(57)【要約】      （修正有）【課題】処理された基板中に結晶スリップが最小限しか起こらず、基板バッチ中の個々の基板に一貫した処理結果を得られる基板処理方法および装置を提供する。【解決手段】サセプタプレート１００の表面粗さを最小限にする。サセプタプレート１００のウェハ接触面１１０の表面粗さＲａ値を約０．６μｍまたはそれ以上にし、接触面を平坦に接触面から大きな突起をなくす。さらに、サセプタの透明度を低くして、サセプタの熱吸収特性と、支持されているウェハの熱吸収特性とをさらに等しくする。【効果】（例えば１０００℃を超える）高温での半導体処理中に、ウェハを支持するためにこれらのサセプタを使用すると、結晶スリップラインは、ウェハ上に全く形成されないか、またはほんの少数しか形成されなくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と直接接触し、当該半導体基板を支持するように形成された上面を備え、
当該上面の表面粗さＲａ値は、約０．６μｍまたはそれを超える半導体基板支持部。
【請求項２】
Ｒａ値が、約１．０μｍまたはそれ以上である請求項１に記載の半導体基板支持部。
【請求項３】
Ｒａ値が、約２．０μｍまたはそれ以上である請求項２に記載の半導体基板支持部。
【請求項４】
前記上面は、酸化物コーティングを含む請求項１に記載の半導体基板支持部。
【請求項５】
前記上面は、ポリシリコンコーティングを含む請求項１に記載の半導体基板支持部。
【請求項６】
前記ポリシリコンコーティングの厚さは、約０．５μｍまたはそれ以上である請求項５に記載の半導体基板支持部。
【請求項７】
前記支持部の熱吸収は、前記基板の熱吸収に近い請求項１に記載の半導体基板支持部。
【請求項８】
前記支持部の露出された面に当たる熱放射のうち約３０％を超える熱放射が吸収される請求項７に記載の半導体基板支持部。
【請求項９】
前記支持部は、炭化ケイ素材料からなる請求項１に記載の半導体基板支持部。
【請求項１０】
前記炭化ケイ素材料は、均質な構造を有する請求項９に記載の半導体基板支持部。
【請求項１１】
前記炭化ケイ素材料は、化学量論的ＳｉＣを含み、また非化学量論的ＳｉＣを含む請求項９に記載の半導体基板支持部。
【請求項１２】
前記炭化ケイ素材料の透明度は、約５０％未満である請求項９に記載の半導体基板支持部。
【請求項１３】
前記透明度は、約１０％未満である請求項１２に記載の半導体基板支持部。
【請求項１４】
前記炭化ケイ素材料には、ゲルマニウム、周期表のＩＩＩ族の元素、および周期表Ｖ族の元素からなる群から選択される１つまたはそれ以上の元素がドープされる請求項９に記載の半導体基板支持部。
【請求項１５】
炭化ケイ素材料中のケイ素と炭素の比は、非化学量論的である請求項９に記載の半導体基板支持部。
【請求項１６】
前記炭化ケイ素材料は、不規則に配向された微細構造を有する請求項９に記載の半導体基板支持部。
【請求項１７】
前記支持部は、化学量論的炭化ケイ素の層が炭素の層の上に形成されている請求項１に記載の半導体基板支持部。
【請求項１８】
前記上面は、実質的にウェハの底面全体にわたって広がっている請求項１に記載の半導体基板支持部。
【請求項１９】
前記基板は、シリコンウェハであり、前記支持部は、ウェハボート内に収容されるように形成されたサセプタプレートである請求項１に記載の半導体基板支持部。
【請求項２０】
前記上面は、サンドブラストされた面である請求項１に記載の半導体基板支持部。
【請求項２１】
バッチ式反応装置であって、
反応室を有する縦型炉と、
前記反応室内に収容されるように形成され、基板支持部用の複数の溝を含む基板支持ホルダーと、
半導体基板を支持する複数の基板支持部であって、それぞれが、表面粗さＲａ値が約０．６μｍまたはそれ以上である基板接触面を有する前記基板支持部と、
を備え、
前記各基板支持部は、複数の溝の１つに収容されるように形成されているバッチ式反応装置。
【請求項２２】
各基板支持部は、Ｒａ値が約１．０μｍまたはそれ以上である請求項２１に記載の反応装置。
【請求項２３】
各基板支持部は、Ｒａ値が約２．０μｍまたはそれ以上である請求項２２に記載の反応装置。
【請求項２４】
前記基板支持部は、炭化ケイ素材料を含む請求項２１に記載の反応装置。
【請求項２５】
前記炭化ケイ素材料の透明度は、約５０％未満である請求項２４に記載の反応装置。
【請求項２６】
前記透明度は、約１０％未満である請求項２５に記載の反応装置。
【請求項２７】
前記基板支持ホルダーは、ウェハボートであって、
当該ウェハボートは、前記サセプタを相互に垂直方向に間隔をおいて配置し、前記サセプタの主要な面を水平方向に向けて、前記サセプタを収容する請求項２１に記載の反応装置。
【請求項２８】
前記基板支持部は、サセプタプレートである請求項２７に記載の反応装置。
【請求項２９】
前記炉は、前記反応室の上部の直近に処理ガス入口を備える一方、前記反応室の底部の直近に処理ガス排気口を備える請求項２１に記載の反応装置。
【請求項３０】
前記炉は、約１０００℃またはそれ以上の温度で前記基板を処理するように構成されている請求項２１に記載の反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下、２００４年９月１７日に出願された仮出願第６０／６１０，９９３号の優先権の利益を主張している。本願はまた、以下の、２００４年９月１７日出願の米国仮出願第６０／６１０，９８３号、２００３年８月７日出願の米国出願第１０／６３６，３７２号、２００３年３月１３日出願の米国出願第１０／３９０，５７４号、２００３年６月２４日に発行された米国特許第６，５８２，２２１号明細書にも関連し、それらの全ては、参照によってここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、概ね半導体処理に関し、さらに詳細には、基板を処理中に支持するために使用するサセプタに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体ウェハなどの半導体基板は、縦型炉内においてバッチ式に処理し得る。いくつかの構成では、炉内のウェハボートなどの基板支持ホルダー内に、相互に垂直に間隔をあけて主要な面を水平方向に向けたサセプタの基板支持部に基板を載せて支持して、基板を収容する。（例えば約１０００℃を超える）高温処理中に、ウェハの降伏強度は、低下し、ウェハは、それ自体の重量で撓み、熱により応力が生じた結果変形してしまう場合がある。また、これらの影響が組み合わされた結果変形してしまう場合もある。さらに、変形によって、ウェハに結晶スリップが生じる場合がある。ウェハの厚さは直径に比例して厚くならないので、直径が大きいウェハほど、直径が小さいウェハよりも変形しやすくなる。
【０００４】
これらの変形を最小限にするために、サセプタの形状を、支持面が実質的にウェハの底面全体にわたるプレート状にすることができる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１を参照することによって、その全体がここに組み込まれたものとする。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４００４０６３２Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらのサセプタ上にウェハを支持して処理した場合でも、また、サセプタを非常に平坦かつ滑らかに作製した場合でも、結晶スリップが生じる場合がある。さらに、異なるウェハ上におけるスリップ量および工程結果の質は、ウェハボート内のウェハバッチ中のウェハごとにばらつきがあることが分かっている。
【０００６】
したがって、処理された基板中に結晶スリップが最小限しか起こらず、基板バッチ中の異なる基板に一貫した処理結果を得られる処理方法および装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る半導体基板支持部が、提供される。支持部は、半導体基板と直接接触し、当該半導体を支持するように形成された上面を備える。上面の表面粗さＲａ値は、約０．６μｍまたはそれを超える。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、半導体基板を支持するサセプタが提供される。サセプタは、基板と直接接触する基板接触面を含む。サセプタは、炭化ケイ素および透明度を減少させる材料からなる。サセプタの透明度は、約５０％未満である。サセプタは、ウェハボート内に収容されるように形成される。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によれば、バッチ式反応装置が提供される。バッチ式反応装置は、反応室を有する縦型炉を備える。基板支持ホルダーは、反応室内に収容されるように形成される。基板支持ホルダーは、基板支持部用の複数の溝を含む。反応装置は、半導体基板を支持するための複数の基板支持部も含む。各基板支持部は、表面粗さＲａ値が約０．６μｍまたはそれ以上の基板接触面を有する。基板支持部は、それぞれ、複数の溝の１つに収容されるように形成される。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、半導体処理方法が提供される。本方法は、反応室内において基板支持部上に半導体基板を支持するステップを含む。基板支持部は、基板支持部の基板処理表面において直接基板と接触する。本方法はまた、基板を熱処理するステップを含む。基板支持面は、表面粗さＲａ値が、約０．６μｍまたはそれ以上の値である。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、半導体処理用の基板支持部を形成する方法が、提供される。本方法は、基板支持部の表面をウェハと接触するように形成するステップを含む。Ｒａ値が約０．６μｍまたはそれ以上の値になるまで、表面を粗面にする。
【００１２】
本発明は、発明を実施するための最良の形態および添付の図面からさらによく理解されるだろう。図面は、本発明を図示するためのものであって、本発明を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実質的にウェハの底面全体を支持するサセプタプレートを使用して、ウェハバッチを処理した場合でも、バッチ中には、実質的にスリップがないウェハもあるし、何千もの結晶スリップラインがあるウェハもある。プレートが非常に滑らかで平坦な場合でさえ、このような結果になる。
【００１４】
処理結果におけるこのような不均一性は、個々のサセプタプレート同士の間のばらつきによることが分かっている。特定のサセプタにより引き起こされる結晶スリップは、サセプタが非常に滑らかで平坦な場合でも、例えば米国特許出願公開第２００４００４０６３２  Ａ１号明細書に開示された平坦さと突起の高さに関する基準をサセプタが満たしている場合でも、個々のサセプタに繰り返され常に同じように起こることが分かっている。例えば、高温処理中にいくつかのサセプタプレート上に支持されたシリコンウェハは、処理後に実質的にスリップがないが、他のサセプタ上に支持され同時に処理されたウェハには、何千ものスリップラインが検出される場合がある。
【００１５】
平坦であることおよび大きな突起がないことに加えて、表面粗さが、高温処理にさらされたシリコンウェハ内へのスリップの発生を決定する重要な要因であることが分かった。サセプタを平滑にするとスリップが減少するという期待に反して、スリップは、平滑になると増加してしまい、サセプタプレートを最大限平滑にすると、結晶スリップが最大量発生してしまうことが分かった。
【００１６】
本発明は理論によって限定されないが、サセプタと基板との間の不均一な熱伝達は、結晶スリップ発生の原因になると思われる。サセプタは、一般に基板とは異なる熱特性を有するので、処理中、特に加熱および冷却中のある時点において、温度勾配が、サセプタと基板との間に存在することが一般的である。さらに、完全に平坦な基板およびサセプタプレートを形成するのは困難である。このため、基板のある部分は、直接サセプタプレートと接触し、また、他の部分は、小さな間隙によりサセプタから離れてしまう。基板とサセプタプレートとの間の熱伝達は、間隙によりサセプタから離れた部分よりもサセプタプレートと直接接した部分においてより良好になる。このように熱伝達が不均一になる結果として、基板における温度は、場所によって変動し、それによって、スリップが生じてしまう。
【００１７】
ある最小値と等しいかまたはそれよりも大きい表面粗さのサセプタプレートを使用することにより、基板からサセプタプレートへの熱伝達がさらに均一になることが分かった。粗面にすることによって、サセプタが基板に直接接触する複数の場所における接触分量が減少し、それにより、それらの場所における熱伝達が最小限になり、それらの場所における熱伝達が、基板上の他の場所における熱伝達のレベルに近づく。したがって、温度の不均一さが低減して、結晶スリップの発生は、最小限になる。
【００１８】
好ましい実施形態では、サセプタの基板接触面の表面粗さは、日本のＭｉｔｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている表面プロフィルメーターで測定すると、Ｒａ値が、約０．６μｍまたはそれ以上であり、さらに好ましくは、約１．０μｍまたはそれ以上、最も好ましくは、約２．０μｍまたはそれ以上である。
【００１９】
さらに、サセプタの温度を、サセプタが支持する基板とさらに等しくすることにより、不均一な熱伝達の影響を軽減することができる。例えば、サセプタが基板よりも低温である場合、基板とサセプタとが比較的大きな間隙により離れている場所よりも、サセプタとより接近した場所において、より多くの熱がサセプタに奪われることが、理解されるだろう。基板の温度とサセプタの温度とが近い場合、熱損失量は、比較的少なく、また、熱伝達が不均一であることによる基板温度への影響は、基板の温度とサセプタの温度とが大幅に異なる場合よりも、少なくなることが好ましい。
【００２０】
基板とサセプタの温度差は、それぞれの熱吸収特性が異なる場合に生じる場合がある。例えば、シリコンウェハは、その表面に当たる熱のうち９０％を超える熱を吸収するが、炭化ケイ素からなるサセプタなどの透明なサセプタは、サセプタに接触する熱の約３０％しか吸収しない。したがって、サセプタプレートのエネルギー吸収を増加させるために、サセプタの透明度が比較的低いことが好ましい。いくつかの好ましい実施形態では、サセプタの透明度は、好ましくは約５０％未満であり、さらに好ましくは約３０％未満であり、最も好ましくは約１０％未満である。
【００２１】
ここで、図面を参照し、これら図面では、同様の番号は、同様の部分を指している。
【００２２】
好ましい実施形態に係る一般的な基板支持またはサセプタプレート１００を図１に示す。サセプタ１００は、サセプタ１００が支持する基板の底面全体を横切って広がる支持面１１０を有することが好ましい。ここに示した実施形態では、面１１０は、３つの孔１３０を除いて連続している。サセプタ１００の直径は、基板の直径より大きいことが好ましい。サセプタプレート１００は、ここに示した実施形態では円形だが、任意の形状にしてよいことが理解されるだろう。サセプタ１００は、ウェハボート１０（図２）に収まる大きさおよび形状である。サセプタ１００の厚さは、好ましくは約４ｍｍ未満、さらに好ましくは約３ｍｍ未満であり、最も好ましくは約２ｍｍ未満である。サセプタが、厚いほど、薄いサセプタより緩やかに加熱および冷却されるので、サセプタ１００は、サセプタが支持する基板の厚さと同様の厚さにすることが好ましい。こうすることによって、サセプタは、基板の熱特性により近づいて、後述するように、スリップラインを最小限にすることに役立つことが好ましい。サセプタプレート１００と支持された基板との間に大きな間隙が生じることを最小限にするためには、基板を支持するための支持面１１０を、実質的に平坦にし大きな突起をなくすことが好ましい。
【００２３】
例えば、スリップラインが全くないか、またはスリップラインが比較的少数である半導体ウェハを形成するように、スリップ特性を向上させるために、サセプタ１００の表面粗さを最小限にすることが好ましい。サセプタプレートの表面粗さをＲａ＝０．５μｍ、またはそれより低くすると、望ましくないことに、何千ものスリップラインが形成され、それは、サセプタ全体の平坦度が、低い、例えば、米国特許出願公開第２００４００４０６３２  Ａ１号明細書に示された範囲内である場合でも、起こることが分かっている。直接基板と接触する接触面１１０は、好ましくは、表面粗さＲａ値が約０．６μｍまたはそれより大きく、さらに好ましくは、Ｒａ値が約１．０μｍまたはそれより大きく、最も好ましくは、Ｒａ値が約２．０μｍまたはそれより大きい。表面粗さは、日本のＭｉｔｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販品を入手可能な表面プロフィルメーターで測定し得る。表面粗さは、基板と接触するように構成された面全体１１０にわたって一定であることが好ましい。
【００２４】
引き続き図１を参照すると、任意選択的に、隆起した肩部または縁１２０をサセプタプレート１００の円周に設けることができる。隆起した縁１２０は、加熱中に、過熱放射されないように基板の縁を保護し、好ましくは基板縁が過熱されないようにする。隆起した縁１２０は、冷却中に、急速に冷却され過ぎないように基板を保護する。さらに、隆起した縁１２０は、基板が載せられたサセプタプレート１００の輸送中に、基板が水平方向に動かないようにする。サセプタプレート１００にはまた、任意選択的に、３つの貫通孔１３０が、ピン（図示せず）を用いて基板を自動搬入出しやすくするために設けられて、当該ピンは、例えば、基板を、搬入中に面１１０上に支持し搬出中に面１１０上に降ろすように、孔１３０から突出している。孔１３０は、基板の周縁に対応する最も近い場所（基板をサセプタプレート１００上に支持したときに基板の縁から好ましくは５ｍｍ以内に、さらに好ましくは３ｍｍ以内）に、配置することが好ましい。
【００２５】
サセプタ１００は、どんな処理環境または処理室内においても、基板を支持するために使用可能だが、図２に概略を示すように、基板を処理中にバッチ式反応装置２０内の基板支持ホルダーまたはウェハボート１０内にサセプタプレート１００を収容し得ることが好ましいことは理解されるだろう。
【００２６】
ここに示した反応装置２０は、反応室３０の一番上の入口部４０を経て反応室３０内に処理ガスを供給し得る縦型炉である。ガスは、反応室３０の底の排気部５０から、反応室３０外に排気し得る。排気部５０および入口部４０を他の構成にし得ることが理解されるだろう。例えば、入口部４０は、反応室３０の底に配置するか、またはボート１０の高さに沿って垂直に間隔を置いて配置された複数の孔にしてもよい。反応室３０は、ウェハボート１０を収容し、このウェハボート１０は、ウェハが支持されるサセプタ１００を垂直に間隔を置いて積み重ねて保持する。適切で一般的なバッチ式反応装置は、オランダ国のＡＳＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ,  Ｎ．Ｖ．から、Ａ４００（登録商標）またはＡ４１２（登録商標）という商品名の市販品を入手可能である。しかしながら、ここに開示した原理および利点が、他のバッチ式反応装置を含めて、他のタイプの反応装置に応用されるということを、当業者は理解するだろう。反応装置は、約１０００℃またはそれを超える温度で基板を処理するように構成されることが好ましい。
【００２７】
上述のように、本発明は、理論により限定されないが、サセプタプレート面１１０を適切な粗面にすることにより、熱接触および熱伝達が穏やかに適度に行われる結果になると考えられる。図３は、窒素中、大気圧、１３５０℃における、基板とサセプタとの間の距離に対する、ガスによる伝導の結果としての種々の熱伝達係数（α［Ｗ／ｍ２／Ｋ］）および放射による熱伝達係数（α［Ｗ／ｍ２／Ｋ］）の計算を示すグラフである。お分かりのように、放射による熱伝達係数は、基板とサセプタとの間の距離に関連して変動しない。しかしながら、ガスによる伝導の結果としての熱伝達は、基板とサセプタとの間の距離に反比例する。
【００２８】
引き続き図３を参照すると、基板がサセプタと直接接触する場所では、主に伝導による熱伝達が行われる。非常に平滑な面では、基板は、いくつかの場所においてサセプタと接触するが、基板および／またはサセプタが平坦でないことによって、他の場所において、基板とサセプタとの間に間隙が存在することになる。これらの間隙は、優に何百ミクロンになる場合がある。したがって、グラフにおいて明らかなように、基板とサセプタとが接触している場所における熱接触は、極めてよいが、基板とサセプタとの間に間隙がある場合、熱接触は、数桁小さくなる。
【００２９】
理論上は、伝導のための熱伝達係数が、接触場所では無限であることが理解されるだろう。しかしながら、これらの接触領域においてさえ基板とサセプタとの間にいくらかの間隙が存在する場合があるので、これが、実施の際に必ずしも当てはまるとは限らない。例えば、基板とサセプタとの間の間隙が、接触領域のガス分子の平均自由行程より狭くなった場合、ガス分子と壁との衝突が顕著になりガス分子同士の衝突はまれになって、ガスはもはや連続体とみなせないので、補正率を熱伝達係数に適用する。ここに示した例の条件のための平均自由行程は、約０．３７μｍである。この場合、反比例の関係は、維持されず、逆に、狭い間隔のある範囲においては、熱伝達は、放射による熱伝達のように、相対的に等位になり得る。補正率は正確には分からないので、様々な仮定を行った。図３に、これらの補正率を仮定した最小および最大値を含む曲線を示す。
【００３０】
表面粗さを増加させることには、基板とサセプタとの間の間隔を広げることによる効果と同様の効果があると考えられる。結果として、熱伝達係数が、接触領域において低くなり、また、基板表面上における熱伝達係数の変化（例えば、熱伝達係数の最小値と最大値との間の差）が、少なくなる。この効果は、基板とサセプタとの間の熱伝達を適度にし一様にすることに役立ち、それによって、温度の局所的な不均一が最小限になり、スリップの発生が減少する。
【００３１】
サセプタの基板接触面の粗さは、様々な方法で増加させ得る。例えば、機械的手段により、粗面にし得る。好ましい方法は、「サンドブラスト」である。サンドブラストは、所望の表面粗さに基づき粒子サイズを選択して、砥粒として炭化ケイ素のグリットを用いて行い得る。当該技術において既知の、粗面にするための他の機械的な方法もまた用いることができ、限定することなく、これには、ブラシ研磨、研削などが含まれる。
【００３２】
接触面を粗くする別の方法は、粗面を形成する薄膜を堆積させることである。そのような薄膜の一例が、ポリシリコン薄膜であって、ポリシリコン薄膜は、約０．５μｍまたはそれ以上の厚さに堆積させると、比較的粗い面になる。ポリシリコン薄膜はまた、薄膜の大部分の中に不純物を捕獲するゲッター層として役立ち得ることが好ましい。ポリシリコンを使用することによって、粗面を周期的に入れ替え可能である。例えば、高温での塩素エッチングまたは低温での化学ウェットエッチングにより、生産操業を多数行った後にポリシリコン薄膜を除去し得る。ポリシリコン薄膜とともに、薄膜内にゲッタリングされたどんな不純物も除去し得る。次の使用前に、新しいポリシリコン薄膜を、例えば化学蒸着法により堆積させ得る。
【００３３】
表面を粗くするさらに別の方法は、表面を化学処理することである。好ましい方法は、高温でサセプタの表面を酸素と反応させることである。例えば、約５０％がＯ２の不活性ガス中において、１０時間、１３２０℃で酸化させてサセプタプレートを粗くすると、処理していないサセプタプレートと比較して、スリップラインの数が著しく減少する結果になることが分かった。一方、スリップラインが殆どなかった基板が、サセプタ上の酸化シリコン薄膜を除去する化学洗浄をすると、そのサセプタ上で処理された基板には、スリップラインが多数生じてしまうようにサセプタが変化する。酸化処理は、繰り返し、サセプタ面を所望の粗さにするために適用し得ることが好ましい。
【００３４】
しかしながら、不活性または非酸化雰囲気中において使用されるサセプタについては、酸化が問題になる場合があることが理解されるだろう。例えば、そのような環境では、サセプタ表面上に形成された酸化シリコンが、蒸発して、サセプタ表面だけを露出させてしまう場合がある。そのような場合、サセプタ表面自体を予め所望の粗さにしておくことが好ましく、それにより、酸化、不活性、または還元雰囲気のいずれにあっても、そのサセプタによって、第１の生産操業によりサセプタ上において処理されたシリコン基板のスリップ特性が良好になり得る。
【００３５】
高温で処理するために、サセプタは、熱抵抗があり純度が高いことからＳｉＣから作製されることが好ましい。ＳｉＣは、化学気相成長（ＣＶＤ）させたＳｉＣであることが好ましい。化学気相成長されるＳｉＣは、焼結させたＳｉＣ材料上に、焼結させたＳｉＣ材料を適切に封じ込めるのに十分な厚さで堆積させ得る。
【００３６】
サセプタプレートは、いわゆる「自立構造型」ＣＶＤ  ＳｉＣからなることがさらに好ましい。これは、型を転写する「ロストワックス」法と類似した工程において、最初に、支持材料（例えば、グラファイト）上に、ただし支持材料を除去し得るのに十分な厚さで堆積させたＳｉＣコーティングである。１９９０年１２月１８日にMillerに発行された米国特許第４，９７８，５６７号明細書を参照し、その全開示は、参照によってここに組込まれる。設計したサセプタプレートの形状にするために機械加工が必要な場合、逆に、すなわちＣＶＤ  ＳｉＣコーティングの堆積前に、支持材料上に機械加工を行い得る。これによって、硬質なＣＶＤ  ＳｉＣ材料の機械加工を省略するかまたは最小限に減らし得ることが利点である。他の実施形態では、ＣＶＤ  ＳｉＣは、平坦な支持材料上に堆積させることができ、また、ＣＶＤ  ＳｉＣは、要件に応じて機械加工し得る。
【００３７】
例えば１９８８年９月２０日に発行された米国特許第４，７７２，４９８号明細書に記載されているような方法で、ＣＶＤ炭化ケイ素薄膜を堆積させることができ、その開示全体は、参照によってここに組込まれる。炭化ケイ素コーティングを形成するために使用されるケイ素含有ガスは、シラン、クロロシラン、トリクロロシラン、四塩化ケイ素、メチルトリクロロシランおよびジメチルジクロロシランからなる群から選択し得る。シラン、クロロシラン、トリクロロシランまたは四塩化ケイ素を使用する場合、炭化ケイ素を生成するために、炭素源がさらに設けられる。炭素源は、任意の炭化水素であり得る。好ましい炭化水素は、酸素を含有しておらず、また１〜６個の炭素原子を有するパラフィン、アルケンおよびアルキンなどの低分子量の脂肪族炭化水素、ならびに芳香族および、１〜６個の炭素原子を有するその他の炭化水素が含まれる。特に適切な例には、メタン、エタン、プロパン、ブタン、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、アセチレンおよびベンゼンがある。堆積温度は、好ましくは約１１００℃から約１５００℃、さらに好ましくは約１２００℃から約１４００℃の範囲である。堆積は、ほぼ大気圧で行うことが好ましい。
【００３８】
どちらの場合も、サセプタプレートの支持面は、その上にあるどんな突起も除去するために、ＳｉＣ材料を堆積した後に研削および／または研磨処理をすることが好ましい。接触面上に付随的に生じる突起が、一般に有害であり、突起上に載っているシリコン基板を局所的に塑性変形させる結果になり得ることが理解されるだろう。したがって、サセプタ面は、粗いことが好ましいが、上述のように、サセプタ面上に点在する突起は、最小限であることが好ましい。サセプタ面を、所望の表面粗さにするために、この研磨の後に粗面にすることが好ましい。
【００３９】
最小限の表面粗さを維持することに加えてまたはその代わりとして、基板表面全体にわたる熱伝達係数に差が生じることによる影響は、生じる熱伝達の量を最小限にすることによって減少させ得る。いくつかの好ましい実施形態では、サセプタは、基板の熱吸収特性により近い熱吸収特性で形成され、その結果、サセプタと基板の加熱速度が、そうでない場合の加熱速度よりもさらに近くなる。
【００４０】
例えば、サセプタプレートがＳｉＣからなり、基板がシリコンウェハである場合、ＳｉＣは、シリコンウェハの熱吸収特性により等しくするかまたはそれに近くなるように、透明度が低い炭化ケイ素であることが好ましい。炭化ケイ素は、バンドギャップが大きい半導体であり、通常、高温でも、熱放射に比較的透明であることが理解されるだろう。結果として、化学量論的（stoichiometric）ＳｉＣからなる物体は、一般に、その表面に当たる熱放射のわずか約３０％しか吸収しない。対照的に、シリコンウェハは、高温において、その表面に当たる熱放射の約９０％またはそれ以上を吸収する。透明な炭化ケイ素のサセプタプレート上に支持されたシリコンウェハを加熱すると、熱吸収特性がこのように相違していることによって、シリコンウェハと炭化ケイ素のサセプタプレートとの間に温度差が生じ、ウェハは、サセプタより速く高温になる。
【００４１】
さらに、上述したように、完全に平坦なウェハおよび完全に平坦なサセプタを形成することは困難である。したがって、上述したように、ウェハとサセプタの平坦度が相違すると、ウェハの表面における熱接触が不均一になり、それによって、ウェハに局所的な温度勾配が引き起こされ、次いで、望ましくないことに、結晶スリップが生じる場合がある。局所的な温度勾配の程度は、ウェハとサセプタとの間の温度差に関連することが理解されるだろう。例えば、温度差が大きくなることによって、ウェハとサセプタとの間の温度勾配が大きくなるので、熱接触が良好な場所では熱伝達が多くなる。したがって、熱接触が良好なこれらの場所におけるウェハの温度は、さらに大きく変化し、それにより、ウェハ上の局所的な温度勾配が増加する。その結果、これらの影響を最小限にするために、サセプタの温度は、処理を通して上に重ねられる基板の温度に近づけて等しくすることが好ましい。
【００４２】
このように温度を等しくすることは、サセプタと基板の熱吸収特性をさらに近づけて等しくすることによって、行い得る。例えば、ＣＶＤ炭化ケイ素サセプタを、透明度を下げることにより反応装置の加熱機構からより多くの熱を吸収するように作製し得る。ＣＶＤ  ＳｉＣサセプタプレートの透明度は、好ましくは約５０％未満、さらに好ましくは約３０％未満、最も好ましくは約１０％未満である。
【００４３】
サセプタの透明度は、様々な方法で減少させ得る。いくつかの実施形態では、炭化ケイ素材料の透明度を減少させるために、種々の透明度を減少させる材料をサセプタに追加する。例えば、炭化ケイ素の透明度は、真性半導体でなくなるように、炭化ケイ素にドープすることによって、大きく減少させ得る。ドーピング元素は、ケイ素または炭素であることが好ましい。すなわち、ケイ素／炭素の比が、化学量論比である１：１から若干外れたＳｉＣを生成することが好ましい。炭素：ケイ素の比が１．０１：１またはそれを超える比、さらに好ましくは、炭素：ケイ素の比が１．０５：１またはそれを超える比である、炭素を多く含んだ薄膜を成長させることによって、これを行うことが好ましい。他のドーピング元素には、限定はしないが、ゲルマニウム、または元素周期表のＩＩＩ族またはＶ族の元素が含まれる。
【００４４】
さらに、透明度を変更するために、ＳｉＣの微細構造を変更し得ることが、理解されるだろう。炭化ケイ素の透明度は、その微細構造により強い影響を受ける。透明なＳｉＣは、１１１軸線の方向へ高度に配向されており、また、純粋で、実質的に欠陥がなく、大きさが５〜１０ミクロンの立方晶（cubic）β−ＳｉＣの柱状粒子であることを特徴とし、半透明のＳｉＣは、ほぼ立方晶構造であるが、双晶を多数含んでいる。不透明なＣＶＤ  ＳｉＣは、不規則に配向されており、粒子が柱状ではなく、また、一方向に不規則に、粒子の大部分が六方晶（hexagonal）（α−ＳｉＣ）の対称になっており、そして、どこにおいても転位密度が高い。Ｋｉｍ，Ｙ．、Ｚａｎｇｖｉｌ，Ａ．、Ｇｏｅｌａ，Ｊ．Ｓ．、Ｔａｙｌｏｒ  Ｒ．Ｌ．による、ＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＣＯＭＰＡＲＩＳＯＮ  ＯＦ  ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ  ＡＮＤ  ＯＰＡＱＵＥ  ＣＶＤ  ＳｉＣ（Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．刊、第７８巻、第６号、１９９５年、ｐｐ１５７１−１５７９）を参照し、その全開示は参照によってここに組込まれる。ＳｉＣサセプタは、サセプタを半透明または不透明にするＳｉＣ微細構造を具えて形成されることが好ましい。ＳｉＣの微細構造は、温度、ケイ素および炭素を含有した原料ガスの選択、原料ガスの分圧、使用されるキャリアガスなどのＣＶＤ工程の条件を調整することにより、調節し得る。
【００４５】
サセプタを形成する材料が、均質または不均質な場合があることが理解されるだろう。例えば、上述のように、サセプタが非化学量論的（non-stoichiometric）ＳｉＣ材料などの、透明度が低いＳｉＣ材料からなる場合、ＣＶＤ  ＳｉＣは、組成が均質になり得る。
【００４６】
他の実施形態では、サセプタを形成する材料の組成は、変化し得る。例えば、サンドイッチ構造に成長する場合があり、このサンドイッチ構造では、ＳｉＣコーティングの外側部分が、化学量論的に成長して、最適な化学抵抗が得られ、またコーティングの内側部分が、化学量論的には成長せずに、透明度が減少する。ケイ素／炭素比は、ケイ素原料ガスと炭素原料ガスとの間の比を調整することによって、調節し得る。あるいは、複合薄膜は、２つまたはそれ以上の化学量論的炭化ケイ素薄膜を含み、それらの間に１つまたはそれ以上の非化学量論的な炭化ケイ素薄膜を具えて、生成させ得る。さらに、高温で熱により活性化されるＣＶＤ工程については、化学量論組成から外れた組成を有する薄膜を堆積させることは困難な場合があるので、複合薄膜は、１つまたはそれ以上の炭素薄膜を２つまたはそれ以上の化学量論的炭化ケイ素薄膜の間に積み重ねたものにし得る。
【００４７】
実施例：
ウェハを、表面粗さがＲａ＝０．３μｍのサセプタ上に支持して処理した。処理後のウェハには、数千のスリップラインがあることが分かった。次いで、サセプタにサンドブラストを行うと、サセプタの表面粗さがＲａ＝２．０μｍに増加したことが、測定された。シリコンウェハを、サセプタ表面に支持して処理した。ウェハを、１０時間またはそれ以上の時間、１３２０℃で処理した。処理後、スリップラインは、少数しか検出されなかった。
【００４８】
表面粗さがＲａ＝０．５μｍの第２のサセプタも、ウェハをそのサセプタ上に支持して処理することによってテストした。処理後のウェハには、また数千のスリップラインがあることが分かった。サンドブラスティングにより表面粗さをＲａ＝１．８μｍに増加させた後、サセプタ上に支持して処理したシリコンウェハには、スリップラインが検出されなかった。
【００４９】
したがって、上述したような表面粗さのサセプタを使用することによって、処理済みウェハにスリップラインが少数しかない結果になることが好ましい。各ウェハのスリップラインの数は、好ましくは約５００またはそれより少ない数、さらに好ましくは約１００またはそれより少ない数、さらに好ましくは５０またはそれより少ない数である。特にスリップラインの発生に影響を受けやすい特に不安定な応用のためには、スリップラインの数だけでなく、それらが延びる長さも重要である。これらの不安定な応用に適した、すべてのスリップラインがウェハ内を延びる長さは、好ましくは約１０ｍｍ未満であり、さらに好ましくは約１ｍｍ未満である。さらには、ウェハボート内のすべてのサセプタを上述のような表面粗さに形成することによって、ウェハごとの均一性が改善され得る結果となる。サセプタが均等に所望の表面粗さを有することを保証することによって、ウェハのスリップラインの数が、均等に少なくなることが好ましい。
【００５０】
上述のように、サセプタプレートは、ＳｉＣが高純度と熱抵抗とで知られていることから自立構造型ＣＶＤ  ＳｉＣからなることが好ましい。しかしながら、サセプタ上に支持された基板が受ける処理の条件によっては、上記の表面粗さを有する他の材料も、適切となるだろう。例えば、上記の表面粗さは、化学変化させたグラファイト、焼結ＳｉＣ、シリコンを含浸させた焼結ＳｉＣ、またはＣＶＤ  ＳｉＣでコーティングした材料などの他のＳｉＣ材料に適用し得る。適切な状況下では、これらの材料で形成されたサセプタの表面粗さは、サセプタを追加処理しなくても、自立構造型ＣＶＤ  ＳｉＣの表面粗さよりも粗くし得ることが好ましい。
【００５１】
本発明の範囲を逸脱せずに、上述の本方法および構造への種々の他の省略、追加および変更を行い得ることは、当業者により理解されるだろう。添付の特許請求の範囲に記載したように、そのようなあらゆる変形および変更は、本発明の範囲以内であるものと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係るサセプタの概略平面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に係るウェハボートおよびサセプタが設けられた炉の概略側方断面図である。
【図３】ウェハとサセプタとの間の間隔に対する放射および伝導による熱伝達係数（アルファ、α）を示すグラフである。
【図１】
2006086534.tif 000003
【図２】
2006086534.tif 000004
【図３】
2006086534.tif 000005