JP2005260095A - Epitaxial growth apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epitaxial growth apparatus which forms uniformly an epitaxial film on a semiconductor wafer by eliminating the unevenness of the radiating heats generated from its halogen lamps. <P>SOLUTION: In a susceptor 20 for mounting thereon a semiconductor wafer W, a susceptor supporting member 8 is provided for supporting the susceptor 20 by contacting it with the rear surface of the susceptor 20. The susceptor supporting member 8 covers the rear surface of the mounting portion of the semiconductor wafer W with the susceptor 20. The susceptor supporting member 8 has a cylindrical or conical shape and is formed out of a transparent quartz. Consequently, the semiconductor wafer W receives uniformly radiating heats from halogen lamps 6 present under it. As a result, with respect to this epitaxial growth apparatus 10, the temperature of the whole surface of the susceptor can be so made uniform in a reaction chamber 2 as to be able to form on the surface of the mounted semiconductor wafer W an epitaxial film having a uniform thickness. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜するエピタキシャル成長装置、詳しくはそのエピタキシャル成長装置におけるサセプタの支持部材の改良に関する。   The present invention relates to an epitaxial growth apparatus for forming an epitaxial film on a surface of a semiconductor wafer, and more particularly to improvement of a support member for a susceptor in the epitaxial growth apparatus.

エピタキシャルウェーハは、半導体ウェーハの表面にエピタキシャル成長によるエピタキシャル膜が成膜されたものである。近年、ＭＯＳメモリデバイスの高集積化に伴い、α粒子によるメモリの誤動作（ソフトエラー）やＣＭＯＳ・ＩＣにおけるラッチアップが無視できなくなっている。これらの問題解決に、エピタキシャル膜を有するエピタキシャルウェーハが有効であることが認識されており、最近ではＣＭＯＳ・ＩＣの製造にエピタキシャルウェーハが積極的に使用されている。
エピタキシャル膜を成膜する装置には、枚葉式のエピタキシャル成長装置がある。このエピタキシャル成長装置は、コンパクトな反応室を有しており、ハロゲンランプによる輻射加熱方式を採用している。枚葉処理であるため、均熱条件、ガス流分布の設計が容易であり、エピタキシャル膜特性を高くすることが可能である。したがって、大口径の半導体ウェーハを処理するのに有効な装置である。 An epitaxial wafer is obtained by forming an epitaxial film by epitaxial growth on the surface of a semiconductor wafer. In recent years, with the high integration of MOS memory devices, memory malfunction (soft error) due to α particles and latch-up in CMOS / IC cannot be ignored. It has been recognized that an epitaxial wafer having an epitaxial film is effective in solving these problems, and recently, an epitaxial wafer is actively used in the manufacture of CMOS / IC.
As an apparatus for forming an epitaxial film, there is a single wafer epitaxial growth apparatus. This epitaxial growth apparatus has a compact reaction chamber and employs a radiation heating method using a halogen lamp. Since it is a single wafer process, it is easy to design soaking conditions and gas flow distribution, and it is possible to improve the epitaxial film characteristics. Therefore, the apparatus is effective for processing a large-diameter semiconductor wafer.

図６は、従来に係るエピタキシャル成長装置５０の構成を示している。このエピタキシャル成長装置５０には、上側ドーム３と下側ドーム４とが対向して設けられ、これらはドーム取付体５で固定されている。これにより、密閉された反応室２が形成される。上側ドーム３および下側ドーム４は、石英などの透明な素材で形成されている。ドーム取付体５の所定位置には、反応室２にガスを流入するガス供給口１２が設けられる。また、ドーム取付体５の対向位置には、反応室２内のガスをこの外部へ排出するガス排出口１３が設けられている。そして、反応室２の上方および下方には、これを加熱するハロゲンランプ６がそれぞれ設けられる。
反応室２内には、半導体ウェーハＷを搭載する円板状のサセプタ２０が設けられている。図７に示すように、サセプタ２０は、その一部が裏面に当接するサセプタ支持部材１８により支持される。サセプタ支持部材１８は、中心部の支持材１８ｄと、１２０°間隔を有して放射状に形成された３本の支持材１８ａ〜１８ｃとで構成されている。サセプタ支持部材１８の下方には軸部７が連結され、これにより、サセプタ２０はサセプタ支持部材１８とともに回転自在に設けられる。 FIG. 6 shows a configuration of a conventional epitaxial growth apparatus 50. The epitaxial growth apparatus 50 is provided with an upper dome 3 and a lower dome 4 facing each other, and these are fixed by a dome mounting body 5. Thereby, the sealed reaction chamber 2 is formed. The upper dome 3 and the lower dome 4 are made of a transparent material such as quartz. A gas supply port 12 through which gas flows into the reaction chamber 2 is provided at a predetermined position of the dome mounting body 5. Further, a gas discharge port 13 for discharging the gas in the reaction chamber 2 to the outside is provided at a position facing the dome mounting body 5. A halogen lamp 6 is provided above and below the reaction chamber 2 to heat it.
A disc-shaped susceptor 20 on which a semiconductor wafer W is mounted is provided in the reaction chamber 2. As shown in FIG. 7, the susceptor 20 is supported by a susceptor support member 18, part of which is in contact with the back surface. The susceptor support member 18 includes a central support member 18d and three support members 18a to 18c that are radially formed with an interval of 120 °. The shaft portion 7 is connected below the susceptor support member 18 so that the susceptor 20 is rotatably provided together with the susceptor support member 18.

上記エピタキシャル成長装置５０でのエピタキシャル膜を成膜する方法にあっては、まず、反応室２内のサセプタ２０の表面に半導体ウェーハＷを搭載する。次いで、軸部７を回転させて、サセプタ支持部材１８に支持されたサセプタ２０を回転させる。これにより、サセプタ２０に搭載された半導体ウェーハＷも回転する。そして、ガス供給口１２からＳｉＨＣｌ３などのＳｉソースを水素ガスで希釈し、それにドーパントを微量混合してなる反応ガスが反応室２内に供給される。供給された反応ガスは、半導体ウェーハと反応しながら、ガス排出口１３より排出される。また、反応室２は、上方および下方に設けられたハロゲンランプ６により熱せられる。これにより、エピタキシャル成長装置５０は、反応室２内において、半導体ウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜することができる。
なお、本願発明に係る先行技術文献として特許文献１に記載の半導体製造装置が開示されている。 In the method of forming an epitaxial film in the epitaxial growth apparatus 50, first, the semiconductor wafer W is mounted on the surface of the susceptor 20 in the reaction chamber 2. Next, the shaft portion 7 is rotated to rotate the susceptor 20 supported by the susceptor support member 18. Thereby, the semiconductor wafer W mounted on the susceptor 20 also rotates. Then, a Si source such as SiHCl 3 is diluted with hydrogen gas from the gas supply port 12, and a reaction gas obtained by mixing a trace amount of dopant is supplied into the reaction chamber 2. The supplied reaction gas is discharged from the gas discharge port 13 while reacting with the semiconductor wafer. The reaction chamber 2 is heated by halogen lamps 6 provided above and below. Thereby, the epitaxial growth apparatus 50 can form an epitaxial film on the surface of the semiconductor wafer W in the reaction chamber 2.
As a prior art document related to the present invention, a semiconductor manufacturing apparatus described in Patent Document 1 is disclosed.

特開２０００−１２４１４１号公報JP 2000-124141 A

上記エピタキシャル成長装置のサセプタは、中心部の支持材と、円周方向に１２０°間隔を有して放射状に伸びた３本のアームの支持材とで構成されたサセプタ支持部材で支持されている。サセプタに搭載された半導体ウェーハは、上方および下方のハロゲンランプからの輻射熱を受けて、回転しながら反応室内に流入されたガスと反応し、表面にエピタキシャル膜を成膜する。
しかし、半導体ウェーハの一部（特に３本の支持材の直上に位置する部分）は、サセプタ支持部材の中心部の支持材と３本の放射方向に配設された支持材とにより、下方のハロゲンランプからの輻射熱の直接の伝達が妨げられ、支持材からの輻射熱が伝達される。この結果、エピタキシャル成膜した時、この支持材からの輻射熱の影響を受ける部分と受けない部分との間にエピタキシャル膜厚の不均一が生じる。 The susceptor of the epitaxial growth apparatus is supported by a susceptor support member composed of a support member at the center and three arm support members extending radially at intervals of 120 ° in the circumferential direction. The semiconductor wafer mounted on the susceptor receives radiant heat from the upper and lower halogen lamps, reacts with the gas flowing into the reaction chamber while rotating, and forms an epitaxial film on the surface.
However, a part of the semiconductor wafer (particularly, the portion located immediately above the three support members) is lowered by the support member at the center of the susceptor support member and the three support members disposed in the radial direction. Direct transmission of radiant heat from the halogen lamp is hindered, and radiant heat from the support material is transmitted. As a result, when an epitaxial film is formed, nonuniformity of the epitaxial film thickness occurs between the part affected by the radiant heat from the support material and the part not affected.

この発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、下方からのハロゲンランプによる輻射熱の不均一を無くし、半導体ウェーハにエピタキシャル膜を均一に成膜することができるエピタキシャル成長装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and provides an epitaxial growth apparatus capable of uniformly forming an epitaxial film on a semiconductor wafer by eliminating non-uniformity of radiant heat from a halogen lamp from below. Objective.

請求項１に記載の発明は、表面に半導体ウェーハを搭載する円板状のサセプタと、サセプタの裏面に当接してこれを支持するサセプタ支持部材とを備えたエピタキシャル成長装置において、上記サセプタ支持部材は、上記サセプタで半導体ウェーハの搭載部分の裏面を覆うエピタキシャル成長装置である。
半導体ウェーハとしては、シリコンウェーハ、ゲルマニウムウェーハまたはＳｉＣウェーハなどを採用することができる。
半導体ウェーハを搭載するサセプタの素材は限定されない。例えば、炭素基材の表面にＳｉＣ被膜をコーティングしたものを使用する。サセプタの形状は円板状である。
サセプタ支持部材は、サセプタで半導体ウェーハの搭載部分の裏面を覆う。サセプタ支持部材は、例えば、円筒形状または円錐形状を有する。 The invention described in claim 1 is an epitaxial growth apparatus comprising a disk-shaped susceptor on which a semiconductor wafer is mounted on the surface, and a susceptor support member that contacts and supports the back surface of the susceptor, wherein the susceptor support member is The epitaxial growth apparatus covers the back surface of the mounting portion of the semiconductor wafer with the susceptor.
As the semiconductor wafer, a silicon wafer, a germanium wafer, a SiC wafer, or the like can be employed.
The material of the susceptor on which the semiconductor wafer is mounted is not limited. For example, the surface of a carbon substrate coated with a SiC film is used. The susceptor has a disk shape.
The susceptor support member covers the back surface of the semiconductor wafer mounting portion with the susceptor. The susceptor support member has, for example, a cylindrical shape or a conical shape.

請求項１に記載のエピタキシャル成長装置にあっては、半導体ウェーハを搭載する円板状のサセプタを有している。また、サセプタには、裏面に当接してこれを支持するサセプタ支持部材が設けられている。サセプタ支持部材は、サセプタで半導体ウェーハの搭載部分の裏面を覆う。サセプタ支持部材は、透明な石英で形成されている。これにより、半導体ウェーハは、下方のハロゲンランプから輻射熱を均一に受ける。この結果、このエピタキシャル成長装置では、反応室内においてサセプタ温度を全面で均一化でき、搭載した半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を均一の厚さに成膜することができる。また、エピタキシャル膜の比抵抗の均一性も向上させることもできる。   The epitaxial growth apparatus according to claim 1 has a disk-shaped susceptor on which a semiconductor wafer is mounted. The susceptor is provided with a susceptor support member that contacts and supports the back surface. The susceptor support member covers the back surface of the semiconductor wafer mounting portion with the susceptor. The susceptor support member is made of transparent quartz. As a result, the semiconductor wafer uniformly receives radiant heat from the lower halogen lamp. As a result, in this epitaxial growth apparatus, the susceptor temperature can be made uniform throughout the reaction chamber, and an epitaxial film can be formed on the surface of the mounted semiconductor wafer with a uniform thickness. In addition, the uniformity of the specific resistance of the epitaxial film can be improved.

請求項２に記載の発明は、上記サセプタ支持部材は、上記サセプタの裏面との間に間隙を有することによりその上部が開放された室を画成する請求項１に記載のエピタキシャル成長装置である。
サセプタ支持部材は、開放された室を画成してサセプタの裏面を覆う。開放された室とは、下部は例えば円筒形状または円錐形状の内部で、その上部が開口し、サセプタの裏面との間に所定の隙間が画成された空間を意味する。この室の深さ（垂直方向の高さ）は限定されない。したがって、フラットな円板の外周縁に複数本のピンを上方に向かって突出させた形状のサセプタ支持部材も、これに含まれる。サセプタ支持部材は、石英などの素材で形成されている。 The invention according to claim 2 is the epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein the susceptor support member defines a chamber opened at an upper portion thereof by having a gap between the susceptor support member and the back surface of the susceptor.
The susceptor support member defines an open chamber and covers the back surface of the susceptor. The open chamber means a space in which a lower portion is, for example, a cylindrical shape or a conical shape, an upper portion is opened, and a predetermined gap is defined between the lower surface of the susceptor. The depth (vertical height) of this chamber is not limited. Therefore, a susceptor support member having a shape in which a plurality of pins protrude upwardly on the outer peripheral edge of a flat disk is also included. The susceptor support member is made of a material such as quartz.

請求項２に記載のエピタキシャル成長装置にあっては、サセプタ支持部材は、下方から一部が開放された空間を画成して、サセプタをその裏面側からその略全面を覆う。これにより、半導体ウェーハは、下方のハロゲンランプから輻射熱を均一に受ける。
また、サセプタ支持部材は、一部が開放された室を形成している。これにより、反応室内に供給されたガス（特にサセプタ裏面側に供給されたガス）は、その流れが大きく妨げられることもない。 In the epitaxial growth apparatus of the second aspect, the susceptor support member defines a space partially opened from below and covers the substantially entire surface of the susceptor from the back surface side. As a result, the semiconductor wafer uniformly receives radiant heat from the lower halogen lamp.
The susceptor support member forms a chamber that is partially open. Thereby, the flow of the gas supplied into the reaction chamber (particularly the gas supplied to the back surface of the susceptor) is not significantly hindered.

請求項３に記載の発明は、上記サセプタ支持部材は、円筒形状または円錐形状を有する請求項２に記載のエピタキシャル成長装置である。
円筒形状または円錐形状を有するサセプタ支持部材の深さは限定されない。円筒形状、円錐形状のサセプタ支持部材の上端は円形の開口を有し、その円形開口を形成するリング状の底壁部分には例えば円周方向に１２０°間隔で同一長さの突起が上方に突出している。これらの突起の先端がサセプタ裏面に当接している。 The invention according to claim 3 is the epitaxial growth apparatus according to claim 2, wherein the susceptor support member has a cylindrical shape or a conical shape.
The depth of the susceptor support member having a cylindrical shape or a conical shape is not limited. The upper end of the cylindrical or conical susceptor support member has a circular opening, and the ring-shaped bottom wall portion forming the circular opening has protrusions of the same length at intervals of 120 ° in the circumferential direction, for example. It protrudes. The tips of these protrusions are in contact with the back surface of the susceptor.

請求項３に記載のエピタキシャル成長装置にあっては、サセプタ支持部材は、円筒形状または円錐形状を有している。これにより、一部開放された室を画成してサセプタの下方から全面を覆うことができる。すなわち、ハロゲンランプの輻射熱を均一に半導体ウェーハに対して供給することができる。   In the epitaxial growth apparatus according to claim 3, the susceptor support member has a cylindrical shape or a conical shape. Thereby, a partially opened chamber can be defined to cover the entire surface from below the susceptor. That is, the radiant heat of the halogen lamp can be uniformly supplied to the semiconductor wafer.

請求項４に記載の発明は、上記サセプタ支持部材は、サセプタの半導体ウェーハの搭載部分よりも放射方向の外方にてサセプタの裏面に当接する請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のエピタキシャル成長装置である。
サセプタ支持部材のサセプタへの裏面への当接は、３点以上の点当接でもよいし、面当接でもよい。点当接とは、例えば、円周方向に１２０°間隔を有して３点でサセプタを当接することである。３点以上であれば、点数は限定されない。２点の当接であるとサセプタを支持が不安定となる。面当接とは、例えば、円筒形状を有するサセプタ支持部材の周縁部をサセプタへの当接面とする。なお、その周縁部の一部に面当接しない部分があってもよい。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the susceptor support member is in contact with the back surface of the susceptor at a position radially outward from the mounting portion of the semiconductor wafer of the susceptor. The epitaxial growth apparatus described in 1.
The contact of the susceptor support member with the susceptor on the back surface may be point contact of three or more points or surface contact. Point contact refers to, for example, contacting the susceptor at three points with a 120 ° interval in the circumferential direction. The score is not limited as long as it is 3 points or more. If the two points are in contact, the support of the susceptor becomes unstable. The surface contact refers to, for example, a peripheral portion of a susceptor support member having a cylindrical shape as a contact surface to the susceptor. In addition, there may be a portion that is not in surface contact with a part of the peripheral edge.

請求項４に記載のエピタキシャル成長装置にあっては、サセプタ支持部材は、サセプタの半導体ウェーハの搭載部分よりも放射方向の外方にてサセプタの裏面に当接する。これにより、半導体ウェーハが搭載されたサセプタは、その裏面側の略全面がサセプタ支持部材により覆われることになる。また、サセプタ支持部材は、石英で形成されている。この結果、サセプタを介して半導体ウェーハは、下方のハロゲンランプからの熱を均一に裏面全面で受けることができる。サセプタの温度が少なくともそのウェーハ支持領域では、均一に維持され、半導体ウェーハ表面に積層されるエピタキシャル膜の膜厚を全面で均等化することができる。   According to another aspect of the epitaxial growth apparatus of the present invention, the susceptor support member is in contact with the back surface of the susceptor at a position outward in the radial direction from the semiconductor wafer mounting portion of the susceptor. As a result, the susceptor on which the semiconductor wafer is mounted is substantially entirely covered by the susceptor support member on the back side. The susceptor support member is made of quartz. As a result, the semiconductor wafer can receive the heat from the lower halogen lamp uniformly over the entire back surface through the susceptor. The temperature of the susceptor is kept uniform at least in the wafer support region, and the film thickness of the epitaxial film stacked on the surface of the semiconductor wafer can be equalized over the entire surface.

この発明によれば、エピタキシャル成長装置は、半導体ウェーハを搭載する円板状のサセプタを有している。また、サセプタには、裏面に当接してこれを支持するサセプタ支持部材が設けられている。サセプタ支持部材は、サセプタで半導体ウェーハの搭載部分の裏面を覆う。サセプタ支持部材は、石英で形成されている。これにより、半導体ウェーハは、下方のハロゲンランプから輻射熱を均一に受ける。この結果、エピタキシャル成長装置は、反応室内において、半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を均一の厚さに成膜することができる。
また、エピタキシャル膜の比抵抗の均一性も向上させることができる。 According to this invention, the epitaxial growth apparatus has a disk-shaped susceptor on which a semiconductor wafer is mounted. The susceptor is provided with a susceptor support member that contacts and supports the back surface. The susceptor support member covers the back surface of the semiconductor wafer mounting portion with the susceptor. The susceptor support member is made of quartz. As a result, the semiconductor wafer uniformly receives radiant heat from the lower halogen lamp. As a result, the epitaxial growth apparatus can form an epitaxial film with a uniform thickness on the surface of the semiconductor wafer in the reaction chamber.
In addition, the uniformity of the resistivity of the epitaxial film can be improved.

以下、この発明の一実施例を、図１から図５を参照して説明する。
まず、この発明の一実施例に係るエピタキシャル成長装置１０を図１〜図３を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施例に係るエピタキシャル成長装置１０の概略構成を示す垂直断面図である。このエピタキシャル成長装置１０には、凹面を有する円形の上側ドーム３と同じく円形の下側ドーム４とが設けられる。上側ドーム３および下側ドーム４は、石英などの透明な素材で形成されている。そして、上側ドーム３と下側ドーム４とを上下に対向して配設し、これらの両端は円環状のドーム取付体５の上下面にそれぞれ固定される。これにより、密閉された平面視して略円形の反応室２が形成される。反応室２の上方および下方には、反応室２内を加熱するハロゲンランプ６が円周方向に略均等間隔で離間して複数個それぞれ設けられる。ドーム取付体５の所定位置には、反応室２にガスを流入するガス供給口１２が設けられる。また、ドーム取付体５の対向位置（ガス供給口と１８０°離間した位置）には、反応室２内のガスをこの外部へ排出するガス排出口１３が設けられている。これらのガス供給口１２およびガス排出口１３は、上下に離間して２つずつ設けられている。これは、シリコンウェーハＷの表面側およびサセプタ裏面側にガス流れを形成するためである。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
First, an epitaxial growth apparatus 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a schematic configuration of an epitaxial growth apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. The epitaxial growth apparatus 10 is provided with a circular upper dome 3 having a concave surface and a circular lower dome 4 as well. The upper dome 3 and the lower dome 4 are made of a transparent material such as quartz. The upper dome 3 and the lower dome 4 are disposed so as to face each other in the vertical direction, and both ends thereof are respectively fixed to the upper and lower surfaces of the annular dome attachment body 5. Thereby, the substantially circular reaction chamber 2 is formed in a sealed plan view. A plurality of halogen lamps 6 for heating the inside of the reaction chamber 2 are provided above and below the reaction chamber 2 so as to be spaced apart at substantially equal intervals in the circumferential direction. A gas supply port 12 through which gas flows into the reaction chamber 2 is provided at a predetermined position of the dome mounting body 5. Further, a gas discharge port 13 for discharging the gas in the reaction chamber 2 to the outside is provided at a position facing the dome mounting body 5 (a position separated from the gas supply port by 180 °). The gas supply port 12 and the gas discharge port 13 are provided two by two apart from each other in the vertical direction. This is because a gas flow is formed on the front surface side of the silicon wafer W and the back surface side of the susceptor.

反応室２には、シリコンウェーハＷを搭載するサセプタ２０が配設されている。サセプタ２０は、反応室２内の高温に耐え得るように炭素基材の表面にＳｉＣ被膜をコーティングしたものが採用されている。これにより、炭素部材からなるサセプタ母材からの炭素汚染など、使用するサセプタ母材に起因した汚染を確実に防止できる。サセプタ２０は所定厚さの円板状である。また、図２および図３に示すようにサセプタ２０の表面には、シリコンウェーハＷを搭載する所定広さの円形の凹部であるポケット部２４が設けられている。すなわち、サセプタ２０の半径は搭載するシリコンウェーハＷのそれより大きい。この場合、サセプタ２０のポケット部２４には、表裏面に貫通する単一または複数の貫通孔を設けてあってもよい。   A susceptor 20 on which a silicon wafer W is mounted is disposed in the reaction chamber 2. As the susceptor 20, a carbon substrate whose surface is coated with a SiC film so as to withstand the high temperature in the reaction chamber 2 is employed. Thereby, the contamination resulting from the susceptor base material to be used, such as carbon contamination from the susceptor base material made of the carbon member, can be reliably prevented. The susceptor 20 has a disk shape with a predetermined thickness. As shown in FIGS. 2 and 3, a pocket portion 24, which is a circular recess having a predetermined width, on which the silicon wafer W is mounted is provided on the surface of the susceptor 20. That is, the radius of the susceptor 20 is larger than that of the silicon wafer W to be mounted. In this case, the pocket portion 24 of the susceptor 20 may be provided with a single or a plurality of through holes penetrating the front and back surfaces.

サセプタ２０の裏面側（下方）には、これを支持するためのサセプタ支持部材８が設けられる。図２に示すように、サセプタ支持部材８は、上面が開口した円筒形状を有している。または、図３に示すように上面が開口した円錐形状を有したサセプタを使用することができる。サセプタ支持部材８の素材は石英製である。
円筒形状または円錐形状のサセプタ支持部材８にあって、その上面開口を形成する円形の周縁部（リング状の上面）には、サセプタ２０の裏面に当接してこれを支持する所定長さの支持ピン２２ａ〜２２ｃがそれぞれ突設されている。各支持ピン２２ａ〜２２ｃは、円周方向に１２０°間隔を有して周縁部の３点に設けられる。サセプタ２０の裏面の対応位置には、これらの支持ピン２２ａ〜２２ｃの突出端が嵌入・係合される孔２３ａ〜２３ｃがそれぞれ設けられる。そして、３つの支持ピン２２ａ〜２２ｃのうちの１つを位置決め用の支持ピン２２ａとする。また、サセプタ２０裏面の孔２３ａ〜２３ｂのうち、位置決め用支持ピンの孔２３ａは、挿入される支持ピン外周との間に遊びを有しないような大きさに形成されている。他の２点の孔２３ｂ、２３ｃは、サセプタ２０の裏面に嵌入・係合されやすいように所定の遊び（隙間）を設けて大きめに形成されている。これにより、サセプタ支持部材８は、サセプタ２０に対しての位置決めを容易にして、サセプタ２０の裏面から当接して支持することが可能となる。
また、これらの支持ピン２２ａ〜２２ｃは、シリコンウェーハＷの搭載部分、すなわちポケット部２４よりも放射方向の外方に設けられている。また、円筒形状または円錐形状のサセプタ支持部材８にあってその周縁部の半径は、サセプタ２０のシリコンウェーハＷの搭載部分（ポケット部２４）の半径よりも大きい。
この結果、シリコンウェーハＷを搭載するサセプタ２０は、反応室２外下方に設けられたハロゲンランプからみて、サセプタ支持部材８によりその裏面略全面が覆われた構成とすることができる。また、上記支持ピン２２ａ〜２３ｃを設けることで、サセプタ２０裏面とサセプタ支持部材８上端との間に一部が開放された室を画成することができる。これにより、サセプタ２０の裏面側にも反応室２に供給されたガスのスムースな流れを形成することができる。 A susceptor support member 8 for supporting the susceptor 20 is provided on the back side (downward) of the susceptor 20. As shown in FIG. 2, the susceptor support member 8 has a cylindrical shape with an open top surface. Alternatively, as shown in FIG. 3, a susceptor having a conical shape with an open upper surface can be used. The material of the susceptor support member 8 is made of quartz.
A cylindrical or conical susceptor support member 8 having a predetermined length that supports the back surface of the susceptor 20 by abutting against the back surface of the susceptor 20 at the circular peripheral edge (ring-shaped upper surface) forming the upper surface opening. Pins 22a to 22c are provided in a protruding manner. Each of the support pins 22a to 22c is provided at three points on the peripheral edge with a 120 ° interval in the circumferential direction. At corresponding positions on the back surface of the susceptor 20, holes 23a to 23c into which the protruding ends of the support pins 22a to 22c are inserted and engaged are respectively provided. One of the three support pins 22a to 22c is used as a positioning support pin 22a. Of the holes 23a to 23b on the back surface of the susceptor 20, the hole 23a for the positioning support pin is sized so as not to have any play with the outer periphery of the support pin to be inserted. The other two holes 23b and 23c are formed to be large with predetermined play (gap) so as to be easily fitted and engaged with the back surface of the susceptor 20. As a result, the susceptor support member 8 can easily be positioned with respect to the susceptor 20 and can be in contact with and supported from the back surface of the susceptor 20.
Further, these support pins 22 a to 22 c are provided on the outer side in the radial direction from the mounting portion of the silicon wafer W, that is, the pocket portion 24. Further, in the susceptor support member 8 having a cylindrical or conical shape, the radius of the peripheral portion thereof is larger than the radius of the mounting portion (pocket portion 24) of the susceptor 20 on the silicon wafer W.
As a result, the susceptor 20 on which the silicon wafer W is mounted can be configured such that substantially the entire back surface thereof is covered by the susceptor support member 8 when viewed from the halogen lamp provided below the reaction chamber 2. Further, by providing the support pins 22a to 23c, it is possible to define a chamber partially opened between the back surface of the susceptor 20 and the upper end of the susceptor support member 8. Thereby, a smooth flow of the gas supplied to the reaction chamber 2 can also be formed on the back side of the susceptor 20.

サセプタ支持部材８は、円筒形状のカバー（本体）の軸心部下方に、軸部７が固着して設けられる。軸部７は、図示していない駆動機構により回転自在に設けられ、その結果、円筒形状のサセプタ支持部材８およびサセプタ２０も水平面内で所定速度で回転自在に設けられる。
サセプタ２０には、エピ成膜後にシリコンウェーハＷを下方から持ち上げるためのリフトピン９が複数個（３本）設けられている。各リフトピン９は、サセプタ２０およびサセプタ支持部材８に貫通した孔に挿入・垂下されて保持される。なお、リフトピン９は、ベルヌイチャック方式等によるシリコンウェーハ搬送を行うエピタキシャル成長装置１０には不要である。
そして、上記軸部７の外周には、リフトアーム支持材２５が軸部７と一体に配設される。このリフトアーム支持材２５には、各リフトピン９を持ち上げる３本のリフトアーム１１が各リフトピン９にそれぞれ対応して配設されている。このリフトアーム１１、リフトアーム支持材２５およびリフトピン９の構造、機能は従来のエピタキシャル成長装置のそれと同じである。
これにより、シリコンウェーハＷは、反応室２内でサセプタ２０に搭載されて回転しながら供給されたガスと反応して、その表面に所定厚さのエピタキシャル膜が成膜される。成膜後は、リフトアーム支持材２５によりリフトアーム１１を上方に持ち上げ、サセプタ８の孔に挿入保持された各リフトピン９を所定高さだけ持ち上げる。これにより、サセプタ２０のポケット部２４からシリコンウェーハＷを持ち上げ、図示してない移載機構によりシリコンウェーハＷが反応室２から排出される。 The susceptor support member 8 is provided with the shaft portion 7 fixedly provided below the shaft center portion of a cylindrical cover (main body). The shaft portion 7 is rotatably provided by a driving mechanism (not shown). As a result, the cylindrical susceptor support member 8 and the susceptor 20 are also provided rotatably at a predetermined speed in a horizontal plane.
The susceptor 20 is provided with a plurality of (three) lift pins 9 for lifting the silicon wafer W from below after the epitaxial film formation. Each lift pin 9 is inserted and suspended in a hole penetrating the susceptor 20 and the susceptor support member 8 and held. The lift pins 9 are not necessary for the epitaxial growth apparatus 10 that carries silicon wafers by the Bernoulli chuck method or the like.
A lift arm support member 25 is disposed integrally with the shaft portion 7 on the outer periphery of the shaft portion 7. In the lift arm support member 25, three lift arms 11 for lifting the lift pins 9 are arranged corresponding to the lift pins 9, respectively. The structures and functions of the lift arm 11, the lift arm support member 25, and the lift pins 9 are the same as those of the conventional epitaxial growth apparatus.
Thus, the silicon wafer W reacts with the gas supplied while rotating on the susceptor 20 in the reaction chamber 2, and an epitaxial film having a predetermined thickness is formed on the surface thereof. After film formation, the lift arm 11 is lifted upward by the lift arm support member 25, and the lift pins 9 inserted and held in the holes of the susceptor 8 are lifted by a predetermined height. As a result, the silicon wafer W is lifted from the pocket portion 24 of the susceptor 20, and the silicon wafer W is discharged from the reaction chamber 2 by a transfer mechanism (not shown).

次に、エピタキシャル成長装置１０を使用して、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜する方法について説明する。
まず、直径２００ｍｍ、比抵抗１５ｍΩｃｍのシリコンウェーハＷ（片面研磨ウェーハ）を準備する。次いで、このシリコンウェーハＷを、その研磨面を上方にして反応室２内のサセプタ２０のポケット部２４に載置する。図示していない移載機構による。この後、反応室２を密閉する。このとき、サセプタ支持部材８の３本のピン２２ａ，２２ｂ，２２ｃがサセプタ８裏面の孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃにそれぞれ係合している。そして、サセプタ支持部材８の軸部７を所定速度で回転させて、サセプタ２０に搭載されたシリコンウェーハＷを回転させる。
次いで、まず反応室２内に水素ガスを供給し、ハロゲンランプ６で所定温度に加熱することにより、シリコンウェーハＷに対して１１５０℃で２０秒間の水素ベークを行う。この後、シリコンソースガスであるＳｉＨＣｌ３およびボロンドーパントガスであるＢ２Ｈ６を水素ガスで希釈した混合ガスを、ガス供給口１２から反応室２内に供給する。このときの流量は、３Ｌ／ｍｉｎ〜１００Ｌ／ｍｉｎである。同時に、反応室２内で反応などに使用された上記ガスをガス排出口１３から排出する。そして、反応室２の上方および下方に設けられたハロゲンランプ６により、熱を輻射させて反応室２内の温度を１０７０℃に保持する。このとき、シリコンウェーハＷを保持するサセプタ２０は、下方のハロゲンランプ６によって、サセプタ支持部材８を介して均一にその輻射熱を受ける。これにより、厚さ約６μｍ、比抵抗１０ΩｃｍのＰ型のエピタキシャル膜を均一にシリコンウェーハＷの表面に成長させることができる。すなわち、サセプタ８裏面、特にポケット部２４裏面の温度を均一化することができ、よって、シリコンウェーハＷを面内で均一温度に保持が容易となり、エピタキシャル膜厚を面内で均一化することができる。 Next, a method for forming an epitaxial film on the surface of the silicon wafer W using the epitaxial growth apparatus 10 will be described.
First, a silicon wafer W (single-side polished wafer) having a diameter of 200 mm and a specific resistance of 15 mΩcm is prepared. Next, the silicon wafer W is placed in the pocket portion 24 of the susceptor 20 in the reaction chamber 2 with its polishing surface facing upward. By a transfer mechanism not shown. Thereafter, the reaction chamber 2 is sealed. At this time, the three pins 22a, 22b, and 22c of the susceptor support member 8 are engaged with the holes 23a, 23b, and 23c on the back surface of the susceptor 8, respectively. Then, the shaft portion 7 of the susceptor support member 8 is rotated at a predetermined speed to rotate the silicon wafer W mounted on the susceptor 20.
Next, hydrogen gas is first supplied into the reaction chamber 2 and heated to a predetermined temperature with the halogen lamp 6, thereby performing hydrogen baking on the silicon wafer W at 1150 ° C. for 20 seconds. Thereafter, a mixed gas obtained by diluting SiHCl 3 as a silicon source gas and B 2 H 6 as a boron dopant gas with hydrogen gas is supplied into the reaction chamber 2 from the gas supply port 12. The flow rate at this time is 3 L / min to 100 L / min. At the same time, the gas used for the reaction in the reaction chamber 2 is discharged from the gas discharge port 13. Then, heat is radiated by the halogen lamps 6 provided above and below the reaction chamber 2 to keep the temperature in the reaction chamber 2 at 1070 ° C. At this time, the susceptor 20 holding the silicon wafer W is uniformly radiated by the lower halogen lamp 6 via the susceptor support member 8. As a result, a P-type epitaxial film having a thickness of about 6 μm and a specific resistance of 10 Ωcm can be uniformly grown on the surface of the silicon wafer W. That is, the temperature of the back surface of the susceptor 8, particularly the back surface of the pocket portion 24 can be made uniform, so that the silicon wafer W can be easily maintained at a uniform temperature in the surface, and the epitaxial film thickness can be made uniform in the surface. it can.

次に、本発明であるエピタキシャル成長装置１０により成膜されたエピタキシャル膜の膜厚分布についての実験を行った。サセプタ支持部材８は、図２に示すものを用いて、エピタキシャル膜を成膜させた。エピタキシャルウェーハの厚み分布は、平坦度測定器（ＡＤＥ）を用いて確認した。なお、比較例として、図７に示す中心部および周辺に３本足の支持アームを有するサセプタ支持部材８を用いてエピタキシャル膜を成膜した。この発明に係るサセプタ支持部材８の場合を図４、比較例のサセプタ支持部材８の場合を図５に示す。図４に示すように、この発明のサセプタ支持部材８を用いると、エピタキシャル膜厚の均一性が向上することが確認された。従来の場合では３本のアームに対応して膜厚の不均一が生じた。
以上の結果、サセプタ支持部材８を中心部の支持体と、円周方向に所定間隔を有して放射方向に形成された３本の支持体とを有する構成から、円筒形状または円錐形状を有するもので、またはサセプタ裏面をこれから所定間隔離間した円板のみでサセプタ２０全面を覆う構成とした。これにより、シリコンウェーハＷは、ハロゲンランプ６からの輻射熱を均一に受け、エピタキシャル膜を均一に成膜することができる。 Next, an experiment was conducted on the film thickness distribution of the epitaxial film formed by the epitaxial growth apparatus 10 according to the present invention. As the susceptor support member 8, an epitaxial film was formed using the one shown in FIG. The thickness distribution of the epitaxial wafer was confirmed using a flatness measuring device (ADE). As a comparative example, an epitaxial film was formed using a susceptor support member 8 having a three-leg support arm at the center and periphery shown in FIG. FIG. 4 shows the case of the susceptor support member 8 according to the present invention, and FIG. 5 shows the case of the susceptor support member 8 of the comparative example. As shown in FIG. 4, it was confirmed that the uniformity of the epitaxial film thickness was improved by using the susceptor support member 8 of the present invention. In the conventional case, the film thickness is non-uniform corresponding to the three arms.
As a result of the above, the susceptor support member 8 has a cylindrical shape or a conical shape from a configuration having a support in the center and three supports formed in the radial direction with a predetermined interval in the circumferential direction. The entire surface of the susceptor 20 is covered only with a circular plate that is separated from the susceptor by a predetermined distance. Thereby, the silicon wafer W can receive the radiant heat from the halogen lamp 6 uniformly, and can form an epitaxial film uniformly.

この発明の一実施例に係るエピタキシャル成長装置の反応室を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the reaction chamber of the epitaxial growth apparatus which concerns on one Example of this invention. この発明の一実施例に係るエピタキシャル成長装置のサセプタおよびサセプタ支持部材を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the susceptor and susceptor support member of the epitaxial growth apparatus which concerns on one Example of this invention. この発明の一実施例に係る円錐形状を有するサセプタ支持部材を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the susceptor support member which has a conical shape based on one Example of this invention. この発明の一実施例に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャルウェーハの厚み分布を示す３次元マップである。It is a three-dimensional map which shows the thickness distribution of the epitaxial wafer formed into a film by the epitaxial growth apparatus concerning one Example of this invention. 従来に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャルウェーハの厚み分布を示す３次元マップである。It is a three-dimensional map which shows the thickness distribution of the epitaxial wafer formed into a film with the epitaxial growth apparatus which concerns on the past. 従来に係るエピタキシャル成長装置の反応室を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the reaction chamber of the conventional epitaxial growth apparatus. 従来に係るエピタキシャル成長装置のサセプタおよびサセプタ支持部材を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the susceptor and susceptor support member of the conventional epitaxial growth apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１０ エピタキシャル成長装置、
１１ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
１２ サセプタ、
１３ サセプタ支持部材。 10 Epitaxial growth equipment,
11 Silicon wafer (semiconductor wafer),
12 Susceptor,
13 Susceptor support member.

Claims (4)

表面に半導体ウェーハを搭載する円板状のサセプタと、
サセプタの裏面に当接してこれを支持するサセプタ支持部材とを備えたエピタキシャル成長装置において、
上記サセプタ支持部材は、上記サセプタで半導体ウェーハの搭載部分の裏面を覆うエピタキシャル成長装置。 A disk-shaped susceptor with a semiconductor wafer mounted on the surface;
In an epitaxial growth apparatus comprising a susceptor support member that contacts and supports the back surface of the susceptor,
The susceptor support member is an epitaxial growth apparatus that covers the back surface of the semiconductor wafer mounting portion with the susceptor. 上記サセプタ支持部材は、上記サセプタの裏面との間に間隙を有することによりその上部が開放された室を画成する請求項１に記載のエピタキシャル成長装置。   2. The epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein the susceptor support member defines a chamber open at an upper portion thereof by providing a gap with a back surface of the susceptor. 上記サセプタ支持部材は、円筒形状または円錐形状を有する請求項２に記載のエピタキシャル成長装置。   The epitaxial growth apparatus according to claim 2, wherein the susceptor support member has a cylindrical shape or a conical shape. 上記サセプタ支持部材は、サセプタの半導体ウェーハの搭載部分よりも放射方向の外方にてサセプタの裏面に当接する請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のエピタキシャル成長装置。   4. The epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein the susceptor support member is in contact with a back surface of the susceptor at a position radially outward from a mounting portion of the semiconductor wafer of the susceptor. 5.
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