(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-19
(45)【発行日】2024-02-28
(54)【発明の名称】気相成長装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240220BHJP
C23C 16/458 20060101ALI20240220BHJP
C30B 29/36 20060101ALI20240220BHJP
C30B 25/12 20060101ALI20240220BHJP
H01L 21/683 20060101ALN20240220BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
C23C16/458
C30B29/36 A
C30B25/12
H01L21/68 N
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2022560697
(86)(22)【出願日】2021-10-18
(86)【国際出願番号】 JP2021038355
(87)【国際公開番号】W WO2022097456
(87)【国際公開日】2022-05-12
【審査請求日】2022-11-21
(31)【優先権主張番号】P 2020186828
(32)【優先日】2020-11-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】504162958
【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】100119035
【弁理士】
【氏名又は名称】池上 徹真
(74)【代理人】
【識別番号】100141036
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 章
(74)【代理人】
【識別番号】100178984
【弁理士】
【氏名又は名称】高下 雅弘
(72)【発明者】
【氏名】醍醐 佳明
(72)【発明者】
【氏名】森山 義和
【審査官】桑原 清
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０３７５３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０４４４４０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００９／０６０９１２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－０８２１００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０６３９６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７３８８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－５８０４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－５８０４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１６１６４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｃ２３Ｃ １６／４５８
Ｃ３０Ｂ ２９／３６
Ｃ３０Ｂ ２５／１２
Ｈ０１Ｌ ２１／６８３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
反応室と、前記反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、
前記反応室の中に設けられ、前記ホルダの下方に位置する第１のヒータと、
前記反応室の中に設けられ、前記ホルダの上方に位置する第２のヒータと、
を備え、
前記ホルダは、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、前記内側領域の上に設けられ前記基板の下面を支持可能な環状で円弧部分を有する支持部と、を含み、
前記円弧部分の外周端と、前記外側領域の内周端との距離が６ｍｍ以下であり、
前記支持部の幅が３ｍｍ以上であり、
前記基板の中心と前記ホルダの中心とが一致するように前記基板が前記ホルダに載置された場合に、
前記基板の半径をＲ１、
前記基板の膜質保証領域の半径をＲ２、
前記円弧部分の内周端の半径をＲ３、
前記円弧部分の外周端の半径をＲ４、
前記基板の外周端と、前記円弧部分に対向する前記外側領域の内周端との距離をＤ１、
と定義すると、下記式１、下記式２、及び下記式３を充足する、気相成長装置。
Ｒ１－Ｄ１＞Ｒ４・・・（式１）
Ｒ２－Ｄ１＞Ｒ３・・・（式２）
Ｒ２＋Ｄ１＜Ｒ４・・・（式３）
【請求項9】
前記基板はオリエンテーションフラットを有し、前記支持部は前記基板が前記ホルダに載置された場合に前記オリエンテーションフラットに沿う直線部分を有し、
前記直線部分に対向する前記外側領域の内周端は、直線形状である請求項１記載の気相成長装置。
【請求項10】
前記直線部分の外周端と前記外側領域の内周端との距離は、前記円弧部分の外周端と前記外側領域の内周端との距離よりも大きい請求項９記載の気相成長装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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関する。
【背景技術】
【0002】
高品質な半導体膜を形成する方法として、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反応室の中のホルダに基板を載置する。
【0003】
そして、基板を加熱しながら、膜の原料を含むプロセスガスを、反応室の上部のバッファ室を経由して反応室に供給する。基板表面ではプロセスガスの熱反応が生じ、基板の表面にエピタキシャル単結晶膜が形成される。
【0004】
基板表面に形成されるエピタキシャル単結晶膜の特性は、基板の温度に依存する。このため、基板に形成される膜の特性の均一性を向上させるためには、基板表面の温度の均一性を向上することが望まれる。特に、炭化珪素膜のように高温で形成される膜の場合、基板表面の温度の均一性を保つことが難しくなる。
【0005】
特許文献１には、基板を均一に加熱するために、基板を支持するサセプタに支持部を設けた気相成長装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１８－３７５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、基板の温度の均一性を向上できる気相成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様の気相成長装置は、反応室と、前記反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、前記反応室の中に設けられ、前記ホルダの下方に位置する第１のヒータと、前記反応室の中に設けられ、前記ホルダの上方に位置する第２のヒータと、を備え、前記ホルダは、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、前記内側領域の上に設けられ前記基板の下面を支持可能な環状で円弧部分を有する支持部と、を含み、前記円弧部分の外周端と、前記外側領域の内周端との距離が６ｍｍ以下であり、前記支持部の幅が３ｍｍ以上であり、前記基板の中心と前記ホルダの中心とが一致するように前記基板が前記ホルダに載置された場合に、前記基板の半径をＲ１、前記円弧部分の外周端の半径をＲ４、前記基板の外周端と、前記円弧部分に対向する前記外側領域の内周端との距離をＤ１、と定義すると、下記式１を充足する。
Ｒ１－Ｄ１＞Ｒ４・・・（式１）
Ｒ１－Ｄ１＞Ｒ４・・・（式１）
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、基板の温度の均一性を向上できる気相成長装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１の実施形態の気相成長装置の模式断面図。
【図2】第１の実施形態のホルダの模式図。
【図3】第１の実施形態のホルダの模式図。
【図4】第１の実施形態のホルダの拡大模式断面図。
【図5】第１の比較例のホルダの模式図。
【図6】第１の比較例のホルダの模式図。
【図7】第１の比較例のホルダの第１の問題点の説明図。
【図8】第１の比較例のホルダの第２の問題点の説明図。
【図9】第１の実施形態の作用及び効果の説明図。
【図10】第１の実施形態の作用及び効果の説明図。
【図11】第１の実施形態の作用及び効果の説明図。
【図12】第１の実施形態の作用及び効果の説明図。
【図13】第２の比較例のホルダの模式図。
【図14】第２の比較例のホルダの拡大模式断面図。
【図15】第１の実施形態のホルダの拡大模式断面図。
【図16】第２の実施形態のホルダの模式図。
【図17】第３の実施形態のホルダの模式図。
【図18】第３の実施形態のホルダの模式図。
【図19】第３の実施形態の作用及び効果の説明図。
【図20】第４の実施形態のホルダの模式図。
【図21】第４の実施形態のホルダの拡大模式断面図。
【図22】第４の実施形態のホルダの拡大模式断面図。
【図23】第５の実施形態のホルダの模式図。
【図24】第５の実施形態のホルダの拡大模式断面図。
【図25】第６の実施形態のホルダの模式図。
【図26】第７の実施形態のホルダの模式図。
【図27】第７の実施形態のホルダの模式図。
【図28】第８の実施形態のホルダの模式図。
【図29】第８の実施形態の作用及び効果の説明図。
【図30】第８の実施形態の作用及び効果の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の気相成長装置は、反応室と、反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、反応室の中に設けられ、ホルダの下方に位置する第１のヒータと、反応室の中に設けられ、ホルダの上方に位置する第２のヒータと、を備え、ホルダは、内側領域と、内側領域を囲み基板が載置された場合に基板を囲む環状の外側領域と、内側領域の上に設けられ基板の下面を支持可能な環状で円弧部分を有する支持部と、を含み、円弧部分の外周端と、外側領域の内周端との距離が６ｍｍ以下であり、支持部の幅が３ｍｍ以上であり、基板の中心とホルダの中心とが一致するように基板がホルダに載置された場合に、基板の半径をＲ１、円弧部分の外周端の半径をＲ４、基板の外周端と、円弧部分に対向する外側領域の内周端との距離をＤ１、と定義すると、下記式１を充足する。
Ｒ１－Ｄ１＞Ｒ４・・・（式１）
第１の実施形態の気相成長装置は、反応室と、反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、反応室の中に設けられ、ホルダの下方に位置する第１のヒータと、反応室の中に設けられ、ホルダの上方に位置する第２のヒータと、を備え、ホルダは、内側領域と、内側領域を囲み基板が載置された場合に基板を囲む環状の外側領域と、内側領域の上に設けられ基板の下面を支持可能な環状で円弧部分を有する支持部と、を含み、円弧部分の外周端と、外側領域の内周端との距離が６ｍｍ以下であり、支持部の幅が３ｍｍ以上であり、基板の中心とホルダの中心とが一致するように基板がホルダに載置された場合に、基板の半径をＲ１、円弧部分の外周端の半径をＲ４、基板の外周端と、円弧部分に対向する外側領域の内周端との距離をＤ１、と定義すると、下記式１を充足する。
Ｒ１－Ｄ１＞Ｒ４・・・（式１）
【0016】
さらに、上記ホルダは、基板の膜質保証領域の半径をＲ２、円弧部分の内周端の半径をＲ３、と定義すると、下記式２及び式３を充足する。
Ｒ２－Ｄ１＞Ｒ３・・・（式２）
Ｒ２＋Ｄ１＜Ｒ４・・・（式３）
Ｒ２－Ｄ１＞Ｒ３・・・（式２）
Ｒ２＋Ｄ１＜Ｒ４・・・（式３）
【0017】
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上に単結晶の炭化珪素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。
【0018】
第１の実施形態の気相成長装置１００は、反応室１０、バッファ室１３を備える。反応室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。
【0019】
反応室１０は、例えば、ステンレス製である。反応室１０は、円筒形状の壁を有する。反応室１０内で、ウェハＷ上に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。
【0020】
サセプタ１４は、反応室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。
【0021】
サセプタ１４は、例えば、炭化珪素やグラファイト、又は、炭化珪素や炭化タンタル、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。
【0022】
サセプタ１４は、回転体１６の上部に固定される。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。
【0023】
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。
【0024】
回転駆動機構２０により、例えば、ウェハＷを３００ｒｐｍ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。
【0025】
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に保持されたウェハ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。
【0026】
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。
【0027】
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、炭化珪素やグラファイト、又は、炭化珪素や炭化タンタル、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。
【0028】
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。
【0029】
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、突き上げピン（図示せず）が設けられる。突き上げピンは、例えば、リフレクタ２８、及び、第１のヒータ２２を貫通する。
【0030】
第２のヒータ４２は、フード４０と反応室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。
【0031】
第２のヒータ４２は、サセプタ１４に保持されたウェハ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℃以上の温度に加熱することが可能となる。第２のヒータ４２は、例えば、抵抗加熱ヒータである。
【0032】
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。
【0033】
ガス排出口４４は、反応室１０の底部に設けられる。ガス排出口４４は、ウェハＷ表面でソースガスが反応した後の余剰の副生成物、及び、余剰のプロセスガスを反応室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。
【0034】
また、反応室１０には、図示しないサセプタ出入口及びゲートバルブが設けられている。サセプタ出入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を反応室１０内に搬入したり、反応室１０外に搬出したりすることが可能である。
【0035】
バッファ室１３は、反応室１０の上に設けられる。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。
【0036】
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（ＳｉＨ４）である。炭素のソースガスは、例えば、プロパン（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（ＴＭＡ）である。アシストガスは、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）である。キャリアガスは、例えば、アルゴンガス、又は、水素ガスである。
【0037】
複数のガス導管５３は、バッファ室１３と反応室１０との間に設けられる。ガス導管５３は、バッファ室１３から反応室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から反応室１０にプロセスガスＧ０を供給する。
【0038】
【0039】
サセプタ１４は、中心Ｃ２（第２の中心）を有する。中心Ｃ２は、例えば、サセプタ１４の外縁を形成する円の中心位置である。
【0040】
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。
【0041】
内側領域５０は、円板形状である。外側領域５２は、環状である。
【0042】
内側領域５０の上に、円弧部分を有する環状の支持部５４が設けられる。図２は、支持部５４が円形状である場合を示す。すなわち、図２は、支持部５４の全体が円弧部分である場合示す。環状の支持部５４は、外側領域５２と離間して設けられる。
【0043】
支持部５４は、サセプタ１４にウェハＷが載置された場合に、ウェハＷの下面を支持することが可能である。
【0044】
支持部５４の内周端の半径はＲ３である。支持部５４の外周端の半径はＲ４である。
【0045】
【0046】
【0047】
ウェハＷは、膜質保証領域Ｗａと膜質非保証領域Ｗｂとを有する。本明細書において、膜質とは、例えば、膜厚やキャリア濃度、表面粗さ、欠陥密度、キャリアのライフタイムなどである。また、膜質保証領域Ｗａは、例えば、膜厚やキャリア濃度、表面粗さ、欠陥密度、キャリアのライフタイムなどが、ウェハＷ上で特定の仕様を満たしていることを保証する領域であり、通常は、ウェハＷ上の中央側に設けられる。膜質非保証領域Ｗｂは、例えば、膜厚やキャリア濃度、表面粗さ、欠陥密度、キャリアのライフタイムなどが、ウェハ上で特定の仕様を満たしていることを保証しない領域であり、通常、ウェハ上の外周側に設けられる。なお、膜質保証領域Ｗａは、膜厚やキャリア濃度、表面粗さ、欠陥密度、キャリアのライフタイムなどの膜質ごとに定められる場合がある。本明細書においても、全ての膜質に関して、膜質保証領域Ｗａが等しい必要はなく、少なくともいずれか一つの膜質に関して、膜質保証領域Ｗａが定められていればよい。
【0048】
ウェハＷの半径をＲ１とする。膜質保証領域Ｗａの半径をＲ２とする。Ｒ１とＲ２との差分は、例えば、３ｍｍ以上６ｍｍ以下である。
【0049】
ウェハＷの外周端と、外側領域５２の内周端との距離（図３（ｂ）中のＤ１）は、例えば、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
【0050】
支持部５４の内周端の半径Ｒ３は、例えば、ウェハＷの半径Ｒ１の８５％以上である。
【0051】
ウェハＷの半径Ｒ１、ウェハＷの膜質保証領域Ｗａの半径Ｒ２、支持部５４の内周端の半径Ｒ３、支持部５４の外周端の半径Ｒ４、及び距離Ｄ１について、下記式１、式２、及び式３が充足される。
Ｒ１－Ｄ１＞Ｒ４・・・（式１）
Ｒ２－Ｄ１＞Ｒ３・・・（式２）
Ｒ２＋Ｄ１＜Ｒ４・・・（式３）
Ｒ１－Ｄ１＞Ｒ４・・・（式１）
Ｒ２－Ｄ１＞Ｒ３・・・（式２）
Ｒ２＋Ｄ１＜Ｒ４・・・（式３）
【0052】
図４は、第１の実施形態のホルダの拡大模式断面図である。図４は、支持部５４を含む内側領域５０の一部と外側領域５２の断面図である。図４（ａ）はウェハＷが載置されていない状態、図４（ｂ）はウェハＷの中心Ｃ１（第１の中心）とサセプタ１４の中心Ｃ２（第２の中心）が一致した状態でウェハＷが載置された状態を示す。
【0053】
外側領域５２の上面５２ｓの位置は、支持部５４の上面５４ｓの位置よりも上方にある。サセプタ１４にウェハＷを載置した際に、外側領域５２の上面５２ｓの位置は、例えば、ウェハＷの表面の位置よりも上方にある。
【0054】
外側領域５２の内周端（図４（ａ）中のＥ３）と、支持部５４は離間している。支持部５４の外周端（図４（ａ）中のＥ２）と、外側領域５２の内周端Ｅ３との距離（図４（ａ）中のＸ）は、例えば、２ｍｍ以上６ｍｍ以下である。
【0055】
支持部５４の幅（図４（ａ）中のｗ）は、例えば、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。支持部５４の幅ｗは、支持部５４の外周端Ｅ２の半径Ｒ４と、支持部５４の内周端（図４（ａ）中のＥ１）の半径Ｒ３との差分に等しい。
【0056】
支持部５４の高さ（図４（ａ）中のｈ）は、例えば、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
【0057】
支持部５４の高さｈは、例えば、支持部５４の幅ｗと等しいか、それよりも小さい。
【0058】
【0059】
気相成長装置１００を用いて、ウェハＷ上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、反応室１０の中に導入する。サセプタ１４は、回転体１６の上に載置される。
【0060】
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、反応室１０にプロセスガスＧ０を供給する。
【0061】
回転駆動機構２０を用いて、回転体１６が回転させ、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。
【0062】
回転するウェハＷの表面に炭化珪素膜が形成される。
【0063】
次に、第１の実施形態の気相成長装置の作用及び効果について説明する。
【0064】
【0065】
第１の比較例のサセプタ６４は、中心Ｃ２を有する。サセプタ６４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。
【0066】
第１の比較例のサセプタ６４は、支持部５４を備えない点で、第１の実施形態のサセプタ１４と異なる。
【0067】
【0068】
【0069】
図６（ｂ）に示すように、ウェハＷの裏面の全面がサセプタ６４の表面に接する。
【0070】
【0071】
【0072】
ウェハＷの表面に炭化珪素膜を形成する際、サセプタ６４の内側領域５０の、ウェハＷに覆われていない領域に、副生成物６６が形成される場合がある。副生成物６６は、例えば、炭化珪素を含む。
【0073】
例えば、図７に示すように、副生成物６６の上にウェハＷが乗り上げると、ウェハＷの裏面の一部がサセプタ６４の内側領域５０の表面から離れる。ウェハＷの裏面の一部がサセプタ６４の内側領域５０の表面から離れることにより、ウェハＷの表面の温度のばらつきが大きくなる。したがって、炭化珪素膜の膜質の均一性が低下する。
【0074】
また、副生成物６６の上にウェハＷが乗り上げると、例えば、ウェハＷの裏面に副生成物６６が付着する。ウェハＷの裏面に副生成物６６が付着すると、ウェハＷの裏面の平坦性が損なわれ、炭化珪素膜形成後の製造工程で問題が生じるおそれがある。例えば、フォトリソグラフィ工程でデフォーカスが生じるおそれがある。
【0075】
なお、副生成物６６の上にウェハＷが乗り上げる現象は、回転しているウェハＷに働く遠心力によって、炭化珪素膜を形成している最中にウェハＷがサセプタ上でずれたり、搬送バラつきなどによって、サセプタ上でのウェハＷの載置位置がウェハ間で異なったりすることにより生じる。
【0076】
【0077】
ウェハＷの表面に炭化珪素膜を形成する際、図８（ｂ）に示すように、ウェハＷの表面と裏面との間の温度差で、ウェハＷが凹型に変形する場合がある。この場合、ウェハＷの裏面とサセプタ６４の内側領域５０の表面との間に生じた隙間にプロセスガスが回り込み、サセプタ６４の内側領域５０の表面に副生成物６６が形成される場合がある。また、ウェハＷの裏面に直接炭化珪素膜が形成されることもある。
【0078】
例えば、サセプタ６４の内側領域５０の表面に形成された副生成物６６がウェハＷの裏面に付着する。ウェハＷの裏面に副生成物６６が付着すると、ウェハＷの裏面の平坦性が損なわれ、炭化珪素膜形成後の製造工程で問題が生じるおそれがある。また、ウェハＷの裏面に直接炭化珪素膜が形成される場合も、平坦な膜にならずに、ウェハＷの裏面の平坦性が損なわれ、炭化珪素膜形成後の製造工程で問題が生じるおそれがある。
【0079】
また、ウェハＷが凹型に変形した場合、ウェハＷの裏面と支持部５４との間が、特にウェハＷの中心側で点接触になり、ウェハＷがサセプタ６４の回転に追随しなくなったり、ウェハＷの中心側が積極的に加熱され、ウェハＷの温度分布の悪化をもたらしたりするおそれもある。
【0080】
なお、図８では、ウェハＷの中心Ｃ１とサセプタ６４の中心Ｃ２が一致する場合を例として示している。ウェハＷの中心Ｃ１とサセプタ６４の中心Ｃ２が一致しない場合、いいかえれば、ウェハＷがサセプタ６４の中心Ｃ２からずれた場合でも、ウェハＷの中心Ｃ１とサセプタ６４の中心Ｃ２が一致する場合と同様の問題が生じるおそれがある。
【0081】
【0082】
【0083】
図９（ｂ）に示すように、第１の実施形態のサセプタ１４では、ウェハＷが支持部５４で支持される。したがって、サセプタ６４の内側領域５０の、ウェハＷに覆われていない領域に副生成物６６が形成されても、副生成物６６とウェハＷの裏面は接しない。よって、第１の比較例のように、副生成物６６の上にウェハＷが乗り上げることにより、炭化珪素膜の膜質の均一性が低下することを抑制できる。
【0084】
また、副生成物６６の上にウェハＷが乗り上げることにより、ウェハＷの裏面に副生成物６６が付着することはない。したがって、炭化珪素膜形成後の製造工程で問題が生じることを抑制できる。
【0085】
図１０は、第１の実施形態の作用及び効果の説明図である。図１０は、第１の実施形態のホルダの模式図である。図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は断面図である。図１０（ｂ）は図３（ｂ）に対応する断面図である。
【0086】
ウェハＷの表面に炭化珪素膜を形成する際、図１０（ｂ）に示すように、ウェハＷの表面と裏面との間の温度差で、ウェハＷが凹型に変形する場合がある。
【0087】
図１０（ｂ）に示すように、第１の実施形態のサセプタ１４では、ウェハＷが支持部５４で支持される。このため、ウェハＷの裏面とサセプタ１４との間に、プロセスガスが回り込む隙間が生じにくい。したがって、ウェハＷが凹型に変形した場合であっても、第１の比較例のような、ウェハＷの裏面とサセプタ６４の表面との間のプロセスガスの回り込みを抑制する。
【0088】
したがって、ウェハＷの裏面に形成された副生成物６６が付着することも抑制される。また、ウェハＷの裏面に直接炭化珪素膜が形成されることも抑制される。よって、炭化珪素膜形成後の製造工程で問題が生じることを抑制できる。
【0089】
なお、図１０では、ウェハＷの中心Ｃ１とサセプタ１４の中心Ｃ２が一致する場合を例として示している。ウェハＷの中心Ｃ１とサセプタ１４の中心Ｃ２が一致しない場合、いいかえれば、ウェハＷがサセプタ１４の中心Ｃ２からずれた場合でも、ウェハＷの中心Ｃ１とサセプタ１４の中心Ｃ２が一致する場合と同様の効果が得られる。
【0090】
図１１は、第１の実施形態の作用及び効果の説明図である。図１１は、第１の実施形態のホルダの模式図である。図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は断面図である。図１１（ｂ）は図３（ｂ）に対応する断面図である。
【0091】
図１１では、ウェハＷの中心Ｃ１とサセプタ１４の中心Ｃ２が一致しない場合を示す。いいかえれば、図１１は、ウェハＷがサセプタ１４の中心Ｃ２からずれた場合を示す。図１１は、ウェハＷの中心Ｃ１がサセプタ１４の中心Ｃ２から、図の右方向にずれた場合を示す。
【0092】
図１２は、第１の実施形態の作用及び効果の説明図である。図１２は、第１の実施形態のホルダの模式図である。図１２（ａ）は上面図、図１２（ｂ）は断面図である。図１２（ｂ）は図３（ｂ）に対応する断面図である。
【0093】
図１２では、ウェハＷの中心Ｃ１とサセプタ１４の中心Ｃ２が一致しない場合を示す。いいかえれば、図１２は、ウェハＷがサセプタ１４の中心Ｃ２からずれた場合を示す。図１２は、ウェハＷの中心Ｃ１がサセプタ１４の中心Ｃ２から、図の左方向にずれた場合を示す。
【0094】
第１の実施形態のサセプタ１４では、ウェハＷの半径Ｒ１、支持部５４の外周端の半径Ｒ４、及び距離Ｄ１について、下記式１が充足される。
Ｒ１－Ｄ１＞Ｒ４・・・（式１）
Ｒ１－Ｄ１＞Ｒ４・・・（式１）
【0095】
式１は、ウェハＷの中心Ｃ１がサセプタ１４の中心Ｃ２から、Ｄ１だけ一方向にずれた場合であっても、ずれの方向とは逆側のウェハＷの端部は、支持部５４の外周端Ｅ２よりも外側領域５２側に位置することを意味する。したがって、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すように、ウェハＷの中心Ｃ１がサセプタ１４の中心Ｃ２からずれた場合であっても、支持部５４の上面５４ｓが露出しない。
【0096】
ウェハＷの裏面と支持部５４との間では、熱伝導によりウェハＷと支持部５４との間での熱交換が行われる。すなわち、ウェハＷから支持部５４への熱の流入、又は、ウェハＷから支持部５４への熱の流出が生ずる。例えば、ウェハＷの温度が支持部５４の温度よりも低い場合、ウェハＷから支持部５４への熱の流入が生ずる。一方、ウェハＷの温度が支持部５４の温度よりも高い場合、ウェハＷから支持部５４への熱の流出が生ずる。
【0097】
仮に支持部５４の上面５４ｓが露出すると、ウェハＷの裏面に接する支持部５４の面積がウェハＷの位置によって変化する。例えば、支持部５４の上面５４ｓが露出した部分の近傍のウェハＷ位置では、支持部５４の上面５４ｓが露出しない部分の近傍のウェハＷ位置よりも熱交換の程度が低下する。
【0098】
このため、ウェハＷと支持部５４との間での熱交換の程度がウェハＷの位置によってばらつくことになる。したがって、ウェハＷの温度の均一性が低下する。第１の実施形態のサセプタ１４では、支持部５４の上面５４ｓが露出しないため、ウェハＷの温度の均一性の低下を抑制できる。
【0099】
また、第１の実施形態のサセプタ１４では、支持部５４の上面５４ｓが露出しないため、ウェハＷの表面に炭化珪素膜を形成する際、支持部５４の上面５４ｓに副生成物が付着することを抑制できる。よって、副生成物６６の上にウェハＷが乗り上げることによって、ウェハＷの裏面に副生成物６６が付着することを抑制できる。
【0100】
第１の実施形態の気相成長装置１００は、第２のヒータ４２を備え、サセプタ１４に載置されたウェハＷを、上方から加熱する。第２のヒータ４２は、サセプタ１４に載置されたウェハＷを、サセプタ１４の外周側から加熱する。
【0101】
外側領域５２は、第２のヒータ４２に近く、炭化珪素膜の形成中に温度が高くなりやすい。このため、ウェハＷの中心Ｃ１とサセプタ１４の中心Ｃ２とがずれ、ウェハＷが外側領域５２に接触した場合、ウェハＷの外側領域５２と接する部分が他の部分よりも高温になることがある。このような場合、ウェハＷの外側領域５２と接する部分の周辺において、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘ近傍が高温になりやすい。すなわち、高温になった膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘ近傍において、膜質のバラつきが生じやすい。
【0102】
しかしながら、第１の実施形態のサセプタ１４は、支持部５４の外周端Ｅ２と、外側領域５２の内周端Ｅ３との距離Ｘが６ｍｍ以下である。第１の実施形態のサセプタ１４は、距離Ｘが６ｍｍより大きい場合と比較して、ウェハＷの外側領域５２と接する部分と支持部５４との間の距離が近いため、ウェハＷの外側領域５２と接する部分から、ウェハＷの裏面に接する支持部５４へ、ウェハＷを経由して、熱を流出させやすい。
【0103】
また、第１の実施形態のサセプタ１４は、支持部５４の幅ｗが３ｍｍ以上である。第１の実施形態のサセプタ１４は、支持部５４の幅ｗが３ｍｍ未満の場合と比較して、接触面積が大きいため熱交換が促進される。
【0104】
このようなことから、ウェハＷの外側領域５２と接する部分の周辺において、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘ近傍が高温化することを抑制できる。すなわち、ウェハＷの膜質保証領域Ｗａにおける温度の均一性が向上する。
【0105】
【0106】
【0107】
第２の比較例のサセプタ７４は、ウェハＷの膜質保証領域Ｗａの半径Ｒ２、支持部５４の内周端の半径Ｒ３、支持部５４の外周端の半径Ｒ４、及び距離Ｄ１、について、下記式２及び式３が充足されない点で第１の実施形態のサセプタ１４と異なる。
Ｒ２－Ｄ１＞Ｒ３・・・（式２）
Ｒ２＋Ｄ１＜Ｒ４・・・（式３）
Ｒ２－Ｄ１＞Ｒ３・・・（式２）
Ｒ２＋Ｄ１＜Ｒ４・・・（式３）
【0108】
第２の比較例のサセプタ７４は、下記式２’及び式３’を充足する。
Ｒ２－Ｄ１＜Ｒ３・・・（式２’）
Ｒ２＋Ｄ１＞Ｒ４・・・（式３’）
Ｒ２－Ｄ１＜Ｒ３・・・（式２’）
Ｒ２＋Ｄ１＞Ｒ４・・・（式３’）
【0109】
図１４は、第２の比較例のホルダの拡大模式断面図である。図１４は、支持部５４を含む内側領域５０の一部と外側領域５２の断面図である。図１４（ａ）はウェハＷの任意の端部が内側、すなわち図中で左方向にＤ１ずれた状態、図１４（ｂ）はウェハＷの任意の端部が外側、すなわち図中で右方向にＤ１ずれた状態を示す。
【0110】
式２’は、図１４（ａ）に示すように、ウェハＷの任意の端部がサセプタ１４に対して内側にＤ１だけずれた場合、膜質保証領域Ｗａの端部（図１４中のＥｘ）は、支持部５４の内周端Ｅ１よりもサセプタ７４の中心側に位置することを意味する。また、式３’は、図１４（ｂ）に示すように、ウェハＷの任意の端部が外側にＤ１ずれた場合、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘは、支持部５４の外周端Ｅ２よりもサセプタ７４の外周側に位置することを意味する。
【0111】
膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘが、支持部５４から外れることにより、ウェハＷの面内の膜質の均一性が低下する。これは、支持部５４と膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘ近傍との間の熱交換が不十分であるため、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘ近傍の温度がばらつきやすく、ウェハＷの面内の温度均一性が低下するからであると考えられる。
【0112】
図１５は、第１の実施形態のホルダの拡大模式断面図である。図１５は、支持部５４を含む内側領域５０の一部と外側領域５２の断面図である。図１５（ａ）はウェハＷの任意の端部が内側、すなわち図中で左方向にＤ１ずれた状態、図１５（ｂ）はウェハＷの任意の端部が外側、すなわち図中で右方向にＤ１ずれた状態を示す。
【0113】
第１の実施形態のサセプタ１４は、下記式２及び式３を充足する。
Ｒ２－Ｄ１＞Ｒ３・・・（式２）
Ｒ２＋Ｄ１＜Ｒ４・・・（式３）
Ｒ２－Ｄ１＞Ｒ３・・・（式２）
Ｒ２＋Ｄ１＜Ｒ４・・・（式３）
【0114】
式２は、図１５（ａ）に示すように、ウェハＷの任意の端部がサセプタ１４に対して内側にＤ１だけずれた場合、膜質保証領域Ｗａの端部（図１５中のＥｘ）は、支持部５４の内周端Ｅ１よりもサセプタ１４の外周側に位置することを意味する。すなわち、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘは支持部５４の上にあることを意味する。
【0115】
また、式３は、図１５（ｂ）に示すように、ウェハＷの任意の端部が外側にＤ１ずれた場合、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘは、支持部５４の外周端Ｅ２よりもサセプタ１４の内周側に位置することを意味する。すなわち、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘは支持部５４の上にあることを意味する。
【0116】
第１の実施形態のサセプタ１４は、ウェハＷがサセプタ１４に対してずれた場合であっても、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘが常に支持部５４の上にある。したがって、支持部５４と膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘ近傍との間の熱交換が促進される。よって、ウェハＷの面内の膜質の均一性が向上する。
【0117】
ウェハＷの半径Ｒ１と膜質保証領域Ｗａの半径Ｒ２との差分は、３ｍｍ以上６ｍｍ以下であることが好ましい。上記差分が３ｍｍ以上であることで、ウェハＷの膜質保証が容易になる。また、上記差分が６ｍｍ以下であることで、ウェハＷの面内における膜質保証領域Ｗａの占める割合が大きくなる。
【0118】
ウェハＷの外周端と、外側領域５２の内周端Ｅ３との距離Ｄ１は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。距離Ｄ１が０．５ｍｍ以上となることで、搬送ロボットなどを用いて、ウェハＷをサセプタ１４に載置することが容易となる。また、距離Ｄ１が３ｍｍ以下となることで、ウェハＷの外周端と、外側領域５２の内周端Ｅ３との間からプロセスガスが回り込み、支持部５４と外側領域５２の内周端Ｅ３との間に副生成物が形成されることが抑制されやすくなる。
【0119】
例えば、支持部５４と外側領域５２の内周端Ｅ３との間に副生成物が形成された場合、副生成物が昇華して、ウェハＷの裏面に再付着するおそれがある。副生成物の昇華によるウェハＷへの再付着を抑制する観点から、支持部５４と外側領域５２の内周端Ｅ３との間の副生成物の形成を抑制することが好ましい。
【0120】
支持部５４の内周端Ｅ１の半径Ｒ３は、ウェハＷの半径Ｒ１の８５％以上であることが好ましい。半径Ｒ３を半径Ｒ１の８５％以上とすることで、支持部５４がウェハＷの外周部の裏面を保持することができる。したがって、例えば、ウェハＷが凹型に変形した場合に、ウェハＷの裏面と支持部５４との間が点接触となることを防ぐことができる。よって、ウェハＷがサセプタ１４の回転に追随しなくなることを抑制することができる。また、ウェハＷの裏面と支持部５４との間が点接触となることに伴う、ウェハＷの面内の温度分布の悪化を抑制できる。更に、ウェハＷが凹型に変形した場合に、ウェハＷの裏面と支持部５４との間にプロセスガスが回り込み、副生成物が形成されることを抑制できる。
【0121】
また、半径Ｒ３を半径Ｒ１の８５％以上とすることで、支持部５４の外周端Ｅ２の外側に露出するウェハＷの裏面の面積を小さくすることができる。したがって、ウェハＷの裏面へのプロセスガスの回り込みによる副生成物の付着を抑制できる。
【0122】
サセプタ１４にウェハＷを載置した際に、外側領域５２の上面５２ｓの位置は、例えば、ウェハＷの表面の位置よりも上方にあることが好ましい。サセプタ１４の回転中にウェハＷがサセプタ１４から外れることを抑制できる。
【0123】
支持部５４の高さｈは、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。高さｈが０．５ｍｍより小さい場合は、ウェハＷと内側領域との距離が近いために、ウェハの僅かな反りに対して、ウェハＷの面内での温度分布が影響を受けやすい。すなわち、ウェハＷの反りのバラつきによって、ウェハＷの温度分布のウェハ間差が生じやすく、膜質の再現性の悪化の原因となりやすい。また、ウェハＷの重心を回転中心に完全に一致させることは困難であるため、ウェハＷへ遠心力が働く。したがって、高さｈを３ｍｍより大きくすると、外側領域５２の内周端へ働くモーメントが大きくなる。その結果、ウェハＷの遠心力が働く方向とは反対側で、サセプタ１４がわずかに浮いたりして振動を発生させ、ウェハＷがサセプタから外れてしまったり、膜質の再現性の悪化が引き起こされやすくなる。
【0124】
支持部５４の幅ｗは、１０ｍｍ以下であることが好ましい。幅ｗを１０ｍｍ以下とすることにより、ウェハＷが凹型に変形した場合に、ウェハＷの裏面と支持部５４との間にプロセスガスが回り込み、副生成物が形成されることを抑制しやすくなる。
【0125】
以上、第１の実施形態の気相成長装置によれば、基板の温度の均一性を向上できる。したがって、基板に形成される膜の特性の均一性が向上する。
【0126】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の気相成長装置は、内側領域は円板形状ではなく、円環形状である点で第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
第２の実施形態の気相成長装置は、内側領域は円板形状ではなく、円環形状である点で第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
【0127】
【0128】
サセプタ１４は、中心Ｃ２を有する。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。
【0129】
内側領域５０は、円環形状である。内側領域５０の中心部に開口部が存在する。外側領域５２は、環状である。
【0130】
以上、第２の実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態と同様、基板の温度の均一性を向上できる。したがって、基板に形成される膜の特性の均一性が向上する。
【0131】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の気相成長装置は、ホルダの外側領域の内周側に複数の凸部を有する点で、第１の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
第３の実施形態の気相成長装置は、ホルダの外側領域の内周側に複数の凸部を有する点で、第１の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
【0132】
【0133】
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。
【0134】
サセプタ１４は、外側領域５２の内周側に、複数の凸部５５を有する。
【0135】
【0136】
【0137】
図１９は、第３の実施形態の作用及び効果の説明図である。図１９は、第３の実施形態のホルダの模式図である。図１９（ａ）は上面図、図１９（ｂ）は断面図である。図１９（ｂ）は図１８（ｂ）に対応する断面図である。
【0138】
【0139】
ウェハＷがサセプタ１４の中心Ｃ２からずれた場合、ウェハＷの外周は凸部５５で外側領域５２と接触する。したがって、ウェハＷの外周と外側領域５２との接触面積が、例えば、第１の実施形態のサセプタ１４の場合と比較して小さくなる。よって、外側領域５２からの熱の流入が抑制され、ウェハＷの温度の均一性が向上する。
【0140】
以上、第３の実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態と比較して、更に基板の温度の均一性を向上できる。したがって、基板に形成される膜の特性の均一性が更に向上する。
【0141】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の気相成長装置は、ホルダの外側領域が、炭素を含む第１部材と、第１部材の上に設けられ、第１部材と分離可能で少なくとも表面が炭化珪素を含む第２部材を含む点で、第１の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
第４の実施形態の気相成長装置は、ホルダの外側領域が、炭素を含む第１部材と、第１部材の上に設けられ、第１部材と分離可能で少なくとも表面が炭化珪素を含む第２部材を含む点で、第１の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
【0142】
【0143】
図２１は、第４の実施形態のホルダの拡大模式断面図である。図２１は、支持部５４を含む内側領域５０の一部と外側領域５２の断面図である。図２１（ａ）はウェハＷが載置されていない状態、図２１（ｂ）はウェハＷが載置された状態を示す。
【0144】
サセプタ１４は、中心Ｃ２を有する。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。
【0145】
外側領域５２は、第１部材５６と第２部材５８を含む。第２部材５８は第１部材５６の上に載置される。第２部材５８は円環形状である。
【0146】
第１部材５６の外周端に上方に突き出た外周固定部５６ａが設けられる。外周固定部５６ａは第２部材５８を囲む。外周固定部５６ａにより、第１部材５６の上に載置された第２部材５８が横方向に固定される。第２部材５８と第１部材５６とは分離可能である。なお、第２部材５８の上部が第１部材５６の側に延び、第１部材５６の上に第２部材の外側に延びた上部が載置される構造であっても構わない。
【0147】
第１部材５６と第２部材５８との境界は、例えば、ウェハＷの上面よりも下方にある。したがって、ウェハＷが外側にＤ１ずれた場合、ウェハＷの一部は、第２部材５８の一部に接する。
【0148】
第１部材５６と第２部材５８とは、異なる材料で形成される。第１部材５６は炭素（Ｃ）を含む。第２部材５８は炭化珪素を含む。第２部材５８の少なくとも表面が炭化珪素を含む。第２部材５８は、例えば、多結晶の炭化珪素である。第２部材５８は、例えば、３Ｃ－ＳｉＣである。
【0149】
ウェハＷへ膜を形成する際に、外側領域５２の上面５２ｓに副生成物が形成される。第２部材５８を、第１部材５６と分離可能とすることで、サセプタ１４のクリーニングが容易となる。
【0150】
外側領域５２の上面５２ｓに形成される副生成物が、サセプタ１４の温度変化による応力の印加により、上面５２ｓから剥離する場合が考えられる。副生成物が剥離すると、反応室１０内のダストが増加し、形成される膜の膜質が低下しやすい。また、外側領域５２の上面５２ｓに形成される副生成物により、サセプタ１４に大きな応力が発生し、サセプタ１４が反ってしまうことがある。サセプタ１４が反ってしまうと、ウェハＷの温度分布が悪くなり、形成される膜の膜質の均一性が低下しやすくなる。
【0151】
例えば、炭化珪素膜を形成する場合、上面５２ｓに形成される副生成物の主成分は炭化珪素である。第２部材５８の表面が炭化珪素を含むことにより、第２部材５８と副生成物の熱膨張係数が近くなる。したがって、上面５２ｓからの副生成物の剥離が抑制され、形成される膜の膜質が向上しやすくなる。また、副生成物によるサセプタ１４の反りも抑制され、形成される膜の膜質の均一性が向上しやすくなる。
【0152】
図２２は、第４の実施形態のホルダの拡大模式断面図である。図２２は、支持部５４を含む内側領域５０の一部と外側領域５２の断面図である。図２２（ａ）はウェハＷの任意の端部が内側、すなわち図中で左方向にＤ１ずれた状態、図２２（ｂ）はウェハＷの任意の端部が外側、すなわち右方向にＤ１ずれた状態を示す。
【0153】
第４の実施形態のサセプタ１４は、ウェハＷがサセプタ１４に対してずれた場合であっても、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘが常に支持部５４の上にある。したがって、支持部５４と膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘ近傍との間の熱交換が促進される。よって、ウェハＷの面内の膜質の均一性が向上する。
【0154】
図２２（ｂ）に示すように、ウェハＷの任意の端部が外側にＤ１ずれた場合、ウェハＷは、第２部材５８に接する。
【0155】
第１部材５６と第２部材５８とは、異なる材料で形成される。このため、第１部材５６と第２部材５８の境界が熱抵抗となる。したがって、第２部材５８が第２のヒータ４２に加熱されて高温になった場合、第２部材５８から第１部材５６への熱流入が抑制される。したがって、例えば、第１部材５６と第２部材５８とが同一材料で形成される場合に比べ、第２部材５８が高温になりやすい。よって、ウェハＷの第２部材５８と接する部分から流入する熱により、ウェハＷの第２部材５８と接する部分の周辺において、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘ近傍が高温になりやすい。
【0156】
第４の実施形態のサセプタ１４では、ウェハＷの第２部材５８と接する部分から、ウェハＷの裏面に接する支持部５４へ、ウェハＷを経由して、熱を流出させやすい。よって、ウェハＷの第２部材５８と接する部分の周辺において、膜質保証領域Ｗａの端部Ｅｘ近傍が高温になることを抑制しやすい。
【0157】
以上、第４の実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態と同様、基板の温度の均一性を向上できる。したがって、基板に形成される膜の特性の均一性が向上する。
【0158】
（第５の実施形態）
第５の実施形態の気相成長装置は、ホルダの外側領域の第１部材の内周端に、上方に突き出た内周固定部が設けられる点で、第４の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態及び第４の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
第５の実施形態の気相成長装置は、ホルダの外側領域の第１部材の内周端に、上方に突き出た内周固定部が設けられる点で、第４の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態及び第４の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
【0159】
【0160】
図２４は、第５の実施形態のホルダの拡大模式断面図である。図２４は、支持部５４を含む内側領域５０の一部と外側領域５２の断面図である。図２４（ａ）はウェハＷが載置されていない状態、図２４（ｂ）はウェハＷが載置された状態を示す。
【0161】
サセプタ１４は、中心Ｃ２を有する。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。
【0162】
外側領域５２は、第１部材５６と第２部材５８を含む。第２部材５８は第１部材５６の上に載置される。第２部材５８は円環形状である。
【0163】
第１部材５６の外周端に上方に突き出た外周固定部５６ａが設けられる。外周固定部５６ａは第２部材５８を囲む。
【0164】
また、第１部材５６の内周端に上方に突き出た内周固定部５６ｂが設けられる。第２部材５８は、内周固定部５６ｂを囲む。
【0165】
内周固定部５６ｂと外周固定部５６ａにより、第１部材５６の上に載置された第２部材５８が横方向に固定される。第２部材５８と第１部材５６とは分離可能である。なお、第２部材５８の上部が外周固定部５６ａ側に延び、外周固定部５６ａの上に第２部材５８の外側に延びた上部が載置される構造であっても構わない。
【0166】
第５の実施形態のサセプタ１４は、ウェハＷの任意の端部が外側にＤ１だけずれた場合であっても、ウェハＷは、直接第２部材５８に接することはない。したがって、第２部材５８が第２のヒータ４２に加熱されて高温になった場合であっても、第２部材５８からウェハＷへの熱の流入が抑制される。よって、第４の実施形態のサセプタ１４を用いる場合と比較して、ウェハＷの温度の均一性が保たれる。
【0167】
以上、第５の実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態と同様、基板の温度の均一性を向上できる。したがって、基板に形成される膜の特性の均一性が向上する。
【0168】
（第６の実施形態）
第６の実施形態の気相成長装置は、ホルダが、ベース部と、ベース部の上の分離可能な脱着部を有する点で、第４の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態及び第４の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
第６の実施形態の気相成長装置は、ホルダが、ベース部と、ベース部の上の分離可能な脱着部を有する点で、第４の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態及び第４の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
【0169】
【0170】
サセプタ１４は、中心Ｃ２を有する。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。
【0171】
サセプタ１４は、ベース部６０と、脱着部６２を含む。脱着部６２は、ベース部６０の上に設けられる。脱着部６２はベース部６０から分離可能である。
【0172】
内側領域５０の一部と外側領域５２の一部がベース部６０に含まれる。内側領域５０の別の一部が脱着部６２に含まれる。
【0173】
ベース部６０と脱着部６２は、例えば、同一の材料で形成される。また、ベース部６０と脱着部６２は、例えば、異なる材料で形成される。
【0174】
外側領域５２は、第１部材５６と第２部材５８を含む。第２部材５８の一部はベース部６０の上に載置される。第２部材５８の別の一部は、脱着部６２の上に載置される。第２部材５８は円環形状である。
【0175】
第６の実施形態のサセプタ１４は、ベース部６０と分離可能な脱着部６２を有することにより、メンテナンスが容易となる。
【0176】
以上、第６の実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態と同様、基板の温度の均一性を向上できる。したがって、基板に形成される膜の特性の均一性が向上する。
【0177】
（第７の実施形態）
第７の実施形態の気相成長装置は、基板はオリエンテーションフラットを有し、支持部は基板がホルダに載置された場合にオリエンテーションフラットに沿う直線部分を有し、直線部分に対向する外側領域の内周端は、直線形状である点で、第１の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
第７の実施形態の気相成長装置は、基板はオリエンテーションフラットを有し、支持部は基板がホルダに載置された場合にオリエンテーションフラットに沿う直線部分を有し、直線部分に対向する外側領域の内周端は、直線形状である点で、第１の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
【0178】
【0179】
【0180】
【0181】
ウェハＷはオリエンテーションフラットＯＦを有する。オリエンテーションフラットＯＦは、ウェハＷの結晶方位を示すためにウェハＷの外周に設けられる直線部である。
【0182】
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。
【0183】
内側領域５０は、円板形状である。外側領域５２は、環状である。
【0184】
内側領域５０の上に、環状の支持部５４が設けられる。環状の支持部５４は、円弧部分５４ａと、直線部分５４ｂを含む。
【0185】
支持部５４は、サセプタ１４にウェハＷが載置された場合に、ウェハＷの下面を支持することが可能である。直線部分５４ｂは、サセプタ１４にウェハＷが載置された場合に、オリエンテーションフラットＯＦに沿っている。直線部分５４ｂがオリエンテーションフラットＯＦに沿ったウェハＷの下面を支持する。
【0186】
支持部５４の直線部分５４ｂに対向する外側領域５２の内周端の一部５２ｂは直線形状である。外側領域５２の内周端の一部５２ｂは、サセプタ１４にウェハＷが載置された場合に、オリエンテーションフラットＯＦに沿っている。
【0187】
【0188】
直線部分５４ｂと、直線部分５４ｂに対向する外側領域５２の内周端の一部５２ｂとの間の距離（図２６（ｂ）中のＸ２）は、例えば、円弧部分５４ａと、円弧部分５４ａに対向する外側領域５２の内周端の別の一部５２ａとの間の距離（図２６（ｂ）中のＸ１）と、等しい。
【0189】
また、ウェハＷの外周端と、円弧部分５４ａに対向する外側領域５２の内周端の別の一部５２ａとの距離（図２７（ｂ）中のＤ１）は、例えば、ウェハＷの外周端と、直線部分５４ｂに対向する外側領域５２の内周端の一部５２ｂとの距離（図２７（ｂ）中のＤ２）と等しい。
【0190】
第７の実施形態のサセプタ１４によれば、ウェハＷがオリエンテーションフラットＯＦを有する場合であっても、ウェハＷの温度の均一性が保たれる。
【0191】
以上、第７の実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態と同様、基板の温度の均一性を向上できる。したがって、基板に形成される膜の特性の均一性が向上する。
【0192】
（第８の実施形態）
第８の実施形態の気相成長装置は、直線部分の外周端と外側領域の内周端との距離は、円弧部分の外周端と外側領域の内周端との距離よりも大きい点で、第７の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態及び第７の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
第８の実施形態の気相成長装置は、直線部分の外周端と外側領域の内周端との距離は、円弧部分の外周端と外側領域の内周端との距離よりも大きい点で、第７の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態及び第７の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。
【0193】
【0194】
直線部分５４ｂと、直線部分５４ｂに対向する外側領域５２の内周端の一部５２ｂとの間の距離（図２８（ｂ）中のＸ２）は、例えば、円弧部分５４ａと、円弧部分５４ａに対向する外側領域５２の内周端の別の一部５２ａとの間の距離（図２８（ｂ）中のＸ１）よりも大きい。距離Ｘ２は、例えば、距離Ｘ１の１．２倍以上３倍以下である。支持部５４の外周端と外側領域５２の内周端との距離は、直線部分５４ｂが円弧部分５４ａよりも大きい。
【0195】
【0196】
第７の実施形態のサセプタ１４は、第８の実施形態のサセプタ１４と異なり、直線部分５４ｂと、直線部分５４ｂに対向する外側領域５２の内周端の一部５２ｂとの間の距離（図２６（ｂ）中のＸ２）は、円弧部分５４ａと、円弧部分５４ａに対向する外側領域５２の内周端の別の一部５２ａとの間の距離（図２６（ｂ）中のＸ１）と、等しい。
【0197】
図２９に示すように、ウェハＷがサセプタ１４に対して相対的に回転すると、ウェハＷが外側領域５２の内周端の間に挟まり固定されてしまう場合がある。このような場合、例えば、ウェハＷへの膜の形成の後に、反応室１０の温度が低下すると、ウェハＷと外側領域５２の熱膨張係数の違いにより、ウェハＷに圧縮応力がかかり、ウェハＷが割れるおそれがある。
【0198】
【0199】
図３０は、第８の実施形態のサセプタ１４に載置されたウェハＷがサセプタ１４に対して相対的に回転した場合を示す。第８の実施形態のサセプタ１４は、直線部分５４ｂと、直線部分５４ｂに対向する外側領域５２の内周端の一部５２ｂの間の距離（図２８（ｂ）中のＸ２）は、円弧部分５４ａと、円弧部分５４ａに対向する外側領域５２の内周端の別の一部５２ａとの間の距離（図２８（ｂ）中のＸ１）よりも大きい。したがって、ウェハＷが外側領域５２の内周端の間に挟まり固定されることが抑制される。よって、ウェハＷに圧縮応力がかかり、ウェハＷが割れることが抑制される。
【0200】
距離Ｘ２は、距離Ｘ１の１．２倍以上２倍以下であることが好ましい。距離Ｘ２が、距離Ｘ１の１．２倍以上となることにより、ウェハＷが外側領域５２の内周端の間に挟まり固定されることが抑制される。また、距離Ｘ２が、距離Ｘ１の２倍以下となることにより、ウェハＷの裏面へプロセスガスが回り込み、ウェハＷの裏面に副生成物が付着することを抑制できる。
【0201】
以上、第８の実施形態の気相成長装置によれば、第１の実施形態と同様、基板の温度の均一性を向上できる。したがって、基板に形成される膜の特性の均一性が向上する。
【0202】
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。
【0203】
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、成膜温度の高い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。
【0204】
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。
【0205】
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。
【符号の説明】
【0206】
１０ 反応室
１４ サセプタ（ホルダ）
２２ 第１のヒータ
４２ 第２のヒータ
５０ 内側領域
５２ 外側領域
５４ 支持部
５４ａ 円弧部分
５４ｂ 直線部分
５６ 第１部材
５８ 第２部材
１００ 気相成長装置
ＯＦ オリエンテーションフラット
Ｗ ウェハ（基板）
Ｗａ 膜質保証領域
Ｘ 距離
ｗ 幅
１４ サセプタ（ホルダ）
２２ 第１のヒータ
４２ 第２のヒータ
５０ 内側領域
５２ 外側領域
５４ 支持部
５４ａ 円弧部分
５４ｂ 直線部分
５６ 第１部材
５８ 第２部材
１００ 気相成長装置
ＯＦ オリエンテーションフラット
Ｗ ウェハ（基板）
Ｗａ 膜質保証領域
Ｘ 距離
ｗ 幅
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】