(57)【要約】【目的】大きな表面積の製品ウエハへのバッチ式減圧ＣＶＤ成膜において、製品ウエハでのバッチ内膜厚変動を極力抑え、製品ウエハの膜厚を精度よく管理できるモニタウエハを用いる半導体装置の製造方法を提供することである。【解決手段】製品ウエハＡと同一の表面積を持つダミーウエハＤを製品ウエハＡの両側を挟み込んでバッチ式ＣＶＤ装置で酸化膜２０２を成膜することで、ウエハ間でばらつきが少ない酸化膜の膜厚Ｔを得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品ウエハと該製品ウエハを挟み込むダミーウエハと前記製品ウエハに形成される絶縁膜の膜厚を管理するモニタウエハを合わせて最大処理枚数のウエハをバッチ式のＣＶＤ装置に充填し、該ＣＶＤ装置にプロセスガスを流して前記製品ウエハに絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法において、
前記製品ウエハが表面に凹凸を有するウエハであって、前記ダミーウエハの表面積が前記製品ウエハの表面積と略等しいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記モニタウエハが前記製品ウエハと同じ表面積を有するウエハであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ダミーウエハおよび前記モニタウエハが、表面が凹凸を有するウエハであることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記プロセスガスがジクロロシランと亜酸化窒素の混合ガスであり、前記絶縁膜がＨＴＯ（ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ）膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記プロセスガスの上流側に配置されるダミーウエハの温度より、下流側に配置されるダミーウエハの温度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に微細なトレンチパターンが形成された場合のような表面積の大きなウエハ表面に対してバッチ式のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて酸化膜を成膜する方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化、微細化に伴いプレーナ構造から基板深さ方向を利用した３次元立体構造をもつデバイスが開発されている。たとえば従来のＭＯＳＦＥＴにおいてゲート領域形成の際にプレーナ構造からトレンチを形成しトレンチ表面にゲート酸化膜を形成することでデバイスピッチを縮小することを狙いとしたトレンチゲート構造のデバイスが開発されている。
【０００３】
ところで、上記構造を有するＭＯＳＦＥＴをはじめとする各種半導体装置のゲート酸化膜は、主に熱酸化法や化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法により形成される。従来、ゲート酸化膜の形成に関しては熱酸化膜、ＣＶＤ法のいずれかを用いて行う方法の他、熱酸化法とＣＶＤ法を組み合わせて行う方法も提案されている。
【０００４】
トレンチゲート構造は、プレーナゲート構造でトレードオフにあった高集積化と高耐圧化を両立することが可能である。しかし、トレンチは半導体基板をエッチングして形成され、その内壁には半導体基板のさまざまな面方位が現れる。そのため、ゲート酸化膜を熱酸化によって形成すると、その面方位の違いによって、その酸化膜にどうしても厚い部分と薄い部分ができ膜厚差ができる。酸化膜厚が薄くなった部分を有している半導体装置では、動作時にその部分に電界の集中が起こりやすく、その結果、耐圧が低下するといった問題が生じ得る。
【０００５】
近年ではゲート酸化膜に従来用いていた熱酸化膜の代わりにＣＶＤ膜によるゲート酸化膜を用いた構造の提案がされている。
ＣＶＤ法によるゲート酸化膜形成には減圧ＣＶＤ法が採用されており、その薄膜形成は一般的に縦型のバッチ式減圧ＣＶＤ装置にて２５〜１５０枚程度のウエハに対して一括して行われている。ところが、上述したような微細なパターンのトレンチ形成により、ベアウエハと比較して表面積が増加することになり、特に表面積の大きいウエハに対してバッチ式のＣＶＤ装置で成膜処理を行う場合、通常よりも堆積膜厚が減少してしまう、すなわち成膜レートが遅くなるといった現象が生じる。これは、成膜対象ウエハの表面積が極端に増大した場合、成膜表面に対する成膜ガスの供給が不足するためであり、ベアウエハや表面積のそれほど大きくないウエハに対しては見られない現象であった。
【０００６】
このゲート酸化膜に用いるＣＶＤ膜にはジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）と亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を原料とした高温酸化膜（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ：ＨＴＯ膜）を用いる。従来の熱酸化膜と上記ＣＶＤ膜でそれぞれ作成したゲート酸化膜の特性評価の結果、初期耐圧について平均値は劣るものの、低耐圧不良の割合が熱酸化膜によるゲート膜に比べて格段に少なくなっており、初期耐圧も使用に関しては問題ないレベルである事が判明した。このトレンチＭＯＳ構造において、熱酸化膜からＨＴＯ膜に変えることでトレンチコーナー部の酸化膜薄膜化に起因する低耐圧不良の割合が減少し、それにより製品製造の歩留まりの向上が期待できる。また、トレンチ内にゲート酸化膜を形成する場合、従来の熱酸化によるゲート酸化膜の形成ではＳｉ基板自体を酸化するのに対し、ＨＴＯ膜でゲート酸化膜を形成した場合、Ｓｉ基板自体を酸化することなくトレンチ内のＳｉ表面にほぼ均等に酸化膜が堆積するため、トレンチ幅を広げずにゲート酸化膜を形成でき、デバイスを微細化できるメリットもある。
【０００７】
ＨＴＯ膜の原料としてはジクロロシランの代わりにモノシラン（ＳｉＨ４）を用いる場合もある。しかしゲート酸化膜としての特性を調査した結果、初期耐圧に関してはジクロロシランＨＴＯ膜の方が優れていることが判明しており、また、一般的にモノシランの反応はジクロロシランよりもかなり活性に反応するため、それに伴うガス消費が激しく、面内分布も悪いためプロセスの観点でもジクロロシランを用いた方が有利である。
【０００８】
上記デバイスの製作において、トレンチ内にＣＶＤ法によりジクロロシランと亜酸化窒素を原料としたプロセスガス（反応ガス）を用いて、ＨＴＯ膜で酸化膜を形成する際、熱酸化とは異なりデポ膜（堆積膜）であるため、面方位に関係なくトレンチ側壁、底面にほぼ均一な膜厚の酸化膜を形成することができる。
しかし、このトレンチ構造があるために、ウエハの表面積は表面に何も形成していない場合と比較して増加することになる。表面積が大きくなるとウエハ表面での反応が起こる面積、すなわち確率も大きくなるため、反応に使われるガスの消費量が増加する。このような場合、同じ時間成膜した場合、表面に半導体素子を形成していないベアウエハに比べ、微細なトレンチなどの加工を行っている半導体素子を形成する製品ウエハではその表面積に応じてウエハ表面に堆積する膜厚が減少するということが判明している。
【０００９】
ここで一般的なバッチ式ＣＶＤ装置の構成図を図１０に示す。スリットが入ったボート１０３には常に最大枚数（ここでは１５０枚）のウエハが装填される。装填されるウエハの種類は、製品となる製品ウエハ、ボート１０３上下部に均一性確保のために装填されるダミーウエハ、および製品ウエハ部分に一定の間隔で装填され膜厚管理に用いられる膜厚管理モニタ（モニタウエハ）がある。
【００１０】
また、製品ウエハが最大処理可能枚数に満たない場合は、その不足分をフィルダミーで充填する。ここではフィルダミーもダミーウエハとして扱うことにする。モニタウエハおよびダミーウエハはベアウエハを用いる。処理時にはこれらのウエハを常にボート１０３に配置できる最大枚数、あるいは一定枚数装填することで、常にボート１０３とインナーチューブ１０５内を流れるプロセスガス１０６の流れを一定にしてバッチ間の均一性、再現性を保っている。反応に用いるガスは図１０のボート１０３の下側より供給され、ボートとインナーチューブ１０５の間を通って上方に流れ、インナーチューブ１０５とアウターチューブ１０２の間を通って排気されている。ボート１０３付近を原料ガスが流れる際にウエハ表面空間およびウエハ表面にて化学反応が起こり、原料ガスが消費されていくため、炉内の温度を均一にした場合、ボート１０３下側（プロセスガス１０６の上流側）ほどガス濃度は高く、すなわち成膜速度が高くなり、ボート１０３上側（プロセスガス１０６下流側）ほどガス濃度は薄く、すなわち成膜速度が低くなる。このため、ボート１０３上のウエハ全体にわたって成膜速度を均一に制御するために、通常は炉内でプロセスガス１０６の上流がからプロセスガス１０６の下流側に向かって温度が高くなるような温度勾配（通常１０℃程度）をつけることにより成膜速度を制御し、均一性を確保している。
【００１１】
また、特許文献１において、先ずローディング効果（ウエハ上の薄膜の膜厚がラジカルを消費することで生ずる下流側のウエハ上の薄膜の膜厚が薄くなる現象）が実質ないダミーウエハを用いて温度設定値の合わせこみを行う。次いでローディング効果のあるベアウエハを用いて熱処理を行い、膜厚を測定すると共にローディング効果による目標膜厚からの膜厚の減少分を求め、この膜厚の減少分を補償するように温度設定値を高める補正を行う。そして補正後の温度設定に基づいて製品ウエハに対して酸化処理を行う。また、温度の合わせこみをフルバッチで行えば、その後製品ウエハの枚数に依存せず同等の熱処理が行えることが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１３４７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
また、ボート１０３に配置されたウエハのうち、ウエハ表面の凹凸形状による表面積の大きいウエハと表面が平坦なベアウエハが存在すると、成膜の際にこの境界ではそれぞれのウエハで消費されるガス量が異なるため、局部的にガス濃度の不均一な変動が起こり、特に表面積の大きなウエハにおいて膜厚が大きく減少するという急激な膜厚変動が起こることが分かっている。このような炉内での急激な膜厚変動が起こった場合、バッチ式ＣＶＤで製品ウエハとして一度に多数枚処理する際、炉内温度プロファイルの制御のみで膜厚を一定に制御することが困難となり、製造プロセスの上で問題となってしまう。
【００１３】
ベアウエハに比べウエハ表面にトレンチパターンを形成しウエハ表面積が大きくなったウエハをトレンチウエハと呼ぶことにすると、通常用いているガス流量、温度設定において成膜した際のベアウエハ／トレンチウエハ境界での酸化膜の膜厚変動は、例えば後述する図１３に示すようになる。
図１１は、ボート１０３にウエハをセットしたときの要部断面図である。図１０の縦方向の配置図をここでは横方向の配置図として表した。
【００１４】
上流側（左側）にダミーウエハＥを４０枚（Ｅ１〜Ｅ４０）連続して配置し、トレンチウエハである製品ウエハＡの１００枚（Ａ１〜Ａ１００）とボート中央部に連続して配置し、下流側(右側)にベアウエハであるダミーウエハＥを５枚（Ｅ４１〜Ｅ４５）連続して配置し、製品ウエハＡに形成される酸化膜の膜厚Ｔを管理するために５枚（Ｍ１〜Ｍ５）のベアウエハであるモニタウエハＭを１００枚の製品ウエハＡを４等分して製品ウエハＡの前後とその途中にセットする。
【００１５】
図１２は、図１１の各ウエハの要部断面図であり、同図（ａ）は製品ウエハの断面図、同図（ｂ）はダミーウエハの断面図、同図（ｃ）はモニタウエハの断面図である。図中のＡは製品ウエハ、Ｅはダミーウエハ、Ｍはモニタウエハであり、２０１はトレンチ、２０２はＨＴＯ膜である酸化膜であり、Ｔは酸化膜の膜厚である。製品ウエハＡは表面が凹凸しているトレンチウエハであり、ダミーウエハＥとモニタウエハＭは表面が平坦なベアウエハである。
【００１６】
図１３は、バッチ内膜厚変化を示す図である。通常の成膜条件で処理した際の製品ウエハＡ１００枚の膜厚と、ベアウエハであるダミーウエハＥ４５枚とベアウエハであるモニタウエハＭ５枚の膜厚を示した図である。バッチ内の温度分布は、ベアウエハを１５０枚ボート１０３に充填した場合にウエハに形成される酸化膜の膜厚Ｔが均一になるように設定してある。ここではプロセスガス１０６の下流側の温度を上流側に対して図１０で説明したように１０℃程度高くしてある。
【００１７】
図１３からわかるように、ボート１０３下方から見ていくとボート１０３上に充填されたウエハの種類がダミーウエハＥから製品ウエハＡに変わると、製品ウエハＡにおいてはプロセスガス１０６の下流側（図では右側）に行くにつれての製品ウエハＡ（Ａ１〜Ａ２５）の酸化膜の膜厚Ｔが急激に減少している。つまりダミーウエハＥとの境界にある製品ウエハでは酸化膜の膜厚Ｔは急激に変動して、酸化膜の膜厚Ｔのばらつきが８ｎｍ程度あり、ばらつきが３ｎｍ以下の少ない製品ウエハＡを得ることは困難である。
【００１８】
しかし、図１３から分かるように製品ウエハＡが２５枚程度連続して続くとそれ以降の製品ウエハ（Ａ２６〜Ａ１００）についてはウエハ間の膜厚変動はかなり小さくなり均一性のよい領域（２ｎｍ程度）となる。
また、図示しないが、トレンチウエハである製品ウエハＡの表面積が小さい場合（トレンチ深さが浅い場合やトレンチ形成箇所が少ない場合など）、またはベアウエハのみをボート１０３上に充填した場合には、同じ条件で成膜しても、ウエハ全体にわたりほぼ一定の膜厚に制御される。
【００１９】
また、トレンチウエハである製品ウエハＡの前後および間に挟まれて配置されているモニタウエハＭがベアウエハであると、製品ウエハＡとモニタウエハＭの間では図１３に示すように酸化膜の膜厚値が大きく異なっている。通常、モニタウエハＭの酸化膜の膜厚Ｔを測定することでその間に挟まれている製品ウエハＡの酸化膜の膜厚Ｔを管理しているため、このままではモニタウエハＭの酸化膜の膜厚Ｔで製品ウエハＡの酸化膜の膜厚Ｔを正確に管理できないという問題が生じる。
【００２０】
また、特許文献１では、本発明で採用している製品ウエハと同等の表面積を有するダミーウエハを用いてバッチ式のＣＶＤ装置で酸化膜を形成することは記載されていない。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、大きな表面積の製品ウエハへのジクロロシラン系バッチ式減圧ＣＶＤ成膜において、ガス流量や炉内温度分布等の成膜条件は従来条件からほとんど変えずに、製品ウエハであるトレンチウエハ内でのバッチ内膜厚変動を極力抑え、均一性のよい成膜を可能とし、モニタウエハを用いて、その間に配置している製品ウエハの膜厚を精度よく管理できる半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記の目的を達成するために、製品ウエハと該製品ウエハを挟み込むダミーウエハと前記製品ウエハに形成される絶縁膜の膜厚を管理するモニタウエハを合わせて最大処理枚数のウエハをバッチ式のＣＶＤ装置に充填し、該ＣＶＤ装置にプロセスガスを流して前記製品ウエハに絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法において、
前記製品ウエハが表面に凹凸を有するウエハであって、前記ダミーウエハが前記製品ウエハと同じ表面積を有するウエハとする製造方法とする。
【００２２】
また、前記モニタウエハが前記製品ウエハと同じ表面積を有するウエハであるとよい。
また、前記ダミーウエハおよび前記モニタウエハが、表面が凹凸を有するウエハであるとよい。
また、前記プロセスガスがジクロロシランと亜酸化窒素のプロセスガスであり、前記絶縁膜がＨＴＯ（ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ）膜であるとよい。
【００２３】
また、前記プロセスガスの上流側に配置されるダミーウエハの温度より、下流側に配置されるダミーウエハの温度を高くするとよい。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、対ベアウエハ比２倍程度の表面積の大きい製品ウエハであるトレンチウエハをジクロロシラン系ＨＴＯ膜にて成膜する際に、製品ウエハと略同表面積のダミーウエハを配置させることによりこの急激な膜厚変動を回避させることができる。
また、膜厚管理用のモニタウエハについてもベアウエハから製品と同表面積のモニタウエハに変更することで製品ウエハであるトレンチウエハの膜厚を精度よく管理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
実施の形態を以下の実施例で説明する。尚、従来技術で説明した図と同一部位には同一の符号を付した。
【実施例１】
【００２６】
図１は、この発明の第１実施例の半導体装置の製造方法を示す図である。この図１は、ボート１０３に装填したウエハの配置について示した図である。ウエハは順番にボート１０３の下側から上方へ向かって１５０枚重ねて配置されている。ウエハはダミーウエハＤと製品ウエハＡおよびモニタウエハＭの３種類あり、ダミーウエハＤは４５枚（Ｄ１〜Ｄ４５）、製品ウエハＡは１００枚（Ａ１〜Ａ１００）およびモニタウエハＭは５枚（Ｍ１〜Ｍ５）である。図１では図１０の縦に充填されたウエハ配置を横向きにして表示した。
【００２７】
１番から１５０番のウエハの順番において、１番側がプロセスガス１０６(反応ガス)の上流側（ボート１０３の下側）で１５０番側がプロセスガス１０６の下流側（ボート１０３の上側）である。１番のウエハから４０番のウエハまではダミーウエハ（Ｄ１〜Ｄ４０）、４１番のウエハはモニタウエハ（Ｍ１）、４２番から６６番までのウエハは製品ウエハ（Ａ１〜Ａ２５）、６７番のウエハはモニタウエハ（Ｍ２）、６８番から９２番までのウエハは製品ウエハ(Ａ２６〜Ａ５０)、９３番のウエハはモニタウエハ（Ｍ３）、９４番から１１８番までのウエハは製品ウエハ（Ａ５１〜Ａ７５）、１１９番のウエハはモニタウエハ（Ｍ４）、１２０番から１４４番までのウエハは製品ウエハ（Ａ７６〜Ａ１００）、１４５番のウエハはモニタウエハ（Ｍ５）、１４６番から１５０番までのウエハはダミーウエハ（Ｄ４６〜Ｄ５０）である。
【００２８】
ベアウエハ表面積に比べて２倍程度の表面積があるトレンチを形成した製品ウエハＡを１００枚、この製品ウエハＡと略等しい表面積をもつトレンチを形成したダミーウエハＤを４５枚およびベアウエハであるモニタウェハＭを５枚それぞれ用意する。ボート下側から４０枚のダミーウエハＤを積み上げ、その上に１００枚の製品ウエハＡを積み上げ、さらにその上に５枚のダミーウエハＤを積み上げる。モニタウェハＭの５枚は、下側のダミーウエハＤ４０と製品ウエハＡ１の間に１枚、上側のダミートウエハＤ４１と製品ウエハＡ１００との間に１枚、製品ウエハＡを４等分して残りのモニタウエハＭの３枚をその境（Ａ２５とＡ２６、Ａ５０とＡ５１、Ａ７５とＡ７６の間）にそれぞれ１枚づつ挟む。このように１５０枚のウエハを連続して充填し、バッチ式ＣＶＤ装置で処理する。バッチ式ＣＶＤ装置によるＨＴＯ膜（酸化膜２０２）の形成方法は前記の図１０で説明してあるので省略する。
【００２９】
但し、本発明での成膜条件は、プロセスガス（反応ガス）はジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２：ＤＣＳ）５０〜２００ｓｃｃｍと亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）５０〜２００ｓｃｃｍのプロセスガス、温度は７５０〜８５０℃、圧力は５０〜１００Ｐａである。
図２は、図１の各ウエハの要部断面図であり、同図（ａ）は製品ウエハの断面図、同図（ｂ）はダミーウエハの断面図、同図（ｃ）はモニタウエハの断面図である。図中のＡは製品ウエハ、Ｄはダミーウエハ、Ｍはモニタウエハであり、２０１はトレンチ、２０２はＨＴＯ膜である酸化膜であり、Ｔは酸化膜の膜厚である。製品ウエハＡとダミーウエハＤは表面に凹凸を有するトレンチウエハでそれぞれの表面積は略同一である。またモニタウエハＭは表面が平坦なベアウエハである。
【００３０】
図３はバッチ内膜厚変化を示す図である。横軸はウエハの順番で縦軸はウエハ上に形成された酸化膜の膜厚Ｔである。ウエハの直径は６インチの場合であるが、８インチであっても大きくは変わらない。バッチ内の温度設定は図１３の場合と同じである。
ダミーウエハＤとしてトレンチウエハを用いることで、ダミーウエハＤと製品ウエハＡの境界でプロセスガス１０６の消費量の不均一な状態を回避することができて、ダミーウエハＤと製品ウエハＡの境界で酸化膜の膜厚Ｔが急激に減少することが防止され、１００枚の製品ウエハＡの膜厚Ｔのばらつきは３ｎｍ以内に抑制することができる。
【００３１】
このように、製品ウエハＡと略等しい表面積をもつダミーウエハＤを製品ウエハＡの上下に配置することで、ダミーウエハＤとの境で製品ウエハＡに形成された酸化膜の膜厚Ｔが急激に変動するのを抑制できて、膜厚Ｔのばらつきを小さくすることができる。つぎに前記のダミーウエハＤの作成方法について説明する。
製品ウエハＡと略等しい表面積のダミーウエハＤの作成方法については、製品ウエハＡが本ＣＶＤ工程に来るまでに処理される工程のうち、表面積が大きく変わる部分、すなわちトレンチ２０１形成にかかわる部分のみを製品と同一条件にてベアウエハを処理することで作成することができる。トレンチ２０１形成にかかわる工程とは例えばマスクの形成、パターニング、マスクエッチング、トレンチエッチング、トレンチエッチング後処理（洗浄）、等である。ウエハ表面積が大きく変化することのない工程、例えば洗浄、イオン注入、熱処理、等についてはダミーウエハＤを作成する上で処理を行う必要はない。
【００３２】
また、一度一回の処理に必要枚数分のダミーウエハＤを作ってしまえば、製品ウエハＡと一緒に処理した際に堆積した酸化膜２０２はＨＦ（フッ酸）溶液等によって容易に除去することができ、繰り返し利用することが可能である。また、ＨＦ溶液にて再生しても酸化膜２０２とＳｉ基板とのエッチングレートの違いで元々のトレンチ形状がほとんど変化することがないため、再生洗浄によってトレンチウエハ表面積が変化する心配はない。
【００３３】
注意すべき点として、トレンチウエハの表面積はトレンチ２０１が酸化膜２０２で埋まってしまうとベアウエハに近い表面積に変化してしまうために、ダミーウエハＤとしての効果を発揮して使用するためにはトレンチ２０１が酸化膜２０２で埋まってしまう前にＨＦ溶液等によって酸化膜２０２を除去する必要がある。
また、一度の処理でトレンチ２０１内が酸化膜２０２で埋まってしまうような処理は行うことができないため、埋まらないようにダミーウエハＤを作成する際に製品ウエハＡの表面積と同じになるようにして、トレンチ２０１の幅を広くするなどの対応が必要である。
【００３４】
前記の膜厚Ｔの測定では、ベアウエハであるモニタウエハＭの膜厚がトレンチウエハである製品ウエハＡの膜厚より厚くなり、図４のような、モニタウエハＭと製品ウエハＡに形成される酸化膜の膜厚Ｔの相関図を作成して、製品ウエハＡの場合の膜厚を推定したが、相関図にはばらつきがあるので、製品ウエハＡの場合の膜厚を精度よく管理することができない。それを解決する方法をつぎに説明する。
【実施例２】
【００３５】
図５は、この発明の第２実施例の半導体装置の製造方法を示す図である。図１との違いは、モニタウエハＮに製品ウエハＡと略等しい表面積をもつトレンチを形成したウエハを用いた点である。モニタウエハＮは図１のベアウエハであるモニタウエハＭと同じ位置に配置する。
図６は、図５の各ウエハの要部断面図であり、同図（ａ）は製品ウエハの断面図、同図（ｂ）はダミーウエハの断面図、同図（ｃ）はモニタウエハの断面図である。製品ウエハＡとダミーウエハＤおよびモニタウエハＮは表面に凹凸を有するトレンチウエハでそれぞれの表面積は同一である。
【００３６】
図７は、製品ウエハとモニタウエハの場合の膜厚の相関図である。この相関図を作成するときに、製品ウエハＡの場合の酸化膜の膜厚Ｔを全数測定した結果を図８に示す。
製品ウエハＡとモニタウエハＮの膜厚は、図７に示すように１対１に対応しばらつきがない。そのため製品ウエハＡの膜厚を精度よく管理することができる。また、モニタウエハＮの作成方法は前記のダミーウエハＤの作成方法と同じである。
【００３７】
製品ウエハＡの酸化膜の膜厚のばらつきをさらに低減するためには、ボート１０３下側（プロセスガス１０６の上流側）のウエハ温度に対してボート１０３上側（プロセスガス１０６の下流側）のウエハ温度を高めになるように設定するとよい。その温度差はボート１０３下側のウエハの膜厚と上側の膜厚が同じになるように実験でボート１０３下側のダミーウエハＤと上側のダミーウエハＤの設定温度を求めておけばよい。その設定温度の温度差は例えば図１３の場合の温度差より５度程度高くするとよい。ボート１０３の中間のウエハ温度はボート１０３の上側に行くにしたがって高くなるように設定するとよい。
図９は、図１３より温度差をつけた場合のバッチ内膜厚変化を示す図である。ボート１０３上側の温度を図１３の場合より１℃高くしたことで、対ベアウエハ比が２倍程度の製品ウエハで、１００枚の製品ウエハＡの酸化膜の膜厚Ｔのばらつきは２ｎｍ以内に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の第１実施例の半導体装置の製造方法を示すウエハ配置図
【図２】図１の各ウエハの要部断面図であり、（ａ）は製品ウエハの断面図、（ｂ）はダミーウエハの断面図、（ｃ）はモニタウエハの断面図
【図３】バッチ内膜厚変化を示す図
【図４】モニタウエハＭと製品ウエハＡに形成される酸化膜の膜厚の相関図
【図５】この発明の第２実施例の半導体装置の製造方法を示すウエハ配置図
【図６】図５の各ウエハの要部断面図であり、（ａ）は製品ウエハの断面図、（ｂ）はダミーウエハの断面図、（ｃ）はモニタウエハの断面図
【図７】モニタウエハＮと製品ウエハＡに形成される酸化膜の膜厚の相関図
【図８】製品ウエハＡに形成された酸化膜の膜厚を全数測定した結果を示す図
【図９】図１３より温度差をつけた場合のバッチ内膜厚変化を示す図
【図１０】一般的なバッチ式ＣＶＤ装置の構成図
【図１１】ボートにウエハをセットしたときの要部断面図
【図１２】図１１の各ウエハの要部断面図であり、（ａ）は製品ウエハの断面図、（ｂ）はダミーウエハの断面図、（ｃ）はモニタウエハの断面図
【図１３】従来のバッチ内膜厚変化を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１０２    アウターチューブ
１０３    ボート
１０４    ヒーター
１０５    インナチューブ
１０６    プロセスガス
２０１    トレンチ
２０２    酸化膜（ＨＴＯ膜）
Ｔ    酸化膜の膜厚
Ａ    製品ウエハ（トレンチウエハ）
Ｄ    ダミーウエハ（トレンチウエハ）
Ｅ    ダミーウエハ（ベアウエハ）
Ｎ    モニタウエハ（トレンチウエハ）
Ｍ    モニタウエハ（ベアウエハ）
【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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