JPH07193009A - 気相成長装置およびこれを用いた気相成長方法 - Google Patents

気相成長装置およびこれを用いた気相成長方法

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JPH07193009A
JPH07193009A JP33242493A JP33242493A JPH07193009A JP H07193009 A JPH07193009 A JP H07193009A JP 33242493 A JP33242493 A JP 33242493A JP 33242493 A JP33242493 A JP 33242493A JP H07193009 A JPH07193009 A JP H07193009A
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JP
Japan
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substrate
reaction chamber
processed
vapor phase
chamber
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JP33242493A
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English (en)
Inventor
Shinji Marutani
新治 丸谷
Tsuyoshi Yamada
強 山田
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Sumco Techxiv Corp
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Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性の高い気相成長膜を形成する。 【構成】 反応室1と、前記反応室に反応性ガスを導入
するガス導入部10と、前記反応室1内に、被処理基板
9を水平に支持する基板支持機構2と、前記被処理基板
を加熱する加熱手段とを備えた気相成長装置において、
前記反応性ガスの流れ方向に直交する方向に前記被処理
基板9を水平移動するように、前記反応室への被処理基
板の出し入れを行うべく、被処理基板供給排出部4を具
備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長装置および気相
成長方法に係り、特に被処理基板の出し入れに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から用いられている気相成長装置に
は、ウェハを載置するサセプタを高周波コイル等を用い
て加熱し、これによりウェハを間接的に加熱しつつ、反
応性ガスを導入することによりウェハ表面に薄膜を形成
する縦型炉方式のもの、ウェハを載置する筒型(バレル
型)のサセプタに複数のウェハを載置し、チャンバーの
外側に配設した赤外線ランプを用いて加熱するシリンダ
ー炉形式のもの等複数のウェハを同時処理するパッチ式
炉と、角型の石英管からなるチャンバー内に設置された
平板状のサセプタにウェハを載置し、チャンバーの外側
に設けられた赤外線ランプを用いて加熱するようにし、
ウェハを1枚づつ処理する枚葉式炉とがある。
【0003】縦型炉、シリンダー炉など複数枚を処理す
ることのできるバッチ式タイプの気相成長装置では、従
来被処理基板の装填取り出しは人間の手によって一枚一
枚おこなわれてきたが、パーティクルなどの副生成物の
低減やスループットの向上等を目的とし次第にロボット
が利用されるようになってきている。また近年では、シ
リコンウェハの大口径化に伴い、ウェハ中での膜厚の不
均一性が顕在化し、ウェハを1枚づつ処理する枚葉式の
横型気相成長装置が再び注目されてきている。そしてこ
の枚葉式の横型気相成長装置においても、やはり高スル
ープットの実現のためマルチチャンバー化への工夫がな
されている。
【0004】従来このような枚葉式の横型気相成長装置
では、図4に示すように反応室1の両端にガス導入部1
0およびガス排出部11を配設し、反応室1内を流れる
ガスの流れ方向Aの上流側で被処理基板の装填取り出し
を行うようにしたものと、反応室1を流れるガスの下流
側端部で被処理基板の装填取り出しを行うようにしたも
の(実公平5−43471号公報)とがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者の
方式では、気相成長時に反応室1内壁に薄膜が副成され
るのを防止したとしても、下流側への生成を免れるのは
困難であり、被処理基板の取り出し時に副生成物が被処
理基板に付着することがあり、また前者の方式では、基
板の取り出しはガス流の上流側であるため、この問題は
解決できるものの、前室である、被処理基板9を装着す
るカセット8を収納したカセット室7との接続、あるい
は使用するガス種によっては流れを良好にするために導
入口を複雑な構成にする必要があるが、設置スペースに
限界があり、完全な形状をとることはできないという問
題があった。
【0006】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、信頼性の高い気相成長膜を形成することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、反応
室と、前記反応室に反応性ガスを導入するガス導入部
と、前記反応室内に、被処理基板を水平に支持する基板
支持機構と、前記被処理基板を加熱する加熱手段とを備
えた気相成長装置において、前記反応性ガスの流れ方向
に直交する方向に前記被処理基板を水平移動するよう
に、前記反応室への被処理基板の出し入れを行うべく、
被処理基板供給排出部を具備したことを特徴とする。
【0008】本発明の第2では、反応性ガスの流れ方向
に直交する方向に前記被処理基板を水平移動するよう
に、前記反応室への被処理基板の出し入れを行うべく、
前記反応室を挾み相対向するように被処理基板供給部と
被処理基板排出部とを具備したことを特徴とする。
【0009】本発明の第3では、被処理基板を水平に搬
送し、反応室内に、前記被処理基板を設置する被処理基
板供給工程と、前記搬送方向とは直交する方向であって
かつ水平である方向に流れを形成するように、前記反応
室内に反応性ガスを供給し、前記被処理基板表面に薄膜
を形成する成長工程と、前記被処理基板供給工程におけ
る搬送方向と同じ方向又は逆方向となるように、反応室
から前記被処理基板を排出する被処理基板排出工程とを
含むことを特徴とする。
【0010】
【作用】ところで反応室内に設置された被処理基板上に
のみ選択的に気相成長が行われるのが気相成長の理想的
な姿であるが、実際には被処理基板の均一性を得るた
め、被処理基板より大きくかつ熱容量の大きな基板保持
台を反応室内に装填し、この上に被処理基板を搭載して
気相成長を行う。またより望ましくは基板保持台の側面
からの輻射による熱の損失を抑止するため、基板保持台
の外周に均熱リングを設置する。
【0011】室温で供給された反応ガスは基板保持台の
熱を受け、熱分解あるいは水素還元等の反応を経て被処
理基板上に目的の固体を堆積していくが、反応ガスは基
板保持台や被処理基板あるいは均熱リングを通過した後
も熱分解あるいは水素還元などの反応を引き起こすに十
分な温度と濃度を保有する。従ってこの部分を通過した
後も、このガスは好まざる析出を反応室内壁に対して引
き起こす。特にその反応が気相均一反応であって、かつ
比較的低温(〜400℃)で起こるモノシランガスをソ
ースガスとした場合には顕著である。
【0012】また多くの気相成長装置は種々の制約によ
り、排ガスを除去装置まで導くための排気管が反応室の
断面と比較して極めて狭く、このため反応室の形状によ
ってはガスの滞留部分13が生じたりする(図4参
照)。滞留部分ではガスの流速が極めて遅いため、質量
をもつ副生成物はこの部分に堆積したりする。
【0013】このような副生成物発生のメカニズムに着
目し、本発明者らは種々の実験を重ねた結果、ガスの滞
留部分のない反応室の側面を使った基板の装填取り出し
を行い、副生成物の被処理基板への堆積を防ぐようにし
たものである。
【0014】上記構成によれば、ガス導入部の形状に制
限を受けることなく、設置でき、かつパーティクルの付
着もなく、信頼性の高い気相成長膜を得ることが可能と
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。図1は、本発明実施例のCVD
装置の平面図である。
【0016】このCVD装置は、透明石英、SUSなど
からなる横型の反応室1と、この上流側端部に設置され
たガス導入部10と、下流側端部に取り付けられたガス
排出部11と、この反応室1の内部に水平となるように
設置されたサセプタ(基板保持台)2と、さらにこの反
応室1の1側面に突出した枝部3と、この枝部3にゲー
トバルブ4を介して接続された被処理基板の出し入れの
ためのロボット室5とを具備し、反応室1の側面方向か
ら、被処理基板の出し入れを行うようにしたことを特徴
とする。そしてこのロボット室5はロボット6を具備し
ており、このロボット6によって被処理基板9をカセッ
ト室7内のカセット8から取り出して反応室1に設置
し、気相成長が終了すると反応室1から取り出してカセ
ット8に再び収納するように構成されている。ここで1
2は、基板保持台2の側面からの輻射による熱の損失を
抑止するため、基板保持台の外周に設置された均熱リン
グである。またこのガス導入部10はシュラウドによっ
て層流をなして反応室1内を流れるように構成され、バ
ッファタンクとシュラウドとの間にはメッシュ状の金属
または石英製のフィルタがプレートを介して取り付けら
れており、各層内のガス流速を一様にしている。
【0017】この装置を用いて、被処理基板9としての
シリコンウェハを基板保持台2に載置し、ガス導入部1
0から、シリコンウェハに向けて反応性ガスを導入し、
光ファイバーによってウェハ裏面の温度を検出し、この
検出値にもとづいて、反応室の外部に設けられた熱源と
しての赤外線ランプ(図示せず)の光量を制御しウェハ
温度を高精度に調整するようになっている。
【0018】ここでウェハ温度は850〜1200℃に
設定される。
【0019】次に、このエピタキシャル成長装置を用い
たエピタキシャル成長方法について説明する。
【0020】まず、裏面酸化膜つき8インチのアンチモ
ンドープ比抵抗5〜10mΩ・cmのシリコンウェハ9
を基板保持台2に載置し、回転手段により基板保持台2
を毎分20回の回転速度で回転する。
【0021】この後、ガス導入部10から窒素ガスを供
給して反応室1内をN2 でパージする。
【0022】続いてガス導入部10から水素H2 ガスを
供給して反応室1内をH2 でパージし、H2 雰囲気中で
赤外線ランプによりウェハをエピタキシャル成長温度
(900〜1050℃)まで加熱する。
【0023】そして成長温度に到達すると、ガス導入部
10からはH2 で希釈されたトリクロルシラン(SiH
Cl3 )とホスフィン(PH3 )が層流状態で供給され
る。成膜圧力は1気圧、成膜温度は1100℃、成膜時
間は1分52秒とした。
【0024】このようにして連続100枚(100バッ
チ)の成膜を行った。そして1バッチ目の成膜の開始前
と100バッチ目の終了時に温度、ガス流量、圧力その
他計測器をチェックし、運転条件が変わらなかったこと
を確認した。ここでもガスの滞留部分13は形成される
が、被処理基板はこの領域を通過することなく取り出さ
れるため、副生成物の付着は防止される。
【0025】このようにして得られたエピタキシャル成
長膜は平均膜厚が10.12μm 、ウェハ間の膜厚変動
が±0.13%,ウェハの面内の膜厚分布が±1.09
%となり、また比抵抗の平均5.10Ω・cm,ウェハ
間の比抵抗変動が±1.13%、ウェハの面内の比抵抗
分布が±2.16%であった。またその他パーティクル
に依存する結晶欠陥等品質項目はすべて問題なく良好で
あった。
【0026】この結果から、本発明のエピタキシャル成
長装置は極めて高性能であることがわかる。また装置の
設置スペースの小型化も達成できる。
【0027】なお、前記実施例では、反応室の1側面か
ら被処理基板の出し入れを行うようにしたが、本発明の
第2の実施例として、図2に示すように相対向する2側
面に第1および第2のゲートバルブ4a,4bを設け、
それぞれ第1のカセット室7aおよび第2のカセット室
7bを設置し、第1のカセット室7aから被処理基板の
供給し、第2のカセット室7bに排出するようにしても
よい。
【0028】かかる構成によれば、気相成長終了後の被
処理基板を排出すると同時に次の被処理基板を供給する
ことができ、処理速度が大幅に向上する。
【0029】さらにまた本発明の第3の実施例として、
図3に示すように、1台のロボット室7で第1および第
2の2つの反応室1a,1bへの被処理基板の出し入れ
を行うようにしてもよい。この場合は成膜時間が比較的
長時間にわたる場合、第1の反応室で成膜がなされてい
る間に第2の反応室の被処理基板の出し入れを行うよう
にし、第2の反応室で成膜がなされている間に第1の反
応室の被処理基板の出し入れを行うようにすることによ
り、処理速度を変えることなく、装置の小型化をはかる
ことができる。
【0030】この装置によっても、均一で信頼性の高い
薄膜形成を行うことが可能となる。なお、前記実施例で
は、枚葉式のエピタキシャル成長炉について説明した
が、ウェハを多数枚搭載するいわゆるバッチ式の炉につ
いても同様の効果を得ることができることはいうまでも
ない。特により均一な膜成長が求められる横型の半導体
装置全般にわたり、同様の効果を得ることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、被処理基板の出し入れを反応室の側面から行うこと
により、より均一で信頼性の高い膜を成長せしめること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の気相成長装置を示す図
【図2】本発明の第2の実施例の気相成長装置を示す図
【図3】本発明の第3の実施例の気相成長装置を示す
図。
【図4】従来例の気相成長装置を示す図。
【符号の説明】
1 反応室 2 基板保持台 3 枝部 4 ゲートバルブ 5 ロボット室 6 ロボット 7 カセット室 8 カセット 9 被処理基板 10 ガス導入部 11 ガス排出部 12 均熱リング A ガス流方向

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応室と、 前記反応室に反応性ガスを導入するガス導入部と、 前記反応室内に、被処理基板を水平に支持する基板支持
    機構と、 前記被処理基板を加熱する加
    熱手段とを備えた気相成長装置において、 前記反応性ガスの流れ方向に直交する方向に前記被処理
    基板を水平移動するように、前記反応室への被処理基板
    の出し入れを行うべく、被処理基板供給排出部を具備し
    たことを特徴とする気相成長装置。
  2. 【請求項2】 反応室と、 前記反応室に反応性ガスを導入するガス導入部と、 前記反応室内に被処理基板を水平に支持する基板支持機
    構と、 前記被処理基板を加熱する加熱手段とを備えた気相成長
    装置において、 前記反応性ガスの流れ方向に直交する方向に前記被処理
    基板を水平移動するように、前記反応室への被処理基板
    の出し入れを行うべく、前記反応室を挾み相対向するよ
    うに被処理基板供給部と被処理基板排出部とを具備した
    ことを特徴とする気相成長装置。
  3. 【請求項3】 被処理基板を水平に搬送し、反応室内
    に、前記被処理基板を設置する被処理基板供給工程と、 前記搬送方向とは直交する方向であってかつ水平である
    方向に流れを形成するように、前記反応室内に反応性ガ
    スを供給し、前記被処理基板表面に薄膜を形成する成長
    工程と、 前記被処理基板供給工程における搬送方向と同じ方向又
    は逆方向となるように、反応室から前記被処理基板を排
    出する被処理基板排出工程とを含むことを特徴とする気
    相成長方法。
JP33242493A 1993-12-27 1993-12-27 気相成長装置およびこれを用いた気相成長方法 Pending JPH07193009A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11150119A (ja) * 1997-11-14 1999-06-02 Sumitomo Sitix Corp シリコン半導体基板の熱処理方法とその装置
JP2009170936A (ja) * 2009-04-21 2009-07-30 Sumco Corp シリコン半導体基板の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11150119A (ja) * 1997-11-14 1999-06-02 Sumitomo Sitix Corp シリコン半導体基板の熱処理方法とその装置
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