(57)【要約】【課題】  クリーニングを行う際のウエハ支持部の損傷を抑えることができる構造を有するサセプタを提供する。【解決手段】  炭化珪素成膜装置の成膜チャンバ内で、炭化珪素膜形成用のウエハを支持するサセプタ１１であって、サセプタの上面に、ウエハを支持する上面側凹部１３を有するとともに、上面側凹部の位置に対応したサセプタの下面に、上面側凹部より小さな下面側凹部１５を有している。上面側凹部の中心と下面側凹部の中心とは、一つの鉛直線上に位置している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素成膜装置の成膜チャンバ内で、炭化珪素膜形成用のウエハを支持するサセプタであって、該サセプタの上面に、前記ウエハを支持する上面側凹部を有するとともに、該上面側凹部の位置に対応したサセプタの下面に、前記上面側凹部より小さな下面側凹部を有することを特徴とするサセプタ。
【請求項２】
前記上面側凹部が平面視円形状であり、前記下面側凹部は、前記上面側凹部に対して相似形の円形状であるとともに、前記上面側凹部の中心を通る鉛直線上に中心を有することを特徴とする請求項１記載のサセプタ。
【請求項３】
前記下面側凹部の直径は、前記上面側凹部の直径より２ｍｍ小さいことを特徴とする請求項１又は２記載のサセプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サセプタに関し、詳しくは、炭化珪素成膜装置の成膜チャンバ内で、炭化珪素膜を形成するウエハを支持するためのサセプタの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色発光ダイオードなどの材料となる炭化珪素膜は、炭化珪素成膜装置の成膜チャンバ内に、サセプタによって支持された炭化珪素膜形成用のウエハを配置し、所定温度、所定圧力で、所定の原料ガスを供給することによって製造されている。前記サセプタは、通常、炭化珪素又は表面に炭化珪素をコーティングしたカーボンによって形成されており、ウエハを支持する上面に、ウエハの形状及び厚さに対応した形状及び深さの凹部を形成し、該凹部のウエハ支持部にウエハを支持した状態で、ウエハの上面とサセプタの上面とが面一になるようにしている。
【０００３】
サセプタで支持したウエハに炭化珪素膜を成膜する際には、サセプタの上面にも炭化珪素や中間生成物などの固形物が堆積する。成膜中にサセプタ上面の堆積物が剥がれると、ウエハ上面に成膜される炭化珪素膜の品質に悪影響を及ぼすため、適当な時期にサセプタ上面から堆積物を除去するクリーニング工程（以下、クリーニングという。）を行うのが一般的である。クリーニングを行う方法として、サセプタを下面側から加熱しながら上面側に反応性の高いガスを供給する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８２３７３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、特許文献１に記載された方法では、サセプタの全体が均一な温度となり、エッチング特性も均等になるため、サセプタ上面の堆積物がエッチングされて除去されるのと同時に、堆積物が付着していない前記凹部もエッチングされてしまう。凹部がエッチングされてウエハ支持部が損傷し、ウエハを所定の状態で支持することができなくなると、ウエハに成膜する炭化珪素膜の品質が低下してしまう。
【０００６】
そこで本発明は、クリーニングを行う際のウエハ支持部の損傷を抑えられる構造を有するサセプタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のサセプタは、炭化珪素成膜装置の成膜チャンバ内で、炭化珪素膜形成用のウエハを支持するサセプタであって、該サセプタの上面に、前記ウエハを支持する上面側凹部を有するとともに、該上面側凹部の位置に対応したサセプタの下面に、前記上面側凹部より小さな下面側凹部を有することを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明のサセプタは、前記上面側凹部が平面視円形状であり、前記下面側凹部は、前記上面側凹部に対して相似形の円形状であるとともに、前記上面側凹部の中心を通る鉛直線上に中心を有することが好ましい。
【０００９】
また、前記上面側凹部の直径が前記ウエハの直径より１ｍｍ大きいこと、前記上面側凹部の周縁部にウエハの外周縁を載置するウエハ支持段部が設けられていること、前記下面側凹部の直径が前記上面側凹部の直径より２ｍｍ小さいこと、前記下面側凹部の深さが前記上面側凹部の周状段部の内周部の深さと同一であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のサセプタによれば、サセプタの全体を下面側から加熱してクリーニングを行う際に、下面側凹部内のガスが断熱材として作用し、上面側凹部の温度上昇を抑えることができる。これにより、上面側凹部がクリーニングガスによってエッチングされることを抑えることができ、ウエハ支持部が損傷することを抑えることができる。したがって、サセプタを繰り返して使用することができるとともに、ウエハに形成する炭化珪素膜の品質向上や生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図２のＩ−Ｉ断面図である。
【図２】本発明のサセプタの第１形態例を示す平面図である。
【図３】炭化珪素成膜装置で炭化珪素膜を成膜している状態を示す説明図である。
【図４】サセプタのクリーニングを行っている状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１乃至図４は、本発明のサセプタの一形態例を示している。サセプタ１１は、所定形状に形成したカーボン製基体１１ａの表面に炭化珪素１１ｂをコーティングしたものであって、上面には、ウエハ１２を支持するための上面側凹部１３が周方向に等間隔で８箇所設けられている。この上面側凹部１３は、ウエハ１２の形状に対応して形成されるものであって、従来のウエハ支持用の凹部と同様に、あらかじめ設定された直径及び深さを有しており、凹部底面は平面状に形成されている。本形態例に示す上面側凹部１３は、平面視が円形で、外周部にウエハ支持部１４となる段部が形成されている。
【００１３】
サセプタ１１の下面には、上方に向かって凹設した下面側凹部１５が設けられている。この下面側凹部１５は、サセプタ上面に設けた前記上面側凹部１３に対応した位置のサセプタ下面に設けられるもので、上面側凹部１３の平面視が円形状の場合、下面側凹部１５は、上面側凹部１３に対して相似形の円形状で、上面側凹部１３の直径よりも小さな直径で形成される。さらに、下面側凹部１５の円の中心を、上面側凹部１３の円の中心を通る鉛直線上に位置させている。
【００１４】
このサセプタ１１を使用してウエハ１２に炭化珪素膜を形成する際には、図３に示すような炭化珪素成膜装置１６を使用する。炭化珪素成膜装置１６は、断熱部材１７に囲まれた成膜チャンバ１８の内部にサセプタ受け材１９を設けるとともに、成膜チャンバ１８の外周にサセプタ１１を誘導加熱する加熱部２０を設けたものであって、成膜チャンバ１８の両側には原料ガス導入部２１と排ガス導出部２２とが設けられている。
【００１５】
上面側凹部１３内にウエハ１２をそれぞれ支持したサセプタ１１をサセプタ受け材１９上に配置し、加熱部２０を作動させてウエハ１２を所定温度に加熱した状態で、所定の原料ガスを原料ガス導入部２１から導入することにより、ウエハ１２の上面に所定の炭化珪素膜を形成することができる。
【００１６】
なお、誘導加熱により行われるエピタキシャル成長過程においては、この下面側凹部１５の影響を受けることはない。実際に、洗浄後の下面側凹部１５を有するサセプタを使用してエピタキシャル成長を行ったところ、マクロ欠陥密度は０．５個／ｃｍ２程度となった。このことは、裏面に下面側凹部１５のない新品のサセプタを用いて成膜した場合と同様の結果であり、裏面に下面側凹部１５を有するサセプタの洗浄品においても、問題なくエピタキシャル成長が行えることを示している。 
【００１７】
サセプタ１１の上面に炭化珪素や中間生成物などの固形物が堆積したときには、図４に示すようなクリーニング装置２３を使用してサセプタ１１の上面から堆積物２４を除去するクリーニングを行う。クリーニング装置２３は、クリーニングチャンバ２５内にサセプタ加熱部材２６を回転可能に設けるとともに、クリーニングチャンバ２５の上部からクリーニングチャンバ２５内に所定のクリーニングガスを導入するクリーニングガス導入部２７を、クリーニングチャンバ２５の下部に排ガス導出部２８をそれぞれ設けたものであって、排ガス導出部２８には、クリーニングチャンバ２５内を排気する真空ポンプ２９及び排ガスの除害処理を行う除害装置３０が設けられている。
【００１８】
サセプタ１１の上面に付着した堆積物２４の除去は、堆積物２４が付着したサセプタ１１をサセプタ加熱部材２６上に載置し、サセプタ加熱部材２６によってサセプタ１１を下面側から加熱した状態で、クリーニングガス導入部２７からクリーニングガスをサセプタ１１の上面に供給することにより行われる。
【００１９】
クリーニングにおけるサセプタは、抵抗加熱器による熱伝導により目的温度まで加熱される。このとき、サセプタ１１の下面に設けた下面側凹部１５が断熱層として機能することにより、サセプタ加熱部材２６からの熱は、下面側凹部１５の周囲では直接的にサセプタ１１の上面に伝達されるのに対し、下面側凹部１５の部分では熱伝達が抑制されることになる。
【００２０】
したがって、上面側凹部１３の周囲は、サセプタ加熱部材２６からの加熱によってクリーニングに必要な温度まで十分に加熱することができるので、炭化ケイ素などの堆積物２４がクリーニングガスとの接触によりエッチングされてサセプタ１１の上面から除去される。
【００２１】
一方、上面側凹部１３の内周部分は、下面側凹部１５の断熱作用によってクリーニングに必要な温度まで昇温することはなく、クリーニングガスに接触しても、サセプタ表面を構成する炭化珪素がエッチングされることはなく、上面側凹部１３、特に、ウエハ支持部１４がクリーニングガスとの接触によってエッチングされて損傷することを抑えることができる。
【００２２】
これにより、堆積物２４を除去するためのクリーニングを行っても、ウエハ支持部１４が損傷することがほとんどなくなるので、サセプタ１１の繰り返し使用が可能になるとともに、ウエハ１２を所定の状態で支持できるので、ウエハ１２の上面に形成する炭化珪素膜の品質向上が図れ、生産効率の向上も図ることができる。
【００２３】
前記ウエハ１２が円盤状の場合、前記上面側凹部１３の直径は、支持するウエハ１２の直径より２ｍｍ大きく形成することが好ましい。これ以上小さな直径にすると、上面側凹部１３に対するウエハ１２の着脱が困難になり、これ以上大きな直径にすると、原料ガスの流れに乱れを生じたり、両者の間に形成される凹部内に堆積物が付着してウエハ１２を確実に支持できなくなったりすることがある。
【００２４】
また、下面側凹部１５の直径は、上面側凹部１３の直径より２ｍｍ小さく形成することが好ましい。これ以上小さな直径にすると、ウエハ支持部１４の部分に対する下面側凹部１５の断熱効果が低下することがあり、これ以上大きな直径にすると、上面側凹部１３の周縁部を十分に加熱できず、サセプタ１１のクリーニングを十分に行えなくなることがある。
【００２５】
以下、直径が１００ｍｍ、厚さが３５０μｍの円盤状の４インチウエハを支持するサセプタ１１について、より具体的に説明する。サセプタ１１は、前述のように、カーボン製基体１１ａの表面に、炭化珪素１１ｂを２００μｍの厚さでコーティングしたものであって、上面側凹部１３の直径は、ウエハ１２の直径より１ｍｍ大きな１０１ｍｍに設定した。上面側凹部１３の深さは１．３５ｍｍとし、外周部に径方向の寸法を２ｍｍ、高さを１ｍｍとした段部を設けてウエハ支持部１４とした。これにより、ウエハ支持部１４に支持したウエハ１２の上面とサセプタ１１の上面とは面一になる。
【００２６】
下面側凹部１５は、上面側凹部１３の円の中心を通る鉛直線上に中心を配置した円形状であって、下面側凹部１５の直径は、上面側凹部１３の直径である１０１ｍｍに対して２ｍｍ小さい９９ｍｍとし、深さは１ｍｍとした。
【００２７】
図３に示す構成の炭化珪素成膜装置１６を使用し、ウエハ１２の温度を１５００〜１６００℃程度に設定するとともに、シラン、プロパンなどの原料ガスを供給してウエハ１２の上面に炭化珪素膜を形成する操作を１５回繰り返した後、図４に示す構成のクリーニング装置２３を使用し、サセプタ１１の上面から堆積物２４を除去するためのクリーニングを行った。このクリーニングは、前記特許文献１に記載された方法に基づいて行い、クリーニングガス導入部２７からプラズマ化したフッ素含有ガス及び酸素含有ガスをサセプタ１１の上面に供給した。
【００２８】
その結果、上面側凹部１３の周囲に付着した堆積物２４は略完全に除去されたのに対し、ウエハ支持部１４を含む上面側凹部１３は、クリーニングガスによってエッチングされた痕跡は認められず、製造時と同様の平滑性を保っていた。すなわち、下面側凹部１４の断熱機能によって上面側凹部１３の温度上昇が抑えられ、クリーニングガスによるエッチングが進行しないことが確認できた。
【００２９】
なお、サセプタに設ける上面側凹部の数は、サセプタの大きさ、成膜装置の構成に応じて適宜設定することができ、１箇所でもよい。また、上面側凹部の直径に対する下面側凹部の直径は、サセプタの厚さや上面側凹部の直径に応じて適宜設定することができる。さらに、各凹部の底面は、平面状である必要はない。
【符号の説明】
【００３０】
１１…サセプタ、１１ａ…カーボン製基体、１１ｂ…炭化珪素、１２…ウエハ、１３…上面側凹部、１４…ウエハ支持部、１５…下面側凹部、１６…炭化珪素成膜装置、１７…断熱部材、１８…成膜チャンバ、１９…サセプタ受け材、２０…加熱部、２１…原料ガス導入部、２２…排ガス導出部、２３…クリーニング装置、２４…堆積物、２５…クリーニングチャンバ、２６…サセプタ加熱部材、２７…クリーニングガス導入部、２８…排ガス導出部、２９…真空ポンプ、３０…除害装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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