JP2010272550A - サセプタ - Google Patents

Abstract

【課題】純物濃度が均一な半導体膜を化学気相成長により基板上に形成する化学気相成長半導体膜形成装置を提供する
【解決手段】サセプタ１は、ウェハ載置部１１及び固定突起１３により構成されている。ウェハ載置部１１の上面は、平面状に構成されている。ウェハ載置部１１の上面は、ＳｉＣウェハを載置するための載置面Ｐ１として機能する。固定突起１３は、各ＳｉＣウェハの外周面ＳＰ１〜３に沿うように３カ所に配置されている。これにより、サセプタ１では、従来のサセプタのようなザグリを設けなくとも、固定突起１３によって各ＳｉＣウェハを所定の位置に固定できる。従って、ザグリとＳｉＣウェハとの間に隙間が形成され、当該隙間によって原料ガスの流れが乱されるということがなくなる。よって、不純物濃度が均一な炭化珪素膜をＳｉＣウェハ上に形成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学気相成長半導体膜形成装置に用いるサセプタに関し、特に、突起により基板を固定するものに関する。

半導体ウェハ上にエピタキシャル成長により半導体膜を形成する際には、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）装置が用いられる。従来のＣＶＤ装置では、エピタキシャル成長をさせるウェハの上面にのみ原料ガスを接触させることを目的として、ウェハを収容する円形の凹部が、サセプタの上面に設けられる。そして、ザグリと呼ばれるこの凹部内にウェハを収容して、エピタキシャル成長を行う。

ＣＶＤ装置に用いる従来のサセプタについて図３を用いて説明する。図３は、サセプタのザグリ部分の一例を示す断面概略説明図である。サセプタ１０６には、ウェハ１０５を載置するウェハ載置面１０９ａと側壁１０９ｂとからなる凹形状のザグリ１０９が形成されている。なお、ウェハ載置面１０９ａは、中心側領域１０９ｃと、周辺側領域１０９ｄとからなる。

特開２００８−１８７０２０号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ザグリ１０９とウェハ１０５との間に隙間が生ずる。この隙間によって原料ガスの流れが乱される。結果として、ウェハ１０５に形成される半導体膜の不純物濃度は、中心部に比べて周囲の方が高くなる傾向にある。

また、ウェハ１０５の側面はザグリの側壁１０９ｂと接触するため、サセプタ１０６を介してもたらされる不純物の影響を受けやすい。

以上のことから、ウェハ１０５に均一な不純物濃度を有する半導体膜を生成することが難しい。

本発明の目的は、不純物濃度が均一な半導体膜を化学気相成長により基板上に形成する化学気相成長半導体膜形成装置を提供することにある。

本発明のサセプタは、基板を載置するための平面状の載置面に配置される少なくとも３つの突起であって、載置面に基板を載置した際の基板の外周面に沿って配置されるものを有する。このような突起を設けることによって、サセプタの載置面にザグリを設けることなく、基板を所定の位置に固定することができる。従って、ザグリの存在によって原料ガスの流れが乱されるということがなくなる。また、基板は、突起との接触領域によってのみサセプタと接触するので、ザグリを形成する場合と比べて、サセプタからの不純物の影響を低減することができる。これらのことから、不純物濃度が均一な炭化珪素膜を基板上に形成することができる。特に、突起を３つ若しくはそれ以上設けることによって、基板を確実に固定することができる。

本発明のサセプタでは、突起は、基板の直径に対して、１／５以下の幅を有している。これにより、サセプタ若しくは突起１３に起因する炭化珪素膜への不純物の混入を低減することができるとともに、原料ガスの流れに対する障害となることも防止できる。

本発明のサセプタでは、突起は、基板の側面の形状に沿う形状を有している。これにより、基板を正確に所定の位置に固定することができる。

本発明のサセプタでは、突起は、載置面に対して着脱可能である。突起を着脱可能とすることによって、サセプタに形成された炭化珪素膜等の除去作業を容易に行うことができる。つまり、サセプタの保守管理を容易に行うことができる。

本発明に係るサセプタでは、突起は、載置面に載置された基板の外周部の一部を覆う基板固定手段を有する。これにより、原料ガスの流れによって基板が舞い上がることを防止することができる。このような基板の舞い上がりの防止は、原料ガスが基板の側面方向から流れてくる、いわゆる横型の化学気相成長半導体膜形成装置において特に有効である。

本発明に係るサセプタは、カーボンを用いて成形されているものである。これにより、カーボンを用いて形成されるサセプタを用いて炭化珪素膜を形成する場合でも、均一な不純物濃度を有する半導体膜を形成することができる。

本発明に係るサセプタは、高周波誘導によって加熱されるものである。これにより、サセプタを高周波誘導によって加熱して炭化珪素膜を形成する場合でも、均一な不純物濃度を有する半導体膜を形成することができる。

本発明のサセプタによると、基板の載置面にザグリを設けることなく、基板を所定の位置に固定することができる。従って、ザグリの存在によって原料ガスの流れが乱されるということを防止できる。また、基板は、突起との接触領域によってのみサセプタと接触するので、ザグリを形成する場合と比べて、サセプタからの不純物の影響を低減することができる。これらのことから、不純物濃度が均一な炭化珪素膜を基板上に形成することができる。

本発明の実施の形態１に係るサセプタの斜視図である。 固定突起の上面図、正面図、底面図である。 従来のサセプタの要部断面図である。

（実施の形態１）
−サセプタの構造−
本実施の形態に係るサセプタ１は、横型ホットウォールＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置に用いられる。横型ホットウォールＣＶＤ装置は、炭化珪素（ＳｉＣ：Silicon Carbide）ウェハ上にＳｉＣ膜をエピタキシャル成長させる場合等に、広く用いられる半導体製造装置である。

サセプタ１の斜視図を図１に示す。サセプタ１は、横型ホットウォールＣＶＤ装置の炉内に配置される。サセプタ１は、矢印ａ１方向、若しくは、矢印ａ３方向へ、例えば、０．３〜３回転／秒の回転速度で回転する。

サセプタ１は、ウェハ載置部１１及び固定突起１３により構成されている。ウェハ載置部１１は、円盤形状を有している。ウェハ載置部１１の上面は、平面状に構成されている。 なお、ウェハ載置部１１は、高周波誘導加熱により加熱される。ウェハ載置部１１は、高周波誘導加熱を可能とするために、カーボンを用いて形成されている。

これにより、ウェハ載置部１１における適切な導電率および高温での安定性を実現している。なお、ウェハ載置部１１は、ＳｉＣ焼結体、ＳｉＣ多結晶体、カーボン等によって構成するようにしてもよい。また、ウェハ載置部１１の表面に、ＳｉＣコーティング、ＴａＣコーティング等、適当なコーティングを施すようにしてもよい。

ウェハ載置部１１の上面は、ＳｉＣウェハを載置するための載置面Ｐ１として機能する。なお、ウェハ載置部１１には、載置面Ｐ１に３枚のＳｉＣウェハＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を載置することができる。

固定突起１３は、ウェハ載置部１１と同じ材質により形成されている。固定突起１３は、ＳｉＣウェハＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれの外周面ＳＰ１〜ＳＰ３に沿うように３カ所に配置されている。従って、固定突起１３を用いて、サセプタ１に対してＳｉＣウェハを所定の位置に固定することができる。この場合、ＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれの外周面ＳＰ１〜ＳＰ３と固定突起１３とが接触する若しくは接触する可能性がある領域は、各外周面ＳＰ１〜ＳＰ３に対して限定されている。よって、サセプタ１を用いることによって、サセプタ１若しくは固定突起１３に起因する不純物の混入を低減することができる。

固定突起１３の側面図、正面図、及び底面図を、それぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図２（ｃ）に示す。図２（ａ）に示すように、固定突起１３は、支柱部１３ａ、ウェハ固定部１３ｂ及び凸状部１３ｃにより構成されている。支柱部１３ａの両端に、ウェハ固定部１３ｂ、凸状部１３ｃが、それぞれ形成されている。

図２（ｂ）に示すように、支柱部１３ａは、沿面部１３ａ１を有している。支柱部１３ａの幅ｗは、ＳｉＣウェハＳＷ１〜ＳＷ３の直径の１／５以下である。このように、支柱部１３ａの幅ｗをＳｉＣウェハＳＷ１〜ＳＷ３の直径に比して小さくすることによって、サセプタ１若しくは固定突起１３に起因する不純物の混入を低減することができるとともに、原料ガスの流れに対する障害となることもない。また、図２（ｃ）に示すように、沿面部１３ａ１は、ＳｉＣウェハの側面に沿うように湾曲する形状を有している。よって、沿面部１３ａ１により各ＳｉＣウェハを確実に固定することができる。

図２（ａ）に示すように、支柱部１３ａの高さｔは、各ＳｉＣウェハの厚さとほぼ同じである。また、ウェハ固定部１３ｂは、その一部が、支柱部１３ａの沿面部１３ａ１との接合部から各ＳｉＣウェハの中心に向かって延びる、つまり各ＳｉＣウェハの外周部に向かって延びるよう構成されている。このようにウェハ固定部１３ｂを各ＳｉＣウェハの外周部に向かって延ばし、外周部の一部を覆うようにすることによって、横型ホットウォールＣＶＤ装置において、各ＳｉＣウェハに対して横から流れてくるガスによるＳｉＣウェハの巻き上がりを防止できる。

また、ウェハ固定部１３ｂの一部を各ＳｉＣウェハの中心に向かって延伸し、支柱部１３ａの高さｔを各ＳｉＣウェハの厚さとほぼ同じとすることによって、エピタキシャル成長の際に、ＳｉＣウェハＳＷ１等に生ずる反りを防止することもできる。

凸状部１３ｃは、ウェハ載置部１１の載置面Ｐ１の所定の位置に形成された凹状部１１ｃ（図示せず）に嵌合する。凸状部１３ｃと凹状部１１ｃとの嵌合によって、固定突起１３は、ウェハ載置部１１の所定の位置に固定される。また、固定突起１３は、ウェハ載置部１１に対して取り外し可能となっている。このように、固定突起１３を取り外し可能とすることによって、サセプタ１の載置面Ｐ１や固定突起１３のメンテナンスを容易に行うことができる。

−実施の形態の効果−
本実施形態のサセプタ１によると、以下の作用効果が得られる。サセプタ１では、従来のサセプタのようなザグリを設けなくとも、固定突起１３によってＳｉＣウェハＳＷ１〜ＳＷ３を所定の位置に固定することができる。従って、ザグリとＳｉＣウェハとの間に隙間が形成され、当該隙間によって原料ガスの流れが乱されるということがなくなる。また、各ＳｉＣウェハは、外周面において固定突起１３と接触する領域によってのみサセプタと接触する。つまり、ザグリを形成する場合と比べて、サセプタとの接触性がはるかに小さいので、サセプタからの不純物の影響を低減することができる。これらのことから、不純物濃度が均一な炭化珪素膜をＳｉＣウェハＳＷ１〜ＳＷ３上に形成することができる。

また、サセプタ１の固定突起１３の沿面部１３ａ１は、各ＳｉＣウェハの外周面ＳＰ１〜ＳＰ３の形状に沿う形状を有している。従って、各ＳｉＣウェハを固定突起１３の沿面部１３ａ１によってしっかりと、確実に固定することができる。

固定突起１３はウェハ載置部１１に対して取り外し可能となっている。従って、載置面Ｐ１上に形成される炭化珪素膜等の除去を容易に行うことができる。

固定突起１３のウェハ固定部１３ｂは、所定の位置に配置されたＳｉＣウェハＳＷ１〜ＳＷ３の中心方向に対してその一部が延伸している。従って、各ＳｉＣウェハに対して横から流れてくる原料ガスによって、各ＳｉＣウェハが舞い上がってしまうことを防止することができる。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、固定突起１３は、支柱部１３ａ、ウェハ固定部１３ｂ及び凸状部１３ｃにより構成されるとしたが、支柱部１３ａ及び凸状部１３ｃにより構成するようにしてもよい。この場合、支柱部１３ａの高さｔは、サセプタ１の回転によって、各ＳｉＣウェハが固定突起１３を飛び越えて、所定の配置位置からずれないような高さであればよい。また、いずれかの固定突起１３について、ウェハ固定部１３ｂを設けないようにしてもよい。

上記実施の形態では、ＳｉＣウェハＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれに対して、３つの固定突起１３を配置することとしたが、ＳｉＣウェハを所定の位置に固定できるのであれば、３つでなくともよい。例えば、４つ、５つの固定突起１３を配置するようにしてもよい。

上記実施の形態では、固定突起１３の凸状部１３ｃ及びウェハ載置部１１の凹状部１１ｃと嵌合させて固定突起１３をウェハ載置部１１に固定したが、凸状部１３ｃ及び凹状部１１ｃにねじ切りをして、両者を螺合させるようにしてもよい。

上述の実施形態では、固定突起１３をウェハ載置部１１に対して取り外し可能としたが、両者を一体として構成するようによしてもよい。

上記実施の形態では、固定突起１３は、その沿面部１３ａ１が所定の位置に配置された各ＳｉＣウェハの外周面に沿うように、配置されるとしたが、固定突起１３の沿面部１３ａ１と各ＳｉＣウェハの外周面との間に間隔を設けるようにしてもよい。このように間隔を設けたとしては、固定突起１３と各ＳｉＣウェハとの間に形成されるトンネル空間は短いので、原料ガスは当該トンネル空間を容易に通過していく。つまり、原料ガスの流れを乱すことはほとんど無いと言える。

本発明は、炭化珪素膜を基板上にエピタキシャル成長させる半導体膜製造装置にもちいることができる。

１・・・・サセプタ
１１・・・・・ウェハ載置部
Ｐ１・・・・・載置面
１１ｃ・・・・・凹状部
１３・・・・・固定突起
１３ａ・・・・・支柱部
１３ｂ・・・・・ウェハ固定部
１３ｃ・・・・・凸状部
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３・・・・・ＳｉＣウェハ
ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３・・・・・外周面

Claims (7)

1. 基板に炭化珪素膜をエピタキシャル成長させるための化学気相成長半導体膜形成装置に用いるサセプタであって、
   前記基板を載置するための平面状の載置面に配置される少なくとも３つの突起であって、前記載置面に前記基板を載置した際の前記基板の外周面に沿って配置されるもの、
   を有するサセプタ。
2. 請求項１記載のサセプタにおいて、
   前記突起は、
   前記基板の直径に対して、１／５以下の幅を有している、サセプタ。
3. 請求項１または２に記載のサセプタにおいて、
   前記突起は、
   前記基板の側面の形状に沿う形状を有する、サセプタ。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のサセプタにおいて、
   前記突起は、前記載置面に対して着脱可能である、サセプタ。
5. 請求項４に記載のサセプタにおいて、
   前記突起は、
   前記載置面に載置された前記基板の外周部の一部を覆う基板固定手段を有する、サセプタ。
6. 請求項１〜５のうちいずれか１つに記載のサセプタにおいて、
   前記サセプタは、カーボンを用いて成形されているものである、サセプタ。
7. 請求項１〜６のうちいずれか１つに記載のサセプタにおいて、
   前記サセプタは、高周波誘導によって加熱されるものである、サセプタ。

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