特開 2022-78449 炭化珪素半導体ウェハの製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022078449

(43)【公開日】2022-05-25

(54)【発明の名称】炭化珪素半導体ウェハの製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20220518BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20220518BHJP

   C23C 16/42 20060101ALI20220518BHJP

   C30B 29/36 20060101ALI20220518BHJP

   C30B 25/14 20060101ALI20220518BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

H01L21/68 N

C23C16/42

C30B29/36 A

C30B25/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020189132

(22)【出願日】2020-11-13

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】特許業務法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】荒内 琢士

【テーマコード（参考）】

4G077

4K030

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

4G077AA03

4G077BE08

4G077DB01

4G077EG03

4G077EG14

4G077EG15

4G077EG24

4G077EG25

4G077TA04

4G077TA11

4G077TA12

4G077TF02

4K030AA03

4K030AA06

4K030AA09

4K030AA18

4K030BA37

4K030BB02

4K030CA04

4K030CA12

4K030EA03

4K030JA10

5F045AA03

5F045AB06

5F045AC01

5F045AC07

5F045AC13

5F045AC15

5F045AC16

5F045AC17

5F045AD18

5F045BB14

5F045DP03

5F045DP28

5F045EE20

5F045EK06

5F045EK07

5F045EK22

5F045EM02

5F045EM07

5F045EM09

5F045EM10

5F131AA02

5F131BA03

5F131BA04

5F131CA12

5F131EA04

5F131EB54

5F131EB79

5F131HA21

5F131KB09

5F131KB52

(57)【要約】

【課題】サセプタの回転に起因するウェハの位置ズレを抑制可能な炭化珪素半導体の製造装置を提供する。
【解決手段】炭化珪素半導体ウェハの製造装置１は、反応ガスが導入される反応室１２０に配置されるサセプタ１４と、サセプタ１４をウェハ１０とともに回転させる回転装置１６と、反応室１２０を加熱する主ヒータ１８および補助ヒータ２２と、を備える。サセプタ１４は、ウェハ１０が載置される台座１４３を含むとともに、台座１４３の周囲にウェハ１０が配置される表面側から裏面側に向けて反応ガスを流す貫孔１４６が形成されている。この貫孔１４６は、サセプタの表面側に開口する表側開口部１４７およびサセプタの裏面側に開口する裏側開口部を有する。そして、表側開口部１４７から裏側開口部に至る孔内壁のうち、少なくとも表側開口部１４７に連なる部位がサセプタ１４の回転方向の前方から後方に向けて傾斜している。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化珪素半導体ウェハの製造装置であって、
反応ガスが導入されるとともに、ウェハの表面側に半導体層をエピタキシャル成長させる反応室（１２０）を形成する反応室形成部（１２）と、
前記反応室に配置され、前記ウェハが載置されるサセプタ（１４）と、
前記サセプタを前記ウェハとともに回転させる回転装置（１６）と、
前記反応室を加熱するヒータ（１８、２２）と、を備え、
前記サセプタは、前記ウェハが載置される台座（１４３）を含むとともに、前記台座の周囲に前記ウェハが配置される表面側から裏面側に向けて前記反応ガスを流す貫孔（１４６）が形成され、
前記貫孔は、前記サセプタの表面側に開口する表側開口部（１４７）および前記サセプタの裏面側に開口する裏側開口部（１４８）を有し、前記表側開口部から前記裏側開口部に至る孔内壁（１４９）のうち、少なくとも前記表側開口部に連なる部位が前記サセプタの回転方向の前方から後方にかけて前記表側開口部から前記裏側開口部に向かう方向に傾斜している、炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【請求項2】

前記ウェハの中心が前記サセプタの回転中心に一致するように前記ウェハを前記台座に載置した際に、前記サセプタの回転中心を通る第１の仮想線および前記サセプタの回転中心を通るとともに前記第１の仮想線に直交する第２の仮想線によって、前記サセプタの表面側を４つのエリアに分割したとき、前記４つのエリアそれぞれに前記表側開口部が形成されている、請求項１に記載の炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【請求項3】

前記ウェハは、外周の一部が直線状にカットされたオリフラ部（１１）を有し、
前記ウェハの中心が前記サセプタの回転中心に一致するように前記ウェハを前記台座に載置した際に、前記サセプタの回転中心を通るとともに前記オリフラ部の外端の一方を通る第１の仮想線および前記オリフラ部の外端の他方を通る第２の仮想線によって、前記サセプタの表面側を４つのエリアに分割したとき、前記４つのエリアそれぞれに前記表側開口部が形成されている、請求項１に記載の炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【請求項4】

前記サセプタには、前記貫孔が複数形成されており、
複数の前記貫孔は、前記サセプタの回転中心に対して回転対称となるように形成されている、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【請求項5】

前記ウェハの中心が前記サセプタの回転中心に一致するように前記ウェハを前記台座に載置した際に前記サセプタおける前記ウェハと厚み方向に対向する部位をウェハ対向部位としたとき、少なくとも前記貫孔の一部が、前記ウェハ対向部位よりも外側にはみ出している、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【請求項6】

前記表側開口部のうち前記回転方向の最も後方に位置する部位を後方開口端（１４７ａ）としたとき、
前記裏側開口部は、前記後方開口端よりも前記回転方向の後方に位置している、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【請求項7】

前記サセプタの厚みをＴｓとし、前記表側開口部における前記回転方向の開口長さをＬとし、前記表側開口部の開口面と前記孔内壁における前記表側開口部に連なる部位とのなす角度をθとしたとき、Ｔｓ、Ｌ、θの関係が、
Ｔｓ／ｔａｎθ＞Ｌ
である、請求項６に記載の炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【請求項8】

前記表側開口部のうち前記回転方向の後方に位置する後方縁部（１４７ｂ）には、前記表側開口部のうち前記後方縁部より前記回転方向の前方に位置する前方縁部（１４７ｃ）に比べて上方に突き出る突起部（１５１）が設けられている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【請求項9】

前記突起部における前記回転方向の前方に位置する部位は、前記回転方向の前方から後方に向けて傾斜している、請求項８に記載の炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【請求項10】

前記反応室には、前記ウェハの表面に交差する方向から前記ウェハの表面に向けて反応ガスが供給される、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体ウェハの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、炭化珪素半導体ウェハの製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、反応ガスが導入される反応室において、炭化珪素半導体ウェハをサセプタに載置した状態で回転させながら加熱することで、当該ウェハの表面に半導体層であるエピタキシャル膜を成長させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のサセプタには、ウェハの表面に半導体層を成長させる際に反応ガスをウェハの表面側からサセプタの下面側に排出するための貫通孔が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００５－５１５６３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば、サセプタの回転中心に対してウェハの中心がずれた状態で、サセプタを回転させると、ウェハに作用する遠心力等によってウェハの位置が大きくずれることがある。ウェハの位置ズレが発生すると、サセプタにおけるウェハが載置される台座が反応ガスに晒されることで、台座に炭化珪素のデポジット（堆積物）が発生してしまう虞がある。台座にデポジットが発生すると、次にウェハを台座に載置した際にウェハの裏面にデポジットが転写されることで、フォトリソグラフィ等の後工程で搬送不良が発生することから好ましくない。

【0005】

これらの課題について、上述の特許文献１には一切記載されておらず、何も対策がなされていない。すなわち、サセプタの回転に起因するウェハの位置ズレについて、依然として改善の余地がある。

【0006】

本開示は、サセプタの回転に起因するウェハの位置ズレを抑制可能な炭化珪素半導体の製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は、
炭化珪素半導体ウェハの製造装置であって、
反応ガスが導入されるとともに、ウェハの表面側に半導体層をエピタキシャル成長させる反応室（１２０）を形成する反応室形成部（１２）と、
反応室に配置され、ウェハが載置されるサセプタ（１４）と、
サセプタをウェハとともに回転させる回転装置（１６）と、
反応室を加熱するヒータ（１８、２２）と、を備え、
サセプタは、ウェハが載置される台座（１４３）を含むとともに、台座の周囲にウェハが配置される表面側から裏面側に向けて反応ガスを流す貫孔（１４６）が形成され、
貫孔は、サセプタの表面側に開口する表側開口部（１４７）およびサセプタの裏面側に開口する裏側開口部（１４８）を有し、表側開口部から裏側開口部に至る孔内壁（１４９）のうち、少なくとも表側開口部に連なる部位がサセプタの回転方向の前方から後方にかけて表側開口部から裏側開口部に向かう方向に傾斜している。

【0008】

このように、貫孔の表側開口部に連なる部位がサセプタの回転方向の前方から後方に向けて傾斜していれば、サセプタを回転させた際に貫孔の表側開口部に反応ガスが流れ易くなる。これにより、ウェハの表面側からサセプタの裏面側に流れる反応ガスの流量が増え、当該反応ガスの流れによってウェハが台座に向けて強く押し付けられるので、サセプタの回転に起因するウェハの位置ズレが抑制される。

【0009】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る炭化珪素半導体の製造装置の概略構成図である。

【図2】ウェハが台座に載置された状態でのサセプタの模式的な平面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。

【図5】図４のＶ部分の拡大図である。

【図6】図２のＶＩ－ＶＩ断面図である。

【図7】第２実施形態に係るサセプタに形成される貫孔を示す断面図である。

【図8】第３実施形態に係るサセプタに形成される貫孔を示す断面図である。

【図9】第４実施形態に係るサセプタに形成される貫孔を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

【0012】

（第１実施形態）
本実施形態について、図１～図６を参照して説明する。図１に示す装置は、炭化珪素半導体ウェハ（以下、単にウェハ１０とも呼ぶ）の製造装置１である。この製造装置１は、ウェハ１０の表面側に半導体層をエピタキシャル成長させて成膜する。半導体層は、エピタキシャル膜とも呼ばれる結晶薄膜である。

【0013】

図１に示すように、製造装置１は、ウェハ１０の表面側に半導体層をエピタキシャル成長させる反応室１２０を形成するチャンバ１２を有する。チャンバ１２は、反応室１２０を形成する反応室形成部である。

【0014】

チャンバ１２は、その上部にウェハ１０の表面側に結晶薄膜を成長させるための反応ガスを供給するガス供給部１２１が設けられている。反応ガスは、例えば、水素、塩化水素（ＨＣｌ）、シラン（ＳｉＨ_４）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、窒素（Ｎ_２）を原料として含んでいる。チャンバ１２は、その下部に反応後のガスを排気するためのガス排気部１２２が設けられている。図示しないが、ガス排気部１２２は、シャット弁および真空ポンプを含む排気装置が接続されている。

【0015】

ガス供給部１２１は、チャンバ１２の上部であって、ウェハ１０の表面に対向する位置に開口している。これにより、反応室１２０には、ウェハ１０の表面に交差する方向（略直交する方向）からウェハ１０の表面に向けて反応ガスが供給される。本実施形態の製造装置１は、ウェハ１０の表面に向けて反応ガスを吹き降ろすダウンフロー型のガス供給構造になっている。

【0016】

反応室１２０には、ウェハ１０を保持する基板保持治具であるサセプタ１４が配置されている。サセプタ１４は、反応室１２０において回転装置１６の上部に設置されている。サセプタ１４の詳細は後述する。

【0017】

回転装置１６は、筒部１６１、回転軸１６２、および駆動部１６３を有する。筒部１６１は、サセプタ１４を支持する円筒形状の部材である。回転軸１６２は、駆動部１６３の出力によって回転する軸である。回転軸１６２は、一体に回転可能なように筒部１６１に連結されている。駆動部１６３は、回転力を出力するモータ等で構成されている。このように構成される回転装置１６では、駆動部１６３の出力によって回転軸１６２が回転すると、筒部１６１を介してサセプタ１４が回転する。

【0018】

筒部１６１は、その上部にサセプタ１４が配置されると、上部に形成される開口１６１ａがサセプタ１４によって閉じられる。これにより、筒部１６１の内側に中空室１６０が形成される。この中空室１６０は、サセプタ１４および筒部１６１によって実質的に反応室１２０と隔てられた空間となる。

【0019】

中空室１６０には、サセプタ１４を介してウェハ１０の裏面側を加熱する主ヒータ１８が配置されている。主ヒータ１８は、例えば、カーボン製の抵抗加熱ヒータを用いることができる。主ヒータ１８の熱は、筒部１６１やサセプタ１４を介して反応室１２０に伝わる。このため、主ヒータ１８は、反応室１２０を加熱するヒータとしても機能する。

【0020】

図示しないが、中空室１６０には、搬送用ロボットによる反応室１２０へのウェハ１０が載置されたサセプタ１４の搬入や反応室１２０からのサセプタ１４の搬出を補助するためのサセプタ昇降機器が配置されている。このサセプタ昇降機器は、例えば、サセプタ１４の搬出時にサセプタ１４を上昇させて筒部１６１から引き離すことで、搬送用ロボットにサセプタ１４を受け渡す。なお、製造装置１は、ウェハ１０が載置されたサセプタ１４を搬入および搬出するものではなく、サセプタ１４を移動させずにウェハ１０だけを搬入および搬出するようになっていてもよい。

【0021】

回転軸１６２は、円筒形状の部材で構成されている。回転軸１６２の内側には、中空室１６０にパージガスを供給するガス導入管２０が配置されている。ガス導入管２０は、ガス導入機構に接続され、ガス導入機構を介してパージガスが供給される。パージガスは、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを挙げることができる。図示しないが、中空室１６０には、パージガスを外部に排出する排出口が設けられている。この排出口は、反応室１２０を介さずにパージガスを外部に排出するように構成されていてもよいし、反応室１２０およびガス排気部１２２を介してパージガスを外部に排出するように構成されていてもよいし、

【0022】

製造装置１は、反応室１２０を加熱するヒータとしての補助ヒータ２２を備える。補助ヒータ２２は、ガス供給部１２１からウェハ１０に向かう反応ガスが加熱されるように、反応室１２０におけるサセプタ１４の上方空間を囲むように配置されている。補助ヒータ２２は、反応ガスによる劣化を避けるためにチャンバ１２の外側に配置されている。なお、補助ヒータ２２自身またはその周囲に反応ガスによる劣化の対策がなされていれば、チャンバ１２の内側に補助ヒータ２２が配置されていてもよい。

【0023】

具体的には、補助ヒータ２２は、ガス供給部１２１の近くに配置される上段ヒータ部２２１、サセプタ１４の近くに配置される下段ヒータ部２２２、上段ヒータ部２２１と下段ヒータ部２２２との間に配置される中段ヒータ部２２３を有する。上段ヒータ部２２１、下段ヒータ部２２２、中段ヒータ部２２３は、例えば、カーボン製の抵抗加熱ヒータを用いることができる。補助ヒータ２２を複数段のヒータ部で構成すれば、反応室１２０の温度ムラを抑えつつ、ウェハ１０の表面側を均一に加熱することができる。

【0024】

このように構成される製造装置１では、ウェハ１０が載置されたサセプタ１４を回転装置１６によって６００ｒｐｍで回転させつつ、反応室１２０を主ヒータ１８および補助ヒータ２２によって約１６００℃になるまで加熱する。そして、製造装置１は、ガス供給部１２１から反応室１２０に向けて反応ガスを供給するとともに、ガス導入管２０から中空室１６０に向けてパージガスを供給する。これにより、ウェハ１０の表面側に半導体層であるエピタキシャル膜が形成される。

【0025】

次に、本実施形態のサセプタ１４の詳細について説明する。サセプタ１４は、その表面が略水平となる姿勢で反応室１２０に配置されている。サセプタ１４は、高温の環境下に置かれることから、例えば、等方性黒鉛の表面に炭化珪素（ＳｉＣ）を被覆したもので構成されている。ウェハ１０は、ウェハ１０の中心がサセプタ１４の回転中心Ｏｓに一致するように台座１４３に載置される。このような載置状態を基準載置状態と呼ぶ。

【0026】

図２および図３に示すように、サセプタ１４は、リング形状の外周サセプタ部１４１、外周サセプタ部１４１の開口を遮蔽する円盤形状の内周サセプタ部１４２を備える。外周サセプタ部１４１および内周サセプタ部１４２は、互いに分離可能になっている。なお、外周サセプタ部１４１および内周サセプタ部１４２は、分離不可能なように一体に構成されていてもよい。

【0027】

サセプタ１４は、ウェハ１０が載置される台座１４３を有する。この台座１４３は、サセプタ１４の回転中心Ｏｓを囲むリング形状の凸部で構成されている。台座１４３は、内周サセプタ部１４２の表面よりも上方に向けて突き出ている。台座１４３は、内周サセプタ部１４２と一体に成形されている。なお、台座１４３は、内周サセプタ部１４２と別体に構成されていてもよい。また、台座１４３は、複数の凸部で構成されていてもよい。

【0028】

また、サセプタ１４は、ウェハ１０の外周面を覆うカバー１４４を有する。カバー１４４は、サセプタ１４の回転中心Ｏｓを中心とする円筒形状である。台座１４３は、外周サセプタ部１４１および内周サセプタ部１４２の表面よりも上方に向けて突き出ている。カバー１４４は、内周サセプタ部１４２の上部に設置されている。なお、カバー１４４は、内周サセプタ部１４２と一体に成形されていてもよい。

【0029】

サセプタ１４は、内周サセプタ部１４２に対して台座１４３およびカバー１４４が設けられていることで、台座１４３の周囲に台座１４３に対して窪んだ有底の凹溝部１４５が形成されている。この凹溝部１４５は、内周サセプタ部１４２の表面、台座１４３の外側面、カバー１４４の内側面によって構成されている。なお、凹溝部１４５は、例えば、内周サセプタ部１４２の表面を加工用治具等で掘り下げることで一体に形成されていてもよい。

【0030】

カバー１４４の突出高さＨｃは、カバー１４４の内壁面がウェハ１０の外周面と対向する大きさになっている。すなわち、カバー１４４の突出高さＨｃは、台座１４３の突出高さＨｂよりも大きくなっている（Ｈｃ＞Ｈｂ）となっている。具体的には、カバー１４４の突出高さＨｃは、台座１４３の突出高さＨｂとウェハ１０の厚みＴｗとを足し合わせた高さと略同等になっている（Ｈｃ≒Ｈｂ＋Ｔｗ）。また、カバー１４４の内側直径Ｄｃは、ウェハ１０の直径Ｄｘおよび台座１４３の外側直径Ｄｂよりも大きくなっている。ウェハ１０の直径Ｄｗは、台座１４３の外側直径Ｄｂよりも大きくなっている（Ｄｂ＜Ｄｗ＜Ｄｃ）。なお、ウェハ１０の直径Ｄｗは、後述のオリフラ部１１を含まない部位での直径である。

【0031】

凹溝部１４５の溝幅Ｄｇは、カバー１４４の内側直径Ｄｃから台座１４３の外側直径Ｄｂを差し引いた値の半分である（Ｄｇ＝（Ｄｃ－Ｄｂ）／２）。このため、ウェハ１０の直径Ｄｗは、溝幅Ｄｇを２倍にした値に台座１４３の外側直径Ｄｂを加えたものよりも小さくなっている（Ｄｗ＜Ｄｂ＋２Ｄｇ）。

【0032】

本実施形態のウェハ１０は、ウェハ１０の外周縁の一部が直線状にカットされたオリフラ部１１を有する。オリフラ部１１は、ウェハ１０の結晶方位を示すために設けられている。ウェハ１０は、オリフラ部１１を含む部位での最小直径Ｄｗｏｆが直径Ｄｗよりも小さくなっている。そして、サセプタ１４は、ウェハ１０が台座１４３に載置された際に台座１４３が反応ガスに晒されないように、ウェハ１０の最小直径Ｄｗｏｆ、台座１４３の外側直径Ｄｂ、溝幅Ｄｇが、以下の関係の数式Ｆ１を満たすように構成されている。
Ｄｂ＋Ｄｇ＜Ｄｗｏｆ＜Ｄｂ＋２Ｄｇ ・・・（Ｆ１）

【0033】

ここで、例えば、サセプタ１４の回転中心Ｏｓに対してウェハ１０の中心がずれた状態で、サセプタ１４を回転させると、ウェハ１０に作用する遠心力等によってウェハ１０の位置が大きくずれることがある。ウェハ１０の位置ズレが発生すると、サセプタ１４におけるウェハ１０が載置される台座１４３が反応ガスに晒されることで、台座１４３に炭化珪素のデポジット（堆積物）が発生してしまう虞がある。台座１４３にデポジットが発生すると、次にウェハ１０を台座１４３に載置した際にウェハ１０の裏面にデポジットが転写されることで、フォトリソグラフィ等の後工程で搬送不良が発生することから好ましくない。

【0034】

これに対して、ウェハ１０の最小直径Ｄｗｏｆが、台座１４３の外側直径Ｄｂに溝幅Ｄｇを加えた値よりも大きくなっていれば、仮にウェハ１０の外周面がカバー１４４に当たる位置まで位置ズレしても、台座１４３がウェハ１０で覆われる。つまり、ウェハ１０が位置ずれしても台座１４３が反応ガスに晒されることが抑制される。但し、ウェハ１０の位置ズレによってウェハ１０がサセプタ１４のカバー１４４に接すると、ウェハ１０の面内の温度分布が変化してしまう。このことは、ウェハ１０の膜厚、不純物の濃度分布の不均一を招くことから好ましくない。

【0035】

これらを踏まえて、サセプタ１４には、台座１４３の周囲にウェハ１０が配置される表面側から裏面側に向けて反応ガスを流す貫孔１４６が複数形成されている。具体的には、貫孔１４６は、凹溝部１４５の底部に形成されている。貫孔１４６の開口形状は、回転方向Ｒｓに沿って延びる長孔形状である。貫孔１４６の開口形状は、長孔形状に限定されず、例えば、円形状や楕円形状であってもよい。

【0036】

図４、図５に示すように、貫孔１４６は、サセプタ１４の表裏を貫通している。貫孔１４６は、サセプタ１４の表面側に開口する表側開口部１４７、サセプタ１４の裏面側に開口する裏側開口部１４８、表側開口部１４７から裏側開口部１４８に至る孔内壁１４９を有する。

【0037】

表側開口部１４７は、サセプタ１４の凹溝部１４５の底部に開口している。また、裏側開口部１４８は、サセプタ１４のうち、中空室１６０に区画形成する部位に開口している。これにより、凹溝部１４５は、貫孔１４６を介して中空室１６０に連通している。なお、貫孔１４６を通じてサセプタ１４の裏側に流れた反応ガスは、中空室１６０に流入した後、中空室１６０に設けられた排出口から外部に排出される。

【0038】

サセプタ１４の回転中心Ｏｓを挟んで対向する貫孔１４６の内側同士の間隔Ｄｈ１は、台座１４３の外側直径Ｄｂよりも大きく、ウェハ１０の直径Ｄｗよりも小さい（Ｄｂ＜Ｄｈ１＜Ｄｗ）。また、サセプタ１４の回転中心Ｏｓを挟んで対向する貫孔１４６の外側同士の間隔Ｄｈ２は、ウェハ１０の直径Ｄｗよりも大きく、カバー１４４の内側直径Ｄｃよりも小さい（Ｄｗ＜Ｄｈ２＜Ｄｃ）。

【0039】

図６に示すように、貫孔１４６は、孔内壁１４９の全体が回転方向Ｒｓに対して傾斜している。貫孔１４６の孔内壁１４９は、サセプタ１４の回転中心Ｏｓを中心とする径方向に沿う第１内壁１４９１、サセプタ１４の回転中心Ｏｓを中心とする周方向（すなわち、サセプタ１４の回転方向Ｒｓ）に沿う第２内壁１４９２を有する。第１内壁１４９１は、少なくとも表側開口部１４７に連なる部位がサセプタ１４の回転方向Ｒｓの前方から後方にかけて表側開口部１４７から裏側開口部１４８に向かう方向に傾斜している。本実施形態の孔内壁１４９は、その全体が回転方向Ｒｓの前方から後方にかけて傾斜している。なお、孔内壁１４９のうち第２内壁１４９２は、サセプタ１４の回転中心Ｏｓに向かう方向または回転中心Ｏｓから遠ざかる方向（すなわち、径方向）に傾いていない。

【0040】

表側開口部１４７は、裏側開口部１４８に対して回転方向Ｒｓに進んだ位置に形成されている。具体的には、表側開口部１４７のうち回転方向Ｒｓの最も先端に位置する部位は、裏側開口部１４８よりも回転方向Ｒｓの前方に位置している。また、裏側開口部１４８は、回転方向Ｒｓの最も前方に位置する前方開口端１４８ａが、表側開口部１４７のうち回転方向Ｒｓの最も後方に位置する後方開口端１４７ａよりも回転方向Ｒｓの前方に位置している。これにより、貫孔１４６は、サセプタ１４の厚み方向において表側開口部１４７と裏側開口部１４８とが一部で重なり合っている。

【0041】

図２に示すように、貫孔１４６は、凹溝部１４５の底部に複数形成されている。貫孔１４６は、凹溝部１４５の底部のうち回転方向Ｒｓにおいて異なる４箇所に形成されている。

【0042】

ここで、基準載置状態において、サセプタ１４の回転中心Ｏｓを通る第１の仮想線を第１仮想線ＩＬ１、サセプタ１４の回転中心Ｏｓを通るとともに第１仮想線ＩＬ１に直交する第２の仮想線を第２仮想線ＩＬ２とする。そして、第１仮想線ＩＬ１および第２仮想線ＩＬ２によってサセプタ１４の表面側を４つのエリアに分割したとき、当該４つのエリアそれぞれに貫孔１４６の表側開口部１４７が形成されている。

【0043】

また、基準載置状態において、サセプタ１４の回転中心Ｏｓを通るとともにオリフラ部１１の外端の一方を通る第１の仮想線を第３仮想線ＩＬ３、オリフラ部１１の外端の他方を通る第２の仮想線を第４仮想線ＩＬ４とする。そして、第３仮想線ＩＬ３および第４仮想線ＩＬ４によって、サセプタ１４の表面側を４つのエリアに分割したとき、４つのエリアそれぞれに貫孔１４６の表側開口部１４７が形成されている。

【0044】

具体的には、サセプタ１４には、４つの貫孔１４６が形成されている。この４つの貫孔１４６は、回転対称となるようにサセプタ１４に形成されている。また、４つの貫孔１４６は、回転方向Ｒｓに等間隔をあけて形成されている。

【0045】

また、貫孔１４６は、基準載置状態において、サセプタ１４のうち、ウェハ１０と厚み方向に対向するウェハ対向部位１５０よりも外側にはみ出している。すなわち、貫孔１４６は、基準載置状態において、ウェハ１０とカバー１４４との隙間から視認可能になっている。本実施形態の貫孔１４６は、オリフラ部１１以外の位置では貫孔１４６の略半分がウェハ対向部位１５０よりも外側にはみ出している。

【0046】

以上説明した炭化珪素半導体ウェハの製造装置１は、サセプタ１４の台座１４３の外側に形成された貫孔１４６が、サセプタ１４の回転方向Ｒｓの前方から後方にかけて表側開口部１４７から裏側開口部１４８に向かう方向に傾斜している。これによれば、図６に示すように、サセプタ１４を回転させた際に貫孔１４６の表側開口部１４７に反応ガスが流れ易くなる。これにより、ウェハ１０の表面側からサセプタ１４の裏面側に流れる反応ガスの流量が増え、当該反応ガスの流れによってウェハ１０が台座１４３に向けて強く押し付けられるので、サセプタ１４の回転に起因するウェハ１０の位置ズレが抑制される。

【0047】

ここで、貫孔１４６の孔内壁１４９がサセプタ１４の回転軸方向に平行に延びている場合、孔内壁１４９のうち第１内壁１４９１がサセプタ１４の回転方向Ｒｓに略直交する方向に延びる。この場合、サセプタ１４を回転させた際に第１内壁１４９１に反応ガスが衝突し、貫孔１４６に反応ガスが流れ難い。また、孔内壁１４９のうち第２内壁１４９２が径方向に傾斜している場合も、第１内壁１４９１がサセプタ１４の回転方向Ｒｓに略直交する方向に延びる。このため、サセプタ１４を回転させた際に貫孔１４６に反応ガスが流れ難い。このように、貫孔１４６の孔内壁１４９がサセプタ１４の回転軸方向に平行に延びていたり、孔内壁１４９のうち第２内壁１４９２が径方向に傾いていたりしていても、ウェハ１０の表面側から裏面側に向かう反応ガスの流量が増えない。この結果、ウェハ１０の位置ズレの抑制効果が期待できない。

【0048】

また、固定治具を用いてウェハ１０をサセプタ１４に固定することで、ウェハ１０の位置ズレを抑制することも考えられるが、この場合、ウェハ１０の固定と固定を解除する工程が別途必要となり、ウェハ１０の製造工程が煩雑となる。このことは製造効率の低下を招く要因となるので、好ましくない。

【0049】

一方、本実施形態の製造装置１は、サセプタ１４の回転を利用して発生させた反応ガス流れによってウェハ１０を台座１４３に押し付けるので、ウェハ１０の固定と固定を解除する工程が不要である。このため、固定治具を用いてウェハ１０をサセプタ１４に固定する場合に比べて、製造効率を向上させることができる。

【0050】

また、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

【0051】

（１）本実施形態では、基準載置状態において、第１仮想線ＩＬ１および第２仮想線ＩＬ２によって、サセプタ１４の表面側を４つのエリアに分割したとき、当該４つのエリアそれぞれに貫孔１４６の表側開口部１４７が形成されている。このように、ウェハ１０の四方に対応する位置に貫孔１４６の表側開口部１４７が形成されていれば、ウェハ１０の表面側からサセプタ１４の裏面側に向かう反応ガスの流れによってウェハ１０の四方が台座１４３に向けて強く押し付けられる。したがって、サセプタ１４の回転に起因するウェハ１０の位置ズレが充分に抑制される。

【0052】

（２）また、基準載置状態において、第３仮想線ＩＬ３および第４仮想線ＩＬ４によって、サセプタ１４の表面側を４つのエリアに分割したとき、当該４つのエリアそれぞれに貫孔１４６の表側開口部１４７が形成されている。このように、オリフラ部１１を含むウェハ１０の四方に対応する位置に貫孔１４６の表側開口部１４７が形成されていれば、ウェハ１０の表面側からサセプタ１４の裏面側に向かう反応ガスの流れによってウェハ１０の四方が台座１４３に向けて強く押し付けられる。したがって、サセプタ１４の回転に起因するウェハ１０の位置ズレが充分に抑制される。

【0053】

（３）具体的には、複数の貫孔１４６は、サセプタ１４の回転中心Ｏｓに対して回転対称となるように形成されている。これによると、ウェハ１０の台座１４３に向けてバランスよく押し付けることができる。

【0054】

（４）また、基準載置状態において、少なくとも貫孔１４６の一部は、サセプタ１４おけるウェハ１０と厚み方向に対向するウェハ対向部位１５０よりも外側にはみ出している。これによると、ウェハ１０の表面側を流れる反応ガスが貫孔１４６に流れ易くなり、ウェハ１０の表面側からサセプタ１４の裏面側に流れる反応ガスの流れによってウェハ１０が台座１４３に向けて強く押し付けられる。したがって、サセプタ１４の回転に起因するウェハ１０の位置ズレが抑制される。

【0055】

（５）本実施形態の製造装置１は、反応室１２０にウェハ１０の表面に交差する方向からウェハ１０の表面に向けて反応ガスが供給されるダウンフロー型のガス供給構造になっている。これによると、反応室１２０に供給される反応流れによる圧力がウェハ１０を台座１４３に押し付ける向きに作用する。このため、反応室１２０にウェハ１０の表面に沿う方向からウェハ１０の表面と平行に反応ガスが供給されるサイドフロー型のガス供給構造になっている場合に比べて、サセプタ１４の回転に起因するウェハ１０の位置ズレが抑制される。

【0056】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図７を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。図７は、図６に対応する図面であって、貫孔１４６の回転方向Ｒｓに沿った断面を示している。

【0057】

図７に示すように、貫孔１４６は、孔内壁１４９の全体が回転方向Ｒｓに対して傾斜している。貫孔１４６は、サセプタ１４の厚み方向において表側開口部１４７と裏側開口部１４８とが重なり合わないように形成されている。具体的には、貫孔１４６の裏側開口部１４８は、回転方向Ｒｓの最も後方に位置する前方開口端１４８ａが、表側開口部１４７のうち回転方向Ｒｓの最も後方に位置する後方開口端１４７ａよりも回転方向Ｒｓの後方に位置している。

【0058】

ここで、サセプタ１４の厚みをＴｓ、表側開口部１４７における回転方向Ｒｓの開口長さをＬ、表側開口部１４７の開口面と孔内壁１４９のうち表側開口部１４７に連なる部位とのなす角度をθとしたとき、貫孔１４６はＴｓ、Ｌ、θの関係が以下の数式Ｆ２を満たす。

【0059】

Ｔｓ／ｔａｎθ＞Ｌ ・・・（Ｆ２）
その他については、第１実施形態と同様である。本実施形態の製造装置１は、第１実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

【0060】

また、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

【0061】

（１）本実施形態では、貫孔１４６の裏側開口部１４８の前方開口端１４８ａが、表側開口部１４７の後方開口端１４７ａよりも回転方向Ｒｓの後方に位置している。これによれば、主ヒータ１８からの輻射熱が貫孔１４６を介してウェハ１０に直接的に影響することが抑制される。この結果、貫孔１４６を設けることに起因するウェハ１０の温度分布の拡大が抑制されて、ウェハ１０の面内の温度分布の均一化を図ることができる。

【0062】

（２）具体的には、貫孔１４６は、Ｔｓ、Ｌ、θの関係が前述の数式Ｆ２を満たす。これにより、主ヒータ１８からの輻射熱がウェハ１０に直接的に影響することが抑制される。なお、「開口面」とは、開口部の縁で囲まれた面である。

【0063】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。図８は、図６に対応する図面であって、貫孔１４６の回転方向Ｒｓに沿った断面を示している。

【0064】

図８に示すように、貫孔１４６は、孔内壁１４９の第１内壁１４９１の一部が回転方向Ｒｓに対して傾斜している。第１内壁１４９１は、表側開口部１４７に連なる上流部位１４９ａ、裏側開口部１４８に連なる下流部位１４９ｂ、上流部位１４９ａと下流部位１４９ｂとを繋ぐ中間部位１４９ｃを有する。

【0065】

第１内壁１４９１のうち、上流部位１４９ａおよび下流部位１４９ｂは、回転方向Ｒｓの前方から後方にかけて表側開口部１４７から裏側開口部１４８に向かう方向に傾斜している。また、中間部位１４９ｃは、回転方向Ｒｓに傾斜せず、回転方向Ｒｓに沿って延びている。

【0066】

貫孔１４６は、第１内壁１４９１の上流部位１４９ａと下流部位１４９ｂとの間に中間部位１４９ｃが設けられていることで、サセプタ１４の厚み方向において表側開口部１４７と裏側開口部１４８とが重なり合っていない。

【0067】

その他については、第１実施形態と同様である。本実施形態の製造装置１は、第１実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

【0068】

また、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

【0069】

（１）本実施形態では、貫孔１４６の裏側開口部１４８の前方開口端１４８ａが、表側開口部１４７の後方開口端１４７ａよりも回転方向Ｒｓの後方に位置している。これによれば、主ヒータ１８からの輻射熱が貫孔１４６を介してウェハ１０に直接的に影響することが抑制される。

【0070】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明する。図９は、図６に対応する図面であって、貫孔１４６の回転方向Ｒｓに沿った断面を示している。

【0071】

図９に示すように、表側開口部１４７には、空気を引き込むための構造が追加されている。すなわち、表側開口部１４７の回転方向Ｒｓの後方に位置する後方縁部１４７ｂには、表側開口部１４７のうち後方縁部１４７ｂより回転方向Ｒｓの前方に位置する前方縁部１４７ｃに比べて上方に突き出る突起部１５１が設けられている。なお、後方縁部１４７ｂは、表側開口部１４７のうち、サセプタ１４の回転中心Ｏｓから離れる方向（すなわち、サセプタ１４の径方向）において表側開口部１４７の中心よりも後方に位置する開口縁である。

【0072】

具体的には、突起部１５１は、回転方向Ｒｓの前方に位置する部位が、サセプタ１４の回転方向Ｒｓの前方から後方に向けて傾斜している。換言すれば、突起部１５１のうち、回転方向Ｒｓの前方側の部位は、サセプタ１４の回転方向Ｒｓの前方から後方にかけて表側開口部１４７から裏側開口部１４８に向かう方向に傾斜している。突起部１５１のうち、回転方向Ｒｓの前方側の部位は、表側開口部１４７の開口面とのなす角度が、孔内壁１４９における表側開口部１４７に連なる部位と同様になっている。

【0073】

その他については、第１実施形態と同様である。本実施形態の製造装置１は、第１実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

【0074】

また、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

【0075】

（１）本実施形態では、表側開口部１４７の後方縁部１４７ｂには、前方縁部１４７ｃに比べて上方に突き出る突起部１５１が設けられている。これによれば、サセプタ１４を回転させた際に、突起部１５１によってウェハ１０の表面側を流れる反応ガスが貫孔１４６に導かれ易くなる。これにより、ウェハ１０の表面側からサセプタ１４の裏面側に流れる反応ガスの流量が増え、当該反応ガスの流れによってウェハ１０が台座１４３に向けて強く押し付けられるので、サセプタ１４の回転に起因するウェハ１０の位置ズレが抑制される。

【0076】

（２）具体的には、突起部１５１における回転方向Ｒｓの前方に位置する部位は、サセプタ１４の回転方向Ｒｓの前方から後方に向けて傾斜している。これによると、サセプタ１４を回転させた際に、突起部１５１によってウェハ１０の表面側を流れる反応ガスを貫孔１４６にスムーズに導くことができる。

【0077】

（第４実施形態の変形例）
上述の実施形態では、突起部１５１における回転方向Ｒｓの前方に位置する部位が、サセプタ１４の回転方向Ｒｓの前方から後方に向けて傾斜しているが、これに限らず、例えば、回転軸方向に平行に延びていてもよい。

【0078】

（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

【0079】

上述の実施形態のサセプタ１４は、カバー１４４を有しているが、これに限らず、カバー１４４を有していなくてもよい。また、サセプタ１４は、貫孔１４６の一部がウェハ対向部位１５０よりも外側にはみ出しているが、これに限定されない。サセプタ１４は、貫孔１４６の全体がウェハ対向部位１５０に形成されていたり、貫孔１４６の全体がウェハ対向部位１５０の外側に形成されていたりしてもよい。さらに、サセプタ１４は、４つの貫孔１４６が形成されているが、これに限らず、１～３個、５個以上の貫孔１４６が形成されていてもよい。貫孔１４６が複数形成されている場合、貫孔１４６の位置は任意に設定可能である。但し、貫孔１４６は、仮想線ＩＬ１、ＩＬ２または仮想線ＩＬ３、ＩＬ４によって分割された４つのエリアそれぞれに位置するように設けられていることが望ましい。台座１４３は、リング形状の凸部に限らず、任意の形状（例えば、円柱形状の凸部）であってもよい。なお、サセプタ１４に載置するウェハ１０は、オリフラ部１１を含むものに限らず、例えば、オリフラ部１１がないものやオリフラ部１１の代わりにノッチが設けられたものを採用可能である。

【0080】

上述の実施形態の製造装置１は、反応室１２０を加熱するヒータとして主ヒータ１８および補助ヒータ２２を有しているが、これに限らず、主ヒータ１８および補助ヒータ２２の一方を有していてもよい。

【0081】

上述の実施形態の製造装置１は、ダウンフロー型のガス供給構造になっているが、これに限らず、例えば、サイドフロー型のガス供給構造になっていてもよい。

【0082】

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0083】

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

【0084】

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

【符号の説明】

【0085】

１２ チャンバ（反応室形成部）
１２０ 反応室
１４ サセプタ
１４３ 台座
１４６ 貫孔
１４７ 表側開口部
１４８ 裏側開口部
１４９ 孔内壁
１６ 回転装置
１８、２２ 主ヒータ、補助ヒータ（ヒータ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】