JP2018082100A - 搭載プレート、ウェハ支持台、及び化学気相成長装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この自公転型のエピタキシャル成長装置は、SiC基板はウェハ支持台を介して搭載プレート上にSiC基板が載置される構成であるが、基板が搭載プレートに形成された凹部に直接、載置される構成のエピタキシャル成長装置もある。
なお、本明細書では、「ザグリ」とは、基板あるいはウェハが載置される面が平坦な面から凹んでいる(窪んでいる)部分を指す。
なお、特許文献4及び5は、シリコン(Si)基板上にシリコンのエピタキシャル膜が形成されたシリコンエピタキシャルウェハが実施例として記載されている。
特許文献6には、SiCウェハがオリフラを有する場合、そのオリフラと搭載プレートのザグリの内壁との間に堆積物が発生し、その結果、堆積物にウェハが乗り上げて温度分布が悪化する等の問題が挙げられており、その問題を解決する方策としてザグリの形状を工夫した構成が開示されている。
ここで、GBIRとは、ウェハを吸着固定した際の厚さ(裏面基準平面からの距離)の最大値と最小値との差として定義されるものである。
図12は、オリフラ部Waを有するウェハWが載置されるウェハ載置面を有するウェハ支持部2Aと、ウェハWの外周を囲むリング状部2Bとを備えたウェハ支持台2を示す。
図12はかなり誇張して描いているが、ウェハ支持部2Aがザグリ2aを有する場合、ウェハのオリフラ部Waとウェハ支持台2のリング状部2Bとの間の隙間Sから原料ガスがウェハWの裏面Wbに回り込み、特にオリフラ部Wa近傍(図中の点線の丸印)にデポが付く。このようにして付いたデポがGBIRの悪化の原因であることを本発明者は突き止めた。
そこで、発明者は鋭意検討の結果、原料ガスの回り込みを防止する構成として本発明に想到した。
本発明のウェハ支持台によれば、原料ガスの回り込みを防止できるウェハ支持台を提供することができる。
本発明の搭載プレート及び化学気相成長装置は以下に示す例では、複数のウェハを搭載する構成を示しているが、1枚のウェハを搭載する場合も含まれることは言うまでもない。また、ウェハは、基板やエピタキシャル膜が炭化珪素(SiC)の場合を例示して説明しているが、それに限定されない。
図1は、本発明の一実施形態に係る化学気相成長装置の一例を模式的に示す断面図である。本発明の化学気相成長装置は、図1の構成のものには限られないが、以下理解を容易にするために、図1の化学気相成長装置に基づき本発明を説明する。
シーリング50は、チャンバ内に着脱自在に取り付けられている。具体的には、このシーリング50は、周壁60の内周面から突出して設けられた支持部61の上に、その外周部が載置されることによって、鉛直上向きに支持されている。
すなわち、ウェハWは図1に示すように、ウェハ支持台を介して搭載プレートに搭載される構成であってもよいし、あるいは、搭載プレートの上面にウェハWが直接載置される構成であってもよい。
ウェハ支持台が搭載プレートの一部分である構成の場合、ウェハ支持台とは搭載プレートにおいて、ウェハが載置されるウェハ載置面及びザグリからなるウェハ支持部と、ウェハの外周を囲むリング状部とからなる部分を指す。
ウェハ支持部だけが搭載プレートに形成されており(すなわち、ウェハ支持部が搭載プレートに一体であり)、リング状部が搭載プレートとは別部材であってもよい。
ウェハ支持台20は、図2に示すように搭載プレート10の凹状収容部11に収容され、上面にウェハWを載置することができる。ウェハ支持台20は、シーリング50と対向する側に、ウェハ載置面21Sと、載置されるウェハの周囲を囲むように起立するリング状部22とを有している。図2では、簡単のため搭載プレート10の2つの凹状収容部11にのみウェハ支持台20を収容した例を示している。図2に示したウェハWではオリフラは省略した。
なお、本明細書において、「ウェハ載置面」とは、実際にウェハが接触している部分を含む面である。
図3に、本発明の一実施形態に係るウェハ支持台の一例の模式図を示す。図3(a)は平面図であり、図3(b)は図3(a)のウェハ支持台のX−X線で切った断面図である。
図3に示すウェハ支持台20は、凹状収容部を有する搭載プレートの凹状収容部内に収容されるウェハ支持台であって、オリフラWaを有するウェハWが載置されるウェハ載置面21Sを有するウェハ支持部21と、ウェハWの外周を囲むリング状部22とを備え、ウェハ載置面にはザグリ21aが形成されており、ウェハWのオリフラWaとウェハ支持台20との間の隙間からの原料ガスの回り込みを防止する回り込み防止部22Aを備えている。
なお、図3において、符号21Sと共に示した点線は断面で見たときの載置されたウェハの位置(高さ)を示すものであって、ウェハ載置面自体を示すものではない。
本発明において、ザグリの形状は、ウェハを載置した段階で直接接触しないように凹んだ形状であればよく、特に制限はない。
図3に示すリング状部22は、回り込み防止部22Aと、それ以外の部分(従来のリング状の部分と同様な部分)22Bとからなる。
回り込み防止部22Aは、リング状部22の一部であって、平面視して、ウェハWのオリフラWaの切り欠け形状に対応する形状を有し、オリフラの方に突き出た突出部である。
図4は図としては図3に類似するが、図4に示すのは、本発明の一実施形態に係る、ウェハ支持部とリング状部とを備えた搭載プレートのウェハ支持部近傍の一例の模式図である。図4(a)は平面図であり、図4(b)は図4(a)の搭載プレートのX−X線で切った断面図である。図3に記載の部材と同様な部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
図4に示す搭載プレート110は、オリフラWaを有するウェハWが載置されるウェハ載置面110−21Sを有するウェハ支持部110−21と、ウェハWの外周を囲むリング状部22とを備え、ウェハ載置面にはザグリ110−21aが形成されており、ウェハWのオリフラWaと搭載プレート110との間の隙間からの原料ガスの回り込みを防止する回り込み防止部22Aを備えている。
なお、図4において、符号110−21Sと共に示した点線は断面で見たときの載置されたウェハの位置(高さ)を示すものであって、ウェハ載置面自体を示すものではない。
図4に示すリング状部22は、回り込み防止部22Aと、それ以外の部分(従来のリング状の部分と同様な部分)22Bとからなる。
回り込み防止部22Aは、リング状部22の一部であって、平面視して、ウェハWのオリフラWaの切り欠け形状に対応する形状を有し、オリフラの方に突き出た突出部である。
図5に、本発明の他の実施形態に係るウェハ支持台の一例の模式図を示す。図5(a)は平面図であり、図5(b)は図5(a)のウェハ支持台のX−X線で切った断面図である。先述した図に記載の部材と同様な部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
図5に示すウェハ支持台120は、凹状収容部を有する搭載プレートの凹状収容部内に収容されるウェハ支持台であって、オリフラWaを有するウェハWが載置されるウェハ載置面121Sを有するウェハ支持部121と、ウェハWの外周を囲むリング状部122とを備え、ウェハ載置面にはザグリ121aが形成されており、ウェハWのオリフラWaとウェハ支持台120との間の隙間からの原料ガスの回り込みを防止する回り込み防止部121Aを備えている。
図5に示すウェハ支持台120は、ウェハ載置面121Sと、ザグリ121aと、回り込み防止部121Aとを備える。
回り込み防止部121Aは、ウェハ支持部121の一部であって、平面視して前記オリフラの切り欠け形状に対応する形状を有し、ウェハ載置面121Sから立説してウェハWのオリフラWaとリング状部122との間の隙間に突き出た突出部である。
図6は図としては図5に類似するが、図6に示すのは、本発明の一実施形態に係る、ウェハ支持部とリング状部とを備えた搭載プレートのウェハ支持部近傍の一例の模式図である。図6(a)は平面図であり、図6(b)は図6(a)の搭載プレートのX−X線で切った断面図である。図5に記載の部材と同様な部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
図6に示す搭載プレート210は、オリフラWaを有するウェハWが載置されるウェハ載置面210−121Sを有するウェハ支持部210−121と、ウェハWの外周を囲むリング状部122とを備え、ウェハ載置面にはザグリ110−121aが形成されており、ウェハWのオリフラWaと搭載プレート210との間の隙間からの原料ガスの回り込みを防止する回り込み防止部210−121Aを備えている。
なお、図6において、符号210−121Sと共に示した点線は断面で見たときの載置されたウェハの位置(高さ)を示すものであって、ウェハ載置面自体を示すものではない。
図6に示す搭載プレート210は、ウェハ載置面210−121Sと、ザグリ210−121aと、回り込み防止部210−121Aとを有するウェハ支持部210−121を備える。
回り込み防止部210−121Aは、ウェハ支持部210−121の一部であって、平面視してオリフラWaの切り欠け形状に対応する形状を有し、ウェハ載置面210−121Sから立説してウェハWのオリフラWaとリング状部122との間の隙間に突き出た突出部である。
図7に、本発明の他の実施形態に係るウェハ支持台の一例の模式図を示す。図7(a)は平面図であり、図7(b)は図7(a)のウェハ支持台のX−X線で切った断面図である。先述した図に記載の部材と同様な部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
図7に示すウェハ支持台220は、凹状収容部を有する搭載プレートの凹状収容部内に収容されるウェハ支持台であって、オリフラWaを有するウェハWが載置されるウェハ載置面221Sを有するウェハ支持部221と、ウェハWの外周を囲むリング状部222とを備え、ウェハ載置面にはザグリ221aが形成されており、ウェハWのオリフラWaとウェハ支持台220との間の隙間からの原料ガスの回り込みを防止する回り込み防止部222A及び221Aを備えている。
図7に示すウェハ支持台220においては、リング状部222が有する突起部222A及びウェハ支持部221が有する突起部221Aが共に、原料ガスの回り込みを防止する機能を有する回り込み防止部である。
このウェハ支持台220は図3に示した回り込み防止部と、図5に示した回り込み防止部とを両方有する構成であると言えるが、図7に示す構成のように、平面視して突起部222Aと突起部221Aのオリフラ側の端面が重なる(面一となる)ような構成の場合には、原料ガスの回り込みを防止する機能は、リング状部222が有する突起部222Aの方がウェハ支持部221が有する突起部221Aよりも大きいと言える。
あるいは、図7に示すウェハ支持台220の変形例として、図8に示す、ウェハ支持部221の突起部221AAのように、オリフラWaの近傍において、ウェハ支持部の突起部をウェハWの下方にまで延在する構成としてもよい。
図9は図としては図7に類似するが、図9に示すのは、本発明の一実施形態に係る、ウェハ支持部とリング状部とを備えた搭載プレートのウェハ支持部近傍の一例の模式図である。図9(a)は平面図であり、図9(b)は図9(a)の搭載プレートのX−X線で切った断面図である。図5に記載の部材と同様な部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
図9に示す搭載プレート310は、オリフラWaを有するウェハWが載置されるウェハ載置面310−221Sを有するウェハ支持部310−221と、ウェハWの外周を囲むリング状部222とを備え、ウェハ載置面にはザグリ310−221aが形成されており、ウェハWのオリフラWaと搭載プレート310との間の隙間からの原料ガスの回り込みを阻止する回り込み阻止部222A及び310−221Aを備えている。
なお、図9において、符号310−221Sと共に示した点線は断面で見たときの載置されたウェハの位置(高さ)を示すものであって、ウェハ載置面自体を示すものではない。
図10に、本発明の他の実施形態に係るウェハ支持台の一例の模式図を示す。図10(a)は平面図であり、図10(b)は図10(a)のウェハ支持台のX−X線で切った断面図である。先述した図に記載の部材と同様な部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
図10に示すウェハ支持台320は、凹状収容部を有する搭載プレートの凹状収容部内に収容されるウェハ支持台であって、オリフラWaを有するウェハWが載置されるウェハ載置面321Sを有するウェハ支持部321と、ウェハWの外周を囲むリング状部322とを備え、ウェハ載置面にはザグリ321aが形成されており、ウェハWのオリフラWaとウェハ支持台220との間の隙間からの原料ガスの回り込みを防止する回り込み防止部322Aを備えている。
上述の実施形態に係るウェハ支持台では、リング状部(リング状部材)外周を囲んでその外周を支持する機能は、搭載プレート(サセプタ)に形成されたウェハ支持台を収容する凹状収容部が担うことができる。
図11に、本発明の他の実施形態に係るウェハ支持台の一例の模式図を示す。図11(a)は平面図であり、図11(b)は図11(a)のウェハ支持台のX−X線で切った断面図である。先述した図に記載の部材と同様な部材については同じ符号を付してその説明を省略する。
図11に示すウェハ支持台420は、凹状収容部を有する搭載プレートの凹状収容部内に収容されるウェハ支持台であって、オリフラWaを有するウェハWが載置されるウェハ載置面421Sを有するウェハ支持部421と、ウェハWの外周を囲むリング状部422とを備え、ウェハ載置面にはザグリ421aが形成されており、ウェハWのオリフラWaとウェハ支持台420との間の隙間からの原料ガスの回り込みを防止する回り込み防止部422Aを備えている。
SiC基板として、OFを有する板厚350μmの4インチ(0001)Si面4°オフのSiC単結晶基板を用い、ホットウォールプラネタリ型ウェハ自公転型のCVD装置のウェハ支持台(サテライト)上に載置した。このときSiC単結晶基板の周囲には、ウェハ支持部としてSiC製のリング状部材を配置した。
同一バッチ内に2枚のSiC単結晶基板を投入し、そのうち1枚のSiC単結晶基板は完全円形(ドーナツ状)のSiC製のリング状部材を用い、もう一枚のSiC単結晶基板は回り込み防止部を備えたSiC製のリング状部材を用いて、SiC単結晶基板上にSiCエピタキシャル層を30μm成長させた。
こうして得られたSiCエピタキシャルウェハについて、ウェハの裏面の平坦度をウエハ平面度測定器ウルトラソート(トロッペル(Tropel)社製)を用いて測定した。完全円形(ドーナツ状)のSiC製のリング状部材を用いて成長させたSiCエピタキシャルウェハでは、オリフラ近傍に特徴的なピークが現れ、SiCエピタキシャルウェハの平坦度GBIRは8.29μmであった。一方で、回り込み防止部を備えたSiC製のリング状部材を用いて成長させたSiCエピタキシャルウェハでは、オリフラ近傍にピークが現れなかった。SiCエピタキシャルウェハの平坦度GBIRは6.95μmであり、平坦度が改善していた。
20、120、220、320、420 ウェハ支持台(サテライト)
21S、121S、221S、321S、421S ウェハ載置面
110−21S、210−121S、310−221S ウェハ載置面
21、121、221、321、421 ウェハ支持部
121A、210−121A、221A、221AA、210−221A 回り込み防止部
21a、121a、221a、321a、421a ザグリ
22、122、222、322、422 リング状部
22A、222A、322A、422A 回り込み防止部
100 化学気相成長装置
W ウェハ
Claims (8)
- オリフラを有するウェハが載置されるウェハ載置面を有するウェハ支持部と、ウェハの外周を囲むリング状部とを備えた搭載プレートであって、
前記ウェハ載置面にはザグリが形成されており、
前記ウェハのオリフラと前記搭載プレートとの間の隙間からの原料ガスの回り込みを防止する回り込み防止部を備えた搭載プレート。 - 前記回り込み防止部は、前記リング状部の一部であって、平面視して前記オリフラの切り欠け形状に対応する形状を有し、オリフラの方に突き出た突出部である請求項1に記載の搭載プレート。
- 前記回り込み防止部は、前記ウェハ支持部の一部であって、平面視して前記オリフラの切り欠け形状に対応する形状を有し、前記ウェハ載置面から立説して前記ウェハのオリフラと前記リング状部との間の隙間に突き出た突出部である請求項1に記載の搭載プレート。
- 凹状収容部を有する搭載プレートの前記凹状収容部内に収容されるウェハ支持台であって、
オリフラを有するウェハが載置されるウェハ載置面を有するウェハ支持部と、ウェハの外周を囲むリング状部とを備え、
前記ウェハ載置面にはザグリが形成されており、
前記ウェハのオリフラと前記ウェハ支持台との間の隙間からの原料ガスの回り込みを防止する回り込み防止部を備えたウェハ支持台。 - 前記回り込み防止部は、前記リング状部の一部であって、前記オリフラの切り欠け形状に対応する形状を有し、オリフラの方に突き出た突出部である請求項4に記載のウェハ支持台。
- 前記回り込み防止部は前記ウェハ支持部の一部であって、平面視して前記オリフラの切り欠け形状に対応する形状を有し、前記ウェハ載置面から立説して前記ウェハのオリフラと前記リング状部との間の隙間に突き出た突出部である請求項4に記載のウェハ支持台。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の搭載プレートを備える化学気相成長装置。
- 請求項4〜6のいずれか一項に記載のウェハ支持台を備える化学気相成長装置。
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