(57)【要約】【課題】  本発明は、安定したエピタキシャル成長層を有するエピタキシャル成長装置を提供することを目的とし、チャンバーを冷却する冷却水の滞留を防止し、チャンバーの一部が高温となり内壁にウォールデポが部分的に発生したり、不均一なエッチングにより石英の表面が劣化する等の問題の解決を図る。【解決手段】  原料ガスの入口側および出口側にフランジ部を有するチャンバーを備え、内部に回転可能に駆動される円形のサセプタを有する装置に、加熱方式として誘導加熱を用いてエピタキシャル成長を行い、チャンバーの冷却は水にて行うエピタキシャル成長装置において、チャンバー１０を冷却する水流を入口側フランジ５および出口側フランジ６の壁に沿った方向に流すこと、またはフランジの壁に沿った方向に導く整流部材９を設けたことにより解決できる。【選択図】          図１
2005045045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスの入口側および出口側にフランジ部を有するチャンバーを備え、内部に回転可能に駆動される円形のサセプタを有する装置に、加熱方式として誘導加熱を用いてエピタキシャル成長を行い、チャンバーの冷却は水にて行うエピタキシャル成長装置において、チャンバーを冷却する水流をフランジ部の壁に沿った方向に流すことを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【請求項２】
原料ガスの入口側および出口側にフランジ部を有するチャンバーを備え、内部に回転可能に駆動される円形のサセプタを有する装置に、加熱方式として誘導加熱を用いてエピタキシャル成長を行い、チャンバーの冷却は水にて行うエピタキシャル成長装置において、チャンバーを冷却する水流をフランジ部の壁に沿った方向に導く整流部材を設けたことを特徴とするエピタキシャル成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャルウェーハを製造するために用いられるエピタキシャル成長装置に関する。より詳細には、水冷式のエピタキシャル成長装置のチャンバーを冷却する水流に滞留が起こらないようにし、チャンバーを均一に冷却可能としたことを特徴とするエピタキシャル成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エピタキシャル成長装置は、チャンバー内のサセプタ上にウェーハを配置して、サセプタおよびウェーハを加熱するとともに、チャンバー内に原料ガスを導入しウェーハ上にエピタキシャル成長を行うものである。エピタキシャル成長装置には、横型装置、縦型装置、シリンダ型装置、ホットウォール型装置、クラスタ装置、枚葉型装置等がある。加熱には加熱ランプを用いてサセプタ表面側や表裏両側から加熱を行う構成のものや、あるいは高周波コイルによりサセプターの裏面側から加熱を行う構成のもの等が知られている。
【０００３】
一般にエピタキシャル成長させるチャンバーは石英で製作され、その冷却には主としてエアーによりチャンバーの外周部を冷却する方法が用いられている。その他にも冷却水を直接チャンバー外周部に流し冷却する方法が用いられている。チャンバー外壁の温度上昇を抑えることは、チャンバー内壁に生じるウォールデポを抑制する観点からも重要である。チャンバー外壁を均一にエアーまたは水で冷却しなければ、高温部分となったチャンバー内壁にウォールデポを生じ、デポ・エッチング反応が活性化されることにより、他の部分より早く石英が劣化する。冷却水によりチャンバーを直接冷却する場合は、チャンバーの形状、外壁加工の影響により冷却水が滞留する部分が生じ、チャンバーを均一に冷却する事ができないことがある。
【０００４】
チャンバー外壁に金メッキ等を施し、チャンバー内部での反射効率を高めたものでは、冷却水の滞留により外壁温度が上昇してメッキ部の変色劣化が著しくなり、剥がれが生じる。このようにチャンバーの部分的冷却不十分によりチャンバーそのものの寿命が著しく低下してしまう。チャンバーの寿命の低下の影響はエピタキシャル層の品質のみならず、メンテナンス頻度の増加による生産性阻害、チャンバーの交換による資材のコストアップをも引き起こすものである。
【０００５】
横型のチャンバーを備え、内部に回転可能に駆動される円形のサセプタを有する装置に、加熱方式として誘導加熱を用い、冷却は水にて行う方式のエピタキシャル成長装置が、例えば特許文献１により知られている。しかし、特許文献１に記載の冷却方法は、原料ガス入口側のフランジ上部から冷却水を入れ、排出ガス出口フランジ方向に向け流れ、出口フランジサイドより排出されるものである。このため、ガス出口フランジ部で図１（ｃ）に示すような滞留が生じていた。
【特許文献１】特表平９−５０５７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような上記問題点に鑑みてなされたものであって、チャンバーの冷却が均一に行われないことにより、高温となったチャンバー内壁にウォールデポが部分的に発生したり、不均一なエッチングによりその表面の石英が劣化する問題の抑制。また、チャンバー外壁に金等のメッキを施したことによりチャンバー内部での反射効率を高めたチャンバーについて、冷却水の滞留が起こると外壁温度が上昇してメッキ部分の変色劣化が著しくなり、反射効率が劣化してしまう問題の抑制。これらによりチャンバーそのものの寿命が著しく低下してしまう問題を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載した発明は、原料ガスの入口側および出口側にフランジ部を有するチャンバーを備え、内部に回転可能に駆動される円形のサセプタを有する装置に、加熱方式として誘導加熱を用いてエピタキシャル成長を行い、チャンバーの冷却は水にて行うエピタキシャル成長装置において、チャンバーを冷却する水流をフランジ部の壁に沿った方向に流すことを特徴としている。
【０００８】
上記装置によれば、チャンバー外壁に流す冷却水はフランジ部に沿った流れとするため、フランジ部で生じる冷却水の滞留が発生せず、チャンバーが部分的に高温となることを防止し均一に冷却することができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載した発明は、原料ガスの入口側および出口側にフランジ部を有するチャンバーを備え、内部に回転可能に駆動される円形のサセプタを有する装置に、加熱方式として誘導加熱を用いてエピタキシャル成長を行い、チャンバーの冷却は水にて行うエピタキシャル成長装置において、チャンバーを冷却する水流をフランジ部の壁に沿った方向に導く整流部材を設けたことを特徴としている。
【００１０】
上記製造装置によれば、チャンバー外壁に流す冷却水はフランジ部方向に流れても水流をフランジに沿った方向に導く整流部材を設けることでフランジに沿った流れとすることができるため、フランジ部付近で発生する冷却水の滞留が起こらず、チャンバーが部分的に高温となることを防止し均一に冷却することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、チャンバー上に流す冷却水の滞留部分をなくすことにより、部分的に高温となるところを無くすことができるため、チャンバーを均一に冷却でき、チャンバーを構成する石英の部分的な劣化が低減され、エピタキシャル層の品質劣化が抑制される。劣化の低減により、チャンバーの寿命が延びメンテナンス頻度が低減される。チャンバー外壁に金メッキ等を施したものについても、部分的なメッキの剥がれや変色劣化が抑制されるので、石英部品のメンテナンス作業が減り、さらに資材のコストアップを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るエピタキシャル成長装置の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００１３】
本発明に係るエピタキシャル成長装置は、横型のエピタキシャル成長装置で、ガスの入口側および出口側にフランジを有するチャンバーを備え、内部に回転可能に駆動される円形のサセプタを有する装置に、加熱方式として誘導加熱を用い、チャンバーの冷却は水にて行うエピタキシャル成長装置である。
【００１４】
図２（ａ）（ｂ）は、本発明のエピタキシャル成長装置の一例を模式的に示すものであり、誘導加熱により多数枚のウェーハを同時にエピタキシャル成長を行う方式の横型エピタキシャル成長装置である。チャンバー１０内にはシリコンウェーハ１が所定枚数載置されたサセプタ２が回転可能に設置されている。サセプタ２の下側でチャンバー１０の外には図示しない誘導加熱用コイルが設置されており、サセプタ２およびウェーハ１を誘導加熱により加熱するようになっている。一方、原料ガス３は図２左側からチャンバー１０内へ導入され、高温の熱に反応した原料ガス３はシリコンウェーハ１上に堆積し、エピタキシャル層を形成する。未反応ガス４は図２右側からチャンバー１０の外へ排出される。シリコンウェーハ１上に所定量のエピタキシャル層が形成されるとシリコンウェーハ１はチャンバー１０の外へ取り出されると共に、次に反応すべきシリコンウェーハ１がチャンバー１０内に挿入されエピタキシャル層を形成する。
【００１５】
チャンバー１０は石英からなり、原料ガス３の入口および未反応ガス４の出口は入口側フランジ部５および出口側フランジ部６を有している。冷却水７はチャンバー１０上部から供給されチャンバー１０を冷却した後下部から排出される構造になっている。
【００１６】
次に、本発明に係わるエピタキシャル成長装置を用いて、実際にエピタキシャル基板を製造した場合の具体例を示す。
【実施例１】
【００１７】
本実施例１では図１（ａ）に示すように、冷却水７のノズルの位置をチャンバー１０の上部とすると共に、出口側フランジ部６での滞留をなくすため、フランジの壁に沿った冷却水の水流とした。冷却水７はチャンバー１０の上部中央からガス流れ方向に対して直角方向に供給され、チャンバー１０の左右へ流れ落ちる。これにより冷却水７の水流が入口側フランジ部５および出口側フランジ部６の壁に対し沿った流れとなり、水流の滞留８がなくなる。
【００１８】
図１（ａ）の装置を用い、連続してエピタキシャル成長を３０００回おこなったが、チャンバー内の石英の劣化、チャンバー外壁の金メッキの変色や剥がれは起こらなかった。
【実施例２】
【００１９】
本実施例２では図１（ｂ）に示すように、出口側フランジ部６での水流の滞留８をなくすために整流部材９を設けた。冷却水７は反応ガス３の入口側フランジ部５の上部から供給され、チャンバー１０の全体に水流が行き届くよう設けた整流部材９を経由しチャンバー１０の左右へ流れ落ちる。整流部材９は本実施例ではガス流れ方向に対し、４５度の角度をもって左右３個ずつの計６個設け、水流の元の方である入口側フランジ部５では通過する水流が少なく、出口側フランジ部６付近の整流部材９は通過する水流が大きくなるように配置し、ガス流れ方向に対し、均一に冷却するとともに出口側フランジ部６での水流の滞留８が起こらないようにしている。
【００２０】
図１（ｂ）の装置を用い、連続してエピタキシャル成長を３０００回おこなったが、チャンバー内の石英の劣化、チャンバー外壁の金メッキの変色や剥がれは起こらなかった。
【比較例】
【００２１】
次に、比較のために図１（ｃ）に示すように、従来用いられていた冷却装置での実施結果を示す。冷却水７は反応ガス３入口側フランジ部５の上部から供給され、チャンバー１０の上部を出口側フランジ６の方に向け流される。大部分の冷却水７はチャンバー１０の左右から下に流れ落ちるが、冷却水７の一部は出口側フランジ６に突き当たり渦状の滞留８を起こていた。
【００２２】
この装置を用い、連続してエピタキシャル成長を５００回おこなったところ、入口側フランジ５の近傍および出口側フランジの中央部には、金メッキが変色を起こしており、チャンバー内部も石英が劣化し始めていた。このためチャンバーを取り替える必要があった。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
水冷式のチャンバーを有するエピタキシャル成長装置において、チャンバー上に流す冷却水の滞留部分をなくすことにより、部分的に高温となるところを無くすことができるため、チャンバーを均一に冷却でき、チャンバーを構成している石英の部分的な劣化が低減され、エピタキシャル層の品質劣化が抑制される。劣化の低減によりチャンバーの寿命が延びメンテナンス頻度が低減される。チャンバー外壁に金メッキ等を施したものについても部分的なメッキの剥がれや変色が抑制されるので石英部品のメンテナンス作業が減り半導体製造装置の稼働時間を延ばすことができる。また、チャンバーの交換による資材のコストアップを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のエピタキシャル成長装置の実施例を模式的に示す図である。
【図２】本発明のエピタキシャル成長装置の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  シリコンウェーハ、
２  サセプタ、
３  原料ガス、
４  未反応ガス、
５  入口側フランジ部、
６  出口側フランジ部、
７  冷却水、
８  滞留、
９  整流部材、
１０  チャンバー
【図１】
2005045045.tif 000003
【図２】
2005045045.tif 000004