JP5412759B2

JP5412759B2 - エピタキシャルウェーハの保持具及びそのウェーハの製造方法

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Publication number: JP5412759B2
Application number: JP2008197723A
Authority: JP
Inventors: 雅哉櫻井; 昌幸石橋
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2014-02-12
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Description

本発明は、反応容器内のサセプタに載せられたシリコンウェーハ等の半導体ウェーハを回転させながらその表面にエピタキシャル層を形成するときにウェーハを保持する保持具と、このエピタキシャルウェーハを製造する方法に関するものである。

従来、エピタキシャル層形成室内でウェーハを載置するサセプタの下部側にリフトピンの少なくとも一部が配置され、このリフトピンがサセプタに設けられた貫通孔に挿通されてエピタキシャル層形成後のウェーハを押上げ、リフトピンの配置領域にリフトピンを介して伝熱するウェーハ上面側とサセプタ下面側間のエピタキシャル層形成時における熱移動が伝熱抑制手段により抑制されるように構成されたエピタキシャルウェーハ製造装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、リフトピンのヘッド部がサセプタの貫通孔内部に収容され、脚部がサセプタよりも下側に突き出るように構成される。また伝熱抑制手段はリフトピンをサセプタの熱伝導率よりも低い１２８Ｗ／ｍ・Ｋ未満の熱伝導率の材料によって構成される。更にサセプタに形成されたリフトピン挿通用の貫通孔に上面側から下面側に向けて孔断面積が狭くなるように少なくとも上面側にテーパが付けられており、リフトピンのヘッド部が上面をほぼサセプタの上面に一致させて貫通穴に隙間無く嵌まる皿形状に形成される。なお、エピタキシャル層形成室よりも上側と下側には赤外線ランプが配設され、これらのランプによりサセプタ上に載置されたウェーハが上下両側から加熱される。このように構成されたエピタキシャルウェーハ製造装置では、伝熱抑制手段がエピタキシャル層形成中にウェーハ上面側からリフトピンを介してサセプタの下面側に向う熱移動を抑制するので、ウェーハのリフトピンに対向する領域の温度が他の領域よりも低下してしまうのを上記伝熱抑制手段により防止できる。この結果、温度低下に起因したエピタキシャル層の落ち込み減少を抑制できるようになっている。
特開２０００−３２３５５６号公報（請求項１〜３、段落［００１１］、段落［００２５］）

上記従来の特許文献１に示されたエピタキシャルウェーハ製造方法では、リフトピンが貫通穴に隙間無く嵌まるように、リフトピンを皿形状に形成しかつリフトピンのヘッド部上面をサセプタ上面に一致させている。しかし、上記特許文献１に示された製造方法では、サセプタとリフトピンの形状や材質の違いによる熱伝導率の差が未だ生じており、またリフトピンの上部から下部への熱放出が未だ発生しているため、上側ランプ及び下側ランプの出力比を変更すると、リフトピンに対向する位置のエピタキシャル層の膜厚に凹凸が発生する問題点があった。
一方、ウェーハの下面にこのウェーハを支持するサセプタが存在するため、ウェーハの上面及び下面を均一に加熱すべく、下側ランプの出力を上側ランプの出力より大きくしている。この場合、ウェーハ裏面の温度がサセプタの温度より低くなり、ウェーハ裏面にシリコンが堆積するため、下側ランプの出力を下げようとすると、上記のようにリフトピンに対向する位置のエピタキシャル層の膜厚に凹凸が発生する問題点があった。
本発明の目的は、上側ランプ及び下側ランプの出力比を変量しても、リフトピンに対向する位置のエピタキシャル層に凹凸を発生させず、かつウェーハ裏面にシリコンを堆積させない、エピタキシャルウェーハの保持具及びそのウェーハの製造方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、凹部とこの凹部内に形成されたリング状の段差部とを有し凹部のうち段差部を除く底壁に複数の貫通孔が形成されかつ反応容器内に配置されたサセプタと、貫通孔に挿通されウェーハを一時的に保持するリフトピンとを備え、ウェーハをリフトピンで一時的に保持した後にウェーハの外周部下面を段差部に載せることによりウェーハが凹部に収容され、原料ガスを反応容器に流通させることにより凹部に収容されたウェーハの表面にエピタキシャル層が形成されるエピタキシャルウェーハの保持具の改良である。その特徴ある構成は、サセプタの底壁にリフトピンが挿通される貫通孔を有し、エピタキシャル層がウェーハ表面に形成されるときに、リフトピンの下端が反応容器の下側ドームの下壁上面から離れ、リフトピンのリフト用頭部が貫通孔の大径孔部に収容され、更にリフトピンのリフト用テーパ部が貫通孔のテーパ孔部に接触して、リフトピンがサセプタの底壁上面より上方に突出し、サセプタの底壁上面を基準とするリフトピンの頭頂部の高さｈが０ｍｍを超えた位置からリフトピンのウェーハに接触する直前までの範囲に設定されたところにある。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更にサセプタの段差部上面の延長面とサセプタの凹部のうちリフトピン位置でのサセプタの底壁上面の延長面との距離Ｈが０．１〜１ｍｍであることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更にエピタキシャル層がウェーハ表面に形成されるときに、リフトピンの下端が反応容器の下側ドームの下壁上面から離れ、リフトピンのリフト用頭部が貫通孔の大径孔部に収容され、更にリフトピンのリフト用テーパ部が貫通孔のテーパ孔部に接触して、リフトピンがサセプタの底壁上面より上方に突出し、サセプタの底壁上面を基準とするリフトピンの頭頂部の高さｈが０．０５ｍｍ以上かつリフトピンのウェーハに接触する直前までの範囲に設定されることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に係る発明であって、更にサセプタがＳｉＣ膜により被覆されたカーボンにより形成され、リフトピンがＳｉＣ、グラシーカーボン又は石英のいずれかにより形成されたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、凹部とこの凹部内に形成されたリング状の段差部とを有し、凹部のうち段差部を除く底壁に複数の貫通孔が形成されたサセプタを反応容器内に配置し、貫通孔に挿通されたリフトピンでウェーハを一時的に保持した後にウェーハの外周部下面を段差部に載せることによりウェーハを凹部に収容し、原料ガスを反応容器に流通させることにより凹部に収容されたウェーハの表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェーハの製造方法の改良である。その特徴ある構成は、サセプタの底壁にリフトピンが挿通される貫通孔を形成し、エピタキシャル層をウェーハ表面に形成するときに、リフトピンの下端が反応容器の下側ドームの下壁上面から離れ、リフトピンのリフト用頭部が貫通孔の大径孔部に収容され、更にリフトピンのリフト用テーパ部が貫通孔のテーパ孔部に接触して、リフトピンがサセプタの底壁上面より上方に突出し、サセプタの底壁上面を基準とするリフトピンの頭頂部の高さｈを０ｍｍを超えた位置からリフトピンのウェーハに接触する直前までの範囲に設定するところにある。
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、更にサセプタの段差部上面の延長面とサセプタの凹部のうちリフトピン位置でのサセプタの底壁上面の延長面との距離Ｈが０．１〜１ｍｍであることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項５に係る発明であって、更にエピタキシャル層をウェーハ表面に形成するときに、リフトピンの下端が反応容器の下側ドームの下壁上面から離れ、リフトピンのリフト用頭部が貫通孔の大径孔部に収容され、更にリフトピンのリフト用テーパ部が貫通孔のテーパ孔部に接触して、リフトピンがサセプタの底壁上面より上方に突出し、サセプタの底壁上面を基準とするリフトピンの頭頂部の高さｈを０．０５ｍｍ以上かつリフトピンのウェーハに接触する直前までの範囲に設定することを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項５ないし７いずれか１項に係る発明であって、更にサセプタをＳｉＣ膜により被覆されたカーボンにより形成し、リフトピンをＳｉＣ、グラシーカーボン又は石英のいずれかにより形成したことを特徴とする。

請求項１及び５に係る発明では、ウェーハとサセプタの温度が同等になるような上側ランプ及び下側ランプの出力に設定しても、リフトピンに対向する位置のエピタキシャル層に凹凸を発生させず、かつウェーハ裏面にシリコンを堆積させない。換言すれば、従来の上側ランプの出力より高い下側ランプの出力を上側ランプの出力とほぼ同等となる方向に下げていくことで、エピタキシャル層の平坦化を維持した状態で、ウェーハ裏面へのシリコンの堆積を抑制することができるので、エピタキシャルウェーハの品質を向上できる。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、枚葉式のエピタキシャルウェーハの製造装置は反応容器１１を備える。この反応容器１１は、略伏せ椀状の上側ドーム１１ａと、略椀状の下側ドーム１１ｂとを有し、これらのドーム１１ａ，１１ｂを互いに密着させることにより内部に空間が形成される。この反応容器１１内部の空間には、表面（上面）にエピタキシャル層（図示せず）を成長させるための単一のシリコンウェーハ１２を支持するサセプタ１３が設けられ、サセプタ１３は回転軸１４により回転可能に保持される。上記サセプタ１３は比較的厚い円板状に形成される。このサセプタ１３にはシリコンウェーハ１２を収容する凹部１３ａが形成され、この凹部１３ａ内にはシリコンウェーハ１２の外周部が載るリング状の段差部１３ｂが形成される。また回転軸１４は、下側ドーム１１ｂの中心に回転可能に挿通された回転用軸部１４ａと、回転用軸部１４ａの上面にこの軸部１４ａと一体的に同心状に設けられサセプタ１３の下面を受ける円板状の受け部１４ｂとを有する。受け部１４ｂの外径はサセプタ１３の外径より僅かに小さく形成される。サセプタ１３の凹部１３ａのうちリング状の段差部１３ｂを除く底壁１３ｃには、回転用軸部１４ａの軸線を中心とする同一円周上であって円周方向に等間隔に複数の貫通孔１３ｄが形成される。回転軸１４の受け部１４ｂの貫通孔１３ｄに対向する位置には通孔１４ｃが形成される。

一方、貫通孔１３ｄ及び通孔１４ｃにはリフトピン１６が挿通される。リフトピン１６は、リフト用軸部１６ａと、このリフト用軸部１６ａの上面にリフト用テーパ部１６ｂを介してリフト用軸部１６ａと一体的に設けられリフト用軸部１６ａより大径のリフト用頭部１６ｃとを有する。リフト用頭部１６ｃの上面、即ち頭頂部１６ｄは球面状に形成される。サセプタ１３の貫通孔１３ｄは、リフトピン１６のリフト用軸部１６ａより僅かに大径に形成された小径孔部１３ｅと、リフト用テーパ部１６ｂと同一のテーパが形成されリフト用テーパ部１６ｂを収容するテーパ孔部１３ｆと、リフト用頭部１６ｃより僅かに大径に形成されリフト用頭部１６ｃを収容可能な大径孔部１３ｇとを有する。回転軸１４の受け部１４ｂに形成された通孔１４ｃの直径は貫通孔１３ｄの小径孔部１３ｅの直径と同一に形成される。上記サセプタ１３はＳｉＣ膜により被覆されたカーボンにより形成され、リフトピン１６はＳｉＣ、グラシーカーボン（ガラス状カーボン）又は石英のいずれかにより形成される。またサセプタ１３の段差部１３ｂ上面の延長面とサセプタ１３の凹部１３ａのうちリフトピン１６位置での底壁１３ｃ上面の延長面との距離Ｈは０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．２〜０．８ｍｍの範囲に設定される。ここで、サセプタ１３の段差部１３ｂ上面の延長面とサセプタ１３の凹部１３ａのうちリフトピン１６位置での底壁１３ｃ上面の延長面との距離Ｈを０．１〜１ｍｍの範囲に限定したのは、０．１ｍｍ未満ではウェーハ１２の反りによるリフトピン１６との接触という不具合があり、１ｍｍを超えるとスリップが発生するという不具合があるからである。

一方、上側ドーム１１ａの外周面にはガス供給口１１ｃ及びガス排出口１１ｄが配設される。ガス供給口１１ｃには原料ガス及びキャリアガスを供給するガス導入管１７の一端が接続され、ガス排出口１１ｄにはガス排出管１８の一端が接続される。ガス導入管１７及びガス排出管１８はハステロイのような耐塩酸合金により形成される。また図示しないが、上側ドーム１１ａの上方には上側ランプ（図示せず）が設けられ、下側ドーム１１ｂの下方には下側ランプ（図示せず）が設けられる。これらのランプはハロゲンランプ、白熱ランプ、アークランプ、グラファイトヒータ等により形成される。更に反応容器１１内には原料ガスがキャリアガスとともに導入されるように構成される。ここで、原料ガスとしては、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＨ₄又はＳｉＣｌ₄等が挙げられ、キャリアガスとしては、主にＨ₂が挙げられる。ガス導入管１７及びガス供給口１１ｃから導入された原料ガス等は上側ドーム１１ａとシリコンウェーハ１２の間の空間を流れ、シリコンウェーハ１２の表面にシリコン単結晶薄膜からなるエピタキシャル層を形成した後、ガス排出口１１ｄ及びガス排出管１８を通って排出されるようになっている。

エピタキシャル層をシリコンウェーハ１２表面に形成するときに、リフトピン１６が底壁１３ｃ上面より上方に突出し、底壁１３ｃ上面を基準とするリフトピン１６の頭頂部１６ｄの高さｈが０ｍｍを超えた位置からリフトピン１６のシリコンウェーハ１２に接触する直前までの範囲、好ましくは０．０５ｍｍ以上かつリフトピン１６のシリコンウェーハ１２に接触する直前までの範囲に設定される。ここで、リフトピン１６の頭頂部１６ｄの高さｈを０ｍｍを超えた位置からリフトピン１６のシリコンウェーハ１２に接触する直前までの範囲に限定したのは、０ｍｍ以下ではリフトピン１６の長さがサセプタ１３の底壁１３ｃの厚さより大きいため熱伝導によりリフトピン１６の部分の温度が低下してしまい、リフトピン１６がシリコンウェーハ１２に接触するとウェーハ裏面へのダメージ及び接触したリフトピン１６からの放熱の発生という不具合があるからである。

このように構成されたエピタキシャルウェーハの製造装置を用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法を説明する。先ず回転軸１４を反応容器１１に対して相対的に下降させる（図２）。これによりリフトピン１６の下端が下側ドーム１１ｂの下壁１１ｅ上面に当接し、リフトピン１６の頭頂部１６ｄがサセプタ１３の上面より上方に突出する。この状態でシリコンウェーハ１２を載せた搬送用ブレード１９を反応容器１１に挿入し、シリコンウェーハ１２をリフトピン１６上に置いてリフトピン１６によりシリコンウェーハ１２を一時的に保持させる（図３）。次に回転軸１４を反応容器１１に対して相対的に上昇させる。これによりリフトピン１６の下端が下側ドーム１１ｂの下壁１１ｅ上面から離れ、リフトピン１６のリフト用頭部１６ｃが貫通孔１３ｄの大径孔部１３ｇに収容される（図１）。このときリフトピン１６のリフト用テーパ部１６ｂが貫通孔１３ｄのテーパ孔部１３ｆに接触して、リフトピン１６の頭頂部１６ｄの高さｈが０ｍｍを超えた位置からリフトピン１６のシリコンウェーハ１２に接触する直前までの範囲になる。またシリコンウェーハ１２はその外周部下面が段差部１３ｂ上面に載り、シリコンウェーハ１２が凹部１３ａに収容される。

この状態で上側ランプと下側ランプとによりシリコンウェーハ１２を加熱しながら、ガス導入管１７及びガス供給口１１ｃを通して反応容器１１内に原料ガスをキャリアガスとともに導入する。なお、通常、シリコンウェーハ１２を反応容器１１に挿入する前に、上側ランプ及び下側ランプをオンするとともに、反応容器１１にキャリアガスを流しておく。キャリアガスとともに導入された原料ガスがシリコンウェーハ１２表面に達すると、シリコンウェーハ１２表面にシリコン単結晶薄膜からなるエピタキシャル層が形成される。上側ランプ及び下側ランプの出力比を従来とは異なる出力比に変更しても、具体的には、上側ランプの出力をＷaとし、下側ランプの出力をＷbとするとき、（Ｗa：Ｗb）を（５０：５０）〜（５５：４５）の範囲に変更しても、リフトピン１６に対向する位置のエピタキシャル層に凹凸が発生せず、かつシリコンウェーハ１２裏面にシリコンが堆積しない。換言すれば、上側ランプの出力よりも大きかった下側ランプの出力（従来のＷa：Ｗbは４２：５８に固定されていた。）を従来より下げて両者の出力をほぼ同等としても、エピタキシャル層の平坦化を維持した状態で、シリコンウェーハ１２裏面へのシリコンの堆積を抑制することができるので、エピタキシャルウェーハの品質を向上できる。シリコンウェーハ１２表面を通過した原料ガス等はガス排出口１１ｄ及びガス排出管１８を通って排出される。

シリコンウェーハ１２表面へのエピタキシャル層の形成が完了すると、回転軸１４を反応容器１１に対して相対的に下降させる。これによりリフトピン１６の下端が下側ドーム１１ｂの下壁１１ｅ上面に当接するとともに、リフトピン１６の頭頂部１６ｄがシリコンウェーハ１２の下面に当接してリフトピン１６がシリコンウェーハ１２を押上げる（図３）。次にシリコンウェーハ１２とサセプタ１３との間に搬送用ブレード１９を挿入した後に、このブレード１９を上昇させることによりブレード１９上にシリコンウェーハ１２を載せる（図２）。これによりエピタキシャル層が形成されたシリコンウェーハ１２を反応容器１１から取出すことができる。なお、この実施の形態では、半導体ウェーハとしてシリコンウェーハを挙げたが、ＧａＡｓウェーハ，ＩｎＰウェーハ，ＺｎＳウェーハ、或いはＺｎＳｅウェーハでもよい。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
ランプ加熱方式の横型枚葉式エピタキシャル成長装置（ＡＭＡＴ社製）を用意した。先ずこの装置の上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を５０：５０に設定し、キャリアガス（Ｈ₂）を流した。この状態で回転軸１４を反応容器１１に対して相対的に下降させた（図２）。これによりリフトピン１６の下端が下側ドーム１１ｂの下壁１１ｅ上面に当接し、リフトピン１６の頭頂部１６ｄがサセプタ１３の上面より上方に突出した。この状態で結晶の面方位が＜１００＞である直径３００ｍｍのｐ型シリコンウェーハ１２を載せた搬送用ブレード１９を反応容器１１に挿入し、シリコンウェーハ１２をリフトピン１６上に置いてリフトピン１６によりシリコンウェーハ１２を一時的に保持させた（図３）。次に回転軸１４を反応容器１１に対して相対的に上昇させた。これによりリフトピン１６の下端が下側ドーム１１ｂの下壁１１ｅ上面から離れ、リフトピン１６のリフト用頭部１６ｃが貫通孔１３ｄの大径孔部１３ｇに収容された（図１）。このときリフトピン１６のリフト用テーパ部１６ｂが貫通孔１３ｄのテーパ孔部１３ｆに接触して、リフトピン１６の頭頂部１６ｄの高さｈが＋０．０５ｍｍであった。即ち、リフトピン１６が底壁１３ｃ上面より０．０５ｍｍだけ上方に突出した。またシリコンウェーハ１２はその外周部下面が段差部１３ｂ上面に載り、シリコンウェーハ１２が凹部１３ａに収容された。この状態で上側ランプ及び下側ランプの出力比Ｗa：Ｗbを５０：５０に保ったままこれらのランプでシリコンウェーハ１２を加熱しながら、ガス導入管１７及びガス供給口１１ｃを通して反応容器１１内に原料ガス（ＳｉＨＣｌ₃）をキャリアガス（Ｈ₂）とともに導入し、シリコンウェーハ１２表面に厚さ３μｍのシリコン単結晶薄膜からなるエピタキシャル層を形成してエピタキシャルウェーハを作製した。なお、サセプタ１３の段差部１３ｂ上面の延長面とサセプタ１３の凹部１３ａのうちリフトピン１６位置での底壁１３ｃ上面の延長面との距離Ｈが０．３ｍｍであり、シリコンウェーハの中央部における放射温度計による温度は１１００℃であった。

＜実施例２＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を５５：４５に設定したこと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜実施例３＞
リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが＋０．１２ｍｍであった（リフトピンが底壁上面より０．１２ｍｍだけ上方に突出した）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜実施例４＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を５５：４５に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが＋０．１２ｍｍであった（リフトピンが底壁上面より０．１２ｍｍだけ上方に突出した）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。

＜比較例１＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４２：５８に設定したこと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例２＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４６：５４に設定したこと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例３＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４２：５８に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが＋０．１２ｍｍであった（リフトピンが底壁上面より０．１２ｍｍだけ上方に突出した）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例４＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４６：５４に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが＋０．１２ｍｍであった（リフトピンが底壁上面より０．１２ｍｍだけ上方に突出した）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。

＜比較例５＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４２：５８に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが＋０．２５ｍｍであり（リフトピンが底壁上面より０．２５ｍｍだけ上方に突出した）、リフトピンの頭頂部がシリコンウェーハの裏面に接触したこと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例６＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を５５：４５に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが＋０．２５ｍｍであり（リフトピンが底壁上面より０．２５ｍｍだけ上方に突出した）、リフトピンの頭頂部がシリコンウェーハの裏面に接触したこと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例７＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４２：５８に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが−０．７ｍｍであった（リフトピンの頭頂部が底壁上面より０．７ｍｍだけ貫通孔内に引込んだ）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例８＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４６：５４に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが−０．７ｍｍであった（リフトピンの頭頂部が底壁上面より０．７ｍｍだけ貫通孔内に引込んだ）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例９＞
リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが−０．７ｍｍであった（リフトピンの頭頂部が底壁上面より０．７ｍｍだけ貫通孔内に引込んだ）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。

＜比較例１０＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を５５：４５に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが−０．７ｍｍであった（リフトピンの頭頂部が底壁上面より０．７ｍｍだけ貫通孔内に引込んだ）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例１１＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４２：５８に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが０ｍｍであった（リフトピンの頭頂部が底壁上面と一致した）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例１２＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４６：５４に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが０ｍｍであった（リフトピンの頭頂部が底壁上面と一致した）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例１３＞
リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが０ｍｍであった（リフトピンの頭頂部が底壁上面と一致した）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。
＜比較例１４＞
上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を５５：４５に設定し、リフトピンのリフト用頭部を貫通孔の大径孔部に収容したときのリフトピンの頭頂部の高さｈが０ｍｍであった（リフトピンの頭頂部が底壁上面と一致した）こと以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウェーハを作製した。

＜比較試験１及び評価＞
実施例１〜４及び比較例１〜１４のエピタキシャルウェーハについて、裏面デポジションとナノトポグラフィを測定した。その結果を表１に示す。ここで、裏面デポジションとは、サセプタ表面を被覆するシリコン膜が原料ガス（ＳｉＨＣｌ₃）中の塩酸成分により剥がれてシリコンウェーハの高温側の裏面に付着する現象をいう。この裏面デポジションは、エピタキシャル層を形成する前のシリコンウェーハの厚さと、エピタキシャル層を形成した後のエピタキシャルウェーハの厚さとの相違により判断した。表１の裏面デポジションの欄において『Ref』は上側ランプの出力Ｗaと下側ランプの出力Ｗbとの比（Ｗa：Ｗb）を４２：５８に設定したときの裏面デポジション、即ち比較例１、３、５、７及び１１の裏面デポジションを基準値とすることを示す。また表１の裏面デポジションの欄において『Ｂ』は裏面デポジションが基準値より２０％未満しか低減しなかったことを示し、『Ａ』は裏面デポジションが基準値より２０％以上４０％未満と比較的大幅に低減したことを示し、『ＡＡ』は裏面デポジションが基準値より４０％以上６５％未満と極めて大幅に低減したことを示す。一方、ナノトポグラフィとは、エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層表面の平坦度を表す指標である。このナノトポグラフィはナノマッパー（Nanomapper：ＡＤＥ社製）により測定した。表１のナノトポグラフィの欄において『Ａ』は凹凸が５ｎｍ未満と小さかったことを示し、『Ｂ』は凹凸が５ｎｍを超え１０ｎｍ以下と比較的大きかったであることを示し、『ＢＢ』は凹凸が１０ｎｍ以上と極めて大きかったことを示す。

表１から明らかなように、リフトピンの頭頂部の高さｈが−０．７ｍｍである比較例７〜１０やリフトピンの頭頂部の高さｈが０ｍｍである比較例１１〜１４では、下側ランプの出力を減少させるに従って、裏面デポジションは次第に良好になったけれども、ナノトポグラフィは次第に悪くなり、比較例７〜１４では、裏面デポジション及びナノトポグラフィの双方が良好であるものはなかった。また頭頂部がシリコンウェーハ裏面に接触した比較例５及び６では、下側ランプの出力を減少させるに従って、裏面デポジションは良好になったけれども、ナノトポグラフィは全て悪くなった。これらに対し、リフトピンの頭頂部の高さが＋０．０５ｍｍである実施例１及び２やリフトピンの頭頂部の高さが＋０．１２ｍｍである実施例３及び４では、裏面デポジション及びナノトポグラフィの双方が良好であった。この結果、サセプタの底壁上面を基準とするリフトピンの頭頂部の高さｈを０ｍｍを超えた位置からリフトピンのシリコンウェーハに接触する直前までの範囲に設定すると、裏面デポジション及びナノトポグラフィの双方が良好となることが分かった。

一方、リフトピンの頭頂部の高さｈが＋０．０５ｍｍ又は＋０．１２ｍｍであっても、下側ランプの出力が上側ランプの出力より大きい比較例１〜４では、ナノトポグラフィが良好であったけれども、裏面デポジションが悪かったのに対し、リフトピンの頭頂部の高さｈが＋０．０５ｍｍ又は＋０．１２ｍｍであって、しかも下側ランプの出力が上側ランプの出力と同等か或いは上側ランプの出力より若干低い実施例１〜４では、ナノトポグラフィ及び裏面デポジションの双方が良好であった。この結果、サセプタの底壁上面を基準とするリフトピンの頭頂部の高さｈを０ｍｍを超えた位置からリフトピンのシリコンウェーハに接触する直前までの範囲に設定すると、上側ランプ及び下側ランプの出力をほぼ同等にしても或いは上側ランプの出力を下側ランプの出力より大きくしても、ナノトポグラフィのみならず裏面デポジションも良好になることが分かった。

本発明実施形態の保持具を用いてシリコンウェーハ表面にエピタキシャル層を形成している状態を示す反応容器の縦断面構成図である。その保持具のリフトピンがシリコンウェーハを一時的に保持している状態を示す図１に対応する縦断面構成図である。リフトピンが一時的に保持しているシリコンウェーハを搬送用ブレードが受けた状態を示す図１に対応する縦断面構成図である。

符号の説明

１１反応容器
１２シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）
１３サセプタ
１３ａ凹部
１３ｂ段差部
１３ｃサセプタの底壁
１３ｄ貫通孔
１６リフトピン
１６ｄ頭頂部

Claims

凹部とこの凹部内に形成されたリング状の段差部とを有し前記凹部のうち前記段差部を除く底壁に複数の貫通孔が形成されかつ反応容器内に配置されたサセプタと、前記貫通孔に挿通されウェーハを一時的に保持するリフトピンとを備え、前記ウェーハを前記リフトピンで一時的に保持した後に前記ウェーハの外周部下面を前記段差部に載せることにより前記ウェーハが前記凹部に収容され、原料ガスを前記反応容器に流通させることにより前記凹部に収容された前記ウェーハの表面にエピタキシャル層が形成されるエピタキシャルウェーハの保持具において、
前記サセプタの底壁に前記リフトピンが挿通される貫通孔を有し、
前記エピタキシャル層が前記ウェーハ表面に形成されるときに、前記リフトピンの下端が前記反応容器の下側ドームの下壁上面から離れ、前記リフトピンのリフト用頭部が前記貫通孔の大径孔部に収容され、更に前記リフトピンのリフト用テーパ部が前記貫通孔のテーパ孔部に接触して、前記リフトピンが前記サセプタの底壁上面より上方に突出し、前記サセプタの底壁上面を基準とする前記リフトピンの頭頂部の高さｈが０ｍｍを超えた位置から前記リフトピンの前記ウェーハに接触する直前までの範囲に設定された
ことを特徴とするエピタキシャルウェーハの保持具。
サセプタの段差部上面の延長面と前記サセプタの凹部のうちリフトピン位置での前記サセプタの底壁上面の延長面との距離Ｈが０．１〜１ｍｍである請求項１記載のエピタキシャルウェーハの保持具。
エピタキシャル層がウェーハ表面に形成されるときに、リフトピンの下端が反応容器の下側ドームの下壁上面から離れ、前記リフトピンのリフト用頭部が貫通孔の大径孔部に収容され、更に前記リフトピンのリフト用テーパ部が前記貫通孔のテーパ孔部に接触して、前記リフトピンがサセプタの底壁上面より上方に突出し、前記サセプタの底壁上面を基準とする前記リフトピンの頭頂部の高さｈが０．０５ｍｍ以上かつ前記リフトピンの前記ウェーハに接触する直前までの範囲に設定される請求項１記載のエピタキシャルウェーハの保持具。
サセプタがＳｉＣ膜により被覆されたカーボンにより形成され、リフトピンがＳｉＣ、グラシーカーボン又は石英のいずれかにより形成された請求項１ないし３いずれか１項に記載のエピタキシャルウェーハの保持具。
凹部とこの凹部内に形成されたリング状の段差部とを有し、前記凹部のうち前記段差部を除く底壁に複数の貫通孔が形成されたサセプタを反応容器内に配置し、前記貫通孔に挿通されたリフトピンでウェーハを一時的に保持した後に前記ウェーハの外周部下面を前記段差部に載せることにより前記ウェーハを前記凹部に収容し、原料ガスを前記反応容器に流通させることにより前記凹部に収容された前記ウェーハの表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記サセプタの底壁に前記リフトピンが挿通される貫通孔を形成し、
前記エピタキシャル層を前記ウェーハ表面に形成するときに、前記リフトピンの下端が前記反応容器の下側ドームの下壁上面から離れ、前記リフトピンのリフト用頭部が前記貫通孔の大径孔部に収容され、更に前記リフトピンのリフト用テーパ部が前記貫通孔のテーパ孔部に接触して、前記リフトピンが前記サセプタの底壁上面より上方に突出し、前記サセプタの底壁上面を基準とする前記リフトピンの頭頂部の高さｈを０ｍｍを超えた位置から前記リフトピンの前記ウェーハに接触する直前までの範囲に設定す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。
サセプタの段差部上面の延長面と前記サセプタの凹部のうちリフトピン位置での前記サセプタの底壁上面の延長面との距離Ｈが０．１〜１ｍｍである請求項５記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
エピタキシャル層をウェーハ表面に形成するときに、リフトピンの下端が反応容器の下側ドームの下壁上面から離れ、前記リフトピンのリフト用頭部が貫通孔の大径孔部に収容され、更に前記リフトピンのリフト用テーパ部が前記貫通孔のテーパ孔部に接触して、前記リフトピンがサセプタの底壁上面より上方に突出し、前記サセプタの底壁上面を基準とする前記リフトピンの頭頂部の高さｈを０．０５ｍｍ以上かつ前記リフトピンの前記ウェーハに接触する直前までの範囲に設定する請求項５記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
サセプタをＳｉＣ膜により被覆されたカーボンにより形成し、リフトピンをＳｉＣ、グラシーカーボン又は石英のいずれかにより形成した請求項５ないし７いずれか１項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。