JP2000091233A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サポートの数を増やすことなくフィラメント
の変形を抑制してハロゲンランプの寿命を延ばし、ひい
ては当該ハロゲンランプを用いたエピタキシャル成長装
置等の半導体製造装置の性能を向上させること。 【解決手段】 本発明は、エピタキシャル成長装置１０
等において、ハロゲンランプ２０のフィラメント２４を
支持するためのサポート２６を、一端が封体２２に対し
て固定され他端が支持点の隣接位置まで延びるサポート
ロッド４８と、一端がサポートロッド４８の他端に固定
され他端がフィラメント２４に前記支持点で接続される
ようになっているサポートワイヤ５０とから構成し、サ
ポートワイヤをサポートロッドよりも剛性が低くしたこ
とを特徴とする。フィラメントの支持については、主と
して、剛性のあるサポートロッドによって行われ、フィ
ラメントとの連結は剛性の低いサポートワイヤにより行
われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エピタキシャル成
長装置や高速熱処理装置等の半導体製造装置に関し、特
に、処理チャンバ内を加熱するための加熱源として用い
られるハロゲンランプの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】エピタキシャル成長装置等の半導体製造
装置においては、処理チャンバ内を高温に加熱する必要
があるが、その加熱源としてはハロゲンランプが広く用
いられている。

【０００３】図３は、エピタキシャル成長装置等で用い
られる従来一般のハロゲンランプ１を示している。図示
のハロゲンランプ１は横置きタイプ（封体３の長手方向
軸線を水平に向けて配置するタイプ）であり、タングス
テン製のフィラメント２が封体３内にその長手方向に沿
って配置されている。このようなハロゲンランプ１は点
灯・消灯又は供給電力の昇降が繰り返されるため、フィ
ラメント２に高い熱ストレスが加わる。このため、フィ
ラメント２の結晶組織が崩れ、自重により中間部が撓ん
で、やがて断線に至る。

【０００４】そこで、従来においては、フィラメント２
の中間部をサポート４により支持することとしている。
従来のサポート４はタングステン製のワイヤであり、図
示するように、一端が封体の根本部で固定され、フィラ
メント２に対してほぼ平行に延びている。そして、サポ
ート４の自由端側はフィラメント２に向けてほぼ直角に
屈曲され、その先端でフィラメント２を巻き付けて支持
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サポート４は、自由端側の部分の屈曲加工とフィラメン
ト２に対する巻付け加工とを可能とすべく比較的細いタ
ングステンワイヤを用いていたため、支持が不十分であ
るという問題点があった。即ち、従来のサポート４の太
さでは、使用に伴って生ずるフィラメント２の変形を支
えることができず、最終的にはフィラメント２同士が接
触したりフィラメント２と封体３とが接触したりして、
比較的短時間で断線していた。従って、このようなハロ
ゲンランプ１を使用している半導体製造装置は、頻繁に
ハロゲンランプ１の交換のために運転を停止する必要が
あり、生産性が悪いという問題点があった。

【０００６】この問題点に対してはサポート４の数を増
やすことも考えられるが、サポート４の数を増やした場
合には、ハロゲンランプ１の熱特性が変化し、ウェハ処
理に悪影響を及ぼすという新たな問題が生じてしまう。

【０００７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、サポートの数を増やすことなくフ
ィラメントの変形を抑制してハロゲンランプの寿命を延
ばし、ひいては当該ハロゲンランプを用いた半導体製造
装置の性能を向上させることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、処理チャンバ内に配置されたウェハを加
熱するための加熱源としてハロゲンランプを備えている
半導体製造装置において、ハロゲンランプが、封体内に
配置されたフィラメントをその中間の所定の支持点にて
支持するサポートを有しており、前記サポートは、一端
が封体に対して固定され他端が前記支持点の隣接位置ま
で延びているサポートロッドと、一端がサポートロッド
の他端に固定され他端がフィラメントに前記支持点で接
続されるよう曲げ加工されているサポートワイヤとから
成ることを特徴としている。更に、本発明は、サポート
ロッドの剛性をサポートワイヤよりも高くし、その一方
で、サポートワイヤの曲げ加工性をサポートロッドより
も高くしたことを特徴としている。

【０００９】このような構成において、フィラメントの
支持については、主として、剛性のあるサポートロッド
によって行われる。従って、フィラメントの変形に十分
に対抗することができる。また、サポートロッドとフィ
ラメントとの連結は曲げ加工性の高いサポートワイヤに
より容易に行われる。

【００１０】サポートは、サポートロッドとサポートワ
イヤとを別個に形成した後に一体化させた型式のものが
考えられるが、サポートロッドとサポートワイヤを１本
の線材ないしは棒材から一体形成することも可能であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って本発明の好適
な実施形態について詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明に従って構成されたエピタ
キシャル成長装置１０を概略的に示している。図示のエ
ピタキシャル成長装置１０はシリコンウェハ（図示せ
ず）を一枚ずつ処理する枚葉式であり、石英ガラスで構
成された処理チャンバ１２と、この処理チャンバ１２内
に配置されたウェハ支持用のサセプタ１４とを備えてい
る。処理チャンバ１４の側部には処理ガスの導入口１６
が形成され、これに対向する位置には排気口１８が形成
されている。また、処理チャンバ１２の上側領域及び下
側領域には、それぞれ、複数本のハロゲンランプ２０が
放射状に配置されている。

【００１３】図２は、このようなエピタキシャル成長装
置１０に用いられるハロゲンランプ２０を拡大して示す
一部断面側面図である。図示のハロゲンランプ２０は横
置きタイプであり、石英ガラスから作られた透明な封体
２２と、この封体２２の内部に配設されたフィラメント
２４と、このフィラメント２４の中間部を支持するため
のサポート２６ａ、２６ｂとを備えている。

【００１４】封体２２は略円筒形の真空密閉容器であ
る。封体２２の一方の端部は、封体２２内にフィラメン
ト等の内部構成部材を配置した後に封止される。また、
図２おいて、符号２８は封体２２の一端に設けられた排
気管であるが、この排気管２８は、これを用いて封体２
２内を真空にしハロゲン系ガスを封入した後に閉じられ
る。

【００１５】フィラメント２４は、細いタングステンワ
イヤを小さな直径でコイル状に巻いたものを、大きな直
径で更にコイル状に巻いたものである。フィラメント２
４の両端は、それぞれ、太いタングステン製コネクティ
ングワイヤ３０，３２の一端に巻き付けられて固定され
ている。コネクティングワイヤ３０，３２の他端は封体
２２の封止端部３４に埋設されており、また、封止端部
３４の近傍で石英ガラス製のバインダ３６により拘束さ
れている。一方のコネクティングワイヤ３０は短く、他
方のコネクティングワイヤ３２は封体２２の内壁面に沿
って排気管２８の内部まで延びている。従って、コネク
ティングワイヤ３０，３２により支持されたフィラメン
ト２４は、封体２２のほぼ中心にその長手方向に沿って
配置される。

【００１６】なお、コネクティングワイヤ３０，３２は
封体２２の封止端部３４内でモリブデン箔３８，４０を
介してコネクティングピン４２，４４に接続されてい
る。コネクティングピン４２，４４は封止端部３４を取
り囲むセラミック製のベース４６により支持され、電源
（図示せず）に接続可能となっている。

【００１７】フィラメント２４の中間部は、封体２２内
に設けられたサポート２６ａ，２６ｂによって支持され
ている。図示実施形態において、サポート２６ａ，２６
ｂは上下１対あり、上側に配置されるサポート２６ａ
は、フィラメント２４の全長の、封止端部３４側から約
３分の１の位置を支持し、下側に配置されるサポート２
６ｂは封止端部３４側から約３分の２の位置を支持する
ようになっている。

【００１８】各サポート２６ａ，２６ｂは、一端がバイ
ンダ３６に埋設されたサポートロッド４８を有してい
る。前述したように、バインダ３６はコネクティングワ
イヤ３０，３２を介して封体２２に固定されているの
で、バインダ３６に埋設されたサポートロッド４８は封
体２２によって片持ち支持された状態となる。サポート
ロッド４８はフィラメント２４と実質的に同一の材料で
あるタングステンから成る比較的太い剛性の高い棒状体
であり、封体２２の内壁面に沿って延び、その先端はフ
ィラメント２４の支持点の隣接位置にまで達している。

【００１９】また、サポート２６ａ，２６ｂは、サポー
トロッド４８の先端に固定されたサポートワイヤ５０を
有している。サポートワイヤ５０もサポートロッド４８
と同様にタングステンから作られている。一方、サポー
トワイヤ５０はサポートロッド４８よりも細く、剛性は
サポートロッド４８に比して低いが、曲げ加工性に富ん
でいる。

【００２０】図示実施形態において、サポートワイヤ５
０の一端はコイル状に巻かれており、このコイル部分５
２の内径はサポートロッド４８の外径よりも僅かに小さ
くされている。従って、コイル部分５２にサポートロッ
ド４８の先端を挿入すると、コイル部分５２はそのばね
力によりサポートロッド４８を締め付け、サポートワイ
ヤ５０はそのままサポートロッド４８に固定される。サ
ポートロッド４８の先端に固定されたサポートワイヤ５
０は、フィラメント２４の対応の支持点に向かって延
び、従来と同様、その先端のループ状部分５４でフィラ
メント２４に接続されている。このようにサポートワイ
ヤ５０はサポートロッド４８に比して複雑な形状を採っ
ているが、前述したように剛性が低く曲げ加工性が高い
ので、容易に所望の形状に加工することが可能となって
いる。

【００２１】上記構成のハロゲンランプ２０を用いたエ
ピタキシャル成長装置１０において、サセプタ１４上に
シリコンウェハを載置した後、ハロゲンランプ２０を点
灯してシリコンウェハを加熱すると共に、排気口１８か
ら排気を行いながらトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ₃）
ガスやジクロルシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）ガス等を処理ガ
スとして導入口１６から導入すると、所定温度に加熱さ
れたシリコンウェハの表面に沿って処理ガスが層流状態
で流れ、シリコンウェハ上にシリコンの単結晶がエピタ
キシャル成長する。

【００２２】かかるエピタキシャル成長プロセス毎にハ
ロゲンランプ２０に供給される電力が昇降され、急激な
昇降温による熱ストレスがフィラメント２４に加わる。
これにより、ハロゲンランプ２０が長期にわたり使用さ
れると、フィラメント２４のタングステンの結晶組織が
崩れ、自重により下方に撓み始める。この時、上側のサ
ポート２６ａのサポートワイヤ５０には主として引張り
力が作用し、サポートロッド４８の先端には下方への曲
げ荷重が作用する。サポートワイヤ５０は細いタングス
テンワイヤであるが、引張り力に対しては過度に細くな
い限りは、十分に対抗することができる。また、サポー
トロッド４８は剛性の高いものが用いられているため、
曲げ荷重にも十分に耐えることができる。具体的には、
全長が約３．５ｃｍの８重巻きフィラメント２４の３巻
き目を、バインダ３６からの長さが約２．５ｃｍのサポ
ートロッド４８、及び、サポートロッド４８とフィラメ
ント２４との間の長さが約６ｍｍのサポートワイヤ５０
から成るサポート２６ａで支持する場合、サポートワイ
ヤ５０の直径は約０．７ｍｍ、サポートロッド４８の直
径は約１．２ｍｍであればよい。なお、下側のサポート
２６ｂは上側のサポート２６ａの補助として機能するも
のであるため、そのサポートロッド４８とサポートワイ
ヤ５０の各直径は上側のものと同等とれば足りる。

【００２３】このようにして、フィラメント２４の熱ス
トレスによる変形はサポート２６ａ，２６ｂによって抑
制することが可能となる。フィラメント２４は、変形が
大きくなってフィラメント２４の巻線同士が接触したり
封体２２の内壁面に接触したりしたとき等に断線するの
で、変形が抑えられれば、従来に比してハロゲンランプ
２０の寿命は大幅に延びることとなる。従って、ハロゲ
ンランプ２０の交換のためにエピタキシャル成長装置１
０を停止しなければならない回数も大幅も低減される。

【００２４】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限られないこ
とは言うまでもない。

【００２５】例えば、上記実施形態では、従来構成のハ
ロゲンランプに対応させてサポートの数を２本としてい
るが、上側のサポート２４ａのみでもフィラメント２４
を十分に支持することができ、或いはフィラメントが長
い場合には３本以上のサポートを設けてもよい。勿論、
具体例としてサポートの寸法を記載したが、その寸法も
例示に過ぎない。

【００２６】また、上記実施形態では、サポート２４
ａ，２４ｂは、別個に形成されたサポートロッド４８と
サポートワイヤ５０を結合して成るものであるが、サポ
ートロッドとサポートワイヤとを１本の線材又は棒材か
ら線引き加工若しくは切削加工し、サポートを分離不可
能な一体物として構成してもよい。

【００２７】更に、本発明は、加熱源としてハロゲンラ
ンプを用いている半導体製造装置ならばどのような型式
のものでも適用可能であり、例えば高速熱処理アニール
装置にも適用することができる。

【００２８】

【実施例】次に、本発明に従って構成されたエピタキシ
ャル成長装置を実際に運転し、そこで用いられたハロゲ
ンランプの平均寿命を測定した実施例について述べる。

【００２９】この実施例におけるエピタキシャル成長装
置は、基本的には、アプライドマテリアルズ社から販売
されている製品名「Ｅｐｉ Ｃｅｎｔｕｒａ」を用いて
おり、ハロゲンランプのみを図２に示す上記形態のもの
とした。ハロゲンランプは、封体の内部空間の直径が約
２ｃｍ、長さが約６ｃｍのものであり、フィラメント
が、線径０．３ｍｍのタングステンワイヤを約２．１ｍ
ｍの直径でコイル状にし、それを更に直径約８ｍｍの８
重巻きコイルとしたものを用いた。このハロゲンランプ
のサポートは上下にそれぞれ１本ずつ設けられており、
上側のサポートについては、バインダからの長さが約
２．５ｃｍ、直径が約１．２ｍｍのタングステン製サポ
ートロッド、及び、サポートロッドとフィラメントとの
間の長さが約６ｍｍ、直径が約０．７ｍｍのタングステ
ン製サポートワイヤから構成されている。また、下側の
サポートは、バインダからの長さが約３．５ｃｍ、直径
が約１．２ｍｍのタングステン製サポートロッド、及
び、サポートロッドとフィラメントとの間の長さが約６
ｍｍ、直径が約０．７ｍｍのタングステン製サポートワ
イヤから構成されたものである。

【００３０】このような構成の本発明によるエピタキシ
ャル成長装置を通常のエピタキシャル成長プロセスに従
って連続運転したところ、ハロゲンランプの平均寿命は
３５４２時間という結果が得られた。

【００３１】また、この実施例と比較するために、ハロ
ゲンランプを従来のものにして同様な実験を行った。こ
の比較例におけるハロゲンランプは、図３に示す従来構
成のものであり、サポート以外は上記仕様と同一のもの
を使用した。サポートは、０．７ｍｍ径のタングステン
ワイヤから成り、支持点は上記実施例におけるハロゲン
ランプと同じ位置とした。

【００３２】この比較例では、ハロゲンランプの平均寿
命は１０６８時間であった。従って、本発明によれば、
ハロゲンランプの平均寿命は従来の約３倍となり、半導
体製造装置の稼働時間が延びるという効果が得られるこ
とが分かる。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ハ
ロゲンランプのサポートの数を増やすことなしに、フィ
ラメントの変形を抑制することができる。従って、ハロ
ゲンランプの性能を維持したまま、その寿命を大幅に延
ばすことができ、それを用いた半導体製造装置の処理能
力も向上されることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により構成されたエピタキシャル成長装
置を概略的に示す説明図である。

【図２】図１のエピタキシャル装置で用いられるハロゲ
ンランプを示す一部断面側面図である。

【図３】従来一般のハロゲンランプを示す一部断面側面
図である。

【符号の説明】 １０…エピタキシャル成長装置、１２…処理チャンバ、
１４…サセプタ、２０…ハロゲンランプ、２２…封体、
２４…フィラメント、２６ａ，２６ｂ…サポート、４８
…サポートロッド、５０…サポートワイヤ、５２…コイ
ル部分、５４…ループ状部分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 庸司 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F045 AB02 AC05 BB08 DP15 EK01 EK12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理チャンバ内に配置されたウェハを加
   熱するための加熱源としてハロゲンランプを備えている
   半導体製造装置において、 前記ハロゲンランプは、封体内に配置されたフィラメン
   トをその中間の所定の支持点にて支持するサポートを有
   しており、 前記サポートは、一端が前記封体に対して固定され他端
   が前記支持点の隣接位置まで延びているサポートロッド
   と、一端が前記サポートロッドの前記他端に固定され他
   端が前記フィラメントに前記支持点で接続されるよう曲
   げ加工されているサポートワイヤとから成り、 前記サポートロッドは剛性が前記サポートワイヤよりも
   高く、前記サポートワイヤは曲げ加工性が前記サポート
   ロッドよりも高いことを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記サポートロッド及び前記サポートワ
   イヤが一体的に形成されていることを特徴とする請求項
   １に記載の半導体製造装置。