特開 2024-11047 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】P2024011047

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】半導体ウェハの製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20240118BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20240118BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

C23C16/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022112726

(22)【出願日】2022-07-13

(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】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤林 裕明

(72)【発明者】

【氏名】森 博隆

(72)【発明者】

【氏名】里村 隆幸

(72)【発明者】

【氏名】高木 茂行

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030EA11

4K030GA06

4K030HA11

4K030KA28

4K030KA39

4K030KA41

5F045AA03

5F045AB06

5F045AC05

5F045AC07

5F045AC14

5F045AC19

5F045AD01

5F045AE29

5F045AF02

5F045BB20

5F045DP03

5F045DP28

5F045EE14

5F045EF20

5F045EK07

5F045EM02

(57)【要約】

【課題】エピタキシャル層を適切に成長できなくなることを抑制する。
【解決手段】筒部４１および蓋部Ｃで囲まれる空間を中空室４１ａとして中空室４１ａに備えられる加熱装置６０と、不活性ガスを中空室４１ａに導入する不活性ガス用供給管９０と、不活性ガスを排気する不活性ガス用排気管１００と、を備える。そして、蓋部Ｃの質量を蓋部Ｃの中空室４１ａに晒される部分の面積Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５で除算した値を蓋部Ｃの圧力とし、蓋部Ｃの圧力のうちの最も小さい部分を最小閉塞部の圧力とすると、中空室４１ａは、圧力が反応室２０ａの圧力より高く、かつ、最小閉塞部の圧力以下となるように、不活性ガス用排気管１００から排気される不活性ガスの量が調整されるようにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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共に、基礎ウェハ（１０）の表面（１０ａ）側にエピタキシャル層（１１）を成長させる反応室（２０ａ）を形成する反応室形成部（２０）と、
前記反応室に備えられ、前記反応室に前記エピタキシャル層を成長させる反応ガスを供給する反応ガス用供給管（３０）と、
前記反応室に備えられ、前記反応室から未反応ガスを排気する反応ガス用排気管（７０）と、
前記反応室に配置され、前記基礎ウェハが配置されるサセプタ（５０）と、
一端部側に前記サセプタが配置される筒部（４１）を有し、前記サセプタを前記基礎ウェハと共に回転させる回転装置（４０）と、
前記筒部の一端部側に配置される前記サセプタを含む蓋部（Ｃ）と、
前記筒部および前記蓋部で囲まれる空間を中空室（４１ａ）として前記中空室に備えられ、前記基礎ウェハを加熱する加熱装置（６０）と、
前記中空室に備えられ、不活性ガスを前記中空室に導入する不活性ガス用供給管（９０）と、
前記中空室に備えられ、前記不活性ガスを排気する不活性ガス用排気管（１００）と、を備え、
前記蓋部の質量を前記蓋部の前記中空室に晒される部分の面積（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５）で除算した値を前記蓋部の圧力とし、前記蓋部の圧力のうちの最も小さい部分を最小閉塞部の圧力とすると、前記中空室は、圧力が前記反応室の圧力より高く、かつ、前記最小閉塞部の圧力以下となるように、前記不活性ガス用排気管から排気される前記不活性ガスの量が調整される半導体ウェハの製造装置。

【請求項2】

前記サセプタは、前記筒部の一端部側に支持され、貫通孔（５１３）が形成された外縁サセプタ部（５１０）と、前記貫通孔に配置される部分を有し、前記外縁サセプタ部に支持され、前記外縁サセプタ部と分離可能とされた内縁サセプタ部（５２０）とを有し、
前記蓋部は、前記サセプタで構成され、
前記最小閉塞部の圧力は、前記内縁サセプタ部の質量を、前記内縁サセプタ部のうちの前記中空室に晒される部分の面積（Ｓ２）で除算した値とされている請求項１に記載の半導体ウェハの製造装置。

【請求項3】

前記サセプタは、前記筒部の開口端部に配置される一部材で構成され、
前記最小閉塞部の圧力は、前記サセプタの質量を、前記サセプタのうちの前記中空室に晒される部分の面積（Ｓ３）で除算した値とされている請求項１に記載の半導体ウェハの製造装置。

【請求項4】

前記サセプタは、貫通孔（５３）が形成されており、
前記基礎ウェハは、前記貫通孔を閉塞する状態で配置され、
前記蓋部は、前記サセプタおよび前記基礎ウェハで構成されており、
前記最小閉塞部の圧力は、前記基礎ウェハの質量を、前記基礎ウェハのうちの前記中空室に晒される部分の面積（Ｓ５）で除算した値とされている請求項１に記載の半導体ウェハの製造装置。

【請求項5】

前記不活性ガス用供給管の前記不活性ガスを吐出する開口端部は、前記不活性ガス用排気管の前記不活性ガスを吸引する開口端部よりも、前記反応室における中心に近づけられている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体ウェハの製造装置。

【請求項6】

前記不活性ガス用供給管の前記不活性ガスを吐出する開口端部側は、前記不活性ガス用排気管の前記不活性ガスを吸引する開口端部側と反対側に折り曲げられている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体ウェハの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェハの製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、原料ガスを含む反応ガスが導入される反応室において、基礎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して当該基礎ウェハの表面に半導体層であるエピタキシャル層を成長させる半導体ウェハの製造装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

具体的には、この半導体ウェハの製造装置では、基礎ウェハが配置される回転装置が反応室に配置されている。回転装置は、一端部側が開口端とされた筒部を有する構成とされており、サセプタを含む蓋部が開口端に配置されることで内部が略閉塞されるようになっている。そして、筒部および蓋部で囲まれる空間を中空室とすると、中空室には、基礎ウェハを裏面側から加熱する加熱装置が配置されている。なお、このような加熱装置は、例えば、カーボン製の抵抗加熱ヒータが用いられる。

【0004】

また、この半導体ウェハの製造装置では、反応ガスが反応室から中空室内に流入して加熱装置と反応することを抑制するため、中空室に不活性ガスを導入するようにしている。詳しくは、この半導体ウェハの製造装置では、中空室に不活性ガスを導入して中空室内の圧力を反応室の圧力より高くすることにより、反応室から中空室に反応ガスが流入し難くなるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－６９９０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、中空室の圧力を反応室の圧力よりも高くし過ぎると、筒部を閉塞するための蓋部が浮上して筒部から外れる可能性があり、エピタキシャル層を適切に成長できなくなる可能性がある。

【0007】

本発明は上記点に鑑み、エピタキシャル層を適切に成長できなくなることを抑制できる半導体ウェハ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】

【0008】

上記目的を達成するための請求項１は、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共に、基礎ウェハ（１０）の表面（１０ａ）側にエピタキシャル層（１１）を成長させる反応室（２０ａ）を形成する反応室形成部（２０）と、反応室に備えられ、反応室にエピタキシャル層を成長させる反応ガスを供給する反応ガス用供給管（３０）と、反応室に備えられ、反応室から未反応ガスを排気する反応ガス用排気管（７０）と、反応室に配置され、基礎ウェハが配置されるサセプタ（５０）と、一端部側にサセプタが配置される筒部（４１）を有し、サセプタを基礎ウェハと共に回転させる回転装置（４０）と、筒部の一端部側に配置されるサセプタを含む蓋部（Ｃ）と、筒部および蓋部で囲まれる空間を中空室（４１ａ）として中空室に備えられ、基礎ウェハを加熱する加熱装置（６０）と、中空室に備えられ、不活性ガスを中空室に導入する不活性ガス用供給管（９０）と、中空室に備えられ、不活性ガスを排気する不活性ガス用排気管（１００）と、を備え、蓋部の質量を蓋部の中空室に晒される部分の面積（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５）で除算した値を蓋部の圧力とし、蓋部の圧力のうちの最も小さい部分を最小閉塞部の圧力とすると、中空室は、圧力が反応室の圧力より高く、かつ、最小閉塞部の圧力以下となるように、不活性ガス用排気管から排気される不活性ガスの量が調整される。

【0009】

これによれば、中空室の圧力は、反応室の圧力より高くされている。このため、反応室から中空室に反応ガスが入り込むことを抑制でき、加熱装置の寿命が低下することを抑制できる。また、中空室の圧力は、最小閉塞部の圧力以下とされている。このため、中空室の圧力を高くしたことによって蓋部の圧力のうちの最も小さくなる部分が浮上することを抑制でき、適切にエピタキシャル層を成長できないという不具合が発生することを抑制できる。

【0010】

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】

【0011】

【図1】第１実施形態における半導体ウェハの製造装置を示す模式図である。

【図2】使用時間と抵抗値の変化との関係を示す図である。

【図3】第２実施形態における半導体ウェハの製造装置を示す模式図である。

【図4】第３実施形態における半導体ウェハの製造装置を示す模式図である。

【図5】第４実施形態における半導体ウェハの製造装置を示す模式図である。

【図6】第５実施形態における半導体ウェハの製造装置を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0013】

（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の半導体ウェハの製造装置は、例えば、基礎ウェハの表面上に炭化珪素（以下では、単にＳｉＣともいう）で構成されるエピタキシャル層を成長させてＳｉＣウェハを製造するのに適用されると好適である。以下、半導体ウェハの製造装置として、ＳｉＣウェハを製造する半導体ウェハの製造装置（以下では、単に製造装置ともいう）を例に挙げて説明する。

【0014】

製造装置１は、図１に示されるように、基礎ウェハ１０の表面１０ａ側に半導体層としてのエピタキシャル層１１を成長させる反応室２０ａを構成するチャンバ２０を有する。なお、本実施形態では、チャンバ２０が反応室２０ａを形成する反応室形成部に相当する。

【0015】

チャンバ２０は、上方側に、基礎ウェハ１０の表面１０ａ側に結晶薄膜を成長させるための反応ガスを供給する反応ガス用供給管３０が設けられている。本実施形態では、ＳｉＣをエピタキシャル成長させるため、反応ガスは、例えば、三塩化シラン（ＳｉＨＣｌ_３）およびプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）からなる原料ガス、水素および塩化水素（ＨＣｌ）からなるキャリーガス、窒素（Ｎ_２）からなるドーパントガスを含んで構成される。

【0016】

具体的には、反応ガス用供給管３０は、チャンバ２０の上方側であり、基礎ウェハ１０の表面１０ａに対向する位置が開口するように配置されている。これにより、反応室２０ａには、基礎ウェハ１０の表面１０ａに交差する方向（すなわち、表面１０ａと略直交する方向）から基礎ウェハ１０の表面１０ａに向けて反応ガスが供給される。このため、本実施形態の製造装置１は、基礎ウェハ１０の表面１０ａ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であるといえる。

【0017】

また、反応室２０ａには、下方側に、基礎ウェハ１０が配置される回転装置４０が配置されている。本実施形態では、基礎ウェハ１０は、回転装置４０に配置されたサセプタ５０上に配置される。

【0018】

回転装置４０は、筒部４１、回転軸４２、および駆動部４３等を有する構成とされている。筒部４１は、有底円筒形状の部材であって中空室４１ａを構成するものであり、開口端部側の端部にサセプタ５０が配置されるようになっている。そして、筒部４１は、開口端部側がチャンバ２０の上方側（すなわち、反応ガス用供給管３０側）に向けられて配置されている。なお、筒部４１（すなわち、中空室４１ａ）は、具体的には後述するが、内部に、後述する不活性ガスが導入されるようになっている。

【0019】

回転軸４２は、駆動部４３の出力によって回転する軸であり、筒部４１と一体的に回転可能なように筒部４１に連結されている。駆動部４３は、回転力を出力するモータ等で構成されており、回転軸４２を回転させる。そして、このように構成される回転装置４０では、駆動部４３の出力によって回転軸４２が回転し、筒部４１およびサセプタ５０が一体的に回転する。

【0020】

サセプタ５０は、筒部４１の開口端部に合わせた外形とされている。そして、本実施形態のサセプタ５０は、筒部４１の開口端部に配置されることで筒部４１を略閉塞する。これにより、筒部４１の中空室４１ａが略閉塞される。

【0021】

以下、本実施形態のサセプタ５０の形状について説明する。本実施形態のサセプタ５０は、外縁サセプタ部５１０と、内縁サセプタ部５２０とを有する形状とされている。

【0022】

外縁サセプタ部５１０は、一面５１０ａおよび他面５１０ｂを有する板状とされており、一面５１０ａ側に、基礎ウェハ１０を収容するための第１凹部５１１が形成されている。また、外縁サセプタ部５１０は、第１凹部５１１の底面の略中央部に、内縁サセプタ部５２０を配置するための第２凹部５１２が形成されている。さらに、外縁サセプタ部５１０は、第２凹部５１２の底面の略中央部に貫通孔５１３が形成されている。また、外縁サセプタ部５１０は、他面５１０ｂ側の外縁部に、筒部４１の開口端部と嵌合されるための段差部５１４が形成されている。そして、外縁サセプタ部５１０は、段差部５１４が筒部４１の開口端部に嵌合されることにより、筒部４１に配置される。

【0023】

内縁サセプタ部５２０は、貫通孔５１３内に配置される凸部５２１と、凸部５２１が略中央部に配置され、第２凹部５１２の底面に配置される板部５２２とを有する構成とされている。言い換えると、内縁サセプタ部５２０は、板部５２２の外縁側に窪み部が形成されて内縁部側に凸部５２１が形成された構成とされている。なお、凸部５２１は、貫通孔５１３と同じ形状とされて同じ大きさとされており、配置されることで貫通孔５１３を閉塞するように構成されている。但し、本実施形態の内縁サセプタ部５２０は、外縁サセプタ部５１０と分離可能となる状態で配置されている。

【0024】

そして、本実施形態では、サセプタ５０によって筒部４１の中空室４１ａが略閉塞される。このため、本実施形態では、サセプタ５０が筒部４１を閉塞する蓋部Ｃを構成する。また、筒部４１を閉塞するように配置されるサセプタ５０は、中空室４１ａに晒される状態で配置される。具体的には、外縁サセプタ部５１０は、他面５１０ｂのうちの段差部５１４が形成される部分および貫通孔５１３が形成される部分と異なる部分が中空室４１ａに晒される露出面Ｓ１となる。内縁サセプタ部５２０は、凸部５２１の突出方向における先端面が中空室４１ａに晒される露出面Ｓ２となる。

【0025】

ここで、外縁サセプタ部５１０の露出面Ｓ１における外縁サセプタ部５１０に起因する圧力（以下、単に外縁サセプタ部５１０の圧力ともいう）は、（外縁サセプタ部５１０の質量）／（露出面Ｓ２の面積）で示される。同様に、内縁サセプタ部５２０の露出面Ｓ２における内縁サセプタ部５２０に起因する圧力（以下、単に内縁サセプタ部５２０の圧力ともいう）は、（内縁サセプタ部５２０の質量）／（露出面Ｓ２の面積）で示される。そして、本実施形態のサセプタ５０は、内縁サセプタ部５２０の圧力が外縁サセプタ部５１０の圧力より小さくなるように構成されている。このため、本実施形態では、内縁サセプタ部５２０の圧力が最小閉塞部の圧力に相当する。

【0026】

中空室４１ａには、基礎ウェハ１０を裏面１０ｂ側から加熱する加熱装置としてのヒータ６０が配置されている。ヒータ６０は、例えば、カーボン製の抵抗加熱ヒータが用いられ、図示を省略しているが、制御部１１０と接続されて所定温度に加熱される。

【0027】

チャンバ２０は、下方側に反応後のガスや未反応ガスを排気するための反応ガス用排気管７０が設けられている。反応ガス用排気管７０は、チャンバ２０側と反対側の部分が真空ポンプ８０と接続されている。また、反応ガス用排気管７０には、チャンバ２０と真空ポンプ８０との間に、圧力検出部７１と、圧力調整弁７２とが備えられている。そして、反応室２０ａは、圧力検出部７１の圧力に基づいて圧力調整弁７２の開閉率が調整され、所定の圧力に調整される。

【0028】

中空室４１ａには、不活性ガスを供給する不活性ガス用供給管９０および不活性ガスを排気する不活性ガス用排気管１００が配置されている。不活性ガス用供給管９０は、マスフローコントローラ９１が備えられており、一定の流量で中空室４１ａ内に不活性ガスを供給する。この際、本実施形態では、後述するように、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力より高くなるように調整される。したがって、蓋部Ｃ（すなわち、サセプタ５０）と筒部４１との間の隙間から反応ガスが中空室４１ａ内に入り込むことが抑制される。

【0029】

不活性ガス用排気管１００は、中空室４１ａ側と反対側の部分が真空ポンプ８０と接続されている。また、不活性ガス用排気管１００には、中空室４１ａと真空ポンプ８０との間に、圧力検出部１０１と、圧力調整弁１０２とが備えられている。そして、中空室４１ａは、圧力検出部１０１の圧力に基づいて圧力調整弁１０２の開閉率が調整されることにより、所定の圧力に調整される。なお、本実施形態では、不活性ガス用供給管９０および不活性ガス用排気管１００は、筒部４１内に配置されて中空室４１ａと連通されている。

【0030】

ここで、本実施形態の反応ガス用排気管７０と不活性ガス用排気管１００とは、各圧力調整弁７２、１０２を挟んで真空ポンプ８０と反対側の位置で一部が連結されている。そして、圧力検出部１０１は、反応ガス用排気管７０と不活性ガス用排気管１００との連結部の圧力差を検出するように配置されている。つまり、本実施形態の圧力検出部１０１は、反応室２０ａ内の圧力と、中空室４１ａ内の圧力との差圧を検出する。

【0031】

なお、特に図示しないが、中空室４１ａには、搬送用ロボットによる反応室２０ａへの基礎ウェハ１０が載置されたサセプタ５０の搬入や、反応室２０ａからのサセプタ５０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５０の搬出時にサセプタ５０を上昇させて筒部４１から引き離すことで搬送用ロボットにサセプタ５０を受け渡す機能を有するものが用いられる。この際、本実施形態では、サセプタ５０を外縁サセプタ部５１０および内縁サセプタ部５２０を有する構成としており、内縁サセプタ部５２０を外縁サセプタ部５１０から分離できるようにしている。このため、基礎ウェハ１０の引き渡しを行い易くできる。但し、製造装置１は、基礎ウェハ１０が載置されたサセプタ５０の搬入および搬出を行うものではなく、サセプタ５０を移動させずに基礎ウェハ１０のみの搬入および搬出を行うようなものであってもよい。

【0032】

さらに、製造装置１は、制御部１１０を備えている。制御部１１０は、図示しないＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等の非遷移的実体的記憶媒体で構成される記憶部等を備えたマイクロコンピュータ等で構成される。ＣＰＵは、Central Processing Unitの略であり、ＲＯＭは、Read Only Memoryの略であり、ＲＡＭは、Random Access Memoryの略であり、ＨＤＤはHard Disk Driveの略である。

【0033】

そして、制御部１１０は、ＣＰＵが記憶部から各種データを読み出して実行することで各種の制御作動を実現する。具体的には、制御部１１０は、圧力検出部７１の圧力に基づき、反応室２０ａの圧力が所定圧力となるように、圧力調整弁７２の開閉率を調整する。また、制御部１１０は、反応室２０ａの圧力と中空室４１ａの圧力とにおいて、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力より高くなり、かつ、中空室４１ａの圧力が所定圧力以下となるように、圧力調整弁１０２の開閉度を調整する。本実施形態では、制御部１１０は、圧力検出部１０１が差圧計であるため、圧力検出部１０１の結果に基づいて圧力調整弁１０２の開閉率を調整する。

【0034】

ここで、所定圧力とは、中空室４１ａの圧力によって蓋部Ｃが浮上しない（すなわち、蓋部Ｃが離れない）圧力のことである。本実施形態の製造装置１では、サセプタ５０は、外縁サセプタ部５１０および内縁サセプタ部５２０を有している。そして、内縁サセプタ部５２０の圧力が外縁サセプタ部５１０の圧力より小さくされている。このため、所定圧力は、内縁サセプタ部５２０が浮上しない圧力とされ、内縁サセプタ部５２０の圧力以下とされる。

【0035】

以上が本実施形態における製造装置１の構成である。次に、上記の製造装置１を用いて基礎ウェハ１０の表面１０ａ上にエピタキシャル層１１を成長させる方法について説明する。

【0036】

まず、上記のような製造装置１では、基礎ウェハ１０が載置されたサセプタ５０を回転装置４０によって例えば２００ｒｐｍで回転させつつ、反応室２０ａをヒータ６０によって約１６００～１７５０℃になるまで加熱する。そして、製造装置１では、反応ガス用供給管３０から反応室２０ａに向けて反応ガスを供給すると共に、不活性ガス用供給管９０から不活性ガスを供給する。

【0037】

この場合、本実施形態では、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力より高くなるように調整される。これにより、中空室４１ａに反応ガスが入り込むことを抑制できる。例えば、図２に示されるように、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力と等しい場合（すなわち、差圧が０）、使用時間が長くなるにつてヒータ６０の抵抗値が急峻に大きくなっていることが確認される。これに対し、本実施形態では、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力よりも高くなるようにしており、例えば、図２は、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力よりも０．６ｇｆ／ｃｍ^２だけ高くなるようにした結果を示している。これにより、反応ガスが中空室４１ａに入り込むことを効果的に抑制でき、ヒータ６０の寿命が短くなることを抑制できる。

【0038】

また、本実施形態では、中空室４１ａの圧力は、反応室２０ａの圧力より高くなり、かつ内縁サセプタ部５２０の圧力以下となるように調整される。例えば、内縁サセプタ部５２０の質量を４０ｇとし、露出面Ｓ２の面積を５０ｃｍ^２とした場合、内縁サセプタ部５２０の圧力は、０．８ｇｆ／ｃｍ^２（すなわち、７８．４Ｐａ）となる。このため、中空室４１ａは、圧力が０．８ｇｆ／ｃｍ^２以下となるように制御される。したがって、中空室４１ａの圧力を高くしたとしても内縁サセプタ部５２０（すなわち、サセプタ５０）が筒部４１から浮上し、内縁サセプタ部５２０が基礎ウェハ１０等に衝突して適切にエピタキシャル層１１を成長できないという不具合が発生することを抑制できる。

【0039】

なお、不活性ガスは、例えば、アルゴンとされるが、ヘリウム等であってもよい。また、不活性ガスは、例えば、流量が６ｓｌｍとされるが、適宜変更可能である。但し、不活性ガスの流量があまりにも少ない場合には、圧力調整弁１０２の開閉率を変化させても排気量の変化が小さくなる可能性があり、圧力調整弁１０２で中空室４１ａの圧力を調整することが困難になる可能性がある。したがって、不活性ガスの流量は、少なくとも１ｓｌｍとされることが好ましい。

【0040】

また、サセプタ５０の厚みや材質を変更して質量を大きくすることでサセプタ５０の圧力を大きくでき、中空室４１ａの圧力をさらに高くできる。しかしながら、サセプタ５０の厚みを厚くした場合には、熱容量が大きくなり、基礎ウェハ１０が所定温度に加熱されるまでの時間が長くなる。このため、サセプタ５０（例えば、内縁サセプタ部５２０）の厚みは、例えば、１０ｍｍ以下とされることが好ましく、５ｍｍ以下とされることがさらに好ましい。

【0041】

また、サセプタ５０の質量を大きくした場合には、中空室４１ａの圧力を高くし易くできるが、回転装置４０でサセプタ５０を回転させた際の振動が大きくなり易く、回転によってサセプタ５０が浮上し易くなる可能性がある。このため、サセプタ５０は、質量が大きすぎる材料で構成されることは好ましくなく、例えば、質量、加工精度、および耐熱性の観点より、炭素を含む材料であることが好ましい。したがって、本実施形態では、例えば、ＳｉＣや、等方性黒鉛の表面に、ＳｉＣ、炭化タンタル（ＴａＣ）、または炭化ニオブ（ＮｂＣ）等がコーティングされた材料で構成される。この場合、例えば、１０ｍｍ厚みのＣの密度から換算した圧力は、１．８ｇｆ／ｃｍ^２（１７６．４Ｐａ）以下とされることが好ましく、５ｍｍ厚みであれば、０．９ｇｆ／ｃｍ^２（８８．２Ｐａ）以下とされることが好ましい。

【0042】

以上説明した本実施形態によれば、中空室４１ａの圧力は、反応室２０ａの圧力より高くされている。このため、反応室２０ａから中空室４１ａに反応ガスが入り込むことを抑制でき、反応ガスとヒータ６０とが反応してヒータ６０の寿命が低下することを抑制できる。

【0043】

また、中空室４１ａの圧力は、内縁サセプタ部５２０の圧力（すなわち、最小閉塞部の圧力）以下とされている。したがって、中空室４１ａの圧力を高くしたことによって内縁サセプタ部５２０が筒部４１から浮上し、内縁サセプタ部５２０が基礎ウェハ１０等に衝突して適切にエピタキシャル層１１を成長できないという不具合が発生することを抑制できる。つまり、本実施形態の製造装置１では、エピタキシャル層１１を好適に成長し易くできる。

【0044】

（１）本実施形態では、サセプタ５０は、外縁サセプタ部５１０および内縁サセプタ部５２０を有しており、分離可能とされている。このため、基礎ウェハ１０を配置する際等において、内縁サセプタ部５２０のみを搬送することが可能となり、基礎ウェハ１０の設置の自由度を向上できる。

【0045】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、サセプタ５０の形状を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0046】

本実施形態では、図３に示されるように、サセプタ５０は、一部材で構成されている。そして、サセプタ５０は、一面５０ａ側に基礎ウェハ１０を収容するための凹部５１が形成されている。また、サセプタ５０は、他面５０ｂ側に、筒部４１の開口端部と嵌合されるための段差部５２が形成されている。そして、この段差部５２が筒部４１の開口端部に嵌合されることにより、サセプタ５０が筒部４１を閉塞するように配置されている。なお、本実施形態では、サセプタ５０が一部材で構成されている。このため、サセプタ５０で蓋部Ｃが構成される。

【0047】

また、このサセプタ５０は、一部材で構成されており、他面５０ｂのうちの段差部５２が形成される部分と異なる部分が中空室４１ａに晒される露出面Ｓ３となる。したがって、このサセプタ５０では、露出面Ｓ３におけるサセプタ５０に起因する圧力（以下、単にサセプタ５０の圧力ともいう）は、（サセプタ５０の質量）／（露出面Ｓ３の面積）となる。そして、本実施形態では、サセプタ５０の圧力が最小閉塞部の圧力に相当する。

【0048】

制御部１１０は、基礎ウェハ１０の表面１０ａ上にエピタキシャル層１１を成長させる際、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａよりも高く、かつサセプタ５０の圧力以下となるように調整する。

【0049】

以上説明した本実施形態によれば、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力より高く、かつ最小閉塞部の圧力以下となるように調整されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0050】

（１）本実施形態では、蓋部Ｃが一部材のサセプタ５０で構成されている。このため、上記第１実施形態のようにサセプタ５０が外縁サセプタ部５１０および内縁サセプタ部５２０で構成される場合と比較して、最小閉塞部の圧力を高くでき、中空室４１ａの圧力を高くし易くできる。したがって、さらに、反応室２０ａから中空室４１ａに反応ガスが入り込むことを抑制し易くなり、ヒータ６０の寿命が低下することを抑制できる。

【0051】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対し、サセプタ５０の形状を変更したものである。その他に関しては、第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0052】

本実施形態では、図４に示されるように、サセプタ５０には、凹部５１の底部５１ａに貫通孔５３が形成されている。このため、中空室４１ａは、サセプタ５０および基礎ウェハ１０によって閉塞される。つまり、本実施形態では、サセプタ５０および基礎ウェハ１０が蓋部Ｃを構成する。

【0053】

また、サセプタ５０は、他面５０ｂのうちの貫通孔５３が形成される部分と異なる部分が露出面Ｓ４となる。基礎ウェハ１０は、裏面１０ｂのうちの貫通孔５３を閉塞する部分が露出面Ｓ５となる。

【0054】

サセプタ５０の露出面Ｓ５におけるサセプタ５０に起因する圧力（以下、単にサセプタ５０の圧力ともいう）は、（サセプタ５０の質量）／（露出面Ｓ４の面積）で示される。同様に、基礎ウェハ１０の露出面Ｓ５における基礎ウェハ１０に起因する圧力（以下、単に基礎ウェハ１０の圧力ともいう）は、（基礎ウェハ１０の質量）／（露出面Ｓ５の面積）で示される。そして、本実施形態では、サセプタ５０の圧力が基礎ウェハ１０の圧力より高くされている。このため、本実施形態では、基礎ウェハ１０の圧力が最小閉塞部の圧力に相当する。

【0055】

そして、制御部１１０は、基礎ウェハ１０の表面１０ａ上にエピタキシャル層１１を成長させる際、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａよりも高く、かつ基礎ウェハ１０の圧力以下となるように調整する。

【0056】

以上説明した本実施形態によれば、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力より高く、かつ最小閉塞部の圧力以下となるように調整されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0057】

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、不活性ガス用供給管９０の配置位置を調整したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0058】

本実施形態では、図５に示されるように、不活性ガス用供給管９０のうちの不活性ガスが吐出される開口端部は、不活性ガス用排気管１００のうちの不活性ガスを吸引する開口端部よりも中空室４１ａの中心に近づくように配置されている。

【0059】

以上説明した本実施形態によれば、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力より高く、かつ最小閉塞部の圧力以下となるように調整されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0060】

（１）本実施形態では、不活性ガス用供給管９０のうちの不活性ガスが吐出される開口端部が、不活性ガス用排気管１００のうちの不活性ガスを吸引する開口端部よりも中空室４１ａの中心に近づくように配置されている。このため、中空室４１ａ内に不活性ガスを充満させ易くできる。

【0061】

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、不活性ガス用供給管９０の形状を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0062】

本実施形態では、図６に示されるように、不活性ガス用供給管９０のうちの開口端部側は、不活性ガス用排気管１００と反対側に折り曲げられている。

【0063】

以上説明した本実施形態によれば、中空室４１ａの圧力が反応室２０ａの圧力より高く、かつ最小閉塞部の圧力以下となるように調整されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0064】

（１）本実施形態では、不活性ガス用供給管９０のうちの開口端部側が不活性ガス用排気管１００と反対側に折り曲げられている。このため、中空室４１ａ内に不活性ガスを充満させ易くできる。

【0065】

（他の実施形態）
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0066】

例えば、上記各実施形態では、ＳｉＣのエピタキシャル層１１を成長させる製造装置１を例に挙げて説明した。しかしながら、成長させるエピタキシャル層１１の構成は適宜変更可能であり、例えば、窒化ガリウムのエピタキシャル層１１を成長させる製造装置１としてもよい。

【0067】

また、上記各実施形態では、中空室４１ａの圧力を検出する圧力検出部１０１が中空室４１ａと反応室２０ａとの差圧を検出する例について説明した。しかしながら、圧力検出部１０１で中空室４１ａの圧力を検出し、制御部１１０で反応室２０ａと中空室４１ａとの差圧を導出するようにしてもよい。但し、反応ガスが基礎ウェハ１０の裏面１０ｂ側に周り込むことを抑制しつつ、蓋部Ｃが浮上等しないようにするためには、詳細な圧力管理が必要となる。このため、圧力検出部１０１は、直接的に反応室２０ａと中空室４１ａとの差圧を検出するようにすることが好ましい。

【0068】

そして、上記各実施形態を組み合わせることもできる。例えば、上記第４、第５実施形態を上記第１～第３実施形態に適宜組み合わせ、不活性ガス用供給管９０の形状を適宜変更してもよい。

【0069】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１０ 基礎ウェハ
１０ａ 表面
１１ エピタキシャル層
２０ チャンバ（反応室形成部）
２０ａ 反応室
４０ 回転装置
４１ 筒部
４１ａ 中空室
４０ 回転装置
５０ サセプタ
６０ 加熱装置
９０ 不活性ガス用供給管
１００ 不活性ガス用排気管
Ｃ 蓋部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】