JP2009533843A - Gas manifold for use during epitaxial film formation - Google Patents

Gas manifold for use during epitaxial film formation Download PDF

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アリ ゾジャジ，
イーワン キム，
アルカディ， ブイ． サモイロフ，
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Abstract

本発明は、基板上にエピタキシャル層を形成するように適応されたエピタキシャルチャンバ、上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つの堆積ガス及びキャリヤガスを供給するように適応された堆積ガスマニホールド及び上記堆積ガスマニホールドとは別で上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つのエッチングガス及びキャリヤガスを供給するように適応されたエッチングガスマニホールド、含むようなエピタキシャル膜形成のための方法、システム及び装置を提供する。その他の種々な態様も提供される。
【選択図】 図１The present invention includes an epitaxial chamber adapted to form an epitaxial layer on a substrate, a deposition gas manifold adapted to supply at least one deposition gas and a carrier gas to the epitaxial chamber, and the deposition gas manifold. Another method, system, and apparatus for epitaxial film formation is provided that includes an etch gas manifold adapted to supply at least one etch gas and carrier gas to the epitaxial chamber. Various other aspects are also provided.
[Selection] Figure 1

Description

関連出願への相互参照Cross-reference to related applications

本願は、２００６年４月７日に出願され、「Gas Manifolds For Use During Epitaxial Film Formation」と題する米国仮特許出願第６０／７９０，２２７号（管理番号１０３０２／Ｌ）に基づく優先権を主張している。本願は、２００６年４月７日に出願され、「Cluster Tool For Epitaxial Film Formation」と題する米国仮特許出願第６０／７９０，０６６号（管理番号１−３１８／Ｌ）、２００５年１月２８日に出願された米国特許出願第１１／０４７，３２３号（管理番号９７９３）、及び２００４年１２月１日に出願された米国特許出願第１１／００１，７７４号（管理番号９６１８）の一部継続出願でありそれに基づく優先権を主張している、２００５年９月１４日に出願された米国特許出願第１１／２２７，９７４号（管理番号９６１８／Ｐ１）にも関連している。これら各出願明細書の記載は、ここにそのまま援用される。   This application claims priority from US Provisional Patent Application No. 60 / 790,227 (Management Number 10302 / L), filed April 7, 2006, entitled “Gas Manifolds For Use During Epitaxial Film Formation”. ing. This application was filed on Apr. 7, 2006, US Provisional Patent Application No. 60 / 790,066 (Management Number 1-318 / L) entitled “Cluster Tool For Epitaxial Film Formation”, Jan. 28, 2005. Continuation of US patent application Ser. No. 11 / 047,323 (Control No. 9793) filed on April 1, 2004 and US Patent Application No. 11 / 001,774 (Control No. 9618) filed Dec. 1, 2004 It is also related to US Patent Application No. 11 / 227,974 (Management Number 9618 / P1) filed on September 14, 2005, which is an application and claims priority. The description of each of these application specifications is incorporated herein as it is.

発明の分野Field of Invention

本発明は、一般的に、半導体デバイスの製造に係り、より特定すると、エピタキシャル膜形成中に使用するためのガスマニホールドに関する。   The present invention relates generally to semiconductor device manufacturing, and more particularly to a gas manifold for use during epitaxial film formation.

背景background

従来の選択エピタキシー処理は、堆積反応及びエッチング反応を含む。これらの堆積及びエッチング反応は、エピタキシャル層及び多結晶層に対して比較的に異なる反応速度で同時に起こる。堆積処理中において、エピタキシャル層は、単結晶表面に形成され、一方、多結晶層は、既存の多結晶層及び／又はアモルファス層のような少なくとも第２の層上に堆積される。しかしながら、その堆積された多結晶層は、一般的には、エピタキシャル層よりも速い速度でエッチングされる。従って、エッチングガスの濃度を変えることにより、純選択処理では、エピタキシー物質の堆積が行われ、多結晶物質の堆積は制限されるか全く行われないようになる。例えば、選択エピタキシー処理により、単結晶シリコン表面上にシリコン含有物質のエピ層を形成し、そのスペーサー上に堆積物が残されないようにすることができる。   Conventional selective epitaxy processes include a deposition reaction and an etching reaction. These deposition and etching reactions occur simultaneously with relatively different reaction rates for the epitaxial and polycrystalline layers. During the deposition process, an epitaxial layer is formed on the single crystal surface, while a polycrystalline layer is deposited on at least a second layer, such as an existing polycrystalline layer and / or an amorphous layer. However, the deposited polycrystalline layer is generally etched at a faster rate than the epitaxial layer. Therefore, by changing the concentration of the etching gas, the deposition of the epitaxy material is performed in the pure selection process, and the deposition of the polycrystalline material is limited or not performed at all. For example, a selective epitaxy process can be used to form an epi layer of silicon-containing material on the single crystal silicon surface, leaving no deposit on the spacer.

選択エピタキシー処理は、一般的には、幾つかの欠点を有している。このようなエピタキシー処理中に選択性を維持するため、前駆体の化学濃度並びに反応温度は、その堆積処理を通して規制され調整されなければならない。もし、シリコン前駆体が十分に与えられない場合には、そのエッチング反応が優勢となってしまい、全体の処理が遅くなってしまうことがある。また、基板特徴部が有害なオーバエッチングを受けてしまうこともある。もし、エッチング前駆体が十分に与えられない場合には、堆積反応が優勢となってしまい、基板表面に亘る単結晶及び多結晶物質の形成のための選択性が減ぜられてしまうことがある。また、従来の選択エピタキシー処理は、通常、約８００℃、１０００℃以上のような高い反応温度を必要としている。このような高い温度は、熱履歴の観点から、また、基板表面に対する窒化反応が制御できなくなってしまうことがあるため、製造処理中には望ましくないものである。   Selective epitaxy processes generally have several disadvantages. In order to maintain selectivity during such an epitaxy process, the chemical concentration of the precursor as well as the reaction temperature must be regulated and adjusted throughout the deposition process. If a sufficient amount of silicon precursor is not provided, the etching reaction becomes dominant and the entire process may be slowed down. Also, the substrate features can be subjected to harmful over-etching. If not enough etch precursor is provided, the deposition reaction may dominate and the selectivity for the formation of single crystal and polycrystalline materials across the substrate surface may be reduced. . Further, the conventional selective epitaxy treatment usually requires a high reaction temperature such as about 800 ° C. and 1000 ° C. or higher. Such a high temperature is undesirable during the manufacturing process from the viewpoint of thermal history and because the nitriding reaction on the substrate surface may become uncontrollable.

従来の選択エピタキシー処理に代わるものとして、前述で援用した、２００４年１２月１日に出願された米国特許出願第１１／００１，７７４号（管理番号９６１８）明細書には、望ましい厚さのエピタキシャル層が形成されるまで、堆積処理サイクルとエッチング処理サイクルとを繰り返すような交互ガス供給（ＡＧＳ）処理について記載されている。ＡＧＳ処理は、堆積ステップとエッチングステップとを別々に使用するものであるので、エッチングステップ中には、堆積前駆体濃度は維持される必要はなく、堆積ステップ中には、エッチング前駆体濃度は維持される必要はない。ある場合には、より低い反応温度を使用することができる。   As an alternative to the conventional selective epitaxy process, US patent application Ser. No. 11 / 001,774 (Management No. 9618), filed Dec. 1, 2004, incorporated above, includes epitaxial layers of desirable thickness. An alternating gas supply (AGS) process is described that repeats a deposition process cycle and an etch process cycle until a layer is formed. Since the AGS process uses a deposition step and an etching step separately, the deposition precursor concentration does not need to be maintained during the etching step, and the etching precursor concentration is maintained during the deposition step. There is no need to be done. In some cases, lower reaction temperatures can be used.

選択エピタキシー処理とＡＧＳ処理との両者に対して、そのような処理を効率的に実施するためのシステムが必要とされている。   There is a need for a system for efficiently performing such processing for both selective epitaxy processing and AGS processing.

発明の概要Summary of the Invention

ある態様では、本発明は、基板上にエピタキシャル層を形成するように適応されたエピタキシャルチャンバと、上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つの堆積ガス及びキャリヤガスを供給するように適応された堆積ガスマニホールドと、上記堆積ガスマニホールドとは別で上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つのエッチングガス及びキャリヤガスを供給するように適応されたエッチングガスマニホールドと、を備えたエピタキシャル膜形成システムを提供する。   In one aspect, the present invention provides an epitaxial chamber adapted to form an epitaxial layer on a substrate, a deposition gas manifold adapted to supply at least one deposition gas and carrier gas to the epitaxial chamber; An epitaxial film formation system comprising: an etching gas manifold adapted to supply at least one etching gas and a carrier gas to the epitaxial chamber separately from the deposition gas manifold.

他の態様では、本発明は、エピタキシャル膜を形成する方法において、堆積ガスマニホールドからエピタキシャルチャンバへ少なくとも１つの堆積ガス及びキャリヤガスを供給するステップと、上記堆積ガスマニホールドとは別のエッチングガスマニホールドから上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つのエッチングガス及びキャリヤガスを供給するステップと、を備えた方法を提供する。   In another aspect, the present invention provides a method of forming an epitaxial film, the method comprising: supplying at least one deposition gas and a carrier gas from a deposition gas manifold to an epitaxial chamber; and an etching gas manifold separate from the deposition gas manifold. Providing at least one etching gas and a carrier gas to the epitaxial chamber.

更に別の態様では、本発明は、エピタキシャル膜を形成するのに使用するための装置において、基板上にエピタキシャル層を形成するように適応されたエピタキシャルチャンバ、上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つの堆積ガス及びキャリヤガスを供給するように適応された堆積ガスマニホールド及び上記堆積ガスマニホールドとは別で上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つのエッチングガス及びキャリヤガスを供給するように適応されたエッチングガスマニホールド、に結合された混合接合部、を含む装置を提供する。   In yet another aspect, the present invention provides an apparatus for use in forming an epitaxial film in an epitaxial chamber adapted to form an epitaxial layer on a substrate, at least one deposition gas into the epitaxial chamber, and A deposition gas manifold adapted to supply a carrier gas and an etching gas manifold adapted to supply at least one etching gas and a carrier gas to the epitaxial chamber separate from the deposition gas manifold; An apparatus including a mixed joint is provided.

更に別の態様では、本発明は、エピタキシャル膜を形成するのに使用するための装置において、基板上にエピタキシャル層を形成するように適応されたエピタキシャルチャンバ、上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つの堆積ガス及びキャリヤガスを供給するように適応された堆積ガスマニホールド及び上記堆積ガスマニホールドとは別で上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つのエッチングガス及びキャリヤガスを供給するように適応されたエッチングガスマニホールド、に結合された混合チャンバ、を含む装置を提供する。   In yet another aspect, the present invention provides an apparatus for use in forming an epitaxial film in an epitaxial chamber adapted to form an epitaxial layer on a substrate, at least one deposition gas into the epitaxial chamber, and A deposition gas manifold adapted to supply a carrier gas and an etching gas manifold adapted to supply at least one etching gas and a carrier gas to the epitaxial chamber separate from the deposition gas manifold; A mixing chamber is provided.

本発明の他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面からより十分に明らかとなろう。   Other features and aspects of the present invention will become more fully apparent from the following detailed description, the appended claims and the accompanying drawings.

詳細な説明Detailed description

従来のエピタキシャル膜形成システムは、一般的には、単一の堆積及びエッチングガスマニホールドを使用している。何故ならば、エッチングステップと堆積ステップとを同時行うものであるからである。交互ガス供給（ＡＧＳ）エピタキシャル膜形成システムにおいては、堆積ステップとエッチングステップとは、順次に行われる。典型的なＡＧＳシステムは、２００４年１２月１日に出願された米国特許出願第１１／００１，７７４号（管理番号９６１８）明細書及び２００５年９月１４日に出願された米国特許出願第１１／２２７，９７４号（管理番号９６１８／Ｐ０１）明細書に記載されており、これら明細書の記載は、ここにそのまま援用される。   Conventional epitaxial film formation systems typically use a single deposition and etch gas manifold. This is because the etching step and the deposition step are performed simultaneously. In an alternating gas supply (AGS) epitaxial film formation system, the deposition step and the etching step are performed sequentially. A typical AGS system is described in U.S. Patent Application No. 11 / 001,774 (Management Number 9618) filed on December 1, 2004 and U.S. Patent Application No. 11 filed on September 14, 2005. No./227,974 (Management No. 9618 / P01), the description of which is incorporated herein in its entirety.

ＡＧＳシステムにおいては、堆積からエッチングへと、又は、その逆に切り換えられるときに、直ぐにエピタキシャルチャンバにおいて堆積ガス及びエッチングガスが利用できるように、別々のエッチングマニホールド及び堆積マニホールドを有するのが望ましい。本発明は、別々のエッチングマニホールド及び堆積マニホールドを使用するための方法及び装置を提供する。   In AGS systems, it is desirable to have separate etch and deposition manifolds so that deposition gas and etch gas are immediately available in the epitaxial chamber when switched from deposition to etching or vice versa. The present invention provides a method and apparatus for using separate etch and deposition manifolds.

図１は、本発明の一実施形態による第１の典型的なエピタキシャル膜形成システム１００（以下、「第１のエピタキシャルシステム１００」という）の概略図である。この第１のエピタキシャルシステム１００は、（１）チャンバ弁システム１０５及び堆積ガスライン１０７を介して堆積マニホールド１０３に結合され、且つ（２）チャンバ弁システム１０５及びエッチングガスライン１１１を介してエッチングマニホールド１０９に結合されるエピタキシャルチャンバ１０１を含む。図１に示されるように、チャンバ弁システム１０５、堆積ガスライン１０７及びエッチングガスライン１１１は、混合接合部１１３（例えば、ｔ-接合部又は同様の接続部）において結合されている。   FIG. 1 is a schematic diagram of a first exemplary epitaxial film formation system 100 (hereinafter referred to as “first epitaxial system 100”) according to an embodiment of the present invention. The first epitaxial system 100 is (1) coupled to the deposition manifold 103 via a chamber valve system 105 and a deposition gas line 107, and (2) an etching manifold 109 via a chamber valve system 105 and an etching gas line 111. Including an epitaxial chamber 101 coupled to the substrate. As shown in FIG. 1, the chamber valve system 105, the deposition gas line 107, and the etching gas line 111 are coupled at a mixed junction 113 (eg, a t-junction or similar connection).

本発明の一実施形態によれば、エピタキシャルチャンバ１０１は、１つ以上の基板上にエピタキシャル膜を形成するために適応された任意の従来のエピタキシャルチャンバを含むものであってよい。典型的なエピタキシャルチャンバは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手できる、Ｅｐｉ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録名）システム及びＰｏｌｙ Ｇｅｎ（登録名）システムにおいて見出される。しかし、その他のエピタキシャルチャンバ及び／又はシステムを使用することもできる。   According to one embodiment of the present invention, the epitaxial chamber 101 may include any conventional epitaxial chamber adapted to form an epitaxial film on one or more substrates. Typical epitaxial chambers are found in the Epi Centura® and Poly Gen® systems available from Applied Materials, Inc., Santa Clara, California. However, other epitaxial chambers and / or systems can be used.

図１を参照するに、堆積マニホールド１０３は、流量コントローラ１１５ａから１１５ｄ（例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、ボリュームフローコントローラ（ＶＦＣ）、弁等）を含むことができる。これら流量コントローラ１１５ａから１１５ｄは、第１のセットのガスライン１１９ａから１１９ｄを介して、ガス源１１７ａから１１７ｄ（例えば、ガスボトル及び／又は設備ライン）に結合される。これら流量コントローラ１１５ａから１１５ｄは、第２のセットのガスライン１２１ａから１２１ｄを介して堆積ガスライン１０７にも結合される。それらガスライン１１９ａから１１９ｄ及び堆積ガスライン１０７は、ステンレス鋼配管又は他の適当なチュービング／パイピング（例えば、ＡＩＳＩ ３１６Ｌ等）を含むことができる。   Referring to FIG. 1, the deposition manifold 103 can include flow controllers 115a-115d (eg, mass flow controller (MFC), volume flow controller (VFC), valves, etc.). These flow controllers 115a-115d are coupled to gas sources 117a-117d (eg, gas bottles and / or equipment lines) via a first set of gas lines 119a-119d. These flow controllers 115a to 115d are also coupled to the deposition gas line 107 via a second set of gas lines 121a to 121d. The gas lines 119a-119d and the deposition gas line 107 may include stainless steel piping or other suitable tubing / piping (eg, AISI 316L).

図１の実施形態では、堆積マニホールド１０３は、４つのガス源１１７ａから１１７ｄに結合された４つの流量コントローラ１１５ａから１１５ｄを含む。しかしながら、これら流量コントローラ１１５ａから１１５ｄは、５つ以上設けることもでき、又は、３つ以下とすることもできる。更に又、これら流量コントローラ１１５ａから１１５ｄに結合されるガス源１１７ａから１１７ｄは、５つ以上設けることもでき、又は３つ以下とすることもできる。例えば、１つのガス源（例えば、Ｎ２、シラン、ＨＣｌ等）が２つ以上の流量コントローラに結合される場合もあるし及び／又は２つ以上のガス源が１つの流量コントローラに結合される場合もある。 In the embodiment of FIG. 1, the deposition manifold 103 includes four flow controllers 115a-115d coupled to four gas sources 117a-117d. However, five or more of these flow controllers 115a to 115d can be provided, or three or less. Furthermore, five or more gas sources 117a to 117d coupled to the flow controllers 115a to 115d can be provided, or three or less can be provided. For example, one gas source (eg, N 2 , silane, HCl, etc.) may be coupled to two or more flow controllers and / or two or more gas sources are coupled to one flow controller. In some cases.

流量コントローラ１１５ａから１１５ｄは、例えば、圧縮性ガスケットを使用することにより、ガスライン１１９ａから１１９ｄ及び１２１ａから１２１ｄに接合することができる。しかし、任意の適当な接続装置を使用することもできる。流量コントローラ１１５ａから１１５ｄは、同じものでもよいし、互いに異なるものでもよい。更に又、これら流量コントローラ１１５ａから１１５ｄは、質量、体積、時間（例えば、時間に基づいて空気弁を開閉する）等に基づいて流量を制御することができる。   The flow controllers 115a to 115d can be joined to the gas lines 119a to 119d and 121a to 121d, for example, by using a compressible gasket. However, any suitable connecting device can be used. The flow controllers 115a to 115d may be the same or different from each other. Furthermore, the flow controllers 115a to 115d can control the flow rate based on mass, volume, time (for example, opening and closing the air valve based on time), and the like.

図１は、ガス源１１７ａから１１７ｄが堆積マニホールド１０３の外部に配設されているところを示している。しかしながら、これらガス源１１７ａから１１７ｄは、堆積マニホールド１０３内に含まれるようにすることもできる。これらガス源１１７ａから１１７ｄ（例えば、ガスボトル等）は、半導体デバイス製造クリーンルーム又はチェイスの外側のサブファブ又は他のそのような場所に配設することもできる。別の仕方として、これらガス源１１７ａから１１７ｄは、半導体デバイス製造クリーンルーム及び／又はチェイスにおけるクラスタツールの近く又はその内部に配設することもできる。また、これらガス源１１７ａから１１７ｄは、半導体デバイス製造プラントの設備によって与えることもできる。ガス源１１７ａから１１７ｄに収容され及び／又は送られる化学化合物は、気体、液体及び／又は固体状であることができ、その後に、エピタキシャル膜を形成するためエピタキシャルチャンバ１０１において使用するのに気体状へと気化されるようにすることもできる。   FIG. 1 shows that gas sources 117 a to 117 d are disposed outside the deposition manifold 103. However, these gas sources 117 a to 117 d can also be included in the deposition manifold 103. These gas sources 117a-117d (e.g., gas bottles, etc.) may also be located in a semiconductor device manufacturing clean room or sub-fab outside the chase or other such location. Alternatively, these gas sources 117a-117d can be located near or within the cluster tool in the semiconductor device manufacturing clean room and / or chase. These gas sources 117a to 117d can also be provided by equipment of a semiconductor device manufacturing plant. The chemical compounds housed and / or delivered in the gas sources 117a to 117d can be in the form of gases, liquids and / or solids, which are then gaseous for use in the epitaxial chamber 101 to form an epitaxial film. It can also be vaporized.

図１を参照するに、エッチングマニホールド１０９は、流量コントローラ１２３ａ、１２３ｂ（例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、ボリュームフローコントローラ（ＶＦＣ）、弁等）を含むことができる。これら流量コントローラ１２３ａ、１２３ｂは、第１のセットのガスライン１２７ａ、１２７ｂを介してガス源１２５ａ、１２５ｂ（例えば、ガスボトル、設備ライン等）に結合される。これら流量コントローラ１２３ａ、１２３ｂは、第２のセットのガスライン１２９ａ、１２９ｂを介してエッチングガスライン１１１にも結合される。これらガスライン１２７ａ、１２７ｂ及び１２９ａ、１２９ｂ、及びエッチングガスライン１１１は、ステンレス鋼配管又は他のチュービング／パイピング（例えば、ＡＩＳＩ ３１６Ｌ等）を含むことができる。   Referring to FIG. 1, the etching manifold 109 can include flow controllers 123a, 123b (eg, a mass flow controller (MFC), a volume flow controller (VFC), a valve, etc.). These flow controllers 123a, 123b are coupled to gas sources 125a, 125b (eg, gas bottles, equipment lines, etc.) via a first set of gas lines 127a, 127b. These flow controllers 123a, 123b are also coupled to the etching gas line 111 via a second set of gas lines 129a, 129b. These gas lines 127a, 127b and 129a, 129b, and the etching gas line 111 may include stainless steel tubing or other tubing / piping (eg, AISI 316L).

図１の実施形態では、エッチングマニホールド１０９は、２つのガス源１２７ａ、１２７ｂに結合された２つの流量コントローラ１２３ａ、１２３ｂを含むことができる。しかしながら、流量コントローラ１２３ａ、１２３ｂは、３つ以上設けられる場合もあるし、１つ以下とする場合もある。また、それら流量コントローラ１２３ａ、１２３ｂに結合されるガス源１２５ａ、１２５ｂは、３つ以上設けられる場合もあるし、１つ以下とする場合もある。例えば、１つのガス源（例えば、Ｎ２、ＨＣｌ、Ｃｌ２等）が２つ以上の流量コントローラに結合される場合及び／又は２つ以上のガス源が１つの流量コントローラに結合される場合がある。 In the embodiment of FIG. 1, the etching manifold 109 can include two flow controllers 123a, 123b coupled to two gas sources 127a, 127b. However, three or more flow rate controllers 123a and 123b may be provided, or may be set to one or less. Further, three or more gas sources 125a and 125b coupled to the flow controllers 123a and 123b may be provided, or may be one or less. For example, one gas source (eg, N 2 , HCl, Cl 2, etc.) may be coupled to two or more flow controllers and / or two or more gas sources may be coupled to one flow controller. is there.

流量コントローラ１２３ａ、１２３ｂは、例えば、圧縮性ガスケットを使用することにより、ガスライン１２７ａ、１２７ｂ及び１２９ａ、１２９ｂに接合することができる。しかしながら、任意の適当な接続装置を使用することもできる。更に又、流量コントローラ１２３ａ、１２３ｂは、同じものであってもよく、互いに異なるものであってもよい。これら流量コントローラ１２３ａ、１２３ｂは、質量、体積、時間（例えば、時間に基づいて空気弁を開閉する）等に基づいて流量を制御することができる。   The flow controllers 123a and 123b can be joined to the gas lines 127a and 127b and 129a and 129b by using, for example, a compressible gasket. However, any suitable connecting device can be used. Furthermore, the flow controllers 123a and 123b may be the same or different from each other. The flow controllers 123a and 123b can control the flow rate based on mass, volume, time (for example, opening and closing the air valve based on time), and the like.

図１は、ガス源１２５ａ、１２５ｂは、エッチングマニホールド１０９の外部に配設されるものとして示されている。しかしながら、これらガス源１２５ａ、１２５ｂは、エッチングマニホールド１０９内に含ませることもできる。これらガス源１２５ａ、１２５ｂ（例えば、ガスボトル等）は、半導体デバイス製造クリーンルーム又はチェイスの外側のサブファブ又は他のそのような場所に配設することもできる。別の仕方として、これらガス源１２５ａ、１２５ｂは、半導体デバイス製造クリーンルーム及び／又はチェイスにおけるクラスタツールの近く又はその中に配設することもできる。更に又、これらガス源１２５ａ、１２５ｂは、半導体デバイス製造プラントの設備によって与えることもできる。これらガス源１２５ａ、１２５ｂ内に収容された及び／又はそれらにより送られる化学化合物は、気体、液体及び／又は固体状であってよく、また、エピタキシャル膜を形成するためエピタキシャルチャンバ１０１において使用するのに気体状へその後に気化されるものでもよい。   In FIG. 1, the gas sources 125 a and 125 b are shown as being disposed outside the etching manifold 109. However, these gas sources 125 a and 125 b can also be included in the etching manifold 109. These gas sources 125a, 125b (e.g., gas bottles, etc.) can also be disposed in a semiconductor device manufacturing clean room or sub-fab outside the chase or other such location. Alternatively, these gas sources 125a, 125b can be located near or in a cluster tool in a semiconductor device manufacturing clean room and / or chase. Furthermore, these gas sources 125a and 125b can also be provided by equipment of a semiconductor device manufacturing plant. The chemical compounds contained in and / or delivered by these gas sources 125a, 125b may be in the form of gases, liquids and / or solids and may be used in the epitaxial chamber 101 to form an epitaxial film. Alternatively, the gas may be vaporized thereafter.

チャンバ弁システム１０５は、外側チャンバ流量コントローラ１３１及び内側チャンバ流量コントローラ１３３を含むことができる。外側チャンバ流量コントローラ１３１は、外側チャンバガスライン１３５ａ、１３５ｂ（例えば、ステンレス鋼又は同様のパイピング／チュービング）を介してエピタキシャルチャンバ１０１の外側領域Ｏに結合されている。内側チャンバ流量コントローラ１３３は、内側チャンバガスライン１３７（例えば、ステンレス鋼又は同様のパイピング／チュービング）により、エピタキシャルチャンバ１０１の内側領域Ｉに結合されている。図１に示したエピタキシャルチャンバ１０１の内側領域Ｉと外側領域Ｏとは、同一縮尺で描かれたものでなく、単に表示のためだけのものであることに注意されたい。内側領域Ｉ及び外側領域Ｏの相対的なサイズ及び位置は、エピタキシャルチャンバ１０１の用途に従って変わりうるものである。   The chamber valve system 105 can include an outer chamber flow controller 131 and an inner chamber flow controller 133. Outer chamber flow controller 131 is coupled to outer region O of epitaxial chamber 101 via outer chamber gas lines 135a, 135b (eg, stainless steel or similar piping / tubing). Inner chamber flow controller 133 is coupled to inner region I of epitaxial chamber 101 by an inner chamber gas line 137 (eg, stainless steel or similar piping / tubing). Note that the inner region I and the outer region O of the epitaxial chamber 101 shown in FIG. 1 are not drawn to scale and are merely for display purposes. The relative sizes and positions of the inner region I and the outer region O can vary according to the application of the epitaxial chamber 101.

外側チャンバ流量コントローラ１３１及び内側チャンバ流量コントローラ１３３は、溶接又は任意の他の適当な方法を使用して、混合接合部１１３で接合される。外側チャンバ流量コントローラ１３１及び内側チャンバ流量コントローラ１３３は、ＭＦＣ、ボリュームフローコントローラ、弁（例えば、空気式）等であってよい。外側チャンバ流量コントローラ１３１は、溶接又は他の適当な方法を使用して、ガスライン１３５ａ、１３５ｂにも接合される。   Outer chamber flow controller 131 and inner chamber flow controller 133 are joined at mixing joint 113 using welding or any other suitable method. The outer chamber flow controller 131 and the inner chamber flow controller 133 may be an MFC, a volume flow controller, a valve (eg, pneumatic), or the like. Outer chamber flow controller 131 is also joined to gas lines 135a, 135b using welding or other suitable methods.

混合接合部１１３は、ガスライン１０７及び１１１が接続される従来のｔ-接合部であってよい。混合接合部１１３は、また、その他の幾何学形状を含むことができる。例えば、ｔ-接合部を使用するのでなく、ｙ-接合部を使用することができ、ガスを混合する接合部の部分の寸法は種々異なるものであり及び／又は可変のものである。別の仕方として、この接合部は、各枝管がそれぞれ外側チャンバ流量コントローラ１３１、内側チャンバ流量コントローラ１３３、堆積ガスライン１０７及びエッチングガスライン１１１に結合されるようなｘ-接合部であってもよい。使用されるガス源に従って、特定の幾何学形状及び／又は体積配置を選択することにより、混合接合部１１３におけるガスの混合の均一性を改善することができる。   The mixed junction 113 may be a conventional t-junction to which the gas lines 107 and 111 are connected. The mixed joint 113 can also include other geometric shapes. For example, instead of using a t-junction, a y-junction can be used, and the dimensions of the portion of the joint that mixes the gas can be different and / or variable. Alternatively, the junction may be an x-junction such that each branch is coupled to an outer chamber flow controller 131, an inner chamber flow controller 133, a deposition gas line 107, and an etching gas line 111, respectively. Good. By selecting a particular geometry and / or volume arrangement according to the gas source used, the uniformity of gas mixing at the mixing joint 113 can be improved.

ＡＧＳ処理中に別々の堆積マニホールド１０３及びエッチングマニホールド１０９を使用することにより、エッチング中に使用されるガスを、堆積に続いて直ぐにエピタキシャルチャンバ１０１で使用できるようにすることができる。同様に、堆積中に使用されるガスを、エッチングに続いて直ぐにエピタキシャルチャンバ１０１で使用できるようにすることができる。キャリヤガス（例えば、Ｎ２、Ｈ２等）は、キャリヤガスのオン／オフのために流れスパイクが生ずるのを避けるため、堆積及びエッチング中連続して堆積マニホールド１０３及びエッチングマニホールド１０９の両方から流し込むことができることに注意されたい。例えば、キャリヤガス流量は、エッチング／ソース流量よりもはるかに大きい（例えば、少なくとも１つの実施形態では、キャリヤガスの約１０から２０slmに対してエッチング／堆積ガスの約１slm以下）。１つの典型的な実施形態では、約１０slmのキャリヤガス流量が、堆積マニホールド１０３及びエッチングマニホールド１０９の各々から連続的に流し込まれる。しかし、他の流量を使用することもできる。 By using separate deposition manifold 103 and etch manifold 109 during the AGS process, the gas used during etching can be made available in epitaxial chamber 101 immediately following deposition. Similarly, the gas used during deposition can be made available in the epitaxial chamber 101 immediately following etching. A carrier gas (eg, N 2 , H 2, etc.) flows from both the deposition manifold 103 and the etching manifold 109 continuously during deposition and etching to avoid flow spikes due to the on / off of the carrier gas. Note that you can. For example, the carrier gas flow rate is much greater than the etch / source flow rate (eg, in at least one embodiment, about 10 to 20 slm of the carrier gas and no more than about 1 slm of the etching / deposition gas). In one exemplary embodiment, a carrier gas flow rate of about 10 slm is continuously flowed from each of the deposition manifold 103 and the etching manifold 109. However, other flow rates can be used.

図２は、本発明の一実施形態による第２の典型的なエピタキシャル膜形成システム２００（以下、「第２のエピタキシャルシステム２００」という）の概略図である。図２の第２のエピタキシャルシステム２００は、図１の第１のエピタキシャルシステム１００と同様であるが、図１の第１のエピタキシャルシステム１００の混合接合部１１３の代わりに混合チャンバ２０１を使用している。図２に示されるように、チャンバ弁システム１０５、堆積ガスライン１０７及びエッチングガスライン１１１は、混合チャンバ２０１に結合されている。   FIG. 2 is a schematic diagram of a second exemplary epitaxial film formation system 200 (hereinafter referred to as “second epitaxial system 200”) according to an embodiment of the present invention. The second epitaxial system 200 of FIG. 2 is similar to the first epitaxial system 100 of FIG. 1, but uses a mixing chamber 201 instead of the mixing junction 113 of the first epitaxial system 100 of FIG. Yes. As shown in FIG. 2, the chamber valve system 105, the deposition gas line 107 and the etching gas line 111 are coupled to the mixing chamber 201.

混合チャンバ２０１は、エピタキシャルチャンバ１０１へ入る前にガス混合を改善するような任意のチャンバ形状／サイズであるとよい。例えば、混合チャンバ２０１は、円筒形状、立方体形状、球体形状等であることができる。   The mixing chamber 201 may be any chamber shape / size that improves gas mixing prior to entering the epitaxial chamber 101. For example, the mixing chamber 201 can have a cylindrical shape, a cubic shape, a spherical shape, or the like.

第２のエピタキシャルシステム２００は、図１の第１のエピタキシャルシステム１００と同様に動作する。しかしながら、混合チャンバ２０１が使用されているので、ガスがエピタキシャルチャンバ１０１へ入る前に、それらガスの混合が改善される。ある幾つかの実施形態では、このようにガス混合が改善されることにより、エピタキシャル膜表面形態が（例えば、エピタキシャルチャンバ１０１内へ入る前に、キャリヤガス及びエッチング及び／又は堆積ガスをより均一に混合することにより）改善される。   The second epitaxial system 200 operates in the same manner as the first epitaxial system 100 of FIG. However, since the mixing chamber 201 is used, mixing of the gases is improved before the gases enter the epitaxial chamber 101. In some embodiments, this improved gas mixing results in a more uniform carrier film and etch and / or deposition gas (e.g., before entering the epitaxial chamber 101). Improved by mixing).

図３は、本発明の一実施形態による第３の典型的なエピタキシャル膜形成システム３００（以下、「第３のエピタキシャルシステム３００」という）の概略図である。第３のエピタキシャルシステム３００は、図１の第１のエピタキシャルシステム１００と同様であるが、チャンバ弁システム１０５に代えて、堆積弁システム３０１及びエッチング弁システム３０３を使用している。   FIG. 3 is a schematic diagram of a third exemplary epitaxial film formation system 300 (hereinafter “third epitaxial system 300”) according to an embodiment of the present invention. The third epitaxial system 300 is similar to the first epitaxial system 100 of FIG. 1, but uses a deposition valve system 301 and an etching valve system 303 instead of the chamber valve system 105.

堆積弁システム３０１は、外側チャンバ流量コントローラ３０５及び内側チャンバ流量コントローラ３０７を有している。同様に、エッチング弁システム３０３は、外側チャンバ流量コントローラ３０９及び内側チャンバ流量コントローラ３１１を含む。   The deposition valve system 301 includes an outer chamber flow controller 305 and an inner chamber flow controller 307. Similarly, the etch valve system 303 includes an outer chamber flow controller 309 and an inner chamber flow controller 311.

第３のエピタキシャルシステム３００は、図１の混合接合部１１３を、外側チャンバ混合接合部３１３及び内側チャンバ混合接合部３１５と置き換えることもできる。堆積弁システム３０１の外側チャンバ流量コントローラ３０５及びエッチング弁システム３０３の外側チャンバ流量コントローラ３０９の両者は、外側チャンバ混合接合部３１３に結合される。堆積弁システム３０１の内側チャンバ流量コントローラ３０７及びエッチング弁システム３０３の内側チャンバ流量コントローラ３１１の両者は、内側チャンバ混合接合部３１５に結合される。   The third epitaxial system 300 can also replace the mixing junction 113 of FIG. 1 with an outer chamber mixing junction 313 and an inner chamber mixing junction 315. Both the outer chamber flow controller 305 of the deposition valve system 301 and the outer chamber flow controller 309 of the etch valve system 303 are coupled to the outer chamber mixing junction 313. Both the inner chamber flow controller 307 of the deposition valve system 301 and the inner chamber flow controller 311 of the etch valve system 303 are coupled to the inner chamber mixing junction 315.

図３に示されるように、堆積ガスライン１０７は、堆積弁システム３０１の外側チャンバ流量コントローラ３０５及び内側チャンバ流量コントローラ３０７に結合されている。エッチングガスライン１１１は、エッチング弁システム３０３の外側チャンバ流量コントローラ３０９及び内側チャンバ流量コントローラ３１１に結合されている。これら流量コントローラ３０５、３０７、３０９及び３１１は、ＭＦＣ、ボリュームフローコントローラ、弁（例えば、空気式）又は任意の他の適当な流量コントローラであってよい。   As shown in FIG. 3, the deposition gas line 107 is coupled to the outer chamber flow controller 305 and the inner chamber flow controller 307 of the deposition valve system 301. Etch gas line 111 is coupled to outer chamber flow controller 309 and inner chamber flow controller 311 of etch valve system 303. These flow controllers 305, 307, 309 and 311 may be MFCs, volume flow controllers, valves (eg, pneumatic) or any other suitable flow controller.

第３のエピタキシャルシステム３００は、図１の第１のエピタキシャルシステム１００と同様に動作する。しかしながら、混合接合部３１３、３１５をエピタキシャルチャンバ１０１に（図１の混合接合部１１３に比較して）より近づけて配置したことにより、ある幾つかの実施形態においてガス混合を改善することができる。本発明の少なくとも１つの実施形態では、それら流量コントローラ３０５、３０７、３０９及び３１１の各々は、望ましい位置／流量へセットされ、（例えば、遅延及び／又はスパイクを避けるため）膜形成中に開いた状態に保たれる。例えば、流量コントローラ１１５ａから１１５ｄ及び／又は１２３ａ、１２３ｂのみを開閉すればよい。   The third epitaxial system 300 operates in the same manner as the first epitaxial system 100 of FIG. However, by placing the mixed junctions 313, 315 closer to the epitaxial chamber 101 (as compared to the mixed junction 113 of FIG. 1), gas mixing can be improved in some embodiments. In at least one embodiment of the present invention, each of the flow controllers 305, 307, 309, and 311 is set to the desired location / flow and opened during film formation (eg, to avoid delays and / or spikes). Kept in a state. For example, only the flow controllers 115a to 115d and / or 123a and 123b need to be opened and closed.

図４は、本発明の一実施形態による第４の典型的なエピタキシャル膜形成システム４００（以下、「第４のエピタキシャルシステム４００」という）の概略図である。図４の第４のエピタキシャルシステム４００は、図３の第３のエピタキシャルシステム３００と同様であるが、外側チャンバ混合接合部３１３が外側混合チャンバ４０１に置き換えられ、内側チャンバ混合接合部３１５が内側混合チャンバ４０３に置き換えられている。従って、堆積弁システム３０１の外側チャンバ流量コントローラ３０５及びエッチング弁システム３０３の外側チャンバ流量コントローラ３０９は、外側混合チャンバ４０１に結合されている。同様に、堆積弁システム３０１の内側チャンバ流量コントローラ３０７及びエッチング弁システム３０３の内側チャンバ流量コントローラ３１１は、内側混合チャンバ４０３に結合されている。   FIG. 4 is a schematic diagram of a fourth exemplary epitaxial film formation system 400 (hereinafter “fourth epitaxial system 400”) according to one embodiment of the invention. The fourth epitaxial system 400 of FIG. 4 is similar to the third epitaxial system 300 of FIG. 3, except that the outer chamber mixing junction 313 is replaced with the outer mixing chamber 401 and the inner chamber mixing junction 315 is the inner mixing. The chamber 403 is replaced. Accordingly, the outer chamber flow controller 305 of the deposition valve system 301 and the outer chamber flow controller 309 of the etch valve system 303 are coupled to the outer mixing chamber 401. Similarly, the inner chamber flow controller 307 of the deposition valve system 301 and the inner chamber flow controller 311 of the etch valve system 303 are coupled to the inner mixing chamber 403.

これら混合チャンバ４０１、４０３は、エピタキシャルチャンバ１０１へ入る前にガス混合を改善するような任意のチャンバ形状／サイズであるとよい。例えば、これら混合チャンバ４０１、４０３は、円筒形状、立方体形状、球体形状等であることができる。   These mixing chambers 401, 403 may be any chamber shape / size that improves gas mixing prior to entering the epitaxial chamber 101. For example, the mixing chambers 401 and 403 may have a cylindrical shape, a cubic shape, a spherical shape, or the like.

第４のエピタキシャルシステム４００は、図３の第３のエピタキシャルシステム３００と同様に動作する。しかしながら、混合チャンバ４０１、４０３を使用しているので、エピタキシャルチャンバ１０１へガスが入る前に、ガスの混合が改善される。ある幾つかの実施形態では、このようなガス混合の改善がなされることにより、（例えば、エピタキシャルチャンバ１０１へ入る前にキャリヤガス及びエッチング及び／又は堆積ガスをより均一に混合することにより）エピタキシャル膜表面形態が改善される。   The fourth epitaxial system 400 operates in the same manner as the third epitaxial system 300 of FIG. However, since the mixing chambers 401 and 403 are used, the gas mixing is improved before the gas enters the epitaxial chamber 101. In some embodiments, such improved gas mixing is achieved to allow epitaxial (eg, by more uniformly mixing the carrier and etch and / or deposition gases prior to entering the epitaxial chamber 101). The film surface morphology is improved.

前述の説明は、本発明の典型的な実施形態についてだけのものである。本発明の範囲内に入る前述した装置及び方法の種々な変形例は、当業者には容易に明らかとなろう。例えば、堆積マニホールド１０３とエッチングマニホールド１０９とは、エピタキシャルチャンバ１０１の互いに反対側に示されているが、これら堆積マニホールド１０３とエッチングマニホールド１０９とは、（例えば、別々のマニホールドとしながら）エピタキシャルチャンバ１０１の同じ側にあっても、又は、任意の他の適当な場所にあってもよいことは理解されよう。更に又、堆積マニホールド１０３及びエッチングマニホールド１０９は、図１から図４において前述したように処理チャンバへエッチング剤を分配するため（堆積種を分配するのに使用されるラインとは独立して）別のエッチングラインを使用する統合ガスマニホールドの部分であってもよい。   The foregoing description is only for exemplary embodiments of the invention. Various modifications of the above-described apparatus and methods that fall within the scope of the invention will be readily apparent to those skilled in the art. For example, the deposition manifold 103 and the etching manifold 109 are shown on opposite sides of the epitaxial chamber 101, but the deposition manifold 103 and the etching manifold 109 are (for example, separate manifolds) of the epitaxial chamber 101. It will be appreciated that they may be on the same side or in any other suitable location. Furthermore, the deposition manifold 103 and the etching manifold 109 are separate (independent of the lines used to distribute the deposition species) to distribute the etchant to the processing chamber as previously described in FIGS. It may be part of an integrated gas manifold that uses the same etching line.

本発明の少なくとも１つの実施形態では、エッチング剤（例えば、Ｃｌ２）の注入は、ガスパネルにおける他のガス（例えば、ソースガス、堆積ガス等）と混合することなく、独立の流体供給ラインを通して行われる。例えば、エッチング剤の注入は、流量調整装置を有する独立したラインを通して行われる。 In at least one embodiment of the present invention, the etchant (eg, Cl 2 ) injection is through an independent fluid supply line without mixing with other gases (eg, source gas, deposition gas, etc.) in the gas panel. Done. For example, the injection of the etching agent is performed through an independent line having a flow control device.

１つの特定の実施形態では、エッチング剤の注入は、流量調整装置を有し且つエッチングの望ましい均一性を達成するため処理チャンバ（例えば、エピタキシャル膜形成チャンバ）の複数の注入ゾーンの間に亘ってエッチング剤を分配するようにその処理チャンバの近くで分岐されているような独立したラインを通して行われる。ある幾つかの実施形態では、それら分岐の各々に流れ分割器又は弁が使用される。   In one particular embodiment, the etchant injection has a flow control device and spans multiple injection zones of a processing chamber (eg, epitaxial film formation chamber) to achieve the desired uniformity of etching. This is done through an independent line that branches off near the processing chamber to distribute the etchant. In some embodiments, a flow divider or valve is used for each of the branches.

ある幾つかの実施形態では、エッチング剤の注入は、ガスパネルにおける他のガスと混合せずに、処理チャンバ（例えば、エピタキシャル膜形成チャンバ）の近くに混合器を有する独立したラインを通して行われる。   In some embodiments, the etchant is injected through an independent line having a mixer near the processing chamber (eg, epitaxial film formation chamber) without mixing with other gases in the gas panel.

少なくとも１つの実施形態では、エッチング剤の注入は、処理チャンバの注入ゾーンの各々に対するガスパネルからその処理チャンバへの別々のラインでもって行われる。例えば、エッチング剤の注入は、処理チャンバの注入ゾーンの各々に対するガスパネルからその処理チャンバへの、その処理チャンバの近くに混合器を有した別々のラインでもって行われる。幾つかの実施形態では、エッチング剤の注入は、ガスパネルから処理チャンバへの別個のラインでもって、ガスパネルのところでそのエッチング剤ラインにＮ２、Ｈｅ、Ａｒ等のようなキャリヤガスのみが接続されたような状態で行われる。 In at least one embodiment, the etchant injection is performed with a separate line from the gas panel to each of the processing chamber injection zones to the processing chamber. For example, the etchant injection is performed in a separate line with a mixer near the process chamber from the gas panel to each of the process chamber injection zones to the process chamber. In some embodiments, injection of etchant, with a separate line to the processing chamber from a gas panel, N 2, the He, only carrier gas is connected, such as Ar or the like to the etchant line at the gas panel It is done in the state that was done.

ある幾つかの実施形態では、エッチング剤の注入は、そのラインの圧力がチャンバ圧力を約２０トール超えないところで、そのエッチング剤とその処理に必要とされる他の活性化学物質（例えば、液体）との混合が行われるようにして、行われる。   In some embodiments, the etchant injection may be performed with the etchant and other active chemicals (eg, liquids) required for the process where the line pressure does not exceed the chamber pressure by about 20 Torr. And is done as if mixing.

少なくとも１つの実施形態では、（好ましくは、約１トール以上のチャンバ圧力において）エピタキシャル膜形成、クリーニング及び／又はＳｉ含有物質のエッチングのためにＣｌ２が使用される。 In at least one embodiment, Cl 2 is used for epitaxial film formation, cleaning and / or etching of Si-containing materials (preferably at a chamber pressure of about 1 Torr or higher).

ある幾つかの実施形態では、エッチング剤の注入は、（好ましくは、約１トール以上のチャンバ圧力において）Ｓｉ含有物質の堆積、クリーニング及び／又はエッチングのため、エッチング剤がガスパネルにおいてＳｉ前駆体、ドーパントガス等のような他のガス／液体と混合されるようにして行われる。例えば、（好ましくは、約１トール以上のチャンバ圧力において）Ｓｉ含有物質の堆積、クリーニング及び／又はエッチングのためにエッチング剤（例えば、Ｃｌ２）を使用するのに熱処理チャンバが設けられる。ガスパネル、処理チャンバ及びガスパネルから処理チャンバに接続された分配ラインを備えるツールは、好ましくは、約１トール以上のチャンバ圧力において、Ｓｉ含有物質の堆積、クリーニング及び／又はエッチングのためエッチング剤（例えば、Ｃｌ２）を使用することができる。 In some embodiments, the etchant injection is preferably performed at an Si precursor in the gas panel for deposition, cleaning and / or etching of Si-containing material (preferably at a chamber pressure of about 1 Torr or higher). , Mixed with other gases / liquids such as dopant gases and the like. For example, a thermal processing chamber is provided to use an etchant (eg, Cl 2 ) for deposition, cleaning and / or etching of Si-containing materials (preferably at a chamber pressure of about 1 Torr or higher). A tool comprising a gas panel, a processing chamber and a distribution line connected from the gas panel to the processing chamber preferably has an etchant (for etching, cleaning and / or etching Si-containing materials at a chamber pressure of about 1 Torr or higher. For example, Cl 2 ) can be used.

ある幾つかの実施形態では、エッチング剤の注入は、そのエッチング剤がガスパネルにおける液体（Ｓｉ前駆体、ドーパントガス等）の残部と混合されるようにして行われる。少なくとも１つの実施形態では、エッチング剤の注入は、流量調整装置を有し且つ計量弁の上流でチャンバの複数の注入ゾーンの間に亘ってそのエッチング剤を分割するためそのチャンバの近くで分岐した独立したラインを通して行われる。チャンバの複数の注入ゾーンの間に亘るエッチング剤と処理ガスの残部との配分を変えるのに、その同じ計量弁を使用することができる。ある幾つかの実施形態では、エッチング剤の注入は、処理チャンバの複数の注入ゾーンの各々に対するガスパネルからその処理チャンバへの、その処理チャンバの近くに混合器を有する個別のラインでもって行われる。   In some embodiments, the etchant injection is performed such that the etchant is mixed with the remainder of the liquid (Si precursor, dopant gas, etc.) in the gas panel. In at least one embodiment, the etchant injection has a flow regulator and branches near the chamber to divide the etchant across multiple injection zones of the chamber upstream of the metering valve This is done through an independent line. The same metering valve can be used to change the distribution of the etchant and the remainder of the process gas between the multiple injection zones of the chamber. In some embodiments, the etchant injection is performed with a separate line having a mixer near the processing chamber from the gas panel to each of the plurality of injection zones of the processing chamber to the processing chamber. .

本発明の種々な典型的な実施形態について本発明を説明してきたのであるが、特許請求の範囲により限定されるような本発明の精神及び範囲内に入る他の種々な実施形態もあることは理解されよう。   While the invention has been described in terms of various exemplary embodiments thereof, it is to be understood that there are other various embodiments that fall within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood.

本発明の一実施形態による第１の典型的なエピタキシャル膜形成システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a first exemplary epitaxial film formation system according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態による第２の典型的なエピタキシャル膜形成システムの概略図である。2 is a schematic diagram of a second exemplary epitaxial film formation system according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態による第３の典型的なエピタキシャル膜形成システムの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a third exemplary epitaxial film formation system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による第４の典型的なエピタキシャル膜形成システムの概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a fourth exemplary epitaxial film formation system according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１００…第１の典型的なエピタキシャル膜形成システム（第１のエピタキシャルシステム）、１０１…エピタキシャルチャンバ、Ｏ…外側領域、Ｉ…内側領域、１０３…堆積マニホールド、１０５…チャンバ弁システム、１０７…堆積ガスライン、１０９…エッチングマニホールド、１１１…エッチングガスライン、１１３…混合接合部、１１５ａから１１５ｄ…流量コントローラ、１１７ａから１１７ｄ…ガス源、１１９ａから１１９ｄ…第１のセットのガスライン、１２１ａから１２１ｄ…第２のセットのガスライン、１２３ａ、１２３ｂ…流量コントローラ、１２５ａ、１２５ｂ…ガス源、１２７ａ、１２７ｂ…第１のセットのガスライン、１２９ａ、１２９ｂ…第２のセットのガスライン、１３１…外側チャンバ流量コントローラ、１３３…内側チャンバ流量コントローラ、１３５ａ、１３５ｂ…外側チャンバガスライン、１３７…内側チャンバガスライン、２００…第２の典型的なエピタキシャル膜形成システム（第２のエピタキシャルシステム）、２０１…混合チャンバ、３００…第３の典型的なエピタキシャル膜形成システム（第３のエピタキシャルシステム）、３０１…堆積弁システム、３０３…エッチング弁システム、３０５…外側チャンバ流量コントローラ、３０７…内側チャンバ流量コントローラ、３０９…外側チャンバ流量コントローラ、３１１…内側チャンバ流量コントローラ、３１３…外側チャンバ混合接合部、３１５…内側チャンバ混合接合部、４００…第４の典型的なエピタキシャル膜形成システム（第４のエピタキシャルシステム）、４０１…外側混合チャンバ、４０３…内側混合チャンバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... 1st typical epitaxial film formation system (1st epitaxial system), 101 ... Epitaxial chamber, O ... Outer area | region, I ... Inner area | region, 103 ... Deposition manifold, 105 ... Chamber valve system, 107 ... Deposition gas 109, etching manifold, 111, etching gas line, 113, mixed junction, 115a to 115d, flow controller, 117a to 117d, gas source, 119a to 119d, first set of gas lines, 121a to 121d, first 2 sets of gas lines, 123a, 123b ... flow controller, 125a, 125b ... gas source, 127a, 127b ... first set of gas lines, 129a, 129b ... second set of gas lines, 131 ... outer chamber flow rate controller, 33 ... Inner chamber flow controller, 135a, 135b ... Outer chamber gas line, 137 ... Inner chamber gas line, 200 ... Second typical epitaxial film formation system (second epitaxial system), 201 ... Mixing chamber, 300 ... Third exemplary epitaxial film formation system (third epitaxial system), 301 ... deposition valve system, 303 ... etching valve system, 305 ... outer chamber flow controller, 307 ... inner chamber flow controller, 309 ... outer chamber flow controller 311 ... inner chamber flow controller, 313 ... outer chamber mixing junction, 315 ... inner chamber mixing junction, 400 ... fourth typical epitaxial film forming system (fourth epitaxial system), 401 ... Side mixing chamber, 403 ... inner mixing chamber

Claims (20)

エピタキシャル膜形成システムにおいて、
基板上にエピタキシャル層を形成するように適応されたエピタキシャルチャンバと、
上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つの堆積ガス及びキャリヤガスを供給するように適応された堆積ガスマニホールドと、
上記堆積ガスマニホールドとは別で上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つのエッチングガス（etchant gas）及びキャリヤガスを供給するように適応されたエッチングガスマニホールドと、
を備えるエピタキシャル膜形成システム。 In the epitaxial film formation system,
An epitaxial chamber adapted to form an epitaxial layer on the substrate;
A deposition gas manifold adapted to supply at least one deposition gas and a carrier gas to the epitaxial chamber;
An etching gas manifold adapted to supply at least one etchant gas and carrier gas to the epitaxial chamber separate from the deposition gas manifold;
An epitaxial film forming system comprising: 上記エピタキシャル膜形成システムは、更に、上記堆積ガスマニホールドと上記エッチングガスマニホールドとの間で上記エピタキシャルチャンバに結合されたチャンバ弁システムを備えた、請求項１に記載のシステム。   The system of claim 1, further comprising a chamber valve system coupled to the epitaxial chamber between the deposition gas manifold and the etching gas manifold. 上記チャンバ弁システムは、混合接合部を介して上記堆積ガスマニホールド及び上記エッチングガスマニホールドに結合される、請求項２に記載のシステム。   The system of claim 2, wherein the chamber valve system is coupled to the deposition gas manifold and the etching gas manifold via a mixing junction. 上記チャンバ弁システムは、混合チャンバを介して上記堆積ガスマニホールド及び上記エッチングガスマニホールドに結合される、請求項２に記載のシステム。   The system of claim 2, wherein the chamber valve system is coupled to the deposition gas manifold and the etching gas manifold via a mixing chamber. 上記エピタキシャル膜形成システムは、更に、上記エピタキシャルチャンバ及び上記堆積ガスマニホールドに結合された堆積弁システムを備えた、請求項１に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the epitaxial film formation system further comprises a deposition valve system coupled to the epitaxial chamber and the deposition gas manifold. 上記エピタキシャル膜形成システムは、更に、上記エピタキシャルチャンバ及び上記エッチングガスマニホールドに結合されたエッチング弁システムを備えた、請求項１に記載のシステム。   The system of claim 1, further comprising an etch valve system coupled to the epitaxial chamber and the etch gas manifold. 上記エピタキシャル膜形成システムは、更に、
上記エピタキシャルチャンバ及び上記堆積ガスマニホールドに結合された堆積弁システムと、
上記エピタキシャルチャンバ及び上記エッチングガスマニホールドに結合されたエッチング弁システムと、
を備えた、請求項１に記載のシステム。 The epitaxial film forming system further includes:
A deposition valve system coupled to the epitaxial chamber and the deposition gas manifold;
An etch valve system coupled to the epitaxial chamber and the etch gas manifold;
The system of claim 1, comprising: 上記エピタキシャル膜形成システムは、更に、
上記堆積ガスマニホールドに結合され且つ上記エピタキシャルチャンバに通ずる混合接合部に結合された堆積弁システムと、
上記エッチングガスマニホールドに結合され且つ上記エピタキシャルエピタキシャルチャンバに通ずる上記混合接合部に結合されたエッチング弁システムと、
を備えた、請求項１に記載のシステム。 The epitaxial film forming system further includes:
A deposition valve system coupled to the deposition gas manifold and coupled to a mixing junction leading to the epitaxial chamber;
An etch valve system coupled to the etch gas manifold and coupled to the mixed junction leading to the epitaxial epitaxial chamber;
The system of claim 1, comprising: 上記エピタキシャル膜形成システムは、更に、
上記堆積ガスマニホールドに結合され且つ上記エピタキシャルチャンバに通ずる混合チャンバに結合された堆積弁システムと、
上記エッチングガスマニホールドに結合され且つ上記エピタキシャルチャンバに通ずる上記混合チャンバに結合されたエッチング弁システムと、
を備えた、請求項１に記載のシステム。 The epitaxial film forming system further includes:
A deposition valve system coupled to the deposition gas manifold and coupled to a mixing chamber leading to the epitaxial chamber;
An etch valve system coupled to the mixing chamber coupled to the etch gas manifold and to the epitaxial chamber;
The system of claim 1, comprising: エピタキシャル膜を形成する方法において、
堆積ガスマニホールドからエピタキシャルチャンバへ少なくとも１つの堆積ガス及びキャリヤガスを供給するステップと、
上記堆積ガスマニホールドとは別のエッチングガスマニホールドから上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つのエッチングガス及びキャリヤガスを供給するステップと、を備えた方法。 In a method of forming an epitaxial film,
Supplying at least one deposition gas and a carrier gas from the deposition gas manifold to the epitaxial chamber;
Supplying at least one etching gas and carrier gas to the epitaxial chamber from an etching gas manifold separate from the deposition gas manifold. 上記エピタキシャルチャンバへ上記ガスを送るため、上記堆積ガスマニホールドと上記エッチングガスマニホールドとの間で上記エピタキシャルチャンバに結合されたチャンバ弁システムを使用するステップを更に備えた、請求項１０に記載の方法。   The method of claim 10, further comprising using a chamber valve system coupled to the epitaxial chamber between the deposition gas manifold and the etch gas manifold to deliver the gas to the epitaxial chamber. 上記チャンバ弁システム、上記堆積ガスマニホールド、及び上記エッチングガスマニホールドに結合された混合接合部を使用するステップを更に備えた、請求項１１に記載の方法。   The method of claim 11, further comprising using a mixed junction coupled to the chamber valve system, the deposition gas manifold, and the etch gas manifold. 上記チャンバ弁システム、上記堆積ガスマニホールド、及び上記エッチングガスマニホールドに結合された混合チャンバを使用するステップを更に備えた、請求項１１に記載の方法。   The method of claim 11, further comprising using a mixing chamber coupled to the chamber valve system, the deposition gas manifold, and the etching gas manifold. 上記エピタキシャルチャンバ及び上記堆積ガスマニホールドに結合された堆積弁を使用するステップを更に備えた、請求項１０に記載の方法。   The method of claim 10, further comprising using a deposition valve coupled to the epitaxial chamber and the deposition gas manifold. 上記エピタキシャルチャンバ及び上記エッチングガスマニホールドに結合されたエッチング弁(etchant valve)システムを使用するステップを更に備えた、請求項１０に記載の方法。   The method of claim 10, further comprising using an etchant valve system coupled to the epitaxial chamber and the etch gas manifold. 上記エピタキシャルチャンバ及び上記堆積ガスマニホールドに結合された堆積弁システムを使用し、上記エピタキシャルチャンバ及び上記エッチングガスマニホールドに結合されたエッチング弁システムを使用するステップを更に備えた、請求項１０に記載の方法。   The method of claim 10, further comprising using a deposition valve system coupled to the epitaxial chamber and the deposition gas manifold, and using an etching valve system coupled to the epitaxial chamber and the etching gas manifold. . 上記堆積ガスマニホールドに結合され且つ上記エピタキシャルチャンバに通ずる混合接合部に結合された堆積弁システムを使用するステップと、上記エッチングガスマニホールドに結合され且つ上記エピタキシャルチャンバに通ずる上記混合接合部に結合されたエッチング弁システムを使用するステップと、を更に備えた、請求項１０に記載の方法。   Using a deposition valve system coupled to the deposition gas manifold and coupled to the mixed junction leading to the epitaxial chamber; and coupled to the mixed junction coupled to the etching gas manifold and leading to the epitaxial chamber. The method of claim 10, further comprising using an etch valve system. 上記堆積ガスマニホールドに結合され且つ上記エピタキシャルチャンバに通ずる混合チャンバに結合された堆積弁システムを使用するステップと、上記エッチングガスマニホールドに結合され且つ上記エピタキシャルチャンバに通ずる上記混合チャンバに結合されたエッチング弁システムを使用するステップと、を更に含む、請求項１０に記載の方法。   Using a deposition valve system coupled to the deposition gas manifold and coupled to the mixing chamber leading to the epitaxial chamber; and an etching valve coupled to the mixing chamber coupled to the etching gas manifold and leading to the epitaxial chamber. 11. The method of claim 10, further comprising using the system. エピタキシャル膜を形成するのに使用するための装置において、
基板上にエピタキシャル層を形成するように適応されたエピタキシャルチャンバ、上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つの堆積ガス及びキャリヤガスを供給するように適応された堆積ガスマニホールド及び上記堆積ガスマニホールドとは別で上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つのエッチングガス及びキャリヤガスを供給するように適応されたエッチングガスマニホールド、に結合された混合接合部、
を備えた装置。 In an apparatus for use in forming an epitaxial film,
An epitaxial chamber adapted to form an epitaxial layer on a substrate, a deposition gas manifold adapted to supply at least one deposition gas and a carrier gas to the epitaxial chamber, and the epitaxial gas separate from the deposition gas manifold A mixed junction coupled to an etching gas manifold adapted to supply at least one etching gas and a carrier gas to the chamber;
With a device. エピタキシャル膜を形成するのに使用するための装置において、
基板上にエピタキシャル層を形成するように適応されたエピタキシャルチャンバ、上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つの堆積ガス及びキャリヤガスを供給するように適応された堆積ガスマニホールド及び上記堆積ガスマニホールドとは別で上記エピタキシャルチャンバへ少なくとも１つのエッチングガス及びキャリヤガスを供給するように適応されたエッチングガスマニホールド、に結合された混合チャンバ、
を備えた装置。 In an apparatus for use in forming an epitaxial film,
An epitaxial chamber adapted to form an epitaxial layer on a substrate, a deposition gas manifold adapted to supply at least one deposition gas and a carrier gas to the epitaxial chamber, and the epitaxial gas separate from the deposition gas manifold A mixing chamber coupled to an etching gas manifold adapted to supply at least one etching gas and a carrier gas to the chamber;
With a device.
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