(57)【要約】  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１
2009533843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【０００１】
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。
【発明の分野】
【０００２】
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。
【背景】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【発明の概要】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【詳細な説明】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【符号の説明】
【００５０】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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