JPH11340142A - 枚葉式エピタキシャル成長装置及びその成長方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポリシリコン又はその副生成物が反応容器の内
面に付着堆積することを抑制して装置の稼働率を向上す
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。原料ガスの供給時に反応容器１１の内面に沿って原
料ガスと同一方向にパージガスを流すガス補助供給部２
１をガスの供給部１１ａ近傍に設け、原料ガスの供給時
に原料ガスの層流を乱さないようにパージガスを反応容
器１１の内面に沿って流す。

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
の成長方法に関する。更に詳しくは、反応容器の内面に
ポリシリコン又はその副生成物が付着堆積することを抑
制し得る枚葉式エピタキシャル成長装置及びその成長方
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。この装置では反応容器
に設けられた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
料ガスを層流状態で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、比抵抗
のばらつきの小さい均一な膜を形成することができるよ
うになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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して
エピタキシャル成長した膜に結晶欠陥を生じさせる問題
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
ることが知られているが、被処理基板への成膜が終了す
る毎に被処理基板を反応容器から取出し、エッチングガ
スを供給してポリシリコン又はその副生成物をエッチン
グ除去することは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。本発明の目的は、ポ
リシリコン又はその副生成物が反応容器の内面に付着堆
積することを抑制して装置の稼働率を向上し得る枚葉式
エピタキシャル成長装置及びその成長方法を提供するこ
とにある。

【０００４】

【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、原料ガスの供
給時に反応容器１１の内面に沿って原料ガスと同一方向
にパージガスを流すガス補助供給部２１がガスの供給部
１１ａ近傍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からパージガスを反応容
器１１の内面に沿って原料ガスと同一方向に流すことに
より、原料ガスの層流を乱すことなく原料ガスが反応容
器１１の内面に接触することを防止する。

【０００５】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、反応容器１１の内面に沿って原料ガスと同
一方向に流れるパージガスを反応容器１１から排出する
ガス補助排出部２２がガスの排出部１１ｂ近傍に設けら
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、反応容器１１の内面に沿ってガスの排出
部１１ｂに達したパージガスをガス補助排出部２２が原
料ガスと分離して反応容器１１の外部に排出する。

【０００６】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、原料ガスの供給時に原料ガスの層流を
乱さないようにパージガスを反応容器１１の内面に沿っ
て流す枚葉式エピタキシャル成長方法である。請求項３
に係る発明では、反応容器１１の内面に沿って流れるパ
ージガスは、原料ガスが反応容器１１の内面に接触する
ことを防止して、被処理基板に成膜する際に発生するポ
リシリコン又はその副生成物が反応容器１１の内面に付
着することを抑制する。なおパージガスとしては、水素
ガス又は不活性ガスが挙げられる。

【０００７】

【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５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はガス
の供給部１１ａから供給された原料ガスが層流状態で流
れるように形成された断面形状が同一の筒体であって、
内部の略中央部分にはガスの流路に単一の被処理基板１
２を水平に配置する円形の支持板１３が設けられる。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１
２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。反応
容器１１の供給部１１ａ及び排出部１１ｂにはこの供給
部１１ａ及び排出部１１ｂに連通する開口部１７ｂ，１
８ｂ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（図１）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１７
ｂ，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。

【０００８】図２に示すように、ガスの供給部１１ａの
近傍である第１フランジ部材１７には、原料ガスの供給
時に反応容器１１の内面に沿って原料ガスと同一方向に
パージガスを流すガス補助供給部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、第１フラン
ジ部材１７の上下に開口部１７ｂに連通するように形成
された一対の補助ガス供給口２１ａ，２１ａと、補助ガ
ス供給口２１ａ，２１ａ近傍の開口部１７ｂの上下面に
一端がそれぞれ取付けられ他端が原料ガスの流れる方向
に沿ってそれぞれ延びる一対の第１案内板２１ｂ，２１
ｂとを有し、一対の第１案内板２１ｂ，２１ｂは補助ガ
ス供給口２１ａ，２１ａから供給されたパージガスを反
応容器１１の上下における内面にそれぞれ沿って流すよ
うにように構成される。

【０００９】図３に示すように、ガスの排出部１１ｂの
近傍である第２フランジ部材１８には、反応容器１１の
内面に沿って原料ガスと同一方向に流れるパージガスを
反応容器１１の外部に排出するガス補助排出部２２が設
けられる。ガス補助排出部２２は、第２フランジ部材１
８の上下に開口部１８ｂに連通するように形成された一
対の補助ガス排出口２２ａ，２２ａと、補助ガス排出口
２２ａ，２２ａ近傍の開口部１８ｂの上下面に一端がそ
れぞれ取付けられ他端がガス上流側にそれぞれ延びる一
対の第２案内板２２ｂ，２２ｂとを有し、一対の第２案
内板２２ｂ，２２ｂは反応容器１１の内面に沿って破線
矢印で示すように流れるパージガスを補助ガス排出口２
２ａ，２２ａに案内するように構成される。

【００１０】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の表面へのエピ
タキシャル成長による成膜は、先ず、第１フランジ部材
１７を第１ゲートバルブ１９ａとともに供給部１１ａか
ら取外し、その供給部１１ａから被処理基板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
再び第１フランジ部材１７を取付ける。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１７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し、補助ガス供給口２１
ａ，２１ａから原料ガスの供給圧力と同一の圧力で図の
破線矢印で示すようにパージガスを供給する。補助ガス
供給口２１ａ，２１ａから供給されたパージガスは一対
の第１案内板２１ｂ，２１ｂによりその流れる方向が反
応容器１１の上下における内面に沿うように転換され、
破線矢印で示すようにガスの供給部１１ａから反応容器
１１の上下の内面に沿ってそれぞれ流れる。ガス供給口
１７ａから供給された原料ガスは、実線矢印で示すよう
に一対の第１案内板２１ｂ，２１ｂの間を通過してガス
の供給部１１ａから上下をパージガスに挟まれた状態で
反応容器１１の内部を流れる。

【００１１】図４に示すように、案内板により案内され
たパージガスは原料ガスを挟んだ状態で反応容器１１の
内面に破線矢印で示すようにほぼ平行に流れ、パージガ
スに挟まれた原料ガスは層流状態が崩されることなく被
処理基板１２の表面に達し、層流状態の原料ガスは被処
理基板１２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を形成する。原料ガスによ
り被処理基板１２の表面に成膜する際に、被処理基板１
２の表面に成膜する以外に発生するポリシリコン又はそ
の副生成物は原料ガス中に浮遊する。この浮遊するポリ
シリコン又はその副生成物の大部分はパージガスに挟ま
れた原料ガスとともに移動する。

【００１２】図３に示すように、被処理基板１２の表面
に膜を形成した後のポリシリコン又はその副生成物が浮
遊する原料ガスはパージガスに挟まれた状態で、パージ
ガスは反応容器１１の内面に沿った状態でそれぞれガス
の排出部１１ｂに達し、パージガスは第２案内板２２
ｂ，２２ｂによりその流れる方向が反応容器１１の上下
における内面に沿った流れから転換されて補助ガス排出
口２２ａ，２２ａから外部に排出される。パージガスに
挟まれポリシリコン又はその副生成物が浮遊する原料ガ
スは、実線矢印で示すように一対の第２案内板２２ｂ，
２２ｂの間を通過してガス排出口１８ａから反応容器１
１の外部に排気される。被処理基板１２への成膜が終了
した後、ガス供給口１７ａからの原料ガスの供給及び補
助ガス供給口２１ａ，２１ａからのパージガスの供給を
停止し、第１フランジ部材１７を第１ゲートバルブ１９
ａとともに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から取出して成膜処理
を終了させる。

【００１３】なお、本発明では原料ガス中に浮遊するポ
リシリコン又はその副生成物の大部分をパージガスに挟
まれた原料ガスとともに排出し、ポリシリコン又はその
副生成物が反応容器１１の内面に到達して付着堆積する
ことを抑制することができるけれども、所定枚数の被処
理基板への成膜を行うとパージガスを越えて浮遊したポ
リシリコン又はその副生成物が反応容器１１の内面に付
着して堆積する。この反応容器１１の内面に堆積したポ
リシリコン又はその副生成物は従来から行われているよ
うに、エッチングガスを反応容器１１の内部に供給する
ことによりエッチング除去して、その後に成膜する被処
理基板１２上に剥離付着することを防止する。このエッ
チングガスの供給は補助ガス供給口２１ａ，２１ａから
行い、第１フランジ部材１７のガス供給口１７ａからは
水素ガス又は不活性ガスを供給することが好ましい。補
助ガス供給口２１ａ，２１ａから供給されたエッチング
ガスは第１案内板２１ｂ，２１ｂにより反応容器１１の
内面に沿って流れ、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。ガス
供給口１７ａから供給された水素ガス又はエッチングガ
スに挟まれた状態で支持板１３の周囲を流れ、支持板１
３がエッチングガスによりオーバエッチングされること
を防止する。また、原料ガスの層流が乱されることなく
パージガスにより原料ガスの反応容器１１の内面への接
触を防止できる限り、反応容器１１に設けられた支持板
１３は回転するものであっても良い。

【００１４】

【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の近傍に反応容器の内面に沿って
原料ガスと同一方向にパージガスを流すガス補助供給部
を設けたので、原料ガスの供給時に原料ガスの層流を乱
さないようにパージガスを反応容器の内面に沿って流す
ことにより、原料ガスの反応容器内面への接触を防止し
て被処理基板に成膜する際に発生して原料ガス中に浮遊
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
到達することを抑制することができる。この結果、ポリ
シリコン又はその副生成物の反応容器内面への付着堆積
を抑制することができ、反応容器内部にエッチングガス
を供給してクリーニングする頻度を減少して装置の稼働
率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成長装置を示す図５のＡ−Ａ線断面
図。

【図２】図１のＢ部の拡大断面図。

【図３】図１のＣ部の拡大断面図。

【図４】図１のＤ部の拡大断面図。

【図５】図１のＥ−Ｅ線断面図。

【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 ２２ ガス補助排出部

Claims (3)

【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、 前記原料ガスの供給時に前記反応容器(11)の内面に沿っ
   て前記原料ガスと同一方向にパージガスを流すガス補助
   供給部(21)が前記ガスの供給部(11a)近傍に設けられた
   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】 反応容器(11)の内面に沿って原料ガスと
   同一方向に流れるパージガスを前記反応容器(11)から排
   出するガス補助排出部(22)がガスの排出部(11b)近傍に
   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、 前記原料ガスの供給時に前記原料ガスの層流を乱さない
   ようにパージガスを前記反応容器(11)の内面に沿って流
   すことを特徴とする枚葉式エピタキシャル成長方法。