DE112017006558T5 - Verfahren zur Herstellung von epitaktischem Siliciumwafer - Google Patents

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Motonori Nakamura
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers zur Verfügung gestellt, das eine ausgezeichnete Produktivität besitzt und die Ausbildung einer Rückseitentrübung in aufeinanderfolgenden Epitaxiewachstumsprozeduren zur Einzelwafer-Bearbeitung an einer Vielzahl von Siliciumwafern ohne Reinigung einer Prozesskammer nach jeder Epitaxiewachstumsprozedur verhindert. Das Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers schließt ein: einen Schritt, in dem ein Siliciumwafer zugeführt wird; einen Schritt, in dem eine Siliciumepitaxieschicht ausgebildet wird; einen Schritt, in dem der Siliciumwafer entnommen wird; und einen Reinigungsschritt. Der Reinigungsschritt wird vor und nach Wiederholen für eine vorher festgelegte Zahl von Malen einer Reihe von Wachstumsprozeduren, die den Schritt der Zuführung des Siliciumwafers, den Schritt der Ausbildung der Siliciumepitaxieschicht und den Schritt der Entnahme des Siliciumwafers einschließen, durchgeführt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers, in dem mehrere Siliciumwafer wiederholten Epitaxiewachstumsprozeduren in einer Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung ohne Reinigung einer Prozesskammer nach jedem Prozess unterzogen werden.
  • STAND DER TECHNIK
  • Epitaktische Siliciumwafer, die erhalten werden durch epitaktisches Wachsen einer Siliciumepitaxieschicht auf einem Siliciumwafer, werden als Bauelementsubstrate zur Herstellung unterschiedlicher Arten von Halbleiterbauelementen, wie beispielsweise Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSETs), dynamische RAMs (DRAMs), Leistungstransistoren und Halbleiter-Bildsensoren mit Rückseitenbeleuchtung, verwendet.
  • Das epitaktische Wachstum auf einem Siliciumwafer wird typischerweise unter Verwendung einer Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung durchgeführt. 1 zeigt eine typische Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung. Diese Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung schließt eine Schleusenkammer (Load-Lock-Kammer) 100 mit einer Stickstoffatmosphäre, eine Transferkammer 200 mit einer Stickstoffatmosphäre, eine Prozesskammer 300 mit einer Wasserstoffatmosphäre und ein Lagergehäuse 400 ein. Eine Reihe von Epitaxiewachstumsprozeduren wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
  • Das Lagergehäuse 400 und die Schleusenkammer 100 sind unter Verwendung eines Schiebers (gate valve) 50 verbunden. Der Schieber 50 wird geöffnet, um einen Siliciumwafer 10 aus dem Lagergehäuse 400 zu der Schleusenkammer 100 zu überführen. Der Schieber 50 wird erneut geschlossen. Ferner wird ein Schieber 150 zwischen der Schleusenkammer 100 und der Transferkammer 200 geöffnet, um den Siliciumwafer 10 unter Verwendung einer Transfereinheit (nicht gezeigt) aus der Schleusenkammer 100 zu entnehmen. Ferner wird der Siliciumwafer 10 zu der Transferkammer 200 überführt und der Schieber 150 geschlossen.
  • Als nächstes wird, wenn ein Schieber 250 zwischen der Transferkammer 200 und der Prozesskammer 300 geöffnet wird, der Siliciumwafer 10 unter Verwendung der Transfereinheit von der Transferkammer 200 zu der Prozesskammer 300 überführt. Wenn der Siliciumwafer 10 auf einen Suszeptor 310 in der Prozesskammer 300 gelegt wurde, wird der Schieber 250 geschlossen. Danach wird der Siliciumwafer 10 dem Epitaxiewachstum in der Prozesskammer 300 unterzogen und eine Siliciumepitaxieschicht 20 wird auf dem Siliciumwafer 10 gebildet und so ein epitaktischer Siliciumwafer 1 erhalten.
  • Der resultierende epitaktische Siliciumwafer 1 wird durch die obige Reihe von Wachstumsprozeduren in umgekehrter Reihenfolge zu der Reihenfolge der oben beschriebenen Reihe von Wachstumsprozeduren aus der Prozesskammer 300 über die Transferkammer 200 zu der Schleusenkammer 100 überführt, und er wird dann in einem Lagergehäuse für die Lagerung von Wafern gelagert. Eine Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung ist gewöhnlich zusätzlich zu der Schleusenkammer 100 und dem Lagergehäuse (storage enclosure) 400 zur Entnahme des Siliciumwafers 10, der dem Epitaxiewachstum unterzogen werden soll (nachfolgend auch als „Filmabscheidung“ bezeichnet), mit einer Schleusenkammer und einem Lagergehäuse zur Lagerung von epitaktischen Siliciumwafern 1, nachdem diese der Filmabscheidung unterzogen worden sind, ausgestattet. Es ist zu beachten, dass der Kürze halber die Schleusenkammer und das Waferlagergehäuse zur Lagerung in 1 nicht gezeigt sind.
  • JP H11-186363 A (PTL 1) offenbart beispielsweise eine Vorrichtung zur Halbleiterbearbeitung, die eine Schleusenkammer, die ein Lagergehäuse für die Lagerung von Halbleiterwafern einschließt, wobei diese Kammer verwendet wird, um Halbleitersubstrate zuzuführen und zu entnehmen; eine Prozesskammer zur Bearbeitung der Halbleitersubstrate; und eine Transferkammer, die mit der Schleusenkammer und der Prozesskammer mit entsprechenden Schiebern verbunden ist und verwendet wird, um das Halbleitersubstrat zwischen angrenzenden Kammern zu transportieren, aufweist.
  • Hier wird, wenn Epitaxiewachstum durchgeführt wird, Silicium unter Bildung einer Siliciumepitaxieschicht auf einer Siliciumwaferoberfläche abgeschieden; Silicium wird jedoch auch an der inneren Wandfläche der Prozesskammer, einem Suszeptor etc. abgeschieden. Deswegen wird nach dem Epitaxiewachstum das Innere der Prozesskammer durch Dampfphasenätzung der Abscheidungen beispielsweise unter Verwendung von Chlorwasserstoffgas gereinigt.
  • Die Verfahren zur Reinigung der Prozesskammer beim Epitaxiewachstum, das unter Verwendung einer Epitaxiewachstumsvorrichtung durchgeführt wird, können grob in die folgenden zwei Kategorien eingeteilt werden. Ein erstes Verfahren ist ein Verfahren, bei dem das Innere der Prozesskammer jedes Mal gereinigt wird, wenn ein Epitaxiewachstumsprozess durchgeführt wird (nachstehend auch als ein „Einzel-Depo-Prozess“ bezeichnet). Ein zweites Verfahren ist ein Verfahren, bei dem ein Epitaxiewachstumsprozess an mehreren Siliciumwafern wiederholt wird, ohne Reinigung der Prozesskammer nach jedem Epitaxiewachstumsprozess (nachstehend als ein „Multi-Depo-Prozess“ bezeichnet).
  • Unterschiede zwischen dem Einzel-Depo-Prozess und dem Multi-Depo-Prozess werden unter Verwendung der in 2 illustrierten Beispiele des Prozesses A und des Prozesses B näher beschrieben. In dem Einzel-Depo-Prozess, wie dem in 2 illustrierten Prozess A, wird zuerst eine Reinigungsprozedur C1 der Prozesskammer durchgeführt und eine Epitaxiewachstumsprozedur E1 wird dann an einem ersten Siliciumwafer durchgeführt, der aus einem Lagergehäuse über eine Schleusenkammer und eine Transferkammer in die Prozesskammer zugeführt wurde, und so ein erster epitaktischer Siliciumwafer gebildet. Als nächstes wird der gebildete epitaktische Siliciumwafer aus der Prozesskammer durch die Transferkammer der Reihe nach zu einer Schleusenkammer und einem Lagergehäuse zur Lagerung überführt. Nachdem eine Reinigungsprozedur C2 für die Prozesskammer durchgeführt wurde, wird ein zweiter Siliciumwafer der Prozesskammer zugeführt und einer Epitaxiewachstumsprozedur E2 unterzogen und so ein zweiter epitaktischer Siliciumwafer ausgebildet. Solche Reinigungs- und Epitaxiewachstumsprozeduren werden der Reihe nach wiederholt, um in dem Beispiel von Prozess A in 2 fünf Siliciumwafer auszubilden.
  • Die Epitaxiewachstumsprozeduren E1, E2, ... und E5 schließen Heizen, Wasserstoff-Ausheizen (Bake-Out), Filmabscheidung und Abkühlen ein, und die Prozesse sind in Prozess A in 2 durch die Prozesstemperaturen angegeben. Dieselben Bezeichnungen werden auch für Prozess B verwendet. Ferner schließen Reinigungsprozeduren C1, C2, ... und C6 einen Heizprozess, einen Wasserstoff-Bake-Out-Prozess, einen Dampfphasenätzprozess, einen Si-Beschichtungsprozess auf einem Suszeptor und einen Kühlprozess ein und wie in den Epitaxiewachstumsprozeduren sind die Prozesse der Reinigungsprozeduren in Prozess A der 2 durch die Prozesstemperaturen angegeben. Dasselbe gilt für die Reinigungsprozeduren C1' und C2' in Prozess B.
  • Andererseits wird in dem Multi-Depo-Prozess zuerst die Reinigungsprozedur C1' für die Prozesskammer durchgeführt, wie in Prozess B der 2 illustriert ist. Ein Siliciumwafer wird dann in die Prozesskammer zugeführt und der Epitaxiewachstumsprozedur E1 unterzogen und so ein epitaktischer Siliciumwafer gebildet. Der gebildete epitaktische Siliciumwafer wird der Reihe nach durch die Schleusenkammer und das Lagergehäuse zur Lagerung überführt; der nächste Siliciumwafer wird jedoch der Prozesskammer zugeführt, ohne dass eine Reinigung durchgeführt wird. So werden mehrere Siliciumwafer wiederholten Epitaxiewachstumsprozeduren ohne Reinigung nach jeder Epitaxiewachstumsprozedur unterzogen, und nach Durchführung der Epitaxiewachstumsprozedur für eine vorher festgelegte Zahl von Malen (fünfmal in Prozess B der 2), wird die Reinigungsprozedur C2' für die Prozesskammer durchgeführt (die Reinigungsprozedur C2' kann auch als Reinigung für den nächsten Depo-Prozess des Multi-Depo-Prozesses dienen). Es ist zu beachten, dass die obige, vorher festgelegte Zahl von Malen, d.h., die Zahl der Epitaxiewachstumsprozeduren, die in dem Multi-Depo-Prozess ohne Reinigung wiederholt werden, nachfolgend als „Multi-Depo-Zahl“ bezeichnet wird.
  • In dem Einzel-Depo-Prozess kann Siliciumabscheidung in der Prozesskammer jedes Mal beseitigt werden, wenn eine Epitaxiewachstumsprozedur durchgeführt wird, so dass, verglichen mit dem Multi-Depo-Prozess, eine stabile Qualität erreicht werden kann. Denn die Siliciumabscheidung in der Prozesskammer nimmt mit jeder durchgeführten Epitaxiewachstumsprozedur zu, wie oben beschrieben wurde.
  • Andererseits ist in dem Multi-Depo-Prozess, wie aus dem Vergleich der abgelaufenen Zeit zwischen Prozess A und Prozess B, die in 2 illustriert ist, zu sehen ist, die Bearbeitungszeit jeder Reinigungsprozedur länger als in dem Einzel-Depo-Prozess. Wenn jedoch dieselbe Zahl von epitaktischen Siliciumwafern gebildet wird, ist die Gesamtbearbeitungszeit in dem Multi-Depo-Prozess üblicherweise kürzer als in dem Einzel-Depo-Prozess, und somit besitzt der Multi-Depo-Prozess eine ausgezeichnete Produktivität. Entsprechend wird abhängig von der Spezifikation des zu bildenden epitaktischen Siliciumwafers einer dieser Prozesse verwendet. Es ist zu beachten, dass die Bearbeitungszeit einer Reinigungsprozedur in dem Multi-Depo-Prozess länger ist, weil die Menge von Siliciumabscheidungen zunimmt, wenn mehrere Epitaxiewachstumsprozeduren durchgeführt werden, anders als in dem Einzel-Depo-Prozess.
  • JP 2013-123004 A (PTL 2) beschreibt, dass dann, wenn der Multi-Depo-Prozess viele Male durchgeführt wird, eine sogenannte Rückseitentrübung (backside haze) leicht an der rückseitigen Oberfläche eines epitaktischen Siliciumwafers in der letzten Hälfte des Multi-Depo-Prozesses ausgebildet wird und so ein schlechtes Aussehen hervorruft. In PTL 2 wird die Bildung einer Rückseitentrübung in dem Multi-Depo-Prozess verhindert, indem der Heizprozess in der Prozesskammer in dem Wasserstoff-Bake-Out-Schritt kontrolliert wird.
  • ZITATLISTE
  • Patentliteratur
    • PTL 1: JP H11-186363 A
    • PTL 2: JP 2013-123004 A
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • (Technische Aufgabe)
  • Weil ein epitaktischer Siliciumwafer mit einer Rückseitentrübung als ein fehlerhaftes Produkt angesehen wird, ist es erforderlich, dass dann, wenn der Multi-Depo-Prozess verwendet wird, die Multi-Depo-Zahl innerhalb des Bereichs eingestellt wird, in dem sich die oben beschriebene Rückseitentrübung nicht bildet. Um die Produktionseffizienz für den epitaktischen Siliciumwafer zu verbessern, ist es im Hinblick auf die Verbesserung der Produktivität bevorzugt, dass die Maximalzahl von Malen, die der Multi-Depo-Prozess wiederholt werden kann (nachfolgend „Maximal-Multi-Depo-Zahl“), erhöht wird, und der Multi-Depo-Prozess eine Maximal-Multi-Depo-Zahl von Malen durchgeführt wird, weil die Produktivität verbessert werden kann. Obwohl die in PTL 2 beschriebene Technik die Maximal-Multi-Depo-Zahl erhöhen kann, besteht immer noch Raum für Verbesserung.
  • Als erstes muss, weil die Maximal-Multi-Depo-Zahl abhängig von den Bedingungen, wie den Vorrichtungsspezifikationen und den Epitaxiewachstumsbedingungen in dem Multi-Depo-Prozess, variiert, die Multi-Depo-Zahl berücksichtigt und wie erforderlich angepasst werden. Eine Multi-Depo-Zahl, die in einem solchen Maße geringer ist als eine erwartete Maximal-Depo-Zahl, dass eine Rückseitentrübung nicht hervorgerufen wird, kann nahezu sicherstellen, dass die Bildung einer Rückseitentrübung verhindert werden kann; eine solche Zahl führt jedoch zu einer ungenügenden Produktivität.
  • Es könnte folglich hilfreich sein, ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers zur Verfügung zu stellen, das eine ausgezeichnete Produktivität besitzt und die Bildung einer Rückseitentrübung, bei der Wiederholung der Epitaxiewachstumsprozeduren zur Einzelwaferbearbeitung an mehreren Siliciumwafern ohne Reinigen einer Prozesskammer nach jeder Epitaxiewachstumsprozedur vermeidet.
  • (Lösung der Aufgabe)
  • Wir haben verschiedene Studien durchgeführt, um das obige Ziel zu erreichen. Wir studierten zuerst die Ursache der Bildung einer Trübung an der rückseitigen Oberfläche in der letzten Hälfte des Prozesses des Multi-Depo-Prozesses, wohingegen sich keine Rückseitentrübung in einem frühen Stadium des Prozesses bildet, wenn mehrere Siliciumwafer wiederholten Epitaxiewachstumsprozeduren zur Einzelwaferbearbeitung ohne Reinigung einer Prozesskammer nach jeder Epitaxiewachstumsprozedur, nämlich dem Multi-Depo-Prozess, unterzogen werden. Hier ist denkbar, dass die Bildung einer Rückseitentrübung an einer natürlichen Oxidschicht, die durch Wasserstoffgas an der rückseitigen Oberfläche eines Siliciumwafers unreduziert gelassen wurde, durch den Massentransfer oder die Ätzung, die durch eine Reaktion zwischen einem Chlor (Cl)-haltigen Gas, das die rückseitige Oberfläche des Siliciumwafers erreicht, und Silicium auf dem Suszeptor hervorgerufen wird.
  • In dem Prozess des Multi-Depo-Prozesses werden eine Schleusenkammer und eine Transferkammer durch Spülen mit Stickstoffgas mit Stickstoffgas gespült gehalten, um eine Stickstoffatmosphäre in den Kammern aufrecht zu erhalten. Wenn jedoch ein Siliciumwafer aus der Schleusenkammer in die Transferkammer überführt wird, wird angenommen, dass Restsauerstoff aus der Atmosphäre, wenn auch geringfügig, in die Transferkammer fließt. Ferner ist in der Transferkammer auch Sauerstoff aus einer natürlichen Oxidschicht mit einer Dicke von mehreren Nanometern, die auf einer nackten Siliciumoberfläche des Siliciumwafers gebildet ist, vorhanden.
  • Obwohl die Transferkammer mit Stickstoffgas gespült gehalten wird, wird angenommen, dass solcher Sauerstoff sich mit Fortschreiten des Multi-Depo-Prozesses in der Transferkammer allmählich akkumuliert und aufbaut. Es wird beispielsweise angenommen, dass sich, wenn der Prozess die letzte Hälfte des Multi-Depo-Prozesses durchläuft, sich Sauerstoff beispielsweise durch Adsorption an und Desorption von der inneren Oberfläche der Transferkammer akkumuliert. Wir haben die Schlussfolgerung getroffen, dass eine solche Akkumulation von Sauerstoff in der Transferkammer die Dicke der natürlichen Oxidschicht, wenn auch geringfügig, erhöht und zur Bildung einer Rückseitentrübung in der letzten Hälfte des Multi-Depo-Prozesses führen wird.
  • Vor diesem Hintergrund haben wir die Zahl der Stickstoffspüloperationen in der Transferkammer mit Fokus auf die Evakuierungsrate von Sauerstoff in der Transferkammer geändert und gefunden, dass die Maximal-Multi-Depo-Zahl, d.h., die Maximalzahl von Malen, die der Multi-Depo-Prozess durchgeführt werden kann, variiert. Wir haben weitere Studien durchgeführt, und gefunden, dass die Multi-Depo-Zahl in hohem Maße von der obigen Zahl der Spüloperationen abhängt. Dieser Befund führt zu der vorliegenden Offenbarung.
  • Im Einzelnen schließt die vorliegende Offenbarung in erster Linie die folgenden Merkmale ein.
  • (1) Ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers, bei dem man eine Siliciumepitaxieschicht auf einem Siliciumwafer epitaktisch wachsen lässt und das die folgenden Schritte umfasst:
    • einen ersten Schritt, in dem ein einzelner Siliciumwafer aus einer ersten Schleusenkammer in eine Transferkammer überführt wird, die mit Stickstoffgas gespült gehalten wird;
    • einen zweiten Schritt, in dem der einzelne Siliciumwafer aus der Transferkammer in eine Prozesskammer überführt wird;
    • einen dritten Schritt, in dem eine Siliciumepitaxieschicht auf einer Oberfläche des einzelnen Siliciumwafers in der Prozesskammer ausgebildet wird;
    • einen vierten Schritt, in dem der einzelne Siliciumwafer, auf dem die Siliciumepitaxieschicht ausgebildet ist, aus der Prozesskammer zu der Transferkammer überführt wird und dann der einzelne Siliciumwafer zu der zweiten Schleusenkammer überführt wird; und
    • einen Reinigungsschritt, in dem die Prozesskammer mit einem Chlorwasserstoff-haltigen Gas dampfgeätzt wird,
    • wobei der Reinigungsschritt vor oder nach Wiederholen für eine vorher festgelegte Zahl von Malen einer Reihe von Wachstumsprozeduren, die den ersten Schritt, den zweiten Schritt, den dritten Schritt und den vierten Schritt unter denselben Bedingungen einschließt, durchgeführt wird, und
    • eine Korrespondenz zwischen einer Gesamtzahl von Stickstoffspülungen der Transferkammer durch die Reihe von Wachstumsprozeduren, die die vorher festgelegte Zahl von Malen durchgeführt wird hindurch, und einer Maximalzahl der Reihen der Wachstumsprozeduren vorher festgelegt wird, und die vorher festgelegte Zahl von Malen innerhalb der Maximalzahl der Reihen der Wachstumsprozeduren eingestellt wird.
  • (2) Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers gemäß (1) oben, bei dem die Maximalzahl der Reihen der Wachstumsprozeduren bestimmt wird auf Basis einer Schwellenwertzahl von Malen, durch die eine Rückseitentrübung an einer rückseitigen Oberfläche des epitaktischen Siliciumwafers ausgebildet wird.
  • (3) Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers gemäß (1) oder (2) oben, bei dem bei der vorherigen Festlegung der Korrespondenz eine Flussrate von Stickstoffspülgas für die Transferkammer geändert wird und eine Auslassgeschwindigkeit für die Transferkammer abhängig von der Änderung der Flussrate des Stickstoffspülgases einreguliert wird.
  • (Vorteilhafter Effekt)
  • Diese Offenbarung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers zur Verfügung, das eine ausgezeichnete Produktivität besitzt und die Bildung einer Rückseitentrübung bei der Wiederholung von Epitaxiewachstumsprozeduren zur Einzelwaferbearbeitung an mehreren Siliciumwafern ohne Reinigung einer Prozesskammer nach jeder Epitaxiewachstumsprozedur vermeidet.
  • Figurenliste
  • In den beigefügten Zeichnungen ist:
    • 1 eine schematische Ansicht, die eine typische Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung illustriert;
    • 2 ein Diagramm, das Reinigungsverfahren für eine Prozesskammer einer Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung illustriert;
    • 3 ist ein Graph, der den Zusammenhang zwischen der Zahl der Reihen von Epitaxiewachstumsprozeduren und dem Trübungswert im Experimentalbeispiel 1 zeigt;
    • 4. ist ein Graph, der den Zusammenhang zwischen der Gesamtspülzahl für eine Transferkammer und der Maximal-Multi-Depo-Nummer in Experimentalbeispiel 2 zeigt; und
    • 5 ist ein Graph, der den Zusammenhang zwischen der Spülzahl für eine Transferkammer pro Abscheidung und der Maximal-Multi-Depo-Nummer in Experimentalbeispiel 2 zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen dieser Offenbarung werden nunmehr mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass der Kürze halber lediglich Hauptmerkmale der Struktur schematisch dargestellt sind.
  • (Verfahren zur Herstellung von epitaktischem Siliciumwafer)
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers gemäß dieser Ausführungsform ist ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers, das eine Siliciumepitaxieschicht auf einer Oberfläche eines Siliciumwafers epitaktisch wachsen lässt. Hier werden bei der Beschreibung des Herstellungsverfahrens gemäß dieser Ausführungsform die Bezugszahlen für die oben mit Bezug auf 1 beschriebene typische Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung verwendet.
  • Das Herstellungsverfahren dieser Ausführungsform schließt einen ersten Schritt, in dem ein einzelner Siliciumwafer 10 aus einer ersten Schleusenkammer 100 in eine mit Stickstoffgas gespült gehaltene Transferkammer 200 überführt wird; einen zweiten Schritt, in dem der einzelne Siliciumwafer 10 aus der Transferkammer 200 in eine Prozesskammer 300 überführt wird; einen dritten Schritt, in dem in der Prozesskammer 300 eine Siliciumepitaxieschicht 20 auf einer Oberfläche des einzelnen Siliciumwafers 10 gebildet wird; einen vierten Schritt, in dem der einzelne Siliciumwafer 10, auf dem die Siliciumepitaxieschicht 20 gebildet wurde (d.h., ein epitaktischer Siliciumwafer 1) aus der Prozesskammer 300 zu der Transferkammer 200 und dann zu einer zweiten Schleusenkammer (nicht gezeigt) überführt wird; und einen Reinigungsschritt der Dampfätzung in der Prozesskammer 300 mit einem Chlorwasserstoff-haltigen Gas ein.
  • Wie in dem mit Bezug auf Prozess B in 2 beschriebenen Multi-Depo-Prozess wird der Reinigungsschritt vor und nach Wiederholen einer Reihe von Wachstumsprozeduren, eingeschlossen den ersten Schritt, den zweiten Schritt, den dritten Schritt und den vierten Schritt unter denselben Bedingungen, für eine vorher festgelegte Zahl von Malen durchgeführt. Hier in dieser Ausführungsform wird die Korrespondenz zwischen der Gesamtzahl von Stickstoffspüloperationen in der Transferkammer durch die Reihe von Wachstumsprozeduren, die die vorher festgelegte Zahl von Malen durchgeführt werden, hindurch und der Maximalzahl der Reihen von Wachstumsprozeduren vorher festgelegt, und die vorher festgelegte Zahl von Malen wird innerhalb der Maximalzahl der Reihen der Wachstumsprozeduren eingestellt.
  • In dieser Ausführungsform wird nachstehend der Prozess der Wiederholung der obigen Reihe von Wachstumsprozeduren für eine vorher festgelegte Zahl von Malen unter denselben Bedingungen als „Multi-Depo-Prozess“ bezeichnet und die vorher festgelegte Zahl von Malen als „Multi-Depo-Zahl“, und die oben erwähnte Maximalzahl der Reihen von Wachstumsprozeduren wird als „Maximal-Multi-Depo-Zahl“ bezeichnet. Wenn der Multi-Depo-Prozess eine Zahl von Malen durchgeführt wird, die die Maximal-Multi-Depo-Zahl lediglich einmal übersteigt, werden Fehler, wie beispielsweise eine Rückseitentrübung, hervorgerufen. Ferner werden Epitaxiewachstumsprozeduren des Nten Multi-Depo-Prozesses (in dem N eine ganze Zahl gleich oder mehr als 1 und weniger als die Maximal-Multi-Depo-Zahl ist) als „Wachstumsprozeduren der Nten-Abscheidung“ bezeichnet.
  • Zunächst wird eine typische Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung, die in dem Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform verwendet werden kann, mit Bezug auf die oben erwähnte 1 beschrieben.
  • Die Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung schließt eine erste Schleusenkammer 100, eine Transferkammer 200 und eine Prozesskammer 300 ein. Die erste Schleusenkammer 100 und die Transferkammer 200 sind über einen Schieber (gate valve) 150 verbunden und die Transferkammer 200 und die Prozesskammer 300 sind über einen Schieber (gate valve) 250 verbunden. Die erste Schleusenkammer 100 wird mit einer Pumpe evakuiert und mit Stickstoffgas gespült und so eine Stickstoffatmosphäre in der Kammer aufrechterhalten. Ferner wird die Transferkammer 200 evakuiert und mit Stickstoffgas gespült und so eine Stickstoffatmosphäre in der Kammer aufrechterhalten. Ferner wird die Prozesskammer 300 evakuiert und mit Wasserstoffgas gespült, so dass eine Wasserstoffatmosphäre in der Kammer aufrechterhalten werden kann. Es ist zu beachten, dass, weil Ausgangsgase für das Epitaxiewachstum, das Ätzgas für die Reinigung etc. in die Prozesskammer 300 eingelassen werden, diese Gase in einem Gaswäscher gesammelt werden.
  • Andererseits ist die erste Schleusenkammer 100 auch über einen Schieber 50 mit einem Lagergehäuse 400 zur Lagerung von Siliciumwafern 10 verbunden. Die erste Schleusenkammer 100 kann das Lagergehäuse 400 von der Außenseite der Epitaxiewachstumsvorrichtung aufnehmen oder es an die Außenseite überführen, und wenn das Lagergehäuse 400 ein Front Opening Unified Pod (FOUP) ist, kann die erste Schleusenkammer 100 einen aus dem FOUP entnommenen Siliciumwafer 10 aufnehmen oder ihn überführen. 1 ist eine schematische Ansicht, die den Fall zeigt, in dem das Siliciumwafer-Lagergehäuse 400 ein FOUP ist. In dem in 1 illustrierten Beispiel ist die erste Schleusenkammer 100 über den Schieber 50 mit dem Lagergehäuse 400 verbunden, und Siliciumwafer 10 werden einer nach dem anderen mit einem nichtgezeigten Roboter (beispielsweise auch Factory Interface, FI, genannt) aus dem Lagergehäuse 400 entnommen. Hier fließt Luft in die Schleusenkammer 100, wenn das Lagergehäuse 400 oder ein Siliciumwafer 10 aus dem FOUP der ersten Schleusenkammer 100 zugeführt oder aus ihr entnommen wird. Um diesem Risiko zu begegnen, wird die erste Schleusenkammer 100 mit Stickstoff, d.h., einem Inertgas, gespült, und so eine Stickstoffatmosphäre aufrechterhalten. Es ist zu beachten, dass zusätzlich zu der ersten Schleusenkammer 100 und dem Lagergehäuse 400, aus dem Siliciumwafer 10 entnommen werden, die der Abscheidung unterzogen werden sollen, typischerweise eine Schleusenkammer und ein Lagergehäuse zur Lagerung von epitaktischen Siliciumwafern 1, die der Abscheidung unterzogen wurden, in einer Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung vorgesehen sind. Die erste Schleusenkammer 100 und die zweite Schleusenkammer haben dieselben Funktionen; sie sind beispielsweise mit Stickstoff gespült, mit der Ausnahme, dass sie unterschiedliche Transferpfade haben.
  • Es ist zu beachten, dass das für Siliciumwafer verwendete Lagergehäuse 400 ein Siliciumwafer-Lagergehäuse sein kann, das für den Transfer oder die Lagerung von Halbleiterwafern verwendet wird, was beispielsweise ein Gehäuse ist, das FOUP genannt wird, wie oben erwähnt, oder eine Front Opening Sipping Box (FOSB), die durch die SEMI-Standards standardisiert ist. Das Lagergehäuse 400 kann beispielsweise 25 Siliciumwafer 10 lagern.
  • Eine Wafertransfereinheit (nicht gezeigt) für den Transfer der Siliciumwafer 10 befindet sich in der Transferkammer 200. Die Transferkammer 200 ist ebenso mit Stickstoff, das ein Inertgas ist, gespült und ist so mit Stickstoffgas gefüllt, und somit wird eine Stickstoffatmosphäre aufrechterhalten. Im Einzelnen wird Stickstoffgas durch ein Einlassrohr 210, das in 1 dargestellt ist, eingelassen, und das Gas innerhalb der Transferkammer 200 wird durch ein Auslassrohr 220 abgelassen.
  • Wenn die Siliciumwafer 10, die der Abscheidung unterzogen werden sollen, in die Prozesskammer 300 überführt werden, werden die Siliciumwafer 10 einer nach dem anderen von der Wafertransfereinheit aus der ersten Schleusenkammer 100 in die Transferkammer 200 und von der Transferkammer 200 in die Prozesskammer 300 transportiert. Es ist zu beachten, dass, wenn die Siliciumwafer 10 zwischen den Kammern transportiert werden, die Schieber 150 und 250 der Reihe nach geöffnet werden, und die Schieber 150 und 250 geschlossen sind, außer wenn die Wafer in die Kammern überführt werden. Dadurch kommen die Stickstoffatmosphäre der ersten Schleusenkammer 100 und die Wasserstoffatmosphäre der Prozesskammer 300 nicht in Kontakt miteinander.
  • Ein Suszeptor 310, auf den der Siliciumwafer 10 gelegt ist, befindet sich innerhalb der Prozesskammer 300. Eine Siliciumepitaxieschicht 20 kann ausgebildet werden, indem Epitaxiewachstum in der Prozesskammer 300 durchgeführt wird.
  • Ein Siliciumwafer 10, auf dem die Siliciumepitaxieschicht 20 ausgebildet ist (d.h., ein epitaktischer Siliciumwafer 1) wird typischerweise zu der zweiten Schleusenkammer und dem Lagergehäuse zur Lagerung in umgekehrter Reihenfolge zu der Reihenfolge der oben beschriebenen Zufuhroperation überführt.
  • Die Schritte des Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers gemäß dieser Ausführungsform werden nunmehr ausführlich beschrieben.
  • <Erster Schritt>
  • In dem ersten Schritt wird ein einzelner Siliciumwafer 10 aus der ersten Schleusenkammer 100 in die Transferkammer 200, die mit Stickstoffgas gespült gehalten wird, zugeführt. Wenn die Siliciumwafer 10 zugeführt werden, werden die Siliciumwafer 10 einer nach dem anderen aus dem Lagergehäuse 400 entnommen, oder das Siliciumwafer-Lagergehäuse 400 wird in die erste Schleusenkammer 100 überführt, wie oben beschrieben. Ferner wird, wenn der Siliciumwafer 10 in die Transferkammer zugeführt wurde, der Schieber 150 geöffnet, und der Siliciumwafer 10 wird durch die Transfereinheit in der Transferkammer 200 aus der ersten Schleusenkammer 100 in die Transferkammer 200 überführt. Nach dieser Überführung wird der Schieber 150 geschlossen. Der Schieber 150 wird üblicherweise für einen Zeitraum von etwa 5 s bis 15 s geöffnet, und dies trifft ebenso auf die anderen Schieber zu.
  • <Zweiter Schritt>
  • In dem zweiten Schritt wird der Siliciumwafer 10 aus der Transferkammer 200 in die Prozesskammer 300 überführt. Wenn der Siliciumwafer 10 überführt wird, wird der Schieber 250 geöffnet, und die Siliciumwafer 10 werden aus der Transferkammer 200 durch die Transfereinheit in der Transferkammer 200 in die Prozesskammer 300 überführt. Hierbei kann der Siliciumwafer 10 unter Verwendung der Transfereinheit auf den Suszeptor 310 in der Prozesskammer 300 gelegt werden. Die Temperatur innerhalb der Prozesskammer 300, wenn der Siliciumwafer 10 in die Kammer zugeführt wird, ist typischerweise etwa 650°C oder mehr und 800°C oder weniger.
  • <Dritter Schritt>
  • In dem dritten Schritt wird in der Prozesskammer 300 eine Siliciumepitaxieschicht 20 auf einer Oberfläche des einzelnen Siliciumwafer 10 ausgebildet. Beispielsweise werden Ausgangsgase, wie Dichlorsilan, Trichlorsilan etc. in die Prozesskammer 300 unter Verwendung von Wasserstoff als Trägergas eingeleitet, und Epitaxiewachstum kann auf dem Siliciumwafer 10 durch CVD bei Temperaturen im Bereich von 1.000°C bis 1.200°C durchgeführt werden, auch wenn dies von den verwendeten Ausgangsgasen abhängt. So kann der epitaktische Siliciumwafer 1 gebildet werden.
  • <Vierter Schritt>
  • In dem vierten Schritt wird der einzelne Siliciumwafer 10, auf dem die Siliciumepitaxieschicht 20 ausgebildet ist (d.h., der epitaktische Siliciumwafer 1) aus der Prozesskammer 300 zu der Transferkammer 200 und dann zu der zweiten Schleusenkammer (nicht gezeigt) überführt. Im Einzelnen wird der gebildete epitaktische Siliciumwafer 1 aus der Prozesskammer 300 durch die Transferkammer 200 zu der Schleusenkammer in umgekehrter Reihenfolge zu den Reihenfolgen des ersten Schritts und des zweiten Schritts, wie oben beschrieben, transferiert, und der epitaktische Siliciumwafer wird in dem Lagergehäuse gelagert.
  • Wie oben beschrieben, kann durch die Reihe von Wachstumsprozeduren, eingeschlossen den ersten Schritt, den zweiten Schritt, den dritten Schritt und den vierten Schritt, ein einzelner epitaktischer Siliciumwafer 1 unter Verwendung der Epitaxiewachstumsvorrichtung zur Einzelwaferbearbeitung gebildet werden. Wenn dies auch von der Dicke der Siliciumepitaxieschicht 20 abhängt, die gebildet werden soll, dauert die einmalige Durchführung der Reihe von Wachstumsprozeduren typischerweise etwa 3 min bis 5 min.
  • <Reinigungsschritt>
  • In dem Reinigungsschritt wird das Innere der Prozesskammer 300 mit einem Chlorwasserstoff-haltigen Gas dampfphasengeätzt. Die Zeit, während der die Dampfphasenätzung durchgeführt wird, kann abhängig von der Multi-Depo-Zahl geeignet festgelegt werden. Im Einzelnen wird das Innere der Prozesskammer 300 auf eine vorher festgelegte Temperatur geheizt, und das Chlorwasserstoff-haltige Gas wird in die Prozesskammer 300 zugeführt, und so wird Silicium, das im Inneren der Prozesskammer 300 durch Epitaxiewachstum abgeschieden ist, dampfgeätzt. Beispielsweise kann die Temperatur im Inneren der Prozesskammer 300 auf 900°C oder mehr und 1.200°C oder weniger eingestellt sein, und das Chlorwasserstoff-haltige Gas kann für 10 s oder mehr und 1.500 s oder weniger zugeführt werden.
  • In dieser Ausführungsform wird ein sogenannter Multi-Depo-Prozess durchgeführt; es werden nämlich mehrere Siliciumwafer 10 einer Reihe von Epitaxiewachstumsprozeduren unterzogen, die eine vorher festgelegte Zahl (Multi-Depo-Zahl) von Malen wiederholt wird, ohne Reinigen der Prozesskammer 300 nach jedem Prozess. In diesem Sinne wird in dieser Ausführungsform der oben erwähnte Reinigungsschritt vor und nach Wiederholung der Reihe von Wachstumsprozeduren, eingeschlossen den ersten Schritt, den zweiten Schritt, den dritten Schritt und den vierten Schritt, für eine vorher festgelegte Zahl (Multi-Depo-Zahl) von Malen unter denselben Bedingungen durchgeführt.
  • <Bestimmung der vorher festgelegten Zahl von Malen (Multi-Depo-Zahl)>
  • Hier wird in dieser Ausführungsform die Korrespondenz zwischen der Gesamtzahl von Stickstoffspüloperationen in der Transferkammer 200 durch die Reihe von Wachstumsprozeduren, die die vorher festgelegte Zahl von Malen (anschließend „Gesamtspülzahl“) durchgeführt wird, hindurch und der Maximalzahl der Reihen von Wachstumsprozeduren (Maximal-Multi-Depo-Zahl) vorher festgelegt, und die vorher festgelegte Zahl von Malen (Muli-Depo-Zahl) wird innerhalb der Maximalzahl der Reihen der Wachstumsprozeduren eingestellt.
  • Wie unten in den Beispielen ausführlich beschrieben wird, zeigten untere Studien, dass die Maximal-Multi-Depo-Zahl in hohem Maße von der Gesamtspülzahl abhängt. Wir haben gefunden, dass sich keine Rückseitentrübung auf dem epitaktischen Siliciumwafer 1 ausbildete, wenn die Multi-Depo-Zahl innerhalb der Maximal-Multi-Depo-Zahl eingestellt war. Dies trifft auch auf den Fall zu, in dem die Epitaxiewachstumsbedingungen, wie die Dicke, geändert werden.
  • Es ist zu beachten, dass die Gesamtspülzahl wie folgt definiert werden kann. Diese Definition beruht auf der Annahme, dass das gesamte Gas in der Transferkammer 200 ersetzt wird, wenn Stickstoffgas in einer Menge eingelassen wird, die dem Volumen der Transferkammer 200 entspricht. Zunächst ist die Spülzahl pro Reihe von Wachstumsprozeduren („Spülzahl pro Depo“) durch die folgende Formel [1] definiert. [ SpülzahlE pro Depo ] = [ Wachstumszeit ( min ) ] ⋅ [ Spülflussrate von Stickstoff in die Transferkammer ( slm ) ] [ Volumen der Transferkammer ( L ) ]
    Figure DE112017006558T5_0001
    Entsprechend ist die Gesamtspülzahl von Spülungen der Transferkammer mit Stickstoffgas nach Durchführen des Multi-Depo-Prozesses für die Multi-Depo-Zahl von Malen durch die folgende Formel [2] definiert. [ Gesamtspülzahl ] = [ Multi − Depo − Zahl ] ⋅ [ Spülzahl pro Depo ]
    Figure DE112017006558T5_0002
  • Die Korrespondenz zwischen der Gesamtspülzahl und der Maximal-Multi-Depo-Zahl kann hier beispielsweise wie folgt festgelegt werden. Zuerst wird ein Siliciumwafer desselben Typs wie der Siliciumwafer 10, der bei der Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, hergestellt. Dieser Siliciumwafer desselben Typs wird nachfolgend als ein Siliciumtestwafer bezeichnet. Ein epitaktischer Siliciumwafer wird gebildet durch Durchführen des Multi-Depo-Prozesses unter einer ersten Reihe von Bedingungen unter Verwendung des Testwafers. Ferner wird ein epitaktischer Siliciumwafer durch Durchführung des Multi-Depo-Prozesses unter einer zweiten Reihe von Bedingungen gebildet, in dem von der ersten Reihe von Bedingungen lediglich die Spülflussrate von Stickstoff in die Transferkammer geändert ist. Die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Rückseitentrübung an dem epitaktischen Siliciumwafer, der unter der jeweiligen Reihe von Bedingungen gebildet war, wurde durch Beobachtung festgestellt, die Schwellenwertzahl von Malen, d.h., die Zahl von Abscheidungen, die eine Rückseitentrübung hervorrief, bestimmt, und eine Kalibrierkurve kann auf Basis des erhaltenen Schwellenwerts gefunden werden. Anstelle der Beobachtung ist es ebenso bevorzugt, den Trübungswert zu messen, der ein Indiz der Oberflächenrauigkeit des gebildeten epitaktischen Siliciumwafers ist. Der Trübungswert kann erhalten werden durch Messung, beispielsweise unter Verwendung eines Partikelzählers SP-1, hergestellt von KLA-Tencor Corporation, im DWN-Modus.
  • Beispiele der so erhaltenen Kalibrierkurve sind in 4 und 5 gezeigt und in den Beispielen beschrieben. Die Graphen zeigten, dass zur Erhöhung der Maximal-Multi-Depo-Zahl die Zahl von Spülungen mit Stickstoffgas mit zunehmender Rate erhöht werden mussten. In anderen Worten musste die Spülzahl pro Depo erhöht werden.
  • Vorzugsweise wird bei der vorherigen Festlegung der obigen Korrespondenz die Flussrate der Stickstoffgasspülung der Transferkammer 200 geändert und die Auslassgeschwindigkeit für die Transferkammer 200 wird abhängig der Änderung der Flussrate der Stickstoffgasspülung einreguliert. Dies erhält eine Balance zwischen den Drucken in der Transferkammer 200 und der Prozesskammer 300 aufrecht.
  • Um die Flussrate der Stickstoffgasspülung zu erhöhen, kann der Druck oder die Flussrate des Stickstoffgases unter Verwendung des Einlassrohrs 210, durch den das Stickstoffgas einfließt, erhöht werden. Insbesondere kann der Druckabfall am Filter verringert werden oder die Zahl von Einlässen vergrößert werden.
  • BEISPIELE
  • Um die Effekte der vorliegenden Offenbarung klarzustellen, werden als nächstes unten Beispiele gegeben; diese Offenbarung ist jedoch in keiner Weise auf die folgenden Beispiele beschränkt.
  • (Experimentalbeispiel 1)
  • Die folgenden Experimente wurden durchgeführt, um den Unterschied der Ausbildung von Rückseitentrübung zwischen der ersten Hälfte des Multi-Depo-Prozesses und der letzten Hälfte des Multi-Depo-Prozesses zu finden.
  • Ein epitaktischer Siliciumwafer wurde gemäß der folgenden Prozedur mit dem Multi-Depo-Prozess unter Verwendung der in 1 abgebildeten Epitaxiewachstumsvorrichtung hergestellt. Als Substrat für den epitaktischen Siliciumwafer wurde ein Bor-dotierter Siliciumwafer 10 mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet.
  • <Bedingungen 1>
  • Der Siliciumwafer 10 wurde von der ersten Schleusenkammer 100 in die Prozesskammer 300 überführt, gefolgt vom Wasserstoff-Bake-Out, und ein epitaktischer Siliciumfilm wurde dann bei 1.130°C 2 µm wachsengelassen und so ein epitaktischer Siliciumwafer 1 gebildet, der in die zweite Schleusenkammer überführt wurde. So wurde eine Reihe von Wachstumsprozeduren durchgeführt. Diese Reihe von Wachstumsprozeduren wurde bis zu der fünfzehnten Abscheidung wiederholt. Jede Abscheidung dauerte 200 s, eingeschlossen die Transferzeit, die erforderlich war, um den Wafer zu entnehmen und zu überführen, und die Wachstumszeit. Trichlorsilangas wurde als ein Rohmaterial-Ausgangsgas, Diborangas als ein Dotierungsgas und Wasserstoffgas als ein Trägergas verwendet.
  • <Bedingungen 2>
  • Ein epitaktischer Siliciumwafer wurde gebildet durch Wiederholung des Multi-Depo-Prozesses bis zu der fünfzehnten Abscheidung unter den obigen Bedingungen 1, außer dass die Flussrate der Stickstoffgasspülung für die Transferkammer 200 gegenüber denjenigen der Bedingungen 1 um 18 % erhöht war. Es ist zu beachten, dass der Druck in der Transferkammer proportional mit Zunahme der Spülflussrate einreguliert wurde, und die Balance zwischen den Drucken in der Transferkammer 200 und der Kammer 300 wurde im Wesentlichen bei demselben Grad gehalten, wie diejenigen bei den Bedingungen 1.
  • Die rückseitigen Oberflächen der unter den Bedingungen 1 und den Bedingungen 2 hergestellten epitaktischen Siliciumwafer wurden unter Verwendung eines von KLA-Tencor Corporation hergestellten Partikelzählers SP-1 im DWN-Modus gemessen und so der Trübungswert bestimmt. Die Resultate sind in 3 angegeben.
  • Unter den Bedingungen 1 wurde während der ersten acht Abscheidungen unter konzentriertem Licht keine Rückseitentrübung beobachtet, und eine Rückseitentrübung wurde von der neunten Abscheidung an beobachtet. Entsprechend war die Maximal-Multi-Depo-Zahl unter den Bedingungen 1 acht. Die Gesamtzahl von Spüloperationen durch eine Stickstoffspülung der Transferkammer in den ersten acht Abscheidungen unter den Bedingungen 1 wurde als 9,2 berechnet (näherungsweise 1,2 Spülungen pro Abscheidung).
  • Andererseits wurde unter den Bedingungen 2 keine Rückseitentrübung während der ersten zehn Abscheidungen unter konzentriertem Licht beobachtet, und eine Rückseitentrübung wurde von der elften Abscheidung an beobachtet. Entsprechend betrug die Maximal-Multi-Depo-Zahl unter den Bedingungen 2 zehn. Ferner wurde gefunden, dass sich der Trübungswert stark erhöhte, wenn der Multi-Depo-Prozess über die Maximal-Multi-Depo-Zahl von Malen fortgesetzt wurde. Die Gesamtzahl von Spüloperationen durch eine Stickstoffspülung der Transferkammer in den ersten zehn Abscheidungen unter den Bedingungen 2 wurde zu 13,7 berechnet (näherungsweise 1,4 Spülungen pro Abscheidung).
  • (Experimentalbeispiel 2)
  • Die Korrespondenz zwischen der Gesamtzahl von Spülungsoperationen durch eine Stickstoffspülung der Transferkammer und der Maximal-Multi-Depo-Zahl wurde in derselben Weise bestimmt wie in Experimentalbeispiel 1, außer dass die Flussrate der Stickstoffgasspülung für die Transferkammer 200 geändert wurde. Die Resultate sind in 4 angegeben. 4 zeigt, dass die Bildung von Rückseitentrübung verhindert wurde durch Einstellen der Multi-Depo-Zahl abhängig von der Gesamtspülzahl.
  • Darüber hinaus wurde gefunden, dass die Gesamtzahl von Spüloperationen durch eine Stickstoffspülung der Transferkammer stark erhöht werden muss, um die Maximal-Multi-Depo-Zahl zu erhöhen. Obwohl angenommen wird, dass eine größere Zahl von Spüloperationen, die durch eine Stickstoffspülung der Transferkammer durchgeführt wird, den Effekt von Sauerstoff verringert, wird Sauerstoff jedoch durch eine Stickstoffspülung nicht ohne weiteres aus der Transferkammer entleert. Es ist vorstellbar, dass in der letzten Hälfte des Multi-Depo-Prozesses die Adsorption von Sauerstoffkomponenten an die innere Oberfläche der Transferkammer gesättigt war und die Desorption von Sauerstoff von der inneren Oberfläche der Transferkammer plötzlich dominant wurde. So wird angenommen, dass sich die Korrelation zwischen einer Rückseitentrübung und der Spülzahl stark geändert hat.
  • Wie oben beschrieben, kann die Bildung einer Rückseitentrübung in der letzten Hälfte des Multi-Depo-Prozesses verhindert werden, indem die Korrespondenz zwischen der Gesamtzahl von Spülungen der Transferkammer unter Verwendung von Stickstoffgas im Fall der Durchführung des Multi-Depo-Prozesses für die Multi-Depo-Zahl von Malen und der Maximal-Multi-Depo-Zahl vorher festgelegt wird, und die Multi-Depo-Zahl auf Basis der Korrespondenz eingestellt wird, und die Produktivität kann so verbessert werden.
  • Ferner ist der Zusammenhang zwischen der Maximal-Multi-Depo-Zahl und der Spülzahl für die Transferkammer pro Abscheidung, die aus dem Graph von 4 abgeleitet ist, in 5 dargestellt. Das Einstellen der Maximal-Multi-Depo-Zahl auf Basis der Spülzahl für die Transferkammer pro Abscheidung kann die Bildung einer Rückseitentrübung in der letzten Hälfte des Multi-Depo-Prozesses verhindern. Auf der anderen Seite kann die Einregulierung der Spülzahl für die Transferkammer pro Abscheidung (d.h., die Spülflussrate von Stickstoffgas in der Transferkammer) ebenso die Bildung einer Rückseitentrübung in der letzten Hälfte des Prozesses verhindern.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers zur Verfügung, das eine ausgezeichnete Produktivität besitzt und die Bildung einer Rückseitentrübung in aufeinanderfolgenden Epitaxiewachstumsprozeduren zur Einzelwaferbearbeitung an mehreren Siliciumwafern ohne Reinigen einer Prozesskammer nach jeder Epitaxiewachstumsprozedur verhindert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    epitaktischer Siliciumwafer;
    10:
    Siliciumwafer;
    20:
    Siliciumepitaxieschicht;
    50:
    Schieber;
    100:
    (erste) Schleusenkammer;
    150:
    Schieber;
    200:
    Transferkammer;
    210:
    Einlassrohr;
    220:
    Auslassrohr;
    250:
    Schieber;
    300:
    Prozesskammer;
    310:
    Suszeptor
    400:
    Lagergehäuse.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP H11186363 A [0007, 0015]
    • JP 2013123004 A [0015]

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers, bei dem eine Siliciumepitaxieschicht epitaktisch auf einem Siliciumwafer wächst, das die folgenden Schritte umfasst: einen ersten Schritt, in dem ein einzelner Siliciumwafer aus einer ersten Schleusenkammer in eine Transferkammer überführt wird, die mit Stickstoffgas gespült gehalten wird; einen zweiten Schritt, in dem der einzelne Siliciumwafer aus der Transferkammer in eine Prozesskammer überführt wird; einen dritten Schritt, in dem eine Siliciumepitaxieschicht auf einer Oberfläche des einzelnen Siliciumwafers in der Prozesskammer ausgebildet wird; einen vierten Schritt, in dem der einzelne Siliciumwafer, auf dem die Siliciumepitaxieschicht ausgebildet ist, aus der Prozesskammer zu der Transferkammer überführt wird und dann der einzelne Siliciumwafer zu der zweiten Schleusenkammer überführt wird; und einen Reinigungsschritt, in dem in der Prozesskammer mit einem Chlorwasserstoff-haltigen Gas dampfgeätzt wird, wobei der Reinigungsschritt vor und nach Wiederholen für eine vorgegebene Zahl von Malen einer Reihe von Wachstumsprozeduren, eingeschlossen den ersten Schritt, den zweiten Schritt, den dritten Schritt und den vierten Schritt unter denselben Bedingungen, durchgeführt wird, und eine Korrespondenz zwischen einer Gesamtzahl von Stickstoffspülungen in der Transferkammer durch die Reihe von Wachstumsprozeduren, die die vorher festgelegte Zahl von Malen durchgeführt wird, hindurch und einer Maximalzahl der Reihen der Wachstumsprozeduren vorher festgelegt wird, und die vorher festgelegte Zahl von Malen innerhalb der Maximalzahl der Reihen der Wachstumsprozeduren eingestellt wird.
  2. Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers gemäß Anspruch 1, bei dem die Maximalzahl der Reihe der Wachstumsprozeduren auf Basis einer Schwellenwertzahl von Malen bestimmt wird, durch die eine Rückseitentrübung an einer rückseitigen Oberfläche des epitaktischen Siliciumwafers ausgebildet wird.
  3. Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Siliciumwafers gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem bei der vorherigen Festlegung der Korrespondenz eine Stickstoffspülgas-Flussrate für die Transferkammer geändert wird und eine Auslassgeschwindigkeit für die Transferkammer abhängig von der Änderung der Stickstoffspülgas-Flussrate einreguliert wird.
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