(57)【要約】【課題】エピタキシャルウェハの裏面に異常成長を発生させることなくエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを小さくできるエピタキシャルウェハの製造装置の提供。【解決手段】サセプタ３１の中央とウェハＷの中央とが略一致する状態でウェハＷを設置してエピタキシャルウェハＷＥを製造する製造装置１に、センターロッド３３をサセプタ３１の非載置面３１２側において上下方向に延びるように、かつ、上端がサセプタ３１の中央と近接する状態で設けた。このため、サセプタ３１に向けて照射される一部の輻射光Ｌは、センターロッド３３で乱反射されてサセプタ３１の中央に到達せず、サセプタ３１中央への輻射光の照射量が少なくなり、この部分の温度を低くできる。また、センターロッド３３をサセプタ３１に面接触させていないため、サセプタ３１の熱が奪われることがなくサセプタ３１中央の局所的な温度低下を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの成膜面と反対の裏面側から輻射光を照射して前記ウェハを加熱しつつ、前記成膜面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェハを製造するエピタキシャルウェハの製造装置に設けられ、前記ウェハを保持するサセプタ装置であって、
前記ウェハが載置される載置面を有するサセプタと、
このサセプタの周縁近傍を支持する周縁支持手段と、
前記ウェハが載置されたときの前記サセプタにおけるウェハの中央に対応する部分の温度を制御する温度制御手段と、を備え、
前記温度制御手段は、略棒状に形成されて、前記載置面と反対の非載置面側において前記非載置面と略直交する方向に延び、かつ、前記非載置面側の端部が前記非載置面におけるウェハの中央に対応する部分と接触せずに近接する状態で設けられている
ことを特徴とするサセプタ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のサセプタ装置であって、
前記温度制御手段の前記非載置面側の端部と前記非載置面との距離は、４ｍｍ以上、２０ｍｍ以下に設定されている
ことを特徴とするサセプタ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のサセプタ装置であって、
前記温度制御手段は、表面が前記輻射光を反射させる状態に処理されている
ことを特徴とするサセプタ装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のサセプタ装置であって、
前記温度制御手段は、不透明部材で形成されている
ことを特徴とするサセプタ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のサセプタ装置であって、
前記温度制御手段は、前記周縁支持手段に着脱自在に取り付けられている
ことを特徴とするサセプタ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のサセプタ装置であって、
前記温度制御手段の直径は、３．０ｍｍ以上、２２．０ｍｍ以下に設定されている
ことを特徴とするサセプタ装置。
【請求項７】
ウェハの成膜面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェハを製造するエピタキシャルウェハの製造装置であって、
前記ウェハを保持する請求項１から請求項６のいずれかに記載のサセプタ装置と、
このサセプタ装置が内部に設置され、前記ウェハの成膜面にエピタキシャル膜を気相成長させるための反応ガスを内部に供給可能とする反応容器と、
前記ウェハの前記成膜面と反対の裏面側から輻射光を照射して前記ウェハを加熱する裏面側発光加熱手段と、
を備えていることを特徴とするエピタキシャルウェハの製造装置。
【請求項８】
ウェハを保持するサセプタ装置に前記ウェハを保持させ、前記ウェハの成膜面と反対の裏面側から輻射光を照射して前記ウェハを加熱しつつ前記ウェハに反応ガスを供給し、前記成膜面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェハを製造するエピタキシャルウェハの製造方法であって、
前記サセプタ装置は、前記ウェハが載置される載置面を有するサセプタと、このサセプタの周縁近傍を支持する周縁支持手段と、前記ウェハが載置されたときの前記サセプタにおけるウェハの中央に対応する部分の温度を制御する温度制御手段と、を備え、
前記温度制御手段は、略棒状に形成されて、前記載置面と反対の非載置面側において前記非載置面と略直交する方向に延び、かつ、前記非載置面側の端部が前記非載置面におけるウェハの中央に対応する部分と接触せずに近接する状態で設けられており、
前記輻射光を前記温度制御手段により遮光することで、前記サセプタにおけるウェハの中央に対応する部分の温度を制御する
ことを特徴とするエピタキシャルウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サセプタ装置、エピタキシャルウェハの製造装置、および、エピタキシャルウェハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウェハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェハを製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１には、サセプタを石英製の支持シャフトにより裏面側から三点で支持している構成が開示されている。この支持シャフトで支えられたサセプタの上方および下方には、ハロゲンランプなどで構成されて、輻射熱でサセプタとウェハを加熱する加熱装置が設けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２６９１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、支持シャフトによりサセプタの非載置面の周縁のみを支えているため、サセプタの非載置面中央に前後左右の加熱装置からの輻射光が集中し、サセプタにおけるエピタキシャルウェハの中央（中央の１点のみを意味する）に対応する部分およびその近傍部分（以下、サセプタ中央対応部と称す）の温度がその周りの部分と比べて高くなってしまう。その結果、エピタキシャルウェハ中央のエピタキシャル膜の膜厚（以下、エピ中央膜厚と適宜称す）がその周りの部分と比べて極めて厚くなってしまう。つまり、エピタキシャルウェハの中央部（エピタキシャルウェハの直径をＡとしたときに、エピタキシャルウェハの中央を中心とした直径が約Ａ／２の略円形部分を意味する）の膜厚のばらつき（以下、中央部膜厚ばらつきと称す）が大きくなってしまう。
このような中央部膜厚ばらつきを小さくするためには、エピタキシャル膜の気相成長に用いる反応ガスの量を大きく減らすことが考えられる。
しかし、反応ガスの量を大きく減らすと、中央部膜厚ばらつきが改善されるが、エピタキシャルウェハの裏面に異常成長が発生してしまい、ナノトポグラフィが悪化してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、エピタキシャルウェハの裏面に異常成長を発生させることなくエピタキシャル膜の膜厚のばらつきを小さくできるサセプタ装置、エピタキシャルウェハの製造装置、および、エピタキシャルウェハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のサセプタ装置は、ウェハの成膜面と反対の裏面側から輻射光を照射して前記ウェハを加熱しつつ、前記成膜面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェハを製造するエピタキシャルウェハの製造装置に設けられ、前記ウェハを保持するサセプタ装置であって、前記ウェハが載置される載置面を有するサセプタと、このサセプタの周縁近傍を支持する周縁支持手段と、前記ウェハが載置されたときの前記サセプタにおけるウェハの中央に対応する部分の温度を制御する温度制御手段と、を備え、前記温度制御手段は、略棒状に形成されて、前記載置面と反対の非載置面側において前記非載置面と略直交する方向に延び、かつ、前記非載置面側の端部が前記非載置面におけるウェハの中央に対応する部分と接触せずに近接する状態で設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、サセプタの非載置面側に設けた略棒状の温度制御手段により、照射された輻射光を遮光することで、温度制御手段を設けない構成と比べてサセプタ中央対応部の温度を低くすることができる。
ここで、サセプタの非載置面と温度制御手段の端部とを面接触させた場合、この面接触している部分が温度制御手段で吸熱されてしまい、他の部分と比べて局所的に低くなってしまう。このため、エピ中央膜厚がその周囲と比べて局所的に薄くなってしまうおそれがある。
これに対して、本発明では、温度制御手段の端部を非載置面のサセプタ中央対応部と接触させずに近接させているため、接触によるサセプタ中央対応部の吸熱作用が生じることがなく、局所的な温度低下を抑制できる。
したがって、サセプタ中央対応部の温度を適度に低下させることができ、反応ガスの量を大きく減らすことなく中央部膜厚ばらつきが小さいエピタキシャル膜を気相成長させることができる。また、中央部膜厚ばらつきを小さくするために反応ガスを減らす必要がないため、エピタキシャルウェハの裏面に異常成長が発生することを防止できる。
なお、サセプタの中央と、このサセプタに載置されたウェハの中央とが一致する場合、サセプタ中央対応部はサセプタの中央を中心とした部分となる。このため、温度制御手段は、その端部が非載置面の中央に近接する状態で設けられる。また、サセプタの中央と、このサセプタに載置されたウェハの中央とが一致しない場合、サセプタ中央対応部はサセプタの中央からずれた位置を中心とした部分となる。このため、温度制御手段は、その端部が非載置面の中央からずれた位置に近接する状態で設けられる。
【０００８】
本発明のサセプタ装置では、前記温度制御手段の前記非載置面側の端部と前記非載置面との距離は、４ｍｍ以上、２０ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。
ここで、温度制御手段の端部とサセプタの非載置面との距離（以下、温度制御離間距離と称す）が４ｍｍよりも短い場合、両者が近づきすぎてしまうことでサセプタが温度制御手段で大きく吸熱されてしまうおそれがある。このため、４ｍｍよりも長くする場合と比べて、局所的な温度低下が生じてしまい、エピ中央膜厚がその周囲と比べて局所的に薄くなってしまうおそれがある。一方、温度制御離間距離が２０ｍｍよりも長い場合、非載置面に照射された輻射光の遮光効果が低下してしまうおそれがある。このため、温度制御手段を設けない構成と同様に、サセプタ中央対応部の温度が他の部分よりも高くなり、エピタキシャルウェハの裏面に異常成長を発生させることなく中央部膜厚ばらつきを小さくできないおそれがある。
これに対して、本発明では、温度制御離間距離を４ｍｍ以上、２０ｍｍ以下に設定しているので、上述のような不具合を生じさせることなく中央部膜厚ばらつきを小さくできる。
【０００９】
本発明のサセプタ装置では、前記温度制御手段は、表面が前記輻射光を反射させる状態に処理されている構成が好ましい。
また、本発明のサセプタ装置では、前記温度制御手段は、不透明部材で形成されている構成が好ましい。
ここで、温度制御手段に、輻射光を正反射あるいは乱反射させずにそのまま透過させる機能を設けた場合、例えば石英などの透明部材で構成した場合でも、温度制御手段を設けない構成と比べて輻射光の遮光効果を得ることができるが、その効果は温度制御手段に予め反射させる機能を持たせたり、温度制御手段を不透明部材で構成する場合と比べて小さくなってしまう。このため、温度制御手段に輻射光を反射させる機能を持たせることで、十分な遮光効果を得ることができ、中央部膜厚ばらつきを小さくできる。
【００１０】
本発明のサセプタ装置では、前記温度制御手段は、前記周縁支持手段に着脱自在に取り付けられている構成が好ましい。
この発明によれば、温度制御手段を周縁支持手段に着脱自在に取り付けているため、温度制御手段が腐食性ガスでエッチングされて、長さや太さが大きく変化する前に温度制御手段を容易に交換でき、安定した品質のエピタキシャルウェハを製造できる。
【００１１】
本発明のサセプタ装置では、前記温度制御手段の直径は、３．０ｍｍ以上、２２．０ｍｍ以下に設定されている構成が好ましい。
ここで、温度制御手段の直径を３．０ｍｍにすると、一般的に生産量が多い直径が２００ｍｍのエピタキシャルウェハにおける中央部膜厚ばらつきを小さくでき、直径を２２ｍｍにすると、一般的に生産量が多い直径が３００ｍｍのエピタキシャルウェハにおける中央部膜厚ばらつきを小さくできる。
【００１２】
本発明のエピタキシャルウェハの製造装置は、ウェハの成膜面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェハを製造するエピタキシャルウェハの製造装置であって、前記ウェハを保持する上述のサセプタ装置と、このサセプタ装置が内部に設置され、前記ウェハの成膜面にエピタキシャル膜を気相成長させるための反応ガスを内部に供給可能とする反応容器と、前記ウェハの前記成膜面と反対の裏面側から輻射光を照射して前記ウェハを加熱する裏面側発光加熱手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明のエピタキシャルウェハの製造方法は、ウェハを保持するサセプタ装置に前記ウェハを保持させ、前記ウェハの成膜面と反対の裏面側から輻射光を照射して前記ウェハを加熱しつつ前記ウェハに反応ガスを供給し、前記成膜面上にエピタキシャル膜を気相成長させてエピタキシャルウェハを製造するエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記サセプタ装置は、前記ウェハが載置される載置面を有するサセプタと、このサセプタの周縁近傍を支持する周縁支持手段と、前記ウェハが載置されたときの前記サセプタにおけるウェハの中央に対応する部分の温度を制御する温度制御手段と、を備え、前記温度制御手段は、略棒状に形成されて、前記載置面と反対の非載置面側において前記非載置面と略直交する方向に延び、かつ、前記非載置面側の端部が前記非載置面におけるウェハの中央に対応する部分と接触せずに近接する状態で設けられており、前記輻射光を前記温度制御手段により遮光することで、前記サセプタにおけるウェハの中央に対応する部分の温度を制御することを特徴とする。
【００１４】
以上の発明によれば、上述のサセプタ装置と同様の構成を製造装置に設けることで、エピタキシャルウェハの裏面に異常成長を発生させることなく中央部膜厚ばらつきを小さくできるエピタキシャルウェハの製造装置および製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
[エピタキシャルウェハの製造装置の構成]
まず、エピタキシャルウェハの製造装置の構成について説明する。
図１は、エピタキシャルウェハの製造装置の要部を示す断面図である。図２は、エピタキシャルウェハの製造装置の平面図である。
エピタキシャルウェハの製造装置１は、図１に示すように、半導体結晶を板状に加工したウェハＷの成膜面Ｗ１にエピタキシャル膜Ｅを気相成長させて、エピタキシャルウェハＷＥを製造する。この製造装置１は、図１および図２に示すように、反応容器２と、サセプタ装置３と、加熱部４と、を備えている。
【００１６】
反応容器２は、サセプタ装置３が内部に設置され、内部に反応ガスおよびパージガスを供給可能に構成されている。そして、反応ガスをサセプタ装置３上に載置されたウェハＷに供給することで、ウェハＷの成膜面Ｗ１にエピタキシャル膜Ｅを気相成長させる。この反応容器２は、上部チャンバ部材２１と、下部チャンバ部材２２と、を備えている。
上部チャンバ部材２１および下部チャンバ部材２２は、詳細は図示しないが、石英などの複数の透光性部材を組み合わせることにより、平面視中央部分が窪む略凹状に形成されている。そして、上部チャンバ部材２１の略凹状の開口が下側を向き、下部チャンバ部材２２の開口が上側を向く状態で両者が取り外し可能に固定されることで、反応容器２内部に反応室２Ａが形成される。
また、下部チャンバ部材２２の上端側の内周面には、予備加熱リング２３が取り付けられている。この予備加熱リング２３の内径寸法は、後述するサセプタ３１の外径寸法よりも大きく設定されている。
【００１７】
反応容器２の側面には、ウェハＷの成膜面Ｗ１上において反応ガスを略水平方向に流通させるための、図示しない反応ガス供給管および反応ガス排出管が設けられている。また、反応容器２の側面には、サセプタ３１の下方においてパージガスを反応ガスと略等しい方向に流通させるための、図示しないパージガス供給管およびパージガス排出管が設けられている。
ここで、反応ガスとしては、エピタキシャル膜Ｅを気相成長させるための原料ガスの他、キャリアガスを混合させたものを採用できる。原料ガスとしては、気相成長させるエピタキシャル膜Ｅに応じたものを採用すればよく、例えば、シリコンソースであるＳｉＨＣｌ３およびボロンドーパントソースＢ２Ｈ６を水素ガスで希釈した混合反応ガスを採用できる。また、キャリアガスとしては、例えば水素（キャリア水素）を含んだものを採用できる。
さらに、パージガスとしては、種々のものを採用でき、例えば水素ガス（スリット水素）などを採用できる。
【００１８】
サセプタ装置３は、直径が２００ｍｍまたは３００ｍｍのウェハＷを保持し、反応容器２内部に設置される。そして、サセプタ装置３は、サセプタ３１と、周縁支持手段３２と、温度制御手段としてのセンターロッド３３と、を備えている。
サセプタ３１は、平面視略円盤形状に形成されている。このサセプタ３１の一面は、ウェハＷが載置される載置面３１１である。この載置面３１１の中央には、ウェハＷの外形形状に応じた平面視円形状の図示しない凹部が形成されており、この凹部内にサセプタ３１の中央とウェハＷの中央とが略一致する状態でウェハＷが設置される。
周縁支持手段３２は、石英などの透光性部材から構成され、反応容器２の下部チャンバ部材２２の中央部分から反応室２Ａ内に突出し、サセプタ３１を水平状態で反応容器２内に設置するとともに、ウェハＷをサセプタ３１に設置するものである。この周縁支持手段３２は、回転軸Ｒを中心として回転自在に構成されている。そして、周縁支持手段３２は、下部チャンバ部材２２の中央部分から反応室２Ａ内に突出する支持本体部３２１と、この支持本体部３２１の上端部から斜め上方に延びる３個の周縁支持ロット３２２と、を備えている。
周縁支持ロット３２２は、平面視で約１２０°間隔で設けられている。そして、この３個の周縁支持ロット３２２の先端部分にて、サセプタ３１の非載置面３１２の周縁近傍を３点で支持することで、サセプタ３１は、反応室２Ａ内で水平状態に設置される。
なお、周縁支持ロット３２２を３個以上設けてもよいし、周縁支持ロット３２２の代わりに支持本体部３２１の上端部から放射状に拡がる略円錐筒状の部材を設けてもよい。
【００１９】
また、支持本体部３２１の上端面には、センターロッド３３の下端が着脱自在に嵌合されるロッド嵌合凹部３２１Ａが設けられている。センターロッド３３は、石英などの透明部材により略円柱状に形成されており、その下端がロッド嵌合凹部３２１Ａに嵌合されることで、サセプタ３１の非載置面３１２側において非載置面３１２と略直交する方向（上下方向）に延びるように設置される。また、センターロッド３３は、表面がサンドブラスト処理により荒らされており、ウェハＷの加熱のために加熱部４から照射される輻射光を乱反射させる。ここで、センターロッド３３の長さ寸法は、センターロッド３３の上端と非載置面３１２との温度制御離間距離Ｄが４ｍｍ以上、２０ｍｍ以下となる大きさに設定されており、上端が非載置面３１２の中央と接触せずに近接する状態で設けられている。また、センターロッド３３におけるロッド嵌合凹部３２１Ａに嵌合していない部分の直径は、３．０ｍｍ以上、２２．０ｍｍ以下に設定されている。ここで、センターロッド３３の直径としては、ウェハＷの直径が２００ｍｍの場合は、４．７ｍｍ、ウェハＷの直径が３００ｍｍの場合は、２０．５ｍｍにすることが例示できる。
【００２０】
加熱部４は、反応容器２の上方に設けられた複数の表面側発光加熱手段４１と、反応容器２の下方に設けられた複数の裏面側発光加熱手段４２と、を備えている。裏面側発光加熱手段４２は、サセプタ３１と略同心のリング状に並んで配置されており、反応容器２の下方から輻射光を照射して、ウェハＷおよびサセプタ３１を加熱する。表面側発光加熱手段４１は、ここでは図示しないが、裏面側発光加熱手段４２と同様にサセプタ３１と略同心のリング状に並んで配置されており、反応容器２の上方からウェハＷおよびサセプタ３１を加熱する。
この表面側発光加熱手段４１および裏面側発光加熱手段４２としては、例えば、ハロゲンランプや赤外ランプなどを採用できる。
また、加熱部４は、それぞれ略筒状に形成された、表内反射部４３と、裏内反射部４４と、表外反射部４５と、裏外反射部４６と、を備えている。表内反射部４３および裏内反射部４４は、表面側発光加熱手段４１および裏面側発光加熱手段４２で構成される略リング状の内部空間からサセプタ３１に近づく方向に、突出して設けられている。表外反射部４５および裏外反射部４６は、表内反射部４３および裏内反射部４４における上述の突出部分を囲むように設けられている。そして、表面側発光加熱手段４１から出射される輻射光は、表内反射部４３と表外反射部４５との間を通過するとともに、これらにより反射されてウェハＷに照射される。また、裏面側発光加熱手段４２から出射される輻射光は、裏内反射部４４と裏外反射部４６との間を通過するとともに、これらにより反射されてサセプタ３１の非載置面３１２に照射される。
【００２１】
[エピタキシャルウェハの製造方法]
次に、上述の製造装置１を用いたエピタキシャルウェハＷＥの製造方法について説明する。
まず、表面側発光加熱手段４１および裏面側発光加熱手段４２を駆動して、ウェハＷが載置されたサセプタ３１を所望の成長温度に加熱する。
そして、回転軸Ｒを中心として周縁支持手段３２を回転させながら、以下に示すように、ウェハＷの成膜面Ｗ１上にエピタキシャル膜Ｅを気相成長させる。
具体的には、まず、気相成長の直前に、例えば腐食性ガスである塩化水素ガスをウェハＷの成膜面Ｗ１に流すことにより気相エッチングを実施して、成膜面Ｗ１の自然酸化膜を除去する。この後、ウェハＷの成膜面Ｗ１上に水平に反応ガスを常時供給し、サセプタ３１の下方にパージガスを所定のタイミングで導入する。
すなわち、反応ガスの流量とパージガスの流量を制御することで、エピタキシャル膜Ｅの気相成長時に、ウェハＷの上方側を反応ガスが流通する反応ガス流が形成され、サセプタ３１の下方にパージガスが流通するパージガス流が形成される。このようにして気相成長を実施することにより、ウェハＷの表面上にエピタキシャル膜Ｅが形成され、エピタキシャルウェハＷＥが製造される。
【００２２】
ところで、裏面側発光加熱手段４２は、略リング状に配置されている。このため、センターロッド３３を設けない場合、サセプタ３１における裏面側発光加熱手段４２からの輻射光の照射量が周縁側よりも中央の方が多くなり、サセプタ３１の温度は、周縁側よりも中央の方が高くなる。
一方、製造装置１にはセンターロッド３３が設けられているため、サセプタ３１の中央に向けて照射される一部の輻射光Ｌ（図１参照）は、センターロッド３３で乱反射されて、つまり遮光されてサセプタ３１の中央に到達しない。このため、センターロッド３３を設けない場合と比べて、サセプタ３１の中央への輻射光の照射量が少なくなり、この中央の温度は低くなる。また、センターロッド３３をサセプタ３１に面接触させていないため、センターロッド３３によりサセプタ３１の熱が奪われることがなく、サセプタ３１の中央の局所的な温度低下が抑制される。
以上のことから、サセプタ３１は、センターロッド３３を設けない構成と比べて、中央の温度が適度に下げられた状態に加熱される。したがって、反応ガスの量を大きく減らすことなく、中央部膜厚ばらつきが小さいエピタキシャル膜Ｅを気相成長させることができる。
【００２３】
［実施形態の作用効果］
上述したような一実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）製造装置１に、略円柱状のセンターロッド３３を、サセプタ３１の非載置面３１２側において上下方向に延びるように、かつ、上端がサセプタ３１の中央（サセプタ中央対応部）と接触せずに近接する状態で設けている。
このため、上述したように、反応ガスの量を大きく減らすことなく中央部膜厚ばらつきを小さくできるとともに、エピタキシャルウェハＷＥの裏面に異常成長が発生することを防止できる。
【００２４】
（２）温度制御離間距離Ｄを４ｍｍ以上、２０ｍｍ以下に設定しているので、サセプタ３１とセンターロッド３３とが近づきすぎてサセプタ３１が局所的に大きく吸熱されることがなく、かつ、輻射光Ｌの遮光効果の低下を抑制でき、中央部膜厚ばらつきを小さくできる。
【００２５】
（３）センターロッド３３の表面をサンドブラスト処理しているため、サンドブラスト処理せずに透明なままにしておく場合と比べて、十分な遮光効果を得ることができ、中央部膜厚ばらつきが小さいエピタキシャルウェハＷＥを製造できる。
【００２６】
（４）センターロッド３３を周縁支持手段３２の支持本体部３２１に着脱自在に設けているため、センターロッド３３が塩化水素ガスでエッチングされて長さや太さが大きく変化する前に、センターロッド３３を容易に交換でき、安定した品質のエピタキシャルウェハＷＥを製造できる。
【００２７】
（５）センターロッド３３におけるロッド嵌合凹部３２１Ａに嵌合していない部分の直径を３．０ｍｍ以上、２２．０ｍｍ以下に設定しているため、直径が２００ｍｍおよび３００ｍｍのエピタキシャルウェハＷＥにおける中央部膜厚ばらつきを小さくできる。
【００２８】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
【００２９】
すなわち、センターロッド３３の形状としては、略棒状であれば、その全体形状あるいはその上端側が、多角柱状、円筒状、角筒状、円錐状、角錐状に形成されていてもよい。また、石英などの透明部材で形成されたセンターロッド３３をサンドブラスト処理しなくてもよいし、センターロッド３３を不透明石英、ＳｉＣ（炭化珪素）などの不透明部材で形成してもよい。そして、センターロッド３３と周縁支持手段３２とを一体的に形成して、センターロッド３３を周縁支持手段３２から脱着できないような構成としてもよい。
さらに、サセプタ３１の中央と、このサセプタ３１に載置されたウェハＷの中央とが一致しない状態で成膜をする構成の場合、センターロッド３３の上端を、非載置面３１２の中央ではなく、非載置面３１２の中央からずれたウェハＷの中央に対応する位置に近接する状態で設けることにより、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、温度制御離間距離Ｄやセンターロッド３３の直径は、上述の値に限られず、適宜他の値を適用してもよい。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明の効果を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００３１】
｛３点支持構成（センターロッドを設けない構成）で中央部膜厚ばらつきが小さくなる成膜条件における、センターロッドの有無と、中央部膜厚ばらつきおよび裏面の異常成長との関係｝
上記実施形態の製造装置１と同様の装置を用いて、直径２００ｍｍのウェハを以下の表１に示す条件で処理することで、実施例１のサンプルと、比較例１のサンプルとを作製した。
なお、表１に示す条件以外の条件、すなわち、反応ガス流量、反応ガス濃度、成長時間、スリット水素流量、総流量の条件は、実施例１と比較例１とで同じである。また、流量の単位であるＳＬＭ（Standard Liter per Minute）とは、０℃、１気圧状態における流量をＬｉｔｅｒ／Ｍｉｎで換算した値である。また、総流量とは、エピタキシャル膜の製造プロセスに使用されるプロセスガスの総流量であり、キャリア水素の流量と、反応ガスの流量との和である。さらに、センターロッドは、円柱形状に形成されて、表面をサンドブラスト処理したものを用いた。
【００３２】
【表１】
2010114138.tif 000003
【００３３】
そして、上記実施例１および比較例１のサンプルにおける径方向に沿った複数の位置において、エピタキシャル膜の膜厚（エピ膜厚）を測定して、このエピ膜厚を指標化した。具体的には、指標化処理として、各位置におけるエピ膜厚を、サンプルの全体平均エピ膜厚で除した値（図３では、エピ膜厚／ａｖｅ［ａ．ｕ．］と表記する）を算出した。その結果を、図３のグラフに示す。
なお、表１に示すキャリア水素流量（反応ガスの流量）は、３点支持構成である比較例１のサンプルにおける中央部膜厚ばらつき（中央から約±５０ｍｍ（エピタキシャルウェハの直径（２００ｍｍ）の半分の直径を有する略円形部分）の位置の膜厚のばらつき）が小さくなるように設定した。
【００３４】
図３に示すように、比較例１の中央部膜厚ばらつきが小さくなるキャリア水素流量では、実施例１のサンプルにおける中央部膜厚ばらつきが大きくなることが確認できた。
また、比較例１および実施例１のサンプルの裏面に、異常成長が発生していることが確認できた。
以上のことから、３点支持構成では、裏面の異常成長を防止することと、中央部膜厚ばらつきを小さくすることと、を両立することが困難であることが確認できた。
また、センターロッドを接触させずに近接させた構成（ロッド近接構成）では、３点支持において中央部膜厚ばらつきを小さくできるキャリア水素流量に設定しても、エピ中央膜厚がその周囲と比べて極めて小さくなり、中央部膜厚ばらつきが大きくなることが確認できた。これは、サセプタ中央対応部に向けて照射される輻射光がセンターロッドで遮光されて、サセプタ中央対応部の温度が下がったことで、エピ中央膜厚が薄くなったためと考えられる。
【００３５】
｛ロッド近接構成におけるキャリア水素流量と、中央部膜厚ばらつきとの関係｝
上記実施例１と同様の装置を用いて、直径２００ｍｍのウェハを以下の表２に示す条件で処理することで、実施例２〜５のサンプルを作製した。なお、表２に示す条件以外の条件は、上記実施例１のサンプルと同じ条件を適用した。
そして、各位置におけるエピ膜厚を指標化した。その結果を、図４のグラフに示す。
【００３６】
【表２】
2010114138.tif 000004
【００３７】
図４に示すように、キャリア水素流量が多くなるほど、つまり反応ガスの流量が多くなるほど、エピ中央膜厚と、その周囲の膜厚とが厚くなることが確認できた。また、キャリア水素流量を３０ＳＬＭ〜６０ＳＬＭの範囲で調整することで、エピ中央膜厚をその周囲の膜厚よりも薄い状態から厚い状態に移行させることができることが確認できた。さらに、実施例２のサンプルには、裏面の異常成長が発生しているが、実施例３〜５には、異常成長が発生していないことが確認できた。
以上のことから、キャリア水素流量を４０ＳＬＭ以上に調整することにより、中央から半径５０ｍｍの範囲内のエピ膜厚を調整でき、中央部膜厚ばらつきを小さくできることと、裏面の異常成長を防止することと、を両立できることが確認できた。
【００３８】
｛ロッド近接構成で中央部膜厚ばらつきが小さくなる成膜条件における、センターロッドの設置状態と、中央部膜厚ばらつきとの関係（直径２００ｍｍのウェハ）｝
上記実施例１と同様の装置を用いて、直径２００ｍｍのウェハを以下の表３に示す条件で処理することで、実施例６、比較例２，３のサンプルを作製した。なお、表３に示す条件以外の条件は、上記実施例１のサンプルと同じ条件を適用した。そして、各位置におけるエピ膜厚を指標化した。その結果を、図５のグラフに示す。
なお、表３に示すキャリア水素流量は、ロッド近接構成である実施例６のサンプルにおける中央部膜厚ばらつきが小さくなり、かつ、裏面に異常成長が発生しないように設定した。
【００３９】
【表３】
2010114138.tif 000005
【００４０】
図５に示すように、実施例６の中央部膜厚ばらつきが小さくなるキャリア水素流量では、比較例２（３点支持構成）におけるエピ中央膜厚が周囲よりも厚くなることで中央部膜厚ばらつきが大きくなり、比較例３（４点支持構成）におけるエピ中央膜厚が周囲よりも局所的に薄くなることで中央部膜厚ばらつきが大きくなることが確認できた。
これは、３点支持構成の場合、センターロッドがないために、サセプタ中央対応部に輻射光が照射されて、この部分が高温になることで、エピ中央膜厚が厚くなると考えられる。また、４点支持構成の場合、センターロッドがサセプタ中央対応部に面接触しているため、この面接触部分が吸熱されるとともに輻射光が遮光されて低温になることで、エピ中央膜厚が薄くなると考えられる。
【００４１】
｛ロッド近接構成で中央部膜厚ばらつきが小さくなる成膜条件における、センターロッドの設置状態と、中央部膜厚ばらつきとの関係（直径３００ｍｍのウェハ）｝
上記実施例１と同様の装置を用いて、直径３００ｍｍのウェハを以下の表４に示す条件で処理することで、実施例７、比較例４のサンプルを作製した。なお、表４に示す条件以外の条件は、上記実施例６のサンプルと同じ条件を適用した。そして、各位置におけるエピ膜厚を指標化した。その結果を、図６のグラフに示す。
なお、表４に示すキャリア水素流量は、ロッド近接構成である実施例７のサンプルにおける中央部膜厚ばらつきが小さくなり、かつ、裏面に異常成長が発生しないように設定した。
【００４２】
【表４】
2010114138.tif 000006
【００４３】
図６に示すように、実施例７の中央部膜厚ばらつきが小さくなるキャリア水素流量では、比較例４（３点支持構成）におけるエピ中央膜厚が周囲よりも厚くなることで中央部膜厚ばらつきが大きくなることが確認できた。
以上から、センターロッドの直径を２０．５ｍｍにすることで、直径が３００ｍｍのウェハにおける中央部膜厚ばらつきを小さくできることが確認できた。
また、図５に示す直径２００ｍｍのウェハにおける結果、および、図６に示す直径３００ｍｍのウェハにおける結果から、直径が４５０ｍｍのウェハに本発明を適用しても、中央部膜厚ばらつきを小さくできることが推認できる。
【００４４】
｛温度制御離間距離と、中央部膜厚ばらつきとの関係｝
上記実施例１と同様の装置を用いて、直径２００ｍｍのウェハを以下の表５に示す条件で処理することで、実施例８〜１４のサンプルを作製した。なお、表５に示す条件以外の条件は、上記実施例６のサンプルと同じ条件を適用した。そして、各位置におけるエピ膜厚を指標化した。その結果を、図７および図８のグラフに示す。
【００４５】
【表５】
2010114138.tif 000007
【００４６】
図７および図８に示すように、温度制御離間距離Ｄが大きくなるほど、エピ中央膜厚が厚くなり、中央部膜厚ばらつきが小さくなることが確認できた。
【００４７】
｛温度制御離間距離と、中央凹みとの関係｝
上記実施例１と同様の装置を用い、温度制御離間距離Ｄを図９の横軸に示す値に設定して、直径２００ｍｍのウェハを処理することで、サンプルを作製した。
なお、温度制御離間距離Ｄ以外の条件は、上記実施例８〜１４のサンプルと同じ条件を適用した。そして、各位置におけるエピ膜厚を測定し、以下の式（１）に基づく中央凹みを算出した。その結果を、図９のグラフに示す。
【００４８】
［数１］
中央凹み（％）＝（Ｍ０−Ｍ１０）／ＡＶＥ  …  （１）
Ｍ１０：ウェハ中央から＋１０ｍｍの位置のエピ膜厚
Ｍ０  ：エピ中央膜厚
ＡＶＥ：ウェハ全体の膜厚の平均値
【００４９】
図９に示すように、温度制御離間距離Ｄを４ｍｍ以上に設定することで、中央凹みが−０．１５％以上となり、センターロッドにより大きく吸熱されることを抑制でき、局所的な温度低下を防止できることが確認できた。また、温度制御離間距離Ｄを２０ｍｍ以下に設定することで、中央凹みが０％以下となり、センターロッドによる遮光効果の低下を抑制でき、サセプタ中央対応部の温度が他の部分よりも高くなることを防止できることが確認できた。以上のことから、温度制御離間距離Ｄを４ｍｍ以上、２０ｍｍ以下に設定することで、中央部膜厚ばらつきが極めて小さくなることが確認できた。
【００５０】
｛ロッド近接構成で中央部膜厚ばらつきが小さくなる成膜条件における、センターロッドの有無と、エピ膜厚の面内膜厚分布およびエピ膜厚の平均値との関係｝
上記実施例１と異なる製造装置を用い、直径２００ｍｍのウェハを以下の表６に示す条件で処理することで、実施例１５のサンプルを１１枚、比較例５のサンプルを８枚作製した。なお、表６に示す条件以外の条件は、上記実施例６のサンプルと同じ条件を適用した。そして、実施例１５と比較例５におけるエピ膜厚の面内膜厚分布の工程能力指数Ｃｐを求めた。その結果を、図１０のグラフに示す。また、実施例１５と比較例５におけるエピ膜厚の平均値の工程能力指数Ｃｐｋを求めた。その結果を、図１１のグラフに示す。
【００５１】
【表６】
2010114138.tif 000008
【００５２】
図１０に示すように、面内膜厚分布の工程能力指数Ｃｐは、３点支持構成である比較例５よりもロッド近接構成である実施例１５の方が大きく、平均値は、図１１に示すように、平均膜厚の工程能力指数Ｃｐｋは、比較例５と実施例１５とでほぼ等しいことが確認できた。
以上のことから、ロッド近接構成を適用することで、エピ膜厚の平均値を３点支持構成とほぼ等しくできるとともに、中央部膜厚ばらつきを３点支持構成よりも小さくできることが確認できた。
【００５３】
｛センターロッドの透明状態と、成膜条件との関係｝
上記実施例１および実施例１５と同様の製造装置を用い、直径２００ｍｍのウェハを以下の表７に示す条件で処理することで、実施例１６，１７，１８のサンプルを作製した。なお、表７に示す条件、および、サンドブラスト処理していないセンターロッドを用いたこと以外の条件は、上記実施例６のサンプルと同じ条件を適用した。そして、実施例１６〜１８におけるエピ膜厚を測定した。その結果を、図１２〜図１４のグラフに示す。
【００５４】
【表７】
2010114138.tif 000009
【００５５】
表７に示すように、透明なセンターロッドがプロセスガスによりエッチングされ、自然失透状態となった、すなわち輻射光を遮光する状態となったセンターロッドを、混酸エッチングすると、ほぼ透明になることが確認できた。
また、図１２および図１３に示すように、ほぼ透明状態の実施例１７の中央部膜厚ばらつきは、自然失透状態の実施例１６よりも大きくなっている。さらに、表７から、実施例１７の総流量を実施例１６よりも５（ＳＬＭ）多く設定しているにもかかわらず、中央部膜厚ばらつきを小さくするための最適なキャリア水素流量は、それ以上に落ちていることがわかる。
具体的には、図１２、図１４、表７に示すように、実施例１６と実施例１８との中央部膜厚ばらつきを略等しくするためには、実施例１８のように、実施例１６よりも総流量を約１０（ＳＬＭ）少なくすればよいことが確認できた。つまり、ほぼ透明状態における遮光効果が、自然失透状態よりも落ちていることがわかる。
このことから、メンテナンス等による洗浄によって、センターロッドの透明度が高くなった状態で、同じキャリア水素流量のまま生産を続けると、エピ中央膜厚が変化してしまい、中央部膜厚ばらつきが大きくなることが確認できた。
つまり、透明なセンターロッドを用いても、生産を繰り返すことで、ウェハの気相エッチングに用いるガスによりエッチングされ、透明度が徐々に低くなってくる(遮光効果が強くなる)。よって、生産を繰り返してもセンターロッドの透明度の変化を極力抑えるためには、サンドブラストや他の方法で、十分にセンターロッドの表面を荒らした失透状態にしておく必要があることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、サセプタ装置、エピタキシャルウェハの製造装置、および、エピタキシャルウェハの製造方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウェハの製造装置の要部を示す断面図である。
【図２】前記エピタキシャルウェハの製造装置の平面図である。
【図３】本発明の実施例に係る３点支持構成で中央部膜厚ばらつきが小さくなる成膜条件における、センターロッドの有無と、中央部膜厚ばらつきとの関係を示すグラフである。
【図４】前記実施例におけるロッド近接構成におけるキャリア水素流量と、中央部膜厚ばらつきとの関係を示すグラフである。
【図５】前記実施例におけるロッド近接構成で中央部膜厚ばらつきが小さくなる成膜条件における、センターロッドの設置状態と、中央部膜厚ばらつきとの関係（直径２００ｍｍのウェハ）を示すグラフである。
【図６】前記実施例におけるロッド近接構成で中央部膜厚ばらつきが小さくなる成膜条件における、センターロッドの設置状態と、中央部膜厚ばらつきとの関係（直径３００ｍｍのウェハ）を示すグラフである。
【図７】前記実施例における温度制御離間距離と、中央部膜厚ばらつきとの関係を示すグラフである。
【図８】前記実施例における温度制御離間距離と、中央部膜厚ばらつきとの関係を示すグラフである。
【図９】前記実施例における温度制御離間距離と、中央凹みとの関係を示すグラフである。
【図１０】前記実施例におけるロッド近接構成で中央部膜厚ばらつきが小さくなる成膜条件における、センターロッドの有無と、エピ膜厚の面内膜厚分布の工程能力指数Ｃｐとの関係を示すグラフである。
【図１１】前記実施例におけるロッド近接構成で中央部膜厚ばらつきが小さくなる成膜条件における、センターロッドの有無と、エピ膜厚の平均値の工程能力指数Ｃｐｋとの関係を示すグラフである。
【図１２】前記実施例におけるセンターロッドが自然失透状態における膜厚分布を示すグラフである。
【図１３】前記実施例におけるセンターロッドがほぼ透明状態における膜厚分布を示すグラフである。
【図１４】前記実施例におけるセンターロッドがほぼ透明状態でありかつ反応ガス流量を少なくした場合における膜厚分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１…製造装置
２…反応容器
３…サセプタ装置
３１…サセプタ
３２…周縁支持手段
３３…温度制御手段としてのセンターロッド
４２…裏面側発光加熱手段
３１１…載置面
３１２…非載置面
Ｅ…エピタキシャル膜
Ｌ…輻射光
Ｗ…ウェハ
Ｗ１…成膜面
ＷＥ…エピタキシャルウェハ
【図１】
2010114138.tif 000010
【図２】
2010114138.tif 000011
【図３】
2010114138.tif 000012
【図４】
2010114138.tif 000013
【図５】
2010114138.tif 000014
【図６】
2010114138.tif 000015
【図７】
2010114138.tif 000016
【図８】
2010114138.tif 000017
【図９】
2010114138.tif 000018
【図１０】
2010114138.tif 000019
【図１１】
2010114138.tif 000020
【図１２】
2010114138.tif 000021
【図１３】
2010114138.tif 000022
【図１４】
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