JP3694985B2 - 気相成長装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反応室の内部で半導体ウエハをウエハ保持板で支持し、上記ウエハ保持板に支持されたウエハの下方にヒータを設け、加熱状態でウエハの表面に気相成長させる気相成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている気相成長装置が、例えば特開平５−１５２２０７号に示されている。それは、ウエハ保持部材でウエハを支持し、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気相成長装置である。例えば、ベースの下面に上方に向かって伸びる中空の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いる。更に、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。皿状の反射板の上端は均熱板の上方に位置し、この上端にはリング状のウエハ保持板が嵌着されている。そのウエハ保持板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。
【０００３】
そして、この気相成長装置においては、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。この際には、ウエハは１１５０℃程度で加熱されている。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】
従来の気相成長装置には、ヒーターの下側に皿状のＭｏ製反射板が設けられていたが、ヒーターに対し不純物汚染を引き起こし、ヒーターの寿命を大幅に低下してしまう欠点があった。一方、反射板がＳＵＳや石英で形成されているときは、加熱処理後にＨＮＯ3 −ＨＦ水溶液で洗浄できない。なぜなら、ＨＮＯ3 −ＨＦ水溶液によって反射板の表面が侵蝕されてしまうからである。
【０００５】
本発明の目的は、加熱処理後にも、反射効率が従来ほど低下せず、しかも必要に応じてＨＮＯ3 −ＨＦ水溶液で洗浄して表面を元の平滑な状態に戻して反射効率を改善できる反射板を使用する気相成長装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段は、反応室の内部でウエハをウエハ保持体で支持し、上記ウエハ保持体に支持されたウエハの下方にヒータを設け、加熱状態でウエハの表面に気相成長させる気相成長装置において、上記ヒータの下方に上記ヒータとは別に反射板を設け、上記ヒータの少くとも下向きの熱を上記反射板によって上向きに上記ウエハに向けて反射し、上記反射板をガラス状カーボンで形成し、さらに、上記反射板の表面のうち、少くとも上記ヒータに向いた方の表面の表面粗さＲａが０．００１μｍ以上０．０５μｍ以下の表面粗さであることを特徴とする気相成長装置である。
【０００７】
【発明の効果】
本発明においては、反射板はガラス状カーボンで形成し、保温筒はガラス状カーボン又は石英ガラスで形成する。反射板が、ガラス状カーボンで形成されていると、その表面が平滑な状態（いわゆる「つるつる」の状態）になっていて、反射効率が良好である。とくに、反射板の表面粗さＲａ（周知の表示法によるもの）を０．００１μｍ以上０．０５μｍ以下にしたとき、反射効率が顕著となる。
【０００８】
加熱処理によって反射板の表面が平滑な状態でなくなって反射効率が低下したとしても、ガラス状カーボンで形成されているので、簡単にＨＮＯ3 −ＨＦ水溶液で表面を洗浄できる。その結果、反射板の表面は再度良好な平滑状態となる。
【発明の実施の態様】
本発明に使用するガラス状カーボンは、外観がガラス状の硬質炭素であり、例えば熱硬化性樹脂の固相炭素化によって生成することができる。好ましいガラス状カーボンはカサ密度（周知の表示法によるもの）が１．５０ｇ／ｃｍ 3 以上１．６０ｇ／ｃｍ3 以下であり、カサ密度が１．５０ｇ／ｃｍ3 未満であると、反射板として気孔が多くなり反射効率が悪くなる。一方、１．６０ｇ／ｃｍ3 を越えると硬質炭素でなくなり、パーティクルが発生し易くウエハの歩留りを悪化させる。曲げ強度（周知の表示法によるもの）が１００ＭＰａ以上であり、１００ＭＰａ未満であると、数百枚のウエハの処理中に反射板が撓んで割れてくる。さらに、固有抵抗が４０００〜４４００μΩｃｍであり、開気孔率が０．１％以下であり、ショア硬度が１００以上であり、熱伝導率は５Ｗ／ｍ・Ｋ以上１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下が反射板として好ましい。
【０００９】
ガラス状カーボン製の反射板の製造方法の一例を述べる。まず、原料となる樹脂（例えばフラン系樹脂やフェノール系樹脂等）を所定の形状に成形し、しかる後に非酸化性雰囲気において９５０℃で焼成することによって樹脂をガラス状カーボンにすることができる。さらに具体的に述べると、フラン系樹脂に重合促進剤を０．１部添加しながら重合させ、型に鋳込成形する。これを１００℃以下で加熱硬化後、一時加工する。その後、非酸化性雰囲気において約１０００℃の一次焼成と約２０００℃の二次焼成を行い、二次加工後、ダイヤモンドポリッシングで鏡面に研磨する。これをハロゲン系ガス雰囲気の２０００℃以上で純化処理する。
【００１０】
反射板は、反射効率の観点から、少くともヒータに対向する方の表面Ｒａを０．００１μｍ以上０．０５μｍ以下の表面粗さにするのが好ましい。表面粗さＲａが０．００１μｍ未満であると、反射効率に有意差が見られなくなり、かつ、加工コストが数十倍となってしまう。表面粗さＲａが０．０５μｍを超えると、加熱処理後の反射板の表面粗さが低下し反射効率が著しく低下する。
【００１１】
【実施例】
以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１２】
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１２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。反射板１４は、前述のガラス状カーボンで形成されており、図１から明白なように、円板状の底部と、その外周に一体に形成された円筒状の側部からなり、浅い容器の形を有している。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。ヒータ１６は１０００℃以上の温度に急速加熱できる。ヒータ温度は周知の方法により測定することができる。
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２１により中空円筒体１１とは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はプーリ２２が取付けられ、ベルト２３を介して、図示しないモータにより回転駆動されるようになっている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、ウエハ保持体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。ウエハ保持体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。
【００１６】
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。保温筒４０は石英ガラスまたはガラス状カーボンで形成する。
次いで前述の気相成長装置の動作を説明する。
【００１７】
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、ウエハ保持体３２及びウエハＷを回転させる。ウエハＷとウエハ保持体３２はヒータ１６によって加熱される。
【００１８】
ウエハ保持体３２は、間隔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。
【００１９】
ウエハＷを所定の気相成長温度たとえば１０００℃以上の温度に急速加熱したところで、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。このときウエハＷの表面だけでなく、ウエハ保持体３２の表面にも気相成長膜が形成される。反射板の材質として、等方性炭素とガラス状カーボンとを比較したところ、等方性炭素の場合は、ダクトが発生し、ウエハ１枚目で使用を中止せざるをえなかった。ガラス状カーボンの反射板を使用したところ、ウエハが少なくとも千枚後でも使用可能であった。
【００２０】
特に、８００〜１１５０℃の温度まで９０秒の高速昇温が可能な気相成長装置において、本発明のガラス状カーボン製反射板を使用すると、気相成長膜厚の歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１４ 反射板
４０ 保温筒
【発明の属する技術分野】
この発明は、反応室の内部で半導体ウエハをウエハ保持板で支持し、上記ウエハ保持板に支持されたウエハの下方にヒータを設け、加熱状態でウエハの表面に気相成長させる気相成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている気相成長装置が、例えば特開平５−１５２２０７号に示されている。それは、ウエハ保持部材でウエハを支持し、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気相成長装置である。例えば、ベースの下面に上方に向かって伸びる中空の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いる。更に、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。皿状の反射板の上端は均熱板の上方に位置し、この上端にはリング状のウエハ保持板が嵌着されている。そのウエハ保持板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。
【０００３】
そして、この気相成長装置においては、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。この際には、ウエハは１１５０℃程度で加熱されている。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】
従来の気相成長装置には、ヒーターの下側に皿状のＭｏ製反射板が設けられていたが、ヒーターに対し不純物汚染を引き起こし、ヒーターの寿命を大幅に低下してしまう欠点があった。一方、反射板がＳＵＳや石英で形成されているときは、加熱処理後にＨＮＯ3 −ＨＦ水溶液で洗浄できない。なぜなら、ＨＮＯ3 −ＨＦ水溶液によって反射板の表面が侵蝕されてしまうからである。
【０００５】
本発明の目的は、加熱処理後にも、反射効率が従来ほど低下せず、しかも必要に応じてＨＮＯ3 −ＨＦ水溶液で洗浄して表面を元の平滑な状態に戻して反射効率を改善できる反射板を使用する気相成長装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段は、反応室の内部でウエハをウエハ保持体で支持し、上記ウエハ保持体に支持されたウエハの下方にヒータを設け、加熱状態でウエハの表面に気相成長させる気相成長装置において、上記ヒータの下方に上記ヒータとは別に反射板を設け、上記ヒータの少くとも下向きの熱を上記反射板によって上向きに上記ウエハに向けて反射し、上記反射板をガラス状カーボンで形成し、さらに、上記反射板の表面のうち、少くとも上記ヒータに向いた方の表面の表面粗さＲａが０．００１μｍ以上０．０５μｍ以下の表面粗さであることを特徴とする気相成長装置である。
【０００７】
【発明の効果】
本発明においては、反射板はガラス状カーボンで形成し、保温筒はガラス状カーボン又は石英ガラスで形成する。反射板が、ガラス状カーボンで形成されていると、その表面が平滑な状態（いわゆる「つるつる」の状態）になっていて、反射効率が良好である。とくに、反射板の表面粗さＲａ（周知の表示法によるもの）を０．００１μｍ以上０．０５μｍ以下にしたとき、反射効率が顕著となる。
【０００８】
加熱処理によって反射板の表面が平滑な状態でなくなって反射効率が低下したとしても、ガラス状カーボンで形成されているので、簡単にＨＮＯ3 −ＨＦ水溶液で表面を洗浄できる。その結果、反射板の表面は再度良好な平滑状態となる。
【発明の実施の態様】
本発明に使用するガラス状カーボンは、外観がガラス状の硬質炭素であり、例えば熱硬化性樹脂の固相炭素化によって生成することができる。好ましいガラス状カーボンはカサ密度（周知の表示法によるもの）が１．５０ｇ／ｃｍ 3 以上１．６０ｇ／ｃｍ3 以下であり、カサ密度が１．５０ｇ／ｃｍ3 未満であると、反射板として気孔が多くなり反射効率が悪くなる。一方、１．６０ｇ／ｃｍ3 を越えると硬質炭素でなくなり、パーティクルが発生し易くウエハの歩留りを悪化させる。曲げ強度（周知の表示法によるもの）が１００ＭＰａ以上であり、１００ＭＰａ未満であると、数百枚のウエハの処理中に反射板が撓んで割れてくる。さらに、固有抵抗が４０００〜４４００μΩｃｍであり、開気孔率が０．１％以下であり、ショア硬度が１００以上であり、熱伝導率は５Ｗ／ｍ・Ｋ以上１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下が反射板として好ましい。
【０００９】
ガラス状カーボン製の反射板の製造方法の一例を述べる。まず、原料となる樹脂（例えばフラン系樹脂やフェノール系樹脂等）を所定の形状に成形し、しかる後に非酸化性雰囲気において９５０℃で焼成することによって樹脂をガラス状カーボンにすることができる。さらに具体的に述べると、フラン系樹脂に重合促進剤を０．１部添加しながら重合させ、型に鋳込成形する。これを１００℃以下で加熱硬化後、一時加工する。その後、非酸化性雰囲気において約１０００℃の一次焼成と約２０００℃の二次焼成を行い、二次加工後、ダイヤモンドポリッシングで鏡面に研磨する。これをハロゲン系ガス雰囲気の２０００℃以上で純化処理する。
【００１０】
反射板は、反射効率の観点から、少くともヒータに対向する方の表面Ｒａを０．００１μｍ以上０．０５μｍ以下の表面粗さにするのが好ましい。表面粗さＲａが０．００１μｍ未満であると、反射効率に有意差が見られなくなり、かつ、加工コストが数十倍となってしまう。表面粗さＲａが０．０５μｍを超えると、加熱処理後の反射板の表面粗さが低下し反射効率が著しく低下する。
【００１１】
【実施例】
以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１２】
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１２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。反射板１４は、前述のガラス状カーボンで形成されており、図１から明白なように、円板状の底部と、その外周に一体に形成された円筒状の側部からなり、浅い容器の形を有している。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。ヒータ１６は１０００℃以上の温度に急速加熱できる。ヒータ温度は周知の方法により測定することができる。
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２１により中空円筒体１１とは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はプーリ２２が取付けられ、ベルト２３を介して、図示しないモータにより回転駆動されるようになっている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、ウエハ保持体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。ウエハ保持体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。
【００１６】
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。保温筒４０は石英ガラスまたはガラス状カーボンで形成する。
次いで前述の気相成長装置の動作を説明する。
【００１７】
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、ウエハ保持体３２及びウエハＷを回転させる。ウエハＷとウエハ保持体３２はヒータ１６によって加熱される。
【００１８】
ウエハ保持体３２は、間隔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。
【００１９】
ウエハＷを所定の気相成長温度たとえば１０００℃以上の温度に急速加熱したところで、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。このときウエハＷの表面だけでなく、ウエハ保持体３２の表面にも気相成長膜が形成される。反射板の材質として、等方性炭素とガラス状カーボンとを比較したところ、等方性炭素の場合は、ダクトが発生し、ウエハ１枚目で使用を中止せざるをえなかった。ガラス状カーボンの反射板を使用したところ、ウエハが少なくとも千枚後でも使用可能であった。
【００２０】
特に、８００〜１１５０℃の温度まで９０秒の高速昇温が可能な気相成長装置において、本発明のガラス状カーボン製反射板を使用すると、気相成長膜厚の歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１４ 反射板
４０ 保温筒
Claims (1)
- 反応室の内部でウエハをウエハ保持体で支持し、上記ウエハ保持体に支持されたウエハの下方にヒータを設け、加熱状態でウエハの表面に気相成長させる気相成長装置において、
上記ヒータの下方に上記ヒータとは別に反射板を設け、上記ヒーターの上向きの熱でウエハを加熱するとともに、上記ヒータの下向きの熱を上記反射板によって上向きに反射してウエハを加熱し、
上記反射板をガラス状カーボンで形成し、
さらに、上記反射板の表面のうち、少くとも上記ヒータに向いた方の表面は、平滑な状態にするとともに、反射効率が良好となるように、表面粗さＲａが０．００１μｍ以上０．０５μｍ以下の表面粗さであることを特徴とする気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15629596A JP3694985B2 (ja) | 1995-06-15 | 1996-05-29 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-171609 | 1995-06-15 | ||
| JP17160995 | 1995-06-15 | ||
| JP15629596A JP3694985B2 (ja) | 1995-06-15 | 1996-05-29 | 気相成長装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003085221A Division JP3810752B2 (ja) | 1995-06-15 | 2003-03-26 | 気相成長装置および気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0963973A JPH0963973A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3694985B2 true JP3694985B2 (ja) | 2005-09-14 |
Family
ID=26484103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15629596A Expired - Lifetime JP3694985B2 (ja) | 1995-06-15 | 1996-05-29 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3694985B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| JP4185194B2 (ja) * | 1997-07-31 | 2008-11-26 | コバレントマテリアル株式会社 | カーボンヒータ |
| KR100441083B1 (ko) * | 2001-12-11 | 2004-07-21 | 주식회사 유진테크 | 히터의 국부적인 온도차를 보상하기 위한 반사 단열판을 갖는 화학기상증착 장치 |
| JP3798721B2 (ja) | 2002-03-29 | 2006-07-19 | 東芝セラミックス株式会社 | 半導体熱処理用反射板およびこの半導体熱処理用反射板の製造方法 |
| JP4695934B2 (ja) * | 2005-07-08 | 2011-06-08 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | エピタキシャル成長装置 |
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| CN112176312A (zh) * | 2019-07-02 | 2021-01-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种简单制备玻璃碳膜的方法 |
| KR102385266B1 (ko) * | 2019-12-19 | 2022-04-13 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 |
-
1996
- 1996-05-29 JP JP15629596A patent/JP3694985B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0963973A (ja) | 1997-03-07 |
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