(57)【要約】【課題】エピタキシャルシリコンウェーハの平坦度を向上させるためのエピタキシャル層の形成方法等、特に、ウェーハ外周部のエピタキシャル層膜厚を制御する方法等を提供する。【解決手段】反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置であって、前記半導体ウェーハが配置される開口部を有するポケットを備え、前記半導体ウェーハを固定するサセプタを含み、前記半導体ウェーハの結晶方位に依存する方位依存制御手段、及び／又は、依存しない方位独立制御手段を備え、前記半導体ウェーハの周縁部の平坦度を向上させるエピタキシャルウェーハの製造装置。【選択図】図２
2007294942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置であって、
前記半導体ウェーハが配置される開口部を有するポケットを備え、前記半導体ウェーハを固定するサセプタを含み、
前記半導体ウェーハの結晶方位に依存する方位依存制御手段、及び／又は、依存しない方位独立制御手段を備え、
前記半導体ウェーハの周縁部の平坦度を向上させるエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項２】
前記方位依存制御手段は、前記開口部の内周面の近傍で、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に従って周期的に構造及び／又は形状が変化する前記サセプタを含むことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項３】
前記サセプタは、前記開口部の内周面の近傍において、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してザグリ深さが変化することを特徴とする請求項２記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項４】
前記サセプタは、前記開口部の内周面の近傍において、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してポケット幅が変化することを特徴とする請求項２記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項５】
前記サセプタは、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期して熱容量が変化することを特徴とする請求項２記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項６】
前記方位独立制御手段は、原料ガスの濃度、及び／又は、温度を制御できる制御装置であって、所定の濃度以下、及び／又は、所定の温度以上に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【請求項７】
反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、
該半導体ウェーハをサセプタのポケットの開口部から配置し、
前記半導体ウェーハの結晶方位に依存する方位依存制御手段、及び／又は、依存しない方位独立制御手段を備えるエピタキシャルウェーハの製造装置の前記サセプタに前記半導体ウェーハを固定し、
前記サセプタを前記半導体ウェーハと共に回転させながらエピタキシャル層を形成させるエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項８】
前記方位依存制御手段は、前記開口部の内周面の近傍で、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に従って周期的に構造及び／又は形状が変化する前記サセプタを含むことを特徴とする請求項７に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項９】
１１２０℃以上の温度でエピタキシャル層を形成させることを特徴とする請求項７又は８に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項１０】
所定の原料濃度以下に制御して、エピタキシャル層を形成させることを特徴とする請求項９に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項１１】
結晶方位が（１１０）のシリコンウェーハ基板を用いて製造されるエピタキシャルウェーハにおいて、そのエッジ部のエピタキシャル層の角度周期性膜厚分布のバラツキを低減できるエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の方法によって製造されたエピタキシャルウェーハであって、基板となる半導体ウェーハの平坦度より平坦度が良いことを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
【請求項１３】
請求項７に記載の方法によって製造されたエピタキシャルウェーハであって、その周縁部の周方向のエピタキシャル膜厚分布がデバイス工程に適合するようなよい平坦度を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
【請求項１４】
エピタキシャル層の周縁部における周方向の膜厚分布のバラツキが０．５％以下であるエピタキシャルウェーハ。
【請求項１５】
反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造条件を決定する方法であって、
所定の初期製造条件でエピタキシャルウェーハを製造し、
得られた初期条件エピタキシャルウェーハの周縁部における周方向の平坦度を計測し、
前記エピタキシャルウェーハの周縁部の平坦度に及ぼす影響を前記半導体ウェーハの結晶方位に依存する方位依存制御手段又は依存しない方位独立制御手段に対して求め、
前記初期条件エピタキシャルウェーハの周縁部の計測された平坦度の結果に応じて前記方位依存制御手段又は方位独立制御手段を選択若しくは組み合わせる、前記半導体ウェーハの周縁部の平坦度を向上させる製造条件を決定する方法。
【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方法及び製造装置に関するもので、さらに詳しくは、平坦度の高いエピタキシャルウェーハを製造する方法及びその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャルシリコンウェーハは、一般に、デバイスを作成する表面のエピタキシャル層に酸素起因の欠陥や単結晶インゴット育成時に導入されるＧｒｏｗｎ‐ｉｎ欠陥（ＣＯＰを含む）がない優れた特性を有している。
【０００３】
近年、ＭＰＵやフラッシュメモリー等の高性能デバイスやＭＯＳ  ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の高性能Ｐｏｗｅｒデバイスにはエピタキシャルシリコンウェーハが使用されつつある。一方、デバイスの高集積化に伴って、半導体基板の高品質化とともに微細化パターンの作製のために、高平坦化が特に重要視されている。
【０００４】
高平坦度が要求されているウェーハのエピタキシャル成長は、枚葉処理によって膜厚均一性の向上が図られている。また、エピタキシャル成長用のガスの流れを仕切り等により制御することで更に膜厚の均一化が図られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
しかし、基板となるシリコン単結晶ウェーハの周縁部では、エピタキシャル層の形成膜厚の急激な変化が生じやすく、特に周縁部の平坦化は困難である。
また、基板となる半導体ウェーハ（例えば、シリコン単結晶ウェーハ）の周縁部（又は外周部）近傍では、種々の要因からエピタキシャル層の形成膜厚の急激な変化が生じやすく、エピタキシャル成長用のガスの流れの均一化だけでは、膜厚の均一化を得ることは難しい。
【０００６】
そこで、エピタキシャル成長条件の最適化を図り、膜厚みの不均一分布を低減する方法が多々提案されているが、十分とは言い難い。更に、エピタキシャル成長の後に、平坦度不良が発生した場合、再び平坦化加工を行うことができないため、製品は不良品となり無駄になってしまう。
【０００７】
例えば、所要の平坦度を満足した基板は、基板平坦度の予測工程にてエピタキシャル成長後の平坦度をシミュレートし、目的の成膜後の基板平坦度を満足すると判断された基板は次工程のエピタキシャル成長へと送られ、基準を満足しなかった基板は再度平坦化加工工程へ戻されるというエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−３５３６６５号公報
【特許文献２】特開２００１−３０２３９５号公報
【０００８】
しかしながら、特許文献２ではエピタキシャル成長における膜形成のシミュレートの方法が具体的に開示されていない。一般に、膜形成のシミュレートは種々の因子が影響し合うため必ずしも容易ではない。従って、特許文献１の方法を用いて、エピタキシャル層が形成されたエピタキシャルシリコンウェーハの平坦度を予測するためにシミュレートを行うことは極めて困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のような事情に鑑みて、エピタキシャルシリコンウェーハの膜厚の均一化を向上させるためのエピタキシャル層の形成する装置及び方法、特に、ウェーハ周縁部のエピタキシャル層膜厚を制御する装置及び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】
【００１０】
本発明によれば、ウェーハ周縁部のエピタキシャル層膜厚を制御し、エピタキシャル層膜厚を均一化することができるが、これは従来のエピタキシャル成長用のガスの流れを均一化するだけでは十分ではないことを発見して初めてなし得たものである。即ち、エピタキシャルウェーハの使用領域を広くしたいとの要請により、これまでエッジ除外していた周縁部にまでエピタキシャル層膜厚の均一化が望まれていることが背景にある。たとえウェーハの内側で膜厚が均一であったとしても、外周部近傍では、その形状の大きな変化（例えば、面取り等の厚みの大きな変化）に伴い、その位置及び近傍でのエピタキシャル層の膜厚の急激な減少等の大きな変化が生じる場合がある。この変化によるエピタキシャル層膜厚（基板を含む厚さ）をできるだけ、外周側にもっていき、平坦なウェーハの面積をより広く確保することができる。また、ウェーハ周縁部のエピタキシャル層膜厚は、その結晶方位に対して周期的に増減することを見出したが、この増減を減らせば平坦なウェーハの面積をより大きくすることができる。因みにこの周期的な増減は、結晶方位によってエピタキシャル層形成速度が異なるために生じるものである。従って、単にガスの流れを全体として均一化するだけでは不十分であり、結晶方位に基づいて、より細かな制御をすることが好ましい。
【００１１】
上述のように有用なウェーハ周縁部のエピタキシャル層膜厚の制御を、ウェーハの外周の周方向に沿って変化する方位依存制御方法や方位依存制御手段、及びウェーハの外周の周方向には依存しない方位独立制御方法や方位独立制御手段をそれぞれ単独で、若しくは適宜組合せて用いることにより行うことができる。また、このウェーハ周縁部のエピタキシャル層膜厚の制御を、ウェーハ基板、サセプタのような周囲部材、トリクロルシラン等のような原料ガスの流量や濃度や温度等のような環境条件、又はこれらの組合せを変えることにより行うことができる。
【００１２】
上述の方位依存制御方法又は方位依存制御手段としては、例えば、半導体ウェーハ基板をサセプタに固定することにより、その結晶方位と一義的に固定されるサセプタの構造及び／又は形状や、その他の特性等を、前記結晶方位に沿って周期的に変化させること及びさせたものがある。一方、方位独立制御方法や方位独立制御手段としては、例えば、前記サセプタの構造及び／又は形状や、前記環境条件を前記結晶方位とは独立に制御すること及び制御するものがある。
【００１３】
より具体的には、以下のものを提供する。
（１）反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置であって、前記半導体ウェーハが配置される開口部を有するポケットを備え、前記半導体ウェーハを固定するサセプタを含み、前記半導体ウェーハの結晶方位に依存する方位依存制御手段、及び／又は、依存しない方位独立制御手段を備え、前記半導体ウェーハの周縁部の平坦度を向上させるエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００１４】
（２）前記方位依存制御手段は、前記開口部の内周面の近傍で、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に従って周期的に構造及び／又は形状が変化する前記サセプタを含むことを特徴とする上記（１）に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００１５】
（３）前記サセプタは、前記開口部の内周面の近傍において、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してザグリ深さが変化することを特徴とする上記（２）に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００１６】
（４）前記サセプタは、前記開口部の内周面の近傍において、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してポケット幅が変化することを特徴とする上記（２）に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００１７】
（５）前記サセプタは、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期して熱容量が変化することを特徴とする上記（２）に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００１８】
（６）前記方位独立制御手段は、前記サセプタの前記開口部の内周側に所定の長さで延び、前記半導体ウェーハが置載されるように前記開口部の下部に備えられるレッジ部であって、所定の長さを有するもの、及び／又は、前記半導体ウェーハの周縁部の形状であることを特徴とする上記（１）から（５）のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００１９】
（７）前記レッジ部の前記所定の長さは、２ｍｍ以上６ｍｍ未満であることを特徴とする上記（６）に記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００２０】
（８）前記方位独立制御手段は、原料ガスの濃度、及び／又は、温度を制御できる制御装置であって、所定の濃度以下、及び／又は、所定の温度以上に制御することを特徴とする上記（１）から（７）のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００２１】
ここで、所定の濃度は、例えば、方位依存制御手段が用いられない場合であって、トリクロルシランの場合であれば、３．５％以下が好ましい。更に、好ましくは２．５％以下である。更に、好ましくは１．５％以下である。尚、一般に原料ガスの濃度が低くなるとエピタキシャル成長速度が遅くなるので、工業的には濃度が高い方が生産性が上がり好ましい。また、所定の温度は、例えば、１１００℃以上が好ましい。更に好ましくは、１１１０℃以上である。更に好ましくは、１１２０℃以上である。特に、１．５％以下で１１２０℃以上が好ましい。尚、一般に温度が高くなると、エピタキシャル層の表面が荒れやすくなり、好ましくない。以上より、方位依存制御手段が用いられない場合であれば、角度周期性膜厚分布のバラツキの低減、工業的生産性、製品の品質等を考慮して、総合的に好ましい条件を求めることができる。また、方位依存制御手段を用いる場合は、このような濃度条件や温度条件を適宜組合せて、最適な製造条件を求めることができる。
【００２２】
（９）反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、該半導体ウェーハをサセプタのポケットの開口部から配置し、前記半導体ウェーハの結晶方位に依存する方位依存制御手段、及び／又は、依存しない方位独立制御手段を備えるエピタキシャルウェーハの製造装置の前記サセプタに前記半導体ウェーハを固定し、前記サセプタを前記半導体ウェーハと共に回転させながらエピタキシャル層を形成させるエピタキシャルウェーハの製造方法。
【００２３】
（１０）前記方位依存制御手段は、前記開口部の内周面の近傍で、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に従って周期的に構造及び／又は形状が変化する前記サセプタを含むことを特徴とする上記（９）に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【００２４】
（１１）１１２０℃以上の温度でエピタキシャル層を形成させることを特徴とする上記（９）又は（１０）に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【００２５】
（１２）所定の原料濃度以下に制御して、エピタキシャル層を形成させることを特徴とする上記（１１）に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【００２６】
（１３）結晶方位が（１１０）のシリコンウェーハ基板を用いて製造されるエピタキシャルウェーハにおいて、そのエッジ部のエピタキシャル層の角度周期性膜厚分布のバラツキを低減できるエピタキシャルウェーハの製造方法。
【００２７】
（１４）上記（９）に記載の方法によって製造されたエピタキシャルウェーハであって、基板となる半導体ウェーハの平坦度より平坦度が良いことを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
【００２８】
（１５）上記（９）に記載の方法によって製造されたエピタキシャルウェーハであって、その周縁部の周方向のエピタキシャル膜厚分布がデバイス工程に適合するようなよい平坦度を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハ。
【００２９】
（１６）エピタキシャル層の周縁部における周方向の膜厚分布のバラツキが０．５％以下であるエピタキシャルウェーハ。
【００３０】
ここで、周縁部とは、例えば、エピタキシャルウェーハの外周端から内側に１ｍｍ入ったところを例としてあげることができる。これ以外にも、円板上のエピタキシャルウェーハにおける直径をｄとすれば、直径がｄの９８％の同心円の外周近傍を周縁部と考えることもできる。また、外周へ行くほど膜厚分布のバラツキが大きくなる傾向があるので、直径がｄの９９％の同心円の外周近傍を周縁部と考えれば、より広い面積で平坦部を維持できることになる。更に、直径がｄの９９．５％の同心円の外周近傍を周縁部と考えれば、より広い面積で平坦部を維持できることになる。
【００３１】
（１７）反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造条件を決定する方法であって、所定の初期製造条件でエピタキシャルウェーハを製造し、得られた初期条件エピタキシャルウェーハの周縁部における周方向の平坦度を計測し、前記エピタキシャルウェーハの周縁部の平坦度に及ぼす影響を前記半導体ウェーハの結晶方位に依存する方位依存制御手段又は依存しない方位独立制御手段に対して求め、前記初期条件エピタキシャルウェーハの周縁部の計測された平坦度の結果に応じて前記方位依存制御手段又は方位独立制御手段を選択若しくは組み合わせる、前記半導体ウェーハの周縁部の平坦度を向上させる製造条件を決定する方法。
【００３２】
（１８）反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置であって、前記半導体ウェーハが配置される開口部を有するポケットを備えるサセプタを含み、前記半導体ウェーハは該サセプタに固定され、前記サセプタは、前記開口部の内周面の近傍で、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に従って周期的に構造及び／又は形状が変化することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００３３】
エピタキシャル層の成長速度は、その結晶方位によって異なる場合がある。例えば、シリコン単結晶の場合、（１００）結晶における｛１１１｝ファセット、｛３１１｝ファセットに代表されるように、ウェーハの周縁部においては、その面取り形状の如何により成長速度に結晶方位依存性が生じることが知られている。
【００３４】
その結果として得られるエピタキシャルウェーハの周縁部の厚みに９０度周期で膜厚の増減が生じる。これを有効に防止するためには、基板となる半導体ウェーハの周縁部近傍で、結晶方位に合わせた補償手段を施すことが望ましい。
【００３５】
一方、基板となる半導体ウェーハは、全体的に均一な膜厚を得るために所定の回転速度でエピタキシャル製造装置のチャンバの中でエピタキシャル層を形成しながら回転する。そのため、結晶方位はエピタキシャル製造装置本体に対して常に変化することとなる。従って、エピタキシャル製造装置本体に固定した補償手段であるならば、半導体ウェーハの回転に同期した可動部材を用いることになる。これに対し、半導体ウェーハは、以下に述べるようなポケットを備えるサセプタに固定されるので、半導体ウェーハの結晶方位はサセプタに対して固定されており、半導体ウェーハと一緒に回転するので、このサセプタに結晶方位に即した構造及び／又は形状、その他の特質の変化をもたらすことによって成長速度を調整できれば、都合が良いことになる。ここで、構造とは、さまざまな要素が相互に関連し合って作り上げている総体をいい、各要素の相互関係をいう。例えば、材料の組合せ、部材の組合せ等を含む。また、形状とは、ものの形態や形やありさまをいい、例えば、三角形、円形、箱形等を含む。寸法の大小も形状の違いとして含んでよい。尚、サセプタに備えられたポケットは基本的に平坦な底面を持つ円形凹形状（円板形状のウェーハを収納できる形状）を有することができる。即ち、ポケットの円形凹形状は、ほぼ垂直に切り立った面（以下、「内周面」という）及び底面により、概ね規定される。
【００３６】
一般に、エピタキシャル層の成長速度は、成長用のガスの流量、シリコン成分の濃度、温度等に依存するので、これらを変化させるような部材等をサセプタの半導体ウェーハが入ったポケットの開口部の内周面の近傍に備えることが好ましい。具体的には、以下に詳しく述べる。
【００３７】
（１９）前記サセプタは、前記開口部の内周面の近傍において、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してザグリ深さが変化することを特徴とする上記（１８）記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００３８】
ここで、サセプタのザグリ深さとは、サセプタのポケットを規定する部材の上面から半導体ウェーハを保持するレッジまでの距離としてよい。半導体ウェーハの厚みは周方向で一定であり、それを保持するレッジの高さも一定であるため、ザグリ深さを変えるためには、ポケットを規定する部材の上面の位置を変化させることになる。即ち、ポケットを規定するサセプタの部材の上面は、ポケットの周に沿って、所定の周期で凹凸を繰り返すことになる。この所定の周期は、エピタキシャル層の成長速度に影響を与える結晶方位の周期に同期するものであり、具体的には、約９０度、約１８０度、約２７０度の周期を含むことができる。以下の「所定の周期」について同様である。
【００３９】
この凹凸は、周方向に沿って展開した場合、サインカーブのような曲線的なものでもよく、また、矩形要素若しくは／又は三角要素からなる直線的なものでも良い。例えば、シリコン半導体ウェーハの場合、［１００］方向にザグリ深さが浅くなり、［１１０］方向にザグリ深さが深くなる凹凸がより好ましい。
【００４０】
（２０）前記サセプタは、前記開口部の内周面の近傍において、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期してポケット幅が変化することを特徴とする上記（１８）記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００４１】
ここで、サセプタのポケット幅とは、半導体ウェーハを配置するサセプタのポケットの上面視したときのポケットの幅のことを意味してよい。このとき半導体ウェーハは上面視でほぼ円形を呈しているので、９０度周期でポケット幅が変化すれば、半導体ウェーハの外周面とポケットの開口部の内周面との間の隙間も約９０度周期で広狭に変化する。
【００４２】
この広狭の変化は、周方向に沿って展開した場合、サインカーブのような曲線的なものでもよく、また、矩形要素若しくは／又は三角要素からなる直線的なものでもよい。例えば、シリコン半導体ウェーハの場合、［１００］方向に隙間が広くなり、［１１０］方向に隙間が狭くなるのがより好ましい。
【００４３】
また、半導体ウェーハが上面視でほぼ円形を呈しない場合は、９０度周期のポケット幅の変化よりも、半導体ウェーハの外周面とポケットの開口部の内周面との間の隙間が９０度周期で変化する方が好ましい。変化の仕方は、上述の場合と同様である。
【００４４】
（２１）前記サセプタは、前記開口部の内周面の近傍において、前記半導体ウェーハの結晶方位の変化に同期して熱容量が変化することを特徴とする上記（１８）記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００４５】
ここで、サセプタの熱容量の変化とは、ポケットの開口部の周方向に９０度の周期でサセプタの部分熱容量が変化することを意味してよい。例えば、９０度の周期で開口部近傍の部分でサセプタの径が増減することを含んでよく、また、サセプタの厚みが増減することを含んでよい。また、サセプタの周方向の形状は変化しなくても、材質を変え熱容量を増減することを含んでよい。例えば、カーボンからなるサセプタに鉄の塊を埋め込む等の構造の変化を行うことができる。
【００４６】
この熱容量の変化は、周方向に沿って展開した場合、サインカーブのような曲線的なものでもよく、また、矩形要素若しくは／又は三角要素からなる直線的なものでもよい。例えば、シリコン半導体ウェーハの場合、［１００］方向に熱容量が大きくなり、［１１０］方向に熱容量が小さくなるのがより好ましい。
【００４７】
以上、ザグリ深さ、ポケット幅、熱容量を別々に条件としてきたが、これらは任意の１つ又は２つと組み合わせることができる。例えば、ザグリ深さとポケット幅、ポケット幅と熱容量、熱容量とザグリ深さ、そしてザグリ深さとポケット幅と熱容量である。
【００４８】
（２２）反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置に用いられる前記半導体ウェーハを保持するサセプタであって、該半導体ウェーハが配置される開口部を有するポケットと、前記開口部の内周面の近傍で、その周に沿って所定の周期で形状が変化する部材とを備えることを特徴とするサセプタ。
【００４９】
（２３）反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、該半導体ウェーハをサセプタのポケットの開口部から配置し、前記開口部の内周面の近傍の部材の構造及び／又は形状がその周に沿って所定の周期で変化するが、その構造及び／又は形状の変化と前記半導体ウェーハの結晶方位を同期させて、前記半導体ウェーハをサセプタに固定し、前記サセプタを前記半導体ウェーハと共に回転させながらエピタキシャル層を形成させるエピタキシャルウェーハの製造方法。
【００５０】
これまで、シリコンの（１００）面のエピタキシャル成長を例にして説明したが、本発明は、これに限らず、結晶方位依存性があるエピタキシャル成長速度を持つあらゆる物質のエピタキシャル製造装置やその装置に用いられるサセプタやその他の治具等に用いることができる。このとき、結晶方位依存性のそれぞれの特性に応じて、周期、増減等の程度、その他の条件を変化させることにより、結晶方位依存性の少ない均一な膜厚となる周縁部を有するエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【００５１】
（２４）反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造方法において、前記半導体ウェーハは、該半導体ウェーハが配置される開口部を有するサセプタのレッジ部に置載され、前記レッジ部は、前記サセプタの前記開口部の内周側に所定の長さで延び、前記半導体ウェーハが置載されるように前記開口部の下部に備えられるが、前記レッジ部の前記所定の長さを変えることにより成長するエピタキシャル層膜厚を制御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。
【００５２】
ここで、半導体ウェーハはサセプタの開口部であるポケット内に作られたレッジ（Ledge）部で保持されている。例えば、ポケットは基本的に平坦な底面を持つ円形凹形状（円板形状のウェーハを収納できる形状）を有することができる。即ち、ポケットの円形凹形状は、ほぼ垂直に切り立った面（以下、「内周面」という）及び底面により規定される。レッジ部は、この内周面から内周側に所定の長さだけ延びるテーパ状（なだらかなすり鉢状）の上面を持つ、開口部の周方向に沿う底面に備えられた部材であってよい。このレッジ部は、この半導体ウェーハとの接触をなるべく少なくしつつ、確実に保持するために、その上面をテーパ状とするが、上記所定の長さだけ内周側に向えば、いわゆる棚落ちをする。つまり、そこで、ほぼ垂直に切り立つ壁によりポケットの底面へと導かれるのである。このように、レッジ部は、棚落ちにより形成される段差を持つ、棚形状を有する。これは、円形凹形状に丁度嵌まり込んだワッシャが、底面に固定されてできた棚形状に類似する。上面がテーパ状であるので、ワッシャが皿ばねのようなものであるとしてもよい。このレッジ部は、別個の部品ではなく、サセプタと一体的に形成されるものであってよい。上記半導体ウェーハは、その裏面の一部（例えば円環状のリング）でこのレッジ部に直接又は間接的に接触することにより、レッジ部によって保持されるのである。従って、このレッジ部は、この半導体ウェーハの裏面に近接するが、このレッジ部から棚落ちする開口部の底部は、この半導体ウェーハの裏面からの距離が格段に大きくなるのである。
【００５３】
サセプタから供給される熱によりレッジ部が高温になる場合、半導体ウェーハの裏面からの距離が近いためレッジ部からの熱が伝わり易く、半導体ウェーハがレッジ部と重なり合う半導体ウェーハの周辺部（以下「レッジ領域」という）は高温になり易い。そのため、半導体ウェーハのこのレッジ領域では、側面と裏面から伝達された熱によってより高温となった半導体ウェーハの表面でのエピタキシャル層の成長速度が速くなると考えられる。そのため、エピタキシャル層の厚さは、レッジ領域において外周側に向かって急激に増加するのである。ここで、半導体ウェーハがレッジ部と重なり合うレッジ領域とは、半導体ウェーハの上面（レッジ部に接触する半導体ウェーハの裏面の反対側の面）にあって、レッジ部が備えられる位置に相当する半導体ウェーハの上面の周辺部のことを意味する。
【００５４】
（２５）前記半導体ウェーハは、少なくとも一方の面がデバイスの使用領域及びその周りを囲う周縁部から構成され、前記レッジ部の前記所定の長さは、置載される前記半導体ウェーハの前記使用領域にウェーハ面上において相当する位置まで前記レッジ部が至らないように調整されていることを特徴とする上記（２４）記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【００５５】
上述のように半導体ウェーハのレッジ領域のエピタキシャル層の厚さは大きく変化し易くなる一方、出来上がったエピタキシャルシリコンウェーハの平坦度要求は厳しくなるため、基板となる半導体ウェーハの厚みを調整することだけにより、エピタキシャルシリコンウェーハの平坦度を高く維持することが困難になってきている。また、エピタキシャルシリコンウェーハの使用領域を広げたいとの要請から、エッジ除外領域の縮小及びエピタキシャルシリコンウェーハの周辺部の平坦度の改善が強く望まれている。ここで、平坦度とは、一般に平らであることの度合いを意味するが、平坦度が低ければ平らではなく、平坦度が高いときは平らであると考えることができる。
【００５６】
上述のようにレッジ部の所定の長さを使用領域まで延びないようにした場合（或いはレッジ領域を小さくした場合）、エピタキシャルシリコンウェーハの使用領域での平坦度は向上することになる。
【００５７】
（２６）前記レッジ部の前記所定の長さは、前記開口部の周方向に沿って可変であり、前記半導体ウェーハ及び前記開口部のそれぞれの形状に合わせて変えられることを特徴とする上記（２４）又は（２５）記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【００５８】
一方、半導体ウェーハの外周辺では、その形状の大きな変化（例えば、面取り等の厚みの大きな変化）に伴い、その位置及び近傍でのエピタキシャル層の膜厚の急激な減少等の大きな変化が生じる場合がある。このとき、上述のようなレッジ部の長さ変化に伴うエピタキシャル層の膜厚の変化（急激な増加）と相殺させることにより、結果として、より高平坦度なエピタキシャルウェーハを製造することができる。ここで、開口部の周方向に沿って可変であるとは、例えば、上面視した開口部の円形状の周方向に沿って時計回りにレッジ部の上面の内周面からの距離が変化することを意味することができる。
【００５９】
（２７）前記レッジ部の前記所定の長さは、２ｍｍ以上６ｍｍ未満であることを特徴とする上記（２４）から（２６）のいずれか記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【００６０】
例えば、レッジ部の長さを６ｍｍ未満とすれば、上述するような膜厚の大きな変化点はレッジ領域の境目にでき易いので、変化点の位置をエピタキシャルシリコンウェーハの外周辺から６ｍｍ以下のところにすることが可能となり、それより内周側のエピタキシャルシリコンウェーハの使用領域での平坦度を高く維持し易いのである。つまり、膜厚の変化点をデバイス使用領域外に出すことができる。このように、外周部エピタキシャル層の膜厚分布を改善するとともに、エピタキシャル成長による平坦度の悪化を低減させることができる。このレッジ部の長さをより短く、例えば、４ｍｍ未満とすれば、それだけ高い平坦度を周辺領域まで維持できる可能性があるのである。
【００６１】
一方、レッジ部は半導体ウェーハを保持する機能を維持しなければならず、このために、少なくとも２ｍｍの長さを持つことが好ましい。しかしながら、半導体ウェーハを保持する機能を維持することができれば、これより短くすることも可能である。
【００６２】
（２８）反応炉内で半導体ウェーハとソースガスとを反応させてエピタキシャルを成長させるエピタキシャルウェーハの製造装置において、前記半導体ウェーハが配置される開口部を有するサセプタと、前記開口部の周方向に沿って備えられ、前記開口部の内周側に所定の長さで延び、前記半導体ウェーハが置載されるように前記開口部の下部に備えられるレッジ部とを含み、少なくともその一方の面がデバイスの使用領域及びその周りを囲う周縁部から構成される前記半導体ウェーハの前記使用領域にウェーハ面上において相当する位置まで前記レッジ部が至らないようにされていることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造装置。
【００６３】
（２９）前記レッジ部の前記所定の長さは、２ｍｍ以上６mm未満であることを特徴とする上記（２８）記載のエピタキシャルウェーハの製造装置。
【発明の効果】
【００６４】
上述のように、本発明によれば、エピタキシャル層の膜厚の大きな変化点をデバイス使用領域外にすることができ、デバイス使用領域内の膜厚分布の均一化に貢献することが可能であり、エピタキシャルウェーハの平坦度を向上させることができる。また、基板となる半導体ウェーハとの形状の組合せによりエピタキシャルウェーハの平坦度を高く（良く）することができる。即ち、エピタキシャル層の膜厚分布があまり均一ではない（不均一の程度が高い）としても、基板となる半導体ウェーハの平坦度があまり高くないとしても、両者を組み合わせてできるエピタキシャルウェーハの平坦度を結果的により良くすることができる。
【００６５】
更に、本発明によれば、エピタキシャル層の周縁部における周方向の膜厚ばらつきを少なくし、均一化することができる。逆に、エピタキシャル層の周縁部における周方向の膜厚変化が望まれる場合は、上述のような装置や方法を用いて、エピタキシャル層の周縁部において周方向に望ましい膜厚分布を形成することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
以下に本発明の実施例について、図面に基づいてより詳しく説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００６７】
図１は、サセプタ４の縦断面を模式的に表した図である。サセプタ４の開口部であるポケット１３の底部は、以下に説明するように棚部およびテーパ面からなる。例えば、直径３００ｍｍのウェーハをエピタキシャル成膜処理する装置においては、サセプタ４として直径が３５０〜４００ｍｍ、厚さが３〜６ｍｍの円板部材を用いる。
【００６８】
サセプタ４の上面外周から２０〜４０ｍｍ中心に向かった位置から、基板となる半導体ウェーハ１２を受け入れる円形凹部であるポケット１３が設けられ、その底部にはテーパ面３１が設けられている。このテーパ面３１は、緩やかな傾斜を有する。
【００６９】
テーパ面３１から更に中心に向かって、円形凹部である棚部３２を設けている。この棚部３２はテーパ面３１から少し下がった位置に設けた円形の平坦面であり、サセプタ４の上面と平行な水平面である。
【００７０】
図１では説明の都合上２個しか図示していないが、棚部３２には３個の貫通穴２２が設けられ、各々の貫通穴２２の上部は上方に向かって拡大開口する皿状穴２２´を形成している。３個の貫通穴２２にはそれぞれウェーハ支持用のリフトピン２３が挿通している。この貫通穴２２の穴径はリフトピン２３の直径よりも大きくし、サセプタ４に対してリフトピン２３が上下動する際に接触しない大きさを有するように形成する。
【００７１】
リフトピン２３は、石英，炭素Ｃ，炭化シリコンＳｉＣ等よりなる。リフトピン２３は円柱または円筒状をなし、上端部には、皿状穴２２´に対応するように下部外周にテーパ面２４ｂを有する頭部２４を備える。この頭部２４のテーパ面２４ｂのテーパ角は、皿状穴２２´のテーパ面のテーパ角と適合する。
【００７２】
頭部２４の上部２４ａは頂角が鈍角をなす円錐形状をなし、ウェーハ裏面を支持する際の接触面積を極めて小さくすることにより、リフトピン２３によるウェーハ裏面への傷の発生を防止している。リフトピン２３は頭部２４がサセプタ４の皿状穴２２´の内壁に係合し、リフトピン２３が下降した状態においては、自重により鉛直に垂下される。このとき、頭部２４の上部２４ａが棚部３２の上面から突出することはない。
【００７３】
図２は、図１のサセプタ４等が用いられるエピタキシャルウェーハ製造装置１の概略構造を示す縦断面である。この枚葉式のエピタキシャルウェーハ製造装置においては、通常、ウェーハを１枚だけ水平に支持するサセプタ４（ウェーハ支持台）が処理チャンバ２内に設けられている。また、サセプタ４上にウェーハ１２を搬送するために、ウェーハ１２をサセプタ４に対して上下動させるためのリフト機構を設けている。リフト機構は、サセプタ４を貫通して延びる複数本のリフトピン２３を有しており、これらのリフトピン２３の上端にウェーハ１２を載せ、サセプタ４に対して相対的にリフトピン２３を上下動させることでウェーハ１２を昇降させる。このようなリフト機構により、搬送用アームのハンドに載せられてチャンバ２内に運ばれてきたウェーハ１２をサセプタ４上に移載したり、或いはその逆に、ウェーハ１２をサセプタ４からハンドに受け渡したりすることが可能となる。
【００７４】
また、エピタキシャル層の成長を行うためには、サセプタ４上で支持されたウェーハ１２を高温に加熱する必要がある。このため、多数のハロゲンランプ（赤外線ランプ）等の熱源８，９を処理チャンバ２の上下に配置し、サセプタ４及びウェーハ１２を加熱している。
【００７５】
サセプタ４は、炭素Ｃの基材に炭化シリコンＳｉＣの被膜を施したものであり、ウェーハ１２を加熱する際にウェーハ１２全体の温度を均一に保つ均熱盤としての役割を果たす。図１に示すようにサセプタ４の上面には、例えばシリコンウェーハを収めるためにウェーハ１２より一回り大きく、深さがｌ〜２ｍｍ程度のくぼみであるポケット１３が形成されている。このポケット１３の底面は、半導体ウェーハ１２の外周部のみと接触するようにテーパ面とする構成が用いられ、底面とウェーハ１２の面接触をできるだけ減らすように工夫が施されている。このくぼみ内にウェーハ１２を収容し、所定温度にて原料ガスを含むキャリアガス中にサセプタ４を保持することにより、ウェーハ１２の表面にシリコン薄膜よりなるエピタキシャル層が成長する。ここで原料ガスとは、シリコンソースガスとドーパントガスを指している。
【００７６】
シリコンソースガスには、トリクロルシランＳｉＨＣｌ３やジクロロシランＳｉＨ２Ｃｌ２等のクロロシラン系ガスが、またドーパントガスには、ジボラン（Ｐ型）やホスフィン（Ｎ型）が使われるのが一般的である。これらのガスはキャリアガスである水素Ｈ２とともにチャンバ内に導入される。
【００７７】
チャンバ２は、円筒状のベースリング３を円板状の上部窓５および受皿状の下部窓６によって上下から挟んでなり、内部の閉空間は反応炉を形成する。上部窓５および下部窓６は、熱源からの光を遮ることが無いように透光性を有する石英を用いている。チャンバ２内に形成された反応炉は、ウェーハ１２よりも上部の空間である上部チャンバ７ａと、ウェーハ１２よりも下部の空間である下部チャンバ７ｂとに大別される。
【００７８】
さらに、反応炉を加熱する熱源８，９をチャンバ２の上下に備えている。本実施の形態においては、上下の熱源８，９はそれぞれ複数本のハロゲンランプ（赤外線ランプ）から構成されている。
【００７９】
チャンバ２内には、ウェーハ１２を上部に支持するサセプタ４を収納している。サセプタ４は上方から見ると円板形状をしており、その直径はウェーハ１２よりも大きく、サセプタ４の上面にはウェーハ１２が収納される円形凹状の開口部であるポケット１３を設けている。サセプタ４は、本例においては炭素Ｃの基材に炭化シリコンＳｉＣの被膜を施したものであり、ウェーハ１２を加熱する際にウェーハ１２全体の温度を均一に保つ均熱盤としての役割を果たす。そのため、サセプタ４はウェーハ１２よりも数倍の厚さおよび数倍の熱容量を有している。また、通常ウェーハ１２よりも高温となる。
【００８０】
ウェーハ１２の上面に均一なエピタキシャル層が形成されるように、エピタキシャル層成長処理操作の間、サセプタ４はウェーハ１２の板面と平行な面内において垂直軸を回転中心として回転する。当然のことながら、サセプタ４に設けたポケット１３の中心は、サセプタ４の回転中心と一致する。
【００８１】
サセプタ４の下方には、サセプタ４の回転軸となる円柱状または円筒状のサセプタ支持軸１４が垂直に配置され、サセプタ支持軸１４の上部にはサセプタ４を水平に支持する３本のサセプタアーム１５を備える。３本のサセプタアーム１５は上方から見たときにそれぞれが１２０°の角度をなすように放射状に配置され、サセプタアーム１５の先端に設けた上方向凸部がサセプタ４の下面に当接してサセプタ４を支持する。
【００８２】
サセプタ支持軸１４は、その軸心とサセプタ４の円板中心とが一致する位置に垂直に配置され、サセプタ支持軸１４の回転によりサセプタ４が回転する。サセプタ支持軸１４への回転は、不図示の回転駆動機構によって与えられる。サセプタ支持軸１４およびサセプタアーム１５は、下部熱源９からの光を遮ることのないよう、透光性の石英から形成されている。
【００８３】
（膜厚分布の計測）
図３Ａ及び３Ｂは、エピタキシャルウェーハの基板となる半導体ウェーハ（シリコン単結晶ウェーハ）１２の上面図である。半導体ウェーハ１２は、エピタキシャル層形成面（１００）を上にしてサセプタにセットされるが、そのエピタキシャル層形成面における結晶方位を明確にするために、ノッチ１２ａが刻印されている。本明細書で、結晶方位が記される場合は、全てこの半導体ウェーハ１２の上面図にあるように、原点１２ｂを０度として反時計回りに３６０度までの角度を用いて、結晶方位等による膜厚分布を示す。図３Ｂは、同ウェーハのミラー指数による結晶方向を示す図である。この図からわかるように、結晶方位は、０度から４５度毎に鏡で折り返したような結晶方位が繰り返され、更に、９０度周期で、結晶方位が繰り替えされていることが分かる。このことにより、結晶方位に依存する膜厚分布については、９０度周期で、また、０度から４５度毎に鏡で折り返したような変化をすることが予想される。
【００８４】
図４Ａは、エピタキシャル層の形成膜厚の平均膜厚からの変化を目標値である膜厚目標値との比で、図３の角度の関数としてプロットしたものである（以下同様のグラフについて同じ）。縦軸はエピタキシャル層の形成膜厚であり、横軸は図３による角度である。図中黒丸印は外周辺から１ｍｍ内部に入ったところのエピタキシャル層の形成膜厚を、黒三角は外周辺から２ｍｍ内部に入ったところのエピタキシャル層の形成膜厚を、バツは外周辺から３ｍｍ内部に入ったところのエピタキシャル層の形成膜厚を、それぞれ図３Ａの角度に対して測定した結果を示す。
【００８５】
このエピタキシャル層の形成は、図２に示す枚葉式のエピタキシャル製造装置を用いて、図３Ａに示すような半導体ウェーハ１２を通常のサセプタに固定して、行った。サセプタは、通常図２の装置に用いられる一般的なものを用いているため、ほぼ９０度周期でポケット１３の開口部の内周面１３ｂの近傍の構造及び／又は形状等が変化するものではなく、０から３６０度でほぼ均一な構造及び形状を有していた。
【００８６】
この図からわかるように、膜厚は、０度（３６０度）、９０度、１８０度、２７０度で極大を示しており、４５度、１３５度、２３０度、３１５度あたりに膜厚の谷があり、結晶方位の膜の形成速度へ及ぼす影響が明らかである。特に、外周に近い、黒丸のプロットでは、この効果が大きく、外周に向かうほど影響が大きくなることがわかる。従って、角度周期性を持った膜厚バラツキによりウェーハの周縁部のエピタキシャル層膜厚分布の均一性が悪化してしまうことになる。このエピタキシャル層膜厚分布のバラツキ度合いを次の式（式１）で評価すると、外周辺から１ｍｍのところの膜厚分布のバラツキは、Δｔ＝２．０１％となった。
【００８７】
【数１】
2007294942.tif 000003
【００８８】
図４Ｂは、図４Ａと同様に外周辺から１ｍｍ内部に入ったところのエピタキシャル層の形成膜厚をプロットしたものであるが、黒丸印は、角度周期性以外の外乱が少ないものであり、×印は、角度周期性以外の外乱が大きいものである。図４Ａと同様、縦軸は、エピタキシャル膜厚の目標値からのずれを比で取って表している。即ち、膜厚比が０では、目標膜厚と同一であり、＋０．０２では、目標より比にして０．０２だけ膜厚が厚かったことを示している。黒丸印のプロットは、図４Ａと同様に、膜厚は、０度（３６０度）、９０度、１８０度、２７０度で極大を示しており、４５度、１３５度、２３０度、３１５度あたりに膜厚の谷があり、結晶方位の膜の形成速度へ及ぼす影響が明らかである。一方、×印のプロットは、同様な極大を示すものの、０から３６０度においてやや右肩下がりのプロットとなっている。このようなプロットにおいて、周期性を解析するためには、次の通常自己相関関数（式２）が用いられる。
【００８９】
【数２】
2007294942.tif 000004
【００９０】
式（２）は信号が連続系の話なので、信号をサンプリングした離散系で考える場合は、次の（式３）が用いられる。
【００９１】
【数３】
2007294942.tif 000005
【００９２】
このとき、周方向の膜厚分布は、３６０度で元の位置に戻る周期関数になるため、３６０度で元の計測値を用いる数値処理を行うことができる。このようにして求めた相関関数の値を角度に対してプロットしたものを、図４Ｃ（角度周期性以外の外乱が少ないもの）及び図４Ｄ（角度周期性以外の外乱が大きいもの）にそれぞれ示す。これらの図で、横軸は角度であるが、縦軸は、ある値を基準にとりそれとの相対値で示している。即ち、０％では、その基準にしたある値と同一であり、−０．００２％では、その値よりも０．００２％小さいことを示している。これらの図からわかるように、９０度毎に極大が現れており、９０度周期で膜厚分布が変化をしていることがわかる。また、図４Ｃと４Ｄを比べれば、振れ幅が図４Ｃのものの方がかなり大きい。
【００９３】
また、上述のように膜厚分布が４５度ずつ折り返した変化をしていることから、そのようにして図４Ｂのデータを再整理する。即ち、０から４５度までのデータはそのままにし、４５度から９０度までのデータには角度を４５度から０度へと逆向きに対応させ、９０度から１３５度までのデータには角度を０から４５度を対応させ、１３５度から１８０度までのデータには角度を４５度から０度へと逆向きに対応させ、１８０度から２２５度までのデータには角度を０から４５度を対応させ、２２５度から２７０度までのデータには角度を４５度から０度へと逆向きに対応させ、２７０度から３１５度までのデータには角度を０から４５度を対応させ、３１５度から３６０度までのデータには角度を４５度から０度へと逆向きに対応させる。このようにしてプロットすれば、それぞれに上下に平行移動した曲線がほぼ相似形に描かれ、角度周期性以外の外乱が大きいものからなる曲線群は、より大きな上下のバラツキが見られる。
【００９４】
ここで、角度周期性以外の外乱が少ないもの、及び、角度周期性以外の外乱が大きいものそれぞれに０から４５度において対応する膜厚を相加平均（または算術平均）し、平均値を０から４５度の範囲でプロットすれば、角度周期性以外の外乱が少ないもの、及び、角度周期性以外の外乱が大きいものは、それぞれ上下に平行移動した相似形となる。そこで、０度での膜厚を基準に規格化して、膜厚比を０から４５度の範囲でプロットすると、図４Ｅに示すような図になる。この図から、角度周期性以外の外乱が少ないもの、及び、角度周期性以外の外乱が大きいものからなるプロットは、ほぼ互いに重なり、角度周期性以外の外乱は、角度周期性の外乱とはほぼ独立したものであることがわかる。また、角度周期性の外乱を除去若しくは相殺できれば、それだけでも膜厚分布のバラツキを減らすことができることが期待される。
【００９５】
次に、角度周期性のないサセプタを備える同装置にて、トリクロルシランの濃度や温度条件を変えて製造したエピタキシャルウェーハの膜厚分布のバラツキを調べた。図４Ｆにエピタキシャル成長をトリクロルシランの濃度を変えて、高温及び低温で行ったときの周縁部（端から１ｍｍ）の角度周期性膜厚分布のバラツキを図４Ｆに示す。この図からわかるように、高温成長の場合、トリクロルシランの濃度が３．５％以下、より好ましくは２％以下で、バラツキが小さくなり、平坦で好ましいエピタキシャルウェーハが製造される。ここで、エピタキシャル成長時の温度が角度周期性膜厚分布に寄与するので、ベーク温度等は特に考慮する必要はない。尚、エピタキシャル成長温度は、ほぼ一定に保たれる。このエピタキシャル成長温度は、例えば、パイロメータでウェーハ中心部の温度を読み取った値を用いることができる。角度周期性膜厚分布に寄与する温度は外周部の温度と考えられるが、ウェーハ中心部と外周部の温度差はほとんどなく、中心部の温度で代用することができる。一方、トリクロルシラン（ＴＣＳ）の濃度は、ヒートリング、サセプタ４の上部領域に流れているガスのトリクロルシランの濃度であり、ソースガス（水素等のガスで予め希釈されている場合は、その希釈も考慮されたもの）とキャリアガスの流量（例えば、１分間当たりのそれぞれの流量。具体的には、ｓｌｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ）。１気圧、０℃における１分間当たりの流量をリットルで表示した単位。）から計算できる。ここで、下部のキャリアガス（図２の１０ｂ）は、一般にトリクロルシラン濃度に影響しないと考えられるので、トリクロルシラン濃度を決定する際には考慮する必要がないが、実質的にサセプタ４の上部領域に流れているガスのトリクロルシランの濃度に影響する場合は考慮してもよい。以上のようにこの方法によれば、角度周期性のない手段を用いているにもかかわらず、結果として得られるエピタキシャルウェーハの膜厚分布の角度周期性は非常に少なくなる。
【００９６】
図４Ｇは、角度周期性のないサセプタを備える同装置にて、トリクロルシランの濃度や温度条件を変えて製造したエピタキシャルウェーハに関し、角度周期性膜厚分布のバラツキの等高線を描いたトリクロルシラン濃度及び温度に対するマップを示す。この図において、右下に行くほど角度周期性膜厚分布のバラツキは小さくなる。従って、図中右下隅に破線で描いた三角形内のトリクロルシラン濃度及び温度条件が好ましい。この三角形内のエリアは、トリクロルシラン濃度をＣ（％）とし温度をＴ（℃）とすれば、次のような式で表すことができる。
【００９７】
【数４】
2007294942.tif 000006
【００９８】
尚、この図は、角度周期性のないサセプタを備える同装置におけるものであるが、方位依存制御手段として特殊サセプタを用いる場合は、濃度条件や温度条件に対してマップされる別の図が描かれることとなる。このような図により、それぞれの装置条件において、濃度条件や温度条件を適宜組合せて、最適な製造条件を求めることができる。
【００９９】
次に、角度周期性のある手段を講じて、結晶方位によるエピタキシャル成長の差異を相殺することを試みる。例えば、このような膜厚分布のバラツキを減少させるために、この膜厚分布に応じて構造及び／又は形状が変化するサセプタを用いることができる。具体的には、９０度周期でポケットの開口部の内周面１３ｂの近傍の構造及び／又は形状が変化するものである。より具体的に、図５から１２を用いて以下説明する。
【０１００】
図５及び６は、同一サセプタ内でポケットのザグリ深さのみを変化させたサセプタの開口部の内周面１３ｂの近傍の形状を示している。図５は、０度（３６０度）、９０度、１８０度、２７０度あたりの部分拡大断面図であり、図６は、４５度、１３５度、２２５度、３１５度あたりの部分拡大断面図である。いずれもサセプタ４のテーパ面３１に半導体ウェーハ１２が面接触を避けるように保持されており、隙間１３ａを開けて、ポケット１３内に配置されている。
【０１０１】
サセプタのザグリ深さＤが浅くなるとシリコンソースガスがウェーハ周縁部にスムーズに供給されるようになり、周縁部のエピタキシャル層成長速度が速くなる。サセプタのザグリ深さが深くなると逆の現象となり成長速度が遅くなる。この半導体ウェーハ１２の保持位置（高さ）は、サセプタ４で同一であるので、ポケット１３のザグリ深さを変えるためには、ポケットの開口部近傍の部材の上面５１及び５２の位置を変化させることとなる。即ち、図５ではサセプタ４の開口部近傍の部材の上面５１よりも低い位置に半導体ウェーハ１２の上面があり、矢印Ｆ１で示される原料ガス（又はソースガス）の流れが隙間１３ａを越えたあたりで曲がると考えられる。そのため、流れのよどみＸが生じ、周辺部でのガス供給量が若干低くなると考えられる。
【０１０２】
一方、図６では、サセプタ４の開口部近傍の部材の上面５１とほぼ同じ位置に半導体ウェーハ１２の上面があり、流れのよどみＸが生じることなく、スムーズに原料ガスが流れ（Ｆ２）、エピタキシャル層形成速度が十分加速されると考えられる。このときのザグリ深さＤは、実質的に半導体ウェーハ１２の厚さと同じか又はそれ以下であってよい。このような高さの比は、実際にエピタキシャル層を形成させたときの膜厚分布に応じて適宜決めることができる。一般に、膜厚分布のバラツキが大きい時は、より高さの比が大きくなることになる。また、ザグリ深さは、半導体ウェーハ１２の厚みを考慮して、その厚みの±０．５ｍｍの範囲で変化させることが好ましい。また、図５の状態から６の状態へとの移行は、曲線的に及び／又は直線的に行うことができる。図５の状態から６へ（又は６から５へ）の移行は単純減少（又は単純増加）であることが好ましい。
【０１０３】
図７及び８は、同一サセプタ内でポケット１３の幅のみを変化させたサセプタの開口部の内周面１３ｂの近傍の形状を示している。図７は、０度（３６０度）、９０度、１８０度、２７０度あたりの部分拡大断面図であり、図８は、４５度、１３５度、２２５度、３１５度あたりの部分拡大断面図である。いずれもサセプタ４のテーパ面３１に半導体ウェーハ１２が面接触を避けるように保持されており、隙間１３ａを開けて、ポケット１３内に配置されている。サセプタのポケット幅が広くなるとシリコンソースガスがウェーハ周縁部にスムーズに供給されるようになり、周縁部のエピタキシャル層成長速度が速くなる。サセプタのポケット幅が狭くなると逆の現象となり成長速度が遅くなる。この半導体ウェーハ１２は実質円形（円盤形状）をしているので、ポケットの幅を変化させると、隙間１３aの間隔Ｌが変化することになる。そのため、矢印Ｆ３で示される原料ガス（又はソースガス）の流れは、半導体ウェーハ１２の外辺部を超えてから半導体ウェーハ１２の上面に到達すると考えられる（図７）。一方、矢印Ｆ４で示される原料ガス（又はソースガス）の流れは、間隔Ｌだけ開いた隙間１３aを越えたところで半導体ウェーハ１２の上面に到達すると考えられる（図８）。つまりよどみＸの領域が半導体ウェーハ１２からずれることになる。
【０１０４】
このようなポケットの幅の比は、実際にエピタキシャル層を形成させたときの膜厚分布に応じて適宜決めることができる。一般に、膜厚分布のバラツキが大きい時は、より幅の比が大きくなることになる。また、ポケットの幅は、半導体ウェーハ１２の直径の＋１〜１０ｍｍの範囲で変化させることが好ましい。また、図７の状態から８の状態へとの移行は、曲線的に及び／又は直線的に行うことができる。図７の状態から８の状態へ（又は８から７へ）の移行は単純減少（又は単純増加）であることが好ましい。
【０１０５】
図９及び１０は、同一サセプタ内で厚さのみを変化させて熱容量を変化させたものの開口部近傍の形状を示している。図９は、０度（３６０度）、９０度、１８０度、２７０度あたりの部分拡大断面図であり、図１０は、４５度、１３５度、２２５度、３１５度あたりの部分拡大断面図である。いずれもサセプタ４のテーパ面３１に半導体ウェーハ１２が面接触を避けるように保持されており、隙間１３ａを開けて、ポケット１３内に配置されている。サセプタの肉厚が厚くなる、もしくは直径が大きくなるとその部分でのサセプタの熱容量が増大し、エピタキシャル層成長速度が速くなる。サセプタの肉厚が浅くなる、もしくは直径が小さくなると逆の現象となり成長速度が遅くなる。この半導体ウェーハ１２は実質円形（円盤形状）をしているので、サセプタ４の開口部近傍の径方向の形状も均一である。しかしながら、図１０のように高さＨと図９に比べて２０％程度も厚くすると、その熱容量もそれに応じて大きくなる。原料ガス（又はソースガス）の流れの流路形状は変化しないので、原料供給では結晶方位において同一であるが、熱容量が大きいほうがエピタキシャル層の形成速度が速くなるので、それを利用することができる。
【０１０６】
このような熱容量の差は、サセプタ４が全体で１つの塊となっており、形を直線的に急激に変えたとしても、ある程度スムージングされるので、なだらかな移行が必要な時には有効な手段である。
【０１０７】
図１１及び１２は、熱容量を変化させた別のタイプのサセプタの開口部近傍の形状を示している。図１１は、０度（３６０度）、９０度、１８０度、２７０度あたりの部分拡大断面図であり、図１２は、４５度、１３５度、２２５度、３１５度あたりの部分拡大断面図である。いずれもサセプタ４のテーパ面３１に半導体ウェーハ１２が面接触を避けるように保持されており、隙間１３ａを開けて、ポケット１３内に配置されている。この半導体ウェーハ１２は実質円形（円盤形状）をしているので、サセプタ４の開口部近傍の径方向の形状も均一である。しかしながら、図１２のように幅Ｗと図１１に比べて大幅に幅を大きくすると、その熱容量もそれに応じて大きくなる。原料ガス（又はソースガス）の流れの流路形状では、図１２の方が若干長いため、流れ抵抗による供給速度の減少も同時に起きる可能性はあるが、実験により適宜形状は選択される。メカニズムは、上述のものと同一であるので、ここでは説明を省略する。
【０１０８】
上述したように、ウェーハ周縁部のエピタキシャル層の成長速度角度依存性を相殺するように上記のような加工をサセプタに付与させることにより、周縁部のエピタキシャル層の膜厚分布を改善することができる。ザグリ深さ、ポケット幅、熱容量の調整（深さ、幅、厚み、加工を付与させる角度）によりさまざまな結晶方位、面取り形状のウェーハに対応することができる。
【０１０９】
（実施例１）
図１３から１７は、ザグリ深さを変えてエピタキシャル層を形成させた際に、膜厚分布測定を行ったものを示す。図５及び６と類似するため、重複説明は割愛する。図１３及び１４は、サセプタ等の部分拡大断面図であり、図１５はサセプタ４の上面図である。図１６は、角度で展開したザグリ深さを示したグラフである。今回のザグリ深さは、浅いところでは、半導体ウェーハ１２の厚みＤ１よりも薄くしている。図１５及び１６にあるように、約９０度周期で、ザグリ深さが変化する。
【０１１０】
半導体ウェーハである（１００）基板（ノッチ方位０°）は、０°から４５°方向になるに従い徐々に周縁部のエピタキシャル層の成長速度が遅くなる。ウェーハがサセプタ上に装填された際にウェーハの４５°方向が位置する部分のザグリ深さが最も浅くなるようにサセプタを加工して、エピタキシャル成長を行った。図１７からわかるように、結晶方位による膜厚のバラツキはかなり減少している。上記（式１）により外周辺から１ｍｍのところの膜厚分布を評価すると、Δｔが、２．０１％から０．８８％まで改善した。
【０１１１】
（実施例２）
図１８から２０Ａ及び２１Ａにおいて、ポケット幅を変えてエピタキシャル層を形成させた際に、膜厚分布測定を行ったものを示す。図７及び８と類似するため、重複説明は割愛する。図１８及び１９は、サセプタ等の部分拡大断面図であり、図２０はサセプタ４の上面図である。図２１Ａは、角度で展開したポケット幅の膜厚に及ぼす影響を示したグラフである。今回のポケット幅は、狭いところでは、半導体ウェーハ１２の径よりもわずかに広く、広いところでは、前記径よりも約５ｍｍ幅広としている。図２０Ａに示すように、９０度周期でポケット幅が変化する。
【０１１２】
半導体ウェーハである（１００）基板（ノッチ方位０°）は、０°から４５°方向になるに従い徐々に周縁部のエピタキシャル層の成長速度が遅くなる。ウェーハがサセプタ上に装填された際にウェーハの４５°方向が位置する部分のポケット幅が最も広くなるようにサセプタを加工して、エピタキシャル成長を行った。図２１Ａからわかるように、結晶方位による膜厚のバラツキはかなり減少している。上記（式１）により外周辺から１ｍｍのところの膜厚分布を評価すると、Δｔが、２．０１％から０．９７％まで改善した。
【０１１３】
ここで、図２０Ａ、２０Ｂ、２１Ｂにおいて、サセプタのポケット幅の差となる隙間１３ａの距離と、角度周期性膜厚分布のバラツキの関係を説明する。図２０Ａに示すように、基準点から反時計回りに４５°回転したところのポケット幅は、９０°回転したところのポケット幅よりも広い。この広さの差を横軸にとり、縦軸に角度周期性膜厚分布のバラツキをとったものが図２０Ｂである。このエピタキシャルウェーハの製造においては、低温成長させたものが、白抜きの菱形で示されており、それ以外は、全て高温成長させたものである。また、白抜きの四角は、トリクロルシラン濃度が１．６０％のものであり、白抜きの三角形が、２．３３％である。低温成長させたもの（白抜きの菱形）も、２．３３％の濃度でエピタキシャル形成をさせた。また、白抜きの丸印は、３．６６％で、黒く塗りつぶした四角形は、７．１４％であった。
【０１１４】
この図では、それぞれの測定点をプロットし、このプロットから、最少二乗法により、数次の近似式を求め、その近似式によりプロット間をつないでいる。これらの曲線を参照しつつみれば、いずれのプロットも、ある最適のサセプターポケット幅の差の関数として、角度周期性膜厚分布のバラツキを見れば、それぞれ、あるサセプターポケット幅の差で極小を示し、大きすぎても、小さすぎてもバラツキは大きくなることがわかる。同じ濃度であるならば、高温の方は、ポケット幅の差が約１．５ｍｍのところで極小値約０．１％を生じる。一方、低温の方は、約３ｍｍのところで極小値約０．３％を生じる。このことから、高温の方が、ポケット幅の差を大きく取らなくても結晶方位による成長速度差の調整が容易であることがわかる。また、最少となるバラツキの度合いも高温の方が小さいことがわかる。次に、温度を高温で固定すれば、濃度が低い方が、サセプターポケット幅の差がより小さくてすむことがわかるが、濃度が３．６６％以上では、ほぼ同じサセプターポケット幅の差が好ましいことがわかる。一度、このような図をプロットしておけば、どの程度の差異をサセプターポケット幅に設ければよいかがわかる。
【０１１５】
図２１Ｂに改善プロセスと通常プロセスとによる、バラツキに対する効果を図示する。この図からわかるように、角度周期性膜厚分布のバラツキを０．５％以下にするためには、改善プロセス（原料濃度及び温度）が必要であることがわかる。
【０１１６】
図２１Ｃに、通常のサセプタ及び特殊サセプタを用いて、トリクロルエチレン濃度が２．３％で高温においてエピタキシャル形成を行った場合の角度周期性膜厚分布を図３Ａの角度の関数として示す。特殊サセプタは、上述した方法により、角度周期性膜厚分布のバラツキを減少させるように作成したものである。この図からわかるように、通常のサセプタを用いた場合、約９０度の周期で角度周期性膜厚分布が変化するが、特殊サセプタでは、必ずしもそのようになっていない。
【０１１７】
図２１Ｄ及び２１Ｅは、図４Ｃ及び４Ｄと同様にして、自己相関関数を角度の関数としてプロットしたものである。通常サセプタのものでは、９０度の周期性が明確に見られるが、特殊サセプタでは、９０度毎の極大がわずかに見られるものの、周期性を明確には確認できない。また、自己相関関数の変化率は、特殊サセプタでは、通常サセプタに比べてかなり小さい。図２１Ｆに、図４Ｅと同様にして求めた４５度折り返しによる平均のエピタキシャル層膜厚比を示す。この図から、特殊サセプタを用いた場合、角度周期性膜厚分布のバラツキが小さくなっていることがわかる。また、角度周期性があまり見られず、このバラツキの減少は、結晶方位に基づくエピタキシャル形成速度の違いを、特殊サセプタにより、相殺できたことを表している。図２１Ｇに、低温でエピタキシャル形成させた場合の４５度折り返しによる平均のエピタキシャル層膜厚比を示す。図２１Ｆに比べると、膜厚比のバラツキの程度がやや大きいことがわかる。しかしながら、低温でのエピタキシャル形成であっても、特殊サセプタを用いた場合、角度周期性膜厚分布のバラツキが小さくなっていることがわかる。また、結晶方位に基づくエピタキシャル形成速度の違いを、特殊サセプタにより、相殺できたことを表している。
【０１１８】
（実施例３）
図２２から２６は、熱容量（サセプタの部分厚み）を変えてエピタキシャル層形成させた際に、膜厚分布測定を行ったものを示す。図９及１０と類似するため、重複説明は割愛する。図２２及び２３は、サセプタ等の部分拡大断面図であり、図２４はサセプタ４の底面の概略図である。図２５は、角度で展開したサセプタの厚さの変化を示すものである。また、図２６は、角度で展開したサセプタの厚みの膜厚に及ぼす影響を示したグラフである。今回のサセプタの厚みの部分変化は、厚いところでは、薄いところのサセプタの厚みの約２０％増しとなっている。図２４及び２５にあるように、約９０度周期で、サセプタの厚みが変化する。
【０１１９】
半導体ウェーハである（１００）基板（ノッチ方位０°）は、０°から４５°方向になるに従い徐々に周縁部のエピタキシャル層の成長速度が遅くなる。ウェーハがサセプタ上に装填された際にウェーハの４５°方向が位置する部分の肉厚が最も厚くなるようにサセプタを加工して、エピタキシャル成長を行った。図２６からわかるように、結晶方位による膜厚のバラツキはかなり減少している。上記（式１）により外周辺から１ｍｍのところの膜厚分布を評価すると、Δｔが、２．０１％から１．１０％まで改善した。
【０１２０】
また、基板となる半導体ウェーハのエピタキシャル層形成面の凹凸と組み合わせることにより、製造されるエピタキシャルウェーハの平坦度を向上させることができる。
【０１２１】
図２７に、通常サセプタ及び特殊サセプタを用いて、上面が（１１０）であるシリコンウェーハ基板を用いてエピタキシャル形成を行った場合の角度周期性膜厚分布を図３Ａの角度の関数として示す。特殊サセプタは、上述した方法により、角度周期性膜厚分布のバラツキを減少させるように作成したものである。この図からわかるように、通常サセプタを用いた場合、約１８０度の周期で角度周期性膜厚分布が変化するが、特殊サセプタでは、必ずしもそのようになっていない。
【０１２２】
図２８Ａ及び２８Ｂは、図４Ｃ及び４Ｄと同様にして、図２７のそれぞれ通常サセプタを用いた場合及び特殊サセプタを用いた場合の膜厚分布に基づく自己相関関数を角度の関数としてプロットしたものである。通常サセプタのものでは、１８０度の周期性が明確に見られるが、特殊サセプタでは、９０度毎の極大がわずかに見られるものの、周期性を明確には確認できない。また、自己相関関数の変化率は、特殊サセプタでは、通常サセプタに比べてかなり小さい。
【０１２３】
ここで、シリコンウェーハ基板と特殊サセプタとの関係を図２９を用いて説明する。図２９（ａ）は、上面視である図２９（ｃ）に示す０度方向の特殊サセプタ上に載置されたシリコンウェーハ基板を示す。図２９（ｂ）は、図２９（ｃ）に示す９０度方向の特殊サセプタ上に載置されたシリコンウェーハ基板を示す。図２９（ａ）及び２９（ｂ）に示すように、隙間が９０度方向（若しくは２７０度方向）の方が大きく、これにより、９０度方向（若しくは２７０度方向）におけるエピタキシャル形成速度が高められることがわかる。
【０１２４】
図３０に、図４Ｅと同様にして求めた４５度折り返しによる平均のエピタキシャル層膜厚比を示す。この図から、特殊サセプタを用いた場合、角度周期性膜厚分布のバラツキが小さくなっていることがわかる。また、角度周期性が見られず、このバラツキの減少は、結晶方位に基づくエピタキシャル形成速度の違いを、特殊サセプタにより、相殺できたことを表している。
【０１２５】
以上のように、シリコンウェーハ基板のエピタキシャル形成の結晶面が（１１０）であっても、特殊サセプタを用いれば、角度周期性膜厚分布のバラツキが小さくなり、結晶方位に基づくエピタキシャル形成速度の違いを、特殊サセプタにより、相殺できたことを表している。以上より、シリコンウェーハ基板のエピタキシャル形成の結晶面が如何なるものであっても、特殊サセプタにより膜厚の平坦化が可能であることがわかる。
【０１２６】
（実施例４）
図３１は、図１のサセプタ４の右端部を拡大して表示する概略図及びこの装置で形成されたエピタキシャル層膜厚分布のグラフである。このサセプタ４は、ポケット幅３０２ｍｍを有している。テーパ面３１を備えるレッジ（Ｌｅｄｇｅ）部３３のレッジ長さＬは６．０ｍｍである。半導体ウェーハ１２の外周面とテーパ面３１とポケット１３の内周面で規定される空間１３aは、その幅が約１ｍｍである。このような装置で形成されるエピタキシャル層膜厚はウェーハ１２の中心から約１４５ｍｍのところのＰで膜厚が最小となり、そこから急激に膜厚が上昇する。このとき、デバイス使用領域内での外周部エピタキシャル層の膜厚分布が０．９０％であった。ここで、図３の縦軸は、エピタキシャル層膜厚の平均値からの変化を、目標とするエピタキシャル層の膜厚に対する相対値で示したものである。以下同様のグラフの縦軸について同じである。
【０１２７】
（実施例５）
図３２は、図３１と基本的に同じものであるが、テーパ面３１を備えるレッジ（Ｌｅｄｇｅ）部３３のレッジ長さＬを３．０ｍｍとしたものである。同様に、半導体ウェーハ１２の外周面とテーパ面３１とポケット１３の内周面で規定される空間１３aは、その幅が約１ｍｍである。このような装置で、数ミクロンのエピタキシャル層の形成を行ったところ、形成されるエピタキシャル層膜厚はウェーハ１２の中心から約１４８ｍｍのところのＱで膜厚が最小となり、そこから急激に膜厚が上昇した。
【０１２８】
作成されるエピタキシャルウェーハの使用領域が、例えば、該ウェーハの外周から２ｍｍ以上入った領域（即ち、エッジ除外２ｍｍ）であるとすれば、実施例２のものは、その境目でエピタキシャル層膜厚が最小となる。即ち、レッジ部３３の長さＬを３．０ｍｍとすれば、膜厚の最小となるポイントＱは、デバイス使用領域内に入らないこととなる。このとき、デバイス使用領域内での外周部エピタキシャル層の膜厚分布が実施例４の０．９０％から実施例５の０．５３％まで改善した。
【０１２９】
（実施例６）
図３３は、ポケット幅３０２ｍｍのサセプタ４において、レッジ（Ｌｅｄｇｅ）部３３のレッジ長さＬを４．０ｍｍとした場合を示す。上記実施例とそれ以外の製造条件は同一にして、このサセプタ４を用いて数ミクロンのエピタキシャル層の形成を行ったところ、図３３の（ｂ）に示すようなエピタキシャル層の膜厚分布を得た。膜厚が最小となるのは、中心から１４７ｍｍ（端から３ｍｍ）のところであった。このとき、基板となる半導体ウェーハ１２の厚さは、そのエピタキシャル層形成面において、図３３の（a）に示すようなものを用いた。このウェーハは、表面の高さが中心から約１４７ｍｍ（端から３ｍｍ）のところで最高となっていた。このような基板と膜との組合せとなるエピタキシャルウェーハの厚み分布は、図３３の（ｃ）に示すようになった。この図からわかるように、このような組合せにより、結果として得られるエピタキシャルウェーハの平坦度は高いものとなる。
【０１３０】
上述するように、レッジ部の長さを変えることにより、形成されるエピタキシャル層の膜厚を変化させることができる。特に、エピタキシャルウェーハの外周辺近傍のエピタキシャル層の膜厚増加が始まる位置やその増加の程度を制御することが可能である。更に、レッジ長さを、レッジ部の半導体ウェーハを保持するという機能を満足する範囲において、自由に変えることができるので、容易に制御ができる。更に、基板形状にあったレッジ長さを選択すれば、デバイス使用領域における平坦度を周縁近傍に至るまで高く保つことが可能である。
【０１３１】
また、基板となる半導体ウェーハのエピタキシャル層形成面の凹凸と組み合わせることにより、製造されるエピタキシャルウェーハの平坦度を向上させることができる。また、このようなレッジ部の長さの違いによるエピタキシャル形成膜厚の違いを利用して、結晶方位の違いによるエピタキシャル形成速度の違いを相殺させることもできる。また、これらの技術を複合して、平坦度の高いエピタキシャルシリコンウェーハを提供することができる。
【０１３２】
以上、本発明者がなした発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定はされず、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】サセプタの概略を示す、縦断面図である。
【図２】本願のエピタキシャルウェーハ製造装置の概略を示す、縦断面図である。
【図３Ａ】半導体ウェーハの上面図である。
【図３Ｂ】半導体ウェーハの結晶方位を示す図である。
【図４Ａ】エピタキシャルウェーハの膜厚を角度で展開してプロットした図である。
【図４Ｂ】別のエピタキシャルウェーハの膜厚を角度で展開してプロットした図である。
【図４Ｃ】角度依存性の外乱要因が少ないエピタキシャルウェーハの膜厚分布に関する自己相関関数を角度でプロットした図である。
【図４Ｄ】角度依存性の外乱要因が大きいエピタキシャルウェーハの膜厚分布に関する自己相関関数を角度でプロットした図である。
【図４Ｅ】４５度折り返し法により得た膜厚分布の平均値を示す図である。
【図４Ｆ】温度を変えて成長させたエピタキシャルウェーハの膜厚分布のバラツキをトリクロルシランの濃度に対してプロットした図である。
【図４Ｇ】温度を変えて成長させたエピタキシャルウェーハの膜厚分布のバラツキに関する等高線をエピタキシャル温度及びトリクロルシラン濃度に対してプロットした図である。
【図５】サセプタのザグリ深さが深いところの部分拡大断面図である。
【図６】サセプタのザグリ深さが浅いところの部分拡大断面図である。
【図７】サセプタのポケット幅が狭いところの部分拡大断面図である。
【図８】サセプタのポケット幅が広いところの部分拡大断面図である。
【図９】サセプタの厚みが小さいところの部分拡大断面図である。
【図１０】サセプタの厚みが大きいところの部分拡大断面図である。
【図１１】サセプタの径が小さいところの部分拡大断面図である。
【図１２】サセプタの径が大きいところの部分拡大断面図である。
【図１３】実施例１のサセプタのザグリ深さが深いところの部分拡大断面図である。
【図１４】実施例１のサセプタのザグリ深さが浅いところの部分拡大断面図である。
【図１５】実施例１のサセプタの上面図である。
【図１６】実施例１のサセプタのザグリ深さを展開した図である。
【図１７】実施例１の膜厚分布を展開した図である。
【図１８】実施例２のサセプタのポケット幅が狭いところの部分拡大断面図である。
【図１９】実施例２のサセプタのポケット幅が広いところの部分拡大断面図である。
【図２０Ａ】実施例２の半導体ウェーハを保持したサセプタの上面図である。
【図２０Ｂ】温度及びトリクロルシランの濃度を変えて行ったエピタキシャルウェーハ形成の膜厚分布のバラツキをサセプタのポケット幅に対してプロットした図である。
【図２１Ａ】実施例２の膜厚分布を展開した図である。
【図２１Ｂ】改善プロセス及び通常プロセスによるエピタキシャルウェーハ形成の膜厚分布のバラツキを対比する図である。
【図２１Ｃ】通常サセプタ及び特殊サセプタを用いて、高温で２．３％トリクロルシランの濃度で行ったエピタキシャルウェーハ形成の膜厚を角度で展開してプロットした図である。
【図２１Ｄ】通常サセプタを用いた図２１Ｃの膜厚分布に関する自己相関関数を角度でプロットした図である。
【図２１Ｅ】特殊サセプタを用いた図２１Ｃの膜厚分布に関する自己相関関数を角度でプロットした図である。
【図２１Ｆ】４５度折り返し法により得た膜厚分布の平均値を示す図である。
【図２１Ｇ】別のエピタキシャルウェーハの４５度折り返し法により得た膜厚分布の平均値を示す図である。
【図２２】実施例３のサセプタの厚みが小さいところの部分拡大断面図である。
【図２３】実施例３のサセプタの厚みが大きいところの部分拡大断面図である。
【図２４】実施例３のサセプタの底面図である。
【図２５】実施例３のサセプタの厚みを展開して示した図である。
【図２６】実施例３の膜厚分布を展開した図である。
【図２７】通常サセプタ及び特殊サセプタを用いて、（１１０）エピタキシャルシリコンウェーハ基板上に形成した膜厚を角度で展開してプロットした図である。
【図２８Ａ】通常サセプタを用いた図２７の膜厚分布に関する自己相関関数を角度でプロットした図である。
【図２８Ｂ】特殊サセプタを用いた図２７の膜厚分布に関する自己相関関数を角度でプロットした図である。
【図２９】特殊サセプタの形状を示す図である。
【図３０】４５度折り返し法により得た図２７に示す膜厚分布の平均値を示す図である。
【図３１】実施例４のサセプタの概略を示す縦断面図及びそれを用いたエピタキシャル層の膜厚分布を示す図である。
【図３２】実施例５のサセプタの概略を示す縦断面図及びそれを用いたエピタキシャル層の膜厚分布を示す図である。
【図３３】実施例６の基板となる半導体ウェーハの表面の高さ分布及びエピタキシャル層の膜厚分布と、得られるエピタキシャルウェーハの厚み分布を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１    エピタキシャルウェーハ製造装置
４    サセプタ
８、９    熱源
１２    半導体ウェーハ
１３     ポケット
１３ａ    隙間
１３ｂ    内周面
３１     テーパ面
３２、３２’    棚
５１、５２、５３    サセプタの開口部近傍の上面
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４    ガス流
【図１】
2007294942.tif 000007
【図２】
2007294942.tif 000008
【図３Ａ】
2007294942.tif 000009
【図３Ｂ】
2007294942.tif 000010
【図４Ａ】
2007294942.tif 000011
【図４Ｂ】
2007294942.tif 000012
【図４Ｃ】
2007294942.tif 000013
【図４Ｄ】
2007294942.tif 000014
【図４Ｅ】
2007294942.tif 000015
【図４Ｆ】
2007294942.tif 000016
【図４Ｇ】
2007294942.tif 000017
【図５】
2007294942.tif 000018
【図６】
2007294942.tif 000019
【図７】
2007294942.tif 000020
【図８】
2007294942.tif 000021
【図９】
2007294942.tif 000022
【図１０】
2007294942.tif 000023
【図１１】
2007294942.tif 000024
【図１２】
2007294942.tif 000025
【図１３】
2007294942.tif 000026
【図１４】
2007294942.tif 000027
【図１５】
2007294942.tif 000028
【図１６】
2007294942.tif 000029
【図１７】
2007294942.tif 000030
【図１８】
2007294942.tif 000031
【図１９】
2007294942.tif 000032
【図２０Ａ】
2007294942.tif 000033
【図２０Ｂ】
2007294942.tif 000034
【図２１Ａ】
2007294942.tif 000035
【図２１Ｂ】
2007294942.tif 000036
【図２１Ｃ】
2007294942.tif 000037
【図２１Ｄ】
2007294942.tif 000038
【図２１Ｅ】
2007294942.tif 000039
【図２１Ｆ】
2007294942.tif 000040
【図２１Ｇ】
2007294942.tif 000041
【図２２】
2007294942.tif 000042
【図２３】
2007294942.tif 000043
【図２４】
2007294942.tif 000044
【図２５】
2007294942.tif 000045
【図２６】
2007294942.tif 000046
【図２７】
2007294942.tif 000047
【図２８Ａ】
2007294942.tif 000048
【図２８Ｂ】
2007294942.tif 000049
【図２９】
2007294942.tif 000050
【図３０】
2007294942.tif 000051
【図３１】
2007294942.tif 000052
【図３２】
2007294942.tif 000053
【図３３】
2007294942.tif 000054