(57)【要約】  【課題】高温環境下で長期間使用した場合も変形を低減あるいは防止することができるサセプターサポートシャフトを提供する。  【解決手段】サセプターサポートシャフト３０において、３本の支柱３２は、主柱３１の先端部で主柱３１に固設されて支持されるばかりでなく、補強部材３４により相互に接続されて相互に支持される。すなわち、主柱３１との連接箇所と補強部材３４との連接箇所の２箇所において支持される。従って、支柱３２の機械的負荷に対する強度は相当に改善され強化されており、エピタキシャル成長を行う高温環境下で、大量のウエーハＷに対してエピタキシャル成長処理を行うために長期間にわたって使用したとしても、支柱３２の変形を防止することができる。  【選択図】  図３
2009135258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主柱と、
サセプターを支持する複数の支柱であって、各々は所定の箇所において前記主柱に連接される複数の支柱と、
前記複数の支柱の各々について、当該支柱の前記主柱との連接箇所とは異なる箇所において当該支柱と連接され、当該支柱との連接箇所とは異なる箇所において当該支柱以外の他の部材と連接される補強部材と
を有することを特徴とするサセプターサポートシャフト。
【請求項２】
前記補強部材は、前記複数の支柱を相互に接続する複数の部材を有することを特徴とする請求項１に記載のサセプターサポートシャフト。
【請求項３】
前記補強部材は、前記複数の支柱の各々を前記主柱に接続する複数の部材を有することを特徴とする請求項１に記載のサセプターサポートシャフト。
【請求項４】
エピタキシャル膜形成対象の基板が載置されるサセプターと、前記サセプターを支持するサセプターサポートシャフトとを有するエピタキシャル成長装置であって、
前記サセプターサポートシャフトは、
主柱と、
前記サセプターを支持する複数の支柱であって、各々は所定の箇所において前記主柱に連接される複数の支柱と、
前記複数の支柱の各々について、当該支柱の前記主柱との連接箇所とは異なる箇所において当該支柱と連接され、当該支柱との連接箇所とは異なる箇所において当該支柱以外の他の部材と連接される補強部材と
を有することを特徴とする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、シリコンウエーハ等の半導体ウエーハの表面にエピタキシャル膜を成長させる枚葉式のエピタキシャル成長装置においてウエーハを載置するサセプターを支持するために具備されるサセプターサポートシャフトの構造に関し、特に、その変形を低減することのできるサセプターサポートシャフト、及び、このサセプターサポートシャフトを具備することにより品質の安定したエピタキシャル膜を形成することのできるエピタキシャル成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＯＳデバイス用のシリコンウエーハとして、ドーパントが高濃度に添加された低抵抗率のシリコンウエーハの表面に、ウエーハのドーパント濃度よりも低濃度のドーパントが添加された高抵抗率の単結晶シリコン薄膜（エピタキシャル膜）を気相成長させたエピタキシャルウエーハが用いられる。このエピタキシャルウエーハは、ＭＯＳデバイスのゲート酸化膜の歩留まりが向上するとともに、寄生容量の低減、ソフトエラーの防止、ゲッタリング能力の向上等の優れた特性を備える。
【０００３】
従来、このエピタキシャルウエーハの製造においては、複数のシリコンウエーハに対して同時にエピタキシャル成長を行うバッチ処理方式のエピタキシャル成長装置が用いられていた。しかしながら、バッチ処理方式のエピタキシャル成長装置は、シリコンウエーハの大口径化に対応するのが難しい。そこで、近年では、枚葉式のエピタキシャル成長装置が主に使用される。最近では、直径３００ｍｍ以上のウエーハに対してエピタキシャル成長処理が行える大口径用の枚葉式エピタキシャル成長装置も開発されている。
【０００４】
この枚葉式のエピタキシャル成長装置は、装置へウエーハを搬送する搬送治具とサセプターとの間のウエーハの移載方式に応じて２つのタイプに大別される。１つは、ベルヌイチャク方式又は搬送治具の昇降方式によりウエーハを移載するタイプであり、他の１つは、ウエーハ下面をピンにより支持してピンの昇降により移載するタイプである。
【０００５】
後者のタイプの従来の一般的な枚葉式エピタキシャル成長装置について、図５を参照して説明する。
図５に示すように、エピタキシャル成長装置８０においては、上部ドーム１１、下部ドーム１２及びドーム取付体１３に囲まれてエピタキシャル膜形成室１４が形成される。エピタキシャル膜形成室１４に対しては、その側面の対向する位置に反応ガスの供給及び排出を行うガス供給口２１及びガス排出口２２が形成される。
【０００６】
エピタキシャル膜形成室１４内には、ウエーハＷが載置されるサセプター１５が配置される。サセプター１５は、サセプター回転部２３に接続されたサセプターサポートシャフト９０によってその下面の外周部が嵌合支持され、サセプターサポートシャフト９０とともに回転する。また、サセプター１５には、ウエーハＷの昇降を行うためのリフトピン１９を通過させる貫通孔が形成されている。リフトピン１９は、ウエーハリフト２０により支持されて昇降される。
上部ドーム１１の上方及び下部ドーム１２の下方には、各々複数の加熱ランプ１８が配置されており、これによりエピタキシャル膜形成室１４に配置されたサセプター１５及びそのサセプター１５上に載置されたウエーハＷが加熱される。
【０００７】
このようなエピタキシャル成長装置８０においては、ガス供給口２１から反応ガスがエピタキシャル膜形成室１４内に供給される。ウエーハＷが加熱ランプ１８により所定の温度に加熱された状態で、供給された反応ガスがサセプター１５上に載置されたウエーハＷの表面を通過することにより、ウエーハＷ表面にエピタキシャル膜が成長される。供給された反応ガスは、ガス排出口２２よりエピタキシャル成長装置８０の外部に排出される。
【０００８】
この種のエピタキシャル成長装置では、サセプターに載置されたウエーハの表面及び裏面に各々ガスを通過させるようにエピタキシャル膜形成室に複数のガス供給口及びガス排出口を設けた装置も開示されている（例えば、特許文献１参照）。このエピタキシャル成長装置においては、ウエーハの表面には反応ガスを供給しウエーハの裏面にはキャリアガスのみを供給してエピタキシャル成長処理を行う。これにより、ウエーハの裏面に保護膜を形成しないでエピタキシャル膜を形成することができ、エピタキシャルウエーハを低コストで製造することができる。また、ウエーハの裏面からのオートドープの影響を排除し、エピタキシャル膜面内のドーパント濃度の均一性を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００３−１９７５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図５を参照して例示した従来の一般的なエピタキシャル成長装置８０においては、ウエーハＷが載置されるサセプター１５を、図６に示すサセプターサポートシャフト９０により支持している。
サセプターサポートシャフト９０は、図示のごとく、主柱９１の先端部（エピタキシャル膜形成室１４側の端部）から３本の支柱（アーム）９２が水平方向放射状に延伸するように設けられた構成である。各支柱９２は、サセプター１５の方向に傾斜して（斜め上方に向かって）設けられており、その先端部（主柱９１との固設部とは反対側の端部）にピン９３が設置される。このピン９３が、サセプター１５の下面外周部の所定の箇所に係合し、サセプター１５を昇降及び回転可能に支持する。
なお、サセプターサポートシャフト９０が、棒状部材である支柱９２によりサセプター１５を支持する構成となっているのは、図５に示したように、エピタキシャル膜形成室１４の下方（下部ドーム１２の下側）からも加熱ランプ１８によりサセプター１５を加熱する必要があるためである。
【００１０】
しかしながら、このような構成のサセプターサポートシャフト９０においては、支柱９２が経時的に変形する場合がある。
エピタキシャル成長は、通常１０００℃以上の高温の雰囲気中で行われるため、サセプターサポートシャフト９０もエピタキシャル膜形成室１４内のそのような高温の環境下に配置され使用される。また、実際のエピタキシャルウエーハの製造ラインにおいては、エピタキシャル成長装置で順次大量のウエーハを処理することになる。一方でエピタキシャル成長装置８０においては、前述したようにエピタキシャル膜形成室１４の下方に配置された加熱ランプ１８からの加熱効率を高めるために、支柱９２は細い棒状部材により構成される。
【００１１】
その結果、エピタキシャル成長装置８０の使用を続けて、例えば数万枚程度のウエーハを処理した頃には、支柱９２が、図６に矢印で示すように、僅かながら下方に下がるように変形する場合がある。
支柱９２が変形すると、サセプター１５に位置ずれが生じたり、サセプター１５が傾いて支持されたりすることとなり、形成されるエピタキシャル膜の品質が低下する可能性がある。また、支柱９２の変形が大きい場合には、サセプターサポートシャフト９０が周囲の構成部材と干渉する可能性がある。
【００１２】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、高温環境下で長期間使用した場合も変形を低減あるいは防止することができ、より長期間にわたってサセプターを所望の状態で安定して支持することができ、これによりサセプターに載置された基板上に高品質のエピタキシャル膜を安定して成膜できるサセプターサポートシャフトを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、サセプターサポートシャフトの経時変化を低減あるいは防止することができ、長期間にわたってサセプターを所望の状態で安定して支持することができ、これによりサセプターに載置された基板上に高品質のエピタキシャル膜を安定して成膜できるエピタキシャル成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明に係るサセプターサポートシャフトは、主柱と、サセプターを支持する複数の支柱であって、各々は所定の箇所において前記主柱に連接される複数の支柱と、前記複数の支柱の各々について、当該支柱の前記主柱との連接箇所とは異なる箇所において当該支柱と連接され、当該支柱との連接箇所とは異なる箇所において当該支柱以外の他の部材と連接される補強部材とを有する。
ことを特徴とするサセプターサポートシャフト。
【００１４】
このようなサセプターサポートシャフトにおいては、各支柱は、主柱と連接される箇所とは異なる箇所において補強部材と連接される。この補強部材は、支柱との連接箇所とは異なる箇所で他の部材に連接されており、結果的に、各支柱は、主柱との連接箇所とは異なる箇所において補強部材を介して他の部材に支持されることになる。すなわち、各支柱は、主柱との連接箇所及び補強部材との連接箇所の２箇所で支持されることになる。その結果、主柱と１箇所で連接される状態と比べて、機械的強度が高まり、負荷に対する耐性が強くなり、変形を防止あるいは大幅に低減することができる。
【００１５】
好適には、前記補強部材は、前記複数の支柱を相互に接続する複数の部材を有する。
また好適には、前記補強部材は、前記複数の支柱の各々を前記主柱に接続する複数の部材を有する。
【００１６】
また、本発明に係るエピタキシャル成長装置は、エピタキシャル膜形成対象の基板が載置されるサセプターと、前記サセプターを支持するサセプターサポートシャフトとを有するエピタキシャル成長装置であって、前記サセプターサポートシャフトは、主柱と、前記サセプターを支持する複数の支柱であって、各々は所定の箇所において前記主柱に連接される複数の支柱と、前記複数の支柱の各々について、当該支柱の前記主柱との連接箇所とは異なる箇所において当該支柱と連接され、当該支柱との連接箇所とは異なる箇所において当該支柱以外の他の部材と連接される補強部材とを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高温環境下で長期間使用した場合も変形を低減あるいは防止することができ、より長期間にわたってサセプターを所望の状態で安定して支持することができ、これによりサセプターに載置された基板上に高品質のエピタキシャル膜を安定して成膜できるサセプターサポートシャフトを提供することができる。
また、サセプターサポートシャフトの経時変化を低減あるいは防止することができ、長期間にわたってサセプターを所望の状態で安定して支持することができ、これによりサセプターに載置された基板上に高品質のエピタキシャル膜を安定して成膜できるエピタキシャル成長装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態のエピタキシャル成長装置の構成を模式的に示す図である。
図１に示すエピタキシャル成長装置１０は、ウエーハ下面をピンで支持して移載するタイプの枚葉式エピタキシャル成長装置である。
【００１９】
エピタキシャル成長装置１０は、上部ドーム１１、下部ドーム１２及びドーム取付体１３を有し、これらにより周りを囲まれた空間としてエピタキシャル膜形成室１４が形成される。上部ドーム１１及び下部ドーム１２は、石英等の透明な材料により構成される。
エピタキシャル膜形成室１４の内部には、ウエーハＷが載置されるサセプター１５が配置される。
また、エピタキシャル膜形成室１４の上方及び下方には、各々、複数の加熱ランプ１８（例えばハロゲンランプ）が配置される。
【００２０】
サセプター１５は、例えば炭素基材の表面にＳｉＣ被膜をコーティングした材料により形成され、ウエーハＷの裏面全面を面支持するように構成される。具体的には、例えば、図２（Ａ）に示す円盤形状のサセプター１５ａ、あるいは図２（Ｂ）に示すウエーハＷが挿入される座繰り部１６が形成された凹形状のサセプター１５ｂ等が使用される。
サセプター１５（サセプター１５ａ及び１５ｂを含む）のウエーハＷの載置面内には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に各々に示すように、ウエーハＷの昇降を行うためのリフトピン１９が通過するための貫通孔１７ａ及び１７ｂが形成される。
リフトピン１９は、ウエーハリフト２０の上昇によってその下部が支持され、ウエーハリフト２０に支持された状態で、ウエーハリフト２０の昇降に合わせて昇降される。
【００２１】
サセプター１５は、本発明に係るサセプターサポートシャフト３０によって、その下面の外周部が係合支持され回転する。
サセプターサポートシャフト３０の構成について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、サセプターサポートシャフト３０は、主柱３１、３本の支柱３２、３本のピン３３及び３つの補強部材３４を有する。
主柱３１は、サセプターサポートシャフト３０及びこれに載置されるサセプター１５の全体を支持する円柱棒状の部材である。
主柱３１は、図１に示すように、一方の端部が下部ドーム１２の下方に突出するように配置される。主柱３１のこの下方の端部は、サセプター回転部２３に接続される。これにより、主柱３１は、長手方向を回転軸方向とし、図３に矢印で示すような方向を回転方向として回転される。
【００２２】
主柱３１のエピタキシャル膜形成室１４側の端部（先端部）に、３本の支柱３２が設置される。各支柱３２は、一方の端部が主柱３１の先端部に固設されており、そこからサセプター１５の方向に傾斜して斜め上方に向かって延びるように設置される（図１参照）。各支柱３２の他方の端部にはピン３３が設置されており、これによりサセプター１５を支持する。
また、図３に示すように、３本の支柱３２の各先端部は、相互に、補強部材３４により接続される。すなわち、サセプターサポートシャフト３０は、支柱３２の先端を接続する正三角形状に配置された３本の補強部材３４を有する構成となっている。
【００２３】
また、エピタキシャル成長装置１０には、エピタキシャル膜形成室１４に反応ガスを供給するガス供給口２１、及び、エピタキシャル膜形成室１４から反応ガスを排出するガス排出口２２が設けられる。ガス供給口２１からは、例えばＳｉＨＣｌ３  等のＳｉソースを水素ガスで希釈しそれにドーパントを微量混合してなる反応ガスが供給される。
【００２４】
このような構成のエピタキシャル成長装置１０においては、エピタキシャル成長を行うウエーハＷはサセプター１５に載置されてエピタキシャル膜形成室１４内に配置される。サセプター１５は、図３に示すようなサセプターサポートシャフト３０により支持され、サセプターサポートシャフト３０は、サセプター回転部２３により回転される。これにより、ウエーハＷは、エピタキシャル膜の成長面に平行な面内で、サセプター１５と一体的に回転される。
【００２５】
この状態で、加熱ランプ１８が作動されることにより、上部ドーム１１及び下部ドーム１２を介してエピタキシャル膜形成室１４中のサセプター１５及びサセプター１５上に載置されたウエーハＷが加熱される。
そして、ガス供給口２１から、エピタキシャル膜形成室１４内に反応ガスが供給される。エピタキシャル膜形成室１４内に供給された反応ガスは、サセプター１５に載置されたウエーハＷの表面を通過してウエーハＷ表面にエピタキシャル膜を成長させた後、ガス排出口２２よりエピタキシャル成長装置１０外に排出される。
【００２６】
そして、このようなエピタキシャル成長装置１０のサセプターサポートシャフト３０においては、図３に示したように、支柱３２は、主柱３１の先端部で主柱３１に固設されて支持されるばかりでなく、補強部材３４により相互に接続されて相互に支持される。すなわち、支柱３２は、主柱３１との連接箇所と補強部材３４との連接箇所の２箇所において支持される。従って、支柱３２の機械的負荷に対する強度は相当に改善され強化されており、たとえエピタキシャル成長を行うような高温環境下であっても、また長期間にわたって大量のウエーハＷに対してエピタキシャル成長処理を行うために使用されたとしても、支柱３２の変形を防止することができる。また、仮に支柱３２が変形したとしても、変形に至るまでの期間を長くし、そこに至るまでのエピタキシャル成長処理を行うウエーハの枚数を増加させることができる。また、その変形の程度も小さくすることができる。
【００２７】
また、サセプターサポートシャフト３０の変形が防止あるいは低減されることにより、サセプター１５あるいはサセプター１５に載置したウエーハＷが傾斜したり位置ずれしたりすることを防止することができる。その結果、エピタキシャル成長処理対象のウエーハＷを所望の状態に安定して支持することができ、ウエーハＷ上に高品質のエピタキシャル膜を安定して形成することができる。
【００２８】
なお、本実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。
【００２９】
例えば、サセプターサポートシャフト３０の構成は図３に示した構成に限られるものではない。
本発明に係るサセプターサポートシャフトの他の構成例を図４に示す。
図４に示すサセプターサポートシャフト３０ｂの基本的な構成は、図３を参照して前述したサセプターサポートシャフト３０と同じである。すなわち、主柱３１ｂに対して３本の支柱３２が水平方向放射状にサセプター１５方向に傾斜して設けられる。これらの支柱３２の先端部にはピン３３が設けられており、このピン３３がサセプター１５に係合することにより、サセプター１５を回転及び昇降可能に支持する。
【００３０】
しかしながら、図４に示すサセプターサポートシャフト３０ｂは、支柱３２に対する補強部材の設け方が図３に示すサセプターサポートシャフト３０とは異なる。
まず、サセプターサポートシャフト３０ｂにおいては、主柱３１ｂが、支柱３２の固設部からさらにサセプター１５方向に延伸している。換言すれば、支柱３２は、主柱３１ｂの先端部ではなく、所定の長さだけ先端を余らせた内側（下側）の箇所に固設される。その結果、主柱３１ｂは、支柱３２の固設部からサセプター１５側に突き出た構成となっている。なお、この支柱３２ｂの延長部分を突出部３５と称する。
【００３１】
そして、サセプターサポートシャフト３０ｂにおいては、この突出部３５と、３本の支柱３２各々の先端部（ピン３３が設けられる方の端部）付近の所定箇所とを、補強部材３６により接続する。
その結果、各支柱３２は、図３に例示したサセプターサポートシャフト３０と同様に、主柱３１ｂと補強部材３６とにより２箇所において支持される。従ってサセプターサポートシャフト３０ｂにおいても、支柱３２の機械的強度は高まり、負荷に対する耐性は改善され強化される。
なお、主柱３１ｂの突出部３５は、その先端部がサセプター１５に接触することがない程度の長さに形成する。
サセプターサポートシャフトの構成は、例えばこのような構成であってもよいし、これらとはさらに異なる構成であってもよい。
【００３２】
また、図３及び図４に例示したサセプターサポートシャフト３０及び３０ｂは、いずれも支柱３２を３本有する構成であったが、４本、あるいはそれ以上であってもよい。
また、エピタキシャル成長装置の構成は、図１に例示した構成に限られるものではなく、任意の構成でよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態のエピタキシャル成長装置を示す図である。
【図２】図２は、図１に示したエピタキシャル成長装置のサセプターの例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示したエピタキシャル成長装置のサセプターサポートシャフトの一例を示す図である。
【図４】図４は、図１に示したエピタキシャル成長装置のサセプターサポートシャフトの他の例を示す図である。
【図５】図５は、従来のエピタキシャル成長装置を示す図である。
【図６】図６は、図５に示したエピタキシャル成長装置のサセプターサポートシャフトの例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０，８０…エピタキシャル成長装置
１１…上部ドーム
１２…下部ドーム
１３…ドーム取付体
１４…エピタキシャル膜形成室
１５…サセプター
１６…座繰り部
１７…貫通孔
１８…加熱ランプ
１９…リフトピン
２０…ウエーハリフト
２１…ガス供給口
２２…ガス排出口
２３…サセプター回転軸
３０，９０…サセプターサポートシャフト
３１，９１…主柱
３２，９２…支柱
３３，９３…ピン
３４，３６…補強部材
３５…主柱突出部
【図１】
2009135258.tif 000003
【図２】
2009135258.tif 000004
【図３】
2009135258.tif 000005
【図４】
2009135258.tif 000006
【図５】
2009135258.tif 000007
【図６】
2009135258.tif 000008