JP2014116356A - Semiconductor manufacturing method and semiconductor manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サセプタ上に載置されたウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成する半導体製造方法及び半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus for forming an epitaxial film on a wafer surface placed on a susceptor.
一般に、半導体製造工程においては、ウェーハ表面にエピタキシャル膜などの薄膜を形成するためにCVD(Chemical Vapor Deposition)装置が用いられている。このCVD装置において、ウェーハは例えばSiCなどで構成されるサセプタ上に載置され、加熱、回転されながら、上方から整流状態でプロセスガスが供給されることにより、ウェーハ表面に薄膜が形成される。 In general, in a semiconductor manufacturing process, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus is used to form a thin film such as an epitaxial film on a wafer surface. In this CVD apparatus, a wafer is placed on a susceptor made of, for example, SiC, and a process gas is supplied from above in a rectified state while being heated and rotated, whereby a thin film is formed on the wafer surface.
また、近年は、パワーMOSFETやIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などのパワー半導体装置における高速化、高耐圧化に伴い、ウェーハ上に形成されるエピタキシャル膜において、数10μm〜100μm程度の厚膜成長が要求されている。更に、ウェーハの大口径化に伴い、ウェーハ表面に成膜をより高精度で行うために、ウェーハの面内温度分布の更なる均一化も要求されている。 Further, in recent years, with the increase in speed and withstand voltage in power semiconductor devices such as power MOSFETs and IGBTs (insulated gate bipolar transistors), an epitaxial film formed on a wafer has a thick film growth of about several tens to 100 μm. Is required. Furthermore, as the diameter of the wafer increases, in order to perform film formation on the wafer surface with higher accuracy, further in-plane temperature distribution of the wafer is required.
これらの要求に対して、従来のCVD装置では、例えば主にウェーハの中央部の温度を制御するインヒータ及びウェーハの外周部の温度を制御するアウトヒータをウェーハの裏面側にそれぞれ配置し、ウェーハを加熱・回転させている状態で、半径方向の温度分布を測定し、この測定結果に基づいてインヒータ及びアウトヒータの出力をそれぞれ調整している。また、ウェーハの面内温度分布の更なる均一化を図るために、ヒータのゾーン数を増加させることでウェーハの中央部〜外周部間の加熱をより細かく調整している。 In response to these requirements, in conventional CVD apparatuses, for example, an in-heater that mainly controls the temperature at the center of the wafer and an out-heater that controls the temperature at the outer periphery of the wafer are arranged on the back side of the wafer, respectively. While being heated and rotated, the temperature distribution in the radial direction is measured, and the outputs of the in-heater and out-heater are adjusted based on the measurement results. Further, in order to further uniform the in-plane temperature distribution of the wafer, the heating between the central portion and the outer peripheral portion of the wafer is adjusted more finely by increasing the number of zones of the heater.
しかしながら、上記従来技術のように、ヒータのゾーン数を増加させると、各ヒータに電源部品を個別に接続する必要性が生じ、ヒータユニット構造の複雑化や部品点数の増加を招いてしまう。 However, when the number of heater zones is increased as in the prior art described above, it becomes necessary to individually connect power supply components to each heater, resulting in a complicated heater unit structure and an increased number of components.
また、予めウェーハの種類により温度分布を予測してそれに応じたサセプタを用いて成膜を行うことも可能であるが、成膜工程中に面内温度分布が変動したとき、ヒータによる温度制御だけでは十分な面内温度分布の制御が困難という問題がある。 It is also possible to predict the temperature distribution according to the type of wafer and perform film formation using a susceptor according to the temperature distribution. However, when the in-plane temperature distribution fluctuates during the film formation process, only temperature control by the heater is performed. However, there is a problem that it is difficult to control the in-plane temperature distribution sufficiently.
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、ゾーン数の増加を行うことなく、ウェーハの面内温度分布の変化に対応してウェーハの面内温度分布を均一に調整可能な半導体製造方法及び半導体製造装置を提供することを課題とする。 Accordingly, in view of the above-described problems of the prior art, the present invention provides a semiconductor manufacturing method capable of uniformly adjusting the in-plane temperature distribution of a wafer in response to a change in the in-plane temperature distribution of the wafer without increasing the number of zones. It is another object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus.
本発明の一実施形態に係る半導体製造方法は、交換用インナーサセプタを反応室と接続されたインナーサセプタ格納部に予め格納し、前記反応室内に前記ウェーハを導入し、前記導入された前記ウェーハを予め搬入されたインナーサセプタ上に載置し、前記インナーサセプタの装着によって遮蔽される開口が中央部に設けられたアウターサセプタ上に前記インナーサセプタ及び前記ウェーハを載置し、前記インナーサセプタ及び前記アウターサセプタを介して前記ウェーハを下方から加熱し、前記ウェーハ上にプロセスガスを上方から整流状態で供給するとともに前記ウェーハを回転させることにより、前記ウェーハ上に成膜を行い、前記インナーサセプタの交換パラメータと、前記交換用インナーサセプタとを予め定義した定義情報に基づいて前記交換用インナーサセプタを選択し、前記ウェーハ上の成膜を一時停止して、前記インナーサセプタを選択された前記交換用インナーサセプタに交換し、前記ウェーハ上への成膜を再開することを特徴とする。 In a semiconductor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, a replacement inner susceptor is stored in advance in an inner susceptor storage unit connected to a reaction chamber, the wafer is introduced into the reaction chamber, and the introduced wafer is The inner susceptor and the wafer are placed on an outer susceptor that is placed on an inner susceptor that is loaded in advance, and an opening that is shielded by mounting of the inner susceptor is provided in the center. The wafer is heated from below via a susceptor, process gas is supplied from above to the wafer in a rectified state, and the wafer is rotated to form a film on the wafer, and the exchange parameters of the inner susceptor And the replacement inner susceptor based on predefined definition information. Selecting the replacement inner susceptor, temporarily stopping the film formation on the wafer, replacing the inner susceptor with the selected replacement inner susceptor, and restarting the film formation on the wafer. Features.
また、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置は、ウェーハが導入される反応室と、前記反応室にプロセスガスを供給するガス供給機構と、前記ウェーハより小さい径を有するインナーサセプタ及び前記インナーサセプタの装着によって遮蔽される開口が中央部に設けられたアウターサセプタを有し、前記ウェーハを載置するサセプタと、前記アウターサセプタの外周部を支持し、前記ウェーハを回転させる回転部と、この回転部内に設けられ、前記ウェーハを前記サセプタを介して下方より加熱するヒータと、前記回転部内に設けられ、前記インナーサセプタを上昇/下降させる突き上げピンと、前記反応室の上部に設けられ、前記加熱された前記ウェーハの面内温度を測定する温度測定装置と、前記反応室に接続され、前記インナーサセプタ交換される交換用インナーサセプタを格納するインナーサセプタ格納部と、このインナーサセプタ格納部と前記反応室との間で前記インナーサセプタ及び前記交換用インナーサセプタの搬入・搬出を行う搬送部と、前記インナーサセプタの交換パラメータと前記交換用インナーサセプタとの対応関係を定義した定義情報を予め記憶する記憶装置と、前記面内温度から前記面内温度分布を算出し、この面内温度分布と前記定義情報に基づき前記交換用インナーサセプタを選択し、前記インナーサセプタと交換指示する制御部と、を備えることを特徴とする。 The semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reaction chamber into which a wafer is introduced, a gas supply mechanism that supplies a process gas to the reaction chamber, an inner susceptor having a smaller diameter than the wafer, and the inner An outer susceptor having an opening shielded by mounting of the susceptor is provided at a central portion, and a susceptor on which the wafer is placed, a rotating portion that supports the outer peripheral portion of the outer susceptor and rotates the wafer, A heater provided in the rotating part for heating the wafer from below through the susceptor, a push-up pin provided in the rotating part for raising / lowering the inner susceptor, and provided on an upper part of the reaction chamber, A temperature measuring device for measuring an in-plane temperature of the wafer, and the inner chamber connected to the reaction chamber. An inner susceptor storage section for storing a replacement inner susceptor to be replaced, a transport section for loading and unloading the inner susceptor and the replacement inner susceptor between the inner susceptor storage section and the reaction chamber; A storage device that preliminarily stores definition information defining the correspondence between the replacement parameter of the inner susceptor and the replacement inner susceptor, and the in-plane temperature distribution is calculated from the in-plane temperature, and the in-plane temperature distribution and the definition A control unit that selects the replacement inner susceptor based on the information and instructs the replacement with the inner susceptor.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<実施形態1>
図1は、本実施形態に係る半導体製造装置1の全体構成例を示す模式図である。また、図2は、図1に示す反応室10の全体構成例を示す断面図であり、図3は、図2に示すサセプタ107の要部拡大図である。尚、本実施形態においては、反応室10内においてシリコンからなるφ200mmのウェーハwを使用する場合を例として説明するが、使用するウェーハwの種類はこれに限られない。
<
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of a
図1に示すように、半導体製造装置1において、ウェーハwの成膜処理を行う反応室10と、反応室10に接続され、搬送部である搬送ロボット20によってウェーハwや後述するインナーサセプタ107cの搬送を中継する搬送室30が設けられている。搬送室30は、半導体製造装置1の外部よりウェーハwやインナーサセプタ107cが搬入され、外部雰囲気と分離するために設けられるIOモジュール50と、交換用インナーサセプタ107c´を格納するインナーサセプタ格納部60と、成膜工程中に反応室10から退避されたウェーハwを一時格納するウェーハ待機室70とそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 1, in a
そして、図2に示すように、反応室10には、加熱されたウェーハwの表面にエピタキシャル膜を成膜するためのソースガス(例えば、トリクロロシラン、ジクロロシランなど)及び水素などのキャリアガスを含むプロセスガスを供給するためのガス供給機構101が設けられている。そして、反応室10の上部には、このガス供給機構101に接続されたガス供給口102が例えば2箇所に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
ガス供給口102の下方には、吐出孔が多数形成され、ガス供給口102から供給されたプロセスガスをウェーハw上に整流状態で供給する整流板103が設けられている。
Below the
反応室10の下方には、モータ(図示省略する)、上部にサセプタ107が載置される円筒形状の回転リング104a及び回転軸104bから構成され、ウェーハwを回転させる回転部104が設けられている。この回転部104は、反応室10の外部まで延設されている。
Below the
サセプタ107は、図3に示すように、第1のアウターサセプタ107a、第2のアウターサセプタ107b及びインナーサセプタ107cから構成される。第1のアウターサセプタ107aは、インナーサセプタ107cより大きく、かつ、ウェーハwより小さい径の開口を有しており、ウェーハwの周縁部を支持する。第2のアウターサセプタ107bは、第1のアウターサセプタ107aの下方に設けられ、インナーサセプタ107cによって遮蔽される開口が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
第2のアウターサセプタ107bの開口の径は、突き上げピン108の上下駆動によってインナーサセプタ107cが通過する第1のアウターサセプタ107aの開口の径よりも小さい。また、回転リング104aは上部が開放された構造であるが、インナーサセプタ107cによって第2のアウターサセプタ107bが遮蔽されると、反応室10内の領域(以下、P1領域という。)から隔てられた領域(以下、P2領域という。)が回転リング104a内に形成される。P2領域がP1領域より隔てられることにより、ヒータ109の加熱に伴ってP2領域で生じた物質によって成膜処理中のウェーハwが汚染されるのを防止できる。
The diameter of the opening of the second
第1のアウターサセプタ107a及び第2のアウターサセプタ107bは、リング状に形成されており、各外周部は回転リング104aの上部接続されている。インナーサセプタ107cは、ウェーハwよりも小さい径で第2のアウターサセプタ107bの開口の大きさ及び形状に合わせて形成されている。図2及び図3に示すように、第2のアウターサセプタ107bは、ウェーハwが第1のアウターサセプタ107aで支持された状態においてインナーサセプタ107cとウェーハwの下面との間に隙間Gが生じる位置に配置されている。
The first
また、P2領域内には、例えばSiCからなるウェーハwを加熱するヒータ109が設けられている。ヒータ109は、ウェーハwを中央部から加熱するインヒータ109aと、このインヒータ109aとサセプタ107との間に設けられ、ウェーハwの外周部を加熱するアウトヒータ109bから構成されている。インヒータ109aの下部には、ウェーハwを効率的に加熱するための円盤状のリフレクター(図示省略)が設置されていてもよい。また、P2領域内には、インナーサセプタ107cを介してウェーハwを上下に移動させる突き上げピン108がインヒータ109a、リフレクターを貫通するように設置されている。
Further, the P 2 region, for example, a
また、反応室10の上部には、輻射によってウェーハwの面内温度を測定する放射温度計などの温度測定装置110が複数設置されており、温度測定装置110はインヒータ109a及びアウトヒータ109bと共に温度制御機構111に接続されている。また、整流板103及び反応室10の上部壁面の一部を透明石英製とすることで、温度測定装置110による温度測定が可能となっている。尚、本実施形態においては、温度測定装置110を、ウェーハwの中心からの距離が20mmにある点(以下、内周部ともいう。)、80mmにある点(以下、外周部ともいう。)をそれぞれ測定する固定タイプの装置を2つ、ウェーハwの径方向に自由に移動し、所定の周期でウェーハwの任意の点における温度を測定する可動タイプの装置を1つ設けるものとするが、温度測定装置110の組合せはこれに限られない。例えば、固定タイプの装置を更に多く設置すれば、可動タイプの装置は設置しなくてもよい。このような温度測定装置により検出される温度から算出される面内温度分布は、インナーサセプタの交換パラメータとなる。
In addition, a plurality of temperature measuring
そして、反応室10の下部には、余剰のプロセスガスや反応副生成物などを含む排気ガスを反応室10から排出するためのガス排出口112が例えば2箇所に設けられている。ガス排出口112は、バルブ及び真空ポンプ(図示省略)からなるガス排出機構113と接続されている。更に、半導体製造装置1には、ガス供給機構101、回転駆動制御機構106、温度制御機構111、ガス排出機構113、搬送ロボット20等と接続され、それぞれコンピュータ制御する制御装置80が設けられている。また、制御装置80は、予め実験やシミュレーションなどにより求められた交換用インナーサセプタ107c´とウェーハwの面内温度分布との対応関係の定義情報が記憶された記憶装置90を内蔵若しくはこれと接続されている。制御装置80は、この定義情報を参照して、測定された面内温度より算出した面内温度分布に基づいて使用する交換用インナーサセプタ107c´を選択する。そして、インナーサセプタ格納部60から取り出した後、搬送ロボット20及び突き上げピン108を駆動させてインナーサセプタ107cから交換用インナーサセプタ107c´への交換を制御する。また、インナーサセプタ107cを交換するタイミングは、成膜工程時に限られず、ウェーハwの予備加熱の段階においても同様に実施可能であり、膜の均一化が更に促進される。
In the lower part of the
図4は、図1に示す搬送ロボット20の有するウェーハ搬送ハンド21及びインナーサセプタ搬送ハンド22の具体例を示す上面図である。同図に示されるように、ウェーハ搬送ハンド21のウェーハ載置部分は先端部に切り欠けを有するC形状に形成され、ウェーハwの径r1と略同一の径を有している。また、インナーサセプタ搬送ハンド22のサセプタ載置部分は、ウェーハ搬送ハンド21と同様にC形状に形成されているが、インナーサセプタ107c及び交換用インナーサセプタ107c´の径r2に合わせてウェーハwの径r1よりも小さく形成されている。搬送ロボット20は、制御装置80からの指令に基づいて使用するハンドを切り替えることでウェーハw及びインナーサセプタ107cの選択的な搬入・搬出を可能としている。
4 is a top view showing a specific example of the
図5は、図1に示す反応室10内に設置されたインナーサセプタ107cとインナーサセプタ格納部60に格納された交換用インナーサセプタ107c´の具体例を示す図である。また、図6は、図2に示すウェーハwの面内温度(縦軸)と中心からの距離(横軸)との関係を示す図である。ここでは、ヒータ109の出力調整による制御を実施したにも関わらず、ウェーハwの温度分布が所定の閾値を超えたことに伴い、図5(A)に示すインナーサセプタ107cから交換用インナーサセプタ107c´に交換することで面内温度分布を調整する具体例を説明する。図5(A)のインナーサセプタ107c上のウェーハwを加熱し、温度測定装置110によりウェーハwの面内温度を複数箇所で測定または半径方向に移動して連続的に測定し、これらの面内温度から図6のようなA〜Eの5パターンの温度分布が得られたと仮定すると、制御装置80はそれぞれ以下のように判定する。
FIG. 5 is a view showing a specific example of the
(1)直線Aの面内温度分布パターンの場合
ウェーハwの中心から末端部分にかけて面内温度が所定の到達温度である1100℃で均一化されているため、制御装置80はサセプタ交換による面内温度の調整は不要と判定する。
(1) In the case of the in-plane temperature distribution pattern of the straight line A Since the in-plane temperature is made uniform at 1100 ° C., which is a predetermined ultimate temperature, from the center of the wafer w to the end portion, the
(2)破線Bの面内温度分布パターンの場合
ウェーハwの中心から約80mmの距離の箇所を最大値として、80mm近傍(外周部)での面内温度が所定の到達温度よりも高い温度分布であるため、最大値と到達温度との温度差が所定の閾値を超える場合には、図5(B)のような交換用インナーサセプタ107c´に交換すべきと判定する。すなわち、中心から80mm近傍における底部の厚みTbがTaより薄く、交換後は交換用インナーサセプタ107c´の加熱部とウェーハwの裏面との間隔が広くなるため、80mm近傍(外周部)の面内温度を局所的に下げて到達温度で均一化することができる。
(2) In the case of the in-plane temperature distribution pattern of the broken line B Temperature distribution in which the in-plane temperature in the vicinity of 80 mm (outer peripheral portion) is higher than a predetermined reached temperature, with the maximum value at a position about 80 mm from the center of the wafer Therefore, when the temperature difference between the maximum value and the reached temperature exceeds a predetermined threshold, it is determined that the replacement
(3)破線Cの面内温度分布パターンの場合
ウェーハwの中心から末端部分にかけて面内温度が均一化されているが、所定の到達温度である1100℃との温度差が所定の閾値よりも全体的に高い場合には、制御装置80においては図5(C)のような交換用インナーサセプタ107c´に交換すべきと判定する。すなわち、底部全体の厚みTcがTaより薄く、交換後は交換用インナーサセプタ107c´の加熱部とウェーハwの裏面との間隔が広くなるため、面内温度を全体的に下げて到達温度で均一化することができる。
(3) In the case of the in-plane temperature distribution pattern of the broken line C The in-plane temperature is made uniform from the center of the wafer w to the end portion, but the temperature difference from the predetermined reached temperature of 1100 ° C. is higher than the predetermined threshold value. If it is high as a whole, the
(4)一点鎖線Dの面内温度分布パターンの場合
ウェーハwの中心から約80mmの距離の箇所を最小値として、80mm近傍での面内温度が所定の到達温度よりも低い温度分布であるため、最小値と到達温度との温度差が所定の閾値を超える場合には、図5(D)のような交換用インナーサセプタ107c´に交換すべきと判定する。すなわち、中心から80mm近傍における底部の厚みTdがTaより厚く、交換後は中心から80mm近傍における交換用インナーサセプタ107c´の加熱部とウェーハwの裏面との間隔が狭くなるため、面内温度を局所的に上げて到達温度で均一化することができる。
(4) In the case of the in-plane temperature distribution pattern of the alternate long and short dash line D The in-plane temperature in the vicinity of 80 mm is a temperature distribution lower than the predetermined attainment temperature, with the location at a distance of about 80 mm from the center of the wafer w being the minimum value. When the temperature difference between the minimum value and the reached temperature exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the replacement
(5)二点鎖線Eの面内温度分布パターンの場合
ウェーハwの中心から外周部にかけて面内温度が均一化されているが、所定の到達温度である1100℃との温度差が所定の閾値よりも全体的に低い場合には、制御装置80においては図5(E)のような交換用インナーサセプタ107c´に交換すべきと判定する。すなわち、底部全体の厚みTeがTaより厚く、交換後は交換用インナーサセプタ107c´の加熱部とウェーハwの裏面との間隔が狭くなるため、面内温度を全体的に上げて到達温度で均一化することができる。
(5) In the case of the in-plane temperature distribution pattern of the two-dot chain line E The in-plane temperature is made uniform from the center of the wafer w to the outer periphery, but the temperature difference from 1100 ° C., which is the predetermined temperature, is a predetermined threshold value. If it is lower overall, the
尚、インナーサセプタ格納部60に格納される交換用インナーサセプタ107c´は図5に示した5種類には限られない。例えば、破線Bの面内温度分布パターンや一点鎖線Dの面内温度分布パターンとは逆に、ウェーハwの中心から約20mm近傍(内周部)の温度誤差が閾値以上(例えば±4℃以上)で、約80mm近傍では温度誤差が閾値未満の場合には、図5(B)・(D)と凹凸を形成する位置を逆にしたインナーサセプタ107cを用意し、面内温度分布パターンとの関係を予め記憶しておくことで対応できる。
The replacement
次に、本実施形態に係る半導体製造方法を図面に基づいて説明する。図7は、本実施形態1に係る半導体製造方法の具体例を示すフローチャートである。また、図8は、ウェーハwを搬入・搬出する時の様子を説明する断面図であり、図9は、インナーサセプタ107cを搬入・搬出する時の様子を説明する断面図である。
Next, the semiconductor manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a flowchart showing a specific example of the semiconductor manufacturing method according to the first embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining how the wafer w is carried in / out, and FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining how the
先ず、制御装置80は、搬送ロボット20を駆動させ、ウェーハwを反応室10内に導入する(S701)。突き上げピン108を上昇させ、導入されたウェーハwをインナーサセプタ107c上に載置する。このとき、ウェーハwは、図8に示すようにインナーサセプタ107cの上面に形成された凸部の頂点において先ず保持される。ウェーハwの裏面とインナーサセプタ107cの上面の間に存在していた雰囲気ガスは隙間から抜けるため、ウェーハwの位置ずれが防止されている。続いて、制御装置80による制御に基づいて突き上げピン108を下降させ、ウェーハwと分離したインナーサセプタ107cは第2のアウターサセプタ107bの開口を遮蔽するように装着されるとともに、ウェーハwはインナーサセプタ107cから第1のアウターサセプタ107aに引き渡されて周縁部で保持される(S702)。
First, the
次に、温度制御機構111は、温度測定装置110により測定されたウェーハwの面内温度に基づいて、インヒータ109a及びアウトヒータ109bの温度を例えば1400〜1500℃の範囲で適宜出力を調整して、ウェーハwの面内温度が均一に例えば1100℃となるようにウェーハwを介して加熱する。回転駆動制御機構106は、回転部104を回転させることで、サセプタ107を介してウェーハwを例えば900rpmで回転させる。
Next, based on the in-plane temperature of the wafer w measured by the
次に、ガス供給機構101により、ガス供給口102から、例えば、キャリアガス:H2を20〜100SLM、ソースガス:SiHCl3を50sccm〜2SLM、ドーパントガス:B2H6、PH3:微量からなるプロセスガスが導入され、整流板103を介して整流状態でウェーハw上にプロセスガスが供給される。このとき、反応室10内の圧力は、ガス供給機構101及びガス排出機構113のバルブ(図示省略)をそれぞれ調整することにより、例えば1333Pa(10Torr)〜常圧に制御される。このようにして、各条件が制御され、ウェーハw上にSiエピタキシャル膜を成膜する(S703)。
Next, from the
Siエピタキシャル膜の形成と並行して、温度測定装置110が、成膜中のウェーハwの面内温度を半径方向の複数点において測定して温度制御機構111に出力される。温度制御機構111に接続されている制御装置80は、複数箇所において測定された面内温度から面内温度分布をin−situで算出する(S704)。
In parallel with the formation of the Si epitaxial film, the
次に、制御装置80は、S704で算出された面内温度分布を解析し、所定の到達温度との温度差が所定の閾値以下であるか否かを判定する(S705)。ヒータ109の出力制御による調整を行ったにもかかわらず、温度差が所定の閾値を超えたとき、面内温度分布の調整が必要となるため、インナーサセプタ107cの交換が必要と判定される。
Next, the
温度差が所定の閾値以下と判定された場合(S705:Yes)、そのまま所定の膜厚まで成膜処理が継続される。一方、温度差が所定の閾値を超えると判定された場合(S705:No)、制御装置80は、ガス供給機構101によるプロセスガスの供給を停止させると共に、回転駆動制御機構106による回転部104の回転を停止させ、Siエピタキシャル膜の形成を停止する(S706)。図8に示すように搬送ロボット20のウェーハ搬送ハンド21によってウェーハwを反応室10から搬出し、ウェーハ待機室70内に一時退避させる(S707)。
When it is determined that the temperature difference is equal to or smaller than the predetermined threshold (S705: Yes), the film forming process is continued up to the predetermined film thickness. On the other hand, when it is determined that the temperature difference exceeds the predetermined threshold (S705: No), the
次に、制御装置80は、記憶装置90内に予め記憶された、ウェーハwの面内温度分布のパターン毎に交換用インナーサセプタ107c´を定義した情報を参照する。そして、S704において算出された面内温度分布に基づいてインナーサセプタ格納部60の中から交換用インナーサセプタ107c´を選択する(S708)。図9に示すように搬送ロボット20及び突き上げピン108を駆動させて既設のインナーサセプタ107cを選択された交換用インナーサセプタ107c´に交換する(S709)。
Next, the
次に、制御装置80は、図8に示すように搬送ロボット20のウェーハ搬送ハンド21を駆動させ、S708においてウェーハ待機室70内に退避されていたウェーハwを反応室10に再度導入する(S710)。そして、成膜処理を再開する(S703)。
Next, the
そして、所定の膜厚のSiエピタキシャル膜が形成され、ウェーハwが反応室10より搬出され(S711)、成膜処理が終了する。。 Then, a Si epitaxial film having a predetermined thickness is formed, the wafer w is unloaded from the reaction chamber 10 (S711), and the film forming process is completed. .
このように、本実施形態に係る半導体製造装置1によれば、成膜処理中にウェーハwの面内温度分布が測定され、その分布パターンに基づいて適切な交換用インナーサセプタ107c´への交換を実施できる。特に、異なる組成の膜をウェーハw上に積層する場合には、反りの発生などによりヒータ109の出力制御だけでは面内温度分布の均一化が困難な場合が多いため有効である。また、ヒータ109のゾーン数を増やすことなく面内温度分布を高精度で調整することができるため、部品点数を抑え、製造コストを下げることができる。
As described above, according to the
<実施形態2>
本実施形態2においては、好ましい他の一形態について説明する。尚、上記実施形態1において付された符号と共通する符号は同一の対象を表すため説明を省略し、以下では実施形態1と異なる箇所について詳細に説明する。
<Embodiment 2>
In the second embodiment, another preferred embodiment will be described. In addition, since the code | symbol same as the code | symbol attached | subjected in the said
本実施形態においては、記憶装置90が記憶する定義情報が実施形態1の場合と異なっている。具体的には、記憶装置90は、反応室10に設置されているインナーサセプタ107cの交換対象となる交換用インナーサセプタ107c´とウェーハw上に形成する膜種との対応関係を定義情報として予め記憶する。これは、ウェーハwに形成する膜種によっても異なる面内温度分布を呈することによる。例えば、GaN系化合物半導体の組成を変動させた多層膜を形成する場合、膜種による面内応力の変動などにより反りが生じ、面内温度分布が変動することが考えられる。
In the present embodiment, the definition information stored in the
また、各層の組成が異なる多層膜をウェーハw上に形成する場合、制御装置80は、ガス供給機構101から供給されるプロセスガスの混合比率を変動させる制御を行う。この時、制御装置80は、切換後のインナーサセプタの交換パラメータとなる膜種又はプロセスガスの混合比率に基づいて記憶装置90を参照してインナーサセプタ格納部60内の交換用インナーサセプタ107c´を選択する。
Further, when forming a multilayer film having a different composition of each layer on the wafer w, the
制御装置80は、ガス供給機構101によるプロセスガスの供給を一時停止後に、搬送部である搬送ロボット20及び突き上げピン108を駆動させ、反応室10内のインナーサセプタ107cを膜種に基づいて選択された交換用インナーサセプタ107c´に交換する制御を行う。そして、ガス供給機構101により、異なる混合比率のプロセスガスをウェーハw上に供給して、異なる膜種の層の成膜を行う。
After temporarily stopping the process gas supply by the
図10は、本実施形態2に係る半導体製造方法の具体例を示すフローチャートである。先ず、制御装置80は、搬送ロボット20を駆動させ、ウェーハwを反応室10内に導入する(S1001)。実施形態1と同様に、突き上げピン108を上昇させて導入されたウェーハwをインナーサセプタ107c上に載置し、突き上げピン108を下降させてアウターサセプタ107bの開口部を閉じるとともに、ウェーハwが第1のアウターサセプタ107aの周縁部で保持される(S1002)。
FIG. 10 is a flowchart showing a specific example of the semiconductor manufacturing method according to the second embodiment. First, the
次に、温度制御機構111は、温度測定装置110により測定されたウェーハwの面内温度に基づいて、インヒータ109a及びアウトヒータ109bの温度を例えば1400〜1500℃の範囲で適宜出力を調整して、ウェーハwの面内温度が均一に例えば1100℃となるようにウェーハwを介して加熱する。そして、回転駆動制御機構106は、回転部104を回転させることで、サセプタ107を介してウェーハwを例えば900rpmで回転させる。
Next, based on the in-plane temperature of the wafer w measured by the
次に、ガス供給機構101により、ガス供給口102から、例えば、キャリアガス:H2を30SLM程度、III族ソースガス:NH3を30SLM程度、Gaソースガス:TMGを0.035SLM程度からなるプロセスガスが導入され、整流板103を介して整流状態でウェーハw上にプロセスガスが供給される。このとき、反応室10内の圧力は、ガス供給機構101及びガス排出機構113のバルブ(図示省略)をそれぞれ調整することにより、例えば1333Pa(10Torr)〜常圧に制御される。このようにして、各条件が制御され、ウェーハw上にGaN系の第1の層を成膜する(S1003)。
Next, a process including, for example, a carrier gas: H 2 of about 30 SLM, a group III source gas: NH 3 of about 30 SLM, and a Ga source gas: TMG of about 0.035 SLM from the
次に、制御装置80は、ガス供給機構101から供給するプロセスガスの混合比率を変更することによって、同一のウェーハw上に形成する膜種を切換えるか否かを判定する(S1004)。ここで、同一のウェーハw上に形成する結晶膜の膜種を切換えないと判定された場合(S1004:No)は、そのまま所定の膜厚まで成膜が継続される(S1003)。
Next, the
一方、同一のウェーハw上に形成する結晶膜の膜種を切換え、第2の層を成膜すると判定された場合(S1004:Yes)は、制御装置80は、ガス供給機構101によるプロセスガスの供給を停止させると共に、回転駆動制御機構106による回転部104の回転を停止させ、GaN系膜の形成を停止する(S1005)。次に、図8に示すように搬送ロボット20のウェーハ搬送ハンド21によってウェーハwを反応室10から搬出し、ウェーハ待機室70内に一時退避させる(S1006)。
On the other hand, when it is determined that the second layer is to be formed by switching the film type of the crystal film formed on the same wafer w (S1004: Yes), the
次に、制御装置80は、記憶装置90内に予め記憶された、膜種又はプロセスガスの混合比率毎に交換用インナーサセプタ107c´を定義した情報を参照する。そして、膜種に基づいてインナーサセプタ格納部60の中から交換用インナーサセプタ107c´を選択する(S1007)。実施形態1と同様に、図9に示すように搬送ロボット20及び突き上げピン108を駆動させて既設のインナーサセプタ107cを選択された交換用インナーサセプタ107c´に交換する(S1008)。
Next, the
次に、制御装置80は、図8に示すように搬送ロボット20のウェーハ搬送ハンド21を駆動させ、S1006においてウェーハ待機室70内に退避されていたウェーハwを反応室10に再度導入する(S1009)。そして、成膜処理を再開し、第1の層と異なる組成の膜種で構成される第2の層を形成する(S1003)。
Next, the
そして、所定の膜厚のGaN系膜が形成され、ウェーハwが反応室10より搬出され(S1010)、成膜処理が終了する。 Then, a GaN-based film having a predetermined thickness is formed, the wafer w is unloaded from the reaction chamber 10 (S1010), and the film forming process is completed.
このように、本実施形態によれば、同一のウェーハwに対する成膜処理中に、ウェーハw上に形成する膜種に応じた交換用インナーサセプタ107c´に交換してウェーハwの面内温度分布の均一化を図ることができ、同一のウェーハw上に各層で組成が異なる多層膜を均一に形成することができる。
As described above, according to the present embodiment, during the film forming process on the same wafer w, the in-plane temperature distribution of the wafer w is changed to the replacement
<変形例>
以上、具体例を参照しながら本発明のいくつかの実施形態について詳述したが、上述した実施形態に限定されるものではなく、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。
<Modification>
As mentioned above, although several embodiment of this invention was explained in full detail, referring to a specific example, it is not limited to embodiment mentioned above, It can implement in various deformation | transformation in the range which does not deviate from another summary. .
例えば、同一のウェーハwに対して成膜を行う際、実施形態1においてはウェーハwの面内温度分布に基づいて定義情報を参照して選択した交換用インナーサセプタ107c´に交換したのに対し、実施形態2においては膜種に基づいて別の定義情報を参照して選択した交換用インナーサセプタ107c´に交換した。しかし、実施形態1及び実施形態2を組み合わせた構成としてもよい。すなわち、記憶装置90に上記2種類の定義情報をそれぞれ記憶しておくことで、面内温度分布および膜種にそれぞれ基づいて交換用インナーサセプタ107c´を選択し、交換することが可能となる。成膜の過程で面内温度分布が大きく変化する場合及び成分が異なる膜をウェーハw上に積層する場合のいずれにも対応できるため有効である。
For example, when the film is formed on the same wafer w, in the first embodiment, the replacement is performed with the replacement
本実施形態において、単層のSiエピタキシャル膜形成や、GaN系の化合物半導体を例に挙げて説明したが、その他ポリSi層や、例えばSiO2層やSi3N4層などの絶縁膜や、SiC、GaAlAs、InGaAsなど化合物半導体の積層に適用することが可能である。また、半導体膜のドーパントを変動させる際にも適用することが可能である。 In the present embodiment, a single-layer Si epitaxial film formation or a GaN-based compound semiconductor has been described as an example, but other poly-Si layers, for example, insulating films such as SiO 2 layers and Si 3 N 4 layers, It can be applied to a stack of compound semiconductors such as SiC, GaAlAs, and InGaAs. It can also be applied when changing the dopant of the semiconductor film.
w…ウェーハ、1…半導体製造装置、10…反応室、20…搬送ロボット、21…ウェーハ搬送ハンド、22…インナーサセプタ搬送ハンド、30…搬送室、40…ウェーハ搬送ロボット、50…IOモジュール、60…インナーサセプタ格納部、70…ウェーハ待機室、80…制御装置、90…記憶装置、101…ガス供給機構、102…ガス供給口、103…整流板、104…回転部、104a…回転リング、104b…回転軸、106…回転駆動制御機構、107…サセプタ、107a…第1のアウターサセプタ、107b…第2のアウターサセプタ、107c…インナーサセプタ、107c´…交換用インナーサセプタ、108…突き上げピン、109…ヒータ、109a…インヒータ、109b…アウトヒータ、110…温度測定装置、111…温度制御機構、112…ガス排出口、113…ガス排出機構。
w ... wafer, 1 ... semiconductor manufacturing apparatus, 10 ... reaction chamber, 20 ... transfer robot, 21 ... wafer transfer hand, 22 ... inner susceptor transfer hand, 30 ... transfer chamber, 40 ... wafer transfer robot, 50 ... IO module, 60 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Inner susceptor storage part, 70 ... Wafer waiting room, 80 ... Control apparatus, 90 ... Memory | storage device, 101 ... Gas supply mechanism, 102 ... Gas supply port, 103 ... Current plate, 104 ... Rotation part, 104a ... Rotation ring,
Claims (5)
前記反応室内に前記ウェーハを導入し、
前記導入された前記ウェーハを予め搬入されたインナーサセプタ上に載置し、
前記インナーサセプタの装着によって遮蔽される開口が中央部に設けられたアウターサセプタ上に前記インナーサセプタ及び前記ウェーハを載置し、
前記インナーサセプタ及び前記アウターサセプタを介して前記ウェーハを下方から加熱し、前記ウェーハ上にプロセスガスを上方から整流状態で供給するとともに前記ウェーハを回転させることにより、前記ウェーハ上に成膜を行い、
前記インナーサセプタの交換パラメータと、前記交換用インナーサセプタとを予め定義した定義情報に基づいて前記交換用インナーサセプタを選択し、
前記ウェーハ上の成膜を一時停止して、前記インナーサセプタを選択された前記交換用インナーサセプタに交換し、
前記ウェーハ上への成膜を再開することを特徴とする半導体製造方法。 Store the replacement inner susceptor in the inner susceptor storage connected to the reaction chamber in advance,
Introducing the wafer into the reaction chamber;
The introduced wafer is placed on an inner susceptor loaded in advance,
The inner susceptor and the wafer are placed on an outer susceptor provided with an opening that is shielded by mounting the inner susceptor at a central portion,
Heating the wafer from below through the inner susceptor and the outer susceptor, supplying process gas onto the wafer in a rectified state from above and rotating the wafer to form a film on the wafer,
Select the replacement inner susceptor based on definition information defining the replacement parameter of the inner susceptor and the replacement inner susceptor in advance,
Temporarily stop the film formation on the wafer and replace the inner susceptor with the selected inner susceptor for replacement,
A method of manufacturing a semiconductor, comprising restarting film formation on the wafer.
前記反応室にプロセスガスを供給するガス供給機構と、
前記ウェーハより小さい径を有するインナーサセプタ及び前記インナーサセプタの装着によって遮蔽される開口が中央部に設けられたアウターサセプタを有し、前記ウェーハを載置するサセプタと、
前記アウターサセプタの外周部を支持し、前記ウェーハを回転させる回転部と、
この回転部内に設けられ、前記ウェーハを前記サセプタを介して下方より加熱するヒータと、
前記回転部内に設けられ、前記インナーサセプタを上昇/下降させる突き上げピンと、
前記反応室の上部に設けられ、前記加熱された前記ウェーハの面内温度を測定する温度測定装置と、
前記反応室に接続され、前記インナーサセプタ交換される交換用インナーサセプタを格納するインナーサセプタ格納部と、
このインナーサセプタ格納部と前記反応室との間で前記インナーサセプタ及び前記交換用インナーサセプタの搬入・搬出を行う搬送部と、
前記インナーサセプタの交換パラメータと前記交換用インナーサセプタとの対応関係を定義した定義情報を予め記憶する記憶装置と、
前記面内温度から前記面内温度分布を算出し、この面内温度分布と前記定義情報に基づき前記交換用インナーサセプタを選択し、前記インナーサセプタと交換指示する制御部と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置。 A reaction chamber into which the wafer is introduced;
A gas supply mechanism for supplying a process gas to the reaction chamber;
An inner susceptor having a diameter smaller than that of the wafer, and an outer susceptor provided with an opening shielded by mounting of the inner susceptor at a central portion, and a susceptor on which the wafer is placed;
A rotating unit that supports the outer periphery of the outer susceptor and rotates the wafer;
A heater provided in the rotating unit and heating the wafer from below via the susceptor;
A push-up pin provided in the rotating part for raising / lowering the inner susceptor;
A temperature measuring device provided in an upper part of the reaction chamber and measuring an in-plane temperature of the heated wafer;
An inner susceptor storage section for storing a replacement inner susceptor connected to the reaction chamber and exchanged for the inner susceptor;
A transport unit that carries in and out the inner susceptor and the replacement inner susceptor between the inner susceptor storage unit and the reaction chamber;
A storage device for preliminarily storing definition information defining a correspondence between the replacement parameter of the inner susceptor and the replacement inner susceptor;
A controller that calculates the in-plane temperature distribution from the in-plane temperature, selects the replacement inner susceptor based on the in-plane temperature distribution and the definition information, and instructs the replacement with the inner susceptor;
A semiconductor manufacturing apparatus comprising:
前記ウェーハの搬入及び搬出時に使用されるウェーハ搬送ハンドと、
このウェーハ搬送ハンドより小さく、前記インナーサセプタの搬入及び搬出時に使用されるサセプタ搬送ハンドと、
を有することを特徴とする請求項3または請求項4記載の半導体製造装置。 The transport unit is
A wafer transfer hand used when loading and unloading the wafer;
A susceptor transfer hand that is smaller than the wafer transfer hand and is used when the inner susceptor is loaded and unloaded;
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the semiconductor manufacturing apparatus comprises:
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017045816A (en) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | 三菱電機株式会社 | Vacuum chuck stage |
WO2019049469A1 (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-14 | 昭和電工株式会社 | Susceptor, cvd device, and method for manufacturing epitaxial wafer |
-
2012
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JP2017045816A (en) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | 三菱電機株式会社 | Vacuum chuck stage |
WO2019049469A1 (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-14 | 昭和電工株式会社 | Susceptor, cvd device, and method for manufacturing epitaxial wafer |
JP2019047085A (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-22 | 昭和電工株式会社 | Susceptor, cvd apparatus and method for manufacturing epitaxial wafer |
US20210066113A1 (en) * | 2017-09-07 | 2021-03-04 | Showa Denko K.K. | Susceptor, cvd apparatus, and method for manufacturing epitaxial wafer |
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