(57)【要約】【課題】通路の上壁面に堆積する副生成物を抑制する。【解決手段】シリコンウェーハＷが収容される反応室１２と、通路１１を介して反応室１２に連通された移載室１３Ａとを備え、反応室１２に設けられた供給口１６から、供給口１６と対向して設けられた排出口１７に向かって反応ガスを流すエピタキシャル成長装置において、通路１１の反応室１２側出口１２ａが、反応室１２内において反応ガスの下流側位置に設けられる。【選択図】図１
2007294546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を特徴とするエピタキシャル成長装置。
【請求項２】
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請求項１記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項３】
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２記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項４】
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から３のいずれか記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項５】
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４記載のエピタキシャル成長装置。
【請求項６】
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４記載の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、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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（ＳｉＨ４  、ＳｉＨＣｌ３  、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４  など）のガスが汎用され、キャリアガスにはＨ２ 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。
【０００４】
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（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔｓ）として発見されることになる。
【０００５】
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。        
【特許文献１】特開２００３−１０９９９３号公報
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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により上記課題を解決した。
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がより好ましい。
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ＳｉＨＣｌ３  およびボロンドーパントガスであるＢ２Ｈ６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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【符号の説明】
【００４４】
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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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