(57)【要約】【課題】水平円盤型サセプタ上のウェハーを取り外す際に、ウェハーとサセプタの貼り付き現象が発生していてもウェハーと共にサセプタが持ち上がらないようにすることにより、ウェハー、サセプタおよびその他の周辺部品が破損する怖れを軽減するエピタキシャル成長膜形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】気相成長膜を形成するウェハーＷを収容する水平円盤型のサセプタ５と、前記サセプタ５を保持して回転させる回転胴６と、を備え、前記サセプタ５の周縁部に設けられた複数の突起部５ｂと、前記回転胴６の上部に設けられた複数の鍵型突起部６ａと、を係合させる構成を有することを特徴とする。【選択図】図２
2009087990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相成長膜を形成するウェハーを収容する水平円盤型のサセプタと、前記サセプタを保持して回転させる回転胴と、を備え、
前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部と、を係合させる構成を有することを特徴とするエピタキシャル成長膜形成装置。
【請求項２】
前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部は同数であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長膜形成装置。
【請求項３】
前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部は２組以上であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長膜形成装置。
【請求項４】
前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部は、前記回転胴の回転中心に対してほぼ等角的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成長膜形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載のエピタキシャル成長膜形成装置において、気相成長膜を形成することを特徴とするエピタキシャル成長膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル成長膜形成装置およびエピタキシャル成長膜形成方法に関し、特に膜を形成するウェハーを交換する際に、ウェハーを収容するサセプタが回転胴から浮き上がらないように保持することを可能とするサセプタ外れ防止機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャル成長膜形成装置の一種として枚葉式装置がある。この装置は、横型の加熱炉内に配置された水平円盤型のサセプタの上にウェハーを載せ、これを垂直軸まわりに回転させながら、炉内水平方向に原料ガスを流通させることにより、ウェハーの上面にエピタキシャル膜を形成するものであり、ウェハーの大径化と共に多用されるようになり、３００ｍｍウェハー対応装置でも主流と目されている。枚葉式エピタキシャル成長膜形成装置では、エピタキシャル成長を必要とするウェハーの上面にのみ原料ガスを接触させることを目的として、ウェハーを収容する円形の凹部がサセプタの上面に設けられる。このサセプタの凹部にウェハーを収容し、ウェハー上の膜形成処理後に、ウェハーを機械的に入れ替えることで膜形成の生産性を向上させている。
【０００３】
ところで、エピタキシャル成長膜形成の処理においては、エピタキシャル成長膜の厚みが厚く、１００μｍ程度に達することも少なくない。このような厚膜形成では、サセプタ上のウェハーが凹部内に収容されているにもかかわらず、サセプタ内周面とウェハー外周面との間に跨がった成長膜による貼り付き部が発生しやすい。上記のようなエピタキシャル成長膜形成装置において、膜形成処理後にウェハーを下から突き上げて、サセプタから取り外す機構が一般的に用いられる。このウェハー取り外し機構については、特許文献１および特許文献２に開示されている。特許文献１および特許文献２に開示されている技術では、共に水平円盤型サセプタの下方側からウェハーを突き上げる機構を備えたことにより、膜形成処理済みウェハーを取り外す作業性を改善している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７４０９４号公報
【特許文献２】特開２００２−４７５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されるウェハー取り外し機構でウェハーを取り外す際、ウェハー周縁部とサセプタ内周部が貼り付き部で貼り付いているため、ウェハーと一緒にサセプタが一緒に持ち上がってしまい、ウェハー上の膜やウェハー、サセプタおよびその他の周辺部品を破損する怖れがあるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、水平円盤型サセプタ上のウェハーを取り外す際に、ウェハーとサセプタの貼り付き現象が発生していてもウェハーと共にサセプタが持ち上がらないようにすることにより、ウェハー、サセプタおよびその他の周辺部品が破損する怖れを軽減するエピタキシャル成長膜形成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】
【０００７】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明にかかるエピタキシャル成長膜形成装置は次のように構成されている。
【０００８】
（１）本発明にかかるエピタキシャル成長膜形成装置は、気相成長膜を形成するウェハーを収容する水平円盤型のサセプタと、前記サセプタを保持して回転させる回転胴と、を備えたエピタキシャル成長膜形成装置は、前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部と、を係合させる構成を有することを特徴とする。
【０００９】
（２）上記（１）に記載のエピタキシャル成長膜形成装置において、前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部は同数であることを特徴とする。
【００１０】
（３）上記（１）に記載のエピタキシャル成長膜形成装置において、前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部は２組以上であることを特徴とする。
【００１１】
（４）上記（１）に記載のエピタキシャル成長膜形成装置において、前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部は、前記回転胴の回転中心に対してほぼ等角的に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
（５）上記（１）乃至（４）のうちいずれかに記載のエピタキシャル成長膜形成装置におけるエピタキシャル成長膜形成方法であって、気相成長膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
水平円盤型サセプタ上の膜形成処理済みウェハーを取り外す際に、ウェハーとサセプタの貼り付き現象が発生していてもウェハーと共にサセプタが持ち上がらないようにすることにより、ウェハー、サセプタおよびその他の周辺部品が破損する怖れを軽減するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明にかかるエピタキシャル成長膜形成装置およびエピタキシャル成長膜形成方法の実施の形態につき、添付図面に基づき説明する。
【００１５】
以下、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置について詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置の断面図である。膜形成装置１は、ウェハーＷ上に気相成長膜を形成する装置であり、チャンバ２と、ガス供給管３と、整流板４と、サセプタ５と、回転胴６と、ガス排気管７と、ヒーター８と、ウェハーＷと、ウェハー突き上げ棒９と、を備えている。
【００１６】
ガス供給管３は、チャンバ２内の上部、水平方向の略中央部に配設され、ガス（原料ガスもしくはキャリアガス）がチャンバ２内に供給されるように、チャンバ２が外部のガス供給制御装置（図示省略）と接続されている。そして、ガス供給制御装置（図示省略）からは、膜形成装置１において形成する薄膜の種類に応じて、原料ガス（例えば、厚膜の場合はＳｉＨＣｌ３など）、もしくはキャリアガス（例えばＨ2など）等が図１のＡ方向に供給される。
【００１７】
ガス排気管７は、チャンバ２内の下部、図１の左右に分かれて２箇所に配設され、チャンバ２内部で気相成長に使用された後のガスをチャンバ２外部に排出するように、チャンバ２が外部のガス排気制御装置（図示省略）と接続されている。そして、ガス排気制御装置（図示省略）と接続されていることにより、図１のＢ方向に排出されたガスは、排気ガスとして廃棄される。
【００１８】
更に、チャンバ２は、その内部に整流板４と、サセプタ５と、回転胴６と、ヒーター８と、を備えている。
【００１９】
整流板４は、ガス供給管３から流入してきた原料ガスの流速を調整するものであり、石英やステンレス等で形成され、ガス供給管３とサセプタ５の間の空間にチャンバ２内の側面に固定されている。また、ウェハーＷに対向する範囲の全域にわたって多数の開口部が設けられており、ウェハーＷの上方全域にわたってガス流速が均一になるように開口面積が調整されている。
【００２０】
回転胴６は、サセプタ５を回転させる回転体であり、ウェハーＷ上の薄膜が均一に生成されるように、図１のＣ方向に一定の回転速度で高速回転させる駆動機能を有する。なお、回転速度は、本実施の形態にかかる膜形成装置を使用することにより、膜均一性の高い膜を効率的に形成するためには、５００ｒｐｍ以上の速度で回転させることが好ましい。
【００２１】
ヒーター８は、サセプタ５上に固定されたウェハーＷを背面側から所定温度（例えば１１００℃程度）に熱する加熱器であり、チャンバ２の外部に備えられた加熱回路（図示省略）から供給される定電流によって所定温度に加熱する。また、ウェハー突き上げ棒９が上下方向に移動するように、複数の開口部を有する。
【００２２】
サセプタ５は、気相成長により薄膜を形成するウェハーＷを支持するものであり、ウェハーＷを所定の位置に固定する機能を有する。更に、サセプタ５を回転胴６が支持している。サセプタ５には、凹部５ａが設けられており、凹部５ａの位置にあわせてウェハーＷが保持される。また、サセプタ５はウェハーＷを保持していることから、一般的にはホルダとも呼称される。
【００２３】
ウェハー突き上げ棒９は、ウェハーＷ交換の際に、ウェハーＷを突き上げることによってサセプタ５から取り外すためのものであり、チャンバ２外部に設けられたウェハー突き上げ棒駆動機構（図示省略）によって、図１の上下方向に駆動される。
【００２４】
サセプタ５と回転胴６の保持機構は、ウェハーＷを取り外す際にサセプタ５の持ち上がりを防止するものである。もし、サセプタ５をねじやピン等で固定した場合、ウェハーＷ上は約１１００℃に加熱されるためウェハーＷ周辺部品の熱膨張が激しく、破損や故障が発生しやすいという問題が発生する。従って、ウェハーＷ交換時にサセプタ５が移動しないことと、熱膨張による周辺部品の破損や故障が発生しないことを両立する本実施の形態が必要となる。
【００２５】
以下、サセプタ５と回転胴６の保持機構を拡大図で詳細に説明する。図２は、本実施の形態にかかるサセプタ５と回転胴６の保持状態を示す図１のＤ−Ｄ方向上面図である。図２は、図１のサセプタ５と回転胴６の保持状態をＤ−Ｄ方向に上面から見た図である。図２において、サセプタ突起部５ｂと回転胴鍵型突起部６ａは同数であり、回転胴６の中心位置に対してほぼ等角的に３箇所設けた構成を示している。
【００２６】
サセプタ突起部５ｂと回転胴鍵型突起部６ａは、本発明の目的とするところから最低２組を必要とする。これらの上限については、あまり数が増えると、サセプタ５を回転胴６に保持させる際の作業性が低下することとなる。従って、サセプタ５と回転胴６の作業性を考慮して、サセプタ突起部５ｂと回転胴鍵型突起部６ａの数および配置位置を検討する必要があり、図２に示す数および配置位置に限定されるものではない。
【００２７】
更に、図３は、本実施の形態にかかるサセプタ５を回転胴６に保持する前の状態を図２のＥ−Ｅ方向に見た側面図である。図３において、サセプタ５をＦ方向に押し下げてサセプタ５の突起部５ｂを回転胴６の上部に載せる。そして、サセプタ５を回動させ、サセプタ突起部５ｂを回転胴６の回転胴鍵型突起部６ａに係合させる。
【００２８】
サセプタ５を回動させた結果、サセプタ突起部５ｂが回転胴鍵型突起部６ａに係合し、図４のようになる。図４は、本実施の形態にかかるサセプタ５を回転胴６に保持した状態を図２のＥ−Ｅ方向に見た側面図である。図４のように、サセプタ突起部５ｂが回転胴鍵型突起部６ａに保持された状態では、ウェハー突き上げ棒９がウェハー交換の際にウェハーＷを突き上げても、ウェハーＷと共にサセプタ５が持ち上げられることがなく、ウェハー、サセプタおよびその他の周辺部品が破損する怖れを軽減することが可能となる。
【００２９】
なお、サセプタ突起部５ｂの高さＤｂは、係合させるため回転胴鍵型突起部６ａの底辺高さＤａよりも低くなっており、かつ回動によって保持されることから若干の寸法的余裕を有している構成が好ましい。ただし、あまり寸法的余裕が大きいと、ウェハー突き上げ棒９がウェハーＷを突き上げた際にサセプタ５が寸法的余裕の高さだけ持ち上がってしまい、ウェハーＷを取り外した瞬間にサセプタ５が落下してしまうので、サセプタ５および周辺部品が損傷することとなる。従って、高さＤａと高さＤｂの数値関係については、サセプタ５を回転胴６に保持させる際の作業性とウェハーＷ取り外し時の作業性を考慮して、最適化する必要がある。
【００３０】
また、回転胴鍵型突起部６ａの形状は、図４において回転胴６の上部に突出した形状を示しているが、図５においては回転胴６の上部端面に設けられた凹形状を示している。図５は、本実施の形態にかかるサセプタ５を回転胴６に保持した状態の変形例を示す図２のＥ−Ｅ方向に見た側面図である。図５のように、サセプタ突起部５ｂが回転胴鍵型突起部６ａに保持された状態でサセプタ５の表面と回転胴６の端面がほぼ同じ高さとなっていれば、ウェハーＷの装着、脱着時に、周辺部品の損傷が少ないように構成することが可能となる。
【００３１】
更に、サセプタ５を回転胴６に装着した状態の構成として、図６の構成も可能である。図６は、本実施の形態にかかるサセプタ５と回転胴６の保持状態の変形例を示す図１のＤ−Ｄ方向上面図である。図６においては、図２と同様に、サセプタ５が回転胴６に保持された状態を示しているが、回転胴６はサセプタ５よりも一回り大きい直径を有している。
【００３２】
なお、サセプタ５周縁部の突起部と回転胴６上部の鍵型突起部の形状は、前述のように係合することにより、ウェハーＷを取り外す際にサセプタ５がウェハーＷと一体に移動してしまい、ウェハーＷ、サセプタ５、その他の周辺部品を破損するというトラブルを防止する構成を示しており、本実施の形態に示された構成に限定されるものではない。
【００３３】
以下、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置の膜形成手順を詳細に説明する。図７は、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置の膜形成手順を示すフローチャートである。図７に従って、膜形成手順を説明する。
【００３４】
最初に、ウェハーＷを収容したサセプタ５を回転胴６に保持させる（ステップＳ１００）。回転胴６を高速回転させる（ステップＳ１０１）。ウェハーＷ上に気相成長膜を形成する（ステップＳ１０２）。ウェハーＷをサセプタ５から取り外す（ステップＳ１０３）。他のウェハーに気相成長膜を形成する場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、次のウェハーをサセプタ５に設置する（ステップＳ１０５）。次に、ステップＳ１０１に戻る。一方、他のウェハーに気相成長膜を形成しない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、膜形成を終了する。
【００３５】
以上述べたように、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置によれば、サセプタ５を回転胴６に係合させる構成にしたことにより、気相成長膜を形成したウェハーＷを交換する際に下から突き上げても、ウェハーＷを収容したサセプタ５の持ち上がりがなく、かつ気相成長膜形成時の熱膨張によりウェハーＷ、サセプタ５およびその他の周辺部品が破損する怖れを軽減するエピタキシャル成長膜形成方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置の断面図である。
【図２】本実施の形態にかかるサセプタ５と回転胴６の保持状態を示す図１のＤ−Ｄ方向上面図である。
【図３】本実施の形態にかかるサセプタ５を回転胴６に保持する前の状態を図２のＥ−Ｅ方向に見た側面図である。
【図４】本実施の形態にかかるサセプタ５を回転胴６に保持した状態を図２のＥ−Ｅ方向に見た側面図である。
【図５】本実施の形態にかかるサセプタ５を回転胴６に保持した状態の変形例を示す図２のＥ−Ｅ方向に見た側面図である。
【図６】本実施の形態にかかるサセプタ５と回転胴６の保持状態の変形例を示す図１のＤ−Ｄ方向上面図である。
【図７】本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置の膜形成手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  膜形成装置
２  チャンバ
３  ガス供給管
４  整流板
５  サセプタ
５ａ  サセプタ凹部
５ｂ  サセプタ突起部
６  回転胴
６ａ  回転胴鍵型突起部
７  ガス排気管
８  ヒーター
９  ウェハー突き上げ棒
Ｗ  ウェハー
Ａ  ガス供給方向
Ｂ  ガス排気方向
Ｃ  回転胴回転方向
Ｄａ  回転胴鍵型突起部６ａの底辺高さ
Ｄｂ  サセプタ突起部５ｂの高さ
Ｄ−Ｄ  サセプタ５と回転胴６の保持状態を上面から見る方向
Ｅ−Ｅ  サセプタ５と回転胴６の保持状態を側面から見る方向
Ｆ  サセプタ５を回転胴６に保持する前のサセプタ５の押し下げ方向
Ｇ  サセプタ５を回転胴６に保持する前のサセプタ５の回動方向
【図１】
2009087990.tif 000003
【図２】
2009087990.tif 000004
【図３】
2009087990.tif 000005
【図４】
2009087990.tif 000006
【図５】
2009087990.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009087990.tif 000009