JP2007281408A - Vapor phase growth device and vapor phase growth method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気相成長装置および気相成長方法に関し、特に、回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダの誤動作を防止することを可能とする気相成長装置および気相成長方法に関する。 The present invention relates to a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method, and more particularly, to a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method that can prevent malfunction of an encoder that monitors the rotation speed of a rotating body unit.
超高速バイポーラ、超高速CMOS等の半導体デバイスの製造において、不純物濃度や膜厚の制御された単結晶層や多結晶層の気相成長技術は、デバイスの性能を向上させる上で、不可欠なものとなっている。
例えば、シリコンウェーハ等の半導体基板に単結晶薄膜を気相成長させるエピタキシャル成長では、減圧CVD(Chemical
Vapor Deposition)が多く使用され、その中でVPE(Vapor phase epitaxial growthを含む)と称されるエピタキシャル成長装置が用いられている。このうち、減圧CVD法を用いたエピタキシャル成長装置について、図3を用いて説明する。
In the manufacture of semiconductor devices such as ultra-high-speed bipolar and ultra-high-speed CMOS, vapor phase growth technology of single crystal layer and polycrystalline layer with controlled impurity concentration and film thickness is indispensable for improving device performance. It has become.
For example, in epitaxial growth in which a single crystal thin film is vapor-grown on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, low pressure CVD (Chemical
Vapor Deposition) is often used, and an epitaxial growth apparatus called VPE (including Vapor phase epitaxial growth) is used therein. Among these, an epitaxial growth apparatus using a low pressure CVD method will be described with reference to FIG.
従来の気相成長装置の一例であるエピタキシャル成長装置300は、処理炉102と、処理炉102内部に反応ガス(成膜用ガス)を導入するガス導入口104と、成膜用ガスを排出するガス排気口106と、このガス排気口106につながる第1の真空ポンプ108と、上述した処理炉102内部に配置され、半導体ウェーハ116(以下、単にウェーハとも言う)を載置保持するホルダー110をその上面に配置し回転する回転体ユニット112と、ホルダー110に載置された半導体ウェーハ116を加熱するヒーター118と、回転体ユニット112を回転させる回転装置114を備える回転機構部120を備えている。
An
また、回転機構部120内には、回転体ユニット112の回転数をモニタするエンコーダ126が備えられている。エンコーダ126により回転数をモニタすることより、回転体ユニット112が、所定の回転数を保つように制御される。ここで、エンコーダ126は、回転を検知するエンコーダヘッド128と検知された信号を処理する回路基板を備えるエンコーダピックアップ130によって構成されている。
In addition, an
そして、このように構成された従来技術のエピタキシャル成長装置300においては、処理炉102内で使用している腐食性の反応ガス(成膜用ガス)にエンコーダ126の回路基板がさらされ腐食されることによって、エンコーダ126の誤動作が生じるという問題がある。
ここで、腐食性の反応ガスとしては、ソースガスとして用いられるSiH2Cl2やSiHCl3や、エッチングガスとして用いられるHCl等がある。
In the conventional
Here, examples of the corrosive reaction gas include SiH 2 Cl 2 and SiHCl 3 used as a source gas, HCl used as an etching gas, and the like.
この問題を解決するために、従来のエピタキシャル成長装置300においては、回転機構部120に回転機構部パージガス導入管202と回転機構部パージガス排出管204が設けられている。そして、回転機構部120の内部をパージするパージガスが、回転機構部パージガス導入管202より導入され、回転機構部の内部をパージした後、回転機構部パージガス排出管204から排出されるように構成されている。このように、エンコーダ126が設置されている回転機構部120全体をパージガスによりパージすることで、エンコーダピックアップ130の回路基板が腐食性ガスにさらされることを抑制し、エンコーダ126の腐食による誤動作を防止していた。
In order to solve this problem, in the conventional
もっとも、上記エピタキシャル成長装置300においては、回転機構部120内の圧力は制御されていなかった。また、処理炉102と回転機構部120の間は、回転体ユニット112を回転させる回転軸122が回転機構部120から処理炉102内部に延設されているという装置の構造上、高いシール性を確保することができない。そのため、処理炉102内圧(p1)が回転機構部120内圧(p2)に比べ高い場合(p1>p2)には、処理炉102内で使用している成膜用ガス(反応ガス)が回転機構部120内に入りエンコーダを腐食していた。逆に、処理炉102内圧(p1)が回転機構部120内圧(p2)に比べ低い場合(p1<p2)には、回転機構部120から処理炉102内に、金属等に汚染されたパージガスが流れ、本来の処理炉102内のダウンフロー気流を乱したり、半導体ウェーハ116を汚染したりするという問題が生じていた。
However, in the
以上のような問題を解決するため、処理炉102および回転機構部120内に圧力計を設けて圧力をモニタし、その測定結果を演算処理してパージガス排出管に備えられた圧力調整弁にフィードバックし、回転機構部120の内圧を特定範囲内に制御維持する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。
In order to solve the above problems, a pressure gauge is provided in the
確かに、上記の特許文献1の技術のように、処理炉および回転機構部内に圧力計を設けて圧力をモニタし、その測定結果を演算処理してパージガス排出管に備えられた圧力調整弁にフィードバックし、回転機構内部の内圧を特定範囲内に制御維持することにより、処理炉内のダウンフロー気流の乱れや、半導体ウェーハの汚染といった問題は、ある程度抑制される。しかし、処理炉内圧と回転機構部内圧を完全に等しく制御することは困難で、ダウンフロー気流の乱れや、ウェーハの汚染といった問題を完全に回避することは難しい。また、上記技術では、圧力計、圧力制御回路や圧力制御弁等のあらたな構成を付加することにより装置が複雑化するという問題もあった。 Certainly, as in the technique of the above-mentioned Patent Document 1, a pressure gauge is provided in the processing furnace and the rotation mechanism unit to monitor the pressure, and the measurement result is processed and processed into a pressure adjusting valve provided in the purge gas discharge pipe. By feeding back and maintaining the internal pressure inside the rotation mechanism within a specific range, problems such as turbulence in the downflow airflow in the processing furnace and contamination of the semiconductor wafer are suppressed to some extent. However, it is difficult to completely control the processing furnace internal pressure and the rotation mechanism section internal pressure, and it is difficult to completely avoid problems such as turbulence in downflow airflow and wafer contamination. Further, the above-described technique has a problem that the apparatus becomes complicated by adding a new configuration such as a pressure gauge, a pressure control circuit, a pressure control valve, and the like.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダの回路基板の腐食を防止することによって誤動作を防止することを可能とする気相成長装置および気相成長方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and the object of the present invention is to prevent malfunctions by preventing corrosion of the circuit board of the encoder that monitors the rotational speed of the rotating body unit. An object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method.
本発明の一態様の気相成長装置は、
処理炉と、この処理炉に形成され、この処理炉内部に成膜用ガスを導入するガス導入口と、この処理炉に形成され、この成膜用ガスを排出するガス排気口と、この処理炉内にありウェーハを載置するホルダーと、このホルダーを上面に配置する回転体ユニットと、この処理炉下部にありこの回転体ユニットを回転させる回転機構部と、この回転機構部内にあり、この回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダと、このエンコーダ内をパージするためのパージガス導入管と、このパージガス導入管によって導入されたガスを排出するパージガス排出管を備えることを特徴とする。
The vapor phase growth apparatus of one embodiment of the present invention includes:
A processing furnace, a gas inlet formed in the processing furnace for introducing a film forming gas into the processing furnace, a gas exhaust port formed in the processing furnace for discharging the film forming gas, and the processing A holder for placing a wafer in the furnace, a rotating unit that places the holder on the upper surface, a rotating mechanism that rotates the rotating unit at the bottom of the processing furnace, and in the rotating mechanism. An encoder for monitoring the number of revolutions of the rotating body unit, a purge gas introduction pipe for purging the inside of the encoder, and a purge gas discharge pipe for discharging the gas introduced by the purge gas introduction pipe are provided.
本発明の一態様の気相成長方法は、
ウェーハ上に成膜する気相成長方法であって、
処理炉下部に設けられた回転機構部内にあるエンコーダ内のみにパージガスを導入し、このパージガスを回転機構部外に排出するステップを有することを特徴とする。
The vapor growth method of one embodiment of the present invention includes:
A vapor deposition method for forming a film on a wafer,
A purge gas is introduced only into an encoder in a rotating mechanism provided at the lower part of the processing furnace, and the purge gas is discharged outside the rotating mechanism.
本発明によれば、回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダの回路基板の腐食を防止することによって誤動作を防止することを可能とする気相成長装置および気相成長方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of preventing malfunction by preventing corrosion of a circuit board of an encoder that monitors the number of rotations of a rotating body unit. It becomes.
[実施の形態1]
本発明に係る実施の形態1のエピタキシャル成長装置およびエピタキシャル成長方法は、エピタキシャル成長装置の回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダを直接パージガスでパージする構造を有すること、および、そのエピタキシャル装置を用いてウェーハに成膜することを特徴としている。以下、本実施の形態について、図1に基づき説明する。
なお、ここでは、エピタキシャル成長装置について記載しているが、本発明は必ずしもエピタキシャル成長装置に限られず、回転機構を有する任意の気相成長装置に適用可能である。
[Embodiment 1]
The epitaxial growth apparatus and epitaxial growth method according to the first embodiment of the present invention have a structure in which an encoder for monitoring the number of rotations of a rotary unit of an epitaxial growth apparatus is directly purged with a purge gas, and a wafer is formed using the epitaxial apparatus. It is characterized by film formation. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIG.
Although an epitaxial growth apparatus is described here, the present invention is not necessarily limited to the epitaxial growth apparatus, and can be applied to any vapor phase growth apparatus having a rotation mechanism.
図1は、本実施の形態に係るエピタキシャル成長装置を模式的に示した概略図である。
図1に示すように、本実施の形態のエピタキシャル成長装置100は、従来のエピタキシャル成長装置と同様に処理炉102と、処理炉内部に成膜用ガス(反応ガス等)を導入するガス導入口104と、成膜用ガスを排出するガス排気口106と、成膜用ガス排気口106に接続して設けられ処理炉内部の内圧を制御する第1の真空ポンプ108と、処理炉内部に配置され、半導体ウェーハを載置するホルダー110と、このホルダーをその上面に配置し回転する回転体ユニット112と、この回転体ユニットを回転させる回転装置114とを備えている。また、処理炉内部に配置された回転体ユニット112には、ホルダーに載置された半導体ウェーハ116を輻射熱により半導体ウェーハ下部から間接的に加熱するヒーター118が備えられている。
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing an epitaxial growth apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, an
また、処理炉102の炉体下部に設置された回転機構部120には、回転軸122に取り付けられた回転板124を用いて、回転体ユニット112の回転数をモニタするエンコーダ126が設けられている。エンコーダ126は、回転軸122に取り付けられた回転板124の回転を検知するエンコーダヘッド128と、検知された信号処理用の回路基板を有するエンコーダピックアップ130から構成されている。このエンコーダ126内は回転機構部120に対して閉ざされた空間となっている。そして、エンコーダ126には、エンコーダ126を直接パージするために、パージガス導入管132とパージガス排出管134が接続されている。パージガス排出管134には第2の真空ポンプ136が接続されている。
In addition, the
なお、ここで用いられる回転数をモニタするエンコーダ126の種類は特に限定されず、例えば、磁気式エンコーダであっても、光学式エンコーダであっても構わない。もっとも、磁気をモニタするという原理上、光学式に比べ、油やホコリ等の影響を受けにくく耐環境性に優れる磁気式エンコーダを使用することが好適である。
ここで、磁気式エンコーダとは、磁化された回転板の回転に伴う磁場変化を、エンコーダヘッド128部に配置された磁気抵抗素子等の磁気センサーでモニタし、回転数を測定する装置である。
Note that the type of the
Here, the magnetic encoder is a device that monitors the change in the magnetic field accompanying the rotation of the magnetized rotating plate with a magnetic sensor such as a magnetoresistive element arranged in the
次に、上記のように構成されたエピタキシャル成長装置100を用いたエピタキシャル成長方法について説明する。加えて、本実施の形態のエピタキシャル成長装置100およびエピタキシャル方法の作用・効果について説明する。
処理炉102内では、処理される半導体ウェーハ116が、ホルダー110上に載置される。そして、ホルダー110を上面に配する回転体ユニット112は、回転機構部120の回転装置114で回転軸122を駆動させることにより、所定の回転数で回転する。このとき、処理炉102の上方から、半導体ウェーハ116の上面に向けて、ガス導入口104から、ソースガス、ドーパントガス、キャリアガス等の成膜用ガスが供給される。この成膜用ガスにはHCl等の腐食性ガスが含まれている。そして、半導体ウェーハ116は半導体ウェーハ116裏面側より、ヒーター118によって加熱される。さらに、成膜用ガスは、加熱された半導体ウェーハ116の上で反応し、半導体ウェーハ116面にエピタキシャル単結晶膜を成長させながら、処理炉102の底部に流下し、成膜用ガス排出口106から第1の真空ポンプ108に引かれて排出される。ここで、処理炉102内の圧力は真空ポンプ108によって、エピタキシャル成長を行う上での最適な条件に保たれるよう制御される。
Next, an epitaxial growth method using the
In the
また処理炉102下部に設けられた回転機構部120は、回転機構部120で生ずる金属汚染等が処理炉102内に流入しないように第3の真空ポンプ206で、真空に保たれる。また、エンコーダ126によって、回転体ユニット112の回転数がモニタされ、このモニタ結果を回転装置114にフィードバックすることによって、回転体ユニット112の回転数を所定の値に保持することが可能となる。
そして、エンコーダピックアップ130内の回路基板等を腐食から保護するため、パージガス導入管132からパージガスを直接エンコーダ126内に流入させ、第2の真空ポンプ136で引くことにより、パージガス排出管134から排出される。
このようにして、エピタキシャル成長中の処理炉102内圧(p1)は、回転機構部120内圧(p2)より高く(p1>p2)保たれる。また、エンコーダ126内圧(p3)も、回転機構部120内圧(p2)より高く(p3>p2)に保たれることになる。
Further, the
Then, in order to protect the circuit board and the like in the
In this way, the internal pressure (p1) of the
なお、ここで、用いられるパージガスは、エンコーダピックアップ130内の回路基板等を腐食させないガスであれば、特にその種類を限定されない。
図3に示した従来技術のエピタキシャル成長装置の場合には、H2ガスを用いることが好適であった。なぜなら、処理炉102内でキャリアガスとガス種が同じになることから、万一、回転機構部120を介して処理炉102内に流入しても、膜成長に与える影響が限定的だからである。
しかし、H2ガスは安全性や、取り扱いの容易性の観点からは好ましくなかった。
本実施の形態の場合には、パージガスは閉鎖されたエンコーダ126内のみに流れ、かつ、回路機構部120内は真空引きしているため、万一、エンコーダ126からリークが生じても、処理炉102内にそのガスが流入することは生じにくい。したがって、安全性が高い、取り扱いが容易なN2やAr等の不活性ガスをパージガスとすることが可能となり、不活性ガスをパージガスとすることが好ましい。
Here, the purge gas used is not particularly limited as long as it is a gas that does not corrode the circuit board or the like in the
In the case of the conventional epitaxial growth apparatus shown in FIG. 3, it is preferable to use H 2 gas. This is because, since the carrier gas and the gas type are the same in the
However, H 2 gas was not preferable from the viewpoint of safety and ease of handling.
In the case of the present embodiment, the purge gas flows only in the
上述したように、従来の技術では、処理炉102下部に設けられた回転機構部120全体にパージガスを流していたため、処理炉102内圧(p1)が回転機構部120内圧(p2)に比べ高い場合(p1>p2)には、処理炉102内で使用している成膜用ガス(反応ガス)が回転機構部120内に入りエンコーダを腐食していた。逆に、処理炉102内圧(p1)が回転機構部120内圧(p2)に比べ低い場合(p1<p2)には、回転機構部120から処理炉102内に金属等に汚染されたパージガスが流れ、本来の処理炉102内のダウンフロー気流を乱したり、半導体ウェーハ116を汚染したりするという問題が生じていた。
As described above, in the conventional technique, the purge gas is caused to flow through the entire
しかし、本実施の形態によれば、回転機構部120全体でなく、回転機構部に対して閉ざされているエンコーダ126内のみを直接パージするため、処理炉102内圧(p1)は、回転機構部120内圧(p2)より常に高く(p1>p2)保つことが可能となり、エンコーダ126内圧(p3)も、回転機構部120内圧(p2)より常に高く(p3>p2)保つことが可能となる。
However, according to the present embodiment, not only the entire
したがって、処理炉102内圧(p1)が回転機構部120内圧(p2)に比べ低くなり(p1<p2)、回転機構部120から処理炉102内に金属に汚染されたパージガスが流れ、本来の処理炉102内のダウンフロー気流を乱したり、半導体ウェーハ116を汚染したりするという問題は生じ得ない。
Therefore, the internal pressure (p1) of the
確かに、処理炉102内圧(p1)が回転機構部120内圧(p2)に比べ常に高い(p1>p2)ため、成膜用ガス(反応ガス)が回転機構部120内に入り込む。しかし、エンコーダ126内圧(p3)が、回転機構部120内圧(p2)より常に高く(p3>p2)保たれているため、成膜用ガス(反応ガス)が回転機構部120からエンコーダ126内に入り込むことが防止される。特に、従来は、回転機構部120から処理炉102内へのパージガス流入を避けるため、回転機構部120内圧(p2)の上限に対する制約があった。すなわち、パージ効果をあげるため、回転機構部120内圧(p2)を処理炉102内圧(p1)よりも大幅に上げること(p2>>p1)は不可能であった。本実施の形態によれば、エンコーダ126内圧(p3)は、処理炉102内圧(p1)とは独立に設定できるため、エンコーダ126内圧(p3)を、処理炉102内圧(p1)や、回転機構部内圧(p2)に対し、大幅にあげること(p3>>p1、p3>>p2)も可能となる。よって、処理炉102から回転機構部120に侵入した反応ガス(成膜用ガス)によって、エンコーダピックアップ130内の回路基板が腐食されることも生じない。
Certainly, since the internal pressure (p1) of the
以上、本実施の形態によれば、回路基板の腐食に起因するエンコーダの誤動作も生じえず、安定した回転体ユニットの回転が保持でき、品質の高いエピタキシャル成長が実現できる。
さらに、本実施の形態によれば、特許文献1の従来技術に要されていた圧力計、制御回路や圧力調整弁といった機構を設ける必要がない。したがって、装置を複雑化させることがないため、製造装置の製造コスト増加という問題も回避することが可能となる。
また、従来の技術のエンコーダにパージ用の配管を接続することのみで、本実施の形態は実現可能である。したがって、従来の装置構成をそのまま利用できるという観点からも、製造装置の製造コスト増加抑制に寄与することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the malfunction of the encoder due to the corrosion of the circuit board does not occur, stable rotation of the rotating body unit can be maintained, and high-quality epitaxial growth can be realized.
Furthermore, according to the present embodiment, there is no need to provide a mechanism such as a pressure gauge, a control circuit, or a pressure regulating valve, which is required for the prior art of Patent Document 1. Therefore, since the apparatus is not complicated, the problem of an increase in manufacturing cost of the manufacturing apparatus can be avoided.
Further, the present embodiment can be realized only by connecting a purge pipe to a conventional encoder. Therefore, it is possible to contribute to the suppression of the manufacturing cost increase of the manufacturing apparatus from the viewpoint that the conventional apparatus configuration can be used as it is.
[実施の形態2]
次に、実施の形態2として、本発明を適用した、回転体ユニットを100min−1以上(100rpm)の回転数で回転させることを可能とする回転装置を備えたエピタキシャル成長装置およびこれを用いたエピタキシャル成長方法について図1を参照して説明する。
回転体ユニットを100min−1以上(100rpm)という高速で回転させる、高速回転CVD法を用いると、回転体ユニット112から回転装置114に延びる回転軸122の回転が速くなり、この回転軸122部での高いシール性を確保することが、回転数が低い場合に比べ、一層困難となってくる。したがって、処理炉102内圧(p1)と回転機構部120内圧(p2)に差がある場合には、反応ガスまたはパージガスのリークがさらに大きくなり、エンコーダの腐食がより顕著になるという問題が生じていた。
[Embodiment 2]
Next, as a second embodiment, an epitaxial growth apparatus provided with a rotating device that can rotate the rotating body unit at a rotational speed of 100 min −1 or more (100 rpm) to which the present invention is applied, and an epitaxial growth using the same The method will be described with reference to FIG.
When the high-speed rotation CVD method is used to rotate the rotating body unit at a high speed of 100 min −1 or more (100 rpm), the rotation of the
処理炉102、ガス導入口104、ガス排気口106,真空ポンプ108、ホルダー110、回転体ユニット112等の装置の基本的構成は、図1に示す実施の形態1と同様である。
The basic configuration of the
しかし、本実施の形態のエピタキシャル成長装置は、回転体ユニット112について、通常のエピタキシャル成長装置の回転数が100min−1より小さいのに対し、100min−1以上の回転数で回転させることを可能とする回転装置114を備える点で上述の実施の形態と異なっている。
However, the epitaxial growth apparatus of this embodiment, a
本実施の形態における成膜条件は、実施の形態1同様、特に限定されることはなく、従来と同様の成膜条件を取りうる。
しかしながら、例えばSiH4(シラン)をシリコンソースガスとして、8インチ径シリコンウェーハ上にPタイプのシリコンを成膜する場合、下記の条件範囲で成膜することが好適である。
設定温度:920〜1020℃
処理炉内圧:2〜6.667KPa(15〜50torr)
シリコンソースガス:SiH4(シラン)
シリコンソースガス流量:0.4〜0.8slm
ドーパントガス:B2H6
キャリアガス・流量:H2・40〜50slm
パージガス:H2
半導体ウェーハ回転数:1300〜1500min−1(1300〜1500rpm)
ただし、sccmおよびslmとは、気体の流量の単位で、1sccmは1分あたり、標準状態で1cc(1cm3)の体積を占める重量のガスが流れていることを示す。また、slmは1分あたり1L(1dm3)の体積を占める重量のガスが流れていることを示し、1slmは1000sccmに相当する。
The film formation conditions in the present embodiment are not particularly limited as in the first embodiment, and the same film formation conditions as in the prior art can be taken.
However, for example, when forming P-type silicon on an 8-inch diameter silicon wafer using SiH 4 (silane) as a silicon source gas, it is preferable to form the film in the following condition range.
Set temperature: 920-1020 ° C
Processing furnace pressure: 2 to 6.667 KPa (15 to 50 torr)
Silicon source gas: SiH 4 (silane)
Silicon source gas flow rate: 0.4-0.8 slm
Dopant gas: B 2 H 6
Carrier gas / flow rate: H 2 · 40-50 slm
Purge gas: H 2
Semiconductor wafer rotation speed: 1300-1500 min −1 (1300-1500 rpm)
However, sccm and slm are units of gas flow rate, and 1 sccm indicates that a gas having a weight occupying a volume of 1 cc (1 cm 3 ) in a standard state flows per minute. Further, slm indicates that the weight of the gas occupying the volume per minute 1L (1 dm 3) is flowing, 1 slm is equivalent to 1000 sccm.
また、例えばSiH2Cl2(ジクロロシラン:DCS)をシリコンソースガスとして、8インチ径シリコンウェーハ上にPタイプのシリコンを成膜する場合、下記の条件範囲で成膜することが好適である。
設定温度:980〜1100℃
処理炉内圧:10.67〜53.33KPa(80〜400torr)
シリコンソースガス:SiH2Cl2(ジクロロシラン:DCS)
シリコンソースガス流量:0.5〜1.5slm
ドーパントガス:B2H6
ドーパントガス流量:150〜300sccm
キャリアガス・流量:H2・40〜50slm
パージガス:H2
半導体ウェーハ回転数:1300〜1500min−1(1300〜1500rpm)
For example, when forming P-type silicon on an 8-inch diameter silicon wafer using SiH 2 Cl 2 (dichlorosilane: DCS) as a silicon source gas, it is preferable to form the film in the following condition range.
Set temperature: 980-1100 ° C
Processing furnace internal pressure: 10.67 to 53.33 KPa (80 to 400 torr)
Silicon source gas: SiH 2 Cl 2 (dichlorosilane: DCS)
Silicon source gas flow rate: 0.5-1.5 slm
Dopant gas: B 2 H 6
Dopant gas flow rate: 150 to 300 sccm
Carrier gas / flow rate: H 2 · 40-50 slm
Purge gas: H 2
Semiconductor wafer rotation speed: 1300-1500 min −1 (1300-1500 rpm)
また、例えばSiHCl3(トリクロロシラン:TCS)をシリコンソースガスとして、8インチ径シリコンウェーハ上にNタイプのシリコンを成膜する場合、下記の条件範囲で成膜することが好適である。
設定温度:1100〜1150℃
処理炉内圧:80〜101.3KPa(600〜760torr)
シリコンソースガス:SiHCl3(トリクロロシラン:TCS)
シリコンソースガス流量:20〜35slm
1層目
ドーパントガス:PH3
ドーパントガス流量:200〜250sccm
2層目
ドーパントガス:PH3
ドーパントガス流量:40〜60sccm
キャリアガス・流量:H2・100〜120slm
パージガス:H2
半導体ウェーハ回転数:800〜1000min−1(800〜1000rpm)
For example, when N-type silicon is formed on an 8-inch diameter silicon wafer using SiHCl 3 (trichlorosilane: TCS) as a silicon source gas, it is preferable to form the film in the following condition range.
Set temperature: 1100-1150 ° C
Processing furnace pressure: 80 to 101.3 kPa (600 to 760 torr)
Silicon source gas: SiHCl 3 (trichlorosilane: TCS)
Silicon source gas flow rate: 20-35 slm
First layer dopant gas: PH 3
Dopant gas flow rate: 200 to 250 sccm
Second layer dopant gas: PH 3
Dopant gas flow rate: 40-60 sccm
Carrier gas / flow rate: H 2 · 100 to 120 slm
Purge gas: H 2
Semiconductor wafer rotation speed: 800 to 1000 min −1 (800 to 1000 rpm)
なお、ここではパージガスをH2としたが、安全性が高い、取り扱いが容易なN2やAr等の不活性ガスををパージガスとすることがより好ましいのは、実施の形態1と同様である。 Although the purge gas is H 2 here, it is more preferable to use an inert gas such as N 2 or Ar that is highly safe and easy to handle as in the first embodiment. .
このように、高い回転数で半導体ウェーハ116を回転させてエピタキシャル成長を行う高速回転CVD法では、半導体ウェーハ116直上に極薄の濃度境界層(バウンダリー・レイヤー)を設けることにより、高成膜速度かつ面内膜厚均一性の高いエピタキシャル単結晶膜成長が可能となる。
As described above, in the high-speed rotation CVD method in which the epitaxial growth is performed by rotating the
もっとも、高速回転CVD法を用いると、上述のように、従来の低速回転の場合に比較して、反応ガスまたはパージガスのリークがさらに大きくなり、エンコーダの腐食がより顕著になるという問題が生じていた。 However, when the high-speed rotation CVD method is used, as described above, there is a problem that the leakage of the reaction gas or the purge gas is further increased and the corrosion of the encoder becomes more remarkable as compared with the case of the conventional low-speed rotation. It was.
しかし、本実施の形態において、実施の形態1同様、回転機構部120全体でなく、回転機構部120に対して閉ざされているエンコーダ126内のみを直接パージすることで、ガスのリークが大きくなったとしても、エンコーダ126内圧(p3)をエンコーダピックアップ130内の回路基板の腐食が起こらないよう、自由度高く設定できる。したがって、回転軸122部でのリークが増大する恐れのある高速回転CVD装置であっても、本実施の形態により、有効にエンコーダの腐食に起因するエピタキシャル成長装置の誤動作を防止しることが可能となる。
However, in the present embodiment, as in the first embodiment, not only the entire
[実施の形態3]
本発明に係る実施の形態3のエピタキシャル装置およびエピタキシャル成長方法は、エピタキシャル装置の回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダを直接パージガスでパージする構造を有すること、回転機構部もエンコーダとは独立にパージガスでパージすること、および、そのエピタキシャル装置を用いてウェーハに成膜することを特徴としている。以下、本実施の形態について、図2に基づき説明する。
[Embodiment 3]
The epitaxial apparatus and the epitaxial growth method according to the third embodiment of the present invention have a structure in which an encoder for monitoring the number of rotations of a rotating body unit of the epitaxial apparatus is directly purged with a purge gas, and the rotation mechanism is also purge gas independent of the encoder. And purging the film on the wafer using the epitaxial apparatus. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIG.
図2は、本実施の形態に係るエピタキシャル成長装置200を模式的に示した概略図である。
回転機構部120をエンコーダ126と独立にパージするための、回転機構部パージガス導入管202、回転機構部パージガス排出管204、回転機構部パージガス排出管204に接続されている第3の真空ポンプ206を有すること以外は、実施の形態1または実施の形態2と同様であるため記載を省略する。
FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing an
A
本実施の形態においては、回転機構部120をエンコーダ126と独立にパージするためのパージガスを回転機構部パージガス導入管202から回転機構部120に導入する。そして、このパージガスは第3の真空ポンプ206で引くことにより、回転機構部パージガス排出管204から排出される。
この時、処理炉102内圧(p1)、回転機構部120内圧(p2)、エンコーダ126内圧(p3)について、常に処理炉102内圧(p1)より回転機構部120内圧(p2)が低く(p1>p2)、かつ、常に回転機構部120内圧(p2)よりエンコーダ126内圧(p3)が高く(p2<p3)なるよう、回転機構部120およびエンコーダ126をパージするパージガスの流量を設定する。
In the present embodiment, a purge gas for purging the
At this time, regarding the internal pressure (p1) of the
実施の形態1で述べたように、エンコーダ126を直接パージすることにより、従来問題となっていたエンコーダ126の腐食に起因する誤動作は対策することが可能となる。もっとも、回転機構部120内への反応ガスの流入が続くと、回転機構部120を構成するベアリング等の機械部品を汚してしまうため、回転機構部120を清掃(メンテナンス)する必要が生じてくるため好ましくない。
本実施の形態によれば、回転機構部120にはパージガスを流さず真空に保持する実施の形態1および実施の形態2と異なり、回転機構部120にもパージガスを流すことが可能になる。したがって、回転機構部120を構成する機械部品の汚染を緩和することが可能となる。
また、常に処理炉102内圧(p1)より回転機構部120内圧(p2)が低く(p1>p2)するようパージガス流量を設定するため、回転機構部120から処理炉102内へのパージガスの逆流も生じない。
さらに、常に回転機構部120内圧(p2)よりエンコーダ126内圧(p3)が高く(p2<p3)なるようパージガス流量を設定するため、回転機構部120内に流入した反応ガスがエンコーダ126に侵入することもない。
As described in the first embodiment, by directly purging the
According to the present embodiment, unlike Embodiment 1 and Embodiment 2 in which the
Further, since the purge gas flow rate is set so that the internal pressure (p2) of the
Further, since the purge gas flow rate is set so that the internal pressure (p3) of the
したがって、本実施の形態により、エンコーダ126の腐食に起因する誤動作を防止しつつ、回転機構部120の清掃(メンテナンス)頻度を低減させる効果が得られる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain an effect of reducing the cleaning (maintenance) frequency of the
以上記載した作用・効果以外については、実施の形態1または実施の形態2と同様であるので記載を省略する。 Since the operations and effects other than those described above are the same as those in the first embodiment or the second embodiment, description thereof will be omitted.
なお、以上記載してきた実施の形態1、実施の形態2および実施の形態3に係るエピタキシャル成長装置を用いた気相エピタキシャル成長においては、上記装置構成を採る以外は、従来装置による成長方法と特に異なるところはなく、ほぼ同様の条件が採用されて差し支えない。また、膜形成に用いる半導体基板としては、典型的にはシリコンウェーハであるが、炭化ケイ素基板等のシリコン以外の半導体基板も使用することができる。また、半導体基板上に形成される薄膜は、シリコン膜あるいはボロン、リンやヒ素等を不純物として含有する単結晶シリコン膜がもっとも一般的であるが、ポリシリコン膜又はその他の薄膜、例えば、GaAs膜やGaAlAs膜等の化合物半導体でも支障なく適用されうる。また、上記気相成長に用いる成膜用ガスとしては、特に限定されことなく、通常のエピタキシャル成長法による膜形成で用いられる成膜用ガスを使用することができる。 The vapor phase epitaxial growth using the epitaxial growth apparatuses according to the first, second, and third embodiments described above is particularly different from the growth method using the conventional apparatus except that the above apparatus configuration is adopted. However, almost the same conditions may be adopted. The semiconductor substrate used for film formation is typically a silicon wafer, but a semiconductor substrate other than silicon, such as a silicon carbide substrate, can also be used. The thin film formed on the semiconductor substrate is most commonly a silicon film or a single crystal silicon film containing boron, phosphorus, arsenic or the like as an impurity, but a polysilicon film or other thin film such as a GaAs film. And compound semiconductors such as GaAlAs films can be applied without any problem. Further, the film forming gas used for the vapor phase growth is not particularly limited, and a film forming gas used for film formation by a normal epitaxial growth method can be used.
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態においては、気相成長装置および気相成長方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる気相成長装置および気相成長方法等に関わる要素を適宜選択して用いることが出来る。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. In the embodiment, the description of the portions of the vapor phase growth apparatus and the vapor phase growth method that are not directly required for the description of the present invention is omitted. However, the vapor phase growth apparatus and the vapor phase growth method that are required are omitted. It is possible to appropriately select and use elements related to the above.
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長装置および気相成長方法は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all vapor phase growth apparatuses and vapor phase growth methods that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
以下、図1、図3を参照しながら実施例、比較例を説明する。
(実施例)
図1は、本発明を適用したエピタキシャル成長装置である。本装置を用いて、半導体ウェーハ表面にボロンを不純物として含有するシリコン膜をエピタキシャル成長させた。この時に、パージガスの流量と回転機構部内圧の関係を測定した。
エピタキシャル成長膜の成膜条件は、以下の条件とした。
被処理半導体ウェーハ:8インチ径シリコンウェーハ
設定温度:1000℃
処理炉内圧:2000Pa(15torr)
シリコンソースガス:SiH4(シラン)
シリコンソースガス流量:0.56slm
ドーパントガス:B2H6(ジボラン)
キャリアガス・流量:H2・50slm
パージガス:H2
半導体ウェーハ回転数:1500min−1(1500rpm)
Examples and comparative examples will be described below with reference to FIGS.
(Example)
FIG. 1 shows an epitaxial growth apparatus to which the present invention is applied. Using this apparatus, a silicon film containing boron as an impurity was epitaxially grown on the surface of a semiconductor wafer. At this time, the relationship between the flow rate of the purge gas and the internal pressure of the rotating mechanism was measured.
The conditions for forming the epitaxial growth film were as follows.
Semiconductor wafer to be processed: 8-inch diameter silicon wafer Setting temperature: 1000 ° C
Processing furnace pressure: 2000 Pa (15 torr)
Silicon source gas: SiH 4 (silane)
Silicon source gas flow rate: 0.56 slm
Dopant gas: B 2 H 6 (diborane)
Carrier gas / flow rate: H 2 · 50 slm
Purge gas: H 2
Semiconductor wafer rotation speed: 1500 min −1 (1500 rpm)
(比較例)
図3は、前述のように従来技術を適用したエピタキシャル成長装置である。実施例との比較のため、本装置を用いて、半導体ウェーハ表面にボロンを不純物として含有するシリコン膜をエピタキシャル成長させた。装置以外の条件は、実施例の条件と同様とした。この時に、実施例同様、パージガスの流量と回路機構内圧の関係を測定した。
(Comparative example)
FIG. 3 shows an epitaxial growth apparatus to which the conventional technique is applied as described above. For comparison with the example, a silicon film containing boron as an impurity was epitaxially grown on the surface of the semiconductor wafer using this apparatus. Conditions other than the apparatus were the same as those in the example. At this time, the relationship between the flow rate of the purge gas and the internal pressure of the circuit mechanism was measured as in the example.
(実験結果)
比較例の場合には、パージガスであるH2が500sccmを超えると、回転機構部内圧が1933Pa(14.5torr)に達し、処理炉内圧の2000Pa(15torr)に近づき、パージガスの処理炉への逆流の恐れが生じたため、成膜を停止せざるを得なかった。
これに対し、実施例の場合は1000sccmを超えても、当初設定した回転機構部内圧に変化は生じなかった。
(Experimental result)
In the case of the comparative example, when H2 as the purge gas exceeds 500 sccm, the internal pressure of the rotating mechanism reaches 1933 Pa (14.5 torr), approaches the processing furnace internal pressure of 2000 Pa (15 torr), and the reverse flow of the purge gas to the processing furnace Because of fear, film formation had to be stopped.
On the other hand, in the case of Example, even if it exceeded 1000 sccm, the change did not arise in the initially set rotation mechanism part internal pressure.
以上より、実施例においては、比較例の2倍以上の流量のパージガスを流しても、回転機構内部から処理炉へのパージガスの逆流の恐れはないことが判明した。したがって、本発明のエンコーダのパージに関する有効性が実施例により確認された。 From the above, it has been found that in the examples, there is no fear of backflow of the purge gas from the inside of the rotating mechanism to the processing furnace even if a purge gas having a flow rate more than twice that of the comparative example is flowed. Therefore, the effectiveness of purging the encoder of the present invention was confirmed by the examples.
100 エピタキシャル成長装置
102 処理炉
104 ガス導入口
106 ガス排出口
108 第1の真空ポンプ
112 回転体ユニット
114 回転装置
116 半導体ウェーハ
120 回転機構部
122 回転軸
124 回転板
126 エンコーダ
132 パージガス導入口
134 パージガス排出口
136 第2の真空ポンプ
200 エピタキシャル成長装置
202 回転機構部パージガス導入口
204 回転機構部パージガス排出口
206 第3の真空ポンプ
300 エピタキシャル成長装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
処理炉下部に設けられた回転機構部内にあるエンコーダ内のみにパージガスを導入し、前記パージガスを回転機構部外に排出するステップを有することを特徴とする気相成長方法。 A vapor deposition method for forming a film on a wafer,
A vapor phase growth method comprising the steps of introducing a purge gas only into an encoder in a rotating mechanism provided at a lower portion of the processing furnace, and discharging the purge gas to the outside of the rotating mechanism.
6. The vapor phase growth method according to claim 5, wherein an internal pressure of the processing furnace and an internal pressure of the encoder are maintained higher than an internal pressure of the rotating mechanism unit.
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---|---|---|---|---|
JP2009176784A (en) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Covalent Materials Tokuyama Corp | Method of manufacturing thin film epitaxial wafer |
JP2016115898A (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Vapor growth device and vapor growth method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02222528A (en) * | 1989-02-23 | 1990-09-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Epitaxial deposition device |
JP2002212729A (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-31 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processor and method for producing semiconductor device |
-
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02222528A (en) * | 1989-02-23 | 1990-09-05 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Epitaxial deposition device |
JP2002212729A (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-31 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processor and method for producing semiconductor device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009176784A (en) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Covalent Materials Tokuyama Corp | Method of manufacturing thin film epitaxial wafer |
JP2016115898A (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | Vapor growth device and vapor growth method |
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