(57)【要約】【課題】加熱によるサセプタカバーの変形量を小さくし、かつ洗浄装置の大型化を必要としないサセプタカバー、及び該サセプタカバーを備えた気相成長装置を得る。【解決手段】本発明に係るサセプタカバーは、チャンバー内に公転可能に設置されると共に、薄膜を堆積させる基板が自転可能に載置される複数の基板載置部を有するサセプタを備えた気相成長装置における前記サセプタに設置されるものであって、  外形が円形であって、基板載置部に対応する部位に開口部５が周方向に連続して設けられてなり、外周縁から径方向内側に延びる切欠き６を複数設けたことを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に公転可能に設置されると共に、薄膜を堆積させる基板が自転可能に載置される複数の基板載置部を有するサセプタを備えた気相成長装置における前記サセプタに設置されるサセプタカバーであって、
外形が円形であって、前記基板載置部に対応する部位に開口部が周方向に連続して設けられてなり、外周縁から径方向内側に延びる切欠きを複数設けたことを特徴とするサセプタカバー。
【請求項２】
前記切欠きは、外周縁と前記開口部を連通させるように設けられていることを特徴とする請求項１記載のサセプタカバー。
【請求項３】
前記切欠きは、外周縁から隣接する前記開口部の間の部位に向かって延出して設けられていることを特徴とする請求項１記載のサセプタカバー。
【請求項４】
前記切欠きは、サセプタカバー表面から裏面に対し、斜めに切欠き、その傾斜角度をθ、サセプタカバーの厚みをｈ、切欠き幅をｄとしたとき、０＜ｄ＜ｈtanθの関係にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサセプタカバー。
【請求項５】
隣接する前記開口部の間の部位において内周側と外周側に２分割されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のサセプタカバー。
【請求項６】
外周側をさらに２分割以上に分割したことを特徴とする請求項５記載のサセプタカバー。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のサセプタカバーを備えたことを特徴とする気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を加熱しながら気相原料を供給して基板上に薄膜を堆積させる気相成長装置に関し、特に該気相成長装置に使用するサセプタカバー及び該サセプタカバーを備えた気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
市場からは効率的で生産性が高い半導体素子の製造方法及びシステムの要求が絶えず高まっている。現在における生産性が高い製造システムは、幾つかの基板上に材料を蒸着させる、有機金属を用いた気相成長装置（ＭＯＣＶＤ）を利用している。
このような気相成長装置として、複数枚の基板に均一に薄膜を形成するため、サセプタを回転させるとともに、該サセプタの回転に伴って基板を載置する基板載置部材（基板プレート）を回転させ、成膜中の基板を自公転させる機構を備えた気相成長装置が知られている。
【０００３】
高い生産性の要求に対して基板の大口径化が進むとともに、気相成長装置が大型化し、その中の部品（サセプタやサセプタカバーなど）も大型化している。
このような高い生産性を可能にする気相成長装置の一例が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
図１０は特許文献１に開示された気相成長装置３１の断面図、図１１は図１０の一部の拡大図である。
従来の気相成長装置３１は、下部中央に原料ガス導入ノズル３３を配設した偏平円筒状のチャンバー３５内に、円盤状のカーボンからなるサセプタ３７と、サセプタ３７の外周部分の同心円上に等間隔で配置された複数の基板プレート３９と、サセプタ３７の上方に対向配置されて、チャンバー内に一様な天井を区画形成する天井板４１とを備えている。
【０００５】
チャンバー３５は、サセプタ側のチャンバー本体３５ｂと、該チャンバー本体３５ｂの周壁上部にＯリング４２を介して気密に装着されるチャンバー蓋３５ａとに分割形成されている。チャンバー本体３５ｂの底部中央部には、サセプタ３７を回転させるための回転駆動軸が設けられ、該回転駆動軸でサセプタ３７を回転させることにより、基板４３を保持した基板プレート３９がサセプタ３７の中心に対して公転するとともに、サセプタ３７の外周に設けられた自転歯車機構によって自転する仕組みになっている。
また、基板プレート３９の下方には、基板４３を加熱するためのヒーター４５がリング状に配設され、サセプタ３７の外周側にはリング状の排気通路が設けられている。
【０００６】
サセプタ３７の上面には、サセプタ３７における基板プレート以外の部分を覆うサセプタカバー４７が載置されている。したがって、天井板４１とサセプタカバー４７ならび基板プレート３９に載置された基板４３とよって挟まれた空間は、気相成長の原料ガス流路４９となり、反応性生物が堆積する。
【０００７】
サセプタカバー４７は、サセプタ３７が反応物で汚染されるのを防ぐ目的で設置されている。汚れたサセプタカバー４７をチャンバー３５から取り出して新たなサセプタカバー４７を設置することで、パーティクル汚染の防止、かつ安定した成膜が可能である。
このような機能を有するサセプタカバー４７は、図１２に示すように、中央部に大開口部５１を有するドーナツ状をしており、基板プレート３９が配置される部分に開口部５３が連続して円周方向に並んで形成されている。
サセプタカバー４７は、隣接する開口部５３の間の最も細くなった部位に切断部５５を有し、該切断部５５によって、内周側４７ａと外周側４７ｂとが分離できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２―１７８４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
サセプタカバー４７の下面はヒーター４５によって加熱されているサセプタ３７と接しており、他方サセプタカバー４７の上面は比較的低温の原料ガスと接している。そのため、上面と下面の温度差による熱膨張差によって変形が生じる。また、反応生成物の堆積による堆積物の熱膨張差などにより変形が生じることもある。
このような変形のうち特にサセプタカバー４７の上面側、つまり原料ガス流路側に反り上がるような変形は原料ガス流路幅の変化につながり、基板４３上に成膜されたエピタキシャルウエハの膜品質に大きく影響する。
【００１０】
図１３は、原料ガス流路幅とエピタキシャル膜厚（以下、単に「膜厚」という）の相関図である。原料ガス流路幅が変化すると、それに伴い、ガス流速が変化する。また、本気相成長装置３１の構成においては、任意のエピタキシャル成長条件にて、ガス流速が早くなると膜厚が厚くなる相関がある。このため、原料ガス流路幅と膜厚との間には相関があり、図１３に示すように、原料ガス流路幅が大きくなると膜厚が薄くなるという関係がある。この相関による成長速度の変化は膜質に影響するので、安定した膜質の製品を製造するためにはガス流路幅を適正に保つことが求められる。
【００１１】
特許文献１においては、隣接する開口部５３が最も近づく最細部において熱応力による割れ発生を防止するために、当該部位でサセプタカバー４７を外周側４７ｂと内周側４７ａで２分割している。
しかしながら、大型化するサセプタカバー４７において、上記の対策では最細部での割れ防止は可能であるが、ガス流路を適正に保つという観点では不十分であり、さらに熱膨張差による変形の影響を小さくする対策が望まれている。
【００１２】
また、前述したようにサセプタカバー４７はチャンバー３５から取り出して洗浄する必要がある。気相成長装置３１に要求されるエピタキシャルウエハの大口径・多数枚化が進むに従い、その被洗浄部品も大型化する。被洗浄部品の大型化による洗浄装置の大型化は、そのための設備投資に多大なコストがかかるため、従来の洗浄装置の大きさで、大型部品を洗浄したいという要求がある。
【００１３】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、加熱によるサセプタカバーの変形量を小さくし、かつ洗浄装置の大型化を必要としないサセプタカバー、及び該サセプタカバーを備えた気相成長装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明に係るサセプタカバーは、チャンバー内に公転可能に設置されると共に、薄膜を堆積させる基板が自転可能に載置される複数の基板載置部を有するサセプタを備えた気相成長装置における前記サセプタに設置されるサセプタカバーであって、外形が円形であって、前記基板載置部に対応する部位に開口部が周方向に連続して設けられてなり、外周縁から径方向内側に延びる切欠きを複数設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記切欠きは、外周縁と前記開口部を連通させるように設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記切欠きは、外周縁から隣接する前記開口部の間の部位に向かって延出して設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記切欠きは、サセプタカバー表面から裏面に対し、斜めに切欠き、その傾斜角度をθ、サセプタカバーの厚みをｈ、切欠き幅をｄとしたとき、０＜ｄ＜ｈtanθの関係にあることを特徴とするものである。
【００１８】
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、隣接する前記開口部の間の部位において内周側と外周側に２分割されていることを特徴とするものである。
【００１９】
（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、外周側をさらに２分割以上に分割したことを特徴とするものである。
【００２０】
（７）本発明に係る気相成長装置は、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のサセプタカバーを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のサセプタカバーは、外形が円形であって、基板載置部に対応する部位に開口部が周方向に連続して設けられてなり、外周縁から径方向内側に延びる切欠きを複数設けたことにより、熱膨張した部材の行き場ができ、サセプタカバーが面外に変形するのを抑制でき、その結果、原料ガス流路幅の変化を抑制でき、安定した膜質の製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るサセプタカバーの説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るサセプタカバーの他の態様の説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るサセプタカバーに設ける切欠きの説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るサセプタカバーの他の態様の説明図である。
【図５】図４に示したサセプタカバーの分解図である。
【図６】図４に示したサセプタカバーの係合部の説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るサセプタカバーの他の態様の説明図である。
【図８】図７に示したサセプタカバーの分解図である。
【図９】実施例において行った比較実験の結果を示すグラフである。
【図１０】従来例の気相成長装置の説明図である。
【図１１】図１０の一部を拡大して示す図である。
【図１２】従来例に用いられているサセプタカバーの説明図である。
【図１３】原料ガス流路幅とエキピタシャル膜厚の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施の形態に係るサセプタカバー１は、中央部に大開口部３を有すると共に外形が円形に形成され、全体形状がドーナツ状をしている。大開口部３の外径側には複数の開口部５が周方向に連続して形成されており、外周縁から径方向内側に延びる切欠き６を複数設けたことを特徴とするものである。
切欠き６の隙間によって、熱膨張した部材の行き場ができ、サセプタカバー１が面外に変形するのを抑制できる。
【００２４】
切欠き６の設け方としては、図１に示すように、外周縁と開口部５を連通させるように設けてもよい。
この場合、切欠き６の長さは短くてよく、加工が容易である。また、切欠き６が開口部５に連通しているため、切欠き６の長さが短いにもかかわらず、熱応力が作用したときに面内での変形が容易となり、面外変形を効果的に防止できる。
【００２５】
また、切欠き６の設け方の他の態様として、図２に示すように、外周縁から隣接する開口部５の間の部位に向かって延出して設けてもよい。この場合には、図１の場合よりも切欠き６の径方向の長さを長くするのが望ましい。
図２に示した切欠き６の場合、サセプタカバー１全体としての剛性が確保され、例えばサセプタカバー１をロボットによって搬送する際には変形しにくいという効果がある。
【００２６】
ところで、サセプタカバー１はサセプタの表面に反応物生成物が付着するのを防止するのが本来の役割である。
しかしながら、切欠き６がサセプタに対して垂直設けられた場合には、サセプタカバー１の表面からサセプタ表面が見えてしまし、ガスがサセプタカバー１の表面に沿って流れるとしても、切欠き６から反応生成物がサセプタに付着する可能性がある。
これを防止するためには、切欠き６を、サセプタカバー１の表面から裏面に向かって斜めになるように設けるのが望ましい。
【００２７】
図３は、切欠き６を斜めに設ける場合の具体的な切欠き形状の説明図であり、切欠き６の斜視図と、切欠き６をサセプタカバー１の側面から見た状態の拡大図を示している。
切欠き６の傾斜角度をθ、サセプタカバー１の厚みをｈ、切欠き幅をｄとしたとき、０＜ｄ＜ｈtanθの関係にすることで、切欠き幅がサセプタ１に垂直に投影されなくなり、サセプタ１への反応生成物の付着を防止できる。
【００２８】
例えば、厚みｈ＝5mmのサセプタカバー１に傾斜角度θ＝6°で切欠き６を入れる場合、切欠き６の幅ｄは5mmより小さくする。なお、傾斜角度と切欠き６の幅はいずれを基準にしてもよい。例えば、上記の例で、厚み5mmのサセプタカバー１に0.5mmの幅で切欠き６を入れる場合、斜めの角度θは6°より大きくすればよい。
なお、傾斜角度が大きくなると、切欠き６を設けた部位の肉厚が薄くなるので、θの上限値としては45°くらいまでがよい。
【００２９】
図４に示すように、隣り合う開口部５の最細部に係合部７を有し、周方向に２分割された２分割形サセプタカバー８に切欠き６を設けるようにしてもよい。これによって、隣り合う開口部５の最細部の割れを防止し、かつ熱膨張による変形も抑制できる。図５は、図４に示した２分割形サセプタカバー８を係合部７から分離して分解した状態を示している。
【００３０】
図４、図５に示した２分割形サセプタカバー８は、係合部７で内周側８ａと外周側８ｂに分離可能に連結されている。
係合部７は、図６に示すように、外周側係合部７ｂと内周側係合部７ａによって構成されている。外周側係合部７ｂは、厚み方向下半分が内周側８ａ方向に突出する下突出部９を有することによって段形状になっている。他方、内周側係合部７ａは、厚み方向上半分が外周側８ｂ方向に突出する上突出部１１を有することによって逆段形状になっている。そして、外周側係合部７ｂの下突出部９に内周側係合部７ａの上突出部１１が載置できるようになっており、それ故、外周側８ｂを持ち上げると内周側８ａも同時に持ち上がるようになっている。このため、外周側８ｂを支持して持ち上げることで、２分割形サセプタカバー８全体を持ち上げることができる。
【００３１】
また、内周側係合部７ａにおける上突出部１１の先端には、外周側８ｂに向かって突出する凸部１３が形成され、外周側係合部７ｂには凸部１３が嵌合可能な凹部１５が形成されている。凸部１３と凹部１５が嵌合することで、係合部７において内周側８ａと外周側８ｂが周方向へずれるのが防止される。したがって、２分割形サセプタカバー８を搬送する途中で外周側８ｂと内周側８ａが周方向にずれることがなく、安定して搬送することができる。このように安定して搬送できることで、自動搬送の実現を容易ならしめている。
【００３２】
図６に示した係合部７を設けた２分割形サセプタカバー８において、図４、図５に示した切欠き６を設けることで、熱応力による変形が切欠き６で吸収され係合部７に変形が及ぶことがないので、係合部７での分離と一体化を円滑に行うことができる。
仮に、切欠き６がない場合、熱応力によって係合部７が変形すると、内周側８ａと外周側８ｂの連結をスムーズにできず、２分割形サセプタカバー８の自動搬送に支障が生ずることが考えられるが、本実施の形態ではそのようなことがない。
【００３３】
サセプタカバーは、付着した反応生成物を除去するために定期的な洗浄を要する。ところが、例えば、4インチの基板を主体としたサセプタカバーと8インチの基板を主体としたサセプタカバーの直径を比較するとおよそ1.5倍の差があり、4インチ主体のサセプタカバーを洗浄する装置に8インチ基板を主体としたサセプタカバーは寸法が大きすぎて入れることができず、4インチが主体となっている既存の洗浄装置では、洗浄できないという課題がある。
この点、周方向で２分割した２分割形サセプタカバー８の外周側８ｂの直径は、図５に示すように、２分割する前と変わらないため、上記の課題を解決することはできない。
【００３４】
そこで、図７、図８に示すように、サセプタカバーの外周側をさらに３分割して３分割形サセプタカバー１７にすることで、最も長い部分の長さを短くすることで既存の洗浄装置で洗浄することが可能となった。図８は、３分割形サセプタカバー１７の内周側１７ａと外周側１７ｂを分解した状態を示している。
サセプタカバーの外周側の分割数に関し、洗浄可能な長さまでは分割するのが好ましいが、分割数が多くなると組み合わせる手間が増える。そのため、組み合わせの手間を考慮すると、分割数はできるだけ少ない方が良く、総合的な観点から２分割以上、４分割以下が好ましい。
【実施例】
【００３５】
本発明の効果を確認する比較実験を行ったので、以下これについて説明する。
比較実験は、サセプタカバーの最外周付近における、基準位置からの高さを円周角30°きざみで測定して加熱による高さの変化を比較するというものである。
まず、内外周で２分割した従来のサセプタカバーの最外周付近における、基準位置からの高さを円周角30°きざみで測定した。
比較例１として、上記従来型のサセプタカバーを１１００℃で加熱しているときの高さ変位を測定した。
本発明例１として、周方向での分割はせずに外周部に切欠き６を加えたサセプタカバー１（図２参照）の１１００℃加熱時の最外周部の高さ変位を測定した。
また、本発明例２として、周方向で２分割し、かつ切欠き６を設けた２分割形サセプタカバー８（図４参照）の１１００℃加熱時の変位を測定した。
【００３６】
図９は実験の結果を示すものであり、縦軸が基準位置からの高さ変位（a.u.）、横軸がサセプタカバー測定位置（°）を示している。
図９において、白丸のプロットが加熱無しのものを、白菱形のプロットが比較例１を、黒四角のプロットが本発明例１を、黒三角のプロットが本発明例２を、それぞれ示している。
【００３７】
比較例１の加熱時変位（最大8.5％）に比べて、本発明例１の加熱時の高さ変位（最大7.3％）は少し抑えられて良くなることがわかる。さらに、２分割して切欠き６を入れた本発明例２では高さ変位（最大3.5％）は大幅に抑えられていることがわかる。
また、周方向の変位の幅について、比較例１はΔ2.3％であるのに対し、本発明例１はΔ2.0％と若干ではあるが変位幅が小さくなっている。さらに、本発明例２ではΔ1.8％とさらによくなり、より効果的なことがわかる。
以上のように、本発明による切欠きを設ける効果が実証された。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、特に化合物半導体を成膜する気相成長装置に関し、該装置によって製造される半導体の品質向上に利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  サセプタカバー
３  大開口部
５  開口部
６  切欠き
７  係合部
７ａ  内周側係合部
７ｂ  外周側係合部
８  ２分割形サセプタカバー
８ａ  内周側
８ｂ  外周側
９  下突出部
１１  上突出部
１３  凸部
１５  凹部
１７  ３分割形サセプタカバー
３１  気相成長装置
３３  原料ガス導入ノズル
３５  チャンバー
３５ａ  チャンバー蓋
３５ｂ  チャンバー本体
３７  サセプタ
３９  基板プレート
４１  天井板
４２  Ｏリング
４３  基板
４５  ヒーター
４７  サセプタカバー（従来例）
４７ａ  内周側（従来例）
４７ｂ  外周側（従来例）
４９  原料ガス流路
５１  大開口部（従来例）
５３  開口部（従来例）
５５  切断部
【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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