JP6424726B2 - サセプタ及びエピタキシャル成長装置 - Google Patents

サセプタ及びエピタキシャル成長装置 Download PDF

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Description

本発明は、エピタキシャル成長装置内でウェーハを載置するためのサセプタと、該サセプタを有するエピタキシャル成長装置に関する。
エピタキシャルウェーハは、半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させたものである。例えば、結晶の完全性がより要求される場合や抵抗率の異なる多層構造を必要とする場合などには、シリコンウェーハ上に単結晶シリコン薄膜を気相成長（エピタキシャル成長）させてエピタキシャルシリコンウェーハを製造する。
エピタキシャルウェーハの製造には、例えば枚葉式エピタキシャル成長装置を用いる。ここで、一般的な枚葉式エピタキシャル成長装置について、図１０を参照して説明する。図１０に示すように、エピタキシャル成長装置２００は、上部ドーム１１、下部ドーム１２及びドーム取付体１３を含むチャンバ１０を有し、該チャンバ１０がエピタキシャル膜形成室を区画する。チャンバ１０には、その側面の対向する位置に反応ガスの供給及び排出を行うガス供給口１５及びガス排出口１６が設けられる。一方、チャンバ１０内には、ウェーハＷが載置されるサセプタ２０が配置される。サセプタ２０は、下方からサセプタサポートシャフト５０により支持される。サセプタサポートシャフト５０は、主柱５２と、この主柱５２から放射状に等間隔に延びる３本のアーム５４（１本は図示せず）とを含み、アームの先端の３つの支持ピン５８（１つは図示せず）でサセプタ２０の裏面外周部を勘合支持する。また、サセプタ２０には３つの貫通孔（１つは図示せず）が形成され、３本のアーム５４にも貫通孔が１つずつ形成されている。これらアームの貫通孔及びサセプタの貫通孔には、リフトピン４４が挿通される。リフトピン４４の下端部は昇降シャフト６０に支持される。チャンバ１０内に搬入されたウェーハＷの支持、このウェーハＷのサセプタ２０上への載置、及び、気相成長後のエピタキシャルウェーハのチャンバ１０外への搬出の際には、昇降シャフト６０が昇降することで、リフトピン４４がアームの貫通孔及びサセプタの貫通孔と摺動しながら昇降し、その上端部でウェーハＷの昇降を行う。
このようなエピタキシャル成長装置では、リフトピンで直接ウェーハＷを支持し、持ち上げることになる。そのため、ウェーハＷの裏面のリフトピンが当接する部分には、リフトピンが上昇しながら当り、引き続きリフトピンの上端部の接触が維持される。そのため、当該部分に疵（ピンマーク）が発生するという問題があった。
これに対し特許文献１には、リフトピンで直接ウェーハを支持し、持ち上げるのではなく、サセプタの一部で直接ウェーハを持ち上げる技術が記載されている。すなわち、特許文献１の図５〜図８には、基台部２１と、この基台部の中心部に設けた中央凹部２２に収容された受載部２０とで構成されたサセプタ１９が記載されている。気相成長時には、基台部及び受載部が形成する周辺凹部２３にウェーハが収容され、ウェーハをチャンバの外に搬出する際には、受載部２０が上昇し、ウェーハを持ち上げる。
特開平１１−１６３１０２号公報
特許文献１の技術によれば、ウェーハを持ち上げる際に、ウェーハをリフトピンで局所的に支持することなく、サセプタの一部という面で支持するため、ウェーハの裏面にリフトピンに起因する疵を発生させることを抑制できる。しかしながら、特許文献１の技術には以下のような課題があることを本発明者らは新たに認識した。
すなわち、受載部を基台部に嵌め合うためには、受載部が基台部に収容されている状態（気相成長時）で、受載部と基台部との間に隙間が生じることを避けることはできない。気相成長時ウェーハには、加熱されたサセプタから熱が伝わるが、この隙間部分の直上のウェーハ部分には、ウェーハのその他の部分よりも、サセプタからの熱が伝わりにくくなり、その結果、エピタキシャル膜も成長速度も遅くなる。このように、受載部と基台部との間に生じる隙間は、気相成長時にウェーハの面内温度分布を不均一にし、その結果、気相成長されるエピタキシャル膜の面内膜厚分布を不均一にする。昨今のエピタキシャルウェーハには、エピタキシャル膜の面内膜厚分布の均一性が高いレベルで求められているため、気相成長時のウェーハの面内温度分布をより均一にすることが必要である。
そこで本発明は、上記課題に鑑み、ウェーハの裏面にリフトピンに起因する疵を発生させず、かつ、ウェーハの面内温度分布の不均一を抑制することが可能なサセプタ及びエピタキシャル成長装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）エピタキシャル成長装置内でウェーハを載置するためのサセプタであって、
前記サセプタのおもて面には、前記ウェーハが載置される座ぐり部が形成され、
前記サセプタは、サセプタ本体と、該サセプタ本体のおもて面の中心部に設けられた凹部に載置された盤状部材とを有し、
前記座ぐり部の底面が、前記盤状部材のおもて面と、前記凹部の周囲に位置する、前記サセプタ本体のおもて面の一部とで構成され、
前記サセプタ本体には、前記盤状部材の裏面を支持して前記盤状部材を昇降させるリフトピンを挿通するための貫通孔が設けられ、
前記ウェーハを前記座ぐり部に載置する載、及び、前記ウェーハを前記座ぐり部から搬出する際に、前記リフトピンにより上昇される前記盤状部材のおもて面が、前記ウェーハの裏面の少なくとも中心部を面接触で支持する支持面として機能し、
前記盤状部材が前記凹部に載置された状態での、前記盤状部材と前記サセプタ本体との離間空間が、前記サセプタのおもて面から裏面に向かうほど、前記盤状部材の中心側に入り込むことを特徴とするサセプタ。
（２）前記盤状部材の周縁部及び前記サセプタ本体の前記凹部の周縁部が、前記サセプタのおもて面から裏面に向かうほど前記盤状部材の中心側に入り込む傾斜面を有する、上記（１）に記載のサセプタ。
（３）前記サセプタ本体の前記凹部の周縁部が段差部を有し、
前記盤状部材は、第１半径ｒ１の第１部分と、該第１部分の上でｒ１よりも大きい第２半径ｒ２の第２部分とを有し、
前記段差部が、前記第２部分の周縁部を支持する上記（１）に記載のサセプタ。
（４）前記リフトピンが前記盤状部材に固定されている上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のサセプタ。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のサセプタと、
前記リフトピンの下端部を支持して前記リフトピンを昇降させる昇降機構と、
を有するエピタキシャル成長装置。
本発明のサセプタ及びエピタキシャル成長装置は、ウェーハの裏面にリフトピンに起因する疵を発生させず、かつ、ウェーハの面内温度分布の不均一を抑制することが可能である。
本発明の一実施形態によるサセプタ２０の模式図であり、（Ａ）はウェーハを載置していない状態、（Ｂ）は、（Ａ）の座ぐり部２１にウェーハＷを載置した状態、（Ｃ）は、盤状部材４０でウェーハＷを持ち上げた状態を示す。 （Ａ）は、図１のサセプタ２０におけるサセプタ本体３０の上面図であり、（Ｂ）は、図１のサセプタ２０における盤状部材４０の上面図である。 （Ａ）は、図１のサセプタ２０（サセプタ本体の凹部に盤状部材が載置された状態）の上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のI−I断面図である。 （Ａ）は、本発明の他の実施形態によるサセプタ（サセプタ本体の凹部に盤状部材が載置された状態）の上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のII−II断面図である。 （Ａ）は、本発明のさらに他の実施形態によるサセプタ（サセプタ本体の凹部に盤状部材が載置された状態）の上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のIII−III断面図である。 （Ａ）は、比較例によるサセプタ（サセプタ本体の凹部に盤状部材が載置された状態）の上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のIV−IV断面図である。 （Ａ）は、サセプタサポートシャフト３０の分解斜視図であり、（Ｂ）は、昇降シャフト５０の分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるエピタキシャル成長装置１００の模式図であり、ウェーハＷがサセプタに載置された状態（気相成長時）を示す。 本発明の一実施形態によるエピタキシャル成長装置１００の模式図であり、盤状部材４０がウェーハＷを持ち上げた状態を示す。 従来のエピタキシャル成長装置２００の模式図であり、リフトピン４０がサセプタ２０に対して下降した状態（気相成長時）を示す。 ウェーハの面内温度分布を示すグラフであり、（Ａ）は比較例と発明例１、（Ｂ）は比較例と発明例２とを対比するものである。
図８及び図９を参照して、本発明の一実施形態によるエピタキシャル成長装置１００を説明する。また、図１〜３を参照して、このエピタキシャル成長装置１００に含まれる、本発明の一実施形態によるサセプタ２０を説明する。
（エピタキシャル成長装置）
図８及び図９に示すエピタキシャル成長装置１００は、チャンバ１０と、加熱ランプ１４と、図１及び図２にも示すサセプタ２０と、図７（Ａ）にも示すサセプタサポートシャフト５０と、図７（Ｂ）にも示す昇降シャフト６０とを有する。
（チャンバ）
チャンバ１０は、上部ドーム１１、下部ドーム１２及びドーム取付体１３を含み、このチャンバ１０がエピタキシャル膜形成室を区画する。チャンバ１０には、その側面の対向する位置に反応ガスの供給及び排出を行うガス供給口１５及びガス排出口１６が設けられる。
（加熱ランプ）
加熱ランプ１４は、チャンバ１０の上側領域および下側領域に配置され、一般に、昇降温速度が速く、温度制御性に優れた、ハロゲンランプや赤外ランプが用いられる。
（サセプタの主要な構成）
図１及び図２を参照して、サセプタ２０の主要な構成を説明する。サセプタ２０は、チャンバ１０の内部でウェーハＷを載置するための円盤状の部材である。サセプタ２０は、カーボングラファイト（黒鉛）を母材とし、その表面を炭化ケイ素でコーティングしたものを使用することができる。図１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、サセプタ２０のおもて面には、ウェーハＷが載置される座ぐり部２１が形成されている。座ぐり部２１の開口端における直径は、ウェーハＷの直径を考慮して適宜設定すればよく、通常、ウェーハＷの直径よりも１．０〜２．０ｍｍ程度大きくする。
図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、サセプタ２０は、サセプタ本体３０と、このサセプタ本体のおもて面の中心部に設けられた凹部３１に載置された盤状部材４０とを有する。
図１（Ａ）〜（Ｃ）及び図２（Ａ）を参照して、サセプタ本体３０のおもて面は、おもて面最外周部３２と、ウェーハ支持面３２Ａと、縦壁面３２Ｂと、おもて面中間部３３と、傾斜面３４と、おもて面中心部３５とを含む。おもて面最外周部３２は、図１（Ａ）に示す座ぐり部２１の周囲に位置する。ウェーハ支持面３２Ａは、おもて面最外周部３２の内側に位置し、ウェーハＷの裏面周縁部を線接触で支持する、座ぐり部の一部を構成する傾斜面である。縦壁面３２Ｂは、ウェーハ支持面３２Ａの内周端から連続する、座ぐり部の一部を構成する壁面である。おもて面中間部３３は、縦壁面３２Ｂから連続し、座ぐり部２１の底面の一部を構成する。おもて面中心部３５は、おもて面中間部３３の内側に位置し、凹部３１の底面を構成する。傾斜面３４は、後述する本実施形態の特徴部であり、おもて面中間部３３とおもて面中心部３５との間に位置する。サセプタ本体３０には、同心円状に１２０°等間隔で位置し、おもて面中心部３５及び裏面を鉛直方向に貫通する３つの貫通孔３６が設けられている。３つの貫通孔３６には、後述するリフトピン４４が挿通される。
図１（Ａ）〜（Ｃ）及び図２（Ｂ）を参照して、盤状部材４０は、おもて面４１及び裏面４２を有し、必要最小限の隙間（クリアランス）をもって凹部３１に載置される円盤状の部材である。図１（Ａ）に示すように、おもて面４１は座ぐり部２１の底面の一部を構成し、裏面４２はサセプタ本体のおもて面中心部３５（凹部の底面）に接触、支持される。おもて面４１及び裏面４２を接続する周縁部は傾斜面４３となっており、これは後述する本実施形態の特徴部である。裏面４２からは、３本のリフトピン４４が延びている。３本のリフトピン４４は、サセプタ本体に設けられた３つの貫通孔３６にそれぞれ挿通される。リフトピン４４は、後述の昇降シャフト６０によって鉛直方向上下に昇降されることにより、盤状部材の裏面４２を支持しながら、盤状部材４０をサセプタ本体３０に対して着脱させることができる。この動作については後述する。リフトピン４４は、盤状部材の裏面４２の中心から裏面の半径の５０％以上離れた領域に位置することが好ましい。本実施形態においてリフトピン４４は、盤状部材４０に固定されているが、リフトピン４４は、盤状部材４０に固定されていなくても構わない。
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、座ぐり部２１の底面が、盤状部材のおもて面４１と、凹部３１の周囲に位置する、サセプタ本体のおもて面の一部（具体的には、おもて面中間部３３）とで構成される。すなわち、盤状部材４０が凹部３１に載置され、ウェーハＷが座ぐり部２１に載置されている状態において、座ぐり部２１の表面のうち盤状部材のおもて面４１と、サセプタ本体のおもて面中間部３３とが、ウェーハＷの裏面と離間しつつ対向する。
一方で、図１（Ｃ）に示すように、ウェーハＷを座ぐり部２１に載置する際、及び、ウェーハＷを座ぐり部２１から搬出する（つまり、ウェーハＷを搬送する）際には、サセプタ本体３０及び盤状部材４０が鉛直方向に離間して、リフトピン４４により上昇される盤状部材のおもて面４１が、ウェーハＷの裏面の少なくとも中心部を面接触で支持する支持面として機能する。そのため、ウェーハＷの裏面にリフトピンに起因する疵の発生を抑制できる。
ここで本明細書において「ウェーハの裏面の中心部」とは、ウェーハの裏面において、ウェーハ中心からウェーハ半径の５０％以下離れた領域を意味するものとする。すなわち、本実施形態では、サセプタ本体３０のおもて面視で、凹部２１の中心と第２凹部３１の中心とは一致し、つまり、第２凹部３１は凹部２１から偏心せずに位置している。そして、盤状部材のおもて面４１の半径は、ウェーハ半径の５０％以上とする。
一方で、盤状部材のおもて面４１の半径は、ウェーハ半径の９０％以下とすることが好ましい。盤状部材４０に支持されたウェーハＷは、図２（Ｂ）に示す方向から挿入されるコの字型の搬送ブレード７０のウェーハ支持部７２によってウェーハＷの裏面外周部を支持され、チャンバの外に搬送される。おもて面４１の半径がウェーハ半径の９０％を超えると、搬送ブレード７０によるウェーハＷの支持が行いにくいからである。
盤状部材４０の表面部又は盤状部材４０の全体は、柔らかい材料（グラッシーカーボン）からなるものとすることが好ましい。ウェーハＷの裏面を面接触支持する際の傷発生を抑制できるからである。
また、サセプタ本体の凹部３１の底部と盤状部材４０とを孔あき構造とすることも好ましい。ウェーハＷの裏面への水素ガス回り込みを促進させて、ウェーハ裏面でのハロー（くもり）発生を抑制できるからである。
（サセプタサポートシャフト）
図７（Ａ）を参照して、サセプタサポートシャフト５０は、チャンバ１０内でサセプタ２０を下方から支持するものであり、主柱５２と、３本のアーム５４と、３本の支持ピン５８とを有する。主柱５２は、サセプタの中心とほぼ同軸上に配置される。３本のアーム５４は、主柱５２からサセプタ２０の周縁部下方に放射状に延び、それぞれ鉛直方向に貫通する貫通孔５６を有する。なお、本明細書において「サセプタの周縁部」とは、サセプタ中心からサセプタ半径の８０％以上外側の領域を意味する。支持ピン５８は、３本のアーム５４の先端にそれぞれ設けられ、サセプタ２０を直接支持する。すなわち、支持ピン５８は、サセプタの裏面周縁部を支持する。３つの貫通孔５６には、３本のリフトピン４４がそれぞれ挿通される。サセプタサポートシャフト５０は、石英で構成することが望ましく、特に合成石英で構成することが望ましい。ただし、支持ピン５８の先端部分は、サセプタ２０と同じ炭化ケイ素で構成することが好ましい。
（昇降シャフト）
図７（Ｂ）に示すように、昇降機構としての昇降シャフト６０は、サセプタサポートシャフトの主柱５２を収容する中空を区画し、この主柱３２と回転軸を共有する主柱６２と、この主柱６２の先端で分岐する３本の支柱６４とを有し、これら支柱６４の先端部６６でリフトピン４４の下端部をそれぞれ支持する。昇降シャフト６０は石英で構成されることが好ましい。昇降シャフト６０が、サセプタサポートシャフトの主柱５２に沿って鉛直方向上下に動くことにより、リフトピン４４を昇降させることができる。
（エピタキシャルウェーハの製造手順）
次に、チャンバ１０内へのウェーハＷの搬入、ウェーハＷへのエピタキシャル膜の気相成長、及び製造されたエピタキシャルウェーハのチャンバ１０外への搬出の一連の動作を、図８及び図９を適宜参照して説明する。
図２（Ｂ）に示した搬送ブレード７０に支持されてチャンバ１０内に搬入されたウェーハＷは、リフトピン４４によって持ち上げられた盤状部材４０のおもて面４１に一旦載置される。リフトピン４４の上昇移動は、これらの下端部を支持する昇降シャフト６０の上昇移動を介して行う。
次いで、サセプタサポートシャフト５０を上昇させることで、サセプタ本体３０を盤状部材４０の位置まで移動し、ウェーハＷがサセプタ２０の座ぐり部２１に載置された状態とする。その後、加熱ランプ１４によりウェーハＷを１０００℃以上の温度に加熱する一方、ガス供給口１５からチャンバ１０内に反応ガスを供給して、所定の厚さのエピタキシャル膜を気相成長させて、エピタキシャルウェーハを製造する。気相成長中は、主柱５２を回転軸としてサセプタサポートシャフト５０を回転させることで、サセプタ２０及びその上のウェーハＷを回転させる。
その後、サセプタサポートシャフト５０を下降させることで、サセプタ本体３０を下降させる。この下降は、リフトピン４４が昇降シャフト６０に支持され、盤状部材４０がサセプタ本体３０から離間するまで行い、製造後のエピタキシャルウェーハを、リフトピン４４に支持された盤状部材４０のおもて面４１に支持しておく。そして、チャンバ１０内に搬送ブレード７０を導入し、リフトピン４４を下降して搬送ブレードのウェーハ支持部７２上にエピタキシャルウェーハを載置する。こうして、エピタキシャルウェーハを盤状部材４０から搬送ブレード７０に受け渡す。その後、搬送ブレード７０とともにエピタキシャルウェーハをチャンバ１０外へ搬出する。
（サセプタの特徴部分の構成）
ここで本発明の特徴的構成である、サセプタ本体３０と盤状部材４０との離間状態について詳細に説明する。
図３（Ａ），（Ｂ）を参照して、本実施形態のサセプタ２０において、盤状部材４０の周縁部は、サセプタのおもて面から裏面（つまり鉛直方向下方）に向かうほど盤状部材の中心側に入り込む傾斜面４３を有し、サセプタ本体３０の凹部の周縁部も、サセプタのおもて面から裏面に向かうほど盤状部材の中心側に入り込む傾斜面３４を有する。このため、盤状部材４０が凹部に載置された状態での、盤状部材４０とサセプタ本体３０との離間空間（あるいは、盤状部材４０とサセプタ本体３０との水平方向の離間部の位置）は、サセプタのおもて面から裏面（つまり、鉛直方向下方）に向かうほど、盤状部材の中心側に入り込んでいる。
このような構成を採用することの技術的意義を、比較例を示す図６（Ａ），（Ｂ）と対比して説明する。図６では、盤状部材４０の周縁部は鉛直面４９となっており、サセプタ本体３０の凹部の周縁部も鉛直面３９となっている。このため、盤状部材４０とサセプタ本体３０との離間空間は、鉛直方向にストレートに延在し、当該離間空間（隙間）がウェーハＷの直下に大きく存在する。この隙間は、盤状部材４０を凹部３１に収容するために必要な最小限の間隔（例えば０．５〜１．０ｍｍ程度）にしたとしても、気相成長時にウェーハＷの面内温度分布を不均一にし、その結果、気相成長されるエピタキシャル膜の面内膜厚分布を不均一にする。
これに対し図３に示す本実施形態では、盤状部材４０とサセプタ本体３０との離間空間が、鉛直方向下方に向かうほど、盤状部材の中心側に入り込んでいる。このため、ウェーハＷの直下に位置する隙間の大きさを、図６に比べて小さくすることができ、その結果、ウェーハＷの面内温度分布の不均一を抑制することができる。
なお、図３（Ａ）は、盤状部材４０がサセプタ本体３０に対して偏心せずに載置されており、つまり、盤状部材４０とサセプタ本体３０との隙間の間隔が周方向で一定である状態を示しており、図３（Ｂ）は、その状態でのサセプタ中心を含む鉛直方向断面図（I−I断面図）である。図６及び後述の図４，５も同様である。
ここで、盤状部材４０の厚さｔ１は、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とすることが好ましい。ウェーハＷの直下に位置する隙間の大きさを小さくする観点からは、厚さｔ１が小さい方が好ましいが、０．５ｍｍ未満となると強度が不足する可能性があるからである。また、厚さｔ１が３．０ｍｍを超えると、サセプタ本体３０の強度が得られにくくなるからである。
図３（Ｂ）を参照して、盤状部材のおもて面４１の半径ｒ４は、既述のとおり、ウェーハ半径の５０％以上とし、９０％以下とすることが好ましい。そして、盤状部材の裏面４２の半径ｒ３は、ｒ４よりも１．０〜５．０ｍｍ程度小さいことが好ましい。
傾斜面４３と傾斜面３４とは、傾斜角が等しいことが好ましく、その鉛直方向に対する傾斜角は３０〜４５度とすることが好ましい。
盤状部材４０の周縁部の形状、及び、サセプタ本体３０の凹部の周縁部の形状は、図３（Ｂ）に示したものに限定されず、盤状部材４０とサセプタ本体３０との離間空間が、鉛直方向下方に向かうほど、盤状部材の中心側に入り込むように設計すれば、本発明の効果を得ることができる。
図４（Ａ），（Ｂ）に他の実施形態を示す。この実施形態では、盤状部材４０の周縁部は、おもて面４１から連続する鉛直面４５Ａと、この鉛直面４５Ａから連続し、鉛直方向下方に向かうほど盤状部材の中心側に入り込む傾斜面４５Ｂとを有する。サセプタ本体３０の凹部の周縁部も、おもて面中間部３３から連続する鉛直面３７Ａと、この鉛直面３７Ａから連続し、鉛直方向下方に向かうほど盤状部材の中心側に入り込む傾斜面３７Ｂを有する。この場合でも、ウェーハＷの直下に位置する隙間の大きさを、図６に比べて小さくすることができ、その結果、ウェーハＷの面内温度分布の不均一を抑制することができる。また、図３（Ｂ）の場合、盤状部材４０の端部が尖っており、強度が不足する可能性があるが、図４（Ｂ）の場合、強度を損なうことがない。
鉛直面４５Ａ及び鉛直面３７Ａの高さは、盤状部材４０の厚さｔ１の２０〜５０％とすることが好ましい。２０％未満の場合、強度が不足する可能性があり、５０％を超えると、ウェーハＷの面内温度分布の不均一を抑制する効果が不十分となる可能性がある。
傾斜面４５Ｂと傾斜面３７Ｂとは、傾斜角が等しいことが好ましく、その鉛直方向に対する傾斜角は、図３（Ｂ）と同様に３０〜４５度とすることが好ましい。
図５（Ａ），（Ｂ）にさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、サセプタ本体３０の凹部の周縁部は、おもて面中心部３５から連続する第１鉛直面３８Ａと、この第１鉛直面３８Ａから連続する水平面３８Ｂと、この水平面３８Ｂから連続し、おもて面中間部３３へとつながる第２鉛直面３８Ｃとから形成される段差部を有する。一方、盤状部材４０は、第１半径ｒ１の第１部分４６と、この第１部分の上でｒ１よりも大きい第２半径ｒ２の第２部分４７とを有する。すなわち、盤状部材４０の周縁部は、第１部分の外周部である第１鉛直面４６Ａと、第２部分の外周部である第２鉛直面４７Ａと、これらの間に位置する水平面４８とからなる。そして、段差部が、第２部分の周縁部４７Ｂを支持している。つまり、水平面４８と水平面３８Ｂとは接触している。
この実施形態でも、盤状部材４０とサセプタ本体３０との離間空間は、鉛直方向下方に向かうほど、段階的に盤状部材の中心側に入り込むため、ウェーハＷの直下に位置する隙間の大きさを、図６に比べて小さくすることができ、その結果、ウェーハＷの面内温度分布の不均一を抑制することができる。
盤状部材の第２鉛直面４７Ａとサセプタ本体の第２鉛直面３８Ｃとは、高さが同じであることが好ましく、盤状部材４０の厚さｔ１の２０〜５０％程度とすることができる。また、盤状部材の第１鉛直面４６Ａとサセプタ本体の第１鉛直面３８Ａも、高さが同じであることが好ましい。
第２部分の半径ｒ２（つまり、盤状部材のおもて面４１の半径）は、既述のとおり、ウェーハ半径の５０％以上とし、９０％以下とすることが好ましい。そして、第１部分の半径ｒ１（つまり、盤状部材の裏面４２の半径）は、ｒ２よりも１．０〜５．０ｍｍ程度小さいことが好ましい。段差部（水平面３８Ｂ）の幅は、この（ｒ２−ｒ１）と等しくすることが好ましい。
（発明例１）
図１〜３に示すサセプタと、図８，９に示すエピタキシャル成長装置を用いて、上記した手順に従ってエピタキシャルシリコンウェーハを製造した。図３（Ｂ）において、半径ｒ３＝１２０ｍｍ、半径ｒ４＝１２３ｍｍ、厚さｔ１＝２．０ｍｍ、厚さｔ２＝２．３ｍｍ、隙間の間隔Ｇ＝１．０ｍｍとした。エピタキシャルウェーハの基板としては、ボロンドープされた直径３００ｍｍのシリコンウェーハを用いた。
（発明例２）
図５に示すサセプタを用いた以外は発明例１と同様にして、エピタキシャルシリコンウェーハを製造した。図５（Ｂ）において、半径ｒ１＝１２１ｍｍ、半径ｒ２＝１２３ｍｍ、厚さｔ１＝２．０ｍｍ、厚さｔ２＝２．３ｍｍ、隙間の間隔Ｇ＝１．０ｍｍとした。
（比較例）
図６に示すサセプタを用いた以外は発明例１と同様にして、エピタキシャルシリコンウェーハを製造した。図６（Ｂ）において、厚さｔ１＝２．０ｍｍ、厚さｔ２＝２．３ｍｍ、隙間の間隔Ｇ＝１．０ｍｍとした。盤状部材の半径は１２０ｍｍとした。
［気相成長条件］
エピタキシャルウェーハの製造は、シリコンウェーハをチャンバ内に導入し、既述の方法でサセプタ上に載置した。続いて、水素ガス雰囲気下で１１５０℃で水素ベークを行った後、１１５０℃にて、シリコンウェーハの表面にシリコンエピタキシャル膜を４μｍ成長させてエピタキシャルシリコンウェーハを得た。ここで、原料ソースガスとしてはトリクロロシランガスを用い、また、ドーパントガスとしてジボランガス、キャリアガスとして水素ガスを用いた。その後、既述の方法で、エピタキシャルシリコンウェーハをチャンバ外へ搬出した。
［裏面品質の評価］
発明例及び比較例で製造したエピタキシャルウェーハについて、表面検査装置（KLA-Tencor社製：Surfscan SP-2）を用いて、ＤＣＯモードで、リフトピンの位置に対応する裏面領域を観察し、レーザー反射の設定値以上の散乱強度を有する領域の面積（ピンマーク強度）を測定し、エピタキシャルウェーハ裏面のリフトピン起因の疵付きを評価した。その結果、比較例、発明例１，２とも０ｍｍ２であり、エピタキシャルウェーハの裏面にリフトピンに起因する疵は確認されなかった。
［ウェーハの面内温度分布の評価］
発明例及び比較例で製造したエピタキシャルウェーハについて、表面検査装置（KLA-Tencor社製：Surfscan SP-2）を用いてヘイズレベルを計測した。ヘイズレベルはウェーハ面内の温度に比例することが知られているため、この値からウェーハ面内の温度分布を算出比較した。結果を図１１に示す。
図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、比較例では、盤状部材とサセプタ本体との隙間が直下に位置するウェーハの外周部（ウェーハ中心から１２０ｍｍ離れた位置の周辺）において、ウェーハの温度が低くなり、ウェーハの面内温度分布が不均一になっている。これに対し、発明例１，２では、ウェーハの外周部での温度低下が抑制され、ウェーハの面内温度分布の不均一が抑制されている。
本発明のサセプタ及びエピタキシャル成長装置は、ウェーハの裏面にリフトピンに起因する疵を発生させず、かつ、ウェーハの面内温度分布の不均一を抑制することが可能であるため、エピタキシャルウェーハの製造に好適に適用できる。
１００ エピタキシャル成長装置
１０ チャンバ
１１ 上部ドーム
１２ 下部ドーム
１３ ドーム取付体
１４ 加熱ランプ
１５ ガス供給口
１６ ガス排出口
２０ サセプタ
２１ 座ぐり部
３０ サセプタ本体
３１ 凹部
３２ サセプタ本体のおもて面最外周部
３２Ａ ウェーハ支持面
３２Ｂ 縦壁面
３３ サセプタ本体のおもて面中間部
３４ 傾斜面
３５ サセプタ本体のおもて面中心部（凹部の底面）
３６ 貫通孔
３７Ａ 鉛直面
３７Ｂ 傾斜面
３８Ａ 第１鉛直面
３８Ｂ 水平面
３８Ｃ 第２鉛直面
４０ 盤状部材
４１ 盤状部材のおもて面
４２ 盤状部材の裏面
４３ 傾斜面
４４ リフトピン
４５Ａ 鉛直面
４５Ｂ 傾斜面
４６ 第１部分
４６Ａ 第１鉛直面
４７ 第２部分
４７Ａ 第２鉛直面
４７Ｂ 第２部分の周縁部
４８ 水平面
５０ サセプタサポートシャフト
５２ 主柱
５４ アーム
５６ 貫通孔
５８ 支持ピン
６０ 昇降シャフト
６２ 主柱
６４ 支柱
６６ 支柱の先端部
７０ ウェーハ搬送用ブレード
７２ ウェーハ支持部
Ｗ ウェーハ

Claims (5)

  1. エピタキシャル成長装置内でウェーハを載置するためのサセプタであって、
    前記サセプタのおもて面に、前記ウェーハが載置される座ぐり部が形成され、
    前記サセプタは、サセプタ本体と、盤状部材とを有し、
    前記サセプタ本体は、おもて面の中心部に、底面を有する凹部を有し、
    前記盤状部材は、前記凹部の底面に載置され、
    前記座ぐり部の底面が、前記盤状部材のおもて面と、前記凹部の周囲に位置する、前記サセプタ本体のおもて面の一部とで構成され、
    前記サセプタ本体の前記凹部の底面には、前記盤状部材の裏面を支持して前記盤状部材を昇降させるリフトピンを挿通するための貫通孔が設けられ、
    前記ウェーハを前記座ぐり部に載置する際、及び、前記ウェーハを前記座ぐり部から搬出する際に、前記リフトピンにより上昇される前記盤状部材のおもて面が、前記ウェーハの裏面の少なくとも中心部を面接触で支持する支持面として機能し、
    前記盤状部材が前記凹部に載置された状態での、前記盤状部材と前記サセプタ本体との離間空間が、前記サセプタのおもて面から裏面に向かうほど、前記盤状部材の中心側に入り込むことを特徴とするサセプタ。
  2. 前記盤状部材の周縁部及び前記サセプタ本体の前記凹部の周縁部が、前記サセプタのおもて面から裏面に向かうほど前記盤状部材の中心側に入り込む傾斜面を有する、請求項１に記載のサセプタ。
  3. 前記サセプタ本体の前記凹部の周縁部が段差部を有し、
    前記盤状部材は、第１半径ｒ１の第１部分と、該第１部分の上でｒ１よりも大きい第２半径ｒ２の第２部分とを有し、
    前記段差部が、前記第２部分の周縁部を支持する請求項１に記載のサセプタ。
  4. 前記リフトピンが前記盤状部材に固定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のサセプタ。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のサセプタと、
    前記リフトピンの下端部を支持して前記リフトピンを昇降させる昇降機構と、
    を有するエピタキシャル成長装置。
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