WO2019098033A1 - サセプタ、エピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents

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WO2019098033A1
WO2019098033A1 PCT/JP2018/040654 JP2018040654W WO2019098033A1 WO 2019098033 A1 WO2019098033 A1 WO 2019098033A1 JP 2018040654 W JP2018040654 W JP 2018040654W WO 2019098033 A1 WO2019098033 A1 WO 2019098033A1
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susceptor
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counterbore
support portion
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一成 須田
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信越半導体株式会社
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    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation

Definitions

  • the present disclosure relates to a susceptor on which an epitaxial film is grown by vapor phase growth on a surface of a wafer to produce the epitaxial wafer, and a method of manufacturing the epitaxial wafer using the susceptor.
  • a silicon epitaxial wafer in which an epitaxial film is formed on the surface of a silicon single crystal substrate by a vapor deposition method is widely used for electronic devices.
  • improvement in flatness level of epitaxial wafers has become an important issue due to miniaturization of electronic devices.
  • the wafer is placed on a mounting portion called a susceptor to perform a reaction.
  • the top surface of the susceptor has an edge area and has a concave counterbore (also referred to as a pocket) inside the edge area.
  • the counterbore is slightly larger than the wafer. Since the wafer is contained in the counterbore, the wafer can be contained at a specific position even when the susceptor is rotated, and a homogeneous reaction is performed.
  • Patent Documents 1 to 5 have a counterbore having an outer peripheral support portion supported by contacting an outer peripheral portion of the wafer and a central portion surrounded by the outer peripheral support portion and not in contact with the wafer.
  • an example in which the outer peripheral support portion is inclined is disclosed.
  • Patent Document 1 proposes a configuration in which the outer peripheral support portion of the counterbore is inclined at an angle of more than 0 ° and less than 1 ° for the purpose of preventing occurrence of significant deposition locally locally on the outer periphery side of the wafer back surface. ing.
  • Patent Document 2 in order to prevent the epitaxial film thickness at the outer peripheral portion of the wafer from being reduced due to the warpage of the wafer when placed on the counterbore, the angle of the outer peripheral support portion of the counterbore is larger than 0 ° and smaller than 5 ° We propose a configuration to make it inclined.
  • Patent Document 3 for the purpose of preventing the wafer from sliding on the susceptor when transporting the wafer and preventing occurrence of abnormal projections due to the conventional knurling on the susceptor surface, the outer peripheral support portion of the counterbore is formed.
  • a configuration is proposed in which it is inclined at an angle of 10 ° to 80 °.
  • Patent Document 4 for the purpose of preventing formation of an epitaxial film on the outer peripheral portion of the back surface of the wafer and preventing generation of contact scratches on the back surface of the wafer, the outer peripheral support portion of counterbore is 2.86
  • a configuration is proposed in which the inclination is made at an angle of 0 ° to 0.40 °.
  • Patent Document 5 for the purpose of strongly reducing excessive layer thickness in the area of the alignment notch and material deposition on the back surface of the wafer in the area of the alignment notch, the angle of the peripheral support portion of the counterbore is 3 ° or less
  • the eccentric mounting of the wafer particularly affects the epitaxial film thickness at the outermost periphery of the wafer. For example, when eccentric mounting occurs and the wafer approaches the susceptor edge area, the epitaxial film in the approach area becomes thinner, and conversely, when the wafer gets away from the susceptor edge area, the epitaxial film in the distant area becomes thicker. Since this phenomenon occurs around the entire periphery of the wafer, the eccentric mounting causes non-uniformity in the epitaxial film thickness at the outer peripheral portion of the wafer. As the cause of the nonuniformity, it is considered that the epitaxial film thickness of the outer peripheral portion changes according to the distance between the wafer and the susceptor edge region.
  • the counterbore depth of the susceptor can be mentioned as a parameter for changing the epitaxial film thickness at the outer peripheral portion of the wafer. It is known that the epitaxial film in the outer peripheral portion of the wafer becomes thinner as the depth of the counterbore becomes deeper, and conversely, the epitaxial film becomes thicker as it becomes shallow.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and it is possible to reduce the variation in epitaxial film thickness in the circumferential direction of the outer peripheral portion of the wafer caused by the eccentric placement of the wafer on the susceptor having a counterbore.
  • An object is to provide a method of manufacturing a wafer.
  • a susceptor for mounting an epitaxial film on a surface of a wafer by vapor-phase growing an epitaxial film to manufacture the epitaxial wafer
  • a concave counterbore for mounting the wafer is formed on the upper surface of the susceptor;
  • the counterbore has an outer peripheral support portion supported by contacting an outer peripheral portion of the wafer, and a central portion located inside the outer peripheral support portion and not in contact with the wafer.
  • the outer peripheral support portion is inclined so as to lower toward the central portion at an angle larger than 5 ° and smaller than 10 ° with respect to the horizontal direction.
  • the inclination angle of the outer circumferential support portion of the counterbore is set to an angle larger than 5 ° and smaller than 10 °.
  • the spot facing has a side wall portion that forms a step between the upper surface of the susceptor and the outer peripheral edge of the outer peripheral support portion.
  • the outer circumferential support portion may be provided on the entire circumference in the circumferential direction of the susceptor or may be provided on a part in the circumferential direction.
  • the outer peripheral support portion is provided on the entire periphery, the entire periphery of the wafer can be supported.
  • the outer peripheral support portion is provided in part, the contact portion between the wafer and the susceptor can be reduced, and generation of dust and damage to the wafer due to the contact can be suppressed.
  • an epitaxial wafer In a method of manufacturing an epitaxial wafer according to an aspect of the present disclosure, the wafer is mounted on the susceptor according to the above aspect of the present disclosure, and an epitaxial film is vapor-phase grown on the surface of the wafer. According to this, it is possible to obtain an epitaxial wafer in which the variation in the epitaxial film thickness in the circumferential direction of the wafer outer peripheral portion caused by the eccentric mounting is reduced.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 3;
  • the single wafer type epitaxial wafer manufacturing apparatus 1 of FIG. 1 is an apparatus for vapor-phase growing a silicon single crystal film on the surface of a single silicon single crystal substrate W (hereinafter referred to as a wafer W).
  • the epitaxial wafer manufacturing apparatus 1 includes a chamber 2 made of a transparent quartz member or the like. In the chamber 2, a susceptor 3 for placing a wafer W to be epitaxially grown is disposed.
  • the susceptor 3 is made of, for example, SiC, or a graphite substrate is coated with SiC.
  • the susceptor 3 is formed in a disk shape and disposed so that the upper surface and the lower surface are horizontal.
  • a concave counterbore 31 is formed on the upper surface of the susceptor 3, and the wafer W is placed inside the counterbore 31.
  • the counterbore 31 has a circular outer peripheral line when viewed from above. The diameter of the outer peripheral line is set to a value slightly larger than the diameter of the wafer W. Further, the radial center of the counterbore 31 and the radial center of the susceptor 3 coincide with each other.
  • the upper surface 33 of the susceptor 3 constitutes a ring-shaped edge area by a circular counterbore 31.
  • the counterbore 31 has a side wall portion 310 formed at a right angle to the susceptor upper surface 33 from the inner peripheral edge of the ring-shaped susceptor upper surface 33 (susceptor edge region), and a radial direction from the lower end of the side wall portion 310
  • the wafer W is surrounded by an outer peripheral support portion 311 which is formed in an inclined shape so as to be positioned downward gradually as it goes inside and is supported by the outer peripheral support portion of the back surface of the wafer W in contact with the outer peripheral support portion 311.
  • the counterbore 31 has a step portion 313 between the inner peripheral edge of the outer peripheral support portion 311 and the outer peripheral edge of the central portion 312.
  • the depth X of the side wall portion 310 (the dimension between the upper end and the lower end of the side wall portion 310) relative to the susceptor upper surface 33 is, for example, the central position of the counterbore 31 (the radial direction center of the wafer W and the radial direction of the counterbore 31). It is set so that the surface of the wafer W and the susceptor upper surface 33 have the same height position when placed at the placement position where the center coincides with the placement position and does not correspond to the eccentric placement). Ru.
  • the depth X may be set such that the surface of the wafer W is positioned lower than the susceptor upper surface 33 when the wafer W is placed at the center position of the counterbore 31. Conversely, the depth X is set to the susceptor It may be set to be located above the upper surface 33.
  • FIG. 2 shows an example in which the depth X is smaller than the thickness of the wafer W.
  • the outer peripheral support portion 311 is lowered toward the central portion 312 in a horizontal direction (a direction parallel to the susceptor upper surface 33 and a direction perpendicular to the side wall portion 310) at an angle ⁇ larger than 5 ° and smaller than 10 °. It is inclined. With the intersection of the bottom surface of the susceptor 3 and the rotation axis L of the susceptor 3 (see FIG. 1) as the center of the susceptor, the cross section when the susceptor 3 is cut in a plane perpendicular to the susceptor upper surface 33 passing through the susceptor center When viewed in cross section, the outer peripheral support portion 311 linearly extends from the lower end of the side wall portion 310 toward the central portion 312. In other words, the outer peripheral support portion 311 is provided such that the inclination angle ⁇ is constant at any position in the radial direction.
  • the dimension Z (see FIG. 2) in the horizontal direction of the outer peripheral support portion 311 is not particularly limited in order to obtain the effect of reducing the variation in epitaxial film thickness in the circumferential direction of the outer peripheral portion of the wafer W. Due to the thickness structure, it is preferable to set the diameter to 5 mm or less when the diameter of the wafer W is 300 mm. When the dimension Z exceeds 5 mm, the thickness of the central portion 312 is reduced, which may cause the insufficient strength of the susceptor 3, and the thickness of the central portion 312 may be increased to eliminate the concern. The size of will increase. Further, the outer circumferential support portion 311 is provided over the entire circumference in the circumferential direction (the direction around the rotation axis L) of the counterbore 31. The inclination angle ⁇ of the outer peripheral support portion 311 does not change depending on the position in the circumferential direction, that is, the inclination angle ⁇ is constant at any position in the circumferential direction.
  • the central portion 312 is provided to form a horizontal surface (a plane perpendicular to the rotation axis L of the susceptor 3).
  • the central portion 312 may be provided to be inclined with respect to a horizontal surface such as a concave curved surface.
  • the depth Y of the central portion 312 relative to the susceptor upper surface 33 is not particularly limited in order to obtain the effect of reducing the variation in epitaxial film thickness in the circumferential direction of the outer peripheral portion of the wafer W. In view of the structure of the wafer W, in the case where the diameter of the wafer W is 300 mm, 0.8 mm to 1.8 mm is preferable.
  • a plurality of through holes 32 penetrating to the back surface of the susceptor 3 are formed.
  • These through holes 32 are holes into which lift pins 8 (see FIG. 1) for lifting the wafer W above the susceptor 3 are inserted, for example, when the wafer W is taken in and out of the counterbore 31, or other applications (e.g., epitaxial)
  • it may be a cloud called a halo, or a hole for suppressing the occurrence of surface roughening.
  • the susceptor 3 may be of a type in which the through holes 32 are not formed.
  • the stepped portion 313 (see FIG. 2) is provided at a right angle to the susceptor upper surface 33, and the amount of the stepped portion is determined so as to obtain a predetermined depth Y.
  • the stepped portion 313 may not be provided.
  • the back surface of the susceptor 3 is supported by the support shaft 15.
  • the support shaft 15 is provided such that its axis L coincides with the center of the susceptor 3.
  • the support shaft 15 is connected with a drive unit 13 that rotates the susceptor 3 around the axis L via the support shaft 15.
  • lamps 41 and 42 for heating the wafer W to an epitaxial reaction temperature for example, 900 to 1200 ° C.
  • the power of the upper lamp 41 and the lower lamp 42 can be individually controlled. That is, the power ratio between the upper lamp 41 and the lower lamp 42 can be changed.
  • a gas supply port 50 is provided on one end side of the chamber 2 in the horizontal direction, and a gas discharge port 36 is provided on the side opposite to the side on which the gas supply port 50 is provided.
  • a silicon source gas specifically, a silane based gas such as trichlorosilane (TCS)
  • TCS trichlorosilane
  • a carrier gas for diluting the silicon source gas
  • a processing gas G containing (for example, hydrogen) and a dopant gas for example, a gas containing boron or phosphorus for adjusting the conductivity type or conductivity of the epitaxial layer is introduced.
  • the processing gas G supplied from the gas supply port 50 flows along the surface of the wafer W, which is rotatably held substantially horizontally in the internal space of the chamber 2. Thereafter, the processing gas G is discharged from the gas discharge port 36 to the outside of the chamber 2. That is, the processing gas G flows from the gas supply port 50 toward the gas discharge port 36 substantially horizontally and in one direction.
  • a wafer W (silicon single crystal substrate) is prepared.
  • the diameter, resistivity, crystal orientation, conductivity type, etc. of the wafer W are not particularly limited.
  • a wafer W to be prepared for example, a polished wafer with a diameter of 300 mm, which has been mirror-polished on both the front and back surfaces, is prepared.
  • a general manufacturing method of a polished wafer will be described.
  • a single crystal ingot having a specific crystal orientation is manufactured using a Czochralski (CZ) method or the like (single crystal growth step).
  • the side surface of the manufactured single crystal ingot is ground to adjust the outer diameter, and one notch indicating the crystal orientation is formed on the outer periphery of the single crystal ingot (cylindrical grinding process).
  • the single crystal ingot is sliced into thin disk-like wafers (slicing step), and the outer peripheral portion is chamfered to prevent cracking and chipping of the sliced wafer (chamfering step).
  • both surfaces of the chamfered wafer are ground and planarized at the same time (double-head grinding process), and processing distortion remaining on the chamfered and ground wafer is etched and removed (etching process). Further, the front and back surfaces of the wafer are polished to mirror finish (polishing step). In order to remove the polishing agent, foreign matter and the like attached to the mirror-polished wafer, the wafer is subjected to cleaning such as RCA cleaning including SC-1 cleaning and SC-2 cleaning (cleaning step). A polished wafer is obtained through these steps.
  • the prepared wafer W is loaded into the chamber 2 by the transfer robot and placed on the counterbore 31 of the susceptor 3.
  • Hydrogen gas is introduced into the chamber 2 through the gas supply port 50 from the stage prior to the introduction of the wafer W.
  • the wafer W placed on the susceptor 3 is heated to a heat treatment temperature (for example, 1050 to 1200 ° C.) by the lamps 41 and 42 to remove the natural oxide film formed on the surface of the wafer W by hydrogen gas.
  • a heat treatment temperature for example, 1050 to 1200 ° C.
  • the susceptor 3 and the wafer W mounted thereon are rotated by the driving unit 13 and the power of the lamps 41 and 42 is adjusted so that the temperature of the wafer W becomes a predetermined reaction temperature (for example, 1050 to 1180 ° C.)
  • a predetermined reaction temperature for example, 1050 to 1180 ° C.
  • the chamber 2 is taken out and cooled to a temperature (for example, 650 ° C.), and the silicon epitaxial wafer is unloaded from the chamber 2 by the transfer robot.
  • a temperature for example, 650 ° C.
  • the wafer W be placed at the center position of the counterbore 31.
  • the wafer W is mounted at a position eccentric to the center position of the counterbore 31.
  • a gap B (see FIG. 2) between the wafer W and the sidewall portion 310 of the counterbore 31 causes a difference between regions in the circumferential direction of the outer peripheral portion of the wafer W.
  • the outer peripheral region of the wafer W having the smallest gap B (hereinafter referred to as the minimum gap region) and the outer peripheral region of the wafer W having the largest gap B (hereinafter referred to as the maximum gap region) sandwich the center of the wafer W. Located 180 ° opposite side. Then, the clearance B gradually increases from the clearance minimum region toward the clearance maximum region along the circumferential direction.
  • the epitaxial film becomes thinner compared to the outer peripheral area of the wafer where the gap B is larger, under the influence of the turbulent flow of the processing gas G locally generated by the gap B. Thereby, nonuniformity (variation) of the epitaxial film thickness in the circumferential direction of the outer peripheral portion of the wafer W occurs.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral support portion 311 of the counterbore 31 is set to an angle larger than 5 ° and smaller than 10 °, the nonuniformity (variation) is reduced as shown in the below-described embodiment. While being able to do, it can control that slip dislocation occurs in an epitaxial wafer. The following can be considered for this reason.
  • the peripheral supporting portion 311 is inclined with the distance C (see FIG. 2) from the susceptor upper surface 33 to the back surface of the wafer W as the mounting depth, so that the mounting depth C is eccentric with the wafer W. Changes along the circumferential direction of the wafer W. Specifically, the placement depth C decreases as the clearance B decreases. The placement depth C is smallest in the minimum clearance area, largest in the maximum clearance area, and gradually increases from the minimum clearance area to the maximum clearance area along the circumferential direction.
  • the mounting depth C is small, the amount of depression of the surface of the wafer W with respect to the susceptor upper surface 33 is small, and the processing gas G can be efficiently supplied to the surface, and as a result, the epitaxial film is thick Become.
  • the mounting depth C is large, the amount of depression of the surface of the wafer W with respect to the susceptor upper surface 33 becomes large, and the supply efficiency of the processing gas G to the surface is lowered. getting thin.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral support portion 311 By setting the inclination angle ⁇ of the outer peripheral support portion 311 to an angle larger than 5 ° and smaller than 10 °, the variation in the epitaxial film thickness in the circumferential direction caused by the difference in the gap B is attributed to the difference in the mounting depth C It can cancel out effectively by the variation in the epitaxial film thickness in the circumferential direction. Thereby, it is considered that nonuniformity (variation) of the epitaxial film thickness in the circumferential direction of the outer peripheral portion of the wafer W can be reduced.
  • FIGS. 3 to 5 show the susceptor 3 of the present embodiment. It should be noted that in FIGS. 3 to 5, the same configuration as the first embodiment or the configuration of the same name is given the same reference numeral.
  • the susceptor 3 in FIGS. 3 to 5 has a side wall portion 310 formed at a right angle to the susceptor upper surface 33 from the inner peripheral edge of the ring-shaped susceptor upper surface 33 (susceptor edge region) and a radial inner side from the lower end of the side wall portion 310
  • the outer peripheral support portion 311 is formed in an inclined shape so as to be positioned gradually downward as it gets closer, and the outer peripheral support portion of the back surface of the wafer W contacts and is supported, and the wafer W located inside the outer peripheral support portion 311
  • a counterbore 31 having a central portion 312 not in contact with the outer peripheral support portion 311 and a stepped portion 313 forming a step between the outer peripheral edge of the central portion 312 and the outer peripheral support portion 311.
  • the outer peripheral support portion 311 is not formed on the entire circumference in the circumferential direction, but is formed only in a part. Specifically, as shown in FIG. 3, the outer peripheral support portions 311 are formed at only three locations at intervals of 120 ° in the circumferential direction centering on the susceptor center O. The respective outer peripheral support portions 311 are provided to be inclined at the same inclination angle ⁇ (see FIG. 4) in an angle range of more than 5 ° and less than 10 °. Moreover, the width in the circumferential direction of each outer peripheral support portion 311 is set to the same value. The width in the circumferential direction of the outer circumferential support portion 311 may be any value.
  • the counterbore 31 has a noncontact outer peripheral portion 314 (see FIG. 5) which is provided so as to draw a circular arc in the circumferential direction between the three outer peripheral support portions 311 and does not contact the outer peripheral portion of the wafer W.
  • the non-contact outer peripheral portion 314 is provided to connect the lower end of the side wall portion 310 and the outer peripheral edge of the central portion 312 (the upper end of the step portion 313) as shown in FIG. It is inclined to be positioned downward gradually towards the direction.
  • the noncontact outer peripheral portion 314 may not be inclined (that is, may be provided horizontally).
  • the side wall portion 310 of FIG. 5 to which the non-contact outer peripheral portion 314 is connected has a larger dimension from the susceptor upper surface 33 than the side wall portion 310 of FIG. 4 to which the outer peripheral support portion 311 is connected.
  • the step amount of the step portion 313 of FIG. 5 to which the noncontact outer peripheral portion 314 is connected is the same as the step amount of the step portion 313 of FIG. 4 to which the outer peripheral support portion 311 is connected. Therefore, the inclination angle of the noncontact outer peripheral portion 314 is different from the inclination angle ⁇ of the outer peripheral support portion 311, and specifically, smaller than the inclination angle ⁇ . From the above, a gap is formed between the noncontact outer peripheral portion 314 and the wafer W.
  • each outer peripheral support portion 311 since the inclination angle ⁇ of each outer peripheral support portion 311 is larger than 5 ° and smaller than 10 °, the circumferential direction of the outer peripheral portion of the wafer W is obtained as shown in the below-described example. While being able to reduce the nonuniformity (variation) of epitaxial film thickness, it can control that slip dislocation occurs in an epitaxial wafer.
  • the outer peripheral support portion 311 since the outer peripheral support portion 311 is provided only in a part of the circumferential direction, the contact portion of the wafer W with the susceptor 3 can be reduced, and dust generation due to contact and generation of flaws in the wafer W can be suppressed. Further, by providing the outer peripheral support portions 311 at three positions at intervals of 120 °, the wafer W can be supported without being shaken while suppressing an increase in the number of the outer peripheral support portions 311.
  • the susceptor has a side wall portion, an outer peripheral support portion, a step portion, and a central portion, and a counterbore having an outer peripheral support portion provided on the entire circumferential direction is used.
  • the inclination angles of the outer peripheral support portion were changed to 0 °, 1 °, 3 °, 5 °, 6 °, 9 °, and 10 °, and epitaxial growth was performed for each tilt angle.
  • the conditions for the epitaxial growth are the same except for the inclination angle of the outer peripheral support, specifically, the surface of a 300-mm diameter surface orientation (100) of the surface of a P-type silicon single crystal polished wafer (PW),
  • the epitaxial growth was performed under the conditions of a flow rate of 10 L / min of the source gas TCS (trichlorosilane) and TCS, a film thickness of 3 ⁇ m, a growth rate of 3 ⁇ / min, and a growth temperature of 1150 ° C.
  • the placement position (the amount of eccentricity from the center position) of the wafer in the counterbore was the same between each epitaxial growth.
  • the dimensions Z and Y shown in FIG. 2 in the counterbore are 5 mm or less and 0.8 mm to 1.8 mm, respectively.
  • the variation amount of the epitaxial film thickness in the circumferential direction of the outer peripheral portion of each silicon epitaxial wafer obtained by the above epitaxial growth was measured by a flatness measurement machine WaerSight (manufactured by KLA-Tencor). Specifically, using WaferSight, the film thickness of the outer peripheral area having a distance R of 148-145 mm from the center of the wafer was measured along the entire circumferential direction. Then, the difference between the average value and the maximum value in the obtained film thickness distribution in the circumferential direction and the difference between the average value and the minimum value were obtained, and the average value of the two differences was calculated as the above-mentioned variation.
  • the ratio of the amount of variation at each inclination angle to the reference variation amount is defined as the thickness of the epitaxial film formed by eccentrically mounting the wafer, using the variation amount when using the susceptor with the inclination angle of 0 ° of the outer peripheral support portion of the counterbore as the reference variation amount. It was calculated as the degree of influence (%) on the variation in the circumferential direction. The degree of influence indicates that the reference variation is 100%, and the smaller the value, the larger the reduction effect from the reference variation.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and the same effects can be obtained by any embodiments. It is included in the technical scope of the invention.
  • the present invention is applicable not only to a wafer size of 300 mm, but also to a susceptor for a wafer of 200 mm or less or a wafer larger than 300 mm.
  • the number of outer peripheral support portions is not limited to three, and may be four or more.

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Abstract

サセプタ３の上面３３には、ウェーハＷを載置するためのザグリ３１が形成される。ザグリ３１は、リング状のサセプタ上面３３の内周縁からサセプタ上面３３に直角に形成された側壁部３１０と、側壁部３１０の下端から径方向内側にいくにしたがって次第に下方に位置するよう傾斜状に形成されて、ウェーハＷの裏面の外周部が接触して支持される外周支持部３１１と、外周支持部３１１に囲まれておりウェーハＷと接触しない中央部３１２とを有する。外周支持部３１１の水平方向に対する傾斜角θは５°より大きく１０°より小さい角度である。このサセプタ３にウェーハＷを載置して、ウェーハＷの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させる。これにより、ザグリを有したサセプタでのウェーハの偏心載置に起因して生ずる、ウェーハ外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚のバラツキを低減できるサセプタ及びエピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。

Description

サセプタ、エピタキシャルウェーハの製造方法
　本開示は、ウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する際に該ウェーハを載置させるサセプタ及びそのサセプタを用いてエピタキシャルウェーハを製造する方法に関する。
　気相成長法により、シリコン単結晶基板の表面上にエピタキシャル膜を形成したシリコンエピタキシャルウェーハは電子デバイスに広く使用されている。近年、電子デバイスの微細化によって、エピタキシャルウェーハのフラットネスレベルの改善が重要な課題となっている。
　一般的に枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置を用いて、研磨後のウェーハ上にエピタキシャル膜を成膜する場合、サセプタと称される載置部にウェーハを載置し反応を行う。サセプタの上面は、縁部領域を有し、かつ縁部領域の内側に凹形状のザグリ（ポケットとも言う）を有している。ザグリはウェーハよりも若干大きい。このザグリにウェーハが収まる事により、サセプタを回転してもウェーハが特定位置に収まる事ができ、均質な反応が行われる。
　ここで、ザグリに関し、特許文献１～５には、ウェーハの外周部が接触して支持される外周支持部と、その外周支持部に囲まれておりウェーハと接触しない中央部とを有したザグリにおいて、外周支持部を傾斜させた例が開示されている。特許文献１では、ウェーハ裏面の外周側において局所的に著しいデポが発生するのを防止することを目的として、ザグリの外周支持部を０°より大きく１°未満の角度で傾斜させる構成を提案している。また、特許文献２では、ザグリに載置したときのウェーハの反りによってウェーハ外周部のエピタキシャル膜厚が小さくなってしまうのを防ぐために、ザグリの外周支持部を０°より大きく５°より小さい角度で傾斜させる構成を提案している。
　また、特許文献３では、ウェーハを搬送する際にウェーハがサセプタ上を滑ることをなくし、サセプタ表面に従来のローレットによる異常な突起が発生しないようにすることを目的として、ザグリの外周支持部を１０°～８０°の角度で傾斜させる構成を提案している。また、特許文献４では、ウェーハ裏面の外周部にエピタキシャル膜が形成されることを防止するとともに、ウェーハの裏面に接触傷の発生を防止することを目的として、ザグリの外周支持部を２．８６°～０．４０°の角度で傾斜させる構成を提案している。また、特許文献５では、配向ノッチの領域内の過剰な層厚さ及び配向ノッチの領域内のウェーハ裏面の材料堆積を強く低減することを目的として、ザグリの外周支持部を３°以下の角度で傾斜させる構成を提案している。
国際公開第２００９／０８４１５４号 特開２００６－４１０２８号公報 特開平８－２７７１９３号公報 特開２０１０－１６１８３号公報 特開２０１７－８５０９４号公報
　ところで、エピタキシャルウェーハのフラットネスレベルを悪化させる大きな要因の一つとして、ウェーハをサセプタに載置する際に発生する搬送ズレがある。搬送ズレにより、ザグリ内においてウェーハ中心がザグリ中心からずれた位置にウェーハが載置される偏心載置が発生する。この偏心載置が起きることで、ザグリとウェーハとの間の若干の隙間により、処理ガスの局所的な乱流が発生し、局所的にエピタキシャル膜の不均一が発生し、フラットネスレベルの悪化の要因となる。
　ウェーハの偏心載置は特にウェーハの最外周部のエピタキシャル膜厚に影響を与えている。例えば偏心載置が発生し、ウェーハがサセプタ縁部領域に近づくと、近づいた領域のエピタキシャル膜は薄くなり、逆にサセプタ縁部領域から遠ざかると、遠ざかった領域のエピタキシャル膜は厚くなる。この現象がウェーハ全周で発生するため、偏心載置によりウェーハ外周部のエピタキシャル膜厚の不均一化が発生する。この不均一化の原因としてはウェーハとサセプタ縁部領域の距離に応じて外周部のエピタキシャル膜厚が変化することが考えられる。
　一方で、ウェーハ外周部のエピタキシャル膜厚が変化するパラメータとして、サセプタのザグリ深さが挙げられる。ザグリ深さが深くなると、ウェーハ外周部のエピタキシャル膜は薄くなり、逆に浅くなると、エピタキシャル膜は厚くなることがわかっている。
　本開示は上記問題に鑑みてなされたものであり、ザグリを有したサセプタでのウェーハの偏心載置に起因して生ずる、ウェーハ外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚のバラツキを低減できるサセプタ及びエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを課題とする。
　本開示の一態様において、ウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する際に前記ウェーハを載置させるサセプタであって、
　前記サセプタの上面に前記ウェーハを載置するための凹形状のザグリが形成されており、
　前記ザグリは、前記ウェーハの外周部が接触して支持される外周支持部と、前記外周支持部の内側に位置して前記ウェーハと接触しない中央部とを有しており、
　前記外周支持部は、前記中央部に向けて水平方向に対して５°より大きく１０°より小さい角度で下がるように傾斜している。
　本開示の一態様では、ザグリの外周支持部の傾斜角度を５°より大きく１０°より小さい角度としている。これにより、ウェーハ偏心載置に起因して生ずるウェーハ外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚のバラツキを低減できる。
　本開示の一態様において前記ザグリは、前記サセプタの上面と前記外周支持部の外周縁との間に段差を形成する側壁部を有する。このように側壁部を有したザグリにウェーハを載置することで、ウェーハ表面とサセプタ上面との高さの違いを小さくでき、この高さの違いに伴う処理ガスの乱流を抑制できる。
　また、前記外周支持部は前記サセプタの周方向における全周に設けられたとしてもよいし、周方向における一部に設けられたとしてもよい。外周支持部が全周に設けられる場合には、ウェーハの全周を支持できる。他方、外周支持部が一部に設けられる場合には、ウェーハとサセプタとの接触部を少なくでき、接触による発塵やウェーハに傷が発生するのを抑制できる。
　本開示の一態様によるエピタキシャルウェーハの製造方法は、上記本開示の一態様によるサセプタにウェーハを載置して、そのウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させる。これによれば、偏心載置に起因して生ずるウェーハ外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚のバラツキを低減したエピタキシャルウェーハを得ることができる。
枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置の概略構成図である。 図１のＡ部の拡大図である。 第２実施形態におけるサセプタを上から見た図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線での断面図である。 図３のＶ－Ｖ線での断面図である。
　（第１実施形態）
　以下、本開示の第１実施形態を説明する。先ず、図１を参照してエピタキシャルウェーハ製造装置を説明する。図１の枚葉式のエピタキシャルウェーハ製造装置１は、１枚のシリコン単結晶基板Ｗ（以下ウェーハＷという）に対してその表面上にシリコン単結晶膜を気相成長させる装置である。
　エピタキシャルウェーハ製造装置１は、透明石英部材等から構成されたチャンバー２を備える。チャンバー２内には、エピタキシャル成長させるウェーハＷを載置するためのサセプタ３が配置されている。サセプタ３は例えばＳｉＣ製であったり、黒鉛基材にＳｉＣコートが施されたものであったりする。サセプタ３は円盤状に形成されて、上面及び下面が水平となるように配置される。
　サセプタ３の上面には凹形状のザグリ３１が形成されており、このザグリ３１の内部にウェーハＷが載置される。ザグリ３１は、上から見ると円形の外周線を有している。その外周線の直径はウェーハＷの直径より若干大きい値に設定されている。また、ザグリ３１の径方向中心とサセプタ３の径方向中心とは一致している。サセプタ３の上面３３は、円形のザグリ３１によってリング状の縁部領域を構成している。
　ザグリ３１についてさらに詳しく説明する。図２に示すように、ザグリ３１は、リング状のサセプタ上面３３（サセプタ縁部領域）の内周縁からサセプタ上面３３に直角に形成された側壁部３１０と、その側壁部３１０の下端から径方向内側にいくにしたがって次第に下方に位置するよう傾斜状に形成されて、ウェーハＷの裏面の外周部が接触して支持される外周支持部３１１と、その外周支持部３１１に囲まれておりウェーハＷと接触しない中央部３１２とを有する。さらに、ザグリ３１は、外周支持部３１１の内周縁と中央部３１２の外周縁との間に段差部３１３を有する。
　サセプタ上面３３に対する側壁部３１０の深さＸ（側壁部３１０の上端と下端との間の寸法）は、例えば、ウェーハＷがザグリ３１の中心位置（ウェーハＷの径方向中心とザグリ３１の径方向中心とが一致した載置位置であり、偏心載置に該当しない載置位置）に載置されたときに、ウェーハＷの表面とサセプタ上面３３とが同等の高さ位置となるように設定される。なお、深さＸは、ウェーハＷがザグリ３１の中心位置に載置されたときに、ウェーハＷの表面がサセプタ上面３３よりも下方に位置するように設定されたとしてもよいし、反対にサセプタ上面３３よりも上方に位置するように設定されたとしてもよい。図２では、深さＸがウェーハＷの厚さよりも小さい例を示している。
　外周支持部３１１は、中央部３１２に向けて水平方向（サセプタ上面３３に平行な方向であり、側壁部３１０に直角な方向）に対して５°より大きく１０°より小さい角度θで下がるように傾斜している。サセプタ３の底面とサセプタ３の回転軸線Ｌ（図１参照）との交点をサセプタ中心とし、そのサセプタ中心を通りサセプタ上面３３に直角な平面でサセプタ３を切ったときの断面（つまり図２の断面）で見て、外周支持部３１１は、側壁部３１０の下端から中央部３１２に向かって直線状に延びている。言い換えると、外周支持部３１１は、径方向におけるどの位置でも傾斜角θが一定となるように設けられる。
　また、外周支持部３１１の水平方向における寸法Ｚ（図２参照）は、ウェーハＷの外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚のバラツキを低減する効果を得る観点では特に限定はないが、サセプタ３の厚さの構造上、ウェーハＷの直径が３００ｍｍである場合において５ｍｍ以下とするのが好ましい。寸法Ｚが５ｍｍを超えると、中央部３１２の厚さが小さくなってサセプタ３の強度不足の懸念が生ずるとともに、その懸念を解消するために中央部３１２の厚さを大きくすると、サセプタ３全体としての寸法が大きくなってしまう。また、外周支持部３１１は、ザグリ３１の周方向（回転軸線Ｌの回りの方向）における全周に亘って設けられている。周方向における位置によって外周支持部３１１の傾斜角θが変化しないようになっており、つまり周方向におけるどの位置でも傾斜角θが一定となっている。
　中央部３１２は水平面（サセプタ３の回転軸線Ｌに直角な平面）を形成するように設けられる。なお、中央部３１２は凹曲面状など水平面に対して傾斜状に設けられてもよい。サセプタ上面３３に対する中央部３１２の深さＹ（図２参照）は、ウェーハＷの外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚のバラツキを低減する効果を得る観点では特に限定はないが、サセプタ３の厚さの構造上、ウェーハＷの直径が３００ｍｍである場合において０．８ｍｍ～１．８ｍｍとするのが好ましい。
　また、中央部３１２には、サセプタ３の裏面まで貫通した複数の貫通孔３２（図１参照）が形成されている。これら貫通孔３２は、例えばウェーハＷをザグリ３１に出し入れする際にウェーハＷをサセプタ３の上方に持ち上げるためのリフトピン８（図１参照）が挿入される孔であったり、他の用途（例えばエピタキシャルウェーハの裏面にハローと呼ばれるクモリ、面荒れが発生するのを抑制するための孔）であったりする。なお、貫通孔３２が形成されない型式のサセプタ３であってもよい。
　段差部３１３（図２参照）は、サセプタ上面３３に対して直角に設けられており、所定の深さＹが得られるように、その段差量が定められている。なお、段差部３１３は設けられていないとしてもよい。
　図１の説明に戻り、サセプタ３の裏面はサポートシャフト１５により支持されている。サポートシャフト１５はその軸線Ｌがサセプタ３の中心と一致するように設けられる。サポートシャフト１５には、サポートシャフト１５を介してサセプタ３を軸線Ｌ回りに回転させる駆動部１３が接続されている。
　チャンバー２の上下には、エピタキシャル成長時にウェーハＷをエピタキシャル反応温度（例えば９００～１２００℃）に加熱するランプ４１、４２が配置されている。これら上側ランプ４１、下側ランプ４２のパワーは個別に制御可能となっている。つまり、上側ランプ４１と下側ランプ４２とのパワー比は変更可能となっている。
　チャンバー２の水平方向における一端側には、ガス供給口５０が設けられ、そのガス供給口５０が設けられた側と反対側にはガス排出口３６が設けられている。ガス供給口５０からは、シリコン単結晶薄膜（シリコンエピタキシャル膜）の原料となるシリコンソースガス（具体的にはトリクロロシラン（ＴＣＳ）等のシラン系ガス）、シリコンソースガスを希釈するためのキャリアガス（例えば水素）、及びエピタキシャル層の導電型や導電率を調整するためのドーパントガス（例えばボロンやリンを含むガス）を含む処理ガスＧが導入される。ガス供給口５０から供給された処理ガスＧは、ガス案内部材２４を通過した後、チャンバー２の内部空間にて略水平に回転保持されるウェーハＷの表面に沿って流れる。その後、処理ガスＧは、ガス排出口３６からチャンバー２外に排出される。つまり、処理ガスＧは、ガス供給口５０からガス排出口３６へ向けて、略水平かつ一方向に流れる。
　以上がエピタキシャルウェーハ製造装置１の構成である。次に、エピタキシャルウェーハ製造装置１を用いてシリコンエピタキシャルウェーハを製造する方法を説明する。先ず、ウェーハＷ（シリコン単結晶基板）を準備する。ウェーハＷの直径、抵抗率、結晶方位、導電型等は特に限定はない。準備するウェーハＷとして、例えば表面、裏面の両方に対して鏡面研磨加工が施された直径３００ｍｍのポリッシュドウェーハを準備する。
　ポリッシュドウェーハの一般的な製造方法を説明すると、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；ＣＺ）法等を使用して特定の結晶方位を持った単結晶インゴットを製造する（単結晶成長工程）。製造した単結晶インゴットの側面を研削して外径を整え、単結晶インゴットの外周に結晶方位を示すノッチを１つ形成する（円筒研削工程）。単結晶インゴットを薄円板状のウェーハにスライスし（スライス工程）、該スライスしたウェーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする（面取り工程）。その後、面取りしたウェーハの両面を同時に研削して平坦化し（両頭研削工程）、面取り及び研削されたウェーハに残留する加工歪みをエッチングして除去する（エッチング工程）。更に、ウェーハ表面及び裏面を研磨して鏡面化する（研磨工程）。鏡面化したウェーハに付着した研磨剤や異物等を除去するために該ウェーハに対してＳＣ－１洗浄及びＳＣ－２洗浄等から構成されるＲＣＡ洗浄などの洗浄を行う（洗浄工程）。これらの工程を経てポリッシュドウェーハが得られる。
　次に、搬送ロボットによって、準備したウェーハＷをチャンバー２内に投入して、サセプタ３のザグリ３１に載置する。チャンバー２には、ウェーハＷを投入する前段階から、ガス供給口５０を介して水素ガスを導入しておく。次に、サセプタ３に載置されたウェーハＷをランプ４１、４２により熱処理温度（例えば１０５０～１２００℃）まで加熱して、水素ガスによりウェーハＷの表面に形成されている自然酸化膜を除去する為の気相エッチングを行う。
　次に、駆動部１３によりサセプタ３及びこれに載置されたウェーハＷを回転させ、かつ、ウェーハＷの温度が所定の反応温度（例えば１０５０～１１８０℃）となるようランプ４１、４２のパワーを制御しつつ、ガス供給口５０から処理ガスＧを供給することによって、ウェーハＷの表面上に所定膜厚のシリコン単結晶薄膜を気相成長させシリコンエピタキシャルウェーハとする。
　最後に、チャンバー２を取り出し温度（例えば６５０℃）まで降温した後、搬送ロボットによってシリコンエピタキシャルウェーハをチャンバー２から搬出する。以上が本実施形態のエピタキシャルウェーハの製造方法である。
　ここで、エピタキシャルウェーハの外周部の周方向におけるフラットネスレベルの均一化を図るためには、ウェーハＷはザグリ３１の中心位置に載置されるのが望ましい。しかし、実際は、ウェーハＷの載置位置をザグリ３１の中心位置に完全に一致させることは困難であり、ウェーハＷはザグリ３１の中心位置から少なからず偏心した位置に載置される。ウェーハＷが偏心載置されることで、ウェーハＷとザグリ３１の側壁部３１０との隙間Ｂ（図２参照）は、ウェーハＷの外周部の周方向における領域間で差異が生じる。すなわち、隙間Ｂが最も小さいウェーハＷの外周領域（以下、隙間最小領域という）と、隙間Ｂが最も大きいウェーハＷの外周領域（以下、隙間最大領域という）とが、ウェーハＷの中心を挟んで１８０°反対側に位置する。そして、周方向に沿って隙間最小領域から隙間最大領域に向かうにしたがって次第に隙間Ｂが大きくなる。
　隙間Ｂが小さいウェーハ外周領域では、隙間Ｂにより局所的に発生する処理ガスＧの乱流の影響を受けて、隙間Ｂが大きいウェーハ外周領域に比べてエピタキシャル膜は薄くなる。これにより、ウェーハＷの外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚の不均一化（バラツキ）が発生する。
　しかし、本実施形態では、ザグリ３１の外周支持部３１１の傾斜角θを５°より大きく１０°より小さい角度としているので、後述の実施例で示すように、上記不均一化（バラツキ）を低減できるとともに、エピタキシャルウェーハにスリップ転位が発生するのを抑制できる。この理由は以下のことが考えられる。
　すなわち、サセプタ上面３３からウェーハＷの裏面までの距離Ｃ（図２参照）を載置深さとして、外周支持部３１１を傾斜させることで、ウェーハＷの偏心載置に伴い、載置深さＣがウェーハＷの周方向に沿って変化し、具体的には隙間Ｂが小さいウェーハ外周領域ほど載置深さＣが小さくなる。なお、載置深さＣは、上記隙間最小領域で最も小さくなり、上記隙間最大領域で最も大きくなり、周方向に沿って隙間最小領域から隙間最大領域に向かうにしたがって次第に大きくなる。載置深さＣが小さいと、サセプタ上面３３に対するウェーハＷの表面の凹み量が小さくなって、該表面への処理ガスＧの供給を効率的に行うことができ、その結果、エピタキシャル膜が厚くなる。これに対して、載置深さＣが大きいと、サセプタ上面３３に対するウェーハＷの表面の凹み量が大きくなって、該表面への処理ガスＧの供給効率が低下し、その結果、エピタキシャル膜が薄くなる。
　外周支持部３１１の傾斜角θを５°より大きく１０°より小さい角度とすることで、隙間Ｂの差異に起因した周方向におけるエピタキシャル膜厚のバラツキを、載置深さＣの差異に起因した周方向におけるエピタキシャル膜厚のバラツキで効果的に打ち消すことができる。これにより、ウェーハＷの外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚の不均一化（バラツキ）を低減できると考えられる。
　なお、周方向に沿ったウェーハ外周領域間で載置深さＣが変化するということは、ウェーハＷが水平面に対して若干傾いた状態で載置されることを意味するが、その傾きは無視できるほど小さい。
　（第２実施形態）
　次に、本開示の第２実施形態を上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態ではサセプタの構造が第１実施形態と異なっており、それ以外は第１実施形態と同じである。
　図３～図５は、本実施形態のサセプタ３を示している。なお、図３～図５において第１実施形態と同一形状の構成又は同一名称の構成には同一の符号を付している。図３～図５のサセプタ３は、リング状のサセプタ上面３３（サセプタ縁部領域）の内周縁からサセプタ上面３３に直角に形成された側壁部３１０と、その側壁部３１０の下端から径方向内側にいくにしたがって次第に下方に位置するよう傾斜状に形成されて、ウェーハＷの裏面の外周部が接触して支持される外周支持部３１１と、その外周支持部３１１の内側に位置してウェーハＷと接触しない中央部３１２と、外周支持部３１１の内周縁と中央部３１２の外周縁との間で段差を形成する段差部３１３とを有したザグリ３１を有する。
　外周支持部３１１は、周方向の全周には形成されておらず、一部のみに形成されている。具体的には、図３に示すように、外周支持部３１１は、サセプタ中心Ｏを中心とした円周方向において１２０°間隔で３箇所にのみ形成されている。各外周支持部３１１は、５°より大きく１０°より小さい角度範囲において互いに同一の傾斜角θ（図４参照）で傾斜するように設けられている。また、各外周支持部３１１の周方向における幅は互いに同一の値に設定されている。なお、外周支持部３１１の周方向における幅はどのような値であってもよい。
　また、ザグリ３１は、３箇所の外周支持部３１１の間にて周方向に円弧を描くように設けられた、ウェーハＷの外周部と接触しない非接触外周部３１４（図５参照）を有する。非接触外周部３１４は、図５に示すように、側壁部３１０の下端と中央部３１２の外周縁（段差部３１３の上端）とを繋ぐように設けられるとともに、側壁部３１０から中央部３１２の方に向かって次第に下方に位置するよう傾斜している。なお、非接触外周部３１４は傾斜してなくてもよい（つまり水平に設けられてもよい）。
　また、非接触外周部３１４が接続される図５の側壁部３１０は、外周支持部３１１が接続される図４の側壁部３１０に比べてサセプタ上面３３からの寸法が大きい。また、非接触外周部３１４が接続される図５の段差部３１３の段差量は、外周支持部３１１が接続される図４の段差部３１３の段差量と同じである。そのため、非接触外周部３１４の傾斜角は、外周支持部３１１の傾斜角θと異なっており、具体的には傾斜角θよりも小さい。以上より、非接触外周部３１４とウェーハＷとの間には隙間が形成されている。
　本実施形態によれば、各外周支持部３１１の傾斜角θが５°より大きく１０°より小さい角度となっているので、後述の実施例で示すように、ウェーハＷの外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚の不均一化（バラツキ）を低減できるとともに、エピタキシャルウェーハにスリップ転位が発生するのを抑制できる。加えて、外周支持部３１１が周方向の一部のみに設けられるので、ウェーハＷにおけるサセプタ３との接触部を少なくでき、接触による発塵やウェーハＷに傷が発生するのを抑制できる。また、外周支持部３１１が１２０°間隔で３箇所に設けられることで、外周支持部３１１の個数の増加を抑えつつ、ウェーハＷをぐらつかせることなく支持できる。
　以下、実施例及び比較例を挙げて本開示をさらに具体的に説明するが、これらは本開示を限定するものではない。
　図１と同様の枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置を用いて、ウェーハとしてのシリコン単結晶基板の表面上にシリコン単結晶膜のエピタキシャル成長を行った。このとき、サセプタは、図２と同様に、側壁部、外周支持部、段差部及び中央部を有するとともに、外周支持部が周方向の全周に設けられたザグリが形成されたものを用いた。また、外周支持部の傾斜角を０°、１°、３°、５°、６°、９°、１０°と変更して、各傾斜角ごとにエピタキシャル成長を行った。
　エピタキシャル成長の条件は、外周支持部の傾斜角以外は同じであり、具体的には、直径３００ｍｍ、表面の面方位（１００）、Ｐ型のシリコン単結晶のポリッシュドウェーハ（ＰＷ）の表面に、原料ガスＴＣＳ（トリクロロシラン）、ＴＣＳの流量１０Ｌ／ｍｉｎ、膜厚３μｍ、成長速度３μ／ｍｉｎ、成長温度１１５０℃の条件でエピタキシャル成長を行った。また、各エピタキシャル成長間で、ザグリにおけるウェーハの載置位置（中心位置からの偏心量）を同じとした。また、ザグリにおける図２に示す寸法Ｚ、Ｙはそれぞれ５ｍｍ以下、０．８ｍｍ～１．８ｍｍである。
　上記エピタキシャル成長により得られた各シリコンエピタキシャルウェーハの外周部の周方向におけるエピタキシャル膜厚のバラツキ量をフラットネス測定機ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ（ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製）により測定した。具体的には、ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔを用いて、ウェーハ中心からの距離Ｒが１４８－１４５ｍｍの外周領域の膜厚を周方向に沿って全周に亘って測定した。そして、得られた周方向の膜厚分布における平均値と最大値との差分と、平均値と最小値との差分を求め、その２つの差分の値の平均値を上記バラツキ量として算出した。そして、ザグリの外周支持部の傾斜角が０°のサセプタを用いたときのバラツキ量を基準バラツキ量として、各傾斜角におけるバラツキ量の基準バラツキ量に対する割合を、ウェーハ偏心載置によるエピタキシャル膜厚の周方向におけるバラツキ量への影響度（％）として算出した。この影響度は、基準バラツキ量を１００％とし、値が小さいほど、基準バラツキ量からの低減効果が大きいことを示している。
　（実施例）
　外周支持部の傾斜角が６°、９°のサセプタを用いた場合の影響度はそれぞれ４２％、１８％であった。また、エピタキシャルウェーハの外周部にはスリップ転位は発生しなかった。
　（比較例１）
　外周支持部の傾斜角が１°、３°、５°のサセプタを用いた場合の影響度はそれぞれ９８％、７８％、５２％であった。また、エピタキシャルウェーハの外周部にはスリップ転位は発生しなかった。
　（比較例２）
　外周支持部の傾斜角が１０°のサセプタを用いた場合の影響度は１７％であったが、エピタキシャルウェーハの外周部にスリップ転位が発生した。
　上記結果をまとめたものを表１に示す。外周支持部の傾斜角が５°より大きい領域で、影響度が５０％より小さくなり、局所的なエピタキシャル膜厚の不均一化の抑制が可能であることを示している。一方で、外周支持部の傾斜角が１０°ではウェーハ外周部に転位が発生したため、他品質も含めた局所的なエピタキシャル膜厚の不均一化を抑制可能な外周支持部の傾斜角の範囲は５°より大きく１０°より小さい範囲であることが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであったとしても本発明の技術的範囲に包含される。例えばウェーハサイズは３００ｍｍに限らず、２００ｍｍ以下のウェーハや、３００ｍｍより大きいウェーハ用のサセプタにも本発明を適用できる。また、第２実施形態においては、外周支持部の個数は３つに限定されず、４つ以上であっても良い。
　１　枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置
　３　サセプタ
　３１　ザグリ
　３１０　ザグリの側壁部
　３１１　ザグリの外周支持部
　３１２　ザグリの中央部
　３１３　ザグリの段差部
　３１４　ザグリの非接触外周部
　３３　サセプタ上面
 

Claims (5)

  1. 　ウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する際に前記ウェーハを載置させるサセプタであって、
    　前記サセプタの上面に前記ウェーハを載置するための凹形状のザグリが形成されており、
    　前記ザグリは、前記ウェーハの外周部が接触して支持される外周支持部と、前記外周支持部の内側に位置して前記ウェーハと接触しない中央部とを有しており、
    　前記外周支持部は、前記中央部に向けて水平方向に対して５°より大きく１０°より小さい角度で下がるように傾斜していることを特徴とするサセプタ。
  2. 　前記ザグリは、前記サセプタの上面と前記外周支持部の外周縁との間に段差を形成する側壁部を有することを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
  3. 　前記外周支持部が、前記サセプタの周方向における全周に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のサセプタ。
  4. 　前記外周支持部が、前記サセプタの周方向における一部に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のサセプタ。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のサセプタにウェーハを載置して、そのウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
     
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7326119B2 (ja) * 2019-11-07 2023-08-15 株式会社アルバック 基板ステージ及び真空処理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1098048A (ja) * 1996-09-24 1998-04-14 Nippon Pillar Packing Co Ltd ウエハー熱処理装置
JP2002502117A (ja) * 1998-02-02 2002-01-22 シリコン ヴァレイ グループ サーマル システムズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 半導体基板処理のためのウェーハキャリヤ及び半導体装置
JP2011144091A (ja) * 2010-01-18 2011-07-28 Shin Etsu Handotai Co Ltd 気相成長用サセプタ及び気相成長方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007251078A (ja) * 2006-03-20 2007-09-27 Nuflare Technology Inc 気相成長装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1098048A (ja) * 1996-09-24 1998-04-14 Nippon Pillar Packing Co Ltd ウエハー熱処理装置
JP2002502117A (ja) * 1998-02-02 2002-01-22 シリコン ヴァレイ グループ サーマル システムズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 半導体基板処理のためのウェーハキャリヤ及び半導体装置
JP2011144091A (ja) * 2010-01-18 2011-07-28 Shin Etsu Handotai Co Ltd 気相成長用サセプタ及び気相成長方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114540948A (zh) * 2022-02-17 2022-05-27 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备中的基座及半导体工艺设备

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