JP2018073925A - ウェハサセプタ - Google Patents
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Abstract
【課題】高速且つ高温で半導体ウェハを熱処理する場合に、半導体ウェハにおける結晶欠陥の発生を十分に抑制することができるウェハサセプタを提供すること。
【解決手段】半導体ウェハを支持するためのウェハサセプタであって、平面に複数の凹部が形成されている本体部と、本体部の複数の凹部のうち少なくとも2以上の凹部に設けられ、半導体ウェハを支持するウェハ支持部とを備え、ウェハ支持部と凹部の底部との間に空間が設けられている、ウェハサセプタ。
【選択図】図4
【解決手段】半導体ウェハを支持するためのウェハサセプタであって、平面に複数の凹部が形成されている本体部と、本体部の複数の凹部のうち少なくとも2以上の凹部に設けられ、半導体ウェハを支持するウェハ支持部とを備え、ウェハ支持部と凹部の底部との間に空間が設けられている、ウェハサセプタ。
【選択図】図4
Description
本発明は、半導体ウェハを支持するためのウェハサセプタに関する。
GaAsウェハなどの半導体ウェハは高速且つ高温で熱処理されることがある。その際、半導体ウェハは、ウェハサセプタによって支持された状態で熱処理される。
このようなウェハサセプタとして、従来、例えば下記特許文献1に記載のウェハサセプタが知られている。下記特許文献1に記載のウェハサセプタは、平面に複数の凹部が形成されている治具本体部と、ウェハを支持する凸状のウェハ支持部とを備えており、治具本体部の凹部と凸状のウェハ支持部とがねじ構造により固定されている。
しかし、上記特許文献1に記載のウェハサセプタは以下に示す課題を有していた。
すなわち、上記特許文献1に記載のウェハサセプタは、高速且つ高温で半導体ウェハを熱処理した場合に、半導体ウェハにおいて、いわゆるスリップラインと呼ばれる結晶欠陥を生じさせる場合があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高速且つ高温で半導体ウェハを熱処理する場合に、半導体ウェハにおける結晶欠陥の発生を十分に抑制することができるウェハサセプタを提供することを目的とする。
本発明者は上記課題を生じさせる原因について検討した。その結果、特許文献1の図7(b)に記載のウェハサセプタでは、凸状のウェハ支持部と治具本体部の凹部とがねじ構造により固定されており、このウェハ支持部の凹部側の面と凹部の内壁面とが全体にわたって密着していることに気付いた。ここで、本発明者は、ウェハ支持部の凹部側の面と凹部の内壁面とが全体にわたって密着していることで、治具本体部からの熱がウェハ支持部を通してウェハに伝わりやすくなり、その結果、半導体ウェハのうちウェハ支持部との接触点と、半導体ウェハのうちウェハ支持部と接触しない非接触領域との間で生じる温度差が大きくなって大きな熱応力が生じ、その結果、結晶欠陥が生じ易くなっているのではないかと本発明者は考えた。そこで、本発明者はさらに鋭意検討を重ねた結果、以下の発明により、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、半導体ウェハを支持するためのウェハサセプタであって、平面に複数の凹部が形成されている本体部と、本体部の複数の凹部のうち少なくとも2以上の凹部に設けられ、前記半導体ウェハを支持するウェハ支持部とを備え、ウェハ支持部と凹部の底部との間に空間が設けられている、ウェハサセプタである。
このウェハサセプタによれば、ウェハ支持部と凹部の底部との間に空間が設けられている。このため、ウェハ支持部と本体部との接触面積が小さくなる。従って、半導体ウェハを、ウェハ支持部で支持した状態で高速且つ高温で加熱を行う場合に、本体部からの熱がウェハ支持部に伝わりにくくなる。その結果、半導体ウェハのうちウェハ支持部との接触点の温度が高くなりにくく、この接触点と、半導体ウェハのうちウェハ支持部と接触しない非接触領域との間の温度差が大きくなりすぎることを抑制することが可能となり、半導体ウェハの接触点と非接触領域との間に生じる熱応力が大きくなることを十分に抑制することが可能となる。
一方、半導体ウェハを高速且つ高温で加熱した後、半導体ウェハの温度が降下する場合には、半導体ウェハとウェハ支持部との接触点からの熱が本体部に逃げにくくなる。その結果、接触点の温度が低くなりにくく、この接触点と、半導体ウェハのうちウェハ支持部と接触しない非接触領域との間の温度差が大きくなりすぎることを抑制することが可能となり、半導体ウェハの接触点と非接触領域との間に生じる熱応力が大きくなることを十分に抑制することが可能となる。
また、本発明において、本体部の平面に形成されているのは、貫通孔ではなく底部を有する凹部である。このため、ウェハサセプタによって半導体ウェハを支持した状態で高速且つ高温で加熱を行う場合、凹部がウェハサセプタの周囲の温度変化に伴って本体部の平面に平行な方向に拡張しにくくなり、凹部に対して沈み込むウェハ支持部を十分に減らすことができる。このため、沈み込んだウェハ支持部が半導体ウェハに接触しなくなることが十分に防止される。ここで、仮にウェハ支持部が沈み込むことで半導体ウェハに接触しなくなると、ウェハ支持部から半導体ウェハへの熱の供給が遮断されるため、半導体ウェハのうちウェハ支持部が接触していた点(以下、必要に応じて「元接触点」と呼ぶ)の温度が低下する。この元接触点は半導体ウェハとウェハ支持部とが接触しない非接触領域に含まれることになる。このため、半導体ウェハの接触点と半導体ウェハの非接触領域との間の温度差が大きくなる。
一方、半導体ウェハを高速且つ高温で加熱した後、半導体ウェハの温度が降下する場合には、凹部がウェハサセプタの周囲の温度変化に伴って本体部の平面に平行な方向に収縮しにくくなり、凹部に対して浮き上がるウェハ支持部を十分に減少させることができる。このため、浮き上がるウェハ支持部によって他のウェハ支持部が半導体ウェハに接触しなくなることが十分に防止される。ここで、ウェハ支持部が半導体ウェハに接触しなくなる場合に半導体ウェハの接触点と半導体ウェハの非接触領域との間の温度差が大きくなるのは上述した通りである。
このように本発明によれば、ウェハ支持部が半導体ウェハに接触しなくなることが十分に防止される。このため、半導体ウェハのうち非接触領域の温度が低下することが十分に抑制される。このため、半導体ウェハの接触点と半導体ウェハの非接触領域との温度差が大きくなりすぎることを十分に抑制できる。その結果、半導体ウェハの接触点と半導体ウェハの非接触領域との温度差によって半導体ウェハの接触点と半導体ウェハの非接触領域との間に生じる熱応力が大きくなりすぎることを十分に抑制することができる。以上のことから、本発明のウェハサセプタによれば、高速且つ高温で半導体ウェハを熱処理する場合に、半導体ウェハにおいて結晶欠陥が発生することを十分に抑制できる。
上記ウェハサセプタにおいては、前記本体部の前記平面に直交する方向に前記ウェハ支持部を見た場合に、前記本体部に設けられる全てのウェハ支持部のうち、最も近くに存在するウェハ支持部の密度が最小である最小密度ウェハ支持部において、前記最少密度ウェハ支持部が設けられる凹部の深さが最小であることが好ましい。
この場合、半導体ウェハをウェハサセプタと対向させてウェハ支持部で支持した状態で半導体ウェハの加熱を行うと、ウェハサセプタの平面に直交する方向にウェハ支持部を見た場合におけるウェハ支持部と半導体ウェハとの接触点のうち、最小密度ウェハ支持部における接触点(以下、必要に応じて「最小密度接触点」と呼ぶ)は、その近くにおいて熱源となる接触点の数が少なくなるので加熱されにくい。一方、最小密度接触点以外の他の接触点は、その近くにおいて熱源となる接触点の数が多くなるので、加熱されやすい。そこで、本発明では、最小密度接触点における凹部(以下、「深さ最小凹部」と呼ぶ)の深さが最小となっており、本体部からウェハ支持部に熱が伝わりやすいようにしている。一方、最小密度接触点以外の他の接触点における凹部の深さは最小となっておらず、本体部からウェハ支持部に熱が伝わりにくくなる結果、他の接触点が加熱されにくくしている。以上のことから、半導体ウェハをウェハサセプタと対向させてウェハ支持部で支持した状態で半導体ウェハの加熱を行うと、最小密度接触点と他の接触点との温度差をより十分に小さくすることが可能となる。
また、半導体ウェハをウェハサセプタと対向させてウェハ支持部で支持した状態で半導体ウェハの加熱を行った後、半導体ウェハの温度が降下すると、最小密度接触点の近くにおいては他の接触点の数が最も少ないため、最小密度接触点では熱が逃げにくい。一方、最小密度接触点以外の他の接触点では、その近くにおいて熱源となる接触点の数が多くなるので、熱が逃げやすい。そこで、本発明では、深さ最小凹部の深さが最小となることにより、本体部から最小密度ウェハ支持部に熱が伝わりやすくなるようにして最小密度接触点で熱が逃げやすいようにしている。一方、他の接触点を形成するウェハ支持部が設けられる凹部においてはその深さが最小となっておらず、本体部からウェハ支持部に熱が伝わりにくくなるようにして他の接触点で熱が逃げにくいようにしている。以上のことから、半導体ウェハをウェハサセプタと対向させるように配置させた状態で半導体ウェハの加熱を行った後、半導体ウェハの温度が降下しても、最小密度接触点と他の接触点との温度差をより十分に小さくすることが可能となる。
以上より、ウェハサセプタにおいて、本体部の平面に直交する方向にウェハ支持部を見た場合に、本体部に設けられる全てのウェハ支持部のうち最小密度ウェハ支持部が設けられる凹部の深さを最小にすると、高速且つ高温で半導体ウェハを熱処理する場合に、半導体ウェハにおける結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
上記ウェハサセプタにおいては、前記ウェハ支持部が、前記平面上の点であって前記半導体ウェハの中心点と対向させるためのサセプタ中心点の周囲に配置され、前記本体部において、前記サセプタ中心点から最も遠い位置に配置されているウェハ支持部が前記最小密度ウェハ支持部を有することが好ましい。
半導体ウェハに発生する結晶欠陥の原因として、熱処理中のウェハ面内における温度分布が不均一であることに加え、ウェハ面に応力が加わることが挙げられるが、応力は一般的にはウェハ面のウェハ周縁部に発生しやすい。これに対し、上記のように、本体部において、サセプタ中心点から最も遠い位置に配置されているウェハ支持部が最小密度ウェハ支持部を有すると、ウェハ周縁部で応力が加わる箇所が少なくなる。このため、結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
上記ウェハサセプタにおいては、前記本体部において、前記サセプタ中心点から最も近い位置に配置されているウェハ支持部が、最も近くに存在するウェハ支持部の密度が最大である最大密度ウェハ支持部を有し、前記最大密度ウェハ支持部が設けられる凹部の深さが最大であることが好ましい。
この場合、半導体ウェハをウェハサセプタと対向させてウェハ支持部で支持した状態で半導体ウェハの熱処理を行う場合に、半導体ウェハの最も内側にあるウェハ支持部との接触点と、半導体ウェハの最も外側にあるウェハ支持部との接触点との間における温度差が小さくなるため、半導体ウェハ全体において結晶欠陥をより十分に抑制できる。
上記ウェハサセプタにおいては、前記本体部において、前記サセプタ中心点から離れるにつれて、前記ウェハ支持部における最も近くに存在するウェハ支持部の密度が小さくなり、前記ウェハ支持部が設けられる凹部の深さも、前記サセプタ中心点から離れるにつれて小さくなることが好ましい。
この場合、半導体ウェハ全体において結晶欠陥をより一層十分に抑制できる。
上記ウェハサセプタにおいては、前記本体部の前記平面に直交する方向に前記ウェハ支持部を見た場合に、前記本体部に設けられる全てのウェハ支持部のうち、最も近くに存在するウェハ支持部の密度が最小である最小密度ウェハ支持部の高さが最小であることが好ましい。
この場合、半導体ウェハをウェハサセプタと対向させてウェハ支持部で支持した状態で半導体ウェハの加熱を行うと、ウェハサセプタの本体部の平面に直交する方向にウェハ支持部を見た場合におけるウェハ支持部と半導体ウェハとの接触点のうち、最小密度接触点の近くにおいては熱源となる他の接触点の数が最も少なくなるので加熱されにくい。一方、最小密度接触点以外の他の接触点は、その近くにおいて熱源となる接触点の数が多くなるので、加熱されやすい。そこで、本発明では、最小密度接触点を形成する最小密度ウェハ支持部の高さが最小となっており本体部から接触点までの距離が最小となるため、本体部から最小密度接触点に熱が伝わりやすくなるようにしている。一方、他の接触点を形成するウェハ支持部においてはその高さが最小となっておらず、本体部から他の接触点が加熱されにくいようにしている。以上のことから、半導体ウェハをウェハサセプタと対向させてウェハ支持部で支持した状態で半導体ウェハの加熱を行うと、最小密度接触点と他の接触点との温度差をより十分に小さくすることが可能となる。
また、半導体ウェハをウェハサセプタと対向させてウェハ支持部で支持した状態で半導体ウェハの加熱を行った後、半導体ウェハの温度が降下すると、最小密度接触点の近くにおいては他の接触点の数が最も少ないため、最小密度接触点では熱が逃げにくい。一方、他の接触点では、その近くにおいて熱源となる接触点が多くなるので、熱が逃げやすい。そこで、本発明では、最小密度ウェハ支持部の高さが最小となっており、本体部から最小密度ウェハ支持部に熱が伝わりやすくなるようにして最小密度接触点では熱が逃げやすいようにしている。一方、他の接触点を形成するウェハ支持部においてはその高さが最小となっておらず、本体部からウェハ支持部に熱が伝わりにくくなるようにして他の接触点で熱が逃げにくいようにしている。以上のことから、半導体ウェハをウェハサセプタと対向させてウェハ支持部で支持した状態で半導体ウェハの加熱を行った後、半導体ウェハの温度が降下しても、最小密度接触点と他の接触点との温度差をより十分に小さくすることが可能となる。
以上より、ウェハサセプタにおいて、本体部の平面に直交する方向にウェハ支持部を見た場合に、本体部に設けられる全てのウェハ支持部のうち最小密度ウェハ支持部の高さを最小になるようにすると、高速且つ高温で半導体ウェハを熱処理する場合に、半導体ウェハにおける結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
上記ウェハサセプタにおいては、前記ウェハ支持部が、前記平面上の点であって前記半導体ウェハの中心点と対向させるサセプタ中心点の周囲に配置され、前記本体部において、前記サセプタ中心点から最も遠い位置に配置されているウェハ支持部が前記最小密度ウェハ支持部を有することが好ましい。
半導体ウェハに発生する結晶欠陥の原因として、熱処理中のウェハ面内における温度分布が不均一であることに加え、ウェハ面に応力が加わることが挙げられるが、応力は一般的にはウェハ面のウェハ周縁部に加わりやすい。これに対し、上記のように、本体部において、サセプタ中心点から最も遠い位置に配置されているウェハ支持部が最小密度ウェハ支持部を有すると、ウェハ周縁部で応力が加わる箇所が少なくなる。このため、結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
上記ウェハサセプタにおいては、前記本体部において、前記サセプタ中心点から最も近い位置に配置されているウェハ支持部が、最も近くに存在するウェハ支持部の密度が最大である最大密度ウェハ支持部を有し、前記最大密度ウェハ支持部の高さが最大であることが好ましい。
この場合、半導体ウェハの最も内側にあるウェハ支持部との接触点と、半導体ウェハの最も外側にあるウェハ支持部との接触点との間における温度差が小さくなるため、半導体ウェハ全体において結晶欠陥をより十分に抑制できる。
上記ウェハサセプタにおいては、前記本体部において、前記サセプタ中心点から離れるにつれて、前記ウェハ支持部における最も近くに存在するウェハ支持部の密度が小さくなり、前記ウェハ支持部の高さも、前記サセプタ中心点から離れるにつれて小さくなることが好ましい。
この場合、半導体ウェハ全体において結晶欠陥をより一層十分に抑制できる。
上記ウェハサセプタにおいては、前記ウェハ支持部が前記本体部の前記凹部から取外し可能に設けられていることが好ましい。
この場合、ウェハ支持部を本体部の凹部から取り外すことが可能であるため、半導体ウェハの口径や熱処理条件に応じて最適な数のウェハ支持部を最適な凹部に再配置させることができる。従って、異なる半導体ウェハの口径ごとに別々にウェハサセプタを用意する必要がない。すなわち、上記ウェハサセプタによれば、1つのウェハサセプタで様々な口径の半導体ウェハに適用できる。
なお、本発明において、「最も近くに存在するウェハ支持部の密度」とは、ウェハ支持部を、ウェハサセプタの本体部の平面に直交する方向に見た場合に、対象とするウェハ支持部を中心とし、最も近くに存在するウェハ支持部が内側に配置されるように円を描いた場合に、円の内側に配置されたウェハ支持部の面積の総和を、その円の面積で除した値を言うものとする。ここで、円は、最も近くに存在するウェハ支持部がこの円の内側に配置され且つこの円に接するように描くこととする。また、円によって横切られるウェハ支持部については、そのウェハ支持部のうち円の内側の部分の面積も上記「ウェハ支持部の面積の総和」に含まれることとする。
本発明によれば、高速且つ高温で半導体ウェハを熱処理する場合に、半導体ウェハにおける結晶欠陥の発生を十分に抑制することができるウェハサセプタが提供される。
以下、本発明のウェハサセプタの実施形態について説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明のウェハサセプタの第1実施形態について図1〜4を参照しながら詳細に説明する。
まず、本発明のウェハサセプタの第1実施形態について図1〜4を参照しながら詳細に説明する。
図1〜3は、本発明のウェハサセプタの第1実施形態を示す平面図、図4は、図1〜3のIV−IV線に沿った切断面端面図である。
図1〜4に示すように、ウェハサセプタ100は、平面10aに複数の凹部11が形成されている円板状の本体部10と、本体部10の全ての凹部11に設けられ、半導体ウェハWを支持するウェハ支持部20とを備えている。そして、ウェハ支持部20と凹部11の底部との間には空間Sが設けられている。ウェハ支持部20は、本体部10の凹部11から取り外し可能に設けられている。すなわち、ウェハ支持部20は、本体部10の凹部11に対し非接着状態で設けられている。
また、ウェハ支持部20が設けられる全ての凹部11において開口面積が同一となっており、全ての凹部11(11a〜11c)において深さdが同一となっている。すなわち、全ての凹部11は同一の容積を有している。
また、ウェハ支持部20及び凹部11は、本体部10の平面10aに直交する方向に見た場合に互いに重なり合って配置されている。ここで、ウェハ支持部20及び凹部11を本体部10の平面10aに直交する方向に見た場合に、ウェハ支持部20の面積が凹部11の開口面積よりも大きくなっている。
ここで、ウェハ支持部20の配置についてより具体的に説明する。
本実施形態では、ウェハ支持部20は、半導体ウェハWの中心点Qに対向させるためのサセプタ中心点Pの周囲に配置されている。具体的には、複数のウェハ支持部20は、サセプタ中心点Pから放射状に延びる6本の直線の各々の上に3個ずつ配置されている。そして、各直線上の3個のウェハ支持部20のうちサセプタ中心点Pに最も近いウェハ支持部20aは、サセプタ中心点Pを中心とする円C1の円周上に配置されている。また、各直線上の3個のウェハ支持部20のうちサセプタ中心点Pに2番目に近いウェハ支持部20bは、サセプタ中心点Pを中心とする円C2の円周上に配置されている。さらに、各直線上の3個のウェハ支持部20のうちサセプタ中心点Pから最も遠いウェハ支持部20cは、サセプタ中心点Pを中心とする円C3の円周上に配置されている。
そして、ウェハ支持部20aにおいては、最も近くに存在するウェハ支持部20の密度(以下、「最近接ウェハ支持部密度」と呼ぶ)が最大となっており、ウェハ支持部20cにおいては、最近接ウェハ支持部密度が最小となっており、ウェハ支持部20bにおいては、最近接ウェハ支持部密度がウェハ支持部20aの最近接ウェハ支持部密度とウェハ支持部20cの最近接ウェハ支持部密度との間の値となっている。
ここで、ウェハ支持部20a,20b,20cの最近接ウェハ支持部密度について図1〜図3を参照しながら説明する。
図1に示すように、ウェハ支持部20cについては、ウェハ支持部20cを中心とし、二点鎖線で描かれる円の内側に存在するウェハ支持部20の個数は1個である。ここで、ウェハ支持部20cを中心とする円は、ウェハ支持部20cの最も近くに存在するウェハ支持部20bのみが円の内側に配置され且つウェハ支持部20bが円に内接するように描かれている。また図2に示すように、ウェハ支持部20bについては、ウェハ支持部20bを中心とし、二点鎖線で描かれる円の内側に存在するウェハ支持部20の個数は2個である。ここで、ウェハ支持部20bを中心とする円は、ウェハ支持部20bの最も近くに存在するウェハ支持部20a,20cが円の内側に配置され且つウェハ支持部20a,20cが円に内接するように描かれている。さらに図3に示すように、ウェハ支持部20aについては、ウェハ支持部20aを中心とし、二点鎖線で描かれる円の内側に存在するウェハ支持部20の個数は3個である。ここで、ウェハ支持部20aを中心とする円は、ウェハ支持部20aの最も近くに存在するウェハ支持部20a,20a,20bが円の内側に配置され且つウェハ支持部20a,20a,20bが円に内接するように描かれている。ここで、ウェハ支持部20bを中心とする円の内側におけるウェハ支持部20の個数は2個であり、この個数は、ウェハ支持部20cを中心とする円の内側におけるウェハ支持部20の個数の2倍である。また、ウェハ支持部20aを中心とする円の内側におけるウェハ支持部20の個数は3個であり、この個数は、ウェハ支持部20cを中心とする円の内側におけるウェハ支持部20の個数の3倍である。このため、円の内側におけるウェハ支持部20の面積は、ウェハ支持部20aにおいて最大であり、ウェハ支持部20cにおいて最小である。また、ウェハ支持部20a,20b,20cを中心とする円の面積は同一である。従って、上述したように、ウェハ支持部20aにおいて、最近接ウェハ支持部密度が最大となり、ウェハ支持部20cにおいて、最近接ウェハ支持部密度が最小となり、ウェハ支持部20bにおいて、最近接ウェハ支持部密度がウェハ支持部20aの最近接ウェハ支持部密度とウェハ支持部20cの最近接ウェハ支持部密度との間の値となる。すなわち、本体部10においては、サセプタ中心点Pから離れるにつれて、ウェハ支持部20における最近接ウェハ支持部密度が小さくなっている。ここで、ウェハ支持部20aが「最大密度ウェハ支持部20a」であり、ウェハ支持部20cが「最小密度ウェハ支持部20c」である。
なお、ウェハサセプタ100においては、全てのウェハ支持部20において、本体部10の平面10aからの高さhが互いに同一となっている。
このウェハサセプタ100によれば、ウェハ支持部20と凹部11の底部との間に空間Sが設けられている。このため、ウェハ支持部20と本体部10との接触面積が小さくなる。従って、半導体ウェハWを、全てのウェハ支持部20によって半導体ウェハWを支持した状態で高速且つ高温で加熱を行う場合に、本体部10からの熱がウェハ支持部20に伝わりにくくなる。その結果、半導体ウェハWのうちウェハ支持部20との接触点の温度が高くなりにくく、この接触点と、半導体ウェハWのうちウェハ支持部20と接触しない非接触領域との間の温度差が大きくなりすぎることを抑制することが可能となり、半導体ウェハWの接触点と非接触領域との間に生じる熱応力が大きくなることを十分に抑制することが可能となる。
一方、半導体ウェハWを高速且つ高温で加熱した後、半導体ウェハWの温度が降下する場合には、半導体ウェハWとウェハ支持部20との接触点からの熱が本体部10に逃げにくくなる。その結果、接触点の温度が低くなりにくく、この接触点と、半導体ウェハWのうちウェハ支持部20と接触しない非接触領域との間の温度差が大きくなりすぎることを抑制することが可能となり、半導体ウェハWの接触点と非接触領域との間に生じる熱応力が大きくなることを十分に抑制することが可能となる。
また、ウェハサセプタ100において、本体部10の平面10aに形成されているのは、貫通孔ではなく底部を有する凹部11である。このため、ウェハサセプタ100によって半導体ウェハWを支持した状態で高速且つ高温で加熱を行う場合、凹部11がウェハサセプタ100の周囲の温度変化に伴って本体部10の平面10aに平行な方向に拡張しにくくなり、凹部11に対して沈み込むウェハ支持部20を十分に減らすことができる。このため、沈み込んだウェハ支持部20が半導体ウェハWに接触しなくなることが十分に防止される。ここで、仮にウェハ支持部20が沈み込むことで半導体ウェハWに接触しなくなると、ウェハ支持部20から半導体ウェハWへの熱の供給が遮断されるため、半導体ウェハWのうちウェハ支持部20が接触していた元接触点の温度が低下する。この元接触点は半導体ウェハWとウェハ支持部20とが接触しない非接触領域に含まれることになる。このため、半導体ウェハWの接触点と半導体ウェハWの非接触領域との間の温度差が大きくなる。
一方、半導体ウェハWを高速且つ高温で加熱した後、半導体ウェハWの温度が降下する場合には、凹部11がウェハサセプタ100の周囲の温度変化に伴って本体部10の平面10aに平行な方向に収縮しにくくなり、凹部11に対して浮き上がるウェハ支持部20を十分に減少させることができる。このため、浮き上がるウェハ支持部20によって他のウェハ支持部20が半導体ウェハWに接触しなくなることが十分に防止される。ここで、ウェハ支持部20が半導体ウェハWに接触しなくなる場合に半導体ウェハWの接触点と半導体ウェハWの非接触領域との間の温度差が大きくなるのは上述した通りである。
このようにウェハサセプタ100によれば、ウェハ支持部20が半導体ウェハWに接触しなくなることが十分に防止される。このため、半導体ウェハWのうち非接触領域の温度が低下することが十分に抑制される。このため、半導体ウェハWの接触点と半導体ウェハWの非接触領域との温度差が大きくなることを十分に抑制できる。その結果、半導体ウェハWの接触点と半導体ウェハWの非接触領域との温度差による熱応力の発生を十分に抑制することができる。以上のことから、ウェハサセプタ100によれば、高速且つ高温で半導体ウェハWを熱処理する場合に、半導体ウェハWにおける結晶欠陥の発生を十分に抑制することができる。
また、ウェハサセプタ100では、ウェハ支持部20が本体部10の凹部11から取外し可能に設けられている。この場合、ウェハ支持部20を本体部10に対して取り外すことが可能であるため、半導体ウェハWの口径や熱処理条件に応じて最適な数のウェハ支持部20を最適な凹部11に再配置させることができる。従って、異なる半導体ウェハWの口径ごとに別々にウェハサセプタ100を用意する必要がない。すなわち、上記ウェハサセプタ100によれば、1つのウェハサセプタ100で様々な口径の半導体ウェハWに適用できる。
次に、半導体ウェハW、本体部10及びウェハ支持部20について詳細に説明する。
(半導体ウェハ)
半導体ウェハWを構成する材料は、結晶で構成されている半導体であれば特に制限されないが、半導体ウェハWを構成する材料としては、例えばGaAs、AlGaAs、InGaAs、InGaAsPといったIII−V族化合物半導体などが挙げられる。半導体ウェハWは、上記材料のうちの異なる材料からなる層の積層体で構成されてもよい。
半導体ウェハWを構成する材料は、結晶で構成されている半導体であれば特に制限されないが、半導体ウェハWを構成する材料としては、例えばGaAs、AlGaAs、InGaAs、InGaAsPといったIII−V族化合物半導体などが挙げられる。半導体ウェハWは、上記材料のうちの異なる材料からなる層の積層体で構成されてもよい。
半導体ウェハWの厚さは特に制限されるものではないが、通常は200〜700μmの範囲内である。
(本体部)
本体部10を構成する材料は、半導体ウェハWを熱処理する際の温度(具体的には900℃以上の温度)に対して耐久性を有する材料であれば特に制限されるものではないが、本体部10を構成する材料としては、例えば炭化ケイ素(SiC)、グラファイト、グラファイトの表面をSiCでコーティングしたものなどが挙げられる。これらのうち、本体部10を構成する材料としては、グラファイトの表面をSiCでコーティングしたものが好ましい。この場合、半導体ウェハWを熱処理する場合に、グラファイトを構成する炭素原子が半導体ウェハWにコンタミネーションとして侵入することがSiCによって十分に抑制される。
本体部10を構成する材料は、半導体ウェハWを熱処理する際の温度(具体的には900℃以上の温度)に対して耐久性を有する材料であれば特に制限されるものではないが、本体部10を構成する材料としては、例えば炭化ケイ素(SiC)、グラファイト、グラファイトの表面をSiCでコーティングしたものなどが挙げられる。これらのうち、本体部10を構成する材料としては、グラファイトの表面をSiCでコーティングしたものが好ましい。この場合、半導体ウェハWを熱処理する場合に、グラファイトを構成する炭素原子が半導体ウェハWにコンタミネーションとして侵入することがSiCによって十分に抑制される。
凹部11の深さdは、本体部11の厚さ未満である限り特に制限されるものではないが、本体部10の厚さの0.5倍以下であることが好ましく、本体部10の厚さの0.2〜0.25倍であることがより好ましい。
凹部11の開口面積は特に制限されるものではないが、0.15〜3mm2であることが好ましく、0.5〜1.7mm2であることがより好ましい。
凹部11の形状は特に制限されず、凹部11の形状としては、例えば円柱状、四角柱状などの多角柱状が挙げられる。
本体部10の厚さは特に制限されるものではないが、通常は2〜10mmであり、好ましくは2〜4mmである。
(ウェハ支持部)
ウェハ支持部20を構成する材料は、半導体ウェハWを熱処理する際の温度に対して耐久性を有する材料であれば特に制限されるものではないが、本体部10を構成する材料よりも低い熱伝導率を有するものが好ましい。この場合、ウェハ支持部20を通して熱が逃げにくくなる。ここで、本体部10の熱伝導率に対するウェハ支持部20の熱伝導率の比は1より小さければ特に制限されるものではないが、好ましくは0.01〜0.2である。
ウェハ支持部20を構成する材料は、半導体ウェハWを熱処理する際の温度に対して耐久性を有する材料であれば特に制限されるものではないが、本体部10を構成する材料よりも低い熱伝導率を有するものが好ましい。この場合、ウェハ支持部20を通して熱が逃げにくくなる。ここで、本体部10の熱伝導率に対するウェハ支持部20の熱伝導率の比は1より小さければ特に制限されるものではないが、好ましくは0.01〜0.2である。
ウェハ支持部20を構成する材料としては、例えば石英などのガラス、無機系のセラミックスが好適である。無機系のセラミックスとしては、例えばアルミナ、窒化ケイ素、ジルコニアなどが挙げられる。
ウェハ支持部20の形状は半導体ウェハWを支持できれば特に制限されない。このような形状としては、例えば球状、及び、凹部11側の部分が球状で半導体ウェハW側の部分が柱状である形状などが挙げられる。中でも、球状が好ましい。この場合、半導体ウェハWとウェハ支持部20との接触面が曲面状となり、ウェハ支持部20から半導体ウェハWに応力が集中しにくくなり、半導体ウェハWにおける結晶欠陥の発生がより十分に抑制される。また、ウェハ支持部20が凹部11に嵌まり込みやすくなり、ウェハ支持部20が凹部11に安定に配置される。
ウェハ支持部20の平面10aからの高さhは特に制限されるものではないが、通常は0.5〜2mmとすればよい。
次に、上記ウェハサセプタ100の製造方法について説明する。
まず、平面10aに複数の凹部11が形成されている本体部10を準備する。
一方、半導体ウェハWを支持するためのウェハ支持部20を準備する。ウェハ支持部20は本体部10に形成されている凹部11と同数準備する。
そして、本体部10の複数の凹部11の全てに設けるように、且つ、ウェハ支持部20と凹部11の底部との間に空間Sが設けられるように、ウェハ支持部20を配置する(ウェハ支持部配置工程)。こうしてウェハサセプタ100が得られる。
<第2実施形態>
次に、本発明のウェハサセプタの第2実施形態について図5及び図6を参照しながら詳細に説明する。図5は、本発明のウェハサセプタの第2実施形態を示す平面図、図6は、図5のVI−VI線に沿った切断面端面図である。なお、図5及び図6において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本発明のウェハサセプタの第2実施形態について図5及び図6を参照しながら詳細に説明する。図5は、本発明のウェハサセプタの第2実施形態を示す平面図、図6は、図5のVI−VI線に沿った切断面端面図である。なお、図5及び図6において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のウェハサセプタ200は、ウェハ支持部20が設けられる凹部11の深さdが同一でない点で、ウェハ支持部20が設けられる凹部11の深さdが同一である第1実施形態のウェハサセプタ100と相違する。
具体的には、図5及び図6に示すように、本実施形態のウェハサセプタ200においては、本体部10の平面10aに直交する方向にウェハ支持部20を見た場合に、本体部10に設けられるウェハ支持部20のうちの最大密度ウェハ支持部20aが設けられる凹部11aの深さdが最大となっており、最小密度ウェハ支持部20cが設けられる凹部11cの深さdが最小となっており、ウェハ支持部20bが設けられる凹部11bの深さdが、凹部11aの深さと凹部11cの深さとの間の深さとなっている。別言すると、ウェハサセプタ200においては、本体部10において、サセプタ中心点Pから離れるにつれて、ウェハ支持部20における最近接ウェハ支持部密度が小さくなり、ウェハ支持部20が設けられる凹部11の深さdも、サセプタ中心点Pから離れるにつれて小さくなっている。
本実施形態のウェハサセプタ200においては、最小密度ウェハ支持部20cが設けられる凹部11cの深さdが最小となっている。このため、半導体ウェハWをウェハサセプタ200と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの加熱を行うと、ウェハサセプタ200の本体部10の平面10aに直交する方向にウェハ支持部20を見た場合における最小密度ウェハ支持部20cと半導体ウェハWとの接触点(最小密度接触点)は、その近くにおいて熱源となる接触点の数が少なくなるので加熱されにくい。一方、最小密度接触点以外の他の接触点は、その近くにおいて熱源となる接触点の数が多くなるので、加熱されやすい。そこで、ウェハサセプタ200では、最小密度接触点における凹部(深さ最小凹部)11cの深さdが最小となっており、本体部10から最小密度ウェハ支持部20cに熱が伝わりやすいようにしている。一方、最小密度接触点以外の他の接触点における凹部11a,11bの深さdは凹部11cの深さdより大きくなっており、最小とはなっておらず、本体部10からウェハ支持部20a,20bに熱が伝わりにくくなる結果、他の接触点が加熱されにくくなっている。以上のことから、半導体ウェハWをウェハサセプタ200と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの加熱を行うと、最小密度接触点と他の接触点との温度差をより十分に小さくすることが可能となる。
また、半導体ウェハWをウェハサセプタ200と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの加熱を行った後、半導体ウェハWの温度が降下すると、最小密度接触点の近くにおいては、存在する他の接触点の数が最も少ないため、最小密度接触点では熱が逃げにくい。一方、最小密度接触点以外の他の接触点では、その近くにおいて熱源となる接触点の数が多くなるので、熱が逃げやすい。そこで、ウェハサセプタ200では、深さ最小凹部である凹部11cの深さdが最小となることにより、本体部10から最小密度ウェハ支持部20cに熱が伝わりやすいようにして最小密度接触点で熱が逃げやすいようにしている。一方、他の接触点におけるウェハ支持部20a,20bが設けられる凹部11a,11bの深さdが凹部11cの深さより大きくなっており、最小となっておらず、本体部10からウェハ支持部20a,20bに熱が伝わりにくくなるようにして他の接触点で熱が逃げにくいようにしている。以上のことから、半導体ウェハWをウェハサセプタ200と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの加熱を行った後、半導体ウェハWの温度が降下しても、最小密度接触点と他の接触点との温度差をより十分に小さくすることが可能となる。
以上より、ウェハサセプタ200のウェハ支持部20cにおいて凹部11cの深さdを最小にすると、高速且つ高温で半導体ウェハWを熱処理する場合に、半導体ウェハWにおける結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
さらに、ウェハサセプタ200においては、サセプタ中心点Pから最も遠くに配置されている最小密度ウェハ支持部20cが設けられる凹部11cの深さが最小となっている。
半導体ウェハWに発生する結晶欠陥の原因として、熱処理中のウェハ面内における温度分布が不均一であることに加え、ウェハ面に応力が加わることが挙げられるが、応力は一般的にはウェハ面のウェハ周縁部に発生しやすい。これに対し、上記のように、本体部10において、サセプタ中心点Pから最も遠い位置に配置されているウェハ支持部20cが最小密度ウェハ支持部であると、ウェハ周縁部で応力が加わる箇所が少なくなる。このため、結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
また、本実施形態のウェハサセプタ200においては、最小密度ウェハ支持部20cが設けられる凹部11cの深さdが最小となっていることに加え、最大密度ウェハ支持部20aが設けられる凹部11aの深さdが最大となっている。このため、半導体ウェハWをウェハサセプタ200と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの熱処理を行う場合に、半導体ウェハWの最も内側にある最大密度ウェハ支持部20aとの接触点(最大密度接触点)と、半導体ウェハWの最も外側にある最小密度ウェハ支持部20cとの接触点(最小密度接触点)との間における温度差が小さくなるため、半導体ウェハW全体において結晶欠陥をより十分に抑制できる。
以上より、ウェハサセプタ200の最小密度ウェハ支持部20cにおいて凹部11cの深さdを最小にすることに加え、最大密度ウェハ支持部20aにおいて凹部11aの深さdを最大にすると、高速且つ高温で半導体ウェハWを熱処理する場合に、半導体ウェハWにおける結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
さらに、ウェハサセプタ200においては、本体部10において、サセプタ中心点Pから離れるにつれて、ウェハ支持部20における最近接ウェハ支持部密度が小さくなり、ウェハ支持部20が設けられる凹部11の深さdも、サセプタ中心点Pから離れるにつれて小さくなっている。
このため、半導体ウェハW全体において結晶欠陥をより一層十分に抑制できる。
<第3実施形態>
次に、本発明のウェハサセプタの第3実施形態について図7及び図8を参照しながら詳細に説明する。図7は、本発明のウェハサセプタの第3実施形態を示す平面図、図8は、図7のVIII−VIII線に沿った切断面端面図である。なお、図7及び図8において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本発明のウェハサセプタの第3実施形態について図7及び図8を参照しながら詳細に説明する。図7は、本発明のウェハサセプタの第3実施形態を示す平面図、図8は、図7のVIII−VIII線に沿った切断面端面図である。なお、図7及び図8において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態のウェハサセプタ300は、本体部10の平面10aに直交する方向にウェハ支持部20を見た場合に、全てのウェハ支持部20の高さhが同一でない点で、全てのウェハ支持部20の高さhが同一である第1実施形態のウェハサセプタ100と相違する。
具体的には、図7及び図8に示すように、本実施形態のウェハサセプタ300は、本体部10の平面10aに直交する方向にウェハ支持部20を見た場合に、本体部10に設けられるウェハ支持部20のうちの最大密度ウェハ支持部20aの高さhが最大となっており、最小密度ウェハ支持部20cの高さhが最小となっており、ウェハ支持部20bの高さhが、ウェハ支持部20aの高さとウェハ支持部20cの高さとの間の高さとなっている。別言すると、ウェハサセプタ300においては、本体部10において、サセプタ中心点Pから離れるにつれて、ウェハ支持部20における最近接ウェハ支持部密度が小さくなり、ウェハ支持部20の高さhも、サセプタ中心点Pから離れるにつれて小さくなっている。
このウェハサセプタ300によれば、最小密度ウェハ支持部20cの高さhが最小となっている。このため、半導体ウェハWをウェハサセプタ300と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの加熱を行うと、ウェハサセプタ300の平面10aに直交する方向にウェハ支持部20を見た場合における最小密度ウェハ支持部20cと半導体ウェハWとの接触点(最小密度接触点)は、その近くにおいて熱源となる接触点の数が最も少なくなるので加熱されにくい。一方、最小密度接触点以外の他の接触点は、その近くにおいて熱源となる接触点の数が多くなるので、加熱されやすい。そこで、ウェハサセプタ300では、最小密度接触点における最小密度ウェハ支持部20cの高さhが最小となっており、本体部10から接触点までの距離が最小となるため、本体部10から最小密度ウェハ支持部20cに熱が伝わりやすくなるようにしている。一方、最小密度接触点以外の他の接触点におけるウェハ支持部20a,20bの高さhはウェハ支持部20cの高さより大きくなっており、最小となっておらず、本体部10からウェハ支持部20a,20bに熱が伝わりにくくなる結果、他の接触点が加熱されにくくなっている。以上のことから、半導体ウェハWをウェハサセプタ300と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの加熱を行うと、最小密度接触点と他の接触点との温度差をより十分に小さくすることが可能となる。
また、半導体ウェハWをウェハサセプタ300と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの加熱を行った後、半導体ウェハWの温度が降下すると、最小密度接触点の近くにおいては他の接触点の数が最も少ないため、最小密度接触点では熱が逃げにくい。一方、最小密度接触点以外の他の接触点では、その近くにおいて熱源となる接触点の数が多くなるので、熱が逃げやすい。そこで、ウェハサセプタ300では、最小密度ウェハ支持部20cの高さhが最小となることにより、本体部10から最小密度ウェハ支持部20cに熱が伝わりやすくなるようにして最小密度接触点では熱が逃げやすいようにしている。一方、他の接触点におけるウェハ支持部20a,20bの高さhは最小密度ウェハ支持部20cの高さより大きくなっており、最小となっておらず、本体部10からウェハ支持部20a,20bに熱が伝わりにくくなるようにして他の接触点で熱が逃げにくいようにしている。以上のことから、半導体ウェハWをウェハサセプタ300と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの加熱を行った後、半導体ウェハWの温度が降下しても、最小密度接触点と他の接触点との温度差をより十分に小さくすることが可能となる。
以上より、ウェハサセプタ300のウェハ支持部20cの高さhを最小にすると、高速且つ高温で半導体ウェハWを熱処理する場合に、半導体ウェハWにおける結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
さらに、ウェハサセプタ300においては、サセプタ中心点Pから最も遠くに配置されている最小密度ウェハ支持部20cの高さhが最小となっている。
半導体ウェハWに発生する結晶欠陥の原因として、熱処理中のウェハ面内における温度分布が不均一であることに加え、ウェハ面に応力が加わることが挙げられるが、応力は一般的にはウェハ面のウェハ周縁部に発生しやすい。これに対し、上記のように、本体部10において、サセプタ中心点Pから最も遠い位置に配置されているウェハ支持部20cが最小密度ウェハ支持部であると、ウェハ周縁部で応力が加わる箇所が少なくなる。このため、結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
また、本実施形態のウェハサセプタ300においては、最小密度ウェハ支持部20cの高さhが最小となっていることに加え、最大密度ウェハ支持部20aの高さhが最大となっている。このため、半導体ウェハWをウェハサセプタ300と対向させてウェハ支持部20で支持した状態で半導体ウェハWの熱処理を行う場合に、半導体ウェハWの最も内側にある最大密度ウェハ支持部20aとの接触点(最大密度接触点)と、半導体ウェハWの最も外側にある最小密度ウェハ支持部20cとの接触点(最小密度接触点)との間における温度差が小さくなるため、半導体ウェハW全体において結晶欠陥をより十分に抑制できる。
以上より、ウェハサセプタ300の最小密度ウェハ支持部20cの高さhを最小にすることに加え、最大密度ウェハ支持部20aの高さhを最大にすると、高速且つ高温で半導体ウェハWを熱処理する場合に、半導体ウェハWにおける結晶欠陥の発生をより十分に抑制することができる。
さらに、ウェハサセプタ300においては、本体部10において、サセプタ中心点Pから離れるにつれて、ウェハ支持部20における最近接ウェハ支持部密度が小さくなり、ウェハ支持部20の高さhも、サセプタ中心点Pから離れるにつれて小さくなっている。
このため、半導体ウェハW全体において結晶欠陥をより一層十分に抑制できる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記第1〜第3実施形態では、本体部10が円板状となっているが、本体部10の形状は円板状に限らず、四角板状などの多角板状であってもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、ウェハ支持部20が本体部10の凹部11に取外し可能に設けられているが、ウェハ支持部20は本体部10の凹部11に固定されていてもよい。例えばウェハ支持部20と本体部10の凹部11とは互いにねじ構造により固定されていてもよい。但し、この場合、凹部11の底部とウェハ支持部20との間に空間Sが必要である。
また上記第2実施形態では全てのウェハ支持部20の高さhが同一となっているが、ウェハ支持部20の高さは同一でなくてもよい。例えば、ウェハ支持部20aで高さhが最大となり、ウェハ支持部20cで高さhが最小となってもよい。
さらに上記第2実施形態では、凹部11aの深さdが凹部11bの深さdよりも大きくなっているが、凹部11aの深さは、凹部11bの深さと同一であってもよいし、凹部11bの深さより小さくてもよい。
また上記第3実施形態では全ての凹部11の深さdが同一となっているが、全ての凹部11の深さdが同一でなくてもよい。すなわち、すべての凹部11の容積は同一でなくてもよい。
さらに上記第3実施形態では、ウェハ支持部20c以外のウェハ支持部20aの高さhがウェハ支持部20bの高さhよりも大きくなっているが、ウェハ支持部20aの高さhはウェハ支持部20bの高さhと同一であってもよいし、ウェハ支持部20bの高さhより小さくてもよい。
さらにまた、上記第1〜第3実施形態では、サセプタ中心点Pから最も遠い位置に配置されているウェハ支持部20cが最小密度ウェハ支持部となっているが、最小密度ウェハ支持部は、必ずしもサセプタ中心点Pから最も遠い位置に配置されていなくてもよい。例えば、サセプタ中心点Pに最も近い位置に最小密度ウェハ支持部が配置されていてもよい。
さらにウェハ支持部20の配置は上記第1〜第3実施形態に記載の配置に限定されない。例えば図9に示すウェハサセプタ400のように、円C2及び円C3の各円周上に、第1〜第3実施形態におけるウェハ支持部20に加えてさらにウェハ支持部20Aが加えられてもよい。図9において、ウェハ支持部20Aは黒塗りで示してある。もっとも、ウェハ支持部20Aを追加する場合には、ウェハ支持部20Aは円C1,C2,C3の少なくとも1つの円周上に追加されていればよい。なお、第1〜第3実施形態におけるウェハ支持部20にウェハ支持部20Aがさらに加えられる場合には、本体部10の平面10aにウェハ支持部20Aを設けるための凹部11が形成される。
さらに、上記第1〜第3実施形態においては、ウェハ支持部20がサセプタ中心点Pから延びる直線上に配置されているが、直線上に配置されていなくてもよい。また、上記第1〜第3実施形態においては、ウェハ支持部20が円C1,C2,C3の各円周上に配置されているが、円C1,C2,C3の各円周から外れた位置に配置されてもよい。
また、上記第1〜第3実施形態においては、全ての凹部11にウェハ支持部20が設けられているが、必ずしも全ての凹部11にウェハ支持部20が設けられる必要はない。すなわち、2以上の凹部11にウェハ支持部20が設けられるのであれば、本体部10の平面10aに形成されている全凹部11のうちの一部の凹部11にのみウェハ支持部20が設けられていてもよい。例えば図10に示すウェハサセプタ500のように、円C3の円周上にのみウェハ支持部20が配置されていなくてもよい。この場合、半導体ウェハWの口径や熱処理条件に応じてウェハ支持部20を過不足なく配置することができる。
またウェハ支持部20の個数は複数であればよく、上記第1〜第3実施形態で用いられるウェハ支持部20の個数に限定されるものではない。但し、ウェハ支持部20の個数は3個以上であることが好ましい。この場合、ウェハ支持部20によって半導体ウェハWを安定に支持することができる。
また上記第1〜第3実施形態では、全ての凹部11の開口面積が互いに同一となっているが、互いに異なっていてもよい。
以下、実施例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
まず、平面に3個の凹部が形成されている円板状の本体部を準備した。本体部としては、グラファイトの表面を炭化ケイ素でコーティングしたものを用いた。本体部の直径は150mmであり、厚さは2.3mmであった。また、平面上には、本体部の平面上のサセプタ中心点から半径28mmの円周上に120度間隔で凹部が形成されていた。凹部の直径は1.2mmであり、深さは0.5mmであった。
まず、平面に3個の凹部が形成されている円板状の本体部を準備した。本体部としては、グラファイトの表面を炭化ケイ素でコーティングしたものを用いた。本体部の直径は150mmであり、厚さは2.3mmであった。また、平面上には、本体部の平面上のサセプタ中心点から半径28mmの円周上に120度間隔で凹部が形成されていた。凹部の直径は1.2mmであり、深さは0.5mmであった。
一方、直径2mmの石英球を3個準備した。
そして、本体部の3個の凹部の全てに設けるように、且つ、ウェハ支持部と凹部の底部との間に空間が設けられるようにウェハ支持部20を配置した。
以上のようにしてウェハサセプタを作製した。
<評価>
上記のようにして得られた実施例1のウェハサセプタに対し、直径76mmの半導体ウェハを載せた。このとき、半導体ウェハの中心点と、ウェハサセプタの本体部の中心点とが対向するように半導体ウェハを配置させた。半導体ウェハとしては、厚さ350μmのGaAs基板の上に厚さ8μmの積層体を積層したものを用いた。ここで、積層体は、GaAs基板側から順次GaAs層、AlGaAs層、InGaAs層、AlGaAs層及びGaAs層の5層を積層させて構成した。
上記のようにして得られた実施例1のウェハサセプタに対し、直径76mmの半導体ウェハを載せた。このとき、半導体ウェハの中心点と、ウェハサセプタの本体部の中心点とが対向するように半導体ウェハを配置させた。半導体ウェハとしては、厚さ350μmのGaAs基板の上に厚さ8μmの積層体を積層したものを用いた。ここで、積層体は、GaAs基板側から順次GaAs層、AlGaAs層、InGaAs層、AlGaAs層及びGaAs層の5層を積層させて構成した。
次に、ウェハサセプタを、半導体ウェハを載せた状態でランプアニール装置に入れ、室温から900℃まで10℃/秒の昇温速度で昇温した後、900℃で10秒保持してから室温まで自然冷却した。
熱処理後、半導体ウェハの表面を光学顕微鏡で観察し、スリップライン(結晶欠陥)発生の有無を確認した。このとき、観察倍率は50倍とした。また、通常の光学像に比べて表面の微細な凹凸を検出しやすくするため、ノマルスキー干渉フィルタを通した干渉像を観察した。その結果、半導体ウェハの表面にスリップラインは検出されず、高温高速の熱処理によってスリップラインが発生しないことを確認した。
従って、本発明のウェハサセプタによれば、高速且つ高温で半導体ウェハを熱処理する場合に、半導体ウェハにおける結晶欠陥の発生を十分に抑制することができることが確認された。
10…本体部
10a…平面
11,11a,11b,11c…凹部
20,20a,20b,20c…ウェハ支持部
100,200,300,400,500…ウェハサセプタ
d…凹部の深さ
h…ウェハ支持部の高さ
P…サセプタ中心点
Q…半導体ウェハの中心点
S…空間
W…半導体ウェハ
10a…平面
11,11a,11b,11c…凹部
20,20a,20b,20c…ウェハ支持部
100,200,300,400,500…ウェハサセプタ
d…凹部の深さ
h…ウェハ支持部の高さ
P…サセプタ中心点
Q…半導体ウェハの中心点
S…空間
W…半導体ウェハ
Claims (10)
- 半導体ウェハを支持するためのウェハサセプタであって、
平面に複数の凹部が形成されている本体部と、
前記本体部の前記複数の凹部のうち少なくとも2以上の凹部に設けられ、前記半導体ウェハを支持するウェハ支持部とを備え、
前記ウェハ支持部と前記凹部の底部との間に空間が設けられている、ウェハサセプタ。 - 前記本体部の前記平面に直交する方向に前記ウェハ支持部を見た場合に、前記本体部に設けられる全てのウェハ支持部のうち、最も近くに存在するウェハ支持部の密度が最小である最小密度ウェハ支持部が設けられる凹部の深さが最小である、請求項1に記載のウェハサセプタ。
- 前記ウェハ支持部が、前記平面上の点であって前記半導体ウェハの中心点と対向させるためのサセプタ中心点の周囲に配置され、
前記本体部において、前記サセプタ中心点から最も遠い位置に配置されているウェハ支持部が前記最小密度ウェハ支持部を有する、請求項2に記載のウェハサセプタ。 - 前記本体部において、前記サセプタ中心点から最も近い位置に配置されているウェハ支持部が、最も近くに存在するウェハ支持部の密度が最も大きい最大密度ウェハ支持部を有し、
前記最大密度ウェハ支持部が設けられる凹部の深さが最大である、請求項3に記載のウェハサセプタ。 - 前記本体部において、前記サセプタ中心点から離れるにつれて、前記ウェハ支持部における最も近くに存在するウェハ支持部の密度が小さくなり、
前記ウェハ支持部が設けられる凹部の深さも、前記サセプタ中心点から離れるにつれて小さくなる、請求項4に記載のウェハサセプタ。 - 前記本体部の前記平面に直交する方向に前記ウェハ支持部を見た場合に、前記本体部に設けられる全てのウェハ支持部のうち、最も近くに存在するウェハ支持部の密度が最小である最小密度ウェハ支持部の高さが最小である、請求項1に記載のウェハサセプタ。
- 前記ウェハ支持部が、前記平面上の点であって前記半導体ウェハの中心点と対向させるためのサセプタ中心点の周囲に配置され、
前記本体部において、前記サセプタ中心点から最も遠い位置に配置されているウェハ支持部が前記最小密度ウェハ支持部を有する、請求項6に記載のウェハサセプタ。 - 前記本体部において、前記サセプタ中心点から最も近い位置に配置されているウェハ支持部が、最も近くに存在するウェハ支持部の密度が最大である最大密度ウェハ支持部を有し、
前記最大密度ウェハ支持部の高さが最大である、請求項7に記載のウェハサセプタ。 - 前記本体部において、前記サセプタ中心点から離れるにつれて、前記ウェハ支持部における最も近くに存在するウェハ支持部の密度が小さくなり、
前記ウェハ支持部の高さも、前記サセプタ中心点から離れるにつれて小さくなる、請求項8に記載のウェハサセプタ。 - 前記ウェハ支持部が前記本体部の前記凹部から取外し可能に設けられている、請求項1〜9のいずれか一項に記載のウェハサセプタ。
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