(57)【要約】【課題】  エピタキシャル成長の繰り返し回数の増加に伴う結晶膜の面内組成分布の均一性低下を抑制する。【解決手段】  基板を収容する処理容器と、処理容器の一端側に開口され処理容器内に原料ガスを供給するガス供給口と、処理容器の他端側に開口され処理容器内の原料ガスを排気するガス排気口と、ガス供給口とガス排気口とを結ぶ処理容器内のガス流路上に、基板の被処理面がガス流路と平行になるように前記基板を保持する基板保持具と、処理容器内の基板を加熱する加熱機構と、を備え、処理容器の内壁のうち、加熱機構によって加熱され、且つ、前記基板保持具よりも上流側の領域の少なくとも一部に、基板の被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面が配置されるように構成されている。【選択図】図１
2014135342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器の一端側に開口され前記処理容器内に原料ガスを供給するガス供給口と、
前記処理容器の他端側に開口され前記処理容器内の前記原料ガスを排気するガス排気口と、
前記ガス供給口と前記ガス排気口とを結ぶ前記処理容器内のガス流路上に、前記基板の被処理面が前記ガス流路と平行になるように前記基板を保持する基板保持具と、
前記処理容器内の前記基板を加熱する加熱機構と、を備え、
前記処理容器の内壁のうち、前記加熱機構によって加熱され、且つ、前記基板保持具よりも上流側の領域の少なくとも一部に、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面が配置されるように構成されている
ことを特徴とする有機金属気相成長装置。
【請求項２】
前記エピタキシャル成長面は、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有する平面部材が、前記処理容器の内壁に形成された凹部内に嵌め込まれることで配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の有機金属気相成長装置。
【請求項３】
前記基板保持具は、前記基板の前記被処理面が鉛直下方に向くように前記基板を水平姿勢で保持し、
前記エピタキシャル成長面は、前記処理容器の下部内壁に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機金属気相成長装置。
【請求項４】
処理容器内の基板保持具により保持された基板を加熱機構により加熱し、前記処理容器の一端側から前記処理容器内に原料ガスを供給し、前記処理容器の他端側から前記処理容器内の前記原料ガスを排気することで、前記基板の被処理面に対して前記原料ガスを平行に流し、前記基板の被処理面上に薄膜を形成する工程を有し、
前記工程は、前記処理容器の内壁のうち、前記加熱機構によって加熱され、且つ、前記基板保持具よりも上流側の領域の少なくとも一部に、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置した状態で行う
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、有機金属気相成長装置及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】
発光ダイオードやレーザーダイオード等の化合物半導体デバイスを製造するには、結晶基板上に化合物半導体等の結晶膜をエピタキシャル成長させてなるエピタキシャルウェハが用いられることがある。エピタキシャルウェハを製造するには、例えば特許文献１等に開示されているように、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）が用いられることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１８９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＯＶＰＥ法を用い、結晶基板上に例えばIII-Ｖ族化合物半導体の結晶膜をエピタキシャル成長させるには、処理容器内に基板を収容し、加熱機構により処理容器内の基板を加熱しつつ、処理容器内にIII族原料ガス（有機金属原料ガス）とＶ族原料ガスとを供給する。すると、これらの原料ガスが基板上で熱分解反応し、基板上に結晶膜がエピタキシャル成長する。
【０００５】
しかしながら、同一の処理容器を用いてエピタキシャル成長を繰り返すと、その繰り返し回数の増加に伴って、結晶基板上に形成される結晶膜の面内組成分布の均一性が低下してしまうことがあった。その結果、ウェハ面内における屈折率分布等が低下し、例えばレーザーダイオードにおいては、光の閉じ込め度合が変化することで発光効率やビームの放射角（或いは偏向角）特性が悪化してしまうこと等があった。
【０００６】
そこで本発明は、エピタキシャル成長の繰り返し回数の増加に伴う結晶膜の面内組成分布の均一性低下を抑制することが可能な有機金属気相成長装置及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】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器の一端側に開口され前記処理容器内に原料ガスを供給するガス供給口と、
前記処理容器の他端側に開口され前記処理容器内の前記原料ガスを排気するガス排気口と、
前記ガス供給口と前記ガス排気口とを結ぶ前記処理容器内のガス流路上に、前記基板の被処理面が前記ガス流路と平行になるように前記基板を保持する基板保持具と、
前記処理容器内の前記基板を加熱する加熱機構と、を備え、
前記処理容器の内壁のうち、前記加熱機構によって加熱され、且つ、前記基板保持具よりも上流側の領域の少なくとも一部に、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面が配置されるように構成されている有機金属気相成長装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、
前記エピタキシャル成長面は、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有する平面部材が、前記処理容器の内壁に形成された凹部内に嵌め込まれることで配置される第１の態様に記載の有機金属気相成長装置が提供される。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、
前記基板保持具は、前記基板の前記被処理面が鉛直下方に向くように前記基板を水平姿勢で保持し、
前記エピタキシャル成長面は、前記処理容器の下部内壁に配置される第１又は第２の態様に記載の有機金属気相成長装置が提供される。
【００１０】
本発明の第４の態様によれば、
処理容器内の基板保持具により保持された基板を加熱機構により加熱し、前記処理容器の一端側から前記処理容器内に原料ガスを供給し、前記処理容器の他端側から前記処理容器内の前記原料ガスを排気することで、前記基板の被処理面に対して前記原料ガスを平行に流し、前記基板の被処理面上に薄膜を形成する工程を有し、
前記工程は、前記処理容器の内壁のうち、前記加熱機構によって加熱され、且つ、前記基板保持具よりも上流側の領域の少なくとも一部に、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置した状態で行うエピタキシャルウェハの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る有機金属気相成長装置及びエピタキシャルウェハの製造方法によれば、エピタキシャル成長の繰り返し回数の増加に伴う結晶膜の面内組成分布の均一性低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機金属気相成長装置の概略構成図であり、処理容器部分を縦断面図で示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る有機金属気相成長装置の概略構成図であり、処理容器部分を図１のＸ−Ｘ’線断面図で示す図である。
【図３】エピタキシャル成長面を構成するダミー基板の変形例を示す図である。
【図４】従来の有機金属気相成長装置が備える処理容器の水平断面図である。
【図５】実施例にかかる結晶膜中の面内組成分布を示すグラフ図である。
【図６】比較例にかかる結晶膜中の面内組成分布を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜発明者等が得た知見＞
発明者は、結晶膜のエピタキシャル成長を繰り返し行うことで、結晶膜の面内組成分布の均一性が低下する理由について、鋭意研究を行った。その結果、エピタキシャル成長を行うと、基板よりも上流側のガス流路を構成する処理容器の内壁の一部に非晶質（アモルファス）物質が堆積することがあり、この堆積量の増加が、上述の現象を引き起こす一つの要因になることを突き止めた。
【００１４】
図４は、従来の有機金属気相成長装置１００’が備える処理容器の水平断面図である。処理容器２０’内に供給された原料ガス（図中矢印Ｂで示す）は、加熱機構（図示せず）によって加熱された領域（図中Ａで示す領域）に到達することで熱分解を始める。この熱分解反応が、基板であるウェハ１上（ウェハ１の結晶面上）で生じた場合には、結晶膜がエピタキシャル成長することとなる。しかしながら、この熱分解反応が、石英などで構成される処理容器２０’の内壁上で生じた場合には、エピタキシャル成長が進行せずに、非晶質物質の形成が進行することとなる。すなわち、処理容器２０’の内壁上に、非晶質物質が堆積することとなる。
【００１５】
処理容器２０’の内壁上に堆積した非晶質物質から成る層（堆積層）は、最初の内（堆積量が少ない内）は滑らかな表面を保っているが、堆積量が増えるにつれて（エピタキシャル成長を繰り返すことで）表面の凹凸が大きくなり、その表面積は次第に増大する傾向がある。このように、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０’の内壁（例えば符号Ａで示す領域）に堆積した堆積層の表面積が増大すると、堆積層に接触することによる原料ガスの消費量が増えてしまう。そして、ウェハ１に対して供給される原料ガスが不足し、形成される結晶膜の面内組成分布の均一性が低下してしまうことがある。特に、III族元素としてインジウム（Ｉｎ）を含むトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスは、比較的熱分解が早いガスであることから、原料ガスとしてＴＭＩガスを用いてエピタキシャル成長を行った場合、ウェハ１に対して供給されるＴＭＩガスの量が不足し易くなり、結晶膜中のＩｎの面内組成分布の均一性が低下しやすくなることが分かっている。
【００１６】
そこで発明者は、処理容器の内壁への非晶質物質の堆積を抑制する方法について、鋭意研究を行った。その結果、基板よりも上流側のガス流路を構成する処理容器の内壁のうち、加熱機構によって加熱される領域の少なくとも一部に、基板の被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置することで、上述の課題を解決可能であるとの知見を得た。本発明は、発明者が得たこの知見を基になされたものである。
【００１７】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
（１）有機金属気相成長装置の構成
図１は、本実施形態に係る有機金属気相成長装置（以下、ＭＯＶＰＥ装置ともいう）１００の概略構成図であり、その処理容器２０部分を縦断面図で示している。また、図２は、ＭＯＶＰＥ装置１００の概略構成図であり、その処理容器２０部分を図１のＸ−Ｘ’線断面図で示している。
【００１９】
図１に示すように、ＭＯＶＰＥ装置１００は、気密容器（反応容器）として構成された処理容器２０を備えている。処理容器２０内には、基板としてのウェハ１が収容されるように構成されている。処理容器２０は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱非金属材料から構成されており、図１に示すように、例えば、上流側容器２０ａ、中央容器２０ｂ、下流側容器２０ｃの３つ容器に分割可能に構成されている。処理容器２０（上流側容器２０ａ）の一端側（図中左側であって）には、処理容器２０内に原料ガス等を供給するガス供給口２４が開口している。また、処理容器２０（下流側容器２０ｃ）の他端側（図中右側）には、処理容器２０内を排気するガス排気口２５が開口している。
【００２０】
ガス供給口２４には、ガス供給管１１の下流端が接続されている。ガス供給管１１には、上流側から順に、流量制御器１１ｂ、バルブ１１ｃが設けられている。ガス供給管１１の上流端には、原料ガスとして、例えば、有機液体原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）等を気化させた有機金属ガス（ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、ＴＭＩガス）を供給するガス供給源や、アルシン（ＡｓＨ３）ガス、ホスフィン（ＰＨ３）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス等のＶ族元素含有ガスを供給するガス供給源や、キャリアガス或いはパージガスとして、例えば、Ｎ２ガスや、ＡｒガスやＨｅガス等の希ガスや、Ｈ２ガスを供給するキャリアガス供給源（或いはパージガス供給源）が接続される。主に、ガス供給管１１、流量制御器１１ｂ、バルブ１１ｃ及びガス供給源により、処理容器２０内に所定のガスを供給するガス供給系が構成される。なお、各種ガスをガス供給管１１内で混合させることなく独立して処理容器２０内に供給するには、ガス供給管１１、流量制御器１１ｂ、バルブ１１ｃを、ガス種別ごとにそれぞれ設ける必要がある。
【００２１】
なお、図１には、一例として、有機液体原料を気化させた有機金属ガスを供給するガス供給源の構成を示している（便宜上、他のガス供給源は示していない）。常温常圧で液状である有機液体原料を気化させて有機金属ガスを生成するには、例えば、恒温槽として構成され、内部に有機液体原料（ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＴＭＩ等）が貯留される気化容器１２と、貯留された有機液体原料に対して気化用ガスとして例えば水素（Ｈ２）ガス等を供給する気化ガス供給管１０と、を備えた気化システムが必要になる。気化ガス供給管１０に設けられたバルブ１０ｃを開き、流量制御器１０ｂにより流量制御された気化ガスを気化容器１２内に供給し、気化容器１２内の有機液体原料を気化用ガスによりバブリングさせることで、有機液体原料を気化させてなる有機金属ガス（ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、ＴＭＩガス等）を生成することが可能となる。
【００２２】
ガス排気口２５には、排気管３０の上流端が接続されている。排気管３０には、上流側から順に、例えば圧力調整装置（ＡＰＣバルブ）等として構成されたバルブ３０ａ、真空ポンプ３０ｐ、排気ガス中の所定元素（ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）等）を吸着するトラップ装置３０ｔ、及び除害剤を用いて排気ガス中から有害物質を除去する除害装置３０ｅが設けられている。例えば、排気管３０、バルブ３０ａ、真空ポンプ３０ｐ、トラップ装置３０ｔ及び除害装置３０ｅにより、処理容器２０内を排気するガス排気系が構成される。
【００２３】
上述のガス供給系からガス供給口２４を介して処理容器２０内にガスを供給し、上述のガス排気系からガス排気口２５を介して処理容器２０内を排気することにより、処理容器２０内には、ガス供給口２４からガス排気口２５へと向かうガス流（図中水平に流れるガス流）が形成されることとなる。
【００２４】
処理容器２０の中央部分（中央容器２０ｂ）の上部（天井部）には、基板保持具としてのサセプタ２２が設けられている。サセプタ２２は、上端側にフランジ部２２ａを備えた円盤形状に形成されている。サセプタ２２は、その胴部が処理容器２０（中央容器２０ｂ）の上面に開設された円形の開口内に上から挿入され、フランジ部２２ａが処理容器２０の上部に近接することで、処理容器２０内の気密を保持することができるように構成されている。サセプタ２２は、図２に破線矢印で示すように、回転自在に構成されている。なお、サセプタ２２は、例えば石英や高純度カーボン等の耐熱非金属材料から構成されている。
【００２５】
サセプタ２２は、その円周方向に沿って複数個（ここでは一例として９個）の均熱板２２ｂを備えている。これら均熱板２２ｂにより、サセプタ２２の下面側には、複数枚のウェハ１がその被処理面を下方に向けた状態で水平姿勢で同一円周上に保持されるように構成されている。処理容器２０の天井部に開設された開口内にサセプタ２２が挿入されることで、ガス供給口２４とガス排気口２５とを結ぶ上述のガス流路上に、各ウェハ１の被処理面が、この流路と略平行になるように配置される。
【００２６】
サセプタ２２の上方（中央容器２０ｂの上方）には、処理容器２０内に収容されたウェハ１を所定の温度（成膜温度）に加熱する加熱機構として、通電式或いはランプ式のヒータ２３が設けられている。ヒータ２３は、処理容器２０内のウェハ１だけでなく、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁の少なくとも一部の領域（図２において符号Ａで示す領域を含む）を加熱するように構成されている。ウェハ１の上流側の一部を加熱することで、処理容器２０内に供給された原料ガス等が予備加熱され、ウェハ１の被処理面上での熱分解反応等が効率的に進行することとなる。なお、ヒータ２３は、処理容器２０内の温度分布を所望の温度分布とすることができるよう、例えば分割式（ゾーン式）に構成されることが好ましい。
【００２７】
なお、本実施形態に係るＭＯＶＰＥ装置１００は、上述した発明者の知見に基づき、処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱され、且つ、サセプタ２２よりも上流側の領域の少なくとも一部（ここでは、中央容器２０ｂの下部内壁であって、図２の符号Ａで示す領域）に、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面が配置されるように構成されている。
【００２８】
なお、ここでいう「同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面」とは、処理容器２０内に供給された原料ガスに接触した際に、原料ガスに含まれる成分が非晶質状に成長し難く、エピタキシャル成長（結晶成長）し易いような面をいう。例えば、ウェハ１の被処理面を構成する結晶と同じ、或いは近い格子定数を有する結晶からなり、ウェハ１の被処理面と同じ結晶方位（面方位）を有する面等が、ここでいう「同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面」に該当する。「同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面」は、原料ガスが繰り返し供給され、その面上での原料ガスの熱分解反応が繰り返された場合であっても、その表面が平滑に保たれ、表面積が増加し難い特性を有する面であるともいえる。なお、エピタキシャル成長面を構成する元素は、ウェハ１の被処理面を構成する元素と同じである場合に限らず、異なる元素で構成されていたり、或いは、異なる元素を含んでいたりしてもよい。
【００２９】
なお、本実施形態では、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱される領域の少なくとも一部（図２の符号Ａで示す領域）に、所定形状及び所定深さの凹部（溝部）が形成されている。「同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面」は、処理容器２０の下部内壁に形成されたこの凹部内に、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有する平面部材を嵌め込むことによって配置させるように構成されている。以下、係る目的で凹部内に嵌め込まれる平面部材をダミー基板１ｄとも呼ぶこととする。すなわち、本実施形態に係る「エピタキシャル成長面」は、既存の処理容器２０の内壁に対して簡単な加工を施す（凹部を形成する）だけで、容易に配置可能なように構成されている。
【００３０】
凹部内に嵌め込まれるダミー基板１ｄとしては、例えば、処理対象のウェハ１と同一の規格のウェハ（同一の結晶面を有する同一寸法の製品用ウェハ）を用いることが可能である。但し、このとき用いるダミー基板１ｄの品質は、処理対象のウェハ１の品質よりも劣っていても構わない。例えば、ダミー基板１ｄとして、処理対象のウェハ１（製品用のウェハ）としては用いることのできない欠陥（欠陥密度）の多いウェハを用いても構わない。
【００３１】
また、ダミー基板１ｄは、処理対象のウェハ１と同一の規格のウェハに限定されない。例えば、処理対象のウェハ１よりも径の小さな（例えば１〜２インチ）円形の基板や、図３に示すような多角形状（この例では長方形）の基板をダミー基板１ｄとして用いるようにしてもよい。このような基板をダミー基板１ｄをして用いた場合、処理容器２０の内壁にダミー基板１ｄを隙間なく（高密度に）敷き詰めることができるようになり、エピタキシャル成長面の面積（面密度）を増加させることが可能となる。そして、エピタキシャル成長面を配置することによる後述する効果を、さらに高めることが可能となる。なお、ダミー基板１ｄの形状は、例示した形状（円形、多角形）に限らず、処理容器２０の内壁に敷き詰めることが可能な形状であればどのような形状であっても構わない。
【００３２】
処理容器２０内でのエピタキシャル成長を繰り返すことで、後述するように、ダミー基板１ｄ上には堆積物（主としてエピタキシャル成長による結晶膜）が堆積することとなる。ダミー基板１ｄの厚さは、この堆積膜による応力によってダミー基板１ｄが変形する（たわむ）ことがないように、適宜選択することが好ましい。例えば、ダミー基板１ｄの厚さは、その外径にもよるが、外径が４〜６インチ程度であれば１ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３３】
また、処理容器２０の内壁に形成する凹部の深さは、ダミー基板１ｄによって構成されるエピタキシャル成長面と、処理容器２０の内壁面（露出面）とを、高低差なく同一面上に配置することができるような深さとするのが好ましい。凹部をこのような深さに形成することで、ガス流路の壁面を平滑に保つことができ、処理容器２０内に供給した原料ガスの乱流の発生等を防ぐことができる。また、処理容器２０内壁での原料ガスの消費を抑制することも可能となる。
【００３４】
なお、「エピタキシャル成長面」は、本実施形態で例示したような処理容器２０の下部内壁に配置することに限らず、処理容器２０の上部内壁（ウェハ１側の内壁）や、処理容器２０の側部内壁に配置してもよい。すなわち、これらの内壁のうちいずれか一面、又はいずれか複数面、或いは全ての面に対し、「エピタキシャル成長面」を配置するようにしてもよい。
【００３５】
（２）エピタキシャルウェハの製造方法
次に、上述のＭＯＶＰＥ装置１００を用い、基板としてのウェハ１上に、化合物半導体からなる結晶膜をエピタキシャル成長させ、エピタキシャルウェハを製造する方法例について説明する。
【００３６】
（ウェハ搬入）
まず、サセプタ２２を上昇させた状態で、均熱板２２ｂのそれぞれにより、処理対象のウェハ１をその被処理面が鉛直下方を向くように保持させる。その後、サセプタ２２を下降させ、処理容器２０内を気密に封止する。
【００３７】
（温度及び圧力調整）
次に、上述したガス排気系の各部の動作を制御し、処理容器２０内の圧力が所定の処理圧力（成膜圧力）となるように排気する。このとき、上述したガス供給系の各部の動作を制御し、処理容器２０内にパージガスとしてのＮ２ガス等を供給するようにしてもよい。続いて、ヒータ２３の動作を制御し、処理容器２０内の温度が所定の処理温度（成膜温度）となるように加熱する。そして、サセプタ２２の回転を開始する。なお、処理容器２０内の排気や加熱、及びサセプタ２２の回転は、少なくともウェハ１上への結晶膜の成長が完了するまでは継続する。
【００３８】
（結晶成長）
次に、ガス供給系の各部の動作を制御し、処理容器２０内への原料ガス（例えばＴＭＧガス、ＴＭＡガス、ＴＭＩガス、ＰＨ３ガス等）の供給を開始する。このとき、処理容器２０内にキャリアガスとしてのＮ２ガス等を供給するようにしてもよい。
【００３９】
処理容器２０内に供給された原料ガスは、ガス供給口２４からガス排気口２５に向かって流れ、ヒータ２３によって加熱された領域に到達（接触）する。このとき、加熱されたウェハ１の被処理面上で原料ガスが熱分解反応を起こすことにより、ウェハ１の被処理面上に、原料ガスに含まれる元素成分（例えばＧａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｐ等）を含む結晶膜（ＧａＩｎＡｌＰ膜等）がエピタキシャル成長することとなる。
【００４０】
このように、原料ガスの熱分解反応がウェハ１上（すなわち結晶面上）で生じた場合には、ウェハ１上に結晶膜がエピタキシャル成長することとなる。しかしながら、この熱分解反応が、石英などで構成される処理容器２０の内壁上で生じた場合には、エピタキシャル成長が進行せず、非晶質物質の形成が進行することとなる。すなわち、処理容器２０の内壁上に、非晶質物質が堆積してしまうこととなる。上述したように、この非晶質物質の堆積量が増えると、処理容器２０の内壁による原料ガスの消費量が増えてしまう。そして、ウェハ１に対する原料ガスの供給量が減少し、ウェハ１上に形成される結晶膜の面内組成分布の均一性が低下してしまう。
【００４１】
これに対し、本実施形態では、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱される領域の少なくとも一部（符号Ａで示す領域）に、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置するようにしている。上述したように、この「エピタキシャル成長面」とは、処理容器２０内に供給された原料ガスに接触した際に、原料ガスに含まれる成分が非晶質状に成長し難く、エピタキシャル成長し易いような面である。これにより、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱される領域への非晶質物質の堆積を抑制することが可能となる。その結果、エピタキシャル成長を繰り返し行った場合であっても、少なくとも「エピタキシャル成長面」が形成された領域（符号Ａで示す領域）の表面状態を、凹凸の少ない平滑な状態（原料ガスの消費が少ない状態）に保つことができるようになる。その結果、ウェハ１に対する原料ガスの供給不足を回避できるようになり、ウェハ１上に形成される結晶膜の面内組成分布の均一性を向上させることが可能となる。
【００４２】
（パージ及び大気圧復帰）
所定膜厚の結晶膜をウェハ１上にエピタキシャル成長させたら、処理容器２０内の排気を継続したまま、処理容器２０内への原料ガスの供給を停止する。また、ヒータ２３による加熱を停止する。このとき、処理容器２０内にパージガスとしてＮ２ガス等を供給するようにしてもよい。処理容器２０内の残留ガスの排気が完了したら、ガス排気系の各部の動作を制御して処理容器２０内の圧力を常圧に復帰させる。その後、サセプタ２２の回転を停止する。
【００４３】
（ウェハ搬出）
処理容器２０内の温度、圧力が常温、常圧となったら、サセプタ２２を上昇させ、処理済のウェハ１を処理容器２０内から搬出してサセプタ２２から回収する。以上により、被処理面上に所定膜厚の結晶膜がエピタキシャル成長されてなるエピタキシャルウェハの製造が完了する。
【００４４】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００４５】
本実施形態によれば、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱される領域の少なくとも一部（符号Ａで示す領域）に、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置するようにしている。これにより、エピタキシャル成長を繰り返し行った場合であっても、少なくとも「エピタキシャル成長面」が形成された領域（符号Ａで示す領域）への非晶質物質の堆積を抑制することができ、この領域の表面状態を、凹凸の少ない平滑な状態（原料ガスの消費が少ない状態）に保つことが可能となる。その結果、ウェハ１に対する原料ガスの供給不足を回避できるようになり、ウェハ１上に形成される結晶膜の面内組成分布の均一性を向上させることが可能となる。
【００４６】
本実施形態によれば、エピタキシャル成長面は、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有する平面部材（ダミー基板１ｄ）が、処理容器２０の内壁に形成された凹部内に嵌め込まれることで配置されるように構成されている。すなわち、既存の処理容器２０の内壁に対して簡単な加工を施す（凹部を形成する）だけで、上述の効果を容易に得られるようになる。また、ダミー基板１ｄ上への堆積物（主としてエピタキシャル成長による結晶膜）が増加した場合には、ダミー基板１ｄを交換するだけでよい（処理容器２０内をエッチング等しなくてよい）ため、メンテナンス（クリーニング）工数を削減することも可能となる。
【００４７】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【実施例】
【００４８】
本発明の実施例として、上述の実施形態に係るＭＯＶＰＥ装置（処理容器の内壁に「エピタキシャル成長面」が配置された装置）を用い、インジウム（Ｉｎ）を含む化合物半導体の結晶膜を４インチ径のウェハ上にエピタキシャル成長させる処理を繰り返し行なった。そして、形成した結晶膜中に含まれるＩｎの面内組成分布を、Ｘ線回折法を用いて測定した。
【００４９】
また、比較例として、図４に例示したＭＯＶＰＥ装置（「エピタキシャル成長面」が処理容器内に配置されていない装置）を用い、Ｉｎを含む化合物半導体の結晶膜を４インチ径のウェハ上にエピタキシャル成長させる処理を繰り返し行なった。このときの成膜手順や成膜条件は、「エピタキシャル成長面」を処理容器内に配置しない点を除き、実施例と同様に設定した。そして、形成した結晶膜中に含まれるＩｎの面内組成分布を、Ｘ線回折法を用いて測定した。
【００５０】
図５は、実施例にかかる結晶膜中のＩｎの面内組成分布を示すグラフ図であり、図６は、比較例にかかる結晶膜中のＩｎの面内組成分布を示すグラフ図である。図５、図６の横軸は、それぞれウェハ中心からの距離［ｍｍ］を示しており、横軸＝０［ｍｍ］とは、ウェハ中心を意味している。縦軸は、Ｉｎ含有結晶から測定されたＸ線回折光の回折角度Δθ［arcsec］を示しており、この値の変化は、結晶膜中に含まれるＩｎの含有量の変化を実質的に示すものと考えることができる。なお、図中の○印は、１回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜に関する測定結果を示しており、図中の□印は、１０回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜に関する測定結果を示している。
【００５１】
図５に示すように、実施例では、１回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜中に含まれるＩｎ含有量のばらつき（Δθの最大値−Δθの最小値）は４２［arcsec］であり、１０回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜中に含まれるＩｎ含有量のばらつき（Δθの最大値−Δθの最小値）は５８［arcsec］であった。また、図６に示すように、比較例においては、１回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜中に含まれるＩｎ含有量のばらつき（Δθの最大値−Δθの最小値）は４１［arcsec］であり、１０回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜中に含まれるＩｎ含有量のばらつき（Δθの最大値−Δθの最小値）は７１［arcsec］であった。つまり、エピタキシャル成長を１０回繰り返すことによる面内組成分布の低下は、比較例が３０（＝７１−４１）[arcsec]であるのに対し、実施例では１６（＝５８−４２）[arcsec]にとどまっており、処理容器の内壁に所定の「エピタキシャル成長面」を設けることにより、エピタキシャル成長を繰り返した場合であっても、結晶膜の面内組成分布の均一性低下を抑制できることが確認できた。
【符号の説明】
【００５２】
１      ウェハ（基板）
１ｄ    ダミー基板（平面部材）
２０    処理容器
２２    サセプタ（基板保持具）
２３    ヒータ（加熱機構）
２４    ガス供給口
２５    ガス排気口
１００  ＭＯＶＰＥ装置（有機金属気相成長装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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