JPH04243122A - 化学気相成長装置 - Google Patents

化学気相成長装置

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JPH04243122A
JPH04243122A JP410791A JP410791A JPH04243122A JP H04243122 A JPH04243122 A JP H04243122A JP 410791 A JP410791 A JP 410791A JP 410791 A JP410791 A JP 410791A JP H04243122 A JPH04243122 A JP H04243122A
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JP
Japan
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quartz
reaction tube
infrared
substrate
quartz reaction
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JP410791A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Fujioka
洋 藤岡
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化学気相成長装置、特に
石英反応管内に配置した被処理基板を該石英管の外部に
配置した赤外線ランプからのからの赤外線照射により加
熱して該被処理基板上に反応生成物の薄膜を気相成長さ
せる赤外線ランプ加熱方式の化学気相成長装置に関する
【0002】近年、半導体装置の製造工程においては、
高集積化に伴いシャロー化される不純物拡散領域の不純
物プロファイルの変動等を防止等のために、急熱・急冷
が容易な赤外線ランプ加熱方式の化学気相成長(CVD
)装置が多く用いられるようになったが、この方式のC
VD装置には、赤外線を透過する反応管管壁への堆積物
の被着による加熱効率の低下、加熱分布の劣化等の問題
があり、改善が望まれている。
【0003】
【従来の技術】図4は赤外線ランプ加熱方式のCVD装
置の従来例の模式断面図で、図中、1は透明石英からな
る石英反応管、2はガス導入口、3は真空排気口、4は
基板出し入れ用蓋、5は真空パッキン、6は赤外線ラン
プ、7は反射板、8は石英製基板搭載治具、9は基板支
持ピン、10は被処理基板、11はパイロメータ、12
は扇風機を示す。
【0004】この図に示されるように赤外線ランプ加熱
方式のCVD装置においては、ガス導入口2から反応ガ
スを所定流量で導入し、真空排気口3から所定の真空排
気を行って反応管1内を所定の圧力に保った状態で、赤
外線の導入窓を兼ねる石英反応管1を通して赤外線ラン
プ6で発する赤外線(IR)を被処理基板10上に照射
し被処理基板10を加熱して被処理基板10上への薄膜
の成長がなされるために、石英反応管1の赤外線(IR
)が通過する領域は赤外線(IR)の吸収によって昇温
するが、従来の装置においては、この昇温部の冷却が、
常温の低圧窒素の吹きつけや排気ファンや扇風機12等
を用いた常温の気体流による空冷によってのみなされて
いた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そのために従来の装置
においては石英反応管1の冷却効果が十分でなく、例え
ば 500〜1000℃程度の高温で行われるシリコン
(Si)膜成長の場合には、照射される赤外線(IR)
の吸収により昇温するする部分の石英反応管1の内壁に
も図示のようにSi膜13が順次成長し、このSi膜1
3に赤外線(IR)が吸収されて、被処理基板9上に到
達する赤外線量が減少して必要な基板温度が得られず成
長が不能になったり、また成長時間の経過と共に反応管
1内壁に析出するSi膜12の厚みが増して赤外線透過
量が順次減少することによって、被処理基板毎に成長膜
厚の変動を生ずるという問題や、析出するSi膜厚が場
所により異なるため被処理基板面に温度分布を生じ、成
長膜厚に面内分布を生ずるという問題もあった。
【0006】そこで本発明は、石英反応管の赤外線通過
領域の昇温を抑えてそこに反応生成物が析出するのを防
止した赤外線ランプ加熱方式のCVD装置を提供し、基
板毎の膜厚の分布及び基板面内の膜厚分布を減少せしめ
て気相成長膜の膜厚精度を向上させることを目的とする
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、石英反応管
内に配置した被処理基板を該石英管の外部に配置した赤
外線ランプからのからの赤外線照射により加熱して該被
処理基板上に反応生成物の薄膜を気相成長させる赤外線
ランプ加熱方式の化学気相成長装置において、該石英反
応管と赤外線ランプとの間にフィルタを挿入し該石英反
応管で吸収される波長の光を遮断する本発明による化学
気相成長装置、若しくは石英反応管の少なくとも赤外線
を透過する領域が、断熱膨張効果により冷却された気体
の吹きつけにより冷却される本発明による化学気相成長
装置、若しくは石英反応管の少なくとも赤外線を透過す
る領域が、化学組成の中にC−H結合、O−H結合、N
−H結合の何れをも持たない冷媒により冷却される本発
明による化学気相成長装置により解決される。
【0008】
【作用】即ち第1の発明においては、石英反応管と赤外
線ランプとの間にフィルタを配置し、反応管が吸収する
波長の赤外線をこのフィルタに吸収させることによって
反応管に達する上記波長の赤外線を遮断して、赤外線吸
収による反応管の温度上昇を防止する。なおこの際、フ
ィルタに反応管と同質の石英材料を用いればフィルタに
よって上記以外の波長の赤外線が遮断されないので、加
熱効率は高まる。
【0009】また第2の発明においては、石英反応管の
赤外線透過部に高圧ガスをノズルから急速で吹きつけ、
その際断熱膨張効果によって低温になるガスによって赤
外線の吸収及び被処理基板からの熱輻射により昇温する
上記赤外線透過部を冷却する。  また第3の発明にお
いては、石英反応管の赤外線透過領域を石英の2重管で
形成し、外管に常温近傍の冷媒を流してその部分の赤外
線吸収及び被処理基板からの熱輻射による温度上昇を抑
える。この際使用する冷媒に石英の透明な O.2〜5
μmの波長領域に強い吸収を持つC−H結合、O−H結
合、N−H結合を持たない冷媒を用いることにより赤外
線透過率の低下を防ぐ。
【0010】以上により、本発明によれば赤外線ランプ
加熱方式のCVD装置において、石英反応管の赤外線透
過領域の温度上昇が抑えられて反応生成物が赤外線透過
領域の反応管管壁に堆積するのが回避されるので、気相
成長膜の基板毎の膜厚の分布や基板面内の膜厚分布が減
少して膜厚精度が向上する。
【0011】
【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図1は本発明に係るCVD装置の第1の実施例
の模式断面図、図2は本発明に係るCVD装置の第2の
実施例の模式断面図、図3は本発明に係るCVD装置の
第3の実施例の模式断面図である。全図を通じ同一対象
物は同一符合で示す。
【0012】図1において、1は厚さ15mm程度の透
明石英からなり赤外線導入窓を兼ねる石英反応管、2は
ガス導入口、3は真空排気口、4は石英若しくは金属等
からなる基板出し入れ用蓋、5は真空パッキン、6は赤
外線ランプ、7は反射板、8は例えば石英製の基板搭載
治具、9例えば基板搭載治具と一体に形成され先端を細
めて基板との熱抵抗を高めた基板支持ピン、10は被処
理基板、11はパイロメータ、14は特定の波長を有す
る赤外線のフィルタとなる厚さ30mm程度の透明な石
英板を示す。
【0013】この図のように本発明に係る第1の発明に
おいては、石英反応管1の赤外線透過領域15と、これ
から 100mm程度隔たった赤外線ランプ6との間の
石英反応管1から例えば10mm程度隔たった位置に上
記厚さの石英板14を配置し、赤外線ランプ6から反応
管1内に基板搭載治具8の基板支持支持ピン9によって
高熱抵抗で支持されている被処理基板10面に投射され
る赤外線(IR)の中の石英反応管1が吸収する特定の
波長の赤外線(IR)を選択的に吸収遮断する。
【0014】この装置を用い、水素(H2)流量:1リ
ットル、モノシラン(SiH4)流量:100cc 、
反応圧力:5Torr、基板温度 900℃、赤外線ラ
ンプ電流:80〜180 A、赤外線ランプ基板間距離
:130 〜150mm の成長条件で5分間の成長を
行い、100 面を有するp型Si基板からなる被処理
基板10上に厚さ約5μmの多結晶シリコン膜の成長を
行ったが、この成長を行った後にも、石英反応管1の赤
外線透過領域15内面に多結晶シリコン膜の堆積は全然
認められなかった。このことは、石英板14を用いなか
った従来装置において同一成長条件で 800Å程度の
厚さの多結晶シリコン膜が堆積していたのに比べて大幅
な改善である。
【0015】また上記実施例において、石英板12と石
英反応管1の材質を同一のものにした例においては、赤
外線の透過効率が更に向上し、上記実施例に比べてラン
プ電流を平均で 0.5A程度節約できた。
【0016】図2に示す第2の実施例においては、石英
反応管1の赤外線(IR)の吸収及び基板10からの輻
射熱により昇温する赤外線透過領域15上に、 100
Kg/cm2程度の高圧窒素(N2)を高圧ノズル16
先端の1mmφ程度のガス噴出孔17から急速に噴射し
たN2ガスを吹きつけ、噴出の際の断熱膨張によって低
温に冷却されたN2ガスによって石英反応管1の赤外線
透過領域15を冷却するようにした装置である。この装
置を用い、前記第1の実施例の条件で30分間多結晶シ
リコンの成長を行ったが、石英反応管1の赤外線透過領
域15内面に多結晶シリコン膜の付着は全然見られなか
った。一方低圧の常温N2を吹きつけていた従来の装置
においては、同一成長条件における同一時間の成長にお
いて厚さ 300Å程度の多結晶シリコン膜の付着が認
められており、この構成の装置の改善効果も大きい。
【0017】図3に示す第3の実施例においては、石英
反応管1の赤外線透過領域15を選択的に石英の2重管
構造にし、石英反応管1と石英外管18との間に冷媒導
入口19及び冷媒排出口20を介して常温近傍温度の冷
媒21を循環させて、赤外線(IR)の吸収及び基板9
からの輻射熱により昇温する石英反応管1の赤外線透過
領域15を冷却する。
【0018】この装置では赤外線(IR)は外管18、
冷媒21及び石英反応管1を透過して被処理上に照射さ
れるのでそれらによる吸収により第1、第2の実施例に
比べランプ電流を増加させる必要があるが、前記実施例
同様に 900℃で多結晶シリコン膜の成長を行い、冷
媒に常温の水を用いた場合には赤外線ランプ6の電流は
 180A必要であっったものが、本発明にかかるC−
H、O−H、N−H結合を持たない常温の例えば4塩化
炭素(CCl4)を冷媒に用いた際には、ランプ電流を
 140Aまで低減することが可能であった。また反応
管1の赤外線透過領域15内面への多結晶シリコン膜の
付着も皆無であった。なお第1、第2の実施例ではラン
プ電流は 100A程度である。
【0019】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、赤外
線ランプ加熱方式のCVD装置において、石英反応管の
赤外線透過領域の温度上昇が抑えられて反応生成物が赤
外線透過領域の反応管管壁に堆積するのが回避されるの
で、気相成長膜の基板毎の膜厚の分布や基板面内の膜厚
分布が減少して膜厚精度が向上する。
【0020】またそれに伴って、石英反応管を清浄化す
る頻度が大幅に減少し、保守手番の短縮及び装置の稼働
率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCVD装置の第1の実施例の模式
断面図
【図2】本発明に係るCVD装置の第2の実施例の模式
断面図
【図3】本発明に係るCVD装置の第3の実施例の模式
断面図
【図4】赤外線ランプ加熱方式CVD装置の従来例の模
式断面図
【符号の説明】
1  石英反応管 2  ガス導入口 3  真空排気口 4  基板出し入れ用蓋 5  真空パッキン 6  赤外線ランプ 7  基板搭載治具 8  基板支持ピン 9  被処理基板 11  パイロメータ 14  石英板 15  赤外線透過領域 16  高圧ノズル 17  ガス噴出孔 18  石英外管 19  冷媒導入口 20  冷媒排出口 21  冷媒

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  石英反応管内に配置した被処理基板を
    該石英管の外部に配置した赤外線ランプからのからの赤
    外線照射により加熱して該被処理基板上に反応生成物の
    薄膜を気相成長させる赤外線ランプ加熱方式の化学気相
    成長装置において、該石英反応管と赤外線ランプとの間
    にフィルタを挿入し該石英反応管で吸収される波長の光
    を遮断することを特徴とする化学気相成長装置。
  2. 【請求項2】  前記フィルタに該石英反応管と同一種
    類の石英を用いることを特徴とする請求項1記載の化学
    気相成長装置。
  3. 【請求項3】  石英反応管内に配置した被処理基板を
    該石英管の外部に配置した赤外線ランプからの赤外線照
    射により加熱して該被処理基板上に反応生成物の薄膜を
    気相成長させる赤外線ランプ加熱方式の化学気相成長装
    置において、該石英反応管の少なくとも赤外線を透過す
    る領域が、断熱膨張効果により冷却された気体の吹きつ
    けにより冷却されることを特徴とする化学気相成長装置
  4. 【請求項4】  石英反応管内に配置した被処理基板を
    該石英管の外部に配置した赤外線ランプからのからの赤
    外線照射により加熱して該被処理基板上に反応生成物の
    薄膜を気相成長させる赤外線ランプ加熱方式の化学気相
    成長装置において、該石英反応管の少なくとも赤外線を
    透過する領域が、化学組成の中にC−H結合、O−H結
    合、N−H結合の何れをも持たない冷媒により冷却され
    ることを特徴とする化学気相成長装置。
JP410791A 1991-01-18 1991-01-18 化学気相成長装置 Withdrawn JPH04243122A (ja)

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