JPH0322521A - 気相成長装置及びその方法 - 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（ＣＶＤ）
装置及び方法に関し， 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，反応室と．該反応室内に配
列され且つ破戒長ウエハを載せる複数のサセプタと．反
応ガスを該反応室内に導入するガス導入管と，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開口
を持ち該反応室を排気する排気管とを有し（１）該排気
管は該サセプタの周囲に平行に配置され且つそれぞれ異
なった位置に該開口を持つ複数の個別排気管からなるよ
うに構或する。

（２）該排気管が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構造を用い，各室を排気する排気系
の排気時間または排気速度を調節して，該反応室から各
室への排気量を均一にするように構或する。

〔産業上の利用分野］ 本発明はエビ層又は各種被膜の戒膜に用いる気相成長（
ＣＶＤ）装置及び方法に関する。

本発明のＣＶＯ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，絶縁層等の戒膜に
使用できる。

近年のエビ・ＣＶＤ装置（エビタキシャル成長装置を含
む広義のＣＶＤ装置）は，大スループット，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・ＣＶＤ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３図は従来例によるエビ・ＣＶＤ装置の模式断面図で
あり．第４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より反応ガスが戒長室内に
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，下方では低くなる。

従って，反応室内の上下方向での膜特性の分布の制御が
困難であった。特に反応室内が常圧又はそれに近い圧力
で或長ずる場合は，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戒膜ができず，膜厚の
均一性向上のためには膜質を落とした或膜を余儀なくさ
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，戒長条件（基板温度，或長ガスの圧
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，戒長ガスの圧力，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，成長ガスの圧力を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，結果的に低圧或長の方が余分な不純物導入層が形
威されなくてすむ。

戒長条件の内，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
のように或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ゼるには限界があった。

本発明は幅広い戒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と，反応ガスを
該反応室内に導入するガス導入管と，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開口を持ち該
反応室を排気する排気管とを有し．該排気管は該サセプ
タの周囲に平行に配置され且つそれぞれ異なった位置に
該開口を持つ複数の個別排気管からなる気相成長装置，
或いは，該排気管が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構造を用い，各室を排気する排
気系の排気時間または排気速度を調節して，該反応室か
ら各室への排気量を均一にする気相成長方法により達威
される。

〔作用〕

本発明は．異なる高さに開口を持つ複数の個別排気管を
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（バルブ開放の度合
）又は排気時間（バルブ開放時間）を調節できるように
したものである。

この結果．反応室を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），　（２１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，それぞれ異なった高さに開口を
持ち．下方向に排気する個別排気管４＾．４Ｂ，４Ｃを
独立に排気し，各々の排気速度を調節することにより，
反応室を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．　４８．　４Ｃは管の高さを違え
ているが，開口部の高さが異なれば同一高さであっても
よい。

又，開口として，各個別排気管ごとに長孔が１個づつ形
威されているが．複数の孔に置き換えてもよい。

第１図（２）において，個別排気管４Ａ，　４Ｂ，　４
ＣはそれぞれバルブＶｎ　，Ｖｇ　，Ｖｃを経て一括し
てポンプＰｕに接続される。

バルブＶＡ　，Ｖ＋＋　，Ｖｃを調節して反応室から各
個別排気管への排気量を均一にする。

第２図は第２の発明の一実施例を説明する排気系統図で
ある。

図において．排気管４は隔壁Ｐにより上下方向に４分割
され．それぞれ独立に排気できる構造である。

排気管４の分割された各室４１，　４２，　４３．　４
４はそれぞれバルブＶ，，Ｖお，Ｖ，，Ｖ，を経て一括
してポンプＰｕに接続される。

バルブ■４〜ＶＤを調節して，各室からの排気量を調節
することにより，上下のウェハの膜厚分布を制御するこ
とができる。

この場合，■　バルプＶ，〜ＶＩｌを調節して各室の排
気量を上側の室より順に少なくすればよ？いは，■　各
バルブＶ　Ａ　ＮＶ　ｏにエアオペレーションバルブを
用い，その開放時間を上側の室より順に短くなるように
すればよい。

上記の，■の最適値は実際に成長した後の全ウエハの膜
厚分布を測定して決定する。

この例は，排気管４を４分割したがもっと多数の室に分
割してもよい。

次に．これらの装置を用いた戒長例について説明する。

戒長条件 ウエハ：８インチφのＳｉウェハ 処理ウエハ枚数：１０枚 戒膜物質：Ｓｉエピ層 戒長ガス：　　ＳｉｚＨ６＋ｔｌ■ 或長ガスの圧力：　　４．５　Ｔｏｒｒ或長ガスの流量
：　　Ｓｉ２Ｈ６３００　ＳＣＣＭ，Ｈｚ　　　１５ｓ
ｌＭ， 基板温度：９００゜Ｃ 或長速度＝０．１μｍ／分 別の或長条件 ？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 或長ガス’　　Ｓｌ　２Ｈ６　＋　Ｈｚ成長ガスの圧力
：　　１００　Ｔｏｒｒ戒長ガスの流量：　　ＳｉｚＨ
ｂ　１００　ＳＣＣＭ１１■　　７５ＳｌＭ． 基板温度：　　９００”Ｃ 或長速度：０６５μｍ／分 上記いずれの成長例においても，±３％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・ＣＶＤ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ピ戒長におい
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図は第２の発明の一実施例を説明する排気系統図， 第３図は従来例によるエビ・ＣＶＤ装置の模式断面図で
あり，第４図はその平面図である。 図において， ｌは反応室， ２はサセプタ． ３はガス導入管， ４は排気管 ４Ａ〜４Ｃは個別排気管， ５は回転軸 １１ １２ 回 従 来 １列 の平面 第 ４ 図 −１９０一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応室と、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と、反応ガスを該反応室内に
   導入するガス導入管と、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開口を持ち該反応室を排気
   する排気管とを有し、該排気管は該サセプタの周囲に平
   行に配置され且つそれぞれ異なった位置に該開口を持つ
   複数の個別排気管からなることを特徴とする気相成長装
   置。
2. （２）反応室と、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と、反応ガスを該反応室内に
   導入するガス導入管と、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開口を持ち該反応室を排気
   する排気管とを有し、該排気管が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構造を用い、 各室を排気する排気系の排気時間または排気速度を調節
   して、該反応室から各室への排気量を均一にすることを
   特徴とする気相成長方法。