成膜方法、成膜装置、基座单元以及基座单元所使用的间隔件组与流程

文档序号:26010309发布日期:2021-07-23 21:30阅读:63来源:国知局
成膜方法、成膜装置、基座单元以及基座单元所使用的间隔件组与流程

实施方式涉及成膜方法、成膜装置、基座单元以及基座单元所使用的间隔件组。



背景技术:

已知有通过外延生长在晶片的上表面(成膜的面)成膜出膜(deposit)的成膜装置。以下,将在晶片的上表面成膜出规定的膜的情况记载为成膜处理。例如,在使用了化学气相沉积(chemicalvapordeposition:cvd)法的成膜装置中,设置用于对工艺气体的浓度、化学反应温度等进行管理的成膜腔室。晶片载置于成膜腔室的内部的基座,向晶片的上表面供给工艺气体。其结果,在晶片的上表面成膜出规定的膜。

基座例如用碳、sic(碳化硅)、由sic包覆的碳、以tac(碳化钽)包覆的碳等构成。在晶片的上表面要成膜出规定的膜的情况下,不仅在晶片的上表面成膜出膜,而且在基座的上表面也形成沉积物。另外,由于各种理由,此时在基座的上表面形成的沉积物不一定与在晶片的上表面成膜的膜是相同的膜。若使用基座并反复进行成膜处理,则基座的上表面的沉积物变厚。其结果,有时相对于外延膜被成膜前的晶片的上表面而言的、由于反复进行成膜处理从而膜所沉积的基座的上表面的高度方向的位置(以下,记为位置)发生变化,而成膜处理的条件(成膜条件)发生变化。这样的成膜条件的变化有时会对所得到的膜的厚度、性质带来影响。

例如在专利文献1中公开了具备对相对于晶片的上表面而言的形成有沉积物的基座的上表面的位置进行调整的马达的基座装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本国特开2007-180153号公报



技术实现要素:

发明要解决的技术问题

实施方式的目的在于,即使在基座单元上形成沉积物,也能够维持相对于晶片的成膜条件并且实现稳定的成膜处理。

用于解决技术问题的手段

根据实施方式的一个形态,成膜方法包括:在基座单元上载置晶片,所述基座单元包括:支承部件,用于载置晶片;侧面引导件,设置于所述支承部件上,包围所述晶片的外周的至少一部分;以及间隔件,用于调整所述晶片的上表面与所述侧面引导件的上表面的位置;在已被载置的所述晶片的上表面成膜出规定的膜并且在所述侧面引导件上形成膜;基于所成膜出的所述规定的膜的厚度,使用所述间隔件来调整所述侧面引导件的上表面相对于所述晶片的上表面而言的位置;以及在被调整了所述位置的所述基座单元上载置新的晶片并成膜出新的规定的膜。

发明的效果

根据本发明,即使在基座单元上形成沉积物,也能够维持相对于晶片的成膜条件并且实现稳定的成膜处理。

附图说明

图1是表示一个实施方式的成膜系统的结构例的概略的图。

图2是表示一个实施方式的成膜装置的结构例的概略的图。

图3是对一个实施方式的基座单元的结构例的概略进行表示的立体图。

图4是对一个实施方式的基座单元的结构例的概略进行表示的剖视图。

图5a是用于对成膜处理中的工艺气体的流动进行说明的示意图,是表示基座单元的侧面引导件的上表面与晶片的上表面的高低差小的情况的图。

图5b是用于对成膜处理中的工艺气体的流动进行说明的示意图,是表示基座单元的侧面引导件的上表面与晶片的上表面的高低差大的情况的图。

图6a是对一个实施方式的基座单元的结构例的概略进行表示的剖视图,是表示在基座单元的侧面引导件上形成有沉积物的情况的图。

图6b是对一个实施方式的基座单元的结构例的概略进行表示的剖视图,是表示在基座单元的侧面引导件上进一步形成有沉积物的情况的图。

图7是对在一个实施方式中反复进行成膜处理的情况下的步骤的一例的概略进行表示的流程图。

图8a是对第一变形例的基座单元的结构例的概略进行表示的剖视图。

图8b是对第一变形例的基座单元的结构例的概略进行表示的剖视图,是表示在基座单元的侧面引导件上形成有沉积物的情况的图。

图8c是对第一变形例的基座单元的结构例的概略进行表示的剖视图,是表示在基座单元的侧面引导件上进一步形成有沉积物的情况的图。

图9a是对第二变形例的基座单元的结构例的概略进行表示的剖视图。

图9b是对第二变形例的基座单元的结构例的概略进行表示的剖视图,是表示在基座单元的侧面引导件上形成有沉积物的情况的图。

图9c是对第二变形例的基座单元的结构例的概略进行表示的剖视图,是表示在基座单元的侧面引导件上进一步形成有沉积物的情况的图。

图10a是对第三变形例的基座单元的结构例的概略的一部分进行表示的剖视图。

图10b是对第三变形例的基座单元的结构例的概略的一部分进行表示的剖视图,是表示基座单元的侧面引导件上沉积了膜的情况的图。

图10c是对第三变形例的基座单元的结构例的概略的一部分进行表示的剖视图,是表示在基座单元的侧面引导件上进一步形成有沉积物的情况的图。

图11a是对第四变形例的基座单元的结构例的概略的一部分进行表示的剖视图。

图11b是对第四变形例的基座单元的结构例的概略的一部分进行表示的剖视图,是表示在基座单元的侧面引导件上形成有沉积物的情况的图。

图11c是对第四变形例的基座单元的结构例的概略的一部分进行表示的剖视图,是表示在基座单元的侧面引导件上进一步形成有沉积物的情况的图。

具体实施方式

参照附图对实施方式的成膜系统进行说明。本实施方式的成膜系统,是使用cvd法进行成膜所用的系统。在其上表面被进行成膜的晶片被保持于基座单元而被载置于成膜腔室。在成膜腔室内,在晶片的上表面成膜,但在基座单元的上表面也形成沉积物。在成膜系统中,当对晶片的成膜完成时,从基座单元卸下晶片。然后,在成膜系统中,在基座单元上保持其他晶片并进行成膜。这样,若一边更换晶片一边反复成膜,则基座单元的上表面处的沉积物变厚。本实施方式进行了研究,以便即使在基座单元的上表面形成沉积物,相对于晶片的成膜条件也不会变化。更具体而言,能够以晶片的上表面与基座单元的上表面的高低差超过容许值而不变化的方式,将在基座单元所设置的间隔件(调整部件)适当地更换为厚度不同的间隔件。另外,本实施方式的技术能够用于使用cvd法、其他气相沉积法、以及其他外延生长法的成膜处理。

[系统结构]

〈成膜系统〉

图1中示出本实施方式的成膜系统1的结构例的概略。成膜系统1具备准备室10和传递腔室20。另外,成膜系统1具备第一装载锁定腔室30a、第二装载锁定腔室30b、第一基座更换腔室40a、第二基座更换腔室40b、第一成膜腔室50a、以及第二成膜腔室50b。第一装载锁定腔室30a和第二装载锁定腔室30b是同等的,第一基座更换腔室40a和第二基座更换腔室40b是同等的,第一成膜腔室50a和第二成膜腔室50b是同等的。即,成膜系统1具有用于进行成膜的2个系统的成膜装置。具体而言,成膜系统1具备第一装载锁定腔室30a、第一基座更换腔室40a、以及第一成膜腔室50a这样的第一系统、第二装载锁定腔室30b、第二基座更换腔室40b以及第二成膜腔室50b这样的第二系统。

第一装载锁定腔室30a经由第一闸阀32a与准备室10相连,另外,经由第二闸阀34a与传递腔室20相连。同样地,第二装载锁定腔室30b经由第三闸阀32b与准备室10相连,另外,经由第四闸阀34b与传递腔室20相连。通过第一装载锁定腔室30a以及第二装载锁定腔室30b,能够在准备室10与转移腔室20之间进行晶片的输送。

第一基座更换腔室40a经由第五闸阀42a与外部相连,另外,经由第六闸阀44a与传递腔室20相连。同样地,第二基座更换腔室40b经由第七闸阀42b与外部相连,另外,经由第八闸阀44b与传递腔室20相连。通过第一基座更换腔室40a及第二基座更换腔室40b,能够在外部与传递腔室20之间进行基座单元的输送。

第一成膜腔室50a经由第九闸阀52a与传递腔室20相连。同样地,第二成膜腔室50b经由第十闸阀52b与传递腔室20相连。

在传递腔室20中设置有机器人22。机器人22构成为,将晶片或载置有晶片的基座单元向第一装载锁定腔室30a、第二装载锁定腔室30b、第一基座更换腔室40a、第二基座更换腔室40b、第一成膜腔室50a或第二成膜腔室50b的内外输送。

在准备室10中设置有机器人12、对准器14、第一盒16a和第二盒16b。在第一盒16a中载置经由第一装载锁定腔室30a输送的晶片。在第二盒16b中载置经由第二装载锁定腔室30b输送的晶片。使用机器人12以及对准器14,在准备室10与第一装载锁定腔室30a之间、以及准备室10与第二装载锁定腔室30b之间输送晶片。

第一基座更换腔室40a中,经由第五闸阀42a从外部被搬入基座单元。同样地,第二基座更换腔室40b中,经由第七闸阀42b从外部被搬入基座单元。

传递腔室20的机器人22经由第二闸阀34a取出第一装载锁定腔室30a内的晶片,并载置于被搬入到第一基座更换腔室40a中的基座单元之上。机器人22将第一基座更换腔室40a内的载置有晶片的基座单元从第一基座更换腔室40a取出,并载置于第一成膜腔室50a内。在第一成膜腔室50a内,通过例如cvd法在晶片的上表面成膜出例如sic的外延膜。另外,基座单元通过碳、sic、由sic包覆的碳、由tac包覆的碳等构成。另外,构成基座单元的各个部件能够根据目的分别选择它们的材料。

传递腔室20的机器人22将对成膜后的晶片进行保持的基座单元从第一成膜腔室50a取出,并载置于第一基座更换腔室40a内。机器人22在第一基座更换腔室40a内从基座单元取出成膜后的晶片,并放入第一装载锁定腔室30a内。第一装载锁定腔室30a内的成膜后的晶片由准备室10的机器人12取出,并放入到第一盒16a。

重复这样的工序,在多个晶片上依次形成晶体膜。另外,也可以是如下结构,即,在第一装载锁定腔室30a以及第一基座更换腔室40a中设置盒并在各腔室中载置多个晶片的结构。

准备室10、第二装载锁定腔室30b、第二基座更换腔室40b及第二成膜腔室50b之间的晶片的输送也是同样的。

成膜系统1具备控制成膜系统1的各部的动作的控制装置80。控制装置80具备经由总线相互连接的cpu(centralprocessingunit:中央处理单元)81、ram(randomaccessmemory:随机存取存储器)82、rom(readonlymemory:只读存储器)83、存储器84、输入装置85、显示装置86、接口(i/f)87。

cpu81进行各种信号处理等。cpu81的动作例如按照ram82、rom83中存储的程序、数据来进行。存储器84例如使用hdd(harddiskdrive:硬盘驱动器)、ssd(solidstatedrive:固态驱动器)等。在存储器84中记录有为了执行控制装置80的功能所必要的程序群、参数等各种信息。控制装置80的动作所必要的程序从存储器84被载入到ram82,并由cpu81执行。rom83也可以为了在控制装置80启动时从存储器84向ram82装载程序,而存储引导(boot)处理程序。对于各器件,只要具有同等的功能,则可以使用任何种类的器件。经由i/f87,控制装置80为了进行成膜系统1的各部的控制而与成膜系统1的各部连接,并进行控制所必要的信息的输入输出。

〈成膜装置〉

另外,在以下参照的附图中,x方向及y方向(与x方向正交)与被成膜的晶片的上表面平行,z方向(与x方向及y方向正交)对应于相对于晶片的上表面而言的铅垂方向。

图2是对在第一成膜腔室50a及第二成膜腔室50b中设置的成膜装置100的结构例的概略进行表示的图。图2所示的成膜装置100是热壁型热cvd装置。成膜装置100例如用于sic外延膜的成膜。

成膜装置100具备作为成膜腔室的腔室112。在腔室112内设置有例如圆筒型的热壁116,热壁116的内侧成为作为反应室的成膜区域120。在成膜区域120的z方向上的下方,在基座单元210上载置晶片310。从在z方向上的上方所设置的气体供给部160(供给口)向成膜区域120供给工艺气体。在成膜装置100中,工艺气体在被保持于基座单元210的晶片310的上表面发生反应,通过气相生长反应,成膜出例如sic外延膜。

基座单元210载置于旋转支架150。旋转支架150具有圆筒部152和固定于圆筒部152下部的旋转轴154。圆筒部152构成为在其上部载置基座单元210。圆筒部152在载置基座单元210的一侧具有大的开口。在旋转轴154上连接有未图示的马达。旋转支架150构成为通过该马达进行旋转。在成膜时,旋转支架150旋转,从而被载置于其上的基座单元210所保持的晶片310旋转。另外,保持晶片310的基座单元210经由搬入口126输送到腔室112。

在圆筒部152的内部设置有底部加热器132。底部加热器132经由圆筒部152的开口和基座单元210的下部,将晶片310从其背面加热。底部加热器132包括在中央部配置的圆盘形的内加热器133和在内加热器133的外周配置的环状的外加热器134。在内加热器133以及外加热器134中,能够使用基于电阻的加热器。例如,加热器133以及外加热器134能够通过具有规定的电阻值的碳、sic、由sic包覆的碳、由tac包覆的碳等构成。底部加热器132通过在旋转轴154内设置的未图示的布线供电。

在圆筒部152内,在底部加热器132的z方向上的下方,设置有反射器142,该反射器142用于提高底部加热器132对晶片310的加热效率。反射器142由碳、sic、由sic包覆的碳、由tac包覆的碳等耐热性高的材料构成。反射器142既可以由1片板构成,也可以由多片板层叠而构成。反射器142有助于抑制加热时的加热器的电力消耗。

另外,在反射器142的z方向上的下方设置有绝热件144。反射器142及绝热件144防止底部加热器132的热向成膜装置100的z方向的下方传递。

设置于腔室112内的侧方的热壁116由碳、sic、由sic包覆的碳、由tac包覆的碳等耐热性高的材料构成。在腔室112内的热壁116的外侧设置有侧面加热器138。侧面加热器138也能够使用基于电阻的加热器。侧面加热器138产生的热经由热壁116将成膜区域120、晶片310、基座单元210等加热。在侧面加热器138与腔室112的内壁之间设置有绝热件118。绝热件118防止侧面加热器138的热向腔室112的壁传递。

在腔室112的下部设置有用于排出气体(废气)的排气口122。排气口122与未图示的具有调整阀以及真空泵的排气机构连接。经由排气机构将腔室112内调整为规定的压力。

在腔室112内的成膜区域120的上部,为了提高热效率,而设置有反射器124,该反射器124将来自底部加热器132、侧面加热器138的辐射热反射。反射器124能够通过使用了碳、sic、由sic包覆的碳、由tac包覆的碳等的板构成。反射器124可以用1片板构成,也可以多片板层叠而构成。另外,也可以在反射器124设置未图示的多个气孔,从反射器124的上部空间向成膜区域120供给整流气体。通过供给整流气体,从而能够抑制成膜区域120的反射器124附近的气体的对流,抑制沉积物向反射器124附着。能够从未图示的气管向反射器的上部空间导入气体。作为整流气体,使用氢气、氩气等。

在腔室112的上部设置有气体供给部160。气体供给部160向成膜区域120供给载气、源气体、掺杂气体等工艺气体。气体供给部160例如具备第一气体管1611、第一分隔板1612、第一气体配管161、第二气体管162、第二分隔板1622、第二气体配管162、第三气体管1631、第三分隔板1632和第三气体配管163。从第一气体配管161向第一气体管1611供给气体,从第二气体配管162向第二气体管1621供给气体,从第三气体配管163向第三气体管1631供给气体。分隔板1612、1622、1632防止从气体配管161、162、163供给的气体在气体供给部160内部混合。例如在将sic成膜的情况下,第一气体管1611向成膜区域120供给例如氢气。第二气体管1621向成膜区域120供给例如作为sic源气体的硅烷气体、用于提高生长速度的hcl气体、以及作为它们的载气的氢气等。第三气体管1631向成膜区域120供给例如作为sic源气体的丙烷气体、作为掺杂气体的氮气、以及作为它们的载气的氢气等。另外,图2表示成膜装置100的典型的一个截面的一例,实际的气体供给部160能够分别具备多根第一气体管1611、第二气体管1621、第三气体管1631。另外,关于第一气体管1611、第二气体管1621、以及第三气体管1631的配置,没有特别限定,能够任意地选择膜厚分布、载流子浓度分布等提高均匀性的配置。

由于测定晶片310的温度,在气体供给部160的上部设置有辐射温度计171。辐射温度计171经由在气体供给部160的上部设置的用石英玻璃构成的窗172和管173,测定晶片310的温度。辐射温度计171监视从晶片310的中央部到外周部的多个部位的温度。

例如,在晶片310上成膜出sic外延膜的情况下,腔室112内的压力被调整为例如26.7kpa。晶片310使用底部加热器132及侧面加热器138被加热至1500℃以上。晶片310的上表面的温度使用辐射温度计171进行监视,例如,通过对内加热器133的输出进行反馈控制,从而以±1℃以内的精度维持在1620℃。通过旋转支架150使晶片310以例如600rpm旋转。在该条件下,若从气体供给部160向晶片310的上表面供给sic源气体及掺杂气体,则在晶片310的上表面成膜出sic外延膜。例如约30分钟至45分钟,成膜出例如5μm至10μm的厚度(以下,表示z方向的长度)的sic膜。

〈基座单元〉

对本实施方式的基座单元210的结构例进行说明。图3是对基座单元210的结构例的概略进行表示的立体图。图4是对基座单元210的结构例的概略进行表示的剖视图。如这些图所示,基座单元210至少具有背面支承部件221、间隔件232和侧面引导件234。

背面支承部件221是支承晶片310的支承部件。作为一例的背面支承部件221大致呈圆盘形状。背面支承部件221的上表面与底面平行且平坦,具有:具有与晶片310大致相同的直径的圆盘形状的中央部223;以及位于中央部223的周围且厚度比中央部223稍薄的周缘部224。

作为一例的间隔件232呈圆环形状。间隔件232构成为,载置于背面支承部件221的周缘部224之上。即,间隔件232的内径例如与背面支承部件221的中央部223的直径大致相同。间隔件232的外径例如与背面支承部件221的外径大致相同。间隔件232以将背面支承部件221的中央部223包围的方式嵌入于背面支承部件221。间隔件232如后所述,准备各种厚度不同的间隔件,但间隔件232的厚度比背面支承部件221的中央部223与周缘部224的厚度之差薄。间隔件如后所述那样,是用于调整侧面引导件234的上表面相对于晶片310的上表面的位置的调整部件。

作为一例的侧面引导件234呈圆环形状。侧面引导件234构成为,载置于间隔件232之上。即,侧面引导件234的内径例如与背面支承部件221的中央部223的直径大致相同。侧面引导件234的外径例如与背面支承部件221的外径大致相同。侧面引导件234以将背面支承部件221的中央部223包围的方式嵌入于背面支承部件221。换言之,侧面引导件234构成为,在从与晶片310的成膜面垂直的方向(z方向)观察时,以将晶片310的外周包围的方式设置于支承部件上。

在间隔件232之上重叠有侧面引导件234时,侧面引导件234的上表面构成为比背面支承部件221的中央部223高。即,在将间隔件232及侧面引导件234嵌入于背面支承部件221时,在背面支承部件221的中央部223之上形成凹部。在该凹部载置晶片310。晶片310的外周被侧面引导件234包围,从而在成膜时,即使保持晶片310的基座单元210在旋转支架150的作用下旋转,晶片310也不会因离心力而偏移。

晶片310的厚度不限于此,例如为350μm左右。间隔件232的厚度最厚,例如设定为3mm左右。若考虑强度,则间隔件232的厚度优选为300μm以上。侧面引导件234的厚度例如为1mm左右。另外,晶片310的直径例如为100mm~150mm左右。圆环形状的间隔件232及侧面引导件234的宽度例如为10mm左右。

若考虑不扰乱在晶片310的上表面流动的工艺气体的流动,则晶片310的上表面的位置优选与侧面引导件234的上表面的位置大致相同,或者比侧面引导件234的上表面稍高。另一方面,在晶片310较薄的情况下,受到成膜时的旋转所引起的离心力的影响,晶片310有可能越过侧面引导件234而偏移。为了避免晶片310偏移,侧面引导件234的上表面的位置可以被调整为比晶片310的上表面的位置高例如150μm左右(图4)。即,侧面引导件234的上表面相对于晶片310的成膜面的位置优选处于上述的规定的范围内。

背面支承部件221例如能够由碳、sic、由sic包覆的碳、由tac包覆的碳等构成。在晶片310上成膜出sic外延膜的情况下,作为背面支承部件221,优选使用碳或由tac包覆的碳。这是由于,sic或由sic包覆的碳在高温下sic升华,升华了的sic有可能转印到晶片310的背面。另外,侧面引导件234例如能够通过碳、sic、由sic包覆的碳、由tac包覆的碳等构成。此时,间隔件232例如能够通过碳、sic、由sic包覆的碳、由tac包覆的碳等构成。在晶片310上成膜出sic外延膜的情况下,作为侧面引导件234,能够使用sic。这是由于,碳、由sic包覆的碳、由tac包覆的碳由于与在侧面引导件234上被成膜的沉积物(sic)之间的热膨胀系数差,而在冷却时容易翘曲。另外,此时,作为间隔件232,能够使用碳或由tac包覆的碳。这是由于,sic、用sic包覆的碳在与侧面引导件234的sic之间,一方的sic升华,容易转印到另一方。此外,为了使成膜时的晶片310的温度分布的控制变得容易,侧面引导件234与间隔件232优选为比热同等、且导热性也同等的物质。侧面引导件234的比热与间隔件232的比热之差优选为例如0.3j/gk以下。例如sic的比热也根据制法而不同,大致为0.65~0.67j/gk,与此相对,碳的比热也根据制法而不同,大致为0.60-0.85j/gk。这样,sic与碳的组合是适当的。另外,构成基座单元210的部件需要具有如能够耐受成膜处理时的温度那样的耐热性。另外,优选间隔件232的比热与被成膜的材料的比热也同等。间隔件232的比热与被成膜的材料的比热之差优选为例如0.3j/gk以下。另外,在侧面引导件234使用sic的情况下,能够设为通过cvd形成的sic。

图5a是示意性地表示成膜时的晶片310的上表面的工艺气体332的流动的图。工艺气体332沿着晶片310的上表面从中央朝向外侧流动。在晶片310的上表面与侧面引导件234的上表面的高低差较小时,工艺气体332在侧面引导件234的周边也不会紊乱而向基座单元210的外侧顺畅地流动。在该情况下,工艺气体332不会滞留在晶片310的周边部,能够在晶片310的上表面获得良好的膜厚分布、载流子浓度分布。

在成膜处理中,在晶片310的上表面成膜是理所当然的,在侧面引导件234的上表面也同样地形成沉积物。若反复进行成膜处理,则在侧面引导件234的上表面,沉积物接连不断地形成并变厚。

如图5b所示,若反复进行成膜处理,则在侧面引导件234的上表面所形成并沉积的沉积物变厚。在该情况下,形成有沉积物334的侧面引导件234的上表面与每次进行成膜处理时被更换的成膜处理前的晶片310的上表面之间的高低差逐渐变大。当该高低差变大时,工艺气体332的流动发生紊乱。例如,如图5b所示,在晶片310的周边部发生工艺气体332的滞留。这样的工艺气体332的流动的变化可能会使在晶片310上成膜出的膜的膜厚分布、载流子浓度分布等变化。

因此,在本实施方式的基座单元210中,如图6a以及图6b所示,随着沉积物334变厚,间隔件232被更换为较薄的间隔件。这样,形成有沉积物的侧面引导件234的上表面与晶片310的上表面之间的高低差被调整为收敛于规定的范围内。

例如,若沉积物334的厚度增加150μm~500μm,则更换间隔件232。例如,在沉积物334的厚度增加150μm时更换间隔件232的情况下,例如在通过1次成膜处理形成10μm的膜的情况下,每15次成膜处理就更换间隔件232。在该例子中,若最厚的间隔件232的厚度为3mm(3000μm),则接下来要更换的间隔件为2850μm的厚度的间隔件。例如,准备厚度不同的多种间隔件232,并根据成膜处理的次数来更换它们。这样,在本实施方式中,准备了具有多个间隔件232的间隔件组。

此外,在上述的例子中,示出了背面支承部件221由一个部件构成的例子,但不限于此。背面支承部件221也可以由多个部件构成。例如,也可以构成为,背面支承部件221的中央部分抬起,以使晶片310向基座单元210的载置以及从基座单元210的取出变得容易。在该情况下,抬起的中央部分与其他部分分体构成,作为整体而作为背面支承部件221发挥功能。另外,图6a、图6b表示背面支承部件221的上表面与晶片310的背面接触的形态。但是,也可以是如下结构,即,以在背面支承部件221的上表面与晶片310的背面之间设置空间的方式,背面支承部件221例如在背面支承部件221的上表面具有阶梯状的构造等的结构。

[系统的动作]

对使用了本实施方式的成膜系统1的多个晶片310的依次成膜处理进行说明。在此说明的方法是包括间隔件232及侧面引导件234的更换在内的连续成膜方法。这里所示的处理的全部可以在控制装置80的控制下全自动地进行。此时,控制装置80向进行动作的各部输出用于控制的信号。另外,这里所示的处理的一部分也可以由操作员手动进行。此时,控制装置80也可以向显示装置86提示与操作员应进行的作业有关的信息。即,控制装置80将用于显示该信息的数据或信号输出到显示装置86。

在步骤s1中,在侧面引导件234的上表面沉积的膜的合计膜厚被设定为初始值。在成膜处理中使用新的侧面引导件234时,或者在使用通过后述的清洁处理被除去了沉积物后的侧面引导件234时(步骤s9),将合计膜厚设定为0μm。如后述的步骤s8所示,每当进行成膜处理时,就对合计膜厚累积并加上规定值,直到将合计膜厚被再设定为初始值(步骤s9→步骤s1)为止。通过对晶片310的1次成膜处理,而在侧面引导件234的上表面形成具有与在晶片310以成为规定的膜厚的方式成膜出的膜厚相同程度的厚度的沉积物的情况下,对合计膜厚加上的规定值使用该设计值。即,通过对晶片310的1次成膜处理而在晶片310上成膜出的膜厚,作为设计值是已知的,因此每当重复成膜处理,则对合计膜厚加上该设计值的厚度(膜厚)。另外,在通过对晶片310的1次成膜处理而在晶片310上成膜的膜厚与在侧面引导件234的上表面形成的厚度较大地不同的情况下,通过取得在晶片310上成膜的膜厚与在侧面引导件234的上表面成膜的沉积物的膜厚的相关,从而能够设定合计膜厚。

在步骤s1中,对使用厚度不同的多个间隔件中的哪一个间隔件进行表示的间隔件类别的指示符(indicator)也被设定为最初使用的间隔件的类别。在使用新的侧面引导件234并使用最厚的间隔件232时,被设定为表示最厚的间隔件的指示符。在使用其他的间隔件232时,被设定为与该类别的间隔件对应的指示符。

另外,合计膜厚以及间隔件类别的指示符的信息例如被存储于ram82或者存储器84,用于处理。ram82或者存储器84中存储的这些信息能够通过后述的步骤s5、步骤s8、步骤s9的处理来更新。

在步骤s2中,基于当前的合计膜厚的值,计算出形成有沉积物334的侧面引导件234的上表面(在初始状态下,没有沉积物334,因此为侧面引导件234的上表面)与作为成膜面的晶片310的上表面之间的高低差。因为与所使用的间隔件232的类别对应的间隔件232的厚度和侧面引导件234的厚度是知晓的,因此侧面引导件234的上表面的位置基于合计膜厚求出。晶片310的上表面的位置也根据已知的晶片310的厚度求出。

在步骤s3中,判定在步骤s2中计算出的高低差是否大于容许值。在高低差为容许值以下时,能够进行成膜处理,因此处理进入到s6,如后所述进行成膜准备并执行成膜处理。另外,容许值例如存储在ram82或存储器84中,能够适当设定。

在步骤s3中判定为高低差大于容许值时,处理进入到步骤s4。

在步骤s4中,判定是否存在可更换的间隔件。可更换的间隔件是比当前使用的间隔件薄的间隔件。在步骤s4中,在判定为存在可更换的间隔件时,处理进入到步骤s5。

在步骤s5中,更换间隔件232。即,在基座更换腔室中,侧面引导件234和间隔件232被从背面支承部件221卸下,代替此前使用的间隔件,载置更薄的间隔件,并在其上载置所拆下的使用中的侧面引导件234。此时,对使用中的间隔件的类别进行表示的所存储的指示符变更为对更换后的间隔件的类别进行表示的指示符。另外,间隔件232的更换既可以由操作者通过手动作业进行,也可以设置专用的装置。然后,处理进入到步骤s6。即,如下所示,进行成膜准备并执行成膜处理。

在成膜处理开始前,在步骤s6中,进行晶片310和基座单元210向腔体112内的输送、腔室112内的温度的调整等成膜准备。

在步骤s7中,执行成膜处理。即,在被加热到适当温度的腔室112内,使用旋转支架150使基座单元210旋转。在该状态下供给工艺气体,在晶片310上成膜出例如sic的晶体膜等的膜。同时,在侧面引导件234的上表面也形成例如sic的沉积物。

若步骤s7的成膜处理结束,则在侧面引导件234上沉积了新的膜,因此在步骤s8中,例如对合计膜厚加上在侧面引导件234的上表面形成的沉积物的膜厚,该在侧面引导件234的上表面形成的沉积物的膜厚是根据在步骤s7的成膜处理中在晶片310上成膜出的膜厚、或者事先调查的在晶片310上成膜的膜厚与在侧面引导件234的上表面形成的沉积物的膜厚之间的关系求出的。所存储的合计膜厚被更新为对该成膜处理后的侧面引导件234上的沉积物的膜厚进行表示的值。即,基于在晶片310上成膜出的膜厚来更新合计膜厚。然后,处理返回到步骤s2,计算高低差,判断是否容许下一次的成膜。

在步骤s4中判定为没有可更换的间隔件时,处理进入到步骤s9。这是沉积在侧面引导件234上的沉积物334的膜厚厚到了通过间隔件232的更换无法应对的程度的情况。因此,在步骤s9中,更换侧面引导件234和间隔件232。即,在间隔件更换腔室中,至此为止所使用的侧面引导件234和间隔件232被从背面支承部件221取下,代之以载置最厚的间隔件232,并在其上载置未形成有沉积物334的新的或清洗完毕的侧面引导件234。另外,至此为止所使用的间隔件能够反复使用。然后,处理进入到步骤s1。即,所存储的合计膜厚被重置为0μm,与最厚的间隔件的类别对应的指示符被设定为对使用中的间隔件的类别进行表示的所存储的指示符。之后的处理与上述相同。这些步骤在反复进行一系列的成膜处理的期间反复进行,如果一系列的成膜处理结束则结束。

根据如以上那样的本实施方式,通过间隔件232的更换,侧面引导件234的上表面(沉积物334的上表面)与晶片310的上表面之间的高低差收敛于规定范围内。因此,在成膜处理中,即使反复进行成膜处理,晶片310的上表面的工艺气体的流动也不会产生如影响成膜出的膜的膜厚、性质那样的变化。

此外,如上所述,间隔件232、侧面引导件234以及沉积物334的比热大致相同。另外,即使沉积物334的厚度增加,将间隔件232、侧面引导件234以及沉积物334合计后的体积也在容许的范围内。因此,即使沉积物334变厚,将间隔件232、侧面引导件234、以及沉积物334合计后的热容量也在容许的范围内恒定。即,能够使晶片310的外周部的温度在容许的范围内恒定。

进而,成为成膜处理的对象的晶片310的上表面在腔室112中的位置,并不通过重复的成膜处理而变化。另外,晶片310载置于基座单元210上的方式也不变。根据以上情况,即使沉积物334变厚,或者即使更换了间隔件232,也能够通过反复的成膜处理使成膜条件恒定。其结果,在晶片310上成膜出的膜也成为均匀的膜。

如上所述,成为成膜处理的对象的晶片310在腔室112中的位置,并不通过重复的成膜处理而变化。即,即使反复进行成膜处理,成为成膜对象的晶片310的上表面的位置也不会相对于腔室112的其他构成要素而变化。这意味着,例如辐射温度计171的温度计测等、用于掌握成膜工艺的状态的信息取得也易于稳定地进行。这一点也有助于使在晶片310上成膜出的膜均匀。

本实施方式特别是在成膜出sic膜的情况下起到效果。考虑对形成有沉积物334的侧面引导件234实施清洁处理而去除沉积物的情况。清洁处理是通过化学处理或者通过机械切削的处理来将形成在侧面引导部234上的沉积物去除的处理。在形成于侧面引导件234的上表面的沉积物334的组成为si或gan的情况下,在成膜处理之后,能够现场利用气体蚀刻等方法去除沉积物(in-situ清洁)。但是,在沉积物334的组成为sic的情况下,基于这样的气体的清洁方法不成立。因此,形成有sic的沉积物的侧面引导件234例如需要通过研磨来去除sic的沉积物。机械的清洁费劳力,也有可能对侧面引导件234造成损伤。另外,即使是化学处理,例如在沉积物的组成为sic、侧面引导件234也由sic构成的情况下,有可能除去沉积物并且除去侧面引导件的一部分(过度蚀刻)。即,难以仅将形成于侧面引导件234的上表面的sic的沉积物去除,另外,即使是可能的,也是高成本。

在sic的情况下,例如在一次成膜处理中在晶片310上成膜的膜厚一般为5μm以上,比较厚。不会对在晶片310上成膜出的膜的膜厚分布等造成影响的侧面引导件234上的沉积物334的膜厚为150μm~500μm左右的限度。因此,通过较少次数的成膜处理就达到限度,因此如参照图5b说明的那样,侧面引导件234的上表面与晶片310的上表面之间的高低差容易成为问题。因此,若不采取任何对策,则侧面引导件234的更换频率变高,其成本也成为问题。

根据本实施方式,能够在不在基座单元210或成膜装置100中设置使用了马达的升降机构等特别的机构的情况下解决如以上那样的问题。另外,根据本实施方式,基座单元210与例如加热器、气体供给部160、辐射温度计171等这样的成膜装置100的构成要素之间的位置关系不变。因此,能够在维持成膜装置100相对于晶片310的设定条件的同时,通过更换间隔件232这样的简单的方法解决上述的问题。

另外,在本实施方式的成膜装置100的结构中,在基座单元210的下方设置有底部加热器132,从基座单元210的下方进行加热。在本实施方式中,基座单元210的下部不变化。例如,背面支承部件221与外加热器134的位置关系、或者背面支承部件221与晶片310的位置关系不变化。因此,通过成膜处理的反复,各种条件不变,可得到成膜条件的调整变得不需要或容易这一效果。

另外,在本实施方式中,作为间隔件232,准备了厚度不同的多个间隔件,根据所形成的沉积物334的膜厚,选择所使用的间隔件。但是,不限于此。也可以根据沉积物334的膜厚,选择间隔件232的插入的有无。另外,同时插入到基座单元210中的间隔件232的数量不限于1片。可以插入多片间隔件232,也可以利用间隔件232的片数来调整厚度。但是,间隔件232具有一定程度的厚度时,处理容易,并且耐久性高。因此,在使用多个间隔件232的情况下,也应考虑操作容易度来决定间隔件232的厚度。无论在哪种情况下,间隔件232都是根据沉积物的膜厚而选择性地被插入。

[变形例]

在上述的实施方式中示出几个变形例。在此,对与上述的实施方式的不同点进行说明,对相同的部分标注相同的附图标记并省略其说明。

〈第一变形例〉

在上述的实施方式中,为了调整侧面引导件234的上表面与晶片310的上表面之间的位置关系,变更在侧面引导件234的下方、即在侧面引导件234与背面支承部件221之间载置的间隔件的厚度。与此相对,在本实施方式中,在背面支承部件221与晶片310之间插入间隔件242。即,通过利用间隔件242的厚度来提高晶片310的上表面的位置,从而调整侧面引导件234的上表面与晶片310的上表面的位置关系。

本变形例的示意图如图8a、图8b及图8c所示。如图8a所示,在侧面引导件234上没有沉积物时,在背面支承部件221之上载置晶片310。如图8b所示,在侧面引导件234之上形成有沉积物334时,具有与其膜厚相应的厚度的间隔件242被载置于背面支承部件221之上,并在其上载置晶片310。如图8c所示,在沉积物334进一步变厚时,与之相应地,间隔件242被更换为更厚的间隔件。另外,间隔件242的形状也可以是环状等、不支承晶片310的背面的整个面。

根据本变形例也是,侧面引导件234之上的沉积物334的上表面与晶片310的上表面之间的高低差收敛于规定的范围内。因此,与上述的实施方式同样地,晶片310的上表面的工艺气体的流动不会通过重复的成膜处理而产生无法容许那样的紊乱等的变化。因此,在晶片310上成膜出的膜成为均匀的膜。

〈第二变形例〉

也可以不如上述的实施方式那样使用间隔件242,而是更换背面支承部件221。即,也可以如图9a、图9b以及图9c所示,根据侧面引导件234之上的沉积物334的膜厚,从中央部223或者周缘部224、或者中央部223以及周缘部224双方的膜厚不同的多个背面支承部件221中选择适当的背面支承部件221。另外,背面支承部件221也可以不是支承晶片310的背面的整个面的构造。

根据本变形例也是,侧面引导件234的上表面与晶片310的上表面之间的高低差收敛于规定范围内。因此,晶片310的上表面的工艺气体的流动不会通过反复的成膜处理而产生无法容许那样的紊乱等的变化。并且,通过调整为将背面支承部件221、侧面引导件234以及沉积物334合起来后的大小大致相同,从而它们的热容量、晶片310的上表面的位置、晶片310的背面侧的结构等不变化。其结果,不需要改变成膜装置100相对于晶片310的设定条件,在晶片310上成膜出的膜也成为均匀的膜。

如本变形例那样,通过不使用间隔件,能够减少部件数量。另一方面,通过使用间隔件,能够使背面支承部件221通用化。

另外,上述的实施方式、第一变形例、第二变形例也可以组合使用。即,也可以同时使用向背面支承部件221和侧面引导件234之间插入的间隔件232和向背面支承部件221与晶片310之间插入的间隔件242,或者进一步更换背面支承部件221。

〈第三变形例〉

基于工艺气体的反应生成物不仅附着于侧面引导件234的上表面,还附着于侧面引导件234及间隔件232的侧面。此外,由于间隔件232与侧面引导件234的加工偏差,有时反应生成物也会侵入到间隔件232与侧面引导件234之间。若反应生成物侵入侧面引导件234与间隔件232之间,且反应生成物附着于侧面引导件234和间隔件232中的任一方,则间隔件232与侧面引导件234的紧贴性逐渐变差,有时侧面引导件234成为一部分从间隔件232浮起的状态。这样的状态会使侧面引导件234与间隔件232之间产生晃动,对通过旋转保持件150而高速旋转时的稳定性产生不良影响。另外,侧面引导件234与间隔件232的接触面积不同,难以将晶片310的外周部的温度在容许的范围内保持为恒定。

因此,如图10a所示的本变形例那样,侧面引导件234的周缘部的形状也可以是覆盖于间隔件232的形状。通过这样形成侧面引导件234的周缘部的形状,如图10b和图10c所示,反应生成物335不易侵入到侧面引导件234与间隔件232之间的界面。

〈第四变形例〉

也可以如图11a所示的本变形例那样,间隔件232及侧面引导件234构成为能够变更间隔件232的外径。侧面引导件234的周缘部的形状为覆盖于间隔件232的形状,这一点与第三变形例是相同的。在如图11b所示那样,反应生成物335不绕到侧面引导件234的外周下侧时,间隔件232的外径不变更。在如图11c所示那样,反应生成物335的附着进一步增加,并绕到侧面引导件234的外周下侧时,间隔件232被更换为外径小的间隔件。通过这样减小间隔件232的外径,从而也可以以所附着的反应生成物335不影响侧面引导件234与间隔件232的界面的方式构成间隔件232和侧面引导件234。

另外,在晶片310的侧面与侧面引导件234的内侧面之间,也可以设置考虑了加工偏差、热膨胀、晶片310的输送精度等的间隙。另外,在间隔件232及侧面引导件234的内侧面与背面支承部件221的中央部223的侧面之间,也可以设置考虑了加工偏差、热膨胀的间隙。

另外,沉积物334不仅形成于侧面引导件234的上表面,还形成于侧面引导件234的内侧面,有时也会向侧面引导件234的内周方向突出。在这样的情况下,有时与晶片310干涉而无法从基座单元210卸下晶片310。因此,作为图7的步骤s3所示的高低差的容许值,不仅能够决定高低差,还能够决定考虑了突出量的值。突出量通过预先求出与成膜于晶片310的膜厚的关系性,从而能够反映于图7的步骤s3中的容许值。另外,如果是这样的沉积物334突出的部分,则能够利用简易的磨削装置在短时间内进行去除,因此也可以在步骤s3与步骤s4之间追加暂时取出侧面引导件234并将沉积物334的突出的部分磨削的步骤。

对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中,同样包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

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