JP2007088303A - Wafer supporting structure and wafer manufacturing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer supporting structure capable of suppressing a deviation between the center of rotaion and the center of a susceptor in a horizontal direction, and to provide a wafer manufacturing device. <P>SOLUTION: The wafer manufacturing device comprises a susceptor 1 for supporting the wafer W and the susceptor 2 for supporting the lower surface of the susceptor 1, and giving a rotational power to the susceptor 1. A plane shape with the center of the susceptor 1 automatically adjusted to the central axis of the rotation is provided at least at the press contact of the susceptor 1 to the susceptor support 2 or the press contact part of the susceptor support 2 to the susceptor 1. This wafer manufacturing device of this invention can suppress the deviation between the rotational center and the center of the susceptor in the horizontal direction and can improve the uniformity of the film thickness of an epitaxial film. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ウェーハにエピタキシャル膜を形成するためのウェーハ製造装置に関し、特に、ウェーハを支持するサセプタ及びサセプタを支持するサセプタサポートの構造に関する。   The present invention relates to a wafer manufacturing apparatus for forming an epitaxial film on a wafer, and more particularly to a susceptor that supports a wafer and a susceptor support structure that supports a susceptor.

ウェーハ基板上に同じ結晶方位をもったシリコンの単結晶層を成長させることにより、結晶欠陥がなく、所望の抵抗率を有するシリコンウェーハを製造する技術が知られている。
このシリコンの単結晶層は、例えば直径が２００ｍｍで厚さが０．７５ｍｍのウェーハの場合に数μｍ程度の厚さを有する極薄い層であり、一般的にエピタキシャル膜と呼ばれる。このエピタキシャル膜の成長に用いられるウェーハ製造装置として、シリコンウェーハを１枚ずつ処理する枚葉式と称されるウェーハ製造装置がある（例えば、特許文献１，２参照）。 A technique for manufacturing a silicon wafer having no crystal defect and having a desired resistivity by growing a single crystal layer of silicon having the same crystal orientation on a wafer substrate is known.
This single crystal layer of silicon is an extremely thin layer having a thickness of about several μm in the case of a wafer having a diameter of 200 mm and a thickness of 0.75 mm, for example, and is generally called an epitaxial film. As a wafer manufacturing apparatus used for the growth of this epitaxial film, there is a wafer manufacturing apparatus called a single wafer type that processes silicon wafers one by one (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

図１０は枚葉式のウェーハ製造装置を模式的に示した縦断面図である。
この枚葉式のウェーハ製造装置においては、通常、ウェーハＷを１枚だけ水平に支持するサセプタ１（ウェーハ支持台）が処理チャンバ内に設けられている。チャンバ１１は、不図示のベースリングを石英よりなる透光性の窓４ａ，４ｂによって上下から挟んでなり、内部の閉空間は反応炉５となっている。 FIG. 10 is a longitudinal sectional view schematically showing a single wafer type wafer manufacturing apparatus.
In this single wafer type wafer manufacturing apparatus, usually, a susceptor 1 (wafer support) for horizontally supporting only one wafer W is provided in the processing chamber. The chamber 11 includes a base ring (not shown) sandwiched from above and below by translucent windows 4 a and 4 b made of quartz, and an internal closed space is a reaction furnace 5.

エピタキシャル膜の成長を行うためには、処理ガス（原料ガス及びキャリアガス）をウェーハＷ上に流し、サセプタ１上で支持されたウェーハＷを１０００〜１２００℃程度の高温に加熱する必要がある。このため、反応炉５を加熱する熱源６，７をチャンバ１１の上下に備えている。   In order to grow an epitaxial film, it is necessary to flow a processing gas (raw material gas and carrier gas) over the wafer W and to heat the wafer W supported on the susceptor 1 to a high temperature of about 1000 to 1200 ° C. Therefore, heat sources 6 and 7 for heating the reaction furnace 5 are provided above and below the chamber 11.

チャンバ１１の左右には開口８，９が形成されており、一方の流入口８から原料ガスおよびキャリアガスが流入し、他方の排出口９から反応後のガスおよびキャリアガスが排出される。   Openings 8 and 9 are formed on the left and right sides of the chamber 11. The raw material gas and the carrier gas flow in from one inflow port 8, and the reacted gas and the carrier gas are discharged from the other discharge port 9.

サセプタ１は上方から見ると円板形状をしており、その直径はウェーハＷよりも大きい。サセプタ１の上面にはウェーハＷが収納される円形状のウェーハ収納用凹部１２を設けている。サセプタ１は、ウェーハＷを加熱する際にウェーハ全体の温度を均一に保つ均熱盤としての役割を果たす。
サセプタ１はエピタキシャル膜の成長処理操作の間、ウェーハＷの板面と平行な面内において、鉛直軸を回転中心として回転動を行う。 The susceptor 1 has a disk shape when viewed from above, and its diameter is larger than that of the wafer W. The upper surface of the susceptor 1 is provided with a circular wafer storage recess 12 in which the wafer W is stored. The susceptor 1 serves as a soaking plate that keeps the temperature of the entire wafer uniform when the wafer W is heated.
The susceptor 1 rotates in the plane parallel to the plate surface of the wafer W about the vertical axis during the epitaxial film growth processing operation.

サセプタ１の下面にはサセプタサポート２が当接し、サセプタ１を支持している。サセプタサポート２はサセプタ支持軸１４の頂上部に設けられている。サセプタ１は、サセプタ１の中心とサセプタ支持軸１４の軸心とが一致するようにサセプタサポート２に載置され、サセプタ支持軸１４の回転によりサセプタ１が左右に揺れることなく安定して回転する。サセプタ支持軸１４への回転は、後述する回転駆動用モータ２８によって与えられる。
サセプタ支持軸１４及びサセプタサポート２は、下部熱源７からの光を遮ることのないよう、高純度の透明な石英によって形成される。 A susceptor support 2 is in contact with the lower surface of the susceptor 1 to support the susceptor 1. The susceptor support 2 is provided on the top of the susceptor support shaft 14. The susceptor 1 is placed on the susceptor support 2 so that the center of the susceptor 1 and the axis of the susceptor support shaft 14 coincide with each other, and the susceptor 1 rotates stably without shaking left and right by the rotation of the susceptor support shaft 14. . The rotation to the susceptor support shaft 14 is given by a rotation drive motor 28 described later.
The susceptor support shaft 14 and the susceptor support 2 are formed of high-purity transparent quartz so as not to block light from the lower heat source 7.

図１０に示すように、サセプタ支持軸１４はブラケット２５に固定されたベアリングユニット２６に垂直に保持され、さらにサセプタ支持軸１４の軸心を中心に回転動自在に支持されている。サセプタ支持軸１４はその軸下部がベアリングユニット２６を貫通して延び出ており、軸下端部にはギヤ２７を固定している。ブラケット２５には回転軸を垂直下方に向けて配置された回転駆動用モータ２８が固定され、この回転駆動用モータ２８の回転軸端部には駆動ギヤ２９を設けている。   As shown in FIG. 10, the susceptor support shaft 14 is vertically held by a bearing unit 26 fixed to the bracket 25, and is supported rotatably about the axis of the susceptor support shaft 14. The lower portion of the susceptor support shaft 14 extends through the bearing unit 26, and a gear 27 is fixed to the lower end portion of the shaft. The bracket 25 is fixed with a rotation drive motor 28 having a rotation axis directed vertically downward. A drive gear 29 is provided at the end of the rotation shaft of the rotation drive motor 28.

駆動ギヤ２９とギヤ２７をわたって円環状のタイミングベルト３０が掛けられており、回転駆動用モータ２８の回転駆動が駆動ギヤ２９からタイミングベルト３０を伝わってギヤ２７に与えられる。ギヤ２７の回転により、サセプタ支持軸１４と共にウェーハＷを収納したサセプタ１が回転する。   An annular timing belt 30 is hung across the drive gear 29 and the gear 27, and the rotational drive of the rotation drive motor 28 is transmitted from the drive gear 29 through the timing belt 30 to the gear 27. The rotation of the gear 27 rotates the susceptor 1 containing the wafer W together with the susceptor support shaft 14.

図９（Ｂ）はサセプタを上面側から見た平面図、図８（Ａ）はサセプタを下面側から見た底面図を示す。図８（Ａ）に示すように、サセプタ１は真円形状を呈しており、その下面には円環状に設けられた凹溝である環状溝１ａが形成されている。環状溝１ａはサセプタ下面の表面に対して凹んで形成される。   FIG. 9B is a plan view of the susceptor viewed from the upper surface side, and FIG. 8A is a bottom view of the susceptor viewed from the lower surface side. As shown in FIG. 8 (A), the susceptor 1 has a perfect circle shape, and an annular groove 1a that is a concave groove provided in an annular shape is formed on the lower surface thereof. The annular groove 1a is formed to be recessed with respect to the surface of the lower surface of the susceptor.

図７（Ａ）はサセプタサポートを上から見た平面図、図７（Ｂ）はサセプタサポートの側面図を示す。図７（Ａ），（Ｂ）に示すようにサセプタサポート２は、中心軸２ａと、３本のアーム部２ｂと、３つの頭部２ｃとを備える。３本のアーム部２ｂはサセプタ１の上方から見たときに３本のアーム部それぞれの成す角度が１２０°になるように中心軸２ａから放射状に延び、各アーム部２ｂの先端には円柱状の頭部２ｃが設けられている。   FIG. 7A is a plan view of the susceptor support as viewed from above, and FIG. 7B is a side view of the susceptor support. As shown in FIGS. 7A and 7B, the susceptor support 2 includes a central shaft 2a, three arm portions 2b, and three head portions 2c. The three arm portions 2b extend radially from the central axis 2a so that the angle formed by each of the three arm portions is 120 ° when viewed from above the susceptor 1, and a cylindrical shape is formed at the tip of each arm portion 2b. The head 2c is provided.

図９（Ａ）はサセプタをサセプタサポートによって支持した状態を示す側面図、図８（Ｂ）はサセプタ下面の環状溝にサセプタサポートの頭部が係合している様子を示す拡大縦断面図である。図８（Ｂ）に示すように、サセプタサポートの３つの頭部２ｃをサセプタ１の下面に設けられた環状溝１ａに係合させることにより、サセプタ１を３点で水平に支持する。
サセプタサポートの中心軸２ａは、回転駆動用モータ２８からの動力伝達により回転運動するサセプタ支持軸１４の上端に連結されている。
特開２００３−１３３３９７号公報 特開２００３−１４２４１２号公報 FIG. 9A is a side view showing a state where the susceptor is supported by the susceptor support, and FIG. 8B is an enlarged longitudinal sectional view showing a state where the head of the susceptor support is engaged with the annular groove on the lower surface of the susceptor. is there. As shown in FIG. 8B, the three heads 2c of the susceptor support are engaged with an annular groove 1a provided on the lower surface of the susceptor 1, thereby supporting the susceptor 1 horizontally at three points.
The central shaft 2a of the susceptor support is connected to the upper end of the susceptor support shaft 14 that rotates by power transmission from the rotational drive motor 28.
JP 2003-13397 A JP 2003-1442412 A

上記の如く構成されたウェーハ製造装置にあっては、頭部２ｃの上端面とその上端面と当接する環状溝１ａの底面が互いに水平面であった。   In the wafer manufacturing apparatus configured as described above, the upper end surface of the head 2c and the bottom surface of the annular groove 1a contacting the upper end surface are in a horizontal plane.

環状溝１ａに頭部２ｃを嵌め込むためには、図８（Ｂ）に示すように環状溝１ａの溝幅Ｈを頭部２ｃの直径Ｄよりも大きく形成する必要がある。そのため、環状溝１ａと頭部２ｃはすき間ばめの状態になっており、サセプタ１の中心と中心軸２ａの中心が水平面内でずれてしまうという問題が生じていた。   In order to fit the head 2c into the annular groove 1a, it is necessary to form the groove width H of the annular groove 1a larger than the diameter D of the head 2c, as shown in FIG. 8B. For this reason, the annular groove 1a and the head 2c are in a clearance fit state, causing a problem that the center of the susceptor 1 and the center of the central axis 2a are shifted in the horizontal plane.

このようにサセプタ１と中心軸２ａが偏芯した状態で成膜処理を行うと、図１０に示すサセプタリング３１とサセプタ１との隙間が不均一になるために、ウェーハＷを均一に加熱することが困難になり、エピタキシャル膜の成長過程においてスリップが発生することがある。   When the film forming process is performed in a state where the susceptor 1 and the central axis 2a are decentered in this way, the gap between the susceptor ring 31 and the susceptor 1 shown in FIG. 10 becomes non-uniform so that the wafer W is heated uniformly. In some cases, slipping may occur in the growth process of the epitaxial film.

また、サセプタ１が偏芯した状態で成膜処理を行うとウェーハが真円に回転することができず、ウェーハＷに対して処理ガスが均一に当たらなかったり、サセプタリング３１とサセプタ１の間に流れ込む処理ガスの流れが不均一になったりして、ウェーハＷ上に形成されるエピタキシャル膜の膜厚の均一性が低くなることがある。   Further, when the film formation process is performed with the susceptor 1 being eccentric, the wafer cannot be rotated to a perfect circle, and the processing gas does not uniformly strike the wafer W, or between the susceptor ring 31 and the susceptor 1. The flow of the processing gas flowing into the wafer W may become non-uniform, and the uniformity of the film thickness of the epitaxial film formed on the wafer W may be lowered.

本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、回転中心とサセプタ中心の水平方向のずれを抑制することができるウェーハ支持構造およびウェーハ製造装置を提供することにある。   The invention according to the present application has been made to solve the above-described problems, and an object of the invention is to provide a wafer support structure capable of suppressing a horizontal shift between the rotation center and the susceptor center. And providing a wafer manufacturing apparatus.

上記の目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、ウェーハを支持するサセプタと、前記サセプタの下面を支持し前記サセプタに回転動力を与えるサセプタサポートと、を有するウェーハ製造装置において、前記サセプタの前記サセプタサポートとの当接部、または、前記サセプタサポートの前記サセプタとの当接部の少なくとも一方に、前記サセプタの中心が回転中心軸上に自動調芯されるための面形状を備えていることを特徴とするウェーハ製造装置である。
上記の発明によれば、サセプタサポートの回転中心とサセプタの中心とを同軸上に位置させることができ、エピタキシャル膜の膜厚の均一性を向上させることができる。 To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a wafer manufacturing apparatus including: a susceptor that supports a wafer; and a susceptor support that supports a lower surface of the susceptor and provides rotational power to the susceptor. At least one of the contact portion of the susceptor with the susceptor support or the contact portion of the susceptor support with the susceptor has a surface shape for automatically aligning the center of the susceptor on the rotation center axis. It is the wafer manufacturing apparatus characterized by having.
According to the above invention, the rotation center of the susceptor support and the center of the susceptor can be positioned on the same axis, and the uniformity of the film thickness of the epitaxial film can be improved.

また、本出願に係る第２の発明は、サセプタと、前記サセプタの下面を支持し前記サセプタに回転動力を与えるサセプタサポートと、を有し、前記サセプタの前記サセプタサポートとの当接部、または、前記サセプタサポートの前記サセプタとの当接部の少なくとも一方に、前記サセプタの中心が回転中心軸上に自動調芯されるための面形状を備え、前記サセプタによりウェーハを支持することを特徴とするウェーハ支持構造である。
上記の発明によれば、サセプタサポートの回転中心とウェーハの中心とを同軸上に位置させることができ、エピタキシャル膜の膜厚の均一性を向上させることができる。 Further, a second invention according to the present application has a susceptor and a susceptor support that supports a lower surface of the susceptor and provides rotational power to the susceptor, or a contact portion of the susceptor with the susceptor support, or The susceptor support is provided with a surface shape for automatically aligning the center of the susceptor on a rotation center axis on at least one of the contact portions of the susceptor with the susceptor, and the wafer is supported by the susceptor. The wafer support structure.
According to the above invention, the rotation center of the susceptor support and the center of the wafer can be positioned on the same axis, and the uniformity of the film thickness of the epitaxial film can be improved.

本発明のウェーハ製造装置によれば、回転中心とサセプタ中心の水平方向のずれを抑制することができ、エピタキシャル膜の膜厚の均一性を向上させることができる。   According to the wafer manufacturing apparatus of the present invention, the horizontal shift between the rotation center and the susceptor center can be suppressed, and the film thickness uniformity of the epitaxial film can be improved.

次に、本発明のウェーハ製造装置について、図面を用いて詳細に説明する。
図１（Ａ）は本発明のサセプタサポートの斜視図、図１（Ｂ）はサセプタサポートの縦断面図である。図２（Ａ）はサセプタを上面側から見た平面図、図２（Ｂ）〜（Ｄ）はサセプタとサセプタサポートとの係合関係を示す要部の拡大断面図である。 Next, the wafer manufacturing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1A is a perspective view of the susceptor support of the present invention, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the susceptor support. FIG. 2A is a plan view of the susceptor as viewed from the upper surface side, and FIGS. 2B to 2D are enlarged cross-sectional views of main parts showing the engagement relationship between the susceptor and the susceptor support.

サセプタ１は、円板状の炭素Ｃの基材に炭化シリコンＳｉＣの被膜を施したものであり、ウェーハＷを加熱する際にウェーハ全体の温度を均一に保つ均熱盤としての役割を果たす。そのため、サセプタ１はウェーハＷよりも数倍の厚さ、すなわち数倍の熱容量を有している。   The susceptor 1 is a disk-shaped carbon C base material coated with a silicon carbide SiC film, and serves as a soaking plate for keeping the temperature of the entire wafer uniform when the wafer W is heated. Therefore, the susceptor 1 has a thickness several times that of the wafer W, that is, a heat capacity several times that of the wafer W.

図２（Ａ）に示すように、サセプタ１は上方から見たときに点Ｑを中心とする真円形状を呈しており、その直径はウェーハＷよりも大きい。サセプタ１の上面には点Ｑを中心とする円形状のウェーハ収納用凹部１２を設けている。ウェーハ収納用凹部１２には成膜処理が施されるウェーハＷが収納される。また、サセプタ１の下面には、サセプタ形状と同心円に形成された円環状の環状溝１ａを有する。環状溝１ａはサセプタ下面の表面に対して凹んで形成される。   As shown in FIG. 2A, the susceptor 1 has a perfect circle shape centered on the point Q when viewed from above, and its diameter is larger than that of the wafer W. The upper surface of the susceptor 1 is provided with a circular recess 12 for accommodating a wafer centering on the point Q. The wafer storage recess 12 stores a wafer W to be subjected to film formation. The lower surface of the susceptor 1 has an annular groove 1a formed concentrically with the susceptor shape. The annular groove 1a is formed to be recessed with respect to the surface of the lower surface of the susceptor.

サセプタサポート２はサセプタ１の下面を支持してサセプタ１を水平に保持し、サセプタ１を回転駆動させる。サセプタサポート２は、図１０に示すサセプタ支持軸１４に嵌合して動力伝達を受ける中心軸２ａと、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように中心軸２ａから放射状に延びる３本のアーム部２ｂと、各アーム部２ｂの先端に設けられた頭部２ｃとを備える。３本のアーム部２ｂは互いにその長さが等しく、サセプタ１の上方から見たときに３本のアーム部それぞれの成す角度が１２０°になるように中心軸２ａから放射状に延びる。３つの頭部２ｃは中心軸２ａの中心すなわち回転中心を重心とする正三角形の頂点上に配置される。   The susceptor support 2 supports the lower surface of the susceptor 1, holds the susceptor 1 horizontally, and drives the susceptor 1 to rotate. The susceptor support 2 includes a central shaft 2a that is fitted to the susceptor support shaft 14 shown in FIG. 10 and receives power transmission, and three pieces that extend radially from the central shaft 2a as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B). The arm part 2b and the head part 2c provided in the front-end | tip of each arm part 2b are provided. The three arm portions 2b are equal in length to each other and extend radially from the central axis 2a so that the angle formed by each of the three arm portions when viewed from above the susceptor 1 is 120 °. The three heads 2c are arranged on the vertices of an equilateral triangle whose center of gravity is the center of the central axis 2a, that is, the center of rotation.

サセプタサポート２は、頭部２ｃを環状溝１ａに係合させることによりサセプタ１を３点で水平に支持する。この際、頭部２ｃとサセプタ１の下面との３点の当接部は、正三角形の頂点上に配置されるのが好ましく、更にその正三角形の重心位置（回転中心）がサセプタ中心Ｑと一致することが望ましい。   The susceptor support 2 supports the susceptor 1 horizontally at three points by engaging the head 2c with the annular groove 1a. At this time, the three contact portions between the head 2c and the lower surface of the susceptor 1 are preferably arranged on the apex of the equilateral triangle, and the center of gravity (rotation center) of the equilateral triangle is the susceptor center Q. It is desirable to match.

図１０に示すように、サセプタ１及びサセプタサポート２は処理チャンバ１１内に設けられている。また、サセプタ１上にウェーハＷを搬送するために、ウェーハＷをサセプタ１に対して上下動させるためのリフト機構が設けられている。一般のリフト機構は、サセプタ１を貫通して延びる複数本のリフトピン３６を有しており、これらのリフトピン３６の上端にウェーハＷを載せ、リフトピン３６を上下動させることで、ウェーハＷを昇降させることができるようになっている。このようなリフト機構により、搬送用アームのハンドに載せられてチャンバ１１内に運ばれてきたウェーハＷをサセプタ１上に移載したり、或いはその逆に、ウェーハＷをサセプタ１からハンドに受け渡したりすることが可能となる。リフトピン３６の形状や、リフトピン３６の昇降機構については、従来より種々のものが知られているため、リフトピン３６の昇降機構についての具体的な説明は省略する。   As shown in FIG. 10, the susceptor 1 and the susceptor support 2 are provided in a processing chamber 11. In addition, a lift mechanism for moving the wafer W up and down relative to the susceptor 1 is provided in order to transport the wafer W onto the susceptor 1. The general lift mechanism has a plurality of lift pins 36 extending through the susceptor 1, and the wafer W is moved up and down by placing the wafer W on the upper ends of the lift pins 36 and moving the lift pins 36 up and down. Be able to. By such a lift mechanism, the wafer W placed on the hand of the transfer arm and carried into the chamber 11 is transferred onto the susceptor 1, or vice versa, the wafer W is transferred from the susceptor 1 to the hand. It becomes possible to do. Since various types of the lift pin 36 and the lift mechanism of the lift pin 36 have been known in the past, a detailed description of the lift mechanism of the lift pin 36 is omitted.

本実施の形態においては、上下の熱源６，７はそれぞれ複数本のハロゲンランプから構成されている。熱源６，７としては赤外線ランプや遠赤外線ランプを使用することができ、チャンバ１１の上下からサセプタ１及びウェーハＷを加熱する。   In the present embodiment, the upper and lower heat sources 6 and 7 are each composed of a plurality of halogen lamps. An infrared lamp or a far infrared lamp can be used as the heat sources 6 and 7, and the susceptor 1 and the wafer W are heated from above and below the chamber 11.

サセプタサポート２は、エピタキシャル膜の成膜工程において熱源６，７からの輻射熱を遮らないように、透明な材料で形成する必要がある。そのためサセプタサポート２は、高温に加熱される温度環境と処理ガスに対する耐食性が必要であることから石英ガラスが使用される。   The susceptor support 2 needs to be formed of a transparent material so as not to block radiant heat from the heat sources 6 and 7 in the epitaxial film forming process. For this reason, quartz glass is used for the susceptor support 2 because it requires a temperature environment heated to a high temperature and corrosion resistance to the processing gas.

エピタキシャル膜の成長を行う間は、処理ガスがウェーハＷに均等に当たるようにするため、サセプタ支持軸１４によりサセプタサポート２を鉛直軸周りに回転させる。これにより、サセプタ１はエピタキシャル膜の成長処理の間、ウェーハＷの板面と平行な面内において、鉛直軸を回転中心として回転動を行う。これと同時にウェーハＷ上に処理ガス（原料ガス及びキャリアガス）を流し、サセプタ１上で支持されたウェーハＷを処理チャンバの上下に配置した多数の加熱用の熱源６，７により１０００〜１２００℃程度の高温に加熱する。   During the growth of the epitaxial film, the susceptor support 2 is rotated around the vertical axis by the susceptor support shaft 14 so that the processing gas strikes the wafer W evenly. Thus, the susceptor 1 rotates around the vertical axis in the plane parallel to the plate surface of the wafer W during the epitaxial film growth process. At the same time, a processing gas (raw material gas and carrier gas) is caused to flow over the wafer W, and the wafer W supported on the susceptor 1 is 1000 to 1200 ° C. by a large number of heating heat sources 6 and 7 arranged above and below the processing chamber. Heat to a high temperature.

近年の半導体集積回路の高集積化・高機能化と共にデザインルールの微細化が急速に進み、半導体ウェーハに対する要求は更に厳密かつ厳格になってきている。そして、エピタキシャル膜についても、ウェーハＷの表面の平坦度や異物付着の限界サイズなどの要求が非常に厳しいものとなっており、中でも特にエピタキシャル膜の品質項目として平坦度の向上が望まれている。   With the recent increase in integration and functionality of semiconductor integrated circuits, design rules have been miniaturized rapidly, and the requirements for semiconductor wafers have become stricter and stricter. As for the epitaxial film, demands such as the flatness of the surface of the wafer W and the limit size for adhesion of foreign matter are very strict, and in particular, improvement of the flatness is desired as a quality item of the epitaxial film. .

従来のウェーハ製造装置においては、図８（Ｂ）に示すように頭部２ｃ及び環状溝１ａの縦断面形状はともに、四角い形状であった。環状溝１ａの溝幅Ｈは頭部２ｃの直径Ｄよりも大きく形成されており、また、当接面が互いに水平面であるため、サセプタ１が水平方向で１ｍｍ程度の位置ずれを起こした状態でサセプタサポート２の上に載置される可能性があった。   In the conventional wafer manufacturing apparatus, as shown in FIG. 8B, the longitudinal cross-sectional shapes of the head 2c and the annular groove 1a are both square shapes. The groove width H of the annular groove 1a is formed to be larger than the diameter D of the head 2c, and the contact surfaces are horizontal surfaces, so that the susceptor 1 is displaced by about 1 mm in the horizontal direction. There was a possibility of being placed on the susceptor support 2.

本発明では、サセプタ１の下面に形成した環状溝１ａの断面形状を、図２（Ｂ）に示すように円弧状に凹陥させている。環状溝１ａはサセプタ中心Ｑを中心とする同心円を描くように形成されている。また、頭部２ｃはサセプタ１との当接面が球面になるように形成されている。頭部２ｃは完全な球体ではなく、サセプタ１との当接部に球体の一部を構成する曲面（球面）を有していれば良い。頭部２ｃの球面の円弧径は、環状溝１ａの円弧径よりも小さく形成する。   In the present invention, the cross-sectional shape of the annular groove 1a formed on the lower surface of the susceptor 1 is recessed in an arc shape as shown in FIG. The annular groove 1a is formed so as to draw a concentric circle with the susceptor center Q as the center. The head 2c is formed so that the contact surface with the susceptor 1 is a spherical surface. The head 2c is not a perfect sphere, but may have a curved surface (spherical surface) constituting a part of the sphere at the contact portion with the susceptor 1. The arc diameter of the spherical surface of the head 2c is formed smaller than the arc diameter of the annular groove 1a.

サセプタサポート２の上にサセプタ１を載置すると、サセプタ１の自重により頭部２ｃが環状溝１ａの円弧面を滑り、互いの当接点は環状溝１ａの最底点に向かう。３つの頭部２ｃは回転中心を重心とする正三角形の頂点上に設けられているため、サセプタ１はサセプタ中心Ｑがサセプタサポート２の中心すなわち回転中心に一致するように自動調芯される。   When the susceptor 1 is placed on the susceptor support 2, the head 2c slides on the circular arc surface of the annular groove 1a due to the weight of the susceptor 1, and the contact points thereof are directed to the lowest point of the annular groove 1a. Since the three heads 2c are provided on the vertices of an equilateral triangle with the center of rotation as the center of gravity, the susceptor 1 is automatically aligned so that the susceptor center Q coincides with the center of the susceptor support 2, that is, the center of rotation.

図３（Ａ）はウェーハを模式的に示した平面図、図３（Ｂ）は従来のウェーハ製造装置を用いたエピタキシャル成膜後のウェーハの直径方向における膜厚分布のグラフ図、図３（Ｃ）は本発明のウェーハ製造装置を用いたエピタキシャル成膜後のウェーハの直径方向における膜厚分布のグラフ図である。
ウェーハ製造装置によって成膜処理されたウェーハＷについて、図３（Ａ）に示すように、ウェーハ中心Ｏを通る任意の直交２軸（Ｘ，Ｙ）方向におけるエピタキシャル膜の膜厚を調べた。 3A is a plan view schematically showing the wafer, FIG. 3B is a graph of the film thickness distribution in the diameter direction of the wafer after epitaxial film formation using a conventional wafer manufacturing apparatus, and FIG. ) Is a graph of the film thickness distribution in the diameter direction of a wafer after epitaxial film formation using the wafer manufacturing apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 3A, the film thickness of the epitaxial film in any two orthogonal (X, Y) directions passing through the wafer center O was examined for the wafer W formed by the wafer manufacturing apparatus.

図３（Ｂ）に示す従来のウェーハ製造装置を用いて成膜処理されたウェーハでは、Ｘの曲線とＹの曲線が中央で大きくクロスしている。このことから、Ｘ方向とＹ方向のような異なる２軸間で膜厚にばらつきがあること、すなわちウェーハの全面において均一にエピタキシャル膜が形成されていないことがわかる。   In the wafer formed by using the conventional wafer manufacturing apparatus shown in FIG. 3B, the X curve and the Y curve greatly cross at the center. From this, it can be seen that the film thickness varies between two different axes such as the X direction and the Y direction, that is, the epitaxial film is not uniformly formed on the entire surface of the wafer.

これに対して、図３（Ｃ）に示す本発明のウェーハ製造装置を用いて成膜処理されたウェーハでは、Ｘの曲線とＹの曲線がほぼ重なっている。このことから、Ｘ方向とＹ方向のような異なる２軸間で膜厚にばらつきが少ないこと、すなわちウェーハの全面において均一にエピタキシャル膜が形成されていることがわかる。   On the other hand, in the wafer formed using the wafer manufacturing apparatus of the present invention shown in FIG. 3C, the X curve and the Y curve almost overlap each other. From this, it can be seen that there is little variation in film thickness between two different axes such as the X direction and the Y direction, that is, an epitaxial film is uniformly formed on the entire surface of the wafer.

このように本発明のウェーハ製造装置によれば、回転中心とサセプタ中心の水平方向のずれを抑制することができ、その結果、エピタキシャル膜の膜厚の均一性を向上させることができる。   As described above, according to the wafer manufacturing apparatus of the present invention, the horizontal shift between the rotation center and the susceptor center can be suppressed, and as a result, the film thickness uniformity of the epitaxial film can be improved.

サセプタサポート２を構成する石英は、プロセスガスや洗浄時の薬液により、等方性のエッチング作用を受けることがある。従来のウェーハ製造装置の場合には、エッチング作用により頭部２ｃの直径Ｄ（図８（Ｂ）参照）が小さくなるため、環状溝１ａとの隙間が大きくなり、水平方向のずれが一層大きくなることがあった。   Quartz constituting the susceptor support 2 may be subjected to an isotropic etching action by a process gas or a chemical solution during cleaning. In the case of the conventional wafer manufacturing apparatus, the diameter D (see FIG. 8B) of the head 2c is reduced by the etching action, so that the gap with the annular groove 1a is increased and the horizontal deviation is further increased. There was a thing.

図２（Ｄ）は本発明のサセプタサポート２の頭部２ｃが、等方性のエッチング作用を受けた状態を示す。図示の通り、本発明の頭部２ｃにおいては等方性のエッチング作用を受けた場合であっても、頭部２ｃは球面形状を維持する。そのため、サセプタサポート２の上にサセプタ１を載置すると、サセプタ１の自重により頭部２ｃが環状溝１ａの円弧面を滑り、互いの当接点は環状溝１ａの最底点に向かう。３つの頭部２ｃは回転中心を重心とする正三角形の頂点上に設けられているため、サセプタ１はサセプタ中心Ｑがサセプタサポート２の中心すなわち回転中心に一致するように自動調芯される。
このように、本発明によれば、プロセスガスや洗浄時の薬液によるエッチング作用の不具合も回避することができる。 FIG. 2D shows a state in which the head 2c of the susceptor support 2 of the present invention is subjected to an isotropic etching action. As shown in the figure, the head 2c of the present invention maintains a spherical shape even when it is subjected to an isotropic etching action. Therefore, when the susceptor 1 is placed on the susceptor support 2, the head 2 c slides on the circular arc surface of the annular groove 1 a due to the weight of the susceptor 1, and the mutual contact points are directed to the lowest point of the annular groove 1 a. Since the three heads 2c are provided on the vertices of an equilateral triangle with the center of rotation as the center of gravity, the susceptor 1 is automatically aligned so that the susceptor center Q coincides with the center of the susceptor support 2, that is, the center of rotation.
As described above, according to the present invention, it is also possible to avoid the problem of the etching action caused by the process gas and the chemical solution during cleaning.

図２（Ｂ）では環状溝１ａの断面形状を円弧状に形成した例を示したが、環状溝１ａの形状はこれに限られるものではない。例えば、図２（Ｃ）に示すようにサセプタ１の下面に従来と同様に断面四角形状の環状溝１ａを形成し、その環状溝１ａの底面のみを円弧状に凹陥させても良い。この場合でもサセプタサポート２の上にサセプタ１を載置すると、サセプタ１の自重により頭部２ｃが環状溝１ａの底面を滑り、サセプタ１はサセプタ中心Ｑがサセプタサポート２の中心すなわち回転中心に一致するように自動調芯される。   Although FIG. 2B shows an example in which the cross-sectional shape of the annular groove 1a is formed in an arc shape, the shape of the annular groove 1a is not limited to this. For example, as shown in FIG. 2C, an annular groove 1a having a square cross section may be formed on the lower surface of the susceptor 1 as in the conventional case, and only the bottom surface of the annular groove 1a may be recessed in an arc shape. Even in this case, when the susceptor 1 is placed on the susceptor support 2, the head 2c slides on the bottom surface of the annular groove 1a due to the weight of the susceptor 1, and the susceptor 1 has the susceptor center Q aligned with the center of the susceptor support 2, that is, the rotation center. To be automatically aligned.

上記の実施例では、サセプタ１の下面に形成された環状溝１ａの断面形状を円弧状に凹陥させたものを開示したが、例えば図４（Ｂ）に示すように環状溝１ａ若しくは環状溝１ａの底面を断面Ｖ字状に凹陥させたものでも良い。この場合、頭部２ｃの上端面は球面になるように形成する。   In the above embodiment, the annular groove 1a formed on the lower surface of the susceptor 1 is disclosed in which the cross-sectional shape is recessed in an arc shape. For example, as shown in FIG. 4B, the annular groove 1a or the annular groove 1a is disclosed. It is also possible to have a bottom surface of which is recessed in a V-shaped cross section. In this case, the upper end surface of the head 2c is formed to be a spherical surface.

サセプタサポート２の上にサセプタ１を載置すると、サセプタ１の自重により頭部２ｃが環状溝１ａのＶ字壁面を滑り、互いの当接点は環状溝１ａの最底点に向かう。３つの頭部２ｃは回転中心を重心とする正三角形の頂点上に設けられているため、サセプタ１はサセプタ中心Ｑがサセプタサポート２の中心すなわち回転中心に一致するように自動調芯される。   When the susceptor 1 is placed on the susceptor support 2, the head 2 c slides on the V-shaped wall surface of the annular groove 1 a due to the weight of the susceptor 1, and the point of contact with each other is toward the lowest point of the annular groove 1 a. Since the three heads 2c are provided on the vertices of an equilateral triangle with the center of rotation as the center of gravity, the susceptor 1 is automatically aligned so that the susceptor center Q coincides with the center of the susceptor support 2, that is, the center of rotation.

また、図５（Ｂ）に示すように、環状溝１ａの少なくとも一方の側壁をテーパ面に形成しても良い。図示の例は外側の側壁をテーパ面に形成しているが、内側の側壁をテーパ面に形成しても良い。または外側及び内側の両方の側壁をテーパ面に形成しても良い。頭部２ｃの先端は上記各実施例で示した様に球面でも良いが、より一層厳密な調整を図るために環状溝１ａのテーパ面と相補的な斜面としても良い。   Further, as shown in FIG. 5B, at least one side wall of the annular groove 1a may be formed in a tapered surface. In the illustrated example, the outer side wall is formed into a tapered surface, but the inner side wall may be formed into a tapered surface. Alternatively, both the outer side wall and the inner side wall may be formed on a tapered surface. The tip of the head 2c may be a spherical surface as shown in the above embodiments, but may be a slope complementary to the tapered surface of the annular groove 1a in order to achieve a more precise adjustment.

サセプタサポート２の上にサセプタ１を載置すると、サセプタ１の自重により頭部２ｃが環状溝１ａのテーパ面を滑り、サセプタ１はサセプタ中心Ｑがサセプタサポート２の中心すなわち回転中心に一致するように自動調芯される。   When the susceptor 1 is placed on the susceptor support 2, the head 2 c slides on the tapered surface of the annular groove 1 a due to the weight of the susceptor 1, so that the susceptor center Q coincides with the center of the susceptor support 2, that is, the rotation center. Is automatically aligned.

上述の通り環状溝１ａの断面形状は種々のものが考えられる。環状溝１ａの底壁若しくは側壁を、断面円弧状，断面Ｖ字状，片側傾斜といった形状にした場合には、頭部２ｃの先端形状が従来技術で説明した円柱状であっても、サセプタ中心Ｑが回転中心に一致するように自動調芯される。しかしながら、頭部２ｃを上述した球面若しくは断面三角形状とすることで、より一層自動調芯効果を発揮させることができる。   As described above, various cross-sectional shapes of the annular groove 1a are conceivable. When the bottom wall or side wall of the annular groove 1a has a circular arc shape, a V-shaped cross section, or a one-side inclined shape, even if the tip shape of the head 2c is the cylindrical shape described in the prior art, the center of the susceptor Automatic alignment is performed so that Q coincides with the center of rotation. However, the self-aligning effect can be further exhibited by setting the head 2c to the above-described spherical surface or triangular shape.

また、頭部２ｃの形状も種々のものが考えられる。例えば図６（Ａ）に示すように頭部２ｃの先端形状を円錐状に形成したり、図６（Ｂ）に示すように頭部２ｃの先端形状を截頭円錐状に形成したりしても同様の効果を奏することができる。もちろん、図６（Ｃ）に示すように円柱に一斜面を設けたり、テーパ面を設けたりしても良い。図６（Ｃ）に示すように頭部２ｃに斜面若しくはテーパ面を設けた場合には、環状溝１ａの断面形状が従来技術で説明した四角形状であっても、サセプタ中心Ｑが回転中心に一致するように自動調芯される。   Various shapes of the head 2c are conceivable. For example, as shown in FIG. 6A, the tip shape of the head 2c is formed in a conical shape, or as shown in FIG. 6B, the tip shape of the head 2c is formed in a truncated cone shape. Can achieve the same effect. Needless to say, as shown in FIG. 6C, the cylinder may have one inclined surface or a tapered surface. As shown in FIG. 6C, when the head 2c is provided with an inclined surface or a tapered surface, the susceptor center Q is the center of rotation even if the cross-sectional shape of the annular groove 1a is the rectangular shape described in the prior art. It is automatically aligned to match.

このように、自動調芯させるための構造や仕組みは環状溝および頭部の両方に設けても、環状溝もしくは頭部の何れか一方のみに設けても良い。   As described above, the structure and mechanism for automatic alignment may be provided in both the annular groove and the head, or may be provided only in either the annular groove or the head.

環状溝１ａは常に円形に設ける必要はなく、頭部２ｃの位置に対応させて部分的に円弧状の溝を設けても良い。また、サセプタサポート２の頭部２ｃは３つ以上であれば良く、４つの頭部を正四角形の頂点上に配置したり、５つの頭部を正五角形の頂点上に配置したりしても良い。   The annular groove 1a does not always need to be provided in a circle, and a partially arcuate groove may be provided in correspondence with the position of the head 2c. Further, the number of the heads 2c of the susceptor support 2 may be three or more, and four heads may be arranged on the vertices of a regular square, or five heads may be arranged on the vertices of a regular pentagon. good.

すなわち本発明は、ウェーハＷを支持するサセプタ１と、サセプタ１の下面を支持しサセプタ１に回転動力を与えるサセプタサポート２とを有するウェーハ製造装置において、サセプタ１のサセプタサポート２との当接部またはサセプタサポート２のサセプタ１との当接部の少なくとも一方に、サセプタ１の中心が回転中心軸上に自動調芯されるための面形状を備えていることを特徴とする。本発明のウェーハ製造装置によれば、回転中心とサセプタ中心の水平方向のずれを抑制することができ、エピタキシャル膜の膜厚の均一性を向上させることができる。   That is, the present invention provides a wafer manufacturing apparatus having a susceptor 1 that supports a wafer W and a susceptor support 2 that supports the lower surface of the susceptor 1 and provides rotational power to the susceptor 1. Alternatively, at least one of the contact portions of the susceptor support 2 with the susceptor 1 has a surface shape for automatically aligning the center of the susceptor 1 on the rotation center axis. According to the wafer manufacturing apparatus of the present invention, the horizontal shift between the rotation center and the susceptor center can be suppressed, and the film thickness uniformity of the epitaxial film can be improved.

図１（Ａ）はサセプタサポートの斜視図、図１（Ｂ）はサセプタサポートの縦断面図である。FIG. 1A is a perspective view of the susceptor support, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the susceptor support. 図２（Ａ）はサセプタの平面図、図２（Ｂ）〜（Ｄ）はサセプタサポートとサセプタの係合部を模式的に示した縦断面図である。FIG. 2A is a plan view of the susceptor, and FIGS. 2B to 2D are longitudinal sectional views schematically showing an engagement portion between the susceptor support and the susceptor. 図３（Ａ）はウェーハの模式図、図３（Ｂ）は従来のウェーハ製造装置を用いたエピタキシャル成膜後のウェーハの直径方向における膜厚分布のグラフ図、図３（Ｃ）は本発明のウェーハ製造装置を用いたエピタキシャル成膜後のウェーハの直径方向における膜厚分布のグラフ図である。3A is a schematic diagram of the wafer, FIG. 3B is a graph of the film thickness distribution in the diameter direction of the wafer after epitaxial film formation using a conventional wafer manufacturing apparatus, and FIG. It is a graph figure of the film thickness distribution in the diameter direction of the wafer after the epitaxial film-forming using a wafer manufacturing apparatus. 図４（Ａ）はサセプタの平面図、図４（Ｂ）はサセプタサポートとサセプタの係合部を模式的に示した縦断面図である。FIG. 4A is a plan view of the susceptor, and FIG. 4B is a longitudinal sectional view schematically showing an engagement portion between the susceptor support and the susceptor. 図５（Ａ）はサセプタの平面図、図５（Ｂ）はサセプタサポートとサセプタの係合状態を模式的に示した側面図である。FIG. 5A is a plan view of the susceptor, and FIG. 5B is a side view schematically showing an engaged state of the susceptor support and the susceptor. 図６（Ａ）は頭部を円錐状とした説明図、図６（Ｂ）は頭部を截頭円錐状とした説明図、図６（Ｃ）は頭部を傾斜切断面とした説明図である。6A is an explanatory diagram with a conical head, FIG. 6B is an explanatory diagram with a conical head, and FIG. 6C is an explanatory view with an inclined cut surface. It is. 図７（Ａ）は従来のサセプタサポートの平面図、図７（Ｂ）は従来のサセプタサポートの縦断面図である。FIG. 7A is a plan view of a conventional susceptor support, and FIG. 7B is a longitudinal sectional view of the conventional susceptor support. 図８（Ａ）は従来のサセプタの底面図、図８（Ｂ）はサセプタサポートとサセプタの係合部を模式的に示した縦断面図である。FIG. 8A is a bottom view of a conventional susceptor, and FIG. 8B is a longitudinal sectional view schematically showing an engagement portion between the susceptor support and the susceptor. 図９（Ａ）は従来のサセプタサポートとサセプタの係合状態を模式的に示した側面図、図９（Ｂ）は従来のサセプタの平面図である。FIG. 9A is a side view schematically showing the engagement state between the conventional susceptor support and the susceptor, and FIG. 9B is a plan view of the conventional susceptor. ウェーハ製造装置の全体構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of a wafer manufacturing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１…サセプタ １ａ…環状溝
２…サセプタサポート ２ａ…中心軸 ２ｂ…アーム部 ２ｃ…頭部（先端頭部）
４ａ…窓 ４ｂ…窓
５…反応炉
６…上部熱源
７…下部熱源
８…流入口
９…排出口
１１…チャンバ
１２…ウェーハ収納用凹部
１４…サセプタ支持軸
２５…ブラケット
２６…ベアリングユニット
２７…ギヤ
２８…回転駆動用モータ
２９…駆動ギヤ
３０…タイミングベルト
３１…サセプタリング
３６…リフトピン
Ｏ…ウェーハ中心
Ｑ…サセプタ中心
Ｗ…ウェーハ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Susceptor 1a ... Ring groove 2 ... Susceptor support 2a ... Center axis 2b ... Arm part 2c ... Head (tip head)
4a ... Window 4b ... Window 5 ... Reactor 6 ... Upper heat source 7 ... Lower heat source 8 ... Inlet 9 ... Discharge port 11 ... Chamber 12 ... Recess for wafer storage 14 ... Susceptor support shaft 25 ... Bracket 26 ... Bearing unit 27 ... Gear DESCRIPTION OF SYMBOLS 28 ... Motor for rotation drive 29 ... Drive gear 30 ... Timing belt 31 ... Susceptor ring 36 ... Lift pin O ... Wafer center Q ... Susceptor center W ... Wafer.

Claims (2)

ウェーハを支持するサセプタと、
前記サセプタの下面を支持し前記サセプタに回転動力を与えるサセプタサポートと、
を有するウェーハ製造装置において、
前記サセプタの前記サセプタサポートとの当接部、または、前記サセプタサポートの前記サセプタとの当接部の少なくとも一方に、前記サセプタの中心が回転中心軸上に自動調芯されるための面形状を備えていることを特徴とするウェーハ製造装置。 A susceptor that supports the wafer;
A susceptor support that supports the lower surface of the susceptor and provides rotational power to the susceptor;
In a wafer manufacturing apparatus having
At least one of the contact portion of the susceptor with the susceptor support or the contact portion of the susceptor support with the susceptor has a surface shape for automatically aligning the center of the susceptor on the rotation center axis. A wafer manufacturing apparatus comprising: サセプタと、前記サセプタの下面を支持し前記サセプタに回転動力を与えるサセプタサポートと、を有し、
前記サセプタの前記サセプタサポートとの当接部、または、前記サセプタサポートの前記サセプタとの当接部の少なくとも一方に、前記サセプタの中心が回転中心軸上に自動調芯されるための面形状を備え、
前記サセプタによりウェーハを支持することを特徴とするウェーハ支持構造。 A susceptor, and a susceptor support that supports the lower surface of the susceptor and provides rotational power to the susceptor,
At least one of the contact portion of the susceptor with the susceptor support or the contact portion of the susceptor support with the susceptor has a surface shape for automatically aligning the center of the susceptor on the rotation center axis. Prepared,
A wafer support structure, wherein a wafer is supported by the susceptor.
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