JP2018029181A - エピタキシチャンバのための上部コーン体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高成長速度のエピタキシチャンバの、チャンバ内のドームの上方の空気流を制御するための上部コーン体70は、チャンバの2つ以上の間隙によって分離された第1および第2の本体構成要素45、46を有する。それぞれの構成要素が第1の凹面の内表面50、第1の凸面の外表面48及び第1の凹面の内表面の固定の曲率半径を有する部分円筒形領域と、部分円筒形領域から延在する部分円錐形領域57であって、第2の凹面の内表面51、第2の凸面の外表面52及び第2の凹面の内表面の変化する曲率半径を有し、第2の凹面の内表面が部分円筒形領域から固定の曲率半径よりも小さい第2の曲率半径まで延在する、部分円錐形領域58と、を有する。
【選択図】図2
Description
空気流を制御してエピタキシチャンバの上部ドーム上の堆積を制御するためのコーン体30の従来の実施態様が、下の図2と比較するために図1(従来技術)に示されている。図1に示すコーン体30は、円筒形部分およびテーパ付けされた下部部分31を有する。下部部分は、空気流を制御して、より均一な基板温度を生成するためにテーパ付けされている。単一のスリット32がコーン体30の頂部からコーン体30の底部まで延在する。エピタキシチャンバ内に配置される場合、コーン体30は、上部ドームの上方に置かれ、コーン体30の単一のスリット32は、赤外線波がコーン体30の単一のスリット32を通り抜けできるように高温計の真下に配置されている。
コーン体30を使用するときに上部ドーム上に形成される堆積物は、処理中にチャンバの性能に影響を与える。例えば、上部ドーム上のいかなる被覆も、処理中に基板の一部に光照射が到達するのを妨げる可能性があり、基板上に形成される膜の均一性を損なう。また、上部ドーム上の被覆は、基板の表面を横切るスリップ転位の原因となることがある。上部ドームが処理中に不均一な温度を有する場合、上部ドーム上に被覆が形成されることがある。被覆は、しばしば、極めて高いおよび極めて低い温度領域で、チャンバの排気側で上部ドーム上に形成される。
したがって、高成長速度のエピタキシチャンバでの処理中に基板の上方の上部ドーム上に形成される被覆を低減またはなくすための技法が必要とされている。
図3の断面によって示す別の実施態様では、マルチスリット上部コーン体70は、等しい幅Wを有してもよい2つのスリット71(図2参照、図3の断面図では1つのスリットだけが示されている)を維持しながら、マルチスリット上部コーン体70の第1および第2の本体構成要素45、46を支持する環状プレート177を備える。
さらなる実施態様では、マルチスリット上部コーン体70を通る空気流を改善したエピタキシャル成長処理チャンバ100は、マルチスリット上部コーン体70の下方に中心がある、プロセスガスに対する入口ポート154と出口ポート157との間に置かれたサセプタ103を含む。上部ドーム121は、上部ドーム121の下方のすべてのプロセスガスを上部ドーム121の上方のマルチスリット上部コーン体70の中を通って循環する空気から分離する。
図2のマルチスリット上部コーン体70のそれぞれの本体構成要素45、46は、凹面の内表面50、51、および凸面の外表面48、52を有する部分円筒形領域を有する。それぞれの表面50、51、48、52は、第1または第2の底部エッジ56、53に向かって内向きにテーパが付いている部分円錐形領域57、58に当接する。このテーパのために、図2に示す本体構成要素45、46のそれぞれに対して、底部エッジ56、53の半径および長さL2は、頂部エッジ59、49の半径および長さL1よりも小さい。例えば、一実施態様では、それぞれの頂部エッジ59、49の長さL1は、それぞれの底部エッジ56、53の長さL2の2倍である。
図2に示す実施態様では、第1の本体構成要素45は、第1の側端部81および第2の側端部83を有し、第2の本体構成要素46は、第1の側端部82および第2の側端部84を有する。第1の本体構成要素45の第1の側端部81は、第1の本体構成要素45の第1の側端部81と第2の本体構成要素46の第1の側端部82との間の間隙を形成するスリット71の幅Wだけ、第2の本体構成要素46の第1の側端部82から離間されている。加えて、第1の本体構成要素45の第2の側端部83は、第1の本体構成要素45の第2の側端部83と本体構成要素46の第2の側端部84との間の間隙を形成するスリット71の幅Wだけ、第2の本体構成要素46の第2の側端部84から離間されている。一実施態様において、スリット71の幅Wは、20mm〜25mmである。しかしながら、1つまたは複数のスリット71の幅Wは、図3に示すような処理チャンバ100の上部ドーム121と高温計167との間の赤外線波の通路に必要な幅に基づいて選択されてもよく、および/または、もう1つのスリット71の幅Wは、図3を参照して本明細書で論じるように、上部ドーム121の温度に影響を及ぼすように選択されてもよい。
サセプタ103は、上側から見ると円形を有する板状の部材であり、基板Sよりもわずかに大きい面積を有する。サセプタ103は、多孔性であっても、または非多孔性であってもよく、サセプタ支持体106によって支持されている。サセプタ103は、サセプタ103上のホットスポットの温度の制御を支援するために1つまたは複数の孔179を有してもよい。別の実施態様では、サセプタ103は、孔を有さなくてもよい。サセプタ103は、膜が基板S上に形成される膜形成位置P1から、基板Sがエピタキシ処理チャンバ100の中に、および外に移送される基板搬送位置P2まで動く。サセプタ支持体106は、回転するように構成されてもよく、それによって、サセプタ103および基板Sが、膜形成位置P1にありながらサセプタ支持体106の軸を中心に回転する。
パージガスは、エピタキシチャンバの底部部分161の中心を通って下部チャンバ164内に導入される。パージガスは、チャンバ本体173に形成されたパージ孔144を通って下部チャンバ164を出る。パージ孔144は、ガス排出経路142と通じ、したがって、反応性ガスおよびパージガスは両方とも、ガス排出経路142を通って排出される。
空気源(図示せず)は、チャンバ本体173の第1の開口部172を通して冷気を導入する。空気は、図3に示すように、空気が空気経路175に沿って移動するように、チャンバ本体173を通って誘導される。空気は、マルチスリット上部コーン体70の頂部に入り、マルチスリット上部コーン体70を通って下方に移動し、マルチスリット上部コーン体70を出て、中央開口部105を通って下に移動し、次いで、中央開口部105の下方を、および基板Sの上面104の上方に位置する上部ドーム121の上方を水平に移動する。次いで、空気は、第2の開口部174を通ってチャンバ本体173を出る。
初めに、サセプタ103を基板搬送位置P2に移動させ、基板Sをチャンバ本体173の基板搬送ポートからエピタキシ処理チャンバ100内に移送し、サセプタ103を膜形成位置P1に移動させる。例えば、一実施態様では、200mmの直径を有するシリコン基板が基板Sとして使用される。次いで、基板Sは、待機温度(例えば、800℃)から成長温度(例えば、1100℃)に加熱される。パージガス(例えば、水素)が下部チャンバ164内に導入される。反応性ガス(例えば、第1の原料ガスとして三塩化シランおよび第2の原料ガスとして水素)が、反応性ガス入口ポート154から反応性ガス供給経路141に沿って反応チャンバ102内に導入される。反応性ガスは、基板Sの上面104に境界層を形成し、反応がこの境界層で行われる。それに応じて、シリコン膜が基板S上に形成される。反応性ガスは、反応チャンバ102と通じるガス排出経路142に沿って排出される。パージガスは、パージ孔144を通ってガス排出経路142に排出される。エピタキシャル成長が完了した後、温度を待機温度に下げ、基板Sをエピタキシ処理チャンバ100から外に移送する。
45 第1の本体構成要素
46 第2の本体構成要素
47 リップ
48 凸面の外表面
49 頂部エッジ
50 凹面の内表面
51 凹面の内表面
52 凸面の外表面
53 底部エッジ
55 リップ
56 底部エッジ
57 部分円錐形領域
58 部分円錐形領域
59 頂部エッジ
70 コーン体
71 スリット
81 第1の側端部
82 第1の側端部
83 第2の側端部
84 第2の側端部
85 孔
100 処理チャンバ
102 反応チャンバ
103 サセプタ
104 上面
105 開口部
106 サセプタ支持体
121 上部ドーム
141 反応性ガス供給経路
142 ガス排出経路
144 パージ孔
154 入口ポート
157 出口ポート
161 エピタキシチャンバの底部部分
164 下部チャンバ
165 第1の高温計
166 天板
167 第2の高温計
168 ランプ
170 中空管
171 じゃま板
172 第1の開口部
173 チャンバ本体
174 第2の開口部
175 空気経路
177 環状プレート
179 孔
Claims (15)
- 処理チャンバであって、
前記処理チャンバの第1の側に位置するガス導入口と前記処理チャンバの第2の側に位置するガス排気口との間に置かれたサセプタと、
前記サセプタの上方の前記処理チャンバ内のドームと、
前記ドームの上方の前記処理チャンバ内のプレートであり、中央開口部を有し、2つ以上の間隙によって前記中央開口部内部で横方向に分離された少なくとも2つの構成要素を支持する、プレートで、それぞれの構成要素が、
凹面の内表面および凸面の外表面を有する上部領域、および
前記上部領域から内向きにテーパが付いている下部領域
を有する
プレートと、
を備える、処理チャンバ。 - それぞれの構成要素の前記上部領域が固定の曲率半径を有し、それぞれの構成要素の前記下部領域が、変化する曲率半径を有する、請求項1に記載の処理チャンバ。
- それぞれの構成要素の前記上部領域が前記プレートにコンタクトするリップを有する、請求項1に記載の処理チャンバ。
- 前記プレートの前記中央開口部の上方に2つの高温計を支持するチャンバリッドをさらに備え、少なくとも1つの高温計が前記2つ以上の間隙の少なくとも1つの上方で前記チャンバリッド上に置かれている、請求項1に記載の処理チャンバ。
- 前記処理チャンバの前記プレートが環状プレートであり、それぞれの構成要素が、
第1の凹面の内表面、第1の凸面の外表面、および前記第1の凹面の内表面の固定の曲率半径を有する部分円筒形領域と、
第2の凹面の内表面、第2の凸面の外表面、および前記第2の凹面の内表面の変化する曲率半径を有する部分円錐形領域であって、前記第2の凹面の内表面が前記部分円筒形領域から前記固定の曲率半径よりも小さい第2の曲率半径まで延在する、部分円錐形領域と、
を有する、請求項1に記載の処理チャンバ。 - 前記第1の構成要素の前記部分円筒形領域が前記環状プレートにコンタクトするリップを有し、前記第2の構成要素の前記部分円筒形領域が前記環状プレートにコンタクトするリップを有する、請求項5に記載の処理チャンバ。
- 前記環状プレートの前記中央開口部の上方に2つの高温計を支持するチャンバリッドをさらに備え、少なくとも1つの高温計が前記2つ以上の間隙の少なくとも1つの上方で前記チャンバリッド上に置かれている、請求項5に記載の処理チャンバ。
- 第1の凹面の内表面、第1の凸面の外表面、および前記第1の凹面の内表面の固定の曲率半径を有する部分円筒形領域と、
第2の凹面の内表面、第2の凸面の外表面、および前記第2の凹面の内表面の変化する曲率半径を有する部分円錐形領域であって、前記第2の凹面の内表面が前記部分円筒形領域から前記固定の曲率半径よりも小さい第2の曲率半径まで延在する、部分円錐形領域と、
を備える、エピタキシチャンバで使用するための構成要素。 - 前記部分円筒形領域が前記第1の凸面の外表面から外に向かって延在するリップをさらに備える、請求項8に記載の構成要素。
- 前記構成要素がアルミニウムから形成されている、請求項8に記載の構成要素。
- 前記アルミニウム上に金メッキをさらに備える、請求項10に記載の構成要素。
- エピタキシチャンバで使用するためのコーン体であって、
第1の凹面の内表面、第1の凸面の外表面、前記第1の凹面の内表面の固定の曲率半径、および前記第1の凸面の外表面から外に向かって延在するリップを有する部分円筒形領域、ならびに
第2の凹面の内表面、第2の凸面の外表面、前記第2の凹面の内表面の変化する曲率半径、および前記第2の凸面の外表面から外に向かって延在するリップを有する部分円錐形領域であり、前記第2の凹面の内表面が前記部分円筒形領域から前記固定の曲率半径よりも小さい第2の曲率半径まで延在する、部分円錐形領域、
を有する第1の構成要素と、
第1の凹面の内表面、第1の凸面の外表面、前記第1の凸面の外表面から外に向かって延在するリップ、および前記第1の凹面の内表面の固定の曲率半径を有する部分円筒形領域、ならびに
第2の凹面の内表面、第2の凸面の外表面、前記第2の凹面の内表面の変化する曲率半径、および前記第2の凸面の外表面から外に向かって延在するリップを有する部分円錐形領域であり、前記第2の凹面の内表面が前記部分円筒形領域から前記固定の曲率半径よりも小さい第2の曲率半径まで延在する、部分円錐形領域、
を有する第2の構成要素と、
を支持する環状プレートを備える、コーン体。 - 前記第1の構成要素および前記第2の構成要素が同一である、請求項12に記載のコーン体。
- 前記第1の構成要素および前記第2の構成要素がアルミニウムから作られている、請求項12に記載のコーン体。
- 前記アルミニウム上に金メッキをさらに備える、請求項14に記載のコーン体。
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