JP4961817B2

JP4961817B2 - Epitaxial growth equipment

Info

Publication number: JP4961817B2
Application number: JP2006118501A
Authority: JP
Inventors: 順博蛇川
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: JP2007294546A

Description

本発明は、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜するエピタキシャル成長装置に係り、エピタキシャル成長装置の反応室内付近の浄化に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to an epitaxial growth apparatus for forming an epitaxial film on the surface of a silicon wafer, and relates to a technique suitable for use in purification in the vicinity of a reaction chamber of the epitaxial growth apparatus.

半導体基板の製造分野において、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させたエピタキシャルウェーハが知られている。エピタキシャルウェーハとは、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）の表面に、エピタキシャル成長により、エピタキシャル膜を成膜させたものである。
近年、ＭＯＳメモリデバイスの高集積化に伴い、α粒子によるメモリの誤動作（ソフトエラー）およびＣＭＯＳ・ＩＣにおけるラッチアップが無視できなくなっている。これらの解決策として、デバイス製作の障害となるｇｒｏｗ−ｉｎ欠陥を解消可能なエピタキシャル膜を有したエピタキシャルウェーハが注目され、最近ではＣＭＯＳ・ＩＣの製造にエピタキシャルウェーハが積極的に用いられており、その使用範囲はさらに拡大しつつある。 In the field of semiconductor substrate manufacturing, an epitaxial wafer is known in which an epitaxial film is grown on the surface of a silicon wafer. An epitaxial wafer is obtained by forming an epitaxial film on the surface of a silicon wafer (semiconductor wafer) by epitaxial growth.
In recent years, with the high integration of MOS memory devices, memory malfunction (soft error) due to α particles and latch-up in CMOS IC cannot be ignored. As a solution to these problems, an epitaxial wafer having an epitaxial film capable of eliminating a grow-in defect that hinders device fabrication has attracted attention. Recently, an epitaxial wafer has been actively used in the manufacture of CMOS / IC. Its range of use is expanding further.

シリコンウェーハのエピタキシャル成長法としては、気相成長法が一般的である。反応ガス（原料ガス）には、シラン系（ＳｉＨ_４、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＣｌ_４など）のガスが汎用され、キャリアガスにはＨ_２ガスなどが使用されている。
エピタキシャル膜の成長装置の一種として、枚葉式のエピタキシャル成長装置が知られている。この枚葉式の成長装置は、コンパクトな反応室を有し、ハロゲンランプによる輻射加熱方式が採られている。枚葉処理を行うことから、均熱条件、ガス流分布の設計が容易で、エピタキシャル膜の特性を高めることができる。したがって、大口径のシリコンウェーハの処理に適している。 A vapor phase growth method is generally used as an epitaxial growth method for a silicon wafer. Silane (SiH ₄ , SiHCl ₃ , SiH ₂ Cl ₂ , SiCl _4, etc.) gases are generally used as the reaction gas (raw material gas), and H ₂ gas or the like is used as the carrier gas.
A single-wafer epitaxial growth apparatus is known as a type of epitaxial film growth apparatus. This single-wafer growth apparatus has a compact reaction chamber and employs a radiant heating method using a halogen lamp. Since the single wafer processing is performed, it is easy to design soaking conditions and gas flow distribution, and the characteristics of the epitaxial film can be enhanced. Therefore, it is suitable for processing a large-diameter silicon wafer.

以下、図９〜図１１を参照し、従来の枚葉式のエピタキシャル成長装置を具体的に説明する。
図９〜図１１に示すように、従来の枚葉式のエピタキシャル成長装置は、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜する反応室１２と、反応室１２内にシリコンウェーハＷを移載する移載手段を有したトランスファチャンバ１３（移載室）と、反応室１２とトランスファチャンバ１３とを連通する通路１１とを備えている。
トランスファチャンバ１３内のシリコンウェーハＷは、通路１１を介して、上記移載手段により反応室１２のサセプタ１８に移載される。その後、反応室１２に反応ガスを供給し、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜させる。
成膜時には、シリコンウェーハＷの表面にパーティクルが付着していないことが重要である。パーティクルを除去せずにエピタキシャル膜を成膜させると、エピタキシャル膜にマウンドおよび積層欠陥などが発生するおそれがある。そして、これらの欠陥は、後にＬＰＤ（ＬｉｇｈｔＰｏｉｎｔＤｅｆｅｃｔｓ）として発見されることになる。 Hereinafter, a conventional single wafer epitaxial growth apparatus will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 9 to 11, the conventional single wafer epitaxial growth apparatus includes a reaction chamber 12 for forming an epitaxial film on the surface of the silicon wafer W, and a transfer for transferring the silicon wafer W into the reaction chamber 12. A transfer chamber 13 (transfer chamber) having mounting means, and a passage 11 communicating the reaction chamber 12 and the transfer chamber 13 are provided.
The silicon wafer W in the transfer chamber 13 is transferred to the susceptor 18 of the reaction chamber 12 through the passage 11 by the transfer means. Thereafter, a reaction gas is supplied to the reaction chamber 12 to form an epitaxial film on the surface of the silicon wafer W.
At the time of film formation, it is important that no particles adhere to the surface of the silicon wafer W. If an epitaxial film is formed without removing particles, there is a possibility that a mound, a stacking fault, or the like occurs in the epitaxial film. These defects are later discovered as LPD (Light Point Defects).

そこで、ウェーハ表面のパーティクルを除去するため、例えば特許文献１のエピタキシャル成長装置が開発されている。特許文献１においては、同じく図９〜図１１に示すように、通路１１の上方に、反応室１２から通路１１への反応ガスの流入を阻止するため、通路１１にパージガスを供給するノズル１４が複数配設されている。成膜時には、各ノズル１４からパージガス（水素ガス）を吹き出す。これにより、通路１１の上壁面に、反応ガスの成分に起因した副生成物５０が堆積される現象を抑えることができる。
特開２００３−１０９９９３号公報 Therefore, for example, an epitaxial growth apparatus disclosed in Patent Document 1 has been developed in order to remove particles on the wafer surface. In Patent Document 1, as shown in FIGS. 9 to 11, a nozzle 14 for supplying a purge gas to the passage 11 is provided above the passage 11 in order to prevent the reaction gas from flowing into the passage 11 from the reaction chamber 12. A plurality are arranged. At the time of film formation, a purge gas (hydrogen gas) is blown out from each nozzle 14. Thereby, the phenomenon in which the by-product 50 resulting from the component of the reaction gas is deposited on the upper wall surface of the passage 11 can be suppressed.
JP 2003-109993 A

ところで、パーティクルの発生原因としては多々知られている。そのうち、通路１１の上壁面に堆積した副生成物５０が剥離し、これが反応室１２の炉内ガスの対流によりシリコンウェーハＷの表面へと運ばれ、パーティクルとして検出されることがある。
サセプタ１８は回転モータにより回転自在に構成され、成膜時にはサセプタ１８を介してシリコンウェーハＷを周方向に所定の回転速度で回転させる。サセプタ１８の外周には、環状のプレヒートリングＲが配置されている。プレヒートリングＲは、反応室１２を区画するドーム取付体２５の内周壁に固定され、反応ガスをウェーハ表面に接触する直前に加熱する環状のヒータである。よって、回転自在なサセプタ１８と、固定されたプレヒートリングＲとの間には隙間が存在することになる。 By the way, there are many known causes of particle generation. Among them, the by-product 50 deposited on the upper wall surface of the passage 11 is peeled off, and this may be carried to the surface of the silicon wafer W by the convection of the furnace gas in the reaction chamber 12 and detected as particles.
The susceptor 18 is configured to be rotatable by a rotary motor, and the silicon wafer W is rotated at a predetermined rotation speed in the circumferential direction via the susceptor 18 during film formation. An annular preheat ring R is disposed on the outer periphery of the susceptor 18. The preheat ring R is an annular heater that is fixed to the inner peripheral wall of the dome mounting body 25 that defines the reaction chamber 12 and that heats the reaction gas immediately before contacting the wafer surface. Therefore, there is a gap between the rotatable susceptor 18 and the fixed preheat ring R.

図９〜図１１に示すように、副生成物５０が堆積する通路１１は、成膜時のサセプタ位置より低い位置に配されている。そのため、成膜中、プレヒートリングＲとサセプタ１８とが、反応室１２を上下に区画する仕切り板となり、反応ガスは通路１１に流れ込み難くなる。
しかしながら、反応ガスの一部は、サセプタ１８とプリヒートリングＲとの隙間を通過して通路１１に侵入し、副生成物５０を堆積させている。特に、通路１１の反応室１２側の部分が高濃度となるため、堆積量も増大する。しかも、通路１１の反応室１２側の部分のうちでも、とりわけ、図１０に領域Ｅで示すように、反応ガスの供給口１６側（風上側）は排出口１７側（風下側）に比べて副生成物５０が多量に発生し易い。そのため、反応室１２における炉内対流により、剥離後の副生成物５０が、シリコンウェーハＷの表面に運ばれる可能性はさらに高まることになる。 As shown in FIGS. 9 to 11, the passage 11 in which the by-product 50 is deposited is disposed at a position lower than the susceptor position at the time of film formation. Therefore, during film formation, the preheat ring R and the susceptor 18 serve as a partition plate that divides the reaction chamber 12 in the vertical direction, and the reaction gas hardly flows into the passage 11.
However, a part of the reaction gas passes through the gap between the susceptor 18 and the preheat ring R and enters the passage 11 to deposit the by-product 50. In particular, since the portion of the passage 11 on the reaction chamber 12 side has a high concentration, the amount of deposition also increases. Moreover, among the portions on the reaction chamber 12 side of the passage 11, the reaction gas supply port 16 side (windward side) is more than the discharge port 17 side (leeward side), as shown by region E in FIG. A large amount of the by-product 50 is easily generated. Therefore, the possibility that the by-product 50 after separation is transported to the surface of the silicon wafer W by convection in the reaction chamber 12 is further increased.

ところで、エピタキシャル成長装置にあっては、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜する反応ガスが、ドーム取付体２５の内周壁の上部に形成された供給口１６から供給されている。反応ガスは、ドーム取付体２５の内周壁のうち、供給口１６に対向した排出口１７に向かって水平に流される。一方、反応ガスの流れと水平面内で略直交する方向を長さ方向とした通路１１の内部に、各ノズル１４を介して、パージガスが噴出される。
このパージガスは、上述した副生成物５０の堆積を防止するため、通路１１に流しているのである。 By the way, in the epitaxial growth apparatus, a reaction gas for forming an epitaxial film on the surface of the silicon wafer W is supplied from a supply port 16 formed on the inner peripheral wall of the dome mounting body 25. The reaction gas flows horizontally toward the discharge port 17 facing the supply port 16 in the inner peripheral wall of the dome mounting body 25. On the other hand, purge gas is ejected through the nozzles 14 into the passage 11 whose length direction is substantially perpendicular to the flow of the reaction gas in a horizontal plane.
This purge gas is flowing through the passage 11 in order to prevent the above-mentioned deposition of the by-product 50.

しかしながら、このような効果を十分に発揮していないのが現状である。特に、図１０に領域Ｅで示すように、進入する反応ガスの濃度が排出口１７側（風下側）に比べて高い供給口１６側（風上側）は副生成物５０が多量に発生し易いため、図１３に示すように、ウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜したとき、発生するＬＰＤも風上側に対応する位置で高く、これを低減したいという要求があった。
また、従来のエピタキシャル成長装置にて反応室−搬送室間通路に流すパージガスは通路底面に主流が出来てしまい、通路天井面近くでは逆流が生じてしまっている。また、パージガスの流れ水平方向でも流れは不均一になっており、反応ガス導入口側（風上側）での逆流が顕著であった。この通路内への逆流により通路壁面に副生成物が堆積することが問題であった However, the present situation is that such an effect is not sufficiently exhibited. In particular, as shown by region E in FIG. 10, a large amount of by-product 50 is likely to be generated on the supply port 16 side (windward side) where the concentration of the entering reaction gas is higher than that on the discharge port 17 side (windward side). Therefore, as shown in FIG. 13, when an epitaxial film is formed on the surface of the wafer W, the generated LPD is high at a position corresponding to the windward side, and there is a demand for reducing this.
In addition, the purge gas flowing in the reaction chamber-transfer chamber passage in the conventional epitaxial growth apparatus has a main flow at the bottom surface of the passage, and a reverse flow is generated near the ceiling surface of the passage. Further, the flow of the purge gas was not uniform even in the horizontal direction, and the back flow on the reaction gas inlet side (windward side) was remarkable. The problem was that by-products accumulated on the wall of the passage due to the back flow into the passage.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．通路の上壁面に堆積する副生成物を抑制すること。
２．半導体ウェーハ上のパーティクルの発生量を低減させること。
３．ＬＰＤの少ないエピタキシャルウェーハを得ることができるエピタキシャル成長装置を提供すること。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and intends to achieve the following object.
1. Suppress by-products that accumulate on the upper wall of the passage.
2. To reduce the amount of particles generated on a semiconductor wafer.
3. To provide an epitaxial growth apparatus capable of obtaining an epitaxial wafer with low LPD.

本発明のエピタキシャル成長装置は、シリコンウェーハが収容される反応室と、
通路を介して反応室に連通された移載室とを備え、
上記反応室に設けられた供給口から、この供給口と対向して上記反応室に設けられた排出口に向かって反応ガスを流すことで、半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜するエピタキシャル成長装置において、
前記通路の反応室側出口が、前記反応室内において前記反応ガスの下流側位置に設けられ、
前記通路が、前記反応室側において、少なくとも前記排出口およびこの排出口に連通する排出路の一部と平面視して重なる位置で、該排出路の下側位置に設けられることにより上記課題を解決した。
本発明は、前記通路の反応室出口が、前記排出口の直下に設けられてなることが可能である。
また、本発明において、前記通路には、前記反応ガスの前記通路への流入を防止するためのパージガスを噴出するノズルが設けられ、
前記排出口の下側には、前記通路内に噴出したパージガスを排出するパージガス排出口が設けられる手段を採用することもできる。
また、前記反応室内において、前記排出口、前記パージガス排出口、前記通路の反応室出口の順に上下方向下向きに設けられることができる。
本発明においては、前記パージガスの流量が５〜３０ＳＬＭの範囲とされることが可能である。

The epitaxial growth apparatus of the present invention includes a reaction chamber in which a silicon wafer is accommodated,
A transfer chamber communicated with the reaction chamber via a passage,
An epitaxial growth apparatus for forming an epitaxial film on the surface of a semiconductor wafer by flowing a reaction gas from a supply port provided in the reaction chamber to a discharge port provided in the reaction chamber so as to face the supply port In
A reaction chamber side outlet of the passage is provided at a position downstream of the reaction gas in the reaction chamber ;
Before Symbol passage, in the reaction chamber side, the problems by at least the part and overlaps in plan view the position of the discharge port and the discharge path communicating with the discharge port, it is provided in the lower position of the exhaust Detchi Solved.
In the present invention, the reaction chamber outlet of the passage may be provided directly below the discharge port.
In the present invention, the passage is provided with a nozzle for ejecting a purge gas for preventing the reaction gas from flowing into the passage.
A means provided with a purge gas discharge port for discharging the purge gas jetted into the passage may be employed below the discharge port.
In the reaction chamber, the discharge port, the purge gas discharge port, and the reaction chamber outlet of the passage may be provided downward in the vertical direction.
In the present invention, the flow rate of the purge gas can be in the range of 5 to 30 SLM.

本発明のエピタキシャル成長装置は、シリコンウェーハが収容される反応室と、
通路を介して反応室に連通された移載室とを備え、
上記反応室に設けられた供給口から、この供給口と対向して上記反応室に設けられた排出口に向かって反応ガスを流すことで、半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜するエピタキシャル成長装置において、
前記通路の反応室側出口が、前記反応室内において前記反応ガスの下流側位置に設けられることで、供給口から噴出した濃度の高い反応ガスが反応室内のサセプタより下側に進入した場合でも、サセプタ等に比べて低温状態に維持されている通路に、高濃度の反応ガスが進入してしまうことを、従来の反応ガス流れと直交する方向に通路出口のある装置と比べて、大幅に低減することができる。
さらに、反応ガスが通路内に進入した場合でも、従来の反応ガス流れと直交する方向に通路出口のある装置と比べて、進入した反応ガスが反応室内を経て流れたものなため、供給口付近に比べて反応ガス濃度が低下しているので、反応ガスが通路壁面に接触しても、通路壁面、特に上壁面において副生成物が形成することを防止できることになる。
これにより、反応ガスとパージガスとの水素置換効率が改善され、この通路出口付近では副生成物が付着し難くなる。結果的に、ウェーハのロード・アンロード中にウェーハ上に副生成物が落下・付着して、半導体ウェーハ上でのパーティクルが発生することを抑制させることができ、ＬＰＤの少ないエピタキシャルウェーハを得ることができる。
なお、通路下壁面に副生成物が付着した場合でも、ウェーハ上に落下することがないため、パーティクル発生は抑制できるものである。 The epitaxial growth apparatus of the present invention includes a reaction chamber in which a silicon wafer is accommodated,
A transfer chamber communicated with the reaction chamber via a passage,
An epitaxial growth apparatus for forming an epitaxial film on the surface of a semiconductor wafer by flowing a reaction gas from a supply port provided in the reaction chamber to a discharge port provided in the reaction chamber so as to face the supply port In
The reaction chamber side outlet of the passage is provided at a position downstream of the reaction gas in the reaction chamber, so that even when a highly concentrated reaction gas ejected from the supply port enters below the susceptor in the reaction chamber, Compared to conventional devices with a passage outlet in the direction perpendicular to the flow of the reaction gas, the concentration of the reaction gas entering a passage maintained at a low temperature compared to a susceptor is greatly reduced. can do.
Furthermore, even when the reaction gas enters the passage, it is near the supply port because the entered reaction gas flows through the reaction chamber as compared to a conventional device having a passage outlet in a direction orthogonal to the reaction gas flow. Therefore, even if the reaction gas contacts the passage wall surface, it is possible to prevent the formation of by-products on the passage wall surface, particularly the upper wall surface.
As a result, the efficiency of hydrogen replacement between the reaction gas and the purge gas is improved, and by-products are less likely to adhere near the exit of this passage. As a result, it is possible to suppress by-products from falling and adhering to the wafer during loading / unloading of the wafer, and generating particles on the semiconductor wafer, and to obtain an epitaxial wafer with less LPD. Can do.
Even when a by-product adheres to the lower wall surface of the passage, particle generation can be suppressed because it does not fall on the wafer.

さらに、半導体ウェーハとしては、例えばシリコンウェーハ、ガリウム・ヒ素ウェーハなどを採用することができる。
エピタキシャル膜を成膜する装置としては、例えば枚葉式のエピタキシャル成長装置を採用することができる。 Furthermore, as a semiconductor wafer, a silicon wafer, a gallium arsenide wafer, etc. are employable, for example.
As an apparatus for forming the epitaxial film, for example, a single wafer type epitaxial growth apparatus can be adopted.

本発明において、前記通路が、前記反応室側において、少なくとも前記排出口およびこの排出口に連通する排出路の一部と平面視して重なる位置で、該排出路の下側位置に設けられること、つまり、反応室内が、エピタキシャル成長時にサセプタより上側位置であり、エピタキシャル成長させる反応ガスを意図的に流すエピタキシャル領域と、このエピタキシャル領域よりも下側となる下側領域と、からなる場合に、エピタキシャル成長時に、エピタキシャル領域においてサセプタ上のウェーハ表面と排出口底面と供給口底面とがほぼ面一とされるが、この排出口よりも下側位置で、反応室内下側領域に通路出口が設けられることにより、エピタキシャル領域においてガス流れに沿って供給口から排出口に向けて低下するよう形成されている反応ガス濃度勾配に対し、平面視してもっとも低濃度となる位置において通路を反応室に接続させることができ、これにより、高濃度の反応ガスが直接通路内に進入することを防止できる。その結果、通路内での副生成物形成を防止することが可能となるとともに、エピタキシャル成長装置のクリーニング回数を減少させ、装置のランニングコストを低減することが可能となる。 In the present invention, the passage is provided at a lower position on the reaction chamber side at a position overlapping at least the discharge port and a part of the discharge channel communicating with the discharge port in plan view. That is, when the reaction chamber is located above the susceptor during epitaxial growth and includes an epitaxial region for intentionally flowing a reaction gas to be epitaxially grown and a lower region lower than the epitaxial region, In the epitaxial region, the wafer surface on the susceptor, the bottom surface of the discharge port, and the bottom surface of the supply port are substantially flush with each other, but a passage outlet is provided in the lower region of the reaction chamber at a position below the discharge port. In the epitaxial region, it is formed so as to decrease from the supply port toward the discharge port along the gas flow To respond gas concentration gradient, it is possible to connect the passage to the reaction chamber in a position to be the lowest concentration in a plan view, thereby, possible to prevent the high concentration of the reaction gas enters directly into the passageway. As a result, formation of by-products in the passage can be prevented, the number of cleanings of the epitaxial growth apparatus can be reduced, and the running cost of the apparatus can be reduced.

本発明は、前記通路の反応室出口が、前記排出口の直下に設けられてなることにより、反応室内でエピタキシャル領域から下側領域に漏れた成長ガスがあったとしても、通路に到達する反応ガス濃度を可能な限り低減して、通路壁面、特に、通路上壁面に副生成物が形成することを低減できる。 In the present invention, the reaction chamber outlet of the passage is provided immediately below the discharge port, so that even if there is growth gas leaked from the epitaxial region to the lower region in the reaction chamber, the reaction reaching the passage By reducing the gas concentration as much as possible, it is possible to reduce the formation of by-products on the passage wall surface, particularly on the passage upper wall surface.

また、本発明において、前記通路には、前記反応ガスの前記通路への流入を防止するためのパージガスを噴出するノズルが設けられ、
前記排出口の下側には、前記通路内に噴出したパージガスを排出するパージガス排出口が設けられることにより、反応室内に進入した反応ガスを反応室内に流入したパージガスとともにこのパージガス排出口から排出して、反応ガスが通路内に進入することを確実に防止でき、この成長ガスが接触して通路内に副生成物が形成することを防止できる。 In the present invention, the passage is provided with a nozzle for ejecting a purge gas for preventing the reaction gas from flowing into the passage.
A purge gas discharge port for discharging the purge gas ejected into the passage is provided below the discharge port so that the reaction gas that has entered the reaction chamber is discharged from the purge gas discharge port together with the purge gas that has flowed into the reaction chamber. Thus, it is possible to reliably prevent the reaction gas from entering the passage, and it is possible to prevent the growth gas from contacting and forming a by-product in the passage.

パージガスのノズルは所定長さの筒形状を有している。例えば円筒形状でもよいし、角筒形状でもよい。
パージガスとしては、例えば水素ガスを採用することができる。水素ガスは、通路の上壁面または下壁面に設けられたノズルから噴出される。ノズルの形成数は限定されない。１本でもよいし、２本以上でもよい。 The purge gas nozzle has a cylindrical shape with a predetermined length. For example, a cylindrical shape or a rectangular tube shape may be used.
As the purge gas, for example, hydrogen gas can be employed. Hydrogen gas is ejected from a nozzle provided on the upper wall surface or the lower wall surface of the passage. The number of nozzles formed is not limited. There may be one or two or more.

また、前記反応室内において、前記排出口、前記パージガス排出口、前記通路の反応室出口の順に上下方向下向きに設けられることにより、反応室内下側領域にパージガス排出口を設け、反応室内に進入した反応ガスを、通路内に進入する直前でパージガスとともに反応室内下側領域から排出して、反応ガスが通路内に進入することを確実に防止でき、この成長ガスが接触して通路内部、特に、パーティクル発生原因となりやすい上壁面に副生成物が形成することを防止できる。 Further, in the reaction chamber, a purge gas discharge port is provided in the lower region of the reaction chamber by entering the discharge port, the purge gas discharge port, and the reaction chamber outlet of the passage in this order downward, and entered the reaction chamber. The reaction gas is discharged from the lower region of the reaction chamber together with the purge gas immediately before entering the passage, and the reaction gas can be reliably prevented from entering the passage. By-products can be prevented from forming on the upper wall surface, which is likely to cause particles.

本発明においては、前記パージガスの流量が５〜３０ＳＬＭの範囲とされることにより、確実に通路上壁面において副生成物の形成原因となる成長ガスが通路に進入することを防止できる。 In the present invention, by setting the flow rate of the purge gas in the range of 5 to 30 SLM, it is possible to reliably prevent the growth gas that causes the formation of by-products on the upper wall surface of the passage from entering the passage.

本発明によれば、従来の反応ガス流れと直交する方向に通路出口のある装置において、パージガスの噴出のみによっては防止できなかった副生成物の形成原因となる高濃度の成長ガスが通路に進入することを防止でき、通路上壁面に接触した反応ガスにより副生成物が形成することを防止できる。結果的に、ウェーハのロード・アンロード中にウェーハ上に副生成物が落下・付着して、半導体ウェーハ上でのパーティクル発生を抑制させることができ、ＬＰＤの少ないエピタキシャルウェーハを得ることができるという効果を奏することができる。 According to the present invention, in a conventional apparatus having a passage outlet in a direction orthogonal to the reaction gas flow, a high concentration growth gas that causes formation of a by-product that cannot be prevented only by the ejection of purge gas enters the passage. It is possible to prevent the by-product from being formed by the reaction gas in contact with the upper wall surface of the passage. As a result, by-products fall on and adhere to the wafer during loading / unloading of the wafer, particle generation on the semiconductor wafer can be suppressed, and an epitaxial wafer with less LPD can be obtained. There is an effect.

以下、本発明に係るエピタキシャル成長装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す模式平面図であり、図２は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す斜視図であり、図３は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置のプロセスチャンバを示す正断面図であり、図１〜図３において、符号１０はこの発明の実施例１に係るエピタキシャル成長装置である。 Hereinafter, an embodiment of an epitaxial growth apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view showing a part of the epitaxial growth apparatus in the present embodiment, FIG. 2 is a perspective view showing a part of the epitaxial growth apparatus in the present embodiment, and FIG. 3 is an epitaxial growth in the present embodiment. 1 is a front sectional view showing a process chamber of the apparatus, and in FIGS. 1 to 3, reference numeral 10 denotes an epitaxial growth apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

本実施形態におけるエピタキシャル成長装置１０は、図１に示すように、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）Ｗの表面に、エピタキシャル膜を成膜する２台のプロセスチャンバ２０と、プロセスチャンバ２０にシリコンウェーハＷを移送する搬送手段を有したトランスファチャンバ１３と、シリコンウェーハＷをトランスファチャンバ１３に投入するローダ部３１と、ローダ部３１と連通し、シリコンウェーハＷを減圧した雰囲気で保持するロードロック室３３とを備えている。ロードロック室３３は、内部に移載室１３Ａが形成されたトランスファチャンバ１３と連通されている。 As shown in FIG. 1, the epitaxial growth apparatus 10 in the present embodiment transfers two silicon wafers W to the process chamber 20 and two process chambers 20 for forming an epitaxial film on the surface of a silicon wafer (semiconductor wafer) W. A transfer chamber 13 having a transfer means, a loader unit 31 for feeding the silicon wafer W into the transfer chamber 13, and a load lock chamber 33 that communicates with the loader unit 31 and holds the silicon wafer W in a reduced pressure atmosphere. ing. The load lock chamber 33 communicates with the transfer chamber 13 in which the transfer chamber 13A is formed.

プロセスチャンバ２０は、図３に示すように、石英などの透明な素材からそれぞれ構成された上側ドーム２１と下側ドーム２２とを、円筒体のドーム取付体２５により連結したものである。これにより、プロセスチャンバ２０内に、平面視して略円形状の密閉された反応室１２が形成される。反応室１２の上方および下方には、反応室１２内を加熱する図示しないハロゲンランプが、周方向に向かって略均一な間隔で離間して複数個配設されている。ドーム取付体２５の所定位置には、反応室１２にガスを流入するガス供給口１６が設けられている。また、ドーム取付体２５の対向位置（ガス供給口１６と１８０°離間した位置）には、反応室１２内のガスを、その室外へ排出するガス排出口１７が設けられている。
排出口１７は、ウェーハＷ表面上にながれた反応ガスを排出するように、処理するウェーハＷ径よりも多少大きい幅寸法を有している。
ガス排出口１７は、ガス排出路１７ｂを介してガス排出手段５１に接続されており、また、ガス供給口１６はガス供給手段５２に接続されている。 As shown in FIG. 3, the process chamber 20 is formed by connecting an upper dome 21 and a lower dome 22 each made of a transparent material such as quartz by a cylindrical dome mounting body 25. As a result, a substantially circular sealed reaction chamber 12 is formed in the process chamber 20 in plan view. A plurality of halogen lamps (not shown) for heating the inside of the reaction chamber 12 are arranged above and below the reaction chamber 12 at substantially uniform intervals in the circumferential direction. A gas supply port 16 through which gas flows into the reaction chamber 12 is provided at a predetermined position of the dome mounting body 25. Further, a gas discharge port 17 for discharging the gas in the reaction chamber 12 to the outside of the chamber is provided at a position facing the dome mounting body 25 (a position separated from the gas supply port 16 by 180 °).
The discharge port 17 has a width that is slightly larger than the diameter of the wafer W to be processed so as to discharge the reaction gas flowing on the surface of the wafer W.
The gas discharge port 17 is connected to the gas discharge means 51 via the gas discharge path 17 b, and the gas supply port 16 is connected to the gas supply means 52.

反応室１２には、シリコンウェーハＷが載置されるサセプタ１８が設けられている。サセプタ１８は、反応室１２内の高温に耐え得るように炭素基材の表面にＳｉＣ被膜をコーティングしたものが主に採用されている。サセプタ１８の裏面側（下方）には、これを支持するサセプタ支持部材１９が設けられている。また、サセプタ支持部材１９は、円筒形状のカバー（本体）の軸心部下方に、軸部２３が固着されている。軸部２３は、図示していない駆動機構により回転自在に設けられ、その結果、円筒形状のサセプタ支持部材１９およびサセプタ１８も水平面内で所定速度で回転自在に設けられている。
そして、サセプタ１８の外周には、反応ガスをウェーハ表面に接触する直前に加熱する環状のプレヒートリングＲが配置されている。プレヒートリングＲは、上記ドーム取付体２５の内周壁に固定されている。よって、回転自在なサセプタ１８と、固定されたプレヒートリングＲとの間には隙間が存在している。 The reaction chamber 12 is provided with a susceptor 18 on which the silicon wafer W is placed. As the susceptor 18, a carbon substrate whose surface is coated with a SiC film so as to withstand the high temperature in the reaction chamber 12 is mainly employed. A susceptor support member 19 that supports the susceptor 18 is provided on the back side (downward) of the susceptor 18. Further, the susceptor support member 19 has a shaft portion 23 fixed to a lower portion of a shaft center portion of a cylindrical cover (main body). The shaft portion 23 is rotatably provided by a drive mechanism (not shown). As a result, the cylindrical susceptor support member 19 and the susceptor 18 are also provided rotatably at a predetermined speed in a horizontal plane.
On the outer periphery of the susceptor 18, an annular preheating ring R that heats the reaction gas immediately before coming into contact with the wafer surface is disposed. The preheat ring R is fixed to the inner peripheral wall of the dome mounting body 25. Therefore, a gap exists between the rotatable susceptor 18 and the fixed preheat ring R.

図２，図３に示すように、トランスファチャンバ１３とプロセスチャンバ２０との間には、略直方体のスリット部材が設けられている。スリット部材には、上記トランスファチャンバ１３の移載室１３Ａとプロセスチャンバ２０の反応室１２とを連通する通路１１が画成されている。スリット部材のトランスファチャンバ１３側には、プロセスチャンバ２０の反応室１２内にシリコンウェーハＷを挿入後、反応室１２内を密閉するスリットバルブが設けられている。シリコンウェーハＷは、通路１１を介して、トランスファチャンバ１３の移載室１３Ａからプロセスチャンバ２０の反応室１２に搬送される。 As shown in FIGS. 2 and 3, a substantially rectangular parallelepiped slit member is provided between the transfer chamber 13 and the process chamber 20. In the slit member, a passage 11 is defined which communicates the transfer chamber 13A of the transfer chamber 13 and the reaction chamber 12 of the process chamber 20. A slit valve for sealing the inside of the reaction chamber 12 after the silicon wafer W is inserted into the reaction chamber 12 of the process chamber 20 is provided on the transfer chamber 13 side of the slit member. The silicon wafer W is transferred from the transfer chamber 13 </ b> A of the transfer chamber 13 to the reaction chamber 12 of the process chamber 20 through the passage 11.

この通路１１は、図１〜図３に示すように、長さ方向が水平、すなわち、上壁面１１ａと下壁面１１ｂとが水平で、垂直な断面形状が横に長い矩形状を有した通路である。通路１１の幅方向とは、通路１１の垂直断面において横長な方向、すなわち、反応室１２側出口と平行な水平方向をいう。
通路１１は、反応室側出口１２ａによって反応室１２に接続されており、ウェーハＷを反応室１２内にロード・アンロードする反応室１２側出口１２ａは、排出口１７の下側位置に設けられている。
反応室１２側出口１２ａおよび通路１１の幅寸法は、ウェーハＷを出し入れする際、側壁に接触しないように、排出口１７幅寸法径よりも大きくウェーハＷ径よりも多少大きい幅寸法を有している。
つまり、図１，図２に示すように、反応室側出口１２ａは、排出口１７を平面視して含むように設けられているとともに、通路１１は、ガス排出路１７ｂを平面視して含むように設けられている。 1 to 3, the passage 11 is a passage having a rectangular shape in which the length direction is horizontal, that is, the upper wall surface 11a and the lower wall surface 11b are horizontal, and the vertical cross-sectional shape is long horizontally. is there. The width direction of the passage 11 is a horizontally long direction in the vertical cross section of the passage 11, that is, a horizontal direction parallel to the outlet on the reaction chamber 12 side.
The passage 11 is connected to the reaction chamber 12 by a reaction chamber side outlet 12 a, and the reaction chamber 12 side outlet 12 a for loading / unloading the wafer W into / from the reaction chamber 12 is provided at a lower position of the discharge port 17. ing.
The width dimension of the reaction chamber 12 side outlet 12a and the passage 11 has a width dimension larger than the width dimension of the discharge port 17 and slightly larger than the diameter of the wafer W so as not to contact the side wall when the wafer W is taken in and out. Yes.
That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the reaction chamber side outlet 12a is provided so as to include the discharge port 17 in a plan view, and the passage 11 includes a gas discharge path 17b in a plan view. It is provided as follows.

通路１１の上壁面１１ａには、パージガスを噴出する多数本のノズル１４が配設されている。各ノズル１４は、各長さ方向を通路１１の高さ方向（上下方向）から反応室１２出口側に傾けた複数の開口部と、これら開口部に連通して図示しないパージガス供給手段に接続されるとともに通路１１の幅方向に延在するパージガス供給路とをそれぞれ有している。これらのノズル１４の開口部は、どのような形状でもよく、スリット形状でもよい。 A large number of nozzles 14 for ejecting purge gas are disposed on the upper wall surface 11 a of the passage 11. Each nozzle 14 is connected to a plurality of openings inclined in the length direction from the height direction (vertical direction) of the passage 11 toward the outlet side of the reaction chamber 12 and a purge gas supply means (not shown) communicating with these openings. And a purge gas supply passage extending in the width direction of the passage 11. The openings of these nozzles 14 may have any shape and may have a slit shape.

次に、エピタキシャル成長装置１０を用いて、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜する方法について説明する。
直径３００ｍｍ、比抵抗１５ｍΩｃｍのシリコンウェーハＷ（片面研磨ウェーハ）を準備する。そして、シリコンウェーハＷを、図１に示すローダ部３１に投入する。次いで、シリコンウェーハＷを、ローダ部３１からロードロック室３３に搬送する。それから、シリコンウェーハＷは、ロードロック室３３でいったん減圧し、その後、復圧される。それから、シリコンウェーハＷはトランスファチャンバ１３を介して、プロセスチャンバ２０に搬送される。 Next, a method for forming an epitaxial film on the surface of the silicon wafer W using the epitaxial growth apparatus 10 will be described.
A silicon wafer W (single-side polished wafer) having a diameter of 300 mm and a specific resistance of 15 mΩcm is prepared. Then, the silicon wafer W is loaded into the loader unit 31 shown in FIG. Next, the silicon wafer W is transferred from the loader unit 31 to the load lock chamber 33. Then, the silicon wafer W is once depressurized in the load lock chamber 33 and then restored. Then, the silicon wafer W is transferred to the process chamber 20 via the transfer chamber 13.

具体的には、まず、水素ガス等とされるパージガスを供給口１６およびノズル１４から噴出させ、反応室１２内の酸素をパージする。
その後、サセプタ１８をエピタキシャル成長中のエピタキシャル成膜位置より下側のロード位置に位置して、スリットバルブ３４を開き、通路１１を介して、シリコンウェーハＷを移載室１３Ａから反応室１２に搬送する。その後、スリットバルブ３４を閉じて反応室１２を密閉する。 Specifically, first, a purge gas such as hydrogen gas is ejected from the supply port 16 and the nozzle 14 to purge oxygen in the reaction chamber 12.
Thereafter, the susceptor 18 is positioned at a load position below the epitaxial film forming position during epitaxial growth, the slit valve 34 is opened, and the silicon wafer W is transferred from the transfer chamber 13A to the reaction chamber 12 through the passage 11. Thereafter, the slit valve 34 is closed to seal the reaction chamber 12.

次に、図示しない移載機構により、シリコンウェーハＷをその研磨面を上方にして反応室１２のサセプタ１８上に載置する。それから、サセプタ１８をエピタキシャル成膜位置まで上昇させる（図２，図３）。次いで、サセプタ支持部材１９の軸部２３を所定速度で回転させ、サセプタ１８に搭載されたシリコンウェーハＷを回転させる。 Next, the silicon wafer W is placed on the susceptor 18 of the reaction chamber 12 with its polishing surface facing upward by a transfer mechanism (not shown). Then, the susceptor 18 is raised to the epitaxial film formation position (FIGS. 2 and 3). Next, the shaft portion 23 of the susceptor support member 19 is rotated at a predetermined speed, and the silicon wafer W mounted on the susceptor 18 is rotated.

続いて、反応室１２に水素ガスを供給し、ハロゲンランプにより加熱することで、シリコンウェーハＷに対して１１５０℃で２０秒間の水素ベークを行う。その後、シリコンソースガスであるＳｉＨＣｌ_３およびボロンドーパントガスであるＢ_２Ｈ_６を水素ガスで希釈した混合ガスを、ガス供給手段５２からガス供給口１６を介して反応室１２に供給する。混合ガスの流量は、３０〜１００Ｌ／ｍｉｎである。同時に、反応室１２で反応などに使用された上記ガスを、ガス排出口１７からガス排出路１７ｂを介してガス排出手段５１に排出する。
そして、反応室１２の上方および下方に配設された図示しないハロゲンランプにより、熱を輻射させて反応室１２の温度を１０５０〜１１７０℃に保持する。このとき、シリコンウェーハＷを保持するサセプタ１８は、下側のハロゲンランプによって、サセプタ支持部材１９を介して均一にその輻射熱を受ける。これにより、厚さが約６μｍ、比抵抗が１０ΩｃｍのＰ型のエピタキシャル膜を均一にシリコンウェーハＷの表面に成長させることができる。 Subsequently, hydrogen gas is supplied to the reaction chamber 12 and heated by a halogen lamp, whereby hydrogen baking is performed on the silicon wafer W at 1150 ° C. for 20 seconds. Thereafter, a mixed gas obtained by diluting SiHCl _{3 as} a silicon source gas and B ₂ H ₆ as a boron dopant gas with hydrogen gas is supplied from the gas supply means 52 to the reaction chamber 12 through the gas supply port 16. The flow rate of the mixed gas is 30 to 100 L / min. At the same time, the gas used for the reaction in the reaction chamber 12 is discharged from the gas discharge port 17 to the gas discharge means 51 through the gas discharge path 17b.
Then, heat is radiated by a halogen lamp (not shown) disposed above and below the reaction chamber 12 to keep the temperature of the reaction chamber 12 at 1050 to 1170 ° C. At this time, the susceptor 18 holding the silicon wafer W receives the radiant heat uniformly through the susceptor support member 19 by the lower halogen lamp. As a result, a P-type epitaxial film having a thickness of about 6 μm and a specific resistance of 10 Ωcm can be uniformly grown on the surface of the silicon wafer W.

本実施形態においては、図１〜図３に示すように、反応ガスの反応室導入時（エピタキシャル成長時）において、反応ガスは矢印Ａで示すように、供給口１６から供給され、排出口１７から排出され、この間を流されるにしたがって反応ガス成分がエピタキシャル膜成長に消費されてゆき、反応ガス濃度は低下してゆく。したがって、反応室１２内サセプタ１８の上側位置となるエピタキシャル領域においては、供給口１６から排出口１７に向けて低下するように成膜ガス濃度の濃度分布が生じている。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, when the reaction gas is introduced into the reaction chamber (at the time of epitaxial growth), the reaction gas is supplied from the supply port 16 as shown by the arrow A, and from the discharge port 17. As the gas is exhausted and flows through this period, the reaction gas component is consumed for epitaxial film growth, and the reaction gas concentration decreases. Therefore, in the epitaxial region that is the upper position of the susceptor 18 in the reaction chamber 12, the concentration distribution of the film forming gas is generated so as to decrease from the supply port 16 toward the discharge port 17.

図１０に示す反応ガス流と直交する位置に通路１１が設けられているものでは、供給口１６から供給された反応ガスと同程度の濃度を有するガスが、リングＲとサセプタ１８との間隙から反応路１２内の下側領域を経由して、通路１１内の領域Ｅに進入していた。これに対し、図１〜図３に示す本実施形態においては、供給口１６付近でリングＲとサセプタ１８との間隙から反応路１２内の下側領域に流入した反応ガスは、反応室１２を経由する間にその濃度が低下している。また、反応室１２側出口１２ａ付近で、リングＲとサセプタ１８との間隙から反応路１２内の下側領域に流入した反応ガスは、サセプタ１８上側ですでにガス濃度が低下している。結果的に、本実施形態では、通路１１内に進入するガスの濃度が供給口１６付近の３／１程度以下となっており、この濃度では副生成物が形成されない程度の濃度であるため、通路１１内における副生成物の形成はほぼ抑えられる。これにより、通路１１内ＴＣＳ濃度及び副生成物量が低下し、副生成物がウェーハＷ上に落下して、パーティクル発生の原因となることを防止でき、ＬＰＤのきわめて少ないエピタキシャルウェーハを製造することが可能となる。 In the case where the passage 11 is provided at a position orthogonal to the reaction gas flow shown in FIG. 10, a gas having the same concentration as the reaction gas supplied from the supply port 16 is passed through the gap between the ring R and the susceptor 18. It entered the region E in the passage 11 via the lower region in the reaction path 12. In contrast, in the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the reaction gas that has flowed into the lower region in the reaction path 12 from the gap between the ring R and the susceptor 18 near the supply port 16 passes through the reaction chamber 12. The concentration decreases while going through. In the vicinity of the reaction chamber 12 side outlet 12 a, the gas concentration of the reaction gas that has flowed into the lower region in the reaction path 12 through the gap between the ring R and the susceptor 18 has already decreased on the upper side of the susceptor 18. As a result, in this embodiment, the concentration of the gas entering the passage 11 is about 3/1 or less near the supply port 16, and this concentration is a concentration at which no by-product is formed. By-product formation in the passage 11 is substantially suppressed. As a result, the concentration of TCS and the amount of by-products in the passage 11 are reduced, and the by-products can be prevented from falling on the wafer W and causing generation of particles, thereby producing an epitaxial wafer with very little LPD. It becomes possible.

以下、本発明に係るエピタキシャル成長装置の他の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図４は、本実施形態におけるエピタキシャル成長装置のプロセスチャンバを示す正断面図である。
本実施形態において、で示した実施形態と異なる部分は、パージガス排出口に関わる点のみであり、これ以外の対応する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。 Hereinafter, another embodiment of the epitaxial growth apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a front sectional view showing a process chamber of the epitaxial growth apparatus in the present embodiment.
In this embodiment, the part different from the embodiment shown in is only the point related to the purge gas discharge port, and the other corresponding components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

図４に示すように、通路１１の反応室側出口１２ａの上側位置には、パージガスを排出するためのパージガス排出口１７ａが設けられており、このパージガス排出口１７ａは、ガス排出路１７ｂに連通されている。
このパージガス排出口１７ａは、少なくとも、排出口１７の幅方向寸法とほぼ同じ水平な範囲にわたって開口するように、好ましくは、通路１１の幅方向寸法とほぼ同じ水平な範囲にわたって開口するように設けられる。パージガス排出口１７ａの形状としては、複数の孔が排出口１７または出口１２ａと等しい幅にわたって設けられてもよいし、この幅に連続した形状とされてもよい。また、これらのパージガス排出口１７ａはスリット形状でもよい。パージガス排出口１７ａからのガス排出量は、通路１１の幅方向にほぼ均一になるように設定されている。
また、このパージガス排出口１７ａは、反応室１２のサセプタ１８下側の下側領域に開口するよう設けられ、かつ、排出口１７下側位置で、通路１１反応室側出口１２ａの上側位置に設けられている。 As shown in FIG. 4, a purge gas discharge port 17a for discharging purge gas is provided at a position above the reaction chamber side outlet 12a of the passage 11, and this purge gas discharge port 17a communicates with the gas discharge passage 17b. Has been.
The purge gas discharge port 17a is provided so as to open over at least a horizontal range substantially the same as the width direction dimension of the discharge port 17, and preferably open over a horizontal range substantially the same as the width direction dimension of the passage 11. . As the shape of the purge gas discharge port 17a, a plurality of holes may be provided over the same width as the discharge port 17 or the outlet 12a, or a shape continuous with this width may be used. Further, these purge gas discharge ports 17a may have a slit shape. The gas discharge amount from the purge gas discharge port 17 a is set to be substantially uniform in the width direction of the passage 11.
The purge gas discharge port 17a is provided so as to open to a lower region below the susceptor 18 of the reaction chamber 12, and is provided at a position below the discharge port 17 and above the passage 11 reaction chamber side outlet 12a. It has been.

パージガス排出口１７ａは、ガス排出路２７ｂに連通されているため、低圧となっており、反応室１２の下側領域からのガスを排出する。具体的には、通路１１内にノズル１４から噴出されたパージガスや、リングＲとサセプタ１８との間隙から下側領域に流入したガスを排出するものとなる。 Since the purge gas discharge port 17a communicates with the gas discharge path 27b, the purge gas discharge port 17a has a low pressure and discharges gas from the lower region of the reaction chamber 12. Specifically, the purge gas ejected from the nozzle 14 into the passage 11 and the gas flowing into the lower region from the gap between the ring R and the susceptor 18 are discharged.

そして、エピタキシャル成膜時には、反応室１２内に反応ガスを導入しシリコンウェーハＷに供給するとともに、パージガスを通路１１内に供給するし、シリコンウェーハＷの表面にエピタキシャル膜を成膜する。パージガスおよび反応室１２のサセプタ１８下側に流入した反応ガスは、パージガス排出口１７ａから吸引されて排出される。
ここでは、通路１１の上壁面１１ａに形成された各ノズル１４においてガス流量が通路１１の幅方向に均一になるよう設定されている。この場合、パージガスの流量を、５〜３０ＳＬＭの範囲とする。 At the time of epitaxial film formation, a reaction gas is introduced into the reaction chamber 12 and supplied to the silicon wafer W, and a purge gas is supplied into the passage 11 to form an epitaxial film on the surface of the silicon wafer W. The purge gas and the reaction gas flowing into the reaction chamber 12 below the susceptor 18 are sucked and discharged from the purge gas discharge port 17a.
Here, the gas flow rate is set to be uniform in the width direction of the passage 11 at each nozzle 14 formed on the upper wall surface 11 a of the passage 11. In this case, the flow rate of the purge gas is set in the range of 5 to 30 SLM.

本実施形態では、通路１１に噴出されたパージガスは、出口１２ａから反応室１２内に流入するとともに、パージガス排出口１７ａから排出される。したがって、反応室１２内において、図４で矢印Ｐに示すように、出口１２からパージガス排出口１７ａに至るガス流れが形成される。したがって、過不足なく反応室１２から通路１１に反応ガスが進入することを防止できる。したがって、リングＲとサセプタ１８との間隙から反応路１２内の下側領域に流入した反応ガスは、通路１１に流入することなく矢印Ｐで示すガス流れにのって、パージガス排出口１７ａから排出されることになる。このため反応ガスが通路１１に進入して、上壁面１１ａに接触し、副生成物を形成することを防止できる。
しかも、上述した実施形態のように、反応室１２下側領域に漏れた反応ガス濃度はきわめて低減されているので、たとえ、反応ガスが通路１１に進入して、上壁面１１ａに接触しても、副生成物を形成することが確実に防止できる。その結果、エピタキシャル成膜後、シリコンウェーハＷの表面におけるＬＰＤの発生を低減させることができる。 In the present embodiment, the purge gas ejected into the passage 11 flows into the reaction chamber 12 from the outlet 12a and is discharged from the purge gas discharge port 17a. Accordingly, a gas flow from the outlet 12 to the purge gas discharge port 17a is formed in the reaction chamber 12 as indicated by an arrow P in FIG. Therefore, it is possible to prevent the reaction gas from entering the passage 11 from the reaction chamber 12 without excess or deficiency. Therefore, the reaction gas flowing into the lower region in the reaction path 12 from the gap between the ring R and the susceptor 18 is discharged from the purge gas discharge port 17a along the gas flow indicated by the arrow P without flowing into the passage 11. Will be. For this reason, it can prevent that reactive gas enters the channel | path 11, contacts the upper wall surface 11a, and forms a by-product.
Moreover, since the concentration of the reaction gas leaked into the lower region of the reaction chamber 12 is extremely reduced as in the above-described embodiment, even if the reaction gas enters the passage 11 and contacts the upper wall surface 11a. The formation of by-products can be reliably prevented. As a result, generation of LPD on the surface of the silicon wafer W can be reduced after epitaxial film formation.

（実施例）
次に、この発明のエピタキシャル成長装置１０において、流入防止ノズル４０から流入防止ガスを噴出しながらシリコンウェーハＷ表面にエピタキシャル膜を成膜し、成膜後のエピタキシャル膜表面に発生するＬＰＤを評価する実験を行った。ＬＰＤの評価は、パーティクルカウンタを使用した。そして、大きさが０．１２μｍ以上および１．０μｍ以上のＬＰＤをマップを用いて観測した。これらの結果を示すグラフを図５および図６にそれぞれ示す。
また、パージガスをノズル１４から噴出するだけの従来のエピタキシャル成長装置を用いてＬＰＤも評価した。確認の方法は上記と同条件である。その結果を図７および図８に示す。
図５〜図８から明らかなように、この発明に係るエピタキシャル成長装置１０を使用することにより、ＬＰＤが低減することが確認された。これは、通路１１上壁面１１ａの供給口１６側付近に副生成物が付着し難くなったことを示す。 (Example)
Next, in the epitaxial growth apparatus 10 of the present invention, an epitaxial film is formed on the surface of the silicon wafer W while inflow prevention gas is ejected from the inflow prevention nozzle 40, and LPD generated on the surface of the epitaxial film after film formation is evaluated. Went. The LPD was evaluated using a particle counter. Then, LPDs having a size of 0.12 μm or more and 1.0 μm or more were observed using a map. Graphs showing these results are shown in FIGS. 5 and 6, respectively.
In addition, LPD was also evaluated using a conventional epitaxial growth apparatus in which purge gas was simply ejected from the nozzle 14. The confirmation method is the same as above. The results are shown in FIGS.
As apparent from FIGS. 5 to 8, it was confirmed that LPD was reduced by using the epitaxial growth apparatus 10 according to the present invention. This indicates that by-products are less likely to adhere to the vicinity of the supply port 16 side of the upper wall surface 11a of the passage 11.

なお、デザインルールの微細化に伴い、ＬＰＤの大きさ・発生個数の管理は年々厳しくなっているが、図５、図６において示されるように、本願発明により、約１０〜２０％程度の歩留り改善効果が期待できる。 As the design rules become finer, the management of the size and the number of generated LPDs has become stricter year by year. However, as shown in FIGS. 5 and 6, according to the present invention, the yield is about 10 to 20%. An improvement effect can be expected.

さらに、これらの実施例のうち、図４に対応するウェーハの模式図を反応室１２等との位置関係を含んで図１２に示すとともに、図１０に対応するウェーハの模式図を反応室１２等との位置関係を含んで図１３に示す。これらの結果から、明らかに、図１２に示すウェーハにおいて、パーティクルの発生が低減してることがわかる。 Furthermore, among these examples, a schematic view of the wafer corresponding to FIG. 4 including the positional relationship with the reaction chamber 12 and the like is shown in FIG. 12, and a schematic view of the wafer corresponding to FIG. FIG. 13 shows the positional relationship between From these results, it is apparent that the generation of particles is reduced in the wafer shown in FIG.

また、図１〜図２、図４に示す本願発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置において、装置内におけるガス濃度をシミュレーションした。ここで、計算したのは、反応ガス中で副生成物の原因となるＴＣＳ（トリクロロシラン）濃度である。
その結果、図１０に示す従来におけるエピタキシャル成長装置の場合、通路１１内でのＴＣＳ濃度が０．０８重量パーセント濃度あるのに対し、図４に示す本願発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置では通路１１内でのＴＣＳ濃度が１／３以下に低下しており、通路１１内での副生成物形成が抑制されることが明らかになった。 Moreover, in the epitaxial growth apparatus in the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 2 and FIG. 4, the gas concentration in the apparatus was simulated. Here, the TCS (trichlorosilane) concentration that causes a by-product in the reaction gas is calculated.
As a result, in the case of the conventional epitaxial growth apparatus shown in FIG. 10, the TCS concentration in the passage 11 is 0.08 weight percent, whereas in the epitaxial growth apparatus in the embodiment of the present invention shown in FIG. As a result, it was found that the by-product formation in the passage 11 was suppressed.

本発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows a part of epitaxial growth apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of epitaxial growth apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるエピタキシャル成長装置のプロセスチャンバを示す正断面図である。It is a front sectional view showing a process chamber of an epitaxial growth apparatus in an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態におけるエピタキシャル成長装置のプロセスチャンバを示す正断面図である。It is a front sectional view showing a process chamber of an epitaxial growth apparatus in another embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の０．１２μｍ以上のＬＰＤ分布を示すグラフである。It is a graph which shows LPD distribution of 0.12 micrometer or more of the epitaxial film surface formed into a film by the epitaxial growth apparatus based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の１．０μｍ以上のＬＰＤ分布を示すグラフである。It is a graph which shows 1.0 micrometer or more LPD distribution of the surface of the epitaxial film formed into a film by the epitaxial growth apparatus based on the Example of this invention. 従来のエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の０．１２μｍ以上のＬＰＤ分布を示すグラフである。It is a graph which shows LPD distribution of 0.12 micrometer or more of the surface of the epitaxial film formed into a film by the conventional epitaxial growth apparatus. 従来のエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の１．０μｍ以上のＬＰＤ分布を示すグラフである。It is a graph which shows LPD distribution of 1.0 micrometer or more of the epitaxial film surface formed into a film by the conventional epitaxial growth apparatus. 従来のエピタキシャル成長装置の一部を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows a part of conventional epitaxial growth apparatus. 従来のエピタキシャル成長装置の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of conventional epitaxial growth apparatus. 従来のエピタキシャル成長装置のプロセスチャンバを示す正断面図である。It is a front sectional view showing a process chamber of a conventional epitaxial growth apparatus. 本発明の実施例に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の０．１２μｍ以上のＬＰＤ分布を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows 0.12 micrometer or more LPD distribution of the epitaxial film surface formed into a film by the epitaxial growth apparatus based on the Example of this invention. 従来に係るエピタキシャル成長装置で成膜されたエピタキシャル膜表面の０．１２μｍ以上のＬＰＤ分布を示す模式平面図である。It is a schematic top view which shows 0.12 micrometer or more LPD distribution of the epitaxial film surface formed into a film by the epitaxial growth apparatus concerning the former.

符号の説明Explanation of symbols

１０エピタキシャル成長装置
１１通路
１２反応室
１３Ａ移載室
１４ノズル
１６供給口
１７排出口
２７注入路
Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Epitaxial growth apparatus 11 Passage 12 Reaction chamber 13A Transfer chamber 14 Nozzle 16 Supply port 17 Discharge port 27 Injection path W Silicon wafer (semiconductor wafer)

Claims

シリコンウェーハが収容される反応室と、
通路を介して反応室に連通された移載室とを備え、
上記反応室に設けられた供給口から、この供給口と対向して上記反応室に設けられた排出口に向かって反応ガスを流すことで、半導体ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜するエピタキシャル成長装置において、
前記通路の反応室側出口が、前記反応室内において前記反応ガスの下流側位置に設けられ、
前記通路が、前記反応室側において、少なくとも前記排出口およびこの排出口に連通する排出路の一部と平面視して重なる位置で、該排出路の下側位置に設けられることを特徴とするエピタキシャル成長装置。 A reaction chamber containing a silicon wafer;
A transfer chamber communicated with the reaction chamber via a passage,
An epitaxial growth apparatus for forming an epitaxial film on the surface of a semiconductor wafer by flowing a reaction gas from a supply port provided in the reaction chamber to a discharge port provided in the reaction chamber so as to face the supply port In
A reaction chamber side outlet of the passage is provided at a position downstream of the reaction gas in the reaction chamber;
The passage is provided at a lower position on the reaction chamber side at a position overlapping at least the discharge port and a part of the discharge channel communicating with the discharge port in plan view. Rue epitaxial growth apparatus.

前記通路の反応室出口が、前記排出口の直下に設けられてなることを特徴とする請求項１記載のエピタキシャル成長装置。 The reaction chamber outlet of said passage, an epitaxial growth apparatus according to claim 1, characterized in that provided directly below the outlet.

前記通路には、前記反応ガスの前記通路への流入を防止するためのパージガスを噴出するノズルが設けられ、
前記排出口の下側には、前記通路内に噴出したパージガスを排出するパージガス排出口が設けられることを特徴とする請求項１または２記載のエピタキシャル成長装置。 The passage is provided with a nozzle that ejects a purge gas for preventing the reaction gas from flowing into the passage.
Wherein the lower side of the outlet, an epitaxial growth apparatus according to claim 1 or 2, wherein the purge gas discharge port for discharging the purge gas ejected to the passage is provided.

前記反応室内において、前記排出口、前記パージガス排出口、前記通路の反応室出口の順に上下方向下向きに設けられることを特徴とする請求項３記載のエピタキシャル成長装置。 The epitaxial growth apparatus according to claim 3 , wherein the epitaxial growth apparatus is provided in the reaction chamber so as to be directed downward in the vertical direction in the order of the discharge port, the purge gas discharge port, and the reaction chamber outlet of the passage.

前記パージガスの流量が５〜３０ＳＬＭの範囲とされることを特徴とする請求項３記載のエピタキシャル成長装置。 The epitaxial growth apparatus according to claim 3, wherein the flow rate of the purge gas is in the range of 5 to 30 SLM.