JP2020191346A - サセプタおよびエピタキシャル成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの結晶方位によるエピタキシャル膜の膜厚の不均一性を抑制し、加工が容易であり、加工コストの増大を伴わずに、ウェーハの外周部におけるエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを抑制する。【解決手段】このサセプタ１は、一の主面上にシリコンウェーハを載置する平面視上円形の凹部３を有する、グラファイトの基体にＳｉＣ膜が形成された板状体のサセプタであって、前記円形の凹部中心からの外径寸法が最大値Ｍとなる第１の外周縁部２Ａと、前記円形の凹部中心からの外径寸法が最小値ｍとなる第２の外周縁部２Ｂとを備え、サセプタの外周部に、前記第１の外周縁部２Ａと第２の外周縁部２Ｂが４５度間隔で交互に形成され、かつ、前記最大値と最小値の差が、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴としている。【選択図】図１

Description

本発明はサセプタおよびエピタキシャル成長装置に関し、特に、ウェーハに成膜されるエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを抑制できる、サセプタおよびこのサセプタを用いたエピタキシャル成長装置に関する。

近年、半導体素子の微細化に伴い、ウェーハの表面及びその近傍における結晶欠陥の低減が求められている。この要求に対応するために、ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜し、ウェーハの表面及びその近傍における結晶欠陥を高度に制御した、エピタキシャルウェーハが用いられている。

このエピタキシャルウェーハは、例えば、枚葉処理を行うエピタキシャル成長装置を用いて、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を気相成長させることによって、製造される。このとき、シリコンウェーハは、グラファイトの基体に炭化ケイ素が被覆されたサセプタ上に載置され、エピタキシャル膜の気相成長がなされる。

このサセプタは、一般的に円形の板状体からなり、この板状体の主面にはシリコンウェーハを載置するための、いわゆる座グリまたはポケットと呼ばれる凹部が設けられている。
尚、エピタキシャル成長装置内では、このサセプタの外側にプレヒートリングと呼ばれるリング部材が設置され、サセプタの温度の均熱性が図られると共に、反応ガス等の流れの制御が行われる。

ところで、シリコンウェーハにエピタキシャル膜を気相成長させると、ウェーハの結晶方位＜１１０＞のベベル部での気相成長の速度が、＜１００＞のベベル部での気相成長速度よりも速くなり、シリコンウェーハの表面外周部に供給される反応ガスの量が減り、前記表面外周部の膜厚が薄くなり、エピタキシャル膜の平坦度が悪化するという課題があった。
また、ウェーハの結晶方位に起因する、エピタキシャルウェーハの外周部の膜厚のばらつきにより、エピタキシャルウェーハの外周部の領域を、半導体素子に使用することができないという課題があった。

これら課題を解決するものとして、特許文献１，２に記載された発明が提案されている。
具体的には、特許文献１には、サセプタのウェーハ載置部（凹部）の周縁部（内壁）に、嵌合溝が所定の間隔で形成され、この嵌合溝に、ＳｉＣと比べて反応ガスとの反応が抑制される材料であるＳｉＯ２からなる、気相成長制御部が取り付けられることが記載されている。
この特許文献１記載の発明では、ウェーハ載置部の周縁部に形成された嵌合溝に、反応ガスとの反応が抑制される、ＳｉＯ２からなる気相成長制御部が配置されるため、ウェーハの結晶方位に起因するエピタキシャルウェーハ外周部のエピタキシャル膜の膜厚のばらつきが抑制される。

また、特許文献２には、ウェーハが収容される開口部の内周面の近傍において、半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してザグリ深さが変化すること、また半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してポケット幅が変化することが記載されている。
この特許文献２記載の発明にあっては、ウェーハのベベル部裏側ヘの反応ガスの供給を制御し、またはサセプタの厚さ（ザグリ深さ）を変化させ、熱伝導を変化させることで、ウェーハの温度を変化させ、ウェーハの外周部に形成されるエピタキシャル膜の膜厚の均一化を行っている。

特開２００７−２４３１６７号公報 特開２０１７−２９４９４２号公報

ところで、特許文献１記載の発明にあっては、板状のサセプタに、気相成長制御部としてＳｉＯ２からなる気相成長制御部を使用しているため、気相成長時の急速な昇降温により、サセプタと気相成長制御部と接合部分が破損し易く、パーティクルが発生するという技術的課題があった。
また、ウェーハ載置部の内周面に、嵌合溝を高精度に形成することは困難であり、コストが増大するという技術的課題があった。

また、特許文献２記載の発明にあっては、半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してザグリ深さを変化させる加工を行うこと、また半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してポケット幅を変化させる加工を行うことは、サセプタの加工が複雑になり、加工コストが増大するという技術的課題があった。

本発明者らは、ウェーハの結晶方位によるエピタキシャル膜の膜厚の不均一性を解決することを前提に、加工が容易であり、加工コストの増大を伴わずに、ウェーハの外周部におけるエピタキシャル膜のばらつきを抑制でき、更には、パーティクルの発生を抑制できる、サセプタについて鋭意研究し、本発明を想到するに至った。

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的とするところは、加工が容易であり、加工コストの増大を伴わずに、ウェーハの結晶方位によるエピタキシャル膜の膜厚の不均一性を抑制できるサセプタ、及びこのサセプタを含むエピタキシャル成長装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明に係るサセプタは、一の主面上にシリコンウェーハを載置する平面視上円形の凹部を有する、グラファイトの基体にＳｉＣ膜が形成された板状体のサセプタであって、前記円形の凹部中心からの外径寸法が最大値となる第１の外周縁部と、前記円形の凹部中心からの外径寸法が最小値となる第２の外周縁部とを備え、サセプタの外周部に、前記第１の外周縁部と第２の外周縁部が４５度間隔で交互に形成され、かつ、前記最大値と最小値の差が、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴としている。

このように、サセプタの外周部に、外径寸法が最大値となる第１の外周縁部と外径寸法が最小値となる第２の外周縁部が、４５度間隔で交互に形成されているため、シリコンウェーハの結晶方位＜１００＞と＜１１０＞に起因するエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを抑制できる。

具体的に説明すると、サセプタの第１の外周縁部は、サセプタの外周を囲うよう配置されたプレヒートリングに近接するため、サセプタの第１の外周縁部及びその近傍の温度低下は小さくなる。
また、サセプタの第１の外周縁部は、サセプタの他の外周縁部に比べて径方向に延設されているため、サセプタの第１の外周縁部が位置する側壁部（リム部）の熱容量も大きく、前記側壁部（リム部）上面に堆積する、反応ガス（膜）量は大きくなる。

その結果、サセプタの第１の外周縁部及びその近傍を通過し、シリコンウェーハの外周部領域へ供給される反応ガス量は小さくなり、サセプタの第１の外周縁部及びその近傍に対応するシリコンウェーハの外周部領域のエピタキシャル膜の膜厚は、小さくなる。
したがって、ウェーハ外周部の膜厚が大きくなる、ウェーハの結晶方位＜１１０＞を、サセプタの第１の外周縁部に一致させて配置し、エピタキシャル成長を施すことにより、均一なエピタキシャル膜を形成することができる。

ここで、最大値と最小値の差（第１の外周縁部と第２の外周縁部の差）が、１ｍｍよりも小さい場合は、ウェーハの結晶方位に起因するエピタキシャル膜厚のばらつきが大きく、エピタキシャル膜の制御が不十分となる。
一方、最大値と最小値の差が３ｍｍよりを越えると、プレヒートリングと第２の外周縁部の間隔が大きくなり、反応ガスが回り込み、反応ガスの流れに乱れが生じるため、またプレヒートリングと第２の外周縁部の間隔が大きいために、第２の外周縁部の温度が低下し、サセプタの周方向において温度ムラが発生する。その結果、膜厚の制御が困難になるため、好ましくない。

また、本発明にあっては、サセプタの外径寸法を前記最大値と最小値となるように加工すれば足り、特許文献１に記載されたように、ウェーハ載置部の内周面を加工する場合に比べて、容易に加工することができる。

ここで、前記第１の外周縁部と第２の外周縁部を結ぶ外側側面は、平面視上、曲線で形成されていることが望ましい。
第１の外周縁部と第２の外周縁部が、サセプタの外周面に形成された急激な凹凸（平面視上、直線的な凹凸）である場合には、サセプタの外周縁部とプレヒートリングとの距離が、短い周期で大きく変化するため、最外周部において大きな温度差が発生する虞があり、エピタキシャル膜を均一に成膜することが困難となるため好ましくない。
また、サセプタは平面視状円形である場合のほか、平面視上矩形形状の場合もあるが、角部が形成されている場合には割れのリスクも高くなり、好ましくない。
したがって、第１の外周縁部と第２の外周縁部を結ぶ外側側面は、平面視上、曲線で形成されていることが望ましい。

また、前記凹部形成領域の外側領域（側壁部）は、一定の厚さに形成されていることが望ましい。
前記凹部形成領域の外側領域の厚さが一定でない場合には、第１の外周縁部と第２の外周縁部の熱容量にばらつきが生じ、均一なエピタキシャル膜の気相成長を行うことができないため好ましくない。

前記最小値が３７０ｍｍ以上３７５ｍｍ以下であることが望ましい。
外径が３００ｍｍであるシリコンウェーハにエピタキシャル膜の気相成長を施す際、第２の外周縁部の外径が３７０ｍｍ以上３７５ｍｍ以下であることが望ましい。

また、上記目的を達成するためになされた本発明に係るエピタキシャル成長装置は、上記サセプタと、前記第１の外周縁部における外側面から１ｍｍ以上４ｍｍ以下の間隙を隔て、前記サセプタの外周を囲うよう配置されたプレヒートリングと、を含むことが望ましい。

前記サセプタとプレヒートリングとの間の間隙が１ｍｍ未満の場合、使用時にサセプタとプレヒートリングとが接する虞があるため好ましくない。
一方、サセプタとプレヒートリングとの間の間隙が４ｍｍを越える場合には、サセプタとプレヒートリングとの間の間隙を介した表裏間における反応ガスの移動量が大きくなり、反応ガスの制御が困難になり、均一なエピタキシャル膜の形成を行うことができない。

本発明によれば、加工が容易であり、加工コストの増大を伴わずに、ウェーハの結晶方位によるエピタキシャル膜の膜厚の不均一性を抑制できるサセプタ、及びこのサセプタを含むエピタキシャル成長装置を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るサセプタの平面図である。 図２は、図１のＩ−Ｉ断面図である。 図３は、シリコンウェーハのエピタキシャル膜の結晶方位を示す図である。 図４は、図１に示したサセプタを用いたエピタキシャル成長装置の概略図である。 図５は、サセプタとプレヒートリングの関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るサセプタおよびエピタキシャル成長装置を、図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、本発明の実施形態に係るサセプタ１は、全体形状が略円形の板状体に形成され、一の主面２上にシリコンウェーハを載置する平面視上円形の凹部３を有する。また、サセプタ１の材質は、例えばグラファイトの基体にＳｉＣ膜で被覆されたものである。尚、サセプタ１の凹部３の外側の側壁部２Ｃをリム部ともいう。

前記凹部３は、一般に座グリやポケットとも呼ばれており、シリコンウェーハを載置するためのものである。図１および図２に示すように、平面視上円形の凹部３の周壁には段差３ａが設けられ、この段差３ａに、シリコンウェーハの外周部を載置することにより、シリコンウェーハが保持されるように構成されている。

図１に示すように、このサセプタ１のリム部２Ｃには、円形の凹部３の中心Ｏからの外径寸法が最大値Ｍとなる第１の外周縁部２Ａと、前記円形の凹部３の中心Ｏからの外径寸法が最小値ｍとなる第２の外周縁部２Ｂとが形成されている。
尚、図１中、最小値ｍを半径とする円を点線で示す。即ち、第１の外周縁部２Ａは、前記円から突出した円弧状部であるとも言える。

また、この第１の外周縁部２Ａと第２の外周縁部２Ｂは、４５度間隔で交互に形成されている。このように４５度間隔で交互に形成したのは、シリコンウェーハの結晶方位＜１００＞と＜１１０＞が４５度間隔で交互に現れるため、それに対応させたためである。
更に、前記第１の外周縁部２Ａと第２の外周縁部２Ｂを結ぶ外側面（リム部２Ｃの外周面）は、平面視上、曲線で形成されている。
前記第１の外周縁部２Ａと、第２の外周縁部２Ｂが、サセプタ１の外周面に形成された急激な凹凸である場合には、サセプタの外周縁部とプレヒートリング（図４の符号４参照）との距離が短い周期で大きく変化するため、最外周部で大きな温度差が発生する虞があり、エピタキシャル膜を均一に成膜することが困難となり、好ましくない。

具体的に説明すると、図３に示すように、シリコンウェーハＷのエピタキシャル膜の結晶方位は、４５度間隔で＜１１０＞と＜１００＞が交互に現れる。
尚、シリコンウェーハの結晶方位の識別のため、シリコンウェーハＷには、ノッチ（溝）あるいはオリエンテーション・フラットの結晶方位識別部Ｗ１が、結晶方位＜１１０＞に設けられている。

そして、シリコンウェーハにエピタキシャル膜を気相成長させると、既に述べたように、
ウェーハの結晶方位＜１１０＞のベベル部での気相成長の速度が、＜１００＞のベベル部での気相成長速度よりも速くなる。そのため、前記＜１００＞の表面外周部の膜厚が薄くなり、エピタキシャル膜の平坦度が悪化する。
即ち、結晶方位が＜１００＞と＜１１０＞とでは、エピタキシャル膜成長速度が異なるため、ベベル部におけるエピタキシャル成長の速度に違いが生じ、シリコンウェーハＷの主平面（１００）の平坦度に影響を及ぼすことになる。

そのため、ウェーハ外周部の膜厚が大きくなる、ウェーハの結晶方位＜１１０＞を、サセプタの第１の外周縁部に一致させて配置し、エピタキシャル成長を施すことにより、ウェーハの結晶方位＜１１０＞のベベル部での気相成長の速度を遅くでき、シリコンウェーハの表面外周部の＜１００＞のベベル部での気相成長の速度を速くできる。
その結果、前記＜１００＞の表面外周部の膜厚が厚くでき、均一な厚さのエピタキシャル膜を形成することができ、リコンウェーハＷの主平面（１００）の平坦度に良好なものにすることができる。

また、第１の外周縁部２Ａと第２の外周縁部２Ｂの最大値Ｍと最小値ｍの差は１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。前記最大値と最小値の差が１ｍｍよりも小さい場合は、エピタキシャル成長の膜厚の制御が不十分である、
一方、前記差が３ｍｍよりを越えると、プレヒートリング（図４の符号４参照）と第２の外周縁部２Ｂの間隔が大きくなり、反応ガスの回り込みなどが生じ、反応ガスの流れに乱れが生じるため、またプレヒートリングと第２の外周縁部２Ｂの間隔が大きいために、第２の外周縁部２Ｂの温度が低下し、サセプタ１の周方向において温度ムラが発生する。その結果、膜厚の制御が困難になるため、好ましくない。

また、サセプタ１の前記凹部形成領域の外側領域（リム部２Ｃ）は、一定の厚さｔに形成されている。前記リム部２Ｃの厚さが一定でない場合には、熱容量に差ができ、均一なエピタキシャル膜の気相成長を行うことができないため好ましくない。

また、前記サセプタ１は、第１の外周縁部２Ａと第２の外周縁部２Ｂを、サセプタの外径寸法を前記最大値と最小値となるように加工することにより、容易に形成することができる。
特に、サセプタ１のウェーハ積載側の凹部形成領域の外側領域が、一定の厚さであることから、最外周部から砥石を当てることで通常の旋盤でも容易に加工できる。

更に、外径が３００ｍｍであるシリコンウェーハ用のサセプタを、例にとると、第１の外周縁部の外径が３７１ｍｍ以上３７８ｍｍ以下、第２の外周縁部の外径が３７０ｍｍ以上３７５ｍｍ以下であり、サセプタ１のリム部２Ｃの厚さｔは３ｍｍ以上６ｍｍ以下に形成されている。前記凹部はφ３００．５ｍｍ以上φ３１０．５ｍｍ以下、深さは、０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下に形成されている。

次に、本発明の実施形態に係るサセプタを用いた、エピタキシャル膜の気相成長について、図４、図５に基づいて説明する。
エピタキシャル成長装置１０としては、図４に示すような、一般的なエピタキシャル成長装置が用いられる。

このエピタキシャル成長装置１０のチャンバ１１内には、サセプタ１が回転可能に設置され、このサセプタ１にシリコンウェーハＷが載置される。尚、サセプタ１は支持部（図示せず）によって保持され、回転軸１４が回転することによって、支持部、サセプタ１が回転するように構成されている。
また、このエピタキシャル成長装置１０のチャンバ１１外には、ヒータ（図示せず）が配置され、チャンバ１１内に収容されたシリコンウェーハＷを加熱するように構成されている。

前記サセプタ１の外周側面（リム部２Ｃの外側面）には、図４、図５に示すように、間隙を隔ててプレヒートリング４が配置されている。このプレヒートリング４の中央部には、平面視上、所定の直径を有する円形の開口部４ａが形成されており、前記開口部４ａ内にプレヒートリング４が配置される。
このプレヒートリング４は、予熱リングとも呼ばれ、反応ガスＧがシリコンウェーハＷに接触する前に、反応ガスＧを予熱し、シリコンウェーハＷ上における反応ガスＧの反応速度、すなわちシリコンウェーハＷ上のエピタキシャル成長の速度を制御する機能を担っている。
このプレヒートリング４は、エピタキシャル成長装置１０に固定されており、サセプタ１はプレヒートリング４内を回転するように構成されている。

また、エピタキシャル成長装置１０には、チャンバ１１内に反応ガスを供給する反応ガス供給管１２と、チャンバ１１内に反応ガスを排出する反応ガス排出管１３とが設けられている。

シリコンウェーハＷ上に、エピタキシャル膜の気相成長させる場合、まず、チャンバ１１内に設置されたサセプタ１にシリコンウェーハＷを載置する。このとき、ウェーハの結晶方位＜１１０＞を、サセプタの第１の外周縁部２Ａに一致させて載置する。
即ち、結晶方位＜１１０＞に設けられている、シリコンウェーハＷのノッチ（溝）あるいはオリエンテーション・フラットの結晶方位識別部Ｗ１を、サセプタ１の第１の外周縁部２Ａに一致させて載置する。

そして、回転軸１４を中心としてサセプタ１及びシリコンウェーハＷを所定方向に回転させる。
また、チャンバ１１外のヒータ（図示せず）によりシリコンウェーハＷを加熱しつつ、反応ガスＧを、反応ガス供給管１２側から反応ガス排気管１３側へと水平に流す。
即ち、反応ガス供給管１２から反応ガスＧを供給し、更にシリコンウェーハＷ上にエピタキシャル膜を形成した反応ガスＧを、反応ガス排気管１３から排出する。

ここで、このサセプタ１は、既に述べたように、凹部３の中心Ｏからの外径寸法が最大値Ｍとなる第１の外周縁部２Ａと、凹部３中心からの外径寸法が最小値ｍとなる第２の外周縁部２Ｂを有し、この第１の外周縁部２Ａと第２の外周縁部２Ｂが４５度間隔で交互に形成されている。
一方、プレヒートリング４の中央部の開口部４ａは、平面視上、所定の直径を有する円形の開口部４ａが形成され、前記開口部４ａ内にプレヒートリング４が配置される。
そのため、サセプタ１の第１の外周縁部２Ａで、サセプタ１とプレヒートリング４との間の間隙が最小値Ｄ１となり、サセプタ１の第２の外周縁部２Ｂで、サセプタ１とプレヒートリング４との間の間隙が最大値Ｄ２となる。

そして、サセプタ１の第１の外周縁部２Ａでは、サセプタ１とプレヒートリング４との距離が近くなり（隙間が小さくなり）、リム部２Ｃの温度低下が抑制される。
また、第１の外周縁部２Ａではリム部２Ｃが径方向に延設されているため、第１の外周縁部２Ａにおけるリム部上面において、反応ガスＧによる膜の堆積量が大きくなる。
その結果、サセプタ１の第１の外周縁部２Ａ付近における、シリコンウェーハＷの外周部領域への反応ガスＧの供給は小さくなる。

このように、このサセプタ１を用いたエピタキシャル成長では、シリコンウェーハＷの外周部領域への反応ガスＧの供給は、４５度間隔で交互に最大値および最小値となる。
これによって、ウェーハの結晶方位に起因する、シリコンウェーハＷのベベル部におけるエピタキシャル成長の速度の変化を相殺することができ、均一な厚さのエピタキシャル膜を形成することができる。

また、サセプタ１とプレヒートリング４との間の間隙の最小値Ｄ１は、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。
サセプタ１とプレヒートリング４との間の間隙が１ｍｍより小さいと、使用時にサセプタ１とプレヒートリング４とが接触する虞が高まるため好ましくない。
一方、サセプタ１とプレヒートリング４との間の間隙が４ｍｍよりも大きい場合、サセプタとプレヒートリングとの間の間隙を介した表裏間におけるガスの移動量が大きくなり、エピタキシャル膜の膜厚の制御が困難になるからである。
このことは、サセプタ１の外径の最大値と最小値の差が１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましいことと合わせると、サセプタ１とプレヒートリング４との間の間隙の最大値Ｄ２は、２ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましいことになる。

次に、以下に示すサセプタを製作し、シリコンウェーハ上に成膜されるエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを測定した。
まず、カーボン基材を、図１に示しように、第１外周縁部と第２外周縁部の間隔４５度になるように加工し、サセプタ基体を製作した（実施例１）。前記場合と同様に、前記間隔を３６度になるように加工し、サセプタ基体を製作した（比較例１）。また、前記間隔６０度になるように加工し、サセプタ基体を製作した（比較例２）。
尚、実施例１、比較例１，２にかかるサセプタ基体の第１の外周縁部の外径は、３８０ｍｍ、第２の外周縁部の外径は、３７０ｍｍ、リム部２Ｃの厚さｔは、４ｍｍに形成した。また凹部は、φ３０５ｍｍ、深さは０．３ｍｍに形成した。

その後、ＣＶＤコートにより、加工したカーボン基材（サセプタ基体）に、膜厚１００μｍのＳｉＣ膜を被覆したサセプタを作製した。
このサセプタをチャンバにセットし、外径が３００ｍｍであるシリコンウェーハをサセプタの凹部内に設置し、シリコンウェーハ上に２０μｍの膜厚さに成るように、エピタキシャル膜を成膜した。
このエピタキシャル膜の成膜は、原料ガスとして、トリクロロシランおよびジボランガスを使用し、１１００℃の条件で行った。

そして、ＦＴ−ＩＲを用いて、膜厚の分布を測定し、膜厚の最大値と膜厚の差を求め、基準となる２０μｍの厚さのエピタキシャル膜に対するエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを求めた。尚、膜厚差は、ウェーハ中心から１４７ｍｍを周方向に１８点測定し、最大と最小の膜厚差の最小膜厚に対する割合にて算出した。
そして、面内膜厚差が１０％以内の場合には、良（○）、面内膜厚差が１０％超える場合には、不良（×）と評価した。
その結果を表１に示す。

更に、以下に示すサセプタを製作し、シリコンウェーハ上に成膜されるエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを測定した。
カーボン基材を、図１に示しように、第１外周縁部と第２外周縁部の間隔４５度になるように加工し、第１の外周縁部の外径が、３７０ｍｍ、第２の外周縁部の外径が３６９ｍｍ、第１外周縁部と第２外周縁部の差が０．５ｍｍとなるように加工した（実施例２）。
また、実施例２と同様にして、第１外周縁部と第２外周縁部の間隔４５度になるように加工し、第１の外周縁部の外径が、３８０ｍｍ、第２の外周縁部の外径が、３６８ｍｍ、第１外周部と第２外周部の差が１．０ｍｍとなるように加工した（比較例３）。
また、実施例２と同様にして、第１外周縁部と第２外周縁部の間隔４５度になるように加工し、第１の外周縁部の外径が、３８０ｍｍ、第２の外周縁部の外径が、３７０ｍｍ、第１外周部と第２外周部の差が５．０ｍｍとなるように加工した（比較例４）。
尚、実施例２、比較例３，４におけるリム部２Ｃの厚さｔは、４ｍｍに形成した。また凹部は、φ３０５ｍｍ、深さは、０．３ｍｍに形成した。

その後、ＣＶＤコートにより、加工したカーボン基材（サセプタ基体）に、膜厚１００μｍのＳｉＣ膜を被覆したサセプタを作製した。
このサセプタをチャンバにセットし、外径が３００ｍｍであるシリコンウェーハをサセプタの凹部内に設置し、シリコンウェーハ上に２０μｍの膜厚さに成るように、エピタキシャル膜を成膜した。
このエピタキシャル膜の成膜は、原料ガスとして、シリコンソースであるＳｉＨＣｌ３を水素ガスで希釈した混合反応ガスを用いた。また、炉内圧力を１００±２０ＫＰａ、１１３０℃に熱せられたシリコンウェーハ上に、原料ガスとして、シリコンソースであるＳｉＨＣｌ３を水素ガスで希釈した混合反応ガスを導入して、シリコンエピタキシャル膜の成膜を行った。

そして、ＦＴ−ＩＲを用いて、膜厚の分布を測定し、膜厚の最大値と膜厚の差を求め、基準となる、２０μｍのエピタキシャル膜に対するエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを求めた。そして、面内膜厚差が１０％以内の場合には、良（○）、面内膜厚差が１０％超える場合には、不良（×）と評価した
その結果を表１に示す。

以上のように、サセプタの外周部に、前記第１の外周縁部と第２の外周縁部が４５度間隔で交互に形成され、かつ、前記最大値と最小値の差が、１ｍｍ以上３ｍｍ以下の場合、エピタキシャル膜の膜厚のばらつきが１０％以下に抑制することができ、エピタキシャル膜の膜厚の不均一性を抑制できることが認められた。

このように、本発明にかかるサセプタおよびこのサセプタを用いたエピタキシャル成長装置よれば、ウェーハの結晶方位によるエピタキシャル膜の膜厚の不均一性を抑制でき、加工が容易であり、加工コストの増大を伴わずに、ウェーハの外周部におけるエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを抑制できる。

１ サセプタ
２ 一の主面
３ 凹部
３ａ 段差
４ プレヒートリング
４ａ 開口部
１０ エピタキシャル成長装置
１１ チャンバ
１２ 反応ガス供給管
１３ 反応ガス排気管
Ｗ シリコンウェーハ

Claims (5)

1. 一の主面上にシリコンウェーハを載置する平面視上円形の凹部を有する、グラファイトの基体にＳｉＣ膜が形成された板状体のサセプタであって、
   前記円形の凹部中心からの外径寸法が最大値となる第１の外周縁部と、前記円形の凹部中心からの外径寸法が最小値となる第２の外周縁部とを備え、
   サセプタの外周部に、前記第１の外周縁部と第２の外周縁部が４５度間隔で交互に形成され、かつ、前記最大値と最小値の差が、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とするサセプタ。
2. 前記第１の外周縁部と第２の外周縁部を結ぶ外側側面は、平面視上、曲線で形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたサセプタ。
3. 前記凹部形成領域の外側領域は、一定の厚さに形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサセプタ。
4. 前記最小値が、３７０ｍｍ以上３８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のサセプタと、
   前記第１の外周縁部における外側面から１ｍｍ以上４ｍｍ以下の間隙を隔て、前記サセプタの外周を囲うよう配置されたプレヒートリングと、を含むことを特徴とするエピタキシャル成長装置。

Images