KR20100102106A - 기상성장용 서셉터 및 기상성장 장치 - Google Patents

기상성장용 서셉터 및 기상성장 장치 Download PDF

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KR20100102106A
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쯔요시 니시자와
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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 웨이퍼 표면에 박막을 기상성장시키기 위한 기상성장 장치에 있어서 웨이퍼를 지지하기 위한 서셉터에 관한 것으로, 그 서셉터에는 웨이퍼를 수용할 수 있는 우묵한 부분이 형성되고, 그 우묵한 부분의 바닥면에는 메시패턴의 홈에 의해 다수의 방형 볼록부가 형성되어 있으며, 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주부에서의 홈 깊이가 중앙부보다 얕은 것을 특징으로 하는 기상성장용 서셉터에 관한 것이다. 이에 따라, 웨이퍼 외주부 온도 저하에 따른 막 두께 저하, 웨이퍼 재치시의 휨, 웨이퍼 이면 외주부로의 퇴적 등의 문제를 개선시킬 수 있다.

Description

기상성장용 서셉터 및 기상성장 장치{SUSCEPTOR FOR VAPOR PHASE EPITAXY AND VAPOR PHASE EPITAXY APPARATUS}
본 발명은, 기상(氣相)성장에 의한 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조에 있어서, 실리콘 단결정 기판을 재치하는 기상성장용 서셉터와, 이를 구비하는 기상성장 장치에 관한 것이다.
종래부터, 실리콘 단결정 기판(이하, 간단히 「웨이퍼」라고도 함)의 주표면 상에 실리콘 에피택셜층(이하, 간단히 「에피택셜층」이라고도 함)을 기상성장시켜 실리콘 에피택셜 웨이퍼(이하, 간단히 「에피택셜 웨이퍼」라고도 함)를 제조하는 방법이 알려져 있다.
이같은 에피택셜 웨이퍼의 제조는, 반응용기 내에 배치한 웨이퍼를 가열하면서 해당 웨이퍼의 주표면 상에 실리콘 원료 가스를 공급하여, 에피택셜층을 기상성장시킴으로써 행한다.
일반적으로 웨이퍼는 우묵한 부분(部)이 마련된 서셉터로 유지되면서 가열되지만, 서셉터의 우묵한 부분의 바닥면에 메시패턴의 홈이 형성되는 경우가 있다(일본 특개평 8-8198호 공보). 홈을 형성하는 주목적은 가스의 통로를 형성하는데 있는데, 웨이퍼 재치시의 위치 어긋남을 방지할 뿐만 아니라, 웨이퍼 취출시에 용이하게 서셉터로부터 떼어낼 수 있다는 효과가 있다.
그러나, 메시패턴의 홈 형상은, 웨이퍼 재치시의 휨이나 웨이퍼 외주부의 온도 저하나 이면 외주부로의 실리콘의 퇴적이라는 에피택셜 웨이퍼의 품질에 영향을 준다.
일반적으로, 매엽식 리액터에서는 스루풋을 향상시키기 위해, 웨이퍼의 재치를, 서셉터의 온도 400℃~900℃의 고온 상태에서 행한다. 이 때, 실온이었던 웨이퍼가 서셉터 상에서 급격하게 가열되므로, 순간적으로 1~15mm 정도의 휨이 생긴다. 웨이퍼 재치시의 휨은, 앞서 설명한 통상 가열시의 휨과 비교했을 때 100배 이상으로 훨씬 커서, 웨이퍼 이면 중심과 서셉터가 접촉됨으로써 흠집이 나거나, 웨이퍼가 웨이퍼 재치용 이재기와 접촉됨으로써 흠집이 나는 경우가 있다.
또한, 메시패턴의 홈이 형성되어 있는 서셉터는, 홈이 없는 서셉터와 비교했을 때, 웨이퍼 외주부의 온도가 저하되기 쉬운 경향이 있다. 웨이퍼 외주부의 온도가 저하되면 외주에서 에피택셜층의 막 두께가 쉽게 얇아져, 웨이퍼 면내의 막 두께 분포가 악화되는 원인이 된다.
또한, 웨이퍼 이면과 서셉터 사이에 들어온 실리콘 소스 가스가 웨이퍼 이면에 퇴적되어, 평탄도가 악화되는 경우가 있다(도 4 참조). 특히 이면에 산화막이 형성된 웨이퍼에서는 이면 최외주부의 0.5~1mm의 산화막을 제거하는 처리(노듈처리)가 행해지고 있지만, 산화막 제거 처리부분에 집중적으로 실리콘이 퇴적되므로, 이 경우에는 평탄도가 더욱 악화된다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼 외주부 온도 저하에 따른 막 두께 저하, 웨이퍼 재치시의 휨, 웨이퍼 이면 외주부로의 실리콘 퇴적 등의 문제를 개선하기 위한 기상성장용 서셉터와 이를 구비한 기상성장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨이퍼 표면에 박막을 기상성장시키기 위한 기상성장 장치에 있어서 웨이퍼를 지지하기 위한 서셉터로서, 그 서셉터에는 웨이퍼를 수용할 수 있는 우묵한 부분이 형성되고, 그 우묵한 부분의 바닥면에는 메시패턴의 홈에 의해 다수의 방형(方形)볼록부가 형성되어 있으며, 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주부에서의 홈 깊이가 중앙부보다 얕은 것을 특징으로 하는 기상성장용 서셉터이다.
이와 같이, 웨이퍼를 재치하는 우묵한 부분의 바닥면에 메시패턴의 홈에 의해 다수의 방형 볼록부가 형성되어 있는 서셉터에 있어서, 홈 깊이가 우묵한 부분의 바닥면에서 똑같지 않고, 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주부에서의 홈 깊이가 중앙부보다 얕은 기상성장용 서셉터라면, 웨이퍼 외주부의 온도 저하에 따른 막 두께 저하를 막고, 웨이퍼 재치시의 휨, 웨이퍼 이면 외주부로의 실리콘 퇴적을 개선시킬 수 있어, 고품질 에피택셜 웨이퍼를 얻을 수 있다.
또한, 상기 중앙부로부터 상기 외주부에 걸쳐 생기는 홈 깊이의 변화는, 연속적으로 얕아지는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 기상성장용 서셉터에 있어서, 웨이퍼 재치면인 우묵한 부분의 바닥면의 중앙부로부터 외주부에 걸쳐 생기는 홈 깊이의 변화가 연속적으로 얕아지는 것이라면, 중앙부와 외주부의 경계부에 있어서, 급격하게 온도가 변하여 에피택셜층의 막 두께가 급격하게 변할 우려가 없으며, 나노토폴로지(nanotopography)나 SEMI 규격의 평탄도의 정의 중 하나인 SFQR(Site flateness least square range)이 악화되는 것을 막을 수 있어, 고품질의 에피택셜 웨이퍼를 얻을 수 있다.
또한, 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주부에서의 가장 얕은 홈 깊이는 0.01~0.08mm의 범위이며, 상기 외주부보다 내측의 중앙부에서의 가장 깊은 홈 깊이는 0.1~0.5mm의 범위인 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 기상성장용 서셉터에 있어서, 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주부에서의 가장 얕은 홈 깊이가 0.01~0.08mm의 범위이며, 상기 외주부보다 내측의 중앙부에서의 가장 깊은 홈 깊이가 0.1~0.5mm의 범위이면, 웨이퍼의 외주부 온도 저하를 방지하고, 웨이퍼 이면 외주부로의 실리콘 퇴적을 개선시킬 수 있으며, 또한, 웨이퍼의 슬라이드나 휨을 방지할 수 있다.
또한, 상기 외주부와 상기 중앙부의 경계는 동심원상이고, 상기 외주부의 영역은 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주단으로부터 10mm~50mm의 범위인 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 기상성장용 서셉터에 있어서, 웨이퍼 재치면인 우묵한 부분의 바닥면의 외주부와 중앙부의 경계가 동심원상이고, 상기 외주부의 영역이 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주단으로부터 10mm~50mm의 범위이면, 서셉터로의 재치시 웨이퍼의 슬라이드나 휨이 개선되어, 균일성이 우수한 에피택셜 웨이퍼를 얻을 수 있다.
또한, 상기 서셉터는 흑연제 기재를 탄화규소로 피복시킨 것으로 이루어진 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 기상성장용 서셉터가, 흑연제 기재를 탄화규소로 피복시킨 것이라면, 수율이 높고, 불순물을 방출하기 어려움과 함께, 열전도성이나 내구성이 우수한 고품질의 서셉터로 할 수 있다.
또한, 본 발명은, 적어도, 상기의 기상성장용 서셉터를 구비하는 것을 특징으로 하는 기상성장 장치를 제공한다.
이와 같이, 적어도, 상기의 기상성장용 서셉터를 구비하는 기상성장 장치라면, 웨이퍼 외주부의 온도 저하에 따른 막 두께 저하를 막고, 웨이퍼 재치시의 휨, 웨이퍼 이면 외주부로의 실리콘 퇴적을 개선할 수 있어, 고품질의 에피택셜 웨이퍼를 얻을 수 있는 기상성장 장치가 된다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼 재치면에 메시패턴의 홈에 의해 형성된 다수의 방형 볼록부를 가지는 기상성장용 서셉터에 있어서, 홈 깊이가 웨이퍼 재치면에서 똑같지 않고, 중앙부보다 외주부 쪽이 얕아짐으로써, 웨이퍼 외주부 온도 저하에 따른 막 두께 저하, 웨이퍼 재치시의 휨, 웨이퍼 이면 외주부로의 실리콘 퇴적을 개선시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명에 관한 기상성장용 서셉터의 일례를 나타내는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 평면도, (c)는 볼록부 확대단면도, (d)는 볼록부의 정면(頂面) 확대도이다.
도 2는, 본 발명에 관한 기상성장 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은, 실시예, 비교예에서 제조한 서셉터를 나타내는 도면이다.
도 4는, 이면 외주부 실리콘 퇴적에 관한 설명도이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
종래, 우묵한 부분의 바닥면에 메시패턴의 홈이 형성된 서셉터에서는, 웨이퍼 외주부의 온도 저하에 따른 막 두께 저하, 웨이퍼 재치시의 휨, 웨이퍼 이면 외주부로의 실리콘 퇴적 등의 문제가 있었다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자는 다양한 서셉터의 메시패턴의 홈 형상에 대하여, 재치시 웨이퍼의 휨과 웨이퍼 외주온도 저하량 및 웨이퍼 이면부로의 실리콘 퇴적량에 대하여 검토하였다. 그 결과, 웨이퍼를 재치하는 우묵한 부분의 바닥면에 메시패턴의 홈에 의해 형성된 다수의 방형 볼록부를 가지는 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조용 서셉터에 있어서, 종래의 서셉터처럼 홈 깊이가 웨이퍼 재치면에서 똑같이 않고, 중앙부보다 외주부 쪽이 얕은 서셉터를 사용함으로써, 웨이퍼 외주부 온도 저하에 따른 막 두께 저하, 웨이퍼 재치시의 휨, 웨이퍼 이면 외주부로의 실리콘 퇴적을 개선할 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 에피택셜층의 면내 균일성의 개선, 휨으로 인한 흠집의 발생 억제, 이면으로의 퇴적의 개선에 따른 평탄도의 향상 등을 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1은 본 발명에 관한 기상성장용 서셉터의 일례를 나타내는 도면이다.
도 1(a)에 나타난 바와 같이, 서셉터(1)는, 예를 들어, 대략 원반형상으로 형성되고, 그 주표면에는, 해당 주표면 상에 웨이퍼를 수용하기 위한, 평면으로 보아 대략 원형상의 패임부인 우묵한 부분(2)이 형성되어 있다. 또한, 도 1(a), (b)에 나타난 바와 같이, 우묵한 부분의 바닥면(3) 상에 가스 통로로서 메시패턴의 홈이 마련되고, 다수의 방형 볼록부(6)가 형성되어 있다. 또한, 상기 서셉터(1)는, 우묵한 부분의 바닥면의 외주부(4)에서의 홈 깊이가 중앙부(5)에서의 홈 깊이보다 얕게 되어 있다(도 1(a) 참조).
또한, 도 1(c) 및 (d)는, 상기 서셉터(1)에서의 메시패턴의 홈에 의한 방형 볼록부(6)의 확대도이며, 이 홈은 0.6~2mm의 피치로 형성되고(도 1(c) 참조), 이 홈에 둘러싸여 형성되는 볼록부는 정면(頂面)이 0.1~0.5mm인 사방(四方) 정방형인 것이 바람직하다(도 1(d) 참조). 그리고 이 메시패턴의 홈은, 웨이퍼 재치시의 위치 어긋남을 방지하는 것 외에도, 웨이퍼 분리시에 서셉터(1)로부터 쉽게 떼어낼 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 서셉터(1)에 있어서, 중앙부(5)로부터 외주부(4)에 걸쳐 생기는 홈 깊이의 변화는, 연속적으로 얕아지는 것이 바람직하다. 중앙부로부터 외주부에 걸쳐 생기는 홈 깊이의 변화가 연속적인 것이라면, 경계부에서 급격하게 온도가 변하는 일 없이, 에피택셜층의 막 두께가 급격하게 변하여, 나노토폴로지나 SFQR을 악화시키는 것을 막을 수 있다. 이 같은 품질 악화를 피하기 위해서라도, 홈 깊이의 변화는 연속적으로 하는 것이 좋다.
웨이퍼 외주부의 온도 저하는, 홈의 깊이와도 관계가 있는데, 홈이 깊을수록 온도 저하가 큰 경향이 있다. 또한, 이면으로의 실리콘 퇴적도 홈이 깊을수록 퇴적되기 쉬운 경향이 있으므로, 외주부의 홈 깊이는 얕을수록 바람직하지만, 완전하게 홈을 없애지 않고 얕은 홈을 형성해 놓으면, 가스의 통로가 막히는 일은 없으며, 서셉터로의 재치시에 웨이퍼가 쉽게 슬라이딩 될 우려가 없다. 따라서, 우묵한 부분의 바닥면의 외주부(4)에서의 가장 얕은 홈 깊이는 0.01~0.08mm의 범위, 상기 외주부(4)보다 내측의 중앙부(5)에서의 가장 깊은 홈 깊이는 0.1~0.5mm의 범위인 것이 바람직하다. 이같은 서셉터라면, 웨이퍼 외주의 온도 저하를 방지하고, 이면으로의 실리콘 퇴적을 개선할 수 있으며, 또한, 웨이퍼의 슬라이드나 휨을 방지할 수 있다.
또한, 상기 서셉터(1)에 있어서, 우묵한 부분의 바닥면의 외주부(4)와 중앙부(5)의 경계는 동심원상이고, 상기 외주부(4) 영역은 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주단으로부터 10mm~50mm의 범위인 것이 바람직하다.
서셉터로의 재치시 웨이퍼의 슬라이드나 휨은, 웨이퍼 재치면의 홈이 깊을수록 개선된다. 따라서, 우묵한 부분의 바닥면에 있어서, 홈이 깊은 중앙부의 면적은 넓은 것이 좋다. 그러나, 중앙부의 면적을 너무 넓게 하면, 홈이 얕은 외주부 면적이 좁아져, 상술한 바와 같이 외주부의 온도 저하나 이면 외주부로의 실리콘 퇴적량의 증가 등의 문제가 있다. 따라서, 외주부의 영역은 우묵한 부분의 바닥면의 외주단으로부터 10mm~50mm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 외주부와 중앙부의 경계를 동심원상으로 함에 따라, 면내 균일성이 우수한 에피택셜 웨이퍼를 제조할 수 있다.
또한, 상기 서셉터(1)의 구성 재료로는, 기재에 흑연을, 피막에 탄화규소를 사용하는 것이 바람직하다. 기재로서 흑연의 사용이 바람직한 이유는, 개발 당초의 기상성장 장치의 가열방식의 주류가 고주파 유도 가열이었던 것과 관련있지만, 그 밖에도 고순도품을 쉽게 얻을 수 있는 점, 가공이 용이한 점, 열전도성이 우수한 점, 쉽게 파손되지 않는 점 등의 이점이 있기 때문이다. 단, 흑연은 다공질체이므로, 프로세스 중에 흡장가스를 방출할 가능성이 있으며, 또한, 기상성장 과정에서, 흑연과 원료가스가 반응하여 서셉터 표면이 탄화규소로 변하는 등의 문제가 있다. 그러므로, 표면을 처음부터 탄화규소의 피막으로 덮는 구성이 일반화되어 있다. 이 탄화규소의 피막은 통상 CVD(화학적 기상성장법)에 의해 50~200μm의 두께로 형성된다.
다음에, 본 발명에 관한 기상성장 장치의 일례를 도 2에 나타낸다. 도 2에 나타난 바와 같이, 기상성장 장치(11)는 투명석영으로 이루어진 반응용기(12)와 반응용기의 내부에 마련되어 실리콘 기판(웨이퍼)(W)을 상면으로 지지하는 서셉터(13)을 구비하고 있다. 이 기상성장 장치(11)에 구비되는 서셉터(13)는, 본 발명에 따른 서셉터로서, 예를 들어, 도 1에 나타내는 서셉터(1)를 사용할 수 있다.
반응용기(12)에는, 반응용기(12) 내에 원료가스(예를 들어, 트리클로로실란) 및 캐리어가스(예를 들어, 수소)를 포함하는 기상성장용 가스를 서셉터의 상측 영역에 도입하여 서셉터 상의 웨이퍼의 주표면 상에 공급하는 기상성장용 가스 도입관(14)이 마련되어 있다. 또한, 반응용기의 기상성장용 가스 도입관이 마련된 측과 동일한 측에는 반응용기에 퍼지가스(예를 들어, 수소)를 서셉터의 하측 영역에 도입하는 퍼지가스관(15)이 마련되어 있다.
또한, 반응용기의, 기상성장용 가스 도입관 및 퍼지가스 도입관이 마련된 측의 반대측에는, 반응용기 내의 가스(기상성장용 및 퍼지가스)가 배기되는 배기관(16)이 마련되어 있다.
반응용기 외부에는 반응용기(12)를 상측과 하측에서부터 가열하는 복수의 가열장치(17a, 17b)가 마련되어 있다. 가열장치로서는, 예를 들어, 할로겐 램프 등을 들 수 있다. 또한, 편의상 가열장치의 수량을 정하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 서셉터(13) 이면에는 서셉터(13)를 지지하는 서셉터 지지부재(18)가 마련되어 있다. 이 서셉터 지지부재는, 상하방향으로 이동 가능하며, 회전 또한 가능하다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 관한 기상성장용 서셉터를 포함하는 기상성장 장치(11)를 사용하여 아래와 같은 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 제조할 수 있다. 먼저, 투입온도(예를 들어, 650℃)로 조정한 반응용기(12) 내에 웨이퍼(W)를 투입하고, 그 주표면이 위를 향하도록, 서셉터 상면의 우묵한 부분(13a)에 재치한다. 여기서, 반응용기(12)에는 웨이퍼(W)가 투입되기 전단계부터, 기상성장용 가스 도입관(14) 및 퍼지가스관(15) 각각을 통하여 수소가스가 도입되고 있다. 그 다음, 서셉터(13) 상의 웨이퍼를 가열장치(17a, 17b)에 의해 수소 열처리온도(예를 들어, 1110~1180℃)까지 가열한다.
다음에, 웨이퍼(W)의 주표면에 형성되어 있는 자연산화막을 제거하기 위한 기상 에칭을 행한다. 또한, 이 기상 에칭은, 구체적으로는, 다음 공정인 기상성장 직전까지 행해진다.
그 다음, 웨이퍼(W)를 원하는 성장온도(예를 들어, 1060~1150℃)까지 강온시키고, 기상성장용 가스 도입관(14)을 통해 웨이퍼(W)의 주표면 상에 원료가스(예를 들어, 트리클로로실란)를, 퍼지가스 도입관(15)을 통해 퍼지가스(캐리어가스: 예를 들어, 수소)를 각각 대략 수평으로 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 주표면 상에 에피택셜층을 기상성장하여 에피택셜 웨이퍼를 제조한다. 또한, 퍼지가스는 원료가스보다 고압으로 공급된다. 이는 반응용기(12)와 서셉터(13) 사이의 극간으로부터 하측의 공간으로의 원료가스의 진입을 방지하기 위해서이다.
마지막으로, 에피택셜 웨이퍼를 취출온도(예를 들어, 650℃)까지 강온시켜, 반응용기(12) 밖으로 반출한다.
이와 같이, 본 발명에 관한 기상성장용 서셉터를 구비하는 기상성장 장치에서 에피택셜 웨이퍼를 제조한다면, 웨이퍼 재치면에 메시패턴의 홈에 의해 형성된 다수의 방형 볼록부를 가지는 기상성장용 서셉터에 있어서, 홈 깊이가 웨이퍼 재치면에서 일정하지 않고, 중앙부보다 외주부 쪽을 얕게 함으로써, 웨이퍼 외주부 온도 저하에 따른 막 두께 저하에 따른 에피택셜층의 막 두께 균일성의 열화, 웨이퍼 재치시의 휨에 의한 흠집 발생, 웨이퍼 이면 외주부로의 실리콘 퇴적에 의한 평탄도의 악화 등의 문제를 개선할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시예, 비교예를 들어 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
(실시예, 비교예)
실시예 1, 비교예 1, 2, 3으로서 도 3에 나타난 형상의 서셉터를 제조하고, 이들을 사용하여 에피택셜 웨이퍼를 제조하였다. 도 3(a)는, 종래 형상의 기상성장용 서셉터로서, 우묵한 부분의 바닥면의 홈 깊이는 전면일률로 0.1mm이다(비교예 1). 또한, 도 3(b)에 나타난 서셉터는 전면일률 0.02mm로 하였다(비교예 2). 또한, 도 3(c)에 나타난 바와 같이, 홈 깊이는 우묵한 부분의 바닥면의 직경 180mm까지의 중앙부 영역에서 0.1mm로 하고, 직경 180mm보다 외측은 홈이 없는 형상의 서셉터(비교예 3)로 제조하였다. 또한, 도 3(d)에 나타나는 바와 같이, 우묵한 부분의 바닥면의 홈 깊이를 직경 180mm까지의 중앙부 영역에서 0.1mm으로 하고, 그곳에서부터 외주측을 향하여 0.02mm로 경사적으로 변화시킨 형상을 가지는 서셉터(실시예 1)를 제조하였다.
또한, 상기 실시예 1, 비교예 1-3에서의 각 서셉터에 있어서, 탄화규소에 의한 피복의 두께는 100μm, 우묵한 부분의 직경은 208mm, 메시피치는 0.7mm, 홈의 폭은 0.4mm로 통일하였다.
(1) 외주온도 저하 개산(槪算)
먼저, 온도평가용 시험용 웨이퍼로서, 직경 200mm, 저항률 10Ω·cm, 주표면의 면방위 (100)인 p-형 실리콘 웨이퍼에 n형 불순물인 인을 이온주입한 것을 별도로 준비하였다. 이 이온주입은 이온가속에너지 500KeV, 도즈량 3.0×1014/cm2로 행하였다. 이온주입한 시험용 웨이퍼에, 온도특성을 기지(旣知)의 열확산로 내에서 30분간 열처리를 실시한 후, 시트저항을 측정하고, 시트저항으로부터 처리온도로 환산할 수 있도록 검정선을 미리 제조하였다.
그 다음, 실시예 1, 비교예 1-3의 서셉터를 사용하여, 상기 이온주입한 온도평가용 시험용 웨이퍼와 동일하게 처리한 평가용 웨이퍼를 소정 온도로 30분간 열처리한 후, 4 단침(短針) 측정기로 시트저항을 측정하고, 미리 얻은 검정선을 사용하여 온도로 환산하였다. 시트저항의 측정 위치는 웨이퍼의 외주단으로부터 5mm와 외주단으로부터 10mm의 위치로 하고, 그 차를 온도 저하량으로서 산출하였다.
또한, 상기의 실시예 1, 비교예 1-3의 서셉터 및 이를 구비하는 기상성장 장치를 사용하여, 직경 200mm, P형, 결정방위 <100>, 이면 CVD산화막 두께 500μm인 웨이퍼에, 노듈처리를 실시한 후, 비도프(non-dope)의 에피택셜층을 두께 70μm 성장시킨, 에피택셜 웨이퍼를 각각 제조하였다.
실시예 1, 비교예 1-3의 서셉터를 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼의 품질을, (2) 이면 외주부 실리콘 퇴적량 측정, (3) 웨이퍼 재치시의 휨에 의한 흠집 불량, (4) 웨이퍼 재치시의 슬라이드의 4패턴의 평가방법에 의해 평가하였다.
(2) 이면 외주부 실리콘 퇴적량 측정
이면 CVD산화막 상에는 실리콘이 퇴적되지 않고, 노듈처리부로부터 실리콘이 퇴적되므로, CVD산화막으로부터 노듈처리부의 높이 프로파일을 측정하였다.
(3) 웨이퍼 재치시의 휨에 의한 흠집 불량
에피택셜 성장후, 웨이퍼를 할로겐 램프 하에서 외관을 육안 검사하여, 흠집의 유무를 검사하였다.
(4) 웨이퍼 재치시의 슬라이드
상온 상태에서 웨이퍼를 서셉터 상에 재치했을 때에 웨이퍼가 우묵한 부분 내에서 슬라이딩 되는지 어떤지를 육안 검사로 평가하였다.
상기의 실시예 1, 비교예 1-3의 서셉터를 사용하여 행한 외주온도 저하 개산 결과와, 실시예 1, 비교예 1-3의 서셉터를 사용하여 제조된 에피택셜 웨이퍼에서의, 품질평가 결과를 표 1에 나타내었다.
홈 깊이 웨이퍼 외주온도 저하 이면 외주부 실리콘 퇴적량 웨이퍼 재치시 휨에 의한 흠집 불량 웨이퍼 재치시 슬라이드 그 밖의 품질
비교예 1 전면일률
0.1mm		 -1.6℃ 7.0㎛ 무 무
비교예 2 전면일률
0.02mm		 -0.5℃ 3.5㎛ 유 유
비교예 3 중앙부: 0.1mm
외주부:홈없음		 -0.2℃ 3.4㎛ 무 유 경계부에서 막 두께 단차 있음
실시예 1 중앙부: 0.1mm
외주부:0.02~0.1mm(경사상)		 -0.4℃ 3.5㎛ 무 무
표 1로부터, 실시예 1, 비교예 2, 3의 서셉터를 사용하여 제조된 에피택셜 웨이퍼는 비교예 1과 비교할 때 웨이퍼 외주온도의 저하가 작고, 이면 외주부로의 실리콘 퇴적량이 적은 결과가 나왔다. 한편, 우묵한 부분의 바닥면 전면에 일률로 0.1mm의 홈이 형성된 비교예 1의 서셉터에서는, 웨이퍼 외주온도가 현저하게 저하되었고, 이면 외주부로의 실리콘 퇴적량 또한 많았다. 특히, 외주부에 홈이 없는 비교예 3의 서셉터를 사용한 경우에, 외주온도 저하가 가장 작고, 실리콘 퇴적량도 적었다는 점에서, 웨이퍼 외주온도 저하는, 우묵한 부분의 바닥면의 외주부의 메시패턴의 홈 깊이가 얕을수록 저하가 작아지고, 이면 외주부 실리콘 퇴적은, 외주부의 홈 깊이가 얕을수록 퇴적량이 적어진다는 것을 알았다. 또한, 우묵한 부분의 바닥면의 중앙부의 홈 깊이는, 웨이퍼 외주온도 저하, 이면 외주부 실리콘 퇴적과는 관계가 없음이 명백해졌다.
한편, 웨이퍼 재치시의 휨에 의한 흠집 불량은, 중앙부의 메시패턴의 홈이 얕은 비교예 2에서만 발생하였다는 점에서, 중앙부의 홈 깊이가 깊은 쪽이 발생하기 어려워, 외주부의 홈 깊이는 영향을 받지 않는 다는 것을 알 수 있었다. 그러나, 비교예 3과 같이, 외주부의 홈을 완전히 없앤 경우, 웨이퍼의 슬라이드가 발생하는 것을 알았다. 이러한 점에서, 실시예 1과 같이, 외주부의 홈은 얕아도 형성해 놓으면 슬라이드가 발생하지 않는다는 것이 명백해졌다.
또한, 비교예 3과 같이, 급격하게 홈 깊이를 변화시키면, 에피택셜층의 막 두께 형상이 그 부위에서 변하여, 나노토폴로지와 같은 평탄성 품질에 영향을 끼칠 우려가 있다는 것을 알게 되었다. 그러므로, 홈 깊이를 변화시키는 경우에는, 급격하게 변화시키는 것이 아니라, 실시예 1과 같이 서서히 변화시키는 것이 바람직하다는 것이 명백해졌다.
이상의 결과로부터, 실시예 1과 같이, 웨이퍼 재치면인 우묵한 부분의 바닥면의 외주부의 홈 깊이가 중앙부보다 얕게 형성된 기상성장용 서셉터라면, 웨이퍼 외주부 온도 저하에 따른 막 두께 저하, 웨이퍼 재치시의 휨, 웨이퍼 이면 외주부로의 실리콘의 퇴적을 개선할 수 있다. 또한, 실시예 1과 같이, 우묵한 부분의 바닥면의 중앙부로부터 외주부에 걸쳐 홈 깊이를 연속적으로 얕아지도록 변화시킴으로써, 나노토폴로지와 같은 평탄성 품질에 영향을 끼칠 우려가 없어, 고품질의 에피택셜 웨이퍼를 제조할 수 있다는 것이 명백해졌다.
또한, 본 발명은, 상기 실시의 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시의 형태는 예시일 뿐, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 효과를 나타내는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 웨이퍼 표면에 박막을 기상성장시키기 위한 기상성장 장치에 있어서 웨이퍼를 지지하기 위한 서셉터로서, 그 서셉터에는 웨이퍼를 수용할 수 있는 우묵한 부분이 형성되고, 그 우묵한 부분의 바닥면에는 메시패턴의 홈에 의해 다수의 방형 볼록부가 형성되어 있으며, 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주부에서의 홈 깊이가 중앙부보다 얕은 것을 특징으로 하는 기상성장용 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙부로부터 상기 외주부에 걸쳐 생기는 홈 깊이의 변화는, 연속적으로 얕아지는 것을 특징으로 하는 기상성장용 서셉터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주부에서의 가장 얕은 홈 깊이가 0.01~0.08mm의 범위이며, 상기 외주부보다 내측의 중앙부에서의 가장 깊은 홈 깊이가 0.1~0.5mm의 범위인 것을 특징으로 하는 기상성장용 서셉터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외주부와 상기 중앙부의 경계는 동심원상이고, 상기 외주부의 영역은 상기 우묵한 부분의 바닥면의 외주단으로부터 10mm~50mm의 범위인 것을 특징으로 하는 기상성장용 서셉터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서셉터는 흑연제 기재를 탄화규소로 피복시킨 것으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 기상성장용 서셉터.
  6. 적어도, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 기상성장용 서셉터를 구비한 것을 특징으로 하는 기상성장 장치.
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