JP2013229367A - Apparatus of manufacturing epitaxial wafer, and method of manufacturing epitaxial wafer by using the same - Google Patents
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Description
本発明は、エピタキシャルウェーハ製造装置およびそれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to an epitaxial wafer manufacturing apparatus and an epitaxial wafer manufacturing method using the same.
半導体ウェーハに対し枚葉式にエピタキシャル層を成層する装置として、気相成長装置を用いたエピタキシャルウェーハ製造装置が知られている。一般的にエピタキシャルウェーハ製造装置を用いて、研磨後のウェーハ上にエピタキシャル層を成層する場合、サセプタと称される載置部に載置し、反応が行われる。 An epitaxial wafer manufacturing apparatus using a vapor phase growth apparatus is known as an apparatus for depositing an epitaxial layer on a semiconductor wafer in a single wafer type. In general, when an epitaxial layer is formed on a polished wafer using an epitaxial wafer manufacturing apparatus, the epitaxial layer is placed on a placing portion called a susceptor and a reaction is performed.
サセプタは縁部領域を有し、かつ縁部領域内にウェーハポケット(座ぐり部と呼ばれることもある)を有しており、ウェーハポケットはウェーハよりも数ミリ大きく形成されている。このウェーハポケットにウェーハが収まることにより、サセプタを回転してもウェーハが特定位置にとどまることができ、均質な反応が行われる。 The susceptor has an edge region, and has a wafer pocket (sometimes called a spot facing portion) in the edge region, and the wafer pocket is formed several millimeters larger than the wafer. When the wafer is accommodated in the wafer pocket, the wafer can remain at a specific position even when the susceptor is rotated, and a homogeneous reaction is performed.
従来のエピタキシャルウェーハ製造装置の要部概略断面図を図6に示す。 FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of a main part of a conventional epitaxial wafer manufacturing apparatus.
図6において、符号200は、従来のエピタキシャルウェーハ製造装置を示す。エピタキシャルウェーハ製造装置200は、ウェーハWを載置するためのウェーハポケット202が設けられたサセプタ204と、を有しており、アーム部206を有するサポートシャフト210が取り付けられている。前記サポートシャフト210のアーム部206により、サセプタ204の周縁部が支持される構成とされている。
In FIG. 6,
前記サセプタ204にはさらにウェーハポケット202からウェーハWを上昇させるためのリフトピン208a,208bが設けられている。サセプタ204のウェーハポケット202の周縁部には、リフトピン208a,208bが挿通される貫通孔209a,209bを有しており、前記貫通孔209a,209bに挿通されたリフトピン208a,208bの上端がウェーハWに当接せしめられる構成とされている。
The
近年、半導体集積回路の微細化が進み、半導体ウェーハに対する要求はさらに厳密かつ厳格になってきており、エピタキシャル層に関しても平坦度の向上が望まれている。エピタキシャル層の平坦度に影響を与える要因として、ウェーハを載置するサセプタの傾きが挙げられる。 In recent years, miniaturization of semiconductor integrated circuits has progressed, and requirements for semiconductor wafers have become stricter and stricter, and it is desired to improve the flatness of epitaxial layers. A factor that affects the flatness of the epitaxial layer is the inclination of the susceptor on which the wafer is placed.
サセプタ傾きを改善するために、サセプタを複数の支柱で保持するサセプタ支持機構に関して検討が行われており、特許文献1ではサセプタ支持機構の中心軸の固定位置を可変にすることで、サセプタの傾き、及び回転時の偏心を補正している。 In order to improve the susceptor tilt, a susceptor support mechanism that holds the susceptor with a plurality of support columns has been studied. In Patent Document 1, the susceptor tilt is changed by changing the fixed position of the central axis of the susceptor support mechanism. And eccentricity during rotation is corrected.
しかし、サセプタ支持機構の熱変形の仕方によっては調整困難な場合が生じ、サセプタの傾きが修正できない場合がある。サセプタが傾いていると、ウェーハの載置時にウェーハポケット内でウェーハの滑りが発生し、ウェーハ載置ずれが発生する可能性がある。また、サセプタの傾き、及びそれに伴うウェーハ載置ずれにより、ウェーハにガスが不均一にあたりエピタキシャル層の膜厚の均一性を悪化させる恐れがある。 However, depending on the manner of thermal deformation of the susceptor support mechanism, adjustment may be difficult, and the susceptor tilt may not be corrected. If the susceptor is tilted, the wafer slips in the wafer pocket when the wafer is placed, and there is a possibility that the wafer placement shift occurs. Further, due to the inclination of the susceptor and the accompanying wafer placement deviation, the gas may be non-uniformly applied to the wafer and the film thickness uniformity of the epitaxial layer may be deteriorated.
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、サセプタの傾きを簡便に調整でき、かつ昇温時でも安定したサセプタ高さを維持することが可能であり、エピタキシャル層の膜厚均一性のよいエピタキシャルウェーハを製造できるようにしたエピタキシャルウェーハ製造装置およびそれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. The tilt of the susceptor can be easily adjusted, and a stable susceptor height can be maintained even when the temperature is raised. An object of the present invention is to provide an epitaxial wafer manufacturing apparatus capable of manufacturing an epitaxial wafer with good thickness uniformity and an epitaxial wafer manufacturing method using the same.
上記課題を解決するために、本発明のエピタキシャルウェーハ製造装置は、ウェーハを載置するためのウェーハポケットが設けられたサセプタと、前記サセプタの高さ調整機構を有し前記高さ調整機構を介して前記サセプタの少なくとも周辺部を支持する複数のアーム部と、前記アーム部を支えるサポートシャフトと、を具備したエピタキシャルウェーハ製造装置であり、前記高さ調整機構により前記サセプタの傾きを調整して前記サセプタを水平にできるようにしてなることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an epitaxial wafer manufacturing apparatus of the present invention includes a susceptor provided with a wafer pocket for mounting a wafer, and a height adjusting mechanism of the susceptor, through the height adjusting mechanism. An epitaxial wafer manufacturing apparatus comprising a plurality of arm portions supporting at least a peripheral portion of the susceptor and a support shaft supporting the arm portion, and adjusting the inclination of the susceptor by the height adjusting mechanism. The susceptor can be made horizontal.
サポートシャフトのアーム部に高さ調整機構を設け、前記高さ調整機構を介して前記サセプタの少なくとも周辺部を支持するように構成されているため、前記高さ調整機構により前記サセプタの傾きを簡便に調整して前記サセプタを水平にすることができる。これにより、サセプタが傾くことによるウェーハの載置ずれを防止することができる。 A height adjustment mechanism is provided on the arm portion of the support shaft, and at least the peripheral part of the susceptor is supported via the height adjustment mechanism, so that the susceptor can be easily tilted by the height adjustment mechanism. The susceptor can be leveled. Thereby, it is possible to prevent the wafer from being displaced due to the tilt of the susceptor.
また、前記高さ調整機構が、前記アーム部のアーム柱部の一部に設けられた雄螺子部と雌螺子部との螺合を可変させて前記アーム柱部の長さ調整が可能とされた螺合機構であり、前記螺合機構により、前記サセプタの高さ調整をした後、前記螺合機構の螺合の可変を防止する外部カバーが着脱自在に設けられてなるのが好適である。 Further, the height adjusting mechanism can adjust the length of the arm column portion by changing the screwing of the male screw portion and the female screw portion provided in a part of the arm column portion of the arm portion. It is preferable that after the height of the susceptor is adjusted by the screwing mechanism, an external cover that prevents the screwing of the screwing mechanism from being changed is detachably provided. .
前記外部カバーを設けることで、エピタキシャル層を気相成長させる際の昇温時に、熱変形などにより、螺子が緩んで前記サセプタの高さが変わらないように、前記螺合機構の螺合の可変を防止することができる。 By providing the outer cover, it is possible to change the screwing of the screwing mechanism so that the screw does not loosen and the height of the susceptor does not change due to thermal deformation or the like at the time of temperature rise during vapor phase growth of the epitaxial layer. Can be prevented.
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、前記エピタキシャルウェーハ製造装置を用いて、サセプタを水平にし、前記サセプタ上のウェーハにエピタキシャル層を気相成長させることを特徴とする。 The epitaxial wafer manufacturing method of the present invention is characterized in that, using the epitaxial wafer manufacturing apparatus, a susceptor is leveled and an epitaxial layer is vapor-phase grown on the wafer on the susceptor.
本発明によれば、サセプタの傾きを簡便に調整でき、かつ昇温時でも安定したサセプタ高さを維持することが可能であり、エピタキシャル層の膜厚均一性のよいエピタキシャルウェーハを製造できるようにしたエピタキシャルウェーハ製造装置、およびそれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することができるという著大な効果を有する。 According to the present invention, the inclination of the susceptor can be easily adjusted, and a stable susceptor height can be maintained even when the temperature is raised, so that an epitaxial wafer with good epitaxial layer thickness uniformity can be manufactured. It is possible to provide an epitaxial wafer manufacturing apparatus and an epitaxial wafer manufacturing method using the same.
以下、本発明の一つの実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、これらの説明は例示的に示されるもので限定的に解釈すべきものでないことはいうまでもない。 In the following, one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, it is needless to say that these descriptions are given by way of example and should not be construed as limiting.
図1において、符号10は、本発明に係るエピタキシャルウェーハ製造装置の一つの実施の形態を示す。エピタキシャルウェーハ製造装置10は、ウェーハWを載置するためのウェーハポケット12が設けられたサセプタ14と、前記サセプタ14の高さ調整機構16a,16bを有し前記高さ調整機構16a,16bを介して前記サセプタ14の少なくとも周辺部18a,18bを支持する複数のアーム部20a,20bと、前記アーム部20a,20bを支えるサポートシャフト22と、を具備したエピタキシャルウェーハ製造装置である。前記高さ調整機構16a,16bにより前記サセプタ14の傾きを調整して前記サセプタ14を水平にできるようにしてなる構成とされている。
In FIG. 1,
前記サセプタ14にはさらにウェーハポケット12からウェーハWを上昇させるためのリフトピン24a,24bが設けられている。サセプタ14のウェーハポケット12の周縁部には、リフトピン24a,24bが挿通される貫通孔26a,26bを有しており、前記貫通孔26a,26bに挿通されたリフトピン24a,24bの上端がウェーハWに当接せしめられる構成とされている。
The
また、図示の例では、前記高さ調整機構16a,16bとして、前記アーム部20a,20bのアーム柱部28a,28bの一部に設けられた雄螺子部30a,30bと雌螺子部32a,32bとの螺合を可変させて前記アーム柱部28a,28bの長さ調整が可能とされた螺合機構34a,34bの例を示した。したがって、雄螺子部30a,30bと雌螺子部32a,32bとの螺合を可変させて前記アーム柱部28a,28bの長さを調整することで、前記サセプタ14の高さ調整をして、前記サセプタ14の傾きを調整することができる。
Further, in the illustrated example, as the
そして、前記螺合機構34a,34bにより、前記サセプタの高さ調整をした後は、前記螺合機構34a,34bの螺合の可変を防止する外部カバーが着脱自在に設けられてなるのが好適である。前記外部カバーを着脱自在に設けた構成を図2及び図3に示す。
Then, after the height of the susceptor is adjusted by the
図2及び図3において、高さ調整機構16a,16bである螺合機構34a,34bは、外部カバー36が着脱自在に設けられている。図示の例では、アーム柱部28aが角型柱部とされており、かかる角型柱部に角型の外部カバー36が着脱自在に外嵌されることで、雄螺子部30aと雌螺子部32aとの螺合が可変しないようにされている。これにより、アーム柱部28aの長さが固定され、エピタキシャル層を気相成長させる際の昇温時に、熱変形などにより、雄螺子部30aと雌螺子部32aの螺合が緩んでサセプタ14の高さが変わらないようにすることができる。
2 and 3, an
以下に、本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想から逸脱しない限り様々の変形が可能であることは勿論である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. Of course.
図2及び図3に示した外部カバーが着脱自在に外嵌されるようにした図1のエピタキシャルウェーハ製造装置を用い、直径300mm、主表面の面方位(100)のp型シリコン単結晶ウェーハ上に、目標厚さ5μmにてp型シリコンエピタキシャル層(抵抗率10Ω・cm)を成長させた。そして、サセプタの高さ調整機能によるサセプタ傾きの調整前後でのサセプタの傾きの評価、ウェーハ載置ずれ量の評価、エピタキシャル層の膜厚の均一性の評価をそれぞれ行った。
On the p-type silicon single crystal wafer having a diameter of 300 mm and a main surface orientation (100) using the epitaxial wafer manufacturing apparatus of FIG. 1 in which the outer cover shown in FIGS. 2 and 3 is detachably fitted. A p-type silicon epitaxial layer (
<サセプタの傾きの評価>
サセプタの傾きの評価では、サセプタの周方向の高さ分布を高さ調整の前後で測定しPV(Peak to Valley)値を算出した。PV値により、どちらの方向にどれだけ傾いているか算出可能であり、PV値が大きいほど傾きが大きいことになる。
<Evaluation of susceptor tilt>
In the evaluation of the inclination of the susceptor, the height distribution in the circumferential direction of the susceptor was measured before and after the height adjustment, and the PV (Peak to Valley) value was calculated. With the PV value, it is possible to calculate how much the camera is inclined in which direction. The larger the PV value, the larger the inclination.
サセプタの高さ調整前のPV値は0.5mmであったため、傾きを修正するようにサセプタのアーム柱部の高さ調整機構である螺合機構の雄螺子部と雌螺子部の螺合を調整してサセプタ高さ調整を行ったところ、調整後のPV値は0.2mmと改善した。上述したサセプタの高さ調整後の評価を実施例1として、結果を表1に示す。また、上述したサセプタの高さ調整前の評価を比較例1として、結果を表1に示す。 Since the PV value before adjusting the height of the susceptor was 0.5 mm, the male screw portion and the female screw portion of the screw mechanism that is the height adjusting mechanism of the arm column portion of the susceptor are screwed to correct the inclination. When the susceptor height was adjusted after adjustment, the PV value after adjustment was improved to 0.2 mm. The evaluation after the height adjustment of the susceptor described above is taken as Example 1, and the results are shown in Table 1. The evaluation before the height adjustment of the susceptor is referred to as Comparative Example 1, and the results are shown in Table 1.
表1から、高さ調整機構によりサセプタの傾きを簡便に調整してサセプタをほぼ水平にできたことがわかる。 From Table 1, it can be seen that the susceptor can be made substantially horizontal by simply adjusting the inclination of the susceptor using the height adjusting mechanism.
<ウェーハ載置ずれ量の評価>
ウェーハ載置ずれ量の評価では、高さ調整の前後で貫通孔パターン転写法によりウェーハ載置ずれ量を評価した。前記貫通孔パターン転写法とは、貫通孔を有するサセプタ上にウェーハを載置し、エピタキシャル層を成長させる温度でエッチングガスを導入することで、ウェーハ裏面に貫通孔パターンを転写させた後、裏面に転写した貫通孔パターンの位置を測定し、ウェーハの載置位置の偏心量を評価する手法である。
<Evaluation of wafer placement deviation>
In the evaluation of the wafer placement deviation amount, the wafer placement deviation amount was evaluated by a through-hole pattern transfer method before and after the height adjustment. The through-hole pattern transfer method is a method in which a wafer is placed on a susceptor having a through-hole, and an etching gas is introduced at a temperature for growing an epitaxial layer. This is a method for measuring the position of the through-hole pattern transferred to, and evaluating the amount of eccentricity of the wafer mounting position.
サセプタの高さ調整前のウェーハ載置ずれ量は0.6mmであったため、サセプタのアーム柱部の高さ調整機構である螺合機構の雄螺子部と雌螺子部の螺合を調整してサセプタ高さ調整を行ったところ、ウェーハ載置ずれ量は0.2mmに改善した。上述したサセプタの高さ調整後の評価を実施例2として、結果を表2に示す。また、上述したサセプタの高さ調整前の評価を比較例2として、結果を表2及び図5に示す。 Since the wafer placement deviation before the height adjustment of the susceptor was 0.6 mm, the screwing of the male screw portion and the female screw portion of the screwing mechanism that is the height adjusting mechanism of the arm column portion of the susceptor was adjusted. When the height of the susceptor was adjusted, the wafer placement deviation amount was improved to 0.2 mm. The evaluation after the height adjustment of the susceptor described above is taken as Example 2, and the results are shown in Table 2. Further, the evaluation before the height adjustment of the susceptor described above is made as Comparative Example 2, and the results are shown in Table 2 and FIG.
表2から、高さ調整機構によりサセプタの傾きを簡便に調整してウェーハ載置ずれ量が改善できたことがわかる。 From Table 2, it can be seen that the wafer placement deviation amount could be improved by simply adjusting the inclination of the susceptor by the height adjustment mechanism.
<エピタキシャル層の膜厚の均一性の評価>
エピタキシャル層の膜厚の均一性の評価では、ウェーハ外周縁から2mm除外した任意の方向でのクロスセクションから膜厚均一性を算出した。サセプタ高さ調整前のエピタキシャル層の膜厚分布(%)は、±1.9%であり、ウェーハ載置ずれの影響により左右の膜厚分布が不均一となってしまった(図5)。そこで、サセプタのアーム柱部の高さ調整機構である螺合機構の雄螺子部と雌螺子部の螺合を調整してサセプタ高さ調整を行ったところ、エピタキシャル層の膜厚分布(%)は、±0.9%まで改善した(図4)。
<Evaluation of film thickness uniformity of epitaxial layer>
In the evaluation of the uniformity of the film thickness of the epitaxial layer, the film thickness uniformity was calculated from the cross section in an arbitrary direction excluding 2 mm from the outer periphery of the wafer. The film thickness distribution (%) of the epitaxial layer before adjusting the susceptor height was ± 1.9%, and the film thickness distribution on the left and right sides became non-uniform due to the effect of wafer placement deviation (FIG. 5). Therefore, when the height of the susceptor was adjusted by adjusting the male screw part and female screw part of the screw mechanism, which is the height adjustment mechanism of the arm pillar part of the susceptor, the film thickness distribution (%) of the epitaxial layer was adjusted. Improved to ± 0.9% (FIG. 4).
上述したサセプタの高さ調整後の評価を実施例3として、結果を表3に示す。また、上述したサセプタの高さ調整前の評価を比較例3として、結果を表3に示す。 The evaluation after the height adjustment of the susceptor described above is taken as Example 3, and the results are shown in Table 3. Further, the evaluation before the height adjustment of the susceptor described above is made as Comparative Example 3, and the results are shown in Table 3.
表3から、高さ調整機構によりエピタキシャル層の膜厚均一性のよいエピタキシャルウェーハが得られたことがわかる。 From Table 3, it can be seen that an epitaxial wafer having a good film thickness uniformity of the epitaxial layer was obtained by the height adjusting mechanism.
さらに、実施例2におけるサセプタの高さ調整をした場合のウェーハの載置ずれと実施例3におけるサセプタの高さ調整をした場合のエピタキシャル層の膜厚の均一性を、縦軸をエピタキシャル層膜厚分布、横軸をウェーハ位置として、図4に示す。 Further, the wafer placement deviation when the height of the susceptor in Example 2 is adjusted and the uniformity of the film thickness of the epitaxial layer when the height of the susceptor in Example 3 is adjusted. The vertical axis indicates the epitaxial layer film. FIG. 4 shows the thickness distribution and the horizontal axis as the wafer position.
また、比較例2におけるサセプタの高さ調整をしなかった場合のウェーハの載置ずれと比較例3におけるサセプタの高さ調整をしなかった場合のエピタキシャル層の膜厚の均一性を、縦軸をエピタキシャル層膜厚分布、横軸をウェーハ位置として、図5に示す。図4と図5の比較からも、高さ調整後は、ウェーハの載置ずれが改善され、エピタキシャル層の膜厚均一性のよいエピタキシャルウェーハが得られたことがわかる。 In addition, the vertical axis represents the wafer placement deviation when the height of the susceptor in Comparative Example 2 is not adjusted and the uniformity of the film thickness of the epitaxial layer when the height of the susceptor is not adjusted in Comparative Example 3. Is shown in FIG. 5 with the epitaxial layer film thickness distribution and the horizontal axis the wafer position. 4 and FIG. 5 also shows that after the height adjustment, the wafer placement deviation was improved, and an epitaxial wafer with good epitaxial layer thickness uniformity was obtained.
したがって、高さ調整機構により、サセプタの傾き及びそれに伴うウェーハポケット内での載置ずれが改善し、エピタキシャル層の膜厚均一性を改善することが可能であることが確認された。 Therefore, it has been confirmed that the height adjustment mechanism can improve the tilt of the susceptor and the accompanying mounting displacement in the wafer pocket, and improve the film thickness uniformity of the epitaxial layer.
10:本発明のエピタキシャルウェーハ製造装置、12,202:ウェーハポケット、14,204:サセプタ、16a,16b:高さ調整機構、18a,18b:周辺部、20a,20b,206:アーム部、22,210:サポートシャフト、24a,24b,208a,208b:リフトピン、26a,26b,209a,209b:貫通孔、28a,28b:アーム柱部、30a,30b:雄螺子部、32a,32b:雌螺子部、34a,34b:螺合機構、36:外部カバー、200:従来のエピタキシャルウェーハ製造装置、W:ウェーハ。 10: epitaxial wafer manufacturing apparatus of the present invention, 12, 202: wafer pocket, 14, 204: susceptor, 16a, 16b: height adjusting mechanism, 18a, 18b: peripheral portion, 20a, 20b, 206: arm portion, 22, 210: Support shaft, 24a, 24b, 208a, 208b: Lift pin, 26a, 26b, 209a, 209b: Through hole, 28a, 28b: Arm column part, 30a, 30b: Male screw part, 32a, 32b: Female screw part, 34a, 34b: screwing mechanism, 36: external cover, 200: conventional epitaxial wafer manufacturing apparatus, W: wafer.
Claims (3)
前記サセプタの高さ調整機構を有し前記高さ調整機構を介して前記サセプタの少なくとも周辺部を支持する複数のアーム部と、
前記アーム部を支えるサポートシャフトと、
を具備したエピタキシャルウェーハ製造装置であり、
前記高さ調整機構により前記サセプタの傾きを調整して前記サセプタを水平にできるようにしてなることを特徴とするエピタキシャルウェーハ製造装置。 A susceptor provided with a wafer pocket for mounting a wafer;
A plurality of arm portions having a height adjusting mechanism of the susceptor and supporting at least a peripheral portion of the susceptor via the height adjusting mechanism;
A support shaft for supporting the arm part;
An epitaxial wafer manufacturing apparatus comprising:
An epitaxial wafer manufacturing apparatus characterized in that the susceptor can be made horizontal by adjusting the inclination of the susceptor by the height adjusting mechanism.
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