JP2008171933A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理温度の高温化が可能な半導体製造装置を提供する。
【解決手段】この発明に従った半導体製造装置は、処理対象物である基板２６を保持する、回転可能なサセプタとしてのサセプタ本体５と、サセプタ本体５に回転力を伝える回転軸１３とを備える。回転軸１３のサセプタ本体５に面する先端部には回転軸連結部が配置される。サセプタ本体５の回転軸１３に面する主面の中央部には連結部材１５が配置される。回転軸１３を回転させることにより、連結部材１５の側面を回転軸連結部の側面が押圧してサセプタ本体５を回転させることが可能となるように、回転軸１３はサセプタ本体５の主面の中央部上に配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体製造装置に関し、より特定的には、処理対象物である基板を保持するための回転可能なサセプタを備える半導体製造装置に関する。

従来、半導体製造装置として、半導体基板などの処理対象物である基板を回転可能なサセプタに保持し、当該基板に対して成膜処理などを行なうものが知られている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１および特許文献２には、基板の処理面を下向きにして（フェイスダウンの配置にして）、サセプタの下面に複数の基板を保持するとともに、サセプタ自体が回転し、かつ、サセプタに保持される基板自体も回転する、いわゆる自公転サセプタが開示されている。このような自公転サセプタは、基板表面での均一な処理（たとえば均一な膜の形成など）に有効なものである。
特開２００４−２４１４６０号公報 特開平１０−２１９４４７号公報

近年、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（たとえばＧａＮなど）のいわゆる化合物半導体が実用化されてきている。このような化合物半導体については、より高い処理温度での処理（たとえば１０００℃以上といった高温での成膜処理など）が必要になっている。そして、処理の均一性などの品質向上のため、処理温度をより高くすることが考えられる。

しかし、上記のように処理温度を高くする場合、従来の半導体製造装置では以下のような問題があることを発明者は見出した。すなわち、上記のような高温の処理温度での処理を行なう場合には、サセプタ自体の材質をそのような処理温度に耐えるものにする必要がある。しかし、それだけでは足りず、当該サセプタの熱がそのサセプタを回転させる駆動機構にも伝わるため、当該駆動機構についても上記のような高温に耐え得る構成にする必要がある。しかし、サセプタ自体を上記のような高温の処理温度に耐え得る材料によって構成することは可能であるが、サセプタを回転させるための動力源であるモータなどはその耐熱性に限界があり、またその材質を耐熱性のものに変更することも難しい。そのため、従来の半導体製造装置では、処理温度の高温化には限界があった。

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、処理温度の高温化が可能な半導体製造装置を提供することである。

この発明に従った半導体製造装置は、処理対象物である基板を保持する、回転可能なサセプタと、サセプタに回転力を伝える回転軸とを備える。回転軸のサセプタに面する先端部には回転軸側凸部が配置される。サセプタの回転軸に面する主面の中央部にはサセプタ側凸部が配置される。回転軸を回転させることにより、サセプタ側凸部の側面を回転軸側凸部の側面が押圧してサセプタを回転させることが可能となるように、回転軸はサセプタの主面の中央部上に配置されている。

このようにすれば、回転軸とサセプタとを一体に成形する、あるいは回転軸とサセプタとを接合するといった構成を採用せずに、回転軸側凸部の側面とサセプタ側凸部の側面とが接触することで、回転軸の回転力をサセプタへ伝えることができる。このため、回転軸とサセプタとが一体に成形されている場合などよりも、サセプタから回転軸へ熱が伝わりにくくすることができる。したがって、サセプタでの基板の処理温度を１０００℃超え、たとえば１５００℃といった高温にしても、回転軸およびその回転軸が連結されたモータなどの駆動源へサセプタの熱が伝わり、駆動源の部材が高温になり破損するといった問題の発生を抑制できる。

さらに、サセプタから回転軸への熱の伝達を抑制することにより、サセプタにおいて回転軸に接触している部分の温度の低下を抑制できる。この結果、サセプタの温度の均一性を向上させることができる。そのため、サセプタに保持される基板に対する処理の均一性（たとえば、成膜処理を行なう場合には、形成される膜の膜厚や品質などの均一性）を向上させることができる。

このように、本発明によれば、サセプタを回転させるための回転軸から、当該サセプタへの回転力の伝達部として、サセプタ側凸部の側面を回転軸側凸部の側面で押圧するという構成を採用することで、サセプタと回転軸とが固定されている場合や、サセプタと回転軸とが一体に成形されている場合より、サセプタから回転軸への熱伝達を抑制することができる。このため、サセプタに保持した基板に対して高温処理を行なうため、サセプタを高温に加熱した場合であっても、回転軸や当該回転軸を回転させる動力源に対する熱の影響を抑制することができるとともに、サセプタでの温度の均一性を向上させることができる。

次に図面を用いて、本発明の実施の形態および実施例について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

図１は、本発明に従った半導体製造装置を構成するサセプタの平面模式図である。図２は、図１に示した半導体装置のサセプタを回転させる回転軸の模式図である。図３は、図１に示したサセプタに回転軸をセットする状態を説明するための模式図である。図４は、図１に示したサセプタに回転軸をセットした状態を説明するための斜視模式図である。図５〜図７は、回転軸の回転に伴ってサセプタが回転する動作を説明するための模式図である。図１〜図７を参照して、本発明による半導体製造装置を説明する。

図１を参照して、本発明に従った半導体製造装置は、図示しない反応容器の内部に、サセプタ１とヒータ（図示せず）とが配置されている。サセプタ１は、いわゆるフェイスダウン型であって自公転型のサセプタ（複数の基板２６を保持し、当該基板２６を回転（自転）させながら、複数の基板２６を保持するサセプタ自体も回転（公転）可能に構成されているサセプタ）である。

サセプタ１は、その外周部を構成し、平面形状がドーナツ状の板状体であって、内周面に歯車の歯が形成されている外周歯車３と、外周歯車３の内周側に回転可能に配置された平面形状が円形状のサセプタ本体５と、サセプタ本体５に形成された開口部に回転可能に挿入された内周歯車７と、内周歯車７に接続された均熱部材９と、サセプタ本体５の中央部に配置された連結部材１５とを備える。

この外周歯車３は、支持部材１１に位置決めピン１２によって固定されている。支持部材１１はその外周側端部が固定ピンによって支持台（図示せず）に固定されている。

サセプタ本体５には、互いにほぼ同じ距離だけ離れた状態で、６つの開口部が円周上に並ぶように形成されている。その開口部には、内周歯車７が回転可能にはめ込まれている。内周歯車７は、開口部の上部から外側に延びるフランジ部の外周部に歯車の歯が形成されている。また、内周歯車７の上記フランジ部の内周側は、開口部の壁面に沿って開口部の上部から下部にまで延在している。そして、内周歯車７において開口部の下部に位置する端部では、開口部の内周側に向けて突出する突出部が形成されている。つまり、内周歯車７も、その内周側に開口部が形成された状態になっている。内周歯車７のフランジ部の外周に形成された歯車の歯は、図１に示すように外周歯車３の歯車の歯と噛み合っている。

内周歯車７の内周側の開口部にはめ込まれた状態で、均熱部材９が配置されている。また、均熱部材９の外周部の下部には、基板保持爪が配置されている。基板保持爪は、その先端部の爪部で処理対象物である基板２６を保持する。保持された基板２６の裏面と均熱部材９の表面は接触しているが、当該基板２６の裏面と均熱部材９の表面との間には間隙が形成されていてもよい。均熱部材９および基板保持爪（さらに基板保持爪に保持された基板２６）は、内周歯車７に接続されている。このため、内周歯車７が回転することで、均熱部材９および基板保持爪（さらに基板保持爪に保持された基板２６）は回転（自転）する。

サセプタ本体５の中央部上には、図４に示すように回転軸１３が配置されている。回転軸１３は、図２に示すように中空の筒状体である。図３に示すように、回転軸１３の内部を貫通するように測温部材として熱電対２１が配置されている。熱電対２１の先端部は、図４に示すようにサセプタ本体５の中央部に形成された凹部２２に挿入された状態になっている。

また、回転軸１３の先端部（サセプタ本体５に対向する側の先端部）の端面には、サセプタ本体５側に突出した回転軸連結部１６が２つ形成されている。回転軸連結部１６は、回転軸１３の側壁が回転軸１３の軸方向に部分的に突出した形状となっている。

また、サセプタ本体５の表面では、上述した凹部２２に隣接するように２つの固定用凹部２８が形成されている。当該固定用凹部２８には、筒状体である連結部材１５が挿入固定されている。連結部材１５の側壁には、低強度部３０が周方向に形成されている。低強度部３０は、連結部材１５の側壁の全周に形成されていてもよいが、側壁の周方向の一部のみに形成されていてもよい。ここで、低強度部３０については、たとえば低強度部３０の材質を連結部材１５の他の部分の材質より相対的に強度の低い材料により構成するといった構成を採用する。

なお、低強度部３０の構成としては、他の任意の構成を採用してもよい。たとえば、低強度部３０として、同じ材料を融着させることにより界面を形成してもよいし、連結部材１５の側壁に切込み部（ノッチ部）を形成してもよい。当該ノッチ部は側壁の全周に形成してもよいし、側壁の周方向の一部のみに形成してもよい。また、当該ノッチ部の断面形状は、たとえばＶ字型であってもよいが、他の形状であってもよい。また、連結部材１５の延在方向における低強度部３０の位置は、連結部材１５を固定用凹部２８に挿入したときにサセプタ本体５の上部表面の位置とほぼ同じ位置になるようにすることが好ましい。

図３および図４に示すように、サセプタ本体５の中央部に回転軸１３が配置されたときには、サセプタ本体５に設置された連結部材１５の側面と回転軸１３の回転軸連結部１６の側面とが対向するようになっている。この状態で、回転軸１３が回転すると、図５〜図７に示すように回転軸１３の回転力をサセプタ本体５に伝えることができる。具体的には、図５に示すように、回転軸１３が矢印に示す方向に回転する。すると、図６に示すように回転軸１３の回転軸連結部１６の側面がサセプタ本体５に設置された連結部材１５の側面に接触する。そして、この状態で回転軸１３がさらに矢印の方向に回転することにより、図７に示すように連結部材１５が回転軸連結部１６により押圧される。この結果、サセプタ本体５が矢印方向に回転する。

サセプタ本体５の上方（回転軸１３が位置する側）には、均熱部材９と対向する位置にヒータ（図示せず）が配置されている。ヒータにより、均熱部材９が加熱される。加熱された均熱部材９からの熱により、基板２６が加熱される。

次に、図１〜図７に示した半導体製造装置の動作を簡単に説明する。図示しない反応容器の内部に位置するサセプタ本体５の下面側において、各均熱部材９と対向する位置に基板２６を基板保持爪によって固定する。そして、反応容器に接続された図示しない排気部材を動作させることにより、サセプタ１が内部に配置された反応容器の内部の圧力を所定の圧力にセットする。その後、ヒータに電力を投入する。

さらに、サセプタ本体５の中央部上に設置されている回転軸１３を、図１の矢印２５に示した方向に回転させる。この結果、図５〜図７において説明したように、サセプタ本体５が図１の矢印２５に示した方向に回転（公転）する。すると、内周歯車７と外周歯車３との歯が噛み合っていることから、サセプタ本体５の回転に伴って各内周歯車７が図１の矢印２７に示す方向に回転する。この結果、内周歯車７の内周側に配置された均熱部材９および基板２６が図１の矢印２７に示す方向に回転（自転）する。

この状態で、基板２６の温度が所定の処理温度（たとえば１５００℃）になったところで、原料ガスを基板２６と対向する領域（基板２６の下面に面する領域）に供給することで、基板２６の表面に膜を形成する。このとき、基板２６に対して高い処理温度での処理（たとえば成膜処理）を行なう一方、サセプタ本体５と回転軸１３との接触部は回転軸連結部１６と連結部材１５との対向する側面の一部のみであることから、サセプタ１側から回転軸１３への伝わる熱量を少なくすることが出来る。そのため、回転軸１３および回転軸１３が接続される図示しないモータなどの動力源に対する熱の影響を抑制できる。また、同時に、サセプタ１側から回転軸１３側へ伝わる熱量を少なくできることから、サセプタ本体５において回転軸１３と接触する部分（中央部）での温度低下を抑制できる。したがって、サセプタ１の温度の均一性を向上させることができる。

なお、サセプタ本体５の回転数（Ｒ１）と基板２６および均熱部材９の回転数（Ｒ２）との比（Ｒ１：Ｒ２）は、１：５、２：５、３：５、４：５としてもよい。また、上記比（Ｒ１：Ｒ２）を１：（６以上の整数）としてもよい。つまり、上記サセプタ本体５の回転数（Ｒ１）と基板２６および均熱部材９の回転数との最小公倍数が５以上となるようにすることが好ましい。この場合、サセプタ１を回転させない状態での処理速度（成膜速度）の分布が、反応ガスの流れ方向において単調減少するような分布や、当該反応ガスの流れ方向に交差する方向において放物線状や正規分布といったさまざまな分布状態であっても、基板２６の表面における処理の均一性（つまり、基板２６の表面に形成される膜の膜厚の均一性）を確実に高めることができる。

なお、ここで均一性とは、形成された膜の膜厚の最大値をｔｍａｘ、最小値をｔｍｉｎ、平均値をｔｍ、とした場合に、（（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）／２）／ｔｍという式で表わされる指標を用いてもよい。この指標の数値が小さいほど、均一性が良好であることを示す。また、ここで膜厚の最大値、最小値および平均値は、たとえば膜が形成された基板２６の表面における任意の１０箇所について膜厚を測定し、その測定データの内から最大値、最小値を選び、また、その１０箇所のデータの平均値を上記平均値としてもよい。

また、上記のような回転数の比を実現するため、たとえば外周歯車３の歯数（Ｎ１）と内周歯車７の歯数（Ｎ２）との比を調整してもよい。たとえば、Ｎ１：Ｎ２＝５：１としてもよい。また、当該比Ｎ１：Ｎ２を５：２、５：３、５：４などとしてもよい。また、外周歯車３と内周歯車７との間にギヤ比の調整用の機構（別の歯車など）を挿入することで、上記回転数の比を実現してもよい。

また、図１に示すように、サセプタ本体５の半径を距離Ｒ１とし、サセプタ本体５の回転中心から連結部材１５の中心までの距離を距離Ｒ２と表わすと、たとえば距離Ｒ１を２００ｍｍ、距離Ｒ２を２０ｍｍとすることができる。この場合、距離Ｒ１に対する距離Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）は１／１０となる。このようにすれば、連結部材１５に加えられる応力をある程度抑制しながら、連結部材１５を介してサセプタ本体５から回転軸１３への熱伝導に起因してサセプタ本体５の温度が局所的に低下することの基板温度への影響を極力小さくすることができる。

また、ここで、回転軸１３の材質としては炭素（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）を含む複合材料（たとえばＢＮを成分として含む焼結体など）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む複合材料（たとえばアルミナを成分として含む焼結体など）、石英を用いることができる。また、サセプタ本体５の材質としては、炭素（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）を含む複合材料（たとえばＢＮを成分として含む焼結体など）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む複合材料（たとえばアルミナを成分として含む焼結体など）を用いることができる。また、連結部材１５の材質としては、炭素（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、石英、窒化ホウ素を含む複合材料（たとえばＢＮを成分として含む焼結体など）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む複合材料（たとえばアルミナを成分として含む焼結体など）を用いることができる。また、上述した回転軸１３、サセプタ本体５、連結部材１５としては、上述したような材料からなるベース部材の表面に、他の材料からなる被覆膜を形成してもよい。たとえば、成膜処理などの基板２６に対する処理において用いる反応ガスに対する耐久性を向上させる観点から、当該反応ガスに対する耐久性を有する材料からなる被覆膜を、ベース部材表面に形成してもよい。

さらに、外周歯車３、内周歯車７、均熱部材９、基板保持爪、支持部材１１、位置決めピン１２の材質としては、炭素、炭化珪素、窒化ホウ素を含む複合材料、アルミナを含む複合材料を用いることができる。また、上述した外周歯車３、内周歯車７、均熱部材９、基板保持爪、支持部材１１、位置決めピン１２などの部材については、上述した材料からなるベース部材の表面に、他の材料からなる被覆膜を形成してもよい。被覆膜の材料としては、上述した回転軸１３などについて形成する被覆膜と同様に、基板２６に対する処理において用いる反応ガスに対する耐久性を向上させる観点から、当該反応ガスに対する耐久性を有する材料を用いることができる。

上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、この発明の実施の形態を羅列的に挙げて説明する。この発明に従った半導体製造装置は、処理対象物である基板２６を保持する、回転可能なサセプタとしてのサセプタ本体５と、サセプタ本体５に回転力を伝える回転軸１３とを備える。回転軸１３のサセプタ本体５に面する先端部には回転軸側凸部（回転軸連結部１６）が配置される。サセプタ本体５の回転軸１３に面する主面の中央部にはサセプタ側凸部（連結部材１５）が配置される。回転軸１３を回転させることにより、連結部材１５の側面を回転軸連結部１６の側面が押圧してサセプタ本体５を回転させることが可能となるように、回転軸１３はサセプタ本体５の主面の中央部上に配置されている。

このようにすれば、回転軸１３とサセプタ本体５とを一体に成形する、あるいは回転軸１３とサセプタ本体５とを接合するといった構成を採用せずに、回転軸連結部１６の側面とサセプタ本体５側の連結部材１５の側面とが接触することで、回転軸１３の回転力をサセプタ本体５へ伝えることができる。このため、回転軸１３とサセプタ本体５とが一体に成形されている場合などよりも、サセプタ本体５側から回転軸１３への熱伝導を少なくすることができる。したがって、サセプタ１での基板２６の処理温度をたとえば１０００℃超え、より具体的には１５００℃といった高温にしても、回転軸１３およびその回転軸１３が連結されたモータなどの駆動源へサセプタ１から伝わる熱量を抑制できる。このため、駆動源の部材が高温になり破損するといった問題の発生を抑制できる。

さらに、サセプタ本体５から回転軸１３への熱の伝達を抑制することにより、サセプタ本体５において回転軸１３に接触している部分の温度の低下を抑制できる。この結果、サセプタ本体５の温度の均一性を向上させることができる。そのため、サセプタ１に保持される基板２６に対する処理の均一性（たとえば形成される膜の膜厚や品質などの均一性）を向上させることができる。

上記半導体製造装置において、連結部材１５および回転軸連結部１６の少なくともいずれか一方には、回転軸連結部１６がサセプタ側の連結部材１５を押圧する応力に対する強度が局所的に低くされている低強度部３０が形成されていてもよい。

ここで、サセプタ本体５の回転になんらかの異常が発生し、サセプタ本体５が回りにくくなる、あるいは回転軸１３側の動作に何らかの異常が発生するといったことにより、サセプタ本体５または回転軸１３に過大な応力が加えられる場合がある。この場合、サセプタ本体５または回転軸１３が破損するといった危険性がある。しかし、上記のように連結部材１５および回転軸連結部１６の少なくともいずれか一方に、低強度部３０が形成されていれば、上記のような場合に当該低強度部３０が優先的に破壊される（図３に示した連結部材１５では、低強度部３０において連結部材１５が折損する）ため、回転軸１３からサセプタ本体５への回転力の伝達が停止される。そのため、上記のような異常時に、サセプタ本体５や回転軸１３の上記連結部材１５および回転軸連結部１６以外の部分が破損する可能性を低減できる。

また、連結部材１５および回転軸連結部１６の互いに接触する側面は、外側に凸の曲面としてもよい。このようにすれば、連結部材１５と回転軸連結部１６との接触部を点接触とすることができる。したがって、連結部材１５と回転軸連結部１６とが広い面積の部分で接触している場合より、連結部材１５および回転軸連結部１６との接触部（接触点）を介したサセプタ本体５から回転軸１３への熱伝導を抑制することができる。

また、上記半導体製造装置では、連結部材１５がサセプタ本体５に着脱可能に構成されているが、回転軸連結部１６が、回転軸１３に着脱可能に構成されていてもよい。つまり、たとえば、回転軸１３の先端部に開口部を設け、その開口部に回転軸連結部１６に対応する柱状部材あるいは板状部材を挿入固定することにより、回転軸連結部１６を形成してもよい。このとき、回転軸連結部１６に対応する柱状部材または板状部材を上記開口部に固定するため、たとえば回転軸１３と柱状部材または板状部材とを貫通する貫通孔を設け、当該貫通孔に固定用ピンを挿入することで、回転軸１３に対して柱状部材または板状部材を固定してもよい。あるいは、柱状部材の表面にねじ溝を形成し、回転軸の上記開口部の壁面にもねじ溝を設けて、柱状部材を当該開口部にねじ込むことで固定してもよい。このような構成は、たとえばサセプタをフェイスアップ型のサセプタ（サセプタの上部表面に基板を搭載し、サセプタの下面側に回転軸１３が配置される構成のサセプタ）において有効である。このようにすれば、上記のような異常時に連結部材１５または回転軸連結部１６の低強度部が破損しても、その破損した連結部材１５または回転軸連結部１６を交換すれば、サセプタ本体５と回転軸１３との接続部を容易に復旧することができる。

上記半導体製造装置では、回転軸１３には回転軸側凸部としての回転軸連結部１６が複数個（図１〜図７に示した回転軸１３では２つ）配置されていてもよい。サセプタ本体５にはサセプタ側凸部としての連結部材１５が複数個（図１〜図７に示したサセプタ本体５では２つ）配置されていてもよい。なお、回転軸連結部１６や連結部材１５の数は、１つでも、また３つ以上の任意の数でもよい。

この場合、回転軸１３からサセプタ本体５へ回転力を伝えるための回転軸１３とサセプタ本体５との接触部（連結部材１５と回転軸連結部１６との接触部）を複数個形成できる。このため、回転軸１３からサセプタ本体５への回転力の伝達を確実に行なうことができる。また、複数の連結部材１５に、それぞれ回転軸連結部１６が接触するように配置されていれば、回転軸１３からサセプタ本体５への回転力（応力）を複数の連結部材１５に対して分散して加えることができる。そのため、連結部材１５や回転軸連結部１６がそれぞれ１つしかないような場合より、連結部材１５や回転軸連結部１６の個々に必要な強度を低く設定できる。このため、サセプタ本体５の連結部材１５や回転軸１３の回転軸連結部１６の設計の自由度を大きくすることができる。

なお、サセプタ本体５へ回転軸１３の回転力をできるだけ偏りなく伝えるためには、上記、回転軸連結部１６や連結部材１５の数は２以上であることが好ましい。また、複数の連結部材１５の配置は、回転軸１３の回転方向において互いに同じ間隔となるような配置であることが好ましい。

一方、サセプタ１から回転軸１３への熱伝導を抑制することを重視する場合には、連結部材１５および回転軸連結部１６をそれぞれ１つだけ形成することが好ましい。この場合、サセプタ１から回転軸１３への熱の伝達経路を、１組の連結部材１５と回転軸連結部１６との接触点の１点のみとすることができる。したがって、サセプタ１から回転軸１３への熱伝導を効果的に抑制できる。したがって、回転軸１３および当該回転軸１３に接続されたモータなどへの熱の影響を抑制できるとともに、サセプタ１における温度の均一性をより向上させることができる。

上記半導体製造装置において、図１、図３および図４に示すように、サセプタ側凸部としての連結部材１５は、サセプタ本体５の主面の中央部に形成された固定用凹部２８にはめ込まれた連結用ピンである。また、回転軸側凸部としての回転軸連結部１６は、回転軸１３の端面に形成された凸形状部である。また、回転軸連結部１６は、上述のように回転軸１３に着脱可能に設置されていてもよい。

連結部材１５に形成された低強度部３０としては、強度が局所的に低下するような構成であれば、任意の構成を採用できる。たとえば、連結部材１５または回転軸連結部１６について局所的に組成を変更する（他の部位より相対的に強度の低い材料を配置した複合材により連結部材１５や回転軸連結部１６を構成する）、局所的に厚みを薄くする、応力が集中しやすいように凹部（角部）を形成する、などの構成を用いることができる。たとえば、連結部材１５または回転軸連結部１６について、低強度部３０としてその側面にノッチ部（凹部が形成された部分、あるいはサセプタ本体５の回転方向に沿った方向における厚みが局所的に薄くされた部分)を形成してもよい。また、回転軸連結部１６の低強度部は、回転軸連結部１６の側面（連結部材１５に対向する側面）に形成されたノッチ部（凹部が形成された部分、あるいは回転軸１３の回転方向に沿った方向における厚みが局所的に薄くされた部分）であってもよい。

なお、上述したサセプタ（サセプタ本体５）や回転軸１３の強度（たとえば破壊強度または曲げ強度）は、半導体製造装置の構造や用いる材質によって決定される。そして、上述した低強度部３０は、サセプタや回転軸１３の上記強度の１／５以上１／３以下の応力で破損するように、構造や材質を決定することが好ましい。

上記半導体製造装置において、回転軸１３を構成する材料は、炭素、炭化珪素、窒化ホウ素を含む複合材料、アルミナを含む複合材料および石英からなる群から選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。サセプタ（サセプタ本体５）を構成する材料は、炭素、炭化珪素、窒化ホウ素を含む複合材料、およびアルミナを含む複合材料からなる群から選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。サセプタ側凸部（連結部材１５）を構成する材料は、炭素、炭化珪素、窒化ホウ素、石英、窒化ホウ素を含む複合材料、アルミナを含む複合材料からなる群から選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。

このような材料によって回転軸１３、サセプタ本体５および連結部材１５を構成することにより、従来より高温の処理温度（たとえば１５００℃程度の処理温度）において動作可能な、サセプタにおける回転軸１３とサセプタ本体５との接続部を構成することができる。

上記半導体製造装置において、図１に示すように、サセプタ（サセプタ本体５）の回転中心から端部までの幅Ｒ１に対する、回転中心からサセプタ側凸部（連結部材１５）までの距離Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）は、１／２０以上１／４以下であってもよい。また、上記比（Ｒ２／Ｒ１）は、２／２５以上３／２０以下とすることがより好ましい。

この場合、連結部材１５は回転軸１３の回転軸連結部１６と接触するため、サセプタ本体５から回転軸１３への熱伝達の経路となる。そのため、サセプタ本体５において当該連結部材１５が配置された領域は、他の領域より温度が低下しやすい。このため、サセプタ１に配置された基板の温度を極力均一化するという観点からすれば、連結部材１５は基板からなるべく離れた位置（つまり、図１に示したような複数枚の基板を保持するサセプタでは、サセプタ本体５の中央部になるべく近い領域）に配置することが好ましい。つまり、上記距離Ｒ２を極力小さくすることが好ましい。一方、上記距離Ｒ２を大きくすればするほど、サセプタ本体５を回転させるために連結部材１５に加えられる応力の値を小さくできる。また、逆に距離Ｒ２を小さくすればするほど、連結部材１５に加えられる応力の値は大きくなる。したがって、上述した比（Ｒ２／Ｒ１）の下限を１／２０としたのは、それ以上この比の値を小さくすると連結部材１５に加えられる応力が高くなりすぎて、連結部材１５の材料の選定や運用が難しくなるためである。また、上記比（Ｒ２／Ｒ１）の上限を１／４としたのは、これ以上当該比の値を大きくすると、基板の均熱性に影響が出る可能性が高くなるためである。

また、図１〜図７に示した上記サセプタ１は、当該サセプタ１の下面に基板２６を保持する構成（いわゆる、フェイスダウン構成）であるが、本発明に従ったサセプタは、当該サセプタの上面に基板を保持する構成（いわゆる、フェイスアップ構成）であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、回転可能なサセプタを備える半導体製造装置であって、特に高温で処理を行なう半導体製造装置において得に有利に適用される。

本発明に従った半導体製造装置を構成するサセプタの平面模式図である。 図１に示した半導体装置のサセプタを回転させる回転軸の模式図である。 図１に示したサセプタに回転軸をセットする状態を説明するための模式図である。 図１に示したサセプタに回転軸をセットした状態を説明するための斜視模式図である。 回転軸の回転に伴ってサセプタが回転する動作を説明するための模式図である。 回転軸の回転に伴ってサセプタが回転する動作を説明するための模式図である。 回転軸の回転に伴ってサセプタが回転する動作を説明するための模式図である。

符号の説明

１ サセプタ、３ 外周歯車、５ サセプタ本体、７ 内周歯車、９ 均熱部材、１１ 支持部材、１２ 位置決めピン、１３ 回転軸、１５ 連結部材、１６ 回転軸連結部、２１ 熱電対、２２ 凹部、２５，２７ 矢印、２６ 基板、２８ 固定用凹部、３０ 低強度部。

Claims (5)

1. 処理対象物である基板を保持する、回転可能なサセプタと、
   前記サセプタに回転力を伝える回転軸とを備え、
   前記回転軸の前記サセプタに面する先端部には回転軸側凸部が配置され、
   前記サセプタの前記回転軸に面する主面の中央部にはサセプタ側凸部が配置され、
   前記回転軸を回転させることにより、前記サセプタ側凸部の側面を前記回転軸側凸部の側面が押圧して前記サセプタを回転させることが可能となるように、前記回転軸は前記サセプタの前記主面の中央部上に配置されている、半導体製造装置。
2. 前記回転軸には前記回転軸側凸部が複数個配置され、
   前記サセプタには前記サセプタ側凸部が複数個配置されている、請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記サセプタ側凸部および前記回転軸側凸部の少なくともいずれか一方には、前記回転軸側凸部が前記サセプタ側凸部を押圧する応力に対する強度が局所的に低くされている低強度部が形成されている、請求項１または２に記載の半導体製造装置。
4. 前記回転軸を構成する材料は、炭素、炭化珪素、窒化ホウ素を含む複合材料、およびアルミナを含む複合材料からなる群から選択される少なくとも１種を含み、
   前記サセプタを構成する材料は、炭素、炭化珪素、窒化ホウ素を含む複合材料、およびアルミナを含む複合材料からなる群から選択される少なくとも１種を含み、
   前記サセプタ側凸部を構成する材料は、炭素、炭化珪素、窒化ホウ素、石英、窒化ホウ素を含む複合材料、アルミナを含む複合材料からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
5. 前記サセプタの回転中心から端部までの幅Ｒ１に対する、前記回転中心から前記サセプタ側凸部までの距離Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）が、１／２０以上１／４以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。

Images