CN107004582A - 成膜装置 - Google Patents

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Abstract

在一个实施方式的成膜装置中，旋转轴与旋转台连接。在该成膜装置中，多个晶片载置于相对于旋转轴的中心轴线在周向上排列的多个载置区域内，由旋转台保持。旋转台收纳于基座的内部空间。在该内部空间内，气体供给机构形成从旋转台的外侧沿与中心轴线正交的方向的处理气体的流动。另外，隔热件设置于基座的内部空间内的隔热区域。隔热区域相对于中心轴线比距该中心轴线最近的多个载置区域内的位置更靠外侧、且相对于中心轴线比距该中心轴线最远的多个载置区域内的位置更靠内侧。

Description

成膜装置
技术领域
本发明的实施方式涉及一种成膜装置。
背景技术
近年来，在半导体功率器件这样的电子器件中，使用了碳化硅(SiC)。在这样的电子器件的制造中，在SiC基板上实施通过外延生长形成SiC膜的处理。
在上述处理中，可以使用生产量比单片式成膜装置优异的半间歇式成膜装置。例如，在日本特开2014－27028号公报、日本特开2008－159947号公报等文献中记载了半间歇式成膜装置。
上述文献中的日本特开2008－159947号公报所记载的成膜装置具有旋转轴、旋转台、基座、容器、隔热件和气体供给机构。旋转台与旋转轴结合。在该旋转台上搭载有保持件。保持件提供载置多个晶片的多个载置区域。保持件以多个载置区域相对于旋转轴的中心轴线在周向上排列的方式载置于旋转台上。基座具有方筒形状，在其内部空间收纳有旋转台。基座通过感应加热被加热。容器收纳基座。在基座与容器之间设置有隔热件。气体供给机构构成为从旋转台的外侧在与旋转轴正交的方向上形成处理气体的流动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－27028号公报
专利文献2：日本特开2008－159947号公报
发明内容
发明想要解决的问题
在SiC膜的外延生长中，以将p型或n型的杂质引入该SiC膜的方式进行成膜。特别是关于p型，引入SiC膜的杂质的浓度在晶片面内的温度低的区域变高，在温度高的区域变低。因此，为了抑制杂质浓度在晶片面内的不匀，需要降低成膜时的晶片的面内的温度的不匀。然而，从降低晶片温度的不匀的观点考虑，期望对上述现有的半间歇式成膜装置进行更进一步的改良。
用于解决问题的技术方案
在一个方式中，提供一种半间歇式成膜装置。该成膜装置具有旋转轴、旋转台、基座、气体供给机构、容器、第一隔热件和第二隔热件。旋转台与旋转轴连接。旋转台构成为保持多个晶片。多个晶片载置于相对于旋转轴的中心轴线在周向上排列的多个载置区域。基座构成为在其内部空间收纳旋转台。气体供给机构构成为在上述内部空间内形成从旋转台的外侧沿与中心轴线正交的方向的处理气体的流动。容器收纳基座。第一隔热件以覆盖基座的方式设置于容器与基座之间。第二隔热件设置于由基座提供的内部空间内。另外，第二隔热件设置于相对于旋转轴的中心轴线比距该中心轴线最近的多个载置区域内的位置更靠外侧、且相对于旋转轴的中心轴线比距该中心轴线最远的多个载置区域内的位置更靠内侧的隔热区域。
在一个方式所涉及的成膜装置中，旋转轴与旋转台连接，因此，无法使基座存在于该旋转轴延伸的区域。因此，来自基座的热不容易传给距中心轴线近的晶片内的区域，还存在热从该区域散失的倾向。另外，在该成膜装置中，从旋转台的外侧向与中心轴线正交的方向供给处理气体，因此，存在距中心轴线远的晶片内的区域的热容易被处理气体吸收的倾向。因此，在该成膜装置中，将第二隔热件设置于上述隔热区域。利用该第二隔热件，能够降低在距中心轴线近的区域与距中心轴线远的区域之间的中间区域内的成膜时的晶片温度。因此，能够降低晶片的面内的温度的不匀。
在一个实施方式中，旋转台可以具有：第一面，在该第一面上保持多个晶片；和与该第一面相反的一侧的第二面，第二隔热件设置于第二面与基座之间。关于从保持晶片的部件向晶片传递的热量，为了防止因构成该部件的物质所导致的晶片的污染(特别是向晶片背面的沉积)，希望其尽可能少。在该实施方式中，由于将第二隔热件设置于基座与旋转台的第二面之间，因而能够减少向保持晶片的部件传递的热量。因此，能够抑制晶片的污染。
在一个实施方式中，第二隔热件可以具有在隔热区域延伸的环状板形状。另外，也可以在该隔热区域内分布多个第二隔热件。另外，第二隔热件也可以部分延出至隔热区域外。
在一个实施方式中，成膜装置还可以包括搭载于旋转台上的保持件，该保持件提供上述多个载置区域。
发明效果
如以上说明，能够降低半间歇式成膜装置中晶片的面内的温度不匀。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的成膜系统的图。
图2是概略地表示一个实施方式所涉及的成膜装置的图。
图3是表示图2所示的成膜装置的容器的内部结构的剖面图。
图4是表示图3所示的保持件和旋转台的俯视图。
图5是图3所示的基座的立体图。
图6是示意地表示图3所示的成膜装置的基座、旋转台和第二隔热件的图。
图7是表示用于进行第二隔热件的定位的结构的例子的剖面图。
图8是表示用于进行第二隔热件的定位的结构的例子的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对各种实施方式进行详细说明。其中，在各附图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记。
首先，对具有一个实施方式所涉及的成膜装置的成膜系统进行说明。图1是表示一个实施方式所涉及的成膜系统的图。图1所示的成膜系统1具有端口102A～102C、输入模块104、定位机构106、负载锁定腔室108A和108B、转移模块110和一个实施方式所涉及的成膜装置10。
在端口102A～102C各自中收纳有后述的保持件。在保持件上，如下所述，载置有多个晶片。端口102A～102C与输入模块104连接。
输入模块104具有腔室和设置于该腔室内的搬送装置。输入模块104的搬送装置取出收纳于端口102A～102C的任意个的保持件，将该保持件搬送到负载锁定腔室108A和108B中的任意个。另外，也可以在向负载锁定腔室108A或108B搬送之前，将保持件送至定位机构106，利用该定位机构106进行该保持件的定位。
负载锁定腔室108A和108B提供有预减压室。由输入模块104的搬送装置搬送的保持件收纳于负载锁定腔室108A和108B的任意个的预减压室中。
转移模块110与负载锁定腔室108A和108B连接。转移模块110具有能够减压的腔室和设置于该腔室内的搬送装置。转移模块110的搬送装置具有搬送臂。该搬送臂取出收纳于负载锁定腔室108A或108B的预减压室中的保持件，将该保持件搬送到成膜装置10。
以下，对一个实施方式所涉及的成膜装置10进行说明。图2是概略地表示一个实施方式所涉及的成膜装置的图。如图2所示，成膜装置10具有容器12。容器12为具有大致长方体形状的外形的箱形容器，在其内部提供有能够减压的空间S(参照图3)。
排气装置16经由压力调整器14与容器12连接。排气装置16例如为真空泵。利用该排气装置16对容器12内的空间S进行减压。另外，压力计18与容器12连接。压力计18对容器12内的空间的压力进行测定。压力调整器14以根据由压力计18测定的压力测定值对容器12内的空间的压力进行调整的方式进行动作。
在容器12的周围设置有线圈20。线圈20与高频电源22连接。来自高频电源22的高频电力被供给线圈20时，后述的基座通过感应加热被加热。
另外，成膜装置10具有气体供给机构GM。气体供给机构GM具有阀V1～V6、流量控制器FC1～FC6、气体线路GL1、气体线路GL2和气体供给器24。阀V1～V6分别与气源GS1～GS6连接。气源GS1为含有硅的原料气体的源，例如为SiH4气体的源。气源GS2为含有碳的气体的源，例如为C3H8气体的源。气源GS3为载气的源，例如为H2气体的源。气源GS4为含有p型杂质的源，例如为TMA(三甲基铝)气体的源。气源GS5为含有n型杂质的源，例如为N2气体的源。另外，气源GS6为冷却用的气体的源，例如为Ar气体这样的稀有气体的源。
阀V1～V6分别与流量控制器FC1～FC6连接。流量控制器FC1～FC6为质量流量控制器或压力控制式流量控制器。流量控制器FC1～FC5与共用的气体线路GL1连接，该气体线路GL1与气体供给器24连接。该气体供给器24向由容器12提供的空间S中的后述的成膜用的空间S1(参照图3)供给处理气体。
流量控制器FC6与气体线路GL2连接，该气体线路GL2向由容器12提供的空间S中的后述的空间S2(参照图3)供给冷却用的气体。
另外，成膜装置10还可以具有控制器26。控制器26可以具有CPU、存储装置、键盘等的输入装置、显示部和通信装置。在存储装置中，存储有在成膜装置10中执行的成膜处理的各工序中对该成膜装置10的各部分进行控制的程序、即方案。CPU按照该程序进行动作，通过通信装置向成膜装置10的各部分发送控制信号。通过这样的控制器26的控制，例如对阀V1～V6、流量控制器FC1～FC6、高频电源22、压力调整器14、排气装置16等进行控制。另外，也控制后述的旋转台用的驱动装置。
以下，参照图3对成膜装置10的容器12内部的结构进行说明。图3是表示图2所示的成膜装置的容器的内部结构的剖面图。如图3所示，成膜装置10在容器12的内部具有旋转台30、基座32和第一隔热件34。另外，成膜装置10还具有旋转轴36。
旋转台30构成为保持多个晶片W、并且使该多个晶片W在中心轴线Z周围旋转。在一个实施方式中，旋转台30具有大致圆盘形状。旋转台30例如可以为涂敷有SiC的石墨制的部件，或者也可以为多晶SiC制的部件。旋转轴36与该旋转台30的中心连接。旋转轴36呈大致圆柱形状，在铅直方向、即中心轴线Z延伸的方向上延伸。中心轴线Z为该旋转轴36的中心轴线。该旋转轴36与驱动装置38连接。驱动装置38产生使旋转轴36围绕中心轴线Z中心旋转的动力，使旋转台30围绕中心轴线Z中心旋转。
在一个实施方式中，旋转台30具有相互相对的第一面30a和第二面30b。第一面30a为旋转台30的上侧的面，第二面30b为与第一面30a相反的一侧的面、即旋转台30的下侧的面。多个晶片W被保持在第一面30a上。在一个实施方式中，多个晶片W被载置于保持件40上，该保持件40被搭载于旋转台30上。
图4是表示从上方观看图3所示的保持件和旋转台时的俯视图。如图3和图4所示，保持件40为大致圆板形状的部件，例如可以为涂敷有SiC的石墨制的部件，或者也可以为多晶SiC制的部件。在一个实施方式中，旋转台30的第一面30a划有在中心轴线Z中心在周向上延伸的圆形状的凹部。保持件40嵌入该凹部内。
保持件40的上表面提供有分别载置多个晶片W的多个载置区域40a。多个载置区域40a相对于保持件40的中心在周向上排列。因此，在将保持件40载置于旋转台30上的状态下，多个载置区域40a和晶片W以相对于中心轴线Z在周向上排列的方式排列。其中，在图4中，载置区域40a的个数为8个，但载置区域40a的个数可以为2个以上的任意个数。
在一个实施方式中，多个载置区域40a各自可以为划成凹部的保持件40的表面。该凹部具备具有比晶片W的直径稍大的直径的圆形的平面形状。在该实施方式中，将多个晶片W分别嵌入由保持件40提供的凹部内，载置于多个载置区域40a上。这样，由旋转台30保持的多个晶片W通过伴随旋转轴36的旋转的旋转台30的旋转，在成膜中相对于中心轴线Z在周向上旋转。
旋转台30收纳于基座32的内部空间、即由基座32提供的成膜用的空间S1内。图5是图3所示的基座的立体图。基座32为大致方筒形状的部件。基座32在与中心轴线Z正交的X方向的两端提供有开口。基座32例如可以由涂敷有SiC的石墨构成。
具体而言，基座32具有一对壁部32a和32b以及一对壁部32c和32d。一对壁部32a和32b为大致平板状，相互相对。壁部32a与旋转台30的第一面30a相对，壁部32b与旋转台30的第二面30b相对。一对壁部32c和32d相互相对，在与一对壁部32a和32b交叉的方向上延伸并与该一对壁部32a和32b的缘部连接。
基座32通过利用线圈20的感应加热被加热。对基座32进行加热时，利用来自该基座32的辐射等对旋转台30、保持件40和多个晶片W进行加热。即，基座32构成为从4个面对旋转台30、保持件40和多个晶片W进行加热。
基座32被第一隔热件34覆盖。在一个实施方式中，第一隔热件34具有沿着基座32的外表面延伸的大致箱形的形状，在X方向的两端，提供有与基座32的开口连续的开口。第一隔热件34具有比基座32的导热率低的导热率。例如，第一隔热件34可以由石墨构成。另外，构成第一隔热件34的碳材料的密度低于构成基座32的碳材料的密度。因此，第一隔热件34例如可以由碳纤维构成。第一隔热件34介于基座32与容器12之间，阻碍从基座32向容器12传递热，使来自基座32的热向旋转台30、保持件40和多个晶片W传递。由此，能够效率高地进行晶片W的加热。
第一隔热件34被保持部件42覆盖。即，保持部件42提供有收纳旋转台30、基座32和第一隔热件34的空间。该空间在X方向上延伸。另外，保持部件42在X方向的两端开口，并且，提供有通向空间S1的路径。该保持部件42例如可以由石英构成。保持部件42通过柱状的支承部44被支承于容器12的内表面。在该保持部件42与容器12之间形成有上述的空间S2，如上所述，将冷却用的气体供给该空间S2。
另外，在保持部件42的X方向上的一个开口端安装有上述的气体供给器24。气体供给器24在成膜用的空间S1内形成朝向X方向的处理气体的流动。即，气体供给器24形成从旋转台30的外侧朝向X方向、且朝向沿着多个晶片W的成膜面的方向的处理气体的流动。在一个实施方式中，气体供给器24提供有在中心轴线Z延伸的方向和与X方向正交的方向上排列的多个气体喷出口。如图3所示，气体供给器24以与由保持部件42提供的开口的下侧部分相对的方式配置。在将保持件40搬送到空间S1时，上述的转移模块110的搬送臂通过该开口的上侧部分。
另外，在基座32、第一隔热件34和保持部件42中形成有旋转轴36通过的贯通孔，为了不使供给至空间S1的处理气体从该贯通孔漏出，可以在旋转轴36的周围设置磁性流体密封件等的密封部。另外，在容器12中也形成有旋转轴36通过的孔，为了不使供给至空间S2的气体从该孔漏出，可以在旋转轴36与容器12之间设置磁性流体密封件等的密封部。
如图3所示，成膜装置10还具有第二隔热件50。第二隔热件50具有比基座32的导热率低的导热率。例如，第二隔热件50可以由石墨构成。其中，构成第二隔热件50的碳材料的密度低于构成基座32的碳材料的密度。因此，第二隔热件50例如可以由碳纤维构成。
第二隔热件50设置于隔热区域52。该隔热区域52为基座32的内部空间内的区域。即，隔热区域52位于基座32的上侧内表面32f与下侧内表面32g之间。另外，隔热区域52相对于中心轴线Z比距中心轴线Z最近的多个载置区域40a内的位置更靠外侧、且相对于中心轴线比距中心轴线Z最远的多个载置区域40a内的位置更靠内侧。换言之，隔热区域52位于相对于中心轴线Z比多个载置区域40a内的全部位置中距中心轴线Z在径向上具有最短距离的位置更靠外侧、且相对于中心轴线Z比多个载置区域40a内的全部位置中距中心轴线Z在径向上具有最大距离的位置更靠内侧。另外，在图4中，绘制了以中心轴线Z为中心、以上述最短距离为半径的圆C1，并绘制了以中心轴线Z为中心、以上述最大距离为半径的圆C2。如该图中所示，隔热区域52为相对于中心轴线Z比圆C1更靠外侧、且比圆C2更靠内侧的环状区域。
在一个实施方式中，第二隔热件50具有大致环状板形状，设置于旋转台30的第二面30b与基座32的下侧内表面32g之间。在更具体的例子中，第二隔热件50设置于基座32的下侧内表面32g上。
在该成膜装置10中，在晶片W上使SiC外延生长时，保持多个晶片W的旋转台30旋转。另外，通过利用线圈20的感应加热对基座32进行加热，利用来自该基座32的辐射对多个晶片W进行加热。例如，多个晶片W被加热至1600℃左右的温度。另外，在空间S1内，从气体供给机构GM的气体供给器24向X方向供给处理气体。该处理气体例如包含SiH4气体、C3H8气体和H2气体。另外，在向外延生长膜引入p型杂质时，处理气体例如还可以包含TMA气体。或者，在向外延生长膜引入n型的杂质时，处理气体例如还可以包含N2气体。通过这样的成膜处理，可以在晶片W上形成SiC的外延生长膜。
在该成膜装置10中，由于旋转轴36与旋转台30的中心连接，因此，在旋转轴36延伸的区域不存在基座32。因此，来自基座32的热不容易传给距中心轴线Z近的晶片W内的区域，还存在热从该区域散失的倾向。另外，由于从旋转台30的外侧向与中心轴线Z正交的方向、即X方向供给处理气体，因此，存在距中心轴线Z远的晶片W内的区域的热容易被处理气体吸收的倾向。因此，将第二隔热件50设置于上述的隔热区域52内。
图6是示意地表示图3所示的成膜装置的基座32、旋转台30和第二隔热件50的图，并且仅表示了基座32、旋转台30和第二隔热件50的中心轴线Z的一侧的部分。如图6所示，第二隔热件50阻碍因来自基座32的辐射产生的热向距中心轴线Z近的晶片W内的区域RN与距中心轴线Z远的晶片W内的区域RF之间的、晶片W内的中间区域RM传递。因此，利用第二隔热件50，可以降低中间区域RM的成膜时的晶片W温度。另外，如图中箭头所示，由第二隔热件50阻碍传递的热在基座32内传递。因此，在未被第二隔热件50覆盖的部分，基座32的辐射增大，与晶片W内的区域RM相比，向晶片W内的区域RN和区域RF传递的热增大。作为其结果，能够降低晶片W的面内的温度的不匀。
当成膜时的晶片W的面内的温度的不匀降低时，引入SiC外延生长膜的杂质的浓度在晶片W的面内的不匀会降低。另外，在发生晶片W的面内的温度的不匀时，在晶片W内的低温区域中，会发生因异状核形成而导致的三角缺陷等的缺陷，但是利用成膜装置10，可以增大向具有容易成为低温的倾向的晶片W内的区域RN和区域RF传递的热，降低晶片W内的面内的温度的不匀，因此，也可以抑制发生这样的缺陷。
另外，在一个实施方式中，第二隔热件50设置于旋转台30的第二面30b与基座32之间。在此，关于从保持件40向晶片W传递的热量，为了防止因构成该保持件40的物质所导致的晶片W的污染，希望其尽可能少。在该实施方式中，由于将第二隔热件50设置于旋转台30的第二面30b与基座32之间，因此，传至保持件40的热量被降低。因此，能够抑制晶片W的污染(特别是向晶片W的沉积)。
以上，对各种实施方式进行了说明，但并不限定于上述实施方式，可以构成各种变形方式。图7和图8是表示用于进行第二隔热件的定位的结构的例子的剖面图，与图6同样示意地表示了基座32、旋转台30和第二隔热件50的中心轴线Z的一侧的部分。例如图7所示，可以采用将定位部件60固定于基座32，使第二隔热件50的内缘与该定位部件60抵接，由此对第二隔热件50进行定位的结构。另外，如图7所示，定位部件60也可以具备具有与第二隔热件50的内缘接触的外缘的环状板形状，但并不限定于此。另外，如图8所示，也可以采用在基座32中形成凹部、并在该凹部内嵌入第二隔热件50的结构。
另外，在图3所示的例子中，第二隔热件50具有环状板形状，但也可以在隔热区域52分布多个第二隔热件。例如，多个第二隔热件可以在隔热区域52在周向上排列。另外，第二隔热件也可以部分延出至隔热区域52外。
附图标记说明
1…成膜系统；10…成膜装置；12…容器；16…排气装置；20…线圈；24…气体供给器；26…控制器；30…旋转台；32…基座；34…第一隔热件；36…旋转轴；38…驱动装置；40…保持件；40a…载置区域；42…保持部件；50…第二隔热件；52…隔热区域；GM…气体供给机构；Z…中心轴线。

Claims (4)

1.一种成膜装置，其特征在于，包括：
旋转轴；
与所述旋转轴连接的旋转台，该旋转台在相对于所述旋转轴的中心轴线在周向上排列的多个载置区域内保持多个晶片；
基座，该基座在其内部空间收纳所述旋转台；
气体供给机构，其在所述内部空间中，形成从所述旋转台的外侧沿与所述中心轴线正交的方向的处理气体的流动；
收纳所述基座的容器；
以覆盖所述基座的方式设置于所述容器与所述基座之间的第一隔热件；和
设置于所述内部空间内的第二隔热件，该第二隔热件设置于相对于所述中心轴线比距所述中心轴线最近的所述多个载置区域内的位置更靠外侧、且相对于所述中心轴线比距所述中心轴线最远的所述多个载置区域内的位置更靠内侧的隔热区域。
2.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：
所述旋转台具有：第一面，在该第一面之上保持所述多个晶片；和与该第一面相反的一侧的第二面，
所述第二隔热件设置于所述第二面与所述基座之间。
3.如权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于：
所述第二隔热件具有在所述隔热区域内延伸的环状板形状。
4.如权利要求1～3中任一项所述的成膜装置，其特征在于：
还包括搭载于所述旋转台上的保持件，
所述保持件提供所述多个载置区域。
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