JP3110978B2 - 気相成長装置用発熱体 - Google Patents

気相成長装置用発熱体

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【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特にエピタキシャル成長
装置等を含む気相成長装置に用いられる発熱体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から使用されている気相成長装置
は、例えば特開平５−１５２２０７号に示されている。
ウエハはウエハ保持部材で支持して、該ウエハ保持部材
の下方に配置する発熱体により加熱して、ウエハ表面に
気相成長膜を形成する。
【０００３】このような気相成長装置においては、ベー
スの下面に上方に向かって伸びる中空円筒体が取付けら
れ、その上端に発熱体支えが取付けられており、その上
方には皿状の反射板が配置され、その内部に発熱体を収
容すると共に上端に均熱板が取付けられている。上記皿
状の反射板の上端は上記均熱板の上方に位置し、この上
端にはリング状のサセプタが嵌着されている。サセプタ
の内周側にはザグリが形成され、この内にウエハが配置
される。反応室内は５０〜４００Ｔｏｒｒの減圧雰囲気
が形成され、ガス導入口からジクロルシラン等の原料ガ
スと水素等のキャリアガスが多量に導入され、気相成長
が行われる。ウエハ温度は１１５０℃程度に加熱され
る。
【０００４】上記のような従来の気相成長装置において
は、発熱体として、炭素材料単独、あるいはこの炭素材
料の表面にＳｉＣ膜をコーティングした材料が用いられ
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな気相成長装置においても、大量生産性が重要課題で
あり、そのためにウエハの急熱、急冷が加速され、ま
た、製造過程において処理するウエハの挿入間隔が短縮
化されてきている。
【０００６】従って、従来使用されていた一般的なＣＶ
ＤでＳｉＣ膜をコーティングした炭素からなる発熱体で
は、最近の高温急熱の過酷な使用条件下でＳｉＣ膜の侵
食の進みが速くなり、その部分を介して炭素基材からパ
ーティクルが発生するという問題が大きくなってきた。
【０００７】本発明の目的は、侵食を極力抑制してパー
ティクルの発生を防止することのできる気相成長装置用
の発熱体を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ウエハをウエ
ハ保持部材で支持し、ウエハを加熱して、ウエハ表面に
気相成長膜を形成する気相成長装置に用いる発熱体にお
いて、ウエハを加熱するための発熱体が、炭素基材と、
その炭素基材の表面に設けた炭化珪素質膜からなり、炭
化珪素質膜が５０μｍ超の粒子径を有する結晶体を含
み、かつ炭化珪素質膜の表面の少なくとも８０％が２０
〜１００μｍの粒子径を有する結晶体からなることを特
徴とする気相成長装置用発熱体を要旨とする。
【０００９】
【実施例】本発明による発熱体は、ウエハをウエハ保持
部材で支持し、ウエハを加熱して、ウエハ表面に気相成
長膜を形成する気相成長装置に用いるものである。
【００１０】発熱体が、炭素基材と、その表面に設けた
炭化珪素質膜からなり、表面に現れた炭化珪素質膜の少
なくとも８０％が２０〜１００μｍの粒子径を有する結
晶体からなる。本発明の一実施例である炭化珪素膜のＳ
ＥＭ写真を図２として示す。
【００１１】表面に現れた炭化珪素質膜の粒子径が２０
μｍ未満であると、使用時又は使用後にエッチング現象
が大きくなる。特に不純物のために炭化珪素膜の表面部
分では、エッチングが粒界に沿ってアメーバ状に食い込
んで、えぐれた状態になりやすい。例えば、このような
エッチング現象が図３の一部に認められる。
【００１２】逆に、表面に現れる炭化珪素質膜の粒子径
が１００μｍを超えると、エッチング問題は回避される
が、膜の強度が所望の値（例えば３００ＭＰａ）よりも
小さくなりがちになる。
【００１３】２０〜１００μｍの粒子径をもつ結晶体が
炭化珪素質膜の表面の実質的に１００％を占めるのが最
善であるが、８０％以上であれば、大きなエッチング問
題はほとんど生じない。
【００１４】さらに好ましくは、炭素基材中および炭化
珪素質膜中にある金属元素で、炭化珪素質膜の侵食や昇
華反応を著しく進行させる少なくとも鉄、ニッケル、ク
ロム、モリブデンが、それぞれ０．１ＰＰＭ以下，０．
１ＰＰＭ以下，０．１ＰＰＭ以下，０．５ＰＰＭ以下で
あるようにする。本発明によれば、水素雰囲気で１５０
０〜１５５０℃に６０分加熱してもＳｉＣ膜からエッチ
ピットは認められなかった。このような金属元素の含有
率以外にすると、ＳＥＭ写真図４として示すように白い
斑点が付着し結晶の侵食が進行する。
【００１５】また、炭化珪素質膜の厚みは発熱体の強度
に関係しており、４５〜３００μｍが好ましい。４５μ
ｍ未満であるとＳｉＣ膜にピンホールが点在し易くな
る。逆に３００μｍを超えると、炭素基材との応力の関
係から発熱体の強度が低下する。
【００１６】図示例 以下に本発明の図示例について説明する。
【００１７】図１において、ベース１０の下面には上方
に向かって伸びる中空円筒体１１が取付けられ、その上
端にヒータ支え１２が取付けられている。ヒータ支え１
２には絶縁棒１３、反射板１４及び絶縁棒１５を介して
ヒータ１６が取付けられている。中空円筒体１１の下端
はフタ１８によって閉じられ、中空円筒体１１の内部に
はフタ１８を貫通してヒータ１６に接続された給電用配
線１７が設けられている。
【００１８】中空円筒体１１の周囲を囲むように中空回
転軸２０が設けられ、中空回転軸２０はベアリング２
０，２１により中空円筒体１１と無関係に回転自在にベ
ース１０に取付けられている。中空回転軸２０にはプー
リ２２が取付けられ、ベルト２３により図示しないモー
タにより回転を与えられるようになっている。
【００１９】中空回転軸２０の上端は、一部のみを示す
ベルジャ２４によってベース１０の上面上方に形成され
る反応室２５内に伸び、その上端にはキー２６を介して
炭素製の支持円盤２７が固着されている。支持円盤２７
には石英ガラス、炭素又はセラミックス製の支持リング
２８が支持円盤２７と一体的に回転可能に取付けられて
いる。
【００２０】支持リング２８は、ヒータ支え１２、反射
板１４及びヒータ１６の外周を囲んで、ヒータ１６より
上方へ伸びている。
【００２１】支持リング２８の上端には段部３１が形成
され、段部３１にリング状のウエハ保持板３２が嵌着さ
れ、ウエハ保持板３２の上面内周寄りに形成された段部
３３内にウエハＷを保持するようになっている。ウエハ
保持板３２に支持されたウエハＷは、ヒータ１６と所定
の間隔を有するように置かれる。
【００２２】支持リング２８の外周には所定の隙間をも
って円筒状の保温筒４０が同心状に配置されている。
【００２３】次いで前述の気相成長装置の作用について
説明する。
【００２４】ヒータ１６に給電し、加熱を行うと共に、
中空回転軸２０を回転させ、ウエハ保持板３２及びウエ
ハＷを回転させる。ウエハＷとウエハ保持板３２はヒー
タ１６によって加熱される。
【００２５】ウエハ保持板３２は、間隔Ｃを所定値に保
つようにウエハＷを支持すると共に、ヒータ１６によっ
て加熱され、ウエハＷの外周を加熱して該外周の温度低
下を抑え、ウエハＷの中心から外周までの全域にわた
り、均一な温度分布とする役目を有している。
【００２６】ウエハＷを所定の気相成長温度に加熱した
ところで、反応ガスを図１において上方からウエハＷに
向けて流下させることにより気相成長を施こすが、この
ときウエハＷの表面だけでなく、ウエハ保持板３２の表
面にも気相成長膜が形成される。
【００２７】
【発明の効果】ヒータが、前述のような特別な発熱体で
形成されていると、次のような効果が得られる。すなわ
ち、エッチングの防止効果が顕著である。とくに表面に
現れた結晶粒界に沿った食い込み現象（とくに結晶粒界
のコーナー部が食われる現象）を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す図。
【図２】加熱処理後の発熱体表面の一部に侵食が生じた
粒子構造を示す写真。
【図３】図２の一部を拡大した、粒子構造を示す写真。
【図４】白い斑点が付着し結晶の侵食が進行した粒子構
造を示す写真。
【符号の説明】
１４ 反射板 １６ ヒータ ３２ ウエハ保持板 ４０ 保温筒 Ｗ ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市島 雅彦 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社 小国製 造所内 (72)発明者 大橋 忠 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社 開発研究所内 (72)発明者 島田 真幸 静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 三谷 慎一 静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 本多 恭章 静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (56)参考文献 特開 昭56−10921（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−290521（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 14/50 H01L 21/68 H05B 3/00 330

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウエハをウエハ保持部材で支持し、ウエ
    ハを加熱して、ウエハ表面に気相成長膜を形成する気相
    成長装置に用いる発熱体において、ウエハを加熱するた
    めの発熱体が、炭素基材と、その炭素基材の表面に設け
    た炭化珪素質膜からなり、炭化珪素質膜が５０μｍ超の
    粒子径を有する結晶体を含み、かつ炭化珪素質膜の表面
    の少なくとも８０％が２０〜１００μｍの粒子径を有す
    る結晶体からなることを特徴とする気相成長装置用発熱
    体。
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