知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特許7722350モニターウェーハの製造方法、および、モニターウェーハを用いる気相成長装置の異常判定方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-08-04
(45)【発行日】2025-08-13
(54)【発明の名称】モニターウェーハの製造方法、および、モニターウェーハを用いる気相成長装置の異常判定方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20250805BHJP
H01L 21/66 20060101ALI20250805BHJP
C23C 16/24 20060101ALI20250805BHJP
C23C 16/52 20060101ALI20250805BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
H01L21/66 L
C23C16/24
C23C16/52
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2022206706
(22)【出願日】2022-12-23
(65)【公開番号】P2024090666
(43)【公開日】2024-07-04
【審査請求日】2024-12-24
(73)【特許権者】
【識別番号】302006854
【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】渋谷 正太
(72)【発明者】
【氏名】田村 健雄
【審査官】河合 俊英
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－２４１５８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－９５７２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平７－５０２８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ２１／６６
Ｃ２３Ｃ １６／２４
Ｃ２３Ｃ １６／５２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
気相成長装置の異常判定に用いられるモニターウェーハの製造方法であって、前記気相成長装置は、チャンバ、ソースガス流路、ドーパントガス流路、前記ソースガス流路から流入するソースガスおよび前記ドーパントガス流路から流入するドーパントガスを前記チャンバへ供給する成長ガス流路、前記ソースガス流路を開閉するソースガス流路開閉機構、および、前記チャンバへの前記ドーパントガスの供給状態を制御するガス供給制御機構を備え、
前記モニターウェーハの製造方法は、
前記ソースガス流路を開くように前記ソースガス流路開閉機構を制御して、前記チャンバ内のウェーハに第１エピタキシャル層を成長させる第１成長工程と、
前記ソースガス流路を閉じるように前記ソースガス流路開閉機構を制御し、かつ、前記チャンバへの前記ドーパントガスの供給を停止するように前記ガス供給制御機構を制御した状態を所定期間維持する異常確認工程と、
前記ソースガス流路を開くように前記ソースガス流路開閉機構を制御して、前記チャンバ内のウェーハに第２エピタキシャル層を成長させることにより前記モニターウェーハを製造する第２成長工程と、を備える、モニターウェーハの製造方法。
【請求項2】
請求項１に記載のモニターウェーハの製造方法において、前記第２成長工程は、前記第１エピタキシャル層の抵抗率以上の抵抗率を有する前記第２エピタキシャル層を成長させる、モニターウェーハの製造方法。
【請求項3】
請求項１に記載のモニターウェーハの製造方法において、前記気相成長装置は、前記成長ガス流路を流れるガスを排出する成長ガス排出路を備え、
前記ガス供給制御機構は、
前記成長ガス流路に設けられ、ガスの供給先を前記チャンバまたは前記成長ガス排出路に切り替える供給先切替機構を備え、
前記第１成長工程および前記第２成長工程は、前記供給先が前記チャンバになるように前記供給先切替機構を制御し、
前記異常確認工程は、前記供給先が前記成長ガス排出路になるように前記供給先切替機構を制御する、モニターウェーハの製造方法。
【請求項4】
請求項３に記載のモニターウェーハの製造方法において、前記ガス供給制御機構は、
前記ドーパントガス流路を開閉するドーパントガス流路開閉機構を備え、
前記第１成長工程、前記異常確認工程、および、前記第２成長工程のうち少なくとも前記異常確認工程は、前記ドーパントガス流路を開くように前記ドーパントガス流路開閉機構を制御する、モニターウェーハの製造方法。
【請求項5】
請求項１に記載のモニターウェーハの製造方法において、前記異常確認工程における前記所定期間は、３秒以上である、モニターウェーハの製造方法。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のモニターウェーハの製造方法によりモニターウェーハを製造するモニターウェーハ製造工程と、前記モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルまたはドーパント濃度プロファイルに基づいて、前記ガス供給制御機構の異常を判定する異常判定工程と、を備える、気相成長装置の異常判定方法。
【請求項7】
請求項６に記載の気相成長装置の異常判定方法において、前記異常判定工程は、
前記厚さ方向の抵抗率プロファイルに、抵抗率が局所的に低くなる抵抗率低下部位が存在する場合、前記ガス供給制御機構に異常があると判定し、前記抵抗率低下部位が存在しない場合、前記ガス供給制御機構に異常がないと判定する、気相成長装置の異常判定方法。
【請求項8】
請求項７に記載の気相成長装置の異常判定方法において、前記抵抗率低下部位は、
抵抗率の変化の割合が一定の状態から抵抗率が低くなり始める第１変曲点と、抵抗率が高くなり始める第２変曲点と、抵抗率の変化の割合が一定になり始める第３変曲点と、を備え、前記第１変曲点と前記第３変曲点との間の部位である、気相成長装置の異常判定方法。
【請求項9】
請求項７に記載の気相成長装置の異常判定方法において、前記モニターウェーハにおける前記抵抗率低下部位に対応する低抵抗領域は、前記第２エピタキシャル層における前記第１エピタキシャル層側に位置し、
前記第２成長工程は、前記異常確認工程の実施条件に基づき推定される前記低抵抗領域の厚さを超える厚さを有する前記第２エピタキシャル層を成長させる、気相成長装置の異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モニターウェーハの製造方法、および、モニターウェーハを用いる気相成長装置の異常判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
シリコンウェーハに含まれるドーパントは、ｎ型半導体またはｐ型半導体の製造に必要な不純物である。一般に、シリコンウェーハに含まれるドーパント濃度が高いほど、シリコンウェーハの抵抗率が減少する。このようにシリコンウェーハの抵抗率はドーパント濃度に依存するため、半導体デバイスを設計通りに動作させるためには、ドーパントの濃度管理が必須である。
【0003】
ドーパントの濃度管理として、シリコン単結晶育成時におけるドーパントの添加量を管理しても、シリコンウェーハ処理時の周囲の環境などから、意図せずシリコンウェーハにドーパントが混入する、いわゆるドーパント汚染が発生する場合がある。
このようなドーパント汚染の評価方法として、例えば特許文献１，２に開示された方法が知られている。
このようなドーパント汚染の評価方法として、例えば特許文献１，２に開示された方法が知られている。
【0004】
特許文献１の評価方法では、シリコンウェーハのバルク部の抵抗率を渦電流法により測定し、シリコンウェーハの表層の抵抗率を表面光電圧法により測定する。そして、渦電流法により測定したバルク部の抵抗率の値と表面光電圧法により測定した表層の抵抗率の値の差から、シリコンウェーハのドーパント汚染量を求める。
【0005】
特許文献２の評価方法では、熱処理炉内で熱処理されたシリコンウェーハを角度研磨する。そして、シリコンウェーハにおける角度研摩された面の抵抗率を広がり抵抗測定法（ＳＲ測定法）で測定し、深さ方向の抵抗率分布を求めることにより、シリコンウェーハのドーパント汚染量を検出する。
【0006】
また、ドーパント汚染の評価方法ではないが、特許文献３には、逆バイアス電圧を印加してＣ－Ｖ特性を測定するシリコンウェーハの抵抗率評価方法が開示されている。
特許文献３の評価方法では、測定対象のシリコンウェーハよりも抵抗率が低い積み増しシリコンエピタキシャル層を、測定対象のシリコンウェーハの主表面に形成する。この際、積み増しシリコンエピタキシャル層の厚さを、初期印加電圧で形成される空乏層幅より厚く、最終印加電圧で形成される空乏層幅より薄くする。そして、積み増しシリコンエピタキシャル層と、測定対象のシリコン単結晶ウェーハのドーパント濃度を測定し、測定対象のシリコンウェーハのドーパント濃度から抵抗率を算出する。
特許文献３の評価方法では、測定対象のシリコンウェーハよりも抵抗率が低い積み増しシリコンエピタキシャル層を、測定対象のシリコンウェーハの主表面に形成する。この際、積み増しシリコンエピタキシャル層の厚さを、初期印加電圧で形成される空乏層幅より厚く、最終印加電圧で形成される空乏層幅より薄くする。そして、積み増しシリコンエピタキシャル層と、測定対象のシリコン単結晶ウェーハのドーパント濃度を測定し、測定対象のシリコンウェーハのドーパント濃度から抵抗率を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００６－２６９９６２号公報
【文献】特開２００５－２２３０９８号公報
【文献】特開２０１７－２２０５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、半導体デバイスの製造に用いるエピタキシャルシリコンウェーハ（以下、「エピウェーハ」という場合がある）の製造工程では、シリコンソースガスとともにドーパントガスをチャンバ内に供給することにより、エピウェーハの抵抗率を調整する。このようなエピウェーハの製造工程において、例えばガスバルブの故障または誤動作により、意図しないタイミングでチャンバ内にドーパントが流入すると、意図しないドーパント層がエピウェーハ表層に形成され、エピウェーハの抵抗率が設計値から外れるおそれがある。
そこで、このような不具合を判定するために、特許文献１～３に開示された方法を用いることが考えられる。
そこで、このような不具合を判定するために、特許文献１～３に開示された方法を用いることが考えられる。
【0009】
しかしながら、特許文献１の評価方法を用いる場合、エピウェーハの抵抗率の測定方法として２つの測定方法（渦電流法および表面光電圧法）を用いる必要があり、上記不具合を容易に判定することができない。
また、特許文献２の評価方法を用いる場合、エピウェーハを熱処理するための熱処理炉が必要であるため、上記不具合を容易に判定することができない。
また、特許文献３の評価方法を用いる場合、積み増しシリコンエピタキシャル層の厚さ管理が必要であり、上記不具合を容易に判定することができない。
また、特許文献２の評価方法を用いる場合、エピウェーハを熱処理するための熱処理炉が必要であるため、上記不具合を容易に判定することができない。
また、特許文献３の評価方法を用いる場合、積み増しシリコンエピタキシャル層の厚さ管理が必要であり、上記不具合を容易に判定することができない。
【0010】
また、上記不具合を判定するために、従来知られているＣＶ測定法、ＳＲ測定法またはＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）測定法を用いることが考えられる。
【0011】
しかしながら、ＣＶ測定法を用いる場合、エピウェーハ表層のドーパント濃度を測定するために、ある程度の厚さの空乏層が必要であるため、エピウェーハ表層のドーパント濃度、つまり抵抗率を測定することは困難である。
また、ＳＲ測定法を用いる場合、エピウェーハ表層の抵抗率を測定するためには、測定電流の拡がり範囲が不足し、深さ方向の分解能が不十分である。
また、ＳＩＭＳ測定法を用いる場合、長時間の測定時間が必要になる。
また、ＳＲ測定法を用いる場合、エピウェーハ表層の抵抗率を測定するためには、測定電流の拡がり範囲が不足し、深さ方向の分解能が不十分である。
また、ＳＩＭＳ測定法を用いる場合、長時間の測定時間が必要になる。
【0012】
本発明は、チャンバへのドーパントガスの供給状態を制御するガス供給制御機構の異常判定の容易化を図ることができるモニターウェーハの製造方法、および、モニターウェーハを用いる気相成長装置の異常判定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】
【0013】
本発明のモニターウェーハの製造方法は、気相成長装置の異常判定に用いられるモニターウェーハの製造方法であって、前記気相成長装置は、チャンバ、ソースガス流路、ドーパントガス流路、前記ソースガス流路から流入するソースガスおよび前記ドーパントガス流路から流入するドーパントガスを前記チャンバへ供給する成長ガス流路、前記ソースガス流路を開閉するソースガス流路開閉機構、および、前記チャンバへの前記ドーパントガスの供給状態を制御するガス供給制御機構を備え、前記モニターウェーハの製造方法は、前記ソースガス流路を開くように前記ソースガス流路開閉機構を制御して、前記チャンバ内のウェーハに第１エピタキシャル層を成長させる第１成長工程と、前記ソースガス流路を閉じるように前記ソースガス流路開閉機構を制御し、かつ、前記チャンバへの前記ドーパントガスの供給を停止するように前記ガス供給制御機構を制御した状態を所定期間維持する異常確認工程と、前記ソースガス流路を開くように前記ソースガス流路開閉機構を制御して、前記チャンバ内のウェーハに第２エピタキシャル層を成長させることにより前記モニターウェーハを製造する第２成長工程と、を備える。
【0014】
本発明のモニターウェーハの製造方法において、前記第２成長工程は、前記第１エピタキシャル層の抵抗率以上の抵抗率を有する前記第２エピタキシャル層を成長させる、ことが好ましい。
【0015】
本発明のモニターウェーハの製造方法において、前記気相成長装置は、前記成長ガス流路を流れるガスを排出する成長ガス排出路を備え、前記ガス供給制御機構は、前記成長ガス流路に設けられ、ガスの供給先を前記チャンバまたは前記成長ガス排出路に切り替える供給先切替機構を備え、前記第１成長工程および前記第２成長工程は、前記供給先が前記チャンバになるように前記供給先切替機構を制御し、前記異常確認工程は、前記供給先が前記成長ガス排出路になるように前記供給先切替機構を制御する、ことが好ましい。
【0016】
本発明のモニターウェーハの製造方法において、前記ガス供給制御機構は、前記ドーパントガス流路を開閉するドーパントガス流路開閉機構を備え、前記第１成長工程、前記異常確認工程、および、前記第２成長工程のうち少なくとも前記異常確認工程は、前記ドーパントガス流路を開くように前記ドーパントガス流路開閉機構を制御する、ことが好ましい。
【0017】
本発明のモニターウェーハの製造方法において、前記異常確認工程における前記所定期間は、３秒以上である、ことが好ましい。
【0018】
本発明の気相成長装置の異常判定方法は、上述の製造方法によりモニターウェーハを製造するモニターウェーハ製造工程と、前記モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルまたはドーパント濃度プロファイルに基づいて、前記ガス供給制御機構の異常を判定する異常判定工程と、を備える。
【0019】
本発明の気相成長装置の異常判定方法において、前記異常判定工程は、前記厚さ方向の抵抗率プロファイルに、抵抗率が局所的に低くなる抵抗率低下部位が存在する場合、前記ガス供給制御機構に異常があると判定し、前記抵抗率低下部位が存在しない場合、前記ガス供給制御機構に異常がないと判定する、ことが好ましい。
【0020】
本発明の気相成長装置の異常判定方法において、前記抵抗率低下部位は、抵抗率の変化の割合が一定の状態から抵抗率が低くなり始める第１変曲点と、抵抗率が高くなり始める第２変曲点と、抵抗率の変化の割合が一定になり始める第３変曲点と、を備え、前記第１変曲点と前記第３変曲点との間の部位である、ことが好ましい。
【0021】
本発明の気相成長装置の異常判定方法において、前記モニターウェーハにおける前記抵抗率低下部位に対応する低抵抗領域は、前記第２エピタキシャル層における前記第１エピタキシャル層側に位置し、前記第２成長工程は、前記異常確認工程の実施条件に基づき推定される前記低抵抗領域の厚さを超える厚さを有する前記第２エピタキシャル層を成長させる、ことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実施形態における気相成長システムの概略構成を示す模式図である。
【図2】実施形態におけるエピウェーハの製造方法のフローチャートである。
【図3】実施形態におけるエピウェーハの製造方法の工程説明図である。
【図4】実施形態における気相成長装置の異常判定方法のフローチャートである。
【図5】実施形態における気相成長装置の異常判定方法の工程説明図である。
【図6】実施形態におけるモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルを示す図であり、（Ａ）は第１エピ層表面にドーパント層が形成されている場合の抵抗率プロファイルを示し、（Ｂ）は第１エピ層表面にドーパント層が形成されていない場合の抵抗率プロファイルを示す。
【図7】実施例の実験２におけるモニターウェーハの厚さ方向の抵抗率プロファイルを示す図であり、（Ａ）は供給先切替機構に異常がない場合を模擬して製造した実験例１の抵抗率プロファイルを示し、（Ｂ）は供給先切替機構に異常がある場合を模擬して製造した実験例２の抵抗率プロファイルを示す。
【発明を実施するための形態】
【0023】
【0024】
図１に示す気相成長システム１０は、シリコンウェーハＷにエピタキシャル層（以下、「エピ層」という場合がある）を成長させて、エピウェーハを製造する。
気相成長システム１０は、気相成長装置１と、抵抗率プロファイル測定装置８と、制御装置９と、を備える。
気相成長システム１０は、気相成長装置１と、抵抗率プロファイル測定装置８と、制御装置９と、を備える。
【0025】
気相成長装置１は、チャンバ２と、ガス供給路３と、ガス排出路４と、図示しない加熱部と、を備える。なお、本実施形態のガス供給路３およびガス排出路４は、配管の内部空間により構成されるが、例えばブロック状の部材に形成された孔により構成されても良い。
【0026】
チャンバ２内には、シリコンウェーハＷが出し入れ可能に配置される。
【0027】
ガス供給路３は、エピ層の成長に用いられる成長ガス、または、パージガスを、チャンバ２内に供給する。
ガス供給路３は、キャリアガス流路３１と、ソースガス流路３２と、ドーパントガス流路３３と、パージガス流路３４と、成長ガス流路３５と、を備える。
ガス供給路３は、キャリアガス流路３１と、ソースガス流路３２と、ドーパントガス流路３３と、パージガス流路３４と、成長ガス流路３５と、を備える。
【0028】
キャリアガス流路３１の一端は、水素ガス供給部５１に接続されている。キャリアガス流路３１の途中には、当該キャリアガス流路３１を流れるガスの流量を調整するキャリアガス用ＭＦＣ（Mass Flow Controller）３６Ａが設けられている。
【0029】
ソースガス流路３２の一端は、ソースガス供給部５２に接続されている。ソースガス供給部５２から供給されるシリコンを含むソースガスとしては、例えば、トリクロロシランガス（ＳｉＨＣｌ３）またはジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）を用いることができる。
【0030】
ソースガス流路３２の途中には、ソースガス流路３２を開閉するソースガス流路開閉機構６１が設けられている。ソースガス流路開閉機構６１は、例えば二方弁により構成されている。ソースガス流路３２におけるソースガス流路開閉機構６１よりもソースガス供給部５２側の部位には、当該ソースガス流路３２を流れるガスの流量を調整するソースガス用ＭＦＣ３６Ｂが設けられている。
【0031】
ドーパントガス流路３３の一端は、ドーパントガス供給部５３に接続されている。ドーパントガス供給部５３から供給されるドーパントガスとしては、例えば、シボラン（Ｂ２Ｈ６）またはホスフィン（ＰＨ３）を用いることができる。
【0032】
ドーパントガス流路３３の途中には、ドーパントガス流路３３を開閉するドーパントガス流路開閉機構６２が設けられている。ドーパントガス流路開閉機構６２は、例えば二方弁により構成されている。ドーパントガス流路３３におけるドーパントガス流路開閉機構６２よりもドーパントガス供給部５３側の部位には、当該ドーパントガス流路３３を流れるガスの流量を調整するドーパントガス用ＭＦＣ３６Ｃが設けられている。
【0033】
パージガス流路３４の一端は、キャリアガス流路３１に接続されている。パージガス流路３４の他端は、ドーパントガス流路３３におけるドーパントガス流路開閉機構６２よりも他端側の部位に接続されている。
【0034】
パージガス流路３４の途中には、パージガス流路３４を開閉するパージガス流路開閉機構６３が設けられている。パージガス流路開閉機構６３は、例えば二方弁により構成されている。
パージガス流路３４におけるパージガス流路開閉機構６３よりも他端側には、リストリクタ３６Ｄが設けられている。
キャリアガス流路３１を介して水素ガス供給部５１からパージガス流路３４に流入する水素ガスは、リストリクタ３６Ｄにより流量が制限されて、パージガスとしてドーパントガス流路３３内に流入する。
パージガス流路３４におけるパージガス流路開閉機構６３よりも他端側には、リストリクタ３６Ｄが設けられている。
キャリアガス流路３１を介して水素ガス供給部５１からパージガス流路３４に流入する水素ガスは、リストリクタ３６Ｄにより流量が制限されて、パージガスとしてドーパントガス流路３３内に流入する。
【0035】
成長ガス流路３５の一端は、ソースガス流路３２の他端およびドーパントガス流路３３の他端に接続されている。成長ガス流路３５の他端は、チャンバ２に接続されている。成長ガス流路３５の途中には、キャリアガス流路３１の他端が接続されている。キャリアガス流路３１を介して水素ガス供給部５１から成長ガス流路３５に流入する水素ガスは、キャリアガスとしてチャンバ２内に供給される。
【0036】
成長ガス流路３５におけるソースガス流路３２およびドーパントガス流路３３との接続部位と、キャリアガス流路３１との接続部位との間には、供給先切替機構６４が設けられている。供給先切替機構６４は、ソースガス流路３２およびドーパントガス流路３３から流入するガスの供給先を、成長ガス流路３５の他端側（以下、「ガス供給状態」という場合がある）、または、成長ガス排出路３７（以下、「ガス排出状態」という場合がある）に切り替えるように構成されている。供給先切替機構６４は、ドーパントガス流路開閉機構６２とともに、ドーパントガスが流れる流路に設けられたガス供給制御機構６５を構成する。供給先切替機構６４は、例えば三方弁により構成されている。
供給先切替機構６４がガス供給状態に設定されている場合、供給先切替機構６４に流入するガスは、チャンバ２内に供給される。一方、供給先切替機構６４がガス停止状態に設定されている場合、供給先切替機構６４に流入するガスは、チャンバ２に供給されずに、成長ガス排出路３７を介して気相成長装置１の外部に排出される。本実施形態では、供給先切替機構６４に流入するガスは、ソースガス、ドーパントガスおよびパージガスのうち少なくともパージガスを含む。
供給先切替機構６４がガス供給状態に設定されている場合、供給先切替機構６４に流入するガスは、チャンバ２内に供給される。一方、供給先切替機構６４がガス停止状態に設定されている場合、供給先切替機構６４に流入するガスは、チャンバ２に供給されずに、成長ガス排出路３７を介して気相成長装置１の外部に排出される。本実施形態では、供給先切替機構６４に流入するガスは、ソースガス、ドーパントガスおよびパージガスのうち少なくともパージガスを含む。
【0037】
ガス排出路４は、チャンバ２内のガスを気相成長装置１の外部に排出するように構成されている。
加熱部は、チャンバ２内を加熱する。
加熱部は、チャンバ２内を加熱する。
【0038】
抵抗率プロファイル測定装置８は、各種ウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルを測定し、測定結果を制御装置９へ出力する。抵抗率プロファイル測定装置８は、ＣＶ測定法またはＳＲ測定法により、抵抗率プロファイルを測定する。
【0039】
制御装置９は、エピウェーハ製造制御部９１と、モニターウェーハ製造制御部９２と、異常判定部９３と、を備える。
【0040】
エピウェーハ製造制御部９１は、エピウェーハ製造時における気相成長装置１全体の動作を制御する。
モニターウェーハ製造制御部９２は、後述するモニターウェーハ製造時における気相成長装置１全体の動作を制御する。
異常判定部９３は、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに基づいて、ガス供給制御機構６５を構成する供給先切替機構６４の異常を判定する。
モニターウェーハ製造制御部９２および異常判定部９３は、異常判定装置９０を構成する。
モニターウェーハ製造制御部９２は、後述するモニターウェーハ製造時における気相成長装置１全体の動作を制御する。
異常判定部９３は、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに基づいて、ガス供給制御機構６５を構成する供給先切替機構６４の異常を判定する。
モニターウェーハ製造制御部９２および異常判定部９３は、異常判定装置９０を構成する。
【0041】
ここで、異常判定装置９０において判定される供給先切替機構６４の異常について説明する。
気相成長装置１において、ガス排出状態に設定されるように供給先切替機構６４が制御されているにもかかわらず、ドーパントガスがチャンバ２内に供給される異常が発生する場合がある。例えば、供給先切替機構６４がガス供給状態からガス排出状態に切り替わらなかったり、供給先切替機構６４がガス排出状態に切り替わっているにもかかわらず供給先切替機構６４からガスが漏れたりする場合である。このような異常の原因としては、供給先切替機構６４を構成する部品または供給先切替機構６４の制御系における、初期不良または経年劣化を例示することができる。
このような異常が発生すると、本来、ドーパントガスをチャンバ２内に供給する必要がない例えば後述する降温工程Ｓ３において、ドーパントガスがチャンバ２内に供給されてしまう。そして、シリコンウェーハにドーパント層が形成され、エピウェーハの抵抗率が設計値から外れてしまう。
このような不具合の発生を抑制するために、異常判定装置９０は、供給先切替機構６４の異常を判定する。
気相成長装置１において、ガス排出状態に設定されるように供給先切替機構６４が制御されているにもかかわらず、ドーパントガスがチャンバ２内に供給される異常が発生する場合がある。例えば、供給先切替機構６４がガス供給状態からガス排出状態に切り替わらなかったり、供給先切替機構６４がガス排出状態に切り替わっているにもかかわらず供給先切替機構６４からガスが漏れたりする場合である。このような異常の原因としては、供給先切替機構６４を構成する部品または供給先切替機構６４の制御系における、初期不良または経年劣化を例示することができる。
このような異常が発生すると、本来、ドーパントガスをチャンバ２内に供給する必要がない例えば後述する降温工程Ｓ３において、ドーパントガスがチャンバ２内に供給されてしまう。そして、シリコンウェーハにドーパント層が形成され、エピウェーハの抵抗率が設計値から外れてしまう。
このような不具合の発生を抑制するために、異常判定装置９０は、供給先切替機構６４の異常を判定する。
【0042】
＜気相成長システムの動作＞
＜エピウェーハの製造方法＞
まず、エピウェーハの製造方法について説明する。
図２は、エピウェーハの製造方法のフローチャートである。図３および後述する図５は、エピウェーハの製造方法の工程説明図である。なお、図３において、ガス供給路３およびガス排出路４を表す線のうち、太い線はガスが流れている状態を表し、細い線はガスが流れていない状態を表す。
＜エピウェーハの製造方法＞
まず、エピウェーハの製造方法について説明する。
図２は、エピウェーハの製造方法のフローチャートである。図３および後述する図５は、エピウェーハの製造方法の工程説明図である。なお、図３において、ガス供給路３およびガス排出路４を表す線のうち、太い線はガスが流れている状態を表し、細い線はガスが流れていない状態を表す。
【0043】
図２に示すように、エピウェーハの製造方法は、昇温工程Ｓ１と、成長工程Ｓ２と、降温工程Ｓ３と、を備える。
【0044】
昇温工程Ｓ１において、エピウェーハ製造制御部９１は、チャンバ２内にシリコンウェーハＷが収容された状態で、図３に示すように、ソースガス流路３２およびドーパントガス流路３３を閉じ、かつ、パージガス流路３４を開くように、ソースガス流路開閉機構６１、ドーパントガス流路開閉機構６２およびパージガス流路開閉機構６３を制御する。また、エピウェーハ製造制御部９１は、成長ガス流路３５がガス排出状態に設定されるように、供給先切替機構６４を制御する。そして、エピウェーハ製造制御部９１は、加熱部を制御して、チャンバ２内の温度を、エピ層の成長温度まで上昇させる。
このような昇温工程Ｓ１により、キャリアガスのみがチャンバ２内に供給された状態で、チャンバ２内の温度が、エピ層の成長温度まで上昇する。エピ層の成長温度は、例えば、１０００℃以上１２００℃以下である。
このような昇温工程Ｓ１により、キャリアガスのみがチャンバ２内に供給された状態で、チャンバ２内の温度が、エピ層の成長温度まで上昇する。エピ層の成長温度は、例えば、１０００℃以上１２００℃以下である。
【0045】
成長工程Ｓ２において、エピウェーハ製造制御部９１は、チャンバ２内を成長温度に維持した状態で、ソースガス流路３２およびドーパントガス流路３３を開くように、ソースガス流路開閉機構６１およびドーパントガス流路開閉機構６２を制御する。また、エピウェーハ製造制御部９１は、成長ガス流路３５がガス供給状態に設定されるように、供給先切替機構６４を制御する。
このような成長工程Ｓ２により、ソースガス、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスを含む成長ガスがチャンバ２内に新たに供給されて、シリコンウェーハＷ表面にエピ層が成長したエピウェーハが製造される。
なお、成長工程Ｓ２において、ドーパントガスをチャンバ２内に供給しなくても良く、この場合、ドーパントガスをチャンバ２内に供給する場合と比べてエピ層の抵抗率が高くなる。
このような成長工程Ｓ２により、ソースガス、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスを含む成長ガスがチャンバ２内に新たに供給されて、シリコンウェーハＷ表面にエピ層が成長したエピウェーハが製造される。
なお、成長工程Ｓ２において、ドーパントガスをチャンバ２内に供給しなくても良く、この場合、ドーパントガスをチャンバ２内に供給する場合と比べてエピ層の抵抗率が高くなる。
【0046】
降温工程Ｓ３において、エピウェーハ製造制御部９１は、ソースガス流路３２およびドーパントガス流路３３を閉じるように、ソースガス流路開閉機構６１およびドーパントガス流路開閉機構６２を制御する。また、エピウェーハ製造制御部９１は、成長ガス流路３５がガス停止状態に設定されるように、供給先切替機構６４を制御する。そして、エピウェーハ製造制御部９１は、加熱部を制御して、チャンバ２内の温度を、図示しない搬送装置によりチャンバ２からエピウェーハを取り出すことが可能な取出し温度まで下降させる。
このような降温工程Ｓ３により、キャリアガスのみがチャンバ２内に供給された状態で、チャンバ２内の温度が、取出し温度まで下降する。
このような降温工程Ｓ３により、キャリアガスのみがチャンバ２内に供給された状態で、チャンバ２内の温度が、取出し温度まで下降する。
【0047】
降温工程Ｓ３の終了後、チャンバ２内からエピウェーハが取り出される。
【0048】
＜気相成長装置の異常判定方法＞
次に、気相成長装置の異常判定方法について説明する。なお、上述したエピウェーハの製造方法と同じ工程については、同一符号を付し、説明を簡略にする。
図４は、気相成長装置の異常判定方法のフローチャートである。図５は、気相成長装置の異常判定方法の工程説明図である。図６は、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルを示す図であり、（Ａ）は第１エピ層表面にドーパント層が形成されている場合の抵抗率プロファイルを示し、（Ｂ）は第１エピ層表面にドーパント層が形成されていない場合の抵抗率プロファイルを示す。
次に、気相成長装置の異常判定方法について説明する。なお、上述したエピウェーハの製造方法と同じ工程については、同一符号を付し、説明を簡略にする。
図４は、気相成長装置の異常判定方法のフローチャートである。図５は、気相成長装置の異常判定方法の工程説明図である。図６は、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルを示す図であり、（Ａ）は第１エピ層表面にドーパント層が形成されている場合の抵抗率プロファイルを示し、（Ｂ）は第１エピ層表面にドーパント層が形成されていない場合の抵抗率プロファイルを示す。
【0049】
図４に示すように、気相成長装置１の異常判定方法は、モニターウェーハ製造工程Ｓ１１と、異常判定工程Ｓ１２と、を備える。
【0050】
モニターウェーハ製造工程Ｓ１１は、本発明のモニターウェーハの製造方法の一例であり、異常判定工程Ｓ１２で用いられるモニターウェーハを製造する。
モニターウェーハ製造工程Ｓ１１は、昇温工程Ｓ１と、第１成長工程Ｓ１１１と、異常確認工程Ｓ１１２と、第２成長工程Ｓ１１３と、降温工程Ｓ３と、を備える。
モニターウェーハ製造工程Ｓ１１は、昇温工程Ｓ１と、第１成長工程Ｓ１１１と、異常確認工程Ｓ１１２と、第２成長工程Ｓ１１３と、降温工程Ｓ３と、を備える。
【0051】
昇温工程Ｓ１において、モニターウェーハ製造制御部９２は、図５に示すように、ソースガス流路開閉機構６１、ドーパントガス流路開閉機構６２、パージガス流路開閉機構６３および供給先切替機構６４を制御して、チャンバ２内の温度を第１エピ層の成長温度まで上昇させる。
【0052】
第１成長工程Ｓ１１１において、モニターウェーハ製造制御部９２は、チャンバ２内を成長温度に維持した状態で、成長工程Ｓ２と同じように、ソースガス流路開閉機構６１、ドーパントガス流路開閉機構６２および供給先切替機構６４を制御する。
このような第１成長工程Ｓ１１１により、ソースガス、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスを含む成長ガスがチャンバ２内に新たに供給されて、シリコンウェーハＷ表面に第１エピ層が成長する。
なお、第１成長工程Ｓ１１１において、ドーパントガスをチャンバ２内に供給しなくても良く、この場合、ドーパントガスをチャンバ２内に供給する場合と比べて第１エピ層の抵抗率が高くなる。
このような第１成長工程Ｓ１１１により、ソースガス、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスを含む成長ガスがチャンバ２内に新たに供給されて、シリコンウェーハＷ表面に第１エピ層が成長する。
なお、第１成長工程Ｓ１１１において、ドーパントガスをチャンバ２内に供給しなくても良く、この場合、ドーパントガスをチャンバ２内に供給する場合と比べて第１エピ層の抵抗率が高くなる。
【0053】
異常確認工程Ｓ１１２において、モニターウェーハ製造制御部９２は、チャンバ２内を成長温度に維持した状態で、ドーパントガス流路３３およびパージガス流路３４を開いたまま、ソースガス流路３２を閉じるように、ソースガス流路開閉機構６１を制御する。また、モニターウェーハ製造制御部９２は、成長ガス流路３５がガス停止状態に設定されるように、供給先切替機構６４を制御する。つまり、モニターウェーハ製造制御部９２は、チャンバ２へのソースガス、ドーパントガスおよびパージガスの供給が停止されるように、ソースガス流路開閉機構６１および供給先切替機構６４を制御する。そして、モニターウェーハ製造制御部９２は、上述のような制御状態を所定期間維持する。
このときの所定期間は、３秒以上６０秒以下であることが好ましい。３秒以上にすることにより、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに後述する抵抗率低下部位を存在させることができる。また、６０秒以下にすることにより、表層に形成されたドーパント層の蒸発を抑えることができる。
また、ドーパントガス流路開閉機構６２を通過するドーパントガスの流量が５０ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下となるように、ドーパントガス用ＭＦＣ３６Ｃが制御されることが好ましい。ドーパントガスの流量が３００ｓｃｃｍを超える場合、ドーパントガス流路３３が高濃度のドーパントに汚染されるリスクがあり、５０ｓｃｃｍ未満の場合、ドーパントガスの圧力がパージガスの圧力よりも小さくなりドーパントガスの流れが不安定になるリスク、および、ドーパント層が十分に形成されないリスクがあるからである。
さらに、ドーパントガス流路開閉機構６２を通過するドーパントガスの流量は、第１成長工程Ｓ１１１および第２成長工程Ｓ１１３におけるドーパントガスの流量よりも多いことが好ましい。異常確認工程Ｓ１１２におけるドーパントガス流路開閉機構６２を通過するドーパントガスの流量が多いほど、供給先切替機構６４に異常があった場合にドーパント層が形成されやすく、異常を検知しやすい利点があるからである。
このときの所定期間は、３秒以上６０秒以下であることが好ましい。３秒以上にすることにより、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに後述する抵抗率低下部位を存在させることができる。また、６０秒以下にすることにより、表層に形成されたドーパント層の蒸発を抑えることができる。
また、ドーパントガス流路開閉機構６２を通過するドーパントガスの流量が５０ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下となるように、ドーパントガス用ＭＦＣ３６Ｃが制御されることが好ましい。ドーパントガスの流量が３００ｓｃｃｍを超える場合、ドーパントガス流路３３が高濃度のドーパントに汚染されるリスクがあり、５０ｓｃｃｍ未満の場合、ドーパントガスの圧力がパージガスの圧力よりも小さくなりドーパントガスの流れが不安定になるリスク、および、ドーパント層が十分に形成されないリスクがあるからである。
さらに、ドーパントガス流路開閉機構６２を通過するドーパントガスの流量は、第１成長工程Ｓ１１１および第２成長工程Ｓ１１３におけるドーパントガスの流量よりも多いことが好ましい。異常確認工程Ｓ１１２におけるドーパントガス流路開閉機構６２を通過するドーパントガスの流量が多いほど、供給先切替機構６４に異常があった場合にドーパント層が形成されやすく、異常を検知しやすい利点があるからである。
【0054】
このような異常確認工程Ｓ１１２により、供給先切替機構６４に異常がある場合、ドーパントガスおよびパージガスの少なくとも一部が、成長ガス排出路３７から排出されずに、キャリアガスとともにチャンバ２内に供給される。この場合、チャンバ２内にドーパントガスが所定期間供給されるため、第１エピ層表面にシリコンを含まないドーパント層が形成される。
【0055】
一方、供給先切替機構６４に異常がない場合、ドーパントガスおよびパージガスが成長ガス排出路３７から排出され、キャリアガスのみがチャンバ２内に供給される。この場合、チャンバ２内にキャリアガスのみが供給されるため、第１エピ層表面にドーパント層が形成されない。
【0056】
第２成長工程Ｓ１１３において、モニターウェーハ製造制御部９２は、チャンバ２内を成長温度に維持した状態で、第１成長工程Ｓ１１１と同じように、ソースガス流路開閉機構６１、ドーパントガス流路開閉機構６２および供給先切替機構６４を制御する。
このような第２成長工程Ｓ１１３により、ソースガス、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスを含む成長ガスがチャンバ２内に新たに供給される。
なお、第２成長工程Ｓ１１３において、ドーパントガスをチャンバ２内に供給しなくても良く、この場合、ドーパントガスをチャンバ２内に供給する場合と比べて第２エピ層の抵抗率が高くなる。
このような第２成長工程Ｓ１１３により、ソースガス、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスを含む成長ガスがチャンバ２内に新たに供給される。
なお、第２成長工程Ｓ１１３において、ドーパントガスをチャンバ２内に供給しなくても良く、この場合、ドーパントガスをチャンバ２内に供給する場合と比べて第２エピ層の抵抗率が高くなる。
【0057】
異常確認工程Ｓ１１２において第１エピ層表面にドーパント層が形成されている場合、新たに供給される成長ガスにより、ドーパント層表面に第２エピ層が成長したモニターウェーハが製造される。
このドーパント層表面における第２エピ層の成長の際、ドーパント層を構成するドーパントが第２エピ層中に拡散する。その結果、第２エピ層における第１エピ層側の部位の抵抗率は、第２エピ層表層側の部位の抵抗率と比べて低くなる。そして、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上か否かに関係なく、抵抗率が局所的に低くなる部位（以下、「抵抗率低下部位」という場合がある）が存在するプロファイルになる。抵抗率低下部位は、抵抗率の変化の割合が一定の状態から抵抗率が低くなり始める第１変曲点、第１変曲点よりもモニターウェーハの表面側に位置し、抵抗率が高くなり始める第２変曲点、および、第２変曲点よりもモニターウェーハの表面側に位置し、抵抗率の変化の割合が一定になり始める第３変曲点を備え、第１変曲点と第３変曲点との間の部位である。
このドーパント層表面における第２エピ層の成長の際、ドーパント層を構成するドーパントが第２エピ層中に拡散する。その結果、第２エピ層における第１エピ層側の部位の抵抗率は、第２エピ層表層側の部位の抵抗率と比べて低くなる。そして、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上か否かに関係なく、抵抗率が局所的に低くなる部位（以下、「抵抗率低下部位」という場合がある）が存在するプロファイルになる。抵抗率低下部位は、抵抗率の変化の割合が一定の状態から抵抗率が低くなり始める第１変曲点、第１変曲点よりもモニターウェーハの表面側に位置し、抵抗率が高くなり始める第２変曲点、および、第２変曲点よりもモニターウェーハの表面側に位置し、抵抗率の変化の割合が一定になり始める第３変曲点を備え、第１変曲点と第３変曲点との間の部位である。
【0058】
例えば、図６（Ａ）に模式的に示すように、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上になるように、異常確認工程Ｓ１１２が行われた場合、第２エピ層の抵抗率プロファイルは、実線で示すように、第１変曲点Ｐ１１、第２変曲点Ｐ１２および第３変曲点Ｐ１３を備える抵抗率低下部位Ａ１が存在するプロファイルになる。一方、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率未満になるように、異常確認工程Ｓ１１２が行われた場合、第２エピ層の抵抗率プロファイルは、破線で示すように、第１変曲点Ｐ２１、第２変曲点Ｐ２２および第３変曲点Ｐ２３を備える抵抗率低下部位Ａ２が存在するプロファイルになる。
【0059】
抵抗率低下部位における第２変曲点の抵抗率と第３変曲点の抵抗率との差（以下、「低下部位抵抗率差」という場合がある）は、例えば図６（Ａ）に示すように、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上の場合の方が、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率未満の場合よりも大きくなる。また、低下部位抵抗率差が大きいほど、詳しくは後述するが、異常判定工程Ｓ１２において、第２エピ層の第１エピ層側の部位の抵抗率がドーパント層の影響により低くなっているか否かを判別し易くなる。
以上のことから、第２成長工程Ｓ１１３は、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上になるように行われることが好ましい。
以上のことから、第２成長工程Ｓ１１３は、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上になるように行われることが好ましい。
【0060】
また、モニターウェーハにおける抵抗率低下部位に対応する低抵抗領域（モニターウェーハにおける第１変曲点に対応する位置から第３変曲点に対応する位置までの領域）の厚さは、異常確認工程Ｓ１１２の実施条件（例えば、供給先切替機構６４がガス停止状態に維持される期間（上述の所定期間）、供給先切替機構６４に異常があると仮定した場合における当該供給先切替機構６４を通過するドーパントガスの流量など）により決定される。このため、異常確認工程Ｓ１１２の実施条件が決定すれば、低抵抗領域の厚さ（例えば、図６（Ａ）に示す抵抗率低下部位Ａ１の幅Ｄ１と同じ厚さ）を推定することができる。
このように推定された低抵抗領域の厚さを第２エピ層の厚さが超えるように、第２成長工程Ｓ１１３が行われることが好ましい。
第２エピ層の厚さが低抵抗領域の厚さ未満の場合、異常確認工程Ｓ１１２においてドーパント層が形成された場合、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに第３変曲点が存在しなくなり、異常判定工程Ｓ１２において、抵抗率低下部位が存在するか否かを判別し難くなるからである。
このように推定された低抵抗領域の厚さを第２エピ層の厚さが超えるように、第２成長工程Ｓ１１３が行われることが好ましい。
第２エピ層の厚さが低抵抗領域の厚さ未満の場合、異常確認工程Ｓ１１２においてドーパント層が形成された場合、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに第３変曲点が存在しなくなり、異常判定工程Ｓ１２において、抵抗率低下部位が存在するか否かを判別し難くなるからである。
【0061】
一方、異常確認工程Ｓ１１２において第１エピ層表面にドーパント層が形成されていない場合、新たに供給される成長ガスにより、第１エピ層表面に第２エピ層が成長したモニターウェーハが製造される。
この場合、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上か否かに関係なく、抵抗率低下部位が存在しないプロファイルになる。
例えば、図６（Ｂ）に模式的に示すように、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上になるように、異常確認工程Ｓ１１２が行われた場合、第２エピ層の抵抗率プロファイルは、実線で示すようなプロファイルになる。一方、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率未満になるように、異常確認工程Ｓ１１２が行われた場合、第２エピ層の抵抗率プロファイルは、破線で示すようなプロファイルになる。
この場合、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上か否かに関係なく、抵抗率低下部位が存在しないプロファイルになる。
例えば、図６（Ｂ）に模式的に示すように、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上になるように、異常確認工程Ｓ１１２が行われた場合、第２エピ層の抵抗率プロファイルは、実線で示すようなプロファイルになる。一方、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率未満になるように、異常確認工程Ｓ１１２が行われた場合、第２エピ層の抵抗率プロファイルは、破線で示すようなプロファイルになる。
【0062】
降温工程Ｓ３において、モニターウェーハ製造制御部９２は、図５に示すように、ソースガス流路開閉機構６１、ドーパントガス流路開閉機構６２および供給先切替機構６４を制御して、チャンバ２内の温度を取出し温度まで下降させる。
【0063】
降温工程Ｓ３の終了後、チャンバ２内からモニターウェーハが取り出される。
次に、抵抗率プロファイル測定装置８は、チャンバ２から取り出されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルを測定し、測定結果を制御装置９へ出力する。
次に、抵抗率プロファイル測定装置８は、チャンバ２から取り出されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルを測定し、測定結果を制御装置９へ出力する。
【0064】
異常判定工程Ｓ１２において、異常判定部９３は、抵抗率プロファイル測定装置８からモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルの測定結果を取得する。そして、異常判定部９３は、取得した厚さ方向の抵抗率プロファイルに基づいて、供給先切替機構６４の異常の有無を判定する。
具体的には、異常判定部９３は、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに抵抗率低下部位が存在する場合、供給先切替機構６４に異常があると判定し、抵抗率低下部位が存在しない場合、供給先切替機構６４に異常がないと判定する。
異常判定部９３は、異常の有無の判定結果を図示しない表示部に表示させても良い。
具体的には、異常判定部９３は、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに抵抗率低下部位が存在する場合、供給先切替機構６４に異常があると判定し、抵抗率低下部位が存在しない場合、供給先切替機構６４に異常がないと判定する。
異常判定部９３は、異常の有無の判定結果を図示しない表示部に表示させても良い。
【0065】
＜実施形態の効果＞
モニターウェーハ製造工程Ｓ１１は、第１成長工程Ｓ１１１と、異常確認工程Ｓ１１２と、第２成長工程Ｓ１１３と、を備える。このようなモニターウェーハ製造工程Ｓ１１を行うことにより、供給先切替機構６４に異常がある場合、異常確認工程Ｓ１１２においてドーパントガスがチャンバ２内に供給されてしまい、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位が存在するプロファイルになる。一方、供給先切替機構６４に異常がない場合、異常確認工程Ｓ１１２においてドーパントガスがチャンバ２内に供給されないため、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位が存在しないプロファイルになる。
そして、気相成長装置１の異常判定方法は、モニターウェーハ製造工程Ｓ１１と、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに基づいて、少なくとも供給先切替機構６４に異常があるか否かを判定する異常判定工程Ｓ１２と、を備える。
このように、モニターウェーハの製造時に、第１エピ層の表面にドーパント層が形成された可能性があるウェーハに、さらに第２エピ層を成長させるため、表層の抵抗率を測定できないＣＶ測定法、および、表層の抵抗率を測定できる十分な分解能を有さないＳＲ測定法のうち１つを用いた測定により、ＳＩＭＳ測定のように長時間を費やすことなく、供給先切替機構６４の異常の有無に応じた抵抗率プロファイルを得ることができる。また、特許文献２に記載の方法のように熱処理炉を用いる必要がないし、特許文献３に記載の方法のように第２エピ層の厚さを管理する必要がない。
したがって、ガス供給制御機構６５を構成する供給先切替機構６４の異常判定の容易化を図ることができる気相成長装置の異常判定方法を提供することができる。また、供給先切替機構６４の異常を容易に判定することができる気相成長装置の異常判定方法を提供することができる。
モニターウェーハ製造工程Ｓ１１は、第１成長工程Ｓ１１１と、異常確認工程Ｓ１１２と、第２成長工程Ｓ１１３と、を備える。このようなモニターウェーハ製造工程Ｓ１１を行うことにより、供給先切替機構６４に異常がある場合、異常確認工程Ｓ１１２においてドーパントガスがチャンバ２内に供給されてしまい、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位が存在するプロファイルになる。一方、供給先切替機構６４に異常がない場合、異常確認工程Ｓ１１２においてドーパントガスがチャンバ２内に供給されないため、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位が存在しないプロファイルになる。
そして、気相成長装置１の異常判定方法は、モニターウェーハ製造工程Ｓ１１と、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに基づいて、少なくとも供給先切替機構６４に異常があるか否かを判定する異常判定工程Ｓ１２と、を備える。
このように、モニターウェーハの製造時に、第１エピ層の表面にドーパント層が形成された可能性があるウェーハに、さらに第２エピ層を成長させるため、表層の抵抗率を測定できないＣＶ測定法、および、表層の抵抗率を測定できる十分な分解能を有さないＳＲ測定法のうち１つを用いた測定により、ＳＩＭＳ測定のように長時間を費やすことなく、供給先切替機構６４の異常の有無に応じた抵抗率プロファイルを得ることができる。また、特許文献２に記載の方法のように熱処理炉を用いる必要がないし、特許文献３に記載の方法のように第２エピ層の厚さを管理する必要がない。
したがって、ガス供給制御機構６５を構成する供給先切替機構６４の異常判定の容易化を図ることができる気相成長装置の異常判定方法を提供することができる。また、供給先切替機構６４の異常を容易に判定することができる気相成長装置の異常判定方法を提供することができる。
【0066】
第２成長工程Ｓ１１３を、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率以上になるように行うことにより、低下部位抵抗率差をより大きくすることができ、異常判定工程Ｓ１２において、抵抗率低下部位の有無を容易に判別することができる。
【0067】
異常確認工程Ｓ１１２は、供給先切替機構６４にドーパントガスが流れるようにドーパントガス流路開閉機構６２を制御する。
このように、異常確認工程Ｓ１１２において、供給先切替機構６４に積極的にドーパントガスを流すことにより、供給先切替機構６４に異常がある場合におけるチャンバ２内に供給されるドーパントガスの量を多くすることができる。このため、抵抗率低下部位における第２変曲点の抵抗率がより低くなり、第２変曲点の抵抗率と第１変曲点の抵抗率との差をより大きくすることができる。したがって、異常判定工程Ｓ１２において、抵抗率低下部位の有無をより容易に判別することができる。
このように、異常確認工程Ｓ１１２において、供給先切替機構６４に積極的にドーパントガスを流すことにより、供給先切替機構６４に異常がある場合におけるチャンバ２内に供給されるドーパントガスの量を多くすることができる。このため、抵抗率低下部位における第２変曲点の抵抗率がより低くなり、第２変曲点の抵抗率と第１変曲点の抵抗率との差をより大きくすることができる。したがって、異常判定工程Ｓ１２において、抵抗率低下部位の有無をより容易に判別することができる。
【0068】
第２成長工程Ｓ１１３を、第２エピ層の厚さが低抵抗領域の厚さを超えるように行うことにより、供給先切替機構６４に異常がある場合、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに第３変曲点を存在させることができ、異常判定工程Ｓ１２において、抵抗率低下部位の有無をより容易に判別することができる。
【0069】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の種々の改良並びに設計の変更等があっても本発明に含まれる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の種々の改良並びに設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【0070】
例えば、第２成長工程Ｓ１１３を、第２エピ層の抵抗率が第１エピ層の抵抗率未満になるように行っても良い。
【0071】
成長ガス流路３５に供給先切替機構６４を設けられていない気相成長装置に、本発明の異常判定方法を適用し、ガス供給制御機構６５を構成するドーパントガス流路開閉機構６２の異常を判定するようにしても良い。
この場合、第１成長工程Ｓ１１１および第２成長工程Ｓ１１３では、ソースガス流路３２およびドーパントガス流路３３をそれぞれ開くようにソースガス流路開閉機構６１およびドーパントガス流路開閉機構６２を制御して、成長ガス流路３５を介して成長ガスをチャンバ２内に供給する。また、異常確認工程Ｓ１１２では、ソースガス流路３２およびドーパントガス流路３３をそれぞれ閉じるようにソースガス流路開閉機構６１およびドーパントガス流路開閉機構６２を制御して、パージガスおよびキャリアガスをチャンバ２内に供給する。ドーパントガス流路開閉機構６２に異常がある場合、ドーパントガス流路開閉機構６２を通過したドーパントガスがチャンバ２内に供給され、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは抵抗率低下部位が存在するプロファイルになるので、当該抵抗率プロファイルに基づいて、ドーパントガス流路開閉機構６２の異常を判定することができる。
この場合、第１成長工程Ｓ１１１および第２成長工程Ｓ１１３では、ソースガス流路３２およびドーパントガス流路３３をそれぞれ開くようにソースガス流路開閉機構６１およびドーパントガス流路開閉機構６２を制御して、成長ガス流路３５を介して成長ガスをチャンバ２内に供給する。また、異常確認工程Ｓ１１２では、ソースガス流路３２およびドーパントガス流路３３をそれぞれ閉じるようにソースガス流路開閉機構６１およびドーパントガス流路開閉機構６２を制御して、パージガスおよびキャリアガスをチャンバ２内に供給する。ドーパントガス流路開閉機構６２に異常がある場合、ドーパントガス流路開閉機構６２を通過したドーパントガスがチャンバ２内に供給され、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは抵抗率低下部位が存在するプロファイルになるので、当該抵抗率プロファイルに基づいて、ドーパントガス流路開閉機構６２の異常を判定することができる。
【0072】
異常確認工程Ｓ１１２において、供給先切替機構６４にドーパントガスが流れないようにドーパントガス流路開閉機構６２を制御しても良い。この場合、供給先切替機構６４がガス停止状態に切り替えられた時点で、ドーパントガス流路３３におけるドーパントガス流路開閉機構６２よりも下流側の部位、および、成長ガス流路３５における供給先切替機構６４よりも上流側の部位に残留していたドーパントガスが、異常がある供給先切替機構６４を通過して、チャンバ２内に供給される。このため、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、供給先切替機構６４に異常がある場合、抵抗率低下部位が存在するプロファイルになる。したがって、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに基づいて、供給先切替機構６４の異常を判定することができる。
【0073】
異常判定工程Ｓ１２を異常判定部９３が行う構成を例示したが、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルを作業者に提示して、作業者が供給先切替機構６４に異常があるか否かを判定しても良い。
【0074】
異常判定工程Ｓ１２において、モニターウェーハにおける厚さ方向のドーパント濃度プロファイルに基づいて、供給先切替機構６４の異常の有無を判定しても良い。
このような構成にしても、ドーパント濃度プロファイルは抵抗率プロファイルに対応するプロファイルであるため、上記実施形態と同様の方法により、供給先切替機構６４の異常の有無を判定することができる。
このような構成にしても、ドーパント濃度プロファイルは抵抗率プロファイルに対応するプロファイルであるため、上記実施形態と同様の方法により、供給先切替機構６４の異常の有無を判定することができる。
【0075】
本発明のモニターウェーハの製造方法を、クリーンルームなどの所定空間の汚染判定に用いられるモニターウェーハの製造方法に応用しても良い。
このようなモニターウェーハの製造方法は、ソースガス流路３２を開くようにソースガス流路開閉機構６１を制御して、チャンバ２内のシリコンウェーハＷに第１エピタキシャル層を成長させる第１成長工程と、シリコンウェーハＷを気相成長装置１から取り出して所定空間に所定期間放置する異常確認工程と、シリコンウェーハＷをチャンバ２内に配置した後、ソースガス流路３２を開くようにソースガス流路開閉機構６１を制御して、チャンバ２内のシリコンウェーハに第２エピタキシャル層を成長させることによりモニターウェーハを製造する第２成長工程と、を備える。
このように製造されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、所定空間がドーパントガスにより汚染されている場合、異常確認工程において、第１エピ層表面にドーパントガスが付着するため、抵抗率低下部位を有するプロファイルになる。一方、所定空間がドーパントガスにより汚染されていない場合、異常確認工程において、第１エピ層表面にドーパントガスが付着しないため、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位を有さないプロファイルになる。
そして、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに抵抗率低下部位が存在する場合、所定空間がドーパントガスで汚染されていると判定し、抵抗率低下部位が存在しない場合、所定空間がドーパントガスで汚染されていないと判定することができる。
このようなモニターウェーハの製造方法は、ソースガス流路３２を開くようにソースガス流路開閉機構６１を制御して、チャンバ２内のシリコンウェーハＷに第１エピタキシャル層を成長させる第１成長工程と、シリコンウェーハＷを気相成長装置１から取り出して所定空間に所定期間放置する異常確認工程と、シリコンウェーハＷをチャンバ２内に配置した後、ソースガス流路３２を開くようにソースガス流路開閉機構６１を制御して、チャンバ２内のシリコンウェーハに第２エピタキシャル層を成長させることによりモニターウェーハを製造する第２成長工程と、を備える。
このように製造されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、所定空間がドーパントガスにより汚染されている場合、異常確認工程において、第１エピ層表面にドーパントガスが付着するため、抵抗率低下部位を有するプロファイルになる。一方、所定空間がドーパントガスにより汚染されていない場合、異常確認工程において、第１エピ層表面にドーパントガスが付着しないため、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位を有さないプロファイルになる。
そして、モニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに抵抗率低下部位が存在する場合、所定空間がドーパントガスで汚染されていると判定し、抵抗率低下部位が存在しない場合、所定空間がドーパントガスで汚染されていないと判定することができる。
【実施例】
【0076】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0077】
［実験１］
本発明の気相成長装置の異常判定方法に用いることができる測定法を検討する実験１を行った。
本発明の気相成長装置の異常判定方法に用いることができる測定法を検討する実験１を行った。
【0078】
＜比較例１＞
まず、上記実施形態の気相成長装置１と同様の構成を有する気相成長システムを準備した。また、直径が２００ｍｍ、抵抗率が１０ｍΩｃｍ以上２０ｍΩｃｍ以下になるようにボロンが添加されたｐ＋シリコンウェーハＷを準備した。
そして、上記実施形態の第１成長工程Ｓ１１１を行い、シリコンウェーハＷに第１エピ層を成長させることにより、水準１のモニターウェーハを製造した。
水準１は、異常がない供給先切替機構６４を用いて、第２エピ層を有さないモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
第１エピ層の成長条件は以下の通りである。
成長温度：１１３０℃
ドーパントガス：ジボラン（Ｂ２Ｈ６）
第１エピ層の抵抗率：１０Ωｃｍ
第１エピ層の層厚：４．０μｍ
まず、上記実施形態の気相成長装置１と同様の構成を有する気相成長システムを準備した。また、直径が２００ｍｍ、抵抗率が１０ｍΩｃｍ以上２０ｍΩｃｍ以下になるようにボロンが添加されたｐ＋シリコンウェーハＷを準備した。
そして、上記実施形態の第１成長工程Ｓ１１１を行い、シリコンウェーハＷに第１エピ層を成長させることにより、水準１のモニターウェーハを製造した。
水準１は、異常がない供給先切替機構６４を用いて、第２エピ層を有さないモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
第１エピ層の成長条件は以下の通りである。
成長温度：１１３０℃
ドーパントガス：ジボラン（Ｂ２Ｈ６）
第１エピ層の抵抗率：１０Ωｃｍ
第１エピ層の層厚：４．０μｍ
【0079】
また、水準１と同じ条件でシリコンウェーハＷに第１エピ層を成長させた後、成長温度を維持したまま、ソースガスのチャンバ２内への供給を停止するとともに、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスをチャンバ２内に３秒間供給するように、ソースガス流路開閉機構６１、ドーパントガス流路開閉機構６２、パージガス流路開閉機構６３および供給先切替機構６４を制御して、第１エピ層の表面にドーパント層が形成された水準２のモニターウェーハを製造した。ドーパント層形成のためにチャンバ２内に供給されるドーパントガスの流量を、１５０ｓｃｃｍにした。
また、第１エピ層を成長させた後に、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスをチャンバ２内に供給する時間を１０秒間にしたこと以外は水準２と同じ条件で、第１エピ層の表面にドーパント層が形成された水準３のモニターウェーハを製造した。
水準２，３は、異常がある供給先切替機構６４を用いて、第２エピ層を有さないモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
また、第１エピ層を成長させた後に、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスをチャンバ２内に供給する時間を１０秒間にしたこと以外は水準２と同じ条件で、第１エピ層の表面にドーパント層が形成された水準３のモニターウェーハを製造した。
水準２，３は、異常がある供給先切替機構６４を用いて、第２エピ層を有さないモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
【0080】
そして、水準１，２，３のモニターウェーハにおける厚さ方向のドーパント濃度プロファイルおよび抵抗率プロファイルを、ＣＶ測定法を用いて測定した。ドーパント濃度の最高値および抵抗率の最低値を表１に示す。
表１に示すように、水準１，２，３のモニターウェーハにおけるドーパント濃度の最高値はほぼ同じであり、抵抗率の最低値もほぼ同じであった。つまり、比較例１では、モニターウェーハの表層に存在するドーパント層を測定できていないことが確認できた。
このことから、表層の抵抗率を測定できないＣＶ測定法では、第２エピ層を有さずに第１エピ層のみを有するモニターウェーハを用いて、供給先切替機構６４の異常を判定できない（表１の判定可否の欄に「不可」と示す）ことを確認できた。
表１に示すように、水準１，２，３のモニターウェーハにおけるドーパント濃度の最高値はほぼ同じであり、抵抗率の最低値もほぼ同じであった。つまり、比較例１では、モニターウェーハの表層に存在するドーパント層を測定できていないことが確認できた。
このことから、表層の抵抗率を測定できないＣＶ測定法では、第２エピ層を有さずに第１エピ層のみを有するモニターウェーハを用いて、供給先切替機構６４の異常を判定できない（表１の判定可否の欄に「不可」と示す）ことを確認できた。
【0081】
【表1】
【0082】
＜比較例２＞
比較例１の水準１，２，３のそれぞれと同じ条件で水準１，２，３のモニターウェーハを製造し、当該水準１，２，３のモニターウェーハにおける厚さ方向のドーパント濃度プロファイルおよび抵抗率プロファイルを、ＳＲ測定法を用いて測定した。ドーパント濃度の最高値および抵抗率の最低値を表１に示す。
表１に示すように、比較例１と同様に、水準１，２，３のモニターウェーハにおけるドーパント濃度の最高値はほぼ同じであり、抵抗率の最低値もほぼ同じであった。
このことから、表層の抵抗率を測定できる十分な分解能を有さないＳＲ測定法では、第２エピ層を有さずに第１エピ層のみを有するモニターウェーハを用いて、供給先切替機構６４の異常を判定できないことを確認できた。
比較例１の水準１，２，３のそれぞれと同じ条件で水準１，２，３のモニターウェーハを製造し、当該水準１，２，３のモニターウェーハにおける厚さ方向のドーパント濃度プロファイルおよび抵抗率プロファイルを、ＳＲ測定法を用いて測定した。ドーパント濃度の最高値および抵抗率の最低値を表１に示す。
表１に示すように、比較例１と同様に、水準１，２，３のモニターウェーハにおけるドーパント濃度の最高値はほぼ同じであり、抵抗率の最低値もほぼ同じであった。
このことから、表層の抵抗率を測定できる十分な分解能を有さないＳＲ測定法では、第２エピ層を有さずに第１エピ層のみを有するモニターウェーハを用いて、供給先切替機構６４の異常を判定できないことを確認できた。
【0083】
＜比較例３＞
比較例１の水準１，２，３のそれぞれと同じ条件で水準１，２，３のモニターウェーハを製造し、当該水準１，２，３のモニターウェーハにおける深さ０．５μｍまでの位置のドーパント濃度を、ＳＩＭＳ測定法を用いて測定した。この測定結果では、深さ０．０３６μｍの位置で、各水準のドーパント濃度の差を確認することができた。深さ０．０３６μｍの位置におけるドーパント濃度の測定結果を表１に示す。
表１に示すように、ドーパント濃度は、水準１が最も低く、水準３が最も高かった。つまり、比較例３では、モニターウェーハの表層に存在するドーパント層を測定できていることが確認できた。
このことから、ＳＩＭＳ測定法では、第２エピ層を有さずに第１エピ層のみを有するモニターウェーハを用いて、供給先切替機構６４の異常を判定できることを確認できた。
比較例１の水準１，２，３のそれぞれと同じ条件で水準１，２，３のモニターウェーハを製造し、当該水準１，２，３のモニターウェーハにおける深さ０．５μｍまでの位置のドーパント濃度を、ＳＩＭＳ測定法を用いて測定した。この測定結果では、深さ０．０３６μｍの位置で、各水準のドーパント濃度の差を確認することができた。深さ０．０３６μｍの位置におけるドーパント濃度の測定結果を表１に示す。
表１に示すように、ドーパント濃度は、水準１が最も低く、水準３が最も高かった。つまり、比較例３では、モニターウェーハの表層に存在するドーパント層を測定できていることが確認できた。
このことから、ＳＩＭＳ測定法では、第２エピ層を有さずに第１エピ層のみを有するモニターウェーハを用いて、供給先切替機構６４の異常を判定できることを確認できた。
【0084】
＜実施例１＞
比較例１の水準１と同じ条件でシリコンウェーハＷに第１エピ層を成長させたモニターウェーハを製造し、当該モニターウェーハをチャンバ２から一旦取り出した。その後、当該モニターウェーハを再度チャンバ２内に投入し、上記実施形態の第２成長工程Ｓ１１３を行い、第１エピ層表面に第２エピ層を成長させることにより、水準１のモニターウェーハを得た。
水準１は、異常がない供給先切替機構６４を用いて、第１エピ層および第２エピ層を有するモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
第２エピ層の成長条件は以下の通りである。
成長温度：１１３０℃
ドーパントガス：ジボラン（Ｂ２Ｈ６）
第２エピ層の抵抗率：１０Ωｃｍ
第２エピ層の層厚：２．５μｍ
比較例１の水準１と同じ条件でシリコンウェーハＷに第１エピ層を成長させたモニターウェーハを製造し、当該モニターウェーハをチャンバ２から一旦取り出した。その後、当該モニターウェーハを再度チャンバ２内に投入し、上記実施形態の第２成長工程Ｓ１１３を行い、第１エピ層表面に第２エピ層を成長させることにより、水準１のモニターウェーハを得た。
水準１は、異常がない供給先切替機構６４を用いて、第１エピ層および第２エピ層を有するモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
第２エピ層の成長条件は以下の通りである。
成長温度：１１３０℃
ドーパントガス：ジボラン（Ｂ２Ｈ６）
第２エピ層の抵抗率：１０Ωｃｍ
第２エピ層の層厚：２．５μｍ
【0085】
また、比較例１の水準２と同じ条件で第１エピ層の表面にドーパント層が形成されたモニターウェーハを製造し、当該モニターウェーハをチャンバ２から一旦取り出した。その後、実施例１の水準１と同じ条件で、ドーパント層表面に第２エピ層を成長させることにより、水準２のモニターウェーハを得た。
また、比較例１の水準３と同じ条件で第１エピ層の表面にドーパント層を形成したこと以外は、実施例２の水準２と同じ条件で、水準３のモニターウェーハを製造した。
水準２，３は、異常がある供給先切替機構６４を用いて、第１エピ層および第２エピ層を有するモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
また、比較例１の水準３と同じ条件で第１エピ層の表面にドーパント層を形成したこと以外は、実施例２の水準２と同じ条件で、水準３のモニターウェーハを製造した。
水準２，３は、異常がある供給先切替機構６４を用いて、第１エピ層および第２エピ層を有するモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
【0086】
そして、水準１，２，３のモニターウェーハにおける厚さ方向のドーパント濃度プロファイルおよび抵抗率プロファイルを、ＣＶ測定法を用いて測定した。ドーパント濃度の最高値および抵抗率の最低値を表１に示す。
表１に示すように、ドーパント濃度の最高値は、水準１が最も低く、水準３が最も高かった。また、抵抗率の最低値は、水準１が最も高く、水準３が最も低かった。つまり、実施例１では、第１エピ層と第２エビ層との間のドーパント層を測定できていることが確認できた。
このことから、表層の抵抗率を測定できないＣＶ測定法であっても、第１エピ層および第２エピ層を有するモニターウェーハを用いれば、供給先切替機構６４の異常を判定できることを確認できた。
表１に示すように、ドーパント濃度の最高値は、水準１が最も低く、水準３が最も高かった。また、抵抗率の最低値は、水準１が最も高く、水準３が最も低かった。つまり、実施例１では、第１エピ層と第２エビ層との間のドーパント層を測定できていることが確認できた。
このことから、表層の抵抗率を測定できないＣＶ測定法であっても、第１エピ層および第２エピ層を有するモニターウェーハを用いれば、供給先切替機構６４の異常を判定できることを確認できた。
【0087】
＜実施例２＞
実施例１の水準１，２，３のそれぞれと同じ条件で水準１，２，３のモニターウェーハを製造し、当該水準１，２，３のモニターウェーハにおける厚さ方向のドーパント濃度プロファイルおよび抵抗率プロファイルを、ＳＲ測定法を用いて測定した。ドーパント濃度の最高値および抵抗率の最低値を表１に示す。
表１に示すように、実施例１と同様に、ドーパント濃度の最高値は、水準１が最も低く、水準３が最も高かった。また、抵抗率の最低値は、水準１が最も高く、水準３が最も低かった。つまり、実施例２では、第１エピ層と第２エビ層との間のドーパント層を測定できていることが確認できた。
このことから、表層の抵抗率を測定できる十分な分解能を有さないＳＲ測定法であっても、第１エピ層および第２エピ層を有するモニターウェーハを用いれば、供給先切替機構６４の異常を判定できることを確認できた。
実施例１の水準１，２，３のそれぞれと同じ条件で水準１，２，３のモニターウェーハを製造し、当該水準１，２，３のモニターウェーハにおける厚さ方向のドーパント濃度プロファイルおよび抵抗率プロファイルを、ＳＲ測定法を用いて測定した。ドーパント濃度の最高値および抵抗率の最低値を表１に示す。
表１に示すように、実施例１と同様に、ドーパント濃度の最高値は、水準１が最も低く、水準３が最も高かった。また、抵抗率の最低値は、水準１が最も高く、水準３が最も低かった。つまり、実施例２では、第１エピ層と第２エビ層との間のドーパント層を測定できていることが確認できた。
このことから、表層の抵抗率を測定できる十分な分解能を有さないＳＲ測定法であっても、第１エピ層および第２エピ層を有するモニターウェーハを用いれば、供給先切替機構６４の異常を判定できることを確認できた。
【0088】
＜まとめ＞
以上のことから、本発明のモニターウェーハ製造方法で製造されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルをＣＶ測定法またはＳＲ測定法を用いて測定することにより、供給先切替機構６４の異常を容易に判定することができることが確認できた。
以上のことから、本発明のモニターウェーハ製造方法で製造されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルをＣＶ測定法またはＳＲ測定法を用いて測定することにより、供給先切替機構６４の異常を容易に判定することができることが確認できた。
【0089】
［実験２］
本発明のモニターウェーハの製造方法により製造されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルを確認する実験１を行った。
図７は、実施例の実験２におけるモニターウェーハの厚さ方向の抵抗率プロファイルを示す図であり、（Ａ）は供給先切替機構に異常がない場合を模擬して製造した実験例１の抵抗率プロファイルを示し、（Ｂ）は供給先切替機構に異常がある場合を模擬して製造した実験例２の抵抗率プロファイルを示す。
本発明のモニターウェーハの製造方法により製造されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルを確認する実験１を行った。
図７は、実施例の実験２におけるモニターウェーハの厚さ方向の抵抗率プロファイルを示す図であり、（Ａ）は供給先切替機構に異常がない場合を模擬して製造した実験例１の抵抗率プロファイルを示し、（Ｂ）は供給先切替機構に異常がある場合を模擬して製造した実験例２の抵抗率プロファイルを示す。
【0090】
＜実施例３＞
まず、上記実施形態の気相成長装置１と同様の構成を有する気相成長システムを準備した。また、直径が２００ｍｍ、抵抗率が１０ｍΩｃｍ以上２０ｍΩｃｍ以下になるようにヒ素が添加されたｎ＋シリコンウェーハＷを準備した。
そして、上記実施形態の第１成長工程Ｓ１１１を行い、シリコンウェーハＷに第１エピ層を成長させた。
第１エピ層の成長条件は以下の通りである。
成長温度：１１００℃
ドーパントガス：ホスフィン（Ｐｈ３）
第１エピ層の抵抗率：１０Ωｃｍ
第１エピ層の層厚：５．０μｍ
まず、上記実施形態の気相成長装置１と同様の構成を有する気相成長システムを準備した。また、直径が２００ｍｍ、抵抗率が１０ｍΩｃｍ以上２０ｍΩｃｍ以下になるようにヒ素が添加されたｎ＋シリコンウェーハＷを準備した。
そして、上記実施形態の第１成長工程Ｓ１１１を行い、シリコンウェーハＷに第１エピ層を成長させた。
第１エピ層の成長条件は以下の通りである。
成長温度：１１００℃
ドーパントガス：ホスフィン（Ｐｈ３）
第１エピ層の抵抗率：１０Ωｃｍ
第１エピ層の層厚：５．０μｍ
【0091】
次に、上記実施形態の第２成長工程Ｓ１１３を行い、第１エピ層表面に第２エピ層を成長させて、実施例３のモニターウェーハを得た。
第２エピ層の成長条件は以下の通りである。
成長温度：１１００℃
ドーパントガス：ホスフィン（Ｐｈ３）
第２エピ層の抵抗率：１０Ωｃｍ
第２エピ層の層厚：５．０μｍ
実施例３は、異常がない供給先切替機構６４を用いてモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
第２エピ層の成長条件は以下の通りである。
成長温度：１１００℃
ドーパントガス：ホスフィン（Ｐｈ３）
第２エピ層の抵抗率：１０Ωｃｍ
第２エピ層の層厚：５．０μｍ
実施例３は、異常がない供給先切替機構６４を用いてモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
【0092】
そして、実施例３のモニターウェーハの厚さ方向の抵抗率プロファイルを、ＳＲ測定法を用いて測定した。測定結果を図７（Ａ）に示す。
図７（Ａ）に示すように、実施例３のモニターウェーハの厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位を有さないプロファイルになった。
図７（Ａ）に示すように、実施例３のモニターウェーハの厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位を有さないプロファイルになった。
【0093】
＜実施例４＞
実施例３と同じ条件でシリコンウェーハＷに第１エピ層を成長させた後、成長温度を維持したまま、ソースガスのチャンバ２内への供給を停止するとともに、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスをチャンバ２内に３秒間供給するように、ソースガス流路開閉機構６１、ドーパントガス流路開閉機構６２、パージガス流路開閉機構６３および供給先切替機構６４を制御して、第１エピ層の表面にドーパント層を形成した。ドーパント層形成のためにチャンバ２内に供給されるドーパントガスの流量を、１５０ｓｃｃｍにした。
その後、実施例３と同じ条件で第１エピ層表面に第２エピ層を成長させて、実施例４のモニターウェーハを得た。
実施例４は、異常がある供給先切替機構６４を用いてモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
実施例３と同じ条件でシリコンウェーハＷに第１エピ層を成長させた後、成長温度を維持したまま、ソースガスのチャンバ２内への供給を停止するとともに、ドーパントガス、パージガスおよびキャリアガスをチャンバ２内に３秒間供給するように、ソースガス流路開閉機構６１、ドーパントガス流路開閉機構６２、パージガス流路開閉機構６３および供給先切替機構６４を制御して、第１エピ層の表面にドーパント層を形成した。ドーパント層形成のためにチャンバ２内に供給されるドーパントガスの流量を、１５０ｓｃｃｍにした。
その後、実施例３と同じ条件で第１エピ層表面に第２エピ層を成長させて、実施例４のモニターウェーハを得た。
実施例４は、異常がある供給先切替機構６４を用いてモニターウェーハを製造した場合を模擬した条件である。
【0094】
そして、実施例４のモニターウェーハの厚さ方向の抵抗率プロファイルを、ＳＲ測定法を用いて測定した。測定結果を図７（Ｂ）に示す。
図７（Ｂ）に示すように、実施例４のモニターウェーハの厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位Ａ４を有するプロファイルになった。
図７（Ｂ）に示すように、実施例４のモニターウェーハの厚さ方向の抵抗率プロファイルは、抵抗率低下部位Ａ４を有するプロファイルになった。
【0095】
＜まとめ＞
以上のことから、本発明のモニターウェーハ製造方法で製造されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに基づいて、供給先切替機構６４の異常を容易に判定することができることが確認できた。
以上のことから、本発明のモニターウェーハ製造方法で製造されたモニターウェーハにおける厚さ方向の抵抗率プロファイルに基づいて、供給先切替機構６４の異常を容易に判定することができることが確認できた。
【符号の説明】
【0096】
１…気相成長装置、２…チャンバ、３２…ソースガス流路、３３…ドーパントガス流路、３５…成長ガス流路、３７…成長ガス排出路、６１…ソースガス流路開閉機構、６２…ドーパントガス流路開閉機構、６４…供給先切替機構、６５…ガス供給制御機構、Ｓ１１…モニターウェーハ製造工程、Ｓ１１１…第１成長工程、Ｓ１１２…異常確認工程、Ｓ１１３…第２成長工程、Ｓ１２…異常判定工程、Ｗ…シリコンウェーハ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】