JPH0539629Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はSi等の半導体のエピタキシヤル成長を
行うための装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、Si等の半導体の気相エピタキシヤル成長
装置として、第３図のような装置が広く用いられ
ている。このような装置においては、ベルジヤ駆
動機構１を上方に動かすことにより、それに接続
したアウターベルジヤ２及びインナーベルジヤ３
を開き、反応室内のサセプタ（SiCコート・カー
ボン）４上へのウエハ５の搬入または搬出を行
う。その際、反応室内は大気に曝され、炉内の構
成部品であるサセプタ４、インナーベルジヤ３や
ワークコイルカバー６等の石英部品、及びアウタ
ーベルジヤ２や反応室ベース７等のステンレス部
品等に、大気中の水分や酸素、その他の不純物分
子が吸着する。これらの吸着分子は、炉の昇温時
やエピタキシヤル成長時に離脱し、エピタキシヤ
ル成長層中に取り込まれる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記のように炉の昇温時やエピタキシヤル成長
時に離脱した不純物分子がエピタキシヤル成長層
中に取り込まれるため、成長表面の曇り、積層欠
陥やヒロツクの発生、ライフタイムの減少、ドー
ピング濃度のばらつき等をひき起こし、デバイス
の電気特性を劣化させる。

また、炉内に大気が入ることにより、炉を閉と
した後の炉内のN₂パージやH₂パージに長時間を
要し、スループツトを高めることができないとい
う問題点があつた。

これらの問題点を解決するため、ロードロツク
機構付きのエピタキシヤル成長装置が考案されて
いるが、当該装置は構造が複雑でメンテナンスが
容易でなく、また、装置が高価になるという問題
点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は反応炉を開としたとき反応炉内に大気
が流入し、大気中の水分やその他の不純物分子が
反応炉内壁や炉内の各種部品に吸着し、エピタキ
シヤル成長時に、成長層中に取り込まれ、結晶性
や電気特性を悪化させるという問題点、及びスル
ープツトが上がらないという問題点を解決し、ま
た構造が簡単でメンテナンスが容易であり低価格
のエピタキシヤル成長装置を提供しようとするも
のである。

即ち、本考案装置は第１，第２図示のように反
応室１３の外部に、反応室１３の直径よりも僅か
に大きく、反応室可動部１４との隙間が小さい大
気遮断カバー８を設け、この大気遮断カバー８の
一部にはウエハ５を出入するための出入扉９を設
けてなり、ウエハ５の出し入れに当たつては反応
室可動部１４が開き、該反応室可動部１４及び大
気遮断カバー８により大気を遮断し、且つ反応室
１３内に不活性ガスを導入し、前記出入扉９が開
き、ウエハ５を出し入れすることを特徴とするも
のである。

〔作用〕

反応室１３内のウエハ５を取り出す場合は、反
応室１３内の可動部１４を動かして反応室１３内
を開き、大気遮断カバー８の出入扉９を開いて、
これよりウエハ５を取り出す。また、ウエハ５を
反応室１３内に収める場合には、開いた出入扉９
の口よりウエハ５を挿入し、この出入扉９を閉じ
た後、反応室１３の可動部１４を動かして反応室
１３内を閉じ、ウエハ５を反応室１３内に収める
ことになる。

〔実施例〕

以下図面により本考案の実施例を説明する。

第１図ａは本考案装置の第１実施例の成長途中
の状態または成長終了直後の状態を示す断面図、
第１図ｂは同じく第１実施例においてウエハを取
り出すまたは挿入する場合の状態を示す断面図で
ある。

この第１実施例は縦型エピタキシヤル成長装置
に適用した場合の例を示す。２はアウターベルジ
ヤ、３はインナーベルジヤで、両者間にパージガ
スを導入するガス導入口１５がアウターベルジヤ
２に設けられており、両ベルジヤ２，３は反応室
可動部１４を構成している。１は両ベルジヤ２，
３を上下動させるためのベルジヤ駆動機構であ
る。

７は反応室ベースで、ガス導出口１６を有す
る。この反応室ベース７の中心部には上部にノズ
ル１０を有するノズル管１０ａが貫通して垂設さ
れている。反応室１３はアウターベルジヤ２とイ
ンナーベルジヤ３よりなる反応室可動部１４と反
応室ベース７とより形成されている。

６はノズル管１０ａを中心にして設けられたワ
ークコイルカバー、４はこのカバー６の上部に設
けられたサセプタ、５はこのサセプタ４に設けら
れウエハである。以上の構造は第３図示の従来装
置と全く同じである。

第１実施例は、アウターベルジヤ２の外側に当
該ベルジヤ２の周囲を取り囲むように円筒状の大
気遮断カバー８が設置されている。この大気遮断
カバー８の主構成材料はステンレスやテフロン等
であるが、作業者側の一部は内部の素子が観察で
きるようにガラス等の透明材料でできている。

また、大気遮断カバー８の作業者側の一部には
ウエハ５を出し入れする出入扉９が設けられてい
る。

このような構成の第１実施例においてエピタキ
シヤル成長を行う場合の動作を説明する。

第１図ａの状態で、ガス導出口１０より排気し
つつノズル管１０ａより反応ガスを導入し、ノズ
ル１０より矢印の如くウエハ５の上面に沿つて流
出させ、ワークコイルに通電してウエハ５を加熱
すると、サセプタ４上のウエハ５表面にエピタキ
シヤル層が成長する。成長終了後、ウエハ５を取
り出すには、まず、ベルジヤ駆動機構１を作動さ
せ、第１図ｂ示のようにアウターベルジヤ２及び
インナーベルジヤ３を上動させる。このとき、反
応炉の中心に配置されたノズル管１０ａのノズル
１０より吐出したN₂ガス及びガス導入口１５よ
り両ベルジヤ２，３間の隙間を通つて吐出した
N₂ガスはアウターベルジヤ２とこれを取り囲む
ように配置された大気遮断カバー８との小さな隙
間から炉外に排気されるから、反応炉内への大気
の混入は極めて少なくなる。

アウターベルジヤ２とインナーベルジヤ３の下
端が大気遮断カバー８の上端近くまで上動した位
置で停止する。次に出入扉９を第１図ｂ示のよう
に開き、これよりウエハ自動ハンドリング装置も
しくは作業者によつてサセプタ４上のウエハ５の
取出しが行われる。

出入扉９は作業性が損なわれない範囲で充分に
小さく作られており、ここから反応室１３内への
空気の混入は少ない。次いでウエハ５の取出し
後、新しいウエハ５をサセプタ４上に配置してか
ら出入扉９を閉じる。しかる後、ベルジヤ駆動機
構１を作動させてアウターベルジヤ２及びインナ
ーベルジヤ３を下動させて再び第１図ａに示すよ
うな状態にした後、次のエピタキシヤル成長を行
う。

第１実施例によれば、反応室１３内へ空気の混
入は、第３図の従来装置に比べて極めて少なくで
き、従つて反応室１３の構成部品であるアウター
ベルジヤ２、インナーベルジヤ３、反応室ベース
７や反応室１３内の構成部品であるサセプタ４、
ワークコイルカバー６等への水分、酸素、その他
の不純物分子の吸着は大幅に低減されるから次の
エピタキシヤル成長行程の昇温時及びエピタキシ
ヤル成長時に吸着分子が離脱して成長層中に取り
込まれ、成長表面の曇りや結晶欠陥が発生した
り、電気的特性が劣化するといつた問題点を解決
し、高品質のエピタキシヤル成長層を得ることが
できる。

またアウターベルジヤ２及びインナーベルジヤ
３を閉とした時の反応室１３内に残留する空気は
従来装置に比べて極めて少ないから、エピタキシ
ヤル成長前の反応管１３のN₂パージ及びH₂パー
ジの時間を短縮することができ、スループツトの
向上を図ることができる。

第２図ａは本考案装置の第２実施例の成長途中
の状態または成長終了直後の状態を示す断面図、
第２図ｂは同じく第２実施例においてウエハを取
り出すまたは挿入する場合の状態を示す断面図で
ある。

この第２実施例はシリンダ型エピタキシヤル成
長装置に適用した場合の例を示す。１７は石英シ
リンダで、下端中心部にガス導出口１６を有す
る。この石英シリンダ１７の上部には円筒状の大
気遮断カバー８が設置されている。大気遮断カバ
ー８の作業者側の一部にはウエハ５を出入する出
入扉９が設けられている。

１２は反応室キヤツプで、複数のガス導入口１
５を有する。反応室キヤツプ１２の中心部にサセ
プタ４の駆動機構１１の軸部が貫通して設けられ
ている。反応室１３は反応室キヤツプ１２とシリ
ンダ１７より構成され、反応室可動部１４は反応
室キヤツプ１２、サセプタ４より構成されてい
る。

このような構成の第２実施例において、エピタ
キシヤル成長を行う場合の動作を説明する。

第２図ａの状態においてガス導出口１６より排
気しつつガス導入口１５より反応ガスを導入し、
矢印の如くウエハ５の上面に沿つてガス導出口１
６より流出させ、ランプ１８及び反射鏡１９によ
つてウエハ５を加熱すると、サセプタ４上のウエ
ハ５表面にエピタキシヤル層が成長する。成長終
了後、ウエハ５を取り出すには、サセプタ駆動機
構１１を作動させ、第２図ｂ示のように反応室キ
ヤツプ１２、サセプタ４を上動させる。このと
き、反応室キヤツプ１２に設けられたガス導入口
１５より導入されたN₂ガスは、反応室キヤツプ
１２と大気遮断カバー８との小さな隙間から排気
され、また大気遮断カバー８とサセプタ４との隙
間を通り、反応室１３を経て石英シリンダ１７の
ガス導出口１６より炉外に排気されるから、反応
炉内への大気の混入は極めて少なくなる。

サセプタ４及び反応室キヤツプ１２は反応室キ
ヤツプ１２が大気遮断カバー８の上端付近まで上
動した位置で停止する。次に出入扉９を第１図ｂ
示のように開き、これよりウエハ自動ハンドリン
グ装置または作業者によつてサセプタ４上のウエ
ハ５の取出しが行われる。

出入扉９は第１実施例と同様に充分に小さく作
られており、ここから反応室１３、大気遮断カバ
ー８内への空気の混入は少ない。次いでウエハ５
の取出し後、新しいウエハ５をサセプタ４上に配
置してから出入扉９を閉じる。しかる後、サセプ
タ駆動機構１１を作動させてウエハ５をセツトし
たサセプタ４及び反応室キヤツプ１２を下動させ
て再び第２図ａ示のような状態にした後、次のエ
ピタキシヤル成長を行う。

この第２実施例においても第１実施例と同様に
反応室１３内への空気の混入は極めて少なくで
き、従つて反応室の構成部品である石英シリンダ
１７、反応室キヤツプ１２や空気遮断カバー８内
のサセプタ等への水分、酸素、その他の不純物分
子の吸着は大幅に低減されるから次のエピタキシ
ヤル成長工程の昇温時及びエピタキシヤル成長時
に吸着分子が離脱して成長層中に取り込まれ、成
長面の曇りや結晶欠陥が発生したり、電気的特性
が劣化するという問題点を解決し、高品質のエピ
タキシヤル成長層を得ることができる。

また、反応室キヤツプ１２、サセプタ４を下動
したときの反応室１３に残留する空気は極めて少
ないからエピタキシヤル成長前の反応室１３の
N₂パージ及びH₂パージの時間を短縮することが
でき、スループツトの向上を図ることができる。

〔考案の効果〕

上記の説明より明らかなように本考案によれ
ば、従来より広く使用されている縦型エピタキシ
ヤル成長装置やシリンダ型エピタキシヤル成長装
置に適用することにより反応室１３内への大気の
混入を極めて少なくでき、従つて反応室１３内の
構成部品、反応室１３の構成部品あるいは空気遮
断カバー８内の構成部品等への水分、酸素等の不
純物分子の吸着を大幅に低減できるから、結晶欠
陥が少なく、電気的特性の優れた高品質のエピタ
キシヤル成長層を得ることができる。また反応室
に残留する空気は極めて少ないから反応室１３内
のパージ時間を短縮することができ、スループツ
トを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本考案装置の第１実施例の成長途中
の状態または成長終了直後の状態を示す断面図、
第１図ｂは同じく第１実施例においてウエハを取
り出すまたは挿入する場合の状態を示す断面図、
第２図ａは本考案装置の第２実施例の成長途中の
状態または成長終了直後の状態を示す断面図、第
２図ｂは同じく第２実施例においてウエハを取り
出すまたは挿入する場合の状態を示す断面図、第
３図は従来装置の一例の成長終了直後の状態を示
す断面図である。 ５……ウエハ、８……大気遮断カバー、９……
出入扉、１３……反応室、１４……反応室可動
部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 反応室の外部に、反応室の直径よりも僅かに
   大きく、反応室可動部との隙間が小さい大気遮
   断カバーを設け、この大気遮断カバーの一部に
   はウエハを出し入れするための出入扉を設けて
   なり、ウエハの出し入れに当たつては反応室可
   動部が開き、該反応室可動部及び大気遮断カバ
   ーにより大気を遮断し、且つ反応室内に不活性
   ガスを導入し、前記出入扉が開き、ウエハを出
   し入れすることを特徴とするエピタキシヤル成
   長装置。 (2) 大気遮断カバーの一部を透明な材料で構成し
   た実用新案登録請求の範囲第１項記載のエピタ
   キシヤル成長装置。