JPS63226025A - 基板の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は支持台及びこの上にＳ！置した基板を加熱しつ
つ基板表面にエツチング、エピタキシャル成長等の処理
を施す方法に関する。

〔従来技術〕

基板表面に例えば単結晶エピタキシャル層を成長させる
場合は一般に次のようにして行われている。即ち反応容
器内に回転軸に支持された第５図に示す如き支持台たる
サセプタ１２を水平に配設し、このサセプタ１２表面に
形成した円形の座ぐり穴１２ａ内に夫々基板１１を嵌め
込み、サセプタ１２を回転させつつ反応容器上方に配し
た加熱源にて基板１１を加熱すると共に、反応容器内に
反応性ガスを供給し、基板１１の表面にエピタキシャル
層を成長せしめるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上述した方法ではサセプタ１２を回転させるこ
とによって基板１１表面上における反応ガス分布、基板
１１の温度分布の均一化を図っているが、サセプタ１２
表面の温度分布についてみると周方向における分布は比
較的均一化されているものの半径方向には基板１１の歩
留り上無視出来ない温度分布が形成されていることが多
い。

第６図は横軸にサセプタ中心からの半径方向位置（ロ）
をとり、縦軸に温度（’Ｃ）をとって、回転するサセプ
タ１２が加熱源にて加熱されたときの温度分布を示した
グラフである。この図より理解される如く、上述の加熱
目標とは異なって、実際にはサセプタ１２上の温度分布
は半径方向に著しく異なり、サセプタ１２の中心から半
径方向に離れる程温度が低くなっている。

このようなサセプタ１２の半径方向の温度勾配は当然こ
の上に載置されている基板１１内にも同様な温度勾配を
形成することとなり、この結果、例えばシリコン基板の
場合７００℃以上となると急激に機械的強度が低下する
ことと相俟って、基板内に応力が生じてすべりが発生し
、結晶性が損なわれて品質が低下し歩留が低くなるとい
う問題があった。

本発明者等は基板結晶のすべりの発生率は熱応力の大き
さと密接な関係にあることに着目し、すべり発生率の低
減を図るべく実験、研究を行った結果、熱応力のすべり
方向成分は第７図に示す如く基板１１の表面に対し結晶
軸方向を射影したときの方向Ｆ（以下単に射影方向とい
う）と、温度勾配方向（最大の温度勾配方向｝であるサ
セプタ１２の半径方向Ｒとの角度θと密接な関係にある
ことを知見した。

本発明は斯かる知見に基づきなされたものであり、温度
勾配が生じるサセプタ等の支持台上に基板を載置したと
きも基板内でのすべりの発生を抑制して歩留の向上を図
れるようにした基板の表面処理方法を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にあっては、支持台の基板載置面上に形成される
温度勾配の方向と基板結晶のある特定の結晶方向とをそ
のすべり面上のすべり方向の熱応力成分が可及的に小さ
くなるよう関係付けて前記基板を支持台上に載置する。

〔作用〕

本発明にあってはこれによって支持台に形成される温度
勾配の方向とこの上に載置される基板表面に対する結晶
軸方向の射影方向とが略平行となってすべり方向に対す
る剪断応力を低減し得ることとなる。

〔実施例〕

以下本発明方法を図面に基づき具体的に説明する。第１
図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図は第１図の
支持台たるサセプタの拡大平面図、第３図は第２図の■
−■線による断面図であり、図中１は表面処理を施すべ
き基板、２はサセプタ、５は反応容器６は原料ガス供給
管、７は赤外線源、８は反射カバーを示し、基板１は表
面処理装置の−反応容器５内に設けられたサセプタ２上
に載置されている。

反応容器５は赤外線を透過し易い高純度の透明石英製で
あり、またその底板４はステンレス鋼製である。この底
板４の中心には下端を駆動装置に連繋した筒状回転軸３
の上端が直交する方向に気密状態に貫設されている。回
転軸３の上端には炭化珪素膜を被着した高純度黒鉛製の
略円板状をなす前記サセプタ２がその軸心を回転軸３の
それと同心にして設けられており、この上に載置した基
板ｌと共に前記駆動装置によって回転軸３回りに回転せ
しめられるようになっている。赤外線源７は前記回転軸
３を中心にして反応容器５上に配設されているから、こ
れによって加熱されるサセプタ２上には、前記第６図に
示した如く、回転中心上で温度が最も高くここから半径
方向に離れるに従って温度が下降する温度勾配、換言す
れば中心対称性の温度分布が形成される。サセプタ２に
は第２図に示す如くその上面側に回転軸３を中心として
軸対称位置に複数の座ぐり穴２ａ、２ａ・・・が夫々そ
の直線状縁部２ｂ、２ｂ・・・をサセプタ２の周縁部側
に位置させ、且つ半径方向と直交する方向にして基板ｌ
の厚み寸法よりも少し小さい深さで設けられている。各
座ぐり穴２ａは基板１の形状に合わせて、基板１よりも
若干径を大きくして形成されており、この各座ぐり穴２
ａ内にはその直線状縁部２ｂ。

２ｂ・・・にオリエンテーションフラットネス部１ａ、
ｌａ・・・を対向させて回り止めした状態で基板ｌが嵌
め込みＲ置せしめられるようになっている。

これによって例えば立方晶系の結晶であって表面が（１
００｝であるシリコン基板の場合、オリエンテーション
フラットネスｌａは（１００）面と垂直な面をもつよう
形成されるからこの表面に対する結晶軸方向＜１１０＞
の射影方向（第２図に矢符で示す）がサセプタ２の中心
又はその近傍に向くように、換言すれば第７図において
示した各θが零となり、各基板１はその表面に対する結
晶軸方向の射影方向が前記温度勾配が最大となる方向で
あって、且つその高温又は低温側に向けた状態でサセプ
タ２上に載置されることとなる。なお、角度θは零の場
合に限らす９０°に設定してもよい。

第４図は上記した角度θを種々変えたときに温度勾配に
因り生じたすべり面上の熱応力のすべり方向感分の最大
値を調べた結果を示すグラフであり、横軸に角度θ（度
）を、また縦軸に応力のすべり方向成分の最大値（Ｘ１
０’ｄｙｎ／ｃｊ）をとって示しである。このグラフか
ら明らかなように応力は角度θがθ＝０°、９０’で夫
々最小値を示すことが解る。

従って、サセプタ２の半径方向の温度勾配により基板１
にも同様の温度勾配が生じ、熱応力が発生してもすべり
方向の剪断応力を低減させ得て基板ｌにおけるすべりの
発生を抑制し得ることとなる。

上述の実施例は表面が（１００）のシリコン単結晶製の
基板の場合につき説明したが、他の材料の基板について
も温度勾配の方向と基板結晶のある特定の結晶方向をそ
のすべり方向の熱応力成分が最小になるように関係づけ
て行えばよい。即ちこのような関係は例えばダイヤモン
ド構造、面心立方構造等の結晶構造、（１１１）　、　
　（１００）等のすべり面、＜１１０　＞　　＜１００
　＞等の滑り方向に依存するから基板物質夫々に応じて
決定すればよい。本発明は前述した如きエピタキシャル
成長装置に限らずサセプタを加熱した場合にその表面上
にある位置を基点としてそれからの離隔距離が大となる
程低温となる温度分布のサセプタを有する表面処理装置
一般に適用できることは勿論である。

更に上述の実施例では基板ｌのオリエンテーションフラ
ットネスｌａを座ぐり穴２ａの直線状縁部２ｂと対向さ
せて基板１の回り止めを行う構成につき説明したが、座
ぐり穴２ａの底面の粗面化、その倍周縁部の凹凸面化等
によって行うこととしてもよい。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明方法は支持台の基板載置両面
上に形成される温度勾配の方向と基板結晶のある特定の
結晶方向とをそのすべり面上のすべり方向の熱応力成分
が可及的に小さくなるよう関係づけて支持台上に基板を
配設することとしているから基板のすべり発生率を大幅
に低減でき、基板の結晶性が良好に保持され、歩留の向
上を図れる等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図はその
サセプタの拡大平面図、第３図は第２図のＩ［［−１１
Ｉ線による断面図、第４図は角度θと基板における応力
のすべり方向成分の基板上の最大値との関係を示すグラ
フ、第５図は従来装置のサセプタの拡大平面図、第６図
はサセプタ中心からの半径方向位置とサセプタ温度との
関係を示すグラフ、第７図は角度θの説明図である。 １・・・基板　１ａ・・・オリエンテーションフラット
ネス　２・・・サセプタ　２ａ・・・座ぐり穴　２ｂ・
・・直線状縁部 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫第　３　関 第　５６ Ｔセプタ中昭なｔｌ峠蔓掻方勾僚Ｘ（Ｃ市）漬し　　ら
　　５］ 第　７図 ０　　　　　　　　　　　＆５　　　　　　　　　９０
すべ・り布Ｍの１！１度（θ°） 算　４Ｉ２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、支持台及びその上に載置された基板を加熱しつつ前
   記基板表面の処理を行う方法において、前記支持台の基
   板載置面上に形成される温度勾配の方向と、基板結晶の
   ある特定の結晶方向とをそのすべり面上のすべり方向の
   熱応力成分が可及的に小さくなるよう関係付けて前記支
   持台上に基板を載置することを特徴とする基板の表面処
   理方法。 ２、前記支持台は中心対称性の温度勾配を生じる構造を
   有し、また前記基板はその表面が｛１００｝であって、
   すべり方向が〈１１０〉であり、すべり面が｛１１１｝
   である特許請求の範囲第１項記載の基板の表面処理方法
   。 ３、前記基板は周縁部の一部に直線状縁部を有する穴内
   に、前記直線状縁部にオリエンテーションフラットネス
   を対向させて回り止めした状態で載置される特許請求の
   範囲第１項記載の基板の表面処理方法。