JP3801957B2 - 気相成長装置及びエピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
気相成長装置及びエピタキシャルウェーハの製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させるための気相成長装置と、それを用いて実現されるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン単結晶基板（以下、単に「基板」と略称することがある）の主表面に、気相成長法によりシリコン単結晶薄膜（以下、単に「薄膜」あるいは「エピタキシャル層」と略称する）を形成したシリコンエピタキシャルウェーハ（以下、単に「エピタキシャルウェーハ」と略称することがある）は、バイポーラＩＣやＭＯＳ−ＩＣ等の電子デバイスに広く使用されている。そして、電子デバイスの微細化等に伴い、素子を作りこむエピタキシャルウェーハ主表面のフラットネスに対する要求がますます厳しくなりつつある。フラットネスに影響を及ぼす因子としては、基板の平坦度と薄膜の膜厚分布とがある。ところで、近年、例えば直径が２００ｍｍないしそれ以上のエピタキシャルウェーハの製造においては、複数枚のウェーハをバッチ処理する方法に代えて、枚葉式気相成長装置が主流になりつつある。これは、反応容器内に１枚の基板を水平に回転保持し、反応容器の一端から他端へ原料ガスを略水平かつ一方向に供給しながら薄膜を気相成長させるものである。
【０００３】
上記のような枚葉式気相成長装置において、形成される薄膜の膜厚均一化を図る上で重要な因子として、反応容器内における原料ガスの流量あるいは流量分布がある。枚葉式気相成長装置においては、通常、ガス供給管を介して反応容器の一端部に形成されたガス導入口から原料ガスが供給され、基板表面に沿って原料ガスが流れた後、容器他端側の排出口から排出される構造となっている。このような構造の場合、ガス流量はガス導入口もしくはその延長線上において局所的に高くなりやすく、ガス流方向に対し水平に直交する向き（以下、幅方向という）に流量のムラが生じやすい問題がある。これを解消するために、従来より、ガス導入口の下流側に多数の孔を形成した分散板を設けたり、あるいはガス流を幅方向に仕切る仕切板を設けたりした装置が提案されている。
【０００４】
また、特開平７−１９３０１５号公報には、ガス導入口からの原料ガスを、基板を支持するサセプタの周囲に配置された堤部材の外周面に向けて流し、堤部材を乗り越えさせる形で基板の表面に原料ガスを供給する装置の構成が開示されている。この方法の主旨は、原料ガス流を堤部材の外周面に当てることで分散させ、流量のムラを解消しようというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平７−１９３０１５号公報の装置の場合、堤部材の外周面に当たった原料ガスは、堤部材を乗り越えようとする流れと、外周面に沿って横方向に向かおうとする流れとを生ずる形になる。この場合、その横方向の流れにより、堤部材の外周面ひいては上記の幅方向に沿って原料ガスが均等に分散することが、流量ムラを解消する上で重要である。しかしながら、堤部材の外周面形状によっては原料ガスが必ずしも幅方向に均等に分散せず、流れに偏りを生じてしまうことがある。特に、図７に示すように、堤部材の外周面２３ｂの形状が円筒面状である場合、幅方向ＷＬにおける両端付近は、外周面２３ｂが大きく傾斜しているため、当たったガスＧが外側へ逃げやすく、流量ムラひいては膜厚の不均一を生じやすい問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、比較的単純な機構によりながら、良好な膜厚分布を確保できる気相成長装置と、それを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の気相成長装置の第１構成は、
シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置であって、
水平方向における第一端部側にガス導入口が形成され、同じく第二端部側にガス排出口が形成された反応容器本体を有し、シリコン単結晶薄膜形成のための原料ガスがガス導入口から反応容器本体内に導入され、該反応容器本体の内部空間にて水平に回転保持されるシリコン単結晶基板の主表面に沿って原料ガスが流れた後、ガス排出口から排出されるように構成され、
内部空間内にて回転駆動される円盤状のサセプタ上にシリコン単結晶基板が配置される一方、サセプタを取り囲むとともに、上面が該サセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され、
さらに、ガス導入口は堤部材の外周面に対向する形にて開口し、該ガス導入口からの原料ガスが、堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げた後、サセプタ上のシリコン単結晶基板の主表面に沿って流れるように構成され、
かつ、反応容器本体の第一端部からサセプタの回転軸線と直交して第二端部に至る原料ガスの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線とし、該水平基準線と回転軸線との双方に直交する方向を幅方向と定義したときに、ガス導入口からの原料ガスを堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、幅方向において水平基準線に対し左右に振り分けた形にてガス導入口と堤部材との間に配置され、ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に原料ガスの流れを幅方向にて仕切るガス案内部材側仕切板が設けられた気相成長装置において、
ガス案内部材側仕切板は、ガス案内部材における原料ガスの流れ方向上流側の端にその一端が位置し、ガス案内部材における原料ガスの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途にその他端が位置し、かつ幅方向において水平基準線に対し左右対称に、各々堤部材の外周面に向かって延びる形態にて配置されることを特徴とする。
【０００８】
同じく課題を解決するために本発明の気相成長装置の第２構成は、
シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置であって、
水平方向における第一端部側にガス導入口が形成され、同じく第二端部側にガス排出口が形成された反応容器本体を有し、シリコン単結晶薄膜形成のための原料ガスがガス導入口から反応容器本体内に導入され、該反応容器本体の内部空間にて水平に回転保持されるシリコン単結晶基板の主表面に沿って原料ガスが流れた後、ガス排出口から排出されるように構成され、
内部空間内にて回転駆動される円盤状のサセプタ上にシリコン単結晶基板が配置される一方、サセプタを取り囲むとともに、上面が該サセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され、
さらに、ガス導入口は堤部材の外周面に対向する形にて開口し、該ガス導入口からの原料ガスが、堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げた後、サセプタ上のシリコン単結晶基板の主表面に沿って流れるように構成され、
かつ、反応容器本体の第一端部からサセプタの回転軸線と直交して第二端部に至る原料ガスの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線とし、該水平基準線と回転軸線との双方に直交する方向を幅方向と定義したときに、ガス導入口からの原料ガスを堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、幅方向において水平基準線に対し左右に振り分けた形にてガス導入口と堤部材との間に配置され、ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に原料ガスの流れを幅方向にて仕切るガス案内部材側仕切板が設けられた気相成長装置において、
ガス案内部材側仕切板によって仕切られたガス案内空間内を流通する原料ガスを水平基準線側に招き寄せるガイド部材が、幅方向において水平基準線に対し左右対称に、かつ各々堤部材の外周面に向かって水平基準線に接近するように延びる形態にて配置されることを特徴とする。
【０００９】
同じく課題を解決するために本発明の気相成長装置の第３構成は、
シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置であって、
水平方向における第一端部側にガス導入口が形成され、同じく第二端部側にガス排出口が形成された反応容器本体を有し、シリコン単結晶薄膜形成のための原料ガスがガス導入口から反応容器本体内に導入され、該反応容器本体の内部空間にて水平に回転保持されるシリコン単結晶基板の主表面に沿って原料ガスが流れた後、ガス排出口から排出されるように構成され、
内部空間内にて回転駆動される円盤状のサセプタ上にシリコン単結晶基板が配置される一方、サセプタを取り囲むとともに、上面が該サセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され、
さらに、ガス導入口は堤部材の外周面に対向する形にて開口し、該ガス導入口からの原料ガスが、堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げた後、サセプタ上のシリコン単結晶基板の主表面に沿って流れるように構成され、
かつ、反応容器本体の第一端部からサセプタの回転軸線と直交して第二端部に至る原料ガスの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線とし、該水平基準線と回転軸線との双方に直交する方向を幅方向と定義したときに、ガス導入口からの原料ガスを堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、幅方向において水平基準線に対し左右に振り分けた形にてガス導入口と堤部材との間に配置され、ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に原料ガスの流れを幅方向にて仕切るガス案内部材側仕切板が、幅方向において水平基準線に対し左右対称に設けられた気相成長装置において、
ガス案内部材側仕切板は、ガス案内部材における原料ガスの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途に、欠落領域を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、上記の気相成長装置の反応容器内にシリコン単結晶基板を配置し、該反応容器内に原料ガスを流通させてシリコン単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させることによりエピタキシャルウェーハを得ることを特徴とする。
【００１１】
上記第１、第２及び第３のいずれの構成においても、ガス導入口からの原料ガスが堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げるので、原料ガス流は上記幅方向へ分散する。その際、堤部材の外周面上の特定位置に原料ガスが極端に集中して当たる不具合が生じないよう、基板に向かう原料ガスの流れを、ガス案内部材側仕切板により仕切る。
【００１２】
上記第１構成においては、そのガス案内部材側仕切板がガス案内部材の内部で途切れた形とされているので、その途切れた部分よりも下流側では、幅方向への原料ガスの流通が可能である。これにより、原料ガスを堤部材の外側に到達する以前に水平基準線側に招き寄せておくことが可能となる。すなわち、堤部材の外周面に沿って外側へ逃げようとする原料ガスの割合を減じることができ、幅方向の流量ムラを抑制することができるので、より均一な膜厚分布の薄膜を得ることができる。このような作用と効果は、上記した第３構成についても全く同様に述べることができる。
【００１３】
第２構成においては、原料ガスを水平基準線側へ招き寄せるためのガイド部材が、より直接的な手段として設けられており、第１構成と同様、堤部材の外周面に沿って外側へ逃げようとする原料ガスの割合を減じることができ、幅方向の流量ムラを抑制することができる。
【００１４】
なお、「上面がサセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され」とは、堤部材の上面とサセプタの上面とが完全に一致することを必ずしも意味するのではなく、例えば２ｍｍ程度までの位置の違いは一致しているとみなす。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づき説明する。
図１〜図４は、本発明に係る気相成長装置１の一例を模式的に示すものである。図１はその側面断面図、図２は図１の原料ガス導入部付近の拡大図、図３は図１の要部を取り出して示す平面図、図４は、気相成長装置１の主要構成部材である堤部材２３の詳細説明図である。この気相成長装置１は、図１に示すように、水平方向における第一端部３１側にガス導入口２１が形成され、同じく第二端部３２側にガス排出口３６が形成された反応容器本体２を有する。薄膜形成のための原料ガスＧは、ガス導入口２１から反応容器本体２内に導入され、該反応容器本体２の内部空間５にて略水平に回転保持される基板Ｗの主表面に沿う方向に沿って流れた後、ガス排出口３６から排出管７を経て排出されるように構成されている。
【００１６】
原料ガスＧは、上記の基板Ｗ上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させるためのものであり、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ４等のシリコン化合物の中から選択される。原料ガスＧには、ドーパンドガスとしてのＢ２Ｈ６あるいはＰＨ３や、希釈ガスとしてのＨ２、Ｎ２、Ａｒ等が適宜配合される。また、薄膜の気相成長処理に先立って基板前処理（例えば自然酸化膜や付着有機物の除去処理）を行う際には、ＨＣｌ、ＨＦ、ＣｌＦ３、ＮＦ３等から適宜選択された腐蝕性ガスを希釈ガスにて希釈した前処理用ガスを反応容器本体２内に供給するか、または、Ｈ２雰囲気中で高温熱処理を施す。
【００１７】
図１に示すように、反応容器本体２の内部空間５には、垂直な回転軸線Ｏの周りにモータ１３により回転駆動される円盤状のサセプタ１２が配置され、その上面に形成された浅い座ぐり１２ｂ内に、シリコンエピタキシャルウェーハを製造するための基板Ｗが１枚のみ配置される。すなわち、該気相成長装置１は水平枚葉型気相成長装置として構成されている。座ぐり１２ｂの深さは、基板Ｗの厚さよりも大きくするか、サセプタの上面１２ａが基板Ｗの上面とほぼ面一となるように調整することができる。基板Ｗは、例えば直径が１００ｍｍあるいはそれ以上のものである。また、基板Ｗの配置領域に対応して容器本体２の上下には、基板加熱のための赤外線加熱ランプ１１が所定間隔にて配置されている。
【００１８】
内部空間５内には、図３に示すようにサセプタ１２を取り囲むように堤部材２３が配置されている。図２に示すように、堤部材２３は、その上面２３ａがサセプタ１２の上面１２ａ（ひいては基板Ｗの主表面）と略一致する位置関係にて配置される。図１に示すように、ガス導入口２１は、堤部材２３の外周面２３ｂに対向する形にて開口しており、該ガス導入口２１からの原料ガスＧは、図２あるいは図４に示すように、堤部材２３の外周面２３ｂに当たって上面２３ａ側に乗り上げた後、サセプタ１２上の基板Ｗの主表面に沿って流れるようになっている。本実施形態では、堤部材２３の外周面２３ｂは、サセプタ１２の形状に対応した円筒面状とされている。なお、堤部材２３の内周縁に沿って、板状に形成された均熱用の予熱リング２２が配置され、その内側に配置されるサセプタ１２の上面１２ａが、該予熱リング２２の上面２２ａと略同一面となっている。
【００１９】
次に、図１に示すように、反応容器本体２の第一端部３１からサセプタ１２の回転軸線Ｏと直交して第二端部３２に至る原料ガスＧの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線ＨＳＬとして定める。また、図３に示すように、該水平基準線ＨＳＬと回転軸線Ｏとの双方に直交する方向を幅方向ＷＬとして定義する。本実施形態の気相成長装置１には、ガス導入口２１からの原料ガスＧを堤部材２３の外周面２３ｂに向けて導く１対のガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌが、幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬに対し左右に振り分けた形にてガス導入口２１（図１）と堤部材２３との間に配置され、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの内側に形成されたガス案内空間２４Ｓ，２４Ｓの各々に原料ガスＧの流れを幅方向ＷＬにおいて仕切るガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌが設けられている（図３、図４）。
【００２０】
図４に示すように、これらのガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌは、ガス案内部材２４の原料ガスＧの流れ方向上流側の端にその一端が位置し、ガス案内部材２４における原料ガスＧの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途にその他端が位置し、かつ幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬに対し左右対称に、各々堤部材２３の外周面２３ｂに向かって延びる形態にて配置されている。すなわち、ガス案内部材２４のガスの流れ方向下流側においては幅方向ＷＬにガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌが存在しない領域が形成され、ガス案内空間２４Ｓ，２４Ｓのそれぞれに個別に導入された原料ガスＧの幅方向ＷＬへの流通が可能とされている。
【００２１】
ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌは、ガス案内部材２４における原料ガスＧの流れ方向上流側の端と下流側の端とを結ぶ中間位置に、その端が位置するように配置される形態がより望ましい形として例示できる。
【００２２】
なお、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの、堤部材２３の外周面２３ｂとの対向面は、該外周面２３ｂに対応した円筒面状に形成されている。また、幅方向ＷＬにおいて、左右のガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの間には、位置決め用のスペーサ３３が反応容器本体２に対して一体的に設けられている。この位置決め用のスペーサも一種の仕切り板として機能していると見ることもできる。
【００２３】
図３に示すように、右側の仕切板３４Ｒと左側の仕切板３４Ｌとのそれぞれに個別に対応してガス導入口２１Ａ，２１Ｂが形成されている。具体的には、原料ガスＧは、ガス配管５０を経て各ガス導入口２１Ａ，２１Ｂから内部空間５に導かれる。本実施形態では、ガス配管５０は、幅方向ＷＬにおける内側領域にガスを供給する内側配管５３と、同じく外側領域にガスを供給する外側配管５１とに分岐し、各々原料ガスの流量を、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）５２，５４により独立に制御できるようにしている。ここで、ＭＦＣ５２、５４の代わりに手動バルブを使用してもよい。また、内側配管５３及び外側配管５１は、それぞれ分岐配管５６，５６及び分岐配管５５，５５にさらに分れ、水平基準線ＨＳＬに対して両側にそれぞれ内側ガス導入口２１Ａ，２１Ａ及び外側ガス導入口２１Ｂ，２１Ｂを開口している。
【００２４】
図１、図３及び図４に示すように、内部にガス案内空間２４Ｓが形成されたガス案内部材２４は、ガス導入口２１と堤部材２３との間に配置されており、ガス導入口２１Ａ，２１Ｂからの原料ガスＧ１，Ｇ２は、このガス案内空間２４Ｓを経て堤部材２３の外周面２３ｂに向けて導かれる。ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌはこのガス案内空間２４Ｓに設けられる形となっている。図４に示すように、ガス案内部材２４は、ガス導入口２１側と堤部材２３側とにそれぞれ開口する横長状断面を有する石英製の筒であり、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌは、互いに略平行に配置された上面板２４ａと下面板２４ｂとの上端面と下端面とが各々溶接される形、もしくは点支持される形にて配置されている。ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌが一体化されたガス案内部材２４を、反応容器本体２に対して着脱可能に配置することで、例えばガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの位置を変更したい場合には、ガス案内部材２４の交換により簡単に対応することができる。
【００２５】
次に、図３〜図６、図８、図９、図１３、図１６及び図１７に示すように、堤部材２３の外周面２３ｂには、水平基準線ＨＳＬに対し左右対称に振り分けた形にて、原料ガスＧの流れを幅方向ＷＬにおける複数個所にて仕切る堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌが配置されている。原料ガスＧ１，Ｇ２は、堤部材２３の上面２３ａに乗り上げる際に幅方向ＷＬに逃げやすく、流量分布にムラを生じやすい。そこで、前述したガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌとともに、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを設けることにより、原料ガスＧ１，Ｇ２の幅方向ＷＬへ流れていく割合を減じ、幅方向ＷＬにおける流量分布にムラを生じにくくしている。
【００２６】
この堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌは、幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬに関し左右対称に各々１箇所ずつ配置することができる。例えば、図５（ｂ）に示すような形で生じようとする内側のガス流Ｇ１の外方向への逃げを、図５（ａ）に示すように左右の堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌにより挟み込むことで効果的に防止ないし抑制できる。これら堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌの水平基準線ＨＳＬからの距離ｄは、例えばガス案内部材２４に設けられたガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの水平基準線ＨＳＬからの距離Ｄに等しく設定されるとよい（図３参照）。すなわち、図３、図６、図８、図９、図１６及び図１７に示すように、水平基準線ＨＳＬと平行かつ幅方向ＷＬに垂直な同一平面の面内に堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌとガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌとが配置される。
【００２７】
ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌにおける原料ガスＧの流れ方向上流側の端に一端が位置し、上流側の端から下流側の端への中間位置に他端が位置するガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌを使用したとき、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌは、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌよりも外側に５ｍｍ以内の範囲で配置してもよい（図１３参照）。堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの位置よりも水平基準線ＨＳＬに関し少しだけ外側に配置することにより、内側のガス流Ｇ１を堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌで少しだけ外側に流すことができるので、図１４に示すように、ウェーハ中心と外周部の略中間位置における膜厚を厚くすることができる。その結果、図１５に示すように膜厚分布は、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌよりも１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下外側に配置したときに好適となるが、２ｍｍ外側に配置したときに最も良くなる。ところが、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌに比べて５ｍｍより外側に配置すると、水平基準線ＨＳＬから同じ距離に配置した場合に比べて、膜厚分布が逆に悪くなってしまう。
【００２８】
本実施形態においては、図４に示すように、堤部材２３の上面２３ａの外周縁部を、ガス案内部材２４との対向区間において凹状に切り欠くことにより弓形の切欠部２３ｋが形成されている。図１に示すように、反応容器本体２は、下部ケース３と上部ケース４とからなり、堤部材２３は下部ケース３の内周面に沿って配置されている。図２に示すように、切欠部２３ｋの底面２３ｃは、ガス案内部材２４の下面板２４ｂの内面の延長に略一致する形となっており、ガス案内面の役割を果たす。そして、原料ガスＧは切欠部２３ｋの側面２３ｂに当たって上面２３ａに乗り上げる。なお、上部ケース４には、堤部材２３の上面２３ａに対向する第一面４ａと、切欠部２３ｋの側面２３ｂに対向する第二面４ｂと、同じく底面２３ｃに対向する第三面４ｃとを有する段部４ｄを有し、切欠部２３ｋとの間にクランク状の断面を有するガス通路５１を形成している。図４に示すように、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌは、ガス通路５１に対応したＬ字状（あるいは上面２３ａ側まで延びるクランク状形態としてもよい）に形成されている。この構造によると、原料ガスＧの流れが、Ｌ字型の狭いガス通路５１を通過することにより横方向につぶれやすくなり、流量分布の極端な偏りを生じにくくすることができる。
【００２９】
また、図３に示すように、ガス導入口２１Ａ，２１Ｂとガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌとの間には、分散板２６が配置されている。図４あるいは図６に示すように、分散板２６は、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの開口部に対応した横長に形成されており、長手方向に沿って所定の間隔で複数のガス流通孔２６ａが形成されている。なお、ガス流通孔２６ａは、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌと干渉しない位置に形成されている。一方、図３に示すように、堤部材２３とガス排出口３６との間には、排出側ガス案内部材２５が配置されている。
【００３０】
以下、上記気相成長装置１の作用について説明する。
図１〜４に示すように、サセプタ１２上に基板Ｗをセットし、必要に応じ自然酸化膜除去等の前処理を行った後、基板Ｗを回転させながら赤外線加熱ランプ１１により所定の反応温度に加熱する。その状態で、各ガス導入口２１Ａ，２１Ｂから原料ガスＧを所定の流速にて導入する。
【００３１】
原料ガスＧは、分散板２６を通り、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの間を通る内側ガス流Ｇ１と、同じく外側を通る外側ガス流Ｇ２とに仕切られて、さらに堤部材２３の外周面２３ｂに向けて流れる。外周面２３ｂに当たったガス流Ｇ１及びＧ２は、堤部材２３の上面２３ａに乗り上げて、基板Ｗの主表面に沿って流れ、排出側ガス案内部材２５を経て排出管７に集められ、排出される。
【００３２】
例えば、図８（ｃ）に示すように、ガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌがガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの内部を完全に仕切る場合を考えると、外側ガス流Ｇ２は堤部材２３の円筒面状の外周面２３ｂに対し、幅方向ＷＬにおける端部の大きく傾いた面に当たるので、外側に大きく逃げる形となる。他方、内側ガス流Ｇ１は、幅方向ＷＬにおける中央付近の、それほど傾斜の強くない位置にて外周面２３ｂに直角に近い形態にて当たることと、ガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌ及び堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌにより外側への逃げが抑制されることから、直進しようとする傾向が強くなる。その結果、ガス流量の幅方向ＷＬにおける分布には、図８（ｂ）に示すように、ガスの直進傾向が強いガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌの間の領域においては第一の高流量部Ｈ１が、横方向に逃げたガスが集中する左右の端部付近には第二の高流量部Ｈ２が現われ、それらの間の区間には谷状の低流量部Ｌ１が現われる。流量分布は、水平基準線ＨＳＬに関してほぼ左右対称となるから、軸線Ｏ周りに回転する基板の主表面上において右側の高流量部Ｈ１，Ｈ２及び低流量部Ｌ１に、左側の高流量部Ｈ１，Ｈ２及び低流量部Ｌ１が重なり、形成されるエピタキシャル層の厚さ分布には、図８（ａ）に示すように、ガス流量分布に対応した大きなムラが発生することとなる。
【００３３】
しかしながら、図９（ｃ）に示すように本実施形態の気相成長装置１において、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌは、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの原料ガスＧの流れ方向上流側の端にその一端が位置し、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの原料ガスＧの流れ方向上流側の端と下流側の端とを結ぶ線の概ね中間に他端が位置するように配置されている。この形態において、内側ガス流Ｇ１の流速が外側ガス流Ｇ２の流速よりも大きい場合、流体力学的な効果により外側ガス流Ｇ２は、内側ガス流Ｇ１寄りに招き寄せられる。すなわち、ガス案内空間２４Ｓの幅方向ＷＬにおける外側に導入され、そこを流通する外側ガス流Ｇ２の一部は、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌが存在しない開放空間部を流通して内側ガス流Ｇ１と混ざりあったのち、堤部材２３に到達する。このような流れの変化に伴い、全体として外側ガス流Ｇ２は、ガス流通経路が完全に仕切られているとき（図８参照）よりも内側（水平基準線ＨＳＬより）寄りの流量を増加させる。結果として、図９（ｂ）に示すように基板中央付近がガス流量の最も多い領域となる。そして、このようなガス流量分布のもとで、軸線Ｏ周りに回転する基板の主表面上にエピタキシャル成長を行なうと、図９（ａ）に示すように、形成されるエピタキシャル層の厚さ分布はより均一なものとなる。
【００３４】
また、図１６及び図１７に示す形態を採用することにより、図９（ｃ）に示した形態と同様の理由から、外側ガス流Ｇ２の流れを内よりに変化させることができる。図１６に示す形態は、前述した中間位置よりも下流側に延ばしたガス案内部材側仕切板７２Ｒ，７２Ｌを採用した例である。ガス案内部材側仕切板７２Ｒ，７２Ｌは、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌにおける原料ガスの流れ方向上流側の端にその一端が位置し、上流側の端と下流側の端とを結ぶ中間位置よりも下流側にその他端が位置するように配置されている。
【００３５】
原料ガスＧの流れ方向下流側におけるガス案内部材側仕切板７２Ｒ，７２Ｌの端は、前記水平基準線と平行かつ該仕切板の延長方向に関し、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの下流側の端から５ｍｍより離れて位置することが望ましい。なぜならば、図１６中に示す距離ｃ１を種々調整することにより、基板Ｗに気相成長されるエピタキシャル層の膜厚分布を最適化することができるが、距離ｃ１が５ｍｍ以下になると、外側ガス流Ｇ２を水平基準線ＨＳＬ側に十分に招き寄せることができなくなり、エピタキシャルウェーハ中心部の膜厚が薄くなってくるからである。
【００３６】
次に図１７（ａ）は、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌにおける原料ガスＧの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途に、欠落領域ＬＥを有するガス案内部材側仕切板８０Ｒ，８０Ｌを配置した形態を説明する図である。この形態によれば、欠落領域ＬＥを通じて、外側ガス流Ｇ２を水平基準線ＨＳＬ側に招き寄せることができる。もちろん、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌにおける原料ガスＧの流れ方向上流側の端と下流側の端とを結ぶ中間位置よりも下流側に、欠落領域ＬＥを形成する形態、中間位置から始まって下流側の端よりも上流側で途切れるように欠落領域ＬＥを形成する形態、のいずれの形態も採用することができる。図１７（ａ）に示す距離ｃ２で表される欠落領域ＬＥの広さを調整することにより、エピタキシャル層の膜厚分布を比較的簡単に最適化することができる。また、図１７（ｂ）に示すように、欠落領域ＬＥを２箇所以上に形成することなど、欠落領域ＬＥの形成位置や形成個数を種々調整することにより、エピタキシャル層の膜厚分布を最適化することができる。欠落領域ＬＥは、厚さ方向の貫通孔としてもよいが図１７（ａ）に示す実施形態では、ガス案内部材側仕切板８０Ｒが、上流側部分３４Ｒと下流側部分７６Ｒとに分割されることによって生じる隙間として形成されている（ガス案内部材側仕切板８０Ｌ側も同様）。上流側部分３４Ｒ，３４Ｌは、図９（ｃ）に示したガス案内部材側仕切板そのものであり、上流側の端にその一端が位置し、中間位置に他端が位置するものである。他方、下流側部分７６Ｒ，７６Ｌは、上流側部分３４Ｒ，３４Ｌから距離ｃ２だけ離れて配置されている。
【００３７】
このように、外側ガス流Ｇ２の流通経路を水平基準線ＨＳＬ寄りに変化させて、原料ガスＧが堤部材２３において左右に逃げようとすることを抑制するための他の形態として、さらに図１０に示すような形態を例示できる。図１０（ａ）または図１０（ｂ）に示す形態においては、ガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌによって仕切られたガス案内空間２４Ｓ，２４Ｓ内を流通する原料ガスＧを水平基準線ＨＳＬ側に招き寄せるガイド部材１３４Ｒ，１３４Ｌ及び１３５Ｒ，１３５Ｌが、幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬに対し左右対称に、かつ各々堤部材２３の外周面２３ｂに向かって延びる形態にて配置されている。それらガイド部材１３４Ｒ，１３４Ｌ及び１３５Ｒ，１３５Ｌは板状をなし、原料ガスＧの流れ方向における下流側の端１３４ｈ及び１３５ｈが、上流側の端１３４ｊ及び１３５ｊよりも幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬ寄りに配置され、かつガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌよりも水平基準線ＨＳＬから離れた位置に配置されている。
【００３８】
上記図１０に示したような形態においても、前述した形態と同様に、堤部材２３の外周面２３ｂに、水平基準線ＨＳＬに対し左右対称に振り分けた形にて、原料ガスＧの流れを幅方向ＷＬにて仕切る堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを設けることができる。
【００３９】
詳しくは、ガス導入口２１からの原料ガスＧを堤部材２３の外周面２３ｂに向けて導くガス案内部材２４が、前記幅方向において前記水平基準線に対し左右に振り分けた形にて、ガス導入口２１と堤部材２３との間に配置され、ガス案内部材２４の内側に形成されたガス案内空間２４Ｓ，２４Ｓの各々にガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌとガイド部材１３４Ｒ，１３４Ｌ及び１３５Ｒ，１３５Ｌとが配置される。
【００４０】
図１０（ａ）に示す例においては、ガス案内部材２４Ｌ，２４Ｒのガス入り口側の端からガス出口側の端に至る傾斜した長いガイド部材１３４Ｌ，１３４Ｒをそれぞれ１枚のみ使用していたが、図１０（ｂ）に示すように、ガス流方向の中間位置からガス出口側の端に至る傾斜した短い仕切板１３５Ｌ，１３５Ｒを設けてもよい。この実施形態では、このような仕切板１３５Ｌ，１３５Ｒを幅方向ＷＬにおいて所定の間隔で複数枚配置している。いずれの形態においても、幅方向ＷＬにおいて外側に逃げようとするガス流Ｇが、ガイド部材１３４Ｌ，１３４Ｒ及び１３５Ｒ，１３５Ｌにより内側に招き寄せられるので、図８（ｂ）のような高流量部Ｈ２や低流量部Ｌ１が形成されにくくなり、ガス流量分布の均一化を図ることができる。
【００４１】
【実施例】
(実施例１）
ＣＺ法により作製した直径２００ｍｍのシリコン単結晶基板Ｗを、図１〜図４に示す気相成長装置１内に配置した。なお、左右のガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの設置領域は、図９（ｃ）に示すように、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの原料ガス流れ方向上流側の端から下流側の端に至る中間の位置までとした。これにより、その中間位置から堤部材２３に至るまでの領域は幅方向ＷＬ方向へのガスの流通が可能とされる。
【００４２】
そして、下記の手順にて試験を行った。まず、赤外線加熱ランプ１１（図１）に通電して基板Ｗの温度を１１００℃に昇温し、水素雰囲気中で基板Ｗ表面の自然酸化膜を除去した。その後、基板Ｗの温度を１１００℃に保持したまま内側ガス導入口２１Ａ及び外側ガス導入口２１Ｂから原料ガスとしてトリクロロシランガスを含有する水素ガスを流通して、基板Ｗ上にシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させた。内側ガス導入口２１Ａと外側ガス導入口２１Ｂとの供給流量比は、内側ガス導入口２１Ａからの供給流量を高めに保ちながら種々に変えてシリコン単結晶薄膜の成長を行い、膜厚分布が最適となるものを選択するようにした。
【００４３】
（比較例１）
実施例１と同じ気相成長装置において、図８（ｃ）に示すように、ガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌを、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの原料ガスの流れ方向上流側の端と下流側の端とにまたがってその内部を完全に仕切る形態に配置し、上記実施例１と同様の手順にてシリコンエピタキシャルウェーハを作製した。
【００４４】
実施例１及び比較例１により得られたエピタキシャルウェーハの、直径方向の膜厚分布プロファイルをＦＴ−ＩＲ法により測定し、グラフにプロットした。測定結果を図１１に示す。本発明の実施例１である図１１（ａ）は、比較例１である図１１（ｂ）よりも膜厚の位置的な変動、特にウェーハ中央部の平坦性が向上し、より均一な分布が得られていることがわかる。実施例１において、そのガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの構成によると、該仕切板３４Ｒ，３４Ｌの外側から内側へガスが流れ込むようになり、ウェーハ中心の膜厚が厚くなる。そこで、キャリアガスとして使用する水素ガスの流量を、従来膜厚分布に最適の条件であった４０ｓｌｍ（standard liter/min；１ａｔｍ、０℃ における１分間あたりの流量をリットルで表示した単位）から２５ｓｌｍに下げることにより、図１１（ａ）の膜厚分布を得た。すなわち、実施例１に示す構造のガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌを使用することにより、キャリアガスの使用量を削減することができる。
【００４５】
（実施例２）
続いて、ガス案内部材２４Ｌ，２４Ｒにおける仕切板とガイド部材とを、図１０（ｂ）に示す態様に変更し、実施例１と同様の気相成長装置１を使用して実施例１と同様の手順にてシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させ、エピタキシャルウェーハを得た。得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布プロファイルを示すグラフを図１２に示す。本実施例２においては、先に示した実施例１の図１１（ａ）ほどではないものの、比較例１（図１１（ｂ）参照）よりも膜厚の位置的な変動、特にウェーハの中央部の平坦性が向上し、厚さ分布のより均一なウェーハが得られた。
【００４６】
（実施例３）
続いて、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを、図１３に示すようにガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌよりも外側に種々の距離に配置し、実施例１と同様の気相成長装置１を使用して実施例１と同様の手順にてシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させ、エピタキシャルウェーハを得た。得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布プロファイルから、膜厚分布（膜厚のばらつきの度合い）を見積もった。結果を図１５に示す。図１４は堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌの移動距離が２ｍｍの形態での膜厚分布プロファイルである。堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを２ｍｍ外側に移動させた形態において、膜厚分布が最も改善された。堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌの移動距離が５ｍｍを超えると、全く移動させない形態、すなわち図６に示す形態よりも膜厚分布が悪化した。また、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌの移動距離が２ｍｍの場合、キャリアガスの流量が２０ｓｌｍのときに膜厚分布が最小になった。このキャリアガスの流量は、実施例１の流量よりもさらに５ｓｌｍ少ない。すなわち、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを少しだけ外側に配置することにより、キャリアガスの使用量をさらに削減することができる。
【００４７】
なお、以上の実施例３まで、気相成長装置１のサセプタ１２の座ぐり１２ｂの深さは、シリコン単結晶基板Ｗの厚さよりも若干小さいものに統一した。
【００４８】
（実施例４）
実施例１と同じ気相成長装置において、図８（ｃ）に示すように、従来のガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌを配置し、座ぐり１２ｂの深さをシリコン単結晶基板Ｗの厚さよりも若干小さくしたサセプタ１２、あるいは若干大きくしたサセプタ１２を使用して、実施例１と同様の手順によりエピタキシャルウェーハを作製した。ただし、エピタキシャル層の厚さは、６μｍを目標値に設定した。そして、得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布を測定した。その結果を図１８に示す。図１８（ａ）は座ぐり１２ｂの深さを基板Ｗの厚さよりも若干小さくした場合、図１８（ｂ）は座ぐり１２ｂの深さを基板Ｗの厚さよりも若干大きくした場合の膜厚分布を示す。
【００４９】
図１８（ａ）と（ｂ）を比較すると、座ぐり１２ｂの深さが基板Ｗの厚さよりも若干大きいサセプタ１２を使用することにより、エピタキシャル層の周辺部において、膜厚の局部的な増加を抑制できることが判る。また、エピタキシャル層の最大膜厚値をｔmax、同じく最小膜厚値をｔminとし、１００×（ｔmax−ｔmin）／（ｔmax＋ｔmin）で定義される値をエピタキシャル層の膜厚分布（±％）としたとき、図１８（ａ）のプロファイルから±０．５８（％）、図１８（ｂ）のプロファイルから±０．４２（％）という値がそれぞれ導出された。つまり、座ぐり１２ｂの深さを基板Ｗの厚さよりもやや大きくすることにより、エピタキシャル層の膜厚分布が改善された。
【００５０】
（実施例５）
次に、座ぐり１２ｂの深さが基板Ｗの厚さよりも若干大きいサセプタ１２を使用し、ガス案内部材側仕切板を図１６あるいは図１７に示す形態に変更して、実施例１と同様の手順にてシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させ、エピタキシャルウェーハを作製した。そして、それらのエピタキシャルウェーハの膜厚分布を測定した。結果を図１９に示す。ただし図１９（ａ）は、図１６に示す形態において距離ｃ１を１０ｍｍに設定し、なおかつ水素ガスの導入量を３０ｓｌｍに調整した場合であり、図１９（ｂ）は距離ｃ１を５ｍｍに設定した場合であり、図１９（ｃ）は、図１７（ａ）に示す形態において中間位置から始まる欠落領域ＬＥの距離ｃ２を５ｍｍに設定した場合である。
【００５１】
図１６に示す形態において、距離ｃ１を１０ｍｍとしたときに得られたエピタキシャルウェーハは、膜厚分布が±０．２５（％）という極めて良好な結果であった。一方、距離ｃ１を５ｍｍとして作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布（図１９（ｂ））は、エピタキシャルウェーハ中心部の膜厚が薄い図１８（ｂ）のプロファイルに類似しており、外側ガス流Ｇ２を中心側に十分招き寄せることができないことが判明した。これらの結果より、図１６に示す形態においては、距離ｃ１を５ｍｍより大きくした場合に、外側ガス流Ｇ２を水平基準線ＨＳＬ側に効果的に招き寄せることができるといえる。
【００５２】
また、図１７（ａ）に示す形態において、中間位置から始まる欠落領域ＬＥの距離ｃ２を５ｍｍに設定して作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布（図１９（ｃ））は、図１９（ａ）に示す結果ほどの改善は見られなかったが、エピタキシャルウェーハの中心部における膜厚の大きなうねりは消失しており、外側ガス流Ｇ２を内側に招き寄せる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気相成長装置の一例を示す側面断面図。
【図２】図１の要部を拡大した断面図。
【図３】図１の平面図。
【図４】図１の装置の要部を一部切り欠いて示す分解斜視図。
【図５】堤部材側仕切板の作用説明図。
【図６】左右のガス案内部材側仕切板及び堤部材側仕切板の配置形態を説明する図。
【図７】円筒面状の外周面を有する堤部材の問題点を説明する図。
【図８】従来の仕切板配置形態を採用した場合の問題点を説明する図。
【図９】本発明の仕切板配置形態を採用することにより達成される効果を説明する図。
【図１０】外側ガス流を内側に招き寄せるための種々の仕切板の配置形態を示す平面模式図。
【図１１】実施例１及び比較例１で得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【図１２】実施例２で得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【図１３】堤部材側仕切板の配置形態の別例を説明する図。
【図１４】堤部材側仕切板を図６に示す位置よりも外側に移動させて得られるエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【図１５】堤部材側仕切板の移動距離に対する膜厚分布の変化を示すグラフ。
【図１６】 ガス案内部材側仕切り板の配置形態の別例を説明する図。
【図１７】ガス案内部材側仕切り板の配置形態の別例を説明する図。
【図１８】サセプタの座ぐりの深さを変更して得られるエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【図１９】ガス案内部材側仕切板の配置形態を種々変更して得られるエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【符号の説明】
１ 気相成長装置
２ 反応容器本体
５ 内部空間
１２ サセプタ
１２ａ サセプタの上面
２１ ガス導入口
２３ 堤部材
２３ａ 堤部材の上面
２３ｂ 堤部材の外周面
２４，２４Ｒ，２４Ｌ ガス案内部材
２４Ｓ ガス案内空間
３１ 第一端部
３２ 第二端部
３４Ｒ，３４Ｌ，７０Ｒ，７０Ｌ，７２Ｒ，７２Ｌ，７６Ｒ，７６Ｌ，８０Ｒ，８０Ｌ ガス案内部材側仕切板
３５Ｒ，３５Ｌ 堤部材側仕切板
３６ ガス排出口
１３４Ｌ，１３４Ｒ，１３５Ｌ，１３５Ｒ ガイド部材
１３４ｈ ガイド部材１３４Ｌ，１３４Ｒの下流側の端
１３４ｊ ガイド部材１３４Ｌ，１３４Ｒの上流側の端
１３５ｈ ガイド部材１３５Ｌ，１３５Ｒの下流側の端
１３５ｊ ガイド部材１３５Ｌ，１３５Ｒの上流側の端
Ｗ 基板
Ｇ 原料ガス
Ｏ 回転軸線
ＨＳＬ 水平基準線
ＷＬ 幅方向
ＬＥ ガス案内部材側仕切板の欠落領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させるための気相成長装置と、それを用いて実現されるシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン単結晶基板（以下、単に「基板」と略称することがある）の主表面に、気相成長法によりシリコン単結晶薄膜（以下、単に「薄膜」あるいは「エピタキシャル層」と略称する）を形成したシリコンエピタキシャルウェーハ（以下、単に「エピタキシャルウェーハ」と略称することがある）は、バイポーラＩＣやＭＯＳ−ＩＣ等の電子デバイスに広く使用されている。そして、電子デバイスの微細化等に伴い、素子を作りこむエピタキシャルウェーハ主表面のフラットネスに対する要求がますます厳しくなりつつある。フラットネスに影響を及ぼす因子としては、基板の平坦度と薄膜の膜厚分布とがある。ところで、近年、例えば直径が２００ｍｍないしそれ以上のエピタキシャルウェーハの製造においては、複数枚のウェーハをバッチ処理する方法に代えて、枚葉式気相成長装置が主流になりつつある。これは、反応容器内に１枚の基板を水平に回転保持し、反応容器の一端から他端へ原料ガスを略水平かつ一方向に供給しながら薄膜を気相成長させるものである。
【０００３】
上記のような枚葉式気相成長装置において、形成される薄膜の膜厚均一化を図る上で重要な因子として、反応容器内における原料ガスの流量あるいは流量分布がある。枚葉式気相成長装置においては、通常、ガス供給管を介して反応容器の一端部に形成されたガス導入口から原料ガスが供給され、基板表面に沿って原料ガスが流れた後、容器他端側の排出口から排出される構造となっている。このような構造の場合、ガス流量はガス導入口もしくはその延長線上において局所的に高くなりやすく、ガス流方向に対し水平に直交する向き（以下、幅方向という）に流量のムラが生じやすい問題がある。これを解消するために、従来より、ガス導入口の下流側に多数の孔を形成した分散板を設けたり、あるいはガス流を幅方向に仕切る仕切板を設けたりした装置が提案されている。
【０００４】
また、特開平７−１９３０１５号公報には、ガス導入口からの原料ガスを、基板を支持するサセプタの周囲に配置された堤部材の外周面に向けて流し、堤部材を乗り越えさせる形で基板の表面に原料ガスを供給する装置の構成が開示されている。この方法の主旨は、原料ガス流を堤部材の外周面に当てることで分散させ、流量のムラを解消しようというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平７−１９３０１５号公報の装置の場合、堤部材の外周面に当たった原料ガスは、堤部材を乗り越えようとする流れと、外周面に沿って横方向に向かおうとする流れとを生ずる形になる。この場合、その横方向の流れにより、堤部材の外周面ひいては上記の幅方向に沿って原料ガスが均等に分散することが、流量ムラを解消する上で重要である。しかしながら、堤部材の外周面形状によっては原料ガスが必ずしも幅方向に均等に分散せず、流れに偏りを生じてしまうことがある。特に、図７に示すように、堤部材の外周面２３ｂの形状が円筒面状である場合、幅方向ＷＬにおける両端付近は、外周面２３ｂが大きく傾斜しているため、当たったガスＧが外側へ逃げやすく、流量ムラひいては膜厚の不均一を生じやすい問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、比較的単純な機構によりながら、良好な膜厚分布を確保できる気相成長装置と、それを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の気相成長装置の第１構成は、
シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置であって、
水平方向における第一端部側にガス導入口が形成され、同じく第二端部側にガス排出口が形成された反応容器本体を有し、シリコン単結晶薄膜形成のための原料ガスがガス導入口から反応容器本体内に導入され、該反応容器本体の内部空間にて水平に回転保持されるシリコン単結晶基板の主表面に沿って原料ガスが流れた後、ガス排出口から排出されるように構成され、
内部空間内にて回転駆動される円盤状のサセプタ上にシリコン単結晶基板が配置される一方、サセプタを取り囲むとともに、上面が該サセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され、
さらに、ガス導入口は堤部材の外周面に対向する形にて開口し、該ガス導入口からの原料ガスが、堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げた後、サセプタ上のシリコン単結晶基板の主表面に沿って流れるように構成され、
かつ、反応容器本体の第一端部からサセプタの回転軸線と直交して第二端部に至る原料ガスの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線とし、該水平基準線と回転軸線との双方に直交する方向を幅方向と定義したときに、ガス導入口からの原料ガスを堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、幅方向において水平基準線に対し左右に振り分けた形にてガス導入口と堤部材との間に配置され、ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に原料ガスの流れを幅方向にて仕切るガス案内部材側仕切板が設けられた気相成長装置において、
ガス案内部材側仕切板は、ガス案内部材における原料ガスの流れ方向上流側の端にその一端が位置し、ガス案内部材における原料ガスの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途にその他端が位置し、かつ幅方向において水平基準線に対し左右対称に、各々堤部材の外周面に向かって延びる形態にて配置されることを特徴とする。
【０００８】
同じく課題を解決するために本発明の気相成長装置の第２構成は、
シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置であって、
水平方向における第一端部側にガス導入口が形成され、同じく第二端部側にガス排出口が形成された反応容器本体を有し、シリコン単結晶薄膜形成のための原料ガスがガス導入口から反応容器本体内に導入され、該反応容器本体の内部空間にて水平に回転保持されるシリコン単結晶基板の主表面に沿って原料ガスが流れた後、ガス排出口から排出されるように構成され、
内部空間内にて回転駆動される円盤状のサセプタ上にシリコン単結晶基板が配置される一方、サセプタを取り囲むとともに、上面が該サセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され、
さらに、ガス導入口は堤部材の外周面に対向する形にて開口し、該ガス導入口からの原料ガスが、堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げた後、サセプタ上のシリコン単結晶基板の主表面に沿って流れるように構成され、
かつ、反応容器本体の第一端部からサセプタの回転軸線と直交して第二端部に至る原料ガスの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線とし、該水平基準線と回転軸線との双方に直交する方向を幅方向と定義したときに、ガス導入口からの原料ガスを堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、幅方向において水平基準線に対し左右に振り分けた形にてガス導入口と堤部材との間に配置され、ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に原料ガスの流れを幅方向にて仕切るガス案内部材側仕切板が設けられた気相成長装置において、
ガス案内部材側仕切板によって仕切られたガス案内空間内を流通する原料ガスを水平基準線側に招き寄せるガイド部材が、幅方向において水平基準線に対し左右対称に、かつ各々堤部材の外周面に向かって水平基準線に接近するように延びる形態にて配置されることを特徴とする。
【０００９】
同じく課題を解決するために本発明の気相成長装置の第３構成は、
シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置であって、
水平方向における第一端部側にガス導入口が形成され、同じく第二端部側にガス排出口が形成された反応容器本体を有し、シリコン単結晶薄膜形成のための原料ガスがガス導入口から反応容器本体内に導入され、該反応容器本体の内部空間にて水平に回転保持されるシリコン単結晶基板の主表面に沿って原料ガスが流れた後、ガス排出口から排出されるように構成され、
内部空間内にて回転駆動される円盤状のサセプタ上にシリコン単結晶基板が配置される一方、サセプタを取り囲むとともに、上面が該サセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され、
さらに、ガス導入口は堤部材の外周面に対向する形にて開口し、該ガス導入口からの原料ガスが、堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げた後、サセプタ上のシリコン単結晶基板の主表面に沿って流れるように構成され、
かつ、反応容器本体の第一端部からサセプタの回転軸線と直交して第二端部に至る原料ガスの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線とし、該水平基準線と回転軸線との双方に直交する方向を幅方向と定義したときに、ガス導入口からの原料ガスを堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、幅方向において水平基準線に対し左右に振り分けた形にてガス導入口と堤部材との間に配置され、ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に原料ガスの流れを幅方向にて仕切るガス案内部材側仕切板が、幅方向において水平基準線に対し左右対称に設けられた気相成長装置において、
ガス案内部材側仕切板は、ガス案内部材における原料ガスの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途に、欠落領域を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、上記の気相成長装置の反応容器内にシリコン単結晶基板を配置し、該反応容器内に原料ガスを流通させてシリコン単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させることによりエピタキシャルウェーハを得ることを特徴とする。
【００１１】
上記第１、第２及び第３のいずれの構成においても、ガス導入口からの原料ガスが堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げるので、原料ガス流は上記幅方向へ分散する。その際、堤部材の外周面上の特定位置に原料ガスが極端に集中して当たる不具合が生じないよう、基板に向かう原料ガスの流れを、ガス案内部材側仕切板により仕切る。
【００１２】
上記第１構成においては、そのガス案内部材側仕切板がガス案内部材の内部で途切れた形とされているので、その途切れた部分よりも下流側では、幅方向への原料ガスの流通が可能である。これにより、原料ガスを堤部材の外側に到達する以前に水平基準線側に招き寄せておくことが可能となる。すなわち、堤部材の外周面に沿って外側へ逃げようとする原料ガスの割合を減じることができ、幅方向の流量ムラを抑制することができるので、より均一な膜厚分布の薄膜を得ることができる。このような作用と効果は、上記した第３構成についても全く同様に述べることができる。
【００１３】
第２構成においては、原料ガスを水平基準線側へ招き寄せるためのガイド部材が、より直接的な手段として設けられており、第１構成と同様、堤部材の外周面に沿って外側へ逃げようとする原料ガスの割合を減じることができ、幅方向の流量ムラを抑制することができる。
【００１４】
なお、「上面がサセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され」とは、堤部材の上面とサセプタの上面とが完全に一致することを必ずしも意味するのではなく、例えば２ｍｍ程度までの位置の違いは一致しているとみなす。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づき説明する。
図１〜図４は、本発明に係る気相成長装置１の一例を模式的に示すものである。図１はその側面断面図、図２は図１の原料ガス導入部付近の拡大図、図３は図１の要部を取り出して示す平面図、図４は、気相成長装置１の主要構成部材である堤部材２３の詳細説明図である。この気相成長装置１は、図１に示すように、水平方向における第一端部３１側にガス導入口２１が形成され、同じく第二端部３２側にガス排出口３６が形成された反応容器本体２を有する。薄膜形成のための原料ガスＧは、ガス導入口２１から反応容器本体２内に導入され、該反応容器本体２の内部空間５にて略水平に回転保持される基板Ｗの主表面に沿う方向に沿って流れた後、ガス排出口３６から排出管７を経て排出されるように構成されている。
【００１６】
原料ガスＧは、上記の基板Ｗ上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させるためのものであり、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ４等のシリコン化合物の中から選択される。原料ガスＧには、ドーパンドガスとしてのＢ２Ｈ６あるいはＰＨ３や、希釈ガスとしてのＨ２、Ｎ２、Ａｒ等が適宜配合される。また、薄膜の気相成長処理に先立って基板前処理（例えば自然酸化膜や付着有機物の除去処理）を行う際には、ＨＣｌ、ＨＦ、ＣｌＦ３、ＮＦ３等から適宜選択された腐蝕性ガスを希釈ガスにて希釈した前処理用ガスを反応容器本体２内に供給するか、または、Ｈ２雰囲気中で高温熱処理を施す。
【００１７】
図１に示すように、反応容器本体２の内部空間５には、垂直な回転軸線Ｏの周りにモータ１３により回転駆動される円盤状のサセプタ１２が配置され、その上面に形成された浅い座ぐり１２ｂ内に、シリコンエピタキシャルウェーハを製造するための基板Ｗが１枚のみ配置される。すなわち、該気相成長装置１は水平枚葉型気相成長装置として構成されている。座ぐり１２ｂの深さは、基板Ｗの厚さよりも大きくするか、サセプタの上面１２ａが基板Ｗの上面とほぼ面一となるように調整することができる。基板Ｗは、例えば直径が１００ｍｍあるいはそれ以上のものである。また、基板Ｗの配置領域に対応して容器本体２の上下には、基板加熱のための赤外線加熱ランプ１１が所定間隔にて配置されている。
【００１８】
内部空間５内には、図３に示すようにサセプタ１２を取り囲むように堤部材２３が配置されている。図２に示すように、堤部材２３は、その上面２３ａがサセプタ１２の上面１２ａ（ひいては基板Ｗの主表面）と略一致する位置関係にて配置される。図１に示すように、ガス導入口２１は、堤部材２３の外周面２３ｂに対向する形にて開口しており、該ガス導入口２１からの原料ガスＧは、図２あるいは図４に示すように、堤部材２３の外周面２３ｂに当たって上面２３ａ側に乗り上げた後、サセプタ１２上の基板Ｗの主表面に沿って流れるようになっている。本実施形態では、堤部材２３の外周面２３ｂは、サセプタ１２の形状に対応した円筒面状とされている。なお、堤部材２３の内周縁に沿って、板状に形成された均熱用の予熱リング２２が配置され、その内側に配置されるサセプタ１２の上面１２ａが、該予熱リング２２の上面２２ａと略同一面となっている。
【００１９】
次に、図１に示すように、反応容器本体２の第一端部３１からサセプタ１２の回転軸線Ｏと直交して第二端部３２に至る原料ガスＧの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線ＨＳＬとして定める。また、図３に示すように、該水平基準線ＨＳＬと回転軸線Ｏとの双方に直交する方向を幅方向ＷＬとして定義する。本実施形態の気相成長装置１には、ガス導入口２１からの原料ガスＧを堤部材２３の外周面２３ｂに向けて導く１対のガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌが、幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬに対し左右に振り分けた形にてガス導入口２１（図１）と堤部材２３との間に配置され、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの内側に形成されたガス案内空間２４Ｓ，２４Ｓの各々に原料ガスＧの流れを幅方向ＷＬにおいて仕切るガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌが設けられている（図３、図４）。
【００２０】
図４に示すように、これらのガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌは、ガス案内部材２４の原料ガスＧの流れ方向上流側の端にその一端が位置し、ガス案内部材２４における原料ガスＧの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途にその他端が位置し、かつ幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬに対し左右対称に、各々堤部材２３の外周面２３ｂに向かって延びる形態にて配置されている。すなわち、ガス案内部材２４のガスの流れ方向下流側においては幅方向ＷＬにガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌが存在しない領域が形成され、ガス案内空間２４Ｓ，２４Ｓのそれぞれに個別に導入された原料ガスＧの幅方向ＷＬへの流通が可能とされている。
【００２１】
ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌは、ガス案内部材２４における原料ガスＧの流れ方向上流側の端と下流側の端とを結ぶ中間位置に、その端が位置するように配置される形態がより望ましい形として例示できる。
【００２２】
なお、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの、堤部材２３の外周面２３ｂとの対向面は、該外周面２３ｂに対応した円筒面状に形成されている。また、幅方向ＷＬにおいて、左右のガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの間には、位置決め用のスペーサ３３が反応容器本体２に対して一体的に設けられている。この位置決め用のスペーサも一種の仕切り板として機能していると見ることもできる。
【００２３】
図３に示すように、右側の仕切板３４Ｒと左側の仕切板３４Ｌとのそれぞれに個別に対応してガス導入口２１Ａ，２１Ｂが形成されている。具体的には、原料ガスＧは、ガス配管５０を経て各ガス導入口２１Ａ，２１Ｂから内部空間５に導かれる。本実施形態では、ガス配管５０は、幅方向ＷＬにおける内側領域にガスを供給する内側配管５３と、同じく外側領域にガスを供給する外側配管５１とに分岐し、各々原料ガスの流量を、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）５２，５４により独立に制御できるようにしている。ここで、ＭＦＣ５２、５４の代わりに手動バルブを使用してもよい。また、内側配管５３及び外側配管５１は、それぞれ分岐配管５６，５６及び分岐配管５５，５５にさらに分れ、水平基準線ＨＳＬに対して両側にそれぞれ内側ガス導入口２１Ａ，２１Ａ及び外側ガス導入口２１Ｂ，２１Ｂを開口している。
【００２４】
図１、図３及び図４に示すように、内部にガス案内空間２４Ｓが形成されたガス案内部材２４は、ガス導入口２１と堤部材２３との間に配置されており、ガス導入口２１Ａ，２１Ｂからの原料ガスＧ１，Ｇ２は、このガス案内空間２４Ｓを経て堤部材２３の外周面２３ｂに向けて導かれる。ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌはこのガス案内空間２４Ｓに設けられる形となっている。図４に示すように、ガス案内部材２４は、ガス導入口２１側と堤部材２３側とにそれぞれ開口する横長状断面を有する石英製の筒であり、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌは、互いに略平行に配置された上面板２４ａと下面板２４ｂとの上端面と下端面とが各々溶接される形、もしくは点支持される形にて配置されている。ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌが一体化されたガス案内部材２４を、反応容器本体２に対して着脱可能に配置することで、例えばガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの位置を変更したい場合には、ガス案内部材２４の交換により簡単に対応することができる。
【００２５】
次に、図３〜図６、図８、図９、図１３、図１６及び図１７に示すように、堤部材２３の外周面２３ｂには、水平基準線ＨＳＬに対し左右対称に振り分けた形にて、原料ガスＧの流れを幅方向ＷＬにおける複数個所にて仕切る堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌが配置されている。原料ガスＧ１，Ｇ２は、堤部材２３の上面２３ａに乗り上げる際に幅方向ＷＬに逃げやすく、流量分布にムラを生じやすい。そこで、前述したガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌとともに、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを設けることにより、原料ガスＧ１，Ｇ２の幅方向ＷＬへ流れていく割合を減じ、幅方向ＷＬにおける流量分布にムラを生じにくくしている。
【００２６】
この堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌは、幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬに関し左右対称に各々１箇所ずつ配置することができる。例えば、図５（ｂ）に示すような形で生じようとする内側のガス流Ｇ１の外方向への逃げを、図５（ａ）に示すように左右の堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌにより挟み込むことで効果的に防止ないし抑制できる。これら堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌの水平基準線ＨＳＬからの距離ｄは、例えばガス案内部材２４に設けられたガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの水平基準線ＨＳＬからの距離Ｄに等しく設定されるとよい（図３参照）。すなわち、図３、図６、図８、図９、図１６及び図１７に示すように、水平基準線ＨＳＬと平行かつ幅方向ＷＬに垂直な同一平面の面内に堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌとガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌとが配置される。
【００２７】
ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌにおける原料ガスＧの流れ方向上流側の端に一端が位置し、上流側の端から下流側の端への中間位置に他端が位置するガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌを使用したとき、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌは、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌよりも外側に５ｍｍ以内の範囲で配置してもよい（図１３参照）。堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの位置よりも水平基準線ＨＳＬに関し少しだけ外側に配置することにより、内側のガス流Ｇ１を堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌで少しだけ外側に流すことができるので、図１４に示すように、ウェーハ中心と外周部の略中間位置における膜厚を厚くすることができる。その結果、図１５に示すように膜厚分布は、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌよりも１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下外側に配置したときに好適となるが、２ｍｍ外側に配置したときに最も良くなる。ところが、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌに比べて５ｍｍより外側に配置すると、水平基準線ＨＳＬから同じ距離に配置した場合に比べて、膜厚分布が逆に悪くなってしまう。
【００２８】
本実施形態においては、図４に示すように、堤部材２３の上面２３ａの外周縁部を、ガス案内部材２４との対向区間において凹状に切り欠くことにより弓形の切欠部２３ｋが形成されている。図１に示すように、反応容器本体２は、下部ケース３と上部ケース４とからなり、堤部材２３は下部ケース３の内周面に沿って配置されている。図２に示すように、切欠部２３ｋの底面２３ｃは、ガス案内部材２４の下面板２４ｂの内面の延長に略一致する形となっており、ガス案内面の役割を果たす。そして、原料ガスＧは切欠部２３ｋの側面２３ｂに当たって上面２３ａに乗り上げる。なお、上部ケース４には、堤部材２３の上面２３ａに対向する第一面４ａと、切欠部２３ｋの側面２３ｂに対向する第二面４ｂと、同じく底面２３ｃに対向する第三面４ｃとを有する段部４ｄを有し、切欠部２３ｋとの間にクランク状の断面を有するガス通路５１を形成している。図４に示すように、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌは、ガス通路５１に対応したＬ字状（あるいは上面２３ａ側まで延びるクランク状形態としてもよい）に形成されている。この構造によると、原料ガスＧの流れが、Ｌ字型の狭いガス通路５１を通過することにより横方向につぶれやすくなり、流量分布の極端な偏りを生じにくくすることができる。
【００２９】
また、図３に示すように、ガス導入口２１Ａ，２１Ｂとガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌとの間には、分散板２６が配置されている。図４あるいは図６に示すように、分散板２６は、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの開口部に対応した横長に形成されており、長手方向に沿って所定の間隔で複数のガス流通孔２６ａが形成されている。なお、ガス流通孔２６ａは、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌと干渉しない位置に形成されている。一方、図３に示すように、堤部材２３とガス排出口３６との間には、排出側ガス案内部材２５が配置されている。
【００３０】
以下、上記気相成長装置１の作用について説明する。
図１〜４に示すように、サセプタ１２上に基板Ｗをセットし、必要に応じ自然酸化膜除去等の前処理を行った後、基板Ｗを回転させながら赤外線加熱ランプ１１により所定の反応温度に加熱する。その状態で、各ガス導入口２１Ａ，２１Ｂから原料ガスＧを所定の流速にて導入する。
【００３１】
原料ガスＧは、分散板２６を通り、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの間を通る内側ガス流Ｇ１と、同じく外側を通る外側ガス流Ｇ２とに仕切られて、さらに堤部材２３の外周面２３ｂに向けて流れる。外周面２３ｂに当たったガス流Ｇ１及びＧ２は、堤部材２３の上面２３ａに乗り上げて、基板Ｗの主表面に沿って流れ、排出側ガス案内部材２５を経て排出管７に集められ、排出される。
【００３２】
例えば、図８（ｃ）に示すように、ガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌがガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの内部を完全に仕切る場合を考えると、外側ガス流Ｇ２は堤部材２３の円筒面状の外周面２３ｂに対し、幅方向ＷＬにおける端部の大きく傾いた面に当たるので、外側に大きく逃げる形となる。他方、内側ガス流Ｇ１は、幅方向ＷＬにおける中央付近の、それほど傾斜の強くない位置にて外周面２３ｂに直角に近い形態にて当たることと、ガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌ及び堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌにより外側への逃げが抑制されることから、直進しようとする傾向が強くなる。その結果、ガス流量の幅方向ＷＬにおける分布には、図８（ｂ）に示すように、ガスの直進傾向が強いガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌの間の領域においては第一の高流量部Ｈ１が、横方向に逃げたガスが集中する左右の端部付近には第二の高流量部Ｈ２が現われ、それらの間の区間には谷状の低流量部Ｌ１が現われる。流量分布は、水平基準線ＨＳＬに関してほぼ左右対称となるから、軸線Ｏ周りに回転する基板の主表面上において右側の高流量部Ｈ１，Ｈ２及び低流量部Ｌ１に、左側の高流量部Ｈ１，Ｈ２及び低流量部Ｌ１が重なり、形成されるエピタキシャル層の厚さ分布には、図８（ａ）に示すように、ガス流量分布に対応した大きなムラが発生することとなる。
【００３３】
しかしながら、図９（ｃ）に示すように本実施形態の気相成長装置１において、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌは、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの原料ガスＧの流れ方向上流側の端にその一端が位置し、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの原料ガスＧの流れ方向上流側の端と下流側の端とを結ぶ線の概ね中間に他端が位置するように配置されている。この形態において、内側ガス流Ｇ１の流速が外側ガス流Ｇ２の流速よりも大きい場合、流体力学的な効果により外側ガス流Ｇ２は、内側ガス流Ｇ１寄りに招き寄せられる。すなわち、ガス案内空間２４Ｓの幅方向ＷＬにおける外側に導入され、そこを流通する外側ガス流Ｇ２の一部は、ガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌが存在しない開放空間部を流通して内側ガス流Ｇ１と混ざりあったのち、堤部材２３に到達する。このような流れの変化に伴い、全体として外側ガス流Ｇ２は、ガス流通経路が完全に仕切られているとき（図８参照）よりも内側（水平基準線ＨＳＬより）寄りの流量を増加させる。結果として、図９（ｂ）に示すように基板中央付近がガス流量の最も多い領域となる。そして、このようなガス流量分布のもとで、軸線Ｏ周りに回転する基板の主表面上にエピタキシャル成長を行なうと、図９（ａ）に示すように、形成されるエピタキシャル層の厚さ分布はより均一なものとなる。
【００３４】
また、図１６及び図１７に示す形態を採用することにより、図９（ｃ）に示した形態と同様の理由から、外側ガス流Ｇ２の流れを内よりに変化させることができる。図１６に示す形態は、前述した中間位置よりも下流側に延ばしたガス案内部材側仕切板７２Ｒ，７２Ｌを採用した例である。ガス案内部材側仕切板７２Ｒ，７２Ｌは、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌにおける原料ガスの流れ方向上流側の端にその一端が位置し、上流側の端と下流側の端とを結ぶ中間位置よりも下流側にその他端が位置するように配置されている。
【００３５】
原料ガスＧの流れ方向下流側におけるガス案内部材側仕切板７２Ｒ，７２Ｌの端は、前記水平基準線と平行かつ該仕切板の延長方向に関し、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの下流側の端から５ｍｍより離れて位置することが望ましい。なぜならば、図１６中に示す距離ｃ１を種々調整することにより、基板Ｗに気相成長されるエピタキシャル層の膜厚分布を最適化することができるが、距離ｃ１が５ｍｍ以下になると、外側ガス流Ｇ２を水平基準線ＨＳＬ側に十分に招き寄せることができなくなり、エピタキシャルウェーハ中心部の膜厚が薄くなってくるからである。
【００３６】
次に図１７（ａ）は、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌにおける原料ガスＧの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途に、欠落領域ＬＥを有するガス案内部材側仕切板８０Ｒ，８０Ｌを配置した形態を説明する図である。この形態によれば、欠落領域ＬＥを通じて、外側ガス流Ｇ２を水平基準線ＨＳＬ側に招き寄せることができる。もちろん、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌにおける原料ガスＧの流れ方向上流側の端と下流側の端とを結ぶ中間位置よりも下流側に、欠落領域ＬＥを形成する形態、中間位置から始まって下流側の端よりも上流側で途切れるように欠落領域ＬＥを形成する形態、のいずれの形態も採用することができる。図１７（ａ）に示す距離ｃ２で表される欠落領域ＬＥの広さを調整することにより、エピタキシャル層の膜厚分布を比較的簡単に最適化することができる。また、図１７（ｂ）に示すように、欠落領域ＬＥを２箇所以上に形成することなど、欠落領域ＬＥの形成位置や形成個数を種々調整することにより、エピタキシャル層の膜厚分布を最適化することができる。欠落領域ＬＥは、厚さ方向の貫通孔としてもよいが図１７（ａ）に示す実施形態では、ガス案内部材側仕切板８０Ｒが、上流側部分３４Ｒと下流側部分７６Ｒとに分割されることによって生じる隙間として形成されている（ガス案内部材側仕切板８０Ｌ側も同様）。上流側部分３４Ｒ，３４Ｌは、図９（ｃ）に示したガス案内部材側仕切板そのものであり、上流側の端にその一端が位置し、中間位置に他端が位置するものである。他方、下流側部分７６Ｒ，７６Ｌは、上流側部分３４Ｒ，３４Ｌから距離ｃ２だけ離れて配置されている。
【００３７】
このように、外側ガス流Ｇ２の流通経路を水平基準線ＨＳＬ寄りに変化させて、原料ガスＧが堤部材２３において左右に逃げようとすることを抑制するための他の形態として、さらに図１０に示すような形態を例示できる。図１０（ａ）または図１０（ｂ）に示す形態においては、ガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌによって仕切られたガス案内空間２４Ｓ，２４Ｓ内を流通する原料ガスＧを水平基準線ＨＳＬ側に招き寄せるガイド部材１３４Ｒ，１３４Ｌ及び１３５Ｒ，１３５Ｌが、幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬに対し左右対称に、かつ各々堤部材２３の外周面２３ｂに向かって延びる形態にて配置されている。それらガイド部材１３４Ｒ，１３４Ｌ及び１３５Ｒ，１３５Ｌは板状をなし、原料ガスＧの流れ方向における下流側の端１３４ｈ及び１３５ｈが、上流側の端１３４ｊ及び１３５ｊよりも幅方向ＷＬにおいて水平基準線ＨＳＬ寄りに配置され、かつガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌよりも水平基準線ＨＳＬから離れた位置に配置されている。
【００３８】
上記図１０に示したような形態においても、前述した形態と同様に、堤部材２３の外周面２３ｂに、水平基準線ＨＳＬに対し左右対称に振り分けた形にて、原料ガスＧの流れを幅方向ＷＬにて仕切る堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを設けることができる。
【００３９】
詳しくは、ガス導入口２１からの原料ガスＧを堤部材２３の外周面２３ｂに向けて導くガス案内部材２４が、前記幅方向において前記水平基準線に対し左右に振り分けた形にて、ガス導入口２１と堤部材２３との間に配置され、ガス案内部材２４の内側に形成されたガス案内空間２４Ｓ，２４Ｓの各々にガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌとガイド部材１３４Ｒ，１３４Ｌ及び１３５Ｒ，１３５Ｌとが配置される。
【００４０】
図１０（ａ）に示す例においては、ガス案内部材２４Ｌ，２４Ｒのガス入り口側の端からガス出口側の端に至る傾斜した長いガイド部材１３４Ｌ，１３４Ｒをそれぞれ１枚のみ使用していたが、図１０（ｂ）に示すように、ガス流方向の中間位置からガス出口側の端に至る傾斜した短い仕切板１３５Ｌ，１３５Ｒを設けてもよい。この実施形態では、このような仕切板１３５Ｌ，１３５Ｒを幅方向ＷＬにおいて所定の間隔で複数枚配置している。いずれの形態においても、幅方向ＷＬにおいて外側に逃げようとするガス流Ｇが、ガイド部材１３４Ｌ，１３４Ｒ及び１３５Ｒ，１３５Ｌにより内側に招き寄せられるので、図８（ｂ）のような高流量部Ｈ２や低流量部Ｌ１が形成されにくくなり、ガス流量分布の均一化を図ることができる。
【００４１】
【実施例】
(実施例１）
ＣＺ法により作製した直径２００ｍｍのシリコン単結晶基板Ｗを、図１〜図４に示す気相成長装置１内に配置した。なお、左右のガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの設置領域は、図９（ｃ）に示すように、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの原料ガス流れ方向上流側の端から下流側の端に至る中間の位置までとした。これにより、その中間位置から堤部材２３に至るまでの領域は幅方向ＷＬ方向へのガスの流通が可能とされる。
【００４２】
そして、下記の手順にて試験を行った。まず、赤外線加熱ランプ１１（図１）に通電して基板Ｗの温度を１１００℃に昇温し、水素雰囲気中で基板Ｗ表面の自然酸化膜を除去した。その後、基板Ｗの温度を１１００℃に保持したまま内側ガス導入口２１Ａ及び外側ガス導入口２１Ｂから原料ガスとしてトリクロロシランガスを含有する水素ガスを流通して、基板Ｗ上にシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させた。内側ガス導入口２１Ａと外側ガス導入口２１Ｂとの供給流量比は、内側ガス導入口２１Ａからの供給流量を高めに保ちながら種々に変えてシリコン単結晶薄膜の成長を行い、膜厚分布が最適となるものを選択するようにした。
【００４３】
（比較例１）
実施例１と同じ気相成長装置において、図８（ｃ）に示すように、ガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌを、ガス案内部材２４Ｒ，２４Ｌの原料ガスの流れ方向上流側の端と下流側の端とにまたがってその内部を完全に仕切る形態に配置し、上記実施例１と同様の手順にてシリコンエピタキシャルウェーハを作製した。
【００４４】
実施例１及び比較例１により得られたエピタキシャルウェーハの、直径方向の膜厚分布プロファイルをＦＴ−ＩＲ法により測定し、グラフにプロットした。測定結果を図１１に示す。本発明の実施例１である図１１（ａ）は、比較例１である図１１（ｂ）よりも膜厚の位置的な変動、特にウェーハ中央部の平坦性が向上し、より均一な分布が得られていることがわかる。実施例１において、そのガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌの構成によると、該仕切板３４Ｒ，３４Ｌの外側から内側へガスが流れ込むようになり、ウェーハ中心の膜厚が厚くなる。そこで、キャリアガスとして使用する水素ガスの流量を、従来膜厚分布に最適の条件であった４０ｓｌｍ（standard liter/min；１ａｔｍ、０℃ における１分間あたりの流量をリットルで表示した単位）から２５ｓｌｍに下げることにより、図１１（ａ）の膜厚分布を得た。すなわち、実施例１に示す構造のガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌを使用することにより、キャリアガスの使用量を削減することができる。
【００４５】
（実施例２）
続いて、ガス案内部材２４Ｌ，２４Ｒにおける仕切板とガイド部材とを、図１０（ｂ）に示す態様に変更し、実施例１と同様の気相成長装置１を使用して実施例１と同様の手順にてシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させ、エピタキシャルウェーハを得た。得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布プロファイルを示すグラフを図１２に示す。本実施例２においては、先に示した実施例１の図１１（ａ）ほどではないものの、比較例１（図１１（ｂ）参照）よりも膜厚の位置的な変動、特にウェーハの中央部の平坦性が向上し、厚さ分布のより均一なウェーハが得られた。
【００４６】
（実施例３）
続いて、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを、図１３に示すようにガス案内部材側仕切板３４Ｒ，３４Ｌよりも外側に種々の距離に配置し、実施例１と同様の気相成長装置１を使用して実施例１と同様の手順にてシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させ、エピタキシャルウェーハを得た。得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布プロファイルから、膜厚分布（膜厚のばらつきの度合い）を見積もった。結果を図１５に示す。図１４は堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌの移動距離が２ｍｍの形態での膜厚分布プロファイルである。堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを２ｍｍ外側に移動させた形態において、膜厚分布が最も改善された。堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌの移動距離が５ｍｍを超えると、全く移動させない形態、すなわち図６に示す形態よりも膜厚分布が悪化した。また、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌの移動距離が２ｍｍの場合、キャリアガスの流量が２０ｓｌｍのときに膜厚分布が最小になった。このキャリアガスの流量は、実施例１の流量よりもさらに５ｓｌｍ少ない。すなわち、堤部材側仕切板３５Ｒ，３５Ｌを少しだけ外側に配置することにより、キャリアガスの使用量をさらに削減することができる。
【００４７】
なお、以上の実施例３まで、気相成長装置１のサセプタ１２の座ぐり１２ｂの深さは、シリコン単結晶基板Ｗの厚さよりも若干小さいものに統一した。
【００４８】
（実施例４）
実施例１と同じ気相成長装置において、図８（ｃ）に示すように、従来のガス案内部材側仕切板７０Ｒ，７０Ｌを配置し、座ぐり１２ｂの深さをシリコン単結晶基板Ｗの厚さよりも若干小さくしたサセプタ１２、あるいは若干大きくしたサセプタ１２を使用して、実施例１と同様の手順によりエピタキシャルウェーハを作製した。ただし、エピタキシャル層の厚さは、６μｍを目標値に設定した。そして、得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布を測定した。その結果を図１８に示す。図１８（ａ）は座ぐり１２ｂの深さを基板Ｗの厚さよりも若干小さくした場合、図１８（ｂ）は座ぐり１２ｂの深さを基板Ｗの厚さよりも若干大きくした場合の膜厚分布を示す。
【００４９】
図１８（ａ）と（ｂ）を比較すると、座ぐり１２ｂの深さが基板Ｗの厚さよりも若干大きいサセプタ１２を使用することにより、エピタキシャル層の周辺部において、膜厚の局部的な増加を抑制できることが判る。また、エピタキシャル層の最大膜厚値をｔmax、同じく最小膜厚値をｔminとし、１００×（ｔmax−ｔmin）／（ｔmax＋ｔmin）で定義される値をエピタキシャル層の膜厚分布（±％）としたとき、図１８（ａ）のプロファイルから±０．５８（％）、図１８（ｂ）のプロファイルから±０．４２（％）という値がそれぞれ導出された。つまり、座ぐり１２ｂの深さを基板Ｗの厚さよりもやや大きくすることにより、エピタキシャル層の膜厚分布が改善された。
【００５０】
（実施例５）
次に、座ぐり１２ｂの深さが基板Ｗの厚さよりも若干大きいサセプタ１２を使用し、ガス案内部材側仕切板を図１６あるいは図１７に示す形態に変更して、実施例１と同様の手順にてシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させ、エピタキシャルウェーハを作製した。そして、それらのエピタキシャルウェーハの膜厚分布を測定した。結果を図１９に示す。ただし図１９（ａ）は、図１６に示す形態において距離ｃ１を１０ｍｍに設定し、なおかつ水素ガスの導入量を３０ｓｌｍに調整した場合であり、図１９（ｂ）は距離ｃ１を５ｍｍに設定した場合であり、図１９（ｃ）は、図１７（ａ）に示す形態において中間位置から始まる欠落領域ＬＥの距離ｃ２を５ｍｍに設定した場合である。
【００５１】
図１６に示す形態において、距離ｃ１を１０ｍｍとしたときに得られたエピタキシャルウェーハは、膜厚分布が±０．２５（％）という極めて良好な結果であった。一方、距離ｃ１を５ｍｍとして作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布（図１９（ｂ））は、エピタキシャルウェーハ中心部の膜厚が薄い図１８（ｂ）のプロファイルに類似しており、外側ガス流Ｇ２を中心側に十分招き寄せることができないことが判明した。これらの結果より、図１６に示す形態においては、距離ｃ１を５ｍｍより大きくした場合に、外側ガス流Ｇ２を水平基準線ＨＳＬ側に効果的に招き寄せることができるといえる。
【００５２】
また、図１７（ａ）に示す形態において、中間位置から始まる欠落領域ＬＥの距離ｃ２を５ｍｍに設定して作製したエピタキシャルウェーハの膜厚分布（図１９（ｃ））は、図１９（ａ）に示す結果ほどの改善は見られなかったが、エピタキシャルウェーハの中心部における膜厚の大きなうねりは消失しており、外側ガス流Ｇ２を内側に招き寄せる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気相成長装置の一例を示す側面断面図。
【図２】図１の要部を拡大した断面図。
【図３】図１の平面図。
【図４】図１の装置の要部を一部切り欠いて示す分解斜視図。
【図５】堤部材側仕切板の作用説明図。
【図６】左右のガス案内部材側仕切板及び堤部材側仕切板の配置形態を説明する図。
【図７】円筒面状の外周面を有する堤部材の問題点を説明する図。
【図８】従来の仕切板配置形態を採用した場合の問題点を説明する図。
【図９】本発明の仕切板配置形態を採用することにより達成される効果を説明する図。
【図１０】外側ガス流を内側に招き寄せるための種々の仕切板の配置形態を示す平面模式図。
【図１１】実施例１及び比較例１で得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【図１２】実施例２で得られたエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【図１３】堤部材側仕切板の配置形態の別例を説明する図。
【図１４】堤部材側仕切板を図６に示す位置よりも外側に移動させて得られるエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【図１５】堤部材側仕切板の移動距離に対する膜厚分布の変化を示すグラフ。
【図１６】 ガス案内部材側仕切り板の配置形態の別例を説明する図。
【図１７】ガス案内部材側仕切り板の配置形態の別例を説明する図。
【図１８】サセプタの座ぐりの深さを変更して得られるエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【図１９】ガス案内部材側仕切板の配置形態を種々変更して得られるエピタキシャルウェーハの膜厚分布を示すグラフ。
【符号の説明】
１ 気相成長装置
２ 反応容器本体
５ 内部空間
１２ サセプタ
１２ａ サセプタの上面
２１ ガス導入口
２３ 堤部材
２３ａ 堤部材の上面
２３ｂ 堤部材の外周面
２４，２４Ｒ，２４Ｌ ガス案内部材
２４Ｓ ガス案内空間
３１ 第一端部
３２ 第二端部
３４Ｒ，３４Ｌ，７０Ｒ，７０Ｌ，７２Ｒ，７２Ｌ，７６Ｒ，７６Ｌ，８０Ｒ，８０Ｌ ガス案内部材側仕切板
３５Ｒ，３５Ｌ 堤部材側仕切板
３６ ガス排出口
１３４Ｌ，１３４Ｒ，１３５Ｌ，１３５Ｒ ガイド部材
１３４ｈ ガイド部材１３４Ｌ，１３４Ｒの下流側の端
１３４ｊ ガイド部材１３４Ｌ，１３４Ｒの上流側の端
１３５ｈ ガイド部材１３５Ｌ，１３５Ｒの下流側の端
１３５ｊ ガイド部材１３５Ｌ，１３５Ｒの上流側の端
Ｗ 基板
Ｇ 原料ガス
Ｏ 回転軸線
ＨＳＬ 水平基準線
ＷＬ 幅方向
ＬＥ ガス案内部材側仕切板の欠落領域
Claims (15)
- シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置であって、
水平方向における第一端部側にガス導入口が形成され、同じく第二端部側にガス排出口が形成された反応容器本体を有し、シリコン単結晶薄膜形成のための原料ガスが前記ガス導入口から前記反応容器本体内に導入され、該反応容器本体の内部空間にて水平に回転保持される前記シリコン単結晶基板の前記主表面に沿って前記原料ガスが流れた後、前記ガス排出口から排出されるように構成され、
前記内部空間内にて回転駆動される円盤状のサセプタ上に前記シリコン単結晶基板が配置される一方、前記サセプタを取り囲むとともに、上面が該サセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され、
さらに、前記ガス導入口は前記堤部材の外周面に対向する形にて開口し、該ガス導入口からの前記原料ガスが、前記堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げた後、前記サセプタ上の前記シリコン単結晶基板の主表面に沿って流れるように構成され、
かつ、前記反応容器本体の前記第一端部から前記サセプタの回転軸線と直交して前記第二端部に至る前記原料ガスの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線とし、該水平基準線と前記回転軸線との双方に直交する方向を幅方向と定義したときに、前記ガス導入口からの前記原料ガスを前記堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、前記幅方向において前記水平基準線に対し左右に振り分けた形にて前記ガス導入口と前記堤部材との間に配置され、前記ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に前記原料ガスの流れを前記幅方向にて仕切るガス案内部材側仕切板が設けられた気相成長装置において、
前記ガス案内部材側仕切板は、前記ガス案内部材における前記原料ガスの流れ方向上流側の端にその一端が位置し、前記ガス案内部材における前記原料ガスの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途にその他端が位置し、かつ前記幅方向において前記水平基準線に対し左右対称に、各々前記堤部材の外周面に向かって延びる形態にて配置されることを特徴とする気相成長装置。 - 前記ガス案内部材側仕切板は、前記ガス案内部材における前記原料ガスの流れ方向上流側の端と下流側の端とを結ぶ中間位置に、前記他端が位置するように配置されることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
- 前記ガス案内部材側仕切板は、前記ガス案内部材における前記原料ガスの流れ方向上流側の端と下流側の端とを結ぶ中間位置よりも下流側に前記他端が位置するように配置されることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
- 前記ガス案内部材側仕切板の前記他端は、前記水平基準線と平行かつ該仕切板の延長方向に関し、前記ガス案内部材の下流側の端から５ｍｍより離れて位置することを特徴とする請求項３記載の気相成長装置。
- シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置であって、
水平方向における第一端部側にガス導入口が形成され、同じく第二端部側にガス排出口が形成された反応容器本体を有し、シリコン単結晶薄膜形成のための原料ガスが前記ガス導入口から前記反応容器本体内に導入され、該反応容器本体の内部空間にて水平に回転保持される前記シリコン単結晶基板の前記主表面に沿って前記原料ガスが流れた後、前記ガス排出口から排出されるように構成され、
前記内部空間内にて回転駆動される円盤状のサセプタ上に前記シリコン単結晶基板が配置される一方、前記サセプタを取り囲むとともに、上面が該サセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され、
さらに、前記ガス導入口は前記堤部材の外周面に対向する形にて開口し、該ガス導入口からの前記原料ガスが、前記堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げた後、前記サセプタ上の前記シリコン単結晶基板の主表面に沿って流れるように構成され、
かつ、前記反応容器本体の前記第一端部から前記サセプタの回転軸線と直交して前記第二端部に至る前記原料ガスの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線とし、該水平基準線と前記回転軸線との双方に直交する方向を幅方向と定義したときに、前記ガス導入口からの前記原料ガスを前記堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、前記幅方向において前記水平基準線に対し左右に振り分けた形にて前記ガス導入口と前記堤部材との間に配置され、前記ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に前記原料ガスの流れを前記幅方向にて仕切るガス案内部材側仕切板が、前記幅方向において前記水平基準線に対し左右対称に設けられた気相成長装置において、
前記ガス案内部材側仕切板は、前記ガス案内部材における前記原料ガスの流れ方向上流側の端から下流側の端への中途に、欠落領域を有することを特徴とする気相成長装置。 - 前記欠落領域は、前記ガス案内部材における前記原料ガスの流れ方向上流側の端と下流側の端とを結ぶ中間位置よりも下流側に形成されていることを特徴とする請求項５記載の気相成長装置。
- 前記欠落領域は、前記中間位置から始まって前記下流側の端よりも上流側で途切れるように形成されていることを特徴とする請求項５記載の気相成長装置。
- 前記堤部材の外周面には、前記水平基準線に対し左右対称に振り分けた形にて、前記原料ガスの流れを前記幅方向における複数個所にて仕切る堤部材側仕切板が配置されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の気相成長装置。
- 前記水平基準線と平行かつ前記幅方向に垂直な同一平面の面内に前記堤部材側仕切板と前記ガス案内部材側仕切板とが配置されることを特徴とする請求項８記載の気相成長装置。
- 前記堤部材の外周面には、前記水平基準線に対し左右対称に振り分けた形にて、前記原料ガスの流れを前記幅方向における複数個所にて仕切る堤部材側仕切板が配置され、その堤部材側仕切板は、前記ガス案内部材側仕切板よりも外側に５ｍｍ以内の範囲で配置されることを特徴とする請求項２記載の気相成長装置。
- シリコン単結晶基板の主表面にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる気相成長装置であって、
水平方向における第一端部側にガス導入口が形成され、同じく第二端部側にガス排出口が形成された反応容器本体を有し、シリコン単結晶薄膜形成のための原料ガスが前記ガス導入口から前記反応容器本体内に導入され、該反応容器本体の内部空間にて水平に回転保持される前記シリコン単結晶基板の前記主表面に沿って前記原料ガスが流れた後、前記ガス排出口から排出されるように構成され、
前記内部空間内にて回転駆動される円盤状のサセプタ上に前記シリコン単結晶基板が配置される一方、前記サセプタを取り囲むとともに、上面が該サセプタの上面と一致する位置関係にて堤部材が配置され、
さらに、前記ガス導入口は前記堤部材の外周面に対向する形にて開口し、該ガス導入口からの前記原料ガスが、前記堤部材の外周面に当たって上面側に乗り上げた後、前記サセプタ上の前記シリコン単結晶基板の主表面に沿って流れるように構成され、
かつ、前記反応容器本体の前記第一端部から前記サセプタの回転軸線と直交して前記第二端部に至る前記原料ガスの流れ方向に沿った仮想的な中心線を水平基準線とし、該水平基準線と前記回転軸線との双方に直交する方向を幅方向と定義したときに、前記ガス導入口からの前記原料ガスを前記堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、前記幅方向において前記水平基準線に対し左右に振り分けた形にて前記ガス導入口と前記堤部材との間に配置され、前記ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に前記原料ガスの流れを前記幅方向にて仕切るガス案内部材側仕切板が設けられた気相成長装置において、
前記ガス案内部材側仕切板によって仕切られた前記ガス案内空間内を流通する前記原料ガスを前記水平基準線側に招き寄せるガイド部材が、前記幅方向において前記水平基準線に対し左右対称に、かつ各々前記堤部材の外周面に向かって水平基準線に接近するように延びる形態にて配置されることを特徴とする気相成長装置。 - 前記ガイド部材は板状をなし、前記原料ガスの流れ方向における下流側の端が上流側の端よりも前記幅方向において前記水平基準線寄りに配置され、かつ前記ガス案内部材側仕切板よりも前記水平基準線から離れた位置に配置されることを特徴とする請求項１１記載の気相成長装置。
- 前記堤部材の外周面には、前記水平基準線に対し左右対称に振り分けた形にて、前記原料ガスの流れを前記幅方向にて仕切る堤部材側仕切板が配置されることを特徴とする請求項１１または１２記載の気相成長装置。
- 前記ガス導入口からの前記原料ガスを前記堤部材の外周面に向けて導くガス案内部材が、前記幅方向において前記水平基準線に対し左右に振り分けた形にて、前記ガス導入口と前記堤部材との間に配置され、前記ガス案内部材の内側に形成されたガス案内空間の各々に前記ガス案内部材側仕切板と前記ガイド部材とが配置されることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の気相成長装置。
- 請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の気相成長装置の反応容器内に前記シリコン単結晶基板を配置し、該反応容器内に前記原料ガスを流通させて前記シリコン単結晶基板上に前記シリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させることによりエピタキシャルウェーハを得ることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
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