KR20230117432A - 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법 - Google Patents

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Abstract

실시 형태의 기상 성장 장치는, 반응실과, 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와, 실리콘과 염소를 포함하는 제1 소스 가스를 반응실 내에 공급하는 제1 소스 가스 유로와, 실리콘과 염소를 포함하고, 제1 소스 가스의 실리콘의 원자 농도보다도 실리콘의 원자 농도가 낮은 퍼지 가스를 반응실 내에 공급하는 퍼지 가스 유로를 구비한다.

Description

기상 성장 장치 및 기상 성장 방법
본 발명은 기판에 가스를 공급하여 막의 형성을 행하는 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에 관한 것이다.
고품질의 반도체막을 형성하는 방법으로서, 기판의 표면에 기상 성장에 의해 단결정막을 형성하는 에피택셜 성장 기술이 있다. 에피택셜 성장 기술을 이용하는 기상 성장 장치에서는, 상압 또는 감압으로 유지된 반응실 내의 홀더에 기판을 적재한다.
그리고, 기판을 가열하면서, 막의 원료를 포함하는 프로세스 가스를, 반응실의 상부 가스 도입부를 경유하여 반응실에 공급한다. 기판의 표면에서는 프로세스 가스의 열반응이 발생하고, 기판의 표면에 에피택셜 단결정막이 형성된다.
이와 같은 기상 성장 장치에서는, 동일 프로세스 조건에서 형성하는 막의 특성의 재현성을 얻지 못하는 경우가 있다. 이 원인으로서, 예를 들어 웨이퍼 위에 공급되는 프로세스 가스 내 막의 원료 농도의 경시 변화를 들 수 있다.
일본 특허 공개 제2016-162921호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 막의 특성의 재현성을 향상시키는 것이 가능한 기상 성장 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태의 기상 성장 장치는, 반응실과, 상기 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와, 실리콘과 염소를 포함하는 제1 소스 가스를 상기 반응실 내에 공급하는 제1 소스 가스 유로와, 실리콘과 염소를 포함하고, 상기 제1 소스 가스의 실리콘의 원자 농도보다도 실리콘의 원자 농도가 낮은 퍼지 가스를 상기 반응실 내에 공급하는 퍼지 가스 유로를 구비한다.
본 발명의 일 양태의 기상 성장 장치는, 반응실과, 상기 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와, 상기 반응실의 위에 마련된 가스 도입부이며, 실리콘과 염소를 포함하는 소스 가스가 도입되는 소스 가스 영역과, 상기 소스 가스 영역과 상기 반응실의 사이에 마련되고, 염소를 포함하는 퍼지 가스가 도입되는 퍼지 가스 영역과, 상기 소스 가스 영역과 상기 퍼지 가스 영역의 사이에 마련되는 제1 칸막이판과, 상기 퍼지 가스 영역과 상기 반응실의 사이에 마련되는 제2 칸막이판과, 상기 제1 칸막이판과 상기 제2 칸막이판을 관통하고, 상기 소스 가스를 상기 반응실에 공급하는 소스 가스 도관과, 상기 제2 칸막이판을 관통하고, 상기 소스 가스 도관이 삽입되고, 상기 소스 가스 도관과의 간극으로부터 상기 소스 가스의 실리콘의 원자 농도보다도 낮은 원자 농도의 실리콘을 포함하는 상기 퍼지 가스를 상기 반응실에 공급하는 퍼지 가스 도관을 포함하고, 상기 소스 가스 도관과 상기 제1 칸막이판의 사이에 간극을 갖는 가스 도입부를 구비한다.
본 발명의 일 양태의 기상 성장 방법은, 반응실과, 상기 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와, 소스 가스를 상기 반응실 내에 공급하는 소스 가스 유로와, 퍼지 가스를 상기 반응실 내에 공급하는 퍼지 가스 유로를 구비하는 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법이며, 상기 소스 가스 유로로부터, 실리콘과 염소를 포함하는 소스 가스를 상기 반응실에 공급하고, 상기 퍼지 가스 유로로부터, 실리콘과 염소를 포함하고, 상기 소스 가스보다도 실리콘의 원자 농도가 낮은 퍼지 가스를 상기 반응실에 공급하고, 상기 기판의 표면에 탄화규소막을 형성한다.
본 발명에 따르면, 막의 특성의 재현성을 향상시키는 것이 가능한 기상 성장 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 모식 단면도.
도 2는 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스실의 일부의 확대 모식 단면도.
도 3은 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스실의 일부의 확대 모식 단면도.
도 4는 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스실의 일부의 확대 모식 단면도.
도 5는 제1 실시 형태의 기상 성장 방법의 설명도.
도 6은 제1 실시 형태의 기상 성장 방법의 설명도.
도 7은 제1 실시 형태의 기상 성장 방법의 설명도.
도 8은 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 작용 및 효과의 설명도.
도 9는 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 작용 및 효과의 설명도.
도 10은 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 변형예의 가스실의 일부의 확대 모식 단면도.
도 11은 제1 실시 형태의 기상 성장 방법의 변형예의 설명도.
도 12는 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 변형예의 작용 및 효과의 설명도.
도 13은 제2 실시 형태의 기상 성장 장치의 모식 단면도.
도 14는 제2 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스실의 일부의 확대 모식 단면도.
도 15는 제2 실시 형태의 기상 성장 방법의 설명도.
도 16은 제2 실시 형태의 기상 성장 장치의 작용 및 효과의 설명도.
도 17은 제3 실시 형태의 기상 성장 장치의 모식 단면도.
도 18은 제4 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스실의 일부의 확대 모식 단면도.
도 19는 제4 실시 형태의 기상 성장 방법의 설명도.
도 20은 제4 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스실의 일부의 확대 모식 단면도.
도 21은 제4 실시 형태의 기상 성장 장치의 작용 및 효과의 설명도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
본 명세서 중, 동일 또는 유사한 부재에 대하여, 동일한 부호를 부여하는 경우가 있다.
본 명세서 중, 기상 성장 장치가 막의 형성이 가능하게 설치된 상태에서의 중력 방향을 「하」라고 정의하고, 그 역방향을 「상」이라고 정의한다. 따라서, 「하부」란, 기준에 대하여 중력 방향의 위치, 「하방」이란 기준에 대하여 중력 방향을 의미한다. 그리고, 「상부」란, 기준에 대하여 중력 방향과 역방향의 위치, 「상방」이란 기준에 대하여 중력 방향과 역방향을 의미한다. 또한, 「종방향」이란 중력 방향이다.
또한, 본 명세서 중, 「프로세스 가스」란, 막의 형성을 위해서 사용되는 가스의 총칭이며, 예를 들어 소스 가스, 어시스트 가스, 도펀트 가스, 캐리어 가스, 퍼지 가스, 및 그것들의 혼합 가스를 포함하는 개념으로 한다.
(제1 실시 형태)
제1 실시 형태의 기상 성장 장치는, 반응실과, 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와, 실리콘과 염소를 포함하는 제1 소스 가스를 반응실 내에 공급하는 제1 소스 가스 유로와, 실리콘과 염소를 포함하고, 제1 소스 가스의 실리콘의 원자 농도보다도 실리콘의 원자 농도가 낮은 퍼지 가스를 반응실 내에 공급하는 퍼지 가스 유로를 구비한다.
또한, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치는, 반응실과, 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와, 반응실의 위에 마련된 가스 도입부이며, 실리콘과 염소를 포함하는 소스 가스가 도입되는 소스 가스 영역과, 소스 가스 영역과 반응실의 사이에 마련되고, 염소를 포함하는 퍼지 가스가 도입되는 퍼지 가스 영역과, 소스 가스 영역과 퍼지 가스 영역의 사이에 마련되는 제1 칸막이판과, 퍼지 가스 영역과 반응실의 사이에 마련되는 제2 칸막이판과, 제1 칸막이판과 제2 칸막이판을 관통하고, 소스 가스를 반응실에 공급하는 소스 가스 도관과, 제2 칸막이판을 관통하고, 소스 가스 도관이 삽입되고, 소스 가스 도관의 간극으로부터 소스 가스의 실리콘의 원자 농도보다도 낮은 원자 농도의 실리콘을 포함하는 퍼지 가스를 반응실에 공급하는 퍼지 가스 도관을 포함하고, 소스 가스 도관과 제1 칸막이판의 사이에 간극을 갖는 가스 도입부를 구비한다.
도 1은, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 모식 단면도이다. 제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)는, 예를 들어 단결정의 SiC 기판 위에 단결정의 SiC막을 에피택셜 성장시키는 매엽형의 에피택셜 성장 장치이다. 제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)는 SiC 기판의 표면에, 프로세스 가스가 종방향으로 공급되는 종형의 기상 성장 장치이다.
제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)는 반응실(10), 가스 도입부(12)를 구비한다. 반응실(10)은 서셉터(14)(홀더), 회전체(16), 회전축(18), 회전 구동 기구(20), 제1 히터(22), 리플렉터(28), 지지 기둥(30), 고정대(32), 고정축(34), 후드(40), 제2 히터(42) 및 가스 배출구(44)를 포함한다. 가스 도입부(12)는 소스 가스 영역(51, 52), 퍼지 가스 영역(53, 54, 55), 정류판(60), 칸막이판(61, 62, 63, 64), 천장판(65), 소스 가스 도관(71, 72), 퍼지 가스 도관(73, 74, 75), 가스 캡(76), 소스 가스 도입구(81, 82), 퍼지 가스 도입구(83, 84, 85)를 포함한다.
서셉터(14)는 홀더의 일례이다. 칸막이판(63)은 제1 칸막이판의 일례이다. 칸막이판(62)은 제2 칸막이판의 일례이다.
소스 가스 영역(51) 및 소스 가스 도관(71)은 소스 가스 G1의 제1 소스 가스 유로를 형성한다. 소스 가스 영역(52) 및 소스 가스 도관(72)은 소스 가스 G2의 제2 소스 가스 유로를 형성한다. 퍼지 가스 영역(53) 및 퍼지 가스 도관(73), 퍼지 가스 영역(54) 및 퍼지 가스 도관(74), 퍼지 가스 영역(55) 및 퍼지 가스 도관(75)은 각각 퍼지 가스 G3의 퍼지 가스 유로를 형성한다.
소스 가스 G1은, 제1 소스 가스의 일례이다. 소스 가스 G2는, 제2 소스 가스의 일례이다.
반응실(10)은, 예를 들어 스테인리스제이다. 반응실(10)은 원통 형상의 벽을 갖는다. 반응실(10) 내에서, 웨이퍼(W) 위에 SiC막을 형성한다. 웨이퍼(W)는 기판의 일례이다.
서셉터(14)는 반응실(10) 내에 마련된다. 서셉터(14)에는, 웨이퍼(W)가 적재 가능하다. 서셉터(14)에는, 중심부에 개구부가 마련되어 있어도 무방하다. 서셉터(14)는 홀더의 일례이다.
서셉터(14)는, 예를 들어 SiC나 카본, 또는 SiC나 TaC로 코트한 카본 등의 내열성이 높은 재료로 형성된다.
서셉터(14)는 회전체(16)의 상부에 고정된다. 회전체(16)는 회전축(18)에 고정된다. 서셉터(14)는 간접적으로 회전축(18)에 고정된다.
회전축(18)은 회전 구동 기구(20)에 의해 회전 가능하다. 회전 구동 기구(20)에 의해, 회전축(18)을 회전시킴으로써 서셉터(14)를 회전시키는 것이 가능하다. 서셉터(14)를 회전시킴으로써, 서셉터(14)에 적재된 웨이퍼(W)를 회전시키는 것이 가능하다.
회전 구동 기구(20)에 의해, 예를 들어 웨이퍼(W)를 300rpm 이상 3000rpm 이하의 회전 속도로 회전시키는 것이 가능하다. 회전 구동 기구(20)는, 예를 들어 모터와 베어링으로 구성된다.
제1 히터(22)는 서셉터(14)의 아래에 마련된다. 제1 히터(22)는 회전체(16) 내에 마련된다. 제1 히터(22)는 서셉터(14)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 하방으로부터 가열한다. 제1 히터(22)는, 예를 들어 저항 가열 히터이다. 제1 히터(22)는, 예를 들어 빗형의 패턴이 실시된 원판형이다. 또한, 제1 히터(22)는 웨이퍼의 외주부를 가열하는 외주 히터와, 웨이퍼의 내주부를 가열하는 내주 히터로 분할되어 있어도 된다(도시생략).
리플렉터(28)는 제1 히터(22)의 아래에 마련된다. 리플렉터(28)와 서셉터(14)의 사이에, 제1 히터(22)가 마련된다.
리플렉터(28)는 제1 히터(22)로부터 하방으로 방사되는 열을 반사하여, 웨이퍼(W)의 가열 효율을 향상시킨다. 또한, 리플렉터(28)는 리플렉터(28)보다 하방의 부재가 가열되는 것을 방지한다. 리플렉터(28)는, 예를 들어 원판형이다. 리플렉터(28)는, 예를 들어 SiC로 피복된 카본 등의 내열성이 높은 재료로 형성된다.
리플렉터(28)는, 예를 들어 복수의 지지 기둥(30)에 의해, 고정대(32)에 고정된다. 고정대(32)는, 예를 들어 고정축(34)에 의해 지지된다.
회전체(16) 내에는, 서셉터(14)를 회전체(16)로부터 탈착시키기 위해서, 밀어 올림 핀(도시생략)이 마련된다. 밀어 올림 핀은, 예를 들어 리플렉터(28) 및 제1 히터(22)를 관통한다.
제2 히터(42)는 후드(40)와 반응실(10)의 내벽의 사이에 마련된다. 제2 히터(42)는 서셉터(14)에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 상방으로부터 가열한다. 웨이퍼(W)를 제1 히터(22)에 추가하여 제2 히터(42)로 가열함으로써, 웨이퍼(W)를 SiC막의 성장에 필요한 온도, 예를 들어 1500℃ 이상의 온도로 가열하는 것이 가능해진다. 제2 히터(42)는, 예를 들어 저항 가열 히터이다.
후드(40)는, 예를 들어 원통 형상이다. 후드(40)는, 제2 히터(42)에 프로세스 가스가 접하는 것을 방지하는 기능을 구비한다. 후드(40)는, 예를 들어 SiC로 피복된 카본 등의 내열성이 높은 재료로 형성된다.
가스 배출구(44)는 반응실(10)의 저부에 마련된다. 가스 배출구(44)는 웨이퍼(W) 표면에서 소스 가스가 반응한 후의 잉여의 반응 생성물, 및 잉여의 프로세스 가스를 반응실(10)의 외부로 배출한다. 가스 배출구(44)는, 예를 들어 도시하지 않은 진공 펌프에 접속된다.
또한, 반응실(10)에는, 도시하지 않은 웨이퍼 출입구 및 게이트 밸브가 마련되어 있다. 웨이퍼 출입구 및 게이트 밸브에 의해, 웨이퍼(W)를 반응실(10) 내에 반입하거나, 반응실(10) 외로 반출하거나 하는 것이 가능하다.
가스 도입부(12)는 반응실(10)의 위에 마련된다.
가스 도입부(12)에는, 소스 가스 G1을 가스 도입부(12) 내에 도입하기 위한, 소스 가스 도입구(81)가 마련된다. 제1 소스 가스인 소스 가스 G1은, 소스 가스 도입구(81)로부터 소스 가스 영역(51)에 도입된다.
가스 도입부(12)에는, 소스 가스 G2를 가스 도입부(12) 내에 도입하기 위한, 소스 가스 도입구(82)가 마련된다. 제2 소스 가스인 소스 가스 G2는, 소스 가스 도입구(82)로부터 소스 가스 영역(52)에 도입된다.
가스 도입부(12)에는, 퍼지 가스 G3을 가스 도입부(12) 내에 도입하기 위한, 퍼지 가스 도입구(83, 84, 85)가 마련된다. 퍼지 가스 G3은, 퍼지 가스 도입구(83)로부터 퍼지 가스 영역(53)에 도입된다. 퍼지 가스 G3은, 퍼지 가스 도입구(84)로부터 퍼지 가스 영역(54)에 도입된다. 또한, 퍼지 가스 G3은, 퍼지 가스 도입구(85)로부터 퍼지 가스 영역(55)에 도입된다.
또한, 퍼지 가스 도입구(83, 84, 85)로부터, 각각, 퍼지 가스 영역(53, 54, 55)에 도입되는 퍼지 가스 G3은, 소스 가스를 포함하지 않는 가스이다. 또한, 퍼지 가스 도입구(83, 84, 85)로부터, 각각, 퍼지 가스 영역(53, 54, 55)에 도입되는 퍼지 가스 G3은, 도 1에 있어서 동일한 부호로 표시되어 있지만, 어시스트 가스나 캐리어 가스 등의 유량이 독립적으로 제어되어도 된다.
소스 가스 G1은, 실리콘(Si)의 소스 가스이다. 소스 가스 G1은, 실리콘(Si) 및 염소(Cl)를 포함한다. 소스 가스 G1은, 예를 들어 실란(SiH4), 염화수소(HCl) 및 수소 가스(H2)의 혼합 가스이다.
염화수소(HCl)는 실리콘의 클러스터화를 억제하는 어시스트 가스이다. 또한, 염화수소는, 소스 가스 G1의 유로에 퇴적되는 실리콘을 포함하는 부생성물을 에칭하는 기능을 갖는다.
수소 가스(H2)는 캐리어 가스이다. 캐리어 가스로서, 예를 들어 아르곤 가스(Ar)를 사용하는 것도 가능하다.
소스 가스 G2는, 탄소(C)의 소스 가스이다. 소스 가스 G2는, 탄소(C)를 포함한다. 소스 가스 G2는, 예를 들어 탄화수소를 포함한다. 소스 가스 G2는, 예를 들어 프로판(C3H8) 및 수소 가스(H2)의 혼합 가스이다.
소스 가스 G2는, 예를 들어 n형 불순물의 도펀트 가스를 포함한다. n형 불순물의 도펀트 가스는, 예를 들어 질소 가스이다.
퍼지 가스 G3은, 반응실(10)에 공급된 소스 가스가, 퍼지 가스 도관(73, 74, 75)의 내부에 반응실(10) 측으로부터 돌아 들어가는 것을 억제하는 기능을 갖는다. 즉, 퍼지 가스 G3을 공급함으로써, 퍼지 가스 도관(73, 74, 75)의 내부에 반응실(10) 측으로부터 소스 가스가 돌아 들어가고, 퍼지 가스 도관(73, 74, 75)의 내부에 퇴적물이 형성되는 것을 억제한다. 또한, 퍼지 가스 G3은, 염소(Cl)를 포함한다. 퍼지 가스 G3은, 예를 들어 염화수소(HCl)를 포함한다. 퍼지 가스 G3은, 예를 들어 염화수소(HCl)와 수소 가스(H2)의 혼합 가스이다.
염화수소(HCl)는 실리콘을 포함하는 부생성물의 에칭 가스이다. 수소 가스(H2) 대신에, 예를 들어 아르곤 가스(Ar)를 사용하는 것도 가능하다.
퍼지 가스 G3의 염소의 원자 농도는, 예를 들어 제1 소스 가스의 염소의 원자 농도보다도 낮다. 퍼지 가스 G3의 염소의 원자 농도는, 예를 들어 제1 소스 가스의 염소의 원자 농도의 1/5 이하이다. 또한, 퍼지 가스 G3은, 퍼지 가스 영역(53, 54, 55)에서, 각각 다른 혼합비, 다른 가스종을 사용해도 된다.
소스 가스 영역(51)에는, 소스 가스 G1이 도입된다. 소스 가스 영역(51)은 퍼지 가스 영역(54)과 퍼지 가스 영역(55)의 사이에 마련된다.
소스 가스 영역(52)에는, 소스 가스 G2가 도입된다. 소스 가스 영역(52)은 소스 가스 영역(51)과 반응실(10)의 사이에 마련된다. 또한, 소스 가스 영역(52)은 퍼지 가스 영역(53)과 퍼지 가스 영역(54)의 사이에 마련된다.
퍼지 가스 영역(53)에는, 퍼지 가스 G3이 도입된다. 퍼지 가스 영역(53)은 퍼지 가스 영역(54)과 반응실(10)의 사이에 마련된다. 또한, 퍼지 가스 영역(53)은 소스 가스 영역(52)과 반응실(10)의 사이에 마련된다.
퍼지 가스 영역(54)에는, 퍼지 가스 G3이 도입된다. 퍼지 가스 영역(54)은 소스 가스 영역(51)과 반응실(10)의 사이에 마련된다. 또한, 퍼지 가스 영역(54)은 소스 가스 영역(51)과 소스 가스 영역(52)의 사이에 마련된다.
퍼지 가스 영역(55)에는, 퍼지 가스 G3이 도입된다. 퍼지 가스 영역(55)과 반응실(10)의 사이에, 소스 가스 영역(51)이 마련된다.
정류판(60)은 반응실(10)과 퍼지 가스 영역(53)의 사이에 마련된다. 정류판(60)은 복수의 구멍(60a)과 복수의 구멍(60b)을 갖는다.
칸막이판(61)은 퍼지 가스 영역(53)과 소스 가스 영역(52)의 사이에 마련된다. 칸막이판(61)은 복수의 구멍(61a)을 갖는다.
칸막이판(62)은 퍼지 가스 영역(54)과 반응실(10)의 사이에 마련된다. 칸막이판(62)은 소스 가스 영역(52)과 퍼지 가스 영역(54)의 사이에 마련된다. 칸막이판(62)은 복수의 구멍(62a)을 갖는다.
칸막이판(63)은 소스 가스 영역(51)과 퍼지 가스 영역(54)의 사이에 마련된다. 칸막이판(63)은 구멍(63a)을 갖는다.
칸막이판(64)은 퍼지 가스 영역(55)과 소스 가스 영역(51)의 사이에 마련된다. 칸막이판(64)은 복수의 구멍(64a)을 갖는다.
천장판(65)은 퍼지 가스 영역(55) 위에 마련된다.
도 2는, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스 도입부의 일부의 확대 모식 단면도이다. 도 2는, 소스 가스 도관(71) 및 퍼지 가스 도관(74)을 포함하는 단면도이다.
소스 가스 도관(71)은 반응실에 소스 가스 G1을 공급한다. 소스 가스 도관(71)은 구멍(60a, 61a, 62a, 63a)에 삽입된다. 소스 가스 도관(71)은 정류판(60), 칸막이판(61, 62, 63)을 관통한다.
소스 가스 도관(71)은 상단에 환상의 플랜지(71a)를 갖는다. 소스 가스 도관(71)은 칸막이판(63)에 대하여 분리 가능하다. 소스 가스 도관(71)은 플랜지(71a)가 칸막이판(63)에 적재됨으로써 자중을 지지한다.
반응실(10)로부터 가스 도입부(12)로의 입열에 의해, 소스 가스 도관(71)이나 칸막이판(63)은 열팽창하기 때문에, 소스 가스 도관(71)과 칸막이판(63)은, 나사 등에 의해 고정되어 있지 않다. 소스 가스 도관(71)과 칸막이판(63)을 나사 등에 의해 고정시켜버리면, 열팽창이나 변형의 차이에 의해, 소스 가스 도관(71)이나 칸막이판(63)이 균열되는 경우가 있어 바람직하지 않다. 따라서, 플랜지(71a)와 칸막이판(63)의 접촉면에 있어서, 소스 가스 영역(51)과 퍼지 가스 영역(54) 사이의, 완전한 기밀성을 얻을 수 없다.
소스 가스 도관(71)의 외벽은 칸막이판(63)과 이격된다. 소스 가스 도관(71)과 칸막이판(63)의 사이에 간극이 있다. 소스 가스 도관(71)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 거리(도 2 중의 d1)는, 예를 들어 100㎛ 이상 1㎜ 이하이다. 거리 d1은, 소스 가스 도관(71)의 중심축과, 구멍(63a)의 중심이 일치하는 경우의 거리이다.
소스 가스 도관(71)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역 및 플랜지(71a)와 칸막이판(63)의 접촉면은, 프로세스 가스의 누설 경로로서 기능하는 경우가 있다. 예를 들어, 소스 가스 G1이, 플랜지(71a)와 칸막이판(63)의 접촉면 및 소스 가스 도관(71)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역을 통과하여, 소스 가스 영역(51)으로부터 퍼지 가스 영역(54)으로 누설되는 경우가 있다. 소스 가스 G1이 퍼지 가스 영역(54)으로 누설됨으로써, 퍼지 가스 영역(54)으로 소스 가스 G1이 혼합된다.
퍼지 가스 도관(74)은 반응실(10)에 퍼지 가스 G3을 공급한다. 퍼지 가스 도관(74)은 구멍(60a, 61a, 62a)에 삽입된다. 퍼지 가스 도관(74)은 정류판(60), 칸막이판(61, 62)을 관통한다.
퍼지 가스 도관(74)은 상단에 환상의 플랜지(74a)를 갖는다. 퍼지 가스 도관(74)은 칸막이판(62)에 대하여 분리 가능하다. 퍼지 가스 도관(74)은 플랜지(74a)가 칸막이판(62)에 적재됨으로써 자중을 지지한다. 퍼지 가스 도관(74)의 외벽은, 칸막이판(62)과 이격된다.
반응실(10)로부터 가스 도입부(12)로의 입열에 의해, 퍼지 가스 도관(74)이나 칸막이판(62)은 열팽창하기 때문에, 퍼지 가스 도관(74)과 칸막이판(62)은, 나사 등에 의해 고정되어 있지 않다. 퍼지 가스 도관(74)과 칸막이판(62)을 나사 등에 의해 고정시켜버리면, 열팽창이나 변형의 차이에 의해, 퍼지 가스 도관(74)이나 칸막이판(62)이 균열되는 경우가 있어 바람직하지 않다. 따라서, 플랜지(74a)와 칸막이판(62)의 접촉면에 있어서, 소스 가스 영역(52)과 퍼지 가스 영역(54) 사이의, 완전한 기밀성을 얻을 수 없다.
퍼지 가스 도관(74)의 내측에는, 소스 가스 도관(71)이 삽입된다. 퍼지 가스 도관(74)과 소스 가스 도관(71)은 이격된다. 퍼지 가스 도관(74)과 소스 가스 도관(71)의 사이에 간극이 있다. 퍼지 가스 도관(74)과 소스 가스 도관(71) 사이의 간극이, 퍼지 가스 G3의 유로가 된다.
가스 캡(76)은 구멍(64a)에 삽입되어, 구멍(64a)을 막는다. 가스 캡(76)은 퍼지 가스 영역(55)과 소스 가스 영역(51) 사이의 프로세스 가스의 이동을 억제한다.
가스 캡(76)은 상단에 환상의 플랜지(76a)를 갖는다. 가스 캡(76)은 반응실(10)을 향하는 도관을 갖지 않는다는 점에서, 반응실(10)로부터 가스 도입부(12)로 입열하는 열량이 전달되기 어려워, 열팽창도 작다. 이 때문에 가스 캡(76)은 가스 캡(76)에 구비된 도시하지 않은 고정부에 의해, 플랜지(76a)와 칸막이판(64)의 접촉면에 있어서의 기밀성이 얻어지도록, 고정되어도 된다. 가스 캡(76)은 분리 가능하다.
도 3은, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스 도입부의 일부의 확대 모식 단면도이다. 도 3은, 소스 가스 도관(72) 및 퍼지 가스 도관(73)을 포함하는 단면도이다.
소스 가스 도관(72)은 반응실에 소스 가스 G2를 공급한다. 소스 가스 도관(72)은 구멍(60a), 구멍(61a)에 삽입된다. 소스 가스 도관(72)은 정류판(60) 및 칸막이판(61)을 관통한다.
소스 가스 도관(72)은 상단에 환상의 플랜지(72a)를 갖는다. 소스 가스 도관(72)은 칸막이판(61)에 대하여 분리 가능하다. 소스 가스 도관(72)은 플랜지(72a)가 칸막이판(61)에 적재됨으로써 자중을 지지한다. 소스 가스 도관(72)의 외벽은, 칸막이판(61)과 이격된다.
반응실(10)로부터 가스 도입부(12)로의 입열에 의해, 소스 가스 도관(72)이나 칸막이판(61)은 열팽창하기 때문에, 소스 가스 도관(72)과 칸막이판(61)은, 나사 등에 의해 고정되어 있지 않다. 소스 가스 도관(72)과 칸막이판(61)을 나사 등에 의해 고정시켜버리면, 열팽창이나 변형의 차이에 의해, 소스 가스 도관(72)이나 칸막이판(61)이 균열되는 경우가 있어 바람직하지 않다. 따라서, 플랜지(72a)와 칸막이판(61)의 접촉면에 있어서, 소스 가스 영역(52)과 퍼지 가스 영역(53) 사이의, 완전한 기밀성을 얻을 수 없다.
퍼지 가스 도관(73)은 반응실(10)에 퍼지 가스 G3을 공급한다. 퍼지 가스 도관(73)은 구멍(60a)에 삽입된다. 퍼지 가스 도관(73)은 정류판(60)을 관통한다.
퍼지 가스 도관(73)은 상단에 환상의 플랜지(73a)를 갖는다. 퍼지 가스 도관(73)은 정류판(60)에 대하여 분리 가능하다. 퍼지 가스 도관(73)은 플랜지(73a)가 정류판(60)에 적재됨으로써 자중을 지지한다. 퍼지 가스 도관(73)의 외벽은, 정류판(60)과 이격된다.
퍼지 가스 도관(73)의 내측에는, 소스 가스 도관(72)이 삽입된다. 퍼지 가스 도관(73)과 소스 가스 도관(72)은 이격된다. 퍼지 가스 도관(73)과 소스 가스 도관(72)의 사이가, 퍼지 가스 G3의 유로가 된다. 또한, 퍼지 가스 도관(73)은 정류판(60)의 구멍(60a)으로 치환할 수도 있다.
도 4는, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스 도입부의 일부의 확대 모식 단면도이다. 도 4는, 퍼지 가스 도관(75) 및 퍼지 가스 도관(74)을 포함하는 단면도이다.
퍼지 가스 도관(75)은 반응실에 퍼지 가스 G3을 공급한다. 퍼지 가스 도관(75)은 구멍(60a, 61a, 62a, 63a, 64a)에 삽입된다. 퍼지 가스 도관(75)은 정류판(60), 칸막이판(61, 62, 63, 64)을 관통한다.
퍼지 가스 도관(75)은 상단에 환상의 플랜지(75a)를 갖는다. 퍼지 가스 도관(75)은 칸막이판(64)에 대하여 분리 가능하다. 퍼지 가스 도관(75)은 플랜지(75a)가 칸막이판(64)에 적재됨으로써 자중을 지지한다.
반응실(10)로부터 가스 도입부(12)로의 입열에 의해, 퍼지 가스 도관(75)이나 칸막이판(64)은 열팽창하기 때문에, 퍼지 가스 도관(75)과 칸막이판(64)은, 나사 등에 의해 고정되어 있지 않다. 퍼지 가스 도관(75)과 칸막이판(64)을 나사 등에 의해 고정시켜버리면, 열팽창이나 변형의 차이에 의해, 퍼지 가스 도관(75)이나 칸막이판(64)이 균열되는 경우가 있어 바람직하지 않다. 따라서, 플랜지(75a)와 칸막이판(64)의 접촉면에 있어서, 퍼지 가스 영역(55)과 소스 가스 영역(51) 사이의, 완전한 기밀성을 얻을 수 없다.
퍼지 가스 도관(75)의 외벽은, 칸막이판(63) 및 칸막이판(64)과 이격된다. 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 거리(도 4 중의 d2), 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(64) 사이의 거리(도 4 중의 d2)는, 예를 들어 100㎛ 이상 1㎜ 이하이다. 거리 d2는, 퍼지 가스 도관(75)의 중심축과, 구멍(63a)의 중심이 일치하는 경우의 거리이다. 거리 d2는, 퍼지 가스 도관(75)의 중심축과, 구멍(64a)의 중심이 일치하는 경우의 거리이다.
퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(64) 사이의 영역 및 플랜지(75a)와 칸막이판(64)의 접촉면은, 프로세스 가스의 누설 경로로서 기능하는 경우가 있다. 예를 들어, 소스 가스 영역(51)에 도입된 소스 가스 G1이, 플랜지(75a)와 칸막이판(64)의 접촉면 및 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(64) 사이의 영역을 통과하여, 소스 가스 영역(51)으로부터 퍼지 가스 영역(55)으로 누설되는 경우가 있다. 소스 가스 G1이 퍼지 가스 영역(55)에 누설됨으로써, 퍼지 가스 영역(55)에 소스 가스 G1이 혼합된다.
퍼지 가스 도관(74)의 내측에는, 퍼지 가스 도관(75)이 삽입된다. 퍼지 가스 도관(74)과 퍼지 가스 도관(75)은 이격된다. 퍼지 가스 도관(74)과 퍼지 가스 도관(75)의 사이에 간극이 있다. 퍼지 가스 도관(74)과 퍼지 가스 도관(75) 사이의 간극이, 퍼지 가스 G3의 유로가 된다.
소스 가스 도관(71, 72), 퍼지 가스 도관(73, 74, 75) 및 가스 캡(76)은 내열성이 높은 재료, 예를 들어 SiC로 피복된 카본으로 형성된다. 또한, 정류판(60), 칸막이판(61, 62, 63, 64)은, 내열성이 높은 재료, 예를 들어 SiC로 피복된 카본으로 형성된다.
다음으로, 제1 실시 형태의 기상 성장 방법에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태의 기상 성장 방법은, 반응실과, 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와, 소스 가스를 반응실 내에 공급하는 소스 가스 유로와, 퍼지 가스를 반응실 내에 공급하는 퍼지 가스 유로를 구비하는 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법이며, 소스 가스 유로로부터, 실리콘과 염소를 포함하는 소스 가스를 반응실에 공급하고, 퍼지 가스 유로로부터, 실리콘과 염소를 포함하고, 소스 가스보다도 실리콘의 원자 농도가 낮은 퍼지 가스를 반응실에 공급하고, 기판의 표면에 탄화규소막을 형성한다.
제1 실시 형태의 기상 성장 방법은, 도 1에 도시한 기상 성장 장치(100)를 사용한다. 단결정 SiC의 웨이퍼(W)의 표면에, 단결정의 SiC막(11)(탄화규소막)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 5, 도 6 및 도 7은, 제1 실시 형태의 기상 성장 방법의 설명도이다.
처음에, 웨이퍼(W)를 적재한 서셉터(14)를 반응실(10) 내에 반입한다. 웨이퍼(W)는 단결정 SiC이다.
다음으로, 웨이퍼(W)를 회전 구동 기구(20)에 의해 300rpm 이상의 회전 속도로 회전시킨다. 그리고, 웨이퍼(W)를 제1 히터(22) 및 제2 히터(42)에 의해 가열한다.
다음으로, 소스 가스 도입구(81)로부터 소스 가스 G1을 소스 가스 영역(51)에 도입한다. 또한, 소스 가스 도입구(82)로부터 소스 가스 G2를 소스 가스 영역(52)에 도입한다. 또한, 퍼지 가스 도입구(83, 84, 85)로부터 퍼지 가스 G3을, 퍼지 가스 영역(53, 54, 55)에 도입한다.
이하, 소스 가스 G1이 실란(SiH4), 염화수소(HCl) 및 수소 가스(H2)의 혼합 가스, 소스 가스 G2가 프로판(C3H8) 및 수소 가스(H2)의 혼합 가스, 퍼지 가스 G3이 염화수소(HCl)와 수소 가스(H2)의 혼합 가스의 경우를 예로 들어 설명한다.
후술하는 바와 같이, 퍼지 가스 영역(54)에는, 소스 가스 도관(71)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역, 및 플랜지(71a)와 칸막이판(63)의 접촉면을 통해 소스 가스 영역(51)으로부터, 소스 가스 G1이 혼합되기 쉽다. 또한, 퍼지 가스 영역(55)에는, 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(64) 사이의 영역, 및 플랜지(75a)와 칸막이판(64)의 접촉면을 통해 소스 가스 영역(51)으로부터, 소스 가스 G1이 혼합되기 쉽다. 따라서, 퍼지 가스 영역(54, 55)에는, 실란이 소량 포함되기 쉽다. 즉, 퍼지 가스 영역(54, 55)에는, 실리콘이 소량 포함되는 경우가 있다.
퍼지 가스 영역(54, 55) 중 퍼지 가스 G3의 실리콘의 원자 농도는, 소스 가스 영역(51) 중 소스 가스 G1의 실리콘의 원자 농도보다도 낮다. 퍼지 가스 영역(54, 55) 중 퍼지 가스 G3의 실리콘의 원자 농도는, 예를 들어 소스 가스 영역(51)의 소스 가스 G1의 실리콘의 원자 농도의 1/100 이하이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 소스 가스 G1로서 공급하는 실란, 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스는, 소스 가스 영역(51)으로부터 소스 가스 도관(71)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 소스 가스 영역(51) 및 소스 가스 도관(71)이 소스 가스 G1의 소스 가스 유로를 형성한다. 소스 가스 G1의 소스 가스 유로는, 제1 소스 가스 유로의 일례이다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 G3인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(54)으로부터 퍼지 가스 도관(74)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 퍼지 가스 G3은, 퍼지 가스 도관(74)과 소스 가스 도관(71) 사이의 간극을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 퍼지 가스 영역(54)과 퍼지 가스 도관(74)이 퍼지 가스 G3의 퍼지 가스 유로를 형성한다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 G3인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(53)으로부터 정류판(60)의 구멍(60b)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 소스 가스 G2인 프로판 및 수소 가스의 혼합 가스는, 소스 가스 영역(52)으로부터 소스 가스 도관(72)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 소스 가스 영역(52) 및 소스 가스 도관(72)이 소스 가스 G2의 소스 가스 유로를 형성한다. 소스 가스 G2의 소스 가스 유로는, 제2 소스 가스 유로의 일례이다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 G3인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(53)으로부터 퍼지 가스 도관(73)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다.
도 7에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 G3인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(55)으로부터 퍼지 가스 도관(75)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 퍼지 가스 영역(55) 및 퍼지 가스 도관(75)이 퍼지 가스 G3의 퍼지 가스 유로를 형성한다. 또한, 퍼지 가스 G3인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(54)으로부터 퍼지 가스 도관(74)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 퍼지 가스 영역(54) 및 퍼지 가스 도관(74)이 퍼지 가스 G3의 퍼지 가스 유로를 형성한다.
가스 도입부(12)로부터 반응실(10)에 공급된 소스 가스 G1, 소스 가스 G2 및 퍼지 가스 G3은, 웨이퍼(W)의 표면을 향하는 가스류가 된다. 소스 가스 G1에 포함되는 Si 원자와 소스 가스 G2에 포함되는 C 원자가, 웨이퍼(W)의 표면에서 반응함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 단결정의 SiC막(11)이 형성된다.
SiC막(11)을 형성한 후, 제1 히터(22) 및 제2 히터(42)에 의한 가열을 정지하고, 웨이퍼(W)의 온도를 낮춘다. 그 후, 서셉터(14)와 함께 웨이퍼(W)를 반응실(10)로부터 반출한다.
다음으로, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치, 및 기상 성장 방법의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)는 도 5에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 도관(74)의 내측에, 소스 가스 도관(71)이 삽입된다. 소스 가스 도관(71)과 퍼지 가스 도관(74)이 이중관 구조를 구비한다.
소스 가스 도관(71)으로부터 반응실(10)에 소스 가스 G1을 공급할 때에 소스 가스 G1을 둘러싸도록, 퍼지 가스 도관(74)으로부터 퍼지 가스 G3이 반응실(10)에 공급된다.
제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)는 도 6에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 도관(73)의 내측에, 소스 가스 도관(72)이 삽입된다. 소스 가스 도관(72)과 퍼지 가스 도관(73)이 이중관 구조를 구비한다.
소스 가스 도관(72)으로부터 반응실(10)에 소스 가스 G2를 공급할 때에 소스 가스 G2를 둘러싸도록, 퍼지 가스 도관(73)으로부터 퍼지 가스 G3이 반응실(10)에 공급된다.
제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)에 있어서, 도 2에 도시한 바와 같이, 소스 가스 도관(71)의 외벽은, 칸막이판(63)과 거리 d1만큼 이격되어 있다. 이 때문에, 예를 들어 소스 가스 도관(71)이 반응실(10) 측의 단부로부터 히터(42)에 의해 가열되어, 열팽창하였다고 해도, 소스 가스 도관(71) 또는 칸막이판(63)이 파손되는 것이 억제된다.
또한, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)에 있어서, 도 4에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 도관(75)의 외벽은, 칸막이판(63, 64)과 각각 거리 d2만큼 이격되어 있다. 이 때문에, 예를 들어 퍼지 가스 도관(75)이 반응실(10) 측의 단부로부터 제2 히터(42)에 의해 가열되어, 열팽창하였다고 해도, 퍼지 가스 도관(75), 칸막이판(63, 64)이 파손되는 것이 억제된다.
도 8 및 도 9는, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 작용 및 효과의 설명도이다. 도 8은, 도 5에 대응하는 도면이다. 도 9는, 도 6에 대응하는 도면이다.
도 8에 도시한 구성은, 퍼지 가스 G3이 염소를 포함하지 않는다는 점에서, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)와 다르다. 퍼지 가스 G3은, 예를 들어 수소 가스이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 플랜지(71a)와 칸막이판(63)의 접촉면 및 소스 가스 도관(71)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역은, 가스의 누설 경로로서 기능하는 경우가 있다. 즉, 소스 가스 G1이, 도 8에 있어서 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 소스 가스 도관(71)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역을 통과하여, 소스 가스 영역(51)으로부터 퍼지 가스 영역(54)으로 누설되는 경우가 있다. 소스 가스 G1이 퍼지 가스 영역(54)으로 누설됨으로써, 퍼지 가스 영역(54)에 소스 가스 G1이 혼합된다.
퍼지 가스 영역(54)에, 소스 가스 G1인 실란, 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스가 혼합됨으로써, 도 8에 도시한 바와 같이, 소스 가스 도관(71)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적된다.
소스 가스 도관(71)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적되는 것은, 퍼지 가스 도관(74)을 통해 반응실(10)에 공급되는 가스에 포함되는 실리콘의 원자 농도가 감소하는 것을 의미한다. 즉, 반응실(10)에 공급되는 실리콘의 양이 감소한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘의 양도 감소한다. 또한, 소스 가스 도관(71)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적되면, 퍼지 가스 도관(74)을 통해 반응실(10)에 공급되는 가스에 포함되는 실리콘과, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)의 반응이 가속되어, 퍼지 가스 도관(74)을 통해 반응실(10)로 공급되는 가스에 포함되는 실리콘의 원자 농도가 경시적으로 감소한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 SiC막(11)의 특성의 재현성이 저하된다. 예를 들어, SiC막(11)의 막 두께의 재현성이나, 캐리어 농도의 재현성이 저하된다.
도 9의 구성은, 퍼지 가스 G3이 염소를 포함하지 않는다는 점에서, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)와 다르다. 퍼지 가스 G3은, 예를 들어 수소 가스이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 플랜지(75a)와 칸막이판(64)의 접촉면 및 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(64) 사이의 영역은, 가스의 누설 경로로서 기능하는 경우가 있다. 또한, 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역은, 가스의 누설 경로로서 기능하는 경우가 있다. 즉, 소스 가스 G1이, 도 9에 있어서 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(64) 사이의 영역이나, 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역을 통과하여, 소스 가스 영역(51)으로부터 퍼지 가스 영역(54, 55)에 누설되는 경우가 있다. 소스 가스 G1이 퍼지 가스 영역(54, 55)에 누설됨으로써, 퍼지 가스 영역(54, 55)에 소스 가스 G1이 혼합된다.
특히, 퍼지 가스 도관(75)은 칸막이판(64)과 접하는 플랜지(75a)를 갖고 있기 때문에, 가공 정밀도나 열변형의 영향으로, 칸막이판(63)과도 동시에 접하는 플랜지를 구비할 수 없다. 따라서, 예를 들어 도 8에 도시한 경우와 비교해서 누설량이 커져, 퍼지 가스 영역(54)에 혼합되는 소스 가스 G1의 양이 많아진다.
퍼지 가스 영역(54, 55)에, 소스 가스 G1인 실란, 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스가 혼합됨으로써, 도 9에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 도관(75)의 내부 및 퍼지 가스 도관(75)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적된다.
퍼지 가스 도관(75)의 내부나, 퍼지 가스 도관(75)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적되면, 반응실(10)에 공급되는 실리콘의 양이 감소한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘의 양도 감소한다. 또한, 퍼지 가스 도관(75)의 내부나, 퍼지 가스 도관(75)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적되면, 퍼지 가스 도관(75)이나 퍼지 가스 도관(74)을 통해 반응실(10)에 공급되는 가스에 포함되는 실리콘과, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)의 반응이 가속되어, 퍼지 가스 도관(75)이나 퍼지 가스 도관(74)을 통해 반응실(10)에 공급되는 가스에 포함되는 실리콘의 원자 농도가 경시적으로 감소한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 SiC막(11)의 특성의 재현성이 저하된다. 예를 들어, SiC막(11)의 막 두께의 재현성이나, 캐리어 농도의 재현성이 저하된다.
제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100) 및 기상 성장 방법에서는, 퍼지 가스 G3이 염소를 포함한다. 퍼지 가스 G3은, 예를 들어 염화수소(HCl)와 수소 가스(H2)의 혼합 가스이다.
퍼지 가스 G3이 염소를 포함함으로써, 소스 가스 G1의 누설에 의해, 퍼지 가스 영역(54, 55)에 실리콘을 포함하는 가스가 혼재해도, 실리콘의 부생성물은 염소에 의해 에칭된다. 따라서, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 반응실(10)로의 가스 유로에 퇴적되는 것이 억제된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 SiC막(11)의 특성의 재현성이 향상된다. 예를 들어, SiC막(11)의 막 두께의 재현성이나, 캐리어 농도의 재현성이 향상된다.
소스 가스 G1이 혼합된 후의 퍼지 가스 영역(54, 55)에 있어서의 퍼지 가스 G3의 실리콘의 원자 농도는, 소스 가스 G1의 실리콘의 원자 농도보다도 낮다. 또한, 소스 가스 G1이 혼합된 후의 퍼지 가스 G3의 염소의 원자 농도는, 소스 가스 G1의 염소의 원자 농도보다도 낮다.
실리콘의 클러스터화를 억제한다는 관점에서, 소스 가스 G1의 염소의 원자 농도는 소스 가스 G1의 실리콘의 원자 농도의 2배 이상인 것이 바람직하고, 5배 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, SiC막(11)의 성장 속도의 저하를 억제한다는 관점에서 퍼지 가스 G3의 염소의 원자 농도는, 소스 가스 G1의 염소의 원자 농도보다도 낮은 것이 바람직하다. 퍼지 가스 G3의 염소의 원자 농도는, 소스 가스 G1의 염소의 원자 농도의 1/2 이하인 것이 바람직하고, 1/5 이하인 것이 보다 바람직하다.
실리콘을 포함하는 부생성물(90)의 형성을 억제한다는 관점에서, 퍼지 가스 G3의 염소의 원자 농도는, 소스 가스 G1의 염소의 원자 농도의 1/100 이상인 것이 바람직하고, 1/50 이상인 것이 보다 바람직하다.
소스 가스 도관(71) 또는 칸막이판(63)이 파손되는 것을 억제한다는 관점에서, 소스 가스 도관(71)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 거리 d1은 100㎛ 이상인 것이 바람직하고, 250㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다.
소스 가스 도관(71)과 퍼지 가스 도관(74)의 중심축의 어긋남을 억제한다는 관점에서, 소스 가스 도관(71)의 외벽과 제3 칸막이판(63) 사이의 거리 d1은 1㎜ 이하인 것이 바람직하고, 750㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
(변형예)
도 10은, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 변형예의 가스 도입부의 일부의 확대 모식 단면도이다. 도 10은, 퍼지 가스 도관(75, 74)을 포함하는 단면도이다. 도 10은, 도 4에 대응하는 단면이다.
퍼지 가스 도관(75)은 반응실에 퍼지 가스 G3을 공급한다. 퍼지 가스 도관(75)은 구멍(60a, 61a, 62a, 63a, 64a)에 삽입된다. 퍼지 가스 도관(75)은 정류판(60), 칸막이판(61, 62, 63, 64)을 관통한다.
퍼지 가스 도관(75)은 상단과 하단의 사이에 환상의 플랜지(75a)를 갖는다. 퍼지 가스 도관(75)은 칸막이판(63)에 대하여 분리 가능하다. 퍼지 가스 도관(75)은 플랜지(75a)가 칸막이판(63)에 적재됨으로써 자중을 지지한다.
퍼지 가스 도관(75)의 외벽은, 칸막이판(63, 64)과 이격된다. 퍼지 가스 도관(75)과 칸막이판(63, 64)의 사이에 간극이 있다.
퍼지 가스 도관(74)의 내측에는, 퍼지 가스 도관(75)이 삽입된다. 퍼지 가스 도관(74)과 퍼지 가스 도관(75)은 이격된다. 퍼지 가스 도관(74)과 퍼지 가스 도관(75) 사이의 간극은, 퍼지 가스 G3의 유로가 된다.
도 11은, 제1 실시 형태의 기상 성장 방법의 변형예의 설명도이다.
웨이퍼(W)의 표면에 SiC막(11)을 형성할 때에, 도 11에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 G3인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(55)으로부터 퍼지 가스 도관(75)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 또한, 퍼지 가스 G3인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(54)으로부터 퍼지 가스 도관(74)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다.
도 12는, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 변형예의 작용 및 효과의 설명도이다. 도 12는, 도 11에 대응하는 도면이다.
도 12는, 퍼지 가스 G3이 염소를 포함하지 않는다는 점에서, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100)의 변형예와 다르다. 퍼지 가스 G3은, 예를 들어 수소 가스이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 플랜지(75a)와 칸막이판(63)의 접촉면, 및 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역은, 가스의 누설 경로로서 기능하는 경우가 있다. 또한, 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(64) 사이의 영역은, 가스의 누설 경로로서 기능하는 경우가 있다. 즉, 소스 가스 G1이, 도 12에 있어서 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역이나, 퍼지 가스 도관(75)의 외벽과 칸막이판(64) 사이의 영역을 통과하여, 소스 가스 영역(51)으로부터 퍼지 가스 영역(54, 55)으로 누설되는 경우가 있다. 소스 가스 G1이 퍼지 가스 영역(54, 55)으로 누설됨으로써, 퍼지 가스 영역(54, 55)에 소스 가스 G1이 혼합된다.
특히, 퍼지 가스 도관(75)은 칸막이판(63)과 접하는 플랜지(75a)를 갖고 있기 때문에, 가공 정밀도나 열변형의 영향으로, 칸막이판(64)과도 동시에 접하는 플랜지를 구비할 수 없다. 따라서, 예를 들어 도 9에 도시한 경우와 비교하여, 퍼지 가스 영역(55)의 퍼지 가스 G3에 혼합되는 소스 가스 G1의 양이 많아진다.
퍼지 가스 영역(54, 55)에, 소스 가스 G1인 실란, 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스가 혼합됨으로써, 도 12에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 도관(75)의 내부 및 퍼지 가스 도관(75)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적된다.
퍼지 가스 도관(75)의 내부나, 퍼지 가스 도관(75)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적되면, 반응실(10)에 공급되는 실리콘의 양이 감소한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘의 양도 감소한다. 또한, 퍼지 가스 도관(75)의 내부나, 퍼지 가스 도관(75)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적되면, 퍼지 가스 도관(75)이나 퍼지 가스 도관(74)을 통해 반응실(10)에 공급되는 가스에 포함되는 실리콘과, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)의 반응이 가속되어, 퍼지 가스 도관(75)이나 퍼지 가스 도관(74)을 통해 반응실(10)에 공급되는 가스에 포함되는 실리콘의 원자 농도가 경시적으로 감소한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 SiC막(11)의 특성의 재현성이 저하된다.
제1 실시 형태의 기상 성장 장치(100) 및 기상 성장 방법의 변형예에서는, 퍼지 가스 G3이 염소를 포함한다. 퍼지 가스 G3은, 예를 들어 염화수소(HCl)와 수소 가스(H2)의 혼합 가스이다.
퍼지 가스 G3이 염소를 포함함으로써, 소스 가스 G1의 누설에 의해, 퍼지 가스 영역(54, 55)에 실리콘을 포함하는 가스가 혼재해도, 실리콘의 부생성물은 염소에 의해 에칭된다. 따라서, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 가스 유로에 퇴적되는 것이 억제된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 SiC막(11)의 특성의 재현성이 향상된다. 예를 들어, SiC막(11)의 막 두께의 재현성이나, 캐리어 농도의 재현성이 향상된다.
이상, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법 및 변형예에 의하면, 가스 유로에 있어서의 실리콘을 포함하는 부생성물의 퇴적을 억제할 수 있다. 따라서, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에 의하면, 막의 특성의 재현성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(제2 실시 형태)
제2 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법은, 소스 가스가 1종인 점에서 제1 실시 형태의 기이 상 성장 장치 및 기상 성장 방법과 다르다. 이하, 제1 실시 형태와 중복되는 내용에 대해서는, 일부 기술을 생략하는 경우가 있다.
도 13은, 제2 실시 형태의 기상 성장 장치의 모식 단면도이다. 제2 실시 형태의 기상 성장 장치(200)는, 예를 들어 단결정의 SiC 기판 위에 단결정의 SiC막을에피택셜 성장시키는 매엽형의 에피택셜 성장 장치이다. 제2 실시 형태의 기상 성장 장치(200)는 SiC 기판의 표면에, 프로세스 가스가 종방향으로 공급되는 종형의 기상 성장 장치이다.
제2 실시 형태의 기상 성장 장치(200)는 반응실(10), 가스 도입부(12)를 구비한다. 반응실(10)은 서셉터(14)(홀더), 회전체(16), 회전축(18), 회전 구동 기구(20), 제1 히터(22), 리플렉터(28), 지지 기둥(30), 고정대(32), 고정축(34), 후드(40), 제2 히터(42) 및 가스 배출구(44)를 포함한다. 가스 도입부(12)는 소스 가스 영역(56), 퍼지 가스 영역(57), 정류판(60), 칸막이판(66), 천장판(65), 소스 가스 도관(77), 퍼지 가스 도관(78), 소스 가스 도입구(86), 퍼지 가스 도입구(87)를 포함한다.
서셉터(14)는 홀더의 일례이다. 정류판(60)은 제2 칸막이판의 일례이다. 칸막이판(66)은 제1 칸막이판의 일례이다.
소스 가스 영역(56) 및 소스 가스 도관(77)은 제1 소스 가스 유로를 형성한다. 퍼지 가스 영역(57) 및 퍼지 가스 도관(78)은 퍼지 가스 유로를 형성한다.
가스 도입부(12)는 반응실(10) 위에 마련된다.
가스 도입부(12)에는, 소스 가스 Gx를 가스 도입부(12) 내에 도입하기 위한, 소스 가스 도입구(86)가 마련된다. 소스 가스 Gx는, 소스 가스 도입구(86)로부터 소스 가스 영역(56)에 도입된다.
가스 도입부(12)에는, 퍼지 가스 Gy를 가스 도입부(12) 내에 도입하기 위한, 퍼지 가스 도입구(87)가 마련된다. 퍼지 가스 Gy는, 퍼지 가스 도입구(87)로부터 퍼지 가스 영역(57)에 도입된다.
소스 가스 Gx는, 제1 소스 가스의 일례이다.
소스 가스 Gx는, 실리콘(Si), 탄소(C) 및 염소(Cl)를 포함한다. 소스 가스 Gx는, 예를 들어 실란(SiH4), 프로판(C3H8), 염화수소(HCl) 및 수소 가스(H2)의 혼합 가스이다.
염화수소(HCl)는 실리콘의 클러스터화를 억제하는 어시스트 가스이다. 또한, 염화수소는, 소스 가스 Gx의 가스 유로에 퇴적되는 실리콘을 포함하는 부생성물을 에칭하는 기능을 갖는다.
수소 가스(H2)는 캐리어 가스이다. 캐리어 가스로서, 예를 들어 아르곤 가스(Ar)를 사용하는 것도 가능하다.
소스 가스 Gx는, 예를 들어 n형 불순물의 도펀트 가스를 포함한다. n형 불순물의 도펀트 가스는, 예를 들어 질소 가스이다.
퍼지 가스 Gy는, 반응실(10) 중, 소스 가스 Gx의 흐름을 안정화시키는 기능을 갖는다. 퍼지 가스 Gy는, 염소(Cl)를 포함한다. 퍼지 가스 Gy는, 예를 들어 염화수소(HCl)를 포함한다. 퍼지 가스 Gy는, 예를 들어 염화수소(HCl)와 수소 가스(H2)의 혼합 가스이다.
염화수소(HCl)는 실리콘을 포함하는 부생성물의 에칭 가스이다. 수소 가스(H2) 대신에, 예를 들어 아르곤 가스(Ar)를 사용하는 것도 가능하다.
퍼지 가스 Gy의 염소의 원자 농도는, 예를 들어 소스 가스 Gx의 염소의 원자 농도보다도 낮다. 퍼지 가스 Gy의 염소의 원자 농도는, 예를 들어 소스 가스 Gx의 염소의 원자 농도의 1/5 이하이다.
소스 가스 영역(56)에는, 소스 가스 Gx가 도입된다.
퍼지 가스 영역(57)에는, 퍼지 가스 Gy가 도입된다. 퍼지 가스 영역(57)은 소스 가스 영역(56)과 반응실(10)의 사이에 마련된다.
도 14는, 제2 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스 도입부의 일부의 확대 모식 단면도이다. 도 14는, 소스 가스 도관(77) 및 퍼지 가스 도관(78)을 포함하는 단면도이다.
정류판(60)은 반응실(10)과 퍼지 가스 영역(57)의 사이에 마련된다. 정류판(60)은 복수의 구멍(60a)과 복수의 구멍(60b)을 갖는다. 구멍(60a)의 내측에, 퍼지 가스 도관(78) 및 소스 가스 도관(77)이 마련된다. 퍼지 가스 도관(78)은 정류판(60)의 구멍(60a)으로 치환할 수도 있다.
칸막이판(66)은 퍼지 가스 영역(57)과 소스 가스 영역(56)의 사이에 마련된다. 칸막이판(66)은 복수의 구멍(66a)을 갖는다. 구멍(66a)의 내측에, 소스 가스 도관(77)이 마련된다.
소스 가스 도관(77)은 반응실(10)에 소스 가스 Gx를 공급한다. 소스 가스 도관(77)은 구멍(60a, 66a)에 삽입된다. 소스 가스 도관(77)은 정류판(60) 및 칸막이판(66)을 관통한다.
소스 가스 도관(77)은 상단에 환상의 플랜지(77a)를 갖는다. 소스 가스 도관(77)은 칸막이판(66)에 대하여 분리 가능하다.
소스 가스 도관(77)의 외벽은, 칸막이판(66)과 이격된다. 소스 가스 도관(77)과 칸막이판(66)의 사이에 간극이 있다. 소스 가스 도관(77)의 외벽과 칸막이판(66) 사이의 거리(도 14 중의 d3)는, 예를 들어 10㎛ 이상 100㎛ 이하이다. 거리 d3은, 소스 가스 도관(77)의 중심축과, 구멍(66a)의 중심이 일치하는 경우의 거리이다.
퍼지 가스 도관(78)은 반응실(10)에 퍼지 가스 Gy를 공급한다. 퍼지 가스 도관(78)은 구멍(60a)에 삽입된다. 퍼지 가스 도관(78)은 정류판(60)을 관통한다.
퍼지 가스 도관(78)은 상단에 환상의 플랜지(78a)를 갖는다. 퍼지 가스 도관(78)은 정류판(60)에 대하여 분리 가능하다. 퍼지 가스 도관(78)의 외벽은, 정류판(60)과 이격된다.
퍼지 가스 도관(78)의 내측에는, 소스 가스 도관(77)이 삽입된다. 퍼지 가스 도관(78)과 소스 가스 도관(77)은 이격된다. 퍼지 가스 도관(78)과 소스 가스 도관(77) 사이의 간극이, 퍼지 가스 Gy의 유로가 된다.
도 15는, 제2 실시 형태의 기상 성장 방법의 설명도이다.
이하, 소스 가스 Gx가 실란(SiH4), 프로판(C3H8), 염화수소(HCl) 및 수소 가스(H2)의 혼합 가스, 퍼지 가스 Gy가 염화수소(HCl)와 수소 가스(H2)의 혼합 가스의 경우를 예로 들어 설명한다.
도 15에 도시한 바와 같이, 소스 가스 Gx인 실란, 프로판, 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스는, 소스 가스 영역(56)으로부터 소스 가스 도관(77)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다.
또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 Gy인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(57)으로부터 퍼지 가스 도관(78)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다.
도 16은, 제2 실시 형태의 기상 성장 장치의 작용 및 효과의 설명도이다. 도 16은, 도 15에 대응하는 도면이다.
도 16에 도시한 구성은, 퍼지 가스 Gy가 염소를 포함하지 않는다는 점에서, 제2 실시 형태의 기상 성장 장치(200)와 다르다. 퍼지 가스 Gy는, 예를 들어 수소 가스이다.
도 16에 도시한 바와 같이, 플랜지(77a)와 칸막이판(66)의 접촉면 및 소스 가스 도관(77)의 외벽과 칸막이판(66) 사이의 영역은, 가스의 누설 경로로서 기능하는 경우가 있다. 즉, 소스 가스 Gx가, 도 16에 있어서 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 소스 가스 도관(77)의 외벽과 칸막이판(66) 사이의 영역을 통과하여, 소스 가스 영역(56)으로부터 퍼지 가스 영역(57)에 누설되는 경우가 있다. 소스 가스 Gx가 퍼지 가스 영역(57)에 누설됨으로써, 퍼지 가스 영역(57)에 소스 가스 Gx가 혼합된다.
퍼지 가스 영역(57)에, 소스 가스 Gx인 실란, 프로판, 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스가 혼합됨으로써, 도 16에 도시한 바와 같이, 소스 가스 도관(77)과 퍼지 가스 도관(78)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적된다.
소스 가스 도관(77)과 퍼지 가스 도관(78)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적된다는 것은, 퍼지 가스 도관(78)을 통해 반응실(10)에 공급되는 가스에 포함되는 실리콘의 원자 농도가 감소한다는 것을 의미한다. 즉, 반응실(10)에 공급되는 실리콘의 양이 감소한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘의 양도 감소한다. 또한, 소스 가스 도관(77)과 퍼지 가스 도관(78)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적되면, 퍼지 가스 도관(78)을 통해 반응실(10)에 공급되는 가스에 포함되는 실리콘과, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)의 반응이 가속되어, 퍼지 가스 도관(78)을 통해 반응실(10)에 공급되는 가스에 포함되는 실리콘의 원자 농도가 경시적으로 감소한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 SiC막(11)의 특성의 재현성이 저하된다. 예를 들어, SiC막(11)의 막 두께의 재현성이나, 캐리어 농도의 재현성이 저하된다.
소스 가스 Gx가 혼합된 후의 퍼지 가스 영역(57)에 있어서의 퍼지 가스 Gy의 실리콘의 원자 농도는, 소스 가스 Gx의 실리콘의 원자 농도보다도 낮다. 또한, 소스 가스 Gx가 혼합된 후의 퍼지 가스 Gy의 염소의 원자 농도는, 소스 가스 Gx의 염소의 원자 농도보다도 낮다.
실리콘의 클러스터화를 억제한다는 관점에서, 소스 가스 Gx의 염소의 원자 농도는 소스 가스 Gx의 실리콘의 원자 농도의 2배 이상인 것이 바람직하고, 5배 이상인 것이 보다 바람직하다.
SiC막(11)의 결함 밀도를 저감시켜, SiC막(11)의 성장 속도의 저하를 억제한다는 관점에서 퍼지 가스 Gy의 염소의 원자 농도는, 소스 가스 Gx의 염소의 원자 농도보다도 낮은 것이 바람직하다. 퍼지 가스 Gy의 염소의 원자 농도는, 소스 가스 Gx의 염소의 원자 농도의 1/2 이하인 것이 바람직하고, 1/5 이하인 것이 보다 바람직하다.
실리콘을 포함하는 부생성물(90)의 형성을 억제한다는 관점에서, 퍼지 가스 Gy의 염소의 원자 농도는, 소스 가스 Gx의 염소의 원자 농도의 1/100 이상인 것이 바람직하고, 1/50 이상인 것이 보다 바람직하다.
소스 가스 도관(77) 또는 칸막이판(66)이 파손되는 것을 억제한다는 관점에서, 소스 가스 도관(77)의 외벽과 칸막이판(66) 사이의 거리 d3은 100㎛ 이상인 것이 바람직하고 250㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다.
소스 가스 도관(77)과 퍼지 가스 도관(78)의 중심축의 어긋남을 억제한다는 관점에서, 소스 가스 도관(77)의 외벽과 칸막이판(66) 사이의 거리 d3은 1㎜ 이하인 것이 바람직하고 750㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
이상, 제2 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에 의하면, 가스 유로에 있어서의 실리콘을 포함하는 부생성물의 퇴적을 억제할 수 있다. 따라서, 제2 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에 의하면, 막의 특성의 재현성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(제3 실시 형태)
제3 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법은, 기상 성장 장치가 횡형의 기상 성장 장치인 점에서, 제2 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법과 다르다. 이하, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태와 중복되는 내용에 대해서는, 일부 기술을 생략하는 경우가 있다.
도 17은, 제3 실시 형태의 기상 성장 장치의 모식 단면도이다. 제3 실시 형태의 기상 성장 장치(300)는, 예를 들어 단결정의 SiC 기판 위에 단결정의 SiC막을에피택셜 성장시키는 에피택셜 성장 장치이다. 제3 실시 형태의 기상 성장 장치(200)는 SiC 기판의 표면에, 프로세스 가스가 SiC 기판의 표면에 횡방향으로부터 공급되는 횡형의 기상 성장 장치이다.
제3 실시 형태의 기상 성장 장치(300)는 반응실(10), 가스 도입부(12)를 구비한다. 반응실(10)은 서셉터(14)(홀더), 회전축(18), 회전 구동 기구(20), 히터(23) 및 가스 배출구(44)를 포함한다. 가스 도입부(12)는 소스 가스 영역(56), 퍼지 가스 영역(57), 칸막이판(66, 67), 천장판(65), 소스 가스 도관(77), 퍼지 가스 도관(78), 소스 가스 도입구(86), 퍼지 가스 도입구(87)를 포함한다.
서셉터(14)는 홀더의 일례이다. 칸막이판(67)은 제2 칸막이판의 일례이다. 칸막이판(66)은 제1 칸막이판의 일례이다.
소스 가스 영역(56) 및 소스 가스 도관(77)은 제1 소스 가스 유로를 형성한다. 퍼지 가스 영역(57) 및 퍼지 가스 도관(78)은 퍼지 가스 유로를 형성한다.
서셉터(14)는 반응실(10) 내에 마련된다. 서셉터(14)에는, 복수의 웨이퍼(W)가 동시에 적재 가능하다.
서셉터(14)는 회전축(18)에 고정된다. 회전 구동 기구(20)에 의해, 회전축(18)을 회전시킴으로써 서셉터(14)를 회전시키는 것이 가능하다. 서셉터(14) 위에 적재된 복수의 웨이퍼(W)가 각각 자전하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
히터(23)는 서셉터(14)의 아래에 마련된다. 히터(23)는, 예를 들어 저항 가열 히터이다. 또한, 히터(23)는 유도 가열식의 코일이어도 된다.
가스 배출구(44)는 반응실(10)의 측면에 마련된다. 가스 배출구(44)는 웨이퍼(W) 표면에서 소스 가스가 반응한 후의 잉여의 반응 생성물 및 잉여의 프로세스 가스를 반응실(10)의 측면으로부터 외부로 배출한다.
가스 도입부(12)는 반응실(10) 위에 마련된다. 가스 도입부(12)의 구성은 제2 실시 형태의 기상 성장 장치(200)와 마찬가지이다. 단, 칸막이판(67)은 퍼지 가스 도관(78)에 대응하는 구멍과, 그 이외의 복수의 가스 구멍을 마련한 구조여도 되지만, 퍼지 가스 도관(78)에 대응하는 구멍만을 마련한 구조여도 된다.
복수의 웨이퍼(W)의 표면에 SiC막(11)을 형성할 때, 가스 도입부(12)로부터 반응실(10)에 공급되는 소스 가스 Gx 및 퍼지 가스 Gy는, 웨이퍼(W)의 표면의 수평 방향으로부터 공급된다.
이상, 제3 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에 의하면, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 가스 유로에 있어서의 실리콘을 포함하는 부생성물의 퇴적을 억제할 수 있다. 따라서, 제3 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에 의하면, 막의 특성의 재현성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(제4 실시 형태)
제4 실시 형태의 기상 성장 장치는, 가스 도입부는, 소스 가스 도관에 설치되는 컨덕턴스 조정 기구를 더 포함한다는 점에서, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치와 다르다. 이하, 제1 실시 형태와 중복되는 내용에 대해서는, 일부 기술을 생략하는 경우가 있다.
도 18은, 제4 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스 도입부의 일부의 확대 모식 단면도이다. 도 18은, 소스 가스 도관(71) 및 퍼지 가스 도관(74)을 포함하는 단면도이다. 도 18은, 제1 실시 형태의 도 2에 대응하는 도면이다. 도 18에는, 반응실(10)의 밖에 마련되는 매스 플로 컨트롤러(MFC) 및 제어부도 모식적으로 도시하고 있다.
소스 가스 도관(71)은 상부에 컨덕턴스 조정 기구(79)가 설치된다. 컨덕턴스 조정 기구(79)는 소스 가스 도관(71)과 컨덕턴스 조정 기구(79)의 합성 컨덕턴스를, 소스 가스 도관(71)에 비하여 작게 하는 기능을 갖는다. 소스 가스 도관(71)에 컨덕턴스 조정 기구(79)가 설치됨으로써, 소스 가스 도관(71)을 통과하여 반응실(10)에 공급되는 소스 가스 G1의 공급량이 저감된다.
컨덕턴스 조정 기구(79)는, 예를 들어 소정의 내경을 갖는 환상 부재이다. 컨덕턴스 조정 기구(79)의 일부는, 예를 들어 소스 가스 도관(71)에 삽입된다.
컨덕턴스 조정 기구(79)는, 예를 들어 상단에 환상의 플랜지를 갖는다. 컨덕턴스 조정 기구(79)는 소스 가스 도관(71)에 대하여 분리 가능하다. 컨덕턴스 조정 기구(79)는, 예를 들어 플랜지가 소스 가스 도관(71)의 플랜지(71a)에 적재됨으로써 자중을 지지한다.
제4 실시 형태의 기상 성장 장치는, 예를 들어 소스 가스 영역(51) 및 퍼지 가스 영역(54)의 각각이, 압력 센서(91, 92)를 갖는다. 압력 센서(91, 92)에 의해, 소스 가스 영역(51)의 내압 및 퍼지 가스 영역(54)의 내압을 독립적으로 계측하는 것이 가능하다.
도 19는, 제4 실시 형태의 기상 성장 방법의 설명도이다.
도 19에 도시한 바와 같이, 소스 가스 G1로서 공급하는 실란, 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스는, 소스 가스 영역(51)으로부터 컨덕턴스 조정 기구(79)가 설치된 소스 가스 도관(71)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 소스 가스 영역(51) 및 소스 가스 도관(71)이 소스 가스 G1의 소스 가스 유로를 형성한다. 소스 가스 G1의 소스 가스 유로는, 제1 소스 가스 유로의 일례이다.
또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 G3인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(54)으로부터 퍼지 가스 도관(74)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 퍼지 가스 G3은, 퍼지 가스 도관(74)과 소스 가스 도관(71) 사이의 간극을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다. 퍼지 가스 영역(54)과 퍼지 가스 도관(74)이 퍼지 가스 G3의 퍼지 가스 유로를 형성한다.
또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 G3인 염화수소와 수소 가스의 혼합 가스는, 퍼지 가스 영역(53)으로부터 정류판(60)의 구멍(60b)을 통과하여, 반응실(10)에 공급된다.
제4 실시 형태의 기상 성장 방법에서는, 예를 들어 제어부(93)에 의해 퍼지 가스 영역(54)에 공급하는 퍼지 가스 G3 중 수소 가스의 공급량을 매스 플로 컨트롤러(94)로 조정한다. 퍼지 가스 영역(54)에 공급하는 퍼지 가스 G3의 수소 가스의 공급량을 조정함으로써, 퍼지 가스 영역(54)의 내압을 조정할 수 있다. 퍼지 가스 영역(54)에 공급하는 퍼지 가스 G3 중 수소 가스의 공급량을 조정함으로써, 퍼지 가스 영역(54)의 내압과, 소스 가스 영역(51)의 내압의 차를 조정할 수 있다. 예를 들어, 퍼지 가스 영역(54)에 공급하는 퍼지 가스 G3의 수소 가스의 공급량을 증가시킴으로써, 퍼지 가스 영역(54)의 내압을, 소스 가스 영역(51)의 내압과 동등하게 또는 높게 할 수 있다. 또한, 소스 가스 G1의 수소 가스 유량을 매스 플로 컨트롤러(95)로 조정해도 된다.
도 20은, 제4 실시 형태의 기상 성장 장치의 가스 도입부의 일부의 확대 모식 단면도이다. 도 20은, 도 18에 대응하는 도면이다.
제4 실시 형태의 기상 성장 방법에서는, 예를 들어 컨덕턴스 조정 기구(79)의 내경을 조정한다. 컨덕턴스 조정 기구(79)의 내경을 조정함으로써, 소스 가스 도관(71)과 컨덕턴스 조정 기구(79)의 합성 컨덕턴스를 조정할 수 있다. 소스 가스 도관(71)과 컨덕턴스 조정 기구(79)의 합성 컨덕턴스를 조정함으로써, 소스 가스 영역(51)의 내압을 조정할 수 있다. 소스 가스 도관(71)과 컨덕턴스 조정 기구(79)의 합성 컨덕턴스를 조정함으로써, 퍼지 가스 영역(54)의 내압과, 소스 가스 영역(51)의 내압의 차를 조정할 수 있다.
도 20에 도시한 컨덕턴스 조정 기구(79)의 내경은, 도 18에 도시한 컨덕턴스 조정 기구(79)의 내경보다도 크다. 컨덕턴스 조정 기구(79)의 내경을 크게 함으로써, 소스 가스 도관(71)과 컨덕턴스 조정 기구(79)의 합성 컨덕턴스를 크게 할 수 있다. 소스 가스 도관(71)과 컨덕턴스 조정 기구(79)의 합성 컨덕턴스를 크게 함으로써, 소스 가스 영역(51)의 내압을 낮게 할 수 있다. 소스 가스 도관(71)과 컨덕턴스 조정 기구(79)의 합성 컨덕턴스를 크게 함으로써, 퍼지 가스 영역(54)의 내압을, 소스 가스 영역(51)의 내압과 동등하게 또는 높게 할 수 있다.
제4 실시 형태의 기상 성장 방법에서는, 예를 들어 독립적으로 계측되는 소스 가스 영역(51)의 내압 및 퍼지 가스 영역(54)의 내압에 기초하여, 퍼지 가스 영역(54)의 내압과, 소스 가스 영역(51)의 내압의 차를 조정한다.
제4 실시 형태의 기상 성장 방법에서는, 예를 들어 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘 함유 파티클의 양에 기초하여, 퍼지 가스 영역(54)의 내압과, 소스 가스 영역(51)의 내압의 차를 조정한다. 이와 같은 조정을 행하는 경우, 실리콘 함유 파티클의 밀도가 적어지도록, 퍼지 가스 영역(54)에 공급하는 퍼지 가스 G3 중 수소 가스의 공급량이나, 소스 가스 영역(51)에 공급하는 소스 가스 G1 중 수소 가스의 공급량, 컨덕턴스 조정 기구(79)의 내경 등을 조정하면 되므로, 소스 가스 영역(51) 및 퍼지 가스 영역(54)의 각각이, 압력 센서(91, 92)를 구비하고 있지 않아도 된다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘 함유 파티클의 밀도는, 예를 들어 기상 성장 장치(100)에 웨이퍼(W)를 도입하고, 그 후, 웨이퍼(W)를 SiC막의 성장 온도 부근까지 승온시키고 또한 SiC막을 성장시키지 않고 기상 성장 장치(100)로부터 반출한 웨이퍼(W)에 대하여 라만 분광법이나 광학 현미경 등의 측정을 행함으로써 평가할 수 있다. 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘 함유 파티클의 밀도는 100개/㎠ 이하인 것이 바람직하고, 10개/㎠ 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.0개/㎠ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
소스 가스 도관(71)에 컨덕턴스 조정 기구(79)가 설치된 경우, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 단결정의 SiC막에, 작은 피트나 범프가 발생할 우려가 있다.
도 21은, 제4 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법의 작용 및 효과의 설명도이다. 도 21은, 도 18에 대응하는 도면이다.
도 21에 도시한 바와 같이, 플랜지(71a)와 칸막이판(63)의 접촉면, 및 소스 가스 도관(71)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역은, 가스의 누설 경로로서 기능하는 경우가 있다. 즉, 소스 가스 G1이, 도 21에 있어서 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 소스 가스 도관(71)의 외벽과 칸막이판(63) 사이의 영역을 통과하여, 소스 가스 영역(51)으로부터 퍼지 가스 영역(54)으로 누설되는 경우가 있다. 소스 가스 G1이 퍼지 가스 영역(54)으로 누설됨으로써, 퍼지 가스 영역(54)에 소스 가스 G1이 혼합된다.
퍼지 가스 영역(54)에, 소스 가스 G1인 실란, 염화수소 및 수소 가스의 혼합 가스가 혼합됨으로써, 도 21에 도시한 바와 같이, 소스 가스 도관(71)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 퇴적된다.
제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 퍼지 가스 G3에 염소를 포함함으로써, 소스 가스 G1의 누설에 의해, 퍼지 가스 영역(54)에 실리콘을 포함하는 가스가 혼재해도, 실리콘의 부생성물은 염소에 의해 에칭된다. 따라서, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 반응실(10)로의 가스 유로에 퇴적되는 것이 억제된다.
그러나, 소스 가스 도관(71)에 컨덕턴스 조정 기구(79)가 설치된 경우, 소스 가스 영역(51)의 내압이 높아지고, 퍼지 가스 영역(54)의 내압과, 소스 가스 영역(51)의 내압의 차가 커짐으로써, 소스 가스 영역(51)으로부터 퍼지 가스 영역(54)으로 누설되는 소스 가스 G1의 양이 커진다. 이 때문에, 퍼지 가스 G3 중의 염소에 의한, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)의 퇴적의 억제 효과가 불충분해져서, 다량의 부생성물(90)이 형성될 우려가 있다.
가스 유로에 퇴적한 다량의 부생성물(90)의 일부가, 기상 중에 방출됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘 함유 파티클이 된다고 생각된다. 또한, 퍼지 가스 G3 중의 소스 가스 G1의 농도가 높아짐으로써, 실리콘 함유 파티클이, 소스 가스 도관(71)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에서, 기상 반응에 의해 형성되는 경우도 있다고 생각된다.
SiC막의 성장 전에, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘 함유 파티클이 부착함으로써, 단결정의 SiC막에 발생하는 작은 피트나 범프의 원인이 되는 경우가 있다.
제4 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에서는, 퍼지 가스 영역(54)의 내압과, 소스 가스 영역(51)의 내압의 차를 조정함으로써, 소스 가스 영역(51)으로부터 퍼지 가스 영역(54)으로 누설되는 소스 가스 G1의 양을 억제한다. 퍼지 가스 영역(54)의 내압을, 소스 가스 영역(51)의 내압과 동등하게 또는 높게 함으로써, 소스 가스 영역(51)으로부터 퍼지 가스 영역(54)으로 누설되는 소스 가스 G1의 양을 억제한다. 따라서, 실리콘을 포함하는 부생성물(90)이 반응실(10)로의 가스 유로에 퇴적되는 것이 억제된다. 또한, 소스 가스 도관(71)과 퍼지 가스 도관(74)의 사이에서 발생하는 기상 반응이 억제된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 실리콘 함유 파티클이 감소하고, 단결정의 SiC막에 작은 피트나 범프가 발생하는 것이 억제된다.
이상, 제4 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 가스 유로에 있어서의 실리콘을 포함하는 부생성물의 퇴적을 억제할 수 있다. 따라서, 제4 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에 의하면, 막의 특성의 재현성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, SiC막에 작은 피트나 범프가 발생하는 것이 억제된다.
이상, 구체예를 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였다. 상기, 실시 형태는 어디까지나, 예로서 예시되어 있을 뿐이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 각 실시 형태의 구성 요소를 적절히 조합해도 무방하다.
실시 형태에서는, 단결정의 SiC막을 형성하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 다결정 또는 아몰퍼스의 SiC막의 형성에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 실시 형태에서는, 단결정 SiC의 웨이퍼를 기판의 일례로서 설명하였지만, 기판은 단결정 SiC의 웨이퍼에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시 형태에서는, n형 불순물로서 질소를 예로 들어 설명하였지만, n형 불순물로서, 예를 들어 인(P)을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 불순물로서 p형 불순물을 적용하는 것도 가능하다.
또한, 실시 형태에서는, 도관이 원통 형상인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 도관의 형상은 원통 형상으로 한정되지 않고, 그 밖의 형상이어도 무방하다. 또한, 실시 형태에서는, 도관의 개구 단면이 원형인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 도관의 개구 단면은, 원형으로 한정되지 않고, 타원, 정사각형, 직사각형 등 그 밖의 형상이어도 무방하다.
실시 형태에서는, 동일 사양의 다른 기상 성장 장치의 사이에, 동일 프로세스 조건에서 형성하는 막의 특성의 재현성을 향상시키는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 예를 들어 동일한 기상 성장 장치에서, 막의 특성에 경시 변화가 발생하는 경우에, 본 발명을 사용하여, 막의 특성의 재현성을 향상시키는 것도 가능하다. 또한, 예를 들어 동일한 기상 성장 장치에서, 막의 특성의 균일성을 향상시키고자 하는 경우에, 본 발명을 사용하는 것도 가능하다.
실시 형태에서는, 분리 가능한 가스관을 마련함으로써 누설 경로가 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 가스 도입부 내에 누설 경로가 존재하는 그 밖의 기상 성장 장치에도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
실시 형태에서는, 장치 구성이나 제조 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요로 하지 않는 부분 등에 대해서는 기재를 생략하였지만, 필요한 장치 구성이나 제조 방법 등을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 기상 성장 장치는, 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명의 범위는, 청구범위 및 그 균등물의 범위에 의해 정의되는 것이다.
10: 반응실
11: SiC막(탄화규소막)
12: 가스 도입부
14: 서셉터(홀더)
51, 56: 소스 가스 영역
53, 54, 55: 퍼지 가스 영역
60: 정류판(칸막이판)
57: 퍼지 가스 영역
60a, 60b, 62a, 63a, 64a: 구멍
62, 63, 64, 67: 칸막이판
71, 77: 소스 가스 도관
74, 75, 78: 퍼지 가스 도관
79: 컨덕턴스 조정 기구
100: 기상 성장 장치
200: 기상 성장 장치
300: 기상 성장 장치
G1: 소스 가스
G2: 소스 가스
G3: 퍼지 가스
Gx: 소스 가스
Gy: 퍼지 가스
W: 웨이퍼(기판)

Claims (17)

  1. 반응실과,
    상기 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와,
    실리콘과 염소를 포함하는 제1 소스 가스를 상기 반응실 내에 공급하는 제1 소스 가스 유로와,
    실리콘과 염소를 포함하고, 상기 제1 소스 가스의 실리콘의 원자 농도보다도 실리콘의 원자 농도가 낮은 퍼지 가스를 상기 반응실 내에 공급하는 퍼지 가스 유로와,
    상기 제1 소스 가스 유로와 상기 퍼지 가스 유로의 사이에 마련된 가스의 누설 경로
    를 구비하는 기상 성장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 가스의 염소의 원자 농도는, 상기 제1 소스 가스의 염소의 원자 농도보다도 낮은, 기상 성장 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    탄소를 포함하는 제2 소스 가스를 상기 반응실 내에 공급하는 제2 소스 가스 유로를, 더 구비하는 기상 성장 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 가스는, 수소 가스를 포함하는 기상 성장 장치.
  5. 반응실과,
    상기 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와,
    상기 반응실의 위에 마련된 가스 도입부이며,
    실리콘과 염소를 포함하는 소스 가스가 도입되는 소스 가스 영역과, 상기 소스 가스 영역과 상기 반응실의 사이에 마련되고, 염소를 포함하는 퍼지 가스가 도입되는 퍼지 가스 영역과, 상기 소스 가스 영역과 상기 퍼지 가스 영역의 사이에 마련되는 제1 칸막이판과, 상기 퍼지 가스 영역과 상기 반응실의 사이에 마련되는 제2 칸막이판과, 상기 제1 칸막이판과 상기 제2 칸막이판을 관통하고, 상기 소스 가스를 상기 반응실에 공급하는 소스 가스 도관과, 상기 제2 칸막이판을 관통하고, 상기 소스 가스 도관이 삽입되고, 상기 소스 가스 도관과의 간극으로부터 상기 소스 가스의 실리콘의 원자 농도보다도 낮은 원자 농도의 실리콘을 포함하는 상기 퍼지 가스를 상기 반응실에 공급하는 퍼지 가스 도관을 포함하고, 상기 소스 가스 도관과 상기 제1 칸막이판의 사이에 간극을 갖는 가스 도입부
    를 구비하는 기상 성장 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스 도입부는, 상기 소스 가스 도관에 설치되는 컨덕턴스 조정 기구를 더 포함하는 기상 성장 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 퍼지 가스의 염소의 원자 농도는, 상기 소스 가스의 염소의 원자 농도보다도 낮은 기상 성장 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 퍼지 가스는, 수소 가스를 포함하는 기상 성장 장치.
  9. 반응실과, 상기 반응실 내에 마련되고 기판을 적재하는 홀더와, 소스 가스를 상기 반응실 내에 공급하는 소스 가스 유로와, 퍼지 가스를 상기 반응실 내에 공급하는 퍼지 가스 유로와, 상기 제1 소스 가스 유로와 상기 퍼지 가스 유로의 사이에 마련된 가스의 누설 경로를 구비하는 기상 성장 장치를 사용한 기상 성장 방법이며,
    상기 소스 가스 유로로부터, 실리콘과 염소를 포함하는 상기 소스 가스를 상기 반응실에 공급하고,
    상기 퍼지 가스 유로로부터, 실리콘과 염소를 포함하고, 상기 소스 가스보다도 실리콘의 원자 농도가 낮은 퍼지 가스를 상기 반응실에 공급하고,
    상기 기판의 표면에 탄화규소막을 형성하는 기상 성장 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 퍼지 가스의 염소의 원자 농도는, 상기 소스 가스의 염소의 원자 농도보다도 낮은 기상 성장 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 퍼지 가스는, 수소 가스를 포함하는 기상 성장 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 소스 가스 유로는, 상기 소스 가스가 도입되는 소스 가스 영역과 상기 소스 가스 영역으로부터 상기 반응실에 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 도관을 구비하고,
    상기 퍼지 가스 유로는, 상기 퍼지 가스가 도입되는 퍼지 가스 영역과 상기 퍼지 가스 영역으로부터 상기 반응실에 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 도관을 구비하고,
    상기 퍼지 가스 영역의 내압은, 상기 소스 가스 영역의 내압 이상으로 하는 기상 성장 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 소스 가스는 수소 가스를 포함하고, 상기 퍼지 가스는 수소 가스를 포함하고, 상기 소스 가스 영역에 도입되는 수소 가스 또는 상기 퍼지 가스 영역에 도입되는 수소 가스의 공급량을 조정하여 상기 퍼지 가스 영역의 내압 또는 상기 소스 가스 영역의 내압을 조정하는 기상 성장 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 소스 가스 도관 또는 상기 퍼지 가스 도관의 컨덕턴스를 조정하여 상기 퍼지 가스 영역의 내압 또는 상기 소스 가스 영역의 내압을 조정하는 기상 성장 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 소스 가스 유로는, 상기 소스 가스가 도입되는 소스 가스 영역과 상기 소스 가스 영역으로부터 상기 반응실에 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 도관을 구비하고,
    상기 퍼지 가스 유로는, 상기 퍼지 가스가 도입되는 퍼지 가스 영역과 상기 퍼지 가스 영역으로부터 상기 반응실에 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 도관을 구비하고,
    상기 소스 가스는 수소 가스를 포함하고, 상기 퍼지 가스는 수소 가스를 포함하고, 상기 기판의 표면에 공급되는 실리콘 함유 파티클의 밀도가 100개/㎠ 이하로 되도록, 상기 소스 가스 영역에 도입되는 수소 가스 또는 상기 퍼지 가스 영역에 도입되는 수소 가스의 공급량을 조정하는 기상 성장 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 소스 가스 유로는, 상기 소스 가스가 도입되는 소스 가스 영역과 상기 소스 가스 영역으로부터 상기 반응실에 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 도관을 구비하고,
    상기 퍼지 가스 유로는, 상기 퍼지 가스가 도입되는 퍼지 가스 영역과 상기 퍼지 가스 영역으로부터 상기 반응실에 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 도관을 구비하고,
    상기 소스 가스는 수소 가스를 포함하고, 상기 퍼지 가스는 수소 가스를 포함하고, 상기 기판의 표면에 공급되는 실리콘 함유 파티클의 밀도가 10개/㎠ 이하로 되도록, 상기 소스 가스 영역에 도입되는 수소 가스 또는 상기 퍼지 가스 영역에 도입되는 수소 가스의 공급량을 조정하는 기상 성장 방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 소스 가스 유로는, 상기 소스 가스가 도입되는 소스 가스 영역과 상기 소스 가스 영역으로부터 상기 반응실에 상기 소스 가스를 공급하는 소스 가스 도관을 구비하고,
    상기 퍼지 가스 유로는, 상기 퍼지 가스가 도입되는 퍼지 가스 영역과 상기 퍼지 가스 영역으로부터 상기 반응실에 상기 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 도관을 구비하고,
    상기 소스 가스는 수소 가스를 포함하고, 상기 퍼지 가스는 수소 가스를 포함하고, 상기 기판의 표면에 공급되는 실리콘 함유 파티클의 밀도가 1.0개/㎠ 이하로 되도록, 상기 소스 가스 영역에 도입되는 수소 가스 또는 상기 퍼지 가스 영역에 도입되는 수소 가스의 공급량을 조정하는 기상 성장 방법.
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