JP5104405B2

JP5104405B2 - Semiconductor manufacturing equipment

Info

Publication number: JP5104405B2
Application number: JP2008051692A
Authority: JP
Inventors: 好伸柳沢; 信博辻; 篤池亀; 剛山本; 巧柴田; 彰二野上; 智則山岡; 誠一中村; 隆之新行内; 晃岡部
Original assignee: Sumco Corp; Denso Corp; Epicrew Corp
Current assignee: Sumco Corp; Denso Corp; Epicrew Corp
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: JP2009212185A

Description

本発明は、半導体ウエハに熱処理を行うための半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for performing a heat treatment on a semiconductor wafer.

従来より、石英ドームと、該石英ドームの端部を保持する冷却チャンバとを有し、石英ドームおよび冷却チャンバで区画された処理室が設けられ、処理室に配置された円板状のサセプタの上に半導体ウエハが配置され熱処理を行う半導体製造装置が知られている。この装置において、半導体ウエハの熱処理を行なうための熱源となる加熱ランプが、例えば特許文献１〜３で提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a processing chamber having a quartz dome and a cooling chamber that holds an end portion of the quartz dome is provided, and a processing chamber partitioned by the quartz dome and the cooling chamber is provided. 2. Description of the Related Art There is known a semiconductor manufacturing apparatus in which a semiconductor wafer is placed and heat treatment is performed. In this apparatus, for example, Patent Documents 1 to 3 propose heating lamps serving as a heat source for performing heat treatment of a semiconductor wafer.

特許文献１では、複数の棒状ランプがその中心軸線を同一水平面上に位置し、加熱炉本体の中心軸を中心とした径方向に各棒状ランプが等角度ピッチで配置されたランプ加熱装置が示されている。 Patent Document 1 discloses a lamp heating apparatus in which a plurality of rod-shaped lamps have their central axes positioned on the same horizontal plane, and the rod-shaped lamps are arranged at an equiangular pitch in the radial direction around the central axis of the heating furnace body. Has been.

特許文献２では、複数個のランプ部が円環状に配列されてランプ列が複数構成され、各ランプ列が一点を中心に同心円状に径方向に等間隔で配置されたランプヒータが示されている。 Patent Document 2 discloses a lamp heater in which a plurality of lamp sections are arranged in an annular shape to form a plurality of lamp arrays, and each lamp array is concentrically centered on one point and arranged radially at equal intervals. Yes.

また、特許文献３では、複数の棒状両極ランプが同一平面に平行に配置された第１棒状ランプ加熱源と、複数の棒状両極ランプが同一平面に平行に配置された第２棒状ランプ加熱源とが互いに直交配置された基板中央部加熱源が示されている。
特開平９−１６７７４２号公報特開２００３−５９８５３号公報特開平９−３３０８８６号公報 Further, in Patent Document 3, a first rod lamp heating source in which a plurality of rod-shaped bipolar lamps are arranged in parallel on the same plane, and a second rod-shaped lamp heat source in which a plurality of rod-shaped bipolar lamps are arranged in parallel on the same plane; A substrate center heating source is shown in which are arranged orthogonally to each other.
JP-A-9-167742 JP 2003-59853 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-330886

しかしながら、半導体ウエハが配置されるサセプタの外周側では冷却チャンバ側に熱が逃げやすくなっているため、上記特許文献１〜３にように、サセプタの径方向に等間隔でランプを配置すると各ランプから放射される光のパワー密度が外周側で足りなくなってしまう。このため、ランプパワーを定格以上に出力して使用しなければならず、ランプの寿命が低下するという問題がある。 However, since heat easily escapes to the cooling chamber side on the outer peripheral side of the susceptor on which the semiconductor wafer is disposed, each lamp is disposed when the lamps are disposed at equal intervals in the radial direction of the susceptor as described in Patent Documents 1 to 3 above. The power density of the light radiated from the outside becomes insufficient on the outer peripheral side. For this reason, the lamp power must be output at a rated value or more, and there is a problem that the life of the lamp is reduced.

本発明は、上記点に鑑み、サセプタの外周側に配置されるランプの寿命が短くならないようにすることができる半導体製造装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of preventing the life of a lamp disposed on the outer peripheral side of a susceptor from being shortened.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体ウエハ（６０）を加熱処理するための処理室（１４）と、処理室（１４）内に配置されると共に、半導体ウエハ（６０）が配置される一面（４０ａ）を有し、一面（４０ａ）に垂直な中心軸（４０ｃ）を中心に回転するサセプタ（４０）と、処理室（１４）の境界の一部を形成するように配置された石英ドーム（１１、１２）と、石英ドーム（１１、１２）の端部（１１ｂ、１２ｂ）を拘束する冷却チャンバ（２１、２２）と、処理室（１４）の外部に配置され、加熱源となる複数の棒状のランプ（５０）とを有する半導体製造装置であって、複数のランプ（５０）は円環状に配置された複数の円配列（５１〜５３）を構成すると共に、複数の円配列（５１〜５３）がサセプタ（４０）の中心軸（４０ｃ）を中心に同心円状に配置されており、複数のランプ（５０）それぞれは、サセプタ（４０）の中心軸（４０ｃ）に垂直な面に平行に配置され、一端部（５０ａ）が他端部（５０ｂ）よりもサセプタ（４０）の中心軸（４０ｃ）側に配置されており、複数の円配列（５１〜５３）それぞれにおいて、複数のランプ（５０）それぞれは、サセプタ（４０）の中心軸（４０ｃ）とランプ（５０）の一端部（５０ａ）とを通ると共にサセプタ（４０）の中心軸（４０ｃ）に垂直な方向に延びる直線（７０）に対し、他端部（５０ｂ）側が同一方向および同一角度にそれぞれ傾けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the semiconductor wafer (60) is disposed in the processing chamber (14) for heat-treating the semiconductor wafer (60), the processing chamber (14), and the semiconductor wafer (60). ) Is disposed, and forms a part of the boundary between the processing chamber (14) and the susceptor (40) that rotates about a central axis (40c) perpendicular to the one surface (40a). The quartz dome (11, 12) disposed in the chamber, the cooling chamber (21, 22) for restraining the ends (11b, 12b) of the quartz dome (11, 12), and the outside of the processing chamber (14). A semiconductor manufacturing apparatus having a plurality of rod-shaped lamps (50) serving as a heat source, wherein the plurality of lamps (50) constitutes a plurality of circular arrays (51 to 53) arranged in an annular shape, A plurality of circular arrangements (51-53) are susceptors ( 0) is arranged concentrically around the central axis (40c), and each of the plurality of lamps (50) is arranged in parallel to a plane perpendicular to the central axis (40c) of the susceptor (40), and has one end portion. (50a) is arranged closer to the central axis (40c) of the susceptor (40) than the other end (50b), and each of the plurality of lamps (50) in each of the plurality of circular arrays (51 to 53) The other end with respect to a straight line (70) passing through the central axis (40c) of the susceptor (40) and one end (50a) of the lamp (50) and extending in a direction perpendicular to the central axis (40c) of the susceptor (40) The part (50b) side is inclined in the same direction and the same angle, respectively.

これによると、棒状のランプ（５０）がサセプタ（４０）の中心軸（４０ｃ）を中心に放射状に配置された場合に隣り合うランプ（５０）の間の隙間を埋めるようにランプ（５０）を配置することができる。また、サセプタ（４０）の中心軸（４０ｃ）から遠ざかるほど、一つの円配列（５１〜５３）を構成するランプ（５０）の数を増やすことができる。このため、冷却チャンバ（２１、２２）によって冷やされるサセプタ（４０）の外周側に配置されるランプ（５０）一つ当たりの光の強度を小さくすることができ、サセプタ（４０）の外周側に配置されるランプ（５０）の寿命が短くならないようにすることができる。 According to this, when the rod-shaped lamp (50) is arranged radially about the central axis (40c) of the susceptor (40), the lamp (50) is filled so as to fill a gap between the adjacent lamps (50). Can be arranged. Moreover, the number of the lamp | ramp (50) which comprises one circular arrangement | sequence (51-53) can be increased, so that it distances from the central axis (40c) of a susceptor (40). For this reason, the intensity of light per lamp (50) arranged on the outer peripheral side of the susceptor (40) cooled by the cooling chamber (21, 22) can be reduced, and the outer periphery side of the susceptor (40) can be reduced. The life of the lamp (50) to be arranged can be prevented from being shortened.

請求項２に記載の発明では、複数の円配列（５１〜５３）において、サセプタ（４０）の中心軸（４０ｃ）側の円配列（５１、５２）よりも外側の円配列（５３）を構成するランプ（５０）の熱の容量が大きくなっていることを特徴とする。 In the invention according to claim 2, in the plurality of circular arrays (51-53), the circular array (53) outside the circular array (51, 52) on the central axis (40c) side of the susceptor (40) is configured. The heat capacity of the lamp (50) is large.

これにより、冷却チャンバ（２１、２２）によって冷やされるサセプタ（４０）の外周側が熱の逃げによって温度が低下しないように加熱を補うことができる。 Thereby, heating can be supplemented so that the outer peripheral side of the susceptor (40) cooled by the cooling chambers (21, 22) does not decrease in temperature due to escape of heat.

請求項３に記載の発明では、複数の円配列（５１〜５３）の外側の円配列（５２、５３）を構成する複数のランプ（５０）において隣り合うランプ（５０）の長軸によってできる角度が、複数の円配列（５１〜５３）の内側の円配列（５１、５２）を構成する複数のランプ（５０）において隣り合うランプ（５０）の長軸によってできる角度よりも小さくなっていることを特徴とする。 In the invention according to claim 3, the angle formed by the major axis of the adjacent lamps (50) in the plurality of lamps (50) constituting the outer circular array (52, 53) of the plurality of circular arrays (51-53). Is smaller than the angle formed by the major axis of the adjacent lamps (50) in the plurality of lamps (50) constituting the inner circular array (51, 52) of the plurality of circular arrays (51-53). It is characterized by.

これにより、サセプタ（４０）の外周側でランプ（５０）を高密度に配置することができる。また、ランプ（５０）は密集した配置とされるので、加熱バラツキを抑え、均一な加熱を行うことができる。 Thereby, a lamp | ramp (50) can be arrange | positioned with high density on the outer peripheral side of a susceptor (40). Further, since the lamps (50) are densely arranged, it is possible to suppress heating variation and perform uniform heating.

請求項４に記載の発明では、複数のランプ（５０）それぞれは、石英ドーム（１１、１２）から一定距離だけ離れて配置されていることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is characterized in that each of the plurality of lamps (50) is arranged at a predetermined distance from the quartz dome (11, 12).

これにより、半導体ウエハ（６０）と各ランプ（５０）との距離を近くする、特にランプ（５０）を同一平面内に配置した場合よりもサセプタ（４０）の外周側のランプ（５０）と半導体ウエハ（６０）との距離を近くすることできるので、ランプ（５０）の光をロスなく処理室（１４）に入射することができる。 Accordingly, the distance between the semiconductor wafer (60) and each lamp (50) is reduced, and in particular, the lamp (50) on the outer peripheral side of the susceptor (40) and the semiconductor are arranged more than when the lamp (50) is arranged in the same plane. Since the distance from the wafer (60) can be reduced, the light from the lamp (50) can enter the processing chamber (14) without loss.

請求項５に記載の発明のように、複数の円配列（５１〜５３）を構成するすべてのランプ（５０）の他端部（５０ｂ）をすべて同一方向に傾ける構成とすることができる。 As in the fifth aspect of the invention, all the other end portions (50b) of all the lamps (50) constituting the plurality of circular arrays (51 to 53) can be inclined in the same direction.

請求項６に記載の発明のように、複数の円配列（５１〜５３）を構成するランプ（５０）の他端部（５０ｂ）の傾きの方向は、一つの円配列（５１〜５３）においてそれぞれ同一方向であり、複数の円配列（５１〜５３）のうちの一部の円配列を構成するランプ（５０）の傾きと、一部を除いた円配列を構成するランプ（５０）の傾きとを逆方向にすることもできる。 As in the sixth aspect of the invention, the direction of the inclination of the other end (50b) of the lamp (50) constituting the plurality of circular arrays (51-53) is the same in one circular array (51-53). The inclinations of the lamps (50) that are in the same direction and constitute a part of the plurality of circular arrangements (51 to 53) and the inclinations of the lamps (50) that constitute a circular arrangement excluding a part thereof Can be reversed.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される半導体製造装置は、処理室を減圧にするものおよびその制御であって、特に、半導体ウエハにエピタキシャル膜等を成膜する装置に好適である。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The semiconductor manufacturing apparatus shown in the present embodiment is an apparatus for reducing the pressure of a processing chamber and its control, and is particularly suitable for an apparatus for forming an epitaxial film or the like on a semiconductor wafer.

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置の概略断面図である。この図に示されるように、半導体製造装置は、石英ドーム１１、１２と、冷却チャンバ２１、２２と、側面加圧ポンプ３０と、サセプタ４０と、シャフト４１と、回転機構４２と、複数のランプ５０とを備えている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, the semiconductor manufacturing apparatus includes quartz domes 11 and 12, cooling chambers 21 and 22, side pressure pump 30, susceptor 40, shaft 41, rotating mechanism 42, and a plurality of lamps. 50.

石英ドーム１１、１２は、石英窓１１ａ、１２ａとフランジ部１１ｂ、１２ｂとで構成されている。石英窓１１ａ、１２ａは凸状の容器である。また、フランジ部１１ｂ、１２ｂは石英窓１１ａ、１２ａの開口端部に設けられたものである。なお、フランジ部１１ｂ、１２ｂは本発明の石英ドーム１１、１２の端部に相当する。 The quartz domes 11 and 12 are composed of quartz windows 11a and 12a and flange portions 11b and 12b. The quartz windows 11a and 12a are convex containers. The flange portions 11b and 12b are provided at the opening end portions of the quartz windows 11a and 12a. The flange portions 11b and 12b correspond to the end portions of the quartz domes 11 and 12 of the present invention.

冷却チャンバ２１、２２は、複数のＯリング１３を介して石英ドーム１１、１２のフランジ部１１ｂ、１２ｂを拘束するものであり、内部に冷却水が流れる構造を有している。冷却チャンバ２１、２２は、フランジ部１１ｂ、１２ｂを石英窓１１ａ、１２ａの凸側のものと凹側のものとで挟み込んだ構造になっており、凸側のものと凹側のものとがネジ２３、２４によりねじ止めされ、フランジ部１１ｂ、１２ｂが冷却チャンバ２１、２２に強固に拘束されている。 The cooling chambers 21 and 22 restrain the flange portions 11b and 12b of the quartz domes 11 and 12 through a plurality of O-rings 13, and have a structure in which cooling water flows inside. The cooling chambers 21 and 22 have a structure in which the flange portions 11b and 12b are sandwiched between the convex side and the concave side of the quartz windows 11a and 12a, and the convex side and the concave side are screwed. The flange portions 11 b and 12 b are firmly restrained by the cooling chambers 21 and 22.

また、図１に示されるように、石英ドーム１１、１２のフランジ部１１ｂ、１２ｂにＯリング１３を介して冷却チャンバ２１、２２が固定された一対のものが用意され、各石英ドーム１１、１２の各石英窓１１ａ、１２ａの凹部がそれぞれ向かい合わされて、各冷却チャンバ２１、２２が接合されている。このように、石英ドーム１１、１２、Ｏリング１３、および冷却チャンバ２１、２２にて閉じられた空間が処理室１４となる。処理室１４は、半導体ウエハ６０を加熱処理する部屋であり、大気圧から減圧されて処理ガス（成膜ガス）が注入される。 As shown in FIG. 1, a pair of quartz domes 11 and 12 is prepared in which cooling chambers 21 and 22 are fixed to flange portions 11b and 12b of the quartz domes 11 and 12 via O-rings 13, respectively. The concave portions of the quartz windows 11a and 12a face each other, and the cooling chambers 21 and 22 are joined. Thus, the space closed by the quartz domes 11 and 12, the O-ring 13, and the cooling chambers 21 and 22 becomes the processing chamber 14. The processing chamber 14 is a chamber for heat-treating the semiconductor wafer 60, and the processing gas (film forming gas) is injected by reducing the pressure from the atmospheric pressure.

冷却チャンバ２１、２２には、成膜ガスを処理室１４に導入するための導入通路２５と、処理室１４から成膜ガスを排出するための排出通路２６とが設けられている。排出通路２６は、配管を介して図示しない成膜ガス排出機構に接続されている。そして、処理室１４から排出された成膜ガスは、該成膜ガス排出機構にて無害化され、成膜ガス中のダストや有害ガス等が薬液等により除去されるようになっている。 The cooling chambers 21 and 22 are provided with an introduction passage 25 for introducing the film forming gas into the processing chamber 14 and a discharge passage 26 for discharging the film forming gas from the processing chamber 14. The discharge passage 26 is connected to a film forming gas discharge mechanism (not shown) through a pipe. The film forming gas discharged from the processing chamber 14 is rendered harmless by the film forming gas discharge mechanism, and dust, harmful gases, etc. in the film forming gas are removed by a chemical solution or the like.

そして、フランジ部１１ｂ、１２ｂを拘束するＯリング１３は、当該Ｏリング１３がフランジ部１１ｂ、１２ｂのうち石英窓１１ａ、１２ａの凸側と該凸側とは反対側とにそれぞれ同心円状に配置されてフランジ部１１ｂ、１２ｂを挟んでいる。 The O-ring 13 that restrains the flange portions 11b and 12b is arranged concentrically on the convex side of the quartz windows 11a and 12a and the opposite side of the flange portion 11b and 12b. And sandwiches the flange portions 11b and 12b.

側面加圧ポンプ３０は、処理室１４が大気圧から減圧されることで石英窓１１ａ、１２ａにおいて処理室１４の中心部側に発生する圧縮力に石英窓１１ａ、１２ａが対抗できるように、フランジ部１１ｂ、１２ｂを処理室１４側に押し込んで石英窓１１ａ、１２ａの湾曲の度合いを維持もしくは高めるものである。この側面加圧ポンプ３０は、図１に示されるように冷却チャンバ２１、２２の側面に接続されており、例えばＮ_２やエアーによる加圧によりフランジ部１１ｂ、１２ｂを処理室１４側に押し込むようになっている。 The side pressure pump 30 has a flange so that the quartz windows 11a and 12a can counter the compressive force generated on the center side of the processing chamber 14 in the quartz windows 11a and 12a when the processing chamber 14 is depressurized from the atmospheric pressure. The portions 11b and 12b are pushed into the processing chamber 14 to maintain or enhance the degree of curvature of the quartz windows 11a and 12a. The side pressure pump 30 is connected to the side surfaces of the cooling chambers 21 and 22 as shown in FIG. 1, and pushes the flange portions 11b and 12b toward the processing chamber 14 by pressurization with N ₂ or air, for example. It has become.

サセプタ４０は、一面４０ａおよび他面４０ｂを有する円板状のテーブルであり、一面４０ａに複数の半導体ウエハ６０が配置されるものである。 The susceptor 40 is a disk-shaped table having one surface 40a and another surface 40b, and a plurality of semiconductor wafers 60 are disposed on the one surface 40a.

シャフト４１は、サセプタ４０の他面４０ｂ側に位置すると共に、サセプタ４０の他面４０ｂに対し垂直方向に延びる棒状の部材であり、サセプタ４０を支持して処理室１４内に配置させるものである。シャフト４１のうちサセプタ４０側の上端部４１ａ側にサセプタ４０が接続され、上端部４１ａとは反対側の下端部４１ｂが回転機構４２に備え付けられている。 The shaft 41 is a rod-like member that is positioned on the other surface 40 b side of the susceptor 40 and extends in a direction perpendicular to the other surface 40 b of the susceptor 40, and supports the susceptor 40 and is disposed in the processing chamber 14. . The susceptor 40 is connected to the upper end portion 41a side of the shaft 41 on the susceptor 40 side, and the lower end portion 41b opposite to the upper end portion 41a is provided in the rotating mechanism 42.

図１に示されるように、シャフト４１は、石英窓１２ａに設けられたシャフト貫通部１２ｃに差し込まれた形態になっている。これにより、シャフト４１の上端部４１ａは処理室１４内に配置され、下端部４１ｂは処理室１４の外部に配置される。 As shown in FIG. 1, the shaft 41 is inserted into a shaft penetrating portion 12 c provided in the quartz window 12 a. Thus, the upper end portion 41 a of the shaft 41 is disposed in the processing chamber 14, and the lower end portion 41 b is disposed outside the processing chamber 14.

回転機構４２は、シャフト４１の下端部４１ｂを支持し、シャフト４１の中心軸を中心にシャフト４１を回転させるものであり、モータ等を備えた周知のものである。この回転機構４２によってシャフト４１が回転すると、これに連動してサセプタ４０も回転するようになっている。この回転機構４２にはＯリング１５を介してシャフト貫通部１２ｃが取り付けられ、これにより処理室１４がシールされる。 The rotation mechanism 42 supports the lower end portion 41b of the shaft 41, rotates the shaft 41 around the central axis of the shaft 41, and is a well-known one provided with a motor or the like. When the shaft 41 is rotated by the rotating mechanism 42, the susceptor 40 is also rotated in conjunction therewith. The rotation mechanism 42 is attached with a shaft through portion 12c through an O-ring 15, thereby sealing the processing chamber 14.

また、図１に示される複数のランプ５０は、輻射熱を発する棒状の加熱源であり、処理室１４の外部に複数配置されている。具体的には、ランプ５０は、各石英窓１１ａ、１２ａの凸側に配置され、サセプタ４０の一面４０ａおよび他面４０ｂを照らし、処理室１４内を加熱するようになっている。ランプ５０として、例えばハロゲンランプが採用される。 The plurality of lamps 50 shown in FIG. 1 are rod-shaped heating sources that emit radiant heat, and a plurality of lamps 50 are arranged outside the processing chamber 14. Specifically, the lamp 50 is disposed on the convex side of each of the quartz windows 11a and 12a, and illuminates the one surface 40a and the other surface 40b of the susceptor 40 and heats the inside of the processing chamber 14. For example, a halogen lamp is employed as the lamp 50.

以下、図を参照して、ランプ５０について説明する。図２は、シャフト４１の中心軸を中心に複数のランプ５０を見た平面図である。図３は、図２の断面図である。また、図４は、１つのランプ５０の傾きを説明するための図である。 Hereinafter, the lamp 50 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a plan view of a plurality of lamps 50 with the central axis of the shaft 41 as the center. FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the inclination of one lamp 50.

図２に示されるように、複数のランプ５０は円環状に配置されて複数の円配列５１〜５３を構成している。また、複数の円配列５１〜５３はサセプタ４０の中心軸を中心に同心円状に配置されている。本実施形態では、各ランプ５０が並べられて３つの円配列５１〜５３が設けられている。 As shown in FIG. 2, the plurality of lamps 50 are arranged in an annular shape to form a plurality of circular arrays 51 to 53. The plurality of circular arrays 51 to 53 are arranged concentrically around the central axis of the susceptor 40. In the present embodiment, the respective lamps 50 are arranged to provide three circular arrays 51 to 53.

ここで、もっとも径が小さく、もっともサセプタ４０の中心軸側の円配列５１を一列目の円配列５１とし、サセプタ４０の外周側に並べられた円配列５２、５３を２列目の円配列５２、３列目の円配列５３とする。 Here, the circle array 51 having the smallest diameter and closest to the central axis side of the susceptor 40 is defined as a first-row circle array 51, and the circle arrays 52 and 53 arranged on the outer peripheral side of the susceptor 40 are defined as a second-row circle array 52. The circular arrangement 53 in the third column is assumed.

本実施形態では、１列目よりも２列目、２列目よりも３列目の円配列５３を構成するランプ５０の長辺が長いものが採用されている。なお、これは一例であって、ランプ５０の長辺の長さは図２に限定されるものではない。 In the present embodiment, the lamp 50 constituting the circular arrangement 53 in the second row than the first row and the third row than the second row has a longer long side. This is only an example, and the length of the long side of the lamp 50 is not limited to that shown in FIG.

各円配列５１〜５３において、１列目および２列目の円配列５１、５２を構成するランプ５０の熱の容量は１ｋＷのものが採用され、３列目の円配列５３を構成するランプ５０の熱の容量は２ｋＷのものが採用される。このように、サセプタ４０の外周側の円配列５３を構成するランプ５０の熱の容量が１列目、２列目の円配列５１、５２を構成するランプ５０の熱の容量よりも大きくなっている。これによると、冷却チャンバ２１、２２によって冷やされるサセプタ４０の外周側で熱の逃げが発生しても、サセプタ４０の外周側の温度が低下しないように熱を補うことが可能となる。 In each of the circular arrays 51 to 53, the lamp 50 constituting the first and second circular arrays 51 and 52 has a heat capacity of 1 kW, and the lamp 50 constituting the third circular array 53 is used. The heat capacity is 2 kW. As described above, the heat capacity of the lamps 50 constituting the circular array 53 on the outer peripheral side of the susceptor 40 is larger than the heat capacity of the lamps 50 constituting the first and second circular arrays 51 and 52. Yes. According to this, even if heat escape occurs on the outer peripheral side of the susceptor 40 cooled by the cooling chambers 21 and 22, it is possible to compensate for heat so that the temperature on the outer peripheral side of the susceptor 40 does not decrease.

また、図３に示されるように、複数のランプ５０それぞれは、石英ドーム１１、１２から一定距離だけ離れて配置されている。ランプ５０は棒状のものであるので、各円配列５１〜５３を構成する各ランプ５０が石英ドーム１１、１２から一定距離だけ離されて配置されると、各ランプ５０はサセプタ４０の外周側に向かって階段状に段差をもった配置となる。 Further, as shown in FIG. 3, each of the plurality of lamps 50 is disposed at a certain distance from the quartz domes 11 and 12. Since the lamps 50 are rod-shaped, when the lamps 50 constituting each of the circular arrays 51 to 53 are arranged at a predetermined distance from the quartz domes 11 and 12, the lamps 50 are arranged on the outer peripheral side of the susceptor 40. It is arranged with steps in a staircase pattern.

このように、各ランプ５０が石英ドーム１１、１２から一定距離だけ離されて配置されると、各ランプ５０から石英ドーム１１、１２に向かう主な光は、石英ドーム１１、１２に対して同じ角度で入射する。このため、石英ドーム１１、１２の特定な場所で光の反射によるロスに偏りが生じない。さらに、ランプ５０を同一平面内に配置した場合よりもサセプタ４０の外周側のランプ５０と半導体ウエハ６０との距離が近くなるので、サセプタ４０の外周側に位置するランプ５０の光をロスなく処理室１４に入射できる。 Thus, when each lamp 50 is arranged at a certain distance from the quartz dome 11, 12, the main light directed from each lamp 50 to the quartz dome 11, 12 is the same as the quartz dome 11, 12. Incident at an angle. For this reason, there is no bias in loss due to light reflection at specific locations of the quartz domes 11 and 12. Furthermore, since the distance between the lamp 50 on the outer peripheral side of the susceptor 40 and the semiconductor wafer 60 is closer than when the lamp 50 is arranged in the same plane, the light of the lamp 50 positioned on the outer peripheral side of the susceptor 40 is processed without loss. The light can enter the chamber 14.

円環状を構成する各ランプ５０は、図４に示されるように一端部５０ａが他端部５０ｂよりもサセプタ４０の中心軸側に配置されている。また、サセプタ４０の中心軸４０ｃとランプ５０の一端部５０ａとを通ると共にサセプタ４０の中心軸に垂直な方向に延びる直線７０を想定したとき、ランプ５０の他端部５０ｂ側が該直線７０に対して傾けられている。そして、図３では一つの円配列５１〜５３において、各ランプ５０が同一方向および同一角度にそれぞれ傾けられている。３列目の円配列５３のランプ５０について示してあるが、１列目および２列目の円配列５１、５２を構成する各ランプ５０も、該直線７０に対して傾けられている。これにより、図２に示されるランプ５０の配列となる。 As shown in FIG. 4, each lamp 50 constituting an annular shape has one end portion 50 a disposed closer to the central axis side of the susceptor 40 than the other end portion 50 b. Further, when assuming a straight line 70 passing through the central axis 40 c of the susceptor 40 and one end 50 a of the lamp 50 and extending in a direction perpendicular to the central axis of the susceptor 40, the other end 50 b side of the lamp 50 is in relation to the straight line 70. Tilted. In FIG. 3, the lamps 50 are inclined in the same direction and the same angle in one circular arrangement 51 to 53. Although the lamps 50 of the third row of circular arrays 53 are shown, the lamps 50 constituting the first and second rows of circular arrays 51 and 52 are also inclined with respect to the straight line 70. Thereby, the arrangement of the lamps 50 shown in FIG. 2 is obtained.

すなわち、複数の円配列５１〜５３を構成するランプ５０の他端部５０ｂの傾きの方向は、一つの円配列５１〜５３においてそれぞれ同一方向になっている。本実施形態では、複数の円配列５１〜５３を構成するすべてのランプ５０の他端部５０ｂがすべて同一方向に傾けられている。 That is, the direction of inclination of the other end portion 50b of the lamp 50 constituting the plurality of circular arrays 51 to 53 is the same in each of the circular arrays 51 to 53. In the present embodiment, the other end portions 50b of all the lamps 50 constituting the plurality of circular arrays 51 to 53 are all inclined in the same direction.

また、隣り合うランプ５０の長軸によってできる角度が、複数の円配列５１〜５３の外側の円配列５２、５３を構成する複数のランプ５０において隣り合うランプ５０の長軸によってできる角度が、複数の円配列５１〜５３の内側の円配列５１、５２を構成する複数のランプ５０において隣り合うランプ５０の長軸によってできる角度よりも小さくなっている。 In addition, the angle formed by the major axis of the adjacent lamps 50 is a plurality of angles formed by the major axis of the adjacent lamps 50 in the plurality of lamps 50 constituting the outer circular arrays 52 and 53 of the plurality of circular arrays 51 to 53. In the plurality of lamps 50 constituting the circular arrays 51 and 52 inside the circular arrays 51 to 53, the angle is smaller than that formed by the major axis of the adjacent lamps 50.

具体的には、２列目の円配列５２を構成する各ランプ５０において隣り合うランプ５０の長軸の間の角度が、１列目の円配列５１を構成する各ランプ５０において隣り合うランプ５０の長軸の間の角度よりも小さくなっている。同様に、３列目の円配列５３を構成する各ランプ５０において隣り合うランプ５０の長軸の間の角度が、２列目の円配列５２を構成する各ランプ５０において隣り合うランプ５０の長軸の間の角度よりも小さくなっている。 Specifically, the angle between the major axes of the adjacent lamps 50 in each lamp 50 constituting the second row of circular arrays 52 is such that the adjacent lamp 50 in each lamp 50 constituting the first row of circular arrays 51. It is smaller than the angle between the major axes. Similarly, the angle between the major axes of the adjacent lamps 50 in each lamp 50 constituting the third row of circular arrays 53 is the length of the adjacent lamp 50 in each lamp 50 constituting the second row of circular arrays 52. It is smaller than the angle between the axes.

これによると、サセプタ４０の外周側ほどランプ５０が高密度に配置される。また、ランプ５０が密集して配置されるため、加熱バラツキが抑えられ、処理室１４への均一な加熱が可能となる。 According to this, the lamps 50 are arranged with higher density toward the outer periphery side of the susceptor 40. Further, since the lamps 50 are densely arranged, the heating variation is suppressed, and the processing chamber 14 can be uniformly heated.

発明者らは、各円配列５１〜５３を構成する各ランプ５０において、隣り合うランプ５０が互いに干渉せずに高密度に配置できるランプ５０の傾きについて検討した。図５（ａ）には、サセプタ４０の中心軸４０ｃとランプ５０の一端部５０ａとを通ると共にサセプタ４０の中心軸に垂直な方向に延びる直線７０に対してランプ５０の長軸が角度φで傾けられた様子が示されている。 The inventors studied the inclination of the lamps 50 in which the adjacent lamps 50 can be arranged at high density without interfering with each other in each of the lamps 50 constituting each of the circular arrays 51 to 53. 5A, the major axis of the lamp 50 is at an angle φ with respect to a straight line 70 that passes through the central axis 40c of the susceptor 40 and one end 50a of the lamp 50 and extends in a direction perpendicular to the central axis of the susceptor 40. The state of being tilted is shown.

そして、発明者らは、サセプタ４０の中心軸４０ｃを中心としたランプ５０の一端部５０ａおよび他端部５０ｂに接触する２つの同心円８１、８２を仮想し、各同心円８１、８２で囲まれた範囲の面積当たりのランプ５０の本数をφ＝０の場合を１として計算した。その結果を図５（ｂ）に示す。この図に示されるように、角度φが５５°〜６５°のときにもっともランプ５０を高密度に配置できることがわかる。したがって、各円配列５１〜５３のうち３列目の円配列５３を構成する各ランプ５０を、サセプタ４０の中心軸４０ｃとランプ５０の一端部５０ａとを通ると共にサセプタ４０の中心軸に垂直な方向に延びる直線７０に対して５５°〜６５°の角度で傾けると、ランプ５０を高密度に配置できる。 The inventors hypothesized two concentric circles 81 and 82 that contact the one end 50a and the other end 50b of the lamp 50 with the central axis 40c of the susceptor 40 as the center, and are surrounded by the concentric circles 81 and 82. The number of lamps 50 per area of the range was calculated as 1 when φ = 0. The result is shown in FIG. As shown in this figure, it can be seen that the lamps 50 can be arranged with the highest density when the angle φ is 55 ° to 65 °. Therefore, the lamps 50 constituting the third circular array 53 of the circular arrays 51 to 53 pass through the central axis 40c of the susceptor 40 and the one end 50a of the lamp 50 and are perpendicular to the central axis of the susceptor 40. The lamps 50 can be arranged with high density by tilting at an angle of 55 ° to 65 ° with respect to the straight line 70 extending in the direction.

もちろん、該角度φは０°よりも大きく、９０°以下でも良い。例えば、２列目の円配列５２を構成するランプ５０は、０°より大きい角度であり、３列目より小さい角度になっている。 Of course, the angle φ may be greater than 0 ° and 90 ° or less. For example, the lamps 50 constituting the circular array 52 in the second row are at an angle larger than 0 ° and smaller than the third row.

以上が、本実施形態に係る半導体製造装置の全体構成である。この半導体製造装置において、回転機構４２の回転速度、側面加圧ポンプ３０の制御、処理室１４への成膜ガスの注入、冷却チャンバ２１、２２の冷却水の制御、流入ガスの流量制御等は、図示しない制御装置により行われる。 The above is the overall configuration of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment. In this semiconductor manufacturing apparatus, the rotational speed of the rotation mechanism 42, the control of the side pressure pump 30, the injection of the film forming gas into the processing chamber 14, the control of the cooling water in the cooling chambers 21 and 22, the flow control of the inflowing gas This is performed by a control device (not shown).

次に、上記装置を用いて半導体ウエハ６０に熱処理を行う工程について説明する。まず、装置のメンテが終わった後、Ｏリング１３を介して石英ドーム１１、１２のフランジ部１１ｂ、１２ｂに冷却チャンバ２１、２２をはめ込み、ネジ２３、２４を介して冷却チャンバ２１、２２を締め付ける。そして、一方の冷却チャンバ２１を他方の冷却チャンバ２２に固定して処理室１４を形成する。 Next, a process of performing a heat treatment on the semiconductor wafer 60 using the above apparatus will be described. First, after the maintenance of the apparatus is completed, the cooling chambers 21 and 22 are fitted into the flange portions 11 b and 12 b of the quartz domes 11 and 12 through the O-ring 13, and the cooling chambers 21 and 22 are tightened through the screws 23 and 24. . Then, the processing chamber 14 is formed by fixing one cooling chamber 21 to the other cooling chamber 22.

続いて、側面加圧ポンプ３０により、石英ドーム１１、１２に側面加圧を行う。また、図示しない真空ポンプにより、処理室１４を真空にする。その後、Ｈ_２により所定の圧力（減圧）とする。この状態で、図示しないトランスファーチャンバ（準備室）から半導体ウエハ６０を搬送し、サセプタ４０の一面４０ａに半導体ウエハ６０を配置する。半導体ウエハ６０に膜を成長させるための成膜ガスを冷却チャンバ２１、２２の導入通路２５を介して処理室１４に導入し、各ランプ５０によって処理室１４を加熱する。これにより、半導体ウエハ６０に加熱処理を施す。 Subsequently, side pressure is applied to the quartz domes 11 and 12 by the side pressure pump 30. Further, the processing chamber 14 is evacuated by a vacuum pump (not shown). Thereafter, a predetermined pressure (reduced pressure) is set with H ₂ . In this state, the semiconductor wafer 60 is transferred from a transfer chamber (preparation room) (not shown), and the semiconductor wafer 60 is disposed on the one surface 40 a of the susceptor 40. A film forming gas for growing a film on the semiconductor wafer 60 is introduced into the processing chamber 14 through the introduction passage 25 of the cooling chambers 21 and 22, and the processing chamber 14 is heated by each lamp 50. Thereby, the semiconductor wafer 60 is subjected to heat treatment.

その後、成膜ガスを止め、半導体ウエハ６０をトランスファーチャンバ（準備室）に戻し、新しい半導体ウエハ６０を搬送し半導体ウエハ６０に膜を成長する作業を繰り返す。所定枚半導体ウエハ６０に膜を成長させた後、メンテのため処理室１４を大気圧まで不活性ガスで満たす。このようにして、半導体ウエハ６０に熱処理を行う。 Thereafter, the film forming gas is stopped, the semiconductor wafer 60 is returned to the transfer chamber (preparation room), a new semiconductor wafer 60 is transferred, and the film is grown on the semiconductor wafer 60 is repeated. After a film is grown on a predetermined number of semiconductor wafers 60, the processing chamber 14 is filled with an inert gas to atmospheric pressure for maintenance. In this way, the semiconductor wafer 60 is heat treated.

以上説明したように、本実施形態では、各円配列５１〜５３を構成する棒状のランプ５０の長軸を、サセプタ４０の中心軸４０ｃとランプ５０の一端部５０ａとを通ると共にサセプタ４０の中心軸に垂直な方向に延びる直線７０に対して同一方向および同一角度で傾けたことが特徴となっている。 As described above, in the present embodiment, the long axis of the rod-shaped lamp 50 constituting each of the circular arrays 51 to 53 passes through the central axis 40c of the susceptor 40 and the one end 50a of the lamp 50 and at the center of the susceptor 40. It is characterized by being inclined at the same direction and at the same angle with respect to a straight line 70 extending in a direction perpendicular to the axis.

これにより、棒状のランプ５０がサセプタ４０の中心軸を中心に放射状に配置された場合に隣り合うランプ５０の間の隙間を埋めるようにランプ５０を配置することができるので、一つの円配列５１〜５３を構成するランプ５０の数を増やすことが可能となる。このため、冷却チャンバ２１、２２によって冷やされるサセプタ４０の外周側に配置されるランプ５０一つ当たりの光の強度を小さくすることができる。特に、３列目の円配列５３を構成するランプ５０を、１列目や２列目の円配列５１、５２を構成するランプ５０よりも高密度で配置できる。したがって、サセプタ４０の外周側のランプ５０、すなわち３列目の各ランプ５０の負担が軽減されるため、サセプタ４０の外周側に配置されるランプ５０の寿命が短くならないようにすることができる。 Thereby, when the rod-shaped lamps 50 are arranged radially around the central axis of the susceptor 40, the lamps 50 can be arranged so as to fill in the gaps between the adjacent lamps 50. It becomes possible to increase the number of the lamps 50 which comprise -53. For this reason, the intensity of light per lamp 50 arranged on the outer peripheral side of the susceptor 40 cooled by the cooling chambers 21 and 22 can be reduced. In particular, the lamps 50 constituting the third circular array 53 can be arranged at a higher density than the lamps 50 constituting the first and second circular arrays 51 and 52. Accordingly, since the burden on the lamp 50 on the outer periphery side of the susceptor 40, that is, each lamp 50 in the third row, is reduced, the life of the lamp 50 arranged on the outer periphery side of the susceptor 40 can be prevented from being shortened.

（他の実施形態）
上記実施形態では、３列の円配列５１〜５３について説明したが、列の数は一例を示すものであって、さらに多くの円配列を設けても構わない。 (Other embodiments)
In the above embodiment, the three rows of circular arrays 51 to 53 have been described. However, the number of rows is an example, and more circular arrays may be provided.

上記実施形態では、各ランプ５０は石英ドーム１１、１２から一定距離だけ離されて配置されているが、各円配列５１〜５３においてサセプタ４０の中心軸に垂直な面に平行に配置されていても良い。各ランプ５０の光をロスなく処理室１４に照射するためには、各ランプ５０を石英ドーム１１、１２から一定距離だけ離して配置することが好ましい。 In the above embodiment, each lamp 50 is arranged at a fixed distance from the quartz domes 11 and 12, but is arranged in parallel to a plane perpendicular to the central axis of the susceptor 40 in each of the circular arrays 51 to 53. Also good. In order to irradiate the processing chamber 14 with the light from each lamp 50 without loss, it is preferable that the lamps 50 be arranged at a certain distance from the quartz domes 11 and 12.

上記実施形態では、各円配列５１〜５３の各ランプすべてが同一方向に傾けられているが、複数の円配列５１〜５３を構成するランプ５０の他端部５０ｂの傾きの方向については、複数の円配列５１〜５３のうちの一部の円配列を構成するランプ５０の傾きの方向と、一部を除いた円配列を構成するランプ５０の傾きの方向とを逆方向にしても良い。 In the above-described embodiment, all the lamps in each of the circular arrays 51 to 53 are inclined in the same direction, but there are a plurality of inclination directions of the other end portion 50b of the lamps 50 constituting the plurality of circular arrays 51 to 53. Among the circular arrangements 51 to 53, the inclination direction of the lamps 50 constituting a part of the circular arrangement and the inclination direction of the lamps 50 constituting the circular arrangement excluding a part may be reversed.

本発明の一実施形態に係る半導体製造装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor manufacturing apparatus concerning one Embodiment of this invention. シャフトの中心軸を中心に複数のランプを見た平面図である。It is the top view which looked at the some lamp centering on the central axis of a shaft. 図２の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 2. １つのランプの傾きを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the inclination of one lamp. （ａ）はランプの傾きの角度φを定義した図であり、（ｂ）はランプの角度φと単位面積あたりのランプの数との関係を示した図である。(A) is the figure which defined the angle (phi) of the inclination of a lamp, (b) is the figure which showed the relationship between the angle (phi) of a lamp, and the number of the lamps per unit area.

Explanation of symbols

１１、１２石英ドーム
１１ｂ、１２ｂフランジ部
１４処理室
２１、２２冷却チャンバ
４０サセプタ
４０ａサセプタの一面
４０ｃサセプタの中心軸
５０ランプ
５０ａ一端部
５０ｂ他端部
５１〜５３円配列
６０半導体ウエハ
７０直線 11, 12 Quartz dome 11b, 12b Flange part 14 Processing chamber 21, 22 Cooling chamber 40 Susceptor 40a One side of susceptor 40c Central axis of susceptor 50 Lamp 50a One end part 50b Other end part 51-53 Circular arrangement 60 Semiconductor wafer 70 Linear

Claims

A processing chamber (14) for heat-treating the semiconductor wafer (60);
A susceptor that is disposed in the processing chamber (14), has a surface (40a) on which the semiconductor wafer (60) is disposed, and rotates about a central axis (40c) perpendicular to the surface (40a). (40)
A quartz dome (11, 12) arranged to form part of the boundary of the processing chamber (14);
Cooling chambers (21, 22) for restraining ends (11b, 12b) of the quartz dome (11, 12);
A semiconductor manufacturing apparatus having a plurality of rod-shaped lamps (50) disposed outside the processing chamber (14) and serving as a heating source;
The plurality of lamps (50) constitutes a plurality of circular arrays (51-53) arranged in an annular shape, and the plurality of circular arrays (51-53) is a central axis (40c) of the susceptor (40). It is arranged concentrically around
Each of the plurality of lamps (50) is disposed in parallel to a plane perpendicular to the central axis (40c) of the susceptor (40), and one end (50a) is more than the other end (50b). Arranged on the central axis (40c) side of
In each of the plurality of circular arrays (51 to 53), each of the plurality of lamps (50) passes through the central axis (40c) of the susceptor (40) and one end (50a) of the lamp (50). Semiconductor manufacturing, wherein the other end (50b) side is inclined in the same direction and the same angle with respect to a straight line (70) extending in a direction perpendicular to the central axis (40c) of the susceptor (40). apparatus.

In the plurality of circular arrays (51-53), the heat of the lamp (50) constituting the circular array (53) outside the circular array (51, 52) on the central axis (40c) side of the susceptor (40). 2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the capacitance of the semiconductor manufacturing apparatus is large.

In the plurality of lamps (50) constituting the outer circle arrangement (52, 53) of the plurality of circle arrangements (51 to 53), an angle formed by the major axis of the adjacent lamps (50) is set to the plurality of circle arrangements ( 51. A plurality of lamps (50) constituting an inner circular arrangement (51, 52) of 51 to 53) are smaller than an angle formed by a major axis of adjacent lamps (50). Or the semiconductor manufacturing apparatus of 2.

4. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of lamps (50) is arranged at a predetermined distance from the quartz dome (11, 12).

The other end (50b) of all the lamps (50) constituting the plurality of circular arrays (51 to 53) is all inclined in the same direction. The semiconductor manufacturing apparatus described in 1.

The direction of inclination of the other end (50b) of the lamp (50) constituting the plurality of circular arrays (51 to 53) is the same direction in one circular array (51 to 53), respectively.
The inclination of the ramp (50) constituting a part of the circular arrangement (51 to 53) of the plurality of circular arrangements (51 to 53) and the inclination of the ramp (50) constituting the circular arrangement excluding a part thereof are in opposite directions. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor manufacturing apparatus is configured.