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公開番号2024094248
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-09
出願番号2023195058
出願日2023-11-16
発明の名称半導体熱処理部材
出願人クアーズテック合同会社
代理人個人,個人
主分類C23C 16/42 20060101AFI20240702BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】耐クラック性を持ち、熱処理されるSiウェーハやSiCウェーハがその品質を保持できるとともに、サセプタ自体の使用寿命の長い半導体熱処理部材を提供する。
【解決手段】基材表面に複数のSiC膜を有する半導体熱処理部材であって、前記SiC膜は、(111)、(311)、(200)、(220)、(222)にピークを有する3C-SiC及び(101)、(103)にピークを有する2H-SiCで構成される結晶を有し、基材側から順に、前記結晶のX線回折ピークの強度の異なる第1SiC層及び第2SiC層の少なくとも二層を含むことを特徴とする半導体熱処理部材。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
基材表面に複数のＳｉＣ膜を有する半導体熱処理部材であって、
前記ＳｉＣ膜は、（１１１）、（３１１）、（２００）、（２２０）、（２２２）にピークを有する３Ｃ－ＳｉＣ及び（１０１）、（１０３）にピークを有する２Ｈ－ＳｉＣで構成される結晶を有し、基材側から順に、前記結晶のＸ線回折ピークの強度の異なる第１ＳｉＣ層及び第２ＳｉＣ層の少なくとも二層を含むことを特徴とする半導体熱処理部材。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記ＳｉＣ膜中の窒素濃度が０．０５ｐｐｍ以下、ホウ素濃度が０．０２ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体熱処理部材。
【請求項３】
前記第１ＳｉＣ層において、
３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面のピーク強度に対する２Ｈ－ＳｉＣ（１０１）面のピーク強度の比が０．０００以上０．０２０以下であり、
３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面のピーク強度に対する２Ｈ－ＳｉＣ（１０３）面のピーク強度の比が０．０００以上０．０２０以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体熱処理部材。
【請求項４】
前記第２ＳｉＣ層において、
３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面のピーク強度に対する２Ｈ－ＳｉＣ（１０１）面のピーク強度の比が０．０３０以上０．１００以下であり、
３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面のピーク強度に対する２Ｈ－ＳｉＣ（１０３）面のピーク強度の比が０．０２０以上０．０５０以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体熱処理部材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル成膜装置においてウェーハを支持する、サセプタ等の半導体熱処理部材及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
シリコン（Ｓｉ）ウェーハまたはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）ウェーハ上に半導体回路を形成する前処理として、ウェーハ上にエピタキシャル膜を形成する工程がある。ウェーハ上にエピタキシャル膜を形成する場合、該ウェーハを支持するサセプタ（半導体熱処理部材）には、炭素基材にＳｉＣや炭化タンタル（ＴａＣ）を化学蒸着（ＣＶＤ）により被覆したものが用いられている。
【０００３】
ＳｉＣ被覆膜サセプタあるいはＴａＣ被覆膜サセプタに求められる品質として、熱処理されるウェーハがその品質を保持できること、サセプタ自体が規定のライフを全うできること等が挙げられる。また、高品質エピタキシャルウェーハの作製、ウェーハ歩留向上、コストカットのため、サセプタの耐食性向上は、最優先の要望のひとつである。
【０００４】
ところで、一般にエピタキシャル膜の成長は、Ｓｉウェーハでは１２５０℃以下、ＳｉＣウェーハでは１４００℃以上で行う。ＳｉウェーハまたはＳｉＣウェーハにエピタキシャル膜が成長すると、サセプタにポリシリコンが堆積する。このポリシリコンは、定期的に塩化水素（ＨＣｌ）等の還元性ガスと高温処理により除去（クリーニング）する必要があり、サセプタに生じたポリシリコンの堆積による寸法変化やパーティクルの発生をリセットする。
【０００５】
しかしながら、ＳｉＣ被覆膜サセプタに堆積したポリシリコンを、塩化水素等の還元性ガスと高温処理により除去（クリーニング）すると、ＳｉＣ被膜までも侵食される。一方、除去（クリーニング）を行わないと、熱処理されたウェーハに、ＳｉＣ被膜に含まれる窒素やホウ素等の不純物に起因する抵抗異常や欠陥が発生することがある。このような抵抗異常や欠陥は、サセプタを使用してすぐに発生するため、サセプタ交換が必要となり、コストの面で問題である。
【０００６】
サセプタの出荷前検査では、通常、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ－ＭＳ）等で金属不純物を分析しており、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）等で行う必要がある窒素やホウ素の濃度の分析は行っていない。窒素やホウ素の分析も出荷前検査に追加すれば、初期不良対策にはなるが、分析費用が増加し、半導体製品の価格を高くする一因となる。一方、ＳｉＣではなくＴａＣを被膜したサセプタを使用することで、不純物に起因する問題は緩和されるが、ＴａＣ被膜サセプタはＳｉＣ被膜サセプタと比べて高価である。
【０００７】
上記問題の解決のため、特許文献１には、黒鉛基材の表面にＣＶＤ法によりＳｉＣ膜が被膜された気相成長用サセプタにおいて、黒鉛基材とＳｉＣ膜との界面と、ＳｉＣ膜の表面とが純化処理されたサセプタが記載されている。純化処理により、従来のサセプタで時折見られたようなＳｉＣ膜の最表面の不純物やパーティクルが確実に取り除かれ、この結果、不純物等の存在ゆえに度々発生していたＳｉウェーハの抵抗異常やノンドープ不良を回避し、エピタキシャル膜成長効率が著しく改善される。また、不純物量が取り除かれることで、ＳｉＣ膜のピンホールが発生する可能性も極めて小さくすることができる。
【０００８】
窒素及びホウ素の濃度を低減したサセプタとして、Ｓｉ
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デポ膜等のＣＶＤ堆積物の付着保持性に優れた半導体熱処理部材が報告されている（特許文献２）。特許文献２によると、基体表面にＳｉＣ膜を形成した、もしくはＳｉＣのみからなる半導体処理用部材のＸ線光電子分光分析でのフッ素元素量が０．３ａｔｏｍｉｃ％以下、有機系窒素量が０．７ａｔｏｍｉｃ％以下、炭化水素成分量が２９ａｔｏｍｉｃ％以下でかつ有機系ＣＯ量が４ａｔｏｍｉｃ％以下であり、このとき、ＣＶＤ堆積物は付着保持性に優れ、減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）等の半導体処理装置におけるパーティクル汚染の問題が生じ難い。
【０００９】
ウェーハにエピタキシャル膜を成長させる工程では、クリーニングガスに対する耐侵食性以上に、耐高温性や、高温からの急降温に対する耐クラック性等の特性が要求される。サセプタは、炭素基材とＳｉＣ被膜とが異素材である。また、ＳｉＣ被膜は複数回のコーティングで形成されることも多い。よって、ＳｉＣ被膜にクラックが発生すると、炭素基材に含まれる不純物が拡散し、ウェーハの品質や歩留に影響を及ぼす。サセプタにクラックが発生した場合、すぐにサセプタを交換する必要がある。そうすると、サセプタの交換頻度が増えて、半導体製品の価格を高くする一因となりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開平１１－１５７９８９号公報
特許第３９５６２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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