JP2005236243A

JP2005236243A - シリンダー型半導体エピタキシャル成長装置

Info

Publication number: JP2005236243A
Application number: JP2004079169A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ide; 隆幸井手; Kazuhisa Kawamoto; 和久川元
Original assignee: EPICREW Inc
Current assignee: EPICREW Inc
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】半導体ウエハー製造工程において，シリンダー型半導体エピタキシャル成長装置における汚染物質の低減は必須の課題である。
【解決手段】シリンダー型半導体エピタキシャル成長装置において，サセプター用クォーツハンガーを回転支持するベアリングを，ベルジャー内への供給ガス通路の外側に配設し，且つ前記供給ガス通路から前記ベアリングへの前記供給ガスの漏洩を防ぐように磁性流体シールを備えたローテーション機構の半導体エピタキシャル成長装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は，ウエハーの表面にシリコン単結晶を気相エピタキシャル成長させるシリンダー型半導体エピタキシャル成長装置において，ベルジャー内への汚染物質の侵入を防止するサセプターローテーション機構に関する。

従来のシリンダー型半導体エピタキシャル成長装置の概要を図２に示す。０１はウエハーポケット０２にウエハー０３を装着したサセプター，０４はクォーツハンガーで，上端にサセプターローテーションドライブ０５が固定され，ローテーションモーター０６によりサセプター０１を回転させる機構を構成している。０７はベルジャー，０８は加熱ランプ，０９は温度センサー０１０を保護するためのセンサーシースである。

ウエハーポケット０２にウエハー０３を設置したサセプター０１をベルジャー０７内へ垂下した後ベルジャー０７を密封し，その後加熱ランプ０８によりベルジャー０７内を加熱する。その時に，図３，図４に示すように，ローテーションモーター０６の回転がローテーションモーター側ギヤ０１１を介して，サセプターローテーションドライブ０５内のインライン磁石カップリング０１２ａから壁０１４を隔てた０１２ｂに伝達され，内部のクォーツハンガー０４とそれに吊下げられているサセプター０１を回転させつつ，エピタキシャル成長処理のための供給ガスをベルジャー０７内に導入し，センサーシース０９で保護された温度センサー０１０により最適温度に加熱ランプ０８を制御し，ウエハー０３上にシリコン単結晶のエピタキシャル層を成長させる。

シリンダー型エピタキシャル半導体成長装置において，精密なウエハー成膜処理を実現するベルジャー内においては外部から不要なガスや金属汚染物質，パーティクル（不要な異物粒子）等の不純物質を侵入させない密閉された空間が必要とされるとともに，前記ベルジャー内およびそれに通じる箇所に対し不純物質を発生させない部材，構造であることが強く要求される。

従来のシリンダー型エピタキシャル成長装置のサセプター０１の回転機構には，前述のようにインライン磁石カップリング０１２ａ，０１２ｂが備えられているが，その回転運動支持のためにベルジャー内に連通する領域においてベアリング０１３が使用されており，このベアリング０１３が磨耗することにより発生する金属汚染物質やパーティクルは，供給ガスによってベルジャー内に入り，エピタキシャル成長処理中のウエハー０３に対し汚染物質が混入し，半導体素子の予定性能を悪化させる問題がある。

本発明の請求項１に係る発明は，サセプターの外側表面のウエハーポケットにウエハーを装着してベルジャー内へ挿入後，同ベルジャーを密封・加熱するとともに供給ガスを導入し，前記サセプターを前記ベルジャー外から回転させつつ，前記ウエハー表面にシリコン単結晶を気相エピタキシャル成長させるシリンダー型エピタキシャル成長装置において，前記サセプター用クォーツハンガーを回転支持するベアリングを，前記ベルジャー内への供給ガス通路の外側に配設し，且つ前記供給ガス通路から前記ベアリングへの前記供給ガスの漏洩を防ぐように磁性流体シールを備えた構造としたものである。

本発明の請求項１に係る発明では，シリンダー型エピタキシャル成長装置において，サセプター用クォーツハンガーを回転支持するベアリングとベルジャー内との連通流路を遮断するように磁性流体シールを備え，従来ベルジャー内に連通する領域に在ったベアリングをベルジャー内と連通しない位置に配設する構造のため，ベアリングの磨耗により発生する金属汚染物質やパーティクルのベルジャー内への侵入を完全に防止し，半導体素子を安定して生産することに寄与し，製品歩留まりが大きく向上する。

図１は，本実施例に係るシリンダー型半導体エピタキシャル成長装置のサセプターローテーションドライブの断面図である。図において，１はサセプターローテーションハウジングで，２はローテーションモーター，３はローテーションモーター側ギヤ，４はローテーションハウジング側ギヤ，５はベアリング，６は磁性流体シール，７はクォーツハンガーである。

図において，ローテーションモーター２の回転運動はローテーションモーター側ギヤ３からローテーションハウジング側ギヤ４に伝達され，それに応じてローテーションハウジング側ギヤ４の内周に結合された図中斜線の部分も回転運動を行い，内側の突起ａにより垂下させたクォーツハンガー７とその下に連結されたサセプター０１を回転させる構造になっている。

本ローテーション機構は，前記サセプター０１用クォーツハンガー７を回転支持するベアリング５をベルジャー０７への供給ガス通路の外側で且つ外気に触れる位置に配設し，前記供給ガス通路と前記ベアリング５との連通路に気密性と潤滑機能を持つ磁性流体シール６を備えることで，前記ベアリング５と前記ベルジャー０７内を連通しない構造とし，ウエハー成膜処理を行う前記ベルジャー０７内への外気および汚染物質の侵入を防止し，また，前記ベルジャー０７内の半導体処理ガスが外気へ漏洩する事のないよう完全に気密を保持し，同時に前記サセプター０１を回転させる構造とするものである。

これにより，回転，静止時ともに完全に気密性を保持することが可能であり，従来のシリンダー型エピタキシャル成長装置においてベルジャー内に連通する領域に設置されていたベアリングをベルジャー内と連通しない位置に配置した構造となるため，ベアリングの磨耗により発生する金属汚染物質やパーティクルを完全にベルジャー内へ侵入させない構造である。

さらに，磁性流体シールは密封面からの発塵がない特徴を有し，また，摩擦抵抗が極めて小さいため，本ローテーション機構の回転運動における低発熱，低騒音を実現することが，精緻な半導体エピタキシャル成長プロセスにおいて不要な外部影響因子である温度異常，回転中の微小振動，パーティクル発生・侵入を低減するものである。

本実施例の効果は発明の効果の欄に記載したことと同様であり，重複する説明は省略するが，近年の半導体ウエハーの製造工程では超精密なウエハー成膜処理を実現するため，反応室に金属汚染物質やパーティクルが侵入することは，ウエハーの製品品質を落とすことにつながり非常に問題とされ，これに対し，汚染物質を反応室に侵入させない構造を持つ本ローテーション機構の寄与するところ大である。

実施例に係るシリンダー型半導体エピタキシャル成長装置のサセプターローテーションドライブの断面図シリンダー型半導体エピタキシャル成長装置の断面図図２のＡ部詳細図図３のＩＶ−ＩＶ矢視図

符号の説明

０１・・・サセプター
０２・・・ウエハーポケット
０３・・・ウエハー
０４・・・クォーツハンガー
０５・・・サセプターローテーションドライブ
０６・・・ローテーションモーター
０７・・・ベルジャー
０８・・・加熱ランプ
０９・・・センサーシース
０１０・・・温度センサー
０１１・・・ローテーションモーター側ギヤ
０１２ａ・・・インライン磁石カップリング（外周側）
０１２ｂ・・・インライン磁石カップリング（内周側）
０１３・・・ベアリング
０１４・・・壁
１・・・サセプターローテーションハウジング
２・・・ローテーションモーター
３・・・ローテーションモーター側ギヤ
４・・・ローテーションハウジング側ギヤ
５・・・ベアリング
６・・・磁性流体シール
７・・・クォーツハンガー

Claims

サセプターの外側表面のウエハーポケットにウエハーを装着してベルジャー内へ挿入後，同ベルジャーを密封・加熱するとともに供給ガスを導入し，前記サセプターを前記ベルジャー外から回転させつつ，前記ウエハー表面にシリコン単結晶を気相エピタキシャル成長させるシリンダー型エピタキシャル成長装置において，前記サセプター用クォーツハンガーを回転支持するベアリングを，前記ベルジャー内への供給ガス通路の外側に配設し，且つ前記供給ガス通路から前記ベアリングへの前記供給ガスの漏洩を防ぐように磁性流体シールを備えたことを特徴とする半導体エピタキシャル成長装置。