(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相成長の際に半導体基板を支持するサセプタであって、
該サセプタは、前記半導体基板が配置される座ぐり部を備え、前記座ぐり部の端から外側に向かって、前記サセプタの上面が上方または下方に傾斜するテーパーが形成されたテーパー部を有するものであり、
前記テーパー部は、前記座ぐり部端から外側に向かう長さが、前記半導体基板の直径の１％以上７．５％未満の長さであり、
前記テーパー部は、その高さが前記半導体基板の厚さの３０％以下であることを特徴とする気相成長用半導体基板支持サセプタ。
【請求項２】
前記テーパー部は、前記座ぐり部端から外側に向かう長さが、前記半導体基板の直径の２．５％以上７．５％未満の長さであることを特徴とする請求項１に記載の気相成長用半導体基板支持サセプタ。
【請求項３】
前記テーパーが、前記座ぐり部の全周に渡って途切れることなく形成されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気相成長用半導体基板支持サセプタ。
【請求項４】
前記テーパーが、前記座ぐり部の周方向に沿って間欠的に形成されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気相成長用半導体基板支持サセプタ。
【請求項５】
前記サセプタの前記座ぐり部の深さが、前記半導体基板の厚さの０．９〜１．１倍であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の気相成長用半導体基板支持サセプタ。
【請求項６】
前記テーパー部の外側に１つの平坦部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の気相成長用半導体基板支持サセプタ。
【請求項７】
半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させるためのエピタキシャルウェーハ製造装置であって、
少なくとも、反応容器と、原料ガス導入管と、排気管と、加熱装置と、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のサセプタとを備えるものであることを特徴とするエピタキシャルウェーハ製造装置。
【請求項８】
半導体基板上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させる気相成長工程において、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のサセプタの前記座ぐり部に前記半導体基板を配置して、前記エピタキシャル層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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長工程において半導体基板を支持するために用いるサセプタと、このサセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板の主表面上へのエピタキシャル層（例えばシリコンエピタキシャル層）の気相成長は、反応容器内にサセプタを配し、このサセプタ上に基板を配した状態で、基板を加熱装置により所望の成長温度に加熱するとともに、ガス供給装置により基板の主表面上に原料ガスを供給することによって行われている。
このようにして形成されたエピタキシャルウェーハは、ダメージフリーで欠陥も少ない極めて良質な表面を有している。
【０００３】
近年、ＭＰＵやＤＲＡＭ、フラッシュメモリー等のＭＯＳ  ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のＰｏｗｅｒデバイス、ＣＣＤ、ＣＩＳ等の撮像デバイスにシリコンエピタキシャルウェーハが使用され始めている。
また、高収率化、高性能化のためにデバイスの高集積化、微細化が進み、基板表面品質のみならず、基板の平坦性が特に重要となってきている。
さらにデバイスの収率向上を目的に平坦性を保証する領域についても、外周５ｍｍを除外した領域から外周３ｍｍあるいは外周２ｍｍを除外した領域へと広がってきている。
【０００４】
ここで、非常に高い平坦性を要求されているシリコンウェーハのエピタキシャル成長については、バッチ処理から枚葉処理の装置を用いることでエピタキシャル層の層厚均一性の向上を図ってきている。
しかしながら、エピタキシャル成長前の基板が平坦でない場合には、単純に均一な層厚のエピタキシャル層を形成するのでなく、成長前の基板の形状に合わせてエピタキシャル層の層厚分布を調整する必要がある。
【０００５】
例えばシリコンウェーハの場合、エピタキシャル成長前の基板に研磨加工を施して平坦化処理を行っており、シリコンウェーハの中心部は高平坦性が達成されている。しかし、周辺部については十分な平坦性が達成できておらず、エピタキシャル成長工程において周辺部の層厚を調整して平坦性を改善する必要がある。
【０００６】
このような問題に対して、サセプタの座ぐり部の深さを調整する方法がある。
また、例えば特許文献１にあるように、基板の中心と外周部に原料ガスを供給するための複数のインジェクタを設けて、各インジェクタから供給する原料ガスの濃度や流量を調整してシリコンウェーハの中心部と周辺部のエピタキシャル層の層厚をコントロールして平坦化を図る方法等も提案されている。
【０００７】
更に、特許文献２にあるように、サセプタとシリコンウェーハ裏面が近接・接触するレッジと呼ばれる領域の長さを変化させて、シリコンウェーハ周辺部裏面側にもエピタキシャル層を形成し、シリコンウェーハ周辺部の形状を選択的に制御する方法等も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許２７９０００９号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、座ぐり部の深さを調整する方法では、ウェーハエッジとサセプタ間で段差が生じて、ガスの流れに乱れが発生し、エッジ部分だけでなく、ウェーハの内側の領域まで層厚が変化してしまう問題がある。
また特許文献１に記載されている各々のインジェクタからの原料ガスの流量等を調節する方法では、原料ガスが拡散するために、基板となるシリコンウェーハの周辺部分のみのエピタキシャル層の層厚を選択的に制御できないという問題がある。
【００１０】
そして、特許文献２に記載された方法では、シリコンウェーハの表面側のエピタキシャル層の層厚分布と裏面側のエピタキシャル層の層厚分布の足し合わせで周辺部形状が形成されるため、複雑で安定性に欠ける等の課題がある。そして、形状の制御がうまく行かなかった場合には、逆にウェーハ外周部にうねりが生じてフラットネスを大幅に悪化させる恐れもある。
【００１１】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、エピタキシャルウェーハ主表面側の周辺部のエピタキシャル層の層厚を制御することによってエピタキシャルウェーハの平坦性を向上させることができる気相成長の際に半導体基板を支持するためのサセプタと、このサセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造装置および製造方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明では、気相成長の際に半導体基板を支持するサセプタであって、該サセプタは、前記半導体基板が配置される座ぐり部を備え、前記座ぐり部の端から外側に向かって、前記サセプタの上面が上方または下方に傾斜するテーパーが形成されたテーパー部を有するものであることを特徴とする気相成長用半導体基板支持サセプタを提供する。
【００１３】
このように、座ぐり部の端から外側に向かってある一定距離の間に徐々にサセプタの上面が上方または下方に傾斜するテーパーが形成されたテーパー部を有するサセプタを用いると、半導体基板の周辺部の原料ガスの流れを調整することができ、半導体基板の周辺部のエピタキシャル層の層厚を制御することができるようになる。
このため、例えばあるエピタキシャル成長条件下で外周部の層厚均一性が悪化している場合でも、エピタキシャル成長条件を変更しないでサセプタ形状のみを調整することで半導体基板外周部のエピタキシャル層の層厚均一性を改善する事が可能となり、制御の自由度を上げることができる。すなわち制御が容易になり、層厚が均一且つ安定したエピタキシャル層を気相成長させることが可能となり、製造歩留りの改善を図ることができる。
【００１４】
また、エピタキシャル成長を行う前の半導体基板の外周部の平坦性が悪い場合にも、本発明のサセプタを用いる事で、半導体基板の周辺部のエピタキシャル層の層厚分布を調整して、該半導体基板の外周部形状を修正することができ、高平坦な表面を有するエピタキシャルウェーハを安定して供給することも可能となる。
【００１５】
ここで、前記テーパー部は、前記座ぐり部端から外側に向かう長さが、前記半導体基板の直径の１％以上７．５％未満、より好ましくは２．５％以上７．５％未満の長さであるものとすることが好ましい。
このように、座ぐり部の端から外側に向かう長さが半導体基板の直径の１％以上７．５％未満、より好ましくは２．５％以上７．５％未満であれば、半導体基板の周辺部の層厚調整効果を十分に高いものとすることができ、高平坦性のエピタキシャルウェーハの製造に大きく貢献することができるサセプタになる。
【００１６】
また、前記テーパー部は、その高さが前記半導体基板の厚さの３０％以下であるものとすることが好ましい。
このように、テーパー部の高さを半導体基板の厚さの３０％以下とすることによって、半導体基板周辺部での原料ガスの流れが乱れることを確実に抑制でき、より確実に層厚が均一なエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００１７】
そして、前記テーパーが、前記座ぐり部の全周に渡って途切れることなく形成されたものとすることができ、また、前記座ぐり部の周方向に沿って間欠的に形成されたものとすることもできる。
このように、テーパーが、座ぐり部の全周に渡って途切れることなく形成されたサセプタとすることによって、半導体基板の外周部の層厚を半導体基板の全周において均一に調整することができる。
また、テーパーが、座ぐり部の周方向に沿って間欠的に形成されたサセプタであれば、半導体基板の外周部の一部のみを層厚調整することができるため、気相成長前の半導体基板の表面形状に合わせて適宜選択することによって平坦性に優れたエピタキシャルウェーハが得られる。
【００１８】
また、前記サセプタの前記座ぐり部の深さが、前記半導体基板の厚さの０．９〜１．１倍であるものとすることが好ましい。
このように、座ぐり部の深さが、半導体基板の厚さの０．９〜１．１倍のサセプタとすることによって、エピタキシャル成長を行う半導体基板の基板厚さと座ぐり部の座ぐり深さを略等しくすることができ、半導体基板の外周部の層厚制御を更に高い精度で行うことができる。
【００１９】
また、本発明では、半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させるためのエピタキシャルウェーハ製造装置であって、少なくとも、反応容器と、原料ガス導入管と、排気管と、加熱装置と、本発明に記載のサセプタとを備えるものであることを特徴とするエピタキシャルウェーハ製造装置を提供する。
【００２０】
このように、本発明に係る半導体基板を支持するサセプタを備えたエピタキシャルウェーハの製造装置であれば、これを用いて半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させることによって、エピタキシャル成長条件を変更しないで半導体基板の外周部のエピタキシャル層を均一に形成することができる。
また、半導体基板の外周形状に合わせて半導体基板の外周部のエピタキシャル層厚を調整することができる。すなわち、半導体基板の外周部形状を修正することができるので、高平坦なエピタキシャルウェーハを安定して供給することも可能となる。
【００２１】
そして、本発明では、半導体基板上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法であって、半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させる気相成長工程において、本発明に記載のサセプタの前記座ぐり部に前記半導体基板を配置して、前記エピタキシャル層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を提供する。
【００２２】
更に、本発明では、半導体基板上にエピタキシャル層を気相成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法であって、半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させる気相成長工程において、前記半導体基板が配置される座ぐり部を備え、前記座ぐり部の端から外側に向かって、前記サセプタの上面が上方または下方に傾斜するテーパーが形成されたテーパー部を有するサセプタの前記座ぐり部に前記半導体基板を配置して、前記エピタキシャル層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を提供する。
【００２３】
このように、半導体基板上にエピタキシャル層を気相成長させる際に半導体基板を支持するサセプタに、座ぐり部の端から外側に向かってある一定距離の間に徐々にサセプタの上面が上方または下方に傾斜するテーパーが形成されたテーパー部を有するサセプタを用いることによって、エピタキシャル層が形成された後の半導体基板の外周のハネ及びダレ量の調整を行うことができ、中心部だけではなく、外周部も平坦度の高いエピタキシャルウェーハを製造することができる。
特に、テーパーの高さを調整することによって外周部のハネ及びダレを容易にコントロールでき、また座ぐり部端から外側に向かう長さを調節することでエピタキシャル層の外周部のハネ及びダレが発生する位置を調節することができるため、気相成長前の半導体基板の表面形状に応じてサセプタのテーパー形状等を調整することのみでエピタキシャル層の表面形状を制御することができ、高平坦性のエピタキシャルウェーハを容易に製造できるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、半導体基板の外周部のエピタキシャル層の厚さも均一なものとすることができる。また、エピタキシャル成長前の半導体基板の外周形状に合わせて外周部のエピタキシャル層の分布を調整することができ、高平坦なエピタキシャルウェーハを安定して供給することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るエピタキシャル製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係るエピタキシャル製造装置の他の様態を示す概略図である。
【図３】本発明に係るサセプタの第１の態様を示す概略図である。
【図４】本発明に係るサセプタの第２の態様を示す概略図である。
【図５】本発明に係るサセプタを上から視た時の一例（全周にテーパー部がある場合）を示す図である。
【図６】本発明に係るサセプタを上から視た時の他の一例（間欠的にテーパー部がある場合）を示す図である。
【図７】実施例１−５、比較例２−３のシリコンエピタキシャル層の外周部の層厚分布を示した図である。
【図８】実施例６−９、比較例１−２のシリコンエピタキシャル層の外周部の層厚分布を示した図である。
【図９】比較例１−３のシリコンエピタキシャル層の外周部の層厚分布を示した図である。
【図１０】従来のサセプタの断面形状の概略を示した図である。
【図１１】座ぐり深さが深い従来のサセプタの断面形状の概略を示した図である。
【図１２】座ぐり深さが浅い従来のサセプタの断面形状の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明について図を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
先ず、図１及び図２を参照して、本発明に係るエピタキシャルウェーハ製造装置の一例としての枚葉式のエピタキシャルウェーハの製造装置について説明する。
【００２７】
図１に示すように、エピタキシャルウェーハ製造装置１０は、少なくとも、サセプタ２０（詳細後述）と該サセプタ２０が内部に配される反応容器１１と、サセプタ２０を支持して回転駆動及び昇降動作させるサセプタ支持部材１２と、サセプタ２０を表裏に貫通するとともに該サセプタ２０に対して昇降動作可能に設けられ、半導体基板Ｗ（以下基板Ｗと省略する事がある）を支持した状態で昇降動作するのに伴わせてサセプタ２０上に着脱するためのリフトピン１３と、気相成長の際に基板Ｗを所望の成長温度に加熱するための加熱装置１４ａ、１４ｂ（具体的には、例えばハロゲンランプ）と、原料ガス（具体的には、例えばトリクロロシラン等）及びキャリアガス（具体的には、例えば水素等）を含む気相成長用ガスを反応容器１１内のサセプタ２０上側の領域に導入して該サセプタ２０上の基板Ｗの主表面上に供給する気相成長用の原料ガス導入管１５と、反応容器１１に対しこの気相成長用ガス導入管１５と同じ側に設けられパージガス（具体的には、例えば水素等）を反応容器１１内のサセプタ２０下側の領域に導入するパージガス導入管１６と、これらパージガス導入管１６及び原料ガス導入管１５と反応容器１１に対し反対側に設けられ該反応容器１１からガス（気相成長用の原料ガス及びパージガス）を排気する排気管１７とを備えて構成されている。
【００２８】
このうち、サセプタ２０は、気相成長の際に基板Ｗを支持するものであり、例えば炭化珪素で被覆されたグラファイトにより構成されている。
【００２９】
まず、一般的な従来のサセプタの形状を図１０に示す。
従来のサセプタ１００は、例えば略円盤状に構成され、その主表面には、該主表面上に基板Ｗを位置決めするための座ぐり部１０１（平面視円形の凹部）が形成されている。この座ぐり部１０１の底面は、平面のものや凹曲面上になっているものもある。また、座ぐり部底面の座ぐり部端底部１０１ａの近傍を平面、その内側を凹曲面にしたものや、更に座ぐり部端底部１０１ａ近傍にサセプタ１００の裏面まで貫通した孔を設けたもの等も提案されている。
【００３０】
また、図１０に示すように、サセプタ１００の座ぐり部１０１の底面には、サセプタ１００の裏面に貫通した状態に形成され、リフトピンが挿通されるリフトピン貫通用孔部１０２が形成されている。このリフトピン貫通用孔部１０２は、例えば、座ぐり部１０１上に等角度間隔で三箇所に配設されているものである。
【００３１】
ここで例えば図１に示すように、リフトピン１３は、例えば丸棒状に構成された胴体部１３ｂと、該胴体部１３ｂの上端部に形成され、基板Ｗを下面側から支持する頭部１３ａとを備えている。このうち頭部１３ａは、基板Ｗを支持しやすいように胴体部１３ｂよりも拡径されている。
そして、リフトピン１３は、その下端部から、リフトピン貫通用孔部２０ａに挿入された結果、該リフトピン貫通用孔部２０ａの縁部により頭部１３ａが下方に抜け止めされて、サセプタ２０により支持されるとともに、その胴体部１３ｂを該リフトピン貫通孔２０ａより垂下させた状態となっている。なお、リフトピン１３の胴体部１３ｂは、サセプタ支持部材１２の支持アーム１２ａに設けられた貫通孔１２ｂも貫通している。
【００３２】
また、サセプタ支持部材１２は、複数の支持アーム１２ａを放射状に備え、これら支持アーム１２ａにより、サセプタ２０を下面側から支持している。これにより、サセプタ２０は、その上面が略水平状態に保たれている。
【００３３】
エピタキシャル製造装置１０は、以上のように構成されている。
そして、このエピタキシャルウェーハ製造装置１０を用いて、以下の要領で気相成長を行うことにより、基板Ｗの主表面上にシリコンエピタキシャル層を形成してシリコンエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００３４】
先ず、基板Ｗを反応容器１１内のサセプタ２０により支持させる。
このためには、先ず、リフトピン１３上に基板Ｗを受け渡すために、各リフトピン１３を互いに略等量だけサセプタ２０上面より上方に突出するように該サセプタ２０に対し相対的に上昇させる。また、サセプタ支持部材１２を下降させるのに伴わせてサセプタ２０を下降させるようにしてもよい。この下降の過程で、リフトピン１３の下端部が、例えば反応容器１１の内部底面に到達して以降は、リフトピン１３はそれ以上に下降できないが、サセプタ２０はさらに下降することができる。
このため、サセプタ２０に対し相対的にリフトピン１３が上昇し、やがてリフトピンとサセプタは図２のような位置関係となる（図２において基板Ｗが無い状態）。
【００３５】
次に図示しないハンドラにより基板Ｗを反応容器１１内に搬送し、上記上昇動作後の各リフトピン１３の頭部１３ａにより、主表面を上にして基板Ｗを支持させる（図２の状態）。
次に、基板Ｗをサセプタ２０により支持させるために、各リフトピン１３をサセプタ２０に対し相対的に下降させる。このためには、ハンドラを待避させる一方で、サセプタ支持部材１２を上昇させるのに伴わせて、サセプタ２０を上昇させる。この上昇の過程で、座ぐり部２１の座ぐり部端底部２１ａが基板Ｗの主裏面に到達すると、それまでリフトピン１３の頭部１３ａ上に支持されていた基板Ｗが、座ぐり部２１の座ぐり部端底部２１ａ近傍で支持された状態へと移行する。
さらに、リフトピン貫通用孔部２０ｂの縁部がリフトピン１３の頭部１３ａに到達すると、それまで反応容器１１の内部底面により支持された状態であったリフトピン１３は、サセプタ２０により支持された状態へと移行する。
【００３６】
このようにサセプタ２０により基板Ｗを支持させたら、気相成長を行う。
まず、サセプタ支持部材１２を鉛直軸周りに回転駆動することによりサセプタ２０を回転させるのに伴わせて基板Ｗを回転させるとともに、該サセプタ２０上の基板Ｗを加熱装置１４ａ，１４ｂにより所望の成長温度に加熱しながら、原料ガス導入管１５を介して基板Ｗの主表面上に気相成長用ガスを略水平に供給する一方で、パージガス導入管１６を介してサセプタ２０の下側にパージガスを略水平に導入する。
【００３７】
従って、気相成長中、サセプタ２０の上側には、気相成長用ガス流が、下側には、パージガス流が、それぞれサセプタ２０及び基板Ｗと略平行に形成される。このように気相成長を行うことにより、基板Ｗの主表面上にエピタキシャル層を形成して、エピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００３８】
このようにエピタキシャルウェーハを製造したら、該製造後のエピタキシャルウェーハを、反応容器１１外に搬出する。
すなわち、サセプタ２０の回転を止めた後に、サセプタ支持部材１２を下降させて、図２に示すように各リフトピン１３を互いに略等量だけサセプタ２０の上方に突出動作させ、この突出動作に伴わせて基板Ｗをサセプタ２０の座ぐり部２１の上方に上昇させる。そして、図示しないハンドラにより基板Ｗを搬出する。
【００３９】
ここで、気相成長中は、気相成長ガスは気相成長ガス導入管１５から導入され、サセプタ２０の表面を沿って流れ、基板Ｗのエッジ部に運ばれる。基板Ｗのエッジ近傍のエピタキシャル層の成長速度は、基板Ｗのエッジ近傍の気相成長ガスの濃度や流速に大きく依存する。
一般的には図１１や図１２に示すように、サセプタ１１０，１２０の基板Ｗを支持する為の座ぐり部１１１，１２１の座ぐり深さ（座ぐり部１１１，１２１の座ぐり部端底部１１１ａ，１２１ａと座ぐり部端上部１１１ｂ，１２１ｂの高さの差）を調節することで、基板Ｗのエッジ近傍の気相成長用ガスの流れを変化させて、基板Ｗのエッジ近傍のエピタキシャル成長速度を調整する方法が用いられている。
【００４０】
例えば、図１１に示すようにサセプタ１１０の座ぐり深さを基板Ｗの厚さよりも深くすれば、基板Ｗのエッジ部に供給される気相成長用ガスの濃度が低下し、基板Ｗのエッジ近傍のエピタキシャル成長速度は低下する。
しかしながら、基板Ｗと座ぐり部１１１の座ぐり部端上部１１１ｂとの間で段差が生じる結果、気相成長ガスの流れの乱れが発生し、基板Ｗのエピタキシャル成長速度の低下は、基板Ｗのエッジ部からさらに内側の領域にまで及ぶようになる。この為、基板Ｗの外周部のエピタキシャル成長速度の精密な制御ができない。
【００４１】
また、図１２に示すようにサセプタ１２０の座ぐり深さを基板Ｗの厚さよりも浅くすれば、基板Ｗのエッジ部に供給される気相成長用ガスの濃度が上昇し、基板Ｗのエッジ近傍のエピタキシャル成長速度は上昇する。
しかしながら、基板Ｗとサセプタの座ぐり部１２１の座ぐり部端上部１２１ｂとの間で段差が生じる結果、気相成長ガスの流れの乱れが発生し、基板Ｗのエピタキシャル成長速度の上昇は、基板Ｗのエッジ部からさらに内側の領域にまで及ぶようになる。この為、同様に基板Ｗの外周部のエピタキシャル成長速度の精密な制御ができない。
【００４２】
これに対し、図３に示すように本発明の第１の実施形態のサセプタ３０は、座ぐり部３１の座ぐり部端上部３１ｂの高さを基板Ｗの主表面の高さに略等しく保ち（ｔ≒ｔｗ）、座ぐり部端上部３１ｂからテーパー部末端３１ｃにかけて、座ぐり部３１の外側に向けて徐々にサセプタの上面が上方に傾斜するテーパーが形成されたテーパー部３３を有するものである。
【００４３】
このように、本発明に係る半導体基板を支持するサセプタを備えたエピタキシャルウェーハの製造装置を用いて半導体基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させることによって、エピタキシャル成長条件を変更しないで基板の外周部のエピタキシャル層を均一に形成することができる。
また、エピタキシャル成長前の半導体基板の外周形状に合わせて半導体基板の外周部のエピタキシャル層厚を調整することができる。従って、半導体基板の外周部形状を気相成長条件を変更することなく修正することができるようになり、特に外周部まで高平坦となったエピタキシャルウェーハを安定して供給することも可能となる。
【００４４】
ここで、座ぐり部３１の座ぐり部端上部３１ｂとテーパー部末端３１ｃの高さの差ｈ（テーパー部自体の高さ）を調整する事で、基板のエッジ近傍のエピタキシャル成長速度を所望のレベルまで抑制する事が可能となる。
例えば、テーパー部３３は、その高さｈが半導体基板Ｗの厚さｔｗの３０％以下とすることができる。これによって、原料ガスの流れが乱れることを確実に抑制できるため、より確実かつ安定して均一な層厚のエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハを製造するのに好適なサセプタとすることができる。
【００４５】
そして、テーパー部末端３１ｃの位置と半導体基板が配置される座ぐり部３１の座ぐり部端上部３１ｂにかけての長さｄを調整することにより、基板のエッジから所望の領域まで基板のエッジ近傍のエピタキシャル成長速度を抑制する事が可能となる。例えば、長さｄを長くすることで半導体基板の周辺部で層厚が変化する開始点を半導体基板のエッジに近い位置に変化させることができる。また、長さｄを短くすると、半導体基板の周辺部で層厚が変化する開始点を半導体基板のエッジよりも遠い位置に変化させる事が可能となる。
例えば、テーパー部３３は、座ぐり部端上部３１ｂから外側に向かう長さｄが、半導体基板の直径の１％以上７．５％未満、より好ましくは２．５％以上７．５％未満の長さとすることができる。これによって、座ぐり部端近傍の気相成長速度の制御を確実に行うことができ、平坦性に優れたエピタキシャルウェーハを製造することができるサセプタになる。
【００４６】
また、座ぐり部３１の深さｔは、半導体基板の厚さｔｗの０．９〜１．１倍とすることができる。
これによって、エピタキシャル成長を行う半導体基板の基板厚さｔｗと座ぐり部の座ぐり深さｔをほぼ等しくすることができ、より高い精度で半導体基板Ｗの外周部の層厚の制御を行うことができるようになる。
【００４７】
また、図４に示すように、本発明の第２の実施形態のサセプタ４０は、座ぐり部４１の座ぐり部端上部４１ｂの高さを基板Ｗの主表面の高さに略等しく保ち（ｔ≒ｔｗ）、座ぐり部端上部４１ｂからテーパー部末端４１ｃにかけて、座ぐり部４１の外側に向けて徐々にサセプタの上面が下方に傾斜するテーパーが形成されたテーパー部４３を有するものである。
【００４８】
このようなサセプタ４０においては、テーパー部末端４１ｃの径（すなわちテーパー部４３の長さｄ）を調整することにより、基板Ｗのエッジから所望の領域まで基板Ｗのエッジ近傍のエピタキシャル成長速度を上昇させる事が可能となる。
また、座ぐり部４１の座ぐり部端上部４１ｂとテーパー部末端４１ｃの高さの差ｈ（テーパー部４３自体の高さ）を調整する事で、基板Ｗのエッジ近傍のエピタキシャル成長速度を所望のレベルまで上昇させる事が可能となる。
【００４９】
ここで、前述のように、テーパー部４３の高さｈを基板Ｗの厚さｔｗの３０％以下の範囲で調整する事によって、気相成長ガスの流れを大きく乱してしまう恐れを確実に避けることができる。
また、テーパー部４３の長さｄも基板Ｗの直径の１％以上７．５％未満、より好ましくは２．５％以上７．５％未満の範囲で調整する事によって、同様にエッジ近傍の成長速度の十分な制御ができ、層厚が均一なエピタキシャル層を容易且つ安定して気相成長させることができる。
さらに、該サセプタ４０の座ぐり深さｔを基板の厚さｔｗに対して０．９〜１．１倍の範囲にする事によって、より高い精度で半導体基板Ｗの外周部の層厚の制御を行うことができるようになる。
【００５０】
更に、半導体基板Ｗの外周部の層厚を半導体基板Ｗの全周において均一に調整する場合には、図５に示すように、半導体基板Ｗが配置される座ぐり部５１の全周に渡って途切れることなく座ぐり部端上部５１ｂからサセプタ５０の外側に向かってテーパー部５３が形成されたものとすることがよい。
【００５１】
また、半導体基板Ｗの外周部の一部のみを層厚調整する場合には、図６に示すように、半導体基板Ｗが配置される座ぐり部６１の半導体基板Ｗの外周部の層厚を調整する部分に相当する領域に、座ぐり部６１の座ぐり部端上部６１ｂの周方向に沿って間欠的に座ぐり部端上部６１ｂからサセプタ６０の外側に向かってテーパー部６３が形成されたものとすることがよい。
【００５２】
以上のように、本発明では、テーパー部自体の高さｈ、テーパーの端と半導体基板が配置される座ぐり部の座ぐり部端との長さｄ、座ぐり部の深さｔ、テーパーの向き、周方向におけるテーパーの有無を調整することにより、半導体基板周辺部のエピタキシャル層の形状を調整することができるため、様々の基板・気相成長条件に従ってこれらのファクターを調整することで、平坦なエピタキシャルウェーハを作製することができる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１−５）
図３に示すようなサセプタを作製した。サセプタの座ぐり深さｔは、シリコン単結晶基板の厚さに近い８００μｍとし、テーパーの高さｈを１００μｍに固定して、テーパー長さ（座ぐり部端から外側に向かう長さ）ｄを実施例１ではｄ＝２２．５ｍｍ、実施例２はｄ＝１５ｍｍ、実施例３はｄ＝１０ｍｍ、実施例４はｄ＝７．５ｍｍ、実施例５はｄ＝３ｍｍとした５種類のサセプタを作製した。
サセプタの上記パラメータを表１にまとめて示す。なお、表１及び後述する図７には、後述する比較例２，３のサセプタのパラメータと、それを用いた時のシリコンエピタキシャル層の厚さのバラツキを比較のために記載しておく。
【００５４】
【表１】
0005604907.tif 000002
【００５５】
そして図１に示すようなエピタキシャル製造装置のサセプタの位置に先に作製したサセプタを搭載して、直径３００ｍｍ、抵抗率０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ、厚さ７７５μｍのＰ＋型シリコン単結晶基板上の主表面上に厚さ約５μｍのＰ−型シリコンエピタキシャル層を各々のサセプタを用いて気相成長させた。
【００５６】
その後、フーリエ赤外線分光を用いたナノメトリクス社製シリコンエピタキシャル層厚測定装置ＱＳ３３００ＥＧを用いて、前記シリコン基板の外周２ｍｍから３０ｍｍまでの範囲を１ｍｍピッチで測定して、シリコンエピタキシャル層の厚さ分布を測定した。その結果を図７に示す。図７では、各点の測定値を全測定点の平均値で割って、その値から１を引いたものをパーセント表示し、エピタキシャル層の厚さのばらつきを表す指標とした。
【００５７】
図７に示すように、テーパー長さｄを長くした実施例１の場合は、テーパーを形成した事による外周ダレ効果が弱まり、比較例２に近い層厚分布となった。
逆にテーパー長さｄを短くした実施例５の場合は、テーパーを形成した事による外周ダレ効果が強まり、比較例３に近い層厚分布となっていることが判った。
このようにテーパー長さｄを適切な値に調整する事で所望のダレの位置に調整でき、また、実施例２の場合には、外周までほぼフラットな層厚分布を得ることができることが判った。
【００５８】
（実施例６−９）
図４に示すようなサセプタを作製した。サセプタの座ぐり深さｔは、シリコン単結晶基板の厚さに近い８００μｍとし、テーパーの高さｈを１００μｍに固定して、テーパー長さ（座ぐり部端から外側に向かう長さ）ｄを実施例６ではｄ＝２２．５ｍｍ、実施例７はｄ＝１５ｍｍ、実施例８はｄ＝７．５ｍｍ、実施例９はｄ＝３ｍｍとした４種類のサセプタを作製した。
サセプタの上記パラメータを表２にまとめて示す。なお、表２及び後述する図８には、後述する比較例１，２のサセプタのパラメータと、それを用いた時のシリコンエピタキシャル層の厚さのバラツキを比較のために記載しておく。
【００５９】
【表２】
0005604907.tif 000003
【００６０】
そして、図１に示すようなエピタキシャル製造装置のサセプタの位置に先に作製したサセプタを搭載して、直径３００ｍｍ、抵抗率０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ、厚さ７７５μｍのＰ＋型シリコン単結晶基板上の主表面上に厚さ約５μｍのＰ−型シリコンエピタキシャル層を各々のサセプタを用いて気相成長させた。
【００６１】
その後、フーリエ赤外線分光を用いたナノメトリクス社製シリコンエピタキシャル層厚測定装置ＱＳ３３００ＥＧを用いて、前記シリコン基板の外周２ｍｍから３０ｍｍまでの範囲を１ｍｍピッチで測定して、シリコンエピタキシャル層の厚さ分布を測定した。その結果を図８に示す。図８では、図７と同様に、各点の測定値を全測定点の平均値で割って、その値から１を引いたものをパーセント表示し、エピタキシャル層の厚さのばらつきを表す指標とした。
【００６２】
図８に示すように、テーパー長さｄを長くした実施例６の場合は、テーパーを形成した事による外周ハネ効果が弱まり、比較例２に近い層厚分布となった。
逆にテーパー長さｄを短くした実施例９の場合は、テーパーを形成した事による外周ハネ効果が強まり、比較例１に近い層厚分布となっていることが判った。
このようにテーパー長さｄを適切な値に調整する事で所望のハネの位置に調整できることが判った。
【００６３】
（比較例１−３）
図１０に示すようなサセプタを作製した。サセプタの座ぐり部の深さｔを、比較例１では７００μｍ、比較例２は８００μｍ、比較例３は９００μｍとした３種類を準備した。
【００６４】
そして、図１に示したエピタキシャル製造装置のサセプタの位置に実施例で用いたものに変えて、上記各々のサセプタを搭載して、直径３００ｍｍ、抵抗率０．０１〜０．０２Ω・ｃｍ、厚さ７７５μｍのＰ＋型シリコン単結晶基板上の主表面上に厚さ約５μｍのＰ−型シリコンエピタキシャル層を各々のサセプタを用いて気相成長させた。
【００６５】
その後、フーリエ赤外線分光を用いたナノメトリクス社製シリコンエピタキシャル層厚測定装置ＱＳ３３００ＥＧを用いて、前記シリコン基板の外周２ｍｍから３０ｍｍまでの範囲を１ｍｍピッチで測定して、シリコンエピタキシャル層の厚さ分布を測定した。その結果を図９に示す。図９では、図７，８と同様に、各点の測定値を全測定点の平均値で割って、その値から１を引いたものをパーセント表示し、エピタキシャル層の厚さのばらつきを表す指標とした。
【００６６】
図９に示すように、座ぐり深さを浅い方から深い方に変化させる事で、シリコンエピタキシャル層の層厚分布はハネからダレ形状に変化している。
しかし、ダレ及びハネ位置も同様に大きく変化しており、外周部のエピタキシャル層のダレ及びハネ量とその位置を同時に制御して平坦にする事が困難であることが判った。
【００６７】
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、本発明の特許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ても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６８】
１０…エピタキシャルウェーハ製造装置、
１１…反応容器、  １２…サセプタ支持部材、  １２ａ…支持アーム、  １２ｂ…貫通孔、  １３…リフトピン、  １３ａ…頭部、  １３ｂ…胴体部、  １４ａ，１４ｂ…加熱装置、  １５…原料ガス導入管、  １６…パージガス導入管、  １７…排気管、
２０，３０，４０，５０，６０…サセプタ、
２０ａ，２０ｂ…リフトピン貫通用孔部、
２１，３１，４１，５１，６１…座ぐり部、
２１ａ…座ぐり部端底部、
３１ｂ，４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ…座ぐり部端上部、
３１ｃ，４１ｃ…テーパー部末端、
３３，４３，５３，６３…テーパー部、
１００，１１０，１２０…サセプタ、
１０１，１１１，１２１…座ぐり部、
１０１ａ，１１１ａ，１２１ａ…座ぐり部端底部、
１０２…貫通用孔部、
１１１ｂ，１２１ｂ…座ぐり部端上部、
Ｗ…半導体基板。
【図１】
0005604907.tif 000004
【図２】
0005604907.tif 000005
【図３】
0005604907.tif 000006
【図４】
0005604907.tif 000007
【図５】
0005604907.tif 000008
【図６】
0005604907.tif 000009
【図７】
0005604907.tif 000010
【図８】
0005604907.tif 000011
【図９】
0005604907.tif 000012
【図１０】
0005604907.tif 000013
【図１１】
0005604907.tif 000014
【図１２】
0005604907.tif 000015