JP2022103933A - ウェハ保持具、化学気相成長装置及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質なＳｉＣエピタキシャルウェハを作製できるウェハ保持具、化学気相成長装置及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本実施形態に係るウェハ保持具は、載置されるウェハと対向する中央部分と、前記中央部分より外側の外周部分と、を備え、前記外周部分は、前記中央部分から外側に向かって延びる第１ガス排出路と、前記第１ガス排出路から厚み方向上側に向かって延びる第２ガス排出路と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、ウェハ保持具、化学気相成長装置及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法に関する。

炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きく、熱伝導率が３倍程度高い。炭化珪素はこれらの特性を有することから、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の半導体デバイスは、ＳｉＣエピタキシャルウェハを用いて作製される。

ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣ基板上にＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となるＳｉＣエピタキシャル膜を成長させることによって製造される。ＳｉＣ基板は、昇華法等で作製したＳｉＣのバルク単結晶から加工して得られ、ＳｉＣエピタキシャル膜は、化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によって形成される。本明細書において、ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成後のウェハを意味し、ＳｉＣ基板は、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成前のウェハを意味する。

ＣＶＤは、基板表面に高品質のエピタキシャル膜を成長させる技術であるが、その過程で裏面に荒れが生じる場合がある。例えば、特許文献１又は２には、サセプタ上に載置されたＳｉ基板上にエピタキシャル膜を成膜することが記載されている。Ｓｉ基板の表面には成膜ガスやエッチングガスが供給され、裏面にはパージガスが供給されている。Ｓｉ基板の裏面にパージガスを供給することで、表面側に供給したガスの一部が裏面側に回り込むことを防ぎ、Ｓｉエピタキシャルウェハの裏面の荒れ、曇りを抑制できる。

特許第３９０８１１２号公報 特表２００１－５０８５９９号公報

しかしながら、ＳｉＣ基板を用いる場合には、裏面に単にパージガスを供給しても、ＳｉＣエピタキシャルウェハの裏面の荒れ、曇りを十分に抑制できない場合があった。ＳｉＣは、Ｓｉと比較して裏面の荒れ、曇りが生じやすい。その原因は、エピタキシャル膜を成膜する成膜温度が高いこと、キャリアガスとして使用するＨ_２がエッチングガスとしても作用すること、Ｃ系の原料ガスとＳｉ系の原料ガスの比（Ｃ／Ｓｉ比）のずれによって荒れ（ステップバンチング）が生じやすいこと、熱力学的に安定であるポリタイプが多く存在し混晶が生じやすいことなどがある。またこのようにＳｉＣ基板の場合は、ガス環境、温度環境等の影響を受けやすい。したがって、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長条件の最適化が難しく、異常成長が生じやすいという問題もある。

ＳｉＣエピタキシャルウェハの裏面荒れ、異常成長は、検査工程、デバイス作製工程に対して悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、ＳｉＣエピタキシャルウェハの裏面荒れは、裏面研磨により解消できるが、裏面を研磨する工程を加えると生産プロセスが増加し、コストアップやスループットの低下につながる。

ＳｉＣ基板の裏面荒れを抑制する一つの方法として、ＳｉＣ基板の裏面へのパージガスの供給効率を高めることが考えられる。しかしながら、ＳｉＣ基板の裏面側へのパージガスの供給量が増えると、パージガスの吹込みにより成膜過程でＳｉＣ基板が設置位置からずれる場合がある。ＳｉＣ基板の位置ずれは、パージガスがＳｉＣ基板の表面側へ供給されやすい状況をつくり、最適化した成膜条件のずれの原因となり、異常成長を助長し、成膜されるエピタキシャル膜の品質が低下する原因の一つとなる。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、高品質なＳｉＣエピタキシャルウェハを作製できるウェハ保持具、化学気相成長装置及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、具体的に以下の手段を提供する。

（１）第１の態様にかかるウェハ保持具は、載置されるウェハと対向する中央部分と、前記中央部分より外側の外周部分と、を備え、前記外周部分は、前記中央部分から外側に向かって延びる第１ガス排出路と、前記第１ガス排出路から厚み方向上側に向かって延びる第２ガス排出路と、を有する。

（２）上記態様にかかるウェハ保持具において、前記第２ガス排出路の前記第１ガス排出路に繋がる第１端と反対側の第２端は、前記外周部分の内周端より外側にあってもよい。

（３）上記態様にかかるウェハ保持具は、サセプタと、前記外周部分において前記サセプタを覆う複数のカバー部材と、を有し、前記第１ガス排出路は、前記サセプタと前記複数のカバー部材との間に形成され、前記第２ガス排出路は、前記複数のカバー部材の間に形成されていてもよい。

（４）上記態様にかかるウェハ保持具において、前記第１ガス排出路は、外側の第２端が内側の第１端より回転方向の後方となるように、径方向に対して傾斜し、前記第１ガス排出路の前記径方向に対する傾斜角は、０°より大きく９０°未満であってもよい。

（５）上記態様にかかるウェハ保持具において、前記第１ガス排出路は、径方向に沿って延びてもよい。

（６）上記態様にかかるウェハ保持具において、前記第２ガス排出路は、前記第１ガス排出路に繋がる第１端より第２端が外側に位置するように、前記中央部分が広がる面内方向に対して傾斜し、前記第２ガス排出路の前記面内方向に対する傾斜角は、０°より大きく９０°未満であってもよい。

（７）上記態様にかかるウェハ保持具において、前記第２ガス排出路は、前記第１ガス排出路に対して鉛直方向に延びてもよい。

（８）上記態様にかかるウェハ保持具において、前記中央部分は、前記ウェハの裏面側にガスを供給するガス流入路を有してもよい。

（９）第２の態様にかかる化学気相成長装置は、上記態様にかかるウェハ保持具を備える。

（１０）第３の態様にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、上記態様にかかるウェハ保持具を用いる。

本発明のウェハ保持具、化学気相成長装置及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、高品質なＳｉＣエピタキシャルウェハを作製できる。

第１実施形態に係る化学気相成長装置の特徴部分の断面図である。 第１実施形態に係るウェハ保持具の断面図である。 第１実施形態に係るサセプタの平面図である。 第１実施形態に係るカバー部材の平面図である。 第１実施形態に係るウェハ保持具の特徴部分の断面図である。 第１実施形態に係るサセプタのスリット近傍の第１部分の断面図である。 第１実施形態に係るサセプタのスリット近傍の第２部分の断面図である。 第２実施形態に係るウェハ保持具の断面図である。 第２実施形態に係るサセプタの平面図である。 第２実施形態に係るカバー部材の平面図である。 第３実施形態に係るウェハ保持具の断面図である。 第３実施形態に係るウェハ保持具の平面図である。 第３実施形態に係るウェハ保持具の第１ガス排出路近傍を拡大した断面図である。 第４実施形態に係るウェハ保持具の断面図である。 第４実施形態に係るウェハ保持具の平面図である。 第１変形例に係るサセプタの平面図である。 第２変形例に係るサセプタの平面図である。 第３変形例に係るサセプタの断面図である。 第４変形例に係るサセプタの平面図である。 第４変形例に係るサセプタの断面図である。

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやす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などは実際とは異なっていることがある。以下の説明で例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。

まず方向について定義する。ウェハ保持具の厚み方向をｚ方向とする。ｚ方向と直交する方向を面内方向と称し、面内方向の一方向をｘ方向、ｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。またウェハ保持具の中心から外側に向かって広がる方向を径方向、ウェハ保持具の中心を軸にウェハ保持具の円周に沿う方向を周方向と称する。

「第１実施形態」
図１は、第１実施形態にかかる化学気相成長装置２００の特徴部分の断面図である。化学気相成長装置２００は、ウェハ保持具１００とチャンバー１１０と支持体１２０とヒータＨとを有する。

チャンバー１１０は、成膜空間Ａ１を形成する。チャンバー１１０は、例えば、ガス供給口、ガス排気口、ＳｉＣ基板Ｗを搬送する搬送口等を有する。チャンバー１１０は、例えば、カーボン、ＳｉＣ、金属炭化物、ＳｉＣまたは金属炭化物で被覆されたカーボン、ステンレス等である。成膜空間Ａ１には、ガス供給口からガスＧが供給される。ガスＧは、例えば、成膜ガス、エッチングガスである。ガスＧは、ウェハ保持具１００に載置されたＳｉＣ基板Ｗの表面に供給される。

支持体１２０は、チャンバー１１０の下方にある。支持体１２０は、ウェハ保持具１００を支持する。支持体１２０は、ウェハ保持具１００を回転させてもよい。支持体１２０とウェハ保持具１００は、パージ空間Ａ２を取り囲む。パージ空間Ａ２内にはヒータＨがある。ヒータＨは、例えば、ウェハ保持具１００の下方にある。ヒータＨは、ウェハ保持具１００を加熱する。パージ空間Ａ２は、ヒータＨを保護するために、不活性ガスで充填されている。不活性ガスは、例えば、窒素、アルゴンである。不活性ガスは、パージガスＰの一例である。パージガスＰは、後述するサセプタ１０の貫通孔（例えば、垂直孔ＶＨ、スリットＳＬ）を介して、パージ空間Ａ２からＳｉＣ基板Ｗの裏面側に供給される。ウェハ裏面に供給されたパージガスＰは、後述する第１ガス排出路Ｃ１、第２ガス排出路Ｃ２を通り成膜空間Ａ１に抜けていく。

図２は、第１実施形態にかかるウェハ保持具１００の断面図である。ウェハ保持具１００は、例えば、サセプタ１０とカバー部材２０とを有する。図２では、ウェハ保持具１００に保持されるＳｉＣ基板Ｗも同時に図示している。

ウェハ保持具１００は、中央部分３０と外周部分３１とを有する。中央部分３０は、ウェハ保持具１００のうちのＳｉＣ基板Ｗと対向する部分である、外周部分３１は、中央部分３０より径方向外側の部分である。図２に示すウェハ保持具１００は、中央部分３０はサセプタ１０の一部からなり、外周部分３１はサセプタ１０の一部及びカバー部材２０からなる。カバー部材２０は、外周部分３１においてサセプタ１０に載置されている。外周部分３１は、第１ガス排出路Ｃ１と第２ガス排出路Ｃ２とを有する。

図３は、第１実施形態にかかるサセプタ１０の平面図である。図４は、第１実施形態にかかるカバー部材２０の平面図である。図４では、ＳｉＣ基板Ｗも同時に図示している。図３及び図４のＡ－Ａ線に沿った断面が図２に対応する。

サセプタ１０は、本体部分１５と支持部分１６とを有する。サセプタ１０は、例えば、周方向のいずれかの方向に回転する。以下、サセプタ１０の回転する方向を回転方向Ｒと称する。支持部分１６は、本体部分１５からｚ方向に突出した部分であり、ＳｉＣ基板Ｗを支持する部分である。例えば図３に示す支持部分１６は、例えば、排出口に干渉しない位置でＳｉＣ基板Ｗを支持する。パージガスＰが排出できない構造にならなければ支持部分１６の形状、位置は特に制限を設けるものでない。

サセプタ１０の中央部分３０は、例えば、垂直孔ＶＨとスリットＳＬとを有する。垂直孔ＶＨ及びスリットＳＬは共に、サセプタ１０を貫く孔である。パージガスは、垂直孔ＶＨ及びスリットＳＬを介して、ＳｉＣ基板Ｗの裏面に供給される。

サセプタ１０の外周部分３１には、溝１７が形成されている。溝１７が形成されている部分におけるサセプタ１０の厚みは、０．３ｍｍ以上であることが好ましい。溝１７は、中央部分３０から径方向の外側に向かって形成されている。溝１７とカバー部材２０とに挟まれた空間が、第１ガス排出路Ｃ１である。第１ガス排出路Ｃ１は、サセプタ１０とカバー部材２０との間に形成され、中央部分３０から外側に向かって延びる。

カバー部材２０は、例えば、複数ある。カバー部材２０のそれぞれは、例えば、周方向に連なるリング状部材である。カバー部材２０は、例えば、同心円状に配置されている。カバー部材２０の間には、隙間がある。カバー部材２０の間にある隙間が、第２ガス排出路Ｃ２である。第２ガス排出路Ｃ２は、第１ガス排出路Ｃ１からｚ方向に向かって延びる。

第１ガス排出路Ｃ１及び第２ガス排出路Ｃ２は、ＳｉＣ基板Ｗの裏面に供給されたパージガスＰが排出される経路である。

第１ガス排出路Ｃ１は、第１端ｅ１と第２端ｅ２とを有する。第１端ｅ１は、第２端ｅ２より径方向の内側にある。第１端ｅ１は、例えば、中央部分３０と外周部分３１との境界にある。第１端ｅ１は、中央部分３０と外周部分３１との境界より内側にあってもよい。すなわち、第１ガス排出路Ｃ１の一部は中央部分３０まで延伸していてもよい。第２端ｅ２は、例えば、外周部分３１の外周端にある。第１ガス排出路Ｃ１の第２端ｅ２は、第１端ｅ１より回転方向Ｒの後方にある。

第１ガス排出路Ｃ１は、径方向に対して傾斜している。第１ガス排出路Ｃ１は、第２端ｅ２が第１端ｅ１より回転方向Ｒの後方にくるように、径方向に対して傾斜している。第１ガス排出路Ｃ１の径方向に対する傾斜角θ１は、例えば、０°より大きく９０°未満である。

傾斜角θ１が０°より大きいと、中央部分３０から外側に向かうパージガスＰの流れが形成され、パージガスＰがＳｉＣ基板Ｗの裏面側から効率的に排出される。また傾斜角θ１が９０°未満であると、ガスベクトルと第１ガス排出路Ｃ１が延在する方向とが大きくずれない。ガスベクトルは、パージガスＰの流れ方向であり、中央部分３０から径方向に放射状に広がる方向である。すなわち、傾斜角θ１が上記範囲内であれば、パージガスＰが効率的に排出される。

傾斜角θ１の好ましい範囲は、サセプタ１０の回転速度、パージガスＰの排出速度等によって決まる。例えば、第１端ｅ１における周速度をＶ_Ｒ、第１端ｅ１におけるパージガスＰの排出速度をＶ_ｐとすると、θ１＝ｓｉｎ^－１（Ｖ_Ｒ／Ｖ_ｐ）を満たすことが好ましい。

図５は、第１実施形態に係るウェハ保持具１００の特徴部分の断面図である。第２ガス排出路Ｃ２は、第１端ｅ３と第２端ｅ４とを有する。第１端ｅ３は、第１ガス排出路Ｃ１に繋がる端部である。第２端ｅ４は、第１端ｅ３と反対側の端部である。第２端ｅ４は、カバー部材２０の上面に露出する。第２端ｅ４は、第１端ｅ３より外側にあり、外周部分３１の内周端より外側にある。パージガスＰが排出される第２端ｅ４をＳｉＣ基板Ｗの端部から離すことで、ＳｉＣ基板Ｗの端部近傍で成膜条件が最適条件からずれることを抑制できる。

第２ガス排出路Ｃ２は、例えば、面内方向に対して傾斜している。第２ガス排出路Ｃ２の面内方向に対する傾斜角θ２は、例えば、０°より大きく９０°未満が好ましい。第２ガス排出路Ｃ２内を通過するパージガスＰによりサセプタ１０を下方に押さえる作用が働き、サセプタ１０自体の位置ずれを抑制できる。さらに、傾斜角θ２は、３０°以上６０°以下であることが好ましい。第２ガス排出路Ｃ２内を通過するパージガスＰによりカバー部材２０を下方に押さえつける作用が働き、サセプタ１０と共に位置ずれを抑制できる。

垂直孔ＶＨ及びスリットＳＬは、ＳｉＣ基板Ｗの裏面側にパージガスＰを供給するガス流入路である。

垂直孔ＶＨは、サセプタ１０をｚ方向に貫き、ｚ方向に延びる。垂直孔ＶＨは、例えば、ｚ方向から平面視してサセプタ１０の中央にある。スリットＳＬは、サセプタ１０をｚ方向に対して周方向に傾斜して貫く。スリットＳＬは、例えば、垂直孔ＶＨよりサセプタ１０の外側にある。スリットＳＬは、中心から外側に向かって延びる。

スリットＳＬは、図３のようにサセプタ１０の径方向に対して傾斜する。スリットＳＬの内側の第１端は、外側の第２端より回転方向Ｒの前方にある。スリットＳＬのサセプタ１０の径方向に対する傾斜角φ１は、例えば、０°より大きく９０°未満である。傾斜角φ１が０°より大きいと、サセプタ１０の中央から外側に向かうパージガスＰの流れを形成しやすい。また傾斜角φ１が９０°未満であると、ガスベクトルとスリットＳＬの開口方向が大きくずれない。ガスベクトルは、スリットＳＬを通過するパージガスＰの流れ方向である。スリットＳＬの開口方向は、スリットＳＬの裏面側の端部から表面側の端部に向かう方向である。

図６及び図７は、サセプタ１０のスリットＳＬ近傍の断面図である。図６は、図３のＢ－Ｂ線に沿った断面であり、図７は図３のＣ－Ｃ線に沿った断面である。図６に示す第１部分は、図７に示す第２部分よりサセプタ１０の径方向の内側にある。

スリットＳＬは、ｚ方向に対して周方向に傾斜している。スリットＳＬの裏面ｂｓ側の端部は、スリットＳＬの表面ｆｓ側の端部より回転方向Ｒの前方にある。スリットＳＬは、裏面ｂｓ側の端部から回転方向Ｒと反対方向に向かって傾斜している。

第２部分におけるスリットＳＬのｚ方向に対する傾斜角φ３は、第１部分におけるスリットＳＬのｚ方向に対する傾斜角φ２より大きい。スリットＳＬのｚ方向に対する傾斜角は、例えば、サセプタ１０の外側に向かうに従い大きくなる。

スリットＳＬの傾斜角φ２、φ３は、例えば、ｔａｎφ＝Ｖ_Ｒ１／Ｖ_ｐ１の関係を満たす。Ｖ_ｐ１は、サセプタ１０の回転座標系から見た場合のスリットＳＬの位置におけるパージガスＰの本体部分１５に対する相対速度の鉛直成分であり、Ｖ_Ｒ１は、サセプタ１０の回転座標系から見た場合のスリットＳＬの位置におけるパージガスＰの本体部分１５に対する相対速度の水平成分である。

サセプタ１０は、回転方向Ｒに回転する。サセプタ１０のそれぞれの点における周方向の速度（周速度）は、該当箇所と中心との距離と、サセプタの角速度と、の積で表される。サセプタ１０を基準にするとパージガスは、スリットＳＬに対して相対的に回転方向と反対方向に、相対速度Ｖ_Ｒ１で移動する。相対速度Ｖ_Ｒ１の絶対値は、周速度の絶対値と同じである。相対速度Ｖ_Ｒ１を第１ベクトルと称する。またパージガスＰは、サセプタ１０の下方からｚ方向に流速Ｖ_ｐ１で供給される。流速Ｖ_ｐ１を第２ベクトルと称する。

サセプタ１０の各点を基準として考えた場合、パージガスＰはサセプタ１０の各点に対して第１ベクトルと第２ベクトルの合成ベクトル方向から供給される。スリットＳＬの各点における傾斜角φ２、φ３が上記関係を満たすと、スリットＳＬに対するパージガスの流入方向とスリットＳＬの傾斜方向とが一致し、スリットＳＬに対するパージガスの流入がスムーズになる。

第１実施形態に係るウェハ保持具１００は、第１ガス排出路Ｃ１及び第２ガス排出路Ｃ２を有することで、ＳｉＣ基板Ｗの裏面側からパージガスＰを効率的に排出できる。その結果、成膜過程において、パージガスＰによってＳｉＣ基板Ｗが浮き上がることが抑制され、ＳｉＣ基板Ｗの位置ずれ等を抑制できる。またＳｉＣ基板Ｗの裏面側からのパージガスＰの排出が効率的になることで、ＳｉＣ基板Ｗの裏面へのパージガスの供給量を増やすことができる。ＳｉＣ基板の裏面側へのパージガスの供給量が増えると、ＳｉＣ基板の裏面荒れを抑制できる。

また第１ガス排出路Ｃ１及び第２ガス排出路Ｃ２によってＳｉＣ基板Ｗの端部から離れた位置からパージガスＰを排出することで、ＳｉＣ基板Ｗの外周端近傍における成膜ガスの濃度比が低下することを抑制できる。すなわち、ＳｉＣ基板Ｗの外周端近傍において、成膜条件のばらつきを小さくでき異常成長を抑制することができる。

また第２ガス排出路Ｃ２の第２端ｅ４から排出されたパージガスＰがウェハ保持具１００の上面を流れることで、ウェハ保持具１００全体を下方に押さえつけることができ、ウェハ保持具１００自体の位置ずれを抑制できる。またパージガスＰがカバー部材２０の上面及び下面を流れることで、カバー部材２０の上下面に温度差が生じることを抑制できる。カバー部材２０の上下面に生じる温度差は、カバー部材２０及びサセプタ１０の割れの原因となりうる。

「第２実施形態」
図８は、第２実施形態にかかるウェハ保持具１０１の断面図である。ウェハ保持具１０１は、例えば、サセプタ４０とカバー部材２１とを有する。図８では、ウェハ保持具１０１に保持されるＳｉＣ基板Ｗも同時に図示している。図９は、第２実施形態にかかるサセプタ４０の平面図である。図１０は、第２実施形態にかかるカバー部材２１の平面図である。図１０では、ＳｉＣ基板Ｗも同時に図示している。図９及び図１０のＡ－Ａ線に沿った断面が図８に対応する。

サセプタ４０は、本体部分４５と支持部分４６とを有する。サセプタ４０は、外周部分３１に溝１７が形成されていない点が、図２に示すサセプタ１０と異なる。図２と同様の構成についての説明は省く。

カバー部材２１は、例えば、複数ある。カバー部材２１のそれぞれは、例えば、周方向に連なるリング状部材である。カバー部材２１は、例えば、同心円状に配置されている。カバー部材２１の下面には、溝２５が形成されている。カバー部材２１の溝２５とサセプタ４０の本体部分４５とに挟まれた空間が、第１ガス排出路Ｃ３である。第１ガス排出路Ｃ３の具体的な構成は、図１に示す第１ガス排出路Ｃ１と同様である。また複数のカバー部材２１の間にある隙間が、第２ガス排出路Ｃ２である。

第２実施形態にかかるウェハ保持具１０１は、第１ガス排出路Ｃ３を形成する溝と蓋の関係が第１実施形態に係る第１ガス排出路Ｃ１と反対になっただけであり、第１実施形態に係るウェハ保持具１００と同様の効果を奏する。

「第３実施形態」
図１１は、第３実施形態にかかるウェハ保持具１０２の断面図である。ウェハ保持具１０２は、例えば、サセプタ５０からなる。ウェハ保持具１０２は、カバー部材を有さない点で、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。図１１では、ウェハ保持具１０２に保持されるＳｉＣ基板Ｗも同時に図示している。図１２は、第３実施形態にかかるウェハ保持具１０２の平面図である。図１２のＡ－Ａ線に沿った断面が図１１に対応する。

サセプタ５０は、本体部分５５と支持部分５６と側壁５７とを有する。側壁５７は、ＳｉＣ基板Ｗの側方に位置し、ＳｉＣ基板Ｗが径方向に飛び出すことを防止する。サセプタ５０は、外周部分３１が本体部分５５の一部及び側壁５７からなる点が、図２に示すサセプタ１０と異なる。図２と同様の構成についての説明は省く。

本体部分５５には孔５８が形成されている。孔５８は、中央部分３０から外側に向かって形成されている。孔５８は、図１３（ａ）に示すように本体部分５５の一部をくりぬいて形成してもよいし、図１３（ｂ）に示すように凹部５５Ａと凹部５５Ａを覆う蓋５５Ｂによって形成されてもよい。蓋５５Ｂには、位置ずれを防止する突出部５５Ｃを設けてもよい。孔５８内部が第１ガス排出路Ｃ４となる。

また側壁５７には孔５９が形成されている。孔５９は、孔５８に接続され、ｚ方向に延びる。孔５９内部が第２ガス排出路Ｃ５となる。

第３実施形態にかかるウェハ保持具１０２は、第１ガス排出路Ｃ４及び第２ガス排出路Ｃ５を有しており、第１実施形態に係るウェハ保持具１００と同様の効果を奏する。

「第４実施形態」
図１４は、第４実施形態にかかるウェハ保持具１０３の断面図である。ウェハ保持具１０３は、例えば、サセプタ６０とカバー部材２２とを有する。図１４では、ウェハ保持具１０３に保持されるＳｉＣ基板Ｗも同時に図示している。図１５は、第４実施形態にかかるウェハ保持具１０３の平面図である。図１５のＡ－Ａ線に沿った断面が図１４に対応する。

サセプタ６０は、本体部分６５と支持部分６６と側壁６７とを有する。側壁６７は、ＳｉＣ基板Ｗの側方に位置する。サセプタ６０は、側壁６７を有し、溝６８が外周端まで貫通していない点が、図２に示すサセプタ１０と異なる。図２と同様の構成についての説明は省く。

外周部分３１において本体部分６５には溝６８が形成されている。溝６８は、中央部分３０から外側に向かって形成されている。溝６８は、外周端まで至らず、側壁６７まで延びる。溝６８とカバー部材２２とに挟まれた空間が、第１ガス排出路Ｃ６である。

カバー部材２２は、ＳｉＣ基板Ｗと側壁６７との間にある。カバー部材２２は、例えば、リング状部材である。カバー部材２２と側壁６７との間には、隙間がある。カバー部材２２と側壁６７との間の隙間が、第２ガス排出路Ｃ７である。第２ガス排出路Ｃ７は、第１ガス排出路Ｃ６からｚ方向に向かって延びる。

第４実施形態にかかるウェハ保持具１０３は、第１ガス排出路Ｃ６及び第２ガス排出路Ｃ７を有しており、第１実施形態に係るウェハ保持具１００と同様の効果を奏する。

上述のように、第１実施形態から第４実施形態においてウェハ保持具の具体例について詳述したが、ウェハ保持具は、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、第１実施形態から第４実施形態では、ガス流入路が垂直孔ＶＨ及びスリットＳＬからなる例を示したが、ガス流入路の形状、位置等は問わない。例えば、図１６に示すように垂直孔ＶＨのみからなってもよい。

例えば、第１実施形態から第４実施形態では、第１ガス流入路Ｃ１、Ｃ３、Ｃ４が径方向に対して傾斜する例を示したが、図１７に示すように、第１ガス流入路Ｃ１’が径方向に延びていてもよい。すなわち、第１ガス流入路Ｃ１’の径方向に対する傾斜角θ１は０°でもよい。図１７では、第１実施形態（図３）の変形例として図示したが、第２実施形態から第４実施形態においても同様である。傾斜角θ１が０°であれば、中央部分３０から外側に向かうパージガスＰの流れを阻害せず、パージガスＰがＳｉＣ基板Ｗの裏面側から効率的に排出される。

また例えば、第１実施形態から第４実施形態では、第２ガス流入路Ｃ２、Ｃ５、Ｃ７が面内方向に対して傾斜する例を示したが、図１８に示すように、第２ガス流入路Ｃ２’が第１ガス流入路Ｃ１に対して鉛直方向に延びてもよい。この場合でも、第２ガス流入路Ｃ２’の第２端ｅ４から排出されたパージガスＰの一部が、カバー部材２０の上面を流れることで、ウェハ保持具１００全体を下方に押さえつけることができる。

また例えば、第１実施形態から第４実施形態では、支持部分１６，４６，５６，６６が径方向に第１ガス流入路Ｃ１と重ならない例を示したが、図１９に示すように、支持部分７６が周方向全体に亘り、径方向に第１ガス流入路Ｃ１と重なる位置に支持部分７６を有してもよい。この場合、図２０に示すように、支持部分７６の下方に径方向に延びる溝を形成することで、中央部分３０と第１ガス流入路Ｃ１とが接続される。

また例えば、第１実施形態から第４実施形態では、第１ガス排出路及び第２ガス排出路の配列は規則的でなくてもよい。第１実施形態から第４実施形態のように対称性を有する場合は、ウェハ保治具１００の中心を回転中心としてＮ＝３以上のＮ回対称となるように、ガス排出路を規則的に配置することが好ましい。例えばパージガスＰの第２端ｅ４の流速をＶ_ｃ２とすると、第２端ｅ４の排出口が狭い箇所ではＶ_ｃ２が速くなり内側に移動しようとする力が相対的に強く作用する。すなわち、カバー部材２０は、ウェハ保治具１００の中心に向かうベクトルの力を受ける。その結果、カバー部材２０の位置は、それぞれの第２端ｅ４の排出口におけるＶ_ｃ２が同じとなる位置で安定化し、最適な成膜条件を設計しやすくなり、異常成長を抑制することができる。また例えば、第１実施形態から第４実施形態では、第１ガス排出路及び第２ガス排出路のそれぞれの形状は、異なってもよい。

（実施例１）
図３に示す構成のサセプタ１０を準備した。サセプタ１０は、外周部分３１に溝１７を有する。外周部分３１を占める溝１７の面積を５０％とした。溝１７の深さは１ｍｍとした。また同心円状に配置された３つのリング状部材をカバー部材２０として、外周部分３１におけるサセプタ１０上に載置した。溝１７とカバー部材２０とで囲まれる領域が第１ガス排出路Ｃ１として機能する。また複数のカバー部材２０の間が、第２ガス排出路Ｃ２として機能する。第１ガス排出路Ｃ１の径方向に対する傾斜角θ１は、４５°とした。また第２ガス排出路Ｃ２の面内方向に対する傾斜角θ２は、４５°とした。

上記サセプタ１０上に、直径１５０ｍｍのＳｉＣ基板を載置し、成膜を行った。成膜時には、サセプタ１０を回転数１００ｒｐｍで回転させた。そして、ＳｉＣ基板Ｗの裏面側へのパージガスの供給量が２５ｓｃｃｍとなるように、パージガスを供給した。そして、成膜後の裏面の表面粗さ（Ｒｑ：二乗平均平方根高さ）を測定した。実施例１において表面粗さ（Ｒｑ）が１０μｍ以上である領域の面積は、全体の３．７％であった。

（実施例２）
実施例２は、ＳｉＣ基板Ｗの裏面側へのパージガスの供給量を１００ｓｃｃｍとした点が実施例１と異なる。その他の条件は、実施例１と同様にして、表面粗さ（Ｒｑ）を測定した。実施例２において表面粗さ（Ｒｑ）が１０μｍ以上である領域の面積は、全体の０．５％であった。

（比較例１）
比較例１は、溝１７を形成しなかった点が実施例１と異なる。すなわち、比較例１のサセプタは、第１ガス排出路Ｃ１を有さない。その他の条件は、実施例１と同様にして、表面粗さ（Ｒｑ）を測定した。比較例１において表面粗さ（Ｒｑ）が１０μｍ以上である領域の面積は、全体の２９．８％であった。

（比較例２）
比較例２は、溝１７を形成しなかった点が実施例２と異なる。すなわち、比較例２のサセプタは、第１ガス排出路Ｃ１を有さない。その他の条件は、実施例２と同様にして、表面粗さ（Ｒｑ）を測定した。比較例２において表面粗さ（Ｒｑ）が１０μｍ以上である領域の面積は、全体の２５．４％であった。

サセプタが第１ガス排出路Ｃ１を有する実施例１及び２は、第１ガス排出路Ｃ１を有さない比較例１及び２と比較して、ＳｉＣ基板の裏面荒れが防止された。

１０，４０，５０，６０…サセプタ、１５，４５，５５，６５…本体部分、１６，４６，５６，６６…支持部分、１７，２５，６８…溝、２０，２１，２２…カバー部材、３０…中央部分、３１…外周部分、５５Ａ…凹部、５５Ｂ…蓋、５５Ｃ…突出部、５７，６７…側壁、５８，５９…孔、１００，１０１，１０２，１０３…ウェハ保持具、１１０…チャンバー、１２０…支持体、２００…化学気相成長装置、Ａ１…成膜空間、Ａ２…パージ空間、Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ６…第１ガス排出路、Ｃ２，Ｃ５，Ｃ７…第２ガス排出路、ｅ１，ｅ３…第１端、ｅ２，ｅ４…第２端、Ｇ…ガス、Ｐ…パージガス、Ｒ…回転方向、ＶＨ…垂直孔、ＳＬ…スリット、Ｗ…ＳｉＣ基板、ｆｓ…表面、ｂｓ…裏面

Claims (10)

1. 載置されるウェハと対向する中央部分と、前記中央部分より外側の外周部分と、を備え、
   前記外周部分は、前記中央部分から外側に向かって延びる第１ガス排出路と、前記第１ガス排出路から厚み方向上側に向かって延びる第２ガス排出路と、を有する、ウェハ保持具。
2. 前記第２ガス排出路の前記第１ガス排出路に繋がる第１端と反対側の第２端は、前記外周部分の内周端より外側にある、請求項１に記載のウェハ保持具。
3. サセプタと、前記外周部分において前記サセプタを覆う複数のカバー部材と、を有し、
   前記第１ガス排出路は、前記サセプタと前記複数のカバー部材との間に形成され、
   前記第２ガス排出路は、前記複数のカバー部材の間に形成される、請求項１又は２に記載のウェハ保持具。
4. 前記第１ガス排出路は、外側の第２端が内側の第１端より回転方向の後方となるように、径方向に対して傾斜し、
   前記第１ガス排出路の前記径方向に対する傾斜角は、０°より大きく９０°未満である、請求項１～３のいずれか一項に記載のウェハ保持具。
5. 前記第１ガス排出路は、径方向に沿って延びる、請求項１～３のいずれか一項に記載のウェハ保持具。
6. 前記第２ガス排出路は、前記第１ガス排出路に繋がる第１端より第２端が外側に位置するように、前記中央部分が広がる面内方向に対して傾斜し、
   前記第２ガス排出路の前記面内方向に対する傾斜角は、０°より大きく９０°未満である、請求項１～５のいずれか一項に記載のウェハ保持具。
7. 前記第２ガス排出路は、前記第１ガス排出路に対して鉛直方向に延びる、請求項１～５のいずれか一項に記載のウェハ保持具。
8. 前記中央部分は、前記ウェハの裏面側にガスを供給するガス流入路を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のウェハ保持具。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載のウェハ保持具を備える、化学気相成長装置。
10. 請求項１～８のいずれか一項に記載のウェハ保持具を用いたＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。

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