JPH1167751A - 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】サセプタとウェーハの離間にワイヤを用いて均
一な保護膜を形成する保護膜付きシリコンウェーハ製造
方法およびその製造装置を提供する。 【解決手段】サセプタ３の表面に設けられたワイヤ製保
持手段５にシリコンウェーハ７を載置するので、サセプ
タ表面部２とシリコンウェーハ７間の離間距離がワイヤ
６により均一に保たれ、かつ線接触により最小限に接触
面積で接触ですみ、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となるため、シリコンウェーハ
７は均一温度に加熱され保護膜も均一に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
製造方法およびその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し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。

【００１４】さらに、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、ワイヤ製保持手段を網状にワイヤを張った治具にす
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。

【００１８】さらに、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、ワイヤ製保持手段を金属枠等の外枠にワイヤを網状
に張った治具に構成したものである。

【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を形成される。
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。

【００２５】なお、ワイヤ６の張り方および取付方法は
種々考えられる。図４に示すように、ワイヤ６を網状、
例えば周知の餅網状に張る場合には、サセプタ３より一
回り大きい金属枠等の外枠８を用意し、この外枠８にワ
イヤ６を張設して網状の治具９を作る。

【００２６】網状の治具９をワイヤ製保持手段として使
用する。この網状の治具９の使用方法は、室温で網状の
治具９にシリコンウェーハ７を載置した後、網状の治具
９をアルミニュウム製のサセプタ３に移載し、シリコン
ウェーハ７に保護膜を形成し、その後、この網状の治具
９を金属枠ごとサセプタ３上から取り外し室温迄冷却
し、その後シリコンウェーハ７を移載させることによ
り、高温でのウェーハ移載で発生する品質上の不都合を
排除することができる。

【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。

【００２８】また、例えば、ステンレス製のワイヤ製保
持手段を使用するときは、ワイヤ表面を酸化させて酸化
膜を形成し、ワイヤ製保持手段からの金属汚染を防止す
る。ステンレスワイヤに替えて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用いてもよい。

【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、ワイヤ表面にを酸化
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）＝０．１５
ｍｍ離間してワイヤ６上に載置される。

【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
膜が形成されるが、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、２
００ｍｍ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。

【００４５】さらに、このワイヤ製保持手段はサセプタ
よりひとまわり大きい金属枠等の外枠を用いてワイヤを
網状に張設し、この上にシリコンウェーハを並べる方法
を容易に用いることができる。

【００４６】これを用いることにより、シリコンウェー
ハの載置、および取り外しが室温で可能となり、ウェー
ハ吸着治具をテフロン等の樹脂製とすることができるこ
とから、吸着時の衝撃によるシリコンウェーハのキズ等
の損傷の発生を有効に防止できる利点もある。

【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
造方法の実施に用の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。

【図４】本発明に係わる保護膜付きシリコンウェーハ製
造方法の実施に用られるワイヤ製保持手段の治具の平面
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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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に片面に保
   護膜を形成す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. 【請求項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. 【請求項３】 ワイヤ製保持手段を網状にワイヤを張っ
   た治具に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. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 サセプタの表面部が平坦であるをことを
   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。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 ワイヤ製保持手段は金属枠等の外枠にワ
   イヤを網状に張った治具で構成したことを特徴とする請
   求項６記載の保護膜付きシリコンウェーハ製造装置。