(57)【要約】【課題】垂直軸回りに回転する水平円盤型のサセプタを備えた装置でエピタキシャル成長させる際に、サセプタ座ぐり内の中央部にウェーハを載置してスティッキングの発生を防止する。【解決手段】上面にウェーハを収容する座ぐりが設けられサセプタ及びサセプタの垂直軸回り回転機構を僅かに傾ける。  傾ける形態としては、サセプタ及びサセプタの垂直軸回り回転機構を反応室に対して僅かに傾けてもよいし、内部にサセプタを配置した反応室を僅かに傾けてもよい。  そして、傾ける角度としては、０．０５〜５度の範囲にすることが好ましい。  サセプタを傾けることにより、サセプタ座ぐり内の残存ガスが円滑に除去され、ウェーハの座ぐり中央部への載置が容易に行える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直軸回りに回転する水平な円盤状であり、その円盤上面にウェーハを収容する凹部が設けられサセプタを縦型又は横型の反応室内に配置したエピタキシャル成長装置であって、前記サセプタ及びサセプタの垂直軸回り回転機構が僅かに傾けられていることを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【請求項２】
サセプタ及びサセプタの垂直軸回り回転機構が、反応室に対して僅かに傾けられて配置されている請求項１に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項３】
内部にサセプタを配置した反応室が僅かに傾けられている請求項１に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項４】
上面にウェーハ収容用凹部を有するサセプタが、ウェーハ搬送側又はガス供給側を高くして傾けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項５】
傾け角度が０．０５〜５．０度である請求項１〜４のいずれか１項に記載の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、垂直軸回りに回転する水平円盤型のサセプタを備えたエピタキシャル成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャル成長装置の一種として枚葉式装置がある。この装置は、横型の反応管内に配置された水平円盤型のサセプタの上に１枚のウェーハを同心状に載置し、そのサセプタを回転させながら、原料ガスをサセプタの上面に沿って水平方向に流通させることにより、ウェーハの上面にエピタキシャル膜を形成するものである。このエピタキシャル成長装置は、ウェーハの大径化と共に多用されるようになり、３００ｍｍウェーハ対応装置でも主流と目されている。
【０００３】
枚葉式エピタキシャル成長装置における水平円盤型サセプタの上面に設けられる凹部は１個であるが、上面の回転中心回りに複数の凹部が設けられた大径の水平円盤型サセプタを大型の横型反応管内に配置して、複数枚のウェーハを同時処理する装置もある。通常バッチ式エピタキシャル成長装置と称されているものである。
枚葉式，或いはバッチ式に拘らず、エピタキシャル成長装置では、エピタキシャル成長を必要とするウェーハの上面にのみ原料ガスを接触させることを目的として、ウェーハを収容する円形の凹部がサセプタの中心部上面に設けられる。座ぐりと呼ばれるこの凹部内にウェーハを収容してエピタキシャル成長を行うことより、スティッキングなどと呼ばれるウェーハとサセプタの固着現象が抑制されている。
【０００４】
ところで、一般に図１に示すように、通常、エピタキシャル成長装置１は、水平円盤型サセプタ２を備えた反応室３と、前記サセプタ上にウェーハを搬送する搬送室と、積層されたウェーハを収容したカセットから構成されている。水平円盤型サセプタ２はモータ５により回転されている。
そして、搬送室内には、カセットからウェーハを一枚ずつ保持し、サセプタの前記座ぐり内にウェーハを載置する搬送ロボットが装備されている（例えば特許文献１参照）。しかも、搬送ロボットの前記保持機構としては一般的に真空吸着作用を利用している。
【特許文献１】特表２００２−５３６２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記したように、座ぐりと呼ばれるサセプタの凹部内にウェーハを収容してエピタキシャル成長を行うことより、スティッキングなどと呼ばれるウェーハとサセプタの固着現象が抑制されている。そして、スティッキングを起し難くするためにサセプタの座ぐりの形状を改良することも検討されているが、形状の如何に拘らず、スティッキングを効率的に抑制するためには、サセプタの座ぐり中央部にウェーハを載置することが有効である。
ウェーハが、エピタキシャル成長の前、或いはエピタキシャル成長中に僅かに移動しても、ウェーハがサセプタの座ぐり壁に接触することがなく、スティッキングの発生が抑制されるというものである。
【０００６】
ところで、一般的に、ウェーハは、搬送ロボットの搬送腕に真空吸着作用を活用して保持された状態で移動され、所定位置での真空吸着作用の解除で搬送腕から放されることにより、搬送される場合が多い。搬送ロボットが用いられる場合、カセット内に保管されているウェーハは搬送ロボットの搬送腕に水平状態で保持されて搬送され、サセプタの座ぐり中央部上で真空吸引作用が解除され、座ぐり内に載置されている。
このような態様でサセプタ座ぐり内へウェーハを供給し、載置しようとするとき、前記座ぐりの中央部を目標としていても、結果的に中央部から僅かにずれた位置に載置される場合が多い。
【０００７】
そして僅かであっても、中央部から離れた位置に載置された状態でエピタキシャル成長させると、座ぐり壁とウェーハ外周面との間に、両者に跨がった析出物により固着するスティッキング現象が発生しやすくなる。この傾向は、エピタキシャル成長させる膜厚を厚くしようとするほどに顕著になる。ウェーハの割れや品質低下の要因となっている。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、垂直軸回りに回転する水平円盤型のサセプタを備えたエピタキシャル成長装置において、サセプタ座ぐり内の中央部にウェーハを載置する簡便な手段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】
【０００８】
本発明のエピタキシャル成長装置は、その目的を達成するため、垂直軸回りに回転する水平な円盤状であり、その円盤上面にウェーハを収容する凹部が設けられサセプタを縦型又は横型の反応室内に配置したエピタキシャル成長装置であって、前記サセプタ及びサセプタの垂直軸回り回転機構が僅かに傾けられていることを特徴とする。
傾けられる形態としては、サセプタ及びサセプタの垂直軸回り回転機構が反応室に対して僅かに傾けられていてもよいし、内部にサセプタを配置した反応室が僅かに傾けられていてもよい。
サセプタはウェーハ搬送・供給側又はガス供給側が高くなるように傾けられていることが好ましい。
そして、傾ける角度としては、０．０５〜５．０度の範囲にすることが好ましいが、サセプタとして摩擦抵抗が大きいものを用いた場合には、１０度程度まで傾けてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明装置を用いてウェーハ上にエピタキシャル成長させると、ウェーハはサセプタの座ぐり内中央に載置されているため、ウェーハ外周縁部とサセプタの座ぐり側壁との距離が均等になって、エピタキシャル成長時に発生しやすいスティッキングの発生を防止することができる。
このように、サセプタを僅かに傾けるという簡便な手段で、良質のエピタキシャル成長膜を安定的に得ることができる。また、自動搬送ロボットを用いる際には、最初にウェーハ載置位置を調整することにより、長時間の連続操業が可能になるため、高性能な各種デバイスの低コストでの供給が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者等は、サセプタの座ぐり内に載置したウェーハ上にエピタキシャル膜を成長させようとするとき、膜厚を厚くしようとするほどにウェーハ外周縁部とサセプタの座ぐり側壁とが固着するスティッキング現象が発生しやすくなる原因、及びその対策について種々検討を重ねてきた。
その結果、ウェーハがサセプタの座ぐり内中央部に載置されておらず、中央部から僅かにずれた位置に載置されていることが、スティッキング現象を引き起こす最大の原因であることがわかった。
【００１１】
通常、サセプタの座ぐりは被処理ウェーハの外径よりも僅かに大きな径で凹状に形成されている。そして、凹状座ぐりの底部は、全く平らな形状又は中央部を深くした湾曲形状となっている。また、ウェーハの搬送・載置には、手動搬送または、搬送ロボットが用いられ、座ぐりの上部から、被処理ウェーハが最終的には自由落下状態で載置されている。
前記したような底部を有するサセプタの座ぐりに、真空吸引作用を利用した搬送ロボットを用いてウェーハを載置するとき、真空吸引作用が解除された時点で当該ウェーハは下方に落下しようとする。ところが、座ぐり内のウェーハ載置位置にはガスが残存しており、当該ガスがウェーハの自由落下を妨げることになる。その結果、ウェーハは傾けられて斜めに移動することになり、目標とした座ぐり内所定位置に到達せず、僅かにずれながら落下し、所定位置から外れた位置に載置されることになる。
【００１２】
そこで、本発明者等は、サセプタの座ぐり内にウェーハを搬送・載置する際に、座ぐり内に残存するガスを円滑に除去する方法について検討した。
その結果、落下するウェーハの設置位置を目標位置に合せつつ、ウェーハ下方のガスを円滑に除去するためには、サセプタの座ぐり底面を僅かに傾斜させることが有効であることを見出した。
座ぐり底面を僅かに傾斜させることにより、自由落下しているウェーハと座ぐり底面との間隔を部分的に変え、一方向にのみ残存ガスを逃がして残存ガスの円滑な除去を図ろうとするものである。
【００１３】
通常のエピタキシャル成長装置では、サセプタは回転する垂直軸に取付けられ、当該垂直軸の回りで水平に回転されている。そして、サセプタは、水平に設置された縦型又は横型反応室に回転軸の垂直度を維持しつつ配置されている。
このような装置において、サセプタを僅かに傾ける手段としては、図２に示すように、水平に設置された反応室３に対して、サセプタ２及びサセプタの垂直軸回り回転機構を傾けて取付ける態様と、図３に示すように、サセプタ２を平行に取付けた横型反応室３そのものを僅かに傾けて設置する態様が挙げられる。
【００１４】
サセプタ及びサセプタの垂直軸回り回転機構を僅かに傾けることにより、サセプタの座ぐり底面は僅かに傾斜されて設置される態様となる。このため、上方から供給・落下されるウェーハとサセプタ座ぐりの底面との間隔が部分的に変えられ、一方向にのみ残存ガスを逃がして残存ガスの円滑な除去が可能となる。
したがって、自由落下を妨げるガスがなくなり、供給・落下されるウェーハは斜めにずれることなく直下に落下し、サセプタ座ぐり底面の所定位置に載置されることになる。
【００１５】
なお、ウェーハをサセプタの所定位置に載置しても、ガス抜きが十分でなかったり、ガスが膨張したりして、ウェーハと座ぐり底面の間の残存ガスが排出されようとする際にウェーハが動くことがある。この現象は、ウェーハをセットしたときに発生しやすく、その後、有る程度時間がたつと起こり難くなる。そして、エピタキシャル成長が始まった後に動くようなことはなくなる。
【００１６】
ところで、サセプタの座ぐり底面は全く平らでなく、中央部を僅かに深くした傾斜面で構成されている場合が多い。座ぐり底面を中央部が深い形状とした場合、重力に対して、サセプタ全体を傾けたことで、ウェーハの角の部分と、斜めにしたサセプタ座ぐり底面の下に向いた部分の接触が部分的に強くなり、ウェーハの下から空気が不均一に排出しやすく、しかもその接触部分との摩擦係数の兼ね合いで、ウェーハが動き難くなる、といった効果も得られる。または動いても、サセプタの中央側に寄って行くので、全く問題になることはない。
【００１７】
サセプタ及びサセプタの垂直軸回り回転機構を傾ける角度としては、０．０５〜５．０度の範囲にすることが好ましい。傾ける角度が０．０５度に満たないと、一方向への十分なガス抜き作用が発揮できず、載置したウェーハがずれることが多くなる。サセプタの材質や表面粗さ、すなわち摩擦係数の違いにもよるが、傾ける角度が大きくなりすぎると、サセプタを回転させたとき、ウェーハがずれやすくなる。サセプタとして、通常の黒鉛に炭化ケイ素被覆を施したものを用いる場合には、５．０度を上限にすることが好ましい。
ただし、サセプタ表面の摩擦係数が大きい場合には、５．０度ではなく、例えば１０度であっても実施できることもある。  
【００１８】
上面にウェーハを収容する凹部が複数設けられサセプタを備えた装置にあっては、サセプタ及びサセプタの垂直軸回り回転機構を傾ける際、ウェーハをセットする側が高くなるように傾けることが好ましい。
例えば、搬送ロボットを用いて、ウェーハをサセプタ上に自動的に載置しようとするとき、座ぐりの上部から、ウェーハが最終的には自由落下状態で載置されている。一般的に、ウェーハをサセプタ上面に複数設けた座ぐり内に自動的に載置する際、ウェーハを座ぐりの真ん中に置くと、ウェーハの割れが少なく、ウェーハと座ぐり間のスティッキングが少ない。また、座ぐりの内側（サセプタの中央側）に寄せて載置した方が外側に寄せて載置した場合よりも、割れやスティッキングは少なくなる。
【００１９】
通常、座ぐりの中央部を目標位置としてウェーハを載置しているが、ウェーハと座ぐり間の残存ガスの影響で僅かに目標からずれることがある。ずれても、そのずれる方向がサセプタの内側方向になるようにすれば、エピタキシャル成長時に、ウェーハと座ぐり間のスティッキングの発生が少なくなる。そこで、座ぐりにウェーハを載置する際、ウェーハがたとえ動いても内側、又は中央に寄るように、サセプタを傾けることが有効である。
すなわち、ずれの方向をサセプタの内側方向にするためには、ウェーハをセットする側が高くなるように傾けることが好ましいことになる。逆に、ウェーハをセットする側が低くなるように傾けると、ウェーハをサセプタ上に自動的に載置しようとするとき、ウェーハの設置位置が目標（座ぐりの中央部）よりも外側にずれ、エピタキシャル成長時に、ウェーハと座ぐり間のスティッキングが発生しやすくなる。
【００２０】
ガス供給側が高くなるようにサセプタを傾けたことの作用として、次のような点が挙げられる。
すなわち、ガス供給側に位置する、サセプタ外周部は、ガス流れの上流側に位置するため、シリコン濃度が高いガスが触れやすい状態となる。つまりエピ膜成長速度が高いガスがウェーハ−サセプタ座ぐり間に入り（回り込み）やすくなるため、スティッキングが起こりやすくなる。局部的にでも濃度の高いサセプタ外周部の方がサセプタ内周部よりもスティッキングが起こりやすくなる。したがって、サセプタを、予めガス供給側が高くなるように傾けておくことによって、ウェーハ設置時にずれる方向、或いは設置後にウェーハがサセプタの座ぐり内で動く方向をサセプタの内側方向にすることができ、結果的にスティッキングの発生を抑えることができる。
いずれにしても、スティッキングの発生を抑えるためには、サセプタはウェーハ搬送・供給側又はガス供給側が高くなるように傾けられていることが有効であり、この意味からも、ウェーハ搬送・供給側からエピタキシャル膜成長用ガスを供給する態様が好ましい。
【実施例】
【００２１】
以下にバッチ式エピタキシャル成長装置において、反応室を僅かに傾斜させた際の、傾斜角度とエピタキシャル成長後の膜生成状況の関係を調査した。
黒鉛から切り出し、炭化ケイ素被覆を施した円盤型のサセプタであって、当該サセプタの上面に、直径１５４ｍｍ前後の座ぐりを８個設けたサセプタを使用した。
当該サセプタを図３に示すようなエピタキシャル成長装置に取り付け、サセプタ上面の８個の座ぐりに、それぞれ直径１５０ｍｍ，厚さ６２５μｍのシリコンウェーハを載せて膜厚１２０μｍのエピタキシャル膜を成長させた。
その際、装置の片端に各種厚さの板状スペーサを挟み込んで装置全体を傾斜させ、装置全体の傾きの角度と、サセプタ−ウェーハ間におけるスティッキング発生状況との関係をみた。
その結果を表１に示す。
【００２２】
2007227838.tif 000003
【００２３】
表１に示す結果からもわかるように、サセプタを傾けなかった場合に生じていたスティッキングを、サセプタを傾けることにより確実に防げることがわかった。
なお、傾ける角度を０．０５度にした場合、ウェーハはサセプタ座ぐり内で多少ずれていたが、通常の膜厚１２０μｍ程度のエピタキシャル膜を成長させる場合にはスティッキングを発生することはなかったが、膜厚を厚くする場合にはスティッキングが生じることもあり得ることが予測できる。
また、５度を超える傾斜角（６度）で傾けた事例では、ウェーハがサセプタの中央方向にずれて座ぐりの壁に当り、スティッキングが生じていた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一般的なエピタキシャル成長装置の概略構成を説明する側面図
【図２】本発明エピタキシャル成長装置の概略構成を説明する側面図
【図３】本発明エピタキシャル成長装置の他の概略構成を説明する側面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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