(57)【要約】【課題】エピタキシャル成長時に生じる副生成物に起因する摺動発塵や半導体ウェーハの搬送動作の調整時に生じる摺動発塵の発生を抑制することにより、ＬＰＤが抑制され、かつ高い平坦度を有するエピタキシャルウェーハを製造することができるサセプタサポートシャフトを提供する。【解決手段】エピタキシャル成長装置用サセプタサポートシャフト１００において、アームの貫通孔４０の内壁は、円筒形の第一空間を区画する第一内壁４２と、逆テーパー形状の第二空間を区画する第二内壁４４と、テーパー形状の第三空間を区画する第三内壁４６とを有し、前記第二内壁および前記第三内壁は、前記円筒形の中心軸Ｘに対して傾斜した部分を有することを特徴とする。【選択図】図４Ａ
2018022724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サセプタに載置した半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させるエピタキシャル成長装置内で、前記サセプタを下方から支持するサセプタサポートシャフトであって、
前記サセプタの中心と略同軸上に配置される主柱と、
前記主柱から前記サセプタの周縁部下方に放射状に延びる、３本以上のアームと、
前記アームの先端にそれぞれ設けられ、前記サセプタを直接支持する支持ピンと、
を有し、前記アームには、その上面から下面に向けて該アームを貫通した貫通孔が設けられ、
前記貫通孔の内壁は、
前記主柱の軸と平行な中心軸をもつ円筒形の第一空間を区画する第一内壁と、
前記第一内壁の上端から前記アームの上面の開口端まで延在し、前記第一空間と連通した第二空間を区画する第二内壁と、
前記第一内壁の下端から前記アームの下面の開口端まで延在し、前記第一空間と連通した第三空間を区画する第三内壁と、
を有し、
前記円筒形の中心軸方向で見て、前記アームの上面の開口端及び前記アームの下面の開口端が、前記第一内壁の上端及び下端を包囲しており、
前記第二内壁及び前記第三内壁は、前記円筒形の中心軸を通る全ての断面において直線となり、
前記円筒形の中心軸を通り、かつ前記アームの延在方向に平行な断面において、前記第二内壁の前記支持ピン側の直線と前記第三内壁の前記主柱側の直線とが、前記円筒形の中心軸に対して傾斜しており、及び／又は、前記第二内壁の前記主柱側の直線と前記第三内壁の前記支持ピン側の直線とが、前記円筒形の中心軸に対して傾斜していることを特徴とするサセプタサポートシャフト。
【請求項２】
前記円筒形の中心軸を通り、かつ前記アームの延在方向に平行な断面において、下記のとおり定義した角度が、Ｄ＜45°、Ｅ＜45°、Ｆ＜45°及びＧ＜45°を満たす、請求項１に記載のサセプタサポートシャフト。
記
Ｄ：前記第二内壁の前記支持ピン側の直線と前記円筒形の中心軸とのなす角
Ｅ：前記第二内壁の前記主柱側の直線と前記円筒形の中心軸とのなす角
Ｆ：前記第三内壁の前記主柱側の直線と前記円筒形の中心軸とのなす角
Ｇ：前記第三内壁の前記支持ピン側の直線と前記円筒形の中心軸とのなす角
【請求項３】
0°＜Ｄ＜45°、0°＜Ｅ＜45°、0°＜Ｆ＜45°及び0°＜Ｇ＜45°を満たす、請求項２に記載のサセプタサポートシャフト。
【請求項４】
0°＜Ｄ＜45°、Ｅ＝0°、0°＜Ｆ＜45°及びＧ＝0°を満たす、請求項２に記載のサセプタサポートシャフト。
【請求項５】
Ｄ＝0°、0°＜Ｅ＜45°、Ｆ＝0°及び0°＜Ｇ＜45°を満たす、請求項２に記載のサセプタサポートシャフト。
【請求項６】
0°＜Ｄ＋Ｅ＜45°である、請求項２〜５のいずれか一項に記載のサセプタサポートシャフト。
【請求項７】
0°＜Ｆ＋Ｇ＜45°である、請求項２〜６のいずれか一項に記載のサセプタサポートシャフト。
【請求項８】
Ｄ＝Ｆ及び／又はＥ＝Ｇである、請求項２〜７のいずれか一項に記載のサセプタサポートシャフト。
【請求項９】
前記第一空間の高さＣが8.00mm以上14.00mm以下である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のサセプタサポートシャフト。
【請求項１０】
前記アームの厚みは、その延在方向に沿って、前記貫通孔の周辺部でのみ、他の部分より厚くなっている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のサセプタサポートシャフト。
【請求項１１】
前記貫通孔の周辺部の前記アームの厚みが11.00mm以上20.00mm以下である、請求項１０に記載のサセプタサポートシャフト。
【請求項１２】
半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させるエピタキシャル成長装置であって、
プロセスチャンバと、
該プロセスチャンバ内で前記半導体ウェーハを載置するサセプタと、
該サセプタを下方から支持する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のサセプタサポートシャフトと、
前記３本以上のアームの、各々の貫通孔に挿通され、上下方向に昇降されることにより、前記半導体ウェーハの前記サセプタに対する着脱を行う、３本以上のリフトピンと、
を有することを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル成長装置内でサセプタを下方から支持するサセプタサポートシャフト、及び該サセプタサポートシャフトを有するエピタキシャル成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャルウェーハは、半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させたものである。例えば、結晶の完全性がより要求される場合や抵抗率の異なる多層構造を必要とする場合などには、シリコンウェーハ上に単結晶シリコン薄膜を気相成長（エピタキシャル成長）させてエピタキシャルシリコンウェーハを製造する。
【０００３】
エピタキシャルウェーハの製造には、例えば枚葉式エピタキシャル成長装置が用いられる。ここで、一般的な枚葉式エピタキシャル成長装置について、図９を参照して説明する。図９に示すように、エピタキシャル成長装置２０００は、上部ドーム１０４、下部ドーム１０６及びドーム取付体１０８を含むプロセスチャンバ１０２を有し、該プロセスチャンバ１０２がエピタキシャル膜形成室を区画する。プロセスチャンバ１０２には、その側面の対向する位置に反応ガスの供給および排出を行うガス供給口１１２およびガス排出口１１４が設けられる。一方、プロセスチャンバ１０２内には、半導体ウェーハＷが載置されるサセプタ１２０が配置される。サセプタ１２０は、下方からサセプタサポートシャフト５００により支持される。サセプタサポートシャフト５００は、主柱１０と、この主柱１０から放射状に等間隔に延びる３本のアーム３０（１本は図示せず）とを含み、アーム３０の先端の３つの支持ピン２０（１つは図示せず）でサセプタ１２０の下面外周部を嵌合支持する。また、サセプタ１２０には３つの貫通孔（１つは図示せず）が形成され、３本のアーム３０にも貫通孔が１つずつ形成されている。これらアーム３０の貫通孔及びサセプタ１２０の貫通孔には、リフトピン１３０が挿通される。リフトピンの下端部１３６は昇降シャフト１４０に支持される。プロセスチャンバ１０２内に搬入された半導体ウェーハＷの支持、この半導体ウェーハＷのサセプタ１２０上への載置、および、気相成長後のエピタキシャルウェーハのプロセスチャンバ１０２外への搬出の際には、昇降シャフト１４０が昇降することで、リフトピン１３０がアーム３０の貫通孔およびサセプタ１２０の貫通孔と摺動しながら昇降し、その上端部１３２で半導体ウェーハＷの昇降を行う。
【０００４】
特許文献１では、このような枚葉式エピタキシャル成長装置において、リフトピン上に半導体ウェーハが存在する場合、半導体ウェーハの荷重等によりぐらつきが発生し、そのぐらつきにより半導体ウェーハのサセプタへの載置位置にバラつきが発生するという認識から、複数本のリフトピンを補助部材により相互接続することにより、補助部材が無い場合に比べて半導体ウェーハを昇降させる際のリフトピンのぐらつきを抑制し、半導体ウェーハの載置位置のずれを低減させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２２０４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、エピタキシャル成長装置を構成するサセプタ、リフトピン、及びサセプタサポートシャフトの材料は、耐熱性、コスト、及び機能の観点から限られている。例えば、サセプタサポートシャフトに石英を用いる場合は、サセプタおよびリフトピンにはカーボングラファイト基材に炭化ケイ素を被覆した部材を用いることが一般的である。このとき、カーボングラファイトや炭化ケイ素の熱膨張係数は石英の熱膨張係数に比べて大きいので、エピタキシャル成長装置内では、エピタキシャル成長装置内の温度に依存して３つの状態が生じる。すなわち、リフトピンの取り付け及び後述する半導体ウェーハの搬送動作の調整を行う常温と、半導体ウェーハの搬送を行う６００℃以上９００℃の温度帯域と、エピタキシャル成長を行う１１００℃以上１２００℃以下の温度帯域とでは、サセプタサポートシャフト、サセプタ、及びリフトピンの位置関係が異なる。
【０００７】
ここで、エピタキシャル膜の膜厚を均一にすることにより高い平坦度を有するエピタキシャルウェーハを得るには、６００℃以上９００℃以下の温度帯域における半導体ウェーハＷの搬送動作の際に、半導体ウェーハＷの表面が水平面に対して平行となる状態を保つことが重要である。従って、一般的に、図１０（Ｂ）に示すように、６００℃以上９００℃以下の温度帯域において、各リフトピン１３０の中心軸が鉛直方向に対して平行になるように、各部材の寸法が設計される。しかしながら、６００℃以上９００℃以下の温度帯域を基準として各部材の寸法を設計すると、上記熱膨張係数の差に起因して、常温下では、図１０（Ａ）に示すように、各リフトピン１３０の中心軸がサセプタ１２０の径方向内側に傾く。一方、１１００℃以上１２００℃以下の温度帯域では、図１０（Ｃ）に示すように、各リフトピン１３０の中心軸がサセプタ１２０の径方向外側に傾く。
【０００８】
ここで、エピタキシャル成長の過程では、トリクロロシランガス等の原料ソースガス、ジボランガス等のドーパントガス、水素ガス等のキャリアガスを１１００℃以上１２００℃以下の温度帯域にて供給し、半導体ウェーハＷの表面上にエピタキシャル膜を成長させる。この際、上記ガスはプロセスチャンバ１０２内に充満し、半導体ウェーハＷの表面以外の場所にも回り込むため、プロセスチャンバ１０２内の各部材には、上記ガスを主成分とする副生成物が付着する。その中でも特に、リフトピンの部材は、カーボングラファイト基材に炭化ケイ素を被覆した部材であるので、図１０（Ｃ）に示すように、各アームの貫通孔４０の開口端周辺、すなわち、各リフトピンの直胴部１３４の側面と各アームの上面３２Ａとで挟まれる領域や各リフトピンの直胴部１３４の側面と各アームの下面３２Ｂとで挟まれる領域には、プロセスチャンバ１０２内の他の部材に比べて上記副生成物が付着しやすい。さらに、この現象は、エピタキシャル成長温度が高温で、エピタキシャル膜が厚いほど顕著である。
【０００９】
これに対して、従来のサセプタサポートシャフトを用いたエピタキシャル成長装置を用いる場合、エピタキシャルウェーハの製造工程の全てが終了した後に、プロセスチャンバ１０２内を塩化水素ガス等でエッチングすることにより、上記副生成物を取り除いていた。しかしながら、６００℃以上９００℃以下の温度帯域におけるエピタキシャルウェーハの搬送動作は、エピタキシャル成長直後に行われる。すなわち、詳細は後述するが、図１０（Ｂ）に示すように、各アームの貫通孔４０の開口端周辺に副生成物が付着した状態で、各リフトピン１３０がサセプタの各貫通孔１２２および各アームの貫通孔４０と摺動し、エピタキシャルウェーハが所定位置に移動する。その後、搬送ブレードによりエピタキシャルウェーハがプロセスチャンバ１０２外へ搬出される。上記摺動の際、各アームの貫通孔４０の開口端周辺には、各リフトピンの直胴部１３４の側面と副生成物との接触に伴う応力が集中し、この応力の集中により上記副生成物が剥離する。そして、剥離した副生成物はプロセスチャンバ１０２内に飛散し、エピタキシャルウェーハの表面に付着することにより、エピタキシャルウェーハの表面にはＬＰＤ（Light Point Defect）が生じるという摺動発塵の問題が生じる。また、上記のように応力が集中すると、各リフトピン１３０が上下方向に円滑に昇降することが妨げられる。これにより、半導体ウェーハＷの搬送動作の繰り返し精度が低下し、エピタキシャルウェーハの平坦度が低下するという問題も生じる。
【００１０】
また、詳細は後述するが、常温下での各リフトピン１３０の取り付けや半導体ウェーハＷの搬送動作の調整の際にも、各リフトピン１３０が、サセプタの各貫通孔１２２および各アームの貫通孔４０と摺動しながら昇降する工程が含まれる。その際、図１０（Ａ）に示すように、各リフトピン１３０の中心軸がサセプタ１２０の径方向内側に傾いた状態で、各リフトピン１３０が上下方向に昇降すると、各アームの貫通孔４０の開口端周辺でリフトピン１３０とアーム３０とが擦れる。これにより各リフトピン１３０とアーム３０とが摩耗し、摺動発塵が発生する。また、リフトピン１３０とアーム３０とが擦れると、摺動抵抗が生じる。これにより、半導体ウェーハＷの搬送確認の精度が低下し、エピタキシャルウェーハの平坦度が低下するという問題も生じる。
【００１１】
また、特許文献１では、リフトピンのぐらつきを抑制する観点から複数のリフトピンを補助部材により相互接続している。しかしながら、エピタキシャル成長装置を構成する各部材の設計に関して、常温、６００℃以上９００℃以下の温度帯域、および１１００℃以上１２００℃以下の温度帯域における各部材の熱膨張係数の差が何ら考慮されていない。それどころか、エピタキシャル成長に起因して生じる副生成物が、エピタキシャルウェーハの表面にＬＰＤを生じさせることや、エピタキシャルウェーハの平坦度に悪影響を及ぼすことの認識すらされていない。
【００１２】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、エピタキシャル成長時に生じる副生成物に起因する摺動発塵や半導体ウェーハの搬送動作の調整時における摺動発塵の発生を抑制することにより、ＬＰＤが抑制され、かつ高い平坦度を有するエピタキシャルウェーハを製造することができるサセプタサポートシャフト及びエピタキシャル成長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】
【００１３】
上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）サセプタに載置した半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させるエピタキシャル成長装置内で、前記サセプタを下方から支持するサセプタサポートシャフトであって、
前記サセプタの中心と略同軸上に配置される主柱と、
前記主柱から前記サセプタの周縁部下方に放射状に延びる、３本以上のアームと、
前記アームの先端にそれぞれ設けられ、前記サセプタを直接支持する支持ピンと、
を有し、前記アームには、その上面から下面に向けて該アームを貫通した貫通孔が設けられ、
前記貫通孔の内壁は、
前記主柱の軸と平行な中心軸をもつ円筒形の第一空間を区画する第一内壁と、
前記第一内壁の上端から前記アームの上面の開口端まで延在し、前記第一空間と連通した第二空間を区画する第二内壁と、
前記第一内壁の下端から前記アームの下面の開口端まで延在し、前記第一空間と連通した第三空間を区画する第三内壁と、
を有し、
前記円筒形の中心軸方向で見て、前記アームの上面の開口端及び前記アームの下面の開口端が、前記第一内壁の上端及び下端を包囲しており、
前記第二内壁及び前記第三内壁は、前記円筒形の中心軸を通る全ての断面において直線となり、
前記円筒形の中心軸を通り、かつ前記アームの延在方向に平行な断面において、前記第二内壁の前記支持ピン側の直線と前記第三内壁の前記主柱側の直線とが、前記円筒形の中心軸に対して傾斜しており、及び／又は、前記第二内壁の前記主柱側の直線と前記第三内壁の前記支持ピン側の直線とが、前記円筒形の中心軸に対して傾斜していることを特徴とするサセプタサポートシャフト。
【００１４】
（２）前記円筒形の中心軸を通り、かつ前記アームの延在方向に平行な断面において、下記のとおり定義した角度が、Ｄ＜45°、Ｅ＜45°、Ｆ＜45°及びＧ＜45°を満たす、上記（１）に記載のサセプタサポートシャフト。
記
Ｄ：前記第二内壁の前記支持ピン側の直線と前記円筒形の中心軸とのなす角
Ｅ：前記第二内壁の前記主柱側の直線と前記円筒形の中心軸とのなす角
Ｆ：前記第三内壁の前記主柱側の直線と前記円筒形の中心軸とのなす角
Ｇ：前記第三内壁の前記支持ピン側の直線と前記円筒形の中心軸とのなす角
【００１５】
（３）0°＜Ｄ＜45°、0°＜Ｅ＜45°、0°＜Ｆ＜45°及び0°＜Ｇ＜45°を満たす、上記（２）に記載のサセプタサポートシャフト。
【００１６】
（４）0°＜Ｄ＜45°、Ｅ＝0°、0°＜Ｆ＜45°及びＧ＝0°を満たす、上記（２）に記載のサセプタサポートシャフト。
【００１７】
（５）Ｄ＝0°、0°＜Ｅ＜45°、Ｆ＝0°及び0°＜Ｇ＜45°を満たす、上記（２）に記載のサセプタサポートシャフト。
【００１８】
（６）0°＜Ｄ＋Ｅ＜45°である、上記（２）〜（５）のいずれか一つに記載のサセプタサポートシャフト。
【００１９】
（７）0°＜Ｆ＋Ｇ＜45°である、上記（２）〜（６）のいずれか一つに記載のサセプタサポートシャフト。
【００２０】
（８）Ｄ＝Ｆ及び／又はＥ＝Ｇである、上記（２）〜（７）のいずれか一つに記載のサセプタサポートシャフト。
【００２１】
（９）前記第一空間の高さＣが8.00mm以上14.00mm以下である、上記（１）〜（８）のいずれか一つに記載のサセプタサポートシャフト。
【００２２】
（１０）前記アームの厚みは、その延在方向に沿って、前記貫通孔の周辺部でのみ、他の部分より厚くなっている、上記（１）〜（９）のいずれか一つに記載のサセプタサポートシャフト。
【００２３】
（１１）前記貫通孔の周辺部の前記アームの厚みが11.00mm以上20.00mm以下である、上記（１０）に記載のサセプタサポートシャフト。
【００２４】
（１２）半導体ウェーハの表面上にエピタキシャル膜を気相成長させるエピタキシャル成長装置であって、
プロセスチャンバと、
該プロセスチャンバ内で前記半導体ウェーハを載置するサセプタと、
該サセプタを下方から支持する、上記（１）〜（１１）のいずれか一つに記載のサセプタサポートシャフトと、
前記３本以上のアームの、各々の貫通孔に挿通され、上下方向に昇降されることにより、前記半導体ウェーハの前記サセプタに対する着脱を行う、３本以上のリフトピンと、
を有することを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のサセプタサポートシャフト及びエピタキシャル成長装置によれば、エピタキシャル成長時に生じる副生成物に起因する摺動発塵や半導体ウェーハの搬送動作の調整時における摺動発塵の発生を抑制することにより、ＬＰＤが抑制され、かつ高い平坦度を有するエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】６００℃以上９００℃以下の温度帯域における、本発明の一実施形態によるエピタキシャル成長装置１０００の模式図である。
【図１Ｂ】１１００℃以上１２００℃以下の温度帯域における、本発明の一実施形態によるエピタキシャル成長装置１０００の模式図である。
【図１Ｃ】常温下で半導体ウェーハＷをプロセスチャンバ１０２に搬送する工程を説明する、本発明の一実施形態によるエピタキシャル成長装置１０００の模式図である。
【図２】（Ａ）はサセプタ１２０、（Ｂ）はサセプタサポートシャフト１００の分解斜視図である。
【図３】（Ａ）はリフトピン１３０、（Ｂ）は昇降シャフト１４０の分解斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第一の実施形態によるサセプタサポートシャフト１００の部分斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の第一の実施形態によるサセプタサポートシャフト１００を円筒形の中心軸Ｘの上方向から見た図である。
【図４Ｃ】本発明の第一の実施形態によるサセプタサポートシャフト１００の、円筒形の中心軸Ｘを通り、かつアームの延在方向に平行な断面における、部分断面図である。
【図４Ｄ】本発明の第一の実施形態によるサセプタサポートシャフト１００を円筒形の中心軸Ｘの下方向から見た図である。
【図４Ｅ】本発明の第一の実施形態によるサセプタサポートシャフト１００の、円筒形の中心軸Ｘを通り、かつアームの延在方向に垂直な断面図である。
【図５】（Ａ）は１１００℃以上１２００℃以下の温度帯域における、（Ｂ）は常温における、本発明の第一の実施形態によるサセプタサポートシャフト１００及びリフトピン１３０の位置関係を示した模式図である。
【図６Ａ】本発明の第二の実施形態によるサセプタサポートシャフト２００の部分斜視図である。
【図６Ｂ】本発明の第二の実施形態によるサセプタサポートシャフト２００を円筒形の中心軸Ｘの上方向から見た図である。
【図６Ｃ】本発明の第二の実施形態によるサセプタサポートシャフト２００の、円筒形の中心軸Ｘを通り、かつアームの延在方向に平行な断面における、部分断面図である。
【図６Ｄ】本発明の第二の実施形態によるサセプタサポートシャフト２００を円筒形の中心軸Ｘの下方向から見た図である。
【図７Ａ】本発明の第三の実施形態によるサセプタサポートシャフト３００の部分斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の第三の実施形態によるサセプタサポートシャフト３００を円筒形の中心軸Ｘの上方向から見た図である。
【図７Ｃ】本発明の第三の実施形態によるサセプタサポートシャフト３００の、円筒形の中心軸Ｘを通り、かつアームの延在方向に平行な断面における、部分断面図である。
【図７Ｄ】本発明の第三の実施形態によるサセプタサポートシャフト３００を円筒形の中心軸Ｘの下方向から見た図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるサセプタサポートシャフト４００の、円筒形の中心軸Ｘを通り、かつアームの延在方向に平行な断面における、その部分断面図である。
【図９】従来のエピタキシャル成長装置２０００の模式図である。
【図１０】（Ａ）は室温における、（Ｂ）は６００℃以上９００℃以下の温度帯域における、（Ｃ）は１１００℃以上１２００℃以下の温度における、従来のエピタキシャル成長装置２０００のサセプタ１２０、サセプタサポートシャフト５００、リフトピン１３０、及び昇降シャフト１４０の位置関係を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照して、本発明の一実施形態によるエピタキシャル成長装置１０００を説明する。また、図２（Ａ），（Ｂ）及び図３（Ａ），（Ｂ）を参照して、このエピタキシャル成長装置１０００に含まれるサセプタ１２０、サセプタサポートシャフト１００、リフトピン１３０、昇降シャフト１４０を説明する。さらに、図４〜図８を参照して、本発明の特徴的部分であるサセプタサポートシャフト１００，２００，３００，４００を構成する各アーム３０に設けた貫通孔４０を説明する。
【００２８】
（エピタキシャル成長装置）
図１（Ａ）に示すエピタキシャル成長装置１０００は、プロセスチャンバ１０２と、図２（Ａ）にも示すサセプタ１２０と、図２（Ｂ）にも示すサセプタサポートシャフト１００と、図３（Ａ）に示す３本のリフトピン１３０と、図３（Ｂ）に示す昇降シャフト１４０とを有する。
【００２９】
（プロセスチャンバ）
図１（Ａ）を参照して、プロセスチャンバ１０２は、上部ドーム１０４、下部ドーム１０６及びドーム取付体１０８を含み、このプロセスチャンバ１０２がエピタキシャル膜形成室を区画する。プロセスチャンバ１０２には、その側面の対向する位置に反応ガスの供給および排出を行うガス供給口１１２及びガス排出口１１４が設けられる。
【００３０】
（サセプタ）
サセプタ１２０は、プロセスチャンバ１０２の内部で半導体ウェーハＷを載置する円盤状の部材である。ここで、サセプタ１２０の主表面のうち、半導体ウェーハＷを載置する側の主表面をサセプタ１２０のおもて面、それとは反対側の主表面をサセプタ１２０の裏面とする。図２（Ａ）も参照して、サセプタ１２０は、周方向に１２０°等間隔で、サセプタ１２０のおもて面から裏面に向けてサセプタを貫通した３つの貫通孔１２２を有する。これらサセプタの貫通孔１２２には、後述するリフトピン１３０がそれぞれ挿通される。サセプタの各貫通孔１２２は、半導体ウェーハＷの半径５０％以上の裏面部領域に同心円状に位置する。サセプタ１２０には、カーボングラファイト（黒鉛）を母材とし、その表面を炭化ケイ素（SiC：ビッカース硬度2,346kgf/mm2）でコーティングしたものを使用することができる。サセプタ１２０のおもて面には、半導体ウェーハＷを収容し載置するザグリ部（図示せず）が形成されている。
【００３１】
（サセプタサポートシャフト）
サセプタサポートシャフト１００は、プロセスチャンバ１０２内でサセプタ１２０を下方から支持するものであり、図２（Ｂ）に示すように、主柱１０と、３本のアーム３０と、３本の支持ピン２０とを有する。主柱１０は、サセプタ１２０の中心と略同軸上に配置される。
【００３２】
図２（Ｂ）を参照して、３本のアーム３０は、主柱１０からサセプタ１２０の周縁部下方に放射状に延びる。各アーム３０は、その延在方向に垂直な断面の形状が矩形である。ここで、アーム３０の４つの面のうち、サセプタ１２０側の面をアームの上面３２Ａとし、その反対側の面をアームの下面３２Ｂとする。各アーム３０は、それぞれアームの上面３２Ａから下面３２Ｂに向けてアーム３０を貫通した、アームの貫通孔４０を有する。これらアームの貫通孔４０には、後述するリフトピン１３０がそれぞれ挿通される。なお、本明細書において「サセプタの周縁部」とは、サセプタ中心からサセプタ半径の８０％以上外側の領域を意味する。各支持ピン２０は、各アーム３０の先端においてサセプタ１２０を直接支持する。すなわち、各支持ピン２０は、サセプタ１２０の裏面周縁部を支持する。サセプタサポートシャフト１００は、石英（ビッカース硬度1,103kgf/mm2）で構成することが望ましく、特に合成石英で構成することが望ましい。ただし、各支持ピン２０の先端部分は、サセプタ１２０と同じ炭化ケイ素で構成することが好ましい。
【００３３】
本発明の特徴的部分は、サセプタサポートシャフト１００を構成する各アーム３０に設けたアームの貫通孔４０の形状であり、その技術的意義は後述する。
【００３４】
（リフトピン）
図３（Ａ）に示すように、各リフトピン１３０は、サセプタの各貫通孔１２２及び各アームの貫通孔４０にそれぞれ挿通される直胴部１３４と、該直胴部１３４及びサセプタ１２０の各貫通孔１２２よりも太径の上端部１３２と、下端部１３６とをそれぞれ有する。各リフトピン１３０は、サセプタの各貫通孔１２２及び各アームの貫通孔４０内にそれぞれ挿通される。各リフトピン１３０は、後述の昇降シャフト１４０によって、上下方向に昇降されることにより、各上端部１３２で半導体ウェーハＷ（半径５０％以上の裏面部領域）を支持しながら半導体ウェーハＷをサセプタ１２０上に着脱させることができる。この動作についても詳細は後述する。各リフトピン１３０は、サセプタ１２０と同様に、カーボングラファイト基材に炭化ケイ素を被覆してなるのが一般的である。
【００３５】
（昇降シャフト）
図３（Ｂ）に示すように、昇降シャフト１４０は、サセプタサポートシャフト１００の主柱１０を収容する中空を区画し、この主柱１０と回転軸を共有する昇降シャフトの主柱１４２と、この昇降シャフトの主柱１４２の先端で分岐する３本の支柱１４４とを有し、これら支柱１４４の先端部で各リフトピン１３０の下端部１３６をそれぞれ支持する。昇降シャフト１４０は石英で構成されることが好ましい。昇降シャフト１４０が、サセプタサポートシャフト１００の主柱１０に沿って上下動することにより、各リフトピン１３０を昇降させることができる。
【００３６】
（加熱ランプ）
加熱ランプ１１０は、プロセスチャンバ１０２の上側領域および下側領域に配置され、一般に、昇降温速度が速く、温度制御性に優れた、ハロゲンランプや赤外ランプが用いられる。
【００３７】
（上側パイロメータおよび下側パイロメータ）
プロセスチャンバ１０２の上側領域および下側領域には、上側パイロメータ１１６ａおよび下側パイロメータ１１６ｂが配置され、上側パイロメータ１１６ａは半導体ウェーハＷの被処理面の温度を検出し、下側パイロメータ１１６ｂはサセプタ１２０の裏面の温度を検出する。両パイロメータの検出値に基づき、図示しない電力出力制御手段により目標温度設定値との温度差を補正するように加熱ランプ１１０の出力が調整される。また、下側パイロメータ１１６ｂとサセプタサポートシャフト１００との位置関係は、サセプタサポートシャフト１００の回転に伴い、下側パイロメータ１１６ｂとサセプタ１２０の裏面との間を、アーム３０が通過する位置関係となっている。
【００３８】
（トランスファチャンバ）
図１（Ｂ），（Ｃ）を参照して、トランスファチャンバ１０３は、プロセスチャンバ１０２に隣接して配置される。詳細は後述するが、半導体ウェーハＷの搬送時には、開閉弁１１９を開くことにより、プロセスチャンバ１０２とトランスファチャンバ１０３とが連通する。また、図１（Ｂ）に示すように、エピタキシャル成長時には、開閉弁１１９が閉じることにより、プロセスチャンバ１０２とトランスファチャンバ１０３とは隔離される。
【００３９】
（搬送ロボット、搬送アーム、および搬送ブレード）
図１（Ｃ）を参照して、搬送ロボット１１８ａは、トランスファチャンバ１０３内に配置され、半導体ウェーハＷの搬送動作を制御する。また、搬送ロボット１１８ａには、搬送アーム１１８ｂが接続されている。さらに、搬送アーム１１８ｂの先端には、半導体ウェーハＷを一時的に載置するための搬送ブレード１１８ｃが接続されている。ここで、搬送ロボット１１８ａは、一般に円筒型の構造を有しており、搬送ロボット１１８ａが円筒軸まわりに回転することにより、それに接続された搬送アーム１１８ｂは、水平面内を回転することができる。また、搬送アーム１１８ｂは、水平方向に伸縮することができる。なお、上記の回転および伸縮の動作は、搬送ロボット１１８ａの一部を構成するステッピングモーター（図示せず）により制御され、具体的には、ステッピングモーターの回転および伸縮に関する動作ステップ数を適宜調整することで制御される。
【００４０】
（エピタキシャルウェーハの製造手順）
次に、プロセスチャンバ１０２内への半導体ウェーハＷの搬入、半導体ウェーハＷへのエピタキシャル膜の気相成長、および製造されたエピタキシャルウェーハのプロセスチャンバ１０２外への搬出の一連の動作を、図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を適宜参照して説明する。
【００４１】
まず、リフトピン１３０を取り付け、６００℃以上９００℃以下の温度帯域における半導体ウェーハＷの搬送動作の調整を常温下で行う。以下では、図１（Ｃ）を適宜参照して、半導体ウェーハＷの搬送動作の調整を説明する。まず、加熱ランプ１１０などの加熱ユニットを取り外す。次に、開閉弁１１９を開き、プロセスチャンバ１０２とトランスファチャンバ１０３とを連通させる。次に、搬送ブレード１１８ｃ上に半導体ウェーハＷを載置し、図示しないステッピングモーターにより搬送アーム１１８ｂを回転および伸縮させながら、図１（Ｃ）に示すように、半導体ウェーハＷをプロセスチャンバ１０２内に搬入する。次に、半導体ウェーハＷを搬送ブレード１１８ｃから各リフトピン１３０に受け渡す。次に、搬送アーム１１８ｂを縮めて、搬送ブレード１１８ｃをプロセスチャンバ１０２内から退避させる。このとき、半導体ウェーハＷは、各リフトピン１３０で一旦支持される。次に、サセプタサポートシャフト１００を上昇させることで、サセプタ１２０を半導体ウェーハＷの位置にまで移動させ、半導体ウェーハＷをサセプタ１２０に載置する。その後、半導体ウェーハＷの中心とサセプタ１２０の中心とが一致しているか否かを上部ドーム１０４の上方から目視により確認する。半導体ウェーハＷの中心とサセプタ１２０の中心とが一致していない場合は、半導体ウェーハＷをプロセスチャンバ１０２内から一旦取り出した後に、搬送動作の調整を行う。すなわち、サセプタサポートシャフト１００を下降させることで、サセプタ１２０を下降させ、半導体ウェーハＷを各リフトピン１３０で一旦支持する。次に、搬送アーム１１８ｂを伸ばして搬送ブレード１１８ｃをプロセスチャンバ１０２内に導入し、半導体ウェーハＷを各リフトピン１３０から搬送ブレード１１８ｃに受け渡し、半導体ウェーハＷをプロセスチャンバ１０２内から取り出す。その後、搬送アーム１１８ｂの回転および伸縮の動作ステップ数を変更する。この一連の操作を、半導体ウェーハＷの中心とサセプタ１２０の中心とが一致するまで繰り返す。なお、上記の操作において、サセプタサポートシャフト１００を昇降させるに伴い、各リフトピン１３０は、サセプタの各貫通孔１２２と各アームの貫通孔４０とを摺動する。
【００４２】
次に、加熱ランプ１１０によりプロセスチャンバ１０２内を６００℃以上９００℃以下の温度に予め加熱する。その後、搬送ブレード１１８ｃにより、プロセスチャンバ１０２内に半導体ウェーハＷを搬入し、開閉弁１１９を閉じる。図１（Ａ）を参照して、各リフトピン１３０（１本は図示せず）がサセプタ１２０の上方に向けて移動し、各リフトピンの上端部１３２が半導体ウェーハＷの裏面に当接することにより、半導体ウェーハＷが各リフトピン１３０で一旦支持される。各リフトピン１３０の上昇移動は、これらの下端部１３６を支持する昇降シャフト１４０の上昇移動を介して行う。
【００４３】
次いで、サセプタサポートシャフト１００を上昇させることで、サセプタ１２０を半導体ウェーハＷの位置まで移動し、半導体ウェーハＷをサセプタ１２０上に載置する。引き続き、半導体ウェーハＷをサセプタ１２０上に載置した状態で、サセプタサポートシャフト１００をさらに上昇させることで、図１（Ｂ）に示すように、半導体ウェーハＷをガス供給口１１２の高さ位置にまで移動させる。図１（Ｂ）を参照して、この状態において、各リフトピンの上端部１３２（１つは図示せず）は、サセプタ１２０の各貫通孔１２２（１つは図示せず）内に収められる。その後、加熱ランプ１１０により半導体ウェーハＷを１１００℃以上１２００℃以下の温度に加熱する一方、ガス供給口１１２からプロセスチャンバ１０２内に反応ガスを供給して、所定の厚さのエピタキシャル膜を気相成長させて、エピタキシャルウェーハを製造する。気相成長中は、主柱１０を回転軸としてサセプタサポートシャフト１００を回転させることで、サセプタ１２０及びその上の半導体ウェーハＷを回転させる。
【００４４】
その後、６００℃以上９００℃以下の温度帯域において、サセプタサポートシャフト１００を下降させることで、サセプタ１２０を下降させる。図１（Ａ）を参照して、この下降は、各リフトピン１３０（１本は図示せず）が昇降シャフト１４０に支持されサセプタ１２０から突出する位置まで行い、製造後のエピタキシャルウェーハを各リフトピン１３０にて支持しておく。そして、開閉弁１１９を開き、プロセスチャンバ１０２内に搬送ブレード１１８ｃを導入し、各リフトピン１３０を下降させて搬送ブレード１１８ｃ上にエピタキシャルウェーハを載置する。こうして、エピタキシャルウェーハを各リフトピン１３０から搬送ブレード１１８ｃに受け渡す。その後、搬送ブレード１１８ｃとともにエピタキシャルウェーハをプロセスチャンバ１０２外へ搬出する。
【００４５】
以下では、サセプタサポートシャフトを構成する各アームの貫通孔に本発明の特徴的構成を採用したことの技術的意義を説明する。まず、図４（Ａ）〜（Ｅ）及び図５（Ａ），（Ｂ）を適宜参照して、本発明の第一の実施形態のサセプタサポートシャフト１００における各アームの貫通孔４０について説明する。
【００４６】
（第一の実施形態におけるアームの貫通孔）
図４（Ａ）を参照して、各アームの貫通孔４０の内壁は、主柱の軸と平行な中心軸をもつ円筒形の第一空間を区画する第一内壁４２と、第一内壁の上端４２Ａからアームの上面の開口端３４Ａまで延在し、第一空間と連通した第二空間を区画する第二内壁４４と、第一内壁の下端４２Ｂからアームの下面の開口端３４Ｂまで延在し、第一空間と連通した第三空間を区画する第三内壁４６とを有する。さらに、図４（Ｂ），（Ｄ）を参照して、円筒形の中心軸Ｘ方向で見て、アームの上面の開口端３４Ａ及びアームの下面の開口端３４Ｂが、第一内壁の上端４２Ａ及び下端４２Ｂを包囲する。さらに、図４（Ａ）を参照して、第二内壁４４及び第三内壁４６は、円筒形の中心軸Ｘを通る全ての断面において直線となる。さらに、図４（Ｃ）を参照して、円筒形の中心軸Ｘを通り、かつ前記アームの延在方向に平行な断面において、第二内壁の支持ピン側の直線４４Ａと第三内壁の主柱側の直線４６Ｂとが、円筒形の中心軸Ｘに対して傾斜しており、及び、第二内壁の主柱側の直線４４Ｂと第三内壁の前記支持ピン側の直線４６Ａとが、円筒形の中心軸Ｘに対して傾斜していることを特徴とする。以下では、各アームの貫通孔４０の形状に、本発明の特徴的な構成を採用した技術的意義を、図４及び図５を適宜参照しつつ説明する。
【００４７】
図５（Ａ）を参照して、エピタキシャル成長は、１１００℃以上１２００℃以下の温度帯域で、各リフトピン１３０の中心軸がサセプタ１２０の径方向外側に傾いた状態で行われる。この際、原料ガス等の回り込みにより、各アームの貫通孔４０の開口端周辺には副生成物が付着する。そして、エピタキシャル成長の工程に引き続き、上記副生成物が付着した状態で６００℃以上９００℃以下の温度帯域にてサセプタサポートシャフト１００を下降させることで、サセプタ１２０を下降させる。このとき、各リフトピン１３０は、各アームの貫通孔４０およびサセプタの各貫通孔１２２と摺動する。その際、本発明のように第二内壁４４および第三内壁４６を円筒形の中心軸Ｘに対して傾斜させることにより、第二空間および第三空間は、各リフトピンの直胴部１３４の側面と副生成物との接触に伴う応力を分散するための逃がし部として機能する。そのため、各アームの貫通孔４０の開口端周辺における応力の集中を緩和することができる。その結果、副生成物が剥離しにくくなり、摺動発塵の発生が抑制されるため、エピタキシャルウェーハの表面のＬＰＤが抑制され、高い平坦度を有するエピタキシャルウェーハを得ることができる。
【００４８】
また、図５（Ｂ）を参照して、各リフトピン１３０の取り付けや、６００℃以上９００℃以下の温度帯域における半導体ウェーハＷの搬送動作の目視による確認は、各リフトピン１３０の中心軸がサセプタ１２０の径方向内側に傾いた状態で行われる。その際、本発明のように第二内壁４４および第三内壁４６を円筒形の中心軸Ｘに対して傾斜させることにより、第二空間および第三空間は、各リフトピンの直胴部１３４の側面と各アーム３０との接触や擦れに伴う応力を分散するための逃がし部として機能する。そのため、各リフトピン１３０とアーム３０とが擦れることに起因する摺動発塵が抑制されるため、エピタキシャルウェーハの表面のＬＰＤが抑制される。また、上記のように応力が分散されるので、摺動抵抗が抑制される。これにより、半導体ウェーハＷの搬送確認の精度が向上するので、高い平坦度を有するエピタキシャルウェーハを得ることができる。
【００４９】
また、図４（Ｃ）を参照して、円筒形の中心軸Ｘを通り、かつアームの延在方向に平行な断面において、下記のとおり定義した角度が、Ｄ＜45°、Ｅ＜45°、Ｆ＜45°及びＧ＜45°を満たすことが好ましい。
記
Ｄ：前記第二内壁の前記支持ピン側の直線４４Ａと前記円筒形の中心軸Ｘとのなす角
Ｅ：前記第二内壁の前記主柱側の直線４４Ｂと前記円筒形の中心軸Ｘとのなす角
Ｆ：前記第三内壁の前記主柱側の直線４６Ｂと前記円筒形の中心軸Ｘとのなす角
Ｇ：前記第三内壁の前記支持ピン側４６Ａの直線と前記円筒形の中心軸Ｘとのなす角
このように、角度Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇが、それぞれ45°未満を満たすことで、サセプタ１２０を保持するために必要なサセプタサポートシャフト１００の強度を確保することができ、また、副生成物が付着しやすい空間の体積を抑えることができる。なお、上述した摺動抵抗をより緩和する観点から、角度Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは、それぞれ30°＜Ｄ＜40°、5°＜Ｅ＜15°、30°＜Ｆ＜40°、5°＜Ｇ＜15°を満たすことがより好ましい。
【００５０】
また、図４（Ｅ）を参照して、円筒形の中心軸Ｘを通り、かつアームの延在方向に垂直な断面において、下記の通り定義した角度が、Ｈ＜10°、I＜10°を満たすことが好ましい。
記
Ｈ：前記第二内壁４４の直線と前記円筒形の中心軸Ｘとのなす角
Ｉ：前記第三内壁４６の直線と前記円筒形の中心軸Ｘとのなす角
このように、角度Ｈ，Iがそれぞれ10°未満を満たすことで、各リフトピン１３０がサセプタ１２０の周方向にぐらつくのを抑制することができる。
【００５１】
また、図４（Ｃ）を参照して、サセプタ１２０を保持するのに必要とされるサセプタサポートシャフト１００の強度を確保する観点から、0°＜Ｄ＋Ｅ＜45°とすることが好ましい。さらに、同様の観点から、0°＜Ｆ＋Ｇ＜45°とすることが好ましい。
【００５２】
また、図４（Ｃ）を参照して、Ｄ＝Ｆ及び／又はＥ＝Ｇとすることが好ましい。図５（Ａ）を参照して、エピタキシャル成長時には、上述した熱膨張係数の差に起因して各リフトピン１３０の中心軸はサセプタの径方向外側に傾く。Ｄ＝Ｆとすることで、プロセスチャンバ内の温度がエピタキシャル成長時の温度に上昇するにつれて、各リフトピン１３０の中心軸がサセプタ１２０の径方向外側に向けて円滑に傾斜することが可能となる。これにより、エピタキシャル成長時において、半導体ウェーハＷの表面が水平面に対してより精度よく平行となることができる。そのため、エピタキシャルウェーハの平坦度特性がより向上する。また、図５（Ｂ）を参照して、常温時には、上述した熱膨張係数の差に起因して各リフトピン１３０の中心軸はサセプタ１２０の径方向内側に傾く。Ｅ＝Ｇとすることで、常温時に各リフトピン１３０の中心軸がサセプタ１２０の径方向内側に円滑に傾斜することが可能となる。これにより、各リフトピン１３０が上下方向に円滑に昇降できる。そのため、サセプタ１２０に半導体ウェーハＷを載置する際のばらつきを低減させることができ、エピタキシャルウェーハの平坦度特性が向上する。
【００５３】
以上、図４（Ａ）〜（Ｅ）及び図５（Ａ），（Ｂ）に示す本発明の第一の実施形態１００における各アームの貫通孔４０では、第二内壁の支持ピン側の直線４４Ａ、第二内壁の主柱側の直線４４Ｂ、第三内壁の支持ピン側の直線４６Ａ、及び第三内壁の主柱側の直線４６Ｂのいずれもが、円筒形の中心軸Ｘに対して傾斜しているが、本発明におけるアームの貫通孔の形状はこれに限らず、図６（Ａ）〜（Ｄ）及び図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すような貫通孔としてもよい。以下では、図６及び図７を適宜参照して、本発明の第二の実施形態のサセプタサポートシャフト２００および第三の実施形態のサセプタサポートシャフト３００におけるアームの貫通孔について説明する。なお、第二の実施形態および第三の実施形態において、第一の実施形態と同じ部材については、同じ符号を用いて説明する。
【００５４】
（第二の実施形態におけるアームの貫通孔）
図６（Ｃ）を参照して、本発明の第二の実施形態のサセプタサポートシャフト２００における各アームの貫通孔４０は、0°＜Ｄ＜45°、Ｅ＝0°（図６（Ｃ）において、Ｅは図示せず）、0°＜Ｆ＜45°及びＧ＝0°（図６（Ｃ）において、Ｇは図示せず）を満たすような貫通孔であってもよい。エピタキシャル成長は、１１００℃以上１２００℃以下の温度帯域で、各リフトピン１３０の中心軸がサセプタ１２０の径方向外側に傾いた状態で行われる。従って、第二内壁の支持ピン側の直線４４Ａおよび第三内壁の主柱側の直線４６Ｂを円筒形の中心軸Ｘに対して、0°＜Ｄ＜45°および0°＜Ｆ＜45°を満たすように傾斜させることにより、上述した応力の逃がし部を確保することができるため、従来のエピタキシャル成長装置用サセプタサポートシャフトに比べて摺動発塵の発生を抑制させることができる。角度Ｄ及びＦを上記の範囲に設定することの技術的意義は既述の通りである。
【００５５】
なお、図６（Ｃ）を参照して、0°＜Ｄ＋Ｅ＜45°とすることが好ましく、さらに0°＜Ｆ＋Ｇ＜45°とすることが好ましい。また、Ｄ＝Ｆ及び／又はＥ＝Ｇとすることが好ましい。さらに、第二の実施形態におけるアームの貫通孔においても、Ｈ＜10°、I＜10°を満たすことが好ましい。これらの理由は、第一の実施形態にて説明した理由と同様である。
【００５６】
（第三の実施形態におけるアームの貫通孔）
次に、図７（Ｃ）を参照して、本発明の第三の実施形態のサセプタサポートシャフト３００における各アームの貫通孔４０は、Ｄ＝0°（図７（Ｃ）において、Ｄは図示せず）、0°＜Ｅ＜45°、Ｆ＝0°（図７（Ｃ）において、Ｆは図示せず）及び0°＜Ｇ＜45°を満たすような貫通孔であってもよい。各リフトピン１３０の取り付けや、半導体ウェーハＷの搬送動作の目視による確認は、各リフトピン１３０の中心軸がサセプタ１２０の径方向内側に傾いた状態で行われる。従って、第二内壁の主柱側の直線４４Ｂおよび第三内壁の支持ピン側の直線４６Ａを円筒形の中心軸Ｘに対して、0°＜Ｅ＜45°および0°＜Ｇ＜45°を満たすように傾斜させることにより、各リフトピンの直胴部１３４の側面と各アーム３０との接触や擦れに伴う応力を分散するための逃がし部を確保することができるため、従来のエピタキシャル成長装置用サセプタサポートシャフトに比べて、常温時における摺動発塵の発生を抑制させることができる。角度Ｅ及びＧを上記の範囲に設定することの技術的意義は既述の通りである。
【００５７】
なお、図７（Ｃ）を参照して、0°＜Ｄ＋Ｅ＜45°とすることが好ましく、さらに0°＜Ｆ＋Ｇ＜45°とすることが好ましい。また、Ｄ＝Ｆ及び／又はＥ＝Ｇとすることが好ましい。さらに、第三の実施形態におけるアームの貫通孔においても、Ｈ＜10°、I＜10°を満たすことが好ましい。これらの理由は、第一の実施形態にて説明した理由と同様である。
【００５８】
以上、本発明の第一から第三の実施形態におけるアームの貫通孔の形状のうち、特に、第二内壁および第三内壁の傾斜に関する技術的意義を説明したが、本発明では、以下に説明する構成を採用することで、さらなる付加的な効果が得られる。
【００５９】
まず、図４（Ｃ）、図６（Ｃ）、及び図７（Ｃ）を参照して、上記第一から第三の実施形態における第一空間の高さＣは、8.00mm以上14.00mm以下とすることが好ましい。8.00mm以上であれば、各リフトピン１３０のぐらつきをより抑制することができるので、リフトピンのより円滑な昇降動作が可能となり、半導体ウェーハＷの搬送動作の信頼性がより向上する。なお、上限値については、アーム３０の厚みとの関係で適宜設定することが可能であるが、14.00mm以下とすることにより、プロセスチャンバ１０２の下側領域に位置する加熱ランプ１１０による赤外線等のサセプタ１２０への照射の妨げとならない。
【００６０】
また、図４（Ｃ）、図６（Ｃ）、及び図７（Ｃ）を参照して、第二内壁の支持ピン側の直線４４Ａおよび第三内壁の主柱側の直線４６Ｂの長さＬ１は、10.0mm以上15.0mm以下とすることが好ましい。また、第二内壁の主柱側の直線４４Ｂおよび第三内壁の支持ピン側の直線４６Ａの長さＬ２は、1.0mm以上3.0mm以下とすることが好ましい。このような長さにすることで、摺動発塵の発生を抑制することができる。
【００６１】
次に、高品質なエピタキシャル膜を形成するには、設定温度に近い状態でエピタキシャル成長を行うことが求められる。そのため、エピタキシャル成長時には、上側パイロメータ１１６ａにより、半導体ウェーハＷの被処理面の温度を検出しながら、温度を制御する。但し、半導体ウェーハＷの搬送温度からエピタキシャル成長温度への昇温時には、上下それぞれのパイロメータ１１６ａ，１１６ｂの検出値の差に基づき、温度を制御する。次に、エピタキシャル成長に起因する副生成物を取り除くためのガスクリーニング時には、下側パイロメータ１１６ｂによってサセプタ１２０の裏面の温度を検出しながら、温度を制御する。このとき、温度検出および温度制御の精度を向上させるためには、アーム３０が下側パイロメータ１１６ｂとサセプタ１２０の裏面との間を遮断しないように、アーム３０の厚みは薄いほうが好ましい。しかしながら、摺動発塵の抑制や搬送動作の信頼性の向上の観点からは、図４（Ｃ）、図６（Ｃ）、及び図７（Ｃ）を参照して説明したように、Ｃ，Ｌ１，Ｌ２を所定の値とする必要がある。そこで、上記Ｃ，Ｌ１，Ｌ２を所定の値とするとともに、下側パイロメータ１１６ｂによる温度検出および温度制御の精度を維持する観点から、図８に示すように、各アーム３０の厚みは、その延在方向に沿って貫通孔４０の周辺部でのみ、他の部分より厚くなっていることが好ましい。具体的には、貫通孔４０の周辺部のアームの厚みＪを11.00mm以上20.00mm以下とすることが好ましい。20.00mm以下であれば、温度検出および温度制御の精度を維持することができる。11.00mm以上とすることで、上記Ｃの長さを確保することができ、なおかつ、サセプタ１２０を保持するために必要なサセプタサポートシャフト４００の強度を得ることができる。つまり、この強度を確保することで、サセプタサポートシャフト４００を継続的に使用しても、アーム３０の捩れや撓みといった可塑変形が抑制される。なお、本明細書におけるアーム４０の周辺部とは、円筒形の中心軸Ｘを通り、かつ、アームの延在方向に平行な断面において、円筒形の中心軸Ｘからの距離が15.0mm以内の領域、すなわち、図８に示すＫが30.0mm以内の領域を意味する。
【００６２】
次に、図４（Ｃ）、図６（Ｃ）、及び図７（Ｃ）を参照して、上記第一から第三の実施形態における第一空間の直径Ｂは、リフトピンのぐらつきを抑制する観点から、各リフトピンの直胴部１３４の直径Ａを考慮して適宜設定することができる。一般的に、リフトピンの直胴部の直径Ａは、3.25mm以上3.45mm以下である。第一空間の直径Ｂは、Ａよりも0.5mm大きくすることが好ましく、具体的には3.75mm＜Ｂ＜3.95mmとすることが好ましい。
【００６３】
次に、上記第一から第三の実施形態におけるアームの上面の開口端３４Ａおよびアームの下面の開口端３４Ｂの形状は、楕円や長円に限られず、図４（Ｂ），（Ｄ）、図６（Ｂ），（Ｄ）、及び図７（Ｂ），（Ｄ）を参照して、円筒形の中心軸Ｘ方向で見て、アームの上面の開口端３４Ａ及びアームの下面の開口端３４Ｂが、第一内壁の上端４２Ａ及び下端４２Ｂを包囲していればよい。
【００６４】
なお、上記第一から第三の実施形態では、主柱１０から分岐する方向には、等間隔に３本のアーム３０を延在させる例を示したが、本発明はこれに限定されず、４本以上分岐させてもよい。
【実施例】
【００６５】
（発明例１）
まず、以下のサセプタサポートシャフトを用意した。すなわち、図４（Ｃ）を参照して、サセプタの貫通孔の形状は、Ｂ＝3.89mm、Ｃ＝10.99mm、Ｄ＝35°、Ｅ＝10°、Ｆ＝Ｄ、Ｇ＝Ｅとなるように設定した。次に、図４（Ｂ）を参照して、アームの上面の開口端の形状は、Ｒ１が9.50mm、Ｒ１’が5.70mmである楕円とした。次に、図４（Ｄ）を参照して、アームの下面の開口端の形状は、Ｒ２が9.50mm、Ｒ２’が5.70mmである楕円とした。次に、図４（Ｅ）を参照して、Ｈ＝10.0°、Ｉ＝10.0°となるように設定した。次に、図８を参照して、貫通孔の周辺部におけるアームの厚みＪは17.30mm、Ｋは30.0mmとした。なお、サセプタサポートシャフトには石英を用いた。
【００６６】
続いて、上記のサセプタサポートシャフトを用いて、図１に示すエピタキシャル成長装置を構成した。なお、リフトピンの水平方向の断面形状は円とし、その直径Ａが3.35mmとなるように設定した。また、サセプタには、カーボングラファイト基材に炭化ケイ素を被覆した部材を用いた。
【００６７】
続いて、常温において半導体ウェーハの搬送動作を上述した方法により調整した。次に、７００℃にて半導体ウェーハの搬送動作を行った。その後、上述した手順に従ってシリコンエピタキシャルウェーハを製造した。シリコンエピタキシャルウェーハの基板としては、ボロンドープされた直径300mmのシリコンウェーハを用いた。
【００６８】
エピタキシャルウェーハの製造は、まず、原料ソースガスであるトリクロロシランガスを温度１１５０℃にて供給し、サセプタの表面に対してシリコンコートを施した。次いで、シリコンウェーハをプロセスチャンバ内に導入し、リフトピンを用いてサセプタ上に載置した。続いて、１１５０℃にて、水素ガスを供給し、水素ベークを行った後、１１５０℃にて、シリコンのエピタキシャル膜を４μｍ成長させてエピタキシャルシリコンウェーハを得た。ここで、原料ソースガスとしてはトリクロロシランガスを用い、また、ドーパントガスとしてジボランガス、キャリアガスとして水素ガスを用いた。
【００６９】
（発明例２）
図６（Ｃ）を参照して、Ｄ＝Ｆ＝35°、Ｅ＝Ｇ＝0°とし、図６（Ｂ）を参照して、アームの上面の開口端のＲ１を8.6mm、Ｒ１’を5.7mm、図６（Ｄ）を参照して、アームの下面の開口端のＲ２を8.6mm、Ｒ２’を5.7mmとした以外は、発明例１と同様の構成を有するエピタキシャル成長装置を用いて、エピタキシャルウェーハの製造を行った。
【００７０】
（発明例３）
図７（Ｃ）を参照して、Ｅ＝Ｇ＝10°、Ｄ＝Ｆ＝0°とし、図７（Ｂ）を参照して、アームの上面の開口端のＲ１を4.8mm、Ｒ１’を5.7mm、図７（Ｄ）を参照して、アームの下面の開口端のＲ２を4.8mm、Ｒ２’を5.7mmとした以外は、発明例１と同様の構成を有するエピタキシャル成長装置を用いて、エピタキシャルウェーハの製造を行った。
【００７１】
（比較例１）
図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す従来型のサセプタサポートシャフト、すなわち、Ｄ＝Ｅ＝Ｆ＝Ｇ＝0°であり、アームの厚さがアームの延在方向に一定となるサセプタサポートシャフトを用いた以外は、発明例１と同様の構成を有するエピタキシャル成長装置を用いて、エピタキシャルウェーハの製造を行った。
【００７２】
（評価方法）
各発明例および比較例において、シリコンウェーハの搬送動作およびエピタキシャル成長を含む、既述の一連の工程を経てエピタキシャルウェーハを製造し、以下の評価を行った。なお、既述の一連の工程を１０回連続して実施しており、その間にプロセスチャンバ内のクリーニングを行っていない。また、常温下におけるシリコンウェーハの搬送動作の調整については、１回目の７００℃におけるシリコンウェーハの搬送動作を行う前にのみ行った。
【００７３】
（ＬＰＤ評価）
エピタキシャル膜の表面におけるＬＰＤ（輝点欠陥：Light point defect）の個数を以下の方法で評価した。表面欠陥検査装置（KLA-Tencor社製：Surfscan  SP-2）を用いてＤＷＯモード（Dark Field Wide Obliqueモード：暗視野・ワイド・斜め入射モード）でエピタキシャル膜の表面を観察評価し、サイズ（直径）が０．２μｍ以上のＬＰＤの発生状況を調べた。測定結果を表１に示す。
【００７４】
（平坦度の評価）
エピタキシャル膜の平坦度を以下の方法で評価した。光干渉式変位測定計（KLA-Tencor社製、WaferSight）を用いて、エピタキシャルウェーハの表面外周部の平坦度（ESFQR値）を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
2018022724.tif 000003
【００７６】
（評価結果の説明）
まず、ＬＰＤについては、発明例１〜３は比較例１に比べて、サイズ（直径）が０．２μｍ以上のＬＰＤの発生を抑制させることができた。また、平坦度についても、１０回の平坦度の平均値は、比較例１では平均47.5nmであったのに対し、発明例１では平均35.5nm、発明例２では平均37.0nm、発明例３では平均37.9nmとなっており、発明例１〜３は比較例１に比べて、高い平坦度を有していた。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明のサセプタサポートシャフト及びエピタキシャル成長装置によれば、エピタキシャル成長時に生じる副生成物に起因する摺動発塵や半導体ウェーハの搬送動作の調整時における摺動発塵の発生を抑制することにより、ＬＰＤが抑制され、かつ高い平坦度を有するエピタキシャルウェーハを製造することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０００  エピタキシャル成長装置
１０２  プロセスチャンバ
１０３  トランスファチャンバ
１０４  上部ドーム
１０６  下部ドーム
１０８  ドーム取付体
１１０  加熱ランプ
１１２  ガス供給口
１１４  ガス排出口
１１６ａ  上側パイロメータ―
１１６ｂ  下側パイロメータ―
１１８ａ  搬送ロボット
１１８ｂ  搬送アーム
１１８ｃ  搬送ブレード
１１９  開閉弁
１２０  サセプタ
１２２  サセプタの貫通孔
１００，２００，３００，４００  サセプタサポートシャフト
１０  主柱
２０  支持ピン
３０  アーム    
３２Ａ  アームの上面
３２Ｂ  アームの下面
３４Ａ  アームの上面の開口端
３４Ｂ  アームの下面の開口端
４０  アームの貫通孔
４２  第一内壁
４２Ａ  第一内壁の上端
４２Ｂ  第一内壁の下端
４４  第二内壁
４４Ａ  第二内壁の支持ピン側の直線
４４Ｂ  第二内壁の主柱側の直線
４６  第三内壁
４６Ａ  第三内壁の支持ピン側の直線
４６Ｂ  第三内壁の主柱側の直線
１３０  リフトピン
１３２  上端部（頭部）
１３４  直胴部
１３６  下端部
１４０  昇降シャフト
１４２  昇降シャフトの主柱
１４４  支柱
Ｗ  半導体ウェーハ
【図１Ａ】
2018022724.tif 000004
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
2018022724.tif 000007
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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