JP3693470B2 - 保護膜付きシリコンウェーハの製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウェーハに保護膜を形成する保護膜付きシリコンウェーハの製造方法およびその製造装置に係わり、特にサセプタとウェーハの離間にワイヤ製保持手段を用いて均一な保護膜を形成する保護膜付きシリコンウェーハの製造方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造技術において、個別回路素子、集積回路素子等の各種の回路素子を形成する場合、Ｐ型またはＮ型シリコンウェーハ上にＰ^- またはＮ⁺ のエピタキシャル層を形成し、このエピタキシャル層に各種の回路素子を形成する。このエピタキシャル層を形成する際、主としてシリコンウェーハの裏面から、また一部側面から不純物（ドーパント）がエピタキシャル層表面に拡散され、エピタキシャル層の抵抗分布にバラツキを生じ、所望の不純物濃度のエピタキシャル層が得られなくなるいわゆるオートドープ現象が問題になる。この問題を回避するため、エピタキシャル層を形成する前にシリコンウェーハの裏面および側面に保護膜を化学蒸着により形成し、不純物の外方拡散を抑制する方法が取られている。
【０００３】
従来シリコンウェーハの保護膜形成方法は４００℃以上に加熱されたアルミニュウム合金製のサセプタ上に、ケミカルポリッシュされたシリコンウェーハを直接接触させ載置し、サセプタに接触する面とは反対側の面および側面に化学的蒸着により保護膜を形成していた。保護膜が形成された面は、その後の工程により、反対側の面が鏡面研磨されるため裏面となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記サセプタの表面温度分布が直接シリコンウェーハの保護膜成長表面の温度分布に反映するため、これにより保護膜の厚さにバラツキが生じ、厚さの均一性に影響がある。
【０００５】
シリコンウェーハをサセプタに載置あるいは取り外しのため、サセプタ表面に溝を設けシリコンウェーハのサセプタ側の面にウェーハの載置あるいは取り外しのための移載治具を挿入してシリコンの取り扱いを容易にするシリコンウェーハの製造装置は存在する。この製造装置はウェーハ表面のサセプタとの接触部分と、非接触部分の温度差が大きくなりシリコンウェーハの保護膜均一性が損なわれる。
【０００６】
また、特開平７ー１６１６４８号公報に開示されているように、シリコンウェーハの保護膜成長表面の温度分布を均一にするため、サセプタにリング状突起を設ける技術があるが、このサセプタは高純度の基材を切削加工し、この加工材に化学蒸着をするもので、サセプタの製造コストが高くなったり、接触面からの熱伝導によりシリコンウェーハ表面に温度差（バラツキ）が生じ、かつ種々の寸法のシリコンウェーハに対しては、それぞれに対応する寸法のサセプタを必要としていた。
【０００７】
化学蒸着により、前記保護膜の厚さを均一に形成するためには、サセプタ上に載置したシリコンウェーハの表面温度をバラツキ１〜２％以内に調整する必要がある。
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、シリコンウェーハを均一に加熱し、均一な保護膜を安定的に形成できる保護膜付きシリコンウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の別の目的は、シリコンウェーハを熱輻射により均一温度にバラツキなく加熱し、均一な保護膜を得ると共に、シリコンウェーハ取り扱いも容易な保護膜付きシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的はサセプタ温度を３５０〜５００℃とし、サセプタへのシリコンウェーハの直接接触を防止し、シリコンウェーハの汚染と損傷を防止して取り扱いを容易にした保護膜付きシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は本発明の保護膜付きシリコンウェーハの製造方法を実施するための保護膜付きシリコンウェーハの製造装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる保護膜付きシリコンウェーハの製造方法は、上述した課題を解決するため、所定温度に加熱される化学蒸着装置内のサセプタの表面部にワイヤ製保持手段を設け、このワイヤ製保持手段にシリコンウェーハを載置して前記サセプタ上に前記シリコンウェーハを離間保持し、原料ガス、例えばモノシランと酸素の混合ガスを供給して、前記シリコンの片面および必要に応じて側面に保護膜を形成する方法である。
【００１３】
また、本発明に係わる保護膜付きシリコンウェーハ製造方法は、上述した課題を解決するために、ワイヤ製保持手段に用いられるワイヤの直径を０．１〜１．０ｍｍとし、シリコンウェーハと表面部間を０．１〜１．０ｍｍ離間させる方法である。
【００１５】
さらにまた、本発明に係わる保護膜付きシリコンウェーハの製造方法は、上述した課題を解決するために、保護膜を二酸化珪素で形成し、この保護膜形成時サセプタ温度を３５０〜５００℃に保持する方法である。
【００１６】
さらにまた、本発明に係わる保護膜付きシリコンウェーハの製造方法は、サセプタの表面部が平坦である方法である。
【００１７】
また、本発明に係わる保護膜付きシリコンウェーハの製造装置は、上述した課題を解決するため、化学蒸着装置内に設けられたサセプタと、このサセプタの表面部に設けられたシリコンウェーハが載置されるワイヤ製保持手段とを具備するものである。
【００１９】
本発明に係わる保護膜付きシリコンウェーハの製造方法および製造装置においては、サセプタ表面に設けられたワイヤにシリコンウェーハを載置するので、サセプタ表面とシリコンウェーハ間の距離は均一に保たれ、かつ線接触により最小限の接触ですみ、サセプタからシリコンウェーハへの熱伝達はほぼ輻射のみとなるため、シリコンウェーハは均一温度に加熱され、均一の保護膜が形成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる保護膜付きシリコンウェーハの製造方法およびその装置の一実施態様を図面に基づき説明する。
【００２１】
図１は本発明に用いられる常圧の化学蒸着装置１で、この装置１に表面部２が平坦なアルミニュウムあるいはアルミニュウム合金製でディスク状のサセプタ３と、このサセプタ３の下方に加熱を目的とした抵抗発熱体４を設ける。
【００２２】
図２に示すようにサセプタ３の表面部２にはワイヤ製保持手段５が設置される。ワイヤ製保持手段５はサセプタ３の表面部２の周辺に中心角がほぼ１２０゜毎に複数のピン状の取付部５ａを突出して設け、この取付部５ａ間にワイヤ６を表面部２上に接するように複数本づつ平行に張設して構成される。
【００２３】
ワイヤ６はステンレス合金製でシリコンウェーハの金属汚染防止用に表面に酸化膜が形成される。ワイヤ製保持手段５はサセプタ３の表面部２上に例えば３本づつワイヤ６平行に組をなすように張設される。
【００２４】
シリコンウェーハ７はサセプタ３上に線接触でも安定して載置されるよう３本のワイヤ６上に跨るように載置される。
【００２７】
なお、高温でのウェーハ移載で発生する品質上の不具合とは、ウェーハの着脱に金属製チャックにより真空吸着する方法が一般的であるが、この方法ではシリコンウェーハ表面または保護膜面に真空吸着時に金属チャックとの衝撃により損傷を与えることである。
【００２９】
モリブデンワイヤや他の金属ワイヤ製のワイヤ製保持手段を使用する場合も、ワイヤ表面に酸化処理やコーティングを行って金属汚染防止措置が施されたワイヤ製保持手段が好適に使用される。
【００３０】
さらに、このワイヤ製保持手段５に用いられるワイヤ６の直径は、例えば０．１〜１．０ｍｍ範囲、好ましくは０．１５ｍｍであり、０．１５ｍｍのワイヤ６を用いた場合、シリコンウェーハ７を表面部２とシリコンウェーハ７の表面８とを距離（ｔ）＝０．１５ｍｍ離間してワイヤ６上に載置させる。
【００３１】
ワイヤ６の直径が０．１ｍｍより小さいと、サセプタ表面とウェーハ表面とのわずかな距離のバラツキが原因でウェーハ表面に大きな温度差が生じる虞があり、ウェーハ表面温度の均一化が図れない一方、ワイヤ６の直径が１．０ｍｍより大きいと熱輻射の効率が悪いため、サセプタ温度とウェーハ表面の温度差が大きくなり過ぎ、その結果としてウェーハ面内の温度分布の均一化が図れず実用的でない。
【００３２】
ワイヤ６の使用によりシリコンウェーハ支持用の突起や着脱用の溝を設けた専用のサセプタが不要となり、サセプタの製造が容易になる。
【００３３】
しかるのち、抵抗発熱体４によりサセプタ３を加熱するとともに化学蒸着装置１に原料ガスとしてのモノシランと酸素を体積比で１：８〜１５、好ましくは１：１２．５の割合で供給する。
【００３４】
サセプタ３の温度を例えば３５０〜５００℃、好ましくは４００℃近傍の比較的低温である４１０±５℃に調節保持し、０．６μｍ／ｍｍ以下の膜形成速度で化学蒸着を行い、シリコンウェーハ７の裏面９および側面１０に保護膜Ｍを形成する。この場合、サセプタ３の表面部２とシリコンウェーハ７の表面８とは、ワイヤ製保持手段５を構成するワイヤ６により離間しているので、サセプタ３からシリコンウェーハ７への熱伝達はほぼ輻射によるため、シリコンウェーハ７は均一に加熱され、シリコンウェーハ７の温度も均一になり、従って、保護膜も均一に形成される。シリコンウェーハ７の裏面９に２００〜１５００ｎｍ、例えば約８００ｎｍの二酸化珪素膜である保護膜Ｍを形成するが、このとき、後のデバイス作成プロセスで素子、回路が形成されるシリコンウェーハ７の表面８にも約１００〜２００ｎｍの膜が形成され、本製造工程後、エピタキシャル成長前にエッチング工程等で容易に除去できる。
【００３５】
【実施例】
実施例１： 本発明を２００ｍｍのシリコンウェーハに適用した結果を示す。
【００３６】
シリコンウェーハ３の直径保護膜成長表面になる裏面１０の温度について、面内を十字に５点の測定を行い、その温度分布測定結果を表１に示した。
【００３７】
また、比較例１として、サセプタ３に直接載置したシリコンウェーハ７についても同様の測定を行った。
【００３８】
【表１】

【００３９】
この結果より、ワイヤ６上に載置したシリコンウェーハ７の表面温度は、比較例１に比べ約１０℃低くなるが、温度のバラツキが小さくなり、温度均一性が向上することがわかった。
【００４０】
実施例２： 実施例１と同様の条件で、２００ｍｍシリコンウェーハ７を６枚を用い、保護膜Ｍを形成し、面内を十字に５点の膜厚を測定した。その膜厚の分布測定結果を表２に示した。また、比較例２として、サセプタ３に直接載置したシリコンウェーハ７についても同様の測定を行った。膜形成速度は０．５μｍ/ ｍｉｎで行った。
【００４１】
【表２】

【００４２】
この結果より、ワイヤ６上に載置したシリコンウェーハ７の膜厚のバラツキが小さくなり、膜厚均一は、比較例２に比べ向上することがわかった。
【００４３】
【発明の効果】
サセプタからシリコンウェーハへの熱伝達はほぼ輻射となるため、シリコンウェーハは均一温度に加熱され、均一な保護膜が得られる保護膜付きシリコン製造方法およびその製造装置を提供できる。
【００４４】
また、アルミニュウム合金製のサセプタにワイヤを介してシリコンウェーハが線接触で保持されサセプタにシリコンウェーハが直接接触しないから、シリコンウェーハのサセプタへの吸着が避けられ取り出し等の取り扱いが容易になると共にシリコンウェーハのキズ発生も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる保護膜付きシリコンウェーハ製造方法の実施に用いられる化学蒸着装置の概略図。
【図２】 本発明に係わる保護膜付きシリコンウェーハ製造方法の実施に用いられ方法の要部構成するサセプタの平面図。
【図３】 図２のIII−III線に沿う断面図。
【符号の説明】
１ 化学蒸着装置
２ 表面部
３ サセプタ
４ 抵抗発熱体
５ ワイヤ製保持手段
５ａ 取付部
６ ワイヤ
７ シリコンウェーハ
８ 外枠
９ 治具
１０ 表面
１１ 裏面
１２ 側面

Claims (5)

1. 化学蒸着装置内のサセプタの表面部にワイヤ製保持手段を設け、この保持手段のワイヤにシリコンウェーハを載置して前記サセプタ上に前記シリコンウェーハを離間保持し、前記化学蒸着装置内に原料ガスを供給し、前記シリコンウェーハの少なくとも片面に保護膜を形成する保護膜付きシリコンウェーハの製造方法であって、前記ワイヤ製保持手段はサセプタの表面部の周辺に中心角がほぼ１２０゜毎に複数のピン状の取付部を突出して設け、この取付部間にワイヤを表面部上に接するように複数本づつ平行に張設して構成されることを特徴とする保護膜付きシリコンウェーハの製造方法。
2. ワイヤ製保持手段に用いられるワイヤの直径を０．１〜１．０ｍｍとし、シリコンウェーハとサセプタの表面部間を０．１〜１．０ｍｍ離間させることを特徴とする請求項１記載の保護膜付きシリコンウェーハの製造方法。
3. 保護膜を二酸化珪素で形成し、この保護膜形成時のサセプタの温度を３５０〜５００℃とすることを特徴とする請求項１記載の保護膜付きシリコンウェーハの製造方法。
4. サセプタの表面部が平坦であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の保護膜付きシリコンウェーハの製造方法。
5. 化学蒸着装置内に設けられたサセプタと、このサセプタの表面部に設けられシリコンウェーハが載置されるワイヤ製保持手段とを具備する保護膜付きシリコンウェーハ製造装置であって、前記ワイヤ製保持手段はサセプタの表面部の周辺に中心角がほぼ１２０゜毎に複数のピン状の取付部を突出して設け、この取付部間にワイヤを表面部上に接するように複数本づつ平行に張設して構成されることを特徴とする保護膜付きシリコンウェーハ製造装置。

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