JPH03190218A - 半導体製造装置 - 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） 本発明は半導体製造装置、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　：気相化
学成長法）装置、拡散炉、ドライエッチ装置、ＭＯ−Ｃ
ＶＤ（Ｍｅｔａｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ＣＶ　Ｄ　：有機
金属熱分解法）装置等の半導体製造装置に関し、特にＭ
Ｏ−ＣＶＤ装置に適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術］ 光素子を含む化合物半導体における結晶成長にあっては
、結晶の均一性が良くかつ量産性にも適していることか
ら、ＭＯ−ＣＶＤ技術が採用されている。

ＭＯ−ＣＶＤについては、たとえば日経ＢＰ社発行「日
経エレクトロニクス、１９８３年１月１７日号、Ｐ１８
９〜Ｐ２Ｏ９に記載されている。

この文献にも記載されているように、ＭＯ−ＣＶＤ装置
にあっては、反応室（リアクタ）の形状の違いによって
横型炉（横型ＭＯ−ＣＶＤ装置）および縦型炉（縦型Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ装置）があり、処理圧力の違いによって常圧
ＣＶＤ　（常圧ＭＯ−ＣＶＤ装置）と減圧ＣＶＤ　（減
圧ＭＯ−ＣＶＤ装置）がある旨記載されている。また、
同文献で開示されている縦型ＣＶＤは、「ガスの流れに
対して基板ウェーハ（ウェハ）を垂直にし、均一性を確
保するため基板を回転している。」旨の記載もある。

また、同文献には、トリメチルガリウム、トリメチルア
ルミニウム、ジエチル亜鉛等の有機金属やアルシン（Ａ
ＳＨ３）、フォスフイン（ＰＨ３）等ならびに各種のド
ーパント用のガス等からなる混合ガスが反応ガスとして
用いられ、かつ水素（Ｈ２）がキャリアガスとして使用
されていること、ＭＯ−ＣＶＤ法によってエピタキシャ
ル膜を形成する条件としては、砒素圧を過剰にし、成長
温度（６００〜８００°Ｃ）を最適化し、成長系を清浄
にする必要があることが記載され、「縦型炉で最も大き
な問題は、基板とそのサセプタ（ヒータ）からの対流が
ガス導入口からの供給ガスの流れを乱すこと」が、エピ
タキシャル膜の均一性を得るための条件である旨記載さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＭＣ）−ＣＶＤ装置としては、横型ＭＯ−ＣＶＤ装置お
よび縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置がある。ここで、−船釣な構
造の横型ＭＯ−ＣＶＤ装置および縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置
の概要について、模式図を参照しながら簡単に説明する
。

横型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、第９図に示されるように、一
端に細い尾管ｌを有する管状の反応管２と、この反応管
２の開口端を塞ぐキャップ３とによって形成される反応
室（リアクタ）４を有している。また、前記反応管２お
よびキャップ３の相互に対面するフランジ５．６間には
シール７が介在され、前記キャップ３を反応管２に取り
付けた際、反応室４は気密が保たれるようになっている
。

また、前記リアクタ４の中央には、被処理物１０を保持
するサセプタ１１が位置するようになっている。このサ
セプタ１１は、前記キャップ３を貫通するサセプタ支持
棒１２によって支持され、前記キャップ３が反応管２か
ら取り外された際、後退動作して、サセプタ１１を反応
管２の外に搬出するようになっている。また、前記反応
管２の外周には加熱体１３として高周波誘導加熱コイル
１４が配設されている。この高周波誘導加熱コイル１４
によって、処理時、前記リアクタ４は所望の温度に設定
される。一方、前記尾管１の内端はガス供給口１５を構
成し、尾管１によって案内された処理ガス１６をリアク
タ４内に供給するようになっている。また、前記リアク
タ４内のガス（使用済ガス）は、前記キャップ３に近接
した反応管２の下部に設けられたガス排出管１７のガス
排出口１８から排出ガス１９として排出される。

縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、第１０図に示されるように、
円板状の機台２０と、この機台２０上に取り付けられた
反応管（ベルジャ）２とによって反応室（リアクタ）４
が形成されている。前記反応管２は上部に細い尾管１を
有している。また、前記反応管２および機台２０の相互
に対面するフランジ５．６間にはシール７が介在され、
前記機台２０を反応管２に取り付けた際、反応室４は気
密が保たれるようになっている。また、前記リアクタ４
の中央には、被処理物１０を保持するサセプタ１１が位
置するようになっている。このサセプタ１１は、前記機
台２０を貫通するサセプタ支持棒１２によって支持され
ている。前記サセプタ１１は前記機台２０に対して相対
的に反応管２が取り外された際露出し、サセプタ１１に
対する被処理物１０である半導体薄板（ウェハ）１０の
チャージ（搬入）、ディスチャージ（搬出）が行えるよ
うになっている。また、前記反応管２の外周には加熱体
１３として高周波誘導加熱コイル１４が配設されている
。この高周波誘導加熱コイル１４によって、処理時、前
記リアクタ４は所望の温度に設定される。一方、前記尾
管１の内端はガス供給口１５を構成し、尾管１によって
案内された処理ガス１６をリアクタ４内に供給するよう
になっている。また、前記リアクタ４内のガス（使用済
ガス）は、前記機台２０に近接した反応管２の下部に設
けられたガス排出管１７のガス排出口１８から排出ガス
１９として排出される。

従来の縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、重力方向の位置関係に
おいて、リアクタ（反応室）の上方に設けられたガス供
給口（ガス導入口）から処理ガスを導入し、リアクタの
下方から使用済ガスを排出する構造が一般的である。

ところで、従来の縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、リアクタ内
での処理ガスの挙動に対して、未だ十分配慮されている
とは言えず、結晶欠陥の多発、膜厚の不均一等生成膜買
上の問題がある。

すなわち、第１０図に示されるように、ガス供給口１５
からリアクタ４内に送り込まれた処理ガス１６は、ガス
排出口１８から使用済ガスとじて強制的に排出される結
果、リアクタ４内において大まかには全体として層流２
２となって下方に移動する。

しかし、前記文献にも示されているように、従来装置に
おいて、処理ガスはＨ８がキャリアとして使用されると
ともに、ウェハの表面温度は６００〜８００°Ｃにも及
ぶ。Ｈ２ガスは比重が軽いことから上方に浮き上がる傾
向にある。また、前記サセプタが高温になることから熱
対流も発生する。

この結果、たとえば、第１０図の矢印群に示されるよう
に、ガス供給口１５の近傍やサセプタ１１の上方には渦
流２３が発生する。また、ウェハ１０の表面温度も高く
なることから、ウェハ１０の被処理面近傍でも上昇流２
４が発生する。この結果、キャリアガスの比重および熱
対流に起因するガスの上昇方向の流れと、装置のガス供
給・排出系によるガスの流れとは、相互に衝突する状態
となり乱流が発生する。

この乱流の発生は、送り込まれた反応ガス同士の反応を
、装置上予定していた以上に早くまた多量に生じさせる
ことになる結果、中間生成物（中間化合生成物）が多量
に発生してしまう、この中間生成物は、一方ではウェハ
１０の被処理面に成長するエピタキシャル膜に付着し、
他方ではりアクタ４の内壁に付着する。また、リアクタ
４の内壁に付着した中間生成物は、その後リアクタ４の
内壁から剥離して異物として脱落する。このような中間
生成物や異物のウェハ１０の被処理面への付着は、結晶
欠陥の発生、結晶格子の不均一、膜厚の不均一等の生成
膜質劣化を引き起こす原因となる。

本発明の目的は、均質で欠陥のない膜形成が達成できる
半導体製造装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、被処理面に対する異物付着が起こ
り難い半導体製造装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

第１実施例による縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、反
応室（リアクタ）の下方にガス供給口が設けられ、リア
クタの上方にガス排出口が設けられ、その間の途中高さ
に被処理物（ウェハ）を保持するサセプタが配設されて
いる。また、前記サセプタのウェハを保持する保持面は
、水平線に対して９０度に満たない角度を有する傾斜面
となり、サセプタに保持されたウェハの被処理面は下方
（下側）を向くようになっている。

第２実施例による平行平板型のＭＯ−ＣＶＤ装置におい
ては、前記実施例と同様にガス供給口をリアクタの下方
に設けるとともに、ガス排出口をリアクタの上方に設け
、リアクタ内でのガス流を上昇流としている。また、ウ
ェハはサセプタの下面に保持されかつ被処理面は下向き
となる構造となっている。

第３実施例の横型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、リアク
タは横方向に長く延在するとともに、リアクタの一端側
にガス供給口が設けられ、かつリアクタの他端例の上部
にガス排出口が設けられ、かつ前記リアクタの中央にウ
ェハを保持するサセプタが配設されている。また、前記
サセプタは下面の傾斜面にウェハを保持する構造となり
、前記ウェハの下方を向く被処理面にリアクタの一端か
ら送り込まれかつライナー管によって案内されて他端側
に向かうガス流が触れるようになっている。

第４実施例の横型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、前記第
３実施例の構造において、サセプタは複数の保持面を有
する構造となっているとともに、サセプタは回転制御さ
れる構造となっている。

第５実施例の傾斜型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、前記
第３実施例の構造において、リアクタを水平面に対して
所望の角度θを有するように傾斜させ、サセプタに保持
されたウェハに対してガス供給口を低くかつガス排出口
を高（なるようにしている。

〔作用〕

上記のような各構成においては、下記のような効果を奏
する。

第１実施例による縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、リ
アクタの下方にガス供給口が設けられ、リアクタの上方
にガス排出口が設けられていることから、リアクタ内に
おけるガスの流れは上昇流となるとともに、処理ガス内
のＨ２ガスからなる比重の軽いキャリアガスは上昇流と
なり、かつ被処理物が配設されるリアクタの中心部でも
加熱に起因した上昇気流が発生すること等により、リア
クタ内でのガスの流れは全体が上昇流となって、気流の
乱れが発生し難くなり層流となる。この結果、均質な膜
生成速度がウェハ面内で均一となり、厚さバラツキの少
ない膜形成が達成できる。

また、前記のようにリアクタ内において、ガス流は全体
が上昇流となり、処理ガス供給口付近での乱流の発生が
生じ難いことから、中間生成物の発生も少ない、また、
中間生成物が発生しても、この中間生成物はその自重で
落下し、上方に位置するウェハには到達し難い、さらに
、リアクタ内壁に付着した中間生成物が剥離して異物と
なって落下しても、ウェハの被処理面は下方を向いてい
ることから、異物の付着が生じ難くなり、結晶欠陥の発
生、結晶格子の不均一、膜厚の不均一は抑止できること
になる。

第２実施例による平行平板型のＭＯ−ＣＶＤ装置におい
ても、前記実施例と同様にガス供給口をリアクタの下方
に設けるとともに、ガス排出口をリアクタの上方に設け
てリアクタ内でのガス流を上昇流としていること、ウェ
ハはサセプタの下面に保持されて被処理面が下方を向く
構造となっていることから、中間生成物の発生を抑える
ことができ、結果としてウェハの被処理面への中間生成
物や異物の付着を低減できるため、結晶欠陥の発生、結
晶格子の不均一、膜厚の不均一が抑止できることになる
。

第３実施例の横型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、ガス供
給口はウェハから遠く離れた一端に位置し、かつガスは
りアクタの他端例の上方に強制的に排出されるため、前
記ガス供給口ではガス流は層流となり、中間生成物の発
生を低く抑えることができる。また、ウェハは被処理面
が下方を向く結果、中間生成物や異物の付着は起き難（
なり、結晶欠陥の発生、結晶格子の不均一、膜厚の不均
一は抑止できる。

第４実施例の横型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、前記第
３実施例の効果に加えて、複数のウェハが保持されかつ
サセプタの回転制御によって処理される結果、生産性が
高くなるという効果が得られる。

第５実施例の傾斜型ＭＣ）−ＣＶＤ装置にあっては、そ
の構造は基本的には前記第３実施例と同様に横型ＭＯ−
ＣＶＤ装置であるが、リアクタが傾斜し、これによって
第１実施例の縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置と近似してサセプタ
に保持されたウェハに対してガス供給口の位置を低く、
ガス排出口の位置を高くできることから、リアクタ内で
のガス流全体を上昇層流とすることができ、中間生成物
の発生が抑止でき、結果としてウェハへの中間生成物や
異物の付着を防止でき、結晶欠陥の発生、結晶格子の不
均一、膜厚の不均一を抑止できることになる。

〔実施例〕

（第１実施例） 以下図面を参照して本発明の第１実施例について説明す
る。

第１図は本発明の第１実施例による縦型ＭＯＣＶＤ装置
の概要を示す模式図、第２図は同じくサセプタにおける
ウェハの支持状態を示す断面図、第３図は同じくサセプ
タにおけるウェハの支持状態を示す正面図である。

縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、第１図に示されるように、下
部に細い尾管１を有する反応管２と、この反応管２の上
部の開口部を塞ぐ機台２ｏとによって反応室（リアクタ
）４が形成されている。また、前記機台２０および反応
管２のフランジ５゜６間にはシール７が配設され、機台
２ｏに対して相対的に反応管２を取り付けた際、リアク
タ４は気密が保たれるようになっている。

また、前記リアクタ４の中央には、被処理物１０を保持
するサセプタ１１が位置するようになっている。このサ
セプタ１１は、前記機台２ｏを貫通し、かつ回転制御さ
れるサセプタ支持棒１２によって支持されている。前記
サセプタ１１は前記機台２０に対して相対的に反応管２
が取り外された際露出し、サセプタ１１に対する被処理
物１０である半導体薄板（ウェハ）１０のチャージ（搬
入）、ディスチャージ（露出）が行えるようになってい
る。

前記サセプタ１１は、その保持面にウェハ１０を保持す
るが、その構造は座グリによる落とし込み構造となって
いる。すなわち、サセプタ１１は、その周面が上方に向
かうにつれて徐々に張り出す傾斜面２５からなる保持面
（水平線に対して９０度に満たない角度を有する傾斜面
）を有するとともに、第２図および第３図に示されるよ
うに、この傾斜面２５には窪み２６が設けられている。

この窪み２６はサセプタ１１の上縁の中央部分から下方
の途中部分に亘って設けられているとともに、その幅は
ウェハ１０の直径よりも僅かに狭くなっている。また、
この窪み２６の周縁にはアリ溝２７が設けられている。

そして、ウェハ１０はその両側をそれぞれ前記アリ溝２
７に入れるようにして、サセプタ１１の上縁側から窪み
２６に収容される。また、前記窪み２６の下縁は前記ウ
ェハ１０の周縁に沿うように曲線を描いた形状となり、
ウェハ１０の脱落を停止させる縁となっている。

また、この窪み２６の下部の中央には、サセプタ１１に
収容されたウェハ１ｏの下縁が一部露出するように、ウ
ェハ取り出し用に利用される取外溝２８が設けられてい
る。この取外溝２８の下方側に図示しない取外棒の先端
が挿入され、かっこの取外棒の掻き出し操作によって、
ウェハ１ｏはサセプタ１１の上部において窪み２６（ア
リ溝２７）から取り外されるようになっている。

一方、前記反応管２の外周には加熱体Ｉ３として高周波
誘導加熱コイル１４が配設されている。

この高周波誘導加熱コイル１４によって、処理時、前記
リアクタ４は所望の温度に設定される。他方、前記リア
クタ４の下方に位置する尾管１の内端はガス供給口１５
を構成し、尾管１によって案内された処理ガス１６をリ
アクタ４内に供給するようになっている。また、前記リ
アクタ４内のガス（使用済ガス）は、前記機台２０に近
接した反応管２の上方に設けられたガス排出管１７のガ
ス排出口１８から排出ガス（使用済ガス）１９として排
出される。

なお、通常のりアクタ４の壁は、２重構造となっていて
、この空間に冷却水を通して壁を冷却する方式が一般的
であり、本構造も図示はしないが２重構造となっている
。

このような縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置においては、前記サセ
プタ１１の傾斜面２５に保持されたウェハ１０は、その
被処理面２９を下側に向けてＭＯ−ＣＶＤ処理がなされ
る。すなわち、前記サセプタ１１の窪み２６にウェハ１
０を収容した後、リアクタ４内のガスを置換し、かつリ
アクタ４内の真空度を、たとえば１０〜１５Ｔｏｒｒと
する。また、高周波誘導加熱コイル１４による高周波誘
導加熱によってサセプタ１１を加熱し、サセプタ１１に
保持されている被処理物１０であるウェハ１０を、たと
えば、５００〜８００°Ｃに加熱する。また、この状態
で処理ガス１６がリアクタ４の下方のガス供給口１５か
らリアクタ４内に供給される。この処理ガス１６は、有
機金属ソース（たとえばトリエチルガリウム）をＨ２キ
ャリアガスに混合させるとともに、反応ガス（たとえば
Ｈ，ベースのアルシンガス）をともにリアクタ４内に送
り込む。

この結果、前記ソースと反応ガスはウェハ１０の近傍で
熱分解し、ウェハ１０の被処理面２９には薄膜結晶（エ
ピタキシャル膜）が形成される。また、反応に寄与しな
かった処理ガスおよび熱分解後のガスは使用済ガスとし
てリアクタ４の上方のガス排出口１８から排出ガス１９
として排気される。

ところで、前記リアクタ４におけるガスの流れは、ガス
供給および排出系では、リアクタ４の下方から上方に向
けて強制的な流れとなる上昇流３２が発生する。また、
前記リアクタ４内に供給された反応ガスは、水素ととも
に移動するため上昇流となる。さらに、リアクタ４内に
おいては、中央に加熱されるサセプタ１１が存在するこ
とから、熱対流３３が発生するが、この熱対流３３は少
なくともりアクタ４の中央領域では上昇流となる。

したがって、リアクタ４内におけるガス流は全体として
乱れのない上昇流となり、従来のようにガス供給・排出
系の流れと、水素ガスの比重に起因するガス流および熱
対流に起因する流れとが、相互に衝突して乱流を発生さ
せるようなことは、本構造では起きなくなる。したがっ
て、ウエノＸ１０の被処理面２９全域には均等に反応ガ
スが接触するようになり、均質なエピタキシャル膜が形
成されることになる。また、乱流の発生が抑えられる結
果、中間生成物の発生も少なくなる。

また、この実施例では、ガス供給口１５がリアクタ４の
下方に設けられていることから、前記ウェハ１０の被処
理面２９に至るガス流系で中間生成物が発生しても、こ
の中間生成物は自重で落下し、上方のウェハ１０に到達
し難くなる。

また、この実施例では、中間生成物がリアクタ４の内壁
に付着し、その後内壁から剥離して異物として落下して
も、ウェハ１０はその被処理面２９を下向きにしている
ことから、被処理面２９に異物が付着し難くなる。

なお、この実施例では、前記サセプタ１１の側面両面に
ウェハ１０を保持する構造としたが、下方が細（なる４
面、６面等の多角逆錐面体とし、サセプタ１１が回転し
た場合、各ウェハ１０に均一に処理ガス１６が触れるよ
うにし、均一なエピタキシャル膜の成長と量産性向上を
図るようにしても良い。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明の縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、比重の軽いガ
スおよび熱対流に起因するガス流にリアクタ内全体のガ
ス流が対応するように、リアクタの下方から処理ガスを
導入し、かつリアクタの上方から排出する構造となって
いるため、リアクタ内で層流が得られるという効果が得
られる。

（２）上記（１）により、本発明の縦型ＭＣ）−ＣＶＤ
装置は、リアクタ内で乱流が発生し難い構造となってい
ることから、中間生成物の発生を抑えることができるた
め、この中間生成物のウェハの被処理面への付着を低減
することができるという効果が得られる。

（３）本発明の縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、サセ
プタの被処理物を保持する保持面は、被処理物の被処理
面が下方を向くように傾斜面となっている。この結果、
リアクタの内壁に付着した中間生成物が剥離して異物と
なって脱落しても、この異物は被処理面に到達し難くな
ることから、異物付着不良は発生し難い。

（４）上記（２）および（３）により、本発明の縦型Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ装置は、被処理物の被処理物への中間生成物
付着現象や異物付着現象を低減できることから、形成さ
れたエピタキシャル膜にあっては、結晶欠陥の発生、結
晶格子の不均一、膜厚の不均一等の膜特性の低下が防止
できるという効果が得られる。

（５）上記（１）〜（４）により、本発明の縦型ＭＯ−
ＣＶＤ装置は、膜特性の優れた薄膜を高歩留りで製造す
ることができるという相乗効果が得られる。

（第２実施例） 第４図は本発明の第２実施例による平行平板型のＭＯ−
ＣＶＤ装置に本発明を適用した例について説明する。

平行平板型の半導体製造装置は、第４図に示されるよう
に、下部に細い尾管ｌを有する反応管２と、この反応管
２の上部の開口部を塞ぐ機台２゜とによって反応室（リ
アクタ）４が形成されている。また、前記機台２０およ
び反応管２のフランジ５，６間にはシール７が配設され
、機台２ｏに対して相対的に反応管２を取り付けた際、
リアクタ４は気密が保たれるようになっている。

また、前記リアクタ４の中央には、被処理物１０を保持
するサセプタ１１が位置するようになっている。このサ
セプタ１１は、前記機台２ｏｔ−貫通するサセプタ支持
棒１２によって支持されている。また、前記サセプタ支
持棒１２は前記サセプタ１１の中心を支持する構造とな
るとともに、回転制御されるようになっている。また、
前記サセプタ１１の下面の保持面には、複数のウェハｌ
Ｏが保持されるようになっている。このウェハ１０の保
持構造は前記第１実施例と同様のアリ溝構造により、サ
セプタ１１の外周面からウェハ１０のチャージ、ディス
チャージが行われるようになっている。

一方、前記サセプタ１１の上には、加熱体１３として抵
抗加熱ヒータ２５が配設されている。この抵抗加熱ヒー
タ２５によって、処理時、前記ウェハ１０は所望の温度
に設定される。

他方、前記尾管１の内端はガス供給口１５を構成し、尾
管１によって案内された処理ガス１６をリアクタ４内に
供給するようになっている。また、前記リアクタ４内の
ガスは、前記機台２０の中央部分に設けられたガス排出
管１７のガス排出口１８から排出ガス１９として排出さ
れる。

このような実施例のＭＯ−ＣＶＤ装置は、前記第１実施
例と同様にリアクタ内において、ガス流の流れが層流と
なることから、ガス流内での中間生成物の発生が生じ難
くなる。また、被処理物であるウェハ１０の被処理面２
９が下向きとなっていることから、中間生成物や異物の
付着も起き難くなり、結晶欠陥の発生、結晶格子の不均
一、膜厚の不均一が抑止できる。また、この構造の装置
は、サセプタ１１には多数のウェハ１０が保持できるこ
とから、生産性も高いという効果が得られる。

（第３実施例） 第５図は本発明の第３実施例による横型ＭＯ−ＣＶＤ装
置の概要を示す模式図、第６図は同じくサセプタ部分を
示す断面図である。

この実施例では、横型ＭＯ−ＣＶＤ装置に本発明を適用
した例について説明する。

横型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、第５図に示されるように、一
端に細い尾管１を有する管状の反応管２と、この反応管
２の開口端を塞ぐキャンプ３とによって形成される反応
室（リアクタ）４を有している。また、前記反応管２お
よびキャップ３の相互に対面するフランジ５．６間には
シール７が介在され、前記キャップ３を反応管２に取り
付けた際、反応室４は気密が保たれるようになっている
。

また、前記リアクタ４の中央には、被処理物１０を保持
するサセプタ１１が位置するようになっている。このサ
セプタ１１は、前記キャップ３を貫通するサセプタ支持
棒１２によって支持され、前記キャップ３が反応管２か
ら取り外された際、後退動作して、サセプタ１１を反応
管２の外に搬出するようになっている。また、前記反応
管２の外周には加熱体１３として高周波誘導加熱コイル
１４が配設されている。この高周波誘導加熱コイル１４
によって、処理時、前記リアクタ４は所望の温度に設定
される。一方、前記尾管１の内端はガス供給口１５を構
成し、尾管ｌによって案内された処理ガス１６をリアク
タ４内に供給するようになっている。また、前記リアク
タ４内のガスは、前記キャップ３に近接した反応管２の
上部に設けられたガス排出管１７のガス排出口１８から
排出ガス１９として排出される。また、前記反応管２の
内部には、サセプタ１１に保持されるウェハ１０の被処
理面２９に処理ガス１６が乱れることなく層流となって
到達するように、第５図および第６図に示されるような
ライナー管４０が設けられている。

この横型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、リアクタは横方
向に長（延在する構造であるが、リアクタの一端から処
理ガスが供給され、他端から使用済ガスが排出される構
造となるとともに、ガス導入側では、ライナー管４０に
よって処理ガス１６がウェハ１０の被処理面２９に導か
れる構造となっていることから、ウェハ１０に至るガス
流は乱れ難くなって層流となり、中間生成物の発生が抑
止される。換言するならば、この構造では、比重の軽い
ガスの影響や熱対流の影響は、縦型の装置程は受は難い
。

また、このＭＯ−ＣＶＤ装置では、ウェハ１０はサセプ
タ１１の下面に設けられていることから、中間生成物お
よび異物の付着は起き難（なり、結晶欠陥の発生、結晶
格子の不均一、膜厚の不均一が抑止できる。

（第４実施例） 第７図は本発明の第４実施例による他の横型Ｍ０−ＣＶ
Ｄ装置の概要を示す模式図である。

この横型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、前記第３実施例の横型Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ装置の構造において、サセプタ１１をバレル
型とし、各保持面にウェハ１０をそれぞれ保持する構造
となっている。このバレル型構造のサセプタ１１では、
ウェハ１０がサセプタ１１の上下面側等に存在すること
から、サセプタ１１を支持するサセプタ支持棒１２は回
転制御される構造となり、前記ライナー管４０によって
案内された処理ガス１６に対面する下面側で主にエピタ
キシャル膜の形成が成されるようになっている。

この横型ＭＯ−ＣＶＤ装置にあっては、前記第３実施例
の効果に加えて、複数のウェハが保持されかつサセプタ
の回転制御によって処理される結果、生産性が高くなる
という効果が得られる。

（第５実施例） 第８図は本発明の第４実施例による傾斜型ＭＯ−ＣＶＤ
装置の概要を示す模式図である。

この実施例の傾斜型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、前記第３実施
例の横型ＭＯ−ＣＶＤ装置の構造において、リアクタ４
を水平線に対して所望の角度θ（たとえば２０〜３０°
）を有するように傾斜させた構造となっている。

このような傾斜型横型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、リアクタ４
を傾斜させることによって、ガス供給口１５をウェハ１
０を保持するウェハ１０の高さよりも低い位置にすると
ともに、ガス排出口１８を前記サセプタ１１の位置より
も高くし、ガスの流れをより円滑としている。この傾斜
型横型ＭＯ−ＣＶＤ装置は、ガス流が擬似上昇流となる
ことから、本来この装置は前記第３実施例と同様に横型
ＭＯ−ＣＶＤ装置であるが、リアクタが傾斜しているが
故に第１実施例の縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置と近似したガス
流ともなり、ガス供給・排出系の流れに対して、水素ガ
スの比重に起因するガス流および熱対流に起因する流れ
が沿うようになる結果、リアクタ４内でのガス流は乱れ
ることなく層流となる。この結果、この傾斜型横型ＭＯ
−ＣＶＤ装置は、本発明に起因する前述の効果に加えて
、横型ＭＯ−ＣＶＤ装置および縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置が
本来有する効果を享受できることになる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、ガス供給口お
よびガス排出口は一箇所に限定されるものではなく、複
数装備することによって安定した層流を得ることは可能
である。

また、前記のガス供給口およびガス排出口の形状も各種
考えられるところである。たとえばガス供給口は小さい
孔を多数明けてガスをより均一にミキシングし、リアク
タに導入するようにすることも望ましい、なお、前記ガ
ス供給口およびガス排出口の形状と数は、適用するりア
クタの形状が微妙に影響を及ぼすことから、それぞれの
形に合わせて最適化していく必要があるのは言うまでも
ない。

また、被処理物を保持するサセプタの形状もまた各種の
構造が考えられる。特に、被処理物の被処理面を下にし
て保持する構造として、実施例では座グリによる落とし
込み構造について説明したが、ピンによる被処理物周辺
の押さえによる固定構造等でもよく、被処理物の形状、
用途によって選定すればよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその前景となった利用分野であるＭ〇−ＣＶＤ技術に
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、一般のＣＶＤ装置、拡散炉、エピタキシャ
ル装置、さらにはドライエツチング装置等にも同様に適
用でき同様の効果を得ることができる。

本発明は少なくとも処理ガスをリアクタ内に導入して被
処理物に膜形成、ｗｊ４除去等の処理を行う技術には適
用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明によれば、ガス供給口をウェハを保持するサセプ
タよりも下方に設け、かつサセプタよりも上方にガス排
出口を配置することにより、リアクタ内のガスの流れを
強制的に上昇流とし、かつ処理ガスの比重に起因する上
昇と熱対流による上昇流を一致させている結果、リアク
タ内全体のガスは均一なる層流を形成して流れる。この
均一なガス流は、被処理物であるウェハ上に移送させる
ことからウェハ全域で均一な処理が実施でき、均一な結
晶組成と膜厚が得られ、かつ中間生成物の発生を押える
ことが可能となり、中間生成物付着の少ない膜が得られ
る。さらに、ウェハの被処理面が下向きになっているこ
とから、リアクタ内壁から剥離して落下する異物がウェ
ハの被処理面に付着する確率も低くなり、品質の向上お
よび歩留りの向上が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による縦型ＭＯ−ＣＶＤ装
置の概要を示す模式図、 第２図は同じくサセプタにおけるウェハの支持状態を示
す断面図、 第３図は同じくサセプタにおけるウェハの支持状態を示
す正面図、 第４図は本発明の第２実施例による平行平板型ＭＯ−Ｃ
ＶＤ装置の概要を示す模式図、第５図は本発明の第３実
施例による横型ＭＯＣＶＤ装置の概要を示す模式図、 第６図は同じくサセプタ部分を示す断面図、第７図は本
発明の第４実施例による他の構造の横型ＭＯ−ＣＶＤ装
置の概要を示す模式図、第８図は本発明の第４実施例に
よる傾斜型ＭＯ−ＣＶＤ装置の概要を示す模式図、 第９図は従来の横型ＭＯ−ＣＶＤ装置の概要を示す模式
図、 第１０図は従来の縦型ＭＯ−ＣＶＤ装置の概要を示す模
式図である。 １・・・尾管、２・・・反応管、３・・・キャップ、４
・・・リアクタ、５．６・・・フランジ、７・・・シー
ル、１０・・・被処理物（ウェハ）、１１・・・サセプ
タ、１２・・・サセプタ支持棒、１３・・・加熱体、１
４・・・高周波誘導加熱コイル、１５・・・ガス供給口
、１６・・・処理ガス、１７・・・ガス排出管、１８・
・・ガス排出口、１９・・・排出ガス、２０・・・機台
、２２・・・層流、２３・・・渦流、２４・・・上昇流
、２５・・・傾斜面、２６・・・窪み、２７・・・アリ
溝、２８・・・取外溝、２９・・・被処理面、３２第　
　４ 図 第　　５　　図 第　　６ 図 ４−リアクタ １８−力゛ス排黴口 １５−力゛人イ＾ト会口 ４０−ライナー管 第 １　　図 第 ７図 第 °　８ 図 第 ９図 ４−リアクタ １１−すｔ７″り １５−力゛χＡ夫糸会口 １ｏ−クエハ １４−鳥司膿峰導力ａ熱コイレ １８−がス排紅口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被処理物を処理する反応室内におけるガス流の流れ
   が重力の作用方向に抗う方向となっていることを特徴と
   する半導体製造装置。 ２、反応室と、この反応室内に設けられた被処理物を保
   持するサセプタと、前記反応室内に処理ガスを供給する
   ガス供給口と、前記反応室の使用済ガスを反応室外に案
   内するガス排出口とを有する半導体製造装置であって、
   前記ガス供給口は前記サセプタに保持された被処理物よ
   りも下方に位置しかつ前記ガス排出口は前記サセプタに
   保持された被処理物よりも上方に設けられていることを
   特徴とする半導体製造装置。 ３、反応室と、この反応室内に設けられた被処理物を保
   持するサセプタと、前記反応室内に処理ガスを供給する
   ガス供給口と、前記反応室の使用済ガスを反応室外に案
   内するガス排出口とを有する半導体製造装置であって、
   前記サセプタは被処理物を被処理物の被処理面が下側と
   なるように傾斜乃至下方を向くように保持するように構
   成されていることを特徴とする半導体製造装置。 ４、反応室と、この反応室内に設けられた被処理物を保
   持するサセプタと、前記反応室内に処理ガスを供給する
   ガス供給口と、前記反応室の使用済ガスを反応室外に案
   内するガス排出口とを有する半導体製造装置であって、
   前記サセプタは被処理物を被処理物の被処理面が下側と
   なるように傾斜乃至下方を向くように保持するように構
   成されかつ前記ガス供給口はサセプタに保持された被処
   理物よりも下方に配設されるとともに、前記ガス排出口
   はサセプタに保持された被処理物よりも上方に配設され
   ていることを特徴とする半導体製造装置。 ５、反応室と、この反応室内に設けられた被処理物を保
   持するサセプタと、前記反応室内に処理ガスを供給する
   ガス供給口と、前記反応室の使用済ガスを反応室外に案
   内するガス排出口とを有する半導体製造装置であって、
   前記反応室は傾斜して配設された横型構造となるととも
   に、前記ガス供給口はサセプタに保持された被処理物よ
   りも低い位置に設けられ、かつ前記ガス排出口は前記サ
   セプタに保持された被処理物よりも上方に配設されてい
   ることを特徴とする半導体製造装置。