气相成长装置的污染量测定方法及磊晶晶片的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测定气相成长装置的污染量的方法、及利用该方法制造磊晶晶片的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，作为CCD (Charge Coupled Device 电荷親合器件)或 CIS (Contact ImageSensor，接触式影像传感器)等摄像组件用基板，会使用在硅晶片上气相成长硅膜的硅磊晶晶片。这种摄像组件用的磊晶晶片中，重要的是降低晶片中重金属的杂质水平。因为，若晶片内存在重金属杂质，则会产生称为白瑕疵(白点)的不良状况。
[0003]—般而g，在尚温下使嘉晶I旲气相成长以制造嘉晶晶片。因此，当形成嘉晶I旲时，若气相成长装置的腔室内存在金属杂质，则所制造的磊晶晶片会受到金属杂质的污染。该金属污染源，包括例如用作原料的硅结晶或含硅化合物，还包括当维护(清洁)气相成长装置时所附着的金属杂质、构成腔室的素材中所含的金属杂质、装置及管道是统中通常使用的不锈钢成分等。
[0004]先前，已知测定磊晶晶片内的金属杂质，根据其测定结果来评价制造该磊晶晶片的气相成长装置的清洁度(污染程度)的方法(例如，参照专利文献I)。专利文献I的方法是利用晶片寿命(wafer life time)(以下有时简称为WLT)法测定娃晶片中的金属杂质。作为该WLT法的代表性方法，有微波光电导衰减法(microwave photoconductivity decay)少数载子寿命法(以下简称为U-PCD法)。该方法包括，例如通过对样本(基板)照射光而利用微波的反射率变化来检测出产生的少数载子的寿命，从而评价样本中的金属杂质。
[0005]若金属进入晶片内，则该WLT值会减小，故而，通过对于经热处理或气相成长的晶片的WLT值进行测定而进行评价，能对热处理炉内或气相成长装置内的金属污染进行管理。即，通过准备污染管理用晶片且利用实际步骤中使用的热处理炉或气相成长装置进行热处理，测定热处理后晶片的WLT值，能判断热处理炉或气相成长装置是否被金属杂质污染。
[0006]专利文献1:日本特开2010-40813号公报
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]然而，就(XD、CIS等摄像组件用的Il晶晶片而目，为了防止广生白瑕癒，晶片的尚纯度化成为课题，因此，需要高精度地测定气相成长装置的污染量。然而，近年来，随着高精度化，目前的测定方式无法明确地解决白瑕疵。即仍会发生如下情况:，在多个磊晶晶片之间，尽管由WLT法等所测出的金属杂质的污染量之差较小，但在一个晶片上会产生白瑕疵，而在另一晶片上未产生白瑕疵。因此认为，在现有的方式中，尚不能高精度地测定金属杂质的污染量。
[0009]本发明是鉴于上述情况而完成，其课题在于提供一种能高精度地测定气相成长装置的污染量的方法、及能制造高纯度的磊晶晶片的方法。
[0010]技术方案
[0011]用于解决上述问题的、本发明的气相成长装置的污染量测定方法包含如下步骤:
[0012]气相蚀刻步骤，通过利用HCl气体的气相蚀刻而对气相成长装置的腔室内进行清洁;
[0013]热处理步骤，在经上述气相蚀刻后的上述腔室内在非氧化性气氛下对既定片数的晶片逐片地依次进行热处理；及
[0014]测定步骤，测定上述热处理步骤中经热处理的各晶片表面上的金属杂质的浓度，来作为上述气相成长装置的污染量；
[0015]以既定的次数重复实施上述气相蚀刻步骤及上述热处理步骤，在上述热处理步骤中使每次使用相同的晶片且每次进行热处理的晶片的顺序不变，当上述气相蚀刻步骤及上述热处理步骤已实施上述既定次数之后实施上述测定步骤。
[0016]根据本发明，在气相蚀刻步骤中，因在腔室内利用HCl气体进行气相蚀刻，故会产生HCl气体与气相成长装置内存在的金属杂质的反应生成物，且该反应生成物的一部分残留于腔室内。当实施气相蚀刻之后，将既定片数的半导体晶片逐片置入腔室，且在非氧化性气氛下逐片依次进行热处理(热处理步骤)，因此，各晶片表面会被气相蚀刻步骤中所产生且残留于腔室内的金属杂质污染。由于是以既定的次数重复实施该等气相蚀刻步骤及热处理步骤，故而，能使由金属杂质所致的污染浓缩于晶片的表层。测定步骤中，通过对实施了既定次数的气相蚀刻步骤及热处理步骤后的晶片表面上的金属杂质的浓度进行测定，从而能使气相成长装置的污染定量化，且能以高精度地对气相成长装置的污染进行测定。
[0017]而且，当热处理步骤中进行热处理的晶片的片数为多个时，在热处理步骤中使每次使用相同的晶片且每次进行热处理的晶片的顺序不变，因此，可在各晶片表面的金属污染上反映出热处理的顺序。从而，能观察自多个晶片测定出的金属杂质的浓度间关是，由此容易判断例如气相成长装置的污染的原因(污染原因在于气相蚀刻的清洁、或是存在清洁以外的污染原因等)。
[0018]而且，就热处理步骤中的非氧化性气氛而言，优选为氢气气氛。由此，能实现非氧化性气氛下的热处理，从而能防止热处理时在晶片的表面形成氧化膜，使表面容易产生金属污染。
[0019]而且，作为热处理步骤中进行热处理的晶片的片数，优选为3片以上的片数。由此，与晶片仅为I片、2片时相比，能获得大量的信息(金属杂质浓度的衰退)，从而能容易判断气相成长装置的清洁度(污染程度)的好坏、或污染原因。
[0020]而且，气相蚀刻步骤及热处理步骤的重复次数优选设为4次以上。通过设为4次以上，而使金属杂质的测定精度尤其良好，获得多个晶片间金属杂质的浓度差异明显的实验结果。因此，通过将重复次数设为4次以上，能容易判断气相成长装置的清洁度的好坏、或污染原因。
[0021]而且，作为热处理步骤中的热处理的条件，优选设为1000°C?1200°C下、时间30
秒以上。由此，能良好地使晶片表面产生金属污染。
[0022]而且，在测定步骤中，优选为，将晶片表面上的污染回收，利用ICP — MS测定金属杂质的浓度。由此，能获得金属杂质的浓度，从而能使气相成长装置的污染定量化(能测定污染量)。此时，可通过将回收污染的范围设为晶片表面的全部范围，而获得全部范围的金属杂质的浓度。另一方面，可通过将回收污染的范围设为晶片表面的部分范围，而能获得该部分范围的金属杂质的浓度。由此，例如能通过测定同一晶片上的不同的多个部分范围的浓度，而获得金属杂质的浓度的面内分布。
[0023]而且，于测定步骤中，优选为测定Mo浓度作为金属杂质的浓度。Mo相对于作为晶片的硅晶片，其扩散速度缓慢。因此，通过重复气相蚀刻步骤及热处理步骤，能使Mo浓缩于半导体晶片的表层，且在测定步骤能高精度地测定Mo浓度。而且，作为进行热处理的晶片，优选使用硅晶片。
[0024]本发明之磊晶晶片的制造方法，其特征在于:采用本发明的气相成长装置的污染量测定方法，并且使用根据该污染量测定方法的测定结果而使金属杂质的污染减少至一定水平以下的气相成长装置，在晶片上使磊晶膜气相成长。由此，通过使用采用本发明的污染量测定方法而使金属污染减少至一定水平以下的气相成长装置，即本发明的可以高精度地测定气相成长装置的污染量的污染量测定方法，从而获得高纯度的磊晶晶片。
【附图说明】
[0025]图1是气相成长装置10之侧面剖视图。
[0026]图2是气相成长装置的清洁度评价方法的流程图。
[0027]图3是实施例1的测定结果，且表示Mo浓度的晶片片数依赖性、以及VE (VaporEtching，气相蚀刻)及热处理次数依赖性的图。
[0028]图4是实施例1的比较例的测定结果，且表示VE及热处理已实施4次时的3片晶片的WLT的图。
[0029]图5是表不直径为300mm晶片的内周部及外周部的不意图。
[0030]图6是实施例2的测定结果，且表示将WSA的液滴扫描范围设为内周部、外周部时各自的Mo浓度的示意图。
[0031]图7是实施例3的测定结果，且表示当气相成长装置维护后磊晶晶片的生产片数有若干变化时的Mo浓度及WLT的示意图。
【具体实施方式】
[0032]以下，参照附图，对于本发明之气相成长装置的污染量测定方法及磊晶晶片之制造方法的实施方式进行说明。图1中，作为本发明的污染量测定方法的应用对象即气相成长装置的优选一例，是表示叶片式气相成长装置10的侧面剖视图。该气相成长装置10是于硅晶片W的表面上气相成长硅单晶膜的装置(制造硅磊晶晶片的装置)。气相成长装置10具备透明石英构件13、14，其自上下夹住由SUS构成的腔室底座11而形成腔室12(反应容器)；不透明石英构件15、16，其设于腔室12的内部且自内侧覆盖腔室底座11 ;及基座17 (susceptor)，其水平地支撑娃晶片W