JP2007294545A - エピタキシャル成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通路の上壁面に堆積する副生成物を抑制する。
【解決手段】シリコンウェーハＷが収容される反応室１２と、通路１１を介して反応室１２に連通された移載室１３Ａとを備え、反応室１２に設けられた供給口１６から、供給口１６と対向して設けられた排出口１７に向かって反応ガスを流すエピタキシャル成長装置において、通路１１の下壁面１１ｂには、反応ガスの通路１１への流入を防止するための流入防止ガスを噴出する流入防止ノズル４０が設けられ、流入防止ノズル４０が、流入防止ガスを通路１１上壁面１１ａの反応室１２出口１２ａ付近に向けて噴出するよう角度設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜するエピタキシャル成長装置に係り、エピタキシャル成長装置の反応室内付近の浄化に用いて好適な技術に関する。

半導体基板の製造分野において、シリコンウェーハの表面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知られている。エピタキシャルウェーハとは、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）の表面に、エピタキシャル成長により、エピタキシャル膜を成膜させたものである。
近年、ＭＯＳメモリデバイスの高集積化に伴い、α粒子によるメモリの誤動作（ソフトエラー）およびＣＭＯＳ・ＩＣにおけるラッチアップが無視できなくなっている。これらの解決策として、デバイス製作の障害となるｇｒｏｗ−ｉｎ欠陥を解消可能なエピタキシャル膜を有したエピタキシャルウェーハが注目され、最近ではＣＭＯＳ・ＩＣの製造にエピタキシャルウェーハが積極的に用いられており、その使用範囲はさらに拡大しつつある。

シリコンウェーハのエピタキシャル成長法としては、気相成長法が一般的である。反応ガス（原料ガス）には、シラン系（ＳｉＨ_４ 、ＳｉＨＣｌ_３ 、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＣｌ_４ など）のガスが汎用され、キャリアガスにはＨ_２ ガスなどが使用されている。
エピタキシャル膜の成長装置の一種として、枚葉式のエピタキシャル成長装置が知られている。この枚葉式の成長装置は、コンパクトな反応室を有し、ハロゲンランプによる輻射加熱方式が採られている。枚葉処理を行うことから、均熱条件、ガス流分布の設計が容易で、エピタキシャル膜の特性を高めることができる。したがって、大口径のシリコンウェーハの処理に適している。

以下、図１１、図１２を参照し、従来の枚葉式のエピタキシャル成長装置を具体的に説明する。
図１１、図１２に示すように、従来の枚葉式のエピタキシャル成長装置は、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜する反応室１２と、反応室１２内にシリコンウェーハＷを移載する移載手段を有したトランスファチャンバ１３（移載室）と、反応室１２とトランスファチャンバ１３とを連通する通路１１とを備えている。
トランスファチャンバ１３内のシリコンウェーハＷは、通路１１を介して、上記移載手段により反応室１２のサセプタ１８に移載される。その後、反応室１２に反応ガスを供給し、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜させる。
成膜時には、シリコンウェーハＷの表面にパーティクルが付着していないことが重要である。パーティクルを除去せずにエピタキシャル膜を成膜させると、エピタキシャル膜にマウンドおよび積層欠陥などが発生するおそれがある。そして、これらの欠陥は、後にＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔｓ）として発見されることになる。

そこで、ウェーハ表面のパーティクルを除去するため、例えば特許文献１のエピタキシャル成長装置が開発されている。特許文献１においては、同じく図１１、図１２に示すように、通路１１の上方に、反応室１２から通路１１への反応ガスの流入を阻止するため、通路１１にパージガスを供給するノズル１４が複数配設されている。成膜時には、各ノズル１４からパージガス（水素ガス）を吹き出す。これにより、通路１１の上壁面に、反応ガスの成分に起因した副生成物５０が堆積される現象を抑えることができる。
特開２００３−１０９９９３号公報

ところで、パーティクルの発生原因としては多々知られている。そのうち、通路１１の上壁面に堆積した副生成物５０が剥離し、これが反応室１２の炉内ガスの対流によりシリコンウェーハＷの表面へと運ばれ、パーティクルとして検出されることがある。
サセプタ１８は回転モータにより回転自在に構成され、成膜時にはサセプタ１８を介してシリコンウェーハＷを周方向に所定の回転速度で回転させる。サセプタ１８の外周には、環状のプレヒートリングＲが配置されている。プレヒートリングＲは、反応室１２を区画するドーム取付体２５の内周壁に固定され、反応ガスをウェーハ表面に接触する直前に加熱する環状のヒータである。よって、回転自在なサセプタ１８と、固定されたプレヒートリングＲとの間には隙間が存在することになる。

図１１、図１２に示すように、副生成物５０が堆積する通路１１は、成膜時のサセプタ位置より低い位置に配されている。そのため、成膜中、プレヒートリングＲとサセプタ１８とが、反応室１２を上下に区画する仕切り板となり、反応ガスは通路１１に流れ込み難くなる。
しかしながら、反応ガスの一部は、サセプタ１８とプリヒートリングＲとの隙間を通過して通路１１に侵入し、副生成物５０を堆積させている。特に、通路１１の反応室１２側の部分が高濃度となるため、堆積量も増大する。しかも、通路１１の反応室１２側の部分のうちでも、とりわけ反応ガスの供給口１６側（風上側）は排出口１７側（風下側）に比べて副生成物５０が多量に発生し易い。そのため、反応室１２における炉内対流により、剥離後の副生成物５０が、シリコンウェーハＷの表面に運ばれる可能性はさらに高まることになる。

ところで、エピタキシャル成長装置にあっては、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜する反応ガスが、ドーム取付体２５の内周壁の上部に形成された供給口１６から供給されている。反応ガスは、図１２に矢印Ｇａで示すように、ドーム取付体２５の内周壁のうち、供給口１６に対向した排出口１７に向かって水平に流される。一方、反応ガスの流れと水平面内で略直交する方向を長さ方向とした通路１１の内部に、各ノズル１４を介して、パージガスが噴出される。
このパージガスは、上述した副生成物５０の堆積を防止するため、通路１１に流しているのである。しかしながら、このような効果を十分に発揮していないのが現状である。

このような問題を解決するために、本願発明者らは、図１３に矢印Ｇｂで示すように、供給口１６側におけるパージガスの流量を排出口１７側に比べて多くするという技術に想到した。

しかし、図１３に矢印Ｇｂで示すように、供給口１６側におけるパージガスの流量を排出口１７側に比べて多くすることで、通路に流すパージガスの流れをコントロールした場合、通路１１に堆積する副生成物を抑制することができないことが判明した。
それは、供給口１６側におけるパージガスの流量を排出口１７側に比べて多くした場合、反応室１２でサセプタ１８より下側において、パージガスの流量分布が原因で、図１４に矢印Ｇｃで示すように、反応室１２内で、供給口１６側から排出口１７側へ大きく回転するガス流が生成してしまう。

このため、反応ガス排出口１７側のパージガスの流量が、供給口１６側のそれに比べて少なくなってしまう。また、反応ガス排出口１７側のパージガスの水素置換効率が、供給口１６側のそれよりも低くなる。その結果、反応ガス排出口１７側のノズル付近に反応ガスが回り込み、このノズル付近に反応ガスの副生成物５０が形成され易くなる。そして、付着した副生成物５０は剥がれ、シリコンウェーハ表面に付着する。これにより、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜したとき、ＬＰＤが発生し易いという問題が生じていた。

そこで、本願発明者らは、図１５に矢印Ｇｂで示すように、排出口１７側におけるパージガスの流量を排出口１７側と同程度に制御した。すると、図１６に示すように、通路１１における供給口１６側と排出口１７との中間側で副生成物５０が形成されやすくなった。これにより、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜したとき、ＬＰＤが発生し易いという問題が生じていた。
つまり、パージガスの制御によって、副生成物５０形成を抑制することはできないことがわかった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．通路の上壁面に堆積する副生成物を抑制すること。
２．半導体ウェーハ上のパーティクルの発生量を低減させること。
３．ＬＰＤの少ないエピタキシャルウェーハを得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。

本発明のエピタキシャル成長装置は、シリコンウェーハが収容される反応室と、
通路を介して反応室に連通された移載室とを備え、
上記反応室に設けられた供給口から、この供給口と対向して上記反応室に設けられた排出口に向かって反応ガスを流すことで、半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜するエピタキシャル成長装置において、
前記通路の下壁面には、前記反応ガスの前記通路への流入を防止するための流入防止ガスを噴出する流入防止ノズルが設けられ、
この流入防止ノズルが、前記流入防止ガスを通路の上壁面の反応室出口付近に向けて噴出するよう角度設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明において、前記流入防止ノズルが、噴出する前記流入防止ガスの流量を前記通路の幅方向に均一にするよう設定されてなることがより好ましい。
本発明は、前記流入防止ノズルが、噴出する前記流入防止ガスを前記反応室側出口から所定の距離範囲の前記通路上壁面に向けて噴出するよう設定されてなることが可能である。
また、本発明において、前記流入防止ノズルが通路幅方向に複数設けられ、これら複数の流入防止ノズルが前記通路の前記反応室側出口形状に沿って一定距離を有する位置に配されてなる手段を採用することもできる。
また、前記流入防止ノズルが、
前記流入防止ノズルと前記通路の前記反応室側出口との距離をＬ１、
前記通路の前記反応室側出口の高さ寸法をＬ２、
前記流入防止ガスを噴出する通路上壁面位置と前記反応室側出口との距離をＬ３とした場合に、
０≦Ｌ３≦２・Ｌ２
とするように、設定されることができる。
本発明においては、前記流入防止ノズルが通路幅方向に複数設けられ、これら複数の流入防止ノズルが前記通路の幅方向で直線に沿った位置に設けられることが望ましい。
さらに、前記流入防止ガスの流量が５〜３０ＳＬＭの範囲とされることが可能である。

本発明のエピタキシャル成長装置は、シリコンウェーハが収容される反応室と、
通路を介して反応室に連通された移載室とを備え、
上記反応室に設けられた供給口から、この供給口と対向して上記反応室に設けられた排出口に向かって反応ガスを流すことで、半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜するエピタキシャル成長装置において、
前記通路の下壁面には、前記反応ガスの前記通路への流入を防止するための流入防止ガスを噴出する流入防止ノズルが設けられ、
この流入防止ノズルが、前記流入防止ガスを通路の上壁面の反応室出口付近に向けて噴出するよう角度設定されてなることで、パージガスの噴出によっては防止できなかったが、流入防止ガスの噴出により通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入して通路上壁面に接触することを防止して、通路上壁面において副生成物が形成することを防止できる。これにより、反応ガスとパージガスとの水素置換効率が改善され、この通路出口付近では副生成物が付着し難くなる。結果的に、ウェーハのロード・アンロード中にウェーハ上に副生成物が落下・付着して、半導体ウェーハ上でのパーティクル発生を抑制させることができ、ＬＰＤの少ないエピタキシャルウェーハを得ることができる。
なお、通路下壁面に副生成物が付着した場合でも、ウェーハ上に落下することがないため、パーティクル発生は抑制できるものである。

さらに、半導体ウェーハとしては、例えばシリコンウェーハ、ガリウム・ヒ素ウェーハなどを採用することができる。
エピタキシャル膜を成膜する装置としては、例えば枚葉式のエピタキシャル成長装置を採用することができる。
流入防止ノズルは所定長さの筒形状を有している。例えば円筒形状でもよいし、角筒形状でもよい。
流入防止ガスとしては、例えば水素ガスを採用することができる。水素ガスは、通路の下壁面の流入防止ノズルから噴出される。流入防止ノズルの形成数は限定されない。１本でもよいし、２本以上でもよい。また、従来のパージガス噴出用のノズルを通路上壁面に併設することも可能であるし、下壁面の流入防止ノズルのみで、パージガス用のノズルを設けないことも可能である。

本発明において、前記流入防止ノズルが、噴出する前記流入防止ガスの流量を前記通路の幅方向に均一にするよう設定されてなることにより、流入防止ガスの流量が少ない部分で成長ガスが通路内に流入することを防止できるとともに、流入防止ガス流量の不均一によりサセプタ下側の反応室内でガス流が発生することを防止でき、濃度の濃い成長ガスがサセプタ下側の反応室内で対流することを防止できる。これにより、予測しない場所での副生成物形成を抑制することが可能となるとともに、エピタキシャル成長装置のクリーニング回数を原書させ、装置のランニングコストを低減することが可能となる。

本発明は、前記流入防止ノズルが、前記流入防止ガスを前記反応室側出口から所定の距離範囲の前記通路上壁面に向けて噴出するよう設定されてなることにより、流入防止ガスの噴出により通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入することを確実に防止でき、この成長ガスが接触して通路上壁面に副生成物が形成することを防止可能とできる。

また、本発明において、前記流入防止ノズルが通路幅方向に複数設けられ、これら複数の流入防止ノズルが前記通路の前記反応室側出口形状に沿って一定距離を有する位置に配されてなることにより、すべての流入防止ノズルにおいて流入防止ガスを同一角度に噴出するように設定でき、これにより、通路幅方向にわたって均等に流入防止ガスを噴出することが可能となる。これにより、流入防止ガス流量の不均一によりサセプタ下側の反応室内でガス流が発生することを防止でき、通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入することを確実に防止でき、この成長ガスが接触して通路上壁面に副生成物が形成することを防止できる。
具体的には、エピタキシャル成長させる被処理ウェーハの平面形状に即してほぼ円形とされる反応室の形状にしたがって、円弧状に形成されている通路出口付近において、流入防止ノズルの配置も、平面視してほぼ円弧状とすることができる。この場合、流入防止ノズルの噴出方向はメインガス（反応ガス）の流れ方向と直交する方向とすることが好ましい。特に、通路幅方向がメインガス流れ方向と平行な場合にはこれらと直交する状態に噴出するように設定できる。

また、前記流入防止ノズルが、
前記流入防止ノズルと前記通路の前記反応室側出口との距離をＬ１、
前記通路の前記反応室側出口の高さ寸法をＬ２、
前記流入防止ガスを噴出する通路上壁面位置と前記反応室側出口との距離をＬ３とした場合に、
０≦Ｌ３≦２・Ｌ２
とするように、設定されることにより、通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入することを確実に防止でき、この成長ガスが接触して通路上壁面に副生成物が形成することを防止できる。
ここで、Ｌ３が０より小さく設定された場合には、エピタキシャル成長における温度管理対象であるリング・サセプタ等の高温部分に流入防止ガスが直接当たってししまい、これらの温度を低下させて、エピタキシャル膜の成膜均一性などの成膜状態・特性に影響を与える可能性があるため好ましくない。
また、Ｌ３が２・Ｌ２よりも大きく設定された場合には、通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入する可能性があるため、好ましくない。

また、Ｌ１，Ｌ２の具体的な寸法にかかわらず、Ｌ３を０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲に設定することも可能である。
ここで、Ｌ３が０ｍｍより小さく設定された場合には、エピタキシャル成長における温度管理対象であるリング・サセプタ等の高温部分に流入防止ガスが直接当たってししまい、これらの温度を低下させて、エピタキシャル膜の成膜均一性などの成膜状態・特性に影響を与える可能性があるため好ましくない。
また、Ｌ３が３０ｍｍよりも大きく設定された場合には、通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入する可能性があるため、好ましくない。

本発明においては、前記流入防止ノズルが通路幅方向に複数設けられ、これら複数の流入防止ノズルが前記通路の幅方向で直線に沿った位置に設けられることにより、通路の幅方向に沿って、配置位置にしたがい流入防止ノズルの噴射角度を変化させることで、通路幅方向にわたって均等に流入防止ガスを噴出し、かつ、前記流入防止ガスを前記反応室側出口から所定の距離範囲の前記通路上壁面に向けて噴出することが可能となる。これにより、流入防止ガス流量の不均一によりサセプタ下側の反応室内でガス流が発生することを防止でき、通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入することを確実に防止でき、この成長ガスが接触して通路上壁面に副生成物が形成することを防止できる。

さらに、前記流入防止ガスの流量が５〜３０ＳＬＭの範囲とされることにより、確実に通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入することを防止できる。
ここで、流入防止ガスの流量とは、流入防止ノズルから噴出する流入防止ガス全体の流量を意味する。

本発明によれば、パージガスの噴出によっては防止できなかったが、流入防止ガスの噴出により通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入して通路上壁面に接触することを防止して、通路上壁面において副生成物が形成することを防止できる。結果的に、ウェーハのロード・アンロード中にウェーハ上に副生成物が落下・付着して、半導体ウェーハ上でのパーティクル発生を抑制させることができ、ＬＰＤの少ないエピタキシャルウェーハを得ることができるという効果を奏することができる。

以下、本発明に係るエピタキシャル成長装置の一実施形態を、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の一部を示す側断面図であり、図２は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す模式平面図であり、図３は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す模式平面図であり、図１〜図３において、符号１０はこの発明の実施例１に係るエピタキシャル成長装置である。

本実施形態におけるエピタキシャル成長装置１０は、図３に示すように、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）Ｗの表面に、エピタキシャル膜を成膜する２台のプロセスチャンバ２０と、プロセスチャンバ２０にシリコンウェーハＷを移送する搬送手段を有したトランスファチャンバ１３と、シリコンウェーハＷをトランスファチャンバ１３に投入するローダ部３１と、ローダ部３１と連通し、シリコンウェーハＷを減圧した雰囲気で保持するロードロック室３３とを備えている。ロードロック室３３は、内部に移載室１３Ａが形成されたトランスファチャンバ１３と連通されている。

図４は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置のプロセスチャンバを示す正断面図である。
プロセスチャンバ２０は、図４に示すように、石英などの透明な素材からそれぞれ構成された上側ドーム２１と下側ドーム２２とを、円筒体のドーム取付体２５により連結したものである。これにより、プロセスチャンバ２０内に、平面視して略円形状の密閉された反応室１２が形成される。反応室１２の上方および下方には、反応室１２内を加熱する図示しないハロゲンランプが、周方向に向かって略均一な間隔で離間して複数個配設されている。ドーム取付体２５の所定位置には、反応室１２にガスを流入するガス供給口１６が設けられている。また、ドーム取付体２５の対向位置（ガス供給口１６と１８０°離間した位置）には、反応室１２内のガスを、その室外へ排出するガス排出口１７が設けられている。また、この排出口１７付近には、反応室１２のサセプタ１８下側位置において、後述ので、流入防止ガスを排出するための流入防止ガス排出口１７ａが設けられ、排出口１７からガスを排出する排出路に連通されている。

反応室１２には、シリコンウェーハＷが載置されるサセプタ１８が設けられている。サセプタ１８は、反応室１２内の高温に耐え得るように炭素基材の表面にＳｉＣ被膜をコーティングしたものが採用されている。サセプタ１８の裏面側（下方）には、これを支持するサセプタ支持部材１９が設けられている。また、サセプタ支持部材１９は、円筒形状のカバー（本体）の軸心部下方に、軸部２３が固着されている。軸部２３は、図示していない駆動機構により回転自在に設けられ、その結果、円筒形状のサセプタ支持部材１９およびサセプタ１８も水平面内で所定速度で回転自在に設けられている。
そして、サセプタ１８の外周には、反応ガスをウェーハ表面に接触する直前に加熱する環状のプレヒートリングＲが配置されている。プレヒートリングＲは、上記ドーム取付体２５の内周壁に固定されている。よって、回転自在なサセプタ１８と、固定されたプレヒートリングＲとの間には隙間が存在している。

次に、流入防止ガスを噴出する機構について、図１および図２を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、トランスファチャンバ１３とプロセスチャンバ２０との間には、略直方体のスリット部材１９が設けられている。スリット部材１９には、上記トランスファチャンバ１３の移載室１３Ａとプロセスチャンバ２０の反応室１２とを連通する通路１１が画成されている。スリット部材１９のトランスファチャンバ１３側には、プロセスチャンバ２０の反応室１２内にシリコンウェーハＷを挿入後、反応室１２内を密閉するスリットバルブ３４が設けられている。シリコンウェーハＷは、通路１１を介して、トランスファチャンバ１３の移載室１３Ａからプロセスチャンバ２０の反応室１２に搬送される。

図５は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置の流入防止ノズルを示す模式断面図である。
この通路１１は、図１、図２、図５に示すように、長さ方向が水平、すなわち、上壁面１１ａと下壁面１１ｂとが水平で、垂直な断面形状が横に長い矩形状を有した通路である。通路１１の幅方向とは、通路１１の垂直断面において横長な方向、すなわち、反応室１２側出口と平行な水平方向をいう。通路１１の下壁面１１ｂには、流入防止ガスを噴出する多数本の流入防止ノズル４０が配設されている。各流入防止ノズル４０は、各長さ方向を通路１１の高さ方向（上下方向）から反応室１２出口側に傾けた複数の開口部４１と、これら開口部４１に連通して図示しない流入防止ガス供給手段およびクリーンニングガス供給手段に接続されるとともに通路１１の幅方向に延在するガス供給路４２とをそれぞれ有している。これらの流入防止ノズル４０の開口部４１は後述するように、噴出角度の設定がされていれば、どのような形状でもよく、スリット形状でもよい。

これらの流入防止ノズル４０は、図２に示すように、通路１１の下壁面１１ｂにおいて、平面視して反応室１２出口形状に沿って、つまり、この弧状とされる通路１１出口１２ａの形状に沿って、反応室１２中心と同心状に円弧を描いて配置される。いずれも、出口１２ａから所定の距離Ｌ１を有するように設けられている。
これらの流入防止ノズル４０においては、図５に示すように、通路１１出口１２ａの高さ寸法Ｌ２と、この出口１２ａからの流入防止ノズル４０までの距離Ｌ１とに対して、流入防止ガスの噴出方向が、出口１２ａから距離Ｌ３となるように、噴出角度が設定されている。これは、鉛直方向からの噴出方向の角度をθとした場合に、式（１）

tanθ ＝ （Ｌ１−Ｌ３）／Ｌ２ ・・・（１）

となるように、噴出角度を鉛直方向から出口１２ａ側に角度θだけ傾けたものである。（０°＜θ）
この角度θ、つまり、上壁面１１ａにおける噴出位置Ｌ３の範囲は、式（２）に示すように、

０≦Ｌ３≦２・Ｌ２ ・・・（２）

となるように設定され、具体的には、Ｌ３を０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲、より好ましくは０ｍｍ〜１０ｍｍに設定することも可能である。

ここで、Ｌ３が上記の範囲より小さく設定された場合には、エピタキシャル成長における温度管理対象であるリングＲ・サセプタ１８等の高温部分に流入防止ガスが直接当たってしまい、これらの温度を低下させて、エピタキシャル膜の成膜均一性などの成膜状態・特性に影響を与える可能性があるため好ましくない。
また、Ｌ３が上記の範囲よりも大きく設定された場合には、通路１１上壁面１１ａにおいて副生成物の形成原因となる成長ガスが通路１１に進入する可能性があるため、好ましくない。
この、流入防止ノズル４０の噴出角度は、出口１２ａ側で、流入防止ガスにより、エピタキシャル成膜中に、高温に保たれているサセプタ１８やリングＲの温度が低下しない位置から、副生成物の形成原因となる成長ガスが通路１１に進入して、通路１１上壁面１１ａに副生成物が形成されることを防止できる範囲とされている。

次に、エピタキシャル成長装置１０を用いて、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜する方法について説明する。
直径３００ｍｍ、比抵抗１５ｍΩｃｍのシリコンウェーハＷ（片面研磨ウェーハ）を準備する。そして、シリコンウェーハＷを、図３に示すローダ部３１に投入する。次いで、シリコンウェーハＷを、ローダ部３１からロードロック室３３に搬送する。それから、シリコンウェーハＷは、ロードロック室３３でいったん減圧し、その後、復圧される。それから、シリコンウェーハＷはトランスファチャンバ１３を介して、プロセスチャンバ２０に搬送される。

具体的には、まず、図１に示す上側の位置にサセプタ１８を位置して、供給口１６および流入防止ノズル４０からクリーニングガス（ＨＣｌ）を噴出して、反応室１２内をクリーニングする。これにより、副生成物が付着していた場合でも、これをクリーニングできる。
次いで、水素ガス等とされるパージガスを供給口１６および流入防止ノズル４０から噴出させ、反応室１２内の酸素をパージする。
その後、図１に示す下側の位置にサセプタ１８を位置して、スリットバルブ３４を開き、通路１１を介して、シリコンウェーハＷを移載室１３Ａから反応室１２に搬送する。その後、スリットバルブ３４を閉じて反応室１２を密閉する。

次に、図示しない移載機構により、シリコンウェーハＷをその研磨面を上方にして反応室１２のサセプタ１８上に載置する（図４）。それから、図１に示すサセプタ１８をエピタキシャル成膜位置まで上昇させる。次いで、サセプタ支持部材１９の軸部２３を所定速度で回転させ、サセプタ１８に搭載されたシリコンウェーハＷを回転させる。

続いて、反応室１２に水素ガスを供給し、ハロゲンランプにより加熱することで、シリコンウェーハＷに対して１１５０℃で２０秒間の水素ベークを行う。その後、シリコンソースガスであるＳｉＨＣｌ_３ およびボロンドーパントガスであるＢ_２Ｈ_６を水素ガスで希釈した混合ガスを、ガス供給口１６から反応室１２に供給する。混合ガスの流量は、３０〜１００Ｌ／ｍｉｎである。同時に、反応室１２で反応などに使用された上記ガスを、ガス排出口１７から排出する。
そして、反応室１２の上方および下方に配設された図示しないハロゲンランプにより、熱を輻射させて反応室１２の温度を１０５０〜１１７０℃に保持する。このとき、シリコンウェーハＷを保持するサセプタ１８は、下側のハロゲンランプによって、サセプタ支持部材１９を介して均一にその輻射熱を受ける。これにより、厚さが約６μｍ、比抵抗が１０ΩｃｍのＰ型のエピタキシャル膜を均一にシリコンウェーハＷの表面に成長させることができる。

次に、流入防止ガスを噴出する方法について説明する。
図１に示すように、反応ガスの反応室導入時において、図示しない流入防止ガス供給源により流入防止ガス（水素ガス）を生成し、その後、流入防止ガスを、各流入防止ノズル４０を通して通路１１上壁面１１ａに向けて噴出させる。流入防止ガスの流量は５〜３０ＳＬＭの範囲とされる
通路１１の下壁面１１ｂには、流入防止ノズル４０が前述したように噴出角度を設定された状態で設けられている。そして、流入防止ノズル４０は、通路１１の上壁面１１ａにて、出口１２ａから距離Ｌ３の範囲にむけて噴出する状態で設けられている。これにより、各流入防止ノズル４０から噴出された流入防止ガスは、すくなくとも通路１１の上壁面１１ａにおいて、出口１２ａから距離Ｌ３の範囲ではこの上壁面１１ａに沿って流れた後、出口１２ａから反応室１２に流される。

その結果、流入防止ノズル４０から噴出された流入防止ガスを、通路１１の上壁面１１ａ側に供給することができ、リングＲとサセプタ１５との隙間から反応室１２内でサセプタ１８下側に流れてきた反応ガス（成膜ガス）があった場合でも、すくなくとも通路１１の上壁面１１ａにおいて、出口１２ａから距離Ｌ３の範囲ではこの上壁面１１ａに接触することを防止できる。よって、通路１１の上壁面１１ａには副生成物が形成され難くなる。また、たとえ、通路１１の上壁面１１ａに副生成物が形成されたとしても、流入防止ノズル４０から噴出された流入防止ガスにより、この副生成物を吹き飛ばして剥離し、流入防止ガス排出口１７からウェーハに接触することなく排出することができるので、ウェーハＷのロード・アンロード時に、副生成物がはがれてウェーハＷ上に落下することを防止できる。
これにより、エピタキシャル膜表面に発生するＬＰＤを低減することができる。

以下、本発明に係るエピタキシャル成長装置の他の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図６は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す斜視図である。
本実施形態において、で示した実施形態と異なる部分は、パージガス供給手段に関わる点、流入防止ノズル４０の配置に関する点のみであり、これ以外の対応する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、通路１１の上壁面１１ａには、パージガスを噴出する多数本のノズル（開口部）１４が配設されている。各ノズル１４は、各長さ方向を通路１１の高さ方向（上下方向）に向けた孔形状をそれぞれ有している。これらのノズル１４はスリット形状でもよい。各ノズル１４からのパージガス流量は、通路１１の幅方向に均一になるように設定されている。

また、流入防止ノズル４０は、前出した噴出位置Ｌ３を有し、かつ、その配置が、図６にＬ４で示す通路１１の幅方向となる直線上で配置されている。
ここで、流入防止ノズル４０は、出口１２ａが平面視円弧状であるので、それぞれの流入防止ノズル４０の出口からの距離Ｌ１が幅方向接地位置に応じて変化するが、いずれも、流入防止ガスの噴出方向は、通路１１上壁面１１ａにおける出口からの距離がＬ３を維持するように、その噴出角度θが設定されている。

そして、エピタキシャル成膜時には、反応室１２内に反応ガスを導入しシリコンウェーハＷに供給するとともに、パージガスおよび流入防止ガスを通路１１内に供給する。そして、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜する。パージガスおよび流入防止ガスは、反応室１２のサセプタ１８下側で流入防止ガス排出口１７から吸引されて排出される。
この場合、パージガスと流入防止ガスとの合計流量を、５〜３０ＳＬＭの範囲とする。

ここでは、通路１１の上壁面１１ａに形成された各ノズル１４および、下壁面１１ｂに設けられた流入防止ノズル４０においては、ガス流量が通路１１の幅方向に均一になるよう設定されている。
そのため、通路１１に噴出されたパージガスおよび流入防止ガスは、出口１２ａにおいて、過不足なく反応室１２から通路１１に反応ガスが進入することを防止できる。したがって、図６の楕円領域Ｅ側のように、濃度の高い反応ガスが通路１１に進入して副生成物を形成しやすい供給口１６側から、低濃度であるが反応ガスが回り込む可能性のある排出口１７側においても、また通路１１の供給口１６と排出口１７との中間付近のいずれの位置においても、反応ガスが通路１１に進入して、上壁面１１ａに接触し、副生成物を形成することを防止できる。さらに、パージガスを噴出したことによって、通路１１下壁面１１ｂにおいて副生成物が付着することを抑制できる。その結果、エピタキシャル成膜後、シリコンウェーハＷの表面におけるＬＰＤの発生を低減させることができる。

（実施例）
次に、この発明のエピタキシャル成長装置１０において、流入防止ノズル４０から流入防止ガスを噴出しながらシリコンウェーハＷ表面にエピタキシャル膜を成膜し、成膜後のエピタキシャル膜表面に発生するＬＰＤを評価する実験を行った。ＬＰＤの評価は、パーティクルカウンタを使用した。そして、大きさが０．１２μｍ以上および１．０μｍ以上のＬＰＤをマップを用いて観測した。これらの結果を示すグラフを図７および図８にそれぞれ示す。
また、パージガスをノズル１４から噴出するだけの従来のエピタキシャル成長装置を用いてＬＰＤも評価した。確認の方法は上記と同条件である。その結果を図９および図１０に示す。
図７〜図１０から明らかなように、この発明に係るエピタキシャル成長装置１０を使用することにより、ＬＰＤが低減することが確認された。これは、通路１１上壁面１１ａの供給口１６側付近に副生成物が付着し難くなったことを示す。

なお、デザインルールの微細化に伴い、ＬＰＤの大きさ・発生個数の管理は年々厳しくなっているが、図７、図８において示されるように、本願発明により、約１０〜２０％程度の歩留り改善効果が期待できる。

さらに、これらの実施例のうち、図７に対応するウェーハの模式図を反応室１２等との位置関係を含んで図１７に示すとともに、図９に対応するウェーハの模式図を反応室１２等との位置関係を含んで図１８に示す。これらの結果から、明らかに、供給口１６側において、パーティクルの発生が低減してることがわかる。

本発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す側断面図である。 本発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す模式平面図である。 本発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す模式平面図である。 本発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置のプロセスチャンバを示す正断面図である。 本発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置の流入防止ノズルを示す模式断面図である。 本発明の他の実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す斜視図である。 本発明の実施例に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の０．１２μｍ以上のＬＰＤ分布を示すグラフである。 本発明の実施例に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の１．０μｍ以上のＬＰＤ分布を示すグラフである。 従来に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の０．１２μｍ以上のＬＰＤ分布を示すグラフである。 従来に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の１．０μｍ以上のＬＰＤ分布を示すグラフである。 従来に係るエピタキシャル成長装置のプロセスチャンバとトランスファチャンバとの間の通路およびその周辺を示す縦断面図である。 従来のエピタキシャル成長装置を示す模式平面図（ａ）、模式正面図（ｂ）である。 従来のガス流等について説明するための模式平面図である。 従来のガス流等について説明するための模式平面図である。 従来のガス流等について説明するための模式平面図である。 従来のガス流等について説明するための模式平面図である。 本発明の実施例に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の０．１２μｍ以上のＬＰＤ分布を示す模式平面図である。 従来に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の０．１２μｍ以上のＬＰＤ分布を示す模式平面図である。

符号の説明

１０ エピタキシャル成長装置、
１１ 通路、
１２ 反応室、
１３Ａ 移載室、
１４ ノズル、
１６ 供給口、
１７ 排出口、
２７ 注入路、
３４ スリットバルブ（開閉弁）、
４０ 流入防止ノズル
Ｗ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

Claims (7)

1. シリコンウェーハが収容される反応室と、
   通路を介して反応室に連通された移載室とを備え、
   上記反応室に設けられた供給口から、この供給口と対向して上記反応室に設けられた排出口に向かって反応ガスを流すことで、半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜するエピタキシャル成長装置において、
   前記通路の下壁面には、前記反応ガスの前記通路への流入を防止するための流入防止ガスを噴出する流入防止ノズルが設けられ、
   この流入防止ノズルが、前記流入防止ガスを通路の上壁面の反応室出口付近に向けて噴出するよう角度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。
2. 前記流入防止ノズルが、噴出する前記流入防止ガスの流量を前記通路の幅方向に均一にするよう設定されてなることを特徴とする請求項１記載のエピタキシャル成長装置。
3. 前記流入防止ノズルが、噴出する前記流入防止ガスを前記反応室側出口から所定の距離範囲の前記通路上壁面に向けて噴出するよう設定されてなることを特徴とする請求項１または２記載のエピタキシャル成長装置。
4. 前記流入防止ノズルが通路幅方向に複数設けられ、これら複数の流入防止ノズルが前記通路の前記反応室側出口形状に沿って一定距離を有する位置に配されてなることを特徴とする請求項３記載のエピタキシャル成長装置。
5. 前記流入防止ノズルが、
   前記流入防止ノズルと前記通路の前記反応室側出口との距離をＬ１、
   前記通路の前記反応室側出口の高さ寸法をＬ２、
   前記流入防止ガスを噴出する通路上壁面位置と前記反応室側出口との距離をＬ３とした場合に、
   ０≦Ｌ３≦２・Ｌ２
   とするように、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。
6. 前記流入防止ノズルが通路幅方向に複数設けられ、これら複数の流入防止ノズルが前記通路の幅方向で直線に沿った位置に設けられることを特徴とする請求項３記載のエピタキシャル成長装置。
7. 前記流入防止ガスの流量が５〜３０ＳＬＭの範囲とされることを特徴とする請求項１から６のいずれか記載のエピタキシャル成長装置。
   
   
   
   

Images