JP2007073628A - 半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、サセプタ上に形成された被膜を効率的に除去し、リードタイムの短縮が可能な半導体製造装置と半導体製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、被処理ウェーハ１を保持するためのサセプタ３が設置され、成膜ガスを導入して成膜を行なう成膜チャンバ２と、前記成膜の際に前記サセプタ３に形成された被膜を除去するエッチングチャンバ４と、前記被膜が除去された前記サセプタ３を一時保管する保管部５を備え、サセプタ３上に形成された被膜を効率的に除去し、リードタイムの短縮が可能としたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体ウェーハ上に成膜を行なう成膜チャンバを備える半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。

一般的に、半導体装置の製造工程において、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などの成膜装置を用いて、半導体ウェーハ上への成膜が行われている。

図５に、従来の半導体製造装置における、代表的な成膜装置（ＣＶＤ装置）の断面図を示す。図に示すように、被処理ウェーハ１０１上に膜成長を行なうための反応炉１０２中に、ウェーハ１０１を載置するサセプタ１０３と、ウェーハ１０１を加熱するためのヒータ１０４、ウェーハ１０１を回転させるための回転機構１０５と、反応炉１０２よりウェーハ１０１上に成膜ガスを供給するガス供給手段１０６、反応炉１０２からガスを排出する排出手段１０７が設置されている。

このような成膜装置を用いて、サセプタ１０３上にウェーハ１０１を載置し、反応炉１０２内を所定の雰囲気とした後、ガス供給手段１０６により例えばトリクロルシランガス又はシランガスなどの成膜ガスを供給するとともに、ヒータ１０４により加熱し、成膜ガスを加熱分解して、ウェーハ１０１を回転機構１０５により回転させながら堆積させ、ウェーハ１０１上にシリコンエピ膜などの被膜を形成する。

このとき、ウェーハ１０１上だけでなく、サセプタ１０３上にも被膜が形成され、ダストなどの不具合及び成膜均一性悪化などの原因となってしまう。そこで、反応炉１０２にエッチングガスとしてＨＣｌなどを供給して、サセプタ１０３を１１００℃〜１２００℃でエッチング処理することにより、サセプタ１０３上に形成された被膜を除去している（例えば特許文献１、２参照）。

しかしながら、反応炉中でサセプタをエッチング処理する間、成膜することができず、リードタイムに影響するという問題があった。例えば、ウェーハ上に１０分間で５μｍの被膜を形成する場合、２０枚のウェーハを処理して、累積膜厚が１００μｍとなったときに、サセプタを２５分間エッチング処理すると、ウェーハ１枚あたりの処理時間に対するエッチング処理時間の割合は、約１１％となってしまう。

特に、近年需要が増えている１００μｍ以上のシリコンエピタキシャル成長膜（以下エピ膜）などの厚膜を形成するときには、その影響はさらに大きくなる。例えば、ウェーハ上に３８分間で１００μｍの被膜を形成する場合、成膜毎にサセプタをエッチング処理すると、エッチングレートを高くして、エッチング処理時間を１５分間としても、ウェーハ１枚あたりの処理時間に対するエッチング処理時間の割合は、約２８％となってしまう。
特開平３−１９９１９５号公報 特開平４−１８８７２０号公報

上述した如く、従来の半導体製造装置即ち成膜装置においては、ウェーハ１枚あたりの処理時間に対するエッチング時間の割合が高いという問題があった。

本発明は、従来の問題に対処し、サセプタ上に形成された被膜を効率的に除去し、リードタイムの短縮が可能な半導体製造装置と半導体製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の半導体製造装置は、被処理ウェーハを保持するためのサセプタが設置され、成膜ガスを導入して成膜を行なう成膜チャンバと、成膜の際にサセプタに形成された被膜を除去するエッチングチャンバと、被膜が除去されたサセプタを一時保管する保管部を備えることを特徴とする。

また、本発明の半導体製造方法は、第１のチャンバにおいて、第１のサセプタ上に第１の被処理ウェーハを載置し、成膜する第１の成膜工程と、第２のチャンバにおいて、第１の成膜工程で前記第１のサセプタ上に形成された被膜を除去するエッチング工程と、エッチング工程と並行して、第１のチャンバにおいて、第２のサセプタ上に第２の被処理ウェーハを載置し、成膜する第２の成膜工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、サセプタ上に形成された被膜を効率的に除去し、リードタイムの短縮が可能となる。

以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

図１に本実施形態の半導体製造装置の上面図（概念図）を示す。図に示すように、この半導体製造装置（成膜装置）は、ウェーハ１上にＳｉエピタキシャル膜を形成する反応炉（成膜チャンバ）２、サセプタ３に形成された被膜を除去するサセプタエッチングチャンバ４、クエッチングされたサセプタを一時的に保管するサセプタ保管部であるサセプタ一時保管チャンバ５、ウェーハ１、サセプタ３を搬送するための搬送部であり、搬送アーム６１を備えた搬送用ロボットチャンバ６、及びウェーハ１を搬入、搬出する搬入／搬出部であるウェーハＩ／Ｏチャンバ７から構成されている。そして、反応炉２、サセプタエッチングチャンバ４は、夫々の処理条件を制御する制御手段（図示せず）を備えている。

このような成膜装置により、以下のように成膜処理が行なわれる。先ず、ウェーハＩ／Ｏチャンバ７よりウェーハ１を搬入し、搬送用ロボットチャンバ６に搬送する。そして、搬送アーム６１により反応炉２に搬入される。

図２に反応炉２の断面図を示す。図に示すように、被処理ウェーハ１上に膜成長を行なうための反応炉２中に、ウェーハ１を載置するサセプタ３と、ウェーハ１を加熱するためのヒータ２４、ウェーハ１を回転させるための回転機構２５と、反応炉２上部よりウェーハ１上に成膜ガスを供給するガス供給手段２６、反応炉２からガスを排出する排出手段２７が設置されている。そして、ウェーハ、サセプタを夫々リフトアップして搬出するためのリフトピン２８、２９が設けられている。

このような反応炉２を用いて、ウェーハ１上に成膜を行う。先ずサセプタ３上にウェーハ１を載置し、反応炉２内を所定の雰囲気とした後、ガス供給手段２６により、例えばトリクロルシランガスなどの成膜ガスを供給する。そして、ヒータ２４により加熱し、成膜ガスを加熱分解して、ウェーハ１を回転機構２５により回転させながら例えば３μｍ／分間で堆積させる。このようにして、ウェーハ１上に、例えば１００μｍ厚のシリコンエピ膜が形成される。

次いで、成膜されたウェーハ１を、リフトピン２８によりリフトアップし、搬送アーム６１を用いて反応炉２より搬出する。そして、ウェーハ１を載置していたサセプタ３を、リフトピン２９によりリフトアップし、搬送アーム６１を用いて反応炉２より搬出した後、サセプタエッチングチャンバ４に搬入する。

図３にサセプタエッチングチャンバ４の断面図を示す。図に示すように、サセプタを載置するホルダー４１、サセプタエッチングチャンバ４上部よりエッチングガスを供給するガス供給手段４６、サセプタエッチングチャンバ４からガスを排出する排出手段４７、及びサセプタをリフトアップして搬出するためのリフトピン４９が設置されている。

このようなサセプタエッチングチャンバ４を用いて、成膜工程においてサセプタ上に形成された被膜を除去するために、サセプタ３のエッチングを行なう。ここで、エッチングガスとして例えばＣｌＦ_３などの弗素系のガスを導入することにより、加熱することなく常温でサセプタをエッチングすることができる。

そして、制御手段において、エッチング処理の進行と並行して成膜処理が進行するように制御することにより、図４に示すように、搬送アーム６１を用いて反応炉２にサセプタ３’及びウェーハ１’を搬入した後、サセプタ３のエッチング処理と並行して、ウェーハ１’の成膜処理を行なう。

エッチングされ被膜の除去されたサセプタ３は、リフトピン４９によりリフトアップされ、搬送アーム６１を用いて清浄雰囲気のサセプタ一時保管チャンバ５に搬送され、保管される。そして、保管されたサセプタは、再び反応炉２に搬送、設置され、ウェーハを載置して成膜に用いられる。

このようにして、成膜処理と並行してサセプタをエッチング処理することにより、サセプタエッチングに要していた時間分を削減し、リードタイムを短縮することが可能となる。

また、上記実施形態において、成膜ガスとしてトリクロルシランガスを用いたが、普通のシランガスを用いても良いことは言うまでもない。

また、上記実施形態においては、加熱して成膜する反応炉（成膜チャンバ）を用いているが、例えば、減圧ＣＶＤ装置、熱ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置といった成膜装置であれば特に限定されるものではない。

また、サセプタのエッチングガスとして、弗素系のガスを用いているが、弗素系のガスとの混合ガスでもあっても良く、常温で被膜除去が可能なガスであれば、特に限定されるものではない。また、従来から反応炉内でエッチングを行なう際に用いられるＨＣｌを用いても良く、その場合は、サセプタエッチングチャンバにヒータを設置し、１１００℃程度まで加熱することが必要である。

そして、サセプタ保管部は、サセプタを収納可能であれば特に限定されるものではないが、サセプタを反応炉２内に導入する前に汚染しないために、清浄雰囲気としておくことが好ましい。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一態様における半導体製造装置である成膜装置の概略を示す図。 本発明の一態様における反応炉（成膜チャンバ）の断面を示す図。 本発明の一態様におけるサセプタエッチングチャンバを示す図。 本発明の一態様における半導体製造工程を示す図。 従来の成膜装置の断面を示す図。

符号の説明

１、１’ ウェーハ
２、 反応炉（成膜チャンバ）
３、３’、 サセプタ
４ サセプタエッチングチャンバ
５ サセプタ一時保管チャンバ
６ 搬送用ロボットチャンバ
７ ウェーハＩ／Ｏチャンバ
２４、 ヒータ
２５、 回転機構
２６、４６、 ガス供給手段
２７、４７、 排出手段
２８、２９、４９ リフトピン
４１ ホルダー
６１ 搬送アーム

Claims (5)

1. 被処理ウェーハを保持するためのサセプタが設置され、成膜ガスを導入して成膜を行なう成膜チャンバと、
   前記成膜の際に前記サセプタに形成された被膜を除去するエッチングチャンバと、
   前記被膜が除去された前記サセプタを一時保管する保管部を備えることを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記成膜チャンバでの成膜処理と、前記エッチングチャンバでのエッチング処理を並行して進行させる制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 第１のチャンバにおいて、第１のサセプタ上に第１の被処理ウェーハを載置し、成膜する第１の成膜工程と、
   第２のチャンバにおいて、前記第１の成膜工程で前記第１のサセプタ上に形成された被膜を除去するエッチング工程と、
   前記エッチング工程と並行して、前記第１のチャンバにおいて、第２のサセプタ上に第２の被処理ウェーハを載置し、成膜する第２の成膜工程とを備えることを特徴とする半導体製造方法。
4. 前記被膜の除去された前記第１のサセプタを、一時的に保管する工程を備えることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造方法。
5. 前記エッチング工程は、常温で行なわれることを特徴とする請求項３又は４に記載の半導体製造方法。

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