KR20170122277A - 서셉터, 에피택셜 성장 장치 및, 에피택셜 웨이퍼 - Google Patents

서셉터, 에피택셜 성장 장치 및, 에피택셜 웨이퍼 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 웨이퍼의 이면 및 모따기부에 리프트 핀 또는 서셉터와의 접촉에 기인하는 깊은 흠집을 발생시키지 않고, 또한, 서셉터로부터의 발진을 억제하는 것이 가능한 서셉터를 제공한다.　본 발명의 일 실시 형태의 서셉터(20)는, 서셉터 본체(30) 및 호 형상 부재(40A, 40B)를 포함한다. 카운터보링부(21)의 저면은, 호 형상 서셉터 부재의 표면(41A, 41B)의 전체와, 서셉터 본체의 표면의 일부(33)로 구성된다. 웨이퍼(W)를 반송할 때에, 리프트 핀(44)에 의해 상승되는 호 형상 부재(40A, 40B)의 표면의 전체가, 웨이퍼(W)의 이면의 외주부만을 면접촉으로 지지한다.

Description

서셉터, 에피택셜 성장 장치 및, 에피택셜 웨이퍼{SUSCEPTOR, EPITAXIAL GROWTH DEVICE, AND EPITAXIAL WAFER}
본 발명은, 에피택셜 성장 장치 내에서 웨이퍼를 올려놓기 위한 서셉터와, 당해 서셉터를 갖는 에피택셜 성장 장치와, 당해 에피택셜 성장 장치에 의해 제조 가능한 에피택셜 웨이퍼에 관한 것이다.
에피택셜 웨이퍼는, 반도체 웨이퍼의 표면 상에 에피택셜막을 기상 성장시킨 것이다. 예를 들면, 결정의 완전성이 보다 요구되는 경우나 저항율이 상이한 다층 구조를 필요로 하는 경우 등에는, 실리콘 웨이퍼 상에 단결정 실리콘 박막을 기상 성장(에피택셜 성장)시켜 에피택셜 실리콘 웨이퍼를 제조한다.
에피택셜 웨이퍼의 제조에는, 예를 들면 매엽식 에피택셜 성장 장치를 이용한다. 여기에서, 일반적인 매엽식 에피택셜 성장 장치에 대해서, 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 에피택셜 성장 장치(200)는, 상부 돔(11), 하부 돔(12) 및 돔 부착체(13)를 포함하는 챔버(10)를 갖고, 당해 챔버(10)가 에피택셜막 형성실을 구획한다. 챔버(10)에는, 그 측면의 대향하는 위치에 반응 가스의 공급 및 배출을 행하는 가스 공급구(15) 및 가스 배출구(16)가 형성된다. 한편, 챔버(10) 내에는, 웨이퍼(W)가 올려놓여진 서셉터(20)가 배치된다. 서셉터(20)는, 하방으로부터 서셉터 서포트 샤프트(50)에 의해 지지된다. 서셉터 서포트 샤프트(50)는, 주기둥(52)과, 이 주기둥(52)으로부터 방사상으로 등간격으로 연장되는 3개의 아암(54)(1개는 도시하지 않음)을 포함하고, 아암의 선단의 3개의 지지 핀(58)(1개는 도시하지 않음)으로 서셉터(20)의 이면 외주부를 끼워맞춤하여 지지한다. 또한, 서셉터(20)에는 3개의 관통공(1개는 도시하지 않음)이 형성되고, 3개의 아암(54)에도 관통공이 1개씩 형성되어 있다. 이들 아암의 관통공 및 서셉터의 관통공에는, 리프트 핀(44)이 삽입 통과된다. 리프트 핀(44)의 하단부는 승강 샤프트(60)에 지지된다. 챔버(10) 내에 반입된 웨이퍼(W)의 지지, 이 웨이퍼(W)의 서셉터(20) 상으로의 올려놓음 및, 기상 성장 후의 에피택셜 웨이퍼의 챔버(10) 외(外)로의 반출 시에는, 승강 샤프트(60)가 승강함으로써, 리프트 핀(44)이 아암의 관통공 및 서셉터의 관통공과 슬라이딩하면서 승강하고, 그 상단부에서 웨이퍼(W)의 승강을 행한다.
이러한 에피택셜 성장 장치에서는, 리프트 핀으로 직접 웨이퍼(W)를 지지하여, 들어올리게 된다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 이면의 리프트 핀이 맞닿는 부분에는, 리프트 핀이 상승하면서 닿아, 계속하여 리프트 핀의 상단부의 접촉이 유지된다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 이면의 당해 부분에, 깊이 0.5㎛를 초과하는 사이즈의 흠집(핀 마크)이 발생한다고 하는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 1에는, 리프트 핀으로 직접 웨이퍼를 지지하여, 들어올리는 것이 아니라, 서셉터의 일부에서 직접 웨이퍼를 들어올리는 기술이 기재되어 있다. 즉, 특허문헌 1의 도 2 및 도 3에는, 서셉터 본체(22)의 주연부에 형성한 오목부에 수용된 리프트 링(32)이, 리프트 핀(48)에 의해 서셉터 본체(22)로부터 상대적으로 들어올려져, 당해 리프트 링(32)으로부터 내측으로 돌출한 3개의 리프트 부재(36)가 웨이퍼의 엣지 부분을 지지하는 것이 기재되어 있다.
일본공개특허공보 2001-313329호
특허문헌 1의 기술에 의하면, 웨이퍼를 들어올릴 때에, 웨이퍼를 리프트 핀으로 국소적으로 지지하는 일 없이, 서셉터의 일부에서 웨이퍼의 엣지부를 지지하기 때문에, 웨이퍼의 이면에 리프트 핀에 기인하는 흠집을 발생시키는 것을 억제할 수 있다. 그러나, 리프트 링(32)으로부터 내측으로 돌출한 3개의 리프트 부재(36)(즉 돌기)에 의해, 점 접촉에 의해 웨이퍼의 모따기부(엣지부)를 지지하기 때문에, 웨이퍼의 모따기부에는 역시 깊이 0.5㎛를 초과하는 사이즈의 흠집이 발생하는 것이 우려된다. 또한, 특허문헌 1의 기술에는 이하와 같은 과제가 있는 것을 본 발명자들은 새롭게 인식했다.
즉, 특허문헌 1에서는, 리프트 링이 수용되는 오목부가, 서셉터 본체의 주연부의, 또한 웨이퍼의 엣지보다도 외측에 위치하고 있다. 그 때문에, 기상 성장시에는, 리프트 링의 표면이나, 오목부의 주위의 서셉터 본체 표면에도 소스 가스가 접촉하여 에피택셜막이 성장하고, 그 에피택셜막은, 리프트 링과 서셉터 본체의 수평 방향 이간부에도 연결되는 경우가 있다. 그 후, 리프트 링을 서셉터 본체로부터 상대적으로 들어올리면, 이간부에서 연결된 에피택셜막이 파단하여, 분진이 발생한다. 이 분진은, 제조한 에피택셜 웨이퍼의 표면에 부착하여, 다수의 결함을 일으키기 때문에, 그 억제가 요망된다.
그래서 본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 웨이퍼의 이면 및 모따기부에 리프트 핀 또는 서셉터와의 접촉에 기인하는 깊은 흠집을 발생시키지 않고, 또한, 서셉터로부터의 발진을 억제하는 것이 가능한 서셉터 및 에피택셜 성장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 리프트 핀 또는 서셉터와의 접촉에 기인하여 발생할 수 있는, 깊이 0.5㎛를 초과하는 흠집이 관찰되지 않는 에피택셜 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.
(1) 에피택셜 성장 장치 내에서 웨이퍼를 올려놓기 위한 서셉터로서,
상기 서셉터의 표면에, 상기 웨이퍼가 올려놓여지는 카운터보링(counterboring)부가 형성되고,
상기 서셉터는, 서셉터 본체와, 당해 서셉터 본체의 표면의 외주부에 형성된 2 이상의 오목부에 각각 올려놓여진 호(弧) 형상 부재를 갖고,
상기 카운터보링부의 저면이, 상기 호 형상 부재의 표면의 전체와, 상기 서셉터 본체의 표면의 일부로 구성되고,
상기 서셉터 본체에는, 상기 2 이상의 각 호 형상 부재의 이면을 지지하여 상기 2 이상의 각 호 형상 부재를 승강시키는 리프트 핀을 삽입 통과시키기 위한 2 이상의 관통공이 형성되고,
상기 웨이퍼를 상기 카운터보링부에 올려놓을 때 및 상기 웨이퍼를 상기 카운터보링부로부터 반출할 때에, 상기 리프트 핀에 의해 상승되는 상기 호 형상 부재의 표면의 전체가, 상기 웨이퍼의 이면의 외주부만을 면접촉으로 지지하는 지지면으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 서셉터.
(2) 상기 호 형상 부재의 수가 2이고, 표면에서 보아 대략 선대칭으로 위치하는 상기 (1)에 기재된 서셉터.
(3) 상기 리프트 핀이 상기 호 형상 부재에 고정되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 서셉터.
(4) 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 서셉터와, 상기 리프트 핀의 하단부를 지지하여 상기 리프트 핀을 승강시키는 승강 기구를 갖는 에피택셜 성장 장치.
(5) 웨이퍼 표면상에 에피택셜층이 형성된 에피택셜 웨이퍼로서, 상기 에피택셜 웨이퍼의 이면 및 모따기부를, 레이저 현미경을 이용하여 관찰한 경우에, 깊이 0.5㎛를 초과하는 흠집이 관찰되지 않는 에피택셜 웨이퍼.
(6) 상기 에피택셜 웨이퍼의 이면의 중앙부를 레이저 현미경을 이용하여 관찰한 경우에, 깊이 0.3㎛ 이하의 흠집이 관찰되지 않는, 상기 (5)에 기재된 에피택셜 웨이퍼.
본 발명의 서셉터 및 에피택셜 성장 장치는, 웨이퍼의 이면 및 모따기부에 리프트 핀 또는 서셉터와의 접촉에 기인하는 깊은 흠집을 발생시키지 않고, 또한, 서셉터로부터의 발진을 억제하는 것이 가능하다. 또한, 이 서셉터 및 에피택셜 성장 장치를 이용함으로써, 리프트 핀 또는 서셉터와의 접촉에 기인하여 발생할 수 있는, 깊이 0.5㎛를 초과하는 흠집이 관찰되지 않는 에피택셜 웨이퍼를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 서셉터(20)의 개략 단면도로서, 도 1(A)는 웨이퍼를 올려놓고 있지 않은 상태(도 2(C)의 I-I 단면도), 도 1(B)는, 도 1(A)의 카운터보링부(21)에 웨이퍼(W)를 올려놓은 상태, 도 1(C)는, 호 형상 부재(40A, 40B)로 웨이퍼(W)를 들어올린 상태를 나타낸다.
도 2(A)는, 도 1의 서셉터(20)에 있어서의 서셉터 본체(30)의 상면도이고, 도 2(B)는, 도 1의 서셉터(20)에 있어서의 호 형상 부재(40A, 40B)의 상면도이고, 도 2(C)는, 호 형상 부재(40A, 40B)를 서셉터 본체(30)의 오목부에 올려놓은 상태의 서셉터(20)의 상면도이다.
도 3은 도 1(C)의 확대 단면도이다.
도 4는 비교예에 의한 서셉터의, 도 3과 동일한 단면도이다.
도 5(A)는, 서셉터 서포트 샤프트(50)의 분해 사시도이고, 도 5(B)는, 승강 샤프트(60)의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 에피택셜 성장 장치(100)의 개략도이고, 웨이퍼(W)가 서셉터에 올려놓여진 상태(기상 성장시)를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 에피택셜 성장 장치(100)의 개략도이고, 호 형상 부재(40A, 40B)가 웨이퍼(W)를 들어올린 상태를 나타낸다.
도 8은 종래의 에피택셜 성장 장치(200)의 개략도이고, 리프트 핀(40)이 서셉터(20)에 대하여 하강한 상태(기상 성장시)를 나타낸다.
도 9(A)는 종래예, 도 9(B)는 발명예에 있어서, 에피택셜 실리콘 웨이퍼의 이면을 레이저 현미경으로 관찰한 화상이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 에피택셜 성장 장치(100)를 설명한다. 또한, 도 1∼도 3을 참조하여, 이 에피택셜 성장 장치(100)에 포함되는, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 서셉터(20)를 설명한다.
(에피택셜 성장 장치)
도 6 및 도 7에 나타내는 에피택셜 성장 장치(100)는, 챔버(10)와, 가열 램프(14)와, 도 1 및 도 2에도 나타내는 서셉터(20)와, 도 5(A)에도 나타내는 서셉터 서포트 샤프트(50)와, 도 5(B)에도 나타내는 승강 샤프트(60)를 갖는다.
(챔버)
챔버(10)는, 상부 돔(11), 하부 돔(12) 및 돔 부착체(13)를 포함하고, 이 챔버(10)가 에피택셜막 형성실을 구획한다. 챔버(10)에는, 그 측면의 대향하는 위치에 반응 가스의 공급 및 배출을 행하는 가스 공급구(15) 및 가스 배출구(16)가 형성된다.
(가열 램프)
가열 램프(14)는, 챔버(10)의 상측 영역 및 하측 영역에 배치되고, 일반적으로, 승강온 속도가 빠르고, 온도 제어성이 뛰어난, 할로겐 램프나 적외 램프가 이용된다.
(서셉터의 주요한 구성)
도 1 및 도 2를 참조하여, 서셉터(20)의 주요한 구성을 설명한다. 서셉터(20)는, 챔버(10)의 내부에서 웨이퍼(W)를 올려놓기 위한 원반상의 부재이다. 서셉터(20)는, 카본 그래파이트(흑연)를 모재로 하고, 그 표면을 탄화 규소로 코팅한 것을 사용할 수 있다. 도 1(A) 및 도 1(B)를 참조하여, 서셉터(20)의 표면에는, 웨이퍼(W)가 올려놓여지는 카운터보링부(21)가 형성되어 있다. 카운터보링부(21)의 개구단에 있어서의 직경은, 웨이퍼(W)의 직경을 고려하여 적절히 설정하면 좋고, 통상, 웨이퍼(W)의 직경보다도 1.0∼2.0㎜ 정도 크게 한다.
도 1(A)∼도 1(C)를 참조하여, 서셉터(20)는, 서셉터 본체(30)와, 이 서셉터 본체의 표면의 외주부에 형성된 2개의 오목부(31A, 31B)에 각각 올려놓여진 2개의 호 형상 부재(40A, 40B)를 갖는다.
도 1(A)∼도 1(C) 및 도 2(A)를 참조하여, 서셉터 본체(30)의 표면은, 표면 외주부(32)와, 웨이퍼 지지면(32A)과, 세로 벽면(32B)과, 표면 중심부(33)와, 오목부(31A, 31B)의 표면(저면(34A, 34B)을 포함함)을 포함한다. 표면 외주부(32)는, 도 1(A)에 나타내는 카운터보링부(21)의 주위에 위치한다. 웨이퍼 지지면(32A)은, 표면 외주부(32)의 내측에 위치하고, 웨이퍼(W)의 이면 주연부를 선 접촉으로 지지하는, 카운터보링부의 일부를 구성하는 경사면이다. 세로 벽면(32B)은, 웨이퍼 지지면(32A)의 내주단으로부터 연속하는, 카운터보링부의 일부를 구성하는 벽면이다. 표면 중심부(33)는, 세로 벽면(32B)으로부터 연속하고, 카운터보링부(21)의 저면의 일부를 구성한다. 오목부(31A, 31B)는, 호 형상 부재(40A, 40B)를 수용, 올려놓기 위해, 도 2(A)의 표면에서 보아 호 형상 부재(40A, 40B)와 동일한 형상을 갖는다. 오목부(31A, 31B)의 치수는, 호 형상 부재(40A, 40B)와 서셉터 본체(30)의 극간(클리어런스)이 필요 최소한(예를 들면 0.1∼1.0㎜ 정도)이 되도록 설정한다. 서셉터 본체(30)에는, 저면(34A, 34B) 및 이면을 연직 방향으로 관통하는 4개의 관통공(35)이 형성되어 있다. 4개의 관통공(35)에는, 후술하는 리프트 핀(44)이 삽입 통과된다.
도 1(A)∼도 1(C) 및 도 2(B)를 참조하여, 호 형상 부재(40A, 40B)는, 각각 표면(41A, 41B) 및 이면(42A, 42B)을 갖고, 필요 최소한의 극간(클리어런스)를 갖고 오목부(31A, 31B)에 각각 올려놓여지는, 상면에서 보아 호 형상의 부재이다. 도 1(A)에 나타내는 바와 같이, 표면(41A, 41B)은 카운터보링부(21)의 저면의 일부를 구성하고, 이면(42A, 42B)은 오목부의 저면(34A, 34B)에 각각 접촉, 지지된다. 웨이퍼(W)를 안정되게 지지하는 관점에서, 호 형상 부재의 외주면(43A, 43B)과, 내주면(45A, 45B)은, 상면에서 보아 동일한 곡률을 갖는 것이 바람직하고, 그 곡률은, 웨이퍼의 곡률의 80∼120％ 정도로 하는 것이 바람직하고, 100％인 것이 보다 바람직하다. 또한, 웨이퍼(W)를 안정되게 지지하는 관점에서, 2개의 호 형상 부재(40A, 40B)는, 도 2(C)에 나타내는 바와 같이 대략 선대칭에 위치하는 것이 바람직하다.
이면(42A, 42B)에서는, 각각 2개의 리프트 핀(44)이 연장되어 있다. 이들 합계 4개의 리프트 핀(44)은, 서셉터 본체에 형성된 4개의 관통공(35)에 각각 삽입 통과된다. 리프트 핀(44)은, 후술의 승강 샤프트(60)에 의해 연직 방향 상하로 승강됨으로써, 호 형상 부재의 이면(42A, 42B)을 지지하면서, 호 형상 부재(40A, 40B)를 서셉터 본체(30)에 대하여 착탈시킬 수 있다. 이 동작에 대해서는 후술한다. 호 형상 부재의 안정된 승강의 관점에서, 리프트 핀(44)은, 1개의 호 형상 부재에 대해 2개 설치되어 있는 것이 바람직하고, 이들 2개의 리프트 핀을 호 형상 부재의 양단부 근방에 설치하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서 리프트 핀(44)은, 호 형상 부재(40A, 40B)에 고정되어 있지만, 리프트 핀(44)은, 호 형상 부재(40A, 40B)에 고정되어 있지 않아도 상관없다.
도 1(A), 도 1(B)에 나타내는 바와 같이, 카운터보링부(21)의 저면이, 호 형상 부재의 표면(41A, 41B)의 전체와, 서셉터 본체의 표면의 일부(구체적으로는, 표면 중심부(33))로 구성된다. 즉, 호 형상 부재(40A, 40B)가 각각 오목부(31A, 31B)에 올려놓여지고, 웨이퍼(W)가 카운터보링부(21)에 올려놓여져 있는 상태에 있어서, 카운터보링부(21)의 표면 중 호 형상 부재의 표면(41A, 41B)의 전체와, 서셉터 본체의 표면 중심부(33)가, 웨이퍼(W)의 이면과 이간하면서 대향한다.
한편으로, 도 1(C)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 카운터보링부(21)에 올려놓을 때 및, 웨이퍼(W)를 카운터보링부(21)로부터 반출할(즉, 웨이퍼(W)를 반송함) 때는, 서셉터 본체(30) 및 호 형상 부재(40A, 40B)가 연직 방향으로 이간하고, 리프트 핀(44)에 의해 상승되는 호 형상 부재의 표면(41A, 41B)의 전체가, 웨이퍼(W)의 이면의 외주부만을 면접촉으로 지지하는 지지면으로서 기능한다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 이면 및 모따기부에, 리프트 핀 또는 서셉터와의 접촉에 기인하는 깊은 흠집이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 의하면, 제조한 에피택셜 웨이퍼의 이면 및 모따기부를, 레이저 현미경을 이용하여 관찰한 경우에, 깊이 0.5㎛를 초과하는 흠집이 관찰되지 않는다. 여기에서 본 명세서에 있어서 「웨이퍼의 이면의 외주부」란, 웨이퍼의 이면에 있어서, 웨이퍼 중심으로부터 웨이퍼 반경의 70％ 이상 떨어진 영역을 의미하는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「웨이퍼의 이면의 중앙부」란, 상기 웨이퍼의 이면의 외주부의 내측 영역, 즉, 웨이퍼 중심으로부터 웨이퍼 반경의 70％ 미만인 영역을 의미한다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 호 형상 부재(40A, 40B)가 웨이퍼(W)의 이면의 외주부만을 지지하기 때문에, 이면의 중앙부는 전혀 부재와의 접촉이 없다(점 접촉 뿐만 아니라, 면접촉도 없음). 그 때문에, 제조한 에피택셜 웨이퍼의 이면의 중앙부를, 레이저 현미경을 이용하여 관찰한 경우에, 깊이 0.3㎛ 이하의 흠집(접촉 흠집)도 관찰되지 않는다. 에피택셜 성장 처리 중, 웨이퍼(W)는 고온 열처리를 받음으로써 상 볼록 혹은 하 볼록으로 휘어지는 등의 현상이 일어난다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 이면 중앙부에 접촉 흠집이 존재하면, 그 흠집을 기점으로 슬립 전위가 발생하기 쉬워질 우려가 있지만, 본 실시 형태에서는 그 우려가 없다.
호 형상 부재(40A, 40B)에 지지된 웨이퍼(W)는, 도 2(C)에 나타내는 방향으로부터 삽입되는 ㄷ자형의 반송 블레이드(70)의 웨이퍼 지지부(72)에 의해 웨이퍼(W)의 이면 중심부가 지지되고, 챔버의 외로 반송된다. 호 형상 부재(40A, 40B)는, 반송 블레이드의 웨이퍼 지지부(72)와 간섭하지 않도록 배치된다.
호 형상 부재(40A, 40B)의 표면부 또는 호 형상 부재(40A, 40B)의 전체는, 부드러운 재료(글라시 카본)로 이루어지는 것으로 하는 것이 바람직하다. 웨이퍼(W)의 이면을 면접촉 지지할 때의 흠집 발생을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 서셉터 본체의 오목부(31A, 31B)의 저부와 호 형상 부재(40A, 40B)를 천공 구조로 하는 것도 바람직하다. 웨이퍼(W)의 이면으로의 수소 가스 돌아들어감을 촉진시켜, 웨이퍼 이면에서의 할로(halo)(흔적) 발생을 억제할 수 있기 때문이다.
(서셉터 서포트 샤프트)
도 5(A)를 참조하여, 서셉터 서포트 샤프트(50)는, 챔버(10) 내에서 서셉터(20)를 하방으로부터 지지하는 것이고, 주기둥(52)과, 4개의 아암(54)과, 4개의 지지 핀(58)을 갖는다. 주기둥(52)은, 서셉터의 중심과 거의 동축상에 배치된다. 4개의 아암(54)은, 주기둥(52)으로부터 서셉터(20)의 주연부 하방으로 방사상으로 연장되고, 각각 연직 방향으로 관통하는 관통공(56)을 갖는다. 또한, 본 명세서에 있어서 「서셉터의 주연부」란, 서셉터 중심으로부터 서셉터 반경의 80％ 이상 외측의 영역을 의미한다. 지지 핀(58)은, 4개의 아암(54)의 선단에 각각 설치되고, 서셉터(20)를 직접 지지한다. 즉, 지지 핀(58)은, 서셉터의 이면 주연부를 지지한다. 4개의 관통공(56)에는, 4개의 리프트 핀(44)이 각각 삽입 통과된다. 서셉터 서포트 샤프트(50)는, 석영으로 구성하는 것이 바람직하고, 특히 합성 석영으로 구성하는 것이 바람직하다. 단, 지지 핀(58)의 선단 부분은, 서셉터(20)와 동일한 탄화 규소로 구성하는 것이 바람직하다.
(승강 샤프트)
도 5(B)에 나타내는 바와 같이, 승강 기구로서의 승강 샤프트(60)는, 서셉터 서포트 샤프트의 주기둥(52)을 수용하는 중공을 구획하고, 이 주기둥(32)과 회전축을 공유하는 주기둥(62)과, 이 주기둥(62)의 선단에서 분기하는 4개의 지주(64)를 갖고, 이들 지주(64)의 선단부(66)에서 리프트 핀(44)의 하단부를 각각 지지한다. 승강 샤프트(60)는 석영으로 구성되는 것이 바람직하다. 승강 샤프트(60)가, 서셉터 서포트 샤프트의 주기둥(52)을 따라 연직 방향 상하로 움직임으로써, 리프트 핀(44)을 승강시킬 수 있다.
(에피택셜 웨이퍼의 제조 순서)
다음으로, 챔버(10) 내로의 웨이퍼(W)의 반입, 웨이퍼(W)로의 에피택셜막의 기상 성장 및, 제조된 에피택셜 웨이퍼의 챔버(10) 외로의 반출의 일련의 동작을, 도 6 및 도 7을 적절히 참조하여 설명한다.
도 2(C)에 나타낸 반송 블레이드(70)에 지지되어 챔버(10) 내에 반입된 웨이퍼(W)는, 리프트 핀(44)에 의해 들어올려진 호 형상 부재(40A, 40B)의 표면(41A, 41B)에 일단 올려놓여진다. 리프트 핀(44)의 상승 이동은, 이들 하단부를 지지하는 승강 샤프트(60)의 상승 이동을 통하여 행한다.
이어서, 서셉터 서포트 샤프트(50)를 상승시킴으로써, 서셉터 본체(30)를 호 형상 부재(40A, 40B)의 위치까지 이동하고, 웨이퍼(W)가 서셉터(20)의 카운터보링부(21)에 올려놓여진 상태로 한다. 그 후, 가열 램프(14)에 의해 웨이퍼(W)를 1000℃ 이상의 온도로 가열하는 한편, 가스 공급구(15)로부터 챔버(10) 내에 반응 가스를 공급하고, 소정의 두께의 에피택셜막을 기상 성장시켜, 에피택셜 웨이퍼를 제조한다. 기상 성장중은, 주기둥(52)을 회전축으로 하여 서셉터 서포트 샤프트(50)를 회전시킴으로써, 서셉터(20) 및 그 위의 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
그 후, 서셉터 서포트 샤프트(50)를 하강시킴으로써, 서셉터 본체(30)를 하강시킨다. 이 하강은, 리프트 핀(44)이 승강 샤프트(60)에 지지되어, 호 형상 부재(40A, 40B)가 서셉터 본체(30)로부터 이간할 때까지 행하고, 제조 후의 에피택셜 웨이퍼를, 리프트 핀(44)에 지지된 호 형상 부재(40A, 40B)의 표면(41A, 41B)에 지지해 둔다. 그리고, 챔버(10) 내에 반송 블레이드(70)를 도입하고, 리프트 핀(44)을 하강하여 반송 블레이드의 웨이퍼 지지부(72) 상에 에피택셜 웨이퍼를 올려놓는다. 이와 같이 하여, 에피택셜 웨이퍼를 호 형상 부재(40A, 40B)로부터 반송 블레이드(70)로 주고 받는다. 그 후, 반송 블레이드(70)와 함께 에피택셜 웨이퍼를 챔버(10) 외로 반출한다.
(서셉터의 특징 부분의 구성)
여기에서 본 발명의 특징적 구성인, 호 형상 부재(40A, 40B)의 위치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3을 참조하여, 본 실시 형태의 서셉터(20)에서는, 호 형상 부재의 표면(41A, 41B)의 전체가, 웨이퍼(W)의 이면과 대향한다. 즉, 도 2(C)도 함께 참조하여, 오목부(31A, 31B)의 전체 및, 호 형상 부재(40A, 40B)의 전체가, 웨이퍼(W)의 외주부의 바로 아래에서, 또한, 웨이퍼의 엣지부보다도 내측에 위치한다.
이러한 구성을 채용하는 것의 기술적 의의를, 종래예가 아닌 비교예를 나타내는 도 4와 대비하여 설명한다. 도 4에서는, 호 형상 부재(40A)의 표면은, 카운터보링부(21)의 주위에 위치하는 수평면(46A)과, 이 수평면(46A)의 내측에 위치하고, 웨이퍼(W)의 이면 주연부를 선 접촉으로 지지하는 웨이퍼 지지면(46B)과, 이 웨이퍼 지지면(32A)의 내주단으로부터 연속하는 세로 벽면(46C)과, 이 세로 벽면(46C)으로부터 연속하고, 카운터보링부(21)의 저면의 일부를 구성하는 수평면(46D)으로 이루어진다. 즉, 호 형상 부재(40A)는, 서셉터 본체(30)의 주연부의, 또한 웨이퍼(W)의 엣지부보다도 외측에까지 연재(延在)하여 위치한다. 그 때문에, 기상 성장시에는, 수평면(46A)과, 서셉터 본체의 표면 외주부(32)에도 소스 가스가 접촉하여 에피택셜막이 성장하고, 그 에피택셜막은, 수평면(46A)과 표면 외주부(32)의 수평 방향 이간부에서도 연결되는 경우가 있다. 그 후, 호 형상 부재(40A)를 서셉터 본체(30)로부터 상대적으로 들어올리면, 이간부에서 연결한 에피택셜막이 파단하여, 분진이 발생한다. 이 분진은, 제조한 에피택셜 웨이퍼의 표면에 부착되어, 다수의 결함을 일으킨다.
이에 대하여 도 3에 나타내는 본 실시 형태에서는, 호 형상 부재(40A, 40B)의 전체가, 웨이퍼(W)의 외주부의 바로 아래에서, 또한, 웨이퍼의 엣지부보다도 내측에 위치한다. 이 때문에, 호 형상 부재(40A, 40B)와 서셉터 본체(30)의 수평 방향 이간부에는, 에피택셜막이 성장하지 않고, 그 결과, 이 에피택셜막 기인의 분진은 발생하지 않는다.
실시예
(발명예)
도 1∼도 3에 나타내는 서셉터와, 도 6, 7에 나타내는 에피택셜 성장 장치를 이용하여, 상기한 순서에 따라서 에피택셜 실리콘 웨이퍼를 제조했다. 도 3에 있어서, 웨이퍼의 엣지와 카운터보링부 단부의 클리어런스는 1.25㎜, 오목부의 외측 단부와 웨이퍼의 엣지의 수평 방향 거리는 2.25㎜로 했다. 에피택셜 웨이퍼의 기판으로서는, 붕소 도프된 직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼를 이용했다.
(비교예)
도 4에 나타내는 서셉터를 이용한 이외는 발명예와 동일하게 하여, 에피택셜 실리콘 웨이퍼를 제조했다.
(종래예)
도 8에 나타내는 종래의 에피택셜 성장 장치를 이용하여, 에피택셜 실리콘 웨이퍼를 제조했다.
［기상 성장 조건］
에피택셜 웨이퍼의 제조는, 실리콘 웨이퍼를 챔버 내로 도입하고, 이미 서술한 방법으로 서셉터 상에 올려놓았다. 계속하여, 수소 가스 분위기 하에서 1150℃에서 수소 베이킹을 행한 후, 1150℃에서, 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리콘 에피택셜막을 4㎛ 성장시켜 에피택셜 실리콘 웨이퍼를 얻었다. 여기에서, 원료 소스 가스로서는 트리클로로실란가스를 이용하고, 또한, 도펀트 가스로서 디보란 가스, 캐리어 가스로서 수소 가스를 이용했다. 그 후, 이미 서술한 방법으로, 에피택셜 실리콘 웨이퍼를 챔버 외로 반출했다.
［이면 품질의 평가］
발명예 및 종래예로 제조한 에피택셜 웨이퍼 각각에 대해서, 공초점 레이저 현미경(배율：1000배)을 이용하여, 지지 부재(종래예에서는 리프트 핀, 발명예에서는 호 형상 부재)의 위치에 대응하는 이면 영역을 관찰했다. 그 결과를 도 9(A), 도 9(B)에 나타낸다. 도 9(A)로부터 명백한 바와 같이, 종래예에서는, 리프트 핀과의 접촉에 기인한다고 추측되는 다수의 손상이 관찰되었다. 이 시야 중의 모든 손상에 대해서, 깊이(Peak-Vallay값)를 측정한 바, 대다수의 손상에서는 깊이가 0.5㎛를 초과하고 있었다. 이에 대하여, 도 9(B)로부터 명백한 바와 같이, 발명예에서는 거의 흠집은 관찰되지 않고, 이 시야중에 관찰된 다소의 요철의 깊이를 측정한 바, 모두 0.5㎛ 이하였다. 즉, 발명예에서는, 0.5㎛를 초과하는 바와 같은 깊은 흠집은 전혀 관찰되지 않았다.
또한, 발명예의 에피택셜 웨이퍼는, 그 모따기부에 있어서도 깊이 0.5㎛를 초과하는 흠집은 관찰되지 않았다. 또한, 발명예의 에피택셜 웨이퍼는, 그 이면의 중앙부를 상기 레이저 현미경으로 관찰한 바, 깊이(Peak-Vallay값) 0.3㎛ 이하의 흠집도 관찰되지 않았다. 이에 따라, 에피택셜 웨이퍼 중앙부에 있어서의 슬립 전위의 발생을 확실히 방지할 수 있다.
또한, 발명예 및 비교예로 제조한 에피택셜 웨이퍼에 대해서, 표면 검사 장치(KLA-Tencor사 제조：Surfscan SP-2)를 이용하여, DCO 모드로, 리프트 핀의 위치에 대응하는 이면 영역을 관찰하고, 레이저 반사의 설정값 이상의 산란 강도를 갖는 영역의 면적(핀 마크 강도)을 측정하여, 에피택셜 웨이퍼 이면의 리프트 핀 기인의 흠집 부착을 평가했다. 그 결과, 비교예, 발명예 모두 0㎟이고, 에피택셜 웨이퍼의 이면에 리프트 핀에 기인하는 흠집은 확인되지 않았다.
［에피택셜 웨이퍼의 결함수의 평가］
발명예 및 비교예로 제조한 각 10매의 에피택셜 웨이퍼에 대해서, 표면 검사 장치(KLA-Tencor사 제조：Surfscan SP-2)를 이용하여, DCO 모드(Dark Field CompositeOblique 모드)로 에피택셜막 표면을 관찰하고, 직경이 0.25㎛ 이상인 LPD(Light Point Defect)의 개수를 조사했다. 이 측정 결과에 의해, 발진에 의한 파티클의 발생 상황을 평가할 수 있다. 그 결과, 비교예에서는 20.1개/웨이퍼(표준 편차 9.1)인데 대하여, 발명예에서는 6.4개/웨이퍼(표준 편차 3.7)로 감소해 있었다. 이는, 발명예에서는 서셉터로부터의 발진을 억제할 수 있었던 것을 나타내고 있다.
(산업 상의 이용 가능성)
본 발명의 서셉터 및 에피택셜 성장 장치는, 웨이퍼의 이면 및 모따기부에 리프트 핀 또는 서셉터와의 접촉에 기인하는 깊은 흠집을 발생시키지 않고, 또한, 서셉터로부터의 발진을 억제하는 것이 가능하기 때문에, 에피택셜 웨이퍼의 제조에 적합하게 적용할 수 있다.
100 : 에피택셜 성장 장치
10 : 챔버
11 : 상부 돔
12 : 하부 돔
13 : 돔 부착체
14 : 가열 램프
15 : 가스 공급구
16 : 가스 배출구
20 : 서셉터
21 : 카운터보링부
30 : 서셉터 본체
31A, 31B : 오목부
32 : 서셉터 본체의 표면 외주부
32A : 웨이퍼 지지면
32B : 세로 벽면
33 : 서셉터 본체의 표면 중심부
34A, 34B : 오목부의 저면
35 : 관통공
40A, 40B : 호 형상 부재
41A, 41B : 호 형상 부재의 표면
42A, 42B : 호 형상 부재의 이면
43A, 43B : 호 형상 부재의 외주면
44 : 리프트 핀
45A, 45B : 호 형상 부재의 내주면
50 : 서셉터 서포트 샤프트
52 : 주기둥
54 : 아암
56 : 관통공
58 : 지지 핀
60 : 승강 샤프트
62 : 주기둥
64 : 지주
66 : 지주의 선단부
70 : 웨이퍼 반송용 블레이드
72 : 웨이퍼 지지부
W : 웨이퍼

Claims (6)

  1. 에피택셜 성장 장치 내에서 웨이퍼를 올려놓기 위한 서셉터로서,
    상기 서셉터의 표면에, 상기 웨이퍼가 올려놓여지는 카운터보링부가 형성되고,
    상기 서셉터는, 서셉터 본체와, 당해 서셉터 본체의 표면의 외주부에 형성된 2 이상의 오목부에 각각 올려놓여진 호 형상 부재를 갖고,
    상기 카운터보링부의 저면이, 상기 호 형상 부재의 표면의 전체와, 상기 서셉터 본체의 표면의 일부로 구성되고,
    상기 서셉터 본체에는, 상기 2 이상의 각 호 형상 부재의 이면을 지지하여 상기 2 이상의 각 호 형상 부재를 승강시키는 리프트 핀을 삽입 통과시키기 위한 2 이상의 관통공이 형성되고,
    상기 웨이퍼를 상기 카운터보링부에 올려놓을 때 및 상기 웨이퍼를 상기 카운터보링부로부터 반출할 때에, 상기 리프트 핀에 의해 상승되는 상기 호 형상 부재의 표면의 전체가, 상기 웨이퍼의 이면의 외주부만을 면접촉으로 지지하는 지지면으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호 형상 부재의 수가 2이고, 표면에서 보아 대략 선대칭으로 위치하는 서셉터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 리프트 핀이 상기 호 형상 부재에 고정되어 있는 서셉터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 서셉터와,
    상기 리프트 핀의 하단부를 지지하여 상기 리프트 핀을 승강시키는 승강 기구를 갖는 에피택셜 성장 장치.
  5. 웨이퍼 표면 상에 에피택셜층이 형성된 에피택셜 웨이퍼로서, 상기 에피택셜 웨이퍼의 이면 및 모따기부를, 레이저 현미경을 이용하여 관찰한 경우에, 깊이 0.5㎛를 초과하는 흠집이 관찰되지 않는 에피택셜 웨이퍼.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에피택셜 웨이퍼의 이면의 중앙부를, 레이저 현미경을 이용하여 관찰한 경우에, 깊이 0.3㎛ 이하의 흠집이 관찰되지 않는, 에피택셜 웨이퍼.
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