TW201602430A - 基座處理方法及基座處理用板 - Google Patents

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Abstract

本實施形態的基座處理方法是在將板載置在設置於成膜室內的基座上，利用設置於基座的下方的主加熱器及設置於成膜室的上部的輔助加熱器進行加熱，以使基座的溫度高於板的溫度，從而使形成於基座的表面上的SiC膜昇華而附著於板上，然後將附著有SiC的板自成膜室搬出。

Description

基座處理方法及基座處理用板
本發明的實施形態是有關於一種基座處理方法及基座處理用板。
自先前以來，在如絕緣閘雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等功率器件(power device)般需要膜厚比較大的晶膜的半導體元件的製造步驟中，是利用在晶圓等基板上使單晶薄膜氣相成長而成膜的磊晶成長技術。
在磊晶成長技術所使用的成膜裝置中，是在保持為常壓或減壓的成膜室的內部，例如載置晶圓。然後，一面對所述晶圓進行加熱，一面對成膜室內供給成為用以成膜的原料的氣體(以下亦簡稱為原料氣體)。於是，在晶圓的表面上引起原料氣體的熱解反應及氫還原反應，從而在晶圓上形成磊晶膜。
欲以高良率製造膜厚大的磊晶晶圓，需要使新的原料氣體不斷地與經均勻地加熱的晶圓的表面接觸，從而提高氣相成長的速度。因此，一面使晶圓高速旋轉，一面進行磊晶成長。
在現有的SiC磊晶裝置中，不僅在晶圓上，而且在對晶 圓進行保持的基座的表面上亦沈積有SiC膜。在表面上沈積有SiC膜的基座會因表面部與背面部的熱膨脹率的不同而發生變形，從而無法穩定地保持晶圓，且無法進行高速旋轉。
如上所述附著於基座上的SiC膜、特別是附著於由SiC以外的材質構成的基座上的SiC膜容易剝落，且可利用HCl等來加以剝落。然而，存在如下問題：不僅附著於基座上的而且附著於腔室內壁上的SiC膜、成膜室內的SiC零件、包覆有SiC的零件的SiC亦被剝落，剝落的SiC膜會引起微粒(particle)產生。
本發明提供一種可去除附著於基座上的SiC，並且防止經去除的SiC引起微粒產生的基座處理方法及基座處理用板。
本發明的一實施方式的基座處理方法的特徵在於：將板載置在設置於成膜室內的基座上，利用設置於所述基座的下方的主加熱器及設置於所述成膜室的上部的輔助加熱器進行加熱，以使基座的溫度高於板的溫度，從而使形成於基座的表面上的SiC膜昇華而附著於所述板上，然後將附著有SiC的板自成膜室搬出。
本發明的一實施方式的基座處理用板是將形成於成膜室內的基座的表面上的SiC膜加以去除的基座處理用板，其特徵在於：包含碳、SiC或包覆有SiC的碳。
100‧‧‧成膜裝置
101‧‧‧基板
102‧‧‧基座
102a‧‧‧外周基座
102b‧‧‧內部基座
103‧‧‧腔室
103a‧‧‧側壁(內壁)
104‧‧‧旋轉部
104a‧‧‧圓筒部
104b‧‧‧旋轉軸
108‧‧‧軸
110‧‧‧反射器
111‧‧‧隔熱材料
120‧‧‧加熱器
125‧‧‧氣體排出部
126‧‧‧調整閥
127‧‧‧真空泵
128‧‧‧排氣機構
130‧‧‧襯料
131‧‧‧輔助加熱器
132‧‧‧隔熱材料
160‧‧‧氣體供給部
161‧‧‧氣體流路(氣體管道)
162‧‧‧氣體流路(氣體管道)
163‧‧‧氣體流路(氣體管道)
170‧‧‧板
171‧‧‧板
172‧‧‧板
173‧‧‧板
174‧‧‧板
RU1‧‧‧反射器單元
RU2‧‧‧反射器單元
圖1是本發明的實施形態的成膜裝置的概略構成圖。
圖2是本發明的實施形態的成膜時的基座剖面圖。
圖3是本發明的實施形態的基座處理用板的剖面圖。
圖4是變形例的基座處理用板的剖面圖。
圖5是變形例的基座處理用板的剖面圖。
圖6是變形例的基座處理用板的剖面圖。
圖7是變形例的基座處理用板的剖面圖。
圖1是本發明的實施形態的成膜裝置的概略構成圖。作為成膜處理的對象即試料，是使用包含SiC的基板101。在圖1中，表示在基座102上載置有基板101的狀態。並且，在載置於基座102上的基板101上，供給成為用以形成SiC磊晶膜的原料的多種氣體(製程氣體)，在基板101上發生氣相成長反應而進行成膜。
成膜裝置100具有腔室103，作為在基板101上發生氣相成長而進行SiC磊晶膜的成膜的成膜室。
在腔室103的內部，在旋轉部104的上方設置有基座102。基座102包括：外周基座102a，具有包含開口部而構成的環狀的形狀；以及內部基座102b，以堵塞開口部的方式而設置於外周基座102a的內側。在外周基座102b的內周側具有如下構造：設置有鍃孔(counterbore)，且在所述鍃孔內收納基板101的外周部而加以支撐。基座102較佳為使用SiC、TaC而構成。或者，亦可在碳的表面上包覆TaC而構成基座102。
再者，基座102的構造並不限定於圖1所示的構造。例如，亦可設為省略內部基座102b的構成。
旋轉部104具有圓筒部104a及旋轉軸104b。在旋轉部104中，利用圓筒部104a的上部對基座102進行支撐。並且，旋轉軸104b藉由未圖示的馬達來進行旋轉，藉此基座102經由圓筒部104a而進行旋轉。如此一來，當將基板101載置於基座102上時，可使所述基板101旋轉。
在圖1中，圓筒部104a中，上部具有開口的構造，從而具有上部被打開的構造。在圓筒部104a內設置有加熱器(主加熱器)120。作為加熱器120，例如可使用由摻雜有雜質的碳(C)材構成的電阻加熱型加熱器。加熱器120藉由穿過設置於旋轉軸104b內的大致圓筒狀的石英製的軸(shaft)108的內部的電極(未圖示)來供電，對基板101自其背面進行加熱。
又，在圓筒部104a內，為了有效率地藉由加熱器120來進行加熱，在加熱器120的下方設置有反射器(reflector)110。反射器110是使用碳、SiC、或包覆有SiC的碳等耐熱性高的材料而構成。又，在反射器110的下方設置有隔熱材料111，可防止來自加熱器120的熱傳遞至軸108等，亦可對加熱時的加熱器功率進行抑制。
在軸108的內部，配置有升降銷(未圖示)作為基板升降部件。升降銷的下端延伸至設置於軸108的下部的未圖示的升降裝置為止。並且，可使所述升降裝置運轉而使升降銷上升或下 降。所述升降銷是在將基板101搬入至腔室103內時以及將基板101搬出至腔室103外時使用。升降銷自下方對基板101進行支撐並且上抬。然後，以如下方式進行運轉：將基板101保持在旋轉部104上方的規定的位置，以便能夠與搬送用機器人(未圖示)之間進行基板101的接遞。
又，所述升降銷亦在將下述板170(參照圖3)搬入至腔室103內時或搬出至腔室103外時使用。
在腔室103的下部，設置有用以排出氣體的氣體排出部125。氣體排出部125與包含調整閥126及真空泵127的排氣機構128連接。排氣機構128藉由未圖示的控制機構來控制，將腔室103的內部調整為規定的壓力。
又，在腔室103內設置有圓筒型的襯料(liner)130，所述襯料130將進行成膜處理的成膜區域與腔室103的側壁(內壁)103a加以隔開。襯料130是使用碳或包覆有SiC的碳、SiC等耐熱性高的材料而構成。
在襯料130與側壁103a之間，設置有自上方對基板101進行加熱的輔助加熱器131。輔助加熱器131例如為電阻加熱型的加熱器。又，在輔助加熱器131與側壁103a之間設置有隔熱材料132，以防止來自輔助加熱器131的熱傳遞至腔室103。藉此，可對加熱時的加熱器功率進行抑制。
在成膜裝置100的腔室103的上部，為了提高熱效率，設置有對來自加熱器120或輔助加熱器131的輻射進行反射的反 射器單元RU1、反射器單元RU2。反射器單元RU2設置於反射器單元RU1的下方。
反射器單元RU1、反射器單元RU2是由利用碳、SiC或包覆有SiC的碳的薄板所構成。反射器單元RU1、反射器單元RU2既可由一塊薄板構成，亦可積層著多塊薄板。
如圖1所示，在成膜裝置100的腔室103的上部設置有氣體供給部160。氣體供給部160經由氣體流路(氣體管道)161~氣體流路(氣體管道)163對成膜區域供給沖洗氣體或SiC源氣體等製程氣體。例如，經由氣體流路161對成膜區域103b供給作為沖洗氣體的氬氣或氫氣。又，經由氣體流路162、氣體流路163，對成膜區域103b供給矽烷氣體或丙烷氣體作為SiC源氣體。在圖1中，針對各氣體設置有1條氣體流路，但亦可設置多條氣體流路。
再者，在腔室103的上部設置輻射溫度計(radiation thermometer)(未圖示)，可對基板101的溫度進行測定。此時，在腔室103的一部分設置石英玻璃窗，經由石英玻璃窗利用輻射溫度計對基板101的溫度進行測定。
圖2是載置有基板101的基座102的概略構成圖。當在基板101上形成SiC磊晶膜時，不僅在基板101上，而且在基座102a的表面上亦形成SiC磊晶膜。
其次，說明將如上所述的形成於基座102的表面上的SiC磊晶膜加以去除的方法。
首先，在基板101上形成SiC磊晶膜之後，將基板101 搬出至腔室103外。
其次，如圖3所示，將板170搬入至腔室103內，並載置於基座102上。板170例如具有與基座102為相同程度的大小，由厚度為1mm左右的碳、SiC、包覆有SiC的碳或包覆有TaC的碳所構成。
將板170載置於基座102上之後，將腔室103內的溫度加熱至1500℃~1700℃左右的SiC進行昇華的溫度為止。此時，藉由增大加熱器120的輸出，且抑制輔助加熱器131的輸出，來使基座102的溫度高於板170的溫度。例如，使基座102的溫度較板170的溫度高出30℃~100℃左右。此時，較佳為對腔室103內以20升/分鐘~100升/分鐘左右供給氫氣，將腔室103內的壓力設為50Torr~400Torr左右。
SiC一經昇華即附著(吸附)於低溫的物體上。因此，當形成於基座102上的SiC膜進行昇華後，經昇華的SiC附著於板170上。又，不僅與板170接觸的部分，而且位於板170的附近的SiC亦藉由昇華而附著於板170上。因此，形成於外周基座102a的內周側的SiC亦進行昇華而附著於板170上。
藉此，可自基座102去除形成於基座102的表面上的SiC膜。
其後，使腔室103內的溫度下降至800℃左右為止，將附著有自基座102去除的SiC的板170搬出至腔室103外。
如上所述，根據本實施形態，可使形成於基座102上的 SiC膜昇華，並附著於板170上，藉此自基座102去除SiC。因此，不需要藉由蝕刻來去除SiC，從而可防止形成於基座或腔室103的內壁103a上的SiC膜被剝落而引起微粒產生。
在所述實施形態中，如圖3所示使用平坦形狀的板170，但亦可如圖4所示，使用具有與外周基座102a的開口部相吻合的凸部的形狀的板171。藉由使用此種板171，可將形成於外周基座102a的開口部上的SiC高效率地加以去除。
又，如圖5所示，亦可使用對外周基座102a的上表面及外壁面(外周面)進行包覆的杯型的板172。藉由使用此種板172，不僅可去除形成於外周基座102a的上表面的SiC，而且可去除形成於外壁面上的SiC。
又，如圖6所示，亦可使用對外周基座102a的上表面及內壁面(內周面)進行包覆的環狀的板173。藉由使用此種板173，可將形成於外周基座102a的開口部的SiC高效率地加以去除。
又，如圖7所示，亦可使用由板172與板173組合而成的板174。藉由使用此種板173，不僅可去除形成於外周基座102a的上表面的SiC，而且可將形成於外壁面上的SiC或形成於外周基座102a的開口部的SiC高效率地加以去除。
已對本發明的若干實施形態進行說明，但所述實施形態是作為示例起提示作用，而並不意圖對發明的範圍進行限定。所述新穎的實施形態可藉由其他各種形態來實施，在不脫離發明的 主旨的範圍內，可進行各種省略、置換、變更。所述實施形態及其變形包含於發明的範圍或主旨內，並且包含於申請專利範圍所記載的發明及其同等的範圍內。
102‧‧‧基座
102a‧‧‧外周基座
102b‧‧‧內部基座
104a‧‧‧圓筒部
120‧‧‧加熱器
170‧‧‧板

Claims (5)

  1. 一種基座處理方法，將板載置在設置於成膜室內的基座上，利用設置於所述基座的下方的主加熱器及設置於所述成膜室的上部的輔助加熱器進行加熱，以使所述基座的溫度高於所述板的溫度，從而使形成於所述基座的表面上的SiC膜昇華而附著於所述板上，將附著有SiC的所述板自所述成膜室搬出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的基座處理方法，其中所述基座包含SiC、TaC或包覆有TaC的碳。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的基座處理方法，其中所述板包含碳、SiC、包覆有SiC的碳或包覆有TaC的碳。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的基座處理方法，其中在藉由所述主加熱器及所述輔助加熱器的加熱過程中，對所述成膜室內供給氫氣。
  5. 一種基座處理用板，用以去除形成於成膜室內的基座的表面上的SiC膜，所述基座處理用板的特徵在於：包含碳、SiC、包覆有SiC的碳或包覆有TaC的碳。
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