JP2017011239A - エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェーハの裏面の曇りの発生を防止することが可能な、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を提供すること。
【解決手段】サセプタ２０に載置されたシリコンウェーハＷに対し、水素を含むガス雰囲気下において熱処理を行う水素ベーク工程と、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長工程とを備えたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、サセプタ２０は、底壁２０ａと側壁２０ｂとにより形成されるポケット２０ｃを有し、底壁２０ａには、平面視において、シリコンウェーハＷと重なる領域内に複数の貫通孔２０ｅが設けられ、シリコンウェーハＷは、中央が外縁に対して一方の面側に突き出るように反りが付与されたウェーハであり、シリコンウェーハＷの他方の面側が底壁２０ａと対向するようにシリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置した状態で水素ベーク工程を実施する。
【選択図】図４
【解決手段】サセプタ２０に載置されたシリコンウェーハＷに対し、水素を含むガス雰囲気下において熱処理を行う水素ベーク工程と、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長工程とを備えたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、サセプタ２０は、底壁２０ａと側壁２０ｂとにより形成されるポケット２０ｃを有し、底壁２０ａには、平面視において、シリコンウェーハＷと重なる領域内に複数の貫通孔２０ｅが設けられ、シリコンウェーハＷは、中央が外縁に対して一方の面側に突き出るように反りが付与されたウェーハであり、シリコンウェーハＷの他方の面側が底壁２０ａと対向するようにシリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置した状態で水素ベーク工程を実施する。
【選択図】図４
Description
本発明は、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法に関する。
近年、シリコンウェーハの大口径化に対応するため、枚葉式のエピタキシャル成長装置が主に使用されている。このエピタキシャル成長装置を用いてシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成すると、得られたエピタキシャルシリコンウェーハの裏面に曇りが発生する問題があった。
エピタキシャルシリコンウェーハの裏面曇りは外観不良であり、製品ウェーハとして好ましくない。また、裏面に曇りがあると、裏面のパーティクル測定において誤検出が生じるおそれがある。
エピタキシャルシリコンウェーハの裏面曇りは外観不良であり、製品ウェーハとして好ましくない。また、裏面に曇りがあると、裏面のパーティクル測定において誤検出が生じるおそれがある。
エピタキシャルシリコンウェーハの裏面に形成される曇りの発生を防止する技術として、裏面をＨＦ系溶液で洗浄して撥水面としたシリコンウェーハを使用し、水素ベーク時にサセプタの上方及び下方にそれぞれ設けられた上側ヒーターと下側ヒーターとの出力パワー比（加熱比率）を制御することが開示されている（例えば、特許文献１）。
しかし、上記特許文献１に記載の方法では、シリコンウェーハの裏面をＨＦ系溶液で洗浄して撥水面としているが、この洗浄を施した後でも、エピタキシャル成長を実施するまでに、シリコンウェーハの裏面に自然酸化膜が形成される場合がある。その場合、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を十分に防止できないおそれがあった。
本発明の目的は、ウェーハの裏面の曇りの発生を防止することが可能な、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
本発明のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法は、サセプタに載置されたシリコンウェーハに対し、水素を含むガス雰囲気下において熱処理を行う水素ベーク工程と、前記水素ベーク工程を終えた前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長工程とを備えたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、前記サセプタは、略円形の底壁と、これを取り囲む側壁とにより形成されるポケットを有し、前記底壁には、平面視において、前記シリコンウェーハと重なる領域内に複数の貫通孔が設けられ、前記シリコンウェーハは、中央が外縁に対して一方の面側に突き出るように反りが付与されたウェーハであり、前記シリコンウェーハの他方の面側が前記底壁と対向するように前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置した状態で前記水素ベーク工程を実施することを特徴とする。
ここで、シリコンウェーハについて、中央が外縁に対して一方の面側に突き出るような反りとは、一方の面における外縁を基準とした高さ位置が、外縁から中央に向かうにしたがって高くなるような反り形状を意味する。本発明では、上記反りが付与されたシリコンウェーハが上凸状となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した状態で水素ベーク工程が行われる。
ここで、シリコンウェーハについて、中央が外縁に対して一方の面側に突き出るような反りとは、一方の面における外縁を基準とした高さ位置が、外縁から中央に向かうにしたがって高くなるような反り形状を意味する。本発明では、上記反りが付与されたシリコンウェーハが上凸状となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した状態で水素ベーク工程が行われる。
図１は、本実施形態に係るエピタキシャルシリコンウェーハの製造工程のレシピを示す図である。
まず、エピタキシャル成長装置の反応室内が不活性ガスでパージされ、ハロゲンランプによる加熱により反応室内が昇温される（Ｓ１，Ｓ２）。次いで、シリコンウェーハをエピタキシャル成長装置の反応室に搬入する。搬入したシリコンウェーハは、反応室内に設置されたサセプタの上面に載置される。
まず、エピタキシャル成長装置の反応室内が不活性ガスでパージされ、ハロゲンランプによる加熱により反応室内が昇温される（Ｓ１，Ｓ２）。次いで、シリコンウェーハをエピタキシャル成長装置の反応室に搬入する。搬入したシリコンウェーハは、反応室内に設置されたサセプタの上面に載置される。
図２に示すように、サセプタ２０は、シリコンウェーハより若干大径な円形の底壁２０ａと、これを取り囲む円筒形状の側壁２０ｂとにより形成されるポケット２０ｃを有している。このポケット２０ｃにシリコンウェーハが収納、載置される。サセプタ２０の載置面である底壁２０ａには、外周側から内周側に向かって下方に傾斜する支持部２０ｄが設けられている。支持部２０ｄにより、シリコンウェーハの外周部が線接触状態で支持される。これにより、サセプタ２０上にシリコンウェーハを載置したときに、中央部においてサセプタ２０とシリコンウェーハとの間に空間が形成される。その結果、シリコンウェーハの裏面側への水素ガスの回り込みが促進され、シリコンウェーハの裏面から放出されるドーパントの排出効果が大きくなる。
また、サセプタ２０のシリコンウェーハの載置面である底壁２０ａには、シリコンウェーハの外周部の表面に形成されるエピタキシャル層の膜厚低下の防止と、シリコンウェーハの裏面から放出されるドーパントの排出を目的として、複数の貫通孔２０ｅが形成されている。複数の貫通孔２０ｅは、サセプタ２０の厚み方向に（底壁２０ａ上面からサセプタ２０下面に向けて）貫通する孔である。
また、サセプタ２０のシリコンウェーハの載置面である底壁２０ａには、シリコンウェーハの外周部の表面に形成されるエピタキシャル層の膜厚低下の防止と、シリコンウェーハの裏面から放出されるドーパントの排出を目的として、複数の貫通孔２０ｅが形成されている。複数の貫通孔２０ｅは、サセプタ２０の厚み方向に（底壁２０ａ上面からサセプタ２０下面に向けて）貫通する孔である。
図１に戻って、昇温後は、反応室内に水素ガスが供給され、サセプタの上面に載置されたシリコンウェーハに対して、水素ベーク工程が行われる（Ｓ３）。水素ベーク工程後は、反応室内に原料ソースガスが供給され、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル層が形成される（Ｓ４）。所望の膜厚までエピタキシャル層を形成した後は、原料ソースガスの供給を停止し、反応室内が冷却される（Ｓ５）。そして、冷却後の反応室内からエピタキシャルシリコンウェーハが搬出される。
図３に示すように、水素ベーク工程において、反応室内に供給された水素ガスは、シリコンウェーハＷの表面に沿って流れ、シリコンウェーハＷの表面に形成されている自然酸化膜が水素ガスによりエッチングされて除去される。
サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの線接触箇所には、微視的な隙間が形成されている。そのため、水素ガスの一部は、この微視的な隙間から、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間に廻り込む。
そして、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間に至った水素ガスは、サセプタ２０の底壁２０ａに形成されている貫通孔２０ｅから排出される。このとき、水素ガスにより、シリコンウェーハＷの裏面の貫通孔２０ｅ近傍の自然酸化膜が除去される。
サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの線接触箇所には、微視的な隙間が形成されている。そのため、水素ガスの一部は、この微視的な隙間から、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間に廻り込む。
そして、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間に至った水素ガスは、サセプタ２０の底壁２０ａに形成されている貫通孔２０ｅから排出される。このとき、水素ガスにより、シリコンウェーハＷの裏面の貫通孔２０ｅ近傍の自然酸化膜が除去される。
しかし、図３に示すように、下凸状となるようにシリコンウェーハをサセプタ２０に載置した状態で水素ベーク処理を実施する場合、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成される空間が狭いため、貫通孔２０ｅが形成されていない領域には、水素ガスが十分に行き渡らない。そのため、シリコンウェーハＷの裏面の、貫通孔２０ｅが形成されていない領域の近傍の自然酸化膜は完全には除去されず、残存する。この残存した自然酸化膜が、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの原因となる。なお、平坦となるようにシリコンウェーハをサセプタ２０に載置した状態で水素ベーク処理を実施する場合についても、同様のメカニズムにより裏面の自然酸化膜が残存する。
一方、本発明によれば、図４に示すように、シリコンウェーハＷが上凸状となるようにシリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置した状態で水素ベーク処理を実施する。なお図４では、理解を容易にするために、シリコンウェーハＷは実際の反りより大きく反らせて描いてある。
上凸状となるようにシリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置することで、下凸状や平坦にシリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置した場合に比べて、サセプタ２０と、このサセプタ２０に載置されたシリコンウェーハＷとの間に形成される空間が拡がる。この状態で、水素ベーク工程を実施すると、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間への水素ガスの廻り込み量が増加する。廻り込み量の増加によって、貫通孔２０ｅが形成されていない領域にも、自然酸化膜を除去することが可能な量の水素ガスが到達する。したがって、シリコンウェーハＷの裏面の全面に形成されている自然酸化膜が均一に除去される。結果として、自然酸化膜が残存することに起因するエピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を防止できる。
上凸状となるようにシリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置することで、下凸状や平坦にシリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置した場合に比べて、サセプタ２０と、このサセプタ２０に載置されたシリコンウェーハＷとの間に形成される空間が拡がる。この状態で、水素ベーク工程を実施すると、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間への水素ガスの廻り込み量が増加する。廻り込み量の増加によって、貫通孔２０ｅが形成されていない領域にも、自然酸化膜を除去することが可能な量の水素ガスが到達する。したがって、シリコンウェーハＷの裏面の全面に形成されている自然酸化膜が均一に除去される。結果として、自然酸化膜が残存することに起因するエピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を防止できる。
また、本発明のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法では、前記シリコンウェーハは、前記外縁に対する前記中央の一方の面側への突出量が０μｍ超１５μｍ以下であることが好ましい。
本発明によれば、シリコンウェーハの外縁に対する中央の一方の面側への突出量が０μｍ超１５μｍ以下である。上記範囲の突出量であれば、シリコンウェーハをサセプタに載置したときに、平坦となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した場合や、下凸状となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した場合に比べて、水素ベーク工程時のサセプタとシリコンウェーハとの間に形成された空間への水素ガスの廻り込み量が増加する。そのため、シリコンウェーハの裏面の全面に形成されている自然酸化膜を均一に除去できる。なお、突出量が１５μｍを超えると、エピタキシャル成長処理時にシリコンウェーハにスリップ転位が発生してしまうおそれがある。
本発明によれば、シリコンウェーハの外縁に対する中央の一方の面側への突出量が０μｍ超１５μｍ以下である。上記範囲の突出量であれば、シリコンウェーハをサセプタに載置したときに、平坦となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した場合や、下凸状となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した場合に比べて、水素ベーク工程時のサセプタとシリコンウェーハとの間に形成された空間への水素ガスの廻り込み量が増加する。そのため、シリコンウェーハの裏面の全面に形成されている自然酸化膜を均一に除去できる。なお、突出量が１５μｍを超えると、エピタキシャル成長処理時にシリコンウェーハにスリップ転位が発生してしまうおそれがある。
また、本発明のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法では、前記シリコンウェーハは、予め、裏面側が撥水面に処理されていることが好ましい。
本発明によれば、シリコンウェーハは、予め、裏面側が撥水面に処理されている。シリコンウェーハの裏面側を撥水面に処理しておくことで、水素ベーク工程、エピタキシャル成長工程に供するシリコンウェーハは、自然酸化膜が少ない、ベアに近い状態に保持される。このときの自然酸化膜の厚さは数ｎｍ程度のごくわずかな厚さであり、水素ベーク工程で、この自然酸化膜を除去できるため、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を防止できる。
シリコンウェーハの裏面側の撥水面の処理は、例えば、ＨＦ溶液又はＢＨＦ溶液による洗浄が挙げられる。また、これらのＨＦ系溶液にＯ３水（オゾン水）を組み合わせてもよい。
本発明によれば、シリコンウェーハは、予め、裏面側が撥水面に処理されている。シリコンウェーハの裏面側を撥水面に処理しておくことで、水素ベーク工程、エピタキシャル成長工程に供するシリコンウェーハは、自然酸化膜が少ない、ベアに近い状態に保持される。このときの自然酸化膜の厚さは数ｎｍ程度のごくわずかな厚さであり、水素ベーク工程で、この自然酸化膜を除去できるため、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を防止できる。
シリコンウェーハの裏面側の撥水面の処理は、例えば、ＨＦ溶液又はＢＨＦ溶液による洗浄が挙げられる。また、これらのＨＦ系溶液にＯ３水（オゾン水）を組み合わせてもよい。
また、本発明のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法では、前記サセプタの少なくとも前記シリコンウェーハが載置される面にはシリコン膜が形成されていることが好ましい。
エピタキシャル成長装置では、サセプタからの金属汚染を防止するために、サセプタの少なくともシリコンウェーハが載置される面をシリコン膜でコーティングすることが一般的に行われている。このようなシリコンコートのサセプタを使用して、従来の製造方法と同様にエピタキシャルシリコンウェーハを製造した場合、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面に曇りが発生することが知られている。
エピタキシャル成長装置では、サセプタからの金属汚染を防止するために、サセプタの少なくともシリコンウェーハが載置される面をシリコン膜でコーティングすることが一般的に行われている。このようなシリコンコートのサセプタを使用して、従来の製造方法と同様にエピタキシャルシリコンウェーハを製造した場合、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面に曇りが発生することが知られている。
図５は、シリコンコートのサセプタを使用したときのウェーハの裏面に曇りが発生するメカニズムを説明する図である。
シリコンコートのサセプタを使用した場合に、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面に曇りが発生する具体的なメカニズムは、以下の通りと考えられる。
図５（Ａ）に示すように、サセプタ２０は、シリコンウェーハＷが載置される面側にシリコン膜２０ｆがコーティングされている。
まず、図５（Ａ）に示すように、エピタキシャル成長をするにあたって、エピタキシャル成長装置の反応室内に設置されているサセプタ２０の載置面にシリコンウェーハＷを載置する。なお、シリコンウェーハＷの表裏面には、自然酸化膜Ｗ１が形成されている。
シリコンコートのサセプタを使用した場合に、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面に曇りが発生する具体的なメカニズムは、以下の通りと考えられる。
図５（Ａ）に示すように、サセプタ２０は、シリコンウェーハＷが載置される面側にシリコン膜２０ｆがコーティングされている。
まず、図５（Ａ）に示すように、エピタキシャル成長をするにあたって、エピタキシャル成長装置の反応室内に設置されているサセプタ２０の載置面にシリコンウェーハＷを載置する。なお、シリコンウェーハＷの表裏面には、自然酸化膜Ｗ１が形成されている。
次いで、図５（Ｂ）に示すように、水素ベーク工程を実施する。水素ベーク工程では、反応室内に水素ガスが供給される。供給された水素ガスは、主としてシリコンウェーハＷの表面に沿って流れ、水素ガスにより、シリコンウェーハＷの表面の自然酸化膜Ｗ１が除去される。また、供給された水素ガスは、シリコンウェーハＷの表面側を流れるだけでなく、その一部がシリコンウェーハＷの裏面側にも廻り込む。
そして、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間に至った水素ガスは、サセプタ２０の底壁２０ａに形成されている貫通孔２０ｅから排出される。このとき、水素ガスにより、シリコンウェーハＷの裏面の貫通孔２０ｅ近傍の自然酸化膜Ｗ１が除去される。
一方、貫通孔２０ｅが形成されていない領域の近傍には、水素ガスが到達し難く、到達したとしても少量である。そのため、シリコンウェーハＷの裏面の、貫通孔２０ｅが形成されていない領域の近傍の自然酸化膜Ｗ１１は完全には除去されず、残存することになる。
そして、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間に至った水素ガスは、サセプタ２０の底壁２０ａに形成されている貫通孔２０ｅから排出される。このとき、水素ガスにより、シリコンウェーハＷの裏面の貫通孔２０ｅ近傍の自然酸化膜Ｗ１が除去される。
一方、貫通孔２０ｅが形成されていない領域の近傍には、水素ガスが到達し難く、到達したとしても少量である。そのため、シリコンウェーハＷの裏面の、貫通孔２０ｅが形成されていない領域の近傍の自然酸化膜Ｗ１１は完全には除去されず、残存することになる。
次に、図５（Ｃ）に示すように、エピタキシャル成長工程を実施する。エピタキシャル成長工程では、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル層Ｗ２が形成される。
サセプタ２０に形成されたシリコン膜２０ｆは、ＳｉＣなどのカーボン基材からなるサセプタの表面上に気相成長されたシリコン膜である。そのため、このシリコン膜は、単結晶シリコンではなく多結晶シリコンから構成されている。また、多結晶シリコン膜は、非常にポーラスであって、内部に他の成分が取り込まれやすい性質を有している。したがって、サセプタ２０をコーティングしている多結晶シリコン膜には、シリコンコーティング時に使用された原料ガス（ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４など）中のＣｌ基などが内部に取り込まれており、その他水分なども吸着されている可能性がある。
サセプタ２０に形成されたシリコン膜２０ｆは、ＳｉＣなどのカーボン基材からなるサセプタの表面上に気相成長されたシリコン膜である。そのため、このシリコン膜は、単結晶シリコンではなく多結晶シリコンから構成されている。また、多結晶シリコン膜は、非常にポーラスであって、内部に他の成分が取り込まれやすい性質を有している。したがって、サセプタ２０をコーティングしている多結晶シリコン膜には、シリコンコーティング時に使用された原料ガス（ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４など）中のＣｌ基などが内部に取り込まれており、その他水分なども吸着されている可能性がある。
そして、エピタキシャル成長工程において、サセプタが高温熱処理を受けることによって、サセプタの載置面のシリコン膜中の成分（例えばＨＣｌ成分あるいはＳｉ成分など）が、シリコンウェーハの裏面に転写（マストランスファー）される。
上述のように、水素ベーク工程を終えたシリコンウェーハには、その裏面の一部に自然酸化膜が残存しているため、残存する自然酸化膜の上にもサセプタのシリコン膜が転写される。残存した自然酸化膜の上に転写した領域が曇りとなる。このようなメカニズムにより、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面に曇りが発生すると推察される。
上述のように、水素ベーク工程を終えたシリコンウェーハには、その裏面の一部に自然酸化膜が残存しているため、残存する自然酸化膜の上にもサセプタのシリコン膜が転写される。残存した自然酸化膜の上に転写した領域が曇りとなる。このようなメカニズムにより、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面に曇りが発生すると推察される。
一方、本発明では、シリコンウェーハが上凸状となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置し、その状態で水素ベーク工程を実施する。上凸状となるようにシリコンウェーハに載置することで、平坦にシリコンウェーハをサセプタに載置した場合や、下凸状にシリコンウェーハをサセプタに載置した場合に比べて、サセプタとシリコンウェーハとの間に形成される空間が拡がる。
そして、水素ベーク工程で、反応室内に水素を供給すると、サセプタとシリコンウェーハとの間に形成された空間の拡がりに応じて、サセプタとシリコンウェーハとの間に形成された空間への水素ガスの廻り込み量が増加する。廻り込み量の増加によって、貫通孔が形成されていない領域にも、自然酸化膜を除去することが可能な量の水素ガスが到達する。したがって、シリコンウェーハの裏面の全面に形成されている自然酸化膜が均一に除去される。結果として、水素ベーク工程後のエピタキシャル成長工程で、サセプタの載置面にコーティングされているシリコン膜がシリコンウェーハの裏面に転写されたとしても、裏面には自然酸化膜が残存していないため、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を防止できる。
そして、水素ベーク工程で、反応室内に水素を供給すると、サセプタとシリコンウェーハとの間に形成された空間の拡がりに応じて、サセプタとシリコンウェーハとの間に形成された空間への水素ガスの廻り込み量が増加する。廻り込み量の増加によって、貫通孔が形成されていない領域にも、自然酸化膜を除去することが可能な量の水素ガスが到達する。したがって、シリコンウェーハの裏面の全面に形成されている自然酸化膜が均一に除去される。結果として、水素ベーク工程後のエピタキシャル成長工程で、サセプタの載置面にコーティングされているシリコン膜がシリコンウェーハの裏面に転写されたとしても、裏面には自然酸化膜が残存していないため、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を防止できる。
なお、シリコン膜がコーティングされていないサセプタを使用して、従来の製造方法と同様にエピタキシャルシリコンウェーハを製造した場合、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面には、エッチングムラが発生する。
図６は、シリコンコート無しのサセプタを使用したときのウェーハの裏面にエッチングムラが発生するメカニズムを説明する図である。
シリコンコート無しのサセプタを使用した場合に、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面にエッチングムラが発生する具体的なメカニズムは、以下の通りと考えられる。
まず、図６（Ａ）に示すように、エピタキシャル成長をするにあたって、エピタキシャル成長装置の反応室内に設置されているサセプタ２０の載置面にシリコンウェーハＷを載置する。なお、シリコンウェーハＷの表裏面には、自然酸化膜Ｗ１が形成されている。
図６は、シリコンコート無しのサセプタを使用したときのウェーハの裏面にエッチングムラが発生するメカニズムを説明する図である。
シリコンコート無しのサセプタを使用した場合に、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面にエッチングムラが発生する具体的なメカニズムは、以下の通りと考えられる。
まず、図６（Ａ）に示すように、エピタキシャル成長をするにあたって、エピタキシャル成長装置の反応室内に設置されているサセプタ２０の載置面にシリコンウェーハＷを載置する。なお、シリコンウェーハＷの表裏面には、自然酸化膜Ｗ１が形成されている。
次いで、図６（Ｂ）に示すように、水素ベーク工程を実施する。水素ベーク工程では、反応室内に水素ガスが供給される。供給された水素ガスは、主としてシリコンウェーハＷの表面に沿って流れ、水素ガスにより、シリコンウェーハＷの表面の自然酸化膜Ｗ１が除去される。また、供給された水素ガスは、シリコンウェーハＷの表面側を流れるだけでなく、その一部がシリコンウェーハＷの裏面側にも廻り込む。
そして、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間に至った水素ガスは、サセプタ２０の底壁２０ａに形成されている貫通孔２０ｅから排出される。このとき、水素ガスにより、シリコンウェーハＷの裏面の貫通孔２０ｅ近傍の自然酸化膜Ｗ１が除去される。
一方、貫通孔２０ｅが形成されていない領域の近傍には、水素ガスが到達し難く、到達したとしても少量である。そのため、シリコンウェーハＷの裏面の、貫通孔２０ｅが形成されていない領域の近傍の自然酸化膜Ｗ１１は除去されず、残存することになる。
そして、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間に至った水素ガスは、サセプタ２０の底壁２０ａに形成されている貫通孔２０ｅから排出される。このとき、水素ガスにより、シリコンウェーハＷの裏面の貫通孔２０ｅ近傍の自然酸化膜Ｗ１が除去される。
一方、貫通孔２０ｅが形成されていない領域の近傍には、水素ガスが到達し難く、到達したとしても少量である。そのため、シリコンウェーハＷの裏面の、貫通孔２０ｅが形成されていない領域の近傍の自然酸化膜Ｗ１１は除去されず、残存することになる。
次に、図６（Ｃ）に示すように、エピタキシャル成長工程を実施する。エピタキシャル成長工程では、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル層Ｗ２が形成される。
シリコンコート無しのサセプタを使用する場合、上述のシリコンコートのサセプタを使用したメカニズムとは異なり、シリコン膜のコーティングがないため、シリコンウェーハＷの裏面へのシリコン膜の転写が生じない。そのため、水素ベーク工程で残存した自然酸化膜がそのまま残った状態となる。このようなメカニズムにより、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面にエッチングムラが発生すると推察される。
シリコンコート無しのサセプタを使用する場合、上述のシリコンコートのサセプタを使用したメカニズムとは異なり、シリコン膜のコーティングがないため、シリコンウェーハＷの裏面へのシリコン膜の転写が生じない。そのため、水素ベーク工程で残存した自然酸化膜がそのまま残った状態となる。このようなメカニズムにより、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面にエッチングムラが発生すると推察される。
一方、本発明では、シリコンウェーハが上凸状となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置し、その状態で水素ベーク工程を実施するので、シリコンウェーハの裏面の全面に形成されている自然酸化膜が均一に除去される。結果として、シリコンコート無しのサセプタを用いた場合でも、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面にエッチングムラが発生することはなく、エッチングムラに起因するエピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を防止できる。
また、本発明のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法では、前記複数の貫通孔は、前記底壁にてその中心から半径の１／２の距離より半径方向の外側の外周領域内に配設され、かつ、少なくともシリコンウェーハが上方に載置される底壁領域内に貫通孔が含まれるように配設されていることが好ましい。
従来、底壁の略全面に分散して多数の貫通孔が形成されたサセプタを使用して、エピタキシャル成長する方法が提案されている。しかし、サセプタの底壁の略全面に分散して多数の貫通孔が存在する場合には、貫通孔の形成領域と非形成領域との温度差によってシリコンウェーハの表面のナノトポグラフィが大きく劣化するおそれがある。また、底壁の中心位置から半径１／２までの領域は、エピタキシャル成長装置におけるエピタキシャル成長プロセス温度の測定領域である。そのため、この領域に貫通孔を形成すると、プロセス温度測定にバラツキを生じ、その結果、エピタキシャル層にスリップが発生する可能性が高くなる。
本発明によれば、図７に示すように、複数の貫通孔２０ｅを、底壁２０ａにてその中心から半径の１／２の距離より半径方向の外側の外周領域内に配設するので、上記問題を解決できる。
本発明によれば、図７に示すように、複数の貫通孔２０ｅを、底壁２０ａにてその中心から半径の１／２の距離より半径方向の外側の外周領域内に配設するので、上記問題を解決できる。
また、載置するシリコンウェーハの径を超えるサセプタの外周領域に貫通孔を形成した場合には、サセプタの外周部において温度ばらつきを生じるため、エピタキシャル層へのスリップ転位が発生し易い。また、シリコンウェーハの裏面から排出されるドーパントガスの排出効果が低減し、オートドープの影響を排除することができない。
本発明によれば、少なくともシリコンウェーハが上方に載置される底壁領域内に貫通孔２０ｅが含まれるように配設するので、上記問題を解決できる。
本発明によれば、少なくともシリコンウェーハが上方に載置される底壁領域内に貫通孔２０ｅが含まれるように配設するので、上記問題を解決できる。
また、本発明のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法では、前記複数の貫通孔は、少なくともシリコンウェーハが上方に載置される底壁領域内に少なくとも環状に一列の貫通孔が含まれるように配設されていることが好ましい。
環状に一列の貫通孔は、貫通孔の形成領域と非形成領域との温度差による、シリコンウェーハの表面のナノトポグラフィの劣化を抑制することができる。
環状に一列の貫通孔は、貫通孔の形成領域と非形成領域との温度差による、シリコンウェーハの表面のナノトポグラフィの劣化を抑制することができる。
本実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造方法を説明する。
〔エピタキシャル成長装置の構成〕
まず、エピタキシャル成長装置の構成について説明する。
図８は、本実施形態に係る枚葉式のエピタキシャル成長装置の概略図である。
図８に示すように、枚葉式のエピタキシャル成長装置１０は、凹面を有する円形の上側ドーム３と、同じく円形の下側ドーム４とを備える。上側ドーム３及び下側ドーム４は、石英などの透明な素材で形成されている。そして、上側ドーム３と下側ドーム４とを上下に対向して配設し、これらの端縁部は円環状のドーム取付体６の上下面にそれぞれ固定される。これにより、平面視で略円形の密閉された反応室２が形成される。反応室２の上方及び下方には、反応室２内を加熱するハロゲンランプ９が、円周方向に略均等間隔で離間して複数個それぞれ設けられる。
〔エピタキシャル成長装置の構成〕
まず、エピタキシャル成長装置の構成について説明する。
図８は、本実施形態に係る枚葉式のエピタキシャル成長装置の概略図である。
図８に示すように、枚葉式のエピタキシャル成長装置１０は、凹面を有する円形の上側ドーム３と、同じく円形の下側ドーム４とを備える。上側ドーム３及び下側ドーム４は、石英などの透明な素材で形成されている。そして、上側ドーム３と下側ドーム４とを上下に対向して配設し、これらの端縁部は円環状のドーム取付体６の上下面にそれぞれ固定される。これにより、平面視で略円形の密閉された反応室２が形成される。反応室２の上方及び下方には、反応室２内を加熱するハロゲンランプ９が、円周方向に略均等間隔で離間して複数個それぞれ設けられる。
反応室２には、シリコンウェーハＷを搭載するサセプタ２０が水平に配設されている。サセプタ２０は、反応室２内の高温に耐え得るように、ＳｉＣなどのカーボン基材が採用されている。本実施形態では、カーボン基材の表面には、シリコン膜がコーティングされている。
図２に示すように、サセプタ２０は、シリコンウェーハＷより若干大径な円形の底壁２０ａと、これを取り囲む円筒形状の側壁２０ｂとにより形成されるポケット２０ｃを有している。このポケット２０ｃにシリコンウェーハＷが収納、載置される。ポケット２０ｃの深さ、すなわちサセプタ２０の底壁２０ａの上面から側壁２０ｂの上端面までの高さは、シリコンウェーハＷの厚さと略同じに形成される。底壁２０ａには、外周側から内周側下方に向けて傾斜する支持部２０ｄが設けられている。
また、底壁２０ａには、平面視においてシリコンウェーハＷと重なる領域内には、複数の貫通孔２０ｅが形成されている。具体的には、複数の貫通孔２０ｅは、底壁２０ａにてその中心から半径の１／２の距離より半径方向の外側の外周領域内に配設されている。また、複数の貫通孔２０ｅは、少なくともシリコンウェーハＷが上方に載置される底壁領域内に貫通孔が含まれるように配設されている。更に、複数の貫通孔２０ｅは、少なくともシリコンウェーハＷが上方に載置される底壁領域内に少なくとも環状に一列の貫通孔が含まれるように配設されていることが好ましい。
図２に示すように、サセプタ２０は、シリコンウェーハＷより若干大径な円形の底壁２０ａと、これを取り囲む円筒形状の側壁２０ｂとにより形成されるポケット２０ｃを有している。このポケット２０ｃにシリコンウェーハＷが収納、載置される。ポケット２０ｃの深さ、すなわちサセプタ２０の底壁２０ａの上面から側壁２０ｂの上端面までの高さは、シリコンウェーハＷの厚さと略同じに形成される。底壁２０ａには、外周側から内周側下方に向けて傾斜する支持部２０ｄが設けられている。
また、底壁２０ａには、平面視においてシリコンウェーハＷと重なる領域内には、複数の貫通孔２０ｅが形成されている。具体的には、複数の貫通孔２０ｅは、底壁２０ａにてその中心から半径の１／２の距離より半径方向の外側の外周領域内に配設されている。また、複数の貫通孔２０ｅは、少なくともシリコンウェーハＷが上方に載置される底壁領域内に貫通孔が含まれるように配設されている。更に、複数の貫通孔２０ｅは、少なくともシリコンウェーハＷが上方に載置される底壁領域内に少なくとも環状に一列の貫通孔が含まれるように配設されていることが好ましい。
図８に戻って、サセプタ２０の裏面側（下方）には、これを支持するためのサセプタ支持部材８が設けられる。サセプタ支持部材８は、下方に軸部７が固着して設けられる。軸部７は、図示しない回転機構により回転自在に設けられ、その結果、サセプタ支持部材８及びサセプタ２０も、水平面内において所定速度で回転自在に設けられる。また、軸部７は、図示しない上下動機構により軸方向に上下動が可能に設けられ、その結果、円筒形状のサセプタ支持部材８及びサセプタ２０も、上下動が可能に設けられる。
そして、反応室２のドーム取付体６の所定位置には、反応室２にガスを流入するガス供給口３１が設けられる。また、ドーム取付体６の対向位置（ガス供給口３１と１８０°離間した位置）には、反応室２内のガスをこの外部へ排出するガス排出口３２が設けられている。原料ソースガスなどは、ガス供給管３３からガス供給口３１を経て反応室２に供給され、反応室２内のシリコンウェーハＷの表面上を通過し、ガス排出口３２から排出管３４を経て排出されるように構成されている。
〔エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法〕
次に、図８の枚葉式のエピタキシャル成長装置１０を用いた、本実施形態のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を説明する。
次に、図８の枚葉式のエピタキシャル成長装置１０を用いた、本実施形態のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を説明する。
＜シリコンウェーハ＞
まず、中央が外縁に対して一方の面側に突き出るように反りが付与されたシリコンウェーハを準備する。具体的には、外縁に対する中央の一方の面側への突出量が０μｍ超１５μｍ以下の反りが付与されたシリコンウェーハを準備する。単結晶インゴットから切り出したシリコンウェーハに上記範囲の反りが付与されている場合には、それをそのまま使用してもよい。
また、上記範囲の反りが付与されたシリコンウェーハは、以下のような製造手順により得ることができる。
まず、中央が外縁に対して一方の面側に突き出るように反りが付与されたシリコンウェーハを準備する。具体的には、外縁に対する中央の一方の面側への突出量が０μｍ超１５μｍ以下の反りが付与されたシリコンウェーハを準備する。単結晶インゴットから切り出したシリコンウェーハに上記範囲の反りが付与されている場合には、それをそのまま使用してもよい。
また、上記範囲の反りが付与されたシリコンウェーハは、以下のような製造手順により得ることができる。
まず、薄円板状のシリコンウェーハの表面を保持テーブルに吸着保持し、シリコンウェーハの裏面に対して研削及び研磨のいずれかの処理を行う。この裏面処理では、シリコンウェーハを吸着保持した保持テーブルを所望の角度に傾けた状態でシリコンウェーハの裏面の研削又は研磨を行う。この裏面処理により、ウェーハ外周からウェーハ中心に向けて厚みを増加させた凸状のウェーハが作製される。
次に、シリコンウェーハの凸状に形成した裏面を保持テーブルに吸着保持することで、弾性変形により表面側の中央を突出させた状態とし、この表面に対して研削及び研磨のいずれかの処理を行う。この表面処理では、上記裏面処理とは異なり、シリコンウェーハを吸着保持した保持テーブルを所望の角度に傾けた状態から、水平に戻した状態でシリコンウェーハの表面の研削又は研磨を行い、表面を平坦にする。
表面処理を終えた後、シリコンウェーハの吸着保持を解除することで、シリコンウェーハは弾性により復元し、中央が外縁に対して当該シリコンウェーハの一方の面側に所望の突出量で突き出るように反りが付与されたシリコンウェーハが得られる。
次に、シリコンウェーハの凸状に形成した裏面を保持テーブルに吸着保持することで、弾性変形により表面側の中央を突出させた状態とし、この表面に対して研削及び研磨のいずれかの処理を行う。この表面処理では、上記裏面処理とは異なり、シリコンウェーハを吸着保持した保持テーブルを所望の角度に傾けた状態から、水平に戻した状態でシリコンウェーハの表面の研削又は研磨を行い、表面を平坦にする。
表面処理を終えた後、シリコンウェーハの吸着保持を解除することで、シリコンウェーハは弾性により復元し、中央が外縁に対して当該シリコンウェーハの一方の面側に所望の突出量で突き出るように反りが付与されたシリコンウェーハが得られる。
準備したシリコンウェーハは、ＨＦ溶液による洗浄が行われ、予め、裏面側が撥水面に処理される。
＜パージ工程Ｓ１＞
パージ工程では、エピタキシャル成長装置１０の反応室２内に不活性ガスを供給して、反応室を不活性雰囲気にする。
パージ工程では、エピタキシャル成長装置１０の反応室２内に不活性ガスを供給して、反応室を不活性雰囲気にする。
＜昇温工程Ｓ２＞
昇温工程では、ハロゲンランプ９を照射することで、エピタキシャル成長装置１０の反応室２内の温度を室温から目的温度まで昇温させる。目的温度は、１０５０℃〜１２８０℃に設定される。
昇温工程で反応室２内を所望の温度にまで昇温した後、シリコンウェーハＷをエピタキシャル成長装置１０の反応室２に搬入する。搬入したシリコンウェーハＷは、上凸状となるように、即ち、シリコンウェーハＷの他方の面側が底壁と対向するように反応室２内のサセプタ２０の上面に載置される。
昇温工程では、ハロゲンランプ９を照射することで、エピタキシャル成長装置１０の反応室２内の温度を室温から目的温度まで昇温させる。目的温度は、１０５０℃〜１２８０℃に設定される。
昇温工程で反応室２内を所望の温度にまで昇温した後、シリコンウェーハＷをエピタキシャル成長装置１０の反応室２に搬入する。搬入したシリコンウェーハＷは、上凸状となるように、即ち、シリコンウェーハＷの他方の面側が底壁と対向するように反応室２内のサセプタ２０の上面に載置される。
＜水素ベーク工程Ｓ３＞
次に、シリコンウェーハＷの表面に存在する自然酸化膜やパーティクルを除去するために、水素ベーク工程を行う。この水素ベーク工程は、図示しないガス供給源により水素ガスのみをガス供給口３１から反応室２内に供給するとともに、ハロゲンランプ９によりシリコンウェーハＷを１１００℃程度に加熱した状態を７０秒間程度維持することにより行う。
本実施形態では、図４に示すように、シリコンウェーハＷが上凸状となるように、シリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置しているので、下凸状となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した場合や平坦となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した場合に比べて、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間が拡がっている。そのため、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間への水素ガスの廻り込み量が増加しているので、シリコンウェーハＷの裏面の全面に形成されている自然酸化膜が均一に除去される。
次に、シリコンウェーハＷの表面に存在する自然酸化膜やパーティクルを除去するために、水素ベーク工程を行う。この水素ベーク工程は、図示しないガス供給源により水素ガスのみをガス供給口３１から反応室２内に供給するとともに、ハロゲンランプ９によりシリコンウェーハＷを１１００℃程度に加熱した状態を７０秒間程度維持することにより行う。
本実施形態では、図４に示すように、シリコンウェーハＷが上凸状となるように、シリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置しているので、下凸状となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した場合や平坦となるようにシリコンウェーハをサセプタに載置した場合に比べて、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間が拡がっている。そのため、サセプタ２０とシリコンウェーハＷとの間に形成された空間への水素ガスの廻り込み量が増加しているので、シリコンウェーハＷの裏面の全面に形成されている自然酸化膜が均一に除去される。
＜エピタキシャル成長工程Ｓ４＞
次に、エピタキシャル層を形成するためのエピタキシャル成長工程を行う。まず、図示しないガス供給源により、キャリアガスや原料ソースガス、ドーパントガスなどを混合した反応ガスをガス供給口３１から反応室２内に供給する。
キャリアガスとしては、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、Ａｒガスなどが挙げられる。原料ソースガスとしては、４塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、モノシラン（ＳｉＨ４）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などが挙げられる。ドーパントガスとしては、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、フォスフィン（ＰＨ３）などが挙げられる。
そして、反応室２の上方及び下方に設けられたハロゲンランプ９により、熱を輻射させてシリコンウェーハＷの温度を１１００℃程度に加熱する。これにより、シリコンウェーハＷの表面で原料ソースガスなどが反応し、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル層を成長させることができる。
本実施形態では、前述の水素ベーク工程で、シリコンウェーハＷの裏面の全面に形成されている自然酸化膜が均一に除去されている。そのため、エピタキシャル成長工程で、サセプタ２０の載置面にコーティングされているシリコン膜２０ｆがシリコンウェーハＷの裏面に転写されたとしても、裏面には自然酸化膜が残存していないため、残存する自然酸化膜に起因するエピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を防止できる。
次に、エピタキシャル層を形成するためのエピタキシャル成長工程を行う。まず、図示しないガス供給源により、キャリアガスや原料ソースガス、ドーパントガスなどを混合した反応ガスをガス供給口３１から反応室２内に供給する。
キャリアガスとしては、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、Ａｒガスなどが挙げられる。原料ソースガスとしては、４塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、モノシラン（ＳｉＨ４）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などが挙げられる。ドーパントガスとしては、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、フォスフィン（ＰＨ３）などが挙げられる。
そして、反応室２の上方及び下方に設けられたハロゲンランプ９により、熱を輻射させてシリコンウェーハＷの温度を１１００℃程度に加熱する。これにより、シリコンウェーハＷの表面で原料ソースガスなどが反応し、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル層を成長させることができる。
本実施形態では、前述の水素ベーク工程で、シリコンウェーハＷの裏面の全面に形成されている自然酸化膜が均一に除去されている。そのため、エピタキシャル成長工程で、サセプタ２０の載置面にコーティングされているシリコン膜２０ｆがシリコンウェーハＷの裏面に転写されたとしても、裏面には自然酸化膜が残存していないため、残存する自然酸化膜に起因するエピタキシャルシリコンウェーハの裏面の曇りの発生を防止できる。
＜降温工程Ｓ５＞
所望の膜厚までエピタキシャル層を形成した後は、原料ソースガスの供給を停止し、反応室内が冷却される。そして、冷却後の反応室内からエピタキシャルシリコンウェーハが搬出される。
以上の方法により、裏面の曇りの発生が防止されたエピタキシャルシリコンウェーハを製造できる。
所望の膜厚までエピタキシャル層を形成した後は、原料ソースガスの供給を停止し、反応室内が冷却される。そして、冷却後の反応室内からエピタキシャルシリコンウェーハが搬出される。
以上の方法により、裏面の曇りの発生が防止されたエピタキシャルシリコンウェーハを製造できる。
〔他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
上記実施形態では、底壁の外周に複数の貫通孔が形成されたサセプタを使用したが、シリコンウェーハが上方に載置される底壁領域内に少なくとも環状に一列の貫通孔が含まれるように配設されたサセプタを使用してもよい。
また、上記実施形態では、底壁の外周に複数の貫通孔が形成されたサセプタを使用したが、底壁の略全面に複数の貫通孔が形成されたサセプタを使用してもよい。
また、上記実施形態では、シリコンコートのサセプタを使用したが、シリコンコート無しのサセプタを使用してもよい。
また、本発明の実施の際の具体的な手順、及び構造等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
上記実施形態では、底壁の外周に複数の貫通孔が形成されたサセプタを使用したが、シリコンウェーハが上方に載置される底壁領域内に少なくとも環状に一列の貫通孔が含まれるように配設されたサセプタを使用してもよい。
また、上記実施形態では、底壁の外周に複数の貫通孔が形成されたサセプタを使用したが、底壁の略全面に複数の貫通孔が形成されたサセプタを使用してもよい。
また、上記実施形態では、シリコンコートのサセプタを使用したが、シリコンコート無しのサセプタを使用してもよい。
また、本発明の実施の際の具体的な手順、及び構造等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
次に、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
〔実施例１〜４、比較例１〜４〕
下記表１に示す形状の３００ｍｍシリコンウェーハを用意した。なお、表１において、突出量がプラス値は、シリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置したときに、上凸状であることを示す。また、突出量がマイナス値は、シリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置したときに、下凸状であることを示す。
そして、下記表１に示す各水準のシリコンウェーハをエピタキシャル成長装置（アプライドマテリアルズ社製）内に搬送し、装置内で１１５０℃の温度で３０秒の水素ベーク処理を施した後、水素をキャリアガス、トリクロロシランをソースガス、フォスフィンをドーパントガスとし、１０００〜１１５０℃の成長温度で、ＣＶＤ法によりシリコンウェーハ上にシリコンのエピタキシャル層をエピタキシャル成長させ、本発明に従うシリコンエピタキシャルウェーハを作製した。
下記表１に示す形状の３００ｍｍシリコンウェーハを用意した。なお、表１において、突出量がプラス値は、シリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置したときに、上凸状であることを示す。また、突出量がマイナス値は、シリコンウェーハＷをサセプタ２０に載置したときに、下凸状であることを示す。
そして、下記表１に示す各水準のシリコンウェーハをエピタキシャル成長装置（アプライドマテリアルズ社製）内に搬送し、装置内で１１５０℃の温度で３０秒の水素ベーク処理を施した後、水素をキャリアガス、トリクロロシランをソースガス、フォスフィンをドーパントガスとし、１０００〜１１５０℃の成長温度で、ＣＶＤ法によりシリコンウェーハ上にシリコンのエピタキシャル層をエピタキシャル成長させ、本発明に従うシリコンエピタキシャルウェーハを作製した。
得られたエピタキシャルシリコンウェーハの裏面について光学観察し、裏面曇りの有無を確認した。その結果を表１に示す。
表１から、サセプタに載置されたシリコンウェーハの突出量が０μｍ超であれば、エピタキシャルシリコンウェーハの裏面に曇りが発生しないことが確認された。
２…反応室、３…上側ドーム、４…下側ドーム、６…ドーム取付体、７…軸部、８…サセプタ支持部材、９…ハロゲンランプ、１０…エピタキシャル成長装置、２０…サセプタ、２０ａ…底壁、２０ｂ…側壁、２０ｃ…ポケット、２０ｄ…支持部、２０ｅ…貫通孔、２０ｆ…シリコン膜、３１…ガス供給口、３２…ガス排出口、３３…ガス供給管、３４…排出管、Ｓ１…パージ工程、Ｓ２…昇温工程、Ｓ３…水素ベーク工程、Ｓ４…エピタキシャル成長工程、Ｗ…シリコンウェーハ。
Claims (6)
- サセプタに載置されたシリコンウェーハに対し、水素を含むガス雰囲気下において熱処理を行う水素ベーク工程と、前記水素ベーク工程を終えた前記シリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長工程とを備えたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、
前記サセプタは、略円形の底壁と、これを取り囲む側壁とにより形成されるポケットを有し、
前記底壁には、平面視において、前記シリコンウェーハと重なる領域内に複数の貫通孔が設けられ、
前記シリコンウェーハは、中央が外縁に対して一方の面側に突き出るように反りが付与されたウェーハであり、
前記シリコンウェーハの他方の面側が前記底壁と対向するように前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置した状態で前記水素ベーク工程を実施する
ことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 - 請求項１に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法において、
前記シリコンウェーハは、前記外縁に対する前記中央の一方の面側への突出量が０μｍ超１５μｍ以下である
ことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 - 請求項１又は請求項２に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法において、
前記シリコンウェーハは、予め、裏面側が撥水面に処理されている
ことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法において、
前記サセプタの少なくとも前記シリコンウェーハが載置される面にはシリコン膜が形成されている
ことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 - 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法において、
前記複数の貫通孔は、前記底壁にてその中心から半径の１／２の距離より半径方向の外側の外周領域内に配設され、かつ、少なくともシリコンウェーハが上方に載置される底壁領域内に貫通孔が含まれるように配設されている
ことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。 - 請求項５に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法において、
前記複数の貫通孔は、少なくともシリコンウェーハが上方に載置される底壁領域内に少なくとも環状に一列の貫通孔が含まれるように配設されている
ことを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
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