JPH10177961A - 気相成長装置及び気相成長方法 - Google Patents

気相成長装置及び気相成長方法

Info

Publication number
JPH10177961A
JPH10177961A JP8354382A JP35438296A JPH10177961A JP H10177961 A JPH10177961 A JP H10177961A JP 8354382 A JP8354382 A JP 8354382A JP 35438296 A JP35438296 A JP 35438296A JP H10177961 A JPH10177961 A JP H10177961A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer substrate
rotating body
gas
unloading port
vapor phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8354382A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Ohashi
忠 大橋
Katsuhiro Chagi
勝弘 茶木
Taira Shin
平 辛
Tatsuo Fujii
達男 藤井
Katsuyuki Iwata
勝行 岩田
Shinichi Mitani
慎一 三谷
Yasuaki Honda
恭章 本多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coorstek KK
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
Toshiba Ceramics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd, Toshiba Ceramics Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Priority to JP8354382A priority Critical patent/JPH10177961A/ja
Priority to US08/991,409 priority patent/US6132519A/en
Priority to EP97122152A priority patent/EP0849775A3/en
Priority to KR1019970069900A priority patent/KR100490013B1/ko
Priority to TW086119168A priority patent/TW432492B/zh
Publication of JPH10177961A publication Critical patent/JPH10177961A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H01L21/205
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45508Radial flow
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54Apparatus specially adapted for continuous coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02373Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • H01L21/02579P-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板上に結晶欠陥が少なく均一な薄膜
を形成し高品質の薄膜形成ウエハ基板を製造することが
できる気相成長装置及び気相成長方法の提供。 【解決手段】 反応炉内に原料ガスを供給し前記反応炉
内に配置したウエハ基板上に薄膜を気相成長させる気相
成長装置において、少なくとも内部に該ウエハ基板を載
置する回転体を有し、且つ、頂部に処理ガス導入口、内
部上部に複数の孔が穿設された整流板を、側部にウエハ
基板搬入出口をそれぞれ有すると共に、該ウエハ搬入出
口の最下部が該回転体上部面より上方に位置し、該最下
部と該回転体上部面との高低差(I(mm))が回転体
上部の遷移層厚(T)より大きい(I>T)ことを特徴
とする気相成長装置であり、前記高低差を3.22(ν
/ω)1/2 (但し、νは反応炉内雰囲気ガスの動粘性係
数(mm2 /s)を、ωは回転の角速度(rad/s)
をそれぞれ表示する)で算出される遷移層厚(T)より
大きくすることにより良好な薄膜を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気相成長装置及び
気相成長方法に関し、詳しくは半導体製造工程等に用い
られ、汚染物の発生の少ない気相成長装置及び欠陥の少
ない均一な膜厚の薄膜を形成する気相成長方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の気相成長装置の一例を示
す概略図である。図3において、一般に円筒状の反応炉
30内の下部には、例えばシリコンウエハ等のウエハ基
板31を載置する回転基板ホルダー32、回転基板ホル
ダー32を回転させるための回転軸33及び加熱用のヒ
ータ34が配設され、回転軸33には回転駆動するモー
タ35が接続されている。また、反応炉30底部には未
反応ガス等を排気する複数の排気口36、36が配設さ
れて排気制御装置(図示せず)に接続されている。一
方、反応炉30の頂部には炉内に原料ガスやキャリアガ
スを供給する複数のガス供給管37、37と円盤状の整
流板38とが配設され、整流板38には、ガスの流れを
整える複数の孔38aが穿設されている。また、反応炉
30の側面には、薄膜を気相成長させるウエハ基板を回
転基板ホルダー上に搬出入するためのウエハ基板搬出入
口39が配設されている。このウエハ基板搬出入口39
は、通常、その中心部C3 を回転基板ホルダー32の上
部面とほぼ一致させて配設される。例えば、回転基板ホ
ルダー32の上部面の上方約5mm〜15mm位置がウ
エハ基板搬出入口39の中心部C3 に一致させている。
従来の気相成長装置は上記のように構成され、モータ3
5の回転駆動によって所定の回転数で回転する回転基板
ホルダー32上に載置された基板31は、回転しながら
ヒータ34により所定温度に加熱されると同時に、反応
炉30内に複数のガス供給管37、37を介して原料ガ
スやキャリアガスを導入してガス運動量や圧力分布を均
一化し、更に、整流板38の孔38aを通過させて均一
な流速で回転基板ホルダー32上のウエハ基板31面上
に供給して、ウエハ基板31に薄膜を気相成長させてい
る。
【0003】上記したような半導体ウエハ上へ薄膜を形
成する気相成長装置においては、薄膜形成ガスによるパ
ーティクルの発生や反応炉内壁への析出物の付着を防止
するため、また、薄膜形成時の不都合により結晶欠陥が
生じないようにして薄膜が均質で且つ膜厚が均一な薄膜
形成ウエハが得られるように各種の提案がなされてい
る。例えば、特開平5−74719号公報では原料ガス
の供給流量を所定に制御して反応炉内の温度変化を防止
することにより結晶欠陥の防止を図っている。特開平5
−90167号公報では薄膜形成時のウエハ基板の面内
温度分布を均一にするように原料ガス量、炉内圧力、回
転基板ホルダの回転数等を所定に制御してスリップの防
止を図っている。特開平6−216045号公報では析
出物が生じ易い反応炉内壁の一部に内周面を平滑に維持
して遮蔽管を配設し、薄膜形成操作を行った後の反応炉
洗浄を容易にすると共に、ガス流を層流状態に維持して
均質な薄膜の形成を図るものである。また、特開平7−
50260号公報では、原料ガスやキャリアガスの反応
炉への導入方法を所定にすることにより、ガス運動量や
ガス圧を均一にして均一な流速で原料ガス等を基板上に
供給して薄膜厚の均一化を図るものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各種提案の従来の気相成長装置においても、薄膜を成長
させたウエハ基板で結晶欠陥が生じたり、パーティクル
付着等の不都合が十分に防止できるとはいえず、また、
特に近年の半導体における超高集積化に伴い、ウエハ基
板は、ますます高品質化が要求されるようになったこと
から、薄膜形成ウエハ基板の僅かな欠陥の品質低下も問
題になることが多かった。本発明は、このような従来の
気相成長装置による気相成長薄膜形成でのウエハ基板の
品質低下に鑑み、それらを解決する目的でなされたもの
である。発明者らは、先ず、従来の気相成長装置で生じ
ている現象について詳細に検討した。その結果、ウエハ
基板搬出入口39付近の反応炉壁にパーティクルが多く
付着する現象が観察され、そのため、この反応炉壁に付
着したパーティクルが、ウエハ基板搬出入時に基板に付
着し結晶欠陥の原因となったり、付着パーティクルとし
て直接にウエハ品質の低下をもたらす原因となっている
ことを知見した。
【0005】発明者らは、上記知見から、更に、ウエハ
基板搬出入口39付近の反応炉壁でのパーティクル多量
付着現象の原因を見出すべく、反応炉内での原料ガス流
れ等を検討した。その結果、上記のように反応炉頂部よ
り導入され均一な流速でウエハ基板31上に供給される
シリコン原料等薄膜形成原料ガス等は、反応炉30の下
部のウエハ基板31近傍に到達する。この場合、反応炉
30下部はヒータ34により加熱され上部より高温とな
っているため、図3において矢印で示したように、原料
ガス等のガス流れがウエハ基板31近傍に到達した後、
反応炉壁に沿って再上昇する舞上り現象が生じているこ
とが知見された。同時に、ウエハ搬出入口39が、上記
したように回転基板ホルダー32の上部面とほぼ一致し
た高さに位置して配設されていることから、上記舞上り
現象の発生領域に一致すると共に、舞上りガスがウエハ
搬出入口39に連続する導管内に流入し、その後反応炉
壁に沿って上昇し、特に、ウエハ搬出入口39付近の反
応炉壁に気相中に生じたパーティクルが多量に付着する
ことが知見された。また、加温された原料ガス等が上昇
することから、反応炉30内の雰囲気ガス温度も上昇し
気相中での薄膜形成原料ガスの均一核生成が増大し、気
相中のパーティクル発生も増大することも知見された。
【0006】発明者らは上記の知見に基づき、前記した
薄層形成ウエウハ基板の品質低下等の不都合の一原因
が、反応炉側壁のウエハ基板搬出入口の配設位置にある
ことを見出すと共に、その配設位置を従来の装置とは異
なり、回転基板ホルダーと所定の高低差を設けることに
より、上記した従来の気相成長装置における反応炉壁、
特にウエハ基板の搬出入口付近へのパーティクルの多量
の付着を防止でき、そのためウエハ基板の品質低下を防
止できることを見出し、本発明を完成した。即ち、本発
明は、シリコン原料ガスの均一核生成で発生したパーテ
ィクルがウエハ基板搬出入口付近で付着することなく、
また、発生パーティクルがウエハ基板搬出入口付近に移
送されない気相成長装置を提供し、ウエハ基板上に欠陥
が少なく高品質を保持して均一な薄膜を気相成長させる
方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、反応炉
内に原料ガスを供給し前記反応炉内に配置したウエハ基
板上に薄膜を気相成長させる気相成長装置において、少
なくとも内部に該ウエハ基板を載置する回転体を有し、
且つ、頂部に処理ガス導入口、内部上部に複数の孔が穿
設された整流板を、側部にウエハ基板搬入出口をそれぞ
れ有すると共に、該ウエハ搬入出口の最下部が該回転体
上部面より上方に位置し、該最下部と該回転体上部面と
の高低差(I(mm))が回転体上部の遷移層厚(T)
より大きい(I>T)ことを特徴とする気相成長装置が
提供される。
【0008】本発明の上記気相成長装置において、前記
遷移層厚(T)を、3.22(ν/ω)1/2 (但し、ν
は反応炉内雰囲気ガスの動粘性係数(mm2 /s)を、
ωは回転の角速度(rad/s)をそれぞれ表示する)
による算出値として、前記高低差を該算出値より大きく
することができる。この場合、ωは気相成長装置での薄
膜形成稼働中の最小値を採るものとする。また、前記反
応炉が内径の異なる上下部からなり、上部の内径が下部
の内径より小さく、下部内部に前記回転体が配設され、
上部側部に前記ウエハ基板搬入出口が配設されると共
に、該回転体上部面と該上部側部下端との高低差(H)
が前記遷移層厚(T)より大であることが好ましい。
【0009】更に、本発明は、上記の気相成長装置を用
い、前記回転体上にウエハ基板を載置して、該ウエハ基
板上に欠陥の少ない均一な膜厚の薄膜を成長させること
を特徴とする気相成長方法を提供する。
【0010】更にまた、本発明によれば、反応炉内に原
料ガスを供給し、前記反応炉内の回転体上に配置された
ウエハ基板上に薄膜を気相成長させる気相成長方法にお
いて、回転体上のガス流の遷移層厚T=3.22(ν/
ω)1/2 を、回転体上面と該反応炉側部に配設されるウ
エハ基板搬入出口中心部との高低差Hより小さくなるよ
うに、回転数、ガス種、温度及び内圧を制御することを
特徴とする気相成長方法が提供される。
【0011】本発明は上記のように構成され、反応炉側
壁のウエハ基板搬出入口を遷移層厚よりも上方に配設す
ることから、即ち、整流板を経て供給される原料ガスの
流れが回転体に対し垂直方向である領域内に配設するた
め、ウエハ基板搬出入口付近でガスの舞上り現象が生じ
ることなく、シリコン原料ガスの均一核生成により気相
中で発生したパーティクルの付着がない、また、気相中
のパーティクルがウエハ基板搬出入口付近に移送される
おそれもない。従って、ウエハ基板の搬出入の際にパー
ティクルがウエハ基板に付着するおそれがなく、表面に
気相成長により薄膜を形成したウエハ基板の結晶欠陥や
付着パーティクルの増加を防止でき、高品質な薄膜形成
ウエハ基板を製造することができる。なお、本発明にお
いて、遷移層とは、整流板を経て供給された原料ガス流
が、回転体上において中心から外周辺部方向へのベクト
ルを有して流れるガス層をいい、遷移層厚は回転体上に
おける上記ベクトルを有するガス流の厚さをいう。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づきに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例に
より制限されるものでない。図1は本発明の気相成長装
置の一実施例の概略断面説明図である。図1において、
反応炉10は、前記した従来の気相成長装置の反応炉と
ほぼ同様に構成され、炉内の下部には、ウエハ基板11
を載置する回転体12が、回転軸13により回転自在に
支持され配設され、その下方には回転体12及びその上
に載置されるウエハ基板11とを加熱するヒータ14が
配設される。回転軸13には回転駆動するモータ15が
接続される。また、反応炉10底部には未反応ガス等を
排気する複数の排気口16、16が配設される。一方、
反応炉10の頂部には、例えばシラン(SiH4 )、ジ
クロロシラン(SiH2 Cl2 )等の原料ガスや、水素
(H2 )、アルゴン(Ar)等のキャリアガスを供給す
る複数のガス供給管17、17が配設される。内部上部
には頂部と所定の空間域Sを保持して複数の孔18aが
穿設された円盤状の整流板18が、供給ガスが偏流路を
形成することがないように反応炉10の内周面に密接し
て配備される。また、ウエハ基板搬出入口19が反応炉
10の側面上方に配設され、前記従来の気相成長装置の
反応炉では回転体上面部とほぼ一致させ配設したのとは
異なる。
【0013】本発明の気相成長装置は上記のように構成
され、排気口16、16に接続されている排気制御装置
により反応炉10内を排気し、炉内圧力、例えば原料ガ
スシランガスを含むH2 ガスで20〜50torrに調
整する。一方、回転体12はモータ15を稼働し回転軸
13の回転駆動により回転し、その上のウエハ基板11
が同時に回転させられると同時に、ヒータ14により回
転体12上のウエハ基板11は、例えば約900〜12
00℃に加熱される。また同時に、ガス供給管17、1
7からは流量を所定に制御しながら原料ガス及びキャリ
アガスを反応炉10内に供給する。複数の供給管16、
16から空間域Sに供給されるガス流は、運動量や圧力
分布が均一化され、更に、整流板18の孔18aを通過
することにより均一な流速で基板上に供給され、基板上
に薄膜を気相成長させることができる。本発明の気相成
長装置において、反応炉側壁にウエハ基板搬出入口19
が配設され、側壁の一部が開口されることは従来の気相
成長装置と同様である。しかし、ウエハ基板搬出入口1
9が、その中心部C1 と回転体12の上面部とが高低差
(I)を有して上方に位置して配設される点において大
きく異なる。このウエハ基板搬出入口の配設位置の高低
差Iにより、反応炉内での原料ガス等供給ガスの流れ
は、図1中に矢印で図示したように、反応炉下部の回転
体12、ウエハ基板11近傍で舞上り現象が生じるもの
のウエハ基板搬出入口19へ流入することがない。この
ため、ウエハ基板搬出入口の付近の反応炉内壁に気相中
に発生した薄膜形成原料のパーティクルが付着すること
がない。
【0014】本発明の気相成長装置においては、上記の
ように反応炉側壁に配設するウエハ基板搬出入口19と
回転体12上部面との高低差Iは、通常、回転体上部に
供給されるガス流の遷移層、即ち、整流板を経て供給さ
れた原料ガス等のガス流が回転体上において中心から外
周辺部方向へのベクトルを有するガス層の厚さ(T)よ
り大きくする。この高低差Iが遷移層厚Tより小さい
と、炉内のガス流が反応炉体中央から反応炉側壁方向へ
の流れ成分を有することから、反応炉側壁に配設される
基板搬出入口へ流入し、基板搬出入口付近の反応炉内壁
に薄膜形成原料ガスの均一核生成により気相中で発生し
たパーティクルが付着するおそれがあり、好ましくな
い。この場合、回転体上部でのガス流の遷移層厚さT
は、従来から用いられる一般的な反応炉において、主に
反応炉内の雰囲気ガスの種類、反応炉内圧力、回転体の
回転数により変化するが、下記式(1)で算出すること
ができる。下記式(1)は、流体力学において一般的に
示されるものである。 T=3.22(ν/ω)1/2 (1) (但し、νは反応炉内雰囲気ガスの動粘性係数(mm2
/s)を、ωは回転の角速度(rad/s)をそれぞれ
表示する。この場合、ωは気相成長装置での薄膜形成稼
働中の最小値を採るものとする。) 例えば、原料ガスがシランガス、キャリアガスが水素ガ
スであり、回転体の回転数が500〜2000rpm
(52〜209rad/s)である場合は、遷移層厚T
は約5〜50mmとなる。従って、気相成長装置の反応
炉のウエハ基板搬出入口を、回転体上部面から上記のT
値より大きな高低差で上方側壁に配設することにより、
ウエハ基板搬出入口付近の内壁に薄膜形成原料のパーテ
ィクルの付着がなく、また得られる薄膜形成ウエハは結
晶相に欠陥が無く、均一な薄膜が形成される。
【0015】図2は本発明の気相成長装置の他の実施例
の概略断面説明図である。図2において、反応炉20が
上部1が下部2より細く形成され、即ち、上部内径D1
が下部内径D2 より小さくD1 <D2 であり、ウエハ基
板搬出入口29が反応炉20の上部1の側壁に配設され
ている以外は上記の図1と同様である。なお、図2と図
1において同一部材については各符号の1桁数値を同一
にして示し、回転体22は直径DS を有する。この場
合、回転体22の上面部と内径が小さな上部の下端部と
の高低差Hを、供給ガス流の遷移層厚Iより大きくする
ことにより、ガス流の舞上りにより側壁方向へのガス流
がウエハ基板搬出入口29の中心部C2 に一致すること
がなく、図1の気相成長装置と同様に、ウエハ基板搬出
入口付近の内壁に薄膜形成原料のパーティクルの付着が
なく、結晶相に欠陥が無く、均一な薄膜が形成された薄
膜形成ウエハを得ることができる。
【0016】上記図2に示した上下部の内径が異なる反
応炉では上部の側壁面が回転体上面に対し垂直に形成さ
れることがより好ましい。回転体上部でのガス流速均一
化のためである。また、上部1と下部2の連結部Jが、
回転体22上部面と平行であることが好ましい。回転体
近傍のガス流速均一化のためである。更に、連結部Jの
連結角が曲面状に曲率を有することが好ましい。乱流防
止のためである。また、D1 がウエハ直径より小さくな
く、且つ、D1 /DS 比が0.7〜1.2で、D2 /D
1 比が1.2以上で、D2 /DS 比が1.2以上である
ことが好ましい。上部内壁に付着するパーティクルがウ
エハ上に脱落したり、ガス流に渦が生じたり、回転体外
周側でガス流の乱れが生じ反応炉下部2内壁に析出物が
堆積したりするためである。更に、Hが回転体22上部
の遷移層厚Tより大であることが好ましい。ガス流の舞
上り現象が著しく渦が生じ連結部Jや反応炉下部2の内
壁への析出物が多量となるためである。反応炉の各部材
における上記関係を満足させることにより欠陥の少なく
均一な膜厚の薄膜形成ウエハを得ることができる。この
場合、上記(1)式から算出されるT=3.22(ν/
ω)1/2 (但し、νは反応炉内雰囲気ガスの動粘性係数
(mm2 /s)を、ωは回転の角速度(rad/s)を
それぞれ表示する。)からH>3.22(ν/ω)1/2
とすることができる。
【0017】上記のように、本発明の気相成長装置は、
反応炉側壁に配設されるウエハ基板搬出入口と回転体と
の高低差を所定に設定する以外は、装置の大きさや素
材、整流板の材質及び穿設孔の形成や配置、回転体やヒ
ータの設置等は従来のものと同様にして設計、製造する
ことができる。また、本発明の気相成長装置を用いて行
う気相成長方法も従来法と同様に行うことができる。
【0018】
【実施例】
実施例1〜2 前記図1に示した反応炉と同様に構成され、中心部C1
が回転体12と表1に示した高低差Iを有するようにウ
エハ基板搬出入口19を配設した気相成長装置を用い
た。原料ガスとしてSiH4 ガスを、キャリアガスとし
てH2 ガスを、また、ドーパントとしてジボラン(B2
6 )をH2 ガス中0.1ppm含有させたガスを、そ
れぞれ表1に示した流量で供給し、その他表1に示した
気相成長条件でシリコンウエハ上にB26 ドーパント
シリコン薄膜の気相成長を行った。気相成長薄膜を形成
した後、使用した気相成長装置のウエハ基板搬出入口1
9付近のパーティクル付着を目視観察し、その有無を表
1に示した。また、得られた薄膜形成ウエハをテンコー
ル社製サーフスキャン6200により0.135μm以
上のLPD(ウエハ表面レーザー散乱体(パーティクル
等含む))の個数を計測し、その結果をウエハ当たりの
個数として表1に示した。
【0019】実施例3〜4 表1に示した上部1の内径D1 と下部2の内径D2 との
比を有して前記図2に示した反応炉と同様に構成された
気相成長装置を用いた以外は、実施例1と同様にしてシ
リコンウエハ表面上にB26 ドーパントシリコン薄膜
を形成した。なお、反応炉の回転体22の直径DS とD
1 及びD2 との比、回転体22の上面部と上部1の下端
部との高低差H、及び回転体22とウエハ基板搬出入口
29の中心部C2 との高低差Iをそれぞれ表1に示し
た。また、実施例1と同様にして観察したウエハ基板搬
出入口29付近のパーティクル付着の有無、及び、得ら
れた薄膜形成ウエハの結晶相の0.135μm以上のL
PD個数をそれぞれ表1に示した。
【0020】比較例1〜2 中心部C3 が回転体32と表2に示した高低差Iを有す
るようにウエハ基板搬出入口39を配設した前記図3に
示した反応炉と同様に構成され気相成長装置を用いた以
外は実施例1と同様にして、シリコンウエハ表面上にB
26 ドーパントシリコン薄膜を形成した。実施例1と
同様にして観察したウエハ基板搬出入口39付近のパー
ティクル付着の有無、及び、得られた薄膜形成ウエハの
結晶相の0.135μm以上のLPD個数をそれぞれ表
2に示した。
【0021】比較例3 前記図2の反応炉20と同様に、表2に示した異なる内
径の上部1’と下部2’を有し、ウエハ基板搬出入口4
9が、その中心部C4 と回転体42との高低差が表2に
示したようにほぼ一致して配設された図4に示した反応
炉40からなる気相成長装置を用いた以外は、実施例3
と同様にして、シリコンウエハ表面上にB26 ドーパ
ントシリコン薄膜を形成した。同様にして観察したウエ
ハ基板搬出入口49付近のパーティクル付着の有無、及
び、得られた薄膜形成ウエハの結晶相の0.135μm
以上のLPD個数をそれぞれ表2に示した。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】上記実施例及び比較例より明らかなよう
に、従来と同様の装置を用いた比較例ではのウエハ基板
搬出入口付近の内壁でのパーティクル付着が生じている
のに対し、ウエハ基板搬出入口をその中心部と薄膜形成
ウエハ基板を載置する回転体上部面との高低差Iを比較
的大きくした実施例の反応炉を用いた場合は、ウエハ基
板搬出入口付近の内壁でのパーティクル付着が生じない
ことが分かる。また、得られる薄膜形成ウエハ表面の結
晶相のLPD個数も、比較例の約1/50以下に低減さ
れることが分かる。更に、上下部の内径が異なる反応炉
を用いた場合は、上下部の内径が同一の反応炉に比して
従来と同様の比較例であっても、実施例1及び2のLP
D個数より著しく低減される上で、更にLPD個数が約
2/3に低減され極めて高品質のウエハを得られること
が分かる。しかも、この型式の反応炉においても、従来
の比較例3のものはウエハ基板搬出入口付近の内壁での
パーティクル付着が生じるのに対し、本発明の実施例3
及び4では生じない点で異なることが分かる。このパー
ティクル付着の有無による差は工業的実施において著し
いものである。例えば、パーティクル付着が生じた気相
成長装置を繰り返し使用する場合には、LPD個数が再
使用の度に増加することは容易に予測でき、そのための
清浄化を要するためである。なお、上記実施例及び比較
例における遷移層厚Tは、上記式(1)によりω=20
9rad/s、ν=6608〜8811mm2 /sを導
入した算出値が18〜21mmであり、実施例において
は、いずれの高低差Iも上記T値を大幅に上回ることが
明らかである。また、比較例2においてLPD個数が、
比較例1に比して大幅に低減しているのは、反応炉内圧
を低下しキャリアガス流量を増大させて反応炉下部の回
転体近傍のガス流の舞上り現象を低下させたためであ
り、ウエハ基板搬出入口付近の内壁でのパーティクル付
着が生じ不都合であることには変りがない。
【0025】
【発明の効果】本発明の気相成長装置は、反応炉側部の
ウエハ基板搬出入口を、反応炉内部に配設される回転体
上面と、所定の高低差を有して設けることから、薄膜形
成原料ガスの回転体近傍での再上昇の舞上り領域と一致
しないため原料ガスの均一核生成により気相中で発生し
たパーティクルがそのウエハ基板搬出入口付近の内壁に
付着しない。そのため、パーティクルが基板搬入出時に
基板に付着せず、結晶欠陥や付着パーティクルの増加を
防止でき、高品質で膜厚が均一な薄膜形成ウエハを得る
ことができる。また、上部内径が下部内径より小である
上下部の内径が異なる反応炉にあっては、より一層結晶
欠陥も低減され高集積化用として好適なウエハを得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の気相成長装置の一実施例の概略断面説
明図
【図2】本発明の気相成長装置の他の実施例の概略断面
説明図
【図3】本発明の比較例で用いた従来の気相成長装置の
一例の概略断面説明図
【図4】本発明の比較例で用いた他の気相成長装置の概
略断面説明図
【符号の説明】
10、20、30、40 反応炉 11、21、31、41 ウエハ基板 12、22、32、42 回転体(回転基板ホルダー) 13、23、33、43 回転軸 14、24、34、44 ヒータ 15、25、35、45 モータ 16、26、36、46 排気口 17、27、37、47 ガス供給管 18、28、38、48 整流板 18a、28a、38a、48a 整流孔 19、29、39、49 ウエハ基板搬出入口 1、1’ 反応炉上部 2、2’ 反応炉下部 C1 、C2 、C3 、C4 ウエハ基板搬出入口 S 空間部 J、J’ 連結部
フロントページの続き (72)発明者 辛 平 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 藤井 達男 山口県徳山市大字徳山字江口開作8231−5 徳山東芝セラミックス株式会社内 (72)発明者 岩田 勝行 山口県徳山市大字徳山字江口開作8231−5 徳山東芝セラミックス株式会社内 (72)発明者 三谷 慎一 静岡県沼津市大岡2068−3 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 本多 恭章 静岡県沼津市大岡2068−3 東芝機械株式 会社沼津事業所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応炉内に原料ガスを供給し前記反応炉
    内に配置したウエハ基板上に薄膜を気相成長させる気相
    成長装置において、少なくとも内部に該ウエハ基板を載
    置する回転体を有し、且つ、頂部に処理ガス導入口、内
    部上部に複数の孔が穿設された整流板を、側部にウエハ
    基板搬入出口をそれぞれ有すると共に、該ウエハ搬入出
    口の最下部が該回転体上部面より上方に位置し、該最下
    部と該回転体上部面との高低差(I(mm))が回転体
    上部の遷移層厚(T)より大きい(I>T)ことを特徴
    とする気相成長装置。
  2. 【請求項2】 前記遷移層厚(T)を、3.22(ν/
    ω)1/2 (但し、νは反応炉内雰囲気ガスの動粘性係数
    (mm2 /s)を、ωは回転の角速度(rad/s)を
    それぞれ表示する)による算出値として、前記高低差が
    該算出値より大きい請求項1記載の気相成長装置。
  3. 【請求項3】 前記反応炉が内径の異なる上下部からな
    り、上部の内径が下部の内径より小さく、下部内部に前
    記回転体が配設され、上部側部に前記ウエハ基板搬入出
    口が配設されると共に、該回転体上部面と該上部側部下
    端との高低差(H)が前記遷移層厚(T)より大である
    請求項1または2記載の気相成長装置。
  4. 【請求項4】 前記請求項1、2または3記載の気相成
    長装置を用いて、前記回転体上にウエハ基板を載置し
    て、該ウエハ基板上に欠陥の少ない均一な膜厚の薄膜を
    成長させることを特徴とする気相成長方法。
  5. 【請求項5】 反応炉内に原料ガスを供給し、前記反応
    炉内の回転体上に配置されたウエハ基板上に薄膜を気相
    成長させる気相成長方法において、回転体上のガス流の
    遷移層厚T=3.22(ν/ω)1/2 を、回転体上面と
    該反応炉側部に配設されるウエハ基板搬入出口中心部と
    の高低差Hより小さくなるように、回転数、ガス種、温
    度及び内圧を制御することを特徴とする気相成長方法。
JP8354382A 1996-12-19 1996-12-19 気相成長装置及び気相成長方法 Pending JPH10177961A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8354382A JPH10177961A (ja) 1996-12-19 1996-12-19 気相成長装置及び気相成長方法
US08/991,409 US6132519A (en) 1996-12-19 1997-12-16 Vapor deposition apparatus and vapor deposition method
EP97122152A EP0849775A3 (en) 1996-12-19 1997-12-16 Vapor deposition apparatus and vapor deposition method
KR1019970069900A KR100490013B1 (ko) 1996-12-19 1997-12-17 기상성장장치및기상성장방법
TW086119168A TW432492B (en) 1996-12-19 1997-12-18 Vapor deposition apparatus and vapor deposition method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8354382A JPH10177961A (ja) 1996-12-19 1996-12-19 気相成長装置及び気相成長方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10177961A true JPH10177961A (ja) 1998-06-30

Family

ID=18437188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8354382A Pending JPH10177961A (ja) 1996-12-19 1996-12-19 気相成長装置及び気相成長方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6132519A (ja)
EP (1) EP0849775A3 (ja)
JP (1) JPH10177961A (ja)
KR (1) KR100490013B1 (ja)
TW (1) TW432492B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100490013B1 (ko) * 1996-12-19 2005-09-02 도시바세라믹스가부시키가이샤 기상성장장치및기상성장방법
KR100530477B1 (ko) * 1997-08-21 2006-03-09 도시바 기카이 가부시키가이샤 고속회전기상박막형성장치및그것을이용한고속회전기상박막형성방법
US20110200749A1 (en) * 2010-02-17 2011-08-18 Kunihiko Suzuki Film deposition apparatus and method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007072863A1 (ja) * 2005-12-20 2007-06-28 Sintokogio, Ltd. 投射機による投射条件情報の推定方法及びその装置
JP2009021533A (ja) * 2007-06-15 2009-01-29 Nuflare Technology Inc 気相成長装置及び気相成長方法
US9196471B1 (en) 2012-06-01 2015-11-24 Yen Fui Choo Scanner for wafers, method for using the scanner, and components of the scanner

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2043966A (en) * 1934-04-21 1936-06-09 Kathon Ltd Apparatus for depositing metal by electrode dispersion
JPS5972718A (ja) * 1982-10-20 1984-04-24 Toshiba Corp 縦型気相成長装置
US4709655A (en) * 1985-12-03 1987-12-01 Varian Associates, Inc. Chemical vapor deposition apparatus
JP3184550B2 (ja) * 1991-04-23 2001-07-09 株式会社東芝 気相成長方法及びその装置
JP3050970B2 (ja) * 1991-09-30 2000-06-12 株式会社東芝 気相成長方法
JPH06140335A (ja) * 1992-10-23 1994-05-20 Fujitsu Ltd 成膜装置
JPH06283449A (ja) * 1993-03-24 1994-10-07 Tokyo Electron Ltd 真空排気方法及び真空装置
JPH07201756A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置
JPH0745524A (ja) * 1993-07-28 1995-02-14 Hitachi Ltd 半導体製造装置
JPH07111259A (ja) * 1993-10-09 1995-04-25 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP3077516B2 (ja) * 1994-07-15 2000-08-14 住友金属工業株式会社 プラズマ処理装置
JP3360098B2 (ja) * 1995-04-20 2002-12-24 東京エレクトロン株式会社 処理装置のシャワーヘッド構造
JPH10177961A (ja) * 1996-12-19 1998-06-30 Toshiba Ceramics Co Ltd 気相成長装置及び気相成長方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100490013B1 (ko) * 1996-12-19 2005-09-02 도시바세라믹스가부시키가이샤 기상성장장치및기상성장방법
KR100530477B1 (ko) * 1997-08-21 2006-03-09 도시바 기카이 가부시키가이샤 고속회전기상박막형성장치및그것을이용한고속회전기상박막형성방법
US20110200749A1 (en) * 2010-02-17 2011-08-18 Kunihiko Suzuki Film deposition apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
EP0849775A2 (en) 1998-06-24
TW432492B (en) 2001-05-01
KR100490013B1 (ko) 2005-09-02
KR19980064236A (ko) 1998-10-07
US6132519A (en) 2000-10-17
EP0849775A3 (en) 1999-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH1167675A (ja) 高速回転気相薄膜形成装置及びそれを用いる高速回転気相薄膜形成方法
JP5562409B2 (ja) 半導体装置の製造方法及び基板製造方法及び基板処理装置
WO2012029661A1 (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2011205059A (ja) 半導体装置の製造方法及び基板製造方法及び基板処理装置
US6994887B2 (en) Chemical vapor deposition apparatus and film deposition method
EP0164928A2 (en) Vertical hot wall CVD reactor
WO2019044392A1 (ja) 気相成長方法
JPH07235501A (ja) 結晶成長装置
TW200807505A (en) Method for maintaining semiconductor manufacturing apparatus, semiconductor manufacturing apparatus, and method for manufacturing semiconductor
JPH10177961A (ja) 気相成長装置及び気相成長方法
WO2012120991A1 (ja) 基板処理装置、及び、基板の製造方法
JPS6090894A (ja) 気相成長装置
JPH0786173A (ja) 成膜方法
JP3570653B2 (ja) 気相薄膜成長装置及び気相薄膜成長方法
JPS62263629A (ja) 気相成長装置
JPH1167674A (ja) 気相薄膜成長装置及び気相薄膜成長方法
JP6335683B2 (ja) SiCエピタキシャルウェハの製造装置
JP2011216848A (ja) 半導体装置の製造方法及び基板の製造方法及び基板処理装置
JP2020161544A (ja) 成膜装置および成膜方法
JP2013016562A (ja) 気相成長方法
JP2010065296A (ja) 連続薄膜の形成方法、形成装置、成膜ガラス基板及び半導体素子
JPH07193009A (ja) 気相成長装置およびこれを用いた気相成長方法
WO2019188248A1 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JPS625994B2 (ja)
JP2021116464A (ja) 成膜方法および基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040624

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040817

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050624

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050809

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20050817

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20050909

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20051110

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20051110