(57)【要約】【課題】大口径の半導体ウェーハを均一に加熱する気相成長装置及び方法を提供する。【解決手段】気相成長装置１００は反応室１１と第１ランプ１群から第４ランプ４群を備える。反応室１１は、半導体ウェーハＷが載置されるサセプタ１３を内部に配置する。第１ランプ１群は、反応室１１の上部に配置して半導体ウェーハＷの外側領域を加熱する。第２ランプ２群は、反応室１１の上部に配置して半導体ウェーハＷの内側領域を加熱する。第３ランプ３群は、反応室１１の下部に配置して半導体ウェーハＷの外側領域を加熱する。第４ランプ４群は、反応室１１の下部に配置して半導体ウェーハＷの内側領域を加熱する。第１ランプ１群及び第３ランプ３群は、サセプタ１３の中心に向かうように円環状に配置され、第２ランプ２群及び第４ランプ４群は、サセプタ１３の中心に向かうように、第１ランプ１群及び第３ランプ３群の内側に円環状に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハが載置されるサセプタを内部に配置する反応室と、
前記反応室の上部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の外側領域を輻射して加熱する円筒状の第１ランプ群と、
前記反応室の上部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の内側領域を輻射して加熱する円筒状の第２ランプ群と、
前記反応室の下部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の外側領域を輻射して加熱する円筒状の第３ランプ群と、
前記反応室の下部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の内側領域を輻射して加熱する円筒状の第４ランプ群と、を備え、
前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群は、それらの軸方向が前記サセプタの中心に向かうように円環状に配置され、
前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群は、それらの軸方向が前記サセプタの中心に向かうように、前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群の内側に円環状に配置されていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群を前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群より前記半導体ウェーハに上下方向に近づけて配置していることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群を前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群より密に配置していることを特徴とする請求項１又は２記載の気相成長装置。
【請求項４】
半導体ウェーハが載置されるサセプタを内部に配置する反応室と、
前記反応室の上部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の外側領域を輻射して加熱する円筒状の第１ランプ群と、
前記反応室の上部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の内側領域を輻射して加熱する円筒状の第２ランプ群と、
前記反応室の下部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の外側領域を輻射して加熱する円筒状の第３ランプ群と、
前記反応室の下部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の内側領域を輻射して加熱する円筒状の第４ランプ群と、を備える気相成長装置を用いる気相成長方法であって、
前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群は、それらの軸方向が前記サセプタの中心に向かうように円環状に配置し、
前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群は、それらの軸方向が前記サセプタの中心に向かうように前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群の内側に円環状に配置することを特徴とする気相成長方法。
【請求項５】
前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群を前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群より前記半導体ウェーハに上下方向に近づけて配置することを特徴とする請求項４記載の気相成長方法。
【請求項６】
前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群を前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群より密に配置することを特徴とする請求項４又は５記載の気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置及び気相成長方法に関する。特に、気相成長装置に備わる反応室の内部に配置された半導体ウェーハを均一に加熱する気相成長装置及び気相成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、枚葉式の気相成長装置は、反応室の内部に配置された被加熱体である半導体ウェーハを高温で加熱している。そして、反応ガスを反応室の内部に導入して、半導体ウェーハの主表面に結晶を気相成長させている。
【０００３】
気相成長装置は、半導体ウェーハの加熱温度が所定の温度帯域に収まっていないと（均一に加熱しないと）、スリップ（結晶格子の転位）が発生し、又は比抵抗分布が劣化するなど、電気特性を阻害する。したがって、半導体ウェーハを均一に加熱することが必要となっている。
【０００４】
このようなことから、半導体ウェーハを均一に加熱できる加熱装置、及びこの加熱装置を用いることにより、半導体ウェーハに膜厚及び抵抗率の均一性が高い薄膜を形成できる半導体製造装置（気相成長装置）が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１による加熱装置は、半導体ウェーハが配置される処理チャンバ（反応室）と、処理チャンバの上部を塞ぐ上部ケーシングと、半導体ウェーハの内側領域を加熱する複数の内側加熱用ハロゲンランプ及び半導体ウェーハの外側領域を加熱する複数の外側加熱用ハロゲンランプと、を備えている。これらのハロゲンランプは、半導体ウェーハと対向して、上部ケーシングの内部に放射状に配置されている。
【０００６】
又、特許文献１による加熱装置は、これらのハロゲンランプの内側に配置され、ハロゲンランプからの熱が内部に直接入射されないように遮断すると共に、ハロゲンランプからの熱を半導体ウェーハに反射させる筒状の反射シールド部材を備えている。
【０００７】
反射シールド部材は、内側加熱用ハロゲンランプに対向する部分の下端に、内側加熱用ハロゲンランプから半導体ウェーハの内側領域に向かう熱が遮断されないように半導体ウェーハの内側方向に傾斜する傾斜部を有している。又、反射シールド部材は、外側加熱用ハロゲンランプに対向する部分の下端に、外側加熱用ハロゲンランプから半導体ウェーハの内側領域に向かう熱を遮断する遮断部を有している。
【０００８】
又、半導体ウェーハの主表面に形成される薄膜の膜厚分布の均一性を向上できる半導体製造装置（気相成長装置）が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
特許文献２による気相成長装置は、処理チャンバ（反応室）を上方より覆い塞ぐ蓋体の内部に、複数の内側加熱用ハロゲンランプと複数の外側加熱用ハロゲンランプを放射状に配置している。内側加熱用ハロゲンランプは、半導体ウェーハの内側領域を主に加熱する。外側加熱用ハロゲンランプは、半導体ウェーハの外側領域を主に加熱する。
【００１０】
これらのハロゲンランプの内側には、金メッキが施された略円筒状のシールド部材が設置され、このシールド部材における各外側加熱用ハロゲンランプに対応する部分の下端位置が各内側加熱用ハロゲンランプに対応する部分の下面位置よりも低くなっている。このため、各外側加熱用ハロゲンランプから半導体ウェーハの内側領域に向かうべき赤外線がシールド部材で反射され、半導体ウェーハの外側領域に向かうようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２１７１１０号公報
【特許文献２】特開２０００−１３８１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１及び特許文献２に開示された気相成長装置は、内側加熱用ハロゲンランプと外側加熱用ハロゲンランプとを交互に放射状に配置している。内側加熱用ハロゲンランプと外側加熱用ハロゲンランプとは、同じハロゲンランプを使用しているが、反射鏡の傾斜角度を変えている。
【００１３】
つまり、内側加熱用ハロゲンランプに対応する反射鏡は、半導体ウェーハの内側領域を照射している。一方、外側加熱用ハロゲンランプに対応する反射鏡は、半導体ウェーハの外側領域を照射している。そして、半導体ウェーハの内側領域と外側領域が重なり合って、均一に加熱することが困難になることから、略円筒状のシールド部材の形状を工夫して、半導体ウェーハを均一に加熱している。
【００１４】
気相成長装置に適用される半導体ウェーハの口径は、３００ｍｍ（１２インチ）が現在のところ主流である。しかし、チップサイズの大きなＭＰＵや大量生産してコストを低減する必要のあるメモリには、４５０ｍｍ（１８インチ）程度の大口径の半導体ウェーハが求められている。
【００１５】
一方、半導体ウェーハの口径が１．５倍になると、面積では、２．２５倍になる。したがって、従来の加熱装置を使用して、設定温度に対して±５度の温度範囲を維持していくのは、容易ではない。
【００１６】
つまり、従来の気相成長装置の構造の延長では、反射鏡の傾斜角度を幾ら変えても、大口径の半導体ウェーハの内側領域では温度が高く、大口径の半導体ウェーハの外側領域では温度が低くなることを避けられず、大口径の半導体ウェーハを均一に加熱することが困難である。
【００１７】
又、従来の気相成長装置の構造の延長では、内側加熱用ハロゲンランプと外側加熱用ハロゲンランプの出力比率を調整しても、大口径の半導体ウェーハの内側領域では温度が高く、大口径の半導体ウェーハの内側領域では温度が低くなることを避けられず、大口径の半導体ウェーハを均一に加熱することが困難である。
【００１８】
更に、半導体ウェーハの口径が１．５倍になると、重量も大きくなる。したがって、半導体ウェーハの裏面の周縁をサセプタの外輪（エッジ）で支持すると、半導体ウェーハの中央部が自重で撓み、半導体ウェーハの裏面とサセプタのエッジと間に隙間ができて、反応ガスが半導体ウェーハの裏面に流入し易くなる。いわゆる、半導体ウェーハに裏面デポが発生し易くなる。しかし、サセプタから伝熱される半導体ウェーハの外側温度と、ランプで輻射される半導体ウェーハの内側温度の差を少なくすることにより、半導体ウェーハの反りも抑制される。もって、裏面デポの発生を抑止できる。
【００１９】
大口径の半導体ウェーハを均一に加熱できる気相成長装置及び気相成長方法が実現できれば、スリップの発生、又は比抵抗分布の劣化が抑制されて、電気特性を従来と変えることなく、生産性に優れた半導体ウェーハを製造できる。
【００２０】
したがって、本発明は、半導体ウェーハに気相成長させる反応室の内部に配置された大口径の半導体ウェーハを均一に加熱することによって、スリップの発生、又は比抵抗分布の劣化を抑制する気相成長装置及び気相成長方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明による気相成長装置は、半導体ウェーハが載置されるサセプタを内部に配置する反応室と、前記反応室の上部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の外側領域を輻射して加熱する円筒状の第１ランプ群と、前記反応室の上部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の内側領域を輻射して加熱する円筒状の第２ランプ群と、前記反応室の下部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の外側領域を輻射して加熱する円筒状の第３ランプ群と、前記反応室の下部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の内側領域を輻射して加熱する円筒状の第４ランプ群と、を備え、前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群は、それらの軸方向が前記サセプタの中心に向かうように円環状に配置され、前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群は、それらの軸方向が前記サセプタの中心に向かうように、前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群の内側に円環状に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
又、本発明による気相成長装置は、前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群を前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群より前記半導体ウェーハに上下方向に近づけて配置していることを特徴とする。
【００２３】
更に、本発明による気相成長装置は、前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群を前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群より密に配置していることを特徴とする。
【００２４】
本発明による気相成長方法は、半導体ウェーハが載置されるサセプタを内部に配置する反応室と、前記反応室の上部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の外側領域を輻射して加熱する円筒状の第１ランプ群と、前記反応室の上部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の内側領域を輻射して加熱する円筒状の第２ランプ群と、前記反応室の下部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の外側領域を輻射して加熱する円筒状の第３ランプ群と、前記反応室の下部に配置して前記半導体ウェーハの径方向の内側領域を輻射して加熱する円筒状の第４ランプ群と、を備える気相成長装置を用いる気相成長方法であって、前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群は、それらの軸方向が前記サセプタの中心に向かうように円環状に配置し、前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群は、それらの軸方向が前記サセプタの中心に向かうように前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群の内側に円環状に配置することを特徴とする。
【００２５】
又、本発明による気相成長方法は、前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群を前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群より前記半導体ウェーハに上下方向に近づけて配置することを特徴とする。
【００２６】
更に、本発明による気相成長方法は、前記第１ランプ群及び前記第３ランプ群を前記第２ランプ群及び前記第４ランプ群より密に配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、半導体ウェーハに気相成長させる反応室の内部に配置された大口径の半導体ウェーハを均一に加熱することによって、スリップの発生、又は比抵抗分布の劣化を抑制する気相成長装置及び気相成長方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態による気相成長装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】前記第１実施形態による気相成長装置に備わる第１及び第２ランプの配置を示す平面図であり、図１のＡ矢視図である。
【図３】本発明の第２実施形態による気相成長装置の構成を示す縦断面図である。
【図４】前記第２実施形態による気相成長装置に備わる第１及び第２ランプの配置を示す平面図であり、図３のＡ矢視図である。
【図５】前記第１及び第２実施形態による気相成長装置に備わるサセプタの構成を示す拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００３０】
［第１実施形態による気相成長装置］
最初に、本発明の第１実施形態による気相成長装置の構成を説明する。図１は、本発明の第１実施形態による気相成長装置の構成を示す縦断面図である。図２は、前記第１実施形態による気相成長装置に備わる第１及び第２ランプの配置を示す平面図であり、図１のＡ矢視図である。
【００３１】
図１を参照すると、本発明の第１実施形態による気相成長装置１００は、処理チャンバ１０、反応室１１、及びケーシング１２を備えている。処理チャンバ１０は、反応室１１の内部に配置された被加熱体である半導体ウェーハＷを高温で加熱する。ケーシング１２は、処理チャンバ１０の上部を塞いでいる。
【００３２】
図１を参照すると、反応室１１は、円盤状のサセプタ１３を内部に配置している。そして、反応室１１では、サセプタ１３の上に載置された半導体ウェーハＷに反応ガスを供給することで、半導体ウェーハＷの主表面Ｗａにエピタキシャル層を成長させることができる。
【００３３】
反応室１１は、上側ドーム１１ａと下側ドーム１１ｂを備えている。上側ドーム１１ａは、半導体ウェーハＷの主表面Ｗａを上方から覆っている。下側ドーム１１ｂは、半導体ウェーハＷの裏面Ｗｂ及びサセプタ１３を下方から覆っている。上側ドーム１１ａ及び下側ドーム１１ｂは、石英などの耐熱性のある透光性部材で構成されている。
【００３４】
反応室１１を構成する一方の側壁１１ｃには、供給管１１１を設けている。反応室１１を構成する他方の側壁１１ｄには、排出管１１２を設けている。そして、反応ガスが供給管１１１を介して、反応室１１の内部に導入される。
【００３５】
反応ガスは、例えば、ＳｉＨＣｌ３のＳｉソースを水素ガスで希釈し、それにドーパントガスを混合している。反応室１１の内部に導入された反応ガスは、サセプタ１３に載置された半導体ウェーハＷの主表面Ｗａを水平に通過した後に、排出管１１２を介して反応室１１の外部に排出される。
【００３６】
サセプタ１３は、半導体ウェーハＷを載置する部材であり、反応室１１の内部に設置されている。サセプタ１３は、回転軸１３ａに連なる支持部材１３ｂによって、サセプタ１３の下面が支持されている。そして、回転軸１３ａを駆動してサセプタ１３を回転できる。
【００３７】
サセプタ１３、回転軸１３ａ、及び支持部材１３ｂは、石英などの耐熱性のある透光性部材で構成されている。サセプタ１３は、例えば、その表面にＳｉＣ被膜をコーティングしたものが好ましい。
【００３８】
サセプタ１３の上面には、半導体ウェーハＷを載置して収容する載置部１３０を形成しれている。載置部１３０は、半導体ウェーハＷの外径よりも大きい内径を設ける第１凹部１３１と、半導体ウェーハＷの外径よりも小さい内径を設ける第２凹部１３２と、を有している。
【００３９】
又、載置部１３０は、第１凹部１３１の下縁から第２凹部１３２の上縁に向けて、下り傾斜する支持部１３３を有している。そして、支持部１３３は、半導体ウェーハＷの外周縁部を線接触で支持している。
【００４０】
支持部材１３ｂは、反応室１１の下側ドーム１１ｂの略中央部分から反応室１１の内部に突出している。支持部材１３ｂは、サセプタ１３を水平状態で反応室１１の内部に支持している。支持部材１３ｂは、例えば、モータ（図示せず）の駆動により、回転軸１３ａを中心として回転できる。
【００４１】
図１を参照すると、本発明の第１実施形態による気相成長装置１００は、枚葉式の気相成長装置であって、例えば、４５０ｍｍ程度の大口径の一枚の半導体ウェーハＷをサセプタ１３に載置している。そして、サセプタ１３は、半導体ウェーハＷの中心を軸中心として回転可能である。つまり、サセプタ１３の中心（及び回転軸１３ａの軸中心）と半導体ウェーハＷの中心とが一致するように、半導体ウェーハＷがサセプタ１３に載置されている。
【００４２】
図１及び図２を参照すると、本発明の第１実施形態による気相成長装置１００は、反応室１１を構成する上側ドーム１１ａの上部に配置される円筒状の第１ランプ１群及び第２ランプ２群を備えている。第１ランプ１群は、半導体ウェーハＷの径方向の外側領域を輻射して加熱できる。第２ランプ２群は、半導体ウェーハＷの径方向の内側領域を輻射して加熱できる。
【００４３】
又、図１及び図２を参照すると、本発明の第１実施形態による気相成長装置１００は、反応室１１を構成する下側ドーム１１ｂの下部に配置される円筒状の第３ランプ３群及び第４ランプ４群を備えている。第３ランプ３群は、半導体ウェーハＷの径方向の外側領域を輻射して加熱できる。第４ランプ４群は、半導体ウェーハＷの径方向の内側領域を輻射して加熱できる。
【００４４】
図１及び図２を参照すると、第１ランプ１群及び第２ランプ２群は、それらの軸方向がサセプタ１３の中心に向かうように、円環状に配置されている。第２ランプ２群は、第１ランプ１群の内側に配置されている。
【００４５】
又、図１及び図２を参照すると、第３ランプ３群及び第４ランプ４群は、それらの軸方向がサセプタ１３の中心に向かうように、円環状に配置されている。第４ランプ４群は、第３ランプ３群の内側に配置されている。
【００４６】
第１ランプ１、第２ランプ２、第３ランプ３、及び第４ランプ４は、例えば、赤外線又は遠赤外線を輻射するハロゲンランプを用いることが好ましい。又、ケーシング１２の上部の中央には、半導体ウェーハＷの主表面Ｗａからの熱放射エネルギを受けて、主表面Ｗａの表面温度を測定するパイロメータ１２ａを設けている。
【００４７】
図１を参照すると、半導体ウェーハＷの外側領域が内側領域より温度が低下しないように（つまり、半導体ウェーハＷが均一に加熱されるように）、第１ランプ１群を第２ランプ２群より半導体ウェーハＷの主表面Ｗａに近づけて配置している。
【００４８】
又、図１を参照すると、半導体ウェーハＷの外側領域が内側領域より温度が低下しないように（つまり、半導体ウェーハＷが均一に加熱されるように）、第３ランプ３群を第４ランプ４群より半導体ウェーハＷの裏面Ｗｂに近づけて配置している。
【００４９】
つまり、本発明の第１実施形態による気相成長装置１００は、第１ランプ１群及び第３ランプ３群を第２ランプ２群及び第４ランプ４群より半導体ウェーハＷに上下方向に近づけて配置している。
【００５０】
次に、本発明の第１実施形態による気相成長装置１００の作用を説明する。
【００５１】
図１を参照すると、図示された半導体ウェーハＷは、４５０ｍｍ（１８インチ）程度の大口径の半導体ウェーハとなっている。そして、図示された半導体ウェーハＷは、３００ｍｍ（１２インチ）の口径の半導体ウェーハと比べて、面積では、２．２５倍になっている。したがって、従来の加熱装置を使用して、例えば、１１２５℃程度の設定温度に対して±５度の温度範囲を維持していくのは、容易ではない。
【００５２】
図１及び図２を参照すると、本発明の第１実施形態による気相成長装置１００は、半導体ウェーハＷの外側領域を輻射する第１ランプ１群及び第３ランプ３群と、半導体ウェーハＷの内側領域を輻射する第２ランプ２群及び第４ランプ４群と、を備えているので、大口径の半導体ウェーハＷを均一に加熱することができる。そして、半導体ウェーハＷを加熱の際には、第１ランプ１群、第２ランプ２群、第３ランプ３群、及び第４ランプ４群をそれぞれ独立して温度制御することが好ましい。
【００５３】
更に、本発明の第１実施形態による気相成長装置１００は、第１ランプ１群及び第３ランプ３群を第２ランプ２群及び第４ランプ４群より半導体ウェーハＷに上下方向に近づけて配置しているので、半導体ウェーハの内側領域では温度が高く、大口径の半導体ウェーハの内側領域では温度が低くなることを防止できる。
【００５４】
本発明の第１実施形態による気相成長装置１００は、半導体ウェーハＷに気相成長させる反応室１１の内部に配置された大口径の半導体ウェーハＷを均一に加熱することによって、スリップの発生、又は比抵抗分布の劣化を抑制できる。
【００５５】
［第２実施形態による気相成長装置］
次に、本発明の第２実施形態による気相成長装置の構成を説明する。図３は、本発明の第２実施形態による気相成長装置の構成を示す縦断面図である。図４は、前記第２実施形態による気相成長装置に備わる第１及び第２ランプの配置を示す平面図であり、図３のＡ矢視図である。
【００５６】
なお、以下の説明において、第１実施形態の説明で用いた符号と同じ符号の構成品は、その作用を同一とするので説明を割愛する場合がある。又、本発明の第２実施形態による気相成長装置２００は、第１ランプ１群から第４ランプ４群の構成を変更しただけである。
【００５７】
図３及び図４を参照すると、本発明の第２実施形態による気相成長装置２００は、反応室１１を構成する上側ドーム１１ａの上部に配置される円筒状の第１ランプ１群及び第２ランプ２群を備えている。第１ランプ１群は、半導体ウェーハＷの径方向の外側領域を輻射して加熱できる。第２ランプ２群は、半導体ウェーハＷの径方向の内側領域を輻射して加熱できる。
【００５８】
図３及び図４を参照すると、本発明の第２実施形態による気相成長装置２００は、反応室１１を構成する下側ドーム１１ｂの下部に配置される円筒状の第３ランプ３群及び第４ランプ４群を備えている。第３ランプ３群は、半導体ウェーハＷの径方向の外側領域を輻射して加熱できる。第４ランプ４群は、半導体ウェーハＷの径方向の内側領域を輻射して加熱できる。
【００５９】
図３及び図４を参照すると、第１ランプ１群及び第２ランプ２群は、それらの軸方向がサセプタ１３の中心に向かうように、円環状に配置されている。第２ランプ２群は、第１ランプ１群の内側に配置されている。
【００６０】
図３及び図４を参照すると、第３ランプ３群及び第４ランプ４群は、それらの軸方向がサセプタ１３の中心に向かうように、円環状に配置されている。第４ランプ４群は、第３ランプ３群の内側に配置されている。
【００６１】
図３及び図４を参照すると、半導体ウェーハＷの主表面Ｗａの外側領域が内側領域より温度が低下しないように（つまり、半導体ウェーハＷが均一に加熱されるように）、第１ランプ１群の個数を第２ランプ２群の個数より多く配置している。
【００６２】
又、図３及び図４を参照すると、半導体ウェーハＷの裏面Ｗｂの外側領域が内側領域より温度が低下しないように（つまり、半導体ウェーハＷが均一に加熱されるように）、第３ランプ３群の個数を第４ランプ４群の個数より多く配置している。
【００６３】
つまり、本発明の第２実施形態による気相成長装置２００は、第１ランプ１群及び第３ランプ３群を第２ランプ２群及び第４ランプ４群より密に配置している。なお、ランプを密に配置しているとは、単位面積当たりのランプの個数が多いことを意味している。
【００６４】
次に、本発明の第２実施形態による気相成長装置２００の作用を説明する。
【００６５】
図２を参照すると、図示された半導体ウェーハＷは、４５０ｍｍ（１８インチ）程度の大口径の半導体ウェーハとなっている。そして、図示された半導体ウェーハＷは、３００ｍｍ（１２インチ）の口径の半導体ウェーハと比べて、面積では、２．２５倍になっている。したがって、従来の加熱装置を使用して、例えば、１１２５℃程度の設定温度に対して±５度の温度範囲を維持していくのは、容易ではない。
【００６６】
図３及び図４を参照すると、本発明の第２実施形態による気相成長装置２００は、半導体ウェーハＷの外側領域を輻射する第１ランプ１群及び第３ランプ３群と、半導体ウェーハＷの内側領域を輻射する第２ランプ２群及び第４ランプ４群と、を備えているので、大口径の半導体ウェーハＷを均一に加熱することができる。そして、半導体ウェーハＷを加熱の際には、第１ランプ１群、第２ランプ２群、第３ランプ３群、及び第４ランプ４群をそれぞれ独立して温度制御することが好ましい。
【００６７】
更に、図３及び図４を参照すると、本発明の第２実施形態による気相成長装置２００は、第１ランプ１群及び第３ランプ３群を第２ランプ２群及び第４ランプ４群より密に配置しているので、半導体ウェーハの内側領域では温度が高く、大口径の半導体ウェーハの内側領域では温度が低くなることを防止できる。
【００６８】
本発明の第２実施形態による気相成長装置２００は、半導体ウェーハＷに気相成長させる反応室１１の内部に配置された大口径の半導体ウェーハＷを均一に加熱することによって、スリップの発生、又は比抵抗分布の劣化を抑制できる。
【００６９】
次に、第１実施形態による気相成長装置１００と第２実施形態による気相成長装置２００に共通する作用について説明する。図５は、前記第１及び第２実施形態による気相成長装置に備わるサセプタの構成を示す拡大縦断面図である。
【００７０】
図５を参照すると、図示された半導体ウェーハＷは、４５０ｍｍ（１８インチ）程度の大口径の半導体ウェーハとなっている。そして、図示された半導体ウェーハＷは、３００ｍｍ（１２インチ）の口径の半導体ウェーハと比べて、面積では、２．２５倍になっている。
【００７１】
又、３００ｍｍの口径の半導体ウェーハの板厚は、７７５μｍである。一方、４５０ｍｍの口径の半導体ウェーハの板厚は、９２５μｍになると予測されている。したがって、図示された半導体ウェーハＷは、３００ｍｍの口径の半導体ウェーハと比べて、重量では、２．６倍になると予測される。
【００７２】
図５を参照すると、３００ｍｍの口径の半導体ウェーハをサセプタ１３に載置した場合は、中央部の撓みが約０．１ｍｍとなる。一方、４５０ｍｍの口径の半導体ウェーハの板厚を９２５μｍに設定すると、中央部の撓みが約０．４ｍｍとなる。
【００７３】
このような撓みが多くなると、円錐状の支持部１３３と半導体ウェーハＷの外周縁部との間に、隙間ができ易くなる。したがって、反応ガスが半導体ウェーハＷの裏面Ｗｂに流入して、いわゆる裏面デポが生じ易くなる。
【００７４】
このような現象は、サセプタ１３と半導体ウェーハＷの外側領域との温度差によって、増幅すると考えられ、サセプタ１３の温度と半導体ウェーハＷの裏面Ｗｂの温度は、可能な限り同じであることが好ましい。
【００７５】
本発明の第１又は第２実施形態による気相成長装置は、サセプタ１３から伝熱される半導体ウェーハＷの外側温度と、第２ランプ２群及び第４ランプ４群で輻射される半導体ウェーハＷの内側温度の差を少なくすることにより、半導体ウェーハＷの反りも抑制できる。もって、裏面デポの発生を抑止できる。
【００７６】
本発明による気相成長装置及び気相成長方法によれば、半導体ウェーハＷの外側領域を輻射する第１ランプ１群及び第３ランプ３群と、半導体ウェーハＷの内側領域を輻射する第２ランプ２群及び第４ランプ４群と、を備えているので、反応室１１の内部に配置された大口径の半導体ウェーハＷを均一に加熱することができる。
【００７７】
又、本発明による気相成長装置及び気相成長方法は、図示された実施形態に限定されない。例えば、第２ランプ群及び第４ランプ群で構成される第２の円環状の加熱帯の内側に、第５ランプ群及び第６ランプ群で構成される第３の円環状の加熱帯を追加してもよく、４５０ｍｍを越える大口径の半導体ウェーハを均一に加熱することも可能となる。
【００７８】
更に、半導体ウェーハの中心部の表面温度を測定するパイロメータに半導体ウェーハの周縁部の表面温度を測定するパイロメータを追加して、二つのパイロメータの測定結果に基づいて、第１ランプ１群、第２ランプ２群、第３ランプ３群、及び第４ランプ４群を適宜に制御する方法も考えられ、大口径の半導体ウェーハを更に均一に加熱することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  第１ランプ
２  第２ランプ
３  第３ランプ
４  第４ランプ
１１  反応室
１３  サセプタ
１００・２００  気相成長装置
Ｗ  半導体ウェーハ
【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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