JP6132163B2 - 偏芯評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、気相成長装置を用いたエピタキシャルウェーハの製造におけるサセプタに設置する基板の載置位置の偏芯を評価する方法、及びこの評価結果を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、外気を遮断したチャンバー内で基板上に反応ガスを供給し、基板上に薄膜（エピタキシャル層）をエピタキシャル成長させる工程がある。このようなエピタキシャル成長に用いる一般的なエピタキシャル成長装置（気相成長装置）は、外気と遮断した状態で反応ガスをチャンバー内へと供給し、チャンバー内に配置されるサセプタ上の基板を処理することにより、基板の表面にエピタキシャル層を成長させるものである。エピタキシャル層の成長時には、サセプタが回転することにより、基板が回転する機構となっている。

このサセプタの縁部の内側には基板径よりも数ミリ程度大きい凹状のポケット部が形成されている。また、サセプタには、リフトピンや基板の裏面への水素供給用、又は基板の滑りを抑制するためや処理後の基板を剥離させやすくするため等の理由により貫通孔を複数有していることもある。このサセプタのポケット部に基板が収まることにより、サセプタを回転させても基板が特定の位置に留まることができ、均質なエピタキシャル成長が行われる。

しかし、ポケット部に設置された基板の位置が偏芯して基板とポケット部との隙間が不均一になると、処理ガスの局所的な乱流が発生し、エピタキシャル層膜厚の局所的な不均一が発生し、エピタキシャルウェーハの平坦度の悪化の要因となってしまう問題がある。

このような問題に対し、従来、基板の載置位置の偏芯評価方法としてカメラ又は目視により偏芯量を見積もる方法がある。しかし、これは室温での評価方法であり、エピタキシャル成長時の高温状態ではサセプタやサポートシャフトなどの治具の熱変形などの影響により、室温で基板の載置位置を修正していたとしても、エピタキシャル成長時に基板の載置位置が偏芯してしまう。

このようなエピタキシャル層成長時の高温状態で、基板の位置を識別するためにパイロメータを設けて熱放射を測定し、その測定信号の揺らぎの振幅を求めることで基板の不適切な位置を推定する方法が開示されている（特許文献１参照）。

また、基板の表面にレーザー光を照射するレーザー光源と、集光された反射光を検出する光量検出器を設けて基板の位置ずれを検出する方法が開示されている（特許文献２参照）。

さらには、複数の貫通孔を有するサセプタ上に基板を載置させ、エピタキシャル成長温度と同じ温度でエッチングガスを導入し、前記基板の裏面にサセプタ貫通孔パターンを転写させ、サセプタ貫通孔パターン位置を測定して基板の載置位置の偏芯を評価する方法が提案されている（特許文献３参照）。

特開２０１０−１９９５８６号公報 特開２００１−１７６９５２号公報 特開２０１２−２２７４７１号公報

しかし、特許文献１や特許文献２にある従来の方法では、パイロメータや光量検出器を新たに設ける必要や、装置を改造する必要がありコストが増加してしまう。また、評価精度が必ずしも十分でなく、評価後の載置の補正が困難であるという問題がある。

特許文献３にある方法については、特許文献１や特許文献２にある方法に比べて、コストがかからず、評価精度はかなり高い利点がある。しかし、基板のエピタキシャル成長以外にエッチングガスを導入し基板の裏面に貫通孔パターンを転写させ、サセプタ貫通孔パターンの位置を測定して偏芯量を求める工程が必要となり、簡便に基板の載置位置の補正ができないという問題があった。また、貫通孔の無いサセプタを用いた場合には、貫通孔パターンの転写ができないため、基板の載置位置の評価ができず、載置位置の補正ができないという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、追加の設備や装置の改造を必要とせず、エピタキシャル成長時の高温状態での基板の載置位置の偏芯を簡便に評価できる方法を提供することを課題とする。また、基板上に均一な膜厚のエピタキシャル層を形成できるエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の偏芯評価方法は、凹形状のポケット部が形成されたサセプタの前記ポケット部に基板を載置して前記基板上にエピタキシャル成長させる成長工程と、
その成長工程で得られたエピタキシャル成長層の外周のエッジ近傍の部分であってそのエッジから内側の前記基板の上面に成長したエピタキシャル成長層の部分である外周部の、前記基板の半径に対する前記基板の表面変位量の変化の程度を示した表面曲率を、前記基板の円周方向に沿って測定する測定工程と、
その測定工程で得られた表面曲率分布に基づいて前記サセプタにおける前記基板の載置位置の偏芯を評価する評価工程と、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、成長工程において基板上に実際にエピタキシャル成長させる。その成長の際、ポケット部における基板の載置位置が偏芯すると、ポケット部の壁面と基板外周との距離に偏りが生じ、その結果、得られるエピタキシャル層の外周膜厚分布が、基板の偏芯量及び偏芯方向を反映した膜厚分布となる。そこで、測定工程で外周部の円周方向の表面曲率分布を測定する。この表面曲率分布は外周膜厚分布に相関すると考えられるので、表面曲率分布をみることで、基板の載置位置の偏芯（偏芯量、偏芯方向）を評価することができる。これにより、エピタキシャル層を成長させる際の高温状態での基板の偏芯を簡便且つ高精度に評価することができる。また、追加の設備及び装置の改造を必要とせずコストの増加を抑制できる。更には、貫通孔を有していないサセプタを用いた場合でも簡便で、高精度に基板の載置位置の偏芯を評価できる。

また、本発明では、外周膜厚分布を直接測定しているわけではなく、外周膜厚分布に相関する表面曲率分布を測定するので、裏面部の外周デポジションや裏面貫通孔部の微小凹凸の大きな基板に対しても、裏面の厚みの影響を受けず、尚且つエピタキシャル成長前の厚み測定を必要としない。そのため、簡便で高精度に基板の載置位置の偏芯を評価できる。

また、前記評価工程では、表面曲率分布の平均値からの前記表面曲率分布の偏差に基づいて前記基板の載置位置の偏芯を評価する。このように、表面曲率分布の平均値からの偏差は表面曲率分布の特徴（膜厚分布の特徴）を表した指標となるので、その偏差を用いることで簡便に基板の偏差を評価できる。

この場合、評価工程では、前記表面曲率分布における最小値（最小の表面曲率）の前記平均値からの偏差に基づいて前記基板の載置位置の偏芯量を算出する。本発明者は、サセプタのポケット部の壁面に近付いた基板部分のエピタキシャル層の膜厚が薄くなり、膜厚に相関する表面曲率も小さくなるという知見を得ている。その知見によると、表面曲率分布の最小値となる基板部分が、ポケット部の壁面に最も近付いていると考えることができる。よって、最小の表面曲率の平均値からの偏差を用いることで、簡便に基板の偏芯量を算出できる。

またこの場合、評価工程では、前記外周部の円周方向に沿った各位置のうち前記最小値の位置の方向に前記基板の載置位置が偏芯していると評価する。これによって、基板の偏芯方向を評価できる。

また、本発明は前記表面曲率分布のデータをフィルタリング処理して前記表面曲率分布を短周期成分と長周期成分とに分離する分離工程を含み、前記評価工程では、前記分離工程で得られた前記表面曲率分布の長周期成分のデータに基づいて前記基板の載置位置の偏芯を評価するのが好ましい。外周部の表面曲率分布は、基板の載置位置の偏芯に起因する長周期成分の他に、エピタキシャル成長する基板の結晶方位に依存したファセット成長による短周期成分が含まれている。本発明によれば、その短周期成分を分離して、長周期成分のデータで偏芯を評価するので、基板の載置位置の偏芯をより高精度に評価できる。

また、前記測定工程では、基板の厚みを測定する厚み測定器にて前記表面曲率分布を測定することができる。このように、厚み測定器を用いることで表面曲率分布を得ることができる。

本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、本発明の偏芯評価法によって評価した前記基板の偏芯量及び偏芯方向に基づいて、前記サセプタにおける基板の載置位置を補正した後、基板上にエピタキシャル層を成長させることを特徴とする。これによれば、エピタキシャル層を成長させる際の高温状態での基板の載置位置の偏芯量及び偏芯方向の評価結果に基づいてサセプタ上の載置位置を補正しているので、エピタキシャル成長時の基板の偏芯を抑えることができる。その結果、均一な膜厚のエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハを得ることができる。

以上のように、本発明によれば、追加の設備及び装置の改造を必要とせず、エピタキシャル層を成長させる際の高温状態での基板の偏芯を簡便且つ高精度に評価できる。また、本発明の偏芯評価方法によって基板の載置位置を補正した結果、均一なエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハを得ることができる。

エピタキシャル成長装置の概略図である。 基板の偏芯評価方法の手順を示したフローチャートである。 エピタキシャル成長後の基板における外周１ｍｍの位置での表面曲率分布を例示した図である。 外周部の表面曲率分布とその表面曲率分布から分離した長周期成分と短周期成分とを例示した図である。 長周期成分が最小値となる角度Ｄやその最小値の平均値からの偏差ΔＤを示した図である。 偏差ΔＤと偏芯量の関係を例示した図である。 偏芯量及び偏芯方向のベクトルを示した図である。 比較例及び実施例における基板の載置位置調整前の偏芯量と偏芯方向とを極座標中の点としてあらわした図である。 実施例における基板の載置位置調整前の表面曲率分布である。 基板の載置位置調整後の比較例及び実施例の偏芯量と偏芯方向とを極座標中の点としてあらわした図である。 実施例における基板の載置位置調整後の表面曲率分布である。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

従来、エピタキシャルウェーハの製造において、サセプタ上に設置する基板の載置位置の偏芯によって処理ガスの局所的な乱流が発生し、エピタキシャル層膜厚の局所的な不均一が発生する問題があった。基板のサセプタへの載置位置調整は通常常温で行われており、この際は偏芯しないように載置位置が調整される。しかし、エピタキシャル成長時の高温の状態では、サセプタサポートシャフトなどの治具の熱変形などの影響により基板の載置位置が変化し、偏芯が生じてしまう。

このような問題に対して、本発明者らは特別な測定器具などの設備を追加することなく、簡便な方法で解決するための鋭意検討を重ねた。その結果、基板の載置位置がずれた場合、サセプタのポケット部の壁面に近付いた外周部分のエピタキシャル層膜厚が薄くなり、その対角の部分のエピタキシャル層膜厚が厚くなる現象を見出した。そして、本出願人は、基板上にエピタキシャル層を成長させ、そのエピタキシャル層の外周部における円周方向の膜厚分布に基づいて、基板の載置位置を評価する方法を提案した（特願２０１２−２８３４３７）。

しかし、この方法においても改善すべき問題がある。それは、エピタキシャル層の膜厚分布を得る方法としてフーリエ赤外分光法による膜厚測定法やエピタキシャル成長前後に厚み測定器による測定を行い、差分より膜厚分布を得る方法を挙げている。このフーリエ赤外分光法により膜厚分布を得る方法では基板と膜厚の抵抗率差が少ない場合、膜厚が測定できないという制約がある上、測定時間がかかり、更には測定器自体の載置位置精度が低いため高精度に外周部の膜厚分布を測定できないという問題がある。エピタキシャル成長前後に厚み測定器による厚み測定を行う方法では、膜厚分布を得るためにエピタキシャル成長前後の測定が必要となることから工数が増え、尚且つ差分から得られた厚みでは基板表面のエピタキシャル成長部の他にノイズとなる裏面部の外周部デポジション、サセプタ貫通孔に生じる微小凹凸も厚みとして測定されるため測定精度が落ちる問題がある。

そこで、本発明者は、上記問題を解決できる方法についてさらに鋭意検討を行った。その結果、エピタキシャル成長後の基板外周部の表面曲率（表面の変位を示す指標。表面プロファイル）の円周方向分布（表面曲率分布）と、基板の載置位置の偏芯（偏芯量、偏芯方向）とに相関があることを見いだし、本発明を完成するに至った。

図１は、本発明のエピタキシャルウェーハ製造方法で用いるエピタキシャル成長装置の一例の概略図である。図１に示すように、エピタキシャル成長装置１は、例えばＳＵＳからなるチャンバーベース２１を上下から挟む透明石英部材２２と、チャンバーベース２１をカバーする不透明石英部材２３とからなるチャンバー２を備える。そのチャンバー２内には、エピタキシャル成長させるシリコンウェーハ等の基板９を設置するための例えば黒鉛製のサセプタ３が配置されている。サセプタ３の縁部の内側には基板径よりも数ミリ程度大きい凹形状（平面視で円状）のポケット部３１が形成されており、このポケット部３１に基板９が収まることにより、サセプタ３を回転させても基板９が特定の載置位置に留まることができる機構となっている。また、ポケット部３１の底部には、サセプタ３の裏面まで貫通する複数の貫通孔１２が形成されているが、貫通孔が形成されていないサセプタを用いても良い。

チャンバー２の周囲（図１ではチャンバー２の上下）には、エピタキシャル成長時に基板９をエピタキシャル成長温度に加熱するハロゲンランプなどのヒータ１１が配置されている。

チャンバー２には、チャンバー２内に原料ガス及びキャリアガス（例えば水素）を含むエピタキシャル成長ガスＧ（反応ガス）をサセプタ３の上側の領域に導入して、サセプタ３に載置された基板９の主表面上に反応ガスＧを供給する、反応ガス供給手段４が接続されている。また、チャンバー２内から反応後のガスＧを排出する、反応ガス排出手段５が接続されている。サセプタ３は、サポートシャフト６により支持されている。そのサポートシャフト６は、基板回転機構８に接続されている。そして、エピタキシャル成長を行う際には、基板回転機構８により、サポートシャフト６に支持されたサセプタ３（基板９）がサセプタ３の中心周りに回転するようになっている。これによって、基板９上に均等に反応ガスＧを供給するようにしている。

また、複数の貫通孔１２の一部に、基板９をポケット部３１に収容したり、ポケット部３１から基板９を取り出したりするためのリフトピン１０が挿入されている。そのリフトピン１０はウェーハリフト７により昇降動作し、リフトピン１０の昇降動作に伴い基板９はポケット部３１から上昇したり、ポケット部３１に向かって下降したりする。

本発明の偏芯評価方法は、例えばこのようなエピタキシャル成長装置１を用いてエピタキシャルウェーハを製造する際に、サセプタ３に載置する基板９の載置位置の偏芯量及び偏芯方向を評価するための方法である。以下、本発明の偏芯評価方法について詳細に説明する。

図２は、本発明の偏芯評価方法の手順を示したフローチャートである。先ず、基板の偏芯評価をする事前準備として、後述する偏差と偏芯量の関係（相関）を求める（Ｓ１）。その関係の求め方の詳細は、説明の便宜上、後述する。なお、Ｓ１の工程が本発明の「関係取得工程」に相当する。

Ｓ１で偏差と偏芯量の関係をあらかじめ求めたら、Ｓ２以降で実際に基板の偏芯を評価することになる。先ず、図１のエピタキシャル成長装置１を用いて、製品となるエピタキシャルウェーハを製造する時と全く同一のエピタキシャル成長条件（基板、成長温度、ガス流量など）で、偏芯評価用の基板の表面に所定の厚さのエピタキシャル層を成長させる（Ｓ２）。なお、Ｓ２の工程が本発明の「成長工程」に相当する。

次に、Ｓ２で得られたエピタキシャルウェーハ（偏芯評価用の基板）に対して、厚み測定器にてエピタキシャル層の外周部の表面曲率を基板の円周方向に対して測定する（Ｓ３）。つまり、エピタキシャル層の外周部における円周方向の表面曲率分布を測定する（Ｓ３）。この表面曲率として、具体的には、例えば、表面のＺＤＤ（Ｆｒｏｎｔ−ＺＤＤ）を測定する。このＺＤＤは、基板半径に対する基板の表面変位量の２階微分を示している。ＺＤＤが正の値の場合はハネ方向に表面が変位していることを示し、反対に負の値の場合はダレ方向に表面が変位していることを示す。また、ＺＤＤ＝０は、表面変位量の傾きが変化していないことを示す。測定する外周部の表面曲率（Ｆｒｏｎｔ−ＺＤＤ）は外周１ｍｍから５ｍｍを測定するのが望ましい。外周１ｍｍから５ｍｍの範囲の膜厚は、ポケット部３１の壁面からの距離に応じて変化しやすいからである。なお、Ｓ３の工程が本発明の「測定工程」に相当する。

図３は、Ｓ３で得られる外周１ｍｍの位置での表面曲率分布を例示している。なお、図３の横軸は、基板の円周方向の各位置を０から３６０度の角度で表した軸である。図３の縦軸は、Ｆｒｏｎｔ−ＺＤＤを示している。図３の表面曲率分布では、角度に応じて表面曲率が大きくなったり小さくなったりしている。

ここで、外周部のエピタキシャル層の表面曲率分布（図３）は、基板の載置位置の偏芯に起因する長周期(長波長)の成分とエピタキシャル成長する基板の結晶方位に依存したファセット成長による短周期（短波長）の成分とで形成されている。例えば、結晶方位（１００）のシリコンウェーハを用いた場合では、シリコンウェーハの外周部ではファセット成長する方位＜１１０＞が９０度周期で現れる。つまり、ファセット成長に起因して、９０度周期でエピタキシャル層の膜厚が大きくなる。図３においては、９０度周期で表面曲率が大きくなっており、このことから、表面曲率と、エピタキシャル層の膜厚とは相関していると言える。このファセット成長に起因した膜厚変化の影響は、偏芯評価のためには排除したほうが好ましい。

そこで、Ｓ３で得られた表面曲率分布のデータをフィルター処理して、表面曲率分布の長周期成分と短周期成分とを分離する（Ｓ４）。言い換えると、Ｓ３で得られた表面曲率分布からファセット成長に起因した短周期成分を取り除く（Ｓ４）。ここでは、フィルター処理として得られたエピタキシャル層の表面曲率分布のデータをＳｉｎ波でフィッティングを行い、これを長周期成分とし、ファセット成長起因による短周期成分を分離した（図４参照）。図４は、Ｓ３で得られた表面曲率分布２００とその表面曲率分布から分離した長周期成分２０１と短周期成分２０２とを示している。なお、Ｓｉｎ波以外のフィルター処理（移動平均、高速フーリエ変換等）を用いて長周期成分と短周期成分とを分離しても良い。なお、Ｓ４の工程が本発明の「分離工程」に相当する。

次に、図５に示すように、ファセット成長に起因した短周期成分を除いた後の表面曲率分布、つまり基板の載置位置の偏芯に起因する長周期成分２０１の値が最も小さくなる角度Ｄを求める（Ｓ５）。図５の例では、３０度付近で長周期成分２０１の値が最も小さくなっている。ポケット部３１（図１参照）の壁面と基板との距離が小さいほど、エピタキシャル層の膜厚が小さくなり、長周期成分２０１の値も小さくなると考えられるので、長周期成分２０１の値が最少となる位置２０４（図５参照）で、基板はポケット部３１の壁面に最接近していると言える。よって、その位置２０４での角度Ｄの方向に基板の載置位置が偏芯していると言える。

次に、長周期成分２０１の平均値を求め、角度Ｄでの長周期成分２０１の値（最小値）の、平均値からの偏差ΔＤを求める（Ｓ６）。なお、図５には、長周期成分２０１の平均値のライン２０３を図示している。図５の例では、ライン２０３と点２０４(角度Ｄでの表面曲率)の偏差ΔＤを求める。

本発明者は、その偏差ΔＤと基板の載置位置の偏芯量とに相関があるという知見を得ている。先のＳ１では、その相関を求めることになる。具体的には、Ｓ１では、相関導出用の複数のサンプル基板を準備し、各サンプル基板に対して上述のＳ２〜Ｓ６の工程を実施して各サンプル基板の偏差ΔＤを算出する。この際、各サンプル基板の載置位置を故意に偏芯させるとともに、各基板の偏芯量をサンプル基板間で異ならせる。そして、偏差ΔＤの算出と共に特許文献３などの方法で高温状態での各サンプル基板の偏芯量を求める。ここで、図６は、Ｓ１で得られた各サンプル基板の偏差ΔＤと偏芯量との関係３０１を例示している。図６に示すように、偏差ΔＤが大きくなるほど偏芯量が大きくなることが分かる。また、偏差ΔＤと偏芯量はほぼ線形関係となっている。

Ｓ７では、Ｓ１で求めた関係３０１（図６参照）に基づいて、Ｓ６で求めた偏差ΔＤを偏芯量に換算する。図６の例では関係３０１は直線となっているので、直線３０１の傾きを換算係数として求めて、その換算係数をΔＤに乗じることで偏芯量に換算できる。図７は、以上の手順で得られた偏芯量及び偏芯方向をベクトル３００として示した図（基板のノッチ方向を６時方向とした極座標の図）である。図７において、ベクトル３００の向き(横軸に対するベクトル３００の角度Ｄ)が基板の載置位置の偏芯方向を表している。ベクトル３００の大きさが基板の載置位置の偏芯量を表している。なお、Ｓ５〜Ｓ７の工程が本発明の「評価工程」に相当する。

このように、図２に示した手順を実施することで、より簡便に基板の載置位置の偏芯量及び偏芯方向を高精度に評価でき、評価後の載置位置の補正も容易となる。膜厚分布を測定する必要がないので、基板とエピタキシャル層の抵抗差が少ない場合であっても、基板の偏芯に相関する指標（表面曲率分布）を得ることができる。また、エピタキシャル成長前の基板の厚さ測定が不要となるので、偏芯評価の工数を削減できる。さらに、エピタキシャル成長前後の差分からエピタキシャル層の膜厚を得る方法に比べて、ノイズとなる裏面部の外周部デポジション、サセプタ貫通孔に生じる微小凹凸の影響を少なくした指標（表面曲率分布）を得ることができる。結果、高精度に基板の偏芯を評価できる。

次に、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法について詳細に説明する。ここでは、図１のエピタキシャル成長装置１を用いた場合について説明する。先ず、上記した本発明の偏芯評価方法（図２の手順）によって基板の載置位置の偏芯量及び偏芯方向を評価する。このときに用いるエピタキシャル成長装置は実際にエピタキシャルウェーハを製造する際に用いる装置と同一のものを用いるが、基板は評価用のものを準備してもよいし、実際に製造に用いているものと同じ基板を用いてもよい。

そして、評価した基板の載置位置の偏芯量及び偏芯方向に基づいてサセプタ上の載置位置を補正する。この補正は、例えばロボットアームなどによって基板を保持して予め設定された載置位置に載置するときの予め設定する載置位置を補正することによって行うことができる。具体的には例えば、予め設定する載置位置を、偏芯評価方法で得られた偏芯方向と逆方向に、得られた偏芯量の分だけ補正する。

このようにして基板の載置位置を補正し、その補正後の載置位置に基板（シリコンウェーハ）を載置した後、エピタキシャル層を成長させることによってエピタキシャルウェーハを製造する。このエピタキシャル層の成長は、以下のような従来と同様の方法によって行うことができる。

先ず、チャンバー２内に水素ガスを流した状態で、ヒータ１１により、チャンバー２内の温度を基板にエピタキシャル層を気相成長するための所望の成長温度まで昇温する。この成長温度は基板表面の自然酸化膜を水素で除去できる例えば１０００℃以上に設定することができる。

次に、チャンバー２内を所望の成長温度に保持したまま、基板の表面上に反応ガス供給手段４を介して原料ガス（例えばトリクロロシラン）及びキャリアガス(例えば水素)をそれぞれ水平に供給することによって、基板の表面上にエピタキシャル層を気相成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造する。最後に、取出し温度（例えば６５０℃）まで降温し、シリコンエピタキシャルウェーハをチャンバー２外へと搬出する。

このように、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法によれば、本発明の偏芯方法で得られた高精度な偏芯量及び偏芯方向に基づいて載置位置を補正した後に、エピタキシャルウェーハを製造しているのでエピタキシャルウェーハの膜厚均一性を向上することができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

貫通孔が形成されたサセプタを有した図１に示すようなエピタキシャル成長装置を用いて、特許文献３にある方法を用いてφ３００ｍｍシリコンウェーハの裏面側に貫通孔を転写させ、その貫通孔パターンにより載置位置の偏芯量を求めた。その偏芯方向はノッチを下（６時方向）にして、１時半方向で、偏芯量は６１３μｍであった(比較例)。

次に比較例と同じエピタキシャル成長装置でφ３００ｍｍのシリコンウェーハ基板を用い、その基板上に平均厚さ２．７５μｍのエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャル成長後に厚み測定により外周１ｍｍの表面曲率分布（Ｆｒｏｎｔ−ＺＤＤの分布）を求めた。厚さの測定には、ケー・エル・エー・テンコール社製のウェーハサイトを用いた。求めた表面曲率分布から本発明の手法を用いて載置位置の偏芯量及び偏芯方向を求めた。その偏芯方向はノッチを下（６時方向）にして、１時半方向で、偏芯量は５９１μｍであった（実施例）。

図８は、比較例及び実施例のそれぞれの偏芯量及び偏芯方向を、基板のノッチ方向を６時方向とした極座標中の点として表した図である。図８の原点から○の点までの距離が実施例の偏芯量（５９１μｍ）を示し、原点から○の点に向かう方向（１時半）が実施例の偏芯方向を示している。同様に、図８の原点から△の点までの距離が比較例の偏芯量（６１３μｍ）を示し、原点から△の点に向かう方向（１時半）が比較例の偏芯方向を示している。

また、図９は実施例の偏芯量及び偏芯方向を求める際に得られた表面曲率分布を示している。なお、図９の横軸、縦軸は図３と同じである。図９は、具体的には、図２のＳ３で得られた表面曲率分布２２０とその表面曲率分布２２０からＳ４で分離された長周期成分２２１と短周期成分２２２とを示している。

次に、比較例及び実施例で求めた載置位置の偏芯量及び偏芯方向を元にそれぞれの搬送位置（載置位置）を調整した後に再度上記と同じ条件で載置位置の偏芯量及び偏芯方向を求めた。その結果、比較例は１１１μｍ、実施例は７８μｍに改善された。なお、比較例及び実施例の偏芯方向は１２時方向となった。図１０は、搬送位置（載置位置）の調整後の比較例及び実施例のそれぞれの偏芯量及び偏芯方向を図８と同じ極座標中の点として表した図である。また、図１１は、搬送位置の調整後の実施例の表面曲率分布２３０、長周期成分２３１及び短周期成分２３２を示している。

図１０、図１１の結果から、本発明は特許文献３にある載置位置の偏芯評価方法と同等以上の精度を有していることが確認された。また、搬送位置の調整後のエピタキシャルウェーハの表面曲率分布（図１１の長周期成分２３１）は、調整前の表面曲率分布（図９の長周期成分２２１）に比べて均一性が向上している。

このように、本発明の偏芯評価方法により、エピタキシャル層を成長させる際の高温状態での基盤の載置位置の偏芯量及び偏心方向を簡便に高精度に評価でき、追加の設備や装置の改造を必要とせず、コストの増加を抑制でき、この評価結果に基づいて載置位置を高精度に補正でき、エピタキシャルウェーハの膜厚均一性を向上できることが確認できた。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度での変更が可能である。例えば、上記実施形態では、表面曲率の最小値の平均値からの偏差を用いて偏芯量を算出していたが、表面曲率の最大値の平均値からの偏差を用いて偏芯量を算出してもよい。また、表面曲率分布の複数の位置での偏差を用いて偏芯量を算出してもよく、具体的には例えば表面曲率の全位置での偏差の総和（表面曲率の積分量）や全位置での偏差の平均値等を用いて偏芯量を算出してもよい。

また、上記実施形態では、表面曲率としてＦｒｏｎｔ−ＺＤＤを用いていたが、表面曲率（表面の変位を示す指標）であればＦｒｏｎｔ−ＺＤＤ以外の指標を用いて良い。具体的には、厚み測定により得られた表面変位量（表面プロファイル）そのものを用いても良いし、基板半径に対する表面変位量の１階微分値を用いても良い。

１ エピタキシャル成長装置
２ チャンバー
２１ チャンバーベース
２２ 透明石英部材
２３ 不透明石英部材
３ サセプタ
３１ ポケット部
４ 反応ガス供給手段
５ 反応ガス排出手段
６ サポートシャフト
７ ウェーハリフト
８ ウェーハ回転機構
９ 基板
１０ リフトピン
１１ ヒータ
１２ 貫通孔

Claims (8)

1. 凹形状のポケット部が形成されたサセプタの前記ポケット部に基板を載置して前記基板上にエピタキシャル成長させる成長工程と、
   その成長工程で得られたエピタキシャル成長層の外周のエッジ近傍の部分であってそのエッジから内側の前記基板の上面に成長したエピタキシャル成長層の部分である外周部の、前記基板の半径に対する前記基板の表面変位量の変化の程度を示した表面曲率を、前記基板の円周方向に沿って測定する測定工程と、
   その測定工程で得られた表面曲率分布に基づいて前記サセプタにおける前記基板の載置位置の偏芯を評価する評価工程と、
   を含むことを特徴とする偏芯評価方法。
2. 前記評価工程では、前記表面曲率分布の平均値からの前記表面曲率分布の偏差に基づいて前記基板の載置位置の偏芯を評価することを特徴とする請求項１に記載の偏芯評価方法。
3. 前記評価工程では、前記表面曲率分布の最小値の前記平均値からの偏差に基づいて前記基板の載置位置の偏芯量を算出することを特徴とする請求項２に記載の偏芯評価方法。
4. 前記評価工程では、前記外周部の円周方向に沿った各位置のうち前記最小値の位置の方向に前記基板の載置位置が偏芯していると評価することを特徴とする請求項３に記載の偏芯評価方法。
5. 前記偏差と前記偏芯量の関係を求める関係取得工程を含み、
   前記評価工程では、前記関係取得工程で得られた関係に基づいて今回の前記偏差に対する前記偏芯量を算出することを特徴とする請求項３又は４に記載の偏芯評価方法。
6. 前記表面曲率分布のデータをフィルタリング処理して前記表面曲率分布を短周期成分と長周期成分とに分離する分離工程を含み、
   前記評価工程では、前記分離工程で得られた前記表面曲率分布の長周期成分のデータに基づいて前記基板の載置位置の偏芯を評価することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の偏芯評価方法。
7. 前記測定工程では、基板の厚みを測定する厚み測定器にて前記表面曲率分布を測定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の偏芯評価方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の偏芯評価方法によって評価した前記基板の偏芯量及び偏芯方向に基づいて、前記サセプタにおける基板の載置位置を補正した後、基板にエピタキシャル層を成長させることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。

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