JP2015179834A

JP2015179834A - ウェーハ載置用サセプタの製造方法及びウェーハ載置用サセプタ

Info

Publication number: JP2015179834A
Application number: JP2015036166A
Authority: JP
Inventors: 小林　武史; Takeshi Kobayashi; 武史小林
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2035-02-26
Also published as: JP6143019B2

Abstract

【課題】炭化珪素が徐々にエッチングされるような使用環境下でも表面に炭化珪素結晶が露出している状態を保持することができ、スリップ抑制機能を長期間維持できるようにしたウェーハ載置用サセプタの製造方法及びウェーハ載置用サセプタを提供する。【解決手段】炭化珪素粉末を焼結した炭化珪素焼結体からなるウェーハ載置用サセプタの製造方法であり、混合炭化珪素粉末１６が、平均粒径０．０５〜５μｍの炭化珪素微粉末１２及び平均粒径１０〜５０μｍの炭化珪素粗粉末１４を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板上にエピタキシャル層を気相成長させるための気相成長装置のウェーハ載置用サセプタの製造方法及びウェーハ載置用サセプタに関する。

半導体ウェーハ（以下ウェーハという）を用いて、コンピュータのメモリや演算素子、またデジタルカメラやビデオの撮像素子等、さまざまなデバイスが作られている。特に、先端技術向けのデバイスには、シリコンウェーハの表面に気相成長によりシリコン層を堆積させたエピタキシャルシリコンウェーハ（エピウェーハ）が用いられている。エピウェーハは、１０００℃以上の高温で、TCS等の原料を気相反応させエピタキシャルシリコン
層を成長させ、作られる。

気相成長装置は、ウェーハを載置するための略円盤状のウェーハ載置用サセプタ（以下サセプタという）を備えており、サセプタ上のウェーハを両面側から加熱しつつ主表面上に反応ガスを供給することで単結晶薄膜を気相成長させる構成になっている。このようなサセプタには、黒鉛をSiC（炭化珪素）でコートしたSiCコート黒鉛製やSiC製のものが使
われる（特許文献１）。

また、縦型熱処理炉用ウェーハ支持治具のウェーハ接触面にサイズの揃った炭化珪素の結晶を形成すると、ウェーハの荷重が分散されてスリップの発生を大幅に抑制することができることが知られている（特許文献２）。同様に、炭化珪素で被膜した黒鉛製のサセプタ又は炭化珪素製のサセプタにおいて、ウェーハ接触面にサイズの揃った炭化珪素の結晶を形成すると、ウェーハの荷重が分散されてスリップの発生を大幅に抑制することができる。

従来のサセプタの製造方法で製造したサセプタの断面模式図を図２に示す。図２において、サセプタ１００は、ウェーハＷを載置するためのものであり、炭化珪素で被膜した黒鉛製又は炭化珪素製のサセプタである。サセプタ１００の表面には炭化珪素の結晶によって結晶性突起１０２が形成されている。

しかし、エピタキシャル成長用リアクタでシリコンウェーハにシリコンのエピタキシャル成長を行う場合、サセプタに形成されたシリコン被膜を塩酸ガスでエッチングする工程があり、この塩酸ガスによるエッチングを繰り返し行うと、サセプタ表面の炭化珪素結晶も徐々にエッチングされて消滅し、スリップ抑制効果を長期間維持できないという問題があった。

特開平６−２９２２３特開２００８−２７７６１９

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、炭化珪素が徐々にエッチングされるような使用環境下でも表面に炭化珪素結晶が露出している状態を保持することができ、スリップ抑制機能を長期間維持できるようにしたウェーハ載置用サセプタの製造方法及びウェーハ載置用サセプタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のウェーハ載置用サセプタの製造方法は、炭化珪素粉末を焼結した炭化珪素焼結体からなるウェーハ載置用サセプタの製造方法であり、前記炭化珪素粉末が、平均粒径０．０５〜５μｍの炭化珪素微粉末及び平均粒径１０〜５０μｍの炭化珪素粗粉末を含む混合炭化珪素粉末であることを特徴とする。

前記炭化珪素粗粉末は炭化珪素単結晶粉末であることが好ましい。

前記混合炭化珪素粉末における、前記炭化珪素微粉末の配合量が５０〜９９．９９重量％、前記炭化珪素粗粉末の配合量が０．０１〜３０重量％、であるのが好ましい。

前記混合炭化珪素粉末を焼結するにあたり、焼結助剤を加えるのが好適である。

前記炭化珪素焼結体は、非酸化性雰囲気においてホットプレス法で焼結させるのが好ましい。

本発明のウェーハ載置用サセプタは、炭化珪素粉末を焼結した炭化珪素焼結体からなるウェーハ載置用サセプタであり、前記炭化珪素粉末が、平均粒径０．０５〜５μｍの炭化珪素微粉末及び平均粒径１０〜５０μｍの炭化珪素粗粉末を含む混合炭化珪素粉末であることを特徴とする。

前記炭化珪素粗粉末は、炭化珪素単結晶粉末であることが好ましい。

本発明によれば、炭化珪素が徐々にエッチングされるような使用環境下でも表面に炭化珪素結晶が露出している状態を保持することができ、スリップ抑制機能を長期間維持できるようにしたウェーハ載置用サセプタの製造方法及びウェーハ載置用サセプタを提供することができるという著大な効果を奏する。また、かかる効果を奏することにより、サセプタの製造コストを削減できる上、装置メンテナンス頻度を低減して装置稼働率を向上することができ、さらにはメンテナンスによりエピウェーハ品質が低下する期間も縮減できる。

実施例で製造したウェーハ載置用サセプタの断面模式図である。従来の製造方法で製造したウェーハ載置用サセプタの断面模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に、本発明に係るウェーハ載置用サセプタであって、本発明に係るウェーハ載置用サセプタの製造方法で製造したウェーハ載置用サセプタの断面模式図を示す。

図１において、サセプタ１０は、本発明のウェーハ載置用サセプタであって、本発明のサセプタの製造方法で製造したサセプタである。

サセプタ１０は、ウェーハＷを載置するためのものであり、平均粒径０．０５〜５μｍの炭化珪素微粉末１２及び平均粒径１０〜５０μｍの炭化珪素粗粉末１４を含む混合炭化珪素粉末１６を焼結した炭化珪素焼結体を用いて製造されたものである。なお、平均粒径０．０５〜５μｍの炭化珪素微粉末１２の測定には、（株）島津製作所製のレーザ回折式粒子径測定装置SALD-7100を用い、平均粒径１０〜５０μｍの炭化珪素粗粉末１４の粒径
測定にはマルバーン社製の湿式フロー式粒子径・形状分析装置FPIA-3000を用いた。

サセプタ１０の表面には前記炭化珪素微粉末１２及び前記炭化珪素粗粉末１４を含む混合炭化珪素粉末１６によって結晶性突起１８が形成されている。

前記炭化珪素微粉末１２は、平均粒径が０．０５μｍ未満であると、計量や混合での取り扱いが困難となる。また、前記炭化珪素微粉末１２は、平均粒径が５μｍを超えると、隣接する他の粉体との接触面積が小さいため、高密度化が困難となり、機械的強度が低下する。

前記炭化珪素粗粉末１４は、平均粒径が１０μｍ未満であると、研削時の条痕や、異常成長焼結体の表面からの高さが、結晶性突起１８より高くなってしまい、安定したスリップ抑制能が得られない。また、前記炭化珪素粗粉末１４は、平均粒径が５０μｍを超えると、基準面から露出する炭化珪素焼結体の高さバラツキが大きくなり、荷重分散が不安定になってしまう。

前記炭化珪素粗粉末１４としては、炭化珪素単結晶粉末が好適に使用できる。

前記混合炭化珪素粉末１６における、前記炭化珪素微粉末１２の配合量が５０〜９９．９９重量％、前記炭化珪素粗粉末１４の配合量が０．０１〜３０重量％、であるのが好適である。

前記炭化珪素微粉末１２の配合量が５０重量％未満だと、高密度化が困難となり、機械的強度が低下してしまう。

前記炭化珪素粗粉末１４の配合量が０．０１重量％未満だと、ウェーハ支持点が少なすぎ、荷重集中によりスリップが発生してしまう。また、前記炭化珪素粗粉末１４の配合量が３０重量％を超えると、高密度化が困難となり、機械的強度が低下してしまう。

前記炭化珪素焼結体は、非酸化性雰囲気においてホットプレス法で焼結させるのが好ましい。非酸化性雰囲気としては、アルゴンや窒素などの不活性ガス雰囲気または真空雰囲気が挙げられる。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例）
平均粒径２０μｍの炭化珪素粗粉末を平均粒径１μｍの炭化珪素微粉末に混合した混合炭化珪素微粉末に、焼結助剤を加えて非酸化性雰囲気（アルゴンガス雰囲気）においてホットプレス法により焼結し、この焼結体から直径３００ｍｍシリコンウェーハ用エピタキシャル成長装置のサセプタを作製した。前記混合炭化珪素微粉末中の平均粒径２０μｍの炭化珪素粗粉末の配合量（重量％）を０．００５、０．０１、０．１、１、５、１０、２０、３０、４０重量％と変えてそれぞれ焼結した。前記サセプタにウェーハを載置し、反応容器内を１１００℃に昇温してエピタキシャル成長処理を行い、ウェーハ主表面に３μｍ厚のエピタキシャル層を成層させた。

得られたエピタキシャルウェーハに対して、集光灯下で肉眼にて観察するスリップ評価を行った。前記混合炭化珪素微粉末中の平均粒径２０μｍの炭化珪素粗粉末の重量％を０．００５、０．０１、０．１、１、５、１０、２０、３０、４０重量％としたとき、スリップ全長が表１に示したようにそれぞれ１０、５、１、０、０、１、３、８、１１ｍｍとなり、０．０１〜３０重量％において高いスリップ抑制能が得られた。

（比較例）
平均粒径２０μｍの炭化珪素粗粉末を混合せず、平均粒径１μｍの炭化珪素粉末に焼結助剤を混合してホットプレス法により焼結し、この焼結体から直径３００ｍｍシリコンウェーハ用エピタキシャル成長装置のサセプタを作製した。前記サセプタにウェーハを載置し、反応容器内を１１００℃に昇温してエピタキシャル成長処理を行い、ウェーハ主表面に３μｍ厚のエピタキシャル層を成層させた。得られたエピタキシャルウェーハに対して、集光灯下で肉眼にて観察するスリップ評価を行ったところ、スリップ全長は表１に示したように１３ｍｍとなり、比較的長いスリップが発生した。

なお、上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１０：本発明に係るウェーハ載置用サセプタ、１２：平均粒径０．０５〜５μｍの炭化珪素微粉末、１４：平均粒径１０〜５０μｍの炭化珪素粗粉末、１６：混合炭化珪素粉末、１８，１０２：結晶性突起、１００：従来の製造方法で製造したウェーハ載置用サセプタ、Ｗ：ウェーハ。

Claims

炭化珪素粉末を焼結した炭化珪素焼結体からなるウェーハ載置用サセプタの製造方法であり、
前記炭化珪素粉末が、平均粒径０．０５〜５μｍの炭化珪素微粉末及び平均粒径１０〜５０μｍの炭化珪素粗粉末を含む混合炭化珪素粉末であることを特徴とするウェーハ載置用サセプタの製造方法。
前記炭化珪素粗粉末は、炭化珪素単結晶粉末であることを特徴とする請求項１記載のウェーハ載置用サセプタの製造方法。
前記混合炭化珪素粉末における、前記炭化珪素微粉末の配合量が５０〜９９．９９重量％、前記炭化珪素粗粉末の配合量が０．０１〜３０重量％、であることを特徴とする請求項１又は２記載のウェーハ載置用サセプタの製造方法。
前記混合炭化珪素粉末を焼結するにあたり、焼結助剤を加えることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のウェーハ載置用サセプタの製造方法。
前記炭化珪素焼結体は、非酸化性雰囲気においてホットプレス法で焼結させることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のウェーハ載置用サセプタの製造方法。
炭化珪素粉末を焼結した炭化珪素焼結体からなるウェーハ載置用サセプタであり、
前記炭化珪素粉末が、平均粒径０．０５〜５μｍの炭化珪素微粉末及び平均粒径１０〜５０μｍの炭化珪素粗粉末を含む混合炭化珪素粉末であることを特徴とするウェーハ載置用サセプタ。
前記炭化珪素粗粉末は、炭化珪素単結晶粉末であることを特徴とする請求項６記載のウェーハ載置用サセプタ。
前記混合炭化珪素粉末における、前記炭化珪素微粉末の配合量が５０〜９９．９９重量％、前記炭化珪素粗粉末の配合量が０．０１〜３０重量％、であることを特徴とする請求項６又は７記載のウェーハ載置用サセプタ。