JP2007251078A - 気相成長装置 - Google Patents

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Abstract

【目的】 本発明は、成長条件とを駆使し、基板上１０１への成長膜厚を均一にする方法を提供することにある。
【構成】 本発明は、チャンバ１２０内に、支持台１１０上に載置された基板１０１が収容され、この基板１０１上に成膜するためのガスを供給する第１の流路及びガスを排気する第２の流路が接続された気相成長装置を用い、基板上に半導体層を気相成長する際に、成膜するための反応ガス及びキャリアガスの流量と濃度、チャンバ内の真空度、基板温度及び基板を回転する回転速度を制御して、半導体層の膜厚を均一にすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気相成長方法に係り、例えば、エピタキシャル成長方法における成長条件を規定した方法に関する。
超高速バイポーラ、超高速のＣＭＯＳ等の半導体デバイスの製造において、不純物濃度や膜厚の制御された単結晶のエピタキシャル成長技術は、デバイスの性能を向上させる上で不可欠のものとなっている。
シリコンウェハ等の半導体基板に単結晶薄膜を気相成長させるエピタキシャル成長には、一般に常圧化学気相成長法が用いられており、場合によっては減圧化学気相成長（ＬＰ−ＣＶＤ）法が用いられている。反応容器内にシリコンウェハ等の半導体基板を配置し、反応容器内を常圧（０．１ＭＰａ（７６０Ｔｏｒｒ））雰囲気或いは所定の真空度の真空雰囲気に保持した状態で前記半導体基板を加熱し回転させながらシリコン源とボロン化合物、ヒ素化合物、或いはリン化合物等のドーパントとを含む原料ガスを供給する。そして、加熱された半導体基板の表面で原料ガスの熱分解或いは水素還元反応を行って、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、或いはヒ素（Ａｓ）がドープされたシリコンエピタキシャル膜を成長させることにより製造する（例えば、特許文献１参照）。
また、エピタキシャル成長技術は、パワー半導体の製造、例えば、ＩＧＢＴ（インシュレートゲートバイポーラトランジスタ）の製造にも用いられる。ＩＧＢＴ等のパワー半導体では、例えば、数１０μｍ以上の膜厚のシリコンエピタキシャル膜が必要となる。
図３４は、ホルダにシリコンウェハが支持された状態の一例を示す上面図である。
図３５は、図３４に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
シリコンウェハ５００の支持部材となるホルダ５１０（サセプタともいう。）には、シリコンウェハ５００の直径より若干大きめの径のザグリ穴が形成されている。そして、かかるザグリ穴にシリコンウェハ５００が収まるように載置される。かかる状態でホルダ５１０を回転させることによりシリコンウェハ５００を回転させて、供給された原料ガスの熱分解或いは水素還元反応によりシリコンエピタキシャル膜を成長させる。
特開平９−１９４２９６号公報
ところで、上述したシリコンウェハ２００の直径より若干大きめの径のザグリ穴が形成されているホルダ２１０にシリコンウェハ２００を載置して回転させると、その遠心力からシリコンウェハ２００は、シリコンウェハ面と平行な方向に移動し、ザグリ穴の側面の一部分に寄ってしまう。ここで、ＩＧＢＴ等のパワー半導体の製造に必要な数１０μｍ以上、例えば、５０μｍ以上の膜厚のシリコンエピタキシャル膜を形成する場合、上述したホルダ２１０では、シリコンウェハ２００の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜とホルダ２１０のザグリ穴の側面に堆積した膜とが接触し、くっ付いて（接着して）しまい、シリコンウェハ２００を搬送する際にシリコンウェハ２００がホルダ２１０に貼り付いてしまうといった現象が発生する問題があった。
本発明者らは上記問題を解決するために、ザグリ穴を駆使したり、また、シリコンウェハ２００を支えるところを駆使したりした発明について、先に特許出願（例えば特願２００６−６０１３号、特願２００６−５５２３号）を行っている。
しかしながら、上述した解決手段においても、シリコンウェハ２００の外周面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜が厚くなり、成長膜厚が不均一なったりしてしまい、その外周面付近を捨てざるを得ないという場合もあった。
本発明は、上記した点に対処し、成長条件とを駆使し、成長膜厚を均一にする方法を提供することにある。
本発明の気相成長方法は、チャンバ内に、支持台上に載置された基板が収容され、この基板上に成膜するためのガスを供給する第１の流路及びガスを排気する第２の流路が接続された気相成長装置を用い、基板上に半導体層を気相成長する際に、成膜するための反応ガス及びキャリアガスの流量と濃度、チャンバ内の真空度、基板温度及び基板を回転する回転速度を制御して、半導体層の膜厚を均一にすることを特徴とする。
上述した、成膜するための反応ガスは、トリクロロシランであって、キャリアガスは水素で、チャンバ内のトリクロロシランの濃度調整を３％以内にし、そしてチャンバ内圧力を８×104Ｐａ〜11×104Ｐａにし、基板の回転数を５００〜１１００ｒｐｍにし、基板の温度を１１００℃〜１１４０℃にすることによって、成長速度８μｍ／ｍｉｎ以上で前記半導体層を成長させ、半導体層の面内の膜厚分布を０．５％以内にすることが望ましい。
また、支持台には、凹み有する第１の凹部と、この第１の凹部の底部にさらに凹みを有する第２の凹部が設けられ、この第２の凹部の深さは、基板の厚さより低く構成することにより基板上の、第１流路からのガスの流れを均一にし、半導体層の面内の膜厚分布を０．５％以内にすることが望ましい。
さらにまた、支持台には、基板に対し基板面と同方向の移動を拘束する複数の第一の凸部が設けられ、且つ、基板と接触する面に複数の第２の凸部が設けられ、その第２の凸部の頂面で基板を支持するようにし、基板上の、第１流路からのガスの流して半導体層の面内の膜厚分布を０．５％以内にすることが望ましい。
また、支持台には、凹み有する第１の凹部と、この第１の凹部の底部にさらに凹みを有する第２の凹部が設けられ、この第２の凹部の深さは、基板の厚さより低く構成され、且つ前記基板に対し基板面と同方向の移動を拘束する複数の第一の凸部を設けられ、さらに、基板と接触する面に複数の第２の凸部を設けて、その第２の凸部の頂面で基板を支持するようにして、基板上の、第１流路からのガスの流れを均一にし、半導体層の面内の膜厚分布を０．５％以内にすることが望ましい。
かかる方法により、基板上に成膜する半藤体層周囲の膜厚も均一になり、略ウェハ全体を利用可能となる。また、万一、基板が第２の凹部の側面を乗り越えた場合でも第１の凹部の側面で基板が支持部の外側に飛んでしまうことを防止することができ、さらに、基板の周囲に第１の凹部で溝を形成することで、第１の凹部の底面である溝の底面に堆積するデポ膜の厚さを薄くすることができる。
なお、支持台に設けられる第１の凹部の深さは、前記基板の厚みより低く構成することが望ましい。このようにすれば、基板上の、第１流露からのガスの流れを均一にすることが可能となる。
また、支持台には、基板に対し基板面と同方向の移動を拘束する複数の第一の凸部が設けられ、基板裏面と接触する面で基板を支持するようにすることが望ましい。
このようにすれば、基板が基板面と同方向に移動してある方向に寄ってしまう場合でも、基板の側面と接触する部分が複数の第一の凸部のいずれかとなるため、例え、基板の側面部分に成長した膜と凸部の先端部分に堆積した膜とが接触しても接触領域を小さくすることができる。
さらに、本発明における第一の凸部は、基板の中心方向に向かって延び、第一の凸部の中心方向に向かう長さが前記所定のガスにより基板表面に成膜される膜の膜厚の２倍以上の寸法に形成することが望ましい。
この場合、第一の凸部以外の位置において、基板の側面から成長してくる膜と凸部以外部分の基板側に成長してくる膜との膜厚は同程度となる。よって、凸部の中心方向に向かう長さが所定のガスにより基板表面に成膜される膜の膜厚の２倍以上の寸法に形成されることにより、第一の凸部以外の位置において、基板の側面から成長してきた膜と第一の凸部以外の部分の基板側に成長してきた膜との接触を回避することができる。
また、本発明を実施するときの気相成長装置は、
チャンバ内には支持台上に載置された基板が収容され、チャンバには成膜するためのガスを供給する第１の流路及びガスを排気する第２の流路が接続された気相成長装置において、支持台は、基板に対し基板面と同方向の移動を拘束する面が基板側に向かって凸のＲ状に形成され、基板裏面と接触する面で基板を支持するように構成することが望ましい。
この場合、基板に対し基板面と同方向の移動を拘束する面が基板側に向かって凸のＲ状に形成されることから、基板が基板面と同方向に移動してある方向に寄ってしまう時でも、基板の側面と接触する部分がＲ状の面の先端部分となるため、例え、基板の側面部分に成長した膜とＲ状の面に堆積した膜とが接触しても接触領域を小さくすることができる。
さらに、上記した気相成長装置において、上述した特徴の他に、ガス濃度低減と基板温度増加を条件に加えることも好適である。かかる構成により基板の支持部への貼り付きをさらに低減することができる。
さらにまた、本発明を実施するときの気相成長装置は、
チャンバ内には支持台上に載置された基板が収容され、チャンバには成膜するためのガスを供給する第１の流路及びガスを排気する第２の流路が接続された気相成長装置において、支持台には、基板と接触する面に複数の第２の凸部が設けられ、その第２の凸部の頂面で基板が支持されていることが望ましい。
このようにすることにより、基板の裏面における支持台と貼り付きも殆どなくなり、５０μm以上のエピタキシャル成長も可能となる。
ここで、第２の凸部は、３個から１０個であることが望ましく、１０より多くなると基板裏面における接触面積が多くなり、従来との差異が殆ど無くなっています。また、３個未満になれば、基板自身が不安定となり、エピタキシャル成長には好ましくない。
さらに、上記した第２の凸部は、高さが0.1ｍｍから0.5ｍｍ、幅が0.5ｍｍから3ｍｍであることが望ましい。この数値は成膜装置によって変ることもある。
また、第２の凸部の頂面は、平坦、円弧状又は細かい凹凸状であって良く、極力接触面が少ない方が望ましい。
本発明の他の態様の気相成長装置は、
チャンバ内には支持台上に載置された基板が収容され、チャンバには成膜するためのガスを供給する第１の流路及びガスを排気する第２の流路が接続された気相成長装置において、支持台には、基板に対し基板面と同方向の移動を拘束する複数の第一の凸部が設けられ、且つ、基板と接触する面に複数の第２の凸部が設けられ、その第２の凸部の頂面で基板を支持されていることを特徴とする。
このように構成することにより、基板の側面及び裏面における支持台と貼り付きも殆どなくなり、60nm以上のエピタキシャル成長も可能となった。
本発明のように、基板上に半導体層を気相成長する際に、成膜するための反応ガス及びキャリアガスの流量と濃度、チャンバ内の真空度、基板温度及び基板を回転する回転速度を制御することにより、半導体層の膜厚を均一にすることが可能で、具体的には、成膜するための反応ガスを、トリクロロシランとし、キャリアガスを、水素とし、チャンバ内のトリクロロシランの濃度調整を３％以内にし、そしてチャンバ内圧力を８×104Ｐａ〜11×104Ｐａにし、基板の回転数を５００〜１１００ｒｐｍにし、基板の温度を１１００℃〜１１４０℃にすることによって、成長速度８μｍ／ｍｉｎ以上で前記半導体層を成長させ
ることにより、半導体層の面内の膜厚分布を０．５％以内にすることが可能となる。
また、本発明の実施形態によれば、例え、基板の側面部分に成長した膜と凸部の先端部分に堆積した膜とが接触しても接触領域を小さくすることができるので、基板の支持部への貼り付きを低減することができる。或いは、基板の側面部分に成長した膜とＲ状の面の先端に堆積した膜とが接触しても接触領域を小さくすることができるので、基板の支持部への貼り付きを低減することもできる。
さらに、基板の裏面における支持台と貼り付きも殆どなくなり、５０nm以上のエピタキシャル成長も可能となる。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるエピタキシャル成長装置の構成を示す概念図である。
図１において、気相成長装置の一例となるエピタキシャル成長装置１００は、支持台の一例となるホルダ（サセプタとも言う。）１１０、チャンバ１２０、シャワーヘッド１３０、真空ポンプ１４０、圧力制御弁１４２、アウトヒータ１５０、インヒータ１６０、回転部材１７０を備えている。チャンバ１２０には、ガスを供給する流路１２２とガスを排気する流路１２４が接続されている。そして、流路１２２は、シャワーヘッド１３０に接続されている。図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成以外を省略している。また、縮尺等も、実物とは一致させていない（以下、各図面において同様である）。
ホルダ１１０は、外周が円形に形成され、所定の内径の貫通する開口部が形成される。そして、ホルダ１１０の上面から第１の深さで掘り込んだ第１の凹部の一例となる第１のザグリ穴と、第１のザグリ穴の底面から第２の深さで掘り込んだ第１のザグリ穴の径よりも小さな径の第２の凹部の一例となる第２のザグリ穴とが形成されている。そして、前記第２のザグリ穴の底面で基板の一例となるシリコンウェハ１０１の裏面と接触してシリコンウェハ１０１を支持する。
ホルダ１１０は、図示していない回転機構によりシリコンウェハ１０１面と直交するシリコンウェハ１０１面の中心線を軸に回転させられる回転部材１７０上に配置される。そして、ホルダ１１０は、回転部材１７０と共に９００ｍｉｎ−１で回転することで、シリコンウェハ１０１を回転させることができる。なお、回転は、５００〜１５００ｍｉｎ−１：５００〜１５００ｒｐｍであることが望ましい。
ホルダ１１０の裏面側には、アウトヒータ１５０とインヒータ１６０が配置されている。アウトヒータ１５０によりシリコンウェハ１０１の外周部とホルダ１１０とを加熱することができる。そして、インヒータ１６０は、アウトヒータ１５０の下部に配置され、インヒータ１６０によりシリコンウェハ１０１の外周部以外を加熱することができる。この時のウェハ温度は１１２０℃であった。インヒータ１６０とは別に、ホルダ１１０へと熱が逃げやすいシリコンウェハ１０１の外周部の加熱にアウトヒータ１５０を設け、２重ヒータとすることで、シリコンウェハ１０１の面内均一性を図ることができる。なお、ウェハ温度は１１００〜１１４０℃であれば良い。
そして、ホルダ１１０、アウトヒータ１５０、インヒータ１６０、シャワーヘッド１３０、回転部材１７０は、チャンバ１２０内に配置される。回転部材１７０は、チャンバ１２０内から図示していない回転機構へとチャンバ１２０外に延びている。シャワーヘッド１３０は、チャンバ１２０内からチャンバ１２０外へと配管が延びている。
そして、反応容器となるチャンバ１２０内を常圧或いは真空ポンプ１４０により所定の真空度例えば９．３×１０４Ｐａ（７００Ｔｏｒｒ）の真空雰囲気に保持した状態で、シリコンウェハ１０１をアウトヒータ１５０とインヒータ１６０とで加熱し、ホルダ１１０の回転によりシリコンウェハ１０１を所定の回転数で回転させながら、シャワーヘッド１３０からシリコン源となる原料ガスをチャンバ１２０内に供給する。なお、所定の真空度は、６．７〜１０．６×１０４Ｐａ：５００〜８００Ｔｏｒｒであれば良い。
そして、加熱されたシリコンウェハ１０１の表面で原料ガスの熱分解或いは水素還元を行なって、シリコンウェハ１０１の表面にシリコンエピタキシャル膜を成長させる。チャンバ１２０内の圧力は、例えば、圧力制御弁１４２を用いて常圧或いは所定の真空度の真空雰囲気に調整すればよい。或いは常圧で用いる場合には、真空ポンプ１４０若しくは圧力制御弁１４２がない構成でも構わない。シャワーヘッド１３０では、チャンバ１２０外から配管で供給された原料ガスをシャワーヘッド１３０内部のバッファを介して、複数の貫通孔から排出するようにしているため均一に原料ガスをシリコンウェハ１０１上に供給することができる。
さらに、ホルダ１１０や回転部材１７０の圧力を内外同一（シリコンウェハ１０１の表面側雰囲気の圧力と裏面側雰囲気の圧力とを同じ）にすることで、原料ガスが回転部材１７０の内側、若しくは回転機構内部へと廻り込むことを防止することができる。同様に、図示していない回転機構側のパージガス等が、チャンバ内（シリコンウェハ１０１の表面側雰囲気）に漏れることを防止することができる。
例えば、シリコン源として、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）を水素（Ｈ２）で２５％に希釈したガスを３４Ｐａ・ｍ３／ｓ（２０ＳＬＭ）、キャリアガスとして、Ｈ２を８５Ｐａ・ｍ３／ｓ（５０ＳＬＭ）をシャワーヘッド１３０から供給する。すなわち、ガス全体でのＳｉＨＣｌ３濃度を７．２％とする。そして、インヒータ１６０を１１００℃、アウトヒータ１５０を１０９８℃に設定する。また、シリコンウェハの回転数は、５００〜１５００ｍｉｎ−１（５００〜１５００ｒｐｍ）とする。チャンバ内圧力は、９．３×１０４Ｐａ（７００Ｔｏｒｒ）とする。かかるプロセス条件によりＩＧＢＴ等のパワー半導体の製造に必要な数１０μｍ以上、例えば、５０μｍ以上の膜厚のシリコンエピタキシャル膜を形成することができる。また、膜厚分布は０．４９％を実現することができる。
図２は、エピタキシャル成長装置システムの外観の一例を示す図である。
図２に示すように、エピタキシャル成長装置システム３００は、筺体により全体が囲まれている。
図３は、エピタキシャル成長装置システムのユニット構成の一例を示す図である。
エピタキシャル成長装置システム３００内では、カセットステージ（Ｃ／Ｓ）３１０或いはカセットステージ（Ｃ／Ｓ）３１２に配置されたカセットにセットされたシリコンウェハ１０１が、搬送ロボット３５０によりロードロック（Ｌ／Ｌ）チャンバ３２０内に搬送される。そして、トランスファーチャンバ３３０内に配置された搬送ロボット３３２によりＬ／Ｌチャンバ３２０からシリコンウェハ１０１がトランスファーチャンバ３３０内に搬出される。そして、搬出されたシリコンウェハ１０１がエピタキシャル成長装置１００のチャンバ１２０内に搬送され、エピタキシャル成長法によりシリコンウェハ１０１表面にシリコンエピタキシャル膜が成膜される。シリコンエピタキシャル膜が成膜されたシリコンウェハ１０１は、再度、搬送ロボット３３２によりエピタキシャル成長装置１００からトランスファーチャンバ３３０内に搬出される。
そして、搬出されたシリコンウェハ１０１は、Ｌ／Ｌチャンバ３２０に搬送された後、搬送ロボット３５０によりＬ／Ｌチャンバ３２０からカセットステージ（Ｃ／Ｓ）３１０或いはカセットステージ（Ｃ／Ｓ）３１２に配置されたカセットに戻される。図３に示すエピタキシャル成長装置システム３００では、エピタキシャル成長装置１００のチャンバ１２０とＬ／Ｌチャンバ３２０とが２台ずつ搭載されており、スループットを向上させることができる。
図４は、ホルダにシリコンウェハが支持された状態の一例を示す上面図である。
図５は、図４に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
ホルダ１１０には、２段ザグリ穴が形成される。すなわち、シリコンウェハ１０１の径よりも大きい径でシリコンウェハ１０１の厚さの半分強の深さまで掘り込んだ第１のザグリ穴１１４が形成され、第１のザグリ穴１１４の底面から、シリコンウェハ１０１の径よりも若干大きい径で、かつ第１のザグリ穴１１４の径より小さい径でシリコンウェハ１０１の厚さの半分より小さい値の深さまで掘り込んだ第２のザグリ穴１１６が形成されている。
そして、第２のザグリ穴１１６の底面でシリコンウェハ１０１が支持されている。ホルダ１１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ１０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動した場合、第２のザグリ穴１１６の側面の上端部が、シリコンウェハ１０１外周部のベベル部下部の面に当接することで、シリコンウェハ１０１が、外れることを抑制することができる。万が一、シリコンウェハ１０１が、第２のザグリ穴１１６の側面の上端部を乗り越えて移動した場合には、第１のザグリ穴１１４の側面がシリコンウェハ１０１の側面に当接することで、シリコンウェハ１０１が、外れることを抑制することもできる。
ここで、第２のザグリ穴１１６の底面には滑りとめ加工を施すと好適である。第２のザグリ穴１１６の底面に滑りとめ加工を施すことにより、シリコンウェハ１０１の裏面と第２のザグリ穴１１６の底面との摩擦力を高めることができる。例えば、ブラスト処理を行うことが挙げられる。或いは、ヤスリの歯型のように形成すると好適である。シリコンウェハ１０１の裏面と第２のザグリ穴１１６の底面との摩擦力を高めることで、シリコンウェハ１０１がホルダ１１０から外れることを抑制することができる。
図６は、シリコンウェハ外周部と第１と第２のザグリ穴とを示す断面図である。
図６に示すように、第１のザグリ穴１１４の底面の高さが、シリコンウェハ１０１のベベル部下面側に位置するように第２のザグリ穴１１６を掘り込む深さλ１を設定することが望ましい。例えば、図６における寸法λ１は、シリコンウェハ１０１の厚さの２０〜４０％が望ましい。
具体的には、例えば、直径２００ｍｍのシリコンウェハの場合、厚さｔが０．７２５ｍｍなので、λ１＝０．２±０．０５ｍｍが望ましい。また、第１のザグリ穴１１４を掘り込む深さλ２は、シリコンウェハ１０１の厚さの５０〜６５％が望ましい。また、例えば、直径２００ｍｍのシリコンウェハの場合、厚さｔが０．７２５ｍｍなので、λ２＝０．４±０．０５ｍｍが望ましい。また、λ１：λ２≒１：２が望ましい。そして、シリコンウェハ１０１の裏面に接触して保持する第２のザグリ穴１１６の底面の半径方向長さＬ２は、従来より若干長くして１〜４ｍｍが望ましい。
また、第２のザグリ穴１１６の底面の半径方向長さＬ１は、原料ガスによりシリコンウェハ１０１表面に成膜されるシリコンエピタキシャル膜の膜厚の２倍以上の寸法に形成されることが望ましい。例えば、１２０μｍ成膜する場合には、２４０μｍ、すなわち、０．２４ｍｍ以上とすることが良い。シリコンウェハ１０１表面に成膜されるシリコンエピタキシャル膜の膜厚の２倍以上の寸法に形成することにより、シリコンウェハ１０１の側面から成長してきた膜と第１のザグリ穴１１４の側面からシリコンウェハ１０１側に成長してくる膜との接触を回避することができる。例えば、Ｌ１は、１ｍｍとする。
図７は、２段ザグリ穴を形成していないホルダを用いた場合の成膜後の状態を説明するための図である。
図８は、本実施の形態における２段ザグリ穴を形成したホルダを用いた場合の成膜後の状態を説明するための図である。
図７に示すように、２段ザグリ穴を形成していないホルダを用いた場合、シリコンウェハの側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜４０２とホルダのザグリ穴の側面に堆積したデポ膜４０４とが接触し、くっ付いて（接着して）しまい、シリコンウェハがホルダに貼り付いてしまう。
これに対し、図８に示すように、本実施の形態における２段ザグリ穴を形成したホルダ１１０を用いた場合、ホルダ１１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ１０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動した場合、第２のザグリ穴１１６の側面の上端部が、シリコンウェハ１０１外周部のベベル部下部の面に当接することで、ベベル部が屋根となって、デポ膜４０４の堆積を防ぐ、或いは少なくすることができる。その結果、当接箇所では、膜どうしが接着してないか、張りついても微小なため、シリコンウェハ１０１とホルダ１１０との貼り付きを防止することができる。
さらに、第１のザグリ穴１１４によりシリコンウェハ１０１の周囲に第１のザグリ穴１１４の側面で囲まれた溝ができ、かかる溝を設けることにより、溝底部へのデポ膜の堆積量を低減することができる。
実施の形態２．
実施の形態２では、第１のザグリ穴を形成する代わりに支柱となる複数のピン１１２を配置した。
図９は、ホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。
図１０は、図９に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
ホルダ１１０には、シリコンウェハ１０１の径よりも若干大きい径で、シリコンウェハ１０１の厚さの半分より小さい値の深さまで掘り込んだ第２のザグリ穴１１６が形成されている。そして、第２のザグリ穴１１６の底面でシリコンウェハ１０１が支持されている。そして、ホルダ１１０の上面には、シリコンウェハ１０１の外周から所定の隙間を空けて、３個以上のピン１１２を均等に配置する。
図９では、一例として８個のピン１１２を均等に配置した。ホルダ１１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ１０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動した場合、第２のザグリ穴１１６の側面の上端部が、シリコンウェハ１０１外周部のベベル部下部の面に当接することで、シリコンウェハ１０１が、外れることを抑制することができる。万が一、シリコンウェハ１０１が、第２のザグリ穴１１６の側面の上端部を乗り越えて移動した場合には、３個以上のピン１１２（ここでは、８個のピン１１２）のいくつかにシリコンウェハ１０１の側面が当接することで、シリコンウェハ１０１が、外れることを抑制することができる。
そして、ホルダ１１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ１０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動した場合、第２のザグリ穴１１６の側面の上端部が、シリコンウェハ１０１外周部のベベル部下部の面に当接することで、ベベル部が屋根となって、デポ膜の堆積を防ぐことができる点は、実施の形態１と同様である。よって、当接箇所では、膜どうしが接着していないので、シリコンウェハ１０１とホルダ１１０との貼り付きを防止することができる。
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３におけるエピタキシャル成長装置の構成を示す概念図である。
図１１において、図１と同様に、気相成長装置の一例となるエピタキシャル成長装置２００は、支持台の一例となるホルダ（サセプタとも言う。）２１０、チャンバ２圧力制御弁２４２、アウトヒータ２５０、インヒータ２６０、回転部材２７０を備えている。チャンバ２２０には、ガスを供給する流路２２２とガスを排気する流路１２４が接続されている。そして、流路２２２は、シャワーヘッド１３０に接続されている。図１１ではシャワーヘッド２３０、真空ポンプ２４０、実施の形態３を説明する上で必要な構成以外を省略している。また、縮尺等も、実物とは一致させていない（以下、各図面において同様である）。
ホルダ２１０は、外周が円形に形成され、所定の内径の貫通する開口部が形成される。そして、上面側から所定の深さに掘り込まれた面で基板の一例となるシリコンウェハ２０１の裏面と接触してシリコンウェハ２０１を支持する。そして、シリコンウェハ２０１に対しシリコンウェハ２０１面と同方向の移動を拘束する複数の第一の凸部２１２が形成されている。第一の凸部２１２は、根元となる面からホルダ２１０の中心に向かって凸に延びるように形成される。
ホルダ２１０は、図示していない回転機構によりシリコンウェハ２０１面と直交するシリコンウェハ２０１面の中心線を軸に回転させられる回転部材２７０上に配置される。そして、ホルダ２１０は、回転部材２７０と共に回転することで、シリコンウェハ２０１を例えば９００ｍｉｎ−１で回転させることができる。
なお、本実施形態３においても回転は、５００〜１５００ｍｉｎ−１：５００〜１５００ｒｐｍであることが望ましい。
ホルダ２１０の裏面側には、アウトヒータ２５０とインヒータ１６０が配置されている。アウトヒータ２５０によりシリコンウェハ２０１の外周部とホルダ２１０とを加熱することができる。そして、インヒータ２６０は、アウトヒータ２５０の下部に配置され、インヒータ２６０によりシリコンウェハ２０１の外周部以外を加熱することができる。インヒータ２６０とは別に、ホルダ２１０へと熱が逃げやすいシリコンウェハ２０１の外周部の加熱にアウトヒータ２５０を設け、２重ヒータとすることで、シリコンウェハ２０１の面内均一性も図ることができる。
そして、ホルダ２１０、アウトヒータ２５０、インヒータ２６０、シャワーヘッド２３０、回転部材２７０は、チャンバ２２０内に配置される。回転部材２７０は、チャンバ２２０内から図示していない回転機構へとチャンバ１２０外に延びている。シャワーヘッド２３０は、チャンバ２２０内からチャンバ２２０外へと配管が延びている。
そして、反応容器となるチャンバ２２０内を常圧或いは真空ポンプ２４０により所定の真空度の真空雰囲気に保持した状態例えば９．３×１０４Ｐａ（７００Ｔｏｒｒ）で、シリコンウェハ２０１をアウトヒータ２５０とインヒータ２６０とで加熱し、ホルダ２１０の回転によりシリコンウェハ２０１を所定の回転数で回転（９００ｍｉｎ−１）させながら、シャワーヘッド２３０からシリコン源となる原料ガスをチャンバ２２０内に供給する。なお、この時のウェハ温度は１１００〜１１４０℃であれば良い。
さらに、加熱されたシリコンウェハ２０１の表面で原料ガスの熱分解或いは水素還元を行なって、シリコンウェハ２０１の表面にシリコンエピタキシャル膜を成長させる。チャンバ２２０内の圧力は、例えば、圧力制御弁２４２を用いて常圧或いは所定の真空度の真空雰囲気に調整すればよく、その時の、所定の真空度は、実施形態１と同様、６．７〜１０．６×１０４Ｐａ：５００〜８００Ｔｏｒｒであれば良い。シャワーヘッド２３０では、チャンバ２２０外から配管で供給された原料ガスをシャワーヘッド２３０内部のバッファを介して、複数の貫通孔から排出するようにしているため均一に原料ガスをシリコンウェハ２０１上に供給することができる。
また、ホルダ２１０や回転部材２７０の圧力を内外同一（シリコンウェハ２０１の表面側雰囲気の圧力と裏面側雰囲気の圧力とを同じ）にすることで、原料ガスが回転部材２７０の内側、若しくは回転機構内部へと廻り込むことを防止することができる。同様に、図示していない回転機構側のパージガス等が、チャンバ内（シリコンウェハ２０１の表面側雰囲気）に漏れることを防止することができる。
図１２は、ホルダにシリコンウェハが支持された状態の一例を示す上面図である。
図１３は、図１２に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
ホルダ２１０に形成された第一の凸部２１２は、シリコンウェハ２０１の裏面が接触する面と接続する側面からホルダ２１０中心に向かって延びており、その先端は、平面に形成されている。ここでは、８個の凸部２１２が均等に配置されている。ホルダ２１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ２０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動したとしてもシリコンウェハ２０１の側面の一部が８個の凸部２１２のいくつかに接触するだけなので、第一の凸部２１２を設けずにホルダ２１０の側面の広い領域で接触する場合に比べ、接触面積を小さくすることができる。
その結果、シリコンウェハ２０１の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜と凸部２１２の先端部分に堆積した膜とが接触しても接触領域が小さいため、シリコンウェハ２０１のホルダ２１０への貼り付きを低減することができる。ここでは、８個の凸部２１２が均等に配置されているが、これに限るものではなく、３個以上であれば構わない。凸部２１２の数が多いほど、シリコンウェハ２０１のセンターリング精度を向上させることができる。逆に、第一の凸部２１２の数が少ないほど、シリコンウェハ２０１の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜と第一の凸部２１２の先端部分に堆積した膜との接触領域を小さくすることができる。
図１４は、ホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。
図１５は、図１４に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
ホルダ２１０に形成された凸部２１３は、シリコンウェハ２０１の裏面が接触する面と接続する側面からホルダ２１０中心に向かって延びており、その先端は、上面から見た場合にＲ状の曲面に形成されている。ここでは、８個の第一の凸部２１３が均等に配置されている。ホルダ２１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ２０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動したとしてもシリコンウェハ２０１の側面の一部が８個の凸部２１３のいくつかに接触するだけなので、第一の凸部２１３を設けずにホルダ２１０の側面の広い領域で接触する場合に比べ、接触面積を小さくすることができる。
さらに、ここでは、第一の凸部２１３の先端がＲ状の曲面に形成されているため、シリコンウェハ２０１の側面と接触する場合でも線接触或いは点接触にすることができる。その結果、シリコンウェハ２０１の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜と第一の凸部２１３の先端部分に堆積した膜とが接触しても、さらに接触領域を小さくすることができるため、シリコンウェハ２０１のホルダ２１０への貼り付きをさらに低減することができる。ここでは、８個の凸部２１３が均等に配置されているが、これに限るものではなく、３個以上であれば構わない点は、第一の凸部２１２の数の説明と同様なので説明を省略する。
図１６は、ホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。
図１７は、図１６に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
ホルダ２１０に形成された第一の凸部２１７は、シリコンウェハ２０１の裏面が接触する面と接続する側面からなだらかな曲線でつながりながらホルダ２１０中心に向かって続いて延びており、その先端は、上面から見た場合にＲ状の曲面に形成されている。その他は、図１４、図１５と同様であるため説明を省略する。
図１８は、ホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。
図１９は、図１８に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
ホルダ２１０に形成された凸部２１４は、シリコンウェハ２０１の裏面が接触する面と接続する側面からホルダ２１０中心に向かって延びており、その先端は、断面を見た場合にＲ状の曲線に形成されている。言い換えれば、ホルダ２１０の表面側から裏面側に向けて曲面に形成されている。ここでは、８個の凸部２１４が均等に配置されている。ホルダ２１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ２０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動したとしてもシリコンウェハ２０１の側面の一部が８個の凸部２１４のいくつかに接触するだけなので、第一の凸部２１４を設けずにホルダ２１０の側面の広い領域で接触する場合に比べ、接触面積を小さくすることができる。
さらに、ここでは、第一の凸部２１４の先端がＲ状の曲面に形成されているため、シリコンウェハ２０１の側面と接触する場合でも線接触或いは点接触にすることができる。その結果、シリコンウェハ２０１の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜と第一の凸部２１４の先端部分に堆積した膜とが接触しても、さらに接触領域を小さくすることができるため、シリコンウェハ２０１のホルダ２１０への貼り付きをさらに低減することができる。ここでは、８個の凸部２１４が均等に配置されているが、これに限るものではなく、３個以上であれば構わない点は、凸部２１２の数の説明と同様なので説明を省略する。
図２０は、シリコンウェハ外周部と凸部とを示す断面図である。
図２０に示すように、シリコンウェハ２０１の側面先端と第一の凸部２１４の先端とが同じ高さになるように凸部２１４を形成することが望ましい。例えば、図２０における寸法Ｘ１は、シリコンウェハ２０１の厚さの１／２が望ましい。具体的には、例えば、直径２００ｍｍのシリコンウェハの場合、厚さｔが０．７２５ｍｍなので、Ｘ１＝０．３６２５ｍｍが望ましい。しかし、これに限るものではなく、Ｘ１≒０．３６２５ｍｍでも構わない。
また、寸法Ｘ２は、シリコンウェハ１０１の厚さと同等、或いは若干大きな値とすることが望ましい。具体的には、例えば、直径２００ｍｍのシリコンウェハの場合、厚さｔが０．７２５ｍｍなので、Ｘ２＝０．７２５〜１．５ｍｍが望ましい。
また、寸法Ｒ１は、シリコンウェハ１０１の厚さの１／２と同等、或いは若干大きな値とすることが望ましい。具体的には、例えば、直径２００ｍｍのシリコンウェハの場合、厚さｔが０．７２５ｍｍなので、Ｒ１＝３６２５〜０．７５ｍｍが望ましい。
図２１は、ホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。
図２２は、図２１に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
ホルダ２１０に形成された凸部２１５は、シリコンウェハ２０１の裏面が接触する面と接続する側面からホルダ２１０中心に向かって延びており、その先端は、球状の曲面に形成されている。ここでは、８個の凸部２１５が均等に配置されている。ホルダ２１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ２０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動したとしてもシリコンウェハ２０１の側面の一部が８個の第一の凸部２１５のいくつかに接触するだけなので、第一の凸部２１５を設けずにホルダ２１０の側面の広い領域で接触する場合に比べ、接触面積を小さくすることができる。さらに、ここでは、凸部２１５の先端が球状の曲面に形成されているため、シリコンウェハ２０１の側面と接触する場合でも点接触にすることができる。その結果、シリコンウェハ２０１の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜と凸部２１５の先端部分に堆積した膜とが接触しても、さらに接触領域を小さくすることができるため、シリコンウェハ２０１のホルダ２１０への貼り付きをさらに低減することができる。ここでは、８個の凸部２１５が均等に配置されているが、これに限るものではなく、３個以上であれば構わない点は、凸部２１２の数の説明と同様なので説明を省略する。
図２３は、シリコンウェハ外周部と第一の凸部とを示す断面図である。
図２３に示すように、シリコンウェハ２０１の側面先端と第一の凸部２１５の先端とが同じ高さになるように凸部２１５を形成することが望ましい。例えば、図２３における寸法Ｘ３は、シリコンウェハ２０１の厚さの１／２が望ましい。具体的には、例えば、直径２００ｍｍのシリコンウェハの場合、厚さｔが０．７２５ｍｍなので、Ｘ３＝０．３６２５ｍｍが望ましい。しかし、これに限るものではなく、Ｘ３≒０．３６２５ｍｍでも構わない。
また、寸法Ｘ４は、シリコンウェハ２０１の厚さと同等、或いは若干大きな値とすることが望ましい。具体的には、例えば、直径２００ｍｍのシリコンウェハの場合、厚さｔが０．７２５ｍｍなので、Ｘ４＝０．７２５〜１．５ｍｍが望ましい。
また、寸法Ｒ２は、シリコンウェハ２０１の厚さの１／２と同等、或いは若干大きな値とすることが望ましい。具体的には、例えば、直径２００ｍｍのシリコンウェハの場合、厚さｔが０．７２５ｍｍなので、Ｒ２＝０．３６２５〜０．７５ｍｍが望ましい。これは、実施形態１と同様である。
図２４は、ホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。
図２５は、図２４に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
ホルダ２１０に形成された第一の凸部２１６は、シリコンウェハ２０１の裏面が接触する面に球を溶着することで形成される。よって、シリコンウェハ２０１側面に向かうその先端は、球状の曲面に形成されている。ここでは、８個の凸部２１６が均等に配置されている。ホルダ２１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ２０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動したとしてもシリコンウェハ２０１の側面の一部が８個の凸部２１６のいくつかに接触するだけなので、第一の凸部２１６を設けずにホルダ２１０の側面の広い領域で接触する場合に比べ、接触面積を小さくすることができる。
さらに、ここでは、凸部２１６の先端が球状の曲面に形成されているため、シリコンウェハ２０１の側面と接触する場合でも点接触にすることができる。その結果、シリコンウェハ２０１の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜と凸部２１６の先端部分に堆積した膜とが接触しても、さらに接触領域を小さくすることができるため、シリコンウェハ２０１のホルダ２１０への貼り付きをさらに低減することができる。ここでは、８個の凸部２１６が均等に配置されているが、これに限るものではなく、３個以上であれば構わない点は、凸部２１２の数の説明と同様なので説明を省略する。
図２６は、シリコンウェハ外周部と凸部とを示す断面図である。
図２６に示すように、シリコンウェハ２０１の側面先端と第一の凸部２１６の先端とが同じ高さになるように凸部２１６を形成することが望ましい。例えば、図２６における寸法Φ１は、シリコンウェハ２０１の厚さより埋め込む分だけ若干大きな値とすることが望ましい。具体的には、例えば、直径２００ｍｍのシリコンウェハの場合、厚さｔが０．７２５ｍｍなので、Φ１＝１〜１．５ｍｍが望ましい。また、寸法Ｘ５は、球体の凸部１１６の位置決めができる程度に掘り込んでいればよい。具体的には、Ｘ５＝０．１３７５〜０．６３７５ｍｍが望ましい。
図２７は、第一の凸部を形成していないホルダを用いた場合の成膜後の状態を説明するための図である。
図２８は、本実施の形態における第一の凸部を形成したホルダを用いた場合の成膜後の状態を説明するための図である。
図２７に示すように、第一の凸部を形成していないホルダを用いた場合、シリコンウェハの側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜４０２とホルダのザグリ穴の側面に堆積したデポ膜４０４とが接触し、くっ付いて（接着して）しまい、シリコンウェハがホルダに貼り付いてしまう。
これに対し、図２８（ａ）に示すように、本実施の形態における凸部を形成したホルダを用いた場合、凸部以外の位置では、シリコンウェハの側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜４０２とホルダの底面および側面に堆積したデポ膜４０４とを接触させないようにすることができる。ここで、図２８（ｂ）に示すように、シリコンウェハの中心方向に向かって延びる凸部の中心方向に向かう長さＬは、原料ガスによりシリコンウェハ表面に成膜される膜の膜厚の２倍以上の寸法に形成されるようにすることが望ましい。凸部以外の位置において、シリコンウェハの側面から成長してくる膜と前記凸部以外部分のシリコンウェハ側に成長してくる膜との膜厚は同程度となる。
よって、前記凸部の中心方向に向かう長さＬが成膜される膜の膜厚の２倍以上の寸法に形成されることにより、前記凸部以外の位置において、シリコンウェハの側面から成長してきたシリコンエピタキシャル膜４０２と前記凸部以外の側面部分からシリコンウェハ側に成長してきたデポ膜４０４との接触を回避することができる。例えば、シリコンエピタキシャル膜を１２０μｍ成膜する場合、寸法Ｌを２４０μｍ以上、すなわち、０．２４ｍｍ以上とすることが望ましい。
図２９は、各ホルダ形状におけるシリコンエピタキシャル膜の膜厚とホルダへの貼り付き具合との関係の一例を示す図である。
ここでは、シリコン源として、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）を水素（Ｈ２）で２５％に希釈したガスを３４Ｐａ・ｍ３／ｓ（２０ＳＬＭ）、キャリアガスとして、Ｈ２を８５Ｐａ・ｍ３／ｓ（５０ＳＬＭ）をシャワーヘッド１３０から供給した。すなわち、ガス全体でのＳｉＨＣｌ３濃度を７．２％とした。そして、インヒータ１６０を１１００℃、アウトヒータ１５０を１０９８℃に設定した。また、シリコンウェハの回転数は、５００ｍｉｎ−１（５００ｒｐｍ）とした。チャンバ内圧力は、９．３×１０４Ｐａ（７００Ｔｏｒｒ）とした。
図２９に示すように、本実施の形態における第一の凸部を設けずに、凸部を形成していないホルダを用いた場合（単なるザグリ穴の場合）、シリコンエピタキシャル膜を２８μｍ成膜した場合にはシリコンウェハがホルダに貼り付かなかったが、４０μｍ成膜した場合にはシリコンウェハとホルダとの間に軽微な貼り付きが起こった。一方、本実施の形態における凸部の先端を平面にした凸部（シリコンウェハとの接触幅３ｍｍ）を設けた場合、シリコンエピタキシャル膜を６３μｍ成膜した場合にはシリコンウェハがホルダに貼り付かなかったが、１００μｍ成膜した場合にはシリコンウェハとホルダとの間に軽微な貼り付きが起こった。さらに、本実施の形態における凸部の先端をＲ状或いは球状にした凸部（シリコンウェハとは点接触）を設けた場合（点接触１）、シリコンエピタキシャル膜を７０μｍ成膜した場合にはシリコンウェハがホルダに貼り付かなかったが、９０μｍ成膜した場合にはシリコンウェハとホルダとの間に軽微な貼り付きが起こった。
以上のように、本実施の形態における第一の凸部を設けることにより凸部を設けない場合に比べ、許容できる膜厚を厚くすることができる。さらに、凸部を設ける場合でも面接触より点接触にすることにより、許容できる膜厚をより厚くすることができる。
さらに、プロセス条件を変更する、言い換えれば、シリコン源となるトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）の濃度を下げ、シリコンウェハの温度を上げることで、許容できる膜厚をさらに厚くすることができる。具体的には、Ｈ２を８５Ｐａ・ｍ３／ｓ（５０ＳＬＭ）増量し、ガス全体でのＳｉＨＣｌ３濃度を７．２％から４．２％に下げた。そして、インヒータ１６０を１２００℃、アウトヒータ１５０を１１２６℃に上げた。かかるプロセス条件を変更し、本実施の形態における凸部の先端をＲ状或いは球状にした凸部（シリコンウェハとは点接触）を設けた場合（点接触２）、シリコンエピタキシャル膜を１２０μｍ成膜した場合でもシリコンウェハがホルダに貼り付かなかった。
実施の形態４．
実施の形態３では、第一の凸部を設けて、前記基板の側面部分に成長した膜とホルダ側に堆積した膜との接触領域を小さくしたが、実施の形態２では、効果は劣るが、従来よりは接触領域を小さくしたホルダの形状について説明する。
図３０は、実施の形態２におけるホルダにシリコンウェハが支持された状態の一例を示す上面図である。
図３１は、図３０に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
ホルダ２１０には、シリコンウェハ２０１の径より大きいザグリ穴が形成され、かかるザグリ穴に断面が円形に形成されたリング２１８を配置する。言い換えれば、ホルダ１１０は、シリコンウェハ２０１に対しシリコンウェハ２０１面と同方向の移動を拘束する面がシリコンウェハ２０１側に向かって凸のＲ状に形成されたリング２１８を備えている。
そして、リング２１８の内側に、シリコンウェハ２０１を配置する。ホルダ２１０とリング２１８は溶着してもよい。かかる構成により、シリコンウェハ２０１側面に向かうその先端は、球状の曲面に形成されている。よって、ホルダ２１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ２０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動してある方向に寄ってしまう場合でも、シリコンウェハ２０１の側面の一部がリング２１８の先端部分に線接触で接触させることができる。よって、上述した凸部やリング２１８を設けずにホルダ２１０の側面の広い領域で接触する場合に比べ、接触面積を小さくすることができる。その結果、シリコンウェハ２０１の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜とリング２１８の先端部分に堆積した膜とが接触しても、接触領域が小さいため、シリコンウェハ２０１のホルダ１１０への貼り付きを従来にくらべ低減することができる。
図３２は、ホルダ（支持台）２１０にシリコンウェハ２０１が支持された状態の一例を示す上面図で、第一の凸部２１２、第２の凸部２２１が個々に複数設けて一例を示したもである。この例では、第一の凸部が８個、第２の凸部が４個設けて例を示してある。できれば、第一の凸部が８個であれば、第２の凸部も８個の方が望ましく、３個から１０個位あれば、充分である。
図３３は、第２の凸部１２１の一部を拡大して示した斜視図である。本実施形態の場合の第２の凸部121は、厚さ０．１ｍｍ、幅１ｍｍの場合であるが、その大きさは、成長するシリコンエピタキシャル膜にも依存し、また、シリコンウェハ１０１の大きさにも依存する。
さらに、第２の凸部の頂部は、球状でも、細かい凹凸であっても良いが、シリコンウェハ１０１との接触面積が少ない方が望ましい。
このように第２の凸部を設けることにより、基板の裏面における支持台と貼り付きも殆どなくなり、例えばIGBTの絶縁分離用のトレンチ（溝）を埋め込む３０ｎｍ程度のエピタキシャル成長が可能で、また、ＩＧＢＴのｎ−ベースの厚さである５０nm以上のエピタキシャル成長も可能となった。また、パワーMOSにおいて、高耐圧化を図るために、トレンチ（溝）に、30ｎｍ以上のｐ型の半導体層を埋め込む時のも使用可能である。
具体的には、ホルダ２１０に形成された凸部２１２は、シリコンウェハ２０１の裏面が接触する面（第２の凸部）と接続する側面からホルダ２１０中心に向かって延びており、その先端は、平面に形成されている。ここでは、８個の凸部２１２が均等に配置されている。ホルダ２１０が回転し、その遠心力からシリコンウェハ２０１がシリコンウェハ面と平行な方向に移動したとしてもシリコンウェハ２０１の側面の一部が８個の凸部２１２のいくつかに接触するだけなので、凸部２１２を設けずにホルダ２１０の側面の広い領域で接触する場合に比べ、接触面積を小さくすることができる。
その結果、シリコンウェハ２０１の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜と凸部２１２の先端部分に堆積した膜とが接触しても接触領域が小さいため、シリコンウェハ２０１のホルダ２１０への貼り付きを低減することができる。
ここでは、８個の凸部２１２が均等に配置されているが、これに限るものではなく、３個以上であれば構わない。凸部２１２の数が多いほど、シリコンウェハ２０１のセンターリング精度を向上させることができる。逆に、凸部２１２の数が少ないほど、シリコンウェハ２０１の側面部分に成長したシリコンエピタキシャル膜と凸部２１２の先端部分に堆積した膜との接触領域を小さくすることができる。
さらに、シリコンウェハ２０１と接触する面に複数（本実施形態では４個）の第２の凸部２２１が設けられ、その第２の凸部２２１の頂面でシリコンウェハ２０１が支持すされている。
このように第１の凸部の他、第２の凸部を設けることにより、シリコンウェハ２０１の裏面における支持台と貼り付きも殆どなくなり、ｎ−ベースの厚さである６０nm以上のエピタキシャル成長も可能となった。
なお、当然ながら、ＩＧＢＴに限らず、パワー半導体で、高耐圧を必要とする、パワーＭＯＳの他、電車などのスイッチング素子として使用される、ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）や一般的なサイリスタ（ＳＣＲ）の厚いベースのエピタキシャル層形成に適用可能である。
以上、具体例を参照しつつ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、気相成長装置の一例として、エピタキシャル成長装置について説明したが、これに限るものではなく、試料面に所定の膜を気相成長させるための装置であれば構わない。例えば、ポリシリコン膜を成長させる装置であっても構わない。
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要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制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、エピタキシャル成長装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
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、及び支持部材の形状は、本発明の範囲に包含される。
本発明の実施の形態１におけるエピタキシャル成長装置の構成を示す概念図である。 本発明のエピタキシャル成長装置システムの外観の一例を示す図である。 本発明のエピタキシャル成長装置システムのユニット構成の一例を示す図である。 本発明のホルダにシリコンウェハが支持された状態の一例を示す上面図である。 図４に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。 本発明のシリコンウェハ外周部と第１と第２のザグリ穴とを示す断面図である。 ２段ザグリ穴を形成していないホルダを用いた場合の成膜後の状態を説明するための図である。 本実施の形態における２段ザグリ穴を形成したホルダを用いた場合の成膜後の状態を説明するための図である。 本発明のホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。 図９に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態３におけるエピタキシャル成長装置の構成を示す概念図である。 本発明の実施の形態３のホルダにシリコンウェハが支持された状態の一例を示す上面図である。 図１２に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態３のホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。 図１４に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態３のホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。 図１６に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態３のホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。 図１８に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態３のシリコンウェハ外周部と凸部とを示す断面図である。 本発明の実施の形態３のホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。 図２１に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態３のシリコンウェハ外周部と凸部とを示す断面図である。 本発明の実施の形態３のホルダにシリコンウェハが支持された状態の他の一例を示す上面図である。 図２４に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態３のシリコンウェハ外周部と凸部とを示す断面図である。 凸部を形成していないホルダを用いた場合の成膜後の状態を説明するための図である。 本実施の形態における凸部を形成したホルダを用いた場合の成膜後の状態を説明するための図である。 各ホルダ形状におけるシリコンエピタキシャル膜の膜厚とホルダへの貼り付き具合との関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態４におけるホルダにシリコンウェハが支持された状態の一例を示す上面図である。 図３０に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。 ホルダ（支持台）にシリコンウェハが支持された状態の他の例を示す上面図である。 図２６の第２の凸部を拡大して示した斜視図である。 ホルダにシリコンウェハが支持された状態の一例を示す上面図である。 図３４に示すホルダにシリコンウェハが支持された状態の断面を示す断面図である。
符号の説明
１００ エピタキシャル成長装置
１０１，２００，５００ シリコンウェハ
１１０，２１０，５１０ ホルダ
１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７ 第一の凸部
１１８ リング
１２０ チャンバ
１２１ 第二の凸部
１２２，１２４ 流路
１３０ シャワーヘッド
１４０ 真空ポンプ
１４２ 圧力制御弁
１５０ アウトヒータ
１６０ インヒータ
１７０ 回転部材
２００ エピタキシャル成長装置
２０１ シリコンウェハ
２１０ ホルダ
２１２ ピン
２１４ 第１のザグリ穴
２１６ 第２のザグリ穴
２２０ チャンバ
２２２，２２４ 流路
２３０ シャワーヘッド
２４０ 真空ポンプ
２５０ アウトヒータ
２６０ インヒータ
２７０ 回転部材
３００ エピタキシャル成長装置システム
３１０，３１２ カセットステージ
３２０ Ｌ／Ｌチャンバ
３３０ トランスファーチャンバ
３３２，３５０ 搬送ロボット
４０２ シリコンエピタキシャル膜
４０４ デポ膜

Claims (5)

  1. チャンバ内には、支持台上に載置された基板が収容され、前記支持台上に載置された前記基板上に成膜するためのガスを供給する第１の流路及びガスを排気する第２の流路が接続された気相成長装置を用い、前記基板上に半導体層を気相成長する際に、
    前記成膜するための反応ガス及びキャリアガスの流量と濃度、前記チャンバ内の真空度、前記基板温度及び前記基板を回転する回転速度を制御して、前記半導体層の膜厚を均一にすることを特徴とする気相成長方法。
  2. 前記成膜するための反応ガスは、トリクロロシランであって、キャリアガスは水素で、
    前記チャンバ内のトリクロロシランの濃度調整を３％以内にし、前記チャンバ内圧力を
    ６．７〜１０．６×１０４Ｐａにし、前記基板の回転数を５００〜１５００ｍｉｎ−１にし、前記基板の温度を１１００℃〜１１４０℃にすることによって、成長速度８μｍ／ｍｉｎ以上で前記半導体層を成長させ、前記半導体層の面内の膜厚分布を０．５％以内にしたことを特徴とする請求項１記載の気相成長方法。
  3. 前記支持台には、凹み有する第１の凹部と、前記第１の凹部の底部にさらに凹みを有する第２の凹部が設けられ、前記第２の凹部の深さは、前記基板の厚さより低く構成することにより前記基板上の、前記第１流路からのガスの流れを均一にし、前記半導体層の面内の膜厚分布を０．５％以内にしたことを特徴とする請求項１記載の気相成長方法。
  4. 前記支持台には、前記基板に対し基板面と同方向の移動を拘束する複数の第一の凸部が設けられ、且つ、前記基板と接触する面に複数の第２の凸部が設けられ、その第２の凸部の頂面で前記基板を支持するようにし、前記基板上の、前記第１流路からのガスの流して前記半導体層の面内の膜厚分布を０．５％以内にしたことを特徴とする請求項１記載の気相成長方法。
  5. 前記支持台には、凹み有する第１の凹部と、前記第１の凹部の底部にさらに凹みを有する第２の凹部が設けられ、前記第２の凹部の深さは、前記基板の厚さより低く構成し、且つ前記基板に対し基板面と同方向の移動を拘束する複数の第一の凸部を設け、さらに、前記基板と接触する面に複数の第２の凸部を設けて、その第２の凸部の頂面で前記基板を支持するようにして、前記基板上の、前記第１流路からのガスの流れを均一にし、前記半導体層の面内の膜厚分布を０．５％以内にしたことを特徴とする請求項１記載の気相成長方法。
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