(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハが導入される反応室と、
前記反応室にプロセスガスを供給するガス供給機構と、
前記反応室よりガスを排出するガス排出機構と、
前記ウェーハを載置するウェーハ支持部材と、
前記ウェーハ支持部材を載置するリングと、
前記リングと接続され、前記ウェーハを回転させるための回転駆動制御機構と、
前記リング内に設置され、ヒータエレメントと、このヒータエレメントと一体形成され、前記ヒータエレメントの下面から下向きに延びるヒータ電極部とを有し、前記ウェーハを所定の温度に加熱するヒータと、
前記ヒータエレメントから離間して前記ヒータ電極部の下部に接続され、下面にねじ込み用凹部を有する電極部品と、
前記ねじ込み用凹部の中にねじ込まれるねじ込み部が先端に形成され、前記ねじ込み部の下端部から前記電極の短手方向に突出し、上面が前記電極部品の下面と接触する突起が設けられ、前記電極部品を介して前記ヒータに電力を供給する電極と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記電極部品と前記電極の接続部分を被覆するカバー部材を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
反応室内にウェーハを導入し、
ヒータのヒータエレメントの下面から下向きに延びるように一体形成されたヒータ電極部の下部に接続された電極部品の下面に形成されたねじ込み用凹部の中に、電極の先端に形成されたねじ込み部をねじ込み、前記ねじ込み部の下端部から前記電極の短手方向に突出した突起の上面を前記電極部品の下面に接触させ、前記電極から前記電極部品を介して、ヒータに電力を供給して発熱させて、前記ウェーハを所定温度で加熱し、
前記ウェーハを回転させ、前記ウェーハ上にプロセスガスを供給することにより、前記ウェーハ上に成膜することを特徴とする半導体製造方法。
【請求項４】
前記ウェーハは、５００〜１５００ｒｐｍで回転されることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェーハの裏面よりヒータにより加熱しながら表面に反応ガスを供給して成膜を行うために用いられる半導体製造装置および半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の低価格化、高性能化の要求に伴い、ウェーハの成膜工程におけるスループット向上とともに、膜厚均一性の向上など高品質化が要求されている。
【０００３】
このような要求を満たすために、枚葉式のエピタキシャル成膜装置を用い、例えば反応炉内において、ウェーハを９００ｒｐｍ以上で高速回転しながら、プロセスガスを供給し、ヒータを用いて裏面より加熱する裏面加熱方式が用いられている。
【０００４】
このとき、ヒータは、例えばＳｉＣ被覆されたカーボンなどからなる電極部品と接続される。そして電極部品は、さらに、ヒータに電力を供給する外部電源と接続された電極と面接触することにより接続され、ボルトなどにより固定される（例えば特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８８１６３号公報（[図１]、[図２]など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、ヒータと接続された電極部品は、外部電源と接続された電極に接続されるが、電極部品と電極の接続面にプロセスガスが回り込んで反応し、接続面が荒れるという問題が生じている。さらに、接続面の一部が膨れることにより、通電面積が減少して抵抗が高くなるとともに、離間部分における放電により、接続面がさらに荒れてしまう。そして、部材の交換が必要になることから、スループットが低下するという問題がある。
【０００７】
このような現象は、ウェーハを高速回転させることにより、ウェーハの下部でのプロセスガスの回り込みが起こりやすくなるため、顕著となる。また、プロセスガス中の成膜ガス濃度を高くすることによっても、より発生しやすくなると考えられる。しかしながら、ウェーハの回転や、成膜ガス濃度を抑えると、スループット、成膜均一性が低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、スループット、成膜均一性を低下させることなく、電極の接続面へのプロセスガスの回り込みを抑制し、半導体装置の高性能化や信頼性の向上、低コスト化を図ることが可能な半導体製造装置および半導体製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様の半導体製造装置は、ウェーハが導入される反応室と、反応室にプロセスガスを供給するガス供給機構と、反応室よりガスを排出するガス排出機構と、ウェーハを載置するウェーハ支持部材と、ウェーハ支持部材を載置するリングと、リングと接続され、ウェーハを回転させるための回転駆動制御機構と、リング内に設置され、ヒータエレメントと、このヒータエレメントと一体形成され、ヒータエレメントの下面から下向きに延びるヒータ電極部とを有し、ウェーハを所定の温度に加熱するヒータと、ヒータエレメントから離間してヒータ電極部の下部に接続され、下面にねじ込み用凹部を有する電極部品と、ねじ込み用凹部の中にねじ込まれるねじ込み部が先端に形成され、ねじ込み部の下端部から電極の短手方向に突出し、上面が電極部品の下面と接触する突起が設けられ、電極部品を介してヒータに電力を供給する電極と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様の半導体製造装置において、電極部品と電極の接続部分を被覆するカバー部材を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の一態様の半導体製造方法は、反応室内にウェーハを導入し、ヒータのヒータエレメントの下面から下向きに延びるように一体形成されたヒータ電極部の下部に接続された電極部品の下面に形成されたねじ込み用凹部の中に、電極の先端に形成されたねじ込み部をねじ込み、ねじ込み部の下端部から電極の短手方向に突出した突起の上面を電極部品の下面に接触させ、電極から電極部品を介して、ヒータに電力を供給して発熱させて、ウェーハを所定温度で加熱し、ウェーハを回転させ、ウェーハ上にプロセスガスを供給することにより、ウェーハ上に成膜することを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様の半導体製造方法において、ウェーハは、５００〜１５００ｒｐｍで回転されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、半導体製造工程におけるスループット、成膜均一性を低下させることなく、電極の接触面へのプロセスガスの回り込みを抑制し、半導体装置の高性能化や信頼性の向上、低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一態様のエピタキシャル成膜装置の構造を示す断面図である。
【図２Ａ】図１のブースバーの電極との接続部分の断面拡大図である。
【図２Ｂ】図１の電極のブースバーとの接続部分の断面拡大図である。
【図３】本発明の一態様のエピタキシャル成膜装置の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の一態様のブースバーと電極の接続部分の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１に本実施形態の半導体製造装置であるエピタキシャル成膜装置の断面図を示す。図に示すように、例えばφ２００ｍｍのウェーハｗが成膜処理される反応室１１には、反応室１１上方より、トリクロロシラン、ジクロロシランなどのソースガスを含むプロセスガスなどを、所定の流量でウェーハｗ上に供給するためのガス供給機構１２と接続されたガス供給口１２ａが設置されている。反応室１１下方には、例えば２箇所にガスを排出し、反応室１１内の圧力を一定（常圧）に制御するためのガス排出機構１３と接続されたガス排出口１３ａが設置されている。
【００１８】
反応室１１上部には、ガス供給口１２ａから供給されたプロセスガスを、ウェーハｗ上に整流状態で供給するための整流板１４が設置されている。そして、その下方には、ウェーハｗを保持するための保持部材である環状のホルダ１５が、回転部材であるリング１６上に設置されている。リング１６は、ウェーハｗを所定の回転速度で回転させる回転軸（図示せず）、モータ（図示せず）などから構成される回転駆動制御機構１７と接続されている。
【００１９】
リング１６内部には、ウェーハｗを加熱するためのヒータ１８が設置されている。ヒータ１８は、所定パターンを有し、ＳｉＣからなる円板状のヒータエレメント１８ａと、これと一体成型されたヒータ電極部１８ｂから構成されている。ヒータ電極部１８ｂは、不純物が添加されて導電性を有するＳｉＣからなり、さらにＳｉＣ膜がコーティングされている。なお、ヒータとしては、さらに環状のヒータを用いてもよく、効率的に加熱するためのリフレクタを有していてもよい。
【００２０】
リング１６内部下方には、ヒータ電極部１８ｂと接続される電極部品であり、例えばＳｉＣで被覆されたカーボンからなるブースバー１９が設置されている。ブースバー１９は、例えばＭｏからなる電極２１と接続されている。
【００２１】
図２Ａにブースバー１９の、図２Ｂに電極２１の、接続部分の拡大図を示す。図に示すように、ブースバー１９の端部には、ねじ込み用凹部１９ａが設けられている。一方、電極２１の端部には、ねじ込み部２１ａが設けられており、ブースバー１９のねじ込み用凹部１９ａに、電極２１のねじ込み部２１ａをねじ込むことにより、ブースバー１９と電極２１が接続される。
【００２２】
このようにしてブースバー１９と接続される電極２１は、ヒータシャフト２０に固定され、ヒータに電力を供給する外部電源（図示せず）に接続される。
【００２３】
このように構成されるエピタキシャル成膜装置を用いて、例えば、φ２００ｍｍのＳｉウェーハｗ上に、Ｓｉエピタキシャル膜が形成される。
【００２４】
先ず、反応室１１にウェーハｗを搬入し、ウェーハｗが載置されたホルダ１５を、リング１６上に載置する。そして、外部電源（図示せず）と接続された電極２１より、ブースバー１９を介してヒータ電極部１８ｂ、ヒータエレメント１８ａに電力を供給する。このとき、ブースバー１９のねじ込み用凹部１９ａと、電極２１のねじ込み部２１ａにおいて、ブースバー１９と電極２１が電気的に接続されている。
【００２５】
このようにしてヒータエレメント１８ａに電力を供給し、ウェーハｗの面内温度が均一に例えば１１００℃となるように、ヒータエレメント１８ａの温度を１５００〜１６００℃に制御する。
【００２６】
そして、回転駆動制御機構１７により、ウェーハｗを、例えば９００ｒｐｍで回転させるとともに、プロセスガスを、ガス供給機構１２よりガス供給口１２ａを介して、整流板１４を介して整流状態でウェーハｗ上に供給する。プロセスガスは、例えばジクロロシラン濃度が２．５％となるように、Ｈ２などの希釈ガスにより希釈され、例えば５０ＳＬＭで供給される。このとき、プロセスガスは、リング内において、破線矢印のように回り込むが、接続面がねじ込み用凹部１９ａ内に設けられているため、接続面への回り込みを抑えることができる。
【００２７】
一方、余剰となったジクロロシラン、希釈ガスを含むプロセスガス、反応副生成物であるＨＣｌなどのガスは、ホルダ１５外周より下方に排出される。さらに、これらのガスは、ガス排出口１３ａを介してガス排出機構１３より排出され、反応炉１１内の圧力が一定（例えば常圧）に制御される。このようにして、ウェーハｗ上にＳｉエピタキシャル膜を成長させる。
【００２８】
本実施形態によれば、電極をブースバーに直接ねじ込み、電気的に接続するため、接続面へのプロセスガスの回り込みを抑えることができる。そして、接続面の荒れを抑制することができるため、部材の交換頻度を低減させることができる。従って、スループット、成膜均一性を低下させることなく、半導体装置の高性能化や信頼性の向上、低コスト化を図ることが可能となる。
【００２９】
（実施形態２）
本実施形態において、実施形態１とエピタキシャル成膜装置の構成は同様であるが、ブースバーと電極の接続部分を被覆するカバー部材が設けられている点で実施形態１と異なっている。
【００３０】
すなわち、図３に示すように、ブースバー１９と電極２１の接続部分、すなわち、ブースバー１９のねじ込み用凹部１９ａに電極２１のねじ込み部２１ａがねじ込まれた部分を被覆する、例えば石英からなるカバー部材３１が設けられている。そして、カバー部材３１により、ブースバー１９と電極２１との接続面へのプロセスガスの回り込みを、より確実に抑制することができる。
【００３１】
本実施形態によれば、プロセスガスの回り込みを、より確実に抑制することができるため、実施形態１より高い効果を得ることが可能となる。
【００３２】
（実施形態３）
本実施形態において、実施形態１とエピタキシャル成膜装置の構成は同様であるが、電極のねじ込み部の下部に突起を有している点で実施形態１と異なっている。
【００３３】
すなわち、図４に接続部分の拡大図を示すように、ブースバー１９と電極２１の接続部分、電極２１のねじ込み部２１ａの下部に、突起４１が設けられている。そして、突起４１により、ブースバー１９と電極２１との接続面へのプロセスガスの回り込みを、より確実に抑制することができる。
【００３４】
本実施形態によれば、プロセスガスの回り込みを、より確実に抑制することができるため、実施形態１より高い効果を得ることが可能となる。なお、実施形態２のカバー部材と、本実施形態の突起を併せて備えてもよい。プロセスガスの回り込みの抑制効果をより向上させることができる。
【００３５】
本実施形態によれば、半導体ウェーハｗにエピタキシャル膜などの高品質の膜を高い生産性で安定して形成することが可能となる。そして、ウェーハの歩留り向上と共に、素子形成工程及び素子分離工程を経て形成される半導体装置の歩留りの向上、素子特性の安定を図ることが可能となる。特にＮ型ベース領域、Ｐ型ベース領域や、絶縁分離領域などに４０μｍ以上の厚膜成長が必要な、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのパワー半導体装置のエピタキシャル形成工程に適用されることにより、良好な素子特性を得ることが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態においては、Ｓｉ単結晶層（エピタキシャル膜）形成の場合を説明したが、本実施形態は、ポリＳｉ層形成時にも適用することも可能である。また、例えばＳｉＯ２膜やＳｉ３Ｎ４膜などＳｉ膜以外の成膜や、例えばＧａＡｓ層、ＧａＡｌＡｓやＩｎＧａＡｓなど化合物半導体などにおいても適用することも可能である。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１１…反応室
１２…ガス供給機構
１２ａ…ガス供給口
１３…ガス排出機構
１３ａ…ガス排出口
１４…整流板
１５…ホルダ
１６…リング
１７…回転駆動制御機構
１８…ヒータ
１８ａ…ヒータエレメント
１８ｂ…ヒータ電極部
１９…ブースバー
１９ａ…ねじ込み用凹部
２０…ヒータシャフト
２１…電極
２１ａ…ねじ込み部
３１…カバー部材
４１…突起
【図１】
0005662749.tif 000002
【図２Ａ】
0005662749.tif 000003
【図２Ｂ】
0005662749.tif 000004
【図３】
0005662749.tif 000005
【図４】
0005662749.tif 000006