JP4110493B2

JP4110493B2 - CVD equipment

Info

Publication number: JP4110493B2
Application number: JP14841098A
Authority: JP
Inventors: 政充小口; 秀彦奥田; 徳仁杉山
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JPH11329983A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、常圧ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｅ）を使用し、表裏面に接触傷を発生させない成膜装置に係り、高平坦度を得るために両面研磨されたウェーハに酸化膜を設けて仕上げ研磨を施すウェーハの製造工程で、表面に傷類をつけることなく酸化膜を形成可能にし、傷類除去のための研磨を省略して仕上げ研磨を実施できるようにしたＣＶＤによる成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハ、特にＳｉ等のウェーハ表面に酸化膜を設ける際に多用されている成膜方法として常圧ＣＶＤがあり、この方法の利点は、熱励起の蒸着であり化学反応が関与するシンプルプロセスで高い膜形成速度が得られると同時に、移載ロボットを使用した搬送系を採用することによって、連続式となし生産性を高くすることができる点にある。
【０００３】
従来、常圧ＣＶＤ法では、ＳｉＨ₄−Ｏ₂系が主反応系であったが、最近は膜密度、パーティクル対策でＴＥＯＳ−Ｏ₃系の反応も用いられている。
【０００４】
図３に従来の連続式常圧ＣＶＤ装置の基本構造の一例を示す。カセットステージ１を経てローダー２に入ったウェーハは、エレベーター３で所要速度で回転している上側の搬送路４に移載され、成膜するための反応部に移動する。
【０００５】
図の中央に示す反応部は、搬送路４，４に近接配置されるヒーター５と原料ガスの供給と排気を行うガスノズル６を備えており、反応部でヒーター５によって例えば、４００℃近傍に熱せられたウェーハ上にガスノズル６から供給される原料ガスの反応により所定の酸化膜が堆積、成膜される。
【０００６】
所要の酸化膜を成膜され反応部から出たウェーハは、装入時とは逆にエレベーター７を経てアンローダー８によってカセットステージ９に戻されて搬出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、前記常圧ＣＶＤ装置においては、搬送路のコンベアーベルト上に直接シリコンウェーハを置くか、あるいはベルトに代えてＳｉＣ製のトレーを使用してその上にシリコンウェーハを配置する方法が採用されており、ローダーからの移載及びウェーハの反応部への搬送時に傷類やスクラッチが発生することがある。
【０００８】
これはトレーへ移載する時や反応時にガス流れと温度上昇によりウェーハが微動して、ウェーハ外周面を支持しているトレー縁部で発生すると考えられる。この傷類は表面を研磨することによりなくすことができるが、１０数μｍ研磨しなければならない。
【０００９】
一方、高平坦度を得るために研磨されたウェーハに酸化膜を設けた後、仕上げ研磨を施すウェーハの製造工程において、従来の８インチ外径のウェーハの場合、高平坦度を得ることが比較的容易であるため、前記のＣＶＤ後の傷類があっても仕上げ研磨前に傷除去のための研磨を行うことができる。
【００１０】
しかし、これから主流となる１２インチ外径のウェーハの場合、特に高平坦度を得るためには両面研磨が不可欠であると考えられるが、両面研磨ウェーハの場合、ＣＶＤ膜の成膜されていない表面側の研磨量を少なくしようとすると、この傷の深さが問題となる。
【００１１】
この発明は、ＣＶＤによる成膜におけるウェーハ表面の傷類をなくすことにより、表面研磨量を最小限にでき、ウェーハの平坦度向上と生産性の向上を確保できるＣＶＤによる成膜装置の提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、前記目的を達成するために、ＣＶＤによる成膜方法について種々検討した結果、ＣＶＤ装置の反応部へ移動するコンベアやトレーへウェーハを移載する装置において、ウェーハの面取り部分、すなわちウェーハエッジのみを支持してウェーハ表面には何ら接触しない状態で反応部へ移載あるいは搬出すれば、ウェーハ表面の傷類をなくすことが可能であることを知見した。
【００１３】
さらに発明者らは、ウェーハと相似形の凹形状のＳｉＣトレーにおいて、トレー内周面を傾斜面としてウェーハエッジのみを支持可能にすると、ウェーハと搬送部低部は１ｍｍ以内の隙間を保たれてウェーハエッジのみに接触し、ウェーハの表面には接触しない状態で搬送可能でウェーハ表面の傷類の発生をなくし、かつウェーハ面内はヒーターからの輻射熱を均等に受けて化学反応し、酸化膜を堆積、成膜できることを知見し、この発明を完成した。
【００１４】
すなわち、この発明は、ホークにより保持されて反応領域内に搬入された被処理ウェーハを加熱して、この反応領域内に供給された原料ガスに応じた成分を被処理ウェーハ表面に堆積し、成膜するＣＶＤ装置において、上記ホークは、板状の本体と、この本体に設けられた固定つめと、この本体の固定つめと対向した位置に配置された可動つめと、この可動つめを固定つめに向かって動くよう付勢するスプリングと、この可動つめを固定つめに対して接近離隔動させる電磁石とを有し、これらの固定つめと可動つめはともに被処理ウェーハの面取りされたエッジが接触する凹部を有して、これらの固定つめと可動つめとで被処理ウェーハを挟持するＣＶＤ装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明は、常圧ＣＶＤ装置において、ローダー、アンローダーでの移載中にウェーハの表面状態は傷類などのない状態に保持されており、ウェーハとトレーの間隔を接触しない最小限の幅に設定してあり、酸化膜堆積の過程でも傷類のない均一な温度状態で堆積されるため、片方の表面は均一な酸化膜が形成され、他方の表面は傷類のない鏡面研磨面をもったシリコンウェーハを作製することができる。
【００１６】
この発明による成膜方法と装置を図面に基づいて説明する。図１は移載ロボットのハンドリング部分であるホーク１０を示す。ホーク１０は本体１１が板状であり、下面の一方端側にはウェーハ２０の面取りされたエッジのみに接触可能な溝部を設けたＳｉＣ製の固定つめ１２，１３が固着配置され、これに対向するように同様のＳｉＣ製のつめが可動つめ１４，１５として配置される構成である。
【００１７】
一対の可動つめ１４，１５は、本体１１下面に設けたレール１６に倣い移動するよう支持配置され、スプリング１７を挟む連結棒１８が接続されて、本体１１下面の他方端に設けられた電磁石１９によって、電磁石１９側へ磁気吸引可能に構成されている。
【００１８】
ＳｉＣ製のつめ１２，１３、１４，１５は、それぞれウェーハ２０エッジのみに接触可能かつウェーハ円周状に沿った形状の溝部を有し、その厚みは１ｍｍ程度であって、図１Ｂに示すようにウェーハ２０を挟持する際は、一対の可動つめ１４，１５がスプリング１７によって付勢されており、離脱させるには電磁石１９の励磁によって、スプリング１７を圧縮して行うもので、かかる開閉によって両面研磨ウェーハ２０との接触挟持、離脱が可能となる。
【００１９】
ＣＶＤ装置の反応部である搬送路内では図２に示すＳｉＣ製のトレー３０を使用する。トレー３０はウェーハ２０と相似形の凹部からなるさら状で、外周壁３１内にウェーハ２０を収納するが、内周面は所要の傾斜面３２となっており、ウェーハ２０の端面と同様な形状を有する。例えば、トレー３０の傾斜面３２はウェーハ２０がラウンド形状のときは角度を２０〜２５度にすればよい。
【００２０】
トレー３０の傾斜面３２は、ウェーハ２０の端面と同様な形状を有すればよいが、ウェーハ２０のズレを防ぐために傾斜面３２におけるウェーハ２０外周とトレー３０内周との間隔をできるだけ小さく、例えば１ｍｍ以内に設定している。
【００２１】
また、トレー３０の底面３４とウェーハ２０との間隔はウェーハ面内の温度均一化のため１ｍｍ以内に設定している。ローダー、アンローダーからのウェーハ移載のために、前記のＳｉＣ製のつめ１２，１３、１４，１５がウェーハ２０との接触挟持、離脱可能とするために、トレー３０の外周壁３１には４カ所の切欠部３３が設けられ、ウェーハ２０の裏面と同じ位置より下までくり抜かれているが、ウェーハ２０の裏面に堆積しないように切欠部３３の形状を決定している。
【００２２】
上記構成からなるＣＶＤ装置を用いた成膜方法を説明すると、まず、ローダー２のロボットはカセットステージ１へウェーハを取り出しに行き、このときホーク１０の電磁石１９は励磁された状態で、可動つめ１４，１５はスプリング１７は圧縮されてつめは開放状態である。
【００２３】
ホーク１０がカセットステージ１内に入ったあと、電磁石は非励磁でスプリング１７が開放されてつめ１２，１３、１４，１５でウェーハを挟持状態にする。その後、ホーク１０は手前に引かれウェーハがカセットステージ１から引き出される。
【００２４】
ロボットはホーク１０を上記エレベーター３側に移動させて待機し、トレー３０が所定の場所に上がってきた時、ホーク１０はウェーハをトレー３０上面より移載する。この際、トレー３０の４カ所の切欠部３３内にホーク１０の固定つめ１２，１３、可動つめ１４，１５が下降時に入り込むように両者の位置設定がされ、可動つめ１４，１５が電磁石の励磁で引かれて開放され、トレー３０内にウェーハが収納され、その後、ホーク１０は上昇移動して待機原点に戻る。
【００２５】
ウェーハを載置したトレー３０は搬送路４の反応部を通過すると、ウェーハ上面に酸化膜が堆積、成膜される。成膜完了後にトレー３０はエレベーター７に移り、アンローダー８側からロボットにより移動してきたホーク１０がウェーハをトレー３０より取り出し、トレー３０は下側の搬送路４へ返される。
【００２６】
この発明によるＣＶＤによる成膜方法おいて、被処理ウェーハのローダー、アンローダーでの移載に際して、表裏面に接触することなくウェーハエッジのみを支持し、反応部でもウェーハエッジのみを支持するトレーに載置して搬送することが可能であれば、具体的な構成はいずれの機械的構成をも採用できる。
【００２７】
【実施例】
図１、図２に示すロボットのホーク１０並びにトレー３０を使用したＣＶＤによる成膜を、ＴＥＯＳ−Ｏ₃系原料ガスを用い、４００℃にウェーハを加熱して行った。ウェーハには３００ｍｍ外径の両面を鏡面研磨したものを用いた。
【００２８】
従来のロボットの吸着式のホーク並びにウェーハの外周表面に接触する縁面を内周に設けたトレーを使用し、ＣＶＤによる成膜を同様条件で実施したところ、この発明による成膜方法では、傷類等の発生率が０〜５％であるのに対して、従来の場合は、１００％であった。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によるシリコンウェーハ表面と接触しない搬送系を用いたＣＶＤ装置は、鏡面研磨された表面に傷類などをつけることなく均一な酸化膜を堆積することができる。すなわち、この発明による常圧ＣＶＤ装置において、ローダー、アンローダーでの移載中にウェーハの表面状態は、キズのない状態に保持されており、かつウェーハとキャリアの間隔を接触しない最小限の幅に設定してあるため、酸化膜堆積の過程でも傷類などのない均一な温度状態で堆積される結果、一方表面は均一な酸化膜が形成され、他方の表面は傷類などのない鏡面研磨面をもったシリコンウェーハを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａはこの発明によるホークを示す斜視説明図であり、ＢはＡの上面説明図である。
【図２】Ａはこの発明によるトレーを示す斜視説明図であり、ＢはＡの縦断説明図である。
【図３】従来の常圧ＣＶＤの基本構成図であるが、一部キャリアステージをおいている。
【符号の説明】
１，９カセットステージ
２ローダー
３，７エレベーター
４搬送路
５ヒーター
６ガスノズル
８アンローダー
１０ホーク
１１本体
１２，１３固定つめ
１４，１５可動つめ
１６レール
１７スプリング
１８連結棒
１９電磁石
２０ウェーハ
３０トレー
３１外周壁
３２傾斜面
３３切欠部
３４底面 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming apparatus that uses atmospheric pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) and does not generate contact scratches on the front and back surfaces, and finish polishing by providing an oxide film on a wafer that has been polished on both sides to obtain high flatness. The present invention relates to a CVD film forming apparatus in which an oxide film can be formed without scratching the surface in the wafer manufacturing process, and finish polishing can be performed by omitting polishing for removing defects .
[0002]
[Prior art]
Atmospheric pressure CVD is a film deposition method that is often used when an oxide film is provided on the surface of a semiconductor wafer, particularly a wafer such as Si. The advantage of this method is thermal excitation deposition and a simple process involving chemical reactions. A high film formation speed can be obtained, and at the same time, by adopting a transfer system using a transfer robot, it is possible to increase the productivity of the continuous type.
[0003]
Conventionally, in the atmospheric pressure CVD method, the SiH ₄ —O ₂ system was the main reaction system, but recently, a TEOS-O ₃ system reaction is also used for film density and particle countermeasures.
[0004]
FIG. 3 shows an example of the basic structure of a conventional continuous atmospheric pressure CVD apparatus. The wafer that has entered the loader 2 via the cassette stage 1 is transferred to the upper transfer path 4 rotating at a required speed by the elevator 3 and moved to the reaction section for film formation.
[0005]
The reaction section shown in the center of the figure is provided with a heater 5 disposed close to the transport paths 4 and 4 and a gas nozzle 6 for supplying and exhausting the source gas. A predetermined oxide film is deposited and formed on the wafer obtained by the reaction of the raw material gas supplied from the gas nozzle 6.
[0006]
The wafer that has been formed with the required oxide film and has exited from the reaction section is returned to the cassette stage 9 by the unloader 8 via the elevator 7 and unloaded.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, in the atmospheric pressure CVD apparatus, a method of placing a silicon wafer directly on a conveyor belt of a conveyance path or using a SiC tray instead of the belt and placing a silicon wafer thereon has been adopted. In some cases, scratches and scratches may occur during transfer from the loader and transfer of the wafer to the reaction unit.
[0008]
This is considered to occur at the edge of the tray supporting the outer peripheral surface of the wafer due to the fine movement of the wafer due to gas flow and temperature rise during transfer to the tray or during reaction. This flaw can be eliminated by polishing the surface, but it must be polished by several tens of micrometers.
[0009]
On the other hand, in the manufacturing process of a wafer where an oxide film is provided on a polished wafer in order to obtain high flatness and then final polishing is performed, in the case of a conventional 8-inch outer diameter wafer, high flatness is obtained. Therefore, even if there are scratches after the CVD, polishing for removing scratches can be performed before final polishing.
[0010]
However, in the case of wafers with an outer diameter of 12 inches, which will be the mainstream from now on, double-sided polishing is considered to be indispensable in order to obtain high flatness, but in the case of double-sided polished wafers, the surface on which no CVD film is formed When the amount of polishing on the side is reduced, the depth of this scratch becomes a problem.
[0011]
The present invention, by eliminating flaws such wafer surfaces in the deposition by CVD, can surface polishing amount to a minimum, it aims to provide a film forming apparatus by CVD that ensures improved productivity and flatness improvement of wafer It is said.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the inventors have studied various film forming methods by CVD. As a result, in a device for transferring a wafer to a conveyor or a tray that moves to a reaction unit of the CVD device, a chamfered portion of the wafer, It has been found that it is possible to eliminate damages on the wafer surface by supporting only the wafer edge and transferring or carrying it out to the reaction part without contacting the wafer surface.
[0013]
Further, the inventors of the present invention have a concave SiC tray similar to the wafer, and if the inner peripheral surface of the tray is inclined and only the wafer edge can be supported, a gap of 1 mm or less is maintained between the wafer and the lower part of the transfer unit. It can be transported in contact with only the wafer edge, not in contact with the wafer surface, eliminating the generation of scratches on the wafer surface, and within the wafer surface, it receives the radiant heat from the heater evenly and chemically reacts to form an oxide film. The present invention was completed by knowing that deposition and film formation were possible.
[0014]
That is, according to the present invention, the wafer to be processed which is held by the hawk and carried into the reaction region is heated, and components corresponding to the source gas supplied into the reaction region are deposited on the surface of the wafer to be processed. In the film-forming CVD apparatus, the hawk includes a plate-shaped main body, a fixed nail provided on the main body, a movable nail disposed at a position opposite to the fixed nail of the main body, and the movable nail as a fixed nail. A spring that urges the movable pawl to move and an electromagnet that moves the movable pawl toward and away from the fixed pawl, both of which are in contact with the chamfered edge of the wafer to be processed. And a CVD apparatus for sandwiching a wafer to be processed between the fixed and movable claws.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the atmospheric pressure CVD apparatus, the surface state of the wafer is kept in a state free from scratches during transfer by the loader and unloader, and the distance between the wafer and the tray is kept to a minimum width without contact. Since it is deposited at a uniform temperature without any damage even during the oxide film deposition process, a uniform oxide film is formed on one surface, and the other surface has a mirror-polished surface without any defects. A silicon wafer can be produced.
[0016]
A film forming method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a hawk 10 that is a handling part of a transfer robot. The hawk 10 has a main body 11 having a plate-like shape, and SiC fixed claws 12 and 13 each having a groove portion that can contact only the chamfered edge of the wafer 20 are fixedly arranged on one end side of the lower surface. In this manner, the same SiC pawl is arranged as the movable pawls 14 and 15.
[0017]
The pair of movable claws 14, 15 are supported and arranged so as to move following the rail 16 provided on the lower surface of the main body 11, and an electromagnet 19 provided on the other end of the lower surface of the main body 11 is connected to a connecting rod 18 sandwiching the spring 17. Thus, the magnetic attraction toward the electromagnet 19 is possible.
[0018]
Each of the SiC pawls 12, 13, 14, and 15 has a groove portion that can contact only the edge of the wafer 20 and has a shape along the circumference of the wafer, and has a thickness of about 1 mm, as shown in FIG. 1B. When sandwiching the wafer 20, the pair of movable claws 14 and 15 are urged by the spring 17, and the spring 17 is compressed by the excitation of the electromagnet 19 to be detached. It becomes possible to nipping and detaching from the polishing wafer 20.
[0019]
A SiC tray 30 shown in FIG. 2 is used in a transport path which is a reaction part of the CVD apparatus. The tray 30 has a concave shape similar to that of the wafer 20 and accommodates the wafer 20 in the outer peripheral wall 31. The inner peripheral surface is a required inclined surface 32 and has the same shape as the end surface of the wafer 20. Have For example, the inclined surface 32 of the tray 30 may have an angle of 20 to 25 degrees when the wafer 20 has a round shape.
[0020]
The inclined surface 32 of the tray 30 only needs to have the same shape as the end surface of the wafer 20, but in order to prevent the wafer 20 from shifting, the interval between the outer periphery of the wafer 20 and the inner periphery of the tray 30 is as small as possible. It is set within 1 mm.
[0021]
Further, the distance between the bottom surface 34 of the tray 30 and the wafer 20 is set within 1 mm in order to make the temperature uniform within the wafer surface. In order to transfer the wafer from the loader / unloader, the SiC pawls 12, 13, 14, 15 can be held in contact with the wafer 20 and detached from the outer wall 31 of the tray 30. Notch portions 33 are provided and are cut out below the same position as the back surface of the wafer 20, but the shape of the notch portion 33 is determined so as not to accumulate on the back surface of the wafer 20.
[0022]
The film forming method using the CVD apparatus having the above configuration will be described. First, the robot of the loader 2 goes to the cassette stage 1 to take out the wafer. At this time, the electromagnet 19 of the hawk 10 is excited and the movable pawl 14 is moved. , 15 indicates that the spring 17 is compressed and the pawl is in an open state.
[0023]
After the hawk 10 enters the cassette stage 1, the electromagnet is de-energized and the spring 17 is released to hold the wafer between the claws 12, 13, 14, and 15. Thereafter, the hawk 10 is pulled forward and the wafer is pulled out from the cassette stage 1.
[0024]
The robot moves the hawk 10 toward the elevator 3 and stands by, and when the tray 30 rises to a predetermined location, the hawk 10 transfers the wafer from the upper surface of the tray 30. At this time, the positions of the fixed pawls 12 and 13 and the movable pawls 14 and 15 of the hawk 10 are set in the notches 33 at the four positions of the tray 30 so that the movable pawls 14 and 15 are excited by the electromagnet. , The wafer is stored in the tray 30, and then the hawk 10 moves upward and returns to the standby origin.
[0025]
When the tray 30 on which the wafer is placed passes through the reaction portion of the transport path 4, an oxide film is deposited on the upper surface of the wafer and formed. After the film formation is completed, the tray 30 moves to the elevator 7, and the hawk 10 moved by the robot from the unloader 8 side takes out the wafer from the tray 30, and the tray 30 is returned to the lower conveyance path 4.
[0026]
In the film forming method by CVD according to the present invention, when transferring a wafer to be processed by a loader or unloader, a tray that supports only the wafer edge without contacting the front and back surfaces and also supports only the wafer edge in the reaction part. Any mechanical configuration can be adopted as the specific configuration as long as it can be placed and transported.
[0027]
【Example】
Film formation by CVD using the robot fork 10 and the tray 30 shown in FIGS. 1 and 2 was performed by heating the wafer to 400 ° C. using a TEOS-O ₃ -based source gas. A wafer having a mirror polished surface on both sides with an outer diameter of 300 mm was used.
[0028]
Using a conventional robot's adsorption-type hawk and a tray having an inner peripheral surface that contacts the outer peripheral surface of the wafer, CVD film formation was performed under the same conditions. The occurrence rate of sucrose was 0 to 5%, whereas it was 100% in the conventional case.
[0029]
【The invention's effect】
The CVD apparatus using a transfer system that does not contact the silicon wafer surface according to the present invention can deposit a uniform oxide film without damaging the mirror-polished surface. That is, in the atmospheric pressure CVD apparatus according to the present invention, the surface state of the wafer is maintained in a scratch-free state during transfer by the loader and unloader, and the minimum width that does not contact the wafer and the carrier. As a result, it is deposited at a uniform temperature state without scratches even during the oxide film deposition process. As a result, a uniform oxide film is formed on one surface, and the other surface is mirror-polished without scratches. A silicon wafer having a surface can be produced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective explanatory view showing a hawk according to the present invention, and B is an upper surface explanatory view of A. FIG.
FIG. 2A is a perspective explanatory view showing a tray according to the present invention, and B is a longitudinal explanatory view of A. FIG.
FIG. 3 is a basic configuration diagram of conventional atmospheric pressure CVD, but a part of the carrier stage is provided.
[Explanation of symbols]
1, 9 Cassette stage 2 Loader 3, 7 Elevator 4 Transport path 5 Heater 6 Gas nozzle 8 Unloader 10 Hawk 11 Body 12, 13 Fixed pawl 14, 15 Movable pawl 16 Rail 17 Spring 18 Connecting rod 19 Electromagnet 20 Wafer 30 Tray 31 Wall 32 inclined surface
33 Notch
34 Bottom

Claims

  In a CVD apparatus for heating a wafer to be processed which is held by a hawk and carried into a reaction region, depositing a component according to the raw material gas supplied in the reaction region on the surface of the wafer to be processed,
  The hawk includes a plate-shaped main body, a fixed claw provided on the main body, a movable claw disposed at a position opposite to the fixed claw of the main body, and urged to move the movable claw toward the fixed claw. And an electromagnet for moving the movable pawl toward and away from the fixed pawl,
  A CVD apparatus in which both of these fixed claws and movable claws have a concave portion where the chamfered edge of the wafer to be processed comes into contact, and the wafer to be processed is sandwiched between these fixed claws and movable claws.