JP2000355766A

JP2000355766A - 基板処理装置及び基板処理方法

Info

Publication number: JP2000355766A
Application number: JP11168313A
Authority: JP
Inventors: Fumihide Ikeda; 文秀池田; Mitsuaki Tanabe; 光朗田辺; Katsunao Kasatsugu; 克尚笠次; Makoto Sanbe; 誠三部; Satoru Takami; 哲高見
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】スリップ発生要因であるサセプタのたわみと
うねりとザグリ加工精度不足に起因するウェハの温度均
一性の悪化を防止し、且つウェハ内温度均一性悪化によ
る膜厚、抵抗率均一性悪化を改善する。【解決手段】この基板処理装置は、第１のサセプタ１
６と、第１のサセプタ１６上に設けられ、表裏面のそれ
ぞれに凹部３１，３２を有する第２のサセプタ１７とを
備え、第２のサセプタ１７の表面凹部３１にウェハ５を
載置して加熱処理するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サセプタ上に基板
を支持し、加熱処理として例えばエピタキシャル成長を
行うようにした基板処理装置及び基板処理方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、サセプタ上に基板を支持し、加熱
処理としてエピタキシャル成長を行うようにした基板処
理装置として、例えば、高周波誘導加熱方式を用いるバ
ッチ式パンケーキ型エピ装置のエピタキシャル成長装置
が知られている。

【０００３】このような基板処理装置では、基板である
半導体ウェハ上に、そのウェハの結晶格子に倣って結晶
膜を堆積させるため、所定の処理ガスの雰囲気の下、高
周波誘導によりウェハを加熱処理する。このような基板
処理に際して、基板を支持するためにサセプタが用いら
れる。

【０００４】図３は上述した基板処理装置を示す断面側
面図である。この装置は、覗窓１が設けられたステンレ
ス製ベルジャ２と、このステンレスベルジャ２内に設け
られた石英ベルジャ３と、これらベルジャ２，３を支持
し、排気口４ａやパージガス導入口４ｂが設けられると
共に、ガス導入管４ｃが挿入され、回転可能に支持され
た底蓋部４と、底蓋部４上に水平に設けられウェハ５を
支持するサセプタ６と、サセプタ６の下側に設けられた
高周波誘導コイル７及びこのコイル７を覆うコイルカバ
ー８を備えて構成される。

【０００５】ガス導入管４ｃは回転軸９中を通り、その
先端にノズル１０が設けられている。サセプタ６の表面
にはＳｉＣコーティングが施され、また、図４に示すよ
うに、基板としてのウェハ５外径より少し大きい凹部で
あるザグリ１１が設けられ、これらのザグリ１１にウェ
ハ５を支持するための支持部１１ａが設けられている。
なお、図４において、１２はエピ膜厚，抵抗率モニタ用
のＳｉチップ用ザグリである。

【０００６】基板処理時には、このサセプタ６のザグリ
１１にウェハ５を置いて、サセプタ６を回転させ、高周
波誘導コイル７によりウェハ５を加熱させる。石英ベル
ジャ３の中がパージガスによって排気された後、処理用
のガスをノズル１０より噴出させ、ウェハ５上に所望の
エピ膜を成長させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の基板処理装置に
置いて、使用されるサセプタ６のザグリ形状は、図４に
示すように、０．３〜２．０ｍｍの段差１１Ａと段差底
部から３０〜４００μｍの深さの球面凹形状１１Ｂが用
いられているが、サセプタ６の自重によるたわみ（図５
参照）により、サセプタ表面にうねりや反りを発生させ
る結果、サセプタに形成されたザグリ形状が変形してし
まう（図６参照）。

【０００８】また、サセプタ６はその表面にＳｉＣコー
ティングがなされているが、そのＳｉＣコート時に発生
するうねりにより理想的な球面形状が得られない。すな
わち、サセプタは例えば外径が９５０ｍｍ、内径が１５
０ｍｍ、厚さが１８ｍｍ、重量が３０数キログラムあ
り、ＳｉＣコート時にその複数点を支持ピンにより水平
に支持してＣＶＤ法によりコーティング処理を行うが、
その際に、支持ピンの外径側と内径側とで自重にうねり
が発生する（図７参照）。

【０００９】さらに、球面ザグリの加工精度が±３０〜
±５０μｍであるため、複数のザグリにおいて深さ及び
形状のバラツキが大きく、スリップ発生の原因となって
いる。更にまた、ザグリ形状の変形やバラツキにより、
ウェハにも自重による応力集中が生じ、ウェハが破損し
易くなったり、たわみが生じる。そしてまた、これら要
因によりウェハ内温度均一性が悪くなり、膜厚と抵抗率
均一性の向上に限界がある。

【００１０】本発明の目的は、従来技術の問題点である
スリップ発生要因であるサセプタのたわみとうねりとザ
グリ加工精度不足に起因するウェハの温度均一性の悪化
を防止し、且つウェハ内温度均一性悪化による膜厚、抵
抗率均一性悪化を改善することができる基板処理装置及
び基板処理法法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る装置は、第１のサセプタと、前記第
１のサセプタ上に設けられ、表裏面のそれぞれに凹部を
有する第２のサセプタとを備え、前記第２のサセプタの
表面凹部に基板を載置して加熱処理するようにしたもの
である。

【００１２】また、本発明に係る方法は、第１のサセプ
タ上に第２のサセプタを設け、該第２のサセプタ上に基
板を載置して加熱処理する基板処理方法において、前記
第２のサセプタの表裏面には凹部を設け、第２のサセプ
タの表面の凹部に基板を載置して基板を加熱処理するよ
うにしたものである。

【００１３】実施の形態においては、第１のサセプタ１
６上にウェハ５の外径より大きい第２のサセプタ１７を
載せ、その上にウェハ径より少し大きいザグリ（凹部３
１）を設けてウェハ５を載置するようにしている。ま
た、第２のサセプタ１７は円形状をなし、厚みが２〜７
ｍｍであり、ＳｉＣ又はＳｉＣコートカーボンで作成さ
れている。第２のサセプタ１７の上面に設けらている凹
部３１は、ウェハ５の面内の温度を均一にするよう作用
する。第２のサセプタ１７の裏面には、外周所定３箇所
に支持点を設け、第１のサセプタ１６の表面に凹凸があ
っても三点支持が達成できる構造とされている。なお、
実施の形態においては、第１のサセプタ１７上、第２の
サセプタ１６を載置する位置にも凹部２１が設けられて
いる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は本発明に係る基板処理装置及
び基板処理方法に用いられるサセプタを示す平面図、図
２は図１の要部拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は正面図、（ｃ）は底面図である。なお、基板処理装置
としての全体外観構成図は図３に示したものと同じであ
り、ここでの説明は省略する。

【００１５】本発明の実施の形態におけるサセプタ１６
は、高周波誘導コイル（図３の７）の上に水平に支持さ
れ、複数の凹部２１がザグリとして、その周辺部近傍に
等間隔に設けられた円盤上の第１のサセプタ１６と、こ
の第１のサセプタ１６上の各凹部２１に載置され、それ
ぞれの表裏面に凹部３１，３２を有し、その表面の凹部
３１にウェハ５を支持する第２のサセプタ１７とを備え
て構成されている。

【００１６】第１のサセプタ１６は、円形をなし、例え
ば外径が９５０ｍｍ、内径が１５０ｍｍ、厚さが１８ｍ
ｍ、重量が３０数キログラムあり、その円周部近傍に１
０個の凹部２１を有する。第２のサセプタ（サブサセプ
タ）１７は、円形をなし、その直径がウェハの直径より
も３〜１５ｍｍ程度大きく、厚みが２〜７ｍｍであり、
ＳｉＣまたはＳｉＣコートカーボンが設けられている。

【００１７】第２のサセプタ１７の表面（上面）に設け
られた凹部３１は、その表面最外径がウェハ５の外径よ
りも若干大きく、この凹部３１においてウェハ５を支持
することにより、ウェハ面内の温度を均一にするための
もであり、球面ザグリにより形成されている。また、第
２のサセプタの裏面（下面）にも、凹部３２が球面ザグ
リにより形成されている。約１０００℃以上の高温処理
になると、ウェハの表裏面の温度差により凹形状に反っ
てしまい、平坦なサセプタ上に載置している時には、サ
セプタに接触している部分と、そうでない部分とが存在
し、結果、熱応力、自重応力によりスリップが発生する
ので、サセプタにウェハの反り形状と略同形状の凹部３
１を設けることで、上記問題を防ぎ、スリップ発生を防
ぐ事が可能となる。また、凹部３２は、サブサセプタの
表裏温度差により凹形状に反った時に、メインサセプタ
と平行になるようにし、第２のサセプタが（延いてはウ
ェハが）第１のサセプタから均一に加熱される様に作用
する。

【００１８】そして、さらに第２のサセプタ１７裏面の
凹部３２の外周部３カ所の等間隔位置（中心角で１２０
度毎）には、突起部から形成される支持点３３が設けら
れている。そして、これら支持点３３により、第１のサ
セプタ１６の裏面に凹凸があっても、三点支持により第
２のサセプタ１７を安定して支持できる構造となってい
る。これにより、例えば、第１のサセプタ１６のたわみ
とうねりにより第１のサセプタ１６と第２のサセプタ１
７の接触状態を安定させることができる。

【００１９】ここで、第２のサセプタ１７の表面に設け
られた凹部３１である球面ザグリの寸法は、最外径がウ
ェハの外径より若干大きく、ウェハ外径より１〜５ｍｍ
程度大きく、また第２のサセプタ１７の裏面に設けられ
た凹部３２である球面ザグリの寸法は表面のそれとほぼ
同じか若干大きく形成されている。これらザグリの深さ
は共に等しくされ０〜４００μｍ程度の深さとされてい
るが、表面と裏面でその深さは異なっても良い。

【００２０】以上のように、本実施の形態によれば、サ
セプタを第１のサセプタとこの第１サセプタに載せられ
る第２のサセプタとに分け、従来のサセプタの自重たわ
みとうねりの影響を防ぐ構造とされている。そして、第
２サセプタの形状を小型とすることにより、その凹部の
加工精度を上げることができ、加工精度は±５０μｍか
ら±１０μｍ程度に向上できる。また、ウェハ面内の温
度均一性の向上を図れることから、±１％以下の膜厚、
抵抗率均一性を確保できる。そして、処理ウェハ種と処
理温度に応じたサブサセプタ表裏のザグリ深さを最適化
することにより１２００℃までスリップフリーを実現で
きる。尚、ウェハ種とザグリ深さの好適例の組み合わせ
を下記テーブルに示しておく。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、第１のサセプタと、前記第１のサセプタ上に
設けられ、表裏面のそれぞれに凹部を有する第２のサセ
プタとを備え、前記第２のサセプタの表面凹部に基板を
載置して加熱処理するようにしたので、従来技術の問題
点であるスリップ発生要因であるサセプタのたわみとう
ねりとザグリ加工精度不足に起因するウェハの温度均一
性の悪化を防止し、且つウェハ内温度均一性悪化による
膜厚、抵抗率均一性悪化を改善することができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における第１のサセプタを示す平面
図である。

【図２】図１の要部の詳細を示す図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。

【図３】基板処理装置を示す断面側面図である。

【図４】従来のサセプタ構造を示す図であり、（ａ）は
全体平面図、（ｂ）は各凹部の断面側面図である。

【図５】サセプタ半径方向の自重たわみを示す計算例で
ある。

【図６】ザグリ円周のうねりを示す計算例である。

【図７】サセプタ外周のうねりの一例を示す図である。

【符号の説明】

５ウェハ１６第１のサセプタ１７第２のサセプタ２１第１のサセプタの凹部３１第２のサセプタの表面凹部３２第２のサセプタの裏面凹部３３支持点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠次克尚東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内 (72)発明者三部誠東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内 (72)発明者高見哲東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内Ｆターム(参考） 4G077 AA03 DB01 DB15 EG03 TG07 4K030 BB02 CA12 FA10 GA02 KA46 5F045 BB02 BB13 EM02 EM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のサセプタと、前記第１のサセプタ
上に設けられ、表裏面のそれぞれに凹部を有する第２の
サセプタとを備え、前記第２のサセプタの表面凹部に基
板を載置して加熱処理する基板処理装置。
【請求項２】第１のサセプタ上に第２のサセプタを設
け、該第２のサセプタ上に基板を載置して加熱処理する
基板処理方法において、前記第２のサセプタの表裏面には凹部を設け、第２のサ
セプタの表面の凹部に基板を載置して基板を加熱処理す
るようにした基板処理方法。