JP2000243813A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サセプタを具備した半導体製造装置に於いて、
前記サセプタに簡単な加工で而も高温迄スリップの発生
を抑制できる受載部を形成するものである。 【解決手段】サセプタ６のウェーハ受載部が凹部１１で
形成され、該凹部にはウェーハと同心でウェーハ外径よ
り小さな円形の接合稜線１５を形成し、支持態様で曲げ
モーメントの発生を抑制し、スリップの発生を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウェーハが載置され
るサセプタを具備する半導体製造装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】サセプタを具備する半導体製造装置につ
いて図５により説明する。

【０００３】図５は半導体製造装置の１つであるエピタ
キシャル成長装置を示しており、ステンレス製の気密容
器１の内部に石英製の内部容器２が設けられ、該内部容
器２により反応室３が画成される。容器底板４を気密に
且つ回転自在に貫通する回転支軸５には基板受載テーブ
ルを兼ねるサセプタ６が設けられ、該サセプタ６には複
数のウェーハ７が載置される。前記サセプタ６の下側に
は高周波誘導コイル１０が配設され、該高周波誘導コイ
ル１０により前記サセプタ６を介して前記ウェーハ７が
加熱される様になっている。

【０００４】前記ウェーハ７は１０００℃以上に加熱さ
れるが、図５でも分かる様に前記サセプタ６による片面
加熱である。この為、前記ウェーハ７には加熱面と非加
熱面とで温度差が生じ、該ウェーハ７に外力が作用して
いない状態では加熱面と非加熱面との膨張差で該ウェー
ハ７は周辺が浮上がる様な変形を生じる。ところが実際
にはこの変形が該ウェーハ７の自重により抑制され、抑
制されることで該ウェーハ７には曲げ応力が発生し、こ
の自重応力により該ウェーハ７内部に結晶間のスリップ
を生じていた。又、ウェーハ７とサセプタ６とが接して
いる部分（ウェーハ７中心部）と、接していない部分
（ウェーハ７周辺部）とで温度差が生じ、その結果熱応
力が発生し、熱応力によりスリップが発生していた。ス
リップは製品欠陥となるので防止しなければならない。

【０００５】この為、図６で示す様に前記サセプタ６の
前記ウェーハ７が載置される箇所には凹部８が形成さ
れ、該凹部８を構成する凹曲面９は、例えば前記ウェー
ハ７が１１５０℃に片面加熱された時に外力が作用しな
かったとした場合の、加熱面と非加熱面との膨張差によ
り発生するウェーハ７の変形曲面と同一とする。この時
の前記凹部８とウェーハ７との関係を図７で示す。所定
温度（例えば前記１１５０℃）で該ウェーハ７は全面が
前記凹曲面９に接触する状態となる。この状態では前記
ウェーハ７には自重による曲げモーメントは発生せず、
内部に曲げ応力が発生しないのでスリップも生じること
がない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したウ
ェーハ７の変形曲面は複雑な複次曲面であり、前記凹曲
面９を前記ウェーハ７の変形曲面に合致させることは極
めて困難である。実際には±３０μｍ程度の加工誤差が
発生するのは避けられない。加工誤差が発生した場合
は、図８に見られる様に、該ウェーハ７は周縁で支持さ
れ、中央部が離反しギャップＧが発生する状態となり、
前記ウェーハ７には大きな曲げ応力が発生する。高温に
なればなる程該ウェーハ７の強度は低下してゆくので、
前記ギャップＧが生じる様な微妙な誤差も自重応力によ
るスリップ発生の原因となっていた。又、凹曲面の円周
も理想的に平らでない為、ウェーハ７は線接触支持（全
周支持）されず多点支持となり、スリップの発生原因と
なっていた。更に、加工誤差が発生し、ウェーハ７が周
縁で支持されない場合は部分的な面接触となるが、この
場合、接触している部分と接触していない部分とで温度
差が生じ、温度差による熱応力がスリップの原因の一つ
となっていた。この為、現状では１１００℃以上でスリ
ップを全く無くすということはできなかった。

【０００７】本発明は斯かる実情に鑑み、サセプタを具
備した半導体製造装置に於いて、前記サセプタに簡単な
加工で而も高温迄スリップの発生を抑制できる凹部を形
成するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、サセプタを具
備する半導体製造装置に於いて、サセプタのウェーハ受
載部が凹部で形成され、該凹部にはウェーハと同心でウ
ェーハ外径より小さな円形の接合稜線を形成した半導体
製造装置に係り、又前記接合稜線は異なる少なくとも２
つの曲面が連続して形成された半導体製造装置に係り、
又前記接合稜線を境にウェーハ外周側の第１の曲面凹部
と、ウェーハ中心側の第２の曲面凹部を有し、前記第２
の曲面凹部の曲率は前記第１の曲面凹部の曲率よりも大
きい半導体製造装置に係り、更に前記接合稜線を円環突
条とした半導体製造装置に係り、更に又前記接合稜線の
直径がウェーハ直径の略７０％である半導体製造装置に
係るものであり、支持態様で曲げモーメントの発生を抑
制し、スリップの発生を防止する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００１０】図１中、図６中で示したものと同一のもの
には同符号を付してある。

【００１１】サセプタ６のウェーハ７が載置される部分
に該ウェーハ７を収納する凹部１１を形成する。該凹部
１１は前記ウェーハ７の直径Ｄ１より若干大きな直径
で、該ウェーハ７の板厚と同じ深さの呼び座刳り部１２
を穿設し、該呼び座刳り部１２に連続し、該呼び座刳り
部１２と同心の第１凹曲面座刳り部１３を穿設し、更に
該第１凹曲面座刳り部１３に連続し、該第１凹曲面座刳
り部１３と同心の第２凹曲面座刳り部１４を穿設する。
前記第１凹曲面座刳り部１３から第２凹曲面座刳り部１
４への移行位置には直径Ｄ２の接合稜線１５が形成され
る。

【００１２】前記第１凹曲面座刳り部１３、第２凹曲面
座刳り部１４は共に球面で構成され、前記第１凹曲面座
刳り部１３の曲率は、例えば前記ウェーハ７が１１００
℃となった状態で自然に湾曲した場合の曲率に合致又は
近似した値となっており、前記第２凹曲面座刳り部１４
の曲率は第１凹曲面座刳り部１３の曲率より大きく、又
加熱される最高温度で該ウェーハ７が自然に湾曲する時
の曲率以上となっている。

【００１３】次に、図２、図３を参照して本実施の形態
の作用について説明する。

【００１４】図１は加熱前の状態を示しており、前記ウ
ェーハ７は平面を保ち、該ウェーハ７の周縁が前記凹部
１１に接している。即ち、前記ウェーハ７は周縁で該ウ
ェーハ７の自重が支持されている。

【００１５】前記ウェーハ７が加熱されると次第に変形
して凹形状に反る。加熱温度が１１００℃に至る迄は依
然としてウェーハ７の周縁で自重が支持される。

【００１６】該ウェーハ７の加熱温度が１１００℃にな
ると、該ウェーハ７の湾曲状態は前記第１凹曲面座刳り
部１３の曲面と合致し、前記ウェーハ７の周辺部は第１
凹曲面座刳り部１３により面で支持される。前記ウェー
ハ７の支持が周縁から周辺部の面支持になることで、該
ウェーハ７の支持スパンは該ウェーハ７の直径Ｄ１から
前記接合稜線１５の直径Ｄ２となり、大幅に短くなり、
発生する曲げモーメントも大幅に減少する。

【００１７】更に加熱されると前記ウェーハ７の反りが
大きくなり、該ウェーハ７の周縁は前記第１凹曲面座刳
り部１３から浮上がる。従って、前記ウェーハ７は前記
接合稜線１５の円による線支持となる。この場合でも、
前記ウェーハ７の支持スパンは前記接合稜線１５の直径
Ｄ２であり、支持スパンはやはり小さく、曲げモーメン
トの発生も小さく抑えられ、曲げ応力の発生も小さく抑
制できる。

【００１８】図１、図２、図３で示されるウェーハ７の
支持の態様による曲げモーメント発生の状態を、図４
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の曲げモーメント線図により説明す
る。尚、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の曲げモーメント線図
は単純梁の自重による曲げモーメントの発生として模擬
的に示している。

【００１９】図４中、Ｄ１が前記ウェーハ７の直径、Ｄ
２が前記接合稜線１５の直径を示し、図４（Ａ）が図１
に示す加熱前のウェーハ７の支持に対応し、図４（Ｂ）
が図２に示す加熱途中のウェーハ７の支持に対応し、図
４（Ｃ）が図３に示す最大加熱のウェーハ７の支持に対
応している。

【００２０】前記ウェーハ７を周縁で支持した図１の支
持の場合、曲げモーメントの最大値ＭA は中央部に現れ
る。前記ウェーハ７を接合稜線１５で支持した図２の場
合、曲げモーメントの最大値ＭB は中央部に現れるが、
その値はＭA の１／３程度となる。又、図３の支持の場
合、曲げモーメントの極大値ＭC1、ＭC2が中央部と接合
稜線１５の位置で現れる。前記接合稜線１５の直径Ｄ２
を変えることで前記極大値ＭC1、ＭC2の値は変化する。
従って、最大モーメント、即ち極大値ＭC1、ＭC2の大き
い方の曲げモーメントが最小となる様、前記接合稜線１
５の直径Ｄ２の値を選択すればよい。

【００２１】尚、前記接合稜線１５の直径を決定する他
の要因として、発生する曲げモーメントの他に前記ウェ
ーハ７の支持の安定があり、本実施の形態では該ウェー
ハ７の支持の安定も考慮し、前記接合稜線１５より内側
の重量と外側の重量とが略等しくなる様、即ちＤ２が略
０．７Ｄ１に等しくなる様、前記接合稜線１５の直径Ｄ
２を選択した。この様に０．７Ｄ１で支持すれば自重応
力が最も小さくなり、スリップの発生が抑えられる。

【００２２】上述した様に、ウェーハ７は加熱された状
態では接合稜線によって支持される。この為、ウェーハ
７とサセプタ６との接触は線接触となり、接触部が極め
て限定された箇所となるので、熱応力の発生も抑制され
る。

【００２３】尚、上記凹部１１を形成し、上述した支持
を達成する為に、即ち前記接合稜線１５を形成する為に
は、前記第１凹曲面座刳り部１３と第２凹曲面座刳り部
１４は必ずしも球面である必要はなく、両曲面を円錐曲
面とし内側の第２凹曲面座刳り部１４の円錐曲面の頂角
を第１凹曲面座刳り部１３の円錐曲面より小さくすれば
よい。その他、前記接合稜線１５を形成する曲面の組合
わせは種々考えられる。

【００２４】更に、上記実施の形態は接合稜線１５を１
つとしたが、曲率の異なる３つ以上の凹曲面を組合わ
せ、２つ以上の接合稜線を形成し、ウェーハ７の変形に
応じて外側の接合稜線から内側の接合稜線に順次支持が
移行する様にしてもよい。

【００２５】更に又、前記凹部１１を平板円状の座刳り
穴とし、前記接合稜線１５を座刳り穴と同心に形成した
直径Ｄ２の円環突条としてもよい。この場合、円環突条
の高さは前記ウェーハ７が最大に湾曲しても座刳り穴の
底面に接触しない高さとする。前記接合稜線１５を円環
突条とした場合、前記ウェーハ７に発生する曲げモーメ
ントは、加熱前、加熱中、加熱後のいずれの状態も、図
４（Ｃ）で示した状態となる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、ウェー
ハ強度が低下する加熱時での曲げモーメントの発生が大
幅に減少するので、高温に至る迄曲げ応力の発生に起因
するスリップの発生を抑止でき、半導体素子製造に於け
る歩留りが向上し、生産性が向上するという優れた効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の要部を示す説明図であ
る。

【図２】該実施の形態で加熱途中の状態を示す説明図で
ある。

【図３】該実施の形態で最大加熱状態を示す説明図であ
る。

【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の実施の形態に於
いてウェーハに発生する曲げモーメントを模擬的に表し
た線図である。

【図５】半導体製造装置の１つであるエピタキシャル成
長装置の説明図である。

【図６】従来例の要部を示す説明図である。

【図７】従来例の作用を示す説明図である。

【図８】従来例のウェーハと凹部との関係を示す説明図
である。

【符号の説明】

６ サセプタ ７ ウェーハ １１ 凹部 １２ 呼び座刳り部 １３ 第１凹曲面座刳り部 １４ 第２凹曲面座刳り部 １５ 接合稜線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サセプタを具備する半導体製造装置に於
   いて、サセプタのウェーハ受載部が凹部で形成され、該
   凹部にはウェーハと同心でウェーハ外径より小さな円形
   の接合稜線を形成したことを特徴とする半導体製造装
   置。
2. 【請求項２】 前記接合稜線は異なる少なくとも２つの
   曲面が連続して形成された請求項１の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 前記接合稜線を境にウェーハ外周側の第
   １の曲面凹部と、ウェーハ中心側の第２の曲面凹部を有
   し、前記第２の曲面凹部の曲率は前記第１の曲面凹部の
   曲率よりも大きい請求項２の半導体製造装置。
4. 【請求項４】 前記接合稜線を円環突条とした請求項１
   の半導体製造装置。
5. 【請求項５】 前記接合稜線の直径がウェーハ直径の略
   ７０％である請求項１〜請求項４のいずれか１つの半導
   体製造装置。