JPH03228320A - 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するこ
とが行われている。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、縦形
炉及び、バレル形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。しかし、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。

また、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３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内には、回転軸５に
取付けられた円板状のＳｉＣ製サセプタ６が設けられて
いる。つまり、外部がら回転軸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（エピタキシャル成長膜を形
成しようする結晶基板）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の夫々の中に装填さ
れている。つまり、円形ザクリ８は、ウェハ７の支持用
として設けられている。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Ｓｉのエピタキシャル成長の場合、５ｉＨ２ｃＩ
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］ このような従来のエピタキシャル成長装置では、高周波
により２つの対向するサセプタ６を加熱すると、円形ザ
グリ８内のウェハ７の裏面側は、熱伝導によって加熱さ
れる。これに対してウェハ７の表面側は、サセプタ６か
らの熱輻射によって加熱される。このようにウェハ７の
表面側と裏面側で加熱方式が異なるため、ウニハフ全体
を十分に均一に加熱することができなかった。

また、従来のエピタキシャル成長装置では、エピタキシ
ャル成長の際に、ウェハ７の裏面から飛び出したドーパ
ントが、表面側の成長膜中に取り込まれて成長膜の抵抗
率を変化させるオートドピングを阻止するために、ウェ
ハ７の裏面に窒化膜やポリシリコン膜を設けなければな
らなかった。

このため、窒化膜等の形成処理工程が必要となり、製造
工程が複雑になると共に、製造コストも高くなる問題が
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が不十分であるた
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、被処
理体であるウェハを両面から均等に加熱してウェハの両
面に均一な膜厚の薄膜を容易に形成できる薄膜形成装置
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と共
に、該支持部に貫通孔を有する一対の支持台と、該支持
台を両側から挟むようにして互いに略平行に配置された
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、所謂サセプタと称
せられる支持台の支持部に貫通孔を設けている。このた
め、ウェハを両面から均等に加熱してウェハの両面に均
一な膜厚の薄膜を容易に形成できる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図の薄膜形成装置により
説明する。なお、第３図と同一部分は、同符号を付して
説明を略する。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。そして、サセプタ６に設
けたウェハ装填用の円形ザグリ８内には、略円形の貫通
孔１１か形成されている。円形ザグリ８は、被処理体の
ウェハ７を十分に収容できる大きさである。また、貫通
孔１１は、円形ザグリ８よりも小さい大きさで所定の形
状に設定されている。而して、発熱体１０の加熱による
輻射熱でサセプタ６およびウェハ７か加熱されるように
なっている。また、高周波加熱コイル９に高周波電流を
通電することにより、発熱体１０の反応炉壁側近傍が発
熱するようになっている。

ここで、加熱方法として、対向するサセプタ６と発熱体
１０とによる両方向からの輻射伝熱を選んだ理由は、以
下の通りである。第２図は、従来のグラファイト製サセ
プタ６にウェハ７よりも僅かに小径の貫通穴を設けた装
置でシリコンエピタキシャル膜を成長せた場合と、この
実施例の装置でシリコンエピタキシャル膜を成長せた場
合の膜厚の分布を比較して示している。従来のサセプタ
に貫通穴をあけただけのものでは、ウェハ７のエツジ部
付近の膜厚大であることから、この部分の温度が高かっ
たことが推定される。これに対して、実施例の装置で成
長させた薄膜の場合は、均一な膜厚の薄膜となっていた
。この点を考慮して加熱方法に、サセプタ６と発熱体１
０とによる両方向からの輻射伝熱を選んだものである。

以上のように、ウェハ７の両面に原料ガスを接触させる
構造になっているにので、ウェハ７の両面に均一な膜厚
の薄膜を成膜できる。すなわち、薄膜は、ウェハ７の裏
面側にも形成され、この裏面側の薄膜によって、オート
ドーピングを防ぐことができる。したがって、オートド
ーピング防止用の窒化膜等を前処理で別途形成する必要
がなく、しかも、ウェハ７の裏面側に形成された薄膜に
よって、オートドーピング防止用を発揮させて、平坦度
か高く高品質の薄膜をように形成することができる。

なお、この実施例では、サセプタ６は、ＳｉＣて構成さ
れている。このため一般に使用されているグラファイト
製サセプタよりもかなり薄肉であり最も厚い部分ても３
ｍｍ程度の肉厚のものになっている。このため、サセプ
タ６か軽量化され、回転軸への負荷も軽減できる。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
ル性も向上できる。

また、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
、被処理体であるウエノ＼を両面から均等に加熱してウ
ェハの両面に均一な膜厚の薄膜を容易に形成できる。

【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、実施例の装置とサセプタに貫通穴
を設けた従来の装置で形成した薄膜の膜厚分布を示す特
性図、第３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、 ・・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、 ０　・・・ 発熱体、 ・・貫通孔。

Claims (2)

【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と共に、
   該支持部に貫通孔を有する一対の支持台と、該支持台を
   両側から挟むようにして互いに略平行に配置された一対
   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。