JP3810752B2 - Vapor growth apparatus and vapor growth method - 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保持し、上記ウエハ保持板に保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および気相成長方法に関する。
【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。また、上記中空の円筒体の周囲を囲むように中空回転軸が設けられ、その上端には上記反射板の周囲を囲み上端が均熱板の上方に位置する皿状の支持体が取付けられ、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および気相成長方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の請求項1〜3に記載の気相成長装置と請求項4〜5に記載の気相成長方法を要旨とする。
【0007】
【発明の効果】
本発明においては、反射板はガラス状カ−ボンで形成する。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、反射板の表面粗さをRa0.001〜0.05μm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が1.50〜1.60g/cm3 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5〜10W/m・K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をRa0.001〜0.05μmの表面粗さにするのが好ましい。Ra0.001μm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。Ra0.05μm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℃以上の高温に急速加熱できる。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
ウエハWを所定の気相成長温度たとえば1000℃以上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。
【0021】
特に、800〜1150℃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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, a semiconductor wafer in the reaction chamber was retained by the wafer holding plate, the heater is provided below the wafer which is retained in the wafer holding plate, the gas phase is grown in vapor phase on the surface of the wafer in a heated state The present invention relates to a growth apparatus and a vapor phase growth method .
[0002]
[Prior art]
A conventionally used vapor phase growth apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-152207. It is a vapor phase growth apparatus that is supported by a wafer holding member and heated by a heating element disposed below the wafer holding member to form a vapor growth film on the wafer surface. For example, a hollow cylindrical body extending upward is attached to the lower surface of the base, and a heating element support is attached to the upper end thereof. In addition, a dish-shaped reflector is disposed above, and a heating element is accommodated therein, and a soaking plate is attached to the upper end. Further, a hollow rotary shaft is provided so as to surround the hollow cylindrical body, and a dish-like support body is attached to the upper end of the hollow rotating body so as to surround the reflector and the upper end is positioned above the heat equalizing plate. A ring-shaped wafer holding plate is fitted to the upper end. A counterbore is formed on the inner peripheral side of the wafer holding plate, and the wafer is placed therein.
[0003]
In this vapor phase growth apparatus, a reduced pressure atmosphere of 50 to 400 Torr is formed in the reaction chamber, and a large amount of a source gas such as dichlorosilane and a carrier gas such as hydrogen is introduced from a gas introduction port to perform vapor phase growth. . At this time, the wafer is heated at about 1150 ° C.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional vapor phase growth apparatus was provided with a dish-shaped Mo reflector on the lower side of the heater. However, there was a drawback that the heater was contaminated and the life of the heater was greatly reduced. . On the other hand, when the reflecting plate is made of SUS or quartz, it cannot be washed with an HNO 3 —HF aqueous solution after the heat treatment. This is because the surface of the reflector is eroded by the HNO 3 —HF aqueous solution.
[0005]
The object of the present invention is that the reflection efficiency does not decrease as low as before even after the heat treatment, and the reflection efficiency can be improved by cleaning the surface with an aqueous HNO 3 —HF solution as necessary to return the surface to the original smooth state. To provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method using a plate.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is the vapor phase growth apparatus according to claims 1 to 3 and the vapor phase growth method according to claims 4 to 5 .
[0007]
【The invention's effect】
In the present invention, the reflecting plate is formed of glassy carbon. When the reflecting plate is made of glassy carbon, the surface is in a smooth state (so-called “smooth” state) and the reflection efficiency is good. In particular, when the surface roughness of the reflecting plate is Ra 0.001 to 0.05 μm, the reflection efficiency becomes remarkable.
[0008]
Even when the surface of the reflecting plate is not smooth due to the heat treatment and the reflection efficiency is lowered, the surface can be easily cleaned with an aqueous HNO 3 —HF solution because it is formed of glassy carbon. As a result, the surface of the reflector is again in a good smooth state.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The vitreous carbon used in the present invention is hard carbon having an external appearance, and can be produced, for example, by solid-phase carbonization of a thermosetting resin. Preferred glassy carbon has a bulk density of 1.50 to 1.60 g / cm 3 , and if the bulk density is less than 1.50 g / cm 3 , the number of pores as a reflector increases and the reflection efficiency deteriorates. On the other hand, if it exceeds 1.60 g / cm 3 , it is no longer hard carbon, and particles are likely to be generated, which deteriorates the yield of the wafer. When the bending strength is 100 MPa or more and less than 100 MPa, the reflector is bent and cracked during processing of several hundred wafers. Further, the specific resistance is 4000 to 4400 μΩcm, the open porosity is 0.1% or less, the Shore hardness is 100 or more, and the thermal conductivity is preferably 5 to 10 W / m · K as the reflector.
[0009]
An example of a method for producing a glassy carbon reflector will be described. First, a resin (for example, a furan resin or a phenol resin) as a raw material is formed into a predetermined shape, and then fired at 950 ° C. in a non-oxidizing atmosphere, whereby the resin can be made into glassy carbon. More specifically, it is polymerized while adding 0.1 part of a polymerization accelerator to a furan resin, and cast into a mold. This is temporarily processed after heat curing at 100 ° C. or lower. Thereafter, primary firing at about 1000 ° C. and secondary firing at about 2000 ° C. are performed in a non-oxidizing atmosphere. After secondary processing, the surface is polished to a mirror surface by diamond polishing. This is purified at 2000 ° C. or higher in a halogen-based gas atmosphere.
[0010]
The reflecting plate preferably has a surface roughness Ra of 0.001 to 0.05 μm at least on the surface facing the heater from the viewpoint of reflection efficiency. If it is less than Ra 0.001 μm, a significant difference in reflection efficiency will not be seen, and the processing cost will be several tens of times. If it exceeds Ra 0.05 μm, the surface roughness of the reflector after the heat treatment is lowered, and the reflection efficiency is remarkably lowered.
[0011]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
In FIG. 1, a hollow cylindrical body 11 extending upward is attached to the lower surface of a
[0013]
A
[0014]
The upper end of the hollow rotating
[0015]
The
[0016]
A
[0017]
On the outer periphery of the
Next, the operation of the above vapor phase growth apparatus will be described.
[0018]
Power is supplied to the
[0019]
The
[0020]
When the wafer W is rapidly heated to a predetermined vapor growth temperature, for example, 1000 ° C. or more, vapor deposition is performed by causing the reaction gas to flow from the upper side toward the wafer W in FIG. At this time, a vapor phase growth film is formed not only on the surface of the wafer W but also on the surface of the
[0021]
In particular, when the glassy carbon reflector of the present invention is used in a vapor phase growth apparatus capable of high-temperature heating for 90 seconds from 800 to 1150 ° C., the yield of the vapor phase growth film thickness is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
14
Claims (5)
前記反射板をカサ密度が1.50乃至1.60g / cm 3 のガラス状ガーボンで形成したことを特徴とする気相成長装置。 A reaction chamber, a holder provided in the reaction chamber for holding the wafer, a heater provided below the holder, and a reflector provided below the heater for reflecting the heat of the heater In a vapor phase growth apparatus equipped with
A vapor phase growth apparatus characterized in that the reflecting plate is formed of glassy garbon having a bulk density of 1.50 to 1.60 g / cm 3 .
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2003
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