JPH01161827A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体基板（以下ウェハーと称す）の熱処理を
行う気相エピタキシャル装置、　ＣＶＤ装置等の熱処理
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、コノ種の気相エピタキシャル装置は第４図に示す
構造のものと、第５図に示す構造のものとがある。第４
図において、２２はベルジャ、２３はサセプタ２５に装
填したウェハー、２７は加熱源としての高周波加熱コイ
ルである。第５図において、２１　、２２はベルジャ、
２４はエビ成長ガス供給ノズル。

２５はＳｉＣコートグラファイトサセプタ、２８はサセ
プタ回転用モータである。

ところで、従来の装置では加熱源として高周波加熱が主
として採用されており、ごく最近補助的にランプ加熱、
抵抗加熱を用いる装置が出現してきた。

また熱処理、反応系を構成するベルジャも石英製で、−
重構造のものか、あるいはステンレス製ベルジャの内側
に石英製ベルジャを併せ取付けて使用するものであった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の気相エピタキシャル装置では。

第４図、第５図に示すように加熱源に高周波加熱を用い
ており、このため、エピタキシャル成長温度の高精度の
温度制御が不可能であり、またその測定手段も比較的簡
便な方法としては赤外線の放射温度計しかないという制
限があった。

従って、温度の制御は単に高周波出力を製品面から決定
し、出力調整ツマミを一定にするだけの粗いものであっ
た。このため、エピタキシャル成長温度は毎サイクルで
〜数十度のバラツキがあり、エピタキシャル成長の膜厚
、膜質の制御、再現性といった面で大きな問題を有する
ものであった。

さらに、この問題のために製品の検査に非常な工数と計
測器が必要であるという新たな問題もあった。

また、従来装置では石英ベルジャの温度が上昇し、この
部分でガスの反応が促進されてデポジションが起こり製
品ウェハーへの異状成長、ゴミ発生の原因となり、温度
均一性の悪化の要因となっていた。

またさらに、高周波加熱電源は広いフロアスペースが必
要であり、現在主流となっている第５図に示す装置で２
つの反応系に対し、１台の電源で交互に切り換えて使用
する場合においてさえも、装置本体と同等のフロアを要
するという効率の非常に悪いものであった。

高周波加熱電源は高価であり、気相エピタキシャル装置
として高額の投資を必要とし、また電力の熱効率が悪く
大電力を要し、多くの冷却水を必要とするため、ランニ
ングコストも大きくなるといった欠点もあった。

ランプ加熱型においては、一般に云われているように経
時変化によるランプ輝度の変化、ランプ寿命、温度制御
といった面で安定性が非常に悪いという欠点を有してい
た。

本発明の目的は前記問題点を解消した熱処理装置を提供
することにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

上述した従来の気相エピタキシャル装置に対し、本発明
は加熱源に抵抗加熱を採用し、石英ベルジャを二重にし
、２つのベルジャ間をガスにより積極的に冷却するとい
う相違点を有する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は熱処理装置において、抵抗加熱ヒータからなる
加熱源と、被熱処理部を覆う第１のベルジャと、該第１
のベルジャを一定の空間をもって覆う第２のベルジャと
、冷媒を通して両ベルジャを冷却する冷却手段とを有す
ることを特徴とする熱処理装置である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図により説明する。

（実施例１） 第１図は本発明を、バレル型のサセプタを用いたシリコ
ンの気相エピタキシャル装置に適用した実施例を示す図
である。

図において、異径の石英ベルジャ２，３を内外二重に組
合せてベースプレート４上に設置し、内側の石英ベルジ
ャ３内に、角錐状のバレル型サセプタ１１を上下軸のま
わりに回動可能に設置し、該サセプタ１１にサセプタ回
動用モータ７を連結する。

６は内側の石英ベルジャ３内を排気する反応ガス排気口
もある。

さらに内側の石英ベルジャ３の頂部にエビ成長ガス供給
口８を接続し、内外二重の石英ベルジャ２．３間に形成
される空間Ｓの上部に冷却ガス供給口９を接続し、空間
Ｓの下部に冷却ガス排気口５を接続する。

さらに、外側の石英ベルジャ３の外周に抵抗加熱ヒータ
１を設置する。このヒータ１は通常拡散炉に用いられて
いるものと同様で、熱電対によりヒータ温度を検出し、
閉ループ制御方式により精度良く温度調節されるもので
ある。またサセプタ１１の内側の近傍に第２の熱電対を
設け、この出力を前述の温度制御のフィードバックルー
プに入れ、さらに高精度に温度制御が可能なように構成
しである。第２図はこのヒータの横断面を示す模式図で
ある。図に示すようにヒータ１は反応系の急速な昇降温
を実現させるため、４分割の割Ｊ型の構成をとり、破線
で示すように押し拡いてベルジャ２．３に対して横方向
に移動させてベルジャへの脱着をシーケンシャルに行え
るようになっている。

第２のベルジャ２は第１のベルジャ３を一定の距離をも
って覆う構造のもので、抵抗加熱ヒータ１からの赤外エ
ネルギーのみを内部へ透過させ、空気などによる伝導、
対流といった熱伝達の手段を防ぐために設けたものであ
る。従って、第１゜第２の石英ベルジャ共にベルジャ表
面のうねり、肉厚、あるいは不透明部分がないように注
意を払っである。

これら２つのベルジャ２，３で構成される空間Ｓに、冷
却ガス供給口９がら空気あるいは窒素ガスを導入し、第
１．第２のベルジャ２，３を冷却した後に、冷却ガス排
気口５から排気するものである。

サセプタ１１は炭化ケイ素又は炭素製からなり、抵抗加
熱ヒータ１からの赤外エネルギーの吸収効率の良い材料
で製作しており、サセプタ回転用モータ７にてシーケン
シャルに回転運動するものである。

エビ成長ガス供給口８から第１のベルジャ３の内部に導
入されたエビ成長ガスは加熱されたサセプタ１１にて反
応し、ウェハー１２にエビ成長した後、反応ガス排気口
６より排出されるものである。ベースプレート４は本装
置の台部分となるもので、ステンレスで製作し、シール
用のＯリングの熱保護、あるいは装置外への熱の拡散を
防ぐために水冷ジャケットが設けである。１０は断熱シ
ールである。

（実施例２） 第３図は本発明の実施例２の縦断面図である。

本実施例は実施例１に対し、ダンパー１３．熱交換器１
４．ブロワＩ５を具備している。冷却ガスに窒素ガス等
の不活性ガスを用い、ブロワ１５にて二重ベルジャ２，
３の空間Ｓに圧送する。圧送された冷却ガスはベルジャ
２．３の空間Ｓを通過し、冷却ガス排気口５から出てゆ
くが、このとき排気口の各々に設けたダンパー１３によ
り風量調整される。

この調整によって第１のベルジャ３の外壁の冷却が均一
になるよう制御されるものである。この後冷却ガスは配
管によって熱交換器１４に入り、−定温度に冷却された
後、再びベルジャ冷却ガスとして利用される。

尚、前実施例において、第１のベルジャ３内の被熱処理
部近傍に抵抗加熱ヒータあるいはランプヒータ等の第２
の加熱手段を設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は二重ベルジャを採用するこ
とにより、抵抗加熱ヒータの赤外エネルギーのみを利用
することができ、気相エピタキシャル装置の加熱源とし
て抵抗加熱方式の装置を実現することができ、従来実現
し得なかった高精度の温度制御が可能となり、高い精度
でのエピタキシャル成長の膜厚、膜質の制御ができ、再
現性も同時に得られる効果がある。

また、装置本体についても従来装置に較べ約３分の１と
小さくなり、フロアのスペース効率が良く、さらに電力
的にも従来の約６分の１程度で済み、ランニングコスト
の面でも大きな効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の縦断面図、第２図は第
１の実施例のヒータ部の横断面図、第３図は第２の実施
例の縦断面図、第４図、第５図は従来のシリコン気相エ
ピタキシャル装置の縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱処理装置において、抵抗加熱ヒータからなる加
   熱源と、被熱処理部を覆う第１のベルジャと、該第１の
   ベルジャを一定の空間をもって覆う第２のベルジャと、
   冷媒を通して両ベルジャを冷却する冷却手段とを有する
   ことを特徴とする熱処理装置。