JPH06295870A - 化学的気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学的気相成長装置で使用しているキャリア
ガスを反応後排ガスとして排気することなく、排ガスを
純化して再度キャリアガスとして再使用する。 【構成】 キャリアガスを反応後排気ガスとして導くた
めの排気導入口１と、排気ポンプ２と、排気流量制御機
構３と、排気ガス中の反応生成物を除去する反応生成物
除去機構５と、同ガス中の未反応ドーパントガスを除去
する未反応ガス除去機構７を有し、これら機構を通った
後のガスを純化装置８により純化し、純化後のキャリア
ガスを再供給するガス供給機構９を有し、排ガスを純化
して再利用することを特徴とする化学的気相成長装置。 【効果】 高価な高純度キャリアガスの使用量が低減で
きランニングコストを圧縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板上に薄膜を形成さ
せる化学的気相成長装置に関するもので、主として半導
体集積回路に用いる薄膜形成に利用される化学的気相成
長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の製造工程においては種々の薄
膜を製造する工程が含まれるが、これらの薄膜製造技術
における量産性、歩留まり、信頼性などの向上は重要な
課題である。本発明は、原料となる物質としてガスを使
用し、熱、光、プラズマなどのエネルギによる化学反応
を利用して、基板上に薄膜を堆積させる薄膜製造装置に
於いて、このような課題を達成せんとするものである。

【０００３】以下、このような薄膜製造装置として代表
的な化学気相成長（ＣＶＤ）装置を例にとり説明する。
堆積薄膜としては、シリコンの単結晶・多結晶膜、酸化
膜、窒化膜、金属膜などがある。

【０００４】ＣＶＤ装置は、基本的には、反応室である
チャンバー、ガスの供給・排気装置及び化学反応させる
ためのエネルギの供給装置を備えたシステムであるが、
ここでは、現状のＣＶＤ装置について、本発明と関連す
るガスの供給装置について説明する。

【０００５】ガスの供給は、通常チャンバーの一部にガ
ス供給用のノズル口が開いており、常圧または減圧状態
でチャンバー内全体に水素などで希釈した原料ガスを流
す方法をとっている。ガスは基板上に滞留層が形成され
る程度に密度が高く、流速は比較的遅く、基板ウェハ上
への原料ガスの供給はこの滞留層中の濃度拡散によりな
される。

【０００６】この滞留層の上に形成される熱対流層の中
では原料ガスが気相反応を起こし易い。気相反応生成物
は、マイクロパーティクルとなってウェハ上に降り、膜
質劣化を引き起こしたり、チャンバー内壁などのウェハ
以外のところに堆積しチャンバー内汚染の原因となる。

【０００７】薄膜の堆積速度は、主にガスの粘性係数、
滞留層外側のガス流速・密度、滞留層中の拡散係数及び
その温度での化学反応速度などで決まる。従ってこのよ
うな滞留層を介する反応系においては、滞留層の外側の
ガス分子密度が均一になるような工夫をしないと膜厚・
抵抗率の不均一を生じてしまう。このために、従来のＣ
ＶＤ装置では、大量の希釈ガス及び原料ガスを流すこと
によって均一性を得ていた。この場合、ウェハ上の成膜
に必要な原料ガス量よりも多くの原料ガスを流すことに
なり、現状では原料ガスの使用効率は数１０％程度以下
と考えられる。この成膜に使用されなかった原料ガスあ
るいはキャリアガスは再使用されることなく、通常その
まま排気され大きなコスト負担となっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の化学的気相成長
装置において、反応ガスとともにチャンバー内に導入さ
れる高価な高純度キャリアガスはそのまま排気として捨
てられ、ランニングコスト低減において大きな障害とな
っていた。そこで、この排気ガスを捨てることなく、再
利用する手段を提供することが望まれる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのためには、排ガス中
に含まれる反応生成物と未反応ガスを除去し、その後ガ
スの純度を高めることが必要である。これは、本発明に
よれば、化学的気相成長装置であって、キャリアガスを
反応後、排気ガスとして導くための排気導入口と、排気
ポンプと、排気流量制御機構３と、排気ガス中の反応生
成物を除去する反応生成物除去機構と、同ガス中の未反
応ドーパントガスを除去する未反応ガス除去機構と、こ
れらの機構を通った後のガスを再利用可能に純化するた
めの手段とを有することを特徴とする化学的気相成長装
置を提供することにより達成される。

【００１０】

【作用】本発明の考え方は、反応ガスとともにチャンバ
ー内に大量に導入される高価な高純度キャリアガスを回
収し、純化して再利用することにより、キャリアガス消
費量を低減し基板生産コストを圧縮しようとするもので
ある。

【００１１】

【実施例】図１は、２台のＣＶＤ装置と本発明を組み合
わせた例を示す。

【００１２】装置としては主に微粒子捕獲用フィルタを
装備した反応生成物除去機構５、モレキュラーシーブの
吸着剤を装備した未反応ガス除去機構７及びパラジウム
を装備した１次・２次キャリアガス純化装置８からなっ
ている。

【００１３】Ｎｏ．１及びＮｏ．２ＣＶＤからの排気ガ
スは、まず反応生成物除去機構５によりシリコンハイド
ライトが除去され、次の未反応外除去機構７により塩化
物が除去され、最後に１次・２次キャリアガス純化装置
８により微量パーティクルを除去し高純度なキャリアガ
スを得ることができ、キャリアガスを再利用することが
できる。

【００１４】次に、その回収・再利用系について詳しく
説明する。

【００１５】基板１４近傍から排気される未反応ガスと
反応生成物とキャリアガスを含んだガスは、排気導入口
１から排気流量制御機構３と排気ポンプ２を経由して反
応生成物除去機構５に導入される。キャリアガスとして
高純度水素、ドーパントガスとしてシラン、ジシランな
どが用いられ、基板上の反応によって生じた、シラン、
ジシランなどのシリコンハイドライドイドが、パーティ
クルとして排ガス中に含まれるが、反応生成物除去機構
５（微粒子捕獲用フィルタなど）によって完全に除去さ
れる。

【００１６】次段の未反応ガス除去機構７では、モレキ
ュラーシーブなどの吸着剤などにより、排ガス中に含ま
れるＨＣｌ、Ｃｌ₂などの塩化物を除去し、0.1〜0.01ｐ
ｐｍ以下とすることができる。その後ガスは純度を再利
用可能なレベルまで向上させるため、パラジウム膜など
の純化装置（１次、２次）８を通し、微量パーティクル
などを除去し、キャリアガスとしての高純度水素ガス
（99.9999999％濃度）を得ることができる。この高純度
水素を再利用するため、流量調整装置を有するガス供給
機構９により、再びキャリアガス供給系に戻される。

【００１７】１次の排気導入口から回収される排気流量
は数１０Ｎｌ／分で、それぞれの機構はコンパクト化が
可能である。流量調整装置９を経てキャリアガス供給系
に戻されるキャリアガスの流量は、チャンバー本体への
キャリアガス供給調整装置１１の制御信号によって非回
収のキャリアガスとの混合比を調整され、余剰の回収ガ
スはバイパス弁１２より排出されるか、バイパス弁１３
より他のＣＶＤ装置に供給される。

【００１８】本方式によればこれまでキャリアガスの９
０％近くを排ガスとして排気していたが、その９０％の
キャリアガスの再利用が可能となる。

【００１９】

【発明の効果】キャリアガスの回収再利用を行うことに
より以下の効果がある。 （１）高価な高純度キャリアガスの使用量が低減できラ
ンニングコストを圧縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２台のＣＶＤ装置と本発明を組み合わせた例を
示すダイヤグラム図である。

【符号の説明】

１ 排気導入口 ２ 排気ポンプ ３ 排気流量制御機構 ４ チャンバーへの反応ガス供給系 ５ 反応生成物除去機構 ６ 基板支持具回転駆動系 ７ 未反応ガス除去機構 ８ キャリアガス純化装置 ９ 回収キャリアガス流量調整装置 １０ チャンバー排気口 １１ 非回収キャリアガス供給流量調整装置 １２ バイパス弁 １３ バイパス供給弁 １４ 基板 １５ 基板支持具 １６ チャンバー １７ 加熱系（ヒーターなど）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀之内 礼仁 相模原市淵野辺５−10−１ 新日本製鐵株 式会社エレクトロニクス研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化学的気相成長装置であって、キャリ
   アガスを反応後、排気ガスとして導くための排気導入口
   １と、排気ポンプ２と、排気流量制御機構３と、排気ガ
   ス中の反応生成物を除去する反応生成物除去機構５と、
   同ガス中の未反応ドーパントガスを除去する未反応ガス
   除去機構７と、これらの機構を通った後のガスを再利用
   可能に純化するための手段とを有することを特徴とする
   化学的気相成長装置。