JP2021089933A - 気相成長装置 - Google Patents

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一成 須田
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【課題】ウェーハをサセプタに載置する際に発生するリフトピンの引っ掛かりを抑制できる気相成長装置。【解決手段】サセプタ及びリフトピンを有する気相成長装置であって、前記サセプタは、成膜を行うウェーハを載置するザグリと該ザグリにはリフトピンが挿通される貫通孔とを有し、該貫通孔はリフトピン頭部と係合するリフトピン受け部を有し、前記リフトピンは、軸部と該軸部より直径が大きい頭部を有し、前記リフトピン頭部の下部には、前記リフトピン頭部の上部から前記軸部に向かって直径が漸次小さくなるテーパー部が設けられており、前記軸部の中心軸に垂直な面と前記テーパー部のなす角が60°以上75°以下のものである気相成長装置。【選択図】図1

Description

本発明は、リフトピンを昇降させてサセプタ上のウェーハの着脱を行う気相成長装置に関する。
気相成長法によりウェーハの表面にエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウェーハは、電子デバイスに広く使用されている。近年、電子デバイスの普及が進み、多数のエピタキシャルウェーハが使用されており、エピタキシャルウェーハの歩留まり向上が重要な課題となっている。
気相成長装置を用いてエピタキシャル層を成膜する場合、まず、サセプタに挿通しているリフトピンの上にウェーハを搬送し、その後ウェーハをサセプタ上のザグリに載置し、エピタキシャル成膜を行う。
特開2005−311108号公報
リフトピンからサセプタ上のザグリにウェーハが載置されるとき、気相成長装置内の熱環境によりウェーハが変形を起こす場合があり、ウェーハの変形等の影響により、リフトピンにサセプタ主表面に対して水平方向の力が生じる場合がある。その結果、リフトピンがサセプタの貫通孔に収まらず、引っ掛かりが発生するケースがある。理想的には、図5に示すようにリフトピン4はサセプタ2の貫通孔に挿入されるが、引っ掛かりが生じた場合、例えば、図6に示すようにリフトピン4の頭部13が引っかかる。
リフトピンの引っ掛かりが発生すると、ウェーハの裏面品質に影響を与えたり、場合によってはウェーハの傾きが発生する。ウェーハの傾きが発生した場合の一例を図7に示す。ウェーハWの傾きが発生した場合、エピタキシャル成膜の膜厚均一性の著しい悪化を引き起こし、歩留まり悪化の要因となる。
特許文献1には、リフトピン頭部及びリフトピン頭部と係合するサセプタのリフトピン受け部が曲面状となっており、密着性を高めることが開示されているが、リフトピンの引っ掛かりについては考慮されていなかった。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ウェーハをサセプタに載置する際に発生するリフトピンの引っ掛かりを抑制できる気相成長装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、サセプタ及びリフトピンを有する気相成長装置であって、サセプタは、成膜を行うウェーハを載置するザグリとザグリにはリフトピンが挿通される貫通孔とを有し、貫通孔はリフトピン頭部と係合するリフトピン受け部を有し、リフトピンは、軸部と軸部より直径が大きい頭部を有し、リフトピン頭部の下部には、リフトピン頭部の上部から軸部に向かって直径が漸次小さくなるテーパー部が設けられており、軸部の中心軸に垂直な面とテーパー部のなす角が60°以上75°以下のものである気相成長装置を提供する。
このような気相成長装置であれば、リフトピンの引っ掛かりを抑制することができ、かつ、リフトピン頭部がリフトピン受け部から脱落することも防止できる。
このとき、リフトピン受け部は、テーパー部と係合するテーパー形状部を有しており、軸部の中心軸に垂直な面とテーパー形状部のなす角が60°以上75°以下のものとすることができる。
これにより、リフトピンの引っ掛かりをより有効に抑制することができ、かつ、リフトピン頭部がリフトピン受け部から脱落するのをより有効に防止することができる。
以上のように、本発明の気相成長装置によれば、リフトピンの引っ掛かりを抑制することができ、かつ、リフトピン頭部がリフトピン受け部から脱落するのを防止することが可能となる。これにより、ウェーハの裏面品質に悪影響を及ぼさず、またウェーハの傾きの発生を抑制することで、膜厚の均一性が高い膜を気相成長させることができ、歩留まりを向上することが可能となる。
本発明の気相成長装置の一例を示す概略断面図である。 本発明に係るサセプタの周辺部の一例を示す概略断面図である。 本発明に係るリフトピンの一例を示す概略断面図で、θは軸部の中心軸に垂直な面とテーパー部のなす角である。 本発明に係るサセプタに設けられた貫通孔周辺部の一例を示す概略断面図で、θは軸部の中心軸に垂直な面とテーパー形状部のなす角である。 リフトピンが理想的に、サセプタに設けた貫通孔のリフトピン受け部に挿入された際のリフトピン受け部の周辺部の一例を示す概略断面図である。 リフトピンが引っ掛かりを生じた際の貫通孔に設けたリフトピン受け部の周辺の一例を示す概略断面図である。 リフトピンが引っ掛かりを生じた際のウェーハの状態の一例を示す概略断面図である。
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
上述のように、ウェーハの裏面品質に悪影響を及ぼさず、またウェーハの傾きの発生を抑制することで高い膜厚均一性を有する薄膜を気相成膜させ、歩留まりを向上させるために、リフトピンが引っかからない気相成長装置が求められていた。
本発明者は、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、サセプタ及びリフトピンを有する気相成長装置であって、サセプタは、成膜を行うウェーハを載置するザグリとザグリにはリフトピンが挿通される貫通孔とを有し、貫通孔はリフトピン頭部と係合するリフトピン受け部を有し、リフトピンは、軸部と軸部より直径が大きい頭部を有し、リフトピン頭部の下部には、リフトピン頭部の上部から軸部に向かって直径が漸次小さくなるテーパー部が設けられており、軸部の中心軸に垂直な面とテーパー部のなす角が60°以上75°以下のものである気相成長装置により、リフトピンの引っ掛かりを抑制することができ、かつ、リフトピン頭部がリフトピン受け部から脱落することも防止できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明に係る気相成長装置の一例を、図を参照しながら以下に説明する。図1に記載の気相成長装置100は、ウェーハW、ウェーハWを支持する略円盤状のサセプタ2、サセプタ2が略水平状態で内部に配される反応容器1、ウェーハ回転機構3、サセプタ2に対して相対的にウェーハWを上下動させるリフトピン4、サセプタ2に設けられリフトピン4の軸部14が挿通される貫通孔5、リフトピン4の軸部14が挿通された支持アーム9に設けられた貫通孔6、ウェーハリフトシャフト7、サセプタ2を下面側から支持するサセプタ支持部材8、サセプタ支持部材8の先端に設けられた支持アーム9、原料ガスを反応容器1内のサセプタ2の上側領域に導入してこのサセプタ2上のウェーハWの主表面上に供給するガス導入管10、反応容器1からガスを排気するガス排出管11を備える気相成長装置である。
サセプタ2は、例えば、炭化珪素で被覆されたグラファイトから構成されており、その主表面には、図2に示すように、内部にエピタキシャル層が気相成長されるウェーハWを載置するザグリ12が形成されている。反応容器内を加熱するため、例えば、ハロゲンランプ等の加熱装置を気相成長装置100に備えてもよい。
ザグリ12の底面には、サセプタ2をその主表面側から主裏面側に亘って貫通する貫通孔5が形成されている。この貫通孔5には、リフトピン4が挿通されており、リフトピン4はそのリフトピン頭部をザグリ12の底面に臨ませるように配設されている。
また、気相成長に用いるウェーハWとしては、例えば、シリコン単結晶を用いることができるが、これに限定するものではない。
ウェーハシフトシャフト7は、上下方向に移動可能に設けられており、サセプタ支持部材8の先端部には、放射状に分岐するように複数の支持アーム9が設けられている。この支持アーム9の先端部は、サセプタ2の裏面に形成された凹部に嵌合されており、これにより、サセプタ2をその上面が略水平となるように支持している。
以下に、本発明に係る気相成長装置100のリフトピン4及びサセプタ2に設けられた貫通孔5の周辺部について、図3及び図4を参照してさらに詳細に説明する。
図3に示すように、本発明に係るリフトピン4は、略円柱状に形成された軸部14と、軸部14に連続して軸部14より直径が大きいリフトピン頭部13とを備えて構成されている。
リフトピン頭部13は、軸部14と反対側の端部(上端面)に、ザグリ12内に収納されるウェーハWの主裏面に当接してウェーハWを支持可能な略円形状の支持面17と、リフトピン頭部13の下部には、リフトピン頭部13の上部から軸部14に向かって直径が漸次小さくなるテーパー部16を有している。
本発明に係るリフトピン4におけるリフトピン頭部13の下部には、図3に示すように、リフトピン頭部13の上部から軸部14に向かって直径が漸次小さくなるテーパー部16が設けられており、軸部14の中心軸15に垂直な面とテーパー部16のなす角θが60°以上75°以下のものである
軸部14の中心軸15に垂直な面とテーパー部16のなす角θが60°未満であると引っ掛かりを抑制できず、また75°より大きいとリフトピン頭部13がリフトピン受け部から脱落してしまう。従って、軸部14の中心軸15に垂直な面とテーパー部16のなす角θは60°以上75°以下でなければならない。
また、図4に示すように、本発明の気相成長装置100におけるサセプタ2に形成された貫通孔5の上部のリフトピン受け部18は、テーパー部16と係合するテーパー形状部19を有しており、軸部14の中心軸15に垂直な面とテーパー形状部19のなす角θを60°以上75°以下の範囲にすることが好ましい。
軸部14の中心軸15に垂直な面とテーパー形状部19のなす角θが60°以上75°以下の範囲であれば、リフトピン4の引っ掛かりをより有効に抑制することができ、かつ、リフトピン頭部13がリフトピン受け部18から脱落するのをより有効に防止できる。なお、軸部14の中心軸15に垂直な面とテーパー部16のなす角θと、軸部14の中心軸15に垂直な面とテーパー形状部19のなす角θが同じ角度であることが好ましい。このようにすれば、リフトピン4の引っ掛かりをより一層抑制することができ、かつ、リフトピン頭部13がリフトピン受け部18から脱落するのをより一層防止できる。
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例及び比較例において、リフトピンの軸部の中心軸に垂直な面とリフトピン頭部の下部のテーパー部のなす角をθとし、またリフトピン頭部の下部のテーパー部と係合する角度のテーパー形状部を設けたリフトピン受け部を有する貫通孔を備えたサセプタを用い、直径300mmのシリコンウェーハを気相成長装置の反応容器内に搬送した際のリフトピンの引っ掛かり率Lを算出した。なお、サセプタの貫通孔の直径は、リフトピンが挿通されるため、リフトピンの軸部の直径よりも大きくなっている。
(実施例)
θが60°及び75°の水準では、リフトピン引っ掛かり率Lはそれぞれ0.6%、0.2%となり、いずれも引っ掛かり率Lは1%以下であった。
(比較例1)
θが30°、45°の水準では、リフトピン引っ掛かり率Lはそれぞれ2.5%、1.4%となり、いずれも引っ掛かり率Lは1%を超える結果となった。
(比較例2)
θが80°の水準では、サセプタ及びリフトピンをセッティングする段階で、リフトピン頭部がサセプタのリフトピン挿通部と係合できず、リフトピンの脱落が発生したため、引っ掛かり率Lの算出は困難であった。
以上の結果をまとめたものを表1に示す。
Figure 2021089933
θ=80°のリフトピンは、リフトピン頭部と軸部の直径差が小さく、部材の寸法公差も踏まえると、θが75°より大きいと、テーパー部とテーパー形状部が係合できない可能性が高くなる。以上の結果から、θが60°以上75°以下の領域でリフトピンの引っ掛かりを抑制することが可能である。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1…反応容器、 2…サセプタ、 3…ウェーハ回転機構、 4…リフトピン、
5…サセプタに設けられた貫通孔、 6…支持アームに設けられた貫通孔、
7…ウェーハリフトシャフト、 8…サセプタ支持部材、
9…支持アーム、 10…ガス導入管、 11…ガス排出管、 12…ザグリ、
13…リフトピン頭部、 14…軸部、 15…中心軸、 16…テーパー部、
17…支持面、 18…リフトピン受け部、 19…テーパー形状部、
100…気相成長装置、
W…ウェーハ。

Claims (2)

  1. サセプタ及びリフトピンを有する気相成長装置であって、
    前記サセプタは、成膜を行うウェーハを載置するザグリと該ザグリにはリフトピンが挿通される貫通孔とを有し、
    該貫通孔はリフトピン頭部と係合するリフトピン受け部を有し、
    前記リフトピンは、軸部と該軸部より直径が大きい頭部を有し、
    前記リフトピン頭部の下部には、前記リフトピン頭部の上部から前記軸部に向かって直径が漸次小さくなるテーパー部が設けられており、前記軸部の中心軸に垂直な面と前記テーパー部のなす角が60°以上75°以下のものであることを特徴とする気相成長装置。
  2. 前記リフトピン受け部は、前記テーパー部と係合するテーパー形状部を有しており、前記軸部の中心軸に垂直な面と前記テーパー形状部のなす角が60°以上75°以下のものであることを特徴とする請求項1に記載の気相成長装置。
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