(57)【要約】      （修正有）【課題】エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止するエピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】サセプタコート工程において、エピ成長炉１内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Ａが１５〜０であり、エピ工程において、ランプ１０、１５から供給される熱量のうち、下部ランプ１０から供給される熱量の割合を％で示した下部ランプパワーＢが５０〜４０であり、前記コート時間Ａと前記下部ランプパワーＢとの和が５０〜５５となるように行なわれるエピタキシャルウェーハの製造方法とする。【選択図】図１
2010040574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ基板にエピタキシャル層をエピタキシャル成長させるエピ成長炉と、前記エピ成長炉内に配置され、前記ウェーハ基板が載置されるサセプタと、少なくとも前記ウェーハ基板を加熱するランプとして前記サセプタの上部に配置された上部ランプおよび前記サセプタの下部に配置された下部ランプと、を備えたエピタキシャル装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、
前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させて前記サセプタの表面にサセプタコート層を形成するサセプタコート工程と、
前記サセプタコート層の形成された前記サセプタ上に前記ウェーハ基板を載置して、前記ランプにより加熱しながら、前記ウェーハ基板の表面にエピタキシャル層を形成するエピ工程とを備え、
前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Ａが１５〜０であり、
前記エピ工程において、前記上部ランプと前記下部ランプとから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を％で示した下部ランプパワーＢが５０〜４０であり、
前記コート時間Ａと前記下部ランプパワーＢとの和が５０〜５５の範囲となるように行なわれ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。
【請求項２】
前記サセプタがＳｉＣからなるとともに、前記サセプタコートが、ポリシリコンとされることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記サセプタコートガスの流量が、５〜２０Ｌ／分の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法によって製造されたことを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ上にエピタキシャル成長によりエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハに関し、特に、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止できるエピタキシャルウェーハの製造方法および、厚みの均一性に優れたエピタキシャルウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコンウェーハ基板上にエピタキシャル層を成長させたエピタキシャルウェーハが知られている。エピタキシャルウェーハは、半導体デバイス製作において障害となるｇｒｏｗ−ｉｎ欠陥問題を解消することができるため、近年、使用範囲が広がってきている。
【０００３】
シリコンウェーハ基板上にエピタキシャル層を成長させるエピタキシャル成長装置の一種として枚葉式装置が知られている。この装置は、エピ成長炉内のサセプタ上にウェーハ基板を載せて回転させながら、エピ成長炉内水平方向にシリコンソースガスを流通させることにより、ウェーハ基板の上面にエピタキシャル層を形成するものである。
【０００４】
一般に、シリコンソースガスとしてはシラン系ガス（ＳｉＨ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４）が使用され、キャリアガスとしてはＨ２が使用され、サセプタとしては、ＳｉＣからなるものが使用されている。このため、サセプタの表面に重金属などの汚染物質が付着していると、基板上にエピタキシャル層を成長させる際に、サセプタの表面に付着した汚染物質とシリコンソースガスやキャリアガスとが反応して、サセプタがエッチングされて穴が形成されてしまうとともに、エピタキシャルウェーハが汚染されてしまう。この不都合を解決するために、従来から、サセプタ上にウェーハ基板を載せる前に、エピ成長炉内にポリシリコンガスを流入させて、サセプタの表面にポリシリコンコート層を形成し、サセプタの表面に付着した汚染物質に起因するエピタキシャルウェーハの汚染を防止している。
【０００５】
また、半導体デバイスでは、年々、微細化の要求が高くなっており、それに伴って、半導体デバイスに使用されるエピタキシャルウェーハに対して、厚みの均一性や汚染物質の混入などの品質の向上が求められている。特に、エピタキシャルウェーハの厚みの均一性は、フォトリソグラフィー工程等に大きな影響を与えるため、重要とされている。
エピタキシャルウェーハの厚みの均一性を向上しようとする技術としては、例えば、シリコン基板の表面の平坦度を測定し、基板表面の凹凸に応じて基板表面に場所によって膜厚の異なるシリコンエピタキシャル層を成長させる半導体ウェーハの製造方法が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−２３２０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のエピタキシャルウェーハの製造方法では、エピタキシャルウェーハの厚みの均一性を十分に確保することはできず、より一層厚みの均一性を向上させることが要求されている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止す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目的とする。
また、本発明の製造方法によって製造された、厚みの均一性に優れたエピタキシャルウェーハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明におけるエピタキシャルウェーハの製造方法は、ウェーハ基板にエピタキシャル層をエピタキシャル成長させるエピ成長炉と、前記エピ成長炉内に配置され、前記ウェーハ基板が載置されるサセプタと、少なくとも前記ウェーハ基板を加熱するランプとして前記サセプタの上部に配置された上部ランプおよび前記サセプタの下部に配置された下部ランプと、を備えたエピタキシャル装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、
前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させて前記サセプタの表面にサセプタコート層を形成するサセプタコート工程と、
前記サセプタコート層の形成された前記サセプタ上に前記ウェーハ基板を載置して、前記ランプにより加熱しながら、前記ウェーハ基板の表面にエピタキシャル層を形成するエピ工程とを備え、
前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Ａが１５〜０であり、
前記エピ工程において、前記上部ランプと前記下部ランプとから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を％で示した下部ランプパワーＢが５０〜４０であり、
前記コート時間Ａと前記下部ランプパワーＢとの和が５０〜５５の範囲となるように行なわれることにより上記課題を解決した。
また、本発明は、前記サセプタがＳｉＣからなるとともに、前記サセプタコートが、ポリシリコンとされることが好ましい。
また、本発明は、前記サセプタコートガスの流量が、５〜２０Ｌ／分の範囲であることができる。
また、本発明のエピタキシャルウェーハは、上記のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法によって製造されたことができる。
【０００９】
本発明におけるエピタキシャルウェーハの製造方法は、ウェーハ基板にエピタキシャル層をエピタキシャル成長させるエピ成長炉と、前記エピ成長炉内に配置され、前記ウェーハ基板が載置されるサセプタと、少なくとも前記ウェーハ基板を加熱するランプとして前記サセプタの上部に配置された上部ランプおよび前記サセプタの下部に配置された下部ランプと、を備えたエピタキシャル装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させて前記サセプタの表面にサセプタコート層を形成するサセプタコート工程と、前記サセプタコート層の形成された前記サセプタ上に前記ウェーハ基板を載置して、前記ランプにより加熱しながら、前記ウェーハ基板の表面にエピタキシャル層を形成するエピ工程とを備え、前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Ａが１５〜０であり、前記エピ工程において、前記上部ランプと前記下部ランプとから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を％で示した下部ランプパワーＢが５０〜４０であり、前記コート時間Ａと前記下部ランプパワーＢとの和が５０〜５５の範囲となるように行なわれることにより、エピタキシャル層の膜厚変化分布の差を０．０４μｍ程度以下の範囲に収めて膜厚変化均一性の高いエピタキシャルウェーハを製造することが可能となる。
【００１０】
ここで、膜厚変化均一性とは、エピ成長前後における膜厚ばらつきの差であり、たとえば５〜１０μｍ程度とされる所定の膜厚のエピタキシャル層を成膜した際に、エピ後の膜厚分布のうち最大値と最小値との差で表されるものである。
なお、コート時間Ａが１５とはサセプタコート層膜厚が０．７５μｍに対応しており、このサセプタコート層膜厚Ｔで表記するならば、
Ｔ＝０．００５Ａ
となる。
【００１１】
なお、本発明で、コート時間Ａが０秒とは、サセプタコート工程をおこなわないことを意味している。
また、前記コート時間Ａと前記下部ランプパワーＢとの和が５０〜５５の範囲となるとは、サセプタコートが極めて薄い状態（コート時間Ａ＝１５秒以下）においては、上下のランプパワー比が多少下部ランプ出力が４０より小さい範囲とすることが必要であり、また、サセプタコートをおこなわない状態（コート時間Ａ＝０秒）では、上下のランプパワー比が多少下部ランプ出力が小さい程度であることが必要である。
【００１２】
また、本発明は、前記サセプタがＳｉＣからなるとともに、前記サセプタコートが、ポリシリコンとされることにより、エピ成長後に、サセプタとウェーハがくっついてしまうこと、あるいは、サセプタ表面荒さに起因するウェーハへの悪影響を低減することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記サセプタコートガスの流量が、５〜２０の範囲であることにより、上記のサセプタに対するコート時間Ａを設定することでサセプタ表面のコート膜厚を設定することが可能となる。ここで、サセプタコート用のコートガスは、
【００１４】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Ａが２０〜０で、好ましくは１０〜０あり、前記エピ工程において、前記下部ランプから供給される熱量の割合を％で示した下部ランプパワーＢが７５〜３５で、好ましくは５５〜３５であり、前記コート時間Ａと前記下部ランプパワーＢとの和が４５〜５５となるように行なわれることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、エピタキシャル成長を行なうエピ成長炉と、前記エピ成長炉内に配置され、ウェーハ基板を載置が載置されるサセプタと、前記エピ成長炉内に熱を供給するランプとを備え、前記ランプが、前記サセプタの上部に配置された上部ランプと前記サセプタの下部に配置された下部ランプとからなるエピタキシャルウェーハの製造装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、前記サセプタの表面をクリーニングするサセプタクリーニング工程と、クリーニングされた前記サセプタ上にウェーハ基板を載置して、前記ランプから熱を供給しながら、前記ウェーハ基板の表面にエピタキシャル層を形成するエピ工程とを備え、前記エピ工程において、前記下部ランプから供給される熱量の割合を％で示した下部ランプパワーＣが５０〜５５となるように行なわれることができる。
【００１６】
また、本発明のエピタキシャルウェーハは、上記のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を重ね、サセプタの表面にサセプタコート層を形成する工程において、サセプタコートガスを流入させる時間が短いほど、エピタキシャル層を形成する工程の前後でのウェーハ基板の厚みの変化が少ないことを見出した。また、本発明者は、前記サセプタの上下に配置されたランプによって供給される熱量のうち、下側に配置された下部ランプから供給される熱量の割合が低いほど、エピタキシャル層を形成する工程の前後でのウェーハ基板の厚みの変化が少ないことを見出した。
【００１８】
このことから、エピタキシャル層を形成する工程の前後でのウェーハ基板の厚みの変化が、エピタキシャル層を形成する工程でウェーハ基板の裏面側に廻り込んだ成膜ガスによってウェーハ基板の裏面側の縁部付近に形成されるエピタキシャル層の厚みや、サセプタの表面に形成されているサセプタコート層がウェーハ基板に転写される転写量に大きく依存していることが推定される。
したがって、サセプタコート層の形成が可能な範囲でサセプタの表面に供給されるサセプタコートガスの流入時間を短くし、ランプによって供給される熱量のうち、下側に配置されたランプから供給される熱量の割合をエピタキシャル層の形成に支障を来たさない範囲で低くすれば、転写される基となるサセプタコート層が薄くなるとともに、下側に配置されたランプから供給される熱によるウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が起こりにくくなり、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が少なくなる。また、ランプによって供給される熱量のうち、下側に配置されたランプから供給される熱量の割合を低くすれば、ウェーハ裏面付近の温度がウェーハ表面の温度に比べて、多少低下することで、エピタキシャル層を形成する工程でウェーハ基板の裏面側に廻り込んだガスがウェーハ裏面付近あるいはサセプタ表面と反応する量を少なくすることができるので、ウェーハ基板裏面側の縁部付近にエピタキシャル層が形成されにくくなる。
【００１９】
さらに、本発明者は鋭意研究を重ね、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写を抑制する効果は、サセプタコートガスの流入時間を十分に短くすれば、ランプのうち下側に配置されたランプの熱量の割合をある程度高くしても得られ、ランプのうち下側に配置されたランプの熱量の割合が十分に低い場合には、サセプタコートガスの流入時間を上記のように１５秒程度まで長くしても得られることを見出した。
【００２０】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法においては、前記サセプタコート工程において、前記エピ成長炉内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示した時間Ａが１５〜０であり、前記エピ工程において、前記上部ランプと前記下部ランプとから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を％で示した下部ランプパワーＢが５０〜４０であり、前記コート時間Ａと前記下部ランプパワーＢとの和が５０〜５５の範囲となるように行なわれるので、ウェーハ基板の裏面側の縁部付近におけるエピタキシャル層の形成が抑制されるとともに、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が抑制される。したがって、エピ工程の前後でのウェーハ基板の厚みの変化を少なくでき、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止できる。しかも、この製造方法は、サセプタコート工程を備えているので、サセプタコート層によって、サセプタの表面に付着した汚染物質がサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことを防止できる。
【００２１】
なお、コート時間Ａと下部ランプパワーＢとの和（Ａ＋Ｂ）が５０未満であると、下部ランプパワーＢが不足してウェーハが所定の温度まで加熱されずにエピタキシャル層の形成が極めて遅くなる、エピ層の膜厚均一性が維持できない、など支障を来たしたり、サセプタコート層がウェーハ裏面に転写する可能性があり好ましくない。また、コート時間Ａと下部ランプパワーＢとの和が５５を越える場合、エピ層の膜厚均一性が維持できない、など支障を来たしたり、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が十分に抑制できなくなる恐れが生じる。
【００２２】
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法において、コート時間Ａを１５〜０とすることで、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写をより効果的に抑制することができ、しかも、サセプタの表面に付着した汚染物質がサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことをサセプタコート層によって効果的に防止できる。
コート時間Ａが上記範囲を越えると、転写される基となるサセプタコート層が厚くなり、サセプタコート層のウェーハ基板への転写が十分に抑制できなくなる恐れが生じる。
【００２３】
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法において、下部ランプパワーＢを５０〜４０とすることで、エピタキシャル層の形成に支障を来たすことなく、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写を効果的に抑制することができる。
下部ランプパワーＢが上記範囲未満であると、上部ランプの出力が大きすぎてウェーハ基板に反りを生じる可能性があり、これによりエピタキシャル層の形成に支障を来たし、所望のエピタキシャル層の形成ができない場合があり好ましくない。また、下部ランプパワーＢが上記範囲を越える場合、ウェーハ基板がそる可能性があるとともに、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写が促進され、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写を十分に抑制できない場合があり好ましくない。
【００２４】
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法において、サセプタコートガスがシラン系ガス（ＳｉＨ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４）とされて、ポリシリコンのサセプタコート層とされる場合、サセプタの表面に付着した汚染物質が、エピ工程を行なうことによりサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことを効果的に防止できる。また、サセプタコート層がポリシリコンである場合、例えば、エピ工程後にエッチングする方法などにより、サセプタコート層をサセプタの表面から容易に除去できる。
【００２５】
また、上述したエピタキシャルウェーハの製造方法において、サセプタコートガスの流量が５〜２０Ｌ／分の範囲である場合、サセプタコート工程においてサセプタの表面にサセプタコート層を形成することができる。
サセプタコートガスの流量が上記範囲未満であると、サセプタコート工程においてサセプタの表面にサセプタコート層を形成することができない場合がある。また、上記範囲を越えるサセプタコートガスの流量とすることは意味がなく、均一なサセプタコート層を得ることが困難となる。
【００２６】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法においては、前記エピ工程において、前記ランプから供給される熱量のうち、前記下部ランプから供給される熱量の割合を％で示した下部ランプパワーＣが５０〜６０となるように行なう方法としてもよい。この場合、サセプタコート工程がないので、ウェーハ基板へのサセプタコート層の転写がなくなり、エピ工程の前後でのウェーハ基板の厚み分布の変化を少なくでき、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止できる。また、サセプタコート工程がないので、下部ランプパワーＣの設定可能な範囲が広くなる。
しかも、この製造方法は、サセプタクリーニング工程を備えているので、サセプタの表面に付着した汚染物質が、サセプタクリーニング工程によって除去される。したがって、この製造方法においても、サセプタの表面に付着した汚染物質が、エピ工程を行なうことによりサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことを効果的に防止できる。
【００２７】
また、本発明のエピタキシャルウェーハは、上記のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法によって製造されたものであるので、汚染物質の混入が少なく、厚みの均一性に優れたエピタキシャルウェーハとなる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、エピタキシャル層を形成する際にウェーハの厚みの均一性が低下することを防止することができ、厚みの均一性に優れた高品質なエピタキシャルウェーハを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
「第１実施形態」
図１は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法において使用されるエピタキシャルウェーハの製造装置の一例である枚葉式エピタキシャル成長装置を説明するための図であり、枚葉式エピタキシャル成長装置を側面から見た図である。また、図２は、図１に示す枚葉式エピタキシャル成長装置の平面図である。図１および図２においては、サセプタコート層の形成されたサセプタ上にウェーハ基板が載置された状態が示してある。
図１および図２に示すエピタキシャル成長装置は、上ドーム部７と下ドーム部９とこれらの間に設けられた中リング部８とからエピ成長炉１が構成され、エピ成長炉１内には、ウェーハ１２を保持するサセプタ１１が、エピ成長炉１内において、ガス流路２とチャンバ内下部３との間に位置するように設けられている。
【００３０】
サセプタ１１はサセプタ支持部１６により回転可能に支持され、サセプタ支持部１６は、チャンバ外部の図示しない回転駆動機構により回転可能とされている。チャンバ外側の上ドーム部７の上側位置および下ドーム部９の下側には、ウェーハ基板１２の加熱用に図１に示すようにランプが複数設けられている。ランプは、図１に示すように、サセプタ１１の上部に配置された上部ランプ１５と、サセプタ１１の下部に配置された下部ランプ１０とからなる。下部ランプ１０および上部ランプ１５は、エピ成長炉１内と加熱するものであり、ウェーハ１２およびサセプタ１１を加熱するに好適な赤外線ランプ（ハロゲンランプ）から構成される。
【００３１】
上部ランプ１５は、内側に配置された上部内側ランプ１５ａと、上部内側ランプ１５ａの外側に配置された上部外側ランプ１５ｂとからなる。また、下部ランプ１０は、内側に配置された下部内側ランプ１０ａと、下部内側ランプ１０ａの外側に配置された下部外側ランプ１０ｂとからなる。
上部内側ランプ１５ａおよび上部外側ランプ１５ｂ、下部内側ランプ１０ａおよび下部外側ランプ１０ｂは、それぞれ赤外線ランプ（ハロゲンランプ）とされて、ウェーハ１２の中心およびサセプタ１１の回転中心と同心状態に環状に配置され、かつ、上部内側ランプ１５ａ、上部外側ランプ１５ｂ、下部内側ランプ１０ａ、下部外側ランプ１０ｂがそれぞれ１０個配置されている。
本実施形態のエピタキシャル成長装置では、上部内側ランプ１５ａ、下部内側ランプ１０ａ、上部外側ランプ１５ｂ、下部外側ランプ１０ｂは、それぞれ出力（供給する熱量）を任意に設定できるようにされている。したがって、ランプ１０、１５から供給される総出力のうち、上部ランプ１５と下部ランプ１０との出力割合や、下部ランプ１０出力のうち、下部内側ランプ１０ａと下部外側ランプ１０ｂとの出力割合や、上部ランプ１５の出力のうち、上部内側ランプ１５ａと上部外側ランプ１５ｂとの出力割合などを任意に設定できる。一般的には、下部ランプ１０出力（％）／上部内側ランプ１５ａ出力（％）／下部内側ランプ１０ａ出力（％）＝５０／５０／５０のように表記することで、ランプの出力バランスを表す。
【００３２】
中リング部８は、厚みを有する略円筒形状石英部材とされ、その上面が平面状とされる。中リング部８には、ガス流路２の上流側と下流側となる位置で上面外周側に、底面８２，８３が略水平面とされかつ外周と同心の垂直曲面８４，８５を有する切欠８６，８７が設けられている。この切欠８６，８７は、中リング部８の径方向に均一な寸法を有し、中リング部８の周方向には、ガス流路２の幅方向にウェーハ１２の径寸法と同程度かやや大きい程度に設定されており、これにより、ガス流供給口のガス流路２幅方向に、ウェーハ基板１２全面にガスを供給可能とされている。
【００３３】
上ドーム部７は、上方が一体となった蓋部で閉じられた中リング部８と同径で同幅の円筒形状石英部材とされ、下端面は中リング８の上面と密着される平面状とされる。上ドーム部７の中リング部８の切欠８６，８７に対応する円周位置には、底面８２，８３および垂直曲面８４，８５にそれぞれ対向する天井面７２，７３および垂直曲面７４，７５を有する切欠７６，７７が円周内側に設けられている。
【００３４】
これらの切欠７６，８６が組み合わされることにより、図１に示すように中リング部８と上ドーム部７とで囲まれたガス供給口が形成される。このガス供給口は、中リング部８の外周位置と内周位置とで、ガスを流入および放出する高さ位置が異なり、下側から流入されたガスが、ガス衝突壁面（垂直曲面）８４に衝突して拡散し、流速調節面（天井面）７２により流量を調節されるようになっている。同様に切欠７７，８７が組み合わされることにより、図１に示すように中リング部８と上ドーム部７とで囲まれたガス排出口が形成され、中リング部８の外周位置と内周位置とで、ガスを流入および放出する高さ位置が異なるようになっている。
【００３５】
ガス供給口には、図１に示すように、導入側整流部材６が接続され、この導入側整流部材６には図示しないガス供給手段が接続されている。ガス供給手段は、図示しない制御手段によって、あらかじめ設定された所定のガスを所定の流量で所定の時間供給するように制御されている。
また、ガス排出口には、排気側整流部材１３が接続され、この排気側整流部材１３には図示しないガス排気手段が接続されている。
【００３６】
次に、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法の一例として、図１および図２に示すエピタキシャル成長装置を用いて、エピタキシャルウェーハを製造する方法について説明する。
まず、エピ成長炉１内にサセプタコートガスとしてシラン系ガスを流入させてサセプタ１１の表面に０．７５μｍ程度のサセプタコート層を形成する（サセプタコート工程）。
また、サセプタコートガスの流量は、５〜２０Ｌ／分の範囲とされ、サセプタコートガスを流入させている間の時間は、１５秒〜０秒の範囲とされる。
なお、ここで用いられるサセプタコートガスとしては、シラン系ガス（ＳｉＨ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４）などを用いることができる。
【００３７】
次に、ウェーハ基板１２の表面にエピタキシャル層を形成する（エピ工程）。
エピ工程においては、まず、エピタキシャル層を成長させるウェーハ基板１２を用意する。ウェーハ１２としては、シリコンウェーハ，ガリウム・砒素ウェーハなどを用いることができる。また、張り合わせ誘電体分離ウェーハなどの誘電体分離ウェーハ用のウェーハを用いても良い。
次いで、サセプタコート層の形成されたサセプタ１１上にウェーハ基板１２を載置し、ランプ１０、１５から熱を供給して、エピ成長炉１内を１０００〜１２５０℃のエピタキシャル成長温度まで昇温し、シリコンソースガスとキャリアガスとともに、所望の抵抗率と成長速度を実現すべく設定された流量にてエピ成長炉１内に流入し、エピタキシャル成長を行う。
【００３８】
本実施形態においては、エピ工程において、ランプ１０、１５から供給される熱量のうち、下部ランプ１０から供給される熱量の割合が４０％〜５０％となるように制御される。また、上下ランプ１０，１５の出力比、および上部内側ランプ１５ａ出力である上部内側ランプパワーと、下部内側ランプ１０ａ出力である下部内側ランプパワーとの割合（上部内側ランプパワー：下部内側ランプパワー）は、例えば、上部ランプパワー：下部ランプパワー＝６０：４０とされ、上部内側ランプパワー：上部外側ランプパワー＝４７：５３、下部内側ランプパワー：下部外側ランプパワー＝４５：５５、の場合には、下部ランプ１０出力（％）／上部内側ランプ１５ａ出力（％）／下部内側ランプ１０ａ出力（％）＝４０／４７／４５と表記され、所望のエピタキシャル層を実現すべく設定される。
【００３９】
なお、本実施形態では、上記の出力比が（４０〜５０）／５０／５０とされること、つまり、上部内側ランプパワー：上部外側ランプパワー＝５０：５０、下部内側ランプパワー：下部外側ランプパワー＝５０：５０とすることが好ましい。
また、エピ層成膜ガスとしては、シリコンソースガス、例えば、ＳｉＨ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４などのシラン系ガスなどを使用することができ、キャリアガスとしては、Ｈ２などを使用することができる。
【００４０】
ここで、本実施形態においては、サセプタコート工程において、エピ成長炉１内にサセプタコートガスを流入させる時間を秒で示したコート時間Ａと、エピ工程において、ランプ１０、１５から供給される熱量のうち、下部ランプ１０から供給される熱量の割合を％で示した下部ランプパワーＢとの和が５０〜５５となるように行なわれる。
【００４１】
そして、１〜１５μｍ程度の所定の膜厚となるまでエピタキシャル成長を行った後、ランプ１０、１５からの熱の供給を止めるとともに、シリコンソースガスとキャリアガスの供給を止めてエピタキシャル成長を終了し、エピ成長炉１内の温度がウェーハ取り出し可能になるまでエピ成長炉１内の温度を降下させる。
【００４２】
「第２実施形態」
第２実施形態においては、上述した第１実施形態と異なる部分のみ説明し、重複する説明を省略する。上述した第１実施形態では、サセプタコート工程を備えた製造方法について説明したが、第２実施形態においてはサセプタコート工程に代えて、サセプタクリーニング工程を備えた製造方法について説明する。
【００４３】
本実施形態のエピタキシャルウェーハの製造方法では、まず、エピ成長炉１内にクリーニングガスを流入させてサセプタ１１の表面をクリーニングする（サセプタクリーニング工程）。ここで用いられるクリーニングガスとしては、例えば、ＨＣｌなどを用いることができる。
【００４４】
次に、ウェーハ基板１２の表面にエピタキシャル層を形成する（エピ工程）。
本実施形態のエピ工程は、クリーニングされたサセプタ１１上にウェーハ基板１２を載置する点と、ランプ１０、１５から供給される熱量のうち、下部ランプ１０から供給される熱量の割合である下部ランプパワーＣが５０％〜６０％となるように制御される点以外は、上述した第１実施形態と同様にして、行なうことができる。
さらに、本実施形態においては、エピ工程が終了した後に、上述したサセプタクリーニング工程と同等の工程を行なってもよい。この場合、サセプタ１１等のエピ成長炉１内部に付着したポリシリコン等を除去して、次のウェーハ処理に対する影響を低減することが可能となる。
【００４５】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、サセプタコート工程を備えた上述した第１実施形態において、サセプタコート工程の前および／またはエピ工程が終了した後に、第２実施形態において説明したサセプタクリーニング工程を行なってもよい。
上述した第１実施形態において、サセプタコート工程の前にサセプタクリーニング工程を行なうことで、サセプタの表面に付着した汚染物質が、エピ工程を行なうことによりサセプタやウェーハ基板に支障を来たすことをより一層確実に防止できる。
【００４６】
また、本発明において、ウェーハ中央部と、ウェーハ周縁部での、膜厚の差が大きくなる場合、具体的には、ウェーハ中央部においてエピ膜厚が不足する場合や、ウェーハ周縁部において膜厚が不足する場合には、エピ成長炉に供給する成膜ガスをウェーハ中央部と周縁部とで制御して、これらの不足分を補うことが可能である。具体的には、図３に示すような構成のエピ成長炉を適用することができる。
【００４７】
図３は本発明の実施形態における他のエピ成長炉を示すもので、ガス供給口には、図３に示すように、ガス流路２の幅方向に２つに分割された導入側整流部材６が接続され、この導入側整流部材６には穴付きバッフル５、ガス導入部材４を介して、イン側流量調節器１７の設けられたイン側導入配管１９、アウト側流量調節器１８の設けられたアウト側導入配管２０が接続されている。イン側導入配管１９，アウト側導入配管２０は、図示しないガス供給手段に接続されたガス導入管２１から分岐している。
ガス排出口には、排気側整流部材１３が接続され、この排気側整流部材１３には、ガス排気部材１４を介して図示しないガス排気手段が接続されている。なお、図２においては、ガス導入部材４、ガス排気部材１４は省略している。
【００４８】
また、ガス供給口の下側のガス流入位置となる底面８２には、図３に示すように、垂直方向かつガス流速方向に延在するガス供給口仕切り板８ａ，８ｂが設けられる。
このガス供給口仕切り板８ａ，８ｂの上端は中リング部８の上面８１と面一となるように設けられており、ガス排出口のチャンバに開口した部分の形状としては、複数に分割されることなく１つとなっている。
さらに、導入側整流部材６にも、これらガス供給口仕切り板８ａ，８ｂに連続して整流部材仕切り板６ａ，６ｂが設けられて、ウェーハ１２の中心側（イン側）および、ウェーハ１２の外周側（アウト側）に供給するガスを別々に送り込むように分離されている。
【００４９】
エピ工程においては、ガス導入管２１より原料ガスとなるシラン系ガスとキャリアガスが導入され、イン側導入配管１９，アウト側導入配管２０に分岐後、イン側流量調節器１７，アウト側流量調節器１８にてガス流量がウェーハ中央部と周縁部とで制御できるように調整される。その後、供給ガスは、ガス導入部材４、穴付きバッフル５、導入側整流部材６を通り、中リング部８のガス衝突壁面８４で拡散し、さらにチャンバ上部天井面７２でガス流路２内へと向きを変えられウェーハ１２上を流れる。
【００５０】
このように、ガス流量がウェーハ中央部と周縁部とで制御できるように調整されることで、ウェーハ上の膜厚のばらつきをさらに小さくすることが可能となる。
【００５１】
「実験例１〜実験例４」
図１および図２に示すエピタキシャル成長装置を用いて、以下に示す方法でエピタキシャルウェーハを製造した。
まず、直径６インチのサセプタ１１を備えたエピ成長炉１内にＴＣＳからなるサセプタコートガスを表１に示すコート時間、流量１０ｌ／ｍｉｎで流入させてサセプタ１１の表面にサセプタコート層を形成した（サセプタコート工程）。ここで、コート時間が１５秒とされた場合には、０．７５μｍのコート層が形成される。
次いで、引き上げた単結晶シリコンからスライス・研削・エッチング・研磨等の工程を経てなるウェーハ基板１２をサセプタコート層の形成されたサセプタ１１上に載置して、ランプ１０、１５から表１に示すランプパワーで加熱し、エピタキシャル成長条件をエピタキシャル成長温度１１２５℃・常圧として、ＴＣＳからなるシリコンソースガスとＨ２からなるキャリアガスとをエピ成長炉１内に供給し、ウェーハ基板１２の表面に１０μｍのエピタキシャル層を形成した（エピ工程）。
【００５２】
【表１】
2010040574.tif 000003
【００５３】
このようにして得られた実験例１〜実験例４のエピタキシャルウェーハについて、エピ工程の前後でのウェーハ基板１２の厚みの変化を測定した。
また、表１において、Ｍａｘ．とは、エピ前のウェーハ厚平均および１０μｍとしたエピ膜厚（ウェーハ厚増加分）との和を基準として、エピ後のウェーハ厚がこの基準値に対して、どの程度変化したかをエピ前後のウェーハの厚さとしてウェーハ面内で１７点測定し、そのうちの最も値の大きい測定値を示す。
Ｍｉｎ．とは、同様に、ウェーハ厚のばらつきとしてエピ前後のウェーハの厚さをウェーハ面内で測定し、そのうちの最も小さな測定値を示す。
Ｍａｘ．−Ｍｉｎ．とは上記の最大値と最小値との差であり、「エピ工程の前後でのウェーハ基板１２の厚みの変化量のばらつき」を示す。
また、下部ランプパワーとは、ランプ１０、１５から供給される熱量のうち、下部ランプ１０から供給される熱量の割合を％で示した値である。
【００５４】
その結果を表１〜表３、および、図４，図５に示す。図４，図５においてｘ方向、ｙ方向とは、ウェーハ面内の直交する２軸に対して測定したことを意味するものである。
【００５５】
【表２】
2010040574.tif 000004
【表３】
2010040574.tif 000005
【００５６】
表１、および、図４，図５に示すように、コート時間が１５〜０秒の好ましい範囲内あり、下部ランプパワーが４０〜６０の好ましい範囲内であり、コート時間と下部ランプパワーとの和が５０〜５５の好ましい範囲内である実験例１では、エピ工程の前後でのウェーハ基板１２の厚みの変化が０．０４μｍという小さい値となった。なお、エピ工程の前後でのウェーハ基板１２の厚みの変化が、０．１μｍ未満であれば、ウェーハ厚みばらつきの値として良好である。
また、コート時間と下部ランプパワーとの和が７５である実験例２や、６５である実験例３、および、１１０である実験例４では、コート時間と下部ランプパワーとの和が好ましい範囲よりも大きいため、エピ工程の前後でのウェーハ基板１２の厚みの変化が、実験例１よりも大きくなった。
【００５７】
「実験例５、実験例６」
図１および図２に示すエピタキシャル成長装置を用いて、以下に示す方法でエピタキシャルウェーハを製造した。
まず、直径６インチのサセプタ１１を備えたエピ成長炉１内にＨＣｌからなるクリーニングガスを流入させてサセプタ１１の表面をクリーニングした（サセプタクリーニング工程）。次いで、クリーニングされたサセプタ１１上に単結晶シリコンからなるウェーハ基板１２を載置して、実験例１と同様にしてエピタキシャル層を形成した（エピ工程）。
【００５８】
このようにして得られた実験例５、実験例６のエピタキシャルウェーハについて、実験例１と同様にして、エピ工程の前後でのウェーハ基板１２の厚みの変化を調べた。
【００５９】
その結果を表１に示す。
表１に示すように、サセプタコート工程を行なわないためコート時間が０秒であり、下部ランプパワーが５０〜６０の好ましい範囲内である実験例５および実験例６では、エピ工程の前後でのウェーハ基板１２の厚みの変化が０．０４μｍという小さい値となった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法において使用されるエピタキシャルウェーハの製造装置の一例である枚葉式エピタキシャル成長装置を説明するための図であり、枚葉式エピタキシャル成長装置を側面から見た図である。
【図２】図２は、図１に示す枚葉式エピタキシャル成長装置の平面図である。
【図３】図３は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法において使用される他のエピタキシャルウェーハの製造装置の平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例における結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施例における結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
１…エピ成長炉、２…ガス流路、３…チャンバ内下部、７…上ドーム部、８…中リング部、９…下ドーム部、１１…サセプタ、１２…ウェーハ、１０…下部ランプ、１５…上部ランプ、１０ａ…下部内側ランプ、１０ｂ…下部外側ランプ、１５ａ…上部内側ランプ、１５ｂ…上部外側ランプ。
【図１】
2010040574.tif 000006
【図２】
2010040574.tif 000007
【図３】
2010040574.tif 000008
【図４】
2010040574.tif 000009
【図５】
2010040574.tif 000010