JP4402763B2 - Epitaxial wafer manufacturing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハにエピタキシャル層を形成するためのエピタキシャルウェーハ製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7にはエピタキシャルウェーハ製造装置の主要構成の一例が模式的な断面図により示されている。この図7に示すエピタキシャルウェーハ製造装置1はシリコン等の半導体のウェーハWにエピタキシャル層を形成するための装置であり、エピタキシャル層形成室2を有している。このエピタキシャル層形成室2は上側ドーム3と下側ドーム4とドーム取付体5を有して形成されている。上記上側ドーム3および下側ドーム4は石英等の透明な材料から成り、これら上側ドーム3と下側ドーム4はドーム取付体5に取り付けられており、それら上側ドーム3と下側ドーム4とドーム取付体5によってエピタキシャル層形成室2の壁面が形成されている。
【0003】
上記エピタキシャル層形成室2の内部空間には図8の斜視図に示すような平板状のサセプタ6が図7に示すようにサセプタ支持体7によって支持されて配設されており、このサセプタ6によって、エピタキシャル層形成室2の内部空間は、サセプタ6よりも上側の空間部2aとサセプタ6よりも下側の空間部2bとに区画されている。上記サセプタ6は、例えば、カーボンにSiCが被膜形成された材料によって形成されており、熱伝導率が約128(W/m・K)というように熱伝導が良いものである。このサセプタ6の上側にウェーハWが載置される。
【0004】
前記ドーム取付体5の内部には図7に示すように通路5c,5dがそれぞれ形成されている。上記通路5cは、上記エピタキシャル層形成室2の内部空間と外部のエピタキシャル層形成用メインガスの供給源(図示せず)とを連通接続するための通路であり、エピタキシャル層形成室2の内壁面に形成されたメインガス供給口5aが上記通路5cの端部開口となっている。また、前記通路5dは、エピタキシャル層形成室2の内部空間と外部のメインガス受け部(図示せず)とを連通接続するための通路であり、エピタキシャル層形成室2の内壁面に形成されたメインガス排出口5bが上記通路5dの端部開口となっている。
【0005】
上記メインガス供給口5aと、メインガス排出口5bとはほぼ対角となる位置に形成され、それぞれ上記エピタキシャル層形成室2の上側空間部2aに向けて開口しており、前記通路5cを流れてきたメインガスは上記メインガス供給口5aからエピタキシャル層形成室2の上側空間部2aに吐出され、この吐出されたメインガスはサセプタ6の上面に沿って前記メインガス排出口5bに向かって流れメインガス排出口5bから通路5dを介してエピタキシャル層形成室2の外部に排出される。
【0006】
また、エピタキシャル層形成室2の壁面にはパージガス供給口(図示せず)およびパージガス排出口(図示せず)が形成されている。これらパージガス供給口とパージガス排出口はほぼ対角となる位置に形成され、それぞれエピタキシャル層形成室2の下側空間部2bに向けて開口している。上記パージガス供給口からエピタキシャル層形成室2の下側空間部2bへ水素ガス等のパージガスが吐出され、この吐出されたパージガスはサセプタ6の下面に沿って前記パージガス排出口に向けて流れ、パージガス排出口からエピタキシャル層形成室2の外部に排出される。
【0007】
上記サセプタ6には図8に示すように貫通孔8が1個以上(図示の例では3個)形成され、その貫通孔8にはリフトピン10が上下移動自在に挿通されている。このリフトピン10は、例えば、前記サセプタ6と同一材料(例えば、カーボンにSiCを被膜形成した材料)によって形成されており、脚部10aと、この脚部10aよりも広径のヘッド部10bとを有して構成されている。上記ヘッド部10bは、図9に示すように、前記貫通孔8内に収容される形態であり、脚部10aはサセプタ6よりも下側に突き出る形態となっている。
【0008】
図7に示すように、上記エピタキシャル層形成室2の下側空間部2bにはリフトピン移動手段11が配設されている。このリフトピン移動手段11は上記貫通孔8に挿通されたリフトピン10を上下移動させるものであり、シャフト11aとアーム11bと駆動部(図示せず)とを有して構成されている。上記アーム11bは前記シャフト11aからリフトピン10の下方側に向けて伸張形成されたものであり、シャフト11aと一体化している。
【0009】
また、上記駆動部はシャフト11aを上下移動させるものである。この駆動部によってシャフト11aが上側へ移動すると、このシャフト11aの移動に伴ってアーム11bが上側に移動し、この移動によってアーム11bがリフトピン10を押し上げて上側へ移動させる。このように、リフトピン移動手段11によりリフトピン10が上側に押し上げられることによって、リフトピン10のヘッド部10bがサセプタ6よりも上側に突き出て、サセプタ6上に載置されているウェーハWを押し上げることができる。また、前記駆動部によってシャフト11aが下側へ移動すると、このシャフト11aの下側への移動に伴ってアーム11bが下側へ移動してリフトピン10を下側へ移動させる。
【0010】
このように、リフトピン移動手段11はリフトピン10を上下移動させる。
【0011】
さらに、図7に示すように、エピタキシャル層形成室2よりも上側と下側には加熱手段(例えば、赤外線ランプ)12が複数個配設されており、これら加熱手段12によってサセプタ6上に載置されたウェーハWが上下両側から加熱される。また、それら加熱手段12によるウェーハWの加熱状態を監視する加熱状態監視手段(パイロメーター)13がエピタキシャル層形成室2の上側と下側にそれぞれ設けられている。さらに、加熱手段制御部(図示せず)が設けられている。この加熱手段制御部は、上記パイロメーター13の出力信号に基づいて、サセプタ6に載置されているウェーハWの上面と下面がほぼ同様に加熱されるように上記複数の加熱手段12の加熱制御を行う構成を備えている。
【0012】
図7に示すエピタキシャルウェーハ製造装置1は上記のように構成されている。この図7に示すエピタキシャルウェーハ製造装置1では、サセプタ6上にウェーハWを載置し該ウェーハWの上面にエピタキシャル層を形成しているときには、ウェーハWは加熱手段12によって上下両側から加熱されると共に、そのウェーハWの上面に沿ってメインガスが流れ、また、サセプタ6の下面に沿ってパージガスが流れており、リフトピン10は図9に示すようにヘッド部10bがサセプタ6の貫通孔8に収容され、脚部10aはサセプタ6よりも下側に突き出た状態となっている。
【0013】
エピタキシャル層の形成が終了した然る後には、リフトピン移動手段11によってリフトピン10が押し上げられ、このリフトピン10の上昇によってウェーハWが押し上げられてサセプタ6から浮き上がり、サセプタ6とウェーハWとの間に隙間が生じる。この隙間に、図示されていないウェーハの搬送手段のブレードが入り込み、その後、上記リフトピン移動手段11によりリフトピン10が下げられると共にウェーハWも下がり、ウェーハWが上記ブレード上に乗せられ、該ブレードによってウェーハWはエピタキシャル層形成室2から外部に搬送される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来では、上記図7に示すようなエピタキシャルウェーハ製造装置1を用いてウェーハWの上面にエピタキシャル層を形成すると、ウェーハWの前記リフトピン10に対向する領域、例えば、図9に示す領域Pに形成されたエピタキシャル層の厚みが他の領域に比べて薄くなってしまうというエピタキシャル層落ち込み現象が生じていた。
【0015】
本発明者がそのエピタキシャル層落ち込み現象の発生原因を調べたところ、エピタキシャル層形成中に、ウェーハWの前記領域Pの温度が他の領域に比べて低く、この温度低下によって前記エピタキシャル層落ち込み現象が発生していることが分かった。
【0016】
エピタキシャル層形成中に、上記ウェーハWの領域Pの温度が他の領域よりも低下してしまうのは次のような理由に因ることが分かった。エピタキシャル形成中には、前述したようにリフトピン10の脚部10aはサセプタ6よりも下側に突き出ており、サセプタ6の下面に沿ってパージガスが流れていることから、このパージガスによって上記脚部10aの熱が奪われてしまう。リフトピン10は熱伝導率の良い材料によって形成されていることから、上記のようにパージガスによって脚部10aの熱が放熱されてしまうと、図9の矢印に示すように、ウェーハWの上面側からリフトピン10のヘッド部10bを介して脚部10aに向かう方向の熱の流れ(熱移動)が生じてしまい、このことによって、ウェーハWの、リフトピン10に対向する領域Pの温度が他の領域に比べて低下してしまうこととなる。このように、エピタキシャル層形成中に、上記ウェーハWの領域Pの温度が他の領域よりも低下してしまうので、そのウェーハWの領域Pにおけるエピタキシャル層の厚みが他の領域よりも薄くなってしまい、前記エピタキシャル層落ち込み現象が発生していた。
【0017】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、エピタキシャル層形成中に、サセプタ上に載置されたウェーハの上面側からリフトピンを介してサセプタの下側に向かう熱の移動を抑制し、ウェーハのリフトピンに対向する領域の温度低下を防止して、その温度低下に起因したエピタキシャル層の落ち込みを抑制することができるエピタキシャルウェーハ製造装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明は次に示すような構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第1の発明は、ウェーハを載置して成るサセプタと、少なくとも一部が上記サセプタの下部側に配置され前記サセプタに設けた貫通孔を挿通してエピタキシャル層形成後のウェーハを押し上げるリフトピンとを有し、前記リフトピンの配置領域にはリフトピンを介して伝熱するウェーハ上面側とサセプタ下面側間のエピタキシャル層形成時における熱移動を抑制する伝熱抑制手段が設けられており、前記リフトピンはサセプタの貫通孔内部に収容されるヘッド部と、サセプタよりも下側に突き出る脚部とを有して構成されており、前記伝熱抑制手段は、上記リフトピンをサセプタの熱伝導率よりも低い128(W/m・K)未満の熱伝導率の材料によって形成し、かつ、前記サセプタの下面に沿って流れるパージガスを加熱対象として加熱して前記リフトピンの脚部からパージガスへの放熱を防止するパージガスの加熱手段を設けることによって構成されている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【0019】
第2の発明は、ウェーハを載置して成るサセプタと、少なくとも一部が上記サセプタの下部側に配置され前記サセプタに設けた貫通孔を挿通してエピタキシャル層形成後のウェーハを押し上げるリフトピンとを有し、前記リフトピンの配置領域にはリフトピンを介して伝熱するウェーハ上面側とサセプタ下面側間のエピタキシャル層形成時における熱移動を抑制する伝熱抑制手段が設けられており、前記リフトピンはサセプタの貫通孔内部に収容されるヘッド部と、サセプタよりも下側に突き出る脚部とを有して構成されており、前記サセプタの下側にはサセプタ支持体が設けられ、当該サセプタ支持体は前記サセプタの中心部位の上下方向に立設されたシャフトと、そのシャフトから外側に向けて伸長されたアームとを有し、当該アームの伸長先端部位には前記サセプタを支持する支持部位が設けられており、前記サセプタから下方に突き出るリフトピンの脚部の部位には前記アームは配されていてそのリフトピンの脚部の部位に対応するアームの位置には、前記サセプタの下面に沿って流れるパージガスが前記リフトピンの脚部に吹き付けてリフトピンからの熱を奪うのを抑制する防風部材が固定されており、前記伝熱抑制手段は、前記防風部材によって構成されていることを特徴として構成されている。
【0020】
第3の発明は、上記第2の発明の構成を備え、伝熱抑制手段は、防風部材を設けたことに加えて、上記リフトピンをサセプタの熱伝導率よりも低い128(W/m・K)未満の熱伝導率の材料によって構成したものであることを特徴として構成されている。
【0021】
第4の発明は、上記第1又は第2又は第3の発明の構成を備え、サセプタに形成されたリフトピン挿通用の貫通孔には上面側から下面側に向けて孔断面積が狭くなるように少なくとも上面側にテーパが付けられており、リフトピンのヘッド部は上面をほぼサセプタの上面に一致させて上記貫通孔にピッタリと隙間無く嵌まる皿形状であることを特徴として構成されている。
【0022】
第5の発明は、ウェーハを載置して成るサセプタと、少なくとも一部が上記サセプタの下部側に配置され前記サセプタに設けた貫通孔を挿通してエピタキシャル層形成後のウェーハを押し上げるリフトピンとを有し、前記リフトピンの配置領域にはリフトピンを介して伝熱するウェーハ上面側とサセプタ下面側間のエピタキシャル層形成時における熱移動を抑制する伝熱抑制手段が設けられており、リフトピンはサセプタの貫通孔内部に収容されるヘッド部と、サセプタよりも下側に突き出る脚部とを有して構成されており、前記伝熱抑制手段は、リフトピンの脚部を加熱するピン加熱手段と、該ピン加熱手段の加熱制御を行ってエピタキシャル層形成時におけるリフトピンの脚部からの放熱分を補償する加熱制御部とを有して構成されていることを特徴として構成されている。
【0023】
第6の発明は、上記第5の発明の構成を備え、ピン加熱手段は赤外線ランプにより構成され、リフトピンの脚部の周りには防風部材が設けられており、この防風部材は透明な材料により形成されていることを特徴として構成されている。
【0025】
上記構成の発明において、伝熱抑制手段は、エピタキシャル層形成中に、ウェーハ上面側からリフトピンを介してサセプタの下面側に向かう熱移動を抑制する。この伝熱抑制手段によって、ウェーハの、リフトピンに対向する領域の温度が他の領域よりも低下してしまうのを防止することができ、このことによって、温度低下に起因した前記エピタキシャル層落ち込み現象を抑制することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【0027】
第1の実施形態例のエピタキシャルウェーハ製造装置において特徴的なことは後述する伝熱抑制手段が設けられていることであり、それ以外の構成は前記図7に示したエピタキシャルウェーハ製造装置の構成と同様であり、この第1の実施形態例では、前記図7に示すエピタキシャルウェーハ製造装置と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【0028】
上記伝熱抑制手段は、ウェーハWにエピタキシャル層を形成しているときに、ウェーハWの上面側からリフトピン10を介してサセプタ6の下面側に向かう熱の流れ(移動)を抑制するものであり、この第1の実施形態例では、次に示すような構成を備えている。
【0029】
つまり、この第1の実施形態例では、上記伝熱抑制手段として、リフトピン10をサセプタ6の熱伝導率よりも低い128(W/m・K)未満の熱伝導率の材料によって形成している。そのリフトピン10を構成する材料の例を挙げると、例えば、カーボンにPorous SiCとSiCを順に積層被覆した材料(熱伝導率は約55(W/m・K))、不透明石英(熱伝導率は約1.3(W/m・K))、透明石英(熱伝導率は約2.6(W/m・K))等がある。なお、上記リフトピン10は粉塵が発生し難い材料によって形成することが望ましい。
【0030】
このように、リフトピン10をサセプタ6の熱伝導率よりも低い128(W/m・K)未満の熱伝導率の材料によって形成することによって、熱はリフトピン10の内部を移動し難くなり、このことによって、エピタキシャル層の形成中に、ウェーハWの上面側からリフトピン10を介してサセプタ6の下面側に向かう熱の流れを抑制することができる。
【0031】
ところで、エピタキシャル層形成中に、貫通孔8の内部にリフトピン10のヘッド部10bによって埋まらない図9に示すような大きな隙間15があると、この大きな隙間15によって、ウェーハWの前記領域Pの温度低下が促進されてしまうことに本発明者は気付いた。
【0032】
そこで、この第1の実施形態例では、リフトピン10のヘッド部10bの形状を次に示すような特有な形状とした。すなわち、図1の(a)や(b)に示すように、リフトピン10のヘッド部10bは上面をサセプタ6の上面にほぼ一致させ、貫通孔8にピッタリと隙間無く嵌まる形状と成していることである。
【0033】
つまり、図1の(a)に示す例では、貫通孔8はサセプタ6の上面側から下面側に向けて孔断面積が狭くなる方向にテーパが付けられていることから、リフトピン10のヘッド部10bは上面をサセプタ6の上面にほぼ一致させ、貫通孔8にピッタリと隙間無く嵌まる皿形状と成している。
【0034】
また、図1の(b)に示す例では、貫通孔8は下方部分の孔断面積が上方部分よりも狭くなっている円筒状と成していることから、リフトピン10のヘッド部10bは上面をサセプタ6の上面にほぼ一致させ、貫通孔8にピッタリと隙間無く嵌まる略円柱状と成している。
【0035】
このように、リフトピン10のヘッド部10bは上面をサセプタ6の上面にほぼ一致させ、貫通孔8にピッタリと隙間無く嵌まる形状と成していることによって、前記したようなウェーハWの前記領域Pにおける温度低下の促進作用を抑制することができる。なお、もちろん、上記ヘッド部10bが貫通孔8内に収容されている状態では、ヘッド部10bは上面がサセプタ6の上面よりも上側に食み出さないように形成されている。
【0036】
この第1の実施形態例によれば、リフトピン10をサセプタ6の熱伝導率よりも低い128(W/m・K)未満の熱伝導率を持つ材料によって構成したので、リフトピン10の内部で熱が移動し難くなり、このことによって、エピタキシャル層形成中に、ウェーハWの上面側からリフトピン10を介してサセプタ6の下面側に向かう熱の流れを抑制することができ、ウェーハWの上面の前記領域Pの温度が他の領域よりも低下してしまうのを抑制することができ、その領域Pの温度低下に起因した前記領域Pのエピタキシャル層の落ち込みを緩和することができる。
【0037】
上記リフトピン10をサセプタ6の熱伝導率よりも低い128(W/m・K)未満の熱伝導率を持つ材料によって構成することによる効果は本発明者の実験によって確認されている。その実験とは、互いに構成材料が異なる3種のリフトピン10を用意し、これら3種の各リフトピン10について、それぞれ、リフトピン10の構成材料以外の条件は全て等しい状態でウェーハW上にエピタキシャル層を形成し、このようにして形成された3種のエピタキシャル層についてそれぞれ厚み(膜厚)を測定した。
【0038】
その実験結果が図2のグラフに示されている。図2のグラフにおいて、横軸はウェーハWの中心からの距離を示し、ここでは、前記領域Pおよびその近傍領域が抜き出されて示されている。また、縦軸はエピタキシャル層の相対厚み(膜厚)を示している。
【0039】
図2に示す実線Aは、従来と同様にサセプタ6と同一材料のリフトピン10を用いてエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシャル層の膜厚測定結果であり、鎖線Bは、前記カーボンにPorous SiCとSiCを順に積層被覆した材料(熱伝導率は約55(W/m・K))のリフトピン10を用いてエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシャル層の膜厚測定結果であり、点線Cは、不透明石英(熱伝導率は約1.3(W/m・K))のリフトピン10を用いてエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシャル層の膜厚測定結果である。
【0040】
図2のグラフに示す上記実線Aと、鎖線Bおよび点線Cとの比較から明らかなように、従来のリフトピン10を用いてエピタキシャル層をウェーハW上に形成した場合(実線A)に比べて、この第1の実施形態例に示すように、熱伝導率が128(W/m・K)未満の材料によって構成されたリフトピン10を用いてエピタキシャル層をウェーハWに形成した場合(鎖線B、点線C)には、エピタキシャル層の落ち込みがかなり緩和されている。
【0041】
また、熱伝導率が約55(W/m・K)である材料のリフトピン10を用いた場合(鎖線B)に比べて、熱伝導率が約1.3(W/m・K)である材料のリフトピン10を用いた場合(点線C)の方が、前記領域Pにおけるエピタキシャル層の落ち込みがより緩和されていることから、エピタキシャル層の落ち込み抑制効果は、熱伝導率が低くなるに従って大きくなることが分かる。なお、上記3種のリフトピン10を用いた場合におけるエピタキシャル層の形成前後のSEMI規格によるSFQD(Site Flatness front least-squares Deviation)に基づく測定・評価を行った。この結果からも、上記した効果を確認できた。
【0042】
上記実験結果にも示されるように、リフトピン10を熱伝導率が128(W/m・K)未満の材料で形成することによって、ウェーハWの前記領域Pにおけるエピタキシャル層の落ち込みを緩和することが可能である。
【0043】
また、この第1の実施形態例では、リフトピン10のヘッド部10bは上面がサセプタ6の上面にほぼ一致し、貫通孔8にピッタリと隙間無く嵌まる形状と成しているので、前述したような貫通孔8の内部の大きな隙間15に起因してウェーハWの領域Pの温度低下が促進されてしまうという事態発生を抑制することができ、前記領域Pにおけるエピタキシャル層の落ち込みを緩和することができる。この効果も、本発明者の実験によって確認されている。
【0044】
その実験とは、図9に示す形状のリフトピン10と、図1の(a)に示す皿形状のリフトピン10とを用意し、各リフトピン10について、それぞれ、リフトピン10の形状以外の条件が全て等しい状態でウェーハW上にエピタキシャル層を形成し、そのエピタキシャル層の膜厚を測定した。図2に示す実線Aが、従来と同様の図9に示す形状のリフトピン10を用いてウェーハW上にエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシャル層の膜厚の測定結果であり、鎖線aが、この第1の実施形態例に示した図1の(a)に示す皿形状のリフトピン10を用いてウェーハW上にエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシャル層の膜厚の測定結果である。
【0045】
図2の実線Aと鎖線aに示されるように、上記従来例のように貫通孔8内に大きな隙間15がある場合(実線A)に比べて、この第1の実施形態例に示すように貫通孔8内に隙間を殆ど無くした場合(鎖線a)では、前記領域Pにおけるエピタキシャル層の落ち込みを緩和することができる。
【0046】
この第1の実施形態例では、前述したように、リフトピン10を熱伝導率が128(W/m・K)未満の材料で形成し、ウェーハWの上面側からリフトピン10を介してサセプタ6の下面側に向かう熱移動を抑制することができる上に、リフトピン10のヘッド部10bはその上面をサセプタ6の上面にほぼ一致させ、貫通孔8に隙間無くピッタリと嵌まる形状と成しており、貫通孔8内の隙間に起因したウェーハWの領域Pの温度低下促進作用も抑制することができるので、上記熱移動抑制作用と相俟って、ウェーハWにおける領域Pの温度低下をほぼ抑制することができ、温度低下に起因した領域Pのエピタキシャル層落ち込み現象発生をほぼ回避することができる。
【0047】
以下に、第2の実施形態例を説明する。この第2の実施形態例では、前記第1の実施形態例とは異なる形態の伝熱抑制手段の一例を示す。図3の(a)にはこの第2の実施形態例において特徴的な伝熱抑制手段が実線により示され、図3の(b)には図3の(a)に示すα部分の断面図が示されている。なお、この第2の実施形態例の説明において、前記従来例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【0048】
この第2の実施形態例では、伝熱抑制手段は防風部材16によって構成されている。この防風部材16は、エピタキシャル層形成中にサセプタ6よりも下側に突き出るリフトピン10の脚部10aの上部部分を覆い、サセプタ6の下面に沿って流れるパージガス等によって脚部10aの熱が放熱されてしまうのを抑制することができるものである。
【0049】
この第2の実施形態例では、図3の(a)、(b)に示されるように、上記防風部材16はサセプタ支持体7のアーム7aに取り付けられており、防風部材16の頂部から上記アーム7aの底部に掛けて貫通する貫通孔14が形成されており、上記脚部10aはその貫通孔14に上下移動自在に挿通される。
【0050】
この第2の実施形態例によれば、伝熱抑制手段である防風部材16が設けられているので、この防風部材16によって、エピタキシャル層形成中にリフトピン10の脚部10aにパージガスが吹き付けるのを防止することができ、パージガスの吹き付けに起因した脚部10aからの放熱を回避することができる。この結果、ウェーハWの上面からリフトピン10を介してサセプタ6の下面側に向かう熱の流れを抑制することができ、エピタキシャル層形成中に、ウェーハWの前記領域Pの温度が他の領域に比べて低下してしまうのを防止することができ、このことによって、前記領域Pのエピタキシャル層の落ち込みを抑制することができる。
【0051】
以下に、第3の実施形態例を説明する。この第3の実施形態例では、前記第1と第2の各実施形態例とは異なる形態の伝熱抑制手段の一例を示す。この第3の実施形態例では、伝熱抑制手段は、図4の実線に示すように、ピン加熱手段17と、加熱制御部18とを有して構成されている。
【0052】
上記ピン加熱手段17はリフトピン10の脚部10aを加熱するリフトピン専用の加熱手段であり、前記加熱手段12とは別個独立したものであり、例えば、赤外線ランプや、ヒーター等がある。
【0053】
上記加熱制御部18は上記ピン加熱手段17の加熱制御を行う制御部であり、パージガスによる脚部10aからの放熱分を補償するようにピン加熱手段17の加熱制御を行う。そのピン加熱手段17の加熱制御の手法には様々な手法があり、ここでは、その複数の手法のうちの何れの手法を採用してもよいが、例えば、その一例として、次に示すようにピン加熱手段17の加熱制御を行う。
【0054】
例えば、パージガスによる脚部10aからの放熱量がほぼ一定であり、その放熱量を予め求めることが可能である場合には、その放熱量を補償するためのピン加熱手段17へ供給する制御量(例えば、通電電流量や電圧量)を求め、その求めた制御量のデータを図4の点線に示すデータ格納部に格納しておき、加熱制御部18はそのデータ格納部に格納されている制御量がピン加熱手段17に供給されるようにピン加熱手段17への供給制御量を制御してピン加熱手段17の加熱制御を行う。
【0055】
また、より精度良く脚部10aからの放熱量の補償を行う場合には、例えば、図4の鎖線に示すようなピン加熱監視部19を設け、このピン加熱監視部19によってピン加熱手段17による脚部10aの加熱状態を監視し、ピン加熱監視部19からの監視情報に基づいて、加熱制御部18は、脚部10aからの放熱量を補償する方向にピン加熱手段17への供給制御量を制御する。換言すれば、脚部10aの温度がサセプタ6の温度にほぼ一致するようにピン加熱手段17への供給制御量を制御してピン加熱手段17の加熱制御を行う。
【0056】
この第3の実施形態例では、上記のように、ピン加熱手段17と加熱制御部18を設け、これらピン加熱手段17と加熱制御部18によって、パージガス等による脚部10aからの放熱分を補償する構成としたので、見かけ上、リフトピン10の脚部10aからの放熱は無くなり、このことによって、ウェーハWの上面からリフトピン10を介してサセプタ6の下面に向かう熱の流れを抑制することができ、前記各実施形態例と同様に、エピタキシャル層形成中に、ウェーハWの領域Pの温度が他の領域の温度よりも低下するのを防止することができ、このことによって、前記領域Pにおけるエピタキシャル層の落ち込みをほぼ回避することができる。
【0057】
以下に、参考例を説明する。この参考例では、上記各実施形態例とは異なる形態の伝熱抑制手段の一例を示す。なお、この参考例の説明において、前記従来例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【0058】
この参考例では、図5の(a)に示すように、リフトピンは、ウェーハリフト補助栓部20とピン軸部21により構成されている。上記ウェーハリフト補助栓部20は貫通孔8の内部に上側への移動が自在に嵌合収容されている。つまり、このウェーハリフト補助栓部20の形状は上面をサセプタ6の上面にほぼ一致させ、かつ、サセプタ6の底面側よりも下側に突き出さず、貫通孔8に隙間無くピッタリと嵌まる形状と成している。このウェーハリフト補助栓部20はサセプタ6と同様の材料によって形成される。
【0059】
ピン軸部21は、エピタキシャル層形成中には、図5の(a)に示すように、上記ウェーハリフト補助栓部20の下方側に間隙22を介して配置され、ウェーハWを上方へ移動させる際には、前記リフトピン移動手段11によって上側へ押し上げられ、図5の(b)に示すように、上記ウェーハリフト補助栓部20を押し上げ該ウェーハリフト補助栓部20を介してウェーハWを押し上げる構成と成している。
【0060】
この参考例では、エピタキシャル層形成中におけるウェーハリフト補助栓部20とピン軸部21の間の隙間空間22が伝熱抑制手段と成している。つまり、エピタキシャル層形成中に、ウェーハリフト補助栓部20とピン軸部21の間に隙間空間22が形成されているので、この隙間空間22によって、ウェーハWの上面からウェーハリフト補助栓部20を介してピン軸部21に向かう方向の熱の流れは無く、このことによって、エピタキシャル層形成中に、ウェーハWのリフトピンに対向する領域Pの温度が他の領域よりも低下してしまうのを確実に防止することができる。このことにより、前記温度低下に起因した領域Pのエピタキシャル層の落ち込みを確実に抑制することができる。
【0061】
ところで、この参考例では、ピン軸部21がウェーハリフト補助栓部20を押し上げて該ウェーハリフト補助栓部20がサセプタ6の上面よりも上側となったときに、ウェーハリフト補助栓部20がピン軸部21から落下しないように、次に示すような構成を備えている。例えば、図6の(a)、(b)に示すように、ピン軸部21の頂部に凸部24を形成し、ウェーハリフト補助栓部20の底部には上記ピン軸部21の凸部24が隙間無く挿入嵌合することができる凹部25を形成する。
【0062】
このように、ピン軸部21の頂部に凸部24を、また、ウェーハリフト補助栓部20の底部に凹部25をそれぞれ形成することによって、ピン軸部21がリフトピン移動手段11により押し上げられた際には、ピン軸部21の凸部24がウェーハリフト補助栓部20の凹部25に挿入嵌合して、ピン軸部21はウェーハリフト補助栓部20をがたつき無く押し上げることができ、かつ、ピン軸部21の頂部からウェーハリフト補助栓部20が落下するのを防止することができる。
【0063】
なお、もちろん、上記ウェーハリフト補助栓部20の底部に形成される凹部25の形態およびピン軸部21の頂部に形成される凸部24の形態は図6の(a)、(b)の形態に限定されるものではなく、様々な形態を採り得る。また、ウェーハリフト補助栓部20の底部に凹部を、ピン軸部21の頂部に凸部をそれぞれ設けるのではなく、図示はされていないが、ピン軸部21の頂部には凹部を設け、ウェーハリフト補助栓部20の底部には上記ピン軸部21の凹部に隙間無く挿入嵌合できる凸部を設けてもよい。
【0064】
さらに、ピン軸部21の頂部をウェーハリフト補助栓部20の底部に真空吸着させる構成を備え、ピン軸部21がウェーハリフト補助栓部20を介してウェーハWを押し上げる際には、ピン軸部21がウェーハリフト補助栓部20に真空吸着し、ピン軸部21はウェーハリフト補助栓部20をがたつき無く押し上げ、かつ、ウェーハリフト補助栓部20の落下を防止することができる構成としてもよい。
【0065】
この参考例によれば、リフトピンはウェーハリフト補助栓部20とピン軸部21により構成されており、エピタキシャル層形成中には、貫通孔8内に収容されているウェーハリフト補助栓部20と、ピン軸部21との間には隙間空間22があることから、この隙間空間22によって、ウェーハWの上面からウェーハリフト補助栓部20を介してサセプタ6の下面側に向かう熱の流れを確実に抑制することができ、その熱の流れに起因したウェーハWの上面の領域Pの温度が他の領域よりも低下するのを防止することができる。このことによって、ウェーハWの領域Pにおけるエピタキシャル層の落ち込みを確実に防止することができる。
【0066】
以下に、第4の実施形態例を説明する。この第4の実施形態例において特徴的なことは、前記第2の実施形態例に示した伝熱抑制手段と、前記第3の実施形態例に示した伝熱抑制手段とが組み合わせられていることである。それ以外の構成は、従来例の構成と同様であり、ここでは、従来例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【0067】
この第4の実施形態例では、前記第2の実施形態例に示した防風部材16と同様の防風部材が設けられている。つまり、上記防風部材16は、エピタキシャル層形成中にサセプタ6よりも下側に突き出るリフトピン10の脚部10aの上部の周りを覆い、パージガス等による脚部10aの放熱を防止するものである。
【0068】
上記防風部材16を設けても、エピタキシャル層形成中に、パージガスによって脚部10aから僅かに熱が放熱されてしまうことがある。そこで、この第4の実施形態例では、前記第3の実施形態例に示したようなピン加熱手段17および加熱制御部18が設けられている。つまり、前記した如く、ピン加熱手段17はリフトピン10の脚部10aを加熱する専用の加熱手段であり、加熱制御部18はパージガスによる脚部10aの放熱分を補償するようにピン加熱手段17の加熱制御を行う。
【0069】
なお、前記ピン加熱手段17として採用することが可能な加熱手段には様々な種類があり、それら複数種のうちの何れの加熱手段をピン加熱手段17として採用してもよいが、ピン加熱手段17として赤外線ランプを採用する際には、防風部材16を透明な材料(例えば、石英)によって形成し、ピン加熱手段17による脚部10aの加熱が防風部材16によって邪魔されてしまうのを防止する。
【0070】
この第4の実施形態例によれば、防風部材16を設け、この防風部材16によって、エピタキシャル層形成中に、パージガスによる脚部10aの放熱がほぼ防止される上に、さらに、ピン加熱手段17と加熱制御部18が設けられ、これらピン加熱手段17と加熱制御部18によって、脚部10aの放熱分が補償される構成であることから、エピタキシャル層形成中に、ウェーハWの上面からリフトピン10を介してサセプタ6の下面に向かう熱の流れを確実に回避することができ、ウェーハWの上面の領域Pの温度が他の領域よりも低下してしまうという問題発生をより一層確実に防止することができるので、上記温度低下に起因した領域Pのエピタキシャル層の落ち込みをより確実に回避することができる。
【0071】
なお、この発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記第2、第4の各実施形態例では、防風部材16は筒状の形状であり、脚部10aの上部の全周を囲むように設けられていたが、この防風部材16はパージガスによる脚部10aの放熱を防止することができるものであればよく、例えば、脚部10aよりもパージガスの風上に板状や半筒状の防風部材16を設けて脚部10aにパージガスが吹き付けるのを防止するようにしてもよい。
【0072】
また、上記第2、第4の各実施形態例では、防風部材16はサセプタ支持体7のアーム7aよりも上側に配設され、脚部10aの上部を覆う構成であったが、図3の(a)の点線に示すように、上記アーム7aよりも下側にも防風部材16を配設し、脚部10aのほぼ全長に亙り防風部材16によって覆われる構成としてもよい。このように防風部材16を形成することによって、より確実にパージガスが脚部10aに吹き付けるのを抑制することができ、前記第2、第4の各実施形態例に示したような効果を奏することができる。もちろん、パージガスはサセプタ6の下面に沿って流れることから、上記第2、第4の各実施形態例に示したように脚部10aの上部のみを防風部材16によって覆うだけでも、パージガスが脚部10aに吹き付けるのをほぼ回避することができ、十分に、前記領域Pのエピタキシャル層の落ち込みを回避することができるという効果を得ることができる。
【0073】
また、上記第1の実施形態例では、リフトピン10はサセプタ6よりも熱伝導率が低い128(W/m・K)未満の材料によって形成され、かつ、リフトピン10のヘッド部10bはその上面をサセプタ6の上面にほぼ一致させ貫通孔8に隙間無くピッタリと嵌まる形状と成していたが、リフトピン10を構成している材料の熱伝導率がかなり低く、エピタキシャル層形成中に、リフトピン10のヘッド部10bから脚部10aに向かう熱の流れがほぼ抑制できる場合には、脚部10aの形状を貫通孔8にピッタリと嵌まる形状としなくとも、前記エピタキシャル層形成中に、ウェーハWの領域Pの温度低下を防止することができるので、脚部10aの形状を貫通孔8にピッタリと嵌まる形状としなくともよい。
【0074】
さらに、上記第1の実施形態例に示したような伝熱抑制手段(つまり、リフトピン10をサセプタ6の熱伝導率よりも低い128(W/m・K)未満の材料による形成し、かつ、リフトピン10のヘッド部10bは上面をサセプタ6の上面にほぼ一致させ貫通孔8に隙間無くピッタリと嵌まる形状と成している構成)と、第2の実施形態例に示した伝熱抑制手段(つまり、リフトピン10の脚部10aの周りに設けた防風部材16)と、第3の実施形態例に示した伝熱抑制手段(つまり、パージガスによる脚部10aの放熱分を補償するためのピン加熱手段17と加熱制御部18を設ける構成)と、参考例に示した伝熱抑制手段(つまり、サセプタ6の貫通孔8に収容嵌合されるウェーハリフト補助栓部20と、その下方側に隙間空間22を介して配設されるピン軸部21とを設ける構成)とのうちの2つ以上の構成を組み合わせた伝熱抑制手段を設けてもよい。
【0075】
さらに、脚部10aに吹き付けるパージガスを加熱するパージガス加熱手段を設けてパージガスによる脚部10aの放熱を防止する構成を備えてもよい。
【0076】
【発明の効果】
この発明によれば、伝熱抑制手段が設けられ、この伝熱抑制手段によって、リフトピンを介してのウェーハ上面側からサセプタ下面側間のエピタキシャル層形成時における熱移動が抑制されるので、エピタキシャル層の形成中に、ウェーハの上面の、リフトピンに対向する領域の温度が他の領域よりも低下するのを防止することができ、このことによって、上記温度低下に起因したエピタキシャル層の、リフトピンに対向する領域の落ち込みをほぼ回避することができる。
【0077】
リフトピンはサセプタの貫通孔内部に収容されるヘッド部と、サセプタよりも下側に突き出る脚部とを有して構成され、このリフトピンをサセプタの熱伝導率よりも低い128(W/m・K)未満の材料によって形成したものにあっては、リフトピンの熱伝導率がサセプタよりも悪く、リフトピンの上部側から下部側に向って熱が伝熱し難くなり、このことによって、エピタキシャル層形成中に、ウェーハの上面からリフトピンを介してサセプタの下面側に向かう熱の流れを抑制することができ、上記の如く、リフトピンに対向する領域のエピタキシャル層の落ち込みを回避することができる。
【0078】
また、上記のように、リフトピンをサセプタの熱伝導率よりも低い128(W/m・K)未満の材料によって形成し、かつ、リフトピンはその上面をサセプタの上面に一致させてサセプタの貫通孔にピッタリと隙間無く嵌まる形状と成しているものにあっては、上記のように、エピタキシャル層形成中に、ウェーハの上面からリフトピンを介してサセプタの下面側に向かう熱の流れを抑制することができる上に、貫通孔の内部の隙間によってウェーハの貫通孔に対向する領域の温度低下が促進されてしまうという問題をも回避することができるので、より確実に、エピタキシャル層形成中に、ウェーハの上面におけるリフトピンに対向する領域の温度が他の領域よりも低下してしまうのを回避することができ、上記温度低下に起因したリフトピンに対向する領域のエピタキシャル層の落ち込みを防止することができる。
【0079】
伝熱抑制手段はリフトピンの脚部の周りに設けた防風部材によって構成されているものにあっては、サセプタの下面に沿って流れるパージガスの風がリフトピンの脚部に吹き付けるのを防止することができ、このことによって、上記風によってリフトピンの脚部の熱が放熱されてしまうのを回避することができる。このことから、上記脚部の放熱に起因したウェーハの上面からリフトピンを介してサセプタの下面側に向かう熱の移動を抑制することができ、ウェーハの上面におけるリフトピンに対向する領域の温度が他の領域よりも低下してしまうのを防止することができ、この温度低下に起因したリフトピンに対向する領域のエピタキシャル層の落ち込みを回避することができる。
【0080】
伝熱抑制手段はピン加熱手段と加熱制御部を有して構成されており、これらピン加熱手段と加熱制御部によって、リフトピンの脚部の放熱分を補償する構成を備えているものにあっては、エピタキシャル層形成中にはリフトピンの脚部から熱が放熱されてしまうけれども、その放熱分がピン加熱手段による脚部の加熱によって補償されるので、見かけ上、脚部と外部との熱の移動は無くなり、このことにより、ウェーハ上面側からリフトピンを介してサセプタの下面側に向かう熱の移動を抑制することができ、その熱移動に起因した前記エピタキシャル層の落ち込みを回避することができる。
【0081】
ピン加熱手段は赤外線ランプにより形成され、リフトピンの脚部の周りには防風部材が設けられており、その防風部材は透明な材料によって形成されているものにあっては、防風部材によってサセプタの下部側を流れるパージガスの風がリフトピンの脚部に吹き付けるのをほぼ防止することができる。その上、防風部材は透明な材料によって形成されているので、赤外線ランプによるリフトピンの脚部の加熱を妨害することはなく、リフトピンの脚部から僅かに放熱する放熱分がピン加熱手段の加熱によって確実に補償されることとなり、エピタキシャル層形成中に、ウェーハ上面からリフトピンを介してサセプタの下面側に向かう熱の移動を確実に抑制することができ、その熱移動に起因したエピタキシャル層の落ち込みをほぼ確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態例において特徴的なリフトピンの構成を示す説明図である。
【図2】 第1の実施形態例において特徴的なリフトピンの構成から得られる効果を示す実験結果を表すグラフである。
【図3】 第2の実施形態例において特徴的な伝熱抑制手段である防風部材を示す説明図である。
【図4】 第3の実施形態例において特徴的な伝熱抑制手段であるピン加熱手段および加熱制御部を示す説明図である。
【図5】 参考例において特徴的な伝熱抑制手段を示す説明図である。
【図6】 参考例に示したピン軸部がウェーハリフト補助栓部を押し上げた際に、ピン軸部の頂部からウェーハリフト補助栓部が落下してしまうのを防止するための手段の構成例を示す説明図である。
【図7】 エピタキシャルウェーハ製造装置の主要な構成部を模式的な断面により示す説明図である。
【図8】 サセプタの一例を示す斜視図である。
【図9】 従来の課題を示す説明図である。
【符号の説明】
1 エピタキシャルウェーハ製造装置
6 サセプタ
8 貫通孔
10 リフトピン
10a 脚部
10b ヘッド部
16 防風部材
17 ピン加熱手段
18 加熱制御部
20 ウェーハリフト補助栓部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an epitaxial wafer manufacturing apparatus for forming an epitaxial layer on a wafer.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the main configuration of the epitaxial wafer manufacturing apparatus. The epitaxial wafer manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 7 is an apparatus for forming an epitaxial layer on a semiconductor wafer W such as silicon, and has an epitaxial layer forming chamber 2. The epitaxial layer forming chamber 2 has an upper dome 3, a lower dome 4, and a
[0003]
A
[0004]
As shown in FIG. 7,
[0005]
The main gas supply port 5a and the main
[0006]
A purge gas supply port (not shown) and a purge gas discharge port (not shown) are formed on the wall surface of the epitaxial layer forming chamber 2. The purge gas supply port and the purge gas discharge port are formed at substantially diagonal positions and open toward the
[0007]
As shown in FIG. 8, the
[0008]
As shown in FIG. 7, lift pin moving means 11 is disposed in the
[0009]
The driving unit moves the
[0010]
Thus, the lift pin moving means 11 moves the
[0011]
Further, as shown in FIG. 7, a plurality of heating means (for example, infrared lamps) 12 are disposed above and below the epitaxial layer forming chamber 2, and are mounted on the
[0012]
The epitaxial wafer manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 7 is configured as described above. In the epitaxial wafer manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 7, when the wafer W is placed on the
[0013]
After the formation of the epitaxial layer is completed, the
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, conventionally, when an epitaxial layer is formed on the upper surface of the wafer W using the epitaxial wafer manufacturing apparatus 1 as shown in FIG. 7, the region facing the lift pins 10 of the wafer W, for example, the region P shown in FIG. An epitaxial layer dropping phenomenon has occurred in which the thickness of the epitaxial layer formed in (1) is reduced compared to other regions.
[0015]
When the present inventor investigated the cause of the occurrence of the epitaxial layer drop phenomenon, the temperature of the region P of the wafer W was lower than that of other regions during the formation of the epitaxial layer, and the epitaxial layer drop phenomenon was caused by this temperature drop. It turns out that it has occurred.
[0016]
It has been found that the reason why the temperature of the region P of the wafer W is lower than the other regions during the formation of the epitaxial layer is as follows. During the epitaxial formation, as described above, the
[0017]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide heat that travels from the upper surface side of the wafer placed on the susceptor to the lower side of the susceptor via lift pins during the formation of the epitaxial layer. It is an object of the present invention to provide an epitaxial wafer manufacturing apparatus that can suppress the movement of the wafer, prevent the temperature of the region facing the lift pins of the wafer from decreasing, and suppress the drop of the epitaxial layer due to the temperature decrease.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the above problems. That is, the first invention is a susceptor formed by placing a wafer, and a lift pin that pushes up the wafer after forming an epitaxial layer by inserting at least a part of the susceptor through a through hole provided in the susceptor. In the region where the lift pins are arranged, there is provided heat transfer suppression means for suppressing heat transfer during the formation of an epitaxial layer between the wafer upper surface side and the susceptor lower surface side that transfers heat via the lift pins. The lift pin has a head portion accommodated in the through-hole of the susceptor and a leg portion protruding downward from the susceptor, and the heat transfer suppressing means connects the lift pin to the heat of the susceptor. A purge gas made of a material having a thermal conductivity lower than 128 (W / m · K) lower than the conductivity and flowing along the lower surface of the susceptor is heated as an object to be heated, and the legs of the lift pins are transferred to the purge gas. It is configured by providing purge gas heating means to prevent heat dissipation The above-described configuration is a means for solving the problems.
[0019]
The second invention is A susceptor on which a wafer is placed; and lift pins that are arranged at least partially on the lower side of the susceptor and pass through a through-hole provided in the susceptor to push up the wafer after forming an epitaxial layer. The arrangement region is provided with heat transfer suppression means for suppressing heat transfer during the formation of an epitaxial layer between the wafer upper surface side and the susceptor lower surface side, which conducts heat via lift pins, and the lift pins are accommodated inside the through holes of the susceptor. The susceptor support is provided on the lower side of the susceptor, and the susceptor support is provided at a central portion of the susceptor. It has a shaft erected in the vertical direction and an arm extended outward from the shaft. A support portion for supporting the susceptor is provided, and the arm is arranged at a portion of the leg portion of the lift pin protruding downward from the susceptor, and the position of the arm corresponding to the portion of the leg portion of the lift pin is A windproof member that suppresses purge gas flowing along the lower surface of the susceptor from blowing onto the legs of the lift pin and taking heat away from the lift pin is fixed, and the heat transfer suppressing means is configured by the windproof member. Have It is configured as a feature.
[0020]
3rd invention is equipped with the structure of the said 2nd invention, In addition to the provision of a windproof member, the heat transfer suppression means is configured by a material having a thermal conductivity of less than 128 (W / m · K), which is lower than the thermal conductivity of the susceptor. It is configured as a feature.
[0021]
A fourth invention is the above first Or second or third Comprising the configuration of the invention of The through hole for inserting the lift pin formed in the susceptor is tapered at least on the upper surface side so that the hole cross-sectional area becomes narrower from the upper surface side to the lower surface side, and the head portion of the lift pin is almost at the upper surface of the susceptor. A dish shape that fits the top surface and fits in the through hole without any gaps It is configured as a feature.
[0022]
The fifth invention is: A susceptor on which a wafer is placed; and lift pins that are arranged at least partially on the lower side of the susceptor and pass through a through-hole provided in the susceptor to push up the wafer after forming an epitaxial layer. The arrangement region is provided with a heat transfer suppression means for suppressing heat transfer during the formation of an epitaxial layer between the wafer upper surface side and the susceptor lower surface side that transfers heat via lift pins, The lift pin is configured to have a head portion accommodated inside the through hole of the susceptor and a leg portion protruding downward from the susceptor, Said The heat transfer suppression means has a pin heating means for heating the leg portion of the lift pin, and a heating control portion for performing heat control of the pin heating means to compensate for heat radiation from the lift pin leg portion at the time of epitaxial layer formation. It is configured as a feature.
[0023]
A sixth invention comprises the configuration of the fifth invention, the pin heating means is constituted by an infrared lamp, and a windproof member is provided around the leg portion of the lift pin, and the windproof member is made of a transparent material. It is formed as a feature.
[0025]
In the invention having the above-described configuration, the heat transfer suppressing means suppresses heat transfer from the upper surface side of the wafer toward the lower surface side of the susceptor via the lift pins during the formation of the epitaxial layer. By this heat transfer suppressing means, it is possible to prevent the temperature of the region of the wafer facing the lift pins from being lowered than the other regions, thereby preventing the phenomenon of the epitaxial layer falling due to the temperature drop. Can be suppressed.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0027]
What is characteristic in the epitaxial wafer manufacturing apparatus of the first embodiment is that a heat transfer suppression means described later is provided, and the other configuration is the same as that of the epitaxial wafer manufacturing apparatus shown in FIG. Similarly, in the first embodiment, the same components as those in the epitaxial wafer manufacturing apparatus shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and redundant description of the common portions is omitted.
[0028]
The heat transfer suppression means suppresses the flow (movement) of heat from the upper surface side of the wafer W toward the lower surface side of the
[0029]
In other words, in the first embodiment, as the heat transfer suppression means, the
[0030]
Thus, by forming the
[0031]
By the way, if there is a
[0032]
Therefore, in the first embodiment, the shape of the
[0033]
In other words, in the example shown in FIG. 1A, the through
[0034]
In the example shown in FIG. 1B, the through
[0035]
As described above, the
[0036]
According to the first embodiment, the
[0037]
The effect of configuring the
[0038]
The experimental results are shown in the graph of FIG. In the graph of FIG. 2, the horizontal axis indicates the distance from the center of the wafer W, and here, the region P and its neighboring region are extracted and shown. The vertical axis indicates the relative thickness (film thickness) of the epitaxial layer.
[0039]
The solid line A shown in FIG. 2 is a film thickness measurement result of the epitaxial layer when the
[0040]
As is clear from the comparison between the solid line A shown in the graph of FIG. 2 and the chain line B and the dotted line C, compared to the case where the epitaxial layer is formed on the wafer W using the conventional lift pins 10 (solid line A), As shown in the first embodiment, when the epitaxial layer is formed on the wafer W using the lift pins 10 made of a material having a thermal conductivity of less than 128 (W / m · K) (chain line B, dotted line) In C), the drop of the epitaxial layer is considerably eased.
[0041]
Further, the thermal conductivity is about 1.3 (W / m · K) as compared with the case where the
[0042]
As shown in the above experimental results, by forming the lift pins 10 with a material having a thermal conductivity of less than 128 (W / m · K), the drop of the epitaxial layer in the region P of the wafer W can be alleviated. Is possible.
[0043]
Further, in the first embodiment, the
[0044]
In the experiment, the
[0045]
As shown in the first embodiment, as shown by the solid line A and the chain line a in FIG. 2, compared to the case where there is a
[0046]
In the first embodiment, as described above, the lift pins 10 are made of a material having a thermal conductivity of less than 128 (W / m · K), and the
[0047]
The second embodiment will be described below. In the second embodiment, an example of heat transfer suppression means having a different form from the first embodiment is shown. FIG. 3A shows the heat transfer suppression means characteristic in the second embodiment by a solid line, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the α portion shown in FIG. It is shown. In the description of the second embodiment, the same components as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and overlapping description of common portions is omitted.
[0048]
In this second embodiment, the heat transfer suppression means is constituted by a
[0049]
In the second embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
[0050]
According to the second embodiment, the
[0051]
The third embodiment will be described below. In the third embodiment, an example of heat transfer suppression means having a different form from the first and second embodiments is shown. In the third embodiment, the heat transfer suppression means includes a pin heating means 17 and a
[0052]
The pin heating means 17 is a heating means dedicated to lift pins for heating the
[0053]
The
[0054]
For example, when the amount of heat released from the
[0055]
In order to compensate the heat radiation amount from the
[0056]
In the third embodiment, as described above, the
[0057]
less than, Reference example Will be explained. this Reference example Then ,Up An example of the heat transfer suppression means having a different form from each of the embodiments is shown. In addition, this Reference example In the above description, the same components as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions of common portions are omitted.
[0058]
this Reference example Then, as shown in FIG. 5A, the lift pin is composed of a wafer lift
[0059]
As shown in FIG. 5A, the
[0060]
this Reference example Then, the
[0061]
By the way, this Reference example Then, when the
[0062]
Thus, when the
[0063]
Of course, the form of the
[0064]
Further, a configuration is provided in which the top of the
[0065]
this Reference example According to the present invention, the lift pin is composed of the wafer lift
[0066]
less than, 4th An embodiment example will be described. this 4th What is characteristic in the embodiment is that the heat transfer suppression means shown in the second embodiment and the heat transfer suppression means shown in the third embodiment are combined. . The rest of the configuration is the same as the configuration of the conventional example, and here, the same reference numerals are given to the same components as those of the conventional example, and overlapping description of the common portions is omitted.
[0067]
this 4th In this embodiment example, a windproof member similar to the
[0068]
Even if the
[0069]
There are various types of heating means that can be adopted as the pin heating means 17, and any of these plural heating means may be adopted as the pin heating means 17. When an infrared lamp is used as the
[0070]
this 4th According to this embodiment example, the
[0071]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various embodiments can be adopted. For example, the second, 4th In each of the embodiments, the wind-
[0072]
The second, 4th In each of the embodiments, the wind-
[0073]
In the first embodiment, the
[0074]
Furthermore, the heat transfer suppression means as shown in the first embodiment (that is, the
[0075]
Further, a configuration may be provided in which purge gas heating means for heating the purge gas sprayed onto the
[0076]
【The invention's effect】
According to the present invention, the heat transfer suppressing means is provided, and the heat transfer suppressing means suppresses heat transfer during the formation of the epitaxial layer from the wafer upper surface side to the susceptor lower surface side via the lift pins. The temperature of the region facing the lift pins on the upper surface of the wafer can be prevented from lowering than the other regions during the formation of the wafer, and thus, the epitaxial layer caused by the temperature drop is opposed to the lift pins. It is possible to substantially avoid a drop in the area to be performed.
[0077]
The lift pin is configured to have a head portion accommodated in the through hole of the susceptor and a leg portion protruding downward from the susceptor, and the lift pin is 128 (W / m · K) lower than the thermal conductivity of the susceptor. ) If the material is less than the susceptor, the heat conductivity of the lift pin is worse than that of the susceptor, making it difficult for heat to be transferred from the upper side to the lower side of the lift pin. The flow of heat from the upper surface of the wafer to the lower surface side of the susceptor via the lift pins can be suppressed, and the drop of the epitaxial layer in the region facing the lift pins can be avoided as described above.
[0078]
Further, as described above, the lift pin is made of a material lower than 128 (W / m · K) lower than the thermal conductivity of the susceptor, and the lift pin has its upper surface aligned with the upper surface of the susceptor, and the through hole of the susceptor As described above, during the formation of the epitaxial layer, the flow of heat from the upper surface of the wafer to the lower surface side of the susceptor via the lift pins is suppressed as described above. In addition, since it is possible to avoid the problem that the temperature decrease in the region facing the through hole of the wafer is promoted by the gap inside the through hole, more reliably during the formation of the epitaxial layer, The temperature of the area facing the lift pins on the upper surface of the wafer can be prevented from lowering than the other areas, and the lift caused by the above temperature decrease It is possible to prevent a drop in the epitaxial layer in the region facing the emissions.
[0079]
In the case where the heat transfer suppression means is constituted by a windproof member provided around the leg portion of the lift pin, it is possible to prevent the purge gas flow flowing along the lower surface of the susceptor from blowing on the leg portion of the lift pin. This can prevent the heat of the legs of the lift pins from being dissipated by the wind. From this, it is possible to suppress the movement of heat from the upper surface of the wafer to the lower surface side of the susceptor via the lift pins due to the heat radiation of the legs, and the temperature of the region facing the lift pins on the upper surface of the wafer is different from the other It is possible to prevent lowering than the region, and it is possible to avoid the drop of the epitaxial layer in the region facing the lift pin due to this temperature decrease.
[0080]
The heat transfer suppression means is configured to include a pin heating means and a heating control unit, and the pin heating means and the heating control unit are configured to compensate for the heat radiation of the leg portion of the lift pin. Although heat is dissipated from the legs of the lift pins during the formation of the epitaxial layer, the heat dissipation is compensated by the heating of the legs by the pin heating means. The movement is eliminated, and this makes it possible to suppress the movement of heat from the upper surface side of the wafer to the lower surface side of the susceptor via the lift pins, and to prevent the epitaxial layer from dropping due to the heat movement.
[0081]
The pin heating means is formed by an infrared lamp, and a windproof member is provided around the leg portion of the lift pin. If the windproof member is formed of a transparent material, the windbreak member is used to lower the susceptor. It is possible to substantially prevent the air of the purge gas flowing on the side from blowing on the legs of the lift pins. In addition, since the windproof member is made of a transparent material, it does not interfere with the heating of the lift pin legs by the infrared lamp, and the heat radiated slightly from the lift pin legs is generated by the heating of the pin heating means. During the formation of the epitaxial layer, the heat transfer from the upper surface of the wafer to the lower surface side of the susceptor can be reliably suppressed during the formation of the epitaxial layer, and the drop of the epitaxial layer due to the heat transfer can be suppressed. It can be avoided almost certainly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a lift pin that is characteristic in the first embodiment.
FIG. 2 is a graph showing experimental results showing effects obtained from the characteristic lift pin configuration in the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory view showing a windproof member which is a characteristic heat transfer suppressing means in the second embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a pin heating unit and a heating control unit which are characteristic heat transfer suppression units in the third embodiment.
[Figure 5] Reference example It is explanatory drawing which shows a heat transfer suppression means characteristic in FIG.
[Fig. 6] Reference example It is explanatory drawing which shows the structural example of the means for preventing that a wafer lift auxiliary | assistant plug part falls from the top part of a pin shaft part, when the pin shaft part shown in FIG. .
FIG. 7 is an explanatory view showing the main components of the epitaxial wafer manufacturing apparatus in a schematic cross section.
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a susceptor.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a conventional problem.
[Explanation of symbols]
1 Epitaxial wafer manufacturing equipment
6 Susceptor
8 Through hole
10 Lift pin
10a Leg
10b Head part
16 Windproof material
17 pin heating means
18 Heating control unit
20 Wafer lift auxiliary stopper
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