TWI412100B - A susceptor, a film forming apparatus, and a film forming method - Google Patents
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Description
本發明主張日本申請案JP2009-156809(申請日:2009/07/01)之優先權,內容亦參照其說明書、申請專利範圍、圖面及解決手段之全部內容。
本發明關於承受器及使用其之成膜裝置及成膜方法。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣閘雙極性電晶體)等之功率裝置(Power Device)需要較大膜厚之結晶膜的半導體元件之製造工程中,係利用磊晶成長技術。
欲以高良品率製造較大膜厚之磊晶晶圓時,需要在均勻加熱之晶圓表面漸次接觸新的原料氣體,提升成膜速度。其中,揭示有以高速旋轉晶圓之同時,進行磊晶成長者(參照例如特開平5-152207號公報)。
於特開平5-152207號公報揭示,支持晶圓之環狀承受器被嵌入承受器支撐座,藉由連接於承受器支撐座之旋轉軸之旋轉而使晶圓旋轉。其中,承受器係藉由設於其內周側之衝孔內來承受晶圓外周部之構造。亦即,晶圓之背面僅外周部之極為狹窄部分相接於承受器,其餘部分則面向由背面加熱晶圓之均熱板之表面而呈露出。此種構造時,加熱部或旋轉部產生之金屬原子等之污染物質有可能污染晶圓而降低磊晶膜之電氣特性。
另外,於特開平5-152207號公報揭示,導入反應室內之原料氣體與載持氣體(carrier gas)之混合氣體,係藉由晶圓旋轉伴隨之離心力,而由晶圓上面中心部以放射狀流動而擴散至外周部後,經由排氣孔被排出反應室外部。但是,承受器呈環狀,因而被擴散出之氣體之一部分會通過晶圓外周部與承受器之間隙而流入承受器之開口部分,於晶圓與承受器之間形成磊晶膜之問題存在。此種膜被形成時晶圓會貼合於承受器,不僅成為晶圓搬送時之障礙,亦成為產生所謂滑移(slip)之結晶缺陷之原因。滑移係使晶圓產生彎曲,使IC元件產生漏電流,而會顯著減低IC元件之良品率。
由支撐晶圓外周部之環狀之第1承受器部,及被緊密嵌入第1承受器部之開口部分的圓盤形狀之第2承受器部構成之承受器被提案。依據該承受器,藉由第2承受器部來塞住第1承受器部之開口部分,因此可防止加熱部或旋轉部產生之污染物質之污染晶圓。另外,亦可遮斷通過晶圓外周部與承受器之間隙的混合氣體之氣流。
但是,將晶圓載置於承受器上時,在晶圓與第2承受器之間被挾持著混合氣體。如此則,被晶圓本身之重量挾持之混合氣體之壓力會上升。該混合氣體於之後雖會由晶圓與第2承受器之間溢出,但是基於已上升之壓力將導致晶圓偏離特定位置。另外,晶圓係由背面被加熱而於表面形成磊晶膜。因此,晶圓背面全體相接於第2承受器部時,加熱引起之熱變形將導致晶圓朝表面側呈凹狀彎曲,導致無法旋轉晶圓之同時進行成膜。
針對此一問題,可考慮藉由第1承受器部支撐晶圓外周部,在晶圓與第2承受器之間設置間隙之構成。依據該構成,在載置晶圓時晶圓不會偏離特定位置,另外,亦可消除加熱引起之晶圓呈凹狀彎曲之問題,但是此情況下,產生以下新的問題。
圖8表示上述構成以模式表示之晶圓外周部附近之一部分斷面圖。如圖所示,承受器302,係由支撐矽晶圓301之外周部的第1承受器部302a,及被緊密嵌入第1承受器部302a之開口部分的第2承受器部302b構成。於矽晶圓301與第2承受器部302b之間設有間隙303。
承受器302係藉由加熱器(未圖示)由圖之下方被加熱,矽晶圓301係介由承受器302被加熱。此時,矽晶圓301之外周部係相接於第1承受器部302a,因此經由第1承受器部302a被加熱。另外,矽晶圓301之外周部以外之部分,係由第2承受器部302b,另外介由存在於間隙303之環境氣體被加熱。其中,第1承受器部302a係由SiC構成,熱阻抗較環境氣體為低,因此矽晶圓301之外周部,和其以外之部分比較溫度會上升。結果,矽晶圓301之溫度分布不均勻,形成之磊晶膜之膜厚亦不均勻。另外,熱應力集中於矽晶圓301與第1承受器部302a之相接部分,亦會導致承受器302之破損或滑移之產生之問題。
本發明有鑑於上述問題,目的在於提供有效解決晶圓之貼合之減輕、金屬污染之減少、位置偏移之減少、以及晶圓之均勻之溫度分布之至少一種的承受器。
本發明另一目的在於提供可以形成均勻厚度之膜厚的成膜裝置及成膜方法。
本發明其他目的及優點可由以下記載予以理解。
本發明第1態樣係關於對基板進行特定處理時用於載置上述基板的承受器。
該承受器係具備:環狀之第1承受器部,用於支撐基板之外周部;及第2承受器部,相接於第1承受器部之外周部被設置,用於遮蔽第1承受器部之開口部分;第2承受器部,在基板被支撐於第1承受器部之狀態下,係在其與基板之間被形成特定間隔之間隙而被配置之同時,在其與第1承受器部之間亦被形成和間隙呈連續、而且和特定間隔實質上相等間隔之間隙而被配置。
本發明第2態樣係關於成膜裝置,其特徵為具備本發明第1態樣之承受器。
具體言之為,本發明之成膜裝置,其特徵為具有:被搬入有基板的成膜室;承受器,於成膜室內用於載置基板;及加熱部,介由承受器來加熱基板;承受器係具備:環狀之第1承受器部,用於支撐基板之外周部;及第2承受器部,相接於第1承受器部之外周部被設置,用於遮蔽第1承受器部之開口部分;第2承受器部,係在和第1承受器部呈對向的部分具有凹部,在基板被支撐於第1承受器部之狀態下,在基板與第2承受器部之間被形成特定間隔之間隙之同時,在第1承受器部與第2承受器部之間亦被形成和間隙呈連續、而且和特定間隔實質上相等間隔之間隙。
本發明第3態樣之成膜方法,係於成膜室內加熱基板之同時,於基板上形成特定之膜者;其特徵為:以環狀之第1承受器部支撐基板之外周部;使遮蔽第1承受器部之開口部分用的第2承受器部,相接於第1承受器部之外周部被設置之同時,以使基板被均勻加熱的方式,在基板被支撐於第1承受器部之狀態下,在基板與第2承受器部之間被隔開特定間隔之間隙而予以配置,在第1承受器部與第2承受器部之間亦被形成和間隙呈連續、而且和特定間隔實質上相等間隔之間隙而予以配置。
圖1表示本實施形態之枚葉式成膜裝置100之模式斷面圖。
本實施形態中,基板係使用矽晶圓101,但不限定於此,亦可依據情況使用其他材料構成之晶圓。
成膜裝置100係具有作為成膜室之腔室103。
於腔室103之上部,設置在被加熱之矽晶圓101之表面形成結晶膜用的原料氣體之供給用的氣體供給部123。另外,於氣體供給部123被連接形成有複數個原料氣體噴出孔的噴氣板124。藉由使噴氣板124和矽晶圓101之表面呈對向配置,可以對矽晶圓101之表面供給原料氣體。
於腔室103之下部設置複數個排氣部125,用於排出反應後之原料氣體。排氣部125,係連接於由調整閥126及真空泵127構成之排氣機構128。排氣機構128,係藉由控制機構(未圖示)進行控制而將腔室103內調整為特定之壓力。
於腔室103內部,本實施形態之承受器102係被設於旋轉部104之上。承受器102,基於曝曬於高溫下因而使用例如高純度之SiC來構成。
旋轉部104,係具有圓筒部104a及旋轉軸104b。旋轉軸104b係藉由馬達(未圖示)被旋轉,因此承受器102可介由圓筒部104a進行旋轉。
於圖1,圓筒部104a為上部被解放之構造,藉由承受器102之設置,上部被覆蓋而形成中空區域(以下稱為P2
區域)。其中,將腔室103內設為P1
區域時,P2
區域成為藉由承受器102實質上被和P1
區域隔開之區域。
於P2
區域設置介由承受器102對矽晶圓101由背面進行加熱之作為加熱部的內加熱器120及外部加熱器121。彼等加熱器,係藉由通過設於旋轉軸104b內之大略圓筒狀之石英製之軸套108內部之配線109被供電。
因為加熱而變化之矽晶圓101之表面溫度,係藉由設於腔室103上部之放射溫度計122來測定。又,藉由噴氣板124之設為透明石英製,則放射溫度計122之溫度測定可以不受噴氣板124影響。測定之溫度資料,係被傳送至控制機構(未圖示)之後,被回授至內部加熱器120及外部加熱器121之輸出控制。如此則,可將矽晶圓101加熱成為所要溫度。
旋轉部104之旋轉軸104b係延伸至腔室103外部,連接於旋轉機構(未圖示)。藉由圓筒部104a之旋轉特定旋轉數,而可使承受器102旋轉,亦即可使支撐於承受器102的矽晶圓101旋轉。圓筒部104a,較好是通過矽晶圓101之中心,而且以和矽晶圓101正交之線為軸而旋轉。
圖2表示承受器102載置有矽晶圓101之狀態之斷面圖。圖3表示圖2之一部分擴大斷面圖。
如圖2、3所示,承受器102係具備:環狀之第1承受器部102a,用於支撐矽晶圓101之外周部;及第2承受器部102b,其相接於第1承受器部102a之外周部被設置,用於遮蔽第1承受器部102a之開口部分。如圖1所示,將承受器102設置於腔室103內時,第1承受器部102a之開口部分係被第2承受器部102b堵住,因此,可防止P2
區域產生之污染物質之污染矽晶圓101。另外,亦可防止原料氣體通過矽晶圓101外周部與承受器102之間隙而進入P2
區域。因此,可於矽晶圓101與承受器102間形成磊晶膜,可降低矽晶圓101之貼附於承受器102或滑移之產生。
如圖3所示,在矽晶圓101與第2承受器部102b之間設有間隙201。換言之,第2承受器部102b,係在面對第1承受器部102a之部分具有凹部,因此,在矽晶圓101被支撐於第1承受器部102a之狀態下,在矽晶圓101與第2承受器部102b之間被形成特定間隔之間隙201。如此則,載置晶圓時,可防止矽晶圓101產生位置偏移。另外,藉由內部加熱器120及外部加熱器121,藉由承受器102對矽晶圓101由背面進行加熱時,可防止矽晶圓101朝表面側呈凹狀之彎曲。
當矽晶圓101被載置於特定位置之狀態下,不僅可於矽晶圓101之表面形成特定膜厚之均勻之磊晶膜,亦可防止矽晶圓101之變形。亦即,當矽晶圓101由特定位置偏移時,旋轉運動引起之離心力之關係有可能使晶圓飛散。另外,如圖3所示,在矽晶圓101與第2承受器部102b之間存在間隙201時,載置時矽晶圓101不會產生偏移,可於矽晶圓101之特定位置進行成膜處理。亦即,可防止矽晶圓101之飛散。
承受器102,係在第1承受器部102a與第2承受器部102b之間具有間隙202。間隙202係和間隙201呈連續之空間。亦即,在間隙201與間隙202之間,未設置隔開彼等空間之遮蔽物。
如圖1所示,於承受器102上載置矽晶圓101時,矽晶圓101之外周部相接於第1承受器部102a。於此狀態下,藉由內部加熱器120及外部加熱器121,介由承受器102對矽晶圓101由背面進行加熱。承受器102係具備:環狀之第1承受器部102a,用於支撐矽晶圓101之外周部;及第2承受器部102b,其相接於第1承受器部102a之外周部被設置,用於遮蔽第1承受器部102a之開口部分;因此,藉由內部加熱器120及外部加熱器121最初被加熱者乃第2承受器部102b。之後,由第2承受器部102b,介由存在於間隙201及間隙202之環境氣體,或介由第1承受器部102a使矽晶圓101被加熱。以下詳細說明矽晶圓101被加熱之模樣。
矽晶圓101之外周部以外之部分,係由第2承受器部102b,介由存在於間隙201之環境氣體被加熱。另外,矽晶圓101之外周部係相接於第1承受器部102a,因此經由第1承受器部102a被加熱。此時,藉由在第1承受器部102a與第2承受器部102b之間設置間隙202,使矽晶圓101之外周部經由以下2種管道被加熱。
其一為,由第2承受器部102b,介由存在於間隙202之環境氣體,再介由第1承受器部102a使矽晶圓101被加熱之管道。其二為,經由和第2承受器部102b之接觸部使第1承受器部102a被加熱,之後,矽晶圓101被加熱之管道。不論何種管道,於第1承受器部102a相接於矽晶圓101之外周部而被加熱之點係和上述圖8之例共通。
但是,於圖8之例,係藉由加熱器首先使第1承受器部302a被加熱,相對於此,本實施形態之構成,首先,第2承受器部102b被加熱器加熱,之後,該熱被傳導至第1承受器部102a,此點不同。另外,熱由第2承受器部102b傳導致第1承受器部102a時,在接近矽晶圓101外周部的第1承受器部102a,係經由存在於間隙202之環境氣體被傳導熱。另外,由第2承受器部102b至第1承受器部102a直接被導熱之部分乃彼等所接觸之部分、亦即第1承受器部102a之外周部,遠離矽晶圓101外周部之部分。亦即,第1承受器部102a相接於矽晶圓101外周部而使該部分被加熱之點雖和圖8為共通,但相接於外周部的第1承受器部102a之溫度,和圖8之情況比較變為較低。另外,依據本實施形態之構成,在間隙201與間隙202之間未設置隔開彼等空間之遮蔽物,因此,不會發生熱經由遮蔽物由第2承受器部102b至矽晶圓101或第1承受器部102a被傳導,而導致矽晶圓101之特定部分之溫度上升之問題。
於圖3,間隙201之高度H與間隙202之高度H’較好是實質上相等。存在於彼等間隙的環境氣體之熱阻抗係較SiC為高,因此,藉由調整間隙之高度可以調整矽晶圓101之溫度分布。亦即,藉由設定高度H與高度H’成為相等,可以使矽晶圓101之溫度分布均勻。高度H與高度H’可於例如0.6mm~0.8mm範圍內設為相等之值,但較好是對應於腔室內之壓力適當設定。另外,矽晶圓101之溫度分布亦可藉由間隙202之橫向長度L來調整。L越長則通過與第2承受器部102b之接觸部而由第1承受器部102a傳導至矽晶圓101之熱量變少,矽晶圓101外周部之溫度變低。
又,於承受器102,第1承受器部102a與第2承受器部102b雖可個別形成之後予以組合而構成,但亦可以最初即為一體之構造。
圖4表示實施熱傳導模擬,使用本實施形態之承受器(承受器102)時,與使用圖8之習知承受器(承受器302)時,比較矽晶圓之溫度分布之一例。又,橫軸表示矽晶圓中心起之距離,縱軸表示矽晶圓之溫度。由該圖可知,使用習知承受器時,矽晶圓外周部之溫度顯著變高,相對於此,本實施形態之承受器之情況下,外周部之溫度被抑制而成為大略均勻之溫度分布。
如上述說明,於承受器102,第2承受器部102b,係在矽晶圓101被第1承受器部102a支撐之狀態下,以和矽晶圓101之間被形成特定間隔H之間隙201的方式被配置之同時,在其與第1承受器部102a之間亦被形成和間隙201呈連續之間隙202而被配置。其中,間隙202之間隔H’較好是和間隙201之間隔H實質上相等。依據具有此種構造之承受器102,矽晶圓101外周部之溫度較外周部以外之部分之溫度急速上升之情況不會發生,不會妨礙矽晶圓101之均勻之溫度分布。另外,矽晶圓101外周部之熱應力減少,因此可防止矽晶圓101之產生滑移。
圖5表示本實施形態之承受器之另一例,表示在承受器載置有矽晶圓之狀態之一部分之斷面圖。又,於圖5未被圖示之承受器之另一端亦被設為和圖5之構造同樣。
如圖5所示承受器1021
係具備:環狀之第1承受器部102a1
,用於支撐矽晶圓101之外周部;及第2承受器部102b1
,其相接於第1承受器部102a1
之外周部被設置,用於遮蔽第1承受器部102a1
之開口部分,和圖3之承受器102之共通點在於:在矽晶圓101與第2承受器部102b1
之間設有間隙2011
,同時在第1承受器部102a1
與第2承受器部102b1
之間亦設有間隙2021
。
但是,於承受器102,間隙201與間隙202之境界中之第1承受器部102a以及第2承受器部102b之斷面,係分別具有和垂直方向平行之端部102a’、102b’,相對於此,於承受器1021
,間隙2011
與間隙2021
之境界中之第1承受器部102a1
與第2承受器部102b1
之斷面端部102a1
’、102b1
’,,係分別具有推拔形狀,此點不同。
如上述說明,承受器102,係在間隙201與間隙202之間未設置隔開彼等空間之遮蔽物。因此,通過遮蔽物由第2承受器部102b至矽晶圓101或第1承受器部102a之導熱,或者矽晶圓101之特定部分之溫度上升等惰況不會發生。但是,第1承受器部102a之位置與第2承受器部102b之位置相對偏移,彼等之距離非常接近,或者彼等相接時,會成為和間隙201與間隙202之間設有遮蔽物為同一狀態。
因此,如圖5所示,間隙2011
與間隙2021
之境界中之第1承受器部102a1
與第2承受器部102b1
之斷面端部102a1
’、102b1
’,係分別具有推拔形狀。如此則,即使第1承受器部102a1
之位置與第2承受器部102b1
之位置相對偏移時,彼等間之距離亦不會變大。
又,於承受器1021
,第1承受器部102a1
與第2承受器部102b1
,係設為個別形成之後予以組合之構造,但亦可設為最初即為一體之構造。
圖6表示本實施形態之承受器之另一例,表示在承受器載置有矽晶圓之狀態之一部分之斷面圖。又,於圖6未被圖示之承受器之另一端亦被設為和圖6之構造同樣。
如圖6所示承受器1022
係具備:環狀之第1承受器部102a2
,用於支撐矽晶圓101之外周部;第2承受器部102b2
,用於遮蔽第1承受器部102a2
之開口部分;及第3承受器部102c2
,相較於第1承受器部102a2
為開口部分較大的環狀,相接於第1承受器部102a2
之外周部被設置,用於支撐第2承受器部102b2
之外周部。亦即,承受器1022
係對應於圖3或圖5之第2承受器部在支撐第1承受器部之部分被分割為2之構造。
換言之,承受器1022
之構造表現可以視為,圖3或圖5之第2承受器部被分割為:第1部分,用於遮蔽第1承受器部之開口部分;及第2部分,係開口部分較第1承受器部為大之環狀,相接於第1承受器部之外周部而設置,用於支撐第1部分之外周部。第1部分,於圖6係對應於第2承受器部102b2
,第2部分,於圖6係對應於第3承受器部102c2
。
如圖6所示承受器1022
,係在矽晶圓101與第2承受器部102b2
之間設置間隙2012
之同時,在第1承受器部102a2
與第2承受器部102b2
之間亦設置間隙2022
,此為和圖3或圖5之承受器共通者。另外,於圖6,間隙2012
與間隙2022
之境界中之第1承受器部102a2
與第2承受器部102b2
之斷面端部102a2
’、102b2
’,係分別具有推拔形狀,但亦可和圖3之承受器同樣成為和垂直方向平行之端部。
圖3或圖5之第2承受器部,熱應力有可能集中於:支撐第1承受器部的部分,和第1承受器部與第2承受器部之間隙之境界附近。另外,熱變形所導致第2承受器部之彎曲有可能使矽晶圓與第2承受器之距離變化,使矽晶圓之溫度分布均勻性變難。
因此,將第2承受器部於支撐第1承受器部之部分予以分割為2個。亦即,如圖6所示,使承受器1022
由以下構成:環狀之第1承受器部102a2
,用於支撐矽晶圓101之外周部;第2承受器部102b2
,用於遮蔽第1承受器部102a2
之開口部分;及第3承受器部102c2
,相較於第1承受器部102a2
為開口部分較大的環狀,相接於第1承受器部102a2
之外周部被設置,用於支撐第2承受器部102b2
之外周部。依據此一構成,容易集中應力之部分事先被分割,因此可迴避應力集中於該部分所導致承受器1022
之破損。另外,第2承受器部102b2
之彎曲引起之變形亦可以減輕,矽晶圓101之溫度分布更能均勻化。
圖7表示本實施形態之承受器之另一例,表示在承受器載置有矽晶圓之狀態之一部分之斷面圖。又,於圖7未被圖示之承受器之另一端亦被設為和圖7之構造同樣。
圖7所示承受器1023
係對應於,圖6所示承受器1022
之第2承受器部102b2
在間隙2012
與間隙2022
之境界附近被分割之構造。此亦可言之如下。亦即,當圖6之承受器1022
之構造表現視為被分割為:第1部分,用於遮蔽圖3或圖5之第2承受器部之於第1承受器部之開口部分;及第2部分,係開口部分較第1承受器部為大之環狀,相接於第1承受器部之外周部而設置,用於支撐第1部分之外周部時;圖7之承受器1023
之構造表現可以視為,其之第1部分被分割為:第3部分,用於遮蔽第1承受器部之開口部分;及第4部分,為用於支撐第3部分之環狀,被第2部分所支撐。於圖7,第3部分係對應於第2承受器部102b3
,第4部分係對應於第4承受器部102d3
。
於圖7,承受器1023
係具備:環狀之第1承受器部102a3
,用於支撐矽晶圓101之外周部;第2承受器部102b3
,用於遮蔽第1承受器部102a3
之開口部分;第3承受器部102c3
,相較於第1承受器部102a3
為開口部分較大的環狀,相接於第1承受器部102a3
之外周部被設置;及第4承受器部102d3
,為支撐第2承受器部102b3
的環狀,且被第3承受器部102c3
所支撐。
於承受器1023
,係在矽晶圓101與第2承受器部102b3
之間設置間隙2013
之同時,在第1承受器部102a3
與第4承受器部102d3
之間亦設置間隙2023
。另外,於圖7,間隙2013
與間隙2023
之境界中之第1承受器部102a3
與第4承受器部102d3
之斷面端部102a3
’、102d3
’,係分別具有推拔形狀,但亦可和圖3之承受器同樣成為和垂直方向平行之端部。
藉由將承受器設為如圖6所示構造而可以減輕產生於第2承受器部之應力已經如上述說明。依據圖7之構造更能減輕產生於第2承受器部之應力。亦即,藉由將圖6之第2承受器部102b2
之間隙2012
與間隙2022
之境界附近事先分割而成之圖7之構造,第2承受器部之熱變形時之拘束力被解放,因此,產生於第2承受器部全體之應力可以減輕。另外,依據圖7之構造,晶圓可於簡便、且穩定之狀態下被搬送。例如於圖1,於旋轉部104內部設置升降銷,上升該升降銷支撐第2承受器部102b3
之後,再度上升升降銷而將第2承受器部102b3
由第4承受器部102d3
分離。另外,上升第2承受器部102b3
,藉由第2承受器部102b3
來支撐被搬入腔室103內部之矽晶圓101之下面。之後,使第2承受器部102b3
在藉由升降銷支撐之狀態下下降回至初期位置。如上述說明,依據圖7之構造,矽晶圓101係由第2承受器部102b3
予以支撐。因此,可於簡便、穩定狀態下將矽晶圓101載置於承受器1023
上之可進行成膜處理之位置。
如上述說明,依據本實施形態之承受器,在第1承受器部與第2承受器部(但是圖7之例為第4承受器部)之間設有間隙,因此即使設為第1承受器部相接於晶圓外周部而使該部分被加熱之構成之情況下,和習知構成比較,相接於外周部之第1承受器部之溫度亦可以變低。因此,晶圓外周部之溫度較外周部以外之部分之溫度急速上升之情況不會發生,不會妨礙晶圓之均勻之溫度分布。另外,可以減少熱應力集中於晶圓與第1承受器部之接觸部分,可以減少承受器之破損或晶圓之產生滑移。
簡言之,依據本承受器之實施形態,可以提供有效之承受器,其能減少晶圓之貼合、金屬污染、位置偏移之同時,可以實現晶圓之均勻之溫度分布。
又,依據本實施形態之成膜裝置,因為使用上述承受器,可以減少滑移之產生之同時,可於晶圓上進行均勻膜厚之膜之形成。
參照圖1說明本實施形態之成膜方法之一例。依據該成膜方法,可以減少滑移之產生之同時,可進行均勻膜厚之膜之形成。另外,亦可取代承受器102,改用承受器1021
、1022
、1023
。
首先,如圖2所示,於承受器102上載置矽晶圓101。具體言之為,以環狀之第1承受器部102a支撐矽晶圓101之外周部,使遮蔽第1承受器部102a之開口部分用的第2承受器部102b,相接於第1承受器部102a之外周部被設置之同時,以矽晶圓101可被均勻加熱的方式,在矽晶圓101被支撐於第1承受器部102a之狀態下,在矽晶圓101與第2承受器部102b之間被形成特定間隔H之間隙201而予以配置,在第1承受器部102a與第2承受器部102b之間,亦被形成和間隙201呈連續、而且和特定間隔H實質上相等之間隔H’之間隙202而予以配置。之後,例如於數10torr之減壓下流入氫氣體之同時,伴隨著旋轉部104使矽晶圓101以約50rpm進行旋轉。
之後,藉由內部加熱器120及外部加熱器121加熱矽晶圓101至1100℃~1200℃。例如漸漸加熱至成膜溫度之1150℃為止。
藉由放射溫度計122之測定,確認矽晶圓101之溫度到達1150℃之後,漸漸提高矽晶圓101之旋轉數。之後,由氣體供給部123介由噴氣板124將原料氣體供給至腔室103內部。本實施形態中,可使用三氯矽烷作為原料氣體,在和作為載氣(carrier gas)之氫氣體混合之狀態下,由氣體供給部123被導入腔室103內部。
被導入腔室103內部之原料氣體,係流向矽晶圓101。將矽晶圓101之溫度維持於1150℃,使承受器102以900rpm以上之高速旋轉之同時,由氣體供給部123介由噴氣板124將新的原料氣體逐漸供給至矽晶圓101。如此則,可以高的成膜速度、有效進行磊晶膜之成膜。
如上述說明,導入原料氣體之同時旋轉承受器102,如此則,可於矽晶圓101之上成長均勻膜厚之矽之磊晶層。例如於功率半導體用途,係於300mm之矽晶圓上形成10μm以上,大多數為約10μm~100μm之膜厚。膜厚形成時較好是提高成膜時之基板之旋轉數,例如較好是設為上述之約900rpm之旋轉數。
又,矽晶圓101之搬入腔室103內部或搬出至腔室103外,可使用習知方法。
例如於圖3所示承受器102,使用第1承受器部102a與第2承受器部102b成為一體之構成時,可利用例如伯努依效應(Bernoulli’s effect)進行矽晶圓101之搬送。例如由矽晶圓背面中央部附近朝周緣部方向以放射狀噴出保持氣體,如此則,可產生伯努依效應而使矽晶圓上浮而被保持。又,於圖5之承受器1021
,使用第1承受器部102a1
與第2承受器部102b1
成為一體構成者亦同樣。
另外,使用圖7之承受器時可設為如下。
例如於圖1,使用搬送用機器人(未圖示)將矽晶圓101搬入腔室103。其中,於旋轉部104內部設有貫穿旋轉部104內部之升降銷(未圖示)。上升升降銷而支撐第2承受器部102b3
之後,再度上升升降銷而將第2承受器部102b3
由第4承受器部102d3
上推而使分離。另外,上升第2承受器部102b3
,藉由第2承受器部102b3
來支撐被支撐於搬送用機器人之矽晶圓101之下面。在第2承受器部102b3
之和矽晶圓101呈對向的面設置複數凸部(未圖示),則可藉由凸部來支撐矽晶圓101。之後,使矽晶圓101離開搬送用機器人,僅以第2承受器部102b3
支撐矽晶圓101基板。將矽晶圓101傳遞至第2承受器部102b3
之後的搬送用機器人係由腔室103內部退出。之後,使受取矽晶圓101之第2承受器部102b3
在被升降銷支撐之狀態下下降。之後,使第2承受器部102b3
回至初期位置。如上述說明,可將矽晶圓101載置於承受器1023
上之可進行成膜處理之位置。成膜處理結束後,藉由上述之逆向操作使矽晶圓101由第2承受器部102b3
傳遞至搬送用機器人,搬出腔室103外部。
使用圖3或圖5之承受器、第1承受器部與第2承受器部非一體構成者時,或使用圖6之承受器時,藉由升降銷來升降第1承受器部,則可於其和搬送用機器人之間進行矽晶圓101之收/付。
本發明實施形態之優點可彙整如下。
於本發明實施形態之承受器,可以提供能有效減輕晶圓之貼附、減少金屬污染、位置偏移之同時,能實現晶圓之均勻之溫度分布者。
於本發明實施形態之成膜裝置,可以提供能減少滑移之產生,且能形成均勻厚度之膜者。
於本發明實施形態之成長方法,係和成膜裝置同樣,可以提供能減少滑移之產生,且能形成均勻厚度之膜的方法。
又,本發明並不限定於上述實施形態,在不脫離其要旨之情況下可做各種變更實施。
例如上述實施形態中,係構成為旋轉矽晶圓之同時,進行成膜,但亦可不旋轉而進行成膜。
又,於上述實施形態中,係說明成膜裝置之一例之磊晶成長裝置,但是本發明並不限定於此。只要是對成膜室內供給反應氣體,對成膜是內載置之晶圓加熱,於晶圓表面形成膜的成膜裝置,亦可為CVD裝置等之其他成膜裝置。
101‧‧‧矽晶圓
102‧‧‧承受器
201‧‧‧間隙
202‧‧‧間隙
102a‧‧‧第1承受器部
102b‧‧‧第2承受器部
102a’‧‧‧端部
102b’‧‧‧端部
H‧‧‧間隔
H’‧‧‧間隔
圖1表示本實施形態之成膜裝置之模式斷面圖。
圖2表示本實施形態之承受器載置有晶圓之狀態之斷面圖。
圖3表示圖2之一部分擴大斷面圖。
圖4表示晶圓之溫度分布,藉由本實施形態之構成與習知構成來比較之一例。
圖5表示本實施形態之承受器之一例。
圖6表示本實施形態之承受器之一例。
圖7表示本實施形態之承受器之一例。
圖8表示習知承受器載置有晶圓之狀態之一部分斷面圖。
101...矽晶圓
102...承受器
201...間隙
202...間隙
102a...第1承受器部
102b...第2承受器部
102a’...端部
102b’...端部
H...間隔
H’...間隔
Claims (6)
- 一種承受器,係對基板進行特定處理時用於載置上述基板者;其特徵為具備:環狀之第1承受器部,用於支撐上述基板之外周部;及第2承受器部,係和上述第1承受器部之外周部呈連續而被設置,用於遮蔽上述第1承受器部之開口部分;上述第2承受器部,在上述基板被支撐於上述第1承受器部之狀態下,係在其與上述基板之間被形成特定間隔之第1間隙而被配置之同時,在其與上述第1承受器部之間亦被形成和上述第1間隙呈連續、而且和上述第1間隙實質上相等間隔之第2間隙而被配置;在上述第1間隙與上述第2間隙相接的境界,上述第1承受器部之斷面端部與上述第2承受器部之斷面端部,係推拔形狀;上述第2承受器部係被分割為:第1部分,用於遮蔽上述第1承受器部之開口部分;及第2部分,係開口部分較上述第1承受器部大的環狀,相接於上述第1承受器部之外周部而設置,用於支撐上述第1部分之外周部。
- 如申請專利範圍第1項之承受器,其中上述第1部分係被分割為:第3部分,用於遮蔽上述第1承受器部之開口部分;及第4部分,係用於支撐上述第3部分的環狀,被上述第2部分所支撐。
- 如申請專利範圍第1項之承受器,其中 上述第2間隙,係朝支撐上述第1承受器部之上述基板的部分之外側延伸。
- 一種成膜裝置,其特徵為:具有:被搬入有基板的成膜室;承受器,於上述成膜室內用於載置上述基板;及加熱部,介由上述承受器來加熱上述基板;上述承受器係具備:環狀之第1承受器部,用於支撐上述基板之外周部;及第2承受器部,係和上述第1承受器部之外周部呈連續而被設置,用於遮蔽上述第1承受器部之開口部分;上述第2承受器部,係在和上述第1承受器部呈對向的部分具有凹部,在上述基板被支撐於上述第1承受器部之狀態下,在上述基板與上述第2承受器部之間被形成特定間隔之第1間隙之同時,在上述第1承受器部與上述第2承受器部之間亦被形成和上述第1間隙呈連續、而且和上述第1間隙實質上相等間隔之第2間隙;在上述第1間隙與上述第2間隙相接的境界,上述第1承受器部之斷面端部與上述第2承受器部之斷面端部,係推拔形狀;上述第2承受器部係被分割為:第1部分,用於遮蔽上述第1承受器部之開口部分;及第2部分,係開口部分較上述第1承受器部大的環狀,相接於上述第1承受器部 之外周部而設置,用於支撐上述第1部分之外周部。
- 如申請專利範圍第4項之成膜裝置,其中上述第1部分係被分割為:第3部分,用於遮蔽上述第1承受器部之開口部分;及第4部分,係用於支撐上述第3部分的環狀,被上述第2部分所支撐。
- 如申請專利範圍第4項之成膜裝置,其中上述第2間隙,係朝支撐上述第1承受器部之上述基板的部分之外側延伸。
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