(57)【要約】【課題】水平円盤型サセプタを使用し、エピタキシャル成長膜を形成する際に、ウェハーとサセプタに跨った貼り付き現象の発生を十分に防止することを可能とするエピタキシャル成長膜形成方法を提供することを目的とする。【解決手段】水平円盤型のサセプタ５上の略中央部に、前記サセプタ５よりも小径のウェハーＷをほぼ水平に収容し、前記ウェハーＷ上に気相成長膜を形成する方法であって、前記ウェハーＷの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差と、前記サセプタ５の周縁部よりも内側の上面円周上に設けられた凸部と、を当接させて、前記ウェハーＷ上に気相成長膜を形成することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平円盤型のサセプタ上の略中央部に、前記サセプタよりも小径のウェハーをほぼ水平に収容し、前記ウェハー上に気相成長膜を形成する方法であって、
前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差と、前記サセプタの周縁部よりも内側の上面円周上に設けられた凸部と、を当接させて、前記ウェハー上に気相成長膜を形成することを特徴とするエピタキシャル成長膜形成方法。
【請求項２】
前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差の高さは、２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長膜形成方法。
【請求項３】
前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差の高さは、前記ウェハーの中央部厚みの３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長膜形成方法。
【請求項４】
前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差の高さは、前記サセプタの周縁部よりも内側の上面円周上に設けられた凸部の高さより高いことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長膜形成方法。
【請求項５】
前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差の直径は、前記ウェハーの上側平面と、円弧形状を成すベベル面と、の境界部の直径に等しいことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長膜形成方法。
【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膜形成方法に関し、特にエピタキシャル成長膜を効率よく形成する上で問題となる成長膜によるウェハーとサセプタの貼り付き現象を防止することを可能とする膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャル成長装置の一種として枚葉式装置がある。この装置は、横型の加熱炉内に配置された水平円盤型のサセプタの上にウェハーを載せ、これを垂直軸まわりに回転させながら、炉内水平方向に原料ガスを流通させることにより、ウェハーの上面にエピタキシャル膜を形成するものであり、ウェハーの大径化と共に多用されるようになり、３００
ｍｍウェハー対応装置でも主流と目されている。
【０００３】
枚葉式エピタキシャル成長装置では、エピタキシャル成長を必要とするウェハーの上面にのみ原料ガスを接触させることを目的として、ウェハーを収容する円形の凹部がサセプタの上面に設けられる。座ぐりと呼ばれるこの凹部内にウェハーを収容してエピタキシャル成長を行うことより、成長膜によるウェハーとサセプタの貼り付き現象が抑制される。
【０００４】
ところで、エピタキシャル成長を用いるウェハーの用途として、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）に代表されるパワーデバイスがある。パワーデバイス向けエピタキシャルウェハーの製造では、エピタキシャル成長膜の厚みが厚く、１００μｍ程度に達することも少なくない。このような厚膜形成では、サセプタ上のウェハーが凹部内に収容されているにもかかわらず、サセプタ内周面とウェハー外周面との間で、両者に跨がった成長膜による貼り付き現象が発生しやすい。この現象が生じると、エピタキシャル成長後にサセプタからウェハーを取り出すときに、貼り付き部の成長膜を剥がさなければならず、その際にウェハーの外周部分に相当の力が付加されるために、しばしばウェハーにクラックが発生し、割れに至ることもある。
【０００５】
このように、ウェハーと水平円盤型サセプタの貼り付き現象を防止するための対策として、サセプタ凹部の上面内周部に段差を設け、ウェハー周縁部とサセプタ内周部が接触しないように、ウェハーの位置をサセプタ凹部の中央部寄りに制御する技術は特許文献１に開示されている。
【０００６】
一方、枚葉式エピタキシャル成長装置における水平円盤型サセプタの上面に設けられる凹部は基本的に１個であるが、大型の横型加熱炉内に大径の水平円盤型サセプタを配置し、その上面の回転中心回りに複数の凹部を設けて、複数枚のウェハーを同時処理することも考えられている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３２７７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、水平円盤型サセプタの凹部内でウェハーが径方向にスライドすることによりウェハーの外周面が凹部の内周面に局部的に接触し、その接触部で貼り付き部が形成されやすくなる。このスライドは、サセプタの凹部内にウェハーを自動搬入する際に生じるだけでなく、前述した大型の横型加熱炉内に大径の水平円盤型サセプタを配置し、その上面の回転中心回りに複数の凹部を設けて、複数枚のウェハーを同時処理する技術では、サセプタ凹部内のウェハーに遠心力が作用するため、操業中もウェハーが径方向にスライドし、局部的な接触による貼り付きが生じやすい。従って、特許文献１に示されるサセプタ凹部の上面に段差を設ける技術では、ウェハー外周面とサセプタ内周面との局部的な接触を十分に防止することはできず、ウェハーとサセプタの貼り付き現象が十分に防止されないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、水平円盤型サセプタを使用し、エピタキシャル成長膜を形成する際に、ウェハーとサセプタの貼り付き現象を十分に防止することを可能とするエピタキシャル成長膜形成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】
【００１０】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のエピタキシャル成長膜形成方法は次のように構成されている。
【００１１】
（１）本発明にかかるエピタキシャル成長膜形成方法は、水平円盤型のサセプタ上の略中央部に、前記サセプタよりも小径のウェハーをほぼ水平に収容し、前記ウェハー上に気相成長膜を形成する方法であって、前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差と、前記サセプタの周縁部よりも内側の上面円周上に設けられた凸部と、を当接させて、前記ウェハー上に気相成長膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
（２）上記（１）に記載のエピタキシャル成長膜形成方法において、前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差の高さは、２０μｍ以上であることを特徴とする。
【００１３】
（３）上記（１）に記載のエピタキシャル成長膜形成方法において、前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差の高さは、前記ウェハーの中央部厚みの３０％以下であることを特徴とする。
【００１４】
（４）上記（１）に記載のエピタキシャル成長膜形成方法において、前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差の高さは、前記サセプタの周縁部よりも内側の上面円周上に設けられた凸部の高さより高いことを特徴とする。
【００１５】
（５）上記（１）に記載のエピタキシャル成長膜形成方法において、前記ウェハーの周縁部よりも内側の底面に隣接する円周状凹部段差の直径は、前記ウェハーの上側平面と、円弧形状を成すベベル面と、の境界部の直径に等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
水平円盤形サセプタの上面に設けられた凸部と、ウェハー底面に隣接した凹部段差を当接させる構成を有することにより、水平円盤型サセプタを使用し、エピタキシャル成長膜を形成する際に、ウェハーとサセプタの両者に跨って形成される貼り付き現象を十分に防止するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明にかかるエピタキシャル成長膜形成方法の実施の形態につき、添付図面に基づき説明する。
【００１８】
以下、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成方法について詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成方法に実用する膜形成装置の概要図である。膜形成装置１は、ウェハーＷ上に気相成長膜を形成する装置であり、チャンバ２と、ガス供給管３と、整流板４と、サセプタ５と、サセプタ凹部５aと、回転胴６と、ガス排気管７と、ヒーター８と、ウェハーＷと、を備えている。
【００１９】
ガス供給管３は、チャンバ２内の上部、水平方向の略中央部に配設され、ガス（原料ガスもしくはキャリアガス）がチャンバ２内に供給されるように、チャンバ２が外部のガス供給制御装置（図示省略）と接続されている。そして、ガス供給制御装置（図示省略）からは、膜形成装置１において形成する薄膜の種類に応じて、原料ガス（例えば、厚膜の場合はＳｉＨＣｌ３など）、もしくはキャリアガス（例えばＨ2など）等が図１のＡ方向に供給される。
【００２０】
ガス排気管７は、チャンバ２内の下部、図１の左右に分かれて２箇所に配設され、チャンバ２内部で気相成長に使用された後のガスをチャンバ２外部に排出するように、チャンバ２が外部のガス排気制御装置（図示省略）と接続されている。そして、ガス排気制御装置（図示省略）と接続されていることにより、図１のＢ方向に排出されたガスは、排気ガスとして廃棄される。
【００２１】
更に、チャンバ２は、その内部に整流板４と、サセプタ５と、回転胴６と、ヒーター８と、を備えている。
【００２２】
整流板４は、ガス供給管３から流入してきた原料ガスの流速を調整するものであり、石英やステンレス等で形成され、ガス供給管３とサセプタ５の間の空間にチャンバ２内の側面に固定されている。また、ウェハーＷに対向する範囲の全域にわたって多数の開口部が設けられており、ウェハーＷ全域にわたってガス流速が均一になるように開口面積が調整されている。
【００２３】
回転胴６は、サセプタ５を回転させる回転体であり、ウェハーＷ上の薄膜が均一に生成されるように、図１のＣ方向に一定の回転速度で高速回転させる駆動機能を有する。なお、回転速度は、本実施の形態にかかる膜形成方法を使用することにより、膜均一性の高い膜を効率的に形成するためには、５００ｒｐｍ以上の速度で回転させることが好ましい。
【００２４】
ヒーター８は、サセプタ５上に固定されたウェハーＷを背面側から所定温度（例えば１１００℃程度）に熱する加熱器であり、チャンバ２の外部に備えられた加熱回路（図示省略）から供給される定電流によって所定温度に加熱する。
【００２５】
サセプタ５は、気相成長により薄膜を生成するウェハーＷを支持するものであり、ウェハーＷを所定の位置に固定する機能を有する。サセプタ５は、ウェハーＷを保持することから、ホルダとも呼称される。更に、サセプタ５を回転胴６が支持している。サセプタ５には、凹部５ａが設けられており、凹部５ａの位置にあわせてウェハーＷが保持される。
【００２６】
以下、サセプタ５上のウェハーＷの保持状態を拡大図で詳細に説明する。図２は、本実施の形態にかかるサセプタ５上のウェハーＷの保持状態を示す拡大断面図である。図２において、ウェハーＷの底面部に隣接して設けられた円周状凹部段差の高さをＨとし、サセプタ５上面に設けられた凸部の高さをＤとする。
【００２７】
ウェハーＷ底面部に隣接する凹部段差の高さＨがサセプタ５の凸部の高さＤよりも低い場合、ウェハーＷは周縁部のみでサセプタ５上に支えられることになり、ウェハーＷが破損しやすい。また、周縁部の接触面積が大きくなるため、ウェハーＷとサセプタ５の両者に跨って成膜されることによって貼り付き部が発生しやすいという問題も発生する。従って、ウェハーＷの凹部段差の高さＨはサセプタ５の凸部の高さＤよりも高い方が好ましい。
【００２８】
一方、ウェハーＷの凹部段差の高さＨが高すぎると、ウェハーＷと整流板４との距離が近くなり、気相成長が制御しにくくなる。従って、ウェハーＷの凹部段差の高さＨは、２０μｍ以上からウェハーＷの中央部厚みの３０％程度までが適切な範囲である。また、ウェハーＷの凹部段差の高さＨが高すぎると、ウェハーＷとサセプタ５の空間が広くなってしまい、原料ガスが回り込むことでウェハーＷの周縁部に貼り付き部が発生しやすいといった問題が発生するため、ウェハーＷの凹部段差の高さＨはサセプタ５の凸部の高さＤと同等、もしくはわずかに高い程度が好ましい。
【００２９】
同様に、原料ガスが回りこむ空間が極力狭い方が貼り付き現象の防止という観点で好ましいという理由から、ウェハーＷ底面部に隣接する凹部段差の直径Ｒｂは、ウェハーＷの上面部と円弧形状のベベル面（傾斜面）の境界部の直径と等しく、直径ＲｂはウェハーＷの外周直径Ｒａの９９．６％程度であることが好ましい。
【００３０】
また、図３は、本実施の形態にかかるサセプタ５上のウェハーＷの保持状態変形例を示す拡大断面図である。図３は、サセプタ９の形状がサセプタ５と異なる構成を示している。サセプタ９は、高さＤの突起部を設けた構成となっている。
【００３１】
なお、ウェハーＷ底面部に隣接する円周状凹部段差の形状とサセプタ５上面の凸部の形状は、前述のように当接することにより、サセプタ５上のウェハーＷの横ずれを防止する構成を有することが本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成方法の主旨であり、本実施の形態記載の構成に限定されるものではない。
【００３２】
以下、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成方法の膜形成手順を詳細に説明する。図４は、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成方法の膜形成手順を示すフローチャートである。図４に従って、膜形成手順を説明する。
【００３３】
最初に、ウェハーＷをサセプタ５上に設置する（ステップＳ１００）。サセプタ５を高速回転させる（ステップＳ１０１）。ウェハーＷ上に気相成長膜を形成する（ステップＳ１０２）。他のウェハーに気相成長膜を形成する場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１００に戻る。一方、他のウェハーに気相成長膜を形成しない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、作業を終了する。
【００３４】
以上述べたように、本実施の形態にかかる膜形成方法によれば、ウェハーＷ底面部に隣接する円周状凹部段差とサセプタ５上面円周上に設けられた凸部を当接させる構成としたことにより、気相成長膜を形成するウェハーＷを保持するサセプタ５を高速回転させても、ウェハーＷの横ずれがなく、かつウェハーＷとサセプタ５に跨った貼り付き現象の発生を防止して、ウェハーＷをサセプタ５から取り外す際にウェハーＷを破損させることのないエピタキシャル成長膜形成方法を提供する。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、サセプタ５上面に設けられた凸部は、円周状に設けられた構成を図示して詳細を説明したが、円周の仮想線上に等間隔に配置された複数の突起部（例えば、ピン等）となる形状であってもよい。
【００３６】
更に、本実施の形態によれば、常温におけるウェハー洗浄の際にも外周ガイドを不要とし、ガイドによる洗浄液の局所的な流れの変化を起こすことなく、全面の洗浄が可能となる。また、ウェハーを置いてあるだけなので、取り外しおよび設置に手間もかからない。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、中央に開口部を有する所謂略ドーナツ型形状のサセプタ５と、サセプタ５に収容されるウェハーＷから構成される膜形成装置１を図１に示した。しかし、中央に開口部を有さない所謂略皿形状のサセプタ形状においても、本発明と同様の効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成方法に実用する膜形成装置の概要図である。
【図２】本実施の形態にかかるサセプタ５上のウェハーＷの保持状態を示す拡大断面図である。
【図３】本実施の形態にかかるサセプタ５上のウェハーＷの保持状態変形例を示す拡大断面図である。
【図４】本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成方法の膜形成手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１  膜形成装置
２  チャンバ
３  ガス供給管
４  整流板
５  サセプタ
５a  サセプタ凹部
６  回転胴
７  ガス排気管
８  ヒーター
９  サセプタ
Ｗ  ウェハー
Ａ  ガス供給方向
Ｂ  ガス排気方向
Ｃ  回転胴回転方向
Ｈ  ウェハーＷの円周状凹部段差の高さ
Ｄ  サセプタ５およびサセプタ９の上面部凸部の高さ
Ｒａ  ウェハーＷの外周直径
Ｒｂ  ウェハーＷの円周状凹部段差の直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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