(57)【要約】【課題】半導体ウェーハ表面の切削がなく、長寿命であり、安定した使用ができ、ウェーハ面内の均一加熱が可能なサセプタを提供する。【解決手段】本サセプタは、少なくとも表面がＳｉＣで構成され、ウェーハが搭載される凹部を有するサセプタにおいて、凹部の外周部下方にＲ部が設けられ、このＲ部内でかつ少なくとも凹部の外周垂直部から０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲にＳｉＣ結晶成長面部がリング状に存在し、凹部のウェーハと接触する部分が表面粗さＲａで０．５μｍ以上３μｍ以下である。【選択図】  図３
2005311290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面がＳｉＣで構成され、ウェーハが搭載される凹部を有するサセプタにおいて、前記凹部の外周部下方にＲ部が設けられ、このＲ部内でかつ少なくとも前記凹部の外周垂直部から０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲にＳｉＣ結晶成長面部がリング状に存在し、前記凹部のウェーハと接触する部分が表面粗さＲａで０．５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とするサセプタ。
【請求項２】
前記凹部の外周部に連なりサセプタの表面の一部あるいは全部をなす外周平面部が、その算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上、０．５μｍ以下の凹凸形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサセプタに係り、特にウェーハポケットに被覆されるＳｉＣ被膜の一部に研磨されないＳｉＣ結晶成長面部を残したサセプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは多くの製造工程を経て製造されるが、半導体ウェーハのエピタキシャル成長工程等に使用されるサセプタは、低反応性、高強度のために炭素基材にＳｉＣを被覆したＳｉＣ部材が多く用いられている。
【０００３】
サセプタは平板状のサセプタ基材に１個のウェーハ収納用の凹部が形成された枚葉式サセプタや多数の凹部が形成されたサセプタがある。
【０００４】
これらのサセプタは、機械研削等によって凹部が形成された炭素基材にＳｉＣを被覆して製造し、被覆した状態のまま熱処理等に用いるか（特許文献１）、あるいはこのＳｉＣ被覆面をさらに研磨装置により研磨して製造し、これを熱処理等に用いていた（特許文献２）。
【０００５】
しかし、従来の製造方法で製造されたサセプタは、特許文献１のようにＳｉＣ被膜を被覆した状態のまま熱処理等に用いる場合には、ＳｉＣは非常に硬いため、結晶粒が大きくなると、その結晶頂部が刃物のごとく作用して、半導体ウェーハの表面を切削してしまうことがあり、また、特許文献２のように被覆面を研磨して用いる場合には、半導体ウェーハが搭載される凹部の底面部と垂直部の境界部分近傍に研磨工程時に応力が集中して、この部分の被覆に微細なクラックが入り、さらに、熱処理時の熱応力により微細クラックを起点として被覆面に、図６に示すようなクラックが発生することがあり、その寿命が短かった。
【０００６】
また、ウェーハを載置する凹部全ての面を研磨した場合には、この凹部内において、ウェーハは接触界面でのガス残存によって、滑り易い状態にあり、かつ当該凹部の外周角部にガスが滞留する傾向があり、サセプタの回転運動に伴う遠心力及び上記ガスの影響によって、ウェーハが当該凹部から離脱するといった不具合があった。
【０００７】
これを解決するために、当該凹部のウェーハ接触面にサセプタ下面に連通する孔を設けたり、格子状に溝を設ける等の対策が採られているが、この場合には、ウェーハ面内に部分的な温度差が生じ、ウェーハの均一な熱処理ができないといった課題があった。
【０００８】
また、従来のサセプタにおいては、ウェーハを載置する凹部の外周部に連なる外周平面部が通常のＣＶＤ−ＳｉＣコート後の状態のもの、あるいは、鏡面に研磨されたものが存在したが、前者はガス流れがウェーハ載置部の外周部で乱れ、例えばウェーハエピ層の均一化を悪化させると共に、繰り返し使用時において、上記外周部において、不純物成分が凝集し、ウェーハに悪影響を与える可能性が高かった。また、後者においては、上記外周部においてガス流れが過度に均一化し、例えばガス下流側にデポ層の異常成長突起を生じ、使用を繰り返すうちにウェーハのエピ層の均一性を悪化してしまうおそれがあった。
【特許文献１】特開昭５６−１０９２１号公報
【特許文献２】特開平７−３３５５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ＳｉＣ被膜表面の結晶の頂部により半導体ウェーハ表面を切削してしまうことがなく、長時間使用してもウェーハが搭載される凹部の外周部下方にクラックが発生することがなく長寿命であり、また、ウェーハが凹部から離脱することなく安定した使用ができ、さらに、ウェーハ面内の均一加熱が可能なサセプタを提供することを目的とする。
【００１０】
また、ウェーハエピ層の均一化が図れ、かつ繰り返し使用しても凹部の外周部に不純物成分の凝集がなく、ウェーハに悪影響を与えることがないサセプタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的実現のために、鋭意研究した結果、半導体ウェーハ、特にシリコンウェーハの外周部には必ずウェーハ周辺を面取りするベベリングが行われ、この面取部がサセプタと接触しないことに着目し、サセプタの面取部に対向する部位に研磨されないＳｉＣ結晶成長面部を残すことで、この部分の被覆面に微細なクラックが入らないことを見出し、本発明をするに至った。
【００１２】
すなわち、上記目的を達成するため、本発明によれば、少なくとも表面がＳｉＣで構成され、ウェーハが搭載される凹部を有するサセプタにおいて、前記凹部の外周部下方にＲ部が設けられ、このＲ部内でかつ少なくとも前記凹部の外周垂直部から０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲にＳｉＣ結晶成長面部がリング状に存在し、前記凹部のウェーハと接触する部分が表面粗さＲａで０．５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とするサセプタが提供される。これにより、ＳｉＣ被膜表面の結晶の頂部により半導体ウェーハ表面を切削してしまうことがなく、長時間使用してもウェーハが搭載される凹部の外周部下方にクラックが発生することがなく長寿命であり、また、ウェーハが凹部から離脱することなく安定した使用ができ、さらに、ウェーハ面内の均一加熱が可能なサセプタが実現される。
【００１３】
好適には、前記凹部の外周部に連なりサセプタの表面の一部あるいは全部をなす外周平面部が、その算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以上、０．５μｍ以下の凹凸形状をなす。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係わるサセプタによれば、ＳｉＣ被膜表面の結晶の頂部により半導体ウェーハ表面を切削してしまうことがなく、長時間使用してもウェーハが搭載される凹部の外周部下方にクラックが発生することがなく長寿命であり、また、ウェーハが凹部から離脱することなく安定した使用ができ、さらに、ウェーハ面内の均一加熱が可能なサセプタを提供することができる。
【００１５】
また、ウェーハエピ層の均一化が図れ、かつ繰り返し使用しても凹部の外周部に不純物成分の凝集がなく、ウェーハに悪影響を与えることがないサセプタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るサセプタの一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明に係るサセプタの縦断面図、図２はその使用状態を示す縦断面図、図３及び図４は図２のＢ部を拡大して示すＲ部近傍の拡大図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係るサセプタ１は、炭素基材２の表面２ａにはＳｉＣ被膜４が被覆され、複数例えば５個の半導体ウェーハ搭載用の凹部３が形成された構造になっている。
【００１９】
図２に示すように、この凹部３には、ウェーハＷが搭載され接触するウェーハ接触部３ａとこのウェーハ接触部３ａから垂直に立ち上がる外周垂直部３ｂ間にＲ部３ｃが形成されており、図３及び図４に示すように、研磨されずＳｉＣ結晶成長によって形成されたままのＳｉＣ結晶成長面部４ａのリング状の内周端４ａ１は、Ｒ部３ｃ内で、かつ凹部３の外周垂直部３ｂから０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲に位置するように形成され、かつ半導体ウェーハＷと接触するウェーハ搭載面３ａの表面粗さＲａが０．５μｍ以上３μｍ以下になっている。すなわち、内周端４ａ１の外周垂直部３ｂからの距離ｘが、外周垂直部３ｂから０．０５〜０．３ｍｍの範囲にある。
【００２０】
外周垂直部からの距離ｘが０．０５ｍｍより小さいと応力緩和効果がみられず、また０．３ｍｍを超えると結晶成長面部がウェーハ裏面に当接し、ウェーハを傷つけるおそれがある。また、結晶成長面部のＲａは５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。結晶成長面部の表面粗さＲａが５μｍより小さいと結晶粒界が多く、粒界を通じて応力によりクラックを生じる場合がある。また、Ｒａが１０μｍを超えると、応力緩和の効果が大きく、凹部３において、ウェーハが搭載される搭載面と外周垂直部のなす角が歪んでしまう可能性がある。
【００２１】
基材の材質は、任意に選定してよいが、等方性黒鉛質とすることで、容易に所望の形状にすることができる。
【００２２】
本実施形態においては、外周垂直部３ｂに半導体ウェーハが接することがないので、その表面は未研磨のＳｉＣ結晶成長面のままであってもよい。
【００２３】
次に本発明に係るサセプタの製造方法について説明する。
【００２４】
図５に示すように、凹部３が形成された炭素基材２の表面２ａにＳｉＣ被膜４が被覆されたサセプタ１を用意し、研磨装置１１により、ウェーハ搭載面３ａ及び外周垂直部３ｂの研磨を行い表面粗さＲａが０．５μｍ以上３μｍ以下にする。さらに、Ｒ部３ｃも外周垂直部３ｂから０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲の非研磨面部を残し、それ以外の部位を研磨し、表面粗さＲａが０．５μｍ以上３μｍ以下にする。ＳｉＣ結晶成長面部４ａが残るように、Ｒ部３ｃの外周垂直部３ｂから０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲は研磨されない。従って、ＳｉＣ結晶成長面部４ａである非研磨面部には、研磨時の応力により微細なクラックが発生しない。
【００２５】
また、本発明に係るサセプタを用いた半導体ウェーハの熱処理方法について説明する。
【００２６】
図２及び図３のように、半導体ウェーハＷを炉内に設置されたサセプタ１に形成されたウェーハ搭載面３ａに搭載して、凹部３に収容する。
【００２７】
このとき、半導体ウェーハＷはベベリングによって面取部ｃが形成されているので、Ｒ部３ｃのＳｉＣ結晶成長面部４ａに接触することがない。
【００２８】
しかる後、炉内に原料ガスを供給するとともに、サセプタ１及び半導体ウェーハＷを加熱して、半導体ウェーハＷの熱処理を行う。
【００２９】
このような熱処理工程において、サセプタ１には、ウェーハＷを搭載する凹部３の外周部下方にＲ部３ｃが設けられ、このＲ部３ｃ内でかつ少なくとも凹部３の外周垂直部から０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲にＳｉＣ結晶成長面部がリング状に存在し（研磨されずフラットになっていない）、ＳｉＣ結晶によって適度な凹凸が外周部に存在するため、凹部３の外周角部にガスが滞留することなく、結果、ウェーハＷが凹部３から離脱するといった問題も生じることもなく、安定した使用ができ、また、凹部３におけるウェーハＷとの接触部が表面粗さＲａで０．５μｍ以上３μｍ以下の均質な面となっている（連通孔や格子状の溝等が存在しない）ため、ウェーハＷの面内均一な熱処理ができる。
【００３０】
また、半導体ウェーハＷが接するウェーハ搭載面３ａが、表面粗さＲａが０．５μｍ以上３μｍ以下に研磨されているので、半導体ウェーハの表面を切削してしまうこともない。また、研磨されないＳｉＣ結晶成長面部４ａのリング状の内周端４ａ１は、Ｒ部内でかつ凹部３の外周垂直部から０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲に位置するように形成されているので、ＳｉＣ結晶成長面部４ａに研磨による微細なクラックが入っておらず、熱処理時の熱応力により微細クラックを起点としたクラックが被覆面に発生することがない。
【００３１】
上記のように本実施形態によれば、ＳｉＣ被膜表面の結晶の頂部により半導体ウェーハ表面を切削してしまうことがなく、長時間使用してもウェーハが搭載される凹部の外周部下方にクラックが発生することがなく長寿命であり、また、ウェーハが凹部から離脱することなく安定した使用ができ、さらに、ウェーハ面内の均一加熱が可能になる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、基材に複数のウェーハ載置用の凹部が設けられた例で説明したが、本発明のサセプタは基材に１個の凹部が設けられた枚葉式サセプタであっても、同様の効果を奏する。
【００３３】
また、本発明に係るサセプタの他の実施形態について説明する。
【００３４】
本実施形態は、図２に示す上記実施形態において、凹部の外周部に連なる外周平面部の平面粗さの範囲を限定したサセプタである。
【００３５】
例えば、図７に示すように、本実施形態に係るサセプタ１１は、凹部３の外周部に連なりサセプタ１１の表面の一部あるいは全部をなす外周平面部３ｄが設けられ、この外周平面部３ｄの算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４） は、０．０５μｍ以上、０．５ｕｍ以下の凹凸形状をなしている。
【００３６】
これにより、図８に示すように、例えばエピタキシャル成長工程において、エピタキシャル装置２１のベルジャー２２内に供給された原料ガスは、外周平面部３ｄに達し、この外周平面部３ｄの適度な凹凸形状の凸状部間すなわち凹状部を通って流れるため整流され、さらに、原料ガス流に含まれる不純物が凹状部に凝集して堆積されるので、ウェーハ上に流れる原料ガスの流れに乱れがなく、均一なエピ層の形成が可能となり、さらに、長期間使用しても、エピ層に不純物が混入するのが防止され、不純物不良発生が低減される。
【００３７】
外周平面部の表面粗さが０．５μｍ以上であると、整流作用が低下し、０．０５μｍ以下であると、外周平面部のガス流れが過度に均一化し、ガス下流側すなわち外周平面部の凹部側に異常成長突起を生じ、使用を繰り返すうちにウェーハのエピ層の均一性が悪化してしまう。
【００３８】
なお、外周平面部は、本実施形態のように、基材に５個の凹部が形成されるようなサセプタにおいては、凹部を除く基材の表面の７０％以上を占めるのが好ましく、７０％以上においてガス流れが飛躍的に整流化される。また、基材に１個の凹部が形成される枚葉式サセプタにあっては、表面の全部であるのが好ましい。
【００３９】
さらに、凹部の周囲に形成される外周平面部を含む基材が、凹部と構造上一体製造あるいは組み付けが困難である場合や、または凹部と基材の寿命が異なる場合には、基材と凹部の一部または全部を別個に製造する分割形にあっても、本発明の同様の効果が得られる。
【００４０】
他の構成は図２に示すサセプタと異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【実施例】
【００４１】
「試験１」
（実施例１）：凹部を１個備えたサセプタ形状に加工した等方性炭素基材にＲａが７．２μｍのＳｉＣで被覆したサセプタについて、外周側０．３ｍｍを除いた凹部の搭載面を、＃５００以下のダイヤモンド砥粒を備えた回転式研磨機で研削研磨し、サセプタを得た。  
（実施例２）：凹部の外周側未研磨部分を０．０５ｍｍとする以外は実施例１と同様の方法でサセプタを得た。  
（実施例３）：回転式研磨機の砥粒を＃４０以下とする以外は実施例１と同様の方法でサセプタを得た。  
（実施例４）：回転式研磨機の砥粒を＃４０以下とする以外は実施例２と同様の方法でサセプタを得た。
【００４２】
（比較例１）：凹部の外周側未研磨部分を０．４ｍｍまでとする以外は実施例１と同様の方法でサセプタを得た。  
（比較例２）：凹部の外周側未研磨部分を０．４ｍｍとする以外は実施例３と同様の方法でサセプタを得た。  
（比較例３）：回転式研磨機の砥粒を＃８００以下とする以外は実施例１と同様の方法でサセプタを得た。  
（比較例４）：回転式研磨機の砥粒を＃８００以下とする以外は実施例２と同様の方法でサセプタを得た。
【００４３】
各実施例および各比較例の研磨面部の表面粗さを測定し、さらに、これらをエピタキシャル成長装置に組み込み、１００枚のシリコンウェーハを処理して、ウェーハ裏面キズの発生枚数を測定し、また、使用後の凹部におけるクラックの有無を調べた。
【００４４】
結果を表１に示す。  
【表１】
2005311290.tif 000003
【００４５】
表１からもわかるように、結晶成長面部幅及び研磨面部Ｒａは本発明の範囲内の実施例１〜４は、いずれもウェーハに傷の発生がなく、凹部クラックの発生もなかった。
【００４６】
これに対して、結晶成長面部幅の上限を外れ研磨面部Ｒａ下限内の比較例１は、傷発生が１２枚あり、凹部クラックの発生はなかった。
【００４７】
結晶成長面部幅の上限を外れ研磨面部Ｒａ上限内の比較例２は、傷発生が４２枚あり、凹部クラックはなかった。
【００４８】
結晶成長面部幅の下限内で研磨面部Ｒａ下限外の比較例３は、傷発生が１１枚あり、また、ウェーハと搭載面部の固着が発生し、凹部クラックはなかった。
【００４９】
結晶成長面部幅の下限内で研磨面部Ｒａ下限外の比較例４は、傷発生が１６枚あり、また、ウェーハと搭載面部の固着が発生し、凹部トクラックはなかった。
【００５０】
「試験２」
凹部とこの凹部の外周に平面形状の外周平面部を備えたサセプタ形状に機械加工した等方性炭素に公知の方法でＳｉＣを被覆し、その後種々の仕上げに外周平面部を研削研磨して、表２に示すように、外周平面部の表面粗さ及び凹部を除く基材の表面に対する外周平面部の面積比を変化させ、実施例（５−９）および比較例（５、６）のサセプタを得た。
【００５１】
これらの実施例（５−９）および比較例（５、６）を用いて、シリコンウェーハのエピタキシャル成長処理を１００枚実施し、エピ層の均一性と不純物濃度を評価した。
【表２】
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【００５２】
表２からもわかるように、外周平面部面粗さＲａが本発明の範囲内にある実施例５−９はいずれも、均一性不良発生数及び不純物不良発生数が少ないのに対して、範囲外の比較例５、６は均一性不良発生数が多く、また、比較例６は不純物不良発生数も多い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係わるサセプタの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】図２のＢ部を拡大して示す断面図。
【図４】図２のＢ部を拡大して示す断面図。
【図５】本発明の一実施形態に係わるサセプタの製造方法の概念図。
【図６】従来のサセプタのクラック発生状態を示す説明図。
【図７】本発明の他の実施形態に係わるサセプタの断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係わるサセプタの使用状態を示す概念図。
【符号の説明】
【００５４】
１  サセプタ
２  基材
２ａ  表面
３  凹部
３ａ  ウェーハ搭載面
３ｂ  外周垂直部
３ｃ  Ｒ部
４  ＳｉＣ被膜
４ａ  ＳｉＣ結晶成長面部
４ａ１  内周端
【図１】
2005311290.tif 000005
【図２】
2005311290.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005311290.tif 000009
【図６】
2005311290.tif 000010
【図７】
2005311290.tif 000011
【図８】
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