JP2726681B2 - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は気相成長装置に関し、特に熱源からの輻射熱
を有効に利用した輻射加熱型CVD装置に係わる。
[従来の技術と課題] 周知の如く、シリコンの気相成長においては、構造が
極めて簡単な横型気相成長装置(横型炉)が知られてい
る(第5図図示)。この横型炉は、石英管1内にサセプ
タ2を若干傾斜させて配置するともに該サセプタ2上に
ウェハ3を配置し、原料ガスを流した状態で石英管1の
外側に配置したRFコイル(又はランプ)4により前記サ
セプタ2を加熱することにより、ウェハ3に気相成長を
行うものである。
しかしながら、横型炉は構造が簡単であるという長所
を有するものの、その構造故膜厚精度,抵抗率精度が低
いという短所をもち、最近ではこの型式の装置は低コス
ト,低精度の量産向けか実験室向けと考えられている。
こうしたことから、最近例えば第6図に示すバレル型気
相成長装置(バレル型炉)が提案されている。
第6図において、5は外側に赤外ランプ6を配置した
石英製の円筒形の反応管である。この反応管5の中に
は、中心軸7により支持された回転多角錐台状のカルー
セル8が配置されている。このカルーセル8の側面には
サセプタ9が設置され、このサセプタ9の表面上にウェ
ハ3が立てかけられている。こうした構造のバレル型炉
によれば、成長中,準備中にウェハ3上に異物が付着し
にくく表面欠陥が発生しにくいという長所を有する。し
かしながら、第6図のバレル型炉は、以下に列挙する問
題点を有する。
ウェハ3のサセプタ9への立てかけ状態は、詳しくは
第7図のようにサセプタ9の表面側に座ぐり9aを設け、
この座ぐり9aにウェハ3を立てかけるものである。しか
し、カルーセル8の側面は急勾配で傾斜しており、ウェ
ハ3をこの側面に設置したサセプタ9表面に設置するた
め、ウェハ3が何らかの衝撃で座ぐり9aから落下し易
い。
赤外ランプ6からの輻射熱がサセプタ9の急勾配な表
面側のみに送られるため、ウェハ3が位置する部分では
ウェハ3の表面は加熱されるがウェハ3の裏面が加熱さ
れない。従って、ウェハ3の裏面,表面で温度差が生
じ、後の[作用]で詳述する通り、ウェハに熱誘起欠陥
(スリップ)、オートドープ現象が生じる。
気相成長中に多角錐台状のカルーセル8の側面に設置
されたサセプタ9の隙間からSiソースが付着して、サセ
プタ9の裏面にSiが付着し、気相成長回数を重ねていく
うちに裏面Si10となり、後にこの裏面Si10が遊離して浮
遊粉塵となり、ウェハ表面に付着し、これが核となって
突起状結晶欠陥(マウント)がウェハ表面に生じる。従
来、サセプタ表面のSiはHClガスエッチにより除去され
たが、HClガスのサセプタ裏面への回り込み量が少なく
サセプタ裏面に付着したSiはエッチングされることなく
厚く付着する。
輻射率の40%程度がウェハ表面で反射するため、効率
が悪い。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、多角錐台
状のサセプタを複数個立て方向に配置するとともに、こ
のサセプタの庇部を適宜な角度で傾斜させることによ
り、熱源からの輻射熱を有効に利用し、ウェハにスリッ
プ,オートドープ現象等の欠陥が生じるのを防止し、表
面にマウンドが発生するのを減少できる気相成長装置を
提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明は、円筒状のベルジャと、このベルジャ内に該
ベルジャの軸方向に沿って互いに離間して配置され,側
面にウェハ載置用の座ぐりを形成した複数個の多角錐台
状のサセプタと、前記ベルジャの外周側に配置された熱
源とを具備し、前記サセプタの側面部を前記ベルジャの
軸方向に対して5〜50度傾斜させたことを特徴とする気
相成長装置である。
本発明に係る多角錐台状のサセプタは、具体的には、
断面が「ハの字」型の庇部と、この上部と一体をなし複
数個のガス通過用の貫通穴及び支持軸用の貫通穴を形成
した成した円板部とから構成される。ここで、前記庇部
の傾斜角度をベルジャの軸方向に対して5〜50度とする
のは、5度未満ではウェハで反射した輻射熱を充分受け
にくく、50度を超えると輻射熱を充分受けにくいととも
にウェハのチャージ枚数が少なくなるからである。な
お、熱源からの輻射熱を有効利用する点では、庇部の傾
斜角度を45度にすることが最も望ましい。
本発明に係る熱源としては、例えば赤外ランプが挙げ
られる。
[作用] 本発明においては、複数個ベルジャの軸方向に配置し
たサセプタの庇部に上述した傾斜角度をもたせることに
より、上下方向に隣合うサセプタを例にとれば、上側の
サセプタに保持された第1ウェハには熱源から輻射熱を
その表面に受ける他、下側のサセプタに保持された第2
ウェハ表面で反射された輻射熱が上側のサセプタに達
し、これに伴う加熱を第1ウェハの裏面に受ける。その
ため、従来のバレル型炉と比べウェハ表面の温度差を著
しく小さくでき、もってこれに起因する熱誘起欠陥(ス
リップ)、オートドープ現象を抑制することができる。
なお、スリップ、オートドープ現象は、下記に述べる通
りである。
(A)スリップ;これは、ウェハの裏面,表面間の温度
差もしくはウェハ面内の温度差によって生じた熱応力に
より発生する結晶の刃状転位である。このスリップが生
じると、単結晶の品位が下がり商品価値がなくなる。
(B)オートドープ例えばSiCl4もしくはSiHCl3による
エピタキシャル成長の場合、反応生成物としてHClが生
じる。このHClによりSiウェハの裏面とサセプタ間でエ
ッチング反応とデポジッション反応が生じるが、従来の
バレル型炉の場合ウェハ表面の方がサセプタの温度より
高いため、ウェハ裏面でエッチング反応が生じ、サセプ
タ表面でデポジッション反応が生じる。しかるに、ウェ
ハ裏面でエッチングが生じた場合、ウェハ中に含まれた
ドーパントもガス中に放出され、これが表面に回り込
む、いわゆるオートドープ現象が生じる。
(C)多角錐台状のサセプタに複数個のガス通過用の貫
通穴を設けることにより、サセプタ裏面に付着した裏面
SiをHClガスエッチにより除去することが可能なり、も
つてこれに起因して生じる突起状結晶欠陥(マウンド)
を抑制することができる。ここで、「マウント」とは、
ウェハ表面にSi粉などの異物が付着した状態で気相成長
を行った場合、その付着した異物が核となり発生すると
突起状結晶欠陥である。このマウンドが生じると、スリ
ップ同様に単結晶の品位が下がり、商品価値がなくな
る。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図を参照して
説明する。ここで、第1図は本発明に係る輻射加熱型CV
D装置の全体図、第2図は第1図のサセプタの平面図、
第3図は第2図のA−A線に沿う断面図、第4図は第2
図のB−B線に沿う断面図である。
図中の21は、石英製の円筒型ベルジャである。このベ
ルジャ21の外周側には熱源としての赤外ランプ22が配置
されており、更にこの赤外ランプ22の外側には該ランプ
22からの輻射熱を効率よく後記ウェハへ送るため反射ミ
ラー23が配置されている。前記ベルジャ21の上部には、
原料ガス供給用の通路24aを形成した上蓋24が設けられ
ている。前記ベルジャ21内には複数個の多角錐台状のサ
セプタ25が互いに縦方向に適宜離間して配置され、これ
らは図示しない駆動源により回転可能に支持された回転
軸30に取付けられている。ここで、多角錐台状のサセプ
タ25は、断面が「ハの字」型の庇部25aと、この庇部25a
の上部に連結し複数個のガス通過用の貫通穴26及び支持
軸用の貫通穴27を夫々形成した円板部25bとから構成さ
れる。前記庇部25aは7面体をなし、その傾斜角度
(θ)はベルジャ21の軸方向に対して例えば45度とす
る。前記庇部25aには、ウェハ28を載置するための座ぐ
り29が設けられている。なお、上記庇部等の大きさの一
例を示せば、庇部25aの高さ(H)は86mm、厚み(T)
は5mm、外径(D)は312Φ、座ぐりの深さ(W)は1mm
である。
こうした構造のCVD装置によれば、断面が「ハの字」
型の庇部25aと、この庇部25aの上部に連結し複数個のガ
ス通過用の貫通穴26及び支持軸用の貫通穴27を夫々形成
した円板部25bとから構成される多角錐台状のサセプタ2
5を回転軸30(第1図参照)に取付け、しかも前記庇部2
5aをベルジャ21の軸方向に対して45度に傾斜させた構成
になっているため、赤外ランプ22からの輻射熱は任意の
サセプタ25(251)に載置されたウェハ28表面に直接輻
されるとともに、その下側のサセプタ25(252)に載置
されたウェハ28で矢印Aの如く反射して上側のサセプタ
251の裏面を輻射し、該サセプタ251に載置されたウェハ
28の裏面側も加熱することになる。従って、ウェハ28の
表面と裏面の温度差が従来と比べて少なくなり、これに
起因するスリップを著しく低減できる。また、同様な理
由により、ウェハ裏面がエッチングされにくく、オート
ドープ現象を低減できる。更に、サセプタ裏面にSiが厚
く付着することがなく、これに起因するマウントの発生
を抑制できる。更には、ウェハ28のチャージ枚数を従来
と比べて大幅に増加できるとともに、ウェハ28が落下し
にくい、輻射熱を有効に利用できる等の利点を有する。
事実、従来のバレル型炉の場合、例えば8面3段で
4″Siウェハを24枚しかセットできないが、本発明装置
の場合1段のサセプタ(庇部の傾斜角度は28度)に7枚
のウェハをセットできこれを6段重ねることで42枚のウ
ェハをセット可能となる。また、従来装置及び本発明装
置で処理したウェハを夫々微分干渉顕微鏡にて観察した
ところ、従来によるウェハには5mm程度のスリップが確
認されたが、本発明によるウェハではスリップは皆無で
あった。更に、Sbドープ,0.015Ωcm以下のSiウェハw24
枚セットしてアンドープにてエピタキシャル成長をした
場合、従来装置によるウェハ20Ωcm程度であったが、本
発明装置によるウェハでは300Ωcmであった。従来装置
によるサセプタでは裏面Siが厚く付着したが、本発明装
置によるサセプタでは遊離するほどの裏面Siは付着して
いなかった。これら事実により、本発明が従来と比べて
優れていることが明らかである。
なお、上記実施例では、サセプタの庇部の傾斜角度を
45度としたが、これに限定されず、5〜50度の範囲にあ
れば、熱源からの輻射熱を有効に利用することができ
る。
[発明の効果] 以上詳述した如く本発明によれば、多角錐台状のサセ
プタを複数個立て方向に配置するとともに、このサセプ
タのウェハ載置用の庇部を適宜な角度で傾斜させること
により、熱源からの輻射熱を有効に利用し、ウェハにス
リップ,オートドープ現象等の欠陥が生じるのを防止し
え、更にガス通過用の貫通穴を設けたことによりサセプ
タ裏面に付着したSiを除去することができマウンド等の
欠陥が生じるのを防止し得る気相成長装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る輻射加熱型CVD装置の
全体図、第2図は第1図のサセプタの平面図、第3図は
第2図のA−A線に沿う断面図、第4図は第2図のB−
B線に沿う断面図、第5図及び第6図は夫々従来の気相
成長装置の説明図、第7図は第6図の要部の説明図であ
る。 21……ベルジャ、22……赤外ランプ、23……反射ミラ
ー、25……サセプタ、251……庇部、252……円板部、28
……ウェハ、29……座ぐり。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒状のベルジャと、このベルジャ内に該
    ベルジャの軸方向に沿って互いに離間して配置され,側
    面にウェハ載置用の座ぐりを形成した複数個の多角錐台
    状のサセプタと、前記ベルジャの外周側に配置された熱
    源とを具備し、前記サセプタの側面部を前記ベルジャの
    軸方向に対して5〜50度傾斜させたことを特徴とする気
    相成長装置。
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