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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024117142
(43)【公開日】2024-08-29
(54)【発明の名称】エピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240822BHJP
C23C 16/52 20060101ALI20240822BHJP
C30B 25/16 20060101ALI20240822BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
C23C16/52
C30B25/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023023063
(22)【出願日】2023-02-17
(71)【出願人】
【識別番号】312007423
【氏名又は名称】グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101878
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100187506
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 優子
(72)【発明者】
【氏名】上條 和隆
(72)【発明者】
【氏名】北村 大輔
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 智紀
(72)【発明者】
【氏名】石川 高志
(72)【発明者】
【氏名】仙田 剛士
【テーマコード（参考）】
4G077
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4G077AA03
4G077BA04
4G077ED06
4G077EH06
4G077HA12
4G077TJ03
4K030BA29
4K030BB02
4K030CA04
4K030CA12
4K030FA10
4K030GA06
4K030HA13
4K030JA10
4K030KA39
4K030KA41
5F045AA03
5F045AB02
5F045AC05
5F045AD15
5F045AE29
5F045AF03
5F045BB02
5F045BB03
5F045DP15
5F045DP27
5F045DQ10
5F045EC03
5F045EF03
5F045EK07
5F045GB05
(57)【要約】
【課題】サセプタに載置されたシリコンウェーハの表面の温度とサセプタ表面の温度とを正確に測定し、サセプタに載置されるシリコンウェーハの温度分布を均一化するよう制御して、膜厚や抵抗率の面内均一性の良好なエピタキシャルウェーハを得ることのできるエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】
サセプタ２の回転角度と、非接触温度計３０によるサセプタ２の径方向の測定位置とにより、サセプタ２上の位置情報とその温度情報とを取得し、モータ２１とサセプタ２との間の回転角度の誤差を補正した上で、サセプタ２とシリコンウェーハＷ上面の温度分布情報を算出するコントローラ６０を備え、コントローラ６０は、温度分布情報に基づき、シリコンウェーハＷ上面の温度分布を均一化するように制御してシリコンウェーハＷ上の薄膜を気相成長させる。
【選択図】図１
【解決手段】
サセプタ２の回転角度と、非接触温度計３０によるサセプタ２の径方向の測定位置とにより、サセプタ２上の位置情報とその温度情報とを取得し、モータ２１とサセプタ２との間の回転角度の誤差を補正した上で、サセプタ２とシリコンウェーハＷ上面の温度分布情報を算出するコントローラ６０を備え、コントローラ６０は、温度分布情報に基づき、シリコンウェーハＷ上面の温度分布を均一化するように制御してシリコンウェーハＷ上の薄膜を気相成長させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に反応ガスが導入されるチャンバと、前記チャンバ内に配置され、上面に半導体ウェーハを載置可能なサセプタと、前記サセプタを加熱する加熱部と、を備え、前記加熱部により前記サセプタ上に載置された半導体ウェーハを加熱し、前記反応ガスにより前記半導体ウェーハ上に薄膜を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置であって、
前記サセプタを回転させるモータと、
前記モータの回転角度を検出する角位置センサと、
前記チャンバ外に設置され、前記サセプタの径方向に測定位置を移動可能に構成され、前記サセプタ上面及びウェーハ上面の温度情報を非接触に測定する非接触温度計と、
前記角位置センサにより検出された回転角度と前記非接触温度計により測定された温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正した上で、前記サセプタ及び前記サセプタに載置された半導体ウェーハ上面の温度分布情報を、前記温度情報、前記測定位置及び補正後の回転角度に基づき算出するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記温度分布情報に基づき、前記半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御して前記半導体ウェーハ上の薄膜を気相成長させることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造装置。
前記サセプタを回転させるモータと、
前記モータの回転角度を検出する角位置センサと、
前記チャンバ外に設置され、前記サセプタの径方向に測定位置を移動可能に構成され、前記サセプタ上面及びウェーハ上面の温度情報を非接触に測定する非接触温度計と、
前記角位置センサにより検出された回転角度と前記非接触温度計により測定された温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正した上で、前記サセプタ及び前記サセプタに載置された半導体ウェーハ上面の温度分布情報を、前記温度情報、前記測定位置及び補正後の回転角度に基づき算出するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記温度分布情報に基づき、前記半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御して前記半導体ウェーハ上の薄膜を気相成長させることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項2】
前記サセプタの上面に放射率が前記サセプタ上面と０．０１以上異なる基準部を備え、
前記コントローラは、前記角位置センサにより検出された回転角度と前記基準部の温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正することを特徴とする請求項１に記載されたエピタキシャルウェーハの製造装置。
前記コントローラは、前記角位置センサにより検出された回転角度と前記基準部の温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正することを特徴とする請求項１に記載されたエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項3】
前記サセプタ上に半導体ウェーハが搭載されているか否か記憶する記憶部を備え、
前記コントローラは、前記記憶部に記憶された半導体ウェーハが搭載されている領域のみの温度分布情報に基づいて、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御するモードを備えることを特徴とする請求項１に記載されたエピタキシャルウェーハの製造装置。
前記コントローラは、前記記憶部に記憶された半導体ウェーハが搭載されている領域のみの温度分布情報に基づいて、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御するモードを備えることを特徴とする請求項１に記載されたエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項4】
前記基準部は、前記サセプタ上面に配置された前記サセプタ上面と放射率が０．０１以上異なる成膜材料から成る成膜部であることを特徴とする請求項２に記載されたエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項5】
前記コントローラは、前記サセプタの水平度又は前記サセプタ上に載置された半導体ウェーハの位置を調整することで、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化することを特徴とする請求項１に記載されたエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項6】
前記コントローラは、前記サセプタの回転速度をｒ[ｒｐｍ]とすると、前記非接触温度計の測定間隔ｔ[ｓ]が、
ｔ＝Ｘ／ｒ （０．４≦Ｘ≦０．７（Ｘはサンプリング間隔を表す））
を成立するように制御することを特徴とする請求項１に記載されたエピタキシャルウェーハの製造装置。
ｔ＝Ｘ／ｒ （０．４≦Ｘ≦０．７（Ｘはサンプリング間隔を表す））
を成立するように制御することを特徴とする請求項１に記載されたエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項7】
チャンバ内においてサセプタ上に載置された半導体ウェーハを加熱するとともに前記サセプタをモータにより回転させ、前記チャンバ内の反応ガスにより前記半導体ウェーハ上に薄膜を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
角位置センサにより前記モータの回転角度を検出するステップと、
非接触温度計の前記サセプタ及び前記サセプタ上のウェーハの測定位置を取得するステップと、
前記角位置センサにより検出された回転角度と前記非接触温度計により測定された温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正するステップと、
前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正した上で前記サセプタと前記ウェーハ上面の温度分布情報を算出するステップと、
前記温度分布情報に基づき、前記ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御して、前記ウェーハ上の薄膜を気相成長させるステップと、
を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
角位置センサにより前記モータの回転角度を検出するステップと、
非接触温度計の前記サセプタ及び前記サセプタ上のウェーハの測定位置を取得するステップと、
前記角位置センサにより検出された回転角度と前記非接触温度計により測定された温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正するステップと、
前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正した上で前記サセプタと前記ウェーハ上面の温度分布情報を算出するステップと、
前記温度分布情報に基づき、前記ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御して、前記ウェーハ上の薄膜を気相成長させるステップと、
を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項8】
前記角位置センサにより検出された回転角度と前記非接触温度計により測定された温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正するステップにおいて、
前記角位置センサにより取得された前記回転角度と、前記サセプタの上面に設けられた、放射率が前記サセプタの上面と０．０１以上異なる基準部の温度情報とに基づき、前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正することを特徴とする請求項７に記載されたエピタキシャルウェーハの製造方法。
前記角位置センサにより取得された前記回転角度と、前記サセプタの上面に設けられた、放射率が前記サセプタの上面と０．０１以上異なる基準部の温度情報とに基づき、前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正することを特徴とする請求項７に記載されたエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項9】
前記サセプタ上に半導体ウェーハが搭載されているか否かを記憶部に記憶し、前記記憶部に記憶された半導体ウェーハが搭載されている領域のみの温度分布情報に基づいて、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御するモードを備えることを特徴とする請求項７に記載されたエピタキシャル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、半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、半導体部品の高性能化に伴い、半導体ウェーハの表面に結晶性の良好なシリコン膜をエピタキシャル成長させて形成したエピタキシャルウェーハが半導体基板として多く用いられている。
このエピタキシャルウェーハは、エピタキシャル成長装置を用いて製造される。図１０に模式的に示すように、エピタキシャル成長装置２００は、熱処理炉であるチャンバ２０１と、チャンバ２０１内に設けられ、半導体ウェーハＷを載置するためのサセプタ２０２と、このサセプタ２０２を加熱する加熱手段として例えばコイル２０３とを備えている。さらにエピタキシャル成長装置２００は、チャンバ内に反応ガスを導入するガス導入部２０４と、サセプタ２０２を回転させる回転駆動部２０６と、回転駆動部２０６の制御やコイル２０３による加熱制御を行うための制御部２５０を備える。
このエピタキシャル成長装置２００において、サセプタ２０２に半導体ウェーハＷを載置し、制御部２５０の制御のもと、サセプタ２０２を回転させながら、サセプタ２０２をコイル２０３により加熱する。また、ガス導入部２０４によりチャンバ２０１内に反応ガスを導入し、半導体ウェーハ表面にエピタキシャル膜を成長させる。
このエピタキシャルウェーハは、エピタキシャル成長装置を用いて製造される。図１０に模式的に示すように、エピタキシャル成長装置２００は、熱処理炉であるチャンバ２０１と、チャンバ２０１内に設けられ、半導体ウェーハＷを載置するためのサセプタ２０２と、このサセプタ２０２を加熱する加熱手段として例えばコイル２０３とを備えている。さらにエピタキシャル成長装置２００は、チャンバ内に反応ガスを導入するガス導入部２０４と、サセプタ２０２を回転させる回転駆動部２０６と、回転駆動部２０６の制御やコイル２０３による加熱制御を行うための制御部２５０を備える。
このエピタキシャル成長装置２００において、サセプタ２０２に半導体ウェーハＷを載置し、制御部２５０の制御のもと、サセプタ２０２を回転させながら、サセプタ２０２をコイル２０３により加熱する。また、ガス導入部２０４によりチャンバ２０１内に反応ガスを導入し、半導体ウェーハ表面にエピタキシャル膜を成長させる。
【0003】
このエピタキシャル成長装置により製造されるエピタキシャルウェーハとして、膜厚や抵抗率の面内均一性が求められている。これを実現するためには、サセプタの温度分布と半導体ウェーハの温度分布とをそれぞれ精度良く測定し、測定した温度情報をフィードバックして、チャンバ内における原料ガスの流れや濃度の制御、サセプタの加熱制御をして、サセプタ及び半導体ウェーハの温度分布の均一化を行うことが必要である。
【0004】
例えば、特許文献１には、サセプタ上に複数の半導体ウェーハを載置するバッチ式のエピタキシャル成長装置において、複数の半導体ウェーハとその境界にあるサセプタ上面の温度を区別して検出し、検出した半導体ウェーハ上面及びサセプタ上面の温度に基づき温度制御を行うことが開示されている。
この特許文献１に開示された方法においては、図１１に示すように円板状のサセプタ２０２上に周方向に沿って複数の半導体ウェーハＷが載置される。回転するサセプタ２０２に載置された半導体ウェーハＷは公転しながら加熱され、半導体ウェーハ表面にエピタキシャル膜を成長させる。
この特許文献１に開示された方法においては、図１１に示すように円板状のサセプタ２０２上に周方向に沿って複数の半導体ウェーハＷが載置される。回転するサセプタ２０２に載置された半導体ウェーハＷは公転しながら加熱され、半導体ウェーハ表面にエピタキシャル膜を成長させる。
【0005】
ここで、図１０を用いて説明すると、サセプタ２０２上方に例えば放射温度計２０５が設置され、回転するサセプタ２０２上に載置された複数の半導体ウェーハＷの温度を連続的に測定する（例えば、図１１の破線円に沿って連続的に温度測定する）。測定される温度データは、時間軸に沿って半導体ウェーハＷ上面の温度と、サセプタ２０２上面の温度とが交互に示されたものとなる。
半導体ウェーハＷ上面の温度とサセプタ２０２上面の温度との区別は、検出した温度の変化率（所定の温度変異率）に基づき行う。具体的には、半導体ウェーハＷはサセプタ２０２を介して加熱されるため、サセプタ２０２上面側の温度を測定した場合、隣り合う半導体ウェーハＷの境界にあるサセプタ２０２上面の温度は、半導体ウェーハＷ上面の温度に比べて高くなる。この半導体ウェーハＷ上面の温度とサセプタ２０２上面の温度との間の変化率（温度変異率）に基づいて、半導体ウェーハＷ上面の温度とサセプタ２０２上面の温度とを別個に抽出し、抽出したそれぞれの温度データをフィードバックして温度制御するようにしている。
半導体ウェーハＷ上面の温度とサセプタ２０２上面の温度との区別は、検出した温度の変化率（所定の温度変異率）に基づき行う。具体的には、半導体ウェーハＷはサセプタ２０２を介して加熱されるため、サセプタ２０２上面側の温度を測定した場合、隣り合う半導体ウェーハＷの境界にあるサセプタ２０２上面の温度は、半導体ウェーハＷ上面の温度に比べて高くなる。この半導体ウェーハＷ上面の温度とサセプタ２０２上面の温度との間の変化率（温度変異率）に基づいて、半導体ウェーハＷ上面の温度とサセプタ２０２上面の温度とを別個に抽出し、抽出したそれぞれの温度データをフィードバックして温度制御するようにしている。
【0006】
また、特許文献２には、半導体ウェーハを載置するサセプタの温度を常時検出し、再現性のよいエピタキシャル層の形成を行うエピタキシャル成長装置が開示されている。サセプタの温度を検出する非接触式温度計は、プロセス中の石英部材の汚れが比較的少ないサセプタ下面側に設置している。これにより、安定的にサセプタの温度を測定し、サセプタ温度を制御することで再現性の良いエピタキシャル層の形成を試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００８－１８４６３４号公報
【特許文献2】特開平１０－３３５２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１に開示された方法では、半導体ウェーハＷ上面とサセプタ２０２上面との温度変異率に基づいて半導体ウェーハＷとサセプタ２０２との区別を行っている。
しかしながら、この方法にあっては、半導体ウェーハＷとサセプタ２０２の境界部のみに高い温度変異率が見られる場合に限られる。例えば、半導体ウェーハＷ上に回路パターンが存在することで、ウェーハ面内にノイズ状の温度変異が見られる場合や、半導体ウェーハＷとサセプタ２０２の境界部に十分な温度変異率が見られない場合には、半導体ウェーハＷとサセプタ２０２との区別を正確に行うことができなかった。
しかしながら、この方法にあっては、半導体ウェーハＷとサセプタ２０２の境界部のみに高い温度変異率が見られる場合に限られる。例えば、半導体ウェーハＷ上に回路パターンが存在することで、ウェーハ面内にノイズ状の温度変異が見られる場合や、半導体ウェーハＷとサセプタ２０２の境界部に十分な温度変異率が見られない場合には、半導体ウェーハＷとサセプタ２０２との区別を正確に行うことができなかった。
【0009】
また、特許文献２に開示されたエピタキシャル成長装置では、サセプタの温度のみを検出しているが、サセプタと半導体ウェーハとの接触状態等は一様でないため、サセプタの温度のみに基づき半導体ウェーハ表面の温度を正確に得ることは困難である。
そのため、半導体ウェーハ上のエピタキシャル層が均一にならずに膜厚がばらつきやすいという課題があった。
そのため、半導体ウェーハ上のエピタキシャル層が均一にならずに膜厚がばらつきやすいという課題があった。
【0010】
本発明は、上記事情のもとになされたものであり、サセプタに載置される半導体ウェーハの温度分布を均一化するよう制御して、エピタキシャル層の膜厚や抵抗率の面内均一性の良好なエピタキシャルウェーハを得ることのできるエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題を解決するためになされた、本発明に係るエピタキシャルウェーハの製造装置は、内部に反応ガスが導入されるチャンバと、前記チャンバ内に配置され、上面に半導体ウェーハを載置可能なサセプタと、前記サセプタを加熱する加熱部と、を備え、前記加熱部により前記サセプタ上に載置された半導体ウェーハを加熱し、前記反応ガスにより前記半導体ウェーハ上に薄膜を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置であって、前記サセプタを回転させるモータと、前記モータの回転角度を検出する角位置センサと、前記チャンバ外に設置され、前記サセプタの径方向に測定位置を移動可能に構成され、前記サセプタ上面及びウェーハ上面の温度情報を非接触に測定する非接触温度計と、前記角位置センサにより検出された回転角度と前記非接触温度計により測定された温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正した上で、前記サセプタ及び前記サセプタに載置された半導体ウェーハ上面の温度分布情報を、前記温度情報、前記測定位置及び補正後の回転角度に基づき算出するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記温度分布情報に基づき、前記半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御して前記半導体ウェーハ上の薄膜を気相成長させることに特徴を有する。
【0012】
尚、前記サセプタの上面に放射率が前記サセプタ上面と０．０１以上異なる基準部を備え、前記コントローラは、前記角位置センサにより検出された回転角度と前記基準部の温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正してもよい。
また、前記サセプタ上に半導体ウェーハが搭載されているか否か記憶する記憶部を備え、前記コントローラは、前記記憶部に記憶された半導体ウェーハが搭載されている領域のみの温度分布情報に基づいて、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御するモードを備えることが望ましい。
また、前記基準部は、前記サセプタ上面に配置された前記サセプタ上面と放射率が０．０１以上異なる成膜材料から成る成膜部であってもよい。
また、前記コントローラは、前記サセプタの水平度又は前記サセプタ上に載置された半導体ウェーハの位置を調整することで、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化することが望ましい。
また、前記コントローラは、前記サセプタの回転速度をｒ[ｒｐｍ]とすると、前記非接触温度計の測定間隔ｔ[ｓ]が、ｔ＝Ｘ／ｒ（０．４≦Ｘ≦０．７（Ｘはサンプリング間隔を表す））を成立するように制御することが望ましい。
また、前記サセプタ上に半導体ウェーハが搭載されているか否か記憶する記憶部を備え、前記コントローラは、前記記憶部に記憶された半導体ウェーハが搭載されている領域のみの温度分布情報に基づいて、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御するモードを備えることが望ましい。
また、前記基準部は、前記サセプタ上面に配置された前記サセプタ上面と放射率が０．０１以上異なる成膜材料から成る成膜部であってもよい。
また、前記コントローラは、前記サセプタの水平度又は前記サセプタ上に載置された半導体ウェーハの位置を調整することで、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化することが望ましい。
また、前記コントローラは、前記サセプタの回転速度をｒ[ｒｐｍ]とすると、前記非接触温度計の測定間隔ｔ[ｓ]が、ｔ＝Ｘ／ｒ（０．４≦Ｘ≦０．７（Ｘはサンプリング間隔を表す））を成立するように制御することが望ましい。
【0013】
このように構成すれば、サセプタの回転角度を測定する角位置センサと、サセプタの径方向位置に沿って測定ポイントを移動可能な非接触式温度計とによりサセプタ及び半導体ウェーハの全面の温度測定を行うことができる。ここで、コントローラが、サセプタ上の測定ポイントの座標位置と半導体ウェーハ載置位置（ザグリ部）とを紐付けしておくことで、サセプタ上面と半導体ウェーハ上面との温度の区別を容易に行うことができる。
また、サセプタの回転角度の誤差を補正しながら半導体ウェーハ及びサセプタの温度測定を行うため、モータの回転数の累積に伴うサセプタの回転角度の誤差が大きくなることがなく、サセプタ上の半導体ウェーハの温度分布情報を精度良く得ることができる。その結果、加熱部の温度や位置、チャンバ内のガス濃度やガス流速等の制御、或いは、サセプタの水平度やサセプタ上の半導体ウェーハの位置の調整を行って、半導体ウェーハとサセプタの温度分布を最適化し、エピタキシャル膜を均一化することができる。
また、サセプタの回転角度の誤差を補正しながら半導体ウェーハ及びサセプタの温度測定を行うため、モータの回転数の累積に伴うサセプタの回転角度の誤差が大きくなることがなく、サセプタ上の半導体ウェーハの温度分布情報を精度良く得ることができる。その結果、加熱部の温度や位置、チャンバ内のガス濃度やガス流速等の制御、或いは、サセプタの水平度やサセプタ上の半導体ウェーハの位置の調整を行って、半導体ウェーハとサセプタの温度分布を最適化し、エピタキシャル膜を均一化することができる。
【0014】
また、前記課題を解決するためになされた、本発明に係るエピタキシャルウェーハの製造方法は、チャンバ内においてサセプタ上に載置された半導体ウェーハを加熱するとともに前記サセプタをモータにより回転させ、反応ガスにより前記半導体ウェーハ上に薄膜を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法であって、コントローラは、前記サセプタの回転角度と、前記サセプタの径方向に測定位置を移動可能な非接触温度計の測定位置とにより、前記サセプタ上の座標情報とその温度情報とを取得し、前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正した上で前記サセプタと半導体ウェーハ上面の温度分布情報を算出し、前記温度分布情報に基づき、前記半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御して半導体ウェーハ上の薄膜を気相成長させることに特徴を有する。
【0015】
尚、前記角位置センサにより検出された回転角度と前記非接触温度計により測定された温度情報とに基づき前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正するステップにおいて、前記角位置センサにより取得された前記回転角度と、前記サセプタの上面に設けられた、放射率が前記サセプタの上面と０．０１以上異なる基準部の温度情報とに基づき、前記モータと前記サセプタとの間の回転角度の誤差を補正してもよい。
また、前記サセプタ上に半導体ウェーハが搭載されているか否かを記憶部に記憶し、前記記憶部に記憶されたシリコンウェーハが搭載されている領域のみの温度分布情報に基づいて、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御するモードを備えることが望ましい。
また、前記サセプタ上に半導体ウェーハが搭載されているか否かを記憶部に記憶し、前記記憶部に記憶されたシリコンウェーハが搭載されている領域のみの温度分布情報に基づいて、半導体ウェーハ上面の温度分布を均一化するように制御するモードを備えることが望ましい。
【0016】
このような方法によれば、サセプタ及び半導体ウェーハの全面の温度測定を行うことができる。ここで、コントローラが、サセプタ上の測定ポイントの座標位置とウェーハ載置位置（ザグリ部）とを紐付けしておくことで、サセプタ上面と半導体ウェーハ上面との温度の区別を容易に行うことができる。
また、サセプタの回転角度の誤差を補正しながら半導体ウェーハ及びサセプタの温度測定を行うため、モータの回転数の累積に伴うサセプタの回転角度の誤差が大きくなることがなく、サセプタ上の半導体ウェーハの温度分布情報を精度良く得ることができる。その結果、加熱部の温度や位置、チャンバ内のガス濃度やガス流速等の制御、或いは、サセプタの水平度やサセプタ上のウェーハの位置の調整を行って、半導体ウェーハとサセプタの温度分布を最適化し、エピタキシャル膜を均一化することができる。
また、サセプタの回転角度の誤差を補正しながら半導体ウェーハ及びサセプタの温度測定を行うため、モータの回転数の累積に伴うサセプタの回転角度の誤差が大きくなることがなく、サセプタ上の半導体ウェーハの温度分布情報を精度良く得ることができる。その結果、加熱部の温度や位置、チャンバ内のガス濃度やガス流速等の制御、或いは、サセプタの水平度やサセプタ上のウェーハの位置の調整を行って、半導体ウェーハとサセプタの温度分布を最適化し、エピタキシャル膜を均一化することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、エピタキシャル層の膜厚や抵抗率の面内均一性の良好なエピタキシャルウェーハを得ることのできるエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明に係るエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法について図面を用いながら説明する。本実施形態においては、シリコンウェーハを用いて説明するが、シリコンウェーハに限定されず、ＳｉＣウェーハやＧａＮウェーハ等の半導体ウェーハであっても良い。
図１は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造装置（以下、エピタキシャル成長装置と呼ぶ）の第１の実施の形態の概略構成を示す断面図である。エピタキシャル成長装置１は、図１に示すように、ベースプレート部１１と、ベースプレート部１１上に配置されるドーム型の石英ベルジャー１２と、石英ベルジャー１２を覆う金属製のチャンバカバー１３とを備える。石英ベルジャー１２とチャンバカバー１３とにより反応チャンバ１４が構成される。
図１は、本発明のエピタキシャルウェーハの製造装置（以下、エピタキシャル成長装置と呼ぶ）の第１の実施の形態の概略構成を示す断面図である。エピタキシャル成長装置１は、図１に示すように、ベースプレート部１１と、ベースプレート部１１上に配置されるドーム型の石英ベルジャー１２と、石英ベルジャー１２を覆う金属製のチャンバカバー１３とを備える。石英ベルジャー１２とチャンバカバー１３とにより反応チャンバ１４が構成される。
【0020】
また、エピタキシャル成長装置１は、反応チャンバ部１４内に、複数のシリコンウェーハＷを載置するサセプタ２と、サセプタ２を高周波電源（図示せず）からの電流で誘導加熱するための高周波コイル１７（加熱部）と、エピタキシャル成長時の反応生成物等が高周波コイル１７へ付着するのを防止する石英カップ１８とを備えている。
本発明に係る第１の実施の形態において、サセプタ２は、図２に平面図で示すように円板の上面に円周に沿って複数（図では１０個）のザグリ部Ｚ（Ｚ１～Ｚ１０）が設けられ、各ザグリ部ＺにシリコンウェーハＷが載置される。
本発明に係る第１の実施の形態において、サセプタ２は、図２に平面図で示すように円板の上面に円周に沿って複数（図では１０個）のザグリ部Ｚ（Ｚ１～Ｚ１０）が設けられ、各ザグリ部ＺにシリコンウェーハＷが載置される。
【0021】
更にエピタキシャル成長装置１は、エピタキシャル層形成のための反応ガスを反応チャンバ１４内部に導入する反応ガス供給ノズル１９と、サセプタ２と連結した回転軸２０を回転させることでサセプタ２を回転させるためのモータ２１を備えている。このモータ２１の回転軸には、モータ２１の回転角を検出する角位置センサ５が設けられている。角位置センサ５としては、サセプタ２の温度分布を十分に把握するために各ザグリ部Ｚの直径分の領域につき１０点以上の測定点を得る事ができる角度分解能を有することが望ましい。
【0022】
反応ガス供給ノズル１９には、図示しない反応ガス供給部より反応ガスが供給される。反応ガス供給ノズル１９には、多数の小孔（図示せず）が設けられており、反応ガスは、それら多数の小孔を通って、ほぼ水平方向に反応チャンバ１４内に導入される。そして、反応チャンバ１４内に導入された反応ガスが、サセプタ２で加熱されたシリコンウェーハＷ上で反応してエピタキシャル層を形成する。
【0023】
この反応時の反応生成ガスおよび未反応ガスは、石英カップ１８側壁と反応チャンバ１４との間を通り、ベースプレート部１１に設けられた多数の排気孔１１ａを通って図示しない排気管より排気される。
このように反応ガスを反応ガス供給ノズル１９の多数の小孔より反応チャンバ１４内でほぼ水平に導入し、サセプタ２外周部の下方に設けられている多数の排気孔１１ａより排気することで、サセプタ２の周縁部に向かう均一な反応ガスの流れを作る。また、同時にサセプタ２を回転させることで、シリコンウェーハＷ上方への反応ガスの流れの均一性を確保している。
このように反応ガスを反応ガス供給ノズル１９の多数の小孔より反応チャンバ１４内でほぼ水平に導入し、サセプタ２外周部の下方に設けられている多数の排気孔１１ａより排気することで、サセプタ２の周縁部に向かう均一な反応ガスの流れを作る。また、同時にサセプタ２を回転させることで、シリコンウェーハＷ上方への反応ガスの流れの均一性を確保している。
【0024】
サセプタ２の温度制御は、高周波コイル１７に流す高周波電流の制御により行われ、サセプタ２面内の温度分布の均一性は、高周波コイル１７の分割された各コイルそれぞれの高周波電流の制御や位置の調整、或いは、高周波コイル１７とサセプタ２との距離や水平度を変化させて実現するように構成されている。
サセプタ２の温度検出は、加熱されたサセプタ２の放射光を基にして温度を検出する、輝度温度計や全放射温度計等の非接触式温度計３０を用いて行う（サンプリング時間が０．０５秒以上、温度分解能が０．５℃以下のもの）。この非接触式温度計３０は、チャンバカバー１３に設けられたチャンバ窓部１３ａに取り付けられている。また、非接触式温度計３０は、サセプタ２の上面の半径方向（サセプタ２中心Ｃから径方向）にその測位ポイントを移動可能とする移動機構７に接続されている。
サセプタ２の温度検出は、加熱されたサセプタ２の放射光を基にして温度を検出する、輝度温度計や全放射温度計等の非接触式温度計３０を用いて行う（サンプリング時間が０．０５秒以上、温度分解能が０．５℃以下のもの）。この非接触式温度計３０は、チャンバカバー１３に設けられたチャンバ窓部１３ａに取り付けられている。また、非接触式温度計３０は、サセプタ２の上面の半径方向（サセプタ２中心Ｃから径方向）にその測位ポイントを移動可能とする移動機構７に接続されている。
【0025】
例えば、移動機構７により非接触式温度計３０の測位ポイントをサセプタ２中心Ｃからサセプタ径方向に移動し、図２に示すように、非接触式温度計３０が測定する径方向位置Ｒをｒ１で固定した場合、サセプタ２が１回転する間、シリコンウェーハＷの表面においてサセプタ２中央寄り（inside）の温度が測定される。
また、非接触式温度計３０が測定する径方向位置Ｒをｒ３で固定した場合、サセプタ２が１回転する間、シリコンウェーハＷの表面においてサセプタ２外周寄り（outside）の温度が測定される。
また、非接触式温度計３０が測定する径方向位置Ｒをｒ２で固定した場合、サセプタ２が１回転する間、シリコンウェーハＷの表面においてサセプタ２の中央寄りと外周寄りとの間（center）の温度が測定される。
サセプタ２の温度設定時には、後述のコントローラ６０が、非接触式温度計３０により検出した温度を監視しながら、高周波電源の電流等を調整して設定する。
また、非接触式温度計３０が測定する径方向位置Ｒをｒ３で固定した場合、サセプタ２が１回転する間、シリコンウェーハＷの表面においてサセプタ２外周寄り（outside）の温度が測定される。
また、非接触式温度計３０が測定する径方向位置Ｒをｒ２で固定した場合、サセプタ２が１回転する間、シリコンウェーハＷの表面においてサセプタ２の中央寄りと外周寄りとの間（center）の温度が測定される。
サセプタ２の温度設定時には、後述のコントローラ６０が、非接触式温度計３０により検出した温度を監視しながら、高周波電源の電流等を調整して設定する。
【0026】
また、図１に示すエピタキシャル成長装置１は、反応チャンバ１４内の熱処理環境の自動制御を行うために、コントローラ６０を備える。コントローラ６０は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）により構成され、モータ２１と、モータ２１の回転位置（回転角度）を検出する角位置センサ５と、非接触式温度計３０と、その移動機構７と、高周波コイル１７に電流を供給する高周波電源とに接続されている。
【0027】
コントローラ６０は、サセプタ２の回転角度θとサセプタ径方向位置Ｒにより決定されるサセプタ２上の座標位置（Ｒ，θ）の温度Ｔを取得する。例えば、サセプタ径方向位置ＲをシリコンウェーハＷ上の位置（Ｒ＝ｒ２）に固定してサセプタ１周分の温度Ｔを測定した場合には、図３のような温度分布のグラフを得ることができる。図３のグラフにおいて、縦軸は温度（℃）、横軸は回転角θ（°）である。図３のグラフにおいて、各シリコンウェーハＷの境界にあるサセプタ２表面の温度は、シリコンウェーハＷの温度に比べて急激に上昇している。これは、サセプタ２の放射率がシリコンウェーハＷの放射率より高いためにシリコンウェーハＷが載置されない領域のサセプタ温度が高く測定されるためである。
また、コントローラ６０は、同様の温度測定を異なるサセプタ径方向位置Ｒについて行った複数のデータを重ねることでウェーハ面全体の温度分布情報を得る。
また、コントローラ６０は、同様の温度測定を異なるサセプタ径方向位置Ｒについて行った複数のデータを重ねることでウェーハ面全体の温度分布情報を得る。
【0028】
また、サセプタ２上のウェーハ搭載位置の座標（Ｒ，θ）とザグリ部Ｚの位置情報とを紐付けてコントローラ６０に設定しておくことで、シリコンウェーハＷとサセプタ２の温度分布情報を分離することができる。本第１の実施の形態のようにバッチ式装置の場合、シリコンウェーハＷの位置設定はサセプタ１周につき複数の領域について設定することができ、複数のウェーハ表面温度分布情報を個別に抽出することが可能である。
【0029】
続いて、このように構成されたエピタキシャル成長装置１を用いてシリコンウェーハＷ上に薄膜を形成させる本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法について述べる。
まず、シリコンウェーハＷをサセプタ２の上に載置する。図２に示すようにサセプタ２には、例えば１０個のザグリ部Ｚ（Ｚ１～Ｚ１０）が周方向に沿って設けられており、ザグリ部Ｚ１～Ｚ１０には、エピタキシャル膜を形成するための１０枚のシリコンウェーハＷ１～Ｗ１０を載置する。また、サセプタ２の表面には、サセプタ２とモータ２１の回転角度のずれ補正の基準となる基準部として溝９がザクリ部Ｚ９、Ｚ１０の間に形成されている。なお、溝９に代えて凸形状や表面の粗さを変更した部分を形成して基準部としても良い。
溝９は、１０枚のシリコンウェーハＷの放射率よりも放射率が０．０１以上異なるもの（本実施の形態では溝９の放射率がシリコンウェーハＷ１～Ｗ１０の放射率よりも、およそ０．０４高いもの）を使用する。例えば、溝９として放射率がシリコンウェーハＷ１～Ｗ１０に対し０．０４異なるものを用いると、１１００℃温度帯域であれば検出される温度は５℃程度高く、或いは、低く検出される。５℃程度異なれば基準部として設定する上で十分な温度差となる。
本実施の形態では、溝９の放射率を、シリコンウェーハＷの放射率よりも０．０４以上高くすることにより、溝９の温度が他のシリコンウェーハＷの温度よりも高くなる。この温度差を後述のサセプタ２とモータ２１の回転角度のずれ補正の基準部として用いることができる。
まず、シリコンウェーハＷをサセプタ２の上に載置する。図２に示すようにサセプタ２には、例えば１０個のザグリ部Ｚ（Ｚ１～Ｚ１０）が周方向に沿って設けられており、ザグリ部Ｚ１～Ｚ１０には、エピタキシャル膜を形成するための１０枚のシリコンウェーハＷ１～Ｗ１０を載置する。また、サセプタ２の表面には、サセプタ２とモータ２１の回転角度のずれ補正の基準となる基準部として溝９がザクリ部Ｚ９、Ｚ１０の間に形成されている。なお、溝９に代えて凸形状や表面の粗さを変更した部分を形成して基準部としても良い。
溝９は、１０枚のシリコンウェーハＷの放射率よりも放射率が０．０１以上異なるもの（本実施の形態では溝９の放射率がシリコンウェーハＷ１～Ｗ１０の放射率よりも、およそ０．０４高いもの）を使用する。例えば、溝９として放射率がシリコンウェーハＷ１～Ｗ１０に対し０．０４異なるものを用いると、１１００℃温度帯域であれば検出される温度は５℃程度高く、或いは、低く検出される。５℃程度異なれば基準部として設定する上で十分な温度差となる。
本実施の形態では、溝９の放射率を、シリコンウェーハＷの放射率よりも０．０４以上高くすることにより、溝９の温度が他のシリコンウェーハＷの温度よりも高くなる。この温度差を後述のサセプタ２とモータ２１の回転角度のずれ補正の基準部として用いることができる。
【0030】
サセプタ２に１０枚のシリコンウェーハＷ１～Ｗ１０を載置した後、サセプタ２を例えば６ｒｐｍの回転速度で回転させて、シリコンウェーハＷ１～Ｗ１０を公転させる。
また、コントローラ６０の指示により、高周波電源を制御し、高周波コイル１７によってシリコンウェーハＷを加熱し、シリコンウェーハＷに形成される薄膜の原料となる反応ガスを、反応ガス供給ノズル１９を通じて反応チャンバ１４内に導入する。
このようにして、加熱されたシリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル薄膜の形成を行う。
また、コントローラ６０の指示により、高周波電源を制御し、高周波コイル１７によってシリコンウェーハＷを加熱し、シリコンウェーハＷに形成される薄膜の原料となる反応ガスを、反応ガス供給ノズル１９を通じて反応チャンバ１４内に導入する。
このようにして、加熱されたシリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル薄膜の形成を行う。
【0031】
本発明では、このようにサセプタ２を回転させながらシリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル薄膜の形成を行う際に、同時に非接触式温度計３０によりサセプタ２及びその上に載置されたシリコンウェーハＷの温度を測定する。即ち、サセプタ２を例えば１回～数十回、回転させた後で移動機構７により非接触式温度計３０の測定ポイントをサセプタ径方向に移動し、少なくとも各ウェーハ上の９箇所の温度測定を行う。
また、サセプタ２が回転中に十分なθ位置分解能を得るために、測定時間間隔（秒）は、Ｘ／回転速度（ｒｐｍ）で、０．７≧Ｘ≧０．４の範囲であることが望ましい。
また、サセプタ２が回転中に十分なθ位置分解能を得るために、測定時間間隔（秒）は、Ｘ／回転速度（ｒｐｍ）で、０．７≧Ｘ≧０．４の範囲であることが望ましい。
【0032】
コントローラ６０は、非接触式温度計３０が測定する温度情報、径方向位置Ｒと、角位置センサ５が検出するモータ２１（サセプタ２）の回転角θとにより決定される測定ポイントの座標（Ｒ，θ）に基づき各シリコンウェーハＷ１～Ｗ１０の面内温度分布情報を得る（上記のように少なくとも各ウェーハ上の９箇所の測定ポイントで測定する）。コントローラ６０は、サセプタ２上のウェーハ搭載位置の座標（Ｒ，θ）とザグリ部Ｚの位置情報とを紐付けて管理しているため、各シリコンウェーハＷの上面温度とサセプタ２上面の温度との区別を容易に行うことができる。
そして、コントローラ６０は、各シリコンウェーハＷの面内における温度分布情報に基づき、高周波コイル１７に電力供給する高周波電源の出力、高周波コイル１７とサセプタ２との距離、サセプタ２の水平度等を制御し、シリコンウェーハＷとサセプタ２の温度分布を最適化し、エピタキシャル膜の均一化を図る。
そして、コントローラ６０は、各シリコンウェーハＷの面内における温度分布情報に基づき、高周波コイル１７に電力供給する高周波電源の出力、高周波コイル１７とサセプタ２との距離、サセプタ２の水平度等を制御し、シリコンウェーハＷとサセプタ２の温度分布を最適化し、エピタキシャル膜の均一化を図る。
【0033】
ここで、本願発明者の知見によれば、サセプタ２を回転駆動するモータ２１とサセプタ２との間で、部材と部材の接触部が回転中にわずかに滑るため、モータ２１の回転数が累積すると、モータ２１とサセプタ２の回転にずれが生じる。その結果、モータ２１の回転角を検出する角位置センサ５による回転角の位置と、サセプタ２上の周方向の位置とが一致しなくなる。具体的な目印としては、例えば図４（Ｒ＝ｒ２の場合のみ示す）に示すように溝９が位置する回転角３２４°の位置が、測定温度の分布データのピーク位置からずれる。
【0034】
そこで、コントローラ６０は、溝９が配置された回転角３２４°の位置と、測定温度のピーク位置とのずれが予め設定された閾値を超えると、それらの位置が一致するように測定温度を補正する。
具体的には、コントローラ６０は、測定温度のピーク位置と回転角３２４°の位置のずれが予め設定された閾値を越えると、溝９が配置された回転角３２４°の位置に、測定温度のピーク位置（基準部）が一致するように、サセプタ一周分の温度分布データをシフトし、そのときのサセプタ２上の径方向位置Ｒにおける各シリコンウェーハＷの温度分布を決定する。また、コントローラ６０は、回転を続けるサセプタ２の回転角とモータ２１の回転角を同期するよう角位置センサ５のカウンタをリセットする。
このように本発明においては、サセプタ２とモータ２１の回転角θのずれを補正するようにしているため、精度の高いウェーハ面内温度分布情報を得ることができる。なお、サセプタ２とモータ２１の回転角θのずれの補正は、サセプタ２が１回転する毎、或いは、所定の回転数回転する毎に行うようにしてもよい。
具体的には、コントローラ６０は、測定温度のピーク位置と回転角３２４°の位置のずれが予め設定された閾値を越えると、溝９が配置された回転角３２４°の位置に、測定温度のピーク位置（基準部）が一致するように、サセプタ一周分の温度分布データをシフトし、そのときのサセプタ２上の径方向位置Ｒにおける各シリコンウェーハＷの温度分布を決定する。また、コントローラ６０は、回転を続けるサセプタ２の回転角とモータ２１の回転角を同期するよう角位置センサ５のカウンタをリセットする。
このように本発明においては、サセプタ２とモータ２１の回転角θのずれを補正するようにしているため、精度の高いウェーハ面内温度分布情報を得ることができる。なお、サセプタ２とモータ２１の回転角θのずれの補正は、サセプタ２が１回転する毎、或いは、所定の回転数回転する毎に行うようにしてもよい。
【0035】
以上のように本発明に係る第１の実施の形態によれば、サセプタの回転角度θを測定する角位置センサ５と、サセプタ２の径方向位置Ｒに沿って測定ポイントを移動可能な非接触式温度計３０とによりサセプタ２及びシリコンウェーハＷの全面の温度測定を可能とした。ここで、コントローラ６０は、サセプタ２上の測定ポイントの座標（Ｒ，θ）とザグリ部Ｚの位置とを紐付けしておくことで、サセプタ２上面とシリコンウェーハＷ上面との温度の区別を容易に行うことができる。
更に、サセプタ２上に、シリコンウェーハＷよりも放射率が０．０１以上異なる溝９を配置することで、モータ２１とサセプタ２との間の回転角度の誤差を補正するための基準部を設け、サセプタ２の回転角度の誤差を補正しながら、ウェーハＷ及びサセプタ２の温度測定を行う。
これにより、モータ２１の回転数の累積に伴うサセプタ２の回転角度の誤差が大きくなることがなく、サセプタ２上のシリコンウェーハＷの温度分布情報を精度良く得ることができる。その結果、高周波コイル１７に電力供給する高周波電源の出力、高周波コイル１７とサセプタ２との距離、サセプタ２の水平度等を制御し、シリコンウェーハＷとサセプタ２の温度分布を最適化し、エピタキシャル膜を均一化することができる。
また、高周波コイル１７の分割された各コイルそれぞれの位置の調整、或いは、チャンバ内における原料ガスの流れや濃度の制御を行っても良い。
更に、サセプタ２上に、シリコンウェーハＷよりも放射率が０．０１以上異なる溝９を配置することで、モータ２１とサセプタ２との間の回転角度の誤差を補正するための基準部を設け、サセプタ２の回転角度の誤差を補正しながら、ウェーハＷ及びサセプタ２の温度測定を行う。
これにより、モータ２１の回転数の累積に伴うサセプタ２の回転角度の誤差が大きくなることがなく、サセプタ２上のシリコンウェーハＷの温度分布情報を精度良く得ることができる。その結果、高周波コイル１７に電力供給する高周波電源の出力、高周波コイル１７とサセプタ２との距離、サセプタ２の水平度等を制御し、シリコンウェーハＷとサセプタ２の温度分布を最適化し、エピタキシャル膜を均一化することができる。
また、高周波コイル１７の分割された各コイルそれぞれの位置の調整、或いは、チャンバ内における原料ガスの流れや濃度の制御を行っても良い。
【0036】
続いて、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態においては、第１の実施の形態のようにサセプタ２上に基準部として溝９を形成するのではなく、例えば、サセプタ２上に絶縁膜をザグリ部Ｚ１０とザグリ部Ｚ１との間に形成する。
或いは、サセプタ２と放射率の異なる材質（例えばサセプタやウェーハと表面粗さが異なるように形成したポリシリコン膜等）で成膜したものとする。つまり、サセプタ２の表面と放射率が０．０１以上異なる成膜材料から成る成膜部を備えるサセプタ２を用い、この成膜部を基準部とする。その他の装置構成は、第１の実施の形態と同じとすることができる。
或いは、サセプタ２と放射率の異なる材質（例えばサセプタやウェーハと表面粗さが異なるように形成したポリシリコン膜等）で成膜したものとする。つまり、サセプタ２の表面と放射率が０．０１以上異なる成膜材料から成る成膜部を備えるサセプタ２を用い、この成膜部を基準部とする。その他の装置構成は、第１の実施の形態と同じとすることができる。
【0037】
続いて、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態においては、第１の実施の形態、或いは第２の実施の形態のいずれかの構成と同様に、モータ２１の回転数の累積に伴うサセプタ２の回転角の誤差を補正するための基準部を設ける。
コントローラ６０は、記憶部６１を有しており、各ザグリ部ＺにシリコンウェーハＷが載置されているか否かの情報を記憶部６１に記憶する。本実施の形態では、複数あるザグリ部ＺのすべてにシリコンウェーハＷが載置されている場合、第１の実施の形態、或いは第２の実施の形態のようにサセプタ２及びサセプタ２に載置されたウェーハＷについて温度分布情報を作成する（「通常モード」とも称呼する）。
一方で、複数あるザグリ部Ｚの一部であるザグリ部Ｚ１～Ｚ６のみにシリコンウェーハＷを載置する場合、コントローラ６０は、ザグリ部Ｚ１～Ｚ６のみにシリコンウェーハＷが載置されていることを記憶部６１に記憶する。この場合に、コントローラ６０は、ザグリ部Ｚ７～Ｚ１０の領域に関する温度情報は除去し、ザグリ部Ｚ１～Ｚ６に載置されたシリコンウェーハＷの温度情報のみを用いて温度分布情報を作成するモード（「一部搭載モード」とも称呼する）を備える。
このように構成することによって、コントローラ６０において処置するデータ量を軽減することができ、処理能力の低下を抑制することができる。加えて、一部搭載モードでは、ウェーハＷ上面の温度分布と直接的には関係しないザグリ部Ｚ７～Ｚ１０の温度情報を除外することで、ウェーハＷ上面の温度分布をより均一に制御しやすくなる。
コントローラ６０は、記憶部６１を有しており、各ザグリ部ＺにシリコンウェーハＷが載置されているか否かの情報を記憶部６１に記憶する。本実施の形態では、複数あるザグリ部ＺのすべてにシリコンウェーハＷが載置されている場合、第１の実施の形態、或いは第２の実施の形態のようにサセプタ２及びサセプタ２に載置されたウェーハＷについて温度分布情報を作成する（「通常モード」とも称呼する）。
一方で、複数あるザグリ部Ｚの一部であるザグリ部Ｚ１～Ｚ６のみにシリコンウェーハＷを載置する場合、コントローラ６０は、ザグリ部Ｚ１～Ｚ６のみにシリコンウェーハＷが載置されていることを記憶部６１に記憶する。この場合に、コントローラ６０は、ザグリ部Ｚ７～Ｚ１０の領域に関する温度情報は除去し、ザグリ部Ｚ１～Ｚ６に載置されたシリコンウェーハＷの温度情報のみを用いて温度分布情報を作成するモード（「一部搭載モード」とも称呼する）を備える。
このように構成することによって、コントローラ６０において処置するデータ量を軽減することができ、処理能力の低下を抑制することができる。加えて、一部搭載モードでは、ウェーハＷ上面の温度分布と直接的には関係しないザグリ部Ｚ７～Ｚ１０の温度情報を除外することで、ウェーハＷ上面の温度分布をより均一に制御しやすくなる。
【0038】
尚、前記第１乃至第３の実施の形態においては、複数のシリコンウェーハＷを同時に成膜処理するバッチ式の成膜処理装置について示したが、本発明にあっては、この形態に限定されるものではない。
例えば、シリコンウェーハＷを１枚ずつ処理する枚葉式装置にも適用することができる。その場合、サセプタ回転軸とシリコンウェーハＷ中心が同一となる。コントローラ６０において、ウェーハ半径よりも内側はシリコンウェーハＷ、外側はサセプタとなるように設定すればよい。
また、枚葉式の場合、温度分布を十分に把握するために、角度分解能１度以内の角位置センサを用いることが望ましい。
例えば、シリコンウェーハＷを１枚ずつ処理する枚葉式装置にも適用することができる。その場合、サセプタ回転軸とシリコンウェーハＷ中心が同一となる。コントローラ６０において、ウェーハ半径よりも内側はシリコンウェーハＷ、外側はサセプタとなるように設定すればよい。
また、枚葉式の場合、温度分布を十分に把握するために、角度分解能１度以内の角位置センサを用いることが望ましい。
【実施例0039】
本発明に係るエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法ついて、実施例に基づきさらに説明する。
【0040】
（実験１）
実験１では、回転速度６ｒｐｍで回転するサセプタに対する温度測定のサンプリング間隔Ｘについて検証した。測定時間間隔（秒）は、Ｘ／回転速度（６ｒｐｍ）となる。そのときの、Ｘ＝０．５５の場合と、Ｘ＝０．８の場合について検証した。
図１に示したエピタキシャル成長装置１において、シリコンウェーハＷ１０枚をザグリＺ１～Ｚ１０に載置し、シリコンウェーハＷと放射率がおよそ０．０４異なる溝９をサセプタ２に形成した。サセプタ回転速度は６ｒｐｍ、ウェーハ加熱温度は１１００℃とし、サンプリング間隔Ｘ＝０．５５の場合と、Ｘ＝０．８の場合とで、サセプタ１周分の温度波形を比較した。
実験１では、回転速度６ｒｐｍで回転するサセプタに対する温度測定のサンプリング間隔Ｘについて検証した。測定時間間隔（秒）は、Ｘ／回転速度（６ｒｐｍ）となる。そのときの、Ｘ＝０．５５の場合と、Ｘ＝０．８の場合について検証した。
図１に示したエピタキシャル成長装置１において、シリコンウェーハＷ１０枚をザグリＺ１～Ｚ１０に載置し、シリコンウェーハＷと放射率がおよそ０．０４異なる溝９をサセプタ２に形成した。サセプタ回転速度は６ｒｐｍ、ウェーハ加熱温度は１１００℃とし、サンプリング間隔Ｘ＝０．５５の場合と、Ｘ＝０．８の場合とで、サセプタ１周分の温度波形を比較した。
【0041】
実験１の結果を図５のグラフに示す。図５のグラフにおいて、縦軸は温度Ｔ（℃）、横軸はサセプタの回転角度θ（°）である。
図５に示すようにサンプリング間隔Ｘ＝０．５５の場合、ザグリの間隔と温度波形の変化が正しく一致するが、サンプリング間隔Ｘ＝０．８の場合、θ位置分解能が不足しているため、本来のザグリ間隔と温度波形が不一致となる箇所が多くなった。よって、サンプリング間隔Ｘの好ましい範囲は、下限が温度計の時間分解能の性能限界である０．４以上、上限が０．７以下（０．４≦Ｘ≦０．７）であれば十分に実用的であることを確認した。
図５に示すようにサンプリング間隔Ｘ＝０．５５の場合、ザグリの間隔と温度波形の変化が正しく一致するが、サンプリング間隔Ｘ＝０．８の場合、θ位置分解能が不足しているため、本来のザグリ間隔と温度波形が不一致となる箇所が多くなった。よって、サンプリング間隔Ｘの好ましい範囲は、下限が温度計の時間分解能の性能限界である０．４以上、上限が０．７以下（０．４≦Ｘ≦０．７）であれば十分に実用的であることを確認した。
【0042】
（実験２）
実験２では、モータの回転の累積によって生じるサセプタの回転角のずれについて検証した。
図１に示したエピタキシャル成長装置１において、シリコンウェーハＷ１０枚をザグリＺ１～Ｚ１０に載置し、シリコンウェーハＷと放射率がおよそ０．０４異なる溝９をサセプタ２に形成した。モータ回転数は６ｒｐｍ、ウェーハ加熱温度は１１００℃とし、サンプリング間隔Ｘ＝０．５５としてモータ回転を累積させ、温度波形を測定した。
実験２では、モータの回転の累積によって生じるサセプタの回転角のずれについて検証した。
図１に示したエピタキシャル成長装置１において、シリコンウェーハＷ１０枚をザグリＺ１～Ｚ１０に載置し、シリコンウェーハＷと放射率がおよそ０．０４異なる溝９をサセプタ２に形成した。モータ回転数は６ｒｐｍ、ウェーハ加熱温度は１１００℃とし、サンプリング間隔Ｘ＝０．５５としてモータ回転を累積させ、温度波形を測定した。
【0043】
図６（ａ）にモータ１回転目、図６（ｂ）にモータ５０回転目、図６（ｃ）にモータ１００回転目の結果を示す。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようにサセプタ（モータ）の回転が累積すると、モータとサセプタの回転にずれが生じることがわかる。これは、モータとサセプタとの間で、部材と部材の接触部が回転中にわずかに滑るためと考えられる。
このようなずれは、本発明のように、例えば、サセプタ１周の間の測定温度分布で、ピーク温度がサセプタ２に形成された溝９（回転角３２４°）の位置となることに基づき補正すればよい。即ち、回転角３２４°の位置を基準部とし、ピーク温度の位置が基準部からずれてきた場合に、ピーク温度の位置を基準部に合わせる補正（サセプタ１周分の温度分布データをシフトする）を行えばよい。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようにサセプタ（モータ）の回転が累積すると、モータとサセプタの回転にずれが生じることがわかる。これは、モータとサセプタとの間で、部材と部材の接触部が回転中にわずかに滑るためと考えられる。
このようなずれは、本発明のように、例えば、サセプタ１周の間の測定温度分布で、ピーク温度がサセプタ２に形成された溝９（回転角３２４°）の位置となることに基づき補正すればよい。即ち、回転角３２４°の位置を基準部とし、ピーク温度の位置が基準部からずれてきた場合に、ピーク温度の位置を基準部に合わせる補正（サセプタ１周分の温度分布データをシフトする）を行えばよい。
【0044】
（実験３）
実験３では、サセプタ上のシリコンウェーハの温度分布に基づきサセプタ温度の補正を行った。
サセプタ回転速度を６ｒｐｍ、ウェーハの加熱温度を１１００℃、原料ガス（ＴＣＳ、Ｈ２の混合ガス）の導入を行ってウェーハ上にエピタキシャル薄膜を形成した。サセプタ上の基準部として、サセプタと放射率がおよそ０．０４異なる基準部をザグリＺ９とザグリＺ１０の間に形成し、コントローラの制御により、モータ回転数の累積に伴うサセプタとモータの回転角のずれを補正した。
実験３では、サセプタ上のシリコンウェーハの温度分布に基づきサセプタ温度の補正を行った。
サセプタ回転速度を６ｒｐｍ、ウェーハの加熱温度を１１００℃、原料ガス（ＴＣＳ、Ｈ２の混合ガス）の導入を行ってウェーハ上にエピタキシャル薄膜を形成した。サセプタ上の基準部として、サセプタと放射率がおよそ０．０４異なる基準部をザグリＺ９とザグリＺ１０の間に形成し、コントローラの制御により、モータ回転数の累積に伴うサセプタとモータの回転角のずれを補正した。
【0045】
以上により得られたサセプタの温度データ代表３か所（各ザグリ部内におけるサセプタの中央側（inside）、外周側（outside）、それらの中間（center））の温度分布グラフを図７に示す。
【0046】
（実施例１）
図７に示すようにザグリ部内における中間（center）、および、ザグリ部内におけるサセプタの内周側（inside）の温度が１１００℃より低く、内周側、中間、外周側で温度が比較的ばらついていることがわかった。
そこで、引き続きコントローラの制御のもと、この低温領域の直下の高周波コイルの高さを調整して温度分布を均一化し、その際に面内平均温度がシフトするため、コイル出力と回転数を変更することで調整を行った。温度調整後に再度温度測定を行い、その結果として、サセプタの温度データ代表３か所（各ザグリ内におけるサセプタの内側（inside）、中間（center）、外側（outside））の温度分布グラフを図８に示す。コントローラにより温度分布を均一に制御する前の温度分布（図７）に比べて、コントローラにより温度分布を均一に制御した後の温度分布（図８）では、内周側、中間、外周側で温度がより均一になっているのが分かる。
図７に示すようにザグリ部内における中間（center）、および、ザグリ部内におけるサセプタの内周側（inside）の温度が１１００℃より低く、内周側、中間、外周側で温度が比較的ばらついていることがわかった。
そこで、引き続きコントローラの制御のもと、この低温領域の直下の高周波コイルの高さを調整して温度分布を均一化し、その際に面内平均温度がシフトするため、コイル出力と回転数を変更することで調整を行った。温度調整後に再度温度測定を行い、その結果として、サセプタの温度データ代表３か所（各ザグリ内におけるサセプタの内側（inside）、中間（center）、外側（outside））の温度分布グラフを図８に示す。コントローラにより温度分布を均一に制御する前の温度分布（図７）に比べて、コントローラにより温度分布を均一に制御した後の温度分布（図８）では、内周側、中間、外周側で温度がより均一になっているのが分かる。
【0047】
また、このときの代表ウェーハにおける９箇所の測定ポイントの温度と膜厚との関係を図９のグラフ、及び表１に示す。コイル高さ調整によりウェーハ面内の温度差を小さくすることで、膜厚差も小さくすることができている。このようにエピタキシャル成長させることで、膜厚バラツキなど特性の面内均一性の向上が見込まれることを確認した。
【0048】
【表1】
【0049】
（比較例１）
比較例１として、実験３の図７の状態から温度補正を行わない場合の、代表ウェーハにおける９箇所の測定ポイントの温度と膜厚との関係を図９のグラフ、表２に示す。
温度補正を行わない場合、温度分布のばらつきに伴い膜厚がばらつくことを確認した。
比較例１として、実験３の図７の状態から温度補正を行わない場合の、代表ウェーハにおける９箇所の測定ポイントの温度と膜厚との関係を図９のグラフ、表２に示す。
温度補正を行わない場合、温度分布のばらつきに伴い膜厚がばらつくことを確認した。
【0050】
【表2】
【符号の説明】
【0051】
１ エピタキシャル成長装置（エピタキシャルウェーハの製造装置）
２ サセプタ
５ 角位置センサ
９ 溝（基準部）
１４ 反応チャンバ（チャンバ）
１７ 高周波コイル（加熱部）
２１ モータ
３０ 非接触温度計
６０ コントローラ
６１ 記憶部
Ｗ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）
２ サセプタ
５ 角位置センサ
９ 溝（基準部）
１４ 反応チャンバ（チャンバ）
１７ 高周波コイル（加熱部）
２１ モータ
３０ 非接触温度計
６０ コントローラ
６１ 記憶部
Ｗ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】