JP5107685B2 - 気相成長装置及び気相成長方法 - Google Patents
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図7は、従来のシリコンエピタキシャル成長装置の問題点を説明するための概念図である。
シリコンエピタキシャル成長装置200では、例えば、トリクロルシラン(SiHCl3)ガスといった原料ガスがチャンバ220内のシャワーヘッド230から回転部材270と共に高速回転するホルダ210に支持されたシリコンウェハ201に向かって供給される。そして、シリコンウェハ201上でシリコンエピタキシャル膜が成膜されることになる。ここで、供給されたガスの一部や成膜反応によって発生した塩化水素(HCl)ガスは、高速回転するシリコンウェハ201面に沿って外周側に排気されることになる。しかし、排気速度が大きいために、シャワーヘッド230とシリコンウェハ201面との間の空間が排気側の空間に比べて負圧状態になり、排気したはずのガスの一部がシリコンウェハ201面側に対流して戻ってくる。原料ガス自体が戻ってくる分には良いが、反応後のHClガスも戻ってくるため、HClガスによってシリコンエピタキシャル膜の成長速度が低下してしまうといった問題が生じている。その結果、生産性が低下してしまうことになる。よって、生産性を向上させるために、シリコンエピタキシャル膜を成長させる成長速度の向上が求められている。
内部で基板が支持されるチャンバと、
チャンバ内に配置され、基板に向かって原料ガスを供給する供給部と、
前記チャンバ内に配置され、供給部と基板の表面との間の、前記チャンバ内の第1の空間と、第1の空間から排気されたガスが通過する前記チャンバ内の第2の空間とを接続し、第2の空間から第1の空間に向かって流れるガスを再生する再生部と、
を備えたことを特徴とする。
内部で基板が支持されるチャンバと、
チャンバ内で、基板に向かって原料ガスを供給する供給部と、
前記チャンバ内に配置され、供給部と基板の表面との間の、前記チャンバ内の第1の空間と、第1の空間から排気されたガスが通過する前記チャンバ内の第2の空間と接続し、接続する領域にシリコン(Si)部材を有する流路と、
前記流路を加熱する熱源と、
を備えたことを特徴とする。
チャンバ内で支持される基板に向かって供給部から原料ガスを供給する工程と、
供給部と基板の表面との間の、前記チャンバ内の第1の空間と、第1の空間から排気されたガスが通過する前記チャンバ内の第2の空間とが接続された前記チャンバ内の流路内で、第2の空間から第1の空間に向かって流れるガスを再生する工程と、
を備え、
前記チャンバ内の流路は、シリコン(Si)部材を有し、
前記流路を加熱することを特徴とする。
図1は、実施の形態1におけるエピタキシャル成長装置の構成を示す概念図である。
図1において、気相成長装置の一例となるエピタキシャル成長装置100は、支持台の一例となるホルダ(サセプタとも言う。)110、チャンバ120、シャワーヘッド130、真空ポンプ140、圧力制御弁142、アウトヒータ150、インヒータ160、流路ヒータ152、流路126、回転部材170、及び隔壁172,174,176を備えている。チャンバ120には、ガスを供給する流路122とガスを排気する流路124が接続されている。そして、流路122は、シャワーヘッド130に接続されている。そして、ホルダ110、シャワーヘッド130、アウトヒータ150、インヒータ160、流路ヒータ152、流路126、回転部材170の一部、及び隔壁172,174,176は、チャンバ120内に配置される。回転部材170は、チャンバ120内から図示していない回転機構へとチャンバ120外に延びている。隔壁174,176によってその間に流路126が形成される。また、隔壁172,174,176によって、シャワーヘッド130とシリコンウェハ101との間の空間S1(第1の空間)と排気側の空間S2(第2の空間)とを構成している。ただし、縮尺等は、実物とは一致させていない(以下、各図面において同様である)。図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成について説明している。
(1) SiHCl3+H2→Si+3HCl
(2) Si+3HCl→SiHCl3+H2
図2に示すように、エピタキシャル成長装置システム300は、筺体により全体が囲まれている。
図3は、実施の形態1におけるエピタキシャル成長装置システムのユニット構成の一例を示す図である。
エピタキシャル成長装置システム300内では、カセットが、カセットステージ(C/S)310或いはカセットステージ(C/S)312に配置される。そして、カセットにセットされたシリコンウェハ101が、搬送ロボット350によりロードロック(L/L)チャンバ320内に搬送される。そして、トランスファーチャンバ330内に配置された搬送ロボット332によりL/Lチャンバ320からシリコンウェハ101がトランスファーチャンバ330内に搬出される。そして、搬出されたシリコンウェハ101がエピタキシャル成長装置100のチャンバ120内に搬送される。そして、エピタキシャル成長法によりシリコンウェハ101表面にシリコンエピタキシャル膜が成膜される。シリコンエピタキシャル膜が成膜されたシリコンウェハ101は、再度、搬送ロボット332によりエピタキシャル成長装置100からトランスファーチャンバ330内に搬出される。そして、搬出されたシリコンウェハ101は、L/Lチャンバ320に搬送される。その後、搬送ロボット350によりL/Lチャンバ320からカセットステージ(C/S)310或いはカセットステージ(C/S)312に配置されたカセットに戻される。図3に示すエピタキシャル成長装置システム300では、エピタキシャル成長装置100のチャンバ120とL/Lチャンバ320とが2台ずつ搭載されている。これにより、スループットを向上させることができる。
図4において、流路126は、空間S1と空間S2とを接続している。これにより、シリコンウェハ101の上面に沿って外周側の空間S2に排気するガスの流れと流路126を通って排気されたガスの一部が空間S1に戻る流れとに流路を分離させている。ここで、流路126の内周側の端部は、シリコンウェハ101の外周端より外周側に位置するように配置すると良い。図4では、寸法dだけ外周側にずれて配置している様子を示している。シリコンウェハ101の外周端より外側にすることでシャワーヘッド130からシリコンウェハ101へのガスの流れの障害になることを回避することができる。また、流路126の外周側の端部は、隔壁172の外周端と合わせた位置することで、空間S2へつながる上下位置を合わせることができる。また、流路126の外周側の端部は、回転部材170或いはホルダ110の外周端と同位置或いはそれよりも内側に位置するように配置するとなお良い。図4では、回転部材170の外周端と同位置で配置している様子を示している。回転部材170或いはホルダ110の外周端より外側まで延びていると、シリコンウェハ101の上面に沿って排気されるガスへ働く遠心力が働かなくなった位置で、対流によりシリコンウェハ101側に戻ってくる場合があり得る。すなわち、流路126に入る前に対流によりシリコンウェハ101側に戻ってくる場合があり得る。そこで、回転部材170或いはホルダ110の外周端と同位置或いはそれよりも内側に位置するように配置することで、排気の流れと戻りの流れとを確実に分離することができる。隔壁176は、例えば、中央部が開口した円板状の部材を円筒状の隔壁172の上部に隙間を空けて組み合わせても良い。或いは、隔壁176と隔壁172とを一体の部材で形成しても良い。その場合には、シリコンウェハ101の上面に沿って外周側の空間S2に排気するガスの流れを確保するため、隔壁172,176間に複数の開口部を形成すればよい。或いは、例えば、隔壁176と隔壁174とを一体の部材で形成しても良い。その場合には、流路126を確保するため、隔壁174,176間に流路126となる複数の開口部を形成すればよい。
図5において、板状のSi部材128を、隙間を空けて複数段配置する。そして、HClガスがSi部材128の板面に沿って流れることで、再生反応を起こすことができる。或いは、以下のように構成しても好適である。
図6において、複数のSi部材129を、隙間を空けて複数段配置する。ここで、Si部材129には、板面上に凸部を設けておく。そして、HClガスがSi部材129の表面に沿って流れることになるが、凸部を設けることで、表面積を大きくすることができる。その結果、HClガスの再生反応漏れを抑制することができる。図6では、上下のSi部材129が位置をずらしながら、上側のSi部材129では下に向かって凸部を、下側のSi部材129では上に向かって凸部を設けている。そのため、HClガスは凸部にぶつかるたびに流れ方向が変化することになり、よりSi部材129と接触しやすくすることができる。その結果、よりHClガスの再生反応を促進することができる。
101,201 シリコンウェハ
110,210 ホルダ
114,116 開口部
120,220 チャンバ
122,124,126 流路
128,129 Si部材
130,230 シャワーヘッド
140 真空ポンプ
142 圧力制御弁
150 アウトヒータ
152 流路ヒータ
160 インヒータ
170,270 回転部材
172,174,176 隔壁
300 エピタキシャル成長装置システム
310,312 カセットステージ
320 L/Lチャンバ
330 トランスファーチャンバ
332,350 搬送ロボット
Claims (3)
- 内部で基板が支持されるチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記基板に向かって原料ガスを供給する供給部と、
前記チャンバ内に配置され、前記供給部と前記基板の表面との間の、前記チャンバ内の第1の空間と、前記第1の空間から排気されたガスが通過する前記チャンバ内の第2の空間とを接続し、前記第2の空間から前記第1の空間に向かって流れるガスを再生する再生部と、
を備え、
前記再生部は、シリコン(Si)部材を有し、
前記再生部を加熱する熱源をさらに備えたことを特徴とする気相成長装置。 - 内部で基板が支持されるチャンバと、
チャンバ内で、前記基板に向かって原料ガスを供給する供給部と、
前記チャンバ内に配置され、前記供給部と前記基板の表面との間の、前記チャンバ内の第1の空間と、前記第1の空間から排気されたガスが通過する前記チャンバ内の第2の空間と接続し、接続する領域にシリコン(Si)部材を有する流路と、
前記流路を加熱する熱源と、
を備えたことを特徴とする気相成長装置。 - チャンバ内で支持される基板に向かって供給部から原料ガスを供給する工程と、
前記供給部と前記基板の表面との間の、前記チャンバ内の第1の空間と、前記第1の空間から排気されたガスが通過する前記チャンバ内の第2の空間とが接続された前記チャンバ内の流路内で、前記第2の空間から前記第1の空間に向かって流れるガスを再生する工程と、
を備え、
前記チャンバ内の流路は、シリコン(Si)部材を有し、
前記流路を加熱することを特徴とする気相成長方法。
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