JP2008060292A

JP2008060292A - 気相成長装置

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Publication number: JP2008060292A
Application number: JP2006234957A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Mita; 一登三田
Original assignee: Furukawa Co Ltd
Current assignee: Furukawa Co Ltd
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: JP4976786B2

Abstract

【課題】工具による手作業もヒータユニットの移動も必要とすることなくサセプタを簡単に着脱することができる構造の気相成長装置を提供する。
【解決手段】サセプタ１３０が盤面と平行に支持機構１４０にスライド自在に支持されることで、ヒータユニット１２０に対向される。このため、工具による手作業もヒータユニット１２０の移動も必要とすることなく、ヒータユニット１２０と対向する位置にサセプタ１３０が着脱される。
【選択図】図１

Description

本発明は、処理対象を加熱しながら層膜を気相成長させる気相成長装置に関し、特に、円盤状のサセプタで処理対象を保持する構造の気相成長装置に関する。

半導体の製造工程において、気相成長法を用いて基板上に膜を形成することは一般的である。また、厚膜成長による基板自体の形成に気相成長法が用いられることもある。この種の成長法を用いた気相成長装置としては、基板を保持するとともにヒータからの受熱を基板に伝える役目を持つサセプタを備えたものが一般的に知られている。

サセプタ上面に基板を載せる構造をフェイスアップ方式、サセプタ下面に基板を保持する構造をフェイスダウン方式と呼ぶことが多い。サセプタ下面に基板を保持するフェイスダウン方式の構造例としては、図５に示すように、サセプタ１と伝熱板２の間に半導体ウェハＷを挟み込んで支持する構造が一般的に用いられている。

このようなサセプタ１は、回転部材３−１にネジ部品４で締結するか、もしくはヒータユニット５を移動させた後にサセプタ１を回転部材３−１の上方から内側に落とし込む等の手段によって脱着可能に支持されている。図６は図５をＣ方向から矢印したサセプタ１の底面図である。

なお、回転部材３−１の内側にはサセプタ１の上面と正対するようヒータユニット５を配し、成膜時には伝熱板２およびサセプタ１が加熱される。成膜用原料ガスはサセプタ１の下方もしくは側方から半導体ウェハＷ表面に供給される（例えば、特許文献１参照）。
特表２００１−５０６８０３

基板の交換時には、図５に示すように、ネジ部品４を弛めてサセプタ１を回転部材から取り外すか、ヒータユニット５を上方に移動させた後にサセプタ１を上方に引き出す必要がある。

しかし、ネジ部品４を使用する場合は、成膜時の付着物のため工具が掛からなくなることがある。また、サセプタ１を上方に引き出す場合は、事前にヒータユニット５の移動が必要になる。つまり、いずれの場合も半導体ウェハＷの交換が容易ではなく、人手による脱着やサセプタ１の自動搬送化が困難であった。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、工具による手作業もヒータユニットの移動も必要とすることなくサセプタを簡単に着脱することができる構造の気相成長装置を提供するものである。

本発明の気相成長装置は、処理対象を加熱しながら層膜を気相成長させる気相成長装置であって、処理対象を加熱するヒータユニットと、処理対象を保持する円盤状のサセプタと、サセプタを盤面と平行な方向にスライド自在に支持してヒータユニットと対向する位置に配置する支持機構と、を有する。

本発明のサセプタは、本発明の気相成長装置のサセプタであって、処理対象を保持する円盤状に形成されており、支持機構に盤面と平行な方向にスライド自在に支持されてヒータユニットと対向する位置に配置される。

従って、本発明では、サセプタが支持機構にスライド自在に支持されることで、ヒータユニットに対向される。このため、工具による手作業もヒータユニットの移動も必要とすることなく、ヒータユニットと対向する位置にサセプタが着脱される。

なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。

本発明では、サセプタが支持機構にスライド自在に支持されることで、ヒータユニットに対向される。このため、工具による手作業もヒータユニットの移動も必要とすることなく、ヒータユニットと対向する位置にサセプタを着脱することができる。

本発明の実施の一形態を図１ないし図４を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。

また、本実施の形態では説明を簡単とするため、図示するように、前後左右上下の方向を規定して説明する。ただし、その前後左右の方向は説明を簡単とするために便宜的に規定するものであり、本発明の気相成長装置を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

本実施の形態の気相成長装置１００は、処理対象である半導体ウェハＷを加熱しながら層膜を気相成長させる。このため、気相成長装置１００は、図１に示すように、半導体ウェハＷを加熱するヒータユニット１２０と、半導体ウェハＷを保持する円盤状のサセプタ１３０と、サセプタ１３０を盤面と平行な方向にスライド自在に支持してヒータユニット１２０と対向する位置に配置する支持機構１４０と、を有する。

より詳細には、気相成長装置１００は、軸心方向が上下方向となる状態に配置されている中空の円筒状の回転部材１１０を、さらに有する。この回転部材１１０は、図４(ｂ)に示す軸心Ｃを中心に回転自在に軸支されている。

ヒータユニット１２０は、回転部材１１０の内部に配置されている。支持機構１４０は、例えば、ボルト孔１４３を貫通されたボルト(図示せず)により、回転部材１１０の下端に一体に固定されている。

サセプタ１３０は、上面に三つの凹穴１３２が形成されており、図１に示すように、これらの凹穴１３２に半導体ウェハＷが上方から伝熱板１５０とともに着脱自在に個々に装填される。

図２ないし図４に示すように、サセプタ１３０は、スライド方向と平行な一対のガイド部１３１が外周部の左右に形成されている。支持機構１４０は、一対のガイド部１３１がスライド自在に個々に係合する平行な一対のレール部１４１が形成されている。なお、図２(ｂ)は図２(ａ)のＡ−Ａ断面図である。

支持機構１４０は、一端である後端が開口して他端である前端が閉塞した凹部１４２の両内側面にレール部１４１が形成されている。このため、支持機構１４０は、全体的にＵ字状の平面形状に形成されている。

サセプタ１３０のガイド部１３１は、スライド方向である前後方向と直交する断面形状で上半部が外側に突出しており、支持機構１４０のレール部１４１は、前後方向と直交する断面形状で下半部が内側に突出している。

サセプタ１３０は、前端までガイド部１３１が形成されており、支持機構１４０は、前端までレール部１４１が形成されている。そして、サセプタ１３０は、支持機構１４０の凹部１４２に開口した後端から挿入され、閉塞した前端に当接することで保持される。

回転部材１１０は、図４(ｂ)に示す軸心Ｃを中心に回転自在に軸支されている。サセプタ１３０は、半導体ウェハＷが装填される凹穴１３２に緩衝しない位置で、上面に異形の肉抜穴１３３が形成されている。

この肉抜穴１３３は、上面の後半部に集中的に形成されている。このため、サセプタ１３０は、上述のように支持機構１４０に保持された状態で、その重心Ｇが回転部材１１０の軸心Ｃより凹部１４２の閉塞した前端に近接している。

上述のような構成において、本実施の形態の気相成長装置１００で半導体ウェハＷに層膜を気相成長させる場合、図１(ａ)に示すように、サセプタ１３０の凹穴１３２に処理対象である半導体ウェハＷが伝熱板１５０とともに装填される。

つぎに、図１(ｂ)および図４に示すように、上述のような状態のサセプタ１３０が支持機構１４０に後方から装着される。このとき、サセプタ１３０の左右に平行に形成されているガイド部１３１が支持機構１４０のレール部１４１に係合する。

このため、サセプタ１３０は水平にスライドされて支持機構１４０に装着される。このように装着されることにより、半導体ウェハＷはヒータユニット１２０と対向する。このため、ヒータユニット１２０により半導体ウェハＷが加熱される。

また、回転部材１１０が回転駆動されるので、このような状態で半導体ウェハＷに層膜が気相成長される。そこで、この気相成長が完了すると、サセプタ１３０は水平にスライドされて支持機構１４０から取り外され、その凹穴１３２から半導体ウェハＷが取り出される。

本実施の形態の気相成長装置１００では、上述のようにサセプタ１３０が支持機構１４０にスライド自在に支持される。このため、工具による手作業もヒータユニット１２０の移動も必要とすることなく、ヒータユニット１２０と対向する位置にサセプタ１３０を着脱することができる。

従って、回転部材１１０の下端にサセプタ１３０を手作業で着脱する場合でも、その作業負担を軽減して作業効率を向上させることができる。さらに、回転部材１１０の下端にサセプタ１３０を着脱する作業を機械化することも容易である。

特に、サセプタ１３０は、スライド方向と平行な一対のガイド部１３１が外周部の左右に形成されており、支持機構１４０は、ガイド部１３１がスライド自在に係合する平行な一対のレール部１４１が形成されている。このため、簡単な構造でサセプタ１３０を支持機構１４０にスライド自在に装着することができる。

さらに、支持機構１４０は、後端が開口して前端が閉塞した凹部１４２の両内側面にレール部１４１が形成されている。このため、サセプタ１３０を支持機構１４０に適切な位置に保持させることができる。

特に、サセプタ１３０は前端までガイド部１３１が形成されており、支持機構１４０は凹部１４２の前端までレール部１４１が形成されている。このため、サセプタ１３０は両側部だけではなく前端でも支持機構１４０に支持される。従って、支持機構１４０によりサセプタ１３０を強固に支持することができる。

それでいて、サセプタ１３０の前端のガイド部１３１は両外側部のガイド部１３１と同一形状に形成されている。支持機構１４０の凹部１４２の前端のレール部１４１も両内側部のレール部１４１と同一形状に形成されている。

このため、サセプタ１３０の前端にガイド部１３１を形成する加工は、両外側部にガイド部１３１を形成する加工とともに実行できる。従って、サセプタ１３０の前端にガイド部１３１を簡単に形成することができる。

同様に、支持機構１４０の凹部１４２の前端にレール部１４１を形成する加工も、両内側部にレール部１４１を形成する加工とともに実行できる。従って、支持機構１４０の前端にレール部１４１を簡単に形成することができる。

しかも、支持機構１４０に保持された状態のサセプタ１３０の重心Ｇが回転部材１１０の軸心Ｃより凹部１４２の閉塞した前端に近接している。このため、回転部材１１０が軸心Ｃを中心に回転駆動されると、サセプタ１３０は遠心力により支持機構１４０の凹部１４２に圧接されるので、サセプタ１３０が遠心力により支持機構１４０から脱落することがない。

換言すると、サセプタ１３０を支持機構１４０にロックする専用の機構が必要ないので、気相成長装置１００の構造が簡単である。さらに、サセプタ１３０を支持機構１４０にロックする機構を作動させる必要もないので、サセプタ１３０を支持機構１４０に簡単に着脱することができる。

特に、サセプタ１３０は上面に肉抜穴１３３が形成されている。このため、上述のような重心Ｇと軸心Ｃとの関係が、簡単な構造で実現されている。しかも、肉抜穴１３３は従来から必須の凹穴１３２とともにサセプタ１３０に切削加工などで形成することができる。このため、肉抜穴１３３を形成するためにサセプタ１３０の生産性が低下することもない。

なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では支持機構１４０に保持された状態のサセプタ１３０の重心Ｇが回転部材１１０の軸心Ｃより凹部１４２の閉塞した前端に近接していることのみ例示した。

しかし、上述の条件を満足したうえで、さらに、サセプタ１３０が支持機構１４０に保持された状態で、サセプタ１３０と支持機構１４０と回転部材１１０との合成された重心Ｇが軸心Ｃに位置してもよい。

この場合、回転部材１１０とともに支持機構１４０とサセプタ１３０とが回転しても、その合成された重心Ｇが偏心していないので、偏心した重心Ｇの回転のために回転部材１１０などが振動することを防止できる。

さらに、上記形態ではサセプタ１３０の重心Ｇを回転部材１１０の軸心Ｃより前方に位置させるため、その後部に肉抜穴１３３が形成されていることを例示した。しかし、サセプタの前方にウエイトが付加されていてもよい(図示せず)。

また、上記形態ではサセプタ１３０の両外側部の左右にガイド部１３１が形成されており、支持機構１４０の凹部１４２の両内側面にレール部１４１が形成されていることを例示した。

しかし、サセプタの上面にガイド部がフランジ状などに形成されており、その一対のガイド部がスライド自在に個々に係合するレール部が支持機構の下面に形成されているような構造も可能である(図示せず)。

さらに、上記形態ではサセプタ１３０のガイド部１３１が両外側部から前端まで形成されており、支持機構１４０のレール部１４１が凹部１４２の両内側部から前端まで形成されていることを例示した。

しかし、サセプタ１３０のガイド部１３１が両外側部のみ形成されており、支持機構１４０のレール部１４１が凹部１４２の両内側部のみ形成されていてもよい(図示せず)。また、サセプタの前端と支持機構の凹部の前端とに、ガイド部やレール部とは相違する構造で着脱自在に係合する専用の係合部が形成されていてもよい(図示せず)。

さらに、上記形態では支持機構１４０が回転部材１１０とは別体に形成されていてボルト等で固定されていることを例示した。しかし、支持機構を回転部材と一体に形成しておくことも不可能ではない(図示せず)。

本発明の実施の形態の気相成長装置の支持機構にサセプタが着脱される状態を示す模式的な縦断側面図である。サセプタの形状を示す三面図である。支持機構の形状を示す三面図である。支持機構にサセプタが着脱される状態を示す模式的な底面図である。一従来例の気相成長装置にサセプタが着脱される状態を示す模式的な分解斜視図である。サセプタの形状を示す底面図である。

符号の説明

１００気相成長装置
１１０回転部材
１２０ヒータユニット
１３０サセプタ
１３１ガイド部
１３２凹穴
１３３肉抜穴
１４０支持機構
１４１レール部
１４２凹部
１４３ボルト孔
１５０伝熱板
Ｃ軸心
Ｇ重心
Ｗ半導体ウェハ

Claims

処理対象を加熱しながら層膜を気相成長させる気相成長装置であって、
前記処理対象を加熱するヒータユニットと、
前記処理対象を保持する円盤状のサセプタと、
前記サセプタを盤面と平行な方向にスライド自在に支持して前記ヒータユニットと対向する位置に配置する支持機構と、
を有する気相成長装置。
前記サセプタは、スライド方向と平行な一対のガイド部が外周部に形成されており、
前記支持機構は、一対の前記ガイド部がスライド自在に個々に係合する平行な一対のレール部が形成されている請求項１に記載の気相成長装置。
前記支持機構は、一端が開口して他端が閉塞した凹部の両内側面に前記レール部が形成されている請求項２に記載の気相成長装置。
軸心方向が上下方向となる状態に配置されている中空の円筒状の回転部材を、さらに有し、
前記ヒータユニットが前記回転部材の内部に配置されており、
前記支持機構が前記回転部材の下端に形成されており、
前記回転部材が軸心を中心に回転自在に軸支されており、
前記支持機構の凹部に開口した前記一端から挿入される前記サセプタが閉塞した前記他端に当接することで保持され、
前記支持機構に保持された状態の前記サセプタの重心が前記回転部材の軸心より前記凹部の閉塞した他端に近接している請求項３に記載の気相成長装置。
前記サセプタは、前記支持機構に保持された状態で前記凹部の閉塞した他端より開口した一端に近接した位置に肉抜穴が形成されている請求項４に記載の気相成長装置。
前記サセプタの上面に前記肉抜穴が形成されている請求項５に記載の気相成長装置。
前記支持機構に前記サセプタが保持された状態の前記サセプタと前記支持機構と前記回転部材との合成された重心が前記軸心に位置している請求項４ないし６の何れか一項に記載の気相成長装置。
請求項１ないし７の何れか一項に記載の気相成長装置のサセプタであって、
前記処理対象を保持する円盤状に形成されており、
前記支持機構に盤面と平行な方向にスライド自在に支持されて前記ヒータユニットと対向する位置に配置されるサセプタ。
スライド方向と平行な一対のガイド部が外周部に形成されている請求項８に記載のサセプタ。