JP5834632B2 - Susceptor, vapor phase growth apparatus using the susceptor, and epitaxial wafer manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、サセプタ、該サセプタを用いた気相成長装置、およびエピタキシャルウェーハの製造方法に関し、特に、高い平坦性を有するエピタキシャルウェーハを製造することが可能なサセプタ、該サセプタを用いた気相成長装置、およびエピタキシャルウェーハの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a susceptor, a vapor phase growth apparatus using the susceptor, and an epitaxial wafer manufacturing method, and more particularly to a susceptor capable of manufacturing an epitaxial wafer having high flatness and a vapor phase growth using the susceptor. The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing an epitaxial wafer.
一般に、シリコンウェーハは、チョクラルスキー法(CZ法)等により単結晶シリコンを育成し、該シリコン単結晶をブロックに切断した後、薄くスライスし、平面研削(ラッピング)工程、エッチング工程および鏡面研磨(ポリッシング)工程を経て最終洗浄することにより得られる。その後、各種品質検査を行って異常が確認されなければ製品として出荷される。 In general, for silicon wafers, single crystal silicon is grown by the Czochralski method (CZ method), etc., the silicon single crystal is cut into blocks, and then sliced thinly, and then surface grinding (lapping), etching, and mirror polishing. (Polishing) It is obtained by final cleaning after the process. After that, various quality inspections are performed and if no abnormality is confirmed, the product is shipped as a product.
ここで、より高い結晶性や平坦性が要求される場合には、シリコンウェーハ上にエピタキシャル膜を更に成長させてエピタキシャルウェーハを製造する。具体的には、まず基板として用いるシリコンウェーハを気相成長装置の成長炉内に導入して該炉内に設けられたサセプタ上に載置し、基板温度を1000℃以上の温度に上昇させてシリコンソースガスを供給して、所定の厚さのエピタキシャル膜を成長させる。 Here, when higher crystallinity and flatness are required, an epitaxial film is further grown on the silicon wafer to manufacture the epitaxial wafer. Specifically, first, a silicon wafer used as a substrate is introduced into a growth furnace of a vapor phase growth apparatus and placed on a susceptor provided in the furnace, and the substrate temperature is raised to a temperature of 1000 ° C. or higher. A silicon source gas is supplied to grow an epitaxial film having a predetermined thickness.
高平坦度が要求されるシリコンウェーハのエピタキシャル成長は、枚葉処理によって膜厚均一性の向上が図られている。しかし、基板となるシリコンウェーハの周縁部に向って、エピタキシャル層の膜厚が減少する傾向があり、エピタキシャル膜の形成の際に平坦度を維持することは容易ではない。特にウェーハの周縁部では、エピタキシャル層の形成膜厚の急激な変化が生じやすく、エピタキシャル膜の平坦化は困難である。 In the epitaxial growth of silicon wafers that require high flatness, film thickness uniformity is improved by single wafer processing. However, the thickness of the epitaxial layer tends to decrease toward the peripheral edge of the silicon wafer serving as the substrate, and it is not easy to maintain flatness during the formation of the epitaxial film. In particular, at the peripheral edge of the wafer, an abrupt change in the formation thickness of the epitaxial layer is likely to occur, and it is difficult to planarize the epitaxial film.
そこで、特許文献1には、環状底面部14にテーパ処理を施し、環状底面部14の幅を変更することにより、エピタキシャル層膜厚を調整できる技術について記載されている。図1は、特許文献1に記載された従来のサセプタの断面図を示している。このサセプタ100の上面には、2段の座ぐり部11が形成されており、座ぐり部11は、ウェーハWを支持する上部座ぐり部12と、下部座ぐり部13とを有している。
Therefore,
ところで、近年、高純度のエピタキシャル膜を有するエピタキシャルウェーハが望まれている。そのため、サセプタの表面をシリコンコートすることにより、サセプタ基材からの汚染を防止する手法が採用されつつある。 Incidentally, in recent years, an epitaxial wafer having a high-purity epitaxial film has been desired. Therefore, a technique for preventing contamination from the susceptor base material by coating the surface of the susceptor with silicon is being adopted.
しかし、発明者が検討したところ、シリコンコートが施されたサセプタを用いてエピタキシャルウェーハを製造すると、環状底面部14の幅が大きい場合には、エピタキシャル膜の成長中にサセプタ上に堆積したポリシリコン膜がシリコンウェーハWの裏面に転写する、いわゆるマストランスファー(物質移動)と呼ばれる現象が発生し、ウェーハ周縁部の裏面側においてシリコン成長(裏面デポ)が数多く発生することが明らかとなった。
However, as a result of investigation by the inventors, when an epitaxial wafer is manufactured using a susceptor coated with silicon, when the width of the annular
そこで、発明者は、上記裏面デポを抑制する方途を検討したところ、環状底面部14の幅を小さくすることが有効であることを見出した。しかしながら、環状底面部14の幅を小さくしすぎると、今度はウェーハWのノッチ部Nからウェーハ裏面への原料ソースガスの回り込みが発生し、ノッチ部N近傍において、裏面デポを抑制できないことが新たな問題がとなっていた。
Then, the inventor examined the method of suppressing the said back surface deposit, and discovered that it was effective to make the width | variety of the annular
そこで、本発明の目的は、シリコンウェーハの周縁部に設けられたノッチ部近傍における裏面デポを抑制し、ノッチ部の周辺領域においても高い平坦性を有するエピタキシャルウェーハを製造することが可能なサセプタ、該サセプタを用いた気相成長装置、およびエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to suppress a back surface deposition in the vicinity of the notch portion provided in the peripheral portion of the silicon wafer, and to produce an epitaxial wafer having high flatness even in the peripheral region of the notch portion, An object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus using the susceptor and a method for manufacturing an epitaxial wafer.
発明者は、上記課題を解決する方途について鋭意検討した結果、上部座ぐり部12の環状底面部14にウェーハWを載置してエピタキャル装置内に原料ソースガスを供給した際、ウェーハWの周縁部に設けられたノッチ部Nから下部座ぐり部13内に流入する原料ソースガスの流入を抑制する、下部座ぐり部13の内周壁面の一部に下部座ぐり部13の内周壁面よりも内側に突出する突出部を設けることが有効であることを見出し、本発明を完成させるに到った。
As a result of intensive studies on how to solve the above-mentioned problems, the inventor placed the wafer W on the annular
即ち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
(1)エピタキシャル成長装置内でウェーハを載置するためのサセプタであって、上面にウェーハが載置される円形凹状の座ぐり部が形成され、前記座ぐり部は、前記ウェーハの裏面周縁部を支持する上部座ぐり部と、前記上部座ぐり部よりも中心側下段に形成された下部座ぐり部とを有する二段の座ぐり部で構成され、前記上部座ぐり部の環状底面部に前記ウェーハを載置して前記エピタキャル装置内に原料ソースガスを供給した際、前記ウェーハの周縁部に設けられたノッチ部から前記下部座ぐり部内に流入する前記原料ソースガスの流入を抑制する、前記下部座ぐり部の内周壁面の一部に前記下部座ぐり部の内周壁面よりも内側に突出する突出部が設けられており、前記上部座ぐりの環状底面部は、該環状底面部の中心に向けて下向きに傾斜させた傾斜面であることを特徴とするサセプタ。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
(1) A susceptor for mounting a wafer in an epitaxial growth apparatus, wherein a circular concave counterbore portion on which the wafer is mounted is formed on an upper surface, and the counterbore portion has a back surface peripheral portion of the wafer. It comprises a two-stage counterbore part having an upper counterbore part to be supported and a lower counterbore part formed at a lower center side than the upper counterbore part. Suppressing the inflow of the raw material source gas flowing into the lower spot facing portion from a notch portion provided on the peripheral edge portion of the wafer when the wafer is placed and the raw material source gas is supplied into the epitaxy apparatus, A protruding portion is provided on a part of the inner peripheral wall surface of the lower counterbore portion so as to protrude inward from the inner peripheral wall surface of the lower counterbore portion, and the annular bottom surface portion of the upper counterbore portion is the center of the annular bottom surface portion. Facing down Susceptor, characterized in that an inclined surface which is inclined.
(2)前記下部座ぐり部の内周壁面から前記突出部の先端までの距離が1mm以下であることを特徴とする前記(1)に記載のサセプタ。 (2) The susceptor according to (1), wherein a distance from an inner peripheral wall surface of the lower spot facing portion to a tip of the protruding portion is 1 mm or less .
(3)前記ウェーハの半径をr1とし、前記下部座ぐり部の内周壁の半径をr4とし、前記サセプタの中心から前記突出部先端までの距離をr5とし、前記ノッチ部の深さをd1としたとき、下記の式(B)を満足することを特徴とする前記(1)または(2)に記載のサセプタ。
r5≦(r1−d1)<r4 (B)
(3) The radius of the wafer is r1, the radius of the inner peripheral wall of the lower spot facing is r4, the distance from the center of the susceptor to the tip of the protrusion is r5, and the depth of the notch is d1. Then, the susceptor according to (1) or (2) , wherein the following formula (B) is satisfied.
r5 ≦ (r1-d1) <r4 (B)
(4)前記下部座ぐり部の底面に、前記サセプタの裏面側に貫通する貫通孔が複数箇所設けられていることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載のサセプタ。(4) In any one of the above (1) to (3), a plurality of through holes penetrating the back surface side of the susceptor are provided on the bottom surface of the lower spot facing portion. Susceptor.
(5)前記サセプタの表面がシリコン膜で被覆されていることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載のサセプタ。(5) The susceptor according to any one of (1) to (4), wherein a surface of the susceptor is covered with a silicon film.
(6)前記突出部は、前記内周壁面から水平方向に延びる上面を有する、前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載のサセプタ。(6) The susceptor according to any one of (1) to (5), wherein the protrusion has an upper surface extending in a horizontal direction from the inner peripheral wall surface.
(7)前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載のサセプタ上に、ノッチ部の位置を前記突出部の位置に対応させてウェーハを載置した状態で、前記ウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。 (7) The wafer surface is epitaxially mounted on the susceptor according to any one of (1) to (6) , with the wafer placed with the position of the notch corresponding to the position of the protrusion. A method of manufacturing an epitaxial wafer, comprising forming a film.
(8)前記エピタキシャル膜はシリコンエピタキシャル膜であり、前記サセプタ上に前記
ウェーハを載置する前に、前記サセプタ表面をシリコン膜で被覆しておくことを特徴とす
る前記(7)記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
(8) the epitaxial layer is a silicon epitaxial film, the epitaxial wafer of the (7), wherein prior to placing the wafer on the susceptor, characterized in that to keep the surface of the susceptor is coated with silicon film Manufacturing method.
(9)前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載のサセプタを有するエピタキシャル成
長装置。
(9) An epitaxial growth apparatus having the susceptor according to any one of (1) to (6) .
本発明によれば、下部座ぐり部の内周壁面の一部に下部座ぐり部の内周壁面よりも内側に突出する突出部を設けることにより、上部座ぐり部の環状底面部にウェーハを載置してエピタキャル装置内に原料ソースガスを供給した際、ウェーハの周縁部に設けられたノッチ部から下部座ぐり部内に流入する原料ソースガスの流入を抑制することができるため、ノッチ部近傍における裏面デポが抑制され、ひいてはノッチ部の周辺領域においても高い平坦性を有するエピタキシャルウェーハを得ることができる。 According to the present invention, by providing a protruding portion that protrudes inward from the inner peripheral wall surface of the lower counterbore portion on a part of the inner peripheral wall surface of the lower counterbore portion, the wafer is placed on the annular bottom surface portion of the upper counterbore portion. When the raw material source gas is supplied to the epitaxy apparatus after being placed, it is possible to suppress the inflow of the raw material source gas flowing into the lower counterbore portion from the notch portion provided at the peripheral portion of the wafer. Thus, an epitaxial wafer having high flatness can be obtained even in the peripheral region of the notch portion.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図2は、本発明によるサセプタを示す図であり、(a)は上面図、(b)は断面図である。ここで、図1に示した従来のサセプタ100と同じ構成には同じ符号が使用されている。本発明によるサセプタ1は、上面にウェーハWが載置される円形凹状の座ぐり部11が形成されており、この座ぐり部11は、ウェーハWの裏面周縁部を支持する上部座ぐり部12と、上部座ぐり部12よりも中心側下段に形成された下部座ぐり部13とを有する二段の座ぐり部で構成されている。ウェーハWは、上部座ぐり部12の環状底面部14に載置される。ここで、エピタキャル装置内に原料ソースガスを供給した際に、ウェーハWの周縁部に設けられたノッチ部Nから、下部座ぐり部13内に流入する原料ソースガスの流入を抑制する、下部座ぐり部13の内周壁面の一部に下部座ぐり部13の内周壁面よりも内側に突出する突出部15を設けることが肝要である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
2A and 2B are views showing a susceptor according to the present invention, in which FIG. 2A is a top view and FIG. 2B is a cross-sectional view. Here, the same reference numerals are used for the same components as those of the
図3は、ウェーハWが載置された状態のサセプタ1を示す図であり、(a)は上面図、(b)は断面図である。ウェーハWの周縁部の一部には、上述のように、V字状の切り欠きであるノッチ部Nが設けられており、このノッチ部Nを用いてウェーハWの位置合わせや方位合わせが行われている。ノッチ部Nは、例えば、紡錘形状をした砥石を使用して形成することができる。このようなノッチ部Nの形状は、SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International) M1−0707において規定されており、例えば、直径300mmのウェーハWの周縁部に90°に開いたV字状のノッチ部Nを、深さ:1mm、径:3mmのピンが入って位置合わせ等が可能なように形成される。
3A and 3B are diagrams showing the
ここで、サセプタ1の環状底面部14の幅を小さく設定しすぎると、ウェーハWのノッチ部Nからウェーハ裏面への原料ソースガスの回り込みが発生し、ノッチ部N付近の領域において、裏面デポを抑制することができない。そこで、突出部15を設けることにより、ウェーハWの表面側から流される原料ソースガスが、ノッチ部NからウェーハWの裏面側に回り込むことが抑制されて裏面デポが抑制され、ひいてはノッチ部Nの周辺領域においても高い平坦度を有するウェーハWを得ることが可能となるのである。以下、本発明によるサセプタ1の各構成について説明する。
Here, if the width of the annular
サセプタ1の素材としては、エピタキシャル膜の形成の際、サセプタ1からの汚染を低減するために、炭素基材の表面にシリコンカーバイド(SiC)をコーティングしたものを用いることが一般的であるが、サセプタ1全体がSiCで形成されても良い。または、表面がSiCでコーティングされていれば、内部には他の材料を含んで構成されていても良い。
さらに、このサセプタ1の表面をシリコン膜で被覆されていることが好ましい。これにより、サセプタ1からエピタキシャル膜への汚染を防止することができる。
As a material of the
Further, the surface of the
環状底面部14は、ウェーハWの周縁部を支持する。ここで、環状底面部14が水平面である場合、ウェーハWを面接触して支持することになるため、ノッチ部Nからの原料ソースガスの回り込みを抑制する点においては有利である。しかし、環状底面部14とウェーハWとの接触面積が大きいため、接触キズが発生する領域も大きい。ウェーハWには、品質が保証された製品保証領域が設定されており、例えば「外周全域において外周から2mm内側の領域」のように設定される。しかし、たとえ接触キズが品質保証領域の外に形成された場合であっても、キズが散見される場合には外観不良として製品出荷できなくなってしまう。
The annular
この接触キズを低減するためには、環状底面部14とウェーハWとの接触面積をできるだけ小さくすることが有効である。そのためには、環状底面部14に対してテーパ処理を施して、環状底面部14の中心に向けて下向きに傾斜させた傾斜面とし、ウェーハ裏面を線接触支持するように構成することが有効である。これにより、環状底面部14とウェーハWの周縁部との接触は線接触となり、接触面積が低減されるため、接触キズの発生を低減することができる。また、傾斜面とすることにより、ウェーハ裏面との間隔が長くなるため、マストランスファーによる裏面デポの発生も低減することができる。
In order to reduce this contact scratch, it is effective to make the contact area between the annular
ところで、ウェーハWの周縁部は、面取り加工が施されているのが通例である。この面取り加工により形成された面取り部Eの形状としては、ラウンド形状の他、テーパ形状、テーパ面角度が上下で異なる非対象面取り形状などが挙げられ、面取り部Eの幅は200〜500μm(300μm)程度の範囲に設定される。この面取り部Eには鏡面研磨処理が施されるが、面取り部Eの表面性状は周方向で均一ではなく微小な凹凸が存在する。そのため、面取り部Eを環状底面部14で支持すると、接触支持によるパーティクルの発塵などを招く虞がある。
By the way, the peripheral portion of the wafer W is usually chamfered. Examples of the shape of the chamfered portion E formed by the chamfering include a round shape, a taper shape, and a non-target chamfered shape in which the taper surface angle is different up and down, and the width of the chamfered portion E is 200 to 500 μm (300 μm). ) Is set within a range. The chamfered portion E is subjected to a mirror polishing process, but the surface property of the chamfered portion E is not uniform in the circumferential direction but has minute irregularities. For this reason, if the chamfered portion E is supported by the annular
また、面取り部Eをテーパ面で支持しようとすると、環状底面部14のテーパ面角度をかなり鋭角な面として面取り部Eを支持しなければならず、この場合、載置するウェーハWに傾きを生じやすく、ウェーハ表面全面に均一なエピタキシャル膜を成長させることが困難となる。
Further, if the chamfered portion E is to be supported by the tapered surface, the chamfered portion E must be supported with the taper surface angle of the annular
そこで、ウェーハWを上部座ぐり部12の環状底面部14で支持する場合、ウェーハWの面取り部Eを支持せずに、ウェーハ裏面を支持するように構成されている。具体的にはウェーハ裏面側の面取り部Eとウェーハ裏面との境界付近と環状底面部14が接触するように、ウェーハWが支持されることが好ましい。そのため、環状底面部14の水平面に対する傾斜角度を2°以下とすることが好ましい。
Therefore, when the wafer W is supported by the annular
突出部15は、下部座ぐり部13の内周壁面の一部に下部座ぐり部13の内周壁面よりも内側に突出するように設けられる。これにより、上述のように、エピタキャル装置内に原料ソースガスを供給した際に、ウェーハWの周縁部に設けられたノッチ部Nから、下部座ぐり部13内に流入する原料ソースガスの流入を抑制することができる。
The protruding
突出部15の形状や大きさは、少なくともノッチ部Nの直下の少なくとも一部を覆うように構成されていれば、ノッチ部Nから下部座ぐり部13内に流入する原料ソースガスの流入を抑制する効果があるが、図3(a)に示したように、ウェーハWの中心をサセプタ1の中心と一致させてサセプタ1上にウェーハWを載置して上面視した時に、突出部15がノッチ部Nの全ての領域を覆うように構成することが好ましい。
また、後述するように、突出部15がノッチ部Nの直下を覆わない場合でも、ノッチ部Nの直下を覆う場合と同様な突出部形状のものを採用すればよく、ウェーハ中心からノッチ部Nを結ぶ直線上に突出部15を配置すればよい。特に、突出部15のウェーハ径方向長さは、製品保証領域内に達しないようにすることが好ましい。
If the shape and size of the projecting
Further, as will be described later, even when the
このように、下部座ぐり部の内周壁面の一部に下部座ぐり部の内周壁面よりも内側に突出する突出部を設けることにより、上部座ぐり部の環状底面部にウェーハを載置してエピタキャル装置内に原料ソースガスを供給した際、ウェーハの周縁部に設けられたノッチ部から下部座ぐり部内に流入する原料ソースガスの流入を抑制することができるため、ノッチ部近傍における裏面デポが抑制され、ひいてはノッチ部の周辺領域においても高い平坦性を有するエピタキシャルウェーハを得ることができる。 In this way, a wafer is placed on the annular bottom surface of the upper counterbore part by providing a protruding part that protrudes inward from the inner wall surface of the lower counterbore part on a part of the inner wall surface of the lower counterbore part. When the raw material source gas is supplied into the epitaxy apparatus, it is possible to suppress the inflow of the raw material source gas flowing into the lower spot facing portion from the notch portion provided at the peripheral portion of the wafer. Deposition is suppressed, and as a result, an epitaxial wafer having high flatness can be obtained even in the peripheral region of the notch portion.
以上の本発明によるサセプタ1において、上部座ぐり部13の環状底面部14および突出部15は、予めウェーハWに設定される製品保証領域と製品除外領域との境界ラインLよりもウェーハWの径方向外側に位置することが好ましい。図4は、ウェーハWの中心をサセプタ1の中心と一致させてサセプタ1上にウェーハWを載置した状態の上面図である。ただし、説明のために、ウェーハWのノッチ部Nとサセプタ1の突出部15とは互いに180°回転されて配置されている。
In the
ここで、製品保証領域と製品除外領域との境界ラインLは、ウェーハWの外周形状に沿うように設定されるため、ノッチ部Nの周辺では、ウェーハWの他の周縁部よりもウェーハ径方向内側に設定されることになる。この製品除外領域の幅は、年々その狭小化の要求が厳しくなっており、従来は3mm程度であったものが、近年では2mmとなり、時には1mm程度が要求されているのが現状である。 Here, since the boundary line L between the product guarantee area and the product exclusion area is set along the outer peripheral shape of the wafer W, the wafer radial direction is closer to the periphery of the notch portion N than the other peripheral edge portion of the wafer W. It will be set inside. The width of the product exclusion area is becoming increasingly demanding for narrowing year by year. In the present situation, the width of the product exclusion area is conventionally about 3 mm, but in recent years it has become 2 mm, and sometimes about 1 mm.
上部座ぐり部12の環状底面部14とウェーハ裏面とが接触あるいは近接する領域では、マストランスファーによる裏面デポが発生し易い。そこで、製品保証領域の直下に上部座ぐり部12の環状底面部14および突出部15を位置させないようにする、換言すれば、ウェーハWの製品除外領域直下に下部座ぐり部13の内周壁を位置させることにより、マストランスファーによる裏面デポの発生を抑制することができる。
In the region where the annular
ここで、上述のように、製品保証領域の直下に上部座ぐり部12の環状底面部14および突出部15を位置させないようにする幾何学的要件について検討する。図4に示したように、ウェーハWの半径をr1、ウェーハWに設定された境界ラインLの半径をr2、境界ラインLのうちノッチ部Nに対応する境界ラインLの最小半径をr3、下部座ぐり部13の内周壁の半径をr4、サセプタ1の中心から突出部15の先端までの距離をr5とする。また、ノッチ部Nの深さをd1とする。
Here, as described above, the geometrical requirement to prevent the annular
上述のように、上部座ぐり部12の環状底面部14は、ウェーハWの周縁部を支持することから、r4<r1であることが必要である。また、製品保証領域の直下に突出部15を位置させないように、境界ラインLのうちノッチ部Nに対応する境界ラインLの最小半径r3は、突出部15の先端までの距離r5よりも小さいことが好ましい。即ち、r3<r5の関係を満足させることが好ましい。さらに、製品保証領域内における裏面デポの発生を抑制するために、ウェーハWに設定された境界ラインLの半径r2は、下部座ぐり部13の内周壁の半径r4よりも小さいことが好ましい。即ち、r2<r4の関係を満足させることが好ましい。以上から、下記の式(1)を満足させることにより、製品保証領域内における裏面デポの発生を抑制させることができることになる。
r2<r4<r1 かつr3<r5 (1)
As described above, since the annular
r2 <r4 <r1 and r3 <r5 (1)
本発明によるサセプタ1上に、ウェーハWを載置した際に、サセプタ1における突起部15と、ウェーハWのノッチ部Nとの間の位置関係は、大きく次の2つに分けることができる。即ち、図5に示すように、上部座ぐり部12の環状底面部14の幅がノッチ部Nの深さd1以上であり、突出部15がノッチ部Nの直下を覆わない場合と、図6に示すように、環状底面部14の幅がノッチ部Nの深さd1より小さく、突出部15がノッチ部Nの直下の少なくとも一部を覆う場合である。ここで、図5および6においては、環状底面部14はテーパ処理が施された傾斜面であるが、水平面であっても良い。
When the wafer W is placed on the
前者の場合、環状底面部14が傾斜面である場合には、ノッチ部Nから下部座ぐり部13内に原料ソースガスが流入するが、突出部15は、ノッチ部Nの直下を覆うことはできない。環状底面部14が水平面である場合でも同様であり、ノッチ部Nは環状底面部14により塞がれてはいるものの、微視的にはウェーハWと環状底面部14との間で原料ソースガスの流通が発生する。しかし、後述する実施例に示すように、図6のように突出部15を設けることにより、ウェーハ裏面上のノッチN周辺における裏面デポの発生が抑制されることが明らかとなった。
In the former case, when the annular
この理由は明らかではないが、恐らく、突起部15を設けることにより、ノッチ部Nから下部座ぐり部13内に進入する原料ソースガスのガス流に対する抵抗が、原料ソースガスと接触する表面部位が増大することにより増大し、原料ソースガスの流れ易さ(コンダクタンス)が低減されて、ガスの流入量が抑制されるためと考えられる。
The reason for this is not clear, but it is likely that by providing the
これに対して、後者の場合、エピタキャル装置内に原料ソースガスを供給した際に、上述のようにウェーハWの周縁部に設けられたノッチ部Nから、下部座ぐり部13内に原料ソースガスが流入して裏面デポが発生してしまう。そのため、ノッチ部Nの開口領域直下を覆うように、突出部15を設けることが有効となり、ノッチ部Nからの原料ソースガスの流入を抑制して裏面デポの発生を抑制することができる。
On the other hand, in the latter case, when the raw material source gas is supplied into the epitaxy apparatus, the raw material source gas is introduced into the lower
ここで、後者の場合にサセプタ1が満たすべき幾何学的条件は、上記の式(1)の条件に加えて、環状底面部14の幅がノッチ部Nの深さd1よりも小さいことから、(r1−d1)<r4であることが必要である。また、ノッチ部Nの開口領域直下を覆うように、突出部15を設けることが有効であることから、r5≦(r1−d1)の関係を満たすことが望ましい。以上から、下記の式(2)を満足させることにより、ノッチ部Nからの原料ソースガスの流入を抑制して裏面デポの発生を抑制することができる。
r5≦(r1−d1)<r4 (2)
Here, in the latter case, the geometric condition that the
r5 ≦ (r1-d1) <r4 (2)
このように、下部座ぐり部13の内周壁面の一部に下部座ぐり部13の内周壁面よりも内側に突出部15を設けることにより、上部座ぐり部12の環状底面部14の幅がノッチ部Nの深さd1より小さい場合はもちろん、上部座ぐり部12の環状底面部14の幅がノッチ部Nの深さd1以上であり、突出部15がノッチ部Nの直下を覆わない場合であっても、ノッチ部Nを介した原料ソースガスのウェーハ裏面への回り込みが抑制され、ウェーハ裏面上のノッチN周辺における裏面デポの発生を抑制することができる。
Thus, the width of the annular
また、本発明のサセプタ1において、下部座ぐり部13の底面に、サセプタ1の裏面側に貫通する貫通孔が複数箇所設けられていることが好ましい。即ち、ウェーハWをサセプタ1上に載置する場合、ウェーハは一旦、昇降リフトピン(図示せず)上に載せられ、リフトピンを下降させることにより、サセプタ1の座ぐり部11内に載置されるが、リフトピンを下降させた際、ウェーハWとサセプタ1との間に存在するガスが速やかに抜けず、ウェーハWが載置される位置がずれ易い問題がある。本発明では、突出部15とノッチ部Nを正確に位置合わせして、ウェーハWを載置する必要がある。そこで、下部座ぐり部13の底面に、サセプタ1の裏面側に貫通する貫通孔が複数箇所設けることにより、サセプタ1の環状底面部14にウェーハWをローディングする際に、サセプタ1とウェーハWとの間のガスがサセプタ1の裏面側に排出され、ウェーハWを所定の位置に正確に載置することができるようになる。
Moreover, in the
図7は、本発明によるサセプタ1を適用した気相成長装置2を示している。この気相成長装置2は、気密性を保持するためのアッパーライナー21およびローワーライナー22とを備え、アッパードーム23、ローワードーム24によってエピタキシャル成長炉が区画されている。このエピタキシャル成長炉の内部にウェーハWを水平に載置するためのサセプタ1が設けられている。大口径のエピタキシャルウェーハを製造する場合には、この図に示したような、枚葉式の気相成長装置を用いるのが一般的である。
FIG. 7 shows a vapor
この気相成長装置2を用いてエピタキシャルウェーハの製造を行うには、まず、ウェーハWをサセプタ1の環状底面部14に載置する。このとき、ウェーハWの周縁部に形成されたノッチ部Nと、サセプタ1に設けられた突出部15が重なるように配置することが肝要である。ここで、図5に示したような突出部15がノッチ部Nの直下を覆わない場合には、ウェーハ中心からノッチ部Nを結ぶ直線上に突出部15を配置すればよい。
次いで、加熱機構によってウェーハWを所定の温度まで加熱し、このサセプタ1を、ローターによって回転させながら原料ソースガスであるシリコンソースガスをサセプタ1の上面に沿って水平方向に供給して、ウェーハW上に所定の厚さを有するエピタキシャル膜を成長させることにより、エピタキシャルウェーハを製造することができる。
In order to manufacture an epitaxial wafer using the vapor
Next, the wafer W is heated to a predetermined temperature by a heating mechanism, and a silicon source gas as a raw material source gas is supplied in a horizontal direction along the upper surface of the
ここで、ウェーハWの周縁部に形成されたノッチ部Nと、サセプタ1に設けられた突出部15が重なるように配置されているため、ウェーハの周縁部に設けられたノッチ部から下部座ぐり部内に流入する原料ソースガスの流入を抑制することができ、ノッチ部近傍における裏面デポが抑制され、ひいてはノッチ部の周辺領域においても高い平坦性を有するエピタキシャルウェーハを得ることができる。
Here, since the notch part N formed in the peripheral part of the wafer W and the protruding
(発明例1)
以下、本発明の実施例について説明する。
図5に示したサセプタ1、即ち、環状底面部14の幅が、ノッチ部Nの深さd1以上であるサセプタ1を用いて、エピタキシャルウェーハを製造した。ここで、サセプタ1は、カーボン基材の表面にSiCコートしたものを用いた。また、エピタキシャルウェーハの基板としては、ボロンドープされた直径300mmのシリコンウェーハWを用いた。このシリコンウェーハWの周縁部は面取り加工が施されており、面取り部の幅d2は300μmとした。また、シリコンウェーハWの製品除外領域の幅は2mmとした。シリコンウェーハWをサセプタ1上に載置した際、ウェーハWの外周端から下部座ぐり部13の内周壁位置までの距離は1.5mm、ウェーハ外周端から突出部15先端までの距離は2.5mmであった。
エピタキシャルウェーハの製造は以下のように行った。即ち、まず、サセプタ1が適用された気相成長装置2において、原料ソースガスであるトリクロロシランガスを温度1150℃にて供給し、サセプタ1の表面に対してシリコンコートを施した。次いで、シリコンウェーハWを気相成長装置2内に導入し、サセプタ1の上部座ぐり部12上に載置した。その際、ウェーハ中心からノッチ部Nを結ぶ直線上に突出部15を配置した。続いて、1150℃にて、水素ガスを供給し、水素ベークを行った後、1150℃にて、シリコンのエピタキシャル膜を4μm成長させてエピタキシャルウェーハを得た。ここで、原料ソースガスとしてはトリクロロシランガスを用い、また、ドーパントガスとしてジボランガス、キャリアガスとして水素ガスを用いた。
(Invention Example 1)
Examples of the present invention will be described below.
An epitaxial wafer was manufactured using the
The epitaxial wafer was manufactured as follows. That is, first, in the vapor
(比較例1)
発明例1と同様に、エピタキシャルウェーハを製造した。ただし、サセプタとしては、突出部15が設けられていない従来のサセプタ100を使用した。それ以外の条件は、全て発明例1と全て同じである。
(Comparative Example 1)
Similar to Invention Example 1, an epitaxial wafer was manufactured. However, as the susceptor, a
(エピタキシャルウェーハの平坦度の評価)
上記のように製造した発明例および比較例のエピタキシャルウェーハの平坦度を評価した。その際、各エピタキシャルウェーハ上の各位置における厚さを測定し、SFQR(Site Front least sQares Range)を求めることにより評価した。SFQRは、ウェーハWの局所的な平坦度を示す指標である。具体的には、ウェーハWの各位置における基準面からの最大変位量の絶対値の和を算出することにより求められる。得られた結果を図8に示す。ここで、(a)は比較例1、(b)は発明例1のエピタキシャルウェーハについてのSFQRであり、各SFQRの値は、ノッチ部Nが下に配置されたウェーハの各位置に対応している。
(Evaluation of flatness of epitaxial wafer)
The flatness of the epitaxial wafers of the inventive examples and comparative examples manufactured as described above was evaluated. At that time, the thickness at each position on each epitaxial wafer was measured, and evaluation was performed by obtaining SFQR (Site Front Least SQ Range). SFQR is an index indicating the local flatness of the wafer W. Specifically, it is obtained by calculating the sum of absolute values of the maximum displacement from the reference plane at each position of the wafer W. The obtained result is shown in FIG. Here, (a) is SFQR for the epitaxial wafer of Comparative Example 1 and (b) is Invention Example 1, and the value of each SFQR corresponds to each position of the wafer with the notch portion N disposed below. Yes.
図8(a)に示したように、突出部が設けられていない従来のサセプタ100を用いた場合には、ノッチNの位置におけるSFQRの値は105nmと非常に高く、ノッチNの周辺領域におけるウェーハWの平坦度が低いことを示している。これに対して、図8(b)に示したように、本発明によるサセプタ1を用いた場合には、ノッチNの位置におけるSFQRの値は29nmへと大きく低減している。このことから、ノッチ部Nの周辺領域において、裏面デポが抑制され、エピタキシャルウェーハの高い平坦度がノッチNの周辺領域を含めて得られていることが分かる。
このように、本発明によるサセプタを用いることにより、ウェーハ周縁部に形成されたノッチ部から原料ソースガスのウェーハ裏面への回り込みを効果的に抑制することができ、ウェーハ裏面のノッチ部周辺領域におけるエピタキシャル膜の成長を抑制して高い平坦度を有するエピタキシャルウェーハを得ることができることが分かる。
As shown in FIG. 8A, when the
As described above, by using the susceptor according to the present invention, it is possible to effectively suppress the wraparound of the raw material source gas from the notch portion formed at the wafer peripheral portion to the wafer back surface, in the notch portion peripheral region on the wafer back surface. It can be seen that an epitaxial wafer having high flatness can be obtained by suppressing the growth of the epitaxial film.
(発明例2)
実施例1と同様に、エピタキシャルウェーハを製造した。ただし、サセプタ1としては、図6に示したサセプタ1、即ち、環状底面部14の幅が、ノッチ部Nの深さd1より小さいサセプタ1を用いた。また、シリコンウェーハWの製品除外領域の幅は1mmとした。シリコンウェーハWをサセプタ1上に載置した際、ウェーハWの外周端から下部座ぐり部13の内周壁位置までの距離は0.5mm、ウェーハ外周端から突出部15先端までの距離は1.5mmであった。
(Invention Example 2)
In the same manner as in Example 1, an epitaxial wafer was manufactured. However, as the
(比較例2)
発明例2と同様に、エピタキシャルウェーハを製造した。ただし、サセプタとしては、突出部15が設けられていない従来のサセプタ100を使用した。それ以外の条件は、全て発明例1と全て同じである。
(Comparative Example 2)
An epitaxial wafer was manufactured in the same manner as in Invention Example 2. However, as the susceptor, a
(エピタキシャルウェーハの平坦度の評価)
実施例1の場合と同様に、発明例2および比較例2の場合において、各エピタキシャルウェーハ上の各位置における厚さを測定し、SFQRを求めることにより、エピタキシャルウェーハの平坦度を評価した。得られた結果を図9に示す。ここで、(a)は比較例2、(b)は発明例2に対するSFQRであり、各SFQRの値は、ノッチ部Nが下に配置されたウェーハの各位置に対応している。
(Evaluation of flatness of epitaxial wafer)
As in the case of Example 1, in the case of Invention Example 2 and Comparative Example 2, the flatness of the epitaxial wafer was evaluated by measuring the thickness at each position on each epitaxial wafer and obtaining the SFQR. The obtained results are shown in FIG. Here, (a) is the SFQR for Comparative Example 2 and (b) is the invention example 2, and the value of each SFQR corresponds to each position of the wafer in which the notch portion N is disposed below.
実施例1の場合と同様に、突出部が設けられていない従来のサセプタ100を用いた場合には、図9(a)に示したように、ノッチNの位置におけるSFQRの値は172nmと非常に高く、ノッチNの周辺領域におけるウェーハWの平坦度が低いことを示している。これに対して、本発明によるサセプタ1を用いた場合には、図9(b)に示したように、ノッチNの位置におけるSFQRの値は94nmへと大きく低減している。このことから、ノッチ部Nの周辺領域において、裏面デポが抑制され、エピタキシャルウェーハの高い平坦度がノッチNの周辺領域を含めて得られていることが分かる。
As in the case of the first embodiment, when the
1 本発明によるサセプタ
2 気相成長装置
11 座ぐり部
12 上部座ぐり部
13 下部座ぐり部
14 環状底面部
15 突出部
21 アッパーライナー
22 ローワーライナー
23 アッパードーム
24 ローワードーム
100 従来のサセプタ
W ウェーハ
N ノッチ
E 面取り部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上面にウェーハが載置される円形凹状の座ぐり部が形成され、
前記座ぐり部は、前記ウェーハの裏面周縁部を支持する上部座ぐり部と、前記上部座ぐり部よりも中心側下段に形成された下部座ぐり部とを有する二段の座ぐり部で構成され、
前記上部座ぐり部の環状底面部に前記ウェーハを載置して前記エピタキャル装置内に原料ソースガスを供給した際、前記ウェーハの周縁部に設けられたノッチ部から前記下部座ぐり部内に流入する前記原料ソースガスの流入を抑制する、
前記下部座ぐり部の内周壁面の一部に前記下部座ぐり部の内周壁面よりも内側に突出する突出部が設けられており、
前記上部座ぐりの環状底面部は、該環状底面部の中心に向けて下向きに傾斜させた傾斜面である
ことを特徴とするサセプタ。 A susceptor for mounting a wafer in an epitaxial growth apparatus,
A circular concave counterbore part on which the wafer is placed is formed on the upper surface,
The counterbore part is composed of a two-stage counterbore part having an upper counterbore part that supports the peripheral edge of the back surface of the wafer, and a lower counterbore part formed at a lower center side than the upper counterbore part. And
When the wafer is placed on the annular bottom surface of the upper spot facing portion and the source gas is supplied into the epitaxy apparatus, it flows into the lower spot facing portion from a notch portion provided at the peripheral edge of the wafer. Suppress the inflow of the raw material source gas,
A protruding portion that protrudes inward from the inner peripheral wall surface of the lower counterbore part is provided on a part of the inner peripheral wall surface of the lower counterbore part ,
The susceptor according to claim 1, wherein the annular bottom surface portion of the upper counterbore is an inclined surface inclined downward toward the center of the annular bottom surface portion .
前記下部座ぐり部の内周壁の半径をr4とし、
前記サセプタの中心から前記突出部先端までの距離をr5とし、
前記ノッチ部の深さをd1としたとき、
下記の関係式(B)を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のサセプタ。
r5≦(r1−d1)<r4 (B) The radius of the wafer is r1,
The radius of the inner peripheral wall of the lower spot facing is r4,
The distance from the center of the susceptor to the tip of the protrusion is r5,
When the depth of the notch is d1,
The susceptor according to claim 1 or 2 , wherein the following relational expression (B) is satisfied.
r5 ≦ (r1-d1) <r4 (B)
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