(57)【要約】【課題】ＣＶＤ膜が無いウエーハを用いてＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子の作製に使用されるエピタキシャルウエーハを製造する場合、重金属汚染を効果的に防ぎ、高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる方法を提供する。【解決手段】気相成長装置において、エピタキシャル層の抵抗保証及び／又は厚さ測定のためのモニター用のウエーハとして、裏面にＣＶＤ膜が形成されたウエーハに対してエピタキシャル成長を行い、その後ダミー用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、又はウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させた後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造する。【選択図】図１
2007080958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャルウエーハを製造する方法であって、気相成長装置において、エピタキシャル層の抵抗保証及び／又は厚さ測定のためのモニター用のウエーハとして、裏面にＣＶＤ膜が形成されたウエーハに対してエピタキシャル成長を行い、その後ダミー用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、又はウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で前記気層成長装置を作動させた後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項２】
エピタキシャルウエーハを製造する方法であって、エピタキシャル層の抵抗保証及び／又は厚さ測定のためのモニター用のウエーハとして、裏面にＣＶＤ膜を形成した後、熱処理を施して前記ＣＶＤ膜の水分を除去したウエーハを用意し、気相成長装置において、前記用意したモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項３】
前記モニター用のウエーハの前記ＣＶＤ膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はポリシリコン膜であるシリコンウエーハを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項４】
エピタキシャルウエーハを製造する方法であって、気相成長装置において、エピタキシャル層の厚さ測定のためのモニター用のウエーハとして、裏面にＣＶＤ膜が形成されていないウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項５】
エピタキシャルウエーハを製造する方法であって、気相成長装置において、加熱を停止してエピタキシャルウエーハの製造を中断した後、再度加熱して製造を再開する際、ダミー用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、又はウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で前記気層成長装置を作動させた後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項６】
前記気相成長装置として、枚葉式のものを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項７】
前記ダミー用のウエーハ又はモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行う場合、あるいはウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で前記気層成長装置を作動させる場合、それぞれ２回以内とすることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項８】
前記製品用のエピタキシャルウエーハを、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサー用のものとすることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のエピタキシャルウエーハの製造方法。
【請求項９】
前記請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の方法により製造されたエピタキシャルウエーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャルウエーハの製造方法に関し、特に、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用のエピタキシャルウエーハを、重金属汚染を生じることなく製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する場合、シリコンウエーハ等の半導体ウエーハ上に単結晶薄膜を成長させたエピタキシャルウエーハを用いる場合がある。エピタキシャルウエーハは、例えば気相エピタキシャル成長技術によって製造することができる。気相エピタキシャル成長技術は、集積回路の製造に用いられる単結晶薄膜層を気相成長させる技術であり、清浄な半導体単結晶基板（半導体ウエーハ）上に基板の結晶方位に合せて均一な単結晶薄膜を成長させたり、ドーパント濃度差が大きい接合の急峻な不純物濃度勾配を形成することができる極めて重要な技術である。
【０００３】
近年、デバイスの微細化に伴う薄膜化やウエーハの大口径化が進む中、形成されるシリコン単結晶薄膜（エピタキシャル層）の膜厚や抵抗率の面内均一化を図ることが重要となっている。気相エピタキシャル成長を行う装置（気相成長装置）としては、一般的に、縦型（パンケーキ型）、バレル型（シリンダー型）、横型の３種類が知られているが、例えば直径が２００ｍｍ以上のシリコンエピタキシャルウエーハの製造においては、複数枚のウエーハをバッチ処理する装置に代えて、膜厚分布等の制御が比較的容易な枚葉式の装置が主流になりつつある。
【０００４】
図５及び図６は、枚葉式の気相成長装置の一例を示している。この気相成長装置１は、石英チャンバ２、ガス供給手段（インジェクタ）５、基板加熱手段６等を備えている。石英チャンバ２内には、ウエーハ３を保持するサセプタ４が設けられている。サセプタ４はモータ（不図示）により回転可能となっている。
このような枚葉式の装置１では、チャンバ２内で１枚のシリコンウエーハ３をサセプタ４によって水平に保持し、インジェクタ５を通じて原料ガスを水平かつ一方向に供給するとともに、加熱手段６（例えばハロゲンランプ）によって加熱することでウエーハ３上に薄膜を気相成長させることができる。
【０００５】
このようにエピタキシャルウエーハを製造する場合、一般的に、製品となるエピタキシャルウエーハを製造する前に、形成されるエピタキシャル層の抵抗保証や厚さ測定のため、モニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハを用いてエピタキシャルウエーハが製造される。
また、低抵抗、すなわちドーパント濃度が高いシリコンウエーハを用いてエピタキシャル成長を行うと、エピタキシャル成長の間、ウエーハ中のドーパントが一旦気相中に飛び出し、再びエピタキシャル成長層中に取り込まれる現象、いわゆるオートドーピングが生じてしまう。オートドーピングを防ぐため、一般的に、裏面にＣＶＤ酸化膜を形成したウエーハを用いてエピタキシャル成長が行われる。
【０００６】
一方、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子には、エピタキシャルウエーハが広く用いられているが、これらの撮像素子用のエピタキシャルウエーハを製造する場合には、高抵抗、すなわちドーパント濃度が低いウエーハが用いられる。このように高抵抗のウエーハを用いてエピタキシャル成長を行う場合には、オートドーピングを防止するためのＣＶＤ膜を形成することなくエピタキシャル成長を行うことができる。
【０００７】
これらの撮像素子を作製する際の最も重要な不良項目として白点や白もや（白傷）がある。白点や白もやの主な原因はエピタキシャル層の表面欠陥であるが、エピタキシャル層の表面欠陥は基板材（ウエーハ）の重金属汚染レベルに非常に敏感に影響されるため、重金属の低減は極めて重要である。
重金属低減策として、気相成長装置の構成部材の純度向上、原材料（ガス、Ｓｉ基板など）の高純度化、チャンバメンテナンス時の汚染防止などがある。
【０００８】
さらに、水分の存在が重金属汚染に対して大きく影響することがわかっており、反応ガスやチャンバ内の水分を計測する装置が提案されている（特許文献１〜３参照）。
また、裏面にＣＶＤ酸化膜を形成したウエーハを用いてエピタキシャル成長を行うと、ＣＶＤ酸化膜から水分が放出され、エピタキシャル層に悪影響を及ぼすおそれがあるため、熱処理によりＣＶＤ酸化膜の水分濃度を低減させた後、このウエーハの表面上にエピタキシャル層を形成してエピタキシャルウエーハを製造する方法が提案されている（特許文献４参照）。
【０００９】
一方、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用のエピタキシャルウエーハを製造する場合、ＣＶＤ膜の無いウエーハを用いてエピタキシャル成長を行うにもかかわらず、エピタキシャル層の表面欠陥が生じることがある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２４４２００号公報
【特許文献２】特開２００１−２４４２０１号公報
【特許文献３】特開２００１−２４４２０２号公報
【特許文献４】特開２００２−１６４２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ＣＶＤ膜が無いウエーハを用いてＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子の作製に使用されるエピタキシャルウエーハを製造する場合、重金属汚染を効果的に防ぎ、高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、エピタキシャルウエーハを製造する方法であって、気相成長装置において、エピタキシャル層の抵抗保証及び／又は厚さ測定のためのモニター用のウエーハとして、裏面にＣＶＤ膜が形成されたウエーハに対してエピタキシャル成長を行い、その後ダミー用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、又はウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で前記気層成長装置を作動させた後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法が提供される（請求項１）。
【００１３】
後述するように、モニター用のウエーハとして、裏面にＣＶＤ膜が形成されたウエーハを用いてエピタキシャル成長を行うと、そのＣＶＤ膜から放出された水分がチャンバー内に残留し、その後のエピタキシャルウエーハの製造において重金属汚染の原因となることが分かった。そこで、裏面にＣＶＤ膜が形成されたモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行う前に、ダミー用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行うか、あるいはウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させることで、モニター用のウエーハのＣＶＤ膜から放出された水分に起因する重金属汚染はダミー用のウエーハ又は装置内のサセプタ上や周囲の部材に形成される半導体層に吸収される。従って、その後の製品用のウエーハへの重金属汚染が低減され、高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００１４】
また、エピタキシャルウエーハを製造する方法であって、エピタキシャル層の抵抗保証及び／又は厚さ測定のためのモニター用のウエーハとして、裏面にＣＶＤ膜を形成した後、熱処理を施して前記ＣＶＤ膜の水分を除去したウエーハを用意し、気相成長装置において、前記用意したモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法が提供される（請求項２）。
【００１５】
裏面にＣＶＤ膜を形成した後、熱処理を施してＣＶＤ膜の水分を除去したモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行えば、エピタキシャル成長中にＣＶＤ膜から水分はほとんど放出されないため、その後に製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行っても、残留水分に起因する重金属汚染は生じず、高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００１６】
この場合、前記モニター用のウエーハの前記ＣＶＤ膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はポリシリコン膜であるシリコンウエーハを用いることができる（請求項３）。
エピタキシャルウエーハの材料となる基板は、シリコンウエーハが最も多く用いられており、裏面のＣＶＤ膜として、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はポリシリコン膜が形成されているシリコンウエーハをモニター用のウエーハとして用いれば、製品用のウエーハとほぼ同様のものとなり特に有効である。
【００１７】
また、エピタキシャルウエーハを製造する方法であって、気相成長装置において、エピタキシャル層の厚さ測定のためのモニター用のウエーハとして、裏面にＣＶＤ膜が形成されていないウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法が提供される（請求項４）。
【００１８】
エピタキシャル層の厚さ測定のため、裏面にＣＶＤ膜が形成されていないモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行えば、ＣＶＤ膜から水分が放出されるようなことはない。従って、その後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行っても重金属汚染を引き起こすことなく、高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００１９】
また、本発明では、エピタキシャルウエーハを製造する方法であって、気相成長装置において、加熱を停止してエピタキシャルウエーハの製造を中断した後、再度加熱して製造を再開する際、ダミー用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、又はウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で前記気層成長装置を作動させた後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造することを特徴とするエピタキシャルウエーハの製造方法が提供される（請求項５）。
【００２０】
後述するように、気相成長装置の加熱を停止した後、再度加熱してエピタキシャルウエーハの製造を再開すると、再開後に製造されたエピタキシャルウエーハは、加熱停止後にチャンバー内で凝集した水分によって重金属汚染され易いことがわかった。そこで、製造再開の際、ダミー用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、あるいはウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で前記気層成長装置を作動させた後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行うことで、重金属汚染を防ぎ、高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００２１】
前記気相成長装置として、枚葉式のものを用いることが好ましい（請求項６）。
枚葉式の気相成長装置では、バッチ式の装置よりも膜厚分布等の制御を容易に行うことができ、より高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００２２】
前記ダミー用のウエーハ又はモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行う場合、あるいはウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で前記気層成長装置を作動させる場合、それぞれ２回以内とすることが好ましい（請求項７）。
ダミー用のウエーハ又はモニター用のウエーハに対するエピタキシャル成長の回数、あるいはウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させる回数をそれぞれ２回以内とすれば、コストの上昇や生産性の低下を抑えることができるとともに、成長したエピタキシャル層によってチャンバー内の水分に起因する重金属汚染を吸収することができる。また、モニター用のウエーハを用いる場合は、エピタキシャル層の抵抗保証あるいは厚さ測定を確実に行うことができる。
【００２３】
前記製品用のエピタキシャルウエーハを、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサー用のものとすることができる（請求項８）。
ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサー用のエピタキシャルウエーハを製造する場合、裏面にオートドープ防止用のＣＶＤ膜が形成されたモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、高抵抗であって、裏面にＣＶＤ膜が形成されていない製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行うため、本発明が特に有効となる。
【００２４】
また、本発明では、前記の方法により製造されたエピタキシャルウエーハが提供される（請求項９）。
本発明により製造されたエピタキシャルウエーハは、水分に起因する重金属汚染が防止ないし低減された高品質のエピタキシャルウエーハとなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、例えば、裏面にＣＶＤ膜を形成していないウエーハを用いてＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用のエピタキシャルウエーハを製造する際、裏面にＣＶＤ膜が形成されたモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行う前に、ダミー用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行うか、ウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させることで、モニター用のウエーハのＣＶＤ膜から放出された水分に起因する重金属汚染はダミー用のウエーハに形成されるエピタキシャル層あるいは装置内のサセプタ等に形成される半導体層によって吸収され、その後の製品用のウエーハへの悪影響を防ぐことができる。従って、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用として好適に使用できる高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明者らは、エピタキシャルウエーハの重金属汚染の原因について鋭意調査を行った。ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子の作製に使用するエピタキシャルウエーハを製造する場合、高抵抗、すなわちドーパント濃度が低く、裏面にオートドーピング防止用のＣＶＤ膜を形成していないウエーハを用いてエピタキシャル成長を行うが、製品用のウエーハを用いてエピタキシャル成長を行う前に、モニター用のウエーハを用いてエピタキシャル成長が行われる。エピタキシャル層の抵抗や厚さは電気的な評価方法により高精度に測定することができるため、モニター用のウエーハとしては、低抵抗、すなわちドーパント濃度が高く、裏面にＣＶＤ膜を形成したウエーハを用い、その上に高抵抗のエピタキシャル層を形成する。
【００２７】
しかし、抵抗保証あるいは厚さ測定のため、上記のように裏面にＣＶＤ膜を形成したモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行い、その後に製品用のウエーハを用いてエピタキシャル成長を行うと、製品用のウエーハは裏面にＣＶＤ膜が形成されていないにもかかわらず、重金属レベルが悪化することがわかった。これは、モニター用のウエーハの裏面のＣＶＤ膜から放出された水分が残留し、重金属汚染を引き起こすと考えられる。
【００２８】
また、製造ラインの停止や装置の調整時など、エピタキシャルウエーハの製造を中断する場合、気相成長装置ではガスの供給を停止するとともに加熱を停止するが、再度加熱して製造を再開した直後の製品用のウエーハも重金属レベルが悪化することがわかった。これは、加熱を停止すると、キャリアガス中にわずかに含まれる水分や反応器内にあった水分が凝集し、製造を再開すると、再開直後のウエーハに対して重金属汚染を引き起こすと考えられる。
【００２９】
そこで、本発明者らは上記のような重金属汚染を防止する方法について鋭意検討を重ねた結果、これらの重金属汚染を効果的に防止する種々の方法を見出し、本発明の完成に至った。
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な態様として、Ｎ型であって、高抵抗（１Ωｃｍ以上）のシリコンウエーハを用いてＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用のエピタキシャルウエーハを製造する場合について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
＜第１の形態＞
図１は本発明に係るエピタキシャルウエーハの製造方法の第１の形態を示すフロー図である。
まず、エピタキシャルウエーハの製造に使用する気相成長装置において、形成されるエピタキシャル層の抵抗を保証するため、あるいはその厚さを測定するため、モニター用のウエーハ（モニターウエーハ）に対してエピタキシャル成長を行う（図１（Ａ））。
なお、使用する気相成長装置は特に限定されず、バッチ式又は枚葉式のいずれも使用することができるが、図５に示したような枚葉式の装置を用いれば、バッチ式の装置に比べ、膜厚分布等の制御を容易に行うことができるため、好適である。
【００３１】
モニターウエーハは、一般的に、製品用のウエーハ（製品ウエーハ）とできるだけ同じ性質のものが用いられる。しかし、エピタキシャル層の抵抗や厚さは、モニターウエーハと、その上に形成されたエピタキシャル層との電気的な相違により高精度に測定することができるため、モニターウエーハとして、Ｎ型であって、低抵抗、すなわちドーパント濃度が高く、裏面にオートドープ防止用のＣＶＤ膜を形成したシリコンウエーハを用い、その表面上に高抵抗のエピタキシャル層を形成する。（製品ウエーハをＰ型とする場合は、モニターも同じＰ型とされる。）
【００３２】
なお、裏面のＣＶＤ膜としては、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はポリシリコン膜が好ましい。これらのＣＶＤ膜は容易に形成することができる上、エピタキシャル成長中はオートドーピングを確実に防ぐとともに、ウエーハやエピタキシャル層を汚染することもない。
【００３３】
モニターウエーハに対するエピタキシャル成長の回数は特に制限されず、抵抗保証用と厚さ測定用として２回行ってもよい。なお、製品用のウエーハとして高抵抗のものを用いるのに対し、モニターウエーハは低抵抗であるため、抵抗保証できない場合もあり得る。この場合には、厚さ測定のため、１枚のモニターウエーハに対してのみエピタキシャル成長を行い、抵抗保証については、製品用のウエーハを用いて製造したエピタキシャルウエーハに対して直接行ってもよい。
【００３４】
上記のように裏面にＣＶＤ膜が形成されたモニターウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、ダミー用のウエーハ（ダミーウエーハ）に対してエピタキシャル成長を行うか、ウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させる（図１（Ｂ））。
前記したように、裏面にＣＶＤ膜が形成されたモニターウエーハを用いてエピタキシャル成長を行うと、オートドーピングを防ぎ、エピタキシャル層の抵抗保証や厚さ測定を好適に行うことができるが、ＣＶＤ膜から放出された水分がチャンバー内に残留し、次にエピタキシャル成長を行うウエーハに対して重金属汚染を引き起こしてしまう。そこで、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行う前に、ダミーウエーハに対してエピタキシャル成長を行う。あるいは、ウエーハを用いずに、すなわちチャンバー内にウエーハを入れずに、エピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させる。
ダミーウエーハは、製品ウエーハと同様、ＣＶＤ膜の無いシリコンウエーハを用いる必要があるが、必ずしも製品ウエーハと全く同じ性質のものである必要はない。
【００３５】
上記のようにモニターウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、製品ウエーハに対してエピタキシャル成長を行う前に、ダミーウエーハに対してエピタキシャルを行うか、ウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させることで、モニターウエーハのＣＶＤ膜から放出された水分に起因する重金属汚染は、ダミーウエーハに成長したエピタキシャル層あるいはサセプタ等に成長したシリコン層に吸収される。
【００３６】
ここでエピタキシャル成長を行う回数も特に制限されないが、上記のようにダミーウエーハに対するエピタキシャル成長や気層成長装置の作動を繰り返し行うと、コストの上昇と生産性の低下を招いてしまう。一方、本発明者らの調査では、ダミーウエーハに対するエピタキシャル成長等を２回行えばチャンバー内に残留する水分に起因する重金属汚染をほぼ全て吸収することができることがわかった。従って、ダミーウエーハに対するエピタキシャル成長や気層成長装置の作動は２回以内、すなわち、図５に示したような枚葉式の装置を用い、ダミーウエーハに対してエピタキシャル成長を行う場合は、１枚または２枚のダミーウエーハに対してエピタキシャル成長を行えばよい。
【００３７】
ダミーウエーハに対するエピタキシャル成長等を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造する（図１（Ｃ））。
製品用のウエーハは、Ｎ型であって、高抵抗、すなわちドーパント濃度が低いものを用いるので、オートドーピング防止用のＣＶＤ膜は不要である。このような製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行うことで、モニターウエーハのＣＶＤ膜に起因する水分による重金属汚染を受けることなく、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用として好適な高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００３８】
＜第２の形態＞
図２は本発明に係るエピタキシャルウエーハの製造方法の第２の形態を示すフロー図である。
まず、エピタキシャル層の抵抗保証及び／又は厚さ測定のためのモニター用のウエーハを用意するため、Ｎ型、低抵抗のシリコンウエーハの裏面にＣＶＤ膜を形成する（図２（Ａ））。このＣＶＤ膜は、前記第１の形態と同様、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はポリシリコン膜とすることが好ましい。
【００３９】
次に、裏面にＣＶＤ膜を形成したモニターウエーハに対し、熱処理を施してＣＶＤ膜の水分を除去する（図２（Ｂ））。熱処理条件は特に限定されないが、例えば酸素濃度３％のＮ２／Ｏ２混合雰囲気で、７００〜９００℃、３０秒〜１０分間熱処理をすれば、ＣＶＤ膜中の水分を確実に除去することができるとともに、モニターウエーハやＣＶＤ膜に対して悪影響を及ぼすこともない。
【００４０】
次に、エピタキシャルウエーハの製造に使用する気相成長装置において、エピタキシャル層の抵抗保証及び／又は厚さ測定のため、上記のように用意したモニター用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行う（図２（Ｃ））。
モニターウエーハの裏面にＣＶＤ膜が形成されているが、予め行った熱処理によってＣＶＤ膜の水分は除去されているので、エピタキシャル成長中にＣＶＤ膜から水分はほとんど放出されない。従って、モニターウエーハに対するエピタキシャル成長を行った後、ＣＶＤ膜に起因する水分がチャンバー内に残留せず、次のエピタキシャル成長時に重金属汚染を引き起こすこともない。
【００４１】
上記のようにモニターウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造する（図２（Ｄ））。
製品用のウエーハとしては、前記第１の形態と同様、Ｎ型であって、高抵抗であり、オートドーピング防止用のＣＶＤ膜が形成されていないシリコンウエーハを用いる。このような製品ウエーハに対するエピタキシャル成長を行う際、チャンバー内にはモニターウエーハのＣＶＤ膜に起因する水分がほとんど無いので、製品ウエーハは重金属汚染を受けることなく、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用として好適な高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００４２】
＜第３の形態＞
エピタキシャルウエーハの製造に使用する気相成長装置において、エピタキシャル層の厚さ測定のためのモニター用のウエーハとして、裏面にＣＶＤ膜が形成されていないウエーハに対してエピタキシャル成長を行う（図３（Ａ））。
ここでモニターウエーハとして、Ｎ型、低抵抗であって、裏面にＣＶＤ膜が形成されていないシリコンウエーハを用いてエピタキシャル成長を行うと、オートドーピングによりウエーハ中のドーパントがエピタキシャル成長層中に取り込まれ、ウエーハとエピタキシャル層との電気的な差異が小さくなってしまう。この場合、エピタキシャル層の厚さは測定することはできるとしても、抵抗保証は困難となる。従って、ここでは、エピタキシャル層の厚さ測定についてはモニターウエーハに対してエピタキシャル成長を行い、抵抗保証については製品ウエーハに対して行えばよい。
【００４３】
上記のようにモニターウエーハに対するエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造する（図３（Ｂ））。
前記したように、モニターウエーハとしてＣＶＤ膜の無いウエーハを用いたため、モニターウエーハに対するエピタキシャル成長を行った後、製品用のウエーハに対するエピタキシャル成長を行っても、ＣＶＤ膜の水分に起因する重金属汚染は生じず、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用として好適な高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００４４】
＜第４の形態＞
例えば、図５に示したような枚葉式の気相成長装置を用いてエピタキシャルウエーハを製造する場合、エピタキシャルウエーハを１枚ずつ、連続的に製造するが、ハロゲンランプ等による加熱は１枚ごとに停止するのではなく、連続して加熱される。一方、製造ラインを停止する場合や装置のメンテナンスをする場合等に、加熱を停止してエピタキシャルウエーハの製造を中断する。
そして、エピタキシャルウエーハの製造を再開する場合、キャリアガスを供給するとともにハロゲンランプにより再度加熱を行うが、再開直後から製品ウエーハを投入してエピタキシャルウエーハを製造すると、チャンバー内で凝集して残留していた水分により重金属汚染が引き起こされ易い。
【００４５】
そこで、加熱を停止してエピタキシャルウエーハの製造を中断した後（図４（Ａ））、再度加熱して製造を再開する際（図４（Ｂ））、ダミー用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行うか、ウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させる（図４（Ｃ））。
ここでダミーウエーハは、製品ウエーハと同様、ＣＶＤ膜の無いシリコンウエーハを用いるが、必ずしも製品ウエーハと全く同じ性質のものである必要はなく、例えば、Ｎ型、低抵抗のシリコンウエーハを用いてもよい。このように、エピタキシャルウエーハの製造再開の際、製品ウエーハに対してエピタキシャル成長を行う前に、ダミーウエーハに対してエピタキシャルを行うか、ウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させれば、チャンバー内に残留していた水分に起因する重金属汚染はダミーウエーハ等に成長したエピタキシャル層（シリコン層）に吸収される。
【００４６】
ここでダミーウエーハに対するエピタキシャル成長の回数、あるいはウエーハを用いずにエピタキシャル成長を行う条件で気層成長装置を作動させる回数は、チャンバー内に残留する水分に起因する重金属汚染を確実に除去するほか、コストの上昇と生産性の低下を抑制するため、前記第１の形態と同様とする。すなわち、枚葉式の装置を用い、ダミーウエーハに対してエピタキシャル成長を行う場合には２枚以内のダミーウエーハに対してエピタキシャル成長を行うことが好ましい。
【００４７】
上記のようにダミーウエーハに対するエピタキシャル成長等を行った後、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行ってエピタキシャルウエーハを製造する（図４（Ｄ））。製造再開の際、チャンバー内に残留していた水分に起因する重金属汚染は、ダミーウエーハ等に成長したエピタキシャル層（シリコン層）によって除去ないし低減されているので、製品ウエーハのエピタキシャル成長では残留水分による重金属汚染は生じず、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用として好適な高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【００４８】
以上のように、本発明では、モニターウエーハのＣＶＤ膜に起因する水分や、加熱停止後にチャンバー内に凝集した水分による重金属汚染をダミーウエーハ等に成長させたエピタキシャル層等に吸収させた上で、製品用のウエーハに対してエピタキシャル成長を行う。従って、水分除去のための特別な付帯設備を設けなくても、製品用のウエーハに対する重金属汚染を効果的に防ぐことができ、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子用として好適な高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができる。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図５に示したような枚葉式の気相エピタキシャル成長装置を用い、定常操業後、ランプによる加熱を停止し、エピタキシャルウエーハの製造を中断した。
製造中断から４時間後、再度ランプによる加熱を開始し、エピタキシャルウエーハの製造を再開した。
エピタキシャル成長の条件は下記の通りである。
材料基板（シリコンウエーハ）の導電型及び抵抗率：Ｎ型、１０Ωｃｍ
エピタキシャル層の厚さ：６μｍ
エピタキシャル層の導電型及び抵抗率：Ｎ型、１０Ωｃｍ
反応温度：１１００〜１１５０℃
圧力：常圧
【００５０】
エピタキシャルウエーハの製造を再開してからの枚数と表層ＰＬ（フォトルミネッセンス）強度の関係を調べた。なお、表層ＰＬ強度測定時の測定波長は１μｍ以下全てとし、出力は１５ｍＷとした。
また、比較として、エピタキシャルウエーハの製造を中断せず、連続操業により製造したエピタキシャルウエーハの表層ＰＬ強度を調べた。
なお、表層ＰＬ強度が低いということは、キャリアのライフタイムが短いということであり、表層の欠陥が多いことを意味する。結果を図７に示した。
【００５１】
図７から明らかなように、エピタキシャルウエーハの製造再開後の１枚目、２枚目は表層ＰＬ強度が低く、表層欠陥が多いことがわかる。従って、気相成長装置の加熱を停止してエピタキシャルウエーハの製造を中断した場合には、再開後の１枚目のウエーハ、好ましくは２枚目のウエーハも、ダミーウエーハを用いてエピタキシャル成長を行うことで、その後の製品ウエーハに対しては表層欠陥が大きく低減され、高品質のエピタキシャルウエーハを製造することができることがわかる。
【００５２】
（実施例２）
図５に示したような枚葉式エピ成長装置を用い、裏面にＣＶＤ膜（シリコン酸化膜）を形成したモニターウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、シリコンウエーハ（ＣＶＤ膜無し）に対して５枚連続してエピタキシャル成長を行った。
次いで、裏面にＣＶＤ膜が形成されていないモニターウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、シリコンウエーハ（ＣＶＤ膜無し）に対して５枚連続してエピタキシャル成長を行った。
さらに、裏面にＣＶＤ膜（シリコン酸化膜）を形成した後、ＣＶＤ膜の水分除去のため、８００℃、１分間の熱処理を施したモニターウエーハに対し、エピタキシャル成長を行った。その後、シリコンウエーハ（ＣＶＤ膜無し）に対して５枚連続してエピタキシャル成長を行った。
【００５３】
エピタキシャル成長の条件は下記の通りである。
材料基板（シリコンウエーハ）の導電型及び抵抗率：Ｎ型、１０Ωｃｍ
エピタキシャル層の厚さ：６μｍ
エピタキシャル層の導電型及び抵抗率：Ｎ型、１０Ωｃｍ
反応温度：１１００〜１１５０℃
圧力：常圧
【００５４】
エピタキシャル成長を行ったそれぞれのウエーハと表層ＰＬ（フォトルミネッセンス）強度の関係を調べ、結果を図８に示した。
図８から明らかなように、裏面にＣＶＤ膜を形成したウエーハに対してエピタキシャル成長を行った後、ＣＶＤ膜無しのウエーハに対してエピタキシャル成長を行った場合、１枚目及び２枚目のウエーハでは、表層ＰＬ強度が低く、表層欠陥が多いことがわかる。
一方、裏面にＣＶＤ膜の無いモニターウエーハと、裏面のＣＶＤ膜の水分を除去したモニターウエーハを用いてエピタキシャル成長を行った場合には、その後にエピタキシャル成長を行った１枚目及び２枚目のウエーハでも表層ＰＬ強度は高く、表層の欠陥密度が低いことが分かる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５６】
例えば、上記実施形態ではＮ型、低抵抗のシリコンウエーハをモニターとして用い、その後高抵抗ウエーハを用いてエピタキシャルウエーハを製造する場合について説明したが、材料となるウエーハはこれに限定されず、例えばＰ型のシリコンウエーハを用いてエピタキシャルウエーハを製造する場合にもＣＶＤ膜の水分、あるいは加熱停止による水分が問題となることに変わりがなく、本発明を適用することができる。作製されるデバイスもＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサーに限定されないことは言うまでも無い。
また、図５、図６に示した枚葉式の気相成長装置を用いてエピタキシャルウエーハを製造する場合について説明したが、本発明で使用できる気相成長装置はこれに限定されず、本発明は、他のタイプの枚葉式の気相成長装置のほか、バッチ式の気相成長装置を用いることもできる。これらの場合も、水分に起因して重金属汚染が生じる問題があることに変わりがないからである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係るエピタキシャルウエーハの製造工程の第１の態様を示すフロー図である。
【図２】本発明に係るエピタキシャルウエーハの製造工程の第２の態様を示すフロー図である。
【図３】本発明に係るエピタキシャルウエーハの製造工程の第３の態様を示すフロー図である。
【図４】本発明に係るエピタキシャルウエーハの製造工程の第４の態様を示すフロー図である。
【図５】枚葉式の気相成長装置の一例を示す概略断面図である。
【図６】枚葉式の気相成長装置の一例を示す概略平面図である。
【図７】実施例１におけるウエーハの枚数と表層ＰＬ強度の関係を示すグラフである。
【図８】実施例２におけるウエーハの枚数と表層ＰＬ強度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１…気相成長装置、  ２…石英チャンバ、  ３…シリコン単結晶ウエーハ、  ４…サセプタ、  ５…インジェクタ、  ６…加熱手段（ハロゲンランプ）。
【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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