WO2023234159A1 - ホルダ及び気相成長装置 - Google Patents

ホルダ及び気相成長装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023234159A1
WO2023234159A1 PCT/JP2023/019456 JP2023019456W WO2023234159A1 WO 2023234159 A1 WO2023234159 A1 WO 2023234159A1 JP 2023019456 W JP2023019456 W JP 2023019456W WO 2023234159 A1 WO2023234159 A1 WO 2023234159A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sic
plane
susceptor
annular member
diffraction peak
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/019456
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
亨 渡部
佳明 醍醐
雅美 矢島
Original Assignee
株式会社ニューフレアテクノロジー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ニューフレアテクノロジー filed Critical 株式会社ニューフレアテクノロジー
Publication of WO2023234159A1 publication Critical patent/WO2023234159A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12—Substrate holders or susceptors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/2003—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate
    • H01L21/2015—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate the substrate being of crystalline semiconductor material, e.g. lattice adaptation, heteroepitaxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

実施形態のホルダは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含み、基板を載置可能である。

Description

ホルダ及び気相成長装置
　本発明は、基板の表面にガスを供給して膜の形成を行う気相成長装置に用いられる基板載置用のホルダ、及び気相成長装置に関する。
　高品質な半導体膜を形成する方法の一つとして、基板の表面に気相成長により単結晶膜を形成するエピタキシャル成長技術がある。エピタキシャル成長技術を用いる気相成長装置では、常圧又は減圧に保持されたチャンバの中のホルダに基板を載置する。
　そして、基板を加熱しながら、半導体膜の原料を含むプロセスガスを、チャンバに供給する。基板表面ではプロセスガスの化学反応が生じ、基板の表面にエピタキシャル単結晶膜が形成される。
　基板の表面にエピタキシャル単結晶膜が形成された後、基板を載置するホルダに大きな変形が確認されることがある。ホルダが変形すると、例えば、ホルダの破損や、ホルダの搬送エラーといった問題が生じる可能性がある。
特開２０１１－２４３７１０号公報
　本発明が解決しようとする課題は、変形を抑制できるホルダを提供することにある。
　本発明の一態様のホルダは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含み、基板を載置可能である。
　本発明の一態様の気相成長装置は、上記態様のホルダを備える。
　本発明によれば、変形を抑制できるホルダ及び気相成長装置が実現できる。
第１の実施形態の気相成長装置の模式断面図。 第１の実施形態のホルダの模式図。 第１の実施形態の変形例のホルダの模式図。 第１の実施形態及び比較例の環状部材のＯｕｔ　ｏｆ　ＰｌａｎｅのＸＲＤ測定結果を示す図。 比較例の環状部材の表面に形成された炭化珪素膜のラマン分光法による測定結果を示す図。 第１の実施形態の環状部材の表面に形成された炭化珪素膜のラマン分光法による測定結果を示す図。 第２の実施形態のホルダの模式図。 第２の実施形態の変形例のホルダの模式図。 第３の実施形態のホルダの模式図。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　本明細書中、同一又は類似の部材について、同一の符号を付す場合がある。
　本明細書中、気相成長装置が膜の形成が可能に設置された状態での重力方向を「下」と定義し、その逆方向を「上」と定義する。したがって、「下部」とは、基準に対し重力方向の位置、「下方」とは基準に対し重力方向を意味する。そして、「上部」とは、基準に対し重力方向と逆方向の位置、「上方」とは基準に対し重力方向と逆方向を意味する。また、「縦方向」とは重力方向である。
　また、本明細書中、「プロセスガス」とは、膜の形成のために用いられるガスの総称であり、例えば、ソースガス、アシストガス、ドーパントガス、キャリアガス、及び、それらの混合ガスを含む概念とする。
（第１の実施形態）
　第１の実施形態のホルダは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含み、基板を載置可能である。また、第１の実施形態の気相成長装置は、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含み、基板を載置可能なホルダを含む。
　図１は、第１の実施形態の気相成長装置の模式断面図である。第１の実施形態の気相成長装置１００は、例えば、単結晶の炭化珪素基板表面に単結晶の炭化珪素膜（ＳｉＣ膜）をエピタキシャル成長させる枚葉型のエピタキシャル成長装置である。
　第１の実施形態の気相成長装置１００は、チャンバ１０及びバッファ室１３を備える。チャンバ１０は、サセプタ１４（ホルダ）、回転体１６、回転軸１８、回転駆動機構２０、第１のヒータ２２、リフレクタ２８、支持柱３０、固定台３２、固定軸３４、フード４０、第２のヒータ４２、ガス排出口４４、ガス導管５３を備える。バッファ室１３は、仕切り板３９、ガス供給口８５を備える。
　チャンバ１０は、例えば、ステンレス製である。チャンバ１０は、円筒形状の壁を有する。チャンバ１０内で、ウェハＷ表面に単結晶の炭化珪素膜を形成する。ウェハＷは基板の一例である。ウェハＷは、例えば、半導体ウェハである。ウェハＷは、例えば、単結晶の炭化珪素ウェハである。
　サセプタ１４は、チャンバ１０の中に設けられる。サセプタ１４には、ウェハＷが載置可能である。サセプタ１４は、ホルダの一例である。
　サセプタ１４は、例えば、炭化珪素、グラファイト、炭化タンタル、パイロリティックグラファイトなどでコートしたグラファイト等の耐熱性の高い材料で形成される。
　サセプタ１４は、回転体１６の上部に載置される。回転体１６は、回転軸１８に固定される。サセプタ１４は、間接的に回転軸１８に固定される。
　回転軸１８は、回転駆動機構２０によって回転可能である。回転軸１８を回転させることによりサセプタ１４を回転させることが可能である。サセプタ１４を回転させることにより、サセプタ１４に載置されたウェハＷを回転させることが可能である。
　回転駆動機構２０により、例えば、ウェハＷを１ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下の回転速度で回転させることが可能である。回転駆動機構２０は、例えば、モータとベアリングで構成される。
　第１のヒータ２２は、サセプタ１４の下方に設けられる。第１のヒータ２２は、回転体１６内に設けられる。第１のヒータ２２は、サセプタ１４に載置されたウェハＷを下方から加熱する。第１のヒータ２２は、例えば、抵抗加熱ヒータである。第１のヒータ２２は、例えば、櫛形のパターンが施された円板状である。
　リフレクタ２８は、第１のヒータ２２の下に設けられる。リフレクタ２８とサセプタ１４との間に、第１のヒータ２２が設けられる。
　リフレクタ２８は、第１のヒータ２２から下方に放射される熱を反射し、ウェハＷの加熱効率を向上させる。また、リフレクタ２８は、リフレクタ２８より下方の部材が加熱されるのを防止する。リフレクタ２８は、例えば、円板状である。リフレクタ２８は、例えば、炭化珪素、グラファイト、炭化タンタル、パイロリティックグラファイトなどでコートしたグラファイト等の耐熱性の高い材料で形成される。
　リフレクタ２８は、例えば、複数の支持柱３０によって、固定台３２に固定される。固定台３２は、例えば、固定軸３４によって支持される。
　回転体１６内には、サセプタ１４を回転体１６から脱着させるために、リフトピン（図示せず）が設けられる。リフトピンは、例えば、リフレクタ２８、及び、第１のヒータ２２を貫通する。
　第２のヒータ４２は、フード４０とチャンバ１０の内壁との間に設けられる。第２のヒータ４２は、サセプタ１４の上方に位置する。
　第２のヒータ４２は、サセプタ１４に載置されたウェハＷを上方から加熱する。ウェハＷを第１のヒータ２２に加えて第２のヒータ４２で加熱することにより、ウェハＷを炭化珪素膜の成長に必要とされる温度、例えば、１５００℃以上の温度に容易に加熱することができるようになる。第２のヒータ４２は、例えば、抵抗加熱ヒータである。
　フード４０は、例えば、円筒形状である。フード４０は、第２のヒータ４２に第１のプロセスガスＧ１や第２のプロセスガスＧ２が接することを防ぐ機能を備える。フード４０は、例えば、グラファイト、又は、炭化珪素でコートしたグラファイト等の耐熱性の高い材料で形成される。
　ガス排出口４４は、チャンバ１０の底部に設けられる。ガス排出口４４は、ウェハＷの表面でソースガスが反応した後の副生成物、及び、余剰のプロセスガスをチャンバ１０の外部に排出する。ガス排出口４４は、例えば、図示しない真空ポンプに接続される。
　また、チャンバ１０には、図示しないサセプタ搬入出口及びゲートバルブが設けられている。サセプタ搬入出口及びゲートバルブにより、ウェハＷが載置されたサセプタ１４をチャンバ１０内に搬入したり、チャンバ１０の外に搬出したりすることが可能である。
　バッファ室１３は、チャンバ１０の上部に設けられる。バッファ室１３には、プロセスガスＧ０を導入するためのガス供給口８５が設けられる。ガス供給口８５から導入されたプロセスガスＧ０がバッファ室１３の中に充填される。
　プロセスガスＧ０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）のソースガス、炭素（Ｃ）のソースガス、ｎ型不純物のドーパントガス、ｐ型不純物のドーパントガス、シリコンのクラスター化を抑制するアシストガス、及び、キャリアガスを含む混合ガスである。シリコンのソースガスは、例えば、シランガス（ＳｉＨ４）である。炭素のソースガスは、例えば、プロパンガス（Ｃ３Ｈ８）である。ｎ型不純物のドーパントガスは、例えば、窒素ガス（Ｎ２）である。ｐ型不純物のドーパントガスは、例えば、トリメチルアルミニウムガス（ＴＭＡ）である。アシストガスは、例えば、塩化水素ガス（ＨＣｌ）である。キャリアガスは、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）、又は、水素ガス（Ｈ２）である。
　複数のガス導管５３は、バッファ室１３とチャンバ１０との間に設けられる。ガス導管５３は、バッファ室１３からチャンバ１０に向かう第１の方向に延びる。複数のガス導管５３は、バッファ室１３からチャンバ１０にプロセスガスＧ０を供給する。
　図２は、第１の実施形態のホルダの模式図である。図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡＡ’断面図である。
　サセプタ１４は、内側領域５０と外側領域５２を含む。外側領域５２は内側領域５０を囲む。サセプタ１４にウェハＷが載置された場合に、外側領域５２はウェハＷを囲む。
　内側領域５０は、円板形状である。外側領域５２は、環状である。内側領域５０は、外側領域５２に対して窪んだ凹部である。
　サセプタ１４は、ベース部材１４ａと環状部材１４ｂを含む。
　ベース部材１４ａは、円板形状である。ベース部材１４ａは、内側領域５０及び外側領域５２に設けられる。ベース部材１４ａは、サセプタ１４にウェハＷが載置された場合に、ウェハＷの下面を支持する。
　ベース部材１４ａは、例えば、グラファイトである。
　環状部材１４ｂは、環状である。環状部材１４ｂは、例えば、円環状である。環状部材１４ｂは、外側領域５２に設けられる。環状部材１４ｂは、例えば、外側領域５２のベース部材１４ａの上部に載置される。環状部材１４ｂは、例えば、外側領域５２のベース部材１４ａの外周部に載置される。環状部材１４ｂは、例えば、ベース部材１４ａの外周部に設けられた突起によって、ベース部材１４ａの上の位置が固定される。環状部材１４ｂは、ウェハ表面に膜を形成する際に、下側のベース部材１４ａに膜が付着することを抑制する防着機能を有する。
　図３は、第１の実施形態の変形例のホルダの模式図である。図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ’断面図である。
　ベース部材１４ａの外周部に設けられた突起は、図３のように環状部材１４ｂの下部に位置するようにしても良い。
　環状部材１４ｂは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを有する。無配向とは、多結晶を構成する単結晶ドメインの結晶方位がランダムであることを意味する。環状部材１４ｂは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する。
　環状部材１４ｂは主として、多結晶３Ｃ－ＳｉＣで構成される。例えば、環状部材１４ｂに含まれる多結晶３Ｃ－ＳｉＣの体積割合は、環状部材１４ｂに含まれる他の物質の体積割合よりも大きい。例えば、環状部材１４ｂに含まれる多結晶３Ｃ－ＳｉＣの体積割合は、環状部材１４ｂに含まれる多結晶４Ｈ－ＳｉＣの体積割合よりも大きい。また、例えば、環状部材１４ｂに含まれる多結晶３Ｃ－ＳｉＣの体積割合は、環状部材１４ｂに含まれる非晶質ＳｉＣの体積割合よりも大きい。
　環状部材１４ｂの表面における多結晶３Ｃ－ＳｉＣの占有率は、例えば、８０％以上である。
　環状部材１４ｂの少なくとも表面は、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣである。環状部材１４ｂは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分の一例である。
　環状部材１４ｂは、例えば、単一の材料で構成される。環状部材１４ｂは、例えば、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣで構成される。
　環状部材１４ｂは、例えば、ベース部材１４ａを構成する材料とは異なる材料で構成することができる。
　環状部材１４ｂに含まれる無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣは、Ｏｕｔ　ｏｆ　ＰｌａｎｅのＸ－ｒａｙ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）測定で得られる３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面の回折ピーク強度を１００とした場合に、３Ｃ－ＳｉＣ（２００）面の回折ピーク強度が１０以上４０以下、３Ｃ－ＳｉＣ（２２０）面の回折ピーク強度が２５以上５０以下、３Ｃ－ＳｉＣ（３１１）面の回折ピーク強度が１５以上６５以下である。
　また、環状部材１４ｂに含まれる無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣは、例えば、Ｏｕｔ　ｏｆ　ＰｌａｎｅのＸＲＤ測定で得られる３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面の回折ピーク強度を１００とした場合に、３Ｃ－ＳｉＣ（４００）面の回折ピーク強度が０以上２０以下、３Ｃ－ＳｉＣ（３３１）面の回折ピーク強度が０以上２０以下、３Ｃ－ＳｉＣ（４２０）面の回折ピーク強度が０以上２０以下、３Ｃ－ＳｉＣ（４２２）面の回折ピーク強度が０以上２０以下である。例えば、３Ｃ－ＳｉＣ（４００）面の回折ピーク強度は０より大きく、３Ｃ－ＳｉＣ（３３１）面の回折ピーク強度は０より大きく、３Ｃ－ＳｉＣ（４２０）面の回折ピーク強度は０より大きく、３Ｃ－ＳｉＣ（４２２）面の回折ピーク強度は０より大きい。
　図４は、第１の実施形態及び比較例の環状部材のＯｕｔ　ｏｆ　ＰｌａｎｅのＸＲＤ測定結果を示す図である。比較例の環状部材は、（１１１）配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣで構成される。図４において、上側のＸＲＤパターンが比較例の環状部材の測定結果、下側のＸＲＤパターンが第１の実施形態の環状部材の測定結果である。
　図４に示すように、第１の実施形態の環状部材の場合、Ｏｕｔ　ｏｆ　ＰｌａｎｅのＸＲＤ測定で得られる３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面の回折ピークは他のピークに比べて、最も強く観測される。また、３Ｃ－ＳｉＣ（２００）面の回折ピークと、３Ｃ－ＳｉＣ（２２０）面の回折ピークと、３Ｃ－ＳｉＣ（３１１）面の回折ピークとは、３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面の回折ピークよりも弱く観測される。更に、３Ｃ－ＳｉＣ（４００）面の回折ピークと、３Ｃ－ＳｉＣ（３３１）面の回折ピークと、３Ｃ－ＳｉＣ（４２０）面の回折ピークと、３Ｃ－ＳｉＣ（４２２）面の回折ピークとは、３Ｃ－ＳｉＣ（２００）面の回折ピークと、３Ｃ－ＳｉＣ（２２０）面の回折ピークと、３Ｃ－ＳｉＣ（３１１）面の回折ピークとに比べて、弱いピークとして観測される。このような各ピークの大小関係は、３Ｃ－ＳｉＣの粉末をＸＲＤ測定した際のＸＲＤパターンに類似しており、第１の実施形態の環状部材が、特定の配向状態になっていないこと、すなわち、無配向であることを示している。第１の実施形態の環状部材に対するＸＲＤパターンの回折ピーク強度は、より具体的には、３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面の回折ピーク強度を１００とした場合に、３Ｃ－ＳｉＣ（２００）面の回折ピーク強度が１０以上４０以下、３Ｃ－ＳｉＣ（２２０）面の回折ピーク強度が２５以上５０以下、３Ｃ－ＳｉＣ（３１１）面の回折ピーク強度が１５以上６５以下である。また、３Ｃ－ＳｉＣ（４００）面の回折ピーク強度は０より大きく、３Ｃ－ＳｉＣ（３３１）面の回折ピーク強度は０より大きく、３Ｃ－ＳｉＣ（４２０）面の回折ピーク強度は０より大きく、３Ｃ－ＳｉＣ（４２２）面の回折ピーク強度は０より大きい。
　一方、図４に示すように、比較例の環状部材の場合、Ｏｕｔ　ｏｆ　ＰｌａｎｅのＸＲＤ測定で得られる３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面の回折ピーク強度と、３Ｃ－ＳｉＣ（２２２）面の回折ピーク強度とが主として確認できる。また、３Ｃ－ＳｉＣ（２００）面、３Ｃ－ＳｉＣ（２２０）面、３Ｃ－ＳｉＣ（３１１）面、３Ｃ－ＳｉＣ（４００）面、３Ｃ－ＳｉＣ（３３１）面、３Ｃ－ＳｉＣ（４２０）面、３Ｃ－ＳｉＣ（４２２）面の回折ピークは、ほとんど確認できない。すなわち、比較例の環状部材が、（１１１）配向した３Ｃ－ＳｉＣから構成されることを示している。
　気相成長装置１００を用いて、ウェハＷ表面に炭化珪素膜を形成する場合、まず、ウェハＷを載置したサセプタ１４を、チャンバ１０の中に搬入する。サセプタ１４は、回転体１６の上部に載置される。
　第１のヒータ２２及び第２のヒータ４２を用いてウェハＷを加熱する。例えば、ウェハＷが１５００℃以上１８００℃以下になるように加熱する。バッファ室１３から複数のガス導管５３を経由して、チャンバ１０にプロセスガスＧ０を供給する。
　回転駆動機構２０を用いて、回転体１６を回転させ、サセプタ１４を回転させる。サセプタ１４に載置されたウェハＷは、サセプタ１４と共に回転する。
　回転するウェハＷの表面に、例えば、４Ｈ－ＳｉＣの単結晶の炭化珪素膜が形成される。この時、ウェハＷの外周部に載置された環状部材１４ｂの表面にも、炭化珪素膜が形成される。
　次に、第１の実施形態のホルダ及び気相成長装置の作用及び効果について説明する。
　サセプタに載置されたウェハＷの表面に単結晶の炭化珪素膜を形成した後、サセプタに大きな変形が確認されることがある。例えば、サセプタに大きな反りが生じていることが確認されることがある。
　サセプタに載置されたウェハＷの表面に単結晶の炭化珪素膜を形成する際、例えば、サセプタの外周領域の表面に炭化珪素膜が形成される。例えば、サセプタの外周領域の表面に形成された炭化珪素膜によって生じる応力により、サセプタに大きな反りが生じることが考えられる。また、例えば、炭化珪素膜を形成する際に、サセプタを加熱することによる歪の導入によって、サセプタに大きな反りが生じることが考えられる。
　サセプタに大きな反りが生じると、例えば、サセプタが破損するおそれがある。また、サセプタに大きな反りが生じると、例えば、サセプタを搬送する際に、搬送エラーが生じるおそれがある。したがって、サセプタの反りを抑制することが望まれる。
　第１の実施形態のサセプタ１４は、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含む。具体的には、サセプタ１４の外側領域５２に設けられた環状部材１４ｂの表面が、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣである。
　環状部材１４ｂの表面が無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣであることで、サセプタ１４の反りが抑制される。環状部材１４ｂの表面が無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣであることで、サセプタ１４の外側領域５２の表面に形成された炭化珪素膜によって生じる応力が低減することが一因であると考えられる。
　図５は、比較例の環状部材の表面に形成された炭化珪素膜のラマン分光法による測定結果を示す図である。比較例の環状部材は、表面が（１１１）配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣで構成される。図５は、ウェハＷの表面に、４Ｈ－ＳｉＣの単結晶の炭化珪素膜を形成した際に、ウェハＷの外周部に載置された環状部材の表面に形成された炭化珪素膜を評価した結果である。
　図５は、環状部材の表面に形成された炭化珪素膜の結晶状態を、ラマン分光法を用いてマッピングした結果である。図５（ａ）は、３Ｃ－ＳｉＣに対応するピークの検出結果である。図５（ｂ）は、４Ｈ－ＳｉＣに対応するピークの検出結果である。図５（ｃ）は、非晶質ＳｉＣに対応するピークの検出結果である。図５（ｄ）は、歪を有する３Ｃ－ＳｉＣに対応するピークの検出結果である。
　図５では、各結晶状態に対応するピークの分布を示す。白の諧調が高い領域は該当する結晶状態のＳｉＣが存在する領域であり、黒色の領域には該当する結晶状態のＳｉＣは存在しないことを示している。
　図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）に示すように、比較例の環状部材の表面に形成された炭化珪素膜は、４Ｈ－ＳｉＣや非晶質ＳｉＣも存在するが、３Ｃ－ＳｉＣが広く分布している。特に、図５（ｄ）に示すように、歪を有する３Ｃ－ＳｉＣが広く分布している。
　環状部材の表面に形成された炭化珪素膜に歪を有する３Ｃ－ＳｉＣが広く分布していることは、比較例の環状部材の歪が大きいことを示唆している。測定した比較例の環状部材を定盤に載置することで、比較例の環状部材に大きな反りが生じていることが確認された。
　図６は、第１の実施形態の環状部材の表面に形成された炭化珪素膜のラマン分光法による測定結果を示す図である。第１の実施形態の環状部材１４ｂは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣで構成される。図６は、ウェハＷの表面に、４Ｈ－ＳｉＣの単結晶の炭化珪素膜を形成した際に、ウェハＷの外周部に載置された環状部材の表面に形成された炭化珪素膜の評価結果である。
　図６は、環状部材の表面に形成された炭化珪素膜の結晶状態を、ラマン分光法を用いてマッピングした結果である。図６（ａ）は、３Ｃ－ＳｉＣに対応するピークの検出結果である。図６（ｂ）は、４Ｈ－ＳｉＣに対応するピークの検出結果である。図６（ｃ）は、非晶質ＳｉＣに対応するピークの検出結果である。
　図６では、各結晶状態に対応するピークの分布を示す。白の諧調が高い領域は該当する結晶状態のＳｉＣが存在する領域であり、黒色の領域には該当する結晶状態のＳｉＣは存在しないことを示している。
　図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、第１の実施形態の環状部材１４ｂの表面に形成された炭化珪素膜は、比較例の環状部材と同様、３Ｃ－ＳｉＣが広く分布している。しかし、比較例の環状部材と異なり、歪を有する３Ｃ－ＳｉＣに対応するピークは検出されなかった。
　環状部材１４ｂの表面に形成された炭化珪素膜に歪を有する３Ｃ－ＳｉＣが検出されないことは、第１の実施形態の環状部材１４ｂの歪が小さいことを示唆している。測定した第１の実施形態の環状部材１４ｂを定盤に載置することで、第１の実施形態の環状部材１４ｂの反りは、比較例の環状部材と比べて著しく小さいことが確認された。
　以上、第１の実施形態によれば、変形を抑制できるホルダ及び上記ホルダを備えた気相成長装置を提供できる。
（第２の実施形態）
　第２の実施形態のホルダは、内側領域が無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する点で、第１の実施形態のホルダと異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
　図７は、第２の実施形態のホルダの模式図である。図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢＢ’断面図である。
　サセプタ１１４は、内側領域５０と外側領域５２を含む。外側領域５２は内側領域５０を囲む。サセプタ１１４にウェハＷが載置された場合に、外側領域５２はウェハＷを囲む。
　内側領域５０は、円板形状である。外側領域５２は、環状である。内側領域５０は、外側領域５２に対して窪んだ凹部である。
　サセプタ１１４は、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する。サセプタ１１４の内側領域５０及び外側領域５２は、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを少なくとも表面に有する。
　サセプタ１１４は、例えば、単一の材料で構成される。サセプタ１１４は、例えば、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣで構成される。
　第２の実施形態のサセプタ１１４の表面が無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣであることで、サセプタ１１４の反りが抑制される。
（変形例）
　図８は、第２の実施形態の変形例のホルダの模式図である。図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＣＣ’断面図である。
　サセプタ１１５は、３個の凹部１１５ａを備える点で、第２の実施形態のサセプタ１１４と異なる。サセプタ１１５は、３枚のウェハＷを同時に載置することが可能である。
　第２の実施形態の変形例のサセプタ１１５の表面が無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣであることで、サセプタ１１５の反りが抑制される。
　以上、第２の実施形態及び変形例によれば、第１の実施形態と同様、変形を抑制できるホルダ及び上記ホルダを備えた気相成長装置を提供できる。
（第３の実施形態）
　第３の実施形態のホルダは、環状部材は、第１の部材と、第１の部材と分離可能な第２の部材とを含み、第１の部材及び第２の部材の少なくともいずれか一方は、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含む点で、第１の実施形態のホルダと異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、記述を省略する。
　図９は、第３の実施形態のホルダの模式図である。図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＤＤ’断面図である。
　環状部材１４ｂは、環状である。環状部材１４ｂは、例えば、円環状である。環状部材１４ｂは、外側領域５２に設けられる。環状部材１４ｂは、例えば、外側領域５２のベース部材１４ａの上部に載置される。環状部材１４ｂは、例えば、外側領域５２のベース部材１４ａの外周部に載置される。
　環状部材１４ｂは、第１の部材１４ｂｘと第２の部材１４ｂｙを含む。第１の部材１４ｂｘと第２の部材１４ｂｙは分離可能である。第１の部材１４ｂｘ及び第２の部材１４ｂｙは、ベース部材１４ａから分離することが可能である。
　第１の部材１４ｂｘ及び第２の部材１４ｂｙは、例えば、環状である。第１の部材１４ｂｘ及び第２の部材１４ｂｙは、例えば、円環状である。
　第２の部材１４ｂｙは、例えば、第１の部材１４ｂｘの外側に設けられる。第２の部材１４ｂｙは、例えば、第１の部材１４ｂｘを囲む。
　ベース部材１４ａの外周部には、例えば、図９（ｂ）に示すように２つの突起が設けられる。第１の部材１４ｂｘの位置は、例えば、第１の部材１４ｂｘがベース部材１４ａの外周部の内側の突起に嵌め込まれて固定される。また、第２の部材１４ｂｙの位置は、例えば、第２の部材１４ｂｙがベース部材１４ａの外周部の外側の突起に嵌め込まれて固定される。
　なお、第１の部材１４ｂｘ及び第２の部材１４ｂｙの固定方法については、図９（ｂ）に示す方法に限定されない。
　環状部材１４ｂは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含む。
　第１の部材１４ｂｘは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含む。例えば、第１の部材１４ｂｘの少なくとも表面は、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣである。例えば、第１の部材１４ｂｘは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分の一例である。
　第１の部材１４ｂｘは、例えば、単一の材料で構成される。第１の部材１４ｂｘは、例えば、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣで構成される。
　第２の部材１４ｂｙは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含む。例えば、第２の部材１４ｂｙの少なくとも表面は、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣである。例えば、第２の部材１４ｂｙは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分の一例である。
　第２の部材１４ｂｙは、例えば、単一の材料で構成される。第２の部材１４ｂｙは、例えば、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣで構成される。
　サセプタ１４に載置されたウェハＷの表面に単結晶の炭化珪素膜を形成する際、第１の部材１４ｂｘの表面及び第２の部材１４ｂｙの表面に炭化珪素膜が形成される。第１の部材１４ｂｘ及び第２の部材１４ｂｙが、表面に無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを有することで、第１の部材１４ｂｘ及び第２の部材１４ｂｙの反りが抑制される。したがって、例えば、第１の部材１４ｂｘ及び第２の部材１４ｂｙが応力により破損することが抑制される。
　しかし、第１の部材１４ｂｘの表面及び第２の部材１４ｂｙの表面に形成される炭化珪素膜が厚くなると、第１の部材１４ｂｘ及び第２の部材１４ｂｙの反りは大きくなり、第１の部材１４ｂｘ及び第２の部材１４ｂｙが応力により破損するおそれがある。また、第１の部材１４ｂｘの表面及び第２の部材１４ｂｙの表面に形成される炭化珪素膜が厚くなると、ウェハＷの表面に炭化珪素膜を形成する際のプロセスガスの流れが乱れ、ウェハＷの表面の炭化珪素膜の特性が変化するおそれがある。
　したがって、第１の部材１４ｂｘの表面及び第２の部材１４ｂｙの表面に形成される炭化珪素膜を、定期的に除去する必要がある。第１の部材１４ｂｘの表面及び第２の部材１４ｂｙの表面に形成される炭化珪素膜は、例えば、チャンバ１０外で機械研磨により除去される。
　第３の実施形態の環状部材１４ｂは、分離可能な第１の部材１４ｂｘと第２の部材１４ｂｙを含む。環状部材１４ｂが二つの部材に分離可能であることで、例えば、機械研磨で研磨すべき部材の表面積を小さくできる。部材の表面積を小さくできることで、例えば、機械研磨中に部材が破損することが抑制される。したがって、環状部材１４ｂの表面に形成される炭化珪素膜の除去が容易となる。
（変形例）
　第３の実施形態の変形例の環状部材１４ｂは、第１の部材１４ｂｘは無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含み、第２の部材１４ｂｙは無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含まない点で、第３の実施形態の環状部材１４ｂと異なる。
　第３の実施形態の変形例の第１の部材１４ｂｘは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含む。例えば、第１の部材１４ｂｘの少なくとも表面は、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣである。例えば、第１の部材１４ｂｘは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分の一例である。
　第１の部材１４ｂｘは、例えば、単一の材料で構成される。第１の部材１４ｂｘは、例えば、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣで構成される。
　第３の実施形態の変形例の第２の部材１４ｂｙは、無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含まない。第２の部材１４ｂｙは、例えば、多結晶３Ｃ－ＳｉＣより安価な多結晶４Ｈ－ＳｉＣで構成される。
　第３の実施形態の変形例の環状部材１４ｂは、内周部の第１の部材１４ｂｘの表面のみを多結晶３Ｃ－ＳｉＣとする。表面に形成される炭化珪素膜の成長速度が速く、反りが大きくなりやすいため破損しやすい内周部の表面を多結晶３Ｃ－ＳｉＣとすることで、環状部材１４ｂの破損が抑制できる。そして、外周部の第２の部材１４ｂｙを安価な多結晶４Ｈ－ＳｉＣで構成することで、環状部材１４ｂのコストを低減できる。
　なお、第１の部材１４ｂｘは無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含まず、第２の部材１４ｂｙは無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含む構成とすることも可能である。
　以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記、実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
　実施形態では、単結晶の炭化珪素膜を形成する場合を例に説明したが、多結晶又はアモルファスの炭化珪素膜の形成にも本発明を適用することが可能である。また、炭化珪素膜以外の膜の形成にも本発明を適用することが可能である。
　また、実施形態では、単結晶炭化珪素のウェハを基板の一例として説明したが、基板は単結晶炭化珪素のウェハに限定されるものではない。
　また、実施形態では、枚葉型のエピタキシャル成長装置を気相成長装置の一例として説明したが、気相成長装置は枚葉型のエピタキシャル成長装置に限定されるものではない。
　実施形態では、装置構成や製造方法等、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や製造方法等を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。
１４　　　サセプタ（ホルダ）
１４ａ　　ベース部材
１４ｂ　　環状部材（部分）
１４ｂｘ　第１の部材（部分）
１４ｂｙ　第２の部材（部分）
５０　　　内側領域
５２　　　外側領域
１００　　気相成長装置
Ｗ　　　　ウェハ（基板）
 

Claims (9)

  1. 　無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣを表面に有する部分を含み、基板を載置可能な、ホルダ。
  2. 　前記無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣは、Ｏｕｔ　ｏｆ　ＰｌａｎｅのＸＲＤ測定で得られる３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面の回折ピーク強度を１００とした場合に、３Ｃ－ＳｉＣ（２００）面の回折ピーク強度が１０以上４０以下、３Ｃ－ＳｉＣ（２２０）面の回折ピーク強度が２５以上５０以下、３Ｃ－ＳｉＣ（３１１）面の回折ピーク強度が１５以上６５以下である請求項１記載のホルダ。
  3. 　前記無配向の多結晶３Ｃ－ＳｉＣは、前記ＸＲＤ測定で得られる３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）面の回折ピーク強度を１００とした場合に、３Ｃ－ＳｉＣ（４００）面の回折ピーク強度は０より大きく、３Ｃ－ＳｉＣ（３３１）面の回折ピーク強度は０より大きく、３Ｃ－ＳｉＣ（４２０）面の回折ピーク強度は０より大きく、３Ｃ－ＳｉＣ（４２２）面の回折ピーク強度は０より大きい請求項２記載のホルダ。
  4. 　内側領域と、前記内側領域を囲み前記基板が載置された場合に前記基板を囲む環状の外側領域と、を含み、前記部分は、前記外側領域に設けられる請求項１記載のホルダ。
  5. 　ベース部材と、前記ベース部材の外周部に載置された環状部材と、を含み、
    　前記環状部材は前記部分を含む請求項１記載のホルダ。
  6. 　前記環状部材は、第１の部材と、前記第１の部材と分離可能な第２の部材とを含み、
    　前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくともいずれか一方は前記部分を含む請求項５記載のホルダ。
  7. 　前記第１の部材は環状であり、前記第２の部材は環状であり、前記第２の部材は前記第１の部材を囲む請求項６記載のホルダ。
  8. 　前記第１の部材は前記部分を含み、前記第２の部材は前記部分を含まない請求項７記載のホルダ。
  9. 　請求項１記載のホルダを備える、気相成長装置。

     
     
PCT/JP2023/019456 2022-05-30 2023-05-25 ホルダ及び気相成長装置 WO2023234159A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-087517 2022-05-30
JP2022087517 2022-05-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023234159A1 true WO2023234159A1 (ja) 2023-12-07

Family

ID=89024860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/019456 WO2023234159A1 (ja) 2022-05-30 2023-05-25 ホルダ及び気相成長装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023234159A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11199323A (ja) * 1998-01-14 1999-07-27 Tokai Carbon Co Ltd ダミーウエハ
JP2006060195A (ja) * 2004-07-22 2006-03-02 Toyo Tanso Kk サセプタ
WO2012086239A1 (ja) * 2010-12-24 2012-06-28 東洋炭素株式会社 単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材及び単結晶炭化ケイ素のエピタキシャル成長方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11199323A (ja) * 1998-01-14 1999-07-27 Tokai Carbon Co Ltd ダミーウエハ
JP2006060195A (ja) * 2004-07-22 2006-03-02 Toyo Tanso Kk サセプタ
WO2012086239A1 (ja) * 2010-12-24 2012-06-28 東洋炭素株式会社 単結晶炭化ケイ素エピタキシャル成長用フィード材及び単結晶炭化ケイ素のエピタキシャル成長方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206127420U (zh) 用于化学气相沉积反应器的自定心晶片载体系统和单晶片基板载体
JP5514915B2 (ja) サセプタ装置
US10494737B2 (en) Apparatus for producing SiC epitaxial wafer and method for producing SiC epitaxial wafer
JP5283370B2 (ja) 気相成長装置および気相成長方法
EP2741316B1 (en) Epitaxial wafer manufacturing device and manufacturing method
CN107004583B (zh) 晶片支承台、化学气相生长装置、外延晶片及其制造方法
WO2017043282A1 (ja) ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置
US20230257904A1 (en) Vapor phase growth apparatus
WO2005096356A1 (ja) サセプタ
JP2014127612A (ja) ウェハホルダーおよびエピタキシャルウェハの製造装置
US20060180076A1 (en) Vapor deposition apparatus and vapor deposition method
WO2019044392A1 (ja) 気相成長方法
JP6850590B2 (ja) 搭載プレート、ウェハ支持台、及び化学気相成長装置
US20210381128A1 (en) Vapor phase growth apparatus
WO2023234159A1 (ja) ホルダ及び気相成長装置
JP6723416B2 (ja) ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
JP6335683B2 (ja) ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置
JP2021015896A (ja) 炭化珪素エピタキシャル成長装置及び炭化珪素エピタキシャルウエハの製造方法
US20230313411A1 (en) Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method
JP2013016562A (ja) 気相成長方法
JPH11288887A (ja) 半導体気相成長装置
JP2021103720A (ja) エピタキシャル膜成長用ウエハ、エピタキシャル膜成長方法、除去方法、および、エピタキシャルウエハの製造方法
CN115852478A (zh) 用于硅片的外延生长的基座及装置
JP5985166B2 (ja) 基板搬送治具および基板搬送方法
JP2014063958A (ja) 基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23815917

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1