JP2008078189A

JP2008078189A - 均一化成長治具

Info

Publication number: JP2008078189A
Application number: JP2006252620A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Sukegawa; 俊光助川
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】成長治具へのデポから生じるエピタキシャルウェハへの影響をなくす均一化成長治具を提供する。
【解決手段】治具本体２に収容穴３を形成し、その収容穴３に基板４を収容して保持し、記基板４上に結晶をエピタキシャル成長させて堆積させるための成長用治具１において、治具本体２の収容穴３を除く成長側の面２ｄに、結晶の堆積を防止するカバー１０を取り付けたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に結晶をエピタキシャル成長させて半導体製品を作製するための成長治具（ジグ）（成長用治具）に関する。

ＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシャル成長）装置などの半導体製造装置を用いて、基板上に結晶をエピタキシャル成長させるには、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すような成長治具（サセプタ）３１を用いる。成長治具３１には収容穴３２が複数個形成され、その収容穴３２に基板３３が収容され、成長治具３１に保持される。

半導体装置内に基板３３を保持した成長治具３１をセットし、基板３３上に結晶をエピタキシャル成長させて堆積させ、エピタキシャルウェハ（エピウェハ）を作製する。このとき、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、基板３３上だけではなく、成長治具３１の成長側の面３１ｄに堆積物（デポ）ｄが堆積する。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開平９−１２９５５６号公報

しかしながら、従来の成長治具３１では、１）成長治具３１に必要のないデポｄが生じてしまい、そのデポｄにより、基板３３上に成長するエピタキシャル層に悪影響を及ぼしている。特に、基板３３の外周周辺部において、基板３３の表面とデポｄの表面間に段差が形成されることで、エピタキシャル層の特性の面内バラツキが問題となっている。

２）成長治具３１自体を、基板３３上にエピタキシャル層を成長させた後ごとに交換できればよいのだが、交換した成長治具３１に付着した水分などの不純物が、エピ成長中に昇温脱離してエピ層中に取り込まれ、エピタキシャルウェハ特性を悪くする可能性もある。

３）成長治具３１を交換することにより、交換した成長治具３１に付着した水分などの不純物を取り除くために焼出し処理をその都度実施しなければならなくなり、生産のスループットが悪くなる。

また、４）成長治具３１は、メンテナンスごとに交換を実施するが、メンテナンスとメンテナンスの間は、１セットの成長治具を繰り返し使用しなければならない。

５）そのため、基板３３上にエピタキシャル層の成長を繰り返すごとに、基板３３をセットする部分を除く成長治具３１の面３１ｄ全面に不必要なデポｄがかさんでしまい、そのデポｄの影響で、基板３３に成長するエピタキシャル層のウェハ面内分布に悪影響を及ぼしてしまい、不均一な結晶が成長する。

また、特許文献１のような方法では、基板ウェハサセプタを平行移動させてデポの影響を防いでいるが、基板ウェハサセプタ１枚毎に調整（普通、ウェハは複数枚の同時成長）が必要であり、手間がかかる。しかも、基板ウェハ支持部移動後に、基板とサセプタが平行になるように調整する必要があり、困難である（ウェハが傾いてセットされるとウェハ面内特性がばらつく）。

そこで、本発明の目的は、成長治具へのデポから生じるエピタキシャルウェハへの影響をなくす均一化成長治具を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、治具本体に収容穴を形成し、その収容穴に基板を収容して保持し、上記基板上に結晶をエピタキシャル成長させて堆積させるための成長用治具において、上記治具本体の上記収容穴を除く成長側の面に、上記結晶の堆積を防止するカバーを取り付けた均一化成長治具である。

請求項２の発明は、上記カバーは、成長側の面が上記治具本体の成長側の面とほぼ同じ面積である請求項１記載の均一化成長治具である。

請求項３の発明は、上記カバーは、上記治具本体に着脱可能に設けられる請求項１または２記載の均一化成長治具である。

請求項４の発明は、上記カバーは、上記治具本体と同じ材質である請求項１〜３いずれかに記載の均一化成長治具である。

請求項５の発明は、上記カバーは、成長側の面の厚さが５０〜３００μｍである請求項１〜４いずれかに記載の均一化成長治具である。

本発明によれば、成長治具へのデポから生じるエピタキシャルウェハへの影響をなくすことができる。

本発明者は、成長治具について鋭意研究した結果、
（１）成長治具へのデポは、避けられない問題であるため、そのデポを成長の都度取り除けるような構造にする。
（２）成長治具の純度が変わらないようにする。
（３）生産のスループットを向上させるために、取り外しが容易にできるようにする。
の３点を考慮して、本発明の均一化成長治具を発明するに至った。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１（ａ）は本発明の好適な実施形態を示す均一化成長治具の底面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る均一化成長治具１は、治具本体２と、カバー１０とで主に構成される。

治具本体２は、図３の従来の成長治具３１とほぼ同じ構成である。すなわち、治具本体（サセプタ）２は、全体がほぼ円板状に形成され、収納穴３が複数個形成される。治具本体２に形成した収納穴３には基板４が収納され、治具本体２に設けた図示しない固定用爪やクランク状の腕部で収容された基板４が保持される。治具本体２は、この基板４上に結晶をエピタキシャル成長させて堆積させるためのものである。治具本体２の中央部には、挿通穴５が形成される。

基板４を収納した保持した治具本体２は、ＭＯＶＰＥ装置などの半導体装置内に、例えば、フェイスダウン方式でセットされる。治具本体２は、耐熱性、原料ガスに対する不活性さ、耐腐食性などが高い材質、例えば、グラファイト、ＳｉＣ、Ｍｏ、耐熱性セラミックスなどで形成される。

治具本体２の収納穴３を除く成長側の面２ｄには、結晶の堆積を防止するデポ防止用のカバー（アダプタ）１０が取り付けられる。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、カバー１０は、全体がほぼ円板状に形成され、連通穴１１が複数個形成されたものである。カバー１０の内面形状は、治具本体２の外面形状と同形状になるように形成される。各連通穴１１は、図１の治具本体２に形成した複数個の収納穴３にそれぞれ連通される。カバー１０の中央部には、治具本体２に形成した挿通穴５に嵌合する突起部１２が形成される。カバー１０は、治具本体２と同じ材質で形成される。

カバー１０は、成長側の面１０ｄが治具本体２の成長側の面２ｄとほぼ同じ面積である。

このカバー１０の成長側の面１０ｄとは反対側の面１０ｕには、治具本体２にカバー１０を取り付けて固定するための固定用バネ機構部１３が複数個（図１（ａ）では４個）設けられる。

固定バネ機構部１３としては、例えば、カバー１０の反対側の面１０ｕに形成したネジ穴と、そのネジ穴に螺合するネジと、そのネジを挿通するバネ座金とからなるものがある。また、固定バネ機構部１３としては、ネジ穴と、ネジと、一端部がカバー１０に着脱可能に連結されると共に、他端部が治具本体２に連結され、ネジを挿通するバネとからなるものでもよい。

この固定バネ機構部１３により、カバー１０は治具本体２に着脱可能に設けられ、かつ治具本体２の成長側の面２ｄとカバー１０の内面が密着する。

このカバー１０は、成長側の面１０ｄの厚さｈが５０〜３００μｍである。厚さｈを３００μｍ以下にしたのは、厚さｈが３００μｍを超えると、基板４の外周周辺部において、基板４の表面と、カバー１０の成長側の面に堆積したデポの表面間に段差が形成され、エピタキシャル層の特性が面内でばらつくからである。また、厚さｈを５０μｍ以上としたのは、５０μｍ未満であるとカバー１０が強度不足となり、治具本体２へのカバー１０の取り付けが困難となるからである。

本実施形態の作用を説明する。

治具本体２へのカバー１０の取り付けは、治具本体２の挿通穴５にカバー１０の突起部１２を嵌合し、治具本体２にカバー１０を固定バネ機構部１３で固定して行う。カバー１０の取り外しは、これとは逆の作業で行い、例えば、基板４上にエピタキシャル層を形成した後、新たな基板４を用いる際に行う。つまり、カバー１０は、基板４上にエピタキシャル層を成長させた後ごとに交換する。

従来は、基板の部分を除く成長治具全面に、デポがついてしまう。基板上にエピタキシャル層の成長を繰り返し実施することで、上記部分のデポ厚がどんどん厚くなり、擬似的ではあるが、基板の成長面が成長治具の成長側の面に対して引っ込んだ形となってしまう。そのため、基板の成長面と成長治具の成長側の面との間に段差が生じ、その影響で（例えば、エピタキシャル層成長用の原料ガスの流れが乱されることで）基板周辺の特性に悪影響を及ぼしてしまう。

本実施形態に係る均一化成長治具１は、治具本体２の収容穴３を除く成長側の面２ｄに、カバー１０を取り付けており、不要なデポが発生する部分である治具本体２の成長側の面２ｄを覆っているため、デポはカバー１０の成長側の面１０ｄに堆積し、治具本体２の成長側の面２ｄには堆積しない。

カバー１０に付着したデポは、カバー１０を新たなカバー１０に交換することで簡単に除去でき、常にデポのないカバー１０をつけた状態で基板４上にエピタキシャル層を成長させることができる。基板４を入れ替えると共に、新たなカバー１０に交換することで、基板４上にエピタキシャル層を何回成長させても、治具本体２の成長側の面２ｄにはデポが堆積しない。つまり、治具本体２の成長側の面２ｄに堆積するデポを常になくすことができる。

これにより、均一化成長治具１は、基板４の外周周辺部においても、基板４の成長面と治具本体２の成長側の面２ｄとの間に段差が生じることはなく、エピタキシャル層の特性の面内バラツキがない。

したがって、均一化成長治具１によれば、治具本体２へのデポから生じるエピタキシャルウェハへの影響をなくすことができる。

また、均一化成長治具１により、基板４上にエピタキシャル層を何回繰り返し成長させても、基板４上に成長させるエピタキシャル層の結晶を均一にすることができ、エピタキシャルウェハの面内の特性を均一にすることができる（特にウェハ周辺部の特性変化なくすことができる）。つまり、均一化成長治具１は、エピウェハ特性面内を均一化する成長治具である。

ウェハ面内の特性を均一にすることにより、最終的なデバイス構造での歩留向上も図れる。

均一化成長治具１は、固定バネ機構部１３により、治具本体２からカバー１０を簡単に取り外すことができるため、半導体製品の生産のスループット向上が図れる。また、均一化成長治具１は、固定バネ機構部１３により、治具本体２にカバー１０を密着させているので、基板４への熱伝導もよい。

これに対し、一般に治具本体２は、半導体製造装置内に複数個設けられ、半導体製造装置から治具本体２を取り外すには手間や時間がかかる。

カバー１０は、成長側の面１０ｄが治具本体２の成長側の面２ｄとほぼ同じ面積なので、この点でもエピタキシャル層成長用の原料ガスの流れが乱されるのを防止でき、エピタキシャル層の特性の面内バラツキを防止できる。

カバー１０は、治具本体２と同じ材質なので、この点でも基板４への熱伝導を均一にでき、基板４への熱伝導がよい。

さらに、カバー１０は、成長側の面１０ｄの厚さが０．３０ｍｍ以下なので、基板４の外周周辺部において、基板４の表面と、カバー１０の成長側の面１０ｄに堆積したデポの表面間に段差が形成されることはなく、エピタキシャル層の特性が変化しない。

このように、均一化成長治具１は、成長治具自体（治具本体２）は交換せずにデポを容易にとることができる構造であり、治具本体２の純度を低下させず、エピタキシャル層の特性に影響を及ぼさないようにした成長治具である。

上記実施の形態では、フェイスダウン方式で基板４上にエピタキシャル層を成長させる例で説明したが、フェイスアップ方式でもよい。また、原料ガスのフロー方向については特に説明しなかったが、横型ガスフローでも縦型ガスフローでもよい。

図１（ａ）は本発明の好適な実施形態を示す均一化成長治具の底面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。図２（ａ）は図１に示した均一化成長治具に取り付けるカバーの底面図、図２（ｂ）はその２Ｂ−２Ｂ線断面図である。図３（ａ）は従来の成長治具の底面図、図３（ｂ）はその３Ｂ−３Ｂ線断面図である。図３に示した従来の成長治具におけるデポの付き方を示す底面図、その４Ｂ−４Ｂ線断面図である。

符号の説明

１均一化成長治具
２治具本体
２ｄ治具本体の成長側の面
３収容穴
４基板
１０カバー
１０ｄカバーの成長側の面

Claims

治具本体に収容穴を形成し、その収容穴に基板を収容して保持し、上記基板上に結晶をエピタキシャル成長させて堆積させるための成長用治具において、上記治具本体の上記収容穴を除く成長側の面に、上記結晶の堆積を防止するカバーを取り付けたことを特徴とする均一化成長治具。
上記カバーは、成長側の面が上記治具本体の成長側の面とほぼ同じ面積である請求項１記載の均一化成長治具。
上記カバーは、上記治具本体に着脱可能に設けられる請求項１または２記載の均一化成長治具。
上記カバーは、上記治具本体と同じ材質である請求項１〜３いずれかに記載の均一化成長治具。
上記カバーは、成長側の面の厚さが５０〜３００μｍである請求項１〜４いずれかに記載の均一化成長治具。