JPH06232049A

JPH06232049A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH06232049A
Application number: JP1400493A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Ochi; 望越智; Naoto Hisanaga; 直人久永; Masakazu Kobayashi; 正和小林; Shinji Marutani; 新治丸谷; Hiroki Kato; 浩樹加藤
Original assignee: Sumco Techxiv Corp; Komatsu Ltd; Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp; Komatsu Ltd
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、流速の微調整が容易で、かつ装置
構成の簡単なエピタキシャル成長装置を提供することを
目的とする。【構成】本発明では、反応性ガスを反応室に導くガス
供給部に、該反応室とほぼ同一幅の整流室６を設けると
ともに、この整流室の幅方向に貫通せしめられ、それぞ
れ拡散を独立的に制御することができるように、少なく
とも２つのゾーンに分割された調整手段９を配設したこ
とを特徴とする。望ましくはこの調整手段は、その中心
を貫通する軸で支持された複数の楕円柱からなり、各ゾ
ーンで独立的に回動自在に設置されている。また望まし
くはこの調整手段は、前記整流室の壁面との間隙を各ゾ
ーンで独立的に変更できるように移動可能な板状体で構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置に係り、
特に均一なエピタキシャル成長膜を形成する気相成長装
置あるいは均一なエッチングを行うエッチング装置等に
おけるガス供給部の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の微細化および高集積化に伴
い、エピタキシャル成長膜に要求される膜厚や比抵抗分
布の均一性も極めて高度になってきている。このような
均一性の条件を満たすためには膜の成長条件が一様でな
ければならず、基板温度の均一性とともに、基板および
反応室への均一なガス供給が必要不可欠になってくる。
そこでこれらの気相成長装置においては、従来から基板
および反応室でのガスの流速分布の均一性を制御するた
めに種々の試みがなされている。

【０００３】例えば図６に示すようにガス供給管１０８
の先端に、複数個の孔１２１の形成されたガス導入口１
２２を配設し、孔１２１の大きさおよび配置を制御する
ことにより、成長室１０３内のサセプタ１０２に載置さ
れているウェハ１０１表面でガス流が均一となるように
調整する方法が提案されている。ここで１０７はガス排
出管である。

【０００４】また、図７に示すように、複数個のスリッ
ト２３１を有する調整板２３０をこの成長室２０３のガ
ス供給管２０８の先端近傍に配設し、このスリット２３
１の方向、配列および大きさを変化させることにより、
成長室２０３内のサセプタ２０２に載置されているウェ
ハ２０１表面でガス流が均一となるように調整する方法
が提案されている。ここで２０７はガス排出管である。

【０００５】しかしながらこのような装置では設計条件
の異なる多数のノズルあるいはスリットのそれぞれにつ
いて反応室内のガスの速度分布すなわち成長速度に関す
る特性を調べ、最適条件を選定する必要があり、最適化
には多大な時間と経費を必要とし、生産性が悪いという
問題があった。

【０００６】さらにまた、図８(a) および(b) に示すよ
うにガス供給部に成長室３０３とほぼ同一幅の整流室３
０６を配設し、この整流室に複数のガス注入配管３０８
をとりつけ、ウェハ３０１面に対して垂直方向にガスを
供給するとともに、この整流室の幅方向に貫通する円柱
状体からなる拡散棒３０９によりガスの流速分布の均一
化をはかる方法が提案されている。この方法では、反応
ガスあるいは反応ガスとキャリアガスとの混合ガスがこ
の拡散棒に到達する前に流速分布に極端な差を生じてい
る場合、拡散棒だけではこの不均一性を解消し得ないと
いう問題がある。さらにまた図８(c) に示すように拡散
棒３０９とガス供給部との間にガス注入配管３０８と等
ピッチに仕切り板３４０を配設し、ガス流の速度分布の
均一化をはかるようにしたものも提案されている（特開
平３−１３１５９４号公報）。しかしながら、この場合
も同様に流速分布の極端な差は解消し得ず、装置が複雑
かつ高価になるという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のエピ
タキシャル成長装置においては、ガスの供給を均一に行
うために様々な工夫がなされているが、いずれも十分な
均一性を得ることができず、また調整が極めて難しく、
装置が高価になるという問題があった。なおこの問題は
エピタキシャル成長装置等の気相成長装置のみならず、
エッチング装置においても同様であった。

【０００８】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、流速の微調整が容易で、かつ装置構成の簡単な半導
体製造装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、反応
性ガスを反応室に導くガス供給部に、該反応室とほぼ同
一幅の整流室を設けるとともに、この整流室の幅方向に
貫通せしめられ、それぞれ拡散を独立的に制御すること
ができるように、少なくとも２つのゾーンに分割された
調整手段を配設したことを特徴とする。

【００１０】望ましくはこの調整手段は、その中心を貫
通する軸で支持された複数の楕円柱からなり、各ゾーン
で独立的に回動自在に設置されている。

【００１１】また望ましくはこの調整手段は、前記整流
室の壁面との間隙を各ゾーンで独立的に変更できるよう
に移動可能な板状体で構成されている。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、反応性ガスは整流室に入
り、調整手段で流速を制御されるが、この整流室に入っ
た時点での流速分布を是正するように各ゾーンでのガス
の拡散速度を調整することができるため、容易に均一な
流速分布を得ることができる。

【００１３】また、この調整手段を、その中心を貫通す
る軸で支持された複数の楕円柱で構成し、各ゾーンで独
立的に回動自在となるように設置すれば、この楕円柱を
回動することにより自在に流量および流速分布を調整す
ることができ、取扱いが極めて容易となる。

【００１４】さらに、この調整手段を、整流室の壁面と
の間隙を各ゾーンで独立的に変更できるように移動可能
な板状体で構成しても、これを移動することにより、自
在に流量および流速分布を調整することができ、取扱い
が極めて容易となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しつつ詳細に説明する。

【００１６】図１乃至図４は、本発明実施例の気相成長
装置を示す図である。ここで図２は図１のＡ−Ａ′断面
図、図３は整流室の説明図、図４は本発明の原理説明図
である。

【００１７】この装置は、シリコンウェハ１を載置する
ウェハ載置台２を中央部に設置した反応室３と、この反
応室３を加熱するヒータ４と、このヒータ４の外側に配
設された反射板５と、反応室３の一端に配設された整流
室６と、他端側に設けられた排気管７と、整流室６にガ
スを供給するガス供給管８とから構成され、さらにこの
整流室６の内部に３つのゾーン９ａ，９ｂ，９ｃに分割
された断面楕円形の柱状体すなわち楕円柱からなる拡散
棒９を配設し、これらを独立的に回動可能にし任意の方
向に傾けた状態で固定できるようにして流速制御を行う
ようにしたことを特徴とする。ここでガス供給管８を介
して反応性ガスが整流室６に導入されると、この拡散棒
９を回動させることにより流速分布制御を行うようにな
っている。また整流室６の上壁および下壁１１，１２は
互いに平行となるように形成されている。なおここで反
応性ガスは、キャリアガスとの混合ガスとして用いるよ
うにしてもよい。

【００１８】この装置では、シリコンウェハ１をサセプ
タ２に載置し、１本のガス供給管８から、反応性ガスを
注入する。ここで注入された反応性ガスは、通常整流室
６の幅方向の中央付近に最大の流速を持ち、中心から離
れるに従って流速は下がり、側壁に最も近い所で最小に
なる。そこで拡散棒９の３等分されたゾーンの内の中央
のゾーン９ｂでは、整流室６の内壁１１，１２に沿った
方向すなわちガス流の作る面１４と拡散棒９の長軸１３
とのなす角θができるだけ９０度に近くなるようにし、
拡散棒９と整流室６の内壁１１，１２との間にできる間
隙１５，１６をできるだけ小さくして、ガスの拡散効果
を大きくする。一方、側壁に近いゾーン９ａ，９ｃで
は、ガス流の作る面１４と拡散棒９の長軸１３とのなす
角θができるだけ０度に近くなるようにし、拡散棒９と
整流室６の内壁１１，１２との間にできる間隙１５，１
６を大きめにして、ガスの拡散効果を小さくする。

【００１９】このように３つのゾーンを調整することに
より、整流室６の幅方向の中央付近で大きな流速をもっ
ていた反応性ガスは、拡散棒９にほぼ垂直に当たって強
い拡散を受け、一部は拡散棒９を越えて反応室３に向か
うが、ほとんどの反応性ガスは拡散効果の少ない左右の
ゾーン９ａ，９ｃに導かれ、反応室３に導かれる。この
とき中央のゾーン９ｂから拡散された反応性ガスは側壁
に近いゾーン９ａ，９ｃで流速の遅い反応性ガスを引っ
張り、やや流速を高めながら反応室３に入る。一方、側
壁に近いゾーン９ａ，９ｃでは、ガス流の作る面１４と
拡散棒９の長軸１３とはほぼ平行であり、拡散効果は弱
く、流速をあまり失うことなく維持されて、反応室３に
導かれる。このように流速の大きい領域では大きく拡散
させ、小さい領域では拡散を弱くし、ほぼ一定の流速を
もって反応室３に導かれるようにすることにより、注入
時の流速分布を補正し均一な流量分布をもつようにする
ことが可能となる。したがってこの装置を用いることに
より、ガス流は幅方向に均一化され、均一なエピタキシ
ャル成長膜を形成することが可能となる。

【００２０】この装置は例えばＳｉＨＣｌ₃，ＰＨ₃も
しくはＢ₂Ｈ₆をガス供給管、整流室６を介して反応室
に導くことにより良好なりんドープまたはボロンドープ
シリコンを形成することができる。

【００２１】この拡散棒９の角度と拡散について図５
(a) 乃至(c) を参照しつつ説明する。拡散棒９を図５
(a) に示すように整流室６の内壁１１，１２に沿った方
向すなわちガス流の作る面１４と拡散棒９の長軸１３と
のなす角θが０度となるようにすなわちガス流の作る面
１４と拡散棒９の長軸１３とが平行となるようにし、拡
散棒９と整流室６の内壁１１，１２との間隙１５，１６
をできるだけ大きくすると、拡散棒９のガス拡散効果は
最小となる。

【００２２】一方、図５(b) に示すように、拡散棒９を
整流室６の内壁１１，１２に沿った方向すなわちガス流
の作る面１４と拡散棒９の長軸１３とのなす角θが９０
度となるようにすなわちガス流の作る面１４と拡散棒９
の長軸１３とが垂直となるようにし、拡散棒９と整流室
６の内壁１１，１２との間隙１５，１６をできるだけ小
さくすると、拡散棒９のガス拡散効果は最大となる。

【００２３】さらに図５(c) に示すようにこれらの中間
の位置では、拡散効果はこれらの中間の値となる。

【００２４】ここで拡散効果が大きいとはガス流が拡散
棒を通過する時に受ける抵抗の度合いを示し、ガス拡散
効果の大きいところではガス流が拡散棒を通過しにく
く、ガス拡散効果の小さいところではガス流が拡散棒を
通過し易い。すなわちガス流は拡散棒のガス拡散効果の
大きいゾーンよりガス拡散効果の小さいゾーンを通過し
ようとする。したがってガス流速の大きいところでは拡
散効果を大きくし、ガス流速の小さいところでは拡散効
果を小さくするようにして、均一な流量分布を得るよう
にすることが可能となる。またこの拡散棒の角度を微調
整すれば拡散効果も微調整することができる。このよう
にして高精度の補正が可能となる。

【００２５】なお、前記実施例では拡散棒を楕円柱で形
成したが必ずしも楕円とする必要は、なく、不定形ある
いは、直方体など回転あるいは伸縮等により壁面との間
隙が調整可能なような形であればよい。但し、楕円とす
ることにより、流れはこの表面に沿って滑らかで静かな
流れを形成し、乱流を防ぐことができる。

【００２６】また、前記実施例では３つのゾーンに分割
したが、さらに多数のゾーンに分割すればさらなる微調
整が可能となる。

【００２７】また、前記実施例ではＣＶＤ装置について
説明したが、減圧ＣＶＤ装置、さらにはエッチング装置
等にも適用可能であることはいうまでもない。

【００２８】さらに、反応室内に流速測定装置を設置
し、この測定値をフィードバックしてこの拡散棒の方向
角を調整するようにすれば、短時間で所望の流量分布を
得ることが可能となる。

【００２９】加えて、この整流室をウェハ表面に平行と
なるような薄型で構成し、これを複数層積層するように
すれば、流量分布の均一な多層流を得ることが可能とな
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、微調整が容易で、かつガス流量を容易に均一化する
ことができ、信頼性の高い薄膜形成あるいはエッチング
を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の気相成長装置を示す図。

【図２】図１のＡ−Ａ′断面図。

【図３】同装置の要部説明図。

【図４】同装置の原理説明図。

【図５】同装置の原理説明図。

【図６】従来例のガス供給部を示す図。

【図７】従来例のガス供給部を示す図。

【図８】従来例のガス供給部を示す図。

【符号の説明】

１ウェハ２サセプタ３反応室４ヒータ５反射板６整流室７ガス排気管８ガス供給管９拡散棒１１上壁１２下壁１３長軸１４ガス流１５間隙１６間隙１７角度１０１ウェハ１０２サセプタ１０３反応室１０７ガス排気管１０８ガス供給管１２１孔１２２ガス導入口２０１ウェハ２０２サセプタ２０３反応室２０７ガス排気管２０８ガス供給管２３０整流板２３１スリット３０１ウェハ３０２サセプタ３０３反応室３０７ガス排気管３０８ガス供給管３０９拡散棒３４０仕切り板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林正和神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製作所研究所内 (72)発明者丸谷新治神奈川県平塚市山下726−５−401 (72)発明者加藤浩樹神奈川県川崎市中原区下小田中２−10−45 ホープフル中原202

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応室と、前記反応室内に設置され、被処理基板を支持する基板支
持台と、反応性ガスを、被処理基板表
面に沿うように供給するガス供給手段と、前記被処理基板を加熱する加熱手段とを具備し、反応性ガスを、反応室に導くガス供給部に、前記反応室
とほぼ同一幅の整流室を設けるとともにこの整流室の幅
方向に貫通せしめられ、少なくとも２つのゾーンに分割
されそれぞれ拡散を独立的に制御することができるよう
に構成された調整手段を配設したことを特徴とする半導
体製造装置。
【請求項２】前記調整手段は、その中心を貫通する軸
で支持された複数の楕円柱からなり、各ゾーンで独立的
に回動自在に設置されていることを特徴とする請求項１
記載の半導体製造装置。
【請求項３】前記調整手段は、前記整流室の壁面との
間隙を各ゾーンで独立的に変更できるように移動可能な
板状体で構成されていることを特徴とする請求項１記載
の半導体製造装置。