JP7400461B2 - サセプタ - Google Patents

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Description

本発明は、サセプタに関する。
従来、半導体等の円盤状ウエハの表面に、エピタキシャル成長によりエピタキシャル膜などの被膜を形成する工程において、成膜装置内に設けたサセプタに円盤状ウエハを載置した状態で、円盤状ウエハを加熱処理することが行われている。
ここで、平坦なサセプタの面に、同じく平坦な円盤状ウエハを載置すると、サセプタと円盤状ウエハとの間に気体が挟み込まれ、円盤状ウエハが横滑りしてしまう場合があった。また、成膜時に円盤状ウエハが変形すると、サセプタと円盤状ウエハが不特定の位置で接触し、この接触によって円盤状ウエハからパーティクル（粒子）が発生しエピタキシャル成長が阻害されたり、円盤状ウエハの裏面に傷やはん点状の跡が形成されることがあった。
これを防ぐため、特許文献１では、円盤状ウエハである半導体ウエハを支持する少なくとも３つの支持部を備えるサセプタが提案されている。
特開平７－５８０３９号公報
しかしながら、このようなサセプタを用いても、エピタキシャル成長による成膜後の円盤状ウエハの裏面にはサセプタとの接触痕が生じ、これがその後の円盤状ウエハの加工工程やフォトリソグラフィプロセスでのフォーカス合わせに際して、不良品発生の原因となっていた。
本発明は、エピタキシャル成長による成膜後の円盤状ウエハの裏面にサセプタとの接触痕が生じることを防止して、円盤状ウエハを良好な状態に保つことができるサセプタを提供することを目的とする。
（１） 円盤状ウエハの表面処理に用いられるサセプタであって、前記サセプタは前記円盤状ウエハの裏面に接触してこれを支持する少なくとも３つの支持部を有し、前記支持部は前記サセプタの凸領域に設けられたものあり、前記凸領域の面積に対する前記支持部の面積の比率が、前記円盤状ウエハに平行な平面視で、１０％以下であることを特徴とする。
（２） 前記支持部は、前記円盤状ウエハの外周部を等間隔に支持するものであり、前記凸領域は前記外周部に沿って前記サセプタに帯状に設けられていることを特徴とする。
（３） 前記凸領域の高さが１ｍｍ～３ｍｍの範囲内であり、前記支持部の高さが０．１ｍｍ～２ｍｍの範囲内であることを特徴とする。
（４） 前記支持部の幅が１ｍｍ～５ｍｍの範囲内であることを特徴とする。
本開示のサセプタによれば、エピタキシャル成長による成膜後の円盤状ウエハの裏面にサセプタとの接触痕が生じることを防ぐことができる。
本実施形態のサセプタを上面から見た平面模式図 本実施形態のサセプタの上に円盤状ウエハを載置した状態における断面模式図 本実施形態の変形例のサセプタの上に円盤状ウエハを載置した状態における断面模式図 実施例における円盤状ウエハの裏面の接触部の光学顕微鏡写真 比較例における円盤状ウエハの裏面の接触部の光学顕微鏡写真
以下、本発明のサセプタについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。このため、各構成要素の寸法比率などは、実際とは異なっていることがある。また、以下の説明において例示される材質、寸法等は一例ある。したがって、本発明は、以下に示す実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要件を変更しない範囲で適宜変更して実施できる。
（サセプタ）
図１、２を用いて本実施形態のサセプタを説明する。本実施形態におけるサセプタは、半導体等の円盤状ウエハを支持するサセプタであり、例えば、サセプタの上にＳｉＣ基板を載置し、載置されたＳｉＣ基板の上に、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜し、ＳｉＣエピタキシャルウエハを製造する際に用いられる。
図１は本実施形態のサセプタをウエハ面に対して垂直方向（上面）から見た平面模式図であり、図２は図１に示したサセプタにおいて、一点鎖線１Ａ－１Ｂに沿って切断した断面模式図で、サセプタに円盤状ウエハを載置した状態の図ある。
本実施形態におけるサセプタ１は、例えば成膜装置内に設置して、円盤状ウエハ２の表面処理等に用いられるサセプタであって、円盤状ウエハ２の裏面に接触してこれを支持する少なくとも３つの支持部３を有し、この支持部３はサセプタ１の凸領域４に設けられたものあり、この凸領域４の面積に対する支持部３の全ての面積の比率が、円盤状ウエハ２に平行な平面視で、１０％以下であることを特徴とする。
尚、図１、図２に示されるものは、支持部３を上に凸の球面としている形状のものであるが、本実施形態のサセプタは、図３に示されるように、支持部３の形状は、直方体や円柱状としてもよい。
このような構造のサセプタ１を用いることにより、成膜後の円盤状ウエハ２の裏面にサセプタ１との接触痕が生じることを防止して、円盤状ウエハ２の裏面を良好な状態に保つことができる。
例えば、従来の構造のサセプタを用いて、表面にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜した場合、円盤状ウエハの裏面には接触痕が生じる場合がある。このように、円盤状ウエハの裏面に生じる接触痕は、サセプタの支持部からの伝熱で、円盤状ウエハが局部的に加熱され、その熱によって円盤状ウエハの一部が昇華し生じたものと考えられる。
本実施形態のサセプタ１の支持部３は凸領域４に設けられている。そのため、円盤状ウエハ２の裏面は支持部３からの伝熱に加え、凸領域４からの輻射熱によって加熱されることとなる。即ち、円盤状ウエハ２の裏面の、支持部３との接触部周辺も凸領域４からの輻射熱で加熱されることとなる。そして、この凸領域４の面積に対する支持部３の全ての面積の比率が、円盤状ウエハ２に平行な平面視で、１０％以下とわずかであるため、接触部の温度勾配は緩和され、ウエア裏面の局部的な昇華が緩和される。これにより、成膜後の円盤状ウエハ２の裏面を良好な状態に保つことができる。
本実施形態のサセプタ１では、円盤状ウエハ２の面積に対する凸領域４の面積の比率を、円盤状ウエハ２に平行な平面視で、５％～３０％の範囲内とするのが好ましい。このような構造のサセプタを用いることにより、成膜後の円盤状ウエハ２の裏面にサセプタとの接触痕が生じることを防止して、円盤状ウエハ２の裏面を良好な状態に保つことができる。
本実施形態のサセプタ１では、円盤状ウエハ２を支持可能であれば、支持部３をサセプタ１の上面のどこに設けてもよいが、図１に示すように、支持部３を、円盤状ウエハ２の外周部を等間隔に支持するものとし、凸領域４は円盤状ウエハ２の外周部に沿って帯状（輪環状）に設けるのが好ましい。図１では、支持部３を３カ所に設け、各支持部３をサセプタ１の中心からの角度Ｃが１２０度で等間隔としているが、支持部３を３カ所より多くすれば、サセプタ１による円盤状ウエハ２の保持はより安定する。
このような構造のサセプタ１を用いることにより、円盤状ウエハ２を安定的に保持し、成膜後の円盤状ウエハ２の裏面にサセプタ１との接触痕が生じることを防止して、円盤状ウエハ２の裏面を良好な状態に保つことができる。
即ち、本実施形態におけるサセプタ１は、円盤状ウエハ２が載置される領域の内側において、円盤状ウエハ２側に凸となる輪環状の凸領域４が設けられており、更に、凸領域４には、円盤状ウエハ２側に凸となる等間隔に配置された３つの支持部３が設けられている。円盤状ウエハ２は、サセプタ１に設けられた３つの支持部３の上に載置されている。
本実施形態のサセプタ１では、標準的な直径３インチから６インチ程度の円盤状ウエハ２を用いた場合は、凸領域４の高さを１ｍｍ～３ｍｍの範囲内とし、支持部３の高さを０．１ｍｍ～２ｍｍの範囲内とするのが好ましい。
このような構造のサセプタを用いることにより、成膜後の円盤状ウエハ２の裏面にサセプタとの接触痕が生じることを防止して、円盤状ウエハ２の裏面を良好な状態に保つことができる。
本実施形態のサセプタ１では、図１に示す輪環状の凸領域４を用いた場合、その幅を１ｍｍ～５ｍｍの範囲内とするのが好ましい。図１では凸領域４を輪環状としているが、これを複数個所で分断した連続しない帯状とし、その帯状部に支持部３を設けてもよい。
このような構造のサセプタを用いることにより、成膜後の円盤状ウエハ２の裏面にサセプタとの接触痕が生じることを防止して、円盤状ウエハ２の裏面を良好な状態に保つことができる。
本実施形態におけるサセプタ１は、成長温度が１０００℃～１８００℃の範囲内、３００Ｔｏｒｒ以下の減圧雰囲気で用いられる、成長速度を２～１００μｍ／時とした、ＳｉＣウエハを用いたエピタキシャル成長に好適に用いることができる。
（実施例）
図１及び図２に示されるような直径１１０ｍｍの円盤状のサセプタを成膜装置内に設置した。サセプタのウエハ載置面には、外径１００ｍｍ、内径９８ｍｍの輪環状で高さ２．５ｍｍの凸部設けた。さらに、その凸部の上に、縦横２ｍｍ、高さ０．３ｍｍの支持部を、サセプタの中央からの角度を１２０度間隔として３カ所に設けた。
このサセプタの上に、円盤状ウエハである直径１００ｍｍのＳｉＣウエハを載置して、エピタキシャル膜の成膜を行った。
原料ガスとしてシラン系ガス、プロパンを供給しながら、０．５時間のエピタキシャル成長によるエピタキシャル膜の成膜を行った。
成膜後、ＳｉＣウエハを取り出し、裏面を確認したところ、サセプタの支持部との接触部における昇華量は１０μｍ未満であった。図４にＳｉＣウエハの裏面の接触部の光学顕微鏡写真を示す。
（比較例）
外形は実施例と同じであるが、サセプタのウエハ載置面に輪環状の凸部は設けられておらず、サセプタ面に直接、実施例と同じ支持部を設けた構造のサセプタを用いた。他の条件は実施例と同じにしてエピタキシャル成長によるエピタキシャル膜の成膜を行い、成膜後、ＳｉＣウエハの裏面を確認したところ、支持部との接触部における昇華量は１０μｍであった。図５にＳｉＣウエハの裏面の接触部の光学顕微鏡写真を示す。
図５に示される比較例のＳｉＣウエハの裏面には痕が残るのに対し、図４に示される本実施形態である実施例のＳｉＣウエハの裏面には跡は残らない。
以上、実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
１ サセプタ
２ 円盤状ウエハ
３ 支持部
４ 凸領域

Claims (4)

  1. 円盤状ウエハの表面処理に用いられるサセプタであって、
    前記サセプタは前記円盤状ウエハの裏面に接触してこれを支持する少なくとも３つの支持部を有し、
    前記支持部は前記サセプタの凸領域に設けられたものであり、
    前記凸領域の中心軸と前記支持部の中心軸とを含む面における、前記支持部のある側の前記凸領域の断面は、前記支持部の中心軸に対して左右対称であり、
    前記凸領域の面積に対する前記支持部のそれぞれの面積の合計の比率が、前記円盤状ウエハに平行な平面視で、１０％以下であることを特徴とするサセプタ。
  2. 前記支持部は、前記円盤状ウエハの外周部を等間隔に支持するものであり、
    前記凸領域は前記外周部に沿って前記サセプタに帯状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
  3. 前記凸領域の高さが１ｍｍ～３ｍｍの範囲内であり、前記支持部の高さが０．１ｍｍ～２ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載のサセプタ。
  4. 前記支持部の幅が１ｍｍ～５ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のサセプタ。
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