JP6291478B2 - リアクタ装置内においてウェハを支持するためのサセプタアセンブリ - Google Patents
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Description
相互参照
本発明は、２０１２年４月１９日に出願された米国仮出願第６１／６３５,４３６号、および、２０１３年３月１５日に出願された米国非仮出願第１３／８３８,２８４号に対する優先権を主張する。当該出願の内容は、全体として、本明細書において引用することにより援用する。
本発明は、２０１２年４月１９日に出願された米国仮出願第６１／６３５,４３６号、および、２０１３年３月１５日に出願された米国非仮出願第１３／８３８,２８４号に対する優先権を主張する。当該出願の内容は、全体として、本明細書において引用することにより援用する。
技術分野
本技術分野は、概して、ウェハ処理のための装置および方法に関し、より詳細には、半導体ウェハエッチングもしくは半導体化学気相成長プロセスのための装置および方法に関する。
本技術分野は、概して、ウェハ処理のための装置および方法に関し、より詳細には、半導体ウェハエッチングもしくは半導体化学気相成長プロセスのための装置および方法に関する。
エピタキシャル化学気相成長（ＣＶＤ）は、格子構造がウェハの構造と同じになるように、半導体ウェハの上において薄膜材料層を成長させるプロセスである。エピタキシャルＣＶＤは半導体ウェハの製造において幅広く用いられている。エピタキシャルＣＶＤにより、エピタキシャル層が積み上げられ、デバイスがエピタキシャル層上に直接作製される。エピタキシャル成長プロセスは、水素、水素と塩化水素との混合物等の洗浄ガスをウェハのフロント面（すなわち、サセプタから離れる方向に向いた面）まで案内し、当該ウェハのフロント面を予備加熱および洗浄することにより開始される。この洗浄ガスにより、フロント面から自然酸化物が取り除かれる。これにより、成長プロセスの後続の工程の間、当該面においてエピタキシャルシリコン層が連続的に且つ均一に成長することを可能とする。エピタキシャル成長プロセスは、シランもしくは塩素化シラン等の気相のシリコンソースガスをウェハのフロント面に案内することにより継続し、当該フロント面にシリコンのエピタキシャル層を堆積および成長させる。同時に、サセプタのフロント面の反対側にあるバック面に対して水素ガスを供給してもよい。サセプタは、エピタキシャル成長の間、堆積チャンバ内において半導体ウェハを支持する。エピタキシャル層が均一に成長することを可能にするため、サセプタを当該プロセスの間回転させる。
しかしながら、エピタキシャルＣＶＤ成長速度は、概して、各ウェハの表面に亘って均一であるとはいえない。均一性が欠如していることにより、ウェハの平坦度が低下する。均一性の欠如は、フロー速度、局所的な温度の偏り、もしくは、それらの両方に基づくかもしれない。したがって、実用上の装置において局所的な温度の偏りを改善しエピタキシャルＣＶＤ成長速度の均一性を向上させる必要性が存在している。
この背景技術のセクションは、以下に記載されおよび／またはクレームされている本開示の様々な態様に関連する様々な態様の技術を読み手に紹介することを意図している。ここでの議論は、読み手に背景技術情報を提供し本開示の様々な態様の理解をより容易にする際に有益であると考えられる。したがって、これらの言及はこの観点から読まれるべきであり、従来技術の自白と捉えるべきではないことは理解すべきである。
本開示のある態様は、反応装置において、ウェハ加工プロセスの間半導体ウェハを支持するサセプタアセンブリを対象とする。サセプタアセンブリは、互いに反対側に設けられた上面および下面を有するサセプタを備える。本体の上面は、プロセスの間、その中に配置された半導体ウェハを支持できる大きさおよび形状を有するように成形される。サセプタアセンブリは、また、サセプタの下面の下に配置されたリングを含む。
本開示の他の態様は、ウェハ上に堆積させた層の厚さプロファイルを調整するための方法を対象とする。サセプタを有する反応装置において堆積させることにより当該層を堆積させる。反応装置において一のウェハ上に一の層を堆積させ、当該層の厚さプロファイルを測定する。当該厚さプロファイルにおける厚さ不均一な箇所の半径方向位置を決定するため、当該層の厚さプロファイルを分析する。厚さプロファイルにおける厚さ不均一な箇所に対応する半径方向位置であってサセプタの下にリングを配置し、後において製造されるウェハにおいて層の厚さを増加又は減少させる。
本開示の上述した態様に関連して述べられた特徴の様々な改良が存在する。本開示の上述の態様に更なる特徴を組み合わせてもよい。これらの改良および付加的な特徴は、個々に、もしくは、任意の組合せで存在してもよい。例えば、本開示の任意の実施の形態に関連して以下に議論されている様々な特徴は、単独で、もしくは、任意の組合せで、本開示の上述の任意の態様に組み合わせてもよい。
以下、図１を参照すると、本開示の一の実施の形態に係る、半導体ウェハをエッチングするための、もしくは、半導体基板上にエピタキシャル層を堆積させるための装置が、概して、１１で示されている。例示された装置は、単一のウェハ用の反応炉である；しかしながら、本明細書において開示された、より均一なエピタキシャル層を提供するための装置および方法は、例えば、複数のウェハ用の反応炉を含む他の反応炉デザインにおける使用にも適している。装置１１は、上部ドーム２０、下部ドーム２２、上部ライナ２７、および、下部ライナ３８を含む反応チャンバ３１を備える。集合的に、上部ドーム２０、下部ドーム２２、上部ライナ２７、および、下部ライナ３８は、反応チャンバ３１の内部スペースを規定する。この内部スペースにおいて、プロセスガスは半導体ウェハと接触する。ガスマニホールド３４は、プロセスガスを反応チャンバ３１内へ案内するために使用される。反応チャンバ３１およびガスマニホールド３４の斜視図が図２に示されている。
装置１１は、以下に限定される訳ではないが、化学気相成長（ＣＶＤ）プロセス（例えば、エピタキシャルＣＶＤもしくは多結晶ＣＶＤ等）によりウェハ上に任意のタイプの材料を堆積させることを含め、ウェハを加工処理するために装置１１を使用してもよい。この点に関し、装置１１は、他の目的のため、例えば、ウェハの上においてエッチング処理もしくはスムージング処理を実行するために使用してもよいため、本明細書においてエピタキシャルプロセスおよび／またはＣＶＤプロセスを参照することは限定と解釈すべきではない。また、本明細書において示されているウェハにおいて、形状は概して円形であるが、しかしながら、本開示の範囲内において他の形状のウェハも考えられる。
装置１１は、図３において当該装置をより良く説明するため上部ドーム２０が除去された状態で遠近法により（斜視的に）図示されている。半導体ウェハ４９との接触前においてプロセスガスを加熱する予備加熱リング４３が反応チャンバ３１の内部スペース内に設けられている。予備加熱リング４３の外周面が下部ライナ３８の内周面に取り付けられている。例えば、予備加熱リング４３が、下部ライナ３８の環状レッジ（環状棚部）（不図示）によりサポートされていてもよい。サセプタ４７（これは、本明細書において”サセプタのボディ（本体）”と称することもある）は予備加熱リング４３の内側スペースを横断し、サセプタ４７は半導体ウェハ４９を支持する。
プロセスガスは、半導体ウェハ４９に接触する前に加熱してもよい。概して、反応チャンバ３１の上および下に配置されうる高強度放射加熱ランプ（不図示）により生成される放射加熱光を吸収するため、予備加熱リング４３およびサセプタ４７の両方が不透明であってもよい。予備加熱リング４３およびサセプタ４７を大気温度より高く維持することにより、プロセスガスが予備加熱リングおよびサセプタ上を通過するにしたがって、予備加熱リング４３およびサセプタ４７が熱をプロセスガスに伝達することが可能となる。典型的には、ウェハ４９の直径はサセプタ４７の直径未満であり、プロセスガスがウェハに接触する前においてサセプタがプロセスガスを加熱することが可能となる。
予備加熱リング４３およびサセプタ４７は、好適には、シリコンカーバイドにより被覆された不透明のグラファイトにより構成されていてもよいが、他の材料も考えられる。上部ドーム２０および下部ドーム２２は、典型的には、透明材料により構成され、放射加熱光が反応チャンバ３１内を通過し、予備加熱リング４３およびサセプタ４７上に達することができる。上部ドーム２０および下部ドーム２２は、透明の水晶により構成されていてもよい。水晶は、一般的に、赤外光および可視光に対して透明であり、堆積反応の反応条件下において化学的に安定である。例えば、抵抗ヒータおよび誘導ヒータ等の反応チャンバに熱を与えるため、高強度放射加熱ランプ以外の装置（不図示）を使用してもよい。パイロメータ等の赤外線温度センサ（不図示）を反応チャンバ３１に取り付けてもよい。サセプタ、予備加熱リング、もしくは、ウェハから放出される赤外線を受けることにより、サセプタ４７、予備加熱リング４３、もしくは、半導体ウェハ４９の温度をモニタしてもよい。
以下、図４を参照する。図４においては、装置１１をより詳細に説明するため装置１１のいくつかの構成要素が取り除かれている。装置１１は、サセプタ４７およびサセプタ４７の下方に配置されたリング５０を含むサセプタアセンブリ５５を備える。サセプタ４７は、シャフト５３から上方へ延びるサセプタサポーティングメンバ７に取り付けられている。シャフト５３は、中央カラム４０内において延在する。各サセプタサポーティングメンバ７は、シャフト５３から外側へ延びるアーム１４、および、サセプタ４７に取り付けられた垂直足部１７を備える。いくつかの実施の形態（不図示）において、サセプタサポーティングメンバ７は、サセプタ４７まで直接延びる（すなわち、分離した垂直足部１７を含まない）。
シャフト５３は、シャフト５３、サセプタ４７、および、ウェハ４９を装置の長手方向軸Ｘの周りに回転させるための適当な回転機構（不図示）に接続されている。サセプタ４７の外側エッジおよび予備加熱リング４３の内側エッジ（図３）は、サセプタの回転を可能とするため、ギャップ５４により分離されている。過剰な材料がウェハ前縁上に堆積されることを防止し、より均一なエピタキシャル層を提供するため、ウェハ４９を回転させる。装置１１は、サセプタ４７を支持するため、シャフト５３から延びる中央ポスト２を備える。いくつかの実施の形態（不図示）において、装置１１は、中央ポスト２を有しない（もしくは、サセプタに接触しない中央ポストを有する）。
図１〜４に示されているサセプタ４７は、単なる一例である。他の実施の形態において、サセプタは、他の形状、サセプタに形成された１以上の凹部、および／または、サセプタに形成されたいくつかの開口部を有していてもよい。本開示に係る使用のための適切なサセプタのいくつかの例が米国特許第６,６５２,６５０；６,５９６,０９５；および６,４４４,０２７および欧州特許第１ ２８７ １８８Ｂ１に開示されている。
いくつかの実施の形態において、サセプタ４７は、下面および上面を有するディスクであり、ウェハ４９を受容するためのサセプタ凹部を備える。サポートを受けるため、サセプタに適切な受け部材がさらに含まれていてもよい。例えば、反応チャンバ３１内に配置されたサセプタサポーティングメンバ７の上側端部を受容するため、３つの等距離に離間されたレーストラック状の開口部（不図示）が、下面からサセプタ内へ延びていてもよい。それらは、加工処理の間回転するため、これらのサポート開口部はサポーティングメンバ７に係合し、サセプタがサポート上においてスリップすることを防止する。別の態様では、サセプタ４７は、米国特許公報第２００９／０１６５７２１に開示されているように、サポーティングメンバ７を受容できる大きさおよび形状に形成されているサポートボスを含んでいてもよい。別の態様では、サセプタサポーティングメンバ７および／または中央ポスト２は、リフトピン（例えば、シリコンカーバイドリフトピン）を使用することによりサセプタ４７に取り付けられていてもよい。リフトピンは、サセプタ４７の下面を介して垂直足部１７および／または中央ポスト２内へ延びている。
リング５０は、リングサポーティングメンバ３５に取り付けられている。リングサポーティングメンバ３５は、サセプタサポーティングメンバ７のアーム１４から延びている。リングサポーティングメンバ３５は、好適には、サセプタアセンブリ５５の他の部分（例えば中央シャフト３５等）から延びていてもよい。他の実施の形態（不図示）において、リングは、好適には、他の方法により、例えば、サセプタサポーティングメンバ７まで下方に延びる開口端シリンダに取り付けることにより、もしくは、リングから中央シャフト５３まで延びる下向きのコーンを使用することにより取り付けられていてもよい。
リング５０は、好適には、可視光および赤外光がリングを通過することを可能とするため、透明の材料（例えば、水晶）により構成されている。他の実施の形態において、リングは、半透明の材料により構成されていてもよい。他の実施の形態において、リングは、他の可能な組合せの中で、透明の第１部分および半透明の第２部分を有していてもよい。概して、リング５０は、エピタキシャル成長等の加工処理の間、ウェハの半径方向温度プロファイルを修正し、影響を与え、もしくは、調整し、不均一性を軽減する。リングは、ウェハの、リングより上の部分の温度を（リングが使用されていないときと比較して）増加させてもよく、それにより、エピタキシャルＣＶＤプロセスの間、ウェハのある領域において堆積した材料（例えば、シリコン）の量を増加させる。したがって、リングは、好適には、この領域において堆積を増加させ、より均一な半径方向堆積プロファイルを形成するため、局所的なもしくはグローバルな最小層厚さが発生しているウェハの領域の下に配置される。この最小層厚さは、局所的なもしくはグローバルな最小値であることに留意が必要であり、概して、不均一と言われる。
いくつかの実施の形態において、リング５０は、ウェハを局所的に冷却するため、および、任意の局所的なもしくはグローバルな最大エピタキシャル層厚さを減少させるため、透明ではなく半透明である。
以下、図５を参照すると、リング５０は、外側エッジ４４、内側エッジ５９、センタ６１を有する。リング５０は、リングのセンタ６１から内側エッジ５９まで延びる内径ＩＲと、リングのセンタ６１から外側エッジ４４まで延びる外径ＯＲを有する。内径および外径は、局所的なもしくはグローバルなエピタキシャル層厚さ最小値もしくは最大値の位置および幅に基づいて適切に選択される。
以下の実施例１において記載されているように、シリコンウェハ上におけるシリコンの成長の間、ウェハの中央から約５０ｍｍの位置において起こりうる最小エピタキシャル層厚さを軽減することが望ましい。したがって、いくつかの実施の形態において、リング５０は、約５０ｍｍ未満、約４６ｍｍ未満、約４２ｍｍ未満、約３８ｍｍ未満である内径；および少なくとも約４８ｍｍ、少なくとも約５０ｍｍ、少なくとも約５４ｍｍ、少なくとも約５８ｍｍ、少なくとも約６２ｍｍである外径を有し、リング５０は、５０ｍｍのグローバル最小値の近くもしくは５０ｍｍのグローバル最小値の位置において、ウェハの下に配置される。
リング５０とサセプタ４７との間の距離（すなわち、サセプタが均一な下面を有しない場合に、サセプタの最下点からの距離）は、約１００ｍｍ未満、約７５ｍｍ未満、約５０ｍｍ未満、約２５ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、約５ｍｍ未満、さらには、約１ｍｍ未満である。これらの及び他の実施の形態において、リングとサセプタとの間の距離（すなわち、サセプタの最下点からの距離）は、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約５ｍｍ、少なくとも約１０ｍｍ、少なくとも約２５ｍｍ、少なくとも約５０ｍｍ、もしくは、少なくとも約７５ｍｍである。リング５０とサセプタ４７との間の距離は、このパラメータ（例えば、約５ｍｍ〜約２００ｍｍ、もしくは、約２５ｍｍ〜約７５ｍｍ）の任意の組み合わせにより制約されてもよい。概して、サセプタ４７とリング５０との距離を減少させることにより、ウェハの、リングより上の部分において、ウェハ上により多くの材料を堆積させることができる。そして、概して、当該距離を増加させることにより堆積がより少なくなる。それゆえ、ウェハの、リングより上の部分に堆積された材料の量は、この距離を変更することにより調整されてもよい。
いくつかの実施の形態において、リング５０は、サセプタ４７の下面と接触する。これらの実施の形態において、リング５０は、任意ではあるが、サセプタ４７の下面に取り付けられていてもよい。
いくつかの実施の形態において、外径は、少なくとも約２０ｍｍ、少なくとも約４０ｍｍ、少なくとも約６０ｍｍ、少なくとも約８０ｍｍ、少なくとも約１００ｍｍ、少なくとも約２００ｍｍ、もしくは、少なくとも約３００ｍｍである。他の実施の形態において、外径は、好適には、約２０ｍｍ〜約３００ｍｍ、約４０ｍｍ〜約３００ｍｍ、約２０ｍｍ〜約２００ｍｍ、約２０ｍｍ〜約１００ｍｍ、もしくは、約４０ｍｍ〜約８０ｍｍであってもよい。
これに替えて、もしくは、これに加重して、内径は、少なくとも約２０ｍｍ、少なくとも約４０ｍｍ、少なくとも約６０ｍｍ、少なくとも約８０ｍｍ、少なくとも約１００ｍｍ、少なくとも約２００ｍｍ、少なくとも約３００ｍｍ、約２０ｍｍ〜約３００ｍｍ、約４０ｍｍ〜約３００ｍｍ、約２０ｍｍ〜約２００ｍｍ、約２０ｍｍ〜約１００ｍｍ、もしくは、約４０ｍｍ〜約８０ｍｍであってもよい。いくつかの実施の形態において、リングは、内径を有しないディスクである（すなわち、リングは、内側に形成された開口部を有しない）。リング５０の幅（すなわち、内径と外径との間の距離）は、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約５ｍｍ、少なくとも約１０ｍｍ、少なくとも約２０ｍｍ、少なくとも約４００ｍｍ、少なくとも約７５ｍｍ、少なくとも約１００ｍｍ、少なくとも約２００ｍｍ、約１ｍｍ〜約３００ｍｍ、約１ｍｍ〜約１００ｍｍ、約１０ｍｍ〜約１００ｍｍ、もしくは、約１０ｍｍ〜約４０ｍｍであってもよい。
リング５０は、少なくとも約０．５ｍｍ、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約２ｍｍ、少なくとも約４ｍｍ、約１０ｍｍ未満、約６ｍｍ未満、約４ｍｍ未満、約２ｍｍ未満、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約６ｍｍ、約２ｍｍ〜約１０ｍｍ、もしくは、約２ｍｍ〜約６ｍｍの厚さを有していてもよい。
リング５０の内径及び外径についての上述した範囲、サセプタとリングとの間の距離、リング厚さ等は、典型例であり、制限されることなく、言及した範囲外の値を用いてもよい。いくつかの実施の形態において、２以上の局所的な層厚さ問題もしくは不均一性を緩和するため、１以上のリング５０を使用する。いくつかの実施の形態（不図示）において、サセプタサポーティングメンバ７は、リング５０の外側エッジ４４の外側ではなく、リング５０の開口部を通って延びる。
図５に示すように、リング５０の外側エッジ４４は、実質的に均一な円形状を有する。他の実施の形態において、リング５０の外側エッジ４４は、様々な突出部および／またはノッチもしくは凹部を有するように成形されていてもよい。外側エッジ４４は、また、面取りされていてもよいし、もしくは、丸く形成されていてもよい。そのような不均一な形状は、リングの外側エッジ４７において、リング５０の厚さプロファイルに対する効果を低下させうる（すなわち、フォールオフ効果を低減する）。これに替えて、もしくは、これに加重して、内側エッジ５９は、不均一な形状（例えば、突出部および／またはノッチ）を有していてもよいし、および／または、面取りされもしくは丸く形成されていてもよい。
サセプタサポーティングメンバ７およびリングサポーティングメンバ３５は、赤外光及び可視光が通過することを可能とするため、透明であってもよい（例えば、水晶から作られている）。いくつかの実施の形態において、３以上のサセプタサポーティングメンバ７および／またはリングサポーティングメンバ３５を使用してもよく、これに制限されることはない。
図６に示されているように、サセプタアセンブリ５５は、シャフト５３からリング５０まで延びる補助アーム７０を備える。補助アーム７０は、サセプタ４７に向かって延びるが、しかしながら、サセプタには接触しない。他の実施の形態（不図示）において、補助アーム７０はサセプタ４７に接触する（このケースにおいて、補助アーム７０は、付加的なサセプタサポーティングメンバ７と考えられ得る）。補助アーム７０は、ウェハの、アーム１４より上の部分において起こりうるエピタキシャル層厚さにおける局所的な増加を防止することができるかもしれない。
本開示によれば、基板（例えば、単結晶シリコン）上に堆積されたエピタキシャル層（例えば、シリコン）の厚さは、上述の装置１１を使用することにより調整してもよい。いくつかの実施の形態において、サセプタを有する反応装置において化学気相成長法により製造された１以上のエピタキシャルウェハの厚さプロファイル（例えば、全構造の厚さプロファイルもしくはエピタキシャル層自身の厚さプロファイル）が検出される。局所的なもしくはグローバルな最小もしくは最大の厚さの半径方向位置を決定するため、厚さプロファイルが分析される。局所的なもしくはグローバルな最小もしくは最大の位置において、エピタキシャル層の厚さを増加もしくは減少させるため、透明のリングは、厚さプロファイルにおいて、グローバルなもしくは局所的な最小もしくは最大の厚さの位置に対応する半径方向位置において、サセプタの下に配置される。いくつかの実施の形態において、リングは、サセプタアセンブリに強固に取り付けられるか、もしくは、他の実施の形態では、取り外し可能に取り付けられる。
この点に関し、厚さプロファイルを決定するため、多くのウェハを分析してもよいし、および／または、ウェハプロファイルにおける局所的なもしくはグローバルな最小もしくは最大の厚さ位置における半径方向位置を決定するため、平均厚さプロファイルを発生させてもよい。
厚さプロファイルは、当該技術分野における当業者に利用可能な任意の適切な方法（例えば、フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）スペクトロメータの使用、もしくは、ウェハ平坦化ツール（例えば、ＫＬＡ−テンコーウェハサイトもしくはウェハサイト２；ミルピタス、カリフォルニア）の使用を含む）を使用することにより決定することができる。いくつかの実施の形態において、基板の半径方向厚さプロファイルは、材料の堆積前（例えば、エピタキシャル層の堆積前）において決定され、そして、その後、層形成構造体の厚さプロファイルが測定されてもよい。堆積された層の厚さプロファイルは、層形成された構造体の厚さから基板の厚さを差し引くことにより決定してもよい。
ウェハ上におけるエピタキシャルＣＶＤ成長の均一性を改善するため、上記実施の形態を使用することにより、局所的な温度の偏りにポジティブな影響を与える。さらに、上述の実施の形態の使用により、エピタキシャルＣＶＤシステムの全体の生産性を増加させ、無駄を減らすことにより全オペレーションコストを減少させる。
本開示のプロセスは、以下の実施例によりさらに説明されている。これらの実施例は、限定の意味に解釈すべきではない。
実施例１：水晶リングを使用することによる半径方向厚さプロファイルに対する効果の決定
３００ｍｍウェハにおけるエピタキシャルウェハ厚さプロファイルに対するそれらの効果を決定するため、２つの透明な水晶リングを、ＥＰＩセンチュラ（アプライドマテリアル；サンタクララ、カリフォルニア）シングルウェハエピタキシツールにおいて別々に試験した。チョクラルスキ法により製造された単結晶シリコンウェハを、１１００℃〜１１５０℃のウェハ温度において、トリクロロシランガスに供することにより準備した。
３００ｍｍウェハにおけるエピタキシャルウェハ厚さプロファイルに対するそれらの効果を決定するため、２つの透明な水晶リングを、ＥＰＩセンチュラ（アプライドマテリアル；サンタクララ、カリフォルニア）シングルウェハエピタキシツールにおいて別々に試験した。チョクラルスキ法により製造された単結晶シリコンウェハを、１１００℃〜１１５０℃のウェハ温度において、トリクロロシランガスに供することにより準備した。
第１のリングは、３０ｍｍの内径、５０ｍｍの外径を有していた。第２のリングは、４０ｍｍの内径、６０ｍｍの外径を有していた。リングサポーティングメンバは、第１のリングと第２のリングとの距離が１１ｍｍであり、第２のリングとサセプタとの間の距離が５０ｍｍであるような大きさに成形した。
リングが使用されていないコントロールランを実行した。補助アームは、透明のリングの使用を含むコントロールランにおいて、もしくは、当該ランとともに使用しなかった。図７から分かるように、コントロールランにより、エピタキシャルウェハ半径方向厚さプロファイル（これは、平均厚さからのオフセットとして示されている）となった。当該プロファイルにおいて、約−３５ｎｍのグローバルな厚さの最小値が、ウェハの中央から約５２ｍｍの位置において起こる。厚さプロファイルは、ＫＬＡ−テンカーウェハサイト２ウェハ平坦化ツールにより測定された。
第２のリングは、約５２ｍｍの位置において、約５ｎｍ局所的な最小値を減少させ、それにより、厚さの均一性を改善した。第１のリングは、約−２０ｎｍまで局所的な最小値を減少させた。しかしながら、第１のリングにより、ウェハの中央から＋３０ｎｍから、中央から約３０ｍｍまでオフセットすることとなり、均一性が損なわれた。
実施例２：水晶リング及び補助アームを使用することによる半径方向厚さプロファイルに対する効果の決定
実施例１のプロセスにしたがって作製された３００ｍｍウェハにおけるエピタキシャルウェハ厚さプロファイルに対するそれらの効果を決定するため、透明な水晶リングと３つの補助アームを、ＥＰＩセンチュラ（アプライドマテリアル；サンタクララ、カリフォルニア）シングルウェハエピタキシツールにおいて試験した。ターゲットとされたエピタキシャル層厚さは２．７５μｍであった。試験されたリングは、４５ｍｍの内径と、６５ｍｍの外径とを有していた。リングサポーティングメンバは、リングとサセプタとの距離が２５ｍｍであるような大きさに成形した。
実施例１のプロセスにしたがって作製された３００ｍｍウェハにおけるエピタキシャルウェハ厚さプロファイルに対するそれらの効果を決定するため、透明な水晶リングと３つの補助アームを、ＥＰＩセンチュラ（アプライドマテリアル；サンタクララ、カリフォルニア）シングルウェハエピタキシツールにおいて試験した。ターゲットとされたエピタキシャル層厚さは２．７５μｍであった。試験されたリングは、４５ｍｍの内径と、６５ｍｍの外径とを有していた。リングサポーティングメンバは、リングとサセプタとの距離が２５ｍｍであるような大きさに成形した。
３つの補助アームは、長さが（中央から）約８０ｍｍであり、水平軸に対して約７０°の角度で広がっていた。
リングと補助アームが使用されていないコントロールランを実行した。図８から分かるように、リングと補助アームを有するランにより、エピタキシャルウェハ半径方向厚さプロファイル（これは、オフセットとして示されている）となった。当該プロファイルにおいて、約５０ｍｍ〜７５ｍｍにおいて起こる最小値が、コントロールランと比較して５ｎｍ減少していた。
本発明もしくはその実施の形態の構成要素を導入する際において、冠詞”ａ（一つの）”、”ａｎ（一つの）”、”ｔｈｅ（その）”、および、”ｓａｉｄ（上述の）”は、１以上の構成要素が存在することを意味することが意図されている。”ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含んでいる）”、”ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含んでいる）”、”ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含有している）”、および、”ｈａｖｉｎｇ（有している）”との用語は、包括的であることが意図され、列挙された構成要素以外の付加的な構成要素が存在していてもよいことを意味することが意図されている。特定のオリエンテーション（例えば、”上部”、”底部”、”側部”等）を示す用語の使用は、記載の便宜のためであり、記載された事項の任意の特定のオリエンテーションを要求しない。
上述の構成および方法において、本開示の範囲から逸脱しない範囲において、様々な変更を行うことが可能であるため、上記明細書に含まれ、添付の図面において示された全ての事項は、限定の意味ではなく、例示と解釈されるべきである。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含む。
態様１：
ウェハ加工処理の間、反応装置において半導体ウェハを支持するためのサセプタアセンブリであって、
互いに反対側に設けられた上面と下面とを有するサセプタであって、サセプタの本体の上記上面は、上記プロセスの間、サセプタ内の半導体ウェハを支持可能な大きさおよび形状に成形されているサセプタと、
上記サセプタの下面より下に配置されたリングと、を有するサセプタアセンブリ。
態様２：
上記リングは外側エッジを有し、上記外側エッジは面取りされている態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様３：
上記リングは外側エッジを有し、上記外側エッジは丸く形成されている態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様４：
上記リングは外側エッジを有し、上記外側エッジは、該外側エッジに形成された一連の突出部および／またはノッチを有する態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様５：
上記サセプタは、高強度放射加熱ランプにより生成された放射加熱光を吸収するため、実質的に不透明である態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様６：
上記リングは、可視光および赤外光がリングを通過することを可能とするため、実質的に透明の材料である態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様７：
上記ウェハ加工プロセスは、エピタキシャル化学気相成長である態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様８：
上記サセプタは、シャフトから上方へ延びサセプタを支持するサセプタサポーティングメンバに対して接続されている態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様９：
上記リングは、リングサポーティングメンバを介して、サセプタサポーティングメンバに対して接続されている態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様１０：
上記サセプタから半径外側へ離間して配置された予備加熱リングをさらに含み、上記サセプタが、上記予備加熱リングに対して回転することを可能とする態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様１１：
上記予備加熱リングが、高強度放射加熱ランプにより生成された放射加熱光を吸収するため、実質的に不透明である態様６に記載のサセプタアセンブリ。
態様１２：
ウェハ上に堆積させた層の厚さプロファイルを調整するための方法であって、
上記層はサセプタを有する反応装置において堆積法により堆積され、
当該方法は、
反応装置内のウェハ上に層を堆積させる工程と、
上記層の厚さプロファイルを測定する工程と、
上記厚さプロファイルにおいて厚さ不均一な箇所の半径方向位置を決定するため、上記層の厚さプロファイルを分析する工程と、
その後に製造されるウェハの層の厚さを増加もしくは減少させるため、上記厚さプロファイルにおける厚さ不均一な箇所に対応する半径方向位置において、上記サセプタより下にリングを配置させる工程と、を備える方法。
態様１３：
上記厚さプロファイルに対する上記リングの影響を決定するため、上記層の厚さプロファイルを分析する工程と、
上記厚さプロファイルに対する上記リングの影響を変更するため、上記リングと上記サセプタとの間の距離を変更する工程と、をさらに備える態様１２に記載の方法。
態様１４：
上記堆積工程が、エピタキシャル化学気相成長により実行される態様１２に記載の方法。
態様１５：
上記サセプタが、高強度放射加熱ランプにより生成された放射加熱光を吸収するため、実質的に不透明である態様１２に記載の方法。
態様１６：
上記リングと上記サセプタとの間の距離が１００ｍｍ未満である態様１２に記載の方法。
態様１７：
上記反応装置に対してサセプタを回転させる工程をさらに備える態様１２に記載の方法。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含む。
態様１：
ウェハ加工処理の間、反応装置において半導体ウェハを支持するためのサセプタアセンブリであって、
互いに反対側に設けられた上面と下面とを有するサセプタであって、サセプタの本体の上記上面は、上記プロセスの間、サセプタ内の半導体ウェハを支持可能な大きさおよび形状に成形されているサセプタと、
上記サセプタの下面より下に配置されたリングと、を有するサセプタアセンブリ。
態様２：
上記リングは外側エッジを有し、上記外側エッジは面取りされている態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様３：
上記リングは外側エッジを有し、上記外側エッジは丸く形成されている態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様４：
上記リングは外側エッジを有し、上記外側エッジは、該外側エッジに形成された一連の突出部および／またはノッチを有する態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様５：
上記サセプタは、高強度放射加熱ランプにより生成された放射加熱光を吸収するため、実質的に不透明である態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様６：
上記リングは、可視光および赤外光がリングを通過することを可能とするため、実質的に透明の材料である態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様７：
上記ウェハ加工プロセスは、エピタキシャル化学気相成長である態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様８：
上記サセプタは、シャフトから上方へ延びサセプタを支持するサセプタサポーティングメンバに対して接続されている態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様９：
上記リングは、リングサポーティングメンバを介して、サセプタサポーティングメンバに対して接続されている態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様１０：
上記サセプタから半径外側へ離間して配置された予備加熱リングをさらに含み、上記サセプタが、上記予備加熱リングに対して回転することを可能とする態様１に記載のサセプタアセンブリ。
態様１１：
上記予備加熱リングが、高強度放射加熱ランプにより生成された放射加熱光を吸収するため、実質的に不透明である態様６に記載のサセプタアセンブリ。
態様１２：
ウェハ上に堆積させた層の厚さプロファイルを調整するための方法であって、
上記層はサセプタを有する反応装置において堆積法により堆積され、
当該方法は、
反応装置内のウェハ上に層を堆積させる工程と、
上記層の厚さプロファイルを測定する工程と、
上記厚さプロファイルにおいて厚さ不均一な箇所の半径方向位置を決定するため、上記層の厚さプロファイルを分析する工程と、
その後に製造されるウェハの層の厚さを増加もしくは減少させるため、上記厚さプロファイルにおける厚さ不均一な箇所に対応する半径方向位置において、上記サセプタより下にリングを配置させる工程と、を備える方法。
態様１３：
上記厚さプロファイルに対する上記リングの影響を決定するため、上記層の厚さプロファイルを分析する工程と、
上記厚さプロファイルに対する上記リングの影響を変更するため、上記リングと上記サセプタとの間の距離を変更する工程と、をさらに備える態様１２に記載の方法。
態様１４：
上記堆積工程が、エピタキシャル化学気相成長により実行される態様１２に記載の方法。
態様１５：
上記サセプタが、高強度放射加熱ランプにより生成された放射加熱光を吸収するため、実質的に不透明である態様１２に記載の方法。
態様１６：
上記リングと上記サセプタとの間の距離が１００ｍｍ未満である態様１２に記載の方法。
態様１７：
上記反応装置に対してサセプタを回転させる工程をさらに備える態様１２に記載の方法。
Claims (17)
- ウェハ加工処理の間、反応装置において半導体ウェハを支持するためのサセプタアセンブリであって、
互いに反対側に設けられた上面と下面とを有するサセプタであって、サセプタの本体の上記上面は、上記プロセスの間、サセプタ内の半導体ウェハを支持可能な大きさおよび形状に成形されているサセプタと、
シャフトおよび上記シャフトと上記サセプタの上記下面との間で上方へ延びて上記サセプタを支持する複数のサセプタサポーティングメンバと、
上記サセプタの上記下面より下に配置されたリングと、
上記サセプタサポーティングメンバと上記リングとの間に延びる複数のリングサポーティングメンバであって、上記複数のリングサポーティングメンバと上記サセプタとの間に上記リングが配置されるように上記リングの下に配置された複数のリングサポーティングメンバと、を有するサセプタアセンブリ。 - 上記リングは外側エッジを有し、上記外側エッジは面取りされている請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
- 上記リングは外側エッジを有し、上記外側エッジは丸く形成されている請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
- 上記リングは外側エッジを有し、上記外側エッジは、該外側エッジに形成された一連の突出部および／またはノッチを有する請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
- 上記サセプタは、高強度放射加熱ランプにより生成された放射加熱光を吸収するため、実質的に不透明である請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
- 上記リングは、可視光および赤外光がリングを通過することを可能とするため、実質的に透明の材料である請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
- 上記ウェハ加工プロセスは、エピタキシャル化学気相成長である請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
- 上記複数のリングサポーティングメンバが上記シャフトに対して斜めに配向している請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
- 上記シャフトから軸方向に延びて上記サセプタを支持する中央ポストをさらに含む請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
- 上記サセプタから半径外側へ離間して配置された予備加熱リングをさらに含み、上記サセプタが、上記予備加熱リングに対して回転することを可能とする請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
- 上記予備加熱リングが、高強度放射加熱ランプにより生成された放射加熱光を吸収するため、実質的に不透明である請求項６に記載のサセプタアセンブリ。
- ウェハ上に堆積させた層の厚さプロファイルを調整するための方法であって、
上記層はサセプタを有する反応装置において堆積法により堆積され、
当該方法は、
反応装置内のウェハ上に層を堆積させる工程と、
上記層の厚さプロファイルを測定する工程と、
上記厚さプロファイルにおける厚さ不均一な箇所の半径方向位置を決定するため、上記層の厚さプロファイルを分析する工程と、
その後に製造されるウェハの層の厚さを増加もしくは減少させるため、上記厚さプロファイルにおける上記厚さ不均一な箇所の半径方向位置において、上記サセプタより下にリングを配置させる工程と、を備える方法。 - 上記厚さプロファイルに対する上記リングの影響を決定するため、上記層の厚さプロファイルを分析する工程と、
上記厚さプロファイルに対する上記リングの影響を変更するため、上記リングと上記サセプタとの間の距離を変更する工程と、をさらに備える請求項１２に記載の方法。 - 上記堆積工程が、エピタキシャル化学気相成長により実行される請求項１２に記載の方法。
- 上記サセプタが、高強度放射加熱ランプにより生成された放射加熱光を吸収するため、実質的に不透明である請求項１２に記載の方法。
- 上記リングと上記サセプタとの間の距離が１００ｍｍ未満である請求項１２に記載の方法。
- 上記反応装置に対してサセプタを回転させる工程をさらに備える請求項１２に記載の方法。
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