DE112017006987B4 - Hebestift, Epitaxiewachstumsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Siliziumepitaxiewafern unter Verwendung des Hebestiftes - Google Patents

Hebestift, Epitaxiewachstumsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Siliziumepitaxiewafern unter Verwendung des Hebestiftes Download PDF

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Abstract

Hebestift (5), der durch ein Durchgangsloch (42) eines Suszeptors (4) eingeführt wird, der in einer Epitaxiewachstumsvorrichtung (1) angeordnet ist, so dass der Hebestift (5) in Richtungen beweglich ist, in denen sich das Durchgangsloch (42) erstreckt, und einen auf dem Suszeptor (4) angeordneten Siliziumwafer (W) in Bezug auf den Suszeptor (4) hoch- und herunterbewegt, während er den Siliziumwafer (W) trägt, umfassend:ein gerades Rumpfteil (510), das durch das Durchgangsloch (42) eingeführt ist;ein Kopfteil (520), das an dem Siliziumwafer (W) anliegt; undein Abdeckteil (550), das mindestens eine Oberseite des Kopfteils (520) abdeckt,wobei das gerade Rumpfteil (510) und das Kopfteil (520) aus einem porösen Körper gefertigt sind, wobei der poröse Körper aus porösem SiC gefertigt ist und wobei eine Porosität des porösen Körpers 15 % oder mehr und 85 % oder weniger beträgt,das Abdeckteil (550) aus einem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis gefertigt ist, undmindestens ein Teil der Hohlräume des porösen Körpers des Kopfteils (520) mit dem Abdeckteil gefüllt ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft einen Hebestift und eine Epitaxiewachstumsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Siliziumepitaxiewafers unter Verwendung des Hebestifts.
  • HINTERGRUND
  • Ein Siliziumwafer wird typischerweise erhalten, indem ein Einkristallsilizium durch das Czochralski (CZ) - Verfahren usw. aufgewachsen wird, das Einkristallsilizium in Blöcke geschnitten wird, dann ein resultierender Block dünn geschnitten wird und eine resultierende Scheibe einem Oberflächenschleif- (Läpp-) Schritt, einem Ätzschritt und einem Spiegeloberflächenpolierschritt (Polierschritt), gefolgt von einer abschließenden Reinigung unterzogen wird. Ein solcher Siliziumwafer wird anschließend als Produkt versandt, wenn bei verschiedenen Qualitätsprüfungen keine Auffälligkeiten festgestellt werden.
  • Hier wird zum Beispiel, wenn die Kristallintegrität weiter benötigt wird oder wenn eine Mehrschichtstruktur mit Schichten mit unterschiedlichem spezifischem Widerstand benötigt wird, ein Siliziumepitaxiewafer durch Aufwachsen einer einkristallinen Siliziumdünnschicht auf dem Siliziumwafer durch Gasphasenwachstum (Epitaxiewachstum) hergestellt.
  • Für die Herstellung von Siliziumepitaxiewafern wird beispielsweise eine Einzelwafer-Bearbeitungs-Epitaxiewachstumsvorrichtung verwendet. Hier wird eine typische Epitaxiewachstumsvorrichtung mit Einzelwafer-Bearbeitung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist eine Epitaxiewachstumsvorrichtung 1 eine obere Kuppel 11, eine untere Kuppel 12 und eine Epitaxieschichtbildungskammer 2 auf, die von einer Kuppelbefestigung 13 umgeben ist. Diese Epitaxieschichtbildungskammer 2 ist mit einer Gaszufuhröffnung 31 und einer Gasabfuhröffnung 32 zum Zuführen und Abführen eines Reaktionsgases an gegenüberliegenden Stellen auf der Seite der Kammer versehen. Andererseits befindet sich in der Epitaxieschichtbildungskammer 2 ein Suszeptor 4, auf dem ein Siliziumwafer W angeordnet werden soll. Ein äußerer Teil der unteren Oberfläche des Suszeptors 4 steht mit Suszeptortragwellen 41 in Eingriff und wird von diesen getragen, die mit einem Suszeptordrehabschnitt 40 verbunden sind, und der Suszeptor 4 wird mit den Suszeptortragwellen 41 gedreht. Ferner sind in dem Suszeptor 4 Durchgangslöcher 42 ausgebildet, durch die Hubstifte 5 zum Anheben und Absenken des Siliziumwafers W verlaufen. Die Hebestifte 5 werden angehoben und abgesenkt, wobei ihre Basisenden von Hebewellen 6 getragen werden.
  • Eine detailliertere Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf eine vergrößerte Ansicht eines der Durchgangslöcher 42 in dem Suszeptor 4 und seiner Umgebung, die in 2 dargestellt sind, und eine vergrößerte Ansicht eines der in 3 dargestellten Hebestifte 5. Der Hebestift 5 hat ein Kopfteil 52, das an dem Siliziumwafer W anliegt, und ein gerades Rumpfteil 51 auf, das durch das Durchgangsloch 42 in dem Suszeptor 4 eingeführt ist. Der in die Epitaxieschichtbildungskammer 2 eingeführte Siliziumwafer W wird vorübergehend von den Hebestiften 5 getragen, indem die Hebestifte 5, die durch die Durchgangslöcher 42 in dem Suszeptor 4 eingeführt sind, über den Suszeptor 4 bewegt werden und bewirkt wird, dass die Kopfteile 50 der Hebestifte 5 an die Rückseite des Siliziumwafers W anliegen, wie in 2 dargestellt. Hier wird die Hubbewegung der Hebestifte 5 durch die Hubbewegung der Hubwellen 6 ausgeführt, die die Basisenden der Hebestifte 5 tragen.
  • Als Nächstes werden die den Suszeptor 4 tragenden Suszeptortragwellen 41 angehoben, um den Suszeptor 4 in die Position des Siliziumwafers W zu bewegen, so dass der Siliziumwafer W auf dem Suszeptor 4 platziert wird. In diesem Zustand ist das Kopfteil 52 jedes Hebestifts 5 in dem Durchgangsloch 42 im Suszeptor 4 aufgenommen. Auf diese Weise wird der Siliziumwafer W auf dem Suszeptor 4 platziert. Ein Siliziumepitaxiewafer wird hergestellt, indem der Siliziumwafer W auf eine Temperatur von 1000 °C unter Verwendung einer Mehrzahl von Heizlampen 14 erwärmt wird, die oberhalb und unterhalb des Suszeptors 4 angeordnet sind, sodass ein Reaktionsgas in die Epitaxieschichtbildungskammer 2 eingeleitet wird und eine Epitaxieschicht mit einer vorbestimmten Dicke aufgewachsen wird.
  • Nach dem Epitaxiewachstum wird der Suszeptor 4 abgesenkt, indem die Tragwellen 41 abgesenkt werden. Dieses Absenken wird bis zu einer Position durchgeführt, in der die Hebestifte 5 von den Hebeschäften 6 getragen werden und von dem Suszeptor 4 vorstehen, so dass der Siliziumwafer W von den Hebestiften 5 getragen wird. Dann wird eine nicht dargestellte Übertragungsklinge in die Epitaxieschichtbildungskammer 2 eingeführt, und der Siliziumwafer W wird durch Absenken der Hebestifte 5 auf die Übertragungsklinge gelegt, um den Siliziumwafer W von den Hebestiften 5 zum Übertragungsklinge zu befördern. Danach wird der Siliziumwafer W zusammen mit der Übertragungsklinge aus der Wachstumsvorrichtung 1 entladen.
  • In dem oben beschriebenen Herstellungsprozess eines Siliziumepitaxiewafers liegt in Schritten bis zum Platzieren des in die Wachstumsvorrichtung 1 eingeführten Siliziumwafers W auf dem Suszeptor 4 und in dem Schritt des Übertragens des Siliziumwafers W, der dem Epitaxiewachstum unterworfen wurde, vom Suszeptor 4 auf die Übertragungsklinge, der Siliziumwafer W an den Hebestiften 5 an und wird von diesen getragen. Die Kopfteile 52 der Hebestifte 5 liegen an der Rückseite des Siliziumwafers an, während die Hebestifte 5 angehoben sind, und die Kopfteile bleiben in Kontakt mit dem Wafer, was die Bildung von Fehlern an Teilen des Wafers verursachen würde, die mit den Kopfteilen in Kontakt stehen.
  • Ferner werden in, vor und nach den obigen Schritten die Hebestifte 5 notwendigerweise angehoben oder abgesenkt werden, die Hub- und Absenkbewegungen der Hebestifte 5 verursachen eine Staubemission aufgrund des Reibens des geraden Rumpfteils 51 jedes Hebestiftes 5 gegen die Wandoberfläche des Durchgangslochs 42 im Suszeptor 4. Dieser Staub lagert sich als Teilchen auf der Epitaxieschichtoberfläche ab und verschlechtert die Siliziumwaferqualität. Daher ist es erwünscht, solchen Staub zu reduzieren.
  • Angesichts dieser Situation schlägt JP 2003 - 142 407 A einen Hebestift vor, der ein aus SiC gebildetes Hüllenteil und ein in das Hüllenteil eingepasstes Glaskohlenstoff-Kopfteil aufweist. Die US 6 596 086 B1 offenbart einen Hebestift mit einem geraden Rumpfteil und einem Kopfteil, gefertigt aus porösem Kohlenstoff, und einem Abdeckteil aus SiC. Die WO 2009 / 070 006 A1 offenbart einen Hebestift mit einem Abdeckmaterial aus Glaskohlenstoff.
  • KURZDARSTELLUNG
  • (Technisches Problem)
  • Für den in JP 2003 - 142 407 A offenbarten Hebestift ist die Oberfläche des Hebestifts in Kontakt mit einem Siliziumwafer aus einem Material hergestellt, das eine geringere Härte als die des Siliziumwafers aufweist. Dementsprechend wird angenommen, dass dieser Hebestift die Bildung von Fehlern an Positionen verhindert, an denen die Kopfteile und der Siliziumwafer in Kontakt miteinander kommen. Da das Hüllenteil dieses Hebestifts und mindestens die Oberfläche des Suszeptors 4 aus dem gleichen Material von SiC gebildet sind, wird angenommen, dass dieser Hebestift die Staubemission aufgrund des Reibens des geraden Rumpfteils des Hebestifts gegen die Wandoberfläche des Durchgangslochs 42 verhindert, wenn der Hebestift angehoben oder abgesenkt wird.
  • Da jedoch das Kopfteil in JP 2003 - 142 407 A in das Hüllenteil eingepasst ist, würde der Einpassabschnitt aufgrund des Unterschieds der Wärmeausdehnung zwischen den Materialien des Kopfteils und des Hüllenteils bei der Wärmebehandlung für Epitaxiewachstum reißen, sodass diese Struktur nicht anwendbar wäre.
  • In Anbetracht des Vorstehenden wurde in Betracht gezogen, einen Hebestift herzustellen, der aus einem SiC-Basismaterial gebildet ist, dessen Oberseite mit einem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis aus Glaskohlenstoff beschichtet ist, anstelle eines Hebestifts mit einem Kopfteil aus Glaskohlenstoff, der in ein hohles Hüllenteil eingepasst ist, wie in JP 2003 - 142 407 A beschrieben. Wenn jedoch Prüfhebestifte, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, in einer Epitaxiewachstumsvorrichtung verwendet wurden, löste sich das Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis ab.
  • Es könnte daher hilfreich sein, einen Hebestift für eine Epitaxiewachstumsvorrichtung bereitzustellen, der ein Ablösen eines Abdeckmaterials auf Kohlenstoffbasis verhindern kann.
  • (Lösung des Problems)
  • Es wurden sorgfältig Wege untersucht, um das obige Problem zu lösen, und es wurde angenommen, dass die Ursache für das Ablösen von den Prüfhebestiften auf der mangelnden Haftung zwischen dem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis und dem SiC-Basismaterial beruht. Während das SiC-Basismaterial eine dicht gepackte SiC-Struktur besitzt, bildet das auf das SiC-Substrat aufgebrachte Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis eine einfache Schichtstruktur, die beim Epitaxiewachstum aufgrund des Unterschieds der Wärmeausdehnung zu einem Ablösen führt. Um dieses Problem anzugehen, haben wir in Betracht gezogen, anstelle eines SiC-Basismaterials einen porösen Körper als Basismaterial eines Hebestifts zu verwenden, und es wurde herausgefunden, dass ein solcher Hebestift hinsichtlich der Lösung eines der obigen Probleme vorteilhaft ist. Diese Entdeckung führte zur Vollendung dieser Offenbarung.
  • Hierzu wird ein Hebestift nach Anspruch 1 bereitgestellt. Die weiteren Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen des Hebestifts, eine Epitaxiewachstumsvorrichtung mit einem derartigen Hebestift sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Sliziumepitaxiewafers mit einer solchen Epitaxiewachstumsvorrichtung. Insbesondere werden die folgenden Merkmale vorgeschlagen.
  • (1) Ein Hebestift, der durch ein Durchgangsloch eines Suszeptors eingeführt wird, der in einer Epitaxiewachstumsvorrichtung angeordnet ist, so dass der Hebestift in Richtungen beweglich ist, in denen sich das Durchgangsloch erstreckt, und einen auf dem Suszeptor angeordneten Siliziumwafer in Bezug auf den Suszeptor hoch- und herunterbewegt, während er den Siliziumwafer trägt, umfassend:
    • ein gerades Rumpfteil, das durch das Durchgangsloch eingeführt ist;
    • ein Kopfteil, das an dem Siliziumwafer anliegt; und
    • ein Abdeckteil, das mindestens eine Oberseite des Kopfteils abdeckt,
    • wobei das gerade Rumpfteil und das Kopfteil aus einem porösen Körper gefertigt sind,
    • das Abdeckteil aus einem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis gefertigt ist, und
    • mindestens ein Teil der Hohlräume des porösen Körpers des Kopfteils mit dem Abdeckteil gefüllt ist.
  • Es sei angemerkt, dass „anliegen“ hier einen Zustand bedeutet, in dem ein Kopf eines Hebestifts mit einem Abdeckteil mit einer Oberflächenschichtdicke von 1 µm bis 100 µm, die ausreichend kleiner als die Dicke des Kopfteils ist, an der Rückseite eines Siliziumwafers dazwischen „angeschlossen“ oder „angebracht“ ist, wenn ein Epitaxiewachstum durchgeführt wird. Die Oberflächenschichtdicke ist die Dicke auf der Mittelachse des Hebestifts von der äußersten Oberfläche des Hebestifts auf der Kopfteilseite (der freiliegenden Oberfläche des Abdeckteils) bis zur Oberfläche des Kopfteils auf der Anlageseite.
  • Der poröse Körper ist dabei aus porösem SiC gefertigt.
  • (2) Der Hebestift nach (1) oben, wobei das gerade Rumpfteil mit einem SiC-Beschichtungsmaterial beschichtet ist.
  • (Eine Porosität des porösen Körpers beträgt 15 % oder mehr und 85 % oder weniger.
  • (3) Der Hebestift nach einem von (1) bis (2) oben, wobei das Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis des Abdeckteils aus Glaskohlenstoff oder pyrolytischem Kohlenstoff gefertigt ist.
  • (4) Eine Epitaxiewachstumsvorrichtung, die den Hebestift nach einem von (1) bis (3) oben aufweist.
  • (5) Ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumepitaxiewafers, mit dem eine Epitaxieschicht auf einem Siliziumwafer unter Verwendung der Epitaxiewachstumsvorrichtung nach (4) oben aufgewachsen wird.
  • (Vorteilhafte Wirkung)
  • Diese Offenbarung stellt einen Hebestift für eine Epitaxiewachstumsvorrichtung bereit, der ein Ablösen eines Abdeckmaterials auf Kohlenstoffbasis verhindern kann.
  • Figurenliste
  • In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine Querschnittsansicht einer Epitaxiewachstumsvorrichtung gemäß herkömmlicher Techniken;
    • 2 eine Querschnittsansicht, die ein Durchgangsloch eines Suszeptors und dessen Umgebung in einer herkömmlichen Epitaxiewachstumsvorrichtung gemäß herkömmlicher Techniken darstellt;
    • 3 eine fragmentarische Querschnittsansicht einer Epitaxiewachstumsvorrichtung gemäß herkömmlicher Techniken;
    • 4 eine Querschnittsansicht, die einen Hebestift gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
    • 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Kopfteils eines Hebestifts gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ein Hebestift dieser Offenbarung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Komponenten in den Zeichnungen zur Vereinfachung der Beschreibung vertikal übertrieben sind und die vertikalen und horizontalen Maßstäbe unterschiedlich sind.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hebestift 500 gemäß dieser Ausführungsform darstellt. Der Hebestift 500 wird durch das Durchgangsloch 42 in den Suszeptor 4 eingeführt, der in der oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Epitaxiewachstumsvorrichtung 1 bereitgestellt ist, sodass der Hebestift 500 in Richtungen beweglich ist, in denen sich das Durchgangsloch erstreckt, und bewegt den auf dem Suszeptor 4 angeordneten Siliziumwafer W in Bezug auf den Suszeptor 4 auf und ab, während er den Siliziumwafer W trägt. Dementsprechend kann der Hebestift 500 gemäß dieser Ausführungsform anstelle des Hebestifts 5 verwendet werden, der durch das Durchgangsloch 42 in dem Suszeptor 4 der in 1 dargestellten Epitaxiewachstumsvorrichtung 1 gemäß herkömmlicher Techniken eingeführt ist.
  • Der Hebestift 500 weist hier ein gerades Rumpfteil 510, das durch das Durchgangsloch 42 eingeführt ist, ein Kopfteil 520, das mit dem Siliziumwafer W in Kontakt steht; und ein Abdeckteil 550 auf, das mindestens die Oberseite des Kopfteils 520 abdeckt. Dementsprechend ist die Grenzfläche, an der der Hebestift 500 mit dem Siliziumwafer W in Kontakt steht, eine freiliegende Oberfläche 550A des Abdeckteils 550 (äußerste Oberfläche des Hebestifts 500). Wie in 4 dargestellt, kann das gerade Rumpfteil 510 eine Stangenform aufweisen, und das Kopfteil 520 kann einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der des geraden Rumpfteils 510 und des Durchgangslochs 42. Es ist zu beachten, dass die Form des Hebestifts 500 gemäß dieser Ausführungsform nicht notwendigerweise beschränkt ist, solange der Hebestift 500 ein Kopfteil aufweist, das einen Siliziumwafer an der Spitze des stabförmigen geraden Rumpfteils trägt. Somit ist die Form des Hebestifts nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Form beschränkt. Der Hebestift 500 kann eine geeignete Form gemäß dem Suszeptor 4 aufweisen.
  • Hierbei sind in dem Hebestift 500 das gerade Rumpfteil 510 und das Kopfteil 520 aus einem porösen Körper hergestellt, und das Abdeckteil 550 ist aus einem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis hergestellt. Ferner ist in dem Hebestift 500 mindestens ein Teil der Hohlräume des porösen Körpers des Kopfteils 520 mit dem Abdeckteil 550 gefüllt. In dieser Patentschrift, wie in 5 dargestellt, die eine vergrößerte Ansicht der Seite des Kopfteils 520 des Hebestifts 500 ist, ist die Dicke D des Abdeckteils 550 durch die Gesamtdicke der Oberflächenschichtdicke D1 und die Dicke des tiefen Teils D2 (D1+D2) definiert. Insbesondere ist die Oberflächenschichtdicke D1 die Dicke auf der Mittelachse des Hebestifts 500 von der freiliegenden Oberfläche 550A des Abdeckteils 550 (der äußersten Oberfläche des Hebestifts 500, die in direktem Kontakt mit der Rückseite eines Siliziumepitaxiewafers steht wenn ein Epitaxiewachstum durchgeführt wird) zur Oberfläche 520A des Kopfteils 520 auf der Anlageseite. Unterdessen ist die Dicke D2 des tiefen Teils die Dicke auf der Mittelachse des Hebestifts 500 von der Oberfläche 520A des Kopfteils 520 auf der Anlageseite zu einem mit dem Abdeckteil 550 gefüllten Oberflächenteil.
  • Da der Hebestift 500 gemäß dieser Ausführungsform die obige gefüllte Struktur aufweist, kann eine Haftung zwischen dem Abdeckteil 550 aus einem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis und dem Kopfteil 520 aus einem porösen Körper sichergestellt werden. Dementsprechend kann verhindert werden, dass sich das Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis ablöst, selbst wenn der Hebestift 500 in der Epitaxiewachstumsvorrichtung 1 verwendet wird.
  • Es ist zu beachten, dass die Oberflächenschichtdicke D1 des Abdeckteils 550 typischerweise 1 µm bis 100 µm beträgt, was ausreichend kleiner ist als die Dicke des Kopfteils 520 des Hebestifts 500. Ferner beträgt die Dicke D2 des tiefen Teils des Abdeckteils 550 aus einem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis, das die Hohlräume des porösen Körpers füllt, vorzugsweise 50 µm oder mehr, mehr bevorzugt 100 µm oder mehr. Dies bewirkt den Ankereffekt und stellt eine Struktur bereit, bei der das Ablösen des Abdeckteils 550 weniger wahrscheinlich ist. Ferner können die Hohlräume des porösen Körpers des Kopfteils 520 vollständig mit dem Abdeckteil 550 gefüllt sein. Die Gesamtdicke D des gesamten Abdeckteils 550 beträgt unter Berücksichtigung der Effizienz bei der Herstellung der Hebestifte 500 vorzugsweise 100 µm oder mehr und beträgt vorzugsweise 300 µm oder weniger.
  • Ferner ist, wie oben beschrieben, die Grenzfläche, an der der Hebestift 500 mit dem Siliziumwafer W in Kontakt steht, eine freiliegende Oberfläche 550A des Abdeckteils 550, so dass das Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis mit dem Siliziumwafer W in Kontakt steht. Dementsprechend ist das Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis vorzugsweise ein Material mit einer geringeren Härte als der Siliziumwafer W. Dies stellt sicher, dass eine Beschädigung der Rückseite des Siliziumwafers durch den Hebestift 500 zuverlässiger verhindert wird. Als ein solches Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis wird vorzugsweise Glaskohlenstoff, pyrolytischer Kohlenstoff oder dergleichen verwendet. Es ist anzumerken, dass die oben angegebenen Abdeckmaterialien auf Kohlenstoffbasis teilweise aufgrund ihrer Wärmebeständigkeit für eine widerstandsfähige Verwendung in einer Epitaxiewachstumsvorrichtung (höchstens ungefähr 1200 °C) und aufgrund ihrer Beständigkeit gegenüber HCl, das als Ätzgas verwendet wird, bevorzugt werden. Ferner sind diese Abdeckmaterialien auf Kohlenstoffbasis auch vorteilhaft, da sie kein Element enthalten, das zu einem aktiven Niveau in einem Siliziumepitaxiewafer führt. Darüber hinaus wird vorteilhafterweise eines dieser Abdeckmaterialien auf Kohlenstoffbasis verwendet, um während des Aufwachsens einer Epitaxieschicht eine Temperaturgleichmäßigkeit in der Ebene eines Siliziumwafers zu erreichen.
  • Ferner ist der poröse Körper, der das gerade Rumpfteil 510 und das Kopfteil 520 bildet, aus porösem SiC hergestellt. Poröses SiC kann vorzugsweise verwendet werden, da der Abschnitt des Hebestifts 500, der mit der Wandoberfläche des Durchgangslochs 42 in dem Suszeptor 4 in Kontakt steht, das gleiche SiC-Material ist, das ferner sicherstellt, dass eine Staubemission aufgrund von Reibung zwischen ihnen verhindert wird.
  • In dem Hebestift 500 gemäß dieser Offenbarung kann eine Struktur, die aus dem geraden Rumpfteil 510 und dem Kopfteil 520 zusammengesetzt ist, durch eine typische Technik erhalten werden. Wenn poröses SiC die Struktur aus dem geraden Rumpfteil 510 und dem Kopfteil 520 bildet, kann die Struktur durch Dispergieren von Poren in einem durch Sintern bei Normaldruck erhaltenen SiC-Sinterkörper gebildet werden.
  • Das Abdeckteil 550 aus einem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis ist auf der Oberseite des Kopfteils 520 ausgebildet. Wenn zum Beispiel Glaskohlenstoff als Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis verwendet wird, wird ein wärmehärtbares Harz wie ein Phenolharz oder ein COPNA-Harz in einem Lösungsmittel gelöst und die resultierende flüssige Lösung wird auf die Oberseite des Kopfteils 520 mit einer Bürste, durch Sprühen oder durch andere Techniken aufgebracht. Nachdem die flüssige Lösung getrocknet und ausgehärtet ist, kann bei 700 °C bis 2600 °C eine Wärmebehandlung in einer Atmosphäre eines Inertgases wie Argon durchgeführt werden, wodurch das Abdeckteil 550 aus Glaskohlenstoff gebildet wird. Die Hohlräume im porösen Körper des Kopfteils 520 sind mit dem so gebildeten Abdeckteil 550 gefüllt, da der Glaskohlenstoff in das Kopfteil 520 infiltriert wird. In diesem Fall wird zur Dicke D2 des tiefen Teils des Abdeckteils 550 durch die Infiltration beigetragen.
  • Alternativ kann das Abdeckteil 550 aus Glaskohlenstoff auf die folgende Weise gebildet werden. Ein wärmehärtbares Harz wie ein Phenolharz, das ein Ausgangsmaterial aus Glaskohlenstoff ist, kann durch Durchführen eines Imprägnierungsverfahrens oder eines Beschichtungsverfahrens auf einem Teil oder dem gesamten Kopfteil 520 carbonisiert werden, wodurch das Abdeckteil 550 aus glasartigem Kohlenstoff hergestellt wird. Es sei angemerkt, dass ein Furanharz, ein Polycarbodiimidharz, ein Furfural-Phenol-Copolymer, ein Divinylbenzolharz, ein COPNA-Harz usw. als ein anderes wärmehärtbares Harz als ein Phenolharz verwendet werden können. In diesem Fall wird zur Dicke D2 des tiefen Teils des Abdeckteils 550 durch die Imprägnierung beigetragen.
  • Wenn andererseits pyrolytischer Kohlenstoff als das Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis verwendet wird, kann ein Kohlenwasserstoffmaterial durch Aufsprühen oder Aufbringen auf einen Teil oder die gesamte Oberseite des Kopfteils 520 unter Verwendung von beispielsweise thermischer CVD 800 °C oder mehr abgeschieden werden. Die Hohlräume im porösen Körper des Kopfteils 520 sind mit dem so gebildeten Abdeckteil 550 gefüllt, da der pyrolytische Kohlenstoff in das Kopfteil 520 infiltriert wird. In diesem Fall wird zur Dicke D2 des tiefen Teils des Abdeckteils 550 durch die Infiltration beigetragen. Es ist zu beachten, dass pyrolytischer Kohlenstoff hochreiner und hochkristalliner Kohlenstoff ist, der durch thermisches Zersetzen einer Verbindung auf Kohlenwasserstoffbasis mit etwa 1 bis 8 Kohlenstoffatomen erhalten wird. Beispiele für bekannten pyrolytischen Kohlenstoff sind Pyrocarb (hergestellt von IBIDEN CO., LTD.) und PYROGRAPH (hergestellt von TOYO TANSO CO., LTD., PYROGRAPH ist eine eingetragene Marke in Japan, anderen Ländern oder beiden).
  • Es versteht sich, dass die Technik zum Herstellen des Abdeckteils 550 des Hebestifts 500 gemäß dieser Ausführungsform nicht auf die oben beschriebenen konkreten Beispiele beschränkt ist.
  • Ferner ist das gerade Rumpfteil 510 vorzugsweise mit einem SiC-Beschichtungsmaterial 530 beschichtet. Dies kann eine Staubemission aufgrund eines Reibens zwischen dem Hebestift 500 und der Wandoberfläche des Durchgangslochs 42 in dem Suszeptor 4 zuverlässiger verhindern. Das SiC-Beschichtungsmaterial 530 kann durch chemische Dampfabscheidung (CVD) gebildet werden. Es ist zu beachten, dass die Dicke der Beschichtung mit dem SiC-Beschichtungsmaterial 530 auf dem geraden Stammteil 510 vorzugsweise 40 µm oder mehr, mehr bevorzugt 60 µm oder mehr beträgt.
  • Um den obigen Effekt weiter zu gewährleisten, beträgt die Porosität des in dieser Ausführungsform verwendeten porösen Körpers vorzugsweise 15 % oder mehr und 85 % oder weniger und auch bevorzugt 35 % oder mehr und 85 % oder weniger. Um den obigen Effekt zuverlässiger zu erzielen, beträgt die Porosität besonders bevorzugt 15 % oder mehr und 60 % oder weniger. Es ist zu beachten, dass sich die „Porosität“ hier auf das Verhältnis des Volumens der Hohlräume in dem porösen Körper zu dem Gesamtvolumen des porösen Körpers unter der Annahme bezieht, dass die Hohlräume in dem porösen Körper nicht mit dem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis gefüllt sind.
  • Es sei angemerkt, dass in dem Beispiel aus 4 das Abdeckteil 550 nur die Oberseite des Kopfteils 520 abdeckt; alternativ kann das Abdeckteil 550 das gesamte Kopfteil 520 abdecken. Ferner können alle Hohlräume innerhalb des Kopfteils 520 mit dem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis des Abdeckteils 550 gefüllt sein.
  • Andererseits wird in dem Beispiel aus 4 das gerade Rumpfteil 510 mit dem SiC-Beschichtungsmaterial 530 beschichtet; das SiC-Beschichtungsmaterial kann jedoch auf der Seitenoberfläche und der unteren Oberfläche des Kopfteils 520 bereitgestellt sein, d. h. auf anderen Oberflächen als der mit dem Abdeckteil 550 bedeckten Oberfläche.
  • Ferner weist eine Epitaxiewachstumsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform den oben beschriebenen Hebestift 500 auf. Die Merkmale des Epitaxiewachstums mit Ausnahme des Hebestifts 500 können dieselben sein wie diejenigen, die in der typischen Epitaxiewachstumsvorrichtung 1 verwendet werden, die oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde. Ferner wird in einem Verfahren zur Herstellung eines Siliziumepitaxiewafers, gemäß dieser Ausführungsform, eine Epitaxieschicht auf einem Siliziumwafer unter Verwendung einer Epitaxiewachstumsvorrichtung mit dem Hebestift 500 aufgewachsen. Dieses Herstellungsverfahren kann verhindern, dass sich ein Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis ablöst.
  • BEISPIELE
  • Um die Wirkungen dieser Offenbarung zu verdeutlichen, werden nachfolgend Beispiele angegeben; diese Offenbarung ist jedoch in keiner Weise auf die folgenden Beispiele beschränkt.
  • (Beispiel 1)
  • Hebestifte 500, wie in 4 dargestellt, wurden hergestellt. Bei der Herstellung jedes Hebestifts 500 wurde die Porosität von porösem SiC auf 40 % eingestellt. Ein Kopfteil 520 des Hebestifts 500 wurde mit einem zu carbonisierenden Phenolharz imprägniert, wodurch ein Abdeckteil aus Glaskohlenstoff gebildet wurde. Die Dicke von der äußersten Oberfläche des Hebestifts 500 (der freiliegenden Oberfläche 550A des Abdeckteils 550) zu der Oberfläche 520A des Kopfteils 520, nämlich die Oberflächenschichtdicke D1, betrug ungefähr 40 µm. Ferner betrug die Dicke von der Oberfläche 520A des Kopfteils 520 auf der Anlageseite zu einem mit dem Abdeckteil 550 gefüllten Oberflächenteil (nämlich die Dicke D2 des tiefen Teils) 100 µm. Ferner wurde die Seitenoberfläche des geraden Rumpfteils 510 bei 1250 °C unter Verwendung von CVD mit einem SiC-Beschichtungsmaterial beschichtet. Es ist zu beachten, dass jede Dicke gemessen wurde, indem ein Querschnitt des nach der Prüfung geschnittenen Hebestifts unter Verwendung eines Mikroskops oder eines SEM beobachtet wurde, und die Dicke der Mittelwert der nach dem Epitaxiewachstum von 50 Epitaxieschichten gemessenen Werte war.
  • (Beispiel 2)
  • Im Gegensatz zu Beispiel 1 wurde pyrolytischer Kohlenstoff als Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis verwendet, bei dem das Abdeckteil aus Glaskohlenstoff gebildet wurde. Ein Hebestift gemäß Beispiel 2 wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit Ausnahme des Materials des Abdeckteils gebildet.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Hebestifte 5, wie in 3 dargestellt, wurden hergestellt. Ein gerades Rumpfteil 51 und ein Kopfteil 52 jedes Hebestifts 5 wurden aus dicht gepacktem (nicht porösem) SiC hergestellt. Die Oberfläche des Kopfteils 52 wurde mit Glaskohlenstoff beschichtet, um den Hebestift aus Vergleichsbeispiel 1 herzustellen.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Hebestifte 5, die nur aus SiC bestehen, wie in 3 dargestellt, wurden als Hebestifte aus Vergleichsbeispiel 2 hergestellt.
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • Hebestifte 5, die nur aus Glaskohlenstoff bestehen, wie in 3 dargestellt, wurden als Hebestifte aus Vergleichsbeispiel 3 hergestellt.
  • Die Hebestifte aus Beispiel 1 und 2 und Vergleichsbeispiel 1 bis 3 wurden auf die in 1 dargestellte Epitaxiewachstumsvorrichtung 1 angewendet und Siliziumepitaxiewafer wurden gemäß den folgenden Vorgehensweisen hergestellt. Hier wurde ein Suszeptor 4 verwendet, der durch Beschichten einer Oberfläche eines Kohlenstoffbasismaterials mit SiC erhalten wurde. Als Substrat für jeden Siliziumepitaxiewafer wurde ein mit Bor dotierter Siliziumwafer W mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet.
  • Bei der Herstellung des Siliziumepitaxiewafers wurde zunächst Trichlorsilangas als Ausgangsgas bei einer Temperatur von 1150 °C zugeführt, um die Oberfläche des Suszeptors 4 mit Silizium zu beschichten. Als nächstes wurde der Siliziumwafer W in eine Epitaxieschichtbildungskammer 2 eingeführt und unter Verwendung der Hebestifte auf dem Suszeptor 4 angeordnet. Anschließend wurde bei 1150 °C Wasserstoffgas zugeführt, um ein Wasserstoffbacken durchzuführen; eine Siliziumepitaxieschicht wurde dann auf 4 µm bei 1150 °C aufgewachsen, sodass ein Epitaxiesiliziumwafer erhalten wurde. Hier wurde Trichlorsilangas als Ausgangsgas, Diborangas als Dotiergas und Wasserstoffgas als Trägergas verwendet.
  • Die Qualität der Vorderseite und der Rückseite der so erhaltenen Siliziumepitaxiewafer wurde bewertet. Für die Beispiele 1 und 2 und das Vergleichsbeispiel 1 wurden die Hebestifte nach dem Epitaxiewachstum entfernt und es durch visuelle Beobachtung bestimmt, ob sich das Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis abgelöst hatte oder nicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Bewertungsverfahren waren wie folgt.
  • < Vorderseitenqualität >
  • Die Dichte von 0,25 µm LPDs, die in jedem resultierenden Epitaxiewafer gebildet wurde, wurde gemessen. Insbesondere wurden für jeden hergestellten Epitaxiewafer die Anzahl der Oberflächendefekte (Lichtpunktdefekte: LPDs) mit einer Größe von 0,25 µm oder mehr, die auf der Epitaxieschichtoberfläche beobachtet wurden, unter Verwendung eines Waferoberflächen-Inspektionssystems (Surfscan SP2, hergestellt von KLA-Tencor Corporation) bewertet. Aus den Ergebnissen dieser Messung kann die Bildung von Teilchen bewertet werden.
  • Die Bewertung wurde anhand der folgenden Bewertungskriterien vorgenommen:
    • +: 0,2 oder weniger pro Wafer
      • -: mehr als 0,2 bis 0,5 oder weniger pro Wafer
      • --: mehr als 0,5 pro Wafer
  • < Rückseitenqualität >
  • Für jeden resultierenden Epitaxiewafer wurde der Bereich einer Region im Anlagebereich des Hebestifts, in dem eine Streuintensität für Laserreflexion nicht niedriger als ein eingestellter Wert beobachtet wurde, als ein Stiftmarkierungspegel des Kontaktabschnitts des Hebestifts unter Verwendung eines Waferoberflächen-Inspektionssystem (Surfscan SP2, hergestellt von KLA-Tencor Corporation) gemessen und die durch die Hebestifte verursachte Beschädigung der Waferrückseite wurde bewertet.
  • Die Bewertung wurde anhand der folgenden Bewertungskriterien vorgenommen:
    • ++: 0,5 mm2 oder weniger +: mehr als 0,5 mm2 und 1 mm2 oder weniger
      • -: mehr als 1 mm2 und 2 mm2 oder weniger
      • - -: mehr als 2 mm2
    [Tabelle 1]
    Vorderseitenqualität Rückseitenqualität Ablösen von Glaskohlenstoff
    Beispiel 1 + ++ Kein Ablösen
    Beispiel 2 + ++ Kein Ablösen
    Vergleichsbeispiel 1 - - - Abgelöst
    Vergleichsbeispiel 2 + - - n.z.
    Vergleichsbeispiel 3 - - + n.z.
  • Wie in Tabelle 1 dargestellt, wurde unter Verwendung der Hebestifte der Beispiele 1 und 2 gemäß dieser Offenbarung verhindert, dass die Siliziumwafer-Rückseite durch die Hebestifte beschädigt wurde; die Staubemission aufgrund des Reibens der Hebestifte gegen die Wandoberfläche der Durchgangslöcher im Suszeptor wurde verringert; und das Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis wurde am Ablösen gehindert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Epitaxiewachstumsvorrichtung
    2
    Epitaxieschicht-Bildungskammer
    4
    Suszeptor
    5
    Hebestift
    6
    Hubwelle
    W
    Siliziumscheibe
    11
    Obere Kuppel
    12
    Untere Kuppel
    13
    Kuppelbefestigung
    40
    Suszeptordrehabschnitt
    41
    Suszeptortragwelle
    42
    Durchgangsloch
    500
    Hebestift
    510
    Gerades Rumpfteil
    520
    Kopfteil
    530
    SiC-Beschichtungsmaterial
    550
    Abdeckteil

Claims (5)

  1. Hebestift (5), der durch ein Durchgangsloch (42) eines Suszeptors (4) eingeführt wird, der in einer Epitaxiewachstumsvorrichtung (1) angeordnet ist, so dass der Hebestift (5) in Richtungen beweglich ist, in denen sich das Durchgangsloch (42) erstreckt, und einen auf dem Suszeptor (4) angeordneten Siliziumwafer (W) in Bezug auf den Suszeptor (4) hoch- und herunterbewegt, während er den Siliziumwafer (W) trägt, umfassend: ein gerades Rumpfteil (510), das durch das Durchgangsloch (42) eingeführt ist; ein Kopfteil (520), das an dem Siliziumwafer (W) anliegt; und ein Abdeckteil (550), das mindestens eine Oberseite des Kopfteils (520) abdeckt, wobei das gerade Rumpfteil (510) und das Kopfteil (520) aus einem porösen Körper gefertigt sind, wobei der poröse Körper aus porösem SiC gefertigt ist und wobei eine Porosität des porösen Körpers 15 % oder mehr und 85 % oder weniger beträgt, das Abdeckteil (550) aus einem Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis gefertigt ist, und mindestens ein Teil der Hohlräume des porösen Körpers des Kopfteils (520) mit dem Abdeckteil gefüllt ist.
  2. Hebestift (5) nach Anspruch 1, wobei das gerade Rumpfteil (510) mit einem SiC-Beschichtungsmaterial (530) beschichtet ist.
  3. Hebestift (5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abdeckmaterial auf Kohlenstoffbasis des Abdeckteils aus Glaskohlenstoff oder pyrolytischem Kohlenstoff gefertigt ist.
  4. Epitaxiewachstumsvorrichtung (1), die den Hebestift (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Siliziumepitaxiewafers, mit dem eine Epitaxieschicht auf einem Siliziumwafer (W) unter Verwendung der Epitaxiewachstumsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 aufgewachsen wird.
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