(57)【要約】【課題】ウェハ上に薄膜形成する際に、ウェハに不純物等が付着するのを抑制することができるサセプタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】凹部１１を有する基材１０と、凹部１１の底面１１ａ及び側面１１ｂ上に直接形成される炭化タンタル層２２と、凹部１１以外の基材１０の表面上に形成される炭化ケイ素層２０とを備えることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する基材と、
前記凹部の底面上に直接形成される炭化タンタル層と、
前記凹部以外の前記基材の表面上に形成される炭化ケイ素層とを備える、サセプタ。
【請求項２】
前記凹部の側面上にも炭化タンタル層が直接形成されている、請求項１に記載のサセプタ。
【請求項３】
前記基材が、炭素材料から形成されている、請求項１または２に記載のサセプタ。
【請求項４】
前記基材が、黒鉛から形成されている、請求項３に記載のサセプタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のサセプタを製造する方法であって、
前記凹部が形成されていない元基材を準備する工程と、
前記元基材の表面上に前記炭化ケイ素層を形成する工程と、
前記元基材に前記凹部を形成するとともに、前記凹部に対応する領域の前記炭化ケイ素層を除去する工程と、
前記凹部の底面上に炭化タンタル層を形成する工程とを備える、サセプタの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のサセプタを製造する方法であって、
前記凹部が形成された基材を準備する工程と、
前記凹部以外の前記基材の表面上に炭化ケイ素層を形成する工程と、
前記凹部の底面上に炭化タンタル層を形成する工程とを備える、サセプタの製造方法。
【請求項７】
前記炭化ケイ素層を形成する工程が、
前記凹部内にマスキング部材を配置する工程と、
前記マスキング部材を配置した前記基材の表面上に炭化ケイ素層を形成する工程と、
前記炭化ケイ素層を形成した後、前記マスキング部材を前記凹部から取り除く工程とを含む、請求項６に記載のサセプタの製造方法。
【請求項８】
前記炭化タンタル層を形成する工程が、
前記凹部の底面上に金属タンタル層を形成する工程と、
前記金属タンタル層を浸炭処理して前記炭化タンタル層を形成する工程とを含む、請求項５〜７のいずれか一項に記載のサセプタの製造方法。
【請求項９】
前記炭化タンタル層を形成する工程が、
前記凹部以外の前記基材の表面上を覆うようにマスキング治具を設ける工程と、
前記マスキング治具を設けた後、前記炭化タンタル層を形成する工程とを含む、請求項５〜８のいずれか一項に記載のサセプタの製造方法。
【請求項１０】
前記炭化タンタル層を形成する工程において、前記マスキング治具と前記基材の間に膨張黒鉛シートを配置する、請求項５〜９のいずれか一項に記載のサセプタの製造方法。
【請求項１１】
前記炭化タンタル層を形成する工程において、前記凹部の、底面上と、側面上とに同時に炭化タンタル層を形成する、請求項５〜１０のいずれか一項に記載のサセプタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サセプタ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の製造工程などにおいて、表層が炭化ケイ素により構成されたサセプタを用いることが知られている。しかしながら、ウェハ上に炭化ケイ素などをエピタキシャル成長させる場合などにおいては、ウェハとサセプタとが、例えば１５００℃以上の高温下に曝される。このため、サセプタの表層を構成する炭化ケイ素が、ウェハに付着するといった問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、特許文献１では、ウェハを載置する部分を、分離自在な炭化タンタルからなる部材で構成し、ウェハを載置する部分の周辺部を、分離自在な炭化ケイ素被覆黒鉛材から構成したサセプタが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６０１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたサセプタは、複数の部材から構成されるため、製造工程が複雑であり、また取り扱いが容易でないという問題があった。
【０００６】
これらの問題を解決するため、サセプタの全面を炭化タンタルで被覆することが考えられる。しかしながら、サセプタの全面を炭化タンタルで被覆すると、ウェハ上に炭化ケイ素膜などを堆積させたとき、炭化タンタル層の上に堆積した炭化ケイ素膜が剥離し、炭化ケイ素のパーティクルがウェハ上に付着するという問題を生じた。また、炭化タンタル層と基材である黒鉛などの材料とで、熱膨張係数（ＣＴＥ）に差があるため、サセプタ全体に反りを生じるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、ウェハ上に薄膜形成する際に、ウェハに不純物等が付着するのを抑制することができるサセプタ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のサセプタは、凹部を有する基材と、凹部の底面上に直接形成される炭化タンタル層と、凹部以外の基材の表面上に形成される炭化ケイ素層とを備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明では、凹部の側面上にも炭化タンタル層が直接形成されていてもよい。
【００１０】
基材は、炭素材料から形成されていることが好ましく、黒鉛から形成されていることがさらに好ましい。
【００１１】
本発明の第１の局面のサセプタの製造方法は、凹部が形成されていない元基材を準備する工程と、元基材の表面上に炭化ケイ素層を形成する工程と、元基材に凹部を形成するとともに、凹部に対応する領域の炭化ケイ素層を除去する工程と、凹部の底面上に炭化タンタル層を形成する工程とを備えることを特徴としている。
【００１２】
本発明の第２の局面のサセプタの製造方法は、凹部が形成された基材を準備する工程と、凹部以外の基材の表面上に炭化ケイ素層を形成する工程と、凹部の底面上に炭化タンタル層を形成する工程とを備えることを特徴としている。
【００１３】
本発明の第２の局面において、炭化ケイ素層を形成する工程は、凹部内にマスキング部材を配置する工程と、マスキング部材を配置した基材の表面上に炭化ケイ素層を形成する工程と、炭化ケイ素層を形成した後、マスキング部材を凹部から取り除く工程とを含んでいてもよい。
【００１４】
本発明の第１の局面及び第２の局面の製造方法において、炭化タンタル層を形成する工程は、凹部の底面上に金属タンタル層を形成する工程と、金属タンタル層を浸炭処理して炭化タンタル層を形成する工程とを含んでいてもよい。
【００１５】
本発明の第１の局面及び第２の局面の製造方法において、炭化タンタル層を形成する工程は、凹部以外の基材の表面上を覆うようにマスキング治具を設ける工程と、マスキング治具を設けた後、炭化タンタル層を形成する工程とを含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の第１の局面及び第２の局面の製造方法において、凹部の底面上と側面上と同時に炭化タンタル層を形成してもよい。
【００１７】
本発明の第１の局面及び第２の局面の製造方法において、炭化タンタル層を形成する際、炭化タンタル層がマスキング治具と基材の間に回り込んで形成されるのを防止するため、マスキング治具と基材の間に膨張黒鉛シートを配置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ウェハ上に薄膜形成する際に、ウェハに不純物等が付着するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態のサセプタを示す模式的断面図である。
【図２】本発明の第１の局面の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の第２の局面の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の実施形態において用いるマスキング治具を示す模式的断面図である。
【図５】マスキング治具の先端部を拡大して示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態のサセプタを示す模式的断面図である。サセプタ１は、凹部１１を有する基材１０と、炭化タンタル層２２と、炭化ケイ素層２０とを備えている。サセプタ１は、例えば、ウェハの配置面である炭化タンタル層２２の上にウェハを配置して半導体を製造する際に用いられる。凹部１１の底面１１ａ及び側面１１ｂの上には、炭化タンタル層２２が直接形成されている。本実施形態では、凹部１１の底面１１ａ及び側面１１ｂの両方の上に、炭化タンタル層２２が形成されているが、本発明では、少なくとも底面１１ａの上に炭化タンタル層２２が形成されていればよい。凹部１１以外の基材１０の表面上には、炭化ケイ素層２０が形成されている。本実施形態では、炭化ケイ素層２０は、基材１０の表面上に直接形成されている。
【００２２】
基材１０は、炭素材料から形成されていることが好ましく、黒鉛から形成されていることがより好ましい。また、基材１０は、その上に形成される炭化ケイ素層２０と同程度の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料から形成されていることが好ましい。これらの観点から、基材１０は、熱膨張係数（ＣＴＥ）が、４〜６．５／℃（３５０〜４５０℃）の材料から形成されていることが好ましい。このような観点からも、基材１０は、黒鉛などの炭素材料から形成されることが好ましい。
【００２３】
炭化ケイ素層２０は、例えば、ＣＶＤ法により形成することができる。炭化ケイ素層２０の厚みは、５０μｍ〜３００μｍの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは８０μｍ〜１６０μｍの範囲内である。
【００２４】
炭化タンタル層２２は、例えば、ＣＶＤ法により金属タンタル層を形成した後、金属タンタル層を浸炭処理することにより形成することができる。このような炭化タンタル層の形成は、例えば、特開２０１１−１５３０７０号公報などに記載されている。炭化タンタル層２２の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００２５】
本実施形態では、ウェハが載置される凹部１１内に炭化タンタル層２２が形成されており、ウェハは炭化タンタル層２２の上に載置される。このため、ウェハの裏面に、炭化ケイ素が付着することはない。また、凹部１１以外の基材１０の表面には、炭化ケイ素層２０が形成されている。このため、ウェハの上に炭化ケイ素をエピタキシャル成長させた際に、炭化ケイ素層２０の上に炭化ケイ素が堆積しても、堆積した炭化ケイ素は剥離しない。したがって、堆積した炭化ケイ素が、パーティクルとなって剥離し、ウェハの表面に付着するのを防止することができる。したがって、本実施形態では、ウェハ上に薄膜形成する際に、ウェハに不純物等が付着するのを抑制することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、凹部１１の底面１１ａ及び側面１１ｂの上に、炭化タンタル層２２が直接形成されている。このため、炭化タンタル層２２を基材１０に対し密着性良く形成することができる。凹部１１内を含め基材１０の全面の上に炭化ケイ素層２０を形成した後、凹部１１内に炭化タンタル層２２を形成することが考えられる。この場合、凹部１１内の炭化タンタル層２２は、炭化ケイ素層２０の上に形成されることになる。本実施形態のように基材１０の上に直接炭化タンタル層２２を形成した場合、炭化ケイ素層２０の上に炭化タンタル層２２を形成する場合より、炭化タンタル層２２を密着性良く形成することができる。更に炭化ケイ素層２０の上に炭化タンタル層２２を形成すると、炭化ケイ素層２０の厚みバラツキや凹凸により、高度な寸法精度が得られにくくなる。基材１０の上に直接炭化タンタル層２２を形成した場合、基材１０の上には炭化タンタル層２２のみの被膜厚さが加わるだけとなるので、凹部１１の寸法精度を高めることが出来る。凹部１１にウェハを載置する場合、凹部１１は高い寸法精度が要求されることが多く、サセプタとして用いる上で大きな利点となる。
【００２７】
また、本実施形態では、凹部１１以外の基材１０の表面に、基材１０と熱膨張係数の近い炭化ケイ素層２０が形成されているので、サセプタ１に反りが生じるのを防止することができる。
【００２８】
図１に示す実施形態のサセプタ１は、例えば、以下に説明する第１の局面及び第２の局面の製造方法により製造することができる。
【００２９】
図２は、本発明の第１の局面の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【００３０】
図２（ａ）に示すような、凹部１１が形成されていない元基材１０ａを準備する。次に、図２（ｂ）に示すように、元基材１０ａの表面に炭化ケイ素層２０を形成する。本実施形態では、炭化ケイ素層２０を元基材１０ａの全面に形成している。炭化ケイ素層２０は、ＣＶＤ法により形成している。
【００３１】
図２（ｃ）に示すように、次に、炭化ケイ素層２０を形成した元基材１０ａに凹部１１を形成する。凹部１１は、例えば、切削加工により形成する。凹部１１を形成する際に、凹部１１に対応する領域の炭化ケイ素層２０も除去される。
【００３２】
凹部１１を形成した後、炭化ケイ素層２０及び凹部１１から露出した基材１０を純化処理することが好ましい。例えば、塩素ガスと水素ガス、または三フッ化塩素ガス等を用いて加熱処理し、純化処理することができる。純化処理により、凹部１１から露出した基材１０の灰分を２０ｐｐｍ以下としておくことが好ましい。
【００３３】
図２（ｄ）に示すように、次に、凹部１１の底面１１ａ及び側面１１ｂの上に金属タンタル層２１を形成する。金属タンタル層２１は、例えばＣＶＤ法により形成する。
【００３４】
図４は、実施形態において用いるマスキング治具を示す模式的断面図である。図５は、マスキング治具の先端部を拡大して示す模式的断面図である。金属タンタル層２１を形成する際、図４に示すマスキング治具１３を、炭化ケイ素層２０が形成されている領域を覆うように配置する。図４及び図５に示すように、凹部１１の周辺部において、マスキング治具１３と基材１０との間には、膨張黒鉛シート１４が挟まれている。マスキング治具１３と基材１０との間に膨張黒鉛シート１４を挟むことにより、金属タンタル層２１が、マスキング治具１３と基材１０との間に回り込んで形成されるのを防止することができる。膨張黒鉛シート１４の厚みは、０．１〜１．０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３５】
図４及び図５に示すように、マスキング治具１３の先端部１３ａは、凹部１１の底面に向かって延びるように形成されている。これにより、膨張黒鉛シート１４の位置ずれを防止している。
【００３６】
但し、金属タンタル層２１を形成する際に、回り込みを抑制しようとし過ぎると、凹部１１における炭化タンタル層の厚みが不足する恐れが生じる場合がある。十分な厚みの炭化タンタル層を形成する場合において、炭化ケイ素層２０のサセプタ上面に炭化タンタル層が若干回り込んではみ出して形成されても顕著な不具合は生じない。炭化ケイ素層２０のサセプタ上面への炭化タンタル層のはみ出しは、５ｍｍ以下に留めるのが好ましく、より好ましくは３ｍｍ以下である。
【００３７】
以上のようにして、図２（ｄ）に示すように金属タンタル層２１を、凹部１１の底面１１ａ及び側面１１ｂの上に直接形成する。
【００３８】
次に、凹部１１内に形成した金属タンタル層２１を浸炭処理することにより、炭化タンタル層２２を形成する。浸炭処理は、例えば、特開２０１１−１５３０７０号公報などに記載された方法により行うことができる。
【００３９】
以上のようにして、図１に示す実施形態のサセプタ１を製造することができる。
【００４０】
図３は、本発明の第２の局面の実施形態の製造工程を示す模式的断面図である。
【００４１】
まず、図３（ａ）に示すような、凹部１１が形成された基材１０を準備する。凹部１１は、例えば、切削加工等により形成することができる。
【００４２】
次に、図３（ｂ）に示すように、基材１０の凹部１１に、マスキング部材１２を配置する。マスキング部材１２は、加熱された際に凹部１１との間に隙間が形成されないように、基材１０と熱膨張係数が近いものを用いることが好ましい。本実施形態では、基材１０を構成する黒鉛と同じ黒鉛を用いてマスキング部材１２を形成している。
【００４３】
次に、基材１０の表面に炭化ケイ素層２０を形成する。炭化ケイ素層２０は、ＣＶＤ法により形成している。マスキング部材１２の上にも炭化ケイ素層２０が形成されるが、炭化ケイ素層２０を形成した後、マスキング部材１２を取り除くことにより、図３（ｃ）に示した状態となる。この状態で、第１の局面と同様に、炭化ケイ素層２０を純化処理することが好ましい。
【００４４】
次に、第１の局面と同様に、図３（ｄ）に示すように、凹部１１の底面１１ａ及び側面１１ｂの上に金属タンタル層２１を形成する。
【００４５】
次に、第１の局面と同様に、凹部１１内に形成した金属タンタル層２１を浸炭処理することにより、炭化タンタル層２２を形成する。
【００４６】
以上のようにして、図１に示す実施形態のサセプタ１を製造することができる。
【００４７】
また、基材１０として炭化ケイ素層２０と近似する線膨張係数の材質を選択した場合、例えば１８００℃で炭化タンタル層２２を形成した後、室温に冷却されると、炭化ケイ素と炭化タンタルとの線膨張係数差により炭化タンタル層２２に微細なクラックが生じる恐れがある。このクラックから基材１０が露出しているため、反応ガスと接触すると例えば基材１０の黒鉛が腐食される恐れが生じるが、ＳｉＣエピタキシャル成長用のサセプタとして用いる場合、反応温度は１５００℃〜１７００℃程度まで上昇するため、一旦拡がったクラックは、炭化タンタル層２２が膨張することで反応時には閉塞され基材１０が腐食されるのを防止できる。
【００４８】
この様な使用方法を適用すれば、基材１０と炭化タンタル層２２との線膨張係数の関係に関わらず、基材１０に適宜の材質を選定してサセプタを形成することができる。
【００４９】
この使用方法において、炭化タンタル層の形成温度と、使用温度との差は、３００℃以下が好ましく、より好ましくは２００℃以下である。
【００５０】
本発明のサセプタの製造方法として、図２に示す第１の局面及び図３に示す第２の局面の製造方法を例にして説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５１】
また、本発明のサセプタとして、図１に示す実施形態のサセプタを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５２】
１…サセプタ
１０…基材
１０ａ…元基材
１１…凹部
１１ａ…底面
１１ｂ…側面
１２…マスキング部材
１３…マスキング治具
１３ａ…先端部
１４…膨張黒鉛シート
２０…炭化ケイ素層
２１…金属タンタル層
２２…炭化タンタル層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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