(57)【要約】  成膜装置（１）内の、  ガス導入部材（３）により、いずれのガスもプロセスチャンバー（２）に導入されることによって、共通のガス供給装置（１１）のプロセスガスが供給された、特に同様に構成された複数のプロセスチャンバー（２）にて、  １又はそれ以上の成膜されるべき基板（５）がサセプタ（４）上に載置され、  プロセスチャンバーの天井（８）とプロセスチャンバーの床（９）との間の空間で規定されるプロセスチャンバーの高さ（Ｈ）が可変であり、かつ層成長率に影響を与える、  少なくとも１つの層、具体的には半導体層を、複数の基板（５）の上に堆積する方法。  全ての基板において、層の層厚さが実質的に同一になるように堆積する手段を提供するために、層が成長している間、それぞれのプロセスチャンバー（２）において、少なくとも１つの基板（５）の層厚さが連続的に、又は短い間隔で測定することが提案される。プロセスチャンバーにおいて、同じ層厚さの層が堆積されるように、プロセスチャンバーの高さ（Ｈ）は、コントローラー（１２）及び調節部材（６）により変更される。本発明は、更に、少なくとも１つの層、特に半導体層を堆積するための装置にも関連する。
2013526017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜装置（１）内の、
ガス導入部材（３）により、いずれのガスもプロセスチャンバー（２）に導入されることによって、共通のガス供給装置（１１）のプロセスガスが供給された、特に同様に構成された複数のプロセスチャンバー（２）にて、
１又はそれ以上の成膜されるべき基板（５）がサセプタ（４）上に載置され、
プロセスチャンバーの天井（８）とプロセスチャンバーの床（９）との間の空間で規定されるプロセスチャンバーの高さ（Ｈ）が可変であり、かつ層成長率に影響を与える、
少なくとも１つの層、特に半導体層を、複数の基板（５）の上に堆積する方法であって、
それぞれのプロセスチャンバー（２）において、層成長中、連続的に、又は特に短い間隔で、少なくとも１つの基板（５）の層厚さを測定し、並びに
プロセスチャンバーにおいて、同じ厚さの層が堆積されるように、コントローラー（１２）及び調節部材（６）により、プロセスチャンバーの高さ（Ｈ）を変更することを特徴とする方法。
【請求項２】
層厚さの測定が、空間、及びプロセスチャンバーの天井（８）を形成するガス導入部材（３）の開口部（１８）まで、いずれも貫通する光路を形成する、ガス導入部材（３）の背面壁に配置された光センサー配列（１７）により行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
共通の排出装置（２０）、及びいずれも１つのプロセスチャンバー（２）に個別に関連付けられている圧力調整装置（１９）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
プロセスチャンバー（２）において、ＭＯＣＶＤ法が実施されることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
プロセスチャンバー（２）にプロセスガスを導入するためのガス導入部材（３）、及び少なくとも１つの基板（５）を受容するサセプタ（４）を、それぞれ有し、プロセスチャンバーの天井（８）及びプロセスチャンバーの床（９）の間の空間で規定されるプロセスチャンバーの高さ（Ｈ）が調節部材（６）により調節可能である、複数の同様に構成されたプロセスチャンバー（２）を有する反応炉ハウジング（１）、並びに
プロセスチャンバー（２）にプロセスガスを供給する共通のガス供給装置（１１）を具備する、
少なくとも１つの層、特に半導体層を、複数の基板（５）の上に堆積するための装置であって、
それぞれのプロセスチャンバー（２）が、層成長中に、少なくとも１つの基板の層の層厚さを連続的に、又は特に短い間隔で検知可能な層厚さ測定装置（１０）を有し、及び
入力値が層厚さ測定装置（１０）により検知された層厚さであり、出力値が調節部材（６）の設定値である、コントローラー（１２）を具備することを特徴とする装置。
【請求項６】
サセプタ（４）の下に配置されたヒーター（１６）、特に該ヒーターがサセプタ（４）の高さに応じて可動であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
コントローラー（１２）から調節部材（６）へ送られる設定値が、層厚さ測定装置（１７）により測定された層厚さに依存していることを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
プロセスチャンバーの高さ（Ｈ）の変更によっても、層が同じ層厚さに堆積されるよう、コントローラー（１２）が設定されていることを特徴とする請求項５、６又は７のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの層、特に半導体層を、複数の基板の上に堆積する方法に関する。当該方法は、複数のプロセスチャンバーが、特に同様に構成されている、成膜装置内で行われる。プロセスチャンバーは共通のガス供給装置によりプロセスガスが供給されている。当該プロセスガスは、いずれもガス導入部材によって、プロセスチャンバーに導入されている。プロセスチャンバーでは、１又はそれ以上の成膜されるべき基板がサセプタ上に載置されている。プロセスチャンバーの高さは、プロセスチャンバーの天井とプロセスチャンバーの床との間の空間で規定されている。プロセスチャンバーの高さは、可変であり、かつ層成長率に影響を与えるものである。
【０００２】
本発明は、更に、少なくとも１つの層、特に半導体層を、複数の基板の上に堆積するための装置に関する。当該装置は、複数の実質的に同様に構成されたプロセスチャンバーを有する反応炉ハウジング、及びプロセスチャンバーにプロセスガスを供給するための共通のガス供給装置を含む。それぞれのプロセスチャンバーは、プロセスチャンバーにプロセスガスを導入するためのガス導入部材、及び少なくとも１つの基板を受容するためのサセプタを有する。プロセスチャンバーの高さは、プロセスチャンバーの天井及びプロセスチャンバーの床の間の空間で規定されており、調節部材により調節可能である。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１は、複数のプロセスチャンバーを設けた反応炉ハウジングを有する装置を説明している。当該装置は、異なるキャリアガス及びプロセスガスを供給するガス供給手段をも有している。プロセスガスは、ガス導入部材により、個々のプロセスチャンバーに、個別に計測されて導入されている。取り出しと搭載の目的で、この場合、サセプタを下げることが可能で、それによって、プロセスチャンバーの高さは増加する。当該プロセスチャンバーにて、ＭＯＣＶＤ法が実施される。
【０００４】
特許文献２は、シャワーヘッド様のプロセスガス導入部材を通して、プロセスガスを上述のプロセスチャンバーと同様に、プロセスチャンバーに導入して、ＭＯＣＶＤ法を実施するための装置を説明している。当該プロセスチャンバーに堆積された層の成長パラメータに影響を及ぼすために、プロセスチャンバーの高さは制御され得る。当該制御は、プロセスチャンバーに配置されたサセプタ及びヒーターを上下動させることが可能な調節部材により行われる。
【０００５】
特許文献３は、決定された層パラメータが、層成長中に光学的に決定されたものである、ＣＶＤ反応炉を説明している。このため、センサーはガス導入部材の背面壁に一列に配置され、基板からセンサーへの光路は、ガス導入部材のガス排出開口部を通っている。
【０００６】
一般的な装置では、複数のプロセスチャンバーにおいて、同一の成長プロセスが同時に実施され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２００５  ０５６  ３２３  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２  １７  ８０６  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０  ２００４  ００７  ９８４  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、この方法で堆積された層の層厚さが、全ての基板において実質的に同一となるようにする手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この種の複数のプロセスチャンバーを有する反応炉のプロセスチャンバーにおいては、異なる層成長を引き起しかねない、緩やかな差を示すことから、層成長を補正するために、それぞれのプロセスチャンバーに個別の処置を講じる必要がある。実験により、成長率は、プロセスガスの配合及び濃度だけでなく、プロセスチャンバーの高さにも依存していることが示されている。上述した問題の本発明による解決は、そのため、層成長中に、連続的に、又は特に短い間隔で、少なくとも１つの基板の層厚さがそれぞれのプロセスチャンバーで測定されることからなる。コントローラー及び調節部材によって、成長中にプロセスチャンバーの高さが変更される。当該変更は、プロセスチャンバーにおいて、層が同じ厚さを有するように堆積することを目的としてなされる。成長率は、プロセスチャンバーの高さが増加すると減少する。例えば、仮に、堆積プロセス中に、１つのプロセスチャンバーにおける層厚さ測定装置によって、そこに堆積された層が、他のプロセスチャンバーに堆積された層よりも即座に厚いと判断された場合、例えば、成長プロセス中に、当該プロセスチャンバーの高さを増加させるために、サセプタを所定幅下げるように、適切な調節値に基づいて、プロセスチャンバーの高さを調節可能な調節部材が、コントローラーによって作動される。これに代わるものとして、コントローラーは、他のプロセスチャンバーの調節部材に、これらの成長率を増加させるために、プロセスチャンバーの高さを減少するように指示を与えることもできる。１又は他の代替手段の選択は、現状のプロセスチャンバーの高さに基づいて行われる。これは、所定の最小値を下回らず、且つ所定の最大値を上回らないようにすべきである。
【００１０】
本発明の好ましい形態を詳述すると、層厚さは、プロセスチャンバー内の異なる位置、特に、実質的に回転対称のプロセスチャンバーの中心からの半径方向距離が異なる位置で決定される。当該決定は、好ましくは、特許文献３によって知られている光学測定装置、即ち、光路がいずれも、ガス導入部材の下側にあるガス排出開口部を通るように、ガス導入部材の空間の背面壁に配置される、フォトダイオードアレイによりなされる。しかしながら、層厚さ測定装置は、反応炉ハウジングの外側に配置してもよい。当該測定装置は、光ファイバーによってプロセスチャンバーに接続してもよい。管を通して、センサー表面にあてることによって、光で層厚さを決定することも可能である。
【００１１】
本発明による装置は、それぞれ個々のプロセスチャンバーにプロセスガスを供給する、ガス供給配列を有することを特徴とする。それぞれガス導入部材にプロセスガスを供給する、個別計測手段を備えている。ガス導入部材は、下側にガス排出開口部を配置するシャワーヘッド様の基体を有し、そこから、プロセスガス、好ましくは、ＩＩＩ族有機金属要素及びＶ族水素化物がプロセスチャンバー内に導入される。プロセスチャンバーの天井は、ガス導入部材の下面によって構成され、また、プロセスチャンバーの床は、サセプタの上面によって構成されている。１又はそれ以上の成膜されるべき基板がサセプタ上に載置される。実質的に円形のプロセスチャンバーの周りには、ガス排出管によって圧力調整器に接続された、ガス排出リングが延設されている。全てのプロセスチャンバーは、１つの共通の排気ポンプに接続されている。サセプタの下には、サセプタをプロセス温度まで加熱すべく、グラファイトからなるヒーターが設けられている。サセプタの高さ、及びプロセスチャンバーの高さは、調節部材により調節され得る。上述の層厚さ測定装置は、ガス導入部材の後側に設けられ、当該装置は、当該プロセス中、ガス排出開口部から、光学的に層厚さを測定している。しかしながら、層厚さ測定装置は、反応炉ハウジングの外側に設けることもできる。層厚さ測定装置は、次いで光ファイバーでプロセスチャンバーに接続され得る。しかしながら、プロセスチャンバーへの光学的接続は、管による方法でなすことも可能である。管は、不活性ガスで浄化しておいてもよい。コントローラーを備えている。これにより、層厚さ測定装置からの入力測定値が得られる。コントローラーは、調節部材に設定値を供給して、層が同じ層厚さに堆積されるようにすべく、プロセスチャンバーの高さを変更するために、今測定した層厚さを相互に比較する。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態は、添付図面を参照しながら、以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、図２のＩ−Ｉ切断線に沿った、複数のプロセスチャンバーを有する反応炉の断面図の略図を示している。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ切断線に沿った面を示している。
【図３】図３は、図１とは別の好ましい実施形態の図を示している。
【図４】図４は、異なる全圧における、プロセスチャンバーの高さＨへの成長率の測定した依存度を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
合計４つのプロセスチャンバー２．１、２．２、２．３及び２．４が、ステンレス製の反応炉ハウジング１内に形成されている。それぞれの４つのプロセスチャンバー２．１、２．２、２．３及び２．４は、ガス供給管１３により、プロセスガスが個別に供給されている。図では、それぞれのプロセスチャンバーに対して、１つだけの管１３が示されている。複数の供給管１３を設けることもあり得るが、その場合、全て、１つの共通のガス供給装置１１に接続されている。ガス供給装置１１は、個別にプロセスガスを計測するために、バルブ及び質量流量測定装置を備えている。
【００１５】
反応炉１の合計４つのプロセスチャンバーのそれぞれに、シャワーヘッドの形をした１つの導入部材３が設けられている。その後部板には、光センサー１７及び層厚さ測定装置１０が取り付けられ、並びに後部板から間隔を隔てて設けられた前部板は、複数のガス排出開口部１８を有する。光センサー１７の光路は、いくつかのガス排出開口部１８を通っている。プロセスガスは、ガス導入部材３の後部板及び前部板の間の空間に入ることが可能で、またプロセスガスは、ガス排出開口部１８を通って、プロセスチャンバー２内に流れ込んでいる。
【００１６】
サセプタ４は、ガス導入部材３の下面により形成される、プロセスチャンバーの天井８の下に配置され、またサセプタの上面は、プロセスチャンバーの天井８と平行に広がる、プロセスチャンバーの床９を形成している。成膜された１つの基板５は、サセプタ４上に載置されている。しかしながら、同時に成膜された複数の基板をサセプタの上面に載置することも可能である。サセプタ４は、中心軸の周りを回転させることもできる。
【００１７】
ヒーター１６は、サセプタをプロセス温度まで加熱するために、サセプタの下に配置されている。
【００１８】
ヒーター１６及びサセプタ４を支持する担体７を備えている。担体７は、調節部材６により、その高さまで動くことが可能で、それにより、サセプタ４をヒーター１６と共に、図１において実線で示す位置から鎖線で示す位置まで、上昇させることができる。この結果、プロセスチャンバーの天井８及びプロセスチャンバーの床９の間の距離に相当するプロセスチャンバーの高さＨは減少する。
【００１９】
プロセスチャンバー２の側壁は、ガス吐出管によって圧力調整器１９に接続されている、ガス排出リング２１で形成されている。圧力調整器１９は、スロットルバルブでもよい。プロセスチャンバー２の全てのスロットルバルブは、共通の排出ポンプ２０に接続されている
【００２０】
電子コントローラー１２が備えられている。電子コントローラー１２は、それぞれの層厚さ測定装置１０からデータ線１４を通って、瞬時に測定した層厚さと一致する値の入力値を受容する。測定装置１０が複数の光センサー１７を有している場合、コントローラー１２は、対応する複数のデータを受容する。コントローラー１２は、次いで、それぞれのプロセスチャンバーの平均層厚さを決定する。
【００２１】
コントローラー１２は、層厚さを相互に比較して、偏差を検知する。コントローラー１２が、１つのプロセスチャンバーにおける平均層厚さが他のプロセスチャンバーのそれよりも小さいと判断した場合、又は１つのプロセスチャンバーにおける平均層厚さが他のプロセスチャンバーのそれよりも大きいと判断した場合、コントローラー１２は、１又はそれ以上のプロセスチャンバーにおいて、サセプタ４と共にヒーター１６を上昇させ、若しくは下降させることからなる適切な処置を講じる。この際、設定値は、データ線１５を通って、それぞれの高さ調節部材６に送られる。
【００２２】
典型的なＭＯＣＶＤ法においては、キャリアガスとしての水素と共にＩＩＩ族有機金属要素及びＶ族水素化物が、ガス導入部材３から、低圧領域に導入され、プロセスチャンバーの高さＨが増加したときに、ＩＩＩ−Ｖ層の成長率が減少する。サセプタ４の上方又は下方への変位によって、成長率を修正することができる。それぞれプロセスチャンバー２．１乃至２．４において、実質的に同一の層厚さの堆積が行われるように、これは全体的になされる。制御は、そのような方法でなされる、即ち、個々のプロセスチャンバー２．１乃至２．４において、実質的に同一の平均成長率であることを特徴とする成長プロセスが行われる。もし、堆積プロセス中のプロセスチャンバー２．１乃至２．４の現在の成長率が相互に異なる場合、プロセスチャンバーの高さは変更される。このように、層厚さが異なっているのを均一にするために、意図的に過剰な補正が行われる。
【００２３】
図１に示される好ましい実施形態と異なり、図３に示される好ましい実施形態では、光センサー１７は、反応炉ハウジング１の外側に配置されている。ここで示されている好ましい実施形態では、光センサー１７は、反応炉ハウジングの天井に設置され、ガス導入部材３を通り抜けるように突き出た管を経由して接続されている。層厚さ測定装置１０は、遮られることなく基板とつながるセンサー表面を有している。図３では、それぞれプロセスチャンバー２．１、２．２に対して１つだけの層厚さ測定装置１０が示されている。ここで、基板の異なる位置で成長率を測定するために、複数の層厚さ測定装置を備えることもできる。
【００２４】
更に図示していない形態では、光センサー１７及びプロセスチャンバーの間に光リンクを構成するために、管に代えて、光ファイバーを備えている。
【００２５】
更に図示していない形態では、光センサー１７が配置されている、後の反応炉の壁に、光の窓だけを備えている。
【００２６】
本発明の方法及び本発明の装置を使用して、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ等の層が堆積される。ＴＭＧａ及びＮＨ３を使用して、ＧａＮが堆積される堆積プロセスについては、成長率ｒの依存度は、プロセスチャンバーの高さで決定される。図４は、全圧６．６ｋＰａ、２６．６ｋＰａ及び４０ｋＰａについて、これに関連する測定値を提供している。高全圧における成長率（μｍ／ｈ）が、低成長率の場合よりも、プロセスチャンバーの高さ（ｍｍ）に大きく依存していることが見られる。
【００２７】
開示された全ての特徴は（それら自体）本発明に関連するものである。関連する／付随する、優先権書類（先行出願の写し）の公開された内容も、全て、これらの書類を併合した特徴を有する本願のクレームを開示する目的を含め、本願の開示に含まれる。それらの選択的な下位の記述における従属クレームは、特にこれらのクレームに基づいて分割出願を行う際に、先行技術に対して、独立した、独創性のある、改良されたものとみなされる。
【符号の説明】
【００２８】
１    反応炉ハウジング、成膜装置
２    プロセスチャンバー
３    ガス導入部材
４    サセプタ
５    基板
６    （高さ）調節部材
７    担体
８    プロセスチャンバーの天井
９    プロセスチャンバーの床
１０  層厚さ測定装置
１１  ガス供給装置
１２  コントローラー
１３  （ガス）供給管
１４  入力線
１５  データ線
１６  ヒーター
１７  光センサー
１８  （ガス排出）開口部
１９  圧力調整器、圧力調整装置
２０  排出ポンプ
２１  ガス排出リング
【図１】
2013526017.tif 000003
【図２】
2013526017.tif 000004
【図３】
2013526017.tif 000005
【図４】
2013526017.tif 000006
【国際調査報告】
2013526017.tif 000007
2013526017.tif 000008
2013526017.tif 000009
2013526017.tif 000010
2013526017.tif 000011
2013526017.tif 000012