(57)【要約】内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタに関する。当該サセプタは、上面、および当該上面と反対の下面を有する本体を備える。当該サセプタは、当該上面から当該本体に仮想の中央軸に沿って下方に延びる凹部を有する。当該凹部はその中に半導体ウェハを受容することができる大きさおよび形状に形成されている。当該サセプタは、当該本体を貫通し凹部から下面まで延びる複数のリフトピン開口部を有する。複数のリフトピン開口部のそれぞれは、ウェハを凹部に対して選択的に上昇または下降させるため、リフトピンを受容することができる大きさに形成されている。サセプタは、本体から中央軸に沿って凹部から下面まで延びる中央開口部を有する。
2010530645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において、半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該半導体ウェハは、フロント面、該フロント面と反対のバック面、上記フロント面および上記バック面の外周に延在する外周側面を有し、
当該サセプタは、半導体ウェハをチャンバーの内部スペースに受容し支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と、当該上面と反対の下面と、を有する本体と、
当該上面から当該本体に仮想の中央軸に沿って下方に延び、半導体ウェハを受容することができる大きさおよび形状に形成された凹部と、
上記本体を貫通し上記凹部から下面まで延びる複数のリフトピン開口部と、を有し、複数のリフトピン開口部のそれぞれは、ウェハを凹部に対して選択的に上昇または下降させるため、リフトピンを受容することができる大きさに形成され、
さらに、当該サセプタは、上記本体から上記中央軸に沿って上記凹部から上記下面まで延びる中央開口部を備えるサセプタ。
【請求項２】
上記凹部は、上記本体の上面に略対向する面を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項３】
上記面は、外側縁から内側縁に向かって下方に傾斜する請求項２記載のサセプタ。
【請求項４】
上記面は凹面であることを特徴とする請求項３記載のサセプタ。
【請求項５】
上記凹部は円形状を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項６】
上記開口部は円形状を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項７】
サセプタ本体の下面が、サセプタ支持体を受容することができる大きさおよび位置に形成された複数の開口部を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項８】
上記凹部が約０．０２７インチの深さを有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項９】
上記凹部の面が、約６ミリメートルの幅長を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項１０】
内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において、半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該半導体ウェハは、フロント面、該フロント面と反対のバック面、上記フロント面および上記バック面の外周に延在する外周側面を有し、
当該サセプタは、半導体ウェハをチャンバーの内部スペース内に受容し支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と、当該上面と反対の下面と、を有する本体と、
当該上面から当該本体に仮想の中央軸に沿って下方に延び、半導体ウェハを受容することができる大きさおよび形状に形成されたウェハ係合面を含む凹部と、
上記本体を通って上記中央軸に沿って上記凹部から上記下面まで延びる中央開口部と、を備えるサセプタ。
【請求項１１】
上記ウェハ係合面は、外側縁から内側縁に向かって下方に傾斜する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１２】
上記ウェハ係合面は凹面である請求項１１記載のサセプタ。
【請求項１３】
上記凹部は円形状を有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１４】
上記開口部は円形状を有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１５】
上記開口部は約８．６６インチの直径を有する請求項１４記載のサセプタ。
【請求項１６】
上記サセプタ本体は、当該本体を貫通する複数のリフトピン開口部を有し、当該複数のリフトピン開口部のそれぞれは、上記ウェハを上記凹部に対して選択的に上昇および下降させるためリフトピンを受容することができる大きさに形成された請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１７】
上記サセプタ本体の下面は、サセプタ支持体を受容することができる大きさおよび位置に形成された複数の開口部を有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１８】
上記凹部は、約０．０２７インチの深さを有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１９】
上記凹面は、約６ミリメートル（ｍｍ）の幅長を有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項２０】
上記サセプタが８００℃の初期温度を有し、約１１５０℃の温度を有するチャンバーに配置されたとき、１５秒未満で定常温度に達する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項２１】
内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該ウェハは、フロント面、バック面、外周側面を有し、チャンバーの内部スペース内に半導体ウェハを支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と、
当該上面から下方に延び、半導体ウェハを受容するよう適合された第１凹部であって、略円形の第１壁部と、該第１壁部から上記第１凹部の中央に向かって延びる第１棚部と、を有し、該第１棚部は、外周部と内周部とを有し、上記第１棚部が、ウェハの支持を容易にするため上記外周部から内周部に向かって下方に傾斜する第１凹部と、
上記第１凹部から下方に延びる第２凹部であって、略円形の第２壁部と、該第２壁部から内側へ延びる第２棚部と、を有する第２凹部と、
上記第２凹部から下方に延びる第３凹部であって、略円形の第３壁部と、該第３壁部から内側に延在するフロアーと、を有する第３凹部と、を有し、
上記第１、第２、第３凹部は、共通の中央軸を有するサセプタ。
【請求項２２】
上記ウェハのバック面と上記第３凹部のフロアーとの間の距離が、約０．００５インチ〜約０．０３０インチである請求項２１記載のサセプタ。
【請求項２３】
上記ウェハのバック面と上記第３凹部のフロアーとの間の距離が、約０．００８インチ〜約０．０３０インチである請求項２１記載のサセプタ。
【請求項２４】
上記ウェハのバック面と上記第３凹部のフロアーとの間の距離が、約０．０１０インチ〜約０．０３０インチである請求項２１記載のサセプタ。
【請求項２５】
上記凹部のどの部分もサセプタ下面までサセプタを貫通しない請求項２１記載のサセプタ。
【請求項２６】
上記凹部の棚部は略傾斜し凹状であり、
上記の略円形の第２壁部の下端と上記の略円形の第３壁部の上端との間の垂直距離が、約０．０１０インチを超えない請求項２１記載のサセプタ。
【請求項２７】
上記ウェハが、バック面の端部近郊の外周端部もしくは外周領域が、上記第１棚部と接触するようにサセプタ上に配置される請求項２１記載のサセプタ。
【請求項２８】
上記凹部が略円形状である請求項２１記載のサセプタ。
【請求項２９】
内部スペースと、チャンバーの内部スペースにプロセスガスを導入するためのガス入口と、プロセスガスをチャンバーの内部スペースから排気するためのガス出口と、を有するチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該ウェハは、フロント面、バック面、および外周側面を有し、チャンバーの内部スペース内において半導体ウェハを支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と
当該上面から下方に延び、半導体ウェハを受容するよう適合された第１凹部であって、略円形の第１壁部と、当該第１壁部から凹部の中央に向かって延びる第１棚部と、を含み、第１棚部が、外周部と内周部とを有する第１凹部と、
上記第１凹部から下方に延び、略円形の第２壁部と、当該第２壁部から内側に向かって延びる第２棚部と、を有する第２凹部と、
第２凹部から下方に延び、略円形の第３壁部と、当該第３壁部から内側に延在するフロアーと、を有し、加熱の間のウェハの歪みによりウェハの端部に近接する部分以外でウェハがサセプタと接触することを抑制するために、ウェハのバック面と第３凹部のフロアーとの間の距離が約０．００５インチ〜約０．０３０インチであるサセプタ。
【請求項３０】
上記第１および第２凹部の表面積の、上記第３凹部のフロアーの表面積に対する比率が、スリップを最小化するため、少なくとも約１３〜約１である請求項２９記載のサセプタ。
【請求項３１】
上記第１棚部は、上記ウェハの支持を容易にするため、外周部から内周部に向かって下方に傾斜する請求項２９記載のサセプタ。
【請求項３２】
内部スペースと、チャンバーの当該内部スペースにプロセスガスを導入するためのガス入口と、プロセスガスをチャンバーの内部スペースから排気するためのガス出口と、を有するチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該ウェハは、フロント面、バック面、外周側面を有し、
当該サセプタは、チャンバーの内部スペース内に半導体ウェハを支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と
当該上面から下方に延び、半導体ウェハを支持する棚部を含むウェハ受容凹部と、
当該ウェハ受容凹部と同軸上にあって当該ウェハ受容凹部よりも深くサセプタに延びる中央凹部と、を有し、
当該中央凹部の表面積に対するウェハ受容凹部の表面積の比率が、スリップを最小化するため少なくとも約１３〜約１であるサセプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学気相成長プロセスにおいて使用されるサセプタに関し、より詳細には化学気相成長プロセスにおいて一つの半導体ウェハを支持するサセプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンの薄膜層を半導体ウェハのフロント面に成長させるため、半導体ウェハは、エピタキシャル析出プロセス等の化学気相成長プロセスに供される。当該プロセスにより、デバイスが高品質のエピタキシャル層上に直接作製される。従来のエピタキシャル析出プロセスは、米国特許第５,９０４,７６９および第５,７６９,９４２に開示されている。これらは、本願に引用して援用する。
【０００３】
エピタキシャル析出の前に、半導体ウェハは析出チャンバーに導入され、サセプタ上に降下させる。当該ウェハをサセプタ上に降下させた後、水素、もしくは水素と塩酸との混合物等の洗浄ガスをウェハのフロント面（すなわち、サセプタから離れる方向に向いた面）に誘引しウェハのフロント面を予備加熱し洗浄することによりエピタキシャル析出を開始する。当該洗浄ガスは、当該フロント面から自然酸化物（native oxide）を除去し、これにより、析出プロセスの後続のステップにおいて、エピタキシャルシリコン層を当該面上において連続的にそして均一に成長させることができる。エピタキシャル析出プロセスは、シランもしくは塩素化シラン等の気相のシリコンソースガスをウェハのフロント面に誘引することにより維持され、それによりシリコンのエピタキシャル層をフロント面上に析出または成長させる。サセプタのフロント面と反対側のバック面も同時に水素ガスに供されうる。エピタキシャル析出の間析出チャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタは、確実にエピタキシャル層を均一に成長させるため当該プロセスの間回転させる。エピタキシャル成長プロセスにおいて使用される従来技術のサセプタは、米国特許第６,６５２,６５０、第６,５９６,０９５および第６,４４４,０２７に記載されている。これらは、本発明に引用して援用する。
【０００４】
共通のサセプタ構造(design)には、収容部を備えるディスクが含まれ、当該収容部は凹面状のフロアーを有する。当該形状により、ウェハはその端部においてサセプタと接触するが、ウェハの他の部分はサセプタと接触しない。半導体ウェハがその端部以外の部分においてサセプタに接触する場合、ウェハがサセプタのシリコンカーバイドコーティング上に載置されるとこれらのコンタクトポイントにおいて欠陥が発生しうる。これらの欠陥はフロント面の転位やずれを生じさせ、デバイスの不良を発生させる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本出願人は、ウェハをサセプタに載置した直後、ウェハ端部以外のウェハの一部がサセプタに接触しうることを見出した。半導体ウェハは、サセプタに載置されるとき、ほとんど外気温度に近い。対称的に、サセプタの温度はウェハが当該サセプタに載置されるとき約５００℃〜約１０００℃である。ウェハとサセプタとの温度差は、ウェハを急激に加熱し湾曲させる可能性がある。当該湾曲によりウェハのバック面がサセプタに接触し、特にウェハの中央近くのコンタクトポイントにおいて欠陥を発生させる。
【０００６】
ウェハのバック面のダメージを抑制する方法の一つは、より湾曲したフロアーを有するサセプタを使用することである。当該形状により、ウェハのバック面とサセプタとの間の距離は増大する。しかしながら、フロアーの空間が増加することによりウェハ端部においてウェハのスリップ転位が増加することを見出した。サセプタの体積は、半導体ウェハの体積より非常に大きいので、ウェハの温度は、サセプタ上に載置されたとき、ウェハの全体に亘って略均一に増加する。しかしながら、凹部の中央部の深さが凹部の端部の深さより非常に大きい場合、当該ウェハ全体に亘って半径方向の温度勾配が生じうる。これらの温度勾配により、ウェハの、特にウェハ端部においてスリップや転位を発生させうる。
【０００７】
従来のサセプタにより引き起こされる他の問題は、当該サセプタは加熱および冷却に長時間を要しそれにより処理時間が増加することである。さらに、従来のサセプタは、ウェハの下が中空でないので、水素がウェハのバック面に達し自然酸化物が取り除かれることが阻害され、ウェハのバック面から拡散されたドーパントが散逸することが抑制される。
【０００８】
このため、ウェハ表面の欠陥を低減もしくは排除し、ウェハにおいてスリップ転位が発生することを最小化することができるサセプタに対するニーズが存在する。さらに、サセプタをより速く加熱および冷却することを可能とすることにより処理時間を低減し、水素をウェハのバック面に到達させることができ、そして拡散されたドーパントをウェハのバック面から散逸させることができるサセプタに対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の態様は、内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において半導体ウェハを支持するためのサセプタであって、当該ウェハは、フロント面、当該フロント面と反対のバック面、当該フロント面および当該バック面の外周に延在する外周側面を有し、当該サセプタは、半導体ウェハをチャンバーの内部スペースに受容し支持することができる大きさおよび形状に形成され、サセプタは上面と、当該上面と反対の下面と、を有する本体を備え、さらに、サセプタは当該上面から当該本体に仮想の中央軸に沿って下方に延びる凹部を備え、この凹部は、その中に半導体ウェハを受容することができる大きさおよび形状に形成され、さらに、サセプタは、当該本体を貫通し凹部から下面へ延びる複数のリフトピン開口部を備え、複数のリフトピン開口部のそれぞれは、ウェハを凹部に対して選択的に上昇または下降させるため、リフトピンを受容することができる大きさに形成され、さらに、サセプタは、本体から中央軸に沿って凹部から下面まで延びる中央開口部を備えるサセプタに関する。
【００１０】
本発明の別の態様では、内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、当該ウェハは、フロント面、当該フロント面と反対のバック面、当該フロント面およびバック面の外周に延在する外周側面を有し、当該サセプタは、半導体ウェハをチャンバーの内部スペース内に受容し支持することができる大きさおよび形状に形成され、当該サセプタは、上面と、当該上面と反対の下面と、を有する本体を備え、さらに、サセプタは当該上面から当該本体に仮想の中央軸に沿って下方に延びる凹部を備え、当該凹部は、その中に半導体ウェハを受容することができる大きさおよび形状に形成されたウェハ係合面を備え、当該サセプタは、本体を通って中央軸に沿って凹部から下面まで延びる中央開口部を備えるサセプタが含まれる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、当該ウェハは、フロント面、バック面、外周側面を有し、当該サセプタは、チャンバーの内部スペース内に半導体ウェハを支持することができる大きさおよび形状に形成され、当該サセプタは、上面と当該上面から下方に延びる第１凹部とを有し、当該第１凹部は、半導体ウェハを受容するよう適合され、当該第１凹部は、略円形の第１壁部と、当該第１壁部から凹部の中央に向かって延びる第１棚部と、を含み、第１棚部は、外周部と内周部とを有し、当該第１棚部は、ウェハの支持を容易にするため上記外周部から内周部に向かって下方に傾斜し、当該サセプタは、第１凹部から下方に延びる第２凹部を有し、当該第２凹部は、略円形の第２壁部と、当該第２壁部から内側へ延びる第２棚部と、を有し、さらに、サセプタは第２凹部から下方に延びる第３凹部を含み、当該第３凹部は、略円形の第３壁部と、当該第３壁部から内側に延在するフロアーと、を有し、第１、第２、第３凹部は、共通の中央軸を有するサセプタが含まれる。
【００１２】
さらに別の態様では、本発明は、内部スペースと、チャンバーの内部スペースにプロセスガスを導入するためのガス入口と、プロセスガスをチャンバーの内部スペースから排気するためのガス出口と、を有するチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、当該ウェハはフロント面、バック面、外周側面を有し、当該サセプタは、チャンバーの内部スペース内に半導体ウェハを支持することができる大きさおよび形状に形成され、当該サセプタは、上面と当該上面から下方に延びる第１凹部とを有し、当該第１凹部は、半導体ウェハを受容するよう適合され、当該第１凹部は、略円形の第１壁部と、当該第１壁部から凹部の中央に向かって延びる第１棚部と、を含み、第１棚部は、外周部と内周部とを有し、当該サセプタは、第１凹部から下方に延びる第２凹部を有し、当該第２凹部は、略円形の第２壁部と、当該第２壁部から内側へ延びる第２棚部と、を有し、さらに、サセプタは第２凹部から下方に延びる第３凹部を含み、当該第３凹部は、略円形の第３壁部と、当該第３壁部から内側に延在するフロアーと、を有し、加熱の間のウェハの歪みにより、ウェハの端部に近接する部分以外でウェハがサセプタと接触することを抑制するために、ウェハのバック面と第３凹部のフロアーとの間の距離が約０．００５インチ〜約０．０３０インチであるサセプタが含まれる。
【００１３】
本発明においては、また、内部スペースと、チャンバーの内部スペースにプロセスガスを導入するためのガス入口と、プロセスガスをチャンバーの内部スペースから排気するためのガス出口と、を有するチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、当該ウェハは、フロント面、バック面、外周側面を有し、当該サセプタは、チャンバーの内部スペース内に半導体ウェハを支持することができる大きさおよび形状に形成され、当該サセプタは、上面と当該上面から下方に延びるウェハ受容凹部とを有し、当該凹部は、半導体ウェハを支持するための棚部を含み、さらに、当該凹部は、ウェハ受容凹部と同軸上にあって当該ウェハ受容凹部よりも深くサセプタに延びる中央凹部を有し、当該中央凹部の表面積に対するウェハ受容凹部の表面積の比率が、スリップを最小化するため少なくとも約１３〜約１であるサセプタが含まれる。
【００１４】
本発明の上述の態様に関して記載した特徴の様々な改良が存在する。別の特徴を、本発明の上述の態様において同様に組み合わせてもよい。これらの改良および付加的な特徴は個々にもしくは如何なる組み合わせで存在しても良い。例えば、本発明の実施形態に関して以下に説明する様々な特徴を本発明の上述の態様のいずれかに単独でもしくは任意の組み合わせで組み入れてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係るサセプタの断面図であり、これは半導体ウェハを支持している。
【図２】図２は、図１のサセプタの断面図であり、これは湾曲した半導体ウェハを支持している。
【図３】図３は、図１のサセプタの上面図である。
【図４】図４は、図１のサセプタの概略断面図であり、これはチャンバー内において半導体ウェハを支持している。
【図５】図５は、第２の実施の形態に係るサセプタの上面図である。
【図６】図６は、図５のサセプタの部分断面図であり、これは半導体ウェハを支持している。
【図７】図７は、第３の実施の形態に係るサセプタの上面図である。
【図８】図８は、図７のサセプタの部分断面図であり、これは半導体ウェハを支持している。対応する参照文字は、全図を通して対応する部材を指し示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図面、特に図１を参照する。全体を通してサセプタは概して参照数字１０により示す。サセプタ１０は、概して１２により示される半導体ウェハを支持する。ウェハ１２は、フロント面１４、および当該フロント面と反対のバック面１６を有する。ウェハ１２は、フロント面１４およびバック面１６の外周に延在する外周側面１８を有する。図１に示される外周側面１８はおよそ丸く形成されているけれども、側面１８は本発明の範囲を逸脱しない限り直線であってもよい。
【００１７】
サセプタ１０は、仮想の中央軸２２を囲む円形状を有する本体を含む。これは、概して２０で示される。さらに、本体２０は、上面２４と下面２６とを有する。概して３０により示される第１のもしくは外側の凹部は上面２４から本体２０へ下方に延びる。第１凹部３０は、略円柱状の壁部３２と、当該壁部３２の下端から内側へ延びる面３４と、を含む。また、面３４は、壁部３２から本体２０の中央軸２２に向かって下方に傾斜している。面３４はウェハ１２を支持する。図１に示すように、面３４が下方に傾斜していることにより、ウェハ１２と面３４との間のコンタクトラインは狭くなっている。面３４は本発明の範囲を逸脱しない限り他の幅長を有していてもよいが、ある実施の形態では、当該面は約６ミリメートル（ｍｍ）の幅長を有する。当該実施の形態では、ウェハ１２は、ウェハのバック面１６の近くで外周側面１８に沿って面３４と接触する。
【００１８】
さらに図１に示すように、サセプタ１０はまた第１凹部３０から本体２０へ下方に延びる第２のもしくは中央の凹部４０を有する。第２凹部４０は、略円柱状の壁部４２と、壁部４２の下端から中央軸２２に向かって下方に延びる面４４とを有する。第２面４４は直線上に傾斜するように示されているけれども、第２棚部は本発明の範囲を逸脱しない限り略凹状であってもよい。ある実施の形態では、壁部４２の高さは約０．００２インチ（０．０５ｍｍ）〜約０．００３インチ（０．０８ｍｍ）である。
【００１９】
第３のもしくは内側の凹部５０は、第２凹部４０から本体１０へ下方に延びる。第３凹部５０は、円柱状の壁部５２と、壁部５２から中央軸２２に向かって内側に延びるフロアー５４とを有する。ある実施の形態では、壁部５２の高さは、約０．００３インチ（０．０８ｍｍ）である。当業者にとって明らかであるが、熱勾配により図２に示すようにウェハが下方に湾曲するとき、第３凹部５０により、ウェハの中央付近においてウェハ１２のバック面１６がサセプタ１０と接触することを防止する。フロアー５４は本発明の範囲を逸脱しない限り他の形状を有していてもよいけれども、ある実施の形態では、フロアー５４の形状は略平坦状である。
【００２０】
第２壁部４２の下部と第３壁面５２の上部との間の垂直距離が約０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）より大きいサセプタに支持されたウェハは典型的にウェハエッジにおいて極めて多くのウェハスリップ欠陥を有することを見出した。そのため、ある実施の形態では、第２壁部の下部と第３壁部５２の上部との間の垂直距離は約０．００７インチ（０．１８ｍｍ）以下である。他の実施の形態では、当該距離は約０．００５インチ（０．１０ｍｍ）以下である。
【００２１】
別の実施の形態では、湾曲していないウェハ１２のバック面１６と第３凹部５０のフロアー５４との間の距離は、約０．００５インチ（０．１３ｍｍ）〜約０．０３０インチ（０．７６ｍｍ）である。ウェハ１２とフロアー５４との間の距離が少なくとも約０．００５インチ（０．１３ｍｍ）である場合、ウェハのバック面１６の中央付近において表面ダメージのないウェハを製造することができる。ウェハ１２とフロアー５４との間の距離が約０．０３０インチ（０．７６ｍｍ）未満である場合、スリップ転位がそれ程発生しないウェハを製造することができる。他の実施の形態では、湾曲していないウェハ１２のバック面１６と第３凹部５０のフロアー５４との間の距離は、約０．００８インチ（０．２０ｍｍ）〜約０．０３０インチ（０．７６ｍｍ）であり、さらに別の実施の形態では、当該距離は、約０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）〜約０．０３０インチ（０．７６ｍｍ）である。
【００２２】
第３凹部３０、４０、５０は、図３に示すように、略円形であり、そして仮想の中央軸２２を軸としている。典型的には、凹部３０、４０、５０は、サセプタ１０を通ってサセプタの下面２６まで延びているわけではない。しかしながら、ある実施の形態では、第３凹部５０はサセプタ１０の全厚に亘って延びる。
【００２３】
中央凹部４０は、半導体ウェハの加熱の間、ウェハ１２のバック面１６とサセプタ１０との間の接触を抑制するよう十分大きく形成すべきである。しかしながら、中央凹部４０は、接触を抑制するに必要な量より多くのサセプタの体積が取り除かれるように大きく形成すべきではない。当該サセプタによれば、サセプタ１０にウェハ１２を載置する際ウェハ温度を均一に増加させることができる。そのためには、ある実施の形態では、中央凹部４０の表面積に対する外側凹部３０の表面積の比率はウェハのスリップを最小化するため少なくとも約１３：１である。
【００２４】
サセプタ１０は本発明の範囲を逸脱しない限り他の全体寸法を有していてもよいけれども、ある実施の形態では、サセプタは約１４．７インチの外径、約０．１５インチの全膜厚を有する。さらに、サセプタ１０は本発明の範囲を逸脱しない限り、他の材料から構成されていてもよいが、ある実施の形態ではサセプタはシリコンカーバイド被覆グラファイトからなる。サセプタ１０は、米国特許第６,６５２,６５０および第６,４４４,０２７に図示され記載されているように、上面１４から下面１６へ延びる複数のホールを有していてもよい。
【００２５】
上述のサセプタ１０は、エピタキシャル析出プロセス等の化学気相成長プロセスのための装置の一部として使用してもよい。以下図４を参照する。化学気相成長プロセスのための装置は概して６０により示されている。装置６０は内部空間もしくは内部スペース６４を有するエピタキシャル反応チャンバー６２を有する。上述のサセプタは、チャンバー６２の内部スペース６４内に半導体ウェハ１２を受容しそして支持することができる大きさおよび形状とする。サセプタ１０は、エピタキシャルプロセスの間サセプタを回転させるための従来の回転可能な支持体６６に取付けられる。また、反応チャンバー６２は、エピタキシャル析出プロセスの間ウェハ１２を加熱するため、例えばサセプタ１０の上および下に配置されたランプアレイ６８を加熱するための熱源を含んでいる。上部ガス入口７０および下部ガス入口７２により、ガスをチャンバー１２の内部スペース６４に導入することができる。
【００２６】
エピタキシャル析出プロセスの間、エピタキシャルシリコン層は半導体ウェハ１２のフロント面１４上に成長する。ウェハ１２は、チャンバー６２に誘導され、サセプタ１０の面３４上において中央に揃えられる。ウェハ１２は、サセプタの温度まで加熱すると湾曲する。最初当該装置は予備加熱もしくは洗浄工程を実行する。水素もしくは水素と塩酸との混合物等の洗浄ガスをおよそ大気圧で、約１０００℃〜約１２５０℃の温度、約５リットル／分〜約１００リットル／分の流量でチャンバー６２に導入する。ウェハ１２のフロント面およびバック面の両方から自然酸化物層を取り除き、そして約１０００℃〜約１２５０℃で反応チャンバー６２において温度を安定化させるに十分な時間の後、シランもしくは塩素化シラン等のシリコン含有ソースガスをウェハ１２のフロント面１４真上の入口６０から約１リットル／分〜約５リットル／分の流量で導入する。ソースガスのフローは、ウェハ１２のフロント面１４上においてエピタキシャルシリコン層を約０．１マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの膜厚で成長させるに十分な時間継続する。ソースガスを導入すると同時に、水素等のパージガスをウェハ１２のバック面１６真下の入口７２を介して導入する。パージガス流量は、パージガスが半導体ウェハ１２のバック面１６に接触し、自然酸化物を低減し、拡散したドーパント原子がバック面から排出口７４まで約５リットル／分〜約１００リットル／分の流量で排出されるように選択される。
【００２７】
図５および６を参照する。本発明のサセプタの他の実施の形態が概して１０で示されている。サセプタは、上述の実施の形態のサセプタと同様であるので、類似の構成部材は、対応する参照番号に１００を加えたものにより示している。サセプタ１１０は、仮想の中央軸１２２を囲む円形の形状を有する円状体を含む。これは概して１２０で示す。さらに、円状体１２０は、上面１２４および下面１２６を有する。１３０により示される第１凹部は、上面１２４から円状体１２０へ下方に延びる。第１凹部１３０は、略円柱状の壁部１３２と、壁部１３２の下端から内側へ延びる面１３４とを有する。面１３４は、また、壁部１３２から円状体１２０の中央軸１２２に向かって下方向に傾斜している。面１３４は、ウェハ１２を支持する（図６）。面１３４は本発明の範囲を逸脱しない限り他の幅長を有していてもよいが、ある実施の形態では、当該面は約６ミリメートル（ｍｍ）の幅長を有する。壁部１３２は本発明の範囲を逸脱しない限り他の高さを有していてもよいが、ある実施の形態では、壁部は約０．０２７インチの高さを有する。サセプタ１０は、また、面１３４の内側に湾曲面１８０を含む。当該湾曲面１８０は本発明の範囲を逸脱しない限り他の幅長を有していてもよいが、ある実施の形態では、当該面は約１．３８インチの幅を有する。
【００２８】
さらに図５に示すように、サセプタ１１０は、また、円状体２０中に延在する開口部１８２を含む。ある実施の形態では、当該開口部は円状のホールとして円状体２０を完全に貫通する。当業者により予期されるように、開口部１８２は、ウェハが熱勾配により下方に湾曲するとき、ウェハ中央付近においてウェハ１２のバック面１６（図６）がサセプタ１１０に接触することを防止する。開口部１８２は本発明の範囲を逸脱しない限り如何なる大きさを有していてもよいが、ある実施の形態では、当該開口部は約８．６６インチの直径を有する。また、ある実施の形態では、開口部１８２は約０．１０インチ〜約０．１１インチの高さを有する壁部１８４により規定される。当該実施の形態のサセプタ１０の他の特徴は上述のサセプタと同様であるので、これらについてはさらに詳細には記載しない。
【００２９】
図５および６に示すように、３つの等間隔に配置されたホール１９０は、表面１８０においてサセプタ１１０を貫通する。これらのホール１９０は、プロセスの間、サセプタの真上にウェハ１２を持ち上げ、それをサセプタ上に下降させるため、従来のリフトピン（不図示）を受容する。これらのホール１９０およびリフトピンは当該技術分野においてよく知られているので、これらについてはより詳細に説明しない。さらに、３つの等間隔に配置された競技場型の開口部１９２が図４に関して上述した従来の回転可能支持体６６の上端部を受容するため、下面１２６からサセプタ内に延在する。これらの開口部１９２は、プロセスの間、方向転換することができるように、支持体６６に係合し、サセプタ１１０が支持体６６上でスリップするのを防止する。これらの開口部１９２は従来のものであるので、これらについてはより詳細には説明しない。
【００３０】
従来のサセプタは、ゆっくり加熱し冷却する。例えば、従来のサセプタでは約７００℃から約１１５０℃まで加熱されるとき、定常温度に達するのに２５秒程度かかるであろう。さらに、従来のサセプタ上の温度勾配は、加熱の間５０℃を超える可能性がある。対称的に、上述のサセプタ１１０は、より急速に加熱および冷却をする。例えば、サセプタは約７００℃から約１１５０℃に加熱されるとき約１０秒で定常状態に達し、そして加熱中温度勾配は決して２０℃を超えない。
【００３１】
図７および８を参照する。本発明のサセプタのさらに別の態様が概して２１０で示されている。サセプタは、図５および６のサセプタと同様であるので、同様の構成部材は対応する参照番号に１００を加えたものにより示される。サセプタ２１０は、仮想の中央軸２２２を囲む円形の形状を有する円状体を含む。これは概して２２０で示す。さらに、当該円状体２２０は、上面２２４および下面２２６を有する。２３０により示される凹部は、上面２２４から円状体２２０へ下方に延びる。凹部２３０は、略円柱状の壁部２３２と、壁部２３２の下端から内側へ延びる面２３４とを有する。面２３４は、また、壁部２３２から円状体２２０の中央軸２２２に向かって下方向に傾斜している。面２３４は、ウェハ１２を支持する（図８）。面２３４は本発明の範囲を逸脱しない限り他の幅長を有していてもよいが、ある実施の形態では、当該面は約６．４ミリメートル（ｍｍ）の幅長を有する。壁部２３２は本発明の範囲を逸脱しない限り他の高さを有していてもよいが、ある実施の形態では、壁部は約０．０２７インチの高さを有する。さらに図７に示すように、サセプタ２１０は、また、円状体２０中に延在する開口部２８２を含む。ある実施の形態では、当該開口部は円状のホールとして円状体２０を完全に貫通する。当業者により予期されるように、開口部２８２は、ウェハが熱勾配により下方に湾曲するとき、ウェハ中央付近においてウェハ１２のバック面１６（図６）がサセプタ１１０に接触することを防止する。開口部２８２は本発明の範囲を逸脱しない限り如何なる大きさを有していてもよいが、ある実施の形態では、当該開口部は約５．７７４インチの直径を有する。ある実施の形態では、開口部２８２は約０．１１１インチ〜約０．１１５インチの高さを有する壁部２８４により規定される。当該実施の形態のサセプタ２１０の他の特徴は上述のサセプタ１１０と同様であるので、これらについてはさらに詳細には記載しない。図７および８に示すように、３つの等間隔に配置された競技場型の開口部２９２が図４に関して上述した従来の回転可能な支持体６６の上端部を受容するため、下面２２６からサセプタ２１０内に延びる。これらの開口部２９２は、プロセスの間、方向転換することができるように、支持体６６に係合し、サセプタ２１０が支持体６６上でスリップするのを防止する。これらの開口部２９２は従来のものであるので、これらについてはより詳細には説明しない。
【００３２】
本発明の様々な側面およびその実施の形態の要素が導入されるとき、冠詞"a"、"an"、"the"、"said"は、その要素が１以上存在することを意味することを意図している。"comprising（含む）"、"including（包含する）""having（有する）"なる用語は、包括的であることを意図しており、挙げられた構成部材以外に別の構成要素が存在していてもよいことを意味する。さらに、"上部"および"下部"、"前部"および"後部"、"上方"および"下方"なる用語を使用することは便宜のためであり、当該構成要素の特定の方向を要求するものではない。
【００３３】
本発明の範囲を逸脱しない限り、上記構成、方法、製品において様々な変更をしうるので、上述の記載に含まれおよび添付の図面に示される全事項は当然例示であって限定する意味ではないと解釈すべきである。さらに、本明細書において説明される全ての寸法情報は、例示であり、本発明を制限することを意図したものではない。
【図１】
2010530645.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年12月22日(2008.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において、半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該半導体ウェハは、フロント面、該フロント面と反対のバック面、上記フロント面および上記バック面の外周に延在する外周側面を有し、
当該サセプタは、半導体ウェハをチャンバーの内部スペースに受容し支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と、当該上面と反対の下面と、を有する本体と、
当該上面から当該本体に仮想の中央軸に沿って下方に延び、半導体ウェハを受容することができる大きさおよび形状に形成された凹部と、
上記本体を貫通し上記凹部から下面まで延びる複数のリフトピン開口部と、を有し、複数のリフトピン開口部のそれぞれは、ウェハを凹部に対して選択的に上昇または下降させるため、リフトピンを受容することができる大きさに形成され、
さらに、当該サセプタは、上記本体から上記中央軸に沿って上記凹部から上記下面まで延びる中央開口部を備えるサセプタ。
【請求項２】
上記凹部は、上記本体の上面に略対向する面を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項３】
上記面は、外側縁から内側縁に向かって下方に傾斜する請求項２記載のサセプタ。
【請求項４】
上記面は凹面であることを特徴とする請求項３記載のサセプタ。
【請求項５】
上記凹部は円形状を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項６】
上記開口部は円形状を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項７】
サセプタ本体の下面が、サセプタ支持体を受容することができる大きさおよび位置に形成された複数の開口部を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項８】
上記凹部が約０．０２７インチの深さを有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項９】
上記凹部の面が、約６ミリメートルの幅長を有する請求項１記載のサセプタ。
【請求項１０】
内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において、半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該半導体ウェハは、フロント面、該フロント面と反対のバック面、上記フロント面および上記バック面の外周に延在する外周側面を有し、
当該サセプタは、半導体ウェハをチャンバーの内部スペース内に受容し支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と、当該上面と反対の下面と、を有する本体と、
当該上面から当該本体に仮想の中央軸に沿って下方に延びる凹部であって、半導体ウェハを受容することができる大きさおよび形状に形成され外側面から内側面に向かって下方に傾斜したウェハ係合面を含む凹部と、
上記本体を通って上記中央軸に沿って上記凹部から上記下面まで延びる中央開口部と、を備えるサセプタ。
【請求項１１】
上記ウェハ係合面は凹面である請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１２】
上記凹部は円形状を有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１３】
上記開口部は円形状を有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１４】
上記開口部は約８．６６インチの直径を有する請求項１３記載のサセプタ。
【請求項１５】
上記サセプタ本体は、当該本体を貫通する複数のリフトピン開口部を有し、当該複数のリフトピン開口部のそれぞれは、上記ウェハを上記凹部に対して選択的に上昇および下降させるためリフトピンを受容することができる大きさに形成された請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１６】
上記サセプタ本体の下面は、サセプタ支持体を受容することができる大きさおよび位置に形成された複数の開口部を有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１７】
上記凹部は、約０．０２７インチの深さを有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１８】
上記凹面は、約６ミリメートル（ｍｍ）の幅長を有する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項１９】
上記サセプタが８００℃の初期温度を有し、約１１５０℃の温度を有するチャンバーに配置されたとき、１５秒未満で定常温度に達する請求項１０記載のサセプタ。
【請求項２０】
内部スペースを有する加熱されたチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該ウェハは、フロント面、バック面、外周側面を有し、チャンバーの内部スペース内に半導体ウェハを支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と、
当該上面から下方に延び、半導体ウェハを受容するよう適合された第１凹部であって、略円形の第１壁部と、該第１壁部から上記第１凹部の中央に向かって延びる第１棚部と、を有し、該第１棚部は、外周部と内周部とを有し、上記第１棚部が、ウェハの支持を容易にするため上記外周部から内周部に向かって下方に傾斜する第１凹部と、
上記第１凹部から下方に延びる第２凹部であって、略円形の第２壁部と、該第２壁部から内側へ延びる第２棚部と、を有する第２凹部と、
上記第２凹部から下方に延びる第３凹部であって、略円形の第３壁部と、該第３壁部から内側に延在するフロアーと、を有する第３凹部と、を有し、
上記第１、第２、第３凹部は、共通の中央軸を有するサセプタ。
【請求項２１】
上記ウェハのバック面と上記第３凹部のフロアーとの間の距離が、約０．００５インチ〜約０．０３０インチである請求項２０記載のサセプタ。
【請求項２２】
上記ウェハのバック面と上記第３凹部のフロアーとの間の距離が、約０．００８インチ〜約０．０３０インチである請求項２０記載のサセプタ。
【請求項２３】
上記ウェハのバック面と上記第３凹部のフロアーとの間の距離が、約０．０１０インチ〜約０．０３０インチである請求項２０記載のサセプタ。
【請求項２４】
上記凹部のどの部分もサセプタ下面までサセプタを貫通しない請求項２０記載のサセプタ。
【請求項２５】
上記凹部の棚部は略傾斜し凹状であり、
上記の略円形の第２壁部の下端と上記の略円形の第３壁部の上端との間の垂直距離が、約０．０１０インチを超えない請求項２０記載のサセプタ。
【請求項２６】
上記ウェハが、バック面の端部近郊の外周端部もしくは外周領域が、上記第１棚部と接触するようにサセプタ上に配置される請求項２０記載のサセプタ。
【請求項２７】
上記凹部が略円形状である請求項２０記載のサセプタ。
【請求項２８】
内部スペースと、チャンバーの内部スペースにプロセスガスを導入するためのガス入口と、プロセスガスをチャンバーの内部スペースから排気するためのガス出口と、を有するチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該ウェハは、フロント面、バック面、および外周側面を有し、チャンバーの内部スペース内において半導体ウェハを支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と
当該上面から下方に延び、半導体ウェハを受容するよう適合された第１凹部であって、略円形の第１壁部と、当該第１壁部から凹部の中央に向かって延びる第１棚部と、を含み、第１棚部が、外周部と内周部とを有する第１凹部と、
上記第１凹部から下方に延び、略円形の第２壁部と、当該第２壁部から内側に向かって延びる第２棚部と、を有する第２凹部と、
第２凹部から下方に延び、略円形の第３壁部と、当該第３壁部から内側に延在するフロアーと、を有し、加熱の間のウェハの歪みによりウェハの端部に近接する部分以外でウェハがサセプタと接触することを抑制するために、ウェハのバック面と第３凹部のフロアーとの間の距離が約０．００５インチ〜約０．０３０インチであるサセプタ。
【請求項２９】
上記第１および第２凹部の表面積の、上記第３凹部のフロアーの表面積に対する比率が、スリップを最小化するため、少なくとも約１３〜約１である請求項２８記載のサセプタ。
【請求項３０】
上記第１棚部は、上記ウェハの支持を容易にするため、外周部から内周部に向かって下方に傾斜する請求項２８記載のサセプタ。
【請求項３１】
内部スペースと、チャンバーの当該内部スペースにプロセスガスを導入するためのガス入口と、プロセスガスをチャンバーの内部スペースから排気するためのガス出口と、を有するチャンバー内において半導体ウェハを支持するサセプタであって、
当該ウェハは、フロント面、バック面、外周側面を有し、
当該サセプタは、チャンバーの内部スペース内に半導体ウェハを支持することができる大きさおよび形状に形成され、
当該サセプタは、
上面と
当該上面から下方に延び、半導体ウェハを支持する棚部を含むウェハ受容凹部と、
当該ウェハ受容凹部と同軸上にあって当該ウェハ受容凹部よりも深くサセプタに延びる中央凹部と、を有し、
当該中央凹部の表面積に対するウェハ受容凹部の表面積の比率が、スリップを最小化するため少なくとも約１３〜約１であるサセプタ。
【国際調査報告】
2010530645.tif 000011
2010530645.tif 000012
2010530645.tif 000013