JPH092894A - 化学蒸着方法及びバレル型サセプター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェハの表面にＣＶＤ法でエピ膜等の
被膜を形成した後、ウェハを取り出してもバレル型サセ
プターに欠けが生じないＣＶＤ方法、及びこの際に使用
するバレル型サセプターを提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、ＳｉＣで被覆された脱着自在の隔
離部材１ｂを、ＳｉＣ等で被覆されたサセプター１の半
導体ウェハ１０を載置する座ぐり部４の下側縁部に複数
個配置して、半導体ウェハ側面１０ａが前記座ぐり部の
内側壁面４ａに接触しないようにしながら、半導体ウェ
ハ１０に被膜を形成することを特徴とするバレル型サセ
プターを用いたＣＶＤ方法、及びこの際に使用するバレ
ル型サセプター１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バレル型サセプターを
用いてシリコン（Ｓｉ）等の半導体ウェハの表面に化学
蒸着（ＣＶＤ）法によりエピタキシャル成長膜（エピ
膜）等の被膜を形成する方法、及びＣＶＤ用バレル型サ
セプターに関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｓｉ等の半導体ウェハにＣＶＤ法でエピ
膜等の被膜を形成する際、ウェハを載置する座ぐり部を
側壁面に複数個設けたバレル型（シリンダー型とも呼ば
れている）サセプターが使用されている。このバレル型
サセプターは、高純度黒鉛等の炭素材を基材としてその
表面を炭化ケイ素（ＳｉＣ）質の層で被覆した多角錐台
形状のものであり、炭素基材から放出されるガスによっ
てウェハが汚染されることを防止するため、炭素基材表
面にＣＶＤ法でち密なＳｉＣＨ膜を形成したものが用い
られている。

【０００３】図５は従来のバレル型サセプターの一つを
例示している。（ａ）はバレル型サセプター１の斜視図
であり、（ｂ）は円形状の座ぐり部４にオリエンテーシ
ョンフラット（オリフラ）部１０ｂ付きのウェハ１０を
載置したときの拡大図である。Ｌは座ぐり部の円の中心
Ｏを通る垂直線である。バレル型サセプター１は炭素基
材の表面にＣＶＤ法でＳｉＣを被覆したものであり、そ
の側壁面にはウェハ１０を載置する座ぐり部４を複数個
備えている。座ぐり部４の径は、ウェハ１０を収容した
り取り出したりしなければならないため、ウェハ１０の
径よりも若干大きくなっている。また、オリフラ部１０
ｂ付きのウェハ１０を座ぐり部４に載置する場合は、オ
リフラ部１０ｂが上方に位置するように載置されてい
る。それゆえ、座ぐり部４にウェハ１０を収容すると、
ウェハ１０は座ぐり部４の内側壁面４ａの下側縁部に線
接触に近い状態（接触部イ）で載置されることになる。
また、オリフラ部１０ｂのないウェハ１０でも同様な接
触状態になる。

【０００４】図６は、ウェハ１０の表面に被膜形成した
場合の図５中線Ｚ−Ｚに沿った断面図を示している。本
図（ａ）は座ぐり部４にウェハ１０を載置し、ＣＶＤ法
でウェハ１０表面にエピ膜等の被膜１１を形成したとき
の模式図であり、（ｂ）は被膜形成工程後ウェハ１０を
取り出したときの模式図である。２は炭素基材であり、
通常は高純度化された等方性黒鉛等の炭素材が使用され
ている。３は炭素基材２の表面にＣＶＤ法により被覆し
た厚み５０〜２００μｍ程度のＳｉＣ膜を示している。
このようにバレル型サセプター１は、炭素基体２とその
表面を被覆したＳｉＣ膜３とで構成されている。上述し
たように、座ぐり部内側壁面４ａとウェハ側面１０ａが
線接触に近い状態のままで、ＣＶＤ法によりウェハ１０
表面に被膜１１を形成すると、本図（ａ）に示したよう
に、ウェハ１０表面のみならずサセプターの側壁面７に
も被膜１１が形成されてしまうので、ウェハ１０表面と
サセプター側壁面７に幅広い連続した被膜１１が形成さ
れることになる。

【０００５】従来、ウェハ１０の表面に形成するエピ膜
等の被膜１１は、厚み１〜１０μｍ程度と薄かったた
め、被膜形成工程後のウェハ１０の取り出しは、何ら問
題もなくスムーズに行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、形
成する被膜１１の厚みが５０〜２００μｍ程度と厚くな
っているため、被膜形成工程後にはバレル型サセプター
１にウェハ１０が強固に貼り付いてしまい、ウェハ１０
を取り出そうとすると、図６（ｂ）に示したように、バ
レル型サセプター１に被覆してあったＳｉＣ膜３に欠け
Ａが発生するという問題が生じている。このように欠け
Ａが発生してしまうと、炭素基材２が露出し、その部分
からガスが放出してウェハ１０を汚染してしまうため、
そのサセプター１を二度と使用することができなくな
る。

【０００７】ところで、特開平６−１１２１２６号公報
及び７−７４１１４号公報で提案されているように、座
ぐり部下側壁面に微小な突起を複数個設けたバレル型サ
セプターでは、ウェハを取り出す際のウェハ自体の割れ
（クラック）を防止することには有効であったが、サセ
プターの欠けを防止することはできなかった。

【０００８】そこで本発明は、半導体ウェハの表面にＣ
ＶＤ法でエピ膜などの被膜を形成し、ウェハを取り出し
ても高価なバレル型サセプターに欠けを発生させないよ
うなＣＶＤ方法、及びこの際に使用するバレル型サセプ
ターを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るバレル型サセプターを用いたＣＶＤ方
法は、ＳｉＣで被覆された乃至はＳｉＣから成る脱着自
在の隔離部材を、ＳｉＣで被覆されたバレル型サセプタ
ーの半導体ウェハを載置する座ぐり部の下側縁部に複数
個配置して、半導体ウェハ側面が前記座ぐり部の内側壁
面に接触しないようにしながら、半導体ウェハに被膜を
形成することを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係るＣＶＤ用バレル型サセ
プターは、ＳｉＣで被覆された乃至はＳｉＣから成る脱
着自在の隔離部材と、半導体ウェハを載置する座ぐり部
の下側縁部に前記隔離部材の保持孔を有するＳｉＣで被
覆されたサセプター本体と、で構成されたＣＶＤ用バレ
ル型サセプターであって、複数個の前記隔離部材用保持
孔が前記座ぐり部の円若しくは円弧部の中心を通る垂直
線に対してほぼ左右対称に配置されていることを特徴と
する。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

【００１２】従来の欠点である上述したサセプターの欠
けは、サセプター側壁面７と座ぐり部内側壁面４ａとが
作る角部から発生することが本発明者の調査で判明し
た。その理由は、ウェハ１０を取り出す際、この角部が
サセプター１の応力集中しやすい部分にあたるからと考
えられる。

【００１３】図１は本発明に係るバレル型サセプター１
の座ぐり部４の一構成例を示した模式図である。（ａ）
は座ぐり部４の平面図であり、（ｂ）は線Ｘ−Ｘに沿っ
た断面の模式図である。本発明に係るバレル型サセプタ
ー１は、炭素基材２をＳｉＣ膜３で被覆したサセプター
本体１ａと、ウェハ側面１０ａに当接する複数個（本構
成例では２個）の脱着自在の隔離部材１ｂと、で構成さ
れている。隔離部材１ｂは、サセプター本体１ａと熱膨
張係数を近似させるため、等方性黒鉛等の炭素材を基材
としてＣＶＤ法やＣＶＲ法によりＳｉＣ膜を被覆した部
材乃至はＳｉＣから成る部材であり、座ぐり部４の下側
縁部に穿孔された保持孔６に脱着自在に差し込まれてい
る。本構成例の隔離部材１ｂは円柱形状であり、また座
ぐり部４の形状は円になっている。本図では、座ぐり部
４に載置されたウェハ１０はオリフラ部１０ｂ付きのも
の（点線で示す）であるが、オリフラ部１０ｂのないウ
ェハ１０であっても良い。２個の隔離部材１ｂは、座ぐ
り部４の円の中心Ｏを通る垂直線Ｌに対して角度θずつ
隔てた座ぐり部４の下側縁部に脱着自在に差し込まれて
おり、垂直線Ｌに対してほぼ左右対称に配置されてい
る。この角度θは３〜４５°の範囲の下側縁部であるこ
とが好ましい。３°未満では安定にウェハを支持するこ
とが困難になり、また４５°を超えるとウェハの取出し
が困難になるからである。このようにバレル型サセプタ
ーを構成すると、ウェハ側面１０ａは隔離部材１ｂの側
面にのみ当接し、座ぐり部内側壁面４ａとは直接接触し
ないようになる。また、ほぼ左右対称に隔離部材１ｂを
配置することにより、ウェハ１０の均熱性を確保するこ
とができる。ここで、本実施例のバレル型サセプター１
は隔離部材１ｂ及びその保持孔６を各２個備えている
が、本発明ではこれに限定されず、２個以上、例えば３
〜２０個であっても良い。

【００１４】図３は本発明に係るバレル型サセプターの
座ぐり部４のもう一つの構成例を示した模式図である。
図１、図５及び図６と同一の構成要素を同一の符号で示
している。本構成例では、座ぐり部４に載置するウェハ
１０（点線で示す）はオリフラ部１０ｂ付きのものであ
り、座ぐり部４にはオリフラ部１０ｂに対応する直線部
４ｂが水平に設けてある。Ｌは座ぐり部４の円弧部の中
心Ｏを通る垂直線であり、２個の隔離部材１ｂは垂直線
Ｌに対してほぼ左右対称に座ぐり部４の下側縁部に脱着
自在に差し込まれている。

【００１５】図４は本発明に係るバレル型サセプターの
座ぐり部４の更にもう一つの構成例を示している。図
１、図３、図５及び図６と同一の構成要素を同一の符号
で示している。本構成例では座ぐり部４に載置するウェ
ハ１０（点線で示す）はオリフラ部１０ｂ付きのもので
あり、座ぐり部４の形状は円になっている。オリフラ部
１０ｂのないウェハ１０であっても良い。脱着自在の隔
離部材１ｂは、θが４５°以下になるように座ぐり部４
の下側縁部に多数個（本構成例では１１個）配置されて
おり、垂直線Ｌに対してほぼ左右対称配置になってい
る。

【００１６】次に、図２を参照して本発明に係るバレル
型サセプターの作用を説明する。本図（ａ）は図１の構
成例の座ぐり部４にオリフラ部１０ｂ付きウェハ１０を
載置したときの平面図、（ｂ）はＣＶＤ法でこのウェハ
１０表面に被膜１１を形成したときの図１（ｂ）に対応
する線Ｙ−Ｙに沿った断面図、また（ｃ）は被膜形成工
程後ウェハ１０を取り出したときの断面図である。図
１、図３、図４、図５及び図６と同一の構成要素を同一
の符号で示している。図１（ａ）で説明したように、サ
セプター本体１ａの座ぐり部４の下側縁部に、２個の脱
着自在の円柱形状の隔離部材１ｂを、垂直線Ｌに対して
角度θずつ隔てた位置に配置している。本発明で必要な
隔離部材１ｂの数は２個以上の複数個であり、それ以上
であれば、例えば３〜２０個でも良い。ここで、ウェハ
側面１０ａが座ぐり部内側壁面４ａに接触しないように
するためには、隔離部材１ｂの大きさは、載置するウェ
ハ１０や座ぐり部４の大きさによって若干左右される
が、例えばφ３〜８インチのウェハを座ぐり部に載置す
る場合は、通常、直径１〜５ｍｍの円柱形状の隔離部材
１ｂを複数個配置すれば、ウェハ側面１０ａが座ぐり部
内側壁面４ａに接触しないようにできる。その理由は、
１ｍｍ未満では強度不足になりやすく、ウェハ取出しの
際の欠けＡをこの隔離部材１ｂだけにとどめておくこと
が困難になるからである。一方、５ｍｍを超えるとウェ
ハ側面１０ａに対して点接触の状態を保つことが実質的
に困難になり、しかもウェハの温度が不均一になってス
リップ発生の原因につながるからである。また、隔離部
材１ｂに長さに関しては、座ぐり部の深さにもよるが通
常０．５〜３ｍｍの長さのものを用い、なるべく差し込
んだ状態がサセプター上面７と略同じ高さになるように
差し込んで、原料ガスの流れの妨げにならないようにし
た方がこの好ましい。

【００１７】このようにバレル型サセプター１を構成す
ることにより、ＣＶＤ法でウェハ１０に厚い被膜１１を
形成してウェハ１０を取り出しても、サセプター本体１
ａが欠けることはなくなり、本図（ｃ）で示したよう
に、ウェハ取出しの際の欠けＡは隔離部材１ｂに生じる
ことになる。この隔離部材１ｂは、サセプター本体１ａ
に脱着自在に差し込まれているため、取り外しが可能で
あり、欠けＡが生じた隔離部材１だけを新しいものと交
換することができる。

【００１８】ここで、隔離部材１ｂは、サセプター本体
１ａと熱膨張係数を近似させるため、黒鉛等の炭素材か
ら成る基材を用いてその表面をＳｉＣ膜で被覆したも
の、あるいはＳｉＣのみから成るものを使用する。なぜ
ならば、ウェハ１０に被膜を形成するときは１０００℃
程度の高温環境下になるので、これ以外のものでは熱膨
張差により被膜形成中にサセプター本体１ａに割れが発
生することがあるからである。隔離部材１ｂの形状は特
に制限はないが、断面が円乃至は楕円形状の隔離部材、
通常は円柱形状、円錐台形状の隔離部材１ｂを用いるの
が良い。断面円乃至は楕円形状の隔離部材１ｂを用いる
と、ウェハ側面１０ａとの接触状態が点接触になるの
で、その部分に形成される被膜を少量に抑えることがで
き、しかもウェハ１０の温度分布の均一化も図ることが
できるからである。

【００１９】隔離部材１ｂを配置する場所は、サセプタ
ー本体１ａの座ぐり部４の下側縁部であり、座ぐり部の
円若しくは円弧部の中心Ｏを通る垂直線Ｌに対してほぼ
左右対称に配置する。このように配置することにより、
座ぐり部４の内側壁面４ａに接触しないようにでき、ま
たウェハ１０の均熱性が良くなるので、被膜１１を均一
に形成することができる。

【００２０】ウェハにエピ膜などの被膜を形成するＣＶ
Ｄ法は、特に制約されず、従来法と同様に被膜を形成す
れば良い。例えば、トリクロロシラン、ジクロロシラン
などを原料ガスとして用い、必要に応じて水素などのキ
ャリアガスを用い、１０００℃程度の温度で被膜形成を
行う。

【００２１】＜製造実施例＞図１のように構成された座
ぐり部を有するバレル型サセプターを用いて、φ６イン
チのオリフラ部付きＳｉウェハを座ぐり部に載置し、Ｓ
ｉウェハ側面が座ぐり部内側壁面に接触しないようにし
ながら、厚み１０μｍのエピタキシャル成長膜の形成を
１００回繰り返すことにより、ウェハを取り出す際の欠
けが発生した回数を調査した。ここで隔離部材は、高純
度黒鉛材を基材としその表面をＣＶＤ−ＳｉＣ膜で被覆
した直径２×長さ１．５ｍｍの円柱形状のもの２個を使
用し、これを座ぐり部の下側縁部に設けられた保持孔に
それぞれ脱着自在に差し込んで（角度θ＝１５°）、シ
リコンウェハ側面が座ぐり部内側壁面に接触しないよう
なバレル型サセプターを構成させた。なお、使用した原
料ガスはトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３）、キャリア
ガスは水素ガスである。

【００２２】この結果、ウェハを取り出す際の欠けは３
８回発生したが、全て隔離部材にしか発生していなかっ
たので、隔離部材のみを交換すればよかった。

【００２３】＜製造比較例＞図５のように構成された従
来の座ぐり部を有するバレル型サセプターを用いて、製
造実施例と同様に厚み１０μｍのエピタキシャル成長膜
の形成を１００回繰り返して、欠け発生回数を調査し
た。

【００２４】この結果、ウェハを取り出す際の欠けは４
２回発生し、全て、サセプター側壁面と座ぐり部内側壁
面とが作る角部で炭素基材が露出するように欠けが生じ
ていたので、その都度バレル型サセプター全体を交換し
なければならなかった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、ウ
ェハを取り出す際に、高価なバレル型サセプターに欠け
が発生することがなくなり、安価に製造できる隔離部材
のみに欠けが生じるようになる。したがって、欠けが発
生した際には隔離部材のみを交換すれば良く、安価で作
業能率の良い化学蒸着方法及びバレル型サセプターとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバレル型サセプターの座ぐり部の
一構成例の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

【図２】本発明の作用を説明するための座ぐり部の平面
図（ａ）及び座ぐり部の断面図（ｂ、ｃ）である。

【図３】本発明に係るバレル型サセプターの座ぐり部の
もう一つの構成例の平面図である。

【図４】本発明に係るバレル型サセプターの座ぐり部の
更にもう一つの構成例の平面図である。

【図５】従米のバレル型サセプターの斜視図（ａ）及び
座ぐり部の平面図（ｂ）である。

【図６】従来のバレル型サセプターの座ぐり部の断面図
（ａ、ｂ）である。

【符号の説明】

１ バレル型サセプター １ａ サセプター本体 １ｂ 隔離部材 ２ 炭素基材 ３ 炭化ケイ素（ＳｉＣ）膜 ４ 座ぐり部 ４ａ 座ぐり部内側壁面 ４ｂ 座ぐり部直線部 ６ 保持孔 ７ サセプター側壁面 １０ 半導体ウェハ １０ａ 半導体ウェハ側面 １０ｂ 半導体ウェハオリフラ部 Ａ 欠け Ｌ 垂直線 Ｏ 座ぐり部の円若しくは円弧部の中心 イ 接触部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化ケイ素で被覆された乃至は炭化ケイ
   素から成る脱着自在の隔離部材を、炭化ケイ素で被覆さ
   れたバレル型サセプターの半導体ウェハを載置する座ぐ
   り部の下側縁部に複数個配置して、半導体ウェハ側面が
   前記座ぐり部の内側壁面に接触しないようにしながら、
   半導体ウェハに被膜を形成することを特徴とするバレル
   型サセプターを用いた化学蒸着方法。
2. 【請求項２】 炭化ケイ素で被覆された乃至は炭化ケイ
   素から成る脱着自在の隔離部材と、 半導体ウェハを載置する座ぐり部の下側縁部に前記隔離
   部材の保持孔を有する炭化ケイ素で被覆されたサセプタ
   ー本体と、 で構成された化学蒸着用バレル型サセプターであって、 複数個の前記隔離部材用保持孔が前記座ぐり部の円若し
   くは円弧部の中心を通る垂直線に対してほぼ左右対称に
   配置されていることを特徴とする化学蒸着用バレル型サ
   セプター。