(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂがドーピングされたｐ型シリコンウェーハ上に、ドーパントを含まないシリコンエピタキシャル層を気相成長装置内でエピタキシャル成長させ、
前記シリコンエピタキシャル層の表面側からＳＰＶ法により前記シリコンエピタキシャル層より下層の前記ｐ型シリコンウェーハで少数キャリアを発生させて前記少数キャリアの拡散長を測定することにより、前記ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅの不純物濃度を算出して、前記不純物濃度から前記気相成長装置の清浄度を評価し、
前記少数キャリアを発生させるための前記ＳＰＶ法による入射光の侵入深さが前記シリコンエピタキシャル層の厚さより深いことを特徴とする気相成長装置の清浄度評価方法。
【請求項２】
前記少数キャリアを発生させるための前記ＳＰＶ法による入射光の侵入深さが２０μｍ以上２００μｍ以下であり、前記シリコンエピタキシャル層の厚さが１０μｍ以下とする請求項１に記載の気相成長装置の清浄度評価方法。
【請求項３】
前記気相成長装置は、ｎ型ドーパントに使用されるｎ型用気相成長装置である請求項１又は２に記載の気相成長装置の清浄度評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置の清浄度評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャルウェーハの製造に際して問題となるのが、気相成長装置の清浄度、すなわち気相成長装置内部の汚染のレベル（清浄さの度合い）である。シリコン単結晶基板上にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる際、真空雰囲気としたエピリアクター（エピタキシャル反応室）内に原料ガスを供給して、エピタキシャル層を形成する。しかし、エピタキシャル層の形成とともに、反応生成物がエピリアクターの内壁等に付着するため、気相成長を繰り返すうちに反応生成物が堆積してエピタキシャルウェーハの品質の低下を招く汚染の温床となる。
【０００３】
よって、所定の周期で気相成長装置内部に堆積した反応生成物を洗浄する必要がある。シリコンエピタキシャル層の気相成長装置においては、例えば、エピリアクター内にハロゲンガスを供給して行うが、同時に気相成長装置の素材として用いられるステンレス等からＦｅ（鉄）やＣｒ（クロム）等の不純物が発生して、エピリアクター内が汚染されるので、洗浄後の気相成長装置内部は一時的に清浄度が低下する。つまり、気相成長装置の洗浄により気相成長装置内部に汚染が生じる。
【０００４】
かかる洗浄後の気相成長装置の汚染（汚染の有無或いは汚染のレベル）を評価するには、洗浄後、エピリアクターのサセプターにシリコンウェーハを載置し、当該シリコンウェーハ表面にエピタキシャル層を気相成長させて、気相成長後のエピタキシャルウェーハ（シリコンエピタキシャルウェーハ）の汚染の程度を測定・分析し、当該エピタキシャルウェーハを評価することにより行う。
【０００５】
ここで用いられるエピタキシャルウェーハを評価する方法として、ＤＬＴＳ（Ｄｅｅｐ  Ｌｅｖｅｌ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法とＳＰＶ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｇｅ）法がある。ＤＬＴＳ法の場合は、清浄度を評価する気相成長装置で成長させたエピタキシャルウェーハ（試料）の表面にショットキー接合またはＰＮ接合を形成し、試料の温度を変化させながらＦｅ等の金属不純物が作る半導体中の深い不純物準位を測定する。測定により、ウェーハ（試料）のＦｅ汚染を評価し、かかる評価に基づき、気相成長装置の清浄度を評価する。
【０００６】
ＳＰＶ法の場合は、清浄度を評価する気相成長装置で成長させたエピタキシャルウェーハ（試料）の表面近傍に空乏層を形成した上で、エピタキシャルウェーハに光を照射して当該ウェーハ内部に少数キャリアを発生させる。すると、ウェーハ表面近傍に形成された空乏層の電界により少数キャリアがウェーハ表面に移動し、その結果発生する電位変化（ＳＰＶ値）を測定する。そして、入射光の波長を変えて照射し、各波長におけるＳＰＶ値を測定することで、入射光の侵入深さ（入射光の波長）と測定したＳＰＶ値との関係から少数キャリアの拡散長を測定する（特許文献１）。拡散長の長さからウェーハ中の不純物濃度を評価（例えば、不純物濃度が高くなると拡散長は短くなる。）し、かかる評価に基づき気相成長装置の清浄度を評価する。
【０００７】
また、かかるＳＰＶ法は、シリコンエピタキシャルウェーハ（試料）中のＦｅ濃度等を算出できるため、Ｆｅ濃度等からも気相成長装置の清浄度を評価できる。具体的には、試料として用いられるｐ型のシリコンエピタキシャルウェーハは、主にＢ（ホウ素）がドーピングされる。室温において、このＢドープのｐ型シリコンウェーハに含まれるＦｅ（不純物）は、Ｆｅ−Ｂペアとして存在する。該Ｆｅ−Ｂペアを有するｐ型シリコンウェーハを光照射、又は、特許文献２に示すように約２００℃で加熱させると、Ｆｅ−Ｂペアが解離する。Ｆｅ−Ｂペアにおいて、解離前後の拡散長変化をＳＰＶ法により測定すると、ウェーハバルク中のＦｅ濃度を算出できる（特許文献２）。よって、ＳＰＶ法により、ウェーハの拡散長やＦｅ濃度等を測定・算出することで、かかる指標（拡散長、Ｆｅ濃度）に基づき、気相成長装置の清浄度を評価できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２３５５９２号公報
【特許文献２】特開２００４−３３５５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、ＤＬＴＳ法は、接合形成時のウェーハ（試料）の面状態の影響を強く受け、測定にも長い時間を要するため簡便さに欠ける。また、ＳＰＶ法は試料の種類（ｎ型かｐ型か）により気相成長装置の清浄度を評価する指標が異なる。ｎ型シリコンエピタキシャルウェーハの場合は、ｐ型に比べ指標が少なくなり気相成長装置の清浄度を正確に評価することが難しい。特に、ｎ型シリコンエピタキシャルウェーハは、Ｐ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）等がドーピングされるので、不純物（Ｆｅ）とｎ型ドーパント元素がペアを構成せず、解離前後の拡散長を測定できないため、Ｆｅ濃度等を算出できない。
【００１０】
一方で、ｎ型エピタキシャルウェーハは、先端撮像素子向け製品に用いられることが多く、デバイス特性の不良を防止するために、ｎ型ドーパントを使用する気相成長装置の清浄度に注意が払われる。そこで、ｎ型ドーパントを使用する気相成長装置においても、清浄度を正確に評価するため、ｐ型のエピタキシャル層を形成することが考えられる。しかし、ｎ型ドーパントを使用する気相成長装置において、ｐ型ドーパントをドーピングすることは、ｐ型不純物汚染を引き起こし、ウェーハ特性を狂わし、気相成長装置の特性調整（チューニング）に多大な時間を要する。
【００１１】
本発明の課題は、ＳＰＶ法により気相成長装置の清浄度を簡易に評価できる気相成長装置の清浄度評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明の気相成長装置の洗浄度評価方法は、
Ｂがドーピングされたｐ型シリコンウェーハ上に、ドーパントを含まないシリコンエピタキシャル層を、気相成長装置内でエピタキシャル成長させ、
シリコンエピタキシャル層の表面側からＳＰＶ法によりシリコンエピタキシャル層より下層のｐ型シリコンウェーハで少数キャリアを発生させて少数キャリアの拡散長を測定することにより、ｐ型シリコンウェーハ中のＦｅの不純物濃度を算出して、不純物濃度から気相成長装置の清浄度を評価し、
少数キャリアを発生させるためのＳＰＶ法による入射光の侵入深さがシリコンエピタキシャル層の厚さより深いことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、気相成長装置内にＢがドーピングされたｐ型シリコンウェーハを用意して、該ｐ型シリコンウェーハ上にドーパントを含まないシリコンエピタキシャル層を成長させる。すると、気相成長装置内部を汚染する金属不純物（Ｆｅ等）がシリコンエピタキシャル層に取り込まれる。Ｆｅ等の拡散速度の速い金属不純物は、エピタキシャル成長の熱履歴により、シリコンエピタキシャル層に取り込まれると同時に、ｐ型シリコンウェーハ内部にも拡散する。よって、ＳＰＶ法によりｐ型シリコンウェーハで発生した少数キャリアの拡散長を測定して、Ｆｅ濃度を算出することで気相成長装置の清浄度を評価できる。また、ドーピングの作業を行わないため、清浄度の評価作業が簡易となる。なお、ここでいう「ドーパントを含まない」とは、「ドーパント元素（例えばＰ、Ａｓ、Ｓｂ）を故意に添加しない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有をも排除するものではない。
【００１４】
また、少数キャリアを発生させるためのＳＰＶ法による入射光の侵入深さがシリコンエピタキシャル層の厚さより深くすることができる。
【００１５】
ノンドープシリコンエピタキシャル層とｐ型シリコンウェーハとの界面で、ＳＰＶ法の入射光により少数キャリアが発生すると界面電荷による少数キャリアのドリフト、又は界面接合部の影響（バンドギャップの影響）により、少数キャリアが散乱して拡散長の測定精度が低下する。そのため、少数キャリアがシリコンウェーハの内部に発生するように、ＳＰＶ法の入射光の侵入深さをシリコンエピタキシャル層の厚さより深くすることで測定精度を向上させることができる。なお、ここでいう「侵入深さ」とは、試料（シリコンエピタキシャルウェーハ）中に入射した入射光が、そのエネルギーを失い吸収されるまでに試料内部に侵入する深さをいい、その深さは入射光の波長（エネルギー）や試料等により異なる。
【００１６】
具体的には、ＳＰＶ法による入射光の侵入深さが２０μｍ以上２００μｍ以下であり、シリコンエピタキシャル層の厚さが１０μm以下とすることができる。シリコンエピタキシャル層の厚さが１０μm以下として、入射光の侵入深さが２０μｍ以上とすることで、少数キャリアが散乱せず、ＳＰＶ法による入射光の侵入深さとそれに対するＳＰＶ値との直線関係を崩すことなく正確に測定できる（侵入深さとそれに対応するＳＰＶ値をプロットすることで拡散長を測定するため、正確に拡散長を測定できる。）。また、エピタキシャルウェーハ表面から厚さ方向における深い位置で発生したキャリアがエピタキシャルウェーハ表面に到達するときに発生するＳＰＶ値は発生したキャリアの深さに反比例する。そのため、入射光の侵入深さが２００μｍを超える深い領域で発生したキャリアに基づくＳＰＶ値は非常に小さくなり、ＳＰＶ値をとらえることができない。したがって、ＳＰＶ法による入射光の侵入深さが２０μｍ以上２００μｍ以下とすることで精度よく拡散長を測定して、測定した拡散長から不純物濃度を算出することで気相成長装置の清浄度を正確に評価できる。
【００１７】
更に、気相成長装置は、ｎ型ドーパントを使用するｎ型用の気相成長装置とすることができる。ｎ型用の気相成長装置においても、ｐ型ドーパントを使用せずに清浄度を評価できるので、ｐ型不純物汚染を引き起こすことなく、簡易かつ正確に気相成長装置の清浄度を評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】気相成長装置の概要を示す断面図。
【図２】本発明の清浄度評価方法の概略を示すフローチャート。
【図３】シリコンウェーハ上にシリコンエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウェーハ（試料）を示す断面図。
【図４】本発明の清浄度評価方法の詳細を示すフローチャート。
【図５】ＳＰＶ測定装置の構成例を示す説明図。
【図６】ＳＰＶ法の測定原理を示す概念図。
【図７】ノンドープエピタキシャルウェーハを用いて拡散長を測定し、測定した拡散長の推移を示すグラフ。
【図８】ノンドープエピタキシャルウェーハを用いてＦｅ濃度を算出し、算出したＦｅ濃度の推移を示すグラフ。
【図９】ノンドープエピタキシャルウェーハを用いてＦｅ以外の再結合中心密度を算出し、算出した再結合中心密度の推移を示すグラフ。
【図１０】ｎ／ｎ−シリコンピタキシャルウェーハを用いて拡散長を測定し、測定した拡散長の推移を示すグラフ。
【図１１】図１０の拡散長の推移を示す表。
【図１２】図７〜図９の拡散長、Ｆｅ濃度、Ｆｅ以外の再結合中心密度の推移を示す表。
【図１３】ＳＰＶ法の公式を示す図。
【図１４】Ｆｅ以外の再結合中心密度の算出方法例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について述べる。図１は、気相成長装置１の概要を示す断面図である。当該気相成長装置１はｎ型ドーパントを使用する装置であり、内部にはエピリアクター（エピチェンバー（反応室））２を有する。このエピリアクター２内には、円盤状のサセプター３とサセプター３を板面方向に回転させる回転軸４と、サセプター３上に載置するシリコンウェーハ５と、エピリアクター２の内部を加熱する加熱装置６と、シリコンウェーハ５上に気相を成長させるためにエピリアクター２に原料ガスを導入する導入管７と、気相成長後の反応ガスをエピリアクター２から排出する排出管８と、を有する。シリコンウェーハ５をサセプター３上に載置して、エピリアクター２内に原料ガス（トリクロロシラン）及びキャリアガス（例えば、水素ガス等）を供給することにより、シリコンウェーハ５上にエピタキシャル層を形成して、エピタキシャルウェーハを製造できる。
【００２０】
本発明は、かかる気相成長装置１において気相成長を所定回繰り返した後、装置１内部を洗浄し、洗浄後の気相成長装置１の清浄度を評価する。つまり、気相成長装置１の内部のエピリアクター２における清浄度を評価する。図２は、本発明の気相成長装置１における清浄度評価方法の概要を示すフローチャートである。図２を用いて、本発明の清浄度評価方法の概要を説明する。先ず、試料の基となるシリコンウェーハを準備する（工程１）。具体的には、Ｂがドーピングされたｐ型シリコンウェーハ５ａを準備する。このｐ型シリコンウェーハ５ａをｎ型ドーパント用の気相成長装置１のサセプター３上に載置してｐ型のシリコンウェーハ５ａ上にノンドープのシリコンエピタキシャル層９を堆積し、図３に示すようにシリコンエピタキシャルウェーハ１０（試料）を製造する（工程２）。次に、製造したシリコンエピタキシャルウェーハ１０をＳＰＶ法により測定・分析する（少数キャリアの拡散長を測定し、Ｆｅ濃度、Ｆｅを除く再結合中心密度を算出する。つまり、ウェーハ１０自身の汚染を評価する。）（工程３）。最後に、かかるシリコンエピタキシャルウェーハ１０の汚染の評価に基づいて、ｎ型ドーパント用の気相成長装置１の清浄度を評価する（工程４）。
【００２１】
図４は本発明の清浄度評価方法の詳細を示すフローチャートである。以下、清浄度評価方法の詳細を説明する。先ず、試料の基となるＢドープのｐ型シリコンウェーハ５ａを図１に示す洗浄後のｎ型ドーパント用の気相成長装置１に搬入する（Ｓ１）。搬入後、図１に示すようにｐ型シリコンウェーハ５ａをエピリアクター２内のサセプター３上に載置し、エピリアクター２を昇温してｐ型シリコンウェーハ５ａの表面に形成された自然酸化膜を水素熱処理により除去する（Ｓ２）。次に、エピリアクター２内を成長温度（例えば、１０６０〜１１５０℃）に設定し、原料ガス（例えば、トリクロロシラン等）をｐ型シリコンウェーハ５ａ上に供給して、ｐ型シリコンウェーハ５ａ上にノンドープのシリコンエピタキシャル層９を気相成長させて、シリコンエピタキシャルウェーハ１０（試料）を製造する（Ｓ３）。かかる気相成長の際、気相成長装置１の洗浄により発塵等した金属不純物（Ｆｅ等）等がシリコンエピタキシャル層９に取り込まれて、気相成長中の熱処理により当該金属不純物等がシリコンエピタキシャル層９からシリコンウェーハ５ａ内部に拡散する。
【００２２】
当該シリコンエピタキシャルウェーハ１０の製造後、エピリアクター２内からシリコンエピタキシャルウェーハ１０を搬出して（Ｓ４）、該ウェーハ１０の温度が室温となるまで徐冷する（Ｓ５）。徐冷によりシリコンウェーハ５ａの内部に拡散したＦｅと、シリコンウェーハ５ａにドープされたＢがＦｅ−Ｂペアを形成する。このＦｅ−Ｂペアからペア解離後の拡散長を測定するために、Ｆｅ−Ｂペアが解離する温度（例えば、２００℃〜２２０℃）に設定して、所定時間（例えば、２分から１０分間）加熱処理をする（Ｓ６）。Ｆｅ−Ｂペアの解離状態を維持するため、シリコンエピタキシャルウェーハ１０を冷却し（Ｓ７）、周知のＳＰＶ測定装置１１（図５）に搬送する（Ｓ８）。そして、ＳＰＶ法を用いて、Ｆｅ−Ｂペア解離後の拡散長を測定し、予め測定されているＦｅ−Ｂペア解離前の拡散長を用いてＦｅ濃度（不純物濃度）を算出する。気相成長装置１の洗浄により発塵等により取り込まれた不純物（Ｆｅ）の濃度を算出することで、ｎ型ドーパントを行う気相成長装置１においてもｐ型ドーパントをドーピングせずに、不純物濃度から気相成長装置１の清浄度を評価できる。
【００２３】
図５は、ＳＰＶ測定装置１１の概略を示す。図５に示すようにＳＰＶ測定装置１１は、シリコンエピタキシャルウェーハ１０（試料）に入射光１２ａを導入する光源１２（発光ダイオード）と、当該光源１２の波長を調整する調整装置１３と、当該光源１２の光を収束するレンズ１４と、該レンズ１４により収束した入射光１２ａを透過する透明電極１５と、試料であるシリコンエピタキシャルウェーハ１０を挟んで当該透明電極１５と対向配置される基準電極１６と、当該シリコンエピタキシャルウェーハ１０にバイアス電圧を印加する電圧源（図示略）と、ＳＰＶ値（電圧変化）を測定する測定手段１７とを有する。
【００２４】
図６は、ＳＰＶ法の測定原理を示す原理図である。図６を用いて、ＳＰＶ法の測定原理を説明する。ＳＰＶ法を適用するためには、シリコンエピタキシャルウェーハ１０の表面近傍に空乏層を形成する必要がある。そのため、本発明では正孔１８となる多数キャリアと同符号の電荷をシリコンエピタキシャルウェーハ１０の表面に付着させる。つまり、ウェーハ１０の表面に正電荷１９（電荷の合計が正）を付着させる（図６）。正電荷１９によりウェーハ１０表面近傍の正孔１８（図示略）は、静電気的に反発してウェーハ１０内部に押しやられる。するとウェーハ１０の表面近傍には負にイオン化したアクセプタ原子（Ｂ−）のみが出現するため、ウェーハ１０の表面近傍は負電荷２０（電荷の合計が負）となる。それ故、ウェーハ１０表面近傍には正孔１８が存在しない領域（空乏層領域）が形成される。この空乏層領域には、ウェーハ１０表面の正電荷１９とウェーハ１０内部の負電荷２０により、ウェーハ１０表面から内部に向け電界が生じる。ここで、ウェーハ１０にシリコンのバンドギャップ以上のエネルギーを有する入射光１２ａ（例えば、波長が４５０ｎｍ程度）を照射すると波長（入射光１２ａの侵入深さ）に応じてウェーハ１０の内部にキャリアが発生する。具体的には、ウェーハ１０の表面から所定の深さの領域２２において、図６に示すようにプラスとマイナスのキャリア（電子２１：少数キャリア、正孔１８：多数キャリア）が発生する。その結果、空乏層領域に形成された電界により多数キャリア（正孔１８）がウェーハ１０内部に移動する。一方、少数キャリア（電子２１）はウェーハ１０の表面側に移動し、ウェーハ１０表面の障壁高さの電位を変化させる。この電位変化（ＳＰＶ値）を測定手段１７により測定する。
【００２５】
入射光１２ａの侵入深さ（波長）毎にＳＰＶ値を測定することで、侵入深さとＳＰＶ値の相関関係から少数キャリアの拡散長を測定する。ウェーハ１０におけるノンドープシリコンエピタキシャル層９の近傍で少数キャリアを発生させると、エピタキシャル層９とシリコンウェーハ５ａとの界面で、界面電荷による少数キャリアのドリフト、又は界面接合部の影響（バンドギャップの影響）により、少数キャリアが散乱して拡散長の測定精度が低下する。そのため、入射光１２ａの侵入深さは、ノンドープシリコンエピタキシャル層９とｐ型シリコンウェーハ５ａの界面より深い場所であることが好ましいが、エピタキシャルウェーハ表面から厚さ方向の深い位置で発生したキャリアがエピタキシャルウェーハ表面に到達するときに発生するＳＰＶ値は発生したキャリアの深さに反比例して小さくなる。したがって、例えば、ノンドープシリコンエピタキシャル層９の層厚が１０μｍの場合、入射光１２ａの侵入深さは、２０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。入射光１２ａの侵入深さが２００μｍを超える深い領域で発生したキャリアによるＳＰＶ値は非常に小さくなり、ＳＰＶ値をとらえることができず、また、入射光１２ａの侵入深さが２０μｍに満たないと、ノンドープシリコンエピタキシャル層９近傍で少数キャリアが発生し、拡散長の測定精度が低下するからである。より好ましくは、入射光１２ａの侵入深さは３０μｍ以上１５０μｍ以下である。ノンドープのエピタキシャル層はドーパント等の不純物が極端に少ないため、エピタキシャル層近傍でキャリアを発生させると、キャリアの発生深さとＳＰＶ信号強度の相関直線が乱れ（ノンドープエピタキシャル層中ではキャリアの減衰がほとんどないため）、測定精度が低下する。そのため、エピタキシャル層の層厚が１０μｍであれば、３倍程度の３０μｍの深さとすることでノンドープエピタキシャル層の影響が少なくなる。また、光源１２が発光ダイオードの場合は、励起強度が低く発生キャリアも少ないので深い領域で発生したキャリアがエピタキシャルウェーハ表面に辿り着くことでＳＰＶ信号が発生しても、到達キャリア量が少ない分、ＳＰＶ信号が非常に弱くなる。それ故、１５０μｍを超える深さではＳＰＶ信号の安定性が劣る。したがって、入射光１２ａの侵入深さは３０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。
【００２６】
また、拡散長は、具体的には、図１３に示すＳＰＶの公式（１）により測定できるが、図１３に示すＳＰＶの公式（２）に示すように、表面再結合速度及び裏面再結合速度を実測することで飽和しない（正確な）拡散長を測定できる。測定した少数キャリアの拡散長から、例えばＺｏｔｈらにより提案された周知の計算式（Ｆｅ濃度の計算式）からＦｅ濃度を算出できる。更に、Ｆｅ濃度からＦｅの再結合中心密度を換算して、図１４に示す計算方法によりＦｅの再結合中心密度（ＮＦｅ）と拡散長（Ｌ）により、Ｆｅを除く不純物の再結合中心密度（Ｎｒ）を算出する。シリコンウェーハ５ａにおいては、Ｆｅ、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）等の重金属不純物が再結合中心となるため、算出した再結合中心密度からＦｅ以外のＣｕ（銅）、Ａｕ（金）等による汚染の指標が得られる。つまり、Ｆｅの不純物濃度からＦｅを除く重金属不純物の再結合中心密度を算出し、再結合中心密度から気相成長装置１の清浄度を評価できる。以上により、拡散長、Ｆｅ濃度、Ｆｅ以外の再結合中心密度の指標で気相成長装置の清浄度を評価できる。
【実施例】
【００２７】
本発明の効果を調べるために次の実験を行った。ｎ型ドーパント用の気相成長装置１により気相成長を所定回繰り返した後で、当該気相成長装置１を洗浄した。洗浄後の気相成長装置１のサセプター３上にＢをドーピングしたｐ型シリコンウェーハ５ａ（基板抵抗率９〜１２Ωｃｍ）を載置して、当該ｐ型シリコンウェーハ５ａ上に、ノンドープのシリコンエピタキシャル層９を１１００℃程度で３分間、堆積させ（層の厚さ：１０μｍ、抵抗率１００Ωｃｍ以上）、シリコンエピタキシャルウェーハ１０を製造した。このエピタキシャル成長工程において取り込まれる不純物（洗浄後のＦｅ等の不純物）の汚染を把握し、洗浄後における気相成長装置１の清浄度の評価するために、洗浄（メンテナンス）後における気相成長装置１で製造したシリコンエピタキシャルウェーハ１０をＳＰＶ法により測定・分析して、気相成長装置１の清浄度の推移を把握した。
【００２８】
なお、ＳＰＶ法による測定に際し、シリコンエピタキシャルウェーハ１０表面を安定化するために（多数キャリアと同符号の電荷をウェーハ１０表面に付着させるために（ウェーハ１０の表面近傍に空乏層を形成するために））、ＨＦ前処理（５％ＨＦで２分間＋純水による水洗１０分間）を行い、樹脂製ウェーハボックス内に２５℃で２４時間放置した。更に、ＳＰＶ値を測定する直前にＳＰＶ測定装置１１のホットプレート（図５及び図６に図示せず）で熱処理（１９０℃で５分間＋８５℃で１５分間）を行いウェーハ１０表面の自然酸化膜を安定化した。
【００２９】
ＳＰＶ測定装置１１を用い、入射光１２ａの侵入深さが３０μｍ〜１５０μｍの条件でウェーハ１０面内１７７点を測定した。つまり、ノンドープエピタキシャル層９（層厚：１０μｍ）より下の層であるｐ−シリコンウェーハ５ａの上層部（ｐ−シリコンウェーハ５ａとエピタキシャル層９との界面から２０μｍ〜１４０μｍまでの深さ）で発生した少数キャリアによるＳＰＶ値を求めて、入射光１２ａの侵入深さとＳＰＶ値との関係から少数キャリアの拡散長を測定し、Ｆｅ濃度、Ｆｅを除く再結合中心密度を算出した。
【００３０】
具体的には、エピリアクター２の洗浄（メンテナンス）後の清浄度の推移を確認するために、洗浄後の気相成長装置１で５０枚のウェーハを製造した後にｐ型シリコンウェーハ５ａを用いてシリコンエピタキシャルウェーハ１０を製造した。同様に１００枚製造後、２００枚製造後、５００枚製造後の４段階に分けてシリコンエピタキシャルウェーハ１０を製造した。また、各段階で製造したシリコンエピタキシャルウェーハ１０を上記測定条件でＳＰＶ測定装置１１により測定し、エピタキシャルウェーハ１０を評価した（拡散長を測定し、Ｆｅ濃度、Ｆｅ以外の再結合中心密度を算出した。）。
【００３１】
以上の方法により、拡散長を測定した結果を図７のグラフに示す。図７は、横軸が気相成長装置１のメンテナンス（洗浄）後に製造したウェーハの枚数（製造回数）であり、縦軸がＳＰＶ測定装置１１により測定した少数キャリアの拡散長である。図７に示すように、ウェーハの製造枚数（製造回数）が増加する毎に測定される拡散長が長くなる。不純物濃度が高いウェーハは、キャリアの再結合の確率が高くなるため、入射光１２ａにより生成された少数キャリアが再結合するまでに移動する距離（拡散長）は一般的に短くなる。それ故、図７のグラフに示すように、製造工程を繰り返す毎に拡散長が長くなることから、ウェーハ中の不純物濃度が次第に減少していると考えられる。そのため、エピタキシャル成長中にエピタキシャルウェーハに取り込まれる不純物濃度も次第に減少し、気相成長装置１の清浄度が次第に回復していると評価できる。
【００３２】
図８は、測定した拡散長からＦｅ濃度を算出した結果を示すグラフである。横軸が製造したウェーハの枚数（製造回数）であり、縦軸が算出したＦｅ濃度である。図８に示すように、ウェーハを５０枚製造した後においては、Ｆｅ濃度は高い数値を示す。しかし、ウェーハを１００枚製造した以降は、ウェーハを５０枚製造した後のＦｅ濃度と比べ半分以下のＦｅ濃度を示す。これは、気相成長装置１の洗浄により気相成長装置１の内部に一時的にＦｅ汚染が生じたこと（Ｆｅが発塵したこと）が原因と考えられる。つまり、装置１の洗浄後にウェーハを５０枚製造した時点では、気相成長装置１の洗浄により発生したＦｅがシリコンエピタキシャル層９に取り込まれ、シリコンウェーハ５ａにＦｅが拡散してＦｅ濃度が高い数値を示したものと考えられる。一方、洗浄後にウェーハを１００枚製造した以降では、Ｆｅ濃度は、ほぼ横ばいとなっており、気相成長装置１の洗浄によるＦｅ汚染が安定したものと考えられる。そのため、Ｆｅ濃度の推移からメンテナンス後の気相成長装置１におけるＦｅ汚染からの回復状況を把握でき、気相成長装置１の清浄度を評価できる。それ故、気相成長装置１によりエピタキシャルウェーハを製造し、該エピタキシャルウェーハを複数回製造した毎にＦｅの不純物濃度を算出することにより、かかる不純物濃度の推移から気相成長装置１の清浄度を評価し、メンテナンス後の回復状況を判断できる。
【００３３】
また、個々のＦｅ濃度から気相成長装置１の不純物汚染を見積もることができる。本実験におけるエピタキシャル成長の熱処理条件は、１１００℃程度で３分である。シリコンエピタキシャル層９からシリコンウェーハ５ａに拡散するＦｅは、例えば３分、１１００℃程度の熱履歴によりエピタキシャル層９を含む表面から内部の深さ約２９０μｍまで拡散する。そのため、ノンドープエピタキシャル層９中のＦｅ濃度と、入射光１２ａの侵入深さ１５０μｍのＦｅ濃度は、だいたい同じになると推測できる。よって、ノンドープエピタキシャル層９側からＳＰＶ値を測定することで、エピタキシャル成長工程中に取り込んだ不純物（Ｆｅ）濃度を見積もり、間接的に気相成長装置１（エピリアクター２）の不純物汚染を把握できる。気相成長装置には広くステンレス鋼が用いられるため、ステンレス鋼の主成分であるＦｅ濃度により、気相成長装置の清浄度を効率よく評価できる。
【００３４】
図９は、Ｆｅを除く再結合中心密度を算出した結果を示すグラフである。横軸が製造したウェーハの枚数（製造回数）であり、縦軸が算出したＦｅを除く再結合中心密度である。図９に示すように、ウェーハを１００枚製造した後は、ウェーハを５０枚製造した後に比べて再結合中心密度が大きく減少して、その後は、ほぼ横ばいの数値を示す。シリコンウェーハ５ａにおいては、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ等の重金属不純物が再結合中心となるため、装置１の洗浄により一時的に汚染（Ｃｕ、Ａｕ等の汚染）が生じることでウェーハを５０枚製造した時点では、再結合中心密度が高いものと考えられる。一方、ウェーハを１００枚製造した後では、気相成長装置１の洗浄によるＣｕやＡｕ等の汚染が安定したものと考えることができ、気相成長装置１の清浄度が回復して安定したものと評価できる。それ故、気相成長装置１によりエピタキシャルウェーハを製造し、該エピタキシャルウェーハを複数回製造した毎にＦｅ以外の再結合中心密度を算出することにより、かかるＦｅ以外の再結合中心密度の推移から気相成長装置１の清浄度を評価し、メンテナンス後の回復状況を判断できる。
【００３５】
従来例として洗浄後のｎ型ドーパント用の気相成長装置１において、撮像素子向けエピタキシャルウェーハなどに用いられるような２００ｍｍのｎ／ｎ−エピタキシャルウェーハ（エピタキシャル層の層厚：１０μｍ、エピタキシャル層の抵抗率１０〜２０Ωｃｍ、シリコンウェーハの抵抗率１０〜２０Ωｃｍ）を作製し、気相成長装置１のメンテナンス後における清浄度の推移をＳＰＶ法により測定した。
【００３６】
ただし、実施例と異なり、ＳＰＶ法による測定に際し、シリコンエピタキシャルウェーハ表面を安定化させるため（多数キャリアと同符号の電荷をウェーハ１０表面に付着させるために）ＳＣ−１（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）液で前処理を行い、樹脂製ウェーハボックス内に２５℃で４８時間放置し、更に、ＳＰＶ測定装置１１では４種類の光学フィルターにより波長を分離し、入射光の侵入深さが１１μｍ〜１５０μｍの条件でウェーハ面内１７７点を測定した。そして、実施例と同様に気相成長装置１のメンテナンス後における清浄度の推移を確認するため、メンテナンス後、５０枚、１００枚、２００枚、５００枚製造後毎にシリコンエピタキシャルウェーハを製造して清浄度の推移を測定した。
【００３７】
ｎ型シリコンエピタキシャルウェーハは、Ｂがドープされていないため、ＳＰＶ測定装置１１により得られる情報はＳＰＶ値及び拡散長のみである。よって、ｐ型のシリコンエピタキシャルウェーハ１０のようにＦｅ濃度を算出できない。図１０は、かかるｎ／ｎ−エシリコンエピタキシャルウェーハを用いて拡散長を測定した結果を示すグラフである。図１１は、図１０の拡散長の推移を示す表である。図１０及び図１１に示すように、ｎ型シリコンエピタキシャルウェーハでは、拡散長の推移から気相成長装置の清浄度が次第に回復していると評価できるのみである。
【００３８】
一方、図１２は実施例のノンドープエピタキシャルウェーハを用いて測定又は算出した、拡散長、Ｆｅ濃度、Ｆｅ以外の再結合中心密度の推移を示す表である。従来例では、拡散長の良否からしか評価できなかった清浄度が、図１２に示すようにノンドープのシリコンエピタキシャルウェーハ１０を用いることで、拡散長、Ｆｅ濃度、Ｆｅを除く再結合中心密度の指標で気相成長装置１（エピリアクター２）の清浄度を把握できる。具体的には、図１０に示すように、従来例では、製造回数が増えるに従い、なだらかに拡散長が伸びているのに対し、実施例では、図７に示すように、製造回数が５０回と１００回との間を契機にし、拡散長が急激に伸びている。よって、拡散長のデータのみから製造回数が１００を超えることでメンテナンス後における気相成長装置１の清浄度が回復すると評価できる。更に、拡散長による気相成長装置１の清浄度の評価だけではなく、Ｆｅによる汚染状況やＣｕやＡｕ等（Ｆｅを除く）による汚染状況に基づき、気相成長装置１の清浄度を評価できる。つまり、高精度かつ多角的に気相成長装置１の清浄度を評価できる。また、図７〜図９に示すように各指標（拡散長、Ｆｅ濃度、Ｆｅ以外の再結合中心密度）の推移を把握することで、エピリアクター２のメンテナンス後の回復状況がより判りやすくなる。よって、Ｆｅによる汚染状況やＣｕやＡｕ等（Ｆｅを除く）の汚染状況を分析することで、エピリアクター２の汚染低減対策等にも活用できる。それ故、拡散長、Ｆｅの不純物濃度及びＦｅ以外の再結合中心密度から気相成長装置１の清浄度を評価することにより、高精度かつ多角的に気相成長装置１の清浄度を評価でき、汚染状況の分析、汚染対策にも活用できる。
【００３９】
なお、実施例では、気相成長装置１としてｎ型ドーパントを使用する装置として説明したが、ｐ型ドーパントを使用する装置でも同様の効果が得られる。
【００４０】
以上、本発明の実施例を説明したが、これはあくまでも例示にすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１    気相成長装置            ２    エピリアクター
３    サセプター              ４    回転軸
５    ウェーハ                ５ａ  ｐ型シリコンウェーハ
６    加熱装置                ７    導入管
８    排出管                  ９    シリコンエピタキシャル層
１０  シリコンエピタキシャルウェーハ
１１  ＳＰＶ測定装置          １２  光源
１３  調節装置                １４  レンズ
１５  透明電極                １６  基準電極
１７  測定手段                １８  正孔
１９  正電荷                  ２０  負電荷
２１  電子（少数キャリア）    ２２  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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