JP4110493B2

JP4110493B2 - Ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JP4110493B2
Application number: JP14841098A
Authority: JP
Inventors: 政充小口; 秀彦奥田; 徳仁杉山
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JPH11329983A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、常圧ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｅ）を使用し、表裏面に接触傷を発生させない成膜装置に係り、高平坦度を得るために両面研磨されたウェーハに酸化膜を設けて仕上げ研磨を施すウェーハの製造工程で、表面に傷類をつけることなく酸化膜を形成可能にし、傷類除去のための研磨を省略して仕上げ研磨を実施できるようにしたＣＶＤによる成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハ、特にＳｉ等のウェーハ表面に酸化膜を設ける際に多用されている成膜方法として常圧ＣＶＤがあり、この方法の利点は、熱励起の蒸着であり化学反応が関与するシンプルプロセスで高い膜形成速度が得られると同時に、移載ロボットを使用した搬送系を採用することによって、連続式となし生産性を高くすることができる点にある。
【０００３】
従来、常圧ＣＶＤ法では、ＳｉＨ₄−Ｏ₂系が主反応系であったが、最近は膜密度、パーティクル対策でＴＥＯＳ−Ｏ₃系の反応も用いられている。
【０００４】
図３に従来の連続式常圧ＣＶＤ装置の基本構造の一例を示す。カセットステージ１を経てローダー２に入ったウェーハは、エレベーター３で所要速度で回転している上側の搬送路４に移載され、成膜するための反応部に移動する。
【０００５】
図の中央に示す反応部は、搬送路４，４に近接配置されるヒーター５と原料ガスの供給と排気を行うガスノズル６を備えており、反応部でヒーター５によって例えば、４００℃近傍に熱せられたウェーハ上にガスノズル６から供給される原料ガスの反応により所定の酸化膜が堆積、成膜される。
【０００６】
所要の酸化膜を成膜され反応部から出たウェーハは、装入時とは逆にエレベーター７を経てアンローダー８によってカセットステージ９に戻されて搬出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、前記常圧ＣＶＤ装置においては、搬送路のコンベアーベルト上に直接シリコンウェーハを置くか、あるいはベルトに代えてＳｉＣ製のトレーを使用してその上にシリコンウェーハを配置する方法が採用されており、ローダーからの移載及びウェーハの反応部への搬送時に傷類やスクラッチが発生することがある。
【０００８】
これはトレーへ移載する時や反応時にガス流れと温度上昇によりウェーハが微動して、ウェーハ外周面を支持しているトレー縁部で発生すると考えられる。この傷類は表面を研磨することによりなくすことができるが、１０数μｍ研磨しなければならない。
【０００９】
一方、高平坦度を得るために研磨されたウェーハに酸化膜を設けた後、仕上げ研磨を施すウェーハの製造工程において、従来の８インチ外径のウェーハの場合、高平坦度を得ることが比較的容易であるため、前記のＣＶＤ後の傷類があっても仕上げ研磨前に傷除去のための研磨を行うことができる。
【００１０】
しかし、これから主流となる１２インチ外径のウェーハの場合、特に高平坦度を得るためには両面研磨が不可欠であると考えられるが、両面研磨ウェーハの場合、ＣＶＤ膜の成膜されていない表面側の研磨量を少なくしようとすると、この傷の深さが問題となる。
【００１１】
この発明は、ＣＶＤによる成膜におけるウェーハ表面の傷類をなくすことにより、表面研磨量を最小限にでき、ウェーハの平坦度向上と生産性の向上を確保できるＣＶＤによる成膜装置の提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、前記目的を達成するために、ＣＶＤによる成膜方法について種々検討した結果、ＣＶＤ装置の反応部へ移動するコンベアやトレーへウェーハを移載する装置において、ウェーハの面取り部分、すなわちウェーハエッジのみを支持してウェーハ表面には何ら接触しない状態で反応部へ移載あるいは搬出すれば、ウェーハ表面の傷類をなくすことが可能であることを知見した。
【００１３】
さらに発明者らは、ウェーハと相似形の凹形状のＳｉＣトレーにおいて、トレー内周面を傾斜面としてウェーハエッジのみを支持可能にすると、ウェーハと搬送部低部は１ｍｍ以内の隙間を保たれてウェーハエッジのみに接触し、ウェーハの表面には接触しない状態で搬送可能でウェーハ表面の傷類の発生をなくし、かつウェーハ面内はヒーターからの輻射熱を均等に受けて化学反応し、酸化膜を堆積、成膜できることを知見し、この発明を完成した。
【００１４】
すなわち、この発明は、ホークにより保持されて反応領域内に搬入された被処理ウェーハを加熱して、この反応領域内に供給された原料ガスに応じた成分を被処理ウェーハ表面に堆積し、成膜するＣＶＤ装置において、上記ホークは、板状の本体と、この本体に設けられた固定つめと、この本体の固定つめと対向した位置に配置された可動つめと、この可動つめを固定つめに向かって動くよう付勢するスプリングと、この可動つめを固定つめに対して接近離隔動させる電磁石とを有し、これらの固定つめと可動つめはともに被処理ウェーハの面取りされたエッジが接触する凹部を有して、これらの固定つめと可動つめとで被処理ウェーハを挟持するＣＶＤ装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明は、常圧ＣＶＤ装置において、ローダー、アンローダーでの移載中にウェーハの表面状態は傷類などのない状態に保持されており、ウェーハとトレーの間隔を接触しない最小限の幅に設定してあり、酸化膜堆積の過程でも傷類のない均一な温度状態で堆積されるため、片方の表面は均一な酸化膜が形成され、他方の表面は傷類のない鏡面研磨面をもったシリコンウェーハを作製することができる。
【００１６】
この発明による成膜方法と装置を図面に基づいて説明する。図１は移載ロボットのハンドリング部分であるホーク１０を示す。ホーク１０は本体１１が板状であり、下面の一方端側にはウェーハ２０の面取りされたエッジのみに接触可能な溝部を設けたＳｉＣ製の固定つめ１２，１３が固着配置され、これに対向するように同様のＳｉＣ製のつめが可動つめ１４，１５として配置される構成である。
【００１７】
一対の可動つめ１４，１５は、本体１１下面に設けたレール１６に倣い移動するよう支持配置され、スプリング１７を挟む連結棒１８が接続されて、本体１１下面の他方端に設けられた電磁石１９によって、電磁石１９側へ磁気吸引可能に構成されている。
【００１８】
ＳｉＣ製のつめ１２，１３、１４，１５は、それぞれウェーハ２０エッジのみに接触可能かつウェーハ円周状に沿った形状の溝部を有し、その厚みは１ｍｍ程度であって、図１Ｂに示すようにウェーハ２０を挟持する際は、一対の可動つめ１４，１５がスプリング１７によって付勢されており、離脱させるには電磁石１９の励磁によって、スプリング１７を圧縮して行うもので、かかる開閉によって両面研磨ウェーハ２０との接触挟持、離脱が可能となる。
【００１９】
ＣＶＤ装置の反応部である搬送路内では図２に示すＳｉＣ製のトレー３０を使用する。トレー３０はウェーハ２０と相似形の凹部からなるさら状で、外周壁３１内にウェーハ２０を収納するが、内周面は所要の傾斜面３２となっており、ウェーハ２０の端面と同様な形状を有する。例えば、トレー３０の傾斜面３２はウェーハ２０がラウンド形状のときは角度を２０〜２５度にすればよい。
【００２０】
トレー３０の傾斜面３２は、ウェーハ２０の端面と同様な形状を有すればよいが、ウェーハ２０のズレを防ぐために傾斜面３２におけるウェーハ２０外周とトレー３０内周との間隔をできるだけ小さく、例えば１ｍｍ以内に設定している。
【００２１】
また、トレー３０の底面３４とウェーハ２０との間隔はウェーハ面内の温度均一化のため１ｍｍ以内に設定している。ローダー、アンローダーからのウェーハ移載のために、前記のＳｉＣ製のつめ１２，１３、１４，１５がウェーハ２０との接触挟持、離脱可能とするために、トレー３０の外周壁３１には４カ所の切欠部３３が設けられ、ウェーハ２０の裏面と同じ位置より下までくり抜かれているが、ウェーハ２０の裏面に堆積しないように切欠部３３の形状を決定している。
【００２２】
上記構成からなるＣＶＤ装置を用いた成膜方法を説明すると、まず、ローダー２のロボットはカセットステージ１へウェーハを取り出しに行き、このときホーク１０の電磁石１９は励磁された状態で、可動つめ１４，１５はスプリング１７は圧縮されてつめは開放状態である。
【００２３】
ホーク１０がカセットステージ１内に入ったあと、電磁石は非励磁でスプリング１７が開放されてつめ１２，１３、１４，１５でウェーハを挟持状態にする。その後、ホーク１０は手前に引かれウェーハがカセットステージ１から引き出される。
【００２４】
ロボットはホーク１０を上記エレベーター３側に移動させて待機し、トレー３０が所定の場所に上がってきた時、ホーク１０はウェーハをトレー３０上面より移載する。この際、トレー３０の４カ所の切欠部３３内にホーク１０の固定つめ１２，１３、可動つめ１４，１５が下降時に入り込むように両者の位置設定がされ、可動つめ１４，１５が電磁石の励磁で引かれて開放され、トレー３０内にウェーハが収納され、その後、ホーク１０は上昇移動して待機原点に戻る。
【００２５】
ウェーハを載置したトレー３０は搬送路４の反応部を通過すると、ウェーハ上面に酸化膜が堆積、成膜される。成膜完了後にトレー３０はエレベーター７に移り、アンローダー８側からロボットにより移動してきたホーク１０がウェーハをトレー３０より取り出し、トレー３０は下側の搬送路４へ返される。
【００２６】
この発明によるＣＶＤによる成膜方法おいて、被処理ウェーハのローダー、アンローダーでの移載に際して、表裏面に接触することなくウェーハエッジのみを支持し、反応部でもウェーハエッジのみを支持するトレーに載置して搬送することが可能であれば、具体的な構成はいずれの機械的構成をも採用できる。
【００２７】
【実施例】
図１、図２に示すロボットのホーク１０並びにトレー３０を使用したＣＶＤによる成膜を、ＴＥＯＳ−Ｏ₃系原料ガスを用い、４００℃にウェーハを加熱して行った。ウェーハには３００ｍｍ外径の両面を鏡面研磨したものを用いた。
【００２８】
従来のロボットの吸着式のホーク並びにウェーハの外周表面に接触する縁面を内周に設けたトレーを使用し、ＣＶＤによる成膜を同様条件で実施したところ、この発明による成膜方法では、傷類等の発生率が０〜５％であるのに対して、従来の場合は、１００％であった。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によるシリコンウェーハ表面と接触しない搬送系を用いたＣＶＤ装置は、鏡面研磨された表面に傷類などをつけることなく均一な酸化膜を堆積することができる。すなわち、この発明による常圧ＣＶＤ装置において、ローダー、アンローダーでの移載中にウェーハの表面状態は、キズのない状態に保持されており、かつウェーハとキャリアの間隔を接触しない最小限の幅に設定してあるため、酸化膜堆積の過程でも傷類などのない均一な温度状態で堆積される結果、一方表面は均一な酸化膜が形成され、他方の表面は傷類などのない鏡面研磨面をもったシリコンウェーハを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａはこの発明によるホークを示す斜視説明図であり、ＢはＡの上面説明図である。
【図２】Ａはこの発明によるトレーを示す斜視説明図であり、ＢはＡの縦断説明図である。
【図３】従来の常圧ＣＶＤの基本構成図であるが、一部キャリアステージをおいている。
【符号の説明】
１，９カセットステージ
２ローダー
３，７エレベーター
４搬送路
５ヒーター
６ガスノズル
８アンローダー
１０ホーク
１１本体
１２，１３固定つめ
１４，１５可動つめ
１６レール
１７スプリング
１８連結棒
１９電磁石
２０ウェーハ
３０トレー
３１外周壁
３２傾斜面
３３切欠部
３４底面

Claims

ホークにより保持されて反応領域内に搬入された被処理ウェーハを加熱して、この反応領域内に供給された原料ガスに応じた成分を被処理ウェーハ表面に堆積し、成膜するＣＶＤ装置において、
上記ホークは、板状の本体と、この本体に設けられた固定つめと、この本体の固定つめと対向した位置に配置された可動つめと、この可動つめを固定つめに向かって動くよう付勢するスプリングと、この可動つめを固定つめに対して接近離隔動させる電磁石とを有し、
これらの固定つめと可動つめはともに被処理ウェーハの面取りされたエッジが接触する凹部を有して、これらの固定つめと可動つめとで被処理ウェーハを挟持するＣＶＤ装置。