JP4464949B2 - 基板処理装置及び選択エピタキシャル膜成長方法 - Google Patents
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Description
この構成において、SiまたはSiGeの選択エピタキシャル成長の原料となるガスは、ノズルを通じて反応炉内上部から導入され、下部より排気される。よってウェハの存在する反応雰囲気でのガスの流れは上から下となる。
このとき、反応炉を加熱するヒータは上部ヒータ、中央上部ヒータ、中央ヒータ、中央下部ヒータ及び下部ヒータの5つの領域に分割されており、5つに分割されたヒータに、上部から下部になるにつれて温度が高くなるように温度勾配(温度傾斜)を持たせており、これにより、反応ガスの消費によって排気側(反応炉内下部)ほど成長速度が低下するのを補正している。
また、原料ガスとエッチングガスを同じノズルから供給した場合、原料ガスの自己分解によりノズル内に膜が付き、そこにエッチングガスを流すと、パーティクル発生やエッチングガスの消費が生じてしまっていた。
前記Si含有ガスと前記Cl2ガスとを交互に繰り返して処理室内に供給して前記処理室内に収容された基板の表面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる基板処理装置であって、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部材と、
前記基板及び前記処理室内の雰囲気を加熱し、前記処理室の外部に設けられる加熱部材と、
前記処理室内に配置されるガス供給系と、
前記処理室に開口する排気口と、
を備え、
前記ガス供給系は、前記Si含有ガスを供給する第1のガス供給部材と、前記Cl2ガスを供給する前記第1のガス供給部材とは異なる第2のガス供給部材とを含み、
前記第1のガス供給部材及び前記第2のガス供給部材は、それぞれ前記Si含有ガス及び前記Cl2ガスを前記処理室内のそれぞれ異なる複数箇所へ別々に供給する複数のガス供給ノズルからなる基板処理装置にある。
図1において、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置10の概要を示す。基板処理装置10はいわゆるホットウォール式縦型減圧CVD装置である。
図1に示すように、ウェハカセット12により搬入されたウェハ(Si基板)aは、移載機14によりウェハカセット12からボート16へ移載される。全てのウェハaの移載が完了すると、ボート16は処理炉18内へ挿入され、処理炉18内は真空排気系20により減圧される。そしてヒータ22により処理炉18内を所望の温度に加熱し、温度が安定したところでガス供給系21から原料ガスとエッチングガスを交互に供給し、ウェハa上にSi又はSiGe等を選択エピタキシャル成長させる。なお、23は制御系であり、ボート16の処理炉18内への挿入及び回転、真空排気系20での排気、ガス供給系21からのガスの供給及びヒータ22による加熱等を制御する。
図2は本発明の一実施形態に係るボート16挿入後の処理炉18の概略構成図であり、縦断面図として示される。
図2に示すように、処理炉18には、処理室24を形成する、例えばアウターチューブよりなる反応管26と、反応管26の下部に配置され、排気口27から排気するガス排気管28と処理室24内に原料ガス等を供給する第1のガス供給管30とエッチングガス等を供給する第2のガス供給管32とが設けられ、反応管26とOリング33aを介して接続されたマニホールド34と、マニホールド34の下端部を閉塞し、処理室24をOリング33b及び33cを介して密閉するシールキャップ36と、ウェハ(Si基板)aを多段に保持(支持)するウェハ保持体(基板支持部材)としてのボート16と、ボート16を所定の回転数で回転させる回転機構38と、反応管26の外側に、図示しないヒータ素線と断熱部材よりなりウェハaを加熱するヒータ(加熱部材)22と、を備えている。
また、ヒータ22は、上部ヒータ22A、中央上部ヒータ22B、中央ヒータ22C、中央下部ヒータ22D及び下部ヒータ22Eの5つの領域に分割されており、それらは、それぞれ円筒形状を有している。
また処理室24内の雰囲気は、ガス排気管28に接続された排気手段(例えば真空ポンプ59)により処理室24から排気される。
図2に示すように、未処理のウェハaを保持したボート16は、昇降モータ(図示省略)を駆動することにより、処理室24内に挿入される。次に制御装置60からの命令により排気バルブ62を開けて、処理室24内の雰囲気を排気し、処理室24内を減圧する。そして、制御装置60によりヒータ22を制御し、処理室24内の温度、ひいてはウェハaの温度を所望の温度に維持する。その後制御装置60からの命令により回転機構38が駆動され、ボート16を所定の回転数で回転させる。
(2)次に、ガスの供給を止めて処理室24内の排気を行う。
(3)続いてパージガスであるH2ガスを、第1のガス供給管及び第1のガス供給ノズル42a、42b、42cと、第2のガス供給管32及び第2のガス供給ノズル44a、44b、44cと、の両方を通じて処理室24に供給する(パージ工程)。
(4)その後、エッチングガスである塩素(Cl2)ガスを第2のガス供給管32及び第2のガス供給ノズル44a、44b、44cを通じて処理室24に供給する(エッチング工程)。その際にパージガスであるH2ガスを第1のガス供給管30及び第1のガス供給ノズル42a、42b、42cを通じて処理室24内に供給する。
(5)その後、ガスの供給を止めて処理室24内の排気を行う。
(6)そして、パージガスであるH2ガスを第1のガス供給管30及び第1のガス供給ノズル42a、42b、42cと、第2のガス供給管32及び第2のガス供給ノズル44a、44b、44cと、の両方を通じて処理室24に供給する(パージ工程)。
以上の(1)〜(6)の工程を1サイクルとし、これらの工程を繰り返してウェハa上でのSi膜の選択エピタキシャル成長を行うことで、成長速度とエッチング速度の両方を調整することが可能となるとともに、パーティクル発生を回避でき、良好なエッチング特性を得ることができる。
12 ウェハカセット
14 移載機
16 ボート
18 処理炉
20 真空排気系
22 ヒータ
24 処理室
26 反応管
27 排気口
28 ガス排気管
30 第1のガス供給管
32 第2のガス供給管
33a、33b Oリング
34 マニホールド
35 リング状部
36 シールキャップ
37 円板状部
38 回転機構
40a、40b、40c 第1のガス供給口
42a、42b、42c 第1のガス供給ノズル
43a、43b、43c 第2のガス供給口
44a、44b、44c 第2のガス供給ノズル
46 原料ガス供給源
48 パージガス供給源
50 エッチングガス供給源
52 第1のMFC
54 第2のMFC
56 第3のMFC
58 第4のMFC
59 真空ポンプ
60 制御装置
62 排気バルブ
64 第1のバルブ
66 第2のバルブ
68 第3のバルブ
70 第4のバルブ
72 第5のバルブ
74 第6のバルブ
Claims (4)
- Si含有ガスとCl2ガスとを少なくとも使用し、
前記Si含有ガスと前記Cl2ガスとを交互に繰り返して処理室内に供給して前記処理室内に収容された基板の表面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる基板処理装置であって、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部材と、
前記基板及び前記処理室内の雰囲気を加熱し、前記処理室の外部に設けられる加熱部材と、
前記処理室内に配置され、前記処理室内のそれぞれ異なる複数の高さへ開口するガス供給孔を有する複数の第1のガス供給ノズル及び前記処理室内のそれぞれ異なる複数の高さへ開口するガス供給孔を有する複数の第2のガス供給ノズルを含むガス供給系と、
前記処理室に開口する排気口と、
を備え、
前記ガス供給系は、前記Si含有ガスを供給する第1のガス供給管と、前記Cl2ガスを供給する前記第1のガス供給管とは異なる第2のガス供給管とからなり、
前記複数の第1のガス供給ノズルは、前記第1のガス供給管から分岐され、前記複数の第2のガス供給ノズルは、前記第2のガス供給管から分岐されたことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置であって、前記基板の表面に選択的に成長させるエピタキシャル膜はSi膜もしくはSiGe膜であって、前記Si含有ガスはSiH4、Si2H6、SiH2Cl2のいずれかであり、SiGe膜を成膜するときは前記Si含有ガスに加えてGeH4、GeCl4のいずれかのGe含有ガスを用いる基板処理装置。
- 請求項1又は請求項2に記載の基板処理装置であって、前記Si含有ガスを供給する際は前記第2のガス供給管にパージガスを供給し、前記Cl2ガスを供給する際は前記第1のガス供給管にパージガスを供給する基板処理装置。
- Si含有ガスを前記処理室内のそれぞれ異なる複数の高さへ供給する複数の第1のガス供給ノズルと、Cl含有ガスを前記処理室内のそれぞれ異なる複数の高さへ供給する複数の第2のガス供給ノズルを備える基板処理装置において、処理室内に収容された基板の表面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる選択エピタキシャル膜成長方法であって、少なくとも、
前記複数の第1のガス供給ノズルを用いて前記Si含有ガスを処理室内に供給し、前記複数の第2のガス供給ノズルを用いてパージガスを処理室内に供給する成膜工程と、
前記Si含有ガスの供給を止めて前記処理室内の雰囲気を排気する排気工程と、
前記複数の第1のガス供給ノズル及び前記複数の第2のガス供給ノズルを用いてパージガスを処理室内に供給するパージ工程と、
前記複数の第2のガス供給ノズルを用いてエッチングガスとしてCl含有ガスを処理室内に供給し、前記複数の第1のガス供給ノズルを用いてパージガスを処理室内に供給するエッチング工程と、
前記Cl含有ガスの供給を止めて前記処理室内の雰囲気を排気する排気工程と、
前記複数の第1のガス供給ノズル及び前記複数の第2のガス供給ノズルを用いてパージガスを処理室内に供給するパージ工程と、
を繰り返して所望の膜厚を成長させることを特徴とする選択エピタキシャル膜成長方法。
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