JP2005166793A

JP2005166793A - エピタキシャル成長装置のクリーニング方法

Info

Publication number: JP2005166793A
Application number: JP2003401436A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Funabiki; 夕樹船引; Koki Fujii; 弘毅藤井
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】
ＬＰＤ欠陥のレベルが低減されたシリコンエピタキシャルウェーハを得ることが可能なエピタキシャル成長装置のクリーニング方法を提供することを主たる目的としている。
【解決手段】
反応室内整流板のサセプタ側周縁部に、クリーニングガスを整流板表面に対して、８０．０°〜８９．５°の入射角を持った下向きの角度で供給することによりＬＰＤ欠陥が低減できる。これによって、高品質のエピタキシャルシリコンウェーハを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エピタキシヤル成長後の表層に発生するＬＰＤ（ Light Point Defect: 光散乱法による欠陥の総称）と呼ばれる欠陥の発生を抑制することができるエピタキシャル成長装置のクリーニング方法に関するものである。

半導体ウェーハ、例えばシリコンウェーハの製造分野においては、基板表面に基板と同材質のシリコンを気相成長法によりエピタキシャル膜を形成した、所謂エピタキシャルシリコンウェーハ（以下、エピウェーハと略すことがある。）が従来から知られている。この技術によれば、基板上に任意の膜厚や抵抗率を持つ単結晶シリコン層を形成できるので、高性能の半導体デバイスを製造することができる。例えばバイポーラトランジスタの分野では高速化の目的で、ＣＭＯＳメモリの分野ではソフトエラー、ラッチアップ等の不良対策として、エピウェーハの使用が極めて有効であることが認識されており、需要が高まっている。

通常、シリコンウェーハ上にエピタキシャル膜を堆積させて成膜を行なうエピタキシャル成長装置では、半導体ウェーハ以外のエピタキシャル反応室内部、排気配管、ポンプ等に、膜や粉が付着する。このため、クリーニングガスをエピタキシャル装置内部に導入して付着物の分解、排出を行い、シリコンウェーハ処理装置の反応室や排気配管などをクリーニングしており、エピタキシャル反応室内のサセプタ上にウェーハを載せ、ウェーハの表面に沿って流れるように水平に供給して原料ガスを流通させることによって、ウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成させる横型のエピタキシャル成長装置においては、エピタキシャル反応室内へのガス供給ノズルがエピタキシャル膜成長時には、水平におかれているが、クリーニング時には、ガス供給ノズルの角度を変化させることが知られている。（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１８４７０８号公報

しかしながら、従来の横型のエピタキシャル成長装置におけるクリーニング方法では、ＬＰＤ欠陥のレベルが高いという問題があった。したがって、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ＬＰＤ欠陥のレベルが低減されたシリコンエピタキシャルウェーハを得ることが可能なエピタキシャル成長装置のクリーニング方法を提供することを主たる目的としている。

請求項１に記載の発明は、ウェーハを、エピタキシャル反応室内の回転可能に設置されたサセプタに、水平載置し、該サセプタの誘導加熱によりウェーハを加熱し、エピタキシャル成長用原料ガスを前記ウェーハの表面に沿って流れるように水平に供給して、エピタキシャル層を形成するエピタキシャル装置であって、前記エピタキシャル成長用原料ガス、キャリアガス、若しくはクリーニングガスを前記エピタキシャル反応室内に供給するガス供給ノズルを有し、前記ガス供給ノズルと前記サセプタとの間にあり、前記ガス供給ノズルから供給されるガスを表面にあてて整流し、エピタキシャル反応室内に供給し、前記ウェーハに向けて流すための整流板とを有するエピタキシャル装置のクリーニング方法において、前記クリーニングガスを流す際に、整流板のサセプタ側周縁部に、前記クリーニングガスを整流板表面に対して入射角が８０．０°〜８９．５°の下向きの角度で供給することを特徴とするエピタキシャル成長装置のクリーニング方法である。

本発明者は、従来の横型のエピタキシャル成長装置においてエピタキシャル表層のＬＰＤの欠陥レベルが高くなる原因について検討した結果、シリコンウェーハだけでなく、サセプタやエピタキシャル反応室内、エピタキシャル反応室内の石英部品に堆積してしまうシリコン堆積物は、クリーニングガスによるエッチングプロセスである程度除去されるが、特にガス供給ノズルとサセプタとの間に設置された整流板のサセプタ側周縁部にシリコン堆積物が多く残り、通常のクリーニングガスによるエッチングプロセスでは除去しきれずに、ＬＰＤ欠陥を増加させる。そこで、クリーニングガスを流す際に、整流板のサセプタ側周縁部に、前記クリーニングガスを整流板表面に対して入射角が８０．０°〜８９．５°の下向きの角度で供給し、ガス供給ノズルとサセプタとの間に設置された整流板のサセプタ側周縁部のシリコン堆積物を効率よく除去するものである。

請求項２に記載の発明は、前記クリーニングガスがＨＣｌガスであることを特徴とするクリーニング方法である。

本発明によりエピタキシャル反応室内のシリコン堆積物はもちろん特にシリコン堆積物がエッチングしきれずに残ってしまうガス供給ノズルとサセプタとの間に設置された整流板のサセプタ側周縁部のシリコン堆積物をも効率よく除去できるため、エピタキシャル成長後のＬＰＤ欠陥レベルを抑制した高品質エピタキシャルシリコンウェーハを得ることができる。

以下に本発明の実施形態を説明する。

図２は、本発明のエピタキシャル成長装置の反応室を上から見た図であり、図３は、本発明のエピタキシャル成長装置の反応室を横から見た図である。

反応室１内には、シリコンウェーハ２がサセプタ３に載置される。サセプタ３は、回転軸（図示せず）に保持され、回転軸とともに回転可能であり、サセプタ３近傍には、ヒータなどの加熱装置（図示せず）と、ガス流を整流するための石英製整流板４が設けられ、ガス流５のごとく原料ガス又はクリーニングガスが流される。

このような構成からなるエピタキシャル成長装置によるエピタキシャル膜の成膜方法について説明する。

（イ）サセプタ３に載置され保持されているシリコンウェーハ２を、加熱装置により１１００℃に加熱し、自然酸化膜を除去した。
。

（ロ）その後、シリコンウェーハ２の温度を１１００℃に保持したまま、回転軸の回転運動によりシリコンウェーハ２を、サセプタ３とともに回転させた。

（ハ）原料ガスとしてトリクロロシランガスを含有する水素ガスを反応室１内に供給して、シリコンウェーハ２上にシリコン単結晶膜を気相エピタキシャル成長させた。その後、反応室１内の未反応原料ガス、反応後のガスを、排出した。

（二）成膜が終了したら、シリコンウェーハ２を移動させ次の工程に送り、未成膜の新たなシリコンウェーハ２を、サセプタ３上に載置し保持した。以降ステップ（イ）に戻り、（イ）〜（二）の動作を継続した。

ここで、反応室１内の生成物の付着堆積が許容範囲を超えた場合に、以下のクリーニングを行う。

また、クリーニングは、予め設定された時間行うが、反応室１内の不純物、堆積物の目視、経験、不純物、堆積物を膜厚センサなどを用いて光学的に測定、シリコンウェーハ２上の成膜状態の検査（生成物の分布、濃度、ＬＰＤの欠陥数）などにより、クリーニングの終点を検出して停止させる。

反応室１内整流板のサセプタ側周縁部に、ＨＣｌガスをクリーニングガスとして整流板表面に対して、ある入射角を持った下向きの角度で供給して、反応室１内部に付着堆積しているシリコン、シリコン化合物等を除去した。その入射角は、９０．０°（シリコンウェーハ２と水平）、８９．５°、８８．０°、８０．０°の４つの場合を行なった。ＨＣｌガスは、６０％ＨＣｌを用い、１１２０℃、１０分、流量３５ｌ／ｍｉｎにて供給した。その後、所定時間が経過した後、クリーニングにより反応室１内が所望の環境状態になっているか否かを、目視、厚膜センサなどの各種センサ等により検出し、クリーニング動作の継続／停止を判断し、所望の環境状態になっていることを確認し、クリーニングを終了した。

図１は、エピタキシャル成長を行なった回数５０回、１００回、１５０回、２００回のあとに、入射角９０．０°（シリコンウェーハ２と水平）、８９．５°、８８．０°、８０．０°の４つの場合でクリーニングを行い、クリーニング直後のエピタキシャル成長でのエピタキシャル成長表面のＬＰＤ欠陥数を表面検査装置を用いて測定した図である。

以上述べたように、この図より、反応室１内整流板のサセプタ側周縁部に、ＨＣｌガスを整流板表面に対して、８０．０°〜８９．５°の入射角を持った下向きの角度で供給することによりＬＰＤ欠陥が低減できることがわかる。

クリーニングガスの入射角とＬＰＤ欠陥数を表す図である。本発明のエピタキシャル成長装置の反応室を上から見た図である。本発明のエピタキシャル成長装置の反応室を横から見た図である。

符号の説明

１反応室
２シリコンウェーハ
３サセプタ
４整流板
５ガス流

Claims

ウェーハを、エピタキシャル反応室内の回転可能に設置されたサセプタに、水平載置し、該サセプタの誘導加熱によりウェーハを加熱し、エピタキシャル成長用原料ガスを前記ウェーハの表面に沿って流れるように水平に供給して、エピタキシャル層を形成するエピタキシャル装置であって、前記エピタキシャル成長用原料ガス、キャリアガス、若しくはクリーニングガスを前記エピタキシャル反応室内に供給するガス供給ノズルを有し、前記ガス供給ノズルと前記サセプタとの間にあり、前記ガス供給ノズルから供給されるガスを表面にあてて整流し、エピタキシャル反応室内に供給し、前記ウェーハに向けて流すための整流板とを有するエピタキシャル装置のクリーニング方法において、前記クリーニングガスを流す際に、整流板のサセプタ側周縁部に、前記クリーニングガスを整流板表面に対して入射角が８０．０°〜８９．５°の下向きの角度で供給することを特徴とするエピタキシャル成長装置のクリーニング方法。
前記クリーニングガスがＨＣｌガスであることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長装置のクリーニング方法。