JPH09129564A - バレル反応器パージシステムの調整方法 - Google Patents

バレル反応器パージシステムの調整方法

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JPH09129564A
JPH09129564A JP8249686A JP24968696A JPH09129564A JP H09129564 A JPH09129564 A JP H09129564A JP 8249686 A JP8249686 A JP 8249686A JP 24968696 A JP24968696 A JP 24968696A JP H09129564 A JPH09129564 A JP H09129564A
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gas
purge
seal plate
barrel reactor
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Thomas Martin Hanley
トーマス・マーティン・ハンリー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バレル反応器中で半導体ウエハに堆積される
物質の層の中の金属汚染物を防ぐ、バレル反応器のパー
ジシステムの調整方法を提供する。 【解決手段】 複数のパージラインの各々に、ロタメー
ターおよび調節可能な流動制御バルブを配置する。ライ
ン中のパージガスの流量を監視し、流れが全てバレル反
応器の方に向くようにバルブを調節し、そうすることに
よって、反応物ガスをパージシステムに引き込むサイホ
ン効果が存在しない。バレル反応器中の酸素の存在も監
視され、酸素の存在を減少させるように流量が調節され
る。化学蒸着サイクルが完了した後に、バレル反応器か
ら反応物ガスが充分にパージされるように流量が調節さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、化学蒸着に
よって半導体ウエハ上に物質を堆積させるために使用さ
れるバレル反応器に関し、より詳しくは、そのようなバ
レル反応器のパージシステムを調整する（すなわち、チ
ューニングする）方法に関する。
【０００２】本発明が一般に関係する種類のバレル反応
器は、エピタキシャル層を半導体ウエハ上に堆積させる
のに使用される。エピタクシーは、半導体材料に必要な
電気的特性を与えるために、半導体材料工業において重
要な工程である。例えば、重度にドーピングされた基材
上に成長させた軽度にドーピングされたエピタキシャル
層は、基材の低い抵抗の結果として、ＣＭＯＳデバイス
を、ラッチアップイミュニティ(latch up immunity）に
対して最適化させることができる。ドーパント濃度プロ
フィールの精密制御および無酸素のような他の利点も得
ることができる。
【０００３】
【従来の技術】ウエハに堆積される物質（例えば、シリ
コン）を担持する反応物ガスが、その物質のウエハへの
堆積が行われるバレル反応器の反応室容器中に注入され
る。複数のウエハが、サセプター（susceptor）の壁の
上に、一般に垂直方向に保持されて、ウエハの１つの面
がシリコンの堆積のために暴露される。反応室容器は一
般に石英でできている。反応室を閉じ、また、半導体ウ
エハの反応室への挿入または取り出しのために反応室を
開けるために移動することができるシールプレートは、
ステンレス鋼からできている。シールプレートと反応室
の間のガスリングも、ステンレス鋼からできている。
【０００４】ウエハ上に堆積されるシリコンの層が、エ
ピタキシャル層の少数担体寿命に有害な影響を及ぼす
鉄、ニッケルおよびモリブデンのような金属で汚染され
ないことが重要である。層の中の非金属異物粒子の存在
も、避けるべきである。石英反応室容器は、金属汚染源
にはならないが、シールプレートおよびガスリング中の
ステンレス鋼は金属汚染源になる。残留湿分の存在下に
おける反応物ガスのある種の副生物（例えば、ＨＣl）
との接触によって、ステンレス鋼が腐蝕される。ＨＣl
のような腐蝕性のものが、サセプターからシリコンの堆
積物をエッチングバック（etch back）するために使用
された結果として、反応室内に存在する場合もある。ス
テンレス鋼からの腐蝕生成物が、反応室に運ばれ、反応
物ガスおよびウエハに堆積される物質に連行される場合
もある。さらに、バレル反応器中の反応物ガスと残留酸
素との反応によってステンレス鋼の上に形成されるＳi
Ｏ2堆積物を洗浄しなければならない。そうでなけれ
ば、ある量のＳiＯ2がはげ落ちて、ウエハの上に堆積す
る。
【０００５】シールプレートおよびガスリングからの汚
染を避けるために、バッフルによって、および反応物ガ
スに暴露されるシールプレートおよびガスリングの領域
上のパージガス流によって、反応物ガスの流れをシール
プレートおよびガスリングからそらせるように、バレル
反応器が構成される。シールプレートおよびガスリング
はまた水冷される。従来のパージシステムは、シールプ
レート周辺のいくつかの異なる位置にパージガスを送達
するために、シールプレートに達する前に、複数のライ
ンに枝分れする１本のパージガスラインを含んでなる。
反応物ガスに暴露されるシールプレートおよびガスリン
グの領域をパージガスに浸すために、それらのライン
が、シールプレート中に延在する穴、およびシールプレ
ートの下側の開口に接続される。
【０００６】一般的なバレル反応器の操作においては、
パージガスシステムがマイクロプロセッサーによって制
御されて、反応室から酸素を除去するためにシールプレ
ートおよび反応室を初めに窒素でパージする。窒素パー
ジに続いて、反応室への反応物ガスの注入によって蒸着
サイクルを開始する前に、水素が数分間パージラインか
ら供給される。蒸着サイクル全体を通じて水素の流れを
継続させ、その後に反応室から反応物ガスをパージす
る。しかし、シールプレートが反応室から取り外される
前に、反応室から水素を除去するためにもう１回窒素パ
ージが行われる。
【０００７】ステンレス鋼のシールプレートおよびガス
リングからの金属および粒子汚染物を防止するためのバ
ッフルおよびパージガスの既存のシステムは、部分的に
のみ成功しているに過ぎない。特に、パージシステム
は、バレル反応器から酸素および水蒸気を実質的に全て
パージするのに充分ではない。酸素（遊離酸素の形態、
または水蒸気の形態）の存在の結果として、蒸着サイク
ルの間に有意量のＳiＯ2堆積物がシールプレートおよび
ガスリングの上に形成されるが、これらはバレル反応器
操作のほんの数サイクルの後に除去しなければならな
い。シールプレートとガスリングとの間の空間をパージ
するためにガスを送達するガスパージラインから最も遠
く離れているガスリングとシールプレートとの間の位置
に、実質的な堆積物が生じることが見い出された。シー
ルプレートからＳiＯ2堆積物を洗浄することによって、
シールプレートの腐蝕を生じさせることになる。洗浄の
間にシールプレートに導入される除去されない水が、ス
テンレス鋼とＨＣlとの反応を促進させる。シールプレ
ートの形が、全ての水を除去することを困難にすること
が多い。
【０００８】既存のパージシステムにおいては、種々の
パージライン間の圧力の差が、サイホン効果を生じるこ
とがあり、このサイホン効果によって、反応物ガスが事
実上パージシステムの１つまたはそれ以上のラインに引
き込まれ、シールプレートに対して放出される。このシ
ステムに引き込まれる反応物ガスがシールプレートの回
転機構に追い出されることが多く、その結果有意な腐蝕
を生じる。この様に、シールプレートおよびガスリング
をシリコン堆積物および腐蝕から保護するよりもむし
ろ、このパージシステムがそれらの劣化を促進する。さ
らに、既存のシステムは、蒸着サイクルの後に反応室か
ら反応物ガスを充分にパージすることができない。その
結果、反応室が開かれ、湿気を含んだ空気がシールプレ
ートと接触するときに、ステンレス鋼が反応物ガスから
のＨＣlと反応する場合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明のいくつかの目
的および特徴のうち、注目されるのは、バレル反応器中
で半導体ウエハ上に堆積される物質の層の中の金属汚染
物を防ぐ、バレル反応器のパージシステム調整方法の提
供であり；反応物ガスがパージシステムに引き込まれな
いことを保証するそのような方法の提供であり；バレル
反応器中の実質的に全ての酸素および水蒸気が、バレル
反応器への反応物ガスの導入前にパージシステムによっ
て除去されるようになるそのような方法の提供であり；
パージシステムに、反応物ガスからの保護を必要とする
バレル反応器の領域により均一にパージガスを分配させ
るようにするそのような方法の提供であり；洗浄に必要
なバレル反応器の停止時間を減少させるそのような方法
の提供であり；経済的で、実施が容易なそのような方法
の提供である。
【００１０】さらに、本発明のいくつかの目的および特
徴のうち、注目されるのは、パージガス流を、監視し、
パージガスシステムの操作を最適化するために変更する
ことができるバレル反応器の提供であり；反応物ガスか
らの保護を必要とするバレル反応器の領域に、より均一
にパージガスを分配するそのようなバレル反応器の提供
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応物ガスか
らの物質の化学蒸着によって半導体ウエハ上に物質を堆
積するために使用されるバレル反応器のパージシステム
を調整する方法であって、前記バレル反応器が反応室お
よび反応室を閉じるためのシールプレートを含み、前記
パージシステムが、バレル反応器内の選択された位置か
ら反応物ガスおよび他のガスをパージするようにバレル
反応器にパージガスを送達するために、パージガス源お
よび間隔を開けた位置でバレル反応器に接続された複数
のパージガスラインを有してなり、前記調整方法が、パ
ージガスライン中のパージガスの流量を監視し；パージ
ガスラインを経てバレル反応器中の前記位置へ送達され
るパージガスの流量を設定し；下記制御段階：（ａ）パ
ージガスがバレル反応器中に流れ始めた後の時点でバレ
ル反応器中の酸素の存在を監視する、および（ｂ）物質
が堆積された半導体ウエハについて、堆積された物質の
層の中の粒子汚染物の存在を検査する、の少なくとも１
つを実施し；バレル反応器中の粒子汚染物を減少させる
ために前記制御段階の少なくとも１つに基づいて、少な
くとも１つのパージガスライン中のパージガスの流量を
選択的に調節する；段階を含んでなる方法を提供する。
【００１２】さらに本発明は、化学蒸着によって半導体
ウエハ上に反応物ガスからの物質を堆積させるためのバ
レル反応器であって、反応室内に少なくとも１つの半導
体ウエハを収容するための寸法にされた開口上部を有す
る反応室；反応室の開口上部を一般に取り囲むガスリン
グ；反応物ガスを反応室へ送達するための、ガスリング
と連結された反応物ガス送達手段；パージガスをシール
プレートに送達するための複数のパージガスライン；環
境から反応室をシールするために、反応室の開口上部を
封止状態で閉じるために適合されたシールプレートであ
って、このシールプレートは、ガスリングと係合するシ
ール、および内部にシールプレートの中心の回りに延在
し、ガスリングに対して一般に揃っている環状溝を含
み、パージガスラインの１つがパージガスを環状溝に送
達するために配置されているシールプレート；パージガ
スを環状溝に送達するパージガスラインが、その溝の全
長の周囲でその溝に入る位置から移動するパージガスを
入れるための環状溝の中に収容されるパージガス収容手
段；を有してなるバレル反応器を提供する。
【００１３】本発明の他の目的および特徴は、一部明か
であり、一部以下に指摘される。図面において対応する
参照符号は、いくつかの図面全部を通じて、対応する部
分を示す。
【００１４】図面、特に図１を参照すると、一般に１０
で示されるバレル反応器は、バレル反応器中のサセプタ
ーＳに保持される半導体ウエハＷの上に、物質（例え
ば、シリコン）を堆積させるために使用される種類のバ
レル反応器である。バレル反応器１０は、反応室１４を
規定する石英反応室容器１２を含む。反応室容器１２
は、開口上部１６、および反応室１４からのガスを排出
するためにその底部に出口１８を有する。排気継手２０
が、排気ライン２１を反応器１２に接続するために、出
口１８に配置されている。ステンレス鋼でできており、
反応室容器１２の上部に位置するガスリング（一般に２
２で示されている）が、左注入ライン２４および右注入
ライン２６（概して、「反応物ガス送達手段」）を経由す
る反応物ガス（例えば、ＳiＣl4、ＳiＨＣl3、ＳiＨ2Ｃ
l2、またはＳiＨ4）の注入のための、反応室１４へのア
クセスを可能にしている。反応物ガス中のシリコンが、
化学蒸着によって、ウエハＷに堆積する。ガスリング２
２と反応室容器１２は、ガスリング２２の中に位置し、
反応室容器１２と封止状態で係合するＯリング２７によ
って、相互にシールされる（図３)。
【００１５】反応室容器１２の開口上部１６は、一般に
２８で示されるシールプレートによって閉じられるが、
このシールプレートは、反応室容器から距離を開けて、
ウエハＷを担持するサセプターＳの挿入および取り出し
を可能にする解放位置（図示せず）から可動であり、ま
た、反応室容器の開口上部を閉じるためにシールプレー
トがガスリング２２と封止状態で係合し、反応室１４を
周囲環境から分離する閉鎖位置から可動である。シール
プレート２８は、回転機構（図示せず）を収容するシー
ルプレートによって担持される回転ハウジング３０を含
む。ウエハＷを支持するサセプターＳが、バレル反応器
１０の蒸着サイクルの間のサセプターの回転のために、
回転機構から吊されている。
【００１６】バレル反応器１０のパージガスシステム
は、パージガス源からバレル反応器の上部に向かって延
在する単一供給ライン３２を含む。図１および２に示さ
れるように、供給ライン３２は、４つのパージガスライ
ン、左バッフルパージライン３４、回転ハウジングパー
ジライン３６、右バッフルパージライン３８、およびシ
ールプレートパージライン４０に枝分かれし、これらの
ラインは、間隔を開けた４つの位置でシールプレート２
８に接続されている。この４つのパージライン３４−４
０は、シールプレートの異なる領域をパージするために
パージガスを送達する。図２に示されるように、適切な
寸法のロタメーター（各々４２Ａ−４２Ｄで示される）
が、ベローズ計量バルブ（各々４４Ａ−４４Ｄで示され
る）と共に４つのパージガスライン３４−４０の各々に
配置されており、これらは共に４つのパージガスライン
の各々を通過するパージガスの流量の監視および独立調
節を可能にしている。図２において、ロタメター４２Ａ
−４２Ｄが、シールプレートを上昇および下降させるた
めに使用されるバレル反応器１０のリフトアーム４５に
配置されているのが模式図で示されている。ベローズ計
量バルブ４４Ａ−４４Ｄは、概して「流量調節器」と呼
ばれることもある。
【００１７】図３において、シールプレート２８および
ガスリング２２が、シールプレートの閉鎖位置で示され
ている。回転ハウジング３０、回転機構およびサセプタ
ーＳは取り外されている。しかし、シールプレート２８
は中央開口２８Ａを有し、この開口からサセプターＳが
回転機構に取り付けられる。シールプレート２８は内部
環状通路２８Ｂを有し、この通路を水が循環してシール
プレートが冷却される。同様の通路２２Ａが、冷却水を
循環させるためにガスリング２２に形成されている。
【００１８】一般に６０で示される石英バッフルプレー
トは、シールプレート２８の上のタブ６４（２つだけが
示されている）の上に位置するリップ６２を有する。バ
ッフルプレート６０は、反応室１４中のガスに暴露され
ないようにシールプレート２８の実質的に全体を覆って
いる。環状外部バッフル６６が、バッフルプレートの外
周の内方の位置でバッフルプレートから垂れ下がり、環
状内部バッフル６８が、シールプレートの中央開口２８
Ａと一般に位置合わせされた中央開口７０のまわりにバ
ッフルプレートから垂れ下がっている。内部バッフル６
８は、サセプターＳを回転機構に連結するハンガー（図
示せず）を保護するのを助ける。ガスリング２２の半径
方向の内部面は、石英リング７２で覆われている。バッ
フルプレート６０および石英リング７２は開口（図示せ
ず）を有し、この開口を経て、反応物ガスが、左および
右注入ライン２４、２６から、反応室１４に注入され
る。
【００１９】外部バッフル６６と石英リング７２の間の
空間をパージするために、左および右バッフルパージガ
スライン３４、３８が、パージガスを送達する。回転ハ
ウジングパージガスライン３６は、回転ハウジング３０
および内部バッフル６８にパージガスを送達する。シー
ルプレートパージガスライン４０は、ガスリング２２と
シールプレート２８との間の位置に、その２者間の空間
をパージするために、パージガスを送達する。
【００２０】図３−５を参照すると、シールプレート２
８は、シールプレートが閉鎖位置にあるときに、ガスリ
ング２２の対応する表面の上に重なる環状表面を有する
（図３)。シールプレート２８中の対の同心環状チャン
ネル（各々４６Ａおよび４６Ｂとして示される）は、Ｏ
リング４８を有し、このＯリングは、ガスリングでシー
ルし、反応室１４を周囲環境から分離するために、閉鎖
位置においてガスリング２２と係合する。Ｏリング４８
間に位置するガスリング２２の中のチャンネル５０を、
反応室１４のシールにおける漏れの検出に使用するため
に、真空圧にポンプ操作することができる。シールプレ
ート２８は環状溝５２を有し、この溝５２は、Ｏリング
チャンネル４６Ａ、４６Ｂと同心であるが、２つのチャ
ンネルの内部（４６Ｂ）から半径方向に内側に位置して
いる。シールパージガスライン４０は、環状溝の完全な
３６０度伸長のまわりにパージガスを供給するために、
環状溝５２へのオリフィス５４で開いている（図５)。
【００２１】環状溝５２に送達されるパージガスが、溝
から反応室１４に漏れ、最終的に、反応室容器１２の底
部の出口１８から排出される。溝全体がパージガスで満
たされるのに充分な長さのガス収容環５６が、環状溝５
２にパージガスを入れるために提供される。収容環５６
は、ほぼＵ型断面を有するステンレス鋼リングであるの
が好ましい（図６参照)。図４に示すように、収容環５
６は、環状溝に収容されるように、環状溝５２と対応す
る寸法にされる。収容環５６は弾性であって、環状溝５
２の中に収容環５６を保持するために環状溝５２の壁を
圧迫することができるようになっている。収容環５６
は、パージガスが環状溝５２から反応室１４に漏れ出る
のを妨げることはないが、漏れの速度を遅くして、バレ
ル反応器１０の操作中に溝がパージガスで満ちるように
する。収容環５６がなければ、パージガスが環状溝５２
からあまりにも速く漏れ出る傾向にあり、そのために溝
全体をパージガスで満たすことができない。その結果、
シールプレート２８とガスリング２２の間の境界面の部
分がパージガスに浸されない。環状溝５２自体が、反応
室１４の上部に蓄積する傾向がある酸素および水蒸気を
保持する部位になることもある。従来のバレル反応器
（図示せず）においては、高濃度のＳiＯ2が、シールプ
レート／ガスリング境界面の部分に蓄積することが見い
出されている。しかし、本発明の調整方法および収容環
５６を採用することによって、反応物ガスを反応室１４
へ導入する前に、環状溝５２から酸素および水蒸気をよ
り完全に除去することができる。
【００２２】本発明の範囲を逸脱することなく、収容環
５６を溝に挿入せずに、環状溝５２全体にガスをより良
く分配することができると理解すべきである。例えば、
平らな金属リング（図示せず）を、環状溝５２の上のシ
ールプレート上に溶接することができる。溝全体がパー
ジガスで満たされた状態を維持するように制御された方
法で、パージガスが環状溝５２から排出されるように、
リングに小さい穴を予め開けておくことができる。
【００２３】バレル反応器１０の一般的操作は、当業者
に既知である。ウエハＷを支えるサセプターＳが、シー
ルプレートがその解放位置にある間にシールプレート２
８上の回転機構から吊される。シールプレート２８は、
リフトアーム４５によって下げられてガスリング２２と
封止状態で係合し、そうすることによって、同時にサセ
プターＳを反応室１４の中に配置させ、シールプレート
のＯリング４８とガスリングの係合によって周囲環境か
ら反応室１４をシールする。反応室１４から酸素および
水蒸気をパージするために、パージガスが、パージガス
源の１つから供給ライン３２を経て４つのパージガスラ
イン３４−４０に供給される。２つのパージガス（窒素
および水素）の順序が前記に記載されており、当業者に
既知である。続いて、ガスによって運ばれるシリコンを
ウエハＷの上の層へ堆積させるために、反応物ガスが、
左右の注入ライン２４、２６を経て、反応室１４に送達
される。反応物ガスをシールプレート２８およびガスリ
ング２２からそらせるために、蒸着サイクル全体を通じ
てパージガスが継続的に流される。蒸着サイクルが完了
後、反応物ガスの流れが停止されるが、パージガスの流
れは、反応室１４から反応物ガスをパージするために継
続される。
【００２４】パージシステムを調整する本発明の方法
は、４つのパージガスライン３４−４０を各々切断し、
ロタメーター４２Ａ−４２Ｄおよびベローズ計量バルブ
４４Ａ−４４Ｂをライン中に接続する段階を含む。ライ
ンを切断しなくてもいいように、最初からロタメーター
およびベローズ計量バルブをパージライン中に有してい
るバレル反応器を製造することも当然可能である。各ラ
インの流量は、ロタメーター４２Ａ−４２Ｄを検査する
ことによって容易に監視することができ、ベローズ計量
バルブ４４Ａ−４４Ｄを操作することによって変化させ
ることができる。製造者によってパージライン３４−４
０に配置されている場合がある既存の流量制限オリフィ
ス（図示せず）は除去される。パージガスが、供給ライ
ン３２から４つのパージガスライン３４−４０に送達さ
れる。初めに、ロタメーター４２Ａ−４２Ｄが監視さ
れ、ライン３４−４０の１つまたはそれ以上の流量が必
要に応じて調節されて、いずれのラインにもサイホン現
象または逆流が生じないようにされる。この様にして、
反応物ガスがパージシステムに入ることがないようにす
ることができる。
【００２５】バレル反応器１０の中の酸素および水蒸気
の存在が監視され、パージライン３４−４０の１つまた
はそれ以上の流量がベローズ計量バルブ４４Ａ−４４Ｄ
の操作によって調節されて、バレル反応器中の酸素およ
び水蒸気の存在が最小限になるようにされる。特に、シ
ールプレートパージガスライン４０の流量が、従来の設
定よりも実質的に増加されて、シールプレート２８とガ
スリング２２との間の間隙に存在する傾向のある酸素お
よび水蒸気をパージする。しかし、パージガスの流量
は、ウエハ上のシリコン層の厚さが悪い影響を受ける程
度にまで、反応物ガスを希釈するほど多い流量であって
はならない。一般に、金属および粒子汚染の減少を最適
化する設定に到達した後に、パージライン３４−４０の
流量を調節する必要はない。従って、ベローズ計量バル
ブ４４Ａ−４４Ｄを、ベローズ計量バルブと同様の最適
流量を可能にする寸法の固定オリフィス（図示せず）で
置き換えることができる。
【００２６】バレル反応器１０中の酸素および水蒸気の
存在を監視するために、器械を使用することができる。
しかし、本発明の場合、酸素の存在（遊離酸素の形態、
および／または水蒸気の形態）を、バレル反応器１０の
蒸着サイクルに続くＳiＯ2の堆積についてシールプレー
トを検査することによって判断することができる。有意
量のＳiＯ2堆積物の存在は、シリコン担持反応物ガスと
反応するために、堆積物の位置に酸素が存在したことを
示す。ＳiＯ2の位置は、どのパージガスラインの流量が
不充分であるかということも示す。ＳiＯ2堆積の最も一
般的な部位は、ガスリング２２とシールプレート２８と
の間であるということが見い出されている。従って、シ
ールプレートパージライン４０のパージガス流量が、実
質的に増加される。さらに、ガス収容環５６のシールプ
レート２８中の環状溝への挿入は、溝に沿って、および
シールプレートおよびガスリング２２の間に、より均一
にシールプレートパージライン４０からガスを分配する
のを助ける。
【００２７】シールプレート２８とガスリング２２の領
域におけるＳiＯ2堆積物の存在の減少は、遊離酸素と共
に反応室１４の上部に留まる傾向がある蒸気が、遊離酸
素と同時にパージされることを示す。このことは、ウエ
ハ中の金属汚染物の量を求めるために、反応器１０で処
理されるウエハＷを検査することによって確認される。
水の存在によって、ＨＣl（反応物ガスと酸素との他の
副生物）がステンレス鋼と反応し、堆積層の腐蝕および
金属汚染を生じる。サセプターＳ上に堆積したシリコン
をエッチングバックするためにＨＣlが通常使用される
ので、ＨＣlも反応器１０に存在する場合があると考え
るべきである。さらに、蒸着サイクルの終了に続いて、
パージシステムによって反応室１４から反応物ガスを充
分に除去することによって、反応室を開けるためにシー
ルプレート２８が取り外される際に、湿気を含んだ空気
が反応器１０に入るときに、ＨＣlとステンレス鋼との
反応が生じるのを防止する。
【００２８】この方法は、半導体ウエハ上に堆積したシ
リコンの層の金属および粒子汚染物に関して、半導体ウ
エハＷを直接検査することによって行うこともできる。
その場合、シリコンの堆積層に検出される汚染物の量が
許容可能な最少量に達するまで、パージガスの流量が増
加される。しかし、前述のように、多すぎるパージガス
は、反応物ガスの希釈、および堆積されたシリコンの層
の厚さを減少させる。従って、シリコンの層があまりに
薄くなって特定のウエハに必要とされる電気的特性が得
られない程度にまでパージガス流量が増加しないよう
に、半導体ウエハ上に堆積されたシリコンの層の厚さも
検査される。実際には、大流量のパージガス流が、堆積
された層の厚さに悪い影響を及ぼすことは見い出されて
いない。パージガス流の上限は、最も実際的には、金属
および粒子汚染物の減少がパージガス流をさらに増加さ
せることによって有意に影響されない逓減戻り点によっ
て決定される。
【００２９】好ましい具体例においては、Applied Mate
rials, Inc.（Santa Clara, California在）によって製
造される７８００バレル反応器に関して、４つのパージ
ガスラインの流量は、右および左バッフルプレートパー
ジライン３４、３８は１５標準リットル／分(ＳＬＭ)；
回転ハウジングパージライン３６は１００ＳＬＭ；シー
ルプレートパージライン４０は１５０ＳＬＭ；パージガ
ス総流量は３００ＳＬＭである。しかし、４つのパージ
ガスラインの流量の最適範囲は、右および左バッフルパ
ージライン３４、３８は１０−２０ＳＬＭ；回転ハウジ
ングパージライン３６は７５−１５０ＳＬＭ；シールプ
レートパージライン４０は１４０−１７５ＳＬＭ；総流
量は２３５−３６５ＳＬＭである。パージガス流量の上
限は、ウエハＷの上のシリコン層の厚さが悪い影響を受
ける程度にまで反応物ガスを希釈する結果になる流量に
よって限定される。しかし、流量は、特定のバレル反応
器の寸法、および他の要因によって影響を受けることも
あると理解すべきである。
【００３０】この様に、本発明のいくつかの目的が、バ
レル反応器１０を調整する前記方法によって達成される
ことが理解されるであろう。半導体ウエハＷ上の堆積層
中の金属および粒子汚染物の存在が有意に減少される。
例えば、エピタキシャルシリコン層中の鉄の濃度が、Ａ
ＭＣ７８００バレル反応器を使用し、パージガスシステ
ムの調整またはガス収容環５６の使用をしない場合の、
１立方センチメートル当たり約２.４〜２.７原子から、
本発明の方法および装置を使用した場合の、１立方セン
チメートル当たり約１.５〜１.８原子に減少したことが
見い出された。シールプレート２８およびガスリング２
２は、従来のものほど頻繁に洗浄する必要がない。さら
に、洗浄工程の間にシールプレート２８またはガスリン
グ２２に水が導入されないように、洗浄を乾いた布で行
うことができることが見い出された。従って、バレル反
応器１０は、ＳiＯ2堆積物を洗浄するために運転停止す
ることなくより長い期間稼動することができ、その結
果、ウエハの処理量が増加する。
【００３１】前記に鑑み、本発明のいくつかの目的が達
成され、他の有益な結果が得られたことが理解されるで
あろう。
【００３２】本発明の範囲を逸脱することなく前記構造
に種々の変更を加えることができるので、前記の記載に
含まれ、添付の図面に示される全ての事柄は、例示的な
ものであって、制限することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 パージガスおよび反応物ガス送達ラインを示
す、バレル反応器の模式図である。
【図２】 システムを調整するための流量計およびバル
ブを示す、バレル反応器シールプレートおよびパージシ
ステムの模式図である。
【図３】 シールプレートおよびバレル反応器の断片断
面図である。
【図４】 図３のシールプレートの右端の拡大断片断面
図である。
【図５】 バッフルプレート、Ｏリングおよびガス収容
環を有する取り外されたシールプレートの底平面図であ
る。
【図６】 ガス収容環の拡大断片斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ…サスセプター Ｗ…半導体ウエハ １０…バレル反応器 １２…反応室容器 １４…反応室 ２２…ガスリング ２４、２６…注入ライン（反応物ガス送達手段） ２８…シールプレート ３４、３６、３８、４０…パージガスライン ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ…ロタメーター ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ…ベローズ計量バルブ ５６…ガス収容環

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反応物ガスからの物質の化学蒸着によっ
    て半導体ウエハ上に物質を堆積するために使用されるバ
    レル反応器のパージシステムを調整する方法であって、
    前記バレル反応器が反応室および反応室を閉じるための
    シールプレートを含み、前記パージシステムが、バレル
    反応器内の選択された位置から反応物ガスおよび他のガ
    スをパージするようにバレル反応器にパージガスを送達
    するために、パージガス源および間隔を開けた位置でバ
    レル反応器に接続された複数のパージガスラインを有し
    てなり、前記調整方法が、 パージガスライン中のパージガスの流量を監視し；パー
    ジガスラインを経てバレル反応器中の前記位置へ送達さ
    れるパージガスの流量を設定し；下記制御段階：（ａ）
    パージガスがバレル反応器中に流れ始めた後の時点でバ
    レル反応器中の酸素の存在を監視する、および（ｂ）物
    質が堆積された半導体ウエハについて、堆積された物質
    の層の中の粒子汚染物の存在を検査する、の少なくとも
    １つを実施し；バレル反応器中の粒子汚染物を減少させ
    るために前記制御段階の少なくとも１つに基づいて、少
    なくとも１つのパージガスライン中のパージガスの流量
    を選択的に調節する；段階を含んでなる方法。
  2. 【請求項２】 最初の流量を設定する前記段階が、全て
    のパージガスラインにおいて、バレル反応器に向かう方
    向のパージガス流を得るために、パージガス流量を調節
    する段階を含む請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 さらに、 パージガスラインに流量計を配置し；パージガスライン
    に調節可能な流量調節器を配置する；段階を含み、 パージガスの流量を選択的に調節する段階が、調節可能
    な流量調節器の少なくとも１つを調節する段階を含んで
    なる請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 バレル反応器中の酸素の存在を監視する
    段階が、 半導体ウエハ上に物質を堆積させるためにバレル反応器
    を操作し；反応生成物を含有する酸素の存在に関して、
    バレル反応器を検査する；段階を含んでなる請求項１に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 パージガスがバレル反応器に送達される
    前記位置の１つが、シールプレートの周囲に延在する環
    状シールプレートパージ溝の中にあって、方法が、パー
    ジガスがシールプレートパージ溝の全長で移動するよう
    に、パージガスをシールプレートパージ溝中に保持する
    段階をさらに含む請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 パージガスをシールプレートパージ溝に
    保持する段階が、シールプレートパージ溝を実質的に閉
    じ、シールプレートパージ溝に環を挿入するためにシー
    ルプレートパージ溝に収容される寸法にされた環を準備
    する段階を含んでなる請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 化学蒸着によって半導体ウエハ上に反応
    物ガスからの物質を堆積させるためのバレル反応器であ
    って、 反応室内に少なくとも１つの半導体ウエハを収容するた
    めの寸法にされた開口上部を有する反応室；反応室の開
    口上部を一般に取り囲むガスリング；反応物ガスを反応
    室へ送達するための、ガスリングと連結された反応物ガ
    ス送達手段；パージガスをシールプレートに送達するた
    めの複数のパージガスライン；環境から反応室をシール
    するために、反応室の開口上部を封止状態で閉じるため
    に適合されたシールプレートであって、このシールプレ
    ートは、ガスリングと係合するシール、および内部にシ
    ールプレートの中心の回りに延在し、ガスリングに対し
    て一般に揃っている環状溝を含み、パージガスラインの
    １つがパージガスを環状溝に送達するために配置されて
    いるシールプレート；パージガスを環状溝に送達するパ
    ージガスラインが、その溝の全長の周囲でその溝に入る
    位置から移動するパージガスを入れるための環状溝の中
    に収容されるパージガス収容手段；を有してなるバレル
    反応器。
  8. 【請求項８】 前記パージガス収容手段が、一般にＵ型
    断面を有する環を含んでなり、その環がシールプレート
    中の環状溝に対応する寸法にされている請求項７に記載
    のバレル反応器。
  9. 【請求項９】 各パージガスラインが、流量計、および
    バレル反応器中に存在する酸素を減少させるためにパー
    ジガスの流量を選択的に調節する調節可能な流量調節器
    を含む請求項７に記載のバレル反応器。
JP8249686A 1995-09-20 1996-09-20 バレル反応器パージシステムの調整方法 Withdrawn JPH09129564A (ja)

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