JP3317781B2 - 半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法 - Google Patents
半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコンなどの半導体ウ
エハを多数並べて載置したサセプタを高周波加熱装置や
ランプ加熱装置などに配し、反応炉内で半導体ウエハを
化学気相成長させる半導体ウエハの熱処理用サセプタの
製造方法に関する。
エハを多数並べて載置したサセプタを高周波加熱装置や
ランプ加熱装置などに配し、反応炉内で半導体ウエハを
化学気相成長させる半導体ウエハの熱処理用サセプタの
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路素子の高集積化
または高性能化に伴い、この素子の出発材料としてエピ
タキシャル構造をもつものが用いられている。このエピ
タキシャル半導体ウエハは、シリコン単結晶（以下、半
導体と称す）ウエハに半導体薄膜を化学気相成長させた
ものである。すなわち、化学気相反応法によりシリコン
などの半導体ウエハを製造するのに結晶成長法が利用さ
れており、この結晶成長法では、半導体ウエハをサセプ
タ上面に載置して高周波加熱装置やランプ加熱装置など
の熱処理装置の反応炉内に設置し、反応炉内に反応ガス
を導入することにより半導体ウエハ表面に半導体薄膜を
結晶成長させるものである。
または高性能化に伴い、この素子の出発材料としてエピ
タキシャル構造をもつものが用いられている。このエピ
タキシャル半導体ウエハは、シリコン単結晶（以下、半
導体と称す）ウエハに半導体薄膜を化学気相成長させた
ものである。すなわち、化学気相反応法によりシリコン
などの半導体ウエハを製造するのに結晶成長法が利用さ
れており、この結晶成長法では、半導体ウエハをサセプ
タ上面に載置して高周波加熱装置やランプ加熱装置など
の熱処理装置の反応炉内に設置し、反応炉内に反応ガス
を導入することにより半導体ウエハ表面に半導体薄膜を
結晶成長させるものである。
【０００３】また、エピタキシャル半導体ウエハの製造
方法としては、１回のプロセスで処理できる半導体ウエ
ハの枚数が、数枚から数十枚のバッチ方式と、１枚ずつ
処理する枚葉方式とがあり、上記バッチ方式も反応炉の
構造により縦型およびシリンダ型とに大別されている。
方法としては、１回のプロセスで処理できる半導体ウエ
ハの枚数が、数枚から数十枚のバッチ方式と、１枚ずつ
処理する枚葉方式とがあり、上記バッチ方式も反応炉の
構造により縦型およびシリンダ型とに大別されている。
【０００４】従来、数枚から数十枚の半導体ウエハを縦
型反応炉で化学気相成長させる縦型の化学気相成長装置
の構造は、図４および図５に示すように、装置内に外部
より反応ガス７を導くガス導入ノズル１と、上記ガス導
入ノズル１の先端部の側壁に穿設された吹出口２と、上
記ガス導入ノズル１の基部周囲に設置され、半導体ウエ
ハ８を支持するサセプタ３と、上記サセプタ３およびガ
ス導入ノズル１の周囲を囲み、反応炉空間を形成する石
英ガラスベルジャ４およびステンレス・ベルジャ５と、
上記サセプタ３を高周波誘導コイルにより加熱するヒー
タ６とにより構成されている。なお、上記ガス導入ノズ
ル１は透明石英からなり、サセプタ３からガス導入ノズ
ル１の先端までの高さＨは、一般的に２０ｍｍである。
型反応炉で化学気相成長させる縦型の化学気相成長装置
の構造は、図４および図５に示すように、装置内に外部
より反応ガス７を導くガス導入ノズル１と、上記ガス導
入ノズル１の先端部の側壁に穿設された吹出口２と、上
記ガス導入ノズル１の基部周囲に設置され、半導体ウエ
ハ８を支持するサセプタ３と、上記サセプタ３およびガ
ス導入ノズル１の周囲を囲み、反応炉空間を形成する石
英ガラスベルジャ４およびステンレス・ベルジャ５と、
上記サセプタ３を高周波誘導コイルにより加熱するヒー
タ６とにより構成されている。なお、上記ガス導入ノズ
ル１は透明石英からなり、サセプタ３からガス導入ノズ
ル１の先端までの高さＨは、一般的に２０ｍｍである。
【０００５】上記縦型の化学気相成長装置では、高周波
誘導コイルのヒータ６によりサセプタ３を加熱すると、
サセプタ３の上に載置されている半導体ウエハ８が加熱
される。上記半導体ウエハ８が所望の温度に達したと
き、ベルジャ４にて形成された反応炉内に外部のガスラ
イン９からガス導入ノズル１を介して反応ガス７を導
く。反応ガス７は吹出口２から炉内に噴出され、炉内で
分解して半導体ウエハ８の上に半導体薄膜を気相成長さ
せる。
誘導コイルのヒータ６によりサセプタ３を加熱すると、
サセプタ３の上に載置されている半導体ウエハ８が加熱
される。上記半導体ウエハ８が所望の温度に達したと
き、ベルジャ４にて形成された反応炉内に外部のガスラ
イン９からガス導入ノズル１を介して反応ガス７を導
く。反応ガス７は吹出口２から炉内に噴出され、炉内で
分解して半導体ウエハ８の上に半導体薄膜を気相成長さ
せる。
【０００６】一方、半導体ウエハ８を気相成長させるサ
セプタ３の構造は、図６および図７に示すように、円板
状の炭素基材１１からなるサセプタ３の上面に、半導体
ウエハ８を載置する多数の球面凹部１２1 ，１２2 ，…
１２n が等間隔に、また前記球面凹部１２1 ，１２2 ，
…１２n の側壁部外周域には平坦部１２ａが形成されて
おり、その球面凹部１２1 ，１２2 ，…１２n の表面及
び平坦部１２ａの表面は炭化珪素（以下ＳｉＣと称す）
膜１３によって被覆されている。
セプタ３の構造は、図６および図７に示すように、円板
状の炭素基材１１からなるサセプタ３の上面に、半導体
ウエハ８を載置する多数の球面凹部１２1 ，１２2 ，…
１２n が等間隔に、また前記球面凹部１２1 ，１２2 ，
…１２n の側壁部外周域には平坦部１２ａが形成されて
おり、その球面凹部１２1 ，１２2 ，…１２n の表面及
び平坦部１２ａの表面は炭化珪素（以下ＳｉＣと称す）
膜１３によって被覆されている。
【０００７】また、サセプタ３の上面に形成された球面
凹部１２1 ，１２2 ，…１２n の直径は、適用される半
導体ウエハ８の直径よりやや大きく、その深さｈはウエ
ハの厚さとほぼ同じに設定されており、化学気相反応法
により結晶成長を行うために加熱する場合のウエハ支持
体としての機能を有している。
凹部１２1 ，１２2 ，…１２n の直径は、適用される半
導体ウエハ８の直径よりやや大きく、その深さｈはウエ
ハの厚さとほぼ同じに設定されており、化学気相反応法
により結晶成長を行うために加熱する場合のウエハ支持
体としての機能を有している。
【０００８】さらに、上記サセプタ３を加熱する方法と
して、高周波誘導コイルのヒータ６により加熱した場合
は、サセプタ３の炭素基材１１側より加熱され熱伝導に
より外部に熱放出されるので、サセプタ３に載置した半
導体ウエハ８は中央部に比較して外周部の方が加熱され
にくい。しかもその温度差による熱応力でウエハに反り
が発生し易いので、サセプタ３の上面に形成された球面
凹部１２1 ，１２2 ，…１２n の深さｈが適正値に設定
されている。
して、高周波誘導コイルのヒータ６により加熱した場合
は、サセプタ３の炭素基材１１側より加熱され熱伝導に
より外部に熱放出されるので、サセプタ３に載置した半
導体ウエハ８は中央部に比較して外周部の方が加熱され
にくい。しかもその温度差による熱応力でウエハに反り
が発生し易いので、サセプタ３の上面に形成された球面
凹部１２1 ，１２2 ，…１２n の深さｈが適正値に設定
されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】近年、シリコンなどの
半導体ウエハの大口径やＩＣチップの高集積化に伴い、
エピタキシャル半導体ウェーハの品質管理も一層厳格に
なっている中で、エピタキシャル半導体ウェーハの歩留
り低下の原因として、スリップ欠陥の問題が挙げられて
おり、例えば、黒鉛基材にＣＶＤ−ＳｉＣコートを施し
た従来の半導体ウエハの熱処理用サセプタでは、球面凹
部においてＣＶＤ−ＳｉＣ膜に微細な凹凸部が形成され
ているため、この上に半導体ウエハを載置して熱処理す
ると、半導体ウエハにスリップが発生することがあっ
た。
半導体ウエハの大口径やＩＣチップの高集積化に伴い、
エピタキシャル半導体ウェーハの品質管理も一層厳格に
なっている中で、エピタキシャル半導体ウェーハの歩留
り低下の原因として、スリップ欠陥の問題が挙げられて
おり、例えば、黒鉛基材にＣＶＤ−ＳｉＣコートを施し
た従来の半導体ウエハの熱処理用サセプタでは、球面凹
部においてＣＶＤ−ＳｉＣ膜に微細な凹凸部が形成され
ているため、この上に半導体ウエハを載置して熱処理す
ると、半導体ウエハにスリップが発生することがあっ
た。
【００１０】前記スリップ欠陥は、エピタキシャル成長
工程におけるウエハ表面の温度ムラに起因した応力の発
生などによると言われており、このウエハ表面の温度ム
ラの発生要因としては、（１）エピタキシャル成長工程
での条件設定、（２）サセプタと半導体ウエハとの密着
性など考えられ、サセプタと半導体ウエハとの密着性を
改善することがサセプタの品質の向上の項目の一つにな
っている。
工程におけるウエハ表面の温度ムラに起因した応力の発
生などによると言われており、このウエハ表面の温度ム
ラの発生要因としては、（１）エピタキシャル成長工程
での条件設定、（２）サセプタと半導体ウエハとの密着
性など考えられ、サセプタと半導体ウエハとの密着性を
改善することがサセプタの品質の向上の項目の一つにな
っている。
【００１１】この改善策として、球面凹部の表面のＳｉ
Ｃ膜をＳｉＣ治具で研磨することによって球面凹部の表
面の平滑化を図っているが、この方法でも一部の製品で
は満足できる結果が得られていない。
Ｃ膜をＳｉＣ治具で研磨することによって球面凹部の表
面の平滑化を図っているが、この方法でも一部の製品で
は満足できる結果が得られていない。
【００１２】また、半導体ウエハの熱処理装置では、熱
処理装置の高純度化の必要性から、各種の構成部材を高
純度化したセラミックスとしたり、また、高純度ＣＶＤ
コートを施したりすることが行われてきたが、熱処理装
置を作動させると、反応炉内の雰囲気中には少なからず
不純物が混入し、これによって、半導体ウエハが汚染す
るという技術的課題があった。
処理装置の高純度化の必要性から、各種の構成部材を高
純度化したセラミックスとしたり、また、高純度ＣＶＤ
コートを施したりすることが行われてきたが、熱処理装
置を作動させると、反応炉内の雰囲気中には少なからず
不純物が混入し、これによって、半導体ウエハが汚染す
るという技術的課題があった。
【００１３】本発明は、上記した課題を解決するために
なされたもので、半導体ウエハを化学気相成長させるサ
セプタの球面凹部の表面研磨法を改良し、サセプタの品
質を改善して半導体ウエハの結晶成長を向上させてなる
半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
なされたもので、半導体ウエハを化学気相成長させるサ
セプタの球面凹部の表面研磨法を改良し、サセプタの品
質を改善して半導体ウエハの結晶成長を向上させてなる
半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
【００１４】
【発明を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体ウエハを載置する球面凹部を少な
くとも一つ有し、その外周域に平坦部を有する半導体ウ
エハの熱処理用サセプタの製造方法において、前記球面
凹部は載置する半導体ウエハを収納可能な径を有するも
のであり、前記球面凹部の直径よりも小さい平坦円盤を
有する回転装置の平坦面にダイヤモンド粉集合体を接着
し、かつ前記球面凹部と前記ダイヤモンド粉集合体との
間にダイヤモンドパウダを含有する液状体を介在させ
て、前記球面凹部の表面を鏡面研磨することを特徴とす
る。
に、本発明は、半導体ウエハを載置する球面凹部を少な
くとも一つ有し、その外周域に平坦部を有する半導体ウ
エハの熱処理用サセプタの製造方法において、前記球面
凹部は載置する半導体ウエハを収納可能な径を有するも
のであり、前記球面凹部の直径よりも小さい平坦円盤を
有する回転装置の平坦面にダイヤモンド粉集合体を接着
し、かつ前記球面凹部と前記ダイヤモンド粉集合体との
間にダイヤモンドパウダを含有する液状体を介在させ
て、前記球面凹部の表面を鏡面研磨することを特徴とす
る。
【００１５】ここで、前記平坦円盤を有する回転装置の
平坦面に装着されたダイヤモンド粉集合体の表面部分が
２００〜１０００メッシュの表面粗さに形成されている
ことが好ましい。
平坦面に装着されたダイヤモンド粉集合体の表面部分が
２００〜１０００メッシュの表面粗さに形成されている
ことが好ましい。
【００１６】また、前記ダイヤモンドパウダの粒径が
０．１〜２．０μｍであることが好ましい。
０．１〜２．０μｍであることが好ましい。
【００１７】
【作用】このような構成に基づいて、本発明では、平坦
円盤を有する回転装置の平坦面にダイヤモンド粉集合体
を装着し、かつ前記球面凹部と前記平坦面との間にダイ
ヤモンドパウダを含有する液状体を介在させて、前記球
面凹部の表面を鏡面研磨したことにより、球面凹部を鏡
面に研磨することが可能であり、このサセプタの球面凹
部にウエハをセットして反応温度まで昇温すると、球面
凹部の表面が鏡面に研磨されているので、その表面に半
導体ウエハが密着し、ウエハ内の温度分布が内周部と外
周部とで均一化され、結晶欠陥となるスリップ発生の問
題が解消される。
円盤を有する回転装置の平坦面にダイヤモンド粉集合体
を装着し、かつ前記球面凹部と前記平坦面との間にダイ
ヤモンドパウダを含有する液状体を介在させて、前記球
面凹部の表面を鏡面研磨したことにより、球面凹部を鏡
面に研磨することが可能であり、このサセプタの球面凹
部にウエハをセットして反応温度まで昇温すると、球面
凹部の表面が鏡面に研磨されているので、その表面に半
導体ウエハが密着し、ウエハ内の温度分布が内周部と外
周部とで均一化され、結晶欠陥となるスリップ発生の問
題が解消される。
【００１８】しかも、前記サセプタの球面凹部の表面粗
さがＲａで０．１〜３μｍで、かつ球面凹部の側壁部外
周域の平坦部表面粗さがＲａで１０〜４０μｍとした場
合には、炉内雰囲気中に少なからず混入する不純物を選
択的に前記平坦部表面にトラップさせることができ、実
質上半導体ウエハが不純物によって汚染されることはな
い。
さがＲａで０．１〜３μｍで、かつ球面凹部の側壁部外
周域の平坦部表面粗さがＲａで１０〜４０μｍとした場
合には、炉内雰囲気中に少なからず混入する不純物を選
択的に前記平坦部表面にトラップさせることができ、実
質上半導体ウエハが不純物によって汚染されることはな
い。
【００１９】以上のように、半導体ウエハを化学気相成
長させるサセプタの球面凹部の表面研磨法を改良し、サ
セプタの品質を改善したので、化学気相成長法によるウ
エハの結晶成長効率を向上させることができる。
長させるサセプタの球面凹部の表面研磨法を改良し、サ
セプタの品質を改善したので、化学気相成長法によるウ
エハの結晶成長効率を向上させることができる。
【００２０】
【実施例】以下本発明による実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２１】図１は本発明による半導体ウエハの熱処理
用サセプタにウエハを載置する球面凹部の研磨状態を示
す断面図、図２は本発明によるサセプタにウエハを載置
する球面凹部の研磨装置を示す断面図であり、従来構造
と同一部品には同じ符号を付して説明する。
用サセプタにウエハを載置する球面凹部の研磨状態を示
す断面図、図２は本発明によるサセプタにウエハを載置
する球面凹部の研磨装置を示す断面図であり、従来構造
と同一部品には同じ符号を付して説明する。
【００２２】図において、半導体ウエハを熱処理する円
板状のサセプタ３は炭素基材１１からなり、その上面に
半導体ウエハ８を載置する球面凹部１２n が等間隔に多
数形成されるとともにその球面凹部１２n の側壁部外周
域には平坦部１２ａが形成されており、上記球面凹部１
２n の表面及び平坦部１２ａの表面は炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）膜１３によって被覆されている。
板状のサセプタ３は炭素基材１１からなり、その上面に
半導体ウエハ８を載置する球面凹部１２n が等間隔に多
数形成されるとともにその球面凹部１２n の側壁部外周
域には平坦部１２ａが形成されており、上記球面凹部１
２n の表面及び平坦部１２ａの表面は炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）膜１３によって被覆されている。
【００２３】上記サセプタ３の球面凹部１２n の表面に
炭化珪素膜１３を被覆したままの状態では、球面凹部１
２n 内に載置された半導体ウエハ８が球面凹部１２n 内
の底部に密着せず、結晶成長の異常発生が生ずるので、
半導体ウエハ８が接触する球面凹部１２n の表面に研磨
処理を施して鏡面に仕上げる必要がある。
炭化珪素膜１３を被覆したままの状態では、球面凹部１
２n 内に載置された半導体ウエハ８が球面凹部１２n 内
の底部に密着せず、結晶成長の異常発生が生ずるので、
半導体ウエハ８が接触する球面凹部１２n の表面に研磨
処理を施して鏡面に仕上げる必要がある。
【００２４】上記半導体ウエハ８が載置される球面凹部
１２n の表面を研磨する研磨治具１５は、回転円盤１６
と、回転円盤１６の研磨面に取付けた円盤状かつ平坦の
ダイヤモンド粉集合体１７とにより構成されており、こ
の研磨治具１５により球面凹部１２n の表面を研磨する
際に、研磨助材としてダイヤモンドパウダを含有する液
状体を使用し、回転円盤１６を回転させることにより、
球面凹部１２n の表面を研磨加工する。また、球面凹部
の側壁部外周域の平坦部表面は、ＳｉＣ治具で研磨加工
する。
１２n の表面を研磨する研磨治具１５は、回転円盤１６
と、回転円盤１６の研磨面に取付けた円盤状かつ平坦の
ダイヤモンド粉集合体１７とにより構成されており、こ
の研磨治具１５により球面凹部１２n の表面を研磨する
際に、研磨助材としてダイヤモンドパウダを含有する液
状体を使用し、回転円盤１６を回転させることにより、
球面凹部１２n の表面を研磨加工する。また、球面凹部
の側壁部外周域の平坦部表面は、ＳｉＣ治具で研磨加工
する。
【００２５】次に、表面粗さの違いによって、半導体ウ
エハに生じるスリップの発生率を実験した。まず、本発
明による研磨治具１５を用いて、球面凹部（直径１０
１．５ｍｍ、深さ０．７ｍｍ）を研磨した。研磨に際
し、研磨治具１５の回転円盤１６を直径３０ｍｍの円盤
状の平担板とし、その回転数を、１２，０００ｒｐｍと
し、前記回転円盤１６の研磨面にダイヤモンド粉集合体
を装着して研磨した。なお、球面凹部の表面粗さはダイ
ヤモンド粉集合体表面部分の表面粗さ、及びダイヤモン
ドパウダの粒径を変化させることによって、Ｒａで０．
１μｍ、１．５μｍ、３．０μｍ、５．０μｍ、１５．
０μｍを得た。これらサセプタに半導体ウエハを載置
し、窒素雰囲気で１２００℃、３０分間熱処理を施し、
その後製品上問題となるスリップの発生率について測定
した。測定した結果、製品上問題となるスリップの発生
率は以下の表１のようになった。
エハに生じるスリップの発生率を実験した。まず、本発
明による研磨治具１５を用いて、球面凹部（直径１０
１．５ｍｍ、深さ０．７ｍｍ）を研磨した。研磨に際
し、研磨治具１５の回転円盤１６を直径３０ｍｍの円盤
状の平担板とし、その回転数を、１２，０００ｒｐｍと
し、前記回転円盤１６の研磨面にダイヤモンド粉集合体
を装着して研磨した。なお、球面凹部の表面粗さはダイ
ヤモンド粉集合体表面部分の表面粗さ、及びダイヤモン
ドパウダの粒径を変化させることによって、Ｒａで０．
１μｍ、１．５μｍ、３．０μｍ、５．０μｍ、１５．
０μｍを得た。これらサセプタに半導体ウエハを載置
し、窒素雰囲気で１２００℃、３０分間熱処理を施し、
その後製品上問題となるスリップの発生率について測定
した。測定した結果、製品上問題となるスリップの発生
率は以下の表１のようになった。
【００２６】
【表１】
【００２７】また、スリップ長について測定した結果、
実施例２では１５０ｍｍ、実施例３では１５０ｍｍとな
り、比較例１の３００ｍｍ、比較例２の４００ｍｍと比
べ、短くなった。なお、Ｒａの下限値を０．１μｍとし
たのは、これ未満の粗さでは、ウエハが球面凹部１２
1 ，１２2 …１２n に接合してしまい、ウエハ取り出し
時にウエハ割れを発生させるためである。
実施例２では１５０ｍｍ、実施例３では１５０ｍｍとな
り、比較例１の３００ｍｍ、比較例２の４００ｍｍと比
べ、短くなった。なお、Ｒａの下限値を０．１μｍとし
たのは、これ未満の粗さでは、ウエハが球面凹部１２
1 ，１２2 …１２n に接合してしまい、ウエハ取り出し
時にウエハ割れを発生させるためである。
【００２８】以上のように、サセプタの球面凹部１２n
の表面をＲｍａｘで０．１μｍ〜３μｍとしたため、半
導体のウエハの熱処理時に球面凹部の表面に半導体ウエ
ハが密着し、その結果、ウエハ内の温度分布が内周部と
外周部とで均一化され、結晶欠陥となるスリップ発生の
問題が解消される。なお、上記球面凹部１２n の表面粗
さはＲａで０．１〜１．０μｍであることがより好まし
い。
の表面をＲｍａｘで０．１μｍ〜３μｍとしたため、半
導体のウエハの熱処理時に球面凹部の表面に半導体ウエ
ハが密着し、その結果、ウエハ内の温度分布が内周部と
外周部とで均一化され、結晶欠陥となるスリップ発生の
問題が解消される。なお、上記球面凹部１２n の表面粗
さはＲａで０．１〜１．０μｍであることがより好まし
い。
【００２９】次に、トラップの有効性について実験し
た。本発明による研磨治具１５を用いて、球面凹部（直
径１０１．５ｍｍ、深さ０．７ｍｍ）を研磨した。研磨
に際し研磨治具１５の回転円盤１６を直径３０ｍｍの円
盤状の平担板とし、その回転数を、１２，０００ｒｐｍ
とし、前記回転円盤１６の研磨面にダイヤモンド粉集合
体を装着して研磨し、球面凹部の表面粗さはＲａで１．
０μｍものを使用した。そして、球面凹部の側壁部外周
域の平坦部表面はＳｉＣ治具により研磨し、Ｒａで５μ
ｍ、１０μｍ、２５μｍ、４０μｍ、５０μｍのものを
得た。これらサセプタに半導体ウエハを載置し、以下の
条件で熱処理を施し、その後半導体ウエハに含まれるＮ
ａ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｋ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｍｇ，
Ｚｎ１０元素の総量（不純物量）を測定した。熱処理の
条件は、１２００℃，３０分間，窒素雰囲気中で行い、
その他の条件は、各熱処理において同一となるよう設定
した。尚、膜厚は６０μｍとした。
た。本発明による研磨治具１５を用いて、球面凹部（直
径１０１．５ｍｍ、深さ０．７ｍｍ）を研磨した。研磨
に際し研磨治具１５の回転円盤１６を直径３０ｍｍの円
盤状の平担板とし、その回転数を、１２，０００ｒｐｍ
とし、前記回転円盤１６の研磨面にダイヤモンド粉集合
体を装着して研磨し、球面凹部の表面粗さはＲａで１．
０μｍものを使用した。そして、球面凹部の側壁部外周
域の平坦部表面はＳｉＣ治具により研磨し、Ｒａで５μ
ｍ、１０μｍ、２５μｍ、４０μｍ、５０μｍのものを
得た。これらサセプタに半導体ウエハを載置し、以下の
条件で熱処理を施し、その後半導体ウエハに含まれるＮ
ａ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｋ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｍｇ，
Ｚｎ１０元素の総量（不純物量）を測定した。熱処理の
条件は、１２００℃，３０分間，窒素雰囲気中で行い、
その他の条件は、各熱処理において同一となるよう設定
した。尚、膜厚は６０μｍとした。
【００３０】
【表２】
【００３１】上記比較例２において、トラップされた不
純物量が６０×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 と多いのは、
平坦部表面のＳｉＣ膜にマイクロクラックが発生し、黒
鉛基材中の不純物が放出され、その結果ウエハ中にトラ
ップされた不純物量が多くなったものと考えられる。通
常、半導体ウエハ熱処理用サセプタでは５０〜２００μ
ｍ程度のＳｉＣ膜がコーティングされるが、例え２００
μｍの場合でもＲａ＝４０μｍを越える表面粗さでは熱
処理の繰り返し、すなわちヒートサイクルにより、上記
と同様の現象が生ずるものである。
純物量が６０×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 と多いのは、
平坦部表面のＳｉＣ膜にマイクロクラックが発生し、黒
鉛基材中の不純物が放出され、その結果ウエハ中にトラ
ップされた不純物量が多くなったものと考えられる。通
常、半導体ウエハ熱処理用サセプタでは５０〜２００μ
ｍ程度のＳｉＣ膜がコーティングされるが、例え２００
μｍの場合でもＲａ＝４０μｍを越える表面粗さでは熱
処理の繰り返し、すなわちヒートサイクルにより、上記
と同様の現象が生ずるものである。
【００３２】以上のように、球面凹部の側壁部外周域の
平坦部表面の表面粗さがＲａで１０〜３０μｍであるた
め、炉内雰囲気中に少なからず混入する不純物を選択的
に前記平坦面表面にトラップさせることができるものと
言える。
平坦部表面の表面粗さがＲａで１０〜３０μｍであるた
め、炉内雰囲気中に少なからず混入する不純物を選択的
に前記平坦面表面にトラップさせることができるものと
言える。
【００３３】次に、サセプタの球面凹部の最適な表面粗
さを得ることができるダイヤモンドパウダの粒径と平坦
円板を有する回転装置の平坦面に装着するダイヤモンド
粉集合体表面の表面粗さとの関係を実験により求めた。
その結果を図３に示す。なお、図３中のＡは１６００〜
１８００℃の反応温度としたＣＶＤ−ＳｉＣ被膜のもの
であり、またＢは１１００〜１３００℃の反応温度とし
たＣＶＤ−ＳｉＣ被膜のものである。図３から明らかな
ように、サセプタの球面凹部１２n の表面をＲａで０．
１μｍ〜３μｍとするためには、ダイヤモンドパウダの
粒径が０．１〜２．０μｍを使用する場合には、ダイヤ
モンド粉集合体表面の表面粗さは２００〜１０００メッ
シュのものでなければならない。
さを得ることができるダイヤモンドパウダの粒径と平坦
円板を有する回転装置の平坦面に装着するダイヤモンド
粉集合体表面の表面粗さとの関係を実験により求めた。
その結果を図３に示す。なお、図３中のＡは１６００〜
１８００℃の反応温度としたＣＶＤ−ＳｉＣ被膜のもの
であり、またＢは１１００〜１３００℃の反応温度とし
たＣＶＤ−ＳｉＣ被膜のものである。図３から明らかな
ように、サセプタの球面凹部１２n の表面をＲａで０．
１μｍ〜３μｍとするためには、ダイヤモンドパウダの
粒径が０．１〜２．０μｍを使用する場合には、ダイヤ
モンド粉集合体表面の表面粗さは２００〜１０００メッ
シュのものでなければならない。
【００３４】また、上記研磨によって得られるサセプタ
の球面凹部１２n の表面の不純物量を測定した。測定に
際し、本発明による研磨治具１５を用いて、球面凹部
（直径１０１．５ｍｍ、深さ０．７ｍｍ）を研磨した実
施例と、なんら研磨処理を施さない比較例との両者を測
定し、比較検討した。実施例は、まず研磨治具１５の回
転円盤１６を直径３０ｍｍの円盤状の平担板とし、その
回転数を、１２，０００ｒｐｍとした。また、回転円盤
１６の研磨面にダイヤモンド粉集合体を装着して研磨し
た。本実施例ではダイヤモンド粉集合体の表面荒さが、
４００と８００メッシュのものを、ダイヤモンドパウダ
として０．１〜２．０μｍのものを使用して研磨した。
なお、測定項目は、表面粗さ、球面凹部の形状、不純物
の分析とした。
の球面凹部１２n の表面の不純物量を測定した。測定に
際し、本発明による研磨治具１５を用いて、球面凹部
（直径１０１．５ｍｍ、深さ０．７ｍｍ）を研磨した実
施例と、なんら研磨処理を施さない比較例との両者を測
定し、比較検討した。実施例は、まず研磨治具１５の回
転円盤１６を直径３０ｍｍの円盤状の平担板とし、その
回転数を、１２，０００ｒｐｍとした。また、回転円盤
１６の研磨面にダイヤモンド粉集合体を装着して研磨し
た。本実施例ではダイヤモンド粉集合体の表面荒さが、
４００と８００メッシュのものを、ダイヤモンドパウダ
として０．１〜２．０μｍのものを使用して研磨した。
なお、測定項目は、表面粗さ、球面凹部の形状、不純物
の分析とした。
【００３５】表面粗さ、球面凹部の形状は、球面凹部に
シリコン処理を行い、非接触式測定装置で測定したとこ
ろ、比較例（研磨処理前）のＲａ値が４．１μｍであっ
たのが、実施例（研磨処理後）はＲａ＝０．８６μｍと
なり、球面凹部の形状に異常は認められなかった。
シリコン処理を行い、非接触式測定装置で測定したとこ
ろ、比較例（研磨処理前）のＲａ値が４．１μｍであっ
たのが、実施例（研磨処理後）はＲａ＝０．８６μｍと
なり、球面凹部の形状に異常は認められなかった。
【００３６】また、不純物の分析は、球面凹部の表面研
磨処理の前後において、ＳｉＣ膜（クリアー膜）表面の
不純物を測定したものであり、実施例（研磨処理後）に
ついては、硝酸：弗酸：Ｈ2 Ｏを１：0.02：４の組成か
らなる洗浄液により酸洗浄を４時間行ったが、その結果
は、以下の表３、４に示すように、実施例及び比較例
（研磨処理前後）において、実施例の方が高純度である
結果が得られた。
磨処理の前後において、ＳｉＣ膜（クリアー膜）表面の
不純物を測定したものであり、実施例（研磨処理後）に
ついては、硝酸：弗酸：Ｈ2 Ｏを１：0.02：４の組成か
らなる洗浄液により酸洗浄を４時間行ったが、その結果
は、以下の表３、４に示すように、実施例及び比較例
（研磨処理前後）において、実施例の方が高純度である
結果が得られた。
【００３７】
【表３】 単位：×１０-9ｇ／ｃｍ2
【００３８】
【表４】 単位：×１０-9ｇ／ｃｍ2
【００３９】したがって、本発明の実施例によれば、球
面凹部のＳｉＣ膜を損なうことなく鏡面に研磨すること
が可能であり、その表面粗さではＲａの値で１．０μｍ
以下にすることが可能になり、また、研磨処理後の純度
測定においても、研磨処理した方が高純度を得ることが
できる。即ち、比較例にあっては、サセプタの球面凹部
の表面の全不純物量が１．１×１０-9ｇ／ｃｍ2 である
のに対し、実施例ではサセプタの球面凹部の表面の全不
純物量が０．９×１０-9ｇ／ｃｍ2 以下と１．０×１０
-9ｇ／ｃｍ2 以下である半導体ウエハの熱処理用サセプ
タを得ることができ、また表３、表４から明らかなよう
に前記サセプタの球面凹部表面のＦｅ分析値が０．２×
１０-9ｇ／ｃｍ2以下、Ｃｕ分析値が０．１×１０-9ｇ
／ｃｍ2 以下、Ｍｇ分析値が０．１×１０-9ｇ／ｃｍ2
以下である半導体ウエハの熱処理用サセプタを得ること
ができる。このように従来にない高純度な研磨面とする
ことができ、これにより研磨面の平坦性が長時間維持さ
れる。
面凹部のＳｉＣ膜を損なうことなく鏡面に研磨すること
が可能であり、その表面粗さではＲａの値で１．０μｍ
以下にすることが可能になり、また、研磨処理後の純度
測定においても、研磨処理した方が高純度を得ることが
できる。即ち、比較例にあっては、サセプタの球面凹部
の表面の全不純物量が１．１×１０-9ｇ／ｃｍ2 である
のに対し、実施例ではサセプタの球面凹部の表面の全不
純物量が０．９×１０-9ｇ／ｃｍ2 以下と１．０×１０
-9ｇ／ｃｍ2 以下である半導体ウエハの熱処理用サセプ
タを得ることができ、また表３、表４から明らかなよう
に前記サセプタの球面凹部表面のＦｅ分析値が０．２×
１０-9ｇ／ｃｍ2以下、Ｃｕ分析値が０．１×１０-9ｇ
／ｃｍ2 以下、Ｍｇ分析値が０．１×１０-9ｇ／ｃｍ2
以下である半導体ウエハの熱処理用サセプタを得ること
ができる。このように従来にない高純度な研磨面とする
ことができ、これにより研磨面の平坦性が長時間維持さ
れる。
【００４０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法によれ
ば、半導体ウエハがセットされる球面凹部を、所定のダ
イヤモンド粉集合体およびダイヤモンドパウダを含有す
る液状体を使用することにより、サセプタの球面凹部の
ＳｉＣ膜を損なうことなく最適な表面粗さを得ることが
できる。
る半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法によれ
ば、半導体ウエハがセットされる球面凹部を、所定のダ
イヤモンド粉集合体およびダイヤモンドパウダを含有す
る液状体を使用することにより、サセプタの球面凹部の
ＳｉＣ膜を損なうことなく最適な表面粗さを得ることが
できる。
【００４１】その結果、サセプタの球面凹部に半導体ウ
エハをセットして、反応温度まで昇温して熱処理を施し
ても、その球面凹部の表面に半導体ウエハが密着し、ウ
エハ内の温度分布が内周部と外周部とで均一化され、結
晶欠陥となるスリップの発生を防止できる。また、本発
明による研磨を実施しても、研磨前のサセプタの不純物
量と比べても不純物量が増加することもない。
エハをセットして、反応温度まで昇温して熱処理を施し
ても、その球面凹部の表面に半導体ウエハが密着し、ウ
エハ内の温度分布が内周部と外周部とで均一化され、結
晶欠陥となるスリップの発生を防止できる。また、本発
明による研磨を実施しても、研磨前のサセプタの不純物
量と比べても不純物量が増加することもない。
【００４２】このように、本発明によれば、半導体ウエ
ハを化学気相成長させるサセプタの品質を改善すること
ができ、化学気相成長法によるウエハの結晶成長効率を
向上させることができる。
ハを化学気相成長させるサセプタの品質を改善すること
ができ、化学気相成長法によるウエハの結晶成長効率を
向上させることができる。
【図１】本発明による半導体ウエハの熱処理用サセプタ
にウエハを載置する球面凹部の研磨状態を説明する断面
図である。
にウエハを載置する球面凹部の研磨状態を説明する断面
図である。
【図２】本発明による半導体ウエハにサセプタを載置す
る球面凹部の研磨装置を示す断面図である。
る球面凹部の研磨装置を示す断面図である。
【図３】本発明による研磨治具に使用されるダイヤモン
ドペーパと表面粗さとの関係を示す説明図である。
ドペーパと表面粗さとの関係を示す説明図である。
【図４】半導体ウエハを縦型反応炉で化学気相成長させ
る縦型の化学気相成長装置の構造を示す斜視図である。
る縦型の化学気相成長装置の構造を示す斜視図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】従来のサセプタを示す平面図である。
【図７】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
３ サセプタ ８ 半導体ウエハ １２n 球面凹部 １２ａ 球面凹部の側壁部外周域平坦部 １６ 回転円盤 １７ ダイヤモンド粉集合体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−283351（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−139163（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−68922（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−146672（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−167034（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 37/00 - 37/02 H01L 21/205
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体ウエハを載置する球面凹部を少な
くとも一つ有し、その外周域に平坦部を有する半導体ウ
エハの熱処理用サセプタの製造方法において、 前記球面凹部は載置する半導体ウエハを収納可能な径を
有するものであり、前記球面凹部の直径よりも小さい平
坦円盤を有する回転装置の平坦面にダイヤモンド粉集合
体を装着し、かつ前記球面凹部と前記ダイヤモンド粉集
合体との間にダイヤモンドパウダを含有する液状体を介
在させて、前記球面凹部の表面を鏡面研磨することを特
徴とする半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法。 - 【請求項２】 前記平坦円盤を有する回転装置の平坦面
に装着されたダイヤモンド粉集合体の表面部分が２００
〜１０００メッシュの表面粗さに形成されていることを
特徴とする請求項１記載の半導体ウエハの熱処理用サセ
プタの製造方法。 - 【請求項３】 前記ダイヤモンドパウダの粒径が０．１
〜２．０μｍであることをを特徴とする請求項１もしく
は請求項２記載の半導体ウエハの熱処理用サセプタ製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15054894A JP3317781B2 (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15054894A JP3317781B2 (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335572A JPH07335572A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3317781B2 true JP3317781B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=15499289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15054894A Expired - Lifetime JP3317781B2 (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 半導体ウエハの熱処理用サセプタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3317781B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3887052B2 (ja) * | 1996-12-13 | 2007-02-28 | 東洋炭素株式会社 | 気相成長用サセプター |
| JP3853453B2 (ja) * | 1997-01-06 | 2006-12-06 | 徳山東芝セラミックス株式会社 | 気相成長用縦型サセプター |
| JP3488804B2 (ja) * | 1997-04-04 | 2004-01-19 | 東芝機械株式会社 | Ｃｖｄ装置及びｃｖｄ装置用のサセプタ |
| JP4003906B2 (ja) * | 1999-03-19 | 2007-11-07 | コバレントマテリアル株式会社 | シリコン単結晶半導体ウエハ加熱処理用治具及びこれを用いたシリコン単結晶半導体ウエハ加熱処理用装置 |
| DE10043600B4 (de) * | 2000-09-01 | 2013-12-05 | Aixtron Se | Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner Schichten auf einem oder mehreren, insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten |
| JP4599816B2 (ja) * | 2003-08-01 | 2010-12-15 | 信越半導体株式会社 | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| DE102005045081B4 (de) | 2004-09-29 | 2011-07-07 | Covalent Materials Corp. | Suszeptor |
| US20070089836A1 (en) * | 2005-10-24 | 2007-04-26 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor process chamber |
| JP5040333B2 (ja) * | 2007-01-30 | 2012-10-03 | 信越半導体株式会社 | 気相成長用サセプタ及び気相成長装置並びに気相成長方法 |
| US8021968B2 (en) | 2007-08-03 | 2011-09-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Susceptor and method for manufacturing silicon epitaxial wafer |
| JP2009275255A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 気相成長装置 |
| JP5697246B2 (ja) * | 2011-04-13 | 2015-04-08 | イビデン株式会社 | エピタキシャル成長用サセプタ、これを用いたエピタキシャル成長装置およびこれを用いたエピタキシャル成長方法 |
| JP2015093806A (ja) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素基板の製造装置および製造方法 |
| JP6562546B2 (ja) * | 2015-07-14 | 2019-08-21 | 昭和電工株式会社 | ウェハ支持台、ウェハ支持体、化学気相成長装置 |
| JP6934342B2 (ja) * | 2017-07-14 | 2021-09-15 | 日本特殊陶業株式会社 | 炭化珪素部材の製造方法 |
| JP6841359B1 (ja) * | 2020-03-09 | 2021-03-10 | 信越半導体株式会社 | シリコンエピタキシャルウェーハ製造用サセプタの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01167034U (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-22 | ||
| JPH0268922A (ja) * | 1988-09-02 | 1990-03-08 | Nec Corp | 気相成長用サセプタ |
| JP2636383B2 (ja) * | 1988-11-18 | 1997-07-30 | 富士通株式会社 | ウェーハの加工方法 |
| JPH0686662B2 (ja) * | 1989-11-02 | 1994-11-02 | イビデン株式会社 | Ｃｖｄ用サセプター |
| JP3094312B2 (ja) * | 1992-04-01 | 2000-10-03 | 東芝セラミックス株式会社 | サセプター |
-
1994
- 1994-06-08 JP JP15054894A patent/JP3317781B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07335572A (ja) | 1995-12-22 |
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