JPH104063A - バレル型サセプター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スリップ欠陥を低減し、より高品質のウエハ
を製造できるバレル型サセプターを提供する。 【解決手段】 半導体エピタキシャル成長工程で用いる
バレル型サセプターにおいて、サセプターのトップ部と
ボトム部をガラス状カーボンで構成したことを特徴とす
るバレル型サセプター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体エピタキ
シャル成長工程で用いるバレル型サセプターに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】エピタキシャル成長技術は、デバイスへ
の応用面から極めて有用な技術であるが、ウエハ１枚当
りの製造コストが高くなる傾向がある。

【０００３】製造コスト削減のために、バッチ方式での
量産が試みられてきた。バッチ方式のエピタキシャル装
置としては、パンケーキ型、バレル型、クラスタ型の装
置が用いられている。

【０００４】その中で、バレル型のエピタキシャル装置
は、バッチ内の均一性制御にやや難点があるものの、ス
リップ発生が極めて少ない特徴を有している。バレル型
の装置では、石英ベルジャの外側から赤外線ランプによ
って加熱するため、ウエハとサセプターの温度差をなく
し、冷却時のウエハ内温度プロファイルを均一に保つこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、益々高集積化
が進む半導体分野においては、スリップ欠陥をさらに低
減し、より高品質のウエハを製造する技術が切望されて
いる。

【０００６】本願発明の目的は、このような従来技術の
問題点を解決し、スリップ欠陥の発生を極力低減できる
バレル型サセプターを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、半導体エピ
タキシャル成長工程で用いるバレル型サセプターにおい
て、サセプターのトップ部とボトム部をガラス状カーボ
ンで構成したことを特徴とするバレル型サセプターを要
旨としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】エピタキシャル成長工程で用いる
バレル型サセプターにおいて、トップ部とボトム部をガ
ラス状カーボンで構成する。

【０００９】トップ部とボトム部をガラス状カーボンで
構成することによって、ウエハを載置するサセプター本
体表面の温度分布を均一化することができ、これによっ
てエピタキシャル成長後のＳｉウエハ表面における結晶
欠陥（スリップ）の発生を抑制することができる。もち
ろん、ガラス状カーボン製のバレル型サセプター部材へ
の熱の拡散を防止することも重要である。

【００１０】トップ部とボトム部を構成するガラス状カ
ーボンの熱伝導率は、好ましくは５〜３０Ｗ／ｍＫとす
る。

【００１１】ガラス状カーボンの熱伝導率の前記下限値
５Ｗ／ｍＫは、現在の技術水準でバレル型サセプター部
材として製造し得る限界の値である。一方、ガラス状カ
ーボンの熱伝導率が前記上限値３０Ｗ／ｍＫを超える
と、ガラス状カーボン部材としての構造的特徴を損ねる
恐れがある。

【００１２】サセプター部材への熱の拡散を防止し、サ
セプター本体表面の温度分布を均一化する観点から、ガ
ラス状カーボンのさらに好ましい熱伝導率の範囲は５〜
１５Ｗ／ｍＫとする。

【００１３】トップ部とボトム部を構成するガラス状カ
ーボンの熱膨張係数は、室温から４５０℃の温度領域で
２．５〜３．５×１０^-6／℃であることが好ましい。

【００１４】ガラス状カーボンの熱膨張係数を前記範囲
とすることによって、サセプター本体に組み込んだトッ
プ部材とボトム部材が、加熱時・冷却時に膨張・収縮に
よって破損することを防止できる。また、破損には至ら
なくとも、サセプター本体と、トップ部及びボトム部と
の位置ずれを減らすことによって、パーティクルの発生
を抑制できる。パーティクルは、エピタキシャル処理の
精度を悪化させる原因となる。

【００１５】サセプター本体とトップ部・ボトム部の熱
膨張係数を近付けることによって、構成部材間の隙間を
小さくしてサセプター本体内部への原料ガスの侵入を防
止でき、より高品質のエピタキシャル処理が可能とな
る。

【００１６】反対に、構成部材間の隙間が大きい場合に
は、破損の恐れは無くなるが、原料ガスがサセプター本
体内部に漏れ入り、エピタキシャル処理の精度が悪くな
ってしまう。

【００１７】トップ部とボトム部の少なくともサセプタ
ー本体と接触する部分の表面粗さＲａは、好ましくは
０．００１〜０．０５μｍに設定する。Ｒａは、中心線
平均粗さである。

【００１８】表面粗さを前記範囲にすることによって、
サセプター本体とトップ部・ボトム部とのガタつきを防
止し、パーティクルの発生を低減できる。

【００１９】また、トップ部において、吊り部材との接
触部分の表面粗さも、同程度の粗さにすることが望まし
い。

【００２０】もちろん、サセプター本体側の接触部分
や、吊り部材側の接触部分の表面粗さも、同程度の粗さ
にすることが好ましい。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２２】図１は、本発明のバレル型サセプターを用
いたエピタキシャル成長装置を概念的に示す説明図であ
る。

【００２３】エピタキシャル成長装置１０は、複数のウ
エハ１７を載置可能なバレル型サセプター２０を石英ベ
ルジャ１１内に回転自在に指示する構成になっている。
この実施例では、合計１８枚のウエハ１７を載置でき
る。

【００２４】石英ベルジャ１１は、エピタキシャルガス
導入用のガス入口１２と排出用のガス出口１３を、それ
ぞれ上部と下部に有している。

【００２５】ガス入口１２から導入されたエピタキシャ
ルガスは、ウエハのエピタキシャル成長に用いられ、ガ
ス出口から排出される。ガスの流れは矢印Ａ，Ｂ，Ｃで
示されている。

【００２６】石英ベルジャ１１の周囲には、反射鏡１５
を備えた赤外線ランプ１４が配置されている。

【００２７】図２、図３を参照して、バレル型サセプタ
ーについて説明する。

【００２８】バレル型サセプター２０は、６面体型のサ
セプター本体２１と、６角形状のトップ部２２と、同じ
く６角形状のやや大きなボトム部２４から構成されてい
る。

【００２９】サセプター本体２１は、特殊炭素材を構造
材とし、その表面にＳｉＣ膜を形成したものである。本
体２１の表面には、ウエハを載置するためのウエハ載置
用凹所１６が形成されている。

【００３０】サセプター本体２１の骨格をなす特殊炭素
材の実質的な熱伝導率は約１００Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数
は４．５〜５．５×１０-6／℃である。

【００３１】トップ部２２とボトム部２４はガラス状カ
ーボンで形成され、肉厚は共に５ｍｍである。

【００３２】トップ部２２とボトム部２４の熱伝導率は
７Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数は３．２×１０-6／℃である。

【００３３】トップ部２２及びボトム部２４のサセプタ
ー本体２１との接触部２２ａ，２４ａの中心線平均粗さ
Ｒａは０．０１μｍになっている。

【００３４】トップ部２２の中心部には、吊り下げ用の
貫通穴２３が形成されている。図３に示すように、貫通
穴２３には石英ガラス製の吊り部材２５が係合可能にな
っている。処理時には、この吊り部材２５を回転軸とし
てサセプターを回動する（矢印Ｄ）。

【００３５】実施例１ 前述のバレル型サセプターを用いてエピタキシャル成長
試験を行ってスリップ発生状況を観察し、スリップ不良
率を求めた。

【００３６】エピタキシャル成長は温度１１８０℃にお
いて行い、四塩化珪素を原料として、Ｓｉ膜を１００μ
ｍ成膜させた。

【００３７】比較例１ 比較例１として、トップ部とボトム部を特殊炭素材を構
造材としその表面にＳｉＣ膜を形成したものを用いて同
様の実験を行った。サセプター本体は実施例１と同じも
のを用いた。

【００３８】前記試験の結果、実施例１では、１０８枚
のＳｉウエハのうち、６枚のウエハに極少量のスリップ
の発生が認められた。

【００３９】これに対して、比較例１では、１０８枚の
Ｓｉウエハのうち、３８枚にスリップが発生した。

【００４０】このように、本発明のバレル型サセプター
を用いることにより、スリップ欠陥の発生を大幅に低減
できることが確認された。

【００４１】

【発明の効果】本発明のバレル型サセプターを用いてエ
ピタキシャル成長工程を行うことにより、１バッチで処
理するウエハのエピタキシャル成長によるＳｉ膜の膜厚
をより均一化することができ、またウエハに生じる結晶
欠陥（スリップ）を大幅に低減することができ、さらに
は、サセプタからのパーティクル発生を低減することが
でき、より高品質のウエハを高歩留りで製造することが
可能となる。

【００４２】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。

【００４３】サセプター本体は、シングルタイプのみな
らず、組立式でも良い。また、サセプター本体も六面体
以外の形状で構成できる。ウエハの載置枚数も実施例の
枚数に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバレル型サセプターを用いて構成した
エピタキシャル成長装置を概念的に示す説明図。

【図２】第１図のバレル型サセプターを示す斜視図。

【図３】第１図のバレル型サセプターの断面図。

【符号の説明】

１０ エピタキシャル成長装置 １１ 石英ベルジャ １２ ガス導入口 １３ ガス排出口 １４ 赤外線ランプ １５ 反射鏡 １６ ウエハ載置用凹所 １７ ウエハ ２０ バレル型サセプター ２１ サセプター本体 ２２ トップ部 ２４ ボトム部 ２２ａ，２４ａ 接触部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 智浩 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体エピタキシャル成長工程で用いる
   バレル型サセプターにおいて、サセプターのトップ部と
   ボトム部をガラス状カーボンで構成したことを特徴とす
   るバレル型サセプター。
2. 【請求項２】 トップ部とボトム部を構成するガラス状
   カーボンの熱伝導率が、５〜３０Ｗ／ｍＫであることを
   特徴とする請求項１に記載のバレル型サセプター。
3. 【請求項３】 トップ部とボトム部を構成するガラス状
   カーボンの熱膨張係数が、室温から４５０℃の温度領域
   で２．５〜３．５×１０^-6／℃であることを特徴とする
   請求項１又は２に記載のバレル型サセプター。
4. 【請求項４】 トップ部とボトム部の少なくともサセプ
   ター本体と接触する部分の表面粗さＲａが、０．００１
   〜０．０５μｍであることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか１項に記載のバレル型サセプター。