JP2014135342A - Organic metal vapor growth device and method of manufacturing epitaxial wafer - Google Patents

Organic metal vapor growth device and method of manufacturing epitaxial wafer Download PDF

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JP2014135342A JP2013001576A JP2013001576A JP2014135342A JP 2014135342 A JP2014135342 A JP 2014135342A JP 2013001576 A JP2013001576 A JP 2013001576A JP 2013001576 A JP2013001576 A JP 2013001576A JP 2014135342 A JP2014135342 A JP 2014135342A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize decrease in uniformity of in-plane composition distribution of a crystal film incident to increase in the number of repetition times of epitaxial growth.SOLUTION: An organic metal vapor growth device includes: a processing container for housing a substrate; a gas supply port opening to one end side of the processing container and supplying material gas thereinto; a gas exhaust port opening to the other end side of the processing container and exhausting the material gas therein; a substrate holder for holding the substrate above a gas passage in the processing container connecting the gas supply port and gas exhaust port so that the processed surface of the substrate is in parallel with the gas passage; and a heating mechanism for heating the substrate in the processing container. An epitaxial growth surface having the same crystal structure as that of the processed surface of the substrate is arranged at least partially in a region of the inner wall of the processing container heated by the heating mechanism on the upstream side of the substrate holder.

Description

本発明は、有機金属気相成長装置及びエピタキシャルウェハの製造方法に関する。   The present invention relates to a metal organic vapor phase epitaxy apparatus and an epitaxial wafer manufacturing method.

発光ダイオードやレーザーダイオード等の化合物半導体デバイスを製造するには、結晶基板上に化合物半導体等の結晶膜をエピタキシャル成長させてなるエピタキシャルウェハが用いられることがある。エピタキシャルウェハを製造するには、例えば特許文献１等に開示されているように、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）が用いられることがある。   In order to manufacture a compound semiconductor device such as a light emitting diode or a laser diode, an epitaxial wafer obtained by epitaxially growing a crystal film such as a compound semiconductor on a crystal substrate may be used. In order to manufacture an epitaxial wafer, a metal organic chemical vapor deposition method (MOVPE method) may be used as disclosed in, for example, Patent Document 1.

特開２００６−３１８９５９号公報JP 2006-318959 A

ＭＯＶＰＥ法を用い、結晶基板上に例えばIII-Ｖ族化合物半導体の結晶膜をエピタキシャル成長させるには、処理容器内に基板を収容し、加熱機構により処理容器内の基板を加熱しつつ、処理容器内にIII族原料ガス（有機金属原料ガス）とＶ族原料ガスとを供給する。すると、これらの原料ガスが基板上で熱分解反応し、基板上に結晶膜がエピタキシャル成長する。   In order to epitaxially grow, for example, a group III-V compound semiconductor crystal film on a crystal substrate using the MOVPE method, the substrate is accommodated in a processing vessel, and the substrate in the processing vessel is heated while being heated by a heating mechanism. Group III source gas (organometallic source gas) and Group V source gas are supplied. Then, these source gases undergo a thermal decomposition reaction on the substrate, and a crystal film is epitaxially grown on the substrate.

しかしながら、同一の処理容器を用いてエピタキシャル成長を繰り返すと、その繰り返し回数の増加に伴って、結晶基板上に形成される結晶膜の面内組成分布の均一性が低下してしまうことがあった。その結果、ウェハ面内における屈折率分布等が低下し、例えばレーザーダイオードにおいては、光の閉じ込め度合が変化することで発光効率やビームの放射角（或いは偏向角）特性が悪化してしまうこと等があった。   However, when the epitaxial growth is repeated using the same processing vessel, the uniformity of the in-plane composition distribution of the crystal film formed on the crystal substrate may decrease as the number of repetitions increases. As a result, the refractive index distribution and the like in the wafer surface are lowered. For example, in a laser diode, the light emission efficiency and the beam radiation angle (or deflection angle) characteristics are deteriorated by changing the light confinement degree. was there.

そこで本発明は、エピタキシャル成長の繰り返し回数の増加に伴う結晶膜の面内組成分布の均一性低下を抑制することが可能な有機金属気相成長装置及びエピタキシャルウェハの製造方法を提供することにある。   Accordingly, the present invention is to provide a metal organic chemical vapor deposition apparatus and an epitaxial wafer manufacturing method capable of suppressing a decrease in uniformity of the in-plane composition distribution of a crystal film accompanying an increase in the number of repetitions of epitaxial growth.

本発明の第１の態様によれば、
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器の一端側に開口され前記処理容器内に原料ガスを供給するガス供給口と、
前記処理容器の他端側に開口され前記処理容器内の前記原料ガスを排気するガス排気口と、
前記ガス供給口と前記ガス排気口とを結ぶ前記処理容器内のガス流路上に、前記基板の被処理面が前記ガス流路と平行になるように前記基板を保持する基板保持具と、
前記処理容器内の前記基板を加熱する加熱機構と、を備え、
前記処理容器の内壁のうち、前記加熱機構によって加熱され、且つ、前記基板保持具よりも上流側の領域の少なくとも一部に、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面が配置されるように構成されている有機金属気相成長装置が提供される。 According to a first aspect of the invention,
A processing container for containing a substrate;
A gas supply port that is opened at one end of the processing container and supplies a raw material gas into the processing container;
A gas exhaust port that is opened on the other end side of the processing container and exhausts the source gas in the processing container;
A substrate holder for holding the substrate on a gas flow path in the processing container connecting the gas supply port and the gas exhaust port, so that a surface to be processed of the substrate is parallel to the gas flow path;
A heating mechanism for heating the substrate in the processing container,
An epitaxial growth surface having the same crystal structure as the surface to be processed of the substrate is disposed in at least a part of a region upstream of the substrate holder and heated by the heating mechanism in the inner wall of the processing container. An organometallic vapor phase growth apparatus configured to be provided is provided.

本発明の第２の態様によれば、
前記エピタキシャル成長面は、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有する平面部材が、前記処理容器の内壁に形成された凹部内に嵌め込まれることで配置される第１の態様に記載の有機金属気相成長装置が提供される。 According to a second aspect of the invention,
The organic metal according to the first aspect, wherein the epitaxial growth surface is disposed by fitting a planar member having the same crystal structure as the surface to be processed of the substrate into a recess formed in an inner wall of the processing container. A vapor deposition apparatus is provided.

本発明の第３の態様によれば、
前記基板保持具は、前記基板の前記被処理面が鉛直下方に向くように前記基板を水平姿勢で保持し、
前記エピタキシャル成長面は、前記処理容器の下部内壁に配置される第１又は第２の態様に記載の有機金属気相成長装置が提供される。 According to a third aspect of the invention,
The substrate holder holds the substrate in a horizontal posture so that the surface to be processed of the substrate faces vertically downward,
The metal-organic vapor phase epitaxy apparatus according to the first or second aspect is provided in which the epitaxial growth surface is disposed on a lower inner wall of the processing vessel.

本発明の第４の態様によれば、
処理容器内の基板保持具により保持された基板を加熱機構により加熱し、前記処理容器の一端側から前記処理容器内に原料ガスを供給し、前記処理容器の他端側から前記処理容器内の前記原料ガスを排気することで、前記基板の被処理面に対して前記原料ガスを平行に流し、前記基板の被処理面上に薄膜を形成する工程を有し、
前記工程は、前記処理容器の内壁のうち、前記加熱機構によって加熱され、且つ、前記基板保持具よりも上流側の領域の少なくとも一部に、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置した状態で行うエピタキシャルウェハの製造方法が提供される。 According to a fourth aspect of the invention,
A substrate held by a substrate holder in the processing container is heated by a heating mechanism, a source gas is supplied into the processing container from one end side of the processing container, and the inside of the processing container is supplied from the other end side of the processing container. Exhausting the source gas, causing the source gas to flow parallel to the surface to be processed of the substrate, and forming a thin film on the surface to be processed of the substrate;
In the process, the inner wall of the processing container is heated by the heating mechanism and has the same crystal structure as the surface to be processed of at least a part of the region upstream of the substrate holder. There is provided an epitaxial wafer manufacturing method performed with an epitaxial growth surface disposed.

本発明に係る有機金属気相成長装置及びエピタキシャルウェハの製造方法によれば、エピタキシャル成長の繰り返し回数の増加に伴う結晶膜の面内組成分布の均一性低下を抑制することが可能となる。   According to the metal organic vapor phase epitaxy apparatus and the epitaxial wafer manufacturing method according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in uniformity of the in-plane composition distribution of the crystal film accompanying an increase in the number of repetitions of epitaxial growth.

本発明の一実施形態に係る有機金属気相成長装置の概略構成図であり、処理容器部分を縦断面図で示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a metal organic vapor phase epitaxy apparatus according to an embodiment of the present invention, and is a view showing a processing container portion in a longitudinal sectional view. 本発明の一実施形態に係る有機金属気相成長装置の概略構成図であり、処理容器部分を図１のＸ−Ｘ’線断面図で示す図である。It is a schematic block diagram of the metal organic vapor phase epitaxy apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and is a figure which shows a process container part with the X-X 'sectional view taken on the line of FIG. エピタキシャル成長面を構成するダミー基板の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the dummy substrate which comprises an epitaxial growth surface. 従来の有機金属気相成長装置が備える処理容器の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of the processing container with which the conventional metal organic vapor phase growth apparatus is equipped. 実施例にかかる結晶膜中の面内組成分布を示すグラフ図である。It is a graph which shows the in-plane composition distribution in the crystal film concerning an Example. 比較例にかかる結晶膜中の面内組成分布を示すグラフ図である。It is a graph which shows the in-plane composition distribution in the crystal film concerning a comparative example.

＜発明者等が得た知見＞
発明者は、結晶膜のエピタキシャル成長を繰り返し行うことで、結晶膜の面内組成分布の均一性が低下する理由について、鋭意研究を行った。その結果、エピタキシャル成長を行うと、基板よりも上流側のガス流路を構成する処理容器の内壁の一部に非晶質（アモルファス）物質が堆積することがあり、この堆積量の増加が、上述の現象を引き起こす一つの要因になることを突き止めた。 <Knowledge obtained by the inventors>
The inventor has intensively studied the reason why the uniformity of the in-plane composition distribution of the crystal film is reduced by repeatedly performing the epitaxial growth of the crystal film. As a result, when epitaxial growth is performed, an amorphous substance may be deposited on a part of the inner wall of the processing vessel constituting the gas flow path upstream of the substrate. I found out that this is one factor that causes this phenomenon.

図４は、従来の有機金属気相成長装置１００’が備える処理容器の水平断面図である。処理容器２０’内に供給された原料ガス（図中矢印Ｂで示す）は、加熱機構（図示せず）によって加熱された領域（図中Ａで示す領域）に到達することで熱分解を始める。この熱分解反応が、基板であるウェハ１上（ウェハ１の結晶面上）で生じた場合には、結晶膜がエピタキシャル成長することとなる。しかしながら、この熱分解反応が、石英などで構成される処理容器２０’の内壁上で生じた場合には、エピタキシャル成長が進行せずに、非晶質物質の形成が進行することとなる。すなわち、処理容器２０’の内壁上に、非晶質物質が堆積することとなる。   FIG. 4 is a horizontal sectional view of a processing vessel provided in a conventional metal organic vapor phase growth apparatus 100 ′. The source gas (indicated by an arrow B in the figure) supplied into the processing container 20 ′ starts thermal decomposition by reaching a region (indicated by A in the drawing) heated by a heating mechanism (not shown). . When this thermal decomposition reaction occurs on the wafer 1 which is the substrate (on the crystal plane of the wafer 1), the crystal film is epitaxially grown. However, when this thermal decomposition reaction occurs on the inner wall of the processing vessel 20 ′ made of quartz or the like, the formation of an amorphous substance proceeds without the epitaxial growth. That is, an amorphous substance is deposited on the inner wall of the processing container 20 '.

処理容器２０’の内壁上に堆積した非晶質物質から成る層（堆積層）は、最初の内（堆積量が少ない内）は滑らかな表面を保っているが、堆積量が増えるにつれて（エピタキシャル成長を繰り返すことで）表面の凹凸が大きくなり、その表面積は次第に増大する傾向がある。このように、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０’の内壁（例えば符号Ａで示す領域）に堆積した堆積層の表面積が増大すると、堆積層に接触することによる原料ガスの消費量が増えてしまう。そして、ウェハ１に対して供給される原料ガスが不足し、形成される結晶膜の面内組成分布の均一性が低下してしまうことがある。特に、III族元素としてインジウム（Ｉｎ）を含むトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスは、比較的熱分解が早いガスであることから、原料ガスとしてＴＭＩガスを用いてエピタキシャル成長を行った場合、ウェハ１に対して供給されるＴＭＩガスの量が不足し易くなり、結晶膜中のＩｎの面内組成分布の均一性が低下しやすくなることが分かっている。   The layer (deposition layer) made of an amorphous substance deposited on the inner wall of the processing vessel 20 ′ keeps a smooth surface in the beginning (with a small amount of deposition), but as the deposition amount increases (epitaxial growth). The surface irregularities increase and the surface area tends to gradually increase. As described above, when the surface area of the deposited layer deposited on the inner wall (for example, a region indicated by the symbol A) of the processing vessel 20 ′ constituting the gas flow path on the upstream side of the wafer 1 is increased, the raw material due to contact with the deposited layer is increased. Gas consumption will increase. And the raw material gas supplied with respect to the wafer 1 may be insufficient, and the uniformity of the in-plane composition distribution of the formed crystal film may be lowered. In particular, trimethylindium (TMI) gas containing indium (In) as a group III element is a gas that is relatively rapidly decomposed. Therefore, when epitaxial growth is performed using TMI gas as a source gas, It has been found that the amount of TMI gas supplied in this way tends to be insufficient, and the uniformity of the in-plane composition distribution of In in the crystal film tends to decrease.

そこで発明者は、処理容器の内壁への非晶質物質の堆積を抑制する方法について、鋭意研究を行った。その結果、基板よりも上流側のガス流路を構成する処理容器の内壁のうち、加熱機構によって加熱される領域の少なくとも一部に、基板の被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置することで、上述の課題を解決可能であるとの知見を得た。本発明は、発明者が得たこの知見を基になされたものである。   Therefore, the inventor conducted intensive research on a method for suppressing the deposition of amorphous material on the inner wall of the processing container. As a result, an epitaxial growth surface having the same crystal structure as the surface to be processed of the substrate is disposed on at least a part of the region heated by the heating mechanism on the inner wall of the processing vessel constituting the gas flow path upstream of the substrate. By doing so, the knowledge that the above-mentioned subject can be solved was acquired. The present invention has been made based on this finding obtained by the inventors.

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。 <One Embodiment of the Present Invention>
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（１）有機金属気相成長装置の構成
図１は、本実施形態に係る有機金属気相成長装置（以下、ＭＯＶＰＥ装置ともいう）１００の概略構成図であり、その処理容器２０部分を縦断面図で示している。また、図２は、ＭＯＶＰＥ装置１００の概略構成図であり、その処理容器２０部分を図１のＸ−Ｘ’線断面図で示している。 (1) Configuration of Organometallic Vapor Deposition Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an organometallic vapor phase epitaxy apparatus (hereinafter also referred to as MOVPE apparatus) 100 according to the present embodiment. It is shown in the figure. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the MOVPE apparatus 100, and the processing container 20 portion is shown by a cross-sectional view along the line XX ′ in FIG.

図１に示すように、ＭＯＶＰＥ装置１００は、気密容器（反応容器）として構成された処理容器２０を備えている。処理容器２０内には、基板としてのウェハ１が収容されるように構成されている。処理容器２０は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱非金属材料から構成されており、図１に示すように、例えば、上流側容器２０ａ、中央容器２０ｂ、下流側容器２０ｃの３つ容器に分割可能に構成されている。処理容器２０（上流側容器２０ａ）の一端側（図中左側であって）には、処理容器２０内に原料ガス等を供給するガス供給口２４が開口している。また、処理容器２０（下流側容器２０ｃ）の他端側（図中右側）には、処理容器２０内を排気するガス排気口２５が開口している。 As shown in FIG. 1, the MOVPE apparatus 100 includes a processing vessel 20 configured as an airtight vessel (reaction vessel). The processing container 20 is configured to accommodate a wafer 1 as a substrate. The processing container 20 is made of a heat-resistant non-metallic material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), for example, as shown in FIG. 1, for example, an upstream container 20a, a central container 20b, and a downstream container. It can be divided into three containers 20c. On one end side (on the left side in the figure) of the processing container 20 (upstream side container 20a), a gas supply port 24 for supplying a raw material gas or the like into the processing container 20 is opened. Further, a gas exhaust port 25 for exhausting the inside of the processing container 20 is opened on the other end side (right side in the drawing) of the processing container 20 (downstream side container 20c).

ガス供給口２４には、ガス供給管１１の下流端が接続されている。ガス供給管１１には、上流側から順に、流量制御器１１ｂ、バルブ１１ｃが設けられている。ガス供給管１１の上流端には、原料ガスとして、例えば、有機液体原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）等を気化させた有機金属ガス（ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、ＴＭＩガス）を供給するガス供給源や、アルシン（ＡｓＨ３）ガス、ホスフィン（ＰＨ３）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス等のＶ族元素含有ガスを供給するガス供給源や、キャリアガス或いはパージガスとして、例えば、Ｎ２ガスや、ＡｒガスやＨｅガス等の希ガスや、Ｈ２ガスを供給するキャリアガス供給源（或いはパージガス供給源）が接続される。主に、ガス供給管１１、流量制御器１１ｂ、バルブ１１ｃ及びガス供給源により、処理容器２０内に所定のガスを供給するガス供給系が構成される。なお、各種ガスをガス供給管１１内で混合させることなく独立して処理容器２０内に供給するには、ガス供給管１１、流量制御器１１ｂ、バルブ１１ｃを、ガス種別ごとにそれぞれ設ける必要がある。 The gas supply port 24 is connected to the downstream end of the gas supply pipe 11. The gas supply pipe 11 is provided with a flow rate controller 11b and a valve 11c in order from the upstream side. At the upstream end of the gas supply pipe 11, as a source gas, for example, an organic metal gas (TMG gas, vaporized trimethylgallium (TMG), trimethylaluminum (TMA), trimethylindium (TMI) or the like, which is an organic liquid source, is used. Gas supply source for supplying TMA gas, TMI gas), gas supply source for supplying group V element-containing gas such as arsine (AsH 3 ) gas, phosphine (PH 3 ) gas, ammonia (NH 3 ) gas, carrier As the gas or purge gas, for example, a carrier gas supply source (or a purge gas supply source) that supplies a rare gas such as N 2 gas, Ar gas, or He gas, or H 2 gas is connected. A gas supply system that supplies a predetermined gas into the processing vessel 20 is mainly configured by the gas supply pipe 11, the flow rate controller 11b, the valve 11c, and the gas supply source. In order to supply various gases independently into the processing container 20 without mixing them in the gas supply pipe 11, it is necessary to provide the gas supply pipe 11, the flow rate controller 11b, and the valve 11c for each gas type. is there.

なお、図１には、一例として、有機液体原料を気化させた有機金属ガスを供給するガス供給源の構成を示している（便宜上、他のガス供給源は示していない）。常温常圧で液状である有機液体原料を気化させて有機金属ガスを生成するには、例えば、恒温槽として構成され、内部に有機液体原料（ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＴＭＩ等）が貯留される気化容器１２と、貯留された有機液体原料に対して気化用ガスとして例えば水素（Ｈ２）ガス等を供給する気化ガス供給管１０と、を備えた気化システムが必要になる。気化ガス供給管１０に設けられたバルブ１０ｃを開き、流量制御器１０ｂにより流量制御された気化ガスを気化容器１２内に供給し、気化容器１２内の有機液体原料を気化用ガスによりバブリングさせることで、有機液体原料を気化させてなる有機金属ガス（ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、ＴＭＩガス等）を生成することが可能となる。 FIG. 1 shows, as an example, a configuration of a gas supply source that supplies an organic metal gas obtained by vaporizing an organic liquid raw material (other gas supply sources are not shown for convenience). In order to vaporize an organic liquid raw material that is liquid at room temperature and normal pressure to generate an organic metal gas, for example, a vaporization container that is configured as a thermostat and stores an organic liquid raw material (TMG, TMA, TMI, etc.) therein. 12 and a vaporized gas supply pipe 10 that supplies, for example, hydrogen (H 2 ) gas or the like as a vaporizing gas to the stored organic liquid raw material is required. The valve 10c provided in the vaporized gas supply pipe 10 is opened, the vaporized gas whose flow rate is controlled by the flow rate controller 10b is supplied into the vaporized vessel 12, and the organic liquid material in the vaporized vessel 12 is bubbled by the vaporized gas. Thus, an organic metal gas (TMG gas, TMA gas, TMI gas, etc.) obtained by vaporizing the organic liquid raw material can be generated.

ガス排気口２５には、排気管３０の上流端が接続されている。排気管３０には、上流側から順に、例えば圧力調整装置（ＡＰＣバルブ）等として構成されたバルブ３０ａ、真空ポンプ３０ｐ、排気ガス中の所定元素（ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）等）を吸着するトラップ装置３０ｔ、及び除害剤を用いて排気ガス中から有害物質を除去する除害装置３０ｅが設けられている。例えば、排気管３０、バルブ３０ａ、真空ポンプ３０ｐ、トラップ装置３０ｔ及び除害装置３０ｅにより、処理容器２０内を排気するガス排気系が構成される。   An upstream end of the exhaust pipe 30 is connected to the gas exhaust port 25. For example, a valve 30a configured as a pressure adjusting device (APC valve), a vacuum pump 30p, and predetermined elements (arsenic (As), phosphorus (P), etc.) in the exhaust gas are sequentially supplied to the exhaust pipe 30 from the upstream side. An adsorbing trap device 30t and an abatement device 30e for removing harmful substances from the exhaust gas by using an abatement agent are provided. For example, the exhaust pipe 30, the valve 30a, the vacuum pump 30p, the trap device 30t, and the detoxifying device 30e constitute a gas exhaust system that exhausts the inside of the processing container 20.

上述のガス供給系からガス供給口２４を介して処理容器２０内にガスを供給し、上述のガス排気系からガス排気口２５を介して処理容器２０内を排気することにより、処理容器２０内には、ガス供給口２４からガス排気口２５へと向かうガス流（図中水平に流れるガス流）が形成されることとなる。   By supplying gas from the above gas supply system into the processing container 20 through the gas supply port 24 and exhausting the inside of the processing container 20 from the above gas exhaust system through the gas exhaust port 25, Therefore, a gas flow (a gas flow flowing horizontally in the figure) from the gas supply port 24 toward the gas exhaust port 25 is formed.

処理容器２０の中央部分（中央容器２０ｂ）の上部（天井部）には、基板保持具としてのサセプタ２２が設けられている。サセプタ２２は、上端側にフランジ部２２ａを備えた円盤形状に形成されている。サセプタ２２は、その胴部が処理容器２０（中央容器２０ｂ）の上面に開設された円形の開口内に上から挿入され、フランジ部２２ａが処理容器２０の上部に近接することで、処理容器２０内の気密を保持することができるように構成されている。サセプタ２２は、図２に破線矢印で示すように、回転自在に構成されている。なお、サセプタ２２は、例えば石英や高純度カーボン等の耐熱非金属材料から構成されている。   A susceptor 22 as a substrate holder is provided on the upper part (ceiling part) of the central part (central container 20b) of the processing container 20. The susceptor 22 is formed in a disk shape having a flange portion 22a on the upper end side. The body part of the susceptor 22 is inserted from above into a circular opening formed on the upper surface of the processing container 20 (central container 20b), and the flange part 22a is close to the upper part of the processing container 20, whereby the processing container 20 It is comprised so that the inside airtightness can be maintained. The susceptor 22 is configured to be rotatable as shown by a broken line arrow in FIG. The susceptor 22 is made of a heat-resistant non-metallic material such as quartz or high purity carbon.

サセプタ２２は、その円周方向に沿って複数個（ここでは一例として９個）の均熱板２２ｂを備えている。これら均熱板２２ｂにより、サセプタ２２の下面側には、複数枚のウェハ１がその被処理面を下方に向けた状態で水平姿勢で同一円周上に保持されるように構成されている。処理容器２０の天井部に開設された開口内にサセプタ２２が挿入されることで、ガス供給口２４とガス排気口２５とを結ぶ上述のガス流路上に、各ウェハ１の被処理面が、この流路と略平行になるように配置される。   The susceptor 22 includes a plurality of (here, nine as an example) soaking plates 22b along the circumferential direction thereof. The soaking plates 22b are configured such that a plurality of wafers 1 are held on the same circumference in a horizontal posture with the surface to be processed facing downward on the lower surface side of the susceptor 22. By inserting the susceptor 22 into the opening formed in the ceiling of the processing container 20, the surface to be processed of each wafer 1 is placed on the gas flow path connecting the gas supply port 24 and the gas exhaust port 25. It arrange | positions so that it may become substantially parallel to this flow path.

サセプタ２２の上方（中央容器２０ｂの上方）には、処理容器２０内に収容されたウェハ１を所定の温度（成膜温度）に加熱する加熱機構として、通電式或いはランプ式のヒータ２３が設けられている。ヒータ２３は、処理容器２０内のウェハ１だけでなく、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁の少なくとも一部の領域（図２において符号Ａで示す領域を含む）を加熱するように構成されている。ウェハ１の上流側の一部を加熱することで、処理容器２０内に供給された原料ガス等が予備加熱され、ウェハ１の被処理面上での熱分解反応等が効率的に進行することとなる。なお、ヒータ２３は、処理容器２０内の温度分布を所望の温度分布とすることができるよう、例えば分割式（ゾーン式）に構成されることが好ましい。   An energizing or lamp heater 23 is provided above the susceptor 22 (above the central container 20b) as a heating mechanism for heating the wafer 1 accommodated in the processing container 20 to a predetermined temperature (film formation temperature). It has been. The heater 23 includes not only the wafer 1 in the processing container 20 but also at least a part of the inner wall of the processing container 20 that constitutes the gas flow path upstream of the wafer 1 (the area indicated by reference numeral A in FIG. 2). ) Is heated. By heating a part of the upstream side of the wafer 1, the raw material gas or the like supplied into the processing container 20 is preheated and the thermal decomposition reaction or the like on the processing surface of the wafer 1 proceeds efficiently. It becomes. Note that the heater 23 is preferably configured in, for example, a divided type (zone type) so that the temperature distribution in the processing container 20 can be a desired temperature distribution.

なお、本実施形態に係るＭＯＶＰＥ装置１００は、上述した発明者の知見に基づき、処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱され、且つ、サセプタ２２よりも上流側の領域の少なくとも一部（ここでは、中央容器２０ｂの下部内壁であって、図２の符号Ａで示す領域）に、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面が配置されるように構成されている。   Note that the MOVPE apparatus 100 according to the present embodiment is heated by the heater 23 on the inner wall of the processing container 20 and based on the knowledge of the inventor described above, and at least a part of the region upstream of the susceptor 22 ( Here, an epitaxial growth surface having the same crystal structure as the surface to be processed of the wafer 1 is arranged on the lower inner wall of the central container 20b and in the region indicated by the symbol A in FIG.

なお、ここでいう「同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面」とは、処理容器２０内に供給された原料ガスに接触した際に、原料ガスに含まれる成分が非晶質状に成長し難く、エピタキシャル成長（結晶成長）し易いような面をいう。例えば、ウェハ１の被処理面を構成する結晶と同じ、或いは近い格子定数を有する結晶からなり、ウェハ１の被処理面と同じ結晶方位（面方位）を有する面等が、ここでいう「同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面」に該当する。「同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面」は、原料ガスが繰り返し供給され、その面上での原料ガスの熱分解反応が繰り返された場合であっても、その表面が平滑に保たれ、表面積が増加し難い特性を有する面であるともいえる。なお、エピタキシャル成長面を構成する元素は、ウェハ１の被処理面を構成する元素と同じである場合に限らず、異なる元素で構成されていたり、或いは、異なる元素を含んでいたりしてもよい。   The term “epitaxial growth surface having the same crystal structure” as used herein means that the components contained in the source gas are difficult to grow in an amorphous state when brought into contact with the source gas supplied into the processing vessel 20. A surface that is easy to grow (crystal growth). For example, a surface made of a crystal having the same or close lattice constant as the crystal constituting the surface to be processed of the wafer 1 and having the same crystal orientation (plane orientation) as the surface to be processed of the wafer 1 is referred to herein as “the same”. This corresponds to “epitaxial growth surface having crystal structure”. “Epitaxial growth surface with the same crystal structure” keeps the surface smooth and increases the surface area even when the source gas is repeatedly supplied and the pyrolysis reaction of the source gas on the surface is repeated It can be said that this is a surface having difficult characteristics. In addition, the element which comprises an epitaxial growth surface is not restricted to the case where it is the same as the element which comprises the to-be-processed surface of the wafer 1, It may be comprised with a different element or may contain a different element.

なお、本実施形態では、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱される領域の少なくとも一部（図２の符号Ａで示す領域）に、所定形状及び所定深さの凹部（溝部）が形成されている。「同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面」は、処理容器２０の下部内壁に形成されたこの凹部内に、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有する平面部材を嵌め込むことによって配置させるように構成されている。以下、係る目的で凹部内に嵌め込まれる平面部材をダミー基板１ｄとも呼ぶこととする。すなわち、本実施形態に係る「エピタキシャル成長面」は、既存の処理容器２０の内壁に対して簡単な加工を施す（凹部を形成する）だけで、容易に配置可能なように構成されている。   In the present embodiment, at least part of the area heated by the heater 23 (area indicated by symbol A in FIG. 2) on the inner wall of the processing vessel 20 that forms the gas flow path upstream of the wafer 1. A concave portion (groove portion) having a predetermined shape and a predetermined depth is formed. The “epitaxial growth surface having the same crystal structure” is configured to be disposed by fitting a planar member having the same crystal structure as the surface to be processed of the wafer 1 into the recess formed in the lower inner wall of the processing vessel 20. Has been. Hereinafter, the planar member fitted into the recess for such a purpose is also referred to as a dummy substrate 1d. That is, the “epitaxial growth surface” according to the present embodiment is configured so that it can be easily arranged by simply performing a simple process (forming a recess) on the inner wall of the existing processing vessel 20.

凹部内に嵌め込まれるダミー基板１ｄとしては、例えば、処理対象のウェハ１と同一の規格のウェハ（同一の結晶面を有する同一寸法の製品用ウェハ）を用いることが可能である。但し、このとき用いるダミー基板１ｄの品質は、処理対象のウェハ１の品質よりも劣っていても構わない。例えば、ダミー基板１ｄとして、処理対象のウェハ１（製品用のウェハ）としては用いることのできない欠陥（欠陥密度）の多いウェハを用いても構わない。   As the dummy substrate 1d fitted in the recess, for example, a wafer of the same standard as the wafer 1 to be processed (a product wafer having the same crystal plane and the same size) can be used. However, the quality of the dummy substrate 1d used at this time may be inferior to the quality of the wafer 1 to be processed. For example, as the dummy substrate 1d, a wafer having many defects (defect density) that cannot be used as the processing target wafer 1 (product wafer) may be used.

また、ダミー基板１ｄは、処理対象のウェハ１と同一の規格のウェハに限定されない。例えば、処理対象のウェハ１よりも径の小さな（例えば１〜２インチ）円形の基板や、図３に示すような多角形状（この例では長方形）の基板をダミー基板１ｄとして用いるようにしてもよい。このような基板をダミー基板１ｄをして用いた場合、処理容器２０の内壁にダミー基板１ｄを隙間なく（高密度に）敷き詰めることができるようになり、エピタキシャル成長面の面積（面密度）を増加させることが可能となる。そして、エピタキシャル成長面を配置することによる後述する効果を、さらに高めることが可能となる。なお、ダミー基板１ｄの形状は、例示した形状（円形、多角形）に限らず、処理容器２０の内壁に敷き詰めることが可能な形状であればどのような形状であっても構わない。   The dummy substrate 1d is not limited to a wafer having the same standard as the wafer 1 to be processed. For example, a circular substrate having a smaller diameter (for example, 1 to 2 inches) than the wafer 1 to be processed or a polygonal substrate (in this example, a rectangle) as shown in FIG. 3 may be used as the dummy substrate 1d. Good. When such a substrate is used as the dummy substrate 1d, the dummy substrate 1d can be spread on the inner wall of the processing vessel 20 without any gap (high density), and the area (surface density) of the epitaxial growth surface is increased. It becomes possible to make it. And the effect mentioned later by arrange | positioning an epitaxial growth surface can further be heightened. The shape of the dummy substrate 1d is not limited to the illustrated shape (circular or polygonal), and may be any shape as long as it can be spread on the inner wall of the processing container 20.

処理容器２０内でのエピタキシャル成長を繰り返すことで、後述するように、ダミー基板１ｄ上には堆積物（主としてエピタキシャル成長による結晶膜）が堆積することとなる。ダミー基板１ｄの厚さは、この堆積膜による応力によってダミー基板１ｄが変形する（たわむ）ことがないように、適宜選択することが好ましい。例えば、ダミー基板１ｄの厚さは、その外径にもよるが、外径が４〜６インチ程度であれば１ｍｍ程度とすることが好ましい。   By repeating the epitaxial growth in the processing container 20, as will be described later, a deposit (mainly a crystal film by epitaxial growth) is deposited on the dummy substrate 1d. The thickness of the dummy substrate 1d is preferably selected as appropriate so that the dummy substrate 1d is not deformed (bent) by the stress caused by the deposited film. For example, although the thickness of the dummy substrate 1d depends on the outer diameter, it is preferably about 1 mm if the outer diameter is about 4 to 6 inches.

また、処理容器２０の内壁に形成する凹部の深さは、ダミー基板１ｄによって構成されるエピタキシャル成長面と、処理容器２０の内壁面（露出面）とを、高低差なく同一面上に配置することができるような深さとするのが好ましい。凹部をこのような深さに形成することで、ガス流路の壁面を平滑に保つことができ、処理容器２０内に供給した原料ガスの乱流の発生等を防ぐことができる。また、処理容器２０内壁での原料ガスの消費を抑制することも可能となる。   In addition, the depth of the recess formed in the inner wall of the processing container 20 is such that the epitaxial growth surface constituted by the dummy substrate 1d and the inner wall surface (exposed surface) of the processing container 20 are arranged on the same surface without any difference in height. It is preferable that the depth be such that By forming the recess at such a depth, the wall surface of the gas flow path can be kept smooth, and the turbulent flow of the raw material gas supplied into the processing container 20 can be prevented. In addition, consumption of the raw material gas at the inner wall of the processing container 20 can be suppressed.

なお、「エピタキシャル成長面」は、本実施形態で例示したような処理容器２０の下部内壁に配置することに限らず、処理容器２０の上部内壁（ウェハ１側の内壁）や、処理容器２０の側部内壁に配置してもよい。すなわち、これらの内壁のうちいずれか一面、又はいずれか複数面、或いは全ての面に対し、「エピタキシャル成長面」を配置するようにしてもよい。   The “epitaxial growth surface” is not limited to being disposed on the lower inner wall of the processing container 20 as exemplified in the present embodiment, but the upper inner wall (the inner wall on the wafer 1 side) of the processing container 20 or the side of the processing container 20. You may arrange | position to a part inner wall. That is, an “epitaxial growth surface” may be disposed on any one of these inner walls, on any of a plurality of surfaces, or on all surfaces.

（２）エピタキシャルウェハの製造方法
次に、上述のＭＯＶＰＥ装置１００を用い、基板としてのウェハ１上に、化合物半導体からなる結晶膜をエピタキシャル成長させ、エピタキシャルウェハを製造する方法例について説明する。 (2) Method for Manufacturing Epitaxial Wafer Next, an example of a method for manufacturing an epitaxial wafer by epitaxially growing a crystal film made of a compound semiconductor on the wafer 1 as a substrate using the MOVPE apparatus 100 described above will be described.

（ウェハ搬入）
まず、サセプタ２２を上昇させた状態で、均熱板２２ｂのそれぞれにより、処理対象のウェハ１をその被処理面が鉛直下方を向くように保持させる。その後、サセプタ２２を下降させ、処理容器２０内を気密に封止する。 (Wafer loading)
First, in a state where the susceptor 22 is raised, the heat treatment plate 22b holds the wafer 1 to be processed so that the surface to be processed faces vertically downward. Thereafter, the susceptor 22 is lowered and the inside of the processing container 20 is hermetically sealed.

（温度及び圧力調整）
次に、上述したガス排気系の各部の動作を制御し、処理容器２０内の圧力が所定の処理圧力（成膜圧力）となるように排気する。このとき、上述したガス供給系の各部の動作を制御し、処理容器２０内にパージガスとしてのＮ２ガス等を供給するようにしてもよい。続いて、ヒータ２３の動作を制御し、処理容器２０内の温度が所定の処理温度（成膜温度）となるように加熱する。そして、サセプタ２２の回転を開始する。なお、処理容器２０内の排気や加熱、及びサセプタ２２の回転は、少なくともウェハ１上への結晶膜の成長が完了するまでは継続する。 (Temperature and pressure adjustment)
Next, the operation of each part of the gas exhaust system described above is controlled, and exhaust is performed so that the pressure in the processing container 20 becomes a predetermined processing pressure (film forming pressure). At this time, the operation of each part of the gas supply system described above may be controlled to supply N 2 gas or the like as a purge gas into the processing container 20. Subsequently, the operation of the heater 23 is controlled so that the temperature in the processing container 20 is heated to a predetermined processing temperature (film formation temperature). Then, rotation of the susceptor 22 is started. Note that the exhaust and heating in the processing container 20 and the rotation of the susceptor 22 continue until at least the growth of the crystal film on the wafer 1 is completed.

（結晶成長）
次に、ガス供給系の各部の動作を制御し、処理容器２０内への原料ガス（例えばＴＭＧガス、ＴＭＡガス、ＴＭＩガス、ＰＨ３ガス等）の供給を開始する。このとき、処理容器２０内にキャリアガスとしてのＮ２ガス等を供給するようにしてもよい。 (Crystal growth)
Next, the operation of each part of the gas supply system is controlled, and the supply of the raw material gas (for example, TMG gas, TMA gas, TMI gas, PH 3 gas, etc.) into the processing container 20 is started. At this time, N 2 gas or the like as a carrier gas may be supplied into the processing container 20.

処理容器２０内に供給された原料ガスは、ガス供給口２４からガス排気口２５に向かって流れ、ヒータ２３によって加熱された領域に到達（接触）する。このとき、加熱されたウェハ１の被処理面上で原料ガスが熱分解反応を起こすことにより、ウェハ１の被処理面上に、原料ガスに含まれる元素成分（例えばＧａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｐ等）を含む結晶膜（ＧａＩｎＡｌＰ膜等）がエピタキシャル成長することとなる。   The source gas supplied into the processing container 20 flows from the gas supply port 24 toward the gas exhaust port 25 and reaches (contacts) the region heated by the heater 23. At this time, the raw material gas undergoes a thermal decomposition reaction on the surface to be processed of the heated wafer 1, whereby elemental components (for example, Ga, Al, In, P) contained in the raw material gas are formed on the surface to be processed of the wafer 1. Etc.) will grow epitaxially (such as GaInAlP film).

このように、原料ガスの熱分解反応がウェハ１上（すなわち結晶面上）で生じた場合には、ウェハ１上に結晶膜がエピタキシャル成長することとなる。しかしながら、この熱分解反応が、石英などで構成される処理容器２０の内壁上で生じた場合には、エピタキシャル成長が進行せず、非晶質物質の形成が進行することとなる。すなわち、処理容器２０の内壁上に、非晶質物質が堆積してしまうこととなる。上述したように、この非晶質物質の堆積量が増えると、処理容器２０の内壁による原料ガスの消費量が増えてしまう。そして、ウェハ１に対する原料ガスの供給量が減少し、ウェハ１上に形成される結晶膜の面内組成分布の均一性が低下してしまう。   As described above, when the thermal decomposition reaction of the source gas occurs on the wafer 1 (that is, on the crystal plane), the crystal film is epitaxially grown on the wafer 1. However, when this thermal decomposition reaction occurs on the inner wall of the processing vessel 20 made of quartz or the like, the epitaxial growth does not proceed and the formation of an amorphous substance proceeds. That is, an amorphous substance is deposited on the inner wall of the processing container 20. As described above, when the deposition amount of this amorphous substance increases, the consumption amount of the raw material gas by the inner wall of the processing container 20 increases. And the supply amount of the source gas with respect to the wafer 1 reduces, and the uniformity of the in-plane composition distribution of the crystal film formed on the wafer 1 will fall.

これに対し、本実施形態では、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱される領域の少なくとも一部（符号Ａで示す領域）に、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置するようにしている。上述したように、この「エピタキシャル成長面」とは、処理容器２０内に供給された原料ガスに接触した際に、原料ガスに含まれる成分が非晶質状に成長し難く、エピタキシャル成長し易いような面である。これにより、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱される領域への非晶質物質の堆積を抑制することが可能となる。その結果、エピタキシャル成長を繰り返し行った場合であっても、少なくとも「エピタキシャル成長面」が形成された領域（符号Ａで示す領域）の表面状態を、凹凸の少ない平滑な状態（原料ガスの消費が少ない状態）に保つことができるようになる。その結果、ウェハ１に対する原料ガスの供給不足を回避できるようになり、ウェハ１上に形成される結晶膜の面内組成分布の均一性を向上させることが可能となる。   On the other hand, in the present embodiment, at least part of the region heated by the heater 23 (the region indicated by symbol A) on the inner wall of the processing vessel 20 that forms the gas flow path upstream of the wafer 1, An epitaxial growth surface having the same crystal structure as the surface to be processed of the wafer 1 is arranged. As described above, this “epitaxial growth surface” means that the components contained in the source gas are difficult to grow in an amorphous state and easily grow epitaxially when contacted with the source gas supplied into the processing vessel 20. Surface. As a result, it is possible to suppress the deposition of the amorphous material on the region heated by the heater 23 on the inner wall of the processing container 20 constituting the gas flow path upstream of the wafer 1. As a result, even when epitaxial growth is repeatedly performed, the surface state of the region where at least the “epitaxial growth surface” is formed (the region indicated by the symbol A) is smooth and has a smooth surface with little unevenness (a state where the consumption of the source gas is low) ) Can be kept. As a result, it becomes possible to avoid insufficient supply of the raw material gas to the wafer 1 and to improve the uniformity of the in-plane composition distribution of the crystal film formed on the wafer 1.

（パージ及び大気圧復帰）
所定膜厚の結晶膜をウェハ１上にエピタキシャル成長させたら、処理容器２０内の排気を継続したまま、処理容器２０内への原料ガスの供給を停止する。また、ヒータ２３による加熱を停止する。このとき、処理容器２０内にパージガスとしてＮ２ガス等を供給するようにしてもよい。処理容器２０内の残留ガスの排気が完了したら、ガス排気系の各部の動作を制御して処理容器２０内の圧力を常圧に復帰させる。その後、サセプタ２２の回転を停止する。 (Purge and return to atmospheric pressure)
When the crystal film having a predetermined thickness is epitaxially grown on the wafer 1, the supply of the raw material gas into the processing container 20 is stopped while the exhausting of the processing container 20 is continued. Moreover, the heating by the heater 23 is stopped. At this time, N 2 gas or the like may be supplied as a purge gas into the processing container 20. When the exhaust of the residual gas in the processing container 20 is completed, the operation of each part of the gas exhaust system is controlled to return the pressure in the processing container 20 to normal pressure. Thereafter, the rotation of the susceptor 22 is stopped.

（ウェハ搬出）
処理容器２０内の温度、圧力が常温、常圧となったら、サセプタ２２を上昇させ、処理済のウェハ１を処理容器２０内から搬出してサセプタ２２から回収する。以上により、被処理面上に所定膜厚の結晶膜がエピタキシャル成長されてなるエピタキシャルウェハの製造が完了する。 (Wafer unloading)
When the temperature and pressure in the processing container 20 reach room temperature and normal pressure, the susceptor 22 is raised, and the processed wafer 1 is unloaded from the processing container 20 and collected from the susceptor 22. Thus, the manufacture of an epitaxial wafer in which a crystal film having a predetermined thickness is epitaxially grown on the surface to be processed is completed.

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。 (3) Effects according to the present embodiment According to the present embodiment, the following one or more effects are achieved.

本実施形態によれば、ウェハ１よりも上流側のガス流路を構成する処理容器２０の内壁のうち、ヒータ２３によって加熱される領域の少なくとも一部（符号Ａで示す領域）に、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置するようにしている。これにより、エピタキシャル成長を繰り返し行った場合であっても、少なくとも「エピタキシャル成長面」が形成された領域（符号Ａで示す領域）への非晶質物質の堆積を抑制することができ、この領域の表面状態を、凹凸の少ない平滑な状態（原料ガスの消費が少ない状態）に保つことが可能となる。その結果、ウェハ１に対する原料ガスの供給不足を回避できるようになり、ウェハ１上に形成される結晶膜の面内組成分布の均一性を向上させることが可能となる。   According to the present embodiment, the wafer 1 is disposed on at least a part of the inner wall of the processing container 20 that constitutes the gas flow path upstream of the wafer 1 (the region indicated by the symbol A) that is heated by the heater 23. An epitaxial growth surface having the same crystal structure as that of the surface to be processed is disposed. Thereby, even when epitaxial growth is repeatedly performed, deposition of an amorphous substance can be suppressed at least in a region where the “epitaxial growth surface” is formed (region indicated by symbol A). It is possible to keep the state in a smooth state with little unevenness (a state in which the consumption of raw material gas is low). As a result, it becomes possible to avoid insufficient supply of the raw material gas to the wafer 1 and to improve the uniformity of the in-plane composition distribution of the crystal film formed on the wafer 1.

本実施形態によれば、エピタキシャル成長面は、ウェハ１の被処理面と同じ結晶構造を有する平面部材（ダミー基板１ｄ）が、処理容器２０の内壁に形成された凹部内に嵌め込まれることで配置されるように構成されている。すなわち、既存の処理容器２０の内壁に対して簡単な加工を施す（凹部を形成する）だけで、上述の効果を容易に得られるようになる。また、ダミー基板１ｄ上への堆積物（主としてエピタキシャル成長による結晶膜）が増加した場合には、ダミー基板１ｄを交換するだけでよい（処理容器２０内をエッチング等しなくてよい）ため、メンテナンス（クリーニング）工数を削減することも可能となる。   According to the present embodiment, the epitaxial growth surface is arranged by fitting a planar member (dummy substrate 1 d) having the same crystal structure as the surface to be processed of the wafer 1 into a recess formed on the inner wall of the processing container 20. It is comprised so that. That is, the above-described effect can be easily obtained by simply performing a simple process (forming a recess) on the inner wall of the existing processing container 20. Further, when the deposit (mainly crystal film by epitaxial growth) on the dummy substrate 1d increases, it is only necessary to replace the dummy substrate 1d (it is not necessary to etch the inside of the processing vessel 20), so that maintenance ( It is possible to reduce the number of man-hours for cleaning.

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 <Other Embodiments of the Present Invention>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the summary.

本発明の実施例として、上述の実施形態に係るＭＯＶＰＥ装置（処理容器の内壁に「エピタキシャル成長面」が配置された装置）を用い、インジウム（Ｉｎ）を含む化合物半導体の結晶膜を４インチ径のウェハ上にエピタキシャル成長させる処理を繰り返し行なった。そして、形成した結晶膜中に含まれるＩｎの面内組成分布を、Ｘ線回折法を用いて測定した。   As an example of the present invention, a MOVPE apparatus according to the above-described embodiment (an apparatus in which an “epitaxial growth surface” is arranged on the inner wall of a processing vessel) is used, and a crystal film of a compound semiconductor containing indium (In) is 4 inches in diameter. The process of epitaxial growth on the wafer was repeated. Then, the in-plane composition distribution of In contained in the formed crystal film was measured using an X-ray diffraction method.

また、比較例として、図４に例示したＭＯＶＰＥ装置（「エピタキシャル成長面」が処理容器内に配置されていない装置）を用い、Ｉｎを含む化合物半導体の結晶膜を４インチ径のウェハ上にエピタキシャル成長させる処理を繰り返し行なった。このときの成膜手順や成膜条件は、「エピタキシャル成長面」を処理容器内に配置しない点を除き、実施例と同様に設定した。そして、形成した結晶膜中に含まれるＩｎの面内組成分布を、Ｘ線回折法を用いて測定した。   Further, as a comparative example, the MOVPE apparatus illustrated in FIG. 4 (an apparatus in which the “epitaxial growth surface” is not disposed in the processing vessel) is used to epitaxially grow a compound semiconductor crystal film containing In on a 4-inch diameter wafer. The treatment was repeated. The film formation procedure and film formation conditions at this time were set in the same manner as in the example except that the “epitaxial growth surface” was not arranged in the processing vessel. Then, the in-plane composition distribution of In contained in the formed crystal film was measured using an X-ray diffraction method.

図５は、実施例にかかる結晶膜中のＩｎの面内組成分布を示すグラフ図であり、図６は、比較例にかかる結晶膜中のＩｎの面内組成分布を示すグラフ図である。図５、図６の横軸は、それぞれウェハ中心からの距離［ｍｍ］を示しており、横軸＝０［ｍｍ］とは、ウェハ中心を意味している。縦軸は、Ｉｎ含有結晶から測定されたＸ線回折光の回折角度Δθ［arcsec］を示しており、この値の変化は、結晶膜中に含まれるＩｎの含有量の変化を実質的に示すものと考えることができる。なお、図中の○印は、１回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜に関する測定結果を示しており、図中の□印は、１０回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜に関する測定結果を示している。   FIG. 5 is a graph showing the in-plane composition distribution of In in the crystal film according to the example, and FIG. 6 is a graph showing the in-plane composition distribution of In in the crystal film according to the comparative example. The horizontal axis in FIGS. 5 and 6 indicates the distance [mm] from the wafer center, and the horizontal axis = 0 [mm] means the wafer center. The vertical axis represents the diffraction angle Δθ [arcsec] of the X-ray diffracted light measured from the In-containing crystal, and the change in this value substantially indicates the change in the In content contained in the crystal film. Can be considered a thing. In the figure, ◯ indicates the measurement result for the crystal film formed by the first epitaxial growth, and □ in the figure indicates the measurement result for the crystal film formed by the tenth epitaxial growth.

図５に示すように、実施例では、１回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜中に含まれるＩｎ含有量のばらつき（Δθの最大値−Δθの最小値）は４２［arcsec］であり、１０回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜中に含まれるＩｎ含有量のばらつき（Δθの最大値−Δθの最小値）は５８［arcsec］であった。また、図６に示すように、比較例においては、１回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜中に含まれるＩｎ含有量のばらつき（Δθの最大値−Δθの最小値）は４１［arcsec］であり、１０回目のエピタキシャル成長で形成した結晶膜中に含まれるＩｎ含有量のばらつき（Δθの最大値−Δθの最小値）は７１［arcsec］であった。つまり、エピタキシャル成長を１０回繰り返すことによる面内組成分布の低下は、比較例が３０（＝７１−４１）[arcsec]であるのに対し、実施例では１６（＝５８−４２）[arcsec]にとどまっており、処理容器の内壁に所定の「エピタキシャル成長面」を設けることにより、エピタキシャル成長を繰り返した場合であっても、結晶膜の面内組成分布の均一性低下を抑制できることが確認できた。   As shown in FIG. 5, in the example, the variation in In content (maximum value of Δθ−minimum value of Δθ) included in the crystal film formed by the first epitaxial growth is 42 [arcsec], and the tenth time. The variation in In content (maximum value of Δθ−minimum value of Δθ) contained in the crystal film formed by the epitaxial growth of was 58 [arcsec]. As shown in FIG. 6, in the comparative example, the variation in In content (maximum value of Δθ−minimum value of Δθ) included in the crystal film formed by the first epitaxial growth is 41 [arcsec]. The variation of the In content contained in the crystal film formed by the tenth epitaxial growth (maximum value of Δθ−minimum value of Δθ) was 71 [arcsec]. That is, the decrease in the in-plane composition distribution by repeating the epitaxial growth 10 times is 30 (= 71−41) [arcsec] in the comparative example, whereas it is 16 (= 58−42) [arcsec] in the embodiment. It has been confirmed that by providing a predetermined “epitaxial growth surface” on the inner wall of the processing vessel, it is possible to suppress a reduction in the uniformity of the in-plane composition distribution of the crystal film even when the epitaxial growth is repeated.

１ ウェハ（基板）
１ｄ ダミー基板（平面部材）
２０ 処理容器
２２ サセプタ（基板保持具）
２３ ヒータ（加熱機構）
２４ ガス供給口
２５ ガス排気口
１００ ＭＯＶＰＥ装置（有機金属気相成長装置） 1 Wafer (substrate)
1d Dummy substrate (planar member)
20 processing container 22 susceptor (substrate holder)
23 Heater (heating mechanism)
24 Gas supply port 25 Gas exhaust port 100 MOVPE equipment (metal organic vapor phase epitaxy equipment)

Claims (4)

基板を収容する処理容器と、
前記処理容器の一端側に開口され前記処理容器内に原料ガスを供給するガス供給口と、
前記処理容器の他端側に開口され前記処理容器内の前記原料ガスを排気するガス排気口と、
前記ガス供給口と前記ガス排気口とを結ぶ前記処理容器内のガス流路上に、前記基板の被処理面が前記ガス流路と平行になるように前記基板を保持する基板保持具と、
前記処理容器内の前記基板を加熱する加熱機構と、を備え、
前記処理容器の内壁のうち、前記加熱機構によって加熱され、且つ、前記基板保持具よりも上流側の領域の少なくとも一部に、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面が配置されるように構成されている
ことを特徴とする有機金属気相成長装置。 A processing container for containing a substrate;
A gas supply port that is opened at one end of the processing container and supplies a raw material gas into the processing container;
A gas exhaust port that is opened on the other end side of the processing container and exhausts the source gas in the processing container;
A substrate holder for holding the substrate on a gas flow path in the processing container connecting the gas supply port and the gas exhaust port, so that a surface to be processed of the substrate is parallel to the gas flow path;
A heating mechanism for heating the substrate in the processing container,
An epitaxial growth surface having the same crystal structure as the surface to be processed of the substrate is disposed in at least a part of a region upstream of the substrate holder and heated by the heating mechanism in the inner wall of the processing container. An organometallic vapor phase growth apparatus configured to be configured as described above. 前記エピタキシャル成長面は、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有する平面部材が、前記処理容器の内壁に形成された凹部内に嵌め込まれることで配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の有機金属気相成長装置。 The epitaxial growth surface is disposed by inserting a planar member having the same crystal structure as the surface to be processed of the substrate into a recess formed in an inner wall of the processing container. The organometallic vapor phase growth apparatus as described. 前記基板保持具は、前記基板の前記被処理面が鉛直下方に向くように前記基板を水平姿勢で保持し、
前記エピタキシャル成長面は、前記処理容器の下部内壁に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機金属気相成長装置。 The substrate holder holds the substrate in a horizontal posture so that the surface to be processed of the substrate faces vertically downward,
3. The metal organic chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the epitaxial growth surface is disposed on a lower inner wall of the processing vessel. 処理容器内の基板保持具により保持された基板を加熱機構により加熱し、前記処理容器の一端側から前記処理容器内に原料ガスを供給し、前記処理容器の他端側から前記処理容器内の前記原料ガスを排気することで、前記基板の被処理面に対して前記原料ガスを平行に流し、前記基板の被処理面上に薄膜を形成する工程を有し、
前記工程は、前記処理容器の内壁のうち、前記加熱機構によって加熱され、且つ、前記基板保持具よりも上流側の領域の少なくとも一部に、前記基板の前記被処理面と同じ結晶構造を有するエピタキシャル成長面を配置した状態で行う
ことを特徴とするエピタキシャルウェハの製造方法。 A substrate held by a substrate holder in the processing container is heated by a heating mechanism, a source gas is supplied into the processing container from one end side of the processing container, and the inside of the processing container is supplied from the other end side of the processing container. Exhausting the source gas, causing the source gas to flow parallel to the surface to be processed of the substrate, and forming a thin film on the surface to be processed of the substrate;
In the process, the inner wall of the processing container is heated by the heating mechanism and has the same crystal structure as the surface to be processed of at least a part of the region upstream of the substrate holder. An epitaxial wafer manufacturing method comprising performing an epitaxial growth surface in a disposed state.
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