JPH08277193A - 気相成長装置用サセプター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 横型枚葉式気相成長装置において、ウェーハ
を搬送する際にウェーハが滑ることがなく、サセプター
表面には従来のローレットによる異常な突起が発生しな
いよう構成された該装置用のサセプターの提供。 【構成】 サセプター１０に凹部として形成したザグリ
部１１の周端部１２を傾斜面となし、同部でウェーハ３
の裏面外周部と接触支持する構成となし、サセプター上
でのウェーハのスベリを防止し、サセプター表面に異常
突起等がないためスリップや汚染等を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、枚葉式の気相成長装
置に使用するサセプターの改良に係り、サセプターに凹
部として形成したザグリ部の周端部を傾斜面となし、同
部でウェーハの裏面外周部と接触支持する構成となし、
サセプター上でのウェーハのスベリを防止し、サセプタ
ー表面に異常突起等がないためスリップや汚染等を低減
可能にした気相成長装置用サセプターに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハへエピタキシャル膜を成
長させるためには、一般に加熱方法やサセプターの形状
の違いにより各種構造の気相成長装置が使用されてい
る。この中で、従来は生産性の問題により円形平板上の
サセプターを下側から加熱する縦型気相成長装置や、樽
型のサセプターを側面のランプにより加熱するバレル型
気相成長装置が多用されてきた。

【０００３】しかし、現状ではエピタキシャル膜に要求
される品質が年々厳しくなり、従来の縦型やバレル型の
気相成長装置では対応できなくなる傾向があり、最近は
枚葉型の気相成長装置が注目されている。一般に、横型
枚葉式の気相成長装置は、図２に示すように、石英製の
通路状のチャンバー１からなり、黒鉛の母材にＳｉＣを
コートした円盤状のサセプター２上に半導体ウェーハ３
を載せ、サセプター２の表裏両面に配置したランプ４に
より加熱し、図中左端のノズル部５より各種原料ガスを
チャンバー１内に導入する構造となっている。

【０００４】この円盤状のサセプターを使用してエピタ
キシャル成長を行う気相成長装置において、問題になる
のは、ウェーハをサセプター上に搬送する際にベルヌー
イチャックを使用すると約１０ｍｍの高さからウェーハ
をサセプター上に落とすためウェーハとサセプターの間
のガスが速やかに抜けずに、ウェーハがサセプター上を
滑り、ウェーハの一端がサセプターのザグリの側壁に接
触するという点である。

【０００５】半導体ウェーハにエピタキシャル成長を行
う場合、スリップ欠陥の発生を抑えるためには、プロセ
ス中の半導体ウェーハの温度分布を均一にする必要があ
る。しかし、前述のようにウェーハがサセプター上を滑
り、ウェーハがサセプターの側壁に接触したままエピタ
キシャル成長を行うと、接触部でウェーハ面内の温度分
布が大きく変化し、スリップ発生の原因となり、半導体
ウェーハの歩留が低下する。また、ウェーハがサセプタ
ーに接触していると、エピタキシャル成長中にもウェー
ハ上では温度分布が不均一になるために、エピタキシャ
ル膜の比抵抗分布が悪くなり、膜の均一性が劣化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで従来は、サセプ
ター表面には、ウェーハのスベリを防止するために、図
３のＡに示す如く、サセプター２のウェーハを載置する
ために浅い凹部となした所謂ザグリ部２ａにはローレッ
トというメッシュ状の浅い細溝が彫ってある。従って、
図３のＢに示す如く、サセプター表面には多数の凸部が
形成され、すなわち、載置面の表面は拡大すると四角錐
の頂点を削ったような形状の連続となっているため、こ
れらの凸部とウェーハの裏面が接していることになる。

【０００７】図３のＢに示す凸部の形状はここでは平坦
面として図示するが、加工上の問題から凸部の先端には
バンプという異常突起が発生しやすく、この異常突起が
ウェーハと接触すると、スリップ発生の原因となった
り、あるいはウェーハ搬送時のキズの原因となる。サセ
プターの表面の凸部が、バンプとは逆に欠落すると、そ
の部分がピンホールとなりウェーハに汚染等をもたらす
ことになる。ウェーハのスベリが原因のスリップ欠陥の
問題を解決するために、従来はザグリ部のローレット形
状の変更を行ってきたが、これではサセプター上の異常
突起を防ぐことはできない。

【０００８】この発明は、横型枚葉式気相成長装置にお
いて、ウェーハを搬送する際にウェーハが滑ることがな
く、サセプター表面には従来のローレットによる異常な
突起が発生しないよう構成された該装置用のサセプター
の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者は、サセプターの
ザグリ部にローレット加工を施することなく、ウェーハ
の搬送時にウェーハのスベリがないような気相成長用サ
セプターを目的に、ザグリ部の形状などについて種々検
討した結果、サセプターに凹部として形成したザグリ部
の周端部を傾斜面となし、同部でウェーハの裏面外周部
と接触支持する構成とすることで、サセプター上でのウ
ェーハのスベリを防止でき、サセプター表面には異常突
起等がないため、これに伴うスリップや汚染等を低減で
きることを知見し、この発明を完成した。

【００１０】すなわち、この発明は、サセプターの表面
および／または裏面側に加熱手段を設けた枚葉式の気相
成長装置に使用するサセプターにおいて、ウェーハを載
置するための凹部として形成したザグリ部の周端部の形
状をザグリ部中心側から上昇する傾斜面としたことを特
徴とする気相成長装置用サセプターである。

【００１１】また、この発明は、上記の構成において、
ザグリ部に載置されたウェーハが裏面外周部側でザグリ
部の周端部と接触し、ウェーハ表面高さがサセプター上
面と同一かあるいはサセプター上面より高い気相成長装
置用サセプター、ザグリ部の周端部の形状が逆円錐ある
いは逆多角錘の所要横断面における外周形状と相似形で
ある気相成長装置用サセプター、を併せて提案する。

【００１２】

【作用】図１にこの発明によるサセプター１０を示す
が、ザグリ部１１は単なる凹部であり、従来は図３Ｂに
示すごとく、ザグリ部２ａの表面は拡大すると四角錘の
頂点を削ったような形状の連続になっているのに対し
て、ザグリ部１１のローレット加工を行わず平坦な面と
して、ザグリ部１１の周端部１２を垂直ではなく斜めに
削り、ザグリ部中心側から上昇する傾斜面（角度θ）と
なしてある。ウェーハ３は、この斜めのザグリ部１１の
周端部１２にウェーハの裏面の外周あるいは側面で接触
することになり、ウェーハ３裏面は外周以外はザグリ部
１１と接触することがない。

【００１３】従って、ウェーハ３をサセプター１０上に
搬送する際のウェーハ３のスベリがなくなり、このスベ
リによるスリップ不良の発生が低減できる。また、ウェ
ーハのスベリがなくなることから毎回サセプター１０上
の同じ位置にウェーハを搬送できることになり、得られ
るエピタキシャル膜の品質均一性（再現性）が改善され
る。さらに、サセプターの表面には従来のようなローレ
ット加工を行わないので、表面の異常な突起部や欠落は
なく、これらによるスリップ欠陥、キズ、汚染等の発生
を低減することができる。

【００１４】また、この発明による気相成長用サセプタ
ーは、ローレット加工を行わないため、従来のサセプタ
ーと比べると、加工コストが安く、ＳｉＣコート時の反
りの発生も防止できる。さらに、加工が容易なため従来
は使用できなかったような素材（例えばＳｉＣ）を母材
にしたサセプターの作製も可能になり、従来の黒鉛を母
材にしたサセプターと比べ、使用限度（寿命）が長いサ
セプターを作製することができる。

【００１５】この発明において、図１Ｂに示すザグリ部
１１の周端部１２の傾斜角は１０度〜８０度の間、ウェ
ーハ３とザグリ部底面とのの間隔は１〜１０ｍｍ、半導
体ウェーハ３の表面は当該サセプター１０の最上面と同
じ高さか、それ以上になるように使用するウェーハ３の
サイズや加熱条件等により、形状寸法などを適宜選定す
ることが望ましい。また、この発明において、サセプタ
ーのザグリ部は図示のザグリ部１１の周端部１２の形状
が逆円錐の所要横断面における外周形状と相似形である
ほか、あるいは、逆多角錘のの所要横断面における外周
形状と相似形とすることができる。

【００１６】

【実施例】

実施例１ 図２に示す枚葉型気相成長装置により、直径１５０ｍ
ｍ、Ｐ型（１００）のＳｉ半導体ウェーハを用いて、炉
の温度を上げない状態で１００枚のウェーハを用い搬送
テストを行い、１００枚のウェーハの中で何枚のウェー
ハが搬送時に滑るかを観察して評価した。この発明によ
る気相成長用サセプターには、ザグリ部の周端部の傾斜
角度が３０度でウェーハとザグリ部底面との間隔が２ｍ
ｍで、半導体ウェーハ表面が当該サセプターの最上面よ
り０．５ｍｍ高くなるように各部の寸法形状を決定し
た。又、比較のために図３に示す従来のローレット加工
のあるサセプターでの評価も行った。

【００１７】評価結果を、横軸にサセプターの条件、縦
軸にはスベリが発生した割合を示した図４に示すとお
り、従来は約８５％のウェーハがスベリを生じていたも
のが、この発明のサセプターでは０％になり、ウェーハ
搬送時のスベリに対する改善が確認された。

【００１８】実施例２ この発明による気相成長用サセプターを使用して、図２
に示す枚葉型気相成長装置により、直径１５０ｍｍ、Ｐ
型（１００）のＳｉ半導体ウェーハを用いて、ＳｉＨＣ
ｌ₃をＳｉソースとして反応温度１１５０℃で、厚さ約
１０μｍのエピタキシャル膜を成長させた。比較のため
に、同じ枚葉型気相成長装置を使用して、搬送テストに
おいてスベリが確認された従来のサセプタで１００枚の
エピタキシャル成長ウェーハを作成した。

【００１９】これら合計２００枚のエピタキシャル成長
ウェーハについて、スリップ欠陥の発生状況を調べた。
図５にこの発明によるサセプターでのウェーハ１枚あた
りのスリップ欠陥の合計長さを示し、図６には従来のサ
セプターでのスリップ欠陥の合計長さを示す。これらの
結果により、従来のサセプターはスリップ欠陥の長さが
最大２００ｍｍであったものが、この発明のサセプター
では最大でも４０ｍｍに減少していることが分かる。

【００２０】また、これら２００枚のエピタキシャル成
長ウェーハについて、ウェーハ上の９点の比抵抗を測定
し、その最大値と最小値からバラツキを求め、連続反応
での比抵抗の再現性を評価した。図７にこの発明による
サセプターでの比抵抗の測定結果を、図８にウェーハの
搬送時にスベリが発生した従来のサセプターでの測定結
果を示す。これにより、従来は比抵抗のバラツキが±
３．７〜４．９％であったのに対し、この発明のサセプ
ターでは、バラツキは±３．１〜３．９％と改善されて
いることが分かる。

【００２１】

【発明の効果】この発明によるサセプターは、実施例か
ら明らかなように、従来のサセプターと比べ、ウェーハ
をサセプターへ搬送する際のスベリがなく、その結果ス
リップ欠陥の発生を低減することができ、ウェーハのス
ベリが無いためる得られるエピタキシャル成長ウェーハ
の比抵抗のバラツキも改善できる。また、従来のサセプ
タではザグリ部にロレット加工を施していたためにサセ
プター作製の歩留まりが悪く、その分コストが高くなっ
ていたが、この発明のサセプターではローレット加工が
無いため、加工が容易で加工コストを抑えることができ
る。

【００２２】この発明のサセプターは、表面は平坦であ
るので、異常な突起や表面の欠落等の不良はほとんど発
生しないし、ウェーハの裏面は外周以外はサセプター表
面に接触することが無いため、サセプターのピンホール
がウェーハに転写したり、ウェーハ裏面にキズを生じる
ようなことがない。さらに、従来のサセプタに比べて加
工が容易であるため、例えば高純度のＳｉＣのような、
従来は、ローレット加工が複雑であったために使用でき
なかった材料を、サセプタの母材として使用でき、サセ
プタの寿命の延長やエピタキシャル膜の品質改善に効果
が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるサセプターの実施例を示す説明
図であり、Ａは上面説明図、Ｂは縦断説明図である。

【図２】横型枚葉式の気相成長装置の構成を示す説明図
である。

【図３】従来のサセプターの構成を示す説明図であり、
Ａは上面説明図、Ｂは縦断説明図である。

【図４】スベリ発生率を比較するグラフである。

【図５】この発明のサセプターを使用した場合のスリッ
プ発生状況を示すグラフである。

【図６】従来のサセプターを使用した場合のスリップ発
生状況を示すグラフである。

【図７】この発明のサセプターを使用した場合のエピタ
キシャル成長ウェーハの比抵抗の面内分布を示すグラフ
である。

【図８】従来のサセプターを使用した場合のエピタキシ
ャル成長ウェーハの比抵抗の面内分布を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ チャンバー ２，１０ サセプター ２ａ，１１ ザグリ部 ３ 半導体基板 ４ ランプ ５ ノズル部 １２ 周端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サセプターの表面および／または裏面側
   に加熱手段を設けた枚葉式の気相成長装置に使用するサ
   セプターにおいて、ウェーハを載置するための凹部とし
   て形成したザグリ部の周端部の形状をザグリ部中心側か
   ら上昇する傾斜面としたことを特徴とする気相成長装置
   用サセプター。
2. 【請求項２】 請求項１において、ザグリ部に載置され
   たウェーハが裏面外周部側でザグリ部の周端部と接触
   し、ウェーハ表面高さがサセプター上面と同一かあるい
   はサセプター上面より高いことを特徴とする気相成長装
   置用サセプター。
3. 【請求項３】 請求項１において、ザグリ部の周端部の
   形状が逆円錐あるいは逆多角錘の所要横断面における外
   周形状と相似形であることを特徴とする気相成長装置用
   サセプター。