JPH0395924A - 気相成長装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、気相成長装置に係り、特に気相成長を施こさ
れるウェハの均一加熱、膜厚分布の均一化を図ると同時
に、ウェハの装填，取出しを容易にするための反応炉の
構成に関するものである。

｛従来の技術｝ 本願発明者のうちの一人は、比較的大径（例えば６イン
チ；約１５０＋＋ｍ以上｝のウェハを平面内釦工び厚さ
方向の全体にわたってエリ均一に加熱することのできる
気相成長装置として、外壁が強制冷却されるコールドウ
ォール式の反応室内に、偏平な筒状の加熱部を配置し、
反応室外に設けた赤外線ランプ等の輻射加熱手段に工っ
て加熱部の全外周面を加熱するように構成し、加熱部内
にウェハを加熱部に対し直接または間接的に載置して加
熱すると共に加熱部の一方の開口から反応ガスを（発明
が解決しようとする課題｝ 前記の偏平な筒状の加熱部を用いた気相或長装置は、膜
厚分布の均一性に優れ、かつスリップの発生がほとんど
なく、均一カロ熱の点に釦いて好結果が得られたが、加
熱部内は偏平で狭い空間であるため、ウェハの装填，取
出しが容易でない欠点を有していた。

本発明は、前述した偏平な筒状の加熱部を用いた気相成
長装置の均一加熱お工び膜厚分布の均一性を損うことな
く、ウェハの装填，取出しを容易に行なうことのできる
気相成長装置を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための千段） 上記目的を達成するための本発明は、外壁が強制冷却さ
れるコールドウオール式の反応室と、この反応室内に配
置され一方をガス導入側とじ他方を排気側とする開口を
有し内部にウェハ金直接１たは間接的に載置する偏平な
筒状の加熱部と、この加熱部の全外周面を加熱するよう
に反応室外に設けられた輻射加熱手段とからなる気相成
長装置に釦いて、加熱部をウェハ載置側と反載置側とに
分離して別々に支持し、ウェハ載置側を反載置側と別に
反応室外へ搬出可能にしたものである。

なか、ウェハ載置側は、反応室の前面開口を開閉するフ
ロントキャップに連結することが好筐しい。

（作用） ウェハの装填，取出し時には、加熱部のウェハ載置側を
反応室外に搬出する。これにＬりウェハ載置部のウェハ
表面の近くを覆う部材がなくなり、ウェハの装填，取出
し金的確に行うことができる。

なお、加熱部のウェハ載置側と反載置側は、互いに非接
触でウェハ載置側を搬出させることが好ましいため、両
者の間にはすき間を生ずるが、このすき間を比較的小さ
く設定することにより、ウヱハ載置側と反載置側とに分
離したことに工る均一加熱釦工び膜厚分布の均一性への
影響はほとんどないことが確認された。

（実施例） 以下本発明の実施例金第１図ないし第３図を参照して説
明する。第１図お・工び第２図において、１１は、反応
室ＩＯ金形戚する石英ガラス製の反応容器で、第１図に
ｋいて左右へ伸び、横断面形状は第２図に示すように、
偏平な角筒状をしている。反応容器川は、第１図に３い
て左端に設けられているフランジ部１１ａ　’ｅ締付板
１２で締付けることにより装置フレーム１３に固定され
、ＯリングＩ４にエリ大気とのシールがされるようにな
っている！締付板１２ぱ、反応容器１１の第１図にかい
て左端の開口１１ｃの断面とほぼ等しい断面の貫通口１
２２　ｋ有している。

締付板１２の第１図に訃いて左端は、フロントキャップ
１５に工って閉じられるようになっている。このフロン
トキャップ１５は、図示しないシリンダ等の駆動装置に
エリ同じく図示しないガイドレールに沿って、第１図に
おいて、左方へ移動可能に設けられて釦り、図示の閉じ
位置に釦いては図示しないクランプ装置にエリ締付板１
２に締付けられ、０リング１６にエリ大気とのシールが
される工うになっている。

反応容器１１の第１図に訃いて右端側は図示のように高
さ方向の寸法が右端に向って漸減する勾配を有し、右端
のフランジ部１ｌｂＫ，ｌ：り、右端の開口＋１ｄが図
示しない排気ダクトに接続されてぃる０ 反応容器１１内には、平板状の第１加熱部（ウェハ載置
側）２１と、その上方釦工び側方を覆う断面形状が門形
（第２図参照）の第２加熱部Ｃ反載置側）２２とが設け
られている。第１卦工び第２加熱部２．１．２２は、高
純度黒鉛の表面にＳｉＣコートを施こしたもので、両者
によって第２図に示すように、偏平な角筒状の加熱部２
０を形或丁る工うになっている。第１　７１０熱部２１
は石英ガラス製のトレイ２３を介してフロントキャップ
１５に取付けられている。第２７ＩＯ熱部２２は石英ガ
ラス製のトレイ２４を介して反応容器１１の底面上に載
置されている。第１加熱部２１の上面にはザグｌ７２．
ｌａが設けられ、その中にウェハｗ６載置するようにな
っている。この第１加熱部２１は、第１図に示すように
、左から右へ向って高くなる工うに４度程度傾斜されて
いる。

フロントキャップ１５には、石英ガラス製の偏平な角筒
状のガス導入管３Ｉが取付けられている。

このガス導入管３１は、第１釦工び第２加熱部２１．２
２によって形成される偏平な角筒状部の断面形状の第１
図にふ・いて左端の形状とほぼ等しいか若干小さな断面
形状になされて、該左端に対向されている。ガス導入管
３１の元端は、フロントキャップＩ５内のバブファ室３
２に接続され、ノクブファ室３２には配管３３にエリＮ
２ガス、Ｈ２ガスお・工び反応ガス等の気相成長プロセ
スに必要なガスが供給されるようになっている。咬だ、
締付板１２には貫通口＋２２を囲む環状室３４が設けら
れ、この環状室３４には配管３５にエリバージガスが供
給されるようになっている。環状室３４に供給されたバ
ージガスは、締付板１２に設けた多数の小孔３６にエリ
反応容器１１の左端でかつガス導入管３１の周囲に噴出
されるようになっている。

反応容器Ｉ１の周囲はカバー４Ｑで被われ、第１耘工び
第２加熱部２１．２２の外周面に対向する四方面に、そ
れぞれランプハウジング４１，４２，４３．４４が設け
られている。ランプハウジング４ｌないし４４は、それ
ぞれ棒状の赤外線，ランプ４５と反射ミラー４６を備え
て訟り、上下のランプハウジング４１．４２の赤外線ラ
ンプ４５は、第２図に釦いて左右に伸び、第１図に訃い
て左右方向に間隔を置いて複数本配列されている。１た
、左右側面のランプハウジング４３．４４の赤外線ラン
ブ４５は、反応容器Ｉ１の長手方向に伸び、ないし２本
配列されている。

赤外線ランブ４５の出力は、各ランプノ・ウジング４１
ないし４４毎に出力を制御できるように構戒されると共
に、上下のランプノ・ウジング４１．４２の赤外線ラン
ブ４５は、例えば第１図にオヘいて左端側の２本，右端
側の２本訃工び中央部の５本のように、複数のゾーンに
区分されて別々に出力の調整が可能になっている。

ランプハウジング４１ないし４４の後部には冷却気体の
供給ボート４７が設けられ、図示しないプロアから供給
された冷却気体を、反射ミラー４６に設けられている複
数の細い溝４８を通して反応容器１１の外周へ吹付け、
カバー４０に設けた排気口４９から排気し、反応容器Ｉ
１をコールドウオールとするようになっている。な釦、
カバー４０の第１図にかいて左端側に冷却気体の供給ポ
ー｝５０を設けてもよい。

次いで本装置の作用について説明する。ウエハＷの搬出
人時には、フロントキャップ１５のクランブを解除して
図示しない駆動装置にエリ同じく図示しないガイドレー
ルに沿ってフロントキャップ１５を第１図に釦いて左方
へ移動させる。これにエリトレイ２３を介してフロント
キャップ１５に取付けられている第１加熱部２１を反応
室１０の外に引出す。このとき、フロントキャップ１５
に取付けられているガス導入管３１は第１加熱部２ｌと
共に反応室１０の外に出るが、第２加熱部２２は反応室
１０内に止１る０ 反応室｝０外に引出された第１加熱部２１の上方には第
２加熱部２２のような障害物が存在しないため、その上
面に設けられているザグｌＪ２．ｌａに対するウェハＷ
の搬出人は入手はもとよりオート口ーダによっても容易
かつ的確に行うことができ、ウェハＷの損傷や汚染も最
小限に押えることができる。

ザグリ２１ａ内にウェハＷｆｆ：セットしたならば、フ
ロントキャップ１５を閉じ、配管３３．３５から所定の
ガスを供給しつつ反応容器１１の右端の開口＋１ｄから
排気し、さらに赤外線ランブ４５によってコールドウオ
ールの反応容器１１を透過する輻射線によって第１、第
２加熱部２１．２２の全外周面を加熱して気相成長を行
う。

このとき、配管３３からバブファ室３２，ガス導入管３
１を介して第１、第２加熱部２１．２２からなる加熱部
２０の内部空間に供給されｉＨｚガスや反応ガスは、第
１　７１１］熱部２Ｉの第２図にふ・いて左右の端部と
、これらに対向する第２加熱部２２の側部との間のすき
間から反応容器１１内に漏れ出すが、この漏れ量は反応
容器１１内へ別の配管３５から環状室３４，小孔３６を
介してＨ２ガスなどのバージガスが供給されているため
、比較的わずかに押えられ、該すき間がない場合とほぼ
同様に大部分が第１加熱部２１の上面に沿い、第１図に
おいて、左から右へ流れる。

１だ、前記すき間がウェハＷの加熱に及ぼす影響は若干
あるが、上下の赤外線ランプ４５の出力に対する第２図
において左右側面の赤外線ランプ４５の出力を高く調整
することにより均一加熱を達成することができる。この
均一カロ熱は、次の実験結果で述べるように膜厚分布の
均一性が得られると共にスリブプの発生もほとんどない
ことがら裏付けられる。

次に本発明と先に提案したすき間のない加熱部を用いた
装置（以下参考例という）との実験結果を示す。

（１）本発明 第１加熱部２Ｉの寸法：巾２２．８ｍ．厚さ５簡，長さ
２２０．．，勾配４０ 第２加熱部２２の寸法（円寸）：巾２．３２．．．　．
高さ２２ｍ−，長さ２．３０．，上面部厚さ３ｍ，側面
部厚さ４鵡，第１，第２加熱部２１．２２の入口側高さ
間隔（内寸）１４ｍ （２）参考例 加熱部の寸法（内寸）：巾２３２ｍ，高さ１７閣長さ２
３０−．下面部厚さ５咽，上面部厚さ３朋，側面部厚さ
４箇， 以下は両者共通、 反応容器１１の横断面内寸：巾２９０ｍ−，高さ６０ｇ
．赤外線ランプ４５；最太出力６　ＫＷ／本、上下各９
本、左右各１本、 ウェハ：６インチ、シリコンウエハ 反応ガス：　ＳｉＨ２Ｃｔ２　ｌ　００ＳＣＣＭＳＨ２
　１　２０ＳＬＭ配管３５からのパージガ，ｘ．　：　
Ｈ２　４Ｑｔ／ｍｉｎ、とし、赤外線ランプ４５の出力
は、左右各１本ト工び上下最左端の各１本を高く、上下
左から２番目釦工び右端側２本金前記出力エリ若干低く
し、前記以外の上下の中間の各５本を比較的低い出力に
調整してウエハｗｉｌｌｏｏ℃に加熱して１８分間気相
成長を行った。

その結果、本発明と参考例の膜或長速度は第３図から明
かな工うに、いずれも約０．５μｍ／ｍｉｎであり、膜
厚分布もいずれも約±２係とほとんど変らず、スリププ
の発生やウオールデボ等の発生も見られなかった。な釦
、第３図は、加熱部２０の長手方向すなわち反応ガスの
流れに沿う方向の膜厚分布を示すものであるが、これと
直角な方向の模厚分布はいずれも±１係以内であった。

第４図ないし第６図は、第１および第２加熱部２１．２
２のそれぞれ異なる横断面形状の他の実施例を示すもの
で、いずれでもほぼ同様の作用効果が得られる。

前述した実施例は、偏平な筒状の加熱部２．０’ｔ略水
平に配置した例を示したが、長手方向筐たは巾方向を上
下にして立てても工く、１たウェ／・Ｗの載置は上記実
施例に限らず、第１加熱部２１上に石英ガラスやＳｉＣ
コーティングカーボン製のリングなど全介在させｆｃり
、またはザグリ全段付の中央部が深いものとしたりする
ことにエリ、ウェハＷの裏面外周部のみを支持し、表裏
両面の全体１たは大部分が第１，第２加熱部２１．２２
との間に間隔を置き、表裏両面が略同様に輻射加熱され
るようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、偏平な筒状の加熱部
を第１加熱部（ウェハ載置側）と第２カ口熱部（反載置
側）とに分離することにより、ウェハの搬出入が容易に
なり、ウェハの損傷や汚染金押えることができ、しかも
均一加熱、膜厚分布、スリブプ発生防止等の機能面での
低下はほとんどなく、ウオールデポの発生もほとんど生
じない等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図の■−■線による断面図、第３図ぱ本発明と参考例
との膜厚分布の実験結果を示す図、ｂ 第４図ないし第Ｘ図はそれぞれ本発明の他の実施例の加
熱部を示す部分横断面図である０１０・・・反応室、　
　］１・・・反応容器、２・・・締付板、　　１３・・
・装置フレーム、１５・・・フロントキャップ、　２０
・・・加熱部、２１・・・第１加熱部（ウェハ載置側）
２２・・・第２加熱部（反載置側） ２３．２４・・・トレイ、 ３ ・・・ガヌ導入管、 ３３．３５・・・配管、 ４５ ・・・赤外線ランプ （ 輻射加熱手段 ） Ｗ ウェハ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　外壁が強制冷却されるコールドウォール式の反応
   室と、同反応室内に配置され一方をガス導入側とし他方
   を排気側とする開口を有し内部にウエハを直接または間
   接的に載置する偏平な筒状の加熱部と、同加熱部の全外
   周面を加熱するように前記反応室外に設けられた輻射加
   熱手段とからなる気相成長装置において、前記加熱部を
   ウエハ載置側と反載置側とに分離して別々に支持し、前
   記ウエハ載置側を反載置側と別に前記反応室外へ搬出可
   能にしたことを特徴とする気相成長装置。
2. ２．　前記ウエハ載置側が、反応室の前面開口を開閉す
   るフロントキャップに連結されていることを特徴とする
   請求項１記載の気相成長装置。