使用外延生长的膜形成方法及外延生长装置制造方法及图纸

本文介绍在构建由作为顶面的顶板、作为底面的基板安装部分，及作为侧面的侧壁界定及形成的反应腔室时，支撑件在顶板的圆周边缘自圆周边缘的上侧及外侧支撑顶板，并且反应气体在设置于侧壁中的反应气体供应路径中经整流，使得反应腔室中处于反应气体流动方向上的水平部件对应于一水平部件，该后一水平部件在自与反应腔室相对的反应气体供应路径的开口中心延伸至反应腔室中心的方向上。

Film forming method and epitaxial growth device using epitaxial growth

This paper introduces the construction by the top surface of the roof, as the bottom surface of the substrate as part of the installation, and as a side wall side of the definition and formation of the reaction chamber, support in the circumferential edge of the upper side of the roof plate and lateral supporting roof from the circumferential edge of the reaction gas in the reaction gas and is arranged on the side wall of the supply path the rectification of the reaction chamber at the level of the reaction gas flow direction components corresponding to the level of a component, a component in the direction of the level of reaction gas from the reaction chamber relative to the supply path of the center of an opening extending to the center of the reaction chamber.

【技术实现步骤摘要】
使用外延生长的膜形成方法及外延生长装置本申请是申请日为2014年3月13日、申请号为201480013791.X、名称为“使用外延生长的膜形成方法及外延生长装置”的专利技术专利申请的分案申请。专利技术背景专利
本专利技术涉及使用外延生长的膜形成方法及外延生长装置。
技术介绍
目前，已知作为通过使用外延生长而在基板上生长外延膜的外延生长装置的装置，该装置包括处理腔室及设置在处理腔室中及经配置以围绕旋转轴旋转基板的可旋转基板支撑件，在该装置中，将反应气体以平行于基板的方向引至基板，以在基板支撑件上的基板上形成膜。在该种外延生长装置中，目前需要提高生长速率。然而，例如将大量源气体纳入反应气体以便进一步提高生长速率则并非较佳方式，因为此导致膜形成成本增加或粒子数目增大。在外延生长中，当基板表面上的边界层厚度(在流动速率是反应气流的主流流动速率的99％的位置处)减小时，已知可预期生长速率的提高。另一方面，当边界层厚度仅减小时，形成其中反应气体向基板表面上基板的圆周边缘逸出的流，因此难以调整膜厚度分布或电阻率分布。专利技术概述鉴于上文提及的情况，进行本专利技术；及本专利技术的目标是提供使用外延生长的膜形成方法，及在膜厚度分布或电阻率分布方面保证膜质量的同时可实现稳定及较高生长速率的外延生长装置。根据本专利技术的一方面，提供使用外延生长的膜形成方法，该方法在反应腔室中执行，该反应腔室的顶面、底面及侧面由顶板、基板安装部分(基座，该基座上水平安装有基板)及侧壁界定及形成。在本文中，在顶板的圆周边缘处自圆周边缘上侧及外侧支撑顶板。膜形成方法包括：将反应腔室加热至预定生长温度；在设置于侧壁中的反应气体供应路径中整流反应气体，以便反应腔室中处于反应气体流动方向上的水平部件对应于一水平部件，该后一水平部件在自与反应腔室相对的反应气体供应路径开口中心延伸至反应腔室中心的方向上；将经整流的反应气体在水平方向自反应气体供应路径引入反应腔室；使用反应气体在基板顶表面上形成膜，同时使基板围绕穿过基板安装部分中心的垂直方向的轴旋转；及将用以形成膜的反应气体排出至排气路径，该排气路径设置在与反应气体供应路径相对的侧壁上的位置处，该反应腔室中心位于该排气路径与该反应气体供应路径之间。根据本专利技术的另一方面，提供外延生长装置，该装置使用外延生长在反应腔室中的基板顶表面上形成膜，该装置包括：反应腔室，该反应腔室的顶面、底面及侧面由顶板、基板安装部分(基座，该基座上水平安装有基板及该基座围绕穿过基板中心的垂直方向上的轴旋转)及侧壁界定及形成；反应气体供应路径，该路径在侧壁中形成以便将反应气体供应至反应腔室；排气路径，该路径在与反应气体供应路径相对的侧壁上的位置处形成，反应腔室中心位于排气路径与反应气体供应路径之间，以便穿过反应腔室将反应气体排至外侧；支撑件，该支撑件在顶板的圆周边缘处自圆周边缘上侧及外侧支撑顶板；及整流工具，该整流工具用于在反应气体供应路径中整流反应气体，使得反应腔室中位于反应气体流动方向上的水平部件对应于一水平部件，该后一水平部件在自与反应腔室相对的反应气体供应路径的开口中心延伸至反应腔室中心的方向上。在本文中，较佳由支撑件支撑顶板以使得顶板与基板顶表面之间的距离等于或小于预定值。反应气体供应路径可形成为自反应气体的入口至连接至反应腔室的出口递升的阶级形状。在此情况下，作为反应气体原材料的多个源气体在阶级形状的反应气体供应路径中混合。排气路径可连接至设置在侧壁外侧的排气部分，及可形成排气部分以使开口自连接至排气路径的内侧向外侧缩窄。基座环可设置在基板安装部分的外圆周上以便预加热反应气体。基座环可包括两个部件：安装在侧壁中所设置的凸缘部分上的外环部分，及安装在外环部分顶表面上所设置的凹部上之内环部分，及该内环部分可具有一内径，以减小基板安装部分的圆周边缘与外环部分的内圆周边缘之间的间隙。在此情况下，通过使用内环部分，防止了反应气体自基板安装部分的圆周边缘流至基板安装部分的底表面。基板安装部分可具有多个通孔。用于将反应腔室加热至预定生长温度的第一加热工具可设置在反应腔室上方，第一反射体可设置在第一加热工具上方，用于将反应腔室加热至预定生长温度的第二加热工具可设置在反应腔室下方，及第二反射体可设置在第二加热工具下方。在此情况下，第一反射体较佳包括第一倾斜部分及第一扁平部分，第一倾斜部分将来自第一加热工具的热波反射至反应腔室中心，第一扁平部分在垂直下降方向上反射来自第一加热工具的热波，及第一倾斜部分及第一扁平部分经布置使得第一倾斜部分与第一扁平部分的面积比为预定比，及第一倾斜部分与第一扁平部分的分布未偏移。此外，第二反射体较佳包括第二倾斜部分及第二扁平部分，第二倾斜部分将来自第二加热工具的热波反射至反应腔室中心，第二扁平部分在垂直上升方向上反射来自第二加热工具的热波，及第二倾斜部分及第二扁平部分经布置使得第二倾斜部分与第二扁平部分的面积比为预定比，及第二倾斜部分及第二扁平部分的分布未偏移。在根据本专利技术的使用外延生长的膜形成方法及外延生长装置中，由于支撑件自顶板的外侧及上侧支撑顶板，因此基板顶部与顶板之间的距离较小，且即使在热应力较高时也可能令人满意地支撑顶板。因此，可减小边界层厚度，从而有助于生长速率的提高。另一方面，在将反应气体引入反应腔室之前，反应气体在设置在侧壁中的反应气体供应路径中经整流，使得反应腔室中位于反应气体流动方向上的水平部件对应于一水平部件，该后一水平部件在自与反应腔室相对的反应气体供应路径的开口中心延伸至反应腔室中心的方向上。由此，可抑制流动的增大从而有助于反应气流的稳定化，该流动中的反应气体随着边界层厚度的减小而在反应腔室中向基板表面上的基板圆周边缘逸出。由此，可在膜厚度分布或电阻率分布方面保证膜质量的同时实现稳定及较高的生长速率。附图简要说明图1是图示根据本专利技术的一实施方式的外延生长装置的整体配置的横截面视图。图2是图示根据本专利技术的实施方式的反应腔室的配置的透视分解图。图3是图示根据本专利技术的实施方式的反应腔室的外部配置的透视分解图。图4是图示根据本专利技术的实施方式的顶板部分配置的横截面透视图。图5是示意性地图示根据本专利技术的实施方式的侧壁的内部配置的图。图6是图示根据本专利技术的实施方式的反应气体供应路径的横截面视图。图7A及图7B是示意性地图示根据本专利技术的实施方式的反应气体供应路径的图。图8A及图8B是图示根据本专利技术的实施方式的整流板实例的透视图。图9是图示根据本专利技术的实施方式的基座环实例的部分横截面视图。图10是图示根据本专利技术的实施方式的另一基座环实例的部分横截面视图。图11是图示根据本专利技术的实施方式的基座实例的平面图。图12是图示根据本专利技术的实施方式的另一基座实例的平面图。图13是示意性地图示根据本专利技术的实施方式的基座支撑件配置的图。图14是图示根据本专利技术的实施方式的基座轴的透视图。图15是图示根据本专利技术的实施方式的基板升降器实例的透视图。图16是图示根据本专利技术的实施方式的排气管实例的横截面透视图。图17是图示根据本专利技术的实施方式的上部反射体实例的透视图。图18是图示根据本专利技术的实施方式的下部反射体实例的平面图。图19是图标实例及参照性实例的结果的图形。图20是图示根据相关技术的外延生长装置的顶板部分配置的横截面透视图。图21是图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延膜形成方法，所述方法使用反应腔室，所述反应腔室的顶面、底面及侧面由顶板、基板安装部分及侧壁界定，所述顶板在所述顶板的圆周边缘处自所述圆周边缘的上侧及外侧得以支撑，所述膜形成方法包括以下步骤：将基板设置在所述反应腔室的基板安装部分上；使用加热工具将所述反应腔室加热至生长温度；在设置在所述反应腔室的侧壁中的反应气体供应路径中整流反应气体，以使得所述反应腔室中的所述反应气体的流动方向上的水平部件与位于自与所述反应腔室相对的所述反应气体供应路径的开口中心延伸至所述反应腔室中心的方向上的水平部件对应；将经整流的所述反应气体自所述反应气体供应路径引入所述反应腔室；使用所述反应气体在所述基板的表面上形成膜，同时使所述基板围绕在穿过所述基板安装部分中心的垂直轴旋转；及将来自所述反应腔室的气体排出至排气路径，所述排气路径设置在与所述反应气体供应路径相对的所述侧壁的位置处，所述反应腔室中心位于所述排气路径与所述反应气体供应路径之间，所述加热工具包括：第一加热器，所述第一加热器设置在所述反应腔室上方；第一反射体，所述第一反射体设置在所述第一加热器上方；第二加热器，所述第二加热器设置在所述反应腔室下方；及第二反射体，所述第二反射体设置在所述第二加热器下方；其中所述第一反射体包括一个或多个第一倾斜部分以及一个或多个第一扁平部分，所述第一倾斜部分将来自所述第一加热器的热反射至所述反应腔室中心，所述第一扁平部分在垂直方向上反射来自所述第一加热器的热，其中在所述第一扁平部分之间的距离是不均匀的；及其中所述第二反射体包括一个或多个第二倾斜部分以及一个或多个第二扁平部分，所述第二倾斜部分将来自所述第二加热器的热反射至所述反应腔室中心，所述第二扁平部分在垂直方向上反射来自所述第二加热器的热，其中在所述第二扁平部分之间的距离是不均匀的。...

【技术特征摘要】
2013.03.14 JP 2013-052479;2013.07.03 US 13/934,7081.一种外延膜形成方法，所述方法使用反应腔室，所述反应腔室的顶面、底面及侧面由顶板、基板安装部分及侧壁界定，所述顶板在所述顶板的圆周边缘处自所述圆周边缘的上侧及外侧得以支撑，所述膜形成方法包括以下步骤：将基板设置在所述反应腔室的基板安装部分上；使用加热工具将所述反应腔室加热至生长温度；在设置在所述反应腔室的侧壁中的反应气体供应路径中整流反应气体，以使得所述反应腔室中的所述反应气体的流动方向上的水平部件与位于自与所述反应腔室相对的所述反应气体供应路径的开口中心延伸至所述反应腔室中心的方向上的水平部件对应；将经整流的所述反应气体自所述反应气体供应路径引入所述反应腔室；使用所述反应气体在所述基板的表面上形成膜，同时使所述基板围绕在穿过所述基板安装部分中心的垂直轴旋转；及将来自所述反应腔室的气体排出至排气路径，所述排气路径设置在与所述反应气体供应路径相对的所述侧壁的位置处，所述反应腔室中心位于所述排气路径与所述反应气体供应路径之间，所述加热工具包括：第一加热器，所述第一加热器设置在所述反应腔室上方；第一反射体，所述第一反射体设置在所述第一加热器上方；第二加热器，所述第二加热器设置在所述反应腔室下方；及第二反射体，所述第二反射体设置在所述第二加热器下方；其中所述第一反射体包括一个或多个第一倾斜部分以及一个或多个第一扁平部分，所述第一倾斜部分将来自所述第一加热器的热反射至所述反应腔室中心，所述第一扁平部分在垂直方向上反射来自所述第一加热器的热，其中在所述第一扁平部分之间的距离是不均匀的；及其中所述第二反射体包括一个或多个第二倾斜部分以及一个或多个第二扁平部分，所述第二倾斜部分将来自所述第二加热器的热反射至所述反应腔室中心，所述第二扁平部分在垂直方向上反射来自所述第二加热器的热，其中在所述第二扁平部分之间的距离是不均匀的。2.如权利要求1所述的膜形成方法，其中所述顶板经支撑以使得所述顶板与所述基板的所述顶表面之间的距离等于或小于预定值。3.如权利要求1所述的膜形成方法，其中所述反应气体供应路径以阶级形状形成，所述阶级形状自所述反应气体供应路径的入口至所述反应气体供应路径的出口递升，所述反应气体供应路径的出口连接至所述反应腔室；及其中所述反应气体的所述整流步骤包括混合多个源气体，所述多个源气体是在所述反应气体供应路径中的所述反应气体的前驱物。4.如权利要求1至3的任一项所述的膜形成方法，其中所述排气路径连接至设置在所述侧壁外侧的排气部分的缩窄开口；及其中气体经由所述排气路径排出至所述排气部分。5.如权利要求1至4的任一项所述的膜形成方法，其中所述反应腔室的所述加热步骤包括通过使用设置于所述基板安装部分的外圆周上的基座环来预加热所述反应气体；其中所述基座环包括外环部分，所述外环部分安装在设置于所述侧壁中的凸缘部分上，及包括内环部分，所述内环部分安装在设置于所述外环部分的顶表面上的凹部上，及所述内环部分具有内径以缩小所述基板安装部分的圆周边缘与所述外环部分的内圆周边缘之间的间隙；及其中所述膜形成方法进一步包括通过使用所述内环部分来防止所述反应气体流至所述基板安装部分的底表面。6.一种外延生长装置，所述外延生长装置包括：反应腔室，所述反应腔室的顶面、底面及侧面由顶板、可旋转基板安装部分及侧壁界定；反应气体供应路径，所述反应气体供应路径位于所述侧壁中；整流工具，用于在所述反应气体供应路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈部晃，森义信，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US