JP3076791B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エピタキシャル成
長装置や高速熱処理装置等の半導体製造装置に関し、特
に、ウェハ支持装置であるサセプタ及びサセプタ支持シ
ャフトの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の半導体製造装置であるエ
ピタキシャル成長装置１０を概略的に示す要部断面図で
ある。図において、エピタキシャル成長装置１０は半導
体ウェハであるシリコンウェハＷを一枚ずつ処理する枚
葉式であり、石英ガラスで構成された処理チャンバ１２
と、この処理チャンバ１２内に配置されたウェハ支持用
のサセプタ１４とを備えている。サセプタ１４は、サセ
プタ支持シャフト１５により支持されている。処理チャ
ンバ１２の側部には、処理ガスの供給口１６が形成され
ており、この供給口１６に対向する位置に排気口１８が
形成されている。また、処理チャンバ１２の上側領域及
び下側領域には、それぞれ複数本のハロゲンランプ２０
が放射状に配置されている。
【０００３】図７は、従来のウェハ支持装置であるサセ
プタ及びサセプタ支持シャフトを示す概略斜視図であ
り、図８は、サセプタ１４の裏面図である。これらの図
において、サセプタ支持シャフト１５は、メインシャフ
ト１５ａ及びアーム１５ｂから構成され、これらのメイ
ンシャフト１５ａ及びアーム１５ｂには、サセプタ１４
を支持する丸棒状の突起１５ｃ及び１５ｄがそれぞれ設
けられている。また、サセプタ１４の裏面には、これら
の突起１５ｃ及び１５ｄに対応する位置に、凹部１４
ａ、１４ｂ、１４ｃが形成されている。ここで、サセプ
タ１４の位置決めは、サセプタ１４の中心に形成された
凹部１４ａと突起１５ｃとで行われるため、凹部１４ａ
の内径と突起１５ｃの外径とはほぼ同じである。また、
凹部１４ｂは突起１５ｃを中心とした回転方向の移動を
防止するため長穴形状であり、凹部１４ｃは、単にサセ
プタ１４を保持する座繰り穴状である。
【０００４】従来のエピタキシャル成長装置１０は以上
のように構成され、まずサセプタ１４上にシリコンウェ
ハＷを載置した後、ハロゲンランプ２０を点灯してシリ
コンウェハＷを加熱する。同時に、排気口１８から排気
を行いながら、例えばトリクロロシラン（ＳｉＨＣ
ｌ3）ガスやジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）ガス等を
処理ガスとして供給口１６から導入する。すると、所定
温度に加熱されたシリコンウェハＷの表面に沿って処理
ガスが層流状態で流れ、シリコンウェハＷ上にシリコン
の単結晶がエピタキシャル成長する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５は、例えば２００
ｍｍのシリコンウェハＷを使用してエピタキシャル成長
させたシリコン膜を形成させた場合の、シリコンウェハ
Ｗの中心からの距離とエピタキシャルシリコン膜厚との
関係を示す線図であり、曲線Ｂにより従来例の結果を示
している。この図から明らかなように、シリコンウェハ
Ｗの中心付近で膜厚が急峻に落ち込み、均一な膜厚のエ
ピタキシャル成長シリコン膜が得られないという問題点
があった。本発明らは、その原因につき鋭意検討を重ね
た結果、サセプタ１４中心の下部に位置する突起１５ｃ
が、処理チャンバ１２の下方からのハロゲンランプ２０
の輻射熱を阻害するためであることが判った。
【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、付加的な装置を使用することなく、均一な膜
厚のエピタキシャル成長シリコン膜が得られる、改良さ
れたウェハ支持装置であるサセプタ及びサセプタ支持シ
ャフトを備えた半導体製造装置を得ることを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、処理ガスの供給口及び排気口を有し、内部に加
熱源が設けられた処理チャンバ内に配置された半導体ウ
ェハを熱処理する半導体製造装置であって、処理チャン
バ内で半導体ウェハをその上面に載置するサセプタと、
サセプタを下方から支持するサセプタ支持シャフトとを
備え、サセプタ支持シャフトは、サセプタの中心とほぼ
同軸上に位置するメインシャフト、及びこのメインシャ
フトの上端から斜め上方に放射状に延びる少なくとも３
本のアームを有し、このアームの先端にはサセプタに向
かう突起が設けられ、サセプタ下面の周縁部には、突起
の外径とほぼ等しい内径を有し突起と嵌合する凹部が形
成され、凹部は、前記サセプタの半径方向に延びる形状
を有することを特徴とする半導体製造装置である。
【０００８】
【０００９】請求項２に記載の発明は、凹部がサセプタ
の半径方向に延びる長円形状を有し、突起はこの長円形
状の凹部の最も外周側で嵌合することを特徴とする。
【００１０】請求項３に記載の発明は、サセプタがカー
ボングラファイトで作製され、サセプタ支持シャフトが
石英ガラスで作製されていることを特徴とする。
【００１１】請求項４に記載の発明は、サセプタが表面
を炭化ケイ素でコーティングされたカーボングラファイ
トで作製され、サセプタ支持シャフトが石英ガラスで作
製されていることを特徴とする。
【００１２】請求項５に記載の発明は、サセプタが炭化
ケイ素で作製され、サセプタ支持シャフトが石英ガラス
で作製されていることを特徴とする。
【００１３】この発明によれば、サセプタはその周縁部
に延びるアームのみにより支持され、サセプタ中心部の
下面にサセプタ支持シャフトの突起部が配置されない構
造であるため、処理チャンバ下方に配置された加熱源か
らの輻射熱がサセプタ中心部において妨げられない。従
って、サセプタ及び半導体ウェハの全体が均一に加熱さ
れ、半導体ウェハ全面に亘り均一な膜厚で膜成長を行う
ことができる。また、サセプタ下面の周縁部に形成され
た凹部とサセプタ支持シャフトのアーム先端の突起とに
より少なくとも３点で位置決めを行うので、より正確な
位置決めを行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
に係る半導体製造装置の実施形態について説明する。
【００１５】図１は、本発明の一実施形態による半導体
製造装置例えばエピタキシャル成長装置を概略的に示す
要部断面図である。なお、各図中、同一符号は同一又は
相当部分を示す。図において、エピタキシャル成長装置
１０Ａは半導体ウェハであるシリコンウェハＷを一枚ず
つ処理する枚葉式であり、例えば石英ガラスで構成され
た処理チャンバ１２と、この処理チャンバ１２内に配置
されたウェハ支持用のサセプタ１４Ａとを備えている。
サセプタ１４Ａは、サセプタ支持シャフト１５Ａにより
支持されており、これらのサセプタ１４Ａ及びサセプタ
支持シャフト１５Ａによりウェハ支持装置が構成されて
いる。処理チャンバ１２の側部には、処理ガスの供給口
１６が形成されており、この供給口１６に対向する位置
に排気口１８が形成されている。また、処理チャンバ１
２の上側領域及び下側領域には、それぞれ複数本のハロ
ゲンランプ２０が放射状に配置されている。
【００１６】図２は、ウェハ支持装置であるサセプタ及
びサセプタ支持シャフトを示す概略斜視図であり、図３
は、サセプタ１４Ａの裏面図である。これらの図におい
て、サセプタ支持シャフト１５Ａは、メインシャフト１
５Ｂ及びこのメインシャフト１５Ｂから放射状に延びる
３本のアーム１５Ｃから構成される。アーム１５Ｃの先
端には、サセプタ１４Ａを支持する丸棒状の突起１５Ｄ
が設けられている。また、サセプタ１４Ａの裏面には、
突起１５Ｄに対応する位置に、凹部１４Ｂが形成されて
いる。凹部１４Ｂは、図４に示すように、サセプタ１４
Ａの厚さのほぼ半分程度の深さで形成される。
【００１７】サセプタ１４Ａの位置決めは、サセプタ１
４Ａの周縁部に形成された凹部１４Ｂと突起１５Ｄとで
行われるため、凹部１４Ｂの内径と突起１５Ｄの外径と
はほぼ同じとする。なお、凹部１４Ｂと突起１５Ｄとは
断面が円形であってもよいが、サセプタ１４Ａとサセプ
タ支持シャフト１５Ａとの熱膨張率の相違を吸収できる
ように、凹部１４Ｂはサセプタ１４Ａの半径方向に長円
形状とするのが望ましい。例えば、サセプタ支持シャフ
ト１５Ａは石英ガラスで作製され、サセプタ１４Ａは石
英ガラスより熱膨張率が大きいカーボングラファイトで
作製される場合、常温では突起１５Ｄが凹部１４Ｂの最
も外周側に位置するのが望ましい。なお、サセプタ１４
Ａは、表面を炭化ケイ素でコーティングされたカーボン
グラファイトや、バルクの炭化ケイ素で作製してもよ
い。このように、サセプタ支持シャフト１５Ａの３つの
突起１５Ｄによってサセプタ１４Ａの支持と位置決めが
行われるため、より正確な位置決めが可能となる。
【００１８】本発明によるエピタキシャル成長装置１０
Ａは以上のように構成され、まずサセプタ１４Ａ上にシ
リコンウェハＷを載置した後、ハロゲンランプ２０を点
灯してシリコンウェハＷを加熱する。同時に、排気口１
８から排気を行いながら、例えばトリクロロシラン（Ｓ
ｉＨＣｌ3）ガスやジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）ガ
ス等を処理ガスとして供給口１６から導入する。する
と、所定温度に加熱されたシリコンウェハＷの表面に沿
って処理ガスが層流状態で流れ、シリコンウェハＷ上に
シリコンの単結晶がエピタキシャル成長する。
【００１９】図５は、例えば２００ｍｍのシリコンウェ
ハＷを使用してエピタキシャル成長させたシリコン膜を
形成させた場合の、シリコンウェハＷの中心からの距離
とエピタキシャルシリコン膜厚との関係を示す線図であ
り、曲線Ａにより本発明の結果を示している。この図か
ら明らかなように、シリコンウェハＷ中心付近でも膜厚
に変動がみられず、ほぼ均一な膜厚のエピタキシャル成
長シリコン膜が得られた。これは、サセプタ１４Ａ中心
の下部に突起部が存在しないため、処理チャンバ１２の
下方からのハロゲンランプ２０の輻射熱を阻害すること
なく、シリコンウェハＷが均一に加熱された状態で膜成
長が行われるためである。
【００２０】なお、上述した実施形態では、半導体製造
装置としてエピタキシャル成長装置を使用した場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば高
速熱処理アニール装置や熱ＣＶＤ装置等、種々の半導体
製造装置に適用することができる。また、サセプタ支持
シャフト１５Ａのアーム１５Ｃが３本の場合について説
明したが、３本以上のアームを使用することも可能であ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
改良されたウェハ支持装置であるサセプタ及びサセプタ
支持シャフトを備えたので、処理チャンバ下方からのハ
ロゲンランプの輻射熱を阻害せずに半導体ウェハを載置
したサセプタの中央を加熱することがきる。これによ
り、均一な膜厚のエピタキシャル成長シリコン膜が得ら
れるという効果を奏する。また、サセプタ下面の周縁部
に形成された凹部とサセプタ支持シャフトのアーム先端
の突起とにより少なくとも３点で位置決めを行うので、
より正確な位置決めを行うことができるという効果も奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による半導体製造装置を概
略的に示す要部断面図である。
【図２】ウェハ支持装置であるサセプタ及びサセプタ支
持シャフトを示す概略斜視図である。
【図３】サセプタ１４Ａの裏面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】シリコンウェハＷの中心からの距離とエピタキ
シャルシリコン膜厚との関係を示す線図である。
【図６】従来の半導体製造装置を概略的に示す要部断面
図である。
【図７】従来のウェハ支持装置であるサセプタ及びサセ
プタ支持シャフトを示す概略斜視図である。
【図８】従来のサセプタ１４の裏面図である。
【符号の説明】
１０Ａ…エピタキシャル成長装置、１２…処理チャン
バ、１４Ａ…サセプタ、１４Ｂ…凹部、１５Ａ…サセプ
タ支持シャフト、１５Ｂ…メインシャフト、１５Ｃ…ア
ーム、１５Ｄ…突起、１６…供給口、１８…排気口、２
０…ハロゲンランプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 靖二 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (72)発明者 高木 庸司 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−78808（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−186081（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−318630（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−92913（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−270436（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/365 C23C 16/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理ガスの供給口及び排気口を有し、内
    部に加熱源が設けられた処理チャンバ内に配置された半
    導体ウェハを熱処理する半導体製造装置であって、 前記処理チャンバ内で前記半導体ウェハをその上面に載
    置するサセプタと、 前記サセプタを下方から支持するサセプタ支持シャフト
    とを備え、 前記サセプタ支持シャフトは、前記サセプタの中心とほ
    ぼ同軸上に位置するメインシャフト、及びこのメインシ
    ャフトの上端から斜め上方に放射状に延びる少なくとも
    ３本のアームを有し、このアームの先端には前記サセプ
    タに向かう突起が設けられ、前記サセプタ下面の周縁部
    には、前記突起の外径とほぼ等しい内径を有し前記突起
    と嵌合する凹部が形成され、前記凹部は、前記サセプタ
    の半径方向に延びる形状を有することを特徴とする半導
    体製造装置。
  2. 【請求項２】 前記凹部は、前記サセプタの半径方向に
    延びる長円形状を有し、前記突起は、この長円形状の凹
    部の最も外周側で嵌合することを特徴とする請求項１に
    記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項３】 前記サセプタはカーボングラファイトで
    作製され、前記サセプタ支持シャフトは石英ガラスで作
    製されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の
    半導体製造装置。
  4. 【請求項４】 前記サセプタは表面が炭化ケイ素でコー
    ティングされたカーボングラファイトで作製され、前記
    サセプタ支持シャフトは石英ガラスで作製されているこ
    とを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造装
    置。
  5. 【請求項５】 前記サセプタは炭化ケイ素で作製され、
    前記サセプタ支持シャフトは石英ガラスで作製されてい
    ることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造
    装置。
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