JP5999807B2 - サセプタ - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造などに用いられるサセプタであって、サセプタ表面に最も多数のザグリが配置された最密充填配置構造のサセプタに関するものである。

例えば、ＬＥＤチップの製造工程においてサファイア基板上への化合物成長やＳｉデバイス製造工程のＳｉウェーハ基板へのＳｉエピタキシャル成長時に使用されるサセプタには、各ウェーハを載置するザグリが備えられている。これらサセプタのザグリ配置は同心円状に配置される場合が多かった。しかし、このような同心円状のザグリ配置では無駄な空間が多く、そのため１回の処理でコーティング処理できる基板の個数が充分でなく、処理の効率化が悪かった。
また、サセプタ本体の表面に基板に覆われていない空き部分が多いと、サセプタ本体の表面に吹き付けられるガスの流れに対して抵抗力として作用するため、ガスの流れが乱され、各基板の厚みの均一な成長を阻害する要因となり、品質の低下を招き、歩留まりが低下することになる。

そこで、同心六角形状に配置した蜂の巣状パターンが提案されている（以下の特許文献１参照）。このような配置は最密充填配置であり、無駄な空間を可及的に低減することができる。

特表２０１０−５２８４６６号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示の最密充填配置では、六角形状の配置となるため、サセプタ表面の外周部に無駄な空間が生じることなり、サセプタ表面の外周部において、最密充填配置が得られていないという問題がある。さらに、本来、サセプタ表面の外周部は最も多くの基板を配置できることから、この部分において無駄な空間が多く存在することは、品質低下とされる基板が多数存在することになる恐れがあり、好ましくない。

本発明は、上記の実情を鑑みて考え出されたものである。その目的は、蜂の巣状パターン構造の最密充填配置された複数のザグリ列の外周部に配置された最外周ザグリ列のザグリの配置態様を変更することにより、最外周部に無駄な空間を極力なくして最も多くのザグリを配置したサセプタを提供することである。

上記目的を達成するため本発明は、円形の表面に同一直径の多数の円形状のザグリを配置すると共に、これら多数のザグリは、最密充填配置された複数のザグリ列と、これら複数のザグリ列の外周部に配置された最外周ザグリ列とから構成されているサセプタであって、前記最密充填配置は、円形表面の中心部に１つのザグリを配置し、この中心部に位置するザグリの外周側にＮ（Ｎは１以上の任意の整数）個の同心正六角形状のザグリ列が配置されており、各ザグリ列において、ザグリ列を構成する各ザグリは隣り合うザグリと実質的に点接触しており、且つ、これらＮ個のザグリ列のうち最も内周側に位置する第１番目のザグリ列を構成する各ザグリは前記中心部に位置するザグリと実質的に点接触しており、更に、同心正六角形状のザグリ列の個数Ｎが２以上の場合には、これら複数のザグリ列のうち前記第１番目のザグリ列より外周側の第Ｅ（Ｅは、２≦Ｅ≦Ｎの任意の整数）番目のザグリ列においては、当該ザグリ列を構成する各ザグリは、当該ザグリ列の内周側の第（Ｅ−１）番目のザグリ列を構成する各ザグリと実質的に点接触した構成とされ、前記最外周ザグリ列は、前記最密充填配置を構成するＮ個のザグリ列のうちの第Ｎ番目のザグリ列の各頂点位置にあるザグリが、最外周ザグリ列を構成する２つのザグリにそれぞれ実質的に点接触しており、且つ、第Ｎ番目のザグリ列の隣り合う頂点位置のうちの一方の頂点位置に関連する前記２つのザグリと、他方の頂点位置に関連する前記２つのザグリとの間には、前記第Ｎ番目のザグリ列の各頂点間に配置されるザグリの個数と同数のザグリが介在配置されて構成されていることを要旨とする。

ここで、用語「実質的に点接触している」とは、点接触しているとみなすことができる程度に離れている（例えば百分の数ミリメートルだけ離れている）ことを意味する。
また、用語「第Ｎ番目のザグリ列の隣り合う頂点位置のうちの一方の頂点位置に関連する前記２つのザグリと、他方の頂点位置に関連する前記２つのザグリとの間」とは、サセプタ表面を正面から見た場合において、第Ｎ番目のザグリ列の左側頂点位置、中央頂点位置、右側頂点位置の３つの頂点位置に関して、左側頂点位置にあるザグリと実質的に点接触する最外周ザグリ列の２つのザグリのうち左側のザグリをＡ、右側のザグリをＢとし、中央頂点位置にあるザグリと実質的に点接触する最外周ザグリ列の２つのザグリのうち左側のザグリをＣ、右側のザグリをＤとし、右側頂点位置にあるザグリと実質的に点接触する最外周ザグリ列の２つのザグリのうち左側のザグリをＥ、右側のザグリをＦとした場合に、ザグリＢとザグリＣとの間、及び、ザグリＤとザグリＥとの間を意味する。
上記構成によれば、最外周部に無駄な空間を極力なくすことができ、最も多くのザグリを配置した最密充填配置のサセプタが実現できる。従って、このような構成のサセプタを備えた気相成長装置を用いることにより、１回の処理でより多くの基板の層の成長処理が可能となり、処理の効率化を図ることができる。
尚、本発明においては、最密充填配置を構成するＮ個のザグリ列のうちの第Ｎ番目のザグリ列の各頂点位置にあるザグリに実質的に点接触する最外周ザグリ列の２つのザグリは、相互に実質的に点接触していてもよく、また、離れていてもよい。

本発明において、前記第Ｎ番目のザグリ列の各頂点位置にあるザグリに実質的に点接触する最外周ザグリ列の２つのザグリは、相互に実質的に点接触しており、且つ、当該２つのザグリの中心を結ぶ線と、これら２つのザグリに実質的に点接触する前記第Ｎ番目のザグリ列の頂点に位置するザグリの中心とサセプタ表面中心部とを結ぶ線の延長線とが直交した配置態様となっているのが好ましい。このような構成であれば、同一個数のザグリを備えたサセプタのうちサセプタの径を最も小さくできるので、空き部分が少なく、最も効率の良い配置態様を実現できる。

本発明において、前記最外周ザグリ列が、前記同心正六角形状ザグリ列と同心の円形配置となっているのが好ましい。このような構成であれば、反応ガスはサセプタの中心部から外周部に亘って円滑に流れるので、最外周ザグリ列に配置される各基板の層の成長の均一性が保持され、品質を向上することができる。

本発明によれば、最外周部に無駄な空間を極力なくすことができ、最も多くのザグリを配置した最密充填配置のサセプタが実現できる。従って、このような構成のサセプタを備えた気相成長装置を用いることにより、１回の処理でより多くの基板の処理が可能となり、処理の効率化を図ることができる。

本発明に係るサセプタの平面図。 本発明に係るサセプタの一部拡大平面図。 図２のＸ−Ｘ矢視断面図。 最外周ザグリ列のザグリ配置態様を説明するための図。 最外周ザグリ列Ａ３がは正六角形状ザグリ列Ａ１、Ａ２と同心の円形配置となっていることを示す図。 同心正六角形状ザグリ列Ａ１と最外周ザグリ列Ａ２が配置されたサセプタを示す図。 同心正六角形状ザグリ列Ａ１〜Ａ３と最外周ザグリ列Ａ４が配置されたサセプタを示す図。 同心正六角形状ザグリ列Ａ１〜Ａ４と最外周ザグリ列Ａ５が配置されたサセプタを示す図。 最外周ザグリ列Ａ４の２つのザグリＭ（４），Ｍ（４）が離れた配置の場合の最外周ザグリ列Ａ４のザグリ配置態様を示す図。

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。

エピタキシャルウェーハの製造に用いられる気相成長装置は、例えば、複数枚の半導体ウェーハを同時にエピタキシャル成長させることが可能なミニバッチ炉と呼ばれる縦型式の気相成長装置である。この縦型の気相成長装置は、箱形形状のチャンバ、複数枚のウェーハを略水平に載置することができるサセプタ、原料ガスをチャンバ内に供給する原料ガス供給手段、キャリアガスをチャンバ内に供給するキャリアガス供給手段及びチャンバ内を加熱する加熱手段を備えている。この装置に設置される本発明に係るサセプタは図１に示されている。

図１は本発明に係るサセプタの平面図である。サセプタ１は円盤状である。このサセプタ１の円形の表面２には、同一直径の多数の円形状のザグリＭが規則的に配置されている。具体的に説明すると、最密充填配置された複数のザグリ列と、これら複数のザグリ列の外周部に配置された最外周ザグリ列とから構成されている。

最密充填配置された複数のザグリ列は、図１に示すように、いわゆる蜂の巣状パターンで構成されている。即ち、サセプタ本体２の中心部に１つのザグリＭ（０）（中心部のサグリを個別に示すときは参照符号Ｍ（０）で表す）を配置し、この中心部に位置するザグリＭ（０）の外周側にＮ（本実施の形態では２個）の同心正六角形状のザグリ列Ａ１，Ａ２が配置されている。ザグリ列Ａ１を構成する各ザグリＭ（１）（ザグリ列Ａ２を構成するザグリを個別に示すときは参照符号Ｍ（１）で表す）は、隣り合うザグリＭ（１）と実質的に点接触している。その他のザグリ列Ａ２もザグリ列Ａ１と同様の構成であり、ザグリ列Ａ２を構成する各ザグリＭ（２）（ザグリ列Ａ２を構成するザグリを個別に示すときは参照符号Ｍ（２）で表す）は、隣り合うザグリＭ（２）と実質的に点接触している。

ここで、本願明細書において「実質的に点接触している」とは、図２及び図３に示すようにザグリＭ同士を仕切る仕切り部３により点接触しているとみさすことできる程度に隔てられている（例えば百分の数ミリメートルだけ離れたている）ことを意味する。

また、ザグリ列Ａ１，Ａ２のうちの最も内周側に位置する第１番目のザグリ列Ａ１を構成する各ザグリＭ（１）は、中心部に位置するザグリＭ（０）と実質的に点接触している。更に、第２番目のザグリ列Ａ２を構成する各ザグリＭ（２）は、第１番目のザグリ列Ａ１を構成する各ザグリＭ（１）と実質的に点接触している。尚、Ｎ（Ｎは２以上の任意の整数）個の同心正六角形状のザグリ列Ａ１〜Ａｎが配置される場合について説明すれば、第１番目のザグリ列より外周側の第Ｅ（Ｅは、２≦Ｅ≦Ｎの任意の整数）番目のザグリ列において、当該第Ｅ番目のザグリ列を構成する各ザグリは、当該ザグリ列の内周側の第（Ｅ−１）番目のザグリ列を構成する各ザグリと実質的に点接触した構成とされている。

尚、ザグリ列Ａ１，Ａ２はサセプタ表面２の中心点を中心とした同心正六角形状であり、このことは、ザグリ列Ａ１，Ａ２のいずれについても、正六角形の頂点位置にザグリＭが配置され、且つ、ザグリ列Ａ１の一辺のザグリの個数が２で、ザグリ列Ａ２の一辺のザグリの個数が３というように、ザグリ列Ａの一辺を構成するザグリの個数が１つ内周側のザグリ列の一辺を構成するザグリの個数より１個分多い構成の同心正六角形状である。

上記の構成により、サセプタ表面２の中心部からザグリ列Ａ２までの範囲においては、ザグリの配置態様はいわゆる蜂の巣状パターンで構成され、最密充填配置された構造となっている。

（最外周ザグリ列の配置の態様）
最外周ザグリ列Ａ３は以下のような配置態様となっている。即ち、図１に示すように、ザグリ列Ａ２の各頂点に位置するザグリＭ（２）が、最外周ザグリ列Ａ３を構成する２つのザグリＭ（３），Ｍ（３）にそれぞれ実質的に点接触している。この２つのザグリＭ（３），Ｍ（３）は、相互に実質的に点接触しており、且つ、図４に示すように、２つのザグリＭ（３），Ｍ（３）の中心を結ぶ線Ｌ１と、これら２つのザグリＭ（３），Ｍ（３）に実質的に点接触するザグリ列Ａ２の頂点に位置するＭ（２）の中心点とサセプタ表面２の中心点とを結ぶ線の延長線Ｌ２とが直交した配置態様となっている。

ここで、ザグリ列Ａ２の各頂点Ｂ１〜Ｂ６のうち頂点Ｂ２に着目して説明する。頂点Ｂ２の左側頂点Ｂ１と、頂点Ｂ２の右側頂点Ｂ３の３つの頂点に関して、左側頂点Ｂ１に位置するザグリＭ（２）と実質的に点接触する最外周ザグリ列Ａ３の２つのザグリＭ（３）のうち左側のザグリをＭ（３）−Ａ、右側のザグリをＭ（３）−Ｂとし、中央頂点Ｂ２に位置するザグリザグリＭ（２）と実質的に点接触する最外周ザグリ列Ａ３の２つのザグリＭ（３）のうち左側のザグリをＭ（３）−Ｃ、右側のザグリをＭ（３）−Ｄとし、右側頂点Ｂ３に位置するザグリＭ（２）と実質的に点接触する最外周ザグリ列Ａ３の２つのザグリＭ（３）のうち左側のザグリをＭ（３）−Ｅ、右側のザグリをＭ（３）−Ｆとした場合に、ザグリＭ（３）−ＣとザグリＭ（３）−Ｂとの間には、ザグリ列Ａ２の頂点Ｂ２と頂点Ｂ１との間に配置されるザグリの個数（本実施の形態では１個）と同数のザグリが配置されており、ザグリＭ（３）−ＤとザグリＭ（３）−Ｅとの間には、ザグリ列Ａ２の頂点Ｂ２と頂点Ｂ３との間に配置されるザグリの個数（本実施の形態では１個）と同数のザグリが配置されている。そして、ザグリＭ（３）−Ｂ、ザグリＭ（３）−ＢとザグリＭ（３）−Ｃ間に介在するザグリＭ（３）と、ザグリＭ（３）−Ｃとは、それぞれ隣り合うザグリ同士と実質的に点接触している配置態様となっており、ザグリＭ（３）−Ｄ、ザグリＭ（３）−ＤとザグリＭ（３）−Ｅ間に介在するザグリＭ（３）とは、それぞれ隣り合うザグリ同士と実質的に点接触している配置態様となっている。

尚、上記の例では、頂点Ｂ２に着目して説明したが、その他のザグリ列Ａ２の各頂点Ｂ１、Ｂ２〜Ｂ６のそれぞれについても、その頂点に関連する最外周ザグリ列Ａ３の２つのザクリＭ（３）と、隣り合う頂点に関連する最外周ザグリ列Ａ３の２つのザクリＭ（３）との間には、ザグリ列Ａ２の当該頂点間に配置されるザグリの個数（本実施の形態では１個）と同数のザグリが配置されている。

尚、頂点に関連する最外周ザグリ列Ａ３の２つのザクリＭ（３），Ｍ（３）と、隣り合う頂点に関連する最外周ザグリ列Ａ３の２つのザクリＭ（３），Ｍ（３）との間に介在するザグリの介在の態様としては、図１に示すように直線状であってもよく、また、図５に示すように円弧状であってもよい。図５に示すよう円弧状の場合は、最外周ザグリ列Ａ３は正六角形状ザグリ列Ａ１、Ａ２と同心の円形配置となっている。

上記したような最外周ザグリ列の配置態様により、最も多くのザグリを配置した最密充填配置のサセプタが実現できる。従って、このような構成のサセプタを備えた気相成長装置を用いることにより、１回の処理でより多くの基板の処理が可能となり、処理の効率化を図ることができる。

特に、図５に示す最外周ザグリ列が円形配置となっている場合は、反応ガスはサセプタの中心部から外周部に亘って円滑に流れるので、最外周ザグリ列に配置される各基板の層の成長の均一性がより一層保持され、品質を向上することができる。

尚、上記実施の形態では、正六角形状ザグリ列Ａ１，Ａ２と最外周ザグリ列Ａ３が配置された構造のサセプタを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記実施の形態において示した配置態様を、同心正六角形状ザグリ列Ａ１〜Ａｎと最外周ザグリ列Ａｎ＋１が配置されたサセプタに広く適用することができる。同心正六角形状ザグリ列Ａ１と最外周ザグリ列Ａ２が配置されたサセプタを図６に示し、同心正六角形状ザグリ列Ａ１〜Ａ３と最外周ザグリ列Ａ４が配置されたサセプタを図７に示し、同心正六角形状ザグリ列Ａ１〜Ａ４と最外周ザグリ列Ａ５が配置されたサセプタを図８に示す。図６〜図８のいずれにおいても、最も多くのザグリを配置した最密充填配置のサセプタが実現されている。

（その他の事項）
上記実施の形態では、ザグリ列Ａ２の各頂点に位置するザグリＭ（２）に実質的に点接触する最外周ザグリ列Ａ３の２つのザグリＭ（３），Ｍ（３）は、互いに実質的に点接触した配置態様であったが、ザグリＭ（３）とザグリＭ（３）は、離れた配置態様であってよい。

図９を参照して説明する。ここで、図９は蜂の巣状パターンで構成されるザグリ列Ａ１〜Ａ３と最外周ザグリ列Ａ４とにより配置されたサセプタの一部を拡大して示す図である。この図９においては、最外周ザグリ列Ａ４の２つのザグリＭ（４），Ｍ（４）は、離れた配置態様である。この場合のザグリＭ（４）とザグリＭ（４）との間に介在するザグリは、一直線状又は円弧状に配置されず、一部のザグリが若干外方向側に突出した配置状態となる。しかし、このような配置態様であっても、最外周に最も多くのザグリを配置することができ、全体として、空き空間の少ない最密充填配置のサセプタを実現できることになる。

ここで、最外周ザグリ列の２つのザグリＭ（４），ザグリＭ（４）を離した配置態様の場合のサセプタの半径をＲ１とし、また、２つのザグリＭ（４），ザグリＭ（４）が相互に実質的に点接触しており且つ２つのザグリＭ（４），ザグリＭ（４）の中心を結ぶ線Ｌ１と、これら２つのザグリＭ（４），ザグリＭ（４）に実質的に点接触するザグリ列Ａ３の頂点に位置するＭ（３）の中心点とサセプタ表面２の中心点とを結ぶ線の延長線Ｌ２とが直交した配置態様となっている場合のサセプタの半径をＲ２とすると、半径Ｒ１は半径Ｒ２より若干大きくなる。従って、最外周ザグリ列の２つのザグリＭ（４），ザグリＭ（４）を離した配置態様の場合は、２つのザグリＭ（４），ザグリＭ（４）が相互に実質的に点接触している配置態様に比べて、空き部分は多くなる。逆に言えば、２つのザグリＭ（４），ザグリＭ（４）が相互に実質的に点接触している配置態様が最もサセプタの径を小さくでき、空き部分を少なくできるので、最も効率の良い配置態様である。

また、最外周ザグリ列の２つのザグリＭ（４），Ｍ（４）を離した配置態様の場合に、２つのザグリＭ（４），Ｍ（４）に実質的に点接触するザグリ列Ａ２の頂点に位置するザグリＭ（３）の中心点とサセプタ表面２の中心点とを結ぶ線の延長線Ｌ２に関して、線対称となる配置であってもよく、また、非対称となる配置、即ち、左側のザグリＭ（４）と延長線Ｌ２との間隔が、右側のザグリＭ（４）と延長線Ｌ２との間隔と異なる配置態様であってもよい。このような配置態様の場合、ザグリＭ（４）とザグリＭ（４）との間に介在するザグリは、一直線状又は円弧状に配置されず、一部のザグリが若干外方向側に突出した配置状態となるが、このような配置態様であっても、最外周に最も多くのザグリを配置することができ、全体として、空き空間の少ない最密充填配置のサセプタを実現できることになる点において変わりはない。

本発明は、半導体装置の製造などに用いられる気相成長用サセプタ等に適用される。

１： サセプタ
２： サセプタ表面
３：仕切り部
Ａ１〜Ａ５：ザグリ列
Ｍ：ザグリ
Ｍ（０）：中心部の位置するザグリ
Ｍ（１）：ザグリ列Ａ１を構成するザグリ
Ｍ（２）：ザグリ列Ａ２を構成するザグリ
Ｍ（３）：ザグリ列Ａ３を構成するザグリ
Ｍ（４）：ザグリ列Ａ４を構成するザグリ
Ｍ（５）：ザグリ列Ａ５を構成するザグリ

Claims (3)

1. 円形の表面に同一直径の多数の円形状のザグリを配置すると共に、これら多数のザグリは、最密充填配置された複数のザグリ列と、これら複数のザグリ列の外周部に配置された最外周ザグリ列とから構成されているサセプタであって、
   前記最密充填配置は、円形表面の中心部に１つのザグリを配置し、この中心部に位置するザグリの外周側にＮ（Ｎは１以上の任意の整数）個の同心正六角形状のザグリ列が配置されており、各ザグリ列において、ザグリ列を構成する各ザグリは隣り合うザグリと実質的に点接触しており、且つ、これらＮ個のザグリ列のうち最も内周側に位置する第１番目のザグリ列を構成する各ザグリは前記中心部に位置するザグリと実質的に点接触しており、更に、同心正六角形状のザグリ列の個数Ｎが２以上の場合には、これら複数のザグリ列のうち前記第１番目のザグリ列より外周側の第Ｅ（Ｅは、２≦Ｅ≦Ｎの任意の整数）番目のザグリ列においては、当該ザグリ列を構成する各ザグリは、当該ザグリ列の内周側の第（Ｅ−１）番目のザグリ列を構成する各ザグリと実質的に点接触した構成とされ、
   前記最外周ザグリ列は、前記最密充填配置を構成するＮ個のザグリ列のうちの第Ｎ番目のザグリ列の各頂点位置にあるザグリが、最外周ザグリ列を構成する２つのザグリにそれぞれ実質的に点接触しており、且つ、第Ｎ番目のザグリ列の隣り合う頂点位置のうちの一方の頂点位置に関連する前記２つのザグリと、他方の頂点位置に関連する前記２つのザグリとの間には、前記第Ｎ番目のザグリ列の各頂点間に配置されるザグリの個数と同数のザグリが介在配置されて構成されていることを特徴とするサセプタ。
2. 前記第Ｎ番目のザグリ列の各頂点位置にあるザグリに実質的に点接触する最外周ザグリ列の２つのザグリは、相互に実質的に点接触しており、且つ、当該２つのザグリの中心を結ぶ線と、これら２つのザグリに実質的に点接触する前記第Ｎ番目のザグリ列の頂点位置にあるザグリの中心とサセプタ表面中心部とを結ぶ線の延長線とが、直交した配置態様となっている請求項１記載のサセプタ。
3. 前記最外周ザグリ列が、前記同心正六角形状ザグリ列と同心の円形配置となっている請求項２記載のサセプタ。
   

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