JP2015032630A - エピタキシャルウェハの製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバの内壁に残留した堆積物からなるパーティクルの低減を図るとともに、高品質なエピタキシャル層をウェハの面上に安定して堆積成長させることを可能とした、エピタキシャルウェハの製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】チャンバ内において、一面４ａに凹部が設けられた搭載プレート４と、凹部の内壁面との間に、回転可能なように隙間Ｌを有するように、凹部に収容されたウェハ支持台３と、を少なくとも有し、搭載プレート４は、凹部の内壁面に一方の端部１０ａを有し、隙間Ｌを通じてチャンバ内の反応空間に接続され、パーティクルＰがウェハの被処理面Ｗａに接近するのを妨げる第１ガスＧ１を流す第１流路１０と、凹部の内壁面に一方の端部１１ａを有し、隙間Ｌに接続され、ウェハ支持台３とともにウェハＷを回転させる第２ガスＧ２を流す第２流路１１と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、チャンバ内に原料ガスを供給しながら、加熱されたウェハの面上にエピタキシャル層を堆積成長させてなる、エピタキシャルウェハの製造装置および製造方法に関する。

炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に対して、バンドギャップが約３倍、絶縁破壊電界強度が約１０倍、熱伝導度が約３倍という優れた物性を有しており、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。

ＳｉＣを用いた半導体デバイスの製造には、通常、ＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられる。このＳｉＣエピタキシャルウェハは、昇華再結晶法等を用いて作製されたＳｉＣ単結晶基板（ＳｉＣウェハ）の面上に、ＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となるＳｉＣ単結晶薄膜（ＳｉＣエピタキシャル層）をエピタキシャル成長（結晶成長）させることによって作製される。

エピタキシャルウェハの製造装置としては、チャンバ内に原料ガスを供給しながら、加熱されたＳｉＣウェハの面上にＳｉＣエピタキシャル層を堆積成長させる化学的気相成長（ＣＶＤ）装置が用いられる。ＳｉＣのエピタキシャル成長は、１５００℃以上の高温下で行われる。ＳｉＣのエピタキシャル成長に用いられるＣＶＤ法としては、横方向にガスを流す方法や縦方向にガスを流す方法等、種々の形態が挙げられる。特許文献１や特許文献２に記載されている横型のホットウオール法や、特許文献３〜５に記載されている自公転型のＣＶＤ装置は、その典型的なものである。いずれの方法においても、高温に保持されたＳｉＣ基板上に原料ガスを流通させることにより、エピタキシャル成長が行われる。

原料ガスを流通させる際には、その上流側と下流側とで、エピタキシャル成長の膜厚やドーピング濃度が不均一となりやすい。そのため、最近の製造装置では、搭載プレート（サセプター）の収容部に収容されたウェハ支持台（サテライト）の底面にガス（回転ガス）を流入させ、これを回転させることにより、結晶成長中のＳｉＣウェハを回転させてＳｉＣウェハ上の膜厚等の不均一の解消を図っている（特許文献２参照）。また、複数枚のＳｉＣウェハに対して同時にエピタキシャル成長させる製造装置としては、複数のウェハ支持台を収容した搭載プレートが回転（公転）し、さらにウェハ支持台自体が回転(自転)する、自公転型のものが用いられる（特許文献３〜５参照）。

回転ガスがチャンバ内に入るタイプの装置もあったが、このタイプの装置において、回転ガスとしてＡｒ（アルゴン）ガスを用いた場合、このＡｒガスがキャリヤガスの水素ガスに混入してＳｉ（シリコン）ドロップレット形成の原因になり、このＳｉドロップレットがエピタキシャル膜中の欠陥（シャローピット）発生の原因になってしまうという問題があった。そのため、回転ガスがチャンバ外に流出するタイプの装置もある。

ところで、従来のエピタキシャルウェハの製造装置においては、ＳｉＣエピタキシャル層を形成する処理を行う際に、その原料が、ＳｉＣウェハの面上だけでなく、シーリング（天板）の面上にも堆積する。そして、この処理を繰り返すことにより、シーリングの面上においてＳｉＣエピタキシャル層の原料の堆積物が増える一方で、その一部が剥がれてＳｉＣウェハの面上に落下することがある。この場合、落下した堆積物は、処理中のＳｉＣエピタキシャル層の内部に埋め込まれたり、表面上に付着したりすることによって、パーティクル（ダウンフォール）として、ＳｉＣエピタキシャル層の膜質に対して悪影響を及ぼす。

そのため、結晶成長前に、パーティクルがＳｉＣウェハの被処理面に付着するのを防ぐ必要がある。そこで、従来の製造装置において、結晶成長直前まで、ウェハ支持台を回転させる回転ガスの流量を結晶成長時よりも増やすことで、収容部とウェハ支持台との隙間から漏れ出るガス（すなわち、ＳｉＣウェハの側面を上方に抜けるガス）の量を増やし、そのガスの流れによって、ＳｉＣウェハの被処理面へのパーティクルの接近を妨げる（パージ又はブロッキング）ことが行われることがある。この場合の製造装置は、パーティクルの接近防止のために結晶成長前に流すガスと、ウェハ上の特性の不均一を抑制するために結晶成長中に流すガスとが同じ流路を流れる。

しかしながら、上記パージ又はブロッキングの効果を高めるために回転ガスの流量を増やすと、ウェハ支持台の回転速度（単位時間あたりの回転数）が速くなり過ぎて、ウェハ支持台に対するＳｉＣウェハの位置ずれが生じる虞がある。また、この場合、ウェハ支持台と搭載プレートとが擦れ合うことによるパーティクルの発生が問題となる。また、回転ガスはウェハ支持台の熱の一部を奪うが、ウェハを加熱しながら結晶成長直前まで回転ガスの流量を結晶成長時の流量より増やすとウェハの温度が大きく下がり、次に成長開始に合わせて回転ガスの流量を結晶成長時の流量に戻すとウェハの温度が上がり出すというように、結晶成長直前にウェハの温度が大きく変化してしまう。

特開２００８−２７０６８２号公報 特開２０１１−１８７７２号公報 特開平１−２７８４９８号公報 米国特許第５７８８７７７号明細書 特表２００４−５０７６１９号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、上述したパーティクルの低減を図るとともに、高品質なエピタキシャル層をウェハの面上に安定して堆積成長させることを可能とした、エピタキシャルウェハの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下の手段を提供する。
（１）チャンバ内に原料ガスを供給しながら、加熱されたウェハの面上にエピタキシャル層を堆積成長させるエピタキシャルウェハの製造装置であって、
前記チャンバ内において、
一面に凹部が設けられた搭載プレートと、
前記凹部の内壁面との間に、回転可能なように隙間を有して、前記凹部に収容されたウェハ支持台と、を少なくとも有し、
前記搭載プレートは、
前記凹部の内壁面に一方の端部を有し、前記隙間を通じて前記チャンバ内の反応空間に接続され、パーティクルが前記ウェハの被処理面に接近するのを妨げる第１ガスを流す第１流路と、
前記凹部の内壁面に一方の端部を有し、前記隙間に接続され、前記ウェハ支持台とともに前記ウェハを回転させる第２ガスを流す第２流路と、を備えていることを特徴とするエピタキシャルウェハの製造装置。
（２）前記第１流路の一方の端部は、前記凹部の内壁面のうち内底面に接続されていることを特徴とする前項（１）に記載のエピタキシャルウェハの製造装置。
（３）前記第１流路の一方の端部は、少なくとも、前記凹部の内壁面のうち内底面において、前記チャンバ内に前記原料ガスを流す際の上流側および／または下流側の位置に設けられていることを特徴とする前項（１）または（２）に記載のエピタキシャルウェハの製造装置。
（４）前記凹部の内壁面において、前記第１流路の一方の端部と前記第２流路の一方の端部との間の位置から、前記搭載プレートの内部を貫通する回転ガス排出孔が設けられていることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェハの製造装置。
（５）チャンバ内に原料ガスを供給しながら、加熱されたウェハの面上にエピタキシャル層を堆積成長させるエピタキシャルウェハの製造方法であって、
前記ウェハ支持台及びその上に載置されたウェハを、第２ガスを用いて回転させながら、前記ウェハの面上に前記エピタキシャル層を堆積成長させる成長工程を少なくとも備え、
前記成長工程の前に、前記第２ガスが流れる流路とは別個に設けた流路を用いて、前記ウェハの側面を上方に抜ける第1ガスを流しておくことを特徴とするエピタキシャルウェハの製造方法。
（６）前記第１ガスとして、アルゴンが含まれたガスを用いることを特徴とする前項（５）に記載のエピタキシャルウェハの製造方法。
（７）前記第２ガスとして、水素元素からなるガスを用いることを特徴とする前項（５）または（６）に記載のエピタキシャルウェハの製造方法。
（８）前記第１ガスとして、水素元素からなるガスを用い、前記第２ガスとして、アルゴン元素が含まれたガスを用いることを特徴とする前項（５）に記載のエピタキシャルウェハの製造方法。

本発明に係るエピタキシャルウェハの製造装置は、ＳｉＣウェハの結晶成膜を均一化するためにＳｉＣウェハを回転させる第２ガスの流路と別に、ウェハの被処理面に接近するパーティクルをパージする（又はブロックする）第１ガスの流路を備えている。したがって、第１ガスは第２ガスと異なる流路から供給されることになる。そのため、ＳｉＣウェハを回転させる第２ガスとは独立に、ウェハの被処理面に接近するパーティクルをパージする第１ガスを流すことが可能になる。そうすると、ウェハ支持台を回転させずに、第１ガスを流してウェハの被処理面にパーティクルが接近するのを防止することができ、この回転にともなって、ウェハ支持台と搭載プレートとが擦れ合うことによるパーティクルの発生を防ぐとともに、ウェハ支持台に対するＳｉＣウェハの位置ずれの発生を防ぐことができる。
あるいは、回転ガスを流すことによってウェハ支持台が回転するように構成されていても、パージ効果又はブロック効果を高めるために、回転ガスの流量を結晶成長時の流量より増加させる必要がないため、ウェハ支持台と搭載プレートとが擦れ合うことによるパーティクルの発生の増大やＳｉＣウェハの位置ずれの発生の増大を伴うことなく、第１ガスを流してパージ効果又はブロッキング効果を高めることが可能になる。
また、昇温時にパージ効果又はブロッキング効果を高めるために、回転ガスの流量を結晶成長時の流量より増加させる必要がないため、結晶成長直前で回転ガスの流量を結晶成長時の流量に戻す必要がなく、結晶成長の前後でＳｉＣウェハの温度が大きく変化することがない。

本発明に係るエピタキシャルウェハの製造方法においては、ウェハの被処理面に接近するパーティクルをパージ（又はブロックする）する第１ガスを、ＳｉＣウェハの結晶成膜を均一化するためにＳｉＣウェハを回転させる第２ガスとは独立した手段を用いて導入する。したがって、第１ガスは第２ガスと異なる流路から供給されることになるため、ウェハ支持台を回転させることなく、反応空間に第１ガスを導入して、ウェハの被処理面にパーティクルが接近するのを防止することができる。そのため、回転にともなった、ウェハ支持台と搭載プレートとが擦れ合うことによるパーティクルの発生、ウェハ支持台に対するＳｉＣウェハの位置ずれが生じる虞がない。
あるいは、回転ガスを流すことによってウェハ支持台を回転させるにしても、パージ効果又はブロッキング効果を高めるために、回転ガスの流量を結晶成長時の流量より増加させる必要がないため、ウェハ支持台と搭載プレートとが擦れ合うことによるパーティクルの発生の増大やＳｉＣウェハの位置ずれの発生の増大を伴うことなく、第１ガスを流してパージ効果又はブロッキング効果を高めることが可能になる。
また、昇温時にパージ効果又はブロッキング効果を高めるために、回転ガスの流量を結晶成長時の流量より増加させる必要がないため、ＳｉＣウェハの温度が大きく変化することがない。

本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造装置の第１の実施形態を示す断面模式図である。 本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造装置の第１の実施形態を構成する要部を拡大して示す断面模式図である。 本発明を適用した搭載プレートの一例を示す平面模式図である。

以下、本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

（１）第１の実施形態
（エピタキシャルウェハの製造装置）
図１は、本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造装置の第１の実施形態を示す断面模式図である。本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造装置１は、例えば、図１に示すようなＣＶＤ装置であり、減圧排気可能なチャンバ（成膜室）２内において、ＳｉＣウェハＷを加熱し、ＳｉＣの原料ガスＧを供給しながら、加熱されたＳｉＣウェハＷの面上にＳｉＣエピタキシャル層（不図示）を堆積成長させるものである。なお、原料ガスＧには、例えば、シリコン（Ｓｉ）源にシラン（ＳｉＨ_４）、炭素（Ｃ）源にプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）を含むものを用いることができ、さらに、キャリアガスとして水素（Ｈ_２）を含むものを用いることができる。エピタキシャルウェハの製造装置１の中央部から供給されたガスGは、ＳｉＣウェハの上方を経由して流れ、反応空間Ｋの外周部分からチャンバ２の外部に排気される（排気口は不図示）。

製造装置１は、チャンバ２と、チャンバ２の内部においてＳｉＣウェハＷを支持するウェハ支持台（サテライト）３と、ウェハ支持台３を搭載する搭載プレート（サセプター）４と、チャンバ２に付設され、チャンバ２の内部を昇温する手段と、チャンバ２に付設され、チャンバ２の内部に原料ガスＧを供給する手段と、を有している。製造装置１における反応空間Ｋは、チャンバ２を構成する、シーリング（天板）２Ａと、周壁２Ｂと、搭載プレート４とで囲まれてなる。

搭載プレート４は、円盤状の回転台をなしており、その下面４ｂの中央部に回転軸７が取り付けられている。搭載プレートの上面４ａ側には、ＳｉＣウェハＷを支持する円盤状のウェハ支持台３を収容する複数の凹状の収容部（凹部）８が設けられている。凹部８は、上面４ａ側から見た平面視において円形状をなし、上面４ａの周方向（搭載プレート４の回転方向）に等間隔に複数並んで設けられている。搭載プレート４は、回転軸７と一体をなし、上面４ａの法線の向きが一定となるように回転自在に支持されている。

図２は、図１に示した製造装置１のうち、本発明の特徴が含まれる要部Ａを拡大して示した断面図である。図２に示すように、ウェハ支持台３は、凹部８の内径よりも僅かに小さい外径を有し、凹部８の底面の中央部にあるピン状の小突起１２によって支持されることにより、凹部８内において、小突起１２を中心軸として回転自在となっている。凹部８の内壁面は、収容されたウェハ支持台３が回転可能なように、ウェハ支持台３の側面との間に隙間Ｌを有している。
隙間Ｌは、凹部８の内底面８ａとウェハ支持台３の外底面３ｂとの間の隙間Ｌ１と、凹部８の内側面８ｃとウェハ支持台３の外側面３ｃとの間の隙間Ｌ２とを含む。図１に示す構成では、隙間Ｌ１は、小突起１２によって、ウェハ支持台３が支持されていることで形成されているが、隙間Ｌ１の構成はこれに限定されない。小突起１２を備えずに、例えば、凹部８の内底面８ａに、ウェハ支持台３を支持する複数の凸部が設けられ、凸部間の隙間によって、隙間Ｌ１が設けられていてもよい。

図２に示すように、ウェハ支持台３は、上面３ａの外縁部が厚み方向に凹んでおり、ここにウェハホルダー９が配されている。ウェハホルダー９は円環状をなし、ウェハ支持台の上面３ａの外縁部において、凹み部分を埋めるとともに上面３ａ側に、載置するＳｉＣウェハＷの厚さ分以上突出するように配されている。ウェハホルダー９を構成する円環の内径は、少なくとも載置するＳｉＣウェハの外径よりも大きい。なお、搭載プレートの厚み方向ｄにおいて、ウェハホルダー９の突出部と、載置するＳｉＣウェハの被処理面Ｗａとの位置が揃っていない場合には、原料ガスＧの流れに乱れ（層流の乱れ）が生じやすく、ＳｉＣウェハＷの面内においてエピタキシャル層が均一に形成されない虞がある。そのため、ウェハホルダー９の突出部と、載置するＳｉＣウェハの被処理面Ｗａとは、略同一面上にあることが好ましい。

ＳｉＣウェハＷの側面とウェハホルダー９との間に隙間がある場合、そこにＳｉＣ結晶が堆積することによって、ＳｉＣウェハＷが搭載プレートの上面（載置面）４ａから浮き上がってしまう虞がある。したがって、ＳｉＣウェハＷとウェハホルダー９との間の隙間は、可能な限り埋まっていることが好ましく、例えば、ＳｉＣウェハＷがオリエーテンションフラット（ＯＦ）を有している場合には、ウェハホルダー９の内周の形状のうち、オリエーテンションフラットに対応する部分は直線状をなしていてもよい。

ウェハホルダー９をＳｉＣウェハＷと同じ材料で形成することにより、ＳｉＣウェハＷ周辺部の特性のばらつきを小さくすることができる。したがって、ウェハホルダー９としては、ＳｉＣウェハＷと同じ材料である炭化珪素からなるものを用いるのが望ましい。ウェハホルダー９の表面に対しては、堆積したＳｉＣは強固に付着するため、剥離してパーティクルとなることが少ない。

搭載プレート４は、第１ガスＧ１を流す第１流路１０と、第２ガスＧ２を流す第２流路１１とを内在している。第１ガスＧ１は、パーティクルＰがＳｉＣウェハの被処理面Ｗａに接近するのを妨げるために用いるガスである。
アルゴン（Ａｒ）などの重い元素のガスほど、ＳｉＣウェハの被処理面Ｗａに接近するパーティクルを、パージ又はブロックする効果（パージ効果又はブロック効果）が大きい。但し、Ａｒガスは、キャリヤガスである水素ガスに混入することによってＳｉドロプレットを形成し、このＳｉドロプレットはエピタキシャル層内でシャローピットとなる。従って、結晶成長（エピタキシャル層形成）前にＳｉドロプレット形成のおそれがない状況では、パージガスとして重い元素であるＡｒガス（又はＡｒガスを含有するガス）を用いることが好ましいが、Ｓｉドロプレット形成のおそれがある状況では、パージガスとしてキャリヤガスである水素ガスを用いることが好ましい。

図１に示すように、第１流路１０は、凹部８の内壁面において開口する一方の端部１０ａを有し、一方の端部１０ａは、凹部８の内壁面とウェハ支持台３との間の隙間Ｌに接続され、他方の端部１０ｂが第１ガス供給手段１３に接続されている。さらに、第1流路の一方の端部１０ａは、隙間Ｌを通じて、反応空間Ｋに間接的に接続されている。この場合の隙間Ｌは、第１流路１０と反応空間Ｋとの間を中継する流路をなしている。なお、第1流路の一方の端部１０ａは、凹部８の内壁面のうち内底面において隙間Ｌに接続されていることが好ましい。
原料ガスＧは、チャンバ２内に流す際の上流側と下流側により多く堆積するため、第１流路の一方の端部１０ａは、少なくとも、上流側および／または下流側の位置において、反応空間Ｋと連通していることが好ましい。すなわち、第１流路の一方の端部１０ａは、凹部８の内壁面において、チャンバ２内に原料ガスＧを流す際の上流側および／または下流側の位置に設けられているのが好ましい。なお、図１では第１ガス供給手段１３が搭載プレートの下面４ｂと対向する位置に配されている例を示しているが、第１ガス供給手段１３の位置はこの位置に限定されない。

第２ガスＧ２は、ＳｉＣウェハＷにエピタキシャル成長による成膜を行う際に、成膜が面内で均一となるように、ウェハ支持台３とともにＳｉＣウェハＷを回転させるために用いるガス（回転ガス）である。第２ガスＧ２（回転ガス）としては例えば、Ａｒガス、又はＡｒと水素の混合ガスが用いられるが、第２ガスＧ２（回転ガス）がチャンバ内に入るタイプの装置においては、第２ガスＧ２としては、原料ガスＧと共にキャリヤガスとして用いる水素分子（Ｈ_２）などからなるガスを用いることが好ましい。Ａｒガスがキャリヤガスの水素ガスに混入すると、エピタキシャル層内の欠陥（シャローピット）の原因となるＳｉドロプレットが形成されるからである。

図１に示すように、第２流路１１は、凹部８の内壁面において開口する一方の端部１１ａを有し、一方の端部１１ａは、凹部８の内壁面とウェハ支持台３との間の隙間Ｌに接続され、他方の端部１１ｂが第２ガス供給手段１４に接続されている。搭載プレート４には、図２に示すように回転ガスＧ２をチャンバ２の外に直接排気するために、回転ガスＧ２をウェハ支持台３の下部の空間から排出させる回転ガス排気孔１５を設けておいてもよい。回転ガス排気孔１５を設けておくと、第２流路１１から流入した第２ガスＧ２は、凹部８とウェハ支持台３とで挟まれる空間における、所定の流路（後述する図３の溝８ｂ）を経由して、回転ガス排気孔１５を通して搭載プレートの下面側４ｂから外部に放出されることになる。そのため、反応空間Ｋには回転ガスＧ２が直接入いらないので、回転ガスＧ２の種類及び流量を、反応空間Ｋへの影響を考慮せずに任意に選択することができる。回転ガス排出孔１５は、凹部８の内壁面において、第１流路の一方の端部１０ａと第２流路の一方の端部１１ａとの間の位置から、搭載プレート４の内部を貫通するように設けられているのが好ましい。なお、図１では第２ガス供給手段１４が搭載プレートの下面４ｂと対向する位置に配されている例を示しているが、第２ガス供給手段１４の位置はこの位置に限定されない。

図３は、搭載プレート４を上面４ａ側から見た平面図である。搭載プレート４は、上面４ａに６つの凹部８を備えている。図３では、図１、２に示した回転ガス排出孔１５の開口部は省略されている。各凹部の底面８ａには、中心部分から弧を描きながら外側に延びる３つの溝８ｂが設けられ、各溝８ｂの中心部分に近い位置に第２ガスの流入孔（第２流路の一方の端部１１ａ）が設けられている。溝８ｂは、第２ガスＧ２が凹部の底面８ａにおいて回転するように誘導する形状となっている。このような構造により、第２流路の一方の端部１１ａから流入する第２ガスＧ２が、溝８ｂを流れるのにともなって、第２ガスＧ２に乗るように接しているウェハ支持台３の回転が促される。
なお、成膜がウェハＷの面内で均一となるように、ウェハ支持台３およびウェハＷの回転軸の方向を一定に保つため、溝８ｂは２箇所以上に設けられていることが好ましく、３箇所以上に設けられていればより好ましい。

また、各凹部の底面８ａの外縁部には、第１ガスＧ１の３つの流入孔（第１流路の一方の端部１０ａ）が設けられており、ここから流入した第１ガスＧ１が、凹部８の内壁面とウェハ支持台３とで挟まれた空間を通過して反応空間Ｋに流出する。この空間は搭載プレート４の厚み方向ｄに直線的に延びているため、第１ガスＧ１は、運動量をほぼ維持した状態で通過することができ、反応空間Ｋにおいて、搭載プレートの上面４ａに対して垂直な方向に勢い良く流入する。これにより、ＳｉＣウェハの被処理面Ｗａに接近するパーティクルを強力にブロックすることができる。さらに、第１流路の一方の端部１０ａは、凹部８の内壁面のうち内底面に設けられていることが好ましい。この場合、第１ガスＧがウェハ支持台３の回転に影響を与えないので、第1ガスＧの流量をウェハ支持台３の回転とは無関係に設定することができる。

搭載プレート４は、いわゆるプラネタリ（自公転）方式を採用している。搭載プレート４は、図示を省略する駆動モータにより回転軸７が回転駆動されるとともに、その中心軸周りに回転駆動される。複数のウェハ支持台３は、原料ガスＧとは別の駆動用ガスが各々のウェハ支持台の下面３ｂと収容部との間に供給されることにより、各々の中心軸周りに回転駆動される仕組みとなっている（不図示）。これにより、複数のウェハ支持台７に載置された各ＳｉＣウェハＷに対して均等に成膜を行うことが可能である。

シーリング２Ａは、搭載プレート４と略一致した径を有する円盤状の部材であり、上面４ａと相対向しながら、搭載プレート２との間で扁平状の反応空間Ｋを形成している。周壁２Ｂは、搭載プレート４およびシーリング２Ａの外周部を取り囲むリング状の部材である。

チャンバ２の内部を昇温する手段としては、例えば図１に示すように、搭載プレート４およびシーリング２Ａを高周波誘導加熱によって加熱することが可能な、誘導コイル５を用いることができる。この誘導コイル５は、チャンバ２の外部において、搭載プレートの下面４ｂおよびシーリング２Ａの上面に、それぞれ近接した状態で対向配置されている。

製造装置１では、図示を省略する高周波電源から誘導コイル５に高周波電流が供給されると、搭載プレート４、ウェハ支持台３、シーリング２Ａ、周壁２Ｂが高周波誘導加熱によって加熱される。そして、搭載プレート４、シーリング２Ａ、周壁２Ｂからの輻射や、ウェハ支持台３からの熱伝導などによって、ウェハ支持台３に載置されたＳｉＣウェハＷを加熱することが可能となっている。

搭載プレート４、シーリング２Ａ、周壁２Ｂとしては、高周波誘導加熱に適した材料として、耐熱性に優れ、なおかつ熱伝導率の良いグラファイト（カーボン）材料からなるものを用いることができる。さらにグラファイト（カーボン）からのパーティクル等の発生を防ぐため、表面がＳｉＣやＴａＣ等で被覆されたものを好適に用いることができる。

なお、昇温手段としては、上述した高周波誘導加熱によるものに限らず、抵抗加熱によるもの等を用いてもよい。また、昇温手段としては、搭載プレートの下面側４ｂおよびシーリング２Ａの上面側の両方に配置された構成に限らず、これらのいずれか一方側のみに配置された構成とすることも可能である。

反応空間Ｋに原料ガスＧを供給する手段（ガス供給手段）としては、例えば図１に示すように、シーリング２Ａの上面中央部から反応空間Ｋ内に原料ガスＧを導入するガス導入管（ガス導入口）６を用いることができる。ガス導入管６は、円筒状に形成されて、シーリング２Ａの中央部に設けられた円形状の開口部１３を貫通した状態で、その先端部（下端部）が反応空間Ｋに臨んで配されている。

製造装置１においては、ガス導入管６から放出された原料ガスＧが反応空間Ｋの内側から外側に向かって放射状に流れ、ＳｉＣウェハＷの面内に対して平行に原料ガスＧを供給されるように構成されている。なお、チャンバ内で不要になったガスは、周壁４の外側に設けられた排気口（不図示）からチャンバの外へと排出することが可能となっている。

シーリング２Ａは、誘導コイル５により高温で加熱されているため、その内周部（開口部１３が形成された中央部）において、原料ガスＧを導入するために低温とされたガス導入管６とは非接触となっている。

本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造装置１は、ＳｉＣウェハＷの結晶成膜を均一化するためにＳｉＣウェハＷを回転させる第２ガスの流路と別に、ウェハの被処理面に接近するパーティクルをパージする（又はブロックする）第１ガスの流路を備えている。したがって、第１ガスは第２ガスと異なる流路から供給されることになる。そのため、第２ガスとは独立に第１ガスを流すことが可能になる。

そうすると、ウェハ支持台を回転させずに、第１ガスを流してウェハの被処理面にパーティクルが接近するのを防止することができ、この回転にともなって、ウェハ支持台３と搭載プレート４とが擦れ合うことによるパーティクルの発生を防ぐとともに、ウェハ支持台３に対するＳｉＣウェハＷの位置ずれの発生を防ぐことができる。

あるいは、回転ガスを流すことによってウェハ支持台が回転するように構成されていても、パージ効果又はブロッキング効果を高めるために、回転ガスの流量を結晶成長時の流量より増加させる必要がないため、ウェハ支持台と搭載プレートとが擦れ合うことによるパーティクルの発生の増大やＳｉＣウェハの位置ずれの発生の増大を伴うことなく、第１ガスを流してパージ効果又はブロッキング効果を高めることが可能になる。

また、昇温時にパージ効果又はブロッキング効果を高めるために、回転ガスの流量を結晶成長時の流量より増加させる必要がないため、結晶成長直前で回転ガスの流量を結晶成長時の流量に戻す必要がなく、結晶成長の前後でＳｉＣウェハの温度が大きく変化することがない。

なお、回転ガスがチャンバ外に流出するタイプの装置においては、回転ガスとしてＡｒ（アルゴン）ガスを用いた場合であっても、このＡｒガスがキャリヤガスの水素ガスに混入することがない。そのため、チャンバ内においてＳｉ（シリコン）ドロップレットが形成されるのを防ぐことができ、このＳｉドロップレットを原因とした、エピタキシャル膜中の欠陥（シャローピット）発生の問題を回避することができる。

（エピタキシャルウェハの製造方法）
本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造方法の第１の実施形態は、上記の製造装置１を用いて、ＳｉＣウェハＷの面上にエピタキシャル層を堆積成長させる工程を含む方法である。

まず、ＳｉＣウェハＷを作製または用意する。ＳｉＣウェハＷは、昇華再結晶法等を用いて作製されたＳｉＣインゴットを円盤状にスライスした後、その表面に研磨加工等を施すことによって得られる。

そして、チャンバ２内において、ＳｉＣウェハＷをウェハ支持台３に載置し、静止させた状態として加熱する（加熱工程）。加熱工程における加熱は、図１に示すように、チャンバ２の外部において、搭載プレートの下面４ｂおよびシーリング２の上面に、それぞれ近接した状態で対向配置した誘導コイル５を用いて行うことができる。具体的には、誘導コイル５に高周波電流を供給することによって発生する高周波誘導加熱によって搭載プレート４、ウェハ支持台３、シーリング２Ａ、周壁２Ｂを加熱する。これにより、搭載プレート４、シーリング２Ａ、周壁２Ｂからの輻射や、ウェハ支持台３からの熱伝導などによって、ウェハ支持台３に載置されたＳｉＣウェハＷを加熱することが可能となる。

第１工程においては、パーティクルＰがＳｉＣウェハの被処理面Ｗａに接近するのを妨げるように、ウェハ支持台３の周囲に設けられた流入孔１０ａから、チャンバ２内に向けて第１ガスＧ１を流入させる。第１ガスＧ１としては、アルゴン（Ａｒ）などの重い元素が含まれたガスを用いることが好ましい。

続いて、チャンバ２内に原料ガスＧを供給し、面内において均一に成膜されるように、ウェハ支持台３及びその上に載置されたＳｉＣウェハＷを、第２ガスＧ２を用いて回転させながら、ＳｉＣウェハＷの面上にエピタキシャル層を堆積成長させる（成長工程）ことによって、エピタキシャルウェハが得られる。ＳｉＣウェハＷの回転は、面の法線の向きが略一定となるように行うことが好ましい。第２ガスＧ２としては、原料ガスＧにも含まれている水素分子（Ｈ_２）などからなるガスを用いることが好ましい。

本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造方法においては、ウェハの被処理面に接近するパーティクルをパージ（又はブロックする）する第１ガスＧ１を、ＳｉＣウェハの結晶成膜を均一化するためにＳｉＣウェハを回転させる第２ガスＧ２とは独立した手段を用いて導入する。したがって、第１ガスは第２ガスと異なる流路から供給されることになるため、ウェハ支持台３を回転させることなく、反応空間Ｋに第１ガスＧ１を導入して、ウェハの被処理面にパーティクルが接近するのを防止することができる。そのため、回転にともなった、ウェハ支持台と搭載プレートとが擦れ合うことによるパーティクルの発生、ウェハ支持台に対するＳｉＣウェハの位置ずれが生じる虞がない。

あるいは、回転ガスを流すことによってウェハ支持台を回転させるにしても、パージ効果又はブロッキング効果を高めるために、回転ガスの流量を結晶成長時の流量より増加させる必要がないため、ウェハ支持台と搭載プレートとが擦れ合うことによるパーティクルの発生の増大やＳｉＣウェハの位置ずれの発生の増大を伴うことなく、第１ガスを流してパージ効果又はブロッキング効果を高めることが可能になる。

また、昇温時にパージ効果又はブロック効果を高めるために、回転ガスの流量を結晶成長時の流量より増加させる必要がないため、ＳｉＣウェハの温度が大きく変化することがない。

したがって、本発明に係るエピタキシャルウェハの製造方法によれば、昇温時のウェハ支持台３の回転にともなった、ウェハ支持台３と搭載プレート４とが擦れ合うことによるパーティクルの発生、ウェハ支持台３に対するＳｉＣウェハＷの位置ずれが生じる虞がない。

また、本発明に係るエピタキシャルウェハの製造方法によれば、昇温中の回転によって、ウェハ支持台３の熱の一部が失われることはないため、ＳｉＣウェハＷの面内の温度を所定の温度（成膜温度）に調整することが可能となる。

また、本発明を適用したエピタキシャルウェハの製造方法では、製造装置１を用いることによって、高品質なＳｉＣエピタキシャル層をＳｉＣウェハＷの面上に安定して堆積成長させることが可能である。そして、製造装置１のメンテナンスにかかる時間も短縮できることから、エピタキシャルウェハの製品歩留まりを更に向上させることが可能である。

１・・・製造装置、２・・・チャンバ、３・・・ウェハ支持台、４・・・搭載プレート、
４ａ・・・一面（上面）、８・・・凹部、１０・・・第１流路、
１０ａ、１１ａ・・・一方の端部、１０ｂ、１１ｂ・・・他方の端部、
１１・・・第２流路、１５・・・回転ガス排気孔、Ｇ・・・原料ガス、
Ｇ１・・・第１ガス、Ｇ２・・・第２ガス、Ｌ・・・隙間、Ｐ・・・パーティクル、
Ｗ・・・ウェハ（ＳｉＣウェハ）、Ｗａ・・・被処理面。

Claims (8)

1. チャンバ内に原料ガスを供給しながら、加熱されたウェハの面上にエピタキシャル層を堆積成長させるエピタキシャルウェハの製造装置であって、
   前記チャンバ内において、
   一面に凹部が設けられた搭載プレートと、
   前記凹部の内壁面との間に、回転可能なように隙間を有して、前記凹部に収容されたウェハ支持台と、を少なくとも有し、
   前記搭載プレートは、
   前記凹部の内壁面に一方の端部を有し、前記隙間を通じて前記チャンバ内の反応空間に接続され、パーティクルが前記ウェハの被処理面に接近するのを妨げる第１ガスを流す第１流路と、
   前記凹部の内壁面に一方の端部を有し、前記隙間に接続され、前記ウェハ支持台とともに前記ウェハを回転させる第２ガスを流す第２流路と、を備えていることを特徴とするエピタキシャルウェハの製造装置。
2. 前記第１流路の一方の端部は、前記凹部の内壁面のうち内底面に接続されている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ハの製造装置。
3. 前記第１流路の一方の端部は、少なくとも、前記凹部の内壁面において、前記チャンバ内に前記原料ガスを流す際の上流側および／または下流側の位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のエピタキシャルウェハの製造装置。
4. 前記凹部の内壁面において、前記第１流路の一方の端部と前記第２流路の一方の端部との間の位置から、前記搭載プレートの内部を貫通する回転ガス排出孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエピタキシャルウェハの製造装置。
5. チャンバ内に原料ガスを供給しながら、加熱されたウェハの面上にエピタキシャル層を堆積成長させるエピタキシャルウェハの製造方法であって、
   前記ウェハ支持台及びその上に載置されたウェハを、第２ガスを用いて回転させながら、前記ウェハの面上に前記エピタキシャル層を堆積成長させる成長工程を少なくとも備え、
   前記成長工程の前に、前記第２ガスが流れる流路とは別個に設けた流路を用いて、前記ウェハの側面を上方に抜ける第1ガスを流しておくことを特徴とするエピタキシャルウェハの製造方法。
6. 前記第１ガスとして、アルゴン元素が含まれたガスを用いることを特徴とする請求項５に記載のエピタキシャルウェハの製造方法。
7. 前記第２ガスとして、水素元素からなるガスを用いることを特徴とする請求項５または６に記載のエピタキシャルウェハの製造方法。
8. 前記第１ガスとして、水素元素からなるガスを用い、前記第２ガスとして、アルゴン元素が含まれたガスを用いることを特徴とする請求項５に記載のエピタキシャルウェハの製造方法。

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