JP2634424B2 - 気相成長炉及び処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、気相成長炉及び処理方法に関する。

（従来の技術） 気相成長装置では、プロセスチューブ内に例えば半導
体ウェハを配列し、プロセスチューブ周囲に配置したヒ
ータによってプロセス温度に設定すると共に、プロセス
チューブ内にプロセスガスを導入し、ウエハ上に気相成
長による各種膜を形成している。

ここで、プロセスチューブは耐熱性が良好で、かつ、
高温下でのコンタミネーションの放出の少ない材質が適
しており、一般には石英ガラスが使用されている。

さらに、ヒータからのプロセスチューブ内への熱エネ
ルギーは、特に減圧下では輻射熱として伝熱されるの
で、輻射熱を効率良く伝熱させるために、透明な石英チ
ューブが採用されている。

（発明が解決しようとする問題点） この種の気相成長装置では、被処理体への膜形成上、
プロセス温度を一定に維持する要求があり、通常はプロ
セス開始前に熱電対により温度を測定し、所定のプロセ
ス温度に安定化したところでプロセスガスを導入して気
相成長を実行している。

ここで、ポリシリコン膜，シリサイド膜又は絶縁膜等
の薄膜をウエハ形成する過程では、必然的にプロセスチ
ューブの内面にも同種の膜が形成されてしまう。

このため、プロセスチューブの光透過率が変化し、輻
射熱の伝熱効率が下がるので、従来は経験によってプロ
セス毎にヒータ温度設定を上げるように変化させ、一定
のプロセス温度を維持できるように温度調節する必要が
あり、その温度調整作業が極めて煩難であった。

なお、プロセスチューブへの膜の度合いによっては、
輻射熱エネルギーの減衰が飽和状態となるが、プロセス
チューブは定期的に洗浄する必要があり、洗浄後は再度
プロセス毎に温度設定を経験に基づき調整する必要があ
った。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来
の問題点を解決し、プロセスチューブ内面へのプロセス
による膜の形成があっても、プロセス温度の設定を容易
に実行することができる気相成長炉及び処理方法を提供
することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 請求項１に記載の発明に係る気相成長炉は、周囲に加
熱装置を有するプロセスチューブ内で、加熱下で被処理
体を気相成長処理する気相成長炉において、透明石英製
チューブの周囲にSiCを形成して、前記プロセスチュー
ブを構成し、前記SiCは、前記透明石英製チューブの内
壁に形成される膜に起因する輻射熱エネルギーの減衰量
の相当部分を、当初より輻射熱エネルギーとして透過し
ない光透過率を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る処理方法は、周囲に加熱
装置を有するプロセスチューブ内で、加熱下で被処理体
を気相成長する処理方法であって、透明石英製チューブ
と、該チューブの周囲に形成されるSiCと、を備えたプ
ロセスチューブを用意し、前記プロセスチューブ洗浄直
後のプロセス実施時の前記加熱装置の温度設定と、所定
回数のプロセス実施後の前記加熱装置の温度設定と、を
ほぼ一定にしたことを特徴とする。

（作用） 請求項１に記載の発明によれば、以下に示す（イ）〜
（ハ）の作用・効果を有する。

（イ）SiCを配設することで、プロセスチューブ内のメ
タルコンタミネーションを防止できる。すなわち、従来
の石英製プロセスチューブでは、例えばランプ等から析
出する金属がプロセスチューブの壁を透過し、ウエハ上
に不純物として付着していたのに対し、本願発明では、
SiCの壁により金属の透過を防止し、これによりプロセ
スチューブ内に金属が侵入しにくくなり、ウエハへの不
純物付着を防止できる。

（ロ）また、SiCはCVD処理等でコーティングできるの
で、従来の透明石英チューブにコーティングすること
で、本願のプロセスチューブを容易に製造できる。

（ハ）従来の透明なプロセスチューブでは、プロセスに
よるプロセスチューブへの膜形成によって光透過率が徐
々に低減し、したがって周囲の加熱装置よりプロセスチ
ューブ内に注入される輻射熱エネルギーは、第１図の鎖
線ｂで示すように膜厚によって変化し、特に透明度が高
い状態から膜が形成され始めた付近での変化が急激とな
っている。そして、このような輻射熱エネルギーの減衰
は、膜厚が厚くなるほど緩やかとなる。

そこで、請求項１ではSiCを備えたことにより、プロ
セスチューブは、チューブ自体に形成される膜に起因す
る輻射熱エネルギーの減衰量の相当部分を、例えば第１
図のエネルギー最大値ｄより飽和状態に近いエネルギー
値（同図の破線ｃ）までの減衰量を、当初より輻射熱エ
ネルギーとして透過しない光透過率を有する構造とな
る。

この結果、このようなSiCを備えたプロセスチューブ
を採用すれば、チューブへの膜形成によって光透過率の
変化に起因して輻射熱エネルギーが減衰するが、その減
衰は第１図の実線ａで示すように、膜厚の大小による変
化が極めて少なくなり、温度制御に対する影響もほとん
ど無視できるようになり、温度調整が従来よりも大幅に
簡易化される。

請求項２に記載の発明によれば、SiCを備えたプロセ
スチューブにおいては、プロセス温度の変動はほとんど
無視できるので、プロセスチューブの内壁に付着した膜
を洗浄により除去し、その後再度プロセスを実施する場
合に、従来のようなプロセス毎のプロセス開始当初の経
験側に基づく加熱装置の複雑な温度調整を行うことを要
しない。

したがって、複数回に亘ってプロセスを実施する場合
には、各プロセス毎における複雑な温度調整作業の負担
が低減でき、きわめて有用となる。

（実施例） 以下、本発明を縦型CVD炉に適用した一実施例につい
て、図面を参照して説明する。

縦型のプロセスチューブ１は、例えばその上端のガス
導入口1aよりプロセスガスを導入可能となっている。こ
の縦型プロセスチューブ１の下端を支持するために、石
英ガラスで構成されたマニホールド３が配置され、Ｏリ
ング２を介してプロセスチューブ１を垂直に支持可能と
なっている。このマニホールド３は、その周面に排気管
８を接続し、真空引きおよびガス排気を可能としてい
る。

また、前記プロセスチューブ１の周囲には、加熱装置
６が設けられ、この加熱装置６は、抵抗式加熱ヒータ、
または赤外線ランプ等で構成されている。

前記プロセスチューブ１内にウエハ４を配置するため
に、例えばウエハ４を水平状態として縦方向に所定ピッ
チで複数枚配列支持したボート５をロード，アンロード
可能としている。そして、このボート５をプロセスチュ
ーブ１の炉芯に位置させるために、保温筒７にこのボー
ト５を搭載可能となっている。そして、この保温筒７
は、ローダ装置によって上下動可能であって、かつ、プ
ロセス中には前記ボート５を回転可能としている。さら
に、この保温筒７は、図示しないローダ装置によって昇
降自在なキャップ部材９に搭載され、このキャップ部材
９はその上死点でＯリング10を介して前記マニホールド
３の下端フランジ3aと接触し、マニホールド３の開口端
を密閉可能としている。

ここで、本実施例の特徴的構成として、前記プロセス
チューブ１は、不透明な石英管で構成している。通常、
プロセスチューブは、透明石英であるが、サンドブラス
ト仕上げ、または不透明石英（反明石英）を使用すれば
製造可能である。

次に、作用について説明する。

気相成長処理を実行する場合には、先ず、ウエハ４を
搭載したボート５を保温筒７上にセットし、キャップ部
材９を図示しないローダ装置によって上昇させ、キャッ
プ部材９がＯリング10を介してマニホールド３の下端フ
ランジ3aを密閉する上死点まで移動させて停止する。こ
のとき、ボート５はプロセスチューブ１の炉心位置に設
定されることになる。

次に、ガス導入管1aより不活性ガスを導入すると共
に、排気管８より排気を実行することで、プロセスチュ
ーブ１内をパージし、不要な空気等を除去する。

このパージ動作終了後に、加熱装置６によりプロセス
チューブ１内をプロセス温度に設定し、一定のプロセス
温度に安定化したところで、ガス導入管1aによりプロセ
スガスを導入して気相成長処理を行なっている。

この際、加熱装置６より放出される熱エネルギーは、
輻射熱としてプロセスチューブ１内に伝熱されることに
なる。

そして、本実施例では上記プロセスチューブ１が不透
明チューブで構成されているので、従来の透明なチュー
ブに較べれば光透過率が当初より低下しているが、この
透過率が当初より低下していることで、プロセスによっ
てチューブ１自体に形成される膜によっても透過率の変
化が従来よりも少なくなる。

したがって、第１図の実線ａに示すように、プロセス
による膜厚の変化によっても、チューブ１内に注入され
る輻射熱エネルギーの減衰が少なくなる。このことを従
来の透明なプロセスチューブの場合と比較すると、従来
のものにあっては当初は完全に透明であるので光透過率
が大きく、プロセスチューブ内に注入される当初の輻射
熱エネルギーが第１図の図示ｄに示すように大きい。し
かし、プロセスを繰り返し実行することで、チューブに
膜が形成されるので、膜が形成され始める頃はこの光透
過率が急激に低下し、所定厚さの膜が形成されることで
その減衰量は飽和している。

したがって、膜が付き始めるプロセスでは、その都度
プロセス温度を一定にするためにヒータ制御として温度
を上げるように経験によって制御する必要があり、その
作業が極めて煩雑であった。

本実施例では、特に、透明のプロセスチューブを用い
た場合の当初の大幅な輻射熱エネルギーの減衰量に相当
する部分を、最初から透過しないような不透明なプロセ
スチューブ１として構成することで、このような大幅な
減衰を防止することができ、膜厚と共に減衰する輻射熱
エネルギーを第１図の実線ａで示すように少なくするこ
とができるので、この少ない減衰に起因するプロセス温
度の変動はほとんど無視できるものとなり、従来のよう
に経験に頼った温度制御を行なう必要がなくなる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。

例えば、チューブ自体に形成される膜に起因する輻射
熱エネルギーの減衰量の相当部分を、当初より輻射熱エ
ネルギーとして透過しない光透過率のプロセスチューブ
構造とするためには、上述したようにチューブの製造条
件によって形成するものに限らず、例えば透明なプロセ
スチューブの製造後に、その表面にブラストをかけるこ
とでもよい。あるいは、不透明な材質例えば黒色を呈す
るSiC等でプロセスチューブを構成するようにしてもよ
く、または、透明なプロセスチューブ１の周囲にSiC等
の不透明な材質を形成することでも良い。

また、本発明は必ずしも縦炉に適用されるものではな
く、横型炉でも同様に適用でき、さらに、プロセスチュ
ーブ内で被処理体に膜形成を実行する種々の気相成長炉
に適用することができる。

［発明の効果］ 請求項１に記載の発明によれば、SiCを配設すること
で、プロセスチューブ内のメタルコンタミネーションを
防止できる。また、SiCはCVD処理等でコーティングでき
るので、従来の透明石英チューブにコーティングするこ
とで、容易に製造できる。

さらに、プロセスによって膜が形成されても輻射熱エ
ネルギーの減衰は従来よりも大幅に低減し、プロセス温
度設定に対する影響が十分少なくなるので、温度設定を
極めて容易に実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、複数回に亘ってプロ
セスを実施する場合に、各プロセス毎の経験則に基づく
複雑な温度調整をしなくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のプロセスチューブおよび従来のプロ
セスチューブを使用した場合の、チューブに注入される
輻射熱エネルギーと、チューブに形成される膜厚との関
係を説明する特性図、 第２図は、本発明を縦型CVDに適用した一実施例を説明
するための概略説明図である。 １……プロセスチューブ、 ４……被処理体、 ６……加熱装置。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周囲に加熱装置を有するプロセスチューブ
   内で、加熱下で被処理体を気相処理する気相成長炉にお
   いて、 透明石英製チューブの周囲にSiCを形成して、前記プロ
   セスチューブを構成し、 前記SiCは、前記透明石英製チューブの内壁に形成され
   る膜に起因する輻射熱エネルギーの減衰量の相当部分
   を、当初より輻射熱エネルギーとして透過しない光透過
   率を有することを特徴とする気相成長炉。
2. 【請求項２】周囲に加熱装置を有するプロセスチューブ
   内で、加熱下で被処理体を気相処理する処理方法であっ
   て、 透明石英製チューブと、該チューブの周囲に形成される
   SiCと、を備えたプロセスチューブを用意し、 前記プロセスチューブ洗浄直後のプロセス実施時の前記
   加熱装置の温度設定と、所定回数のプロセス実施後の前
   記加熱装置の温度設定と、をほぼ一定にしたことを特徴
   とする処理方法。