(57)【要約】【課題】ゾーン数の増加を行うことなく、ウェーハの面内温度分布の変化に対応してウェーハの面内温度分布を均一に調整する。【解決手段】交換用インナーサセプタを反応室と接続されたインナーサセプタ格納部に予め格納し、反応室内にウェーハを導入し、予め搬入されたインナーサセプタ上に載置し、インナーサセプタの装着によって遮蔽される開口が中央部に設けられたアウターサセプタ上にインナーサセプタ及びウェーハを載置し、下方から加熱し、ウェーハ上にプロセスガスを上方から整流状態で供給するとともにウェーハを回転させ、ウェーハ上に成膜を行い、インナーサセプタの交換パラメータと交換用インナーサセプタとを予め定義した定義情報に基づいて交換用インナーサセプタを選択し、ウェーハ上の成膜を一時停止して、インナーサセプタを選択された交換用インナーサセプタに交換し、ウェーハ上への成膜を再開する。【選択図】図２
2014116356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交換用インナーサセプタを反応室と接続されたインナーサセプタ格納部に予め格納し、
前記反応室内に前記ウェーハを導入し、
前記導入された前記ウェーハを予め搬入されたインナーサセプタ上に載置し、
前記インナーサセプタの装着によって遮蔽される開口が中央部に設けられたアウターサセプタ上に前記インナーサセプタ及び前記ウェーハを載置し、
前記インナーサセプタ及び前記アウターサセプタを介して前記ウェーハを下方から加熱し、前記ウェーハ上にプロセスガスを上方から整流状態で供給するとともに前記ウェーハを回転させることにより、前記ウェーハ上に成膜を行い、
前記インナーサセプタの交換パラメータと、前記交換用インナーサセプタとを予め定義した定義情報に基づいて前記交換用インナーサセプタを選択し、
前記ウェーハ上の成膜を一時停止して、前記インナーサセプタを選択された前記交換用インナーサセプタに交換し、
前記ウェーハ上への成膜を再開することを特徴とする半導体製造方法。
【請求項２】
前記交換パラメータは、前記ウェーハの面内温度分布、成膜される膜種又は前記プロセスガスの混合比率であることを特徴とする請求項１記載の半導体製造方法。
【請求項３】
ウェーハが導入される反応室と、
前記反応室にプロセスガスを供給するガス供給機構と、
前記ウェーハより小さい径を有するインナーサセプタ及び前記インナーサセプタの装着によって遮蔽される開口が中央部に設けられたアウターサセプタを有し、前記ウェーハを載置するサセプタと、
前記アウターサセプタの外周部を支持し、前記ウェーハを回転させる回転部と、
この回転部内に設けられ、前記ウェーハを前記サセプタを介して下方より加熱するヒータと、
前記回転部内に設けられ、前記インナーサセプタを上昇/下降させる突き上げピンと、
前記反応室の上部に設けられ、前記加熱された前記ウェーハの面内温度を測定する温度測定装置と、
前記反応室に接続され、前記インナーサセプタ交換される交換用インナーサセプタを格納するインナーサセプタ格納部と、
このインナーサセプタ格納部と前記反応室との間で前記インナーサセプタ及び前記交換用インナーサセプタの搬入・搬出を行う搬送部と、
前記インナーサセプタの交換パラメータと前記交換用インナーサセプタとの対応関係を定義した定義情報を予め記憶する記憶装置と、
前記面内温度から前記面内温度分布を算出し、この面内温度分布と前記定義情報に基づき前記交換用インナーサセプタを選択し、前記インナーサセプタと交換指示する制御部と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
前記交換パラメータは、前記ウェーハの面内温度分布、成膜される膜種又は前記プロセスガスの混合比率であることを特徴とする請求項３記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記搬送部は、
前記ウェーハの搬入及び搬出時に使用されるウェーハ搬送ハンドと、
このウェーハ搬送ハンドより小さく、前記インナーサセプタの搬入及び搬出時に使用されるサセプタ搬送ハンドと、
を有することを特徴とする請求項３または請求項４記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サセプタ上に載置されたウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成する半導体製造方法及び半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造工程においては、ウェーハ表面にエピタキシャル膜などの薄膜を形成するためにＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置が用いられている。このＣＶＤ装置において、ウェーハは例えばＳｉＣなどで構成されるサセプタ上に載置され、加熱、回転されながら、上方から整流状態でプロセスガスが供給されることにより、ウェーハ表面に薄膜が形成される。
【０００３】
また、近年は、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などのパワー半導体装置における高速化、高耐圧化に伴い、ウェーハ上に形成されるエピタキシャル膜において、数１０μｍ〜１００μｍ程度の厚膜成長が要求されている。更に、ウェーハの大口径化に伴い、ウェーハ表面に成膜をより高精度で行うために、ウェーハの面内温度分布の更なる均一化も要求されている。
【０００４】
これらの要求に対して、従来のＣＶＤ装置では、例えば主にウェーハの中央部の温度を制御するインヒータ及びウェーハの外周部の温度を制御するアウトヒータをウェーハの裏面側にそれぞれ配置し、ウェーハを加熱・回転させている状態で、半径方向の温度分布を測定し、この測定結果に基づいてインヒータ及びアウトヒータの出力をそれぞれ調整している。また、ウェーハの面内温度分布の更なる均一化を図るために、ヒータのゾーン数を増加させることでウェーハの中央部〜外周部間の加熱をより細かく調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６７２５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２０３９９１号公報
【特許文献３】特表２００９−５３０８０６号公報
【特許文献４】特開２０１０−０２８０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術のように、ヒータのゾーン数を増加させると、各ヒータに電源部品を個別に接続する必要性が生じ、ヒータユニット構造の複雑化や部品点数の増加を招いてしまう。
【０００７】
また、予めウェーハの種類により温度分布を予測してそれに応じたサセプタを用いて成膜を行うことも可能であるが、成膜工程中に面内温度分布が変動したとき、ヒータによる温度制御だけでは十分な面内温度分布の制御が困難という問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、ゾーン数の増加を行うことなく、ウェーハの面内温度分布の変化に対応してウェーハの面内温度分布を均一に調整可能な半導体製造方法及び半導体製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る半導体製造方法は、交換用インナーサセプタを反応室と接続されたインナーサセプタ格納部に予め格納し、前記反応室内に前記ウェーハを導入し、前記導入された前記ウェーハを予め搬入されたインナーサセプタ上に載置し、前記インナーサセプタの装着によって遮蔽される開口が中央部に設けられたアウターサセプタ上に前記インナーサセプタ及び前記ウェーハを載置し、前記インナーサセプタ及び前記アウターサセプタを介して前記ウェーハを下方から加熱し、前記ウェーハ上にプロセスガスを上方から整流状態で供給するとともに前記ウェーハを回転させることにより、前記ウェーハ上に成膜を行い、前記インナーサセプタの交換パラメータと、前記交換用インナーサセプタとを予め定義した定義情報に基づいて前記交換用インナーサセプタを選択し、前記ウェーハ上の成膜を一時停止して、前記インナーサセプタを選択された前記交換用インナーサセプタに交換し、前記ウェーハ上への成膜を再開することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置は、ウェーハが導入される反応室と、前記反応室にプロセスガスを供給するガス供給機構と、前記ウェーハより小さい径を有するインナーサセプタ及び前記インナーサセプタの装着によって遮蔽される開口が中央部に設けられたアウターサセプタを有し、前記ウェーハを載置するサセプタと、前記アウターサセプタの外周部を支持し、前記ウェーハを回転させる回転部と、この回転部内に設けられ、前記ウェーハを前記サセプタを介して下方より加熱するヒータと、前記回転部内に設けられ、前記インナーサセプタを上昇/下降させる突き上げピンと、前記反応室の上部に設けられ、前記加熱された前記ウェーハの面内温度を測定する温度測定装置と、前記反応室に接続され、前記インナーサセプタ交換される交換用インナーサセプタを格納するインナーサセプタ格納部と、このインナーサセプタ格納部と前記反応室との間で前記インナーサセプタ及び前記交換用インナーサセプタの搬入・搬出を行う搬送部と、前記インナーサセプタの交換パラメータと前記交換用インナーサセプタとの対応関係を定義した定義情報を予め記憶する記憶装置と、前記面内温度から前記面内温度分布を算出し、この面内温度分布と前記定義情報に基づき前記交換用インナーサセプタを選択し、前記インナーサセプタと交換指示する制御部と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る半導体製造装置の全体構成例を示す模式図。
【図２】図１に示す反応室の全体構成例を示す断面図。
【図３】図２に示すサセプタの要部拡大図。
【図４】図１に示す搬送ロボットのウェーハ搬送ハンド及びインナーサセプタ搬送ハンドの具体例を示す上面図。
【図５】図１に示す反応室内に設置されたインナーサセプタとインナーサセプタ格納部に格納された交換用インナーサセプタの具体例を示す図。
【図６】図２に示すウェーハの面内温度と中心からの距離との関係を示す図。
【図７】実施形態１に係る半導体製造方法の具体例を示すフローチャート。
【図８】ウェーハを搬入・搬出する時の動作を説明する断面図。
【図９】インナーサセプタを搬入・搬出する時の動作を説明する断面図。
【図１０】実施形態２に係る半導体製造方法の具体例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態に係る半導体製造装置１の全体構成例を示す模式図である。また、図２は、図１に示す反応室１０の全体構成例を示す断面図であり、図３は、図２に示すサセプタ１０７の要部拡大図である。尚、本実施形態においては、反応室１０内においてシリコンからなるφ２００ｍｍのウェーハｗを使用する場合を例として説明するが、使用するウェーハｗの種類はこれに限られない。
【００１４】
図１に示すように、半導体製造装置１において、ウェーハｗの成膜処理を行う反応室１０と、反応室１０に接続され、搬送部である搬送ロボット２０によってウェーハｗや後述するインナーサセプタ１０７ｃの搬送を中継する搬送室３０が設けられている。搬送室３０は、半導体製造装置１の外部よりウェーハｗやインナーサセプタ１０７ｃが搬入され、外部雰囲気と分離するために設けられるＩＯモジュール５０と、交換用インナーサセプタ１０７ｃ´を格納するインナーサセプタ格納部６０と、成膜工程中に反応室１０から退避されたウェーハｗを一時格納するウェーハ待機室７０とそれぞれ接続されている。
【００１５】
そして、図２に示すように、反応室１０には、加熱されたウェーハｗの表面にエピタキシャル膜を成膜するためのソースガス（例えば、トリクロロシラン、ジクロロシランなど）及び水素などのキャリアガスを含むプロセスガスを供給するためのガス供給機構１０１が設けられている。そして、反応室１０の上部には、このガス供給機構１０１に接続されたガス供給口１０２が例えば２箇所に設けられている。
【００１６】
ガス供給口１０２の下方には、吐出孔が多数形成され、ガス供給口１０２から供給されたプロセスガスをウェーハｗ上に整流状態で供給する整流板１０３が設けられている。
【００１７】
反応室１０の下方には、モータ（図示省略する）、上部にサセプタ１０７が載置される円筒形状の回転リング１０４ａ及び回転軸１０４ｂから構成され、ウェーハｗを回転させる回転部１０４が設けられている。この回転部１０４は、反応室１０の外部まで延設されている。
【００１８】
サセプタ１０７は、図３に示すように、第１のアウターサセプタ１０７ａ、第２のアウターサセプタ１０７ｂ及びインナーサセプタ１０７ｃから構成される。第１のアウターサセプタ１０７ａは、インナーサセプタ１０７ｃより大きく、かつ、ウェーハｗより小さい径の開口を有しており、ウェーハｗの周縁部を支持する。第２のアウターサセプタ１０７ｂは、第１のアウターサセプタ１０７ａの下方に設けられ、インナーサセプタ１０７ｃによって遮蔽される開口が形成されている。
【００１９】
第２のアウターサセプタ１０７ｂの開口の径は、突き上げピン１０８の上下駆動によってインナーサセプタ１０７ｃが通過する第１のアウターサセプタ１０７ａの開口の径よりも小さい。また、回転リング１０４ａは上部が開放された構造であるが、インナーサセプタ１０７ｃによって第２のアウターサセプタ１０７ｂが遮蔽されると、反応室１０内の領域（以下、Ｐ１領域という。）から隔てられた領域（以下、Ｐ２領域という。）が回転リング１０４ａ内に形成される。Ｐ２領域がＰ１領域より隔てられることにより、ヒータ１０９の加熱に伴ってＰ２領域で生じた物質によって成膜処理中のウェーハｗが汚染されるのを防止できる。
【００２０】
第１のアウターサセプタ１０７ａ及び第２のアウターサセプタ１０７ｂは、リング状に形成されており、各外周部は回転リング１０４ａの上部接続されている。インナーサセプタ１０７ｃは、ウェーハｗよりも小さい径で第２のアウターサセプタ１０７ｂの開口の大きさ及び形状に合わせて形成されている。図２及び図３に示すように、第２のアウターサセプタ１０７ｂは、ウェーハｗが第１のアウターサセプタ１０７ａで支持された状態においてインナーサセプタ１０７ｃとウェーハｗの下面との間に隙間Ｇが生じる位置に配置されている。
【００２１】
また、Ｐ２領域内には、例えばＳｉＣからなるウェーハｗを加熱するヒータ１０９が設けられている。ヒータ１０９は、ウェーハｗを中央部から加熱するインヒータ１０９ａと、このインヒータ１０９ａとサセプタ１０７との間に設けられ、ウェーハｗの外周部を加熱するアウトヒータ１０９ｂから構成されている。インヒータ１０９ａの下部には、ウェーハｗを効率的に加熱するための円盤状のリフレクター（図示省略）が設置されていてもよい。また、Ｐ２領域内には、インナーサセプタ１０７ｃを介してウェーハｗを上下に移動させる突き上げピン１０８がインヒータ１０９ａ、リフレクターを貫通するように設置されている。
【００２２】
また、反応室１０の上部には、輻射によってウェーハｗの面内温度を測定する放射温度計などの温度測定装置１１０が複数設置されており、温度測定装置１１０はインヒータ１０９ａ及びアウトヒータ１０９ｂと共に温度制御機構１１１に接続されている。また、整流板１０３及び反応室１０の上部壁面の一部を透明石英製とすることで、温度測定装置１１０による温度測定が可能となっている。尚、本実施形態においては、温度測定装置１１０を、ウェーハｗの中心からの距離が２０ｍｍにある点（以下、内周部ともいう。）、８０ｍｍにある点（以下、外周部ともいう。）をそれぞれ測定する固定タイプの装置を２つ、ウェーハｗの径方向に自由に移動し、所定の周期でウェーハｗの任意の点における温度を測定する可動タイプの装置を１つ設けるものとするが、温度測定装置１１０の組合せはこれに限られない。例えば、固定タイプの装置を更に多く設置すれば、可動タイプの装置は設置しなくてもよい。このような温度測定装置により検出される温度から算出される面内温度分布は、インナーサセプタの交換パラメータとなる。
【００２３】
そして、反応室１０の下部には、余剰のプロセスガスや反応副生成物などを含む排気ガスを反応室１０から排出するためのガス排出口１１２が例えば２箇所に設けられている。ガス排出口１１２は、バルブ及び真空ポンプ（図示省略）からなるガス排出機構１１３と接続されている。更に、半導体製造装置１には、ガス供給機構１０１、回転駆動制御機構１０６、温度制御機構１１１、ガス排出機構１１３、搬送ロボット２０等と接続され、それぞれコンピュータ制御する制御装置８０が設けられている。また、制御装置８０は、予め実験やシミュレーションなどにより求められた交換用インナーサセプタ１０７ｃ´とウェーハｗの面内温度分布との対応関係の定義情報が記憶された記憶装置９０を内蔵若しくはこれと接続されている。制御装置８０は、この定義情報を参照して、測定された面内温度より算出した面内温度分布に基づいて使用する交換用インナーサセプタ１０７ｃ´を選択する。そして、インナーサセプタ格納部６０から取り出した後、搬送ロボット２０及び突き上げピン１０８を駆動させてインナーサセプタ１０７ｃから交換用インナーサセプタ１０７ｃ´への交換を制御する。また、インナーサセプタ１０７ｃを交換するタイミングは、成膜工程時に限られず、ウェーハｗの予備加熱の段階においても同様に実施可能であり、膜の均一化が更に促進される。
【００２４】
図４は、図１に示す搬送ロボット２０の有するウェーハ搬送ハンド２１及びインナーサセプタ搬送ハンド２２の具体例を示す上面図である。同図に示されるように、ウェーハ搬送ハンド２１のウェーハ載置部分は先端部に切り欠けを有するＣ形状に形成され、ウェーハｗの径ｒ１と略同一の径を有している。また、インナーサセプタ搬送ハンド２２のサセプタ載置部分は、ウェーハ搬送ハンド２１と同様にＣ形状に形成されているが、インナーサセプタ１０７ｃ及び交換用インナーサセプタ１０７ｃ´の径ｒ２に合わせてウェーハｗの径ｒ１よりも小さく形成されている。搬送ロボット２０は、制御装置８０からの指令に基づいて使用するハンドを切り替えることでウェーハｗ及びインナーサセプタ１０７ｃの選択的な搬入・搬出を可能としている。
【００２５】
図５は、図１に示す反応室１０内に設置されたインナーサセプタ１０７ｃとインナーサセプタ格納部６０に格納された交換用インナーサセプタ１０７ｃ´の具体例を示す図である。また、図６は、図２に示すウェーハｗの面内温度（縦軸）と中心からの距離（横軸）との関係を示す図である。ここでは、ヒータ１０９の出力調整による制御を実施したにも関わらず、ウェーハｗの温度分布が所定の閾値を超えたことに伴い、図５（Ａ）に示すインナーサセプタ１０７ｃから交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換することで面内温度分布を調整する具体例を説明する。図５（Ａ）のインナーサセプタ１０７ｃ上のウェーハｗを加熱し、温度測定装置１１０によりウェーハｗの面内温度を複数箇所で測定または半径方向に移動して連続的に測定し、これらの面内温度から図６のようなＡ〜Ｅの５パターンの温度分布が得られたと仮定すると、制御装置８０はそれぞれ以下のように判定する。
【００２６】
（１）直線Ａの面内温度分布パターンの場合
ウェーハｗの中心から末端部分にかけて面内温度が所定の到達温度である１１００℃で均一化されているため、制御装置８０はサセプタ交換による面内温度の調整は不要と判定する。
【００２７】
（２）破線Ｂの面内温度分布パターンの場合
ウェーハｗの中心から約８０ｍｍの距離の箇所を最大値として、８０ｍｍ近傍（外周部）での面内温度が所定の到達温度よりも高い温度分布であるため、最大値と到達温度との温度差が所定の閾値を超える場合には、図５（Ｂ）のような交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換すべきと判定する。すなわち、中心から８０ｍｍ近傍における底部の厚みＴｂがＴａより薄く、交換後は交換用インナーサセプタ１０７ｃ´の加熱部とウェーハｗの裏面との間隔が広くなるため、８０ｍｍ近傍（外周部）の面内温度を局所的に下げて到達温度で均一化することができる。
【００２８】
（３）破線Ｃの面内温度分布パターンの場合
ウェーハｗの中心から末端部分にかけて面内温度が均一化されているが、所定の到達温度である１１００℃との温度差が所定の閾値よりも全体的に高い場合には、制御装置８０においては図５（Ｃ）のような交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換すべきと判定する。すなわち、底部全体の厚みＴｃがＴａより薄く、交換後は交換用インナーサセプタ１０７ｃ´の加熱部とウェーハｗの裏面との間隔が広くなるため、面内温度を全体的に下げて到達温度で均一化することができる。
【００２９】
（４）一点鎖線Ｄの面内温度分布パターンの場合
ウェーハｗの中心から約８０ｍｍの距離の箇所を最小値として、８０ｍｍ近傍での面内温度が所定の到達温度よりも低い温度分布であるため、最小値と到達温度との温度差が所定の閾値を超える場合には、図５（Ｄ）のような交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換すべきと判定する。すなわち、中心から８０ｍｍ近傍における底部の厚みＴｄがＴａより厚く、交換後は中心から８０ｍｍ近傍における交換用インナーサセプタ１０７ｃ´の加熱部とウェーハｗの裏面との間隔が狭くなるため、面内温度を局所的に上げて到達温度で均一化することができる。
【００３０】
（５）二点鎖線Ｅの面内温度分布パターンの場合
ウェーハｗの中心から外周部にかけて面内温度が均一化されているが、所定の到達温度である１１００℃との温度差が所定の閾値よりも全体的に低い場合には、制御装置８０においては図５（Ｅ）のような交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換すべきと判定する。すなわち、底部全体の厚みＴｅがＴａより厚く、交換後は交換用インナーサセプタ１０７ｃ´の加熱部とウェーハｗの裏面との間隔が狭くなるため、面内温度を全体的に上げて到達温度で均一化することができる。
【００３１】
尚、インナーサセプタ格納部６０に格納される交換用インナーサセプタ１０７ｃ´は図５に示した５種類には限られない。例えば、破線Ｂの面内温度分布パターンや一点鎖線Ｄの面内温度分布パターンとは逆に、ウェーハｗの中心から約２０ｍｍ近傍（内周部）の温度誤差が閾値以上（例えば±４℃以上）で、約８０ｍｍ近傍では温度誤差が閾値未満の場合には、図５（Ｂ）・（Ｄ）と凹凸を形成する位置を逆にしたインナーサセプタ１０７ｃを用意し、面内温度分布パターンとの関係を予め記憶しておくことで対応できる。
【００３２】
次に、本実施形態に係る半導体製造方法を図面に基づいて説明する。図７は、本実施形態１に係る半導体製造方法の具体例を示すフローチャートである。また、図８は、ウェーハｗを搬入・搬出する時の様子を説明する断面図であり、図９は、インナーサセプタ１０７ｃを搬入・搬出する時の様子を説明する断面図である。
【００３３】
先ず、制御装置８０は、搬送ロボット２０を駆動させ、ウェーハｗを反応室１０内に導入する（Ｓ７０１）。突き上げピン１０８を上昇させ、導入されたウェーハｗをインナーサセプタ１０７ｃ上に載置する。このとき、ウェーハｗは、図８に示すようにインナーサセプタ１０７ｃの上面に形成された凸部の頂点において先ず保持される。ウェーハｗの裏面とインナーサセプタ１０７ｃの上面の間に存在していた雰囲気ガスは隙間から抜けるため、ウェーハｗの位置ずれが防止されている。続いて、制御装置８０による制御に基づいて突き上げピン１０８を下降させ、ウェーハｗと分離したインナーサセプタ１０７ｃは第２のアウターサセプタ１０７ｂの開口を遮蔽するように装着されるとともに、ウェーハｗはインナーサセプタ１０７ｃから第１のアウターサセプタ１０７ａに引き渡されて周縁部で保持される（Ｓ７０２）。
【００３４】
次に、温度制御機構１１１は、温度測定装置１１０により測定されたウェーハｗの面内温度に基づいて、インヒータ１０９ａ及びアウトヒータ１０９ｂの温度を例えば１４００〜１５００℃の範囲で適宜出力を調整して、ウェーハｗの面内温度が均一に例えば１１００℃となるようにウェーハｗを介して加熱する。回転駆動制御機構１０６は、回転部１０４を回転させることで、サセプタ１０７を介してウェーハｗを例えば９００ｒｐｍで回転させる。
【００３５】
次に、ガス供給機構１０１により、ガス供給口１０２から、例えば、キャリアガス：Ｈ２を２０〜１００ＳＬＭ、ソースガス：ＳｉＨＣｌ３を５０ｓｃｃｍ〜２ＳＬＭ、ドーパントガス：Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３：微量からなるプロセスガスが導入され、整流板１０３を介して整流状態でウェーハｗ上にプロセスガスが供給される。このとき、反応室１０内の圧力は、ガス供給機構１０１及びガス排出機構１１３のバルブ（図示省略）をそれぞれ調整することにより、例えば１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜常圧に制御される。このようにして、各条件が制御され、ウェーハｗ上にＳｉエピタキシャル膜を成膜する（Ｓ７０３）。
【００３６】
Ｓｉエピタキシャル膜の形成と並行して、温度測定装置１１０が、成膜中のウェーハｗの面内温度を半径方向の複数点において測定して温度制御機構１１１に出力される。温度制御機構１１１に接続されている制御装置８０は、複数箇所において測定された面内温度から面内温度分布をｉｎ−ｓｉｔｕで算出する（Ｓ７０４）。
【００３７】
次に、制御装置８０は、Ｓ７０４で算出された面内温度分布を解析し、所定の到達温度との温度差が所定の閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ７０５）。ヒータ１０９の出力制御による調整を行ったにもかかわらず、温度差が所定の閾値を超えたとき、面内温度分布の調整が必要となるため、インナーサセプタ１０７ｃの交換が必要と判定される。
【００３８】
温度差が所定の閾値以下と判定された場合（Ｓ７０５：Ｙｅｓ）、そのまま所定の膜厚まで成膜処理が継続される。一方、温度差が所定の閾値を超えると判定された場合（Ｓ７０５：Ｎｏ）、制御装置８０は、ガス供給機構１０１によるプロセスガスの供給を停止させると共に、回転駆動制御機構１０６による回転部１０４の回転を停止させ、Ｓｉエピタキシャル膜の形成を停止する(Ｓ７０６)。図８に示すように搬送ロボット２０のウェーハ搬送ハンド２１によってウェーハｗを反応室１０から搬出し、ウェーハ待機室７０内に一時退避させる（Ｓ７０７）。
【００３９】
次に、制御装置８０は、記憶装置９０内に予め記憶された、ウェーハｗの面内温度分布のパターン毎に交換用インナーサセプタ１０７ｃ´を定義した情報を参照する。そして、Ｓ７０４において算出された面内温度分布に基づいてインナーサセプタ格納部６０の中から交換用インナーサセプタ１０７ｃ´を選択する（Ｓ７０８）。図９に示すように搬送ロボット２０及び突き上げピン１０８を駆動させて既設のインナーサセプタ１０７ｃを選択された交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換する（Ｓ７０９）。
【００４０】
次に、制御装置８０は、図８に示すように搬送ロボット２０のウェーハ搬送ハンド２１を駆動させ、Ｓ７０８においてウェーハ待機室７０内に退避されていたウェーハｗを反応室１０に再度導入する（Ｓ７１０）。そして、成膜処理を再開する（Ｓ７０３）。
【００４１】
そして、所定の膜厚のＳｉエピタキシャル膜が形成され、ウェーハｗが反応室１０より搬出され（Ｓ７１１）、成膜処理が終了する。。
【００４２】
このように、本実施形態に係る半導体製造装置１によれば、成膜処理中にウェーハｗの面内温度分布が測定され、その分布パターンに基づいて適切な交換用インナーサセプタ１０７ｃ´への交換を実施できる。特に、異なる組成の膜をウェーハｗ上に積層する場合には、反りの発生などによりヒータ１０９の出力制御だけでは面内温度分布の均一化が困難な場合が多いため有効である。また、ヒータ１０９のゾーン数を増やすことなく面内温度分布を高精度で調整することができるため、部品点数を抑え、製造コストを下げることができる。
【００４３】
＜実施形態２＞
本実施形態２においては、好ましい他の一形態について説明する。尚、上記実施形態１において付された符号と共通する符号は同一の対象を表すため説明を省略し、以下では実施形態１と異なる箇所について詳細に説明する。
【００４４】
本実施形態においては、記憶装置９０が記憶する定義情報が実施形態１の場合と異なっている。具体的には、記憶装置９０は、反応室１０に設置されているインナーサセプタ１０７ｃの交換対象となる交換用インナーサセプタ１０７ｃ´とウェーハｗ上に形成する膜種との対応関係を定義情報として予め記憶する。これは、ウェーハｗに形成する膜種によっても異なる面内温度分布を呈することによる。例えば、ＧａＮ系化合物半導体の組成を変動させた多層膜を形成する場合、膜種による面内応力の変動などにより反りが生じ、面内温度分布が変動することが考えられる。
【００４５】
また、各層の組成が異なる多層膜をウェーハｗ上に形成する場合、制御装置８０は、ガス供給機構１０１から供給されるプロセスガスの混合比率を変動させる制御を行う。この時、制御装置８０は、切換後のインナーサセプタの交換パラメータとなる膜種又はプロセスガスの混合比率に基づいて記憶装置９０を参照してインナーサセプタ格納部６０内の交換用インナーサセプタ１０７ｃ´を選択する。
【００４６】
制御装置８０は、ガス供給機構１０１によるプロセスガスの供給を一時停止後に、搬送部である搬送ロボット２０及び突き上げピン１０８を駆動させ、反応室１０内のインナーサセプタ１０７ｃを膜種に基づいて選択された交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換する制御を行う。そして、ガス供給機構１０１により、異なる混合比率のプロセスガスをウェーハｗ上に供給して、異なる膜種の層の成膜を行う。
【００４７】
図１０は、本実施形態２に係る半導体製造方法の具体例を示すフローチャートである。先ず、制御装置８０は、搬送ロボット２０を駆動させ、ウェーハｗを反応室１０内に導入する（Ｓ１００１）。実施形態1と同様に、突き上げピン１０８を上昇させて導入されたウェーハｗをインナーサセプタ１０７ｃ上に載置し、突き上げピン１０８を下降させてアウターサセプタ１０７ｂの開口部を閉じるとともに、ウェーハｗが第１のアウターサセプタ１０７ａの周縁部で保持される（Ｓ１００２）。
【００４８】
次に、温度制御機構１１１は、温度測定装置１１０により測定されたウェーハｗの面内温度に基づいて、インヒータ１０９ａ及びアウトヒータ１０９ｂの温度を例えば１４００〜１５００℃の範囲で適宜出力を調整して、ウェーハｗの面内温度が均一に例えば１１００℃となるようにウェーハｗを介して加熱する。そして、回転駆動制御機構１０６は、回転部１０４を回転させることで、サセプタ１０７を介してウェーハｗを例えば９００ｒｐｍで回転させる。
【００４９】
次に、ガス供給機構１０１により、ガス供給口１０２から、例えば、キャリアガス：Ｈ２を３０ＳＬＭ程度、III族ソースガス：ＮＨ３を３０ＳＬＭ程度、Ｇａソースガス：ＴＭＧを０．０３５ＳＬＭ程度からなるプロセスガスが導入され、整流板１０３を介して整流状態でウェーハｗ上にプロセスガスが供給される。このとき、反応室１０内の圧力は、ガス供給機構１０１及びガス排出機構１１３のバルブ（図示省略）をそれぞれ調整することにより、例えば１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜常圧に制御される。このようにして、各条件が制御され、ウェーハｗ上にＧａＮ系の第1の層を成膜する（Ｓ１００３）。
【００５０】
次に、制御装置８０は、ガス供給機構１０１から供給するプロセスガスの混合比率を変更することによって、同一のウェーハｗ上に形成する膜種を切換えるか否かを判定する（Ｓ１００４）。ここで、同一のウェーハｗ上に形成する結晶膜の膜種を切換えないと判定された場合（Ｓ１００４：Ｎｏ）は、そのまま所定の膜厚まで成膜が継続される（Ｓ１００３）。
【００５１】
一方、同一のウェーハｗ上に形成する結晶膜の膜種を切換え、第２の層を成膜すると判定された場合（Ｓ１００４：Ｙｅｓ）は、制御装置８０は、ガス供給機構１０１によるプロセスガスの供給を停止させると共に、回転駆動制御機構１０６による回転部１０４の回転を停止させ、ＧａＮ系膜の形成を停止する（Ｓ１００５）。次に、図８に示すように搬送ロボット２０のウェーハ搬送ハンド２１によってウェーハｗを反応室１０から搬出し、ウェーハ待機室７０内に一時退避させる（Ｓ１００６）。
【００５２】
次に、制御装置８０は、記憶装置９０内に予め記憶された、膜種又はプロセスガスの混合比率毎に交換用インナーサセプタ１０７ｃ´を定義した情報を参照する。そして、膜種に基づいてインナーサセプタ格納部６０の中から交換用インナーサセプタ１０７ｃ´を選択する（Ｓ１００７）。実施形態1と同様に、図９に示すように搬送ロボット２０及び突き上げピン１０８を駆動させて既設のインナーサセプタ１０７ｃを選択された交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換する（Ｓ１００８）。
【００５３】
次に、制御装置８０は、図８に示すように搬送ロボット２０のウェーハ搬送ハンド２１を駆動させ、Ｓ１００６においてウェーハ待機室７０内に退避されていたウェーハｗを反応室１０に再度導入する（Ｓ１００９）。そして、成膜処理を再開し、第１の層と異なる組成の膜種で構成される第２の層を形成する（Ｓ１００３）。
【００５４】
そして、所定の膜厚のＧａＮ系膜が形成され、ウェーハｗが反応室１０より搬出され（Ｓ１０１０）、成膜処理が終了する。
【００５５】
このように、本実施形態によれば、同一のウェーハｗに対する成膜処理中に、ウェーハｗ上に形成する膜種に応じた交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換してウェーハｗの面内温度分布の均一化を図ることができ、同一のウェーハｗ上に各層で組成が異なる多層膜を均一に形成することができる。
【００５６】
＜変形例＞
以上、具体例を参照しながら本発明のいくつかの実施形態について詳述したが、上述した実施形態に限定されるものではなく、他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５７】
例えば、同一のウェーハｗに対して成膜を行う際、実施形態１においてはウェーハｗの面内温度分布に基づいて定義情報を参照して選択した交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換したのに対し、実施形態２においては膜種に基づいて別の定義情報を参照して選択した交換用インナーサセプタ１０７ｃ´に交換した。しかし、実施形態１及び実施形態２を組み合わせた構成としてもよい。すなわち、記憶装置９０に上記２種類の定義情報をそれぞれ記憶しておくことで、面内温度分布および膜種にそれぞれ基づいて交換用インナーサセプタ１０７ｃ´を選択し、交換することが可能となる。成膜の過程で面内温度分布が大きく変化する場合及び成分が異なる膜をウェーハｗ上に積層する場合のいずれにも対応できるため有効である。
【００５８】
本実施形態において、単層のＳｉエピタキシャル膜形成や、ＧａＮ系の化合物半導体を例に挙げて説明したが、その他ポリＳｉ層や、例えばＳｉＯ２層やＳｉ３Ｎ４層などの絶縁膜や、ＳｉＣ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓなど化合物半導体の積層に適用することが可能である。また、半導体膜のドーパントを変動させる際にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
ｗ…ウェーハ、１…半導体製造装置、１０…反応室、２０…搬送ロボット、２１…ウェーハ搬送ハンド、２２…インナーサセプタ搬送ハンド、３０…搬送室、４０…ウェーハ搬送ロボット、５０…ＩＯモジュール、６０…インナーサセプタ格納部、７０…ウェーハ待機室、８０…制御装置、９０…記憶装置、１０１…ガス供給機構、１０２…ガス供給口、１０３…整流板、１０４…回転部、１０４ａ…回転リング、１０４ｂ…回転軸、１０６…回転駆動制御機構、１０７…サセプタ、１０７ａ…第１のアウターサセプタ、１０７ｂ…第２のアウターサセプタ、１０７ｃ…インナーサセプタ、１０７ｃ´…交換用インナーサセプタ、１０８…突き上げピン、１０９…ヒータ、１０９ａ…インヒータ、１０９ｂ…アウトヒータ、１１０…温度測定装置、１１１…温度制御機構、１１２…ガス排出口、１１３…ガス排出機構。
【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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