TWI734286B - 成膜方法、成膜裝置、基座單元及用於基座單元的墊片組 - Google Patents

成膜方法、成膜裝置、基座單元及用於基座單元的墊片組 Download PDF

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Abstract

本發明的實施方式是有關於一種成膜方法、成膜裝置、基座單元及用於基座單元的墊片組。實施方式的成膜方法包括：於基座單元上載置晶圓，所述基座單元包括：用以載置所述晶圓的支持構件、設置於所述支持構件上且包圍所述晶圓的外周的至少一部分的側面導件、及用以調整所述晶圓的上表面與所述側面導件的上表面的位置的墊片；於所載置的所述晶圓的上表面形成規定的膜，並且於所述側面導件上形成膜；以及基於已成膜的所述規定膜的厚度，使用所述墊片來調整所述側面導件的上表面相對於所述晶圓的上表面的位置；並且包括：於所述位置經調整的所述基座單元上載置新的晶圓，形成新的規定膜。

Description

成膜方法、成膜裝置、基座單元及用於基座單元的墊片組
實施方式是有關於一種成膜方法、成膜裝置、基座單元(susceptor unit)及用於基座單元的墊片組。
已知藉由磊晶成長而於晶圓的上表面(成膜的面)形成(沈積(deposit)為)膜的成膜裝置。以下，將於晶圓的上表面形成規定的膜記載為成膜處理。例如，使用化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)法的成膜裝置中，設置有處理氣體的濃度或化學反應溫度等經管理的成膜腔室。晶圓載置於成膜腔室的內部的基座，對晶圓的上表面供給處理氣體。其結果為，於晶圓的上表面形成規定的膜。
基座包含例如碳、SiC(碳化矽)、由SiC被覆的碳、由TaC(碳化鉭)被覆的碳等。當於晶圓的上表面形成規定膜的情況下，不僅於晶圓的上表面形成膜，於基座的上表面亦形成沈積物。此外，由於各種原因，此時形成於基座的上表面的沈積物不必與形成於晶圓的上表面的膜為相同的膜。若使用基座來反覆進行成膜處理，則基座的上表面的沈積物增厚。其結果為，相對於形成磊晶膜之前的晶圓的上表面，藉由反覆進行成膜處理而沈積有膜 的基座的上表面的高度方向的位置(以下記作位置)變化，成膜處理的條件(成膜條件)有時變化。此種成膜條件的變化有時會對所獲得的膜的厚度、或性質造成影響。
例如日本專利公開公報2007-180153號中揭示有一種包括馬達的基座裝置，所述馬達對形成有沈積物的基座的上表面相對於晶圓的上表面的位置進行調整。
實施方式提供一種成膜方法、成膜裝置、基座單元及用於基座單元的墊片組，即便於基座單元形成沈積物，亦可維持對晶圓的成膜條件，並且實現穩定的成膜處理。
根據實施方式的一形態，提供一種成膜方法，其包括：於基座單元上載置晶圓，所述基座單元包括：用以載置所述晶圓的支持構件、設置於所述支持構件上且包圍所述晶圓的外周的至少一部分的側面導件、以及用以調整所述晶圓的上表面與所述側面導件的上表面的位置的墊片；於所載置的所述晶圓的上表面形成規定的膜，並且於所述側面導件上形成膜；基於已成膜的所述規定膜的厚度，使用所述墊片來調整所述側面導件的上表面相對於所述晶圓的上表面的位置；以及於所述位置經調整的所述基座單元上載置新的晶圓，形成新的規定膜。
根據本發明，即便於基座單元上形成沈積物，亦可維持對晶圓的成膜條件，並且實現穩定的成膜處理。
1:成膜系統
10:準備室
12、22:機器人
14:對準器
16a:第一匣盒
16b:第二匣盒
20:傳遞腔室
30a:第一負載鎖定腔室
30b:第二負載鎖定腔室
32a:第一閘閥
32b:第三閘閥
34a:第二閘閥
34b:第四閘閥
40a:第一基座更換腔室
40b:第二基座更換腔室
42a:第五閘閥
42b:第七閘閥
44a:第六閘閥
44b:第八閘閥
50a:第一成膜腔室
50b:第二成膜腔室
52a:第九閘閥
52b:第十閘閥
80:控制裝置
81:中央處理單元(CPU)
82:隨機存取記憶體(RAM)
83:唯讀記憶體(ROM)
84:儲存器
85:輸入裝置
86:顯示裝置
87:介面(I/F)
100:成膜裝置
112:腔室
116:熱壁
118、144:絕熱材料
120:成膜區域
122:排氣口
124、142:反射器
126:搬入口
132:底部加熱器
133:內部加熱器
134:外部加熱器
138:側面加熱器
150:旋轉固定器
152:圓筒部
154:旋轉軸
160:供氣部(供給口)
161:第一氣體配管
162:第二氣體配管
163:第三氣體配管
171:放射溫度計
172:窗
173:管
210:基座單元
221:背面支持構件
223:中央部
224:周緣部
232、242:墊片
234:側面導件
310:晶圓
332:處理氣體
334:沈積物
335:反應產物
1611:第一氣管
1621:第二氣管
1631:第三氣管
1612:第一分隔板
1622:第二分隔板
1632:第三分隔板
S1~S9:步驟
X、Y、Z:方向
圖1是表示一實施方式的成膜系統的構成例的概略的圖。
圖2是表示一實施方式的成膜裝置的構成例的概略的圖。
圖3是表示一實施方式的基座單元的構成例的概略的立體圖。
圖4是表示一實施方式的基座單元的構成例的概略的剖面圖。
圖5A是用以對成膜處理中的處理氣體的流動進行說明的示意圖，且是表示基座單元的側面導件的上表面、與晶圓的上表面的高低差小的情況的圖。
圖5B是用以對成膜處理中的處理氣體的流動進行說明的示意圖，且是表示基座單元的側面導件的上表面、與晶圓的上表面的高低差大的情況的圖。
圖6A是表示一實施方式的基座單元的構成例的概略的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件形成有沈積物的情況的圖。
圖6B是表示一實施方式的基座單元的構成例的概略的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件進而形成有沈積物的情況的圖。
圖7是表示一實施方式中反覆進行成膜處理的情況下的順序的一例的概略的流程圖。
圖8A是表示第一變形例的基座單元的構成例的概略的剖面圖。
圖8B是表示第一變形例的基座單元的構成例的概略的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件形成有沈積物的情況的圖。
圖8C是表示第一變形例的基座單元的構成例的概略的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件進而形成有沈積物的情況的圖。
圖9A是表示第二變形例的基座單元的構成例的概略的剖面圖。
圖9B是表示第二變形例的基座單元的構成例的概略的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件形成有沈積物的情況的圖。
圖9C是表示第二變形例的基座單元的構成例的概略的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件進而形成有沈積物的情況的圖。
圖10A是表示第三變形例的基座單元的構成例的概略的一部分的剖面圖。
圖10B是表示第三變形例的基座單元的構成例的概略的一部分的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件沈積有膜的情況的圖。
圖10C是表示第三變形例的基座單元的構成例的概略的一部分的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件進而形成有沈積物的情況的圖。
圖11A是表示第四變形例的基座單元的構成例的概略的一部分的剖面圖。
圖11B是表示第四變形例的基座單元的構成例的概略的一部分的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件形成有沈積物的情況的圖。
圖11C是表示第四變形例的基座單元的構成例的概略的一部分的剖面圖，且是表示於基座單元的側面導件進而形成有沈積物的情況的圖。
參照圖式，對實施方式的成膜系統進行說明。本實施方式的成膜系統是用以使用CVD法來進行成膜的系統。要於其上表面成膜的晶圓由基座單元保持而載置於成膜腔室。於成膜腔室內，雖於晶圓的上表面成膜，但於基座單元的上表面亦形成沈積物。成膜系統中，若於晶圓上的成膜完畢，則從基座單元中取出晶圓。然後，於成膜系統中，於基座單元保持其他晶圓，進行成膜。如上所述，若一面更換晶圓一面反覆進行成膜，則基座單元的上表面的沈積物增厚。本實施方式設計為：即便於基座單元的上表面形成沈積物，對晶圓的成膜條件亦不變化。更具體而言，為了使晶圓的上表面、與基座單元的上表面的高低差不會超過容許值而變化，能夠將設置於基座單元的墊片(調整構件)適當更換為厚度不同的墊片。此外，本實施方式的技術能夠用於使用CVD法或其他氣相沈積法、以及其他磊晶成長法的成膜處理。
[系統構成]
<成膜系統>
將本實施方式的成膜系統1的構成例的概略示於圖1。成膜系統1包括準備室10、及傳遞腔室(transfer chamber)20。另外，成膜系統1包括：第一負載鎖定腔室(load lock chamber)30a、第二負載鎖定腔室30b、第一基座更換腔室40a、第二基座更換腔室40b、第一成膜腔室50a、及第二成膜腔室50b。第一負載鎖定腔室30a與第二負載鎖定腔室30b為同等腔室，第一基座更換腔室40a與第二基座更換腔室40b為同等腔室，第一成膜腔室50a與第二成膜腔室50b為同等腔室。即，成膜系統1包括用以進行成膜的兩個系統的成膜裝置。具體而言，成膜系統1包括：第一負載鎖定腔室30a、第一基座更換腔室40a、及第一成膜腔室50a的第一系統；以及第二負載鎖定腔室30b、第二基座更換腔室40b、及第二成膜腔室50b的第二系統。
第一負載鎖定腔室30a經由第一閘閥(gate valve)32a而與準備室10相連，另外，經由第二閘閥34a而與傳遞腔室20相連。同樣，第二負載鎖定腔室30b經由第三閘閥32b而與準備室10相連，另外，經由第四閘閥34b而與傳遞腔室20相連。藉由第一負載鎖定腔室30a及第二負載鎖定腔室30b，可於準備室10與傳遞腔室20之間搬送晶圓。
第一基座更換腔室40a經由第五閘閥42a而與外部相連，另外，經由第六閘閥44a而與傳遞腔室20相連。同樣，第二基座更換腔室40b經由第七閘閥42b而與外部相連，另外，經由第八閘閥44b而與傳遞腔室20相連。藉由第一基座更換腔室40a 及第二基座更換腔室40b，可於外部與傳遞腔室20之間搬送基座單元。
第一成膜腔室50a經由第九閘閥52a而與傳遞腔室20相連。同樣，第二成膜腔室50b經由第十閘閥52b而與傳遞腔室20相連。
於傳遞腔室20，設置有機器人22。機器人22構成為：將晶圓或者載置有晶圓的基座單元，向第一負載鎖定腔室30a、第二負載鎖定腔室30b、第一基座更換腔室40a、第二基座更換腔室40b、第一成膜腔室50a、或者第二成膜腔室50b的內外搬送。
於準備室10，設置有機器人12、對準器(aligner)14、第一匣盒(cassette)16a、及第二匣盒16b。於第一匣盒16a，載置經由第一負載鎖定腔室30a而搬送的晶圓。於第二匣盒16b，載置經由第二負載鎖定腔室30b而搬送的晶圓。使用機器人12及對準器14，晶圓於準備室10與第一負載鎖定腔室30a之間、以及準備室10與第二負載鎖定腔室30b之間搬送。
於第一基座更換腔室40a，經由第五閘閥42a而從外部搬入基座單元。同樣，於第二基座更換腔室40b，經由第七閘閥42b而從外部搬入基座單元。
傳遞腔室20的機器人22經由第二閘閥34a而將第一負載鎖定腔室30a內的晶圓取出，載置於搬入至第一基座更換腔室40a的基座單元上。機器人22將第一基座更換腔室40a內的載置有晶圓的基座單元從第一基座更換腔室40a中取出，載置於第一 成膜腔室50a內。於第一成膜腔室50a內，利用例如CVD法，於晶圓的上表面形成例如SiC的磊晶膜。此外，基座單元包含：碳、SiC、由SiC被覆的碳、由TaC被覆的碳等。另外，構成基座單元的各個零件可根據目的來各別地選擇這些材料。
傳遞腔室20的機器人22將保持有成膜後的晶圓的基座單元從第一成膜腔室50a中取出，載置於第一基座更換腔室40a內。機器人22於第一基座更換腔室40a內，從基座單元中取出成膜後的晶圓，放入至第一負載鎖定腔室30a內。第一負載鎖定腔室30a內的成膜後的晶圓由準備室10的機器人12取出，放入至第一匣盒16a。
反覆進行此種步驟，於多個晶圓依序形成結晶膜。此外，亦可為如下構成：於第一負載鎖定腔室30a及第一基座更換腔室40a設置匣盒，且於各腔室載置多個晶圓。
準備室10、第二負載鎖定腔室30b、第二基座更換腔室40b、及第二成膜腔室50b之間的晶圓的搬送亦同樣。
成膜系統1包括對成膜系統1的各部的運作進行控制的控制裝置80。控制裝置80包括：經由匯流線(bus line)而相互連接的中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)81、隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)82、唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)83、儲存器(storage)84、輸入裝置85、顯示裝置86、及介面(Interface，I/F)87。
CPU 81進行各種訊號處理等。CPU 81的運作根據例如 RAM 82、ROM 83中所記憶的程式或資料來進行。關於儲存器84，例如使用硬磁碟驅動機(Hard Disk Drive，HDD)、固態驅動機(Solid State Drive，SSD)等。儲存器84中，記錄有執行控制裝置80的功能所需要的程式組群、參數等各種資訊。控制裝置80的運作所必需的程式從儲存器84下載至RAM 82，由CPU 81來實行。ROM 83由於在控制裝置80的起動時，將程式從儲存器84下載至RAM 82，故而亦可記憶啟動處理程式。各元件中，只要具有同等功能，則可使用任一種類的元件。經由I/F 87，控制裝置80為了進行成膜系統1的各部的控制，而與成膜系統1的各部連接，輸入輸出進行控制所需要的資訊。
<成膜裝置>
此外，以下所參照的圖式中，X方向及Y方向(與X方向正交)與所要成膜的晶圓的上表面平行，Z方向(與X方向及Y方向正交)與相對於晶圓的上表面而言的鉛直方向對應。
圖2是表示設置於第一成膜腔室50a及第二成膜腔室50b的成膜裝置100的構成例的概略的圖。圖2所示的成膜裝置100為熱壁(hot wall)型熱CVD裝置。成膜裝置100用於例如SiC磊晶膜的成膜。
成膜裝置100包括作為成膜腔室的腔室112。於腔室112內，例如設置圓筒型的熱壁116，熱壁116的內側成為作為反應室的成膜區域120。於成膜區域120的Z方向的下方，於基座單元210載置晶圓310。於成膜區域120，從設置於Z方向的上方的供 氣部160(供給口)來供給處理氣體。成膜裝置100中，於由基座單元210所保持的晶圓310的上表面，處理氣體進行反應，藉由氣相沈積反應而形成例如SiC磊晶膜。
基座單元210載置於旋轉固定器150。旋轉固定器150包括：圓筒部152、以及固定於圓筒部152的下部的旋轉軸154。圓筒部152以於其上部載置基座單元210的方式來構成。圓筒部152於載置基座單元210的一側具有大的開口。於旋轉軸154，連接有未圖示的馬達。旋轉固定器150構成為藉由此馬達而旋轉。成膜時，藉由旋轉固定器150旋轉，由載置於此處的基座單元210所保持的晶圓310旋轉。此外，保持有晶圓310的基座單元210經由搬入口126而搬送至腔室112。
於圓筒部152的內部，設置有底部加熱器132。底部加熱器132經由圓筒部152的開口及基座單元210的下部，將晶圓310從其背面進行加熱。底部加熱器132包括：配置於中央部的圓盤形的內部加熱器133、以及配置於內部加熱器133的外周的環狀的外部加熱器134。於內部加熱器133及外部加熱器134，使用利用電阻的加熱器。例如，內部加熱器133及外部加熱器134能夠包含具有規定電阻值的碳、SiC、由SiC被覆的碳、由TaC被覆的碳等。底部加熱器132由設置於旋轉軸154內的未圖示的配線來供電。
於圓筒部152內，於底部加熱器132的Z方向的下方設置有反射器(reflector)142，所述反射器142用以提高利用底部 加熱器132的晶圓310的加熱效率。反射器142包含：碳、SiC、由SiC被覆的碳、由TaC被覆的碳等耐熱性高的材料。反射器142可包括一塊板，亦可由多塊板積層而構成。反射器142有助於抑制加熱時的加熱器的電力消耗。
另外，於反射器142的Z方向的下方設置有絕熱材料144。反射器142及絕熱材料144防止底部加熱器132的熱傳遞至成膜裝置100的Z方向的下方。
設置於腔室112內的側方的熱壁116包含碳、SiC、由SiC被覆的碳、由TaC被覆的碳等耐熱性高的材料。於腔室112內的熱壁116的外側設置有側面加熱器138。側面加熱器138亦可使用利用電阻的加熱器。側面加熱器138所產生的熱經由熱壁116而對成膜區域120或晶圓310、基座單元210等進行加熱。於側面加熱器138與腔室112的內壁之間設置有絕熱材料118。絕熱材料118防止側面加熱器138的熱傳遞至腔室112的壁。
於腔室112的下部，設置有用以排出氣體(廢氣)的排氣口122。排氣口122連接於包括未圖示的調節閥及真空泵的排氣機構。經由排氣機構，腔室112內調整為規定的壓力。
於腔室112內的成膜區域120的上部，為了提高熱效率而設置有反射器124，所述反射器124將來自底部加熱器132或側面加熱器138的輻射熱(radiant heat)加以反射。反射器124可包括使用碳、SiC、由SiC被覆的碳、由TaC被覆的碳等的板。反射器124可包括一塊板，亦可由多塊板積層而構成。另外，亦可 於反射器124設置未圖示的多個氣孔，從反射器124的上部空間向成膜區域120供給整流氣體。藉由供給整流氣體，來抑制成膜區域120的反射器124近旁的氣體的對流，且抑制沈積物附著於反射器124。可從未圖示的氣管向反射器的上部空間導入氣體。整流氣體是使用氫氣或氬氣等。
於腔室112的上部設置有供氣部160。供氣部160對成膜區域120供給載體氣體、氣體源、摻雜氣體等處理氣體。供氣部160例如包括：第一氣管1611、第一分隔板1612、第一氣體配管161、第二氣管1621、第二分隔板1622、第二氣體配管162、第三氣管1631、第三分隔板1632、及第三氣體配管163。從第一氣體配管161向第一氣管1611供給氣體，從第二氣體配管162向第二氣管1621供給氣體，從第三氣體配管163向第三氣管1631供給氣體。分隔板1612、分隔板1622、分隔板1632防止從氣體配管161、氣體配管162、氣體配管163供給的氣體於供氣部160內部混合。例如於將SiC成膜的情況下，第一氣管1611對成膜區域120供給例如氫氣。第二氣管1621對成膜區域120供給例如作為SiC氣體源的矽烷氣體、用以提高成長速度的HCl氣體、以及作為他們的載體氣體的的氫氣等。第三氣管1631對成膜區域120供給例如作為SiC氣體源的丙烷氣體、作為摻雜氣體的氮氣、以及作為他們的載體氣體的氫氣等。此外，圖2表示成膜裝置100的典型的一剖面的一例，實際的供氣部160可包括分別為多根的第一氣管1611、第二氣管1621、第三氣管1631。另外，關於第一 氣管1611、第二氣管1621、第三氣管1631的配置並無特別限定，能夠任意地選擇提高膜厚分佈或載體濃度分佈等的均勻性的配置。
出於測定晶圓310的溫度的目的，於供氣部160的上部設置有放射溫度計171。放射溫度計171經由設置於供氣部160的上部的包括石英玻璃的窗172、及管173，來測定晶圓310的溫度。放射溫度計171對從晶圓310的中央部至外周部的多個部位的溫度進行監控。
例如，於在晶圓310上形成SiC磊晶膜的情況下，腔室112內的壓力調整為例如26.7kPa。晶圓310使用底部加熱器132及側面加熱器138，加熱至達到1500℃以上。晶圓310的上表面的溫度使用放射溫度計171來監視，例如藉由對內部加熱器133的輸出進行反饋控制，而以±1℃以內的精度維持為1620℃。藉由旋轉固定器150，晶圓310例如以600rpm來旋轉。若於此條件下，從供氣部160對晶圓310的上表面供給SiC氣體源以及摻雜氣體，則於晶圓310的上表面形成SiC磊晶膜。例如以約30分鐘至45分鐘，形成例如5μm至10μm的厚度(以下是指Z方向的長度)的SiC膜。
<基座單元>
對本實施方式的基座單元210的構成例進行說明。圖3是表示基座單元210的構成例的概略的立體圖。圖4是表示基座單元210的構成例的概略的剖面圖。如這些圖所示，基座單元210至少 包括：背面支持構件221、墊片232、及側面導件234。
背面支持構件221是支持晶圓310的支持構件。作為一例的背面支持構件221呈大致圓盤形狀。背面支持構件221包括：圓盤形狀的中央部223，其上表面與底面平行且平坦，且具有與晶圓310大致相同的直徑；以及周緣部224，其位於中央部223的周圍，且較中央部223而言厚度稍薄。
作為一例的墊片232呈圓環形狀。墊片232以載置於背面支持構件221的周緣部224上的方式來構成。即，墊片232的內徑例如與背面支持構件221的中央部223的直徑大致相同。墊片232的外徑例如與背面支持構件221的外徑大致相同。墊片232以包圍背面支持構件221的中央部223的方式嵌入背面支持構件221。如後所述，墊片232準備多種厚度不同的墊片，但墊片232的厚度較背面支持構件221的中央部223與周緣部224的厚度的差而言更薄。如後所述，墊片為用以調整側面導件234的上表面相對於晶圓310的上表面的位置的調整構件。
作為一例的側面導件234呈圓環形狀。側面導件234以載置於墊片232上的方式來構成。即，側面導件234的內徑例如與背面支持構件221的中央部223的直徑大致相同。側面導件234的外徑例如與背面支持構件221的外徑大致相同。側面導件234以包圍背面支持構件221的中央部223的方式嵌入背面支持構件221。換言之，側面導件234構成為：當從相對於晶圓310的成膜面而垂直的方向(Z方向)來看時，以包圍晶圓310的外周的方 式設置於支持構件上。
當於墊片232上重疊側面導件234時，側面導件234的上表面構成為較背面支持構件221的中央部223更高。即，當墊片232及側面導件234嵌入於背面支持構件221時，於背面支持構件221的中央部223上形成凹坑。於此凹坑，載置晶圓310。藉由晶圓310的外周由側面導件234所包圍，於成膜時，即便保持晶圓310的基座單元210藉由旋轉固定器150而旋轉，晶圓310亦不會由於離心力而偏移。
晶圓310的厚度並不限定於此，例如為350μm左右。墊片232的厚度最厚，例如設定為3mm左右。若考慮到強度，則墊片232的厚度較佳為300μm以上。側面導件234的厚度例如為1mm左右。另外，晶圓310的直徑例如為100mm至150mm左右。圓環形狀的墊片232及側面導件234的寬度例如為10mm左右。
若考慮到不擾亂於晶圓310的上表面流動的處理氣體的流動，則晶圓310的上表面的位置較佳為與側面導件234的上表面的位置大致相同，或者稍稍高於側面導件234的上表面。另一方面，於晶圓310薄的情況下，存在受到由成膜時的旋轉所引起的離心力的影響，晶圓310越過側面導件234而偏移的可能性。為了使晶圓310不偏移，側面導件234的上表面的位置亦可調整為較晶圓310的上表面的位置而言高出例如150μm左右(圖4)。即，相對於晶圓310的成膜面而言的側面導件234的上表面的位 置較佳為處於所述規定的範圍內。
背面支持構件221可包含例如碳、SiC、由SiC被覆的碳、由TaC被覆的碳等。於在晶圓310上形成SiC磊晶膜的情況下，背面支持構件221較佳為使用碳或者由TaC被覆的碳。其原因在於，SiC或者由SiC被覆的碳存在如下顧慮：於高溫下，SiC昇華，且昇華的SiC轉印於晶圓310的背面。另外，側面導件234可包含例如碳、SiC、由SiC被覆的碳、由TaC被覆的碳等。此時，墊片232可包含例如碳、SiC、由SiC被覆的碳、由TaC被覆的碳等。於在晶圓310上形成SiC磊晶膜的情況下，側面導件234可使用SiC。其原因在於，碳、由SiC被覆的碳、由TaC被覆的碳藉由與形成於側面導件234上的沈積物(SiC)的熱膨脹係數差，而於冷卻時容易翹曲。另外，此時，墊片232可使用碳或者由TaC被覆的碳。其原因在於，SiC、由SiC被覆的碳與側面導件234的SiC之間，其中一者的SiC容易昇華而轉印於另一者。進而，為了容易控制成膜時的晶圓310的溫度分佈，側面導件234與墊片232較佳為比熱為同等、導熱性亦為同等的物質。側面導件234的比熱與墊片232的比熱的差較佳為例如0.3J/gK以下。例如SiC的比熱雖亦根據製法而不同，但大致為0.65J/gK~0.67J/gK，與此相對，碳的比熱雖根據製法而不同，但大致為0.60J/gK~0.85J/gK。如此，SiC與碳的組合適當。此外，構成基座單元210的構件必須具有能夠耐受成膜處理時的溫度的耐熱性。另外，較佳為墊片232的比熱與成膜的材料的比熱亦為同等。墊片232的比熱 與成膜的材料的比熱的差較佳為例如0.3J/gK以下。此外，於對側面導件234使用SiC的情況下，可設為藉由CVD而形成的SiC。
圖5A是示意性表示成膜時的晶圓310的上表面的處理氣體332的流動的圖。處理氣體332沿著晶圓310的上表面而從中央向外側流動。當晶圓310的上表面與側面導件234的上表面的高低差小時，處理氣體332於側面導件234的周邊亦不會紊亂，順暢地向基座單元210的外側流動。於此情況下，於晶圓310的周邊部不會滯留處理氣體332，可於晶圓310的上表面獲得良好的膜厚分佈或載體濃度分佈。
於成膜處理中，當然於晶圓310的上表面成膜，於側面導件234的上表面亦同樣形成沈積物。若反覆進行成膜處理，則於側面導件234的上表面不斷形成沈積物而增厚。
如圖5B所示，若反覆進行成膜處理，則於側面導件234的上表面形成沈積的沈積物增厚。於此情況下，形成有沈積物334的側面導件234的上表面、與每次成膜處理時所更換的成膜處理前的晶圓310的上表面的高低差逐漸增大。若此高低差增大，則處理氣體332的流動產生紊亂。例如，如圖5B所示，於晶圓310的周邊部產生處理氣體332的滯留。此種處理氣體332的流動的變化存在使成膜於晶圓310上的膜的膜厚分佈、載體濃度分佈等變化的顧慮。
因此，本實施方式的基座單元210中，如圖6A及圖6B所示，隨著沈積物334增厚，墊片232更換為薄的墊片。如此一 來，形成有沈積物的側面導件234的上表面、與晶圓310的上表面的高低差被調整為限制於規定的範圍內。
例如，若沈積物334的厚度增加150μm至500μm，則更換墊片232。例如，於沈積物334的厚度增加150μm時更換墊片232的情況下，例如以一次成膜處理來形成10μm的膜的情況下，每15次成膜處理，更換墊片232。此例中，若最厚的墊片232的厚度為3mm(3000μm)，則下一個更換的墊片為2850μm厚度的墊片。例如，準備厚度不同的多個種類的墊片232，這些墊片根據成膜處理的次數而更換。如此一來，本實施方式中，準備包括多個墊片232的墊片組。
此外，所述例中，示出背面支持構件221包括一個構件的例子，但並不限定於此。背面支持構件221亦可包括多個構件。例如，為了將晶圓310容易載置於基座單元210以及容易從基座單元210中取出，背面支持構件221亦可構成為中央部分***。於此情況下，***的中央部分與其他部分作為不同體而構成，且以整體來作為背面支持構件221而發揮功能。另外，圖6A、圖6B表示背面支持構件221的上表面與晶圓310的背面接觸的形態。但是，為了於背面支持構件221的上表面與晶圓310的背面之間設置空間，背面支持構件221亦可為例如於背面支持構件221的上表面具有階梯狀結構等的構成。
[系統的運作]
對使用本實施方式的成膜系統1的多個晶圓310的依序成膜 處理進行說明。此處所說明的方法為包括墊片232及側面導件234的更換的連續成膜方法。此處所示的處理全部是於控制裝置80的控制下全自動地進行。此時，控制裝置80對進行運作的各部輸出用以進行控制的訊號。另外，此處所示的處理的一部分亦可由操作人員來手動進行。此時，控制裝置80亦可於顯示裝置86提示與操作人員所應進行的作業有關的資訊。即，控制裝置80將用以表示此資訊的資料或訊號輸出至顯示裝置86。
於步驟S1中，沈積於側面導件234的上表面的膜的合計膜厚設定為初始值。當於成膜處理中使用新的側面導件234時，或者使用藉由後述清潔處理而去除沈積物的側面導件234時(步驟S9)，合計膜厚設定為0μm。如後述的步驟S8所示，至合計膜厚再設定為初始值(步驟S9→步驟S1)為止，每次進行成膜處理時，對合計膜厚累積加上規定值。於藉由對於晶圓310的一次成膜處理，具有與以達到規定膜厚的方式成膜於晶圓310的膜厚相同程度的厚度的沈積物形成於側面導件234的上表面的情況下，累加於合計膜厚的規定值使用此設計值。即，藉由對於晶圓310的一次成膜處理而成膜於晶圓310的膜厚作為設計值而已知，因此，對於合計膜厚，於每次重覆進行成膜處理時累加此設計值的厚度(膜厚)。另外，於藉由對於晶圓310的一次成膜處理，成膜於晶圓310的膜厚、與形成於側面導件234的上表面的厚度大為不同的情況下，能藉由根據成膜於晶圓310的膜厚、與成膜於側面導件234的上表面的沈積物的膜厚的相關關係，來設定合計膜 厚。
於步驟S1中，表示使用厚度不同的多個墊片中的哪一個墊片的墊片類別的標識(indicator)亦設定為最初使用的墊片的類別。當使用新的側面導件234，且使用最厚的墊片232時，設定為表示最厚的墊片的標識。於使用其他墊片232時，設定為與其他類別的墊片對應的標識。
此外，合計膜厚及墊片類別的標識的資訊例如記憶於RAM 82或者儲存器84，用於處理。RAM 82或者儲存器84中記憶的這些資訊能夠於後述步驟S5、步驟S8、步驟S9的處理中更新。
於步驟S2中，基於當前的合計膜厚的值，來算出形成有沈積物334的側面導件234的上表面(於初始狀態下，由於無沈積物334，故而為側面導件234的上表面)、與成膜面即晶圓310的上表面的高低差。由於與所使用的墊片232的類別對應的墊片232的厚度及側面導件234的厚度已知，故而側面導件234的上表面的位置基於合計膜厚而求出。晶圓310的上表面的位置亦根據已知的晶圓310的厚度來求出。
於步驟S3中，判定步驟S2中算出的高低差是否大於容許值。當高低差為容許值以下時，可進行成膜處理，故而處理推進至步驟S6，如後所述進行成膜準備來執行成膜處理。此外，容許值記憶於例如RAM 82或者儲存器84，可適當設定。
於步驟S3中，當判定為高低差大於容許值時，處理推 進至步驟S4。
於步驟S4中，判定是否有可更換的墊片。所謂可更換的墊片，是指較當前使用的墊片更薄的墊片。於步驟S4中，當判定為有可更換的墊片時，處理推進至步驟S5。
於步驟S5中，更換墊片232。即，於基座更換腔室中，將側面導件234及墊片232從背面支持構件221取出，代替使用至此的墊片而載置更薄的墊片，於其上載置所取出的使用中的側面導件234。此時，表示使用中的墊片的類別的所記憶的標識變更為表示更換後的墊片的類別的標識。此外，墊片232的更換可由操作人員以手動作業來進行，亦可設置專用的裝置。然後，處理推進至步驟S6。即，如下所述，進行成膜準備來執行成膜處理。
於成膜處理開始前，於步驟S6中，進行成膜準備，即，將晶圓310及基座單元210向腔室112內搬送，調整腔室112內的溫度等。
於步驟S7中，執行成膜處理。即，於經加熱至合適溫度的腔室112內，使用旋轉固定器150，使基座單元210旋轉。於此狀態下供給處理氣體，於晶圓310上形成例如SiC的結晶膜等膜。同時，於側面導件234的上表面亦形成例如SiC的沈積物。
若步驟S7的成膜處理結束，則於側面導件234上沈積新的膜，因此於步驟S8中，例如，對合計膜厚累加以下膜厚：藉由步驟S7的成膜處理而成膜於晶圓310上的膜厚；或者形成於側面導件234的上表面的沈積物的膜厚，其是根據事先查明的成膜 於晶圓310的膜厚、與形成於側面導件234的上表面的沈積物的膜厚的關係來求出。所記憶的合計膜厚更新為表示該成膜處理後的側面導件234上的沈積物的膜厚的值。即，基於成膜於晶圓310上的膜厚來更新合計膜厚。然後，處理返回至步驟S2，算出高低差來判斷是否容許下一成膜。
於步驟S4中，當判定為無可更換的墊片時，處理推進至步驟S9。這是沈積於側面導件234的沈積物334的膜厚厚至藉由墊片232的更換而無法對應的程度的情況。因此，於步驟S9中，更換側面導件234及墊片232。即，於墊片更換腔室中，將使用至此的側面導件234及墊片232從背面支持構件221取出，取而代之為載置最厚的墊片232，於其上載置未形成沈積物334的新的或清潔完畢的側面導件234。此外，使用至此的墊片可反覆使用。然後，處理推進至步驟S1。即，所記憶的合計膜厚重設為0μm，與最厚的墊片的類別對應的標識設定為表示使用中的墊片的類別的所記憶的標識。然後的處理與所述相同。這些順序是於反覆進行一系列成膜處理之間反覆進行，若一系列成膜處理結束則結束。
根據如上所述的本實施方式，藉由墊片232的更換，側面導件234的上表面(沈積物334的上表面)與晶圓310的上表面的高低差限制於規定範圍內。因此，於成膜處理中，即便反覆進行成膜處理，晶圓310的上表面的處理氣體的流動亦不會產生對成膜的膜的膜厚或性質造成影響的變化。
進而，如上所述，墊片232、側面導件234及沈積物334 的比熱基本相同。另外，即便沈積物334的厚度增加，將墊片232、側面導件234及沈積物334合計的體積亦處於容許的範圍內。因此，即便沈積物334增厚，將墊片232、側面導件234及沈積物334合併的熱容量亦於容許的範圍內成為一定。即，能夠將晶圓310的外周部的溫度於容許的範圍內設為一定。
進而，成為成膜處理的對象的晶圓310於上表面的腔室112的位置不會通過反覆進行的成膜處理而變化。另外，晶圓310載置於基座單元210上的形態亦不變化。根據以上，即便沈積物334增厚，或者即便更換墊片232，亦能夠通過反覆進行的成膜處理而將成膜條件設為一定。其結果為，成膜於晶圓310上的膜亦成為均質的膜。
如上所述，成為成膜處理的對象的晶圓310於腔室112的位置不會通過反覆進行的成膜處理而變化。即，即便反覆進行成膜處理，成為成膜對象的晶圓310的上表面的位置亦不會相對於腔室112的其他構成部件而變化。這是指：例如，利用放射溫度計171的溫度測量等，用以掌握成膜製程的狀態的資訊獲取亦容易穩定地進行。這一點亦有助於使成膜於晶圓310上的膜成為均質的膜。
本實施方式尤其於形成SiC膜的情況下發揮效果。考慮對形成有沈積物334的側面導件234實施清潔處理而去除沈積物。所謂清潔處理，是指藉由化學處理、或者藉由機械性削除的處理，將形成於側面導件234的沈積物去除的處理。於形成於側 面導件234的上表面的沈積物334的組成為Si或GaN的情況下，可繼成膜處理之後，於此處，利用氣體蝕刻等方法來去除沈積物(原位(in-situ)清潔)。但是，於沈積物334的組成為SiC的情況下，如上所述利用氣體的清潔方法並未確立。因此，形成有SiC的沈積物的側面導件234必須藉由例如研磨而去除SiC的沈積物。機械性清潔費時費力，亦擔憂對側面導件234造成損傷。另外，即便是化學性處理，例如於沈積物的組成為SiC，且側面導件234亦包含SiC的情況下，存在隨著沈積物的去除，側面導件的一部分亦被去除(過蝕刻(over etching))的顧慮。即，難以僅將形成於側面導件234的上表面的SiC的沈積物去除，另外，即便可能，亦為高成本。
於SiC的情況下，例如藉由一次成膜處理而成膜於晶圓310的膜厚通常比較厚，為5μm以上。對成膜於晶圓310的膜的膜厚分佈等不造成影響的側面導件234上的沈積物334的膜厚的範圍為150μm至500μm左右。因此，藉由少量次數的成膜處理而達到限度，故而如參照圖5B所說明的側面導件234的上表面與晶圓310的上表面的高低差容易成為問題。因此，若不採取任何對策，則側面導件234的更換頻率昇高，其成本亦成為問題。
根據本實施方式，無需將使用馬達的昇降機構等特殊機構設置於基座單元210或成膜裝置100，即可解決如上所述的問題。另外，根據本實施方式，基座單元210與例如加熱器、供氣部160、放射溫度計171等成膜裝置100的構成部件的位置關係不 改變。因此，能夠維持對於晶圓310的成膜裝置100的設定條件，並且能夠利用更換墊片232的簡單方法來解決所述問題。
另外，本實施方式的成膜裝置100的構成中，於基座單元210的下方設置有底部加熱器132，從基座單元210的下方進行加熱。本實施方式中，基座單元210的下部不變化。例如，背面支持構件221與外部加熱器134的位置關係、或者背面支持構件221與晶圓310的位置關係不變化。因此，獲得如下效果：通過反覆進行成膜處理，各種條件不改變，成膜條件不需要調整或者容易調整。
此外，本實施方式中，作為墊片232，準備厚度不同的多個墊片，根據所形成的沈積物334的膜厚來選擇所使用的墊片。然而，並不限定於此。亦可根據沈積物334的膜厚，來選擇是否***墊片232。另外，同時***基座單元210的墊片232的數量並不限定為一塊。可***多塊墊片232，亦可藉由墊片232的塊數來調整厚度。但，墊片232具有某種程度的厚度時，操作容易，並且耐久性高。因此，於使用多個墊片232的情況下，應亦考慮到操作容易度來決定墊片232的厚度。於任一種情況下，墊片232均根據沈積物的膜厚來選擇性地***。
[變形例]
於所述實施方式中示出若干變形例。此處，對與所述實施方式的不同點加以說明，對於同一部分標註同一符號，且省略其說明。
<第一變形例>
所述實施方式中，為了調整側面導件234的上表面與晶圓310的上表面的位置關係，而將載置於側面導件234之下，即，載置於側面導件234與背面支持構件221之間的墊片的厚度加以變更。與此相對，本實施方式中，於背面支持構件221與晶圓310之間***墊片242。即，利用墊片242的厚度來提高晶圓310的上表面的位置，藉此調整側面導件234的上表面與晶圓310的上表面的位置關係。
將本變形例的示意圖示於圖8A、圖8B及圖8C中。如圖8A所示，於側面導件234上無沈積物時，於背面支持構件221上載置晶圓310。如圖8B所示，於側面導件234上形成沈積物334時，具有與其膜厚相應的厚度的墊片242載置於背面支持構件221上，於其上載置晶圓310。如圖8C所示，當沈積物334進一步增厚時，與其相應地，墊片242更換為更厚的墊片。此外，墊片242的形狀為環狀等，亦可不支持晶圓310的背面的整個面。
藉由本變形例，側面導件234上的沈積物334的上表面與晶圓310的上表面的高低差亦限制於規定的範圍內。因此，與所述實施方式同樣，關於晶圓310的上表面的處理氣體的流動，通過反覆進行的成膜處理，未產生無法容許的紊亂等變化。因此，成膜於晶圓310上的膜成為均質的膜。
<第二變形例>
亦可並非如所述實施方式般使用墊片242，而是更換背面支 持構件221。即，如圖9A、圖9B及圖9C所示，亦可根據側面導件234上的沈積物334的膜厚，從中央部223或周緣部224、或者中央部223及周緣部224這兩者的膜厚不同的多個背面支持構件221中，選擇適當的背面支持構件221。此外，背面支持構件221亦可不為支持晶圓310的背面的整個面的結構。
藉由本變形例，側面導件234的上表面與晶圓310的上表面的高低差限制於規定範圍內。因此，關於晶圓310的上表面的處理氣體的流動，通過反覆進行的成膜處理，並未產生無法容許般的紊亂等變化。進而，藉由以將背面支持構件221、側面導件234及沈積物334合併的大小成為大致相同的方式進行調整，他們的熱容量、晶圓310的上表面的位置、晶圓310的背面側的構成等不變化。其結果為，不需要改變對於晶圓310的成膜裝置100的設定條件，成膜於晶圓310上的膜亦成為均質的膜。
如本變形例般，藉由不使用墊片，可減少零件的件數。另一方面，藉由使用墊片，可使背面支持構件221共通化。
此外，所述的實施方式、第一變形例、及第二變形例亦可組合使用。即，***背面支持構件221與側面導件234之間的墊片232、以及***背面支持構件221與晶圓310之間的墊片242亦可同時使用，或者進而更換背面支持構件221。
<第三變形例>
由處理氣體引起的反應產物不僅附著於側面導件234的上表面，有時亦附著於側面導件234及墊片232的側面。進而，由於 墊片232與側面導件234的加工不均，反應產物有時亦侵入墊片232與側面導件234之間。若反應產物侵入側面導件234與墊片232之間，且反應產物附著於側面導件234及墊片232中的任一者，則墊片232與側面導件234的密合性逐漸變差，有時側面導件234成為從墊片232浮起一部分的狀態。此種狀態使側面導件234與墊片232之間產生晃動，對藉由旋轉固定器150而高速旋轉時的穩定性造成不良影響。另外，側面導件234與墊片232的接觸面積變得不同，難以將晶圓310的外周部的溫度於容許的範圍內保持為一定。
因此，如圖10A所示的本變形例般，側面導件234的周緣部的形狀亦可為覆蓋於墊片232的形狀。藉由將側面導件234的周緣部的形狀設為此形狀，如圖10B及圖10C所示，反應產物335難以侵入側面導件234與墊片232的界面。
<第四變形例>
如圖11A所示的本變形例般，墊片232及側面導件234亦可構成為墊片232的外徑能夠變更。側面導件234的周緣部的形狀為覆蓋於墊片232的形狀，這方面與第三變形例相同。如圖11B所示，當反應產物335未繞入至側面導件234的外周下側時，墊片232的外徑未變更。如圖11C所示，於反應產物335的附著進而增加，繞入至側面導件234的外周下側時，墊片232更換為外徑小的墊片。亦可以藉由如上所述減小墊片232的外徑，從而使所附著的反應產物335不對側面導件234與墊片232的界面造成 影響的方式，來構成墊片232及側面導件234。
此外，於晶圓310的側面、與側面導件234的內側面之間，亦可設置考慮到加工不均或熱膨脹、晶圓310的搬送精度等的間隙。另外，於墊片232及側面導件234的內側面、與背面支持構件221的中央部223的側面之間，亦可設置考慮到加工不均或熱膨脹的間隙。
另外，沈積物334不僅形成於側面導件234的上表面，有時亦形成於側面導件234的內側面，且還向側面導件234的內周方向凸出。於此種情況下，有時與晶圓310干擾，而無法從基座單元210中取出晶圓310。因此，作為圖7的步驟S3所示的高低差的容許值，可決定不僅考慮到高低差，還考慮到凸出量的值。凸出量可藉由事先求出與成膜於晶圓310的膜厚的關係性，而使其反映於圖7的步驟S3的容許值。另外，若為此種沈積物334的凸出的部分，則能夠利用簡易的研削裝置，於短時間內去除，因此於步驟S3與步驟S4之間，亦可追加暫時取出側面導件234且對沈積物334的凸出的部分進行研削的步驟。
雖已對本發明的若干實施方式進行說明，但這些實施方式是作為例子而提出，並非想要限定發明的範圍。這些實施方式可以其他多種形態來實施，可於不脫離發明主旨的範圍內進行多種省略、置換、變更。這些實施方式或其變形包含於發明的範圍或主旨中，同樣包含於專利申請範圍所記載的發明及其均等的範圍內。
210:基座單元
221:背面支持構件
223:中央部
224:周緣部
232:墊片
234:側面導件
310:晶圓
X、Y、Z:方向

Claims (14)

  1. 一種成膜方法，包括：於基座單元上載置晶圓，所述基座單元包括：用以載置所述晶圓的支持構件、設置於所述支持構件上且包圍所述晶圓的外周的至少一部分的側面導件、以及用以調整所述晶圓的上表面與所述側面導件的上表面的位置的墊片；於所載置的所述晶圓的上表面形成規定的膜，並且於所述側面導件上形成膜；基於已成膜的所述規定的膜的厚度，使用所述墊片來調整所述側面導件的上表面相對於所述晶圓的上表面的位置；以及於所述位置經調整的所述基座單元上載置新的晶圓，形成新的規定的膜。
  2. 如請求項1所述的成膜方法，其中所述支持構件包含中央部及周緣部，所述周緣部包括較所述中央部的上表面而言位於下方的上表面；並且所述墊片設置於所述側面導件與所述周緣部之間。
  3. 如請求項1所述的成膜方法，其中當形成所述規定的膜時，藉由一面對載置的所述晶圓的上表面供給處理氣體，一面使所述晶圓加熱及旋轉，從而使所述規定的膜沈積。
  4. 如請求項1所述的成膜方法，其中藉由厚度不同的多個種類的所述墊片來調整位置。
  5. 如請求項1所述的成膜方法，其中形成所述規定的膜後，對合計膜厚的初始值累加所述規定的膜的膜厚。
  6. 如請求項5所述的成膜方法，其中於基於相加而得的所述合計膜厚，來判定為所述晶圓的上表面與所述側面導件的上表面的高低差大於容許值的情況下，使用所述墊片來調整所述側面導件的上表面相對於所述晶圓的上表面的位置。
  7. 如請求項1所述的成膜方法，其中所述側面導件的周緣部是從所述墊片的上部來覆蓋外周部的形狀。
  8. 如請求項1所述的成膜方法，其中所述墊片的外徑為所述支持構件的外徑以下。
  9. 如請求項1所述的成膜方法，其中形成所述規定的膜後，取出所述側面導件，並且對從所述側面導件上凸出的膜進行研削。
  10. 如請求項1所述的成膜方法，其中所述晶圓載置於所述支持構件的中央部。
  11. 如請求項1所述的成膜方法，其中所述側面導件的周緣部的形狀是覆蓋於所述墊片上的形狀。
  12. 一種成膜裝置，包括：反應室，於晶圓的上表面沈積規定的膜而進行成膜處理； 供給口，對所述反應室供給處理氣體；排氣口，從所述反應室中排出廢氣；加熱器，對所述晶圓進行加熱；以及基座單元，包括：支持構件，支持所述晶圓；側面導件，以包圍所述晶圓的外周的至少一部分的方式設置於所述支持構件上；以及能夠更換的墊片，用於基於已成膜的所述規定的膜的厚度來調整所述側面導件的上表面相對於所述晶圓的上表面的位置。
  13. 一種基座單元，於在晶圓的上表面形成規定的膜的成膜裝置中用於載置所述晶圓，所述基座單元包括：支持構件，支持所述晶圓；側面導件，載置於所述支持構件上，且包圍所述晶圓的外周的至少一部分；以及一個或兩個以上的墊片，根據已成膜的所述規定的膜的厚度，以所述側面導件的上表面與所述晶圓的上表面的高低差成為規定範圍內的方式，從預先準備的多個墊片中選擇。
  14. 一種墊片組，於在晶圓的上表面形成規定的膜的成膜裝置中用於基座單元，所述基座單元包括支持所述晶圓的支持構件、以及載置於所述支持構件上且包圍所述晶圓的外周的至少一部分的側面導件；並且所述墊片組包括多個墊片，藉由根據已成膜的所述規定的膜的厚度，於所述支持構件與所述側面導件之間、或者所述支持構 件與所述晶圓之間，選擇至少任一者來***，從而調整所述晶圓的上表面相對於所述側面導件的上表面的位置。
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