JPH0529128U - エピタキシヤル成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、均一で信頼性の高いエピタキシャ
ル成長膜を得ることのできるエピタキシャル成長装置を
提供することを目的とする。 【構成】 本考案では、チャンバーを２枚の石英プレー
トと、これらの間を接続するステンレスプレートとで構
成するようにしている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はエピタキシャル成長装置に係り、特にシリコン等の半導体ウェハを１ 枚づつ（枚葉式）、減圧下でエピタキシャル成長させることによって、結晶性の 良好な単結晶薄膜を形成する装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から用いられているエピタキシャル成長装置には、図３に示すように、ウ ェハ１０１を載置するサセプタ１０２を高周波コイル１０６を用いて加熱し、こ れによりウェハを間接的に加熱しつつ、反応性ガスを導入することによりウェハ 表面にエピタキシャル成長膜を形成する縦型炉方式のものと、図４に示すように 、ウェハ１１１を載置する筒型のサセプタ１１２にウェハ１１１を載置し、チャ ンバー１１３の外側に配設した赤外線ランプ１１６を用いて加熱するシリンダー 炉形式のものとがある。

【０００３】 これらのうち縦型炉方式のものは、ウェハを間接的に加熱するため、ウェハの 表裏の温度差が大きくなり、スリップ（結晶転位）が発生しやすいという問題が る。また、これらはいずれも、同時に多数のウェハを処理することができるが、 ウェハ温度を均一にすることができないため、膜厚が不均一となったり、比抵抗 にばらつきが生じたりするという問題がある。

【０００４】 特に、近年シリコンウェハの大口径化に伴い、ウェハ中での膜厚の不均一性が 顕在化し、ウェハを１枚づつ処理する枚葉式炉が再び注目されてきている。

【０００５】 枚葉式炉は、図５に示すように、角型の石英管からなるチャンバー１２３内に 設置された平板状のサセプタ１２２にウェハ１２１を載置し、チャンバー１２３ の外側に設けられたず赤外線ランプ１２６を用いて加熱するようになっている。 この装置では熱源からの距離を一定にし、ウェハ温度を一定にするためにチャン バーは角型に構成されている。

【０００６】 この枚葉式炉によれば、スループット（単位時間当たりの処理枚数）が悪くな るという問題があるが、均一でかつ比抵抗のばらつきの小さい膜を形成すること ができる。

【０００７】 しかしながら、常圧下での成長であるため、基板温度を高温にしなければなら ず、これにより基板や埋め込み層からのオートドーピングやパターンシフトを引 き起こすことがたびたびであった。

【０００８】 そこでオートドーピングやパターンシフトを引き起こすことのないエピタキシ ャル成長装置の提供が望まれている。

【０００９】 ところで基板表面に半導体薄膜を形成する方法の１つに、減圧下で薄膜形成を 行う減圧ＣＶＤ法がある。

【００１０】 この減圧ＣＶＤ法は、常温程度の極めて低い温度でも均一で結晶性の良好な薄 膜形成を行うことができることから、半導体集積回路の形成工程においては重要 な方法の１つとして、注目されている。

【００１１】 しかしながら、このような枚葉式炉では、チャンバー１２３が角型の石英管で 構成されているため、減圧に維持するのは機械強度的に不可能であり、成長がで きないという問題があった。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

このように従来の枚葉式エピタキシャル成長装置においては、減圧成長を行う ことができず、その結果、試料基板面内での膜厚の均一性が悪く、また比抵抗の ばらつきが大きいという問題があった。

【００１３】 本考案は、前記実情に鑑みてなされたもので、均一で信頼性の高いエピタキシ ャル成長膜を得ることのできるエピタキシャル成長装置を提供することを目的と する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

そこで本考案では、チャンバーを２枚の石英プレートと、これらの間を接続す るステンレスプレートとで構成するようにしている。

【００１５】 望ましくは互いに平行に設置された２枚の石英プレートと、これらの間を接続 する断面トラック型のステンレスプレートからなる側面プレートとで構成するよ うにしている。

【００１６】 さらに望ましくは、このステンレスプレートの内壁はアモルファスタンタルに よって被覆されている。

【００１７】

【作用】

上記構成によれば、チャンバーを２枚の石英プレートと、これらの間を接続す るステンレスプレートとで構成するようにしているため、減圧下での成長が可能 である程度に強度的に堅固にしつつ、ウェハ面内で完壁からの距離が等しくなる ようにし、均一で信頼性の高い薄膜形成を行うことが可能となる。

【００１８】 互いに平行に設置された２枚の石英プレートと、これらの間を接続する断面ト ラック型のステンレスプレートからなる側面とで構成するようにすれば、強固と なり５×１０^-2Torr程度の減圧が可能となる。

【００１９】 さらに、このステンレスプレートの内壁を極めて反応性が低く安定なアモルフ ァスタンタルによって被覆するようにすれば、より信頼性の高いエピタキシャル 薄膜形成が可能となる。

【００２０】

【実施例】

以下、本考案の実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２１】 図１は、本考案実施例の減圧ＣＶＤ装置の概略構成図である。

【００２２】 この減圧ＣＶＤ装置は、反応室１４が、光学研磨され、互いに所定の間隔を隔 てて平行に設置された２枚の楕円形の石英プレート３ａ，３ｂと、これらを挟持 しこの周りを覆うように設置されたステンレス製の側壁プレート４とで構成され ていることを特徴とするものである。なおこの側壁プレート４は、アモルファス タンタルでコーティングされており、外側が水冷構造になっている。

【００２３】 この２枚の楕円形の石英プレート３ａ，３ｂは水冷式ステンレスカバー４Ｃに よってＯリング８でシールされ側壁プレート４にとりつけられている。

【００２４】 そしてこの楕円形の長軸方向に沿って反応性ガスが導出されるように、ガス導 入口１３からダクト１８に向かってガスが供給されるようになっている。

【００２５】 そしてこの反応室１４内に配設されたサセプタ２に、ウェハ１が載置され、減 圧下でのエピタキシャル成長がおこなわれるようになっている。

【００２６】 ここでＯリング８は高温でもシール性を保つことができるように水冷ジャケッ ト５によって冷却されると共に、Ｏリング８はＯリング溝８ａにより真空吸引さ れている。

【００２７】 また、反応室１４へのガス導入口１３は、バッファタンク１２およびガスをウ ェハ１まで導くシュラウド９で構成されており、このバッファタンク１２とシュ ラウド９との間にはステンレス製または石英製のメッシュ状フィルタ１１がプレ ート１０によってとりつけられている。

【００２８】 またこのガス導入口１３から反応室１４内へ導入されたガスはダクト１８，ベ ローフランジ１９、ゲートバルブ２０などを介して真空ポンプにより排気される 。 さらにこのサセプタ２は、ウェハ載置部にざくりを形成し、表面をＳｉＣコ ーティングされた高純度グラファイトからなり、石英プレート３ａに設けられた 回転筒を具備した回転手段１６の回転軸上に設置されている。またこの回転筒内 には、光ファイバー１７が設置され、ウェハ裏面の温度をモニターすることがで きるようになっている。

【００２９】 さらに石英プレート３ａ表面には上面がサセプタ２上のウェハ１表面とほぼ同 じ高さになるように石英からなる第２のサセプタ２ｓが設置され、ガスを良好に 導くようになっている。

【００３０】 ここでサセプタ２に設けられたざくりは、結晶転位の発生を抑制すると共に、 ウェハ表面の高さをサセプタ２，２ｓと同じかそれより低くすることによりウェ ハエッジ部でのガス流の乱れを防ぐはたらきを有している。

【００３１】 さらにウェハは石英プレート３ａおよび３ｂの外側に上下に互いに直交する方 向に設けられた赤外線ランプ６によって加熱されるようになっている。またこれ ら赤外線ランプには内壁を金めっきしたリフレクタ７が設けられて、熱効率を高 めるようになっている。

【００３２】 さらに側壁プレートには温度をモニターするための熱電対を挿入する熱電対挿 入口１５が設置されている。

【００３３】 この装置を用いて、シリコンウェハ１をサセプタ２に載置し、ガス導入口１３ から、シリコンウェハ１に向けてＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ とＰＨ₃ などの反応性ガスを導 入し、側壁の熱電対挿入口１５から挿通された熱電対でサセプタ裏面の温度を検 出するとともに、光ファイバー１７によってウェハ裏面の温度を検出し、この検 出値にもとづいて、赤外線ランプのオンオフを制御しウェハ温度を高精度に調整 するようになっている。

【００３４】 ここでウェハ温度は８５０〜１２００℃、チャンバー内の圧力は１〜２００To rrに設定される。

【００３５】 このエピタキシャル成長装置によれば、減圧下での成長においてもチャンバー は強度的に堅固に維持されており、かつウェハ面内で完壁からの距離が等しくな るようにすることができ、均一で信頼性の高い薄膜形成を行うことが可能となる 。 さらに、このステンレスプレートの内壁を極めて反応性が低く安定なアモル ファスタンタルによって被覆しているため、極めて安定で信頼性の高いエピタキ シャル薄膜形成が可能となる。

【００３６】 他の部分については従来の装置と同様に形成されている。

【００３７】 また、前記実施例では減圧ＣＶＤ装置について説明したが、常圧ＣＶＤ装置、 さらにはエッチング装置等にも適用可能であることはいうまでもない。

【００３８】 さらに選択的エピタキシャル成長において選択性の極めて高い薄膜形成を行う ことができることもいうまでもない。

【００３９】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案によれば、チャンバーを２枚の石英プレート と、これらの間を接続するステンレスプレートとで構成するようにしているため 、減圧下での成長が可能である程度の強度を維持しつつ、ウェハ面内で完壁から の距離が等しくなるようにし、均一で信頼性の高い薄膜形成を行うことが可能と なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例の減圧ＣＶＤ装置を示す図。

【図２】本考案の実施例の減圧ＣＶＤ装置の要部説明
図。

【図３】従来例のエピタキシャル成長装置を示す図。

【図４】従来例のエピタキシャル成長装置を示す図。

【図５】従来例のエピタキシャル成長装置を示す図。

【符号の説明】

１ ウェハ ２ サセプタ ３ａ 石英プレート ３ｂ 石英プレート ４ ステンレス製の側壁プレート ４ｃ カバ− ５ 水冷ジャケット ６ 赤外線ランプ ７ リフレクタ ８ Ｏリング ８ａ Ｏリング溝 ９ シュラウド １０ プレート １１ フィルタ １２ バッファタンク １３ ガス導入口 １４ 反応室 １５ 熱電対挿入口 １６ 回転手段 １７ 光ファイバ １８ ダクト １９ ベローフランジ ２０ ゲートバルブ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年７月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

フロントページの続き (72)考案者 日野 和彦 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)考案者 小林 正和 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１および第２の石英プレートと、これ
   らの間を接続するステンレスプレートとで構成された反
   応室と、 前記反応室の第１の石英プレート上に設置され、被処理
   基板を支持する基板支持台と、 前記反応室内に、反応性ガスを供給するガス供給手段
   と、 前記被処理基板を加熱する加熱手段とを具備し、 前記被処理基板表面にエピタキシャル成長層を形成する
   ようにしたことを特徴とするエピタキシャル成長装置。
2. 【請求項２】 前記第１および第２の石英プレートは互
   いに平行に設置され、 前記ステンレスプレートは、これらの間を接続する断面
   トラック型のステンレスプレートであることを特徴とす
   る請求項１記載のエピタキシャル成長装置。
3. 【請求項３】 前記ステンレスプレートの内壁はアモル
   ファスタンタルによって被覆されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載のエピタキシャル成長装置。