JP2721888B2 - Low pressure vapor phase growth equipment - Google Patents

Low pressure vapor phase growth equipment

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JP2721888B2
JP2721888B2 JP63115663A JP11566388A JP2721888B2 JP 2721888 B2 JP2721888 B2 JP 2721888B2 JP 63115663 A JP63115663 A JP 63115663A JP 11566388 A JP11566388 A JP 11566388A JP 2721888 B2 JP2721888 B2 JP 2721888B2
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vapor phase
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憲二 沼尻
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、減圧下で基板表面に薄膜を形成する減圧気
相成長装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a reduced-pressure vapor deposition apparatus for forming a thin film on a substrate surface under reduced pressure.

(従来の技術と発明が解決しようとする問題点) 近年、半導体回路の微細化に伴い、より高性能な減圧
気相成長装置が要求されるようになってきた。従来、コ
ールドウォール型の減圧気相成長装置では、基板の加熱
方法として間接加熱方式が用いられていた。これは、基
板を載置するホルダーを加熱し、ホルダーと基板との接
触による熱伝達によって基板を加熱する方式のものであ
る。この間接加熱方式では、薄膜を形成する圧力範囲
(例えば、0.1〜0.5Torr)において、上記基板の温度
は、ホルダーの温度と比較して60〜80%になる。このた
め、ホルダーの設定温度を所望の基板温度よりも25〜67
%高くして、より高温域での薄膜形成を行う必要があ
る。例えば、タングステン膜の高速成膜の場合、ホルダ
ーの温度は800〜1000℃になる。このようにホルダーの
温度が高くなるに従い、以下のような問題が発生する。
(Problems to be Solved by Conventional Techniques and the Invention) In recent years, with the miniaturization of semiconductor circuits, a higher-performance reduced-pressure vapor deposition apparatus has been required. Conventionally, in a cold wall type low pressure vapor deposition apparatus, an indirect heating method has been used as a method for heating a substrate. In this method, a holder on which a substrate is placed is heated, and the substrate is heated by heat transfer due to contact between the holder and the substrate. In this indirect heating method, the temperature of the substrate is 60 to 80% as compared with the temperature of the holder in a pressure range for forming a thin film (for example, 0.1 to 0.5 Torr). For this reason, the set temperature of the holder should be 25 to 67
%, It is necessary to form a thin film in a higher temperature range. For example, in the case of high-speed deposition of a tungsten film, the temperature of the holder is 800 to 1000 ° C. As described above, as the temperature of the holder increases, the following problems occur.

ホルダーの熱膨張に伴い、ソリが生じ、基板との密着
性が悪化し、その結果、基板の温度分布が悪くなる。
With the thermal expansion of the holder, warpage occurs, and the adhesion to the substrate deteriorates. As a result, the temperature distribution of the substrate deteriorates.

H2O、CO等の脱ガスの増加により膜中不純物濃度が増
加する。
The concentration of impurities in the film increases due to an increase in outgassing such as H 2 O and CO.

ホルダー回りの固定方法が複雑化する。The method of fixing around the holder is complicated.

そのため、上記問題点を解決するために、基板を載置
する従来のホルダーに代えて、光透過性の支持台を用
い、基板のみを直接的に加熱する、いわゆる直接加熱方
式が採用される場合がある。
Therefore, in order to solve the above problems, a so-called direct heating method is adopted in which a light-transmitting support is used instead of a conventional holder for mounting a substrate, and only the substrate is directly heated. There is.

第5図(a)(b)は、上記光透過性支持台を用いた
従来の一般的な直接加熱方式の減圧気相成長装置を示し
たものである。
FIGS. 5 (a) and 5 (b) show a conventional general direct heating type reduced pressure vapor phase growth apparatus using the above-mentioned light transmitting support.

第5図(a)は、反応室1の下端に開口部11を設ける
とともに、これに当該開口部11よりも径の大きい光透過
性支持台5に基板4を載置し、基板4の表面が反応室1
内に臨むようにしている。そして、基板4の裏面側であ
って、上記光透過性支持台5に近接した位置に赤外線ラ
ンプ6を設置している。そして、当該赤外線ランプ6か
らの照射光が光透過性支持台5を通過して基板4の裏面
に照射されることによって基板4が直接加熱される。ガ
ス供給口2から反応室1内に供給された反応ガスは、基
板4の表面上で化学反応を起こし、所望の薄膜を形成す
る一方、反応済ガス等をガス排出口3から排出するよう
にしている。
FIG. 5 (a) shows that an opening 11 is provided at the lower end of the reaction chamber 1, and the substrate 4 is placed on the light-transmitting support base 5 having a diameter larger than the opening 11. Is reaction room 1
I'm facing inside. An infrared lamp 6 is provided on the back side of the substrate 4 at a position close to the light-transmitting support table 5. Then, the substrate 4 is directly heated by the irradiation light from the infrared lamp 6 passing through the light-transmitting support base 5 and irradiating the back surface of the substrate 4. The reaction gas supplied into the reaction chamber 1 from the gas supply port 2 causes a chemical reaction on the surface of the substrate 4 to form a desired thin film, while the reacted gas and the like are discharged from the gas discharge port 3. ing.

また、第5図(b)は、上端に開口部12を設けた反応
室1内に支持台5′を設置し、この支持台5′に基板4
を載置している。上記開口部12の外側に当該開口部12の
径より大きな径を有する光透過性プレート7を固着する
とともに、光透過性プレート7に近接して赤外線ランプ
6を設置している。そして、当該赤外線ランプ6からの
照射光が光透過性プレート7を通過して基板4の表面に
照射されることによって基板4が直接加熱される。成膜
の過程については上記第5図(a)の場合と同様であ
る。
FIG. 5 (b) shows that a support 5 'is installed in the reaction chamber 1 having an opening 12 at the upper end, and the substrate 4 is placed on the support 5'.
Is placed. A light-transmitting plate 7 having a diameter larger than the diameter of the opening 12 is fixed to the outside of the opening 12, and an infrared lamp 6 is installed near the light-transmitting plate 7. The substrate 4 is directly heated by the irradiation light from the infrared lamp 6 passing through the light transmitting plate 7 and irradiating the surface of the substrate 4. The process of film formation is the same as in the case of FIG. 5 (a).

上記ような基板の加熱方法において、基板の温度を制
御するには、クローズループ温度制御とオープンループ
温度制御のいずれかの制御方法が現在採用されている。
クローズループ温度制御は、熱電対あるいは放射温度計
を用い、基板が所定の温度に維持されるように、上記熱
電対あるいは放射温度計からの信号を赤外線ランプにフ
ィードバックさせて基板温度を調節するフィードバック
制御である。これは、フィードバックループを用いるた
め、温度の再現性、安定性が良い。しかし、熱電対を基
板に直接接触させた場合、コンタミネーションや接触力
の再現性不良が生じる。また、放射温度計を用いた基板
温度測定においても成膜前の基板の放射率と、成膜後の
基板の放射率とは、様々なパラメータ(薄膜の種類、厚
さ、粒子の大きさ、基板裏面皮膜等)により一定ではな
く校正が非常に困難であった。
In the above-described substrate heating method, any one of a closed-loop temperature control and an open-loop temperature control is currently used to control the temperature of the substrate.
The closed-loop temperature control uses a thermocouple or a radiation thermometer, and feeds back a signal from the thermocouple or the radiation thermometer to an infrared lamp to adjust the substrate temperature so that the substrate is maintained at a predetermined temperature. Control. Since a feedback loop is used, temperature reproducibility and stability are good. However, when the thermocouple is brought into direct contact with the substrate, contamination and poor reproducibility of contact force occur. Also, in the substrate temperature measurement using a radiation thermometer, the emissivity of the substrate before film formation and the emissivity of the substrate after film formation depend on various parameters (type of thin film, thickness, particle size, And the calibration was very difficult because of the coating on the back surface of the substrate.

一方、オープンループ温度制御は電力制御方法であ
る。上記クローズループ温度制御に比べると、当該温度
制御における基板温度は供給電力量のみで決定し、正確
な温度の実測を必要としないという利点がある。しか
し、透過性支持台の温度が時間経過とともに上昇する
と、それにつれて、その熱伝達によって基板温度も上昇
する。従って、上記のように電力のみを制御の対象とす
る従来の方法では、基板の温度を安定化させるのが困難
であった。この点については、基板4の温度特性を示し
た第2図を参照しながら説明する。曲線(a)は第5図
(a)で説明した従来技術において電力(赤外線ランプ
のパワー)を一定としたときの基板の温度特性である。
これによると、基板の温度は、加熱の開始とともに急激
に上昇した後も、時間の経過に従って徐々に上昇してい
く。この理由は、光透過性支持台が基板と比較して光吸
収率が小さくて徐々に加熱されるためである。つまり、
基板の温度は、赤外線ランプから与えられる熱エネルギ
ーと基板に接触している光透過性支持台等へ放出する熱
エネルギーとが平衡することで安定するが、光透過性支
持台の温度が徐々に上昇して安定しないため、基板の温
度も平衡に達せず安定しないのである。
On the other hand, open loop temperature control is a power control method. Compared with the above-described closed loop temperature control, there is an advantage that the substrate temperature in the temperature control is determined only by the amount of supplied electric power, and accurate measurement of the temperature is not required. However, as the temperature of the permeable support increases over time, the heat transfer causes the substrate temperature to increase. Therefore, it is difficult to stabilize the substrate temperature by the conventional method in which only the electric power is controlled as described above. This will be described with reference to FIG. 2 showing the temperature characteristics of the substrate 4. Curve (a) shows the temperature characteristic of the substrate when the power (power of the infrared lamp) is constant in the conventional technique described with reference to FIG. 5 (a).
According to this, the temperature of the substrate rises rapidly with the start of heating, and then gradually rises with time. The reason for this is that the light-transmitting support base has a lower light absorption rate than the substrate and is gradually heated. That is,
The temperature of the substrate is stabilized by equilibrium between the thermal energy given by the infrared lamp and the thermal energy emitted to the light-transmitting support that is in contact with the substrate, but the temperature of the light-transmitting support gradually increases. Since the temperature rises and becomes unstable, the temperature of the substrate does not reach equilibrium and is not stable.

(本発明の目的) 本願の各請求項の発明の目的は、上記課題を解決する
ことであり、基板の温度の安定化を達成した減圧気相成
長装置の提供にある。
(Purpose of the Invention) An object of the invention of each claim of the present application is to solve the above-mentioned problems, and to provide a reduced-pressure vapor deposition apparatus capable of stabilizing the temperature of a substrate.

(問題点を解決するための手段) 本願の各請求項の発明は、上記課題を解決するため、
次のような構成を有する。
(Means for Solving the Problems) The invention of each claim of the present application has
It has the following configuration.

すなわち、請求項(1)の発明は、反応室内に基板を
載置する光透過性支持台と、前記基板に対し反応ガスを
供給するガス供給部と、前記光透過性支持台を透過して
前記基板を裏面側から輻射加熱する赤外線ランプと、前
記反応室内を排気する排気部を備え、前記ガス供給部か
ら所定の反応ガスを供給することによって、減圧下にお
ける反ガスを基板表面上で化学反応を起こさせ薄膜を形
成する減圧気相成長装置において、 前記光透過性支持台に接触するように冷却媒体を供給
して前記光透過性支持台を強制的に直接冷却する冷却機
構を備えたという構成を有する。
That is, the invention of claim (1) provides a light-transmitting support on which a substrate is placed in a reaction chamber, a gas supply unit for supplying a reaction gas to the substrate, and a light-transmitting support passing through the light-transmitting support. An infrared lamp that radiates and heats the substrate from the back side, and an exhaust unit that exhausts the reaction chamber is provided.By supplying a predetermined reaction gas from the gas supply unit, an anti-gas under reduced pressure is chemically reacted on the substrate surface. A reduced pressure vapor phase epitaxy apparatus for forming a thin film by causing a reaction, comprising a cooling mechanism for supplying a cooling medium so as to be in contact with the light transmitting support and for directly cooling the light transmitting support. It has the structure of.

また、請求項(2)の発明は、請求項(1)の構成に
おいて、光透過性支持台の裏面側に光透過性プレートが
設けられており、冷却機構は、光透過性支持台とこの光
透過性プレートとの間の空間に光透過性の冷却媒体を供
給するように構成されているという構成を有する。
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, a light transmissive plate is provided on the back surface side of the light transmissive support, and the cooling mechanism includes the light transmissive support and the light transmissive support. It is configured to supply a light transmitting cooling medium to a space between the light transmitting plate and the light transmitting plate.

また、請求項(3)の発明は、基板を載置する支持台
と、前記基板に対し反応ガスを供給するガス供給部と、
前記基板を表面側から輻射加熱する赤外線ランプと、基
板が存在する空間からガスを排出する排気部を備え、前
記ガス供給部から所定の反応ガスを供給することによっ
て、減圧下における反応ガスを基板表面上で化学反応を
起こさせ薄膜を形成する減圧気相成長装置において、 前記支持台を強制的に冷却して前記支持台が光吸収に
よって得る熱エネルギーを除去することで前記赤外線ラ
ンプのパワーをオープンループ制御した際に前記基板の
温度を安定化させる冷却機構を備えたという構成を有す
る。
Further, the invention according to claim (3) provides a support table on which a substrate is placed, a gas supply unit that supplies a reaction gas to the substrate,
An infrared lamp that radiatively heats the substrate from the front side, and an exhaust unit that exhausts gas from a space where the substrate is present, by supplying a predetermined reaction gas from the gas supply unit, the reaction gas under reduced pressure is supplied to the substrate. In a reduced pressure vapor deposition apparatus for forming a thin film by causing a chemical reaction on the surface, the power of the infrared lamp is reduced by forcibly cooling the support and removing heat energy obtained by light absorption by the support. A cooling mechanism is provided to stabilize the temperature of the substrate when open-loop control is performed.

また、請求項(4)の発明は、請求項(3)の構成に
おいて、支持台の裏面側にプレートが設けられており、
冷却機構は、支持台とこのプレートとの間の空間に冷却
媒体を供給するよう構成されているという構成を有す
る。
Further, according to the invention of claim (4), in the configuration of claim (3), a plate is provided on the back surface side of the support base,
The cooling mechanism has a configuration configured to supply a cooling medium to a space between the support base and the plate.

また、請求項(5)の発明は、請求項(3)の構成に
おいて、支持台は、内部に冷却媒体を循環させる空隙を
有し、冷却機構は、この支持台内の空隙に冷却媒体を供
給して循環させた後に排出するよう構成されているとい
う構成を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect, the support has a gap for circulating the cooling medium therein, and the cooling mechanism supplies the cooling medium to the gap in the support. It is configured to supply and circulate and then to discharge.

また、請求項(6)の発明は、請求項(4)又は
(5)の構成において、冷却媒体が熱伝導率の高い不活
性ガス若しくは油、又は、水若しくは空気であるという
構成を有する。
The invention of claim (6) has a structure in which, in the constitution of claim (4) or (5), the cooling medium is an inert gas or oil having high thermal conductivity, or water or air.

(作用) 上記のように構成された各請求項の発明の減圧気相成
長装置では、基板は赤外線ランプからの照射光を吸収し
て加熱される。この際、光透過性支持台又は支持台も加
熱されるが、光透過性支持台又は支持台は接触する冷却
媒体によって強制的に直接冷却される。このため、基板
の温度が安定化する。また、請求項(3)乃至(6)の
発明では、特に、赤外線ランプのパワーをオープンルー
プ制御しているので、基板温度の正確な実測は不要であ
る。
(Operation) In the reduced pressure vapor phase epitaxy apparatus according to each aspect of the present invention configured as described above, the substrate is heated by absorbing the irradiation light from the infrared lamp. At this time, the light transmissive support or the support is also heated, but the light transmissive support or the support is forcibly and directly cooled by the cooling medium with which the light transmissive support or the support is in contact. Therefore, the temperature of the substrate is stabilized. In the inventions of claims (3) to (6), since the power of the infrared lamp is controlled in an open loop, it is not necessary to measure the substrate temperature accurately.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、従来技術と同一の構成部材については同一符号をも
って説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components as those in the related art will be described using the same reference numerals.

第1図は、本発明の第1実施例を示したものである。
反応室1の下端には開口部11を設けるとともに、反応ガ
ス及びキャリーガスを供給排気するためのガス供給口2
及びガス排出口3が接続されている。基板4は、前記第
5図(a)と同様、上記開口部11よりも径の大きい光透
過性支持台5に載置されている。光透過性支持台5は、
基板4の表面が反応室1内を向くように設置されてお
り、これにより開口部11を塞いでいる。当該光透過性支
持台5は、生成膜が基板裏面に付着堆積するのを防止す
るために、上記のように基板4よりその面積を大きく形
成している。また、光透過性支持台5の外側には、光透
過性プレート7と光透過性支持台5の両者で挟み形成し
た冷却室8を設けている。当該冷却室8は、光透過性支
持台5の温度上昇を防ぐ目的で当該光透過性支持台5に
接して設けられたものである。冷却室8は、不活性ガス
の供給口9とその排出口10とを備えている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
An opening 11 is provided at the lower end of the reaction chamber 1, and a gas supply port 2 for supplying and exhausting a reaction gas and a carry gas is provided.
And the gas outlet 3 are connected. The substrate 4 is placed on a light-transmitting support base 5 having a diameter larger than that of the opening 11 as in FIG. 5 (a). The light transmissive support 5 is
The surface of the substrate 4 is installed so as to face the inside of the reaction chamber 1, thereby closing the opening 11. The light-transmitting support base 5 is formed to have a larger area than the substrate 4 as described above in order to prevent the generated film from adhering and depositing on the back surface of the substrate. Outside the light-transmitting support 5, a cooling chamber 8 formed between the light-transmitting plate 7 and the light-transmitting support 5 is provided. The cooling chamber 8 is provided in contact with the light-transmitting support 5 for the purpose of preventing a temperature rise of the light-transmitting support 5. The cooling chamber 8 has a supply port 9 for an inert gas and a discharge port 10 therefor.

そして、基板4は、光透過性プレート7及び光透過性
支持台5を介して赤外線ランプ6からの照射光によって
加熱される。
Then, the substrate 4 is heated by the irradiation light from the infrared lamp 6 via the light transmitting plate 7 and the light transmitting support 5.

以下には本実施例に係る減圧気相成長装置の動作を説
明する。
Hereinafter, the operation of the reduced-pressure vapor deposition apparatus according to the present embodiment will be described.

光透過性支持台5上に載置された基板4は、光透過性
プレート7、冷却室8及び光透過性支持台5を通過する
赤外線ランプ6からの照射光を吸収して300〜650℃に加
熱される。冷却室8には、ガス供給口9から光透過性支
持台5に接触するように冷却媒体として光透過性の不活
性ガスを供給し、排出口10からそのガスを排出する。こ
れによって、光透過性支持台5は、冷却室8内に導入さ
れた冷却媒体で冷却される。尚、成膜時の反応室1内の
圧力は、およそ0.1〜10Torrである。
The substrate 4 placed on the light-transmitting support 5 absorbs light emitted from the light-transmitting plate 7, the cooling chamber 8, and the infrared lamp 6 passing through the light-transmitting support 5, and is heated to 300 to 650 ° C. Heated. Into the cooling chamber 8, a light-transmissive inert gas is supplied as a cooling medium from the gas supply port 9 so as to come into contact with the light-transmissive support table 5, and the gas is discharged from the discharge port 10. Thus, the light-transmitting support base 5 is cooled by the cooling medium introduced into the cooling chamber 8. The pressure in the reaction chamber 1 during film formation is about 0.1 to 10 Torr.

第2図中、曲線(b)は、基板4を載置する光透過性
支持台5を強制的に冷却した場合の基板4の温度特性を
示している。この曲線(b)の例は、前述した従来の曲
線(a)の場合と同様に、赤外線ランプ6のパワーをオ
ープンループ制御した場合の例であり、赤外線ランプ6
のパワーを一定としたときの基板4の温度特性である。
これによると、上記従来の場合と同一電力では最高到達
温度は低いが、約10分でほぼ安定になっていることがわ
かる。また、成膜開始点Aから成膜終了点Bまでの時間
(例えばタングステンの通常成膜プロセスでは約10分)
内においての温度差は、30℃以内であり、実用上許容範
囲内である。さらに、繰り返し加熱を行った場合、基板
温度の再現性は±1.5%以内であり、基板の温度特性に
ついて再現性を見いだすことができる。このように基板
の温度特性に再現性があるのは、赤外線ランプの熱輻射
に対して吸収率の小さい光透過性支持台5が、冷却媒体
による強制的な直接冷却によって温度上昇が抑えられ、
この結果、基板の温度が短時間のうちに熱平衡に達する
からである。
In FIG. 2, a curve (b) shows a temperature characteristic of the substrate 4 when the light transmitting support 5 on which the substrate 4 is placed is forcibly cooled. The example of the curve (b) is an example of the case where the power of the infrared lamp 6 is controlled in an open loop, as in the case of the above-described conventional curve (a).
Is the temperature characteristic of the substrate 4 when the power of the substrate 4 is constant.
According to this, it can be seen that the maximum attainable temperature is low at the same power as in the above-described conventional case, but is almost stable in about 10 minutes. Also, the time from the film formation start point A to the film formation end point B (for example, about 10 minutes in a normal tungsten film formation process)
Temperature difference is within 30 ° C., which is within a practically allowable range. Furthermore, when the heating is repeatedly performed, the reproducibility of the substrate temperature is within ± 1.5%, and the reproducibility of the temperature characteristics of the substrate can be found. The reason for the reproducibility of the temperature characteristics of the substrate is that the light-transmitting support base 5 having a small absorptance to the heat radiation of the infrared lamp suppresses the temperature rise by forcible direct cooling by the cooling medium,
As a result, the temperature of the substrate reaches thermal equilibrium in a short time.

なお、冷却室8内に供給する冷却媒体は、上記のよう
な不活性ガスの代わりに、光透過性さえ十分であれば、
空気、水を導入することも可能である。
The cooling medium to be supplied into the cooling chamber 8 is not limited to the inert gas as described above, but may be any light-transmitting material.
It is also possible to introduce air and water.

第3図は、本発明の第2実施例を示したものである。
当該実施例における冷却機構は上記第1実施例と同じ構
成であるが、赤外線ランプ6による照射位置が第1実施
例と相違する。即ち、当該実施例における赤外線ランプ
6の照射位置は、前記第5図(b)で示したと同様、反
応室1の上端開口部12の外側から赤外線ランプ6からの
照射光が光透過性プレート7を通過して基板4の表面に
照射されて加熱するようにしている。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
Although the cooling mechanism in this embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, the irradiation position of the infrared lamp 6 is different from that of the first embodiment. That is, the irradiation position of the infrared lamp 6 in this embodiment is set such that the irradiation light from the infrared lamp 6 is transmitted from the outside of the upper end opening 12 of the reaction chamber 1 to the light transmitting plate 7 as shown in FIG. And the surface of the substrate 4 is irradiated and heated.

なお、上記のように赤外線ランプ6の照射位置が第1
実施例と相違することに伴い、冷却室8を構成する支持
台5′及びプレート7′は、第1図に示す第1実施例の
光透過性支持台や光透過性プレート7のように必ずしも
光透過性を有する部材である必要はない。
The irradiation position of the infrared lamp 6 is the first position as described above.
Due to the difference from the embodiment, the support base 5 'and the plate 7' constituting the cooling chamber 8 are not necessarily the same as the light-transmitting support base and the light-transmitting plate 7 of the first embodiment shown in FIG. It is not necessary that the member has a light transmitting property.

第4図は本発明の第3実施例を示したものである。当
該実施例における支持台5′を強制的に冷却する機構と
して、支持台5′の内部に空隙を設け、これを冷却室8
とし、当該冷却室8内にガス供給口13から熱伝導率の高
い不活性ガス若しくは油、水、空気を供給し、当該冷却
室8内を循環させ、排出口14から排出させるような構成
にしている。このため、基板4を載置する支持台5′は
強制的に冷却され、赤外線ランプ6からの照射光を受け
て加熱された基板4の温度上昇を抑えることができる。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. As a mechanism for forcibly cooling the support table 5 'in this embodiment, a space is provided inside the support table 5'
An inert gas or oil, water, or air having high thermal conductivity is supplied from the gas supply port 13 into the cooling chamber 8, circulated through the cooling chamber 8, and discharged from the discharge port 14. ing. For this reason, the support table 5 'on which the substrate 4 is placed is forcibly cooled, and the temperature rise of the substrate 4 heated by receiving the irradiation light from the infrared lamp 6 can be suppressed.

尚、上記各実施例では、赤外線ランプ4のパワーをオ
ープンループ制御するものであったが、クローズドルー
プ制御する構成であってもよい。光透過性支持台5又は
支持台5′が接触する冷却媒体によって強制的に直接冷
却される構成は、どちらの制御を行う場合であっても、
基板4の温度安定化に貢献する。
In each of the above embodiments, the power of the infrared lamp 4 is controlled in an open loop, but the power of the infrared lamp 4 may be controlled in a closed loop. In the configuration in which the light-transmitting support 5 or the support 5 'is forcibly and directly cooled by the contacting cooling medium, whichever control is performed,
This contributes to stabilizing the temperature of the substrate 4.

(発明の効果) 本発明の請求項(1)乃至(6)に係る減圧気相成長
装置によれば、冷却室内に供給された冷却媒体が冷却効
果を発揮することによって薄膜作製中に光透過性支持台
又は支持台の温度上昇を防ぎ、結果として基板の温度の
安定化を達成することができる。特に、請求項(3)乃
至(6)に係る減圧気相成長装置によれば、赤外線ラン
プのパワーをオープンループ制御するので、基板温度の
正確な実測が不要である。従って、熱電対を基板に直接
接触させて基板温度を測定する場合のコンタミネーショ
ンや接触力の再現性不良の問題や、基板の温度を放射温
度計で測定する場合の校正の困難性の問題は、これらの
装置では生じない。
(Effects of the Invention) According to the reduced pressure vapor phase epitaxy apparatus according to claims (1) to (6) of the present invention, the cooling medium supplied into the cooling chamber exhibits a cooling effect, so that light is transmitted during thin film production. Thus, the temperature of the support or the support can be prevented from rising, and as a result, the temperature of the substrate can be stabilized. In particular, according to the reduced-pressure vapor deposition apparatus according to claims (3) to (6), since the power of the infrared lamp is controlled in an open loop, it is not necessary to accurately measure the substrate temperature. Therefore, the problem of contamination and poor reproducibility of contact force when measuring the substrate temperature by directly contacting the thermocouple to the substrate, and the difficulty of calibration when measuring the substrate temperature with a radiation thermometer, Does not occur with these devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1実施例を示した減圧気相成長装置
の概略図、第2図は基板の温度特性を示したグラフ、第
3図は本発明の第2実施例を示した減圧気相成長装置の
概略図、第4図は本発明の第3実施例を示した減圧気相
成長装置の概略図、第5図(a)及び(b)は従来の減
圧気相成長装置の概略図である。 1……反応室、2……ガス供給口、3……ガス排出口、
4……基板、5……光透過性支持台、5′……支持台、
6……赤外線ランプ、7……光透過性プレート、7′…
…プレート、8……冷却室、9、13……ガス供給口、1
0、14……ガス排出口。
FIG. 1 is a schematic view of a reduced pressure vapor phase growth apparatus showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing temperature characteristics of a substrate, and FIG. 3 is a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view of a reduced pressure vapor phase growth apparatus, FIG. 4 is a schematic view of a reduced pressure vapor phase growth apparatus showing a third embodiment of the present invention, and FIGS. 5 (a) and (b) are conventional vacuum pressure vapor phase growth apparatuses. FIG. 1 ... reaction chamber, 2 ... gas supply port, 3 ... gas discharge port,
4... Substrate, 5... Light-transmitting support, 5 ′.
6 ... Infrared lamp, 7 ... Light transmissive plate, 7 '...
... plate, 8 ... cooling chamber, 9, 13 ... gas supply port, 1
0, 14 ... Gas outlet.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】反応室内に基板を載置する光透過性支持台
と、前記基板に対し反応ガスを供給するガス供給部と、
前記光透過性支持台を透過して前記基板を裏面側から輻
射加熱する赤外線ランプと、前記反応室内を排気する排
気部を備え、前記ガス供給部から所定の反応ガスを供給
することによって、減圧下における反応ガスを基板表面
上で化学反応を起こさせ薄膜を形成する減圧気相成長装
置において、 前記光透過性支持台に接触するように冷却媒体を供給し
て前記光透過性支持台を強制的に直接冷却する冷却機構
を備えたことを特徴とする減圧気相成長装置。
A light-transmitting support for mounting a substrate in a reaction chamber; a gas supply unit for supplying a reaction gas to the substrate;
An infrared lamp that radiates and heats the substrate from the back side through the light-transmitting support, and an exhaust unit that exhausts the reaction chamber, and supplies a predetermined reaction gas from the gas supply unit to reduce the pressure. In a reduced pressure vapor phase epitaxy apparatus for forming a thin film by causing a chemical reaction of a reaction gas below on a substrate surface, a cooling medium is supplied so as to be in contact with the light-transmitting support, thereby forcing the light-transmitting support. A reduced pressure vapor phase epitaxy, comprising a cooling mechanism for directly and directly cooling.
【請求項2】前記光透過性支持台の裏面側に光透過性プ
レートが設けられており、前記冷却機構は、前記光透過
性支持台とこの光透過性プレートとの間の空間に光透過
性の冷却媒体を供給するように構成されていることを特
徴とする請求項(1)記載の減圧気相成長装置。
2. A light transmissive plate is provided on a back surface side of the light transmissive support, and the cooling mechanism transmits light to a space between the light transmissive support and the light transmissive plate. The reduced-pressure vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is configured to supply a cooling medium having a characteristic.
【請求項3】基板を載置する支持台と、前記基板に対し
反応ガスを供給するガス供給部と、前記基板を表面側か
ら輻射加熱する赤外線ランプと、基板が存在する空間か
らガスを排出する排気部を備え、前記ガス供給部から所
定の反応ガスを供給することによって、減圧下における
反応ガスを基板表面上で化学反応を起こさせ薄膜を形成
する減圧気相成長装置において、 前記支持台を強制的に冷却して前記支持台が光吸収によ
って得る熱エネルギーを除去することで前記赤外線ラン
プのパワーをオープンループ制御した際に前記基板の温
度を安定化させる冷却機構を備えたことを特徴とする減
圧気相成長装置。
3. A support for mounting a substrate, a gas supply unit for supplying a reactive gas to the substrate, an infrared lamp for radiantly heating the substrate from the front side, and discharging a gas from a space where the substrate exists. A reduced pressure gas phase growth apparatus for forming a thin film by causing a reaction gas under reduced pressure to cause a chemical reaction on a substrate surface by supplying a predetermined reaction gas from the gas supply unit. A cooling mechanism that stabilizes the temperature of the substrate when open-loop control of the power of the infrared lamp is performed by forcibly cooling the substrate to remove thermal energy obtained by light absorption by the support base. Reduced pressure vapor phase growth apparatus.
【請求項4】前記支持台の裏面側にプレートが設けられ
ており、前記冷却機構は、前記支持台とこのプレートと
の間の空間に冷却媒体を供給するよう構成されているこ
とを特徴とする請求項(3)記載の減圧気相成長装置。
4. A plate is provided on the back side of the support base, and the cooling mechanism is configured to supply a cooling medium to a space between the support base and the plate. The reduced pressure vapor phase growth apparatus according to claim 3, wherein:
【請求項5】前記支持台は、内部に冷却媒体を循環させ
る空隙を有し、前記冷却機構は、この支持台内の空隙に
冷却媒体を供給して循環させた後に排出するよう構成さ
れていることを特徴とする請求項(3)記載の減圧気相
成長装置。
5. The supporting base has a gap for circulating a cooling medium therein, and the cooling mechanism is configured to supply the cooling medium to the gap in the supporting base, circulate the cooling medium, and then discharge the cooling medium. The reduced pressure vapor phase epitaxy apparatus according to claim 3, wherein:
【請求項6】冷却媒体が熱伝導率の高い不活性ガス若し
くは油、又は、水若しくは空気であることを特徴とする
請求項(4)項又は(5)記載の減圧気相成長装置。
6. The reduced pressure vapor phase growth apparatus according to claim 4, wherein the cooling medium is an inert gas or oil having a high thermal conductivity, or water or air.
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