外延晶圆的制造系统及外延晶圆的制造方法与流程

1.本技术涉及包括在晶圆的表面上使外延膜成长来制造外延晶圆的单片式外延成长装置的外延晶圆的制造系统、和使用该制造系统的外延晶圆的制造方法。


背景技术：

2.在高性能化或高功能化发展的半导体电子的领域，外延晶圆的品质对产品设备的品质造成较大的影响。外延晶圆在半导体晶圆的表面上使外延膜气相成长来形成。仿照半导体晶圆表面的规则的原子的排列，形成晶体轴对齐的高品质的外延膜。
3.以往，为了制造外延晶圆，使用能够相对于多个半导体晶圆同时进行外延成长的分批处理方式的外延成长装置。但是，分批处理方式的外延成长装置难以对应半导体晶圆的大口径化。因此，近年来，一般使用像专利文献1中记载的那样的、相对于单一的半导体晶圆个别地进行外延成长的单片式的外延成长装置。
4.单片式外延成长装置中的外延晶圆的制造中，外延膜的厚度一般通过极力将源气体的浓度及流量恒定地控制并且调整源气体供给时间(外延成长时间)而被控制。外延膜的电阻率一般通过极力将掺杂气体的浓度恒定地控制并且调整掺杂气体流量而被控制。
5.专利文献1：国际公开2011/033752号。
6.在作为产品的外延晶圆(以下称作“产品用外延晶圆”。)处，外延膜的厚度及电阻率需要处于规格所规定的目标厚度范围及目标电阻率范围内。为了制造满足规格的外延晶圆，一般按照以下的方法确定源气体供给时间及掺杂气体流量。首先，在既定的源气体供给时间及掺杂气体流量的条件下，使未作为产品的晶圆(以下，本说明书中称作“监控晶圆”。)成长外延膜来制作测定用外延晶圆。之后，测定制作的测定用外延膜的厚度及电阻率。然后，能够基于比较该测定值和规格所规定的目标厚度范围及目标电阻率范围(规格数据)的结果确定源气体供给时间及掺杂气体流量。
7.例如，目标厚度范围为3.90~4.10μm(规格中心：4.00μm)。此外，将源气体的浓度及流量控制成恒定，且以某源气体供给时间t1使监控晶圆成长的外延膜的厚度为4.02μm。该情况下，形成有比规格中心厚0.5%的外延膜。因此，在下次以后的产品用外延晶圆的制造中，使源气体供给时间t2减少t1的0.5%，即设为t2＝t1
×
0.995，由此，外延膜的厚度能够接近规格中心。
8.同样地，目标电阻率范围为9.0~11.0ω
・
cm(规格中心：10.0ω
・
cm)。此外，将掺杂气体的浓度控制成恒定，以某掺杂流量d1使监控晶圆成长的外延膜的电阻率为10.1ω
・
cm。该情况下，形成有比规格中心高1%电阻率的外延膜。因此，下次以后的产品用外延晶圆的制造中，使掺杂流量d2增加d1的1%，即设为d2＝d1
×
1.01，由此，外延膜的电阻率能够接近规格中心。
9.因此，考虑以下方法：每制造恒定数量(例如200张)的产品用外延晶圆，使监控晶圆成长外延膜来制造测定用外延晶圆，基于测定用外延膜的厚度及电阻率的测定结果，确定应用于下个恒定数量(例如200张)的产品用外延晶圆的制造的源气体供给时间及掺杂气
体流量 (以下称作“比较例方法”。)。根据基于使监控晶圆成长的外延膜的厚度及电阻率的测定结果确定下次以后的产品用外延晶圆的制造的源气体供给时间及掺杂气体流量的比较例方法，能够制造具备具有接近规格中心的厚度及电阻率的外延膜的外延晶圆。
10.然而，发现比较例方法中，借助同一外延成长装置连续地制造多个外延晶圆的情况下，不能充分抑制外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离。特别是，发现随着同一外延成长装置的外延晶圆的制造数量变多，外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离逐渐变大。
11.此外，上述的比较例方法中，作业者进行(i)使监控晶圆成长的外延膜的厚度及电阻率的测定、(ii)基于该测定结果的下次以后的源气体供给时间及掺杂气体流量的确定、(iii)对于外延成长装置设定确定的源气体供给时间及掺杂气体流量。因此，比较例方法无法自动地确定源气体供给时间及掺杂气体流量。即，以往，不存在用于将源气体供给时间及掺杂气体流量的确定方法(修正方法)自动地应用于外延成长装置的制造系统。


技术实现要素：

12.鉴于上述问题，本技术的目的在于，提供将源气体供给时间及掺杂气体流量高精度地控制而能够减少外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离的外延晶圆的制造系统及制造方法。
13.为了解决上述问题，本发明人进行认真研究，得到以下发现。即，本发明人认为，作为上述的比较例方法中，随着同一外延成长装置处的外延晶圆的制造数量变多而外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离逐渐变大的原因，可能是多晶硅膜逐渐在外延成长装置的腔内壁堆积的现象(以下，本说明书中称作“壁沉淀”。)所影响。随着壁沉淀进行，来自位于腔的外侧的灯的热难以传向腔内的晶圆。此外，晶圆难以被加热。结果，有外延成长速度变慢的倾向。该情况下，通过同一源气体供给时间形成的外延膜的厚度随着制造数量增加而逐渐变薄。此外，随着外延成长速度变慢，每单位时间进入外延膜内的掺杂量增加。结果，通过同一掺杂流量形成的外延膜的电阻率随着制造数量增加而逐渐变低。并且，在上述的比较例方法中，随着壁沉淀的进行而外延成长速度的减少的影响不被适时地反映，结果，外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离变大。
14.本发明人研究能够将随着壁沉淀的进行的外延成长速度的减少的影响适时地反映的源气体供给时间及掺杂气体流量的修正方法。研究的结果为，发现壁沉淀的进行与灯输出值的变动相关。此外，详细的原理在后说明，发现随着壁沉淀的进行有灯输出下降的倾向。因此，本发明人发现，除了基于每次修正源气体供给时间及掺杂气体流量时将外延膜的厚度测定值及电阻率测定值分别与目标厚度范围及目标电阻率范围比较的结果的上述的比较例方法那样的修正，进行考虑灯输出值的变动的修正，由此，能够减少外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离。并且，开发出能够将源气体供给时间及掺杂气体流量自动确定(修正)的系统。
15.基于上述发现完成的本发明的主要方案如下所述。
16.[1]一种外延晶圆的制造系统(1000)，前述外延晶圆的制造系统(1000)具有单片式外延成长装置(100)、厚度测定装置(200)及电阻率测定装置(300)、储存部(400、500)、运算部(600)，前述单片式外延成长装置(100)在晶圆(w)的表面上形成外延膜，制造外延晶
圆，前述外延晶圆的制造系统(1000)的特征在于，前述单片式外延成长装置(100)具有腔(10)、基座(12)、气体供给口(16)、上部灯(20a)及下部灯(20b)、上部高温计(22a)及下部高温计(22b)、源气体调整部(24)、掺杂气体调整部(26)、控制部(28)，前述基座(12)位于前述腔(10)内，载置前述晶圆(w)，前述气体供给口(16)设置于前述腔(10)，向前述腔(10)内供给源气体及掺杂气体，前述上部灯(20a)及下部灯(20b)分别位于前述腔(10)的上方及下方，将前述基座(12)上的晶圆(w)加热，前述上部高温计(22a)及下部高温计(22b)分别位于前述腔(10)的上方及下方，分别检测前述晶圆(w)的正面的温度及前述基座(12)的背面的温度，前述源气体调整部(24)调整经由前述气体供给口(16)朝向前述腔(10)内供给的前述源气体的供给时间，前述掺杂气体调整部(26)调整经由前述气体供给口(16)朝向前述腔(10)内供给的前述掺杂气体的流量，前述控制部(28)进行基于前述上部高温计(22a)或前述下部高温计(22b)的检测温度控制前述上部灯(20a)及前述下部灯(20b)的输出值并且将其合计输出值向前述储存部(400)输出的灯输出控制、前述源气体调整部(24)及前述掺杂气体调整部(26)的控制，前述厚度测定装置(200)及前述电阻率测定装置(300)分别测定由前述单片式外延成长装置(100)制造的前述外延晶圆的前述外延膜的厚度及电阻率，之后将该厚度测定值及电阻率测定值向前述储存部(400)输出，前述储存部(400、500)存储被应用于前述单片式外延成长装置(100)的既定源气体供给时间及既定掺杂气体流量、作为规格数据的目标厚度范围及目标电阻率范围、被从前述厚度测定装置(200)输出的前述厚度测定值及被从前述电阻率测定装置(300)输出的前述电阻率测定值、被从前述控制部(28)输出的前述上部灯(20a)及前述下部灯(20b)的合计输出值，前述运算部(600)基于从前述储存部(400、500)读取的、前述既定源气体供给时间及前述既定掺杂气体流量、前述目标厚度范围及前述目标电阻率范围、前述厚度测定值及前述电阻率测定值、前述上部灯(20a)及前述下部灯(20b)的合计输出值，修正前述既定源气体供给时间及前述既定掺杂气体流量，确定修正源气体供给时间及修正掺杂气体流量，向前述控制部(28)及前述储存部(400)输出，前述控制部(28)通过进行前述源气体调整部(24)及前述掺杂气体调整部(26)的控制，实现由前述运算部(600)确定的前述修正源气体供给时间及前述修正掺杂气体流量。
[0017]
[2]上述[1]所述的外延晶圆的制造系统(1000)，前述运算部(600)在从前述储存部(400)读取的前述上部灯(20a)及前述下部灯(20b)的合计输出值下降变动的情况下，将前述既定源气体供给时间修正为较长，确定前述修正源气体供给时间。
[0018]
[3]上述[1]或[2]所述的外延晶圆的制造系统(1000)，前述运算部(600)在从前述储存部(400)读取的前述上部灯(20a)及前述下部灯(20b)的合计输出值下降变动的情况下，将前述既定掺杂气体流量修正为较少，确定前述修正掺杂气体流量。
[0019]
[4]一种外延晶圆的制造方法，其特征在于，使用上述[1]~[3]的任一项所述的外延晶圆的制造系统(1000)，顺次制造多张外延晶圆。
[0020]
发明效果根据本发明的外延晶圆的制造系统及制造方法，源气体供给时间及掺杂气体流量被高精度地控制，并且外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离会减少。
附图说明
[0021]
图1是表示本发明的一实施方式的外延晶圆的制造系统(1000)的结构的框图。
[0022]
图2是本发明的一实施方式的外延晶圆的制造系统(1000)所含的单片式外延成长装置(100)的示意的剖视图。
[0023]
图3是表示本发明的一实施方式的外延晶圆的制造方法的各工序的流程图。
具体实施方式
[0024]
[外延晶圆的制造系统]如图1所示，本技术的一实施方式的外延晶圆的制造系统(1000)具有单片式外延成长装置(100)、厚度测定装置(200)、电阻率测定装置(300)、主储存部(400)、规格数据储存部(500)、运算部(600)。以下，详细说明各结构。
[0025]
(单片式外延成长装置)如图2所示，单片式外延成长装置(100)具有腔(10)、基座(12)、基座支承轴(14)、气体供给口(16)、气体排气口(18)、上部灯(20a)、下部灯(20b)、上部高温计(22a)及下部高温计(22b)。进而，单片式外延成长装置(100)作为表示成框图的结构，也如图1所示，具有源气体调整部(24)、掺杂气体调整部(26)及控制部(28)。以下，对各结构进行说明。
[0026]
腔(10)包括上部圆顶(11a)、下部圆顶(11b)及用于安装它们的圆顶安装体。腔(10)划分外延膜形成室。上部圆顶(11a)及下部圆顶(11b)可以由石英构成。石英耐热性优异，并且容易透过被从红外灯照射的红外光。结果，晶圆(w)能够被均匀地加热。
[0027]
基座(12)位于腔(10)内，是载置晶圆(w)的圆盘状的部件。基座(12)以炭精(石墨)为主要材料，能够将其表面用炭化硅涂覆来使用。在基座(12)的表面形成有将晶圆容纳来载置的沉孔部(未图示)。
[0028]
基座支承轴(14)在腔(10)内将基座(12)从下方支承。基座支承轴(14)的主柱被与基座(12)的中心大致同轴地配置。基座支承轴(14)可以由石英构成，特别地也可以由合成石英构成。
[0029]
至少一个气体供给口(16)设置于腔(10)。源气体、载体气体及掺杂气体被经由气体供给口(16)向腔(10)内供给。作为源气体，例如可以使用三氯氢硅(sihcl3)气体或二氯氢硅(sih2cl2)气体等。作为载体气体，例如可以使用氢(h2)等。作为掺杂气体，例如可以使用乙硼烷(b2h6)或膦(ph3)等。至少一个气体排气口(18)设置于腔(10)。经由气体排气口(18)排出腔(10)内的气体。
[0030]
上部灯(20a)及下部灯(20b)分别位于腔(10)的上方及下方，将基座(12)上的晶圆(w)加热。作为上部灯(20a)及下部灯(20b)，一般地，可以使用升降温速度快而温度控制性优异的卤素灯或红外灯。
[0031]
上部高温计(22a)位于腔(10)的上方，检测晶圆(w)的正面的温度。下部高温计(22b)位于腔(10)的下方，检测基座(12)的背面的温度。
[0032]
源气体调整部(24)构成为，能够调整经由气体供给口(16)向腔(10)内供给的源气体的供给时间(外延成长时间)。具体地，源气体调整部(24)可以由质量流量控制器构成。各次的外延成长中，作为源气体调整部(24)的质量流量控制器将恒定浓度的源气体的流量控制成恒定，且将源气体向腔(10)内供给。并且，如图1所示，作为源气体调整部(24)的质量流量控制器控制设置于质量流量控制器的前后的控制操作阀的开闭动作，使得以被后述的控制部(28)指定的源气体供给时间供给源气体。
[0033]
掺杂气体调整部(26)构成为，能够调整经由气体供给口(16)朝向腔(10)内的掺杂气体的流量。具体地，掺杂气体调整部(26)可以由质量流量控制器构成。各次的外延成长中，掺杂气体调整部(26)向腔(10)内供给恒定浓度的掺杂气体。并且，如图1所示，作为掺杂气体调整部(26)的质量流量控制器控制流量设定，使得以由后述的控制部(28)指定的掺杂气体流量供给掺杂气体。
[0034]
控制部(28)可以构成为包括设置于外延成长装置(100)的中央运算处理装置(cpu)。控制部(28)控制外延成长装置(100)的处理整体。特别地，控制部(28)进行基于上部高温计(22a)或下部高温计(22b)的检测温度来控制上部灯(20a)及下部灯(20b)的输出值从而将其合计输出值向前述储存部(400)输出的灯输出控制、源气体调整部(24)及掺杂气体调整部(26)的控制。
[0035]
首先，对灯输出控制进行说明。如图1所示，控制部(28)基于上部高温计(22a)的检测温度，控制上部灯(20a)及下部灯(20b)的输出值。具体地，控制部(28)对上部灯(20a)及下部灯(20b)的输出值进行pid(proportional integral differential)控制，使得上部高温计(22a)的检测温度为既定值(例如1130℃)。或者，控制部(28)也能够基于下部高温计(22b)的检测温度控制上部灯(20a)及下部灯(20b)的输出值。具体地，控制部(28)对上部灯(20a)及下部灯(20b)的输出值进行pid控制，使得下部高温计(22b)的检测温度为既定值(例如1130℃)。
[0036]
并且，控制部(28)经由接口部(800)，将控制的上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值向后述的主储存部(400)输出。即，外延成长的过程中，总读取上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值，作为经时数据储存于主储存部(400)。
[0037]
接着，对源气体调整部(24)及掺杂气体调整部(26)的控制进行说明。控制部(28)控制源气体调整部(24)及掺杂气体调整部(26)，使得实现被后述的运算部(600)指定的源气体供给时间及掺杂气体流量。
[0038]
具有以上的结构的单片式外延成长装置(100)在晶圆(w)的表面上形成外延膜，制造外延晶圆。具体地，单片式外延成长装置(100)将晶圆(w)载置于基座(12)上后，点亮上部灯(20a)及下部灯(20b)来加热晶圆(w)。单片式外延成长装置(100)同时从气体排气口(18)进行排气的同时，将源气体、载体气体及掺杂气体从气体供给口(16)导入。这样，源气体、载体气体及掺杂气体沿被加热成既定温度的晶圆(w)的表面以层流状态流动。结果，外延膜在晶圆(w)上成长。
[0039]
(厚度测定装置)参照图1，厚度测定装置(200)测定由单片式外延成长装置(100)制造的外延晶圆的外延膜的厚度。作为厚度测定装置(200)，可以使用例如耐诺公司制：qs
‑
3300系列等ft
‑
ir方式的膜厚测定器。厚度测定值的数据被向后述的主储存部(400)输出，被储存于主储存部(400)。
[0040]
(电阻率测定装置)参照图1，电阻率测定装置(300)测定由单片式外延成长装置(100)制造的外延晶圆的外延膜的电阻率。作为电阻率测定装置(300)，可以使用例如日本施美乐博株式会社制：基于mcv
‑
2200/2500等cv法的电阻率测定装置。电阻率测定值的数据被向后述的主储存部(400)输出，储存于主储存部(400)。
[0041]
(主储存部)参照图1，主储存部(400)可以构成为包括经由接口部(800)与外延成长装置(100)连接的外部储存装置(数据服务器)。主储存部(400)储存以下的信息。
[0042]
(i)应用于单片式外延成长装置(100)的既定源气体供给时间t1及既定掺杂气体流量d1(ii)被从厚度测定装置(200)输出的厚度测定值、及被从电阻率测定装置(300)输出的电阻率测定值(iii)被从控制部(28)输出的上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值。
[0043]
(规格数据储存部)参照图1，规格数据储存部(500)可以构成为包括一般的外部储存装置。规格数据储存部(500)储存作为(iv)规格数据的目标厚度范围及目标电阻率范围。例如，在目标厚度范围为3.90~4.10μm(规格中心：4.00μm)且目标电阻率范围为9.0~11.0ω
・
cm(规格中心：10.0ω
・
cm)的情况下，规格数据储存部(500)储存这些规格数据。
[0044]
图1所例示的结构中，储存(i)、(ii)及(iii)的信息的主储存部(400)、储存(iv)的信息的规格数据储存部(500)由分体的外部储存装置构成。本技术的实施方式不限于此，可以包括单一的外部储存装置构成储存(i)~(iv)的信息的储存部的方式，也可以包括(i)~(iv)的信息分别储存于不同的储存装置的方式。
[0045]
(运算部)运算部(600)可以构成为包括设置于外延晶圆的制造系统(1000)的中央运算处理装置(cpu)。运算部(600)基于从主储存部(400)读取的信息(i)~(iii)、从规格数据储存部(500)读取的信息(iv)，修正既定源气体供给时间t1及既定掺杂气体流量d1，确定修正源气体供给时间t2及修正掺杂气体流量d2。
[0046]
运算部(600)经由接口部(700)将确定的修正源气体供给时间t2及修正掺杂气体流量d2向控制部(28)输出。控制部(28)中，接受该输出，控制源气体调整部(24)及掺杂气体调整部(26)，使得实现被确定的修正源气体供给时间t2及修正掺杂气体流量d2。
[0047]
另外，运算部(600)也将确定的修正源气体供给时间t2及修正掺杂气体流量d2向主储存部(400)输出，将t2及d2作为新的既定源气体供给时间及既定掺杂气体流量、即信息(i)储存。
[0048]
[外延晶圆的制造方法]除了图1还参照图3，对使用外延晶圆的制造系统(1000)的外延晶圆的制造方法进行说明。
[0049]
(步骤s1)步骤s1中，以第1外延成长条件(既定源气体供给时间t1及既定掺杂气体流量d1)制造外延晶圆。具体地，运算部(600)从主储存部(400)读取既定源气体供给时间t1及既定掺杂气体流量d1的信息，经由接口部(700)向控制部(28)输出。控制部(28)控制源气体调整部(24)及掺杂气体调整部(26)，实现t1及d1。
[0050]
这里，t1及d1的确定方法不被特别限定。例如，可以是，既定的源气体供给时间t0及掺杂气体流量d0的条件下，使监控晶圆成长外延膜，之后，测定该外延膜的厚度及电阻率，比较该测定值和规格中心的厚度及电阻率，由此，确定t1及d1。
[0051]
例如，目标厚度范围设为3.90~4.10μm(规格中心：4.00μm)。此外，将源气体的浓度及流量控制成恒定，且以源气体供给时间t0使监控晶圆成长的外延膜的厚度为4.02μm。该情况下，形成比规格中心厚0.5%的外延膜。因此，能够使源气体供给时间t1比t0减少0.5%，t1＝t0
×
0.995。
[0052]
同样地，目标电阻率范围为9.0~11.0ω
・
cm(规格中心：10.0ω
・
cm)。此外，将掺杂气体的浓度控制成恒定，且以掺杂流量d0使监控晶圆成长的外延膜的电阻率为10.1ω
・
cm。该情况下，形成有比规格中心高1%电阻率的外延膜。因此，能够使掺杂流量d1比d0增加1%，d1＝d0
×
1.01。
[0053]
步骤s1中，可以制造多张(例如25张/批次
×
8批次＝200张)的产品用外延晶圆。进而，之后，可以制造使用一张监控晶圆的测定用外延晶圆。
[0054]
另外，如已经说明的那样，在各次的外延成长的过程中，上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值总被读取，作为经时数据被储存于主储存部(400)。
[0055]
(步骤s2)步骤s2中，运算部(600)从主储存部(400)读取第1外延成长条件(既定源气体供给时间t1及掺杂气体流量d1)。此外，运算部(600)从规格数据储存部(500)读取目标厚度范围为3.90~4.10μm(规格中心tec：4.00μm)且目标电阻率范围为9.0~11.0ω
・
cm(规格中心ρec：10.0ω
・
cm)的规格数据。
[0056]
(步骤s3)步骤s3中，关于以第1外延成长条件制造的测定用外延晶圆，外延膜的厚度被厚度测定装置(200)测定。此外，外延膜的电阻率被电阻率测定装置(300)测定。这里所得到的厚度测定值te1及电阻率测定值ρe1被存储于主储存部(400)。另外，作为厚度测定值te1及电阻率测定值ρe1，可以采用晶圆面内的多个点的测定值的平均值。例如，将晶圆半径设为r，可以采用距晶圆中心同一距离(例如，r/2)的多个点(例如4~8点)处的测定值的平均值被作为测定值。
[0057]
然后，运算部(600)从主储存部(400)取得外延膜的厚度测定值te1及电阻率测定值ρe1。
[0058]
(步骤s4)步骤s4中，运算部(600)从主储存部(400)读取上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值。如已经说明的那样，在步骤s1中进行的多次的外延成长中，总读取上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值，作为经时数据储存于灯输出储存部(26)。由此，运算部(600)例如将各次的外延成长中的上下灯的合计输出值的平均值关于全部次数的外延成长读取。由此，运算部(600)能够把握在步骤s1进行多张的外延晶圆的制造的过程的上下灯的合计输出值的变动。
[0059]
另外，执行步骤s2、s3及s4的顺序不被限定。
[0060]
(步骤s5)接着，在步骤s5中，运算部(600)基于从主储存部(400)读取的信息(i)、(ii)及(iii)、以及从规格数据储存部(500)读取的信息(iv)，修正既定源气体供给时间t1及既定掺杂气体流量d1，确定修正源气体供给时间t2及修正掺杂气体流量d2。如上所述，信息(i)是应用于单片式外延成长装置(100)的既定源气体供给时间t1及既定掺杂气体流量d1。信
息(ii)是被从厚度测定装置(200)输出的厚度测定值、及被从电阻率测定装置(300)输出的电阻率测定值。信息(iii)是被从控制部(28)输出的上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值。信息(iv)是作为规格数据的目标厚度范围及目标电阻率范围。
[0061]
以下，对作为第2外延成长条件的修正源气体供给时间t2及修正掺杂气体流量d2的具体的确定方法进行说明。修正源气体供给时间t2及修正掺杂气体流量d2相对于作为第1外延成长条件的既定源气体供给时间t1及既定掺杂气体流量d1，能够通过乘以以下说明的第1修正及第2修正中确定的既定的修正系数来算出。
[0062]
＜第1修正＞第1修正与已经说明的比较方法相同，对应于将测定用外延晶圆的厚度测定值te1及电阻率测定值ρe1与规格数据的目标厚度的规格中心tec及目标电阻率的规格中心ρec分别比较。
[0063]
厚度测定值te1比规格中心tec厚的情况下，为了使源气体供给时间变短，需要使修正系数为比1小的值。厚度测定值te1比规格中心tec薄的情况下，为了使源气体供给时间变长，需要使修正系数为比1大的值。因此，作为用于算出修正系数的数式，可以采用tec/te1或{1＋(tec
‑
te1)/tec}等。
[0064]
电阻率测定值ρe1比规格中心ρec高的情况下，为使掺杂气体流量变多，需要使修正系数为比1大的值。电阻率测定值ρe1比规格中心ρec低的情况下，为使掺杂气体流量变少，需要使修正系数为比1小的值。因此，作为用于算出修正系数的数式，可以采用ρe1/ρec等。
[0065]
＜第2修正＞第2修正是考虑从主储存部(400)读取的上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值的修正。步骤s1中进行多张外延晶圆的制造的过程中，壁沉淀逐渐进行。随着，来自位于腔(10)的外侧的上部灯(20a)及下部灯(20b)的热难以传至腔内的晶圆(w)。并且，晶圆(w)难以被加热。结果，有外延成长速度变慢的倾向。
[0066]
该情况下，通过相同的外延时间形成的外延膜的厚度随着制造数量增加而逐渐变薄。因此，随着壁沉淀进行，需要修正成源气体供给时间变长。此外，随着外延成长速度变慢，每单位时间进入外延膜内的掺杂量增加。结果，以同一掺杂量形成的外延膜的电阻率随着制造数量增加而逐渐变低。因此，随着壁沉淀进行，需要修正成掺杂气体流量变少。
[0067]
第2修正能够作为上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值的修正被执行。这是因为，根据以下这样的原理，随着壁沉淀的进行，上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值下降。首先，壁沉淀进行时，产生来自附着于上部圆顶(11a)的内壁的多晶硅的放射。由于来自多晶硅的放射，上部高温计(22a)检测比晶圆(w)的表面的实温度高的温度。控制部(28)向使上部灯(20a)及下部灯(20b)的输出值下降的方向进行pid控制，使得上部高温计(22a)的检测温度接近既定值(例如1130℃)。结果，晶圆(w)难以被加热。进而，如已经说明的那样，壁沉淀进行时，来自上部灯(20a)及下部灯(20b)的热难以传向腔内的晶圆(w)。由于热难以传向晶圆(w)，晶圆(w)也难以被加热。由此，步骤s1中进行多张外延晶圆的制造的过程中，随着上下灯的合计输出值下降，壁沉淀进行，能够把握外延成长速度变慢。另外，在下部圆顶(11b)的内壁也发生稍许的壁沉淀。因此，基于下部高温计(22b)的检测温度控制上部灯(20a)及下部灯(20b)的输出值的情况下，同样地，上下灯的合计输出值也会下降。
[0068]
这里，在本实施方式中，运算部(600)从主储存部(400)读取的上部灯(20a)及下部灯(20b)的合计输出值向下降的方向变动的情况下，修正成源气体供给时间变长，修正成掺杂气体流量变少。
[0069]
修正系数的确定方法只要是反映上下灯的合计输出值的变动的方法则不被特别限定。修正系数例如能够如下所述地确定。首先，关于步骤s1中制造的最终批次(例如第8批次)的25张，各外延成长时的上下灯的合计输出值的平均值被从主储存部(400)读取。被读取的平均值为w1。此外，关于步骤s1中制造的最终批次的前一批次(例如第7批次)的25张，各外延成长时的上下灯的合计输出值的平均值被从主储存部(400)读取。被读取的平均值为w2。此时，可以基于w1相对于w2的减少量确定修正系数。例如，w1比w2减少1%的情况下，修正成使源气体供给时间变长1%且使掺杂气体流量变少1%。换言之，作为算出相对于源气体供给时间的修正系数的数式，能够采用w2/w1或{1＋(w2
‑
w1)/w2}。此外，作为算出相对于掺杂气体流量的修正系数的数式，能够采用w1/w2。
[0070]
＜修正式的例子＞如以上所示，作为具体的修正式能够列举以下所示的修正式。
[0071]
关于外延成长时间，t1：既定源气体供给时间t2：修正源气体供给时间tec：目标厚度范围的规格中心te1：测定用外延晶圆的外延膜的厚度测定值w1：最终批次的25张的上下灯的合计输出值的平均值w2：最终批次的前一批次的25张的上下灯的合计输出值的平均值的情况下，作为修正式，t2＝t1
×
(tec/te1)
×
(w2/w1)、或、t2＝t1
×
{1＋(tec
‑
te1)/tec}
×
{1＋(w2
‑
w1)/w2}等数式被列举。
[0072]
关于掺杂气体流量，d1：既定掺杂气体流量d2：修正掺杂气体流量ρec：目标电阻率范围的规格中心ρe1：测定用外延晶圆的外延膜的电阻率测定值w1：最终批次的25张的上下灯的合计输出值的平均值w2：最终批次的前一批次的25张的上下灯的合计输出值的平均值的情况下，作为修正式，d2＝d1
×
(ρe1/ρec)
×
(w1/w2)等数式被列举。
[0073]
运算部(600)将如上所述地确定的第2外延成长条件(修正源气体供给时间t2及掺杂气体流量d2)向控制部(28)及主储存部(400)输出。
[0074]
(步骤s6)步骤s6中，控制部(28)控制源气体调整部(24)及掺杂气体调整部(26)，根据由运
算部(600)新确定的第2外延成长条件进行外延晶圆的制造。该步骤s6中，多张(例如25张/批次
×
8批次＝200张)产品用外延晶圆可以被制造。进而，之后，使用1张监控晶圆的测定用外延晶圆可以被制造。
[0075]
(步骤s7)步骤s7中，判定外延晶圆的制造是否继续。外延晶圆的制造继续的情况下(步骤s7：是)，返回步骤s2，上述说明的外延条件的修正(步骤s2~s5)和修正后的外延条件下的外延晶圆的制造(步骤s6)也可以被重复执行。步骤s2~s6被重复执行的情况下，重复次数可以加一。重复次数由n表示。重复次数由n表示的情况下，例如，第n次执行的步骤s2的成长条件表示为第n成长条件。此外，第n次执行的步骤s5或s6的成长条件表示为第(n＋1)成长条件。即，步骤s5中，基于以第n成长条件制造的外延晶圆的测定结果，确定第(n＋1)成长条件。此外，步骤s6中，以步骤s5中确定的第(n＋1)成长条件制造外延晶圆。步骤s7中外延晶圆的制造未继续的情况下(步骤s7：否)，即步骤s2~s6未被重复执行的情况下，图3的外延晶圆的制造方法的执行结束。
[0076]
根据以上说明的本技术的一实施方式的外延晶圆的制造系统(1000)、使用制造系统(1000)的外延晶圆的制造方法，考虑灯输出值的变动地修正源气体供给时间及掺杂气体流量，由此，随着壁沉淀的进行的外延成长速度的现象的影响会被外延晶圆的制造条件适时地反映。结果，外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离会减少。
[0077]
另外，上述说明中，说明了将源气体供给时间及掺杂气体流量的两方修正来控制外延膜的厚度及电阻率的两方的例子。本技术的实施方式不限于此，也可以构成为将源气体供给时间及掺杂气体流量的单方修正来控制外延膜的厚度及电阻率的单方。
实施例
[0078]
(具体例)根据图1及图2所示的外延晶圆的制造系统，图3所示的流程被执行，由此，说明制造外延硅晶圆的具体例。作为产品用晶圆及监控晶圆，均使用直径为300mm、且电阻率为10ω
・
cm的p型单晶体硅晶圆。外延膜的规格为目标厚度范围：3.90~4.10μm(规格中心：4.00μm)、且目标电阻率范围：9.0~11.0ω
・
cm(规格中心：10.0ω
・
cm)。一次外延成长处理中，1130℃下执行60秒的氢烘焙。之后，将作为硅源的sihcl3及作为硼掺杂源的b2h6用氢气稀释的混合反应气体被向外延成长装置的腔内供给。并且，上部灯及下部灯的输出值被进行pid控制，使得上部高温计的检测温度为1130℃。
[0079]
作为厚度测定装置，使用ft
‑
ir方式的膜厚测定器。作为电阻率测定装置使用基于cv法的电阻率测定装置。
[0080]
作为步骤s1，制造8批次200张产品用外延晶圆。之后，用监控晶圆制造一张测定用外延晶圆。之后，通过执行步骤s2~s5，本技术的一实施方式的源气体供给时间及掺杂气体流量的修正被执行。之后，作为步骤s6，以修正后的源气体供给时间及掺杂气体流量，制造8批次200张产品用外延晶圆。之后，用监控晶圆制造一张测定用外延晶圆。本实施例中，重复执行步骤s2~s6直至制造的测定用外延晶圆的数为30张。另外，源气体供给时间及掺杂气体流量的修正被基于以下的修正式执行。
[0081]
t2＝t1
×
(tec/te1)
×
(w2/w1)
d2＝d1
×
(ρe1/ρec)
×
(w1/w2)。
[0082]
(比较例)比较例中，除了不进行考虑灯输出值的变动的修正以外，以与上述的本技术的具体例相同的方法制造外延硅晶圆。比较例中源气体供给时间及掺杂气体流量的修正被基于以下的修正式执行。
[0083]
t2＝t1
×
(tec/te1)d2＝d1
×
(ρe1/ρec)另外，比较例的方法为，全部由作业者进行(i)使监控晶圆成长的外延膜的厚度及电阻率的测定、(ii)基于该测定结果的下次以后的源气体供给时间及掺杂气体流量的确定、(iii)对于外延成长装置设定确定的源气体供给时间及掺杂气体流量。
[0084]
[cpk的评价]关于本技术的具体例及比较例，测定30张监控晶圆的外延膜的厚度及电阻率。并且，测定值距规格中心的的偏离被以工序能力指数cpk评价。表示为，cpk的值越大，测定值距规格中心的偏离越少。本技术的具体例及比较例各自的测定结果在表1表示。
[0085]
表1。
[0086]
从表1可知，应用本技术的具体例制造的外延膜的厚度及电阻率的cpk为，比应用比较例制造来制造的外延膜的厚度及电阻率的cpk大的值。即，本技术的具体例与比较例相比，能够减少制造的外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离。
[0087]
产业上的可利用性根据本技术的外延晶圆的制造系统及制造方法，能够高精度地控制源气体供给时间及掺杂气体流量。结果，能够减少外延膜的厚度及电阻率相对于规格中心的偏离。
[0088]
附图标记说明1000外延晶圆的制造系统100单片式外延成长装置10腔11a上部圆顶11b下部圆顶12基座14基座支承轴16气体供给口18气体排气口20a上部灯20b下部灯22a上部高温计22b下部高温计
24源气体调整部26掺杂气体调整部28控制部200厚度测定装置300电阻率测定装置400主储存部(储存部)500规格数据储存部(储存部)600运算部700接口部800接口部。