JPH10167886A - 気相成長用サセプター - Google Patents
気相成長用サセプターInfo
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- JPH10167886A JPH10167886A JP8333563A JP33356396A JPH10167886A JP H10167886 A JPH10167886 A JP H10167886A JP 8333563 A JP8333563 A JP 8333563A JP 33356396 A JP33356396 A JP 33356396A JP H10167886 A JPH10167886 A JP H10167886A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
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Abstract
命の長い気相成長用サセプターを提供する点にある。 【解決手段】 ウェハ(3)を収納配置するための座ぐ
り凹部(4)が形成された黒鉛基材(2)の表面に、C
VD法により炭化ケイ素膜(5)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(2)の表面又は
前記炭化ケイ素膜(5)が被覆された表面のうち、少な
くとも前記座ぐり凹部(4)の上縁角部(6)の上面全
周に相当する領域(7)の表面粗さが、それ以外の領域
の黒鉛基材(2)表面の表面粗さ又は炭化ケイ素膜
(5)被覆面の表面粗さより小さくなるように形成し
た。
Description
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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3
1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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
周7の研摩状態としては、表面粗さRmax が8〜25μ
m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。
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。
Ωm(1150°C)の固有抵抗を有し、嵩密度が18
00kg/m3 の等方性黒鉛を円盤状(直径705m
m,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。
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.〜)。CVD条件は、以下〜のとおりで
ある。 〔CVD条件〕: 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 黒鉛基材温度:1300°C 炉内圧力:53kPa(ダイアフラム式圧力計にて測
定)
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。
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。
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.〜)。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〜に示すとおりである。 〔CVD条件〕: 原料ガス:トリクロロメチルシラン(CH3 SiCl
3 )、および水素ガス 黒鉛基材温度:1300°C 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。
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。
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Si
C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。
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。
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。
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。
示す要部断面図である。
ある。
Claims (2)
- 【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R
max が、8〜25μmである請求項1記載の気相成長用
サセプター。
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