温度校正をおこなうことが可能となるという効果を奏することができる。

以下、本発明に係る気相成長装置の温度校正方法、半導体ウェーハの製造方法の一実施形態を、図面に基づいて説明する。

本実施形態の気相成長装置の温度校正方法、半導体ウェーハの製造方法においては、図１に示すように、エッチオフ条件設定工程Ｓ０１と、検量ウェーハ準備工程Ｓ０２と、基準炉内条件設定工程Ｓ０３と、検量エッチオフ工程Ｓ０４と、検量線決定工程Ｓ０５と、校正ウェーハ準備工程Ｓ０６と、測定炉内条件設定工程Ｓ０7と、校正エッチオフ工程Ｓ０８と、測定炉内温度状態算出工程Ｓ０９と、測定炉校正工程Ｓ１０と、測定炉エピタキシャル層成膜工程Ｓ１１とを具備してなる。

本実施形態の気相成長装置の温度校正方法、半導体ウェーハの製造方法においては、半導体ウェーハを処理する気相成長装置の温度校正を半導体ウェーハのエッチオフ量によっておこなう方法とされ、対象となる気相成長装置としては、図２に示すように、エピタキシャル層成膜装置１１とされる。

図２に示すエピタキシャル層成膜装置１１は、半導体ウェーハ（シリコンウェーハ）１の一面（表面）と反対側の他面２ｂをサセプタ１３によってほぼ水平に支持する枚葉式のエピタキシャル層成膜装置１１である。このエピタキシャル層成膜装置１１は、上側ドーム１４及び下側ドーム１５により形成される成膜室（炉）１６と、この成膜室１６の内部に配置された円板状のサセプタ１３と、成膜室１６の上側、すなわち半導体ウェーハ１の一面２ａ側に配置された表側ヒータ群１７と、成膜室１６の下側、すなわち半導体ウェーハ２の他面２ｂ側に配置された裏側ヒータ群１８とを具備して概略構成されている。

円板状のサセプタ１３は、回転軸１３ａによって回転自在に支持されている。また、回転軸１３ａには放射方向に延びる支持アーム１３ｂが取り付けられ、この支持アーム１３ｂの先端には支持ピン１３ｃが取り付けられ、支持ピン１３ｃがサセプタ１３の外縁部１３ｄに接合されている。また回転軸１３ａには、リフトアーム１３ｅが取り付けられている。リフトアーム１３ｅは、貫通孔１３ｆ１を有する円菅状の本体部１３ｆと、本体部１３ｆの一端部から放射方向に沿って延びるアーム部１３ｇとから構成されている。本体部１３ｆの貫通孔１３ｆ１に回転軸１３ａが挿入されており、回転軸１３ａの軸方向に沿ってリフトアーム１３ｅが可動自在とされている。一方、サセプタ１３には半導体ウェーハ１を支持するための可動ピン１３ｈが取り付けられている。支持アーム１３ｂには通孔１３ｉが設けられるとともにサセプタ１３には貫通孔１３ｊが設けられ、可動ピン１３ｈがこれら通孔１３ｉと貫通孔１３ｊとを貫通している。また、可動ピン１３ｈの真下にはリフトアーム１３ｅのアーム部１３ｇの先端が配置され、リフトアーム１３ｅが上下することに連動して可動ピン１３ｈも上下するように構成されている。
可動ピン１３ｈの上下動に伴って、半導体ウェーハ１がサセプタ１３上で可動ピン１３ｈによって可動自在に支持される。これにより、半導体ウェーハ１の成膜室１６に対する導入及び排出を容易にしている。

次に、成膜室１６を構成する上側ドーム１４及び下側ドーム１５はドーム支持部材１９によって支持固定されている。上側ドーム１４及び下側ドーム１５は石英等の透明な部材からなり、成膜室１６の外側に配置された表側ヒータ群１７及び裏側ヒータ群１８によってサセプタ１３及び半導体ウェーハ１が加熱されるようになっている。またドーム支持部材１９にはガス流入口１９ａ及びガス流出口１９ｂが設けられており、シラン等の反応ガスを成膜室１６内部に流通させるようになっている。

また、成膜室１６の外側には放射温度計２０が設置されており、半導体ウェーハ１の一面２ａの中央部の温度を計測できるようになっている。校正済みの温度計が備えられた気相成長装置であるエピタキシャル層成膜装置では、この放射温度計２０は、熱電対等の基準温度計によって予め校正されている。

また、表側ヒータ群１７は複数のヒータ１７ａが規則的に配列されて構成されている。裏側ヒータ群１８についても表側ヒータ群１７と同様に、複数のヒータ１８ａが規則的に配列されて構成されている。表側ヒータ群１７及び裏側ヒータ群１８を構成するヒータ１７ａ、１８ａには、例えばハロゲンヒータ等のランプヒータ、赤外線ヒータ等を用いることができる。各ヒータの出力を制御することによって、成膜室１６内部の温度を制御できるようになっている。

本実施形態の気相成長装置の温度校正方法、半導体ウェーハの製造方法においては、図１に示すエッチオフ条件設定工程Ｓ０１として、半導体ウェーハ１表面をエッチングする基準エッチオフ条件を設定する。設定する条件としては、エッチングガス、キャリアガス等の使用ガス種、ガス圧（炉内圧）やガス流量、処理時間、処理温度、ランプ加熱比率などがあげられる。

この際、エッチング処理として酸化膜をエッチングするガス種が選択される例を説明する。例えば、エッチングガスが水素ガス（Ｈ_２ ）とされ、処理時間を１０〜２００〜２０００ｓｅｃ、処理温度を、１０７０〜１２００℃程度、好ましくは１１００〜１１７０℃程度、好ましくは１１２０〜１１３０℃程度、好ましくは１１３０〜１１４０℃程度、好ましくは１１４０〜１１５０℃程度に設定する。
処理温度としては、エピタキシャル層成膜処理において設定される温度と等しいか、この温度を含む範囲に設定されることが好ましいが、装置の機能テストなどエピ成膜処理以外の温度範囲に設定することもできる。

次に、図１に示す検量ウェーハ準備工程Ｓ０２として、検量ウェーハＷＫを用意する。検量ウェーハＷＫは、図３（ａ）に示すように、シリコン基板Ｗ０表面に酸化膜Ｗ１を形成したものとされ、その表面に、エッチオフ量を測定する際に基準となる基準点Ｋ０とエッチオフ量を測定する測定点Ｋ１とをその表面付近に設定される。
酸化膜Ｗ１は厚さ０．５〜６００ｎｍに設定され、検量ウェーハＷＫ全面、または、図４に示すように、エピタキシャル層成膜装置１１の放射温度計２０によるウェーハ温度測定用に、中央部分とされる温度測定用の窓明け部分Ｗ３を除いた一部に形成される。
基準点Ｋ０は、酸化膜Ｗ１とシリコン基板Ｗ０との境界位置とされ、測定点Ｋ１は、酸化膜Ｗ１表面とされる。
測定点Ｋ１は検量ウェーハＷＫ表面に複数点設定される。具体的には、図４に示すように、校正ウェーハＷＣ表面に中心から放射状に設定された径方向に複数箇所設定される。

次に、図１に示す基準炉内条件設定工程Ｓ０３として、校正済み温度計を具備してなる基準炉である校正済みの温度計が備えられた気相成長装置であるエピタキシャル層成膜装置内におけるエッチオフ条件を上述した基準エッチオフ条件として設定する。

次に、図１に示す検量エッチオフ工程Ｓ０４として、校正済み温度計を具備してなる基準炉である上記構成のエピタキシャル層成膜装置１１に上述の前記検量ウェーハＷＫを導入し、成膜室１６内のサセプタ１３上に検量ウェーハＷＫである半導体ウェーハ１を表面２ａを上側に向けて設置する。
次に、成膜室１６内をＡｒおよび／または水素を含むキャリヤガスによる雰囲気とし、成膜室１６内を１０７０〜１２００℃程度、好ましくは１１００〜１１７０℃程度、さらに好ましくは１１２０〜１１５０℃程度のエッチング温度まで加熱するとともに、サセプタ１３を回転させた状態で、エッチングガスである水素雰囲気により検量ウェーハＷＫの表面を前記基準エッチオフ条件によりエッチング処理する。サセプタ１３の回転は、エピタキシャル層成膜処理における回転と等しく設定することができる。
同時に、エッチング処理中の処理温度を放射温度計２０によって正確に測定する。エッチング処理後、成膜室１６内を降温し、次に成膜室１６から処理済の検量ウェーハＷＫを取り出す。

次に、図１に示す検量線決定工程Ｓ０５として、検量エッチオフ工程Ｓ０４の処理をおこなった検量ウェーハＷＫにおける測定点Ｋ１のエッチオフ量ＥＫと処理温度との検量線を決定する。この際、エッチオフ量ＥＫは、図６に示すように、基準点Ｋ０となる酸化膜Ｗ１とシリコン基板Ｗ０との境界からエッチング後の酸化膜Ｗ１表面までの距離、つまり、酸化膜Ｗ１の厚さのエッチング処理による減少分として算出する。
この酸化膜Ｗ１の厚さ減少は、エリプソメトリー方式、光干渉色測光方式または、フーリエ変換赤外線(FTIR)分光分析等により測定される。

そして、基準炉内条件設定工程Ｓ０３における処理条件のうち温度設定のみを変化させ他の条件を固定した処理をおこない、複数回繰り返してエッチオフ量ＥＫを求め、これらの結果から、図５に示すエッチオフ量と処理温度との検量線Ｋを決定する。

次に、図１に示す校正ウェーハ準備工程Ｓ０６として、校正ウェーハＷＣを用意する。校正ウェーハＷＣは、図３に示した検量ウェーハＷＫと同じ規格のものとされ、シリコン基板Ｗ０表面に酸化膜Ｗ１を形成し、その表面に、エッチオフ量を測定する際に基準となる基準点Ｋ０とエッチオフ量を測定する複数の校正点Ｋ２とがその表面付近に設定される。
酸化膜Ｗ１は厚さ０．５〜６００ｎｍに設定され、検量ウェーハＷＫ全面または、エピタキシャル層成膜装置１１の放射温度計２０によるウェーハ温度測定用に、中央部分とされる温度測定用の窓明け部分Ｗ３を除いた一部に形成される。
基準点Ｋ０は、検量ウェーハＷＫと同様に、酸化膜Ｗ１とシリコン基板Ｗ０との境界位置とされる。
校正点Ｋ２は、検量ウェーハＷＫと同様に、酸化膜Ｗ１表面とされるが、校正ウェーハＷＣ表面に複数点設定される。具体的には、図４に示すように、校正ウェーハＷＣ表面に中心から放射状に設定された径方向に複数箇所設定される。

次に、図１に示す測定炉内条件設定工程Ｓ０７として、未校正の温度計を具備してなる測定炉である上記構成のエピタキシャル層成膜装置１１におけるエッチオフ条件を設定する。ここでのエッチオフ条件は、基準エッチオフ条件に対して使用ガス種、ガス圧（炉内圧）やガス流量、処理時間、ランプ加熱比率などを同一にし、温度条件のみをエピタキシャル層成膜処理において設定される温度など、所望の計測をおこなう状態に変化させて設定することができる。

次に、図１に示す校正エッチオフ工程Ｓ０８として、前記校正ウェーハＷＣを未校正の温度計を具備してなる測定炉である上記構成のエピタキシャル層成膜装置１１に導入して前記基準エッチオフ条件に対し処理温度を所定値に設定した校正エッチオフ条件によりエッチング処理する。処理終了後、成膜室１６から処理済の校正ウェーハＷＣを取り出す。

次に、図１に示す測定炉内温度状態算出工程Ｓ０９として、検量線決定工程Ｓ０５と同様にして、基準点Ｋ０と校正点Ｋ２とのエッチオフ量ＥＣを測定し、このエッチオフ量ＥＣを検量線Ｋと比較することによって、前記校正点Ｋ２におけるエッチオフ量ＥＣと前記検量線Ｋから定義づけられている温度を算出し、複数の校正点Ｋ２における結果によって測定炉における温度の分布状態を算出する。複数の校正点Ｋ２におけるエッチオフ量ＥＣは、図６に示すように、基準点Ｋ０となる酸化膜Ｗ１とシリコン基板Ｗ０との境界からエッチング後の酸化膜Ｗ１表面までの距離が異なっている場合に意は、各校正点Ｋ２ごとに温度が異なることになる。これは、酸化膜Ｗ１の厚さのエッチング処理による減少分が、その点における温度に依存した相関を有するということを利用しているものである。
これにより、測定炉での処理中において、回転状態の校正ウェーハＷＣ表面における面内温度分布を正確に求めることが可能となる。

次に、図１に示す測定炉校正工程Ｓ１０として、前記測定炉内温度状態算出工程Ｓ０９において算出した温度状態に基づいて前記測定炉であるエピタキシャル層成膜装置１１を校正する。具体的には、放射温度計２０の出力を、測定炉内温度状態算出工程Ｓ０９において算出した温度状態と一致するように修正することになる。
また、回転状態の校正ウェーハＷＣ表面における面内温度分布に基づいて、表側ヒータ群１７及び裏側ヒータ群１８の出力状態や設定位置を調整することにより、炉内の温度分布等を修正することになる。

次に、図１に示す測定炉エピタキシャル層成膜工程Ｓ１１として、測定炉校正工程Ｓ１０において校正された測定炉であるエピタキシャル層成膜装置１１においてエピタキシャル層成膜処理をおこなう。
この工程においては、測定炉であるエピタキシャル層成膜装置１１はすでに温度校正がなされているので、正確な温度状態を知ることができ、適正な状態でエピタキシャル成長をおこなうことが可能となる。

本実施形態によれば、上記のいずれの工程においても、分解して温度校正用のサセプタを組み込再組み立てをおこなうことが必要ないため、炉内の汚染発生を防止して温度校正をおこなうことが可能となる。これにより、エピタキシャル処理をおこなうウェーハにおける汚染の発生、およびこの汚染に起因する不具合の発生を低減して、エピタキシャルウェーハ製造において歩留まりの向上を図ることが可能となるとともに、ダウンタイムの発生を防止して、作業時間を短縮し、製造コストの削減を図ることが可能となる。

また、校正を行うたびにエピタキシャル層成膜装置の成膜室を大気中に暴露する必要がなく、校正作業後の装置の再稼働を比較的短時間のうちに開始することができ、エピタキシャル層成膜装置の稼働率を向上できる。
また、上記のエピタキシャル層成膜装置の校正方法によれば、エピタキシャル膜を形成する処理と同様に、ガス種を指定して、ウェーハエッチングをおこなうだけで、他は、ウェーハ上の酸化膜厚を測定するだけなので、校正作業を比較的単純かつ簡易に行うことができる。

さらに、上記のエピタキシャル層成膜装置の温度計の校正方法によれば、校正済みの温度計を備えたエピタキシャル層成膜装置を利用して、検量線の算出をおこなうので、温度の校正を正確に行うことができる。また、校正済みの温度計は、従来と同様に、熱電対等の基準温度計を用いて校正されたものであるが、この温度計の校正は１度行うだけで良い。つまり、この校正済みの温度計がいわば一次標準となり、この温度計（一次標準）によって温度が正確に定義づけされたエッチオフ量ＥＫに基づく検量線Ｋはいわば二次標準となる。従って、定期的に行われる通常の温度計の校正を酸化膜が形成された校正ウェーハＷＣの二次標準を用いて行うことで、校正のたびにエピタキシャル層成膜装置の成膜室を大気中に暴露する必要がなく、校正作業を短時間でしかも校正後のエピタキシャル層成膜装置の再稼働を迅速に行うことができる。
しかも二次標準となる校正ウェーハＷＣは、エッチオフ処理条件を設定すれば、エッチング処理後に測定可能な酸化膜Ｗ２が形成されてあればよいため、他の用途のウェーハ等を流用することもできる。

なお、検量ウェーハＷＫ、校正ウェーハＷＣに設ける基準点Ｋ０、測定点Ｋ２、校正点Ｋ２は、上述したものに限らず、エッチオフ量を測定可能な状態であれば、様々な形態のものを用いることが可能である。また、面内温度分布をより正確に求める場合には、４方向に３点ずつで１２点ではなく、より多数の校正点を設けることも可能である。

また、エッチオフ量の測定は、エピタキシャル層成膜装置１１内でサセプタにウェーハを載置した状態で、光学式の膜厚測定計などで測定できる場合には、装置内で測定することも可能である。

検量線決定工程Ｓ０５において、複数の測定点Ｋ１のエッチオフ量ＥＫを平均して、これを炉内温度として検量線Ｋを算出したが、温度計（熱電対等も含む）によってより精密な炉内温度測定が可能な場合には、各測定点Ｋ１のエッチオフ量ＥＫと、測定した局所的炉内温度との検量線を決定することが可能となる。

また、検量ウェーハ準備工程Ｓ０２および校正ウェーハ準備工程Ｓ０６において、酸化膜Ｗ１を６００ｎｍ以上の厚みとすることにより、検量・校正ウェーハＷＫ，ＷＣを複数回繰り返して使用することが可能となる。

本実施形態においては、エッチオフ条件設定工程Ｓ０１において、エッチング処理として酸化膜をエッチングするガス種を選択したが、これ以外にも、エッチング処理がシリコンウェーハ表面をエッチングするガス種が選択され、前記検量ウェーハ準備工程Ｓ０２前記校正ウェーハ準備工程Ｓ０６とにおいて、図７に示すように、前記測定点Ｋ１および前記校正点Ｋ２が前記酸化膜Ｗ１の形成されていないシリコンウェーハ表面位置に設定される手段を採用することもできる。この場合、測定点Ｋ１および校正点Ｋ２が、基準点Ｋ０とはウェーハ厚み方向に同一点には設定されないことになる。

この例におけるエッチングガスがＨＣｌとされ、処理時間を１０〜２００〜２０００ｓｅｃ、処理温度を、１０７０〜１２００℃程度、好ましくは１１００〜１１７０℃程度、好ましくは１１２０〜１１３０℃程度、好ましくは１１３０〜１１４０℃程度、好ましくは１１４０〜１１５０℃程度に設定することができる。
この場合においても、処理温度としては、エピタキシャル層成膜処理において設定される温度と等しいか、この温度を含む範囲に設定されることが好ましいが、装置の機能テストなどエピ成膜処理以外の温度範囲に設定することもできる。

検量線決定工程Ｓ０５および測定炉内温度状態算出工程Ｓ０９においては、図８に示すように、酸化膜Ｗ１とシリコン基板Ｗ０との境界位置として設定された基準点Ｋ０と、エッチオフ工程によってエッチングされたシリコン基板Ｗ０上の測定点Ｋ１および校正点Ｋ２におけるエッチオフ量ＥＫ（ＥＣ）を測定することになる。

さらに、校正する気相成長装置としては、上記のような枚葉炉以外にも、図９に示すものも適用することができる。

図９に示すエピタキシャル膜形成装置１１０は、いわゆるバレル型のエピタキシャル膜形成装置であり、このエピタキシャル膜形成装置１１０には、反応ガスが供給される成膜室として石英で形成されるベルジャ１１１と、ベルジャ１１１の内部に設置されたサセプタ１２１と、ベルジャ１１１の周囲に配置されたヒータ１１８（加熱手段）とから概略構成されている。炉内温度測定はサセプタ１２１の内側に設置されたフォトカプラ１３０にて計測される。

上記の気相成長装置１１０においても、同様にして、検量ウェーハＷＫ、校正ウェーハＷＣ、を用意し、エッチオフ条件を設定することで、簡易に校正をおこなうことが可能となる。

さらに、枚葉炉において、放射温度計２０ではなく熱電対が装置中に予め埋め込まれたタイプの気相成長装置であっても、温度分布が発生する上、複数の装置同一レシピで処理をおこなう際に製造結果に機差を生じる可能性があるが、本実施形態のようにガス種を指定して、ウェーハエッチングをおこなうだけでこれらの温度分布や、機差を解消することが可能となる。

さらに、いわゆる縦型エピタキシャル炉や、ＣＶＤ装置等でも本発明の方法を施してもよい。

以下、本発明の実施例を説明する。

エッチオフ処理条件として、Ｈ_２ 流量４０ｌ／ｍｉｎ、処理時間２００ｓｅｃ、処理温度１１１０℃、１１３５℃、１１５５℃、検量ウェーハとして、ｐ−ドープ＜１００＞シリコン単結晶ウェーハ、酸化膜厚５００ｎｍとし、測定点１２箇所として、校正済みの温度計を有する基準炉としてのエピタキシャル層成膜装置においてエッチオフ処理をおこない、それぞれ１２点の平均を算出した、これを図５に実験例１として示す。
また、この結果から、図５に示す検量線Ｋを得た。

次いで、先の検量ウェーハを校正ウェーハとして使用し、同様の条件で、校正済みでない測定炉としてのエピタキシャル層成膜装置においてエッチオフ処理をおこない、各校正点のエッチオフ量と検量線との差から、ウェーハ上での温度を算出した。これを図５に実験例２として示す。

この結果をもとに、測定炉としてのエピタキシャル層成膜装置の校正をおこない、この状態で、先の校正ウェーハを校正ウェーハとして使用し、再度、エッチオフ処理をおこない、各校正点のエッチオフ量と検量線との差から、ウェーハ上での温度を算出した。これを図５に実験例３，４として示す。

図５に示す実験例３，４の結果から、ウェーハ上での温度分布が減少し、均一化したことがわかる。

本発明に係る気相成長装置の温度校正方法、半導体ウェーハの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明に係る一実施形態における気相成長装置であるエピタキシャル層成膜装置を示すである。 本発明に係る一実施形態における検量ウェーハ、校正ウェーハを示す正断面図である。 本発明に係る一実施形態における検量ウェーハ、校正ウェーハを示す平面図である。 本発明におけるエッチオフ量と温度との関係および検量線を示すグラフである。 本発明に係る一実施形態における検量ウェーハ、校正ウェーハにおけるエッチオフ状態を示す正断面図せある。 本発明に係る検量ウェーハ、校正ウェーハの他の例を示す正断面図である。 本発明に係る検量ウェーハ、校正ウェーハの他の例におけるエッチオフ状態を示す正断面図である。 本発明に係るエピタキシャル膜形成装置の他の例を示す側面模式図である。

符号の説明

１１…エピタキシャル膜製造装置（気相成長装置）、ＷＫ…検量ウェーハ（半導体ウェーハ）、ＷＣ…校正ウェーハ（半導体ウェーハ）、Ｗ１…酸化膜

Claims (5)

1. 半導体ウェーハを処理する気相成長装置の温度校正を半導体ウェーハのエッチオフ量によっておこなう方法であって、
   半導体ウェーハ表面をエッチングする基準エッチオフ条件を設定するエッチオフ条件設定工程と、
   エッチオフ量を測定する際に基準となる基準点とエッチオフ量を測定する測定点とをその表面に設定される検量ウェーハを用意する検量ウェーハ準備工程と、
   前記検量ウェーハを校正済み温度計を具備してなる基準炉に導入して前記検量ウェーハの表面を前記基準エッチオフ条件によりエッチング処理する検量エッチオフ工程と、
   前記検量エッチオフ工程の結果から、測定点のエッチオフ量と温度との検量線を決定する検量線決定工程と、
   エッチオフ量を測定する際に基準となる基準点とエッチオフ量を測定する複数の校正点とをその表面に有する校正ウェーハを用意する校正ウェーハ準備工程と、
   前記校正ウェーハを未校正の温度計を具備してなる測定炉に導入して前記基準エッチオフ条件に対し処理温度を所定値に設定した校正エッチオフ条件により前記校正ウェーハの表面をエッチング処理する校正エッチオフ工程と、
   前記校正点におけるエッチオフ量と前記検量線から定義づけられている温度とから前記測定炉の温度状態を算出する測定炉内温度状態算出工程と、
   前記測定炉内温度状態算出工程において算出した温度状態に基づいて前記測定炉を校正する測定炉校正工程と、
   を具備してなることを特徴とする気相成長装置の校正方法。
2. 前記基準点がウェーハ表面の少なくともその一部に形成された酸化膜とシリコンウェーハとの境界位置に設定されることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置の校正方法。
3. 前記エッチオフ条件設定工程において、エッチング処理として前記酸化膜をエッチングするガス種が選択され、
   前記検量ウェーハ準備工程と前記校正エッチオフ工程とにおいて、前記測定点および前記校正点が前記酸化膜の表面位置に設定されることを特徴とする請求項２記載の気相成長装置の校正方法。
4. 前記エッチオフ条件設定工程において、エッチング処理としてシリコンウェーハ表面をエッチングするガス種が選択され、
   前記検量ウェーハ準備工程と前記校正エッチオフ工程とにおいて、前記測定点および前記校正点が前記酸化膜の形成されていないシリコンウェーハ表面位置に設定されることを特徴とする請求項２記載の気相成長装置の校正方法。
5. 請求項１から４のいずれか記載の気相成長装置の校正方法により校正された気相成長装置によって、半導体ウェーハに気相成長をおこなうことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。

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