JPH0554693B2 - - Google Patents
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- JPH0554693B2 JPH0554693B2 JP16093386A JP16093386A JPH0554693B2 JP H0554693 B2 JPH0554693 B2 JP H0554693B2 JP 16093386 A JP16093386 A JP 16093386A JP 16093386 A JP16093386 A JP 16093386A JP H0554693 B2 JPH0554693 B2 JP H0554693B2
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- silicon substrate
- substrate
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はシリコン基板（以下単に基板という）
上に薄膜を形成する気相成長方法においてサセプ
タ加熱方法に関するものである。
上に薄膜を形成する気相成長方法においてサセプ
タ加熱方法に関するものである。
（従来の技術）
半導体装置を製造するための気相成長における
基板の加熱には、通常、カーボン製のサセプタを
用い、このサセプタに基板を支持させ該サセプタ
を高周波誘導加熱によつて発熱させ、これに支持
されている基板を加熱する方法が採用されてい
る。これを第２図により説明する。
基板の加熱には、通常、カーボン製のサセプタを
用い、このサセプタに基板を支持させ該サセプタ
を高周波誘導加熱によつて発熱させ、これに支持
されている基板を加熱する方法が採用されてい
る。これを第２図により説明する。
第２図おいて、１は反応室、２はノズル、３は
サセプタ、４は基板、６は高周波誘導コイル（以
下RFコイルという）であり、RFコイル６に高周
波電圧高電流を印加し、サセプタ３を誘導加熱に
よつて所定温度に加熱し、温度センサ７にて前記
サセプタ３の温度を検出し、その値を発振機８に
帰還し、基板４を前記サセプタ３によつて気相成
長温度まで加熱するものである。なお、９は排気
管であり、１０はサセプタ支えである。
サセプタ、４は基板、６は高周波誘導コイル（以
下RFコイルという）であり、RFコイル６に高周
波電圧高電流を印加し、サセプタ３を誘導加熱に
よつて所定温度に加熱し、温度センサ７にて前記
サセプタ３の温度を検出し、その値を発振機８に
帰還し、基板４を前記サセプタ３によつて気相成
長温度まで加熱するものである。なお、９は排気
管であり、１０はサセプタ支えである。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、このような従来装置において
は、サセプタ３の外周部と内周部との磁束密度を
均一にすることが困難であり、従来からRFコイ
ル６とサセプタ３との間隔を調整するなどの種々
の対策が採られているが、外周部の方が内周部よ
り磁束密度が高くなり、さらに外周部はカーボン
製のサセプタ３より熱伝導の悪いガスに包囲され
て、これより外方への熱伝達が内方への熱伝達よ
り小さいため、外周部に熱が集中し易く、さらに
サセプタ３の内周部は機械製造上、RFコイル６
による誘電加熱が及ばないため、特にサセプタ３
内に大きな熱の流れがある。昇温過程において内
周部より外周部の方が高温になつてしまう。この
サセプタ３の内外周部の温度差は、サセプタ３の
温度が所定の気相成長温度に達して安定すると、
サセプタ３内の熱の流れが小さくなり、該サセプ
タ３を形成しているカーボンは熱伝導が良いた
め、温度分布は実質的に問題にならない程度まで
均一化される。
は、サセプタ３の外周部と内周部との磁束密度を
均一にすることが困難であり、従来からRFコイ
ル６とサセプタ３との間隔を調整するなどの種々
の対策が採られているが、外周部の方が内周部よ
り磁束密度が高くなり、さらに外周部はカーボン
製のサセプタ３より熱伝導の悪いガスに包囲され
て、これより外方への熱伝達が内方への熱伝達よ
り小さいため、外周部に熱が集中し易く、さらに
サセプタ３の内周部は機械製造上、RFコイル６
による誘電加熱が及ばないため、特にサセプタ３
内に大きな熱の流れがある。昇温過程において内
周部より外周部の方が高温になつてしまう。この
サセプタ３の内外周部の温度差は、サセプタ３の
温度が所定の気相成長温度に達して安定すると、
サセプタ３内の熱の流れが小さくなり、該サセプ
タ３を形成しているカーボンは熱伝導が良いた
め、温度分布は実質的に問題にならない程度まで
均一化される。
第４図に示す如く、０点までは、発振機８の出
力は一定にして、サセプタ３の温度がH1℃にな
ると、傾斜的な加熱、いわゆるランピングを行な
い、なおかつ、PID制御を行ないながら所定温度
までサセプタ３は加熱される。一般に、PID制御
を行なう具体的な範囲は、温度センサで測温可能
な750〜1250℃が常識的となつている。サセプタ
３に支持されている基板４は、前述の如く、特に
昇温過程において不均一な加熱例えばサセプタ外
周部と内周部との温度差は外周部温度1000℃まで
は約80℃を余儀なくされ、熱応力を受けて結晶欠
陥であるスリツプを生じてしまう。この傾向は、
基板４が大口径化、例えば５インチ（125mm）以
上になるにしたがつて大きくなる。
力は一定にして、サセプタ３の温度がH1℃にな
ると、傾斜的な加熱、いわゆるランピングを行な
い、なおかつ、PID制御を行ないながら所定温度
までサセプタ３は加熱される。一般に、PID制御
を行なう具体的な範囲は、温度センサで測温可能
な750〜1250℃が常識的となつている。サセプタ
３に支持されている基板４は、前述の如く、特に
昇温過程において不均一な加熱例えばサセプタ外
周部と内周部との温度差は外周部温度1000℃まで
は約80℃を余儀なくされ、熱応力を受けて結晶欠
陥であるスリツプを生じてしまう。この傾向は、
基板４が大口径化、例えば５インチ（125mm）以
上になるにしたがつて大きくなる。
本願発明者らは、このスリツプ発生につき種々
研究した結果、次のことを知見した。すなわち、
基板４を常温から気相成長温度（例えば1160℃）
まで加熱する途中、基板４は弾性状態から塑性状
態に変化するがこの変化の途中の熱応力的に不安
定な弾塑性域の温度である600〜850℃において、
基板４の表面の温度分布が均一であれば、スリツ
プの発生がなく、この平面図における温度分布の
差が、基板の大きさや厚さによつて異なるが、20
℃以上になるとスリツプを発生する。また、サセ
プタ３の内外周の温度差が一度発生すると、PID
制御により温度差を改善するのに時間がかかる。
研究した結果、次のことを知見した。すなわち、
基板４を常温から気相成長温度（例えば1160℃）
まで加熱する途中、基板４は弾性状態から塑性状
態に変化するがこの変化の途中の熱応力的に不安
定な弾塑性域の温度である600〜850℃において、
基板４の表面の温度分布が均一であれば、スリツ
プの発生がなく、この平面図における温度分布の
差が、基板の大きさや厚さによつて異なるが、20
℃以上になるとスリツプを発生する。また、サセ
プタ３の内外周の温度差が一度発生すると、PID
制御により温度差を改善するのに時間がかかる。
本発明は前述のような点に鑑みなされたもの
で、その目的は加熱時間の増加をできるだけ押え
ながらサセプタ内外周の温度差の発生を小さく押
え、スリツプの発生をより確実に防止することが
できるサセプタ加熱方法を提供するものである。
で、その目的は加熱時間の増加をできるだけ押え
ながらサセプタ内外周の温度差の発生を小さく押
え、スリツプの発生をより確実に防止することが
できるサセプタ加熱方法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、上記問題点を解決するために、サセ
プタに基板を支持させ、該サセプタを高周波誘導
加熱によつて発熱させることにより前記基板を加
熱して気相成長を行なう方法において、前記サセ
プタにより基板を昇温させる過程で、基板がスリ
ツプを発生し易い弾塑性域温度である600〜850℃
を通過するまでは、サセプタの内外周の温度差を
小さく押さえ込むように予め定めた時間間隔で、
発振機出力を低い値から段階的に漸増させ、前記
温度に達した後は温度をパラメータとして前記発
振機出力をPID制御して前記基板を加熱するよう
にしたものである。
プタに基板を支持させ、該サセプタを高周波誘導
加熱によつて発熱させることにより前記基板を加
熱して気相成長を行なう方法において、前記サセ
プタにより基板を昇温させる過程で、基板がスリ
ツプを発生し易い弾塑性域温度である600〜850℃
を通過するまでは、サセプタの内外周の温度差を
小さく押さえ込むように予め定めた時間間隔で、
発振機出力を低い値から段階的に漸増させ、前記
温度に達した後は温度をパラメータとして前記発
振機出力をPID制御して前記基板を加熱するよう
にしたものである。
（作用）
すなわち、本発明は気相成長過程で、基板を加
熱する場合、初めは発振機出力を低くし、スリツ
プを発生し易い基板の弾塑性域温度を通過するま
で、前記発振機の出力を時間経過とともに段階的
に増加することによつてサセプタ内外周の温度差
の発生を小さく押え、スリツプを発生させないよ
うにすることが可能となる。
熱する場合、初めは発振機出力を低くし、スリツ
プを発生し易い基板の弾塑性域温度を通過するま
で、前記発振機の出力を時間経過とともに段階的
に増加することによつてサセプタ内外周の温度差
の発生を小さく押え、スリツプを発生させないよ
うにすることが可能となる。
（実施例）
以下、本発明の一実施態様を第１図ないし第３
図を参照して説明する。
図を参照して説明する。
第２図に示す如く、サセプタ３上に基板４を載
置した後、反応室１内の空気は窒素ガスN2に置
換され、次にこの窒素ガスN2は水素ガスH2に置
換される。次に、サセプタ３はRFコイル６にて、
誘導加熱されることになるが以下詳細に説明す
る。
置した後、反応室１内の空気は窒素ガスN2に置
換され、次にこの窒素ガスN2は水素ガスH2に置
換される。次に、サセプタ３はRFコイル６にて、
誘導加熱されることになるが以下詳細に説明す
る。
サセプタ内外周部の温度差が、発生しないよう
に発振機８の出力は予じめ定めた所定の設定時間
に対して定めた設定値が出力できる加熱方法でサ
セプタ３を加熱することが本出願の特徴とすると
ころである。例えば時間t1に対して発振機８の出
力をP1，t2に対してP2というように段階的に発振
機８の出力をRFコイル６に印加することによつ
てサセプタ３の加熱を介して基板４を加熱する。
に発振機８の出力は予じめ定めた所定の設定時間
に対して定めた設定値が出力できる加熱方法でサ
セプタ３を加熱することが本出願の特徴とすると
ころである。例えば時間t1に対して発振機８の出
力をP1，t2に対してP2というように段階的に発振
機８の出力をRFコイル６に印加することによつ
てサセプタ３の加熱を介して基板４を加熱する。
この場合、サセプタ３の内外周の加熱状況をみ
ながら、発振機８の出力を調整することと、特に
内外周の温度差の激しい800℃付近では、例えば、
発振機８の出力P3の場合はP2より時間t3を長くと
ることによつて、内外周ともほぼ10〜20℃の範囲
で加熱することができる。
ながら、発振機８の出力を調整することと、特に
内外周の温度差の激しい800℃付近では、例えば、
発振機８の出力P3の場合はP2より時間t3を長くと
ることによつて、内外周ともほぼ10〜20℃の範囲
で加熱することができる。
以上の如く、スリツプの発生し易い弾塑性域
600〜850℃を通過するまで加熱し850℃に達した
０点でPID制御による加熱方式に発振機出力は切
換るため、出力は急激にあがるが、目標サセプタ
温度に近づくにしたがつて低下し、到達すると一
定の値をとるようになる。以上の加熱方法による
温度測定結果を第３図に示す。なお、第３図はサ
セプタ温度が800℃以上の範囲のみを示し、横方
向の時間軸の１目盛りは約16秒である。
600〜850℃を通過するまで加熱し850℃に達した
０点でPID制御による加熱方式に発振機出力は切
換るため、出力は急激にあがるが、目標サセプタ
温度に近づくにしたがつて低下し、到達すると一
定の値をとるようになる。以上の加熱方法による
温度測定結果を第３図に示す。なお、第３図はサ
セプタ温度が800℃以上の範囲のみを示し、横方
向の時間軸の１目盛りは約16秒である。
従来のシリコン基板に対する気相成長における
サセプタ加熱方法では、600〜850℃の温度範囲で
均熱をとらないとスリツプが発生し易いにもかか
わらず、温度センサの温度検出範囲が750℃以下
はとれないため、かなり無理な加熱方法をとつて
きたが、例えば、温度最小検出値750℃でPID制
御を行なつても、すでにサセプタ内外周部に温度
差があるため均熱がとれない、しかし、本発明の
如くサセプタの加熱方法を実施することによつて
５インチ以上の基板へのスリツプ発生をなくすこ
とができた。
サセプタ加熱方法では、600〜850℃の温度範囲で
均熱をとらないとスリツプが発生し易いにもかか
わらず、温度センサの温度検出範囲が750℃以下
はとれないため、かなり無理な加熱方法をとつて
きたが、例えば、温度最小検出値750℃でPID制
御を行なつても、すでにサセプタ内外周部に温度
差があるため均熱がとれない、しかし、本発明の
如くサセプタの加熱方法を実施することによつて
５インチ以上の基板へのスリツプ発生をなくすこ
とができた。
第１図は本発明のサセプタ加熱方法を示す図、
第２図は気相成長装置の断面図、第３図は本発明
によるサセプタ内外周部の温度測定曲線をそれぞ
れ示す図、第４図は従来のサセプタ加熱方法を示
す図である。 １……反応室、２……ノズル、３……サセプ
タ、４……基板、６……高周波誘導コイル、７…
…温度センサ、８……発振機。
第２図は気相成長装置の断面図、第３図は本発明
によるサセプタ内外周部の温度測定曲線をそれぞ
れ示す図、第４図は従来のサセプタ加熱方法を示
す図である。 １……反応室、２……ノズル、３……サセプ
タ、４……基板、６……高周波誘導コイル、７…
…温度センサ、８……発振機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ サセプタにシリコン基板を支持させ、該サセ
プタを高周波誘導加熱によつて発熱させることに
より前記シリコン基板を加熱して気相成長を行う
方法において、 前記サセプタによりシリコン基板を昇温させる
過程で、シリコン基板がスリツプを発生し易い弾
塑性域温度である600〜850℃を通過するまではサ
セプタの内外周の温度差を小さく押さえるように
予め定めた時間間隔で発振機出力を低い値から段
階的に漸増させ、前記温度に達した後は温度をパ
ラメータとして前記発信機出力をPID制御して前
記シリコン基板を加熱することを特徴とするサセ
プタ加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16093386A JPS6317518A (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | サセプタ加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16093386A JPS6317518A (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | サセプタ加熱方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6317518A JPS6317518A (ja) | 1988-01-25 |
| JPH0554693B2 true JPH0554693B2 (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=15725380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16093386A Granted JPS6317518A (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | サセプタ加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6317518A (ja) |
-
1986
- 1986-07-10 JP JP16093386A patent/JPS6317518A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6317518A (ja) | 1988-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |