JPS6338430B2 - - Google Patents

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JPS6338430B2
JPS6338430B2 JP59201230A JP20123084A JPS6338430B2 JP S6338430 B2 JPS6338430 B2 JP S6338430B2 JP 59201230 A JP59201230 A JP 59201230A JP 20123084 A JP20123084 A JP 20123084A JP S6338430 B2 JPS6338430 B2 JP S6338430B2
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reaction
supply nozzle
reaction gas
gas supply
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Kazuo Maeda
Toku Tokumasu
Toshihiko Fukuyama
Tsuguaki Hirata
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Applied Materials Japan Inc
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Publication date
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    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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    • C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は気相成長装置に関し、一層詳細には、
クローズドチヤンバーを用いずに、不活性ガスの
高速カーテン流により外界と内部反応領域を区切
る開放チヤンバーにすることによつて、パーテイ
クルの発生をほぼ完全になくすことができる気相
成長装置に関するものである。
（従来の技術） 従来の気相成長装置は、例えば特開昭53―
54181号公報に開示されているように、加熱支持
台上に載置した被処理物に対面して２重管構造の
ノズルを配置し、該ノズルの内管から反応ガスと
キヤリアガスを、外管から窒素ガス等のカーテン
ガスを被処理物に向けて噴出するようになつてい
る装置が知られている。
この装置によれば反応管を必要とすることな
く、大気中でスプレー式に反応生成物を被着せし
めることが可能となる。
また、特開昭57―187033号公報に開示されてい
るように、被処理物の支持壁と外部から照射され
る紫外線を透過する石英窓との間の空間に、反応
ガス供給ノズルにより被処理物表面に反応ガスを
層流にて供給し、キヤリアガス供給ノズルにより
石英窓に沿つてキヤリアガスを層流にて供給する
気相成長装置が知られている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記従来の気相成長装置には次の
ような問題点がある。
すなわち前者の装置においては、反応ガスおよ
びカーテンガスが被処理物に向けて噴出されるも
のであるため、被処理物表面で反応ガスおよびカ
ーテンガスの乱流が生じ、反応ガス中で生成した
気相反応生成物が、反応ガスの吹き上げによつ
て、被処理物表面に成長した皮膜上に落下して付
着する、いわゆるパーテイクルの発生が生じ易い
という問題点がある。
一方、後者の装置においては、反応ガス中で生
成した気相反応生成物は反応ガス流に乗つて比較
的排出され易いものではあるが、石英窓等の器壁
に付着した反応生成物が落下して被処理物上の皮
膜に再付着するおそれがある。特に被処理物を加
熱する場合には、被処理物付近で急に反応ガスや
キヤリアガスが加熱されて両ガス間に乱流状態が
生じ易いという問題点がある。
そこで本発明は上記種々の問題点を解決すべく
なされたものであり、その目的とするところは、
パーテイクルの発生がほぼ完全なまでに抑制され
るのみならず、装置の簡略化をも図ることができ
る気相成長装置を提供するにある。
（問題点を解決するための手段） 上記目的による本発明では、被処理物表面に反
応ガスを流通させて被処理物表面に皮膜を成長さ
せる気相成長装置において、被処理物を載置し、
該被処理物を反応温度にまで加熱するホツトプレ
ートを備え、該ホツトプレート周辺が開放されて
いる開放チヤンバーと、反応ガスを被処理物表面
に沿つて被処理物表面と平行な方向に流す反応ガ
ス供給ノズルと、この反応ガス流の少なくとも反
被処理物側を覆つて不活性ガスカーテンを形成す
るように不活性ガスを供給する不活性ガス供給ノ
ズルと、反応ガス流と不活性ガス流とが層流をな
すように、前記各ガス供給ノズルから流される反
応ガスと不活性ガスとをあらかじめほぼ等しい温
度にまで加熱する加熱手段とを具備することを特
徴としている。
（作 用） 作用について述べる。
反応ガスをあらかじめ加熱して、反応ガス供給
ノズル２４から、ウエハー２２表面に沿つて帯状
に流し、N2ガスをあらかじめ加熱してN2ガス供
給ノズル３８から反応ガス上を覆つて帯状に流し
て、ウエハー２２表面上に所望の皮膜を形成させ
ることができる。この場合に両ガスがあらかじめ
同温度付近にまで加熱されているから、両ガス間
で上昇気流等による乱流が生じることがなく、従
つて層流状態で供給されるから、反応ガス気相中
で生成した反応生成物がウエハー２２表面上に落
下して、パーテイクルが発生する等の事態が生じ
ない。
（実施例） 以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づ
いて詳細に説明する。
第１図は本発明装置の概略を示す説明図であ
る。
２０はホツトプレートであり、その上面にウエ
ハー２２を載置する。ホツトプレート２０はウエ
ハー２２を反応温度付近にまで加熱する。
ホツトプレート２０は適宜な支持体（図示せ
ず）により支持されることはもちろんであるが、
ホツトプレート２０の周辺は開放されており、本
発明においては、このホツトプレート２２を含む
反応部を開放チヤンバーとよぶ。
２４は反応ガス供給ノズルであり、ホツトプレ
ート２０側方に配置され、反応ガスをウエハー２
２表面に沿つてウエハー２２表面と平行に流す。
反応ガス供給ノズル２４は、中空状のガス留め２
６を有し、このガス留め２６に連通する多数のス
リツト状あるいは小孔状をなすガス噴出口２８を
有するノズル本体３０にガス供給管３２が連結さ
れてなる（第１図、第２図）。ノズル本体３０か
らはノズル本体３０前方に厚さ数mmの帯状の反応
ガス流がウエハー２２表面に沿つて流せるように
なつている。
３４は反応ガス加熱用コイルであり、ガス供給
管３２の適所に巻回され、反応ガスをあらかじめ
ウエハー２２表面温度付近にまで加熱してウエハ
ー２２表面上を通過させるものである。
３６はウエハー２２を挾んで反応ガス供給ノズ
ル２４と対向して配置された排出管であり、未反
応ガス、気相中の反応生成物を排出する。
３８は不活性ガス供給ノズルたるN2ガス供給
ノズルであり、反応ガス供給ノズル２４とほぼ同
様に構成され、反応ガス供給ノズル２４の上方に
配置されて、反応ガス供給ノズル２４から流出す
る反応ガス流の上方を覆つてN2ガスを帯状に流
すものである。このN2ガスも、N2ガス供給管４
０に巻回された加熱用コイル４２によつて、反応
ガスとほぼ同温度にまで加熱されて供給される。
４４は上記のN2ガスを排出するN2ガス排出管
である。
本実施例は上記のように構成される。
しかして反応ガスをあらかじめ加熱して、反応
ガス供給ノズル２４から、ウエハー２２表面に沿
つて帯状に流し、N2ガスをあらかじめ加熱して
N2ガス供給ノズル３８から反応ガス上方を覆つ
て帯状に流して、ウエハー２２表面上に所望の皮
膜を形成させることができる。この場合に両ガス
があらかじめ同温度付近にまで加熱されているか
ら、両ガス間で上昇気流等による乱流が生じるこ
とがなく、したがつて層流状態で供給されるか
ら、反応ガス気相中で生成した反応生成物がウエ
ハー２２表面上に落下して、パーテイクルが発生
する等の事態が生じない。
反応ガス系はSiH4―O2系、SiH4―PH3―O2系
のような無機シラン系による、SiO2膜、PSG膜
の形成が可能である。
なお上記の場合、例えばSiH4―O2系において、
加熱用コイル３４によつて反応ガスをあらかじめ
約400℃の反応温度にまで加熱してしまうと、例
えば反応ガス供給ノズル２４内で反応してしまう
ことが考えられるから、加熱用コイル３４によつ
ては、反応が起こらない温度、例えば約200℃程
度に加熱（N2ガスも200℃程度に加熱する）して
供給し、ウエハー２２近傍で他の適宜な加熱源に
よつて反応温度にまで加熱するのが望ましい。
実施例 １ SiH4を200℃、400c.c.／分、O2を200℃、600
c.c.／分、N2ガスを200℃、2500c.c.／分で供給し、
反応温度400℃で反応させたところ、SiO2皮膜が
1200Å／分で得られた。
パーテイクルの発生は見られなかつた。
なお装置は第１図乃至第３図に概略的に示した
装置を用いた。ウエハーは50mm径のものを12枚第
３図に示すように並べた。各ガス供給ノズル２
４，３８と各ガス排出管３６，４４との間隔は約
150mmにセツトした。また各ガス供給ノズル２４，
３８の噴出口は、大きさ0.3mmの小孔を0.5mm間隔
に一列に約400mmの長さに亘つて配列した小孔群
とした。これにより各ガスは厚さ数mmの状態で層
流となつて供給された。
第４図はさらに他の実施例を示す。
本実施例は紫外線照射ランプを設けた他は前記
実施例を同じである。
紫外線照射ランプ５０（Hgランプ）はN2ガス
流のさらに上方に位置するように設けられ、ホツ
トプレート２０上に載置されるウエハー２２上面
に紫外線を照射するものである。５２は反射板で
ある。
５４は上記紫外線照射ランプ５０を収納するボ
ツクスであり、ボツクス５４内にはN2ガスが流
通される。ポツクス５４内にN2ガスを流通させ
るのは、O2が存在するとO2ガスによつて紫外線
が吸収されるからである。
５６は石英ガラス製のカバーであり、該カバー
５６の周縁部には紫外線を透過しない例えばクロ
ム蒸着皮膜が形成され、中央透過部から紫外線を
ウエハー２２表面上に照射するようになつてい
る。
本実施例においては、紫外線照射によつて励起
される反応ガス系が好適に用いられる。
例えば、有機シラン（テトラエトキシシラン）
＋O2系、有機シラン＋PH3（あるいは有機リン）
＋O2系等の反応ガス系が有用である。
このような有機シラン系は一般的に700℃以上
の高温条件でなければ反応しない。しかしながら
発明者は、このような有機シラン系においても、
紫外線を照射することによつて400℃程度の低温
条件でも充分に反応が進行することを見出した。
本実施例においては上記事実は極めて有用であ
る。すなわち反応ガス、N2ガスを上記の400℃程
度にまで予熱して供給できる。この温度では反応
ガス系は反応せず、紫外線ランプ５０の紫外線照
射領域において初めて、必要な反応を起こし、ウ
エハー２２上に皮膜を生成するからである。この
ように反応ガスおよびN2ガスを、反応ガスの後
に起こる反応の反応温度にまであらかじめ予熱し
て供給しうるから、他の加熱源は全く不要である
とともに、反応ガス流とN2ガスとは層流状態で
流れ、前記実施例と同様に、パーテイクルの発生
を抑止することができる。
また上記有機シラン系に紫外線を照射して起こ
る反応は、被処理物の表面で起こる表面反応であ
る。このため反応においては、凹部にも凸部と変
わりなく皮膜が生成し、いわゆるステツプカバリ
ツジ（均一被着性）にすぐれる。
さらにこの実施例においては、ウエハー２２の
若干上方に、適宜なマスク（図示せず）をおくこ
とによつて、マスクのパターン通りに皮膜をウエ
ハー２２上に成長させることも可能である。マス
クは石英ガラス等の紫外線を透過する素材のもの
を用い、前記のカバー５６と同様にクロム蒸着等
によつて紫外線非透過部を形成して用いる。
実施例 ２ テトラエトキシシランを200℃、600c.c.／分、
O2ガスを200℃、600c.c.／分、N2ガスを200℃、
0.8／分で供給し、Hgランプ（波長184.9nm、
254.0nm）でウエハー上を照射し、反応温度400
℃で反応させたところ、SiO2皮膜が1000Å／分
で得られた。
装置は前記実施例１で用いた装置に、第４図に
示す紫外線照射ランプを取り付けて用いた。この
紫外線照射ランプとホツトプレートとの間隔は30
mmに設定した。
パーテイクルの発生はみられず、ステツプカバ
リツジも良好であつた。
またウエハー表面から若干離してマスクをお
き、マスクを通して紫外線を照射したところ、マ
スクのパターン通りに皮膜をウエハー上に選択成
長させることができた。
なお、反応系は上記の他に、SiH4―O2系、（紫
外線照射によつて常温で反応する）、SiH4―
N2O、CO2、NO2、NO、NH3系（紫外線照射に
よつて約400℃で反応する）、有機シラン―NO2、
CO2、N2O、NO、NH3系（同約400℃で反応）
を用いたところ同様の効果が得られた。
なお以上の各実施例においては、N2ガスカー
テンを形成する例を示したが、これに限られず、
アルゴンその他の不活性ガスを用いることができ
ることはもちろんである。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば次の特有な作用効
果を奏する。
すなわち、 反応ガスと不活性ガスとをあらかじめほぼ等
しい温度に加熱する加熱手段を設けているの
で、被処理物表面で急に加熱されるのと異な
り、両ガスに上昇気流等の乱流を生じさせず、
したがつてチヤツバーをクローズドでなく開放
チヤンバーに設けても確実に反応ガスと不活性
ガスとの層流を得ることができる。
チヤンバーが開放チヤンバーであるから、装
置全体の小型化とそのコストの低減化が図れる
ばかりか、チヤンバー内壁に付着した反応生成
物が落下して皮膜上に再付着するというパーテ
イクルの発生を完全に防止できる。
被処理物表面に流れる反応ガスと不活性ガス
とが、両者が層流状態をなすように流れるか
ら、気相中での反応生成物は反応ガス流と共に
排出される。したがつてこの点でもパーテイク
ルの発生が抑止される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の概要を示す説明図、第３
図はその平面図、第２図は反応ガス供給ノズルの
説明図、第４図は本発明装置の他の実施例を示す
説明図である。 ２０……ホツトプレート、２２……ウエハー、
２４……反応ガス供給ノズル、２６……ガス留
め、２８……ガス噴出口、３０……ノズル本体、
３２……ガス供給管、３４……反応ガス加熱用コ
イル、３６……排出管、３８……N2ガス供給ノ
ズル、４０……N2ガス供給管、４２……加熱用
コイル、４４……N2ガス排出管、５０……紫外
線照射ランプ、５２……反射板、５４……ボツク
ス、５６……カバー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理物表面に反応ガスを流通させて被処理
    物表面に皮膜を成長させる気相成長装置におい
    て、 被処理物を載置し、該被処理物を反応温度にま
    で加熱するホツトプレートを備え、該ホツトプレ
    ート周辺が開放されている開放チヤンバーと、 反応ガスを被処理物表面に沿つて被処理物表面
    と平行な方向に流す反応ガス供給ノズルと、 この反応ガス流の少なくとも反被処理物側を覆
    つて不活性ガスカーテンを形成するように不活性
    ガスを供給する不活性ガス供給ノズルと、 反応ガス流と不活性ガス流とが層流をなすよう
    に、前記各ガス供給ノズルから流される反応ガス
    と不活性ガスとをあらかじめほぼ等しい温度にま
    で加熱する加熱手段と を具備することを特徴とする気相成長装置。
JP20123084A 1984-09-26 1984-09-26 気相成長装置 Granted JPS6179771A (ja)

Priority Applications (2)

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