JP5881956B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびウェーハホルダ - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施の形態では、基板処理装置の一例であるSiCエピタキシャル成長装置において、高さ方向(縦方向)にSiCウェーハを積層する、所謂バッチ式縦型SiCエピタキシャル成長装置を挙げている。これにより、一度に処理できるSiCウェーハの数を増やしてスループット(製造効率)を向上させている。
図1は本発明に係る基板処理装置の概要を示す斜視図であり、まず、図1を用いて、本発明の一実施の形態におけるSiCエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置、および、半導体デバイスの製造工程の一つであるSiCエピタキシャル膜を成膜する基板の製造方法について説明する。
図2は処理炉の内部構造を示す断面図を、図3は処理炉周辺の構造を示す断面図を、図4は基板処理装置の制御系統を説明するブロック図を、図5はボートの詳細構造を示す斜視図を、図6はウェーハをウェーハホルダに保持させた状態を示す断面図を、図7はウェーハおよびウェーハホルダを示す斜視図を、図8はウェーハホルダにおける反応ガスの消費部分を説明する説明図をそれぞれ表している。次に、これらの図2〜図8を用いて、SiCエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置10の処理炉40について説明する。
図3に示すように、処理炉40の下方側には、当該処理炉40の開口部分である炉口144を気密に閉塞するシールキャップ(炉口蓋体)102が設けられている。シールキャップ102は、例えば、ステンレス等の金属材料により略円盤状に形成されている。シールキャップ102と処理炉40の天板126との間には、両者間をシールするシール部材としてのOリング(図示せず)が設けられ、これにより処理炉40内を気密に保持できるようにしている。
図5に示すように、ボート30は、円盤状に形成された上板30aと、円環状に形成された下板30bと、上板30aと下板30bとの間に設けられ、両者を水平状態で支持する支柱としての第1ボート柱31a,第2ボート柱31bおよび第3ボート柱31cとを備えている。上板30a,下板30bおよび各ボート柱31a〜31cは、何れもSiC等の耐熱材料により形成され、これらは互いに嵌め込みやネジ止め等の接続手段により一体に組み付けられている。
次に、上述した半導体製造装置10を用い、半導体デバイスの製造工程の一工程として、SiC等で構成されるウェーハ14等の基板上に、例えば、SiCエピタキシャル膜を成膜する基板の製造方法(処理方法)について説明する。なお、以下の説明における半導体製造装置10を構成する各部分の動作は、コントローラ152によって制御される。
次に、ウェーハホルダ100を用いた場合のSiCエピタキシャル膜の成膜状態(本発明)と、図9に示す単純な円環形状のウェーハホルダWHを用いた場合のSiCエピタキシャル膜の成膜状態(比較例)との比較結果について、図面を用いて詳細に説明する。
以上、第1実施の形態で説明した技術的思想によれば、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。
次に、本発明の第2実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、上述した第1実施の形態と同じ部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
以上、第2実施の形態で説明した技術的思想においても、上述した第1実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第2実施の形態においては、第1ボート柱31aと第2ボート柱31bとの間および第1ボート柱31aと第3ボート柱31cとの間に、ウェーハホルダ200(ホルダベース210)の軸方向に沿う各抜き穴211を設けたので、ホルダベース210の外周側を円形にできる。したがって、第1ガス供給ノズル61の第1ガス供給口60から供給される反応ガスの流れ方向が乱れるのを抑制して、各ウェーハ14への反応ガスの供給をより安定化させることができる。
複数積層された基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内に設けられ、前記基板に反応ガスを供給するガスノズルと、
前記基板を内周側で保持する複数のウェーハホルダと、
前記ウェーハホルダの外周側を保持するホルダ保持部を有する複数のボート柱とを備え、
前記ウェーハホルダの外径寸法を前記基板の外径寸法よりも大きくし、かつ前記ウェーハホルダを前記ホルダ保持部から取り外せるようにしたことを特徴とする基板処理装置。
前記ボート柱の幅寸法で、前記ウェーハホルダの中心まで延ばした第1仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積を、前記第1仮想長方形を前記ウェーハホルダの中心を中心として、前記複数のボート柱のうちの2つの前記ボート柱の中間位置まで回転させた第2仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積よりも小さくしたことを特徴とする付記1記載の基板処理装置。
前記複数のボート柱を第1,第2,第3ボート柱から形成し、前記第1,第2ボート柱の間隔を前記第2,第3ボート柱の間隔よりも狭くし、前記第2仮想長方形は前記第1,第2ボート柱の中間位置に位置し、前記第2仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積を、前記第1仮想長方形を前記ウェーハホルダの中心を中心として、前記第2,第3ボート柱の中間位置まで回転させた第3仮想長方形における前記ウェーハホルダの表面積よりも小さくしたことを特徴とする付記2記載の基板処理装置。
前記ウェーハホルダの外周側で前記第1ボート柱と前記第2ボート柱との間に、前記ウェーハホルダの径方向に沿う切り欠き部を設けたことを特徴とする付記3記載の基板処理装置。
前記ウェーハホルダの外周側を円形とし、前記第1ボート柱と前記第2ボート柱との間に、前記ウェーハホルダの軸方向に沿う抜き穴を設けたことを特徴とする付記3記載の基板処理装置。
前記ウェーハホルダの前記第2ボート柱と前記第3ボート柱との間の厚み寸法を、前記ウェーハホルダの他の部分の厚み寸法よりも薄くしたことを特徴とする付記2記載の基板処理装置。
前記ウェーハホルダの厚みを薄くした薄肉部を、前記ウェーハホルダの前記基板の成膜面側とは反対側を切削することで形成したことを特徴とする付記6記載の基板処理装置。
前記ウェーハホルダの内周側に、前記ウェーハホルダの軸方向に貫通する貫通穴を設け、前記ウェーハホルダに装着され、前記基板の成膜面側とは反対側を覆う蓋部材を設けたことを特徴とする付記1ないし7のいずれか1つに記載の基板処理装置。
前記ウェーハホルダの前記第1仮想長方形に対応する部分には、前記ウェーハホルダの軸方向に沿う連通穴を設けたことを特徴とする付記8記載の基板処理装置。
Claims (4)
- 基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内に設けられ、前記基板に反応ガスを供給するガスノズルと、
前記基板を内周側で保持し、前記基板の外径寸法よりも大きい外径寸法のウェーハホルダと、
前記ウェーハホルダを取り外せるようにその外周側を保持するホルダ保持部を有する複数のホルダ保持柱とを備え、
前記ウェーハホルダは、
前記ウェーハホルダを前記ホルダ保持部に保持させた状態のもとで、前記ウェーハホルダの前記ホルダ保持部側に設けられる本体部と、前記基板を中心に前記ウェーハホルダの前記ホルダ保持部側とは反対側に設けられ、前記本体部よりも薄肉とされた薄肉部とを有し、
前記ホルダ保持柱の幅寸法で、前記ウェーハホルダの径方向外側から前記基板の中心まで延ばした第1仮想長方形における前記本体部の表面積を、前記本体部に連通穴を設けることで、前記第1仮想長方形を前記基板の中心を中心として、前記薄肉部まで回転させた第3仮想長方形における前記薄肉部の表面積よりも小さくし、
前記第3仮想長方形における前記薄肉部の重量を、薄く加工することで、前記第1仮想長方形における前記本体部の重量と略同じ重量にしたことを特徴とする基板処理装置。 - 前記第1仮想長方形おける前記本体部の表面積を、前記第1仮想長方形を前記基板の中心を中心として、前記ウェーハホルダの前記ホルダ保持部側でかつ前記複数のホルダ保持柱のうちの2つの前記ホルダ保持柱の中間位置まで回転させた第2仮想長方形における前記本体部の表面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
- 基板を内周側で保持し、前記基板の外径寸法よりも大きい外径寸法とされ、その外周側が、複数のホルダ保持柱に設けられたホルダ保持部に取り外せるように保持され、
前記ホルダ保持部に保持させた状態のもとで、前記ホルダ保持部側に設けられる本体部と、前記基板を中心に前記ホルダ保持部側とは反対側に設けられ、前記本体部よりも薄肉とされた薄肉部とを有し、
前記ホルダ保持柱の幅寸法で、前記ウェーハホルダの径方向外側から前記基板の中心まで延ばした第1仮想長方形における前記本体部の表面積を、前記本体部に連通穴を設けることで、前記第1仮想長方形を前記基板の中心を中心として、前記薄肉部まで回転させた第3仮想長方形における前記薄肉部の表面積よりも小さくし、
前記第3仮想長方形における前記薄肉部の重量を、薄く加工することで、前記第1仮想長方形における前記本体部の重量と略同じ重量にしたウェーハホルダに、前記基板を移載する工程と、
前記ウェーハホルダに保持された前記基板を反応容器内に搬入する工程と、
前記基板を前記反応容器内で処理する工程と、
前記基板を搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板を処理する基板処理装置で用いられるウェーハホルダであって、
前記ウェーハホルダは、
前記基板を内周側で保持し、前記基板の外径寸法よりも大きい外径寸法とされ、その外周側が、複数のホルダ保持柱に設けられたホルダ保持部に取り外せるように保持され、
前記ウェーハホルダを前記ホルダ保持部に保持させた状態のもとで、前記ウェーハホルダの前記ホルダ保持部側に設けられる本体部と、前記基板を中心に前記ウェーハホルダの前記ホルダ保持部側とは反対側に設けられ、前記本体部よりも薄肉とされた薄肉部とを有し、
前記ホルダ保持柱の幅寸法で、前記ウェーハホルダの径方向外側から前記基板の中心まで延ばした第1仮想長方形における前記本体部の表面積を、前記本体部に連通穴を設けることで、前記第1仮想長方形を前記基板の中心を中心として、前記薄肉部まで回転させた第3仮想長方形における前記薄肉部の表面積よりも小さくし、
前記第3仮想長方形における前記薄肉部の重量を、薄く加工することで、前記第1仮想長方形における前記本体部の重量と略同じ重量にしたことを特徴とするウェーハホルダ。
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