JP2010161404A - 気相成長方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 シリコンウェハ１０１の支持部となるホルダ１１０への貼り付きを防止することを目的とする。
【構成】 チャンバ１２０内には、ホルダ１１０上に載置されたシリコンウェハ１０１が収容され、前記チャンバ１２０には成膜するためのガスを供給する流路１２２及びガスを排気する流路１２４が接続されたエピタキシャル成長装置１００において、ホルダ１１０は、凹み有する第１のザグリ穴１１４と、前記第１の凹部の底部にさらに凹みを有する第２のザグリ穴１１６との２段サグリを有していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気相成長装置及び方法に係り、例えば、エピタキシャル成長装置におけるシリコンウェハ等の基板を支持する支持部材の形状を改良した気相成長装置及び方法に関する。

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なって、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、特開平９−１９４２９６号公報参照）。

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Ｎベース（Ｐベースであっても良い）やパワーＭＯＳトランジスタのＮヘベース（Ｐベースであっても良い）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２６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２７は、図２６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２００の支持部材となるホルダ２１０（サセプタともいう。）には、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。そして、かかるザグリ穴にシリコンウェハ２００が収まるように載置される。かかる状態でホルダ２１０を回転させることによりシリコンウェハ２００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、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。
最悪の場合、シリコンウェハ２００を搬送するために取り出そうとするとシリコンウェハ２００が割れてしまうといった問題があった。

本発明は、かかる問題点を克服し、基板の支持部への貼り付きを防止した気相成長装置及び気相成長方法を提供することにある。

本発明の一つの気相成長装置は、
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、凹み有する第１の凹部と、第１の凹部の底部にさらに凹みを有する第２の凹部とを有していることを特徴とする。

かかる構成により、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る。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。

そして、本発明における第２の凹部は、第１の凹部の底部の中央部に形成され、その深さは基板厚の半分より小さい値であることを特徴とする。

基板の厚さの半分より小さな値の深さで掘り込んだ第２の凹部の底面で基板を支持することで、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、第２の凹部の側面上部を前記基板のベベル部下面で基板と接触させることができる。その結果、基板のベベル部が屋根となり接触部分にはデポ膜が堆積しないように或いは堆積を少なくするようにすることができる。

言い換えれば、本発明における第２の凹部の側部は、深さ方向に対し水平又は鋭角であって、基板の側面の一部との間に膜が成膜されない部分を持つように構成したことを特徴とする。

そして、本発明における第２の凹部は、第１の凹部の底部の中央部に形成され、その深さは基板厚の２０％以上４０％以下の値を用いると好適である。

そして、本発明における支持台を回転した場合に、第１の凹部によって、基板が飛ばないように支持されていることを特徴とする。

なお、第２の凹部の底面には、滑りとめ加工を施した方が望ましい。そして、その滑りとめ加工として、ブラスト処理を行うことが望ましい。

また、支持台には、第２の凹部の側面から基板の中心方向に向かって延びる凸部を設けた方がよく、その凸部は、先端部分が平面に形成されたり、Ｒ状の曲面に形成されたり、或いは、球状に形成されてあっても良い。

ここで、本発明の一つの気相成長方法は、
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を用い、支持台は、凹み有する第１の凹部と、第１の凹部の底部にさらに凹みを有する第２の凹部とを有し、第２の凹部上に、基板を配設して第１の流路から、成膜するためのガスを供給してエピタキシャル成長を行うことを特徴とする。

また、本発明もう一つの気相成長装置は、
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、第１の凹部が設けられ、その第１の凹部の深さは、基板の厚み分より浅く構成されていることを特徴とする。

かかる構成即ち第１の凹部の深さを基板の厚みより低く構成することにより、基板上のガスの流れが均一になり、引いては成長膜厚を略均一にすることが可能である。

さらに、本発明もう一つの気相成長装置は、
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、深さが基板厚の半分より小さい値の凹み有する凹部と、凹部の外側に配置された複数のピンとを有していることを特徴とする。

また、本発明もう一つの気相成長方法は、
チャンバ内には、支持台上に載置された基板が収容され、前記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を用い、
支持台は、深さが前記基板厚の半分より小さい値の凹み有する凹部と、凹部の外側に配置された複数のピンとを有し、凹部上に、基板を配設して第１の流路から、成膜するためのガスを供給してエピタキシャル成長を行うことを特徴とする。

さらに、本発明もう一つの気相成長装置は、
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、第１の凹部が設けられ、その第１の凹部の深さは基板の厚み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することを特徴とする。

なお、第１の凹部の深さは、基板の厚み分の70％から95％の間であることが望ましい。

さらにまた、本発明もう一つの気相成長装置は、
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、凹み有する第１の凹部と、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、第２の凹部の深さは、基板の厚さ分より浅く構成されていることを特徴とする。

かかる構成により、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る。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。また、第２の凹部の深さを基板の厚み分より浅く構成することにより、基板上のガスの流れが抑制でき、引いては幾分成長膜厚が均一になる。

さらに、本発明もう一つの気相成長装置は、
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、凹み有する第１の凹部と、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、第１の凹部の深さと第１の凹部の深さを併せた深さが、基板の厚さ分より浅く構成されていることを特徴とする。

かかる構成により、上述した点と同様、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る。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。さらにまた、第１の凹部の深さと第１の凹部の深さを併せた深さを、基板の厚み分より浅く構成することにより、基板上のガスの流れが均一になり、引いては成長膜厚も均一（特に端部）にすることが可能である。

本発明によれば、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。さらに、前記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、前記基板のベベル部が屋根となり接触部分にはデポ膜が堆積しないように或いは堆積を少なくするようにすることができるので、基板の支持部への貼り付きを防止することができる。また、第１の凹部の深さを基板の厚みより低く構成、さらには、第１の凹部の深さと第１の凹部の深さを併せた深さを、基板の厚みより低く構成することにより、基板上のガスの流れが均一になり、引いては成長膜厚を均一にすることが可能である。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 他の実施形態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１１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。 図１１におけるシリコンウェハ外周部と第１と第２のザグリ穴とを拡大して示す断面図である。 図１３におけるシリコンウェハの厚みと、ザクリ穴の深さとの関係を示した図である。 図１１の実施形態の変形例を示すに示す上面図である。 図１５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。 実施の形態３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１７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。 図１７におけるシリコンウェハ外周部と第１と第２のザグリ穴とを拡大して示す断面図である。 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２０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。 図２０におけるシリコンウェハ外周部と第１と第２のザグリ穴とを拡大して示す断面図である。 実施の形態５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２３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。 図２３におけるシリコンウェハ外周部と第１と第２のザグリ穴とを拡大して示す断面図である。 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２６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。

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。

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。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の面内均一性を向上させることができる。

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。
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。

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ができる。

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。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。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。
即ち、第２のザグリ穴１１６の外側に複数のピン１１２を配置する。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。

なお、上述した実施形態では、２つのザクリ穴１１４、１１６の深さとシリコンウェハ１０１の厚さの関係について、詳細に説明していないが、第１のザクリ穴１１４と第２のザクリ穴１１６を併せた深さより、図１１から図１３に示す如く、シリコンウェハ１０１の厚さを厚くした（図１３のλ１＋λ２＜λ３の関係なる）方が望ましい。例えば、シリコンウェハ１０１の厚さが１ｍｍ場合、第１のザクリ穴１１４と第２のザクリ穴１１６を併せた深さが０．６ｍｍにすれば、供給ガスの流れがスムーズになり、図１４に示す如く成長膜の厚みも端部まで比較的均一になる。この図１４において、第１のザクリ穴１１４と第２のザクリ穴１１６を併せた深さが１ｍｍとウェハ厚と同じにすると、ウェハ端部に急激な膜厚変動が生じ、ウェハとして利用できる範囲が狭くなってしまう。
また、上述した実施形態において、２段ザクリに説明したが、図１５および図１６の場合であっても、ザクリの深さがウェハ厚より浅ければ、上述の実施形態と同様な効果がある。この場合も、ザクリの深さは、０．６ｍｍ程度である。
なお、第１の凹部の深さまたは第１の凹部と第２の凹部を併せて深さは、前記基板の厚み分の７０％から９５％の間であることが望ましい。

実施の形態３．
図１７は、実施の形態３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１８は、図１７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。
図１９は、図１７におけるシリコンウェハ外周部と第１と第２のザグリ穴とを拡大して示す断面図である。
実施の形態３では、実施の形態１における図４〜図６、或いは実施の形態２における図１１〜図１３に示すホルダ１１０について、図１７〜図１９に示すように、第２の凹部となるザクリ穴１１６の側面からシリコンウェハ１０１の中心方向に向かって延びる複数の凸部５０２を設けた。その他は、実施の形態１或いは実施の形態２と同様である。そして、凸部５０２の先端部は平面に形成される。凸部５０２を設けることで、シリコンウェハ１０１との接触面積をより小さくすることができる。その結果、膜どうしが仮に張りついてもさらに微小なため、シリコンウェハ１０１とホルダ１１０との貼り付きをより低減することができる。

実施の形態４．
図２０は、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２１は、図２０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。
図２２は、図２０におけるシリコンウェハ外周部と第１と第２のザグリ穴とを拡大して示す断面図である。
実施の形態４では、実施の形態１における図４〜図６、或いは実施の形態２における図１１〜図１３に示すホルダ１１０について、図２０〜図２２に示すように、第２の凹部となるザクリ穴１１６の側面からシリコンウェハ１０１の中心方向に向かって延びる複数の凸部５０４を設けた。その他は、実施の形態１或いは実施の形態２と同様である。そして、凸部５０４の先端部は上面から見てＲ状の曲面に形成される。凸部５０４を設けることで、シリコンウェハ１０１との接触を線接触或いは点接触にすることができ、より接触面積を小さくすることができる。その結果、膜どうしが仮に張りついてもさらに微小なため、シリコンウェハ１０１とホルダ１１０との貼り付きをより低減することができる。

実施の形態５．
図２３は、実施の形態５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２４は、図２３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。
図２５は、図２３におけるシリコンウェハ外周部と第１と第２のザグリ穴とを拡大して示す断面図である。
実施の形態５では、実施の形態１における図４〜図６、或いは実施の形態２における図１１〜図１３に示すホルダ１１０について、図２３〜図２５に示すように、第２の凹部となるザクリ穴１１６の側面からシリコンウェハ１０１の中心方向に向かって延びる複数の凸部５０６を設けた。その他は、実施の形態１或いは実施の形態２と同様である。そして、凸部５０６の先端部は球状の曲面に形成される。凸部５０６を設けることで、シリコンウェハ１０１との接触を点接触にすることができ、より接触面積を小さくすることができる。その結果、膜どうしが仮に張りついてもさらに微小なため、シリコンウェハ１０１とホルダ１１０との貼り付きをより低減することができる。

以上のように、上述した本発明の一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、支持台は、凹み有する第１の凹部と、第１の凹部の底部にさらに凹みを有する第２の凹部とを有していることを特徴とする。

かかる構成により、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る。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。

また、上述した実施の形態によれば、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。さらに、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、基板のベベル部が屋根となり接触部分にはデポ膜が堆積しないように或いは堆積を少なくするようにすることができるので、基板の支持部への貼り付きを防止することができる。また、第１の凹部の深さを基板の厚みより低く構成、さらには、第１の凹部の深さと第２の凹部の深さを併せた深さを、基板の厚みより低く構成することにより、基板上のガスの流れが均一になり、引いては成長膜厚を均一にすることが可能である。

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。

１００ エピタキシャル成長装置
１０１，２００ シリコンウェハ
１１０，２１０ ホルダ
１１２ ピン
１１４ 第１のザグリ穴
１１６ 第２のザグリ穴
１２０ チャンバ
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
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 (2)

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を用い、
   前記支持台は、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の凹部とを有し、前記第２の凹部上に、前記基板を配設して前記第１の流路から、成膜するためのガスを供給してエピタキシャル成長を行うことを特徴とする気相成長方法。
2. 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を用い、
   前記支持台には、凹部の深さが前記基板の厚み分より浅く構成された凹部が設けられ、その凹部上に、前記基板を配設して前記第１の流路から、成膜するためのガスを供給してエピタキシャル成長を行うことを特徴とする気相成長方法。

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