(57)【要約】【課題】ウェハ特性に影響がでたり、ウェハトレイ自体にひび割れが生じたりするのを防ぐため、温度分布が均一となるＣＶＤ装置用ウェハトレイ、ＣＶＤ装置用加熱ユニット及びＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】一面にウェハを載置可能なキャビティが設けられたウェハトレイ本体と、前記ウェハトレイ本体の他面に突出して形成された接続部と、を備え、前記接続部には、ウェハトレイ本体を回転可能な回転軸を着脱自在に接続できる接続用凹部が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2011151344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面にウェハを載置可能なキャビティが設けられたウェハトレイ本体と、
前記ウェハトレイ本体の他面に突出して形成された接続部と、を備え、
前記接続部には、ウェハトレイ本体を回転可能な回転軸に着脱自在に接続できる接続用凹部が設けられていることを特徴とするＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
【請求項２】
前記接続部が設けられていない部分における前記ウェハトレイ本体の厚さが、前記接続用凹部の深さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
【請求項３】
前記接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さが、前記接続部が設けられていない部分におけるウェハトレイ本体の厚さの５０％以上の長さであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
【請求項４】
前記接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さが、３ｍｍ以上の厚さであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
【請求項５】
前記ウェハトレイ本体の前記他面の周縁部に、フランジが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
【請求項６】
前記ウェハトレイ本体の前記他面に、凹部又は凸部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
【請求項７】
前記凹部又は凸部が、同心円状、放射状、同心多角形状、格子状または渦状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
【請求項８】
前記凹部又は凸部が、連続もしくは不連続に形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
【請求項９】
前記凹部又は凸部の断面形状が三角形、多角形及び半円弧からなる群から選ばれた少なくとも一種の形状を含むことを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイと、
前記ＣＶＤ装置用ウェハトレイを、前記ウェハトレイ本体の前記他面側から加熱するヒーターと、
前記ヒーターを基準として、前記ウェハトレイ本体側とは反対側に配置されたヒートシールドと、
前記ヒーターの外周を囲むヒートシールドリングと、
前記ウェハトレイ本体を回転可能な回転軸と、を備えることを特徴とするＣＶＤ装置用加熱ユニット。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイを備えたＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ、ＣＶＤ装置用加熱ユニット及びＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、半導体装置の製造工程において、基板上に半導体の薄膜を形成する技術の一つとして、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法がある。このＣＶＤ法では、反応温度にまで加熱されたウェハと、反応ガスが接触することにより、ウェハ上で化学反応が生じて、薄膜が形成される。
【０００３】
一般に、このようなＣＶＤ法による薄膜形成の際に利用される加熱ユニットとしては、以下に説明するものがある。図９は、従来のＣＶＤ装置用加熱ユニット２１の一例を示す断面図である。
図９に示すように、従来の加熱ユニット２１は、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２２と、ヒーター２３と、ヒートシールド２４と、ヒートシールドリング２５と、回転軸２６とから概略構成されている。
【０００４】
ウェハトレイ２２は、所定の厚さで、平面視略円板状に構成されており、一面２２ａにウェハを載置可能なキャビティ２７が複数設けられている。
また、ウェハトレイ２２の他面２２ｂの略中央には、回転軸２６を着脱自在に接続できる接続用凹部２８が設けられている。図９において、接続用凹部２８は、開口部２８ａより底部２８ｂの方が径が小さい、すり鉢状に形成されている。
【０００５】
ヒーター２３は、ウェハトレイ２２の他面２２ｂ側に、ウェハトレイ２２とは所定の距離だけ離間して配置されている。また、ヒーター２３の材質としては、タングステン等が知られている。
【０００６】
ヒートシールド２４は、図９において、ヒーター２３の下側に配置されている。このヒートシールド２４は、ヒーター２３から発せられた熱が、下方に逃げるのを防止するために設けられている。
【０００７】
ヒートシールドリング２５は、ヒーター２３と、ヒートシールド２４との外周を囲むように設けられている。このヒートシールドリング２５は、ヒーター２３からの熱が、側方に逃げるのを防止するために設けられている。
【０００８】
回転軸２６は、ウェハトレイ２２を回転させるために設けられており、回転軸２６の先端部２６ａが、ウェハトレイ２２の接続用凹部２８に着脱自在に接続できるように構成されている。図９においては、回転軸２６の先端部２６ａは、接続用凹部２８に対応した形状となるように、円錐台状に形成されている。
また、回転軸２６とウェハトレイ２２は、特別な固定手段によって固定接続されることはなく、凹部２８に回転軸２６の先端部２６ａが嵌合することで接続されている。すなわち、ウェハトレイ２８の重力によって連結されている。
なお、回転軸２６は、図示略のモーター等の適宜の回転手段によって回転可能に形成されている。
【０００９】
上記構造をしたＣＶＤ装置用加熱ユニット２１を用いてウェハに薄膜を形成する場合は、まず、ウェハトレイ２２のキャビティ２７にウェハを搭載し、適宜の移動手段によって、ウェハトレイ２２を回転軸２６の先端部２６ａが凹部２８に嵌合するように移動させる。そして、ウェハトレイ２２を回転軸２６によって回転させるとともに、ヒーター２３によって加熱する。
以上のようにして、ウェハを反応温度にまで加熱させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００４−５２５０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のＣＶＤ装置用加熱ユニット２１では、ウェハトレイ２２の温度分布が大きくなり、ウェハ特性に影響がでたり、ウェハトレイ２２自体にひび割れが生じたりするという問題があった。
【００１２】
具体的に説明すると、回転軸２６は、ＣＶＤ装置用加熱ユニット２１の外部に配置されるモーター等の回転手段と連結していることから、ウェハトレイ２２と比較すると温度が低温であり、また、水冷等の適宜の冷却手段によって回転軸２６を冷却することもある。
その結果、ウェハトレイ２２は、回転軸２６と接触している接続用凹部２８付近が、他の部分より温度が低くなるという傾向があった。
これにより、ウェハは、ウェハトレイ２２の中心側の部分の温度が、ウェハトレイ２２の周縁側の部分の温度よりも低くなり、ウェハ特性に悪影響が生じていた。また、ウェハトレイ２２自体も、温度分布が大きくなるので、ひび割れが生じたりしていた。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、温度分布がより均一となるＣＶＤ装置用ウェハトレイ、ＣＶＤ装置用加熱ユニット及びＣＶＤ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】
【００１４】
本発明は、以下の手段を提供する。
（１）一面にウェハを載置可能なキャビティが設けられたウェハトレイ本体と、前記ウェハトレイ本体の他面に突出して形成された接続部と、を備え、前記接続部には、ウェハトレイ本体を回転可能な回転軸に着脱自在に接続できる接続用凹部が設けられていることを特徴とするＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
（２）  前記接続部が設けられていない部分における前記ウェハトレイ本体の厚さが、前記接続用凹部の深さよりも短いことを特徴とする（１）に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
（３）  前記接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さが、前記接続部が設けられていない部分におけるウェハトレイ本体の厚さの５０％以上の長さであることを特徴とする（１）または（２）に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
（４）  前記接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さが、３ｍｍ以上の厚さであることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
（５）  前記ウェハトレイ本体の前記他面の周縁部に、フランジが設けられていることを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
（６）  前記ウェハトレイ本体の前記他面に、凹部又は凸部が形成されていることを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
（７）前記凹部又は凸部が、同心円状、放射状、同心多角形状、格子状または渦状に形成されていることを特徴とする（６）に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
（８）前記凹部又は凸部が、連続もしくは不連続に形成されていることを特徴とする（６）または（７）に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
（９）前記凹部又は凸部の断面形状が三角形、多角形及び半円弧からなる群から選ばれた少なくとも一種の形状を含むことを特徴とする（６）ないし（８）のいずれかに記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイ。
（１０）  （１）ないし（９）のいずれかに記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイと、前記ＣＶＤ装置用ウェハトレイを、前記ウェハトレイ本体の前記他面側から加熱するヒーターと、  前記ヒーターを基準として、前記ウェハトレイ本体側とは反対側に配置されたヒートシールドと、前記ヒーターの外周を囲むヒートシールドリングと、前記ウェハトレイ本体を回転可能な回転軸と、を備えることを特徴とするＣＶＤ装置用加熱ユニット。
（１１）（１）ないし（９）のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置用ウェハトレイを備えたＣＶＤ装置
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＣＶＤ装置用ウェハトレイは、ウェハトレイ本体から突出して形成された接続部に回転軸を着脱可能に接続できる接続用凹部が設けられている。これにより、回転軸が接続する接続用凹部が設けられた接続部は、従来と異なり突出して形成されているので、ヒーターからの輻射熱を受ける。
その結果、ウェハトレイ本体の回転軸が接続される接続用凹部付近は、従来以上に熱が加えられ易くなり、回転軸への冷却（熱伝導）があってもＣＶＤ装置用ウェハトレイの温度分布が均一となる。
【００１６】
また、本発明のＣＶＤ装置用ウェハトレイは、ウェハトレイ本体の厚さが、接続用凹部の深さよりも短く構成されている。従来、ウェハトレイに直接接続用凹部を設けていたことから、ウェハトレイの厚さは、接続用凹部の深さ以上の長さに構成せざるを得なかったが、本発明のＣＶＤ装置用ウェハトレイでは、ウェハトレイ本体から突出して形成された接続部に接続用凹部を設けるので、このような構成が可能となった。
これにより、従来よりもウェハトレイ本体の厚さを薄くすることができ、ＣＶＤ装置用ウェハトレイの熱容量を低減させることができる。その結果、ＣＶＤ装置用ウェハトレイの１００℃／ｍｉｎ以上の昇降温が可能となり、ウェハに薄膜を形成する製造時間も短縮することができる。また、従来よりもウェハトレイ本体の厚さを薄くした結果、重量が軽くなり、搬送装置等の負担を軽減することができる。
【００１７】
また、本発明のＣＶＤ装置用ウェハトレイは、接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さが、接続部が設けられていない部分におけるウェハトレイ本体の厚さの５０％以上の長さに構成されている。本発明のＣＶＤ装置用ウェハトレイは、ウェハトレイ本体から突出して形成された接続部に接続用凹部を設けているので、接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さをこのように厚くしたとしても、ＣＶＤ装置用ウェハトレイの熱容量を小さくすることが可能となった。
これにより、接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さが十分に厚いので、回転軸への冷却（熱伝導）があっても、ウェハトレイ本体の一面にまで影響するのを防ぐことができ、また、ウェハトレイ本体の機械的強度も向上する。特に、接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さを、接続部が設けられていない部分におけるウェハトレイ本体の厚さの５０％以上の長さにすることにより、ＣＶＤ装置用ウェハトレイの重心が、ウェハトレイ本体内に位置することになるので、より機械的強度が向上する。
【００１８】
また、本発明のＣＶＤ装置用ウェハトレイは、接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さが３ｍｍ以上の厚さに構成されている。
これにより、回転軸の有する冷気が直接ウェハトレイ本体の一面までに影響することを防ぐことができ、また、ウェハトレイ本体の機械的強度も向上する。
【００１９】
また、本発明のＣＶＤ装置用ウェハトレイは、ウェハトレイ本体の他面の周縁部にフランジが設けられている。これにより、ヒーターからの輻射熱、及びヒートシールドで反射された熱をヒーターの側方に逃がすことを防ぐことができる。また、ヒーターからの輻射熱が、ＣＶＤ装置用ウェハトレイとヒートシールドリングとの間から漏れるのを防ぐことができる。その結果、例えば、ウェハトレイ本体の一面の温度を測定する放射温度計等への影響がなくなり、測定温度の誤差が小さくなる。また、ＣＶＤ装置用ウェハトレイの外周部の温度低下を防ぎ、温度均一性が達成できる。
【００２０】
また、本発明のＣＶＤ装置用ウェハトレイの一例としては、ウェハトレイ本体の他面（ヒーター側の面）に凹部又は凸部が形成されている。これにより、ウェハトレイ本体は、ヒーターからの熱を効率よく吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１の実施形態のＣＶＤ装置用加熱ユニットを示す断面図の一例である。
【図２】図２は、第１の実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイを示す平面図の一例である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ’間断面図である。
【図４】図４は、図３の一部を拡大した拡大図である。
【図５】図５は、図２のＢ−Ｂ’間断面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態のヒーターを示す平面図の一例である。
【図７】図７（ａ）は、第２の実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイを示す断面図の一例であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の一部を拡大した拡大図である。
【図８】図８は、ウェハトレイ本体の一面の中心からの距離ごとの温度を示すグラフである。
【図９】図９は、従来のＣＶＤ装置用加熱ユニットを示す断面図である。
【図１０】図１０（a）〜（n）は、ウェハトレイ本体の裏面から見た凹部又は凸部の配置パターンの例を示した平面図である。
【図１１】図１１（a）〜（l）は、凹部又は凸部の断面形状の例を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態であるＣＶＤ装置用ウェハトレイ及びＣＶＤ装置用加熱ユニットについて、例示の図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１に示すように、本実施形態のＣＶＤ装置用加熱ユニット１は、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２と、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２を加熱するヒーター３と、ヒートシールド４と、ヒートシールドリング５と、回転軸６とから概略構成されている。
【００２３】
＜ＣＶＤ装置用ウェハトレイ＞
まず、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２について説明する。ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２は、図２ないし図５に示すように、一面８ａにウェハを載置可能なキャビティ７が設けられたウェハトレイ本体８と、ウェハトレイ本体８の他面８ｂに突出して形成された接続部９とから概略構成されている。
また、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２の材質は黒鉛または黒鉛複合材が好ましい。
【００２４】
ウェハトレイ本体８は、平面視略円形の円板状に構成されている。また、ウェハトレイ本体８の厚さ（接続部９が設けられていない部分における厚さで、キャビティ７が設けられていない領域の厚さ）ｌは、どのような厚さであっても構わないが、後述する接続用凹部１０の深さｍよりも短いことが好ましい。また、ウェハトレイ本体８の厚さｌは、熱伝導性の点から薄くする方がよく、例えば５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以下の厚みが良い。ウェハトレイ本体８の厚さｌが、５ｍｍ未満であると後述する接続用凹部１０を形成することもあって、本体自体の機械的強度に影響を及ぼすことがある。また、ウェハトレイ本体８の厚さｌが１０ｍｍを超える場合には、加熱・冷却工程（温度の昇降工程）に対する熱伝導挙動に悪い影響を及ぼす虞がある。
【００２５】
また、ウェハトレイ本体８の表面には、保護層を形成してもよい。保護層はCVD法により１種類以上の保護層材をコーティングし形成される。保護層材としては、TaC、TiC、NbC、SiC、PG、PBN、ダイアモンド、TiN、SiN、AlNを列挙することができる。また、保護層の厚みは１００μmが好ましい。
また、ウェハトレイ本体８は、この保護層材１００％で形成してもよい。
【００２６】
ウェハトレイ本体８の一面８ａには、中心８ｃから所定の距離離間して、同一形状のキャビティ７が複数設けられている（図２においては、９個のキャビティ７が設けられている）。なお、キャビティ７の個数は１個でも構わず、各キャビティ７の形状は、同一であっても異なっていても構わない。
【００２７】
キャビティ７は、ウェハトレイ本体８の一面８ａに設けられた平面視直径ｎの円状の凹部であり、キャビティ７の深さｈは、ウェハトレイ本体８の厚さｌより短く形成されている。もっとも、キャビティ７の形状、大きさは上記形状に限定されず、所望のウェハを載置可能であるならばどのような形状であっても構わない。
【００２８】
また、ウェハトレイ本体８の他面８ｂの周縁部８ｄには、フランジ１１が設けられている。フランジ１１は、ウェハトレイ本体８の他面８ｂに対して略垂直に高さｉの長さで設けられており、ウェハトレイ本体８の他面８ｂの周縁部８ｄに全周に亘って設けられている。すなわち、ウェハトレイ本体８の他面８ｂに対向する側から見た際に、フランジ１１は、環状に設けられている。
【００２９】
ウェハトレイ本体８の他面８ｂには、接続部９が設けられている。接続部９は、ウェハトレイ本体８の他面８ｂの略中心に設けられており、他面８ｂから突出するように、すなわち他面８ｂから立上るように設けられている。接続部９の高さｊは、フランジの高さｉと同一であっても構わないし、ｉより短くても長くても構わない。
【００３０】
接続部９の形状は、ウェハトレイ本体８の他面８ｂから立ち上がるように形成され、後述する回転軸６に着脱自在に接続できる接続用凹部１０を設けることができるのであれば、どのような形状であっても構わない。
例えば、円柱状であっても構わないし、角柱状であっても構わず、また、ウェハトレイ本体８に対する接続部９の側面９ａの角度は垂直だけでなく、鋭角であっても鈍角であっても構わない。
【００３１】
接続部９には、回転軸６に着脱自在に接続できる接続用凹部１０が設けられている。接続用凹部１０は、回転軸６の先端部６ａの形状と対応するように、所定の深さｍで、開口部１０ａより底部１０ｂの方が径が小さいすり鉢状に形成されている。
もっとも、接続用凹部１０の形状は、回転軸６の先端部６ａの形状と対応しているのであれば、どのような形状でも構わず、すり鉢状に限定されない。
【００３２】
接続用凹部１０の深さｍは、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２を、接続用凹部１０に接続された回転軸６のみで支えることが可能であれば、どのよう長さであっても構わないが、ウェハトレイ本体８の厚さｌよりも長いことが好ましい。
また、接続用凹部１０におけるウェハトレイ本体８の厚さｐは、ウェハトレイ本体８の厚さｌの５０％以上の長さであることが好ましい。
また、接続用凹部１０におけるウェハトレイ本体８の厚さｐは、３ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３３】
本実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイ２は、ウェハトレイ本体８から突出して形成された接続部９に、回転軸６を着脱可能に接続できる接続用凹部１０が設けられている。これにより、回転軸６が接続する接続用凹部１０が設けられた接続部９は、従来と異なり、突出して形成されているので、ヒーターからの輻射熱を受ける。
その結果、ウェハトレイ本体８の回転軸６が接続される接続用凹部１０付近は、従来以上に熱が加えられ易くなり、回転軸６への冷却（熱伝導）があっても、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２の温度分布が均一となる。
【００３４】
また、本実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイ２は、ウェハトレイ本体８の厚さｌが、接続用凹部１０の深さｍよりも短く構成されている。従来ウェハトレイに直接凹部を設けていたことから、ウェハトレイの厚さは、接続用凹部の深さ以上の長さに構成せざるを得なかったが、本実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイ２では、ウェハトレイ本体８から突出して形成された接続部９に接続用凹部１０を設けるので、このような構成が可能となった。
これにより、従来よりもウェハトレイ本体８の厚さｌを薄くすることができ、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２の熱容量を低減させることができる。その結果、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２の１００℃／ｍｉｎ以上の昇降温が可能となり、ウェハに薄膜を形成する製造時間も短縮することができる。また、従来よりもウェハトレイ本体８の厚さｌを薄くした結果、重量が軽くなり、搬送装置等の負担を低減することができる。
【００３５】
また、本実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイ２は、接続用凹部１０におけるウェハトレイ本体８の厚さｐが、接続部９が設けられていない部分におけるウェハトレイ本体８の厚さｌの５０％以上の長さに構成されている。本実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイ２は、ウェハトレイ本体８から突出して形成された接続部９に接続用凹部１０を設けているので、接続用凹部１０におけるウェハトレイ本体８の厚さｐをこのように厚くしたとしても、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２の熱容量を小さくすることが可能となった。
これにより、接続用凹部１０におけるウェハトレイ本体８の厚さｐが十分に厚いので、回転軸６への冷却（熱伝導）があっても、ウェハトレイ本体８の一面８ａにまで影響するのを防ぐことができ、また、ウェハトレイ本体８の機械的強度も向上する。特に、接続用凹部１０におけるウェハトレイ本体８の厚さｐを、接続部９が設けられていない部分におけるウェハトレイ本体８の厚さｌの５０％以上の長さにすることにより、ＣＶＤ装置用ウェハトレイの重心が、ウェハトレイ本体内に位置することになるので、より機械的強度が向上する。
【００３６】
また、本実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイ２は、接続用凹部１０におけるウェハトレイ本体８の厚さｐが、３ｍｍ以上の厚さに構成されている。
これにより、回転軸６への冷却（熱伝導）があっても、ウェハトレイ本体８の一面８ａにまで影響することを防ぐことができ、また、ウェハトレイ本体８の機械的強度も向上する。
【００３７】
また、本実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイ２は、ウェハトレイ本体８の他面８ｂの周縁部８ｄにフランジ１１が設けられている。これにより、後述するヒーター３からの輻射熱、及びヒートシールド４で反射された熱をヒーター３の側方に逃げることを防ぐことができる。また、ヒーター３からの輻射熱が、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２とヒートシールドリング５との間から漏れるのを防ぐことができる。その結果、例えば、ウェハトレイ本体８の一面８ａの温度を測定する放射温度計等への影響がなくなり、測定温度の誤差が小さくなる。また、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２の外周部の温度低下を防ぎ、温度均一性が達成できる。
【００３８】
また、ウェハトレイが黒鉛で形成されているので、従来使用されてきた石英ガラスやSIC焼結体やそれらCVD成型品に比べてウェハトレイの加工性が向上し、理想通りの形状に成形できる。さらに、黒鉛は従来材に比べて加熱効率も高い。
【００３９】
＜ヒーター＞
次に、ヒーター３について説明する。ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２を加熱するヒーター３は、図１に示すように、ウェハトレイ本体８の他面８ｂ側に、ウェハトレイ本体８と所定の距離だけ離間して配置されている。
ヒーター３の材質としては、従来知られているものであればどのようなものを用いても構わず、例えばタングステン等を用いて構わない。なお、ヒーター３は図示略の支柱等によって、下方から支持されることで固定されている。
【００４０】
また、ヒーター３は、円板状に形成されていても構わないが、例えば図６に示すように、所定の太さの帯状のもの複数枚用い（図６においては、２枚）、それを適宜折り返すことによって、平面状に形成していても構わない。また、ヒーター３には、図示略の電極棒が接触するように構成されており、該電極棒を介して通電することで、ヒーター３を加熱する。
なお、ヒーター３の略中心には、後述する回転軸６を挿入可能な貫通部３ａがもうけられている。
【００４１】
＜ヒートシールド＞
次に、ヒートシールド４について説明する。ヒートシールド４は、図１において、ヒーター３の下側に配置されている。すなわち、ヒートシールド４は、ヒーター３を基準として、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２とは反対側に配置されている。
このヒートシールド４は、ヒーター３から発せられた熱が、下方に逃げるのを防止するために設けられている。
【００４２】
なお、図１においては、ヒートシールド４が二重に設けられた構成となっているが、これに限定されず、１枚のみを用いても、３枚以上用いても構わない。また、ヒートシールド４は、図示略の支柱等によって下方から支持されるか、または、最下層のヒートシールド４については、支柱等によって支えられたベース１２によって直接下方から支持されることで固定されていて構わない。
また、ヒートシールド４及びベース１２の略中心には、後述する回転軸６を挿入可能な貫通孔４ａ、１２ａがそれぞれ設けられている。
【００４３】
＜ヒートシールドリング＞
次に、ヒートシールドリング５について説明する。ヒートシールドリング５は、図１において、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２の下側に配置されており、かつ、ヒーター３と、ヒートシールド４との外周を囲むように設けられており、円筒状に形成されている。このヒートシールドリング５は、ヒーター３からの熱が、側方に逃げるのを防止するために設けられている。
なお、ヒートシールドリング５は、図１に示すように、ウェハトレイ本体８の他面８ｂに設けられたフランジ１１の先端１１ａの外側を覆うように配置されている。また、ヒートシールドリング５とフランジ１１は、直接は接しておらず、離間している。
【００４４】
＜回転軸＞
次に、回転軸６について説明する。回転軸６は、ウェハトレイ本体８を回転可能に構成されており、回転軸６の先端６部ａが、ウェハトレイ本体８の接続部９に設けられた接続用凹部１０に着脱自在に接続できるように形成されている。
【００４５】
回転軸６の先端部６ａの形状は、接続部９に設けられた接続用凹部１０の形状と対応するように、円錐台状に形成されている。もっとも、回転軸６の先端部６ａの形状は、接続用凹部１０の形状と対応しているのであれば、どのような形状でも構わず、円錐台状に限定されない。
また、回転軸６は、ヒーター３に設けられた貫通部３ａや、ヒートシールド４及びベース１２に設けられた貫通孔４ａ、１２ａに挿入可能なように形成されている。
【００４６】
また、回転軸６とＣＶＤ装置用ウェハトレイ２とは、特別な固定手段によって固定接続されているのではなく、接続用凹部１０に回転軸６の先端部６ａが嵌合することで接続されている。すなわち、重力のみによって、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２は、回転軸６に支えられている。
なお、回転軸６は、先端部６ａ側の反対側で、図示略のモーター等の適宜の手段と接続されており、該モーターによって、回転可能なように構成されている。また、回転軸６は、水冷等の適宜の図示略の冷却手段によって、冷却自在に構成されている。
【００４７】
次に、本実施形態のＣＶＤ装置用加熱ユニット１を用いて、ウェハに薄膜を形成する方法について説明する。
まず、ＣＶＤ装置用加熱ユニット１に組み込まれていないＣＶＤ装置用ウェハトレイ２を準備する。次に、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２に設けられたキャビティ７に所望のウェハを搭載する。その後、適宜の移動手段によって、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２を回転軸６の先端部６ａが接続用凹部１０に嵌合するように移動させる。そして、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ２を回転軸６によって回転させるとともに、ヒーター３によって加熱する。
以上のようにして、ウェハを反応温度にまで加熱させ、適宜の反応ガスと接触させて薄膜を形成する。
【００４８】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、第１の実施形態とはＣＶＤ装置用ウェハトレイの一部が異なっているほかは、同様の構成となっている。
本実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイ１３は、第１の実施形態と異なり、ウェハトレイ本体１４の他面１４ｂに全面に亘って又は部分的に複数の凹部又は凸部１５が形成されている。ここで、凹部又は凸部１５は、連続もしくは不連続に形成されている。（図７（ａ）及び（ｂ）では、連続した凹部１５（溝とも言う。）が形成されている構造例を示す。
【００４９】
凹部又は凸部１５は、ウェハトレイ本体１４の他面１４ｂの表面積を大きくすることを主目的として設けられているので、ウェハトレイ本体１４の強度に影響を与えないのであれば、どのような形状、深さであっても構わない。例えば、凹部が溝１５の構造である場合、溝１５の最深部１５ａが、図７（ｂ）に示すように、鋭角なものでも構わないし、丸みを帯びているものでも構わない。さらに、凹部又は凸部のパターンや形状は、図７（ｂ）以外に、同心円状、放射状、同心多角形状、格子状または渦状等の配置パターンで、断面形状が三角形もしくは多角形もしくは半円弧の形状のようなものでも構わない。例えば、以下に示すようなものでも構わない。これらのパターンの組み合わせも好適である。
【００５０】
図１０（a）〜（n）は、ウェハトレイ本体１４の裏面から見た凹部又は凸部１５の配置パターンの例を示した平面図である。図１１（a）〜（l）は凹部又は凸部１５の断面形状の例を示した断面図である。
図１０（a）は同心円状に複数の凹部又は凸部１５を配置したパターンである。図１０（b）は図１０（a）と同様に同心円状に凹部又は凸部１５を配置したパターンであって、ウェハトレイ本体１４の中心から放射状に伸びる非形成部１６（凹部又は凸部が形成されていない箇所。以下非形成部１６と略記する。）によって各凹部又は凸部１５が分断されたパターンである。図１０（ｃ）は図１０（ｂ）における非形成部１６を同心扇状にしたパターンである。
【００５１】
図１０（ｄ）は図１０（a）と同様に、複数の凹部又は凸部１５を同心円状に配置したパターンであって、凹部又は凸部１５を蛇行させたパターンである。図１０（e）は図１０（ｄ）と同様に凹部又は凸部１５を蛇行させたパターンであって、同心扇状に伸びる非形成部１６によって各凹部又は凸部１５を分断させたパターンである。
【００５２】
図１０（ｆ）はウェハトレイ本体１４の中心から放射状に複数の凹部又は凸部１５を配置したパターンである。図１０（ｇ）は図１０（ｆ）と同様に凹部又は凸部１５を放射状に配置したパターンであって、凹部又は凸部１５を蛇行させたパターンである。
【００５３】
図１０（ｈ）は同心多角形状に複数の凹部又は凸部１５を配置するパターンである。図１０（i）は図１０（ｈ）における各多角形の頂点付近のみに凹部又は凸部１５を配置し、それ以外の部分を、同心円状の非形成部１６としたパターンである。図１０（ｊ）は図１０（i）における各多角形の各辺の一部分に相当する箇所に凹部又は凸部１５を配置したパターンである。
図１０（ｋ）は図１０（ｈ）と同様の配置パターンであって、凹部又は凸部１５を蛇行させたパターンである。図１０（ｌ）は図１０（ｈ）における各多角形の一部の辺に相当する部分の凹部又は凸部１５を蛇行させたパターンである。
【００５４】
図１０（ｍ）は格子状に複数の凹部又は凸部１５を配置するパターンである。図１０（n）は複数の凹部又は凸部１５を渦状に配置したパターンである。
しかしながら、本発明において、連続もしくは不連続に形成される凹部又は凸部１５は、上記平面図においてもその形状は制限されない。
【００５５】
次に、凹部又は凸部１５の断面形状について説明する。
図１１（a）〜（ｄ）はいずれも、凹部１５の断面形状が三角形である。図１１（a）は凹部の最深部１５aが鋭角である。図１１（ｂ）は図１１（a）と同様に凹部の最深部１５aが鋭角であり、さらに、深さの異なる凹部１５が内側から外側に向けて交互に配列されているものである。図１１（ｃ）は溝の最深部１５aが曲面とされたものである。図１１（ｄ）はウェハトレイ本体１４の他面１４ｂと凹部１５との境界部１５bが曲面とされたものである。
【００５６】
図１１（e）は溝１５の断面形状が四角形とされたものである。図１１（ｆ）は溝１５の断面形状が多角形とされたものである。図１１（ｇ）は、図１１（e）における溝１５の底面部分に球状のくぼみを形成させたものである。
【００５７】
図１１（h）〜（ｊ）はいずれも、凸部１５の断面形状が三角形である。図１１（ｈ）は凸部１５の頂点１５ｃが鋭角である。図１１（i）は大きさの異なる凸部１５が交互に配列されたものである。図１１（ｊ）は凸部１５の頂点１５cが曲面とされたものである。図１１（ｋ）は凸部１５の断面形状が多角形である。図１１（l）は凸部１５の頂点部分に球状突起を配置したものである。
【００５８】
このように、前述した凹部又は凸部１５の断面形状において、その凹部の深さ又は凸部の高さは、ウェハトレイ本体８の厚さｌの制約から、１ｍｍ以下が好ましい。前記凹部の深さ又は凸部の高さはが１ｍｍを超える場合、ウェハトレイ本体８の機械的強度が低下する虞がある。
また、本発明において、連続もしくは不連続に形成される凹部又は凸部１５は、上記断面図においてもその形状には制限されない。
また、図１０（ａ）〜（ｎ）に例示したような凹部又は凸部１５の配置パターン（平面図）において、凹部又は凸部１５のピッチサイズは任意に設定されるものであり制限されない。
【００５９】
本実施形態のＣＶＤ装置用ウェハトレイ１３は、ウェハトレイ本体１４の他面１４ｂに凹部又は凸部１５が形成されている。これにより、ウェハトレイ本体１４の他面１４ｂの表面積が増大し、ヒーター３からの熱を効率よく吸収することができる。
【００６０】
また、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ１３は黒鉛や黒鉛複合材の表面に保護層を形成して構成されてもよく、この場合、黒鉛と保護層の熱膨張係数の違いにより、ウェハトレイ本体１４に反りが発生するおそれがある。反りが発生すると、回転時におけるＣＶＤ装置用ウェハトレイ１３の回転が不安定となるおそれがある。さらには、ウェハトレイ本体１４上に形成したキャビティ７の形状にばらつきが発生するおそれがある。
そこで、本実施形態のように、例えばウェハトレイ１３本体の裏面に凹部又は凸部１５を形成することにより、熱膨張係数の違いにより発生するウェハトレイ本体１４と保護層との間の応力差を緩和することができ、ウェハトレイ本体１４に発生する反りを防止することができる。
【００６１】
さらに、ＣＶＤ装置用ウェハトレイ１３の回転時におけるプロセス圧力の変化にともない、ウェハトレイ本体１４下のガスに気流が生じる。この気流により、ウェハトレイ本体１４の姿勢が不安定となり、ウェハトレイ本体１４自体が傾き、そこに揚力が発生し、ウェハトレイ本体１４がばたついてしまったり、回転軸６から離れてしまったりするおそれがある。そこで、凹部又は凸部を形成することにより、空力学的な作用が発生し、プロセス圧力の変化にともなうガス気流の制御が可能となり、さらには、より急峻なプロセス圧力の変化が可能となる。
前記気流に対して望ましい例として、気流に対して抵抗の少ない流線型の断面形状を有する凸部や小さい円形の浅い窪み（所謂ディンプル）等があげられる。これらの例は、トレイの回転方向、回転数による気流に応じて形状を最適化できる。
【００６２】
なお、凹部又は凸部１５の形成には、上述した、熱効率向上、基材の反り制御や空力学制御の３つの効果があるが、これらの効果を独立させて、ウェハトレイ本体１４に別々に配置してもよい。例えば、ウェハトレイ本体１４の表面に基材の反り制御のための凹部又は凸部を形成し、ウェハトレイ本体１４の裏面に熱効率向上のための凹部又は凸部を形成し、ウェハトレイ本体１４の側面に空力学制御のための凹部又は凸部を形成してもよい。
【００６３】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【００６４】
以下、本発明の実施例について説明を行うが、本発明は、本実施例に制限を受けるものではない。
本実施例で用いるＣＶＤ装置用加熱ユニットは、図１に示した構成を備えたＣＶＤ装置用加熱ユニットである。
ＣＶＤ装置用ウェハトレイは、ウェハトレイ本体と接続部から構成されており、ウェハトレイ本体は、厚さ７ｍｍで、平面視直径４６０ｍｍの円板状のものを用いる。また、ウェハトレイ本体の他面の周縁部には、高さ８ｍｍのフランジが設けられている。
また、接続部は、高さ８ｍｍの円柱状に形成されており、接続用凹部は、深さ１０．５ｍｍで、すり鉢状に形成されている。また、接続用凹部でのウェハトレイ本体の厚さは、４．５ｍｍに形成されている。
【００６５】
ＣＶＤ装置用ウェハトレイの下方には、２０ｍｍ離間してヒーターが設けられている。また、ヒーターの下方には、ヒートシールドが５枚配置されており、ヒーターとヒートシールド間、及び各ヒートシールド間は、それぞれ３ｍｍ離間して配置されている。
また、下側に配置されたヒートシールドの下には、ベースが設けられており、ヒーター、ヒートシールド及び、ウェハトレイ本体の他面に設けられたフランジの外側に配置されるようにヒートシールドリングが設けられている。更に、接続用凹部には、回転軸を接続させている。
【００６６】
以上の構成をしたＣＶＤ装置用加熱ユニットを用いて、ヒーターに３０ｋＷの電力を印加し、ウェハトレイ本体の一面の、中心からの距離ごとの温度を測定した。その結果を表１及び図８に示す。
なお、図８において、ウェハ（１）（４インチΦ）とウェハ（２）（６インチΦ）と記載された位置は、それぞれキャビティが設けられた、ウェハトレイ本体の中心からの距離の範囲を示している。すなわち、ウェハ（１）と記載された領域は、ウェハトレイ本体の中心からの距離が、１３０ｍｍ以上２３０ｍｍ以下の領域であり、直径１００ｍｍ（４インチΦ）のウェハに薄膜を形成する際にキャビティが設けられる位置を示している。また、ウェハ（２）と記載された領域は、ウェハトレイ本体の中心からの距離が、８０ｍｍ以上２３０ｍｍ以下の領域であり、直径１５０ｍｍ（６インチΦ）のウェハに薄膜を形成する際にキャビティが設けられる位置を示している。
【００６７】
なお、比較例として、実施例のＣＶＤ装置用ウェハトレイの代わりに、従来のウェハトレイを用いた。すなわち、厚さ１５．９ｍｍで、平面視直径４６５ｍｍの円板状で、他面の略中心部に深さ１３．９ｍｍの凹部が設けられたウェハトレイを用いた。その他のヒーター、ヒートシールド、ヒートシールドリング、回転軸は、実施例と同様のものを用いた。その結果を表１及び図８に示す。
【００６８】
表１に示すように、実施例においては、ウェハトレイ本体の中心からの距離にかかわらず、温度分布が一定となった。これに対し、比較例においては、ウェハトレイの中心からの距離によって、温度が大きく変化することとなった。
また、図８から明らかなように、ＣＶＤ法で薄膜を形成しようと企図した場合、比較例のＣＶＤ装置用ウェハトレイでは、特に直径１５０ｍｍ（６インチΦ）のウェハを用いて成膜する場合、ウェハ内の位置による温度差が大きくなり、品質不良になるおそれがある。これに対し、本実施例のＣＶＤ装置用ウェハトレイでは、温度差がなく、良好な薄膜製品を安定的に製造することが可能となる。
【００６９】
【表１】
2011151344.tif 000003
【符号の説明】
【００７０】
１・・・ＣＶＤ装置用加熱ユニット、２・・・ＣＶＤ装置用ウェハトレイ、３・・・ヒーター、４・・・ヒートシールド、５・・・ヒートシールドリング、６・・・回転軸、７・・・キャビティ、８・・・ウェハトレイ本体、８ａ・・・ウェハトレイ本体の一面、８ｂ・・・ウェハトレイ本体の他面、８ｄ・・・ウェハトレイ本体の他面の周縁部、９・・・接続部、１０・・・接続用凹部、１１・・・フランジ、１５・・・凹部又は凸部、１６・・・非形成部  ｌ・・・ウェハトレイ本体の厚さ、ｍ・・・接続用凹部の深さ、ｐ・・・接続用凹部におけるウェハトレイ本体の厚さ
【図１】
2011151344.tif 000004
【図２】
2011151344.tif 000005
【図３】
2011151344.tif 000006
【図４】
2011151344.tif 000007
【図５】
2011151344.tif 000008
【図６】
2011151344.tif 000009
【図７】
2011151344.tif 000010
【図８】
2011151344.tif 000011
【図９】
2011151344.tif 000012
【図１０】
2011151344.tif 000013
【図１１】
2011151344.tif 000014