JPH11329975A - 枚葉式エピタキシャル成長装置及びそのクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】オーバエッチングすることなく反応容器の内面
に堆積したポリシリコン又はその副生成物を有効にエッ
チング除去する。 【解決手段】枚葉式エピタキシャル成長装置は一端にガ
スの供給部１１ａが設けられ他端にガスの排出部１１ｂ
が設けられガスの流路に単一の被処理基板１２を水平に
配置する支持板１３が設けられた反応容器１１を有す
る。ガスの供給部１１ａとは別にエッチングガス専用の
ガス補助供給部２１がガスの流路の両側にエッチングガ
スを流すように反応容器１１に設けられる。被処理基板
１２を反応容器１１から取出した後、ガスの供給部１１
ａ及びガス補助供給部２１からエッチングガスをそれぞ
れ供給する。その後、ガスの供給部１１ａからエッチン
グガスに代わって水素ガス又は不活性ガスを供給し、ガ
ス補助供給部から引続きエッチングガスを供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単一の被処理基板
の表面に成膜する枚葉式エピタキシャル成長装置及びそ
のクリーニング方法に関する。更に詳しくは、反応容器
の内面に付着堆積した反応生成物を有効にクリーニング
し得る枚葉式エピタキシャル成長装置及びそのクリーニ
ング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、単一の被処理基板の表面に成膜す
る装置として一端にガスの供給部が設けられ他端にガス
の排出部が設けられた反応容器を有する枚葉式エピタキ
シャル成長装置が知られている。この装置では炭素に炭
化ケイ素を被覆した支持板が反応容器に設けられ、この
支持板に配置された被処理基板を外部に設けられた熱源
により加熱した状態でガスの供給部から原料ガスを供給
してガスの排出部から原料ガスを排出することにより、
被処理基板の表面に成膜することができるようになって
いる。この枚葉式エピタキシャル成長装置では複数の被
処理基板を同時に成膜する場合に比較して熱源からの距
離を均一にすることができるため、被処理基板の温度を
均一にすることができ、均一で比抵抗のばらつきの小さ
い膜を形成することができるようになっている。

【０００３】しかし、この枚葉式エピタキシャル成長装
置では、被処理基板の表面に成膜する際に、反応容器内
部に発生するポリシリコン又はその副生成物が反応容器
の内面に堆積する不具合がある。この内面に堆積したポ
リシリコン又はその副生成物は所定の厚さになると反応
容器内面から剥離し、その後の被処理基板の成膜過程に
おいて被処理基板の表面に付着する問題点がある。この
被処理基板へのポリシリコン又はその副生成物の付着は
エピタキシャル成長した膜の結晶欠陥を引起し半導体素
子製造工程の歩留りや装置の稼働率を低下させる問題点
がある。この点を解消するために、成膜された被処理基
板を反応容器から取出した後、反応容器のガスの供給部
からエッチングガスを供給して反応容器の内面に堆積し
たポリシリコン又はその副生成物をエッチング除去する
ことが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、反応容器の内
部にエッチングガスを流通させるだけでは反応容器の内
面に付着したポリシリコン又はその副生成物を均一にエ
ッチング除去することができない不具合がある。例え
ば、反応容器が均一な断面形状を有していない場合に
は、断面が変化する場所におけるエッチングガスの流れ
が変化し、エッチングガスの流れが変化しないその他の
部分に比較してエッチング効果が劣り、特に反応容器の
ガス流路側部にポリシリコン又はその副生成物が残存す
る問題点がある。この場合、ポリシリコン又はその副生
成物が全て除去されるまでエッチングガスを供給するこ
とも考えられるが、過剰にエッチングガスを供給するこ
とは反応容器に設けられた支持板の炭化ケイ素までをも
エッチングしてしまう、いわゆる支持板がオーバエッチ
ングされる問題点がある。本発明の目的は、オーバエッ
チングすることなく反応容器の内面に付着したポリシリ
コン又はその副生成物を有効にエッチング除去すること
ができる枚葉式エピタキシャル成長装置及びそのクリー
ニング方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、一端にガスの供給部１１ａが設けら
れ他端にガスの排出部１１ｂが設けられガスの流路に単
一の被処理基板１２を水平に配置する支持板１３が設け
られた反応容器１１を有する枚葉式エピタキシャル成長
装置の改良である。その特徴ある構成は、ガスの供給部
１１ａとは別にエッチングガス専用のガス補助供給部２
１が反応容器１１に設けられたところにある。請求項１
に係る発明では、ガス補助供給部２１からエッチングガ
スを反応容器１１に供給することにより、ガス補助供給
部２１近傍における反応容器１１の内面に付着したポリ
シリコン又はその副生成物をエッチング除去する。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、ガス補助供給部２１がガスの流路の両側に
エッチングガスを流すように反応容器１１に設けられた
枚葉式エピタキシャル成長装置である。請求項２に係る
発明では、ガス補助供給部２１からエッチングガスを反
応容器１１に供給することにより、ガスの供給部１１ａ
から供給されるガスの流路の両側部分における反応容器
１１の内面に堆積したポリシリコン又はその副生成物を
エッチング除去する。

【０００７】請求項３に係る発明は、反応容器１１の一
端に設けられたガスの供給部１１ａから原料ガスを供給
し反応容器１１の他端に設けられたガスの排出部１１ｂ
から原料ガスを排出することにより反応容器内の支持板
１３に水平に配置した単一の被処理基板１２の表面に成
膜する枚葉式エピタキシャル成長方法の改良である。そ
の特徴ある点は、被処理基板１２を反応容器１１から取
出した後、ガスの供給部１１ａ及びガスの供給部１１ａ
とは別に反応容器１１に設けられたガス補助供給部２１
からエッチングガスをそれぞれ供給する枚葉式エピタキ
シャル成長装置のクリーニング方法である。請求項３に
係る発明では、ガスの供給部１１ａから供給されたエッ
チングガスは反応容器１１の内面にほぼ平行に流れ、反
応容器１１の内面に付着したポリシリコン又はその副生
成物をエッチング除去する。ガス補助供給部２１から供
給されたエッチングガスはガス補助供給部２１近傍にお
ける反応容器１１の内面にほぼ平行に流れ、ガス補助供
給部２１近傍における反応容器１１の内面に付着したポ
リシリコン又はその副生成物をエッチング除去する。

【０００８】請求項４に係る発明は、請求項３に係る発
明であって、ガスの供給部１１ａ及びガス補助供給部２
１からエッチングガスをそれぞれ供給した後、ガスの供
給部１１ａからエッチングガスに代わって水素ガス又は
不活性ガスを供給し、ガス補助供給部２１から引続きエ
ッチングガスを供給する枚葉式エピタキシャル成長装置
のクリーニング方法である。請求項４に係る発明では、
ガスの供給部１１ａから供給された水素ガス又は不活性
ガスは反応容器１１の内面にほぼ平行に流れ、ポリシリ
コン又はその副生成物が既にエッチング除去された支持
板１３のオーバエッチングを防止する。ガス補助供給部
２１から供給されたエッチングガスはガス補助供給部２
１近傍における反応容器１１の内面にほぼ平行に流れ、
反応容器１１の内面に残存して堆積するポリシリコン又
はその副生成物をエッチング除去する。

【０００９】請求項５に係る発明では、反応容器１１の
一端に設けられたガスの供給部１１ａから原料ガスを供
給し反応容器１１の他端に設けられたガスの排出部１１
ｂから原料ガスを排出することにより反応容器内の支持
板１３に水平に配置した単一の被処理基板１２の表面に
成膜する枚葉式エピタキシャル成長方法の改良である。
その特徴ある点は、被処理基板１２を反応容器１１から
取出した後、ガスの供給部１１ａからエッチングガスを
供給し、その後ガスの供給部１１ａからエッチングガス
に代わって水素ガス又は不活性ガスを供給するとともに
ガスの供給部１１ａとは別に反応容器１１に設けられた
ガス補助供給部２１からエッチングガスを供給する枚葉
式エピタキシャル成長装置のクリーニング方法である。
請求項５に係る発明では、ガスの供給部１１ａから供給
されたエッチングガスは反応容器１１の内面にほぼ平行
に流れ、反応容器１１の内面に付着したポリシリコン又
はその副生成物をエッチング除去する。その後ガスの供
給部１１ａから供給された水素ガス又は不活性ガスは反
応容器１１の内面にほぼ平行に流れ、ポリシリコン又は
その副生成物が既にエッチング除去された支持板１３の
オーバエッチングを防止する。同時にガス補助供給部２
１から供給されたエッチングガスはガス補助供給部２１
近傍における反応容器１１の内面にほぼ平行に流れ、反
応容器１１の内面に残存して堆積するポリシリコン又は
その副生成物をエッチング除去する。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳しく説明する。図１及び図２に示すように、
枚葉式エピタキシャル成長装置１０は一端にガスの供給
部１１ａが設けられ他端にガスの排出部１１ｂが設けら
れた反応容器１１を有し、反応容器１１はガスの流路が
ほぼ水平になるように配置される。反応容器１１にはガ
スの流路に単一の被処理基板１２を水平に配置する円形
の支持板１３が設けられ、反応容器１１の中央部分にお
ける幅が端部における幅より大きくなるように形成され
る。枚葉式エピタキシャル成長装置１０は、その反応容
器１１の上下にその反応容器１１を挟んで対向して配置
されたハロゲンランプ１４（図２）と、ハロゲンランプ
１４のすぐ外面に設けられた反射板１５とを備え、反射
板１５の外側には断熱部材１６が設けられる。上下に設
けられたハロゲンランプ１４はそれぞれ複数に分割さ
れ、被処理基板１２の温度分布が均一になるように各々
の発熱量が調整可能に構成され、断熱材１６はハロゲン
ランプ１４の熱が外部に放散することを防止するように
構成される。

【００１１】反応容器１１の供給部１１ａ及び排出部１
１ｂにはこの供給部１１ａ及び排出部１１ｂに連通する
開口部１７ｂ，１８ｂを有する第１フランジ部材１７及
び第２フランジ部材１８が結合される。第１フランジ部
材１７にはガス供給口１７ａが形成され、第２フランジ
部材１８にはガス排出口１８ａが形成される。第１及び
第２フランジ部材１７，１８の外側にはそれぞれの開口
部１７ｂ，１８ｂを封止するように第１及び第２ゲート
バルブ１９ａ，１９ｂが結合される。反応容器１１には
ガスの供給部１１ａとは別にエッチングガス専用のガス
補助供給部２１が設けられる。本実施の形態におけるガ
ス補助供給部２１は反応容器１１のガス流路上流側の両
側部に設けられ、ガスの流路の両側にエッチングガスを
流すように設けられる。このガス補助供給部２１にはエ
ッチングガスをこのガス補助供給部２１に供給する供給
管２２の一端がそれぞれ接続され、供給管２２にはエッ
チングガスの流通を遮断可能に構成されたバルブ２２ａ
がそれぞれ設けられる。

【００１２】このように構成された枚葉式エピタキシャ
ル成長装置１１における被処理基板１３の表面への成膜
は、先ず、第１フランジ部材１７の第１ゲートバルブ１
９ａを開放した状態で被処理基板１２を図示しないフォ
ーク装置により支持板１３に水平に配置して再びゲート
バルブ１９ａを閉じる。次に被処理基板１２をハロゲン
ランプ１４により加熱しつつ同時に第１フランジ部材１
７のガス供給口１７ａから図２の実線矢印で示すように
原料ガスを供給する。ガス供給口１７ａから供給された
原料ガスはガスの供給部１１ａから反応容器１１の内部
を図２の破線矢印で示すように流通して反応容器１１の
他端に設けられたガスの排出部１１ｂから排出され、第
２フランジ部材１８の開口部１８ｂを介して排出口１８
ａから排気される。これにより原料ガスが被処理基板１
２の表面にほぼ平行に流れ、被処理基板１２の表面に熱
反応により所望の膜が形成される。

【００１３】被処理基板１２への成膜が終了した後、第
１フランジ部材１７の第１ゲートバルブ１９ａを再び開
放して被処理基板１２を図示しないフォーク装置により
に反応容器１１から取出す。この被処理基板１２の表面
への成膜に際し反応容器１１の内面には、図３に示すよ
うに成膜時に発生するポリシリコン又はその副生成物２
３が付着して堆積するため、被処理基板１２を取出した
後に、反応容器１１の内面に付着したポリシリコン又は
その副生成物２３をエッチング除去してエピタキシャル
成長装置１０をクリーニングする。本発明の特徴あるク
リーニング方法は、第１ゲートバルブ１９ａを閉じた
後、反応容器１１のガスの供給部１１ａ及びこのガスの
供給部１１ａとは別に反応容器１１に設けられたガス補
助供給部２１からエッチングガスをそれぞれ供給すると
ころにある。

【００１４】ガスの供給部１１ａからエッチングガスの
供給は、第１フランジ部材１７のガス供給口１７ａから
図３の実線矢印で示すようにエッチングガスを供給する
ことにより行われ、ガス補助供給部２１からのエッチン
グガスの供給は図１に示すように供給管２２を介して行
われる。図１に示すように、ガスの供給部１１ａから供
給されたエッチングガスは反応容器１１の中央における
内面に実線矢印で示すようにほぼ平行に流れ、反応容器
１１の内面、特に中央部分に付着したポリシリコン又は
その副生成物２３をエッチング除去する。バルブ２２ａ
を開放することによりガス補助供給部２１から供給され
たエッチングガスは破線矢印で示すように反応容器１１
の側部における内面にほぼ平行に流れ、反応容器１１の
内面、特に反応容器１１の側部に堆積したポリシリコン
又はその副生成物２３をエッチング除去する。ポリシリ
コン又はその副生成物２３をエッチング除去したエッチ
ングガスは反応容器１１の他端に設けられたガスの排出
部１１ｂから排出され、第２フランジ部材１８の開口部
１８ｂを介して排出口１８ａから排気される。

【００１５】ガスの供給部１１ａ及びガス補助供給部２
１からエッチングガスをそれぞれ供給し、反応容器１１
の中央部分に堆積したポリシリコン又はその副生成物２
３がエッチング除去された後であって、反応容器１１の
側部に堆積したポリシリコン又はその副生成物２３が十
分にエッチング除去されていない場合には、ガスの供給
部１１ａからエッチングガスに代わって水素ガス又は不
活性ガスを供給し、ガス補助供給部２１から引続きエッ
チングガスを供給する。ガスの供給部１１ａから供給さ
れた水素ガス又は不活性ガスは反応容器１１の中央にお
ける内面にほぼ平行に流れ、ポリシリコン又はその副生
成物２３がエッチング除去された支持板１３がそれ以上
エッチングされることを防止する。ガス補助供給部２１
から供給されたエッチングガスは反応容器１１の側部に
おける内面にほぼ平行に流れ、反応容器１１の側部内面
に残存して堆積するポリシリコン又はその副生成物２３
をエッチング除去する。

【００１６】なお、上述した実施の形態では、被処理基
板１２を反応容器１１から取出した後、ガスの供給部１
１ａ及びガス補助供給部２１の双方からエッチングガス
をそれぞれ供給したが、被処理基板１２を反応容器１１
から取出した後のエッチングガスの供給をガスの供給部
１１ａからのみ行い、その後ガスの供給部１１ａからエ
ッチングガスに代わって水素ガス又は不活性ガスを供給
するとともにバルブ２２ａを開放してガス補助供給部２
１からエッチングガスを供給してもよい。このクリーニ
ング方法であれば、ガスの供給部１１ａから当初供給さ
れたエッチングガスは反応容器１１の内面にほぼ平行に
流れ、反応容器１１の内面に付着したポリシリコン又は
その副生成物をエッチング除去する。その後ガスの供給
部１１ａから供給された水素ガス又は不活性ガスは反応
容器１１の内面にほぼ平行に流れ、ポリシリコン又はそ
の副生成物が既にエッチング除去された支持板１３のオ
ーバエッチングを防止し、ガス補助供給部２１から供給
されたエッチングガスはガス補助供給部２１近傍におけ
る反応容器１１の内面にほぼ平行に流れ、反応容器１１
の内面に残存して堆積するポリシリコン又はその副生成
物をエッチング除去する。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、反
応容器のガスの供給部とは別にエッチングガス専用のガ
ス補助供給部を反応容器に設けたので、ガスの供給部及
びガス補助供給部からエッチングガスをそれぞれ供給す
ることにより、ガスの供給部から供給されたエッチング
ガスは反応容器の内面にほぼ平行に流れ、反応容器の内
面に堆積したポリシリコン又はその副生成物をエッチン
グ除去し、ガス補助供給部から供給されたエッチングガ
スはガス補助供給部近傍における反応容器の内面に堆積
したポリシリコン又はその副生成物をエッチング除去す
る。従って、従来ガスの供給部からエッチングガスを流
通させるだけでは十分にエッチング除去することができ
ない箇所にこのガス補助供給部を設けることにより、反
応容器の内面に堆積したポリシリコン又はその副生成物
を有効にエッチング除去することができる。特に、ガス
補助供給部をガスの流路の両側にエッチングガスを流す
ように反応容器に設けることにより、従来十分にエッチ
ング除去できなかった反応容器のガス流路の両側部分に
堆積したポリシリコン又はその副生成物を効果的にエッ
チング除去することができる。

【００１８】また、被処理基板を反応容器から取出した
後にガスの供給部のみから、又はガスの供給部及びガス
補助供給部の双方からエッチングガスをそれぞれ供給し
た後、ガスの供給部からエッチングガスに代わって水素
ガス又は不活性ガスを供給し、ガス補助供給部からエッ
チングガスを供給すれば、ガスの供給部から供給された
水素ガス又は不活性ガスは反応容器の中央における内面
にほぼ平行に流れ、ポリシリコン又はその副生成物がエ
ッチング除去された支持板がオーバエッチングされるこ
とを防止する。ガス補助供給部から供給されたエッチン
グガスは反応容器の内面に残存して堆積するポリシリコ
ン又はその副生成物をエッチング除去する。この結果、
反応容器内の支持板に堆積したポリシリコン又はその副
生成物が既にエッチング除去された状態であっても、支
持板をオーバエッチングすることなく反応容器の側部に
おける内面に残存して堆積するポリシリコン又はその副
生成物を効果的にエッチング除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成長装置を示す図２のＡ−Ａ線断面
図。

【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図。

【図３】反応容器内面にポリシリコン又はその副生成物
が堆積した状態を示す図２に対応する断面図。

【符号の説明】

１１ 反応容器 １１ａ ガスの供給部 １１ｂ ガスの排出部 １２ 被処理基板 １３ 支持板 ２１ ガス補助供給部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 直行 東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端にガスの供給部(11a)が設けられ他
   端に前記ガスの排出部(11b)が設けられ前記ガスの流路
   に単一の被処理基板(12)を水平に配置する支持板(13)が
   設けられた反応容器(11)を有する枚葉式エピタキシャル
   成長装置において、 前記ガスの供給部(11a)とは別にエッチングガス専用の
   ガス補助供給部(21)が前記反応容器(11)に設けられたこ
   とを特徴とする枚葉式エピタキシャル成長装置。
2. 【請求項２】 ガス補助供給部(21)がガスの流路の両側
   にエッチングガスを流すように反応容器(11)に設けられ
   た請求項１記載の枚葉式エピタキシャル成長装置。
3. 【請求項３】 反応容器(11)の一端に設けられたガスの
   供給部(11a)から原料ガスを供給し前記反応容器(11)の
   他端に設けられたガスの排出部(11b)から前記原料ガス
   を排出することにより前記反応容器内の支持板(13)に水
   平に配置した単一の被処理基板(12)の表面に成膜する枚
   葉式エピタキシャル成長方法において、前記被処理基板
   (12)を前記反応容器(11)から取出した後、前記ガスの供
   給部(11a)及び前記ガスの供給部(11a)とは別に前記反応
   容器(11)に設けられたガス補助供給部(21)からエッチン
   グガスをそれぞれ供給する枚葉式エピタキシャル成長装
   置のクリーニング方法。
4. 【請求項４】 ガスの供給部(11a)及びガス補助供給部
   (21)からエッチングガスをそれぞれ供給した後、前記ガ
   スの供給部(11a)から前記エッチングガスに代わって水
   素ガス又は不活性ガスを供給し、前記ガス補助供給部(2
   1)から引続き前記エッチングガスを供給する請求項３記
   載の枚葉式エピタキシャル成長装置のクリーニング方
   法。
5. 【請求項５】 反応容器(11)の一端に設けられたガスの
   供給部(11a)から原料ガスを供給し前記反応容器(11)の
   他端に設けられたガスの排出部(11b)から前記原料ガス
   を排出することにより前記反応容器内の支持板(13)に水
   平に配置した単一の被処理基板(12)の表面に成膜する枚
   葉式エピタキシャル成長方法において、 前記被処理基板(12)を前記反応容器(11)から取出した
   後、前記ガスの供給部(11a)からエッチングガスを供給
   し、その後前記ガスの供給部(11a)から前記エッチング
   ガスに代わって水素ガス又は不活性ガスを供給するとと
   もに前記ガスの供給部(11a)とは別に前記反応容器(11)
   に設けられたガス補助供給部(21)からエッチングガスを
   供給する枚葉式エピタキシャル成長装置のクリーニング
   方法。