JP7063493B2 - 成膜用冶具及び気相成長装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば半導体基板等のウエハに膜を形成するための成膜用冶具及び気相成長装置に関する。
従来、気相成長装置には、ウエハに連続的に成膜を行う常圧気相成長装置がある。この装置は、搬送手段、加熱手段、及びガス供給手段を備えている。ウエハは、成膜用冶具としてのウエハトレイに搭載される。このウエハトレイは、上側面にウエハを保持する保持用凹部が形成されている。
ウエハを保持したウエハトレイは、上記搬送手段によって搬送され、上記加熱手段によって数百度に加熱される。そして、ウエハトレイが所望の温度になってからウエハが上記ガス供給手段から供給された反応ガスに晒され、ウエハ上面側に薄い膜が形成される。
ところで、従来のウエハトレイには、例えば図１０及び図１１に示すものがある。図１０及び図１１に示すウエハトレイ１は、上側面にウエハ２を保持する保持用凹部１ａが形成されている。この保持用凹部１ａの底面の中央部には、図１０に示す３本のウエハリフトピン３を挿通させるためのリフトピン挿通孔１ｂが３つ貫通して形成されている。これらのリフトピン挿通孔１ｂは、保持用凹部１ａの底面とウエハトレイ１の下側面とを連通させている。
図１０に示す３本のウエハリフトピン３は、シリンダ４を駆動することで、シリンダロッド４ａ、ピン固定部５を介して上下方向に移動可能に構成されている。これら３本のウエハリフトピン３、シリンダ４、シリンダロッド４ａ、及びピン固定部５は、リフトアップ部６を構成している。
３本のウエハリフトピン３は、上昇時に成膜されたウエハ２を上昇させて図示しない移載ロボットによりウエハ２を回収する一方、成膜されていないウエハ２を載置する。したがって、３本のウエハリフトピン３は、ウエハ２の受け渡しのため用いられている(例えば、特許文献１参照)。
特開２００４－６３８６５号公報
ところで、特許文献１に記載されたウエハトレイ１は、保持用凹部１ａの底面にウエハトレイ１の下側面が載置されるとき、保持用凹部１ａの底面にウエハ２の下面全体が面接触する。そのため、ウエハ２の下面に数μｍ以下のスクラッチ(傷)が発生する場合がある。このスクラッチが発生すると、最先端デバイスの微細化プロセスに影響を与えることから、ウエハ２の下面を研磨加工機により研磨して除去している。
そして、スクラッチが深い場合には、当然研磨加工する量も増加することとなる。この研磨加工を行うことで、ウエハ２が歪み、また研磨加工する量が増加すると、ウエハ２が薄くなり、規格の範囲から外れるという問題がある。加えて、研磨加工機の設備投資費が必要になるという問題もある。このようにウエハ２に上記スクラッチが発生することは、ウエハ２の品質、生産量及びコストアップに影響する重要な問題である。
そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、ウエハのスクラッチの発生を未然に防止し、ウエハの研磨加工を極力低減することが可能な成膜用冶具及び気相成長装置を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ウエハに反応ガスを吹き付けて成膜する気相成長装置に用いられ、前記ウエハが載置されて搬送手段によって搬送される成膜用冶具であって、上側面に前記ウエハを保持する保持用凹部が形成され、該保持用凹部内に前記ウエハの周縁部を支持する支持部が形成され、該支持部の内周縁から中心部に連続して所定の曲率半径を有する凹面形状に形成され、前記曲率半径は、成膜時の段階において、前記支持部に前記ウエハの周縁部が支持された状態で、前記ウエハにおける周縁部よりも内側に形成されて下方に向けて湾曲した内側部分と、前記保持用凹部の前記所定の曲率半径を有する凹面形状の部分との間が略全面に亘って等しい間隙となるように設定されていることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記支持部は、前記保持用凹部の周縁部に形成された傾斜面であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、ウエハに反応ガスを吹き付けて成膜する気相成長装置に用いられ、前記ウエハが載置されて搬送手段によって搬送される成膜用冶具であって、上側面に前記ウエハを保持する保持用凹部が形成され、該保持用凹部内に前記ウエハの周縁部を支持する支持部が形成され、該支持部の内側が所定の曲率半径を有する凹面形状に形成され、前記曲率半径は、成膜時の段階において、前記支持部に前記ウエハの周縁部が支持された状態で、前記ウエハにおける周縁部よりも内側に形成されて下方に向けて湾曲した内側部分と、前記保持用凹部の底面との間が略全面に亘って等しい間隙となるように設定され、前記支持部の周方向に一定間隔をおいて３つの貫通孔が設けられ、これらの貫通孔をそれぞれ閉止可能とする支持部材が設けられ、これらの支持部材は、それぞれ上面に前記支持部の傾斜面と同一角度の傾斜面が形成され、これらの支持部材が昇降ピンにより上下動可能に構成されていることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜用冶具が複数設置され、これらの成膜用冶具にそれぞれ前記ウエハを載置して水平方向に順次搬送する搬送装置と、前記搬送装置によって順次搬送される前記ウエハに反応ガスを吹き付けて成膜するガスヘッドと、を備えることを特徴とする気相成長装置である。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加え、少なくとも熱応力及び膜応力によるウエハの反りに基づいて、前記ウエハと前記保持用凹部の底面部との間隙が一定の値となるように前記曲率半径が設定されていることを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、上側面にウエハを保持する保持用凹部が形成され、該保持用凹部内に前記ウエハの周縁部を支持する支持部が形成され、該支持部の内周縁から中心部に連続して所定の曲率半径を有する凹面形状に形成され、前記曲率半径は、成膜時の段階において、前記支持部に前記ウエハの周縁部が支持された状態で、前記ウエハにおける周縁部よりも内側に形成されて下方に向けて湾曲した内側部分と、前記保持用凹部の前記所定の曲率半径を有する凹面形状の部分との間が略全面に亘って等しい間隙となるように設定された成膜用冶具と、前記成膜用冶具が複数設置され、これらの成膜用冶具にそれぞれ前記ウエハを載置して水平方向に順次搬送する搬送装置と、前記搬送装置によって順次搬送される前記ウエハに反応ガスを吹き付けて成膜するガスヘッドと、前記保持用凹部の底面部に３つの挿通孔が形成され、これらの挿通孔にそれぞれ挿通されて前記ウエハの下面を上下動可能に支持する３本のリフトピンと、を備え、前記３本のリフトピンは、セラミックス棒の先端部にポリイミド樹脂が設けられていることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、ウエハの周縁部を支持する支持部の内周縁から中心部に連続して所定の曲率半径を有する凹面形状に形成され、この曲率半径は、成膜時の段階において、支持部にウエハの周縁部が支持された状態で、ウエハの周縁部よりも内側の下方に向けて湾曲した内側部分と、ウエハを保持する保持用凹部の所定の曲率半径を有する凹面形状の部分との間が略全面に亘って等しい間隙となるように設定されていることにより、ウエハの周縁部が支持部に支持され、成膜時の段階において、ウエハの内側部分が保持用凹部の所定の曲率半径を有する凹面形状の部分に接触することがないように、等しい間隙となるように設定されている。そのため、ウエハのスクラッチの発生を未然に防止し、ウエハの研磨加工を極力低減することが可能となる。
また、請求項１に記載の発明によれば、ウエハの周縁部を支持する支持部の内周縁から中心部に連続して所定の曲率半径を有する凹面形状に形成され、この曲率半径は、成膜時の段階において、支持部にウエハの周縁部が支持された状態で、ウエハの周縁部よりも内側の下方に向けて湾曲した内側部分と、ウエハを保持する保持用凹部の所定の曲率半径を有する凹面形状の部分との間が略全面に亘って等しい間隙となるように設定されていることから、成膜時に、ウエハ全体の温度分布が一定となり、ウエハに薄膜を均一に形成することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、支持部は、保持用凹部の周縁部に形成された傾斜面であることにより、ウエハの周縁部が線接触することとなってウエハに対する接触面積が一段と狭くなり、スクラッチの発生を未然に防止するとともに、ウエハの周縁部の径が変化したとしも、ウエハを確実に支持することができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、支持部の周方向に一定間隔をおいて３つの貫通孔が設けられ、これらの貫通孔をそれぞれ閉止可能とする支持部材が設けられ、これらの支持部材は、それぞれ上面に支持部の傾斜面と同一角度の傾斜面が形成され、これらの支持部材が昇降ピンにより上下動可能に構成されていることから、ウエハの周縁部が支持部材と接触した状態で上昇及び下降することができるため、ウエハを移載するとき、ウエハに対する接触面積が一段と狭くなり、ウエハのスクラッチの発生を未然に防止することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜用冶具が複数設置され、これらの成膜用冶具にそれぞれウエハを載置して搬送装置により水平方向に順次搬送し、これら搬送されるウエハにガス供給部から反応ガスを吹き付けて成膜することにより、ウエハのスクラッチの発生を未然に防止し、ウエハの研磨加工を極力低減することが可能となる。
また、請求項５に記載の発明によれば、少なくとも熱応力及び膜応力によるウエハの反りに基づいて、ウエハと保持用凹部の底面部との間隙が一定の値となるように曲率半径が設定されていることから、ウエハの内側部分が保持用凹部の底面部に接触することがなくなるため、ウエハにスクラッチが発生するのを未然に防止することができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、成膜時の段階において、支持部にウエハの周縁部が支持された状態で、ウエハにおける周縁部よりも内側に形成されて下方に向けて湾曲した内側部分と、保持用凹部の所定の曲率半径を有する凹面形状の部分との間が略全面に亘って等しい間隙となるように設定され、ウエハの下面を３本のリフトピンで上下動可能に支持し、これらのリフトピンは、セラミックス棒の先端部にポリイミド樹脂が設けられているので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、リフトピンの先端部が高温に対する耐熱性を有するとともに、ウエハに発生するスクラッチを軽減することも可能となる。
本発明の第１実施形態の成膜用冶具を適用した気相成長装置を示すシステム構成図である。 図１の第１実施形態の成膜用冶具を示す平面図である。 第１実施形態の成膜用冶具を示す縦断面図である。 図３のＡ部拡大図である。 図３においてリフトピンが上昇した状態を示す縦断面図である。 第１実施形態のリフトピンの先端構造を示す部分拡大正面図である。 本発明の第２実施形態の成膜用冶具を示す平面図である。 第２実施形態においてリフトピンが上昇する前の状態を示す縦断面図である。 図８においてリフトピンが上昇した状態を示す縦断面図である。 従来の成膜用冶具を適用したリフトアップ部の概略構成を示す部分断面構成図である。 図１０の成膜用冶具を示す概略断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１～図６には、本発明の第１実施形態を示す。図１は、本発明の第１実施形態の成膜用冶具を適用した気相成長装置を示すシステム構成図である。図２は、図１の第１実施形態の成膜用冶具を示す平面図である。図３は、第１実施形態の成膜用冶具を示す縦断面図である。図４は、図３のＡ部拡大図である。図５は、図３においてリフトピンが上昇した状態を示す縦断面図である。図６は、第１実施形態のリフトピンの先端構造を示す部分拡大正面図である。
なお、以下の実施形態では、従来の構成と同一又は対応する部分には、同一の符号を用いて説明する。
本実施形態の気相成長装置１０は、図１に示すように搬送手段としての複数の搬送ローラ１１と、加熱手段としてのヒータ１２と、ガス供給部１３と、を備える。
複数の搬送ローラ１１には、例えばセラミックスローラが用いられる。これらの搬送ローラ１１上には、成膜用冶具としてのウエハトレイ２０が載置されて順次搬送される。本実施形態では、搬送ローラ１１上に１０枚のウエハトレイ２０が載置されて順次搬送される。
なお、本実施形態では、搬送手段としての複数の搬送ローラ１１を用いたが、これ以外に、例えば互いに離間して配置された一対のプーリに無端状のコンベアを回転可能に巻き掛けて構成した搬送手段を用いてもよい。
ヒータ１２は、複数の搬送ローラ１１の下方に配置されている。ヒータ１２の加熱温度は、例えばウエハトレイ２０が４３０℃程度になるように６００～７００℃程度に設定されている。したがって、ヒータ１２は、ウエハトレイ２０上のウエハ２を均一に目的温度まで上昇させる。
ガス供給部１３は、複数の搬送ローラ１１により搬送され、かつヒータ１２により加熱されたウエハ２に反応ガスを吹き付けて成膜する。具体的には、ガス供給部１３は、ガスヘッドとしての３つのディスパージョンヘッド１４と、これら３つのディスパージョンヘッド１４にそれぞれ連結された排出管１５と、これらの排出管１５が接続されたマニホールド１６と、このマニホールド１６から排出されるガスの圧力を自動的に調整する自動圧力調整装置１７と、を備える。
３つのディスパージョンヘッド１４は、複数の搬送ローラ１１により搬送され、かつヒータ１２により加熱されたウエハトレイ２０上に載置されたウエハ２に反応ガスを吹き付けて成膜するものである。具体的には、ディスパージョンヘッド１４は、例えばキャリアガス（Ｎ２）、原料ガス（反応ガス）であるＳｉＨ４、ドーピング用のガスであるＰＨ３、及びＢ２Ｈ６の混合ガスを供給する第１のガス供給パイプと、キャリアガスＮ２と、酸化ガスである酸素ガス（Ｏ２）と、オゾンガス（Ｏ３）との混合ガスを供給する第２のガス供給パイプと、キャリアガス（Ｎ２）のみを供給する第３のガス供給パイプと、使用済のガスを排出する排出口が両側に設けられ、さらに、Ｎ２ガスをウエハ２に吹き付けて遮断するガスセパレータ部が、同じく上記排出口の外側に配置されている。
ウエハトレイ２０は、珪化物セラミックス又は炭化物セラミックスからなり、本実施形態では、このようなセラミックスとして、高密度、高熱伝導率の緻密質からなるＳｉＣを用いている。なお、このＳｉＣは、不純物濃度が低いものが望ましい。
ウエハトレイ２０は、図２乃至図６に示すように平面視で矩形板状に形成され、角部が面取りして形成されている。ウエハトレイ２０の上側面中央には、ウエハ２を保持するための円形の保持用凹部２２が形成されている。本実施形態の保持用凹部２２の径は、３０２ｍｍである。保持用凹部２２内には、ウエハ２の周縁部を支持する支持部２３が形成されている。
支持部２３は、保持用凹部２２の周縁から内周側に６ｍｍの範囲に傾斜して形成され、下側面に対する角度αが１６°に形成されている。この支持部２３の内周縁から中心部に連続して所定の曲率半径を有する凹面形状に形成されている。すなわち、支持部２３の内周側は、ＳＲ（球面）加工が施されている。上記曲率半径は、支持部２３にウエハ２の周縁部が支持された状態で、ウエハ２における周縁部よりも内周側に形成されて下方に向けて湾曲した内側部分と、保持用凹部２２の所定の曲率半径を有する凹面形状の部分との間が略全面に亘って等しい間隙Ｇとなるように設定されている。この間隙Ｇは、ウエハ２の周縁部が支持された状態で、本実施形態では保持用凹部２２の底面部中央において約１．０ｍｍになるように設定されている。
すなわち、上記曲率半径は、少なくとも熱応力及び膜応力によるウエハの反りに基づいて、ウエハ２と保持用凹部２２の底面部との間隙Ｇが一定の値となるように設定されている。
保持用凹部２２の底面部には、図２及び図３に示すように３つのピン挿通孔２４が設けられている。これらのピン挿通孔２４は、互いに同じ径で周方向に所定間隔をおいて配置されている。具体的には、３つのピン挿通孔２４は、保持用凹部２２の底面の中心に対して互いに等しい距離で１２０度の角度に配置されている。これらのピン挿通孔２４には、図５に示すようにそれぞれリフトピン２５が上下動（昇降）可能に挿通される。３本のリフトピン２５は、図１に示すシリンダ４を駆動することで、シリンダロッド４ａ、ピン固定部５を介して上下方向に移動可能に構成されている。
そして、３本のリフトピン２５は、互いに同じ径でウエハ２の下面を上下動可能に支持する。具体的には、３本のリフトピン２５は、ウエハ２の受け渡し時にウエハトレイ２０から上昇してウエハ２を支持し、３本のリフトピン２５が下降すると、支持部２３にウエハ２の周縁部が支持される。
３本のリフトピン２５は、図６に示すようにそれぞれ長尺のセラミックス棒２５ａを有し、このセラミックス棒２５ａの先端部にポリイミド樹脂をコーティングしてポリイミド樹脂部２５ｂが設けられている。このポリイミド樹脂部２５ｂの先端部は、球面状に形成されている。
３本のリフトピン２５は、上昇時に成膜されたウエハ２を上昇させて移載ロボット２６によりウエハ２を回収する一方、成膜されていないウエハ２をウエハカセット２７から取り出して載置するときに用いられる。
次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態の気相成長装置１０では、ウエハトレイ２０は、図３に示すように支持部２３にウエハ２の周縁部が支持された状態で、図１に示すように複数の搬送ローラ１１上に順次移載される。これらの搬送ローラ１１上に載置されたウエハトレイ２０は、順次搬送される。ウエハトレイ２０は、ヒータ１２上を搬送することで、ウエハ２が目的温度まで加熱された後、ガス供給部１３まで搬送される。このガス供給部１３に搬送されたウエハ２は、ガス供給部１３から反応ガスが吹き付けられて成膜する。
そして、排気されたガスは、排出管１５、マニホールド１６、及び自動圧力調整装置１７を経て排気されるとともに、ヒータ１２の周囲を経て排気される。
次に、ガス供給部１３によって成膜されたウエハ２を保持したウエハトレイ２０は、図示しないダウンリフトによって垂直下方に移動された後、ウエハトレイ２０がトレイ返送部により図示しないアップリフトまで搬送される。このアップリフトで上方の定位置へと搬送される。
そして、上方の定位置では、図１に示すシリンダ４が駆動することで、シリンダロッド４ａ、ピン固定部５を介して図１及び図５に示す３本のリフトピン２５が上昇する。すると、ウエハ２がリフトアップされる。このリフトアップされたウエハ２は、移載ロボット２６により回収され、加熱されたウエハ２が図示しない冷却部に移載されて冷却される。
その後、移載ロボット２６は、ウエハカセット２７から成膜されていないウエハ２を取り出してウエハ２が図５に示すようにウエハトレイ２０に対して上昇した３本のリフトピン２５により支持される。その後、３本のリフトピン２５が下降すると、図３及び図４に示すようにウエハ２がウエハトレイ２０の保持用凹部２２の支持部２３で支持される。このウエハ２を支持したウエハトレイ２０は、上記と同様に複数の搬送ローラ１１に順次移載される。
ところで、ウエハ２にスクラッチが発生する要因には、例えば以下の５つの要因が挙げられる。すなわち、第１の要因は、ウエハトレイ２０にウエハ２を載置したときに面接触することである。第２の要因は、熱応力（裏面加熱によるウエハ２の反り）である。具体的には、プロセス温度４００℃で、ウエハ２の表面と裏面とにおいて温度差が生じることである。第３の要因は、膜応力である。具体的には、成膜プロセス（ＳｉＯ２膜）によるウエハ２の反りである。第４の要因は、搬送手段としての複数の搬送ローラ１１によるウエハ２の搬送時の振動によって生じる。第５の要因は、３本のリフトピン２５の上昇及び下降動作でのウエハ２への接触である。
本実施形態では、ウエハ２にスクラッチが発生するのを未然に防止するため、保持用凹部２２の底面部が所定の曲率半径を有する凹面形状に形成されている。また、ウエハ２の周縁部はウエハトレイ２０の周縁の支持部２３に支持され、ウエハ２の表面全面が接触しないようにしている。さらに、保持用凹部２２の凹面形状は、熱応力及び膜応力等によるウエハ２の反りを考慮した寸法形状とし、支持部２３を除いてウエハトレイ２０とウエハ２とが接触しないようにしている。加えて、保持用凹部２２の凹面形状は、ウエハ２の反りに合せた形状であるため、ウエハ２の温度むらも少なくなる。
なお、ウエハ２は、ガス供給部１３から吹き付けられる反応ガスの圧力と、ヒータ１２によって加熱される温度によって変形する。因みに、ウエハ２の裏面に対して表面の温度が５℃低いと仮定した場合には、周縁部に対して中心部が約０．３８ｍｍ凹むと推定される。また、ウエハ２の中心部に対して周縁部が５℃低いと仮定した場合には、周縁部に対して中心部が約０．３８ｍｍ凹むと推定される。
このように本実施形態によれば、ウエハ２の周縁部を支持する支持部２３の内周縁から中心部に連続して所定の曲率半径を有する凹面形状に形成され、この曲率半径は、成膜時の段階において、支持部２３にウエハ２の周縁部が支持された状態で、ウエハ２の周縁部よりも内側が下方に向けて湾曲した内側部分と、ウエハ２を保持する保持用凹部２２の所定の曲率半径を有する凹面形状の部分との間が略全面に亘って等しい間隙Ｇとなるように設定されていることにより、ウエハ２の周縁部が支持部２３に支持され、ウエハ２の内側部分が保持用凹部２２の底面部に接触することがないように、等しい間隙Ｇとなるように設定されている。そのため、ウエハ２のスクラッチの発生を未然に防止し、ウエハ２の研磨加工を極力低減することが可能となる。
したがって、本実施形態では、ウエハ２の研磨加工を極力低減することができることから、ウエハ２が歪むことなく、またウエハ２の研磨加工による薄型化が防止され、研磨加工機の設備投資費も低減することが可能となる。
また、本実施形態によれば、支持部２３は、保持用凹部２２の周縁部に形成された傾斜面であることにより、ウエハ２の周縁部が線接触することとなってウエハ２に対する接触面積が一段と狭くなり、スクラッチの発生を未然に防止するとともに、ウエハ２の周縁部の径が変化したとしも、ウエハ２を確実に支持することができる。
さらに、本実施形態によれば、３本のリフトピン２５は、セラミックス棒の先端部にポリイミド樹脂部２５ｂが設けられているので、３本のリフトピン２５の先端部が高温に対する耐熱性を有するとともに、ウエハ２に発生するスクラッチを軽減することも可能となる。加えて、３本のリフトピン２５の先端部が球面状に形成されているため、ウエハ２のスクラッチの発生を一段と軽減することが可能となる。
本実施形態によれば、支持部２３にウエハ２の周縁部が支持された状態で、ウエハ２における周縁部よりも内周側に形成されて下方に向けて湾曲した内側部分と、保持用凹部２２の底面部との間が略全面に亘って等しい間隙Ｇとなるように設定され、この間隙Ｇが保持用凹部２２の底面部中央において約１．０ｍｍになるように設定されているので、ウエハ２の成膜時に反りが生じても、ウエハトレイ２０にウエハ２が接触することがなくなり、ウエハ２に発生するスクラッチを未然に防止することができる。
本実施形態の気相成長装置１０によれば、上記の構成のウエハトレイ２０が複数設置され、これらのウエハトレイ２０にそれぞれウエハ２を載置して搬送ローラ１１により水平方向に順次搬送し、これら搬送されるウエハ２にガス供給部１３から反応ガスを吹き付けて成膜することにより、ウエハ２のスクラッチの発生を未然に防止し、ウエハ２の研磨加工を極力低減することが可能となる。その結果、ウエハ２の品質を向上させ、生産量を高め、コストも削減することができる。
また、本実施形態の気相成長装置１０によれば、少なくとも熱応力及び膜応力によるウエハ２の反りに基づいて、ウエハ２と保持用凹部２２の底面部との間隙Ｇが一定の値となるように曲率半径が設定されていることから、ウエハ２の内側部分が保持用凹部２２の底面部に接触することがなくなるため、ウエハ２にスクラッチが発生するのを未然に防止することができる。その結果、上記と同様にウエハ２の品質を向上させ、生産量を高め、コストも削減することができる。
なお、本実施形態では、支持部２３の傾斜面をウエハトレイ２０の下側面に対する角度αを１６°に形成した例について説明したが、この角度は上記の角度に限定することなく、支持部２３の内周側に形成した凹面形状の曲率半径に対応して適宜設定される。これにより、成膜時にウエハ２に反りが生じてもウエハトレイ２０にウエハ２が接触することがなくなり、ウエハ２にスクラッチが発生するのを未然に防止することができる。
［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態の成膜用冶具を示す平面図である。図８は、第２実施形態においてリフトピンが上昇する前の状態を示す縦断面図である。図９は、図８においてリフトピンが上昇した状態を示す縦断面図である。
なお、前記第１実施形態と同一又は対応する部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略し、異なる構成及び作用について説明する。
図７に示すように、ウエハトレイ２０の上側面中央には、ウエハ２を保持するための円形の保持用凹部２２が形成され、この保持用凹部２２内には、ウエハ２の周縁部を支持する支持部２３が形成されている。この支持部２３には、周方向に一定間隔をおいて３つの貫通孔３１が設けられている。これら３つの貫通孔３１は、保持用凹部２２の底面の中心に対して互いに等しい距離で１２０度の角度に配置されている。
これら３つの貫通孔３１には、３つの貫通孔３１をそれぞれ閉止可能とする支持部材３０が設けられている。これら３つの支持部材３０は、前記第１実施形態と同様にＳｉＣからブロック状に成形されている。３つの支持部材３０は、それぞれ上面に支持部２３の傾斜面と同一角度の傾斜面が形成され、この傾斜面で支持部２３の傾斜面とともにウエハ２の周縁部を支持する。
３つの支持部材３０は、それぞれ側面にテーパ部が形成されている一方、３つの貫通孔３１の内周面には、それぞれ支持部材３０の上記テーパ部が嵌り込む傾斜部が形成されている。
３つの支持部材３０には、それぞれ昇降ピン３２が着脱可能に設けられる。具体的には、図８及び図９に示すように３本の昇降ピン３２は、同時に上下動可能に構成され、上昇時にそれぞれの先端部が３つの支持部材３０の底部に形成された嵌合用凹部に嵌り込んで支持部材３０に取り付けられる。さらに、３本の昇降ピン３２を上昇させると、３つの支持部材３０を同時に上昇させる。
また、３つの支持部材３０は、下降時にそれぞれの貫通孔３１に嵌り込んだとき、３つの貫通孔３１の内周面には、それぞれ支持部材３０の上記テーパ部が嵌り込んでそれぞれの貫通孔３１を閉止する。それぞれの支持部材３０がそれぞれの貫通孔３１を閉止したとき、支持部材３０の上面の傾斜面と支持部２３の傾斜面とが同一面に連続するように設定される。そして、３本の昇降ピン３２がさらに下降したときには、３本の昇降ピン３２はそれぞれ３つの支持部材３０から離脱することとなる。
ここで、本実施形態では、支持部材３０が貫通孔３１を閉止したとき、支持部材３０の上面の傾斜面と支持部２３の傾斜面の双方にウエハ２の周縁部が支持される。このウエハ２を支持したウエハトレイ２０は、前記第１実施形態と同様に複数の搬送ローラ１１に順次移載される。
このように本実施形態によれば、支持部２３の周方向に一定間隔をおいて３つの貫通孔３１が設けられ、これらの貫通孔３１をそれぞれ閉止可能とする支持部材３０が設けられ、これらの支持部材３０は、それぞれ上面に支持部２３の傾斜面と同一角度の傾斜面が形成され、これらの支持部材３０が昇降ピン３２により上下動可能に構成されていることから、ウエハ２の周縁部が支持部材３０と接触した状態で上昇及び下降することができるため、前記第１実施形態のように３本のリフトピン２５を用いてウエハ２を上昇及び下降させる必要がなくなる。その結果、ウエハ２を移載するとき、ウエハ２に対する接触面積が一段と狭くなり、ウエハ２のスクラッチの発生を未然に防止することができる。その他の構成及び作用は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
なお、本実施形態では、ウエハ２の上昇時に３つの支持部材３０でウエハ２の周縁部を支持する例について説明したが、これに限らず支持部材３０をそれより多く設けてもよい。しかし、ウエハ２に対する接触面積を狭くするという観点からは、ウエハ２の上昇時に３つの支持部材３０で３点支持することが望ましい。
[他の実施形態]
本発明の各実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
例えば、上述した各実施形態では、気相成長装置１０として常圧気相成長装置用の成膜用冶具について説明したが、これに限らず、それ以外の半導体製造装置のための冶具、例えばＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置用冶具、イオンプレーティング用冶具、エピタキシャル成長用冶具にも適用することができる。
１ ウエハトレイ
１ａ 保持用凹部
１ｂ リフトピン挿通孔
２ ウエハ
３ リフトピン
４ シリンダ
４ａ シリンダロッド
５ ピン固定部
６ リフトアップ部
１０ 気相成長装置
１１ 搬送ローラ（搬送手段）
１２ ヒータ（加熱手段）
１３ ガス供給部
１４ ディスパージョンヘッド（ガスヘッド）
１５ 排出管
１６ マニホールド
１７ 自動圧力調整装置
２０ ウエハトレイ（成膜用冶具）
２２ 保持用凹部
２３ 支持部
２４ ピン挿通孔
２５ リフトピン
２５ａ セラミックス棒
２５ｂ ポリイミド樹脂部
２６ 移載ロボット
２７ ウエハカセット
３０ 支持部材
３１ 貫通孔
３２ 昇降ピン
Ｇ 間隙

Claims (6)

  1. ウエハに反応ガスを吹き付けて成膜する気相成長装置に用いられ、前記ウエハが載置されて搬送手段によって搬送される成膜用冶具であって、
    上側面に前記ウエハを保持する保持用凹部が形成され、該保持用凹部内に前記ウエハの周縁部を支持する支持部が形成され、該支持部の内周縁から中心部に連続して所定の曲率半径を有する凹面形状に形成され、
    前記曲率半径は、成膜時の段階において、前記支持部に前記ウエハの周縁部が支持された状態で、前記ウエハにおける周縁部よりも内側に形成されて下方に向けて湾曲した内側部分と、前記保持用凹部の前記所定の曲率半径を有する凹面形状の部分との間が略全面に亘って等しい間隙となるように設定されていることを特徴とする成膜用冶具。
  2. 前記支持部は、前記保持用凹部の周縁部に形成された傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載の成膜用冶具。
  3. ウエハに反応ガスを吹き付けて成膜する気相成長装置に用いられ、前記ウエハが載置されて搬送手段によって搬送される成膜用冶具であって、
    上側面に前記ウエハを保持する保持用凹部が形成され、該保持用凹部内に前記ウエハの周縁部を支持する支持部が形成され、該支持部の内側が所定の曲率半径を有する凹面形状に形成され、
    前記曲率半径は、成膜時の段階において、前記支持部に前記ウエハの周縁部が支持された状態で、前記ウエハにおける周縁部よりも内側に形成されて下方に向けて湾曲した内側部分と、前記保持用凹部の底面との間が略全面に亘って等しい間隙となるように設定され、
    前記支持部の周方向に一定間隔をおいて３つの貫通孔が設けられ、これらの貫通孔をそれぞれ閉止可能とする支持部材が設けられ、これらの支持部材は、それぞれ上面に前記支持部の傾斜面と同一角度の傾斜面が形成され、これらの支持部材が昇降ピンにより上下動可能に構成されていることを特徴とする成膜用冶具。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜用冶具が複数設置され、これらの成膜用冶具にそれぞれ前記ウエハを載置して水平方向に順次搬送する搬送装置と、
    前記搬送装置によって順次搬送される前記ウエハに反応ガスを吹き付けて成膜するガスヘッドと、
    を備えることを特徴とする気相成長装置。
  5. 少なくとも熱応力及び膜応力による前記ウエハの反りに基づいて、前記ウエハと前記保持用凹部の底面部との間隙が一定の値となるように前記曲率半径が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の気相成長装置。
  6. 上側面にウエハを保持する保持用凹部が形成され、該保持用凹部内に前記ウエハの周縁部を支持する支持部が形成され、該支持部の内周縁から中心部に連続して所定の曲率半径を有する凹面形状に形成され、前記曲率半径は、成膜時の段階において、前記支持部に前記ウエハの周縁部が支持された状態で、前記ウエハにおける周縁部よりも内側に形成されて下方に向けて湾曲した内側部分と、前記保持用凹部の前記所定の曲率半径を有する凹面形状の部分との間が略全面に亘って等しい間隙となるように設定された成膜用冶具と、
    前記成膜用冶具が複数設置され、これらの成膜用冶具にそれぞれ前記ウエハを載置して水平方向に順次搬送する搬送装置と、
    前記搬送装置によって順次搬送される前記ウエハに反応ガスを吹き付けて成膜するガスヘッドと、
    前記保持用凹部の底面部に３つの挿通孔が形成され、これらの挿通孔にそれぞれ挿通されて前記ウエハの下面を上下動可能に支持する３本のリフトピンと、を備え、
    前記３本のリフトピンは、セラミックス棒の先端部にポリイミド樹脂が設けられていることを特徴とする気相成長装置。
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