JP2540690B2 - 半導体ウェ―ハの製造方法 - Google Patents
半導体ウェ―ハの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、シリコン等の半導体
ウェーハに所要の半導体ガスでエピタキシャル成長を行
ない、薄膜を形成する気相成長装置を用いた半導体ウェ
ーハの製造方法の改良に係り、気相成長装置内に酸化膜
形成及び酸化膜の除去を行なう機能を設け、気相成長装
置への搬入前にウェーハ表面に設けた酸化膜を装置内で
除去した後、気相成膜し再度保護酸化膜を設けることに
より、大径の半導体基板においても、エピタキシャル成
長前のウェーハ表面とエピタキシャル薄膜を保護して半
導体ウェーハを表面吸着により搬送可能にし、自動搬送
を可能にした半導体ウェーハの製造方法に関する。
ウェーハに所要の半導体ガスでエピタキシャル成長を行
ない、薄膜を形成する気相成長装置を用いた半導体ウェ
ーハの製造方法の改良に係り、気相成長装置内に酸化膜
形成及び酸化膜の除去を行なう機能を設け、気相成長装
置への搬入前にウェーハ表面に設けた酸化膜を装置内で
除去した後、気相成膜し再度保護酸化膜を設けることに
より、大径の半導体基板においても、エピタキシャル成
長前のウェーハ表面とエピタキシャル薄膜を保護して半
導体ウェーハを表面吸着により搬送可能にし、自動搬送
を可能にした半導体ウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェーハにエピタキシャル成長に
よる薄膜を設ける方法を、図６に示す一般的な縦型気相
成長装置を例に説明する。縦型気相成長装置は、ベース
プレート１上に石英ガラス製の半球型の反応容器２を設
置して反応室３を形成している。この反応室３内に半導
体ウェーハ４を載せて回転させるためのサセプタ５があ
り、サセプタ５の下方に、半導体ウェーハ４をサセプタ
５とともに加熱するための高周波コイル６が設置してあ
る。サセプタ５の中央には、半導体ガスを反応室内に導
入するためのノズル７が配置してあり、ここよりガスが
入り、半導体ウェーハ４上でエピタキシャル成長反応が
行なわれた後、反応ガスは反応室３下方のベースプレー
ト１に設けた排気口８より排出される。
よる薄膜を設ける方法を、図６に示す一般的な縦型気相
成長装置を例に説明する。縦型気相成長装置は、ベース
プレート１上に石英ガラス製の半球型の反応容器２を設
置して反応室３を形成している。この反応室３内に半導
体ウェーハ４を載せて回転させるためのサセプタ５があ
り、サセプタ５の下方に、半導体ウェーハ４をサセプタ
５とともに加熱するための高周波コイル６が設置してあ
る。サセプタ５の中央には、半導体ガスを反応室内に導
入するためのノズル７が配置してあり、ここよりガスが
入り、半導体ウェーハ４上でエピタキシャル成長反応が
行なわれた後、反応ガスは反応室３下方のベースプレー
ト１に設けた排気口８より排出される。
【０００３】エピタキシャル成長を行なう場合は、半導
体ウェーハ４をサセプタ５上に載せ、反応容器２を閉じ
て反応室３内を密閉し、Ｎ2ガス、Ｈ2ガスの順で置換を
行なう。置換が終わると、サセプタ５を回転させて高周
波コイル６にて加熱を行なう。反応室３内温度は１２０
０℃程度で保持され、Ｈ2アニール、ＨＣｌエッチング
の後にエピタキシャル成長を行なう。エピタキシャル成
長が終わると、加熱を止めて温度を下げ、反応室３内で
Ｎ2ガスを置換して半導体ウェーハ４を取り出す。
体ウェーハ４をサセプタ５上に載せ、反応容器２を閉じ
て反応室３内を密閉し、Ｎ2ガス、Ｈ2ガスの順で置換を
行なう。置換が終わると、サセプタ５を回転させて高周
波コイル６にて加熱を行なう。反応室３内温度は１２０
０℃程度で保持され、Ｈ2アニール、ＨＣｌエッチング
の後にエピタキシャル成長を行なう。エピタキシャル成
長が終わると、加熱を止めて温度を下げ、反応室３内で
Ｎ2ガスを置換して半導体ウェーハ４を取り出す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の縦型気相成長装
置をはじめ、バレル型、枚葉型等ほとんど全ての装置
で、サセプタ表面には半導体ウェーハを設置するための
所謂ザグリが掘ってあり、このために一部の装置を除い
ては、半導体ウェーハのサセプタへの出し入れは、すべ
て人手によりチャックを使って行なっていた。人手で作
業を行なう場合、キズがついたりゴミが付着する等の問
題がある。
置をはじめ、バレル型、枚葉型等ほとんど全ての装置
で、サセプタ表面には半導体ウェーハを設置するための
所謂ザグリが掘ってあり、このために一部の装置を除い
ては、半導体ウェーハのサセプタへの出し入れは、すべ
て人手によりチャックを使って行なっていた。人手で作
業を行なう場合、キズがついたりゴミが付着する等の問
題がある。
【０００５】また、これを機械的に搬送を行なうとする
と、前述のザグリの問題があり、非接触のベルヌイ式、
半導体基板の周辺部を掴むメカニカル方式等があるが、
それぞれに問題があった。毎葉炉に使われているベルヌ
イチャックは非接触ではあるが、位置の調整が困難であ
り、また気体を吹きつけるために、パーティクルが舞い
上がる等の問題がある。また、従来の縦型炉に使用され
ていた表面チャックでは、チャックが接触した部分を素
子として使えない。バレル型炉に使用されているエッジ
チャックでは、ロボットが非常に高価である等の問題が
ある。
と、前述のザグリの問題があり、非接触のベルヌイ式、
半導体基板の周辺部を掴むメカニカル方式等があるが、
それぞれに問題があった。毎葉炉に使われているベルヌ
イチャックは非接触ではあるが、位置の調整が困難であ
り、また気体を吹きつけるために、パーティクルが舞い
上がる等の問題がある。また、従来の縦型炉に使用され
ていた表面チャックでは、チャックが接触した部分を素
子として使えない。バレル型炉に使用されているエッジ
チャックでは、ロボットが非常に高価である等の問題が
ある。
【０００６】この発明は、縦型及びバレル型などの気相
成長装置における現状に鑑み、半導体ウェーハの搬送に
際して品質の劣化を防ぎ、半導体ウェーハを表面吸着等
の機械的搬送を可能にする半導体ウェーハの製造方法の
提供を目的としている。
成長装置における現状に鑑み、半導体ウェーハの搬送に
際して品質の劣化を防ぎ、半導体ウェーハを表面吸着等
の機械的搬送を可能にする半導体ウェーハの製造方法の
提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体ウェ
ーハにエピタキシャル成長による薄膜を設けるに際し、
気相成長装置への搬入前にウェーハ表面に酸化膜を設け
ておき、搬入後に気相成長装置内で該酸化膜を除去し
て、所要のエピタキシャル成長による成膜を行い、さら
に再度酸化膜を設けた後、気相成長装置外へ搬出するこ
とを特徴とする半導体ウェーハの製造方法である。
ーハにエピタキシャル成長による薄膜を設けるに際し、
気相成長装置への搬入前にウェーハ表面に酸化膜を設け
ておき、搬入後に気相成長装置内で該酸化膜を除去し
て、所要のエピタキシャル成長による成膜を行い、さら
に再度酸化膜を設けた後、気相成長装置外へ搬出するこ
とを特徴とする半導体ウェーハの製造方法である。
【０００８】半導体ウェーハを安定して搬送するために
は、ウェーハの表面をチャックするのが望ましい。しか
し、ウェーハ表面に直接チャックなどを接触させると、
キズや汚れ等のダメージを与える。そこで、この発明で
はかかる問題を解決するために、エピタキシャル成長を
行なう前に、半導体ウェーハ表面に予め例えば拡散炉等
で酸化膜を堆積させ、このウェーハを表面チャックで反
応室内のサセプタ内へ搬送し、プロセスを開始する。プ
ロセスは、通常のエピタキシャル成長のプロセスの前
に、ウェーハ表面に付けていた酸化膜の除去を行ない、
続いてエピタキシャル成長のプロセスを実行し、最後に
酸化膜付けのプロセスを行なう。従って、エピタキシャ
ル層の上に設けた酸化膜が保護膜となり、再び前述の表
面チャックを使ってサセプタ上より取り出すことができ
る。
は、ウェーハの表面をチャックするのが望ましい。しか
し、ウェーハ表面に直接チャックなどを接触させると、
キズや汚れ等のダメージを与える。そこで、この発明で
はかかる問題を解決するために、エピタキシャル成長を
行なう前に、半導体ウェーハ表面に予め例えば拡散炉等
で酸化膜を堆積させ、このウェーハを表面チャックで反
応室内のサセプタ内へ搬送し、プロセスを開始する。プ
ロセスは、通常のエピタキシャル成長のプロセスの前
に、ウェーハ表面に付けていた酸化膜の除去を行ない、
続いてエピタキシャル成長のプロセスを実行し、最後に
酸化膜付けのプロセスを行なう。従って、エピタキシャ
ル層の上に設けた酸化膜が保護膜となり、再び前述の表
面チャックを使ってサセプタ上より取り出すことができ
る。
【０００９】この発明において、半導体ウェーハの表面
に設ける酸化膜の厚みは５０〜２００Åが好ましく、搬
送に使用する表面チャックの形状、特性に応じて半導体
ウェーハ表面あるいはエピタキシャル薄膜の保護に必要
な酸化膜の厚み適宜設定する。エピタキシャル成長前の
ウェーハ表面への酸化膜形成は、任意の装置で実施で
き、例えばチューブ型の酸化炉等で行なうことができ、
またこの酸化膜の除去は搬入した気相成長装置内にて、
ＨＣｌエッチングなどで行なうことができ、さらにエピ
タキシャル成長後の酸化膜形成は、エピタキシャル成長
を行なった装置内で酸素を導入して連続して行なうこと
ができる。
に設ける酸化膜の厚みは５０〜２００Åが好ましく、搬
送に使用する表面チャックの形状、特性に応じて半導体
ウェーハ表面あるいはエピタキシャル薄膜の保護に必要
な酸化膜の厚み適宜設定する。エピタキシャル成長前の
ウェーハ表面への酸化膜形成は、任意の装置で実施で
き、例えばチューブ型の酸化炉等で行なうことができ、
またこの酸化膜の除去は搬入した気相成長装置内にて、
ＨＣｌエッチングなどで行なうことができ、さらにエピ
タキシャル成長後の酸化膜形成は、エピタキシャル成長
を行なった装置内で酸素を導入して連続して行なうこと
ができる。
【００１０】
【作用】この発明は、エピタキシャル成長を行なうため
の半導体ウェーハに、予め所要厚みの酸化膜を設けてい
るため、この半導体ウェーハを人あるいはロボットが、
ウェーハ表面を吸着して反応室内のサセプタ上へ運ぶこ
とができ、また反応室内でＨＣｌガスエッチを行ない表
面の酸化膜を除去し、続いてエピタキシャル成長のプロ
セスを実行したのち、この薄膜の上に再度酸化膜を設け
ることにより、これが保護膜となり、表面を吸着した
り、また不注意にウェーハにダメージを与えることがあ
っても、この酸化膜が吸収して半導体ウェーハ自体にダ
メージを与えることがない。また、減圧下、常圧下のど
ちらでも応用でき、保護酸化膜の除去と再度の成膜を気
相成長装置で連続的に行うことができ、工業的に至便で
ある。
の半導体ウェーハに、予め所要厚みの酸化膜を設けてい
るため、この半導体ウェーハを人あるいはロボットが、
ウェーハ表面を吸着して反応室内のサセプタ上へ運ぶこ
とができ、また反応室内でＨＣｌガスエッチを行ない表
面の酸化膜を除去し、続いてエピタキシャル成長のプロ
セスを実行したのち、この薄膜の上に再度酸化膜を設け
ることにより、これが保護膜となり、表面を吸着した
り、また不注意にウェーハにダメージを与えることがあ
っても、この酸化膜が吸収して半導体ウェーハ自体にダ
メージを与えることがない。また、減圧下、常圧下のど
ちらでも応用でき、保護酸化膜の除去と再度の成膜を気
相成長装置で連続的に行うことができ、工業的に至便で
ある。
【００１１】
【実施例】この発明による製造方法を実施するため、従
来公知の気相成長装置を用いて、これに図２のガス系統
図に示す如く、通常のガスラインに酸化膜を付けるため
の酸素ラインを加えた構成に変更した。半導体ウェーハ
の搬送をマニュアルで行なう場合は、他は特に必要ない
が、ロボットによる搬送を行なう場合には、一例として
図３に示すシステムを説明する。
来公知の気相成長装置を用いて、これに図２のガス系統
図に示す如く、通常のガスラインに酸化膜を付けるため
の酸素ラインを加えた構成に変更した。半導体ウェーハ
の搬送をマニュアルで行なう場合は、他は特に必要ない
が、ロボットによる搬送を行なう場合には、一例として
図３に示すシステムを説明する。
【００１２】このシステムは、ロード、アンロード用ウ
ェーハカセットを置くためのカセットステージ部１０、
ウェーハの中心位置及びオフ向きを決めるための位置決
めステージ部１１、カセットステージと位置決めステー
ジの間のウェーハの搬送を行なう搬送ロボット部１２、
位置決めステージ１１と反応室１５のサセプタの間のウ
ェーハの搬送を行なうメインロボット部１３とで構成さ
れており、制御部１４に予め登録しておいた内容に従っ
てカセットステージ部１０からウェーハを取り出し、サ
セプタ上へ搬送する。
ェーハカセットを置くためのカセットステージ部１０、
ウェーハの中心位置及びオフ向きを決めるための位置決
めステージ部１１、カセットステージと位置決めステー
ジの間のウェーハの搬送を行なう搬送ロボット部１２、
位置決めステージ１１と反応室１５のサセプタの間のウ
ェーハの搬送を行なうメインロボット部１３とで構成さ
れており、制御部１４に予め登録しておいた内容に従っ
てカセットステージ部１０からウェーハを取り出し、サ
セプタ上へ搬送する。
【００１３】同様にプロセスが終了したウェーハについ
ても登録の内容に従って、サセプタからカセットステー
ジ部１０へと搬送を行なう。動作は、ローディングの場
合はカセットステージ部１０から搬送ロボット１２がウ
ェーハを取り出し、位置決めステージ１１へ運ぶ。ここ
でウェーハの中心位置とオフ向きを決め、メインロボッ
ト部１３がこのステージからサセプタ上へと搬入する。
逆に、アンローディングの場合は、メインロボット部１
３がサセプタから位置決めステージ１１へとウェーハを
運び、ここでウェーハの中心位置を決め、搬送ロボット
１２がカセットへとウェーハを搬出する。
ても登録の内容に従って、サセプタからカセットステー
ジ部１０へと搬送を行なう。動作は、ローディングの場
合はカセットステージ部１０から搬送ロボット１２がウ
ェーハを取り出し、位置決めステージ１１へ運ぶ。ここ
でウェーハの中心位置とオフ向きを決め、メインロボッ
ト部１３がこのステージからサセプタ上へと搬入する。
逆に、アンローディングの場合は、メインロボット部１
３がサセプタから位置決めステージ１１へとウェーハを
運び、ここでウェーハの中心位置を決め、搬送ロボット
１２がカセットへとウェーハを搬出する。
【００１４】半導体ウェーハは、予め酸化炉などで所要
厚みの酸化膜の形成が行われてから、上述のロボット搬
送により、気相成長装置のサセプタ上へと搬入される。
気相成長装置における全体のプロセスの概略を図１に示
す。図中には、温度シーケンスと各ガスのタイミングチ
ャートを示している。まず、Ｎ2雰囲気でウェーハをサ
セプタ上にセットし、Ｈ2ガスで反応室内を置換する。
このまま加熱を開始して約１２００℃で温度を保持す
る。この状態で数分間アニールを行ない、続いてＨＣｌ
ガスを導入し、半導体ウェーハ表面の酸化膜を除去す
る。
厚みの酸化膜の形成が行われてから、上述のロボット搬
送により、気相成長装置のサセプタ上へと搬入される。
気相成長装置における全体のプロセスの概略を図１に示
す。図中には、温度シーケンスと各ガスのタイミングチ
ャートを示している。まず、Ｎ2雰囲気でウェーハをサ
セプタ上にセットし、Ｈ2ガスで反応室内を置換する。
このまま加熱を開始して約１２００℃で温度を保持す
る。この状態で数分間アニールを行ない、続いてＨＣｌ
ガスを導入し、半導体ウェーハ表面の酸化膜を除去す
る。
【００１５】次に、Ｈ2ガスで反応室内を置換し、エピ
タキシャル成長を行なう温度まで降温し、所定のエピタ
キシャル成長を行ないこれを完了する。さらに降温をし
て所定温度を保持したら、反応室内に酸素を導入し、エ
ピタキシャル層の表面に所要厚みの酸化膜を付ける。続
けて、Ｈ2による置換が終わってから温度を数百℃まで
下げ、反応室内をＮ2で置換し、ウェーハをサセプタ上
から取り出す。反応室はそのままＨ2で置換して加熱を
行ない、ＨＣｌによる反応室の清浄化を行なう。
タキシャル成長を行なう温度まで降温し、所定のエピタ
キシャル成長を行ないこれを完了する。さらに降温をし
て所定温度を保持したら、反応室内に酸素を導入し、エ
ピタキシャル層の表面に所要厚みの酸化膜を付ける。続
けて、Ｈ2による置換が終わってから温度を数百℃まで
下げ、反応室内をＮ2で置換し、ウェーハをサセプタ上
から取り出す。反応室はそのままＨ2で置換して加熱を
行ない、ＨＣｌによる反応室の清浄化を行なう。
【００１６】半導体ウェーハの表面に設けた酸化膜の厚
みを種々変化させ、搬送に際するキズの発生率を測定
し、保護膜としての厚みの検討を行なった。その結果を
図４に示す。この図４のグラフは横軸に酸化膜の厚さ、
縦軸に表面吸着を行なった後のキズの発生率を示してい
る。この結果から、酸化膜は薄すぎると保護膜の役をな
さないが、極端に厚くする必要もなく後工程の酸化膜の
除去の効率を考えると、５０〜２００Åが妥当な厚さで
ある。
みを種々変化させ、搬送に際するキズの発生率を測定
し、保護膜としての厚みの検討を行なった。その結果を
図４に示す。この図４のグラフは横軸に酸化膜の厚さ、
縦軸に表面吸着を行なった後のキズの発生率を示してい
る。この結果から、酸化膜は薄すぎると保護膜の役をな
さないが、極端に厚くする必要もなく後工程の酸化膜の
除去の効率を考えると、５０〜２００Åが妥当な厚さで
ある。
【００１７】
【発明の効果】この発明は、気相成長装置への搬入前に
ウェーハ表面に設けた酸化膜を装置内で除去した後、気
相成膜し再度保護酸化膜を設けることにより、大径の半
導体基板においても、エピタキシャル成長前のウェーハ
表面とエピタキシャル薄膜を保護して半導体ウェーハを
表面吸着により搬送可能にした。すなわち、ウェーハを
搬送する際には表面に酸化膜を設けているので、室内の
汚れた雰囲気にウェーハが晒されることがないため、図
５に示す如く、従来法と比較して汚れ、異物付着等の不
良発生率が著しく減少する。また不注意でウェーハ表面
に触っても、酸化膜が吸収し、キズの不良発生率も減少
する。反応室内で高温になるまで酸化膜がウェーハ表面
に付いているため、反応室内の水分を吸着することがな
く、クモリ不良の発生率が減少する。
ウェーハ表面に設けた酸化膜を装置内で除去した後、気
相成膜し再度保護酸化膜を設けることにより、大径の半
導体基板においても、エピタキシャル成長前のウェーハ
表面とエピタキシャル薄膜を保護して半導体ウェーハを
表面吸着により搬送可能にした。すなわち、ウェーハを
搬送する際には表面に酸化膜を設けているので、室内の
汚れた雰囲気にウェーハが晒されることがないため、図
５に示す如く、従来法と比較して汚れ、異物付着等の不
良発生率が著しく減少する。また不注意でウェーハ表面
に触っても、酸化膜が吸収し、キズの不良発生率も減少
する。反応室内で高温になるまで酸化膜がウェーハ表面
に付いているため、反応室内の水分を吸着することがな
く、クモリ不良の発生率が減少する。
【００１８】半導体ウェーハ表面に酸化膜を設けること
で、ウェーハ表面への接触が可能になり、表面の吸着搬
送が容易になり、実施例に示す如く従来の気相成長装置
においてウェーハの自動搬送が可能となる。
で、ウェーハ表面への接触が可能になり、表面の吸着搬
送が容易になり、実施例に示す如く従来の気相成長装置
においてウェーハの自動搬送が可能となる。
【図１】気相成長装置のプロセスの概略を示す反応室内
の温度と雰囲気を時間経過とともに示すグラフである。
の温度と雰囲気を時間経過とともに示すグラフである。
【図２】この発明に用いた気相成長装置のガス系統図で
ある。
ある。
【図３】この発明に用いた自動搬送システムの構成図で
ある。
ある。
【図４】酸化膜厚みとキズ不良発生率との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】従来法とこの発明の不良発生率との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図６】従来の縦型気相成長装置の構成を示す説明図で
ある。
ある。
１ ベースプレート ２ 反応容器 ３ 反応室 ４ 半導体ウェーハ ５ サセプタ ６ 高周波コイル ７ ノズル ８ 排気口 １０ カセットステージ部 １１ 位置決めステージ部 １２ 搬送ロボット部 １３ メインロボット部 １４ 制御部 １５ 反応室
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体ウェーハにエピタキシャル成長に
よる薄膜を設けるに際し、気相成長装置への搬入前にウ
ェーハ表面に酸化膜を設けておき、搬入後に気相成長装
置内で該酸化膜を除去して、所要のエピタキシャル成長
による成膜を行い、さらに再度酸化膜を設けた後、気相
成長装置外へ搬出することを特徴とする半導体ウェーハ
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10895892A JP2540690B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体ウェ―ハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10895892A JP2540690B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体ウェ―ハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06295861A JPH06295861A (ja) | 1994-10-21 |
| JP2540690B2 true JP2540690B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=14497976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10895892A Expired - Fee Related JP2540690B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体ウェ―ハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2540690B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP10895892A patent/JP2540690B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06295861A (ja) | 1994-10-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
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