JPH0322520A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要］ エビ層又は各種被膜の或膜に用いる気相成長（ＣＶＩ）
）装置６こ関し， 幅広い成長条件で，特に常圧又はそれに近い圧力下で行
うエピ成長において．膜特性分布の均一性を損なわない
装置を得ることを目的とし反応室（１）と，該反応室内
に配列され且つ被成長ウェハを載せる複数のサセプタ（
２）と，反応ガスを該反応室内に導入するガス導入管（
３）と，該サセプタを挟んで該ガス導入管の対向位置に
設けられ且つ軸方向に複数の開口を持ち該反応室を排気
する排気管（４）とを有し， （１）該排気管は下方向に排気する排気管（４Ａ）とこ
れに隣接して上方向に排気する排気管（４Ｂ）とを少な
くとも１組平行に配置してなるように構或する。

（２）該排気管は管軸方向に複数の室に分割されそれぞ
れ独立に排気できるように構或する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はエビ層又は各種被膜の或膜に用いる気相威長（
ＣＶＤ）装置に関する。

本発明のＣＶＤ装置は半導体装置製造のウエハプロセス
において，基板上にエビ層，導電層，絶縁層等の或膜に
使用できる。

近年のエビ・ＣＶＤ装置（エピタキシャル威長装置を含
む広義のＣＶＤ装置）は，大スルーブソト，大口径ウエ
ハ処理，膜特性（膜質及び膜厚）分布の均一性が望まれ
ている。

そのため，装置自体を大型化し，且つ装置内に被処理ウ
エハの稠密配置を行い．しかも上記均一性が良好になる
ような装置が要求されている。

〔従来の技術〕

従来のエビ・ＣＶＯ装置においては，膜厚分布を均一に
するために，ウエハを回転し．反応ガスの供給と排気を
次のように行っていた。

第４図は従来例によるエビ・ＣＶＯ装置の模式断面図で
あり，第５図はその平面図である。

図において，反応室１内にサセプタ２が縦に多数枚配列
して保持され，ガス導入管３より反応ガスが威長室内に
導入され，排気管４より排気されて，ガス流量と排気速
度を調節して反応室内を所定のガス圧に保つようにする
。

サセプタ２は気密封止を保った状態で回転軸５の回りを
回転できる構造となっている。

サセプタ２は反応室１の外部よりＲＦコイル７により誘
導加熱される。

ガス導入管３は．サセプタ２を挟んで排気管４と対向位
置に設けられている。

ところが，従来例では排気管は１本だけであり．又この
ような排気管においては，管内外の圧力差によってガス
の流速が決まり，上下方向の管内の圧力分布は管の径と
孔の数と大きさと配置に依って決まり，管内の圧力は上
方では高く．下方では低くなり．上下方向の膜特性の分
布の制御が困難であった。特に常圧又はそれに近い圧力
の場合は膜特性の分布が均一にならないと云う欠点があ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って．限られた成長条件でしか威膜ができず，膜厚の
均一性向上のためには膜質を落とした威膜を余儀なくさ
れる場合もあった。

即ち，従来のエビ・ＣＶＤ装置においては，膜厚分布を
均一にするために，威長条件（基板温度，威長ガスの圧
力，同流量，内部治具の形状）を変えて戒長を行い，最
適条件を求めていた。

ところが，基板温度，威長ガスの圧力．同流量を変える
と膜質自体が変わってしまい，問題を生じていた。

例えば．高濃度埋込層を形戒する際に，まず基板表面に
高濃度拡散領域を形威し，この上にエビ層を積む場合に
成長条件により．不純物の気相中移動に基づくオートド
ープに差を生ずる。

即ち，威長ガスの圧力を７６０　Ｔｏｒｒでエピ成長を
行うと，高濃度拡散領域からのエビ層への不純物取込量
が大きくなり基板との界面全面に不純物導入層が形威さ
れる。一方，　６０　Ｔｏｒｒで行うと不純物取込量が
減り，結果的に低圧威長の方が余分な不純物導入層が形
威されなくてすむ。

成長条件の内，ガス圧が変わるとこの例のようにオート
ドープに差を生じ，温度が変わるとオートドープと結晶
性に差を生じ，流量が多過ぎると結晶性が悪くなる。こ
のように成長条件が変わると膜質が変わる。

上記のように，従来は膜厚分布を向上させることと．膜
質を変えないことを両立させるには限界があった。

本発明は幅広い威長条件で膜特性分布の均一性を損なわ
ない装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決は，反応室（１）と，該反応室内に配列
され且つ被成長ウエハを載せる複数のサセプタ（２）　
と，反応ガスを該反応室内に導入するガス導入管（３）
と，該サセプタを挾んで該ガス導入管の対向位置に設け
られ且つ軸方向に複数の開口を持ち該反応室を排気する
排気管（４）とを有し■　該排気管（４）は下方向に排
気する排気管（４Ａ）とこれに隣接して上方向に排気す
る排気管（４Ｂ）とを少なくとも１組平行に配置してな
る気相成長装置，或いは ■　該排気管は管軸方向に複数の室に分割されそれぞれ
独立に排気できるように構成されている気相成長装置に
より達威される。

〔作用〕

本発明は，下方向に排気する排気管と，これに隣接して
上方向に排気する排気管とを平行に配置したペアを１組
又はそれ以上の組を用いて排気して，或いは排気管内を
管軸方向に複数の室に分割してそれぞれ独立に排気速度
を調節して，上下方向の管内のガス圧分布を平均化する
ようにしたものである。

この結果，上下方向に均一に排気することができ，従っ
て膜厚分布を向上することができる。

〔実施例〕

第１図（１），　（２）は第１の発明の一実施例による
排気管の構造図と排気系統図である。

装置全体の構造図は従来例と同様であるので，以下の実
施例では排気管の構造図のみを示す。

第１図（１）において．下方向に排気する排気管４Ａと
，これに隣接して上方向に排気する排気管４Ｂを平行に
配置したペアをｌｍ又はそれ以上の組を用いて排気する
ことにより．上下方向の管内のガス圧分布が平均化され
ることになり，上下方向に均一に排気することができる
ようになっている。

ここで，排気管４Ａ，　４Ｂは同一形状のものを用いる
。又，上方向に排気する排気管４Ｂは，第４図の反応室
１の上部に取り付けるか．又は折り返して下部に取り付
ける。

第１図（２）において，排気管４ＡはバルプＶＡを経て
，排気管４ＢはハルブＶＢを経て一括してポンプＰｕに
接続される。

特に，排気管４Ｂが折り返して下部に取り付けられたと
きはバルプｖＡ．ＶＥを調節して排気管４Ａと排気管４
Ｂの排気速度を同一にする。

第２図（１），　（２）は第２の発明の一実施例による
排気管の構造図と排気系統図である。

第２図（１）において，排気管４Ｃは隔壁Ｐにより上下
に２分割され，それぞれ独立に排気できる構造である。

王室は排気管Ａにより排気する。

第２図（２）において，排気管４Ｃの上側の室はバルプ
ｖＡを経て，排気管４Ｃの下側の室はバルブＶＥを経て
一括してポンプＰｕに接続される。

バルブＶＡ，Ｖ．を調節して．上下の室からの排気量を
調節することにより，上下のウエハの膜厚分布を制御す
ることができる。

この例は，排気管４Ｃを２分割したがもっと多数の室に
分割してもよい。

第３図（１），　（２）は第２の発明の他の実施例によ
る排気管の構造図と排気系統図である。

第３図（１）において．排気管４Ｄは隔壁Ｐにより上下
に２分割され，それぞれ独立に排気できる構造であるが
，第２図と相違する点は上室の排気管Ａが隔壁Ｐから下
室の内部を通って導出され，排気管４Ｄの下室は２重管
となり，２重管の内側と外側を独立に排気している点で
ある。

この構造の特徴は排気管４Ｄの外形が従来と同様である
ため，反応室への取りつけが容易で占有空間が少ないこ
とである。

第３図（２）において．排気管４Ｄの上側の室はバルブ
Ｖ，を経て，排気管４Ｄの下側の室はバルブＶＢを経て
一括してポンプＰｕに接続される。

バルブＶＡ，ＶＥを調節することにより，上下の室から
の排気量を調節することにより，上下のウエハ間の膜厚
分布を制御することができる。

次に，これらの装置を用いた戒長例について説明する。

成長条件 ウエハ：８インチφのＳｉウエハ 処理ウエハ枚数：１０枚 威膜物質：Ｓｉエピ層 成長ガス：　　ＳｉＪ６＋Ｈ２ 成長ガスの圧力：　４．５　Ｔｏｒｒ 成長ガスの流量：　　ＳｉＪ６３００　ＳＣＣＭ，Ｈｚ
　　　７５ＳＩ！．Ｍ 基板温度＝９００゜Ｃ 成長速度；０．１μｍ／分 別の成長条件 ウエハ：８インチφのＳｉウェハ 処理６エハ枚数：１０枚 或膜物質：Ｓｉエビ層 威長ガス：　　Ｓｉ２｝１６＋８２ 成長ガスの圧力：　　１００　Ｔｏｒｒ威長ガスの流量
：　　Ｓｉ２Ｈ６１００　ＳＣＣＭＨ２７５１Ｍ． 基板温度：９００゜Ｃ 成長速度二０．２μｍ／分 上記いずれの威長例においても１±５％以内の膜厚分布
が得られた。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば， エビ・ＣνＤ装置において幅広い成長条件で膜特性分布
の均一性を損なわない装置を得ることができた。

特に，常圧又はそれに近い圧力下で行うエビ成長におい
て効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）．　（２）は第１の発明の一実施例による
排気管の構造図と排気系統図， 第２図（１），　（２）は第２の発明の一実施例による
排気管の構造図と排気系統図， 第３図（１），　（２）は第２の発明の他の実施例によ
る排気管の構造図と排気系統図， 第４図は従来例によるエビ・ＣＶＤ装置の模式断面図で
あり，第５図はその平面図である。 図において １１ １２ ■は反応室 ２はサセプタ ３はガス導入管， ４．４Ａ〜４Ｄは排気管， ５は回転軸 （１）構造図 （２！）−Ｔ非気系托図 第１の鉋日月の実方色Ａ夕Ｊの図 ３０　１　　回 第２の発明の実施イ列の図 第 ２ 図 （１）耀Ｉ覧回 （２）糟気系舗ヅ図 第２の発日月のイ包の実恵イ列の図 第 ３ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応室（１）と、 該反応室内に配列され且つ被成長ウェハを載せる複数の
   サセプタ（２）と、 反応ガスを該反応室内に導入するガス導入管（３）と、 該サセプタを挟んで該ガス導入管の対向位置に設けられ
   且つ軸方向に複数の開口を持ち該反応室を排気する排気
   管（４）とを有し、 該排気管は下方向に排気する排気管（４Ａ）とこれに隣
   接して上方向に排気する排気管（４Ｂ）とを少なくとも
   １組平行に配置してなることを特徴とする気相成長装置
   。
2. （２）該反応室内に配列され且つ被成長ウェハを載せる
   複数のサセプタ（２）と、 反応ガスを該反応室内に導入するガス導入管（３）と、 該サセプタを挟んで該ガス導入管の対向位置に設けられ
   且つ軸方向に複数の開口を持ち該反応室を排気する排気
   管（４）とを有し、 該排気管は管軸方向に複数の室に分割され、それぞれ独
   立に排気できるように構成されていることを特徴とする
   気相成長装置。