JP7619257B2 - Substrate placement table and film forming apparatus - Google Patents
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Description
本開示は、半導体デバイスの製造に用いる基板載置台及び成膜装置に関する。 This disclosure relates to a substrate mounting table and a film forming apparatus used in the manufacture of semiconductor devices.
特許文献1には、CVD成膜装置の構成について開示されている。CVD成膜装置で基板に成膜する際、載置台の表面領域の中で基板が載置されない範囲にも反応物が堆積する。一方搬送装置の精度の問題により、基板搬送時に基板がずれた位置に載置されることがある。 Patent Document 1 discloses the configuration of a CVD film formation apparatus. When a film is formed on a substrate using a CVD film formation apparatus, reactants are deposited on the surface area of the mounting table even in areas where the substrate is not placed. Meanwhile, due to problems with the accuracy of the transport device, the substrate may be placed in an offset position during transport.
基板がずれた位置に載置されると、基板の一部が堆積した反応物に乗り上げることで基板と載置台との間に隙間が形成される。すると基板の温度分布が不均一となるために成膜が不均一になったり、基板の裏面に反応物が回り込んで成膜されたりといった問題が発生する。成膜の品質維持のためにはこの問題が発生する前に、載置台やその周囲の部品を交換するメンテナンスを行う必要がある。しかしメンテナンスを頻繁に行うと、作業中の装置停止による生産効率低下や、作業前後のチャンバー環境の変化による品質変動といった課題があった。 When the substrate is placed in an offset position, part of the substrate rides on the accumulated reactants, forming a gap between the substrate and the mounting table. This causes problems such as uneven film formation due to uneven temperature distribution on the substrate, or film formation on the back side of the substrate due to reactants getting around. To maintain the quality of the film formation, it is necessary to perform maintenance to replace the mounting table and surrounding parts before this problem occurs. However, frequent maintenance can lead to issues such as reduced production efficiency due to equipment shutdowns during operation, and quality fluctuations due to changes in the chamber environment before and after operation.
特許文献1には上述の問題を解決するため、基板が載置される位置の外周に沿って凹部を有する載置台に関する技術が開示されている。この構成では反応物がまず凹部に堆積するため、従来よりも堆積した反応物による問題が生じるまでの時間を長くすることができる。しかしこの構成は、載置台への反応物の堆積自体を抑制することについては考慮しておらず、この点について改善の余地がある。 In order to solve the above-mentioned problems, Patent Document 1 discloses technology relating to a mounting table having a recess along the outer periphery of the position where the substrate is placed. With this configuration, the reactants are first deposited in the recess, so it is possible to extend the time before problems occur due to the deposited reactants compared to conventional methods. However, this configuration does not take into consideration the prevention of the deposition of reactants on the mounting table itself, and there is room for improvement in this regard.
そのため本開示では、成膜時の基板載置台表面への反応物の堆積を抑制することによって、メンテナンスの頻度を低くすることができる基板載置台及び成膜装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure aims to provide a substrate mounting table and a film formation apparatus that can reduce the frequency of maintenance by suppressing the deposition of reactants on the surface of the substrate mounting table during film formation.
本開示の第一の態様は、ウェハ吸着部と、ウェハ吸着部を支持するサセプターを備え、ウェハ吸着部は基板を載置する第一の円形平面と、サセプターと接する第二の円形平面を有し、第一の円形平面の直径が第二の円形平面の直径より大きく、サセプターは、第二の円形平面と接する領域を除いた領域であるサセプター周辺部を有し、サセプター周辺部は、第二の円形平面の周縁を内周とする同心円状の領域について、第二の円形平面と接する領域よりも薄い領域を備える基板載置台であることが好ましい。
また本開示の第二の態様は、基板載置台とガイドリングを備え、基板載置台は、ウェハ吸着部と、ウェハ吸着部を支持するサセプターを備え、ウェハ吸着部は、基板を載置する第一の円形平面と、サセプターと接する第二の円形平面を有し、第一の円形平面の直径が第二の円形平面の直径より大きく、ガイドリングは、サセプターの周縁において、ウェハ吸着部の側の面を覆う延長部を有し、延長部の先端は、サセプターの中心方向に向かうほど厚さが薄くなるテーパー状である成膜装置であることが好ましい。
A first aspect of the present disclosure is preferably a substrate mounting table comprising a wafer suction portion and a susceptor supporting the wafer suction portion, the wafer suction portion having a first circular plane on which a substrate is placed and a second circular plane in contact with the susceptor, the diameter of the first circular plane being larger than the diameter of the second circular plane, the susceptor having a susceptor peripheral portion which is a region excluding the region in contact with the second circular plane, and the susceptor peripheral portion comprising a concentric region having an inner circumference that is the periphery of the second circular plane and which is thinner than the region in contact with the second circular plane .
Moreover, a second aspect of the present disclosure is preferably a film formation apparatus comprising a substrate mounting table and a guide ring, the substrate mounting table comprising a wafer suction portion and a susceptor supporting the wafer suction portion, the wafer suction portion having a first circular plane for mounting the substrate and a second circular plane in contact with the susceptor, the diameter of the first circular plane being larger than the diameter of the second circular plane, the guide ring having an extension portion at the periphery of the susceptor covering the surface on the wafer suction portion side, and the tip of the extension portion being tapered so that its thickness decreases toward the center of the susceptor .
本開示の第一及び第二の態様によれば、成膜時の基板載置台表面への反応物の堆積を抑制することができる。それにより従来の構成より長い期間に渡り薄膜の品質を維持できるため、メンテナンスの頻度を低下させることができる。 According to the first and second aspects of the present disclosure, it is possible to suppress deposition of reactants on the surface of the substrate during film formation, thereby enabling the quality of the thin film to be maintained for a longer period of time than in the conventional configuration, and thus reducing the frequency of maintenance.
実施の形態1
図1は本開示の実施の形態1に係る成膜装置のチャンバー内部の構造を示す図である。本開示の成膜装置は装置本体がチャンバーとなっている。
First embodiment
1 is a diagram showing the internal structure of a chamber of a film formation apparatus according to a first embodiment of the present disclosure. The film formation apparatus of the present disclosure has an apparatus main body as the chamber.
ガスヘッド1は装置下部に設置され、成膜処理の際にガスをチャンバー内に導入する。ガスヘッド1から導入されたガスのうち未使用のガスは排気配管9より排出される。またガスヘッド1に対面する位置にウェハWが表面を下に向けて載置される。この際ウェハWはウェハ吸着部4の中心にある吸着穴で吸着されており、吸着穴は吸着ライン8に接続している。吸着ライン8は真空吸引の吸引経路として機能しており、ウェハ吸着部4、サセプター3及びヒーターユニット2の中心を通っている。
The gas head 1 is installed at the bottom of the device and introduces gas into the chamber during film formation processing. Unused gas introduced from the gas head 1 is exhausted through
ウェハ吸着部4はサセプター3に支持されている。サセプター3はガイドリング5に接している。ガイドリング5はガイド6に支持されており、ヒーターユニット2への成膜を防止している。ガイド6及び7はサセプター3とガイドリング5を上昇させてヒーターユニット2に装着させ、ヒーターユニット2の熱を伝達させる。装置上部の駆動ユニット10は、成膜処理の際にチャンバー内で基板を平行に移動させる。
The wafer suction part 4 is supported by the
成膜処理の際、サセプター3のウェハ吸着部4と接している部分以外の領域をサセプター周辺部3aとすると、サセプター周辺部3aとガイドリング5の表面にも成膜が行われる。一方搬送装置の精度の問題により、基板搬送時に基板がずれた位置に載置される可能性がある。するとウェハ吸着部4の高さよりサセプター周辺部3aに付着する膜が厚くなった際、基板がサセプター周辺部3aに付着する膜に乗り上げることがある。この場合基板とウェハ吸着部4の間に隙間が形成され、基板の温度分布が不均一になることで成膜が不均一になったり、ウェハW裏面に成膜されたりといった問題が発生する。そのため、その前にサセプター交換のための定期メンテナンスを行う必要がある。メンテナンスは部品の交換に加えて装置を大気状態に戻す等により工数がかかること、交換前後で装置状態が変わり膜質に影響がある可能性があることから、なるべく頻度を低くするのが理想的である。
During the film formation process, if the area of the
またメンテナンスが必要となる他の要因として、サセプター周辺部3aの外周付近に発生する球体状の生成物が挙げられる。サセプター3はヒーターユニット2に中心部を加熱されているため、外周に近いほど低温となる。そのためサセプター3とウェハ吸着部4の境界付近では膜となる反応物が、サセプター3の外周付近では不十分な熱反応により球体状の生成物となる。この生成物は成膜を重ねるほど大きくなり、ガスヘッド1と接触して発塵したり、サセプター3から落下してチャンバー内汚染の原因となったりする。
Another factor that may require maintenance is the spherical products that form near the outer periphery of the susceptor
この球体状の生成物の発生を抑制する目的で、発泡石英で形成されるため網目構造を有するガイドリング5が使用されている。ガイドリング5はその網目の内部に反応物を付着させることで、表面への球体状の生成物の発生を抑制している。ガイドリング5内部に生成物が蓄積されると上述の効果が薄れるため、ガイドリング交換のための定期メンテナンスが必要となるが、こちらもサセプター交換と同様の理由によりその頻度を低くするのが理想的である。
In order to suppress the generation of these spherical products, a
以上の通り、メンテナンス頻度を低くするため、成膜処理中にサセプター周辺部3aの表面全体について生成物が発生するのを抑制することが重要となる。それを達成できる実施の形態を以下で述べる。
As described above, in order to reduce the frequency of maintenance, it is important to suppress the generation of products on the entire surface of the susceptor
図2は本開示の実施の形態1に係る装置上部の構成を示す図であり、図3は図2の拡大図である。本実施形態1の成膜装置は、基板を載置する第一の円形平面11aと、サセプター3と接続する第二の円形平面11bを有し、第一の円形平面11aの直径が第二の円形平面11bの直径より大きいウェハ吸着部11を備える。
Figure 2 is a diagram showing the configuration of the upper part of the apparatus according to the first embodiment of the present disclosure, and Figure 3 is an enlarged view of Figure 2. The film forming apparatus of this embodiment 1 is equipped with a
この構成により、成膜処理中にサセプター周辺部3aに堆積していた反応物が、ウェハ吸着部11とサセプター3との境界周辺に回り込むため、従来の構成より反応物の付着箇所が分散する。その結果サセプター周辺部3aに成膜される薄膜全体の成膜速度が遅くなるため、成膜の品質が落ちるまでの時間を延ばすことができ、メンテナンスの頻度を低くすることができる。
With this configuration, reactants that accumulate on the
以下の実施の形態に係る成膜装置の構成については、実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお本実施形態では常圧CVD装置にて酸化膜を形成する場合を示しているが、異なる手法または異なる膜種の成膜装置でも良い。また本実施形態では基板を珪素によって形成する場合を示しているが、珪素と比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成しても良い。ワイドバンドギャップ半導体としては例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。 The configuration of the film formation apparatus in the following embodiments will be described with a focus on the differences from embodiment 1. Note that although this embodiment shows a case where an oxide film is formed using an atmospheric pressure CVD apparatus, a different method or a film formation apparatus using a different film type may be used. Also, although this embodiment shows a case where the substrate is formed using silicon, it may be formed using a wide band gap semiconductor that has a larger band gap than silicon. Examples of wide band gap semiconductors include silicon carbide, gallium nitride-based materials, and diamond.
実施の形態2
図4は本開示の実施の形態2に係る装置上部の構成を示す図であり、図5は図4の拡大図である。本実施形態2の成膜装置はウェハ吸着部11の他に、ウェハ吸着部11の第二の円形平面11bの周縁を内周とする同心円状の領域について、第二の円形平面11bと接する領域より薄い領域を備えるサセプター12を備える。図4及び図5では、一部の厚さが薄くなることにより凹形状の溝13が形成されているサセプター12を示している。なおサセプター12は凹形状の溝13を備える形状ではなく、第二の円形平面11bと接していない領域の全てが、第二の円形平面11bと接する領域より薄い形状でも良い。
4 is a diagram showing the configuration of the upper part of the apparatus according to the second embodiment of the present disclosure, and FIG. 5 is an enlarged view of FIG. 4. In addition to the
この構成により成膜処理中にサセプター周辺部12aに堆積していた反応物が、ウェハ吸着部11とサセプター12との境界部分だけでなく、凹形状の溝13にも回り込む。そのため反応物の付着箇所が分散し、サセプター周辺部12aに成膜される薄膜全体の成膜速度が遅くなる。その結果成膜が均一に行えなくなるまでの時間を延ばすことができ、メンテナンスの頻度を低くすることができる。
With this configuration, reactants that have accumulated around the
実施の形態3
図6は本開示の実施の形態3に係る装置上部の構成を示す図であり、図7は図6の拡大図である。本実施形態3の成膜装置はウェハ吸着部11の他に、サセプター3の周縁において、ウェハ吸着部11側の面を覆うように延長されたガイドリング14を備える。
Fig. 6 is a diagram showing the configuration of the upper part of the apparatus according to the third embodiment of the present disclosure, and Fig. 7 is an enlarged view of Fig. 6. In addition to the
この構成により、成膜処理中にサセプター周辺部3aの外周付近に付着していた反応物を、ガイドリング14内部に代わりに付着させることができる。その結果球体状の生成物がサセプター周辺部3aに発生しにくくなるため、メンテナンスの頻度を低くすることができる。
This configuration allows the reactants that adhere to the outer periphery of the susceptor
実施の形態4
図8は本開示の実施の形態4に係る装置上部の構成を示す図であり、図9は図8の拡大図である。本実施形態4の成膜装置はウェハ吸着部11の他に、サセプター3の周縁においてウェハ吸着部11側の面を覆うように延長され、その延長部の先端がサセプター3の中心方向に向かうほど厚さが薄くなるテーパー状であるガイドリング15を備える。
Fourth embodiment
Fig. 8 is a diagram showing the configuration of an upper portion of the apparatus according to the fourth embodiment of the present disclosure, and Fig. 9 is an enlarged view of Fig. 8. In addition to the
この構成により、実施形態3と同様の効果で球体状の生成物が発生しにくくなる。またガイドリング15のテーパー状の形状にガス整流効果があるため、サセプター周辺部3aへの成膜が均一になることが期待できる。以上二点によりメンテナンスの頻度を低くすることができる。
This configuration has the same effect as in
3 サセプター、3a サセプター周辺部、4 ウェハ吸着部、5 ガイドリング、8 吸着ライン、11 ウェハ吸着部、11a 第一の円形平面、11b 第二の円形平面、12 サセプター、12a サセプター周辺部、14 ガイドリング、15 ガイドリング 3 susceptor, 3a susceptor periphery, 4 wafer suction part, 5 guide ring, 8 suction line, 11 wafer suction part, 11a first circular plane, 11b second circular plane, 12 susceptor, 12a susceptor periphery, 14 guide ring, 15 guide ring
Claims (7)
前記ウェハ吸着部を支持するサセプターを備え、
前記ウェハ吸着部は、
基板を載置する第一の円形平面と、
前記サセプターと接する第二の円形平面を有し、
前記第一の円形平面の直径が前記第二の円形平面の直径より大きく、
前記サセプターは、前記第二の円形平面と接する領域を除いた領域であるサセプター周辺部を有し、
前記サセプター周辺部は、前記第二の円形平面の周縁を内周とする同心円状の領域について、前記第二の円形平面と接する領域よりも薄い領域を備える
基板載置台。 a wafer suction part; and a susceptor supporting the wafer suction part,
The wafer suction unit includes:
a first circular plane on which a substrate is placed;
a second circular plane in contact with the susceptor;
the diameter of the first circular plane is greater than the diameter of the second circular plane;
the susceptor has a susceptor periphery that is a region excluding a region in contact with the second circular plane,
The susceptor peripheral portion includes a concentric region having an inner circumference on the periphery of the second circular flat surface, the concentric region being thinner than a region in contact with the second circular flat surface.
Substrate placement stand.
前記基板載置台は、ウェハ吸着部と、前記ウェハ吸着部を支持するサセプターを備え、
前記ウェハ吸着部は、
基板を載置する第一の円形平面と、
前記サセプターと接する第二の円形平面を有し、
前記第一の円形平面の直径が前記第二の円形平面の直径より大きく、
前記ガイドリングは、前記サセプターの周縁において、前記ウェハ吸着部の側の面を覆う延長部を有し、
前記延長部の先端は、前記サセプターの中心方向に向かうほど厚さが薄くなるテーパー状である
成膜装置。 Equipped with a substrate placement table and guide ring,
the substrate mounting table includes a wafer suction portion and a susceptor that supports the wafer suction portion,
The wafer suction unit includes:
a first circular plane on which a substrate is placed;
a second circular plane in contact with the susceptor;
the diameter of the first circular plane is greater than the diameter of the second circular plane;
the guide ring has an extension portion that covers a surface of the susceptor on a side of the wafer suction portion at a periphery of the susceptor,
The tip of the extension is tapered so that the thickness decreases toward the center of the susceptor.
Film forming equipment.
前記ウェハ吸着部がワイドバンドギャップ半導体で形成されている前記基板を吸着する成膜装置。 2. The substrate mounting table according to claim 1,
The wafer suction portion suctions the substrate formed of a wide band gap semiconductor.
請求項3に記載の成膜装置。 The wafer suction portion suctions the substrate formed of a wide band gap semiconductor.
The film forming apparatus according to claim 3 .
請求項5または6に記載の成膜装置。 7. The film forming apparatus according to claim 5, wherein the wide band gap semiconductor is silicon carbide, a gallium nitride-based material or diamond.
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