JP5158068B2 - 縦型熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents
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Description
この縦型熱処理装置を用いて、シリコンウエハ(以下ウエハという)上にシリコンのエピタキシャル成長を行う場合には、環境をSi(シリコン)雰囲気にする必要があるため、反応管1及びウエハボート21は石英製のものが用いられる。
石英製の基板保持具に複数枚の基板を棚状に保持し、この基板保持具を縦型の石英製の反応管内に搬入し、基板にシリコン膜を成膜する縦型熱処理装置において、
前記反応管を囲むように設けられ、当該反応管内を加熱雰囲気とするための加熱手段と、
前記反応管内にシリコン成膜用のガスを供給する第1のガス供給管と、
反応管内に成膜されているシリコン膜を除去するためのシリコン除去用のクリーニングガスを反応管内に供給する第2のガス供給管と、
基板の表面に形成された自然酸化膜を除去するための自然酸化膜除去用のガスであるフッ化水素を含むガスを反応管内に供給するために設けられ、その内周面がシリコン膜により被覆された第3のガス供給管と、
前記反応管内にて処理ガスが当該反応管の下部側から上部側に流れるように設けられた排気口と、
前記シリコン成膜用のガスを反応管内に供給して予め反応管内にシリコン膜をプリコートしておくステップと、基板が反応管内に搬入された後、前記自然酸化膜除去用のガスを反応管内に供給するステップと、続いて前記シリコン成膜用のガスを反応管内に供給して基板にシリコン膜を成膜させる処理を行うステップと、基板を反応管内から搬出した後、前記クリーニングガスを反応管内に供給して反応管内に付着しているシリコン膜を除去するステップと、を実行するための制御部と、を備え、
前記第3のガス供給管は、反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位の高さレベルと、基板保持具に保持される処理対象の基板群の下限部位の高さレベルとの間に位置しているガス吐出口を備え、反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位よりも下方側にはガス吐出口を備えていないことを特徴とする。
「反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位の高さレベルと、基板保持具に保持される処理対象の基板群の下限部位の高さレベルとの間に位置しているガス吐出口を備え」とは、このガス吐出口に加えて当該ガス吐出口よりも上方側にガス吐出口がある場合も含まれる。また第3のガス供給管は1本のガス供給管であってもよいし、複数本のガス供給管の集合体も含む。
周囲に加熱手段が配置された縦型の石英製の反応管の下部側から上部側にガスが流れるように構成された縦型熱処理装置を用い、複数枚の基板にシリコン膜の成膜を一括して行う熱処理方法において、
石英製の基板保持具を前記反応管内に搬入し、シリコン成膜用のガスを用いて当該反応管内にシリコン膜をプリコートする工程と、
次いで前記基板保持具を反応管から搬出し、複数枚の基板を棚状に保持して前記反応管内に搬入する工程と、
反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位の高さレベルと、基板保持具に保持される処理対象の基板群の下限部位の高さレベルとの間に位置しているガス吐出口を備え、反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位よりも下方側にはガス吐出口を備えていないガス供給管を介して、自然酸化膜除去用のガスであるフッ化水素を含むガスを反応管内に供給し、前記基板の表面に形成された自然酸化膜を除去する工程と、
続いてシリコン成膜用のガスを反応管内に供給して基板にシリコン膜の成膜処理を行う工程と、
前記基板保持具を前記反応管内から搬出する工程と、
その後、シリコン除去用のクリーニングガスを反応管内に供給して反応管内に付着しているシリコン膜を除去する工程と、を含み、
前記ガス供給管は、その内周面がシリコン膜により被覆されていることを特徴とする。
これらインジェクタ12、13、14、16及び18はいずれも反応管1の下端部に形成されたフランジ部10を外部から貫通して当該反応管1内に挿入され、各挿入部位は反応管1の周方向に互いに離間している。図2はインジェクタ12、13、14、16及び18の平面方向の配置レイアウトの一例を示している。また図1では、第3のインジェクタ14及び第4のインジェクタ16を図示の便宜上、反応管1の径方向に対向させて記載してあり、この点において図2とは整合していない。
第4のインジェクタ16は、図2及び図3に示すようにフランジ部10を貫通して反応管1の中央に向けて水平に伸びるストレート型のインジェクタであり、配管を介して第4の処理ガス供給制御部32及び第4の処理ガス供給源33が接続されている。第4の処理ガス供給源33には、例えばアンモニア(NH3)ガスが収容されている。このアンモニアガスは反応管1内でフッ化水素ガスと混合され、自然酸化膜除去を促進させる役割を果たす。
また第4のインジェクタ16は、不活性ガスである窒素(N2)ガスを供給する役割も有しており、このため配管から分岐して窒素ガス供給源55が接続されている。窒素ガス及びアンモニアガスは各々独立してガスの給断、流量調整ができるようになっているが、便宜上両者のガス供給を制御するガス供給制御部として、符号70を割り当てている。
2 蓋体
3、3a シリコン膜
5 制御部
8 真空ポンプ
10 フランジ部
11 開口部
12 第1のインジェクタ(第1のガス供給管)
13 第2のインジェクタ(第2のガス供給管)
14 第3のインジェクタ(第3のガス供給管)
14a 開口端
15 排気口
17 ヒータ
18 不活性ガスインジェクタ
21 ウエハボート(基板支持具)
26 断熱材
30 第1の処理ガス供給制御部
31 第1の処理ガス供給源
40 第2の処理ガス供給制御部
41 第2の処理ガス供給源
50 第3の処理ガス供給制御部
51、52 第3の処理ガス供給源
60 不活性ガス供給制御部
61 不活性ガス供給源
W ウエハ
Wd ダミーウエハ
Claims (5)
- 石英製の基板保持具に複数枚の基板を棚状に保持し、この基板保持具を縦型の石英製の反応管内に搬入し、基板にシリコン膜を成膜する縦型熱処理装置において、
前記反応管を囲むように設けられ、当該反応管内を加熱雰囲気とするための加熱手段と、
前記反応管内にシリコン成膜用のガスを供給する第1のガス供給管と、
反応管内に成膜されているシリコン膜を除去するためのシリコン除去用のクリーニングガスを反応管内に供給する第2のガス供給管と、
基板の表面に形成された自然酸化膜を除去するための自然酸化膜除去用のガスであるフッ化水素を含むガスを反応管内に供給するために設けられ、その内周面がシリコン膜により被覆された第3のガス供給管と、
前記反応管内にて処理ガスが当該反応管の下部側から上部側に流れるように設けられた排気口と、
前記シリコン成膜用のガスを反応管内に供給して予め反応管内にシリコン膜をプリコートしておくステップと、基板が反応管内に搬入された後、前記自然酸化膜除去用のガスを反応管内に供給するステップと、続いて前記シリコン成膜用のガスを反応管内に供給して基板にシリコン膜を成膜させる処理を行うステップと、基板を反応管内から搬出した後、前記クリーニングガスを反応管内に供給して反応管内に付着しているシリコン膜を除去するステップと、を実行するための制御部と、を備え、
前記第3のガス供給管は、反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位の高さレベルと、基板保持具に保持される処理対象の基板群の下限部位の高さレベルとの間に位置しているガス吐出口を備え、反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位よりも下方側にはガス吐出口を備えていないことを特徴とする縦型熱処理装置。 - 前記基板にシリコン膜を成膜する処理は、シリコンをエピタキシャル成長させる処理であることを特徴とする請求項1記載の縦型熱処理装置。
- 前記第3のガス供給管は、ガス吐出口が、反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位の高さレベルと、基板保持具に保持される処理対象の基板群の下限部位の高さレベルとの間に位置している主ガス供給管と、
この主ガス供給管から供給される自然酸化膜除去用のガスの不足分を補償するために基板保持具に保持される処理対象の基板群の下限部位の高さレベルよりも上方にガス吐出口が位置する補助ガス供給管と、を備えていることを特徴とする請求項1または2記載の縦型熱処理装置。 - 前記第3のガス供給管は、基板保持具の下方側から処理対象の基板群の側方の領域に亘って伸びるように構成されると共に長さ方向に複数のガス吐出穴が形成され、これらガス吐出穴における下限のガス吐出穴は、反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位の高さレベルと、処理対象の基板群の下限部位の高さレベルとの間に位置していることを特徴とする請求項1または2記載の縦型熱処理装置。
- 周囲に加熱手段が配置された縦型の石英製の反応管の下部側から上部側にガスが流れるように構成された縦型熱処理装置を用い、複数枚の基板にシリコン膜の成膜を一括して行う熱処理方法において、
石英製の基板保持具を前記反応管内に搬入し、シリコン成膜用のガスを用いて当該反応管内にシリコン膜をプリコートする工程と、
次いで前記基板保持具を反応管から搬出し、複数枚の基板を棚状に保持して前記反応管内に搬入する工程と、
反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位の高さレベルと、基板保持具に保持される処理対象の基板群の下限部位の高さレベルとの間に位置しているガス吐出口を備え、反応管内にプリコートされるシリコン膜の下端部位よりも下方側にはガス吐出口を備えていないガス供給管を介して、自然酸化膜除去用のガスであるフッ化水素を含むガスを反応管内に供給し、前記基板の表面に形成された自然酸化膜を除去する工程と、
続いてシリコン成膜用のガスを反応管内に供給して基板にシリコン膜の成膜処理を行う工程と、
前記基板保持具を前記反応管内から搬出する工程と、
その後、シリコン除去用のクリーニングガスを反応管内に供給して反応管内に付着しているシリコン膜を除去する工程と、を含み、
前記ガス供給管は、その内周面がシリコン膜により被覆されていることを特徴とする熱処理方法。
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