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JP2628394B2 - Susceptor - Google Patents

Susceptor

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JP2628394B2
JP2628394B2 JP2042364A JP4236490A JP2628394B2 JP 2628394 B2 JP2628394 B2 JP 2628394B2 JP 2042364 A JP2042364 A JP 2042364A JP 4236490 A JP4236490 A JP 4236490A JP 2628394 B2 JP2628394 B2 JP 2628394B2
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JP
Japan
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susceptor
wafer
carbon substrate
hollow portion
upper plate
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四郎 保立
拓 山崎
照夫 菅井
春夫 田添
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東芝セラミックス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する分野 この発明は半導体ウェハの製造に使用する縦型の気相
成長装置に関し、特に半導体ウェハを支持する半導体ウ
ェハ高周波誘導加熱処理用サセプタの改良に関するもの
である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical vapor phase growth apparatus used for manufacturing a semiconductor wafer, and more particularly to an improvement of a susceptor for supporting a semiconductor wafer for high frequency induction heating of a semiconductor wafer. .

従来の技術 半導体工業分野において様々な型の縦型気相成長装置
が使用されている。
2. Description of the Related Art Various types of vertical vapor deposition apparatuses are used in the semiconductor industry.

一般に、縦型気相成長装置は石英又はステンレス製の
炉の中にディスク状のサセプタを備えている。サセプタ
の下方には高周波コイルが設けられ、コイルによってサ
セプタが加熱される。半導体の基板ウェハがサセプタ上
に載置され、サセプタからの伝熱によって加熱される。
そして原料ガスが炉内に導かれ、サセプタ上に噴射され
る。サセプタを中心軸回りに回転させながら処理を行う
構成になっている。
Generally, a vertical vapor deposition apparatus includes a disk-shaped susceptor in a quartz or stainless steel furnace. A high-frequency coil is provided below the susceptor, and the susceptor is heated by the coil. A semiconductor substrate wafer is placed on a susceptor and heated by heat transfer from the susceptor.
Then, the raw material gas is guided into the furnace and injected onto the susceptor. The processing is performed while rotating the susceptor around the central axis.

従来のサセプタは中実のカーボン基材の表面にSiC被
膜をコーティングしたものであった。
The conventional susceptor has a solid carbon substrate coated with a SiC coating.

発明が解決しようとする課題 中実のカーボン基材の表面にSiC膜をコートしたサセ
プタにおいては次の点が問題になっていた。
Problems to be Solved by the Invention In a susceptor in which a surface of a solid carbon substrate is coated with a SiC film, the following problems have been encountered.

1)高周波コイルによる加熱むらのためにサセプタに温
度むらが発生し易かった。例えば1050℃に加熱した時
に、サセプタ中心部と外側部では10℃程度の温度差が存
在した。その場合にエピタキシャル工程が良好に行われ
ずウェハが欠陥が生じ易かった。
1) The susceptor was likely to have uneven temperature due to uneven heating by the high frequency coil. For example, when heated to 1050 ° C., there was a temperature difference of about 10 ° C. between the central part and the outer part of the susceptor. In that case, the epitaxial process was not performed well, and the wafer was likely to have defects.

2)昇温速度が速いとサセプタに割れが生じることがあ
り、サセプタの耐用寿命が充分でなかった。
2) If the heating rate is high, the susceptor may be cracked, and the service life of the susceptor is not sufficient.

3)加熱時にサセプタにそりが生じ、ウェハの品質が低
下することがあった。
3) The susceptor may be warped during heating, and the quality of the wafer may be degraded.

以上のような従来技術の欠点を解決して、ウェハの品
質を向上でき、かつ長寿命なサセプタを提供することが
本発明の目的である。
It is an object of the present invention to provide a susceptor which can improve the quality of a wafer and has a long life by solving the above-mentioned drawbacks of the prior art.

課題を解決するための手段 前述の目的を達成するために、本発明は、カーボン基
体を高周波で誘導加熱する半導体ウェハ高周波誘導加熱
処理用のサセプタにおいて、カーボン基体は、上板と、
その上板の間に中空部を形成する下側部材から成り、カ
ーボン基体の下側部材の下面のみに、上記中空部に通じ
る開孔部が形成されており、かつ、このカーボン基体の
外側表面と上記中空部の内側表面を含めてカーボン基体
の内外の全表面がSiC膜で被覆されていることを特徴と
するサセプタを要旨としている。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a susceptor for a semiconductor wafer high-frequency induction heating process for induction-heating a carbon substrate at a high frequency, wherein the carbon substrate comprises an upper plate,
It is composed of a lower member forming a hollow portion between the upper plates, and an opening communicating with the hollow portion is formed only on the lower surface of the lower member of the carbon substrate. A susceptor characterized in that the entire inner and outer surfaces of the carbon substrate including the inner surface of the hollow portion are covered with a SiC film.

発明の実施の形態 本発明のサセプタは、カーボン基体を中空構造とし、
外側の表面のみでなく、その中空部の内側表面にもSiC
膜を被覆している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The susceptor of the present invention has a carbon substrate having a hollow structure,
SiC not only on the outer surface but also on the inner surface of the hollow part
The membrane is covered.

本発明においては、サセプタ内部に空隙(中空部)を
設けて、中空カーボン基体の内側表面及び外側表面の両
方にSiC膜をコーティングするのである。SiC膜はCVD法
等によってコーティングする。
In the present invention, a void (hollow portion) is provided inside the susceptor, and both the inner surface and the outer surface of the hollow carbon substrate are coated with the SiC film. The SiC film is coated by a CVD method or the like.

カーボン基体は、上板およびその上板との間に中空部
を形成する下側部材(図示例では下板とリブ)から成
る。
The carbon substrate includes an upper plate and a lower member (a lower plate and a rib in the illustrated example) forming a hollow portion between the upper plate and the upper plate.

カーボン基体の下側部材の下面のみに、カーボン基体
内の空隙に通じる孔を設ける。ウェハ上に供給される処
理用ガスは、通常、炉の下部から排気されるが、サセプ
タの中空部に通じる孔をサセプタの下側部材の下面のみ
に設けることにより、以下の利点がある。すなわち、カ
ーボン基体に吸着した不純物が孔から排出され、処理用
ガスと共にすみやかに排気されるのである。従って、不
純物がサセプタ上に載置されたウェハまで達してウェハ
に悪影響を与えることがない。ただし、孔を設ける場合
にはカーボン基体の内側表面にもSiC膜をコーティング
する必要がある。
Only the lower surface of the lower member of the carbon base is provided with a hole communicating with a gap in the carbon base. The processing gas supplied onto the wafer is usually exhausted from the lower part of the furnace, but the following advantages are obtained by providing a hole communicating with the hollow portion of the susceptor only on the lower surface of the lower member of the susceptor. That is, the impurities adsorbed on the carbon substrate are discharged from the holes, and are immediately discharged together with the processing gas. Therefore, the impurities do not reach the wafer placed on the susceptor and do not adversely affect the wafer. However, when the holes are provided, it is necessary to coat the inner surface of the carbon substrate with the SiC film.

カーボン基体を炭素繊維で強化することが望ましい。
炭素繊維で強化することによって加熱時に割れを少なく
できる。
It is desirable to reinforce the carbon substrate with carbon fibers.
Cracking during heating can be reduced by reinforcing with carbon fibers.

カーボン基体の厚さは内部空隙の0.1〜1.5倍であるこ
とが望ましい。カーボン基体の厚さが空隙の0.1倍未満
であると表面の均熱性が低下するという不都合がある。
1.5倍をこえると変形により、スリップ不良や抵抗値の
ばらつきが起り、ウェハの歩留りが低下するという不都
合がある。
The thickness of the carbon substrate is desirably 0.1 to 1.5 times the internal space. If the thickness of the carbon substrate is less than 0.1 times the voids, there is a disadvantage that the uniformity of the surface is reduced.
If the ratio is more than 1.5 times, deformation may cause slip failure or variation in resistance value, resulting in an inconvenience that the yield of the wafer is reduced.

空隙内にリブを設け、強度を高めることが好ましい。 It is preferable to provide a rib in the gap to increase the strength.

実 施 例 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図にその主要部を示した縦型気相成長装置は本発
明によるサセプタ10を備えている。サセプタ10は、上板
9と下側部材(図示例ではリブ7と下板8)から構成さ
れている。上板9及び下板8は炭素繊維を含んだ炭素質
成形体からなり、表面にSiC膜がコートされている。SiC
膜はCVD法によって上板9、下板8のそれぞれ両面にコ
ートし、その膜厚は例えば80μmとする。
FIG. 1 shows a vertical vapor phase growth apparatus whose main part is shown, having a susceptor 10 according to the present invention. The susceptor 10 includes an upper plate 9 and a lower member (a rib 7 and a lower plate 8 in the illustrated example). The upper plate 9 and the lower plate 8 are made of a carbonaceous molded body containing carbon fibers, and the surfaces thereof are coated with a SiC film. SiC
The film is coated on both surfaces of the upper plate 9 and the lower plate 8 by the CVD method, and the film thickness is, for example, 80 μm.

上板9はディスク型の平板で、その上面は半導体ウェ
ハ20を載せるウェハ載置面になる。
The upper plate 9 is a disk-shaped flat plate, and its upper surface is a wafer mounting surface on which the semiconductor wafer 20 is mounted.

下板8はリブ7をもつディスク状平板である。リブ7
は同心円状に配置されているが、適宜放射状にもリブを
配置する。下板8には多数の孔12が設けてある。
The lower plate 8 is a disk-shaped flat plate having a rib 7. Rib 7
Are arranged concentrically, but ribs are arranged radially as appropriate. The lower plate 8 is provided with a number of holes 12.

上板9と下板8は熱硬化性樹脂系の接着剤で接合して
ある。上板9と下板8の間にはリブ7で境界づけられた
空隙(中空部)6が形成される。孔12はこの中空部6に
通じている。
The upper plate 9 and the lower plate 8 are joined with a thermosetting resin-based adhesive. A gap (hollow portion) 6 is formed between the upper plate 9 and the lower plate 8 and bounded by the ribs 7. The hole 12 communicates with the hollow portion 6.

サセプタは支持部材14によって炉内で回転可能に支持
されている。
The susceptor is rotatably supported in the furnace by a support member.

支持部材14の内側にはガス供給管11が設けてある。ガ
ス供給管11の上端には多数のガス排出穴15が設けてあ
る。原料(エピタキシャル)ガスはガス供給管14の下端
から供給され(矢印A)、ガス排出穴15からウェハ20上
に排出される(矢印B)。
The gas supply pipe 11 is provided inside the support member 14. At the upper end of the gas supply pipe 11, a number of gas discharge holes 15 are provided. The raw material (epitaxial) gas is supplied from the lower end of the gas supply pipe 14 (arrow A), and is discharged from the gas discharge hole 15 onto the wafer 20 (arrow B).

サセプタ10の下方にはガス排気管16が設けてあり、そ
こから原料ガスが炉外に排気される。加熱によってサセ
プタ10内から発生した不純物はサセプタ10の孔12を通っ
て下方に放出され(矢印D)、原料ガスと共にガス排気
管16から排出される。
A gas exhaust pipe 16 is provided below the susceptor 10, from which the source gas is exhausted outside the furnace. Impurities generated from inside the susceptor 10 by heating are released downward through the holes 12 of the susceptor 10 (arrow D), and are discharged from the gas exhaust pipe 16 together with the raw material gas.

サセプタ12の下方には螺旋状(又は同心円状)の高周
波コイル13が配置されており、サセプタを介してウェハ
を加熱する。
A spiral (or concentric) high-frequency coil 13 is disposed below the susceptor 12, and heats the wafer via the susceptor.

なお、気相成長装置のサセプタ以外の部分は従来の構
成を採用できる。
Note that portions other than the susceptor of the vapor phase growth apparatus can adopt a conventional configuration.

第1図の装置を用いてウェハ処理実験を行った。炉内
を1050℃に加熱した時にサセプタ上面の中心部と外側部
の温度差は1℃程度であった。これはサセプタ内に空隙
を設けたことによって、輻射熱によってもサセプタ上面
が加熱されるだけであると考えられる。このようにサセ
プタ上面の温度むらを低減することによって、ウェハ処
理を良好に行うことができ、ウェハの不良発生率を減少
できた。
A wafer processing experiment was performed using the apparatus shown in FIG. When the inside of the furnace was heated to 1050 ° C., the temperature difference between the center and the outside of the upper surface of the susceptor was about 1 ° C. It is considered that this is because only the upper surface of the susceptor is heated by the radiant heat by providing the gap in the susceptor. As described above, by reducing the temperature unevenness on the upper surface of the susceptor, the wafer processing can be performed satisfactorily, and the defect rate of the wafer can be reduced.

なお、本発明は前述の実施例に限定されない。例え
ば、サセプタ上面にはウェハを載置するための座ぐり部
を設けてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, a counterbore for mounting a wafer may be provided on the upper surface of the susceptor.

発明の効果 本発明によれば、サセプタ内部を中空構造にすること
によって、カーボン基体の高周波誘導加熱と中空構造と
の作用により、サセプタ上面のウェハ載置面の温度むら
を少なくできる。従って、ウェハの不良発生率を減少で
きる。
Effects of the Invention According to the present invention, the susceptor has a hollow structure, so that high-frequency induction heating of the carbon substrate and the action of the hollow structure can reduce uneven temperature on the wafer mounting surface on the upper surface of the susceptor. Therefore, the defect occurrence rate of the wafer can be reduced.

このような効果は、中空のサセプタ基体の外面と内面
の両方にSiC膜をコートすることによってより顕著なも
のとなる。その結果、さらに不良発生率を大幅に減少で
きる。
Such an effect becomes more remarkable by coating both the outer surface and the inner surface of the hollow susceptor substrate with the SiC film. As a result, the defect occurrence rate can be further reduced.

なお、カーボン基体の下面のみに孔を設けると、不純
物ガスの影響をさらに低減できる。
If holes are provided only on the lower surface of the carbon substrate, the influence of the impurity gas can be further reduced.

また、サセプタ基体を炭素繊維で強化する場合は、加
熱時の割れ現象を少なくできる。さらに、リブを設ける
ことによってサセプタの変形を小さくできる。
When the susceptor substrate is reinforced with carbon fibers, the cracking phenomenon during heating can be reduced. Further, the deformation of the susceptor can be reduced by providing the rib.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による半導体ウェハ高周波誘導加熱用の
サセプタを備えた縦型気相成長装置の一部を示す断面図
である。 6……空隙 10……サセプタ 12……孔 20……ウェハ
FIG. 1 is a sectional view showing a part of a vertical vapor phase growth apparatus provided with a susceptor for high frequency induction heating of a semiconductor wafer according to the present invention. 6 Air gap 10 Susceptor 12 Hole 20 Wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田添 春夫 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社小国製造 所内 (56)参考文献 特開 平1−290520(JP,A) 特開 昭63−58819(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Haruo Tazoe 378 Oguni-cho, Oguni-machi, Oguni-machi, Nishiokitama-gun, Yamagata Prefecture Oguni Works, Toshiba Ceramics Co., Ltd. (56) References JP-A-1-290520 (JP, A) Sho 63-58819 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】カーボン基体を高周波で誘導加熱する半導
体ウェハ高周波誘導加熱処理用のサセプタにおいて、カ
ーボン基体は、上板と、その上板の間に中空部を形成す
る下側部材から成り、カーボン基体の下側部材の下面の
みに、上記中空部に通じる開孔部が形成されており、か
つ、このカーボン基体の外側表面と上記中空部の内側表
面を含めてカーボン基体の内外の全表面がSiC膜で被覆
されていることを特徴とするサセプタ。
1. A susceptor for high-frequency induction heating of a semiconductor wafer for induction heating a carbon substrate at a high frequency, wherein the carbon substrate comprises an upper plate and a lower member forming a hollow portion between the upper plate. An opening communicating with the hollow portion is formed only on the lower surface of the lower member, and the entire inner and outer surfaces of the carbon substrate including the outer surface of the carbon substrate and the inner surface of the hollow portion are SiC films. A susceptor characterized by being coated with:
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