JP2012069635A - 成膜装置、ウェハホルダ及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッチ式縦型のＳｉＣ成膜装置においては、成膜工程のスループットを向上させることが困難である課題があった。
【解決手段】複数のウェハ（１４）を保持するボート（３０）と、ボートに保持された複数のウェハの側面から反応ガスを供給する反応ガス供給部とを有する成膜装置に用いられるウェハホルダであって、ウェハホルダは、ボートに保持された際にウェハの上面を覆うように載置され、ウェハの裏面への反応ガスの流入を抑止するようにウェハの周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有するウェハホルダ上（１００）を具備するウェハホルダを提供することで上記課題を解決する。
【選択図】図３

Description

本発明は、成膜装置、及び、当該成膜装置に用いられるウェハホルダ、更には当該成膜装置を用いた成膜方法に関し、特に炭化珪素（以下、ＳｉＣとする）エピタキシャル膜を基板上に成膜する成膜装置、ウェハホルダ及び成膜方法に関する。

この種の成膜装置として、例えば特許文献１に開示された真空成膜装置がある。この特許文献１によれば、サセプタに対向する面への原料ガスに起因する堆積物の付着及び原料ガス対流が発生することによるＳｉＣエピタキシャル成長の不安定化、これらの課題を解決するためにサセプタの基板を保持する面を下方に向くように配置した真空成膜装置及び薄膜形成方法が開示されている。

また、高周波誘導加熱方法により反応室のサセプタを高温に加熱する高温ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置に関し、複数枚の基板の成膜面を下に向けて、成膜面へのごみの付着を防止できるバッチ式縦型高温ＣＶＤ装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−１９６８０７号公報 特開２００３−１００６４３号公報

しかしながら、従来の技術においては、特許文献２のような縦型バッチ式を採用した成膜装置では、基板の裏面とサセプタの間に隙間が生じてしまい、水平方向から供給された処理ガスが基板の裏面にも流れ込み、本来ならば不要である基板の裏面にも成膜されてしまう可能性がある。この際、研磨工程等で削り取る必要があり、製造工程を増やし、結果としてスループットが低下してしまう。特にＳｉＣは硬い物質であり、研磨工程に必要な時間が多くなるため、成膜工程のスループットを向上させることが困難である技術的な問題点がある。

本発明は上述の問題点を解決し、バッチ式縦型のＳｉＣ成膜装置においても、成膜工程のスループットを向上させることができるウェハホルダ、当該ウェハホルダを搭載する成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。

本発明の一の態様によれば、複数のウェハを保持するボートと、前記ボートに保持された前記複数のウェハの側面から反応ガスを供給する反応ガス供給部とを有する成膜装置に用いられるウェハホルダであって、前記ウェハホルダは、前記ボートに保持された際に前記ウェハの上面を覆うように載置され、前記ウェハの裏面への前記反応ガスの流入を抑止するように前記ウェハの周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有するウェハホルダ上を具備するウェハホルダ又は当該ウェハホルダを搭載する成膜装置を提供する。

本発明の他の態様によれば、ウェハの裏面への反応ガスの流入を抑止するようにウェハの周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有するウェハホルダ上をウェハの上面を覆うように載置するウェハホルダ載置工程と、前記ウェハホルダ上が載置された状態でボート移載に移載工程と、前記ボートを反応室内に移動するボートローディング工程と、反応ガスを供給し、前記ウェハの下面に膜を形成する成膜工程とを有する成膜方法を提供する。

本発明によれば、成膜工程のスループットを向上させることができる成膜装置、ウェハホルダ及び成膜方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るＳｉＣ成膜装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るＳｉＣ成膜装置の処理炉の側面断面図である。 本発明の第１実施形態に係るウェハ及びウェハホルダの拡大詳細図である。 本発明の第２実施形態に係るウェハ及びウェハホルダの構成を示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るウェハ及びウェハホルダの拡大詳細図である。 本発明の第２実施形態に係るウェハホルダ下の拡大詳細図である。 本発明の第３実施形態に係るウェハ及びウェハホルダの拡大詳細図である。

＜第１実施形態＞
始めに、図１乃至図３を参照して、本発明の第１実施形態に係るＳｉＣ成膜装置の構成について一部その動作を交えて説明する。ここに、図１は、本発明の第１実施形態に係るＳｉＣ成膜装置の構成を示す斜視図である。

本発明の第１実施形態に係るＳｉＣ成膜装置としての半導体製造装置１０は、バッチ式縦型のＳｉＣ成膜装置であり、主要部が配置される筐体１２を有する。半導体製造装置１０には、例えば、Ｓｉ又はＳｉＣ等で構成された基板としてのウェハ１４（図２参照）を収納する基板収納器としてフープ（以下、ポッドという）１６が、ウェハキャリアとして使用される。この筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されており、このポッドステージ１８にポッド１６が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウェハ１４が収納され、蓋が閉じられた状態でポッドステージ１８にセットされる。

筐体１２内の正面側であって、ポッドステージ１８に対向する位置にはポッド搬送装置２０が配置されている。また、このポッド搬送装置２０の近傍にはポッド棚２２、ポッドオープナ２４及び基板枚数検知器２６が配置されている。ポッド棚２２はポッドオープナ２４の上方に配置されポッド１６を複数個載置した状態で保持するように構成されている。基板枚数検知器２６はポッドオープナ２４に隣接して配置される。ポッド搬送装置２０はポッドステージ１８とポッド棚２２とポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２４はポッド１６の蓋を開けるものであり、基板枚数検知器２６は蓋を開けられたポッド１６内のウェハ１４の枚数を検知する。

筐体１２内には基板移載機２８、基板支持具としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツィーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により、上下回転動作が可能な構造になっている。アーム３２は例えば５枚のウェハを取り出すことができ、このアーム３２を動かすことにより、ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６及びボート３０間にてウェハ１４を搬送する。

ボート３０は、例えばカーボングラファイトやＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されており、複数枚のウェハ１４を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積み上げて保持するように構成されている。なお、ボート３０の下部には例えばカーボングラファイトや石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成された円盤形状の断熱部材としてのボート断熱部３４が配置されており、後述する被加熱体４６からの熱が処理炉４０の下方側に伝わりにくくなるように構成されている（図２参照）。

筐体１２内の背面側上部には処理炉４０が配置されている。この処理炉４０内に複数枚のウェハ１４を装填したボート３０が搬入され熱処理が行われる。

次に、図２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る処理炉４０の構成を説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る半導体製造装置１０の処理炉４０の側面断面図である。

処理炉４０は、円筒形状の反応室４４を形成する反応管４２を備える。反応管４２は、石英またはＳｉＣ等の耐熱材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管４２の内側の筒中空部には、反応室４４が形成されており、Ｓｉ又はＳｉＣ等で構成された基板としてウェハ１４を後述するウェハホルダを介してボート３０によって水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積み上げて保持した状態で収納可能に構成されている。

反応管４２の下方には、この反応管４２と同心円状にマニホールドが配設されている。マニホールドはたとえばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールドは反応管４２を支持するように設けられている。なお、このマニホールドと反応管４２との間にはシール部材としてＯリングが設けられている。このマニホールドが図示しない保持体に支持されることにより、反応管４２は垂直に据えつけられた状態になっている。この反応管４２とマニホールドにより反応容器が形成されている。

処理炉４０は、加熱される被加熱体４６及び磁場発生部として誘導加熱源である、たとえば誘導コイル４８を備える。被加熱体４６は処理室４４内に配設されており、該被加熱体は少なくとも基板であるウェハ１４の配列領域を囲むように設けられている。この被加熱体４６は反応管４２の外側に設けられた誘導コイル４８により発生される磁場によって加熱される構成となっている。被加熱体４６が発熱することにより、処理室４４内が加熱される。

被加熱体４６は、一端（即ち図示上側）が閉塞された筒形状となるように形成されている。これより供給されるガスを封止することができる。更に反応室４４上部からの放熱を抑制することができる。

被加熱体４６の近傍には、反応室４４内の温度を検出する温度検出体として図示しない温度センサが設けられている。誘導加熱源としての誘導コイル４８及び温度センサには、電気的に図示しない温度制御部が接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づき誘導コイル４８への通電具合を調節することにより反応室４４内の温度が所定の温度分布となるよう所定のタイミングにて制御するように構成されている。

被加熱体４６と反応管４２の間には、例えば誘導されにくいカーボンフェルト等で構成された断熱材５０が設けられ、この断熱材５０を設けることにより、被加熱体４６の熱が反応管４２あるいは反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。

図２に示されるように、断熱材５０は筒形状の側壁部５２と、断熱材５０の一端（即ち図示上側）を閉塞する蓋部５４とで構成されている。これにより、側壁部５２と蓋部５４とで断熱材５０の内側に中空部を設けることができ、その内側に被加熱体４６を設ける反応炉構成をつくることができる。また、誘導コイル４８が被加熱体４６を誘導加熱させて、被加熱体４６の内部に載置される基板としてのウェハ１４に所定の処理を行う際に発生する被加熱体４６からのふく射熱の影響を断熱材５０により遮断することができる。また、側壁部５２と蓋部５４とは別の部材で構成されてもよい。

また、誘導コイル４８の外側には、反応室４４内の熱が外側に伝達するのを抑制するための、例えば水冷構造である外側断熱壁５６が反応室４４を囲むように設けられている。更に、外側断熱壁５６の外側には、誘導コイル４８により発生された磁場が外側に漏れるのを防止する磁気シール５８が設けられている。

図２に示すように被加熱体４６とウェハ１４との間に設置され、少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスを供給する第１のガス供給口６０と第１の排気口６２、反応管４２と断熱材５０の間に１つの第２のガス供給口６４、第２の排気口６６が配置されている。それぞれについて詳細に説明をする。

少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとして例えばモノシラン（以下ＳｉＨ４とする）ガス、Ｃｌ（塩素）原子含有ガスとして例えば塩化水素（以下ＨＣｌとする）ガスとＣ（炭素）原子含有ガスとして例えばプロパン（以下Ｃ３Ｈ８とする）ガス、還元ガスとして例えば水素（以下Ｈ２とする）ガスとを供給する第１のガス供給口６０は、例えばカーボングラファイトで構成され、被加熱体４６内側においてウェハ１４の側面に設けられており、マニホールドを貫通するようにマニホールドに取り付けられている。

ガス供給口６０は、第１のガスライン６８に接続されている。この第１のガスライン６８は、例えばＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスそれぞれに対して流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣとする）７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ及びバルブ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄを介して例えばＳｉＨ４ガス源７０ａ、ＨＣｌガス源７０ｂ、Ｃ３Ｈ８ガス源７０ｃ、Ｈ２ガス源７０ｄに接続されている。

この構成により、例えばＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスそれぞれの供給流量、濃度、分圧を反応室４４内において制御することができる。バルブ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、ＭＦＣ７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄは、図示しないガス流量制御部によって電気的に接続されており、それぞれ供給するガスの流量が所定流量となるよう、所定のタイミングにて制御するようにされ、例えばＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスそれぞれのガス源７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、バルブ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、ＭＦＣ７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、第１のガスライン６８、第１のガス供給口６０によりガス供給系として、第１のガス供給系を構成される。

なお、上述はガス供給口６０より少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給したが、これに限らず、それぞれに対応したガス供給口を設けても良く、また、これらのガスは組み合わせて供給できるようにガス供給口を設けても良い。

なお、Ｃｌ（塩素）原子含有ガスとしてＨＣｌガスを例示したがＣｌ２ガス（塩素ガス）を用いても良い。

なお、上述では、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスを供給したが、Ｓｉ（シリコン）原子とＣｌ（塩素）原子を含むガス、例えば、テトラクロロシラン（以下、ＳｉＣｌ４とする）ガス、トリクロロシラン（以下、ＳｉＨＣｌ３とする）ガス、ジクロロシラン（以下ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを供給しても良い。

なお、Ｃ（炭素）原子含有ガスとしてＣ３Ｈ８ガスを例示したが、エチレン（以下Ｃ２Ｈ４とする）ガス、アセチレン（以下、Ｃ２Ｈ２とする）ガスを用いても良い。

なお、ガス供給口６０から、更にドーパントガスも供給しても良いし、ドーパントガスを供給するためのガス供給口を設けて、ドーパントガスを供給しても良い。

また、第１の排気口６２は、第１の供給口６０の位置に対して対向面に位置するように配置され、マニホールドには、第１の排気口６２に接続されたガス排気管７６が貫通するように設けられている。

このように、第１のガス供給口６０から少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給し、供給されたガスはＳｉ又はＳｉＣで構成されたウェハ１４に対し平行に流れ、第１の排気口６２に向かって流れるため、ウェハ１４全体が効率的にかつ均一にガスに晒される。

なお、好ましくは、反応室内であって、被加熱体４６とウェハ１４との間には第１のガス供給口６０と第１の排気口６２との間には、図示しない構造物を設けると良い。構造物として、好ましくは断熱材、又はカーボングラファイト材等で構成され、耐熱やパーティクル発生を抑制することができる。これにより、第１のガス供給口６０より供給されるガスはウェハ１４全体に効率的にかつ均一に晒され、ウェハ１４上に成膜されるＳｉＣエピタキシャル膜の膜厚均一性は向上する。

第２のガス供給口６４は反応管４２と断熱材５０との間に配置されており、マニホールドを貫通するように取り付けられている。更に第２の排気口６６が、反応管４２と断熱材５０との間に配置され、第２のガス供給口６４に対して対向面に位置するように配置され、マニホールドには第２の排気口６６に接続されたガス排気管７６が貫通するように設けられている。この第２のガス供給口６４は不活性ガスとして例えばアルゴン（以下、Ａｒとする）ガスが供給され、ＳｉＣエピタキシャル膜成長に寄与するガスとして、例えばＳｉ（シリコン）原子含有ガス又はＣ（炭素）原子含有ガス又はＣｌ（塩素）原子含有ガス又はそれらの混合ガスが反応管４２と断熱材５０との間に侵入するのを防ぎ、反応管４２の内壁又は断熱材５０の外壁に不要な生成物が付着するのを防止することができる。

また、ガス排気管７６の下流側には図示しない圧力検出器として圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、以下ＡＰＣとする）バルブ７８を介して真空ポンプ等の真空排気装置８０が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ７８には、図示しない圧力制御部が電気的に接続されており、この圧力制御部は圧力センサにより検出された圧力に基づいて、ＡＰＣバルブ７８の開度を調整することにより、被加熱体４６内側の圧力及び反応管４２と断熱材５０との間の空間の圧力が所定の圧力になるよう、所定のタイミングにて制御するように構成されている。

なお、不活性ガスとしてＡｒガスを例示したが、これに限らず、ヘリウム（以下Ｈｅとする）ガス、ネオン（以下Ｎｅとする）ガス、クリプトン（以下Ｋｒとする）、キセノン（以下Ｘｅとする）等の希ガスより少なくとも１つのガス、又は上述の希ガスより少なくとも１つのガスとの組み合わせされたガスを供給しても良い。

次に、処理炉４０周辺の構成について説明する。処理炉４０の下方には、この処理炉４０の下端開口を機密に閉塞するための炉口蓋体としてシールキャップ８２が設けられている。シールキャップ８２は例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。シールキャップ８２の上面には処理炉４０の下端と当接するシール材としてのＯリングが設けられている。シールキャップ８２には回転機構８４が設けられている。回転機構８４の回転軸はシールキャップ８２を貫通してボート３０に接続されており、このボート３０を回転させることで、ウェハ１４を回転させるように構成されている。シールキャップ８２は処理炉４０の外側に向けられた昇降機構として図示しない昇降モータによって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート３０を処理炉４０に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構８４及び昇降モータには、図示しない駆動制御部が電気的に接続されており、所定の動作をするよう所定のタイミングにて制御するよう構成されている。

次に、上述したように構成された半導体製造装置１０を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、例えばＳｉＣ等で構成されたウェハなどの基板上に、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において、半導体製造装置１０を構成する各部の動作は、図示しないコントローラにより制御される。

まず、ポッドステージ１８に複数枚のウェハ１４を収容したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８からポッド棚２０へ搬送し、このポッド棚２２にストックする。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド棚２２にストックされたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送してセットし、このポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２６によりポッド１６に収容されているウェハ１４の枚数を検知する。

次に、基板移載機２８により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウェハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。

複数枚のウェハ１４がボート３０に装填されると、複数枚のウェハ１４を保持したボート３０は、昇降モータによる図示しない昇降台及び昇降シャフトの昇降動作により反応室４４内に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ８２はＯリングを介してマニホールドの下端をシールした状態となる。

被加熱体４６内側が所定の圧力（真空度）となるように真空排気装置８０によって真空排気される。この際、被加熱体４６内側の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき第１の排気口６２及第２の排気口６６に連通するＡＰＣバルブ７８がフィードバック制御される。また、ウェハ１４及び被加熱体４６内側が所定の温度となるように誘導加熱源としての誘導コイル４８により加熱され、被加熱体４６、基板であるウェハ１４が加熱される。この際、被加熱体４６内側が所定の温度分布となるように温度センサが検出した温度情報に基づき誘導コイル４８への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構８４により、ボート３０が回転されることでウェハ１４が周方向に回転される。

続いて、ＳｉＣエピタキシャル成長反応に寄与するＳｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガス、Ｃ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガスはそれぞれ、ガス源７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄから供給され、被加熱体４６内側に少なくとも１つ設けられる第１のガス供給口６０より被加熱体４６内側に噴出され、ＳｉＣエピタキシャル成長反応が行われる。

このとき、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガス及び、Ｃ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガスは、所定の流量となるように対応するＭＦＣ７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄの開度が調整された後、バルブ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄが開かれ、それぞれのガスが第１のガスライン６８を流通して、第１のガス供給口６０から被加熱体４６内側に供給される。

第１のガス供給口６０より供給されたガスは、反応室４４内の被加熱体４６内側を通り、第１の排気口６２からガス排気管７６を通り排気される。供給されたガスは、被加熱体４６内側を通過する際にウェハ１４の側面から供給され、ウェハ１４と接触しウェハ１４の表面上にＳｉＣエピタキシャル膜成長がなされる。

またガス供給源７０ｅより不活性ガスである例えばＡｒガスは所定の流量となるように、対応するＭＦＣ７２ｅの開度が調整された後、バルブ７４ｅが開かれ、ガス供給管を流通して、第２のガス供給口６４から反応管４２と断熱材５０との間に形成される空間に供給される。第２のガス供給口６４から供給された不活性ガスであるＡｒガスは、処理室４４内の断熱材５０と反応管４２との間に形成される空間を通過し、第２の排気口６６から排気される。

ＳｉＣエピタキシャル膜成長は、予め設定された時間が経過すると、上述のガスの供給を停止し、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、被加熱体４６内側が不活性ガスで置換されると共に、処理室４４内の圧力が常圧に復帰される。

その後、昇降モータによりシールキャップ８２が下降されて、マニホールドの下端が開口されると共に、処理済ウェハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールドの下端から反応管４２の外部に搬出（ボートアンローディング）し、ボート３０に支持された全てのウェハ１４が冷えるまで、ボート３０を所定位置で待機させる。次に、待機させたボート３０のウェハ１４が所定温度まで冷却されると、基板移載機２８により、ボート３０からウェハ１４を取り出し、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送して収容する。その後、ポッド搬送装置２０により、ウェハ１４が収容されたポッド１６をポッド棚２２、またはポッドステージ１８に搬送する。このようにして半導体製造装置１０の一連の作用が完了する。

次に、図３を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るウェハ１４及びウェハホルダの詳細について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係るウェハ１４及びウェハホルダの拡大詳細図である。

本発明の第１実施形態に係るウェハホルダは、略円板状のウェハホルダ上１００であり、ボート３０の柱に支持されたウェハ１４の裏面（即ち図示上面）を覆うように構成されている。ウェハホルダ上１００は、ウェハ１４の裏面を覆うように形成された内周部１０４と、内周部１０４より厚い外周部１０２を有している、即ちウェハホルダ上１００は、その側面断面形状が逆凹型となるように構成されている。

図３に示されるように、外周部１０２と内周部１０４との厚さの差は、ウェハ１４の厚さより小さくなるように構成されている。即ち、ウェハホルダ上１００は、ウェハ１４により支持され、その内周部１０４がウェハ１４の裏面に接するように構成されている。従って、ウェハ１４の裏面にはガスが流入する隙間がなくウェハ１４の裏面に接する内周部１０４全体が「ガス流入抑制部」を構成する。このように、本発明に係る「ガス流入抑制部」の一例たる内周部１０４が設けられることで、ウェハ１４の裏面への反応ガスの回り込みが抑制され、ウェハ１４の裏面へのＳｉＣ膜の形成を抑制できる。

本発明の第１実施形態において、ウェハホルダ上１００の態様は、ウェハ１４の裏面への反応ガスの流入を抑止するようにウェハ１４の周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有することが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。

＜第２実施形態＞
次に、図４乃至図６を参照しながら第２実施形態に係るウェハホルダについて説明する。ここに、図４は、本発明の第２実施形態に係るウェハ１４及びウェハホルダの構成を示す分解斜視図であり、図５は、本発明の第２実施形態に係るウェハ１４及びウェハホルダの拡大詳細図であり、図６は、本発明の第２実施形態に係るウェハホルダ下の拡大詳細図である。なお、図４乃至図６において、図３と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

第１実施形態では、ウェハホルダがウェハホルダ上１００のみを有するように構成されていたが、第２実施形態では、図４及び図５に示されるように、ウェハ１４の裏面を覆うように形成された略円板状のウェハホルダ上１００と、ウェハ１４を支持するとともにウェハ１４の正面（即ち図示下面）へ反応ガスを回り込ませるように形成された略環状のウェハホルダ下１１０とを有するように構成されている。

図５に示されるように、第２実施形態に係るウェハホルダ上１００は、その外周部１０２が内周部１０４より薄くなる、即ち側面断面形状が逆凸型となるように構成されている。ウェハホルダ下１１０は、その外周部１１２が内周部１１４より厚くなる、即ち側面断面形状が略凹型となるように構成されている。

本発明の第２実施形態に係るウェハホルダは、ウェハホルダ下１１０を有しているため、基板移載機２８のアーム（ツィーザ）３２は、ウェハホルダ下１１０を保持することになり、ウェハ１４を触らずにボート３０に移載することが可能となる。

また、ウェハホルダ下１１０の外周部１１２と内周部１１４との厚さの差と、ウェハホルダ上１００の外周部１０２と内周部１０４との厚さの差との差は、ウェハ１４の厚さより小さくなるように構成するとよい。即ち、ウェハホルダ上１００とウェハホルダ下１１０とが組み合わされた場合、ウェハホルダ上１００は、ウェハ１４により支持され、その内周部１０４(即ち図示下側に向けた突出部)がウェハ１４の裏面に接するように構成されている。従って、ウェハ１４の裏面にはガスが流入する隙間がなくウェハ１４の裏面に接する内周部１０４全体が「ガス流入抑制部」を構成する。このように、本発明に係る「ガス流入抑制部」の一例たる内周部１０４が設けられることで、ウェハ１４の裏面への反応ガスの回り込みが抑制され、ウェハ１４の裏面へのＳｉＣ膜の形成を抑制できる。

また、ウェハホルダ上１００とウェハホルダ下１１０とが組み合わされた場合は、ウェハホルダ上１００の内周部１０４の先端(即ち図示下側に向けた突出部の下面)は、ウェハホルダ下１１０の外周部１１２の上端（即ち図示上側に向けた上面）より下に位置するように構成されるとよい。この構成によれば、反応ガスが横から吹き付けられたとしても、ウェハホルダ上１００がウェハホルダ下１１０から外れることを防止することができる。特にＳｉＣ基板は滑りやすく、有効な構成となる。また、本発明の第２実施形態のウェハホルダ上１００とウェハホルダ下１１０の構成によれば、第１実施形態に係るウェハホルダと比較して、ウェハホルダ全体の厚さは大きくなるものの、嵌合する量を自由に設計でき、ウェハホルダ上が横から吹き付けられる反応ガスにより外れてしまうことを防止できる。

本発明の第２実施形態においては、ウェハホルダ上１００の態様は、ウェハ１４の裏面への反応ガスの流入を抑止するようにウェハ１４の周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有することが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。

また、図６に示されるように、ウェハホルダ下１１０の下面は、ウェハホルダ下１１０の中心部１１６に向かって薄くなるように構成されるとよい。この構成によれば、横から吹き付けられるガスの流れをウェハ１４の成膜面（即ち図示下面）に向かわせるためにガイドすることができる。

なお、ウェハホルダ下１１０の下面の態様は、横から吹き付けられるガスの流れをウェハ１４の成膜面（即ち図示下面）に向かわせるためにガイドすることが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。例えば、ウェハホルダ下１１０の下面は、図６に示されるように、ウェハホルダ下１１０の内周部１１４の下面のみがウェハホルダ下１１０の中心部１１６に向かって薄くなるように形成されているが、ウェハホルダ下１１０の外周面１１２及び内周面１１４が共にウェハホルダ下１１０の中心部１１６に向かって薄くなるように形成されてもよい。

＜第３実施形態＞
次に、図７を参照しながら、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係るウェハ１４及びウェハホルダの拡大詳細図である。同図において、図６と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

上述した本発明の第２実施形態の変形例として、本発明の第３実施形態では、ウェハホルダ上１００の内周部１０４の外側には、ウェハホルダ上１００の外周部１０２より厚く、かつ、内周部１０４の中心部より厚いリング状の突出部１０６が形成されている。従って、ウェハホルダ上１００とウェハホルダ下１１０が組み合わされた場合は、リング状の突出部１０６がウェハ１４の裏面と接触することによって、ウェハ１４の裏面への反応ガスの回り込みが抑制され、ウェハ１４の裏面へのＳｉＣ膜の形成を抑制できる。従って、ウェハ１４の裏面に接するリング状の突出部１０６が「ガス流入阻止部」を構成する。

このように、ウェハホルダ上１００の内周部１０４にリング状の突出部１０６を形成することで、ウェハホルダ上１００の内周部１０４の中心部とウェハ１４の裏面との間に、中空部１２０が形成されている。これによって、ウェハホルダ上１００とウェハ１４の裏面との接触面積を低減している。よって、ウェハ１４とウェハホルダ上１００との貼り付きを抑制することができる。

なお、本発明の第３実施形態において、ウェハホルダ上１００の内周部１０４とウェハ１４の裏面との間に中空部１２０が形成されていたが、ウェハホルダ上１００の態様は、ウェハ１４の裏面への反応ガスの流入を抑止するようにウェハ１４の周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有することが可能である限りにおいて、特に限定されず各種の態様を有してよい。例えば、ウェハホルダ上１００の内周部１０４には、上述したウェハ１４の裏面に接触する突出部１０６が設けられなく、ウェハホルダ上１００の外周部１０２とウェハホルダ下１１０の外周部１１２とを接触させ、ウェハホルダ上１００の内周部１０４をウェハ１４の裏面に全く接触させないように形成されてもよい。

また、本発明の第３実施形態では、中空部１２０が処理炉４０の内部を真空に引いた際の空気溜りとなり、真空度到達時間に影響を与える可能性がある。そこで、完全な中空部にせずに空気の流通口を形成してもよい。この際、この形成された流通口を介してウェハ１４の裏面へ到達する反応ガスの量が少なくなり、成膜される膜の厚さも薄くなるため、研磨工程の時間も少なくなり、結果としてスループットも向上できる。即ち、中空部１２０及び流通口を形成することによって、成膜工程のスループットを向上する共に、真空成膜の真空度を維持することができる。

〔付記〕
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。

〔付記１〕
複数のウェハを保持するボートと、前記ボートに保持された前記複数のウェハの側面から反応ガスを供給する反応ガス供給部とを有する成膜装置に用いられるウェハホルダであって、前記ウェハホルダは、前記ボートに保持された際に前記ウェハの上面を覆うように載置され、前記ウェハの裏面への前記反応ガスの流入を抑止するように前記ウェハの周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有するウェハホルダ上を具備するウェハホルダ。

〔付記２〕
付記１において、前記ガス流入抑止部は、前記ウェハにより支持されるウェハホルダ。

〔付記３〕
付記２において、前記ウェハホルダ上は、ウェハホルダ上の外周部がウェハホルダ上の内周部より厚い凹型をしており、前記ウェハホルダ上の内周部の上面から前記ウェハホルだの外周部の先端面までの高さは、前記ウェハの厚さより小さく、前記ウェハホルダ上の内周部が前記ウェハに接触することによりガス流入抑止部を形成するウェハホルダ。

〔付記４〕
付記２において、前記ウェハホルダは、前記ウェハを保持するウェハホルダ下を更に有し、前記ウェハホルダ下が前記ボートに支持されるウェハホルダ。

〔付記５〕
付記４において、前記ウェハホルダ上は、ウェハホルダ上の外周部がウェハホルダ上の内周部より薄い凸型をしており、前記ウェハホルダ下は、ウェハホルダ下の外周部がウェハホルダ下の内周部より厚い円環状の凹型をしており、前記ウェハホルダ上と前記ウェハホルダ下が組み合わされた際に、前記ウェハホルダの上の内周部の先端面が前記ウェハホルダ下の外周部の先端面より下に位置するウェハホルダ。

〔付記６〕
付記５において、前記ウェハホルダ上と前記ウェハホルダ下が組み合わされた際に、前記ウェハホルダ上の内周部の先端面が、前記ウェハホルダ下に保持されたウェハの裏面に接触することにより前記ガス流入抑止部を形成するウェハホルダ。

〔付記７〕
付記４において、前記ウェハホルダ下の下面は、前記ウェハホルダ下の中心部に向かって薄くなるウェハホルダ。

〔付記８〕
付記４において、前記ウェハホルダ上は、ウェハホルダ上の外周部より厚く、かつ、ウェハホルダ上の中心部より厚いリング状の突出部を有し、前記ウェハホルダ上と前記ウェハホルダ下が組み合わされた際に、前記リング状の突出部がウェハの裏面と接触することにより前記ガス流入抑止部を形成するウェハホルダ。

〔付記９〕
付記１において、前記ウェハホルダは、前記ボートに支持されると共に前記ウェハを保持するウェハホルダ下を更に有し、前記ウェハホルダ上の外周部と前記ウェハホルダ下の外周部とが接触することにより前記ガス流入抑止部を形成するウェハホルダ。

〔付記１０〕
処理されるべきウェハを保持した、付記１〜９のいずれか一つに記載のウェハホルダを複数保持するボートと、前記ボートに保持された前記複数のウェハの側面から反応ガスを供給する反応ガス供給部とを有する成膜装置。

〔付記１１〕
ウェハの裏面への反応ガスの流入を抑止するようにウェハの周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有するウェハホルダ上をウェハの上面を覆うように載置するウェハホルダ載置工程と、前記ウェハホルダ上が載置された状態でボート移載に移載工程と、前記ボートを反応室内に移動するボートローディング工程と、反応ガスを供給し、前記ウェハの下面に膜を形成する成膜工程とを有する成膜方法。

本発明に係るウェハホルダ及び成膜方法は、ＳｉＣエピタキシャル膜を基板上に成膜する成膜装置に用いられるウェハホルダ及び成膜方法に利用可能である。

１０ 半導体製造装置
１２ 筐体
１４ ウェハ
１６ ポッド
３０ ボート
４０ 処理炉
４２ 反応管
４４ 処理室
４６ 被加熱体
４８ 磁気コイル
５０ 断熱部
５６ 外側断熱壁
６０ 第１のガス供給口
６２ 第１の排気口
１００ ウェハホルダ上
１０２ 外周部
１０４ 内周部
１０６ 突出部
１１０ ウェハホルダ下
１１２ 外周部
１１４ 内周部
１１６ 中心部
１２０ 中空部

Claims (2)

1. ウェハが載置された状態の複数のウェハホルダを保持するボートと、前記ボートに保持された前記複数のウェハの側面から反応ガスを供給する反応ガス供給部とを有し、
   前記ウェハホルダは、前記ボートに保持された際に前記ウェハの上面を覆うように載置され、前記ウェハの裏面への前記反応ガスの流入を抑止するように前記ウェハの周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有するウェハホルダ上を具備する成膜装置。
2. ウェハの裏面への反応ガスの流入を抑止するようにウェハの周囲を囲うように設けられたガス流入抑止部を有するウェハホルダ上をウェハの上面を覆うように載置するウェハホルダ載置工程と、
   前記ウェハホルダ上が載置された状態でボート移載に移載工程と、
   前記ボートを反応室内に移動するボートローディング工程と、
   反応ガスを供給し、前記ウェハの下面に膜を形成する成膜工程とを有する成膜方法。

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