JP7012518B2 - ＳｉＣエピタキシャル成長装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ＳｉＣエピタキシャル成長装置に関する。
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、また、バンドギャップが３倍大きく、さらに、熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。そのため、炭化珪素（ＳｉＣ）は、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デバイスの実用化の促進には、高品質のＳｉＣエピタキシャルウェハ、及び高品質のエピタキシャル成長技術の確立が不可欠である。
ＳｉＣデバイスは、昇華再結晶法等で成長させたＳｉＣのバルク単結晶から加工して得られたＳｉＣ単結晶基板上に、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）等によってデバイスの活性領域となるエピタキシャル層（膜）を成長させたＳｉＣエピタキシャルウェハを用いて作製される。なお、本明細書において、ＳｉＣエピタキシャルウェハはエピタキシャル膜を形成後のウェハを意味し、ＳｉＣウェハはエピタキシャル膜を形成前のウェハを意味する。
ＳｉＣのエピタキシャル膜は、１５００℃程度の極めて高温で成長する。成長温度は、エピタキシャル膜の膜厚、性質に大きな影響を及ぼす。例えば、特許文献１には、熱伝導率の違いによりエピタキシャル成長時のウェハの温度分布を均一にできる半導体製造装置が記載されている。また特許文献２には、ウェハを支持部で支持することで、エピタキシャル成長時のウェハの温度分布を均一にできることが記載されている。
ＳｉＣエピタキシャルウェハを６インチ以上のサイズに大型化する試みが進められている。このような大型のＳｉＣエピタキシャルウェハを製造する際に、特許文献１及び２に記載の半導体装置では、ウェハの面内方向の温度差を十分抑制できなかった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、エピタキシャル成長時の温度分布を均一にできるＳｉＣエピタキシャル成長装置を得ることを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、ウェハの外周部の温度が中央部の温度より低くなることを見出した。そこで、ウェハが載置されるサセプタの裏面の所定の位置に、吸熱性及び放熱性に優れる放射部材を接触させることで、エピタキシャル成長時の温度分布を均一にできることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
（１）第１の態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、ウェハを載置できる載置面を有するサセプタと、前記サセプタの前記載置面と反対側に、前記サセプタと離間して設けられたヒータと、平面視で前記サセプタに載置されるウェハの外周部と重なる位置において、前記サセプタの前記載置面と対向する裏面に接触する環状の放射部材と、を備え、前記放射部材は、前記サセプタより放射率が高く、前記ヒータから見て一部が露出している。
（２）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記ヒータと前記サセプタに載置されるウェハとが平面視で同心円状に配置され、前記ヒータの外周端と前記サセプタに載置されるウェハの外周端との径方向の距離が、前記ウェハの直径の１／１２以下であってもよい。
（３）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記放射部材と前記サセプタに載置されるウェハとが平面視で同心円状に配置され、前記放射部材の外周端と前記サセプタに載置されるウェハの外周端との径方向の距離が、前記ウェハの直径の１／６以下であってもよい。
（４）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記放射部材の放射率が、前記サセプタの放射率の１．５倍以上であってもよい。
（５）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記サセプタの中央部を前記裏面から支持する中央支持部をさらに備えてもよい。
（６）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記放射部材の径方向の幅が、前記サセプタに載置されるウェハの半径の１／１０以上１／３以下であってもよい。
（７）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記放射部材が、前記サセプタに嵌合されていてもよい。
（８）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記サセプタの外周端を前記裏面から支持する外周支持部をさらに備えてもよい。
（９）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記放射部材の径方向の幅が、前記サセプタに載置されるウェハの半径の１／２００以上１／５以下であってもよい。
（１０）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記放射部材が、前記ヒータから見て一部が露出した状態で、前記サセプタと前記外周支持部との間に挟まれて保持されていてもよい。
（１１）上記態様にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置は、前記放射部材の前記ヒータ側の面に凹凸が形成されていてもよい。
また本発明の一態様に係るＳｉＣエピタキシャル成長装置によれば、エピタキシャル成長時の温度分布を均一にできる。
以下、本実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置について、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。以下の説明において例示される材質、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、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。
「第１実施形態」
図１は、第１実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１００の断面模式図である。図１に示すＳｉＣエピタキシャル成長装置１００は、成膜空間Ｋを形成するチャンバー１を備える。チャンバー１は、ガスを供給するガス供給口２と、ガスを排出するガス排出口３とを有する。成膜空間Ｋ内には、サセプタ１０とヒータ１２と放射部材１４とが設けられている。またサセプタ１０は、中央支持部１６によって支持される。以下、サセプタ１０の載置面に対して垂直な方向をｚ方向、載置面で直交する任意の二方向をｘ方向、ｙ方向とする。
図１は、第１実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１００の断面模式図である。図１に示すＳｉＣエピタキシャル成長装置１００は、成膜空間Ｋを形成するチャンバー１を備える。チャンバー１は、ガスを供給するガス供給口２と、ガスを排出するガス排出口３とを有する。成膜空間Ｋ内には、サセプタ１０とヒータ１２と放射部材１４とが設けられている。またサセプタ１０は、中央支持部１６によって支持される。以下、サセプタ１０の載置面に対して垂直な方向をｚ方向、載置面で直交する任意の二方向をｘ方向、ｙ方向とする。
図２は、ＳｉＣエピタキシャル成長装置１００の要部を拡大した断面模式図である。図２では、理解を容易にするためにウェハＷを一緒に図示している。
サセプタ１０は、載置面１０ａにウェハＷを載置できる。サセプタ１０は、公知のものを用いることができる。サセプタ１０は、１５００℃を超える高温に対して耐熱性を有し、原料ガスと反応性が低い材料により構成される。例えば、Ｔａ、ＴａＣ、ＴａＣコートカーボン、ＴａＣコートＴａ、黒鉛等が用いられる。成膜温度領域において、ＴａＣ及びＴａＣコートカーボンの放射率は０．２～０．３程度であり、黒鉛の放射率は０．７程度である。
ヒータ１２は、サセプタ１０の載置面１０ａと対向する裏面１０ｂ側に離間して設けられている。ヒータ１２は公知のものを用いることができる。ヒータ１２は、ｚ方向からの平面視で、サセプタ１０及びウェハＷに対して同心円状に配置されていることが好ましい。サセプタ１０及びウェハＷに対して同じ中心軸に対して同心円状に配置されることで、ウェハＷの均熱性を高めることができる。
ヒータ１２の外周端１２ｃとウェハＷの外周端Ｗｃとの径方向の距離は、ウェハＷの直径の１／１２以下であることが好ましい。またヒータ１２の外周端１２ｃとウェハＷの外周端Ｗｃとは、z方向からの平面視で一致していることがより好ましい。ヒータ１２の径方向の大きさがウェハＷより小さいと、ウェハＷの表面温度の均熱性が低下する。またヒータ１２の径方向の大きさがウェハＷより大きいと、z方向からの平面視でヒータ１２が外周方向に突出することになり、ＳｉＣエピタキシャル成長装置１００が大型化する。装置を大型化することは、費用が増大するため望ましくない。
放射部材１４は、サセプタ１０より放射率が高い材料により構成されている。放射部材１４の放射率は、サセプタ１０の放射率の１．５倍以上であることが好ましく、７倍以下であることが好ましい。例えば、サセプタ１０がＴａＣコートカーボン（放射率０．２）の場合、放射部材１４には黒鉛（放射率０．７）、ＳｉＣコートカーボン（放射率０．８）、ＳｉＣ（放射率０．８）等を用いる。放射率は吸熱率と等しく、放射部材１４はサセプタ１０等と比較して吸熱する。
放射部材１４は、中央に開口部を有する環状の部材である。放射部材１４は、ｚ方向からの平面視でウェハＷの外周部と重なる位置にある。ここで、ウェハＷの外周部とは、ウェハＷの外周端Ｗｃから１０％内側の領域を意味する。放射部材１４は、ｚ方向からの平面視でウェハＷの外周部の少なくとも一部と重なっていればよい。吸熱性に優れる放射部材１４がウェハＷの外周側に位置することで、ウェハＷの外周部の温度が中央部に対して低くなることを抑制できる。
放射部材１４は、ヒータ１２から見て一部が露出した状態で、サセプタ１０の裏面１０ｂに接触している。放射部材１４の一部が露出していることで、ヒータ１２からの輻射熱を効率的に吸熱できる。また放射部材１４は、サセプタ１０の裏面１０ｂと接触していることで、熱伝導によりウェハＷの外周部の温度を高めることができる。放射部材１４がサセプタ１０の裏面１０ｂと接触していないと、外周部の温度を充分に高めることができない。放射部材１４がサセプタ１０の裏面１０ｂに放射される放射光を遮蔽し、熱吸収効率が低下するためと考えられる。またサセプタ１０と放射部材１４とが非接触であることで、放射部材１４が吸熱した熱を効率的にサセプタ１０へ伝えることができないためと考えられる。
放射部材１４の外周端１４ｃとウェハＷの外周端Ｗｃとの径方向の距離は、ウェハＷの直径の１／６以下であることが好ましい。また放射部材１４の外周端１４ｃとウェハＷの外周端Ｗｃとは、z方向からの平面視で一致していることがより好ましい。エピタキシャル成長時にウェハＷの面内で外周端Ｗｃが低温になる。放射部材１４がウェハＷの外周端Ｗｃに近い位置にあることで、ウェハＷの外周端Ｗｃの温度が低くなることを抑制できる。
サセプタ１０が中央支持部１６により支持されている場合において、放射部材１４の径方向の幅Ｌ１は、ウェハＷの半径の１／１０以上１／３以下であることが好ましい。放射部材１４の径方向の幅Ｌ１が当該範囲内であれば、ウェハＷの面内方向の温度をより均一にすることができる。
放射部材１４は、サセプタ１０の裏面１０ｂに接着してもよいし、サセプタ１０に嵌合してもよい。図３は、第１実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置において、放射部材１４がサセプタ１０に嵌合した一例の要部を拡大した模式図である。
図３に示すサセプタ１０は、第１部材１０Ａと第２部材１０Ｂとからなる。第１部材１０Ａは、主要部１０Ａ１と突出部１０Ａ２とを有する。突出部１０Ａ２は、主要部１０Ａ１から径方向に突出する。第２部材１０Ｂは、主要部１０Ｂ１と突出部１０Ｂ２とを有する。突出部１０Ｂ２は、主要部１０Ｂ１からｚ方向に突出する。
また放射部材１４も第１部１４Ａと第２部１４Ｂからなる。第１部１４Ａは放射部材１４の主要な部分であり、第２部１４Ｂは第１部１４Ａから径方向に延在する。放射部材１４の第２部１４Ｂは、第１部材１０Ａの突出部１０Ａ２と第２部材１０Ｂの主要部１０Ｂ１との間の隙間に嵌合される。放射部材１４は、放射部材１４の自重でサセプタ１０に支持されている。この場合、放射部材１４の径方向の幅Ｌ１は、放射部材１４のサセプタ１０の裏面１０ｂに露出している部分の幅を意味する。接着剤を用いずに放射部材１４とサセプタ１０とを接触させると、接着剤が不要になる。接着剤を使用することも可能だが、線熱膨張率の差により応力が発生し、剥離する場合がある。そのため、接着剤によらない方法で、放射部材１４は固定されることが望ましい。
図４は、第１実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置において、放射部材１４の一面１４ｂに凹凸が形成されている一例の要部を拡大した模式図である。図４に示すよう放射部材１４は、凹部１５を複数備える。放射部材１４の一面１４ｂに凹凸形状が形成されていると、放射部材１４の実効的な放射率が高まる。ヒータ１２からの放射光（輻射熱）を吸収する面積が広がるためである。放射部材１４の一面１４ｂが平坦面とした場合の面積をＳ０とし、放射部材１４の一面１４ｂが実際の面積をＳ１とした場合に、面積比率（Ｓ１／Ｓ０）は２以上であることが好ましく、１６以上であることがより好ましい。
また凹部１５のアスペクト比は、１以上であることが好ましく、５以上であることがより好ましい。凹部１５のアスペクト比が大きいと、凹部１５内に入射した放射光が凹部１５から抜け出すことができなくなり、吸熱効率をより高めることができる。
図５は、放射部材１４の一面１４ｂ側を平面視した図である。図５の座標で示すｒ方向が径方向であり、θ方向が周方向である。図５に示すように、凹部１５の形状は特に問わない。例えば、図５（ａ）に示す凹部１５Ａは同心円状に形成されている。図５（ｂ）に示す凹部１５Ｂは、中心から放射状に形成されている。図５（ｃ）に示す凹部１５Ｃは、周方向及び径方向に点在している。図５（ｄ）に示す凹部１５Ｄは、外周に向うほど間隔が狭くなる同心円状に形成されている。凹部１５Ｄの間隔が外周側ほど狭いと、外周端の温度を効率的に高めることができる。
中央支持部１６は、サセプタ１０の中央をサセプタ１０の裏面１０ｂ側から支持する。中央支持部１６は、エピタキシャル成長温度に対して耐熱性のある材料により構成される。中央支持部１６は中央からｚ方向に延在する軸として回転可能でもよい。中央支持部１６を回転させることで、ウェハＷを回転させながらエピタキシャル成長を行うことができる。
上述のように、第１実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１００によれば、ウェハＷの面内方向の均熱性を高めることができる。放射部材１４が吸熱し高温になることで、ウェハＷの外周部の温度が低下することが抑制される。
「第２実施形態」
図６は、第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１０１の要部を拡大した断面模式図である。第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１０１は、サセプタ１０が中央支持部１６ではなく、外周支持部１８によって支持されている点のみが異なる。その他の構成は、第１実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１００と同様であり、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省く。
図６は、第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１０１の要部を拡大した断面模式図である。第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１０１は、サセプタ１０が中央支持部１６ではなく、外周支持部１８によって支持されている点のみが異なる。その他の構成は、第１実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１００と同様であり、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省く。
外周支持部１８は、サセプタ１０の外周をサセプタ１０の裏面１０ｂ側から支持する。外周支持部１８は、中央支持部１６と同様の材料により構成される。
第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１０１は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２の好ましい範囲が、第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１０１と異なる。サセプタ１０が外周支持部１８によって支持されることにより、外周支持部１８もヒータからの輻射を受けるためである。
サセプタ１０が外周支持部１８により支持されている場合において、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２は、ウェハＷの半径の１／２００以上１／５以下であることが好ましい。放射部材１４の径方向の幅Ｌ２が当該範囲内であれば、ウェハＷの面内方向の温度をより均一にすることができる。外周支持部１８は、ヒータ１２からの輻射を受け、発熱する。そのため、中央支持部１６によりサセプタ１０を支持する場合と比較して、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２を小さくすることができる。
図７は、第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置において、放射部材１４がサセプタ１０と外周支持部１８との間に挟まれて保持された一例の要部を拡大した模式図である。図６に示す外周支持部１８は、支柱１８Ａと突出部１８Ｂとを有する。支柱１８Ａは、ｚ方向に延在する部分であり、外周支持部１８の主要部である。突出部１８Ｂは、支柱１８Ａから面内方向に突出した部分である。突出部１８Ｂには嵌合溝１８Ｂ１が設けられている。
外周支持部１８でサセプタ１０を支持すると、外周支持部１８でサセプタ１０との間に嵌合溝１８Ｂ１により隙間ができる。この隙間に放射部材１４を挿入することで、放射部材１４は、自重でサセプタ１０と外周支持部１８との間に支持される。
第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１０１において、ヒータ１２の外周端１２ｃとウェハＷの外周端Ｗｃとの位置関係、及び、放射部材１４の外周端１４ｃとウェハＷの外周端Ｗｃとの位置関係は、第１実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１００と同様に設定できる。また放射部材１４のヒータ１２側の面に凹凸を設けてもよい。
上述のように、第２実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャル成長装置１０１によれば、ウェハＷの面内方向の均熱性を高めることができる。放射部材１４が吸熱し高温になることで、ウェハＷの外周部の温度が低下することが抑制される。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された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。
（実施例１）
図２に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用いた際のウェハ表面の温度状態をシミュレーションにより求めた。シミュレーションには、汎用FEM熱解析ソフトウエアANSYS Mechanicalを用いた。
図２に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用いた際のウェハ表面の温度状態をシミュレーションにより求めた。シミュレーションには、汎用FEM熱解析ソフトウエアANSYS Mechanicalを用いた。
シミュレーションは、サセプタ１０の放射率を０．２（ＴａＣコートカーボン相当）とし、放射部材１４の放射率を０．８（ＳｉＣコートカーボン相当）とした。放射部材１４の径方向の幅Ｌ１は１０ｍｍとした。またｚ方向からの平面視において、ウェハＷの外周端Ｗｃ、放射部材１４の外周端１４ｃ及びヒータ１２の外周端１２ｃは一致させた。またヒータ１２とサセプタ１０の裏面１０ｂとの距離は、１５ｍｍとした。当該条件の基、ウェハの表面温度の面内分布を測定した。
（実施例２）
実施例２は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ１を２０ｍｍとした点が実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同様にした。
実施例２は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ１を２０ｍｍとした点が実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同様にした。
（実施例３）
実施例３は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ１を３０ｍｍとした点が実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同様にした。
実施例３は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ１を３０ｍｍとした点が実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同様にした。
（比較例１）
比較例１は、放射部材１４を設けなかった点が実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同様にした。
比較例１は、放射部材１４を設けなかった点が実施例１と異なる。その他の条件は実施例１と同様にした。
図８は、実施例１～３及び比較例１のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図８に示すように、放射部材１４をサセプタ１０の裏面に接触させることで、ウェハの外周側での温度低下が抑制された。
（実施例４）
実施例４は、放射部材１４の放射率を０．３とした点が実施例２と異なる。その他の条件は、実施例２と同様とした。
実施例４は、放射部材１４の放射率を０．３とした点が実施例２と異なる。その他の条件は、実施例２と同様とした。
図９は、実施例２、実施例４及び比較例１のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図９に示すように、放射率の小さい放射部材１４を用いた場合でも、ウェハの外周側での温度低下が抑制された。
（比較例２）
比較例２は、放射部材１４とサセプタ１０とを接触させていない点が、実施例４と異なる。その他の条件は、実施例４と同様とした。
比較例２は、放射部材１４とサセプタ１０とを接触させていない点が、実施例４と異なる。その他の条件は、実施例４と同様とした。
図１０は、実施例４、比較例１及び比較例２のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図１０に示すように、放射部材１４を接触させない比較例２は、ウェハの外周側での温度低下が抑制されなかった。
（実施例５）
実施例５は、放射部材１４のヒータ側の面に凹凸形状を設けた点が、実施例４と異なる。その他の条件は実施例４と同様とした。凹凸は、溝幅及び間隔０．２ｍｍで、深さ１．０ｍｍで、２０本の溝を設けた。
実施例５は、放射部材１４のヒータ側の面に凹凸形状を設けた点が、実施例４と異なる。その他の条件は実施例４と同様とした。凹凸は、溝幅及び間隔０．２ｍｍで、深さ１．０ｍｍで、２０本の溝を設けた。
図１１は、実施例４、実施例５及び比較例１のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図１１に示すように、放射部材１４に凹凸形状を設けることで、ウェハの外周側での温度低下がより抑制された。
（実施例６）
実施例６は、図３に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用い、放射部材１４をサセプタ１０に嵌合させた点が実施例１と異なる。放射部材１４の径方向の幅Ｌ１は、ヒータ１２側に表出している部分の幅１０ｍｍとした。その他の条件は実施例１と同様とした。
実施例６は、図３に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用い、放射部材１４をサセプタ１０に嵌合させた点が実施例１と異なる。放射部材１４の径方向の幅Ｌ１は、ヒータ１２側に表出している部分の幅１０ｍｍとした。その他の条件は実施例１と同様とした。
（実施例７）
実施例７は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ１を２０ｍｍとした点が実施例６と異なる。その他の条件は実施例６と同様とした。
実施例７は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ１を２０ｍｍとした点が実施例６と異なる。その他の条件は実施例６と同様とした。
図１２は、実施例６、実施例７及び比較例１のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図１２に示すように、図３に示す構成でも、放射部材１４をサセプタ１０の裏面に接触させることで、ウェハの外周側での温度低下が抑制された。
表１に、検討結果をまとめた。面内温度差ｄＴは、ウェハ面内における温度の最大値と最小値との温度差を意味する。
（実施例８）
図６に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用いた際のウェハ表面の温度状態をシミュレーションにより求めた。すなわち、サセプタを中央支持部１６で支持せずに外周支持部１８で支持した点が実施例１と異なる。放射部材１４の径方向の幅Ｌ２は０．５ｍｍとした。その他の条件は実施例１と同様とした。
図６に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用いた際のウェハ表面の温度状態をシミュレーションにより求めた。すなわち、サセプタを中央支持部１６で支持せずに外周支持部１８で支持した点が実施例１と異なる。放射部材１４の径方向の幅Ｌ２は０．５ｍｍとした。その他の条件は実施例１と同様とした。
（実施例９）
実施例２は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２を１ｍｍとした点が実施例８と異なる。その他の条件は実施例８と同様にした。
実施例２は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２を１ｍｍとした点が実施例８と異なる。その他の条件は実施例８と同様にした。
（比較例３）
比較例３は、放射部材１４を設けなかった点が実施例８と異なる。その他の条件は実施例１と同様にした。
比較例３は、放射部材１４を設けなかった点が実施例８と異なる。その他の条件は実施例１と同様にした。
図１３は、実施例８、実施例９及び比較例３のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図１３に示すように、図６に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置においても、放射部材１４をサセプタ１０の裏面に接触させることで、ウェハの外周側での温度低下が抑制された。
（実施例１０）
実施例１０は、放射部材１４の放射率を０．３とし、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２を２ｍｍした点が実施例８と異なる。その他の条件は、実施例８と同様とした。
実施例１０は、放射部材１４の放射率を０．３とし、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２を２ｍｍした点が実施例８と異なる。その他の条件は、実施例８と同様とした。
（実施例１１）
実施例１１は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２を２０ｍｍした点が実施例１０と異なる。その他の条件は、実施例１０と同様とした。
実施例１１は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２を２０ｍｍした点が実施例１０と異なる。その他の条件は、実施例１０と同様とした。
図１４は、実施例１０、実施例１１及び比較例３のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図１４に示すように、放射率の小さい放射部材１４を用いた場合でも、ウェハの外周側での温度低下が抑制された。
（比較例４）
比較例４は、放射部材１４とサセプタ１０とを接触させていない点が、実施例１０と異なる。その他の条件は、実施例１０と同様とした。
比較例４は、放射部材１４とサセプタ１０とを接触させていない点が、実施例１０と異なる。その他の条件は、実施例１０と同様とした。
図１５は、実施例１０、比較例３及び比較例４のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図１５に示すように、放射部材１４を接触させない比較例４は、ウェハの外周側での温度低下を充分抑制できなかった。
（実施例１２）
実施例１２は、放射部材１４のヒータ側の面に凹凸形状を設けた点が、実施例１０と異なる。その他の条件は実施例１０と同様とした。凹凸は、溝幅及び間隔０．１ｍｍで、深さ０．２ｍｍで、５本の溝を設けた。
実施例１２は、放射部材１４のヒータ側の面に凹凸形状を設けた点が、実施例１０と異なる。その他の条件は実施例１０と同様とした。凹凸は、溝幅及び間隔０．１ｍｍで、深さ０．２ｍｍで、５本の溝を設けた。
図１６は、実施例１０、実施例１２及び比較例４のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図１６に示すように、放射部材１４に凹凸形状を設けることで、ウェハの外周側での温度低下がより抑制された。
（実施例１３）
実施例１３は、図７に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用い、放射部材１４をサセプタ１０に嵌合させた点が実施例８と異なる。ヒータ１２側に表出している放射部材１４の径方向の幅Ｌ２は、０．５ｍｍとした。その他の条件は実施例８と同様とした。
実施例１３は、図７に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用い、放射部材１４をサセプタ１０に嵌合させた点が実施例８と異なる。ヒータ１２側に表出している放射部材１４の径方向の幅Ｌ２は、０．５ｍｍとした。その他の条件は実施例８と同様とした。
（実施例１４）
実施例１４は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２を１ｍｍとした点が実施例１３と異なる。その他の条件は実施例１３と同様とした。
実施例１４は、放射部材１４の径方向の幅Ｌ２を１ｍｍとした点が実施例１３と異なる。その他の条件は実施例１３と同様とした。
（比較例５）
比較例５は、図７に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用い、放射部材１４を設けなかった点が実施例１３と異なる。その他の条件は実施例１３と同様とした。
比較例５は、図７に示す構成のＳｉＣエピタキシャル成長装置を用い、放射部材１４を設けなかった点が実施例１３と異なる。その他の条件は実施例１３と同様とした。
図１７は、実施例１３、実施例１４及び比較例５のウェハ表面の温度分布を示す図である。横軸がウェハの中央からの径方向の位置であり、縦軸がその地点でのウェハの表面温度である。図１７に示すように、図７に示す構成でも、放射部材１４をサセプタ１０の裏面に接触させることで、ウェハの外周側での温度低下が抑制された。
表２に、これらの結果をまとめた。
１ チャンバー
２ ガス供給口
３ ガス排出口
１０ サセプタ
１０ａ 載置面
１０ｂ 裏面
１０Ａ 第１部材
１０Ａ１ 主要部
１０Ａ２ 突出部
１０Ｂ 第２部材
１０Ｂ１ 主要部
１０Ｂ２ 突出部
１２ ヒータ
１４ 放射部材
１４Ａ 第１部
１４Ｂ 第２部
１４ｂ 一面
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ 凹部
１２ｃ、１４ｃ、Ｗｃ 外周端
１６ 中央支持部
１８ 外周支持部
１８Ａ 支柱
１８Ｂ 突出部
１８Ｂ１ 嵌合溝
１００、１０１ ＳｉＣエピタキシャル成長装置
Ｗ ウェハ
Ｋ 成膜空間
２ ガス供給口
３ ガス排出口
１０ サセプタ
１０ａ 載置面
１０ｂ 裏面
１０Ａ 第１部材
１０Ａ１ 主要部
１０Ａ２ 突出部
１０Ｂ 第２部材
１０Ｂ１ 主要部
１０Ｂ２ 突出部
１２ ヒータ
１４ 放射部材
１４Ａ 第１部
１４Ｂ 第２部
１４ｂ 一面
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ 凹部
１２ｃ、１４ｃ、Ｗｃ 外周端
１６ 中央支持部
１８ 外周支持部
１８Ａ 支柱
１８Ｂ 突出部
１８Ｂ１ 嵌合溝
１００、１０１ ＳｉＣエピタキシャル成長装置
Ｗ ウェハ
Ｋ 成膜空間
Claims (10)
- ウェハを載置でき、前記ウェハが載置された際に前記ウェハと接するウェハ設置領域を含む載置面を有するサセプタと、
前記サセプタの前記載置面と反対側に、前記サセプタと離間して設けられたヒータと、
平面視で前記ウェハ設置領域の外周部と重なる位置において、前記サセプタの前記載置面と対向する裏面に接触する円環状の放射部材と、を備え、
前記放射部材は、前記サセプタより放射率が高く、前記ヒータから見て一部が露出しており、
前記放射部材と前記ウェハ設置領域とが平面視で同心円状に配置され、
前記放射部材の外周端と前記ウェハ設置領域の外周端との径方向の距離が、前記ウェハ設置領域の直径の１／６以下である、ＳｉＣエピタキシャル成長装置。 - 前記ヒータと前記ウェハ設置領域とが平面視で同心円状に配置され、
前記ヒータの外周端と前記ウェハ設置領域の外周端との径方向の距離が、前記ウェハ設置領域の直径の１／１２以下である、請求項１に記載のＳｉＣエピタキシャル成長装置。 - 前記放射部材の放射率が、前記サセプタの放射率の１．５倍以上である、請求項１又は２に記載のＳｉＣエピタキシャル成長装置。
- 前記サセプタの中央部を前記裏面から支持する中央支持部をさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のＳｉＣエピタキシャル成長装置。
- 前記放射部材の径方向の幅が、前記ウェハ設置領域の半径の１／１０以上１／３以下である、請求項４に記載のＳｉＣエピタキシャル成長装置。
- 前記放射部材が、前記サセプタに嵌合されている、請求項４又は５に記載のＳｉＣエピタキシャル成長装置。
- 前記サセプタの外周端を前記裏面から支持する外周支持部をさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のＳｉＣエピタキシャル成長装置。
- 前記放射部材の径方向の幅が、前記ウェハ設置領域の半径の１／２００以上１／５以下である、請求項７に記載のＳｉＣエピタキシャル成長装置。
- 前記放射部材が、前記ヒータから見て一部が露出した状態で、前記サセプタと前記外周支持部との間に挟まれて保持される、請求項７または８に記載のＳｉＣエピタキシャル成長装置。
- 前記放射部材の前記ヒータ側の面に凹凸が形成されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のＳｉＣエピタキシャル成長装置。
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