JP2005057079A - シリコンエピタキシャルウェーハの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板表面にシリコン等の固体生成物やパーティクルが付着することを抑制することのできるシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置を提供する。
【解決手段】 シリコンエピタキシャルウェーハの製造装置１は、上端部が閉塞されたアウターチューブ２と、上端部が開放された炭化ケイ素製インナーチューブ３と、半導体基板を複数段に配列して支持するボート４と、加熱装置９とを備えている。アウターチューブ２は石英製であり、インナーチューブ３の開放された上端部に、該上端部を上方から覆う炭化ケイ素製のキャップ８を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体基板の表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置に関する。

シリコンエピタキシャルウェーハは、半導体基板（以下、単に基板と言う）の表面に、シリコンエピタキシャル層を気相成長させることによって製造することができる。このような気相エピタキシャル成長は、例えば、縦型減圧ＣＶＤ装置によって行われることが知られている。

縦型減圧ＣＶＤ装置は、上端部が閉塞されたアウターチューブと、該アウターチューブの内部に同軸に設けられて上端部が開放されたインナーチューブと、インナーチューブの下端部に設けられたガス導入管と、アウターチューブの下端部に設けられたガス排気管と、ガス排気管に接続された真空装置と、インナーチューブ内を加熱する加熱装置と、インナーチューブ内に配されて基板を複数段に配列して支持するボートと、ボートの下端部に設けられてインナーチューブ内の温度を保温する保温筒とを備えている。

このような縦型減圧ＣＶＤ装置を用いて基板にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる場合は、まず、基板が搭載されたボートをインナーチューブ内に挿入し、真空装置によってチューブ内を減圧する。その後、インナーチューブ内を所定の温度に加熱しつつ、インナーチューブ内にガス導入管から原料ガスを導入する。ここで、ガス導入管からインナーチューブ内に導入された原料ガスは、インナーチューブの内壁面に沿ってインナーチューブの上端部に向かって流れ、インナーチューブの上端部が開放されていることからアウターチューブの上端部の内壁面に到達した後、アウターチューブとインナーチューブとの間を流れてガス排気管から排気される。このように原料ガスが流れることにより、基板の表面にシリコンエピタキシャル層が気相成長し、シリコンエピタキシャルウェーハが製造される。

ところで、上記縦型減圧ＣＶＤ装置のアウターチューブ及びインナーチューブは気相成長工程中、高温で加熱されるために、インナーチューブ内に導入された原料ガスは、アウターチューブの上端部の内壁面及びインナーチューブの内壁面で化学反応を起こし、シリコン等の固体生成物を生成する。そして、このシリコン等の固体生成物は、アウターチューブの上端部の内壁面やインナーチューブの内壁面にそのまま付着する。

ここで、アウターチューブは他の材料と比較して低コストで、寸法精度が高い石英を材料としている。しかし、石英は、アウターチューブに付着したシリコン等の固体生成物と熱膨張率に差があるため、シリコン等の固体生成物がアウターチューブの上端部内壁面から剥がれ落ちることがある。これによってシリコン等の固体生成物が基板表面に付着し、シリコンエピタキシャルウェーハの品質を低下させることがある。

そこで、シリコン等の固体生成物がアウターチューブの上端部の内壁面から剥がれ落ちて基板表面に付着することを防止するため、上記従来の縦型減圧ＣＶＤ装置を改良したものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１では、上端部を閉塞し、上端部近傍の側壁に複数の排気口が設けられたインナーチューブが開示されている。このインナーチューブの下端にはガス導入管が設けられており、ガス導入管から導入された原料ガスはインナーチューブの下端から上端へ向かって上昇し、上記複数の排気口からインナーチューブとアウターチューブとの間の空間を流れて装置外へ排気される。ここで、アウターチューブの周囲にはヒーターが配設されている。そして、このヒーターによって高温に加熱されたインナーチューブ内の原料ガスは、複数の排気口から排気された後に、比較的低温状態にあるアウターチューブの閉塞された上端部（以下、上端閉塞部と言う）の内面に直接衝突することなく、アウターチューブの高温に加熱されている側壁部に衝突し、上記空間を流れて装置外へ排気される。このように、原料ガスが、アウターチューブ上端閉塞部の内面に直接衝突しないことから、この内面に剥がれ易いシリコン等の固体生成物の皮膜が成長し堆積することを抑制でき、装置内のパーティクル量を減少させることができる。また、万一、アウターチューブ上端閉塞部の内面に堆積したシリコン等の固体生成物の皮膜が剥がれた場合でも、上記装置においてはインナーチューブの上端部が閉塞されているため、剥がれたシリコン等の固体生成物の破片がインナーチューブ内に直接落下することがなく、基板上へのパーティクル付着が防止される。

特許文献２の低圧ＣＶＤ装置では、炭化ケイ素製のインナーチューブとアウターチューブとが開示されている。このインナーチューブは上下端部が開口されており、アウターチューブは上端部が閉塞され、下端部が開口され、下端部外周にフランジ部が設けられている。そして、アウターチューブの下端部外周とフランジ部との接合部のコーナーが、鈍角又はＲ付となるように炭化ケイ素質材料が肉盛りされており、フランジ部の角部が面取又はＲ付となるように形成されている。このような構成にすることにより、炭化ケイ素製アウターチューブの内面に形成されたシリコン等の固体生成物は炭化ケイ素と熱膨張率が近いため、アウターチューブの内面から剥がれにくくなり、シリコン等の固体生成物を除去するための洗浄操作の回数を少なくすることができる。

また、ボートを載置する保温筒は、モータに接続され回転可能であり、薄膜形成時には膜厚均一性を向上させるため、一般的に、ボートを載置した保温筒を回転させながら気相成長を行う。

一方、ボートを回転させないで薄膜を形成する縦型減圧ＣＶＤ装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。この装置では、保温筒が複数枚のバッフル板を多段に重ねて構成されている。そして、バッフル板としては整流板や溝を設けたもの、複数の貫通穴を放射状に配列したもの、バッフル板が漏斗状に形成されたものが提案されている。このようなバッフル板を多段に重ねて保温筒を構成することにより、ボートを載置した保温筒を回転させなくても、保温筒下部の中央より導入された原料ガスを、各バッフル板間から均等に吹き出させ拡散させることができる。
特開平６−２７５５３３号公報 特開平９−２５１９９１号公報 特開平６−３４９７３８号公報

しかしながら、上記特許文献１では、石英製のインナーチューブの上端部は閉塞されており、該上端部近傍の側壁に排気口が設けられているので、アウターチューブ上端閉塞部の内壁面に付着するシリコン等の固体生成物の直接的な基板表面への落下は防ぐことができるが、インナーチューブ上端閉塞部と排気口との間に原料ガスが滞留し、気相成長後の降温の際に、インナーチューブ上端閉塞部の内壁面にシリコン等の固体生成物が形成される。このシリコン等の固体生成物は、次のバッチの気相成長プロセスにおいてインナーチューブ内を加熱する際や気相成長後の降温の際に、インナーチューブを構成する石英とシリコン等の固体生成物との熱膨張率の差から剥がれ落ち、基板表面にパーティクルとして付着する。また、上記特許文献１では、インナーチューブの排気口の数や排気口の面積を調整するためのキャップやアウターチューブ上端閉塞部の内壁面に付着したシリコン等の固体生成物の落下を防ぐため、キャップの排気口の上部に形成された庇が開示されているが、どちらもインナーチューブの上端部は閉塞されているため、上記課題を解決することはできない。

さらに、上記特許文献２の低圧ＣＶＤ装置における炭化ケイ素製アウターチューブは、下端部に設けられているフランジ部を一体成形で製造することは困難であり、たとえ製造できたとしてもコストが非常に高いという問題がある。また、アウターチューブの上壁と周壁とリング部とを別々に製造して炭化ケイ素の接着剤で接着するという技術も本文献内で開示されているが、アウターチューブのように精度の高いものを接着剤で接着するためには、高い加工技術が必要であり、一体成形ほどではないものの、やはりコストが非常に高くなる。

また、特許文献３では、複数枚のバッフル板を多段に重ねて構成した保温筒が開示されているが、この保温筒はボートを回転させない構造の縦型減圧ＣＶＤ装置のためのものであって、ボート回転部の振動によって発生するパーティクルのボートへの舞い上がりを防ぐ方策は一切なされていない。さらに、バッフル板は石英製であるので、原料ガスとバッフル板との反応によりシリコン等の固体生成物がバッフル板の表裏面に形成され、そのシリコン等の固体生成物が石英との熱膨張率の差により剥がれて舞い上がることがある。また、ボートを回転させる、回転させないに関わらず、排気口にはインナーチューブ内の圧力を調節するために真空ポンプが取り付けられているが、この真空ポンプを使用して圧力を変動させることによって、インナーチューブ内のパーティクルが上方に舞い上がって基板表面にパーティクルが付着することがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、基板表面にシリコン等の固体生成物やパーティクルが付着することを抑制することのできるシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置を提供することを目的としている。

そこで、上記課題を解決するために、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置は、鉛直方向に沿って配置され上端部が閉塞されたアウターチューブと、該アウターチューブの内部に同軸に設けられ、上端部が開放された炭化ケイ素製インナーチューブと、該インナーチューブ内に設けられ半導体基板を複数段に配列して支持するボートと、前記アウターチューブ及びインナーチューブを介して前記半導体基板を加熱する加熱装置とを備え、前記半導体基板を前記加熱装置で加熱しながら前記インナーチューブの下端部から該インナーチューブ内に原料ガスを導入し、該インナーチューブの内壁面に沿って上方に流し、インナーチューブの上端部から前記アウターチューブと前記インナーチューブとの間に前記原料ガスを流して排気させることによって、前記半導体基板の表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置において、
前記アウターチューブは石英製であり、
前記インナーチューブの開放された上端部には、該上端部を上方から覆う炭化ケイ素製のキャップが設けられていることを特徴とする。

本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置によれば、アウターチューブは石英製であるため、安価で精度の良いチューブを製造することができる。

また、インナーチューブの開放された上端部に炭化ケイ素製のキャップが設けられているので、このキャップによって、アウターチューブの閉塞された上端部の内壁面に付着するシリコン等の固体生成物の直接的な基板表面への落下を防ぐことができるのは勿論のこと、キャップがシリコン等の固体生成物と熱膨張率の近い炭化ケイ素製であるため、キャップにシリコン等の固体生成物が成長したとしても該シリコン等の固体生成物が剥離、落下し難い。よって、従来と異なり、基板表面にシリコン等の固体生成物が付着することを抑制できる。

また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置において、前記キャップは、上端部が閉塞され前記インナーチューブの上端部を覆うキャップ本体と、該キャップ本体に設けられて前記インナーチューブ内とキャップ本体内とを仕切るインナーチューブカバーとを備え、
前記インナーチューブカバーには、前記インナーチューブ内を上昇する原料ガスを前記キャップ本体内へと排気するための開口部が形成されており、
前記キャップ本体の側壁部には、キャップ本体内の原料ガスを前記アウターチューブ内へと排気するためのガス排気部が形成されていることを特徴とする。

このように、キャップは、上端部が閉塞されインナーチューブの上端部を覆うキャップ本体と、キャップ本体に設けられてインナーチューブ内とキャップ本体内とを仕切るインナーチューブカバーとを備え、インナーチューブカバーには開口部、キャップ本体の側壁部にはガス排気部が形成されているので、インナーチューブ内の原料ガスは、開口部を介してキャップ本体内を流れて、ガス排気部を介してアウターチューブ内へと流れる。ここで、キャップ本体は、シリコン等の固体生成物と熱膨張率の近い炭化ケイ素製であるため、キャップ本体にシリコン等の固体生成物が成長したとしても該シリコン等の固体生成物が剥離、落下し難い。

また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置は、鉛直方向に沿って配置され上端部が閉塞されたアウターチューブと、該アウターチューブの内部に同軸に設けられ、上端部が開放された炭化ケイ素製インナーチューブと、該インナーチューブ内に設けられ半導体基板を複数段に配列して支持するボートと、前記アウターチューブ及びインナーチューブを介して前記半導体基板を加熱する加熱装置と、前記ボートの下端部に設けられて前記インナーチューブ内を保温する保温筒とを備え、前記半導体基板を前記加熱装置で加熱しつつ前記ボートを回転させながら、前記半導体基板の表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置において、
前記保温筒は円板状の断熱材が複数段配列されて形成されており、前記複数の断熱材のうち少なくとも一つの断熱材は、前記半導体基板の直径より大きく、かつ、前記インナーチューブの直径未満の直径を有する円板であることを特徴とする。

そして、該半導体基板の直径より大きく、かつ、前記インナーチューブの直径未満の直径を有する円板には、原料ガスを流通させるための貫通穴が１又は複数個形成されていることが好ましい。

本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置によれば、保温筒は円板状の断熱材が複数段配列されて形成され、これら断熱材のうち少なくとも一つは、半導体基板の直径より大きく、かつ、インナーチューブの直径未満の直径を有しているので、ボート挿入時、減圧時、復圧時、ボート取出し時等の圧力変動によってパーティクルが舞い上がった場合でも、半導体基板より直径の大きな断熱材が障害物となるのでパーティクルの上昇を食い止め、基板表面へのパーティクルの付着を防止することができる。そして、該円板に原料ガスを流通させるための貫通穴を１又は複数個形成すれば、原料ガスの流れは分散し、該ガスの流れに鉛直上方以外の方向性が出てくるので、さらにパーティクルの上昇をくい止めることができる。

また、本発明のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置は、前記半導体基板の直径より大きく、かつ、前記インナーチューブの直径未満の直径を有する断熱材の上部には、少なくとも１枚の前記円板状の断熱材が配置されており、鉛直方向上側から前記保温筒を見た場合に、前記貫通穴が前記円板状の断熱材によって覆われていることを特徴とする。

このように、原料ガスを流通させるための貫通穴が１又は複数個形成され、半導体基板の直径より大きく、かつ、インナーチューブの直径未満の直径を有する前記断熱材の上部には、少なくとも１枚の円板状の断熱材が配置されており、鉛直方向上側から保温筒を見た場合に、前記貫通穴が前記円板状の断熱材によって覆われ見えないため、前記半導体基板より大きく、かつ、インナーチューブの直径未満の直径を有する断熱材に形成された貫通穴を通る原料ガスは、前記円板状の断熱材が障害物となって、直接上方へ流れることを防止できる。したがって、原料ガス中に含まれるパーティクルの上昇をさらに効果的に防止することができる。

なお、前記断熱材の材質は、炭化ケイ素であることが好ましい。

このように断熱材を炭化ケイ素製とすることによって、断熱材が原料ガスと反応して、シリコン等の固体生成物が生成されて断熱材表裏面に付着したとしても、シリコン等の固体生成物と炭化ケイ素の熱膨張率が近いため、圧力変動時に剥がれてパーティクルとなることを抑制することができる。

本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置によれば、アウターチューブは石英製であるため、安価で精度の良いアウターチューブを製造することができる。

また、インナーチューブの開放された上端部に炭化ケイ素製のキャップが設けられているので、アウターチューブ上端内壁面から剥離落下するパーティクルの基板への付着を防げるとともに、万一、キャップにシリコン等の固体生成物が成長したとしても該シリコン等の固体生成物はキャップと熱膨張率が近いので剥離、落下し難い。よって、基板表面にシリコン等の固体生成物が付着することを抑制できる。

また、保温筒は円板状の断熱材が複数段配列されて形成され、これら断熱材のうち少なくとも一つは、半導体基板の直径より大きく、かつ、インナーチューブの直径未満の直径を有しているので、圧力変動によってパーティクルが舞い上がった場合でも、半導体基板より直径の大きな断熱材がパーティクルの上昇を食い止め、基板表面へのパーティクルの付着を効率的に防止することができる。

以下、本発明の第１及び第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１の実施の形態］
本発明に係るシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置（以下、単に製造装置と言う）は、半導体基板の表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるための装置である。なお、本実施の形態では、好適な一例として縦型減圧ＣＶＤ装置を例に挙げる。

まず、製造装置の構成について説明する。図１(a)、(b)に示すように、製造装置１は、鉛直方向に沿って配置され上端部が閉塞されたアウターチューブ２と、該アウターチューブ２の内部に同軸に設けられ、上端部が開放されたインナーチューブ３と、該インナーチューブ３内に設けられ基板Ｗを複数段に配列して支持するボート４とを備えている。

アウターチューブ２とインナーチューブ３との間には、下端部が閉塞された円筒状の空間５が形成されている。

インナーチューブ３のガス導入口部分には、ガス導入管６が設けられ、前記空間５のガス排気口部分には、ガス排気管７が設けられている。

アウターチューブ２は石英製であり、インナーチューブ３の開放された上端部には、該上端部を上方から覆う炭化ケイ素製のキャップ８が設けられている（図１(b)参照）。

キャップ８は、上端部が閉塞された筒形状でインナーチューブ３の上端部を覆うキャップ本体８１と、該キャップ本体８１に設けられてインナーチューブ３内とキャップ本体８１内とを仕切るインナーチューブカバー８２とを備えている。

インナーチューブカバー８２は、キャップ８でインナーチューブ３の上端部を覆う際、インナーチューブ３の上端部に略垂直となるように接する形となり、インナーチューブカバー８２の略中央には、インナーチューブ３内を上昇する原料ガスを排気するための開口部８２aが形成されている。

キャップ本体８１の側壁部には、キャップ本体８１の内部とアウターチューブ２内とを連通し、キャップ本体８１内の原料ガスをアウターチューブ２内へと排気するためのガス排気部８１aが形成されている。

アウターチューブ２の周囲には、該アウターチューブ２を加熱する加熱装置９が配設されている。加熱装置９としては、例えば加熱ヒーター等が挙げられる。また、加熱装置９の周囲には、加熱装置９の全体を覆うようにして断熱材１０が配設されている。

また、図示しないが、ガス排気管７には、インナーチューブ３内を減圧するための真空装置、例えば真空ポンプ等が接続されている。

ボート４には、インナーチューブ３の鉛直方向に沿って基板Ｗを複数段配列するための支持部材（図示しない）が設けられており、これら支持部材によって、基板Ｗが略平行に支持されている。

また、ボート４の下端部には、ボート４を支持するとともにインナーチューブ３内を所定の温度に保つための保温筒１１が設けられている。

さらに、保温筒１１の下端部には、ボート４を鉛直軸回りに回転させるためのボート回転機構（図示しない）が設けられている。

次に、上述した構成の製造装置１を用いて基板Ｗにシリコンエピタキシャル層を気相成長させシリコンエピタキシャルウェーハＷを製造する製造方法について、図１(a)を参照して説明する。

まず、予め多数枚の基板Ｗが搭載されたボート４をインナーチューブ３内に下から挿入する。そして、インナーチューブ３内を真空装置によって減圧しながら水素雰囲気に置換するとともに、加熱装置９によってボート４上の基板Ｗを所望の成長温度（例えば、約７００℃）に加熱して、その温度を維持しながら、ガス導入管６からシリコン原料ガス（例えば、モノシランガス）を導入する。

このようにガス導入管６から導入されたシリコン原料ガスは、インナーチューブ３の内壁に沿って上昇し、インナーチューブ３内を流れた後、キャップ８の開口部８２aを介してキャップ本体８１内を流れ、ガス排気部８１aを介してアウターチューブ２（すなわち、空間５）内へと流れて、ガス排気管７から排気される。これにより基板Ｗの主表面にシリコンエピタキシャル層が形成され、シリコンエピタキシャルウェーハが製造される。

気相成長後、インナーチューブ３内をエピタキシャルウェーハＷの取り出しに適した温度（例えば、４００℃程度）に降温する。

次に、インナーチューブ３内に導入するガスを、水素ガスから窒素ガスに切り換えるとともに、インナーチューブ３内を常圧化し、インナーチューブ３からボート４を引き出す。

以上、本発明の第１の実施の形態によれば、アウターチューブ２は石英製であるため、安価で精度の良いチューブを製造することができる。

また、インナーチューブ３の開放された上端部に、炭化ケイ素製のキャップ８が設けられており、このキャップ８は、上端部が閉塞されインナーチューブ３の上端部を覆うキャップ本体８１と、キャップ本体８１に設けられてインナーチューブ３内とキャップ本体８１内とを仕切るインナーチューブカバー８２とを備え、インナーチューブカバー８２には開口部８２ａ、キャップ本体８１の側壁部にはガス排気部８１ａが形成されている。したがって、このようなキャップ８によって、アウターチューブ２の閉塞された上端部の内壁面に付着するシリコン等の固体生成物の直接的な基板Ｗ表面への落下を防ぐことができるのは勿論のこと、キャップ本体８２にシリコン等の固体生成物が成長したとしても、キャップ本体８２がシリコン等の固体生成物と熱膨張率の近い炭化ケイ素製であるため、シリコン等の固体生成物が剥離、落下し難い。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態に比して保温筒の構成が異なっている。さらに、本発明のインナーチューブの上端部は、第１の実施の形態と同様に開放されているが、該上端部を上方から覆うキャップは設けられていない。その他の構成は同様であるので、同様の符号を付してその説明を省略する。

図２(a)、(b)に示すように、本発明の製造装置１Ａに備えられた保温筒１１Ａは、円板状の断熱材１１１b、１１１a、１１１b，…が鉛直方向に沿って６段配列されて形成されている。すなわち、これら６枚の断熱材１１１b、１１１a、１１１b，…が互いに対向するように３つの支持棒１１２、１１２、１１２によって支持されることにより配列されている。これら断熱材１１１b、１１１a、１１１b，…は、炭化ケイ素製である。

６枚の断熱材１１１b、１１１a、１１１b，…のうち下から２段目の断熱材１１１aは、基板Ｗの直径より大きく、かつ、インナーチューブ３の直径未満の直径を有している。すなわち、この断熱材１１１aの周縁部とインナーチューブ３の内壁との隙間は非常に狭く、原料ガスが流通しにくくなっている。また、この下から２段目の断熱材１１１aの略中央には、原料ガスを流通させるための１個の貫通穴１１３が形成されている。

一方、前記下から２段目の断熱材１１１a以外の５枚の断熱材１１１bの略中央には、ボート４を支持し回転させる支持軸４１が挿入される挿入用穴１１４がそれぞれ形成されている。挿入用穴１１４は、貫通穴１１３よりも径が小さく、かつ、支持軸４１が挿入できる程度の大きさとなっている。

そして、下から２段目の断熱材１１１aの上部に位置する４枚の断熱材１１１ｂには、前記貫通穴１１３が形成されておらず、挿入用孔１１４に支持軸４１が挿入された状態で、鉛直方向上側から保温筒１１Ａを見た場合に、下から２段目の断熱材１１１aに形成された貫通穴１１３が見えないようになっている。

なお、前記下から２段目の断熱材１１１a以外の５枚の断熱材１１１bは、断熱材１１１aの直径よりも小さく、基板Ｗと略等しい直径を有している。

このような構成の製造装置１Ａを用いて基板Ｗにシリコンエピタキシャル層を気相成長させシリコンエピタキシャルウェーハＷを製造する場合には、上述したようにガス導入管６からインナーチューブ３内に原料ガスを導入する。この際に、ガス導入管６から導入された原料ガスは、支持軸４１と挿入用穴１１４との間をほとんど通らずに、断熱材１１１bの周縁部とインナーチューブ３の内壁との間や、断熱材１１１aに形成された貫通穴１１３を介して上昇し、インナーチューブ３内を流れる。そして、インナーチューブ３の上端部からアウターチューブ２（すなわち、空間５）内へと流れて、ガス排気管７から排気される。これにより、基板Ｗの主表面にシリコンエピタキシャル層が形成され、シリコンエピタキシャルウェーハＷが製造される。

以上、本発明の第２の実施の形態によれば、保温筒１１Ａは円板状の断熱材１１１b、１１１a、１１１b，…が複数段配列されて形成され、これら断熱材１１１b、１１１a、１１１b，…のうち少なくとも一つの断熱材１１１aは、基板Ｗの直径より大きく、かつ、インナーチューブ３の直径未満の直径を有しているので、圧力変動によってパーティクルが舞い上がった場合でも、基板Ｗより直径の大きな断熱材１１１aが障害物となってパーティクルの上昇を食い止め、基板Ｗ表面へのパーティクルの付着を防止することができる。

また、前記断熱材１１１aには、原料ガスを流通させるための貫通穴１１３が１個形成され、この断熱材１１１aの上部には４枚の貫通穴１１３が無い断熱材１１１bが配置されており、鉛直方向上側から保温筒１１Ａを見た場合に前記貫通穴１１３が見えないため、断熱材１１１aに形成された貫通穴１１３を通る原料ガスは、断熱材１１１bが障害物となって、直接上方へ流れることを防止でき、よって、原料ガス中に含まれるパーティクルの上昇をさらに効果的に防止することができる。

また、断熱材１１１b、１１１a、１１１b，…が炭化ケイ素製であるので、シリコン等の固体生成物が生成されて断熱材１１１b、１１１a、１１１b，…表面に付着したとしても、シリコン等の固体生成物と炭化ケイ素の熱膨張率が近いため、圧力変動時に剥がれてパーティクルとなることを抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、第２の実施の形態において、保温筒１１Ａは断熱材１１１b、１１１a、１１１b，…が６段配列されて形成されていたが、複数段あれば良く、適宜変更可能である。

また、基板Ｗの直径より大きく、かつ、インナーチューブ３の直径未満の直径を有し、貫通穴１１３が形成された断熱材１１１aは、上述したように特に下から２段目に設ける必要はなく、鉛直方向上側から保温筒１１Ａを見た場合に、貫通穴１１３が見えないように、この断熱材１１１aの上方に少なくとも１枚の貫通穴１１３の無い断熱材１１１bが配置されるように設ければ良い。

さらに、断熱材１１１aに形成された貫通穴１１３は、断熱材１１１aの略中央に１個形成されているとしたが、形成しなくても良いし、断熱材１１１aの周縁部等に複数個形成しても良い。

また、シリコン等の固体生成物の基板Ｗへの付着をより効果的に抑制するため、図３に示す製造装置１Ｂのように、第２の実施の形態の製造装置１Ａにおいて、インナーチューブ３の上端部に第１の実施の形態のキャップ８を設けても良い。なお、図３において上述の構成と同様部分には同様の符号を付した。

本発明の第１の実施の形態を示すためのもので、(a)は、シリコンエピタキシャルウェーハの製造装置の正断面図、(b)は、インナーチューブ及びキャップの斜視図である。 本発明の第２の実施の形態を示すためのもので、(a)は、シリコンエピタキシャルウェーハの製造装置の正断面図、(b)は、保温筒の斜視図である。 本発明のその他の実施の形態を示すためのもので、シリコンエピタキシャルウェーハの製造装置の正断面図である。

符号の説明

１、１Ａ シリコンエピタキシャルウェーハの製造装置
２ アウターチューブ
３ インナーチューブ
４ ボート
８ キャップ
９ 加熱装置
１１Ａ 保温筒
８１ キャップ本体
８１a ガス排気部
８２ インナーチューブカバー
８２a 開口部
１１１a、１１１b 断熱材
１１３ 貫通穴
Ｗ 半導体基板、シリコンエピタキシャルウェーハ

Claims (6)

1. 鉛直方向に沿って配置され上端部が閉塞されたアウターチューブと、該アウターチューブの内部に同軸に設けられ、上端部が開放された炭化ケイ素製インナーチューブと、該インナーチューブ内に設けられ半導体基板を複数段に配列して支持するボートと、前記アウターチューブ及びインナーチューブを介して前記半導体基板を加熱する加熱装置とを備え、前記半導体基板を前記加熱装置で加熱しながら前記インナーチューブの下端部から該インナーチューブ内に原料ガスを導入し、該インナーチューブの内壁面に沿って上方に流し、インナーチューブの上端部から前記アウターチューブと前記インナーチューブとの間に前記原料ガスを流して排気させることによって、前記半導体基板の表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置において、
   前記アウターチューブは石英製であり、
   前記インナーチューブの開放された上端部には、該上端部を上方から覆う炭化ケイ素製のキャップが設けられていることを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置。
2. 前記キャップは、上端部が閉塞され前記インナーチューブの上端部を覆うキャップ本体と、該キャップ本体に設けられて前記インナーチューブ内とキャップ本体内とを仕切るインナーチューブカバーとを備え、
   前記インナーチューブカバーには、前記インナーチューブ内を上昇する原料ガスを前記キャップ本体内へと排気するための開口部が形成されており、
   前記キャップ本体の側壁部には、キャップ本体内の原料ガスを前記アウターチューブ内へと排気するためのガス排気部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置。
3. 鉛直方向に沿って配置され上端部が閉塞されたアウターチューブと、該アウターチューブの内部に同軸に設けられ、上端部が開放された炭化ケイ素製インナーチューブと、該インナーチューブ内に設けられ半導体基板を複数段に配列して支持するボートと、前記アウターチューブ及びインナーチューブを介して前記半導体基板を加熱する加熱装置と、前記ボートの下端部に設けられて前記インナーチューブ内を保温する保温筒とを備え、前記半導体基板を前記加熱装置で加熱しつつ前記ボートを回転させながら、前記半導体基板の表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させるシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置において、
   前記保温筒は円板状の断熱材が複数段配列されて形成されており、前記複数の断熱材のうち少なくとも一つは、前記半導体基板の直径より大きく、かつ、前記インナーチューブの直径未満の直径を有する円板であることを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置。
4. 前記円板状の断熱材のうち、前記半導体基板の直径より大きく、かつ、前記インナーチューブの直径未満の直径を有する円板には、原料ガスを流通させるための貫通穴が１又は複数個形成されていることを特徴とする請求項３に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置。
5. 前記半導体基板の直径より大きく、かつ、前記インナーチューブの直径未満の直径を有する断熱材の上部には、少なくとも１枚の前記円板状の断熱材が配置されており、鉛直方向上側から前記保温筒を見た場合に、前記貫通穴が前記円板状の断熱材によって覆われていることを特徴とする請求項４に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置。
6. 前記断熱材は、炭化ケイ素製であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のシリコンエピタキシャルウェーハの製造装置。

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