JP2009087990A - Apparatus and method for forming epitaxial growth film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エピタキシャル成長膜形成装置およびエピタキシャル成長膜形成方法に関し、特に膜を形成するウェハーを交換する際に、ウェハーを収容するサセプタが回転胴から浮き上がらないように保持することを可能とするサセプタ外れ防止機構に関する。 The present invention relates to an epitaxial growth film forming apparatus and an epitaxial growth film forming method, and in particular, when replacing a wafer on which a film is to be formed, the susceptor that accommodates the wafer can be held so as not to be lifted from a rotating drum. Regarding the mechanism.
エピタキシャル成長膜形成装置の一種として枚葉式装置がある。この装置は、横型の加熱炉内に配置された水平円盤型のサセプタの上にウェハーを載せ、これを垂直軸まわりに回転させながら、炉内水平方向に原料ガスを流通させることにより、ウェハーの上面にエピタキシャル膜を形成するものであり、ウェハーの大径化と共に多用されるようになり、300mmウェハー対応装置でも主流と目されている。枚葉式エピタキシャル成長膜形成装置では、エピタキシャル成長を必要とするウェハーの上面にのみ原料ガスを接触させることを目的として、ウェハーを収容する円形の凹部がサセプタの上面に設けられる。このサセプタの凹部にウェハーを収容し、ウェハー上の膜形成処理後に、ウェハーを機械的に入れ替えることで膜形成の生産性を向上させている。 One type of epitaxial growth film forming apparatus is a single wafer type apparatus. In this apparatus, a wafer is placed on a horizontal disk type susceptor arranged in a horizontal heating furnace, and the wafer gas is circulated in the horizontal direction in the furnace while rotating the wafer around the vertical axis. An epitaxial film is formed on the upper surface, and it is frequently used as the diameter of the wafer increases, and is also regarded as the mainstream in 300 mm wafer compatible devices. In the single-wafer epitaxial growth film forming apparatus, a circular recess for accommodating a wafer is provided on the upper surface of the susceptor for the purpose of bringing the source gas into contact only with the upper surface of the wafer that requires epitaxial growth. The wafer is accommodated in the concave portion of the susceptor, and the film formation productivity is improved by mechanically replacing the wafer after the film formation process on the wafer.
ところで、エピタキシャル成長膜形成の処理においては、エピタキシャル成長膜の厚みが厚く、100μm程度に達することも少なくない。このような厚膜形成では、サセプタ上のウェハーが凹部内に収容されているにもかかわらず、サセプタ内周面とウェハー外周面との間に跨がった成長膜による貼り付き部が発生しやすい。上記のようなエピタキシャル成長膜形成装置において、膜形成処理後にウェハーを下から突き上げて、サセプタから取り外す機構が一般的に用いられる。このウェハー取り外し機構については、特許文献1および特許文献2に開示されている。特許文献1および特許文献2に開示されている技術では、共に水平円盤型サセプタの下方側からウェハーを突き上げる機構を備えたことにより、膜形成処理済みウェハーを取り外す作業性を改善している。
By the way, in the process of forming an epitaxial growth film, the thickness of the epitaxial growth film is large and often reaches about 100 μm. In such a thick film formation, although the wafer on the susceptor is housed in the recess, a sticking portion due to the growth film straddling between the inner peripheral surface of the susceptor and the outer peripheral surface of the wafer occurs. Cheap. In the epitaxial growth film forming apparatus as described above, a mechanism is generally used in which a wafer is pushed up from below after the film formation process and is removed from the susceptor. This wafer removal mechanism is disclosed in Patent Document 1 and
しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示されるウェハー取り外し機構でウェハーを取り外す際、ウェハー周縁部とサセプタ内周部が貼り付き部で貼り付いているため、ウェハーと一緒にサセプタが一緒に持ち上がってしまい、ウェハー上の膜やウェハー、サセプタおよびその他の周辺部品を破損する怖れがあるという問題があった。
However, when the wafer is removed by the wafer removal mechanism disclosed in Patent Document 1 and
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、水平円盤型サセプタ上のウェハーを取り外す際に、ウェハーとサセプタの貼り付き現象が発生していてもウェハーと共にサセプタが持ち上がらないようにすることにより、ウェハー、サセプタおよびその他の周辺部品が破損する怖れを軽減するエピタキシャル成長膜形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and when removing a wafer on a horizontal disk type susceptor, the susceptor is not lifted together with the wafer even if the wafer and the susceptor are stuck. Accordingly, an object of the present invention is to provide an epitaxial growth film forming apparatus that reduces the fear that the wafer, the susceptor and other peripheral parts are damaged.
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明にかかるエピタキシャル成長膜形成装置は次のように構成されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, an epitaxial growth film forming apparatus according to the present invention is configured as follows.
(1)本発明にかかるエピタキシャル成長膜形成装置は、気相成長膜を形成するウェハーを収容する水平円盤型のサセプタと、前記サセプタを保持して回転させる回転胴と、を備えたエピタキシャル成長膜形成装置は、前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部と、を係合させる構成を有することを特徴とする。 (1) An epitaxial growth film forming apparatus according to the present invention is provided with a horizontal disk type susceptor that accommodates a wafer on which a vapor phase growth film is formed, and a rotating drum that holds and rotates the susceptor. Has a configuration in which a plurality of protrusions provided on a peripheral portion of the susceptor and a plurality of key-type protrusions provided on an upper portion of the rotating drum are engaged with each other.
(2)上記(1)に記載のエピタキシャル成長膜形成装置において、前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部は同数であることを特徴とする。 (2) In the epitaxial growth film forming apparatus according to the above (1), the number of the plurality of protrusions provided on the peripheral portion of the susceptor and the number of the key-type protrusions provided on the upper portion of the rotating drum are the same. It is characterized by that.
(3)上記(1)に記載のエピタキシャル成長膜形成装置において、前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部は2組以上であることを特徴とする。 (3) In the epitaxial growth film forming apparatus according to (1), two or more sets of the plurality of protrusions provided on the peripheral portion of the susceptor and the plurality of key-type protrusions provided on the upper portion of the rotating drum are provided. It is characterized by being.
(4)上記(1)に記載のエピタキシャル成長膜形成装置において、前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部は、前記回転胴の回転中心に対してほぼ等角的に配置されていることを特徴とする。 (4) In the epitaxial growth film forming apparatus according to (1), the plurality of protrusions provided on the peripheral portion of the susceptor and the plurality of key-type protrusions provided on an upper portion of the rotating cylinder are configured to rotate the rotation. It is characterized by being arranged substantially equiangularly with respect to the center of rotation of the barrel.
(5)上記(1)乃至(4)のうちいずれかに記載のエピタキシャル成長膜形成装置におけるエピタキシャル成長膜形成方法であって、気相成長膜を形成することを特徴とする。 (5) The method for forming an epitaxial growth film in the epitaxial growth film forming apparatus according to any one of (1) to (4), wherein a vapor phase growth film is formed.
水平円盤型サセプタ上の膜形成処理済みウェハーを取り外す際に、ウェハーとサセプタの貼り付き現象が発生していてもウェハーと共にサセプタが持ち上がらないようにすることにより、ウェハー、サセプタおよびその他の周辺部品が破損する怖れを軽減するという効果を奏する。 When removing a film-formed wafer on a horizontal disk type susceptor, the wafer, susceptor, and other peripheral parts can be removed by preventing the susceptor from lifting together with the wafer even if the wafer and susceptor are stuck. It has the effect of reducing fear of breakage.
以下、本発明にかかるエピタキシャル成長膜形成装置およびエピタキシャル成長膜形成方法の実施の形態につき、添付図面に基づき説明する。 Embodiments of an epitaxially grown film forming apparatus and an epitaxially grown film forming method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
以下、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置について詳細に説明する。図1は、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置の断面図である。膜形成装置1は、ウェハーW上に気相成長膜を形成する装置であり、チャンバ2と、ガス供給管3と、整流板4と、サセプタ5と、回転胴6と、ガス排気管7と、ヒーター8と、ウェハーWと、ウェハー突き上げ棒9と、を備えている。
Hereinafter, the epitaxial growth film forming apparatus according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 1 is a cross-sectional view of an epitaxial growth film forming apparatus according to this embodiment. The film forming apparatus 1 is an apparatus for forming a vapor growth film on a wafer W, and includes a
ガス供給管3は、チャンバ2内の上部、水平方向の略中央部に配設され、ガス(原料ガスもしくはキャリアガス)がチャンバ2内に供給されるように、チャンバ2が外部のガス供給制御装置(図示省略)と接続されている。そして、ガス供給制御装置(図示省略)からは、膜形成装置1において形成する薄膜の種類に応じて、原料ガス(例えば、厚膜の場合はSiHCl3など)、もしくはキャリアガス(例えばH2など)等が図1のA方向に供給される。
The
ガス排気管7は、チャンバ2内の下部、図1の左右に分かれて2箇所に配設され、チャンバ2内部で気相成長に使用された後のガスをチャンバ2外部に排出するように、チャンバ2が外部のガス排気制御装置(図示省略)と接続されている。そして、ガス排気制御装置(図示省略)と接続されていることにより、図1のB方向に排出されたガスは、排気ガスとして廃棄される。
The gas exhaust pipe 7 is arranged at two locations in the lower part of the
更に、チャンバ2は、その内部に整流板4と、サセプタ5と、回転胴6と、ヒーター8と、を備えている。
Further, the
整流板4は、ガス供給管3から流入してきた原料ガスの流速を調整するものであり、石英やステンレス等で形成され、ガス供給管3とサセプタ5の間の空間にチャンバ2内の側面に固定されている。また、ウェハーWに対向する範囲の全域にわたって多数の開口部が設けられており、ウェハーWの上方全域にわたってガス流速が均一になるように開口面積が調整されている。
The rectifying
回転胴6は、サセプタ5を回転させる回転体であり、ウェハーW上の薄膜が均一に生成されるように、図1のC方向に一定の回転速度で高速回転させる駆動機能を有する。なお、回転速度は、本実施の形態にかかる膜形成装置を使用することにより、膜均一性の高い膜を効率的に形成するためには、500rpm以上の速度で回転させることが好ましい。
The rotating
ヒーター8は、サセプタ5上に固定されたウェハーWを背面側から所定温度(例えば1100℃程度)に熱する加熱器であり、チャンバ2の外部に備えられた加熱回路(図示省略)から供給される定電流によって所定温度に加熱する。また、ウェハー突き上げ棒9が上下方向に移動するように、複数の開口部を有する。
The
サセプタ5は、気相成長により薄膜を形成するウェハーWを支持するものであり、ウェハーWを所定の位置に固定する機能を有する。更に、サセプタ5を回転胴6が支持している。サセプタ5には、凹部5aが設けられており、凹部5aの位置にあわせてウェハーWが保持される。また、サセプタ5はウェハーWを保持していることから、一般的にはホルダとも呼称される。
The
ウェハー突き上げ棒9は、ウェハーW交換の際に、ウェハーWを突き上げることによってサセプタ5から取り外すためのものであり、チャンバ2外部に設けられたウェハー突き上げ棒駆動機構(図示省略)によって、図1の上下方向に駆動される。
The wafer push-up rod 9 is for removing the wafer W from the
サセプタ5と回転胴6の保持機構は、ウェハーWを取り外す際にサセプタ5の持ち上がりを防止するものである。もし、サセプタ5をねじやピン等で固定した場合、ウェハーW上は約1100℃に加熱されるためウェハーW周辺部品の熱膨張が激しく、破損や故障が発生しやすいという問題が発生する。従って、ウェハーW交換時にサセプタ5が移動しないことと、熱膨張による周辺部品の破損や故障が発生しないことを両立する本実施の形態が必要となる。
The holding mechanism for the
以下、サセプタ5と回転胴6の保持機構を拡大図で詳細に説明する。図2は、本実施の形態にかかるサセプタ5と回転胴6の保持状態を示す図1のD−D方向上面図である。図2は、図1のサセプタ5と回転胴6の保持状態をD−D方向に上面から見た図である。図2において、サセプタ突起部5bと回転胴鍵型突起部6aは同数であり、回転胴6の中心位置に対してほぼ等角的に3箇所設けた構成を示している。
Hereinafter, the holding mechanism for the
サセプタ突起部5bと回転胴鍵型突起部6aは、本発明の目的とするところから最低2組を必要とする。これらの上限については、あまり数が増えると、サセプタ5を回転胴6に保持させる際の作業性が低下することとなる。従って、サセプタ5と回転胴6の作業性を考慮して、サセプタ突起部5bと回転胴鍵型突起部6aの数および配置位置を検討する必要があり、図2に示す数および配置位置に限定されるものではない。
The susceptor projection 5b and the rotary drum key projection 6a require at least two sets for the purpose of the present invention. About these upper limits, if the number increases too much, workability when the
更に、図3は、本実施の形態にかかるサセプタ5を回転胴6に保持する前の状態を図2のE−E方向に見た側面図である。図3において、サセプタ5をF方向に押し下げてサセプタ5の突起部5bを回転胴6の上部に載せる。そして、サセプタ5を回動させ、サセプタ突起部5bを回転胴6の回転胴鍵型突起部6aに係合させる。
Further, FIG. 3 is a side view of the state before the
サセプタ5を回動させた結果、サセプタ突起部5bが回転胴鍵型突起部6aに係合し、図4のようになる。図4は、本実施の形態にかかるサセプタ5を回転胴6に保持した状態を図2のE−E方向に見た側面図である。図4のように、サセプタ突起部5bが回転胴鍵型突起部6aに保持された状態では、ウェハー突き上げ棒9がウェハー交換の際にウェハーWを突き上げても、ウェハーWと共にサセプタ5が持ち上げられることがなく、ウェハー、サセプタおよびその他の周辺部品が破損する怖れを軽減することが可能となる。
As a result of rotating the
なお、サセプタ突起部5bの高さDbは、係合させるため回転胴鍵型突起部6aの底辺高さDaよりも低くなっており、かつ回動によって保持されることから若干の寸法的余裕を有している構成が好ましい。ただし、あまり寸法的余裕が大きいと、ウェハー突き上げ棒9がウェハーWを突き上げた際にサセプタ5が寸法的余裕の高さだけ持ち上がってしまい、ウェハーWを取り外した瞬間にサセプタ5が落下してしまうので、サセプタ5および周辺部品が損傷することとなる。従って、高さDaと高さDbの数値関係については、サセプタ5を回転胴6に保持させる際の作業性とウェハーW取り外し時の作業性を考慮して、最適化する必要がある。
The height Db of the susceptor projection 5b is lower than the bottom height Da of the rotary drum key projection 6a to be engaged, and is held by rotation, so that there is a slight dimensional margin. The structure which has is preferable. However, if the dimensional allowance is too large, the
また、回転胴鍵型突起部6aの形状は、図4において回転胴6の上部に突出した形状を示しているが、図5においては回転胴6の上部端面に設けられた凹形状を示している。図5は、本実施の形態にかかるサセプタ5を回転胴6に保持した状態の変形例を示す図2のE−E方向に見た側面図である。図5のように、サセプタ突起部5bが回転胴鍵型突起部6aに保持された状態でサセプタ5の表面と回転胴6の端面がほぼ同じ高さとなっていれば、ウェハーWの装着、脱着時に、周辺部品の損傷が少ないように構成することが可能となる。
Further, the shape of the rotary drum key-shaped protrusion 6a shows a shape protruding from the upper portion of the
更に、サセプタ5を回転胴6に装着した状態の構成として、図6の構成も可能である。図6は、本実施の形態にかかるサセプタ5と回転胴6の保持状態の変形例を示す図1のD−D方向上面図である。図6においては、図2と同様に、サセプタ5が回転胴6に保持された状態を示しているが、回転胴6はサセプタ5よりも一回り大きい直径を有している。
Furthermore, as a configuration in which the
なお、サセプタ5周縁部の突起部と回転胴6上部の鍵型突起部の形状は、前述のように係合することにより、ウェハーWを取り外す際にサセプタ5がウェハーWと一体に移動してしまい、ウェハーW、サセプタ5、その他の周辺部品を破損するというトラブルを防止する構成を示しており、本実施の形態に示された構成に限定されるものではない。
It should be noted that the protrusions on the periphery of the
以下、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置の膜形成手順を詳細に説明する。図7は、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置の膜形成手順を示すフローチャートである。図7に従って、膜形成手順を説明する。 Hereinafter, the film formation procedure of the epitaxial growth film forming apparatus according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 7 is a flowchart showing a film forming procedure of the epitaxial growth film forming apparatus according to the present embodiment. The film formation procedure will be described with reference to FIG.
最初に、ウェハーWを収容したサセプタ5を回転胴6に保持させる(ステップS100)。回転胴6を高速回転させる(ステップS101)。ウェハーW上に気相成長膜を形成する(ステップS102)。ウェハーWをサセプタ5から取り外す(ステップS103)。他のウェハーに気相成長膜を形成する場合(ステップS104:Yes)、次のウェハーをサセプタ5に設置する(ステップS105)。次に、ステップS101に戻る。一方、他のウェハーに気相成長膜を形成しない場合(ステップS104:No)、膜形成を終了する。
First, the
以上述べたように、本実施の形態にかかるエピタキシャル成長膜形成装置によれば、サセプタ5を回転胴6に係合させる構成にしたことにより、気相成長膜を形成したウェハーWを交換する際に下から突き上げても、ウェハーWを収容したサセプタ5の持ち上がりがなく、かつ気相成長膜形成時の熱膨張によりウェハーW、サセプタ5およびその他の周辺部品が破損する怖れを軽減するエピタキシャル成長膜形成方法を提供する。
As described above, according to the epitaxial growth film forming apparatus according to the present embodiment, the structure in which the
1 膜形成装置
2 チャンバ
3 ガス供給管
4 整流板
5 サセプタ
5a サセプタ凹部
5b サセプタ突起部
6 回転胴
6a 回転胴鍵型突起部
7 ガス排気管
8 ヒーター
9 ウェハー突き上げ棒
W ウェハー
A ガス供給方向
B ガス排気方向
C 回転胴回転方向
Da 回転胴鍵型突起部6aの底辺高さ
Db サセプタ突起部5bの高さ
D−D サセプタ5と回転胴6の保持状態を上面から見る方向
E−E サセプタ5と回転胴6の保持状態を側面から見る方向
F サセプタ5を回転胴6に保持する前のサセプタ5の押し下げ方向
G サセプタ5を回転胴6に保持する前のサセプタ5の回動方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記サセプタの周縁部に設けられた複数の突起部と、前記回転胴の上部に設けられた複数の鍵型突起部と、を係合させる構成を有することを特徴とするエピタキシャル成長膜形成装置。 A horizontal disk-type susceptor that accommodates a wafer for forming a vapor phase growth film, and a rotating drum that holds and rotates the susceptor,
An epitaxial growth film forming apparatus comprising: a plurality of protrusions provided on a peripheral edge of the susceptor; and a plurality of key-type protrusions provided on an upper portion of the rotating drum.
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CN109930132A (en) * | 2019-03-08 | 2019-06-25 | 沈阳拓荆科技有限公司 | Ceramic ring and semiconductor reaction cavity with ceramic ring |
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