JP2012186306A - サセプタ及びこれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エピタキシャル層の気相成長を行う際に半導体基板を支持するサセプタであって、サセプタの上面には、内部に半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐりは、半導体基板の外周縁部を支持する上段座ぐり部と、該上段座ぐり部よりも下段でかつ中心側に形成された下段座ぐり部とを有する二段構造を成し、下段座ぐり部には、前記サセプタの裏面まで貫通し、気相成長を行う際にも開放状態となる貫通孔が形成されており、サセプタの裏面側には、上段座ぐり部に対応する位置に溝が設けられたものであることを特徴とするサセプタ。
【選択図】図2
Description
エピタキシャル成長装置51は、チャンバー52と、チャンバー52内部に配置されたサセプタ71、サセプタを下方から支持し、回転上下動自在なサセプタ支持手段53、チャンバー52内にウェーハを搬入したり、逆に外へと搬出したりするためのウェーハ搬送口54、チャンバー52内に各種ガスを供給するガス導入管55、ガス導入管55に接続され、チャンバー52内に水素ガスを供給する図示しない水素ガス供給手段及びシラン等の原料ガスを供給する図示しない原料ガス供給手段、チャンバー52内から各種ガスを排出するガス排出管57、チャンバー52の外部に備えられた加熱手段58、チャンバー52内にシリコンウェーハを移送し、また、チャンバー52内からシリコンウェーハを移送する図示しないウェーハ移送手段等から構成される。
また、チャンバー52の内部にはリフトピン75をサセプタ71に対して相対的に上下させることができるリフトピン昇降手段を設けてもよい。
上記溝76を設けたことにより、図2(b)のSで示される、サセプタ71の裏面の前記上段座ぐり部72aに対応する位置の表面積が増大され、ウェーハW裏面からの放熱が増える。さらに、ランプ等の加熱手段58からの加熱光に対して影となる部分も生じるため、ウェーハW外周部の温度が下がり、ウェーハW外周部と内周部との熱的条件を一定にすることができる。これによって裏面デポの発生を抑制し、ウェーハW主表面のナノトポロジーや外周抵抗率分布の劣化を抑制することができる。
尚、溝76の形状としては、図2(a)に示したような角柱状に限定されず、例えば円柱状や半球状としても良い。また、例えばサセプタ71の前記上段座ぐり部72aに対応する位置の全ての範囲を含むようにひとつのリング状の大きな溝を設けても良いが、前述のように溝を複数設けた方がより効果的であり、サセプタの強度上も問題が生じにくい。
まず、工程(a)では、エピタキシャル層を成長させる半導体基板(シリコンウェーハ)を準備する。
次に、工程(b)において、シリコンウェーハに対し、適宜RCA洗浄等の洗浄を行う。
この洗浄工程における洗浄法は、典型的なRCA洗浄の他、薬液の濃度や種類を通常行われる範囲で変更したものを用いることもできる。
このようにして、シリコンウェーハの表面上にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハを製造することができる。
このとき本発明では、裏面の、上段座ぐり部に対応する位置に溝を有するサセプタを用いているので、ウェーハ外周部の裏面デポを抑制し、高品質なエピタキシャルウェーハを製造することができる。
ここで、以下の実験例、実施例及び比較例において、エピタキシャルウェーハの膜厚及びシリコンウェーハの裏面デポを評価する装置として用いたWaferSight(KLA−Tencor Corporation製)及びUA3P(パナソニック(株)製)について説明する。
また、UA3Pは触針式表面変位量によって測定を行う測定機である。探針を微弱な一定荷重で対象に押し当て、対象の凹凸に応じて動く針の変位量をレーザーで計測することを原理とする。
まずサセプタとして、サセプタ裏面に何も設けられていないもの、サセプタ裏面の上段座ぐり部に対応する位置に溝を複数設けることによって、何も設けなかったものに対して裏面外周部の表面積が3倍に増大されたもの、また同様にして裏面外周部の表面積が5倍に増大されたものを用意した。
これら、サセプタを具備するエピタキシャルウェーハ製造装置を用いて、サセプタの座ぐりに半導体基板としてシリコンウェーハを載置し、ランプで加熱して原料ガスを流しながら直径300mmのシリコンウェーハ表面上に厚さ5μmのエピタキシャル層の気相成長を行った。
このとき前記溝は、ウェーハ半径方向の長さが10mm、幅が2mm、深さが2mmである直方体状のものとして、放射状に設けた。また、反応圧力を常圧、反応温度を1100℃、成長速度を2.5μm/minとした。
また、上記範囲におけるシリコンウェーハ裏面のデポ高さを、UA3Pを用いて測定した。このときの結果を図4に示す。
裏面の上段座ぐり部に対応する位置に溝が設けられたサセプタを具備するエピタキシャルウェーハ製造装置を用いて、サセプタの座ぐりに半導体基板としてシリコンウェーハを載置し、原料ガスを流しながら直径300mmのシリコンウェーハ表面上に厚さ5μmのエピタキシャル層の気相成長を行った。
このとき前記溝は、ウェーハ半径方向の長さが10mm、幅が2mm、深さが2mmである直方体状のものとして、放射状に240箇所設けた。また、反応圧力を常圧、反応温度を1100℃、成長速度を2.5μm/minとした。
このとき、シリコンウェーハの中心から半径147mm〜149mm程度の範囲、すなわち、本発明である溝が設けられているサセプタの裏面部分に対応する範囲において、前記サセプタを具備する各エピタキシャルウェーハ製造装置によって製造されたエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層形成前後でのウェーハ厚さ変化量をWaferSightで測定し、各測定点の値から平均の変化量を差し引いた値を求めた。このときの結果を図5に示す。
また、上記範囲におけるシリコンウェーハ裏面のデポ高さを、UA3Pを用いて測定した。このときの結果を図6に示す。
サセプタ裏面の上段座ぐり部に対応する位置に溝を設けなかったこと以外は実施例と同様に、直径300mmのシリコンウェーハ表面上に厚さ5μmのエピタキシャル層の気相成長を行った。
このとき、シリコンウェーハの中心から半径147mm〜149mm程度の範囲において、前記サセプタを具備する各エピタキシャルウェーハ製造装置によって製造されたエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層形成前後でのウェーハ厚さ変化量をWaferSightで測定し、各測定点の値から平均の変化量を差し引いた値を求めた。このときの結果を図5に示す。
また、上記範囲におけるシリコンウェーハ裏面のデポ高さを、UA3Pを用いて測定した。このときの結果を図6に示す。
54…ウェーハ搬送口、 55…ガス導入管、 57…ガス排出管、
58…加熱手段、 71…サセプタ、 72…座ぐり、 72a…上段座ぐり部、
72b…下段座ぐり部、 73…リフトピン用貫通孔、 74…貫通孔、
75…リフトピン、 76…溝、 W…ウェーハ。
Claims (4)
- エピタキシャル層の気相成長を行う際に半導体基板を支持するサセプタであって、該サセプタの上面には、内部に前記半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐりは、前記半導体基板の外周縁部を支持する上段座ぐり部と、該上段座ぐり部よりも下段でかつ中心側に形成された下段座ぐり部とを有する二段構造を成し、前記下段座ぐり部には、前記サセプタの裏面まで貫通し、前記気相成長を行う際にも開放状態となる貫通孔が形成されており、前記サセプタの裏面側には、前記上段座ぐり部に対応する位置に溝が設けられたものであることを特徴とするサセプタ。
- 前記溝は、複数の溝が放射状に配列されたものであることを特徴とする請求項1に記載のサセプタ。
- 前記放射状の複数の溝は、それぞれ前記サセプタ上に載置される基板の半径方向の長さが、該基板半径の1/4以下であり、幅が5mm以下であって、深さが前記上段座ぐり部に対応する位置のサセプタの厚みの75%以下であることを特徴とする請求項2に記載のサセプタ。
- エピタキシャルウェーハの製造方法であって、前記請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のサセプタを用いて、該サセプタの座ぐりに半導体基板を載置し、原料ガスを流しながら前記基板上にエピタキシャル層の気相成長を行うことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
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