JP2024017276A - 成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェハの搬出を妨げることなくウェハの位置ずれを低減することが可能な成膜装置を提供する。【解決手段】一実施形態に係る成膜装置は、ウェハ上にSiC膜をエピタキシャル成長させるための成膜装置である。この成膜装置は、ウェハを、その裏面側から支持する裏面支持部と、裏面支持部上でウェハの側面を囲む側面ガイドと、裏面支持部の外側で側面ガイドを支持する基材と、を備える。裏面支持部には、ウェハと側面ガイドとの間に配置された壁部が設けられている。壁部と側面ガイドとの間、および基材における側面ガイドを支持する部分と裏面支持部との間には、それぞれ隙間が形成されている。【選択図】図2
Description
本発明は、成膜装置に関する。
SiC(シリコンカーバイド)ウェハ上に、エピタキシャル成長にてSiC膜を成膜する場合、SiCウェハは、保持部上に載置される。このウェハは、SiC膜をエピタキシャル成長させる成膜工程時に回転しているが、この成膜工程の前後でウェハの回転速度は加速または減速する。このような回転速度の変化によって、ウェハが保持部上で回転移動して位置ずれが発生する場合がある。
そこで、ウェハの位置ずれを低減するために、保持部には、側面ガイドが設けられている。側面ガイドは、ウェハの側面(外周面)に沿って設けられている。回転移動したウェハは、複数箇所で側面ガイドに接触する。これにより、ウェハの回転移動を制限することができる。しかし、成膜するための昇温工程、昇温後の成膜工程、成膜後の冷却工程を含むプロセス工程における側面ガイドの熱収縮によって、ウェハが、側面ガイドに挟持される状態となる。そのため、ウェハを搬出できなくなる場合がある。
本発明は、ウェハの搬出を妨げることなくウェハの位置ずれを低減することが可能な成膜装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る成膜装置は、ウェハ上にSiC膜をエピタキシャル成長させるための成膜装置である。この成膜装置は、ウェハを、その裏面側から支持する裏面支持部と、裏面支持部上でウェハの側面を囲む側面ガイドと、裏面支持部の外側で側面ガイドを支持する基材と、を備える。裏面支持部には、ウェハと側面ガイドとの間に配置された壁部が設けられている。壁部と側面ガイドとの間、および基材における側面ガイドを支持する部分と裏面支持部との間には、それぞれ隙間が形成されている。
また、前記ウェハの側面の一部に、直線形状のオリフラが設けられ、
前記壁部は、前記オリフラに沿って設けられていてもよい。
前記壁部は、前記オリフラに沿って設けられていてもよい。
また、前記ウェハの側面の一部に、直線形状のオリフラが設けられ、
前記壁部は、前記側面における前記オリフラを除く円周面に沿って設けられていてもよい。
前記壁部は、前記側面における前記オリフラを除く円周面に沿って設けられていてもよい。
また、前記隙間が、0.2mm~1.5mmの範囲内であってもよい。
また、前記壁部の上面が、前記側面ガイド部の上面と同じ高さに位置していてもよい。
本発明によれば、ウェハの搬出を妨げることなくウェハの位置ずれを低減することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る成膜装置100の模式的な断面図である。本実施形態に係る成膜装置100は、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いるエピタキシャル成長装置である。以下、主にSiCウェハ上にSiC膜をエピタキシャル成長させる場合を例に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る成膜装置100の模式的な断面図である。本実施形態に係る成膜装置100は、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いるエピタキシャル成長装置である。以下、主にSiCウェハ上にSiC膜をエピタキシャル成長させる場合を例に説明する。
成膜装置100は、ウェハWを載置する保持部1を備える。保持部1は、サセプタユニットとも称することができ、ウェハW上にSiCエピタキシャル膜の成膜を行う成膜室である反応室2内に設けられている。
保持部1に載置されたウェハWに供給されたプロセスガスの反応によって、ウェハW上でSiC膜がエピタキシャル成長する。ここでプロセスガスとは、SiCソースガスとしてのSi系ガス(例えばモノシラン(SiH4)ガス)、C系ガス(例えばプロパン(C3H8)ガス)、SiCの成長を促進するためのCl系ガス(例えば塩化水素(HCl)ガス)、パージガスとしてのアルゴン(Ar)ガス、キャリアガスとしての水素(H2)ガス等である。なお、ジクロロシラン(SiH2Cl2)ガス、トリクロロシラン(SiHCl3)などのように、Si原子とCl原子とを含むガスを、Si系ガスとして用いることも可能である。
保持部1は、回転部4の上方に設けられる。保持部1の構造については、後述する。
回転部4は、その上部にホルダー16と、その下部に回転軸6と、を有する。ホルダー16は、その上部で保持部1を支持する。回転軸6が、モータ(不図示)によって回転することにより、ホルダー16が回転する。ホルダー16の回転を介して保持部1が回転する。このように、保持部1の上に載置されたウェハWをウェハWの周方向に回転させることができる。
ホルダー16は、上部が開口する構造を有する。回転部4内には、第1ヒーター14が設けられている。第1ヒーター14には、例えばカーボン(C)材の抵抗加熱ヒーターが用いられる。第1ヒーター14は、回転軸6内に設けられた略円筒状の石英製のシャフト8の内部を通る電極(不図示)によって給電され、ウェハWをその裏面から加熱する。
また、回転部4内には、第1ヒーター14による加熱を効率的に行うために、第1ヒーター14の下方にリフレクタ10が設けられている。リフレクタ10には、カーボン、SiC、又はSiCを被覆したカーボンなどの耐熱性の高い材料を用いる。また、リフレクタ10の下方には断熱材12が設けられる。断熱材12を設けることにより、第1ヒーター14からの熱がシャフト8やその設置部分等に伝わることを低減し、加熱時のヒーター電力を抑制することができる。
反応室2の下部には、余剰のプロセスガスや反応副生成物を含むガスを排出するための排気部22が設けられる。排気部22は、調整バルブ58及び真空ポンプ56からなる排気機構54に接続される。排気機構54は、反応室2から排出されたガスを外部に排出し、反応室2内を所定の圧力に調整する。
また、反応室2内には、成膜処理が行われる成膜領域と、反応室2の側壁(内壁)2aとを仕切る円筒型のホットウォール式ライナー(壁面)24が設けられている。ホットウォール式ライナー24には、カーボン又はSiCを被覆したカーボン、SiCなどの耐熱性の高い材料が用いられる。なお、回転部4と側壁(内壁)2aとの間にも、回転部4と側壁(内壁)2aとを仕切る不図示の円筒部材を設け、側壁(内壁)2aへの着膜を低減することが望ましい。
ホットウォール式ライナー24と側壁2aとの間には、ウェハWを上方から加熱する第2ヒーター26が設けられている。ウェハWは、第2ヒーター26の下端より下方に載置される。ホットウォール式ライナー24は第2ヒーター26で加熱される。第2ヒーター26は例えば抵抗加熱型のヒーターである。また、第2ヒーター26と側壁2aとの間には断熱材20が設けられており、第2ヒーター26からの熱が側壁2aに伝わることを低減する。断熱材20を設けることにより、加熱時のヒーター電力を抑制することができる。第2ヒーター26は一体でなく、分割され、それぞれが独立に制御可能であってもよい。
なお、ホットウォール式ライナー24は、ホットウォール式ライナー24の外部に設けられた高周波コイルにより、誘導加熱されてもよい。
反応室2の上部には、熱効率を上げるために、第1ヒーター14や第2ヒーター26からの輻射を反射するリフレクタユニットRU1、RU2が設けられている。リフレクタユニットRU2はリフレクタユニットRU1の下方に設けられている。
リフレクタユニットRU1、RU2は、カーボン、SiC、又はSiCを被覆したカーボンを用いた薄板により構成されている。リフレクタユニットRU1、RU2は1枚の薄板で構成してもよいし、複数枚の薄板を積層してもよい。
反応室2の上部には、ガス供給部30が設けられている。ガス供給部30は、ガス流路(ガスパイプ)32、34、36を介して、成膜領域にパージガスやSiCソースガス等のプロセスガスを供給する。例えば、ガス流路32を介してウェハW上にパージガスとしてのアルゴンガス又は水素ガスが供給される。また、ガス流路34、36を介して、ウェハW上にSiCソースガスとしてシランガスやプロパンガスが供給される。なお図1では、各ガスに対して1本のガス流路が設けられているが、複数のガス流路を設けてもよい。また、ガス供給部30の構造は、シャワーヘッドタイプとしてもよい。
なお、反応室2の上部には放射温度計(図示せず)が設けられ、ウェハWの温度を測定することができる。この場合、反応室2の一部に図示しない石英ガラス窓を設け、石英ガラス窓を介して放射温度計でウェハWの温度を測定する。
図2(a)は、第1実施形態に係る保持部1の平面図である。図2(b)は、図2(a)に示す切断線A-Aに沿った断面図である。本実施形態に係る保持部1は、裏面支持部1aと、側面ガイド1bと、基材1cと、を有する。
裏面支持部1aは、例えば炭素(C)を材料とする環状部材である。裏面支持部1aの内周部分は、ウェハWを、その裏面側から支持する。また、裏面支持部1aの外周部分は、基材1cとともに側面ガイド1bを支持する。
裏面支持部1aの内周部分と外周部分との間には、溝部1a1が設けられている。溝部1a1によって、成膜工程時に裏面支持部1a上に堆積した堆積膜が、ウェハWの裏面に転写することを防ぐことができる。
また、裏面支持部1aには、壁部1a2が、溝部1a1と外周部分との間に配置されている。壁部1a2は、ウェハWの側面の一部に設けられた直線状のオリフラOFに沿って設けられている。壁部1a2は、連続していても分割されていてもよい。オリフラOFは、ウェハWの結晶方位を示すために形成されている。壁部1a2によって、ウェハW上にSiC膜をエピタキシャル成長させる成膜工程時で生じるウェハWの回転移動を制限することができる。
壁部1a2の高さ、換言すると壁部1a2の上面の位置がウェハWよりも低いと、壁部1a2でウェハWの回転移動を制限できなくなる場合がある。そのため、壁部1a2の上面の位置は、ウェハWよりも高くなっている。ただし、壁部1a2の上面の位置が側面ガイド1bの上面の位置よりも高くなると、反応室2内でウェハWに向けて導入されるプロセスガスの流れを妨げる可能性がある。そのため、壁部1a2の上面は、成膜時に側面ガイド1bの上面の高さに位置していることが望ましい。このとき、加工精度(例えば±5%)程度は許容される。
側面ガイド1bは、例えばSiCを材料とする環状部材である。側面ガイド1bは、ウェハWの側面を囲むように設けられている。側面ガイド1bでは、壁部1a2を挟んでウェハWのオリフラOFに対向する部分が、オリフラOFと同じように直線状に形成されている。この直線状に形成された部分と、壁部1a2との間には、図2(b)に示すように隙間G1が形成されている。
基材1cは、ホルダー16に着脱可能に取り付けられ、裏面支持部1aおよび側面ガイド1bを支持する。基材1cにおいて、側面ガイド1bを支持する部分は、裏面支持部1aの外側に設けられている。側面ガイド1bを支持する部分と、裏面支持部1aの外周部との間には、図2(b)に示すように隙間G2が形成されている。隙間G2の大きさは、上記隙間G1と同程度である。裏面支持部1aと側面ガイド1bがそれぞれ独立して移動でき、ウェハWを挟み込まないための隙間G1、G2は、例えば0.2mm~1.5mm程度の範囲であることが望ましい。また、隙間G1が大きすぎると、より多くのSiCが隙間G1内に堆積してしまうため、前述の隙間の範囲内とすることが望ましい。
以下、上述した成膜装置100を用いた成膜方法について簡単に説明する。図3は、第1実施形態に係る成膜方法の手順を示すフローチャートである。
図3に示すフローチャートでは、まず、ウェハWを載置した保持部1がホルダー16上に取り付けられる(ステップS101)。ステップS101の時点で、ウェハWの温度は、第1ヒーター14および第2ヒーター26によって、ウェハWを反応室2に搬出入するときの温度、例えば、例えば900℃に加熱されている。
また、本実施形態では、ステップS101の時点で、不活性ガスが反応室2内に導入されている。ここで不活性ガスは、例えばアルゴン(Ar)ガスやヘリウム(He)ガスである。なお、水素(H2)ガスも用いることができる
次に、ホルダー16が回転し始める(ステップS102)。このとき、ウェハWの回転数は、例えば50rpm(revolutions per minute)程度である。
次に、ウェハWが回転し始めてから所定時間経過すると、第1ヒーター14および第2ヒーター26への供給電力を増加させることによって、ウェハWの温度を上昇させる(ステップS103)。
次に、ウェハWの温度が予め設定されたしきい値温度に到達すると、ホルダー16の回転速度を増加させることによって、ウェハWの回転速度を加速し始める(ステップS104)。
次に、反応室2内に導入するプロセスガスを、不活性ガスから水素ガスへ切り替える(ステップS105)。
次に、水素ガスと共にSi系ガス、C系ガス、SiCの成長を促進するためのCl系ガス等を反応室2内に導入してウェハW上にSiC膜をエピタキシャル成長させる(ステップS106)。このとき、ウェハWの回転数は、例えば600rpm程度である。
次に、第1ヒーター14および第2ヒーター26の供給電力を減少させることによって、ウェハWの温度を下降させる(ステップS107)。また、ステップS107では、ホルダー16の回転速度を減少させることによって、ウェハWの回転速度を減速し始める。さらに、Si系ガス、C系ガス、SiCの成長を促進するためのCl系ガス等のSiC膜のエピタキシャル成長に必要なプロセスガスの導入を停止する。なお、水素ガスは、継続して反応室2に導入される。
次に、ウェハWの回転の減速を一旦停止する(ステップS108)。このとき、反応室2内に導入するプロセスガスを、水素ガスから不活性ガスへ切り替える。次に、減速を停止してから所定時間が経過すると、ホルダー16の回転速度をさらに減少させることによって、ウェハWの回転数をさらに低下し始める(ステップS109)。その後、ウェハWの回転が停止すると、ウェハWおよび保持部1が反応室2内から搬出され、続いて次のウェハWおよび保持部1が反応室2内に搬入される。
以下、上述した成膜方法を、裏面支持部1aに壁部1a2が設けられていない比較例に係る成膜装置に適用した場合のウェハWの状態について説明する。
図4(a)は、比較例に係る成膜装置でウェハWが回転移動した状態を示す平面図である。図4(b)は、図4(a)に示す切断線B-Bに沿った断面図である。
例えば、上述したステップS104のようにウェハWの回転速度を加速するか、または上述したステップS107のようにウェハの回転速度を減速すると、ウェハWは、回転方向に作用する力によって回転移動する。この場合、図4(a)および図4(b)に示すように、ウェハWは、オリフラOFの一端と、この一端と対向する円周面とで側面ガイド1bに接触する。これにより、ウェハWの回転移動を制限する。
しかし、ウェハWと側面ガイド1bとの2つの接触箇所には、ウェハ温度下降工程において、側面ガイド1bの熱収縮による力Fがそれぞれ生じる。この力Fによって、ウェハWは、側面ガイド1bに挟持される。これにより、ウェハWが側面ガイド1bに固定され、反応室2から保持部1およびウェハWを搬出した後の分離チャンバ(不図示)において、保持部1からウェハWを分離し、搬送することができない場合がある。
これに対し、本実施形態では、裏面支持部1aに壁部1a2が設けられている。ここで、裏面支持部1aに壁部1a2が設けられている場合のウェハWの状態について説明する。
図5(a)は、本実施形態に係る成膜装置100でウェハWの回転移動したときの状態を示す平面図である。図5(b)は、図5(a)に示す切断線C-Cに沿った断面図である。
本実施形態でも、ウェハWの回転速度を加速または減速すると、ウェハWは、回転方向に作用する力によって回転移動する。ただし、本実施形態では、図5(a)および図5(b)に示すように、ウェハWは、オリフラOFの一端で壁部1a2に接触する一方で、この一端と対向する円周面で側面ガイド1bに接触する。これにより、ウェハWの回転移動を制限する。
また、図5(b)に示すように、壁部1a2と側面ガイド1bとの間には隙間G1が形成されるとともに、裏面支持部1aと基材1cとの間には隙間G2が形成されている。そのため、ウェハ温度下降工程において、側面ガイド1bが熱収縮して側面ガイド1bがウェハ接触部を収縮方向に力を加えても、もう一方のウェハWと壁部1a2の接触部においてウェハWから壁部1a2に対して力が働くため裏面支持部1aをウェハWの径方向の外側へ移動させることができる。
図6(a)は、裏面支持部1aが移動した状態を示す平面図である。図6(b)は、図6(a)に示す切断線D-Dに沿った断面図である。図6(a)および図6(b)に示すように、裏面支持部1aが径方向の外側へ移動すると、壁部1a2がウェハWのオリフラOFから離れるため、両者の接触状態が解除される。その結果、ウェハWは裏面支持部1a上で固定されなくなるので、保持部1およびウェハWを反応室2から搬出した後の分離チャンバ(不図示)において、保持部1からウェハWを分離し、搬送することが可能となる。
以上説明した本実施形態では、ウェハWの回転速度を加速または減速しても、壁部1a2および側面ガイド1bがウェハWの回転移動を制限することによって、ウェハWの回転方向の位置ずれを低減することができる。また、隙間G1および隙間G2を形成することによって、裏面支持部1aを径方向の外側へ逃がすことができる。これにより、ウェハWが壁部1a2と側面ガイド1bとの間に固定されないため、反応室2からウェハWを搬出可能となる。よって、ウェハWの搬送を妨げることなくウェハWの位置ずれを低減することが可能となる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、上述した第1実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る成膜装置では、保持部1の裏面支持部1aの構造が、第1実施形態と異なる。ここで、本実施形態に係る保持部1の構造について説明する。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、上述した第1実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る成膜装置では、保持部1の裏面支持部1aの構造が、第1実施形態と異なる。ここで、本実施形態に係る保持部1の構造について説明する。
図7(a)は、第2実施形態に係る保持部1の平面図である。図7(b)は、図7(a)に示す切断線E-Eに沿った断面図である。
上述した第1実施形態では、裏面支持部1aの壁部1a2は、ウェハWのオリフラOFに沿って設けられている。一方、本実施形態では、図7(a)に示すように、壁部1a2は、ウェハWのオリフラOFを除く部分、すなわち、円周面に沿って設けられている。壁部1a2は、連続していても分割されていてもよい。
また、本実施形態でも、図7(b)に示すように、壁部1a2と、側面ガイド1bにおいてこの壁部1a2と対向する部分との間には、隙間G1が形成されている。さらに、裏面支持部1aの外周部と、基材1cにおいて側面ガイド1bを支持する部分との間には、隙間G2が形成されている。
上記のように構成された保持部1上に載置されたウェハWの回転速度を加速または減速すると、ウェハWは、回転方向に作用する力によって回転移動する。その後、図7(a)および図7(b)に示すように、ウェハWは、オリフラの一端で側面ガイド1bに接触する一方で、この一端と対向する円周面で壁部1a2に接触する。これにより、ウェハWの回転移動を制限する。
また、本実施形態でも、壁部1a2と側面ガイド1bとの間には隙間G1が形成されるとともに、裏面支持部1aと基材1cとの間には隙間G2が形成されている。そのため、ウェハ温度下降工程において、側面ガイド1bが熱収縮して側面ガイド1bがウェハ接触部を収縮方向に力を加えても、もう一方のウェハWと壁部1a2の接触部においてウェハWから壁部1a2に対して力が働くため裏面支持部1aをウェハWの径方向の外側へ移動させることができる。
図8(a)は、裏面支持部1aが移動した状態を示す平面図である。図8(b)は、図8(a)に示す切断線F-Fに沿った断面図である。図8(a)および図8(b)に示すように、本実施形態でも、裏面支持部1aが径方向の外側へ移動すると、壁部1a2がウェハWの側面から離れるため、両者の接触状態が解除される。その結果、ウェハWは裏面支持部1a上で固定されなくなるので、保持部1およびウェハWを反応室2から搬出した後の分離チャンバ(不図示)において、保持部1からウェハWを分離し、搬送することが可能となる。
以上説明した本実施形態においても、第1実施形態と同じように、ウェハWの回転速度を加速または減速しても、壁部1a2および側面ガイド1bがウェハWの回転移動を制限することによって、ウェハWの回転方向の位置ずれを低減することができる。また、隙間G1および隙間G2を形成することによって、裏面支持部1aを径方向の外側へ逃がすことができる。これにより、ウェハWが壁部1a2と側面ガイド1bとの間に固定されないため保持部1およびウェハWを反応室2から搬出した後の分離チャンバ(不図示)において、保持部1からウェハWを分離して搬送可能となる。よって、ウェハWの搬送を妨げることなくウェハWの位置ずれを低減することが可能となる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1a:裏面支持部
1a2:壁部
1b:側面ガイド
1c:基材
100:成膜装置
1a2:壁部
1b:側面ガイド
1c:基材
100:成膜装置
Claims (5)
- ウェハ上にSiC膜をエピタキシャル成長させるための成膜装置であって、
前記ウェハを、その裏面側から支持する裏面支持部と、
前記裏面支持部上で前記ウェハの側面を囲む側面ガイドと、
前記裏面支持部の外側で前記側面ガイドを支持する基材と、を備え、
前記裏面支持部には、前記ウェハと前記側面ガイドとの間に配置された壁部が設けられ、
前記壁部と前記側面ガイドとの間、および前記基材における前記側面ガイドを支持する部分と前記裏面支持部との間には、それぞれ隙間が形成されている、成膜装置。 - 前記ウェハの側面の一部に、直線形状のオリフラが設けられ、
前記壁部は、前記オリフラに沿って設けられている、請求項1に記載の成膜装置。 - 前記ウェハの側面の一部に、直線形状のオリフラが設けられ、
前記壁部は、前記側面における前記オリフラを除く円周面に沿って設けられている、請求項1に記載の成膜装置。 - 前記隙間が、0.2mm~1.5mmの範囲内である、請求項1記載の成膜装置。
- 前記壁部の上面が、前記ウェハの上面より高い位置に設けられている、請求項1に記載の成膜装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022119812A JP2024017276A (ja) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022119812A JP2024017276A (ja) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 成膜装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024017276A true JP2024017276A (ja) | 2024-02-08 |
Family
ID=89807965
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022119812A Pending JP2024017276A (ja) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 成膜装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024017276A (ja) |
-
2022
- 2022-07-27 JP JP2022119812A patent/JP2024017276A/ja active Pending
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