JPH11106293A - エピタキシャルウエハ製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶格子のスリップ、欠陥等の少ない高品質
なエピタキシャルウエハを製造する方法及び装置を提供
する。 【解決手段】 半導体単結晶から結晶面（１００）で切
り出された半導体ウエハ基板の裏面に、結晶方位＜１１
０＞に該当する部位を支持位置として特定し、支持位置
と基板支持台の支持部とを合致させて、半導体ウエハ基
板を基板支持台に載置し、所定位置において、支持位置
を基板支持台の支持部で支持した状態で、半導体ウエハ
基板の表面にエピタキシャル層を成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハにエ
ピタキシャル層を成長させることによってエピタキシャ
ルウエハを製造するための方法と装置に関するものであ
り、特に成長プロセスにおける半導体ウエハの支持に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの製造工程では、半導体単
結晶から切り出された半導体ウエハに欠陥のない単結晶
薄膜を成長させるため、エピタキシャル成長法が用いら
れている。このエピタキシャル成長は、化学的気相成長
法による場合、次のように行うのが一般的である。

【０００３】即ち、例えばシリコンエピタキシャルウエ
ハの場合、先ず、単結晶引上げ法等により製造されたシ
リコン単結晶インゴットから半導体ウエハを切り出し、
この半導体ウエハの表面を研磨する。研磨により仕上げ
られた半導体ウエハ基板は、所定の余熱温度（約７００
〜８００℃）に加熱されたエピタキシャル成長炉内に挿
入して炉内の所定位置に設けられたＳｉＣ製のサセプタ
上に設置し、ローディングを完了する。

【０００４】次に、半導体ウエハ基板をサセプタ上に保
持した状態で成長炉を密閉し、炉内にＳｉＨ₄ 、ＳｉＨ
Ｃｌ₃ 等のＳｉを含んだ反応ガスを注入して所定の反応
温度（約１１００℃）まで加熱する。これにより、反応
ガスによる還元又は熱分解によって半導体ウエハ基板の
表面上にシリコンが析出・成長し、所定時間後に表面に
所定厚さの単結晶薄膜（エピタキシャル層）が成長した
半導体ウエハ、すなわちエピタキシャルウエハが得られ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】サセプタ表面は、面粗
度に限界があるため完全な平面ではなく、一般にはラン
ダムな突起を含む粗面となっている。このため、半導体
ウエハ基板は、複数の突起で点接触により支持された状
態となっている。このため、半導体ウエハ基板が複数の
点接触によりサセプタで支持される場合には、かかる接
触点で局所的にサセプタからの支持力を受けている。

【０００６】一方、半導体ウエハには、ウエハのスライ
ス方向と表面の結晶方位との関係によって、その物性
上、機械的強度が強い部分と弱い部分が存在する。これ
は、半導体ウエハの結晶構造に基づくものであり、例え
ば、結晶面（１００）で切り出されたシリコンウエハの
場合、表面の結晶方位［１１０］に該当する位置は最も
機械的強度を有し、結晶方位［００１］または［０１
０］に該当する位置は機械的強度が最も弱いことが一般
的に知られている。

【０００７】このため、サセプタとの接触点が例えば結
晶方位［００１］に該当する位置のような物性上弱い部
分にあると、半導体ウエハ基板のサセプタへの載置時の
衝撃や、エピタキシャル成長時の加熱によって、半導体
ウエハ基板の結晶格子にスリップが発生しやすい。従っ
て、欠陥のないエピタキシャルウエハを安定に製造する
ためには、成長時の加熱条件を狭い範囲に制限しなけれ
ばならず、加熱温度の制限によって成長プロセスのスル
ープットが向上できないという問題がある。

【０００８】また、全面で均質な組織のエピタキシャル
ウエハを製造する目的で、サセプタによってウエハを設
置面内で回転させながら、半導体ウエハ基板にエピタキ
シャル層を成長させる場合には、サセプタの回転中にサ
セプタと半導体ウエハ基板に相対的な位置ずれが生じ、
これによって半導体ウエハ基板にキズ等が生じる恐れが
あるという問題もある。

【０００９】ところで、近年、直径４００ｍｍ以上のい
わゆる大径半導体ウエハを製造することが試みられてい
る。しかしながら、このような大径半導体ウエハは、小
径の半導体ウエハよりも外周長が大きい分、より多くの
接触点でサセプタに支持させなければならない。このよ
うに多くの接触点を伴う場合、そのうちのどこかの接触
点が半導体ウエハ基板の物性上弱い部分にあたる確率も
高くなる。

【００１０】また、大径半導体ウエハは、小径の半導体
ウエハよりも重量が大きいため、ウエハの自重によりか
かる接触点で局所的に受ける支持力も大きくなる。従っ
て、大径半導体ウエハ基板の場合には、小径の半導体ウ
エハの場合に比べて、結晶格子にスリップ欠陥が生じる
割合も多くなり、無欠陥エピタキシャルウエハの安定で
効率的な製造が困難となるという問題がある。

【００１１】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、半導体ウエハ基板を、その物性上比較
的高い強度を有する部分で支持した状態でエピタキシャ
ル成長プロセスに付すことにより、殆ど欠陥のない高品
質なエピタキシャルウエハを製造する方法及び装置を提
供することを目的とする。

【００１２】また、本発明の別の目的は、半導体ウエハ
基板を、物性上強度を有する部分で支持した状態で回転
させながらエピタキシャル成長プロセスに付すことによ
り、全面均質でかつ殆ど欠陥のないエピタキシャルウエ
ハを製造する方法及び装置を提供することである。

【００１３】また、本発明の更に別の目的は、スリップ
等の欠陥の発生を低減することにより、エピタキシャル
成長プロセスの加熱条件の制限を緩和し、必要に応じて
処理温度を高くすることにより高いスループットを実現
し、また４００ｍｍ以上の大径ウエハにも適用できるエ
ピタキシャルウエハ製造方法及び装置を提供することで
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、半導体単結晶から結晶面
（１００）で切り出された半導体ウエハ基板をエピタキ
シャル成長炉内の所定位置に設けられた基板支持台によ
り支持してエピタキシャル成長プロセスに付すことによ
りエピタキシャルウエハを製造する方法において、前記
半導体ウエハ基板の裏面に、結晶方位＜１１０＞に該当
する部位を支持位置として特定する位置決め工程と、前
記支持位置と前記基板支持台の支持部とを合致させて、
半導体ウエハ基板を該基板支持台に載置する載置工程
と、前記所定位置において、前記支持位置を前記基板支
持台の支持部で支持した状態で、前記半導体ウエハ基板
の表面にエピタキシャル層を成長させる成長工程と、を
備えたことを特徴とする。

【００１５】本発明は、結晶面（１００）の半導体ウエ
ハ基板を、機械的強度を有する結晶方位＜１１０＞に該
当する部位で支持することにより、ウエハに発生する結
晶格子のスリップを低減し、高品質なエピタキシャルウ
エハを製造することができるものである。

【００１６】「結晶方位＜１１０＞」とは、シリコン単
結晶等の立方結晶系において、結晶方位［１１０］及び
該結晶方位［１１０］と結晶構造上の性質が共通する等
価な方位をいい、具体的には表１に示すＡからＬの方位
がこれに該当する。

【００１７】

【表１】

【００１８】また、「結晶方位＜１１０＞に該当するウ
エハ外周上の部位」とは、半導体ウエハの（１００）面
に対して、結晶方位＜１１０＞上に存在するウエハ外周
上の部位をいう。

【００１９】図６には、シリコンウエハのミラー指数
（１００）の結晶面内で結晶をｉ方向（ｉは図６の晶帯
軸［００１］と［０１０］との間の任意の方向）に引き
伸ばしたときのｉ方向の歪みε_i と、それに垂直なｊ方
向の歪みε_j との比ｖ_ij、すなわちポアソン比を示して
いる。図６によると、（１００）結晶面の場合、晶帯軸
［１１０］方位に該当する位置で最もポアソン比の値が
小さく、従って高い強度を有することがわかる。従っ
て、結晶方位＜１１０＞に該当する部位が、（１００）
半導体ウエハ基板において物性上最も高い機械的強度を
有することになる。

【００２０】通常、半導体ウエハ基板には、ウエハ面内
の＜１１０＞方位を示すオリエンテーションフラットや
オリエンテーションノッチ或いはその他のマーキングが
設けられているから、個々の半導体ウエハ基板における
結晶方位＜１１０＞は、これらオリエンテーションフラ
ットまたはオリエンテーションノッチに基づいて特定す
ることが可能である。

【００２１】例えば、結晶方位［１１０］と等価な方位
である表１に示したＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈの各結晶方位は、い
ずれも半導体ウエハ基板の半径方向にあり、かつウエハ
の周方向で９０度の角度間隔となる。従って、各結晶方
位に該当するウエハ裏面上の部位として、表１のＥ，
Ｆ，Ｇ，Ｈのいずれかの方位に当たる部位を支持位置を
特定した場合には、その支持位置は、半導体ウエハ基板
裏面のウエハの中心角９０度間隔で存在する半径方向上
の位置となる。

【００２２】支持位置は、結晶方位＜１１０＞上の部
位、即ち表１のＡ〜Ｌの方位上の部位であれば任意の部
位を特定することができる。但し、半導体ウエハ基板を
基板支持台上に載置した場合、安定に支持するため、少
なくとも方位の異なる３点を特定することが好ましい。

【００２３】また、各結晶方位ごとに方位上の複数の部
位を支持位置として特定することができる。更に、各結
晶方位ごとに方位に該当する直線部分を支持するように
特定することもできる。これらの場合には、半導体ウエ
ハ基板を基板支持台上に載置した場合に、機械的強度を
有する部位で、かつより安定に半導体ウエハ基板を支持
することができるため、特に重量の大きい大径の半導体
ウエハ基板に有利である。

【００２４】載置工程では、半導体ウエハ基板の最も機
械的強度を有する支持位置に基板支持台の支持部を合致
させて載置するので、載置の際の衝撃により、半導体ウ
エハ裏面にキズ、割れ等が発生することを防止すること
ができる。ここで、基板支持台の支持部は、予め半導体
ウエハ基板の支持位置に対応した位置に設けたものでな
ければならない。

【００２５】また、基板支持台をエピタキシャル成長炉
内の所定位置に設け、半導体ウエハ基板をエピタキシャ
ル成長炉外部から搬入し、基板支持台に載置することが
できる他、エピタキシャル成長炉外部で半導体ウエハ基
板に支持位置を特定した後、基板支持台に載置し、その
後、半導体ウエハ基板を載置した基板支持台ごとエピタ
キシャル成長炉内の所定位置に搬入するように構成する
こともできる。

【００２６】成長工程では、最も機械的強度を有する支
持位置で半導体ウエハ基板を支持した状態でエピタキシ
ャル成長プロセスを実行しているので、半導体ウエハ基
板の結晶格子のスリップの発生を低減することができ、
歩溜まりを向上させることができる。このため、高品質
なエピタキシャルウエハを製造することが可能となる。

【００２７】また、結晶格子のスリップ発生を低減でき
るので、成長時の加熱条件の制限を緩和することがで
き、エピタキシャル成長プロセスのスループットを向上
させることができる。

【００２８】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
エピタキシャルウエハ製造方法において、前記位置決め
工程が、結晶方位＜１１０＞を中心とする±１０度の範
囲内の部位を支持位置として特定することを特徴とす
る。

【００２９】本発明において、「結晶方位＜１１０＞を
中心とする±１０度の範囲内の部位」は、半導体ウエハ
基板の高い強度を維持することができる位置である。す
なわち、図７は、（１００）シリコンウエハの最外周を
９０度間隔で支持し、その支持位置を結晶方位［１１
０］からずらした場合の支持位置と発生応力との関係図
を示したものである。この関係図は、図６のポアソン比
の結晶異方性を考慮した有限要素法による計算機シュミ
レーションにより算出したものである。

【００３０】図７において、横軸は、結晶方位［１１
０］から該方位と直角な方位［１００］までの方位を角
度で表し、縦軸は各結晶方位に当たる位置での発生応力
値を表している。図７によると結晶方位［１１０］との
角度が１０度以下の場合に発生応力値が約０．１２５５
ＭＰａ以下となり、半導体ウエハ基板の機械的強度が低
減しないことがわかる。

【００３１】言い換えると、半導体ウエハ基板を結晶方
位＜１１０＞を中心とする±１０度の範囲内で支持しエ
ピタキシャル成長プロセスを実行するのであれば、半導
体ウエハ基板の高い機械的強度を維持でき、結晶格子の
スリップ欠陥の発生を防止できる。このため、かかる範
囲内で半導体ウエハ基板の支持位置に自由度を持たせる
ことができ、サイズの異なる複数の半導体ウエハ基板の
基板支持台への載置、エピタキシャル成長を一枚ごとに
連続的に行わせることが容易になる。

【００３２】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
記載のエピタキシャルウエハ製造方法において、前記成
長工程が、前記半導体ウエハ基板を前記基板支持台に固
定した状態で、前記基板支持台を回転させながら前記半
導体ウエハ基板の表面にエピタキシャル層を成長させる
ことを特徴とする。

【００３３】本発明は、半導体ウエハ基板を基板支持台
と固定した状態で回転させながらエピタキシャル成長す
るため、半導体ウエハ基板の回転中に支持位置と基板支
持台の支持部との間に相対的なずれを生じることはな
い。従って、半導体ウエハ基板裏面にずれによるキズ等
が生じることを防止でき、欠陥のない高品質なエピタキ
シャルウエハを製造することができる。

【００３４】半導体ウエハ基板と基板支持台との固定
は、半導体ウエハ基板が回転中に支持位置が移動しない
ようにするものであれば、その構成は特に限定されるも
のではない。例えば、基板支持台に設けた保持部により
半導体ウエハ基板の側面を保持することに固定するよう
に構成することができる。

【００３５】また、半導体ウエハ基板裏面の支持位置で
基板支持台と固定するように構成しても良い。この場合
の好ましい態様としては、請求項４に記載したとおりで
ある。 即ち、請求項４に係る発明は、請求項１〜３の
いずれか１項に記載のエピタキシャルウエハ製造方法に
おいて、前記位置決め工程が、前記支持位置に前記支持
台の支持部に嵌合する凹部を設ける工程を含むことを特
徴とする。

【００３６】本発明では、位置決め工程で特定された支
持位置に、基板支持台の支持部に嵌合する凹部を設けて
いるので、半導体ウエハ基板を基板支持台に載置した
際、支持部と該凹部との嵌合により、半導体ウエハ基板
が基板支持台に固定される。従って、半導体ウエハ基板
は、基板支持台に固定された状態で回転し、回転中に基
板支持台と支持位置との間に相対的なずれは生じず、半
導体ウエハ基板へのキズ等の発生を防止することができ
る。

【００３７】本発明において、半導体ウエハ基板の支持
位置に設ける凹部は、基板支持台の支持部と嵌合するも
のであれば、その構成は限定されるものではない。例え
ば、支持部と嵌合する半球状の凹部またはＶ字溝等とす
ることができる。

【００３８】請求項５に係る発明は、半導体単結晶から
結晶面（１００）で切り出された半導体ウエハ基板をエ
ピタキシャル成長炉内の所定位置に設けられた基板支持
台により支持してエピタキシャル成長プロセスに付すこ
とにより、エピタキシャルウエハを製造する装置におい
て、前記基板支持台が、半導体ウエハ基板を支持する支
持部を有し、該支持部は前記半導体ウエハ基板の裏面の
結晶方位＜１１０＞に該当する部位に対応した位置に設
けられていることを特徴とする。

【００３９】本発明は、請求項１に記載のエピタキシャ
ルウエハ製造方法を実施する装置である。「結晶方位＜
１１０＞に該当する部位に対応した位置」とは、半導体
ウエハ基板を基板支持台に載置した状態で、結晶方位＜
１１０＞上に存在する部位と接触する位置をいう。そし
て、基板支持台の支持部は、半導体ウエハ基板を載置し
たときに、該位置に合致する箇所に設ける。

【００４０】本発明では、基板支持台の支持部が結晶方
位＜１１０＞に該当する部位に対応した位置に設けられ
ているため、該支持部により、半導体ウエハ基板の裏面
を最も機械的強度を有する位置で支持することできる。
このため、基板支持台上に半導体ウエハ基板を載置する
際に、ウエハ基板に載置の衝撃によるキズ等の発生を防
止できる。また、エピタキシャル成長の際、ウエハに発
生する結晶格子のスリップを低減することができ、高品
質なエピタキシャルウエハを製造することができる。

【００４１】支持部は、結晶方位＜１１０＞に該当する
位置に合致するように設けられていれば、その構成は特
に限定されるものではなく、任意の部位とすることがで
きる。但し、半導体ウエハ基板を基板支持台上に載置し
た場合、安定に支持するため、支持支持台は、少なくと
も方位の異なる３つの支持部を設けることが好ましい。
また、半導体ウエハ基板を安定して支持するため、支持
部は、半導体ウエハ基板の外周部に近い部位を支持する
ように設けることが好ましい。

【００４２】また、支持部は、各方位ごとに該方位上に
複数の部位を支持するように構成することができる。更
に、支持部は、各方位ごとに該方位に該当する直線部分
の部位を支持するように構成してもよい。これらの場合
には、半導体ウエハ基板を基板支持台上に載置した場合
に、機械的強度を有する部位で、かつより安定に半導体
ウエハ基板を支持することができるため、特に重量の大
きい大径の半導体ウエハ基板に有利である。

【００４３】支持部の形状及び大きさも特に限定される
ものではない。例えば、支持部を該当する方位に点接触
する凸部として構成することができる。また、支持部を
該当する方位に直線で接触する凸状として構成すること
もできる。

【００４４】例えば、結晶方位［１１０］と等価な方位
である表１のＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈの４つ方位は、上述のとお
り、いずれも半導体ウエハ裏面上の半径方向で、かつ各
々ウエハの中心角で９０度間隔の方向となる。従って、
これらの４つの結晶方位にあたる部位で半導体ウエハ基
板を支持する場合には、基板支持台の支持部を、それぞ
れサセプタの９０度間隔の半径上に設けた４つの凸部と
して構成することができる。また、支持部を、該半径方
向の直線状の凸部として構成することもできる。

【００４５】尚、エピタキシャル成長時に、半導体ウエ
ハ基板を基板支持台で支持した状態で、半導体ウエハ基
板を基板支持台の下方から加熱する場合、基板支持台の
支持部を凸部の高さは出来るだけ低いことが好ましい。
これは、半導体ウエハ基板への熱伝導性を良好にし、均
一なエピタキシャルウエハを製造するためである。

【００４６】請求項６に係る発明は、請求項５に記載の
エピタキシャルウエハ製造装置において、前記基板支持
台の前記支持部が、結晶方位＜１１０＞を中心とする±
１０度の範囲内のウエハ裏面上の部位に対応した位置に
設けられていることを特徴とする。

【００４７】本発明は、請求項２に記載の発明を実施す
るための装置であり、請求項２に係る発明と同様の作用
効果を奏する。

【００４８】請求項７に係る発明は、請求項６に記載の
エピタキシャルウエハ製造装置において、半導体ウエハ
基板の裏面の結晶方位＜１１０＞を中心とする±１０度
の範囲内の位置に凹部が設けられ、前記基板支持台の前
記支持部が、半導体ウエハ基板の裏面の該凹部に嵌合す
る凸部を備えていることを特徴とする。

【００４９】本発明は、請求項４に係る発明を実施する
ための装置である。本発明では、基板支持台が半導体ウ
エハ基板裏面の前記支持位置に設けられた凹部に嵌合す
る凸状の支持部を備えているので、半導体ウエハ基板を
基板支持台に載置した際、基板支持台の凸状支持部と半
導体ウエハ基板の凹部とが嵌合し固定される。従って、
半導体ウエハ基板は、基板支持台に固定された状態で支
持され回転し、回転中に基板支持台と支持位置がずれる
ことなく、半導体ウエハ基板にキズ等が生じることを防
止することができる。

【００５０】本発明の凸状支持部は、半導体ウエハ基板
の凹部と嵌合するものであれば、その構成は限定される
ものではない。例えば、半導体ウエハ基板の凹部が半球
状であれば、凸状支持部をそれに対応させて半球状に構
成することができる。また、基板支持台に半球状の凹部
を設け、該凹部に球状の支持部を嵌合させ、該球状の上
半球部分を半導体ウエハ基板の凹部と嵌合させるように
構成してもよい。また、半導体ウエハ基板の凹部が半径
方向に設けられたＶ字溝であれば、支持部を半径方向の
逆Ｖ字形状とすることができる。

【００５１】また、支持部の材質は、特に限定されるも
のではないが、エピタキシャル成長時の熱処理によりウ
エハを汚染しない材料、例えば、ＳｉＣ、石英等で構成
することが好ましい。

【００５２】請求項８に係る発明は、請求項５〜７のい
ずれか１項に記載のエピタキシャルウエハ製造装置にお
いて、前記基板支持台と前記支持部との間に弾性部材を
備えたことを特徴とする。

【００５３】本発明は、基板支持台の本体と支持部との
間に弾性部材が設けられているので、半導体ウエハ基板
を基板支持台に載置する際及び基板支持台を回転させて
エピタキシャル成長させる際の衝撃を緩和して、半導体
ウエハ基板へのキズ等の発生を防止することができる。

【００５４】弾性部材の構成は特に限定されるものでは
なく、例えば、薄い石英、ガラス繊維等を使用すること
ができる。

【００５５】例えば、基板支持台に半球状の凹部を設
け、該凹部に球状の支持部を嵌合させ、該球状の上半球
部分を半導体ウエハ基板の凹部と嵌合させるように構成
する場合には、基板支持台の凹部に弾性部材としての薄
い石英、ガラス繊維等を設けることができる。

【００５６】本願の更に別の発明は、半導体単結晶から
結晶面（１００）で切り出された半導体ウエハ基板にお
いて、前記半導体ウエハ基板の裏面に、結晶方位＜１１
０＞に該当する部位を支持位置として特定されているこ
とを特徴とする。

【００５７】本発明では、結晶方位＜１１０＞に該当す
る部位が予め支持位置として特定されているので、半導
体ウエハ基板の該支持位置を基板支持台の支持部に合致
させて載置することにより、半導体ウエハ基板の裏面を
最も機械的強度を有する位置で支持することできる。こ
のため、基板支持台上に半導体ウエハ基板を載置する際
に、ウエハ基板に載置の衝撃によるキズ等の発生を防止
できる。また、エピタキシャル成長の際、ウエハに発生
する結晶格子のスリップを低減することができ、高品質
なエピタキシャルウエハを製造することができる。

【００５８】ここで、本発明の支持位置は、ウエハ面内
の＜１１０＞方位を示すオリエンテーションフラットや
オリエンテーションノッチ等に基づいて特定することが
可能である。

【００５９】また、支持位置には、結晶方位＜１１０＞
に該当する部位に施されたマーク、ノッチ等の切欠き部
等が含まれる。また、基板支持台が凸状支持部を有する
場合には、支持位置を該凸状支持部に嵌合する凹部とす
ることもできる。この場合には、請求項７と同様の作用
効果を奏する。

【００６０】本願の更に別の発明は、半導体単結晶から
結晶面（１００）で切り出された半導体ウエハ基板にお
いて、前記半導体ウエハ基板の裏面に、結晶方位＜１１
０＞を中心とする±１０度の範囲内の部位を支持位置と
して特定されていることを特徴とする。

【００６１】本発明では、半導体ウエハ基板の支持位置
として結晶方位＜１１０＞を中心とする±１０度の範囲
内の部位が予め特定されており、請求項２と同様の作用
効果を奏する。

【００６２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について、図示例とともに説明する。図２には、本発
明の一実施形態に係るエピタキシャルウエハ製造装置の
概略構成図を示している。この実施形態における半導体
ウエハ製造装置は、横型炉を応用したものであり、エピ
タキシャル成長炉１、エピタキシャル成長炉内の基板支
持台としてのＳｉＣ製のサセプタ３、サセプタ３上のシ
リコンウエハ基板Ｗを加熱する複数の赤外線ランプ５か
ら概略構成されている。

【００６３】本実施形態のサセプタ３は、エピタキシャ
ル成長炉１内の所定位置で、シリコン単結晶を結晶面
（１００）で切り出されたシリコンウエハ基板を支持す
るものであり、サセプタ３の表面には、シリコンウエハ
基板Ｗを支持する４つの凸状支持部７が設けられてい
る。

【００６４】図１は、シリコンウエハ基板Ｗが載置され
た状態のサセプタ３の斜視図を示し、図３は、サセプタ
３の平面図を示している。各凸状支持部７は、シリコン
ウエハ基板Ｗの結晶面（１００）に対し、最も機械的強
度を有する結晶方位［１１０］と等価な方位である表１
のＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈに該当する部位を支持するように設け
られている。これらの４つの方位は、シリコンウエハ基
板Ｗの裏面上で、かつ９０度の角度間隔で半径方向に該
当する。このため、凸状支持部７は、各方位に対応して
中心から外周に向かい半径方向に延びる直線状となって
おり、各々９０度の角度間隔で設けられている。また、
サセプタ３とシリコンウエハ基板Ｗとの間隙を小さくし
て、エピタキシャル成長の際の加熱時にシリコンウエハ
基板Ｗへの熱伝導性を良好にするため、凸状支持部７の
高さは、約０．２ｍｍとなっている。

【００６５】尚、凸状支持部７の形状は、直線状に限定
されるものではなく、結晶方位＜１１０＞上にあれば、
シリコンウエハ基板Ｗ裏面と点接触するように半球形状
としてもよい。この場合のサセプタ３の平面図を図４に
示す。更に、シリコンウエハ基板Ｗを安定させて支持す
るため、各方位ごとに半球形状の凸状支持部７をそれぞ
れ複数設けてもよい。

【００６６】支持部７の位置は、機械的強度が著しく減
少しない位置、すなわち各結晶方位に該当する位置から
シリコンウエハ基板Ｗの中心角で±１０度の角度範囲内
に設けてもよい。また、凸状支持部７の上面を該角度範
囲に亘り平坦面とすることもできる。

【００６７】次に、本実施形態のエピタキシャルウエハ
製造装置を利用したエピタキシャルウエハ製造方法につ
いて説明する。本実施形態のエピタキシャルウエハ製造
方法は、支持位置の位置決め工程と、シリコンウエハの
載置工程と、シリコンウエハのエピタキシャル成長工程
から構成される。

【００６８】位置決め工程では、シリコンウエハ基板Ｗ
に結晶方位［１１０］と等価な方位である表１のＥ，
Ｆ，Ｇ，Ｈに該当する部位をマーキングし、支持位置と
して特定する。該結晶方位の方向は、予めオリエンテー
ションフラット加工工程によりシリコンウエハ基板Ｗの
外径部分に加工された特定の方位を示すフラット部に基
づいて定められる。

【００６９】例えば、図８に示すように、シリコンウエ
ハ基板Ｗのオリエンテーションフラットが、結晶方位＜
１１０＞の方向を示している場合には、該フラット部分
と垂直な直線方向及び該直線方向と垂直な直線方向が、
結晶方位［１１０］と等価な方向となる。従って、オリ
エンテーションフラットと垂直な方向で、かつシリコン
ウエハの中心点を通る直線上の任意の部位及び該直線と
垂直で、かつシリコンウエハの中心点を通る直線上の任
意の部位を支持位置として特定し、マークを施す。尚、
結晶方位＜１１０＞を中心した±１０度の範囲内の部位
を支持位置としてマークを施してもよい。

【００７０】尚、本実施形態では、表１のＥ，Ｆ，Ｇ，
Ｈの方位に該当する部位を特定しているが、これに限ら
れるものではなく、表１のＡ〜Ｌの方位のいずれの方位
に該当する部位を支持位置として特定できる。

【００７１】本実施形態では、オリエンテーションフラ
ットに基づいて、支持位置を特定しているが、オリエン
テーションノッチがある場合には、これに基づいて支持
位置を特定することができる。例えば、図９に示すよう
に、ノッチが、結晶方位＜１１０＞上に該当する部分に
存在するときには、ノッチとシリコンウエハの中心点を
通る直線上の任意の部位及び該直線と垂直で、かつシリ
コンウエハの中心点を通る直線上の任意の部位を支持位
置として特定し、マークを施す。

【００７２】次に、載置工程では、位置決め工程におい
て、支持位置が特定されたシリコンウエハ基板Ｗが、ロ
ボットハンド（図示せず）により、サセプタ３上に載置
される。このとき、エピタキシャル成長炉１内部は、赤
外線ランプ５により約７００〜８００℃に余熱されてい
る。

【００７３】シリコンウエハ基板Ｗのサセプタ３への載
置は、シリコンウエハ基板Ｗの支持位置としてマークを
施した箇所が、サセプタ３の凸状支持部７と合致して設
置されるように、ロボットハンドが制御される。

【００７４】支持位置は、シリコンウエハ基板Ｗの最も
機械的強度を有する結晶方位に該当する部位であるた
め、シリコンウエハ基板Ｗへの載置時の衝撃によるりキ
ズ等の発生を低減することができる。

【００７５】尚、本実施形態では、エピタキシャル成長
炉１内でシリコンウエハ基板Ｗをサセプタ３上に載置し
ているが、サセプタ３上に設置する支持部７を設けたホ
ルダを用意し、エピタキシャル成長炉１外部でシリコン
ウエハを該ホルダに載置するように構成しても良い。こ
の場合には、シリコンウエハ基板Ｗの支持位置にホルダ
の支持部７を合致させるという精密な作業を、エピタキ
シャル成長炉１外部で目視により確認しながら行えるの
で、載置作業の正確性を確保することができるという利
点がある。

【００７６】成長工程では、サセプタ３の支持部７でシ
リコンウエハ基板Ｗを支持した状態のまま、反応ガス注
入口９から、ＳｉＨＣｌ₃ 等の反応ガスがエピタキシャ
ル成長炉１内部に注入される。さらに、エピタキシャル
成長炉１の内部が、反応温度である約１１００〜１２０
０℃に加熱されると共に、反応ガスの還元、熱分解作用
により、シリコンウエハ基板Ｗの表面にエピタキシャル
層が成長する。

【００７７】このように、シリコンウエハ基板Ｗは、サ
セプタ３の支持部７により、最も機械的強度を有する部
位で支持された状態で、エピタキシャル成長プロセスに
付されるので、シリコンウエハ基板Ｗに結晶格子のスリ
ップの発生を低減することができる。また、スリップの
発生を低減できるので、エピタキシャル成長時の加熱条
件の制限を緩和することができ、エピタキシャル成長プ
ロセスのスループットを向上させることができる。

【００７８】また、エピタキシャル成長工程において、
均一なエピタキシャルウエハを製造するため、シリコン
ウエハ基板Ｗをサセプタ３ごと回転させてもよい。この
場合には、サセプタ３の表面に凹部を設け、該凹部にＳ
ｉＣ、石英等の材質で構成された球状支持部７の下部を
嵌合させることができる。そして、シリコンウエハ基板
Ｗ裏面の表１のＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈの結晶方位に位置に球状
の支持部７の上部が嵌合する凹部を設け、シリコンウエ
ハ基板Ｗをサセプタ３上に載置したときに、シリコンウ
エハ基板Ｗ裏面の凹部に支持部７を嵌合させるように構
成してもよい。

【００７９】図５は、このようなサセプタ３上に、シリ
コンウエハ基板Ｗを載置した状態のシリコンウエハ基板
Ｗとサセプタ３の断面図を示している。この場合には、
シリコンウエハ基板Ｗ裏面の凹部と、サセプタ３の支持
部７の上部が嵌合するため、サセプタ３を回転させて
も、サセプタ３とシリコンウエハ基板Ｗとにずれが生じ
ない。このため、回転中に、シリコンウエハ基板Ｗ裏面
にキズ等が生じることがなく、高品質なエピタキシャル
ウエハを製造することが可能である。尚、球状支持部７
がサセプタ３と嵌合する凹部に、薄い石英、ガラス繊維
等の弾性部材を設けても良い。この場合には、シリコン
ウエハ基板Ｗのサセプタ３への載置時、及びサセプタ３
の回転中の衝撃を緩和し、シリコンウエハ基板Ｗにキズ
などの欠陥の発生を低減することが可能である。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は、結晶面
（１００）の半導体ウエハ基板の結晶方位＜１１０＞に
該当する裏面上の部位を支持した状態でエピタキシャル
成長プロセスを実行するため、半導体ウエハ基板にキ
ズ、結晶格子のスリップの発生を低減することができ、
高品質なエピタキシャルウエハを製造することができる
という効果がある。

【００８１】また、本発明は、結晶面（１００）の半導
体ウエハ基板の結晶方位＜１１０＞に該当する裏面上の
部位を支持し固定した状態で回転させてエピタキシャル
成長プロセスを実行するため、半導体ウエハ基板にキ
ズ、結晶格子のスリップ等の発生を低減することができ
るとともに、均質なエピタキシャルウエハを製造するこ
とができるという効果がある。

【００８２】また、本発明は、エピタキシャル成長プロ
セスを実行する際に、半導体ウエハ基板に結晶格子のス
リップの発生を低減することができるため、エピタキシ
ャル成長工程におけるスリップ発生防止のための加熱条
件の制限を緩和することができる。従って、エピタキシ
ャルウエハ製造における処理効率を大幅に向上させるこ
とができるという効果がある。

【００８３】更に、本発明は、結晶面（１００）の半導
体ウエハ基板の結晶方位＜１１０＞から±１０度の範囲
内の部位を支持した状態でエピタキシャル成長プロセス
を実行するため、ウエハに発生する結晶格子のスリップ
の低減という効果を維持しつつ、支持位置に自由度を持
たせることができる。このため、サイズの異なる複数の
半導体ウエハ基板の基板支持台への設置、エピタキシャ
ル成長を一枚ごとに連続的に行わせることが容易になる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態におけるサセプタにシリコンウエハ
基板を載置した状態の斜視図である。

【図２】本実施形態におけるエピタキシャルウエハ製造
装置の概略構成図である。

【図３】本実施形態におけるサセプタの平面図である。

【図４】本実施形態におけるサセプタの平面図である。

【図５】本実施形態におけるサセプタにシリコンウエハ
基板を載置した状態の断面図である。

【図６】結晶面（１００）のシリコンウエハにおけるポ
アソン図である。

【図７】結晶方位と応力との関係図である。

【図８】オリエンテーションフラット加工を施したシリ
コンウエハの平面図である。

【図９】オリエンテーションノッチ加工を施したシリコ
ンウエハの平面図である。

【符号の説明】

１：エピタキシャル成長炉 ３：サセプタ ５：赤外線ランプ ７：支持部 ９、１１：反応ガス注入口 Ｗ：シリコンウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 和俊 群馬県安中市中野谷555番地の１ 株式会 社スーパーシリコン研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体単結晶から結晶面（１００）で切
   り出された半導体ウエハ基板をエピタキシャル成長炉内
   の所定位置に設けられた基板支持台により支持してエピ
   タキシャル成長プロセスに付すことによりエピタキシャ
   ルウエハを製造する方法において、 前記半導体ウエハ基板の裏面に、結晶方位＜１１０＞に
   該当する部位を支持位置として特定する位置決め工程
   と、 前記支持位置と前記基板支持台の支持部とを合致させ
   て、半導体ウエハ基板を該基板支持台に載置する載置工
   程と、 前記所定位置において、前記支持位置を前記基板支持台
   の支持部で支持した状態で、前記半導体ウエハ基板の表
   面にエピタキシャル層を成長させる成長工程と、を備え
   たことを特徴とするエピタキシャルウエハ製造方法。
2. 【請求項２】 前記位置決め工程が、結晶方位＜１１０
   ＞を中心とする±１０度の範囲内の部位を支持位置とし
   て特定することを特徴とする請求項１に記載のエピタキ
   シャルウエハ製造方法。
3. 【請求項３】 前記成長工程が、前記半導体ウエハ基板
   を前記基板支持台に固定した状態で、前記基板支持台を
   回転させながら前記半導体ウエハ基板の表面にエピタキ
   シャル層を成長させることを特徴とする請求項１又は２
   に記載のエピタキシャルウエハ製造方法。
4. 【請求項４】 前記位置決め工程が、前記支持位置に前
   記支持台の支持部に嵌合する凹部を設ける工程を含むこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエ
   ピタキシャルウエハ製造方法。
5. 【請求項５】 半導体単結晶から結晶面（１００）で切
   り出された半導体ウエハ基板をエピタキシャル成長炉内
   の所定位置に設けられた基板支持台により支持してエピ
   タキシャル成長プロセスに付すことにより、エピタキシ
   ャルウエハを製造する装置において、 前記基板支持台が、半導体ウエハ基板を支持する支持部
   を有し、該支持部は前記半導体ウエハ基板の裏面の結晶
   方位＜１１０＞に該当する部位に対応した位置に設けら
   れていることを特徴とするエピタキシャルウエハ製造装
   置。
6. 【請求項６】 前記基板支持台の前記支持部が、結晶方
   位＜１１０＞を中心とする±１０度の範囲内のウエハ裏
   面上の部位に対応した位置に設けられていることを特徴
   とする請求項５に記載のエピタキシャルウエハ製造装
   置。
7. 【請求項７】 半導体ウエハ基板の裏面の結晶方位＜１
   １０＞を中心とする±１０度の範囲内の位置に凹部が設
   けられ、前記基板支持台の前記支持部が、半導体ウエハ
   基板の裏面の該凹部に嵌合する凸部を備えていることを
   特徴とする請求項６に記載のエピタキシャルウエハ製造
   装置。
8. 【請求項８】 前記基板支持台と前記支持部との間に弾
   性部材を備えたことを特徴とする請求項５〜７のいずれ
   か１項に記載のエピタキシャルウエハ製造装置。