JPH11349397A - 連続供給単一バブラーを使用するシリコンのエピタキシャル堆積のための供給システム及び方法 - Google Patents
連続供給単一バブラーを使用するシリコンのエピタキシャル堆積のための供給システム及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコンのエピタキシャル堆積のための、
気体化学物質を供給する、供給システム及び方法を提供
する。 【解決手段】 本システムは、液体化学物質を保持す
るチャンバ、キャリアガスを前記チャンバに供給する少
なくとも１個の入口管、及び気体化学物質を供給する１
個の出口管を含む単一のバブラーを有する。液体化学物
質供給ラインが、前記チャンバに液体化学物質を運搬す
る。バブラーは、それの重量を計測し、計測重量に応答
した出力信号を生成する重量計測装置と接触している。
液体化学物質コントローラは、前記バブラー及び前記供
給ラインと動作的に結合し、前記出力信号に応答して、
液体化学物質の前記バブラー内のあらかじめ選ぶ液面の
高さを補充してそれを連続的に維持する。
気体化学物質を供給する、供給システム及び方法を提供
する。 【解決手段】 本システムは、液体化学物質を保持す
るチャンバ、キャリアガスを前記チャンバに供給する少
なくとも１個の入口管、及び気体化学物質を供給する１
個の出口管を含む単一のバブラーを有する。液体化学物
質供給ラインが、前記チャンバに液体化学物質を運搬す
る。バブラーは、それの重量を計測し、計測重量に応答
した出力信号を生成する重量計測装置と接触している。
液体化学物質コントローラは、前記バブラー及び前記供
給ラインと動作的に結合し、前記出力信号に応答して、
液体化学物質の前記バブラー内のあらかじめ選ぶ液面の
高さを補充してそれを連続的に維持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体化学物質を供
給する、供給システム及び方法に関する。より詳しく
は、本発明は、気体化学物質をシリコンのエピタキシャ
ル堆積のために供給する、連続的に給送される、単一の
バブラーを使用する、供給システム及び方法に関する。
給する、供給システム及び方法に関する。より詳しく
は、本発明は、気体化学物質をシリコンのエピタキシャ
ル堆積のために供給する、連続的に給送される、単一の
バブラーを使用する、供給システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】バブラーは、気体化学物質を供給するた
めに、種々の産業で使用される。一般的には、バブラー
は、液体化学物質に浸されたキャリアガス入口管(inlet
tube)を有する。その管は、通常、液体化学物質の底面
付近に位置する、単一の気体出口を持ち、そのため、キ
ャリアガスの単一の流れが液体化学物質中で泡立つ。い
くらかの液体化学物質は、キャリアガスにより気化さ
れ、気体化学物質を生成する。
めに、種々の産業で使用される。一般的には、バブラー
は、液体化学物質に浸されたキャリアガス入口管(inlet
tube)を有する。その管は、通常、液体化学物質の底面
付近に位置する、単一の気体出口を持ち、そのため、キ
ャリアガスの単一の流れが液体化学物質中で泡立つ。い
くらかの液体化学物質は、キャリアガスにより気化さ
れ、気体化学物質を生成する。
【０００３】半導体産業では、バブラーは、半導体の製
作及び処理のための、種々の気体化学物質を供給するた
めに使用される。例えば、バブラーは、単結晶シリコン
のエピタキシャル堆積(epitaxial deposition)のため
の、気体トリクロロシランのような化学物質を供給する
ために使用される。産業で使用される標準的なバブラー
システムは、デュアルバブラーシステムである。デュア
ルバブラーシステムは、バッチ工程として働く、２個の
バブラーを利用する。すなわち、一方のバブラーは先行
(lead)であり、他方は後続(lag)バブラーである。後続
バブラーは、最初に使用され、また後続バブラー中の液
体の重量が特定のレベルに低下したときに、それはライ
ンから外され、満たされた新しいバブラーに交換され
る。しかし、先行及び後続バブラーの役割は、バブラー
の交換後、逆になる。空のバブラーは化学会社に送ら
れ、続いて清掃され、液体化学物質が充填される。
作及び処理のための、種々の気体化学物質を供給するた
めに使用される。例えば、バブラーは、単結晶シリコン
のエピタキシャル堆積(epitaxial deposition)のため
の、気体トリクロロシランのような化学物質を供給する
ために使用される。産業で使用される標準的なバブラー
システムは、デュアルバブラーシステムである。デュア
ルバブラーシステムは、バッチ工程として働く、２個の
バブラーを利用する。すなわち、一方のバブラーは先行
(lead)であり、他方は後続(lag)バブラーである。後続
バブラーは、最初に使用され、また後続バブラー中の液
体の重量が特定のレベルに低下したときに、それはライ
ンから外され、満たされた新しいバブラーに交換され
る。しかし、先行及び後続バブラーの役割は、バブラー
の交換後、逆になる。空のバブラーは化学会社に送ら
れ、続いて清掃され、液体化学物質が充填される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】デュアルバブラーシス
テムは、多くの制限を持つ。それを運転することは高価
であり、高いメンテナンス及び材料のコストが発生しが
ちである。環境コストが、それぞれのバッチの後、残留
化学物質を処理するために必要である。デュアルシステ
ムは、それを解体して清掃しなくてはならないため、化
学的危険への暴露が増大する。デュアルバブラーシステ
ムはそれのバッチの終了時にラインから外さなくてはな
らないため、システムのサイクルタイムが増大する。更
に、デュアルバブラーシステムは、性能の限界がある。
汚染物質が、後続バブラーの底部に集まり、また、そこ
から出て半導体システム内に運ばれ、工程の汚染の危険
性を増大させ得る。更に、デュアルバブラーシステムの
バッチ運転中に液体の液面の高さ(level)が低下するに
つれて、鉄のような金属を含む、バブラーのある構成部
品は化学物質の液体中に溶け出すことがあり、またその
ような金属は、その外に運ばれて半導体工程を汚染する
ことがある。このように、前述の制限に影響されないバ
ブラーシステムを提供することが望まれる。
テムは、多くの制限を持つ。それを運転することは高価
であり、高いメンテナンス及び材料のコストが発生しが
ちである。環境コストが、それぞれのバッチの後、残留
化学物質を処理するために必要である。デュアルシステ
ムは、それを解体して清掃しなくてはならないため、化
学的危険への暴露が増大する。デュアルバブラーシステ
ムはそれのバッチの終了時にラインから外さなくてはな
らないため、システムのサイクルタイムが増大する。更
に、デュアルバブラーシステムは、性能の限界がある。
汚染物質が、後続バブラーの底部に集まり、また、そこ
から出て半導体システム内に運ばれ、工程の汚染の危険
性を増大させ得る。更に、デュアルバブラーシステムの
バッチ運転中に液体の液面の高さ(level)が低下するに
つれて、鉄のような金属を含む、バブラーのある構成部
品は化学物質の液体中に溶け出すことがあり、またその
ような金属は、その外に運ばれて半導体工程を汚染する
ことがある。このように、前述の制限に影響されないバ
ブラーシステムを提供することが望まれる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、気体化学物質を供給する、改良された供給システム
及び方法を提供することである。
は、気体化学物質を供給する、改良された供給システム
及び方法を提供することである。
【０００６】より詳しくは、本発明の目的は、半導体工
程のための気体化学物質を供給するための単一のバブラ
ーを使用する、供給システム及び方法を提供することで
ある。
程のための気体化学物質を供給するための単一のバブラ
ーを使用する、供給システム及び方法を提供することで
ある。
【０００７】本発明の他の目的は、連続給送システムで
ある、単一バブラーシステムを提供することである。
ある、単一バブラーシステムを提供することである。
【０００８】本発明の更なる目的は、コストを低減し、
性能を向上させ、及びバブラー交換に起因するサイクル
タイムを除去するバブラーシステム及び方法を提供する
ことである。
性能を向上させ、及びバブラー交換に起因するサイクル
タイムを除去するバブラーシステム及び方法を提供する
ことである。
【０００９】これら及び他の目的は、本発明に従って化
学物質の液体を気化させる供給システムにより、提供さ
れる。この供給システムは、液体化学物質を保持するチ
ャンバと、キャリアガスをそのチャンバに供給する少な
くとも１個の入口管を持つ、単一のバブラーを含む。本
システムは、液体化学物質を前記チャンバに給送する液
体化学物質供給ラインも含む。出口管(outlet tube)経
由で供給される気体化学物質を生成するために、キャリ
アガスを液体化学物質中で泡立たせる。重量計が、バブ
ラーの重量を計量し、計量した重量に対応する出力信号
を生成するために提供される。液体化学物質コントロー
ラは、バブラー及び供給ラインと動作的に結合し、前記
出力信号に対応して、液体化学物質の前記バブラー内の
あらかじめ選択された液面の高さに充填してそれを連続
的に維持し、及びこのように液体化学物質中でキャリア
ガスを泡立たせることにより、気体化学物質を供給す
る。
学物質の液体を気化させる供給システムにより、提供さ
れる。この供給システムは、液体化学物質を保持するチ
ャンバと、キャリアガスをそのチャンバに供給する少な
くとも１個の入口管を持つ、単一のバブラーを含む。本
システムは、液体化学物質を前記チャンバに給送する液
体化学物質供給ラインも含む。出口管(outlet tube)経
由で供給される気体化学物質を生成するために、キャリ
アガスを液体化学物質中で泡立たせる。重量計が、バブ
ラーの重量を計量し、計量した重量に対応する出力信号
を生成するために提供される。液体化学物質コントロー
ラは、バブラー及び供給ラインと動作的に結合し、前記
出力信号に対応して、液体化学物質の前記バブラー内の
あらかじめ選択された液面の高さに充填してそれを連続
的に維持し、及びこのように液体化学物質中でキャリア
ガスを泡立たせることにより、気体化学物質を供給す
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の他の目的及び利点は、本
発明の詳細な説明及び前述の請求項を読むことにより、
及び図面を参照することにより明らかになる。
発明の詳細な説明及び前述の請求項を読むことにより、
及び図面を参照することにより明らかになる。
【００１１】図面では同様な構成部品は同様な参照符号
により示され、図１は本発明による供給システム１０を
示す。供給システム１０は、液体化学物質を気化させ
る、単一のバブラー１２を含む。液体化学物質は、キャ
リアガスをその液体化学物質中で泡立たせることにより
気化される。特に、バブラー１２は、液体化学物質を保
持するチャンバ１３を有する。入口管１４が、バブラー
のチャンバ１３の上部を通して結合され、及び入口管１
４の終端がチャンバ１３の底部の近傍に位置するよう、
チャンバを通して伸びている。出口管１６が、半導体装
置、この場合はエピタキシャルリアクタ（図示せず）へ
気化した化学物質を供給するため、バブラーのチャンバ
１３の上部に結合される。図１に例示の実施形態では、
ただ１個の入口管１４を備えており、それは液体化学物
質及びキャリアガスの両方をバブラーのチャンバ１３に
供給する。しかし、１個より多い入口管をもつバブラー
システムを使用してよい。
により示され、図１は本発明による供給システム１０を
示す。供給システム１０は、液体化学物質を気化させ
る、単一のバブラー１２を含む。液体化学物質は、キャ
リアガスをその液体化学物質中で泡立たせることにより
気化される。特に、バブラー１２は、液体化学物質を保
持するチャンバ１３を有する。入口管１４が、バブラー
のチャンバ１３の上部を通して結合され、及び入口管１
４の終端がチャンバ１３の底部の近傍に位置するよう、
チャンバを通して伸びている。出口管１６が、半導体装
置、この場合はエピタキシャルリアクタ（図示せず）へ
気化した化学物質を供給するため、バブラーのチャンバ
１３の上部に結合される。図１に例示の実施形態では、
ただ１個の入口管１４を備えており、それは液体化学物
質及びキャリアガスの両方をバブラーのチャンバ１３に
供給する。しかし、１個より多い入口管をもつバブラー
システムを使用してよい。
【００１２】特に利益のあることに、本発明のバブラー
システムは、液体化学物質制御システム１８経由でバブ
ラーのチャンバ１３に液体化学物質の連続給送を備えて
いる。液体化学物質制御システム１８は、バブラー１２
の上流に配置された充填バルブ(fill valve)２２に動作
的に結合したコントローラ２０を含む。液体化学物質の
流れは充填バルブ２２より調節される。バブラーのチャ
ンバ１３内の液体化学物質の液面の高さは、重量計２４
により指示される。バブラーは重量計２４の上に置か
れ、重量計２４はバブラーのチャンバ１３内の液体化学
物質の重量をモニタする。特に、重量計２４は、バブラ
ーの重量を表わす重量計出力信号を生成し、この出力信
号をコントローラ２０に送る。コントローラは、重量計
出力信号を受信し、それをあらかじめ選択された値と比
較し、及びそれに対応する制御信号を生成するように、
プログラムされる。出力信号が、このあらかじめ選択さ
れた値を下回るとき、コントローラは充填バルブに、開
いてバブラーのチャンバ１３へ液体化学物質２９を供給
するための信号を送る。液体化学物質が、大量の化学物
質貯蔵タンク（図示せず）に結合された供給ライン２５
により供給される。充填バルブ２２は、あらかじめ選択
された値に達したときにコントローラが閉じるための信
号を送るまで、開いている。このように、バブラーのチ
ャンバ１３が連続的に液体化学物質の交換ができるよう
な、連続フィードバック制御ループが備えられる。
システムは、液体化学物質制御システム１８経由でバブ
ラーのチャンバ１３に液体化学物質の連続給送を備えて
いる。液体化学物質制御システム１８は、バブラー１２
の上流に配置された充填バルブ(fill valve)２２に動作
的に結合したコントローラ２０を含む。液体化学物質の
流れは充填バルブ２２より調節される。バブラーのチャ
ンバ１３内の液体化学物質の液面の高さは、重量計２４
により指示される。バブラーは重量計２４の上に置か
れ、重量計２４はバブラーのチャンバ１３内の液体化学
物質の重量をモニタする。特に、重量計２４は、バブラ
ーの重量を表わす重量計出力信号を生成し、この出力信
号をコントローラ２０に送る。コントローラは、重量計
出力信号を受信し、それをあらかじめ選択された値と比
較し、及びそれに対応する制御信号を生成するように、
プログラムされる。出力信号が、このあらかじめ選択さ
れた値を下回るとき、コントローラは充填バルブに、開
いてバブラーのチャンバ１３へ液体化学物質２９を供給
するための信号を送る。液体化学物質が、大量の化学物
質貯蔵タンク（図示せず）に結合された供給ライン２５
により供給される。充填バルブ２２は、あらかじめ選択
された値に達したときにコントローラが閉じるための信
号を送るまで、開いている。このように、バブラーのチ
ャンバ１３が連続的に液体化学物質の交換ができるよう
な、連続フィードバック制御ループが備えられる。
【００１３】バブラーシステム１０を運転するために、
チャンバ１３は、最初に、入口管１４経由で液体化学物
質が充填される。チャンバは、コントローラ２０が充填
バルブ２２に閉じるための信号を送るまで、充填され
る。次に、キャリアガス、通常は水素が、入口管１４経
由でバブラーのチャンバ１３に供給される。他には、化
学物質の液体及びキャリアガスを、同時にバブラーに供
給してもよい。キャリアガスは調節された供給ライン２
６経由で入口管１４に給送される。調節されたライン２
６は、液体化学物質のライン２６への逆流を防止するた
めの逆止め弁２８を含む。圧力調節器３０もライン２６
中に配置し、充填工程の連続運転のため、キャリアガス
を液体化学物質供給圧力より低い圧力で供給すると好適
である。一般的に、水素の圧力は、約１．５から２．８
ｋｇ／ｃｍ2（２２から４０ｐｓｉ）の範囲になる。充
填中、化学物質の液体の圧力は、水素の圧力より０．３
５から０．７０ｋｇ／ｃｍ2（５から１０ｐｓｉ）高い
ことが好適である。バブラーのチャンバ１３内の液体化
学物質の温度は、約１７．８から１８．３°Ｃ（６４か
ら６５°Ｆ）の範囲内に維持することが好適である。本
発明では、バッチ充填モードで運転する、先行技術のデ
ュアルバブラーシステムにより必要とされたような、通
気孔(venting)の必要がなくなる。
チャンバ１３は、最初に、入口管１４経由で液体化学物
質が充填される。チャンバは、コントローラ２０が充填
バルブ２２に閉じるための信号を送るまで、充填され
る。次に、キャリアガス、通常は水素が、入口管１４経
由でバブラーのチャンバ１３に供給される。他には、化
学物質の液体及びキャリアガスを、同時にバブラーに供
給してもよい。キャリアガスは調節された供給ライン２
６経由で入口管１４に給送される。調節されたライン２
６は、液体化学物質のライン２６への逆流を防止するた
めの逆止め弁２８を含む。圧力調節器３０もライン２６
中に配置し、充填工程の連続運転のため、キャリアガス
を液体化学物質供給圧力より低い圧力で供給すると好適
である。一般的に、水素の圧力は、約１．５から２．８
ｋｇ／ｃｍ2（２２から４０ｐｓｉ）の範囲になる。充
填中、化学物質の液体の圧力は、水素の圧力より０．３
５から０．７０ｋｇ／ｃｍ2（５から１０ｐｓｉ）高い
ことが好適である。バブラーのチャンバ１３内の液体化
学物質の温度は、約１７．８から１８．３°Ｃ（６４か
ら６５°Ｆ）の範囲内に維持することが好適である。本
発明では、バッチ充填モードで運転する、先行技術のデ
ュアルバブラーシステムにより必要とされたような、通
気孔(venting)の必要がなくなる。
【００１４】キャリアガスが入口管１４経由でバブラー
のチャンバ内に泡立って流れ込む。液体化学物質は以下
の方法で気化される。バブラーの動作の原理は、気体の
溶解に関するヘンリーの法則だけでなく、気相と液相と
の間の物質移動にも支配される。例示の実施形態では、
水素はキャリアガスとして使用され、トリクロロシラン
（以下、ＴＣＳ）は液体化学物質として使用される。他
のキャリアガス及び液体化学物質を、本発明のシステム
及び方法で使用できることが、理解されるであろう。水
素ガスの泡が、入口管１４経由でバブラーのチャンバ１
３の底部に給送される。好適には、入口管１４は０．６
３５ｃｍ（１／４’’）径のステンレススチール管で作
られる。水素中でのＴＣＳの拡散は、液体と気体との間
のＴＣＳの分圧の差に支配される。気相のＴＣＳの定常
状態の物質収支(mass balance)は以下のように表現でき
る。 Ｎ(tcs)＝Ｋg(Ｐ0−Ｐ） ここで、Ｋgは気相での物質移動係数；Ｐ0は運転温度で
の液体ＴＣＳの蒸気圧；Ｐは水素中でのＴＣＳの分圧で
ある。
のチャンバ内に泡立って流れ込む。液体化学物質は以下
の方法で気化される。バブラーの動作の原理は、気体の
溶解に関するヘンリーの法則だけでなく、気相と液相と
の間の物質移動にも支配される。例示の実施形態では、
水素はキャリアガスとして使用され、トリクロロシラン
（以下、ＴＣＳ）は液体化学物質として使用される。他
のキャリアガス及び液体化学物質を、本発明のシステム
及び方法で使用できることが、理解されるであろう。水
素ガスの泡が、入口管１４経由でバブラーのチャンバ１
３の底部に給送される。好適には、入口管１４は０．６
３５ｃｍ（１／４’’）径のステンレススチール管で作
られる。水素中でのＴＣＳの拡散は、液体と気体との間
のＴＣＳの分圧の差に支配される。気相のＴＣＳの定常
状態の物質収支(mass balance)は以下のように表現でき
る。 Ｎ(tcs)＝Ｋg(Ｐ0−Ｐ） ここで、Ｋgは気相での物質移動係数；Ｐ0は運転温度で
の液体ＴＣＳの蒸気圧；Ｐは水素中でのＴＣＳの分圧で
ある。
【００１５】上昇する水素ガスの泡は、飽和液体と比較
したＴＣＳの分圧を減少させ、液相から気相へのＴＣＳ
の拡散を引き起こす。水素中でのＴＣＳの平衡濃度は、
工程での必要性に基づく、動作圧力及び温度を最適にす
ることにより、得られる。水素中のＴＣＳの飽和濃度
は、水素の圧力が増加すると減少し、また逆の場合も同
じである。しかし、水素中のＴＣＳの飽和濃度は、温度
が上昇又は下降すると、それぞれ増大または減少する。
ＴＣＳを伴う水素の平衡飽和(equilibrium saturation)
は、本発明のバブラーシステムを以下の条件のもとで動
作させることにより、所望のレベルに維持される。
したＴＣＳの分圧を減少させ、液相から気相へのＴＣＳ
の拡散を引き起こす。水素中でのＴＣＳの平衡濃度は、
工程での必要性に基づく、動作圧力及び温度を最適にす
ることにより、得られる。水素中のＴＣＳの飽和濃度
は、水素の圧力が増加すると減少し、また逆の場合も同
じである。しかし、水素中のＴＣＳの飽和濃度は、温度
が上昇又は下降すると、それぞれ増大または減少する。
ＴＣＳを伴う水素の平衡飽和(equilibrium saturation)
は、本発明のバブラーシステムを以下の条件のもとで動
作させることにより、所望のレベルに維持される。
【００１６】（１）液体ＴＣＳの液面の高さ（バブラー
の容量の約９０％）が、バブラーのチャンバ１３内で、
連続的な充填操作により維持される。液体ＴＣＳの液面
の高さをこのように高くすることにより、バブラーの中
に体積の小さい蒸気の空間を許容し、飽和及び圧力の安
定を確実にする。
の容量の約９０％）が、バブラーのチャンバ１３内で、
連続的な充填操作により維持される。液体ＴＣＳの液面
の高さをこのように高くすることにより、バブラーの中
に体積の小さい蒸気の空間を許容し、飽和及び圧力の安
定を確実にする。
【００１７】（２）この圧力の安定により、ＴＣＳガス
の流れをよりよく制御でき、またエピタキシャルシリコ
ン堆積工程のためのＴＣＳの利用率が向上する。
の流れをよりよく制御でき、またエピタキシャルシリコ
ン堆積工程のためのＴＣＳの利用率が向上する。
【００１８】（３）ほぼ充填されたＴＣＳのバブラーに
より、大きい熱容量(thermal mass)が提供され、ガスの
溶解熱により生じる温度上昇が防止される。
より、大きい熱容量(thermal mass)が提供され、ガスの
溶解熱により生じる温度上昇が防止される。
【００１９】本発明でのこれら３つの条件の組み合わせ
は、エピタキシャルシリコンの成長速度の改善された安
定性を持つ供給システムを提供し、また単結晶シリコン
エピタキシャル堆積工程のコストを減少させる。
は、エピタキシャルシリコンの成長速度の改善された安
定性を持つ供給システムを提供し、また単結晶シリコン
エピタキシャル堆積工程のコストを減少させる。
【００２０】図２に示す本発明に従って、気化した化学
物質をエピタキシャルリアクタにシリコンの堆積のため
供給する方法。この方法は以下のステップを含む。最初
にステップ４０で、チャンバ、及び、キャリアガスを前
記チャンバ及び出口管に供給する、少なくとも１つの入
口で構成される単一バブラーが提供される。次に、４２
で、チャンバが、あらかじめ選択された液面の高さに、
液体化学物質で充填される。キャリアガスは次にステッ
プ４４で、液体化学物質を通して泡立てられる。上述の
ように、液体化学物質の一部は気化され、及び出口管を
通してバブラーの外部に運ばれる。特有の長所として、
本方法は、ステップ４６で、チャンバ内の液体化学物質
の液面の高さを、あらかじめ選択された高さに維持する
ための方法を提供する。
物質をエピタキシャルリアクタにシリコンの堆積のため
供給する方法。この方法は以下のステップを含む。最初
にステップ４０で、チャンバ、及び、キャリアガスを前
記チャンバ及び出口管に供給する、少なくとも１つの入
口で構成される単一バブラーが提供される。次に、４２
で、チャンバが、あらかじめ選択された液面の高さに、
液体化学物質で充填される。キャリアガスは次にステッ
プ４４で、液体化学物質を通して泡立てられる。上述の
ように、液体化学物質の一部は気化され、及び出口管を
通してバブラーの外部に運ばれる。特有の長所として、
本方法は、ステップ４６で、チャンバ内の液体化学物質
の液面の高さを、あらかじめ選択された高さに維持する
ための方法を提供する。
【００２１】
【実験】多くの実験が、本発明に従った供給システムを
使用して堆積したシリコンのエピタキシャル層の成長速
度を評価するために実施された。気化したＴＣＳの流れ
の飽和の安定性は、エピタキシャルリアクタ内での堆積
したシリコンエピタキシャル層の成長速度の安定性に、
直接関係する。図３Ａ及び３Ｂは、本発明の単一バブラ
ーシステムを使用してエピタキシャルリアクタ内で製作
されたウェハーを測定した、それぞれ、抵抗率及び厚さ
のデータを図解する。リアクタ内の３つの位置、すなわ
ち、リアクタの上部、中央部及び底部の領域を横切る位
置に置いたウェハー上に製作されたエピタキシャル層の
抵抗率及び厚さを表わす、一連の３回の測定がなされ
た。一連の測定のそれぞれは、適当な領域に置かれた単
一のウェハーで、なされる。合計２５のウェハーがテス
トテストされ、それにより２５の測定点が得られた。上
部、中央部及び底部の領域での測定は、図３Ａ及び３Ｂ
で、それぞれ、”Ｔ”、”Ｃ”、及び”Ｂ”の線により
表わされる。
使用して堆積したシリコンのエピタキシャル層の成長速
度を評価するために実施された。気化したＴＣＳの流れ
の飽和の安定性は、エピタキシャルリアクタ内での堆積
したシリコンエピタキシャル層の成長速度の安定性に、
直接関係する。図３Ａ及び３Ｂは、本発明の単一バブラ
ーシステムを使用してエピタキシャルリアクタ内で製作
されたウェハーを測定した、それぞれ、抵抗率及び厚さ
のデータを図解する。リアクタ内の３つの位置、すなわ
ち、リアクタの上部、中央部及び底部の領域を横切る位
置に置いたウェハー上に製作されたエピタキシャル層の
抵抗率及び厚さを表わす、一連の３回の測定がなされ
た。一連の測定のそれぞれは、適当な領域に置かれた単
一のウェハーで、なされる。合計２５のウェハーがテス
トテストされ、それにより２５の測定点が得られた。上
部、中央部及び底部の領域での測定は、図３Ａ及び３Ｂ
で、それぞれ、”Ｔ”、”Ｃ”、及び”Ｂ”の線により
表わされる。
【００２２】図４Ａ及び４Ｂは、それぞれ、図３Ａ及び
３Ｂのデータの抵抗率及び厚さの測定の標準偏差を示
す。抵抗率は、１．５３０％の標準偏差を、また厚さは
１．２７０％の標準偏差を持ち、これはウェハーに渡っ
ての良好な均一性を示す。示すように、本発明のシステ
ム及び方法は、望ましい抵抗率及び厚さの均一性を持
つ、シリコンウェハー上にエピタキシャル層を成長させ
る。
３Ｂのデータの抵抗率及び厚さの測定の標準偏差を示
す。抵抗率は、１．５３０％の標準偏差を、また厚さは
１．２７０％の標準偏差を持ち、これはウェハーに渡っ
ての良好な均一性を示す。示すように、本発明のシステ
ム及び方法は、望ましい抵抗率及び厚さの均一性を持
つ、シリコンウェハー上にエピタキシャル層を成長させ
る。
【００２３】本発明のシステム及び方法を使用して、ウ
ェハー上に成長したエピタキシャル層が、鉄の濃度につ
いてテストされた。上述のように、鉄はバブラーの構成
部品から運転中に溶け出し、最後に堆積した層中の汚染
物質になることがある。これは、従来技術のデュアルバ
ブラーシステムでは時々問題になる。普通の従来技術の
デュアルバブラーシステムを使用して成長した層が、テ
ストされ、３．５×１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の平均の
鉄濃度を有することが見出された。本発明を使用して成
長した層は、有益な改善である、２．０×１０12ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ2の平均の鉄濃度を有する。
ェハー上に成長したエピタキシャル層が、鉄の濃度につ
いてテストされた。上述のように、鉄はバブラーの構成
部品から運転中に溶け出し、最後に堆積した層中の汚染
物質になることがある。これは、従来技術のデュアルバ
ブラーシステムでは時々問題になる。普通の従来技術の
デュアルバブラーシステムを使用して成長した層が、テ
ストされ、３．５×１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の平均の
鉄濃度を有することが見出された。本発明を使用して成
長した層は、有益な改善である、２．０×１０12ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ2の平均の鉄濃度を有する。
【００２４】本発明の特定の実施形態の上述の説明は、
図解及び説明の目的で提示したものである。それらは、
網羅的となるように又は開示した形態の発明に寸分の違
いもなく限定するように意図したものではなく、上述の
説明を考慮に入れて多くの修正、実施形態、及び派生が
可能である。本発明の範囲は、前述の請求項及びそれら
の均等物により定義されるよう意図されている。
図解及び説明の目的で提示したものである。それらは、
網羅的となるように又は開示した形態の発明に寸分の違
いもなく限定するように意図したものではなく、上述の
説明を考慮に入れて多くの修正、実施形態、及び派生が
可能である。本発明の範囲は、前述の請求項及びそれら
の均等物により定義されるよう意図されている。
【図１】本発明による単一バブラーを使用した供給シス
テムの概略図である。
テムの概略図である。
【図２】本発明による方法のステップの流れ図である。
【図３Ａ】本発明の単一バブラーシステムを使用して製
作したウェハーの抵抗率の測定値の図である。
作したウェハーの抵抗率の測定値の図である。
【図３Ｂ】本発明の単一バブラーシステムを使用して製
作したウェハーの厚さの測定値の図である。
作したウェハーの厚さの測定値の図である。
【図４Ａ】図３Ａのデータの、抵抗率の測定値の標準偏
差を示す図である。
差を示す図である。
【図４Ｂ】図３Ｂのデータの、厚さの測定値の標準偏差
を示す図である。
を示す図である。
１２ 単一のバブラー １３ チャンバ １４ 入口管 １６ 出口管 １８ 液体化学物質制御システム ２０ コントローラ ２２ 充填バルブ ２４ 重量計 ２５ 供給ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャック ハーラン コーカー アメリカ合衆国 オレゴン州 97303 カ イザー オルダイン ドライヴ ノースイ ースト 2058 (72)発明者 スブラマニア クリシュナクマー アメリカ合衆国 オレゴン州 97306 セ イラムスパルタ ロードシップ サウスイ ースト 5369
Claims (16)
- 【請求項１】 キャリアガスを液体化学物質を通して泡
立たせることにより、気体化学物質を供給する、供給シ
ステムにおいて、 前記液体化学物質を保持するチャンバ、キャリアガスを
前記チャンバに供給する少なくとも１個の入口管、及び
前記気体化学物質を供給する１個の出口管を有する単一
のバブラーと、 前記チャンバに前記液体化学物質を給送する液体化学物
質供給ラインと、 前記バブラーを重量計測し、前記計測重量に対応する出
力信号を生成する、重量計測装置と、 前記出力信号に対応して、前記チャンバ中の前記液体化
学物質のあらかじめ選択された液面の高さに充填してそ
れを連続的に維持する、前記チャンバ及び前記供給ライ
ンと動作的に結合した、液体化学物質コントローラとを
有することを特徴とする供給システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載のシステムにおいて、前
記液体化学物質がトリクロロシランであることを特徴と
するシステム。 - 【請求項３】 請求項１に記載のシステムにおいて、前
記キャリアガスが、約１．５から２．８ｋｇ／ｃｍ
2（２２から４０ｐｓｉ）の範囲の圧力で供給されるこ
とを特徴とするシステム。 - 【請求項４】 請求項１に記載のシステムにおいて、前
記液体化学物質が、前記キャリアガスの圧力より大きい
圧力で供給されることを特徴とするシステム。 - 【請求項５】 請求項１に記載のシステムにおいて、前
記１個の出口管により供給される前記気体化学物質が、
約２５ｓｌｍから６０ｓｌｍの範囲の流量で供給される
ことを特徴とするシステム。 - 【請求項６】 請求項１に記載のシステムにおいて、前
記あらかじめ選択された液面の高さは、前記チャンバ中
で、体積の小さい気相を与えるように選ぶことを特徴と
するシステム。 - 【請求項７】 請求項１に記載のシステムにおいて、前
記液体化学物質コントローラが、前記チャンバ内の前記
液体化学物質を、前記チャンバの体積の約９０％に充填
してそれを維持することを特徴とするシステム。 - 【請求項８】 液体化学物質を、キャリアガスを前記液
体化学物質を通して泡立たせることにより気化させるバ
ブラーシステムにおいて、単一のバブラーと、気化させ
られる、前記バブラー中の液体化学物質の、あらかじめ
選択された液面の高さに充填してそれを連続的に維持す
るコントローラとを含むことを特徴とするシステム。 - 【請求項９】 気化した化学物質を供給する方法におい
て、 チャンバ、キャリアガスを前記チャンバに給送する少な
くとも１個の入口、及び出口管を有する単一のバブラー
を準備するステップと、 前記チャンバを、液体化学物質で、あらかじめ選択され
た液面の高さに充填するステップと、 前記液体化学物質を通してキャリアガスを泡立たせ、そ
れにより前記液体化学物質の一部を気化するステップ
と、 前記チャンバ中の前記液体化学物質の前記液面の高さ
を、前記あらかじめ選択された液面の高さに維持するス
テップとを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の方法において、前記
液体化学物質がトリクロロシランであることを特徴とす
る方法。 - 【請求項１１】 請求項９に記載の方法において、前記
キャリアガスが、約１．５から２．８ｋｇ／ｃｍ2（２
２から４０ｐｓｉ）の範囲の圧力で泡立たせることを特
徴とする方法。 - 【請求項１２】 請求項９に記載の方法において、前記
液体化学物質が、前記キャリアガスの圧力より大きい圧
力で供給されることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項９に記載の方法において、前記
１個の出口管により供給される前記気体化学物質が、約
２５ｓｌｍから６０ｓｌｍの範囲の流量で供給されるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項９に記載の方法において、前記
あらかじめ選択された液面の高さは、前記チャンバ中
で、体積の小さい気相を与えるように選ぶことを特徴と
する方法。 - 【請求項１５】 請求項９に記載の方法において、前記
液体化学物質を充填するステップが、更に、前記チャン
バを、前記チャンバの体積の約９０％に充填することを
含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 請求項９に記載の方法において、更
に、前記気体化学物質を、半導体ウェハーの処理のた
め、エピタキシャルリアクタに供給するステップを有す
ることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/049,537 US6123765A (en) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | Continuously fed single bubbler for epitaxial deposition of silicon |
| US09/049537 | 1998-03-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11349397A true JPH11349397A (ja) | 1999-12-21 |
| JP4515552B2 JP4515552B2 (ja) | 2010-08-04 |
Family
ID=21960344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12623199A Expired - Lifetime JP4515552B2 (ja) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | 連続供給単一バブラーを使用するシリコンのエピタキシャル堆積のための供給システム及び方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6123765A (ja) |
| JP (1) | JP4515552B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9929279D0 (en) * | 1999-12-11 | 2000-02-02 | Epichem Ltd | An improved method of and apparatus for the delivery of precursors in the vapour phase to a plurality of epitaxial reactor sites |
| US20020064961A1 (en) * | 2000-06-26 | 2002-05-30 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for dissolving a gas into a liquid for single wet wafer processing |
| US6736987B1 (en) * | 2000-07-12 | 2004-05-18 | Techbank Corporation | Silicon etching apparatus using XeF2 |
| US6837263B2 (en) * | 2000-10-20 | 2005-01-04 | Distaview Corporation | Liquid level control system |
| US6644344B2 (en) * | 2001-05-11 | 2003-11-11 | Ashland, Inc. | Method and apparatus for metering a flow rate of a fluid |
| US20060121192A1 (en) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | Jurcik Benjamin J | Liquid precursor refill system |
| WO2006113065A1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | System for accurately weighing solids and control mechanism for same |
| GB0718686D0 (en) * | 2007-09-25 | 2007-10-31 | P2I Ltd | Vapour delivery system |
| US8960220B2 (en) * | 2011-04-18 | 2015-02-24 | Ceres Technologies, Inc. | Liquid mass measurement and fluid transmitting apparatus |
| JP7230877B2 (ja) * | 2020-04-20 | 2023-03-01 | 株式会社Sumco | エピタキシャルウェーハの製造システム及びエピタキシャルウェーハの製造方法 |
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| JPH06196419A (ja) * | 1992-12-24 | 1994-07-15 | Canon Inc | 化学気相堆積装置及びそれによる半導体装置の製造方法 |
| JPH06267870A (ja) * | 1993-03-16 | 1994-09-22 | Canon Inc | 堆積膜形成方法および装置 |
| JPH0847629A (ja) * | 1994-08-05 | 1996-02-20 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 液体原料ガスの供給方法および装置 |
| JPH0966228A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Sony Corp | 液状原料供給装置 |
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| US4615720A (en) * | 1983-11-17 | 1986-10-07 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Method and apparatus for melting glass |
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| US5078922A (en) * | 1990-10-22 | 1992-01-07 | Watkins-Johnson Company | Liquid source bubbler |
| US5335185A (en) * | 1992-04-24 | 1994-08-02 | Halliburton Company | Automatic level control system and method |
| US5402834A (en) * | 1992-11-25 | 1995-04-04 | Merck & Co., Inc. | Solution preparation system |
| US5878793A (en) * | 1993-04-28 | 1999-03-09 | Siegele; Stephen H. | Refillable ampule and method re same |
| AU710493B2 (en) * | 1995-06-28 | 1999-09-23 | General Electric Company | Washing machine fill control system |
-
1998
- 1998-03-27 US US09/049,537 patent/US6123765A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-03-29 JP JP12623199A patent/JP4515552B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4515552B2 (ja) | 2010-08-04 |
| US6123765A (en) | 2000-09-26 |
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