(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの主面上に、化学気相成長法によってエピタキシャル膜を成長させるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置であって、
凹状収容部を有する搭載プレートと、前記凹状収容部内に配置され、上面にＳｉＣ基板が載置されるウェハ支持台を備え、
前記ウェハ支持台は、その上面に基板が載置されるウェハ載置面と、載置されるウェハの周囲を囲むように起立するウェハ支持部とを有し、
前記ウェハ支持部の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分から、前記ウェハ載置面に載置されるウェハの主面までの高さが１ｍｍ以上であり、
前記ウェハ支持部の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分から、前記搭載プレートの反応空間側の上面までの高さが０より大きく５ｍｍ以下であり、
前記ウェハ支持部の少なくとも一部が前記エピタキシャル膜の構成元素の一部を含む材料からなることを特徴とするＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置。
【請求項２】
前記ウェハがＳｉＣ単結晶基板であり、前記エピタキシャル膜がＳｉＣエピタキシャル膜であり、前記ウェハ支持部の少なくとも一部が黒鉛からなることを特徴とする請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置。
【請求項３】
前記ウェハ支持部が黒鉛から成り、前記ウェハ支持部の少なくとも一部に被覆層が形成されて前記被覆層で覆われていない部分に黒鉛が露出されたことを特徴とする請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置。
【請求項４】
前記ウェハ支持台上に載置されるＳｉＣ基板の主面に対し供給されるガスの流速が、０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置。
【請求項５】
ＳｉＣ基板の主面上に、化学的気相成長法によってＳｉＣエピタキシャル膜を成長させるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法であって、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置を用い、
前記ウェハ支持部の上を乗り越えてから前記ＳｉＣ基板の主面上に下って到達する原料ガスの流れを生成させつつ前記ＳｉＣ基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を生成することを特徴とするＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項６】
前記ウェハ支持台上に載置されるＳｉＣ基板の主面に対し供給されるガスの流速が、０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項５に記載のＳｉＣ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、ウェハ支持台とそれを備えたＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に薄膜を形成する手段としては、スパッタ法、真空蒸着法、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法等の種々の成膜方法が一般に用いられている。
【０００３】
化学気相成長方法を用いると品質の高い膜を形成することができる。半導体デバイス等は、形成される膜の厚さや組成、添加する不純物の濃度などがばらつくと、その性能が変化してしまうため、特に高品質な膜が求められており、これらの半導体層を成膜する方法として化学気相成長方法が一般に用いられている。
例えば、ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する基板として、昇華法等で作製したＳｉＣのバルク単結晶から加工したＳｉＣ単結晶基板を用い、通常、この上に化学気相成長法（ＣＶＤ）によってＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となるＳｉＣエピタキシャル膜を成長させる。
【０００４】
このようなエピタキシャルウェハの製造工程において、ウェハの表面を平坦化させることは長年の課題であり、ウェハの有効面積を増やすために、エッジエクスクルージョン（半導体ウェハの周囲の無効領域、通常エッジからの距離で表される）を減少させることが、ウェハの大型化と共に要望されている。
エッジエクスクルージョンを減少させることができれば、チップの取れる有効面積率は増大し、半導体チップの収率は向上する。このため、エッジエクスクルージョンの幅をより小さく抑えることが近年求められている。
【０００５】
しかしながら、結晶成長においては、同条件の空間にウェハを設置しても、ウェハの中心と外周部で成長速度が異なることが観察される。単結晶ウェハにエピタキシャル成長を行うと、外周部が厚くなる、いわゆるエピクラウンが発生することが知られている。このようなエピクラウンは、エッジエクスクルージョンの幅を大きくしてしまうため除去することが求められている。
【０００６】
ここで「エッジエクスクルージョンの幅が大きくなる」とは、単純にエピクラウンが形成された外周部の膜厚差による影響により大きくなる訳ではない。例えば、ステップフローの上流側にエピクラウンが形成されていると、均質なガス供給の妨げとなり、エピタキシャルウェハのエピタキシャル膜に種々の転移等による欠陥を発生することも考えられ、これら欠陥の存在に伴うエッジエクスクルージョンの幅の増大も考えられる。
またエピクラウンは搬送時に折れてウェハのエピタキシャル面を傷つけてしまう恐れや、加工時に割れの原因となるなどするため除去することが求められている。
【０００７】
従来、エピクラウンの解消は、ウェハの外周部をエピクラウンの成長に合せて、その外周部を事前に除去し、エピタキシャルウェハの外周部が厚くならないようすること（例えば、特許文献１等）が行われている。また、形成されたエピクラウンをエピタキシャル成長後に、除去することが行われている（例えば、特許文献２等）。
また、化学気相成長装置においては、通常、エピタキシャル膜を成長させるウェハ（基板）は、サセプタ（基板支持部材）に凹部（ザグリ等）を設けてその中に配置されるが、その際、ウェハ表面とサセプタの表面の段差の部分においてガスの流れの乱れが生じることを懸念して、その段差を小さくすることが一般的であった（例えば特許文献３）。そのためにシリコンのエピタキシャル成長では、シリコンウェハの厚さに応じてサセプタの凹部の深さを変更し、サセプタの上面とシリコンウェハの上面との段差を小さくなるようにするようなことも行われていた（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２２６３４９号公報
【特許文献２】特開２０１４−２７００６号公報
【特許文献３】特開平４−３５４１１９号公報
【特許文献４】特開２００３−１２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば特許文献１のように事前に外周部の一部を除去する方法では、成膜するエピタキシャル膜の膜厚およびその際に形成されるエピクラウンの膜厚に合せて外周部を除去する必要があり、特定の厚みのエピタキシャル膜を成膜するための専用ウェハとなってしまう。実際の生産の現場では、用途および条件によって成長させるエピタキシャル膜を変化させることが一般的であり、特定の成膜条件専用のウェハを用いることは生産効率を著しく悪化させる。
【００１０】
また例えば、特許文献２のようにエピタキシャル膜を成長後にエピクラウンを除去する場合、除去されたエピクラウン近傍は、研磨によって削るため、研磨時のダメージにより、エピタキシャル膜が荒れるという問題がある。このような研磨面上に積層される半導体デバイスは、性能が劣ってしまうため、製品として用いることはできない。つまり、エピクラウンを除去する目的としての、エッジエクスクルージョンを低減するという課題を解決することができない。
【００１１】
また、いずれの方法を用いてもエピクラウンを除去する際に工数がかかるという問題があった。その加工において割れが生じやすくなるため歩留りも低下するという問題があった。さらに、研磨時に発生するパーティクル等がエピタキシャル膜の表面に付着し、半導体デバイスの欠陥の原因となるという問題もあった。
【００１２】
上述のように、従来、ウェハ上にエピタキシャル膜を成長させた際に生じるエピクラウンを効率的かつ十分に抑制できる装置については、十分な提案がされていないのが実情であった。また、エッジエクスクルージョンを十分に低減することができるエピタキシャルウェハについても十分な提案がされていないのが実情であった。
このため、エピクラウンを効率的かつ十分に低減することができる製造装置が切に求められていた。
【００１３】
また、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造は、ＳｉＨ４等のＳｉ原子含有ガスと、Ｃ３Ｈ８等のＣ含有原料ガスをプロセスガスとしてＳｉＣ基板の外周端部の外側から、ＳｉＣ基板上を通過するようにガスを供給している。この際、加熱手段によってＳｉＣ単結晶基板を高温に維持しながら、基板上にエピタキシャル材料を堆積させることでエピタキシャル膜を成長させている。
しかし、ＳｉＣ基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させた際、ＳｉＣエピタキシャル膜の外周部、即ちエッジ付近においてキャリア濃度が高くなり過ぎ、このＳｉＣエピタキシャル膜の面内におけるキャリア濃度のばらつきが大きくなるという問題があった。
【００１４】
本発明者等は、上述のようなキャリア濃度のばらつきが生じる原因について、鋭意検討を重ねた結果、ＳｉＣエピタキシャル膜の原料ガスとして一般的に用いられるプロパン（Ｃ３Ｈ８）とシラン系ガス（ＳｉＨ４）とでは、その分解速度が大きく異なることにその原因があることを見出した。
炭素を含むＣ３Ｈ８はＳｉＨ４よりも分解速度が遅いことが知られている。また、エピタキシャル成長時にＳｉＣ基板上に原料ガスが供給される際、ＳｉＣ基板は自転していることから、ＳｉＣ基板の外周端部がガスの導入口（ガスフローの上流側）に近くなる。すなわち、これら原料ガスの供給に伴ってＳｉＣエピタキシャル膜が成長する際、ガスフローの上流側となるＳｉＣ基板の外周部付近においては、炭素を含むＣ３Ｈ８の分解が十分に進んでおらず、成長膜中に含まれるカーボンが減少する。一方、下流側となる基板中心付近では、炭素を含むＣ３Ｈ８の分解が十分に進むため、外周部付近と比較して相対的にカーボン比率が増加する。
供給する原料ガスのＣ／Ｓｉ比は、プロパン（Ｃ３Ｈ８）とシラン系ガス（ＳｉＨ４）が十分に分解したものと仮定した上で設定しているため、分解速度の違いがあると、相対的にＳｉＣエピタキシャル膜の外周部においてＣ／Ｓｉ比が低い状態となる。すなわち、十分に分解が進んでいる基板中心付近では、ＳｉＣエピタキシャル膜の面内におけるキャリア濃度が適正に制御される一方、外周部においてＣ／Ｓｉ比が低くなり、キャリア濃度が高くなるという問題がある。
【００１５】
この外周部においてＣ／Ｓｉ比が低いためにキャリア濃度が外周部において高くなるということについて説明する。ＳｉＣエピタキシャル成長において、キャリアとしてＮを用いることが一般的であるが、このＮはカーボン原子の占有するサイトに選択的に導入される。Ｃ／Ｓｉ比が低いと、相対的に原料ガスにおけるカーボン量が低くなっていることから、キャリアとなるＮが、エピタキシャル成長するＳｉＣ膜におけるカーボンの占有するサイトに入り易くなる。すなわち、キャリアであるＮの取り込みが増え、キャリア濃度が高くなってしまう。そのため、従来の方法では、ＳｉＣエピタキシャル膜の外周部のキャリア濃度が高くなり、ばらつきが大きくなるという問題が発生する。
【００１６】
ここで、外周部のカーボン量が不足するために、キャリア濃度が低くなることから、例えば、上記の原料ガスの炭素濃度を高めることで、ＳｉＣエピタキシャル膜の外周部におけるＣ／Ｓｉ比を高めることが考えられる。しかし、単に炭素濃度を高めるだけでは、中央部のＣ／Ｓｉ比がばらつき、ウェハ中央部と外周部のキャリア濃度差を抑制することはできない。
【００１７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、エピクラウンを効率的かつ十分に低減することができ、ウェハ面内のキャリア濃度の均一化を図ることができる支持台とそれを備えたＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置および製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者等は、鋭意検討の結果、エピタキシャル膜を成長させる際にウェハを支持するための支持部材の反応空間側の上面とウェハの主面との位置関係に着目した。なお、「ウェハの主面」とは、エピタキシャル膜が形成される平坦面を意味する。ウェハ端部に面取り部が形成されている場合、面取り部の傾斜面上は主面とは言わない。
化学気相成長装置においては、エピタキシャル膜を成長させるウェハ主面と、その周囲に形成される支持部材とは、反応空間内に供給される層流を乱さないために、極力段差を発生させないことが一般的であった。また段差を設けたとしても数百μｍ程度に抑えることが当該分野の技術者にとって常識であった。
しかしながら、本発明者らはエピタキシャル膜を成長させる際に、ウェハを支持するための支持部材の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分と、エピタキシャル膜が成長するウェハの主面との段差を、当該分野の技術者にとっては非常識とも言える値である１ｍｍ以上とすることで、エピクラウンを効率的かつ十分に低減できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【００１９】
（１）本発明のウェハ支持台は、ウェハの主面上に、化学気相成長法によってエピタキシャル膜を成長させる化学気相成長装置に用いられるウェハ支持台であって、前記ウェハ支持台は、その上面に基板が載置されるウェハ載置面と、載置されるウェハの周囲を囲むように起立するウェハ支持部とを有し、前記ウェハ支持部の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分から、前記ウェハ載置面に載置されるウェハの主面までの高さが１ｍｍ以上であり、前記ウェハ支持部の少なくとも一部が前記エピタキシャル膜の構成元素の一部を含む材料からなることを特徴とする。
【００２０】
（２）上記（１）のウェハ支持台は、前記ウェハがＳｉＣ単結晶基板であり、前記エピタキシャル膜がＳｉＣエピタキシャル膜であり、前記ウェハ支持部の少なくとも一部が黒鉛からなることが好ましい。
（３）上記（１）または（２）のウェハ支持台は、前記ウェハ支持部が黒鉛から成り、前記ウェハ支持台部の少なくとも一部に被覆層が形成されて前記被覆層で覆われていない部分に黒鉛が露出されたことを特徴とする。
【００２１】
（４）本発明に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置は、ＳｉＣ基板の主面上に、化学的気相成長法によってＳｉＣエピタキシャル膜を成長させるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置であって、凹状収容部を有する搭載プレートと、前記凹状収容部内に配置され、上面にＳｉＣ基板が載置される上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のウェハ支持台を備えたことを特徴とする。
（５）本発明において、前記ウェハ支持台上に載置されるＳｉＣ基板の主面に対し供給されるガスの流速が、０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであることが好ましい。
【００２２】
（６）本発明の製造方法は、ＳｉＣ基板の主面上に、化学的気相成長法によってＳｉＣエピタキシャル膜を成長させるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法であって、凹状収容部を有する搭載プレートと、前記凹状収容部内に配置され、上面にＳｉＣ基板が載置される上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のウェハ支持台を備えたＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置を用い、前記ウェハ支持部の上を乗り越えてから前記ＳｉＣ基板の主面上に到達する原料ガスの流れを生成させつつ前記ＳｉＣ基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を生成することを特徴とする。
（７）本発明の製造方法において、前記ウェハ支持台上に載置されるＳｉＣ基板の主面に対し供給されるガスの流速が、０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のウェハ支持台に設けられているウェハ支持部は、ウェハ支持部の反応空間側の上面における最もウェハ載置面から遠い部分から前記ウェハ載置面に載置されるウェハの主面までの高さが１ｍｍ以上である。そのため、原料ガスがウェハの外周部に供給されることを抑制し、エピクラウンの成長を抑制でき、エッジエクスクルージョン幅の小さい有効面積の大きなエピタキシャルウェハを得ることができる。また、ウェハ支持台の少なくとも一部がエピタキシャル膜の構成元素の一部を含むため、エピタキシャル膜の成長時に必要な元素をウェハ支持部から補給することができ、面内方向でのキャリア濃度のばらつきを抑えたエピタキシャル膜を備えたエピタキシャルウェハを提供できる。
【００２４】
本発明の製造装置と製造方法によれば、前述のウェハ支持部を有する。そのため、本発明の製造装置と製造方法を用いることで、エピクラウンを効率的かつ十分に低減することができ、エッジエクスクルージョン幅の小さい有効面積の大きなＳｉＣエピタキシャルウェハであって、面内でキャリア濃度の均一なＳｉＣエピタキシャルウェハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態であるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置を模式的に説明する断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置の搭載プレートを平面視した模式図である。
【図３】本発明に係るウェハ支持台の第１実施形態を示す断面模式図である。
【図４】本発明に係るウェハ支持台の第２実施形態を示す断面模式図である。
【図５】本発明に係るウェハ支持台の第３実施形態を示す断面模式図である。
【図６】本発明に係るウェハ支持台の第４実施形態を示す断面模式図である。
【図７】本発明に係るウェハ支持台の第５実施形態を示す断面模式図である。
【図８】本発明に係るウェハ支持台の第６実施形態を示す断面模式図である。
【図９】エピクラウンを有するエピタキシャルウェハを、その中心を通る断面で切断した断面模式図である。
【図１０】エピクラウンが形成されたウェハ周辺部を拡大した断面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウェハのウェハ中央を通る任意の断面の断面模式図である。
【図１２】本願の一実施形態に係るエピタキシャルウェハの周辺部の断面を拡大したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像である。
【図１３】本発明の実施例７および実施例８を説明するための図であり、（ａ）はＳｉＣエピタキシャルウェハの半径方向におけるキャリア濃度の分布を示すグラフであり、（ｂ）はウェハ中心のキャリア濃度に対するＳｉＣエピタキシャルウェハの半径方向におけるキャリア濃度の比を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を適用したウェハ支持部、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置およびＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
本発明において「ウェハ」と言う記載は、エピタキシャル成長前の単結晶基板ウェハを指す場合と、エピタキシャル膜を有するウェハを指す場合がある。また、エピタキシャル成長途中のウェハも「ウェハ」と記載する場合がある。特に、エピタキシャル成長後のウェハを区別する場合は「エピタキシャルウェハ」と記載する。
【００２７】
（ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置、ウェハ支持部）
図１は、本発明の一実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハ製造装置の断面を模式的に説明する図である。本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハ製造装置は、図１の構成には限られないが、以下理解を容易にするために、図１の製造装置を基として本発明を説明する。
本実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置１００は、例えば、減圧排気可能なチャンバ（成膜室）内に、原料ガスＧを供給しながら、加熱されたウェハＷの面上に層を堆積成長させる装置である。例えば、ＳｉＣをエピタキシャル成長させる場合、原料ガスＧには、Ｓｉ源にシラン（ＳｉＨ４）、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２Ｈ２）、トリクロロシラン（ＳｉＣｌ３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）等を用いることができ、炭素（Ｃ）源にプロパン（Ｃ３Ｈ８）、エタン（Ｃ２Ｈ６）等を用いることができる。また、キャリアガスとして水素（Ｈ２）を含むもの等を用いことができる。
【００２８】
この製造装置１００は、チャンバの内部において、複数のウェハＷが載置される搭載プレート１０と、この搭載プレート１０との間で反応空間Ｋを形成するように搭載プレート１０の上面に対向して配置されたシーリング（天板）５０と、ウェハ支持台２０およびシーリング５０の外側に位置して反応空間Ｋの周囲を囲むように配置された周壁６０とを備えている。この例では搭載プレート１０の上面側に後述するように複数のウェハ支持台２０が設置されている。
また、搭載プレート１０とシーリング５０を囲むようにこれらの周囲に誘導コイル（加熱手段）７０が設置されている。
図示を省略する高周波電源から誘導コイル７０に高周波電流が供給されると、搭載プレート１０およびシーリング５０が高周波誘導加熱により加熱される。これら搭載プレート１０およびシーリング５０からの輻射や、ウェハ支持台２０からの熱伝導等により、ウェハ支持台２０に載置されたウェハＷを加熱することができる。なお、加熱手段は、搭載プレート１０（回転台１３）の下面側およびシーリング５０の上面側に配置された構成に限らず、これらのいずれか一方側のみに配置された構成とすることも可能である。また高周波誘導加熱に限らず、抵抗加熱によるもの等を用いてもよい。
【００２９】
シーリング５０の中心部を上下に貫通するようにガス導入管３０が設けられ、ウェハＷには、ガス導入管３０から放出された原料ガスＧを反応空間Ｋの中心側から外側に向かって放射状に流すことで、ウェハＷの面内に対して平行に原料ガスＧを供給することが可能となっている。チャンバ内で不要になったガスは、周壁６０の外側に設けられた排気口（図示せず。）からチャンバの外へと排出することが可能となっている。
【００３０】
搭載プレート１０は、いわゆるプラネタリ（自公転）方式を採用し、搭載プレート１０の底部中央に回転軸１２が接続されている。搭載プレート１０は、図示を省略する駆動モータにより回転軸１２が回転駆動されると、回転台１３がその中心軸周りに回転駆動され回転台１３の上に一体化されている搭載プレート１０も回転駆動される。
搭載プレート１０の上面側には、平面視円形状をなし、回転軸１２の周方向（回転方向）に等間隔に複数並んで凹状収容部１１が設けられている。図２は、製造装置１００の搭載プレート１０を平面視した模式図である。凹状収容部１１が搭載プレート１０の周回りに等間隔に６個並んで設けられている場合を例示している。
【００３１】
ウェハ支持台２０は、図２に示すように搭載プレート１０の凹状収容部１１に収容され、上面にウェハＷを載置することができる。図２では、簡略化のため搭載プレート１０の２つの凹状収容部１１にのみウェハ支持台２０を収容した状態を示したが、当該構成には限られない。
ウェハ支持台２０は、原料ガスＧとは別の駆動用ガスがウェハ支持台２０の下面と凹状収容部１１との間に供給されることにより、ウェハ支持台２０の中心軸周りに回転駆動される仕組みとなっている（図示せず）。これにより、搭載プレート１０の回転とは別に各ウェハ支持台２０が回転されるので、ウェハ支持台２０に載置されたウェハＷに対して均等に成膜を行うことができる。
【００３２】
図３は、本発明の一実施形態に係るウェハ支持台のＡ−Ａ’面（図２）の断面模式図である。ウェハ支持台２０は、その上面２１ａに基板が載置される円盤状のウェハ載置部２１と、載置されるウェハＷの周囲を囲むように起立するリング状のウェハ支持部２２とを有する。ウェハ載置部２１は、その周縁上面側に周段部２１ｂが形成され、この周段部２１ｂにリング状のウェハ支持部２２が挿入され、一体化されたウェハ載置部２１とウェハ支持部２２がともに凹状収容部１１に収容されている。
ウェハ載置部２１は、一例として黒鉛からなる円盤の外周面をＴａＣあるいはＳｉＣの皮膜で覆った構造を採用できる。ウェハ支持部２２は、一例として黒鉛からなる。
【００３３】
ウェハ支持部２２の反応空間Ｋ側の上面２２ａにおいて最もウェハ載置面２１ａから遠い部分からウェハ載置面２１ａに載置されたウェハＷの主面Ｗａまでの高さｈが１ｍｍ以上である。この高さｈについて１．５ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。また、高さｈについて５ｍｍ以下であることが好ましい。
ウェハ支持部２２の反応空間Ｋ側の上面２２ａにおける最もウェハ載置面２１ａから遠い部分からウェハ載置面２１ａに載置されたウェハＷの主面Ｗａまでの高さｈが１ｍｍ以上であれば、原料ガスがウェハの外周部に供給されることを抑制し、エピクラウンが成長することを抑制できる。
１ｍｍ以上で、高さｈが大きくなるほど、エピ層厚に対するクラウン高さの比を小さくすることができる。また、高さｈが５ｍｍ超であると、化学気相成長装置内に供給されるガスの層流が乱されてしまうため好ましくない。
ここで、「反応空間側の上面における最もウェハ載置面から遠い部分」とは、ウェハ支持部において、ウェハ載置面から鉛直方向最も離れた部分を意味する。また「反応空間Ｋ側の上面２２ａにおける最もウェハ載置面から遠い部分からウェハ載置面２１に載置されたウェハＷの主面Ｗａ」で示すウェハは、原則的には、単結晶基板の表面の主面である。
単結晶基板の厚さは一定であり、主面は平坦であるため明確に規定することができる。
一方、エピタキシャル成長は、基本的に一定値以下の表面均一性を保ちながら成長する。さらに、成長するエピタキシャル膜は、単結晶基板の厚みに対して薄いため、エピタキシャル膜が成長中及び成長後のエピタキシャルウェハの主面とみなしてもよい。すなわち、目的のエピタキシャル膜が形成されたエピタキシャルウェハ表面の主面と、ウェハ支持部の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分の距離を１ｍｍ以上としてもよい。
【００３４】
図３の場合、上面２２ａがウェハ載置面に対して平行な平面であるため、上面２２ａのいずれかの点がウェハ載置面から最も遠い部分となる。
またここでいう「高さ」とは、反応空間側の上面における最もウェハ載置面から遠い部分から、ウェハ載置面の延長線上におろした垂線の長さを意味する。
また、エピクラウンとは、エピタキシャル基板上に成長したエピタキシャル膜の周縁部に形成されたエピタキシャル膜の膜厚が厚い部分である。
図３の場合、ウェハ支持部２２は断面矩形状に描かれているが断面三角形状などでも差し支えない。
【００３５】
従来、シリコンなどの従来のエピタキシャル成長においては、当該高さが数百μｍ程度以上であると、ガスの層流を乱すことが予想されており、当該範囲以上とすることは考えられていなかった。しかし今回、予想に反し数ｍｍ程度の段差を有していても、ウェハＷ上に形成されるエピタキシャル膜の性能に差が生じないことを見出した。そしてこのとき、同時にエピクラウンが成長することが効率的に抑制できていることを見出した。
このような段差による影響は、成長圧力が２５ｋＰａ以下の低圧であって、また成長温度は１４００℃以上と高温で行われる場合に、特に少なく、ウェハＷ上に形成されるエピタキシャル膜の性能に差がほとんど生じない。すなわち、上述のような条件下で作製されるＳｉＣエピタキシャル膜の場合は、段差の影響を受けにくいことを意味する。
【００３６】
図３は、本発明の一実施形態にかかるウェハ支持台の周辺の搭載プレートまで含めたＡ−Ａ’面（図２）の断面模式図である。
図３に示すように、ウェハ支持部２２の反応空間Ｋ側の上面２２ａの最高点から搭載プレート１０の反応空間Ｋ側の上面１０Ａまでの高さＨは、−１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、０ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。
当該高さが５ｍｍを超えると、搭載プレート１０に平行な面から供給されるガスの層流が段差により乱され、均質なエピタキシャル膜の成長が難しくなる。
【００３７】
本実施形態のウェハ支持部２２において、全体を黒鉛で構成し、ウェハ支持部２２の黒鉛を全面露出させた構成としたが、図３の斜線で示すようにウェハ支持部２２の上面と上縁周縁部および下面と下縁周縁部にそれぞれ被覆層２２ｂを形成し、ウェハ支持部２２の上面側の黒鉛とウェハ支持部２２の下面側の黒鉛を部分的に覆い隠しても良い。被覆層としてＴａＣなどの金属炭化物の薄膜を用いることができる。
ウェハ支持部２２の上面側と下面側の黒鉛を覆い隠すことにより、黒鉛が露出する面積を小さくできるので、被覆層２２ｂで覆い隠す面積の大小によって成膜時のウェハ支持部２２からのカーボン供給量を目的の量に調節することができる。
【００３８】
ウェハ支持部２２は、ウェハＷの主面上に形成されるエピタキシャル膜と同じ材料を含むことが好ましい。ウェハ支持部２２が、ウェハＷの主面上に形成されるエピタキシャル膜と同じ材料を含んでいれば、ウェハ支持部２２の一部が昇華しても、ウェハＷの主面上に形成されるエピタキシャル膜への影響を抑えることができる。またエピタキシャル成長させる場合、ウェハＷ上以外の部分でも反応は生じ、付着物が堆積する。ウェハ支持部２２の材料をエピタキシャル膜と同じ材料を含むものとすることで、付着物と被付着面の界面で生じる熱膨張率差を抑制し、当該付着物が剥がれてパーティクルとなることを防ぐことができる。エピタキシャル膜と同じ材料を含むウェハ支持部として、ウェハ支持部の上面側をＳｉＣ多結晶とすることができる。
【００３９】
ウェハ支持台２０上に載置されるウェハＷの主面Ｗａに対し供給されるガスの流速は、０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであることが好ましく、０．２ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓであることがより好ましい。
ウェハＷの主面Ｗａに対し供給されるガスの流速が、１０ｍ／ｓ超であると、わずかな段差でも乱流が生じやすくなる。すなわち、ウェハ支持部２２の上面２２ａとウェハＷの主面Ｗａ間の段差が大き過ぎると乱流が発生しやすくなってしまう。
またウェハＷの主面Ｗａに対し供給されるガスの流速は、０．１ｍ／ｓ未満であると、本来ウェハＷ上でガスが反応しエピタキシャル成長を行うことが望ましいが、ウェハＷ上にガスが到達する前に反応が生じてしまい、ウェハ以外の部分に堆積物が付着する。これらの付着物は、剥離によりパーティクルの原因となってしまう。
【００４０】
またウェハ支持部２２は、ウェハＷの周囲に沿って追従するように配置されていることが好ましい。例えば、ウェハＷにオリエーテンションフラット（ＯＦ）がついている場合は、ウェハ支持部２２はオリエンテーションフラットの形状を追従するように形成されていることが好ましい。ウェハＷのオリエンテーションフラットが形成されている部分（以下、オリフラ部という）は、平面視した際に、エピクラウンが成長するウェハＷの外周部より内側に存在する。オリエンテーションフラットの形状に追従せずウェハ支持部２２を円形に形成すると、オリフラ部とウェハ支持部２２の間に平面視で距離があり、ウェハ支持部２２による遮蔽効果を十分に得ることが難しくなる。すなわち、オリフラ部に形成されるエピクラウンを十分に抑制することが難しくなる。
またウェハ載置面２１上に、ウェハＷに覆われていない部分があると、その部分にも結晶が堆積する。この堆積物によりウェハＷが、載置面に対し浮く場合がある。そこで、ウェハ支持部２２の内周縁は、ウェハＷの周囲に沿って追従するように配置されていることにより、オリエンテーションフラットの外側の載置面に不要な結晶が堆積することを防止できる。
【００４１】
また、支持部６１は、周壁６０の内周面に全周に亘って設けられた遮蔽板支持部であり、この遮蔽板支持部上にシーリング５０の外周部が載置されている。
【００４２】
本実施形態の製造装置１００においては、原料のガス導入管３０から下方に向けて原料ガスＧを供給することにより、ウェハ支持台２０上に載置されたウェハＷの外周端部の外側から、ウェハＷの主面Ｗａ上を通過するように原料ガスＧを供給する。そして、高周波コイル等からなる誘導コイル（加熱手段）７０により、ウェハＷを高温に維持しながら、この上にエピタキシャル材料を堆積させることによってエピタキシャル膜を成膜する。
この際、加熱手段による加熱に伴って、黒鉛からなるウェハ支持部２２からカーボン（Ｃ）が発生し、原料ガスＧのガスフローにおける上流側、即ち、図３中に示す矢印ＦのＦ１側に向けてカーボンを供給することで、上流（Ｆ１）側のＣ／Ｓｉ比を高める。
【００４３】
上述したように、通常、原料ガスＧを構成する炭化水素系ガスは、シラン系ガスに含まれるＳｉよりも分解速度が遅いため、特に、原料ガスＧのガスフロー上流側に位置するＳｉＣエピタキシャル膜の外周部においてＣ濃度が低くなる傾向がある。
これに対し、本実施形態の製造装置１００によれば、黒鉛からなるウェハ支持部２２を備えた上記構成を採用することにより、原料ガスＧのガスフローの上流（Ｆ１）側に向けてカーボンを供給することで、ＳｉＣエピタキシャル膜の外周部の近傍のガスのＣ／Ｓｉ比を高め、ＳｉＣエピタキシャル膜を成長できる。これにより、原料ガスＧを構成する各成分の分解速度の違いに起因したＳｉＣエピタキシャル膜の面内におけるＣ／Ｓｉ比のばらつきを抑制できる。このように、ＳｉＣエピタキシャル膜の面内全体におけるガスのＣ／Ｓｉ比の位置依存性の低減に伴い、ＳｉＣエピタキシャル膜のキャリア濃度のばらつきも低減できる。
尚、本実施形態の様な自公転型の装置の場合、ガスは中央から公転している搭載プレートの外周側に広がり、また原料ガスも分解・消費されてゆくので、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長速度は搭載プレートの外周部に行くほど小さくなる。その為、ＳｉＣ基板の一方の側の端部に注目すると、中心側にいるときの成長の方が、寄与が大きい。ウェハ支持台２０が自転している場合にはある程度は平均化されるが、実質的な成長条件としてはウェハの中心部と外周部を比較してウェハ周辺部がガスの上流側になっていて、それを反映したキャリア濃度分布となる。
【００４４】
ウェハ支持台２０は、図３に示す構成に限らず種々の構成を採用できる。
図４はウェハ支持台の第２実施形態を示すもので、この第２実施形態のウェハ支持台２５は、先の実施形態と同等のウェハ設置部２１とその外周部に嵌め込まれた２重リング型のウェハ支持部２６からなる。ウェハ支持部２６は、その内周側に設けられているリング状の内周側支持部材２６Ａとその外周側に設けられているリング状の外周側支持部材２６Ｂとからなる。
この例では内周側支持部材２６Ａと外周側支持部材２６Ｂの高さは同等であり、それらの上面２６ａにより前述の高さｈが規定される。
本実施形態の支持部材２６Ａ、２６Ｂはいずれも黒鉛からなる。
この実施形態では、例えば、内周側支持部材２６Ａの全面の黒鉛を露出させ、外周側支持部材２６Ｂの全面をＳｉＣやＴａＣなどの被覆層で覆うことで、成膜時にウェハ支持部２６から供給するカーボン量を先の実施形態の場合から変更できる。また、内周側支持部材２６Ａの全面をＳｉＣやＴａＣなどの被覆層で覆い、外周側支持部材２６Ｂの全面の黒鉛を露出させてもよい。この構成により、成膜時にウェハ支持部２６から供給するカーボン量を先の構造から変更できる。
【００４５】
図５はウェハ支持台の第３実施形態を示すもので、この第３実施形態のウェハ支持台２７は、ウェハ設置部２１とその外周部に設置された多重リング型のウェハ支持部２８からなる。ウェハ支持部２８は、その内周側上下に設けられているいずれも黒鉛製のリング状の内周下部側支持部材２８Ａと内周上部側支持部材２８Ｂとそれらの外周側に設けられているリング状の外周側支持部材２８Ｃとからなる。
この構造では例えば内周下部側支持部材２８ＡをＴａＣあるいはＳｉＣの被覆層で覆い、内周上部側支持部材２８Ｂの黒鉛は全面露出させることで、内周上部側支持部材２８Ｂからのみカーボン供給ができるように構成できる。
また、例えば内周上部側支持部材２８ＢをＴａＣあるいはＳｉＣの被覆層で覆い、内周下部側支持部材２８Ａの黒鉛は全面露出させることで、内周下部側支持部材２８Ａからのみカーボン供給ができるように構成できる。
この形態では、内周下部側支持部材２８Ａと内周上部側支持部材２８Ｂと外周側支持部材２８Ｃのいずれを被覆層で覆っても良いし、いずれを露出させる構成としてもよい。被覆層で覆う支持部材を変更することで成膜時に供給するカーボン量を調整できる。
【００４６】
図６はウェハ支持台の第４実施形態を示すもので、この第４実施形態のウェハ支持台３２は、ウェハ設置部２１とその外周部に設置されたリング型のウェハ支持部３３からなる。ウェハ支持部３３は全体が黒鉛からなり、そのほぼ全面に被覆層が形成されているが、ウェハ支持部３３の内面に直線状、横線状、縦線状、点列状などの被覆層除去部３３ｂを複数形成し、黒鉛を部分的に露出させた構造とされている。
この構造によって、黒鉛の露出部分を調節することで成膜時に供給するカーボン量を目的の値に調整できる。
図７はウェハ支持台の第５実施形態を示すもので、この第５実施形態のウェハ支持台３４は、ウェハ設置部２１とその外周部に設置されたリング型のウェハ支持部３５からなる。ウェハ支持部３５は、その内周側下部に設けられている黒鉛製のリング状の内周下部側支持部材３５Ａとこの内周下部側支持部材３５Ａの上部および外周側を覆うように設けられた黒鉛製の外周側支持部材３５Ｂとからなる。この外周側支持部材３５Ｂの内周下部側には内周段部３５Ｃが形成され、この内手段部３５Ｃに嵌合するように内周下部側支持部材３５Ａが一体化されている。
【００４７】
この構造では例えば内周下部側支持部材３５ＡをＴａＣあるいはＳｉＣの被覆層で覆い、外周側支持部材３５Ｂの黒鉛は全面露出させることで、外周側支持部材３５Ｂからのみカーボン供給ができるように構成できる。
また、例えば外周側支持部材３５ＢをＴａＣあるいはＳｉＣの被覆層で覆い、内周下部側支持部材３５Ａの黒鉛は全面露出させることで、内周下部側支持部材３５Ａからのみカーボン供給ができるように構成できる。
【００４８】
図８はウェハ支持台の第６実施形態を示すもので、この第６実施形態のウェハ支持台３６は、先の実施形態で用いられていたウェハ設置部２１の部分とその外周部に設置されたリング型の外周支持部材が一体化され、全体が黒鉛からなる。即ち、円盤状のウェハ設置部３６Ａとその外周部に一体形成されたリング状のウェハ支持部３６Ｂとからなり、ウェハ設置部３６Ａの上面がウェハ設置面３６Ｃとされ、ウェハ支持部３６Ｂの上面３６ａにより前述の高さｈが規定されている。
図８の構成ではウェハ支持台３６の全体が黒鉛からなるので、先の実施形態より多くのカーボン供給を行う場合に好適な構造となる。
【００４９】
以上説明したように、ウェハ支持台は種々の形態を採用することができる。
また、各実施形態のウェハ支持部のＡ−Ａ’面における断面の形状は、図３〜図８に示すような、四角形である必要はなく、三角形などの形状でもよい。
【００５０】
（エピタキシャルウェハ）
図９は、ウェハ上にエピタキシャル膜を有し、エピタキシャル膜が平坦部とエピクラウンとを有する場合の断面模式図である。また図１０は、エピクラウンが形成されたエピタキシャルウェハ周辺部の断面を拡大したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像（断面ＳＥＭ画像）である。図９に示すように、ウェハＷ上にはエピタキシャル膜Ｅが積層されている。
エピタキシャル膜Ｅは、平坦部ＥｆとエピクラウンＥｃを有する。エピタキシャル膜Ｅは平坦に形成することが基本であり、平坦部Ｅｆの膜厚はほぼ一様であり、中央Ｃにおける膜厚に対し±５％の範囲の厚さである。これに対しエピクラウンＥｃの高さは、ウェハ中央の膜厚に対し４０〜１００％超の膜厚を有する。
ここで、エピクラウンの高さとは、主面上のエピタキシャル層表面の水準面（図１０の線ｂ）からエピクラウンの頂面又は頂点（図１０の線ａ）までの高さｈｅである。
【００５１】
水準面とは、エピタキシャルウェハが形成された理想的な表面であり、水準となる面である。本来、エピタキシャル膜は中心と、その他の部分で同一膜厚であることが理想的である。水準面は、基板ウェハの主面を基準とした場合、基板ウェハの最表面である主面（図１０の線ｃ）から鉛直方向にウェハの中心におけるエピタキシャル膜厚分だけ離れた面を意味する。すなわち、「水準面からエピクラウンの頂面（頂点）までの高さ」とは言い換えると、エピクラウンの頂面（頂点）からウェハの水準面に対しておろした鉛直線の幅を意味する。なお、基板ウェハの端部が面取りされている場合にエピクラウンの頂面（頂点）が面取りされた部分の上に成長したエピタキシャル層の表面に存在するときでも、その部分の表面をエピクラウンの頂面（頂点）とし、その頂面（頂点）から、外挿された主面上のエピタキシャル層表面の水準面までの距離をエピクラウンの高さとすればよい。
またウェハ周辺部とは、ウェハの周辺であってデバイスの作製上大きな影響を及ぼす部分を意味する。ウェハにＯＦが形成されている場合、ＯＦ付近は、デバイス作製上、一定幅で除かれるため、実質的にはクラウンの製品品質への影響は小さいため、ウェハ周辺部に「ＯＦ部」は含まれていなくてもよい。
【００５２】
エピクラウンＥｃを有すると、エッジエクスクルージョンの幅が大きくなり、チップの取れる有効面積率を低下させてしまう。また種々の欠陥の起因となっている可能性もある。さらに高さが大きい場合は、デバイス形成工程で不都合を生じる。ここで、膜厚とはウェハＷの主面Ｗａに対して鉛直な方向のエピタキシャル膜の膜厚を意味する。膜厚およびエピクラウンの高さは、図１０のように断面ＳＥＭ画像から測定することができる。
【００５３】
図１１は本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウェハのウェハ中央を通る任意の断面の断面模式図である。
本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウェハは、ウェハＷの主面Ｗａ上にエピタキシャル膜Ｅを有し、前記エピクラウンの高さが、ウェハ中央Ｃのエピタキシャル膜の膜厚に対し３０％以内である。
【００５４】
図１２は本願の一実施形態に係るエピタキシャルウェハの周辺部の断面を拡大したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像である。写真撮影した部分はウェハのＯＦ部分ではなく、ＯＦが形成されていない周辺部である。ウェハの端部には小さな面取りがなされているため、表面の角の部分が丸みを持っている。なお、図１２の写真においては、画像上周辺部が見えにくくなっているため、周辺部に対応する箇所を点線でなぞっている。
ウェハ周辺部の表面は主面の表面である水準面の延長線上にあり、エピクラウンの高さは０であり、エピクラウンの発生が抑制されている。なお、図１２において一点鎖線で囲まれた部分は、劈開時に生じた凹凸等であり、エピクラウンではない。ＳｉＣ単結晶は非常に硬いため、劈開時にこのような凹凸がみられる場合があるが、エピクラウンでないことは倍率等を変更しながら確認すれば、明確に判断することができる。
【００５５】
ウェハ中央のエピタキシャル膜の膜厚が３０μｍ以上であることが好ましい。エピタキシャル膜の膜厚が３０μｍ以上であれば高耐圧のデバイスを作製することができる。特に、ＳｉＣからなるエピタキシャル膜を用いたデバイスでは、高耐圧性を要求されるため、特に好ましい。
【００５６】
エピタキシャル膜Ｅは、特に制限されず、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物等でもよい。またウェハＷも特に制限はされない。しかし、特に成長温度が高く、成長圧力が低いＳｉＣのエピタキシャル成長に好適に適用することができる。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００５９】
（実施例１）
ウェハとして、ＯＦを有する板厚３５０μｍの４インチ（０００１）Ｓｉ面４°オフのＳｉＣ基板を用い、プラネタリ型の化学気相成長装置のウェハ支持台上に載置した。このときウェハの周囲には、ウェハ支持部として黒鉛からなるリング状部材を配置した。このリング状部材の厚みは２ｍｍのものを用いた。リング状部材の断面は四角形であり、その反応空間側の上面からウェハ載置面に載置されたウェハの主面までの高さは１．６５ｍｍとした。リング部材は、ウェハのＯＦ部に対応する位置に直線部を設け、リング部材の内側がウェハの周囲に沿って追従するようにした。ウェハ外周とリング部材の距離は、０．１５ｍｍとなる様にした。
原料ガスとしては、シランとプロパンの混合ガスを用い、キャリアガスとして水素ガスを用いて、成長圧力１５ｋＰａ、成長温度１６００℃で、ウェハの中央に相当する部分の流速２ｍ／ｓでウェハに向かって供給した。
このような条件下で、エピタキシャル膜を平坦部で３０μｍ成長させ、その時に形成されたエピクラウンの高さを測定した。その結果、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの高さが６μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が６μｍで同じであった。
【００６０】
（実施例２）
リング状部材の内側が円形でＯＦ部を設けなかったこと以外は、実施例１と同一の条件でエピクラウンの膜厚を測定した。
その結果、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの高さが２４μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの高さが８μｍであった。
【００６１】
（実施例３）
ウェハを板厚５００μｍのＳｉＣ基板としたこと以外は、実施例２と同一の条件でエピクラウンの膜厚を測定した。
その結果、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの高さが３２μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が９μｍであった。
【００６２】
（実施例４〜６）
リング状部材の膜厚を４ｍｍとしたこと以外は、実施例１〜３と同様の条件でエピクラウンの膜厚を測定した。
実施例４では、エピクラウンは見られなかった。
実施例５では、ＯＦ部以外にはエピクラウンは見られなかった。
実施例６では、ＯＦ部以外にはエピクラウンは見られず、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの膜厚が２０μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が０μｍであった。
【００６３】
（比較例１〜３）
リング状部材の膜厚を１ｍｍとしたこと以外は、実施例１〜３と同様の条件でエピクラウンの膜厚を測定した。
比較例１では、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの膜厚が１３μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が１３μｍであった。
比較例２では、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの膜厚が２９μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が１３μｍであった。
比較例３では、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの膜厚が５０μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が２０μｍであった。
実施例１〜６および比較例１〜３の結果を表１にまとめた。
【００６４】
【表１】
0006601956.tif 000002
【００６５】
表１からみてとれるように、ウェハ支持部上面からウェハ主面までの高さが大きくなるに従い、エピクラウンの膜厚が小さくなっていることがわかる。また比較例１〜３と比較して、ウェハ支持部上面からウェハ主面までの高さが１ｍｍ以上である実施例１〜６において、ＯＦ部分以外のエピクラウンが抑制されており、エピクラウンの高さが、ウェハ中央の膜厚に対し３０％以内であることがわかる。また、リング部材の内側がウェハの周囲に沿って追従することにより、ウェハ周縁部全周にわたってクラウン高さを抑制することができる。
【００６６】
［実施例７］
実施例７においては、まず、ＳｉＣ基板（６インチ、４Ｈ−ＳｉＣ−４°ｏｆｆ基板）のＣ面を主面とし、二次粒子の平均粒径が０．２５μｍのダイヤモンドスラリーを用いてラップ式研磨を施した後、さらに、ＣＭＰ研磨を施した。
Ｃ面上のＳｉＣエピタキシャル成長では、キャリア濃度がＣ／Ｓｉ比の影響を大きく受けるため、キャリア濃度分布が大きくなる。今回、カーボン部材によるキャリア濃度分布改善の効果をより顕著に示すため、Ｃ面ウェハを用いた。
【００６７】
次に、研磨後のＳｉＣ基板の主面（Ｃ面）に、図１に示すような製造装置（ＣＶＤ成膜装置）を用いて、ＳｉＣエピタキシャル膜を５μｍの厚さで成膜した。この際、搭載プレート上に設けられたウェハ支持台（サテライト）の上にＳｉＣ基板を載置し、このＳｉＣ基板を自公転させながら、原料ガスをキャリアガスとともに供給した。
また、この際の成膜条件としては、成長温度を１６００℃とし、キャリアガスに水素、ドーパント用ガスとして窒素を用い、Ｃ原料ガスとしてとしてプロパンを、Ｓｉ原料ガスとしてシランを用い、Ｃ／Ｓｉ比は１．１とした。
【００６８】
本実施例においては、ウェハ支持台として、第１実施形態の図３のタイプのものを使用した。すなわち、ウェハ載置部２１の上にリング状のウェハ支持部２２を設けた構造である。
またこの時のウェハ支持台２０の基材は、超高純度黒鉛からなるものを用いた。ウェハ支持台２０において、ウェハ設置部２１はＳｉＣの被覆層で覆い黒鉛は露出していない。ウェハ支持部２２は超高純度黒鉛が露出したカーボン供給源をもつ構造としている。すなわちリングの上面はＳｉＣであり、その下方に黒鉛がある構造となっている。リング状部材の断面は四角形であり、その反応空間側の上面からウェハ載置面に載置されたウェハの主面までの高さは１．６５ｍｍとした。リング部材は、ウェハのＯＦ部に対応する位置に直線部を設け、リング部材の内側がウェハの周囲に沿って追従するようにした。ウェハ外周とリング部材の距離は、０．１５ｍｍとなる様にした。
市販されている超高純度黒鉛は、不純物としてＢが０．１ｐｐｍ ｗｔ、Ｍｇが０．０．００１ｐｐｍ ｗｔ以下、Ａｌが０．００１ｐｐｍ ｗｔ以下、Ｔｉが０．００１ｐｐｍ ｗｔ以下、Ｖが０．００１ｐｐｍ ｗｔ以下、Ｃｒが０．００４ｐｐｍ ｗｔ以下、Ｆｅが０．０２ｐｐｍ ｗｔ以下、Ｎｉが０．００１ｐｐｍ ｗｔ以下程度であり、さらにベークして窒素を除去したものを用いた。従って、カーボン以外の元素が供給されることは殆んどない。
【００６９】
そして、上記手順で得られた、ＳｉＣ基板の主面にＳｉＣエピタキシャル膜が形成されたＳｉＣエピタキシャルウェハに関し、ＣＶ測定装置を用いて、ＳｉＣエピタキシャルウェハの半径方向において、外周端部〜中心部〜外周端部に向けて、１０ｍｍピッチでキャリア濃度を測定し、結果を図１３（ａ）および（ｂ）のグラフに示した。
なお、図１３（ａ）はＳｉＣエピタキシャルウェハの半径方向におけるキャリア濃度の分布を示すグラフであり、（ｂ）はウェハ中心のキャリア濃度に対するＳｉＣエピタキシャルウェハの半径方向におけるキャリア濃度の比を示したグラフである。
【００７０】
［比較例４］
比較例４においては、製造装置として、ウェハ支持部２２であるリングの表面全体がＳｉＣであり黒鉛が露出している部分がない構造のものを用いた点を除き、実施例７と同様の手順及び条件でＳｉＣエピタキシャルウェハを作製した。
そして、上記実施例７と同様の方法で、ＳｉＣエピタキシャルウェハの半径方向において、外周端部〜中心部〜外周端部に向けて、１０ｍｍピッチでキャリア濃度を測定し、結果を図１３（ａ）および（ｂ）のグラフに示した。
【００７１】
［評価結果］
図１３（ａ）および（ｂ）のグラフに示すように、本発明の製造装置を用い、原料ガスの上流にカーボンを供給しながら、ＳｉＣ基板の主面にＳｉＣエピタキシャル膜を形成することで得られた実施例７のＳｉＣエピタキシャルウェハは、面内全体においてキャリア濃度が比較例４と比較して均一であることがわかる。
【００７２】
ここで、比較例４では、ウェハ中心部付近において比較的低いキャリア濃度を示しているものの、ウェハ外周部（エッジ付近）においては非常に高いキャリア濃度を示しており、ＳｉＣエピタキシャル膜の面内におけるキャリア濃度が著しく不均一となっていることがわかる。
一方、実施例７では、キャリア濃度のばらつきが比較例４より低減していた。図１３（ｂ）に示すように、比較例４ではキャリア濃度のばらつき（中央部と外周部のキャリア濃度の差）は２５％以上であったのに対して、実施例７では１０％程度であった。
特に、実施例７では、面内全体において比較例１に比べてキャリア濃度が低く制御されており、特に、ウェハ外周部において、キャリア濃度が大きく低減されていることがわかる。
【００７３】
上記結果より、実施例７で作製したＳｉＣエピタキシャルウェハにおいて、特に、外周部におけるキャリア濃度が低減されている理由としては、原料ガスの上流側、即ち、ウェハの周囲に黒鉛からなるウェハ支持部を設置し、ここからカーボンを供給する条件でＳｉＣエピタキシャル膜を成膜したことにより、ガスフローの上流側に位置するウェハ外周部においてＣ／Ｓｉ比が高められ、これに伴って、この位置のキャリア濃度が低くなったものと考えられる。
【符号の説明】
【００７４】
１００…製造装置、１０…搭載プレート、１０Ａ…搭載プレート上面、１１…凹状収容部、１２…回転軸、１３…回転台、２０、２５、２７、３２、３４、３６…ウェハ支持台、２１、３６Ａ…ウェハ載置部、２１ａ、３６ｃ…ウェハ載置面、２２、２６、２８、３３、３５、３６…ウェハ支持部、２２ａ、２６ａ、２８ａ、３３ａ、３５ａ、３６ａ…ウェハ支持部上面、３０…ガス導入管、３１…ガス導入口、５０…シーリング、６０…周壁、７０…誘導コイル、Ｇ…原料ガス、Ｋ…反応空間、Ｗ…ウェハ、Ｗａ…ウェハ主面、Ｅ…エピタキシャル膜、Ｅｆ…平坦部、Ｅｃ…エピクラウン、Ｃ…中央、Ｒ…周辺部。
【図１】
0006601956.tif 000003
【図２】
0006601956.tif 000004
【図３】
0006601956.tif 000005
【図４】
0006601956.tif 000006
【図５】
0006601956.tif 000007
【図６】
0006601956.tif 000008
【図７】
0006601956.tif 000009
【図８】
0006601956.tif 000010
【図９】
0006601956.tif 000011
【図１０】
0006601956.tif 000012
【図１１】
0006601956.tif 000013
【図１２】
0006601956.tif 000014
【図１３】
0006601956.tif 000015