(57)【要約】【課題】原料ガスの流れを安定させることが可能となる気相成長装置を提供する。【解決手段】気相成長装置１は、反応炉２と、導入通路８と、段部８ｃと、管状の流路１６ａと、バッフル１４と、を備える。導入通路８は、反応炉２内に通じる入口８ａと、反応炉２内に至る出口８ｂと、を有して反応炉２内に原料ガスを導入する。段部８ｃは、導入通路８内に位置して入口８ａに対向する第１面８ｃ１と第１面８ｃ１の上端から出口８ｂに延びる第２面８ｃ２を有する。流路１６ａは、入口８ａに対向する第１開口Ｏ１と、第１開口Ｏ１から入口８ａの外側に向けて延びた先に位置する第２開口Ｏ２と、を有して入口８ａに原料ガスを導く。バッフル１４は、第２開口Ｏ２に対応した形状、かつ、第２開口Ｏ２に連なって通じる貫通孔Ｈを有して原料ガスを貫通孔Ｈから流路１６ａに導く。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスにより基板にエピタキシャル層を気相成長させる反応炉と、
前記反応炉内に通じる入口と、前記入口の上方かつ前記入口より前記反応炉側に位置して前記反応炉内に至る出口と、を有して前記入口と前記出口を接続して前記反応炉内に前記原料ガスを導入する通路と、
前記通路内に位置して前記入口に対向する第１面と前記第１面の上端から前記出口に延びる第２面を有する段部と、
前記入口に対向する第１開口と、前記第１開口から前記入口の外側に向けて延びた先に位置する第２開口と、を有して前記入口に前記原料ガスを導く管状の流路と、
前記第２開口に対応した形状、かつ、前記第２開口に連なって通じる貫通孔を有して前記原料ガスを前記貫通孔から前記流路に導くバッフルと、
を備えることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記流路は、前記第１開口と前記第２開口の間に位置する湾曲した湾曲管路と、前記湾曲管路に連なって通じるとともに前記第１開口側の前記流路の端に位置する端管路と、を有する請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記第１面は、前記反応炉側から鉛直方向に延びる軸線を中心とする円弧状の曲面であり、
前記端管路は、前記軸線に対して直交する方向に沿って位置する請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記流路により前記原料ガスの少なくとも一部が前記第１面に対して垂直に導かれる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記基板は、シリコン単結晶基板であり、
前記エピタキシャル層は、シリコンエピタキシャル層であり、
前記流路は石英製である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記流路は、正方形、長方形、又は、正方形若しくは長方形の角を丸めた形状の横断面を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項７】
原料ガスにより基板にエピタキシャル層を気相成長させる反応炉内に通じる入口と、前記入口の上方かつ前記入口より前記反応炉側に位置して前記反応炉内に至る出口と、を接続する通路内において前記入口に対向する第１面と前記第１面の上端から前記出口に延びる第２面を有する段部に向けて前記原料ガスの噴流を抑制して前記原料ガスを導入する工程と、
前記導入する工程により導入した前記原料ガスにより前記エピタキシャル層を前記基板に成長する工程と、
を備え、
前記導入する工程は、
前記入口に対向する第１開口と、前記第１開口から前記入口の外側に向けて延びた先に位置する第２開口と、を有して前記入口に前記原料ガスを導く管状の流路と、
前記第２開口に対応した形状、かつ、前記第２開口に連なって通じる貫通孔を有して前記原料ガスを前記貫通孔から前記流路に導くバッフルと、
を使用して前記段部に前記原料ガスを導入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。
【請求項８】
前記流路は、互いに融合させる融合面を有する第１部材と第２部材の少なくとも一方の前記融合面に溝を形成した後に、前記第１部材と前記第２部材の前記融合面を融合させて前記溝が管状に形成されたものを前記流路として使用する請求項７に記載の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、気相成長装置及び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】
シリコン単結晶基板の主表面に気相成長法によりシリコン単結晶薄膜であるエピタキシャル層を成長させたシリコンエピタキシャルウェーハは、バイポーラＩＣ及びＭＯＳ−ＩＣ等の電子デバイスに広く使用されている。このような電子デバイスの微細化に伴い、素子を作りこむエピタキシャルウェーハの主表面の平坦度に対する要求がますます厳しくなっている。
【０００３】
エピタキシャルウェーハを製造する装置としては、複数枚のウェーハをバッチ式で処理する気相成長装置と、１枚１枚のウェーハを枚葉式で処理する気相成長装置がある。一般的に枚葉式の気相成長装置を使用して製造されたエピタキシャルウェーハの方がバッチ式の気相成長装置を使用して製造されたエピタキシャルウェーハよりエピタキシャルウェーハの主表面の平坦度が優れていると考えられている。よって、直径２００ｍｍ以上のエピタキシャルウェーハを製造する装置としては、枚葉式の気相成長装置が主流になっている。
【０００４】
このような枚葉式の気相成長装置の構成例が、例えば、特許文献１〜５に開示されている。このような気相成長装置の一例として、図７Ａ及び図７Ｂに気相成長装置１０１が示される。気相成長装置１０１は、基板にエピタキシャル層を成長させる反応炉１０２と、基板に成長させるエピタキシャル層の原料となる原料ガスを反応炉１０２内に供給するガス供給管１０３と、反応炉１０２内のガスを排出するガス排出管１０４を備える。気相成長装置１０１は、ガス供給管１０３を通じて反応炉１０２内に原料ガスを供給し、供給された原料ガスが基板Ｗの表面に沿うように流れた後、ガス排出管１０４から排出される。このような気相成長装置により基板上に成長させるエピタキシャル層の膜厚を均一化させる場合には、反応炉内を流れる原料ガスの流量分布が重要な因子となる。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献６には、反応炉内を流れる原料ガスの流量のムラを低減させる装置が提案されている。具体的には、反応炉内に向かう原料ガスの流れを調整するバッフル板と、原料ガスが流れる方向に沿って延びる仕切板を原料ガスの流れの幅方向に沿って複数設けた気相成長装置が特許文献６に開示されている。このような装置の反応炉は、反応炉内に通じてガス供給管から流れる原料ガスが流入する入口と、入口の上方かつ入口より反応炉側に位置して反応炉内に至る出口と、入口と出口を接続する通路と、通路内に位置する段部と、を備える。そして、反応炉内には、ガス供給管から原料ガスが導かれ、原料ガスが反応炉内に至る通路の段部を乗り越えるようにして反応炉内の基板の表面に原料ガスが供給される。反応炉に導かれる原料ガスは、原料ガスが通過する複数の貫通孔を有するバッフル板により複数の噴流にされ、その各噴流が反応炉内に通じる通路の段部に衝突して分散することにより、基板に供給される原料ガスの流量のムラを解消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１１０４１４号公報
【特許文献２】特開２００９−２７７７３０号公報
【特許文献３】特開２００５−１８３５１０号公報
【特許文献４】特開２００４−２００６０３号公報
【特許文献５】特開２００３−１６８６５０号公報
【特許文献６】特開２００３−２０３８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、段部に衝突して分散した一部の噴流は、噴流と噴流の間を逆流して循環する流れを形成する。この循環する流れを形成する噴流の一例が図８に示される。図８では、図示下端から複数本の噴流Ｊが段部１０８ｃに向かって流れ、段部１０８ｃで衝突して分散した噴流Ｊの一部が、噴流Ｊと噴流Ｊの間を逆流して循環する。ここで、原料ガスの噴流が衝突する段部（通路）を構成する部材は、耐熱性が必要であるとともに、シリコンに対して不純物にならない等の制約がある。そのため、段部を有する通路を構成する部材の素材は、石英製にほぼ限定されている。そして、段部を有する通路には原料ガスが繰り返し導入されることにより、段部には原料ガスに起因する堆積物が堆積され、堆積物を除去するために段部はフッ酸で定期的に洗浄される。その結果、フッ酸洗浄後の段部の表面には多少の凹凸が生じ、この凹凸に原料ガスの噴流が衝突すると、図８に示す噴流Ｊが循環する流れが乱され、原料ガスの噴流全体の流れに影響が生じる。すると、基板の表面に向けて流れる原料ガスの流量分布に影響が生じる結果、基板上に成長させるエピタキシャル層の膜厚分布にも影響が及ぼされる。
【０００８】
これらの影響は、反応炉内に通じる通路の段部における表面の凹凸形状を原因とする。そのため、メンテナンスにより通路を構成する部材を取り外して洗浄等した後に元通りに設置したつもりであっても次のような問題が生じる。つまり、段部を有する通路を構成する部材の配置の僅かな違い及び段部の表面形状の僅かな変化などによりメンテナンス前に達成できたエピタキシャル層の膜厚分布を再現することができない等の問題が生じる。よって、以上のような影響及び問題を引き起こす原因となる段部の表面における凹凸形状、段部の配置等に原料ガスの流れが影響を受けないように原料ガスの流れを安定させる必要がある。
【０００９】
本発明の課題は、原料ガスの流れを安定させることが可能となる気相成長装置及びエピタキシャルウェー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及び発明の効果】
【００１０】
本発明の気相成長装置は、
原料ガスにより基板にエピタキシャル層を気相成長させる反応炉と、
反応炉内に通じる入口と、入口の上方かつ入口より反応炉側に位置して反応炉内に至る出口と、を有して入口と出口を接続して反応炉内に原料ガスを導入する通路と、
通路内に位置して入口に対向する第１面と第１面の上端から出口に延びる第２面を有する段部と、
入口に対向する第１開口と、第１開口から入口の外側に向けて延びた先に位置する第２開口と、を有して入口に原料ガスを導く管状の流路と、
第２開口に対応した形状、かつ、第２開口に連なって通じる貫通孔を有して原料ガスを貫通孔から流路に導くバッフルと、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の気相成長装置は、バッフルの貫通孔に対応した形状の第２開口を有する管状の流路を備える。よって、バッフルの貫通孔を通過して管状の流路に至った原料ガスは、管状の流路いっぱいに広がって管状の流路を流れた後、通路に流入して段部に衝突する。ここで、段部に衝突した原料ガスの一部は逆流しようとするが、後から次々に流路いっぱいに広がった原料ガスが流れ、逆流しようとする原料ガスの流れは後からの流れに飲み込まれ、打ち消される。そのため、メンテナンスで段部の表面の多少の凹凸が形成されたり、メンテナンス前後で段部の配置が僅かにずれたりして段部の衝突で逆流しようとする原料ガスの流れに影響が生じるとしても、その流れは打ち消される。その結果、段部の配置、段部の表面の形状は、原料ガス全体の流れに大きな影響を与えない。したがって、メンテナンス前後で原料ガスの流れを安定させることができ、メンテナンス前後で同じような原料ガスを基板に向けて導くことが可能となる。
【００１２】
本発明の実施態様では、流路は、第１開口と第２開口の間に位置する湾曲した湾曲管路と、湾曲管路に連なって通じるとともに第１開口側の流路の端に位置する端管路と、を有する。
【００１３】
これによれば、湾曲管路により原料ガスを導く方向を誘導できる。
【００１４】
本発明の実施態様では、第１面は、反応炉側から鉛直方向に延びる軸線を中心とする円弧状の曲面であり、端管路は、軸線に対して直交する方向に沿って位置する。
【００１５】
具体的には、流路により原料ガスの少なくとも一部が第１面に対して垂直に導かれる。
【００１６】
これによれば、メンテナンス前に作製したエピタキシャル層の膜厚分布をメンテナンス後に作製するエピタキシャルウェーハで再現しようとする際に再現性を高めることができる。また、原料ガスの流量を増減させても、原料ガスの流量分布が大きく変化しないようにすることができる。
【００１７】
本発明の実施態様では、基板は、シリコン単結晶基板であり、エピタキシャル層は、シリコンエピタキシャル層であり、流路は石英製である。
【００１８】
これによれば、流路がシリコンエピタキシャルウェーハの汚染源になるのを抑制することができる。
【００１９】
本発明の実施態様では、流路は、正方形、長方形、又は、正方形若しくは長方形の角を丸めた形状の横断面を有する。
【００２０】
また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、
原料ガスにより基板にエピタキシャル層を気相成長させる反応炉内に通じる入口と、入口の上方かつ入口より反応炉側に位置して反応炉内に至る出口と、を接続する通路内において入口に対向する第１面と第１面の上端から出口に延びる第２面を有する段部に向けて原料ガスを導入する工程と、
導入する工程により導入した原料ガスによりエピタキシャル層を基板に成長する工程と、
を備え、
導入する工程は、
入口に対向する第１開口と、第１開口から入口の外側に向けて延びた先に位置する第２開口と、を有して入口に原料ガスを導く管状の流路と、
第２開口に対応した形状、かつ、第２開口に連なって通じる貫通孔を有して原料ガスを貫通孔から流路に導くバッフルと、
を使用して段部に原料ガスを導入することを特徴とする。
【００２１】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法では、バッフルの貫通孔に対応した形状の第２開口を有する管状の流路を使用して原料ガスを反応炉の段部に導入する。そのため、上記の気相気相成長装置と同様に原料ガスの流れを安定させることが可能となる。よって、エピタキシャル層の膜厚分布の再現性が高いエピタキシャルウェーハを製造することができる可能性がある。
【００２２】
本発明の実施態様では、流路は、互いに融合させる融合面を有する第１部材と第２部材の少なくとも一方の融合面に溝を形成した後に、第１部材と第２部材の融合面を融合させて溝が管状に形成されたものを流路として使用する。
【００２３】
これによれば、原料ガスを導く流路を作製するのが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の一例の気相成長装置を示す模式断面図。
【図１Ｂ】図１Ａの気相成長装置の基板に向けてガスが通過する部材を示す平面的な模式図。
【図２Ａ】図１Ａのインジェクションインサートを示す模式斜視図。
【図２Ｂ】図２Ａの模式平面図。
【図２Ｃ】図２Ｂの模式正面図。
【図３Ａ】比較例で使用したインジェクションインサートを示す模式平面図。
【図３Ｂ】図３Ａの模式正面図。
【図４Ａ】メンテナンス前に作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示す実施例１の等高線図。
【図４Ｂ】メンテナンス後に作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示す実施例１の等高線図。
【図５Ａ】メンテナンス前に作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示す比較例の等高線図。
【図５Ｂ】メンテナンス後に作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示す比較例の等高線図。
【図６Ａ】キャリアガスである水素を通常用いる流量にして作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示す実施例２の等高線図。
【図６Ｂ】キャリアガスである水素を通常用いる流量の２倍（図６Ａの２倍）にして作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示す実施例２の等高線図。
【図７Ａ】従来の気相成長装置の一例を示す模式断面図。
【図７Ｂ】図７Ａの各部材を平面的に示した模式図。
【図８】従来の気相成長装置において反応炉に向かう原料ガスの噴流の流れを示す流路図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１Ａは、本発明の一例である枚葉式の気相成長装置１を示す。気相成長装置１により基板Ｗにエピタキシャル層が気相成長され、エピタキシャルウェーハが製造される。
【００２６】
気相成長装置１は、基板Ｗを収容する反応炉２を備える。反応炉２は、容器状に形成される。反応炉２は、円筒又は円環状のベースリング３と、ベースリング３を上側から蓋をして反応炉２の天井を構成するアッパードーム４と、ベースリング３を下側から蓋をして反応炉２の底側を構成するロワードーム５と、を備える。
【００２７】
ベースリング３は反応炉２を構成するベースとなる部材である。ベースリング３は、ベースリング３の内側にガスを導入する導入口３ａと、ベースリング３の内側のガスをベースリング３の外に排出する排出口３ｂと、を備える。導入口３ａと排出口３ｂは、ベースリング３の中心線となる、例えば、鉛直方向に延びる軸線Ｏを軸とする円弧の曲面状の開口、いわば、アーチ状に形成された開口として形成される。
【００２８】
ベースリング３の内側には、アッパーライナー６とロワーライナー７が位置する。アッパーライナー６及びロワーライナー７は、導入口３ａから導入されるガスを反応炉２内に導く導入通路８と、反応炉２内のガスを反応炉２外に排出する排出口３ｂに導く排出通路９と、を形成するための部材である。
【００２９】
アッパーライナー６は、ベースリング３の内周に嵌まり込むことが可能な円環状に形成される石英製の部材である。アッパーライナー６は、ベースリング３の内側に嵌まり込んだ状態でアッパードーム４側に位置する。
【００３０】
ロワーライナー７は、ベースリング３の内側に嵌まり込むことが可能な円環状に形成される石英製の部材である。ロワーライナー７は、ベースリング３の内側に嵌り込んだ状態でロワードーム５上に載置される。
【００３１】
アッパーライナー６とロワーライナー７により形成される導入通路８は、反応炉２内に通じる入口８ａと、入口８ａの上方かつ入口８ａより反応炉２側に位置して反応炉２内に至る出口８ｂと、入口８ａと出口８ｂを接続する通路内に位置する段部８ｃと、を備える。段部８ｃは、入口８ａに対向する第１面８ｃ１と、第１面８ｃ１の上端から出口８ｂに延びる第２面８ｃ２を備える。第１面８ｃ１は、軸線Ｏを軸とする円弧の曲面状であり、第２面８ｃ２は、水平面となる。導入通路８が本発明の「通路」に相当する。なお、アッパーライナー６とロワーライナー７により形成される排出通路９は、導入通路８と同様であるため、説明を省略する。
【００３２】
反応炉２の内部には、基板Ｗを載置するサセプタ１０と、サセプタ１０を支持する支持部１１と、サセプタ１０を囲むプリヒートリング１２と、が備わる。支持部１１は、図示しない駆動手段に軸線Ｏ回りに回転可能となる。
【００３３】
図１Ａの反応炉２の外側の上下には加熱源となるランプ１３が配置され、反応炉２の外側の左右には反応炉２内にガスを供給する機構と、反応炉２内のガスを排出する機構が位置する。
【００３４】
図１Ｂは、基板Ｗにエピタキシャル層を成長させる各種ガスを供給する機構を説明する模式図である。図１Ｂは、基板Ｗに向かうガスが通過する各部材が平面的な模式図で示される。供給されるガスは、図１Ｂの左側のバッフル１４、インジェクションインサート１５（以下、「インサート１５」とする。）、ロワーライナー７、プリヒートリング１２、サセプタ１０との順に各部材を通過して基板Ｗに到達する。その後、サセプタ１０、プリヒートリング１２、ロワーライナー７、との順に各部材を通過した後、反応炉２の外に排出される。なお、図１Ｂでは、基板Ｗ、サセプタ１０、プリヒートリング１２及びロワーライナー７が円状の形で示されている。
【００３５】
バッフル１４は板状であり、ガスが通過する複数の貫通孔Ｈを備える。貫通孔Ｈはバッフル全体で１２個形成され、各貫通孔Ｈは矩形状の開口を有する。図示しないマスフローコントローラーにより基板Ｗに供給させるガスがバッフル１４に向けて導かれ、導かれたガスが貫通孔Ｈを通過することでガスの流れが調整され、インサート１５に至る。
【００３６】
図２Ａ〜図２Ｃはインサート１５の模式図を示す。図２Ａ及び図２Ｂに示すようにインサート１５は、円弧状の辺Ｓ１と辺Ｓ１に対向する対向辺Ｓ２を有する１組のプレート１６を有する。各プレート１６は、対向辺Ｓ２から辺Ｓ１に向けて貫通する複数（６つ）の流路１６ａ〜ｆを備える。流路１６ａ〜ｆは、それぞれ、矩形状の横断面（例えば、正方形、長方形、又は、正方形若しくは長方形の角を丸めた形状の横断面）を有する管状の管路として形成され、両端にバッフル１４の貫通孔Ｈ（図１Ｂ）に対応して矩形状に形成された開口（辺Ｓ１側の開口Ｏ１及び対向辺Ｓ２側の開口Ｏ２）を有する。流路１６ａ〜ｄは、開口Ｏ１と開口Ｏ２の間に位置する湾曲した湾曲管路１７と、湾曲管路１７に連なって通じるとともに開口Ｏ１側の端に位置する端管路１８と、を備える。湾曲管路１７は、一部が湾曲する管状に形成され、図１Ｂに示すように端管路１８が導入通路８の円弧状の第１面８ｃ１の法線方向に沿うように（軸線Ｏに直交する方向に沿うように）湾曲する。端管路１８は、直線状に形成され、軸線Ｏに直交する方向に沿って位置する。流路１６ｅ、１６ｆは、直線状に形成され、軸線Ｏに直交する方向に沿って位置する。１組のプレート１６は、バッフル１４の貫通孔Ｈに対応して合計で１２の開口Ｏ２を有する。各開口Ｏ２が対抗する貫通孔Ｈに連なって通じるようにバッフル１４が取り付けられる。インサート１５は、流路１６ａ〜ｆが導入通路８の入口８ａに対向して入口８ａ側から入口８ａの外側（反応炉２の外側）に向けて水平方向に延びる。インサート１５は、図１Ａの導入口３ａに挿入されて反応炉２に取り付けられる。図１Ｂに示すように流路１６ａ〜ｆは、水平面に沿ってそれぞれ並列に配置され、流路１６ａ〜ｆは水平面に沿って隣接して位置する。また、インサート１５（両プレート１６）は石英製である。各プレート１６は、例えば、次のようにして作製される。先ず、２つの石英ブロックを用意する。用意した２つの石英ブロックは、それぞれ互いに融合させる融合面を有する。次に、用意した石英ブロックの少なくとも一方の融合面に貫通孔Ｈに対応する溝を形成する。そして、２つの石英ブロックの互いの融合面を向かい合わせて重ね、黒鉛ブロックにより荷重をかけた状態で電気炉に入れ、加熱して融合させる。こうして一体となった石英ブロックの外形をマシニングセンタにより整えることでプレート１６が作製される。同様にして１組のプレート１６を作製し、作製された１組のプレート１６は、インサート１５として、図１Ｂに示すようにバッフル１４と導入通路８の間に取り付けられる。
【００３７】
以上のバッフル１４、インサート１５を経由した後、ロワーライナー７、プリヒートリング１２、サセプタ１０を経て基板Ｗにガスが供給される。例えば、気相成長時には反応炉２内に気相成長ガスが供給される。気相成長ガスとしては、例えば、シリコン単結晶膜の原料となる原料ガスと、原料ガスを希釈するキャリアガスと、シリコン単結晶膜に導電型を付与するドーパントガスと、を備える。
【００３８】
以上、気相成長装置１の主要な各部を説明した。気相成長装置１により基板Ｗにエピタキシャル層を成長してエピタキシャルウェーハを製造する場合には、先ず、反応炉２のサセプタ１０に基板Ｗを載置させる。そして、図示省略するマスフローコントローラーにより流量が制御された気相成長ガスを反応炉２に向けて供給する。すると、気相成長ガスが図１Ｂに示すバッフル１４の貫通孔Ｈを通過して各流路１６ａ〜ｆに流れる。そして、各流路１６ａ〜ｆを通過した気相成長ガスは、導入通路８を経て反応炉２内に導入される。導入された気相成長ガスによりシリコン単結晶薄膜が基板Ｗ上に気相成長し、シリコンエピタキシャルウェーハが製造される。
【００３９】
本発明の実施態様では、図１Ｂに示すバッフル１４の複数の貫通孔Ｈに対応した形状の開口Ｏ２を有する管状の流路１６ａ〜ｆを備える。よって、バッフル１４の貫通孔Ｈを通過して流路１６ａ〜ｆに至った気相成長ガスは、管状の各流路１６ａ〜ｆいっぱいに広がるようにして各流路１６ａ〜ｆを流れた後、導入通路８に流入して段部８ｃに衝突する。ここで、段部８ｃに衝突した気相成長ガスの一部は逆流しようとするが、後から次々に流路１６ａ〜ｆいっぱいに広がった気相成長ガスが流れ、逆流しようとする気相成長ガスの流れは後からの流れに飲み込まれ、打ち消される。そのため、メンテナンスで段部８ｃの表面の多少の凹凸が形成されたり、メンテナンス前後で段部８ｃの配置が僅かにずれたりして段部８ｃの衝突で逆流しようとする気相成長ガスの流れに影響が生じても、その流れは打ち消される。その結果、段部８ｃの配置、段部８ｃの表面の形状は、気相成長ガス全体の流れに大きな影響を与えない。したがって、メンテナンス前後で気相成長ガスの流れを安定させることができ、メンテナンス前後で同じような気相成長ガスを基板Ｗに向けて導くことが可能となる。よって、メンテナンス前に作製したエピタキシャル層の膜厚分布をメンテナンス後に作製するエピタキシャルウェーハで再現しようとする際に再現性を高めることができる。
【実施例】
【００４０】
本発明の効果を確認するために以下の実験を行った。以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００４１】
（実施例）
実施例１では、気相成長装置１を用いて直径２００ｍｍ、結晶方位（１００）のシリコン単結晶基板を載置したサセプタ１０を軸線Ｏ回りに回転させずに回転を止めた状態でその基板にシリコンエピタキシャル層を成長してシリコンエピタキシャルウェーハを作製し、作製したシリコンエピタキシャルウェーハの膜厚分布を測定した。そして、気相成長装置１の反応炉２からアッパーライナー６及びロワーライナー７を取り外して洗浄した（メンテナンスした）後、再び元の位置に取り付けて先と同様の条件でシリコンエピタキシャルウェーハを作製し、作製したシリコンエピタキシャルウェーハの膜厚分布を測定した。
【００４２】
実施例２では、気相成長装置１を用いて直径２００ｍｍ、結晶方位（１００）のシリコン単結晶基板を載置したサセプタ１０を軸線Ｏ回りに回転させずに回転を止めた状態でその基板にシリコンエピタキシャル層を成長してシリコンエピタキシャルウェーハを作製し、作製したシリコンエピタキシャルウェーハの膜厚分布を測定した。次に、先と同様に気相成長装置１を使用してシリコンエピタキシャルウェーハを作製し、作製したシリコンエピタキシャルウェーハの膜厚分布を測定した。ただし、先にシリコンエピタキシャルウェーハを作製した際にはキャリアガスである水素の流量を通常用いる流量にしたのに対して、後にシリコンエピタキシャルウェーハを作製した際には、先の水素の流量の２倍の流量にしてシリコンエピタキシャルウェーハを作製した。
【００４３】
比較例では、気相成長装置１のインサート１５に代えて図３Ａ及び図３Ｂに示されるインサート１１５を用いる以外は、実施例１と同様に直径２００ｍｍ、結晶方位（１００）の基板を用いて２つのシリコンエピタキシャルウェーハを作製し、作製した各シリコンエピタキシャルウェーハの膜厚分布を測定した。次にインサート１１５について具体的に説明する。インサート１５と同様の構成について同じ符号を付して説明を省略する。図３Ａ及び図３Ｂに示すようにインサート１１５は、辺Ｓ１と辺Ｓ１に対向する対向辺Ｓ２を有する１組のプレート１１６を有する。各プレート１１６は、対向辺Ｓ２から辺Ｓ１に向けて貫通する複数（２つ）の流路１１６ａ、１１６ｂを備える。流路１１６ａ、１１６ｂは、それぞれ、横幅が広い横断面を有する管路として形成され、両端に開口（辺Ｓ１側の開口Ｏ１１及び対向辺Ｓ２側の開口Ｏ１２）を有する。開口Ｏ１２はバッフル１４の貫通孔Ｈより大きく形成され、各開口Ｏ１２にはバッフル１４から複数本の噴流が流入する。比較例では、以上の構成以外は、気相成長装置１と同様の気相成長装置を使用した。
【００４４】
図４Ａ及び図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂ並びに図６Ａ及び図６Ｂは、基板を回転させずに成長させたエピタキシャル層の膜厚分布の等高線図を示す。各図において下側が供給される気相成長ガスの上流側（上側が供給される気相成長ガスの下流側）となり、等高線が図示上側から図示下側に向かうに従いエピタキシャル層の膜厚が厚くなる。気相成長装置１のようなエピタキシャル成長装置で、シリコン単結晶基板にシリコンエピタキシャル層を成長する場合は、通常、エピタキシャル層の層厚は気相成長ガスの供給量で律速され、流速の速い部分の成長速度は高くなる。そのため、各図は、概ね気相成長ガスの流量分布を示していると考えてよい。
【００４５】
図４Ａは、実施例１においてメンテナンス前に作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示し、図４Ｂは、実施例１においてメンテナンス後に作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示す。図４Ａ及び図４Ｂは、ほとんど変わらない形状であるため、メンテナンスにより部材の取り付け位置などが変化しても気相成長ガスの流量分布に与える影響が少ないことが分かる。そして、図４Ａ及び図４Ｂから、それぞれの気相成長ガスの流量分布が比較的均一であることが分かる。それに対して、図５Ａは、比較例においてメンテナンス前に作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示し、図５Ｂは、比較例においてメンテナンス後に作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示す。図５Ａ及び図５Ｂは、等高線の形状が大きく異なるため、メンテナンスにより部材の取り付け位置などが変化することで、気相成長ガスの流量分布に大きな影響を与えることが分かる。実施例１と比較例の比較から、実施例１のインサート１５の流路１６ａ〜ｆがメンテナンス前後における気相成長ガスの流量分布の再現性を高めていることが分かる。
【００４６】
また、図６Ａは、実施例２において通常の流量のキャリアガスを流して作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示し、図６Ｂは、実施例２において通常の倍の流量のキャリアガスを流して作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示す。図６Ａ及び図６Ｂは、等高線の形状が大きく変わらないことから、気相成長装置１においてキャリアガスの流量を増減しても気相成長ガスの流量分布が大きく変わらないことが分かる。
【００４７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその具体的な記載に限定されることなく、例示した構成等を技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施することも可能であるし、またある要素、処理を周知の形態に置き換えて実施することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１      気相成長装置                    ２      反応炉
３      ベースリング                    ６      アッパーライナー
７      ロワーライナー                  ８      導入通路（通路）
８ａ    入口                            ８ｂ    出口
８ｃ    段部                            ８ｃ１  第１面
８ｃ２  第２面                          １０    サセプタ
１４    バッフル                        Ｈ      貫通孔
１５    インジェクションインサート      １６    プレート
１６ａ〜１６ｆ  流路                    Ｏ１    開口（第１開口）
Ｏ２    開口（第２開口）                １７    湾曲管路
１８    端管路                          Ｗ      基板
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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