JP6078428B2 - ウェハ支持台、およびそのウェハ支持台が用いられてなる化学的気相成長装置 - Google Patents

ウェハ支持台、およびそのウェハ支持台が用いられてなる化学的気相成長装置 Download PDF

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Description

本発明は、ウェハ支持台、およびその支持台が用いられてなる化学的気相成長装置に関する。
一般に半導体や半導体素子の製造工程などの、基板上に層を形成する工業的手法として化学的気相成長法が用いられている。この化学的気相成長法を用いて、作製された半導体は産業上多くの分野で利用されている。
例えば、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。
このようなＳｉＣ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させることで作製される。
また、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、高温度に保持されたＳｉＣ基板上に材料ガスを流通させてエピタキシャル成長が行われる。その際、ガスの上流側と下流側でエピタキシャル成長の膜厚が変化したり、ドーピング濃度が変化したりするということが起こるため、最近の装置では、ウェハを載置したウェハ支持台（サセプター）を回転させることにより、結晶成長中にＳｉＣ基板を回転させている（特許文献２参照）。
これらの装置において、ウェハはウェハ支持台の上に載置されているが、ウェハが回転により移動しないように、ウェハ支持台に円形凹状の座繰り加工部を設けられ、その座繰り加工部にＳｉＣウェハが載置される。また、座繰り加工部の代わりに、ウェハ支持台のウェハを載置するウェハ載置面の周辺部に、ウェハ支持台と別個の部材からなるリング状のウェハホルダーを設けることで、ウェハが回転により移動しないようにしてもよい。
また、複数枚のウェハを同時にエピタキシャル成長させる装置では、複数のウェハ支持台を乗せ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３参照）。
この自公転型のＣＶＤ装置では、ウェハ支持台（基板ホルダ）を収容するための複数の凹状の収容部を有する搭載プレートに、基板ホルダが自転可能な状態で収容され、基板ホルダ上にＳｉＣウェハが搭載されてエピタキシャル成長が行われる。
ところで、ＣＶＤ装置では、成膜中に、原料ガスはチャンバ内に原料ガスを供給しながら堆積成長させるため、ウェハ面上以外の部分にも結晶の堆積成長が生じてしまう問題があった。成膜を繰り返すことによって、このウェハ面上以外の部分に堆積した堆積物が剥がれて、ウェハ面上に落下することがある。この場合、ウェハ面上に付着した堆積物によって、成膜される層の質を著しく低下させることになる。このような問題は成膜を繰り返す量産型のＣＶＤ装置において特に顕著なものとなる。
そこで、下記特許文献４に記載の発明では、サセプター（ウェハ支持台）に載置されたウェハと、サセプターに対向したシーリング（天板）との間に、ウェハを覆うためのカバープレートを配置して、シーリングに堆積した堆積物（パーティクル）が脱落してウェハ面上に付着するのをカバープレートによって阻止することが提案されている。
しかし、この場合、シーリングに堆積した堆積物がウェハ面上に落下するのを防ぐことができるものの、その他の部材に堆積した堆積物が、ウェハ面上に再飛来することを防ぐことはできない。
そのため、その他の部材（特に、成膜されるウェハの近傍に存在するウェハ支持部）に堆積した堆積物がウェハ面上に飛来しないようにすることが望まれていた。
特開２００８−２７０６８２号公報 特開２０１１−１８７７２号公報 特表２００４−５０７６１９号公報 特開２００９−１６４１６２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、載置されたウェハの周辺部材上に堆積した堆積物をウェハ面上に再飛来させないようにすることによって、高品質な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ウェハ支持台、および、そのようなウェハ支持台を備えた化学的気相成長装置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）ウェハ上に層を形成する化学的気相成長装置に用いられるウェハ支持台であって、前記ウェハ支持台は、その上面の中央部にウェハ載置面を有するとともに、周辺部にウェハ支持部を有し、前記ウェハ支持部は、載置されるウェハの側面を囲むと共に起立してなるウェハ支持側面を有し、さらに、ウェハ支持側面の上端からそのウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面を含む周辺上面を有することを特徴とするウェハ支持台。
（２）前記ウェハ支持部の下方傾斜面は平面を含み、その平面が、ウェハ載置面に対して、３°以上４５°以下の傾きを有することを特徴とする（１）に記載のウェハ支持台。
（３）前記下方傾斜面は曲面を含むことを特徴とする（１）または（２）のいずれかに記載のウェハ支持台。
（４）前記曲面は、その曲面上の全ての点における接平面が、ウェハ載置面に対して、３°以上４５°以下の傾きを有することを特徴とする（３）に記載のウェハ支持台。
（５）前記ウェハ支持部の下方傾斜面を、平面視した幅が１０ｍｍ以上であることを特徴とする（１）に記載のウェハ支持台。
（６）前記周辺上面は、前記ウェハ支持側面と前記下方傾斜面の間にウェハ載置面に対して平行な平坦面を有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか一項に記載のウェハ支持台。
（７）前記平坦面の幅が５ｍｍ以下であることを特徴とする（６）に記載のウェハ支持台。
（８）前記ウェハ支持側面の上端が、載置されるウェハの上面より低い位置にあることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか一項に記載のウェハ支持台。
（９）前記ウェハ支持部が、前記ウェハを載置可能とする開口部を有するリング状のウェハホルダーからなることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか一項に記載のウェハ支持台。
（１０）前記ウェハホルダーが、前記層と同じ材料からなることを特徴とする（１）〜（９）のいずれか一項に記載のウェハ支持台。
（１１）前記ウェハホルダーが、ＳｉＣからなることを特徴とする（１０）に記載のウェハ支持台。
（１２）（１）〜（１１）のいずれか一項に記載のウェハ支持台が用いられてなる化学的気相成長装置。
本発明に係るウェハ支持台では、載置されるウェハの側面を囲むと共に起立してなるウェハ支持側面を有し、さらに、ウェハ支持側面の上端からそのウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面を含む周辺上面を有するため、ウェハ支持部の前記下方傾斜面上に堆積成長した結晶が剥離しても、ウェハ支持台の外側へ落下しやすくなる。また、装置のシーリングや内壁から下方傾斜面上に落下したパーティクルが、原料ガスの供給により再飛散した場合でも、パーティクルはウェハ支持側面の上端より低い位置に存在するため、前記下方傾斜面を備えていない場合と比較して、ウェハ面上にパーティクルが再飛来するのを抑制することができる。この剥離した結晶の破片及びパーティクルがウェハ面上に付着すると、化学的気相法によって堆積成長する層の結晶成長を不均一にし、堆積成長する層の質を著しく低下させてしまう。そのため、載置されるウェハの側面を囲むと共に起立してなるウェハ支持側面と、そのウェハ支持側面の上端からウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面を含む周辺上面を有するウェハ支持部により、剥離した結晶の破片及びパーティクルがウェハ面上に付着するのを防ぎ、高品質な層を形成することができる。
また、ウェハ支持部をリング状のウェハホルダーで構成することによって、ウェハ支持部とウェハ支持台とを別の材質で形成することができる。これによりウェハホルダーの材質を自由に選択することが可能となり、例えばウェハホルダーを、化学的気相成長装置で形成する層と同じ材質にすることにより、ウェハホルダー上に堆積成長した結晶が熱膨張率差により剥離するのを抑制することができる。また、ウェハホルダーの下の部材に結晶が堆積するのを防止する効果を得ることができる。
また、ウェハ支持側面の上端を、載置されるウェハの上面より低い位置にすることで、載置されるウェハが壁となり、下方傾斜面上に存在する剥離した結晶の破片及びパーティクルがウェハ面上に再飛来するのをより抑えることが可能になる。
本発明に係るウェハ支持台では、ウェハ支持部が載置されるウェハの側面を囲むと共に起立してなるウェハ支持側面と、そのウェハ支持側面の上端からウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面を有していればよく、どのような形状を有していても、剥離した結晶の破片及びパーティクルがウェハ面上に飛来するのを抑制することが可能である。
また、本発明に係るウェハ支持台は、特に装置の限定をするものではないが、特にウェハが自転しながら成膜する方式の化学的気相成長装置に適用することができる。これは、ウェハが自転しながら成膜する方式では、よりウェハの位置をウェハ支持部で固定する必要があるためである。またウェハがプラネタリ（自公転）する方式に適用してもよい。
本発明を適用した化学的気相成長装置の一実施形態を示す断面模式図である。 本発明を適用した化学的気相成長装置の一実施形態を構成する搭載プレートの一例を示す平面模式図である。 本発明を適用したウェハ支持台の一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明を適用したウェハ支持台のその他の一例を示す断面模式図であり、（ａ）は下方傾斜面が曲面からなる断面模式図であり、（ｂ）は下方傾斜面が平面と曲面からなる断面模式図である。 本発明を適用したウェハ支持台が平坦面を有する場合の一例を示す断面模式図である。 本発明を適用したウェハ支持台が外周面を有する場合の一例を示す断面模式図である。 本発明を適用したウェハホルダーの一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明を適用したウェハホルダーのその他の一例を示す断面模式図であり、（ａ）はウェハホルダー上面が曲面からなる断面模式図であり、（ｂ）はウェハホルダー上面が平面と曲面からなる断面模式図である。 本発明を適用したウェハホルダーが平坦面を有する場合の一例を示す断面模式図である。 本発明を適用したウェハホルダーが外周面を有する場合の一例を示す断面模式図である。
以下、本発明を適用したウェハ支持台及びそれを備えた化学的気相成長装置について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、自公転する成膜装置の一例を基に説明を行うが、本発明は当該成膜装置に限定するものではない。
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。
（ウェハ支持台及びそれを備えた化学的気相成長装置：第一の実施形態）
図１は、本発明を適用した一実施形態であるウェハ支持台を備えた化学的気相成長装置の断面模式図である。図２は、本発明を適用した一実施形態であるウェハ支持台を収容する搭載プレートの一例を示す平面模式図である。図３は、本発明を適用した一実施形態であるウェハ支持台の一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
本発明を適用した一実施形態であるウェハ支持台を備える化学的気相成長装置は、例えば、図１に示すようなＣＶＤ（化学的気相成長）装置１であり、図示を省略する減圧排気可能なチャンバ（成膜室）内に、原料ガスＧを供給しながら、加熱されたウェハＷの面上に層（図示せず。）を堆積成長させるものである。例えば、ＳｉＣをエピタキシャル成長させる場合、原料ガスＧには、Ｓｉ源にシラン（ＳｉＨ４）、炭素（Ｃ）源にプロパン（Ｃ３Ｈ８）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（Ｈ２）を含むものを用いことができる。
具体的に、このＣＶＤ装置１は、チャンバの内部において、複数のウェハＷが載置される搭載プレート２と、この搭載プレート２との間で反応空間Ｋを形成するように、搭載プレート２の上面に対向して配置されたシーリング（天板）３と、搭載プレート２およびシーリング３の外側に位置して、反応空間Ｋの周囲を囲むように配置された周壁４とを備えている。
搭載プレート２は、円盤状の回転台５と、この回転台下面５ｂ中央部に取り付けられた回転軸６とを有し、回転台５は、この回転軸６と一体に回転自在に支持されている。
また、回転台上面５ａ側には、ウェハＷが載置される円盤状のウェハ支持台（基板ホルダ）７を収容する複数の凹状の収容部８が設けられている。
収容部８は、平面視（回転台上面５ａ側から見て）円形状をなし、回転台５の周方向（回転方向）に等間隔に複数並んで設けられている。図２では、収容部８が等間隔に６個並んで設けられている場合を例示する。
ウェハ支持台７は、ウェハ載置面７ａと、ウェハ支持部７ｂとを有する。ウェハ載置面７ａは、ウェハ支持台７が搭載プレート２に収容されたときにほぼ水平になる。
また、ウェハ支持台７は、回転台５の収容部８の内径よりも僅かに小さい外径を有し、収容部８の底面の中央部にあるピン状の小突起（図示せず）によって下から支えられることにより、回転台５の収容部８に、各々の中心軸周りに回転自在に支持されている。
ウェハ支持部７ｂは、載置されるウェハの側面を囲むと共に起立してなるウェハ支持側面７ｂ１とウェハ支持側面の上端からウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面７ｂ２を含む周辺上面とを有する。係る構成を備えることにより、ウェハ支持部の下方傾斜面７ｂ２上に堆積した結晶が剥離しても、剥離した結晶の破片が下方に傾斜する下方傾斜面に沿って、ウェハＷの存在しない外周に向かって落下しやすくなる。また、装置のシーリングや内壁から下方傾斜面７ｂ２上に落下したパーティクルが、原料ガスの供給により再飛散した場合でも、ウェハ支持側面の上端より低い位置にパーティクルが存在するため、ウェハ支持側面の上端からウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面７ｂ２を備えていない場合と比較して、ウェハ面上にパーティクルが再飛来するのを抑制することができる。
ここで、本発明におけるウェハ支持部とは、ウェハ支持台のうち、上部側に位置する部分であって、ウェハ支持側面と下方傾斜面を含む周辺上面とを含む部分を指すものであって、ウェハ支持部がウェハ支持台の他の部分と別個の部材である第２の実施形態のリング状のウェハホルダーに相当する部分である。
ウェハ支持部７ｂの下方傾斜面７ｂ２は、ウェハ支持側面の上端からウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降していればよく、平面でも、曲面でも、それらの混ざり合った形状でもよく制限はない。
下方傾斜面７ｂ２が平面を含む場合（図３ｂ）には、ウェハ載置面７ａに対して、３°以上４５°以下の傾きを有することが好ましい。さらに好ましくは１０°以上３０°以下であることが好ましい。傾斜角が３°以下では、堆積した結晶の破片やパーティクルを外周に向けて落下させる効果が小さくなり、ウェハ面上に再飛来することを十分に抑制できなくなる。また傾斜角が４５°以上になると、ウェハ支持部のウェハ面側が尖った形状（ウェハ支持側面７ｂ１と下方傾斜面７ｂ２との角度が急峻になる）となり、その部分に結晶が成長しやすくなる。この部分に堆積した結晶は、接地面が小さく、不安定なためより剥離しやすく、ウェハ面上に落下するのを抑制することが難しくなる。
ウェハ支持部７ｂの下方傾斜面７ｂ２は、ウェハ支持側面の上端からウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降していればよいが、下方傾斜面７ｂ２が曲面を含むものでもよい。下方傾斜面７ｂ２が曲面である場合（図４ａ）には、その曲面上の全ての点における接平面が、ウェハ載置面７ａに対して、３°以上４５°以下の傾きを有することが好ましい。さらに好ましくは１０°以上３０°以下であることが好ましい。傾斜角が３°以下では、堆積した結晶の破片やパーティクルを外周に向けて落下させる効果が小さくなり、ウェハ面上に再飛来することを十分に抑制できなくなる。また傾斜角が４５°以上になると、ウェハ支持部のウェハ面側が尖った形状（ウェハ支持側面７ｂ１と下方傾斜面７ｂ２との角度が急峻になる）となり、その部分に結晶が成長しやすくなる。この部分に堆積した結晶は、接地面が小さくより不安定なためより剥離しやすく、ウェハ面上に落下するのを抑制することが難しくなる。
なお、図４（ａ）では上に凸の例を示しているが、下に凸でも、凹凸を含むものでも、その曲面上の全ての点における接平面が、ウェハ載置面７ａに対して、上述の傾きを満たすものであればよい。また、下方傾斜面７ｂ２は曲面を含むものであればよく、図４（ｂ）のように平面と曲面が混在した形状でもよい。この場合も、曲面および平面の全ての点における接平面がウェハ載置面７ａに対して、３°以上４５°以下の傾きを有することが好ましい。さらに好ましくは１０°以上３０°以下であることが好ましい。
ウェハ支持部７ｂの下方傾斜面７ｂ２を平面視した幅が１０ｍｍ以上であることが好ましい。１０ｍｍ以下であると、下方傾斜面の幅が狭く、下方傾斜面７ｂ２上に堆積した結晶の破片やパーティクルが、ウェハ面上に再飛来することを十分に抑制することが難しくなる。
周辺上面は、ウェハ支持側面７ｂ１と下方傾斜面７ｂ２の間に、ウェハ載置面に対して平行な平坦面７ｂ３を有していてもよい（図５）。この平坦面７ｂ３の幅は５ｍｍ以下であることが好ましい。５ｍｍ以上であると、平坦面７ｂ３上に堆積した結晶の破片やパーティクルが、ウェハ面上に再飛来してしまうためである。
また周辺上面は、上述の形状を有するものであればよく、例えば下方傾斜面７ｂ２の外縁から外周に向かって広がる外周面７ｂ４を有していてもよい（図６）。外周面７ｂ４の形状はどのような形状をしてもよく、任意の形状を選択することができる。
また、ウェハ支持側面７ｂ１の上端は、ウェハ載置後のウェハＷの上面より低い位置にあることが好ましい。ウェハ支持側面７ｂ１の上端が、ウェハ載置後のウェハＷの上面より低い位置にあることで、ウェハ側面が壁となって、ウェハ支持部の傾斜する下方傾斜面７ｂ２上に堆積した結晶の破片及びパーティクルが、ウェハＷ上に再飛来するのをより抑制することができるためである。
また、ウェハ載置後のウェハＷ上面は、回転台上面５ａと同一面か、それよりも下側にあることが好ましい。ウェハＷが回転台上面５ａより高い場合、ウェハ端部で原料ガスの流れの乱れ（層流の乱れ）が生じやすく、ウェハ端部の成膜された膜の特性が内側と差が生じてしまう場合がある。
ウェハ支持台７のウェハ載置面７ａは、円形であることが望ましい。また、ウェハとして、オリエーテンションフラット（ＯＦ）がついている場合は、ウェハと相似形でＯＦに対応する直線部があってもよい。ウェハ支持台７のウェハ載置面７ａ上に、ウェハに覆われていない部分があると、その部分にも結晶が堆積するため、ウェハがウェハ載置面７ａに対し浮く場合がある。そこで、この直線部を設けることにより、ＯＦの外側のウェハ載置面７ａに不要な結晶が堆積することを防止できる。
そして、搭載プレート２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２は、図示を省略する駆動モータにより回転軸６が回転駆動されると、回転台５がその中心軸周りに回転駆動される。複数のウェハ支持台７は、原料ガスとは別の駆動用ガスが各々のウェハ支持台７の下面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（図示せず）。これにより、複数のウェハ支持台７に載置された各ウェハ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３は、搭載プレート２の回転台５と略一致した径を有する円盤状の部材であり、回転台５の上面と相対向しながら、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４は、搭載プレート２およびシーリング３の外周部を取り囲むリング状の部材である。
ＣＶＤ装置１は、ウェハ支持台７に載置されたウェハＷを加熱する加熱手段として、高周波誘導加熱により搭載プレート２およびシーリング３を加熱するための誘導コイル１０を備えている。この誘導コイル１０は、搭載プレート２（回転台５）の下面およびシーリング３の上面に、それぞれ近接した状態で対向配置されている。
そして、このＣＶＤ装置１では、図示を省略する高周波電源から誘導コイル１０に高周波電流が供給されると、搭載プレート２（回転台５およびウェハ支持台７）およびシーリング３が高周波誘導加熱により加熱されて、これら搭載プレート２およびシーリング３からの輻射や、ウェハ支持台７からの熱伝導等により、ウェハ支持台７に載置されたウェハＷを加熱することが可能となっている。
なお、搭載プレート２（回転台５およびウェハ支持台７）およびシーリング３には、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、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。また、ウェハＷの加熱手段としては、上述した高周波誘導加熱によるものに限らず、抵抗加熱よるもの等を用いてもよい。また、加熱手段は、搭載プレート２（回転台５）の下面側およびシーリング３の上面側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。
ＣＶＤ装置１は、チャンバ内に原料ガスＧを供給するガス供給手段として、シーリング３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）１１を備えている。このガス導入管１１は、円筒状に形成されて、シーリング３の中央部に設けられた円形状の開口部１２を貫通した状態で、その先端部（下端部）が反応空間Ｋの内側に臨んで配置されている。
また、ガス導入管１１の先端部（下端部）には、拡径方向に突出されたフランジ部１１ａが設けられている。このフランジ部１１ａは、ガス導入管１１の下端部から鉛直下向きに放出された原料ガスＧを、その対向する回転台５との間で水平方向に放射状に流すためのものである。
そして、このＣＶＤ装置１では、ガス導入管１１から放出された原料ガスＧを反応空間Ｋの内側から外側に向かって放射状に流すことで、ウェハＷの面内に対して平行に原料ガスＧを供給することが可能となっている。また、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（図示せず。）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。
ここで、シーリング３は、誘導コイル１０により高温で加熱されるものの、その内周部（開口部１２が形成された中央部）が原料ガスＧを導入するために低温とされたガス導入管１１とは非接触とされている。また、シーリング３は、ガス導入管１１の外周部に取り付けられた支持リング（支持部材）１３の上に、その内周部が載置されることによって、鉛直上向きに支持されている。さらに、このシーリング３は、上下方向に移動させることが可能となっている。
ＣＶＤ装置１は、シーリング３の下面に近接して配置された遮蔽板１４を備えている。
この遮蔽板１４は、表面がＳｉＣ膜等で被覆された円盤状のグラファイト（カーボン）基板からなる。
そして、この遮蔽板１４は、チャンバ内に着脱自在に取り付けられている。具体的には、この遮蔽板１４は、周壁４の内周面から突出して設けられた支持部１５の上に、その外周部が載置されることによって、鉛直上向きに支持されている。この場合、遮蔽板１４の外周部のみを支持することによって、誘導コイル１０により加熱されて高温となる遮蔽板１４に対して、原料ガスＧを導入するために低温とされたガス導入管１１と、この遮蔽板１４の内周部との接触を回避しながら、遮蔽板１４をチャンバ内に着脱自在に取り付けることが可能となっている。
この遮蔽板１４は、シーリング３の下面に反応空間からの堆積物が堆積するのを阻止して、その下面に堆積物を堆積させることができる。そして、従来のようなシーリングの下面に堆積した堆積物を除去するといった面倒なクリーニング作業を行わずに、遮蔽板を交換するといった簡便なメンテナンス作業を行うだけで、シーリング下面から落下して膜内に入り込むダウンフォールの低減を図ることが可能である。
また、支持部１５は、周壁４の内周面に全周に亘って設けられた遮蔽板支持部であり、この遮蔽板支持部上に遮蔽板１４の外周部が載置されている。この場合、遮蔽板１４の外周部が支持部１５と全周に亘って接触した状態となることから、この遮蔽板１４の外周部側からシーリング３との間に向かってガスが流れ込むのを防ぐことが可能である。
一方、シーリング３の下面中央部には、遮蔽板１４の内側に位置するように、円筒状のスリーブ部１６が突出して設けられている。このスリーブ部１６は、遮蔽板１４の内周部側からシーリング３との間に向かってガスを流れ込み難くするためのものである。
なお、ＣＶＤ装置１では、遮蔽板１４が設けられていなくてもよく、遮蔽板１４を介さずに、搭載プレート２の上面に対向してシーリング３が配置されていてもよい。
以上のような構造を有するＣＶＤ装置１では、ウェハ支持台７を回転台５の収容部８に支持するとともに、ウェハＷをウェハ支持台７のウェハ載置面７ａ上に支持するために用いられるウェハ支持部７ｂにおいて、ウェハ支持側面７ｂ１の上端からウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面７ｂ２を含む周辺上面を有することにより、ウェハ支持部７ｂ上に堆積した結晶の破片及びパーティクルがウェハＷの面上に再飛来するのが抑制され、高品質な層を形成することが可能である。
（ウェハ支持台及びそれを備えた化学的気相装置：第二の実施形態）
図７は、本発明を適用したウェハ支持台の一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
第二の実施形態は、第一の実施形態と比べて、ウェハ支持部７ｂが別個の部材であるリング状のウェハホルダー９で構成されている点で異なっている。その他の構成部については、第１の実施形態と同様である。
ウェハホルダー９は、載置されるウェハの側面を囲むと共に起立してなるウェハホルダー側面９ｂ１とウェハホルダー側面９ｂ１の上端からウェハホルダー側面９ｂ１を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面９ｂ２を含むウェハホルダー上面とを有する。かかる構成を備えることにより、下方傾斜面９ｂ２に堆積した結晶が剥離しても、下方傾斜面９ｂ２の傾斜面に沿って、剥離した結晶の破片がウェハＷの存在しない外周に向かって落下しやすくなる。また装置のシーリングや内壁から下方傾斜面９ｂ２上に落下したパーティクルが、原料ガスの供給により再飛散した場合でも、ウェハホルダー側面の上端より低い位置にパーティクルが存在するため、ウェハホルダー側面９ｂ１の上端からウェハホルダー側面９ｂ１を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面９ｂ２を備えていない場合と比較して、ウェハ面上にパーティクルが再飛来するのを抑えることができる。
ウェハホルダー９は、載置されるウェハの側面を囲むと共に起立してなるウェハホルダー側面９ｂ１とウェハホルダー側面９ｂ１の上端からウェハホルダー側面９ｂ１を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面９ｂ２を含むウェハホルダー上面とを有する。ウェハホルダー９の下方傾斜面９ｂ２を、上から平面視した幅は、１０ｍｍ以上であることが好ましい。１０ｍｍ以下であると、下方傾斜面９ｂ２の傾斜幅が狭く、下方傾斜面９ｂ２上に堆積した結晶の破片やパーティクルが、ウェハ面上に再飛来することを十分に抑制することが難しくなる。
下方傾斜面９ｂ２が平面を含む場合（図７ｂ）には、ウェハ載置面７ａに対して、３°以上４５°以下の傾きを有することが望ましい。さらに好ましくは１０°以上３０°以下であることが好ましい。傾斜角が３°以下では、堆積した結晶の破片やパーティクルを外周に向けて落下させる効果が小さくなり、ウェハ面上に再飛来することを十分に抑制できなくなる。また傾斜角が４５°以上になると、ウェハホルダーのウェハ面側が尖った形状（ウェハホルダー側面９ｂ１と下方傾斜面９ｂ２との角度が急峻になる）となり、その部分に結晶が成長しやすくなる。この部分に堆積した結晶は、接地面が小さくより不安定なためより剥離しやすく、ウェハ面上に落下するのを抑制することが難しくなる。
下方傾斜面９ｂ２が曲面を含む場合（図８ａ）には、その曲面上の全ての点における接平面がウェハ載置面７ａに対して、３°以上４５°以下の傾きを有することが望ましい。さらに好ましくは１０°以上３０°以下であることが好ましい。傾斜角が３°以下では、堆積した結晶の破片やパーティクルを外周に向けて落下させる効果が小さくなり、ウェハ面上に再飛来することを十分に抑制できなくなる。また傾斜角が４５°以上になると、ウェハホルダーのウェハ面側が尖った形状（ウェハホルダー側面９ｂ１と下方傾斜面９ｂ２との角度が急峻になる）となり、その部分に結晶が成長しやすくなる。この部分に堆積した結晶は、接地面が小さくより不安定なためより剥離しやすく、ウェハ面上に落下するのを抑制することが難しくなる。
なお、図８（ａ）では上に凸の例を示しているが、下に凸でも、凹凸を含むものでも、その曲面上の全ての点における接平面が、ウェハ載置面７ａに対して、上述の傾きを満たすものであればよい。また、下方傾斜面９ｂ２は曲面を含むものであればよく、図８（ｂ）のように平面と曲面が混在した形状でもよい。この場合も、曲面および平面の全ての点における接平面がウェハ載置面７ａに対して、３°以上４５°以下の傾きを有することが好ましい。さらに好ましくは１０°以上３０°以下であることが好ましい。
ウェハホルダー上面は、ウェハホルダー側面９ｂ１と下方傾斜面９ｂ２の間に、ウェハ載置面に対して平行な平坦面９ｂ３を有していてもよい（図９）。この平坦面９ｂ３の幅は５ｍｍ以下であることが好ましい。５ｍｍ以上であると、平坦面９ｂ３上に堆積した結晶の破片やパーティクルが、ウェハ面上に再飛来してしまうためである。
ウェハホルダー上面は、上述の形状を有するものであればよく、例えば下方傾斜面９ｂ２の外縁から外周に向かって広がる外周面９ｂ４を有していてもよい。外縁面９ｂ４の形状はどのような形状をしてもよく、任意の形状を選択することができる。
また、ウェハホルダー側面９ｂ１の上端は、ウェハ載置後のウェハＷの上面より低い位置にあることが好ましい。ウェハホルダー側面９ｂ１の上端が、ウェハ載置後のウェハＷの低い位置にあることで、ウェハ側面が壁となって、下方傾斜面９ｂ２上に堆積した結晶の破片及びパーティクルが、ウェハＷ面上に再飛来するのを防ぐためである。
ウェハホルダー９は材質を問わないが、成長させる層と同じ材質であることが望ましい。材質が同じであれば、材質の違いによる熱膨張率の差は生じないため、ウェハホルダー９上に堆積した結晶が剥離するのを抑えることができる。
またウェハホルダー９は、ウェハ支持台７と材質を異なるものを利用できる点で優れている。例えば、ＳｉＣをエピタキシャル成長させる場合、ウェハ支持部（第一の実施形態におけるウェハ支持部７ｂに対応）がＳｉＣで形成されていることが望ましい。ウェハ支持台７をウェハ支持部と同一のＳｉＣで形成した場合、ウェハ加熱時にウェハ支持台７のＳｉＣが昇華し、ウェハの裏面を荒らすという悪影響が生じる。一方でウェハ支持部を、一般にウェハ支持台７の材質として利用されるＴａＣで形成した場合、ＴａＣ被膜上にＳｉＣ層が堆積し、ＴａＣ被膜との熱膨張の差により、堆積したＳｉＣが剥離しやすくなる。
しかし、ウェハホルダー９を用いることにより、ウェハ支持台７をＴａＣ、ウェハホルダー９をＳｉＣと、それぞれ異なる材質を利用することができる。この場合、ウェハ支持台７の上には、ＳｉＣウェハとＳｉＣからなるウェハホルダー９が載置されるため、ウェハ支持台７のチャンバ内部側はＳｉＣでカバーされた状態となり、エピタキシャル成長を阻害する物質は存在しなくなる。またＳｉＣウェハの裏面はＴａＣとなるため、カーボンの昇華は少なくすることができ、裏面を荒らすことを抑制することが可能である。
このように、部材ごとに適切な材料を選ぶことができる点で、ウェハホルダー９は優れている。
さらにウェハホルダー９は、ウェハホルダー９の下の部材に結晶が成長するのを防ぐ効果も有している。ウェハ支持台７の表面は、成膜時にウェハＷとウェハホルダー９によりカバーされているため、成膜後にウェハＷとウェハホルダー９を取り外せば、常にウェハ支持台７を初期のきれいな状態で維持することができる。
以上のように、ウェハＷをウェハ支持台７のウェハ載置面７ａ上に支持するために用いられるウェハホルダー９において、ウェハホルダー側面９ｂ１の上端からウェハホルダー側面９ｂ１を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面９ｂ２を含むウェハホルダー上面を有することにより、ウェハホルダー９上に堆積した結晶が、パーティクルとしてウェハＷの面上に再飛来しにくくなり、高品質な層を形成することが可能である。
１ ＣＶＤ（化学的気相成長）装置
２ 搭載プレート
３ シーリング
４ 周壁
５ 回転台
５ａ 回転台上面
５ｂ 回転台下面
６ 回転軸
７ ウェハ支持台
７ａ ウェハ載置面
７ｂ ウェハ支持部
７ｂ１ ウェハ支持側面
７ｂ２ 下降傾斜面
７ｂ３ 平坦面
７ｂ４ 外周面
８ 収容部
９ ウェハホルダー
９ｂ１ ウェハホルダー側面
９ｂ２ 下方傾斜面
９ｂ３ 平坦面
９ｂ４ 外周面
１０ 誘導コイル
１１ ガス導入管
１１ａ フランジ部
１２ 開口部
１３ 支持リング
１４ 遮蔽板
１５ 支持部
１６ スリーブ部
Ｋ 反応空間
Ｗ ウェハ
Ｇ 原料ガス

Claims (9)

  1. ウェハ上に層を形成する化学的気相成長装置に用いられるウェハ支持台であって、
    前記ウェハ支持台は、その上面の中央部にウェハ載置面を有するとともに、周辺部にウェハ支持部を有し、
    前記ウェハ支持部は、前記ウェハを載置可能とする開口部を有するリング状のウェハホルダーからなり、前記ウェハホルダーは、前記層と同じ材料からなり、
    前記ウェハ支持部は、載置されるウェハの側面を囲むと共に起立してなるウェハ支持側面を有し、さらに、ウェハ支持側面の上端からそのウェハ支持側面を囲むように、径方向外方に向けて下降する下方傾斜面を含む周辺上面を有し、
    前記ウェハ支持側面の上端が、載置されるウェハの上面より低い位置にあることを特徴とするウェハ支持台。
  2. 前記ウェハ支持部の下方傾斜面は平面を含み、その平面が、ウェハ載置面に対して、３°以上４５°以下の傾きを有することを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持台。
  3. 前記下方傾斜面は曲面を含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のウェハ支持台。
  4. 前記曲面は、その曲面上の全ての点における接平面が、ウェハ載置面に対して、３°以上４５°以下の傾きを有することを特徴とする請求項３に記載のウェハ支持台。
  5. 前記ウェハ支持部の下方傾斜面を、平面視した幅が１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持台。
  6. 前記周辺上面は、前記ウェハ支持側面と前記下方傾斜面の間にウェハ載置面に対して平行な平坦面を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のウェハ支持台。
  7. 前記平坦面の幅が５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のウェハ支持台。
  8. 前記ウェハホルダーが、ＳｉＣからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のウェハ支持台。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のウェハ支持台が用いられてなる化学的気相成長装置であって、
    前記ウェハ支持台が前記ウェハ支持台の中心軸周りに回転駆動される化学的気相成長装置。
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