JPH0758029A - サセプタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 上面１４側に形成される炭化珪素膜１６ａの
膜厚よりも、下面１５側に形成される炭化珪素膜１６ｂ
の膜厚が厚くなっているサセプタ。 【効果】 サセプタ１０下部の収縮を抑制させることが
でき、ウエハ収容部１１側壁に形成されたリング形状の
炭化珪素膜１６ａによるサセプタ１０上部における収縮
量の抑制効果と、基台１３の下面１５側に厚く形成され
た炭化珪素膜１６ｂによる収縮量の抑制効果とをバラン
スさせることができる。したがってウエハ収容部１１に
おける底面１１ａの曲率を所定値に設定することがで
き、気相成長処理等を施す際、ウエハ２７を所定値通り
の曲率で底面１１ａに密着させることができ、この結
果、スリップの発生を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサセプタに関し、より詳
細には主として半導体製造プロセスにおいて、耐熱性及
び耐食性を有し、気相成長装置等の高温用治具、加熱台
等に用いられるサセプタに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、気相
成長装置を用い、外部と遮断された容器内に置かれたウ
エハ上に反応性ガスを供給し、前記ウエハ上に薄膜を形
成する工程がある。

【０００３】図３はこの種の気相成長装置を示した模式
的断面図であり、図中３０は気相成長装置を示してい
る。気相成長装置３０は石英製のチャンバ３１とチャン
バベース３２とにより外部と隔離されており、チャンバ
３１内の中心線上には略円筒形状の支持台３３が回転可
能に配設されている。支持台３３上面にはサセプタ２０
が取りつけられており、サセプタ２０上面には複数個の
ウエハ収容部２１が形成され、ウエハ収容部２１内には
処理される試料としてのウエハ２７が載置されている。
サセプタ２０中央には開口部２２が形成されており、支
持台３３上部には開口部２２を貫いてノズル３４が接続
されている。ノズル３４には複数個のノズル孔３４ａが
形成されており、支持台３３の中空部３３ａに導入され
た原料ガスがノズル孔３４ａからウエハ２７表面に対
し、略平行に供給されるようになっている。支持台３３
周辺におけるチャンバーベース３２には原料ガスの排出
口３５が形成されている。またサセプタ２０の下方には
コイル３６が配設されており、サセプタ２０が１０００
℃前後の温度に誘導加熱されるようになっている。

【０００４】図４は従来のサセプタ２０を拡大して示し
た模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ
−Ｘ線断面図を示している。基台２３は等方性黒鉛材を
用い、例えば直径が約７００ｍｍ、厚さが約２０ｍｍの
円板形状に形成されており、基台２３中央には開口部２
２が形成され、開口部２２及び基台２３の周縁にはアー
ル部２３ａが形成されている。基台上面２４には、ウエ
ハ２７の直径よりひと回り大きく、ウエハ２７の厚さと
ほぼ同一の深さを有する円形座繰り形状のウエハ収容部
２１が複数個形成されている。さらにウエハ収容部２１
の底面２１ａは球面形状に形成されており、ウエハの大
きさ等に基づき、曲率半径Ｒが所定の値（例えば１００
００ｍｍ程度）に設定されている。そしてサセプタ２０
が加熱されることによりウエハ２７が底面２１ａに密着
して凹形状となり、この後ウエハ２７表面に気相成長等
の処理を施せば、ウエハ２７上に形成される薄膜（図示
せず）とウエハ２７との格子定数差または熱膨張係数差
から生じる応力が作用して前記凹形状が修正され、処理
後におけるウエハ２７の変形が防止されるようになって
いる。

【０００５】さらにウエハ収容部２１を含む基台上面２
４側及び基台下面２５側には、これらを完全に覆うよう
にして炭化珪素膜２６ａ、２６ｂが形成されており、炭
化珪素膜２６ａ、２６ｂはＣＶＤ法等によりそれぞれ同
一厚さ（略２００μｍ以下）に形成されている。そして
気相成長等の処理を施す際、基台２３中の不純物が放出
されてウエハ２７や気相成長装置３０内が汚染されるの
が防止されるようになっている。

【０００６】ところで上記したサセプタ２０において
は、ウエハ収容部２１にウエハ２７を載置し、気相成長
装置３０を用いてウエハ２７上に薄膜を成長させる際、
ウエハ２７にスリップ（一定の結晶方向に現れる線状の
結晶欠陥）が発生し、ウエハ２７の歩留りが低下すると
いう問題があった。この問題を解決するため、ウエハ収
容部２１の底面２１ａの形状に関して種々の提案がなさ
れている。

【０００７】図５はウエハ収容部４１の球面形状に形成
された底面４１ａ周囲に、溝４１ｂが形成されたサセプ
タ４０を示している（特開昭６４−８９３１８号公
報）。従来の図４に示したサセプタ２０では、基台２３
表面に炭化珪素膜２６ａ、２６ｂを成長させる際、ウエ
ハ収容部２１における底面２１ａ外周隅部に炭化珪素膜
２６ａが異常成長して突起（図示せず）が形成され、ウ
エハ２７が底面２１ａに密着せず、不均一な加熱により
熱応力が生じ、スリップが発生するという問題があっ
た。しかし図５に示したサセプタ４０を用いてウエハ２
７上に気相成長処理を施す場合、溝４１ｂにより前記突
起の形成が防止されており、ウエハ２７が底面４１ａに
密着するため、前記突起によるスリップの発生は減少し
ている。

【０００８】図６はウエハ収容部５１の平面状に形成さ
れた底面５１ａ周囲に、段部５１ｂが形成されたサセプ
タ５０を示している（特開昭５９−４４８１８号公
報）。サセプタ５０を用いてウエハ２７上に気相成長処
理を施す場合、上記スリップはウエハ２７周辺部のみに
発生し、ウエハ２７内部における前記スリップの発生は
抑制されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したサセプタ４０
においては、ウエハ収容部４１の底面４１ａに上記した
突起がなくなっても、なおスリップが多く発生するとい
う課題があった。またサセプタ５０においてはウエハ２
７外周にスリップが多く発生し、ウエハ２７の歩留りが
悪いという課題があった。

【００１０】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、ウエハにおけるスリップの発生を防止するこ
とができ、ウエハの歩留りを高めることができるサセプ
タを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るサセプタは、上面に円形座繰り形状のウ
エハ収容部を有し、炭化珪素膜で被覆されたサセプタに
おいて、上面側に形成される炭化珪素膜厚よりも、下面
側に形成される炭化珪素膜厚が厚くなっていることを特
徴としている。

【００１２】

【作用】本発明者らの研究により、ウエハ収容部の底面
における曲率半径が所定の設定値から大きくずれている
場合、前記ウエハ収容部の中心軸がサセプタの垂線に対
して傾いている場合、あるいは曲率半径が底面各部でば
らついてウエハ収容部の底面が全体として球面を成して
いない場合、ウエハに上記したスリップが発生し易いこ
とが明らかとなった。

【００１３】また、前記ウエハ収容部の底面が所定の球
面形状に設定された基台でも、該基台表面に炭化珪素膜
が均一な膜厚で形成されると、サセプタは凸状に変形し
易く、前記ウエハ収容部の底面が所定の球面形状になり
難いことを突き止めた。他方、図２（ａ）に示すように
基台６１が平板形状であれば、基台６１表面に炭化珪素
膜６２、６３が均一な膜厚で形成されても、サセプタ６
０は変形しないことが分かった。

【００１４】これらの原因について考察すると、熱膨張
係数は黒鉛が約５〜６×１０^-6／℃、炭化珪素が略４．
４×１０^-6／℃であり、剛性率は黒鉛に比べて炭化珪素
が大きい。また前記炭化珪素膜が黒鉛で形成された前記
基台表面に形成される反応処理温度は略１２００℃以上
であり、熱膨張係数差により前記炭化珪素膜には圧縮応
力、前記基台には引っ張り応力が処理後の冷却過程で発
生する。図２（ａ）に示したものの場合、サセプタ６０
の形状は中心面Ａ−Ａに関して上下対称であり、熱膨張
係数差に伴う内部応力がサセプタ６０の上部及び下部に
生じても、その大きさはそれぞれ同一となり、相互に打
ち消されて変形は発生しない。一方、図２（ｂ）に示し
た基台７１に凹部状のウエハ収容部７４が形成されたサ
セプタ７０の場合、図２（ａ）のサセプタ６０の場合と
略同様、サセプタ７０上部における炭化珪素膜７２ａ、
７２ｃ、７２ｄ近傍の内部応力とサセプタ７０下部にお
ける炭化珪素膜７３近傍の内部応力とは相互に打ち消し
合う。しかし、熱膨張率が小さく、かつ剛性率が高い
「タガ」のようなリング形状の炭化珪素膜７２ｂがが基
台７１内の上部に埋め込まれた態様になっており、この
結果、サセプタ７０上部における基台７１の収縮が阻止
され、仮想線で示したようにサセプタ７０が凸状に変形
することとなる。

【００１５】上記したサセプタ７０における収縮量は基
台７１と炭化珪素膜７３との厚さの比により制御可能で
あり、基台７１上面の炭化珪素膜７２ａ、７２ｂ、７２
ｃ、７２ｄに比べ、基台７１下面の炭化珪素膜７３を厚
くすることにより、サセプタ７０における上下部間の収
縮差をなくし、サセプタ７０の変形を阻止することは可
能である。このようにサセプタ７０の変形を阻止すれば
ウエハ収容部７４底面が所定の球面形状に保持され、前
記スリップの発生を防止し得ることとなる。

【００１６】前記基台の下面における炭化珪素膜の膜厚
は、前記基台の上面における炭化珪素膜の膜厚に比べて
４０〜８０％ほど厚くするのがよい。ただし、製法等の
違いにより黒鉛の熱膨張係数のばらつきが大きく、また
サセプタあるいはウエハ収容部の大きさ、あるいはＣＶ
Ｄ法による前記炭化珪素膜の成膜処理温度によっても収
縮量が異なるため、前記基台の上下面における炭化珪素
膜の最適な膜厚比はこれに限定されるものではない。

【００１７】本発明に係るサセプタによれば、上面側に
形成される炭化珪素膜厚よりも、下面側に形成される炭
化珪素膜厚が厚くなっているので、サセプタ下部の収縮
が抑制され、ウエハ収容部の側壁に形成されたリング形
状の炭化珪素膜によるサセプタ上部における収縮量の抑
制効果と、前記下面側に厚く形成された前記炭化珪素膜
による収縮量の抑制効果とがバランスすることとなる。
したがって前記ウエハ収容部における底面の曲率が所定
値に設定され、気相成長処理等を施す際、ウエハが所定
値通りの曲率で前記底面に密着し、この結果、スリップ
の発生を防止し得ることとなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係るサセプタの実施例を図面
に基づいて説明する。なお、従来例と同一の機能を有す
る構成部品には同一の符号を付すこととする。図１は実
施例に係るサセプタを示した模式図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図を示している。
基台１３は等方性黒鉛材を用い、例えば直径が約７００
ｍｍ、厚さが約２０ｍｍの円板形状に形成されており、
基台１３中央には開口部１２が形成され、開口部１２及
び基台１３の周縁にはアール部１３ａが形成されてい
る。基台上面１４には、ウエハ２７の直径よりひと回り
大きく、ウエハ２７の厚さとほぼ同一の深さを有する円
形座繰り形状のウエハ収容部１１が複数個形成されてい
る。さらにウエハ収容部１１の底面１１ａは球面形状に
形成されており、ウエハの大きさ等に基づき、曲率半径
Ｒが所定の値（例えば１００００ｍｍ程度）に設定され
ている。そしてサセプタ１０が加熱されることによりウ
エハ２７が底面１１ａに密着して凹形状となり、この後
ウエハ２７表面に気相成長等の処理を施せば、ウエハ２
７上に形成される薄膜（図示せず）とウエハ２７との格
子定数差または熱膨張係数差から生じる応力が作用して
前記凹形状が修正され、処理後におけるウエハ２７の変
形が防止されるようになっている。

【００１９】さらにＣＶＤ法等により、ウエハ収容部１
１を含む基台上面１４側には炭化珪素膜１６ａが形成さ
れ、基台下面１５側には炭化珪素膜１６ａの膜厚より厚
い炭化珪素膜１６ｂが形成されている。そして気相成長
等の処理を施す際、基台１３中の不純物が放出されてウ
エハ２７や気相成長装置３０（図３）内が汚染されるの
が防止されるようになっている。

【００２０】以下に、上記のように構成されたサセプタ
１０を使用し、２０枚のウエハ２７に気相成長させた結
果について説明する。基台１１に用いられた黒鉛の熱膨
張率、炭化珪素膜１６ａ、１６ｂの成膜処理温度及び膜
厚条件を下記の表１に示す。なお比較例として、炭化珪
素膜１６ａ、１６ｂの膜厚がともに１３０μｍのものを
用いた。

【００２１】

【表１】

【００２２】比較例のものでは、窪み深さＤが設定値１
００μｍに対し５０μｍと浅く変形し、気相成長処理し
たウエハ２７の４０％（２０枚中８枚）にスリップが発
生した。しかしながら実施例（１）のものでは、窪み深
さＤが設定値１００μｍに対し９０μｍになり、気相成
長処理したウエハ２７におけるスリップの発生率を１０
％以下に抑えることができた。また実施例（２）のもの
では、窪み深さＤが設定値１００μｍに対し９５μｍに
なり、気相成長処理したウエハ２７におけるスリップの
発生率を５％以下に抑えることができた。

【００２３】この結果から明らかなように、実施例に係
るサセプタでは、上面１４側に形成される炭化珪素膜１
６ａの膜厚よりも、下面１５側に形成される炭化珪素膜
１６ｂの膜厚が厚くなっているので、サセプタ１０下部
の収縮を抑制させることができ、ウエハ収容部１１側壁
に形成されたリング形状の炭化珪素膜１６ａによるサセ
プタ１０上部における収縮量の抑制効果と、基台１３の
下面１５側に厚く形成された炭化珪素膜１６ｂによる収
縮量の抑制効果とをバランスさせることができる。した
がってウエハ収容部１１における底面１１ａの曲率を所
定値に設定することができ、気相成長処理等を施す際、
ウエハ２７を所定値通りの曲率で底面１１ａに密着させ
ることができ、この結果、スリップの発生を防止するこ
とができる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るサセプ
タにあっては、上面側に形成される炭化珪素膜厚より
も、下面側に形成される炭化珪素膜厚が厚くなっている
ので、サセプタ下部の収縮を抑制させることができ、ウ
エハ収容部の側壁に形成されたリング形状の炭化珪素膜
によるサセプタ上部における収縮量の抑制効果と、前記
下面側に厚く形成された前記炭化珪素膜による収縮量の
抑制効果とをバランスさせることができる。したがって
前記ウエハ収容部における底面の曲率を所定値に設定す
ることができ、気相成長処理等を施す際、ウエハを所定
値通りの曲率で前記底面に密着させることができ、この
結果、スリップの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサセプタに係る実施例を示した模式図
であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断
面図を示している。

【図２】黒鉛材の上下面に同一厚さの炭化珪素薄膜が形
成されたものの変形原因を説明するための図であり、
（ａ）は黒鉛材が平板形状のものの場合、（ｂ）は黒鉛
材に凹部が形成されているものの場合を示している。

【図３】気相成長装置を示した模式的断面図である。

【図４】従来のサセプタ２０を示した模式図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図を示
している。

【図５】ウエハ収容部４１における球面形状に形成され
た底面４１ａ周囲に、溝４１ｂが形成された従来のサセ
プタ４０を示した模式的断面図である。

【図６】ウエハ収容部５１における平面状に形成された
底面５１ａ周囲に、段部５１ｂが形成された従来のサセ
プタ５０を示した模式的断面図である。

【符号の説明】

１０ サセプタ １１ ウエハ収容部 １４ 基台上面 １５ 基台下面 １６ａ、１６ｂ 炭化珪素膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に円形座繰り形状のウエハ収容部を
   有し、炭化珪素膜で被覆されたサセプタにおいて、上面
   側に形成される炭化珪素膜厚よりも、下面側に形成され
   る炭化珪素膜厚が厚くなっていることを特徴とするサセ
   プタ。