JPH097959A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPH097959A
JPH097959A JP17663495A JP17663495A JPH097959A JP H097959 A JPH097959 A JP H097959A JP 17663495 A JP17663495 A JP 17663495A JP 17663495 A JP17663495 A JP 17663495A JP H097959 A JPH097959 A JP H097959A
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JP
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reaction
reaction gas
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exhaust
pressure
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Satoshi Okayama
智 岡山
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 成膜速度及び膜特性を有効に均一化する気相
成長装置を提供する。 【構成】 複数の基板11を列設収容した反応容器13
の一端及び他端にそれぞれ設けた第1のガス供給手段1
5,16及び第1の排気手段24と、反応容器13の他
端及び一端にそれぞれ設けた第2のガス供給手段17,
18及び第2の排気手段23と、各ガス供給手段及び各
排気手段に対応して設けられ、各々のガス供給及びガス
排出を制御する開閉弁21a,21b,22a,22
b,26,27と、を備えている。開閉弁の操作によ
り、反応容器13の一端から他端へ向う第1の反応ガス
流路100と反応容器13の他端から一端へ向う第2の
反応ガス流路200とを切り替えて形成する。反応ガス
の各基板に流れる方向を切り替えることで、同一の成膜
温度で膜を成長させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気相成長装置、特に複
数の基板に対して同時に成膜処理を行うようにした気相
成長装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のバッチ式気相成長装置では、反応
ガス供給口と排気口とが一組設置されており、反応ガス
は反応ガス供給口から排気口へと一方向に排気されるよ
うになっている。この場合、反応ガス供給口付近の基板
にあっては、反応ガスの濃度が高いため、速い成膜速度
で反応が進行する。また反応ガスは、各基板にて結晶成
長を行いながら消費されるため、反応ガス供給口から遠
ざかるに従って反応ガスの濃度は薄くなると共にその成
膜速度は遅い。
【0003】これを防止するため供給ガスの導入口を複
数設けた反応容器内の反応ガス濃度を均一化する手法が
取られてきた。即ち、例えば特開平4−139820号
公報に記載の装置では、図2に示されるように反応容器
1内の石英ボート2に垂直方向に並べられたウェハWに
対応する位置に、複数のガス排出口を有するガス導入管
3を設けている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、成膜する膜
の種類によってはこのような手法のみでは、成膜速度を
十分に均一化することができない場合がある。そこで、
成膜速度が遅い領域に配置される基板の温度を高くする
ように、基板間で温度勾配を設定する手法が取られてき
た。しかしながら、かかる従来の方法では、基板が配置
された位置によって、そこでの反応温度が異なるため、
成長する結晶の粒径が異なる等、膜特性の均一化が困難
になるという問題があった。
【0005】本発明はかかる実情に鑑み、成膜速度及び
膜特性を有効に均一化し得る気相成長装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による気相成長装
置は、複数の基板を列設収容した反応容器の一端及び他
端にそれぞれ設けた第1のガス供給手段及び第1の排気
手段と、前記反応容器の他端及び一端にそれぞれ設けた
第2のガス供給手段及び第2の排気手段と、各ガス供給
手段及び各排気手段に対応して設けられ、各々のガス供
給及びガス排出を制御する開閉弁と、を備え、前記開閉
弁の操作により、反応容器の一端から他端へ向う第1の
反応ガス流路と反応容器の他端から一端へ向う第2の反
応ガス流路とを切り替えて形成するようにしたものであ
る。
【0007】また、本発明の気相成長装置において、前
記第1のガス供給手段及び前記第1の排気手段により第
1の反応ガス流路が形成されると共に、前記第2のガス
供給手段及び前記第2の排気手段により第2の反応ガス
流路が形成され、第1及び第2の反応ガス流路を交互に
切り替えて形成するようにしたものである。
【0008】また、本発明の気相成長装置において、前
記反応容器内の圧力を検知するように設けた圧力検知手
段と、この圧力検知手段と連動して反応容器内の圧力を
制御する圧力制御手段と、を更に備え、少なくとも成膜
処理中には反応容器内の圧力を一定に保持するようにし
たものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、複数の基板に同時に成膜可能
な気相反応装置において、反応ガス供給口及び排気口を
複数組設置し、各々のガス供給管に設けた開閉弁と排気
管に設けた開閉弁を交互に切り替えることにより、反応
ガスの導入方向及び排気方向を切り替えることができ
る。これにより広い範囲で同一反応温度で均一な成膜速
度を得ると共に、均一な膜特性を有する膜を成長させる
ことができる。このように本発明装置は、複数の基板に
同時に成膜可能な気相反応装置で反応ガスの各基板に流
れる方向を切り替えることで、同一の成膜温度で膜を成
長させることができる。
【0010】
【実施例】以下、図1に基づき、本発明による気相成長
装置の好適な実施例を説明する。図1に示した気相成長
装置10において所謂DOPOS(Doped Polysilicon
)を得るための多数の気相成長用のシリコン基板11
は、石英ボート12に沿って積層するかたちで搭載され
ている。なお、石英ボート12の詳細構造は図示されて
いないが、シリコン基板11が相互に所定間隔をおいて
配置されるように支持し得るようになっている。このよ
うにシリコン基板11を搭載した石英ボート12の全体
が反応容器13内に収容される。
【0011】また、石英ボート12は反応容器13内で
回転可能に支持されると共に、回転機構4によって回転
駆動される。そして、成膜中には回転機構4が常時、石
英ボート12、従ってシリコン基板11を一定速度で回
転させるようになっている。このようにシリコン基板1
1を回転させることにより、シリコン基板11に対して
反応ガスを均一に当てることができ、その結果各シリコ
ン基板11の面内での成膜プロセスを均一化する。
【0012】反応容器13内に複数の反応ガス供給口を
有している。即ち、上側の反応ガス供給口としてのイン
ジェクタ15,16と、これらとは上下反対もしくは対
称に配置された下側の反応ガス供給口としてのインジェ
クタ17,18とを備えている。インジェクタ15及び
インジェクタ17は同一のガス配管19とそれぞれ接続
し、またインジェクタ16及びインジェクタ18は同一
のガス配管20とそれぞれ接続している。インジェクタ
15,16は制御弁21a,21bによって開閉制御さ
れ、またインジェクタ17,18は制御弁22a,22
bによって開閉制御される。
【0013】ここで、反応ガスとして、インジェクタ1
5及びインジェクタ17からはそれぞれ、SiH4 及び
PH3 が供給される。また、特にPH3 につき、インジ
ェクタ16及びインジェクタ18から供給される。
【0014】各インジェクタ15,16,17及び18
の配置位置は、例えば図示例のようにインジェクタ15
及びインジェクタ17を石英ボート12のそれぞれ上方
及び下方に設定する。またインジェクタ16及びインジ
ェクタ18は、石英ボート12の概ね中央部付近に達す
る程度に設定される。これらのうち特に、インジェクタ
16及びインジェクタ18を上記のように設けることに
より、反応ガスにおけるリン濃度の均一化を図ることが
できる。なお、各インジェクタの配置は好適な例を示す
ものであり、厳密に図示例のものに必ずしも限定する必
要はない。
【0015】また、この例では石英ボート12を挟んで
インジェクタ15及びインジェクタ17のほぼ反対側対
応位置にて、それぞれ排気口23,24が設けられる。
排気口23,24は、同一の排気管25とそれぞれ接続
すると共に、制御弁26,27によって開閉制御され
る。排気口23,24の至近位置には圧力計28,29
が設けられ、また、これらの圧力計28,29と連動し
てバタフライバルブの開度を調整することにより圧力制
御を行う自動圧力制御装置(APC)30,31を備え
ている。
【0016】なお、上記の場合反応容器13の周囲に
は、ヒータ32が配置されており、石英ボート12に搭
載されたシリコン基板11を加熱し得るようになってい
る。
【0017】上記構成で成る気相成長装置10におい
て、複数の反応ガス供給口(インジェクタ15,16,
17及び18)と複数の排気口23,24を備え、且つ
これらの反応ガス供給口は、シリコン基板11を列設し
ている石英ボート12の中心部に関して上下対称に配置
されている。そして、反応ガスの供給方法として、上側
の反応ガス供給口(インジェクタ15,16)と下側の
反応ガス供給口(インジェクタ17,18)を交互に開
閉すると共に、上下の反応ガス供給口からの反応ガス供
給に対応して、排気口24及び23により吸引排気を行
う。
【0018】即ち、インジェクタ15,16から反応ガ
スを供給して、排気口24により排気することにより、
概ね、図1に示されるような反応ガスの流路100が形
成される。また同様に、インジェクタ17,18から反
応ガスを供給して、排気口23により排気することによ
り、同様に反応ガスの流路200が形成される。制御弁
21a,21b及び制御弁22a,22b等の制御によ
って反応ガスの流路100及び流路200を所定のタイ
ミングで交互に形成し、それぞれの流路に存在する反応
ガスによって成膜反応を進行させる。
【0019】上記の場合、上下の反応ガス供給口を制御
する制御弁21a,21b又は制御弁22a,22b
は、排気側の制御弁26,27、圧力計28,29及び
自動圧力制御装置30,31に連動して作動するように
なっており、例えば制御弁21a,21b、制御弁2
7、自動圧力制御装置31及び圧力計29が1組となっ
て作動する。そして、この場合圧力計29の値に基づい
て成膜圧力が一定になるよういに制御が行われる。また
同様に、制御弁22a,22b、制御弁26、自動圧力
制御装置30及び圧力計28が1組となって作動する。
【0020】次に、気相成長装置10における具体的な
成膜処理の例を示す。ヒータ32によって各シリコン基
板11を加熱し、成膜温度550℃で60分間の成膜を
行う。例えば、インジェクタ17,18及び排気口23
のみを使用して成膜すると、同一処理内の基板上のDO
POSの膜厚の均一性は7%であった。ここに、膜厚の
均一性とは、得られた膜厚の平均値に対する最大膜厚値
及び最小膜厚値の差をいうものとする。
【0021】これに対して、同一の成膜温度にてインジ
ェクタ17,18から反応ガスを5分間供給して排気口
23から排気し、つまり反応ガス流路200を形成し、
次にインジェクタ15,16から反応ガスを5分間供給
して排気口24から排気し、つまり反応ガス流路100
を形成する。このような反応ガス流路100及び流路2
00を交互に切り替えて成膜する処理を通算で60分間
繰り返して同一処理内の基板上のDOPOSの膜厚の均
一性は2%となった。なお、反応ガス流路100及び流
路200を切り替える際、反応容器13の排気を行う
が、必要に応じて該反応容器13内を真空引きしてもよ
い。また、切替時に一定のインターバルタイムを設定し
てもよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、こ
の種の気相成長装置において、反応容器に対する反応ガ
スの供給及び排気を好適に切り替えて、反応ガスの最適
な流路を形成するようにしたことにより、反応容器全体
としてばかりか個々のシリコン基板に対して同一温度で
且つ均一な成膜速度を得ることができる。その結果、膜
特性の均一化を図り、製品品質を格段に向上する等の利
点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による気相成長装置の実施例における全
体構成例を示す図である。
【図2】従来の気相成長装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
10 気相成長装置 11 シリコン基板 12 石英ボート 13 反応容器 14 回転機構 15,16,17,18 インジェクタ 19,20 ガス配管 21a,21b,22a,22b 制御弁 23,24 排気口 26,27 制御弁 28,29 圧力計 30,31 自動圧力制御装置(APC)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の基板を列設収容した反応容器の一
    端及び他端にそれぞれ設けた第1のガス供給手段及び第
    1の排気手段と、 前記反応容器の他端及び一端にそれぞれ設けた第2のガ
    ス供給手段及び第2の排気手段と、 各ガス供給手段及び各排気手段に対応して設けられ、各
    々のガス供給及びガス排出を制御する開閉弁と、を備
    え、 前記開閉弁の操作により、反応容器の一端から他端へ向
    う第1の反応ガス流路と反応容器の他端から一端へ向う
    第2の反応ガス流路とを切り替えて形成するようにした
    ことを特徴とする気相成長装置。
  2. 【請求項2】 前記第1のガス供給手段及び前記第1の
    排気手段により第1の反応ガス流路が形成されると共
    に、前記第2のガス供給手段及び前記第2の排気手段に
    より第2の反応ガス流路が形成され、第1及び第2の反
    応ガス流路を交互に切り替えて形成するようにしたこと
    を特徴とする請求項1に記載の気相成長装置。
  3. 【請求項3】 前記反応容器内の圧力を検知するように
    設けた圧力検知手段と、この圧力検知手段と連動して反
    応容器内の圧力を制御する圧力制御手段と、を更に備
    え、少なくとも成膜処理中には反応容器内の圧力を一定
    に保持するようにしたことを特徴とする請求項1に記載
    の気相成長装置。
JP17663495A 1995-06-20 1995-06-20 気相成長装置 Withdrawn JPH097959A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100407508B1 (ko) * 2001-05-18 2003-12-01 주식회사 피에스티 비회전형 박막 형성 장치
KR100498467B1 (ko) * 2002-12-05 2005-07-01 삼성전자주식회사 배기 경로에서의 파우더 생성을 방지할 수 있는 원자층증착 장비
JP2009044023A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法および基板処理装置
JP2010080924A (ja) * 2008-08-29 2010-04-08 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及び記憶媒体

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Effective date: 20020903