(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル成長炉内を構成する部材に表面のタングステン濃度が管理されたSiCコーティング部材が使用されてなるエピタキシャル成長装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法であり、
前記SiCコーティング部材の表面から検出されるタングステン濃度が1×107atoms/cm2以上かつ2.1×109atoms/cm2以下に管理されてい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。
【請求項２】
エピタキシャル成長炉内を構成する部材に表面のタングステン濃度が管理されたSiCコーティング部材が使用されてなるエピタキシャル成長装置であり、前記SiCコーティング部材の表面から検出されるタングステン濃度が1×107atoms/cm2以上かつ2.1×109atoms/cm2以下に管理されていることを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャル成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、CCDやCISなどの撮像素子用基板として、シリコンウェーハ上にシリコン膜を気相成長させたシリコンエピタキシャルウェーハが使用されるようになってきている。このような撮像素子用のエピタキシャルウェーハでは、ウェーハ中の金属不純物のレベルを低くすることが重要である。ウェーハ内に金属不純物が存在すると白キズ（白点）と呼ばれる不良が発生してしまうからである。
【０００３】
一般に、エピタキシャルウェーハを製造するためには、高温でエピタキシャル層を気相成長させる。そのため、エピタキシャル層を成膜する時、エピタキシャル成長装置の反応炉内に金属不純物が存在すると、製造されたエピタキシャルウェーハが金属不純物による汚染を受けてしまう。これらの金属の汚染源としては、例えば、原料として用いるシリコン結晶やシリコン含有化合物の他に、エピタキシャル成長装置のメンテナンス（洗浄）時に付着した金属不純物、反応炉を構成する素材に含まれる金属不純物、装置及び配管系に通常用いられるステンレス成分等が考えられる。
【０００４】
ところで、エピタキシャル成長装置は定期的にメンテナンスする必要があり、そのメンテナンスでは、例えばエピタキシャル成長装置を大気開放して反応炉や配管の洗浄、反応炉内部材の交換等が行われる。また、エピタキシャルウェーハの製造を繰り返すと、次第に反応炉内にシリコン堆積物が堆積し、この堆積物がパーティクル等の発生原因となってしまう。そのため、定期的に反応炉内に堆積したシリコン堆積物を除去（炉内クリーニング）する必要がある。そのシリコン堆積物の除去方法として、反応炉内にHClガスを流して、そのHClガスで反応炉内を気相エッチングする方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、それらメンテナンスや気相エッチングの直後では、エピタキシャル成長装置の金属汚染度が一時的に悪化し、エピタキシャル成長を繰り返し、反応枚数を増やすことで汚染が低下していく。例えば製品の白キズ不良の場合は数100枚程度反応を行っていく間に徐々に改善されていくことが分かっている。従来は、メンテナンス直後の金属汚染度が大きい場合と小さい場合が不確定に発生し、メンテナンス後の汚染度が抑制できず汚染された低品位なエピタキシャルウェーハが得られるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８７９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、エピタキシャル成長装置に使用される部材の金属量を管理し、汚染の少ない高品位なエピタキシャルウェーハを安定して製造できるエピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャル成長装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、反応炉内でのエピタキシャルウェーハの金属汚染は、気相エッチングの直後に悪化することが分かっており、エピタキシャル反応炉を構成する部材に付着する金属が気相エッチングで用いられる塩化水素（HCl）等のプロセスガスによって腐食され、金属汚染(反応生成物)が発生しているためと考えた。そこで、エピタキシャルウェーハの金属濃度とそのエピタキシャルウェーハを反応させた反応炉構成部材自体の汚染度を評価することで、エピタキシャルウェーハの金属汚染、特にタングステンとSiC（炭化珪素）コーティング部材の交換に関係があることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
図１にSiCコーティング部材のICP-MS（ICP質量分析）における表面タングステン濃度と、その部材が取り付けられていたエピタキシャル反応炉で作製したエピタキシャルウェーハの表面タングステン濃度の関係を示した。SiCコーティング部材のICP-MSにおける表面タングステン濃度が2.1×109atoms/cm2以下ではエピタキシャルウェーハの表面タングステン濃度は検出下限値である1×107atoms/cm2以下であるが、SiCコーティング部材のICP-MSにおける表面タングステン濃度が2.1×109atoms/cm2よりも多いと、エピタキシャルウェーハの表面タングステン濃度が増加することが分かった。
【００１０】
すなわち、本発明では、上述の現象を考慮して、メンテナンス時のSiCコーティング部材交換において、SiCコーティング部材表面のタングステン濃度が管理された部材を使用することでメンテナンス直後に発生するエピタキシャルウェーハの金属汚染悪化が抑制されたエピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャル成長装置を提供するものである。
【００１１】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、エピタキシャル成長炉内を構成する部材に表面のタングステン濃度が管理されたSiCコーティング部材が使用されてなるエピタキシャル成長装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法であり、前記SiCコーティング部材の表面から検出されるタングステン濃度が1×107atoms/cm2以上かつ2.1×109atoms/cm2以下に管理されていることを特徴とする。
【００１２】
上述のSiCコーティング部材の表面タングステン濃度の管理範囲は1×107atoms/cm2以上かつ2.1×109atoms/cm2であり、1×107atoms/cm2より低い場合は検出下限値以下となり、管理値として使用できない。
【００１３】
本発明のエピタキシャル成長装置は、エピタキシャル成長炉内を構成する部材に表面のタングステン濃度が管理されたSiCコーティング部材が使用されてなるエピタキシャル成長装置であり、前記SiCコーティング部材の表面から検出されるタングステン濃度が1×107atoms/cm2以上かつ2.1×109atoms/cm2以下に管理されていることを特徴とする。
【００１４】
前記エピタキシャル成長炉内を構成する部材としては、サセプタが好適である。
【００１５】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャル成長装置では、前述のSiCコーティング部材の表面タングステン濃度が管理されることでエピタキシャルウェーハ表面の金属汚染度が一定レベル以下となる。これにより、汚染の少ない高品位なエピタキシャルウェーハを安定して製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エピタキシャル成長装置に使用される部材の金属量を管理し、汚染の少ない高品位なエピタキシャルウェーハを安定して製造できるエピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャル成長装置を提供することができるという著大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】SiCコーティング部材の表面タングステン濃度とエピタキシャルウェーハの表面タングステン濃度を示すグラフである。
【図２】エピタキシャル成長装置の側面断面概略図である。
【図３】エピタキシャル成長装置を使用したエピタキシャルウェーハの製造例を示した実施例と比較例のフローチャートである。
【図４】実施例と比較例におけるICP-MS表面タングステン濃度のウェーハ反応枚数による推移を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図２は、本発明に係るエピタキシャル成長装置の好適な一例として、枚葉式のエピタキシャル気相成長装置の側面断面図を示している。その気相成長装置は、シリコンウェーハの表面上にシリコン単結晶膜を気相成長させる装置（シリコンエピタキシャルウェーハを製造する装置）である。エピタキシャル成長装置では、例えばCCDやCISなどの撮像素子用基板に使用されるエピタキシャルウェーハが製造される。
【００１９】
エピタキシャル成長装置１は、SUS（ステンレス鋼）からなるチャンバーベース２とそれを上下から挟み、反応炉１０（チャンバー）を形成する透明石英部材３と反応炉１０の内部に設けられているチャンバーベース２を内側からカバーする不透明石英部材４とシリコンウェーハＷを水平に支持するサセプタ５とそのサセプタ５を回転させるサセプタ回転機構６を備えている。このサセプタ５を構成する部材としてSiCコーティング部材が用いられる。また、サセプタ回転機構はSUSからなり、シリコンウェーハＷの搬入搬出のため、シリコンウェーハＷを上下する機構を備えている。
【００２０】
反応炉１０には、反応炉１０内に原料ガス（例えばトリクロロシラン(TCS)）及びキャリアガス（例えば水素）を含む気相成長ガスを、サセプタ５の上側の領域に導入してサセプタ５上のシリコンウェーハＷの主表面上に供給するガス導入管７が設けられている。炉内クリーニングに使用されるHCl(塩化水素)ガスにも同じガス導入管が用いられる。また、反応炉１０には、ガス導入管７が設けられた側と反対側にガス排出管８が設けられており、前記気相成長ガスは、気相成長ガス流れ方向Ｇの方向に流れるように構成されている。
【００２１】
また、反応炉１０の上下には、エピタキシャル成長時にシリコンウェーハＷをエピタキシャル温度（例えば９００℃〜１２００℃）に加熱するヒーター９が設けられている。ヒーターは、水平方向に複数設けられている。ヒーターとしては例えばハロゲンランプが採用される。
【００２２】
上述したように、定期的に、エピタキシャル成長装置のメンテナンスやHCｌガスにより反応炉内を気相エッチング（炉内クリーニング）する必要がある。メンテナンスでは、エピタキシャル成長装置を大気開放し、反応炉内の部材を交換する場合があり、その際に表面の金属汚染が大きい部材に交換される可能性がある。特にSiCコーティング部材で構成されるサセプタはウェーハ製造中に気相エッチング処理が繰り返し行われており、徐々に消耗していくため、一定の反応頻度で交換する必要がある。交換時に表面の金属汚染が大きいSiCコーティング部材が炉内に持ち込まれた場合、気相エッチングが行われると、HCｌガスと持ち込まれた汚染源との反応で金属不純物の反応生成物が発生する、また、反応炉内に残留したHClにより腐食して金属不純物が発生する。そのため、メンテナンスや気相エッチング直後では一時的にエピタキシャル成長装置の金属汚染が悪化する。撮像素子などのデバイスは、エピタキシャル層中の金属不純物に非常に強い影響を受けるので、エピタキシャル成長装置の金属汚染悪化を抑制する必要があり、そのために本発明が実施される。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００２４】
（工程の説明）
次に、後述するエピタキシャル成長装置を使用したエピタキシャルウェーハの製造例の実施例と比較例の工程を説明する。図３は、かかる製造例の実施例と比較例の工程を示したフローチャートである。
【００２５】
先ず、表面のタングステン濃度が分かっていて、表面タングステン濃度が2.1×109atoms/cm2以下であるサセプタ（図３の実施例）と表面タングステン濃度が2.1×109atoms/cm2より多いサセプタ（図３の比較例）をそれぞれ1枚ずつ用意し、反応炉に取付ける（図３（ａ））。
【００２６】
次に、汚染評価用の半導体ウェーハの基板となるシリコンウェーハを準備する（図３（ｂ））。ここで準備するシリコンウェーハの直径、面方位、導電型、及び抵抗率等は特に限定されないが、例えば直径は、評価対象となるエピタキシャル成長装置で処理されるシリコンウェーハと同じにすることができる。また、このシリコンウェーハの表面の加工条件は標準的な条件でよいが、サンドブラスト処理や多結晶シリコン膜の形成など、汚染評価に影響を与える処理は避けることが好ましい。
【００２７】
その後、準備した基板を反応炉に搬送し、搬入する（図３（ｃ））。エピタキシャル層成膜時に原料ガスTCS１０L/minとキャリアガス水素５０L/minを流し、膜厚１０μｍのノンドープ層の反応を行いエピタキシャル成長させる（図３（ｄ））。このようにして作製した汚染評価用のエピタキシャルウェーハを搬出し（図３（ｅ））、前記汚染評価用のエピタキシャルウェーハに対して、ICP-MS法を用いて表面タングステン濃度を測定し（図３（ｆ））、エピタキシャル成長装置の汚染量を評価する（図３（ｇ））。
【００２８】
（実施例）
先ず、直径が２００ｍｍ、厚みが７２５μｍのシリコンウェーハを準備した。次に、評価対象のエピタキシャル成長装置を準備し、大気開放していわゆるメンテナンス作業を行った。その際に、前述で準備した表面タングステン濃度が2.1×109atoms/cm2以下であるサセプタ、具体的には表面タングステン濃度が8.8×108atoms/cm2であるサセプタをエピタキシャル成長装置に取付けた。
【００２９】
このようにメンテナンス作業を行ったエピタキシャル成長装置を準備した後、この装置を用いて上記のシリコンウェーハに対して上述した工程と同様にしてエピタキシャル成長を行い、汚染評価用のエピタキシャルウェーハを作製した。
【００３０】
さらに、上述した実施例と同じ方法でメンテナンス後、適当なウェーハ反応枚数の度に汚染評価用のエピタキシャルウェーハを作製した。なお、汚染評価用のエピタキシャルウェーハを作製していない間は、通常の製品に対してシリコンエピタキシャル層の成長を行うのと同じ順序で汚染除去用シリコンウェーハに対するエピタキシャル成長処理を行い続けた。
【００３１】
（比較例）
先ず、直径が２００ｍｍ、厚みが７２５μｍのシリコンウェーハを準備した。次に、前述の評価対象のエピタキシャル成長装置において、大気開放してメンテナンス作業を行った。その際に、前述で準備した表面タングステン濃度が2.1×109atoms/cm2より多いサセプタ、具体的には表面タングステン濃度が3.3×1010atoms/cm2であるサセプタをエピタキシャル成長装置に取付けた。
【００３２】
このようにメンテナンス作業を行ったエピタキシャル成長装置を準備した後、この装置を用いて実施例と同様に汚染評価用のエピタキシャルウェーハを作製した。さらに、メンテナンス後、適当なウェーハ反応枚数の度に汚染評価用の半導体ウェーハを作製した。なお、汚染評価用のエピタキシャルウェーハを作製していない間の処理についても実施例と同様とした。
【００３３】
このようにして作製した汚染評価用のエピタキシャルウェーハについて、ICP-MS法を用いて、表面タングステン濃度を測定した。図４はその測定結果を示したグラフであり、具体的には、実施例と比較例におけるエピタキシャルウェーハ表面のタングステン濃度の反応枚数0〜2000枚間における推移を示している。
【００３４】
図４に示される如く、実施例ではメンテナンス直後(反応枚数20枚)のエピタキシャルウェーハ表面タングステン濃度は検出下限値1.0×107atoms/cm2以下であり、メンテナンス直後でも検出されなかった。
【００３５】
一方で、比較例ではメンテナンス直後(反応枚数20枚)のエピタキシャルウェーハ表面タングステン濃度は2.7×107atoms/cm2であり、その後、反応枚数の経過と共に表面タングステン濃度は低くなり、反応枚数700枚で検出下限値である1.0×107atoms/cm2程度まで低下した。その後、反応枚数2000枚まで検出下限値以下となった。
【００３６】
以上より、本発明の実施例では、反応炉内に装備するSiCコーティング部材に、表面タングステン濃度が2.1×109atoms/cm2以下の部材を使用することで、メンテナンス直後のタングステン汚染の悪化を抑制できることが示された。なお、上記した実施例ではSiCコーティング部材はサセプタである。
【００３７】
このように、本実施例によれば、メンテナンス時に交換するSiCコーティング部材の表面タングステン濃度を管理することで、メンテナンス直後においてもエピタキシャルウェーハの金属汚染悪化を抑制できる。そのため、汚染の少ない高品位なエピタキシャルウェーハを安定して製造することができることを示している。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであったとしても本発明の技術的範囲に包含される。例えば、SiCコーティング部材を用いるエピタキシャル成長装置は枚葉式に限られず、縦型（パンケーキ型）、バレル型（シリンダー型）など各種気相成長装置にSiCコーティング部材を用いる場合にも本発明を適用できる。また、前述の実施形態ではSiCコーティング部材としてウェーハを戴置するサセプタを１例として挙げているが、SiCコーティング部材且つ、反応炉内に使用される部材であれば本発明を適用してもよい。例えば、SiCコーティング部材としては、ウェーハを支持する際に用いられるリフトピンなども適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１：エピタキシャル成長装置、２：チャンバーベース、３：透明石英部材、４：不透明石英部材、５：サセプタ、６：サセプタ回転機構、７：ガス導入管、８：ガス導出管、９：ヒーター、１０：反応炉、Ｇ：気相成長ガス流れ方向、Ｗ：シリコンウェーハ。
【図１】
0006565658.tif 000002
【図２】
0006565658.tif 000003
【図３】
0006565658.tif 000004
【図４】
0006565658.tif 000005