JP2007012664A - Epitaxial growth device and manufacturing method thereof, and epitaxial wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、枚様式のエピタキシャル成長装置およびその製造方法、エピタキシャルウェーハに係り、特にエピタキシャル膜の均一化に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to a single-phase epitaxial growth apparatus, a manufacturing method thereof, and an epitaxial wafer, and more particularly to a technique suitable for use in homogenizing an epitaxial film.
半導体製造分野において、シリコンウェーハ基板上にエピタキシャル膜を成長させたエピタキシャルウェーハが従来から知られている。エピタキシャルウェーハは基板上に任意の厚さ・抵抗をもったエピタキシャル膜を形成でき、デバイス製作の障害となるgrow−in欠陥問題の解消もできる為、その使用範囲は広がっている。
また、半導体デバイスは年々、微細化の要求が高くなっており、それに伴い使用されるエピタキシャルウェーハの品質向上も求められている。特に、エピタキシャル膜厚の均一性は重要要求事項であり、リソフォトグラフィー工程等に大きな影響を与えるものである。また、1枚のウェーハから多数のデバイスを製作する場合、ウェーハ上、広範囲に渡ってその品質を維持させることが重要であり、近年ではウェーハ外周部近傍(ウェーハ側面より約3〜5mm)まで含めた管理が必要となってきている。
シリコンウェーハのエピ成長には気相成長法がよく使用されており、原料ガスとしてシラン系ガス(SiH4 、SiHCl3 、SiH2Cl2、SiCl4 )、キャリアガスとしてH2 を使用することが多い。
In the field of semiconductor manufacturing, an epitaxial wafer in which an epitaxial film is grown on a silicon wafer substrate is conventionally known. An epitaxial wafer can form an epitaxial film having an arbitrary thickness and resistance on a substrate, and can solve a grow-in defect problem that hinders device fabrication.
In addition, the demand for miniaturization of semiconductor devices is increasing year by year, and the quality of epitaxial wafers used in connection therewith is also demanded. In particular, the uniformity of the epitaxial film thickness is an important requirement and greatly affects the lithographic process. In addition, when manufacturing a large number of devices from a single wafer, it is important to maintain the quality over a wide range on the wafer. In recent years, it has been included up to the vicinity of the wafer outer periphery (about 3 to 5 mm from the side of the wafer). Management has become necessary.
Vapor phase epitaxy is often used for epi-growth of silicon wafers. Silane gases (SiH 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 ) are used as source gases, and H 2 is used as a carrier gas. Many.
このように、エピタキシャル膜厚の均一性を向上しようとする技術として以下のものが知られていた。
上記の特許文献1の技術では、ウェーハ中心部と周辺部でガスの供給を変えるように、ガス供給を2系統設けている。
このように、従来では、炉内ガス流れの調整方法としてはメインガスの流入口を2系統とし、それぞれがウェーハ中心部、ウェーハ外周部に流れるように設定し、このガス流速を独立に調整することにより、炉内ガス流れをコントロールし、ウェーハ面内のエピタキシャル膜厚分布を均一にする手法が主に取られている。
また、特許文献2の技術では、複数のノズルによって原料ガス等を供給している。
In the technique disclosed in
As described above, conventionally, as a method of adjusting the gas flow in the furnace, the main gas has two inlets, each of which is set to flow in the wafer central portion and the wafer outer peripheral portion, and the gas flow rate is adjusted independently. Therefore, a technique for controlling the gas flow in the furnace and making the epitaxial film thickness distribution in the wafer surface uniform is mainly taken.
In the technique disclosed in Patent Document 2, raw material gas and the like are supplied by a plurality of nozzles.
通常、エピタキシャル成長は、ウェーハを高温に熱し、供給律速条件下で実施されるため、エピタキシャル膜厚はウェーハ上を流れるガス流速の影響を受けやすいことが知られている。
しかしながら、従来のエピタキシャル製造装置ではウェーハ上部空間を流れるガス流速が、流れ水平方向に異なっているため、膜厚の不均一性が平坦度悪化を引き起こしていた。従来のメインガスの流入機構は、特許文献1のように、ウェーハの中心部と外周部付近の膜厚をコントロールするために2系統に分かれているものが主流であるが、ガスの調整は、ウェーハ中心部と外周部と2系統のみのため、複雑な膜厚分布を調整するには不十分であり、面内全体の膜厚を均一にすることはこれだけでは困難な状態となっている。
It is known that epitaxial growth is usually performed under a supply rate-controlled condition by heating a wafer to a high temperature, so that the epitaxial film thickness is easily affected by the flow velocity of gas flowing over the wafer.
However, in the conventional epitaxial manufacturing apparatus, the gas flow velocity flowing in the upper space of the wafer is different in the flow horizontal direction, so that the non-uniformity of the film thickness causes the flatness to deteriorate. The conventional main gas inflow mechanism is mainly divided into two systems in order to control the film thickness in the vicinity of the center and outer periphery of the wafer as in
また、実際のエピタキシャル成長装置には、ガスのウェーハ面内方向分布や、温度分布が生じているため、これらが原因となり、膜厚の均一性が向上できない、さらに、特に枚葉式のエピタキシャルウェーハ製造装置では、各実機または各機種ごとに機差があり、それぞれの実機ごとにガス流速、ガス供給量等を変化させることが必要であり、ガス流速制御等に多大な作業量を要するためこれを改善したいという要求があった。
さらに、特許文献1または特許文献2のように、複数のノズルによって直接チャンバ内にガスを供給すると、ノズル形状に依存して平坦度が悪化して、膜厚の均一性が低下する場合があり、制御の困難性が高いという問題があった。
また、特許文献1のように、ウェーハ中心側のinガスとウェーハ外側のoutガスとをそれぞれ制御する場合において、これらin/outガスが途中で交じり合わないように仕切り板(整流板等)を設けた際、この仕切り板を入れることにより、仕切り板近傍でのガス流れが変化してしまい、ウェーハ膜厚分布に悪影響をもたらすことがああった。
In addition, in an actual epitaxial growth apparatus, gas in-plane direction distribution and temperature distribution are generated, and these cause the film thickness uniformity, and in particular, single wafer type epitaxial wafer manufacturing. In the equipment, there are machine differences for each actual machine or each model, and it is necessary to change the gas flow rate, gas supply amount, etc. for each actual machine, which requires a large amount of work for gas flow rate control etc. There was a request to improve.
Furthermore, as in
In addition, as in
本発明は上記課題を解決する為になされたものであり、ウェーハ表面に形成されるエピタキシャル膜の膜厚分布均一性を向上させることができるエピタキシャル成長装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an epitaxial growth apparatus capable of improving the film thickness distribution uniformity of an epitaxial film formed on the wafer surface.
発明者らは、上記の従来のエピタキシャル成長装置においてエピタキシャル膜厚分布の乱れが生じる原因を追求した結果、ウェーハ上方空間を流れるガス流速がウェーハ面内で流れ垂直方向に異なっているためであることが分かった。
しかも、このようなガス流速を均一化するために複数のノズルを設けたり、整流板のような構成を用いると、発生するガス流の乱れがウェーハ面上まで達し、よけい膜厚分布が乱れる可能性がある。したがって、枚葉式エピタキシャル成長装置では、実際のエピタキシャル膜厚に合わせてガス流速を制御することが重要である。
As a result of pursuing the cause of disturbance of the epitaxial film thickness distribution in the conventional epitaxial growth apparatus described above, the inventors found that the gas flow velocity flowing in the space above the wafer is different in the vertical direction in the wafer plane. I understood.
In addition, if a plurality of nozzles are provided to make the gas flow rate uniform, or if a configuration such as a rectifying plate is used, the turbulence of the generated gas flow can reach the wafer surface, which can disturb the thickness distribution. There is sex. Therefore, in the single wafer epitaxial growth apparatus, it is important to control the gas flow rate in accordance with the actual epitaxial film thickness.
このような知見から、本発明の本発明のエピタキシャル成長装置においては、内部にガス流路が設けられてなるとともにウェーハを保持するサセプタが前記ガス流路内に設けられてなるチャンバと、該チャンバの一端側に備えられて前記チャンバ内にガスを供給するガス供給口と、前記チャンバの他端側に備えられて前記チャンバからガスを排出するガス排出口とが少なくとも備えられてなるエピタキシャル成長装置であり、
前記ガス供給口の断面形状のうち、ウェーハ法線方向となる高さ方向寸法が、高さ均一なガス供給口としてウェーハに成膜されたエピタキシャル膜の膜厚分布を補償してガス流速を制御するように、前記エピタキシャル膜の膜厚分布に対応して設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明本発明は、前記ガス供給口の断面形状が、前記幅方向に分割された複数の幅領域ごとに前記高さ寸法が設定されてなることが好ましい。
また、また、前記ガス供給口の前記高さ寸法の設定幅h0 が、膜厚分布を補償する際の高さ均一なガス供給口における高さ寸法の−30%〜+30%程度の範囲とされてなることもある。
本発明本発明のエピタキシャル成長装置の製造方法においては、上記のいずれか記載のエピタキシャル成長装置の製造方法であって、
高さ均一なガス供給口としてウェーハにエピタキシャル膜を成膜して、該エピタキシャル膜の膜厚分布の膜厚分布を測定する工程と、
前記エピタキシャル膜の膜厚分布に対応して、膜厚分布を補償するガス流速に対応して前記ガス供給口の高さ寸法を設定する工程と、
と有することにより上記課題を解決した。
本発明本発明は、前記ガス供給口の高さ寸法を設定する工程において、
前記エピタキシャル膜の膜厚分布のグラフにおける膜厚の極値を求め、
これらの極値のうち、となりあう極値の各中間点および膜厚分布の端点を高さ設定点とし、
前記極値のうち、極大値と極小値とのの差を1とするとともに、極小値から各高さ設定点までの差をhとし、かつ、前記幅方向に均一なガス供給口高さ寸法をH0 、該幅方向に均一なガス供給口高さ寸法H0 に対するガス供給口高さ寸法の設定幅をh0 としたとき、
前記各高さ設定点に対応する部分の高さ寸法が、式(1)
H=H0 +(1−2h)×(H0 ×h0 ) ・・・(1)
によって設定されることが好ましい。
さらにさらに、本発明は、前記ガス供給口の断面形状として、前記幅方向に分割された複数の幅領域ごとに前記高さ寸法を設定することができる。
本発明本発明のエピタキシャルウェーハは、上記の何れか記載のエピタキシャル成長装置、または、上記のいずれか記載の製造方法により製造されたエピタキシャル成長装置により製造された手段を採用することができる。
From such knowledge, in the epitaxial growth apparatus of the present invention of the present invention, a chamber in which a gas flow path is provided and a susceptor for holding a wafer is provided in the gas flow path, An epitaxial growth apparatus comprising at least a gas supply port provided on one end side for supplying gas into the chamber and a gas discharge port provided on the other end side of the chamber for discharging gas from the chamber. ,
The gas flow rate is controlled by compensating for the film thickness distribution of the epitaxial film formed on the wafer as a gas supply port with a uniform height in the height direction, which is the normal direction of the wafer, in the cross-sectional shape of the gas supply port. Thus, the above-mentioned problem has been solved by setting the thickness corresponding to the film thickness distribution of the epitaxial film.
In the present invention, it is preferable that the cross-sectional shape of the gas supply port is configured such that the height dimension is set for each of a plurality of width regions divided in the width direction.
Further, the set width h 0 of the height dimension of the gas supply port is in a range of about −30% to + 30% of the height dimension of the gas supply port having a uniform height when compensating the film thickness distribution. It may be done.
In the manufacturing method of the epitaxial growth apparatus of the present invention, the manufacturing method of the epitaxial growth apparatus according to any one of the above,
Forming an epitaxial film on the wafer as a gas supply port having a uniform height, and measuring a film thickness distribution of the film thickness distribution of the epitaxial film;
In correspondence with the film thickness distribution of the epitaxial film, the step of setting the height dimension of the gas supply port corresponding to the gas flow rate for compensating the film thickness distribution;
The above-mentioned problem was solved by having.
The present invention, in the step of setting the height dimension of the gas supply port,
Obtain the extreme value of the film thickness in the graph of the film thickness distribution of the epitaxial film,
Among these extreme values, each intermediate point of the extreme values and the end points of the film thickness distribution are set as height setting points,
Among the extreme values, the difference between the maximum value and the minimum value is 1, and the difference from the minimum value to each height set point is h, and the gas supply port height dimension is uniform in the width direction. Is H 0 , and the set width of the gas supply port height dimension with respect to the gas supply port height dimension H 0 that is uniform in the width direction is h 0 ,
The height dimension of the portion corresponding to each of the height setting points is expressed by the formula (1)
H = H 0 + (1-2h) × (H 0 × h 0 ) (1)
Is preferably set by:
Furthermore, in the present invention, the height dimension can be set for each of a plurality of width regions divided in the width direction as the cross-sectional shape of the gas supply port.
Invention The epitaxial wafer of the present invention can employ any of the epitaxial growth apparatuses described above or means manufactured by the epitaxial growth apparatus manufactured by any of the manufacturing methods described above.
本発明本発明のエピタキシャル成長装置においては、内部にガス流路が設けられてなるとともにウェーハを保持するサセプタが前記ガス流路内に設けられてなるチャンバと、該チャンバの一端側に備えられて前記チャンバ内にガスを供給するガス供給口と、前記チャンバの他端側に備えられて前記チャンバからガスを排出するガス排出口とが少なくとも備えられてなる枚葉式のエピタキシャル成長装置であり、
前記ガス供給口の断面形状のうち、ウェーハ面内方向となる幅方向寸法がウェーハ全面に前記ガスを供給できる寸法とされ、
前記ガス供給口の断面形状のうち、ウェーハ法線方向となる高さ方向寸法が、高さ均一なガス供給口としてウェーハに成膜されたエピタキシャル膜の膜厚分布を補償してガス流速を制御するように、前記エピタキシャル膜の膜厚分布に対応して設定されてなることにより、エピタキシャル成長させるウェーハ上を流れるガスの流速をエピタキシャル膜の膜厚に対応して増減することが可能となり、これにより、膜厚の薄いところではガス流速を増やし、膜厚の厚いところではガス流速を減らすように供給ガスをチャンバ内に供給できるので、エピタキシャル成長する膜の膜厚をより一層均一化することが可能となる。
In the epitaxial growth apparatus of the present invention, a gas flow path is provided therein and a susceptor for holding a wafer is provided in the gas flow path, and is provided on one end side of the chamber. A single wafer type epitaxial growth apparatus comprising at least a gas supply port for supplying gas into the chamber and a gas discharge port provided on the other end side of the chamber for discharging gas from the chamber;
Of the cross-sectional shape of the gas supply port, the width direction dimension that is the wafer in-plane direction is a dimension that can supply the gas to the entire wafer surface,
The gas flow rate is controlled by compensating for the film thickness distribution of the epitaxial film formed on the wafer as a gas supply port with a uniform height in the height direction, which is the normal direction of the wafer, in the cross-sectional shape of the gas supply port. Thus, by being set corresponding to the film thickness distribution of the epitaxial film, it becomes possible to increase or decrease the flow rate of the gas flowing on the wafer to be epitaxially grown in accordance with the film thickness of the epitaxial film. Since the supply gas can be supplied into the chamber so that the gas flow rate is increased where the film thickness is thin and the gas flow rate is decreased where the film thickness is thick, the film thickness of the epitaxially grown film can be made more uniform. Become.
なお、チャンバが平面視略円形であるエピタキシャル成長装置の場合には、反応ガスが導入されウェーハ上方空間へガスが流れ込む間に、その反応ガス通過部に垂直衝突壁面と水平衝突壁を持ち、その水平衝突壁面の高さが円周方向に異なることになる。
さらに、チャンバ流入位置からチャンバ外側方向へガス流方向に所定の長さ寸法を持って前記ガス供給口断面形状が維持されることができる。チャンバが平面視略円形の場合には、その径方向に前記ガス供給口断面形状が維持される。
実際には、このガス供給口は、後述するように、中リング部上面と、この中リング部と組み合わせてチャンバを形成する上ドーム部の対応する位置に形成された溝(切欠)とからなり、この溝の形成状態を調整することでガス供給口の断面形状が設定される。これ以外にも、別部材としての供給口が設けられることや、チャンバを構成する部材に貫通孔を設けてガス供給口をすること、上ドーム部と中リング部のみならず、他の構成要素等も組み合わせてガス供給口を構成することも可能である。
In the case of an epitaxial growth apparatus in which the chamber has a substantially circular shape in plan view, while the reaction gas is introduced and the gas flows into the space above the wafer, the reaction gas passage has a vertical collision wall and a horizontal collision wall. The height of the collision wall surface will be different in the circumferential direction.
Further, the gas supply port cross-sectional shape can be maintained with a predetermined length dimension in the gas flow direction from the chamber inflow position to the chamber outer side direction. When the chamber is substantially circular in plan view, the gas supply port cross-sectional shape is maintained in the radial direction.
Actually, as will be described later, the gas supply port is composed of an upper surface of the middle ring portion and a groove (notch) formed at a corresponding position of the upper dome portion that forms a chamber in combination with the middle ring portion. The cross-sectional shape of the gas supply port is set by adjusting the formation state of the groove. In addition to this, a supply port as a separate member is provided, a gas supply port is provided by providing a through-hole in a member constituting the chamber, not only the upper dome portion and the middle ring portion, but also other components It is also possible to configure the gas supply port by combining them.
本発明本発明は、前記ガス供給口の断面形状が、前記幅方向に分割された複数の幅領域ごとに前記高さ寸法が設定されてなることにより、石英等からなるガス供給口を形成する構成部材における加工性低下を防止しつつガス流速制御をおこなうことが可能となるため、低コストで膜厚の均一なエピタキシャルウェーハを製造することの可能となる。 In the present invention, a gas supply port made of quartz or the like is formed by setting the height dimension for each of a plurality of width regions divided in the width direction in the cross-sectional shape of the gas supply port. Since it is possible to control the gas flow rate while preventing deterioration of workability in the constituent members, an epitaxial wafer having a uniform film thickness can be manufactured at low cost.
本発明本発明の前記ガス供給口の前記幅領域数が例えば11に設定されてなることにより、後述するように、ガス供給口が、ウェーハ中心側と周縁側とにガスを供給する2系統として幅方向に3分割され、かつ、図6のような膜厚分布を補償する際には各領域の高さ寸法を設定することを容易におこなうことができる。
また、また、前記ガス供給口の前記高さ寸法の設定幅h0 が、膜厚分布を補償する際の高さ均一なガス供給口における高さ寸法の−30%〜+30%程度の範囲とされてなることにより、ガス流速を制御して膜厚分布を充分補償することが充分可能となる。
As the number of the width regions of the gas supply port of the present invention is set to 11, for example, the gas supply port is configured as two systems for supplying gas to the wafer center side and the peripheral side as will be described later. When the film is divided into three in the width direction and the film thickness distribution as shown in FIG. 6 is compensated, the height dimension of each region can be easily set.
Further, the set width h 0 of the height dimension of the gas supply port is in a range of about −30% to + 30% of the height dimension of the gas supply port having a uniform height when compensating the film thickness distribution. Thus, it is possible to sufficiently compensate the film thickness distribution by controlling the gas flow rate.
本発明本発明のエピタキシャル成長装置の製造方法においては、高さ均一なガス供給口としてウェーハにエピタキシャル膜を成膜して、該エピタキシャル膜の膜厚分布の膜厚分布を測定する工程と、
前記エピタキシャル膜の膜厚分布に対応して、膜厚分布を補償するガス流速に対応して前記ガス供給口の高さ寸法を設定する工程と、
と有することにより、実際のエピタキシャル成長装置において生じる成膜したエピタキシャル成長した膜厚の不均一は、温度、ガス量、乱流、その他、多数の原因が考えられるが、上記のように、実際に成膜する工程と、この成膜データに基づいてガス供給口高さを設定してガス流速を制御することにより、たとえどのような原因であろうと、エピタキシャル膜厚の増減を補償することが可能となり、膜厚均一性を飛躍的に向上することができる。しかも、このようなガス流速を均一化するために複数のノズルを設けたり、整流板のような構成を追加することなく実際のエピタキシャル膜厚に合わせてガス流量を制御することが可能となる。
In the method of manufacturing an epitaxial growth apparatus of the present invention, a step of forming an epitaxial film on a wafer as a gas supply port having a uniform height, and measuring a film thickness distribution of the film thickness distribution of the epitaxial film;
In correspondence with the film thickness distribution of the epitaxial film, the step of setting the height dimension of the gas supply port corresponding to the gas flow rate for compensating the film thickness distribution;
The non-uniformity in the thickness of the epitaxially grown film formed in the actual epitaxial growth apparatus can be caused by temperature, gas amount, turbulent flow, and many other causes. By controlling the gas flow rate by setting the gas supply port height based on this film formation data, it becomes possible to compensate for the increase or decrease in the epitaxial film thickness, whatever the cause, The film thickness uniformity can be dramatically improved. Moreover, it is possible to control the gas flow rate according to the actual epitaxial film thickness without providing a plurality of nozzles in order to make the gas flow rate uniform or adding a configuration such as a rectifying plate.
本発明本発明は、前記ガス供給口の高さ寸法を設定する工程において、
前記エピタキシャル膜の膜厚分布のグラフにおける膜厚の極値を求め、
これらの極値のうち、となりあう極値の各中間点および膜厚分布の端点を高さ設定点とし、
前記極値のうち、極大値と極小値とのの差を1とするとともに、極小値から各高さ設定点までの差をhとし、かつ、前記幅方向に均一なガス供給口高さ寸法をH0 、該幅方向に均一なガス供給口高さ寸法H0 に対するガス供給口高さ寸法の設定幅をh0 としたとき、
前記各高さ設定点に対応する部分の高さ寸法が、式(1)
H=H0 +(1−2h)×(H0 ×h0 ) ・・・(1)
によって設定されることにより、より容易にガス供給口の高さを設定し、実際のエピタキシャル膜厚に合わせてガス流量を制御することが可能となる。
The present invention, in the step of setting the height dimension of the gas supply port,
Obtain the extreme value of the film thickness in the graph of the film thickness distribution of the epitaxial film,
Among these extreme values, each intermediate point of the extreme values and the end points of the film thickness distribution are set as height setting points,
Among the extreme values, the difference between the maximum value and the minimum value is 1, and the difference from the minimum value to each height set point is h, and the gas supply port height dimension is uniform in the width direction. Is H 0 , and the set width of the gas supply port height dimension with respect to the gas supply port height dimension H 0 that is uniform in the width direction is h 0 ,
The height dimension of the portion corresponding to each of the height setting points is expressed by the formula (1)
H = H 0 + (1-2h) × (H 0 × h 0 ) (1)
Thus, the height of the gas supply port can be set more easily, and the gas flow rate can be controlled in accordance with the actual epitaxial film thickness.
ガス供給口の断面形状は、矩形の断面形状を基本として、この基本形のガス供給口において試験的にエピタキシャル膜を成長させ、この膜厚分布を縦軸とし、ガス供給口幅方向位置すなわちウェーハ径方向を横軸として、膜厚分布をグラフにする。そして、この膜厚分布のグラフを上下反転した形状に合わせてガス供給口高さ寸法とすることができる。この際、エピタキシャル成長装置の製造上、部品の加工容易性などから底側は直線とし、上側を前記グラフに対応した曲線にすることが好ましい。この方法が膜厚分布を補償するためには理想型であるといえる。 The cross-sectional shape of the gas supply port is based on a rectangular cross-sectional shape, and an epitaxial film is experimentally grown at the gas supply port of this basic shape. The film thickness distribution is plotted on the horizontal axis. Then, the height of the gas supply port can be made to match the shape of the graph of the film thickness distribution inverted upside down. At this time, it is preferable that the bottom side is a straight line and the upper side is a curve corresponding to the graph in terms of the ease of processing of the parts, etc. in manufacturing the epitaxial growth apparatus. This method is ideal for compensating the film thickness distribution.
実際には、加工の容易性などから複数の幅方向に複数分割された幅領域ごとに、高さ寸法を設定することが好ましい。これは、チャンバに近接するガス供給口は、チャンバ内と同程度かそれに近いぐらい温度が高くなるため、ガス供給口となる部品はチャンバを構成する部品と同様石英製とされることが多く、これらは研削によって形状を形成するが、このように切削によって部品を形成する製造の際には、膜厚分布に対応したような複雑な曲面として形成することが難しいからである。 Actually, it is preferable to set the height dimension for each of the width regions divided into a plurality of width directions for ease of processing. This is because the temperature of the gas supply port close to the chamber becomes as high as or close to that in the chamber, so the parts that serve as the gas supply port are often made of quartz, as are the components that make up the chamber. This is because the shape is formed by grinding, but it is difficult to form a complicated curved surface corresponding to the film thickness distribution at the time of manufacturing the part by cutting in this way.
具体的には、枚葉式のエピタキシャル成長装置は、石英製の上ドーム部と、この上ドーム部と組み合わせてチャンバを形成する下ドーム部との間にサセプタの外側に位置するリング状の中リング部が設けられ、これら上ドーム部、中リング部、下ドーム部により概略チャンバが構成されている。
そして、均一高さ寸法のガス供給口の場合、上ドーム部の下面端部に切欠となる溝を形成して、この溝を中リング部の上平面と組み合わせることでガス供給口が形成される。
Specifically, the single-wafer epitaxial growth apparatus includes a ring-shaped middle ring positioned outside the susceptor between an upper dome portion made of quartz and a lower dome portion that is combined with the upper dome portion to form a chamber. The upper dome portion, the middle ring portion, and the lower dome portion constitute a general chamber.
In the case of a gas supply port having a uniform height, a gas supply port is formed by forming a groove to be a notch at the lower end of the upper dome portion and combining this groove with the upper plane of the middle ring portion. .
したがって、上述したように高さ寸法を設定するためには、上ドーム部に形成する溝の形状を前述した高さ寸法の設定にしたがって設定し、中リング部の上面はフラットのままにすることができる。もちろん、上ドーム部の溝形状はフラットなままで、中リング部の上面に上ドーム部の溝に対応して上述した高さ寸法となるように溝を形成することもできる。 Therefore, in order to set the height dimension as described above, the shape of the groove formed in the upper dome portion is set according to the height dimension setting described above, and the upper surface of the middle ring portion is left flat. Can do. Of course, the groove shape of the upper dome portion can be formed on the upper surface of the middle ring portion so as to have the above-described height dimension corresponding to the groove of the upper dome portion while the groove shape of the upper dome portion remains flat.
なお、メインガスが垂直壁に衝突後、炉内へと流入するエピタキシャル成長装置については、その流入口の天井部分高さを複数の領域で変更し、ガス流量をコントロールすることによりウェーハのエピ膜厚均一性を向上させることができる。 For epitaxial growth equipment that flows into the furnace after the main gas collides with the vertical wall, the epitaxial film thickness of the wafer is controlled by changing the ceiling height of the inlet in multiple areas and controlling the gas flow rate. Uniformity can be improved.
したがってしたがって、本発明は、前記ガス供給口の断面形状として、前記幅方向に分割された複数の幅領域ごとに前記高さ寸法を設定することが好ましい。 Therefore, in the present invention, it is preferable that the height dimension is set for each of a plurality of width regions divided in the width direction as a cross-sectional shape of the gas supply port.
各幅領域においては、それぞれの領域に対応する高さ設定点において式(1)で設定された高さ寸法とすることができる。 In each width region, the height dimension set by Expression (1) can be set at the height set point corresponding to each region.
ガス供給口が、ウェーハの中心側と周辺側とに対応して2系統に分割されている場合、つまり、幅方向に外側部、中側部、外側部、と3分割されている場合には、極大値に対応する幅領域を中側部の最外側に対応するよう設定し、これ以外の残りの幅領域は等幅で分割するものとする。一般的に、高さ寸法均一なガス供給口を有するエピタキシャル成長装置においては、図6に黒丸●で示すような「2つ山形状」のような膜厚分布となることが多いが、この場合、幅領域の分割数が11となる。 When the gas supply port is divided into two systems corresponding to the center side and the peripheral side of the wafer, that is, when the gas supply port is divided into the outer part, the middle part, and the outer part in the width direction. The width region corresponding to the maximum value is set so as to correspond to the outermost side of the middle side portion, and the remaining width regions other than this are divided at equal widths. In general, in an epitaxial growth apparatus having a gas supply port having a uniform height, the film thickness distribution is often a “double mountain shape” as shown by black circles ● in FIG. The number of divisions of the width region is 11.
さらに、より大口径のウェーハを処理する場合などにおいては、分割数を11以上にし、かつ、この分割数に対応するように多数の高さ設定点を膜厚分布のグラフ上で設定し、それぞれの高さ設定点において、式(1)によって高さ寸法を設定することができる。 Furthermore, when processing a wafer having a larger diameter, the number of divisions is set to 11 or more, and a number of height setting points are set on the graph of the film thickness distribution so as to correspond to the number of divisions. The height dimension can be set by the equation (1) at the height setting point.
さらに詳細には、前記ガス供給口の高さ寸法を設定する工程において、まず、図6に黒丸●で示すように、前記エピタキシャル膜の膜厚分布のグラフを描画する。図6において、縦軸はエピタキシャル膜厚(μm)、横軸はウェーハ中心からの距離(mm)である。
次いで、図6のグラフを模式的に示した図7(a)に示すように、前記エピタキシャル膜の膜厚分布のグラフにおける膜厚の極値を求め、各極値をとおるように破線を水平に引く。
次いで、図7(b)に示すように、前記エピタキシャル膜の膜厚分布のグラフにおいて、これらの極値のうちとなりあう極値の各中間点および膜厚分布の端点を高さ設定点とし、図7(b)に示すように、各高さ設定点をとおる実線を水平に引く。
前記極値のうち、最小極値の値、つまり、膜厚最小値に当たる水平線を基準線として、極大値と極小値との差、つまり、最大膜厚値と最小膜厚値の差となる高さ寸法を1とするとともに、極小値から各高さ設定点までの高さ寸法の差をhとする。
ガス供給口の幅方向分割数と、各高さ基準点の数とを同数に設定するとともに、エピタキシャル膜の膜厚分布の膜厚分布を測定する工程において使用したエピタキシャル製造装置における前記幅方向に均一なガス供給口高さ寸法をH0 とし、該幅方向に均一なガス供給口高さ寸法H0 に対するガス供給口高さ寸法の設定幅(最大変化絶対値)をh0 としたとき、
前記各高さ設定点に対応する部分の高さ寸法を、式(1)
H=H0 +(1−2h)×(H0 ×h0 ) ・・・(1)
によって設定されるHとなるようにするものである。
More specifically, in the step of setting the height dimension of the gas supply port, first, a graph of the film thickness distribution of the epitaxial film is drawn as shown by black circles ● in FIG. In FIG. 6, the vertical axis represents the epitaxial film thickness (μm), and the horizontal axis represents the distance (mm) from the wafer center.
Next, as shown in FIG. 7A schematically showing the graph of FIG. 6, the extreme value of the film thickness in the graph of the film thickness distribution of the epitaxial film is obtained, and the broken line is horizontally placed so as to pass through each extreme value. Pull on.
Next, as shown in FIG. 7B, in the graph of the film thickness distribution of the epitaxial film, the extreme points of the extreme values and the end points of the film thickness distribution among these extreme values are set as height setting points, As shown in FIG. 7B, a solid line passing through each height set point is drawn horizontally.
Among the extreme values, the minimum extreme value, that is, the difference between the maximum value and the minimum value, that is, the difference between the maximum film thickness value and the minimum film thickness value, with the horizontal line corresponding to the minimum film thickness value as the reference line. The height dimension is 1, and the difference in height dimension from the minimum value to each height set point is h.
In the width direction of the epitaxial manufacturing apparatus used in the step of measuring the film thickness distribution of the epitaxial film thickness distribution, the number of divisions in the width direction of the gas supply port and the number of height reference points are set to the same number. uniform gas supply port of the height and H 0, when the uniform gas supply opening height gas supply port for the dimension H 0 height of the setting range (the maximum change absolute value) was h 0 in the width direction,
The height dimension of the portion corresponding to each of the height setting points is expressed by equation (1)
H = H 0 + (1-2h) × (H 0 × h 0 ) (1)
Is set to H set by.
なお、上記のようにガス供給口の高さを設定することによって、膜厚を補償するようにガス流量を設定した場合、複数のエピタキシャル成長装置において、同一の供給ガスレシピによって装置を制御することが可能となるため、複数のエピタキシャル成長装置において同時に膜厚均一性を同じレベルに制御することができる。 When the gas flow rate is set so as to compensate for the film thickness by setting the height of the gas supply port as described above, the apparatus can be controlled by the same supply gas recipe in a plurality of epitaxial growth apparatuses. Therefore, the film thickness uniformity can be simultaneously controlled to the same level in a plurality of epitaxial growth apparatuses.
本発明本発明のエピタキシャルウェーハは、上記の何れか記載のエピタキシャル成長装置、または、上記のいずれか記載の製造方法により製造されたエピタキシャル成長装置により製造された手段を採用することにより、エピタキシャル膜の均一なエピタキシャルウェーハを容易に得ることができる。 The epitaxial wafer of the present invention is obtained by adopting the epitaxial growth apparatus according to any one of the above, or the means manufactured by the epitaxial growth apparatus manufactured by the manufacturing method according to any one of the above, so that the epitaxial film is uniform. An epitaxial wafer can be easily obtained.
本発明によれば、上記のようにガス供給口の高さを設定することによって、膜厚を補償するようにガス流量を設定し、ウェーハのエピタキシャル膜厚均一性を向上させ、エピタキシャル膜の均一なエピタキシャルウェーハを容易に得ることができるという効果を奏することができる。 According to the present invention, by setting the height of the gas supply port as described above, the gas flow rate is set so as to compensate the film thickness, the epitaxial film thickness uniformity of the wafer is improved, and the epitaxial film thickness is uniform. It is possible to obtain an effect that a simple epitaxial wafer can be easily obtained.
以下、本発明に係る一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置を示す模式側断面図、図2は、図1におけるx矢視した本実施形態におけるエピタキシャル成長装置を示す模式平断面図、図3は、図2におけるガス供給口をy方向からみた斜視図、図4は、ガス供給口が均一高さとされた場合の図2におけるガス供給口をy方向からみた正面図、図5は、ガス供給口が高さ設定された場合の図2におけるガス供給口をy方向からみた正面図であり、図において、符号1は、エピタキシャル成長装置である。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a schematic side sectional view showing an epitaxial growth apparatus in the present embodiment, FIG. 2 is a schematic plan sectional view showing the epitaxial growth apparatus in the present embodiment as viewed in the direction of the arrow x in FIG. 1, and FIG. 3 is a gas supply in FIG. FIG. 4 is a front view of the gas supply port in FIG. 2 when the gas supply port has a uniform height, and FIG. 5 is a front view of the gas supply port set to a height. 2 is a front view of the gas supply port in FIG. 2 as viewed from the y direction. In the figure,
本実施形態におけるエピタキシャル成長装置1は、図1、図2に記載するように、上ドーム部7と下ドーム部9とこれらの間に設けられた中リング部8とからチャンバが構成され、該チャンバ内には、ウェーハ12を保持するサセプタ11が、チャンバ内をガス流路(チャンバ内上部)2とチャンバ内下部3にウェーハ12で分けるように設けられる。
サセプタ11はサセプタ支持部16により回転可能に支持され、サセプタ支持部16は、チャンバ外部の図示しない回転駆動機構により回転可能とされている。チャンバ外側の上ドーム部7の上側位置および下ドーム部9の下側には赤外線ランプ15,15がウェーハ12加熱用に複数設けられている。サセプタ11の外側には余熱リング10が設けられ、余熱リング10の上面はサセプタ11上のウェーハ12の表面と略同一面となるようになっている。なお、上ドーム部7が、さらに上下2つに分解される構造も可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
中リング部8は、厚みを有する略円筒形状石英部材とされ、その上面81が平面状とされる。この中リング部8には、ガス流路2の上流側と下流側となる位置で上面81外周側に、底面82,83が略水平面とされかつ外周と同心の垂直曲面84,85を有する切欠86,87が設けられている。この切欠86,87は、中リング部8の径方向に均一な寸法を有し、中リング部8の周方向には、ガス流路2の幅方向にウェーハ12の径寸法と同程度かやや大きい程度に設定されており、これにより、後述するようにガス流供給口のガス流路2幅方向に、ウェーハ12全面にガスを供給可能とされている。
中リング部8の内周上側には、余熱リング10により中リング部8とサセプタ11との間でチャンバ内上部2とチャンバ内下部3とを分離しつつ、余熱リング10中リング部8の上面81と余熱リング10上面とが略同一平面となるように余熱リング10を載置する凸部88が周設されている。
The
The upper surface of the
上ドーム部7は、上方が一体となった蓋部で閉じられた中リング部8と同径で同幅の円筒形状石英部材とされ、下端面71は中リング8上面81と密着される平面状とされる。
この上ドーム部7には、中リング部8の切欠86,87に対応する円周位置には、底面82,83および垂直曲面84,85にそれぞれ対向する天井面72,73および垂直曲面74,75を有する切欠76,77が円周内側に設けられている。切欠76,77の外周位置では、下端面71aが下端面71よりも下側に突出されている。
The
The
これらの切欠76,86が組み合わされることにより、図1〜3に示すように、底面82、垂直曲面84、垂直曲面74、天井面72、および、上面81の一部で囲まれたガス供給口が形成される。このガス供給口は、中リング部8の外周位置と内周位置とで、ガスを流入および放出する高さ位置が異なり、下側から流入されたガスが、ガス衝突壁面(垂直曲面)84に衝突して拡散し、流量調節面(天井面)72により流量を調節されるようになっている。
同様に切欠77,87が組み合わされることにより、底面83、垂直曲面85、垂直曲面75、天井面73、および、上面81の一部で囲まれたガス排出口が形成され、中リング部8の外周位置と内周位置とで、ガスを流入および放出する高さ位置が異なるようになっている。
By combining these
Similarly, by combining the
ガス供給口には、図1,図2に示すように、ガス流路2の幅方向に2つに分割された導入側整流部材6が接続され、この導入側整流部材6には穴付きバッフル5、ガス導入部材4を介して、イン側流量調節器17の設けられたイン側導入配管19、アウト側流量調節器18の設けられたアウト側導入配管20が接続されている。イン側導入配管19,アウト側導入配管20は、図示しないガス供給手段に接続されたガス導入管21から分岐している。
ガス排出口には、排気側整流部材13が接続され、この排気側整流部材13には、ガス排気部材14を介して図示しないガス排気手段が接続されている。なお、図2においては、ガス導入部材4、ガス排気部材14は省略している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the gas supply port is connected to an introduction
An exhaust
また、ガス供給口の下側のガス流入位置となる底面82には、図2〜図5に示すように、垂直方向かつガス流速方向にに延在するガス供給口仕切り板8a,8bが設けられる。このガス供給口仕切り板8a,8bの上端は中リング部8の上面81と面一となるように設けられており、ガス排出口のチャンバに開口した部分の形状としては、複数に分割されることなく1つとなっている。
さらに、導入側整流部材6にも、これらガス供給口仕切り板8a,8bに連続して整流部材仕切り板6a,6bが設けられて、ウェーハ12の中心側(イン側)および、ウェーハ12の外周側(アウト側)に供給するガスを別々に送り込むように分離されている。
Further, as shown in FIGS. 2 to 5, gas supply
Further, the introduction-
前記ガス供給口の断面形状のうち、チャンバに開口する位置における断面形状は、その高さ寸法が以下のように設定されている。
具体的には、ウェーハ12法線方向(上下方向)となる高さ方向寸法が、図4に示すように、高さ均一なガス供給口としてウェーハに成膜されたエピタキシャル膜の膜厚分布を補償して、成膜するエピタキシャル膜の膜厚が均一化するようにガス流量を制御可能として、前記エピタキシャル膜の膜厚分布に対応して設定されている。
本実施形態では、図5に示すように、ガス供給口の流量調節面(天井面)72が、エピタキシャル膜の膜厚分布を補償するようにガス流量を制御可能な形状になっている。
Among the cross-sectional shapes of the gas supply port, the cross-sectional shape at the position opened to the chamber has the height dimension set as follows.
Specifically, as shown in FIG. 4, the height direction dimension that is the normal direction (vertical direction) of the
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the flow rate adjustment surface (ceiling surface) 72 of the gas supply port has a shape in which the gas flow rate can be controlled so as to compensate for the film thickness distribution of the epitaxial film.
このようなガス供給口の形状、具体的には、ガス供給口の流量調節面(天井面)72の設定は以下のようにおこなわれる。
まず、エピタキシャル成長装置1において、図4に示すように、高さ均一なガス供給口を有する状態として、ウェーハにエピタキシャル膜を成膜して、該エピタキシャル膜の膜厚分布の膜厚分布を測定する工程と、次いで、前記エピタキシャル膜の膜厚分布に対応して、膜厚分布を補償するガス流量に対応して前記ガス供給口の高さ寸法を設定する工程と、と有するものである。
Such a shape of the gas supply port, specifically, the setting of the flow rate adjustment surface (ceiling surface) 72 of the gas supply port is performed as follows.
First, in the
このようなガス供給口の断面形状は、図4に示す矩形の断面形状を基本として、この基本形のガス供給口において試験的にエピタキシャル膜を成長させ、図6に黒丸●で示すように、この膜厚分布を縦軸とし、ガス供給口幅方向位置すなわちウェーハ径方向を横軸として、前記エピタキシャル膜の膜厚分布のグラフを描画する。
図6において、縦軸はエピタキシャル膜厚(μm)、横軸はウェーハ中心からの距離(mm)である。
そして、理想的には、この膜厚分布のグラフを上下反転した形状に合わせてガス供給口高さ寸法とする、すなわち、底面82側は平面とし、流量調節面(天井面)72側を前記グラフに対応した曲線にすることができるが、石英製の中リング部8や上ドーム部7を加工するためには、曲面から形成される部品を製造することは困難性を有するので、実際には、以下のように流量調節面72の形状を設定する。
The cross-sectional shape of such a gas supply port is based on the rectangular cross-sectional shape shown in FIG. 4, and an epitaxial film is experimentally grown at the gas supply port of this basic shape. As shown in FIG. A graph of the film thickness distribution of the epitaxial film is drawn with the film thickness distribution as the vertical axis and the gas supply port width direction position, that is, the wafer radial direction as the horizontal axis.
In FIG. 6, the vertical axis represents the epitaxial film thickness (μm), and the horizontal axis represents the distance (mm) from the wafer center.
Ideally, the gas supply port height dimension is set in accordance with a vertically inverted shape of the graph of the film thickness distribution, that is, the
次いで、前記ガス供給口の高さ寸法を設定する工程において、図6のグラフを模式的に示した図7(a)に示すように、前記エピタキシャル膜の膜厚分布のグラフにおける膜厚の極値を求め、各極値をとおるように破線を水平に引く。
次いで、図7(b)に示すように、前記エピタキシャル膜の膜厚分布のグラフにおいて、これらの極値のうちとなりあう極値の各中間点および膜厚分布の端点を高さ設定点とし、図7(b)に示すように、各高さ設定点をとおる実線を水平に引く。
図7(c)に示すように、前記極値のうち、最小極値の値、つまり、膜厚最小値に当たる水平線を基準線として、極大値と極小値との差、つまり、最大膜厚値と最小膜厚値の差となる高さ寸法を1とするとともに、極小値から各高さ設定点までの高さ寸法の差をh(0≦h≦1)とする。
Next, in the step of setting the height dimension of the gas supply port, as shown in FIG. 7 (a) schematically showing the graph of FIG. 6, the poles of the film thickness in the graph of the film thickness distribution of the epitaxial film are shown. Find the value and draw a dashed line horizontally across each extreme.
Next, as shown in FIG. 7B, in the graph of the film thickness distribution of the epitaxial film, the extreme points of the extreme values and the end points of the film thickness distribution among these extreme values are set as height setting points, As shown in FIG. 7B, a solid line passing through each height set point is drawn horizontally.
As shown in FIG. 7C, among the extreme values, the difference between the maximum value and the minimum value, that is, the maximum film thickness value, with the horizontal line corresponding to the minimum film thickness value, that is, the minimum film thickness value as the reference line. The height dimension that is the difference between the minimum film thickness value and the minimum film thickness value is 1, and the height dimension difference from the minimum value to each height set point is h (0 ≦ h ≦ 1).
ガス供給口の幅方向分割数と、各高さ基準点の数とを同数に設定するとともに、エピタキシャル膜の膜厚分布の膜厚分布を測定する工程において使用したエピタキシャル製造装置における前記幅方向に均一なガス供給口高さ寸法をH0 とし、該幅方向に均一なガス供給口高さ寸法H0 に対するガス供給口高さ寸法の設定幅(最大変化絶対値)をh0 としたとき、
前記各高さ設定点に対応する部分の高さ寸法を、式(1)
H=H0 +(1−2h)×(H0 ×h0 ) ・・・(1)
によって設定されるHとなるようにし、図5に示すように、ガス供給口の流量調節面(天井面)72形状によりガス流量を制御して、エピタキシャル膜の膜厚分布を補償するものである。
In the width direction of the epitaxial manufacturing apparatus used in the step of measuring the film thickness distribution of the epitaxial film thickness distribution, the number of divisions in the width direction of the gas supply port and the number of height reference points are set to the same number. uniform gas supply port of the height and H 0, when the uniform gas supply opening height gas supply port for the dimension H 0 height of the setting range (the maximum change absolute value) was h 0 in the width direction,
The height dimension of the portion corresponding to each of the height setting points is expressed by equation (1)
H = H 0 + (1-2h) × (H 0 × h 0 ) (1)
As shown in FIG. 5, the gas flow rate is controlled by the shape of the flow rate adjusting surface (ceiling surface) 72 of the gas supply port to compensate for the film thickness distribution of the epitaxial film. .
さらに、図6および図7に示すような「二つ山形状」のグラフになる場合、さらに、極大値にあたる幅領域をガス供給口仕切り板8a,8bの内側になるように設定することが好ましく、この際、残りの部分を幅方向に均等割りして幅領域を分割設定する。
上記の手順に従うと幅領域の分割数は最低でも11となる。
また、設定の容易性を確保するために、各領域の高さ設定値hを厳密にグラフに対応して決定しなくてもよく、例えば、
H0 、H0 ±h11、H0 ±h01(h01>h11)という5種類の値や、
H0 、H0 ±h01という3種類の値に分類して設定する、つまり、グラフから選択された複数の値を当てはめて設定することができる。
本実施形態の場合には、各幅領域において、H0 を5mmとし、プラスh0を0.2(20%)として、各幅領域を、4mm、5mm、6mmの3種類の高さに設定し、プラスh01=2mmとした。
Furthermore, in the case of a “double mountain shape” graph as shown in FIGS. 6 and 7, it is preferable to set the width region corresponding to the maximum value to be inside the gas supply
According to the above procedure, the number of divisions of the width region is at least 11.
Further, in order to ensure the ease of setting, it is not necessary to determine the height setting value h of each region strictly corresponding to the graph, for example,
Five values H 0 , H 0 ± h 11 , H 0 ± h 01 (h 01 > h 11 ),
It is possible to classify and set three types of values H 0 and H 0 ± h 01 , that is, set a plurality of values selected from the graph.
In the case of this embodiment, in each width region, H 0 is set to 5 mm, plus h 0 is set to 0.2 (20%), and each width region is set to three kinds of heights of 4 mm, 5 mm, and 6 mm. And plus h 01 = 2 mm.
本願発明のエピタキシャル成長装置1においては、エピタキシャル成長する際には、ウェーハ12がサセプタ11上に載置され、サセプタ支持具16により一定の回転数で回転される。
次いで、ガス導入管21より原料ガスとなるシラン系ガス(SiH4 、SiCl2H2、SiHCl3 、SiCl4 )とキャリアガスH2 が導入され、イン側導入配管19,アウト側導入配管20に分岐後、イン側流量調節器17,アウト側流量調節器18にてガス流量が調整される。その後、供給ガスは、ガス導入部材4、穴付きバッフル5、導入側整流部材6を通り、中リング部8のガス衝突壁面84で拡散し、さらにチャンバ上部天井面72でガス流路2内へと向きを変えられウェーハ12上を流れる。
この状態で、赤外線ランプ15を点灯させることによりウェーハ12、サセプタ11、リング10を加熱し、ウェーハ12のガス流路(チャンバ内上部)2を供給ガスが通過する際、ウェーハ12上でエピタキシャル成長が起こり、エピタキシャル膜が形成される。
In the
Next, a silane-based gas (SiH 4 , SiCl 2 H 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 ) and a carrier gas H 2 that are source gases are introduced from the
In this state, the
図3に示すように、通常、穴付きバッフル5を通過したイン側ガス23、アウト側ガス22,24は、中リング部8のガス衝突壁面84で拡散した後、上ドーム部7と中リング部8の隙間を通ってチャンバ内へと流れる。チャンバ内へ流入する部分における流量調節面(天井面)72と上面81との間の距離すなわちガス供給口の開口部の高さは、図4に示す円周方向に同じ高さのガス供給口を有する場合の膜厚を補償するように図5に示す円周方向に分割された幅領域ごとに高さが異なって設定されているので、これにより、供給ガスは、チャンバ内のウェーハ12に、均一なエピタキシャル膜を成長することができる。
As shown in FIG. 3, the in-
本実施形態では、図6に示すように流量調節面72の上面81からの高さが各領域で異なっていることにより、上ドーム部7と中リング部8の間を流れてきたイン側ガス23、アウト側ガス22,24の流量を調整し、各ゾーン内で生じていたガス流れの乱れを調整し、ウェーハ12に成膜するエピタキシャル膜の膜厚均一性を向上させることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the in-side gas that has flowed between the
(実験例)
本発明のエピタキシャル成長装置1により、実際にエピタキシャル膜を成長させた。
図4に示す円周方向に同じ高さのガス供給口を有する装置によって成膜した場合を実験例1とし、図5に示す円周方向に分割された幅領域ごとに高さが異なって設定されたガス供給口を揺する装置によって成膜した場合を実験例2とする。実験例2は、実験例1の結果によってガス供給口の高さ設定を変えてある。
これらの結果を図6に示す。
(Experimental example)
An epitaxial film was actually grown by the
The case where the film is formed by the apparatus having the gas supply ports having the same height in the circumferential direction shown in FIG. 4 is set as Experimental Example 1, and the height is set differently for each width region divided in the circumferential direction shown in FIG. A case where a film is formed by a device that shakes the gas supply port is referred to as Experimental Example 2. In Experimental Example 2, the height setting of the gas supply port is changed according to the result of Experimental Example 1.
These results are shown in FIG.
なお、実験例の諸元は以下のとおりである。
図4、図5に示すガス供給口寸法
H0 :5mm
図5に示すガス供給口寸法
h0 :2mm
幅領域の幅:20〜30mm
各幅領域の高さ:(右から)
1:5mm
2:6mm
3:5mm
4:4mm
5:5mm
6:6mm
7:5mm
8:4mm
9:5mm
10:6mm
11:5mm
ガス流量
イン側:30slm
アウト側:20slm
ウェーハ直径:200mm
ウェーハ温度:1100℃
The specifications of the experimental example are as follows.
Gas supply port dimensions H 0 shown in FIGS. 4 and 5: 5 mm
Gas supply port dimensions shown in FIG. 5 h 0 : 2 mm
Width of width region: 20-30mm
Height of each width area: (from right)
1: 5mm
2: 6 mm
3: 5 mm
4: 4 mm
5: 5mm
6: 6mm
7: 5mm
8: 4mm
9: 5mm
10: 6mm
11: 5mm
Gas flow rate Inn side: 30 slm
Out side: 20 slm
Wafer diameter: 200mm
Wafer temperature: 1100 ° C
この結果、図6に黒丸●で示す均一高さのガス供給口を有する構造においては、ウェーハ面内で大きな凹凸が生じているが、図6に黒四角■で示すように、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置1においては、膜厚の均一性が向上した。
As a result, in the structure having the uniform-height gas supply port indicated by black circles ● in FIG. 6, large irregularities are generated in the wafer surface. However, as shown by black squares ■ in FIG. In the
1…エピタキシャル成長装置
2…ガス流路(チャンバ内上部)
3…チャンバ内下部
4…ガス導入部材
5…穴付きバッフル
6…導入側整流部材
6a,6b…整流部材仕切り板
7…上ドーム部(チャンバ上部)
72…流量調節面(天井面)
8…中リング部(石英部材)
8a,8b…ガス供給口仕切り板
84…ガス衝突壁面(垂直曲面)
9…下ドーム部
10…予熱リング
11…サセプタ
12…ウェーハ
13…排気側整流部材
14…ガス排気部材
15…赤外線ランプ
16…サセプタ支持部
17…イン側流量調節器
18…アウト側流量調節器
19…イン側導入配管
20…アウト側導入配管
21…ガス導入配管
DESCRIPTION OF
3 ... Lower part in chamber 4 ...
72 ... Flow control surface (ceiling surface)
8 ... Middle ring part (quartz member)
8a, 8b ... gas supply
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ...
Claims (7)
前記ガス供給口の断面形状のうち、ウェーハ法線方向となる高さ方向寸法が、高さ均一なガス供給口としてウェーハに成膜されたエピタキシャル膜の膜厚分布を補償してガス流速を制御するように、前記エピタキシャル膜の膜厚分布に対応して設定されてなることを特徴とするエピタキシャル成長装置。 A chamber in which a gas flow path is provided and a susceptor for holding a wafer is provided in the gas flow path, and a gas supply port that is provided on one end side of the chamber and supplies gas into the chamber And an epitaxial growth apparatus comprising at least a gas exhaust port that is provided on the other end side of the chamber and exhausts gas from the chamber,
The gas flow rate is controlled by compensating for the film thickness distribution of the epitaxial film formed on the wafer as a gas supply port with a uniform height in the height direction, which is the normal direction of the wafer, in the cross-sectional shape of the gas supply port. Thus, the epitaxial growth apparatus is set corresponding to the film thickness distribution of the epitaxial film.
高さ均一なガス供給口としてウェーハにエピタキシャル膜を成膜して、該エピタキシャル膜の膜厚分布の膜厚分布を測定する工程と、
前記エピタキシャル膜の膜厚分布に対応して、膜厚分布を補償するガス流速に対応して前記ガス供給口の高さ寸法を設定する工程と、
と有することを特徴とするエピタキシャル成長装置の製造方法。 A method for manufacturing an epitaxial growth apparatus according to any one of claims 1 to 3,
Forming an epitaxial film on the wafer as a gas supply port having a uniform height, and measuring a film thickness distribution of the film thickness distribution of the epitaxial film;
In correspondence with the film thickness distribution of the epitaxial film, the step of setting the height dimension of the gas supply port corresponding to the gas flow rate for compensating the film thickness distribution;
And a method of manufacturing an epitaxial growth apparatus.
前記エピタキシャル膜の膜厚分布のグラフにおける膜厚の極値を求め、
これらの極値のうち、となりあう極値の各中間点および膜厚分布の端点を高さ設定点とし、
前記極値のうち、極大値と極小値とのの差を1とするとともに、極小値から各高さ設定点までの差をhとし、かつ、前記幅方向に均一なガス供給口高さ寸法をH0 、該幅方向に均一なガス供給口高さ寸法H0 に対するガス供給口高さ寸法の設定幅をh0 としたとき、
前記各高さ設定点に対応する部分の高さ寸法が、式(1)
H=H0 +(1−2h)×(H0 ×h0 ) ・・・(1)
によって設定されることを特徴とする請求項4記載のエピタキシャル成長装置の製造方法。 In the step of setting the height dimension of the gas supply port,
Obtain the extreme value of the film thickness in the graph of the film thickness distribution of the epitaxial film,
Among these extreme values, each intermediate point of the extreme values and the end points of the film thickness distribution are set as height setting points,
Among the extreme values, the difference between the maximum value and the minimum value is 1, and the difference from the minimum value to each height set point is h, and the gas supply port height dimension is uniform in the width direction. Is H 0 , and the set width of the gas supply port height dimension with respect to the gas supply port height dimension H 0 that is uniform in the width direction is h 0 ,
The height dimension of the portion corresponding to each of the height setting points is expressed by the formula (1)
H = H 0 + (1-2h) × (H 0 × h 0 ) (1)
The method of manufacturing an epitaxial growth apparatus according to claim 4, wherein:
An epitaxial wafer manufactured by the epitaxial growth apparatus according to any one of claims 1 to 3 or the epitaxial growth apparatus manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 4 to 6.
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