(57)【要約】【課題】  成長速度が向上するエピタキシャル成長装置を提供する。【解決手段】  エピタキシャル成長装置は、基板を載置する基板載置部、光透過性を有する天井板、及び側壁部から画成される反応室と、反応室外部に設置され、反応室内に載置された基板を前記天井板を介して加熱する加熱手段と、反応室内に基板の水平方向に対して平行に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、を備え、天井板の中心と前記基板載置部との距離が、１０ｍｍ未満である。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置する基板載置部、光透過性を有する天井板、及び側壁部から画成される反応室と、
前記反応室外部に設置され、前記反応室内に載置された基板を前記天井板を介して加熱する加熱手段と、
前記反応室内に基板の水平方向に対して平行に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、を備え、
該天井板の中心と前記基板載置部に載置された基板との距離が、１０ｍｍ未満となるように構成されたことを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【請求項２】
前記天井板は、上面視において貫通穴が形成された環状の支持部に固定され、
該支持部の貫通穴は、該基板側に向かってその径が徐々に小さくなり、この基板側の端部に前記天井板が固定されていることを特徴とする請求項１記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項３】
前記側壁部には、前記反応室内に反応ガスを供給する供給路が形成され、
前記供給路は、前記反応ガス導入手段から導入された反応ガスが衝突する壁部を有し、
該壁部の少なくとも両端部には、反応ガスの流れ方向に沿った整流溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項４】
前記整流溝は、前記供給路に対し前記壁部とは逆側の面で対向する整流板の長手方向に一列に列設された孔部に対し、それぞれ対向するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項５】
前記整流板は、列設された孔部が複数の領域毎に形成されており、該領域のうち、両端に位置する領域の孔部に対応して前記整流溝が設けられていることを特徴とする請求項４記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項６】
前記整流溝は、溝の中心が円環状の側壁部の中心を向くように設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項７】
前記基板載置部の外周には、サセプタリングが設けられ、
サセプタリングは、サセプタの外周に離間して設けられる第１リング部と、該第１リング部の内周側に設けられ、開放された凹部に設置される第２リング部とからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項８】
前記第２リング部は、前記サセプタと前記第１リング部との離間部に臨んで設けられていることを特徴とする請求項７記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項９】
前記第２リング部は、前記サセプタと前記第１リング部との離間部を覆って設けられていることを特徴とする請求項８記載のエピタキシャル成長装置。
【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長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エピタキシャル成長により基板上にエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長装置としては、処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配置され、回転軸を中心として基板を回転させるように構成された回転可能な基板支持体とを備え、基板の水平方向に対して平行となるように反応ガスを導入し、基板支持体上の基板に成膜を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５２０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなエピタキシャル成長装置では、現在ではより成長速度の高速化が求められている。この場合に、成長速度をより高速とするために反応ガス中に第１原料ガスを大量に含有させることは、例えば成膜コストの上昇やパーティクルの増加があるため好ましくない。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、成長速度が向上するエピタキシャル成長装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエピタキシャル成長装置は、基板を載置する基板載置部、光透過性を有する天井板、及び側壁部から画成される反応室と、前記反応室外部に設置され、前記反応室内に載置された基板を前記天井板を介して加熱する加熱手段と、前記反応室内に基板の水平方向に対して平行に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、を備え、該天井板の中心と前記基板載置部に載置された基板との距離が、１０ｍｍ未満となるように構成されたことを特徴とする。本発明では、天井板の中心と基板との距離が、１０ｍｍ未満であることにより、反応室に反応ガスを導入した場合の境界層の広がりを抑制することができ、これにより成長速度を向上することが可能である。
【０００７】
前記天井板は、上面視において貫通穴が形成された環状の支持部に固定され、該支持部の貫通穴は、該基板側に向かってその径が徐々に小さくなり、この基板側の端部に前記天井板が固定されていることが好ましい。支持部をこのような形状とすることで、熱応力が高い状態でも天井板の中心と基板との距離が１０ｍｍ未満であるように天井板を支持することが可能である。
【０００８】
前記側壁部には、前記反応室内に反応ガスを供給する供給路が形成され、前記供給路は、前記反応ガス導入手段から導入された反応ガスが衝突する壁部を有し、該壁部の少なくとも両端部には、反応ガスの流れ方向に沿った整流溝が設けられていることが好ましい。整流溝を設けることで、天井板の中心と基板との距離を１０ｍｍ未満とした場合に低下する反応ガスの直進性を向上させることが可能である。
【０００９】
前記整流溝は、前記供給路に対し前記壁部とは逆側の面で対向する整流板の長手方向に一列に列設された孔部に対し、それぞれ対向するように設けられていることが好ましい。このように設けられていることで、より整流性を高めることができる。
【００１０】
前記整流板は、列設された孔部が複数の領域毎に形成されており、該領域のうち、両端に位置する領域の孔部に対応して前記整流溝が設けられていることが好ましい。このように設けられていることで、より整流性を高めることができる。
【００１１】
前記整流溝は、溝の中心が円環状の側壁部の中心を向くように設けられていることが好ましい。このように設けられていることで、より整流性を高めることができる。
【００１２】
前記基板載置部の外周には、サセプタリングが設けられ、サセプタリングは、サセプタの外周に離間して設けられる第１リング部と、該第１リング部の内周側に設けられ、開放された凹部に設置される第２リング部とからなることが好ましい。このように二部材から構成されることで、熱の逃げ量を低下させることが可能である。
【００１３】
前記第２リング部は、前記サセプタと前記第１リング部との離間部に臨んで設けられていることが好ましい。反応ガスの回り込みを抑制できるからである。
【００１４】
前記第２リング部は、前記サセプタと前記第１リング部との離間部を覆って設けられていることが好ましい。反応ガスの回り込みをさらに抑制できるからである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のエピタキシャル成長装置によれば、成長速度が向上するという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エピタキシャル成長装置の全体を示す断面図
【図２】反応室を説明するためのエピタキシャル成長装置の部分解斜視図。
【図３】側壁部を説明するためのエピタキシャル成長装置の部分斜視図。
【図４】供給路について説明するためのエピタキシャル成長装置の一部断面図。
【図５】供給路について説明するためのエピタキシャル成長装置の模式図。
【図６】プリヒートリングを説明するためのエピタキシャル成長装置の一部断面図。
【図７】実施形態２に係るエピタキシャル成長装置の一部断面図。
【図８】実施例及び比較例の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係るエピタキシャル成長装置について図１、２を用いて説明する。
【００１８】
エピタキシャル成長装置１は、基板Ｗ上に例えばシリコンなどの膜をエピタキシャル成長させるための成膜装置である。
【００１９】
エピタキシャル成長装置１は、反応室２を有する。反応室２は、基板Ｗが載置されるサセプタ３と、側壁部４と、天井部５とから構成される。
【００２０】
サセプタ３は、上面視において円形状の板状部材であり、基板Ｗより若干大きくなるように構成されている。サセプタ３には、基板Ｗを載置するための基板用凹部３ａが設けられている。サセプタ３は、複数の腕部を有するサセプタ支持部６により支持されている。サセプタ支持部６は、サセプタ３を支持しながら、基板Ｗ上に成膜が行われる成膜位置Ｐ１から基板Ｗのエピタキシャル成長装置１への出し入れを行う基板搬送位置Ｐ２まで昇降する。そして、サセプタ支持部６は、この成膜位置Ｐ１で回転して基板Ｗが成膜位置で回転されることが可能であるように構成されている。また、このサセプタ支持部６は、各腕部の太さは通常のものよりも細く構成されている。これにより、後述する加熱手段６２からの熱がサセプタ支持部６により遮られることを抑制し、サセプタ支持部６によるサセプタ３の輻射熱の差を小さくすることができ、且つ、サセプタ３からの熱がサセプタ支持部６へ逃げる量を減少させることができるので、サセプタ３の温度分布を均一にすることが可能である。
【００２１】
サセプタ３は、成膜位置Ｐ１においてその周囲に環状のサセプタリング７が配されている。サセプタリング７は、詳しくは後述するが第１リング１１とこの第１リング１１上に載置された第２リング１２とからなる。サセプタリング７は、反応室２の側壁部４に設けられたフランジ部１３により支持されている。
【００２２】
天井部５は、天井板２１と、天井板２１を支持する支持部２２とからなる。天井板２１は、透過性を有するものであり、天井板２１の外側上方に設けられた加熱手段２３（例えばハロゲンランプ）からの熱を透過して反応室２内を加熱することができるように構成されている。即ち、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置１はコールドウォールタイプのエピタキシャル成長装置である。本実施形態では、天井板２１として石英を用いている。
【００２３】
天井板を支持する支持部２２は、環状である。支持部２２の貫通穴２４は、基板側に向かって徐々に径が小さくなっている。そして、貫通穴の基板側の端部に天井板が固定されている。固定方法としては、溶接が挙げられる。また、支持部２２を裏面側（下面側）からみると、内周部が突出して突出部２５となっている。この突出部２５も突出方向に向かって徐々に径が小さくなるように形成されている。このように、支持部は二つの斜面部から構成される。
【００２４】
側壁部４は、環状の上部側壁部３１と、環状の下部側壁部３２とからなる。下部側壁部の内周側には、前述したフランジ部１３が設けられている。このフランジ部１３よりも下方側に、基板搬送口３０が設けられている。
【００２５】
上部側壁部３１は、上述した支持部２２の突出部２５に対応してその上面に傾斜部を有している。この斜面を有することで、上部側壁部３１と支持部２２とが互いに嵌合する。
【００２６】
下部側壁部３２の上面は外周部の一部が切り欠かれ、この切り欠きが設けられていない領域は、上部側壁部が載置される載置面３３として構成されている。下部側壁部の切り欠きにより、下部側壁部には第１凹部３４が形成されている。即ち、第１凹部３４は、下部側壁部の上面の載置面３３が形成されていない部分に形成された凹部である。上部側壁部３１には、下部側壁部３２への載置時にこの第１凹部３４に対応する位置に、第１凹部３４の形状に対応し、かつ、この第１凹部３４との間に間隙３５が形成されるように、第１凸部３６が設けられている。そして、この第１凸部３６と第１凹部３４との間の間隙３５が反応ガス供給路４１（供給路）として機能する。反応ガス供給路４１については詳しくは後述する。
【００２７】
また、下部側壁部３２の第１凹部３４と対向する領域において、下部側壁部３２の上面はその外周部の一部が切り欠かれて第２凹部３７が形成されている。上部側壁部３１には、下部側壁部３２への載置時にこの第２凹部３７に対応する位置に、第２凹部３７の形状に対応し、かつ、この第２凹部３７との間に間隙３８が形成されるように、第２凸部３９が形成されている。この第２凹部３７と上部側壁部３１の第２凸部３９とでガス排出路４２とが形成されている。
【００２８】
このように反応ガス供給路４１とガス排出路４２とは反応室２において対向し、反応室２において反応ガスは基板Ｗの水平方向に対して平行に流れる。
【００２９】
また、下部側壁部３２の第２凹部３７を構成する壁面４３には、パージガスが排出されるパージ孔４４が形成されている。パージ孔４４は、フランジ部１３よりも下方に設けられている。そして、このパージ孔４４が第２凹部３７を構成する壁面４３に設けられていることから、パージ孔４４はガス排出路４２に臨んでいる。従って、ガス排出路４２には、反応ガスとパージガスの両方が排出される。
【００３０】
側壁部４の下面側には、環状の載置台４５が設けられ、側壁部４が載置台４５に載置されている。
【００３１】
天井部５、側壁部４、載置台４５の外周側には、環状の挟持部５１が設けられており、環状の挟持部５１は、これら天井部５、側壁部４及び載置台４５をクランプして支持している。挟持部５１には、それぞれ反応ガス供給路４１に連通する供給側連通路５２と、ガス排出路４２に連通する排出側連通路５３とが設けられている。
【００３２】
供給側連通路５２には、反応ガス導入部５４が設けられている。反応ガス導入部５４からは、本実施形態では、第１原料ガスと、第２原料ガスとが導入されている。なお、第２原料ガスはキャリアガスとしても機能する。反応ガスとしては３種類以上のガスを混合して用いることも可能である。反応ガス導入部５４には、ガス流路に対して垂直となるように整流板５５が設けられている。整流板５５には、複数の孔部５６が周方向に沿って一列に設けられており、この孔部５６を反応ガスが通過することで、第１原料ガスと第２原料ガスとが混合されると共に整流される。また、排出側連通路５３には、ガス排出部５７が設けられている。即ち、反応ガス供給路は、供給側連通路を介して反応ガス導入部が設けられている。また、ガス排出路は、排出側連通路を介してガス排出部が設けられている。ガス排出路については、流路が反応室の中心に対向するように設けられている。
【００３３】
また、載置台４５の内周側下部には、装置底部６１が設けられている。装置底部６１の外側には、別の加熱手段６２が設けられており、基板を下方からも加熱することが可能である。
【００３４】
装置底部６１の中央には、サセプタ支持部６の軸部６３が挿入されると共に、パージガスが導入されるパージガス導入部（図示せず）が設けられている。パージガスは、パージガス導入部に設けられた図示しないパージガス導入手段から装置底部６１、下部側壁部３２及び載置台４５とから構成された反応室下部６４に導入される。前述したパージ孔４４は反応室下部６４に連通する。
【００３５】
かかる本実施形態のエピタキシャル成長装置を用いた成膜方法について説明する。
【００３６】
サセプタ３を基板搬送位置Ｐ２まで移動させ、基板Ｗを基板搬送口３０から搬入し、サセプタ３を成膜位置Ｐ１まで移動させる。基板Ｗとしては、直径が例えば２００ｍｍのシリコン基板を用いる。その後、加熱手段２３、６２により加熱しながら、パージガス導入部からパージガス（例えば水素）を反応室下部６４に導入する。また、反応ガス（例えば第１原料ガスとしてトリクロロシラン、第２原料ガスとして水素）を反応ガス導入部５４から反応ガス供給路４１を介して反応室２内に導入する。反応ガスは、基板表面に境界層を形成し、この境界層において反応が生じる。これにより、基板Ｗ上にシリコン膜を成膜する。反応ガスは、反応室２に臨んだガス排出路４２から排出される。また、パージガスはパージ孔４４を介してガス排出路４２へ排出される。
【００３７】
かかる本実施形態のエピタキシャル成長装置によれば、支持部２２が天井板２１を支持することで、天井板２１の中央部の反応室側の天井面と基板Ｗとの距離Ｈを１０ｍｍ未満とすることができる。これにより、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置１は、この天井板２１とサセプタ３との間を流れる反応ガスにより形成される境界層が天井側に広がるのを抑制でき、結果として境界層が狭くなる。そうすると、この境界層内におけるガス速度が上昇するので、結果としてガス密度が向上し、基板表面における反応効率を高めることができる。これにより、エピタキシャル成長装置１では、成長速度を向上させることができる。
【００３８】
天井板２１と基板Ｗとの距離Ｈは、１０ｍｍ未満であり、好ましくは天井板２１と基板Ｗとの距離Ｈは、１０ｍｍ未満、かつ、基板の成膜された膜の表面から天井板２１との距離を１ｍｍ以上とすることである。この範囲とすることで、境界層を形成しつつも、反応ガスのガス流れをスムーズに行うことができ、好ましい。
【００３９】
即ち、本実施形態における反応室２では、基板Ｗと天井板２１との距離を従来よりも短く（従来は２０ｍｍ程度）することで、境界層を狭くして基板表面における反応効率を高め、結果として成長速度を向上させている。
【００４０】
本実施形態では、支持部２２を応力が集中しにくい形状としていることから、本実施形態では、基板Ｗと天井板２１との距離Ｈを短く、即ち１０ｍｍ未満とすることができる。具体的には、天井板２１を加熱手段２３からの赤外線は概ね通過するが、天井板２１自体はサセプタ３、又は基板Ｗからの輻射熱を吸収する。この吸収された熱は天井板２１から支持部２２との接合部を介して支持部２２へ入力される。特に、本実施形態では、基板Ｗと天井板２１との距離Ｈを短くしたことから、この輻射熱の吸収量が高く、支持部２２に入力される熱が従来よりも多いので、支持部２２が略直角の角部を有するとこの角部に応力が集中してしまい、割れなどが発生するおそれがある。
【００４１】
そこで、本実施形態では、天井板２１を従来よりも下方にするために支持部２２は傾斜させることで、なるべく応力が集中しやすい角部を設けずに天井板２１を基板側で支持することができるようにこのような形状としている。
【００４２】
また、本実施形態では、上述のように境界層を狭くするために天井板２１と基板Ｗとの距離Ｈを短くしているので、反応ガスが基板Ｗの外側に逃げてしまいやすく、基板において膜厚分布の均一化が難しい場合も考えられるので、これを防止することが好ましい。このため、本実施形態では、以下説明するように反応ガス供給路４１にはガス流れを均一化するようにガイド部が設けられている。
【００４３】
反応ガス供給路４１に設けられたガイド部について、図３〜図５を用いて詳細に説明する。下部側壁部３２の第１凹部３４と上部側壁部３１の第１凸部３６と形成された反応ガス供給路４１は、反応ガス導入部に連通し、反応ガス導入部からのガスの導入方向と一致する方向に延設された第１供給路７１を有する。反応ガス供給路４１は、さらに第１供給路７１に連通し、ガスの導入方向に対して垂直な方向に延設された第２供給路７２と、第２供給路７２に連通し、ガスの導入方向に一致する方向に延設された第３供給路７３とを備える。第３供給路７３は、反応室２に連通している。
【００４４】
第２供給路７２は、上述のようにガスの導入方向に対して垂直方向に延設されており、これにより反応ガス導入部から導入されたガスが第２供給路７２の反応ガス導入部に対向する壁面７４に接触する。これにより反応ガスが拡散され、反応ガスの混合性が高まる。即ち、第２供給路７２は反応ガスの混合室として機能する。この場合に、第２供給路で７２ガスが停滞しないように、本実施形態では、第２供給路７２の壁面には、上下方向に延びた溝部７５が形成されている。この溝部７５がガイド部として機能する。このように溝部７５が設けられていることで、第２供給路の壁面７４に接触することで拡散されたガスも第３供給路７３へ流入しやすく、さらにこの溝部に沿って整流されることで、反応ガスの直進性が向上して、反応室２に流入した場合の反応ガスの広がりを抑制できる。
【００４５】
溝部７５について、詳細に説明する。溝部７５は、第２供給路の壁面７４の全面に複数が連続して凹部として形成されている。図５（２）に示すように、凹部である溝部７５は、溝部の幅方向において湾曲している。本実施形態では、溝部７５は、上面視において円弧状である。溝部７５が幅方向において湾曲していることから、反応ガスが壁面７４に、即ち溝部７５の底部に接触した場合に、拡散しにくく（集中しやすく）、反応ガスが反応室へ流入した場合にも基板の外側へより広がりにくい。なお、この溝部７５の深さが深すぎると拡散を抑制することはできるが、反応ガス中の第１原料ガスと第２原料ガスとの混合をすることが難しくなる。従って、本実施形態では、溝部７５の深さは、３ｍｍである。
【００４６】
また、溝部７５は、それぞれが下部側壁部３２の面内方向の中央Ｃに向かうように設けられている。即ち、溝部７５は、下部側壁部３２の周方向に沿って設けられている。このように設けることで、各溝部７５によりガイドされた反応ガスが中心側に向かうように整流性が高まり、反応ガスが反応室内で分散されてしまうことが抑制される。
【００４７】
さらに、各溝部の幅方向の中心と反応ガス導入部に設けられた整流板５５の孔部５６の中心とが略一致する（対応する）位置に、各溝部７５は設けられている。即ち、本実施形態では壁面７４における溝部７５の数と孔部５６の数とは一致する。これにより、整流板５５より整流された反応ガスがそのまま各溝部７５に流入するのでさらに整流作用を高め、反応ガスの直進性を向上させることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では第２供給路７２の壁面７４の全面に溝部７５を設けたが、第２供給路７２の壁面７４のうち、少なくとも端部部分に設ければよい。端部部分とは、整流板の孔部が複数の領域に分けられて設けられているが、この領域のうち、最も端部の領域に対応する部分をいう。例えば、図５に示す場合では、整流板は３つの領域８１に分けられており、この領域のうち、最も端部の領域８２、８３の孔部に対応して溝部７５が設けられていればよい。上記のように反応ガスは基板の外側に逃げやすいので、特に反応ガス供給路の端部部分において反応ガスの直進性を高めるために溝部７５を設けることが好ましいのである。そして、この場合にガイド部として機能する溝部７５を凹部として形成することでこのような効果を簡易に得ることができる。例えば、整流部材を第２供給路に別途設けるとなると反応ガスの混合性や製造コスト等の問題が発生するため好ましくないので、本実施形態のように溝部７５を凹部として形成することが好ましいのである。そして、溝部７５により反応ガスを整流して所望の効果を得ることができるので、反応ガス導入部について個別に制御を行う必要もない。
【００４９】
さらにまた、本実施形態では、上述のように境界層を狭くするために天井板２１と基板Ｗとの距離を狭くしているので、反応室下部への反応ガスの周りこみが発生しやすいと共に基板の温度分布が均一化されにくいことが考えられ、その結果、厚膜形成時の膜厚分布や膜質の低下（例えば抵抗率の分布や結晶欠陥の発生など）も考えられる。本実施形態では、さらにこれを防止すべく、サセプタリング７が二部材で構成されている。この点について説明する。
【００５０】
サセプタリング７は、プリヒートリングとして機能するものである。サセプタリング７を構成する第１リング１１は、サセプタの外周に対して離間して設けられており、この第１リングの内周側には上面が低い段差部９１が形成されている。段差部９１には、第２リング１２が載置されており、この第２リング１２は、第１リング１１とサセプタ３との間に形成された離間部９２に臨んで、即ち離間部９２にせり出すように設けられている。第２リング１２は、その上面がサセプタ３の上面と等しくなるように設けている。このように第２リング１２の上面がサセプタ３の上面と等しくなるように設けていることで、反応ガス供給路４１等で混合されて整流された状態が維持された反応ガスを、速度をできるだけ低下させること無く、スムーズに基板Ｗに供給できる。なお、ここでいうサセプタ３の上面とは、サセプタ３の基板用凹部３ａ（図１参照）の形成されていない領域の上面をいう。本実施形態の第２リング１２は、熱伝導性に鑑みてシリコンカーバイドを材料としている。
【００５１】
そして、このように第２リング１２と第１リング１１とを別部材で構成していることで、より精度良くサセプタリング７を構成することができる。即ち、サセプタリング７とサセプタ３との距離を限界まで近づけることができ、これにより基板Ｗの裏面側、即ち反応室下部６４への反応ガスの回り込みを低減できると共に、基板の温度分布を均一化することができる。これにより、本実施形態では、形成された膜の膜厚分布や膜質分布が均一化される。
【００５２】
また、第１リング１１と第２リング１２の二部材にすることで、第１リング１１と第２リング１２との間の熱の移動を第１リング１１と第２リング１２を一部材で構成する場合よりも抑制することができる。
【００５３】
さらに、このように第２リング１２が離間部９２に臨むように構成されていることで、成膜時にサセプタリング７とサセプタ３との間から反応ガスが下方に漏れ出すことを低減できて、反応ガスの流れが乱れにくく、また、反応ガスが下方に漏れ出すことを低減できることから、パーティクルを低減できる。
【００５４】
この場合に、第２リング１２は第１リング１１に比べて薄く形成してある。これにより、サセプタ３からの輻射による熱損失を抑制することができる。また、第２リング１２が薄いことで、第２リング１２を所定の高温に維持する（プリヒート）ために必要な加熱量を少なくすることができる。本実施形態の他に、第１リング１１が、熱伝導率の小さい材質である場合には第１リング１１が断熱材として機能し、上記の効果をさらに高めることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では第２リング１２が離間部９２に臨むように構成したが、これに限定されない。第２リング１２は、第１リング１１の段差部９１に少なくとも載置されるように構成されていれば、精度良くサセプタリング７を構成することができるので、サセプタリング７とサセプタ３との距離を限界まで近づけることができ、これにより基板Ｗの裏面側への反応ガスの回り込みを低減できると共に、基板の温度分布を均一化することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、境界層を狭くするために天井板２１と基板Ｗとの距離を狭くしているので、天井板２１の天井面も反応ガスによりコーティングされやすい。天井面がコーティングされると、天井面が曇ってしまい、天井板２１を介して加熱手段２３から加熱するコールドウォールタイプのエピタキシャル装置では十分に成膜ができないおそれがある。これに対し、本実施形態では、上述のように反応ガス供給路４１の壁面に溝部７５を設け、かつ、サセプタリング７を二部材で構成することで、反応ガスが反応室において滞留しにくく、その結果コート材の付着を抑制できる。これにより、連続して十分な成膜を行うことが可能である。
【００５７】
（実施形態２）
本発明の別の実施形態について図７を用いて説明する。
【００５８】
本実施形態に係るエピタキシャル成長装置１Ａでは、第２リング１２Ａが離間部９２Ａを覆うように設けられている点が実施形態１とは異なる。本実施形態でも、第１リング１１Ａは側壁部３２Ａのフランジ部１３Ａに載置されている。第２リング１２Ａは、この第１リング１１Ａの段差部９１Ａに載置されており、かつ、その内周側はサセプタ３Ａの外周に臨んでいる。
【００５９】
本実施形態では、第２リング１２Ａが離間部９２Ａを覆うように設けられていることで、反応室２Ａに流入した反応ガスが反応室下部６４Ａへ入ることをより抑制することができる。第２リング１２Ａが、図７中図示しない加熱手段からサセプタ３Ａへの加熱を遮るのを抑制すべく、第２リング１２Ａとサセプタ３Ａとのオーバーラップ量は少ない方が好ましい。
【００６０】
このような本実施形態の第２リング１２Ａの厚みは約０．８ｍｍである。このような厚みとすることで、サセプタ３Ａから第２リング１２Ａへの輻射による熱損失を可能な限り抑制することができる。
【００６１】
（実施例）
以下、実施例により発明の詳細について説明する。
【実施例１】
【００６２】
エピタキシャル成長装置１Ａ（基板表面と天井板２１との距離Ｈは９．２７ｍｍ）により、以下の成長条件に基づいてエピタキシャル成長を行った。
第１原料ガス（トリクロロシラン）流量  8.5SLM
第２原料ガス（水素）流量  80.0SLM
パージガス（水素）流量  15.0SLM
成長時間  600.0秒
成長温度  1100.0℃
回転速度  20.0RPM
【実施例２】
【００６３】
実施例１とは、第１原料ガス量を13.5SLMに変更した点以外は同一条件でエピタキシャル成長を行った。
【実施例３】
【００６４】
実施例１とは、第１原料ガス量を17.0SLMに変更した点以外は同一条件でエピタキシャル成長を行った。
【００６５】
（比較例１）
従来のエピタキシャル成長装置（基板表面と天井板２１との距離Ｈは２０ｍｍ、溝部７５はなく、サセプタリングは１部材からなる）により、第２原料ガスの流量を34.0SLM、回転速度を35.0RPMとした点以外は、実施例１と同一の成長条件に基づいてエピタキシャル成長を行った。
【００６６】
（比較例２）
従来のエピタキシャル成長装置（基板表面と天井板２１との距離Ｈは２０ｍｍ、溝部７５はなく、サセプタリングは１部材からなる）により、第２原料ガスの流量を34.0SLM、回転速度を35.0RPMとした点以外は、実施例２と同一の成長条件に基づいてエピタキシャル成長を行った。
【００６７】
（比較例３）
従来のエピタキシャル成長装置（基板表面と天井板２１との距離Ｈは２０ｍｍ、溝部７５はなく、サセプタリングは１部材からなる）により、第２原料ガスの流量を34.0SLM、回転速度を35.0RPMとした点以外は、実施例３と同一の成長条件に基づいてエピタキシャル成長を行った。
【００６８】
各実施例及び比較例による膜の成長速度を検出した。検出された成長速度と第１原料ガスとの関係を図８に示す。
【００６９】
図８に示すように、エピタキシャル成長装置１Ａによれば、成長速度が５０％以上向上され、第１原料ガス量が多くなれば多くなるほど成長速度の改善率は向上した。従って、本実施形態のエピタキシャル成長装置を用いることで、成長速度が向上した。
【符号の説明】
【００７０】
１     エピタキシャル成長装置
２     反応室
３     サセプタ
４     側壁部
５     天井部
６     サセプタ支持部
７     サセプタリング
１１   第１リング
１２   第２リング
１３   フランジ部
２１   天井板
２２   支持部
２３   加熱手段
２４   貫通穴
２５   突出部
３０   基板搬出口
３１   上部側壁部
３２   下部側壁部
３３   載置面
３４   第１凹部
３５   間隙
３６   第１凸部
３７   第２凹部
３８   間隙
３９   第２凸部
４１   反応ガス供給路
４２   ガス排出路
４３   壁面
４４   パージ孔
４５   載置台
５１   挟持部
５２   供給側連通路
５３   排出側連通路
５４   反応ガス導入部
５５   整流板
５６   孔部
５７   ガス排出部
６１   装置底部
６２   加熱手段
６３   軸部
６４   反応室下部
７１   第１供給路
７２   第２供給路
７３   第３供給路
７４   壁面
７５   溝部
８１、８２、８３     領域
９１   段差部
９２   離間部
Ｗ     基板
【図１】
2014086688.tif 000003
【図２】
2014086688.tif 000004
【図３】
2014086688.tif 000005
【図４】
2014086688.tif 000006
【図６】
2014086688.tif 000007
【図７】
2014086688.tif 000008
【図８】
2014086688.tif 000009
【図５】
2014086688.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月9日(2013.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置する基板載置部、光透過性を有する天井板、及び上部側壁部および下部側壁部を有する側壁部から画成される反応室と、
前記反応室外部に設置され、前記反応室内に載置された基板を前記天井板を介して加熱する加熱手段と、
前記反応室内に基板の水平方向に対して平行に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、を備え、
前記天井板は、上面および下面に斜面部を有することにより内周部が突出した環状の支持部に固定され、
前記支持部は、前記下面の斜面部に沿って傾斜する上面を有する前記上部側壁部の上に配置され、
前記天井板を、前記支持部の前記基板側の端部に固定することにより、前記天井板の中心と前記基板載置部との距離が、１０ｍｍ未満となるように構成することを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【請求項２】
前記側壁部には、前記反応室内に反応ガスを供給する供給路が形成され、
前記供給路は、前記反応ガス導入手段から導入された反応ガスが衝突する壁部を有し、
該壁部の少なくとも両端部には、反応ガスの流れ方向に沿った整流溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項３】
前記整流溝は、前記供給路に対し前記壁部とは逆側の面で対向する整流板の長手方向に一列に列設された孔部に対し、それぞれ対向するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項４】
前記整流板は、列設された孔部が複数の領域毎に形成されており、該領域のうち、両端に位置する領域の孔部に対応して前記整流溝が設けられていることを特徴とする請求項３記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項５】
前記整流溝は、溝の中心が円環状の側壁部の中心を向くように設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項６】
前記基板載置部の外周には、サセプタリングが設けられ、
サセプタリングは、サセプタの外周に離間して設けられる第１リング部と、該第１リング部の内周側に設けられ、開放された凹部に設置される第２リング部とからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項７】
前記第２リング部は、前記サセプタと前記第１リング部との離間部に臨んで設けられていることを特徴とする請求項６記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項８】
前記第２リング部は、前記サセプタと前記第１リング部との離間部を覆って設けられていることを特徴とする請求項７記載のエピタキシャル成長装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明のエピタキシャル成長装置は、基板を載置する基板載置部、光透過性を有する天井板、及び上部側壁部および下部側壁部を有する側壁部から画成される反応室と、前記反応室外部に設置され、前記反応室内に載置された基板を前記天井板を介して加熱する加熱手段と、前記反応室内に基板の水平方向に対して平行に反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、を備え、前記天井板は、上面および下面に斜面部を有することにより内周部が突出した環状の支持部に固定され、前記支持部は、前記下面の斜面部に沿って傾斜する上面を有する前記上部側壁部の上に配置され、前記天井板を、前記支持部の前記基板側の端部に固定することにより、前記天井板の中心と前記基板載置部との距離が、１０ｍｍ未満となるように構成することを特徴とする。本発明では、天井板の中心と前記基板載置部との距離が、１０ｍｍ未満であることにより、反応室に反応ガスを導入した場合の境界層の広がりを抑制することができ、これにより成長速度を向上することが可能である。