JP7616004B2 - エピタキシャル成長装置の基板載置位置の偏心量を評価する方法及び当該評価方法を用いたエピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
エピタキシャル成長させる前のウェーハ表面の平坦度を評価するエピタキシャル成長前平坦度評価工程と、
前記平坦度評価を実施したウェーハを前記エピタキシャル成長装置のサセプタ上に載置するウェーハ載置工程と、
前記ウェーハ載置工程でサセプタ上に載置した前記ウェーハにエピタキシャル成長処理を実施するエピタキシャル成長工程と、
前記エピタキシャル成長工程を経て作製されたエピタキシャルウェーハ表面の平坦度を評価するエピタキシャル成長後平坦度評価工程と、
前記エピタキシャル成長後平坦度評価工程により得られる前記エピタキシャルウェーハの平坦度から、前記エピタキシャル成長前平坦度評価工程により得られる前記ウェーハ表面の平坦度を差し引いて、前記エピタキシャルウェーハの径方向のエピタキシャル膜厚形状分布を取得する形状プロファイル取得工程と、
前記エピタキシャル膜厚形状分布に基づいて、前記エピタキシャル成長装置の基板載置位置の偏心量を算出する偏心量算出工程と、
を含む、基板載置位置の偏心量評価方法。
前記エピタキシャル膜厚形状分布を、ウェーハ中心位置に対して対称な方向に径方向で重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記重ね合わせ工程で重ね合わせた、2つのエピタキシャル膜厚形状分布において、前記エピタキシャルウェーハの最外周から径方向へ一定の等距離の位置での高さ成分が低い側を基準高さとし、この位置と、重ね合わせたもう一方のエピタキシャル膜厚形状分布が基準高さとなる位置との径方向距離を算出する基準高さ間距離算出工程と、
をさらに含み、
前記偏心量算出工程において前記径方向距離に基づき前記偏心量を算出する、<1>に記載の基板載置位置の偏心量評価方法。
<1>~<5>のいずれか1項に記載の基板載置位置の偏心量評価方法を用いて評価した偏心量に基づき、成膜対象ウェーハの載置位置を補正してから前記サセプタ上に載置する補正載置工程と、
前記補正載置した成膜対象ウェーハにエピタキシャル成長処理を実施する補正後成長処理工程と、
を含む、エピタキシャルウェーハの製造方法。
図1に、一例として、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が区画される。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1が設けられている。
エピタキシャル成長前平坦度評価工程では、まず、エピタキシャル成長前のウェーハW表面の平坦度を測定する。測定方法は特に限定されないが、例えばROA(Roll Off Amount)、ESFQR(Edge Site Frontsurface referenced least sQuares/Range)の指標を用いて評価することができる。ROAはウェーハ外周部の平坦度指標であり、例えばウェーハ中心から120~148mmの区間を5°間隔で周方向に区切ることにより得られる矩形面積の最小二乗平面を基準面としたときの、ウェーハ中心から149mm(最外周から内側に1mm)の位置のロールオフ量として定義される。このロールオフ量の測定条件を任意に変更して、ロールオフ形状全体を評価することができる。また、同様にESFQRは、例えばウェーハ外周部の周方向に取り囲んだ周方向5°、半径方向30mmの領域(ほぼ矩形領域)のSFQR値(領域内最小二乗面からの最大変位量)として定義される。
ウェーハ載置工程では、サセプタ1にウェーハWを載置する。ウェーハWを載置する際には、搬送用ロボット等を用いることもでき、ウェーハWを載置する際にはリフトピン(図示せず)により昇降を行ってもよい。
エピタキシャル成長工程では、ウェーハWの片面に、エピタキシャル層を形成する。エピタキシャル層の形成には、公知または任意の方法を好適に用いることができ、例えば前述した枚葉式エピタキシャル成長装置150を用いることができる。一例として、シリコンエピタキシャル層の形成であれば、水素(H)をキャリアガスとして、ジクロロシラン(SiH2Cl2)、トリクロロシラン(SiHCl3)等のソースガスをチャンバ内に導入し、使用するソースガスによっても成長温度は異なるが、概ね1000~1200℃の温度範囲の温度でCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、エピタキシャル層をエピタキシャル成長させればよい。成膜するエピタキシャル層は用途に応じて適宜選択可能であり、SiC又はGaAsのエピタキシャル層であってもよい。
エピタキシャル成長後平坦度評価工程では、エピタキシャル成長後のウェーハW表面の平坦度を測定する。本工程では、エピタキシャル成長前の平坦度評価工程で用いられた指標及び測定方法と同一のものを用いる。この限りであれば、測定方法は特に特に限定されないが、上述のとおり例えばROA(Roll Off Amount)、ESFQR(Edge Site Frontsurface referenced least sQuares/Range)の指標を用いて評価すればよい。後述するように、エピタキシャル成長の前後で平坦度を評価することで、エピタキシャル層の膜厚分布を評価することができる。
形状プロファイル評価工程では、エピタキシャル成長後平坦度評価工程により得られるエピタキシャルウェーハの平坦度から、エピタキシャル成長前平坦度評価工程により得られる前記ウェーハW表面の平坦度を差し引いて、エピタキシャルウェーハの径方向のエピタキシャル膜厚形状分布を取得する。このとき、複数の軸方向から得られる径方向の線プロファイルとしてのエピタキシャル膜厚形状分布を取得してもよく、扇形の面プロファイルの周方向平均値としてのエピタキシャル膜厚形状分布を取得してもよい。取得すべき扇形は、ウェーハWを4分割してもよいし、8分割してもよいし、16分割してもよい。
偏心量算出工程では、エピタキシャル膜厚形状分布に基づいて、エピタキシャル成長装置150の基板載置位置の偏心量を算出する。ここでいう偏心量とは、図3で示すように、ウェーハWの中心位置Cwとサセプタ1の中心位置Csとの水平方向のずれを表す。表現方法は特に限定されないが、図3に示すようにウェーハW面内方向に対して任意にXY平面を設定し、ウェーハ中心位置Cwとサセプタ中心位置Csとの各XY座標間のベクトルや距離として表現することができる。偏心量算出工程では、後述するように、重ね合わせ工程と、続く基準高さ間距離算出工程と、をさらに設けることが好ましい。
重ね合わせ工程とは、エピタキシャル膜厚形状分布を、ウェーハ中心位置Cwに対して対称な方向に径方向で重ね合わせる工程である。ウェーハ中心位置Cwに対して径方向で重ね合わせることで、ウェーハ中心位置Cwから同じ距離の位置におけるエピタキシャル膜厚分布形状を比較することができる。
重ね合わせ工程に続く基準高さ間距離算出工程では、上記重ね合わせ工程で重ね合わせた、2つのエピタキシャル膜厚形状分布において、エピタキシャルウェーハの最外周から径方向へ一定の等距離の位置での高さ成分が低い側を基準高さとし、この位置と、重ね合わせたもう一方のエピタキシャル膜厚形状分布が基準高さとなる位置との径方向距離を算出する。ここで、ウェーハを均等に8分割したときのウェーハ中心位置Cwに対して対称な方向である領域0と領域4について、最外周から一定の等距離の位置を2mmとした場合の基準高さ間距離算出工程の一例を、図4を用いて具体的に説明する。まず、ウェーハWの最外周から2mmの位置での高さ成分が低い側の高さを基準高さとして決める。そして、もう一方の領域において基準高さと同じ高さになる、ウェーハ中心位置Cwからの位置を確定し、最外周から一定の等距離の位置からこの位置までの距離を「基準高さ間距離」と定める。なお、この距離は、領域0と領域4それぞれの偏心量を合わせた結果であるため、この算出結果に基づいて補正する距離は、領域4から領域0の方向に基準高さ間距離の1/2の距離とすればよい。このとき、一定の等距離の位置は、エピタキシャルウェーハの最外周から1mm~4mmの範囲内で定めることができ、エピタキシャルウェーハの同心円の円周上とすることが好ましい。最外周から1mm未満の位置では、現在の測定器が対応できないため評価することができず、4mmより大きい範囲では、サセプタ中心位置Csからの距離に比例した膜厚の差が正確に評価できないからである。また、最外周からの距離が小さいほど外乱の要因が大きくなるため、より好ましくはエピタキシャルウェーハの最外周から2mm~4mmの範囲内で定めることができる。
また、本発明に従うエピタキシャルウェーハの製造方法は、前述した実施形態による基板載置位置の偏心量評価方法を用いて評価した偏心量に基づき、成膜対象ウェーハWの載置位置を補正してからサセプタ上に載置する補正載置工程と、補正載置した成膜対象ウェーハWにエピタキシャル成長処理を実施する補正後成長処理工程と、を含む。
直径300mmのシリコンウェーハを用意し、中心角を45°として、8等分した扇形それぞれについて、平坦度測定装置(KLA社製,WaferSight2)を用いて予めROA法によりエピタキシャル成長前の平坦度評価を行い、周方向の成分を平均化した、8つの面プロファイルの平均値を得た。
11 座ぐり部
11L レッジ部
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
Cs サセプタの中心
Cw ウェーハの中心
W ウェーハ
Claims (5)
- エピタキシャル成長装置の基板載置位置の偏心量を評価する方法であって、
エピタキシャル成長させる前のウェーハ表面の平坦度を評価するエピタキシャル成長前平坦度評価工程と、
前記平坦度評価を実施したウェーハを前記エピタキシャル成長装置のサセプタ上に載置するウェーハ載置工程と、
前記ウェーハ載置工程でサセプタ上に載置した前記ウェーハにエピタキシャル成長処理を実施するエピタキシャル成長工程と、
前記エピタキシャル成長工程を経て作製されたエピタキシャルウェーハ表面の平坦度を評価するエピタキシャル成長後平坦度評価工程と、
前記エピタキシャル成長後平坦度評価工程により得られる前記エピタキシャルウェーハの平坦度から、前記エピタキシャル成長前平坦度評価工程により得られる前記ウェーハ表面の平坦度を差し引いて、前記エピタキシャルウェーハの径方向のエピタキシャル膜厚形状分布を取得する形状プロファイル取得工程と、
前記エピタキシャル膜厚形状分布に基づいて、前記エピタキシャル成長装置の基板載置位置の偏心量を算出する偏心量算出工程と、
を含み、
前記偏心量算出工程は、
前記エピタキシャル膜厚形状分布を、ウェーハ中心位置に対して対称な方向に径方向で重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記重ね合わせ工程で重ね合わせた、2つのエピタキシャル膜厚形状分布において、前記エピタキシャルウェーハの最外周から径方向へ一定の等距離の位置での高さ成分が低い側を基準高さとし、この位置と、重ね合わせたもう一方のエピタキシャル膜厚形状分布が基準高さとなる位置との径方向距離を算出する基準高さ間距離算出工程と、
をさらに含み、
前記偏心量算出工程において前記径方向距離に基づき前記偏心量を算出する基板載置位置の偏心量評価方法。 - 前記形状プロファイル取得工程において、前記エピタキシャル膜厚形状分布を、複数の軸方向から取得する、請求項1に記載の基板載置位置の偏心量評価方法。
- 前記形状プロファイル取得工程において、前記エピタキシャル膜厚形状分布を、扇形の面プロファイルの平均値から取得する、請求項1又は2に記載の基板載置位置の偏心量評価方法。
- 前記基準高さ間距離算出工程において、前記一定の等距離の位置を、前記エピタキシャルウェーハの最外周から1mm~4mmの範囲内で定める、請求項1~3のいずれか1項に記載の、基板載置位置の偏心量評価方法。
- エピタキシャルウェーハの製造方法であって、
請求項1~4のいずれか1項に記載の基板載置位置の偏心量評価方法を用いて評価した偏心量に基づき、成膜対象ウェーハの載置位置を補正してから前記サセプタ上に載置する補正載置工程と、
前記補正載置した成膜対象ウェーハにエピタキシャル成長処理を実施する補正後成長処理工程と、
を含む、エピタキシャルウェーハの製造方法。
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