(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを収納載置するための座ぐり凹部が形成された黒鉛基材の表面に、ＣＶＤ法により炭化ケイ素膜が被覆された気相成長用サセプターにおいて、前記黒鉛基材の表面又は前記炭化ケイ素膜が被覆された表面のうち、少なくとも前記座ぐり凹部の上縁角部の上面全周に相当する領域の表面粗さが、それ以外の領域の黒鉛基材表面の表面粗さ又は炭化ケイ素膜被覆面の表面粗さより小さくなるように形成されてなることを特徴とする気相成長用サセプター。
【請求項２】
前記座ぐり凹部の上縁角部の上面全周に相当する領域のＪＩＳＢ０６０１でいう最大表面粗さＲmax が、８〜２５μｍである請求項１記載の気相成長用サセプター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハ等の半導体ウェハにＣＶＤ法によりエピタキシャル膜を成長させる際に、その半導体ウェハを収納載置するための気相成長用サセプターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の気相成長用サセプター（以下単に「サセプター」という。）は、黒鉛等のカーボンを基材とするサセプター本体に半導体ウェハを収納載置する円形の座ぐり凹部を複数設け、かつサセプター本体の吸蔵ガスがエピタキシャル処理中に放出されて半導体ウェハが汚染されないようにするため、サセプター本体に対し、予めＣＶＤ法によるＳｉＣ膜を一定の厚みにコーティングしたものが使用される。
【０００３】
例えば、図２は、従来のサセプターをエピタキシャル成長処理に供した後の要部断面説明図であり、この図において、サセプター２１は、黒鉛からなるサセプター本体２２の上面に、半導体ウェハ３を収納載置する円形の座ぐり凹部２４が、その底部が凹球面状を呈するように複数設けられており、またサセプター２１の表面にはＳｉＣ膜２５がコーティングされている。
【０００４】
このサセプター２１に半導体ウェハ３をセットし、エピタキシャル成長処理に供することにより、サセプター２１の表面から半導体ウェハ３の表面にかけて連続したエピタキシャル成長層（エピタキシャル成長工程で形成された半導体材料層）３０が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のサセプター２１では、半導体ウェハ３をエピタキシャル成長処理に用いた場合、繰り返し使用される間に、座ぐり凹部２４の上縁角部２６の上面から側壁周面２７にかけての部分に、熱サイクルの繰り返しの影響を受けて、クラック２８が発生するという問題があった。そして、クラック２８の発生により生じた切欠小片２９が半導体ウェハ３の表面に接触すると、その表面のエピタキシャル成長層３０に傷がつくという問題があった。またカーボン基材２２が露出することにより、サセプター本体２１からの放出ガスによって半導体ウェハ３が汚染されるという問題もある。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウェハ収納載置用座ぐり凹部の上縁角部の上面から側壁周面にかけての部分にクラックが発生しないようにして、半導体ウェハを汚染させることがなく且つ延命化されたサセプターを提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記クラックが発生する原因について様々な角度から調べた結果、エピタキシャル成長工程で半導体ウェハが収納載置されていない座ぐり凹部の上縁角部の上面全周に、半導体膜がその周囲より厚めに盛り上がった状態（図２の３１に相当）が形成され、この環状の厚めに盛り上がった半導体膜の部分に熱サイクルによる応力集中が発生しやすくなっており、これが原因であることを見い出し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明のうち請求項１記載の発明は、ウェハを収納載置するための座ぐり凹部が形成された黒鉛基材の表面に、ＣＶＤ法により炭化ケイ素膜が被覆された気相成長用サセプターにおいて、前記黒鉛基材の表面又は前記炭化ケイ素膜が被覆された表面のうち、少なくとも前記座ぐり凹部の上縁角部の上面全周に相当する領域の表面粗さが、それ以外の領域の黒鉛基材表面の表面粗さ又は炭化ケイ素膜被覆面の表面粗さより小さくなるように形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
これにより、エピタキシャル成長時において、座ぐり凹部の上縁角部の上面全周では、表面粗さがより小さくされている分だけ半導体膜の形成が抑制されるため、その部分の半導体膜の形成量は少なくなり、結果的にその周囲と同程度になってしまう。即ち、従来のように座ぐり凹部の上縁角部の上面全周に半導体膜がその周囲よりも盛り上がった状態に厚めに形成されるという現象は発生しなくなるので、熱サイクルによる応力の集中も無くなり、従って座ぐり凹部の上縁角部にクラックが発生するという現象も無くなる。この結果、半導体ウェハにスリップが発生したり、汚染されることは無くなり、またサセプターの延命化を図ることができる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成のうち、座ぐり溝の上縁角部の上面全周に相当する領域のＪＩＳＢ０６０１でいう最大表面粗さＲmax （以下「表面粗さＲmax 」又は単に「Ｒmax 」と略記する。）が、８〜２５μｍであることを特徴とする。これにより、請求項１記載の発明の効果を一層確実かつ顕著なものとすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係るサセプターをエピタキシャル成長処理に供した後の要部断面説明図である。図１において、サセプター１は、黒鉛からなるサセプター本体２の上面に、半導体ウェハ３を収納載置する円形の座ぐり溝４が、座ぐり加工によって底部が凹球面状を呈するように設けられている。また、サセプター本体２の全表面には、予めＣＶＤ法により厚さ３０〜３００μｍ程度のＳｉＣ膜５がコーティングされた後、座ぐり凹部４の上縁角部６の上面全周７の表面粗さＲmax がそれ以外の領域のＳｉＣ膜５被覆面の表面粗さより十分小さくなるように研摩されている。なお、「座ぐり凹部４の上縁角部６の上面全周７」とは、少なくとも座ぐり凹部４の上縁角部６の平面投影面積に相当する部分は確保された領域を意味する。
【００１２】
このサセプター１の座ぐり溝４内に半導体ウェハ３をセットし、エピタキシャル成長処理に供された後には、サセプター１の表面から半導体ウェハ３の表面にかけて連続したエピタキシャル成長層８が形成されている。この場合において、図２に示す従来のサセプター２１における座ぐり凹部２４の上縁角部２６の上面全周に形成される半導体膜の盛り上がり部３１の形成は全く見られない。
【００１３】
この結果、エピタキシャル成長層８とサセプター１との間に発生する応力（例えば熱膨張差による応力やエピタキシャル成長層内の残留応力）が、座ぐり凹部４の上縁角部６に集中すること即ち応力集中という事態の発生を回避することができる。従って、従来問題とされていたクラック（図２の２８に相当）の発生を防止することができ、半導体ウェハのスリップ発生や汚染という問題を解消することができる。また、クラックの発生防止に伴って、サセプター１自体の寿命を長くすることができる。
【００１４】
なお、座ぐり凹部４の上縁角部６の上面全周７の研摩状態としては、表面粗さＲmax が８〜２５μｍとなるように処理されたものであることが望ましい。Ｒmax が８μｍ未満では、研摩による半導体膜生成の抑制効果がほぼ得られる反面、研摩に要するコストが増大し、不経済となるからである。一方、Ｒmax が２５μｍを超えると、研摩が不十分なため半導体膜生成の抑制効果が必ずしも十分でない場合も生じ、最終的にクラックが発生することも予想され、このような事態の発生は好ましくないからである。
【００１５】
また、上記座ぐり凹部４の上縁角部６の上面全周７の表面緻密化という思想の実現は、上記のようにＳｉＣ膜５被覆面を研摩する手段以外にも、予め黒鉛製サセプター本体２の表面のうち相当領域部分を研摩し、局部的に滑らかにしておくことによっても、同様に得ることができる。また、エンドミル等の加工機の加工条件を変えることによっても得られる。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
１２．５μΩｍ（室温時）及び１２．０μΩｍ（１１５０°Ｃ）の固有抵抗を有し、嵩密度が１８００ｋｇ／ｍ3 の等方性黒鉛を円盤状（直径７０５ｍｍ，厚み１４ｍｍ）に複数枚加工した後、各円盤状黒鉛部材に対してエンドミルにてオリエンテーションフラット付きウェハと類似の形状にウェハ収納載置用座ぐり凹部を加工した。各円盤状黒鉛部材について、座ぐり凹部の上縁角部の上面全周の部分（以下「座ぐり凹部周辺部分」と略記する。）をサンドペーパーを使用して程度を変えながら表面研摩を行った。研摩後の各円盤状黒鉛部材における座ぐり凹部周辺部分の表面粗さを表１に示す。
【００１７】
次に、その研摩部分をゴム板部材で覆い、それ以外の表面部分を炭化ケイ素粒子でブラストすることにより、表面を荒くした。さらに、塩素ガス、フッ素ガス雰囲気中２４００°Ｃに加熱して高純度処理した黒鉛基材からなるサセプター本体（図１の１に相当）を得た。このサセプター本体に対して本体支持点を変更しながらＣＶＤ法にてＳｉＣ膜を６０μｍづつ２回被覆し、目的とするサセプターを得た（表１中の試料サセプターＮｏ．▲１▼〜▲７▼）。ＣＶＤ条件は、以下▲１▼〜▲３▼のとおりである。
〔ＣＶＤ条件〕：
▲１▼原料ガス：三塩化シラン（ＳｉＨＣｌ3 ）、二塩化エテン（Ｃ2 Ｈ2 Ｃｌ2 ）及び水素ガス
▲２▼黒鉛基材温度：１３００°Ｃ
▲３▼炉内圧力：５３ｋＰａ（ダイアフラム式圧力計にて測定）
【００１８】
得られたサセプターの表面上に、三塩化シラン（ＳｉＨＣｌ3 ）及び水素ガスを原料としてシリコン膜を２００μｍ成長させ、２００〜１２００°Ｃの熱サイクル試験をクラックが発生するまで繰り返して行った。その結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0003887052.tif 000002
【００２０】
表１からも明らかなように、座ぐり凹部周辺部分の表面粗さＲmax が８〜２５μｍである条件を満たすように形成されている場合は、４００回の熱サイクル試験においてもクラックはほとんど発生しないことが分かる。
【００２１】
（実施例２）
実施例１と同じ特性の黒鉛母材より円盤状の黒鉛基材を複数枚加工し、さらに各円盤状黒鉛基材に対して実施例１と同様に座ぐり凹部を形成した後、実施例１と同じ方法で各黒鉛基材を高純度処理した。さらに、各黒鉛基材に対してシリコンを被覆した後、水素雰囲気中で１６００°Ｃに加熱してその表層０．２ｍｍをＣ／ＳｉＣ複合材に転化したサセプター本体（図１の１に相当）を得た（表２中の試料サセプターＮｏ．▲１▼〜▲６▼）。この本体に対して、本体支持点を変更しながらＣＶＤ法にてＳｉＣ膜を５０μｍづつ２回被覆した。ＣＶＤ条件は以下▲１▼〜▲３▼に示すとおりである。
〔ＣＶＤ条件〕：
▲１▼原料ガス：トリクロロメチルシラン（ＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ）、および水素ガス▲２▼黒鉛基材温度：１３００°Ｃ
▲３▼炉内圧力：５０ｋＰａ
さらに、得られた各サセプター本体に対し、その座ぐり溝周辺部を各種のダイヤモンド粒子を用いて座ぐり凹部周辺部分を研摩し、目的とするサセプターを得た。
【００２２】
得られた各サセプターの座ぐり凹部周辺部分の表面粗さＲmax を表２に示す。これらのサセプター上に実施例１と同様にしてシリコン膜を２００μｍ成長させ、２００〜１２００°Ｃの熱サイクル試験をクラックが発生するまで繰り返して行った。その結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
0003887052.tif 000003
【００２４】
表２からも明らかなように、座ぐり凹部周辺部分の表面粗さＲmax が８〜２５μｍである条件を満たすように形成されている場合は、４００回の熱サイクル試験においてもクラックはほとんど発生しないことが分かる。
さらに、実施例１及び実施例２の結果から、研摩の対象となった表面が黒鉛基材の表面であってもＳｉＣ膜被覆表面であっても、サセプターとしての効果に変わりはないことが分かる。
【００２５】
上記の実施例では、枚葉型のサセプターを取り上げて説明したが、本発明のサセプターは、この枚葉型型に限られることなく、パンケーキ型やバレル型等のサセプターにも有効に適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のうち請求項１記載の発明の気相成長用サセプターによれば、エピタキシャル成長時において、座ぐり凹部周辺部分では、周囲よりも研摩の度合いが高く、表面粗さがより小さくされている分だけ半導体膜の形成が抑制されるため、その部分の半導体膜の形成量は、結果的にその周囲と同程度になってしまう。即ち、従来のように座ぐり凹部周辺部分に半導体膜がその周囲よりも盛り上がった状態に厚めに形成されるという現象は発生しなくなるので、熱サイクルによる応力の集中も無くなり、従って座ぐり凹部の上縁角部にクラックが発生するという現象も無くなる。この結果、半導体ウェハにスリップが発生したり、汚染されることは無くなり、またサセプターの延命化を図ることができる。
【００２７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成のうち、座ぐり凹部周辺部分の表面粗さＲmax が、８〜２５μｍを満足するようにしたので、請求項１記載の発明の効果を一層確実かつ顕著なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気相成長用サセプターの一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】従来の気相成長用サセプター示す要部断面図である。
【符号の説明】
１，２１  気相成長用サセプター
２，２２  サセプター本体
３  半導体ウェハ
４，２４  座ぐり凹部
５，２５  ＳｉＣ膜
６，２６  上縁角部
７  座ぐり凹部円周部分
８，３０  エピタキシャル成長層
２７  座ぐり凹部の側壁周面
２８  クラック
２９  切欠小片
３１  半導体膜
【図１】
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【図２】
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