特許 6841218 サセプタおよび該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6841218

(24)【登録日】2021年2月22日

(45)【発行日】2021年3月10日

(54)【発明の名称】サセプタおよび該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20210301BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20210301BHJP

   C30B 29/06 20060101ALI20210301BHJP

   C30B 25/12 20060101ALI20210301BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20210301BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/455

   C30B29/06 504L

   C30B25/12

   H01L21/68 N

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-248303(P2017-248303)

(22)【出願日】2017年12月25日

(65)【公開番号】特開2019-114711(P2019-114711A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2019年12月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165696

【弁理士】

【氏名又は名称】川原 敬祐

(74)【代理人】

【識別番号】100179903

【弁理士】

【氏名又は名称】福井 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】中村 元宜

【審査官】 鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−２９０４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５００９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６１０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９４９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６０９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０９２１５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｃ３０Ｂ ２５／１２

Ｃ３０Ｂ ２９／０６

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

枚葉式エピタキシャル成長装置の炉内中心軸と、サセプタ回転中心軸とを同心軸とする、半導体ウェーハを載置するためのサセプタであって、
前記サセプタには、前記半導体ウェーハが載置される凹形状の座ぐり部が設けられ、
前記サセプタのサセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸とが偏心し、
前記サセプタの前記サセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸との偏心距離が２２ｍｍ以下であることを特徴とするサセプタ。

【請求項2】

枚葉式エピタキシャル成長装置の炉内中心軸と、サセプタ回転中心軸とを同心軸とする、半導体ウェーハを載置するためのサセプタであって、
前記サセプタには、前記半導体ウェーハが載置される凹形状の座ぐり部が設けられ、
前記サセプタのサセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸とが偏心し、
前記サセプタの前記サセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸との偏心距離が３ｍｍ以上であることを特徴とするサセプタ。

【請求項3】

前記座ぐり底面の回転中心軸と、前記座ぐりの開口縁との間の径方向距離が周方向で一定である、請求項１又は２に記載のサセプタ。

【請求項4】

前記座ぐり底面の回転中心軸と、前記座ぐりの開口縁との間の径方向距離が周方向で周期的に変化する、請求項１又は２に記載のサセプタ。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載のサセプタに半導体ウェーハを載置する載置工程と、
該半導体ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、
を含むエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記載置工程において、前記サセプタの前記座ぐり底面の回転中心軸上に前記半導体ウェーハの回転中心軸が位置するよう、前記半導体ウェーハを載置することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サセプタおよび該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハとして、シリコンウェーハが広く用いられている。一般に、シリコンウェーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）等により単結晶シリコンを育成し、該シリコン単結晶をブロックに切断した後、薄くスライスし、平面研削（ラッピング）工程、エッチング工程および鏡面研磨（ポリッシング）工程を経て最終洗浄することにより得られる。その後、各種品質検査を行って異常が確認されなければ製品として出荷される。

【0003】

ここで、結晶の完全性がより要求される場合や、抵抗率の異なる多層構造を必要とする場合などには、シリコンウェーハの表面に単結晶シリコン薄膜からなるエピタキシャル層を気相成長（エピタキシャル成長）させてエピタキシャルウェーハを製造する。また、シリコンウェーハ以外のＳｉＣやＧａＡｓなどの化合物半導体ウェーハに対しても、エピタキシャル成長は広く行われている。エピタキシャル成長を行うためのエピタキシャル成長装置として、半導体ウェーハ表面にエピタキシャル層を１枚ずつ形成する枚葉式エピタキシャル成長装置と、複数枚の半導体ウェーハ表面に同時にエピタキシャル層を形成するバッチ式エピタキシャル成長装置が知られている。

【0004】

図１に、半導体ウェーハＷにエピタキシャル層を形成するために用いる一般的な枚葉式のエピタキシャル成長装置１５０を示す。このエピタキシャル成長装置は１５０は、気密性を保持するためのアッパーライナー１５１およびローワーライナー１５２を備え、アッパードーム１５３、ローワードーム１５４によって装置内のエピタキシャル成長炉が区画される。そして、このエピタキシャル成長炉の内部に半導体ウェーハＷを水平に載置するためのサセプタ１が設けられている。

【0005】

次に、図２を用いて、従来公知の一般的なサセプタ１を説明する。図２には、このサセプタ１の平面図およびＡ−Ａ断面図の模式図を示す。サセプタ１には、円形凹状の座ぐり部１１が設けられ、この座ぐり部１１の回転中心軸と半導体ウェーハＷの回転中心軸とが中心軸Ｃ₀において同心軸となるよう、半導体ウェーハＷが載置される。そして、エピタキシャル成長を行う際、半導体ウェーハＷをサセプタ１の座ぐり部１１に載置し、該サセプタ１を回転させながら成長ガス（ソースガス）を半導体ウェーハＷの表面に吹き付ける。

【0006】

なお、半導体ウェーハＷとサセプタ１とは、レッジ部１１Ｌで接触している。また、図２において、サセプタ１の中心軸と座ぐり部１１の開口縁１１Ｃとの間の径方向距離Ｌは周方向で一定である。そのため、ポケット幅とも呼ばれる半導体ウェーハＷの径方向外側端面と、内周壁面１１Ａとの距離Ｌ_pも周方向で一定である。したがって、サセプタ１を平面視したときの開口縁１１Ｃは円を描いている。一般的には、サセプタ１の外縁も円を描く。

【0007】

こうしたサセプタとして、例えば特許文献１には、半導体ウェーハを載置する載置領域と、載置状態の半導体ウェーハの面取り加工された外周縁部に対向して当該載置領域の外側に形成された周縁壁部とを有するサセプタが開示されている。そして、この載置領域は、少なくとも周縁壁部に内接して半導体ウェーハを支持する平坦面を有し、周縁壁部は、その内壁面が平坦面に対して外側に傾斜して形成されている。特許文献１に記載のサセプタにより、半導体ウェーハの外周縁部とサセプタの周縁壁部との接触による温度分布変化を抑制することができ、均一な膜厚分布や組成分布を得ることが可能となる。

【0008】

また、特許文献２には、上面には、内部に半導体基板が配置される座ぐりが形成され、該座ぐりは、半導体基板の外周縁部を支持する上段座ぐり部と、該上段座ぐり部よりも中心側下段に形成された下段座ぐり部とを有する二段構成をなすサセプタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００２−２６５２９５号公報

【特許文献2】特開２００３−２２９３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

このように、種々のサセプタがこれまで検討されてきた。しかしながら、近年、エピタキシャル膜厚分布の更なる改良が求められており、エピタキシャル膜厚分布をより均一化することのできるサセプタの確立が期待される。

【0011】

そこで本発明は、エピタキシャル層の膜厚均一性をより均一化することのできるサセプタおよび当該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者は、従来技術によるサセプタを用いてエピタキシャル成長を行った場合に、エピタキシャル層の膜厚分布にばらつきが生ずる原因について改めて詳細に検討した。ここで、図１に戻ると、従来技術においては、一般的には、エピタキシャル成長装置の炉内中心軸、サセプタ回転中心軸および半導体ウェーハＷのウェーハ回転中心軸がいずれも中心軸Ｃ₀において同心軸となるように設計されている。これは、エピタキシャル層の膜厚分布を均一化するためには、エピタキシャル成長時には、半導体ウェーハＷの表面上の温度分布を均一化し、かつ、半導体ウェーハＷの表面上に成長ガスを均一に吹き付けることができるよう、エピタキシャル成長炉内を対称構造とすることが好ましいと考えられてきたためである。

【0013】

しかしながら、図１，２を参照した上述した従来構造のサセプタ１を用いてエピタキシャル成長を行うと、実際には、径方向のエピタキシャル膜厚分布に極大値及び極小値が数個程度で点在したうねりが見られる。このエピタキシャル膜厚分布に存在するうねりは、同一成長条件でエピタキシャル成長を行えば、同様の傾向を示す。こうしたうねりが形成される原因として、従来技術のサセプタ１を用いたエピタキシャル成長を行うと、エピタキシャル成長時には、装置内において、成長ガス流の分布および温度分布が斑分布を呈しつつ、エピタキシャル成長装置の対称性に起因して当該斑分布を概ね一定に保持し続けるからだと考えられる。また、成長ガスの流入側（上流側）では、エピタキシャル成長速度が高く、成長ガスの流出側（下流側）では、エピタキシャル成長速度が遅いため、サセプタ回転に伴い半導体ウェーハを回転させて成長速度の差を均一化しても、こうした斑分布はやはり形成される。こうした諸理由から、半導体ウェーハ面内でエピタキシャル成長の斑が生じ、その結果、径方向で極大値及び極小値が点在する膜厚分布が形成されると推察される。

【0014】

そこで、エピタキシャル成長時に上述した成長ガス流の分布および温度分布の斑分布を均質化するよう、半導体ウェーハをサセプタ上で偏心回転させることを本発明者は着想した。半導体ウェーハを偏心回転させることにより、成長斑を抑制でき、半導体ウェーハ表面に形成されるエピタキシャル層の膜厚均一性を改善できることが期待される。そして、サセプタ回転中心軸と、サセプタの座ぐり底面の回転中心軸とを偏心させたサセプタを用いることで、こうした半導体ウェーハの偏心回転を実現できることを本発明者らは知見し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の要旨構成は以下の通りである。

【0015】

（１）枚葉式エピタキシャル成長装置の炉内中心軸と、サセプタ回転中心軸とを同心軸とする、半導体ウェーハを載置するためのサセプタであって、
前記サセプタには、前記半導体ウェーハが載置される凹形状の座ぐり部が設けられ、
前記サセプタのサセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸とが偏心することを特徴とするサセプタ。

【0016】

（２）前記サセプタの前記サセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸との偏心距離が２２ｍｍ以下である、前記（１）に記載のサセプタ。

【0017】

（３）前記サセプタの前記サセプタ回転中心軸と、前記座ぐり部の座ぐり底面の回転中心軸との偏心距離が３ｍｍ以上である、前記（１）または（２）に記載のサセプタ。

【0018】

（４）前記座ぐり底面の回転中心軸と、前記座ぐりの開口縁との間の径方向距離が周方向で一定である、前記（１）〜（３）のいずれかに記載のサセプタ。

【0019】

（５）前記座ぐり底面の回転中心軸と、前記座ぐりの開口縁との間の径方向距離が周方向で周期的に変化する、前記（１）〜（３）のいずれかに記載のサセプタ。

【0020】

（６）前記サセプタの肩口幅が２回回転対称である、前記（１）〜（５）のいずれかに記載のサセプタ。

【0021】

（７）前記（１）〜（６）のいずれかに記載のサセプタに半導体ウェーハを載置する載置工程と、
該半導体ウェーハ表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、
を含むエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記載置工程において、前記サセプタの前記座ぐり底面の回転中心軸上に前記半導体ウェーハの回転中心軸が位置するよう、前記半導体ウェーハを載置することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、エピタキシャル層の膜厚均一性をより均一化することのできるサセプタおよび当該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】従来公知の一般的なエピタキシャル成長装置の模式断面図である。

【図2】従来公知の一般的なサセプタの模式平面図およびそのＡ−Ａ断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に従うサセプタ模式平面図およびそのＢ−Ｂ断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に従うサセプタの、別の態様を示す断面模式図である。

【図5】実験例１における、エピタキシャル層の径方向膜厚分布を示すグラフである。

【図6】実験例２における、偏心距離と膜厚分布率との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して、本発明に従うサセプタおよび当該サセプタを用いた半導体エピタキシャルウェーハの製造方法を説明する。図３、図４は説明の便宜上、各構成の縦横比を誇張して表記しており、実際の比率とは異なる。

【0025】

なお、本明細書において、「周期」、「対称」および「一定」などの記載が数学的および幾何学な意味での厳密性を要件とするものではないことは当然に理解され、サセプタ作製に伴う不可避の寸法公差および幾何公差は許容される。

【0026】

（サセプタ）
図３に示すサセプタ１００の平面図およびＢ−Ｂ断面図の模式図を参照しつつ、本発明の一実施形態に従うサセプタ１００を説明する。本発明の一実施形態によるサセプタ１００は、枚葉式エピタキシャル成長装置内で半導体ウェーハＷを載置するためのサセプタであり、枚葉式エピタキシャル成長装置の炉内中心軸と、サセプタ回転中心軸Ｃ₀とは、当該中心軸Ｃ₀において同心軸となる。そして、サセプタ１００には、半導体ウェーハＷが載置される凹形状の座ぐり部１１０が設けられ、サセプタ１００のサセプタ回転中心軸Ｃ₀と、座ぐり部１１０の座ぐり底面１１０Ｂの回転中心軸Ｃ₁とが偏心する。

【0027】

図３に示す一実施形態では、２段構造の座ぐり部１１０（「２段座ぐり」と呼ばれることがある）が図示されている。座ぐり部１１０は、座ぐり部１１０の外側内周壁面１１０Ａ１およびレッジ部１１０Ｌにより区画される上段凹部と、座ぐり部１１０の内側内周壁面１１０Ａ２および座ぐり底面１１０Ｂにより区画させる下段凹部と、を備える。なお、レッジ部１１０Ｌとは、サセプタ１００と半導体ウェーハＷとが接触する部分である。図３において、上段凹部の開口径は半導体ウェーハＷの直径よりも大きく、下段凹部の開口径は半導体ウェーハＷの直径よりも大きい。

【0028】

サセプタ１００の座ぐり部１１０を取囲む部分がサセプタ肩口１２０であり、図３では、サセプタ１００を平面視したときに、サセプタ肩口１２０の上面１２０Ａが、中心軸Ｃ₀，Ｃ₁を結ぶ直線に関して線対称に設けられている。こうした形状のサセプタ肩口１２０を設けることで、サセプタ１００のサセプタ回転中心軸Ｃ₀と、座ぐり部１１０の座ぐり底面１１０Ｂの回転中心軸Ｃ₁とを偏心させている。なお、以下ではサセプタ回転中心軸Ｃ₀と、座ぐり部１１０の座ぐり底面１１０Ｂの回転中心軸Ｃ₁との偏心距離をＤと称する。

【0029】

ここで、このサセプタ１００を用いて半導体ウェーハＷのエピタキシャル成長を行う場合、座ぐり底面１１０Ｂの回転中心軸Ｃ₁上に半導体ウェーハＷの回転中心軸が位置するよう、半導体ウェーハＷをサセプタ１００に載置することとなる。サセプタ１００のサセプタ回転中心軸Ｃ₀は、エピタキシャル成長装置の炉内回転中心軸と同心軸となるため、半導体ウェーハＷは偏心距離Ｄだけずれて、エピタキシャル成長中に偏心回転することとなる。

【0030】

そのため、このサセプタ１００を用いてエピタキシャル成長を行えば、エピタキシャル成長中には、半導体ウェーハＷの中心付近と半導体ウェーハＷの周縁付近における原料ガスとの接触時間をより均一化することができ、径方向での成長斑を抑制することができる。そしてその結果、このサセプタ１００を用いることにより、ウェーハ表面に形成されるエピタキシャル層の膜厚均一性を改善することができる。

【0031】

ここで、サセプタ１００のサセプタ回転中心軸Ｃ₀と、座ぐり部１１０の座ぐり底面１１０Ｂの回転中心軸Ｃ₁との偏心距離Ｄを２２ｍｍ以下とすることが好ましい。偏心距離Ｄが過大となると、サセプタ外周縁に近くなった座ぐり部分の温度の均熱性が取れなくなり、形成されるエピタキシャル層の膜厚および比抵抗が大幅にずれてしまう懸念があるところ、この範囲であれば、半導体ウェーハＷの偏心回転による径方向での成長斑を抑制効果が十分なものとなる。また、偏心距離Ｄは０ｍｍ超であれば本発明効果は得られるものの、偏心距離Ｄを３ｍｍ以上とすると、本発明効果をより確実に得ることができ、５ｍｍ以上とすることも好ましい。

【0032】

なお、図３のサセプタ１００では、サセプタ肩口１２０の上面１２０Ａを水平面として図示しているものの、傾斜面や突起を設けるなどしても構わない。サセプタ１００の肩口幅Ｌ_sを２回回転対称とすれば、上述した回転中心軸Ｃ₀，Ｃ₁どうしの偏心を確実に実現することができる。ここでいう肩口幅とは、サセプタ肩口１２０の上面１２０Ａの開口縁１１０Ｃからサセプタ１００の外径までの水平方向の幅を意味する。また、こうした偏心を実現するためには必ずしも肩口幅Ｌ_sの調整に依らずとも可能である。図３に示すサセプタ１００では、座ぐり底面１１０Ｂの回転中心軸Ｃ₁と、座ぐりの開口縁１１０Ｃとの間の周方向での径方向距離Ｌ_Bを一定としているが、径方向距離Ｌ_Bを周方向で変化させることによっても回転中心軸Ｃ₀，Ｃ₁どうしの偏心を実現することは可能であるし、レッジ部１１０Ｌを傾斜面とし、そのテーパ角度を周方向で変化させても構わない。

【0033】

また、座ぐり底面１１０Ｂの回転中心軸Ｃ₁と、座ぐり部１１０の開口縁１１０Ｃとの間の径方向距離Ｌ_Bを周方向で一定とすることが好ましく、径方向距離Ｌ_Bを周方向周期的に変化させることも好ましい。いずれの場合も、半導体ウェーハＷの表面に吹き付けられるガス流を均一化することができる。なお、図３では、当該径方向距離Ｌ_Bを一定として図示している。

【0034】

また、径方向距離Ｌ_Bを一定とするにしても、または周期的に変化させるにしても、いずれの場合も、サセプタ１００と、シリコンウェーハＷとの径方向距離であるポケット幅Ｌ_pを０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲とするよう、径方向距離Ｌ_Bを設定することが好ましい。ポケット幅Ｌ_pがこの範囲であれば、半導体ウェーハＷとサセプタ１００の外側内周壁面１１０Ａ１との間のスティッキングの発生を防止することができる。ポケット幅Ｌ_pは、シリコンウェーハの直径に依存せず、直径１５０ｍｍ〜４５０ｍｍであっても同程度の範囲で変動させることが好ましい。なお、例えばシリコンウェーハの直径が３００ｍｍ（半径１５０ｍｍ）の場合、このポケット幅Ｌ_pに対応する径方向距離Ｌは１５１ｍｍ〜１５４ｍｍとなる。

【0035】

なお、径方向距離Ｌ_B、ひいてはポケット幅Ｌ_pを周方向で周期的に変化させる場合は、半導体ウェーハの成長速度方位依存性に対応させることが好ましい。例えば、シリコンウェーハの成長面となる主表面が｛１００｝面である場合、成長速度方位依存性が周方向に９０度周期で変化するため、成長速度方位依存性による膜厚分布の影響を抑制するよう、ポケット幅Ｌ_pを周期的に変化させればよい。図３では、径方向距離Ｌ_Bを一定として図示しているため、開口縁１１０Ｃは円を描くが、径方向距離Ｌ_Bを周方向で周期的に変化させる場合は、当該周期の周期関数の軌跡に対応した形状を描くこととなる。

【0036】

また、外側内周壁面１１０Ａ１および内側内周壁面１１０Ａ２の高さは特に制限されず、通常の２段座ぐり型のサセプタと同様とすることができる。

【0037】

本実施形態によるサセプタの別の態様を図４のサセプタ２００に示す。サセプタ２００のように、外側内周壁面２１０Ａ１および内側内周壁面２１０Ａ２のそれぞれを傾斜面としても構わず、それらの傾斜角も任意である。サセプタ２００は、外側内周壁面２１０Ａ１および内側内周壁面２１０Ａ２が傾斜面である以外はサセプタ１００と同様であり、サセプタ１００と重複する構成には下二桁で同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0038】

また、図３および図４では、レッジ部１１０Ｌ、２１０Ｌを水平面として図示した。この場合、当該水平面とシリコンウェーハＷとが面接触してシリコンウェーハＷを支持することができる。しかしながら、レッジ部は水平面に限定されることはなく、テーパー状の傾斜面としてもよい。この場合、シリコンウェーハＷとサセプタとが点接触となり、サセプタと半導体ウェーハＷとの接触面積を小さくすることができる。また、図３，４では２段座ぐりのサセプタを用いて例示的に説明したが、サセプタ回転中心軸と、座ぐり底面の回転中心軸とが偏心する限りは、座ぐり部の形状は任意であり、１段座ぐりであっても構わないし、３段構造以上の多段座ぐりであっても構わない。

【0039】

以下、本実施形態によるサセプタの好適な具体的態様について説明する。

【0040】

サセプタの素材としては、エピタキシャル成長時に、サセプタからエピタキシャル膜への汚染を低減するため、炭素基材の表面にシリコンカーバイド（ＳｉＣ）をコーティングしたものを用いることが一般的である。しかしながら、サセプタ全体がＳｉＣで形成されてもよく、サセプタ表面がＳｉＣでコーティングされていれば、内部には他の材料を含んでサセプタが構成されてもよい。さらに、サセプタ表面の一部または全部がシリコン膜で被覆されていることも好ましい態様である。シリコン膜の被覆により、サセプタからエピタキシャル膜への汚染を防止することができる。

【0041】

また、上記実施形態に従うサセプタにおいて、座ぐり部の座ぐり底面１１０Ｂ、２１０Ｂに、半導体ウェーハＷを載置する際に昇降リフトピンを挿通して半導体ウェーハＷを昇降させるためのリフトピン貫通孔を設けることができる（図示せず）。リフトピン貫通孔は、半導体ウェーハＷをローディングするロボットアームの形状に合わせて適宜設けることができ、サセプタ回転中心軸Ｃ₀を中心にリフトピン貫通孔を設けてもよいし、座ぐり底面回転中心軸Ｃ₁を中心にリフトピン貫通孔を設けてもよい。さらに、座ぐり底面１１０Ｂ、２１０Ｂからサセプタの裏面側に貫通する貫通孔が１箇所または複数箇所設けられていてもよい。サセプタの座ぐり部に半導体ウェーハＷをローディングする際に、サセプタとシリコンウェーハとの間のガスをサセプタの裏面側に排出するのに有用である。

【0042】

また、本発明の一実施形態に従うサセプタは、一般的な枚葉式エピタキシャル成長装置に設置することが可能であり、サセプタ回転中心軸Ｃ₀を、エピタキシャル成長装置の炉内回転中心軸と同心軸となるよう設置すればよい。本発明の一実施形態に従うサセプタを用いれば、半導体ウェーハＷが偏心距離Ｄで偏心回転する以外は、通常のエピタキシャル成長と同様にしてエピタキシャル成長を行うことができる。なお、サセプタの周縁の通常設置されるプリヒートリングまたはローワーライナーとの間のクリアランスの調整は適宜行えばよい。

【0043】

本実施形態に従うサセプタに載置する半導体ウェーハＷとしては、シリコンウェーハを用いることが好ましく、シリコンウェーハ上に成膜するエピタキシャル層はシリコンエピタキシャル層であることが好ましい。ただし、本実施形態に従うサセプタに化合物半導体ウェーハなどを載置することも勿論可能であり、ヘテロエピタキシャル成長にも適用可能である。

【0044】

（エピタキシャルウェーハの製造方法）
また、本実施形態に従うエピタキシャルウェーハの製造方法は、上述したサセプタ１００，２００に半導体ウェーハＷを載置する載置工程と、半導体ウェーハＷの表面にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、を含む。そして、この載置工程において、サセプタ１００，２００の座ぐり底面１１０Ｂ，２１０Ｂの回転中心軸Ｃ₁上に半導体ウェーハＷの回転中心軸が位置するよう、半導体ウェーハＷを載置する。

【0045】

また、載置工程においては昇降リフトピンを用いたり、エピタキシャル成長工程においては一般的な気相成長条件でシリコンソースガスをシリコンウェーハ表面に吹き付けたりするなど、各工程は常法に従い行うことができる。

【0046】

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらは代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。

【実施例】

【0047】

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

【0048】

［実験例１］
（実施例１）
図３に示すサセプタ１００を、偏心距離Ｄを５．０ｍｍとして作製した。そして、このサセプタ１００を、図１に示す枚葉式エピタキシャル成長装置１５０に設置した。サセプタ回転中心軸Ｃ₀は、成長炉内の回転中心軸と同心軸である。

【0049】

また、半導体ウェーハＷとして直径３００ｍｍのシリコンウェーハを用意した。次いで、シリコンウェーハの回転中心軸がサセプタ１００の座ぐり底面の回転中心軸Ｃ₁と同軸となるよう、シリコンウェーハを載置した。その後、シリコンウェーハの表面に、シリコンエピタキシャル層をエピタキシャル成長させ、エピタキシャルシリコンウェーハを得た。

【0050】

なお、シリコンエピタキシャルウェーハの作製にあたり、シリコンウェーハをエピタキシャル膜形成室内に導入し、リフトピンを用いてサセプタ１００上に載置した。続いて、１１３０℃にて、水素ガスを供給し、水素ベークを行った後、１１３０℃にて、シリコンのエピタキシャル膜を４μｍ成長させてエピタキシャルシリコンウェーハを得た。ここで、原料ソースガスとしてはトリクロロシランガスを用い、また、ドーパントガスとしてジボランガス、キャリアガスとして水素ガスを用いた。

【0051】

（従来例１）
偏心距離Ｄが０ｍｍである以外は、サセプタ１００と同様の座ぐり形状を備えるサセプタを用いて、実施例１と同様にエピタキシャル成長させ、エピタキシャルシリコンウェーハを得た。

【0052】

＜評価：エピタキシャル層の膜厚測定＞
ＦＴ−ＩＲ方式の膜厚測定器（ナノメトリクス社製：ＱＳ−３３００シリーズ）を用いて、実施例１および従来例１により作製したエピタキシャルウェーハのエピタキシャル膜の膜厚分布をそれぞれ測定した。結果を図５に示す。ただし、図５のグラフ縦軸に相当するエピタキシャル膜厚は、平均膜厚を１（グラフ中では縦軸の数値：１．０）とする相対値を用いて示す。また、ウェーハ外縁から１０ｍｍまでの領域のエピタキシャル層の膜厚分布はグラフの簡略化のため割愛して図示している。さらに、図５中、ウェーハ中心からの距離がマイナスであるとは、所定の径方向を正の方向とした場合の、反対方向であることを意味する。

【0053】

図５のグラフより、実施例１では従来例１に比べて、エピタキシャル層の膜厚分布をより均一化できたことが確認された。また、下記式［１］に従い、平均膜厚に対する膜厚分布率（±％）を定義すると、実施例１の膜厚分布率は1.09%であり、従来例１の膜厚分布率は1.13%である。

【数1】

【0054】

［実験例２］
実施例１において作製したサセプタと同じ座ぐり形状としつつ、偏心距離Ｄを、１．０ｍｍから２２．０ｍｍまで、１．０ｍｍ単位で変更したサセプタを作製した。これらのサセプタを用いて、実施例１と同様にしてシリコンエピタキシャルシャルウェーハを作製した。図６のグラフに、上記式［１］により求められるエピタキシャル層の膜厚分布率と、偏心距離Ｄとの対応関係を示す。なお、偏心距離Ｄが０ｍｍであるサセプタとしては、従来例１において用いたサセプタを使用した。

【0055】

図６から、偏心があるサセプタを用いれば、偏心のない従来例１のサセプタを用いる場合に比べて膜厚分布率が改善されることが確認できた。特に、偏心距離Ｄが５．０ｍｍ以上となると、膜厚分布率が改善効果がより急峻となり、偏心距離Ｄが１８．０ｍｍのときに改善効果が最大となった。偏心距離Ｄが１８．０ｍｍを超えると、徐々に改善効果が緩和することも確認されたものの、偏心距離Ｄが２２．０ｍｍまでは、膜厚分布の改善効果が確実に得られることが確認された。

【0056】

なお、本実験では、サセプタ以外はエピタキシャル成長条件を同一条件として実験を行った。エピタキシャル成長条件が異なる場合には、最適な偏心距離Ｄは変動し得るものと推定されるが、偏心があるサセプタを用い、かつ、偏心距離Ｄを２２．０ｍｍ以下とすれば、膜厚分布の改善効果は確実に得られる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明によれば、エピタキシャル層の膜厚均一性をより均一化することのできるサセプタおよび当該サセプタを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することができる。

【符号の説明】

【0058】

１００ サセプタ
１１０ 座ぐり部
１１０Ａ１ 外側内周壁面
１１０Ａ２ 内側内周壁面
１１０Ｂ 底面
１１０Ｃ 開口縁
１１０Ｌ レッジ部
１５０ エピタキシャル成長装置
１５１ アッパーライナー
１５２ ローワーライナー
１５３ アッパードーム
１５４ ローワードーム
Ｃ₀ サセプタ回転中心軸
Ｃ₁ 座ぐり底面の回転中心軸
Ｄ 偏心距離
Ｗ 半導体ウェーハ
Ｌ 座ぐり底面の回転中心軸と座ぐり部の開口縁との間の径方向距離
Ｌ_p ポケット幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】