(57)【要約】      （修正有）【課題】回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダの誤動作を防止することを可能とする気相成長装置および気相成長方法を提供する。【解決手段】処理炉１０２と、この処理炉１０２に形成され、処理炉１０２内部に成膜用ガスを導入するガス導入口１０４と、処理炉１０２に形成され、成膜用ガスを排出するガス排気口１０６と、処理炉１０２内にありウェーハを載置するホルダー１１０と、このホルダー１１０を上面に配置する回転体ユニット１１２と、処理炉１０２下部にあり回転体ユニット１１２を回転させる回転機構部１２０と、この回転機構部１２０内にあり、回転体ユニット１１２の回転数をモニタするエンコーダ１２６と、このエンコーダ１２６内をパージするためのパージガス導入管１３２と、パージガス導入管１３２によって導入されたガスを排出するパージガス排出管１３４を備える。【選択図】図１
2007281408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理炉と、前記処理炉に形成され、前記処理炉内部に成膜用ガスを導入するガス導入口と、前記処理炉に形成され、前記成膜用ガスを排出するガス排気口と、前記処理炉内にありウェーハを載置するホルダーと、前記ホルダーを上面に配置する回転体ユニットと、前記処理炉下部に設けられ前記回転体ユニットを回転させる回転機構部と、前記回転機構部内にあり、前記回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダと、前記エンコーダ内をパージするためのパージガス導入管と、前記パージガス導入管によって導入されたガスを排出するパージガス排出管を備えることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記エンコーダが、磁気式エンコーダであることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記回転体ユニットを、１００ｍｉｎ−１以上の回転数で回転させることを可能とする回転装置を備えることを特徴とする請求項１または請求項２いずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記回転機構部内を前記エンコーダ内と独立にパージするためのパージガス導入管と、前記回転機構部内を前記エンコーダ内と独立にパージするためのパージガス導入管によって導入されたガスを排出するパージガス排出管を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項５】
ウェーハ上に成膜する気相成長方法であって、
処理炉下部に設けられた回転機構部内にあるエンコーダ内のみにパージガスを導入し、前記パージガスを回転機構部外に排出するステップを有することを特徴とする気相成長方法。
【請求項６】
前記処理炉の内圧および前記エンコーダの内圧が、前記回転機構部の内圧よりも高く保持されることを特徴とする請求項５記載の気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置および気相成長方法に関し、特に、回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダの誤動作を防止することを可能とする気相成長装置および気相成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高速バイポーラ、超高速ＣＭＯＳ等の半導体デバイスの製造において、不純物濃度や膜厚の制御された単結晶層や多結晶層の気相成長技術は、デバイスの性能を向上させる上で、不可欠なものとなっている。
例えば、シリコンウェーハ等の半導体基板に単結晶薄膜を気相成長させるエピタキシャル成長では、減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が多く使用され、その中でＶＰＥ（Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈを含む）と称されるエピタキシャル成長装置が用いられている。このうち、減圧ＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長装置について、図３を用いて説明する。
【０００３】
従来の気相成長装置の一例であるエピタキシャル成長装置３００は、処理炉１０２と、処理炉１０２内部に反応ガス（成膜用ガス）を導入するガス導入口１０４と、成膜用ガスを排出するガス排気口１０６と、このガス排気口１０６につながる第１の真空ポンプ１０８と、上述した処理炉１０２内部に配置され、半導体ウェーハ１１６（以下、単にウェーハとも言う）を載置保持するホルダー１１０をその上面に配置し回転する回転体ユニット１１２と、ホルダー１１０に載置された半導体ウェーハ１１６を加熱するヒーター１１８と、回転体ユニット１１２を回転させる回転装置１１４を備える回転機構部１２０を備えている。
【０００４】
また、回転機構部１２０内には、回転体ユニット１１２の回転数をモニタするエンコーダ１２６が備えられている。エンコーダ１２６により回転数をモニタすることより、回転体ユニット１１２が、所定の回転数を保つように制御される。ここで、エンコーダ１２６は、回転を検知するエンコーダヘッド１２８と検知された信号を処理する回路基板を備えるエンコーダピックアップ１３０によって構成されている。
【０００５】
そして、このように構成された従来技術のエピタキシャル成長装置３００においては、処理炉１０２内で使用している腐食性の反応ガス（成膜用ガス）にエンコーダ１２６の回路基板がさらされ腐食されることによって、エンコーダ１２６の誤動作が生じるという問題がある。
ここで、腐食性の反応ガスとしては、ソースガスとして用いられるＳｉＨ２Ｃｌ２やＳｉＨＣｌ３や、エッチングガスとして用いられるＨＣｌ等がある。
【０００６】
この問題を解決するために、従来のエピタキシャル成長装置３００においては、回転機構部１２０に回転機構部パージガス導入管２０２と回転機構部パージガス排出管２０４が設けられている。そして、回転機構部１２０の内部をパージするパージガスが、回転機構部パージガス導入管２０２より導入され、回転機構部の内部をパージした後、回転機構部パージガス排出管２０４から排出されるように構成されている。このように、エンコーダ１２６が設置されている回転機構部１２０全体をパージガスによりパージすることで、エンコーダピックアップ１３０の回路基板が腐食性ガスにさらされることを抑制し、エンコーダ１２６の腐食による誤動作を防止していた。
【０００７】
もっとも、上記エピタキシャル成長装置３００においては、回転機構部１２０内の圧力は制御されていなかった。また、処理炉１０２と回転機構部１２０の間は、回転体ユニット１１２を回転させる回転軸１２２が回転機構部１２０から処理炉１０２内部に延設されているという装置の構造上、高いシール性を確保することができない。そのため、処理炉１０２内圧（ｐ１）が回転機構部１２０内圧（ｐ２）に比べ高い場合（ｐ１＞ｐ２）には、処理炉１０２内で使用している成膜用ガス（反応ガス）が回転機構部１２０内に入りエンコーダを腐食していた。逆に、処理炉１０２内圧（ｐ１）が回転機構部１２０内圧（ｐ２）に比べ低い場合（ｐ１＜ｐ２）には、回転機構部１２０から処理炉１０２内に、金属等に汚染されたパージガスが流れ、本来の処理炉１０２内のダウンフロー気流を乱したり、半導体ウェーハ１１６を汚染したりするという問題が生じていた。
【０００８】
以上のような問題を解決するため、処理炉１０２および回転機構部１２０内に圧力計を設けて圧力をモニタし、その測定結果を演算処理してパージガス排出管に備えられた圧力調整弁にフィードバックし、回転機構部１２０の内圧を特定範囲内に制御維持する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。  
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−８９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
確かに、上記の特許文献１の技術のように、処理炉および回転機構部内に圧力計を設けて圧力をモニタし、その測定結果を演算処理してパージガス排出管に備えられた圧力調整弁にフィードバックし、回転機構内部の内圧を特定範囲内に制御維持することにより、処理炉内のダウンフロー気流の乱れや、半導体ウェーハの汚染といった問題は、ある程度抑制される。しかし、処理炉内圧と回転機構部内圧を完全に等しく制御することは困難で、ダウンフロー気流の乱れや、ウェーハの汚染といった問題を完全に回避することは難しい。また、上記技術では、圧力計、圧力制御回路や圧力制御弁等のあらたな構成を付加することにより装置が複雑化するという問題もあった。
【００１１】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダの回路基板の腐食を防止することによって誤動作を防止することを可能とする気相成長装置および気相成長方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様の気相成長装置は、
処理炉と、この処理炉に形成され、この処理炉内部に成膜用ガスを導入するガス導入口と、この処理炉に形成され、この成膜用ガスを排出するガス排気口と、この処理炉内にありウェーハを載置するホルダーと、このホルダーを上面に配置する回転体ユニットと、この処理炉下部にありこの回転体ユニットを回転させる回転機構部と、この回転機構部内にあり、この回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダと、このエンコーダ内をパージするためのパージガス導入管と、このパージガス導入管によって導入されたガスを排出するパージガス排出管を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様の気相成長方法は、
ウェーハ上に成膜する気相成長方法であって、
処理炉下部に設けられた回転機構部内にあるエンコーダ内のみにパージガスを導入し、このパージガスを回転機構部外に排出するステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダの回路基板の腐食を防止することによって誤動作を防止することを可能とする気相成長装置および気相成長方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[実施の形態１]
本発明に係る実施の形態１のエピタキシャル成長装置およびエピタキシャル成長方法は、エピタキシャル成長装置の回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダを直接パージガスでパージする構造を有すること、および、そのエピタキシャル装置を用いてウェーハに成膜することを特徴としている。以下、本実施の形態について、図１に基づき説明する。
なお、ここでは、エピタキシャル成長装置について記載しているが、本発明は必ずしもエピタキシャル成長装置に限られず、回転機構を有する任意の気相成長装置に適用可能である。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係るエピタキシャル成長装置を模式的に示した概略図である。
図１に示すように、本実施の形態のエピタキシャル成長装置１００は、従来のエピタキシャル成長装置と同様に処理炉１０２と、処理炉内部に成膜用ガス（反応ガス等）を導入するガス導入口１０４と、成膜用ガスを排出するガス排気口１０６と、成膜用ガス排気口１０６に接続して設けられ処理炉内部の内圧を制御する第１の真空ポンプ１０８と、処理炉内部に配置され、半導体ウェーハを載置するホルダー１１０と、このホルダーをその上面に配置し回転する回転体ユニット１１２と、この回転体ユニットを回転させる回転装置１１４とを備えている。また、処理炉内部に配置された回転体ユニット１１２には、ホルダーに載置された半導体ウェーハ１１６を輻射熱により半導体ウェーハ下部から間接的に加熱するヒーター１１８が備えられている。
【００１７】
また、処理炉１０２の炉体下部に設置された回転機構部１２０には、回転軸１２２に取り付けられた回転板１２４を用いて、回転体ユニット１１２の回転数をモニタするエンコーダ１２６が設けられている。エンコーダ１２６は、回転軸１２２に取り付けられた回転板１２４の回転を検知するエンコーダヘッド１２８と、検知された信号処理用の回路基板を有するエンコーダピックアップ１３０から構成されている。このエンコーダ１２６内は回転機構部１２０に対して閉ざされた空間となっている。そして、エンコーダ１２６には、エンコーダ１２６を直接パージするために、パージガス導入管１３２とパージガス排出管１３４が接続されている。パージガス排出管１３４には第２の真空ポンプ１３６が接続されている。
【００１８】
なお、ここで用いられる回転数をモニタするエンコーダ１２６の種類は特に限定されず、例えば、磁気式エンコーダであっても、光学式エンコーダであっても構わない。もっとも、磁気をモニタするという原理上、光学式に比べ、油やホコリ等の影響を受けにくく耐環境性に優れる磁気式エンコーダを使用することが好適である。
ここで、磁気式エンコーダとは、磁化された回転板の回転に伴う磁場変化を、エンコーダヘッド１２８部に配置された磁気抵抗素子等の磁気センサーでモニタし、回転数を測定する装置である。
【００１９】
次に、上記のように構成されたエピタキシャル成長装置１００を用いたエピタキシャル成長方法について説明する。加えて、本実施の形態のエピタキシャル成長装置１００およびエピタキシャル方法の作用・効果について説明する。
処理炉１０２内では、処理される半導体ウェーハ１１６が、ホルダー１１０上に載置される。そして、ホルダー１１０を上面に配する回転体ユニット１１２は、回転機構部１２０の回転装置１１４で回転軸１２２を駆動させることにより、所定の回転数で回転する。このとき、処理炉１０２の上方から、半導体ウェーハ１１６の上面に向けて、ガス導入口１０４から、ソースガス、ドーパントガス、キャリアガス等の成膜用ガスが供給される。この成膜用ガスにはＨＣｌ等の腐食性ガスが含まれている。そして、半導体ウェーハ１１６は半導体ウェーハ１１６裏面側より、ヒーター１１８によって加熱される。さらに、成膜用ガスは、加熱された半導体ウェーハ１１６の上で反応し、半導体ウェーハ１１６面にエピタキシャル単結晶膜を成長させながら、処理炉１０２の底部に流下し、成膜用ガス排出口１０６から第１の真空ポンプ１０８に引かれて排出される。ここで、処理炉１０２内の圧力は真空ポンプ１０８によって、エピタキシャル成長を行う上での最適な条件に保たれるよう制御される。
【００２０】
また処理炉１０２下部に設けられた回転機構部１２０は、回転機構部１２０で生ずる金属汚染等が処理炉１０２内に流入しないように第３の真空ポンプ２０６で、真空に保たれる。また、エンコーダ１２６によって、回転体ユニット１１２の回転数がモニタされ、このモニタ結果を回転装置１１４にフィードバックすることによって、回転体ユニット１１２の回転数を所定の値に保持することが可能となる。
そして、エンコーダピックアップ１３０内の回路基板等を腐食から保護するため、パージガス導入管１３２からパージガスを直接エンコーダ１２６内に流入させ、第２の真空ポンプ１３６で引くことにより、パージガス排出管１３４から排出される。
このようにして、エピタキシャル成長中の処理炉１０２内圧（ｐ１）は、回転機構部１２０内圧（ｐ２）より高く（ｐ１＞ｐ２）保たれる。また、エンコーダ１２６内圧（ｐ３）も、回転機構部１２０内圧（ｐ２）より高く（ｐ３＞ｐ２）に保たれることになる。
【００２１】
なお、ここで、用いられるパージガスは、エンコーダピックアップ１３０内の回路基板等を腐食させないガスであれば、特にその種類を限定されない。
図３に示した従来技術のエピタキシャル成長装置の場合には、Ｈ２ガスを用いることが好適であった。なぜなら、処理炉１０２内でキャリアガスとガス種が同じになることから、万一、回転機構部１２０を介して処理炉１０２内に流入しても、膜成長に与える影響が限定的だからである。
しかし、Ｈ２ガスは安全性や、取り扱いの容易性の観点からは好ましくなかった。
本実施の形態の場合には、パージガスは閉鎖されたエンコーダ１２６内のみに流れ、かつ、回路機構部１２０内は真空引きしているため、万一、エンコーダ１２６からリークが生じても、処理炉１０２内にそのガスが流入することは生じにくい。したがって、安全性が高い、取り扱いが容易なＮ２やＡｒ等の不活性ガスをパージガスとすることが可能となり、不活性ガスをパージガスとすることが好ましい。
【００２２】
上述したように、従来の技術では、処理炉１０２下部に設けられた回転機構部１２０全体にパージガスを流していたため、処理炉１０２内圧（ｐ１）が回転機構部１２０内圧（ｐ２）に比べ高い場合（ｐ１＞ｐ２）には、処理炉１０２内で使用している成膜用ガス（反応ガス）が回転機構部１２０内に入りエンコーダを腐食していた。逆に、処理炉１０２内圧（ｐ１）が回転機構部１２０内圧（ｐ２）に比べ低い場合（ｐ１＜ｐ２）には、回転機構部１２０から処理炉１０２内に金属等に汚染されたパージガスが流れ、本来の処理炉１０２内のダウンフロー気流を乱したり、半導体ウェーハ１１６を汚染したりするという問題が生じていた。
【００２３】
しかし、本実施の形態によれば、回転機構部１２０全体でなく、回転機構部に対して閉ざされているエンコーダ１２６内のみを直接パージするため、処理炉１０２内圧（ｐ１）は、回転機構部１２０内圧（ｐ２）より常に高く（ｐ１＞ｐ２）保つことが可能となり、エンコーダ１２６内圧（ｐ３）も、回転機構部１２０内圧（ｐ２）より常に高く（ｐ３＞ｐ２）保つことが可能となる。
【００２４】
したがって、処理炉１０２内圧（ｐ１）が回転機構部１２０内圧（ｐ２）に比べ低くなり（ｐ１＜ｐ２）、回転機構部１２０から処理炉１０２内に金属に汚染されたパージガスが流れ、本来の処理炉１０２内のダウンフロー気流を乱したり、半導体ウェーハ１１６を汚染したりするという問題は生じ得ない。
【００２５】
確かに、処理炉１０２内圧（ｐ１）が回転機構部１２０内圧（ｐ２）に比べ常に高い（ｐ１＞ｐ２）ため、成膜用ガス（反応ガス）が回転機構部１２０内に入り込む。しかし、エンコーダ１２６内圧（ｐ３）が、回転機構部１２０内圧（ｐ２）より常に高く（ｐ３＞ｐ２）保たれているため、成膜用ガス（反応ガス）が回転機構部１２０からエンコーダ１２６内に入り込むことが防止される。特に、従来は、回転機構部１２０から処理炉１０２内へのパージガス流入を避けるため、回転機構部１２０内圧（ｐ２）の上限に対する制約があった。すなわち、パージ効果をあげるため、回転機構部１２０内圧（ｐ２）を処理炉１０２内圧（ｐ１）よりも大幅に上げること（ｐ２＞＞ｐ１）は不可能であった。本実施の形態によれば、エンコーダ１２６内圧（ｐ３）は、処理炉１０２内圧（ｐ１）とは独立に設定できるため、エンコーダ１２６内圧（ｐ３）を、処理炉１０２内圧（ｐ１）や、回転機構部内圧（ｐ２）に対し、大幅にあげること（ｐ３＞＞ｐ１、ｐ３＞＞ｐ２）も可能となる。よって、処理炉１０２から回転機構部１２０に侵入した反応ガス（成膜用ガス）によって、エンコーダピックアップ１３０内の回路基板が腐食されることも生じない。
【００２６】
以上、本実施の形態によれば、回路基板の腐食に起因するエンコーダの誤動作も生じえず、安定した回転体ユニットの回転が保持でき、品質の高いエピタキシャル成長が実現できる。
さらに、本実施の形態によれば、特許文献１の従来技術に要されていた圧力計、制御回路や圧力調整弁といった機構を設ける必要がない。したがって、装置を複雑化させることがないため、製造装置の製造コスト増加という問題も回避することが可能となる。
また、従来の技術のエンコーダにパージ用の配管を接続することのみで、本実施の形態は実現可能である。したがって、従来の装置構成をそのまま利用できるという観点からも、製造装置の製造コスト増加抑制に寄与することが可能となる。
【００２７】
[実施の形態２]
次に、実施の形態２として、本発明を適用した、回転体ユニットを１００ｍｉｎ−１以上（１００ｒｐｍ）の回転数で回転させることを可能とする回転装置を備えたエピタキシャル成長装置およびこれを用いたエピタキシャル成長方法について図１を参照して説明する。
回転体ユニットを１００ｍｉｎ−１以上（１００ｒｐｍ）という高速で回転させる、高速回転ＣＶＤ法を用いると、回転体ユニット１１２から回転装置１１４に延びる回転軸１２２の回転が速くなり、この回転軸１２２部での高いシール性を確保することが、回転数が低い場合に比べ、一層困難となってくる。したがって、処理炉１０２内圧（ｐ１）と回転機構部１２０内圧（ｐ２）に差がある場合には、反応ガスまたはパージガスのリークがさらに大きくなり、エンコーダの腐食がより顕著になるという問題が生じていた。
【００２８】
処理炉１０２、ガス導入口１０４、ガス排気口１０６，真空ポンプ１０８、ホルダー１１０、回転体ユニット１１２等の装置の基本的構成は、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００２９】
しかし、本実施の形態のエピタキシャル成長装置は、回転体ユニット１１２について、通常のエピタキシャル成長装置の回転数が１００ｍｉｎ−１より小さいのに対し、１００ｍｉｎ−１以上の回転数で回転させることを可能とする回転装置１１４を備える点で上述の実施の形態と異なっている。
【００３０】
本実施の形態における成膜条件は、実施の形態１同様、特に限定されることはなく、従来と同様の成膜条件を取りうる。
しかしながら、例えばＳｉＨ４（シラン）をシリコンソースガスとして、８インチ径シリコンウェーハ上にＰタイプのシリコンを成膜する場合、下記の条件範囲で成膜することが好適である。
設定温度：９２０〜１０２０℃
処理炉内圧：２〜６．６６７ＫＰａ（１５〜５０ｔｏｒｒ）
シリコンソースガス：ＳｉＨ４（シラン）
シリコンソースガス流量：０．４〜０．８ｓｌｍ
ドーパントガス：Ｂ２Ｈ６
キャリアガス・流量：Ｈ２・４０〜５０ｓｌｍ
パージガス：Ｈ２
半導体ウェーハ回転数：１３００〜１５００ｍｉｎ−１（１３００〜１５００ｒｐｍ）
ただし、ｓｃｃｍおよびｓｌｍとは、気体の流量の単位で、１ｓｃｃｍは１分あたり、標準状態で１ｃｃ（１ｃｍ３）の体積を占める重量のガスが流れていることを示す。また、ｓｌｍは１分あたり１Ｌ（１ｄｍ３）の体積を占める重量のガスが流れていることを示し、１ｓｌｍは１０００ｓｃｃｍに相当する。
【００３１】
また、例えばＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロロシラン：ＤＣＳ）をシリコンソースガスとして、８インチ径シリコンウェーハ上にＰタイプのシリコンを成膜する場合、下記の条件範囲で成膜することが好適である。
設定温度：９８０〜１１００℃
処理炉内圧：１０．６７〜５３．３３ＫＰａ（８０〜４００ｔｏｒｒ）
シリコンソースガス：ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロロシラン：ＤＣＳ）
シリコンソースガス流量：０．５〜１．５ｓｌｍ
ドーパントガス：Ｂ２Ｈ６
ドーパントガス流量：１５０〜３００ｓｃｃｍ
キャリアガス・流量：Ｈ２・４０〜５０ｓｌｍ
パージガス：Ｈ２
半導体ウェーハ回転数：１３００〜１５００ｍｉｎ−１（１３００〜１５００ｒｐｍ）
【００３２】
また、例えばＳｉＨＣｌ３（トリクロロシラン：ＴＣＳ）をシリコンソースガスとして、８インチ径シリコンウェーハ上にＮタイプのシリコンを成膜する場合、下記の条件範囲で成膜することが好適である。
設定温度：１１００〜１１５０℃
処理炉内圧：８０〜１０１．３ＫＰａ（６００〜７６０ｔｏｒｒ）
シリコンソースガス：ＳｉＨＣｌ３（トリクロロシラン：ＴＣＳ）
シリコンソースガス流量：２０〜３５ｓｌｍ
１層目
ドーパントガス：ＰＨ３
ドーパントガス流量：２００〜２５０ｓｃｃｍ
２層目
ドーパントガス：ＰＨ３
ドーパントガス流量：４０〜６０ｓｃｃｍ
キャリアガス・流量：Ｈ２・１００〜１２０ｓｌｍ
パージガス：Ｈ２
半導体ウェーハ回転数：８００〜１０００ｍｉｎ−１（８００〜１０００ｒｐｍ）
【００３３】
なお、ここではパージガスをＨ２としたが、安全性が高い、取り扱いが容易なＮ２やＡｒ等の不活性ガスををパージガスとすることがより好ましいのは、実施の形態１と同様である。
【００３４】
このように、高い回転数で半導体ウェーハ１１６を回転させてエピタキシャル成長を行う高速回転ＣＶＤ法では、半導体ウェーハ１１６直上に極薄の濃度境界層（バウンダリー・レイヤー）を設けることにより、高成膜速度かつ面内膜厚均一性の高いエピタキシャル単結晶膜成長が可能となる。
【００３５】
もっとも、高速回転ＣＶＤ法を用いると、上述のように、従来の低速回転の場合に比較して、反応ガスまたはパージガスのリークがさらに大きくなり、エンコーダの腐食がより顕著になるという問題が生じていた。
【００３６】
しかし、本実施の形態において、実施の形態１同様、回転機構部１２０全体でなく、回転機構部１２０に対して閉ざされているエンコーダ１２６内のみを直接パージすることで、ガスのリークが大きくなったとしても、エンコーダ１２６内圧（ｐ３）をエンコーダピックアップ１３０内の回路基板の腐食が起こらないよう、自由度高く設定できる。したがって、回転軸１２２部でのリークが増大する恐れのある高速回転ＣＶＤ装置であっても、本実施の形態により、有効にエンコーダの腐食に起因するエピタキシャル成長装置の誤動作を防止しることが可能となる。    
【００３７】
[実施の形態３]
本発明に係る実施の形態３のエピタキシャル装置およびエピタキシャル成長方法は、エピタキシャル装置の回転体ユニットの回転数をモニタするエンコーダを直接パージガスでパージする構造を有すること、回転機構部もエンコーダとは独立にパージガスでパージすること、および、そのエピタキシャル装置を用いてウェーハに成膜することを特徴としている。以下、本実施の形態について、図２に基づき説明する。
【００３８】
図２は、本実施の形態に係るエピタキシャル成長装置２００を模式的に示した概略図である。
回転機構部１２０をエンコーダ１２６と独立にパージするための、回転機構部パージガス導入管２０２、回転機構部パージガス排出管２０４、回転機構部パージガス排出管２０４に接続されている第３の真空ポンプ２０６を有すること以外は、実施の形態１または実施の形態２と同様であるため記載を省略する。
【００３９】
本実施の形態においては、回転機構部１２０をエンコーダ１２６と独立にパージするためのパージガスを回転機構部パージガス導入管２０２から回転機構部１２０に導入する。そして、このパージガスは第３の真空ポンプ２０６で引くことにより、回転機構部パージガス排出管２０４から排出される。
この時、処理炉１０２内圧（ｐ１）、回転機構部１２０内圧（ｐ２）、エンコーダ１２６内圧（ｐ３）について、常に処理炉１０２内圧（ｐ１）より回転機構部１２０内圧（ｐ２）が低く（ｐ１＞ｐ２）、かつ、常に回転機構部１２０内圧（ｐ２）よりエンコーダ１２６内圧（ｐ３）が高く（ｐ２＜ｐ３）なるよう、回転機構部１２０およびエンコーダ１２６をパージするパージガスの流量を設定する。
【００４０】
実施の形態１で述べたように、エンコーダ１２６を直接パージすることにより、従来問題となっていたエンコーダ１２６の腐食に起因する誤動作は対策することが可能となる。もっとも、回転機構部１２０内への反応ガスの流入が続くと、回転機構部１２０を構成するベアリング等の機械部品を汚してしまうため、回転機構部１２０を清掃（メンテナンス）する必要が生じてくるため好ましくない。
本実施の形態によれば、回転機構部１２０にはパージガスを流さず真空に保持する実施の形態１および実施の形態２と異なり、回転機構部１２０にもパージガスを流すことが可能になる。したがって、回転機構部１２０を構成する機械部品の汚染を緩和することが可能となる。
また、常に処理炉１０２内圧（ｐ１）より回転機構部１２０内圧（ｐ２）が低く（ｐ１＞ｐ２）するようパージガス流量を設定するため、回転機構部１２０から処理炉１０２内へのパージガスの逆流も生じない。
さらに、常に回転機構部１２０内圧（ｐ２）よりエンコーダ１２６内圧（ｐ３）が高く（ｐ２＜ｐ３）なるようパージガス流量を設定するため、回転機構部１２０内に流入した反応ガスがエンコーダ１２６に侵入することもない。
【００４１】
したがって、本実施の形態により、エンコーダ１２６の腐食に起因する誤動作を防止しつつ、回転機構部１２０の清掃（メンテナンス）頻度を低減させる効果が得られる。
【００４２】
以上記載した作用・効果以外については、実施の形態１または実施の形態２と同様であるので記載を省略する。
【００４３】
なお、以上記載してきた実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３に係るエピタキシャル成長装置を用いた気相エピタキシャル成長においては、上記装置構成を採る以外は、従来装置による成長方法と特に異なるところはなく、ほぼ同様の条件が採用されて差し支えない。また、膜形成に用いる半導体基板としては、典型的にはシリコンウェーハであるが、炭化ケイ素基板等のシリコン以外の半導体基板も使用することができる。また、半導体基板上に形成される薄膜は、シリコン膜あるいはボロン、リンやヒ素等を不純物として含有する単結晶シリコン膜がもっとも一般的であるが、ポリシリコン膜又はその他の薄膜、例えば、ＧａＡｓ膜やＧａＡｌＡｓ膜等の化合物半導体でも支障なく適用されうる。また、上記気相成長に用いる成膜用ガスとしては、特に限定されことなく、通常のエピタキシャル成長法による膜形成で用いられる成膜用ガスを使用することができる。
【００４４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態においては、気相成長装置および気相成長方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる気相成長装置および気相成長方法等に関わる要素を適宜選択して用いることが出来る。
【００４５】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長装置および気相成長方法は、本発明の範囲に包含される。
【実施例】
【００４６】
以下、図１、図３を参照しながら実施例、比較例を説明する。
（実施例）
図１は、本発明を適用したエピタキシャル成長装置である。本装置を用いて、半導体ウェーハ表面にボロンを不純物として含有するシリコン膜をエピタキシャル成長させた。この時に、パージガスの流量と回転機構部内圧の関係を測定した。
エピタキシャル成長膜の成膜条件は、以下の条件とした。
被処理半導体ウェーハ：８インチ径シリコンウェーハ
設定温度：１０００℃
処理炉内圧：２０００Ｐａ（１５ｔｏｒｒ）
シリコンソースガス：ＳｉＨ４（シラン）
シリコンソースガス流量：０．５６ｓｌｍ
ドーパントガス：Ｂ２Ｈ６（ジボラン）
キャリアガス・流量：Ｈ２・５０ｓｌｍ
パージガス：Ｈ２
半導体ウェーハ回転数：１５００ｍｉｎ−１（１５００ｒｐｍ）
【００４７】
（比較例）  
図３は、前述のように従来技術を適用したエピタキシャル成長装置である。実施例との比較のため、本装置を用いて、半導体ウェーハ表面にボロンを不純物として含有するシリコン膜をエピタキシャル成長させた。装置以外の条件は、実施例の条件と同様とした。この時に、実施例同様、パージガスの流量と回路機構内圧の関係を測定した。
【００４８】
（実験結果）
比較例の場合には、パージガスであるＨ２が５００ｓｃｃｍを超えると、回転機構部内圧が１９３３Ｐａ（１４．５ｔｏｒｒ）に達し、処理炉内圧の２０００Ｐａ（１５ｔｏｒｒ）に近づき、パージガスの処理炉への逆流の恐れが生じたため、成膜を停止せざるを得なかった。
これに対し、実施例の場合は１０００ｓｃｃｍを超えても、当初設定した回転機構部内圧に変化は生じなかった。
【００４９】
以上より、実施例においては、比較例の２倍以上の流量のパージガスを流しても、回転機構内部から処理炉へのパージガスの逆流の恐れはないことが判明した。したがって、本発明のエンコーダのパージに関する有効性が実施例により確認された。  
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態１に係るエピタキシャル成長装置の概略図
【図２】実施の形態３に係るエピタキシャル成長装置の概略図
【図３】従来技術に係るエピタキシャル成長装置の概略図
【符号の説明】
【００５１】
１００    エピタキシャル成長装置
１０２    処理炉
１０４    ガス導入口
１０６    ガス排出口
１０８    第１の真空ポンプ
１１２    回転体ユニット
１１４    回転装置
１１６    半導体ウェーハ
１２０    回転機構部
１２２    回転軸
１２４    回転板
１２６    エンコーダ
１３２    パージガス導入口
１３４    パージガス排出口
１３６    第２の真空ポンプ
２００    エピタキシャル成長装置
２０２    回転機構部パージガス導入口
２０４    回転機構部パージガス排出口
２０６    第３の真空ポンプ
３００    エピタキシャル成長装置
【図１】
2007281408.tif 000003
【図２】
2007281408.tif 000004
【図３】
2007281408.tif 000005