(57)【要約】【目的】基板の温度の均一性を向上できる気相成長装置を提供する。【構成】実施形態の気相成長装置は、反応室と、反応室内に設けられ基板を載置する環状ホルダであって、外周部分を構成する環状の外周部と、内周部分を構成し外周部と離間した環状の凸部を上部に有する環状の内周部とを有し、環状の凸部の上面より外周部の上面が上方に設けられる環状ホルダと、環状ホルダの下方に設けられたヒータと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室と、
前記反応室内に設けられ基板を載置する環状ホルダであって、外周部分を構成する環状の外周部と、内周部分を構成し前記外周部と離間した環状の凸部を上部に有する環状の内周部とを有し、前記環状の凸部の上面より前記外周部の上面が上方に設けられる環状ホルダと、
前記環状ホルダの下方に設けられたヒータと、
を備える気相成長装置。
【請求項２】
前記環状ホルダの径方向の断面において、前記環状の凸部の高さは前記環状の凸部の幅よりも小さい請求項１記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記外周部の内周面に凹部を有する請求項１又は請求項２記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記外周部の内側に突出し、前記環状の凸部と離間した複数の島状の凸部を有する請求項１乃至請求項３いずれか一項記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記環状の凸部は、前記内周部の内周から所定距離離間して設けられる請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを供給して成膜を行う気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高品質な半導体膜を成膜する方法として、ウェハ等の基板に気相成長により単結晶膜を成長させるエピタキシャル成長技術がある。エピタキシャル成長技術を用いる気相成長装置では、常圧又は減圧に保持された反応室内の支持部にウェハを載置する。
【０００３】
そして、このウェハを加熱しながら、成膜の原料となるソースガス等のプロセスガスを、反応室上部から反応室内のウェハ表面に供給する。ウェハ表面ではソースガスの熱反応が生じ、ウェハ表面にエピタキシャル単結晶膜が成膜される。
【０００４】
ウェハ表面に形成されるエピタキシャル単結晶膜の特性は、ウェハの温度に依存する。このため、ウェハ面内の温度の均一性を向上することが望まれる。
【０００５】
特許文献１には、ウェハの変形を少なくし、ウェハを均一に加熱するために、ウェハを支持するサセプタに凸部を設けた気相成長装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−５８０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、基板の温度の均一性を向上できる気相成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様の気相成長装置は、反応室と、前記反応室内に設けられ基板を載置する環状ホルダであって、外周部分を構成する環状の外周部と、内周部分を構成し前記外周部と離間した環状の凸部を上部に有する環状の内周部とを有し、前記環状の凸部の上面より前記外周部の上面が上方に設けられる環状ホルダと、前記環状ホルダの下方に設けられたヒータと、を備える。
【０００９】
上記態様の気相成長装置において、前記環状ホルダの径方向の断面において、前記環状の凸部の高さは前記環状の凸部の幅よりも小さいことが望ましい。
【００１０】
上記態様の気相成長装置において、前記外周部の内周面に凹部を有することが望ましい。
【００１１】
上記態様の気相成長装置において、前記外周部の内側に突出し、前記環状の凸部と離間した複数の島状の凸部を有することが望ましい。
【００１２】
上記態様の気相成長装置において、前記環状の凸部は、前記内周部の内周から所定距離離間して設けられることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板の温度の均一性を向上できる気相成長装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の気相成長装置の模式断面図。
【図２】第１の実施形態の環状ホルダの模式図。
【図３】第１の実施形態の気相成長装置の作用・効果の説明図。
【図４】第１の実施形態の気相成長装置の作用・効果の説明図。
【図５】第１の実施形態の気相成長装置の作用・効果の説明図。
【図６】第１の実施形態の気相成長装置の作用・効果の説明図。
【図７】第１の実施形態の気相成長装置の作用・効果の説明図。
【図８】第２の実施形態の環状ホルダの一部の模式断面図。
【図９】第２の実施形態の変形例の環状ホルダの一部の模式断面図。
【図１０】第３の実施形態の環状ホルダの模式図。
【図１１】第３の実施形態の気相成長装置の作用・効果の説明図。
【図１２】第４の実施形態の環状ホルダの一部の模式断面図。
【図１３】第５の実施形態の環状ホルダの一部の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
本明細書中、同一又は類似の部材について、同一の符号を付す場合がある。
【００１７】
本明細書中、気相成長装置が成膜可能に設置された状態での重力方向を「下」と定義し、その逆方向を「上」と定義する。したがって、「下部」とは、基準に対し重力方向の位置、「下方」とは基準に対し重力方向を意味する。そして、「上部」とは、基準に対し重力方向と逆方向の位置、「上方」とは基準に対し重力方向と逆方向を意味する。また、「縦方向」とは重力方向である。
【００１８】
また、本明細書中、「プロセスガス」とは、基板上への成膜のために用いられるガスの総称であり、例えば、ソースガス、キャリアガス、希釈ガス等を含む概念とする。
【００１９】
（第１の実施形態）
本実施形態の気相成長装置は、反応室と、反応室内に設けられ基板を載置する環状ホルダであって、外周部分を構成する環状の外周部と、内周部分を構成し外周部と離間した環状の凸部を上部に有する環状の内周部とを有し、環状の凸部の上面より外周部の上面が上方に設けられる環状ホルダと、環状ホルダの下方に設けられたヒータと、を備える。
【００２０】
図１は、本実施形態の気相成長装置の模式断面図である。本実施形態の気相成長装置は、例えば、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）を用いる枚葉型のエピタキシャル成長装置である。
【００２１】
本実施形態の気相成長装置は、反応室１０、第１のガス供給路１１、第２のガス供給路１２、第３のガス供給路１３を備えている。反応室１０は、環状ホルダ１４、回転体ユニット１６、回転軸１８、回転駆動機構２０、シャワープレート２２、インヒータ（ヒータ）２４、アウトヒータ２６、リフレクタ２８、支持柱３４、固定台３６、固定軸３８、ガス排出口４０を備えている。
【００２２】
第１のガス供給路１１、第２のガス供給路１２、第３のガス供給路１３は、反応室１０にプロセスガスを供給する。
【００２３】
第１のガス供給路１１は、例えば、反応室１０にＩＩＩ族元素の有機金属とキャリアガスを含む第１のプロセスガスを供給する。第１のプロセスガスは、ウェハ上にＩＩＩ−Ｖ族半導体の膜を成膜する際の、ＩＩＩ族元素を含むガスである。
【００２４】
ＩＩＩ族元素は、例えば、ガリウム（Ｇａ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｉｎ（インジウム）等である。また、有機金属は、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）等である。
【００２５】
第２のガス供給路１２は、例えば、反応室１０にアンモニア（ＮＨ３）を含む第２のプロセスガスを供給する。第２のプロセスガスは、ウェハ上にＩＩＩ−Ｖ族半導体の膜を成膜する際の、Ｖ族元素、窒素（Ｎ）のソースガスである。
【００２６】
第３のガス供給路１３は、例えば、第１のプロセスガス及び第２のプロセスガスを希釈する希釈ガスを反応室１０へ供給する。希釈ガスで、第１のプロセスガス及び第２のプロセスガスを希釈することにより、反応室１０に供給されるＩＩＩ族元素及びＶ族元素の濃度を調整する。希釈ガスは、例えば、水素ガス、窒素ガス、又は、アルゴンガス等の不活性ガス又はこれらの混合ガスである。
【００２７】
反応室１０は、例えば、ステンレス製で円筒状の壁面１７を備える。シャワープレート２２は反応室１０の上部に設けられる。シャワープレート２２には、複数のガス噴出孔が設けられる。複数のガス噴出孔から反応室１０内にプロセスガスが供給される。
【００２８】
環状ホルダ１４は、反応室１０の内部に設けられる。環状ホルダ１４には、ウェハ（基板）Ｗが載置可能である。環状ホルダ１４には、中心部に開口部が設けられる。
【００２９】
環状ホルダ１４は、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、パイロリティックグラファイト（ＰＧ）などのセラミックス、又は、カーボンを基材として形成される。環状ホルダ１４は、例えば、ＳｉＣ、ＢＮ、ＴａＣ、又はＰＧなどをコーティングしたカーボンを用いることができる。
【００３０】
環状ホルダ１４は、回転体ユニット１６の上部に固定される。回転体ユニット１６は、回転軸１８に固定される。環状ホルダ１４は、間接的に回転軸１８に固定される。
【００３１】
回転軸１８は、回転駆動機構２０によって回転可能である。回転駆動機構２０により、回転軸を回転させることにより環状ホルダ１４を回転させることが可能である。環状ホルダ１４を回転させることにより、環状ホルダ１４に載置されたウェハＷを回転させることが可能である。
【００３２】
例えば、ウェハＷを５０ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下の回転数で回転させる。回転駆動機構２０は、例えば、モータとベアリングで構成される。
【００３３】
インヒータ２４とアウトヒータ２６は、環状ホルダ１４の下方に設けられる。インヒータ２４とアウトヒータ２６は、回転体ユニット１６内に設けられる。アウトヒータ２６は、インヒータ２４と環状ホルダ１４との間に設けられる。
【００３４】
インヒータ２４とアウトヒータ２６は、環状ホルダ１４に保持されたウェハＷを加熱する。インヒータ２４は、ウェハＷの少なくとも中心部を加熱する。アウトヒータ２６は、ウェハＷの外周部を加熱する。インヒータ２４は、例えば、円板状である。アウトヒータ２６は、例えば、環状である。
【００３５】
リフレクタ２８は、インヒータ２４とアウトヒータ２６の下方に設けられる。リフレクタ２８と環状ホルダ１４との間に、インヒータ２４とアウトヒータ２６が設けられる。
【００３６】
リフレクタ２８は、インヒータ２４とアウトヒータ２６から下方に放射される熱を反射し、ウェハＷの加熱効率を向上させる。また、リフレクタ２８は、リフレクタ２８より下方の部材が加熱されるのを防止する。リフレクタ２８は、例えば、円板状である。
【００３７】
リフレクタ２８は、耐熱性の高い材料で形成される。リフレクタ２８は、例えば、１１００℃以上の温度に対する耐熱性を有する。
【００３８】
リフレクタ２８は、例えば、ＳｉＣ、ＴａＣ、カーボン、ＢＮ、ＰＧなどのセラミックス、又はタングステンなどの金属を基材として形成される。リフレクタ２８にセラミックスを用いる場合、焼結体や気相成長により作製した基材を用いることができる。リフレクタ２８はまた、カーボンの基材などに、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＢＮ、ＰＧ、ガラス状カーボンなどのセラミックスをコートしたものを用いてもよい。
【００３９】
リフレクタ２８は、例えば、複数の支持柱３４によって、固定台３６に固定される。固定台３６は、例えば、固定軸３８によって支持される。
【００４０】
回転体ユニット１６内には、ウェハＷを環状ホルダ１４から脱着させるために、突き上げピン（図示せず）が設けられる。突き上げピンは、例えば、リフレクタ２８、及び、インヒータ２４を貫通する。
【００４１】
ガス排出口４０は、反応室１０の底部に設けられる。ガス排出口４０は、ウェハＷ表面でソースガスが反応した後の余剰の反応生成物、及び、余剰のプロセスガスを反応室１０の外部に排出する。
【００４２】
また、反応室１０の壁面１７には、図示しないウェハ出入口及びゲートバルブが設けられている。ウェハ出入口及びゲートバルブにより、ウェハＷを反応室１０内に搬入したり、反応室１０外に搬出したりすることが可能である。
【００４３】
図２は、本実施形態の環状ホルダの模式図である。図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡＡ’断面図である。
【００４４】
環状ホルダ１４は、外周部分を構成する外周部５０と、その内側に設けられる内周部５２とを有する。外周部５０と内周部５２は、例えば、一体成型されている。
【００４５】
外周部５０は環状である。
【００４６】
内周部５２は環状である。内周部５２は、外周部５０の内側に設けられる。なお、以下、外周部５０の内側の端部（図２中のＥ２）を、外周部５０の内周面Ｅ２と表現する場合がある。
【００４７】
内周部５２は、環状ホルダ１４のザグリである。内周部５２上、且つ、外周部５０の内側にウェハＷが保持される。
【００４８】
内周部５２の上部には、環状の凸部５４が設けられる。環状の凸部５４は、外周部５０と離間して設けられる。言い換えれば、環状の凸部５４の外側の端部（図２（ｂ）中のＥ３）は、外周部５０の内側の端部（図２（ｂ）中のＥ２）と離間している。
【００４９】
凸部５４の上面は外周部５０の上面５０ａよりも下方に在る。凸部５４は、内側の端部が内周部５２の内側の端部（図２（ｂ）中のＥ１）と面一になるように設けられる。言い換えれば、凸部５４の内側の端部の位置と、内周部５２の内側の端部の位置が一致している。
【００５０】
図２（ｂ）に示すように、環状ホルダ１４の径方向の断面において、環状の凸部５４の高さ（図２（ｂ）中のｈ）は、例えば、環状の凸部５４の幅（図２（ｂ）中のｄ）よりも小さい。環状の凸部５４の高さが幅よりも小さいことで、環状の凸部５４の機械的強度が高くなる。
【００５１】
環状の凸部５４の上端の角部は、例えば、面取りがされている。面取りがされることで、環状の凸部５４の欠けが予防される。
【００５２】
内周部の内径（図２（ａ）中のｒ）は、例えば、環状ホルダ１４に載置されるウェハＷの径の９０％以上である。内周部の内径をウェハＷの径の９０％以上とすることで、ウェハＷの裏面の露出面積が大きくなり、ウェハＷを高効率、且つ均一に加熱することが可能となる。内周部の内径は、環状ホルダ１４に載置されるウェハＷの径の９５％以上であることが望ましい。
【００５３】
次に、本実施形態の気相成長装置の作用・効果について説明する。
【００５４】
ウェハＷ表面に形成されるエピタキシャル単結晶膜の特性、例えば、膜厚、化学組成、結晶性等は、ウェハの温度に依存する。したがって、ウェハ面内の温度ばらつきが大きくなると膜の特性がウェハＷの面内でばらつく。よって、ウェハ面内の温度の均一性を向上することが望まれる。
【００５５】
図３、図４、図５、及び図６は、本実施形態の気相成長装置の作用・効果の説明図である。
【００５６】
図３は、比較形態の環状ホルダ１５にウェハＷを載置された状態の模式図である。ウェハＷが環状ホルダ１５の中心に載置された状態を示す。図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ’断面図である。図３（ａ）中、内周部５２の内側の端部（図３（ｂ）中のＥ１）の位置を点線で示す。
【００５７】
比較形態の環状ホルダ１５は、内周部５３の上面に本実施形態の環状の凸部５４を有しない点で、本実施形態の環状ホルダ１４と異なる。
【００５８】
ウェハＷの裏面の外周領域は、内周部５３の上面５３ａに接する。ウェハＷは、成膜中、インヒータ２４とアウトヒータ２６により裏面側から加熱される。ウェハＷの裏面と環状ホルダ１４との間では、上面５３ａを介して熱伝導が生ずる。
【００５９】
ウェハＷが環状ホルダ１５より低温の場合は、環状ホルダ１５からウェハＷに熱が伝導する。逆に、ウェハＷが環状ホルダ１５より高温の場合は、ウェハＷから環状ホルダ１５に熱が伝導する。
【００６０】
図３では、環状ホルダ１５の中心にウェハＷが載置される。このため、ウェハＷの裏面の外周領域は均等に上面５３ａに接する。言い換えれば、ウェハＷの裏面の外周領域と第２の上面５３ａとの接触面積は、ウェハＷの円周方向で均一である。
【００６１】
したがって、ウェハＷの外周領域での環状ホルダ１５とウェハＷ間の熱伝導は、ウェハＷの円周方向の位置に関わらず均一に生じる。よって、ウェハＷの円周方向の温度のばらつきは小さくなる。例えば、図３（ａ）中の領域Ｘと領域Ｙの温度は略同一となる。
【００６２】
図４は、比較形態の環状ホルダ１５にウェハＷが載置された状態の模式図である。ウェハＷが環状ホルダ１５の中心に対してずれて載置された状態を示す。図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡＡ’断面図である。
【００６３】
ウェハＷの成膜中、環状ホルダ１５は、ウェハＷを載置した状態で回転する。この際、ウェハＷにかかる遠心力により、環状ホルダ１５の中心からウェハＷがずれる場合がある。この際、例えば、図４（ｂ）に示すように、ウェハＷの外周領域の端部の一部は、外周部５１の内周面Ｅ２に接することになる。
【００６４】
図４に示したように、ウェハＷが環状ホルダ１５の中心に対してずれて環状ホルダ１５に載置された場合、ウェハＷの裏面の外周領域は不均一に内周部の上面５３ａに接することになる。具体的には、ウェハＷは環状ホルダ１５の片方に押しやられているため、図４（ａ）での領域ＹではウェハＷと内周部の上面５３ａとの接触面積が領域Ｘでの接触面積に比べて大きくなっている。すなわち、ウェハＷの裏面の外周領域と内周部の上面５３ａとの接触面積は、ウェハＷの円周方向で不均一となる。
【００６５】
したがって、ウェハＷの外周領域での環状ホルダ１５とウェハＷ間の熱伝導は、ウェハＷの円周方向の位置により不均一に生じる。よって、ウェハＷの円周方向の温度のばらつきが大きくなる。例えば、図４（ａ）中の領域Ｘの温度と領域Ｙの温度差が大きくなる。
【００６６】
図５は、本実施形態の環状ホルダにウェハＷが載置された状態の模式図である。ウェハＷが環状ホルダ１４の中心に載置された状態を示す。図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡＡ’断面図である。図５（ａ）中、環状の凸部５４の内側の端部（図５（ａ）中のＥ１に相当）と外側の端部Ｅ３を点線で示す。
【００６７】
ウェハＷの裏面の外周領域は、環状の凸部５４の上面に接する。ウェハＷは、成膜中、インヒータ２４とアウトヒータ２６により裏面側から加熱される。ウェハＷの裏面と環状ホルダ１４との間では、環状の凸部５４の上面を介して熱伝導が生ずる。  
【００６８】
図５では、環状ホルダ１４の中心にウェハＷが載置されている。このため、ウェハＷの裏面の外周領域は均一に環状の凸部５４の上面に接する。したがって、ウェハＷの外周領域での環状ホルダ１４とウェハＷ間の熱伝導は、ウェハＷの円周方向の位置に関わらず均一に生じる。よって、ウェハＷの円周方向の温度のばらつきは小さくなる。例えば、図５（ａ）中の領域Ｘと領域Ｙの温度は略同一となる。
【００６９】
図６は、本実施形態の環状ホルダにウェハＷが載置された状態の模式図である。ウェハＷが環状ホルダ１４の中心に対してずれた状態を示す。図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡＡ’断面図である。
【００７０】
比較形態の場合と同様、例えば、図６（ｂ）に示すように、ウェハＷの外周領域の端部の一部は、外周部５０の内周面Ｅ２に接することになる。ウェハＷの裏面の外周領域は、ウェハＷが中心からずれても、均一に環状の凸部５４の上面に接することになる。具体的には、環状の凸部５４の幅が限定されているため、ウェハＷが中心からずれても、ウェハＷの裏面の外周領域と環状の凸部５４との接触面積は、ウェハＷの円周方向で均一となる。
【００７１】
したがって、ウェハＷが中心からずれても、ウェハＷの円周方向の温度のばらつきは小さい。例えば、図６（ａ）中の領域Ｘと領域Ｙの温度は略同一となる。
【００７２】
図７は、本実施形態の気相成長装置の作用・効果の説明図である。図７の横軸は、ウェハＷの円周方向の位置を位相（角度）で表す。また、図７の縦軸は、ウェハＷ上に成膜したＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）用のＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）層の発光ピーク波長である。測定値はウェハＷの中心から９０ｍｍの位置でのものである。ウェハＷの半径は１００ｍｍである。
【００７３】
ＭＱＷ層は、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）膜と窒化ガリウム（ＧａＮ）膜との積層膜である。発光ピーク波長は、ウェハＷに励起光を照射し、ＭＱＷ層から放出される蛍光の波長を測定することにより求める。図７は、ウェハＷの外周部の発光ピーク波長の円周方向の依存性を示している。
【００７４】
比較形態の環状ホルダ１５を用いた場合、発光ピーク波長の円周方向のばらつきは約７ｎｍである。一方、本実施形態の環状ホルダ１４を用いた場合、発光ピーク波長の円周方向のばらつきは約３．５ｎｍである。本実施形態の環状ホルダ１４を用いることにより、円周方向の発光ピーク波長のばらつきが半減する。
【００７５】
ＭＱＷ層の発光ピーク波長は、ウェハＷの温度に依存する。例えば、成膜時のウェハＷの温度が高い程、発光ピーク波長は短くなる。したがって、本実施形態の環状ホルダ１４を用いることにより、ウェハＷの外周部の円周方向の温度ばらつきが低減していると考えられる。
【００７６】
本実施形態の環状ホルダ１４の環状の凸部５４は環状である。このため、ウェハＷの裏面が環状の凸部５４と連続的に密着する。したがって、成膜中のガスがウェハＷの裏面と環状ホルダ１４との間を流れることが抑制される。よって、成膜中のガスの回転体ユニット１６の内部と外部の間の流れが抑制される。
【００７７】
仮に、回転体ユニット１６の内部から外部にガスの流れが生じると、回転体ユニット１６内のヒータ等の部材からの汚染がウェハＷ上の膜に取り込まれ、膜の特性が劣化する恐れがある。また、仮に、回転体ユニット１６の外部から内部にガスの流れが生じると、プロセスガスにより、回転体ユニット１６内のヒータ等の部材がエッチングされたり、ヒータ等の部材に付着物が生じたりする恐れがある。部材がエッチングされたり、部材に付着物が生じたりすると、部材の寿命が短くなったり、成膜条件に変化が生じ膜の特性が劣化したりする恐れがある。
【００７８】
部材のエッチングは、プロセスガスとして活性の高いＨ２やアンモニアガスを使用する際に、特に問題となる。
【００７９】
本実施形態の環状ホルダ１４によれば、膜中のガスの回転体ユニット１６の内部と外部の間の流れを抑制することにより、部材の長寿命化、成膜する膜の特性の安定化が実現できる。
【００８０】
以上、本実施形態の気相成長装置によれば、ウェハＷの外周領域の円周方向の温度ばらつきを低減することにより、ウェハの温度の均一性を向上することが可能となる。また、部材の長寿命化、成膜する膜の特性の安定化が実現できる。
【００８１】
（第２の実施形態）
本実施形態の気相成長装置は、外周部の垂直断面において、外周部の内側の端部の一部が、外周部の内側の端部の別の一部よりも外周部の内側に突出すること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【００８２】
図８は、本実施形態の環状ホルダの一部の模式断面図である。図８（ａ）は、環状ホルダ１４の中心にウェハＷを載置した状態を示す。図８（ｂ）は、環状ホルダ１４の中心からウェハＷがずれて載置された状態を示す。
【００８３】
本実施形態の環状ホルダ１４は、外周部５０の垂直断面において、外周部５０の内側の端部（図８中のＥ２）の一部が、外周部５０の内側の端部の別の一部よりも外周部５０の内側に突出している。具体的には、外周部５０の内側の上端部が、迫り出し、外周部５０の内周面に凹部５０ｃが形成されている。言い換えれば、外周部５０の内側の上端部が、オーバーハング形状を有する。
【００８４】
例えば、第１の実施形態の環状ホルダ１４の場合、図６に示すように環状ホルダ１４の中心からウェハＷがずれると、ウェハＷの端部の一部は、外周部５０の内側の端部（図６（ｂ）中のＥ２）に接することになる。この場合、ウェハＷの端部と環状ホルダ１４との間で、外周部５０の内側の端部Ｅ２を介して熱伝導が生ずる。
【００８５】
このため、ウェハＷの端部と環状ホルダ１４が接している領域と、ウェハＷの端部と環状ホルダ１４が接していない領域とで温度差が生じる恐れがある。具体的には、図６（ａ）中の、領域Ｘと領域Ｙの温度差が大きくなる恐れがある。
【００８６】
本実施形態の環状ホルダ１４では、外周部５０の内側の上端部が、迫り出している。したがって、図８（ｂ）に示すように、ウェハＷと外周部５０との接触面積が、第１の実施形態と比べて小さくなる。
【００８７】
このため、ウェハＷの端部と環状ホルダ１４との間での、外周部５０の内側の端部Ｅ２を介しての熱伝導が抑制される。よって、ウェハＷの外周領域の円周方向の温度ばらつきが低減する。
【００８８】
なお、本実施形態は、上記に説明したように、外周部５０からの円周方向に均一でない熱流入を低減させるという点で、環状の凸部５４がない場合にも有効である。本実施形態を環状の凸部５４がない形態で用いる場合、ウェハＷの裏面と内周部５２の上面５２ａとの接触が、ウェハＷが環状ホルダ１４に対して中心がずれて載置されると円周方向に不均一になりやすくなる。これを避けるためには、外周部５０の内側の端部Ｅ２の直径をなるべくウェハＷの直径に近付けることが好ましい。こうすることで、ウェハＷが環状ホルダ１４に対して中心からずれる程度を低減することができる。こうすることで、ウェハＷの裏面と内周部５２の上面５２ａとの接触の円周方向での均一性を保ちながら、ウェハＷと外周部５０の内周面Ｅ２の熱接触が低減できる。そして、ウェハＷへの内周面Ｅ２からの熱流入の円周方向の不均一性を低減でき、ウェハＷの外周部の円周方向の温度均一性が向上する。
【００８９】
（変形例）
図９は、本実施形態の変形例の環状ホルダの一部の模式断面図である。図９（ａ）は、環状ホルダ１４の中心にウェハＷを載置した状態を示す。図９（ｂ）は、環状ホルダ１４の中心からウェハＷがずれて載置された状態を示す。
【００９０】
本実施形態の変形例の環状ホルダ１４は、外周部５０の内側の上端部が鋭角状に迫り出している。本実施形態の変形例の環状ホルダ１４によっても、本実施形態と同様の効果が実現される。
【００９１】
以上、本実施形態及び変形例の気相成長装置によれば、第１の実施形態より、更に、ウェハＷの外周領域の円周方向の温度ばらつきを低減することが可能となる、したがって、更に、ウェハの温度の均一性を向上することが可能となる。
【００９２】
なお、変形例は、上記に説明したように、外周部５０からの円周方向に均一でない熱流入を低減させるという点で、環状の凸部５４がない場合にも有効である。本実施形態を環状の凸部５４がない形態で用いる場合、ウェハＷの裏面と内周部５２の上面５２ａとの接触が、ウェハＷが環状ホルダ１４に対して中心がずれて載置されると円周方向に不均一になりやすくなる。これを避けるためには、外周部５０の内側の端部Ｅ２の直径をなるべくウェハＷの直径に近付けることが好ましい。こうすることで、ウェハＷが環状ホルダ１４に対して中心からずれる程度を低減することができる。こうすることで、ウェハＷの裏面と内周部５２の上面５２ａとの接触の円周方向での均一性を保ちながら、ウェハＷと外周部５０の内周面Ｅ２の熱接触が低減できる。そして、ウェハＷへの内周面Ｅ２からの熱流入の円周方向の不均一性を低減でき、ウェハＷの外周部の円周方向の温度均一性が向上する。
【００９３】
（第３の実施形態）
本実施形態の気相成長装置は、外周部の内側に突出し、環状の凸部と離間した複数の島状の凸部を有すること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【００９４】
図１０は、本実施形態の環状ホルダの模式図である。図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡＡ’断面図である。
【００９５】
本実施形態の環状ホルダ１４は、外周部５０の水平断面において、外周部５０の内側の端部（図１０（ｂ）中のＥ２）に、外周部５０の内側に突出する複数の島状の凸部５６を有する。例えば、外周部５０の内周面Ｅ２の８箇所に中心方向に突出した島状の凸部５６が設けられる。複数の島状の凸部５６は、環状の凸部５４と離間している。
【００９６】
図１１は、本実施形態の気相成長装置の作用・効果の説明図である。環状ホルダ１４の中心からウェハＷがずれた場合、ウェハＷの端部と外周部５０の内周面とは、島状の凸部５６のみで接触する。したがって、図６に示す第１の実施形態の場合と比較して、ウェハＷの端部と外周部５０の内周面との接触面積が小さくなる。よって、よりウェハＷの外周部の円周方向の温度ばらつきが低減する。
【００９７】
なお、島状の凸部５６の数は、必ずしも８個に限られることはなく、８個未満であっても、８個より多くても構わない。但し、ウェハＷが環状ホルダ１４の中心からずれた場合に、ウェハＷの端部が必ず凸部５６に接するようことが望ましい。この観点から、少なくとも、島状の凸部５６の数は３個以上であることが望ましい。
【００９８】
本実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態より、更に、ウェハＷの外周領域の円周方向の温度ばらつきを低減することが可能となる、したがって、更に、ウェハの温度の均一性を向上することが可能となる。
【００９９】
なお、本実施形態は、上記に説明したように、外周部５０からの円周方向に均一でない熱流入を低減させるという点で、環状の凸部５４がない場合にも有効である。本実施形態を環状の凸部５４がない形態で用いる場合、ウェハＷの裏面と内周部５２の上面５２ａとの接触が、ウェハＷが環状ホルダ１４に対して中心がずれて載置されると円周方向に不均一になりやすくなる。これを避けるためには、外周部５０の内側の端部Ｅ２の直径をなるべくウェハＷの直径に近付けることが好ましい。こうすることで、ウェハＷが環状ホルダ１４に対して中心からずれる程度を低減することができる。こうすることで、ウェハＷの裏面と内周部５２の上面５２ａとの接触の円周方向での均一性を保ちながら、ウェハＷと外周部５０の内周面Ｅ２の熱接触が低減できる。そして、ウェハＷへの内周面Ｅ２からの熱流入の円周方向の不均一性を低減でき、ウェハＷの外周部の円周方向の温度均一性が向上する。
【０１００】
（第４の実施形態）
本実施形態の気相成長装置は、中心方向に突出した島状の凸部の垂直断面において、凹部が形成されている以外は、第３の実施形態と同様である。したがって、第３の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【０１０１】
図１２は、本実施形態の環状ホルダの一部の模式断面図である。環状ホルダ１４の中心にウェハＷを載置した状態を示す。
【０１０２】
本実施形態の環状ホルダ１４は、島状の凸部５６の垂直断面において、島状の凸部５６の一部が、迫り出している。具体的には、島状の凸部５６の上部が、島状の凸部５６の下部よりも内側に迫り出し、凹部５６ｃが形成されている。言い換えれば、島状の凸部５６の上部が、オーバーハング形状を有する。
【０１０３】
本実施形態の環状ホルダ１４によれば、第１、第２及び第３の実施形態の場合と比較して、ウェハＷの端部と外周部５０の内側の端部の接触面積が小さくなる。したがって、更に、ウェハＷの外周部の円周方向の温度ばらつきを低減することが可能となる、よって、更に、ウェハの温度の均一性を向上することが可能となる。
【０１０４】
なお、本実施形態は、上記に説明したように、外周部５０からの円周方向に均一でない熱流入を低減させるという点で、環状の凸部５４がない場合にも有効である。本実施形態を環状の凸部５４がない形態で用いる場合、ウェハＷの裏面と内周部５２の上面５２ａとの接触が、ウェハＷが環状ホルダ１４に対して中心がずれて載置されると円周方向に不均一になりやすくなる。これを避けるためには、外周部５０の内側の端部Ｅ２の直径をなるべくウェハＷの直径に近付けることが好ましい。こうすることで、ウェハＷが環状ホルダ１４に対して中心からずれる程度を低減することができる。こうすることで、ウェハＷの裏面と内周部５２の上面５２ａとの接触の円周方向での均一性を保ちながら、ウェハＷと外周部５０の内周面Ｅ２の熱接触が低減できる。そして、ウェハＷへの内周面Ｅ２からの熱流入の円周方向の不均一性を低減でき、ウェハＷの外周部の円周方向の温度均一性が向上する。
【０１０５】
（第５の実施形態）
本実施形態の気相成長装置は、環状の凸部は、内周部の内周から所定距離離間して設けられること以外は、第１の実施形態と同様である。言い換えれば、環状の凸部の内側の端部が内周部の内側の端部と面一になっていない以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
【０１０６】
図１３は、本実施形態の環状ホルダの一部の模式断面図である。環状ホルダ１４の中心にウェハＷを載置した状態を示す。
【０１０７】
本実施形態の環状ホルダ１４は、内周部５２の内側の端部（図１３中のＥ１）と環状の凸部５４とが所定距離離間している。言い換えれば、内周部５２の内周が、環状の凸部５４よりも内側に迫り出している。
【０１０８】
ウェハＷの外周部の温度は、ウェハＷと環状ホルダ１４との間の熱伝導で移動する熱量に左右される。例えば、成膜中に環状ホルダ１４の方がウェハＷよりも高温となる場合、環状ホルダ１４からウェハＷへの熱伝導により、ウェハＷの外周部の温度が他の部分よりも高くなりすぎる恐れがある。特に、ウェハＷの外周領域を加熱する環状のアウトヒータ２６を設けた場合、この傾向が顕著になる。
【０１０９】
本実施形態の環状ホルダ１４によれば、環状の凸部５４よりも内側に迫り出す内周部５２が、ウェハＷの外周部にあたるインヒータ２４及びアウトヒータ２６からの放射熱を遮蔽する。したがって、ウェハＷの外周部の温度が他の部分よりも高くなることを抑制する。よって、更に、ウェハの温度の均一性を向上することが可能となる。
【０１１０】
本実施形態は、図８に示した第２の実施形態、図９に示した第２の実施形態の変形例、図１０に示した第３の実施形態、及び図１２に示した第４の実施形態などと組み合わせて用いてもよい。本実施形態を他の実施形態と組み合わせることで、ウェハＷの外周付近での、円周方向と半径方向の温度分布を同時に改善することが可能となる。
【０１１１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記、実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
【０１１２】
例えば、実施形態では、枚葉型の気相成長装置を例に説明したが、環状ホルダ１４を用いる装置であれば、枚葉型に限らず、複数のウェハＷに同時に成膜するバッチ式の気相成長装置にも本発明を適用することが可能である。
【０１１３】
例えば、実施形態では、ＧａＮ膜上に窒化インジウムガリウム膜と、窒化ガリウム膜とが複数積層された積層膜をエピタキシャル成長させる場合を例に説明したが、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）等、その他のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物系半導体の単結晶膜等の成膜にも本発明を適用することが可能である。また、ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族の半導体にも本発明を適用することが可能である。更に、本発明は、その他の膜の成膜にも適用することが可能である。
【０１１４】
また、プロセスガスがシャワープレート内で混合される場合を例に説明したが、プロセスガスがシャワープレートに入る前に混合される構成であってもかまわない。また、プロセスガスがシャワープレートから反応室内に噴出されるまで分離された状態となる構成であってもかまわない。
【０１１５】
また、環状ホルダ１４の外周部５０と内周部５２が一体成型されている場合を例に説明したが、環状ホルダ１４は、内周部５２又はその一部が分離可能な構造であっても構わない。内周部５２又はその一部を分離可能とすることにより、例えば、多様な形状の環状ホルダ１４が適用可能となり、ウェハＷの外周部の温度分布の微調整が容易となる。
【０１１６】
また、ヒータとして、インヒータ２４とアウトヒータ２６の２種を備える場合を例に説明したが、ヒータは１種のみであっても構わない。
【０１１７】
実施形態では、装置構成や製造方法等、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や製造方法等を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【０１１８】
１０      反応室
１１      第１のガス供給路
１２      第２のガス供給路
１４      環状ホルダ
２４      インヒータ（ヒータ）
５０      外周部
５０ｃ    凹部
５２      内周部
５４      環状の凸部
５６      島状の凸部
５６ｃ    凹部
Ｗ        ウェハ（基板）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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