JP7211475B1 - 半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法、半導体ウェーハの載置位置測定方法、及び、エピタキシャル成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定可能な判定方法を提供する。
【解決手段】判定ステップにおいて、（ｉ）時系列データにおける各時間での測定回転数が、サセプタ回転体に設定した回転数の最大値以下かつ最小値以上であり、さらに、時系列データにおいて、（ｉｉ）時系列データから求めた平均回転数に対する測定回転数のばらつきが許容設定値以内である、又は、（ｉｉｉ）平均回転数とサセプタ回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内である場合に、基準位置信号を正常取得していると判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法、半導体ウェーハの載置位置測定方法、及び、エピタキシャル成長装置に関する。

半導体ウェーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）等により単結晶を育成し、該単結晶をブロックに切断した後、薄くスライスし、平面研削（ラッピング）工程、エッチング工程および鏡面研磨（ポリッシング）工程を経て最終洗浄することにより得られる。その後、各種品質検査を行って異常が確認されなければ製品として出荷される。

ここで、結晶の完全性がより要求される場合や、抵抗率の異なる多層構造を必要とする場合などには、ウェーハの表面に単結晶シリコン薄膜などからなるエピタキシャル層を気相成長（エピタキシャル成長）させてエピタキシャルウェーハを製造する。エピタキシャル成長はＳｉ、ＳｉＣ及びＧａＡｓなどの半導体ウェーハに対して広く行われている。

エピタキシャル成長装置は、外気と遮断した状態で、反応ガス供給手段から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ポートシャフトにより支持されてい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、サセプタを支持するサポートシャフトが回転することにより、基板が回転するようになっている。

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形状のポケット部が形成されていることが通常である。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るようになっており、均質な反応が行われる。このときウェーハの中心とサセプタの中心とに偏心が生じることがあり、偏心量が大きくなると、形成したエピタキシャル層の膜厚分布に偏りが生じてしまうことは知られている。しかしながら、実際にサセプタにウェーハを載置する際には、搬送用ロボット等が用いられたり、ウェーハを載置する際にはリフトピンによる昇降が行われるなどの理由により、ウェーハの中心と、サセプタの中心とを完全に一致させることは困難である。

ウェーハの中心と、サセプタの中心とがずれると、エピタキシャル成長後のウェーハ平坦度に影響を及ぼすことが知られており、ウェーハの載置位置ずれ量を正確に評価する必要がある。そこで、例えば特許文献１では、半導体ウェーハが載置されたサセプタを周方向に回転させながら、所定位置における半導体ウェーハの周縁とサセプタ座ぐり部開口縁の間の間隙距離を測定しつつ、サセプタの回転周期を１周期として、この間隙距離の変動を周期解析分析している。なお、特許文献１ではさらに得られた三角関数の振幅から、載置位置ずれ量を求めている。

特開２０１９－１０２６３５号公報

さて、本発明者らは特許文献１に記載の技術を利用して載置位置の位置ずれ量を求め、載置位置を修正してエピタキシャルウェーハの平坦度の改善に取り組んでいたところ、まれに平坦度を改善できない場合があることに気付いた。その原因を本発明者らが検討したところ、サセプタの回転周期を１周期とする基準位置信号が正しく取得できていない場合があった。この場合、特許文献１に記載の半導体ウェーハの載置位置測定方法を適用するときに前提となるサセプタの回転周期が不正確であったため、周期回帰分析を正確に行うことができなかった。結果的に半導体ウェーハ載置位置の修正がランダムな修正となってしまっていたため、エピタキシャル成長後のエピタキシャルウェーハの平坦度の改善に寄与していなかった。

そこで、本発明者らは基準位置信号が正しく取得できていなかった場合の原因をさらに検討した。図１に、エピタキシャル成長装置のサセプタを回転させるサセプタ回転体１０を簡略化した模式図を示す。サセプタ回転体１０には、サセプタ回転体１０が１回転したことを示す基準点１１となる溝または黒色帯が設けられていることが通常である。基準位置センサー２０は基準点１１と離隔して設置される。なお、基準位置センサー２０はレーザ光２１などを照射し、基準点１１から反射した光を受光した場合に基準点１１を検知したと判断可能な基準位置信号を取得する。また、サセプタ回転体１０において、破線で囲まれた領域が基準位置センサー２０の検出範囲１２である。サセプタ回転体１０には製造元などを示す刻印１５が付されていることが一般的である。正常状態であれば、サセプタ回転体１０がちょうど１回転したタイミングのときだけ基準位置センサー２０は基準位置信号を取得するものの、エピタキシャル成長装置本体の振動などにより、基準点１１の設置位置がずれてしまったり、刻印１５からの反射光を基準位置信号と誤検知してしまったりする場合があることを本発明者らは確認した。

誤検知の有無による影響を説明するため、図２に基準位置信号が正常に取得できている場合と、正常に取得できていない場合の測定信号の一例を示す。また、図３Ａには基準位置信号が正常に取得できた場合のサセプタ回転体の回転数の測定データの一例を示し、図３Ｂには基準位置信号が正常に取得できない場合のサセプタ回転体の回転数の測定データの一例を示す。このように、サセプタ回転体１０の回転状態を検知するための基準位置の検出状態に異常があると、特許文献１などで利用される載置位置の測定方法を適用することが困難となってしまう。従来はエピタキシャル成長装置のメンテナンス時に基準位置信号が所定周期で検出できることを確認できればよいとするのが一般的な考え方であり、このような問題が生じうることを本発明者らは初めて認識した。なお、特許文献１はＮ回対称（Ｎは２以上の整数）のサセプタの使用を前提とした技術であるものの、エピタキシャル成長装置の振動などはサセプタの仕様に依らないものであり、一般的なサセプタでも基準位置信号が正常に取得できなくなる場合は発生する。したがって、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるかどうかはサセプタの形状に依らずに判定する必要がある。

そこで本発明は、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定可能な判定方法の提供を目的とする。また、本発明は、この判定方法を利用し、半導体ウェーハの載置位置の位置ずれ量をより精度良く求めることのできる半導体ウェーハの載置位置測定方法の提供を目的とする。さらにまた本発明は、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定可能なエピタキシャル成長装置の提供を目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく検討したところ、基準位置信号を経時的に連続取得し続け、この取得結果に基づき回転数の時系列データを求め、当該時系列データを用いれば、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定できることを見出した。本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。

＜１＞エピタキシャル成長装置内に設置されるサセプタと、
１回転したことを示す基準点が設けられ、前記サセプタを回転させるサセプタ回転体と、
前記基準点と離隔して設置され、前記サセプタ回転体の回転に伴い前記基準点を検知したときに基準位置信号を取得する基準位置センサーと、
を備える半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法であって、
（ａ）前記サセプタ回転体を回転させながら前記基準位置信号を経時的に連続取得する取得ステップと、
（ｂ）前記連続取得した前記基準位置信号から前記サセプタ回転体の回転数の時系列データに換算する換算ステップと、
（ｃ）前記時系列データから基準位置信号が正常取得しているか否かを判定する判定ステップと、を含み、
前記（ｃ）判定ステップにおいて、
（ｉ）前記時系列データにおける各時間での測定回転数が、前記サセプタ回転体に設定した回転数の最大値以下かつ最小値以上であり、さらに、
前記時系列データにおいて、（ｉｉ）前記時系列データから求めた平均回転数に対する前記測定回転数のばらつきが許容設定値以内である、又は、（ｉｉｉ）前記平均回転数と前記サセプタ回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内である場合に、前記基準位置信号を正常取得していると判定することを特徴とする半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法。

＜２＞前記（ｃ）判定ステップにおいて、（ｉｉ）前記時系列データから求めた平均回転数に対する前記測定回転数のばらつきが許容設定値以内であり、かつ、（ｉｉｉ）前記平均回転数と前記回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内である場合に、前記基準位置信号を正常取得していると判定する、上記＜１＞に記載の半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法。

＜３＞エピタキシャル成長装置内に設置されたサセプタの中心に対する半導体ウェーハの中心の位置ずれ量を測定する半導体ウェーハの載置位置測定方法であって、
上記＜１＞又は＜２＞に記載の半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法を用いて前記基準位置検出状態が正常であると判定された場合に、
前記半導体ウェーハが載置された前記サセプタを周方向に１回以上回転させながら、前記周方向の所定位置における前記半導体ウェーハの周縁とサセプタ開口縁の間の間隙距離を測定する測定工程と、
前記測定工程により得られた前記間隙距離の変動に基づき、前記サセプタの回転周期を１周期とする周期回帰分析を行う第１算出工程と、
前記第１算出工程によって得られる三角関数の振幅に基づき、前記位置ずれ量を求める第２算出工程と、を行い、
前記測定回転数を前記サセプタの回転周期に用い、さらに、異常測定値が前記間隙距離にある場合は前記異常測定値を除去して周期回帰分析を再度行う、半導体ウェーハの載置位置測定方法。

＜４＞サセプタと、
１回転したことを示す基準点が設けられ、前記サセプタを回転させるサセプタ回転体と、
前記基準点と離隔して設置され、前記サセプタ回転体の回転に伴い前記基準点を検知したときに基準位置信号を取得する基準位置センサーと、
前記サセプタ回転体の回転を制御し、前記基準位置センサーが取得する基準位置信号を受信する制御部と、を備えるエピタキシャル成長装置であって、
前記制御部は、
（ａ）前記サセプタ回転体を回転させながら前記基準位置信号を経時的に連続取得し、
（ｂ）前記連続取得した前記基準位置信号から前記サセプタ回転体の回転数の時系列データに換算し、
（ｃ）前記時系列データから基準位置信号が正常であるか否かを正常判定条件に従い判定し、
前記正常判定条件は、
（ｉ）前記時系列データにおける各時間での測定回転数が、前記サセプタ回転体に設定可能な回転数の最大値以下かつ最小値以上であることと、
前記時系列データにおいて、（ｉｉ）前記時系列データから求めた平均回転数に対する前記測定回転数のばらつきが許容設定値以内である、又は、（ｉｉｉ）前記平均回転数と前記サセプタ回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内であることである、エピタキシャル成長装置。

＜５＞前記（ｃ）正常判定条件は、（ｉｉ）前記時系列データから求めた平均回転数に対する前記測定回転数のばらつきが許容設定値以内であり、かつ、（ｉｉｉ）前記平均回転数と前記回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内である場合に、前記基準位置信号を正常取得していると判定する、上記＜４＞に記載のエピタキシャル成長装置。

本発明によれば、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定可能な判定方法を提供することができる。また、本発明によれば、この判定方法を利用し、半導体ウェーハの載置位置の位置ずれ量をより精度良く求めることのできる半導体ウェーハの載置位置測定方法を提供することができる。さらにまた本発明は、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定可能なエピタキシャル成長装置を提供することができる。

本発明に適用可能なサセプタ回転体及び基準位置センサーの模式図である。 基準位置センサーが取得する基準位置信号の一例を説明する図である。 正常状態で取得される一例の回転数時系列データを示すグラフである。 異常状態で取得される一例の回転数時系列データを示すグラフである。 本発明の一実施形態に従うエピタキシャル成長装置の模式図である。 判定条件（ｉ）を説明するための一例の回転数時系列データを示すグラフである。 判定条件（ｉｉ）、（ｉｉｉ）を説明するための一例の回転数時系列データを示すグラフである。 本発明による載置位置測定方法を適用例において、間隙距離の異常値を説明するためのグラフである。 実施例において載置位置を修正した前後での外周平坦度を比較したグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、模式図における構成は実際の各構成の大きさの割合と異なり誇張して示す。

（判定方法）
図４を参照しつつ、本発明に従う半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法について説明する。なお、図４には、後述する本発明に適用可能な具体的態様の一例を併せて図示している。この判定方法は、エピタキシャル成長装置１５０内に設置されるサセプタ１００と、１回転したことを示す基準点１１が設けられ、サセプタ１００を回転させるサセプタ回転体１０と、基準点１１と離隔して設置され、サセプタ回転体１０の回転に伴い基準点１１を検知したときに基準位置信号を取得する基準位置センサー２０と、を備える半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置１００において、（ａ）サセプタ回転体１０を回転させながら基準位置信号を経時的に連続取得する取得ステップと、（ｂ）連続取得した基準位置信号からサセプタ回転体１０の回転数の時系列データに換算する換算ステップと、（ｃ）時系列データから基準位置信号が正常取得しているか否かを判定する判定ステップと、を含む。そして、（ｃ）判定ステップにおいて、（ｉ）時系列データにおける各時間での測定回転数が、サセプタ回転体１０に設定した回転数の最大値以下かつ最小値以上であり、さらに、時系列データにおいて、（ｉｉ）時系列データから求めた平均回転数に対する測定回転数のばらつきが許容設定値以内である、又は、（ｉｉｉ）平均回転数とサセプタ回転体１０に設定した設定回転数の比が許容設定率以内である場合に、基準位置信号を正常取得していると判定する。以下、各構成及び各工程の詳細を順次説明する。

まず、前出の図１を再度参照しつつ、サセプタ回転体１０及び基準位置センサー２０について具体的に説明する。

＜サセプタ回転体＞
サセプタ回転体１０には、サセプタ回転体１０が１回転したことを示す基準点１１が設けられている。サセプタ回転体１０はサセプタ１００を回転させるためのモータ、ギアなどから構成することができる。なお、サセプタ回転体１０からの回転力を伝える詳細な軸構造などは、図面の簡略化のため割愛する。基準点１１は、溝又は黒色帯などで設けられることが一般的であり、基準位置センサー２０からの赤外レーザ光などの反射光量の変化により、基準点１１が一周したことを検出する。基準点１１が設けられた位置の周辺部が、基準位置センサー２０による検出対象である。また、先述のとおり、サセプタ回転体１０には製造元などを示す刻印１５が付されていることが一般的であり、シリアルナンバーが付されることもある。

＜基準位置センサー＞
基準位置センサー２０は基準点１１と離隔して設置される。基準位置センサー２０はレーザ光２１などを照射し、基準点１１から反射した光の受光量が減少した場合に基準点１１を検知したと判断可能な基準位置信号を取得する。レーザ光の波長は特に制限されず、用途に応じて赤外光から紫外光まで適宜選択すればよい。

＜（ａ）取得ステップ＞
（ａ）取得ステップでは、サセプタ回転体１０を回転させながら基準位置センサー２０が取得する基準位置信号を経時的に連続取得する。このとき、基準位置信号が正常に取得できていれば、基準位置信号は図２上段図に例示したように間隔が均一なパルス波形が得られる。一方、基準位置信号が正常に取得できていないのであれば、基準位置信号は図２下段図に例示したように間隔が不均一なパルス波形が得られることもあれば、図示していないがパルス波形がまったく得られない場合もある。いずれにしても、この段階では基準位置信号を経時的に連続取得し、次ステップにおいてパルス波形の周期から回転数に換算する。

＜（ｂ）換算ステップ＞
（ａ）取得ステップに続けて、連続取得した基準位置信号からサセプタ回転体１０の回転数の時系列データに換算する。なお、図２に例示したように、基準点の幅方向の大きさによりパルス波形にはパルス幅が観測されることが通常であるので、このような場合にはパルス幅の中央位置から次のパルス波のパルス幅の中央位置までの間隔から回転数を換算すればよい。

＜（ｃ）判定ステップ＞
続く（ｃ）判定ステップでは、以下の判定条件（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）に基づき、時系列データから基準位置信号を正常取得しているか否かを判定する。詳細を後述するが、判定条件（ｉ）を満たすことを前提に、判定条件（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）を満たしていれば基準位置信号を正常取得していると判定でき、そうでなければ基準位置信号を正常取得していない、すなわち異常状態であると判定できる。また、判定条件（ｉ）を満たすことを前提に、判定条件（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の両方を満たしていれば、基準位置信号をより正確に正常取得していると判定できる。

＜＜条件（ｉ）＞＞
図５Ａを参照する。時系列データにおける各時間での測定回転数が、サセプタ回転体１０に設定した回転数の最大値以下かつ最小値以上である必要がある。たとえば設定可能な回転数の最大値を１８０ｒｐｍ、最小値を４ｒｐｍとすると、測定回転数が最大値を超えている場合は、基準点１１以外からの反射光を基準位置センサー２０が高頻度で誤検知していることを意味する。また、測定回転数が最小値を下回る場合は、基準点１１の位置が設計位置からずれてしまい、基準位置センサー２０が反射光をまったく受光できていないことを意味する。そこで、まずはこの条件（ｉ）を満足することが、基準位置信号を正常取得するための前提条件となる。

＜＜条件（ｉｉ）＞＞
図５Ｂを参照する。時系列データにおいて、時系列データから求めた平均回転数に対する測定回転数のばらつきが許容設定値以内であれば、エピタキシャル成長装置１５０は基準位置信号を正常取得していると判断することができる。許容設定値は、サセプタ回転体１０に設定する設定回転数に応じて適宜定めればよいが、例えば許容設定値を５ｒｐｍと設定し、測定回転数が平均回転数±５ｒｐｍの範囲内にあれば、基準位置信号を正常取得していると判断することができる。

＜＜条件（ｉｉｉ）＞＞
引き続き、図５Ｂを参照する。時系列データにおいて、時系列データから求めた平均回転数と、サセプタ回転体１０に設定した設定回転数との比が許容設定率以内であっても、エピタキシャル成長装置１５０は基準位置信号を正常取得していると判断することができる。許容設定率は、サセプタ回転体１０に設定する設定回転数に応じて適宜定めればよいが、例えば許容設定率を１０％と設定し、測定回転数が平均回転数×０．９～平均回転数×１．１の範囲内にあれば、基準位置信号を正常取得していると判断することができる。

本発明に従う判定方法は、上述の（ａ）取得ステップ、（ｂ）換算ステップ、（ｃ）判定ステップを経て、上述の判定条件（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）に従うことにより、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定することができる。

次に、上記判定方法に適用可能なエピタキシャル成長装置１５０の具体的態様を説明する。図４の例では、半導体ウェーハＷにエピタキシャル層を形成するために用いることのできる、一般的なエピタキシャル成長装置１５０を示す。このエピタキシャル成長装置１５０は、気密性を保持するためのアッパーライナー１５１およびローワーライナー１５２を備え、アッパードーム１５３、ローワードーム１５４によってエピタキシャル成長炉を区画することができる。そして、このエピタキシャル成長炉の内部にウェーハＷを水平に載置するためのサセプタ１００が設けられている。サセプタ１００がサセプタ回転体１０の回転に伴い回転することは前述のとおりである。また、半導体ウェーハＷの周縁（ウェーハエッジ）と、サセプタ１００の開口縁との間隙の距離を測定するための測定部１５５も、エピタキシャル成長装置１５０に設けられている。エピタキシャル成長を行う際には、ウェーハＷをサセプタ１００の座ぐり部に載置し、このサセプタ１００を回転させながら成長ガス（ソースガス）をウェーハＷの表面に吹き付ければよい。なお、サセプタ１００には、円形凹状の座ぐり部が設けられることが一般的であるが、座ぐり部の形状は何ら制限されない。

（エピタキシャル成長装置）
図４を再び参照する。本発明に従うエピタキシャル成長装置１５０は、サセプタ１００と、１回転したことを示す基準点となる基準点１１が設けられ、サセプタ１００を回転させるサセプタ回転体１０と、基準点１１と離隔して設置され、サセプタ回転体１０の回転に伴い基準点１１を検知したときに基準位置信号を取得する基準位置センサー２０と、サセプタ回転体１０の回転を制御し、基準位置センサー２０が取得する基準位置信号を受信する制御部５０と、を備える。

そして、この制御部５０は、判定方法について説明したのと同様に、（ａ）サセプタ回転体１０を回転させながら基準位置信号を経時的に連続取得し、（ｂ）連続取得した基準位置信号からサセプタ回転体１０の回転数の時系列データに換算し、（ｃ）時系列データから基準位置信号が正常であるか否かを正常判定条件に従い判定する。そして、この正常判定条件は、図５Ａ及び図５Ｂを参照して前述したとおり、（ｉ）時系列データにおける各時間での測定回転数が、サセプタ回転体に設定可能な回転数の最大値以下かつ最小値以上であることと、時系列データにおいて、（ｉｉ）時系列データから求めた平均回転数に対する測定回転数のばらつきが許容設定値以内である、又は、（ｉｉｉ）平均回転数と前記サセプタ回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内であることである。条件（ｉｉ）、（ｉｉｉ）の両方を満足した方が基準位置信号をより正確に正常取得していると判定できる。すなわち、（ｃ）正常判定条件は、（ｉｉ）時系列データから求めた平均回転数に対する前記測定回転数のばらつきが許容設定値以内であり、かつ、（ｉｉｉ）平均回転数と前記回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内である場合に、基準位置信号を正常取得していると判定することが好ましい。このことは、判定方法の実施形態において既に述べたとおりであり、重複する説明を省略する。

このエピタキシャル成長装置を用いることにより、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定することができる。

（載置位置測定方法）
次に、上述した判定方法を用いた半導体ウェーハの載置位置測定方法を説明する。符号については図４及び関連説明を援用する。この測定方法は、エピタキシャル成長装置１５０内に設置されたサセプタ１００の中心に対する半導体ウェーハＷの中心の位置ずれ量を測定する。そして、前述の半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置１５０の基準位置検出状態の判定方法を用いて基準位置検出状態が正常であると判定された場合に、続く測定工程、第１算出工程及び第２算出工程を行う。

測定工程では、半導体ウェーハＷが載置されたサセプタ１００を周方向に１回以上回転させながら、周方向の所定位置における半導体ウェーハＷの周縁とサセプタ開口縁の間の間隙距離を測定する。第１算出工程では、この測定工程により得られた間隙距離の変動に基づき、サセプタの回転周期を１周期とする周期回帰分析を行う。第２算出工程では、この第１算出工程によって得られる三角関数の振幅に基づき、位置ずれ量を求める。これら測定工程、第１算出工程及び第２算出工程の詳細は前出の特許文献１に開示されており、本発明の載置位置測定方法は特許文献１にまれに発生する異常状態の検知を図ったものであるから、この特許文献１の開示内容全体を本明細書に援用する。なお、サセプタ１００の中心とその座ぐり部の開口縁との間の径方向距離が周方向に変動するとともに、サセプタ１００の座ぐり部の開口縁がサセプタ１００の中心を回転軸とするＮ回対称（ただし、Ｎは２以上の整数）であるサセプタをこの載置位置測定方法に適用できる。

ここで、判定方法において求める測定回転数をサセプタ１００の回転周期に用い、異常測定値が間隙距離にあった場合に、この異常測定値を除去すれば、半導体ウェーハＷのサセプタ１００への載置位置をより精度良く測定することができる。

図６に、異常測定値の一例を示す。フィッティングにより得られる三角関数の振幅と位相から想定される間隙距離から外れた測定値が多数測定されており、これらの間隙距離の値は上記工程で求めた三角関数の振幅と位相から導かれる値から外れているため、異常値であると判定することができる。なお、間隙距離が周期関数で表されることを考えると、周期関数のピークを除けば、隣接する測定値の中間値でない場合は異常値であると判定してもよい。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

（比較例）
直径３００ｍｍのシリコンウェーハを、４回対称のサセプタに載置した。エピタキシャル成長装置１５０の測定部１５５としては、温度の影響を遮蔽するためのシースを施したＣＣＤカメラをランプの上方へ載置した。なお、シリコンウェーハと、サセプタ１００の開口縁との間の間隙距離を測定するためのＣＣＤカメラのサンプリングレートは３０ｆｐｓである。

なお、シリコンウェーハをエピタキシャル膜形成室内に導入する際には搬送ロボットを用いてサセプタ上にシリコンウェーハを搬送し、リフトピンを用いてサセプタ上に載置した。続いて、１１３０℃にて、水素ガスを供給し、水素ベーク中にサセプタ回転数３２ｒｐｍとし、測定部１５５により間隙距離を測定した。１１３０℃にて、エピタキシャル膜厚制御で所望のサセプタ回転数に戻し、シリコンのエピタキシャル膜を成長させた。また、原料ソースガスとしてはトリクロロシランガスを用い、また、ドーパントガスとしてジボランガス、キャリアガスとして水素ガスを用いた。

なお、本比較例では前述の本発明方法に従う判定方法を用いていない。

（実施例）
本発明方法に従う判定方法を用いて、エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であることを常時確認しながら、上記比較例と同条件でエピタキシャル成長処理を行い、エピタキシャルシリコンウェーハを得た。さらに、エピタキシャル成長を行う度に、間隙距離の周期関数に表れる異常値を除去して載置位置の位置ずれ量を修正した。

実施例および比較例により得られたエピタキシャルシリコンウェーハの外周平坦度を、外周平坦度測定装置（Wafersight、測定モード：M49, 15mm/1sector, 外周2mm除外）を用いて求めた。結果を図７に示す。図７より、実施例では比較例よりも外周平坦度を小さくすることができ、そのばらつきも小さくできたことが確認できる。これは、実施例は比較例に比べて、載置位置ずれ量を正確に評価して載置位置の位置ずれ量を修正することができたためである。

本発明によれば、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定可能な判定方法を提供することができる。また、本発明によれば、この判定方法を利用し、半導体ウェーハの載置位置の位置ずれ量をより精度良く求めることのできる半導体ウェーハの載置位置測定方法を提供することができる。さらにまた本発明は、半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態が正常であるか異常であるかを判定可能なエピタキシャル成長装置を提供することができる。

１０ サセプタ回転体
１１ 基準点
１２ 検出範囲
１５ 刻印
２０ 基準位置センサー
２１ レーザ光
５０ 制御部
１００ サセプタ
１５０ エピタキシャル成長装置
１５１ アッパーライナー
１５２ ローワーライナー
１５３ アッパードーム
１５４ ローワードーム
１５５ 測定部
Ｗ ウェーハ

Claims (5)

1. エピタキシャル成長装置内に設置されるサセプタと、
   １回転したことを示す基準点が設けられ、前記サセプタを回転させるサセプタ回転体と、
   前記基準点と離隔して設置され、前記サセプタ回転体の回転に伴い前記基準点を検知したときに基準位置信号を取得する基準位置センサーと、
   を備える半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法であって、
   （ａ）前記サセプタ回転体を回転させながら前記基準位置信号を経時的に連続取得する取得ステップと、
   （ｂ）前記連続取得した前記基準位置信号から前記サセプタ回転体の回転数の時系列データに換算する換算ステップと、
   （ｃ）前記時系列データから基準位置信号が正常取得しているか否かを判定する判定ステップと、を含み、
   前記（ｃ）判定ステップにおいて、
   （ｉ）前記時系列データにおける各時間での測定回転数が、前記サセプタ回転体に設定した回転数の最大値以下かつ最小値以上であり、さらに、
   前記時系列データにおいて、（ｉｉ）前記時系列データから求めた平均回転数に対する前記測定回転数のばらつきが許容設定値以内である、又は、（ｉｉｉ）前記平均回転数と前記サセプタ回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内である場合に、前記基準位置信号を正常取得していると判定することを特徴とする半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法。
2. 前記（ｃ）判定ステップにおいて、（ｉｉ）前記時系列データから求めた平均回転数に対する前記測定回転数のばらつきが許容設定値以内であり、かつ、（ｉｉｉ）前記平均回転数と前記回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内である場合に、前記基準位置信号を正常取得していると判定する、請求項１に記載の半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法。
3. エピタキシャル成長装置内に設置されたサセプタの中心に対する半導体ウェーハの中心の位置ずれ量を測定する半導体ウェーハの載置位置測定方法であって、
   請求項１又は２に記載の半導体ウェーハ用エピタキシャル成長装置の基準位置検出状態の判定方法を用いて前記基準位置検出状態が正常であると判定された場合に、
   前記半導体ウェーハが載置された前記サセプタを周方向に１回以上回転させながら、前記周方向の所定位置における前記半導体ウェーハの周縁とサセプタ開口縁の間の間隙距離を測定する測定工程と、
   前記測定工程により得られた前記間隙距離の変動に基づき、前記サセプタの回転周期を１周期とする周期回帰分析を行う第１算出工程と、
   前記第１算出工程によって得られる三角関数の振幅に基づき、前記位置ずれ量を求める第２算出工程と、を行い、
   前記測定回転数を前記サセプタの回転周期に用い、さらに、異常測定値が前記間隙距離にある場合は前記異常測定値を除去して周期回帰分析を再度行う、半導体ウェーハの載置位置測定方法。
4. サセプタと、
   １回転したことを示す基準点が設けられ、前記サセプタを回転させるサセプタ回転体と、
   前記基準点と離隔して設置され、前記サセプタ回転体の回転に伴い前記基準点を検知したときに基準位置信号を取得する基準位置センサーと、
   前記サセプタ回転体の回転を制御し、前記基準位置センサーが取得する基準位置信号を受信する制御部と、を備えるエピタキシャル成長装置であって、
   前記制御部は、
   （ａ）前記サセプタ回転体を回転させながら前記基準位置信号を経時的に連続取得し、
   （ｂ）前記連続取得した前記基準位置信号から前記サセプタ回転体の回転数の時系列データに換算し、
   （ｃ）前記時系列データから基準位置信号が正常であるか否かを正常判定条件に従い判定し、
   前記正常判定条件は、
   （ｉ）前記時系列データにおける各時間での測定回転数が、前記サセプタ回転体に設定可能な回転数の最大値以下かつ最小値以上であることと、
   前記時系列データにおいて、（ｉｉ）前記時系列データから求めた平均回転数に対する前記測定回転数のばらつきが許容設定値以内である、又は、（ｉｉｉ）前記平均回転数と前記サセプタ回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内であることである、エピタキシャル成長装置。
5. 前記（ｃ）正常判定条件は、（ｉｉ）前記時系列データから求めた平均回転数に対する前記測定回転数のばらつきが許容設定値以内であり、かつ、（ｉｉｉ）前記平均回転数と前記回転体に設定した設定回転数の比が許容設定率以内である場合に、前記基準位置信号を正常取得していると判定する、請求項４に記載のエピタキシャル成長装置。

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