JPH03228319A - 薄膜形成装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、半導体ウェハ（以下、単にウェハと記す）の
製造工程のおけるエピタキシャル単結晶成長等に好適な
薄膜形成装置に関する。

［従来の技術］ 近年、半導体集積回路の高集積化、極微細化に伴って、
例えばウェハ上にエピタキシャル単結晶膜を形成ことか
行われている。このエピタキシャル膜は、ウェハが大口
径化するに伴って、薄膜化しており、膜厚分布や抵抗率
分布の均一性の確保、及び薄膜の高品質化に対応する要
望が厳しくなってきている。

従来、エピタキシャル成長炉としては、横形炉、縦力炉
及び、バレル炉と呼ばれるシリンダ炉の三種類が用いら
れている。横形炉は、初期のころから主要な装置として
使用されてきた。しがし、横形炉は、膜厚、抵抗率の均
一性、結晶欠陥などの品質面や量産面で問題があった。

現在では縦形炉及びバレル形炉が主として使用されてい
る。

縦形炉によるエピタキシャル成長方法は、高周波加熱方
式を採る場合、ウェハの加熱がウェハを支持する基台す
なわちサセプタからの熱伝導による片面加熱方式となる
。このため、ウェハに反りを生じやすく、その結果、ウ
ェハ面内での温度不均−が生じ、エピタキシャル成長膜
にスリップが発生しやすい。また、ウェハが水平に置か
れるので、気相中からの異物が堆積しやすい問題がある
。

そこで、均一加熱がし易いと言われている赤外線加熱方
式による加熱方式を採用しても、実際にはスリップを皆
無にすることは困難であった。

一方、バレル炉は、サセプタのウェハ取付面がほぼ垂直
になっている。このため、ウェハもウェハ取付面に沿っ
て横方向に配列されている。その結果、ガスの流れの上
流と下流で薄膜の成長条件が異なり、ウェハ間で膜厚、
抵抗率の分布が不均一になる問題があだ。

特開昭６３−３６５１９号には、縦形炉とバレル形炉の
利点のみを組み合わせたエピタキシャル成長装置が開示
されている。第２図は、このエピタキシャル成長装置の
一例を示す要部の説明図である。図中１は、反応炉であ
る。反応炉１には、流入口２が設けらている。流入口２
は原料ガス３およびその他の使用ガスを反応炉１内に流
入させたものである。また、反応炉１には原料ガス３お
よびその他の使用ガスを反応炉１外へ流出させる排出口
が設けられている。反応炉１には、回転軸５に取付けら
れた円板状のグラファイト製サセプタ６が設けられてい
る。つまり、外部から回転軸５を回転させることにより
、サセプタ６をほぼ鉛直方向に回転可能な構造になって
いる。被処理体のウェハは一対のサセプタ６の対向面に
形成された複数個の円形ザクリ８の中に装填されている
。

つまり、円形ザクリ８は、ウェハ７の支持用として用い
られている。そして、サセプタ６の回転軸５の取付面の
近傍に設けられた高周波加熱コイル９に高周波を通電す
ることにより、サセプタ６を介してウェハ７を加熱する
ようになっている。なお、一般には円形ザグリ８を含め
サセプタ６面上にはＳｉＣの薄膜などが被覆されて使用
されている。

このように構成された従来の装置によるエピタキシャル
成長方法は、まず、ウェハ７を円形ザグリ８内に装填す
る。そして、原料ガス３とキャリアガスとを流入口２か
ら反応炉１内に導入し、排出口４から排出させながらサ
セプタ６を回転させる。原料ガス３とキャリアガスは、
例えばＳｌのエピタキシャル成長の場合、Ｓ　Ｉ　Ｈ２
Ｃｌ　２　、とＨ２ガスが用いられる。次いで、高周波
加熱コイル９を作動して、所定の成長温度に設定するこ
とにより、ＣＶＤ法によってエピタキシャル成長膜をウ
ェハ７上に形成する。この場合、温度調整として、所定
のスケジュールによって昇温（加熱）および降温（冷却
）されて行うようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の薄膜成長装置によりエ
ピタキシャル成長を行うとスリップの内均−な膜質の薄
膜を得ることが可能であるが、実際にはウェハの大口径
化に対応するために大型のサセプタ６を用いると、サセ
プタ６による回転軸への負荷増が起きてガスシールの破
壊やパーティクルの発生を起こす問題があった。

なお、従来は、サセプタが発熱体を兼ねていたため、サ
セプタの材質はカーボン系のものに限られていた。そし
て、カーボン系のものを用いると強度か不十分であるた
め、サセプタを厚肉のものにせざるを得なかった。また
、ウェハの均一加熱の必要からもサセプタを厚肉のもの
に作成していた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、サセ
プタ等の回転部分を軽量化して、ウェハを両面から均等
に加熱可能な薄膜形成装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、反応流体の流入口及び排出口を有する反応炉
と、該反応炉内に所定の対向間隔を設けて回転自在に立
設され、夫々の対向面に被処理体の支持部を有する一対
の支持台と、該支持台を両側から挾む位置に配置された
一対の発熱体とを具備することを特徴とする薄膜形成装
置である。

［作用］ 本発明に係る薄膜形成装置によれば所謂サセプタと発熱
体とを分離独立させている。このため、発熱体自体をカ
ーボン系のもので形成してしかも薄肉にしながら、Ｓｉ
Ｃ材料の採用でその強度を十分に発揮させている。この
結果、回転部分を軽量にして回転軸への負荷の減少を図
っている。

［実施例］ 以下、一実施例を第１図の薄膜形成装置により説明する
。なお、第２図と同一部分は、同符号を付して説明を略
す。この薄膜形成装置は、サセプタ６に略平行に発熱体
１０を設けている。

この実施例では、サセプタ６は、ＳｉＣで構成されてい
る。このため一般に使用されているグラファイト製サセ
プタよりもがなり薄い３ｍｍ程度の肉厚のものにしてい
る。この結果、サセプタ６が軽量化され、回転軸への負
荷を軽減することができる。従って、パーティクルの発
生を抑えられると共に、ガスシール性を向上できる。

一方、サセプタを加熱する発熱体１ｏは、高純度グラフ
ァイト製であり高周波加熱コイル９により加熱される。

このような構造とした結果、第２図に示した従来の装置
よりもスリップが発生し難くなった。これは、対向する
他方のサセプタ６と発熱体１０の両方からの輻射により
ウェハ７が均一に加熱されたためと考えらる。

なお、サセプタの材質はＳｉＣに限らず、高強度の材料
でウェハの汚染源とならないものであれば良い。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明に係る薄膜形成装置によれば
、スリップが無くパーティクルの少ない高品質の薄膜を
容易に得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の薄膜形成装置の要部を示
す説明図、第２図は、従来の改良バレル炉の薄膜形成装
置の説明図である。 １・・・反応炉、２・・・流入口、３・・・原料ガス、
４・・・排出口、５・・・回転軸、６・・・サセプタ、
７・・・ウェハ、８・・・円形ザグリ、９・・・高周波
加熱コイル、１０・・・発熱体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応流体の流入口及び排出口を有する反応炉と、
   該反応炉内に所定の対向間隔を設けて回転自在に立設さ
   れ、夫々の対向面に被処理体の支持部を有する一対の支
   持台と、該支持台を両側から挟む位置に配置された一対
   の発熱体とを具備することを特徴とする薄膜形成装置。
2. （２）発熱体が、抵抗加熱のカーボン系ヒーターである
   請求項第１項記載の薄膜形成装置。
3. （３）発熱体が、カーボン系であり、発熱体本体の外側
   に高周波コイルを有するものである請求項第１項記載の
   薄膜形成装置。