JPH08268796A - 化学蒸着法及びサセプター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェハの表面にＣＶＤ法でエピタキシ
ャル成長膜等の被膜を形成した後、ウェハを取り出して
もサセプターに欠けを発生させないようなＣＶＤ方法、
及びこの際に使用するサセプターを提供することを目的
とする。 【構成】 本発明は、ＳｉＣで被覆された乃至はＳｉＣ
から成る脱着自在の隔離部材１ｂを、ＳｉＣで被覆され
たサセプター１の半導体ウェハ１０を載置する座ぐり部
４の縁部に、前記座ぐり部の円周を三分割以上するよう
に複数個配置して、半導体ウェハ側面１０ａが前記座ぐ
り部の内側壁面４ａに接触しないようにしながら、半導
体ウェハ１０にエピタキシャル成長膜等の被膜を形成す
ることを特徴とするＣＶＤ方法、及びこの際に使用する
サセプター１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン等の半導体ウ
ェハの表面に、化学蒸着（ＣＶＤ）法でエピタキシャル
成長膜（エピ膜）等の被膜を形成する方法、及びこの際
に使用するサセプターに関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン等の半導体ウェハにＣＶＤ法で
エピ膜等の被膜を形成する際、ウェハを載置する座ぐり
部を複数個設けたサセプターが使用されている。このサ
セプターは、黒鉛等の炭素材を基材としてその表面に炭
化ケイ素（ＳｉＣ）を被覆したものであり、炭素基材か
ら放出されるガスによってウェハが汚染されることを防
止するため、その表面にＣＶＤ法でち密なＳｉＣ膜を形
成したサセプターが用いられている。

【０００３】図３はこの種の従来のサセプターの１種と
して、いわゆるパンケーキ型サセプターを例示してい
る。（ａ）はサセプター１の平面図であり、（ｂ）はそ
の座ぐり部４の部分にウェハ１０を載置したときの拡大
図である。サセプター１は炭素基材の表面にＣＶＤ法で
ＳｉＣを被覆したものであり、その表面にはウェハ１０
を載置する座ぐり部４を複数個（本図では４個）備えて
いる。座ぐり部４の径は、ウェハ１０を収容したり取り
出したりしなければならないため、ウェハ１０の径より
も若干大きくなっている。したがって、ウェハ１０を収
容する際には、ウェハ１０は座ぐり部４の内側壁面４ａ
にウェハ側面１０ａがほぼ線接触に近い状態で接触（接
触部イ）するように載置されてしまう。

【０００４】図４は、このように接触した状態で被膜形
成した場合の図３中線Ｙ−Ｙに沿った断面図の一部であ
る。本図（ａ）は座ぐり部４にウェハ１０を載置し、Ｃ
ＶＤ法でウェハ１０表面に被膜１１を形成したときの図
であり、（ｂ）は被膜形成工程後ウェハ１０を取り出し
たときの図である。２は炭素基材であり、通常は高純度
化された等方性黒鉛から成る。３は炭素基材２の表面に
ＣＶＤ法により形成された厚み５０〜２００μｍのＳｉ
Ｃ膜を示している。このようにサセプター１は、炭素基
体２とその表面に炭化ケイ素膜３で被覆されて構成され
ている。上述したように、座ぐり部内側壁面４ａとウェ
ハ側面１０ａが接触した状態のままで、ＣＶＤ法により
ウェハ１０表面にエピ膜等の被膜１１を形成すると、本
図（ａ）に示したように、ウェハ１０表面のみならずサ
セプター上面７にも被膜１１が形成されてしまうので、
ウェハ１０表面とサセプター上面７に連続した被膜１１
が形成されることになる。

【０００５】従来、ウェハ１０の表面に形成するエピ膜
等の被膜１１は、厚み１〜１０μｍと薄かったため、被
膜形成工程後のウェハ１０の取り出しは、何ら問題もな
くスムーズに行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、形
成する被膜１１の厚みが５０〜２００μｍと厚くなって
いるため、被膜形成工程後にはサセプター１にウェハ１
０が強固に貼り付いてしまい、図４（ｂ）に示したよう
に、ウェハ１０を取り出そうとすると、サセプター１に
被覆してあったＳｉＣ膜３に欠けＡが発生するという問
題が生じている。このようにサセプター１に欠けＡが発
生してしまうと、炭素基材２が露出し、その部分からガ
スが放出してウェハ１０を汚染してしまうため、そのサ
セプター１を二度と使用することができなくなる。

【０００７】ところで、特開平７−７４１１４号公報で
提案されているように、座ぐり部下側壁面に微小な突起
を複数個設けたバレル型サセプターでは、ウェハを取り
出す際のウェハ自体の割れ（クラック）を防止すること
には有効であったが、サセプター、特にパンケーキ型サ
セプターの欠けを防止することはできなかった。

【０００８】そこで本発明は、半導体ウェハの表面にＣ
ＶＤ法でエピ膜などの被膜を形成し、ウェハを取り出し
てもサセプターに欠けを発生させないようなＣＶＤ方
法、及びこの際に使用するサセプターを提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るＣＶＤ方法は、炭化ケイ素で被覆され
た乃至は炭化ケイ素から成る脱着自在の隔離部材を、炭
化ケイ素で被覆されたサセプターの半導体ウェハを載置
する座ぐり部の縁部に、前記座ぐり部の円周を三分割以
上するように複数個配置して、半導体ウェハ側面が前記
座ぐり部の内側壁面に接触しないようにしながら、半導
体ウェハに被膜を形成することを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係るＣＶＤ用サセプター
は、炭化ケイ素で被覆された乃至は炭化ケイ素から成る
脱着自在の隔離部材と、半導体ウェハを載置する座ぐり
部の縁部に前記隔離部材の保持孔を有する、炭化ケイ素
で被覆されたサセプター本体と、で構成されたＣＶＤ用
サセプターであって、前記座ぐり部の円周をほぼ均等に
三分割以上するように複数個の前記隔離部材用保持孔が
配置されていることを特徴とする。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

【００１２】従来の欠点である上述したサセプターの欠
けは、サセプター上面７と座ぐり部内側壁面４ａとが作
る角部から発生することが本発明者の調査で判明した。
その理由は、ウェハ１０を取り出す際、この角部がサセ
プター１の応力集中しやすい部分にあたるからと考えら
れる。

【００１３】図１は本発明に係るサセプターの一構成を
示した模式図である。本図はいわゆるパンケーキ型サセ
プターで例示している。（ａ）はサセプターの平面図で
あり、（ｂ）は線Ｘ−Ｘによる断面の座ぐり部を拡大し
た模式図である。１は中央部に穴を有する円盤形状のサ
セプターであり、炭素基材２をＳｉＣ膜３で被覆したサ
セプター本体１ａと、脱着自在の隔離部材１ｂと、で構
成されている。隔離部材１ｂは、サセプター本体１ａと
熱膨張係数を近似させるため、黒鉛等の炭素材にＳｉＣ
膜を被覆した乃至はＳｉＣから成る３個の円柱形状の部
材であり、座ぐり部４の縁部に穿孔された保持孔６にそ
れぞれ脱着自在に差し込まれている。この隔離部材１ｂ
は、座ぐり部の円周を３分割する等間隔な位置に差し込
まれており、ウェハ１０が座ぐり部４内で移動しても、
ウェハ側面１０ａは隔離部材１ｂの側面に当接し、座ぐ
り部内側壁面４ａへは直接接触しないように構成されて
いる。ここで、本実施例のサセプターは隔離部材１ｂを
３個備えているが、本発明では３個に限定されず、３個
以上、例えば４〜６個であっても良い。この場合でも、
なるべく均等に座ぐり部円周を分割するように脱着自在
の隔離部材１ｂを配置した方が好ましい。

【００１４】次に、図２を参照して本発明のＣＶＤ用サ
セプターの作用を説明する。本図（ａ）は図１のＣＶＤ
用サセプターの座ぐり部４にウェハ１０を載置したとき
の平面図、（ｂ）はＣＶＤ法でウェハ１０表面に被膜１
１を形成したときの図１（ｂ）に対応する断面図、また
（ｃ）は被膜形成工程後ウェハ１０を取り出したときの
断面図である。なお、図１、図３及び図４と同一の構成
要素を同一の符号で示している。

【００１５】図２（ａ）で示したように、サセプター本
体１ａの座ぐり部４の縁部に、３個の脱着自在の円柱形
状の隔離部材１ｂを、座ぐり部の円周を略３等分する位
置に配置した。本発明で必要な座ぐり部円周の分割数は
３以上であり、それ以上であれば、例えば４〜６分割で
も良い。ここで、ウェハ側面１０ａが座ぐり部内側壁面
４ａに接触しないようにするためには、隔離部材１ｂの
大きさは、載置するウェハ１０や座ぐり部の大きさによ
って左右されてしまうので、一意的に決定するのは困難
ではあるが、φ３〜８インチのウェハを座ぐり部に載置
する場合は、直径１〜５ｍｍの円柱形状の隔離部材１ｂ
を座ぐり部円周に略均等に３分割以上するように複数個
配置すれば、ウェハ側面１０ａが座ぐり部内側壁面４ａ
に接触しないようにできる。その理由は、１ｍｍ未満で
は強度不足になりやすく、ウェハ取出しの際の欠けＡを
この隔離部材１ｂだけにとどめておくことが困難になる
からである。一方、５ｍｍを超えると点接触の状態を保
つことが実質的困難になり、しかもウェハの温度が不均
一になってスリップの原因につながるからである。ま
た、隔離部材１ｂに長さに関しては、座ぐり部の深さに
もよるが通常０．５〜３ｍｍの長さのものを用い、なる
べく差し込んだ状態がサセプター上面７と略同じ高さに
なるようにして、原料ガスの流れの妨げにならないよう
にした方がこの好ましい。

【００１６】このような隔離部材１ｂを座ぐり部円周を
略３等分以上する位置に配置することにより、ウェハ１
０が座ぐり部４内のどこに移動しても内側壁面４ａに接
触しないようにすることができる。

【００１７】このようにサセプター１を構成することに
より、ＣＶＤ法でウェハ１０に厚い被膜１１を形成して
ウェハ１０を取り出しても、サセプター本体１ａが欠け
ることはなくなり、本図（ｃ）で示したように、ウェハ
取出しの際の欠けＡは隔離部材１ｂに生じることにな
る。この隔離部材１ｂは、サセプター本体１ａに脱着自
在に差し込まれているため、取り外しが可能であり、欠
けＡが生じた隔離部材１は新しいものと交換することが
できる。

【００１８】ここで、隔離部材１ｂは、サセプター本体
１ａと熱膨張係数を近似させるため、黒鉛等の炭素材か
ら成る基材を用いてその表面をＳｉＣ膜で被覆したも
の、あるいはＳｉＣのみから成るものを使用する。なぜ
ならば、ウェハ１０に被膜を形成するときは１０００℃
程度の環境下になるので、これ以外のものでは熱膨張差
により被膜形成中にサセプター本体１ａに割れが生じる
ことがあるからである。隔離部材１ｂの形状は特に制限
はないが、断面が円形状の隔離部材、通常は円柱形状の
隔離部材１ｂを用いるのが良い。その理由は、ウェハ側
面１０ａとの接触状態が点接触になるので、その部分に
形成される被膜を少量に抑えることができ、しかもウェ
ハ１０の温度分布の均一化も図ることができるからであ
る。

【００１９】隔離部材１ｂを配置する場所は、サセプタ
ー本体１ａの座ぐり部４の縁部であり、座ぐり部４の円
周を少なくとも三分割するように隔離部材１ｂを配置し
なければならない。その理由は、被膜形成途中にウェハ
１０が座ぐり部４内を移動することがあるため、座ぐり
部内側壁面４ａのどの壁面にも接触させないようにする
には、少なくとも３個の隔離部材１ｂが必要だからであ
る。この際、座ぐり部４の円周を略等間隔に分割する位
置に隔離部材１ｂを差し込めば、ウェハ１０の均熱性が
良くなるので、被膜１１を均一に形成することができ、
最適なサセプターとなる。

【００２０】ウェハにエピ膜などの被膜を形成するＣＶ
Ｄ法は、特に制約されず、従来と同様に被膜を形成すれ
ば良い。例えば、トリクロロシラン、ジクロロシランな
どを原料ガスとして用い、必要に応じて水素などのキャ
リアガスを用い、１０００℃程度の温度で被膜形成を行
う。

【００２１】＜製造実施例＞図１のように構成したパン
ケーキ型サセプターを用いて、φ６インチのシリコンウ
ェハを座ぐり部に載置し、シリコンウェハ側面が座ぐり
部内側壁面に接触しないようにしながら、厚み１０μｍ
のエピタキシャル成長膜の形成を１００回繰り返すこと
により、ウェハを取り出す際の欠けが発生した回数を調
査した。ここで、隔離部材は、炭素材を基材としその表
面をＣＶＤ−ＳｉＣ膜で被覆した直径２×長さ１．５ｍ
ｍの円柱形状のもの３個を使用し、これを座ぐり部円周
を３等分した位置に設けられた保持孔にそれぞれ脱着自
在に差し込んで、シリコンウェハ側面が座ぐり部内側壁
面に接触しないようなパンケーキ型サセプターを構成さ
せた。なお、使用した原料ガスはトリクロロシラン（Ｃ
ＨＣｌ_３）、キャリアガスは水素ガスである。

【００２２】この結果、ウェハを取り出す際の欠けは４
３回発生したが、全て隔離部材にしか発生していなかっ
たので、隔離部材のみを交換すればよかった。

【００２３】＜製造比較例＞図３のように構成された従
来のサセプターを用いて、製造実施例と同様に厚み１０
μｍのエピタキシャル成長膜の形成を１００回繰り返し
て、欠け発生回数を調査した。

【００２４】この結果、ウェハを取り出す際の欠けは４
８回発生し、全て、サセプター上面と座ぐり部内側壁面
とが作る角部で炭素基材が露出するように欠けが生じて
いたので、その都度サセプター全体を交換しなければな
らなかった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、ウ
ェハを取り出す際に、高価なサセプターに欠けが発生す
ることがなくなり、安価に製造できる隔離部材のみに欠
けが生しるようになる。したがって、欠けが発生した際
には隔離部材のみを交換すれば良く、安価で作業能率の
良い化学蒸着方法及びサセプターとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサセプターの一構成例の平面図
（ａ）及び座ぐり部の断面図（ｂ）である。

【図２】本発明の作用を説明するためのサセプター座ぐ
り部の平面図（ａ）及び座ぐり部の部分破砕断面図
（ｂ、ｃ）である。

【図３】従来のサセプターの模式平面図（ａ）及び座ぐ
り部の模式平面図（ｂ）である。

【図４】従来のサセプターの座ぐり部の部分破砕断面図
（ａ、ｂ）である。

【符号の説明】

１ サセプター １ａ サセプター本体 １ｂ 隔離部材 ２ 炭素基材 ３ 炭化ケイ素（ＳｉＣ）膜 ４ 座ぐり部 ４ａ 座ぐり部内側壁面 ６ 保持孔 ７ サセプター上面 １０ 半導体ウェハ １０ａ 半導体ウェハ側面 Ａ 欠け イ 接触部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化ケイ素で被覆された乃至は炭化ケイ
   素から成る脱着自在の隔離部材を、炭化ケイ素で被覆さ
   れたサセプターの半導体ウェハを載置する座ぐり部の縁
   部に、前記座ぐり部の円周を三分割以上するように複数
   個配置して、半導体ウェハ側面が前記座ぐり部の内側壁
   面に接触しないようにしながら、半導体ウェハに被膜を
   形成することを特徴とする化学蒸着方法。
2. 【請求項２】 炭化ケイ素で被覆された乃至は炭化ケイ
   素から成る脱着自在の隔離部材と、 半導体ウェハを載置する座ぐり部の縁部に前記隔離部材
   の保持孔を有する、炭化ケイ素で被覆されたサセプター
   本体と、 で構成された化学蒸着用サセプターであって、 前記座ぐり部の円周をほぼ均等に三分割以上するように
   複数個の前記隔離部材用保持孔が配置されていることを
   特徴とする化学蒸着用サセプター。