KR20190088564A - 리프트 핀, 당해 리프트 핀을 이용한 에피택셜 성장 장치 및 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

리프트 핀에 의한 실리콘 웨이퍼 이면의 손상을 회피함과 함께, 당해 리프트 핀이 서셉터의 관통공 주위의 벽면과 서로 스침에 의한 발진을 억제할 수 있고, 추가로 유리상 카본의 박리를 방지할 수 있는, 에피택셜 성장 장치용의 리프트 핀을 제공한다. 본 발명에 의한 리프트 핀은, 서셉터의 관통공 내에 삽입 통과하기 위한 직동부와, 실리콘 웨이퍼에 맞닿기 위한 두부와, 상기 두부의 정부를 적어도 피복하는 피복부를 갖고, 상기 직동부 및 상기 두부는, 다공질체로 이루어지고, 상기 피복부는 탄소계 피복재로 이루어지고, 상기 피복부가, 상기 두부에 있어서의 상기 다공질 SiC의 공극의 적어도 일부를 충전한다.

Description

리프트 핀, 당해 리프트 핀을 이용한 에피택셜 성장 장치 및 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법
본 발명은, 리프트 핀(lift pin), 당해 리프트 핀을 이용한 에피택셜 성장 장치 및, 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실리콘 웨이퍼는, 초크랄스키법(Czochralski;CZ법) 등에 의해 단결정 실리콘(single-crystal silicon)을 육성하고, 당해 실리콘 단결정을 블록으로 절단한 후, 얇게 슬라이스하여, 평면 연삭(랩핑) 공정, 에칭 공정 및 경면 연마(폴리싱(polishing)) 공정을 거쳐 최종 세정함으로써 얻어진다. 그 후, 각종 품질 검사를 행하여 이상(異常)이 확인되지 않으면 제품으로서 출하된다.
여기에서, 결정의 완전성이 보다 요구되는 경우나, 저항률이 상이한 다층 구조를 필요로 하는 경우 등에는, 실리콘 웨이퍼 상에 단결정 실리콘 박막을 기상(氣相) 성장(에피택셜 성장)시켜 실리콘 에피택셜 웨이퍼를 제조한다.
실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조에는, 예를 들면 매엽식(single wafer type) 에피택셜 성장 장치가 이용되고 있다. 여기에서, 일반적인 매엽식 에피택셜 성장 장치에 대해서, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 에피택셜 성장 장치(1)는, 상부 돔(11), 하부 돔(12) 및 돔 부착체(13)에 둘러싸인 에피택셜막 형성실(2)을 갖는다. 이 에피택셜막 형성실(2)은, 그의 측면의 대향하는 위치에 반응 가스의 공급 및 배출을 행하는 가스 공급구(31) 및 가스 배출구(32)가 형성된다. 한편, 에피택셜막 형성실(2) 내에는, 실리콘 웨이퍼(W)가 올려놓여지는 서셉터(susceptor;4)가 배치된다. 서셉터(4)는, 서셉터 회전부(40)에 연결된 서셉터 서포트 샤프트(41)에 의해 그의 하면의 외주부가 끼워맞춤 지지되고, 서셉터 서포트 샤프트(41)와 함께 회전한다. 또한, 서셉터(4)에는, 실리콘 웨이퍼(W)의 승강을 행하기 위한 리프트 핀(5)을 통과시키는 관통공(42)이 형성되어 있다. 또한, 리프트 핀(5)은, 그의 기단이 승강 샤프트(6)에 의해 지지되어 승강된다.
도 2에 나타내는, 서셉터(4)의 관통공(42) 주위의 확대도와, 도 3에 나타내는, 리프트 핀(5)의 확대도를 이용하여, 보다 상세하게 설명한다. 리프트 핀(5)은, 실리콘 웨이퍼(W)와 맞닿는 두부(頭部;52) 및 서셉터(4)의 관통공(42) 내에 삽입 통과되는 직동부(直胴部;51)를 갖는다. 에피택셜막 형성실(2) 내에 도입된 실리콘 웨이퍼(W)는, 서셉터(4)의 관통공(42)에 삽입 통과한 리프트 핀(5)을 서셉터(4)의 상방을 향하여 이동하고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 리프트 핀(5)의 두부(50)를 실리콘 웨이퍼(W)의 이면에 맞닿게 하여, 실리콘 웨이퍼(W)를 리프트 핀(5)으로 일단 지지한다. 여기에서, 리프트 핀(5)의 상승 이동은, 당해 리프트 핀(5)의 기단을 지지하는 승강 샤프트(6)의 상승 이동을 통하여 행한다.
이어서, 서셉터(4)를 지지하는 서셉터 서포트 샤프트(41)를 상승하여 서셉터(4)를 실리콘 웨이퍼(W)의 위치까지 이동하고, 실리콘 웨이퍼(W)를 서셉터(4) 상에 올려놓는다. 이 상태에 있어서, 리프트 핀(5)의 두부(52)는, 서셉터(4)의 관통공(42) 내에 수용된다. 이와 같이 하여, 실리콘 웨이퍼(W)를 서셉터(4) 상에 올려놓는다. 그리고, 예를 들면 서셉터(4)의 상방 및 하방에 배치한 복수대의 가열 램프(14)에 의해 실리콘 웨이퍼(W)를 1000℃ 이상의 온도로 가열하는 한편, 에피택셜막 형성실(2) 내에 반응 가스를 공급하여, 소정의 두께의 에피택셜막을 성장시켜 실리콘 에피택셜 웨이퍼를 제조한다.
에피택셜 성장 후, 서포트 샤프트(41)의 하강에 의해 서셉터(4)를 하강한다. 이 하강은, 리프트 핀(5)이 승강 샤프트(6)에 지지되어 서셉터(4)로부터 돌출하는 위치까지 행하고, 실리콘 웨이퍼(W)를 리프트 핀(5)으로 지지해 둔다. 그리고, 에피택셜막 형성실(2) 내에 도시하지 않은 반송 블레이드를 도입하고, 리프트 핀(5)을 하강하여 반송 블레이드 상에 실리콘 웨이퍼(W)를 올려 놓음으로써, 실리콘 웨이퍼(W)를 리프트 핀(5)으로부터 반송 블레이드로 인수 인도한다. 그 후, 반송 블레이드와 함께 실리콘 웨이퍼(W)를 성장 장치(1)로부터 퇴출시킨다.
이상에서 설명한 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조 공정에 있어서, 성장 장치(1) 내에 도입한 실리콘 웨이퍼(W)를 서셉터(4) 상에 올려놓기까지의 과정 및, 에피택셜 성장 후의 실리콘 웨이퍼(W)를 서셉터(4)로부터 반송 블레이드로 인수 인도하는 과정에서는, 실리콘 웨이퍼(W)를 리프트 핀(5)으로 맞닿음 지지하게 된다. 이 실리콘 웨이퍼 이면의 리프트 핀(5)이 맞닿는 두부(52)는, 리프트 핀(5)이 상승하면서 닿아, 계속하여 두부의 접촉이 유지되기 때문에, 당해 접촉하는 부분에서의 흠집의 발생을 초래하고 있었다.
추가로, 전술의 과정 및 그의 전후에는, 리프트 핀(5)을 승강하는 것이 필수가 되지만, 이 리프트 핀(5)의 승강 동작에 있어서, 리프트 핀(5)의 직동부(51)가 서셉터(4)의 관통공(42) 주위의 벽면과 서로 스치는 결과, 발진(發塵)을 초래하고 있었다. 이 먼지는 파티클(particle)이 되어 에피택셜막 표면에 부착되어, 실리콘 웨이퍼 품질을 저하시키기 때문에, 그의 억제가 요망되고 있었다.
그래서, 특허문헌 1에는, SiC로 형성된 시스(sheath)부와 당해 시스부에 끼워넣어진 유리상 카본의 두부를 구비하는 리프트 핀이 제안되어 있다.
일본공개특허공보 2003-142407호
특허문헌 1에 개시되는 리프트 핀에서는, 당해 리프트 핀의, 실리콘 웨이퍼와 접촉하는 면을 실리콘 웨이퍼보다도 경도가 낮은 재료로 한다. 그 때문에, 이 리프트 핀이라면, 두부와 실리콘 웨이퍼가 접촉하는 위치에서의 흠집의 발생을 방지할 수 있다고 생각된다. 또한, 이 리프트 핀이라면, 시스부와 서셉터(4)의 적어도 표면이 동질의 재료인 SiC로 형성되기 때문에, 리프트 핀을 승강 동작할 때의, 리프트 핀의 직동부와 관통공(42) 주위의 벽면의 서로 스침에 의한 발진도 방지할 수 있다고 생각된다.
그러나, 특허문헌 1에서는, 두부를 시스부에 끼워넣기 때문에, 에피택셜 성장 처리시의 고열 처리에 의해, 두부 및 시스부의 재질이 상이한 것에 의한 열팽창차에 기인하여, 끼워넣음부가 깨져 버려 사용할 수 없을 위험이 있다.
그래서, 본 발명자는, 특허문헌 1에 기재되는 바와 같은, 중공의(hollow) 시스부로의 유리상 카본으로 이루어지는 두부의 끼워넣음에 대신하여, SiC 기재로 이루어지는 리프트 핀의 정부(頂部)에 유리상 카본으로 이루어지는 탄소계 피복재를 코팅한 리프트 핀을 제작하는 것을 시도했다. 그러나, 이와 같이 하여 시작(試作)하거나 리프트 핀을 이용하여 에피택셜 성장 장치에 제공한 경우, 탄소계 피복재가 벗겨져 버렸다.
그래서, 본 발명은, 탄소계 피복재의 박리를 방지할 수 있는, 에피택셜 성장 장치용의 리프트 핀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위한 방도에 대해서 예의 검토하여, 시작한 리프트 핀에서 박리가 발생하는 원인은, 탄소계 피복재와, SiC 기재의 밀착성이 불충분하기 때문이라고 가정했다. SiC 기재는 치밀한 SiC 구조를 갖기 때문에, SiC 기재 상에 코팅한 탄소계 피복재는 단순한 적층 구조가 되고, 열팽창의 상위에 의해 에피택셜 성장 중에 박리가 발생해 버린다고 생각된다. 그래서, 리프트 핀의 기재로서 SiC 기재에 대신하여, 다공질체를 이용하는 것을 착상하고, 이러한 리프트 핀이라면, 상기 제(諸)과제의 어느 것에도 유효한 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.
(1) 에피택셜 성장 장치 내에 설치하는 서셉터의 관통공 내를 당해 관통 방향으로 이동 가능하게 삽입 통과되고, 상기 서셉터에 올려놓는 실리콘 웨이퍼를 지지하면서 당해 실리콘 웨이퍼를 상기 서셉터에 대하여 진퇴시키는 리프트 핀으로서,
상기 관통공 내에 삽입 통과되는 직동부와,
상기 실리콘 웨이퍼에 맞닿는 두부와,
상기 두부의 정부를 적어도 피복하는 피복부를 갖고,
상기 직동부 및 상기 두부는, 다공질체로 이루어지고,
상기 피복부는 탄소계 피복재로 이루어지고,
상기 피복부가, 상기 두부에 있어서의 상기 다공질체의 공극의 적어도 일부를 충전하고 있는 것을 특징으로 하는 리프트 핀.
또한, 본 명세서에서 말하는 「맞닿음」이란, 에피택셜 성장을 행할 때에, 리프트 핀의 두부가, 당해 두부의 두께에 비하여 충분히 작은 표층 두께 1㎛∼100㎛의 피복부를 통하여, 실리콘 웨이퍼의 이면에 「맞닿아 있는 상태로 연결되어 있는」, 혹은 「달라붙어 있는」상태를 의미한다. 또한, 표층 두께란, 리프트 핀의 중심축에 있어서, 리프트 핀의 두부측의 최표면(피복부의 노출면)에서, 두부의 맞닿음측의 표면까지의 두께이다.
(2) 상기 다공질체는 다공질 SiC 또는 다공질 탄소재로 이루어지는, 상기 (1)에 기재된 리프트 핀.
(3) 상기 직동부가 SiC 코팅재에 의해 피복되는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 리프트 핀.
(4) 상기 다공질체의 기공률이, 15％ 이상 85％ 이하인, 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 리프트 핀.
(5) 상기 피복부의 상기 탄소계 피복재가 유리상 카본 또는 열분해 탄소로 이루어지는, 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 리프트 핀.
(6) 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 리프트 핀을 갖는 것을 특징으로 하는, 에피택셜 성장 장치.
(7) 상기 (6)에 기재된 에피택셜 성장 장치를 이용하여, 실리콘 웨이퍼 상에 에피택셜막을 성장시키는 것을 특징으로 하는, 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 탄소계 피복재의 박리를 방지할 수 있는, 에피택셜 성장 장치용의 리프트 핀을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 에피택셜 성장 장치의 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 의한, 에피택셜 성장 장치에 있어서의 서셉터의 관통공 주위를 나타내는 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 의한 리프트 핀을 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 리프트 핀을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 리프트 핀의 두부의 확대 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 리프트 핀에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중의 각 구성의 종횡비는, 설명의 편의상 과장하여 도시하고 있고, 실제와는 상이하다.
도 4는, 본 실시 형태에 따르는 리프트 핀(500)을 나타내는 단면도이다. 리프트 핀(500)은, 도 1을 이용하여 이미 서술된 에피택셜 성장 장치(1) 내에 설치하는 서셉터(4)의 관통공(42) 내를 당해 관통 방향으로 이동 가능하게 삽입 통과되고, 서셉터(4)에 올려놓는 실리콘 웨이퍼(W)를 지지하면서 당해 실리콘 웨이퍼(W)를 서셉터(4)에 대하여 진퇴시킨다. 즉, 본 실시 형태에 따르는 리프트 핀(500)은, 도 1에 나타낸 종래 기술에 의한 에피택셜 성장 장치(1)의 서셉터(4)의 관통공(42)에 삽입 통과되는 리프트 핀(5)으로 치환하여 사용할 수 있는 것이다.
여기에서, 리프트 핀(500)은, 관통공(42) 내에 삽입 통과되는 직동부(510)와, 실리콘 웨이퍼(W)에 맞닿는 두부(520)와, 두부(520)의 정부를 적어도 피복하는 피복부(550)를 갖는다. 따라서, 리프트 핀(500)과, 실리콘 웨이퍼(W)가 접촉하는 계면은, 피복부(550)의 노출면(550A)(리프트 핀(500)의 최표면)이 된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 직동부(510)는 봉 형상으로 할 수 있고, 두부(520)는, 직동부(510) 및 관통공(40)보다 굵은 직경으로 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르는 리프트 핀(500)은, 봉 형상의 직동부의 선단에 실리콘 웨이퍼를 지지하는 두부를 갖는 것이라면, 형상을 한정할 필요는 없고, 따라서, 도시의 형상에 한정되는 것은 아니다. 서셉터(4)에 따라서, 리프트 핀(500)을 적절한 형상으로 하면 좋다.
여기에서, 리프트 핀(500)에 있어서, 직동부(510) 및 두부(520)는, 다공질체로 이루어지고, 피복부(550)는 탄소계 피복재로 이루어지는 것으로 한다. 그리고, 리프트 핀(500)에 있어서, 피복부(550)가, 두부(520)에 있어서의 다공질체의 공극의 적어도 일부를 충전하고 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 리프트 핀(500)의 두부(520)측의 확대도인 도 5에 나타내는 바와 같이, 피복부(550)의 두께(D)를 표층 두께(D1) 및 심부 두께(D2)와의 합계 두께(D1＋D2)에 의해 정의한다. 즉, 표층 두께(D1)란, 리프트 핀(500)의 중심축에 있어서, 피복부(550)의 노출면(550A)(리프트 핀(500)의 최표면으로, 에피택셜 성장을 행할 때에 실리콘 웨이퍼 이면과 직접 접촉하는 부분임)에서, 두부(520)의 맞닿음측의 표면(520A)까지의 두께이다. 또한, 심부 두께(D2)란, 리프트 핀(500)의 중심축에 있어서, 두부(520)의 맞닿음측의 표면(520A)으로부터, 피복부(550)의 표층부를 충전하는 부분의 두께로 한다.
본 실시 형태에 따르는 리프트 핀(500)에서는, 전술한 충전 구조를 갖기 때문에, 탄소계 피복재로 이루어지는 피복부(550)와, 다공질체로 이루어지는 두부(520)의 밀착성을 확보할 수 있다. 그 때문에, 리프트 핀(500)을 에피택셜 성장 장치(1)에 제공한 경우라도, 탄소계 피복재의 박리를 방지할 수 있다.
또한, 피복부(550)의 표층 두께(D1)는 통상, 1㎛∼100㎛로서, 리프트 핀(500)의 두부(520)의 두께에 비하여 충분히 작다. 또한, 다공질체의 공극을 충전하고 있는 탄소계 피복재로 이루어지는 피복부(550)의 심부 두께(D2)는, 50㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 100㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 앵커 효과에 의해, 피복부(550)가 박리되기 어려운 구조로 되기 때문이다. 또한, 피복부(550)에 의해, 두부(520)의 다공질체의 공극의 전부가 충전되어 있어도 좋다. 피복부(550)의 전체 두께(D)는, 100㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 리프트 핀(500)의 제조 효율을 고려하면, 300㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 전술과 같이, 리프트 핀(500)과, 실리콘 웨이퍼(W)가 접촉하는 계면은, 피복부(550)의 노출면(550A)으로서, 탄소계 피복재가 실리콘 웨이퍼(W)와 접촉하게 된다. 그 때문에, 탄소계 피복재로서는, 실리콘 웨이퍼(W)보다도 경도가 낮은 재료로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 리프트 핀(500)에 의한 실리콘 웨이퍼 이면의 손상을 보다 확실하게 회피할 수 있다. 이러한 탄소계 피복재로서, 유리상 카본 또는 열분해 탄소 등을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 탄소계 피복재는, 에피택셜 성장 장치 내에서의 사용(최고 온도 1200℃ 정도)에 견디기 위한 내열성을 갖고 있고, 또한 에칭 가스로서 사용하는 HCl에 대한 내성도 있는 점에서도 바람직하다. 또한, 이들 탄소계 피복재는, 실리콘 에피택셜 웨이퍼 내에 활성인 준위를 형성하는 원소를 포함하지 않는 점에서도 유리하다. 또한, 이들 탄소계 피복재를 이용하면, 에피택셜막의 성막시에 있어서의 실리콘 웨이퍼면 내의 균열성(均熱性)이 얻어지기 쉬운 점에서도 유리하다.
또한, 직동부(510) 및 두부(520)를 구성하는 다공질체는, 다공질 SiC 또는 다공질 탄소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 다공질 SiC를 이용하면, 리프트 핀(500)이 서셉터(4)의 관통공(42) 주위의 벽면과 접촉하는 부분은 동질 재료의 SiC이기 때문에, 양자의 서로 스침에 의한 발진을 보다 확실히 억제할 수 있는 점에서 바람직하다. 한편, 다공질 탄소재는 피복부(550)가, 다공질체의 공극의 적어도 일부를 충전하기 쉽고, 또한 벗겨짐이 일어나기 어려워지는 점에서 바람직하다.
본 발명에 따르는 리프트 핀(500)에 있어서, 직동부(510) 및 두부(520)로 이루어지는 구조체는, 일반적인 수법에 의해 얻을 수 있다. 예를 들면, 다공질 SiC가 직동부(510) 및 두부(520)로 이루어지는 구조체를 구성하는 경우, 상압에서 소결한 SiC 소결체에 기공을 분산시킴으로써 제작할 수 있다.
이 두부(520)의 정부에 대하여, 탄소계 피복재로 이루어지는 피복부(550)를 형성한다. 예를 들면, 탄소계 피복재로서 유리상 카본을 이용하는 경우, 페놀 수지 및 COPNA(코프나) 수지 등의, 열 경화성 수지를 용제에 용해시키고, 당해 용액을 두부(520)의 정부 표면에 솔로 칠하고, 스프레이 등에 의한 도포를 행한다. 그리고, 건조 및 경화를 거친 후, 아르곤 등의 불활성 가스 분위기하에서, 700∼2600℃로 가열 처리함으로써, 유리상 카본으로 이루어지는 피복부(550)를 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 형성한 피복부(550)는, 두부(520)의 내부에도 유리상 카본이 침윤(浸潤)하기 때문에, 두부(520)에 있어서의 다공질체의 공극을 충전한다. 이 경우, 피복부(550)의 심부 두께(D2)는, 침윤 유래가 된다.
또한, 이하와 같이 해도, 유리상 카본으로 이루어지는 피복부(550)를 형성할 수 있다. 즉, 유리상 카본의 원료가 되는 페놀 수지 등의 열 경화성 수지를, 두부(520)에 대하여 부분적 또는 전체에, 함침 처리 혹은 피복 처리, 또는 함침 처리 및 피복 처리의 양 처리를 실시하여, 탄소화하는 것으로도, 유리상 카본으로 이루어지는 피복부(550)를 형성할 수 있다. 또한, 열 경화성 수지로서는 페놀 수지 외에도, 푸란 수지, 폴리카보디이미드 수지, 푸르푸랄-페놀 공중합체, 디비닐벤젠 수지 및, COPNA(코프나) 수지 등을 이용할 수 있다. 이 경우, 피복부(550)의 심부 두께(D2)는, 함침 유래가 된다.
한편, 탄소계 피복재로서 열 분해 탄소를 이용하는 경우, 두부(520)의 정부에 대하여 부분적 또는 두부 전체에, 탄화수소 재료를 분사 혹은 도포하고, 800℃이상의 열 CVD법 등에 의해 성막하면 좋다. 이와 같이 하여 형성한 피복부(550)는, 두부(520)의 내부에도 열 분해 탄소가 침입하기 때문에, 두부(520)에 있어서의 다공질체의 공극을 충전한다. 이 경우, 피복부(550)의 심부 두께(D2)는, 침윤 유래가 된다. 또한, 열 분해 탄소란, 탄소수 1∼8정도의 탄화수소계 화합물을 열분해시켜 얻어지는 고순도이고 고결정화도의 탄소이고, 열분해 탄소로서, 파이로커브(이비덴 가부시키가이샤 제조), 파이로그래프(토요탄소 가부시키가이샤 제조) 등이 알려져 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르는 리프트 핀(500)의 피복부(550)를 제조하는 수법이, 전술한 구체예에 제한되지 않는 것은 물론이다.
또한, 직동부(510)가 SiC 코팅재(530)에 의해 피복되는 것도 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 리프트 핀(500)과, 서셉터(4)의 관통공(42) 주위의 벽면의 서로 스침에 의한 발진을 보다 확실히 억제할 수 있다. 또한, SiC 코팅재(530)는 화학 증착법(CVD법)에 의해 형성할 수 있다. 또한, 직동부(510)로의 SiC 코팅재(530)에 의한 피복 두께를 40㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 60㎛ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 전술한 효과를 보다 확실히 얻기 위해, 본 실시 형태에 이용하는 다공질체의 기공률을, 15％ 이상 85％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 35％ 이상 85％ 이하로 하는 것도 바람직하다. 전술한 효과를 보다 확실히 얻기 위해서는, 특히 15％ 이상 60％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서의 「기공률」이란, 다공질체 내의 공극이 탄소계 피복재에 의해 충전되어 있지 않다고 가정한 경우의, 다공질체의 전체 체적에 차지하는 다공질체 내의 공극의 체적의 비율로 한다.
또한, 도 4의 예에서는, 피복부(550)가 두부(520)의 정부만을 피복하고 있지만, 두부(520)의 전체부를 피복해도 좋다. 또한, 피복부(550)의 탄소계 피복재가, 두부(520)의 내부에 있어서의 공극의 모두를 충전해도 좋다.
한편, 도 4의 예에서는, SiC 코팅재(530)를 직동부(510)를 피복하고 있지만, 두부(520)의 측둘레면 및 하면, 즉 피복부(550)에 의해 피복되어 있는 이외의 면에 SiC 코팅재가 형성되어도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 따르는 에피택셜 성장 장치는, 전술한 리프트 핀(500)을 갖는다. 당해 에피택셜 성장 장치의, 리프트 핀(500) 이외의 구성은, 도 1을 이용하여 이미 서술된 일반적인 에피택셜 성장 장치(1)와 동일한 것을 이용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따르는 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법은, 이 리프트 핀(500)을 갖는 에피택셜 성장 장치를 이용하여, 실리콘 웨이퍼 상에 에피택셜막을 성장시킨다. 이 제조 방법에 의해, 탄소계 피복재의 박리를 방지할 수 있다.
실시예
다음으로, 본 발명의 효과를 더욱 명확하게 하기 위해, 이하의 실시예를 들지만, 본 발명은 이하의 실시예에 아무런 제한되는 것은 아니다.
(발명예 1)
도 4에 나타내는 리프트 핀(500)을 제작했다. 리프트 핀(500)의 제작에 있어서, 다공질 SiC의 기공률을 40％로 했다. 리프트 핀(500)의 두부(520)를 페놀 수지로 함침하고, 탄소화하여, 유리상 카본으로 이루어지는 피복부를 형성했다. 리프트 핀(500)의 최표면(피복부(550)의 노출면(550A))에서 두부(520)의 표면(520A)까지의 두께, 즉 표층 두께(D1)는 약 40㎛였다. 또한, 두부(520)의 맞닿음측의 표면(520A)으로부터, 피복부(550)의 표층부를 충전하는 부분의 두께(즉, 심부 두께(D2))는, 100㎛였다. 추가로, 직동부(510)의 둘레면을, CVD법을 이용하여 1250℃에서 SiC 코팅재로 피복했다. 또한, 각 두께는 본 시험 후에 리프트 핀을 단면 파단하여 현미경, SEM을 이용하여 측정한 것으로, 50매 에피택셜 성장 처리한 후의, 각 평균 두께의 측정값이다.
(발명예 2)
발명예 1에서는 유리상 카본으로 이루어지는 피복부를 형성하고 있었던 바, 이에 대신하여 열 분해 탄소를 탄소계 피복재로 했다. 그 외의 조건은 발명예 2와 동일하게 하여 발명예 2에 따른 리프트 핀을 제작했다.
(비교예 1)
도 3에 나타내는, 리프트 핀(5)을 준비했다. 리프트 핀(5)의 직동부(51) 및 두부(52)는, 치밀한(다공질이 아닌) SiC로 이루어진다. 이 두부(52)의 표면에, 유리상 카본을 코팅하여, 비교예 1에 따른 리프트 핀을 제작했다.
(비교예 2)
도 3에 나타내는, SiC만으로 이루어지는 리프트 핀(5)을 준비하여, 비교예 2에 따른 리프트 핀으로 했다.
(비교예 3)
도 3에 나타내는, 유리상 카본만으로 이루어지는 리프트 핀(5)을 준비하여, 비교예 3에 따른 리프트 핀으로 했다.
도 1에 나타낸 에피택셜 성장 장치(1)에, 발명예 1, 2 및 비교예 1∼3에 따른 리프트 핀을 적용하여, 이하의 순서에 따라서, 실리콘 에피택셜 웨이퍼를 제조했다. 또한, 서셉터(4)는, 카본 기재의 표면에 SiC 코팅한 것을 이용했다. 또한, 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 기판으로서는, 붕소 도프된 직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼(W)를 이용했다.
실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조에 있어서, 우선, 원료 소스 가스인 트리클로로실란 가스를 온도 1150℃에서 공급하고, 서셉터(4)의 표면에 대하여 실리콘 코팅을 실시했다. 이어서, 실리콘 웨이퍼(W)를 에피택셜막 형성실(2) 내에 도입하고, 리프트 핀을 이용하여 서셉터(4) 상에 올려 놓았다. 계속하여, 1150℃에서, 수소 가스를 공급하여, 수소 베이킹을 행한 후, 1150℃에서, 실리콘의 에피택셜막을 4㎛ 성장시켜 에피택셜 실리콘 웨이퍼를 얻었다. 여기에서, 원료 소스 가스로서는 트리클로로실란 가스를 이용하고, 또한, 도펀트 가스로서 디보란 가스, 캐리어 가스로서 수소 가스를 이용했다.
이와 같이 하여 얻어진 실리콘 에피택셜 웨이퍼에 대해서, 표면 및 이면의 품질을 평가했다. 발명예 1, 2 및 비교예 1에 대해서는, 에피택셜 성장 후에 리프트 핀을 취출하고, 탄소계 피복재의 박리의 유무를 육안에 의해 관찰했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 각 평가 수법은 다음과 같다.
＜표면 품질＞
얻어진 에피택셜 웨이퍼에 대해서, 0.25㎛LPD 발생 밀도를 측정했다. 즉, 제작한 에피택셜 웨이퍼에 대해서, 웨이퍼 표면 검사 장치(케이 엘 에이 텐코사 제조 SP-2)를 이용하여, 에피택셜막 표면에서 관찰되는 사이즈 0.25㎛ 이상의 표면 결함(LPD: Light Point Defect)의 개수를 평가했다. 이 측정 결과에 의해, 발진에 의한 파티클의 발생 상황을 평가할 수 있다.
평가 기준은 하기와 같이 했다.
○: 0.2개/wafer 이하
△: 0.2개/wafer 초과∼0.5개/wafer 이하
Х: 0.5개/wafer 초과
＜이면 품질＞
얻어진 에피택셜 웨이퍼에 대해서, 리프트 핀 맞닿음부의 핀 마크 강도로서, 웨이퍼 표면 검사 장치(케이 엘 에이 텐코사 제조, SP-2)를 이용하여, 리프트 핀 접촉 영역에 있어서의, 레이저 반사의 설정값 이상의 산란 강도를 갖는 영역의 면적을 측정하여, 웨이퍼 이면의 리프트 핀 기인의 손상을 평가했다.
평가 기준은 하기와 같이 했다.
◎: 0.5㎟ 이하
○: 0.5㎟ 초과∼1㎟ 이하
△: 1㎟ 초과∼2㎟ 이하
Х: 2㎟ 초과
Figure pct00001
표 1로부터, 본 발명에 따르는 발명예 1, 2의 리프트 핀을 이용함으로써, 리프트 핀에 의한 실리콘 웨이퍼 이면의 손상을 회피함과 함께, 당해 리프트 핀이 서셉터의 관통공 주위의 벽면과 서로 스침에 의한 발진을 억제할 수 있고, 추가로 탄소계 피복재의 박리를 방지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
1 : 에피택셜 성장 장치
2 : 에피택셜막 형성실
4 : 서셉터
5 : 리프트 핀
6 : 승강 샤프트
W : 실리콘 웨이퍼
11 : 상부 돔
12 : 하부 돔
13 : 돔 부착체
40 : 서셉터 회전부
41 : 서셉터 서포트 샤프트
42 : 관통공
500 : 리프트 핀
510 : 직동부
520 : 두부
530 : SiC 코팅재
550 : 피복부

Claims (7)

  1. 에피택셜 성장 장치 내에 설치하는 서셉터의 관통공 내를 당해 관통 방향으로 이동 가능하게 삽입 통과되고, 상기 서셉터에 올려놓는 실리콘 웨이퍼를 지지하면서 당해 실리콘 웨이퍼를 상기 서셉터에 대하여 진퇴시키는 리프트 핀으로서,
    상기 관통공 내에 삽입 통과되는 직동부(直胴部)와,
    상기 실리콘 웨이퍼에 맞닿는 두부(頭部)와,
    상기 두부의 정부(頂部)를 적어도 피복하는 피복부를 갖고,
    상기 직동부 및 상기 두부는, 다공질체로 이루어지고,
    상기 피복부는 탄소계 피복재로 이루어지고,
    상기 피복부가, 상기 두부에 있어서의 상기 다공질체의 공극의 적어도 일부를 충전하고 있는 것을 특징으로 하는 리프트 핀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공질체는 다공질 SiC 또는 다공질 탄소재로 이루어지는, 리프트 핀.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 직동부가 SiC 코팅재에 의해 피복되는, 리프트 핀.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공질체의 기공률이, 15％ 이상 85％ 이하인, 리프트 핀.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복부의 상기 탄소계 피복재가 유리상 카본 또는 열분해 탄소로 이루어지는, 리프트 핀.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 리프트 핀을 갖는 것을 특징으로 하는, 에피택셜 성장 장치.
  7. 제6항에 기재된 에피택셜 성장 장치를 이용하여, 실리콘 웨이퍼 상에 에피택셜막을 성장시키는 것을 특징으로 하는, 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법.
KR1020197019694A 2017-02-02 2017-12-19 리프트 핀, 당해 리프트 핀을 이용한 에피택셜 성장 장치 및 실리콘 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 KR102262311B1 (ko)

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