TWI354320B - Vopor phase deposition apparatus and support table - Google Patents

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TWI354320B
TWI354320B TW096104847A TW96104847A TWI354320B TW I354320 B TWI354320 B TW I354320B TW 096104847 A TW096104847 A TW 096104847A TW 96104847 A TW96104847 A TW 96104847A TW I354320 B TWI354320 B TW I354320B
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Hironobu Hirata
Akira Jyogo
Yoshikazu Moriyama
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Nuflare Technology Inc
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Description

1354320 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於氣相成長裝置及支承台 晶膜成長裝置之矽晶圓等之基板的支承構 【先前技術】 在超高速雙極、超高速CMOS等之 造，被控制了不純物濃度或膜厚之單結 術，在裝置之性能提昇上，爲不可欠缺者 圓等之半導體基板，使單結晶薄膜進行氣 長，一般使用常壓化學氣相成長法。依據 化學氣相成長（LP-CVD )法。在反應容 等之半導體基板。然後，在將反應容署 (0.1MPa( 760 T〇rr))環境或預定的真 的狀態下，將前述半導體基板加熱並使其 此狀態下，供給包含矽源與硼化合物、砷 合物等之摻雜劑的原料氣體。然後，在已 基板的表面，進行原料氣體之熱分解或 此，利用使摻雜有硼（B)、磷（P)、 晶膜成長，來加以製造（例如，參照特開 公報参照）。 又，晶膜成長技術，亦被使用於功率 如IGBT (無流道雙極電晶體）之製造。 率半導體’例如，需要成爲數ΙΟμΜ以 ，關於支承例如 件（支承台）。 半導體裝置之製 晶的晶膜成長技 。對於了在矽晶 相成長之晶膜成 情況，使用減壓 器內配置矽晶圓 蓉內保持於常壓 空度之真空環境 旋轉。然後，在 化合物、或磷化 被加熱之半導體 氣還元反應。藉 窕砷（As )之矽 平 9-194296 号 半導體之製造例 在 IGBT等之功 上之膜厚的矽晶 (2) 1354320 膜。 圖2 5是顯示矽晶圓被支承於夾座的狀態之一例的上 面圖。 圖26是顯示圖25所示的矽晶圓被支承於夾座的狀態 *- 之斷面的斷面圖。 \ 在成爲矽晶圓200的支承構件之夾座210 (亦稱爲承 受器），形成有較矽晶圓200的直徑若干大的直徑之埋頭 φ 孔。在該埋頭孔，矽晶圓200以收納的方式被載置著。在 該狀態下，藉由使夾座2 1 0旋轉，以使矽晶圓200旋轉， 藉由所供給之原料氣體的熱分解或氫還元反應，來使矽晶 膜成長。 然而，爲了使矽晶膜均等地成長於上述基板，如上述 般，將基板加熱，但熱會由基板的邊緣部流失。因此，特 別會有基板的邊緣部分之膜厚均等性劣化之問題。因此， 雖硏究了支承構件也加熱但，期望有進一步之改善。 【發明內容】 ~ 本發明之目的在於提供，可更均等地保持基板邊緣之 -温度的支承構件。 [用以解決課題之手段] 本發明之一形態的氣相成長裝置，其特徵爲： 具備： 真空室； -6- (3) 1354320 配置於前述真空室內，具有與基板裏面接觸並載置前 述基板之第1支承部、和與前述第1支承部連接以支承前 述第1支承部之第2支承部的支承台； 在前述基板裏面側，配置於由前述基板算起的距離較 * 由前述支承台更分離之位置，將前述將基板加熱之熱源； • 用來對前述真空室內供給成膜之氣體的第1流路；以 及 φ 將前述氣體由前述真空室排出之第2流路。 又，本發明之其他形態的氣相成長裝置，其特徵爲： 具備： 真空室； 配置於前述真空室內，形成有在底面載置基板之第1 開口部與在前述第1開口部之外周側位於較外周端之內側 的環狀的第2開口部之支承台； 在前述基板裏面側，配置於由前述基板算起的距離較 ® 由前述支承台更分離之位置，將前述將基板加熱之熱源； 用來對前述真空室內供給成膜之氣體的第1流路；以 * 及 〜 將前述氣體由前述真空室排出之第2流路。 本發明之一形態的支承台，是在氣相成長裝置所具有 的真空室內，載置基板之支承台，其特徵爲： 具備：與前述基板接觸之第1支承部；及 連接於前述第1支承部，使用熱傳導率較用於前述第 1支承部之材料小的材料之第2支承部。 (4) 1354320 【實施方式】 實施形態1 在作爲氣相成長裝置的一例之葉片式晶膜 處理開發，被要求膜厚均等性。作爲左右膜厚 點，可舉出矽晶圓邊緣之均等性。這是所謂被 果，在晶圓邊緣數mm可看見之與晶圓中央部 現象。在此現象，温度分佈之影響非常大，而 緣附近之温度分佈作成良好。如後述般，爲了 降低之傾向的邊緣温度上升，而如何將邊緣所 的一部分温度上昇，爲一大關鍵。因而到達發 法。以下，使用圖面進行説明。 圖1是實施形態1之晶膜成長裝置的結構 在圖1，作爲氣相成長裝置的一例之晶 100是具備有：作爲支承台之一例之夾座（ 器）110、真空室120、噴淋頭130、真空泵浦 控制閥 H2、外加熱器150、內加熱器160 170。在真空室120，連接有供給氣體之流路 氣體之流路124。又，流路122是連接於噴淋 圖1，是說明在說明實施形態1上所必要的結 率等是未與實物一致（以下，在各圖面也相同 夾座110是具有，在內側與基板的一例之 接觸之第1夾座112;及在外側與第1夾座1: 2夾座114。第1夾座112是作爲第1支承部 成長裝置的 均等性之重 稱爲邊緣效 不同的特異 被要求將邊 使具有温度 接觸之夾座 明該加熱手 之槪念圖。 膜成長裝置 亦稱爲承受 140 、壓力 、旋轉構件 122與排出 頭130 。在 構。但，比 )° 砂晶圓1 0 1 12連接之第 之一例。第 -8 - (5) (5)1354320 2夾座114是作爲第2支承部之一例。又，第1夾座112 是形成有貫通預定的內徑之開口部。在由上面側以垂直或 預定的角度控入預定的深度之埋頭孔116之底面，與矽晶 圓1 〇 1之裏面接觸，以支承矽晶圓1 0 1。 第2夾座112是外周形成圓形。又，第2夾座112是 配置於，藉由未圖示之旋轉機構以與矽晶圓101面正交之 矽晶圓1 〇 1面的中心線爲軸進行旋轉之旋轉構件1 70上。 又，夾座110是藉由與旋轉構件170共同旋轉，能使矽晶 圓101旋轉。 在夾座110之裏面側，配置有外加熱器150與內加熱 器160。外加熱器150與內加熱器160是配置於由矽晶圓 101之裏面起分離某距離之位置上。該距離是較夾座110 裏面與2個加熱器之距離更分離。可藉由外加熱器150, 將矽晶圓101之外周部與夾座110加熱。又，內加熱器 160是配置於外加熱器150之下部，可藉由內加熱器 1 6 0，加熱矽晶圓1 0 1之外周部以外的部位。與內加熱器 160不同地設置外加熱器150，來進行熱容易朝夾座110 流失之矽晶圓1 〇 1之外周部的加熱。如此，藉由做成雙重 加熱器，可使矽晶圓101之面內均等性提昇。 又，夾座110、外加熱器150、內加熱器160、噴淋 頭130、旋轉構件170是配置於真空室120內。旋轉構件 170是由真空室120內朝未圖示之旋轉機構，延伸於真空 室120外。噴淋頭130是配管由真空室120內朝真空室 1 2 0外延伸。 -9- (6) (6)1354320 又，將作爲反應容器之真空室120內保持於常壓或藉 由真空泵浦14〇，保持於預定的真空度之真空環境。在此 狀態下，藉由外加熱器1 5 0與內加熱器1 6 0，加熱矽晶圓 101。又，藉由夾座110之旋轉’以預定的旋轉數使矽晶 圓101旋轉。又，一邊旋轉’一邊由噴淋頭130將作爲矽 源之原料氣體供給至真空室120內。又，在已被加熱之矽 晶圓101的表面，進行原料氣體的熱分解或氫還元。藉 此’使矽晶膜成長於矽晶圓101之表面。真空室120內的 壓力是例如’使用壓力控制閥142，調整成常壓或預定的 真空度之真空環境即可。或在常壓使用之情況亦可爲不具 有真空泵浦140或壓力控制閥142之結構。在噴淋頭 130’將由真空室120外以配管所供給之原料氣體經由噴 淋頭130內部之緩衝器，從複數個貫通孔排出。因此，可 將原料氣體均等地供給於砂晶圓101上。且，夾座110或 旋轉構件1*70之壓力做成內外相同（使矽晶圓1〇1之表面 側環境的壓力與裏面側環境的壓力相同）。藉此，可防止 原料氣體迂迴進入至旋轉構件170之內側、或旋轉機構內 部。同樣地，亦可防止未圖示之旋轉機構側的沖洗氣體等 漏出至真空室內（矽晶圓101之表面側環境）。在此，藉 由真空泵浦140 ’將真空室120內排氣，但不限於此。若 爲可將真空室120內排氣者的話即可。例如，若在常壓或 接近常壓之真空環境下即可的話，能以鼓風機等進行排 氣。 圖2是顯示晶膜成長裝置系統的外觀之—例的圖。 -10- (7) (7)1354320 如圖2所示，晶膜成長裝置系統3 00是全體受到框體 所包圍。 圖3是顯示晶膜成長裝置系統的單元構成之一例的 圖。 在晶膜成長裝置系統300內，匣盒配置於匣盒台 (C/S) 310或匣盒台（C/S) 312。又，被配置於匣盒之 矽晶圓101是藉由搬送機器人3 50，搬運至加載互鎖 (L/L)真空室320內。又，藉由配置於轉移室330內之 搬送機器人332，由L/L真空室320，將矽晶圓101搬出 至轉移室330內。又，已被搬出之矽晶圓101被搬運至晶 膜成長裝置100之真空室120內。又，藉由晶膜成長法， 使矽晶膜成膜於矽晶圓1 〇 1表面。成膜有矽晶膜之矽晶圓 1〇1是再次藉由搬送機器人332，由晶膜成長裝置100搬 出至轉移室330內。又，已被搬出之矽晶圓101是被搬運 至L/L真空室320。然後，藉由搬送機器人350，由L/L 真空室 320返回至匣盒台（C/S) 310或配置於匣盒台 (C/S) 312之匣盒。在如圖3所示之晶膜成長裝置系統 300，各搭載有2台晶膜成長裝置100之真空室120與 L/L真空室320。藉此，可使處理量提昇。 圖4是顯不砂晶圓被支承於夾座的狀態的一例之斷面 圖。 在本實施形態1，作爲與基板接觸之第1夾座1 12的 材料，使用較使用於第2夾座114之材料更大的熱傳導率 λ之材料。即，第1夾座112的材料之熱傳導率λ,構成 -11 - (8) 1354320 較第2夾座114的材料之熱傳導率λ2大。例如，作爲第 1夾座1 12的材料，理想爲使用碳化矽（SiC )。又，作 爲第2夾座114的材料’理想爲使用氮化矽（Si3N4)。 藉由不使用金屬材料而使用SiC或Si3N4之陶瓷材料，可 • 迴避金屬污染。又，以第1夾座112的材料之熱傳導率λ - I成爲第2夾座114的材料之熱傳導率λ2的2倍以上的 方式，選擇材料。 # 如此，藉由提高與基板接觸之內側的構件之熱傳率， 相對地減低外側的構件之熱傳導率，由熱源所加熱之熱從 第1夾座112傳熱至矽晶圓101。另一方面，可抑制來自 於第2夾座114之散熱。因此，不會施加負荷於作爲加熱 裝置（熱源）之加熱器，容易將由成爲熱源之外加熱器 1 5 0所受熱之熱傳達至矽晶圓1 0 1。又，相反地，能夠使 來自於矽晶圓101之散熱不會漏失至外部。藉此，可使砂 晶圓101之邊緣附近之温度進一步上升，可均等地保持砂 • 晶圓1 ο 1之邊緣附近之温度分佈。該結果，可提升矽晶圓 101之邊緣部之膜厚均等性。 - 圖5是顯示矽晶圓被支承於夾座的狀態的其他例之斷 二 面圖。 在圖5，作爲與基板接觸之第1夾座212的材料，使 用熱傳導率^較用於第2夾座214之材料更大的材料。 即，第1夾座212的材料之熱傳導率λ,構成較第2夾座 214的材料之熱傳導率λ2更大。又，將第1夾座212與 第2夾座214以設置階差的方式連接。換言之，藉由縮小 -12- (9) 1354320 第2夾座214的內周側上部之徑，於內周端的下部形成延 伸於內周側之凸部2 1 5。即，於內周側開設有埋頭孔。另 —方面，藉由縮小第1夾座212之外周側下部之徑，於外 周端的上部形成延伸於外周側之凸部213。又，理想爲配 • 置成，第1夾座212的凸部213之裏面載置於第2夾座 214的內周側的凸部215底面。在連接部位確實地接觸的 是，設置於第2夾座214的內周側之埋頭孔的凸部215的 φ 底面與載置於該底面的第1夾座212之外周側的凸部213 之裏面。又，在第1夾座212之外周面與第2夾座214的 內周面之間，形成梢許的間隙。因此，可縮小第1夾座 212與第2夾座214之接觸面積。因此，能夠使第1夾座 212與第2夾座214之熱傳達變差。藉由這樣的結構，可 進一步使來自於矽晶圓1 〇 1之散熱不會流失至外部。 圖6是矽晶圓被支承於夾座的狀態的其他例之斷面 圖。 • 在圖6，作爲與基板接觸之第1夾座222的材料，使 用熱傳導率Λ較用於第2夾座2 24的材料更大的材料。 _ 即，第1夾座222的材料之熱傳導率乂|構成較第2夾座 __ 224的材料之熱傳導率λ2大。又，在第1夾座222與第2 夾座224連接之位置，於第1夾座222與第2夾座224的 至少一個上面側，形成有缺口部。例如，於第1夾座222 與第2夾座2 2 4之間，設置空間（缺口）併予以連接。換 言之，藉由縮小第2夾座224的內周側上部之徑，延伸於 內周側之凸部225。另一方面，亦藉由縮小第1夾座222 -13- 1354320 no) 之外周側上部之徑，於外周端形成延伸於外周側之凸部 223。又’藉由凸部225的前端面與凸部223的前端面與 連接，來將第1夾座222與第2夾座224連接。藉由這樣 _ 的結構，亦可縮小第1夾座222與第2夾座224之接觸面 ’ 積。因此，可使第1夾座222與第2夾座224之間的熱傳 • 達變差。藉由這樣的結構，可進一步使來自於矽晶圓101 之散熱不會流失至外部。 • 上述第1夾座212與第1夾座222是與第1夾座112 同樣地，作爲材料，例如，作爲第1夾座1 12的材料，理 想爲使用碳化矽（SiC)。又，第2夾座214與第2夾座 224是與第2夾座114同樣地，作爲材料，理想爲使用氮 化矽（Si3N4)。又，期望以第1夾座212或第1夾座222 的材料之熱傳導率λ,成爲第2夾座214或第2夾座224 的材料之熱傳導率λ2的2倍以上的方式選擇材料之這一 點上也相同。 # 如此，藉由提高與基板接觸之內側的構件之熱傳率， 而相對地降低外側的構件之熱傳導率，可使得由成爲熱源 - 之外加熱器150所設熱的熱容易傳導至矽晶圓101。相反 二地，來自於矽晶圓101之散熱不會流失至外部。進一步不 會將負荷施加於加熱裝置（熱源）之加熱器。藉此，可進 一步使矽晶圓101之邊緣附近之温度提昇。因此，可均等 地保持矽晶圓1 〇 1之邊緣附近之温度分佈。該結果，可使 矽晶圓101之邊緣部之膜厚均等性提昇。 -14 - (11) 1354320 實施形態2 在實施形態1，是藉由改善供矽晶圓1 〇 1搭載之夾座 的材質，使得負荷不會施加於加熱裝置之加熱器，使晶圓 _ 邊緣之温度上升。而在實施形態2，是針對非改善夾座的 * 材質，而是藉由改善夾座的形狀，使得負荷不會施加於加 - 熱裝置之加熱器，使晶圓邊緣之温度的結構進行説明。 圖7是實施形態2之晶膜成長裝置的結構之槪念圖。 % 在圖7，支承台之一例之夾座（亦稱爲承受器）11〇 以外是與圖1相同。在實施形態2，夾座1 1 0的結構以外 的結構是與實施形態1相同。 如圖7所示的夾座110是形成有貫通預定的內徑之開 口部。又，在由上面側以垂直或預定的角度挖入預定的深 度的埋頭孔116之底面，與矽晶圓101之裏面接觸並支承 矽晶圓1 〇 1。 圖8是實施形態2之具有缺口的夾座的斷面結構之槪 念圖。 圖9是圖8所示之夾座的上面槪念圖。 ' 夾座110是外周形成圓形。又，配置於旋轉構件170 v 上。於供矽晶圓101載置的夾座110之埋頭孔116之底 面，設有以如圖8及圖9所示之預定的間隔，呈放射狀均 等地形成之缺口部50。即，缺口部50是形成於與矽晶圓 1〇1裏面接觸之面。藉此，矽晶圓101不會經由夾座 110，而可透過缺口部50之空間，直接承受來自於成爲熱 源之外加熱器150或內加熱器160之熱。藉由該結構，特 -15- (12) (12)1354320 別是容易使來自於外加熱器150或內加熱器160之輻射熱 接觸於矽晶圓101之邊緣。且，藉由形成缺口部50，可 縮小與砂晶圓101之接觸面積。因此 > 可縮小由砂晶圓 101對夾座110之散熱面積。因此，可抑制散熱量。又， 特別理想是將缺口部50之缺口面積作成供矽晶圓101載 置的面之面積的30%以上。在此，缺口部50之缺口圖案 是不限於此。以下，說明關於其他形狀的缺口圖案。 圖10是實施形態2之其他具有缺口的夾座的斷面結 構之槪念圖。 圖11是圖10所示之夾座的上面槪念圖。 在此，於供矽晶圓101載置的夾座110之埋頭孔116 之底面，以如圖1〇及圖11所示的預定的間隔設置缺口部 52。又，缺口部52是均等地形成，由缺口開始位置平緩 地朝圓周方向彎曲之形狀。這樣的結構也很理想。藉由從 缺口開始位置平緩地朝圓周方向彎曲，可減低矽晶圓1 01 直接承受來自於外加熱器150或內加熱器160之熱的空間 偏移》在如圖8及圖9所示的缺口部50之缺口圖案，於 矽晶圓101之半徑方向的部位，存在有熱完全不會直接傳 達之部位。但，藉由做成如圖10及圖11所示般之缺口圖 案，可減低或消除熱完全不會直接傳達的半徑方向部位。 又，在特別理想爲將缺口部52的缺口面積作成供矽晶圓 101載置的面之面積的3 0%以上的這一點上是相同的。在 此，雖做成由缺口開始位置平緩地朝圓周方向彎曲之形狀 的圖案，但不限於此。亦可例如，由直線急劇地折彎之形 -16- (13) (13)1354320 狀。若爲可減低或消除熱完全不會直接傳達之形狀的話即 可。 如以上所述，於供矽晶圓101載置的夾座110之埋頭 孔面形成缺口。藉此，可使來自於加熱器之輻射熱容易接 觸於矽晶圓101之邊緣。因此，可由熱源直接加熱矽晶圓 101。該結果，可使晶圓邊緣之溫度上升。且，因夾座 1 1 0與矽晶圓1 01之接觸面積變小，所以可抑制來自於矽 晶圓1 0 1之散熱。這些結果，可均等地保持矽晶圓1 0 1之 邊緣附近之温度分佈。因此，可使矽晶圓101之邊緣部之 膜厚均等性提昇 實施形態3 說明關於實施形態3是實施形態1與實施形態2之組 合的結構。 . 圖12是實施形態3之晶膜成長裝置的結構之槪念 圖。 在圖12’支承台之一例之夾座（亦稱爲承受器）110 以外是與圖1相同。在實施形態3，夾座1 1 0的結構以外 是與實施形態1相同。 夾座11G是具有，於內側與基板的—例之矽晶圓101 接觸之第1夾座118(第1支承部之一例）和於外側連接 於第1夾座118之第2夾座114(第2支承部之一例）。 又’第1夾座112是形成有貫通預定的內徑之開口部。 又’在由上面側以垂直或預定的角度挖入預定的深度之埋 -17- (14) (14)1354320 頭孔1 1 6之底面，與矽晶圓1 〇〗之裏面接觸，以支承矽晶 圓101°第2夾座114，外周形成圓形。又，配置於旋轉 構件1 7 0上。 圖13是實施形態3之具有缺口的夾座的斷面結構之 槪念圖。 圖14是圖13所示之夾座的上面槪念圖。 首先’與實施形態1同樣地，作爲與基板接觸之第1 夾座118的材料，使用熱傳導率λ較用於第2夾座114的 材料更大之材料。即，第1夾座118的材料之熱傳導率λ 1構成較第2夾座114的材料之熱傳導率λ2更大。例 如’作爲第1夾座1 1 8的材料，理想爲碳化矽（SiC )。 又’作爲第 2夾座114的材料，理想爲使用氮化矽 (Si3N4)。藉由不使用金屬材料而使用SiC或Si3N4之陶 瓷材料，可迴避金屬污染。又，期望以第1夾座118的材 料之熱傳導率λ,成爲第2夾座114的材料之熱傳導率；12 的2倍以上之方式選擇材料。第1夾座118與第2夾座 1 1 4之連接形態是如圖5或圖6所說明般，以縮小接觸面 積的方式進行連接爲佳。 如此，藉由提高與基板接觸之內側的構件之熱傳率， 相對地減低外側的構件之熱傳導率，可使由成爲熱源之外 加熱器150所受熱之熱容易傳達至矽晶圓101»且，負荷 也不會施加於加熱裝置（熱源）之加熱器。又，相反地， 來自於矽晶圓1〇1之散熱不會流失至外部。藉此，可更進 一步提昇矽晶圓1〇1之邊緣附近之温度。 -18- (15) 1354320 且，於供矽晶圓101載置之第1夾座118的埋頭孔 116之底面，以如圖13及圖14所示之預定的間隔，設 置：呈放射狀均等地形成之缺口部50。即，缺口部50是 形成於與矽晶圓101裏面接觸之面。藉此，矽晶圓101不 • 會經由夾座110，而可透過缺口部50之空間，直接承受 來自於成爲熱源之外加熱器150或內加熱器160之熱。藉 由該結構，特別是來自於外加熱器150或內加熱器160之 φ 輻射熱容易接觸於矽晶圓101之邊緣。又，在將缺口部 50之缺口面積作成供矽晶圓101載置的面之面積的30% 以上特別理想的這一點，是與實施形態2箱騰。在此，缺 口部50之缺口圖案是不限於此。以下，說明關於其他形 狀的缺口圖案。 圖15是實施形態3之其他具有缺口的夾座的斷面結 構之槪念圖。 圖16是圖15所示之夾座的上面槪念圖。 # 與實施形態2同樣地，在此，於供矽晶圓1 0 1載置的 夾座110之埋頭孔116之底面，以如圖10及圖11所示般 •之預定的間隔，設置缺口部52。又，均等地設置，由缺 _ 口開始位置起朝圓周方向平緩地彎曲的形狀之缺口部 52。做成這樣的結構也很理想。藉由做成由缺口開始位置 朝圓周方向彎曲，可減低矽晶圓直接承受來自於外加 熱器150或內加熱器160之熱的空間之偏移。藉由該結 構，可減低或消除熱完全不會直接傳達之半徑方向部位。 又，在將缺口部52的缺口面積作成供矽晶圓101載置的 -19- (16) 1354320 面之面積的30%以上爲特別理想的這一點上，是相同 的。又，雖作成由缺口開始位置起朝圓周方向平緩地彎曲 之形狀的圖案，但不限於此，亦可爲由直線急劇地折彎之 形狀。若爲可減低或消除熱完全不會直接傳達之半徑方向 • 部位之形狀即可。在此，第1夾座118與第2夾座114之 連接形態是如圖5或圖6說明般，以縮小接觸面積的方式 連接也很理想。 φ 如此，藉由於供矽晶圓101載置的夾座110之埋頭孔 面形成缺口，可使來自於加熱器之輻射熱容易接觸於矽晶 圓101之邊緣。因此，可由熱源直接加熱矽晶圓101。該 結果，可使晶圓邊緣之溫度上升。且，因夾座110與砂晶 圓1 〇 1之接觸面積變小，所以可抑制來自於矽晶圓1 0 1之 散熱。 如以上所述，容易將夾座110由加熱器所受熱之熱傳 達至矽晶圓ιοί，相反地，來自於矽晶圓ιοί之散熱不會 • 流失至外部。且，達到此效果的同時，藉由於供矽晶圓 101載置的夾座110之埋頭孔面形成缺口，使來自於加熱 - 器之輻射熱容易接觸於矽晶圓101之邊緣，可進一步使晶 ... 圓邊緣之温度上升。該結果，可均等地保持矽晶圓101之 邊緣附近之温度分佈。因此，能使矽晶圓101之邊緣部之 膜厚均等性提昇。 實施形態4 在實施形態1，將夾座分成2個構件，藉由將熱傳導 -20- (17) 1354320 率小的材質之構件配置於外側，來抑制 熱之方法是不限於此。在實施形態4, 的傳熱面積，來抑制散熱之方法。 圖1 7是實施形態4之夾座的一例 • 圖。其他結構是與實施形態1相同。夾 通預定的內徑之開口部。又，在由上面 角度挖入預定的深度之埋頭孔（開口部 φ 圓101之裏面接觸，並支承矽晶圓 310，在位於較載置矽晶圓101的埋頭 周端更內側之場所，形成有環狀的溝 部）。如此，藉由在將溝槽G於周圍範 之中央部，使得可將形成有溝槽G的吾 較溝槽G的內側部分之厚度小。因此 剖面積。該結果，能夠縮小傳熱面積。 晶圓1 〇 1側朝外部（旋轉構件1 70側） • 實施形態5 ' 圖1 8是實施形態5之夾座的一例 . 圖。其他結構是與實施形態1相同。夾 內側與矽晶圓101接觸之第1夾座232 1夾座232之第2夾座234»第1夾座 承部之一例。第2夾座234是作爲第 又，第1夾座232是形成有貫通預定 又，在由上面側以垂直或預定的角度控 散熱。但，抑制散 說明關於縮小夾座 的斷面結構之槪念 座310是形成有貫 側以垂直或預定的 )的底面，與矽晶 1 01。又，於夾座 孔更外周側且較外 槽G (第 2開口 :圍挖掘於夾座310 15分之厚度D作成 ，可縮小周方向的 因此，可抑制由矽 之散熱。 的斷面結構之槪念 座320是具有，於 與於外側連接於第 2 3 2是作爲第1支 2支承部之一例。 的內徑之開口部。 入預定的深度的埋 21 · (18) (18)1354320 頭孔之底面，與矽晶圓1 ο 1之裏面接觸，並支承矽晶圓 1 〇 1。第1夾座2 3 2是在外周部具有延伸於裏側（矽晶圓 101裏面側）之環狀的凸部233。又，在第2夾座234, 是形成有未貫通於內周側之開口部。藉此，在內周端的下 部，形成有延伸於內周側之凸部 235。又，在成爲凸部 235的上面的開口部之底面，與凸部233的前端部接觸， 並支承第1夾座23 2。又，在開口部之側面，進行第1夾 座232的定中心（centering)。又，在第1夾座232實質 上朝水平方向移動之情況，側面的一部抵接於第2夾座 234的開口部之側面。因此，第1夾座232與第2夾座 234之接觸部位是開口部之底面與凸部23 3的前端部，故 可縮小傳熱面積。期望凸部23 3的前端面之面積小。藉由 進一步縮小，可進一步縮小傳熱面積。即使接觸，物理性 上，在個別的零件被組合成僅以一方支承另一方之情況， 是可進一步使熱傳導變小。即，在僅將第1夾座232載置 於第2夾座23 4的預定的部位之場合，使熱傳導進一步變 小。將原本分離的2個零件組合，在其接觸面之間，多少 會產生間隙。此物理性的間隙（距離）是1 0〜3 0 y m程 度。例如，在第1夾座23 2與第2夾座234的材料之熱傳 導率爲0.25 W /mm . K。又，進入至間隙之氣體爲H2氣 體的場合，H2氣體的熱傳導率則成爲0.0007 W/mm. K 程度。又，當變成接近真空狀態時，壓力降低的同時，熱 傳導率進一步降低。如此，在接觸部位產生間隙的話，使 得比起零件所具有的固體之熱傳導率，實際的接觸部位之 -22- (19) 1354320 熱傳達大幅變小。因此’第1夾座232與第2夾座 之熱傳達被大幅度地抑制。因此，可大幅度地抑制 圓1 0 1側朝外部（旋轉構件1 70側）之散熱。 在此，第2夾座234的上面高度，期望是與第 • 232的上面相同高度，或較第1夾座232的上面 構。即，期望將偏移量T設定成0以上。藉此，不 矽晶圓101之上部所供給之氣體滯留，可圓滑地朝 φ 1 0 1之外周側流動。 又，與實施形態1同樣地，更理想爲，使用於 座232的材料，選用熱傳導率較用於第2夾座234 更大之材料。 實施形態6 圖19是由上面觀看實施形態6之夾座的一例 圖。 # 圖20是圖19所示之夾座的斷面結構之槪念圖 結構是與實施形態1相同。夾座3 3 0是具有，於內 • 晶圓1〇1接觸之第1夾座242 (第1支承部之一例 _ 於外側連接於第1夾座242之第2夾座244(第2 之一例）。又，第1夾座242是形成有貫通預定的 開口部。又，在由上面側以垂直或預定的角度挖入 深度的埋頭孔之底面，與矽晶圓101之裏面接觸並 晶圓101。又，第1夾座242是具有形成於裏面之 凸部2M。凸部248，期望位於3部位以上。又 23 4間 由矽晶 1夾座 低的結 會使由 矽晶圓 第1夾 的材料 之槪念 。其他 側與矽 ):和 支承部 內徑之 預定的 支承矽 複數個 ，理想 -23- (20) (20)1354320 爲，由上方觀看時，以包圍矽晶圓101的方式，以旋轉中 心作爲軸，以均等角度加以配置。又，第2夾座244是於 內周側形成有開口部，在此開口部之底面，與凸部248的 前端部接觸，以支承第1夾座242。又，第1夾座242是 進一步具有延伸於外周側之複數個凸部246。凸部246， 期望位於3部位以上。又，理想爲，當由上方觀看時，以 旋轉中心爲軸，以均等的角度加以配置。在第1夾座242 實質上朝水平方向移動之情況時，若干個凸部2 46會抵接 至第2夾座244的開口部之側面。藉此，進行第丨夾座 242的定中心（centering)。如此，由於以凸部248的前 端部’來與第2夾座244接觸，故可縮小傳熱面積。因 此’能夠抑制由矽晶圓1 0 1側朝外部（旋轉構件1 70側） 之散熱。 在此，凸部246或凸部248，亦可與第1夾座242 — 體形成’亦可作爲其他構件加以形成。特別是在爲其他構 件加以形成之情況，因僅設置用來安裝於第1夾座242之 開口部即可’所以可使加工變得容易極爲理想。 圖21是由上面觀看實施形態6之夾座的其他例之槪 念圖。 圖22是圖21所示之夾座的斷面結構之槪念圖。 第2夾座244是在內周側形成開口部，具有形成於開 口部之底面的複數個凸部258。又，在凸部258的前端 部，與第1夾座242的裏面接觸，以支承第1夾座242。 又，第2夾座24 4是在開口部之側面，具有延伸於內周側 -24- (21) (21)
1354320 之複數個凸部256。又，凸部256是在第1夾座2 42 上朝水平方向移動之情況，抵接至第1夾座242的側 即，以凸部2W進行第1夾座242的定中心（centen 。在此，將凸部配置於第2夾座244側。這樣的結構 獲得相同的效果。又，凸部256或凸部258，亦可與 夾座244 —體形成，亦可作爲其他構件加以形成。特 作爲其他構件加以形成之情況，因僅設置用來安裝於 夾座244的開口部即可，所以使加工變得簡單，極 想。又，亦可如圖23所示，凸部248形成於第1 242，凸部256形成於第2夾座244。或，亦可如圖 示，凸部258形成於第1夾座20，凸部2 46形成识 夾座244 。 如以上所述，在本實施形態6，以2種類的夾座 進行了説明，但任一個形態，均是將夾座分成第1與 夾座之2個不同的構件，而將其予以組合的結構。因 如上述般，當嚴密地考量時，則於接觸部位，會產 隙。因此，實際的接觸部位之熱傳達，較零件所具有 傳導率大幅變小。且，在本實施形態6，因僅以若干 部來與對方接觸，所以可進一步大幅地抑制熱傳達。 若根據以上做過了説明之各實施形態的話，可使 易傳達至基板，或/及使來自於基板的熱不易流失。 果，可確保基板的温度。因此，可使基板邊緣之温度 變得良好，可提升膜厚均等性。 藉由如此的結構，可均等地保持邊緣附近之温 實質 丨面。 ing ) [亦可 I第2 別是 .第2 爲理 夾座 24所 爲例 [第2 此， 生間 的熱 個凸 熱容 該結 分佈 度分 -25- (22) (22)1354320 佈’亦可達到具有優良之膜厚均等性的η-基底的厚度爲 60// m以上之晶膜成長。 再者，當然不限於IGBT ’亦適用於功率半導體且需 要高耐壓之功率MOS以外’且亦可適用於作爲電車等的 切換元件所使用之閘極關斷閘流體（G Τ Ο )或一般的閘流 體（SCR )之厚的基底之晶膜層形成。 以上，參照具體例，說明了本發明之實施形態。但， 本發明是不限於這些具體例。例如，作爲氣相成長裝置的 —例’說明了關於晶膜成長裝置，但不限於此，若爲使預 定的膜氣相成長於試料面用之裝置的話即可適用。例如， 亦可爲使聚矽膜成長之裝置。 又’關於裝置結構或控制方法等之對於本發明之説明 無直接必要的部分等，雖省略其記載，但亦可適宜地選擇 使用所必要之裝置結構或控制方法。例如，省略了用來控 制晶膜成長裝置1 0 0的控制部構成之記載，但亦可因應需 要，適宜選擇所必要之控制部結構。 其他，具備本發明之要素，該業者可適宜設計變更之 所有的氣相成長裝置、及支承構件之形狀是包含於本發明 之範囲內。 本發明是不限於上述實施形態及具體例，在不超出本 發明的技術思想範圍內，熟習本發明的技術者可進行的變 形、變更等之技術均包含於本發明內。 【簡單圖式說明】 -26- (23) 1354320 圖1是顯示實施形態1之晶膜成長裝置的結構之槪念 圖。 圖2是晶膜成長裝置系統的外觀的一例之圖。 圖3是晶膜成長裝置系統的單元結構的一例之圖。 • 圖4是顯示矽晶圓被支承於夾座的狀態的一例之斷面 圖。 圖5是矽晶圓被支承於夾座的狀態的其他例之斷面 • 圖。 圖6是矽晶圓被支承於夾座的狀態的其他例之斷面 圖。 圖7是顯示實施形態2之晶膜成長裝置的結構之槪念 圖。 圖8是顯示實施形態2之具有缺口的夾座的斷面結構 之槪念圖。 圖9是圖8所示之夾座的上面槪念圖。 # 圖1〇是實施形態2之其他具有缺口的夾座之斷面結 構的槪念圖。 、 圖11是如圖10所示之夾座的上面槪念圖。 ^圖1 2是顯示實施形態3之晶膜成長裝置的結構之槪 念圖。 圖13是顯示實施形態3之具有缺口的夾座的斷面結 構之槪念圖。 圖14是如圖13所示之夾座的上面槪念圖。 圖15是顯示實施形態3之其他具有缺口的夾座的斷 -27- (24) (24)1354320 面結構的槪念圖。 圖16是圖15所示之夾座的上面槪念圖。 圖17是顯示實施形態4之夾座的一例的斷面結構之 槪念圖。 圖18是實施形態5之夾座的一例的斷面結構之槪念 圖。 圖1 9是由上面觀看實施形態6之夾座的一例的槪念 圖。 圖20是圖19所示之夾座的斷面結構之槪念圖。 圖2 1是由上面觀看實施形態6之夾座的其他例之槪 念圖。 圖22是圖21所示之夾座的斷面結構之槪念圖。 圖23是夾座的斷面結構的其他例之槪念圖。 圖24是夾座的斷面結構的其他例之槪念圖。 圖25是顯示矽晶圓被支承於夾座的狀態的一例之上 面圖。 圖26是顯示如圖24所示之砂晶圓被支承於夾座的狀 態的斷面之斷面圖。 【主要元件符號說明】 λ :熱傳導率 G :溝槽 5〇 ’ 52 :缺口部 1 :晶膜成長裝置 -28 - 1354320 :砂晶圓 :夾座 :第1夾座 :第2夾座 :埋頭孔 :第1夾座 :真空室 ，1 2 4 :流路 :噴淋頭 :真空栗浦 :壓力控制閥 :外加熱器 :內加熱器 :旋轉構件 :矽晶圓 :夾座 :第1夾座 :凸部 :第2夾座 :凸部 :第1夾座 :凸部 :第2夾座 :凸部 (26)1354320 23 2 ： 23 3 ： 23 4 ： 23 5 ： 242 ： 244 ： 246 ：
25 6 ： 25 8 ： 3 00 ： 3 10, 3 20 ： 3 3 0 ： 3 3 2， 第1夾座 凸部 第2夾座 凸部 第1夾座 第2夾座 凸部 凸部 凸部 凸部 晶膜成長裝置男 3 12 :匣盒台（ 加載互鎖（L/L 轉移室 3 5 0 :搬送機器 Μ充 C/S ) )真空室 人
-30-

Claims (1)

  1. 第096104847號專利申請案中文申請專利範圍修正本 100年8月12日修正 :具備： :板裏面接觸並載置 支承部連接以支承 前述第1支承部的 :板上進行成膜時， * 基板算起的距離較 板的外周部與前述 過前述第1熱源與 外周部以外加熱的 體的第1流路；以 2流路之氣相成長 源獨立而旋轉，前 成長裝置，其中， 矽（Sic )。 民國 十、申請專利範圍 1. 一種氣相成長裝置，其特徵爲 真空室； 具有，配置於前述真空室內，與基 則述基板之第1支承部、和與前述第1 則述第1支承部’使用熱傳導率較用於 材料更小之材料之第2支承部；當在基 讓前述第1與第2支承部旋轉的支承台 在前述基板裏面側，配置於由前述 由前述支承台更分離之位置，將前述基 第1與第2支承部加熱之第1熱源； 配置在前述第1熱源的下部，不通 前述第1和第2支承部而將前述基板的 第2熱源； 用來對前述真空室內供給成膜之氣 及 將前述氣體由前述真空室排出之第 裝置’其特徵爲： 前述支承台，與前述第1與第2熱 述氣相成長裝置是葉片式裝置， 2.如申請專利範圍第1項之氣相 作爲前述第1支承部之材料，使用碳化 1354320 3.如申請專利範圍第2項之氣相成長裝置，其中， 作爲前述第2支承部之材料，使用氮化矽（Si3N4 )。 4·如申請專利範圍第1項之氣相成長裝置，其中， 在前述第1支承部與前述第2支承部所連接之位置，於前 述第1支承部與前述第2支承部之至少一個支承部的上面 側形成缺口部。 5·如申請專利範圍第1項之氣相成長裝置，其中， 在前述第1支承部設置有缺口部。 6·如申請專利範圍第5項之氣相成長裝置，其中， 前述缺口部是形成於與前述基板裏面接觸之面。 7. 如申請專利範圍第1項之氣相成長裝置，其中， 在前述第1支承部設置有缺口部。 8. 如申請專利範圍第7項之氣相成長裝置，其中， 前述缺口部是形成於與前述基板裏面接觸之面。 9. 如申請專利範圍第1項之氣相成長裝置，其中， 前述第1支承部是在外周部具有朝基板裏面側延伸之環狀 的凸部， 前述第2支承部是於內周側形成有開口部，在前述開 口部之底面，與前述凸部之前端部接觸，以支承前述第1 支承部。 10. 如申請專利範圍第1項之氣相成長裝置，其中， 前述第1及第2支承部是作爲其他零件來物理性地加以形 成，將前述第1支承部載置於前述第2支承部之一部分。 11. —種氣相成長裝置，其特徵爲： -2- 1354320 具備： 真空室； 配置於前述真空室內，形成有在底面載置基板之第1 開口部與在前述第1開口部之外周側位於較外周端更內側 的環狀的第2開口部之支承台； 在前述基板裏面側，配置於由前述基板算起的距離較 由前述支承台更分離之位置，將前述基板的外周部與前述 支承台加熱之第1熱源； 配置在前述第1熱源的下部，將前述基板的外周部以 外予以加熱的第2熱源； 用來對前述真空室內供給成膜之氣體的第1流路；以 及 將前述氣體由前述真空室排出之第2流路。 12.如申請專利範圍第11項之氣相成長裝置，其中， 前述支承台是形成有前述第2開口部的部分之厚度較前述 第2開口部的內側部分之厚度更小。
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