JP2016111043A - ウェハ支持台、化学気相成長装置、エピタキシャルウェハ - Google Patents

Abstract

【課題】エピクラウンを効率的かつ十分に低減することができる製造装置を提供する。【解決手段】本発明のウェハ支持台は、ウェハの主面上に、化学気相成長法によってエピタキシャル膜を成長させる化学気相成長装置に用いられるウェハ支持台であって、前記ウェハ支持台は、その上面に基板が載置されるウェハ載置面と、載置されるウェハの周囲を囲むように起立するウェハ支持部とを有し、前記ウェハ支持部の頂部から前記ウェハ載置面に載置されたウェハの主面までの高さが１ｍｍ以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハ支持台、化学気相成長装置、エピタキシャルウェハに関する。

基板上に薄膜を形成する手段としては、スパッタ法、真空蒸着法、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法等の種々の成膜方法が一般に用いられている。

化学気相成長方法を用いると品質の高い膜を形成することができる。半導体デバイス等は、形成される膜の厚さや組成、添加する不純物の濃度などがばらつくと、その性能が変化してしまうため、特に高品質な膜が求められており、これらの半導体層を成膜する方法として化学気相成長方法が一般に用いられている。
例えば、ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する基板として、昇華法等で作製したＳｉＣのバルク単結晶から加工したＳｉＣ単結晶基板を用い、通常、この上に化学気相成長法（ＣＶＤ）によってＳｉＣ半導体デバイスの活性領域となるＳｉＣエピタキシャル膜を成長させる。

このようなエピタキシャルウェハの製造工程において、エピタキシャルウェハの表面を平坦化させることは長年の課題であり、ウェハの有効面積を増やすために、エッジエクスクルージョン（半導体ウェハの周囲の無効領域、通常エッジからの距離で表される）を減少させることが、ウェハの大型化と共に要望されている。
エッジエクスクルージョンを減少させることができれば、チップの取れる有効面積率は増大し、半導体チップの収率は向上する。このため、エッジエクスクルージョンの幅をより小さく抑えることが近年求められている。

しかしながら、結晶成長においては、同条件の空間にウェハを設置しても、ウェハの中心と外周部で成長速度が異なることが観察される。単結晶ウェハにエピタキシャル成長をすると、外周部が厚くなる、いわゆるエピクラウンが発生することが知られている。このようなエピクラウンは、エッジエクスクルージョンの幅を大きくしてしまうため除去することが求められている。
ここで「エッジエクスクルージョンの幅が大きくなる」とは、単純にエピクラウンが形成された外周部の膜厚差による影響により大きくなる訳ではない。例えば、ステップフローの上流側にエピクラウンが形成されていると、均質なガス供給の妨げとなり、エピタキシャルウェハのエピタキシャル膜に種々の転移等による欠陥を発生することも考えられ、これらの欠陥の存在に伴うエッジエクスクルージョンの幅の増大も考えられる。

またエピクラウンは搬送時に折れてウェハのエピタキシャル面を傷つけてしまう恐れや、加工時に割れの原因となるなどするため除去することが求められている。

従来、クラウンの解消は、ウェハの外周部をエピクラウンの成長に合せて、その外周部を事前に除去し、エピタキシャルウェハの外周部が厚くならないようすること（例えば、特許文献１等）が行われている。また、形成されたエピクラウンをエピタキシャル成長後に、除去することが行われている（例えば、特許文献２等）。

また、化学気相成長装置においては、通常、エピタキシャル膜を成長させるウェハ（基板）は、サセプタ（基板支持部材）に凹部（ザグリ等）を設けてその中に配置されるが、その際、ウェハ表面とサセプタの表面の段差の部分においてガスの流れの乱れが生じることを懸念して、その段差を小さくすることが一般的であった（例えば特許文献３）。そのためにシリコンのエピタキシャル成長では、シリコンウェハの厚さに応じてサセプタの凹部の深さを変更し、サセプタの上面とシリコンウェハの上面との段差を小さくなるようにするようなことも行われていた（特許文献４）。

特開平７−２２６３４９号公報 特開２０１４−２７００６号公報 特開平４−３５４１１９号公報 特開２００３−１２３９７号公報

しかしながら、例えば特許文献１のように事前に外周部の一部を除去する方法では、成膜するエピタキシャル膜の膜厚およびその際に形成されるエピクラウンの膜厚に合せて外周部を除去する必要があり、特定の厚みのエピタキシャル膜を成膜するための専用ウェハとなってしまう。実際の生産の現場では、用途および条件によって成長させるエピタキシャル膜を変化させることが一般的であり、特定の成膜条件専用のウェハを用いることは生産効率を著しく悪化させる。

また例えば、特許文献２のようにエピタキシャル膜を成長後にエピクラウンを除去する場合、除去されたエピクラウン近傍は、研磨によって削るため、研磨時のダメージにより、エピタキシャル膜が荒れるという問題がある。このような研磨面上に積層される半導体デバイスは、性能が劣ってしまうため、製品として用いることはできない。つまり、エピクラウンを除去する目的としての、エッジエクスクルージョンを低減するという課題を解決することができない。

いずれの方法を用いてもエピクラウンを除去する際に工数がかかるという問題があった。また、その加工において割れが生じやすくなるため歩留りも低下するという問題があった。特に、ＳｉＣエピタキシャルウェハの場合、ＳｉＣは非常に硬い材料であるため、研磨による除去が一層難しい。さらに、研磨時に発生するパーティクル等がエピタキシャル膜の表面に付着し、半導体デバイスの欠陥の原因となるという問題もあった。
エピクラウンはエピタキシャル膜の厚さが厚くなるほど、その大きさが大きくなるため、工程上問題が大きくなり、また削除することも困難になる。特にＳｉＣは高耐圧のデバイスを作成するためには厚いエピタキシャル膜厚が必要なため、より深刻な問題となる。さらに、ＳｉＣは近年大口径のものが得られるようになってきており、６インチ以上の口径の場合、特に研削は困難であった。

上述のように、従来、ウェハ上にエピタキシャル膜を成長させた際に生じるエピクラウンを効率的かつ十分に抑制できる装置については、十分な提案がされていないのが実情であった。また、エッジエクスクルージョンを十分に低減することができるエピタキシャルウェハについても十分な提案がされていないのが実情であった。
このため、エピクラウンを効率的かつ十分に低減することができる製造装置が切に求められていた。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、エピクラウンを効率的かつ十分に低減することができる製造装置を提供することを目的とする。またエピクラウンを十分に低減し、チップの取れる有効面積率の高いエピタキシャルウェハを提供することを目的とする。

本発明者等は、鋭意検討の結果、エピタキシャル膜を成長させる際にウェハを支持するための支持部材の反応空間側の上面とウェハの主面との位置関係に着目した。なお、「ウェハの主面」とは、エピタキシャル膜が形成される平坦面を意味する。基板ウェハ端部に面取り部が形成されている場合、面取り部の傾斜面上は主面とは言わない。
化学気相成長装置においては、エピタキシャル膜を成長させるウェハ主面と、その周囲に形成されるウェハ支持部とは、反応空間内に供給される層流を乱さないために、極力段差を発生させないことが一般的であった。また段差を設けたとしても数百μｍ程度に抑えることが当該分野の技術者にとって常識であった（例えば、特許文献３および特許文献４）。
しかしながら、本発明者らはエピタキシャル膜を成長させる際に、ウェハを支持するためのウェハ支持部の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分と、エピタキシャル膜が成長するウェハの主面との段差を、当該分野の技術者にとっては非常識とも言える値である１ｍｍ以上とすることで、エピクラウンを効率的かつ十分に低減できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、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）本発明のウェハ支持台は、ウェハの主面上に、化学気相成長法によってエピタキシャル膜を成長させる化学気相成長装置に用いられるウェハ支持台であって、前記ウェハ支持台は、その上面に基板が載置されるウェハ載置面と、載置されるウェハの周囲を囲むように起立するウェハ支持部とを有し、前記ウェハ支持部の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分からウェハ載置面に載置されるウェハの主面までの高さが１ｍｍ以上である。

（２）上記（１）のウェハ支持台は、前記ウェハ支持部が、ウェハの主面上に形成されるエピタキシャル膜と同じ材料を含んでもよい。

（３）本発明の化学気相成長装置は、上記（１）または（２）のいずれかに記載のウェハ支持台が用いられてなる。

（４）上記（３）に記載の化学気相成長装置は、前記ウェハ支持台上に載置されるウェハの主面に対し供給されるガスの流速が、０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであってもよい。

（５）上記（３）又は（４）のいずれかに記載の化学気相成長装置は、前記ウェハ支持部と、前記ウェハ載置面にウェハを載置した際のウェハの外周面との間隔が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となるように設計されていてもよい。

（６）上記（３）〜（５）のいずれか一つに記載の化学気相成長装置は、エピタキシャル膜を成長させる際の成長圧力を２５ｋＰａ以下とすることができ、成長温度が１４００℃以上とすることができてもよい。

（７）本発明のエピタキシャルウェハは、上記（３）〜（６）のいずれか一つに記載の化学気相成長装置で作製されたエピタキシャルウェハであって、ウェハの主面上にエピタキシャル膜を有し、前記エピタキシャル膜のウェハ周辺部に形成されるエピラウンのエピタキシャル膜の水準面に対する高さが、ウェハ中央のエピタキシャル膜の膜厚の３０％以内である。

（８）上記（７）に記載のエピタキシャルウェハは、ウェハ中央のエピタキシャル膜の膜厚が３０μｍ以上であってもよい。

（９）上記（７）または（８）のいずれかエピタキシャルウェハは、エピタキシャル膜が炭化ケイ素からなってもよい。

本発明のウェハ支持部は、ウェハ支持部の反応空間側の上面における最もウェハ載置面から遠い部分から前記ウェハ載置面に載置されるウェハの主面までの高さが１ｍｍ以上である。そのため、原料ガスがウェハの外周部に供給されることを阻害し、エピクラウンが成長することを抑制することができる。

本発明の化学気相成長装置は、前述のウェハ支持部を有する。そのため、この化学気相成長装置を用いることで、エピクラウンを効率的かつ十分に低減することができる。

本発明のエピタキシャルウェハは、ウェハの主面上にエピタキシャル膜を有し、エピタキシャル膜のウェハ周辺部に形成されるエピクラウンの水準面に対する高さが、ウェハ中央のエピタキシャル膜の膜厚に対し３０％以内である。そのため、エッジエクスクルージョンの幅をより小さく抑えることができ、チップの取れる有効面積率の高いエピタキシャルウェハを実現することができる。

本発明の一実施形態である化学気相成長装置を模式的に説明する断面模式図である。 本発明の一実施形態である化学気相成長装置の搭載プレートを平面視した模式図である。 本発明の一実施形態であるウェハ支持台の一例を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態であるウェハ支持台の別の例を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態であるウェハ支持台のウェハ支持部が、リング状部材からなる場合の断面模式図である。 本発明の一実施形態にかかるウェハ支持台の周辺の搭載プレートまで含めたＡ−Ａ’面（図２）の断面模式図である。 エピクラウンを有するエピタキシャルウェハを、その中心を通る断面で切断した断面模式図である。 エピクラウンが形成されたウェハ周辺部を拡大した断面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像である。 本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウェハのウェハ中央を通る任意の断面の断面模式図である。 本願の一実施形態に係るエピタキシャルウェハの周辺部の断面を拡大したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像である。

以下、本発明を適用したウェハ支持部、化学気相成長装置およびエピタキシャルウェハについて、図を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、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。また、以下の説明において例示される材料、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。

本発明において「ウェハ」と言う記載は、エピタキシャル成長前の単結晶基板ウェハを指す場合と、エピタキシャル膜を有するウェハを指す場合がある。また、エピタキシャル成長途中のウェハも「ウェハ」と記載する場合がある。特に、エピタキシャル成長後のウェハを区別する場合は「エピタキシャルウェハ」と記載する。

（化学気相成長装置、ウェハ支持台）
図１は、本発明の一実施形態の化学気相成長装置の断面を模式的に説明する図である。本発明の化学気相成長装置は、図１の構成には限られないが、以下理解を容易にするために、図１の化学気相成長装置を基に本発明を説明する。
本発明の一実施形態の化学気相成長装置１００は、例えば、減圧排気可能なチャンバ（成膜室）内に、原料ガスＧを供給しながら、加熱されたウェハＷの面上に層を堆積成長させる。例えば、ＳｉＣをエピタキシャル成長させる場合、原料ガスＧには、Ｓｉ源にシラン（ＳｉＨ_４）、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ_２Ｈ_２）、トリクロロシラン（ＳｉＣｌ_３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）等を用いることができ、炭素（Ｃ）源にプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）等を用いることができる。また、キャリアガスとして水素（Ｈ_２）を含むもの等を用いことができる。

この化学気相成長装置１００は、チャンバの内部において、複数のウェハＷが載置される搭載プレート１０と、この搭載プレート１０との間で反応空間Ｋを形成するように搭載プレート１０の上面に対向して配置されたシーリング（天板）５０と、搭載プレート１０およびシーリング５０の外側に位置して反応空間Ｋの周囲を囲むように配置された周壁６０とを備えている。
図示を省略する高周波電源から誘導コイル７０に高周波電流が供給されると、搭載プレート１０およびシーリング５０が高周波誘導加熱により加熱される。これら搭載プレート１０およびシーリング５０からの輻射や、ウェハ支持台２０からの熱伝導等により、ウェハ支持台２０に載置されたウェハＷを加熱することができる。なお、加熱手段は、搭載プレート１０（回転台１３）の下面側およびシーリング５０の上面側に配置された構成に限らず、これらのいずれか一方側のみに配置された構成とすることも可能である。また高周波誘導加熱に限らず、抵抗加熱によるもの等を用いてもよい。

ウェハＷには、ガス導入管３０から放出された原料ガスＧを反応空間Ｋの内側から外側に向かって放射状に流すことで、ウェハＷの面内に対して平行に原料ガスＧを供給することが可能となっている。チャンバ内で不要になったガスは、周壁６０の外側に設けられた排気口からチャンバの外へと排出することが可能となっている。

搭載プレート１０は、いわゆるプラネタリ（自公転）方式を採用している。搭載プレート１０は、図示を省略する駆動モータにより回転軸１２が回転駆動されると、回転台１３がその中心軸周りに回転駆動される。
搭載プレート１０には、平面視円形状をなし、回転台１２の周方向（回転方向）に等間隔に複数並んで凹状収容部１１が設けられている。図２は、化学気相成長装置１００の搭載プレート１０を平面視した模式図である。凹状収容部１１が等間隔に６個並んで設けられている場合を例示している。

ウェハ支持台２０は、図２に示すように搭載プレート１０の凹状収容部１１に収容され、上面にウェハＷを載置することができる。図２では、簡単のため搭載プレート１０の２つの凹状収容部１１にのみウェハ支持台２０を収容したが、当該構成には限られない。
ウェハ支持台２０は、原料ガスＧとは別の駆動用ガスがウェハ支持台２０の下面と凹状収容部１１との間に供給されることにより、中心軸周りに回転駆動される仕組みとなっている（図示せず）。これにより、ウェハ支持台２０に載置されたウェハＷに対して均等に成膜を行うことができる。

図３は、本発明の一実施形態にかかるウェハ支持台のＡ−Ａ’面（図２）の断面模式図である。ウェハ支持台２０は、その上面に基板が載置されるウェハ載置面２１と、載置されるウェハの周囲を囲むように起立するウェハ支持部２２とを有する。ウェハ支持部２２の反応空間Ｋ側の上面２２ａにおける最もウェハ載置面２１から遠い部分からウェハ載置面２１に載置されたウェハＷの主面Ｗａまでの高さｈが１ｍｍ以上である。また１．５ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。また５ｍｍ以下であることが好ましい。
ウェハ支持部２２の反応空間Ｋ側の上面２２ａにおける最もウェハ載置面から遠い部分からウェハ載置面２１に載置されたウェハＷの主面Ｗａまでの高さｈが１ｍｍ以上であれば、原料ガスがウェハの外周部に供給されることを阻害し、エピクラウンが成長することを抑制することができる。１ｍｍ以上で、高さｈが大きくなるほど、エピ層厚に対するクラウン高さの比を小さくすることができる。
また５ｍｍ超であると、化学気相成長装置内に供給されるガスの層流が乱されてしまうため好ましくない。

ここで、「反応空間側の上面における最もウェハ載置面から遠い部分」とは、ウェハ支持部において、ウェハ載置面から鉛直方向最も離れた部分を意味する。また「反応空間Ｋ側の上面２２ａにおける最もウェハ載置面から遠い部分からウェハ載置面２１に載置されたウェハＷの主面Ｗａ」で示すウェハは、原則的には、単結晶基板の表面の主面である。単結晶基板の厚さは一定であり、主面は平坦であるため明確に規定することができる。
一方、エピタキシャル成長は、基本的に一定値以下の表面均一性を保ちながら成長する。さらに、成長するエピタキシャル膜は、単結晶基板の厚みに対して薄いため、エピタキシャル膜が成長中及び成長後のエピタキシャルウェハの主面とみなしてもよい。すなわち、目的のエピタキシャル膜が形成されたエピタキシャルウェハ表面の主面と、ウェハ支持部の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分の距離を１ｍｍ以上としてもよい。

図３の場合、上面２２ａがウェハ載置面に対して平行な平面であるため、上面２２ａのいずれかの点がウェハ載置面から最も遠い部分となる。
またここでいう「高さ」とは、反応空間側の上面における最もウェハ載置面から遠い部分から、ウェハ載置面の延長線上におろした垂線の長さを意味する。
またエピクラウンとは、エピタキシャル基板上に成長したエピタキシャル膜の周縁部に形成されたエピタキシャル膜の膜厚が厚い部分である。

従来、シリコンなどの従来のエピタキシャル成長においては、当該高さが数百μｍ程度以上であると、ガスの層流を乱すことが予想されており、当該範囲以上とすることは考えられていなかった。しかし今回、予想に反し数ｍｍ程度の段差を有していても、ウェハＷ上に形成されるエピタキシャル膜の性能に差が生じないことを見出した。そしてこのとき、同時にエピクラウンが成長することが効率的に抑制できていることを見出した。
このような段差による影響は、成長圧力が２５ｋＰａ以下の低圧であって、また成長温度は１４００℃以上と高温で行われる場合に、特に少なく、ウェハＷ上に形成されるエピタキシャル膜の性能に差がほとんど生じない。すなわち、上述のような条件下で作製されるＳｉＣエピタキシャル膜の場合は、段差の影響を受けにくいことを意味する。

また、ウェハ支持部２２のＡ−Ａ’面（図２参照）における断面の形状は、図３に示すような、四角形である必要はなく、図４に示すように三角形でもよい。図４は、本発明の他の実施形態にかかるウェハ支持台のＡ−Ａ’面（図２）の断面模式図である。
図４に示すように、断面形状が三角の場合、「反応空間側の上面における最もウェハ載置面から遠い部分」とは、三角形のウェハ載置面２１から鉛直方向に最も遠い頂点を意味する。
図４に示すように、ウェハ支持部２２のウェハＷ側のウェハ支持側面の上端から外周に向けて下降しているような形状とすると、ウェハ支持部２２の上面２２ａにパーティクルが付着しても、パーティクルは外周に向かって落下するため、ウェハＷ上にパーティクルが再付着することを抑制することができる。

またウェハ支持部は、ウェハ支持台２０と一体で形成されている必要はなく、図５に示すように、別部材で形成されていてもよい。具体的には、ウェハ支持台２０上に、リング状の部材２３を載置することで、ウェハＷが回転により左右に移動しないようにしてもよい。すなわち、リング状の部材２３がウェハ支持部となる。

ウェハ支持部２２は、ウェハＷの主面上に形成されるエピタキシャル膜と同じ材料を含むことが好ましい。ウェハ支持部２２の成長空間Ｋ側がエピタキシャル膜と同じ材料であることがより好ましい。ウェハ支持部２２が、ウェハＷの主面上に形成されるエピタキシャル膜と同じ材料を含んでいれば、ウェハ支持部２２の一部が昇華しても、ウェハＷの主面上に形成されるエピタキシャル膜への影響を抑えることができる。またエピタキシャル成長させる場合、ウェハＷ上以外の部分でも反応は生じ、付着物が堆積する。ウェハ支持部２２の材料をエピタキシャル膜と同じ材料を含むものとすることで、付着物と被付着面の界面で生じる熱膨張率差を抑制し、当該付着物が剥がれてパーティクルとなることを防ぐことができる。またウェハ支持部とウェハＷの外周部との間隔を小さく設定するために、ウェハ支持部材とウェハＷの熱膨張率が近いことが好ましく、ウェハ支持部２２の材料をエピタキシャル膜と同じ材料を含むものとすることが望ましい。

図６は、本発明の一実施形態にかかるウェハ支持台の周辺の搭載プレートまで含めたＡ−Ａ’面（図２）の断面模式図である。
図６に示すように、ウェハ支持部２２の反応空間Ｋ側の上面２２ａの最高点から搭載プレート１０の反応空間Ｋ側の上面１０ａまでの高さＨは、−１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、０ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。
当該高さが５ｍｍを超えると、搭載プレート１０に平行な面から供給されるガスの層流が段差により乱され、均質なエピタキシャル膜の成長が難しくなる。Ｈが−１ｍｍ、すなわち、ウェハ支持部材が反応空間Ｋ側の上面１０ａより１ｍｍ以下程度低い場合、ガスの層流自体に大きな影響は与えないが、−１ｍｍよりも小さくなった場合は、形成される段差により、ガスの流れが乱され、乱流が生じやすくなるので好ましくない。

成長圧力と成長温度については、４Ｈ又は６Ｈの炭化珪素単結晶エピタキシャル成長の場合、成長圧力が５ｋＰａ以上２５ｋＰａ以下、成長温度は１４００℃以上１７００℃以下で行われることが好ましい。結晶性の良いエピタキシャル成長膜が得られる。
ウェハ支持台２０上に載置されるウェハＷの主面Ｗａに対し供給されるガスの流速は、０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであることが好ましく、０．２ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓであることがより好ましい。
ウェハＷの主面Ｗａに対し供給されるガスの流速は、１０ｍ／ｓ超だと、わずかな段差でも乱流が生じやすくなる。すなわち、ウェハ支持部２２の上面２２ａとウェハＷの主面Ｗａ間の段差が大きいと乱流が発生しやすくなってしまう。
またウェハＷの主面Ｗａに対し供給されるガスの流速は、０．１ｍ／ｓ未満であると、本来ウェハＷ上でガスが反応しエピタキシャル成長を行うことが望ましいが、ウェハＷ上にガスが到達する前に反応が生じてしまい、ウェハ以外の部分に堆積物が付着する。これらの付着物は、剥離によりパーティクルの原因となってしまう。

ガスの流速は、所定のエピ条件（温度、圧力）でエピタキシャル成長中に流れているガスの単位時間当たり体積を、ガスが流れている断面の面積で除することにより求めることができる。本発明の実施の形態の場合、ガスの流れる空間の高さが低く一定であるため、中心から一定距離の円周の長さにガスの流れる空間の高さを乗ずることで、ガスの流れている断面の面積を求めることができる。本発明の実施の形態では、ガスは中心から放射状に広がって流れるため、中心からの距離から離れるとガスの流速が遅くなる。この場合、ウェハＷの位置に相当する動径の範囲の流速が、上記のガスの流速の範囲であることが望ましい。また、ガスの流れがより複雑な場合は、シミュレーションにより、ウェハ上部のガスの流速を求めてもよい。

ウェハ支持部２２とウェハＷの外周部との間隔は、小さい方が望ましい。ウェハ支持部２２とウェハＷの外周部との間に空間があると、その部分でガス流の乱れが生じ、エピクラウンが成長しやすい。また、ウェハＷはウェハ支持部２２の内側にセットされ、成長が終了した後に取り出す必要があるため、最低限のクリアランスを設ける必要がある。ウェハ支持部２２とウェハＷの外周部との間隔は、０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

また、ウェハＷにはオリエンテーションフラット（以下、「ＯＦ」という。）が設けられている場合がある。この場合、ウェハ支持部２２の内側が円形であると、ＯＦとウェハ支持部の間の間隔が大きくなってしまう。この場合、ウェハ端のＯＦ部分のエピクラウンが大きくなる。ＯＦ付近は、デバイス作製上、一定幅で除かれるため、実質的にはクラウンの製品品質への影響は小さい。しかし、エピクラウンが一定以上の大きさになると、フォトリソグラフ工程等で悪影響を与える可能性がある。その為、ウェハ支持部２２とウェハＷのＯＦ部分の外周部との間隔を、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。

そのためウェハ支持部２２は、ウェハＷの周囲に沿って追従するように配置されているとより好ましい。例えば、ウェハＷにＯＦがついている場合は、ウェハ支持部２２はＯＦの形状を追従するように形成されていることが好ましい。ウェハＷのＯＦが形成されている部分（以下、「ＯＦ部」という。）は、平面視した際に、エピクラウンが成長するウェハＷの外周部が、他の部分より内側に存在する。ＯＦの形状に追従せずウェハ支持部２２を円形に形成すると、ＯＦ部とウェハ支持部２２の間に平面視で距離があり、ウェハ支持部２２による遮蔽効果を十分に得ることが難しくなる。すなわち、ＯＦ部に形成されるエピクラウンを十分に抑制することが難しくなる。ウェハ支持部２２は、ウェハＷの周囲に沿って追従するように配置することにより、ＯＦ部も含めてウェハ支持部２２とウェハＷの外周部の間隔を一定値以下にすることができる。それによりウェハの周縁部全周にわたってクラウン高さが抑制されたエピタキシャルウェハを得ることができる。
またウェハ載置面２１上に、ウェハＷに覆われていない部分があると、その部分にも結晶が堆積する。この堆積物によりウェハＷが、載置面に対し浮く場合がある。そこで、ウェハ支持部２２は、ウェハＷの周囲に沿って追従するように配置されていることにより、ＯＦの外側の載置面に不要な結晶が堆積することを防止できる。

（エピタキシャルウェハ）
図７は、ウェハ上にエピタキシャル膜を有し、エピタキシャル膜が平坦部とエピクラウンとを有する場合の断面模式図である。また図８は、エピクラウンが形成されたエピタキシャルウェハ周辺部の断面を拡大したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像（断面ＳＥＭ画像）である。図７に示すように、ウェハＷ上にはエピタキシャル膜Ｅが積層されている。エピタキシャル膜Ｅは、平坦部ＥｆとエピクラウンＥｃを有する。エピタキシャル膜Ｅは平坦に形成することが基本であり、平坦部Ｅｆの膜厚はほぼ一様であり、中央Ｃにおける膜厚に対し±５％の範囲の厚さである。これに対しエピクラウンＥｃの高さは、ウェハ中央の膜厚に対し４０〜１００％超の膜厚を有する。ここで、エピクラウンの高さとは、主面上のエピタキシャル層表面の水準面（図８の線ｂ）からエピクラウンの頂面又は頂点（図８の線ａ）までの高さｈ_ｅである。水準面とは、エピタキシャルウェハが形成された理想的な表面であり、水準となる面である。本来、エピタキシャル膜は中心と、その他の部分で同一膜厚であることが理想的である。水準面は、基板ウェハの主面を基準とした場合、基板ウェハの最表面である主面（図８の線ｃ）から鉛直方向にウェハの中心におけるエピタキシャル膜厚分だけ離れた面を意味する。すなわち、「水準面からエピクラウンの頂面（頂点）までの高さ」とは言い換えると、エピクラウンの頂面（頂点）からウェハの水準面に対しておろした鉛直線の幅を意味する。なお、基板ウェハの端部が面取りされている場合にエピクラウンの頂面（頂点）が面取りされた部分の上に成長したエピタキシャル層の表面に存在するときでも、その部分の表面をエピクラウンの頂面（頂点）とし、その頂面（頂点）から、外挿された主面上のエピタキシャル層表面の水準面までの距離をエピクラウンの高さとすればよい。
またウェハ周辺部とは、ウェハの周辺であってデバイスの作製上大きな影響を及ぼす部分を意味する。ウェハにＯＦが形成されている場合、ＯＦ付近は、デバイス作製上、一定幅で除かれるため、実質的にはクラウンの製品品質への影響は小さいため、ウェハ周辺部に「ＯＦ部」は含まれていなくてもよい。

エピクラウンＥｃを有すると、エッジエクスクルージョンの幅が大きくなり、チップの取れる有効面積率を低下させてしまう。また種々の欠陥の起因となっている可能性もある。さらに高さが大きい場合は、デバイス形成工程で不都合を生じる。ここで、膜厚とはウェハＷの主面Ｗａに対して鉛直な方向のエピタキシャル膜の膜厚を意味する。膜厚およびエピクラウンの高さは、図８のように断面ＳＥＭ画像から測定することができる。

図９は本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウェハのウェハ中央を通る任意の断面の断面模式図である。
本発明の一実施形態に係るエピタキシャルウェハは、ウェハＷの主面Ｗａ上にエピタキシャル膜Ｅを有し、前記エピクラウンの高さが、ウェハ中央Ｃのエピタキシャル膜の膜厚に対し３０％以内である。
図１０は本願の一実施形態に係るエピタキシャルウェハの周辺部の断面を拡大したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像である。写真撮影した部分はウェハのＯＦ部分ではなく、ＯＦが形成されていない周辺部である。ウェハの端部には小さな面取りがなされているため、表面の角の部分が丸みを持っている。なお、図１０の写真においては、画像上周辺部が見えにくくなっているため、周辺部に対応する箇所を点線でなぞっている。
ウェハ周辺部の表面は主面の表面である水準面の延長線上にあり、エピクラウンの高さは０であり、エピクラウンの発生が抑制されている。なお、図１０において一点鎖線で囲まれた部分は、劈開時に生じた凹凸等であり、エピクラウンではない。ＳｉＣ単結晶は非常に硬いため、劈開時にこのような凹凸がみられる場合があるが、エピクラウンでないことは倍率等を変更しながら確認すれば、明確に判断することができる。

ウェハ中央のエピタキシャル膜の膜厚が３０μｍ以上であることが好ましい。エピタキシャル膜の膜厚が３０μｍいじょうであれば高耐圧のデバイスを作製することができる。特に、ＳｉＣからなるエピタキシャル膜を用いたデバイスでは、高耐圧性を溶供されるため、特に好ましい。

エピタキシャル膜Ｅは、特に制限されず、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物等でもよく。ウェハＷも特に制限はされない。しかし、特に成長温度が高く、成長圧力が低いＳｉＣのエピタキシャル成長に好適に適用することができる。

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。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は以下の実施例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できる。

（実施例１）
ウェハとして、ＯＦを有する板厚３５０μｍの４インチ（０００１）Ｓｉ面４°オフのＳｉＣ基板を用い、プラネタリ型の化学気相成長装置のウェハ支持台上に載置した。このときウェハの周囲には、ウェハ支持部としてリング状部材を配置した。このリング状部材の厚みは２ｍｍのものを用いた。リング状部材の断面は四角形であり、その反応空間側の上面からウェハ載置面に載置されたウェハの主面までの高さは１．６５ｍｍとした。リング部材は、ウェハのＯＦ部に対応する位置に直線部を設け、リング部材の内側がウェハの周囲に沿って追従するようにした。ウェハ外周とリング部材の距離は、０．１５ｍｍとなる様にした。
原料ガスとしては、シランとプロパンの混合ガスを用い、キャリアガスとして水素ガスを用いて、成長圧力１５ｋＰａ、成長温度１６００℃で、ウェハの中央に相当する部分の流速２ｍ／ｓでウェハに向かって供給した。
このような条件下で、エピタキシャル膜を平坦部で３０μｍ成長させ、その時に形成されたエピクラウンの高さを測定した。その結果、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの高さが６μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が６μｍで同じであった。

（実施例２）
リング状部材の内側が円形でＯＦ部を設けなかったこと以外は、実施例１と同一の条件でエピクラウンの膜厚を測定した。
その結果、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの高さが２４μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの高さが８μｍであった。

（実施例３）
ウェハを板厚５００μｍのＳｉＣ基板としたこと以外は、実施例２と同一の条件でエピクラウンの膜厚を測定した。
その結果、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの高さが３２μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が９μｍであった。

（実施例４〜６）
リング状部材の膜厚を４ｍｍとしたこと以外は、それぞれ実施例１〜３と同様の条件でエピクラウンの膜厚を測定した。
実施例４では、エピクラウンは見られなかった。
実施例５では、ＯＦ部以外にはエピクラウンは見られなかった。
実施例６では、ＯＦ部以外にはエピクラウンは見られず、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの膜厚が２０μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が０μｍであった。

（比較例１〜３）
リング状部材の膜厚を１ｍｍとしたこと以外は、それぞれ実施例１〜３と同様の条件でエピクラウンの膜厚を測定した。
比較例１では、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの膜厚が１３μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が１３μｍであった。
比較例２では、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの膜厚が２９μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が１３μｍであった。
比較例３では、ＳｉＣ基板のＯＦ面に形成されたエピクラウンの膜厚が５０μｍ、ＯＦ面以外の外周面のエピクラウンの膜厚が２０μｍであった。

実施例１〜６および比較例１〜３の結果を表１にまとめた。

表１からみてとれるように、ウェハ支持部上面からウェハ主面までの高さが大きくなるに従い、エピクラウンの膜厚が小さくなっていることがわかる。また比較例１〜３と比較して、ウェハ支持部上面からウェハ主面までの高さが１ｍｍ以上である実施例１〜６は、ＯＦ部分以外はエピクラウンが抑制されており、エピクラウンの高さが、ウェハ中央の膜厚に対し３０％以内であることがわかる。また、リング部材の内側がウェハの周囲に沿って追従することにより、ウェハ周縁部全周にわたってクラウン高さを抑制することができる。

１００…製造装置、１０…搭載プレート、１０ａ…搭載プレート上面、１１…凹状収容部、１２…回転軸、１３…回転台、２０…ウェハ支持台、２１…ウェハ載置面、２２…ウェハ支持部、２２ａ…ウェハ支持部上面、２３…リング状部材、３０…ガス導入管、３１…ガス導入口、５０…シーリング、６０…周壁、７０…誘導コイル、Ｇ…原料ガス、Ｋ…反応空間、Ｗ…ウェハ、Ｗａ…ウェハ主面、Ｅ…エピタキシャル膜、Ｅｆ…平坦部、Ｅｃ…エピクラウン、Ｃ…中央、Ｒ…周辺部

Claims (9)

1. ウェハの主面上に、化学気相成長法によってエピタキシャル膜を成長させる化学気相成長装置に用いられるウェハ支持台であって、
   前記ウェハ支持台は、その上面に基板が載置されるウェハ載置面と、載置されるウェハの周囲を囲むように起立するウェハ支持部とを有し、
   前記ウェハ支持部の反応空間側の上面の最もウェハ載置面から遠い部分から、前記ウェハ載置面に載置されるウェハの主面までの高さが１ｍｍ以上であることを特徴とするウェハ支持台。
2. 前記ウェハ支持部が、ウェハの主面上に形成されるエピタキシャル膜と同じ材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持台。
3. 請求項１または２のいずれかに記載のウェハ支持台が用いられてなる化学気相成長装置。
4. 前記ウェハ支持台上に載置されるウェハの主面に対し供給されるガスの流速が、０．１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項３に記載の化学気相成長装置。
5. 前記ウェハ支持部と、前記ウェハ載置面にウェハを載置した際のウェハの外周面との間隔が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となるように設計されていることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の化学気相成長装置。
6. 前記エピタキシャル膜を成長させる際の成長圧力を２５ｋＰａ以下とし、成長温度が１４００℃以上とすることができる請求項３〜５のいずれか一項に記載の化学気相成長装置。
7. 請求項３〜６のいずれか一項に記載の化学気相成長装置で作製されたエピタキシャルウェハであって、
   ウェハの主面上にエピタキシャル膜を有し、前記エピタキシャル膜のウェハ周辺部に形成されるエピラウンのエピタキシャル膜の水準面に対する高さが、ウェハ中央のエピタキシャル膜の膜厚の３０％以内であるエピタキシャルウェハ。
8. 前記ウェハ中央のエピタキシャル膜の膜厚が３０μｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載のエピタキシャルウェハ。
9. 前記エピタキシャル膜が炭化ケイ素からなることを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載のエピタキシャルウェハ。