(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相成長装置のチャンバーの内部にモニタウェーハを搬入するウェーハ搬入工程と、
前記モニタウェーハを原料ガス及び水素を含むガス雰囲気下、０℃以上１００℃以下の温度で保持するガス接触工程と、
前記チャンバーの内部から前記モニタウェーハを搬出するウェーハ搬出工程と、
前記モニタウェーハの金属汚染度を評価するウェーハ汚染評価工程と
を実施し、
前記ウェーハ汚染評価工程の測定結果に基づき、前記気相成長装置の汚染度を評価する
ことを特徴とする気相成長装置の汚染管理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の気相成長装置の汚染管理方法において、
第１モニタウェーハに対して、前記ウェーハ搬入工程、前記ガス接触工程、前記ウェーハ搬出工程、及び、前記ウェーハ汚染評価工程を実施し、
前記第１モニタウェーハとは異なる第２モニタウェーハに対して、前記ウェーハ搬入工程、前記第２モニタウェーハを前記原料ガス及び前記水素を含むガス雰囲気下で熱処理する熱処理工程、前記ウェーハ搬出工程、及び、前記ウェーハ汚染評価工程を実施し、
前記第１モニタウェーハの評価結果と、前記第２モニタウェーハの評価結果とを比較する
ことを特徴とする気相成長装置の汚染管理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の気相成長装置の汚染管理方法において、
第３モニタウェーハに対して、前記ウェーハ搬入工程、前記ガス接触工程、前記ウェーハ搬出工程、及び、前記ウェーハ汚染評価工程を実施し、
前記第３モニタウェーハとは異なる第４モニタウェーハに対して、前記ウェーハ搬入工程、前記第４モニタウェーハを前記水素を含むガス雰囲気下、０℃以上１００℃以下の温度で保持する水素ガス接触工程、前記ウェーハ搬出工程、及び、前記ウェーハ汚染評価工程を実施し、
前記第３モニタウェーハの評価結果と、前記第４モニタウェーハの評価結果とを比較する
ことを特徴とする気相成長装置の汚染管理方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の気相成長装置の汚染管理方法において、
前記ウェーハ汚染評価工程が、化学分析による金属濃度測定及び／又はライフタイム測定である
ことを特徴とする気相成長装置の汚染管理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の気相成長装置の汚染管理方法において、
前記ウェーハ搬入工程、前記ガス接触工程、及び、前記ウェーハ搬出工程からなるサイクルを、同一のモニタウェーハに対して、この順序で所定の回数繰り返すことにより、前記モニタウェーハ中の金属汚染量を強調させた後、前記ウェーハ汚染評価工程を行うことを特徴とする気相成長装置の汚染管理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の気相成長装置の汚染管理方法において、
前記サイクルの繰り返し回数が２回以上２０回以下であることを特徴とする気相成長装置の汚染管理方法。
【請求項７】
請求項４に記載の気相成長装置の汚染管理方法において、
前記化学分析が、誘導結合プラズマ質量分析を使用して行われることを特徴とする気相成長装置の汚染管理方法。
【請求項８】
請求項４に記載の気相成長装置の汚染管理方法において、
前記化学分析が、気相分解法を使用して行われることを特徴とする気相成長装置の汚染管理方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の気相成長装置の汚染管理方法により管理された気相成長装置を用いて、エピタキシャルシリコンウェーハを製造することを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置の汚染管理方法、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやスマートフォン、モバイルＰＣなどに内蔵されるカメラ機能の高解像度化に伴い、ＣＣＤやＣＩＳなどの撮像素子用として使用されるエピタキシャルシリコンウェーハの汚染管理の強化が望まれている。
特に、撮像素子特有の白キズ問題に対する原因追及と工程管理強化が求められている。現在、白キズを生じさせる原因として考えられるのは金属汚染である。特に、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａなどの拡散が遅い金属が主要因であると考えられている。
エピタキシャルシリコンウェーハにおける金属汚染の汚染源としては、エピタキシャル成長時に使用する原料ガスや、チャンバーの内部をクリーニングするためのクリーニングガスが挙げられる。また、チャンバーを構成する素材、及び、配管系に通常用いられる金属部材などが挙げられる。更に、エピタキシャル成長装置の内部の例えば駆動部からの金属発塵が挙げられる。
【０００３】
このようなエピタキシャル成長装置を起因とする汚染物質を低減するために、以下の評価方法が提案されている。
気相成長装置のクリーニング、シリコンウェーハの搬入、エピタキシャル層の成長、シリコンウェーハの搬出、の各工程を１サイクルとし、このサイクルを所定の回数繰り返して、エピタキシャル層を所定の回数成長させたモニタウェーハを作製する。その後、モニタウェーハをライフタイム測定し、ライフタイム値から気相成長装置の清浄度を評価する方法が提案されている（特許文献１参照）。
また、シリコンウェーハが配置されたチャンバーの内部に、評価対象のガスを導入して、シリコンウェーハを評価対象のガスで暴露させた後に、シリコンウェーハを熱処理することで、評価対象のガスに含まれる金属の拡散を行う。そして、熱処理後のシリコンウェーハをライフタイム測定し、ライフタイム値から評価対象のガスの金属汚染を評価する方法が提案されている（特許文献２参照）。
更に、気相成長装置のチャンバー内をＨＣｌガスによるベーパーエッチングによりクリーニングする工程と、シリコンウェーハを水素雰囲気で熱処理する工程と、を所定の回数繰り返し行った後に、シリコンウェーハの表面上の汚染を回収し、ＩＣＰ−ＭＳによって汚染に含まれた金属不純物の濃度を測定する方法が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６２０２６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６２０９２号公報
【特許文献３】特開２０１４−０８２３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、サイクルを複数繰り返してエピタキシャル層を積層させていることから、汚染金属の検出感度が劣る問題があった。
また、上記特許文献２では、ガスで暴露させた後に熱処理を実施するため、熱処理の影響を分離できない問題があった。
また、上記特許文献３では、原料ガスは導入せず、水素ガス雰囲気のみで熱処理を繰り返すため、原料ガスからの汚染の影響を知ることができない。また、熱処理を加えることによって発生する金属汚染の影響が明確ではなく、金属汚染の発生源を特定していくことに困難な面があった。
更に、上記特許文献１，３では、サイクル中にクリーニング工程が含まれているため、全体の処理時間が大幅にかかる問題があった。更に、クリーニング工程と熱処理工程とを繰り返し実施するので、チャンバーへのウェーハ搬入、及び、チャンバーからのウェーハ搬出の操作を伴うことから、搬送系からの金属汚染を拾い易い。
【０００６】
本発明の目的は、気相成長装置内の超微量の金属汚染状況を詳細に把握し得る、気相成長装置の汚染管理方法、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の気相成長装置の汚染管理方法は、気相成長装置のチャンバーの内部にモニタウェーハを搬入するウェーハ搬入工程と、前記モニタウェーハを原料ガス及び水素を含むガス雰囲気下、０℃以上１００℃以下の温度で保持するガス接触工程と、前記チャンバーの内部から前記モニタウェーハを搬出するウェーハ搬出工程と、前記モニタウェーハの金属汚染度を評価するウェーハ汚染評価工程とを実施し、前記ウェーハ汚染評価工程の測定結果に基づき前記気相成長装置の汚染度を評価することを特徴とする。
本発明によれば、ガス接触工程において、モニタウェーハを０℃以上１００℃以下の低温で保持するので、金属汚染の強調に熱プロセスを伴わない。このため、チャンバーの内部での熱起因の金属汚染の影響を排除した状態で、原料ガスからの金属汚染の影響を効率よく評価できる。
また、このガス接触工程では、原料ガスを供給することから、原料ガスを供給する配管系を起因とする金属汚染も効率よく評価できる。
【０００８】
本発明の気相成長装置の汚染管理方法では、第１モニタウェーハに対して、前記ウェーハ搬入工程、前記ガス接触工程、前記ウェーハ搬出工程、及び、前記ウェーハ汚染評価工程を実施し、前記第１モニタウェーハとは異なる第２モニタウェーハに対して、前記ウェーハ搬入工程、前記第２モニタウェーハを前記原料ガス及び前記水素を含むガス雰囲気下で熱処理する熱処理工程、前記ウェーハ搬出工程、及び、前記ウェーハ汚染評価工程を実施し、前記第１モニタウェーハの評価結果と、前記第２モニタウェーハの評価結果とを比較することが好ましい。
本発明によれば、第１モニタウェーハに対しては、低温でガス雰囲気に晒すガス接触工程を実施し、第２モニタウェーハに対しては、高温でガス雰囲気に曝す熱処理工程を実施する。そして、上記のように異なる工程を経た第１モニタウェーハと第２モニタウェーハとの、ウェーハ汚染評価結果を比較する。この比較によって、熱処理を加えることによって発生する金属汚染の影響を評価できる。
【０００９】
本発明の気相成長装置の汚染管理方法では、第３モニタウェーハに対して、前記ウェーハ搬入工程、前記ガス接触工程、前記ウェーハ搬出工程、及び、前記ウェーハ汚染評価工程を実施し、前記第３モニタウェーハとは異なる第４モニタウェーハに対して、前記ウェーハ搬入工程、前記第４モニタウェーハを前記水素を含むガス雰囲気下、０℃以上１００℃以下の温度で保持する水素ガス接触工程、前記ウェーハ搬出工程、及び、前記ウェーハ汚染評価工程を実施し、前記第３モニタウェーハの評価結果と、前記第４モニタウェーハの評価結果とを比較することが好ましい。
本発明によれば、第３モニタウェーハに対しては、低温で原料ガスを含むガス雰囲気に曝すガス接触工程を実施し、第４モニタウェーハに対しては、低温で原料ガスを含まないガス雰囲気に曝す水素ガス接触工程を実施する。そして、上記のように異なる工程を経た第３モニタウェーハと第４モニタウェーハとの、ウェーハ汚染評価結果を比較する。この比較によって、原料ガスから発生する金属汚染の影響を評価できる。
【００１０】
本発明の気相成長装置の汚染管理方法では、前記ウェーハ汚染評価工程が、化学分析による金属濃度測定及び／又はライフタイム測定であることが好ましい。
本発明によれば、ウェーハ汚染評価工程が、化学分析による金属濃度測定及び／又はライフタイム測定である。化学分析による金属濃度測定では、表層部分における各金属元素の濃度をそれぞれ検出できる。このため、気相成長装置の金属汚染状況を詳細に把握できるので、きめ細かな管理を行うことができる。またライフタイム測定は、どの種類の金属がどの程度の割合で含まれているかは判断できないが、測定対象がウェーハ全体であることや、測定手法が簡便であるという利点を有している。このため、気相成長装置の金属汚染状況を簡便に把握できる。これらは、ウェーハ汚染評価項目に応じて使い分けてもよいし、両者を組み合わせて実施してもよい。
【００１１】
本発明の気相成長装置の汚染管理方法では、前記ウェーハ搬入工程、前記ガス接触工程、及び、前記ウェーハ搬出工程からなるサイクルを、同一のモニタウェーハに対して、この順序で所定の回数繰り返すことにより、前記モニタウェーハ中の金属汚染量を強調させた後、前記ウェーハ汚染評価工程を行うことが好ましい。
本発明によれば、ウェーハ搬入工程、ガス接触工程、及び、ウェーハ搬出工程からなるサイクルを所定の回数繰り返し行う。上記サイクルを連続して実施することで、モニタウェーハは金属で汚染される環境下に繰り返し曝されることになる。これにより、ウェーハ汚染評価工程で確実に検出が可能なレベルにまで金属がモニタウェーハに蓄積される。結果として、ＭｏやＷ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａなどの超微量金属汚染に対しても、金属測定が可能となる。この測定された金属濃度に基づいて、気相成長装置の汚染を管理することができる。
【００１２】
本発明の気相成長装置の汚染管理方法では、前記サイクルの繰り返し回数が２回以上２０回以下であることが好ましい。
本発明によれば、サイクルの繰り返し回数が２回以上２０回以下である。サイクルの繰り返し回数を上記範囲とすることで、ウェーハ汚染評価工程で検出可能な濃度にまで、金属を蓄積したモニタウェーハを作製できる。結果として、ＭｏやＷ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａなどの超微量金属汚染に対しても、金属測定が可能となる。この測定された金属濃度に基づいて、気相成長装置の汚染を管理することができる。
【００１３】
本発明の気相成長装置の汚染管理方法では、前記化学分析が、誘導結合プラズマ質量分析を使用して行われることが好ましい。
また、本発明の気相成長装置の汚染管理方法では、前記化学分析が、気相分解法を使用して行われることが好ましい。
本発明によれば、化学分析に誘導結合プラズマ質量分析や気相分解法を使用するので、汚染強調されたモニタウェーハの表面並びに表層に含まれる、各金属元素の濃度をそれぞれ簡便に測定できる。
【００１４】
本発明のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法は、上記気相成長装置の汚染管理方法により管理された気相成長装置を用いて、エピタキシャルシリコンウェーハを製造することを特徴とする。
本発明によれば、上記汚染管理方法により金属汚染管理された気相成長装置を用いてエピタキシャルシリコンウェーハを製造するので、所定の金属濃度範囲内に管理されたエピタキシャルシリコンウェーハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の汚染管理対象である気相成長装置を示す概略図である。
【図２】第一実施形態における気相成長装置の汚染管理方法の処理工程を示す図である。
【図３】第二実施形態における気相成長装置の汚染管理方法の処理工程を示す図であり、（Ａ）は第１モニタウェーハに対する処理工程、（Ｂ）は第２モニタウェーハに対する処理工程を示す。
【図４】第三実施形態における気相成長装置の汚染管理方法の処理工程を示す図であり、（Ａ）は第３モニタウェーハに対する処理工程、（Ｂ）は第４モニタウェーハに対する処理工程を示す。
【図５】実施例１におけるウェーハ表面分析結果を示す図である。
【図６】実施例２におけるウェーハ表面分析結果を示す図である。
【図７】実施例３におけるウェーハ表面分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態を図面を参照して説明する。
〔気相成長装置の構成〕
第一実施形態の汚染管理対象となる気相成長装置としては、シリコンウェーハの表面上にエピタキシャル層を気相成長させる、枚葉式の気相成長装置が挙げられる。
図１に示すように、気相成長装置１は、搬送室７の周りに、気相成長のためのチャンバー２，３と、ロードロック室１０，１１と、クーリングチャンバー１４とがそれぞれ接続されている。搬送室７にはウェーハ搬送装置６が配置されており、このウェーハ搬送装置６により、各チャンバーへのシリコンウェーハの搬入並びに搬出が行われる。チャンバー２，３には、サセプタ４，５が配置されている。ロードロック室１０，１１には、シリコンウェーハ１２，１３を収納可能なカセット８，９が配置されている。なお、クーリングチャンバー１４は、シリコンウェーハ１２，１３を冷却するために設けられている。また、搬送室７とロードロック室１０，１１との間、並びに搬送室７とチャンバー２，３との間には、開閉するゲートバルブ１５，１６がそれぞれ設けられている。
【００１７】
〔気相成長装置を用いたエピタキシャルシリコンウェーハの製造〕
次に、上記構成を有する気相成長装置１を用いてエピタキシャルシリコンウェーハを製造する方法を説明する。
先ず、カセット８，９に気相成長用のシリコンウェーハ１２，１３を充填する。そして、ロードロック室１０，１１へ搬入し、密閉する。この状態で、真空ポンプなどで真空引き（真空排気）することでロードロック室１０，１１を減圧する。その後、ロードロック室１０，１１の内部に窒素などの不活性ガスを導入することでロードロック室１０，１１の内部を不活性ガスで置換する。
【００１８】
不活性ガスによる雰囲気の置換後は、ゲートバルブ１６を開けて、ウェーハ搬送装置６により、ロードロック室１０，１１からシリコンウェーハ１２，１３を搬出する。
続いて、搬出されたシリコンウェーハ１２，１３を水素ガス雰囲気に調整されたチャンバー２，３の内部に搬入し、サセプタ４，５上にシリコンウェーハ１２，１３を載置する。シリコンウェーハ１２，１３をチャンバー２，３に搬入する際の投入温度は、例えば５５０℃以上８００℃以下が好ましい。
そして、ゲートバルブ１５を閉じて、水素熱処理温度まで加熱する。水素熱処理温度としては、１０５０℃以上１２００℃以下が好ましい。その後、シリコンウェーハ１２，１３を所望の成長温度にまで加熱するとともに、シリコンウェーハ１２，１３の表面上に、原料ガス及びキャリアガスをそれぞれ略水平に供給する。成長温度としては、９５０℃以上１１８０℃以下が好ましい。原料ガスとしてはＴＣＳ（トリクロロシラン：ＳｉＨＣｌ３）、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４などのシランガスが、キャリアガスとしては水素ガスがそれぞれ好ましい。上記条件で所定時間処理することによって、シリコンウェーハ１２，１３の表面上に、所望の厚さのエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルシリコンウェーハを製造する。
【００１９】
その後、製造されたエピタキシャルシリコンウェーハは、ウェーハ搬送装置６でチャンバー２，３から搬出される。そして、クーリングチャンバー１４の内部で冷却された後、ロードロック室１０，１１の内部に配置されているカセット８，９に搬送される。更に、カセット８，９とともに気相成長装置１の外へと搬出される。
【００２０】
上記のようなエピタキシャル成長を行うと、原料ガスからの副生成物がチャンバー２，３の内部に堆積する。この堆積物が存在すると、製造するエピタキシャルシリコンウェーハにパーティクルが付着するなどの品質を損ねるおそれがあるため、定期的に堆積物を除去する必要がある。
【００２１】
本実施形態の気相成長装置の汚染管理方法は、図２に示すように、ウェーハ搬入工程Ｓ１、ガス接触工程Ｓ２、及び、ウェーハ搬出工程Ｓ３と、ウェーハ汚染評価工程と、を備える。
以下、各工程について詳述する。
【００２２】
〔ウェーハ搬入工程Ｓ１〕
第一実施形態の汚染管理方法では、先ず、上記のようなエピタキシャル成長を終えた気相成長装置１のチャンバー２，３の内部に水素ガスを流通させて、チャンバー２，３の内部を水素ガス雰囲気に置換する。その後、チャンバー２，３の内部のサセプタ４，５上にモニタウェーハを搬入する。この第一実施形態では、モニタウェーハを便宜的にシリコンウェーハ１２，１３として説明する。
【００２３】
〔ガス接触工程Ｓ２〕
ガス接触工程Ｓ２では、モニタウェーハを原料ガス及び水素を含むガス雰囲気下、０℃以上１００℃以下の温度で保持する。
このうち、ガス接触工程Ｓ２における保持温度は、０℃以上１００℃以下が好ましく、２０℃以上５０℃以下がより好ましい。ガス接触工程Ｓ２は室温で行ってもよい。また、原料ガス及び水素を含むガスを１０秒以上３００秒以下で流通させることが好ましい。
保持温度を上記範囲内としたのは、０℃より低い温度では、結露等の不具合を生じるおそれがあり、他方１００℃より高い温度では加熱による金属汚染を生じるおそれがあるためである。
この保持時間は、１０秒間以上３００秒間以下が好ましい。保持時間を上記範囲内としたのは、１０秒より短い時間では、汚染の取り込みが十分ではないおそれがあり、３００秒より長い時間だと、処理時間が長くなりすぎるためである。
なお、図２において、ウェーハ搬入工程Ｓ１からウェーハ搬出工程Ｓ３までの間に示される太線は、ガス接触工程Ｓ２の温度プロファイルである。このガス接触工程Ｓ２では、チャンバー２，３の内部でモニタウェーハを保持している間、一定の温度に維持していることを示している。
【００２４】
〔ウェーハ搬出工程Ｓ３〕
次に、チャンバー２，３の内部から上記ガス接触工程Ｓ２を終えたモニタウェーハを搬送室７に搬出する。ガス接触工程Ｓ２で金属汚染強調されたモニタウェーハは、ウェーハ搬送装置６でチャンバー２，３から搬出され、クーリングチャンバー１４の内部で冷却された後、気相成長装置１の外へ搬出される。
【００２５】
〔ウェーハ汚染評価工程〕
次に、上記ウェーハ搬出工程Ｓ３でチャンバー２，３の外へと搬出されたモニタウェーハの金属汚染度を評価する。ウェーハ汚染評価は、化学分析による金属濃度測定及び／又はライフタイム測定により行われることが好ましい。
【００２６】
〔化学分析〕
金属汚染強調されたモニタウェーハに対して、化学分析を行い、そのモニタウェーハ中の金属濃度を測定する。化学分析による金属濃度測定では、表層部分における各金属元素の濃度をそれぞれ検出できる。このため、化学分析によって測定された金属濃度に基づいて、気相成長装置１のチャンバー２，３の内部の汚染状況を金属元素ごとに詳細に把握することができる。
第一実施形態の汚染管理方法における分析対象は、ＭｏやＷ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａなどの拡散速度が遅い金属である。また、上記拡散速度が遅い金属だけでなく、ＣｒやＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕについても併せて分析対象としてもよい。この第一実施形態では、化学分析が、誘導結合プラズマ質量分析を使用して行われることが好ましい。更に、化学分析が、気相分解法を使用して行われることが好ましい。
分析対象となるＭｏやＷ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａなどの金属は、拡散速度が遅いため、その大部分はモニタウェーハの表面と、深さ５μｍ程度までの表層とに存在すると推察される。このため、金属汚染強調されたモニタウェーハの表面の分析と、表層の分析とを実施することで、金属汚染管理が可能となる。
【００２７】
〔ライフタイム測定〕
ライフタイムは、例えば、μ−ＰＣＤ法により金属汚染強調されたモニタウェーハのキャリア（正孔と電子）の再結合時間（再結合ライフタイム）を測定することで得られる。モニタウェーハに重金属汚染などが存在すると再結合ライフタイムが短くなるので、再結合ライフタイムを測定することによってモニタウェーハの良品判定を容易に行うことができる。
【００２８】
〔エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法〕
本実施形態のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法では、上記汚染管理方法により管理された気相成長装置１を用いて、エピタキシャルシリコンウェーハを製造する。
上記汚染管理方法によって、チャンバー２，３の内部の汚染状況を金属元素ごとに把握した気相成長装置１を用いるため、所定の金属濃度範囲内に管理されたエピタキシャルシリコンウェーハを得ることができる。
【００２９】
〔実施形態の作用効果〕
上述したように、上記実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ガス接触工程Ｓ２では、モニタウェーハを０℃以上１００℃以下の低温で保持するので、金属汚染の強調に熱プロセスを伴わない。このため、チャンバー２，３の内部での熱起因の金属汚染の影響を排除した状態で、原料ガスからの金属汚染の影響を効率よく評価できる。
また、このガス接触工程Ｓ２では、原料ガスを供給することから、原料ガスを供給する配管系を起因とする金属汚染も効率よく評価できる。
【００３０】
（２）ウェーハ汚染評価工程が、化学分析による金属濃度測定及び／又はライフタイム測定である。化学分析による金属濃度測定では、表層部分における各金属元素の濃度をそれぞれ検出できる。このため、気相成長装置１の金属汚染状況を詳細に把握できるので、より一層きめ細かな管理を行うことができる。またライフタイム測定は、どの種類の金属がどの程度の割合で含まれているかは判断できないが、測定対象がウェーハ全体であることや、測定手法が簡便であるという利点を有している。このため、気相成長装置１の金属汚染状況を簡便に把握できる。これらは、ウェーハ汚染評価項目に応じて使い分けることができ、また両者を組み合わせて実施することができる。
（３）化学分析に誘導結合プラズマ質量分析や気相分解法を使用する。このため、汚染強調されたモニタウェーハの表面並びに表層に含まれる、各金属元素の濃度をそれぞれ簡便に測定できる。
【００３１】
〔他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
上記実施形態では、化学分析として、モニタウェーハの表面並びに表層における金属濃度を測定したが、モニタウェーハに対してバルク分析を実施してもよい。
また、ウェーハ搬入工程Ｓ１で、チャンバー２，３の内部にモニタウェーハを搬入した後に、チャンバー２，３の内部に、原料ガスは供給せず、水素を含むガスを供給して、モニタウェーハを水素を含むガス雰囲気下で一定時間保持し、引き続いて、ガス接触工程Ｓ２を実施してもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な手順及び構造等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【００３２】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
第二実施形態の汚染管理対象となる気相成長装置は、上記第一実施形態と同様の図１に示す気相成長装置１であるため、その構成については説明を省略する。
第二実施形態では、先ず、第１モニタウェーハと、この第１モニタウェーハとは異なる第２モニタウェーハを用意する。
そして、図３（Ａ）に示すように、第１モニタウェーハに対して、ウェーハ搬入工程Ｓ１、ガス接触工程Ｓ２、及び、ウェーハ搬出工程Ｓ３を実施して金属汚染強調した後、ウェーハ汚染評価工程を実施する。即ち、第１モニタウェーハに実施する各工程は、上記第一実施形態でモニタウェーハに実施する各工程と同様である。
次に、図３（Ｂ）に示すように、第２モニタウェーハに対して、ウェーハ搬入工程Ｓ１、熱処理工程Ｓ２１、及び、ウェーハ搬出工程Ｓ３を実施して金属汚染強調した後、ウェーハ汚染評価工程を実施する。
熱処理工程Ｓ２１では、第２モニタウェーハを原料ガス及び水素を含むガス雰囲気下で熱処理する。即ち、ガス接触工程Ｓ２と熱処理工程Ｓ２１との違いは、原料ガス及び水素を含むガス雰囲気下にモニタウェーハを曝す温度が異なる点にある。ここで、熱処理工程Ｓ２１における熱処理温度は、９００℃以上１２００℃以下が好ましく、１０５０℃以上１２００℃以下がより好ましい。また、原料ガス及び水素を含むガスを１０秒以上３００秒以下で流通させることが好ましい。
熱処理温度を上記範囲内としたのは、９００℃より低い温度ではチャンバー２，３の内部での熱起因の金属汚染の発生が十分とはいえないおそれがあり、他方１２００℃より高い温度ではチャンバー２，３の加熱性能や耐熱性が十分とはいえないおそれがあるためである。また、熱処理時間を上記範囲内としたのは、１０秒より短い時間では、熱起因の金属汚染の取り込みが十分とはいえないおそれがあり、３００秒より長い時間だと、処理時間が長くなりすぎるためである。
最後に、金属汚染量を強調させた第１モニタウェーハの評価結果と、金属汚染量を強調させた第２モニタウェーハの評価結果とを比較する。
即ち、低温でモニタウェーハをガス雰囲気に晒した場合と、高温でモニタウェーハをガス雰囲気に曝した場合との、ウェーハ汚染評価結果を比較することになる。この比較によって、熱処理を加えることによって発生する金属汚染の影響を評価できる。
【００３３】
なお、図３（Ｂ）に示すように、第２モニタウェーハに対して、ウェーハ搬入工程Ｓ１の前に、チャンバー２，３の内部を塩化水素を含むガスで気相エッチングしてクリーニングするクリーニング工程Ｓ１１を更に実施してもよい。このようなクリーニングをすることで、エピタキシャル成長でチャンバー２，３の内部に堆積した堆積物を好適に除去できる。
このクリーニング工程Ｓ１１では、チャンバー２，３の内部を所定の温度にまで加熱して、塩化水素を含むガスを流通させる。これにより、エピタキシャル成長を実施してチャンバー２，３の内部に堆積した堆積物をエッチングする。クリーニング条件としては、チャンバー２，３の内部を９００℃以上１２００℃以下に加熱し、塩化水素を含むガスを１０秒以上３００秒以下で流通させることが好ましい。
上記温度範囲内としたのは、９００℃より低い温度ではチャンバー２，３の内部での金属汚染の発生が十分ではなく、１２００℃より高い温度ではチャンバー２，３の加熱性能や耐熱性が十分ではないためである。また、クリーニング時間を上記範囲内としたのは、１０秒より短い時間では、塩化水素を含むガスによる汚染の発生が十分ではなく、３００秒より長い時間だと、処理時間が長くなりすぎるためである。
【００３４】
〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
第三実施形態の汚染管理対象となる気相成長装置は、上記第一実施形態と同様の図１に示す気相成長装置１であるため、その構成については説明を省略する。
第三実施形態では、先ず、第３モニタウェーハと、この第３モニタウェーハとは異なる第４モニタウェーハを用意する。
そして、図４（Ａ）に示すように、第３モニタウェーハに対して、ウェーハ搬入工程Ｓ１、ガス接触工程Ｓ２、及び、ウェーハ搬出工程Ｓ３を実施して金属汚染強調した後、ウェーハ汚染評価工程を実施する。即ち、第３モニタウェーハに実施する各工程は、上記第一実施形態でモニタウェーハに実施する各工程と同様である。
次に、図４（Ｂ）に示すように、第４モニタウェーハに対して、ウェーハ搬入工程Ｓ１、水素ガス接触工程Ｓ２２、及び、ウェーハ搬出工程Ｓ３を実施して金属汚染強調した後、ウェーハ汚染評価工程を実施する。
水素ガス接触工程Ｓ２２では、第４モニタウェーハを水素を含むガス雰囲気下、０℃以上１００℃以下の温度で保持する。即ち、ガス接触工程Ｓ２と水素ガス接触工程Ｓ２２との違いは、モニタウェーハを曝すガス雰囲気に原料ガスが含まれるか否かにある。
最後に、金属汚染量を強調させた第３モニタウェーハの評価結果と、金属汚染量を強調させた第４モニタウェーハの評価結果とを比較する。
即ち、低温でモニタウェーハを原料ガスを含むガス雰囲気に曝した場合と、低温でモニタウェーハを原料ガスを含まないガス雰囲気に曝した場合との、ウェーハ汚染評価結果を比較することになる。この比較によって、原料ガスから発生する金属汚染の影響を評価できる。
【００３５】
〔第四実施形態〕
次に、本発明の第四実施形態を説明する。
第四実施形態の汚染管理対象となる気相成長装置は、上記第一実施形態と同様の図１に示す気相成長装置１であるため、その構成については説明を省略する。
第四実施形態では、ウェーハ搬入工程Ｓ１、ガス接触工程Ｓ２、及び、ウェーハ搬出工程Ｓ３からなるサイクルを、同一のモニタウェーハに対して、この順序で所定の回数繰り返す。これにより、モニタウェーハ中の金属汚染量を強調させた後、ウェーハ汚染評価工程を行う。
上記サイクルを繰り返し実施することで、モニタウェーハは金属で汚染される環境下に繰り返し曝されることになる。これにより、ウェーハ汚染評価工程で確実に検出が可能なレベルにまで金属がモニタウェーハに蓄積される。結果として、ＭｏやＷ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａなどの超微量金属汚染に対しても、金属測定が可能となる。この測定された金属濃度に基づいて、気相成長装置の汚染を管理することができる。
サイクルの繰り返し回数は、２回以上２０回以下であることが好ましい。サイクルの繰り返し回数を上記範囲とすることで、ウェーハ汚染評価工程で検出可能な濃度にまで、金属を蓄積したモニタウェーハを作製できる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【００３７】
〔実施例１〕
モニタウェーハとして、直径３００ｍｍのｎ−型シリコンウェーハを使用した。
また気相成長装置として、撮像素子用エピタキシャルシリコンウェーハに対応可能なエピタキシャル成長装置を使用した。
【００３８】
モニタウェーハに対して以下の条件で各種処理を行った。
・  モニタウェーハ：ウェーハ搬入工程、ガス接触工程、及びウェーハ搬出工程を行い、金属汚染強調されたモニタウェーハを作製。処理条件は、ガス接触工程が、ＴＣＳガス及び水素ガス雰囲気、保持温度室温、処理時間２００秒。
【００３９】
上記処理を終えた後、モニタウェーハに対して以下の表面分析を行い、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ及びＴｉの金属濃度を測定した。図５及び表１にその結果を示す。なお、表１中のＤ．Ｌ．は、各金属における検出下限以下であることを示す。
【００４０】
〔表面分析〕
金属汚染強調後の各モニタウェーハの表面にフッ酸と過酸化水素水との混合溶液を接触させることにより、ウェーハ表面に存在している金属を混合溶液により回収した。回収した金属は誘導結合プラズマ質量分析により測定し、モニタウェーハ表面の各金属元素における濃度を求めた。
【００４１】
【表１】
0006361482.tif 000002
【００４２】
図５及び表１に示すように、表面分析結果では、Ｃｕ、Ｍｏ及びＷが検出されていることが確認できる。なお、Ｆｅ、Ｎｉ及びＴｉはそれぞれ検出下限以下であった。
【００４３】
〔実施例２〕
上記実施例１と同様の直径３００ｍｍのｎ−型シリコンウェーハを２枚用意し、これを第１モニタウェーハ及び第２モニタウェーハとした。そして、上記実施例１と同様のエピタキシャル成長装置を使用した。
【００４４】
第１モニタウェーハ及び第２モニタウェーハに対して以下の条件で各種処理を行った。
・  第１モニタウェーハ：ウェーハ搬入工程、ガス接触工程、及びウェーハ搬出工程を行い、金属汚染強調されたモニタウェーハを作製。処理条件は、ガス接触工程が、ＴＣＳガス及び水素ガス雰囲気、保持温度室温、処理時間２００秒。
・  第２モニタウェーハ：ウェーハ搬入工程、熱処理工程、及びウェーハ搬出工程を行い、金属汚染強調されたモニタウェーハを作製。処理条件は、熱処理工程が、ＴＣＳガス及び水素ガス雰囲気、熱処理温度１１１５℃、処理時間２００秒。
【００４５】
上記処理を終えた後、各モニタウェーハに対して上記実施例１と同様に表面分析を行い、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ及びＴｉの金属濃度を測定した。図６及び表２にその結果を示す。なお、表２中のＤ．Ｌ．は、各金属における検出下限以下であることを示す。
【００４６】
【表２】
0006361482.tif 000003
【００４７】
図６及び表２に示すように、表面分析結果では、第１モニタウェーハに対する強調汚染では、Ｃｕ、Ｍｏ及びＷが検出され、Ｆｅ、Ｎｉ及びＴｉはそれぞれ検出下限以下であった。
一方、第２モニタウェーハに対する強調汚染では、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＷが検出され、Ｍｏ及びＴｉはそれぞれ検出下限以下であった。この比較結果から、熱処理を加えることによって、Ｆｅ及びＮｉが金属汚染として発生することが判った。
また、熱処理を加えることによって、Ｍｏが検出下限以下となっているのは、高温中での気相反応によりＭｏが除去される可能性があることを示している。
【００４８】
〔実施例３〕
上記実施例１と同様の直径３００ｍｍのｎ−型シリコンウェーハを２枚用意し、これを第３モニタウェーハ及び第４モニタウェーハとした。そして、上記実施例１と同様のエピタキシャル成長装置を使用した。
【００４９】
第３モニタウェーハ及び第４モニタウェーハに対して以下の条件で各種処理を行った。
・  第３モニタウェーハ：ウェーハ搬入工程、ガス接触工程、及びウェーハ搬出工程を行い、金属汚染強調されたモニタウェーハを作製。処理条件は、ガス接触工程が、ＴＣＳガス及び水素ガス雰囲気、保持温度室温、処理時間２００秒。
・  第４モニタウェーハ：ウェーハ搬入工程、水素ガス接触工程、及びウェーハ搬出工程を行い、金属汚染強調されたモニタウェーハを作製。処理条件は、水素ガス接触工程が、水素ガス雰囲気、保持温度室温、処理時間２００秒。
【００５０】
上記処理を終えた後、各モニタウェーハに対して上記実施例１と同様に表面分析を行い、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ及びＴｉの金属濃度を測定した。図７及び表３にその結果を示す。なお、表３中のＤ．Ｌ．は、各金属における検出下限以下であることを示す。
【００５１】
【表３】
0006361482.tif 000004
【００５２】
図７及び表３に示すように、表面分析結果では、第３モニタウェーハに対する強調汚染では、Ｃｕ、Ｍｏ及びＷが検出され、Ｆｅ、Ｎｉ及びＴｉはそれぞれ検出下限以下であった。
一方、第４モニタウェーハに対する強調汚染では、上記第３モニタウェーハと同様に、検出元素はＣｕ、Ｍｏ及びＷであったが、その検出濃度は、全体的に低く、特にＭｏの濃度が低く検出された。この比較結果から、原料ガスから発生する金属汚染としては、主としてＭｏが発生することが判った。
【符号の説明】
【００５３】
１…気相成長装置、２，３…チャンバー、６…ウェーハ搬送装置、Ｓ１…ウェーハ搬入工程、Ｓ２…ガス接触工程、Ｓ３…ウェーハ搬出工程、Ｓ２１…熱処理工程、Ｓ２２…水素ガス接触工程、Ｓ１１…クリーニング工程。
【図１】
0006361482.tif 000005
【図２】
0006361482.tif 000006
【図３】
0006361482.tif 000007
【図４】
0006361482.tif 000008
【図５】
0006361482.tif 000009
【図６】
0006361482.tif 000010
【図７】
0006361482.tif 000011