(57)【要約】【課題】反応炉内で、基板保持ピンとサセプタ内貫通孔の位置ずれをおこさない基板保持機構を提供する。【解決手段】半導体処理装置は、反応チャンバと、基板を載置するための反応チャンバ内に配置されたサセプタであって、サセプタの軸線方向に貫通孔を有するところのサセプタと、サセプタに対して基板を持上げるための各貫通孔内でスライドするように配置されたリフトピンと、リフトピンと各貫通孔との間の接触抵抗を減少させるための手段とを含む。【選択図】図１
2007189222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理装置であって、
反応チャンバと、
基板を載置するための前記反応チャンバ内に配置されたサセプタであって、前記サセプタの軸線方向に貫通孔を有するところのサセプタと、
前記サセプタに対して基板を持上げるためのそれぞれの前記貫通孔内でスライドするように配置されたリフトピンと、
前記リフトピンとそれぞれの前記貫通孔との間の接触抵抗を減少させるための手段と、
から成る半導体処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体処理装置であって、さらに、前記サセプタをその軸線方向に移動させる駆動手段を含む、ところの半導体処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体処理装置であって、前記リフトピンは、前記反応チャンバの底部に取り付けられた下端を有し、前記接触抵抗を減少させるための手段は複数の磁気エレメント対から成り、各対は互いに磁気的に引きつけられ、対の一方は各リフトピンの下端に設けられ、対の他方は反応チャンバの底部に設けられている、ところの半導体処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体処理装置であって、前記サセプタは、さらにその内部に挿着され貫通孔を形成するセラミック製中空ガイドを含む、ところの半導体処理装置。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体処理装置であって、前記サセプタは、さらにその内部に挿着され貫通孔を形成するセラミック製中空ガイドを含む、ところの半導体処理装置。
【請求項６】
請求項４に記載の半導体処理装置であって、前記セラミック製中空ガイドは、前記リフトピンと接触しない残りの内側部分の内径より小さい内径を有する内側部分を有する、ところの半導体処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体処理装置であって、前記内側部分は上端及び下端に配置されている、ところの半導体装置。
【請求項８】
請求項４に記載の半導体処理装置であって、前記サセプタはサセプタプレート及びサセプタヒータから成り、前記セラミック製中空ガイドの上端は前記サセプタプレートとサセプタヒータとの間に固定されたフランジを有する、ところの半導体処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体処理装置であって、前記接触抵抗を減少させるための手段は、０.８μｍまたはそれ以下の表面粗さを有する貫通孔の内側面から成るところの半導体処理装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の半導体処理装置であって、前記リフトピンは自由な下端を有し、前記サセプタの上面でリフトピンの上端を支持することにより貫通孔内に吊下げられる、ところの半導体処理装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体処理装置であって、前記半導体処理装置は、プラズマCVDまたはエッチング装置である、ところの半導体処理装置。
【請求項１２】
半導体処理装置であって、
反応チャンバと、
基板を載置するための前記反応チャンバ内に配置されたサセプタであって、前記サセプタの軸線方向に貫通孔を有するところのサセプタと、
前記サセプタに対して基板を持上げるためのそれぞれの前記貫通孔内でスライドするように配置されたリフトピンであって、前記反応チャンバの底部に取り付けられた下端を有するところのリフトピンと、
複数の磁気エレメント対であって、各対は互いに磁気的に引き合い、対の一方は各前記リフトピンの下端に設けられ、対の他方は前記反応チャンバの底部に設けられるところの複数の磁気エレメント対と、
から成る半導体処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体処理装置であって、対の他方は、セラミック材料またはフッ素プラスチックにより被覆された磁石を含む、ところの半導体処理装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の半導体処理装置であって、対の一方は、前記リフトピンの下端に埋設された磁性体を含む、ところの半導体処理装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の半導体処理装置であって、反応チャンバの底部は、対の他方が固定されたセラミック製のボトムプレートを具備する、ところの半導体処理装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の半導体処理装置であって、さらに、前記サセプタをその軸線方向に動かす駆動手段を含む、ところの半導体処理装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の半導体処理装置であって、前記サセプタは、さらに、その内部に挿着され貫通孔を形成するセラミック製中空ガイドを含む、ところの半導体処理装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の半導体処理装置であって、前記サセプタは、さらに、その内部に挿着され貫通孔を形成するセラミック製中空ガイドを含む、ところの半導体処理装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の半導体処理装置であって、各セラミック製中空ガイドは、リフトピンと接触しない残りの内側部分の内径より小さい内径を有する内側部分を有する、ところの半導体製造装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の半導体処理装置であって、前記内側部分は、上端部及び下端部に配置されている、ところの半導体処理装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の半導体処理装置であって、前記内側部分は０.８μｍまたはそれ以下の表面粗さを有する内側面を有する、ところの半導体処理装置。
【請求項２２】
半導体処理装置であって、
反応チャンバと、
基板を載置するための前記反応チャンバ内に配置されたサセプタであって、前記サセプタの内部に挿着され貫通孔を形成するセラミック製中空ガイドを含むところのサセプタと、
前記サセプタに対して基板を持上げるためのそれぞれの前記貫通孔内でスライドするように配置されたリフトピンと、
から成る半導体処理装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の半導体処理装置であって、各前記セラミック製中空ガイドは、リフトピンと接触しない残りの内側部分の内径より小さい内径を有する内側部分を有する、ところの半導体製造装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の半導体処理装置であって、前記内側部分は０.８μｍまたはそれ以下の表面粗さを有する内側面を有する、ところの半導体処理装置。
【請求項２５】
請求項２２に記載の半導体処理装置であって、前記リフトピンは自由な下端を有し、前記サセプタの上面でリフトピンの上端を支持することにより貫通孔内に吊下げられる、ところの半導体処理装置。
【請求項２６】
基板を載置するための反応チャンバ内に配置されるサセプタであって、
サセプタ本体と、
前記サセプタ本体の内部に挿着されるセラミック製中空ガイドと、
から成り、
前記セラミック製中空ガイドは、各リフトピンが挿入される貫通孔を形成する、ところのサセプタ。
【請求項２７】
請求項２６に記載のサセプタであって、各前記セラミック製中空ガイドは、リフトピンと接触しない残りの内側部分の内径より小さい内径を有する内側部分を有する、ところのサセプタ。
【請求項２８】
請求項２７に記載のサセプタであって、前記内側部分は、上端部及び下端部に配置されている、ところのサセプタ。
【請求項２９】
請求項２７に記載のサセプタであって、前記内側部分は０.８μｍまたはそれ以下の表面粗さを有する内側面を有する、ところのサセプタ。
【請求項３０】
請求項２６に記載のサセプタであって、前記サセプタ本体はサセプタプレート及びサセプタヒータから成り、前記セラミック製中空ガイドの上端は前記サセプタプレートとサセプタヒータとの間に固定されたフランジを有する、ところのサセプタ。
【請求項３１】
基板を持上げるための、サセプタの貫通孔内でスライドするように配置されたリフトピンであって、前記リフトピンは、他の磁気エレメントを具備する反応チャンバの底部に取り付けられる下端に埋設された磁気エレメントを含み、前記磁気エレメント及び他の磁気エレメントは互いに磁気的に引き合う、ところのリフトピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は1枚あるいは複数枚の半導体基板を処理する半導体処理装置に関するものであり，特に，反応炉内で半導体基板を保持する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の半導体デバイス処理工程では、半導体ウエハを1枚単位で処理する枚葉式の処理装置が主流となっている。一般に、枚葉式の処理装置では、密閉可能な反応炉内にサセプタを配置し、該サセプタ上で半導体ウエハを所定温度に加熱しながら処理を施すようになっている。
【０００３】
枚葉式装置における典型的なサセプタは、熱伝導率の高い金属もしくはセラミックス製の円盤体からなり、例えば電熱ヒータのような発熱体を内蔵している。この種のサセプタには少なくとも3個の貫通孔が設けられ、各孔内に基板保持ピンが挿入されている。外部の搬送装置が半導体ウエハを反応炉内に搬入する際には、基板保持ピンが貫通孔より上方に上昇して半導体ウエハを受け取り、続いて下方に下降して半導体ウエハをサセプタ上に載置する。また処理済の半導体ウエハを反応炉内から外へ搬出する際には、再び基板保持ピンが貫通孔より上方に上昇して半導体ウエハを担持し、半導体ウエハは搬送装置により反応炉外部へ搬出される。
【０００４】
半導体ウエハをサセプタ上で受け渡し作業を行うために、基板保持ピンをサセプタ上面から上昇させる方法にはいくつかの方法が用いられている。
【０００５】
もっとも単純な方式は、基板保持ピンの下端を反応炉底部に固定し、サセプタを上下動作されるものである。
【０００６】
サセプタが下がれば、基板保持ピンがサセプタ上面から上に突出するように設計されている。
【０００７】
別の方式では、基板保持ピンの下端は固定されておらず、その下端と係合する可動プレートにより上下させるものであり、さらにそれに連動してサセプタを上下することもできる。この方式では、基板保持ピンはサセプタに吊り下げられる構造となっている。
【０００８】
これらにはいくつかの改良・改造を加えた方式も提示されており、機能の向上が図られている。
【０００９】
これら基板保持機構は、米国特許第5,421,893号、米国特許第6,190,113号、米国特許第6,955,741号、米国特許第6,435,798号、特開２００５−１５０７２５等に記載されている。
【特許文献１】米国特許第5,421,893号
【特許文献２】米国特許第6,190,113号
【特許文献３】米国特許第6,955,741号
【特許文献４】米国特許第6,435,798号
【特許文献５】特開２００５−１５０７２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これら従来技術はお互いの問題点を解消しようとしているが、これから説明する問題点を有している。
【００１１】
第一に、基板保持ピンを反応炉底部に固定している方式では、サセプタ内の貫通孔側壁と基板保持ピンの干渉という問題がある。例えばプラズマＣＶＤ装置では、サセプタは３００から４００℃に加熱されている。一方反応炉底部は１００から200℃程度と相対的に低い温度に加熱されている。この温度差があるため熱による膨張量の違いは発生し、サセプタ内貫通孔の位置と基板保持ピンの位置がずれてしまう。お互いの位置がずれることで、サセプタが上下動作をすることで、基板保持ピンがサセプタ内貫通孔の側面と接触し、異物を発生させる。
【００１２】
この異物はサセプタ上面に運ばれて、処理される半導体ウエハの裏面に異物汚染を発生させる。また、基板保持ピンは反応炉底部に固定されるため、基板保持ピンを交換する作業を行う場合は、サセプタを取り外さなくてはならず、高温に加熱されたサセプタを安全な温度（例えば50℃以下）まで冷却し、基板保持ピンを交換したあとは所定の運用温度（例えば400℃）まで加熱しなくてはならない。この冷却と加熱にはそれぞれ３から4時間程度を要し、長い装置の停止時間をもたらす。
【００１３】
第二に、基板保持ピンの下端を固定しない方式では、サセプタに基板保持ピンは吊り下げられているため、上記サセプタ内貫通孔と基板保持ピンの位置ずれという問題はない。しかし、サセプタ内貫通孔と基板保持ピンの引っかかりという現象が発生する。例えばＣＶＤ装置では、半導体ウエハを反応炉内に搬入する前に、反応炉内に形成膜をコーティングするという工程が用いられる。このシーズニングあるいはプリコートと呼ばれるこの工程は、サセプタ上に半導体ウエハがない状態で行われるため、サセプタ上面、貫通孔内にも形成膜の付着が起きる。この貫通孔内への膜の付着により、その内部に挿入される基板保持ピンが貫通孔内で固着するという問題が生じる。その結果、基板保持ピンが貫通孔内を可動できなくなる。
【００１４】
基板保持ピンの下端は、可動プレートにより持ち上げられてサセプタ上面から突出する。しかし、その基板保持ピンがサセプタ上面から突出した状態から、可動プレートが下降しても、基板保持ピンがサセプタ内貫通孔内で固着したり、形成膜や反応生成物が基板保持ピンと貫通孔の隙間に入り込み、基板保持ピンが引っかかり下降しない。これを防止するためには、可動プレートに基板保持ピンを固定すればよいが、それでは、第一の方式と同じ機構となるととともに、サセプタ内貫通孔との位置ずれという問題を発生させることになる。
【００１５】
従って、ある態様においては、本発明は、反応炉内で半導体ウエハを保持する機構に関し、基板保持ピンとサセプタ内貫通孔の位置ずれをおこさない基板保持機構を提供することを目的とする。
【００１６】
さらに、ある態様においては、本発明は、基板保持ピンとサセプタ内貫通孔の干渉を起こさない基板保持機構を提供することを目的とする。
【００１７】
さらに、ある態様においては、本発明は、基板保持ピンがサセプタ内貫通孔に固着したり、引っかかったりする動作不良を起さない基板保持機構を提供することを目的とする。
【００１８】
さらに、ある態様においては、本発明は、基板保持ピンの取り付け取り外しを容易にし、メンテナンス時間の短縮により半導体処理装置の稼働率を向上させた半導体処理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】
【００１９】
ひとつの態様において、上記目的のひとつまたはそれ以上を達成する本発明の半導体処理装置は、(i)反応チャンバ、(ii)基板を載置するための、反応チャンバ内に配置されたサセプタであって、サセプタの軸線方向に貫通孔を有するところのサセプタと、(iii)サセプタに対して基板を持上げるための各貫通孔内でスライドするように配置されたリフトピンと、(iv)リフトピンと各貫通孔との間の接触抵抗を減少させるための手段と、から成る。
【００２０】
上記態様は、これに限定されないが、以下の実施例を含む。
【００２１】
半導体処理装置は、さらに、サセプタをその軸線方向に移動する駆動装置を含む。
【００２２】
リフトピンは、反応チャンバの底部に取り付けられた下方端を有し、接触抵抗を減少させる手段は複数の磁石エレメント対から成り、各対は互いに磁気的に引きつけられ、対の一方は各リフトピンの下方端に設けられ、対の他方は反応チャンバの底部に設けられている。
【００２３】
サセプタはさらに、貫通孔を形成するように内部に挿着されるセラミック製の中空ガイドを有する。各セラミック製中空ガイドは、リフトピンと接触しない残りの内側部分より特に上端及び下端でより小さい内径を有する内側部分を有する。
【００２４】
接触抵抗を減少する手段は、０.８μｍまたはそれ以下の表面粗さを有する貫通孔の内側面から成る。
【００２５】
リフトピンは自由な下端を有し、サセプタの上面でリフトピンの上端を支持することにより貫通孔内に吊るされる。
【００２６】
半導体処理装置は、プラズマCVDまたはエッチング装置である。
【００２７】
他の態様において、上記目的のひとつまたはそれ以上を達成する本発明の半導体処理装置は、(i)反応チャンバと、(ii)基板を載置するための反応チャンバ内に配置されたサセプタであって、該サセプタの軸方向に貫通孔を有するところのサセプタと、(iii)サセプタに対して基板を持上げるための、各貫通孔内でスライドするよう配置されたリフトピンであって、反応チャンバの底部に取り付けられた下端を有するところのリフトピンと、(iv)複数の磁気エレメントの対であって、各対は互いに磁気的に引きつけられ、対の一方は各リフトピンの下端に設けられ、対の他方は反応チャンバの底部に設けられるところの磁気エレメント対と、から成る。
【００２８】
上記態様は、これに限定されないが、以下の実施例を含む。
【００２９】
対の他方はセラミック材料またはフッ素プラスチック（例えば、テトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン）を含む。対の一方はリフトピンの下端に埋設された磁性体を含む。反応チャンバの底部はセラミック製のボトムプレートを備え、その上に対の他方が固定されている。
【００３０】
半導体処理装置は、さらに、軸線方向にサセプタを移動する駆動手段を含む。
【００３１】
サセプタはさらに、貫通孔を形成するように内部に挿着されたセラミック製の中空ガイドを有する。各セラミック製中空ガイドは、リフトピンと接触しない残りの内側部分の内径より、小さい内径を有する内側部分を有する。内側部分は０.８μｍまたはそれ以下の表面粗さを有する内側面を有する。サセプタは、サセプタプレート及びサセプタヒータから成り、各セラミック製中空ガイドの上端はサセプタプレートとサセプタヒータとの間に固定されたフランジを有する。
【００３２】
さらに他の実施例において、上記目的のひとつまたはそれ以上を達成する本発明の半導体処理装置は、(i)反応チャンバと、(ii)基板を載置するための、反応チャンバ内に配置されたサセプタであって、内部に挿着され貫通孔を形成するセラミック製中空ガイドを含むサセプタと、(iii)サセプタに対して基板を持上げるための各貫通孔内でスライドするように配置されたリフトピンと、から成る。
【００３３】
上記実施例は、これに限定されないが、以下の実施例を含む。
【００３４】
各セラミック製中空ガイドは、リフトピンと接触しない残りの内側部分の内径より小さい内径を有する内側部分を有する。内側部分は０.８μｍまたはそれ以下の表面粗さを有する内側面を有する。リフトピンは、サセプタの上面でリフトピンの上端を支持することにより貫通孔内に吊下げられる。
【００３５】
他の態様において、上記目的のひとつまたはそれ以上を達成する本発明のサセプタは、基板を載置するために反応チャンバ内に配置されるよう構成されたサセプタ本体と、サセプタ本体に挿着されたセラミック製中空ガイドとから成り、該セラミック製中空ガイドはそれぞれのリフトピンが挿入される貫通孔を形成する。
【００３６】
付加的な実施例において、上記目的のひとつまたはそれ以上を達成する本発明は、基板を持上げるためのサセプタの貫通孔内でスライドするように配置されたリフトピンを与え、該リフトピンは他の磁気エレメントを具備する反応チャンバの底部に取り付けられる下端に埋設された磁気エレメントを含み、磁気エレメント及び他の磁気エレメントは互いに磁気的に引き付けられる。
【００３７】
上記すべての実施例において、ひとつの実施例で使用した任意の構成要件は、置換が容易ではなくまたは逆効果でなければ他の実施例において相互に交換してまたは付加的に使用可能である。また、本発明は装置及び方法に同様に適用可能である。
【００３８】
本発明及び従来技術に対して達成される利点を要約するために、本発明のある目的及び利点を説明した。もちろん、これらすべての目的または利点が、本発明の特定の実施例にしたがって必ずしも達成されるものではない。したがって、本発明は、ここに教示または示唆されるような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、ここに教示されるような利点を達成または最適化する方法で実施または実行され得ることは当業者の知るところである。
【００３９】
本発明の他の態様、特徴及び利点は以下の好適実施例の詳細な説明から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の好適実施例について説明する。しかし、好適実施例は本発明を限定するものではない。
【００４１】
以下，本発明を図面とともに説明する。なお、以下、「本発明」は「本発明のある態様」を意図するものであり、それにより本発明を制限する意図ではない。
【００４２】
図１は，本発明に係るプラズマCVD装置の断面略示図である。本発明に係る半導体ウエハ3上に薄膜を形成するためのプラズマCVD装置1は，反応炉7と，該反応炉7内にあって半導体ウエハ3を載置するためのサセプタ2と，該サセプタ2に対向して設置され，半導体ウエハ3に反応ガスを均一に噴射するためのシャワーヘッド4と，反応炉7内部を排気するための排気口20と，プラズマ放電を励起するための高周波発振器６から成る。
【００４３】
反応炉7の側面には開口部8が設けられており，当該反応炉7はゲートバルブ13を介して半導体ウエハを搬入及び搬出するための搬送室（図示せず）と接続されている。
【００４４】
反応炉7内にあって，半導体ウエハ3を載置するためのサセプタ2は陽極酸化されたアルミニウム若しくはアルミニウム合金から成り，プラズマ放電の一方の電極を画成するべく接地されている。サセプタ２の内部には円環状の発熱体(図示せず)が埋設されており温度制御器（図示せず）によって半導体ウエハ3を所定の温度に制御する。サセプタ2は支持体14を介して当該サセプタ2を上下に移動するための駆動機構15, 16に接続されている。
【００４５】
半導体ウエハ3を載置するためのサセプタ2は、前記陽極酸化されたアルミニウム若しくはアルミニウム合金に限定されるものではなく、セラミックヒータを使用してもよい。セラミックヒータは、セラミック基体と、その内部に埋設された抵抗発熱体とプラズマ放電の一方の電極を画成する金属体を有する。金属体は、プラズマ放電の電極となるべく接地されている。セラミック基体は、窒化アルミニウムや酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどの耐食性に優れ、ヒータとして十分な熱伝導率を有する材料で製作されている。抵抗発熱体はタングステンを使用し、プラズマ放電の電極である金属体は、タングステンまたはモリブデンを使用できる。
【００４６】
反応炉７内にあって，上記サセプタ2と対向する位置にシャワーヘッド4が設置されている。該シャワーヘッド4には反応ガスを半導体ウエハ3に噴出するための数千個の細孔が設けられている。当該シャワーヘッド4は高周波発振器6と電気的に接続されており，プラズマ放電のもう一方の電極を画成する。当該シャワーヘッド4から膜の形成に使用する反応ガスを導入するために反応ガス導入管5が設けられている。
【００４７】
反応炉7の側壁には排気口20が設けられており，該排気口20は配管を通じて真空排気ポンプ（図示せず）に接続されている。排気口20と真空ポンプとの途中には反応炉2内部の圧力を調節するためのコンダクタンス調整バルブ（図示せず）が設けられており，該外部の制御装置（図示せず）に電気的に接続されている。
【００４８】
サセプタ2に設けられた貫通孔12内には、半導体ウエハ3を保持することのできるウエハリフトピン11が、少なくとも3本設置されている。ウエハリフトピン11の下方には、ウエハリフトピン11の下端を支える支持部材10が設けられている。支部部材１０は反応路7の底部に固定されたボトムプレート9上に取り付けられている。
【００４９】
サセプタ２が、上昇位置にある場合を示す図1では、ウエハリフトピン11の先端（上端）は、サセプタ２の貫通孔12内にあり、半導体ウエハ3はサセプタ２の上面により保持されている。
【００５０】
ここで、ウエハリフトピン１１は、反応炉7内の雰囲気、温度に耐久性を持った素材、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金、あるいはそれらの陽極酸化処理皮膜、または、アルミナセラミックス、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、イットリア(Y2O3)、フッ化マグネシウムで構成、あるいは外装されている。支持部材１０も、反応炉7内の雰囲気、温度に耐久性を持った素材、アルミニウム、あるいはアルミニウム合金、あるいはそれらの陽極酸化処理皮膜、または、アルミナセラミックス、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、イットリア、フッ化マグネシウムで構成、あるいは外装されている。
【００５１】
また、ボトムプレート９はアルミニウム或いはアルミニウム合金で、アルミナセラミックス、窒化アルミニウムなどのフッ素活性種あるいは酸素活性種に耐性を持つ素材で構成することができる。なお、図１では支持部材１０がボトムプレート９の上に設置されているが、例えばボトムプレート９に凹部を設けそこに支持部材１０を嵌合することにより固定することができる。
【００５２】
酸化成分を含まないガスのみを使用する場合（例えばSiN膜形成のために、SiH4, N2, NH3を用いて膜を形成し、その後の反応炉内のクリーニングガスとしてＮＦ３と希ガス,Ar またはHeを用いる場合など）、炭素系素材も支持部材１０、ウエハリフトピン１１の素材、あるいは外装として使用できる。
【００５３】
またサセプタ２の温度が比較的低い場合（例えば約200℃以下）、その温度に耐久性を持ったフッ素樹脂も使用できる。
【００５４】
支持部材１０の内部には、後述する図３に示すように内部に磁性体を埋め込んだウエハリフトピン１１を磁力により固定できるように磁石２１が埋め込まれている。ウエハリフトピン１１内部にも磁石を埋め込んでも良い。なお、磁性体としては、磁性を帯びる事が可能な物質であればよく、例えば、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライトなどを使うことができる。
【００５５】
支持部材１０内部の磁石としては、その周囲温度により磁束密度が劣化しないものであればよく、サセプタ２の温度よりも高い温度でウエハリフトピン１１を固定するに足りる磁束密度（例えば約０．３Ｔから約３．０Ｔ、好ましくは約０．８Ｔから約１．５Ｔ）を確保できる磁石が選定できる。例えば、アルニコ磁石、サマリウム磁石を使用できる。
【００５６】
なお、支持部材は円柱、四角柱、多角柱、いずれの形状でもよいが、例えば円柱型の場合は、直径約１０ｍｍから約３０ｍｍ、厚み約５ｍｍから約３０ｍｍ程度でよい。また、リフトピンは、例えば直径約３ｍｍから約５ｍｍ、長さ約３０ｍｍから約１５０ｍｍ程度で、対象であるサセプタの形状、また貫通孔の大きさ等のより適宜調整する。リフトピン内部に埋設する磁石または磁性体は、例えば直径約２ｍｍから約４ｍｍ、長さ約５ｍｍから約３０ｍｍ程度のものでよい。また、ある態様ではリフトピンの直径は下端から上端まで一定で上端は丸く加工されている（図３等）。
【００５７】
リフトピンへの磁石（または磁性体）の埋め込みは手段は特に限定されるものではないが、例えば、メッシュ状の磁性体を直径約２ｍｍから約４ｍｍに丸めて、セラミック内に埋め込み同時焼結する方法や、セラミックピンの内部に下方から空洞を設け、その内部に磁性体を挿入し、下端に蓋をして、セラミックス接着剤、あるいは嵌め込みにて固定する方法により実施することができる。
【００５８】
図２に半導体ウエハ3を反応炉７に出し入れする際のサセプタ２とウエハリフトピン１１の位置関係を示した。サセプタ2は支持体14を介して当該サセプタ2を上下に移動するための駆動機構15, 16に接続されている。半導体ウエハ３とサセプタ２の間に隙間を作りその間に搬送ロボット（図示せず）のブレード（図示せず）を挿入する。この隙間の形成は、駆動装置１６によりサセプタ２を下降させて行う。サセプタ２が下降すると、下端を固定されたウエハリフトピン１１の先端が、サセプタ２の上面から突出し、半導体ウエハ３をその下方から支える。サセプタ２の下方には、その上下動作を受け入れるためにベローズ１７が設けられている。
【００５９】
次にウエハリフトピン１１とサセプタ２、支持部材１０の構造を詳しく説明する。
【００６０】
図３は、この発明の１つの例である。
【００６１】
サセプタ２の貫通孔２４内には、セラミックス製のガイド２３が挿入され、筒状のガイド２３の内部にウエハリフトピン１１が挿入されている。ガイド２３は、アルミナセラミックス、窒化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの耐熱性、耐プラズマ性に優れた素材で製作されている。ウエハリフトピン１１の下端付近の内部には、磁性体２２が埋設されている。反応炉７の底部に設置された支持部材１０の内部には磁石２１が設けられ、ウエハリフトピン１１の内部に埋め込まれた磁性体２２を引き付ける。この磁石２１と磁性体２２の吸着力により、ウエハリフトピン１１の下端は、支持部材１０の上面に吸着されている。
【００６２】
このウエハリフトピン１１と支持部材１０の吸着は、ウエハリフトピン１１の横方向の動きを受け入れるため、サセプタ２の貫通孔２４の位置変化による貫通孔２４とウエハリフトピン１１の接触問題を解決する。サセプタ２の取り付けに際し、貫通孔２４の位置が完全に設計値と一致しなくても、ウエハリフトピン１１は、サセプタ２内部に挿入されたガイド２３により、その位置を常に貫通孔２４の中心に整合させられる。ウエハリフトピン１１の下端は支持部材１０に磁力により吸着されているため、下端が支持部材１０上面から離れることなく横方向の動きを受け入れる。
【００６３】
なお、図３ではボトムプレート９は使われていない。反応炉７の底の部分に直接支持部材１０を設置している。ボトムプレート９は反応炉底部に支持部材１０を受け入れる構造がない場合に、その役割をボトムプレートに持たせるために設置される。予め支持部材を受け入れる構造が反応炉底部に構成されている場合は、ボトムプレートを設置する必要はない。また、図３では、反応炉底部に図１にはないステップが描かれているが、図１は簡略化されているためであり、この態様においては反応炉底部にはステップがある形状となっている。なお、このようなステップはなくてもよい。
【００６４】
図４にセラミックス製ガイド２３’をサセプタ２’に固定する例を示す。
【００６５】
ガイド２３’は、その下方に取り付けた固定リング２５によりサセプタ２’の貫通孔２４’内部に固定される。なお、リフトピン１１内の磁石２２’はこの図では拡大されて描かれているが、磁石２２’は図３に描かれた磁石２２と同様のものでもよい。また、セラミック製のリフトピンを製造する際に、磁石２２’に相当する部分のセラミックに磁性体を混入し同時に焼結することで、図４のような一部が磁性を帯びたリフトピンを製造することもできる。
【００６６】
固定リング２５はサセプタに設けた貫通孔に嵌合して固定してもよいが、固定リング２５に雄ネジを設け、該貫通孔に雌ネジを形成し固定リング２５を挿入、締結することで固定することもできる。なお、固定リング２５の素材としては、アルミニウムあるいはアルミニウム合金、あるいはニッケル、ニッケル合金、更には、ニッケルを表面にコーティングしたニッケル系合金等を使うことができる。固定リング２５の内径はガイド２３’の内径と同じでよい。なお、固定リング２５の内径を以下に説明するようにガイド２３’の内径よりも小さくすることもできる。
【００６７】
図５に別の実施例を示す。
【００６８】
サセプタ２の貫通孔２４内に挿入されたガイド２６は、筒状構造体である。その内径は、下端・上端部と中間部とで異なり、中間部は相対的に大きな内径を有している。そのことにより、ガイド２６の中間部では、その内部に挿入されるウエハリフトピン１１との間で隙間２８を形成する。これによりサセプタ２が上下動作する際に生じるガイド２６とウエハリフトピン１１の接触抵抗が減じられてる。
【００６９】
このことで、ウエハリフトピン１１とガイド２６が擦れて異物を発生することを防止している。ウエハリフトピン１１は、ガイド２６の上端２７、下端２９の狭い内径によりその位置を常にガイド２６の中心に整合されており、サセプタ２の貫通孔２４に対してもその中心に整合されることとなる。その結果、ウエハリフトピン１１の先端とサセプタ２の貫通孔２４の側壁の接触による異物発生を防止している。
【００７０】
さらにウエハリフトピン１１の表面には、約Ｒａ０．８μm以下、好ましくは約Ｒａ０．４μｍ以下の研磨仕上げが施されており、ガイド２６との接触抵抗をさらに減じている。なお、ガイド２３、ガイド２３’、ガイド２６のリフトピン外面と接しうる内表面の表面粗さも上記と同様に、約Ｒａ０．８μm以下、好ましくは約Ｒａ０．４μm以下程度でよい。
【００７１】
ウエハリフトピン１１とガイド２６の上端部２７、下端部２９の隙間は約０．５mmから約０．１ｍｍ、好ましくは約０．２５mmから約０．１５mm（図３、４の場合も同様でよい）であり、ガイド２６中間部でのウエハリフトピン１１との隙間は、上端部２７・下端部２９の隙間より約０．２ｍｍ以上大きく、好ましくは約０．４ｍｍ以上大きく、ガイド２６の上端部２７、下端部２９の角部はＲ加工（R=0.2mm以上、更にR=0.5mm以上が好ましい）が施される。ガイド２６にあって、ウエハリフトピン１１の接触領域である下端２９と上端２７の内面は、Ｒａ０．８μm以下、好ましくはＲａ０．４μm以下の研磨仕上げが施されている。
【００７２】
図６に支持部材の例を示す。
【００７３】
支持部材１０は、円盤状、立方体状などのいずれでもよく、その反応炉７内  底部に設置できればよく、反応炉７への固定は、図１で示したボトムプレート９に設けられた受け入れ構造（凹部、図示せず）に合致することで行われる。
【００７４】
支持部材表層３０は、その環境温度、フッ素や酸素の活性雰囲気、プラズマ雰囲気に耐える素材より構成されており、アルミナセラミックス、ＡｌＮ，ＭｇＯ、ＭｇＦ、Y2O3により選択可能である。酸化成分が存在しない、あるいは少ない環境では炭素系素材も使用可能であり、周囲温度が２００℃を下回る場合は、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂の使用も可能である。支持部材１０の内部の磁石３１は、周囲温度により磁束密度が低下しない素材から選定され、例えばアルニコ磁石は５５０℃の周囲温度まで使用可能である。支持部材表層３０が、セラミックス素材である場合は、吹きつけ、溶射、スパッタなどにより磁石３１の表面に形成される。支持部材表層３０が樹脂系素材である場合、吹きつけ、塗布、モールドなどの方法で磁石３１の表面に形成される。
【００７５】
図７には別の実施例を示す。
【００７６】
支持部材１０’は、その環境温度、フッ素や酸素の活性雰囲気、プラズマ雰囲気に耐える素材で成る箱（３２、３３）に、磁石３１が収納される。磁石３１は、箱（３２、３３）内部で固定される必要はない。部材３２と３３は、嵌め合わせによる嵌合で箱を構成し、周囲雰囲気の進入を防止する。プラズマにより励起された活性種は、部材３２，３３の嵌合部３４をその活性な状態で通過することができないため、嵌合部３４は完全密閉の必要はない。しかし、いくらかの腐食性ガスの進入により磁石３１が変質すること、高温環境下での経時的磁束密度の低下により、磁石３１は交換する必要がある。
【００７７】
図８に別の実施例を示す。
【００７８】
半導体ウエハ（図示せず）を載置くサセプタプレート４１が、内部に加熱部材（図示せず）を埋設したサセプタヒータ４０の上面に取り付けられる。サセプタプレート４１とサセプタヒータ４０の密着は、ボルト（図示せず）により達成される。ウエハリフトピン１１の外周に配置されるガイド４２は、その上部に鍔状構造を持ち、サセプタプレート４１の裏面側に設けられた凹部に嵌合することで、サセプタプレート４１、サセプタヒータ４０に固定される。ウエハリフトピン１１は、ガイド４２内に挿入され、反応炉７の底部に設置された支持部材１０の磁力により下方に吸着される。半導体ウエハ（図示せず）に対して成膜処理を実行しているときは、半導体ウエハ（図示せず）をサセプタプレート４１上面に密着させるため、サセプタヒータ４０とサセプタプレート４１は、最も高い位置にあり、ウエハリフトピン１１は、サセプタプレート４１およびサセプタヒータ４０の貫通孔４４内にその先端も収納されている。サセプタプレート４１およびサセプタヒータ４０を下降させた場合を図９に示す。ウエハリフトピン１１の先端は、サセプタプレート４１の上面から突出する。
【００７９】
ウエハリフトピン１１の上端は、半導体ウエハの裏面を保持するよう構成され、その先端は球形、円錐形、先端が平坦な球形あるいは円錐形を呈している。
【００８０】
また、反応炉７内での活性種やプラズマ放電によるウエハリフトピンの劣化、フッ化、酸化を防止するために、ウエハリフトピンはアルミナセラミックス、好ましくは表面を研磨したアルミナセラニックス、さらに好ましくは表面を研磨した純度99.9%以上のアルミナセラミックス、さらに好ましくは、アルミナセラミックス中のＭｇ含有量を500ppm以下に抑えた高純度アルミナセラミックス、さらに好ましくは、平均結晶粒径を２０ミクロン以上とした純度９９．９％以上の表面を研磨したアルミナセラミックスにより構成される。
【００８１】
なお、図３、４、５、に記載したリフトピン、ガイドの構造は、リフトピンの下端が磁力により反応炉底部に固定される構造以外にも適用することができる。例えば、リフトピンをサセプタの貫通孔に吊り下げる構造にも適用することができる。なお、その場合、リフトピンの下端付近に磁石または磁性体を装着する必要はない。
【００８２】
また、磁石または磁性体を用いずリフトピンの下端を非固定にする構成でもよい。図10の装置は、ピンの下端を磁力による固定を行わない様態であり、その他は図５に示した態様と同様とすることができるが、ピン101とその周囲のガイド102の引掛りを防止するために、ピンの表面は研磨加工されており、その粗度はRa 0.8μm以下、好ましくは0.4μm以下である。また、ガイド１０２の内面もピン１０１と同様に研磨加工されている。さらに、ピン101とガイド102の接触抵抗を減ずる手段として、ガイド102の内部中間部は大きな内径を有している。ピン101の下端は、反応炉100の底部に設置されたプレート103の上面に支えられている。なお、プレート103は図５のプレート10において磁石を埋設しない以外は同様にして構成することができる。
【００８３】
図１１は別の様態を示し、プレート103を用いず反応炉100の底部104にピン101が直接支えられるものである。図10と同様に、ピン101とガイド102の引掛りを防止するために、ピン101の表面の研磨加工と、ガイド102の内面研磨加工、ガイド102の内部空間105形成加工が施されている。図12では、ピン101とガイド105の接触抵抗を減じる手段として、ピンの101の表面を前記同様に研磨加工したものと、ガイド105の内表面を研磨加工したものを示す。図12では、ガイド102の代わりに内径が一定のガイド105を用いたものであり、引掛りを防止するため図３の場合と同様に内面研磨加工が施されている。図13では、ガイド106をサセプタ２’内に固定する手段として図４で述べた固定リング２５と同様の固定リング107が用いられている。
【００８４】
以上、説明した通り、本発明の少なくとも上述した態様の一つによれば、ウエハリフトピンの下端をネジなどで反応炉底部に固定していない、さらにウエハリフトピンは、ガイドにより常にサセプタの貫通孔の中心位置に配置されるので、熱膨張などによるサセプタの貫通孔の位置変動時に、ウエハリフトピンと貫通孔が干渉し、異物を発生したり、ウエハリフトピンが破損するということが無くなる。
【００８５】
さらに、本発明の少なくとも上述した態様の一つによれば、ウエハリフトピンの外周を表面研磨し、ガイドとの接触抵抗を減じているので、摩擦抵抗によるウエハリフトピンとガイドの引っかかりが発生しなくなる。
【００８６】
さらに、本発明の少なくとも上述した態様の一つによれば、ウエハリフトピンの下端は、磁力により支持部材に吸着しているので、ウエハリフトピンとガイドが引っかかり、ピンかサセプタ上昇とともに上に上がってしまうという問題も解消される。
【００８７】
さらに、本発明の少なくとも上述した態様の一つによれば、ウエハリフトピンは、サセプタの上部から着脱可能な構造となっており、ウエハリフトピンのみを交換する作業において、サセプタを取り外したしすることが不要になり作業時間の短縮と作業の簡便さが大幅に向上する。
【００８８】
また、本発明の少なくとも上述した態様の一つによれば、ウエハリフトピンの固定に磁力も用いたことで、取り外し可能であるが、実用面ではリアクタ底部に固定されている安定したウエハ保持機構を達成できる。
【００８９】
本発明は上記実施例及び以下のさまざまな他の実施例を含む。
【００９０】
１）半導体基板の処理を行う装置であって、反応炉内において半導体基板を保持するサセプタ装置と保持装置を有し、保持装置は、磁力により反応炉底部に吸着していることを特徴とする、半導体基板処理装置。
【００９１】
２）半導体基板を反応炉内で保持する保持装置の固定方法であって、保持装置を、磁力により反応炉底部に吸着させる方法。
【００９２】
３）半導体基板処理装置であって、当該保持装置は、反応炉底部に下端を吸着されサセプタ装置に設けられたガイドとの接触抵抗を減じる構造を有することを特徴とする半導体基板処理装置。
【００９３】
４）半導体基板処理装置であって、当該接触抵抗を減じる構造は、ガイドとの接触面積を減じることにより達成されることを特徴とする半導体基板処理装置。
【００９４】
５）半導体処理装置であって、当該接触抵抗を減じる構造は、保持装置の表面をRa = 0.8μm以下に研磨したことを特徴とする半導体基板処理装置。
【００９５】
本発明の思想から離れることなく、さまざまな修正が可能であることは当業者の知るところである。したがって、本発明の実施形式は例示に過ぎず、本発明の態様を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】図１は、基板がサセプタのトッププレート上に載置されている状態の、本発明のひとつの実施例に従う半導体処理装置の断面略示図である。
【図２】図２は、リフトピンによりサセプタの上面に対して基板が持上げられた上体の、図の半導体処理装置の断面略示図である。
【図３】図３は、本発明のひとつの実施例に従うリフトピンの構造を示す部分拡大断面略示図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施例に従うリフトピンの構造を示す部分拡大断面略示図である。
【図５】図５は、本発明のさらに他の実施例に従うリフトピンの構造を示す部分拡大断面略示図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に従うベース部材の断面略示図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施例に従うベース部材の断面略示図である。
【図８】図８は、リフトピンがサセプタの上面から引っ込んだ状態の、本発明のひとつの実施例に従うリフトピンの構造を示す拡大断面略示図である。
【図９】図９は、サセプタが下方に移動するに従いサセプタの上面からリフトピンが突出した状態の、図８のリフトピンの構造を示す拡大断面略示図である。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施例に従うリフトピンの構造を示す拡大断面略示図である。
【図１１】図１１は、本発明のさらに他の実施例に従うリフトピンの構造を示す拡大断面略示図である。
【図１２】図１２は、本発明のさらに他の実施例に従うリフトピンの構造を示す拡大断面略示図である。
【図１３】図１３は、本発明のさらに他の実施例に従うリフトピンの構造を示す拡大断面略示図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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