JP4378699B2 - エピタキシャル成長装置 - Google Patents
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Description
エピタキシャル膜を成膜する装置としては、例えば特許文献1のような枚葉式のエピタキシャル成長装置が知られている。特許文献1はコンパクトな反応室を有しており、ハロゲンランプによる輻射加熱方式を採用している。枚葉処理であるため、均熱条件、ガス流分布の設計が容易であり、エピタキシャル膜特性を高くすることが可能である。したがって、大口径のシリコンウェーハを処理するために有効な装置である。
また、この隙間aから反応ガスの一部が、シリコンウェーハWと接する前に前記下側空間に漏れ出ていたので、反応ガスの使用量(損失量)が増大し、下側ドーム4の内面にシリコンが堆積してこれが曇り、下側のハロゲンランプ6の熱効率を低下させていた。
このとき、プリヒートリングとサセプタとの間には、所定幅の隙間が存在する。そのため、この隙間から反応ガスの一部が反応室の下側空間に漏れ出ようとする。しかしながら、サセプタおよびまたはプリヒートリングに設けられたカバー部により、その隙間が被われるため、このガス漏れが抑制される。その結果、半導体ウェーハの表面へのエピタキシャル成長速度が高まり、プリヒートリングとサセプタとの隙間からのガス漏れに起因したオートドープの抑制効果の低下を防止することができる。これにより、エピタキシャル膜の比抵抗の均一性を高めることができ、しかも反応ガスの使用量を低減させることができるとともに、下側ドームの曇りも低減可能になる。
また、カバー部の上面の高さと、サセプタに載置されたシリコンウェーハの表面の高さとを略揃えたので、ウェーハの表面と平行に供給される反応ガスは、気流が乱れることなくシリコンウェーハの表面と接することができる。
半導体ウェーハを搭載するサセプタの素材は限定されない。例えば、炭素基材の表面にSiC被膜をコーティングしたものを使用する。サセプタの形状は円板状である。
サセプタは、半導体ウェーハを収納するポケットが形成されたものである。ポケット部に形成される貫通孔の大きさ、形状およびポケット部内での形成範囲は限定されない。例えば、ポケット部の外周部だけに貫通孔を形成してもよい。
プリヒートリングの素材は、例えば炭化珪素を塗布した黒鉛材料、石英などを採用することができる。カバー部の素材は、例えばサセプタと同じ素材でもよい。その他、炭化珪素などでもよい。カバー部とプリヒートリングとは、一体形成してもよいし、別体で形成してもよい。カバー部は、例えば環状の平板でもよいし、環状のブロックでもよい。
また、カバー部は、プリヒートリングとサセプタとの隙間を上方から被ってもよいし、下方から被ってもよい。さらに、カバー部をサセプタの外周面およびプリヒートリングの内周面の何れか一方の厚さ方向の中間部に形成し、このカバー部が挿入される環状の挿入溝をサセプタの外周面およびプリヒートリングの内周面のうち、残った方の厚さ方向の中間部に形成してもよい。
また、カバー部の上面の高さと、サセプタに載置されたシリコンウェーハの表面の高さとを略揃えたので、ウェーハの表面と平行に供給される反応ガスは、気流が乱れることなくシリコンウェーハの表面と接することができる。
サセプタ20には、エピタキシャル膜の成膜後、シリコンウェーハWを下方から支持するリフトピン9が3本設けられている。各リフトピン9は、サセプタ20およびサセプタ支持部材18に貫通した孔に挿通されて保持されている。なお、リフトピン9は、ベルヌイチャック方式等によるシリコンウェーハ搬送を行うエピタキシャル成長装置には不要である。
まず、シリコンウェーハWを準備する。次いで、このシリコンウェーハWを、その研磨面を上方にして反応室2内のサセプタ20のポケット部24に載置する。この後、反応室2を密閉する。そして、サセプタ支持部材18の軸部7を所定速度で回転させ、サセプタ20に搭載されたシリコンウェーハWを回転させる。
このとき、プリヒートリング60とサセプタ20との間には、所定幅の隙間aが存在する。反応ガスの一部は、この隙間aから反応室2の下側空間に漏れ出ようとする。しかしながら、プリヒートリング60に設けられたカバー部61により、その隙間aが上方から被われ、このガス漏れが抑えられる。その結果、シリコンウェーハWの表面へのシリコンのエピタキシャル成長速度が高まり、この隙間aからのガス漏れに起因したオートドープの抑制効果の低下を防ぐことができる。これにより、得られたエピタキシャルウェーハの表面に成膜されたエピタキシャル膜の比抵抗の均一性を高めることができる。しかも、反応ガスの使用量を低減させることができるとともに、下側ドーム4の曇りも低減可能になる。
図4に示す実施例1のエピタキシャル成長装置10Aは、プリヒートリング60Aに一体的に形成されたカバー部61Aを、その上面の高さが、サセプタ20に載置されたシリコンウェーハWの表面の高さと略同じになるようにした点を特徴としている。
ここでいうカバー部61Aの上面の高さとシリコンウェーハWの表面の高さとが略同じとは、両面の高さの差が100μm程度であることを意味する。これを実現するため、サセプタ20のポケット部24の深さを300μmとしている。すなわち、ポケット部24の深さ(300μm)とカバー部61Aの厚さ(1000μm)さらにはサセプタ20自身のセッティング位置を600μm〜700μm下げることで、シリコンウェーハWの厚さと、ポケット部24の底面からカバー部61Aの上面までの高さとが略同じになる。また、カバー部61Aのプリヒートリング60の内周面からの突出長さを、サセプタ20のうち、ポケット部24より外周部分の全域を被う長さとしている。
また、カバー部61Aのプリヒートリング60の内周面からの突出長さを、サセプタ20のうち、ポケット部24より外周部分の全域を被う長さとしたので、カバー部61Aの内周部とシリコンウェーハWの外周部との隙間が小さくなり、前記気流の乱れをさらに低減させることができる。
その他の構成、作用および効果は、参考例1から推測可能な範囲であるので説明を省略する。
試験例1のウェーハは、参考例1のエピタキシャル成長装置10を使用し、サセプタ20とプリヒートリング61との隙間aをカバー部61により被い、実施例1のエピタキシャル成長条件で、エピタキシャル膜を成膜したエピタキシャルウェーハである。
試験例2のウェーハは、実施例1のエピタキシャル成長装置10Aを使用し、サセプタ20とプリヒートリング61Aとの隙間aをカバー部61Aにより上方から被い、実施例1のエピタキシャル成長条件で、エピタキシャル膜を成膜したエピタキシャルウェーハである。
また、比較例のウェーハは、プリヒートリングにカバー部が存在しない従来のエピタキシャル成長装置を使用し、実施例1のエピタキシャル成長条件で、エピタキシャル膜を成膜したエピタキシャルウェーハである。各エピタキシャル膜の抵抗率は、Surface Charge Profiler(QC solutions製)により測定した。
2 反応室、
20 サセプタ、
60 プリヒートリング、
61 カバー部、
W シリコンウェーハ(半導体ウェーハ)、
a 隙間。
Claims (2)
- 反応室に収納され、半導体ウェーハが載置されるポケット部を有し、この半導体ウェーハに対してエピタキシャル層をエピタキシャル成長するとき、該ポケット部にこのポケット部の表面と裏面とを貫通する貫通孔が形成された円形のサセプタと、
該サセプタの外周に所定幅の隙間を介して設けられ、前記反応室に供給された反応ガスを、前記半導体ウェーハと接触する直前に予熱する環状のプリヒートリングとを備えたエピタキシャル成長装置において、
前記サセプタおよびまたはプリヒートリングに、前記サセプタとプリヒートリングとの隙間を被う環状のカバー部を、その上面の高さと、サセプタに載置された半導体ウェーハの表面の高さとが略等しくなるように設けたエピタキシャル成長装置。 - 上記カバー部のプリヒートリングの内周面からの突出長さを、サセプタのうち、ポケット部より外周部分の全域を被う長さとした請求項1に記載のエピタキシャル成長装置。
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