(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理炉と、前記処理炉に形成され、前記処理炉内部に成膜用ガスを導入するガス導入口と、前記処理炉に形成され、前記成膜用ガスを排出するガス排気口と、前記処理炉内にありウェハを載置する環状ホルダーと、前記環状ホルダーを上面に配置し前記環状ホルダー以外の部分に開口部を有する回転体ユニットと、前記回転体ユニット内に設けられ前記環状ホルダーに載置されたウェハを加熱するヒーターとを備え、前記開口部が、前記回転体ユニット底部のみに形成されていることを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【請求項２】
前記開口部の面積が、ベースディスクの総面積の０．０００１％以上０．５％未満であることを特徴とする請求項１記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項３】
前記回転体ユニットを、５００ｍｉｎ−１以上の回転数で回転させることを可能とする回転装置を備えることを特徴とする請求項１または２記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項４】
前記回転体ユニット内に、前記環状ホルダーに載置されたウェハを加熱するインヒーターと、前記ウェハの外周部を加熱するアウトヒーターと、前記インヒーターおよび前記アウトヒーター下方に配置される遮蔽板とを備えることを特徴とする請求項１または３記載の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、エピタキシャル成長装置に係わり、特に、半導体ウェハ裏面への膜成長を抑制することを可能としたエピタキシャル成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高速バイポーラ、超高速ＣＭＯＳ等の半導体デバイスの製造において、不純物濃度や膜厚の制御された単結晶層のエピタキシャル成長技術は、デバイスの性能を向上させる上で、不可欠なものとなっている。
シリコンウェハ等の半導体基板に単結晶薄膜を気相成長させるエピタキシャル成長では、減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）が多く使用され、その中でＶＰＥ（Vapor phase epitaxial growthを含む）と称されるエピタキシャル成長装置が用いられている（特許文献１、特許文献２）。このうち、減圧ＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長装置について、図６を用いて説明する。
従来のエピタキシャル成長装置は、処理炉６０１と、処理炉内部に成膜用ガスを導入するガス導入口６０２と、成膜用ガスを排出するガス排気口６０３と、このガス排気口につながる第１の真空ポンプ６０４と、上述した処理炉内部に配置され、半導体ウェハ６０７を載置保持する環状ホルダー６０５をその上面に配置し回転する回転体ユニット６０６と、環状ホルダーに載置された半導体ウェハを加熱するヒーター６０８と、回転体ユニットを回転させる回転装置６０９と、回転体ユニットにつながる回転体ユニットの排気口６２０と、第２の真空ポンプ６２１とを備えている。
半導体ウェハ６０７を載置する環状ホルダー６０５について、環状ホルダーの替わりに加熱機構を有し、半導体ウェハ裏面全面に接するサセプタを使用することも考えうる。しかし、半導体ウェハ全面に接し、直接加熱するサセプタよりも、環状ホルダーと、半導体ウェハと離間したヒーター６０８の輻射熱による間接加熱機構の方が、半導体ウェハの温度均一性を保つ上ですぐれており望ましい。また、直接半導体ウェハを加熱するサセプタに比較して、半導体ウェハと離間したヒーターによる加熱の方が、半導体ウェハの昇降温を速くすることができ、スループットの観点からも望ましい。
もっとも、エピタキシャル成長中に、処理炉内の流量変動が生ずると、回転体ユニット６０６内と処理炉６０１内に圧力差が生じうる。このため、回転体ユニット６０６内の圧力が処理炉６０１内の圧力に対し、高圧になった場合には、環状ホルダー６０５に載置されている半導体ウェハ６０７が、内圧に押され環状ホルダーから外れてしまい、エピタキシャル成長が正常におこなわれないという問題が生ずる。この問題を回避するため、従来は、第２の真空ポンプ６２１を用いることにより排気口６２０から排気し、回転体ユニット内の圧力を、処理炉内の圧力に対し、６７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）〜２７０Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）程低く制御して、半導体ウェハが環状ホルダーから外れることを防止していた。
【０００３】
このように、処理炉内と回転体ユニット内の圧力差を制御することにより、半導体ウェハが環状ホルダーから外れることを防止することが可能になった。しかしながら、回転体ユニット内の圧力が常に、処理炉内の圧力よりも低いため、処理炉内の成膜用ガスが、半導体ウェハ６０７と環状ホルダー６０５との間隙や、回転体ユニット６０６の構成部材の間隙から流入し、本来単結晶膜の成膜を予定していない半導体ウェハ裏面にまで膜が成長するという問題が生じていた。そして、この問題は、回転体ユニットを高速で回転させる高速回転ＣＶＤ法により成膜するエピタキシャル成長装置（特許文献３）において、より顕在化していた。なぜなら、高速回転ＣＶＤ法による装置では、その特性上通常の装置よりも成膜用ガスの供給量を増大させることが可能なため、回転体ユニット内への成膜用ガス取り込みがより顕著になり、結果的に裏面への膜成長量が増大するからである。  このように、半導体ウェハ裏面への膜成長が生ずると、半導体ウェハ裏面の平坦性が失われるため、その後の製造工程において、例えば、リソグラフィー工程におけるデフォーカス、各種製造装置における半導体ウェハステージへのチャッキング不良や搬送不良など、多くの問題を引き起こす原因となる。そして、これを回避するために、裏面に成長した膜を後の工程で剥離することも考えられるが、工程が追加されることにより製造歩留まりの低下が生じ得るため好ましくない。  
また、従来技術に係るエピタキシャル成長装置においては、回転体ユニット内の圧力を制御するための第２の真空ポンプ６２１の導入が必要になり、製造装置が複雑化するという問題も生じていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９４２９６号公報
【特許文献２】特開２００２−８９８１号公報
【特許文献３】特開平８−２５５７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した如く、従来の技術において、例えば、リソグラフィー工程におけるデフォーカス、各種製造装置におけるウェハステージへのチャッキング不良や搬送不良などの多くの問題を回避するために、裏面に成長した膜を後の工程で剥離することも考えられるが、工程が追加されることにより製造歩留まりが低下し、好ましくないという問題がある。
また、従来技術に係るエピタキシャル成長装置においては、回転体ユニット内の圧力を制御する第２の真空ポンプの導入により、製造装置が複雑になるという問題も生じていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、半導体ウェハ裏面への膜成長を抑制することを可能とするエピタキシャル成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、処理炉と、前記処理炉に形成され、前記処理炉内部に成膜用ガスを導入するガス導入口と、前記処理炉に形成され、前記成膜用ガスを排出するガス排気口と、前記処理炉内にありウェハを載置する環状ホルダーと、前記環状ホルダーを上面に配置し前記環状ホルダー以外の部分に開口部を有する回転体ユニットと、前記回転体ユニット内に設けられ前記環状ホルダーに載置されたウェハを加熱するヒーターとを備え、前記開口部が、前記
回転体ユニット底部のみに形成されていることを特徴とするエピタキシャル成長装置である。
【０００８】
前記本発明において、開口部の面積が、ベースディスクの総面積の０．０００１％以上０．５％未満であることが好ましい。
【０００９】
前記本発明において、前記回転体ユニットを、５００ｍｉｎ−１以上の回転数で回転させることを可能とする回転装置を備えることが好ましい。
【００１０】
前記本発明において、前記回転体ユニット内に、前記環状ホルダーに載置された半導体ウェハを加熱するインヒーターと、前記半導体ウェハの外周部を加熱するアウトヒーターと、前記インヒーターおよびアウトヒーター下方に配置される遮蔽板とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体ウェハ裏面への膜成長を抑制することを可能とするエピタキシャル成長装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
[実施の形態１]
本発明に係るエピタキシャル装置は、処理炉に成膜用ガスのガス導入口およびガス排出口が設けられている。そして、処理炉内部には、半導体ウェハを載置する環状ホルダーをその上面に配置し、その環状ホルダー以外の部分に開口部を有する回転体ユニットが備えられている。このようなエピタキシャル装置の実施の形態について、添付図面に基づき説明する。
【００１３】
（装置構成）
図１は、本実施の形態に係るエピタキシャル成長装置を模式的に示した概略図である。
図１に示すように、本実施の形態のエピタキシャル成長装置は、従来のエピタキシャル装置と同様に処理炉１０１と、処理炉内部に成膜用ガス（反応ガス等）を導入するガス導入口１０２と、成膜用ガスを排出するガス排気口１０３と、成膜用ガス排気口１０３に接続して設けられ処理炉内部の内圧を制御する真空ポンプ１０４と、処理炉内部に配置され、半導体ウェハ１０７を載置する環状ホルダー１０５と、この環状ホルダーをその上面に配置し回転する回転体ユニット１０６と、この回転体ユニットを回転させる回転装置１０９とを備えている。
【００１４】
また、処理炉内部に配置された回転体ユニット１０６には、環状ホルダー１０５に載置された半導体ウェハ１０７を輻射熱により半導体ウェハ下部から間接的に加熱するヒーター１０８が備えられている。
【００１５】
そして、回転体ユニットには、その上面に配置された環状ホルダー以外の部分、例えば、回転体ユニット底部でなるベースディスク１１０に開口部１１１が設けられている。
図２に、この回転体ユニット底部であるベースディスクの平面図を示す。この図に示すように、例えば、開口部２１１は円形であり、ベースディスク２１０中心に対して６個点対称に配置されている。
なお、回転体ユニット底部は必ずしも円板状のベースディスクでなくとも、例えば、漏斗上や、半球状などの任意の形状を取りうる。
また、作用・効果の説明において後述するように、回転体ユニットの開口部は回転体ユニット底部に設けることがもっとも効果的であるが、必ずしも回転体ユニット底部に限らず、回転体ユニットの他の領域に設けることもできる。たとえば図３に示すように、回転体ユニットの側面に開口部３１１を設けても、あるいは図４に示すように、回転体ユニットを保持する回転軸４４０に開口部４１１を設けても差し支えない。また、その形状や配置についても、必ずしも円形や規則的な配置でなくとも、スリット状や格子状などを含む任意の開口形状や、不規則な配置とすることも可能である。
さらに、回転体ユニットには、回転体ユニット内の圧力を制御するための真空ポンプは設けられていない。
【００１６】
（作用・効果）
以下に、このように構成されたエピタキシャル成長装置の作用および効果について説明する。
処理炉１０１内では、処理される半導体ウェハ１０７が、環状ホルダー１０５上に載置され回転する。このとき、処理炉の上方から、半導体ウェハの上面に向けて、ソースガス、ドーパントガス、キャリアガス等の成膜用ガスが供給される。そして、半導体ウェハは半導体ウェハ裏面側より、インヒーター１０８によって加熱される。さらに、成膜用ガスは、加熱された半導体ウェハ１０７の上で反応し、半導体ウェハ面にエピタキシャル単結晶膜を成長させながら、処理炉１０１の底部に流下し、成膜用ガス排出口１０３から排出される。ここで、処理炉１０１内の圧力は真空ポンプ１０４によって、エピタキシャル成長を行う上での最適な条件に保たれるよう制御される。
【００１７】
この時、回転体ユニット１０６内部の圧力は、回転体ユニット底面に配置されるベースユニット１１０に開口部１１１が存在することにより、処理炉１０１内の圧力と同一に保たれる。
したがって、真空ポンプ１０４によって、処理炉１０１内の圧力が下げられたとしても、回転体ユニット内の圧力が相対的に上昇し、環状ホルダーに載置されている半導体ウェハ１０７が、内圧に押されて外れ、エピタキシャル成長が正常におこなわれないという問題が生ずることはない。
【００１８】
もっとも、回転体ユニット１０６に開口部１１１を設けたため、処理炉１０１内部から開口部１１１を介して、ソースガス、ドーパントガス、キャリアガス等の成膜用ガスが回転体ユニット内に流入し、半導体ウェハ１０７裏面に予期せぬエピタキシャル単結晶膜の成長が生ずることが考えられる。
しかし、半導体ウェハから離間した位置、好ましくは上述のとおり図１に示すように回転体ユニット１０６において半導体ウェハからもっとも離間したベースディスク１１０に、開口部１１１を設けることにより、半導体ウェハ１０７裏面へのエピタキシャル単結晶膜の成長を、効果的に抑制することが可能となる。
また、取り外しや交換の比較的容易なベースディスク１１０に開口部１１１を設けることにより、プロセス条件や装置構成に変更が生じても、その変更に対応した開口部の形状や配置の修正が容易になるという効果もある。
【００１９】
そして、開口部１１１をベースディスク１１０に設ける場合、開口部の面積をベースディスクの総面積の０．０００１％以上０．５％未満にすることが、回転体ユニットの機械的強度の低下を抑え、内外圧差による半導体ウェハの外れを防止しつつ、成膜用ガスの回転体ユニット内への流入すなわち半導体ウェハ裏面へのエピタキシャル単結晶膜成長を抑制する上で効果的であることが明らかになっている。
【００２０】
さらに、本実施の形態によれば、従来技術に要されていた回転体ユニット内の圧力を制御するための機構を設ける必要がないので、新たな排気口や真空ポンプの導入による製造装置自体の複雑化もなく、ひいては製造装置のコスト増加という問題を回避することも可能となる。
【００２１】
なお、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長装置を用いた気相エピタキシャル成長においては、上記装置構成を採る以外は、従来装置による成長方法と特に異なるところはなく、ほぼ同様の成長条件が採用されて差し支えない。また、処理炉の反応温度は、半導体ウェハの種類、成長させるエピタキシャル単結晶成膜の種類等によりそれぞれ相違するが、例えば、シリコンウェハ上にシリコンエピタキシャル膜を成長させる場合には、通常、１０００℃以上１２００℃以下程度の温度が採用される。さらに、膜形成に用いる半導体基板としては、典型的にはシリコンウェハであるが、炭化ケイ素基板等のシリコン以外の半導体基板も使用することができる。また、半導体基板上に形成される薄膜は、シリコン膜あるいはボロン、リンやヒ素等を不純物として含有する単結晶シリコン膜がもっとも一般的であるが、ポリシリコン膜又はその他の薄膜、例えば、ＧａＡｓ膜やＧａＡｌＡｓ膜等の化合物半導体でも支障なく適用されうる。また、上記気相成長に用いる成膜用ガスとしては、特に限定されことなく、通常のエピタキシャル成長法による膜形成で用いられる成膜用ガスを使用することができる。たとえば、不純物を含有するシリコン膜を成長させる場合は、シリコンソースガスとしてはＳｉＨ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２やＳｉＨＣｌ３、ドーパントガスとしては、Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３またはＡｓＨ３が通常用いられる。また、キャリアガスとしてはＨ２が通常用いられる。
【００２２】
[実施の形態１の変形例]
次に、実施の形態１の第１の変形例である、本発明を適用した、回転体ユニットを５００ｍｉｎ−１以上の回転数で回転させることを可能とする回転装置を備えたエピタキシャル成長装置について図１を用いて説明する。
【００２３】
（装置構成）
処理炉、ガス導入口、ガス排気口，真空ポンプ、環状ホルダー、開口部を有する回転体ユニット等の装置の基本的構成は、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００２４】
しかし、本変形例における、回転体ユニット１０６について、通常のエピタキシャル成長装置の回転数が５００ｍｉｎ−１より小さいのに対し、５００ｍｉｎ−１以上の回転数で回転させることを可能とする回転装置１０９を備える点で上述の実施の形態と異なっている。
【００２５】
（作用・効果）
このように、高い回転数で半導体ウェハを回転させてエピタキシャル成長を行う高速回転ＣＶＤ法では、半導体ウェハ直上に極薄の濃度境界層（バウンダリー・レイヤー）を設けることにより、高成膜速度かつ面内膜厚均一性の高いエピタキシャル単結晶膜成長が可能となる。
この高速回転ＣＶＤ法により成膜するエピタキシャル成長装置においては、半導体ウェハを高速回転させることにより単結晶成長が反応律速となることを抑制できるため、通常の装置よりも反応ガスの供給量を増大させることが可能となる。
このため、高速回転ＣＶＤ法を用いると、従来の処理炉内と回転体ユニット内に圧力差を設けて半導体ウェハの外れを防止するエピタキシャル成長装置では、半導体ウェハと環状ホルダーの間隙や、半導体ウェハ近傍での部材の間隙からの回転体ユニット内への成膜用ガス取り込みがより顕著になり、結果的に裏面への膜成長量が増大するという問題が生じていた。
【００２６】
しかし、本変形例において、実施の形態１同様、回転体ユニットの半導体ウェハから離間した部分に開口部をもうけることによって回転体ユニットの内圧を処理炉内と同一にすることで、反応ガスの流量が増大しても、半導体ウェハの裏面におけるエピタキシャル単結晶成長の膜厚増加料を最小限におさえることが可能となる。
したがって、高速回転ＣＶＤ法を用いるエピタキシャル単結晶成長装置において顕在化する半導体ウェハ裏面膜成長の問題を、本発明により最小化することが可能となる。
【００２７】
なお、本実施の形態１の変形例にかかるエピタキシャル成長装置を用いた気相エピタキシャル成長においては、上記装置構成を採る以外は、従来の成長方法と特に異なるところはなく、ほぼ同様の成長条件が採用されて差し支えない点については実施の形態１と同様である。
【００２８】
[実施の形態２]
次に、回転体ユニット内に、環状ホルダーに載置された半導体ウェハを加熱するインヒーターと、半導体ウェハの外周部を加熱するアウトヒーターと、インヒーターおよびアウトヒーター下方に配置される遮蔽板とを備えたエピタキシャル成長装置についての実施の形態を、添付図面に基づき説明する。
【００２９】
（装置構成）
図５は、本実施の形態に係るエピタキシャル成長装置を模式的に示した概略図である。
図５に示すように、処理炉５０１、ガス導入口５０２、ガス排気口５０３、真空ポンプ５０４、半導体ウェハ５０７を載置して回転する環状ホルダー５０５、回転体ユニット５０６と、回転体ユニットを回転させる回転装置５０９を備えている点においては上記実施の形態１と同様である。
【００３０】
また、処理炉内部に配置された回転体ユニット５０６には、実施の形態１同様、環状ホルダー５０１に載置された半導体ウェハ５０７を輻射熱により半導体ウェハ下部から間接的に加熱するインヒーター５０８が、備えられている。
加えて、本実施の形態においては、半導体ウェハの外周部を選択的に加熱するアウトヒーター５３１が、環状ホルダー５０５とインヒーター５０８の間に位置して設けられている。
さらに、本実施の形態においては、インヒーター５０８と回転体ユニット５０６のベースディスク５１０間に遮蔽板５３２が設けられている。
【００３１】
そして、実施の形態１同様、回転体ユニットには、その上面に配置された環状ホルダー以外の部分、例えば、回転体ユニット底面に配置されるベースディスク５１０に、図５に示すような開口部５１１が設けられている。
なお、実施の形態１同様、回転体ユニットの開口部は回転体ユニット底部に設けることがもっとも効果的であるが、必ずしも回転体ユニット底部に限らず、回転体ユニットの他の領域に設けることもできる。また、その形状や配置も、必ずしも円形や規則的な配置でなくとも、任意の形状または配置とすることが可能である点についても実施の形態１と同様である。
さらに、回転体ユニットには、回転体ユニット内の圧力を制御するための真空ポンプは設けられていない点についても実施の形態１と同様である。
【００３２】
（作用・効果）
以下に、このように構成されたエピタキシャル成長装置の作用および効果について説明する。
処理炉５０１内には、処理される半導体ウェハ５０７が環状ホルダー５０５上に載置され、回転する。このとき、処理炉５０１内の上方から、半導体ウェハ５０７の上面に向けて、反応ガス、ドーパントガス、キャリアガス等の成膜用ガスが供給される。そして、半導体ウェハ５０７全体が、半導体ウェハ裏面側よりインヒーター５０８により加熱される。さらに、半導体ウェハの周辺領域を選択的にアウトヒーター５３１により加熱する。成膜用ガスは、半導体ウェハ５０７の上で反応し、半導体ウェハ面にエピタキシャル単結晶膜を成長させながら、処理炉５０１の底部に流下し、成膜用ガス排出口５０３から排出される。ここで、処理炉５０１内の圧力は真空ポンプ５０４によって、エピタキシャル成長を行う上での最適な条件に保たれるよう制御される。
【００３３】
この時、実施の形態１同様、回転体ユニット５０６内部の圧力は、回転体ユニット底面に配置されるベースユニット５１０に開口部５１１が存在することにより、処理炉５０１内の圧力と同一に保たれる。
したがって、実施の形態１同様、真空ポンプ５０４によって、処理炉５０１内の圧力が下げられたとしても、回転体ユニット内の圧力が相対的に上昇し、環状ホルダーに載置されている半導体ウェハ５０７が、内圧に押されて半導体ウェハが外れ、エピタキシャル成長が正常におこなわれないという問題が生ずることはない。
【００３４】
もっとも、回転体ユニット５０６に開口部５１１を設けたため、処理炉５０１内部から開口部５１１を介して、ソースガス、ドーパントガス、キャリアガス等の成膜用ガスが回転体ユニット内に流入し、半導体ウェハ５０７裏面に予期せぬエピタキシャル単結晶膜の成長が生ずることが考えられる。
しかし、半導体ウェハから離間した位置、好ましくは図５に示すように、回転体ユニットの中では半導体ウェハからもっとも離間したベースディスク５１０に開口部５１１を設けることにより、半導体ウェハ裏面へのエピタキシャル単結晶膜の成長を抑制することが可能となる。
さらに、本実施の形態においては、開口部５１１から流入した成膜用ガスが半導体ウェハ５０７裏面にいたる経路上に、遮蔽板５３２と、アウトヒーター５３１とが設けられている。したがって、成膜用ガスの流れを遮断し、開口部５１１から半導体ウェハ５０７裏面に到達する成膜用ガス量を減少させることが可能となる。このことにより、さらなる半導体ウェハ裏面へのエピタキシャル単結晶膜の成長抑制が実現される。
【００３５】
さらに、アウトヒーター５３１を設けることによって、半導体ウェハ周辺部から環状ホルダー５０５への熱伝導による温度低下を補償し、半導体ウェハ温度の面内均一性を向上させ、半導体ウェハ表面のエピタキシャル単結晶膜厚の面内均一性を向上させるという効果が得られる。
加えて、遮蔽板５３２を設けることによって、インヒーター５０８およびアウトヒーター５３１の輻射熱の下方への熱損失を抑制し、装置の消費電力を削減するという効果も得られる。
【００３６】
そして、開口部５１１をベースディスク５１０に設ける場合、開口部の面積をベースディスクの総面積の０．０００１％以上０．５％未満にすることが、回転体ユニットの機械的強度の低下を抑え、内外圧差による半導体ウェハの外れを防止しつつ、成膜用ガスの回転体ユニット内への流入すなわち半導体ウェハ裏面への膜成長を抑制する上で効果的である点については、実施の形態１と同様である。
【００３７】
さらに、回転体ユニット内の圧力を制御するための真空ポンプを設けていないので、新たな排気口や真空ポンプの導入による製造装置のコスト増加という問題を回避することも可能となる点についても実施の形態１と同様である。
【００３８】
また、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長装置を用いた気相エピタキシャル成長においては、上記装置構成を採る以外は、従来の成長方法と特に異なるところはなく、ほぼ同様の成長条件が採用されて差し支えない点についても実施の形態１同様である。
【００３９】
以上、本実施の形態の装置構成を採ることにより、半導体ウェハ裏面の膜成長を実施の形態１より一層抑制しつつ、半導体ウェハ表面の単結晶膜厚面内均一性を向上させ、かつ、装置の消費電力を削減するという効果が得られる。
【実施例】
【００４０】
以下、図１、図２を参照しながら実施例、図６を参照しながら比較例を説明する。
（実施例）
図１は、前述のように本発明を適用したエピタキシャル成長装置である。本装置を用いて、半導体ウェハ表面にボロンを不純物として含有するシリコン膜をエピタキシャル成長させた。そして、この時に裏面に成長するシリコン膜の有無を成膜プロセス後に裏面側からSIMSによって分析することにより判定した。また、同時に、成膜プロセス中に環状ホルダーからの半導体ウェハの外れが生ずるか否かも確認した。
本実施例で用いたエピタキシャル成長装置は、図１に示すように回転体ユニットのベースディスク１１０に開口部１１１を有する。そして、開口部は、図２に示すようにベースディスクに６個配置され、その開口部はそれぞれ半径５ｍｍの円形である。
エピタキシャル成長膜の成膜条件は、以下の条件とした。
被処理半導体ウェハ：８インチ径シリコンウェハ
設定温度：１０００℃
処理炉内圧力：２０００Ｐａ（１５ｔｏｒｒ）
回転体ユニット内圧力：２０００Ｐａ（１５ｔｏｒｒ）
シリコンソースガス：ＳｉＨ４（モノシラン）
シリコンソースガス流量：０．８１Ｐａ・ｍ３／ｓ（４８０ｓｃｃｍ）
ドーパントガス：Ｂ２Ｈ６（ジボラン）
ドーパントガス流量：０．５１Ｐａ・ｍ３／ｓ（３００ｓｃｃｍ）
キャリアガス・流量：Ｈ２・４０ｓｌｍ
成長処理時間（成長膜厚）：４分（４０００ｎｍ）
半導体ウェハ回転数：９００ｍｉｎ−１
【００４１】
（比較例）  
図１は、前述のように従来技術を適用したエピタキシャル成長装置である。実施例との比較のため、本装置を用いて、半導体ウェハ表面にボロンを不純物として含有するシリコン膜をエピタキシャル成長させた。そして、この時に実施例同様、裏面に成長するシリコン膜の有無、および、環状ホルダーからの半導体ウェハの外れが生ずるか否かを確認した。
本比較例で用いたエピタキシャル成長装置は、実施例と異なり、図６に示すように回転体ユニットに開口部を設けず、回転体ユニット内の圧力を第２の真空ポンプにより、処理炉内より低圧に保持している。本比較例においては、処理炉内の２０００Ｐａに対し、回転体ユニット内は１９３０Ｐａに保持した。なお、上記回転体ユニット内の圧力以外の成膜条件は、上記実施例と同様である。
【００４２】
（実験結果）
図７に、実施例、比較例による成膜後の半導体ウェハ裏面ＳＩＭＳ分析結果を示す。横軸は半導体ウェハ裏面からの深さ、縦軸は検出されたボロン濃度である。図から明らかなように、比較例においては、半導体ウェハ裏面表面からの深さ０．０１ｕｍ近傍に４Ｅ１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度のボロンが検出されている。一方、実施例の場合には、かかるボロンは検出されていない。したがって、本発明に係るエピタキシャル成長装置を用いた実施例の場合には、半導体ウェハ裏面にシリコン膜が成長しておらず、半導体ウェハ裏面への膜成長を抑制する上で本発明は極めて有効と結論付けられる。なお、半導体ウェハ裏面再表面に見られる１Ｅ１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３オーダーの測定点は、Ｓｉ、Ｏ等の妨害イオンのため、ＳＩＭＳ測定の測定上不可避的に生ずるものであり、現実のボロンの存在を示すものではない。
また、実施例においても、比較例においても、成膜プロセス中に環状ホルダーからの半導体ウェハの外れは生じかった。したがって、本発明の半導体ウェハ外れに対する有効性も本実施例により確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態１に係わるエピタキシャル成長装置の概略図
【図２】実施の形態１に係わるベースディスクの平面図
【図３】実施の形態１に係わる開口部の位置図
【図４】実施の形態１に係わる開口部の位置図
【図５】実施の形態２に係わるエピタキシャル成長装置の概略図
【図６】従来技術に係わるエピタキシャル成長装置の概略図
【図７】実施例、比較例におけるＳＩＭＳ分析結果。
【符号の説明】
【００４４】
１０１、３０１、４０１、５０１，６０１…処理炉
１０２、３０２、４０２、５０２、６０２…ガス導入口
１０３、３０３、４０３、５０３．６０３…ガス排出口
１０４、３０４、４０４、５０４、６０４…真空ポンプ
１０５、３０５、４０５、５０５、６０５…環状ホルダー
１０６、３０６、４０６、５０６、６０６…回転体ユニット
１０７、３０７、４０７、５０７、６０７…半導体ウェハ
１０８、３０８、４０８、６０８…ヒーター
５０８…インヒーター
１０９、３０９，４０９、５０９、６０９…回転装置
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０…ベースユニット
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１、６１１…開口部
５３１…アウトヒーター
５３２…遮蔽版
６２０…回転体ユニットの排気口
６２１…第２の真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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