(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバに設けられ前記チャンバ内に反応ガスを導入するガス導入口と、
前記チャンバに設けられ前記反応ガスを排出するガス排気口と、
前記チャンバの内部に設けられた回転体ユニットと、
前記回転体ユニットの上部に設けられ、ウェーハを保持するウェーハ保持部と、
前記回転体ユニットの内部に設けられた内部ヒーターと、
前記回転体ユニットと、前記チャンバの内壁と、の間に設けられ、上面が前記回転体ユニットの上面と同じ高さまたは前記回転体ユニットの前記上面よりも下方に位置している外部ヒーターと、
を備えたことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項２】
前記外部ヒーターは、前記ウェーハ保持部の外側に配置され、前記ウェーハ保持部の外周部を加熱可能であることを特徴とする請求項１記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項３】
前記ウェーハ保持部は、前記ウェーハの外周部を保持する環状の環状ホルダーであることを特徴とする請求項１または２に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項４】
前記ウェーハ保持部は、前記ウェーハの裏面を保持するサセプタであることを特徴とする請求項１または２に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項５】
前記内部ヒーターは、円盤状のインヒーターと前記インヒーターの外周部に設けられた環状のアウトヒーターとを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項６】
前記アウトヒーターは、前記インヒーターよりも前記ウェーハ保持部の側に設けられていることを特徴とする請求項５記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項７】
前記回転体ユニットの内部において前記内部ヒーターの下方に設けられた遮蔽板をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項８】
チャンバの内部に設けられた回転体ユニットの上部に配置されたウェーハ保持部にウェーハを設置し、
前記ウェーハを、前記回転体ユニットの内部に設けられた内部ヒーターと、前記回転体ユニットと前記チャンバの内壁との間に設けられ上面が前記回転体ユニットの上面と同じ高さまたは前記回転体ユニットの前記上面よりも下方に位置している外部ヒーターと、によって加熱し、
前記チャンバの内部に反応ガスを導入し、
前記ウェーハを前記回転体ユニットにより回転しながら、前記ウェーハの上にエピタキシャル膜を形成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９】
前記外部ヒーターは前記ウェーハ保持部の外側に配置されており、前記外部ヒーターにより前記ウェーハ保持部の外周部を加熱することを特徴とする請求項８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、エピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハ等の半導体基板に単結晶膜を気相成長させるエピタキシャル成長ではＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が多く使用される。ＣＶＤ法を用いたエピタキシャルウェーハの製造装置は、例えば、特許文献１に記載されているように、チャンバの中に回転体ユニットがあり、回転体ユニットの上面にはウェーハを保持する環状のウェーハ保持部が設けられ、ウェーハ保持部の下方にはウェーハを加熱するための内部ヒーターが設けられている。そして、チャンバに反応ガスを導入し、回転体ユニットと共にウェーハを回転させながらウェーハ上に単結晶膜を生成する。この際、内部ヒーターからの輻射熱によってウェーハの温度を例えば１１００℃程度の高温に加熱する。このとき、ウェーハ保持部の温度も上昇する。  
ウェーハ保持部の外周部では反応ガスの流速が速いため、反応ガスによってウェーハ保持部の外周部は冷却される。また、冷却水により冷却されているチャンバの外壁への輻射により、ウェーハ保持部の外周部は冷却される。これのため、ウェーハ保持部の外周部の温度はその内側に比べて著しく低下する。この外周部と内側の温度差のために、ウェーハ保持部に大きな応力が発生し易くなる。内部ヒーターによる加熱の昇温速度を低下させることによりこの温度差を縮小し、応力を緩和できるが、このことはスループットを低下させてしまい、結果として生産性の向上に弊害があった。また、ウェーハ保持部としてウェーハの裏面を保持するサセプタを用いた場合は、サセプタの外周部の温度が低下することによりやはりサセプタ内の温度差による応力が発生した。このため、サセプタに僅かではあるが歪みが生じ、ウェーハの裏面とサセプタとの接触が不均一となり、結果としてウェーハの温度が不均一となり、均一なエピタキシャル膜を得ることが難しかった。
【０００３】
また、通常、ウェーハの外周部の温度は内側に比べて低くなる。これに対して、内部ヒーターを、インヒーター（中心部の円盤状ヒーター）とアウトヒーター（インヒーターの外周部に設けた環状ヒーター）に分割し、アウトヒーターの温度をインヒーターより高温にし、ウェーハの温度分布を均一にする手法がある。しかし、この場合、アウトヒーターの温度は非常に高温となり、このためアウトヒーターの寿命が短くなり、結果として、生産性を低下させる要因となる。
【特許文献１】特開２００７−１９３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の課題に基づいたものであり、その目的は、ウェーハ保持部内の温度差を縮小することで応力を緩和してウェーハ保持部の破損のリスクや歪みを低減し、また、アウトヒーターの温度を低下させることでアウトヒーターを長寿命化し、そして、ウェーハの温度均一性を高め、均一なエピタキシャル膜が得られる高生産性のエピタキシャルウェーハの製造装置及び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】
【０００５】
本発明の一態様によれば、チャンバと、前記チャンバに設けられ前記チャンバ内に反応ガスを導入するガス導入口と、前記チャンバに設けられ前記反応ガスを排出するガス排気口と、前記チャンバの内部に設けられた回転体ユニットと、前記回転体ユニットの上部に設けられ、ウェーハを保持するウェーハ保持部と、前記回転体ユニットの内部に設けられた内部ヒーターと、前記回転体ユニットと、前記チャンバの内壁と、の間に設けられ、上面が前記回転体ユニットの上面と同じ高さまたは前記回転体ユニットの前記上面よりも下方に位置している外部ヒーターと、を備えたことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造装置が提供される。
【０００６】
本発明の別の一態様によれば、チャンバの内部に設けられた回転体ユニットの上部に配置されたウェーハ保持部にウェーハを設置し、前記ウェーハを、前記回転体ユニットの内部に設けられた内部ヒーターと、前記回転体ユニットと前記チャンバの内壁との間に設けられ上面が前記回転体ユニットの上面と同じ高さまたは前記回転体ユニットの前記上面よりも下方に位置している外部ヒーターと、によって加熱し、前記チャンバの内部に反応ガスを導入し、前記ウェーハを前記回転体ユニットにより回転しながら、前記ウェーハの上にエピタキシャル膜を形成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が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ウェーハ保持部内の温度差を縮小することで応力を緩和してウェーハ保持部の破損のリスクや歪みを低減し、また、アウトヒーターの温度を低下させることでアウトヒーターを長寿命化し、そして、ウェーハの温度均一性を高め、均一なエピタキシャル膜が得られる高生産性のエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。  
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式断面図である。  
図１に表したように、第１の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ａは、チャンバ（処理炉）１０を備える。チャンバ１０の内部には、回転体ユニット７０が設けられ、その上面には、ウェーハ４０を保持するウェーハ保持部５０が設けられている。図１においては、ウェーハ保持部５０として、ウェーハ４０の外周部を保持する環状ホルダー５２が設けられている例が示されている。環状ホルダー５２は、平面視（図１において紙面に対して平行に上方から下方に向けて眺めた場合）がリング状などの環状の形態を有する。この環状ホルダー５２（ウェーハ保持部５０）によってウェーハは保持され、回転体ユニット７０によってウェーハ４０は回転する。  
回転体ユニット７０の内部には、ウェーハ４０を加熱する内部ヒーター１００が設けられている。本実施形態においては、内部ヒーター１００は、円盤状のインヒーター１０４と、インヒーター１０４よりもウェーハ保持部５０側に設けられた環状のアウトヒーター１０２と、により構成されている。  
そして、回転体ユニット７０と、チャンバ１０の内壁１２との間に、外部ヒーター１２０が設けられている。外部ヒーター１２０としては、例えば、グラファイトを石英層で挟んだ構造や、ＳｉＣからなる抵抗加熱方式のヒーターを用いることができる。
【０００９】
また、チャンバ１０には、チャンバ１０の内部に反応ガスを導入するガス導入口２０と、反応ガスを排気するガス排気口３０と、が設けられている。また、チャンバ１０の外壁部には、冷却用の冷媒（例えば冷却水）を循環するための循環パイプ１５０が設けられている。
【００１０】
このような構成のエピタキシャルウェーハの製造装置において、反応ガスとして、例えば、原料ガスであるＳｉＨ２Ｃｌ２と、キャリアガスであるＨ２と、の混合ガスをガス導入口２０から導入し、回転体ユニット７０によってウェーハ４０を回転しながら、高温度に保持されたウェーハ４０の上にエピタキシャル膜が形成される。
【００１１】
第１の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ａにおいては、外部ヒーター１２０を備えているため、ウェーハ保持部５０（環状ホルダー５２）の外周部を外部ヒーター１２０で加熱することができる。このため、環状ホルダー５２の外周部の温度低下が抑制され、結果として環状ホルダー５２の応力を緩和できる。また、外部ヒーター１２０とアウトヒーター１０２の両者によって、ウェーハ４０の外周部を加熱することができるので、ウェーハ４０の外周部を局部的に加熱でき、ウェーハ４０の温度分布が均一化されると共に、アウトヒーター１０２の温度を従来より下げることができる。
【００１２】
（比較例）
以下、比較例のエピタキシャルウェーハの製造装置について説明する。
比較例のエピタキシャルウェーハの製造装置は、外部ヒーター１２０を有していない以外は、図１に例示したエピタキシャルウェーハの製造装置１ａと同じ構成を有している。比較例のエピタキシャルウェーハの製造装置は、外部ヒーターを有していないため、環状ホルダー５２（ウェーハ保持部５０）の外周部は、反応ガスにより冷却され、また、冷却水により冷却されているチャンバの外壁への輻射によっても冷却される。このため、環状ホルダー５２の内側部分に比べ外周部の温度は低くなる。この温度差のために、環状ホルダー５２に大きな応力が発生し、この応力によって環状ホルダー５２が破損するリスクが増大する。また、破損のリスクを低減するために内部ヒーター１００による加熱の昇温速度を小さくすることはスループットを低下させ、結果として生産性を低下させる要因となる。  
また、アウトヒーター１０２のみによって、ウェーハ４０の外周部を加熱するので、ウェーハ４０の全体を所定の温度以上に加熱するためには、アウトヒーター１０２の設定温度をかなりの高温とせねばならない。このため、アウトヒーター１０２の寿命が短くなり、結果として、部品コストの上昇、装置稼働率の低下となり生産性を低下させる。
【００１３】
本発明者は、第１の実施形態のエピタキシャルウェーハの製造装置と上記の比較例について、伝熱及び熱応力に関するシミュレーション解析を行った。すなわち、第１の実施形態の場合は、外部ヒーター１２０を１３００℃とし、ウェーハ４０の温度が１１００℃一定となるように、内部ヒーター１００（インヒーター１０４とアウトヒーター１０２）と外部ヒーター１２０の出力を調整し、環状ホルダー５２の温度分布と応力分布、及びアウトヒーター１０２の温度分布を求めた。  
また、比較例においては、ウェーハ４０の温度が１１００℃一定となるように、内部ヒーター１００（インヒーター１０４とアウトヒーター１０２）の出力を調整し、同様に、環状ホルダー５２の温度分布と応力分布、及びアウトヒーター１０２の温度分布を求めた。
【００１４】
図２は、第１の実施形態と比較例の環状ホルダーの温度分布のシミュレーション解析結果を例示する図である。  
図２は、環状ホルダー５２の一部、すなわち、図１に表した環状ホルダー５２の左側の部分５２ａの断面の温度分布を表している。薄いハッチングは高温を表し、濃いハッチングは低温を表し、その中間は中間の温度を表している。また、図２の上段の図は本実施形態の結果を表し、下段の図は比較例の結果を表している。
【００１５】
図２の下段に表したように、比較例の環状ホルダー５２ａにおいては、内周部（ウェーハ保持位置５３、図面中の右部）では高温で、外周部（図面中の左部）では低温となっており、内周部と外周部との温度差は９０℃であった。これは、環状ホルダー５２が回転体ユニット７０と共に高速で回転しており、特に、環状ホルダー５２の外周部で反応ガスの流速が速いため、環状ホルダー５２の外周部がガスにより冷却され、また、チャンバ１０の外壁への輻射によって冷却されるためである。  
これに対し、図２の上段に表したように、第１の実施形態の環状ホルダー５２ａにおいては、内周部では高温で、比較例とほぼ同じであり、そして、外周部の温度の低下がほとんど無く、内周部と外周部の温度差は１８℃であった。すなわち、本実施形態の温度差は、比較例に対して８０％低減している。このように、第１の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ａにおいては、環状ホルダー５２（ウェーハ保持部５０）内の温度差を縮小できる。
【００１６】
次に、環状ホルダーの熱応力に関するシミュレーション解析の結果を説明する。  
図３は、第１の実施形態と比較例の環状ホルダーの応力分布のシミュレーション解析結果を例示する図である。  
図３は、環状ホルダー５２の左側の部分５２ａの断面の最大主応力の分布を表している。薄いハッチングは最大主応力が大きく、濃いハッチングは最大主応力が小さいことを表し、その中間は中間の最大主応力を表している。また、図３の上段の図は本実施形態の結果を表し、下段の図は比較例の結果を表している。  
図３の下段に表したように、比較例の環状ホルダー５２ａにおいては、内周部（図面中の右部）では最大主応力が小さく、外周部（図面中の左部）では最大主応力が大きくなっている。そして、内周部と外周部との間で最大主応力の差が大きい。  
これに対して、図３の上段に表したように、第１の実施形態の環状ホルダー５２ａにおいては、内周部、外周部共に最大主応力は小さく、それらの差も小さい。第１の実施形態における最大主応力の最大値は、比較例の最大主応力の最大値に対して８４％低減している。これは、図２で説明したように、第１の実施形態においては、外周部で温度の低下がほとんど無く、内周部と外周部の温度差が、比較例に対して８０％低減したことによっており、これらの改善の割合も良く一致している。
【００１７】
このように、第１の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ａは、環状ホルダー５２内の温度差を縮小し、その結果、環状ホルダー５２内の応力や応力分布を著しく緩和できる。
【００１８】
次に、アウトヒーター１０２の温度に関するシミュレーション解析の結果を説明する。  図４は、第１の実施形態と比較例のアウトヒーターの温度分布のシミュレーション解析結果を例示する図である。  
図４は、アウトヒーター１０２の一部、すなわち、図１に表されたアウトヒーター１０２の左側の部分１０２ａの断面の温度分布を表している。薄いハッチングは高温を表し、濃いハッチングは低温を表し、その中間は中間の温度を表している。また、図４の上段の図は本実施形態の結果を表し、図４の下段の図は比較例の結果を表している。  
図４に表したように、ウェーハ４０の温度を１１００℃に均一に加熱するためには、比較例（下段の図）のアウトヒーター１０２ａの温度は非常に高温に設定する必要があるが、第１の実施形態（上段の図）では、アウトヒーター１０２ａの温度を低く設定することができる。両者を比較すると、本実施形態のアウトヒーター１０２ａの最大温度は、比較例の最大温度より６１℃低下させることができた。  
このように、第１の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ａは、外部ヒーター１２０とアウトヒーター１０２の両者によって、ウェーハ４０の外周部を加熱することができるので、アウトヒーター１０２の温度を低下することができる。また、外部ヒーター１２０による精密な温度調整が、内部ヒーター１００（アウトヒーター１０２とインヒーター１０４）と独立して可能なので、ウェーハ４０の温度の均一性を高めることもできる。
【００１９】
このように、第１の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ａにより、環状ホルダー５２（ウェーハ保持部５０）内の温度差を縮小することで応力を緩和して環状ホルダー５２（ウェーハ保持部５０）の破損のリスクや歪みを低減し、また、アウトヒーター１０２の温度を低下させることでアウトヒーター１０２を長寿命化し、ウェーハ４０の温度均一性を高め、均一なエピタキシャル膜が得られる高生産性のエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供できる。
【００２０】
なお、第１の実施形態において、外部ヒーター１２０は、回転体ユニット７０とチャンバ１０の内壁１２との間であれば、その配置は任意である。ただし、反応ガスの流速に悪影響を与えないように、外部ヒーター１２０の上面は、回転体ユニット７０の上面より実質的に同じ位置、もしくはそれより下方に設定することができる。
【００２１】
また、図１には、環状ホルダー５２の下方にインヒーター１０４と環状のアウトヒーター１０２を備える構成を例示したが、本発明はこれには限定されず、後述するように、インヒーター１０４とアウトヒーター１０２とが実質的に同じ平面位置であっても、あるいは、インヒーター１０４とアウトヒーター１０２とが一体化された円盤状のヒーターであっても良い。  
また、本実施形態では、内部ヒーター１００の下方に、加熱の効率化のための遮蔽板１１０が設けられている。遮蔽板１１０には、例えば、シリコン、ＳｉＣ、石英、石英でコートされたグラファイト等を用いることができる。なお、本発明の実施形態においては、遮蔽板１１０は必ずしも設けなくても良く、遮蔽板は必要に応じて設けられる。
【００２２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。  
図５は、本発明の第２の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式断面図である。  
図５に表したように、第２の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｂにおいては、内部ヒーター１００は、インヒーター１０４とアウトヒーター１０２（図１参照）とに分割されず、一体化された円盤状ヒーター１０６により構成されている。なお、図５に表した具体例においては、遮蔽板１１０は設けられていないが、遮蔽板１１０を設けても良い。
【００２３】
第２の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｂにおいても、内部ヒーター１００（円盤状ヒーター１０６）に加えて、外部ヒーター１２０が設けられているので、環状ホルダー５２内の温度差は小さく、従って、環状ホルダー５２の破損のリスクを低減できる。このことにより、内部ヒーター１００、外部ヒーター１２０による加熱の昇温速度を大きくできるので、スループットが向上できる。  
また、円盤状ヒーター１０６が、外周部と内側部との温度を独立して制御できる構成の場合は、外周部の温度を内側部より高温に設定されるが、この時、外部ヒーター１２０によって、外周部を加熱することができるので、円盤状ヒーター１０６の外周部の温度を低く設定することができる。これにより、円盤状ヒーター１０６を長寿命化できる。また、円盤状ヒーター１０６が、外周部と内側部との温度を独立して制御できない場合は、通常、外周部の温度は内側部より低温となるため、ウェーハ４０の温度が不均一となる。これに対し、本実施形態では、外部ヒーター１２０を設けているので、ウェーハ４０の外周部を加熱することができ、結果として、ウェーハ４０の温度を均一にすることができ、これにより、品質の高いエピタキシャルウェーハが得られる。
【００２４】
このように、第２の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｂにより、環状ホルダー５２内の温度差を縮小することで応力を緩和して環状ホルダー５２の破損のリスクや歪みを低減し、また、円盤状ヒーター１０６の外周部の温度を低下させることで円盤状ヒーター１０６を長寿命化し、そして、ウェーハ４０の温度均一性を高め、均一なエピタキシャル膜が得られる高生産性のエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供できる。
【００２５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。  
図６は、本発明の第３の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式断面図である。  
図６に表したように、第３の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｃは、ウェーハ保持部５０として、環状ホルダー５２に代えてサセプタ５４を備える。
【００２６】
サセプタ５４は、例えばウェーハ４０の裏面全体と接してウェーハ４０を保持、またはウェーハ４０の裏面とわずかな隙間を有してウェーハ４０の外周部を保持し、サセプタの面方向の熱伝導により、ウェーハ４０の温度を均一化させる機能を有する。  
反応ガス及びチャンバ１０の外壁への輻射により、サセプタ５４の外周部の温度は、内側部より低下する。これにより、サセプタ５４内に応力が発生し、サセプタ５４の破損のリスクが増大する。さらに、この応力によって、サセプタ５４に歪みが生じ、サセプタ５４とウェーハ４０との接触状態、または隙間の距離は不均一となり、サセプタ５４とウェーハ４０との間の熱伝導を不均一にする。結果としてウェーハ４０の温度の均一性を低下させることがある。  
これに対して、第３の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｃにおいては、外部ヒーター１２０によってサセプタ５４の外周部を局部的に加熱できるので、サセプタ５４の温度を均一にできる。これにより、サセプタ５４の破損のリスクや歪みを低減し寿命を改善すると共に、サセプタ５４とウェーハ４０の接触状態を均一にし、ウェーハ４０の温度を均一にすることができる。
【００２７】
また、円盤状ヒーター１０６に対する長寿命化やウェーハ４０の温度の均一化に関しては、第２の実施形態で説明したのと同様である。  
このように、第３の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｃにより、ウェーハ保持部５０（サセプタ５４）内の温度差を縮小することでウェーハ保持部５０（サセプタ５４）の寿命を改善すると共に、円盤状ヒーター１０６の外周部の温度を低下させることで円盤状ヒーター１０６を長寿命化し、さらに、ウェーハ４０の温度均一性を高め、均一なエピタキシャル膜が得られる高生産性のエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供できる。
【００２８】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。  
図７は、本発明の第４の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式断面図である。  
図７に表したように、第４の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｄは、図１に例示した構造において、遮蔽板１１０を省略した構成を有する。
【００２９】
遮蔽板１１０は、内部ヒーター１００の効率を向上する機能を持つ。  
第４の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｄでは、外部ヒーター１２０を有する。このため、内部ヒーター１００と独立して外部ヒーター１２０の出力を制御することができる。これにより、ウェーハ４０の温度を均一化できる。  
環状ホルダー５２内の温度差の縮減と破損のリスク低減、アウトヒーター１０２の低温化と長寿命化の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【００３０】
このように、第４の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｄにより、ウェーハ保持部５０内の温度差を縮小することで応力を緩和してウェーハ保持部５０の破損のリスクや歪みを低減し、また、アウトヒーター１０２の温度を低下させることでアウトヒーター１０２を長寿命化し、さらに、遮蔽板１１０が無い場合でもウェーハ４０の温度均一性を高め、均一なエピタキシャル膜が得られる高生産性のエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供できる。
【００３１】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。  
図８は、本発明の第５の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式断面図である。  
図８に表したように、第５の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｅは、図１に例示した構造において、ウェーハ保持部５０を環状ホルダー５２に代えて、サセプタ５４としたものである。
【００３２】
第５の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｅは、第３の実施形態と同様に、サセプタ５４内の温度差を縮小し、それによる歪みを抑制でき、ウェーハ４０との接触を均一にできる。
【００３３】
このように、第５の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｅにより、ウェーハ保持部５０（サセプタ５４）内の温度差を縮小することで応力を緩和してウェーハ保持部５０（サセプタ５４）の破損のリスクや歪みを低減し、また、アウトヒーター１０２の温度を低下させることでアウトヒーター１０２を長寿命化し、ウェーハ４０の温度均一性を高め、均一なエピタキシャル膜が得られる高生産性のエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供できる。
【００３４】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。  
図９は、本発明の第６の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式断面図である。  
図９に表したように、第６の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｆは、図１に例示した構造において、内部ヒーター１００として、実質的に同一平面上に配置されたインヒーター１０８とアウトヒーター１０７を用いたものである。
【００３５】
第６の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｆも、外部ヒーター１２０を備えているので、第１の実施形態と同様に、アウトヒーター１０７を低温化でき、結果としてアウトヒーター１０７を長寿命化し、またウェーハ４０の温度を均一化することができる。これにより、インヒーター１０８とアウトヒーター１０７を実質的に同一平面上に配置することができ、装置の高さ方向の厚みを縮小した小型の装置が実現できる。  
なお、環状ホルダー５２内の温度差の縮減と破損のリスクの低減の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である
このように、第６の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置１ｆにより、ウェーハ保持部５０内の温度差を縮小することで応力を緩和してウェーハ保持部５０の破損や歪みを防止し、また、アウトヒーター１０７の温度を低下させることでアウトヒーター１０７を長寿命化し、ウェーハ４０の温度均一性を高め、均一なエピタキシャル膜が得られる高生産性のエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を提供できる。
【００３６】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施の形態であるエピタキシャルウェーハの製造方法について説明する。  
図１０は、本発明の第７の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造方法を例示するフローチャート図である。  
図１０に表したように、第７の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造方法は、まず、チャンバ１０の内部に設けられた回転体ユニット７０の上部に配置したウェーハ保持部５０に、例えばシリコンからなるウェーハ４０を設置する（ステップＳ１１０）。この時、ウェーハ保持部５０としては、第１〜第６の実施形態で説明した各種のものを用いることができる。  
次に、ウェーハ４０を、回転体ユニット７０の内部に設けられた内部ヒーター１００と、回転体ユニット７０とチャンバ１０の内壁１２の間に設けられた外部ヒーター１２０とによって、加熱する（ステップＳ１２０）。この時、内部ヒーター１００や外部ヒーター１２０としては、第１〜第６の実施形態で説明した各種のものを用いることができる。  
次に、チャンバ１０の内部に反応ガスを導入する（ステップＳ１３０）。例えば、反応ガスとしては、エピタキシャル成長させる膜の原料ガスであるＳｉＨ２Ｃｌ２と、キャリアガスであるＨ２と、の混合ガス等を用いることができる。  
次に、ウェーハ４０を回転体ユニット７０によって回転しながら、ウェーハ４０の上にエピタキシャル膜を形成する（ステップＳ１４０）。
【００３７】
このように、第７の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造方法においては、内部ヒーター１００に加え、外部ヒーター１２０で加熱するので、ウェーハ保持部５０内の温度差を縮小することで応力を緩和してウェーハ保持部５０の破損や歪みを防止し、また、アウトヒーター１０２、１０７の温度を低下させることでアウトヒーター１０２、１０７を長寿命化し、さらに、ウェーハ４０の温度均一性を高め、均一なエピタキシャル膜を有するエピタキシャルウェーハが生産性良く得られる。
【００３８】
なお、外部ヒーター１２０には原料ガスが付着する。ＨＣｌ等のガスを導入してこの付着物の除去を行う際、外部ヒーター１２０が加熱できるので、除去し易くなり、装置のクリーニングの効率の点でも本発明の実施形態は優れている。
【００３９】
上記の各種の実施形態において、反応ガスとしては、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ４等の他、各種のシリコン化合物を用いることができる。また、さらに、これらの原料ガスと、Ｈ２、ＨＣｌ等のガスを交互に導入し、単結晶シリコンを一層ずつ結晶成長させる際にも応用できる。また、ドーパントとしてジボランＢ２Ｈ６等のボロン化合物やＰＨ３等のリン化合物のガスを混合しても良い。本実施形態のエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法により、高品質のエピタキシャルウェーハが安定して得られ、超高速バイポーラや超高速ＣＭＯＳ等の半導体デバイスの品質が向上し、また、製造コストを低減できる。
【００４０】
また、上記の実施形態では、シリコンの単結晶膜をエピタキシャル成長させる場合を例示したが、これに限らず他のものでも良い。例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）をエピタキシャル成長させることにも応用できる。この時、用いるガスとしては、Ｓｉ源としてＳｉＨ４等が、Ｃ源としＣ３Ｈ８等が、キャリアガスとしてＨ２等が例示できる。また、ｎ型ドーパントガスとしてＮ２等が、ｐ型ドーパントガスとしてＡｌ（ＣＨ３）３等が例示できる。  
一方、本発明においては、炭化珪素の他にも、各種の化合物の薄膜を形成することも可能である。例えば、III-Ｖ族化合物半導体やサファイアなどからなる基板の上に、III-Ｖ族化合物半導体やその他の各種の化合物を形成することができる。この場合、形成する化合物は、半導体には限定されず、絶縁体や誘電体でも良い。  
具体的には、例えば、本発明の実施形態は、超高周波・マイクロ波用のショットキーダイオードやヘテロ接合バイポーラトランジスタ、可視光半導体レーザなどの構成材料に用いられるガリウムヒ素（ＧａＡｓ）系の膜をエピタキシャル成長する際にも応用できる。この時、用いるガスとしては、トリメチルガリウム、トリエチルガリウムなどの有機金属が例示できる。また、各種のドーパントガスを使用することができる。
【００４１】
本発明の実施形態として説明したエピタキシャルウェーハの製造装置と製造方法は、減圧ＣＶＤや常圧ＣＶＤなど各種のエピタキシャルウェーハの製造装置と製造方法に応用できる。  
また、本発明の実施形態において、ウェーハ保持部５０が、環状の環状ホルダー５２と円盤状のサセプタ５４である場合を例示したが、これらに限らず、突起部を有した構造のものなど、各種の形態のウェーハ保持部５０が使用できる。  
また、内部ヒーター１００についても、上記で説明した環状や円盤状のものの他、放射状など各種の形態の内部ヒーターが使用できる。  
なお、本願明細書において、「円盤状」、「環状」とは、大略の形状を指しており、各種の変形された形状も含む。
【００４２】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、エピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００４３】
その他、本発明の実施の形態として上述したエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのエピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００４４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式図である。
【図２】第１の実施形態と比較例の環状ホルダーの温度分布のシミュレーション解析結果を例示する図である。
【図３】第１の実施形態と比較例の環状ホルダーの応力分布のシミュレーション解析結果を例示する図である。
【図４】第１の実施形態と比較例のアウトヒーターの温度分布のシミュレーション解析結果を例示する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造装置の構成を例示する模式図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態に係るエピタキシャルウェーハの製造方法を例示するフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ  エピタキシャルウェーハの製造装置
１０  チャンバ
１２  内壁
２０  ガス導入口
３０  ガス排気口
４０  ウェーハ
５０  ウェーハ保持部
５２  環状ホルダー
５２ａ  環状ホルダーの左側部分
５３  ウェーハ保持位置
５４  サセプタ
７０  回転体ユニット
１００  内部ヒーター
１０２、１０７  アウトヒーター
１０２ａ  アウトヒーターの左側部分
１０４、１０８  インヒーター
１０６  円盤状ヒーター
１１０  遮蔽板
１２０  外部ヒーター
１５０  循環パイプ
【図１】
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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２】
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【図３】
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【図４】
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