WO2015029786A1 - サセプタ - Google Patents

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Definitions

  • the reactor that accommodates the susceptor is configured such that the reaction gas flows from the upper direction to the lower direction, and is configured to rotate the susceptor at a high speed around the rotation axis (spindle) along the vertical direction.
  • a vertical reactor is known.
  • the susceptor is provided with a bearing that receives the spindle, and the susceptor is fitted to the spindle by its own weight (for example, Patent Document 1).

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Abstract

　サセプタ（１０）の下面（１０Ｂ）には、スピンドル（２０）を受け入れる凹部である軸受け（１２）が設けられる。軸受け（１２）は、下面（１０Ｂ）から上面（１０Ａ）に向けて先細りのテーパ形状を有する。軸受け（１２）の側壁（１２Ａ）には、水平方向において軸受け（１２）とスピンドル（２０）との嵌合面（１２Ｘ）よりも軸受け（１２）の外側に空隙（１２Ｂ）が設けられている。それにより、サセプタの軸受けとスピンドルとの嵌合力の低下を抑制しながら、軸受けの近傍におけるサセプタの温度低下を抑制することを可能になる。

Description

サセプタ
　本発明は、凹部を有する基材を備えるサセプタに関する。
　従来、ウェハの表面に炭化ケイ素、ガリウムヒ素、複合金属酸化物（例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７）等の膜を生成する処理を行う際に、ウェハを保持するウェハホルダ（以下、サセプタ）が用いられる。
　ここで、サセプタを収容するリアクタとしては、上方向から下方向に反応ガスが流れるように構成されており、鉛直方向に沿った回転軸（スピンドル）を中心として高速でサセプタを回転するように構成された縦型リアクタが知られている。サセプタには、スピンドルを受け入れる軸受けが設けられており、サセプタは、サセプタの自重によってスピンドルに嵌合する（例えば、特許文献１）。
特表２００４－５２５０５６号公報
　上述した構成において、サセプタが高速で回転するため、サセプタの軸受けとスピンドルとの嵌合力が重要である。一方で、サセプタからスピンドルへの熱伝達によって、軸受けの近傍におけるサセプタの温度低下についても配慮する必要もある。
　そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、サセプタの軸受けとスピンドルとの嵌合力の低下を抑制しながら、軸受けの近傍におけるサセプタの温度低下を抑制することを可能とするサセプタを提供することを目的とする。
　第１の特徴に係るサセプタは、ウェハが載置される上面と、前記上面の反対側に設けられる下面とを有しており、鉛直方向に沿って延びるスピンドルを中心として回転するように構成される。前記下面には、前記スピンドルを受け入れる凹部である軸受けが設けられる。前記軸受けは、前記下面から前記上面に向かうにつれて先細りになる形状を有する。前記軸受けの側壁には、前記鉛直方向に対して垂直な水平方向において、前記軸受けと前記スピンドルとの嵌合面よりも前記軸受けの外側に空隙が設けられている。
　第１の特徴において、前記空隙は、前記水平方向において前記軸受けの最下端に設けられる開口部分よりも前記軸受けの外側に張り出している。
　第１の特徴において、前記軸受けの底面、すなわち、天面は、下側に突出する凸形状を有する。
　第１の特徴において、前記軸受けの底面、すなわち、天面は、上側に窪む凹形状を有する。
　本発明によれば、サセプタの軸受けとスピンドルとの嵌合力の低下を抑制しながら、軸受けの近傍におけるサセプタの温度低下を抑制することを可能とするサセプタを提供することができる。
図１は、第１実施形態に係るサセプタ１０を示す図である。 図２は、第１実施形態に係るサセプタ１０を示す図である。 図３は、変更例１に係るサセプタ１０を示す図である。 図４は、変更例２に係るサセプタ１０を示す図である。 図５は、変更例３に係るサセプタ１０を示す図である。 図６は、変更例３に係るサセプタ１０を示す図である。
　以下において、本発明の実施形態に係るサセプタについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
　ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　［実施形態の概要］
　実施形態に係るサセプタは、ウェハが載置される上面と、前記上面の反対側に設けられる下面とを有しており、鉛直方向に沿って延びるスピンドルを中心として回転するように構成される。前記下面には、前記スピンドルを受け入れる凹部である軸受けが設けられる。前記軸受けは、前記下面から前記上面に向けて先細り形状、すなわち、テーパ形状を有する。前記軸受けの側壁には、前記鉛直方向に対して垂直な水平方向において、前記軸受けと前記スピンドルとの嵌合面よりも前記軸受けの外側に空隙が設けられている。
　実施形態では、軸受けは、下面から上面に向けて先細り形状、すなわち、テーパ形状を有する。従って、サセプタの軸受けとスピンドルとの嵌合力の低下を抑制することができる。一方で、軸受けの側壁には、水平方向において軸受けとスピンドルとの嵌合面よりも軸受けの外側に空隙が設けられている。従って、軸受けとスピンドルとの接触面積が小さくなり、サセプタからスピンドルへの熱の伝達が抑制され、軸受けの近傍におけるサセプタの温度低下を抑制することができる。
　［第１実施形態］
　（サセプタの構成）
　以下において、第１実施形態に係るサセプタについて説明する。図１及び図２は、第１実施形態に係るサセプタ１０を示す図である。図１は、サセプタ１０の主面（上面）を示す図である。図２は、サセプタ１０の断面（Ａ－Ａ断面）の一部を模式的に示す図である。
　図１及び図２に示すように、サセプタ１０は、ウェハが載置される上面１０Ａと、上面１０Ａの反対側に設けられる下面１０Ｂとを有する。サセプタ１０は、鉛直方向に沿って延びるスピンドル２０（回転軸）を中心として回転するように構成される。サセプタ１０は、下面１０Ｂ側からヒータ３０によって加熱されるように構成される。
　サセプタ１０は、炭素素材によって構成される。或いは、サセプタ１０は、ＳｉＣ被膜等によってコーティングされていなくてもよい。或いは、サセプタ１０は、石英ガラスによって構成されてもよい。サセプタ１０は、例えば、円盤形状を有する。
　上面１０Ａには、ウェハを保持する凹部１１を有する。凹部１１の側壁によってウェハの動きが抑制されるため、サセプタ１０が回転しても、ウェハが上面１０Ａ上に保持される。
　下面１０Ｂには、スピンドル２０を受け入れる凹部である軸受け１２が設けられる。軸受け１２は、下面１０Ｂから上面１０Ａに向けて先細り形状、すなわちテーパ形状を有する。言い換えると、軸受け１２は、スピンドル２０の先端部分と対応するテーパ形状を有する。
　スピンドル２０は、例えば、サセプタ１０よりも熱伝導率が高い金属によって構成される。スピンドル２０は、先細り形状、すなわちテーパ形状を有する。例えば、スピンドル２０は、円柱形状を有しており、スピンドル２０の先端部分は、先細りの円錐台形、すなわち、裁頭円錐形状を有する。
　上述したように、軸受け１２は、スピンドル２０の先端と対応する形状を有する。スピンドル２０を軸受け１２に差し込むことによってスピンドル２０が軸受け１２と嵌合する。サセプタ１０は、サセプタ１０の自重によってスピンドル２０と嵌合する。ここで、理想的には、軸受け１２及びスピンドル２０の先端が完全に対応する形状を有することが好ましいが、軸受け１２の加工精度の問題等から、軸受け１２の形状をスピンドル２０の先端部分の形状と完全に対応するように加工することが難しいこともある。このような場合には、軸受け１２の寸法及びスピンドル２０の先端部分の寸法を軸受け１２の下端側で完全に一致させることが好ましい（大端合わせ）。
　ヒータ３０は、特に限定されるものではないが、例えば、渦巻き形状のパターンを有する電熱線によって構成される。
　第１実施形態において、軸受け１２の側壁１２Ａには、鉛直方向に対して垂直な水平方向において、軸受け１２とスピンドル２０との嵌合面１２Ｘよりも軸受け１２の外側に張り出す空隙１２Ｂが設けられている。ここでは、嵌合面１２Ｘは、軸受け１２の側壁１２Ａのうち、スピンドル２０と接する面を示している。なお、サセプタ１０（軸受け１２）とスピンドル２０との嵌合強度の観点から、軸受け１２の側壁１２Ａ（嵌合面１２Ｘ）は平坦面であることが好ましい。
　空隙１２Ｂは、水平方向において軸受け１２の最下端に設けられる開口部分１２Ｙよりも軸受け１２の外側に張り出していることが好ましい。また、空隙１２Ｂは、軸受け１２の最上端（底面側）に設けられることが好ましい。空隙１２Ｂは、水平方向において全方位に張り出していることが好ましい。すなわち、空隙１２Ｂは、スピンドル２０を中心とする円環形状を有する。
　（作用及び効果）
　第１実施形態では、軸受け１２は、下面１０Ｂから上面１０Ａに向けて先細り形状、すなわちテーパ形状を有する。従って、サセプタ１０の軸受け１２とスピンドル２０との嵌合力の低下を抑制することができる。一方で、軸受け１２の側壁１２Ａには、水平方向において軸受け１２とスピンドル２０との嵌合面１２Ｘよりも軸受け１２の外側に張り出す空隙１２Ｂが設けられている。従って、軸受け１２とスピンドル２０との接触面積が小さくなり、サセプタ１０からスピンドル２０への熱の伝達が抑制され、軸受け１２の近傍におけるサセプタ１０の温度低下を抑制することができる。
　［変更例１］
　以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。
　第１実施形態では特に触れていないが、変更例１では、図３に示すように、軸受け１２の底面１２Ｃは、下側に突出する凸形状を有する。これによって、スピンドル２０の上端面が底面１２Ｃに到達しても、スピンドル２０の上端面と底面１２Ｃとの接触面積が小さくなり、サセプタ１０からスピンドル２０への熱の伝達が抑制される。スピンドル２０の上端面が底面１２Ｃに到達することによって、サセプタ１０の回転が安定する。
　［変更例２］
　以下において、第１実施形態の変更例２について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。
　第１実施形態では特に触れていないが、変更例２では、図４に示すように、軸受け１２の底面（天面）１２Ｃは、上側に窪む凹形状を有する。これによって、スピンドル２０の上端面が底面１２Ｃに到達しても、スピンドル２０の上端面と底面１２Ｃとの接触面積が小さくなり、サセプタ１０からスピンドル２０への熱の伝達が抑制される。スピンドル２０の上端面が底面１２Ｃに到達することによって、サセプタ１０の回転が安定する。
　［変更例３］
　以下において、第１実施形態の変更例３について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。
　第１実施形態では、軸受け１２の側壁１２Ａは平坦面であるが、実施形態は、これに限定されるものではない。具体的には、軸受け１２の側壁１２Ａは、図５に示すように、階段形状を有していてもよい。或いは、軸受け１２の側壁１２Ａは、図６に示すように、軸受け１２の内側に張り出す凸形状を有していてもよい。
　［その他の実施形態］
　本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
　実施形態では、空隙１２Ｂは、軸受け１２の最上端（底面側、すなわち天面側）に設けられる。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。空隙１２Ｂは、軸受け１２の最下端から軸受け１２の最上端に至る途中に設けられていてもよい。
　実施形態では、空隙１２Ｂは、水平方向において全方位に張り出している。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。空隙１２Ｂは、水平方向において一部の方位にのみ張り出していてもよい。
　実施形態では特に触れていないが、軸受け１２とスピンドル２０との嵌合面１２Ｘは、スピンドル２０の側面のうち、軸受け１２内に挿入される部分の面積に対して、８０％以上であればよい。言い換えると、空隙１２Ｂは、このような条件を満たす大きさを有していればよい。
　実施形態では、スピンドル２０の先端部分は、先細りの円錐台形、すなわち、裁頭円錐形状を有しており、軸受け１２は、スピンドル２０の先端部分と対応する形状を有する。しかしながら、スピンドル２０の先端部分は、先細りの三角錐台形、すなわち、裁頭三角錐形状又は先細りの四角錐台形、すなわち、裁頭四角錐形状を有していてもよい。このようなケースにおいて、軸受け１２がスピンドル２０の先端部分と対応する形状を有することは勿論である。
　なお、本出願は、２０１３年８月２９日に出願された日本出願の特願２０１３－１７７７６２号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　１０　サセプタ、１１　凹部、１２　軸受け、１２Ａ　側壁、１２Ｂ　空隙、１２Ｃ　底面（天面）、１２Ｘ　嵌合面、１２Ｙ　開口部分、２０　スピンドル、３０　ヒータ

Claims (9)

  1. 　ウェハが載置される上面と、前記上面の反対側に設けられる下面とを有しており、鉛直方向に沿って延びるスピンドルを中心として回転するように構成されたサセプタであって、
    　前記下面には、前記スピンドルを受け入れる凹部である軸受けが設けられており、
    　前記軸受けは、前記下面から前記上面に向かうにつれて先細りになる形状を有しており、
    　前記軸受けの側壁には、前記鉛直方向に対して垂直な水平方向において、前記軸受けと前記スピンドルとの嵌合面よりも前記軸受けの外側に空隙が設けられていることを特徴とするサセプタ。
  2. 　前記空隙は、前記水平方向において前記軸受けの最下端に設けられる開口部分よりも前記軸受けの外側に張り出していることを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。
  3. 　前記軸受けの底面は、下側に突出する凸形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載のサセプタ。
  4. 　前記軸受けの底面は、上側に窪む凹形状を有することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のサセプタ。
  5. 　前記空隙は、前記軸受けの最上端に設けられることを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載のサセプタ。
  6. 　前記空隙は、水平方向において全方位に張り出していることを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載のサセプタ。
  7. 　前記空隙は、前記スピンドルを中心とする円環形状を有することを特徴とする、請求項１～６のいずれかに記載のサセプタ。
  8. 　前記軸受けは、前記先細りとなる形状として、裁頭円錐形状を有していることを特徴とする、請求項１～７のいずれかに記載のサセプタ。
  9. 　前記軸受けと前記スピンドルとの嵌合面は、前記スピンドルの側面のうち、前記軸受け内に挿入される部分の面積に対して、８０％以上であることを特徴とする、請求項１～８のいずれかに記載のサセプタ。
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