TW201820418A - 氣相成長裝置、環狀保持器以及氣相成長方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的實施形態的氣相成長裝置具備：反應室；環狀保持器，對設於反應室內的基板進行載置，且具有環狀的外周部、及具有位於較外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，並且基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面；以及加熱器，設於環狀保持器的下方。

Description

氣相成長裝置、環狀保持器以及氣相成長方法
本發明是有關於一種供給氣體進行成膜的氣相成長裝置、環狀保持器以及氣相成長方法。
作為形成高品質的半導體膜的方法，有藉由氣相成長使單晶膜於晶圓等基板上成長的磊晶成長技術。於使用磊晶成長技術的氣相成長裝置中，在被保持為常壓或減壓的反應室內的支持部上載置晶圓。
繼而，一面將該晶圓加熱，一面將成為成膜原料的源氣體等製程氣體自反應室上部供給反應室內的晶圓表面。於晶圓表面發生源氣體的熱反應，於晶圓表面形成磊晶單晶膜。
形成於晶圓表面的磊晶單晶膜的特性依存於晶圓的溫度。因此，期望達成晶圓面內的高的溫度均勻性。
於日本專利公開公報2015-195259號中記載有一種氣相成長裝置，該氣相成長裝置於載置晶圓的基座（susceptor）上設有配置於正六角形的頂點的基板支持部。
本發明提供一種可提高基板的溫度均勻性的氣相成長裝置、環狀保持器以及氣相成長方法。
本發明的一態樣的氣相成長裝置具備：反應室；環狀保持器，對設於所述反應室內的基板進行載置，且具有環狀的外周部、及具有位於較所述外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，並且所述基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面；以及加熱器，設於所述環狀保持器的下方。
本發明的一態樣的環狀保持器具有環狀的外周部、及具有位於較所述外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，並且所述基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面。
本發明的一態樣的氣相成長方法中，於具有環狀的外周部、及具有設於較所述外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，且所述基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面的環狀保持器上，以表面為{111}面的矽基板的＜1-10＞方向與將相對向的所述凸起區域連結的方向或將相對向的所述凹陷區域連結的方向一致的方式載置所述矽基板，使用設於所述環狀保持器下方的加熱器對所述矽基板進行加熱，於所述矽基板上形成膜。
以下，一面參照圖式一面對本發明的實施形態進行說明。
本說明書中，有時對相同或類似的構件標註相同的符號。
本說明書中，將以可成膜的方式設置有氣相成長裝置的狀態下的重力方向定義為「下」，將其相反方向定義為「上」。因此，所謂「下部」相對於基準是指重力方向的位置，所謂「下方」相對於基準是指重力方向。而且，所謂「上部」相對於基準是指與重力方向相反方向的位置，所謂「上方」相對於基準是指與重力方向相反的方向。另外，所謂「縱向」為重力方向。
另外，本說明書中所謂「製程氣體」，是為了於基板上成膜而使用的氣體的總稱，例如是設定為包括源氣體、載氣、稀釋氣體等的概念。
（第一實施形態） 本實施形態的氣相成長裝置具備：反應室；環狀保持器，對設於反應室內的基板進行載置，且具有環狀的外周部、及具有位於較外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，並且基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面；以及加熱器，設於環狀保持器的下方。
另外，本實施形態的環狀保持器具有環狀的外周部、及具有位於較外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，並且基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面。
另外，本實施形態的氣相成長方法中，於具有環狀的外周部、及具有設於較外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，並且基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面的環狀保持器上，以表面為{111}面的矽基板的＜1-10＞方向與將相對向的凸起區域連結的方向或將相對向的凹陷區域連結的方向一致的方式載置矽基板，使用設於環狀保持器下方的加熱器對矽基板進行加熱，於矽基板上形成膜。
圖1為本實施形態的氣相成長裝置的示意剖面圖。本實施形態的氣相成長裝置例如為使用有機金屬氣相成長法（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）的單片式的磊晶成長裝置。
本實施形態的氣相成長裝置具備反應室10、第一氣體供給路11、第二氣體供給路12及第三氣體供給路13。反應室10具備環狀保持器14、旋轉體單元16、旋轉軸18、旋轉驅動機構20、簇射板22、內加熱器（加熱器）24、外加熱器26、反射器28、支持柱34、固定台36、固定軸38及氣體排出口40。
第一氣體供給路11、第二氣體供給路12、第三氣體供給路13對反應室10供給製程氣體。
第一氣體供給路11例如對反應室10供給含有III族元素的有機金屬及載氣的第一製程氣體。第一製程氣體為於晶圓上形成III-V族半導體的膜時的含有III族元素的氣體。
III族元素例如為鎵（Ga）、鋁（Al）、銦（In）等。另外，有機金屬為三甲基鎵（Tri Methyl Gallium，TMG）、三甲基鋁（Tri Methyl Aluminum，TMA）、三甲基銦（Tri Methyl Indium，TMI）等。
第二氣體供給路12例如對反應室10供給含有氨（NH3 ）的第二製程氣體。第二製程氣體為於晶圓上形成III-V族半導體的膜時的V族元素、氮（N）的源氣體。
第三氣體供給路13例如向反應室10供給稀釋第一製程氣體及第二製程氣體的稀釋氣體。藉由利用稀釋氣體將第一製程氣體及第二製程氣體稀釋，而調整供給至反應室10內的III族元素及V族元素的濃度。稀釋氣體例如為氫氣、氮氣或氬氣等惰性氣體或該些氣體的混合氣體。
反應室10例如具備不鏽鋼製且圓筒狀的壁面17。簇射板22是設於反應室10的上部。於簇射板22中設有多個氣體噴出孔。自多個氣體噴出孔對反應室10內供給製程氣體。
環狀保持器14是設於反應室10的內部。於環狀保持器14上，可載置作為基板的一例的晶圓W。於環狀保持器14中於中心部設有開口部。
環狀保持器14例如是將碳化矽（SiC）、碳化鉭（TaC）、氮化硼（BN）、熱解石墨（Pyrolytic Graphite，PG）等陶瓷或碳作為基材而形成。環狀保持器14例如可使用塗佈有SiC、BN、TaC或PG等的碳。
環狀保持器14是固定於旋轉體單元16的上部。旋轉體單元16是固定於旋轉軸18。環狀保持器14是間接地固定於旋轉軸18。
旋轉軸18可藉由旋轉驅動機構20而旋轉。藉由利用旋轉驅動機構20使旋轉軸旋轉，可使環狀保持器14旋轉。藉由使環狀保持器14旋轉，可使載置於環狀保持器14上的晶圓W旋轉。
例如使晶圓W以50 rpm以上且3000 rpm以下的轉速旋轉。旋轉驅動機構20例如包括馬達及軸承。
內加熱器24及外加熱器26是設於環狀保持器14的下方。內加熱器24及外加熱器26是設於旋轉體單元16內。外加熱器26是設於內加熱器24與環狀保持器14之間。
內加熱器24及外加熱器26對環狀保持器14所保持的晶圓W進行加熱。內加熱器24對晶圓W的至少中心部進行加熱。外加熱器26對晶圓W的外周區域進行加熱。內加熱器24例如為圓板狀。外加熱器26例如為環狀。
反射器28是設於內加熱器24及外加熱器26的下方。於反射器28與環狀保持器14之間設有內加熱器24及外加熱器26。
反射器28將自內加熱器24及外加熱器26向下方放射之熱反射，提高晶圓W的加熱效率。另外，反射器28防止將較反射器28更靠下方的構件加熱。反射器28例如為圓板狀。
反射器28是由耐熱性高的材料所形成。反射器28例如具有對1100℃以上的溫度的耐熱性。
反射器28例如是將SiC、TaC、碳、BN、PG等陶瓷或鎢等金屬作為基材而形成。於反射器28使用陶瓷的情況時，可使用燒結體或藉由氣相成長所製作的基材。另外，反射器28亦可使用在碳基材等上塗佈SiC、TaC、BN、PG、玻璃狀碳等陶瓷而成的基材。
反射器28例如是藉由多個支持柱34而固定於固定台36。固定台36例如是藉由固定軸38而支持。
於旋轉體單元16內，為了使晶圓W自環狀保持器14脫離而設有上推銷（未圖示）。上推銷例如貫穿反射器28及內加熱器24。
氣體排出口40是設於反應室10的底部。氣體排出口40將源氣體於晶圓W表面反應後的剩餘的反應產物及剩餘的製程氣體排出至反應室10的外部。
另外，於反應室10的壁面17上設有未圖示的晶圓出入口及閘閥。可藉由晶圓出入口及閘閥將晶圓W搬入至反應室10內，或搬出至反應室10外。
圖2、圖3A、圖3B為本實施形態的環狀保持器的示意圖。圖2為立體圖，圖3A為俯視圖，圖3B為圖3A的AA'剖面圖。
環狀保持器14具有環狀的外周部50及環狀的內周部52。內周部52是設於外周部50的內側。外周部50與內周部52例如是一體成型。
內周部52為環狀保持器14的鑽柱坑（countersink）。於內周部52上且外周部50的內側保持作為基板的一例的晶圓W。
內周部52具有基板載置面52a及槽52b。基板載置面52a為環狀。基板載置面52a位於較外周部50的上表面50a更靠下方。於基板載置面52a上載置晶圓W。
基板載置面52a為將凸起區域H與凹陷區域L於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面。凸起區域H與凹陷區域L以60度的週期於周方向上反覆。即，若使基板載置面52a於周方向上旋轉60度，則成為與旋轉前的基板載置面52a的形狀相同的形狀。所謂周方向，為圖2及圖3A中以雙箭頭所表示的方向。
圖3A中，基板載置面52a上的白色圓點為凸起區域H的最高部，黑色圓點為凹陷區域L的最低部。基板載置面52a的最高部與最低部之高度差例如為10 μm以上且100 μm以下。
基板載置面52a例如為正弦波狀。
本說明書中所謂「曲面」，不排除微細的階段狀面的連續。例如於階段狀面的階差為基板載置面52a的最高部與最低部之差的十分之一以下的情形時，將該階段狀面的連續亦視為曲面。
槽52b是設於基板載置面52a與外周部50之間。槽52b為環狀。
於外周部50的上表面50a，例如於與基板載置面52a的一個最低部相對應的位置設有對準標記55。對準標記55例如為設於上表面50a的線狀的槽。另外，對準標記亦可設定為自環狀保持器14的外周部50的側面向內周部52突出的形狀。於晶圓W中通常為了表示結晶方位而設有缺口（notch）或參考面（orientation flat）等切口，亦可使上述對準標記的向內周部突出的形狀與該切口的形狀對準。
對準標記55例如被用作將環狀保持器14安裝於旋轉體單元16時的對位記號。另外，例如被用作將晶圓W載置於環狀保持器14時的對位記號。由於基板載置面52a的凹凸難以目測確認，故設置對準標記55有用。
再者，對準標記55亦可設於多處。另外，亦可設於與基板載置面52a的最高部相對應的位置。另外，亦可設於與基板載置面52a的最底部及最高部兩者相對應的位置。另外，亦可設於外周部50的上表面50a以外的位置。
繼而，對本實施形態的氣相成長方法進行說明。本實施形態的氣相成長方法使用圖1所示的磊晶成長裝置。圖4為本實施形態的氣相成長方法的說明圖。
以於基底GaN膜上形成將氮化銦鎵膜（InGaN膜）與氮化鎵膜（GaN膜）交替積層多層的積層膜的情形為例進行說明。GaN膜、InGaN膜為氮化物半導體膜的一例。上述積層膜例如為發光二極體（Light Emitting Diode，LED）的發光層中所用的多量子阱（Multi Quantum Well，MQW）層。
首先，將晶圓W搬入至反應室10內。晶圓W是表面為{111}面的矽基板。晶圓W的面方位的誤差較佳為3度以下，更佳為2度以下。於圖4的例中，含有缺口N的矽基板的直徑方向為[1-10]方向。矽基板的厚度例如為700 μm以上且1.2 mm以下。再者，{111}面表示於結晶學上與(111)面等價的面。另外，圖4示出為了表示基板的結晶軸的方向而帶有缺口的例子，有時亦出於相同的目的而帶有參考面等。
繼而，將晶圓W載置於環狀保持器14的基板載置面52a上。如圖4所示，晶圓W是以矽基板的＜1-10＞方向與將相對向的凹陷區域L連結的方向一致的方式載置。更準確而言，以矽基板的＜1-10＞方向與將於環狀保持器14內隔著環狀保持器14的中心於直徑方向上相對向的凹陷區域L的最低部彼此連結的方向一致的方式載置。
例如藉由使晶圓W的缺口N與對準標記55對準，而以矽基板的[1-10]方向與將相對向的凹陷區域L連結的方向一致的方式載置。再者，＜1-10＞方向的表述表示於結晶學上與[1-10]方向等價的方向。
藉由使晶圓W的缺口N與對準標記55對準，作為將相對向的凹陷區域L連結的方向的三個方向全部與矽基板的[1-10]方向一致。再者，即便矽基板的[1-10]方向與將相對向的凹陷區域L連結的方向並不完全一致，通常只要於將晶圓W載置於環狀保持器14上時可能產生的誤差的範圍內實質上一致即可。例如只要換算為角度而於±3度的範圍內一致即可。
繼而，一面藉由旋轉驅動機構20使晶圓W旋轉，一面藉由設於環狀保持器14下方的內加熱器24及外加熱器26進行加熱。
繼而，於晶圓上使用TMA、TMG及氨將AlN（氮化鋁）及AlGaN（氮化鋁鎵）的緩衝層成膜後，使基底GaN膜成長。繼而，於該基底GaN膜上交替形成InGaN膜與GaN膜，形成MQW層。
於形成InGaN膜的情形時，自第一氣體供給路11對反應室10供給例如以氮氣作為載氣的TMG與TMI的混合氣體。另外，自第二氣體供給路12對反應室10供給例如氨。另外，自第三氣體供給路13對反應室10供給例如氮氣作為稀釋氣體。
於形成GaN膜的情形時，自第一氣體供給路11對反應室10供給例如以氮氣作為載氣的TMG。另外，自第二氣體供給路12對反應室10供給例如氨。另外，自第三氣體供給路13對反應室10供給例如氮氣作為稀釋氣體。
形成MQW層後，停止內加熱器24及外加熱器26的加熱，降低晶圓W的溫度。其後，將晶圓自反應室10中搬出。
繼而，對本實施形態的氣相成長裝置、環狀保持器以及氣相成長方法的作用及效果進行說明。
形成於晶圓W表面的磊晶單晶膜的特性例如膜厚、化學組成、結晶性等依存於晶圓W的溫度。因此，若晶圓W面內的溫度不均一大，則膜的特性於晶圓W的面內不均一。因此，期望提高晶圓面內的溫度均勻性。
圖5、圖6A、圖6B及圖7為本實施形態的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。
圖5為比較形態的環狀保持器15的立體圖。比較形態的環狀保持器15於基板載置面52a為平面而非曲面的方面與本實施形態的環狀保持器14不同。比較形態的環狀保持器15於基板載置面52a中於周方向上不存在凸起區域H及凹陷區域L的方面與本實施形態的環狀保持器14不同。
圖6A、圖6B為表示使用比較形態的環狀保持器15，利用與上述氣相成長方法相同的方法形成MQW層的情形的結果的圖。圖6A為表示晶圓W面內的特性分佈的圖，圖6B為表示晶圓W的外周區域的周方向的特性分佈的圖表。
圖6B的橫軸為周方向的位置，縱軸為MQW層的發光峰波長及晶圓高度。實線為發光峰波長，虛線為晶圓高度。再者，所謂周方向，為圖6A的箭頭所表示的方向。晶圓高度為於晶圓W上將含有MQW的層成膜後所測量的晶圓表面的高度，是以晶圓表面的最低位置為基準而表示。
發光峰波長是藉由對晶圓W照射激發光並對由MQW層所釋出的螢光的波長進行測定而求出。圖6B表示晶圓W的外周區域的發光峰波長的周方向的依存性。
MQW層的發光峰波長依存於晶圓W的溫度。例如，MQW成膜時的晶圓W的溫度越高，發光峰波長越變短。另外，例如MQW成膜時的晶圓W的溫度越低，發光峰波長越變長。
圖6B為針對實際上成長有含有MQW的層的晶圓W表示外周部的發光峰波長的分佈及晶圓高度的分佈的測定結果的例子。如圖6B所示般得知，晶圓W的外周部的發光峰波長週期性地變化，另外該變化的情況與晶圓W的晶圓高度一致。進而如圖6B所示，各區域以60度的週期而出現。換言之，晶圓W的外周區域的發光峰波長的分佈為六次旋轉對稱。
若將該結果和MQW成長時的晶圓溫度與發光峰波長的關係一併考慮，則得知於MQW的成膜時，如圖6A所示，於晶圓W的外周區域，發光峰波長短、即MQW成膜時的溫度高的區域（圖中為短波長、高溫）與發光峰波長較長、即成膜時的溫度低的區域（圖中為長波長、低溫）於周方向上交替存在。
另外，如圖6B所示，成膜時的溫度高的區域的晶圓W的高度低，成膜時的溫度低的區域的晶圓W的高度高。成膜時的溫度高的區域為晶圓W的外周部中自晶圓的中心觀看相當於矽基板的＜1-10＞方向的區域。
再者，即便使晶圓W預先旋轉30度並載置於環狀保持器15，成膜時的溫度高的區域亦與晶圓W的矽基板的＜1-10＞方向一致。因此，環狀保持器15中產生的溫度分佈並未成為週期性溫度分佈的原因。
根據上述結果，產生晶圓W的外周區域的溫度分佈的原因可如以下般考慮。即，於MQW層的成膜中，晶圓W依存於結晶方位而變形，於晶圓W的外周區域產生周方向的週期性翹曲。晶圓W翹曲的結果為，晶圓W的高度低的區域中，晶圓W背面與環狀保持器15的基板載置面52a接觸。另一方面，晶圓W的高度高的區域中，晶圓W背面離開環狀保持器15的基板載置面52a而並未接觸。
晶圓W於成膜中是藉由內加熱器24及外加熱器26自背面側加熱。於晶圓W的背面與環狀保持器15之間，經由基板載置面52a而發生熱傳導。
因此，例如晶圓W背面與基板載置面52a接觸的區域成為高溫，未接觸的區域成為低溫。於本實施形態的例中，矽基板的＜1-10＞方向的晶圓W的高度變低，與基板載置面52a接觸而成為高溫。另一方面，自＜1-10＞方向偏離30度的區域的晶圓W的高度變高，未與基板載置面52a接觸而成為低溫。
如圖2及圖3A所示，本實施形態的環狀保持器14具有將凸起區域H與凹陷區域L以60度的週期於周方向上反覆的基板載置面52a。藉由使矽基板的＜1-10＞方向與凹陷區域L對準，可使因晶圓W的翹曲而產生的晶圓W背面的凹凸形狀與基板載置面52a的凹凸對準。因此，晶圓W的背面均等地與基板載置面52a接觸，而抑制於晶圓W的外周區域產生依存於結晶方位的週期性溫度分佈。
再者，即便無法使基板載置面52a的曲面形狀完全與晶圓W的背面形狀對準而晶圓W背面的一部分並未接觸，基板載置面52a與晶圓W背面的距離亦與比較形態的情形相比格外接近。晶圓W的溫度亦因來自基板載置面52a的放射熱而上升。因此，即便晶圓W背面的一部分並未接觸，與基板載置面52a的距離亦變近，由此抑制於晶圓W的外周區域產生依存於結晶方位的週期性溫度分佈。
於本實施形態的環狀保持器14中，基板載置面52a的最高部與最低部之差較理想為10 μm以上且100 μm以下，更理想為20 μm以上且50 μm以下。若小於上述範圍則有無法充分地對應於晶圓W的翹曲之虞。若產生超過上述範圍的晶圓W的翹曲，則有晶圓W發生滑動之虞。
圖7為表示晶圓W的中心自環狀保持器14的中心偏離而載置的狀態的俯視圖。例如於晶圓W的成膜中，環狀保持器14以載置有晶圓W的狀態而旋轉。此時，有時因施加於晶圓W的離心力而晶圓W自環狀保持器14的中心偏離。
例如於未在環狀保持器中設置槽52b的情形時，若晶圓W的中心自環狀保持器14的中心偏離，則晶圓W背面的外周與環狀保持器的接觸面積視部位而不同。因此，晶圓W的外周區域的溫度容易產生不均一。
本實施形態的環狀保持器14於基板載置面52a與外周部50之間設有槽52b。因此，晶圓W背面僅於內周部52的基板載置面52a上與環狀保持器14接觸。
因此，即便於如圖7所示般晶圓W的中心自環狀保持器14的中心偏離而載置的情形時，晶圓W背面的外周與環狀保持器14的接觸面積亦不會視部位而變化。因此，例如與未設置槽52b的環狀保持器相比較，不易產生晶圓W的外周區域的溫度不均一。
以上，根據本實施形態的氣相成長裝置、環狀保持器以及氣相成長方法，藉由減小晶圓W的外周區域的周方向的溫度不均一，可提高晶圓的溫度的均勻性。因此，可形成特性不均一小的膜。
（第二實施形態） 本實施形態的氣相成長裝置及環狀保持器於內周部具有於外周部的內側突出的多個島狀的凸部，除此以外與第一實施形態相同。因此，對於與第一實施形態重複的內容，省略描述。
圖8A、圖8B為本實施形態的環狀保持器的示意圖。圖8A為俯視圖，圖8B為圖8A的BB'剖面圖。
本實施形態的環狀保持器64於內周部52中具有於外周部50的內側突出的多個島狀的凸部52c。例如於外周部50的內周面的8處設有向中心方向突出的島狀的凸部52c。多個島狀的凸部52c與基板載置面52a分離。
圖9為本實施形態的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。圖9為表示晶圓W的中心自環狀保持器64的中心偏離而載置的狀態的俯視圖。
基板載置面52a的凹凸是以晶圓W的中心與環狀保持器64的中心一致為前提而形成。因此，若晶圓W的中心自環狀保持器64的中心偏離而載置，則有因晶圓W的翹曲而產生的晶圓W背面的凹凸形狀與基板載置面52a的凹凸未對準，晶圓W的外周區域的周方向的溫度不均一變大之虞。
例如，如圖7所示，於第一實施形態的環狀保持器14的情況下，晶圓W的中心與環狀保持器14的中心之間產生大的偏離。進而，晶圓W的端部與外周部50以廣範圍接觸或接近，例如因來自外周部50的熱傳導而產生晶圓端部的溫度上升。因此，有晶圓W的外周區域的周方向的溫度不均一變得更大之虞。
本實施形態的環狀保持器64的情況下，於內周部52中具有於外周部50的內側突出的多個島狀的凸部52c。因此，如圖9所示，即便晶圓W的中心自環狀保持器64的中心偏離，晶圓W的端部亦與島狀的凸部52c接觸，而可將晶圓W的中心與環狀保持器64的中心之間的偏離限制得小。因此，亦可將因晶圓W的翹曲而產生的晶圓W背面的凹凸形狀、與基板載置面52a的凹凸的偏離抑制得小。
另外，晶圓W的端部與外周部50僅於島狀的凸部52c接觸。因此，與圖7所示的第一實施形態的情形相比較，晶圓W的端部與外周部50的接觸面積變小。因此，晶圓W的外周區域的周方向的溫度不均一減小。
再者，島狀的凸部52c的個數未必限於8個，亦可小於8個，亦可多於8個。其中，較理想為於晶圓W自環狀保持器64的中心偏離的情形時，晶圓W的端部必定與凸部52c接觸。就此觀點而言，較理想為島狀的凸部52c的個數至少為3個以上。
根據本實施形態的氣相成長裝置，與第一實施形態相比，可進一步減小晶圓W的外周區域的周方向的溫度不均一，因此，可進一步提高晶圓的溫度的均勻性。
以上，一面參照具體例一面對本發明的實施形態進行了說明。上述實施形態僅是作為例子而列舉，並未限定本發明。另外，亦可將各實施形態的構成要素適當組合。
例如於實施形態中，以於內周部52設有環狀的槽52b的情形為例進行了說明，但亦可設定為不設置環狀的槽52b的形態。
另外，於實施形態中，以單片式的氣相成長裝置為例進行了說明，但只要為使用環狀保持器的裝置，則不限於單片式，亦可將本發明應用於在多個晶圓W上同時進行成膜的批次式的氣相成長裝置。
另外，於實施形態中，以於GaN膜上使將氮化銦鎵膜與氮化鎵膜積層多層的積層膜磊晶成長的情形為例進行了說明，但例如亦可將本發明應用於氮化鋁（AlN）、氮化鋁鎵（AlGaN）等其他III-V族的氮化物系半導體的單晶膜等的成膜。另外，亦可將本發明應用於GaAs等III-V族的半導體。進而，本發明亦可應用於其他膜的成膜。
另外，於實施形態中，以將製程氣體於簇射板內混合的情形為例進行了說明，但亦可為將製程氣體於進入簇射板之前混合的構成。另外，亦可為製程氣體於自簇射板噴出至反應室內之前成為經分離的狀態的構成。
另外，以將環狀保持器14、環狀保持器64的外周部50與內周部52一體成型的情形為例進行了說明，但環狀保持器14、環狀保持器64亦可為內周部52或其一部分可分離的構造。藉由將內周部52或其一部分設為可分離，例如可應用多種形狀的環狀保持器，晶圓W的外周區域的溫度分佈的微調整變容易。進而，環狀保持器14、環狀保持器64亦可與圓盤狀的保持器組合而使用，另外亦可與圓盤狀保持器為一體。
另外，於實施形態中，以具備內加熱器24與外加熱器26兩種作為加熱器的情形為例進行了說明，但加熱器亦可僅為一種。另外，加熱器亦可為三種以上。
有時於依照以上所說明的實施形態於晶圓W上進行成膜，並對周方向的特性進行評價之後，對凹部與凸部之高低差進一步進行微調整，藉此可進一步提高周方向的特性的均勻性，於此種情形時較理想為進行該微調整。
於實施形態中，對裝置構成或製造方法等本發明的說明中並非直接必要的部分等省略了記載，但亦可適當地選擇使用必要的裝置構成或製造方法等。除此以外，具備本發明的要素且本領域技術人員可適當設計變更的所有氣相成長裝置、環狀保持器以及氣相成長方法均包含在本發明的範圍內。本發明的範圍是藉由申請專利範圍及其均等物的範圍而定義。
10‧‧‧反應室
11‧‧‧第一氣體供給路
12‧‧‧第二氣體供給路
13‧‧‧第三氣體供給路
14、15、64‧‧‧環狀保持器
16‧‧‧旋轉體單元
17‧‧‧壁面
18‧‧‧旋轉軸
20‧‧‧旋轉驅動機構
22‧‧‧簇射板
24‧‧‧內加熱器
26‧‧‧外加熱器
28‧‧‧反射器
34‧‧‧支持柱
36‧‧‧固定台
38‧‧‧固定軸
40‧‧‧氣體排出口
50‧‧‧外周部
50a‧‧‧上表面
52‧‧‧內周部
52a‧‧‧基板載置面
52b‧‧‧槽
52c‧‧‧凸部
55‧‧‧對準標記
H‧‧‧凸起區域
L‧‧‧凹陷區域
N‧‧‧缺口
W‧‧‧晶圓
圖1為第一實施形態的氣相成長裝置的示意剖面圖。 圖2為第一實施形態的環狀保持器的示意圖。 圖3A、圖3B為第一實施形態的環狀保持器的示意圖。 圖4為第一實施形態的氣相成長方法的說明圖。 圖5為第一實施形態的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。 圖6A、圖6B為第一實施形態的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。 圖7為第一實施形態的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。 圖8A、圖8B為第二實施形態的環狀保持器的示意圖。 圖9為第二實施形態的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。

Claims (5)

  1. 一種氣相成長裝置，具備： 反應室； 環狀保持器，對設於所述反應室內的基板進行載置，且具有環狀的外周部、及具有位於較所述外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，並且所述基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面；以及 加熱器，設於所述環狀保持器的下方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氣相成長裝置，其中所述內周部於所述基板載置面與所述外周部之間具有環狀的槽。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的氣相成長裝置，其中所述內周部具有於所述外周部的內側突出的多個凸部。
  4. 一種環狀保持器，具有環狀的外周部、及具有上表面位於較所述外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，並且所述基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面。
  5. 一種氣相成長方法，於具備環狀的外周部、及具有設於較所述外周部的上表面更靠下方的基板載置面的環狀的內周部，並且所述基板載置面為將凸起區域與凹陷區域於周方向上反覆的六次旋轉對稱的曲面的環狀保持器上，以表面為{111}面的矽基板的＜1-10＞方向與將相對向的所述凸起區域連接的方向或將相對向的所述凹陷區域連結的方向一致的方式，載置所述矽基板， 使用設於所述環狀保持器下方的加熱器對所述矽基板進行加熱， 於所述矽基板上形成膜。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018037537A (ja) * 2016-08-31 2018-03-08 株式会社ニューフレアテクノロジー 気相成長装置
TWI668739B (zh) * 2018-04-03 2019-08-11 環球晶圓股份有限公司 磊晶基板及其製造方法
KR102827780B1 (ko) * 2019-05-24 2025-06-30 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 열 처리하기 위한 장치, 기판 프로세싱 시스템, 및 기판을 프로세싱하기 위한 방법
CN112176312A (zh) * 2019-07-02 2021-01-05 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种简单制备玻璃碳膜的方法
TWI861334B (zh) * 2020-01-21 2024-11-11 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 用於均勻沉積之具有側壁隆起的基座及處理結晶基材之方法
JP7629701B2 (ja) * 2020-09-28 2025-02-14 日本特殊陶業株式会社 保持装置
EP4243054A4 (en) * 2020-11-09 2024-11-13 NuFlare Technology, Inc. VAPOR PHASE GROWTH DEVICE
JP7792859B2 (ja) * 2022-05-20 2025-12-26 株式会社ニューフレアテクノロジー 気相成長装置
US20240274463A1 (en) * 2023-02-10 2024-08-15 Applied Materials, Inc. Overlapping substrate supports and pre-heat rings, and related process kits, processing chambers, methods, and components
CN117448789B (zh) * 2023-11-23 2025-04-18 拓荆科技(上海)有限公司 薄膜沉积反应腔和薄膜沉积设备

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3090339B2 (ja) * 1990-03-19 2000-09-18 株式会社東芝 気相成長装置および方法
JPH05238882A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Toshiba Mach Co Ltd 気相成長用サセプタ
JP3004846B2 (ja) * 1993-08-20 2000-01-31 東芝セラミックス株式会社 気相成長装置用サセプタ
US6113702A (en) * 1995-09-01 2000-09-05 Asm America, Inc. Wafer support system
JPH1179888A (ja) * 1997-09-01 1999-03-23 Inotetsuku Kk 気相成長装置
JPH11106293A (ja) * 1997-10-03 1999-04-20 Super Silicon Kenkyusho:Kk エピタキシャルウエハ製造方法及び装置
US7615116B2 (en) * 2003-10-01 2009-11-10 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for producing silicon epitaxial wafer and silicon epitaxial wafer
JP2007210875A (ja) * 2005-07-29 2007-08-23 Nuflare Technology Inc 気相成長装置及び気相成長方法
JP2007251078A (ja) * 2006-03-20 2007-09-27 Nuflare Technology Inc 気相成長装置
JP5092975B2 (ja) * 2008-07-31 2012-12-05 株式会社Ｓｕｍｃｏ エピタキシャルウェーハの製造方法
KR101210210B1 (ko) * 2008-08-05 2012-12-07 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 배치대 구조, 성막 장치 및 성막 방법
JP2010219225A (ja) 2009-03-16 2010-09-30 Japan Pionics Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体の気相成長装置
JP5254295B2 (ja) * 2010-09-22 2013-08-07 株式会社東芝 成膜装置
JP2013004593A (ja) * 2011-06-14 2013-01-07 Sharp Corp 基板支持装置及び気相成長装置
JP2013098340A (ja) * 2011-10-31 2013-05-20 Nuflare Technology Inc 成膜装置および成膜方法
KR101496572B1 (ko) * 2012-10-16 2015-02-26 주식회사 엘지실트론 에피택셜 성장용 서셉터 및 에피택셜 성장방법
JP6153401B2 (ja) * 2013-07-02 2017-06-28 株式会社ニューフレアテクノロジー 気相成長装置および気相成長方法
JP2015195259A (ja) 2014-03-31 2015-11-05 豊田合成株式会社 サセプターおよび気相成長装置

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