JP5659493B2 - 気相成長方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板上に気相成長させる際に用いる気相成長装置において、半導体基板を支持する気相成長用サセプタ及び気相成長方法に関する。

エピタキシャル成長技術は、バイポーラトランジスタやＭＯＳＬＳＩ等の集積回路の製造に用いられる単結晶薄膜層を気相成長させる技術であり、清浄な半導体単結晶ウェーハ上に基板の結晶方位に合わせて均一な単結晶薄膜を成長させたり、ドーパント濃度差が大きい接合の急峻な不純物勾配を形成させたりできるので、極めて重要な技術である。

このような気相成長を行うための装置としては、縦型（パンケーキ型）、バレル型（シリンダー型）、さらに横型の３種類が一般的である。これらの成長装置の基本的な原理は共通しており、半導体基板を載置するための気相成長用サセプタを内部に備えた反応炉や、反応炉の外部に設けられるハロゲンランプ等からなる加熱手段等を備えて構成され、縦型のうち１枚ずつ処理する装置を枚葉式気相成長装置と呼んでいる。

枚葉式気相成長装置は、半導体基板を支持する略円盤状のサセプタを備えており、サセプタ上の半導体基板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、気相成長装置に用いるサセプタの部分断面図を図５（ａ）に、平面概略図を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）に示すように、サセプタ１００には主表面の中央部に、略円形のザグリ１０３を有しており、このザグリ１０３内に半導体基板Ｗを載置する。図５（ａ）、（ｂ）に示すザグリ１０３は、凹形状であって最外周の垂直な側壁１０２と基板を支持する底面１０１とからなる。
このようなサセプタ１００のザグリ１０３内に半導体基板Ｗを載置する際、半導体基板Ｗとザグリ１０３との間に介在する雰囲気ガスのために、半導体基板Ｗがザグリ１０３内で横滑りして、偏心した位置に載置されることがある。このようになると、半導体基板Ｗの外周縁と側壁１０２との距離にバラツキが生じ、半導体基板Ｗの外周縁付近のガスフローが不均一になって、半導体基板Ｗの外周領域に成長させる単結晶薄膜の膜厚分布が悪化することがある。

また、気相成長装置に用いるサセプタの他の一例の部分断面図を図６（ａ）に、平面概略図を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）、（ｂ）に示すような、サセプタ２００の凹形状のザグリ２０３周縁の側壁２０２の全周を底面２０１に対して傾斜させたものが、特許文献１に提案されている。

特開２００２−２６５２９５号公報

半導体基板として直径３００ｍｍのシリコンウェーハを多く使用するようになってから、デバイス製造プロセスでウェーハ割れが多く発生するようになった。これは、ハロゲンランプ等で急速な昇降温を行うＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）炉を用いた熱処理工程など、シリコンウェーハに強い応力を与えるデバイス製造工程が増えたためと考えられる。このようなウェーハ割れはシリコンウェーハの外周縁に発生したキズを起点として発生することがある。この割れの起点となるキズは、基板を上記のようなサセプタに載置した際に基板外周縁に生じやすいという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、気相成長中の半導体基板の外周縁のキズを低減することで割れを防止し、さらには、半導体基板の偏心を抑制することで、成長させる単結晶薄膜の膜厚分布の悪化を防止できる気相成長用サセプタ及びそれを用いた気相成長方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、気相成長装置において半導体基板を載置する凹形状のザグリを有する気相成長用サセプタであって、少なくとも、前記ザグリは底面と側壁とからなり、前記側壁は、周縁の一部に、前記ザグリ中心に向かって深さが増すように傾斜したテーパ状又は曲線状の断面形状を含む傾斜側壁が形成され、前記側壁の残りの周縁には、前記傾斜側壁が形成されていないものであることを特徴とする気相成長用サセプタを提供する。

このように、気相成長用サセプタの凹形状のザグリの側壁が、周縁の一部に、ザグリ中心に向かって深さが増すように傾斜したテーパ状又は曲線状の断面形状を含む傾斜側壁が形成され、側壁の残りの周縁には、傾斜側壁が形成されていないものであれば、載置した半導体基板が偏心等しても傾斜側壁の部分のみと接触するため、接触による基板へのキズの発生を低減でき、半導体基板の割れを効果的に防止することができる。また、傾斜側壁で基板の偏心を抑えることができるため、成長させる単結晶薄膜の膜厚分布の悪化を抑制できるサセプタとなる。

このとき、前記傾斜側壁の前記テーパ状又は曲線状の断面形状は、前記傾斜側壁の上端よりも下の深さ位置から前記ザグリ中心に向かって深さが増すように傾斜したものであることが好ましい。
このように、傾斜側壁のテーパ状又は曲線状の断面形状が、斜側壁の上端よりも下の深さ位置からザグリ中心に向かって深さが増すように傾斜したものであれば、傾斜側壁のザグリ中央側へ突き出る幅を調整できるため、基板を適切な位置に保持し、傾斜側壁が過度に半導体基板に接触することによるキズを防止できるサセプタとなる。

このとき、前記傾斜側壁の前記テーパ状又は曲線状の断面形状の傾斜角が、２５〜６０度であることが好ましい。
このような、傾斜側壁のテーパ状又は曲線状の断面形状の傾斜角が２５〜６０度であれば、載置した半導体基板が偏心しても傾斜側壁上を横滑りさせて所定位置に良好に保持することができ、より膜厚分布の良い単結晶薄膜を成長させることができるサセプタとなる。

このとき、前記側壁の周縁の一部に形成された傾斜側壁は、前記ザグリ中心となす中心角の合計が、４０〜３２０度の範囲で形成されたものであることが好ましい。
このように、側壁の周縁の一部に形成された傾斜側壁が、ザグリ中心となす中心角の合計が４０〜３２０度の範囲で形成されたものであれば、半導体基板の偏心をより低減し、さらには、半導体基板が傾斜側壁に接触した際のキズの発生をより効果的に防止できるサセプタとなる。

このとき、前記側壁は、周縁に、前記傾斜側壁が回転対称に４か所形成されたものであることが好ましい。
このように、側壁が周縁に、傾斜側壁が回転対称に４か所形成されたものであれば、載置される半導体基板の偏心を、より確実に防止することができるサセプタとなる。

このとき、前記底面の外周領域に、前記ザグリ中心に向かって深さが増すように傾斜したテーパ状の断面形状を含む基板支持面が形成され、前記底面の外周領域に囲まれた中央領域に、前記基板支持面よりも深さが深い凹状の中央面が形成されたものであることが好ましい。
このように、底面の外周領域に、ザグリ中心に向かって深さが増すように傾斜したテーパ状の断面形状を含む基板支持面が形成され、底面の外周領域に囲まれた中央領域に、基板支持面よりも深さが深い凹状の中央面が形成されたものであれば、気相成長中のスリップ転位や半導体基板の裏面のキズの発生も防止して、半導体基板の割れをより低減することができるサセプタとなる。

また、本発明の気相成長用サセプタに、結晶面（１００）で、結晶方位＜１１０＞にノッチが形成されたシリコン単結晶ウェーハを載置して、該載置したシリコン単結晶ウェーハ上に単結晶薄膜を気相成長させる方法において、少なくとも、前記載置するシリコン単結晶ウェーハの外周領域のノッチの位置を中心角０度として、１５〜７５度、１０５〜１６５度、１９５〜２５５度、２８５〜３４５度の領域が、前記サセプタの前記側壁の前記傾斜側壁が形成されていない周縁に位置するように、前記シリコン単結晶ウェーハを載置して、気相成長させることを特徴とする気相成長方法を提供する。
本発明のサセプタに、上記のようにシリコン単結晶ウェーハを載置することで、ウェーハの機械的強度が弱い外周領域が本発明のサセプタの傾斜側壁に接触しないため、気相成長中にウェーハの上記範囲の外周領域にはキズが発生せず、その後のウェーハ割れを効果的に防止できる。

以上のように、本発明によれば、気相成長させる半導体基板へのキズの発生を低減して割れを防止し、さらには膜厚分布の良い高品質の単結晶薄膜を成長させることができる。

本発明の気相成長用サセプタの実施態様の一例を示す部分断面図である。 本発明の気相成長用サセプタの実施態様の一例を示す平面図である。 本発明の気相成長用サセプタを用いることができる気相成長装置の一例を示す概略図である。 本発明の気相成長用サセプタの実施態様の他の一例を示す部分断面図である。 従来の気相成長用サセプタの一例を示す部分断面図と平面図である。 従来の気相成長用サセプタの他の一例を示す部分断面図と平面図である。 本発明の気相成長用サセプタの実施態様の他の一例を示す部分断面図である。

以下、本発明の気相成長用サセプタについて、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明の気相成長用サセプタの実施態様の一例を示す部分断面図である。図２は、本発明の気相成長用サセプタの実施態様の一例を示す平面図である。図３は、本発明の気相成長用サセプタを用いることができる気相成長装置の一例を示す概略図である。図４、８は、本発明の気相成長用サセプタの実施態様の他の一例を示す部分断面図である。

本発明の気相成長用サセプタを用いることができる枚葉式気相成長装置を図３に示す。
図３に示す枚葉式気相成長装置１２は、気相成長させるシリコン単結晶ウェーハなどの半導体基板Ｗが内部に配置される反応炉１８を備えている。
この反応炉１８は頂壁１９、底壁２０および側方壁２１、２１’を有する反応室を有する。頂壁１９と底壁２０は、例えば透光性の石英で形成される。側方壁２１には、反応炉１８内にエピタキシャル成長用の反応ガス２５を供給するためのガス供給口２３が、側方壁２１’には、反応炉１８から反応ガスを排出するためのガス排出口２４が形成されている。ガス供給口２３には、所定の組成及び流量で反応ガス２５を供給するガス供給装置（図示せず）が接続されている。なお、反応ガス２５としては、例えばシリコン単結晶ウェーハ上にシリコン単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる際には、原料ガスであるトリクロロシランガスとキャリアガスである水素ガスとの混合ガスを用いることができる。

反応炉１８の上方には、頂壁１９を通して反応炉１８の内部に向かって輻射を行う加熱装置２６が配置され、反応炉１８の下方には底壁２０を通して反応炉１８の内部に向かって輻射を行う加熱装置２６’が配設されている。なお、加熱装置２６、２６’としてハロゲンランプを用いることができる。
そして、反応炉１８の内部には、半導体基板Ｗを載置するための略円盤状のサセプタ１０が、回転可能な支持部材２２に支持された状態で配置される。

本発明の気相成長用サセプタ１０は、例えば図１、２に示すように、凹形状のザグリ１１を有する気相成長用サセプタ１０であって、ザグリ１１は底面１３と側壁１４とからなり、側壁１４は、周縁の一部に、ザグリ１１中心に向かって深さが増すように傾斜したテーパ状又は曲線状の断面形状（図２のＡ−Ａ’断面、図１（ａ））を含む傾斜側壁１５が形成され、側壁１４の残りの周縁には、傾斜側壁１５が形成されていない（図２のＢ−Ｂ’断面、図１（ｂ））ものである。

このように、ザグリ１１の側壁１４の一部に形成された傾斜側壁１５により、半導体基板Ｗがザグリ内で偏心するのを抑制して、成長させる単結晶薄膜の膜厚分布の悪化を防止しながら、傾斜側壁１５が形成されていない領域での半導体基板Ｗの外周縁へのキズの発生を低減できる。
このような本発明の気相成長用サセプタ１０に半導体基板Ｗを載置する際に、機械的強度が弱い部分が傾斜側壁１５に接触しないように載置することが好ましい。たとえば、結晶面（１００）で切り出されたシリコン単結晶ウェーハの場合、結晶方位＜１１０＞に対応する外周縁付近の機械的強度が最も強い。このため、結晶面（１００）で切り出されたシリコン単結晶ウェーハの場合、結晶方位＜１００＞に対応する外周縁付近にキズが入るとウェーハ割れが発生しやすい傾向があるため、当該結晶方位＜１００＞の外周縁部付近が傾斜側壁１５が形成されていない領域に対応するようにウェーハを載置することで、ウェーハの機械的強度の弱い結晶方位の外周縁部キズを減らすことができる。これにより、デバイス製造工程でのウェーハの割れを効果的に防止することができる。

本発明のサセプタ１０に（１００）面のシリコン単結晶ウェーハＷを載置して気相成長させる場合は、例えば、図２に示すように、基板Ｗを載置した場合のノッチ位置に対応する側壁１４の位置を中心角０度とした場合に、１５〜７５度、１０５〜１６５度、１９５〜２５５度、２８５〜３４５度の周縁領域に傾斜側壁１５が形成されないようにすることが好ましい。この場合、側壁１４の傾斜側壁１５が形成されない周縁領域のザグリ１１中心となす中心角βは、それぞれ６０度となる。
これにより、（１００）面のシリコン単結晶ウェーハＷの結晶方位＜１００＞の外周縁に対応する部分に傾斜側壁１５が形成されないため、ウェーハＷが偏心しても機械的強度の弱い部分が側壁１４と接触せず、基板Ｗの割れを確実に防止できる。さらに、シリコン単結晶ウェーハＷの偏心の抑制も考慮すると、ウェーハＷを載置した場合のノッチ位置に対応する側壁１４の位置を中心角０度とした場合に、３５〜５５度、１２５〜１４５度、２１５〜２３５度、３０５〜３２５度の周縁領域に傾斜側壁１５が形成されないようにするのがより好ましい。この場合、側壁１４の傾斜側壁１５が形成されない周縁領域のザグリ１１中心となす中心角βは、それぞれ２０度となる。

このとき、図２に示すように、側壁１４の周縁に、傾斜側壁１５が回転対称に４か所形成されたものであることが好ましい。
これにより、半導体基板Ｗの偏心をより効果的に抑制して、成長させる単結晶薄膜の膜厚分布の悪化を確実に防止できる。

このとき、図２に示すように、側壁１４の周縁の一部に形成された傾斜側壁１５が、ザグリ１１中心となす中心角αの合計が４０〜３２０度の範囲で形成されたものであることが好ましい。
このような範囲で傾斜側壁１５を形成することで、載置する半導体基板Ｗの偏心を確実に防止できる。

図２に示す側壁１４の周縁の傾斜側壁１５が形成されていない領域のＢ−Ｂ’断面としては、特に限定されず、載置する半導体基板Ｗが偏心しても傾斜側壁１５のみに接触するように形成されていればよく、例えば図１（ｂ）に示すような垂直の断面とすることができる。

また、傾斜側壁１５のテーパ状又は曲線状の断面形状としては、図１（ａ）のように上端から底面１３の基板支持面１６の位置まで傾斜したものとすることができ、または、図４に示す傾斜側壁１５’のように、上端よりも下の深さＨの位置からザグリ１１中心に向かって深さが増すように傾斜したものであることが好ましい。

また、傾斜側壁１５、１５’の傾斜角や、上記の傾斜開始の深さ位置Ｈを調節することで、傾斜側壁１５、１５’と底面１３との境界の直径Ｄを、載置する半導体基板Ｗの面取り部より内側の直径よりも大きくすることが好ましい。
傾斜側壁１５、１５’と底面１３との境界の直径Ｄが、半導体基板Ｗの面取り部より内側の直径よりも小さい場合、傾斜側壁１５、１５’で半導体基板Ｗを支持することになり、荷重集中によって基板Ｗに強いキズが発生して、デバイス製造工程でのウェーハ割れを誘発する場合もある。
図１（ａ）の傾斜側壁１５の傾斜角Ａが小さい場合、傾斜側壁１５と底面１３との境界の直径Ｄが半導体基板Ｗの面取り部より内側の直径より小さくなることがあるが、そのような場合は、図４のような傾斜側壁１５’の形状にすれば、傾斜側壁１５’と底面１３との境界の直径Ｄを基板Ｗの面取り部より内側の直径よりも大きくすることができる。
また、本発明のサセプタ１０のザグリ１１の傾斜側壁１５、１５’としては、図１、４のテーパ状の断面形状の他に、図７に示すような、曲線状の断面形状を有する傾斜側壁１５’’を形成することもできる。

このとき、図１、４に示すような傾斜側壁１５、１５’のテーパ状又は曲線状の断面形状の傾斜角Ａが、２５〜６０度であることが好ましい。
傾斜側壁の傾斜角を２５〜６０度とすれば、半導体基板Ｗの面取り角度よりも傾斜が大きいので、半導体基板Ｗをサセプタ１０に搬送する際に、搬送位置がずれて、半導体基板Ｗの外周縁部が傾斜側壁に載ってしまった場合でも、半導体基板Ｗの外周縁が傾斜側壁１５上を良好に滑るためスリップ転位の発生が無く、基板支持面１６の所定位置に基板Ｗが確実に載置されるため、効果的に半導体基板Ｗの偏心を抑制することができる。

また、図１、２、４、８に示すように、底面１３の外周領域に、ザグリ１１中心に向かって深さが増すようにゆるやかに傾斜したテーパ状の断面形状を含む基板支持面１６が形成され、底面１３の外周領域に囲まれた中央領域に、基板支持面１６よりも深さが深い凹状の中央面１７が形成されたものであることが好ましい。
これにより、気相成長中のスリップ転位や半導体基板Ｗの裏面のキズの発生も防止して、基板Ｗの割れをより低減することができるサセプタ１０となる。

このような基板支持面１６の傾斜角としては、例えば１０度以下にするのが好適である。載置する半導体基板Ｗは基板支持面１６で支持されるため、上記のような傾斜角であれば、半導体基板Ｗと基板支持面１６との接触面積が増大して、面積あたりの荷重が低減し、スリップ転位発生をより抑制することができる。また、基板支持面１６の傾斜角が小さすぎると、半導体基板Ｗの中心側にサセプタ１０との接触キズが発生する場合もあるため、０．３度以上は傾斜させることが好ましい。このような傾斜角度は、気相成長条件に合わせて最適な角度に調整することが好ましい。
また、図１（ａ）に示すように、中央面１７は、縦断面視Ｕ字状に形成されることができ、気相成長の際に半導体基板Ｗの裏面と接触しない深さに窪んだものとすることができる。

なお、本発明のサセプタは、半導体基板をザグリの底面の基板支持面により接触して支持するものである。また、本発明のサセプタのザグリの側壁は、搬送時等にザグリの外へ基板が出ないようにするためのものである。そして、側壁の一部を成す傾斜側壁は、基板支持面に載置された半導体基板が偏心した場合には接触して所定位置に戻して、基板の偏心を抑制する。このような基板の偏心抑制や飛び出し防止の目的から、傾斜側壁は基板支持面よりも大きい傾斜角を有する。

このような本発明の気相成長用サセプタ１０は、特に限定されないが、グラファイトに炭化ケイ素がコーティングされたもので形成することができる。

以上のような本発明の気相成長用サセプタ１０によれば、気相成長させる半導体基板Ｗの外周縁へのキズの発生を低減して割れを防止し、さらには膜厚分布の良い高品質の単結晶薄膜を成長させることができる。

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、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
図１（ｂ）、図２に示すような、ただし、傾斜側壁１５が形成されている部分のＡ−Ａ’断面の形状は、図１（ａ）に示す断面形状の傾斜側壁１５又は図４に示す断面形状の傾斜側壁１５’の気相成長用サセプタ１０を準備した。この傾斜側壁の傾斜角Ａを、１０、２５、３５、６０、８０度に振ったサセプタ１０を５つ使用した。

傾斜角Ａが１０、２５、３５、６０、８０度の各サセプタ１０において、底面１３の直径Ｄは、それぞれ３００．０、３００．０、３００．０、３０１．２、３０１．８ｍｍであり、傾斜側壁の垂直部の深さＨは、それぞれ５２４、１８４（図４に示す断面形状の傾斜側壁１５’）、０、０、０（図１（ａ）に示す断面形状の傾斜側壁１５）μｍであった。

これらのサセプタ１０の傾斜側壁を、図２に示すように、ザグリ中心となす中心角αが３０度の範囲の周縁領域に、回転対称に４か所形成した。
そして、これらのサセプタ１０に結晶面（１００）で、結晶方位＜１１０＞にノッチを形成した直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを載置した。載置する際には、ウェーハのノッチ位置を０度としたとき、ウェーハの外周の１５〜７５、１０５〜１６５、１９５〜２５５、２８５〜３４５度の領域が、側壁１４の傾斜側壁１５が形成されていない周縁領域（中心角βが６０度で、合計が２４０度）に対応するように載置した。

そして、図３に示すような気相成長装置１２で各サセプタごとウェーハ２０枚ずつに、５μｍ厚のシリコン単結晶薄膜を成長させた。

このように成長させた後、ウェーハ外周縁から２ｍｍ内側のシリコン単結晶薄膜厚を全周測定し、最大膜厚と最小膜厚の差を求めたところ、傾斜角Ａが１０、２５、３５、６０、８０度のサセプタにおける２０枚のウェーハの平均値は、それぞれ７１．４、４６．２、４２．０、６９．５、８６．８ｎｍと、全体として良好な膜厚分布であり、傾斜側壁の傾斜角Ａが２５、３５度のサセプタが特に小さい値であった。

ウェーハ外周縁のキズを調べたところ、全てのウェーハについて、ザグリの傾斜側壁が形成されていない位置に対応するウェーハ外周縁にキズは存在しなかった。ウェーハ割れの評価をするため、８００℃に加熱した枚葉式熱処理炉に連続１０回出し入れしたところ、傾斜角Ａが１０度のサセプタでのみ２０枚中１枚のウェーハ割れが発生したが、傾斜角Ａが２５、３５、６０、８０度のサセプタにおいては１枚もウェーハは割れなかった。

このように、傾斜角Ａが１０度の場合は、ウェーハが傾斜周縁壁の上に載置されて、スリップ転位やウェーハ割れが発生することがある。また、傾斜角Ａが６０度以内であれば、ザグリ１０の底面１３の直径Ｄが、載置するウェーハ直径に対して適切な大きさになるため、ウェーハ載置位置の偏心を抑える効果が高くなる。したがって、傾斜側壁の傾斜角Ａは２５度以上６０度以下が好適であり、特に３５度付近で膜厚分布が最も良くなることがわかった。
以下、実施例１の条件、結果を表１に示す。

（実施例２）
図１、２に示すような本発明の気相成長用サセプタ１０を準備した。この傾斜側壁１５の傾斜角Ａは３５度とし、図２に示すような、傾斜側壁１５の周縁領域の範囲を下記のような５水準に振ったサセプタａ−ｅに基板を載置した。

サセプタａには、傾斜側壁１５を、図２に示すように、ザグリ中心となす中心角αが８５度の範囲の周縁領域に、回転対称に４か所形成した。
そして、サセプタａに結晶面（１００）で、結晶方位＜１１０＞にノッチを形成した直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを載置した。載置する際には、ウェーハのノッチ位置を０度としたとき、ウェーハの外周の４２．５〜４７．５、１３２．５〜１３７．５、２２２．５〜２２７．５、３１２．５〜３１７．５度の領域が、側壁１４の傾斜側壁１５が形成されていない周縁領域（各中心角βが５度）に対応するように載置した。

また、サセプタｂには、傾斜側壁１５を、図２に示すように、ザグリ中心となす中心角αが８０度の範囲の周縁領域に、回転対称に４か所形成した。
そして、サセプタｂに結晶面（１００）で、結晶方位＜１１０＞にノッチを形成した直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを載置した。載置する際には、ウェーハのノッチ位置を０度としたとき、ウェーハの外周の４０〜５０、１３０〜１４０、２２０〜２３０、３１０〜３２０度の領域が、側壁１４の傾斜側壁１５が形成されていない周縁領域（各中心角βが１０度）に対応するように載置した。

また、サセプタｃには、傾斜側壁１５を、図２に示すように、ザグリ中心となす中心角αが３０度の範囲の周縁領域に、回転対称に４か所形成した。
そして、サセプタｃに結晶面（１００）で、結晶方位＜１１０＞にノッチを形成した直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを載置した。載置する際には、ウェーハのノッチ位置を０度としたとき、ウェーハの外周の１５〜７５、１０５〜１６５、１９５〜２５５、２８５〜３４５度の領域が、側壁１４の傾斜側壁１５が形成されていない周縁領域（各中心角βが６０度）に対応するように載置した。

また、サセプタｄには、傾斜側壁１５を、図２に示すように、ザグリ中心となす中心角αが１０度の範囲の周縁領域に、回転対称に４か所形成した。
そして、サセプタｄに結晶面（１００）で、結晶方位＜１１０＞にノッチを形成した直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを載置した。載置する際には、ウェーハのノッチ位置を０度としたとき、ウェーハの外周の５〜８５、９５〜１７５、１８５〜２６５、２７５〜３５５度の領域が、側壁１４の傾斜側壁１５が形成されていない周縁領域（各中心角βが８０度）に対応するように載置した。

また、サセプタｅには、傾斜側壁１５を、図２に示すように、ザグリ中心となす中心角αが５度の範囲の周縁領域に、回転対称に４か所形成した。
そして、サセプタｅに結晶面（１００）で、結晶方位＜１１０＞にノッチを形成した直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハを載置した。載置する際には、ウェーハのノッチ位置を０度としたとき、ウェーハの外周の２．５〜８７．５、９２．５〜１７７．５、１８２．５〜２６７．５度、２７２．５〜３５７．５度の領域が、側壁１４の傾斜側壁１５が形成されていない周縁領域（各中心角βが８５度）に対応するように載置した。

そして、図３に示すような気相成長装置１２で各サセプタごとウェーハ２０枚ずつに、５μｍ厚のシリコン単結晶薄膜を成長させた。
ウェーハ外周縁から２ｍｍ内側のシリコン単結晶薄膜厚を全周測定し、最大膜厚と最小膜厚の差を求めたところ、各水準のサセプタにおいて、２０枚のウェーハの平均値は、サセプタａで３８．６、サセプタｂで３９．１、サセプタｃで４２．０、サセプタｄで６１．５、サセプタｅで７２．３ｎｍであり、サセプタａ、ｂ、ｃではほぼ同等レベルであったが、サセプタｄ、ｅではわずかに膜厚差が大きくなった。これより、サセプタの傾斜側壁が形成されていない周縁領域の中心角βの合計が小さいほど、成長させる薄膜の膜厚分布が良好になることがわかる。

ウェーハ外周縁のキズについては、全てのウェーハで、傾斜側壁が形成されていない周縁領域に対応する外周縁にキズは存在せず、傾斜側壁が形成されていない周縁領域の中心角βの合計が大きくなるほど、キズの発生領域は小さくなった。
８００℃に加熱した枚葉式熱処理炉に連続１０回出し入れすることによりウェーハ割れの評価を行った結果は、サセプタａを用いたウェーハについて２０枚中１枚が割れたが、その他の水準のサセプタを用いたものでは１枚もウェーハは割れなかった。

このように、側壁の傾斜側壁が形成されていない周縁領域の中心角βの合計が４０度以上であれば、ウェーハの外周縁のキズを効果的に低減でき、３２０度以下であれば、ウェーハ載置位置の偏心を抑える効果がより高くなり、ウェーハ外周領域の膜厚分布が良好であるので、側壁の傾斜側壁が形成されていない周縁領域の中心角βの合計を４０〜３２０度にしたサセプタが好ましいことがわかる。
以下、実施例２の条件、結果を表２に示す。

（比較例１）
実施例１と同様の、ただしザグリの側壁を全周垂直にしたサセプタを用いて、２０枚のシリコン単結晶ウェーハ上に５μｍ厚のシリコン単結晶薄膜を成長させた。
ウェーハ外周縁から２ｍｍ内側のシリコン単結晶薄膜厚を全周測定したときの最大膜厚と最小膜厚の差は９５．９ｎｍと、非常に大きな値で膜厚分布が悪かった。また、ウェーハ外周縁のキズについては、発生する位置が安定せず、結晶方位＜１００＞の対応するウェーハ外周縁の位置も含めてキズが多発した。

８００℃に加熱した枚葉式熱処理炉に連続１０回出し入れすることにより行ったウェーハ割れ評価については、２０枚中３枚でウェーハ割れが発生した。このように、ザグリの側壁が全周で垂直なサセプタでは、ウェーハ外周領域の膜厚均一性が悪く、さらには機械的強度の弱い結晶方位＜１００＞に対応するウェーハ外周縁のキズにより、ウェーハ割れが発生することが分かった。

（比較例２）
実施例１と同様の、ただしザグリの側壁を全周にわたって３５度傾斜させたサセプタを用いて、２０枚のシリコン単結晶ウェーハ上に５μｍ厚のシリコン単結晶薄膜を成長させた。
ウェーハ外周縁から２ｍｍ内側のシリコン単結晶薄膜厚を全周測定したときの最大膜厚と最小膜厚の差は３８．８ｎｍと、非常に小さな値であった。

しかし、ウェーハ外周縁のキズについては、発生する位置が安定せず、結晶方位＜１００＞の対応するウェーハ外周縁の位置も含めてキズが多発した。
８００℃に加熱した枚葉式熱処理炉に連続１０回出し入れすることにより行ったウェーハ割れ評価については、２０枚中２枚でウェーハ割れが発生した。このように、ザグリの側壁周縁が全周にわたって傾斜しているサセプタでは、ウェーハ外周領域の膜厚均一性は高いが、ウェーハの結晶方位＜１００＞に対応する外周縁にキズが生じて、ウェーハ割れが発生しやすくなることが分かった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。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…気相成長用サセプタ、 １１…ザグリ、 １２…気相成長装置、
１３…底面、 １４…側壁、 １５、１５’、１５’’…傾斜側壁、
１６…基板支持面、 １７…中央面、 １８…反応炉、 １９…頂壁、
２０…底壁、 ２１、２１’…側方壁、 ２２…支持部材、 ２３…ガス供給口、
２４…ガス排出口、 ２５…反応ガス、 ２６、２６’…加熱装置、
Ｗ…半導体基板。

Claims (5)

1. 気相成長装置において半導体基板を載置する凹形状のザグリを有する気相成長用サセプタであって、少なくとも、
   前記ザグリは底面と側壁とからなり、前記側壁は、周縁の一部に、前記ザグリ中心に向かって深さが増すように傾斜したテーパ状又は曲線状の断面形状を含む傾斜側壁が形成され、前記側壁の残りの周縁には、前記傾斜側壁が形成されていないものであり、前記側壁の周縁の一部に形成された傾斜側壁は、前記ザグリ中心となす中心角の合計が、４０〜３２０度の範囲で形成されたものである気相成長用サセプタに、結晶面（１００）で、結晶方位＜１１０＞にノッチが形成されたシリコン単結晶ウェーハを載置して、該載置したシリコン単結晶ウェーハ上に単結晶薄膜を気相成長させる方法において、少なくとも、前記載置するシリコン単結晶ウェーハの外周領域のノッチの位置を中心角０度として、４０〜５０度、１３０〜１４０度、２２０〜２３０度、３１０〜３２０度の領域が、前記サセプタの前記側壁の前記傾斜側壁が形成されていない周縁に位置するように、前記シリコン単結晶ウェーハを載置して、気相成長させることを特徴とする気相成長方法。
2. 前記傾斜側壁の前記テーパ状又は曲線状の断面形状は、前記傾斜側壁の上端よりも下の深さ位置から前記ザグリ中心に向かって深さが増すように傾斜したものであることを特徴とする請求項１に記載の気相成長方法。
3. 前記傾斜側壁の前記テーパ状又は曲線状の断面形状の傾斜角が、２５〜６０度であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気相成長方法。
4. 前記側壁は、周縁に、前記傾斜側壁が回転対称に４か所形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の気相成長方法。
5. 前記底面の外周領域に、前記ザグリ中心に向かって深さが増すように傾斜したテーパ状の断面形状を含む基板支持面が形成され、前記底面の外周領域に囲まれた中央領域に、前記基板支持面よりも深さが深い凹状の中央面が形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の気相成長方法。

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