(57)【要約】【課題】エピタキシャル成長の際の裏面クモリやピンハローを抑制して、高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる方法を提供することを目的とする。【解決手段】気相成長装置を用いて、サセプタのウェーハ載置面上にシリコン単結晶基板を載置して、該シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させることによりシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、サセプタとして、ＳｉＣにより表面をコートされた黒鉛製サセプタをチャンバー内に配設し、黒鉛製サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコンのコートは行わずに、ウェーハ載置面上にリフトピンによりシリコン単結晶基板を載置して、シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させることで、エピタキシャル成長においてシリコン単結晶基板の裏面のリフトピンの先端部に対向する領域に発生する面荒れを防止するシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。【選択図】図１
2013115342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーと、該チャンバー内に配設されたサセプタと、該サセプタのウェーハ載置面に設けられた貫通孔から挿入され、上下動することでシリコン単結晶基板の載置及び離間を行うリフトピンとを備えた気相成長装置を用いて、前記サセプタのウェーハ載置面上に前記シリコン単結晶基板を載置して、該シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させることによりシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、
前記サセプタとして、ＳｉＣにより表面をコートされた黒鉛製サセプタを前記チャンバー内に配設し、前記黒鉛製サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコンのコートは行わずに、前記ウェーハ載置面上に前記リフトピンにより前記シリコン単結晶基板を載置して、該シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させることで、前記エピタキシャル成長において前記シリコン単結晶基板の裏面の前記リフトピンの先端部に対向する領域に発生する面荒れを防止することを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記エピタキシャル成長を、トリクロロシランを前記シリコン単結晶基板上に供給しながら行うことを特徴とする請求項１に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させて、シリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶基板上にエピタキシャル層を成長させる際、加熱方法やサセプタの形状が異なる各種構造の気相成長装置が使用されている。近年、このような気相成長装置としては、シリコン単結晶基板を１枚単位で処理する枚葉式の気相成長装置が主流になってきている。枚葉式の気相成長装置では、密閉可能な反応チャンバー内にサセプタを配置し、このサセプタ上でシリコン単結晶基板を所定温度に加熱しながらシリコン単結晶基板上に原料ガスを供給することによりエピタキシャル層の形成が行われる（特許文献１参照）。
【０００３】
典型的なサセプタとしては、略円板状で、枚葉式気相成長装置内に水平に配置され、座ぐり部（ウェーハ載置面）に３つ以上の貫通孔が設けられ、各貫通孔内にリフトピンが挿入されている。外部の搬送装置からチャンバー内にシリコン単結晶基板が搬入されると、リフトピンが貫通孔より上方に上昇してシリコン単結晶基板を受け取り、続いて下降してシリコン単結晶基板をサセプタ上に載置する。そしてエピタキシャル成長工程が終了すると、リフトピンが再び貫通孔より上方に上昇してシリコン単結晶基板を持ち上げる。持ち上げられたシリコン単結晶基板は、ロボットアーム等により搬送装置に移され反応チャンバー外へ搬出される。
また、このようなエピタキシャル成長前には、不純物汚染低減の目的で、サセプタのウェーハ載置面上にシリコン原料ガスを供給してポリシリコンを気相成長させてコートすることが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４０５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような枚葉式気相成長装置でのエピタキシャル成長について、本発明者が検討した結果、以下の課題があることが判明した。
（１）エピタキシャル成長後のウェーハの裏面を観察すると、全体または局所的にクモリ（エッチング斑、裏面クモリともいう）が観察される。
（２）上記したように、シリコン単結晶基板をサセプタ上に搬送・載置する際に必要となるウェーハリフトピンの挿入のための貫通孔が設けられているが、貫通孔内のウェーハリフトピン先端部と対向するシリコン単結晶基板の裏面には、「ピンハロー」と呼ばれるドーナツ状のクモリが発生する。
【０００６】
このような裏面クモリやピンハローが目視でも確認できるようになると、外観不良となり製品ウェーハとしては好ましくない。更に、近年、デバイス工程ではデザインルールの微細化に伴い、エピタキシャルウェーハに対し、より高度な平坦度が要求されている。そのため、これまでデバイス特性に影響を及ぼさなかった裏面クモリやピンハローによる面荒れ（凹凸）が問題視されてきている。
従って、高品質なエピタキシャルウェーハを得るためには、裏面クモリおよびピンハローを抑制することが求められる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、エピタキシャル成長の際の裏面クモリやピンハローを抑制して、高品質なシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる方法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】
上記目的を達成するために、本発明は、チャンバーと、該チャンバー内に配設されたサセプタと、該サセプタのウェーハ載置面に設けられた貫通孔から挿入され、上下動することでシリコン単結晶基板の載置及び離間を行うリフトピンとを備えた気相成長装置を用いて、前記サセプタのウェーハ載置面上に前記シリコン単結晶基板を載置して、該シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させることによりシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法であって、前記サセプタとして、ＳｉＣにより表面をコートされた黒鉛製サセプタを前記チャンバー内に配設し、前記黒鉛製サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコンのコートは行わずに、前記ウェーハ載置面上に前記リフトピンにより前記シリコン単結晶基板を載置して、該シリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長させることで、前記エピタキシャル成長において前記シリコン単結晶基板の裏面の前記リフトピンの先端部に対向する領域に発生する面荒れを防止することを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。
【０００９】
このように、リフトピンを用いた気相成長装置によりエピタキシャル成長を行う際にも、サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコンをコートしないでエピタキシャル成長させることで、シリコン単結晶基板の裏面での局所的なエッチングやシリコンの異常成長を抑制することができ、面荒れを防止できる。この際、ＳｉＣにより表面をコートされた黒鉛製サセプタを用いることで、サセプタからのシリコン単結晶基板への不純物汚染も効果的に抑制できる。このため、裏面クモリ及びピンハローを抑制して、高品質のシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００１０】
このとき、前記エピタキシャル成長を、トリクロロシランを前記シリコン単結晶基板上に供給しながら行うことが好ましい。
このようなシリコン原料ガスを用いることで、汎用性のあるプロセスで本発明の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、裏面クモリ及びピンハローを抑制しながらエピタキシャル成長させることができ、高品質のシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の製造方法に用いることができる気相成長装置の一例を示す概略図である。
【図２】実施例、比較例において測定した裏面クモリ量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者は、エピタキシャル成長の際にウェーハ裏面のクモリ及びピンハローが生じるという課題を見出し、この課題を解決するために鋭意検討を重ねた。
検討の結果、裏面クモリ及びピンハローは、エピタキシャル成長中にキャリアガスがサセプタとウェーハとの隙間から侵入して自然酸化膜をエッチングした際の境界でみられるエッチング反応斑や、成膜ガス（原料）の侵入による異常成膜によって他領域と比較し粗さが不均一になったことに起因することを見出した。そして、この反応は、通常行われるポリシリコンによるコートが施されたサセプタの温度が大きく関係していることを見出した。以上のような知見を基に、本発明者は以下のような本発明を完成させた。
【００１４】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明の製造方法に用いることができる枚葉式の気相成長装置を示す概略図である。
【００１５】
図１に示す気相成長装置１０のチャンバー（反応容器）１２は、チャンバーベース１１と、チャンバーベース１１を上下から挟む透明石英部材１３、１４とから形成される。このチャンバー１２内には、シリコン単結晶基板Ｗを上面のウェーハ載置面（座ぐり部）１９で支持するサセプタ１７が配設されている。このサセプタ１７には、例えば３つ以上の貫通孔１６が設けられ、この貫通孔１６に挿入されて上下動することでシリコン単結晶基板Ｗの載置、離間を行うリフトピン１５が配置されている。
【００１６】
このサセプタ１７はウェーハ回転機構１８に接続されており、エピタキシャル成長中はサセプタ１７を回転させることで、載置されたシリコン単結晶基板Ｗを回転させ、シリコンエピタキシャル層をシリコン単結晶基板Ｗ上に膜厚均一に成長させる。
【００１７】
チャンバー１２には、チャンバー１２内に原料ガス及びキャリアガス（例えば、水素）を含む気相成長ガスを導入して、サセプタ１７上に載置されたシリコン単結晶基板Ｗの表面上に原料ガスとキャリアガスを供給するガス導入管２０が接続されている。
また、チャンバー１２のガス導入管２０が接続された側の反対側には、チャンバー１２内からガスを排出するガス排出管２１が接続されている。
【００１８】
本発明では、上記した気相成長装置１０を用いる際に、サセプタ１７としてＳｉＣにより表面をコートされた黒鉛製サセプタを準備し、これをチャンバー１２内に配設する。
本発明において、サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコンを気相成長によりコートしなくても、ＳｉＣにより表面をコートされた黒鉛製サセプタを用いることで、不純物汚染を効果的に抑制することができ、汚染の少ないシリコンエピタキシャルウェーハを製造できる。
【００１９】
そして、本発明では、通常行われるサセプタのウェーハ載置面上へのポリシリコンの気相成長によるコートを行わずに、投入温度（例えば６５０℃）に調整したチャンバー内で、シリコン単結晶基板を上記黒鉛製サセプタのウェーハ載置面上へ載置する。この際、例えば、搬送装置でシリコン単結晶基板をチャンバー内に移送して、リフトピンを上昇させてサセプタのウェーハ載置面より上方に突き出させることでシリコン単結晶基板を支持し、その後リフトピンを下降させることでシリコン単結晶基板をウェーハ載置面上に載置する。
【００２０】
次に、水素熱処理温度（例えば１０５０〜１２００℃）まで加熱し、その後シリコン単結晶基板を所望の成長温度（例えば９５０〜１１８０℃）にして、シリコン単結晶基板の表面上に、ガス導入管を介して原料ガス（例えばトリクロロシラン：ＳｉＨＣｌ３）及びキャリアガス（例えば水素）をそれぞれ略水平に供給することによって、シリコン単結晶基板の表面上にシリコンエピタキシャル層をエピタキシャル成長させてシリコンエピタキシャルウェーハを製造する。エピタキシャル成長後には、上記と逆に、リフトピンを上昇させてシリコン単結晶基板を支持してウェーハ載置面から離間させ、ロボットアームにより搬送装置に移して炉外へ移送する。
このとき原料ガスは、特に限定されないが、トリクロロシランにすることで、汎用性のあるプロセスで本発明を実施できる。
【００２１】
従来のようにサセプタの表面にポリシリコンの気相成長によるコートを実施すると、エピタキシャル成長の際に、サセプタの特にリフトピンを挿入する貫通孔近傍での温度が不均一な状態になる。このため、シリコンエピタキシャル層を成長させると、不均一な温度分布により、ウェーハ裏面のサセプタの貫通孔に対応する位置（リフトピンの先端部に対向する領域）で、エッチング斑や異常成長が発生して、裏面クモリ及びピンハローが顕在化する。しかし、本発明のように、サセプタの表面にポリシリコンの気相成長によるコートを実施しないことで、サセプタの表面の温度は均一となり、シリコンエピタキシャル層を成長させる際にシリコン単結晶基板の裏面のリフトピンの先端部に対向する領域に発生する面荒れを防止でき、裏面クモリ及びピンハローの発生を抑制することができる。
【００２２】
以上のような本発明であれば、裏面の形状が平坦な、高品質のシリコンエピタキシャルウェーハを製造できる。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例、比較例）
Ｐ型の直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを使用し、その上に抵抗率１０Ωｃｍ、膜厚５μｍのエピタキシャル層を成長させた。この際、ＳｉＣが表面にコートされた黒鉛製サセプタが配設され、リフトピンによるウェーハ載置を行う図１に示す気相成長装置を用いた。
【００２４】
比較例として、エピタキシャル成長前に、１１００℃で、コート時間を１０〜６０秒としてトリクロロシランを導入することで、サセプタのウェーハ載置面上にポリシリコン膜を被覆した。その後エピタキシャル成長工程を行い、それぞれエピタキシャル成長後のシリコンエピタキシャルウェーハの裏面クモリ量（Ｈａｚｅ  ＤＷＮ  Ｐｅａｋ）をＳＰ−２（パーティクルカウンター：ＫＬＡテンコール社製）にて測定した。図２に測定結果を示す。
【００２５】
次に実施例として、エピタキシャル成長前のサセプタへのポリシリコンのコートを実施しないで、その他は同様の条件でエピタキシャル成長を実施した。そしてエピタキシャル成長後のシリコンエピタキシャルウェーハの裏面クモリ量（Ｈａｚｅ  ＤＷＮ  Ｐｅａｋ）をＳＰ−２（パーティクルカウンター：ＫＬＡテンコール社製）にて測定した。図２に測定結果を示す。図２では、実施例をコート時間０秒として示す。
【００２６】
図２より明らかなように、裏面クモリ量は、サセプタへのポリシリコンのコートを実施しないことで、比較例に比べて大きく改善されていることが確認できた。
【００２７】
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ても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００２８】
１０…気相成長装置、  １１…チャンバーベース、  １２…チャンバー、
１３、１４…透明石英部材、  １５…ウェーハリフトピン、１６…貫通孔、
１７…サセプタ、  １８…ウェーハ回転機構、  １９…ウェーハ載置面、
２０…ガス導入管、  ２１…ガス排出管、  Ｗ…シリコン単結晶基板。
【図１】
2013115342.tif 000003
【図２】
2013115342.tif 000004