JP7635708B2

JP7635708B2 - 絶縁膜形成装置用トレー、絶縁膜形成装置および絶縁膜形成方法

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Publication number: JP7635708B2
Application number: JP2021212931A
Authority: JP
Inventors: 悠平川▲崎▼; 靖史行本; 正行品川; 辰己草場
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Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2025-02-26
Anticipated expiration: 2041-12-27
Also published as: JP2023096893A

Description

本発明は、絶縁膜形成装置用トレー、絶縁膜形成装置および絶縁膜形成方法に関する。

近年、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、パワートランジスタおよび裏面照射型固体撮像素子等の種々の半導体デバイスにおいて、シリコンウェーハなどの半導体ウェーハ上にシリコンなどのエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハを基板として用いるのが一般的である。

例えば、エピタキシャルシリコンウェーハは、枚葉式のエピタキシャル成長炉内にシリコンウェーハを配置し、ジクロロシランガスやトリクロロシランガス等の原料ガスを、水素ガス等のキャリアガスとともにエピタキシャル成長炉内に供給し、シリコンウェーハ上にシリコンエピタキシャル層を成長させることにより得ることができる。

ところで、低抵抗率の半導体ウェーハのおもて面上に高抵抗率のエピタキシャル層を形成する場合などにおいて、半導体ウェーハの裏面などから半導体ウェーハ内のドーパントが気相中に飛び出し、エピタキシャル層に取り込まれる、いわゆるオートドープが発生しやすい。そのため、エピタキシャル層の成長に先立って、半導体ウェーハの裏面上に、オートドープを抑制する保護膜として、酸化膜などの絶縁膜を形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

上記絶縁膜の形成は、例えば化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition、ＣＶＤ）法により形成させることができる。例えば、常圧にてＣＶＤを行う常圧ＣＶＤ法においては、絶縁膜を形成する面（すなわち、裏面）側を上に向けて半導体ウェーハをトレーに載置した後、半導体ウェーハを加熱した状態で、絶縁膜の原料ガスを半導体ウェーハ上に供給することにより、絶縁膜を半導体ウェーハの裏面上に形成する。

上記従来法では、絶縁膜の原料ガスがウェーハのおもて面の外縁まで回り込むため、絶縁膜は、半導体ウェーハの裏面のみならずウェーハ端（端面）、そしておもて面の外縁にわたって形成される。一方、裏面の外縁からウェーハ端面、そしておもて面の外縁にわたるウェーハ外周部に絶縁膜が形成された半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を形成すると、ウェーハ外周部にクラックが発生し、エピタキシャル層が異常成長、いわゆるノジュールが発生する場合がある。そのため、従来法によりウェーハ裏面上に絶縁膜を形成した場合には、その後ウェーハ外周部に形成された絶縁膜を除去している。上記ウェーハ外周部の絶縁膜は、拭き取り法により、フッ酸（ＨＦ）液等の除去液を染み込ませたノズルを用いて、拭き取って除去することができる。

国際公開第２０１１／０７０７４１号

上記拭き取り法によるウェーハ外周部の絶縁膜の除去おいては、除去液がウェーハ外周部の絶縁膜のみならず、ウェーハ裏面の絶縁膜の一部にも染みこむ、いわゆる「にじみ」が発生する場合がある。こうしたにじみが発生すると、半導体ウェーハは不良品となり、エピタキシャルウェーハの基板として使用することはできない。そのため、形成した絶縁膜を一旦除去した後、再度絶縁膜を形成する必要があり、生産性が低下する問題がある。

上述のようなにじみの発生を防止するためには、半導体ウェーハ外周部に絶縁膜を形成させることなく、半導体ウェーハ裏面上のみに絶縁膜を形成できることが好ましい。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウェーハ外周部に絶縁膜を形成させることなく、ウェーハ裏面上のみに絶縁膜を形成できる、絶縁膜形成装置用トレーを提供することにある。

上記課題を解決する本発明は、以下の通りである。
［１］半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成装置において前記半導体ウェーハを載置するトレーであって、
半導体ウェーハを載置するトレー本体を備え、
前記トレー本体は、
前記トレー本体の上面から下面まで貫通する円筒形の開口部と、
前記開口部の周縁に位置し、前記半導体ウェーハの外周部を支持する環状の支持部と、
を有することを特徴とする絶縁膜形成装置用トレー。

［２］前記開口部は、前記トレー本体の前記下面の側に配置された円筒形の第１の部分と、前記上面の側に配置されて半導体ウェーハを収容する円筒形の第２の部分とを有し、前記第２の部分は、前記トレー本体の前記第１の部分の中心軸と同じ中心軸を有し、かつ、前記第１の部分の直径よりも大きな直径を有し、前記第１の部分の周縁が前記支持部を構成する、前記［１］に記載の絶縁膜形成装置用トレー。

［３］前記トレー本体の前記支持部上に配置され、前記トレー本体の前記下面での前記開口部の直径よりも小さな内径を有する環状部材をさらに備え、
前記支持部は、前記環状部材を介して前記半導体ウェーハの外周部を支持する、前記［１］または［２］に記載の絶縁膜形成装置用トレー。

［４］半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成する装置であって、
前記［１］～［３］のいずれか一項に記載のトレーと、
前記トレーの下方に配置され、前記絶縁膜の原料ガスを前記トレーの前記開口部を介して前記トレー上に載置された前記半導体ウェーハの裏面に向かって供給する原料ガス供給部と、
前記トレーの上方に配置され、前記半導体ウェーハを加熱するヒーターと、
を備えることを特徴とする絶縁膜形成装置。

［５］前記トレーの上方かつ前記ヒーターの下方に配置され、前記トレー上に載置された前記半導体ウェーハのおもて面に向かって不活性ガスを供給する不活性ガス供給部をさらに備える、前記［４］に記載の絶縁膜形成装置。

［６］前記トレーを複数備え、
前記複数のトレーを前記原料ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に連続的に搬送して、前記絶縁膜の形成を複数枚の半導体ウェーハに対して連続的に行うことができるように構成されている、前記［４］または［５］に記載の絶縁膜形成装置。

［７］前記［４］～［６］のいずれか一項に記載の絶縁膜形成装置の前記トレー上に半導体ウェーハを載置し、次いで前記半導体ウェーハを前記原料ガス供給部と前記ヒーターとの間に配置した後、前記ヒーターにより前記半導体ウェーハを所定の温度に加熱した状態で、不活性ガスを供給しつつ、前記原料ガス供給部から前記絶縁膜の原料ガスを供給して、前記半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁膜形成方法。

［８］前記［５］に記載の絶縁膜形成装置の前記トレー上に半導体ウェーハを載置し、次いで前記半導体ウェーハを前記原料ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配置した後、前記ヒーターにより前記半導体ウェーハを所定の温度に加熱した状態で、前記不活性ガス供給部から前記半導体ウェーハのおもて面に向かって不活性ガスを供給しつつ、前記原料ガス供給部から前記絶縁膜の原料ガスを供給して、前記半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成する、前記［７］に記載の絶縁膜形成方法。

［９］前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、前記［７］または［８］に記載の絶縁膜の形成方法。

［１０］前記絶縁膜は酸化膜である、前記［７］～［９］のいずれか一項に記載の絶縁膜形成方法。

本発明によれば、半導体ウェーハ外周部に絶縁膜を形成させることなく、半導体ウェーハ裏面上のみに絶縁膜を形成できる。

本発明による絶縁膜形成装置用トレーの一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。本発明による絶縁膜形成装置用トレーの別の例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。本発明による絶縁膜形成装置用トレーのさらに別の例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）および（ｃ）は環状部材の幅と絶縁膜が形成されない領域との関係を示す図である。本発明による絶縁膜形成装置の好適な一例を示す図である。発明例に用いたトレーの詳細を示す図である。シリコンウェーハのウェーハ径方向の位置と酸化膜の厚みとの関係を示す図である。

（絶縁膜形成装置用トレー）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。半導体ウェーハは、デバイスが形成される平坦面であるおもて面と、おもて面とは反対側の平坦面である裏面と、おもて面および裏面のウェーハ径方向外側に位置しておもて面の外縁と裏面の外縁とを接続するウェーハ端面とを有する。本発明による絶縁膜形成装置用トレーは、半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成装置において半導体ウェーハを載置するトレーである。絶縁膜形成装置用トレーは、半導体ウェーハを載置するトレー本体を備える。ここで、トレー本体は、トレー本体の上面から下面まで貫通する円筒形の開口部と、開口部の周縁に位置し、半導体ウェーハの外周部を支持する環状の支持部とを有することを特徴とする。

上述のように、従来の絶縁膜形成装置においては、絶縁膜を形成する面、すなわち裏面側を上に向けてトレーに載置し、ウェーハの上方から原料ガスを供給してウェーハ裏面上に絶縁膜を形成する。その際、ウェーハ裏面のみならず、ウェーハ端面からおもて面にわたって絶縁膜が形成される。そして、裏面の外縁からウェーハ端面、そしておもて面の外縁にわたるウェーハ外周部に形成された絶縁膜はノジュールの原因となるため、除去する必要が生じる。

本発明者らは、上述のようなウェーハ外周部における絶縁膜の形成を抑制しつつ、ウェーハ裏面上のみに絶縁膜を形成する方途について鋭意検討した。その過程で、半導体ウェーハを載置するトレーに着目し、トレーを貫通する円筒形の開口部を設け、この開口部を塞ぐように半導体ウェーハを載置して、開口部の周縁部分でウェーハ外周部を支持させることに想到した。そして、後述する実施例に示すように、上述のようなトレーを用いることにより、ウェーハの外周部に絶縁膜を形成させることなく、ウェーハ裏面上のみに絶縁膜を形成できることを見出し、本発明を完成させたのである。以下、本発明による絶縁膜形成装置用トレーについて詳しく説明する。

図１は、本発明による絶縁膜形成装置用トレーの一例を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１に示した絶縁膜形成装置用トレー１は、トレーの母体を構成するトレー本体１１を備える。トレー本体１１の上面１１ａおよび下面１１ｂは、ともに平坦である。また、トレー本体１１は、上面１１ａから下面１１ｂまで貫通する円筒形の開口部１１ｃと、上面１１ａにおいて開口部１１ｃの周縁に位置し、半導体ウェーハを支持する支持部１１ｄとを有する。

このような構成を有するトレー１の上に半導体ウェーハを載置するとき、絶縁膜を形成するウェーハ裏面側を下に向け、開口部１１ｃ周縁の支持部１１ｄにより半導体ウェーハの外周部を支持するように半導体ウェーハを載置する。上述のように、トレー本体１１の上面１１ａは平坦であるため、支持部１１ｄの上面も平坦である。そのため、トレー本体１１の上面１１ａは、半導体ウェーハの裏面外周部と面接触する。

上述のように半導体ウェーハが載置されたトレー１を下方から見ると、半導体ウェーハの裏面が露出する一方、ウェーハ外周部については、トレー本体１１の支持部１１ｄによりマスクされる。そのため、トレー１の下方から絶縁膜の原料ガスを供給すると、原料ガスは開口部１１ｃにより露出したウェーハ裏面の領域のみに供給され、ウェーハ外周部には供給されない。その結果、ウェーハ外周部に絶縁膜を形成させることなく、ウェーハ裏面のみに絶縁膜を形成することができる。

トレー本体１１は、絶縁膜を形成する際の温度に対する耐熱性および耐変形性を有し、半導体ウェーハを汚染させない材料で構成することが好ましい。例えば、トレー本体１１は、炭化シリコンを焼結したもの、焼結炭化シリコンの表面を炭化シリコン膜で被覆したもので構成することができる。

トレー本体１１のサイズは、載置する半導体ウェーハの直径、枚数、トレー本体１１を構成する材料などに応じて、適切に設定することができる。

開口部１１ｃは、上述のように、半導体ウェーハを載置した際に、ウェーハ裏面上に絶縁膜を形成する領域を画定する。開口部１１ｃの直径は、載置する半導体ウェーハの直径、絶縁膜を形成しない外周部領域のサイズ（幅）に依存するが、半導体ウェーハの直径よりも２ｍｍ以上６ｍｍ以下小さくすることが好ましい。

なお、図１に示したトレー１においては、開口部１１ｃは１個だけ設けられているが、複数個設け、複数枚の半導体ウェーハの裏面上に絶縁膜を形成するための連続式絶縁膜形成装置用トレーとすることもできる。

図２は、本発明による絶縁膜形成装置用トレーの別の例を示しており、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図２に示した絶縁膜形成装置用トレー２は、図１に示したトレー１と同様に、トレー２の母体を構成するトレー本体２１を備え、トレー本体２１の上面２１ａおよび下面２１ｂは、ともに平坦である。トレー本体２１は、上面２１ａから下面２１ｂまで貫通する円筒形の開口部２１ｃを有する。そして、開口部２１ｃは、トレー本体２１の下面２１ｂの側に配置された円筒形の第１の部分２１ｄと、上面２１ａの側に配置されて半導体ウェーハを収容する円筒形の第２の部分２１ｅとを有する。第２の部分２１ｅは、側壁Ｓと底部Ｂとで画定されており、第２の部分２１ｅは、第１の部分２１ｄの中心軸と同じ中心軸を有し、かつ、第１の部分２１ｄの直径よりも大きな直径を有する。そして、第１の部分２１ｄの周縁である、底部Ｂの少なくとも一部が、支持部２１ｆを構成する。

こうした構成を有するトレー２は、絶縁膜を形成する半導体ウェーハを第２の部分２１ｅに収容して、半導体ウェーハをより良好に保持することができるとともに、半導体ウェーハをより良好に位置合わせすることができる。

トレー本体２１の第２の部分２１ｅの直径は、収容する半導体ウェーハの直径に依存するが、半導体ウェーハの直径よりも大きく、第２の部分２１ｅの直径と半導体ウェーハの直径との差は２ｍｍ以上６ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、半導体ウェーハをより位置合わせした状態でより良好に保持することができる。また、第２の部分２１ｅの深さは、第１の部分２１ｄの深さが１ｍｍ以上２ｍｍ以下となるように設計することが好ましい。これにより、半導体ウェーハをより良好に保持することができる。

トレー２のその他の構成は、図１に示したトレー１と同様とすることができる。

このような構成を有するトレー２の上に半導体ウェーハを載置するとき、絶縁膜を形成するウェーハ裏面側を下に向けて第２の部分２１ｅに収容し、第１の部分２１ｄ周縁の支持部２１ｆによりウェーハ外周部を支持するように半導体ウェーハを載置する。これにより、トレー本体２１の支持部２１ｆの上面は、半導体ウェーハの裏面外周部と面接触し、ウェーハ外周部は支持部２１ｆによりマスクされる。

このように半導体ウェーハを載置したトレー２の下方から絶縁膜の原料ガスを供給すると、原料ガスは第１の部分２１ｄにより露出したウェーハ裏面の領域のみに供給され、ウェーハ外周部には供給されない。その結果、ウェーハ外周部に絶縁膜を形成させることなく、ウェーハ裏面のみに絶縁膜を形成することができる。

図３は、本発明による絶縁膜形成装置用トレーのさらに別の例を示しており、（ａ）は断面図、（ｂ）および（ｃ）は環状部材の幅と絶縁膜が形成されない領域との関係を示す図である。図３に示したトレー３は、図２に示したトレー２の支持部２１ｆ上に、トレー本体２１の下面２１ｂでの開口部２１ｃの直径（すなわち、第１の部分２１ｄの直径）よりも小さな内径を有する環状部材２２が配置されている。環状部材２２の上面２２ａおよび下面２２ｂは、ともに平坦である。なお、図３に示したトレー３においては、第１の部分２１ｄの直径は半導体ウェーハＷの直径よりも小さく構成されているが、環状部材２２の内径が半導体ウェーハの直径よりも小さく構成されていれば、第１の部分２１ｄの直径は、半導体ウェーハＷの直径と同じ、または大きく構成されていてもよい。

このような構成を有するトレー３の上に半導体ウェーハを載置するとき、ウェーハ裏面側を下に向けて第２の部分２１ｅに収容して半導体ウェーハを環状部材２２上に載置する。すると、環状部材２２の上面２２ａは、半導体ウェーハの裏面外周部と面接触する。

そして、トレー３の下方から絶縁膜の原料ガスを供給すると、環状部材２２の内径は、第１の部分２１ｄの直径よりも小さいため、ウェーハ外周部は環状部材２２によりマスクされ、原料ガスは、環状部材２２の開口部２２ｃにより露出したウェーハ裏面の領域のみに供給される。その結果、ウェーハ外周部に絶縁膜を形成させることなく、ウェーハ裏面のみに絶縁膜を形成することができる。

環状部材２２の内径はトレー本体２１の第１の部分２１ｄの直径よりも小さいため、環状部材２２の内径を変更することにより、半導体ウェーハの裏面に絶縁膜が形成される領域の大きさを簡便に変更することができる。具体的には、図３（ｂ）に示すように、環状部材２２の開口部２２ｃの直径（すなわち、環状部材２２の内径）が比較的大きい場合には、絶縁膜が形成されない領域は小さくなる。一方、図３（ｃ）に示すように、環状部材２２の開口部２２ｃの直径（すなわち、環状部材２２の内径）が比較的小さい場合には、絶縁膜が形成されない領域は大きくなる。

環状部材２２の内径は、絶縁膜を形成する領域に合わせて適切に設定することができ、特に限定されない。一方、環状部材２２の外径は、第２の部分２１ｅの直径よりも２ｍｍ以上小さく、また、第１の部分２１ｄの直径より１ｍｍ以上大きくすることが好ましい。

環状部材２２は、絶縁膜を形成する際の温度に対する耐熱性および耐変形性を有し、半導体ウェーハを汚染させない材料で構成することが好ましい。例えば、環状部材２２は、炭化シリコンを焼結したもの、焼結炭化シリコンの表面を炭化シリコン膜で被覆したもので構成することができる。

なお、図３に示したトレー３は、図２に示したトレー２の支持部２１ｄ上に環状部材２２が配置されたトレーとして構成されているが、図１に示したトレー１の支持部１４上に環状部材２２が配置されたトレーとして構成することもできる。その際、環状部材２２の内径が半導体ウェーハＷの直径よりも小さく構成されていれば、開口部１１ｃの直径は、半導体ウェーハＷの直径よりも小さく構成されている必要はなく、半導体ウェーハＷの直径と同じ、または大きく構成されていてもよい。

（絶縁膜形成装置）
本発明による絶縁膜形成装置は、半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成する装置であって、上述した本発明による絶縁膜形成装置用トレーと、トレーの下方に配置され、絶縁膜の原料ガスをトレーの前記開口部を介してトレー上に載置された半導体ウェーハの裏面に向かって供給する原料ガス供給部と、トレーの上方に配置され、半導体ウェーハを加熱するヒーターとを備えることを特徴とする。

図４は、本発明による絶縁膜形成装置の好適な一例を示している。図４に示した絶縁膜形成装置１００は、トレー２と、原料ガス供給部４と、不活性ガス供給部５と、ヒーター６とを備える。

トレー２は、図２に示した本発明によるトレー２であり、その詳細については既に説明しているため、省略する。トレー２の下部には、トレー２を搬送できるように搬送コロ２ａが設けられている。

原料ガス供給部４は、トレー２の下方に配置され、絶縁膜の原料ガスをトレー２の開口部２１ｃ（第１の部分２１ｄ）を介してトレー２上に載置された半導体ウェーハＷの裏面に向かって供給する。図４に示した例においては、シリコン酸化膜を形成するための原料ガスであるシラン（ＳｉＨ_４）および酸素ガス（Ｏ_２）を供給するように構成されているが、窒化膜など他の絶縁膜を形成するように、他の原料ガスを供給するように構成することもできる。

また、図４に示すように、原料ガス供給部４は、原料ガスに不純物が混入するのを低減するために、原料ガスを取り囲むように、窒素や希ガスなどの不活性ガスを供給するように構成することが好ましい。

ヒーター６は、トレー２の上方に配置され、半導体ウェーハＷの裏面に供給される原料ガスが分解され、半導体ウェーハＷの裏面上に絶縁膜が形成される温度に半導体ウェーハＷを加熱する。

また、図４に示すように、トレー２の上方かつヒーター６の下方に配置され、トレー２上に載置された半導体ウェーハＷのおもて面に向かって不活性ガスを供給する不活性ガス供給部５を設けることが好ましい。これにより、絶縁膜を形成する際に、半導体ウェーハＷを下方に押しつけ、原料ガス供給部４により原料ガスが半導体ウェーハＷの裏面に供給された場合にも、半導体ウェーハＷが浮き上がるのを抑制することができる。

ここで、絶縁膜形成装置１００の動作について説明する。まず、トレー２の上に、半導体ウェーハＷを、絶縁膜を形成する裏面側を下に向けて第２の部分２１ｅに収容し、第１の部分２１ｄを塞ぐとともに、第１の部分２１ｄ周縁の支持部２１ｆにより半導体ウェーハの外周部を支持するように載置する。

次いで、トレー２を原料ガス供給部４の上方かつ不活性ガス供給部５の下方に配置する。続いて、ヒーター６により、所定の温度まで半導体ウェーハＷを加熱した後、不活性ガス供給部５から不活性ガスを供給しつつ、原料ガス供給部から絶縁膜の原料ガスを、トレー２の開口部２１ｃ（第１の部分２１ｄ）を介して半導体ウェーハＷの裏面に向かって供給する。こうして、半導体ウェーハＷの外周部に絶縁膜を形成することなく、半導体ウェーハＷの裏面上に絶縁膜を形成することができる。

なお、上記絶縁膜形成装置１００において、トレー２を複数備え、複数のトレー２を原料ガス供給部４と不活性ガス供給部５との間に連続的に搬送するように構成されることが好ましい。これにより、絶縁膜の形成を複数枚の半導体ウェーハＷに対して連続的に行うことができる。

（絶縁膜形成方法）
本発明による絶縁膜形成方法は、上述した本発明による絶縁膜形成装置用トレー上に半導体ウェーハを載置し、次いで半導体ウェーハを原料ガス供給部とヒーターとの間に配置した後、ヒーターにより半導体ウェーハを所定の温度に加熱した状態で、原料ガス供給部から絶縁膜の原料ガスを供給して、半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成することを特徴とする。

以下、図４に示した本発明による好適な絶縁膜形成装置１００を用いた場合を例として、本発明による絶縁膜形成方法の例について説明する。まず、トレー２の上に、半導体ウェーハＷを、絶縁膜を形成する裏面側を下に向けて第２の部分２１ｅに収容し、第１の部分２１ｄを塞ぐとともに、第１の部分２１ｄ周縁の支持部２１ｆにより半導体ウェーハの外周部を支持するように載置する。

半導体ウェーハＷは、特に限定されず、シリコンウェーハ、ゲルマニウムウェーハ、炭化シリコンウェーハ、ヒ化ガリウムウェーハ等とすることができる。特に、半導体ウェーハＷとしては、シリコンウェーハを好適に用いることができる。

また、絶縁膜は、特に限定されないが、酸化膜や窒化膜等とすることができる。例えば、シリコンウェーハ上にシリコンエピタキシャル層を形成したエピタキシャルシリコンウェーハの場合には、酸化膜はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜とすることができる。

次いで、トレー１を原料ガス供給部４の上方かつ不活性ガス供給部５の下方に配置する。

続いて、ヒーター６により、所定の温度まで半導体ウェーハＷを加熱した後、不活性ガス供給部５から、不活性ガスを供給しつつ、原料ガス供給部４から絶縁膜の原料ガスを、トレー２の開口部２１ｃ（第１の部分２１ｄ）を介して半導体ウェーハＷの裏面に向かって供給する。絶縁膜の形成の際の半導体ウェーハの温度は、形成する絶縁膜の種類に依存するが、例えばシリコンウェーハの裏面上にシリコン酸化膜を形成する場合には、３８０℃以上４６０℃以下とすることが好ましい。

原料ガス供給部４から供給する原料ガスは、絶縁膜の原料に応じて、適切なガスを用いることができる。例えば、絶縁膜がシリコン酸化膜である場合には、原料ガスとしては、ＳｉＨ_４ガスおよびＯ_２ガスとすることができる。また、絶縁膜がシリコン窒化膜である場合には、ＳｉＨ_４ガス、およびＮ_２ガスまたはアンモニア（ＮＨ_３）ガスとすることができる。

不活性ガス供給部５から供給する不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスや希ガスなどを用いることができる。

こうして、半導体ウェーハＷの外周部に絶縁膜を形成することなく、半導体ウェーハＷの裏面上に絶縁膜を形成することができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されない。

（発明例）
図２に示したトレー２を備える図４に示した絶縁膜形成装置１００を用いて、シリコンウェーハの裏面上のみにシリコン酸化膜を形成した。トレー２の寸法の詳細を図５（ａ）および（ｂ）に示す。

具体的には、まず、直径２００ｍｍのシリコンウェーハを用意し、絶縁膜を形成する裏面側を下に向けて第２の部分２１ｅに収容し、第１の部分２１ｄを塞ぐとともに、第１の部分２１ｄ周縁の支持部２１ｆによりシリコンウェーハの外周部を支持するように載置した。

次いで、トレー２を絶縁膜形成装置１００の原料ガス供給部４の上方かつ不活性ガス供給部５の下方に配置した。

続いて、ヒーター６により、４５０℃までシリコンウェーハを加熱して保持し、不活性ガス供給部５からＮ_２ガスを供給しつつ、原料ガス供給部４からＳｉＨ_４ガスおよびＯ_２ガスを供給した。こうして、シリコンウェーハの裏面において、中心から直径１９６ｍｍの領域にのみ、シリコン酸化膜を形成した。

（従来例）
発明例１と同様に、シリコンウェーハの裏面上にシリコン酸化膜を形成した。ただし、シリコン酸化膜の形成は、特許文献１に記載された装置を用いて行い、その結果、シリコンウェーハの裏面および外周部にシリコン酸化膜が形成された。

＜酸化膜の厚みの評価＞
発明例および従来例のシリコンウェーハについて、形成した酸化膜の厚みを測定した。具体的には、膜厚測定器（ＮＡＮＯＭＥＴＲＩＣＳ社製、Ｎａｎｏｓｐｅｃ８０００ＸＳＥ）を用いて、図５（ｃ）に示すように、ウェーハの裏面中心、裏面中心からウェーハ径方向５０ｍｍの位置、および裏面中心からウェーハ径方向９９ｍｍの位置にて酸化膜の厚みを測定した。得られた測定結果を図６に示す。

図６から明らかなように、従来例においては、シリコンウェーハの全体に亘って３５００Å程度の厚みの酸化膜が形成されている。一方、発明例においては、中心から９９ｍｍの位置での酸化膜の厚みはゼロであり、ウェーハ外周部に酸化膜を形成させることなく、ウェーハ裏面上のみに酸化膜を形成できていることが分かる。

本発明によれば、ウェーハ外周部に絶縁膜を形成させることなく、ウェーハ裏面上のみに絶縁膜を形成できるため、半導体ウェーハ製造業において有用である。

１，２，３トレー
２ａ搬送コロ
４原料ガス供給部
５不活性ガス供給部
６ヒーター
１１，２１トレー本体
１１ａ，２１ａ上面
１１ｂ，２１ｂ下面
１１ｃ，２１ｃ開口部
１１ｄ，２１ｆ支持部
２１ｄ第１の部分
２１ｅ第２の部分
２２環状部材
２１ａ環状部材の上面
２１ｂ環状部材の下面
２１ｃ環状部材の開口部
Ｂ底部
Ｓ側壁
Ｗ半導体ウェーハ

Claims

半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成装置において前記半導体ウェーハを載置するトレーであって、
半導体ウェーハを載置するトレー本体であって、
前記トレー本体は、
前記トレー本体の上面から下面まで貫通する円筒形の開口部と、
前記開口部の周縁に位置し、前記半導体ウェーハの外周部を支持する環状の支持部と、
を有する、トレー本体と、
前記トレー本体の前記支持部上に配置され、上面全体が１つの平面内に位置しており、前記トレー本体の前記下面での前記開口部の直径よりも小さな内径を有する環状部材と、を備え、
前記支持部は、前記環状部材を介して前記半導体ウェーハの外周部を支持することを特徴とする絶縁膜形成装置用トレー。
前記開口部は、前記トレー本体の前記下面の側に配置された円筒形の第１の部分と、前記上面の側に配置されて半導体ウェーハを収容する円筒形の第２の部分とを有し、前記第２の部分は、前記トレー本体の前記第１の部分の中心軸と同じ中心軸を有し、かつ、前記第１の部分の直径よりも大きな直径を有し、前記第１の部分の周縁が前記支持部を構成する、請求項１に記載の絶縁膜形成装置用トレー。
半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成する装置であって、
請求項１または２に記載のトレーと、
前記トレーの下方に配置され、前記絶縁膜の原料ガスを前記トレーの前記開口部を介して前記トレー上に載置された前記半導体ウェーハの裏面に向かって供給する原料ガス供給部と、
前記トレーの上方に配置され、前記半導体ウェーハを加熱するヒーターと、
を備えることを特徴とする絶縁膜形成装置。
前記トレーの上方かつ前記ヒーターの下方に配置され、前記トレー上に載置された前記半導体ウェーハのおもて面に向かって不活性ガスを供給する不活性ガス供給部をさらに備える、請求項３に記載の絶縁膜形成装置。
前記トレーを複数備え、
前記複数のトレーを前記原料ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に連続的に搬送して、前記絶縁膜の形成を複数枚の半導体ウェーハに対して連続的に行うことができるように構成されている、請求項４に記載の絶縁膜形成装置。
請求項３～５のいずれか一項に記載の絶縁膜形成装置の前記トレー上に半導体ウェーハを載置し、次いで前記半導体ウェーハを前記原料ガス供給部と前記ヒーターとの間に配置した後、前記ヒーターにより前記半導体ウェーハを所定の温度に加熱した状態で、前記原料ガス供給部から前記絶縁膜の原料ガスを供給して、前記半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁膜形成方法。
請求項４または５に記載の絶縁膜形成装置の前記トレー上に半導体ウェーハを載置し、次いで前記半導体ウェーハを前記原料ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配置した後、前記ヒーターにより前記半導体ウェーハを所定の温度に加熱した状態で、前記不活性ガス供給部から前記半導体ウェーハのおもて面に向かって不活性ガスを供給しつつ、前記原料ガス供給部から前記絶縁膜の原料ガスを供給して、前記半導体ウェーハの裏面に絶縁膜を形成する、請求項４または５を引用する請求項６に記載の絶縁膜形成方法。
前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、請求項６または７に記載の絶縁膜の形成方法。
前記絶縁膜は酸化膜である、請求項６～８のいずれか一項に記載の絶縁膜形成方法。