JP2009277785A - 半導体製造装置及びこの装置を用いた半導体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】減圧下でウォールデポを生じさせることなくサセプタを大径化できる半導体製造装置を提供する。
【解決手段】水平な円板状のサセプタ１１と、サセプタ１１を内部空間１３ａに収容する反応容器１３と、内部空間１３ａにガス流を形成するガス給排手段と、サセプタ１１に載置された半導体ウェーハ１２を加熱する加熱手段１７と、反応容器１３を外部から空冷する冷却手段とを備え、反応容器１３は中央が上方に膨出してサセプタ１１を覆う窓部１４ａを有する。サセプタ１１の外径Ｗが４９０ｍｍ以上７００ｍｍ以下であり、窓部１４ａの厚みｔが４ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、窓部１４ａの曲率半径Ｒが５８０ｍｍ以上６２０ｍｍ以下であり、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さの最大値Ｈが２００ｍｍである。
【選択図】図２

Description

本発明は、反応容器内のサセプタに載置された半導体ウェーハを加熱するとともにその周囲にガス流を形成してその半導体ウェーハの上にシリコン単結晶をエピタキシャル成長させる半導体製造装置及びこの装置を用いた半導体製造方法に関するものである。

従来、サセプタに載置された半導体ウェーハを反応容器の外部から加熱するような半導体製造装置として、そのような半導体ウェーハを枚葉処理する装置（例えば、特許文献１参照。）が知られている。この装置は、水平な円板状のサセプタと、サセプタを内部空間に収容して内部空間を減圧可能に構成された反応容器と、その反応容器の一端に形成されたガス供給部から内部空間にガスを供給し反応容器の他端に形成されたガス排出部から内部空間のガスを吸引して内部空間にガス流を形成するガス給排手段と、サセプタに載置された半導体ウェーハを反応容器の外部から加熱する加熱手段とを備える。そして、その反応容器には加熱手段であるハロゲンランプ等の光を透過させる石英製の窓部がサセプタを覆うように設けられる。この石英製の窓部の外側は空冷されている。

このような構成の従来の半導体製造装置では、まずサセプタ上に半導体ウェーハを載置し、その後、加熱手段である例えばハロゲンランプを点灯してその半導体ウェーハを加熱する。同時に、ガス排出部から排気を行いながら、例えばトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ₃）ガスやジクロロシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）ガス等を処理ガスとしてガス供給部から反応容器の内部に導入する。すると、所定温度に加熱された半導体ウェーハの表面に沿って処理ガスが層流状態で流れ、半導体ウェーハの上にシリコンの単結晶がエピタキシャル成長する。このような装置では、ウェーハを載置しているサセプタとそれに対向する反応容器の間を流れるガスが層流となり、エピ膜厚分布等を制御しやすいといわれている。

従来の半導体製造装置の中には、反応容器の内部を減圧させた状態でその内部空間における半導体ウェーハの上にシリコンの単結晶をエピタキシャル成長させることが必要な場合もある。このような減圧下においてエピタキシャル成長させる場合の成長速度は一般的に遅い。そのため、その生産性の観点から、例えば外径が２００ｍｍの一般的な半導体ウェーハであれば、複数枚の半導体ウェーハをサセプタ上に載置してそれら複数枚の半導体ウェーハを同時に処理すること、或いは、多くの素子を取ることのできる比較的外径の大きな、例えば４５０ｍｍウェーハのような単一の大口径のウェーハを処理できるようなことが望ましい。

このような観点から上記特許文献１における半導体製造装置では、半導体ウェーハを載置するサセプタの外径を拡大するとともに、そのサセプタを収容する反応容器自体を大型化させている。しかし、その反応容器を大型化させると、その反応容器の構成部材である石英製の窓部が平板であると強度的に減圧に耐えられない。よって、上記特許文献１では、その窓部の形状をドーム状にすることにより反応容器を大型化させたことに起因する窓部の強度を確保するようにしている。
特開平４−２４５４２０号公報（図１） 特開２００５−３１７９０５号公報（特許請求の範囲）

しかし、反応容器の窓部の形状をドーム状にした上記従来の半導体製造装置では、その窓部の内側にシリコンが堆積するいわゆるウォールデポ（Wall deposition）が生じる不具合があった。即ち、反応容器の石英からなる窓部を湾曲させてドーム状にすると、サセプタと窓部中央との距離が大きくなって対流を発生しやすくなる。対流が発生すると高温サセプタ近傍の分解されたＳｉソースガスが上空の窓部まで運ばれ、石英からなる窓部の内壁に付着して堆積する（以下、「ウォールデポ」という。）。このウォールデポは石英からなる窓部の外に配置されている加熱手段であるランプからの光を遮断したり、剥がれてシリコンウェーハにパーティクルを発生させたりする不具合がある。

この対流に起因したウォールデポを解消させるために、窓部を平板状にしてサセプタと窓部中央との距離を短縮することによりその間の対流を抑制することが考えられる。しかしその場合には、その窓部を構成する石英の厚を十分に厚くして、反応容器内を減圧にしても強度的に耐える窓部としなければならない。また、石英からなる窓部を厚くすると、その窓部から外部への放熱が低下し、例え窓部の外側を空冷したとしても、石英からなる窓部の内面温度がシリコンソースガスの分解促進温度（例えば、ジクロルシランの場合約７００℃）以上となり、その内面にシリコン膜が付着して堆積するウォールデポが同様に生じる。このため、窓部を平板状にして対流の発生を無くしたとしても、窓部を構成する石英の厚さを厚くするとウォールデポが生じてしまうので、現実的な解決策とはならない。

本発明の目的は、減圧下でウォールデポを生じさせることなくサセプタを大径化し得る半導体製造装置並びにこの装置を用いた半導体製造方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、図２に示すように、水平な円板状のサセプタ１１と、サセプタ１１を内部空間１３ａに収容して内部空間１３ａを減圧可能に構成された反応容器１３と、反応容器１３の一端に形成されたガス供給部１３ｂから内部空間１３ａにガスを供給し反応容器１３の他端に形成されたガス排出部１３ｃから内部空間１３ａのガスを吸引して内部空間１３ａにガス流を形成するガス給排手段と、サセプタ１１に載置された半導体ウェーハ１２を反応容器１３の外部から加熱する加熱手段１７と、反応容器１３を外部から空冷する冷却手段とを備え、反応容器１３はサセプタ１１の外径Ｗより大きな外径Ｄを有し中央が上方に膨出するように湾曲して形成されてサセプタ１１を上方から覆う窓部１４ａを有する半導体製造装置の改良である。

その特徴ある構成は、図１に示すように、サセプタ１１の外径Ｗが４９０ｍｍ以上７００ｍｍ以下であり、窓部１４ａの厚みｔが４ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、窓部１４ａの曲率半径Ｒが５８０ｍｍ以上６２０ｍｍ以下であり、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さの最大値Ｈが２００ｍｍであるところにある。

この請求項１に記載された半導体製造装置では、サセプタ１１の外径Ｗを比較的大型の４９０ｍｍ以上７００ｍｍ以下とするので、複数の半導体ウェーハ１２を同時に処理することができ、又は比較的大型の半導体ウェーハ１２であってもその処理が可能となる。また、窓部１４ａのそれぞれの中央を上方及び下方に膨出するように湾曲していわゆるドーム状に形成したので、その耐圧性能を確保できる。更に、窓部１４ａの厚みを４ｍｍ以上７ｍｍ以下とするので、冷却手段により空冷することにより石英からなる窓部１４ａの内面が加熱されずに、その加熱に起因する窓部１４ａ内面にシリコンが付着するような事態（ウォールデポ）を回避することができる。

一方、窓部１４ａの曲率半径を５８０ｍｍ以上６２０ｍｍ以下としてサセプタ１１を大型化させたことに伴う窓部１４ａの強度を確保するとともに、サセプタの上面から窓部内面までの高さの最大値を２００ｍｍに制限するので、この間に対流が発生することを防止することができ、その対流に起因するウォールデポを回避することができる。

また請求項２に係る発明は、請求項１記載の装置を用いた半導体製造方法であって、反応容器の内部空間を減圧状態にして、この内部空間に収容された水平な円板状のサセプタに載置された半導体ウェーハを加熱するとともにガス給排手段によりサセプタ上に０．１ｍ／秒以上３．０ｍ／秒以下の平均流速でガスを供給して半導体ウェーハ上にシリコン単結晶をエピタキシャル成長させることを特徴とする。

エピタキシャル成長時には、ガス給排手段により内部空間１３ａのサセプタ１１上に０．１ｍ／秒以上３．０ｍ／秒以下の平均流速でガスを供給するので、この内部空間１３ａに生じる横方向のガス流により、サセプタ１１の上面から窓部内面までの間に対流が生じることを確実に防止し、いわゆるウォールデポを生じさせることなくサセプタ１１を大径化させて、その大径のサセプタ１１上に載置された複数の半導体ウェーハ１２上に又は単一ではあるけれども比較的大型の半導体ウェーハ１２上にシリコン単結晶をエピタキシャル成長させることができる。

本発明の半導体製造装置では、サセプタの外径が４９０ｍｍ以上７００ｍｍ以下であり、窓部の厚みが４ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、窓部の曲率半径が５８０ｍｍ以上６２０ｍｍ以下であり、サセプタの上面から窓部内面までの高さの最大値が２００ｍｍであるので、反応容器の内部空間におけるサセプタの上面から窓部内面までの間に対流が生じることを確実に防止し、いわゆるウォールデポを生じさせることなくサセプタを大径化させて、その大径のサセプタ上に載置された複数の半導体ウェーハ上に又は単一ではあるけれども比較的大型の半導体ウェーハ上にシリコン単結晶をエピタキシャル成長させることができる。

また本発明の半導体製造方法では、上記装置において、ガス給排手段によりサセプタ上に０．１ｍ／秒以上３．０ｍ／秒以下の平均流速でガスを供給して半導体ウェーハ上にシリコン単結晶をエピタキシャル成長させるので、ウォールデポを生じさせることなくサセプタを大径化できる。

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図２に示すように、本発明の半導体製造装置１０は、処理対象である半導体ウェーハ１２をその上面に載置可能な水平な円板状のサセプタ１１と、そのサセプタ１１を内部空間に収容する反応容器１３とを備える。反応容器１３は、サセプタ１１の上方に設けられたカバー部材１４とサセプタ１１の下方に設けられたアクセス部材１６とを備え、このカバー部材１４及びアクセス部材１６は透明な石英からなり、これらの両者の間に形成される内部空間１３ａを減圧可能に構成される。

また、この半導体製造装置１０は、サセプタ１１に載置された半導体ウェーハ１２を反応容器１３の外部から加熱する加熱手段１７を備える。この加熱手段１７は反応容器１３の上方及び下方に設けられたハロゲンランプ１７であり、反応容器１３の上方に設けられたハロゲンランプ１７の更に上方にはその赤外線輻射熱を反応容器１３側に反射する上部反射板１８ａが設けられ、反応容器１３の下方に設けられたハロゲンランプ１７の更に下方にはその赤外線輻射熱を反応容器１３側に反射する下部反射板１８ｂが設けられる。そして、加熱手段であるハロゲンランプ１７から放射される熱源は透明なカバー部材１４及びアクセス部材１６を介して、赤外線輻射熱を反応容器１３の内部空間１３ａに付与して半導体ウェーハ１２を加熱するように構成される。

カバー部材１４は、サセプタ１１を上方から覆いハロゲンランプ１７からの加熱輻射線を透過する上部窓部１４ａと、この上部窓部１４ａの周縁に設けられてこの上部窓部１４ａを支持する上部周縁フランジ部１４ｂとを有し、この上部周縁フランジ部１４ｂが上部固定具１４ｃにより固定されるように構成される。一方、アクセス部材１６は、サセプタ１１を下方から覆いハロゲンランプ１７からの加熱輻射線を透過する下部窓部１６ａと、この下部窓部１６ａの中央に下方に延びて形成された筒部１６ｂと、その下部窓部１６ａの周縁に設けられてこの下部窓部１６ａを支持する下部周縁フランジ部１６ｃとを有し、この下部周縁フランジ部１６ｃが下部固定具１６ｄにより固定されるように構成される。

反応容器１３の水平方向のサセプタ１１を挟む一端及び他端には、その一端にガス供給部１３ｂが形成され、他端にガス排出部１３ｃが形成される。このガス供給部１３ｂ及びガス排出部１３ｃにはガス給排手段（図示せず）が連結され、そのガス給排手段はガス供給部１３ｂから反応容器１３の内部空間１３ａにガスを供給し、ガス排出部１３ｃからその内部空間１３ａのガスを吸引してその内部空間１３ａにガス流（図１に実線矢印で示す。）を形成するように構成される。即ち、処理ガスは、矢印Ｓで示したようにガス供給部１３ｂから反応容器１３の内部空間１３ａに入り、矢印Ｅで示したようにガス排出部１３ｃから排出される。内部空間１３ａにおける気体の低圧力は、ガス供給部１３ｂと排気ポンプ（図示せず）の間に設置されているコンダクタバルブ（図示せず）により自動的に制御され維持される。

アクセス部材１６における筒部１６ｂには駆動軸２１が鉛直方向に貫通して設けられ、内部空間１３ａにおけるサセプタ１１は駆動軸２１の上端部に固定される。駆動軸２１の下端は、反応容器１３の外部に設けられた駆動モータ２２に接続される。この駆動軸２１は、磁気シール２３ａにより筒部１６ｂに対して封止される。また筒部１６ｂの下端はＯリング２３ｂで封止される。そして、半導体ウェーハ１２は、内部空間１３ａ内のサセプタ１１の上面に配設され、反応処理ガスの流れに晒される。このとき駆動モータ２２を駆動させることにより駆動軸２１を介してサセプタ１１を回転させ、そのサセプタ１１とともに半導体ウェーハ１２を処理中に回転させて、より均一な加熱とエピタキシャル成長を行うように構成される。

反応容器１３の外部には、その反応容器１３を外部から空冷する冷却手段が設けられる。この実施の形態における冷却手段は、冷却エアを図２の実線矢印で示すようにカバー部材１４及びアクセス部材１６の外側中央部分に吹き付けるブロア（図示せず）であって、そのブロアにより吹き付けられた冷却エアはカバー部材１４及びアクセス部材１６の外表面全体に中央から外側に向かって流れ、図２の実線矢印により示された冷却エアの対流により反応容器１３を外部から空冷するように構成される。

カバー部材１４のサセプタ１１を上方から覆う上部窓部１４ａはサセプタ１１の外径Ｗより大きな外径Ｄを有し（図１）)、その中央が上方に膨出するように湾曲して形成される。一方、サセプタ１１を下方から覆う下部窓部１６ａにあってもサセプタ１１の外径Ｗより大きな外径を有し、その中央が下方に膨出するように湾曲して形成される。このように、上部窓部１４ａ及び下部窓部１６ａの形状をドーム状にすることにより反応容器１３を大型化させたことに起因するそれぞれの窓部１４ａ，１６ａの強度を確保するようにしている。

図１に示すように、本発明の特徴ある構成は、サセプタ１１の外径Ｗが４９０ｍｍ以上７００ｍｍ以下であり、窓部の厚みが４ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、窓部の曲率半径が５８０ｍｍ以上６２０ｍｍ以下であり、サセプタ１１の上面から窓部内面までの高さの最大値が２００ｍｍであるところにある。またエピタキシャル成長時にはガス給排手段は内部空間１３ａのサセプタ１１上に０．１ｍ／秒以上３．０ｍ／秒以下の平均流速でガスを供給することを特徴とする。

このように構成された半導体製造装置では、サセプタ１１を比較的大径化したので、複数の半導体ウェーハ１２を同時に処理することができ、又は比較的大型の半導体ウェーハ１２であってもその処理が可能となる。即ち、サセプタ１１の外径Ｗを４９０ｍｍ以上７００ｍｍ以下とするので、直径が４５０ｍｍの半導体ウェーハ１２であれば１枚、直径が２００ｍｍの半導体ウェーハ１２であれば３枚以上サセプタ１１上に載置することができる。また、このサセプタ１１には、直径が１５０ｍｍの半導体ウェーハ１２であれば５枚以上載置して同時にそれら複数枚の半導体ウェーハ１２を処理することができる。ここで、サセプタ１１の外径Ｗを４９０ｍｍ以上とするのは、その外径が４９０ｍｍ未満であると、上記のような複数の半導体ウェーハ１２又は比較的大型の半導体ウェーハ１２をその上に載置することが困難になり、その外径を７００ｍｍ以下とするのは、窓部の厚みが４ｍｍ以上７ｍｍ以下、窓部の曲率半径が５８０ｍｍ以上６２０ｍｍ以下という制約下で、最大１気圧の差圧における耐性を持たせるためである。

また、反応容器１３の上部及び下部窓部１４ａ，１６ａはサセプタ１１の外径Ｗより大きな外径Ｄを有するので、サセプタ１１やその上に載置された半導体ウェーハ１２を反応容器１３の外に設けられたランプ１７によって加熱する場合、そのランプ１７から発せられた光を透過させて、サセプタ１１領域全体を均一に加熱することができる。

ここで、反応容器１３内を減圧にしてウェーハ１２を処理する場合、この石英からなる窓部は最大１気圧の差圧に耐える必要があるけれども、本発明の半導体製造装置１０では、サセプタ１１を上方及び下方から覆う窓部１４ａ，１６ａのそれぞれの中央を上方及び下方に膨出するように湾曲していわゆるドーム状に形成したので、内部空間１３ａを減圧した場合に生じる最大１気圧の差圧に窓部１４ａ、１６ａが耐えることが可能となる。そして、その上部及び下部窓部１４ａ，１６ａの厚みｔを４ｍｍ以上７ｍｍ以下とするので、それらの窓部１４ａ，１６ａの外面を冷却手段により空冷することにより、石英からなる窓部１４ａ、１６ａの冷却効果によりそれらの内面が加熱されるようなことを防止して、石英からなる窓部１４ａ，１６ａ内面でシリコンが分解して付着するような事態を回避することができる。即ち、石英からなる窓部１４ａ、１６ａの厚みｔが７ｍｍを越えると、冷却手段における冷却効果が著しく低下して窓部１４ａ、１６ａの内面は加熱され、ジクロルシランなどのシリコンソースガスを内部空間１３ａに流すと加熱された石英からなる窓部１４ａ，１６ａの内面で分解して付着するいわゆるウォールデポを生じる不具合がある。一方、石英からなる窓部１４ａ、１６ａの厚みｔが４ｍｍ未満であると、最大１気圧の差圧に窓部１４ａ、１６ａが耐えることが困難になる。ここで、石英からなる窓部１４ａ、１６ａの厚みｔの好ましい範囲は５ｍｍ〜６ｍｍである。

一方、石英からなる窓部１４ａ，１６ａをドーム状に湾曲させると、サセプタ１１から石英からなる窓部下面までの高さＨが高くなり、別の問題、即ち、サセプタ１１上での対流が引き起こされていわゆるウォールデポが生じることが考えられるけれども、本発明の半導体製造装置１０では、それらの窓部１４ａ，１６ａの曲率半径Ｒを５８０ｍｍ以上６２０ｍｍ以下とし、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さＨの最大値Ｈを２００ｍｍに制限した。このため、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さＨの著しい増加は回避され、この間における対流の発生を防止することができる。サセプタ１１近傍において分解されたガスが対流により窓部１４ａ近傍に輸送され、その窓部１４ａの内壁へ付着するようなことを有効に回避することができる。

ここで、窓部１４ａの曲率半径Ｒが５８０ｍｍ未満であると、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さＨの最大値Ｈを２００ｍｍに制限することが困難となり、窓部１４ａの曲率半径が６２０ｍｍを越えると、窓部１４ａが平坦に近づいてその窓部１４ａが最大１気圧の差圧に耐えることが困難になる。

また、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さの最大値Ｈが２００ｍｍを越えると、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの間における対流の発生を防止することが困難になる。そして、この最大高さＨの好ましい範囲は１００ｍｍ以上１８０ｍｍ以下である。

そして、エピタキシャル成長時には、ガス給排手段により内部空間１３ａのサセプタ１１上に平均流速が０．１ｍ／秒以上３．０ｍ／秒以下のガス流を形成するので、この内部空間１３ａに生じる横方向のガス流により、サセプタ１１の上面から窓部内面までの間に対流が生じることを確実に防止し、いわゆるウォールデポを生じさせることなくサセプタ１１を大径化させて、その大径のサセプタ１１上に載置された複数の半導体ウェーハ１２上に又は単一ではあるけれども比較的大型の半導体ウェーハ１２上にシリコン単結晶をエピタキシャル成長させることができる。エピタキシャル成長時には、サセプタ１１上に平均流速が０．１ｍ／秒未満であるか、或いはその平均流速が３．０ｍ／秒を越えると、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの間における対流の発生を防止することが困難になる。

次に、本発明の実施例を比較例とともに説明する。

＜実施例１＞
サセプタ１１の外径Ｗが４９０ｍｍ、窓部１４ａの外径Ｄが５３０ｍｍであって、その窓部１４ａの厚みｔが４ｍｍであり、その窓部１４ａの曲率半径Ｒが５８０ｍｍであり、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さの最大値Ｈが１８０ｍｍである半導体製造装置を準備した。そして、加熱手段１７によりサセプタ１１に載置された半導体ウェーハ１２を反応容器１３の外部から加熱して１０００℃に昇温させるとともに、冷却手段により窓部１４ａ，１６ａの外部中央に３４℃のエアを２２ｍ３／分の流量で吹き付けてその窓部１４ａ，１６ａを空冷した。その後、ガス給排手段により内部空間１３ａのサセプタ１１上に平均流速が０．１ｍ／秒のガス流を形成した。このときの、窓部１４ａにおける耐圧性能の有無、窓部１４ａ内面における温度、及びサセプタの上面から窓部内面までの間における対流の発生の有無を調査した。

ここで、窓部１４ａ内面における温度はパイロメータにより測定した。また、エピタキシャル成長後の石英製の窓部１４ａを目視することにより、ウォールデポの有無を確認した。その結果、窓部１４ａ内面における温度はウォールデポを生じさせることのない３００℃であった。また、石英製の窓部の内面にはウォールデポは見られなかった。

＜実施例２＞
サセプタ１１の外径Ｗが４９０ｍｍ、窓部１４ａの外径Ｄが５３０ｍｍであって、その窓部１４ａの厚みが７ｍｍであり、その窓部１４ａの曲率半径が６２０ｍｍであり、サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さの最大値Ｈが２００ｍｍである半導体製造装置を準備した。そして、加熱手段１７によりサセプタ１１に載置された半導体ウェーハ１２を反応容器１３の外部から加熱して１０００℃に昇温させるとともに、冷却手段により窓部１４ａ，１６ａの外部中央に３４℃のエアを２２ｍ３／分の流量で吹き付けてその窓部１４ａ，１６ａを空冷した。その後、ガス給排手段により内部空間１３ａのサセプタ１１上に平均流速が０．１ｍ／秒のガス流を形成した。実施例１と同様に、エピタキシャル成長後に石英製の窓部内面におけるウォールデポの有無を目視により確認した。その結果、石英製の窓部の内面にはウォールデポは見られなかった。

＜実施例３＞
サセプタの外径Ｗを７００ｍｍにし、窓部１４ａの外径Ｄを７４０ｍｍにしたことを除いて、実施例１と同じ条件で実施例１と同様に、窓部１４ａ内面における温度を測定し、更にエピタキシャル成長後に石英製の窓部内面におけるウォールデポの有無を目視により確認した。その結果、窓部１４ａは十分な耐圧性能を有することが判り、窓部１４ａ内面における温度はウォールデポを生じさせることのない３６０℃であった。また、石英製の窓部の内面にはウォールデポは見られなかった。

＜実施例４＞
サセプタの外径をその上限値である７００ｍｍにし、窓部１４ａの外径Ｄを７４０ｍｍにしたことを除いて、実施例２と同じ条件で実施例２と同様に、エピタキシャル成長後に石英製の窓部内面におけるウォールデポの有無を目視により確認した。その結果、石英製の窓部の内面にはウォールデポは見られなかった。

＜比較例１＞
サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さの最大値Ｈを２５０ｍｍにしたことを除いて、実施例１と同じ条件で実施例１と同様に、エピタキシャル成長後に石英製の窓部内面におけるウォールデポの有無を目視により確認した。その結果、石英製の窓部の内面にはウォールデポが見られた。

＜比較例２＞
サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さの最大値Ｈを２２０ｍｍにし、サセプタ１１上のガス流の平均流速を０．０５ｍ／秒にしたことを除いて、実施例１と同じ条件で実施例１と同様に、エピタキシャル成長後に石英製の窓部内面におけるウォールデポの有無を目視により確認した。その結果、石英製の窓部の内面にはウォールデポが見られた。

＜比較例３＞
サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さの最大値Ｈを２５０ｍｍにしたことを除いて、実施例４と同じ条件で実施例４と同様に、エピタキシャル成長後に石英製の窓部内面におけるウォールデポの有無を目視により確認した。その結果、石英製の窓部の内面にはウォールデポが見られた。

＜比較例４＞
サセプタ１１の上面から窓部１４ａ内面までの高さの最大値Ｈを２２０ｍｍにし、サセプタ１１上のガス流の平均流速を０．０５ｍ／秒にしたことを除いて、実施例４と同じ条件で実施例４と同様に、エピタキシャル成長後に石英製の窓部内面におけるウォールデポの有無を目視により確認した。その結果、石英製の窓部の内面にはウォールデポが見られた。

実施例１〜４及び比較例１〜４の条件及び結果を表１に示す。

───
表１から明らかなように、本発明における条件の範囲内では、窓部１４ａは十分な耐圧性能を有し、窓部１４ａ内面における温度上昇を回避することができ、サセプタの上面から窓部内面までの間における対流の発生を抑制できることが判る。この結果、本発明の半導体製造装置では、ウォールデポを生じさせることなくサセプタを大径化させることができ、そのサセプタの外径を比較的大きな４９０ｍｍ以上７００ｍｍ以下とすることにより、その大径のサセプタ１１上に載置された複数の半導体ウェーハ１２上に又は単一ではあるけれども比較的大型の半導体ウェーハ１２上にシリコン単結晶をエピタキシャル成長させることが可能となることが判る。

本発明実施形態の半導体製造装置におけるサセプタと窓部との関係を示す概念図である。 その半導体製造装置の構造を示す概念図である。

符号の説明

１１ サセプタ
１２ 半導体ウェーハ
１３ 反応容器
１３ａ 内部空間
１３ｂ ガス供給部
１３ｃ ガス排出部
１４ａ 窓部
１７ ハロゲンランプ（加熱手段）
Ｗ サセプタの外径
Ｄ 窓部の外径
ｔ 窓部の厚み
Ｒ 窓部の曲率半径
Ｈ サセプタの上面から窓部内面までの高さ

Claims (2)

1. 水平な円板状のサセプタと、前記サセプタを内部空間に収容して前記内部空間を減圧可能に構成された反応容器と、前記反応容器の一端に形成されたガス供給部から前記内部空間にガスを供給し前記反応容器の他端に形成されたガス排出部から前記内部空間のガスを吸引して前記内部空間にガス流を形成するガス給排手段と、前記サセプタに載置された半導体ウェーハを前記反応容器の外部から加熱する加熱手段と、前記反応容器を外部から空冷する冷却手段とを備え、前記反応容器は前記サセプタの外径(W)より大きな外径(D)を有し中央が上方に膨出するように湾曲して形成されて前記サセプタを上方から覆う窓部を有する半導体製造装置において、
   前記サセプタの外径(W)が４９０ｍｍ以上７００ｍｍ以下であり、
   前記窓部の厚み(t)が４ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、
   前記窓部の曲率半径(R)が５８０ｍｍ以上６２０ｍｍ以下であり、
   前記サセプタの上面から前記窓部内面までの高さの最大値(H)が２００ｍｍである
   ことを特徴とする半導体製造装置。
2. 請求項１記載の装置を用いた半導体製造方法であって、
   反応容器の内部空間を減圧状態にして、前記内部空間に収容された水平な円板状のサセプタに載置された半導体ウェーハを加熱するとともにガス給排手段により前記サセプタ上に０．１ｍ／秒以上３．０ｍ／秒以下の平均流速でガスを供給して前記半導体ウェーハ上にシリコン単結晶をエピタキシャル成長させることを特徴とする半導体製造方法。

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