(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル成長装置のサセプタの上面における重金属汚染を除去する方法であって、
前記サセプタの上面にシリコン薄膜を成長させる工程と、
このシリコン薄膜を腐食性のガスでエッチングして当該シリコン薄膜を完全に除去して装置外部に排出する工程と、を含むサセプタ表面の重金属汚染除去方法。
【請求項２】
サセプタを収納するケース体と、このケース体内に配置され、エピタキシャル成長装置から分離されたサセプタを縦置きする縦置き台と、前記ケース体内において上から下への方向に清浄空気を流し、当該流された清浄空気を前記ケース体の外部へ放出する清浄気流機構と、を備えるサセプタ保管庫を用いた、前記エピタキシャル成長装置のメンテナンス方法であって、解体された前記エピタキシャル成長装置から分離された前記サセプタを前記サセプタ保管庫内において上から下に向かって清浄空気を流した状態で当該サセプタ保管庫内に縦置き保管しておく工程と、
前記サセプタの上面にシリコン薄膜を成長させる工程と、
このシリコン薄膜を腐食性のガスでエッチングして当該シリコン薄膜を完全に除去して装置外部に排出する工程と、を含むサセプタ表面の重金属汚染除去方法によってサセプタの上面における重金属汚染を除去する工程と、
を含むことを特徴とするエピタキシャル成長装置のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エピタキシャル成長装置の重金属汚染低減方法、特にエピタキシャル成長装置の立ち上げロス時間の低減に寄与することができるエピタキシャル成長装置の重金属汚染低減方法並びにその関連装置及び関連方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表層付近に結晶欠陥が存在しないウエハを作成する方法の一つとして、鏡面ウエハにエピタキシャル薄膜成長をさせたウエハ（エピタキシャルウエハ）を作製する方法がある。そして、エピタキシャル成長を行うにあたっては、基板となる鏡面シリコンウエハ（高純度シリコンウエハ基板）を加熱してその上でシリコン原子の生成反応を起こさせる必要があり、そのために使用されるエピタキシャル成長装置については、高純度シリコンウエハ基板を一定の温度で正確に加熱し、その表面に混合ガスが一様に流されるものであることが求められる。
【０００３】
このようなエピタキシャル成長装置において、ウエハを加熱するためには、普通は「サセプタ」と呼ばれる石英やシリコンカーバイドで作った支持台の上にウエハを載せ、このサセプタを外部から高周波やランプで加熱するようにしている。
【０００４】
そして、エピタキシャル成長装置でエピタキシャル成長を繰返し行う場合には、装置のメンテナンスを行う必要があり、そのために装置が解体され、装置内部品の洗浄や装置内清掃が行われることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、メンテナンス作業の最終工程では、重金属汚染評価ウエハが投入され、メンテナンス後に生じる重金属汚染がチェックされるが、本発明者らによる評価・検討によれば、メンテナンス作業によって重金属汚染（特に鉄汚染）の心配が却って高まるということが判明した。ウエハの重金属汚染は、最終製品たる半導体デバイスの不良の原因となるため、何としてでも回避しなければならない。
【０００６】
また、メンテナンス作業後に装置を稼動させ、新たな高純度シリコンウエハ基板を投入して安定的なエピタキシャル成長を行えるようにするまでにはある程度の時間が必要となる（立ち上げロス時間）。ところがこの一方で、効率良くエピタキシャルウエハを製造するためには、メンテナンス作業関連ロス時間を短縮する必要がある。そして、本発明者らによる評価・検討によって、メンテナンス作業関連ロス時間の中でもこの立ち上げロス時間というものは、実に、メンテナンス作業関連ロス時間の７５％を占めるということが判明し、しかもこの立ち上げロス時間が伸びる原因の半分は重金属汚染に対する対応を行うことによって生じるということも判明した。従って、メンテナンス作業関連ロス時間を短縮するためには、エピタキシャル成長装置の重金属汚染を低減する必要が生じる。
【０００７】
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、有効かつ効果的なエピタキシャル成長装置の重金属汚染低減方法を提供することにより、エピタキシャル成長装置の立ち上げロス時間の短縮を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するために本発明者らが鋭意研究・検討を行った結果、サセプタの取り扱いに対する作業改善に加えて、サセプタに吸着した鉄原子の除去方法改善を図ることによって、サセプタ鉄汚染を著しく低減させることを現実のものとし、そしてこれを通じてエピタキシャル成長装置の立ち上げロス時間を短縮することに成功し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１０】
（１）  エピタキシャル成長装置から分離されたサセプタを一時的に保管しておくサセプタ保管庫であって、サセプタを収納するケース体と、このケース体内に配置され、エピタキシャル成長装置から分離されたサセプタを縦置きする縦置き台と、前記ケース体内において上から下への方向に清浄空気を流し、当該流された清浄空気を前記ケース体の外部へ放出する清浄気流機構と、を備えるサセプタ保管庫。
【００１１】
（２）  エピタキシャル成長装置のサセプタの表面における重金属汚染を除去する方法であって、前記サセプタの表面にシリコン薄膜を成長させる工程と、このシリコン薄膜を腐食性のガスでエッチングして当該シリコン薄膜を完全に除去して装置外部に排出する工程と、を含むサセプタ表面の重金属汚染除去方法。
【００１２】
（３）  エピタキシャル成長装置のメンテナンス作業を行うエピタキシャル成長装置のメンテナンス作業工程であって、前記エピタキシャル成長装置のサセプタ上に載せられるシリコンウエハを真空ピンセットで把持した場合に、当該真空ピンセットで把持された部分をクリーニングする工程を含むことを特徴とするエピタキシャル成長装置のメンテナンス作業工程。
【００１３】
なお、真空ピンセットで把持された部分のクリーニングは、純水、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン等の溶剤で行うことができる（以下、真空ピンセットで把持された部分のクリーニングについて同じ）。
【００１４】
（４）  サセプタ以外の部材に接触した作業手袋を交換する工程を含むことを特徴とする（３）記載のメンテナンス作業工程。
【００１５】
（５）  「エピタキシャル成長装置のメンテナンス作業を行う際に、解体されたエピタキシャル成長装置から分離されたサセプタを上記（１）記載のサセプタ保管庫内において上から下に向かって清浄空気を流した状態で当該サセプタ保管庫内に縦置き保管しておく工程」と、「前記サセプタの表面にシリコン薄膜を成長させる工程と、このシリコン薄膜を腐食性のガスでエッチングして当該シリコン薄膜を完全に除去して装置外部に排出する工程と、を含むサセプタ表面の重金属汚染除去方法によってサセプタの表面における重金属汚染を除去する工程」と、を含むことを特徴とするエピタキシャル成長装置のメンテナンス作業工程。
【００１６】
（６）  「エピタキシャル成長装置のサセプタ上に載せられるシリコンウエハを真空ピンセットで把持した場合に、当該真空ピンセットで把持された部分をクリーニングする工程」および／または「サセプタ以外の部材に接触した作業手袋を交換する工程」を更に含むことを特徴とする（５）記載のメンテナンス作業工程。
【００１７】
（７）  「解体されたエピタキシャル成長装置から分離されたサセプタを上記（１）記載のサセプタ保管庫内において上から下に向かって清浄空気を流した状態で当該サセプタ保管庫内に縦置き保管しておく工程」、「エピタキシャル成長装置のサセプタの表面にシリコン薄膜を成長させる工程と、このシリコン薄膜を腐食性のガスでエッチングして当該シリコン薄膜を完全に除去して装置外部に排出する工程と、を含むサセプタ表面の重金属汚染除去工程」、「エピタキシャル成長装置のサセプタ上に載せられるシリコンウエハを真空ピンセットで把持した場合に、当該真空ピンセットで把持された部分をクリーニングする工程」、及び「サセプタ以外の部材に接触した作業手袋を交換する工程」からなる群より選ばれる一つ以上の工程を含むことにより、エピタキシャル成長装置の立ち上げロス時間を短縮する方法。
【００１８】
【発明を実施するための形態】
［エピタキシャル成長装置］
図１は、一般的なエピタキシャル成長装置の構成を示す断面図である。この図１に示されるように、エピタキシャル成長装置は、装置の外壁を構成するベルジャ１１の内側に反応室１３が収容され、この反応室１３内でエピタキシャル成長が行われる。
【００１９】
高純度シリコンウエハ基板１４を載せるサセプタ１５はディスクホルダ１７に取り付けられ、回転軸１８の回転に伴って反応室１３内を回転する。また、エピタキシャル成長に必要な原料ガスは、ノズル１９から供給される。
【００２０】
ここで、エピタキシャル成長が行われる際には、高純度シリコンウエハ基板１４がサセプタ１５上に載せられ、排気口２１を通じて反応室１３内の真空引きが行われた後、高周波導入端子２３に接続されたアークコイル２４から高周波が印加され、サセプタ１５が加熱される。反応室１３内の様子は、覗き窓２５から観察することができる。
【００２１】
なお、図１に示されるようなタイプのエピタキシャル成長装置はサセプタ上に複数枚の高純度シリコンウエハ基板を一度に載せるタイプのものであるが、一枚づつウエハを載せてその都度エピタキシャル成長を行う枚葉式のものもある。
【００２２】
［エピタキシャル成長］
図２は、エピタキシャル成長の工程を簡略化して示した図である。この図２に示されるように、エピタキシャル成長が行われる際には、まず高純度シリコンウエハ基板１４に対して塩化水素ガスが当てられて前処理が行われ、その後高温状態でシランガス、クロロシランガス、水素ガス等の原料ガスが供給される。そして、高純度シリコンウエハ基板１４の結晶格子に倣ってシリコン原子を連続的に積もらせることにより、当該高純度シリコンウエハ基板１４の上にエピタキシャル層１４ａが形成される。
【００２３】
［エピタキシャル成長装置のメンテナンス作業］
ここで、上記のようなエピタキシャル成長装置のメンテナンス作業は、一般的には、「装置内部品解体→解体された装置内部品の運搬→運搬された装置内部品の洗浄→装置内清掃→洗浄された装置内部品の乾燥→乾燥された装置内部品の運搬→運搬された装置内部品の組み付け→水素漏れ検査→ウエハ搬送テスト→重金属汚染評価ウエハの投入」という工程を経て行われる（図３）。
【００２４】
ここで、エピタキシャル成長装置のメンテナンス作業を行う際に、解体されたエピタキシャル成長装置から分離されたサセプタを一時的に保管しておくサセプタ保管庫において重金属汚染(特に鉄汚染)の問題が生じるが、本発明では、以下のようなサセプタ保管庫にサセプタを保管することによって重金属汚染の問題を回避している。
【００２５】
［サセプタ保管庫］
図４は、本発明に係るサセプタ保管庫の構成を説明するための図であり、図４(Ａ)は本発明に係るサセプタ保管庫の構成を示すブロック図であり、図４（Ｂ) は従来からのサセプタ保管庫の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図４(Ａ)に示されるように、本発明に係るサセプタ保管庫３０は、ケース体３１の内側に、エピタキシャル成長装置から分離されたサセプタ１５を縦置きする縦置き体３３が配置されている。また、ケース体３１の上部には、フィルターによって清浄化された空気をケース体３１内に送り込む清浄空気送風機３４が備え付けられており、ケース体３１の下部には、その底面方向に沿って細長形状に形成された排気口３５が設けられている。
【００２７】
このような本発明に係るサセプタ保管庫３０においては、清浄空気送風機３４と排気口３５とで、ケース体３１内において上から下への方向に清浄空気を流し、当該流された清浄空気をケース体３１の外部へ放出する清浄気流機構を形成することとなる。
【００２８】
このため、解体されたエピタキシャル成長装置から分離されたサセプタ１５を、図４(Ａ)の本発明に係るサセプタ保管庫３０内において上から下に向かって清浄空気を流した状態で縦置き保管しておくようにすると、重金属原子がサセプタ１５の上に吸着し難くなる。即ち、図４(Ｂ)の従来型のものでは、空気中に浮遊するダストや微粒子が横置きしたサセプタ１５の上に降って来たときにそこに留まりやすく、当該ダストや微粒子が重金属原子を含んでいた場合には、当該重金属原子がそこにそのまま吸着してしまうのに対し、図４(Ａ)の本発明に係るサセプタ保管庫３０では、空気中に浮遊するダストや微粒子が降って来てもサセプタ１５の表面に留まってしまうようなことがなく、空気中のダストや微粒子に含まれる重金属原子がサセプタ１５の表面に吸着してしまうというようなことが防止できるのである。
【００２９】
実際に、ＷＳＡ(Wafer Surface Analysis)テストによってエピタキシャルウエハ上の鉄原子の量を評価したところ、従来型のサセプタ保管庫３０内にエピタキシャルウエハを保管した場合には、問題視されるほどの量の鉄原子が観察されたのに対し、図４(Ａ)の本発明に係るサセプタ保管庫３０内にエピタキシャルウエハを保管した場合には、測定装置の検出限界値以下まで鉄原子の量が低減されていた。
【００３０】
［作業手袋交換、アルコール洗浄］
図４(Ａ)の本発明に係るサセプタ保管庫３０内への保管の他に、作業手袋交換及びアルコール洗浄の効果についても評価を行った。
【００３１】
まず、従来は、部品の運搬や組み付けを行う際に使用されるポリエチレン手袋をそのまま交換せずに使用していたが、特にサセプタ以外の部材に接触した作業手袋についてそれを交換するようにした場合には、ＷＳＡテストによって測定装置の検出限界値以下となるまで鉄原子の量を低減することができた。
【００３２】
また、エピタキシャル成長装置のサセプタ上に載せられるシリコンウエハを真空ピンセットで把持した場合に、当該真空ピンセットで把持された部分をイソプロピルアルコールでクリーニングするようにすると、それを行わない場合には、ＷＳＡテストによって問題視されるほどの量の鉄原子がサセプタから観察されたのに対し、行った場合には、測定装置の検出限界値以下まで鉄原子の量が低減されるようになっていた。
【００３３】
［サセプタ上の重金属汚染(鉄汚染）の除去］
図５は、本発明に係るサセプタ表面の重金属汚染除去方法を説明するために、本発明に係る方法（右側）と従来に係る方法（左側）とを対比させながら掲載した図である。
【００３４】
サセプタ上の鉄汚染の除去に関し、従来は、図５の左側に示されるように、犠牲となる重金属除去用のウエハをサセプタ上に載せては除去するという工程を繰り返すことによって鉄汚染を除去していた。
【００３５】
しかしながら、本発明に係るサセプタ表面の重金属汚染除去方法によれば、図５の右側に示されるように、重金属汚染されたサセプタ１５上にシリコン薄膜４１を成長させ、その後、このシリコン薄膜４１を塩化水素ガスでエッチングして当該シリコン薄膜４１を完全に除去して装置外部に排出するようにすることで、サセプタの重金属汚染を除去することができる。即ち、本発明に係るサセプタ表面の重金属汚染除去方法によれば、シリコン薄膜４１の形成によって、サセプタ１５上に載っていた重金属原子４３を取り込みながらシリコン薄膜４１が成長する。そして、シリコン薄膜４１を腐食する塩化水素ガスでエッチングをすることによって、重金属原子４３が含まれていたシリコン薄膜４１がそれごとサセプタ１５の上から除去され、それらを装置外部に排出することによって、サセプタ１５上の重金属汚染を除去することができる。
【００３６】
なお、シリコン薄膜４１は、図１に示されるようなエピタキシャル成長装置内において、図２に示される高純度シリコンウエハ基板１４上にエピタキシャル層１４ａを形成するのと同様の手順によって形成することができる。
【００３７】
［メンテナンス作業効率の向上］
効率良くエピタキシャルウエハを製造するためには、メンテナンス作業関連ロス時間を低減させる必要がある。しかしながら、本発明者らによる評価・検討によって、メンテナンス作業関連ロス時間の中でも立ち上げロス時間というものは、実に、メンテナンス作業関連ロス時間の７５％を占めるということが判明している。また、立ち上げロス時間が伸びる原因の半分は重金属汚染に対する対応を行うことによって生じるということも判明している。
【００３８】
従って、上記したようなサセプタ保管庫や重金属汚染除去方法をそれぞれ単独或いは組み合せて用い、それによって重金属汚染の問題が解消することにより、エピタキシャル成長装置の立ち上げロス時間を低減することができるようになる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、エピタキシャル成長装置の重金属汚染を低減することができ、エピタキシャル成長装置の立ち上げロス時間を短縮させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一般的なエピタキシャル成長装置の構成を示す断面図である。
【図２】  エピタキシャル成長の工程を簡略化して示した図である。
【図３】  エピタキシャル成長装置のメンテナンス作業の流れを示すフロー図である。
【図４】  本発明に係るサセプタ保管庫の構成を説明するための図であり、図４(Ａ)は本発明に係るサセプタ保管庫の構成を示すブロック図であり、図４（Ｂ) は従来からのサセプタ保管庫の構成を示すブロック図である。
【図５】  本発明に係るサセプタ表面の重金属汚染除去方法を説明するために、本発明に係る方法（右側）と従来に係る方法（左側）とを対比させながら掲載した図である。
【符号の説明】
１１  ベルジャ
１３  反応室
１４  高純度シリコンウエハ基板
１４ａ  高純度シリコンウエハ基板１４上のエピタキシャル層
１５  サセプタ
１７  ディスクホルダ
１８  回転軸
１９  ノズル
２１  排気口
２３  高周波導入端子
２４  アークコイル
２５  覗き窓
３０  サセプタ保管庫
３１  ケース体
３３  縦置き体
３４  清浄空気送風機
３５  排気口
４１  シリコン薄膜
４３  重金属原子
【図１】
0004471460.tif 000002
【図２】
0004471460.tif 000003
【図３】
0004471460.tif 000004
【図４】
0004471460.tif 000005
【図５】
0004471460.tif 000006