(57)【要約】【課題】傷の発生を抑制しながら単結晶薄膜を半導体基板の主表面に気相成長させる。【解決手段】半導体基板Ｗの主表面上に単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置１００は、半導体基板Ｗを座ぐり２ｃ内で下方から水平に支持する盤状のサセプタ２を備えている。座ぐり２ｃは、半導体基板Ｗを支持する基板支持面２０ａを有する外周側座ぐり部２０と、この外周側座ぐり部２０よりも窪んだ状態に形成された中央側座ぐり部２１とを有している。外周側座ぐり部２０は、座ぐり２ｃの外周側から中央側に向かって低くなるように水平面に対して傾斜した基板支持面２０ａを有し、該基板支持面２０ａのうち、少なくとも内周縁２０ｂを除く領域で、半導体基板Ｗの裏面の外周縁よりも内側を支持する。座ぐり２ｃ中央側座ぐり部２１は、半導体基板Ｗの裏面と接触しない深さに窪んでいる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主表面上に単結晶薄膜を気相成長する際に、前記半導体基板を座ぐり内で略水平に支持し、
前記座ぐりが、前記半導体基板を支持する外周側座ぐり部と、前記外周側座ぐり部の内側で該外周側座ぐり部よりも窪んだ状態に形成された中央側座ぐり部とを有するサセプタにおいて、
前記外周側座ぐり部は、前記座ぐりの外周側から中央側に向かって低くなるように水平面に対して傾斜した基板支持面を有し、該基板支持面のうち、少なくとも内周縁を除く領域で、前記半導体基板の裏面の外周縁よりも内側を支持することを特徴とするサセプタ。
【請求項２】
前記座ぐりは直径３００ｍｍのシリコン単結晶基板用であり、
前記基板支持面は、水平面に対して０度より大きく、かつ１度以下の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１記載のサセプタ。
【請求項３】
前記基板支持面は、前記座ぐりの中心軸を含む仮想面において、前記基板支持面と前記半導体基板との接点における前記半導体基板の接線が水平面となす角度と等しい角度で、水平面に対し傾斜していることを特徴とする請求項１または２記載のサセプタ。
【請求項４】
前記中央側座ぐり部は、前記半導体基板の裏面と接触しない深さに窪んでいることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のサセプタ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のサセプタを備えることを特徴とする気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板が載置されるサセプタと、このサセプタを備える気相成長装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板の主表面上に単結晶薄膜を気相成長させる装置として、いわゆる枚葉型の気相成長装置が知られている。枚葉型の気相成長装置は、半導体基板を支持する略円盤状のサセプタを備えており、サセプタ上の半導体基板を両面側から加熱しつつ主表面上に反応ガスを供給することで単結晶薄膜を気相成長させる構成になっている。
【０００３】
より詳細には、図４に示すように、サセプタ２００は、その主表面の中央部に座ぐり２０１を有しており、この座ぐり２０１内で半導体基板Ｗを支持する。座ぐり２０１は、平坦で環状の基板支持面を有する外周側座ぐり部２０２と、この外周側座ぐり部２０２よりも窪んだ状態に形成された中央側座ぐり部２０３とを有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−２１５２８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記座ぐり２０１内に半導体基板Ｗを載置すると、該半導体基板Ｗが外周側座ぐり部２０２と接触する部分に傷が円弧状に発生しやすい。
【０００６】
本発明は、傷の発生を抑制することができるサセプタ及び気相成長装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のサセプタは、半導体基板の主表面上に単結晶薄膜を気相成長する際に、前記半導体基板を座ぐり内で略水平に支持し、
前記座ぐりが、前記半導体基板を支持する外周側座ぐり部と、前記外周側座ぐり部の内側で該外周側座ぐり部よりも窪んだ状態に形成された中央側座ぐり部とを有するサセプタにおいて、
前記外周側座ぐり部は、前記座ぐりの外周側から中央側に向かって低くなるように水平面に対して傾斜した基板支持面を有し、該基板支持面のうち、少なくとも内周縁を除く領域で、前記半導体基板の裏面の外周縁よりも内側を支持することを特徴とする。
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。その結果、半導体基板の裏面に円弧状の傷が付くのは、熱応力によって半導体基板が縦断面視Ｕ字状に撓む結果、座ぐりの基板支持面の内周縁、つまり外周側座ぐり部と中央側座ぐり部との間に形成される角部分で、半導体基板の裏面が支持されるためであることが分かった。
【０００９】
ただし、座ぐりの外周側から内周側に向かって基板支持面が傾斜している場合であっても、水平面に対する傾斜角度が大き過ぎる場合には、基板支持面は半導体基板を、該半導体基板の外周縁のみで支持することとなるため、半導体基板の裏面に傷が付くことはないものの、気相成長される単結晶薄膜においてスリップ転位の発生頻度が急増することとなる。具体的には、例えば直径３００ｍｍのシリコン単結晶基板用の座ぐりでは、水平面に対する基板支持面の傾斜角度が１度より急な場合には、気相成長される単結晶薄膜においてスリップ転位の発生頻度が急増する。
【００１０】
一方、水平面に対する基板支持面の傾斜角度が０度以下の場合、即ち、基板支持面が水平となっているか、或いは座ぐりの外周側から中央側に向かって高くなるように傾斜している場合には、基板支持面の内周縁と半導体基板の裏面とが接触する結果、半導体基板の裏面に円弧状の傷が付きやすくなる。また、サセプタの主表面であって座ぐりの周囲の面（以下、座ぐり周囲面とする）に対する基板支持面の傾斜角度が所定の角度よりも緩い場合には、縦断面視逆Ｕ字状に反ったサセプタを使用すると、この反りによって基板支持面の座ぐり周囲面に対する傾斜が相殺されて水平面に対する傾斜角度が０度以下になり、半導体基板の裏面と基板支持面の内周縁とが接触することがあり、半導体基板の裏面に円弧状の傷が付きやすくなる。具体的には、例えば直径３００ｍｍのシリコン単結晶基板用の座ぐりでは、座ぐり周囲面に対する基板支持面の傾斜角度が０．２度よりも緩い場合、このサセプタが縦断面視逆Ｕ字状に反っており、その反り量が０．３ｍｍ以上であると、シリコン単結晶基板の裏面に円弧状の傷が付くこととなる。なお、サセプタの反り量とは、サセプタ裏面における中央部と外周部との高低差のことである。
【００１１】
本発明によれば、外周側座ぐり部の基板支持面は座ぐりの外周側から中央側に向かって低くなるように水平面に対して傾斜しており、該基板支持面のうち、少なくとも内周縁を除く領域で半導体基板の裏面の外周縁よりも内側を支持するので、熱応力によって半導体基板が撓んだ場合にも、従来と異なり、サセプタの基板支持面の内周縁によって半導体基板の裏面に傷を付けることなく、半導体基板の主表面上に単結晶薄膜を気相成長させることができる。また、基板支持面が半導体基板を該半導体基板の外周縁のみで支持することがないため、気相成長される単結晶薄膜においてスリップ転位が発生するのを抑制することができる。
【００１２】
また、本発明のサセプタは、座ぐりの中心軸を含む仮想面において、基板支持面と前記半導体基板との接点における半導体基板の接線が水平面となす角度と等しい角度で、基板支持面が水平面に対し傾斜していることが好ましい。この場合には、熱応力によって半導体基板が撓んだ場合にも、基板支持面が半導体基板を該半導体基板の外周縁のみで支持するのを確実に防ぐことができる。従って、形成される単結晶薄膜にスリップ転位が発生するのを確実に防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明のサセプタは、半導体基板の裏面と接触しない深さに、中央側座ぐり部が窪んでいることが好ましい。この場合には、中央側座ぐり部と半導体基板の裏面とが擦れないため、半導体基板の裏面に傷が付くことをより確実に抑制することができる。
【００１４】
本発明の気相成長装置は、本発明のサセプタを備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る気相成長装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態における気相成長装置は、半導体基板の主表面に単結晶薄膜を気相成長させるための枚葉型の気相成長装置である。
【００１６】
図１は、気相成長装置１００の概略構成を示す縦断面図である。この気相成長装置１００は枚葉型の気相成長装置であり、シリコン単結晶基板などの半導体基板Ｗが内部に配置される反応炉１を備えている。
【００１７】
反応炉１は頂壁１ａ、底壁１ｂ及び側壁１ｅを有する反応室である。頂壁１ａと底壁１ｂとは透光性の石英で形成されている。側壁１ｅには、反応炉１内に気相成長用の反応ガスを供給するためのガス供給口１ｃと、反応炉１から反応ガスを排出させるためのガス排出口１ｄとが形成されている。ガス供給口１ｃには、所定の組成及び流量で反応ガスを供給するガス供給装置（図示せず）が接続されている。なお、反応ガスとしては、例えばシリコン単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる際には、原料ガスであるＳｉＨＣｌ３（トリクロロシラン）ガスとキャリアガスであるＨ２ガスとの混合ガスを用いることが好ましい。
【００１８】
反応炉１の上方には、頂壁１ａを通して反応炉１の内部に向かって輻射を行う加熱装置５ａが配設され、反応炉１の下方には、底壁１ｂを通して反応炉１の内部に向かって輻射を行う加熱装置５ｂが配設されている。なお、本実施の形態においては、加熱装置５ａ，５ｂとしてハロゲンランプが用いられている。
【００１９】
また、反応炉１の内部には、半導体基板Ｗを載置するための略円盤状のサセプタ２が、支持部材３に支持された状態で配置されている。
サセプタ２は、グラファイトに炭化ケイ素（ＳｉＣ）がコーティングされて形成されている。サセプタ２の主表面、つまり上面は、図２（ａ）に示すように、半導体基板Ｗを下方から水平に支持するための略円形の座ぐり２ｃと、該座ぐり２ｃの周囲の面（以下、座ぐり周囲面とする）２ａとからなる。
【００２０】
より詳細には、座ぐり２ｃは、図２（ｂ）及び図３に示すように、半導体基板Ｗを支持する外周側座ぐり部２０と、この外周側座ぐり部２０の内側で該外周側座ぐり部２０よりも窪んだ状態に形成された中央側座ぐり部２１とを有している。
外周側座ぐり部２０は基板支持面２０ａを有しており、この基板支持面２０ａは、図３に示すように、座ぐり２ｃの外周側から中央側に向かって低くなるように水平面に対して０度より大きく、かつ１度以下の角度で傾斜している。この外周側座ぐり部２０は、基板支持面２０ａのうち、少なくとも内周縁２０ｂ、つまり外周側座ぐり部２０と中央側座ぐり部２１との間に形成される角部分、を除く領域で半導体基板Ｗの外周縁よりも内側を支持するようになっている。また、座ぐり２ｃの中心軸を含む仮想面において基板支持面２０ａが水平面となす角度は、気相成長の際に熱応力によって縦断面視Ｕ字状に撓んだ半導体基板Ｗと基板支持面２０ａとの接点における半導体基板Ｗの接線が水平面となす角度と等しくなっている。
中央側座ぐり部２１は、縦断面視Ｕ字状に形成されており、気相成長の際に半導体基板Ｗの裏面と接触しない深さに窪んでいる。なお、図３には図示しないが、座ぐり２ｃ内に載置された半導体基板Ｗは、図１に示すように、加熱装置５ａによって上方から加熱されるとともに、加熱装置５ｂによってサセプタ２を介して下方からも加熱されるようになっている。
【００２１】
この座ぐり２ｃの中央側座ぐり部２１には、図２（ｂ）に示すように、サセプタ２の表裏に貫通する３つの貫通孔２ｄが周方向に沿って所定間隔ごとに設けられている。なお、これら貫通孔２ｄは、半導体基板Ｗを昇降させるリフトピン（図示せず）を通すための孔である。
また、座ぐり２ｃより外側の部分には、サセプタ２の裏面に開口する３つの凹部２ｅが、それぞれ半径方向に沿って貫通孔２ｄと隣り合うように設けられている。
【００２２】
支持部材３は、図１に示すように、サセプタ２の下方において上下方向に延在した回転軸３ａを備えている。回転軸３ａの上端部には、斜め上方に向けて放射状に分岐した３本のスポーク３ｂが設けられている。各スポーク３ｂの先端はサセプタ２の凹部２ｅと嵌合してサセプタ２を支持している。なお、回転軸３ａには回転駆動装置（図示せず）が接続されており、この回転駆動装置の駆動によってサセプタ２が回転するようになっている。
【００２３】
次に、上記のような気相成長装置１００を用いて直径３００ｍｍのシリコン単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる場合の手順について説明する。
まず、シリコン単結晶基板を搬送してサセプタ２の座ぐり２ｃ内に載置する。
【００２４】
次に、加熱装置５ａ，５ｂによりシリコン単結晶基板を加熱するとともに上記回転駆動装置によりサセプタ２を回転させ、この状態でガス供給口１ｃから反応炉１内にＳｉＨＣｌ３ガスとＨ２ガスとの混合ガスを反応ガスとして導入し、気相成長を行う。
【００２５】
なお、この気相成長の際、シリコン単結晶基板は縦断面視Ｕ字状に撓む。一方、サセプタ２の基板支持面２０ａは座ぐり２ｃの外周側から中央側に向かって低くなるように傾斜しており、該基板支持面２０ａのうち、少なくとも内周縁２０ｂを除く領域でシリコン単結晶基板の裏面の外周縁よりも内側を支持する。このとき、座ぐり２ｃの中心軸を含む仮想面内で基板支持面２０ａが水平面となす角度は、撓んだシリコン単結晶基板と基板支持面２０ａとの接点におけるシリコン単結晶基板の接線が水平面となす角度と等しくなっている。この構成により、基板支持面が半導体基板を該半導体基板の外周縁のみで支持することを確実に防ぐとともに、シリコン単結晶基板の裏面と基板支持面の内周縁とが接触することを防ぐ。
【００２６】
以上のような気相成長装置１００によれば、シリコン単結晶基板の裏面に円弧状の傷を付けることなくこの裏面を支持することができるとともに、スリップ転位の発生を抑制しながら、このシリコン単結晶基板の主表面上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させることができる。
【００２７】
また、サセプタ２の基板支持面２０ａは水平面に対して１度以下の角度で傾斜し、シリコン単結晶基板を該シリコン単結晶基板の外周縁のみで支持することがないので、気相成長されるシリコン単結晶薄膜にスリップ転位が発生することを抑制することができる。
【００２８】
また、座ぐり２ｃの中央側座ぐり部２１がシリコン単結晶基板の裏面と接触しないように形成されているので、座ぐり２ｃの中央側座ぐり部２１とシリコン単結晶基板の裏面とが擦れることがない。従って、シリコン単結晶基板の裏面に鏡面加工が施されている場合など、裏面への傷の発生が顕著化しやすい場合に、傷の発生を抑制することができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態においては、気相成長装置１００を枚葉型のものとして説明したが、半導体基板Ｗを座ぐり内で略水平に支持するものであれば良く、例えばパンケーキ型のものでも良い。
また、サセプタ２の基板支持面２０ａは、座ぐり２ｃの外周側から中央側に向かって低くなるように水平面に対して傾斜していることとして説明したが、座ぐり周囲面２ａに対する基板支持面２０ａの傾斜角度を０．２度以上にしておくことが好ましい。この場合には、縦断面視逆Ｕ字状に反ったサセプタ２を使用する場合にも、サセプタ２の反り量が０．３ｍｍ以下であれば、この反りによっても基板支持面２０ａの傾斜が相殺されない。従って、縦断面視逆Ｕ字状に反ったサセプタ２を使用する場合にも、シリコン単結晶基板の裏面に円弧状の傷を付けることなくその主表面上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のサセプタ及び気相成長装置によれば、半導体基板が撓んだ場合にも、座ぐりの基板支持面の内周縁によって半導体基板の裏面に円弧状の傷を付けることなく、半導体基板の主表面上に単結晶薄膜を気相成長させることができる。また、基板支持面が半導体基板を該半導体基板の外周縁のみで支持することがないため、気相成長される単結晶薄膜においてスリップ転位が発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る気相成長装置の実施の形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るサセプタを示す図であり、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）はサセプタの裏面を示す平面図である。
【図３】図２（ａ）中の円部の拡大図である。
【図４】従来のサセプタを示す縦断面図である。
【符号の説明】
２      サセプタ
２ｃ    座ぐり
２０    外周側座ぐり部
２０ａ  基板支持面
２０ｂ  基板支持面の内周縁
２１    中央側座ぐり部
１００  気相成長装置
Ｗ      半導体基板
【図１】
2004319623.tif 000003
【図２】
2004319623.tif 000004
【図３】
2004319623.tif 000005
【図４】
2004319623.tif 000006