JPH1012364A - Ｃｖｄ装置用サセプタ及び高周波誘導加熱装置を有するｃｖｄ装置 - Google Patents
Ｃｖｄ装置用サセプタ及び高周波誘導加熱装置を有するｃｖｄ装置Info
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- JPH1012364A JPH1012364A JP15710596A JP15710596A JPH1012364A JP H1012364 A JPH1012364 A JP H1012364A JP 15710596 A JP15710596 A JP 15710596A JP 15710596 A JP15710596 A JP 15710596A JP H1012364 A JPH1012364 A JP H1012364A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＶＤコールドウオール法で誘導加熱型サセ
プタにより基板を加熱する場合、直径３インチ以上の基
板を１３００℃以上の高温でも、基板面内で均一に加熱
を行い、また基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の温
度均一化を行って、良質なエピタキシャル結晶を得る。 【解決手段】 高周波誘導加熱装置を備えたＣＶＤ装置
は、高周波コイルにより発生する磁界と平行方向に、且
つ基板を支える面と反対側に溝構造を持つサセプタを有
し、この溝構造は円柱形をなすサセプタ形状と同軸のリ
ング形状である。 【効果】 基板を支える面での温度分布が均一となり、
基板面内で均一に基板加熱することが可能である。
プタにより基板を加熱する場合、直径３インチ以上の基
板を１３００℃以上の高温でも、基板面内で均一に加熱
を行い、また基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の温
度均一化を行って、良質なエピタキシャル結晶を得る。 【解決手段】 高周波誘導加熱装置を備えたＣＶＤ装置
は、高周波コイルにより発生する磁界と平行方向に、且
つ基板を支える面と反対側に溝構造を持つサセプタを有
し、この溝構造は円柱形をなすサセプタ形状と同軸のリ
ング形状である。 【効果】 基板を支える面での温度分布が均一となり、
基板面内で均一に基板加熱することが可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造等にお
いてＣＶＤ（化学気相堆積）法を用いた装置に関するも
のである。
いてＣＶＤ（化学気相堆積）法を用いた装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高電圧及び高電流を制御、変換す
るパワーデバイスが電力、交通、家電等広範囲に渡り利
用されているが、その更なる高性能化や省エネルギー等
のための低損失化が求められている。さらに、宇宙、地
底、深海など過酷な環境下においても安定的に使用可能
な制御デバイスが要求されている。
るパワーデバイスが電力、交通、家電等広範囲に渡り利
用されているが、その更なる高性能化や省エネルギー等
のための低損失化が求められている。さらに、宇宙、地
底、深海など過酷な環境下においても安定的に使用可能
な制御デバイスが要求されている。
【０００３】パワーデバイスの半導体材料として、従来
よりシリコン（Ｓｉ）が使用されている。ＬＳＩ加工技
術を利用し、デバイス構造を工夫すること等によりシリ
コンデバイス性能を向上させてきたが、最近ではデバイ
ス性能がシリコン材料そのものから予想される理論的限
界に近づきつつある（例えば、Ｍ．Ｂｈａｔｎａｇａｒ
他；ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ，ＶＯＬ．４０，ＮＯ．
３，１９９３，Ｐ６４５−６５５）。
よりシリコン（Ｓｉ）が使用されている。ＬＳＩ加工技
術を利用し、デバイス構造を工夫すること等によりシリ
コンデバイス性能を向上させてきたが、最近ではデバイ
ス性能がシリコン材料そのものから予想される理論的限
界に近づきつつある（例えば、Ｍ．Ｂｈａｔｎａｇａｒ
他；ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥＳ，ＶＯＬ．４０，ＮＯ．
３，１９９３，Ｐ６４５−６５５）。
【０００４】また、高温、高圧等の過酷な環境下におい
ては、電気的特性及び力学的、化学的安定性から、シリ
コンをデバイス材料として使用するのは実質上不可能で
ある。最近の上記パワーデバイス分野及び過酷な環境下
での使用に耐えるデバイス分野で、電気的特性及び力学
的、化学的安定性から、シリコンカーバイト（シリコン
Ｃ）がシリコンに代わる材料として注目されている。
ては、電気的特性及び力学的、化学的安定性から、シリ
コンをデバイス材料として使用するのは実質上不可能で
ある。最近の上記パワーデバイス分野及び過酷な環境下
での使用に耐えるデバイス分野で、電気的特性及び力学
的、化学的安定性から、シリコンカーバイト（シリコン
Ｃ）がシリコンに代わる材料として注目されている。
【０００５】シリコンカーバイトをシリコンに代わる材
料とするパワーデバイス研究では、例えばＣ．Ｙ．Ｙａ
ｎｇ他編の「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔ
ａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ」（Ｓ
ｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９９２）のＰ４０−
Ｐ１１９にあるように、シリコンカーバイトを半導体材
料としたデバイスを製造する技術としてＣＶＤ法が頻繁
に使用されている。
料とするパワーデバイス研究では、例えばＣ．Ｙ．Ｙａ
ｎｇ他編の「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔ
ａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ」（Ｓ
ｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９９２）のＰ４０−
Ｐ１１９にあるように、シリコンカーバイトを半導体材
料としたデバイスを製造する技術としてＣＶＤ法が頻繁
に使用されている。
【０００６】ＣＶＤ法はエピタキシャル薄膜などを作製
する一つの方法であり、その他エピタキシャル薄膜を作
製する方法としてスパッタ法、電子ビーム法、分子イオ
ンエピタキシャル法等があるが、ＣＶＤ法は量産性にお
いて優れている。通常、熱ＣＶＤ法によりシリコンカー
バイトをエピタキシャル成長させる場合、高温まで基板
を加熱する必要があり、その基板を１３００℃以上に保
持する必要がある（例えば、Ｍ．Ｍ．Ｒａｈｍａｎ他
編；Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ「（Ｓｐｒｉｎ
ｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９８９）Ｐ１４−Ｐ１９）。
熱ＣＶＤ法において、反応管を加熱せずに基板を加熱す
る方法をコールドウオール法という。コールドウオール
法では、基板を含めたその近傍のみが発熱するため、反
応管の内壁や雰囲気は加熱されず、パーティクルの発生
が極端に抑制される（化学工学会編；ＣＶＤハンドブッ
ク（朝倉書店、１９９１、５４０Ｐ））。
する一つの方法であり、その他エピタキシャル薄膜を作
製する方法としてスパッタ法、電子ビーム法、分子イオ
ンエピタキシャル法等があるが、ＣＶＤ法は量産性にお
いて優れている。通常、熱ＣＶＤ法によりシリコンカー
バイトをエピタキシャル成長させる場合、高温まで基板
を加熱する必要があり、その基板を１３００℃以上に保
持する必要がある（例えば、Ｍ．Ｍ．Ｒａｈｍａｎ他
編；Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ「（Ｓｐｒｉｎ
ｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９８９）Ｐ１４−Ｐ１９）。
熱ＣＶＤ法において、反応管を加熱せずに基板を加熱す
る方法をコールドウオール法という。コールドウオール
法では、基板を含めたその近傍のみが発熱するため、反
応管の内壁や雰囲気は加熱されず、パーティクルの発生
が極端に抑制される（化学工学会編；ＣＶＤハンドブッ
ク（朝倉書店、１９９１、５４０Ｐ））。
【０００７】このような特長から、シリコンカーバイト
をＣＶＤ法により作製する場合、コールドウオール法が
頻繁に使用されている。コールドウオール法では、基板
温度を高温に保持する手段として、グラファイトからな
るサセプタ上に基板を接触させ、高周波誘導によりサセ
プタを加熱することにより基板を高温に加熱保持する方
法がある。また、この方法では３インチ基板以上等の大
きな基板の加熱も可能である。コールドウオールＣＶＤ
法で基板を１３００℃以上に保持するその他の加熱法と
して、サセプタに電流を流すことにより加熱する抵抗加
熱法があるが技術的に確立されているとは言えず、安定
的な高温保持を期待できない。従って、現在、基板を１
３００℃以上に保持する一番確実な方法は、高周波誘導
によるサセプタ加熱であると言える。
をＣＶＤ法により作製する場合、コールドウオール法が
頻繁に使用されている。コールドウオール法では、基板
温度を高温に保持する手段として、グラファイトからな
るサセプタ上に基板を接触させ、高周波誘導によりサセ
プタを加熱することにより基板を高温に加熱保持する方
法がある。また、この方法では３インチ基板以上等の大
きな基板の加熱も可能である。コールドウオールＣＶＤ
法で基板を１３００℃以上に保持するその他の加熱法と
して、サセプタに電流を流すことにより加熱する抵抗加
熱法があるが技術的に確立されているとは言えず、安定
的な高温保持を期待できない。従って、現在、基板を１
３００℃以上に保持する一番確実な方法は、高周波誘導
によるサセプタ加熱であると言える。
【０００８】通常使用される図２の（ａ）に示すサセプ
タ１’の形状では、サセプタ１’内に侵入する磁界がサ
セプタ外側の一部であり、それによる渦電流も限られた
領域のみで流れる。発熱はこの渦電流とサセプタの電気
抵抗によるジュール発熱により生じるため、サセプタ
１’内での発熱領域もサセプタ外側の限られた領域とな
る。通常、サセプタ１’の材料としてグラファイトが使
用されるが、誘導周波数が数１０ＫＨｚの場合、磁界の
グラファイト製サセプタ１’への侵入深さは約１ｃｍ程
度となる。サセプタ１’の直径が大きくなると、サセプ
タ中央付近に渦電流が流れない領域が生じる。
タ１’の形状では、サセプタ１’内に侵入する磁界がサ
セプタ外側の一部であり、それによる渦電流も限られた
領域のみで流れる。発熱はこの渦電流とサセプタの電気
抵抗によるジュール発熱により生じるため、サセプタ
１’内での発熱領域もサセプタ外側の限られた領域とな
る。通常、サセプタ１’の材料としてグラファイトが使
用されるが、誘導周波数が数１０ＫＨｚの場合、磁界の
グラファイト製サセプタ１’への侵入深さは約１ｃｍ程
度となる。サセプタ１’の直径が大きくなると、サセプ
タ中央付近に渦電流が流れない領域が生じる。
【０００９】また、サセプタ外部へは熱輻射による熱放
出があるため、図２の（ａ）のような単純なサセプタ構
造の場合、サセプタ中央付近の温度が低くなる。実際、
本発明者らが図２の（ａ）で示した形状と同形状で、大
きさが３インチ基板を載せることが可能な、グラファイ
トからなるサセプタを２０Ｔｏｒｒの真空中で周波数２
３ＫＨｚ、出力約３０ＫＷの高周波コイルにより加熱を
行い、基板を載せるサセプタ表面の温度分布を測定した
結果では、中央部と外側での温度差が約５０℃（３．６
％）であった。
出があるため、図２の（ａ）のような単純なサセプタ構
造の場合、サセプタ中央付近の温度が低くなる。実際、
本発明者らが図２の（ａ）で示した形状と同形状で、大
きさが３インチ基板を載せることが可能な、グラファイ
トからなるサセプタを２０Ｔｏｒｒの真空中で周波数２
３ＫＨｚ、出力約３０ＫＷの高周波コイルにより加熱を
行い、基板を載せるサセプタ表面の温度分布を測定した
結果では、中央部と外側での温度差が約５０℃（３．６
％）であった。
【００１０】例えば、化学工学会編の「ＣＶＤハンドブ
ック」（朝倉書店、１９９１）のＰ２６−Ｐ２７にある
ように、エピタキシャル成長を行う場合、このような温
度差が有ると均一な特性を持った成長膜を得ることはで
きない。少なくとも３インチ基板を載せることが可能な
大きさを持つサセプタでは、図２の（ａ）にあるような
単純なサセプタ構造で均一な温度分布を得るのは不可能
である。
ック」（朝倉書店、１９９１）のＰ２６−Ｐ２７にある
ように、エピタキシャル成長を行う場合、このような温
度差が有ると均一な特性を持った成長膜を得ることはで
きない。少なくとも３インチ基板を載せることが可能な
大きさを持つサセプタでは、図２の（ａ）にあるような
単純なサセプタ構造で均一な温度分布を得るのは不可能
である。
【００１１】一方、量産性という観点からＣＶＤ法の特
長を生かすには、大きな基板を使用する必要がある。従
って、ＣＶＤ法でシリコンカーバイトを作製する場合の
ように、非常に高い温度を必要とする場合、図２の
（ａ）に示した単純なサセプタ構造では良好な成長膜を
得ることは非常に困難であり、サセプタ構造において新
しい発明が必要である。
長を生かすには、大きな基板を使用する必要がある。従
って、ＣＶＤ法でシリコンカーバイトを作製する場合の
ように、非常に高い温度を必要とする場合、図２の
（ａ）に示した単純なサセプタ構造では良好な成長膜を
得ることは非常に困難であり、サセプタ構造において新
しい発明が必要である。
【００１２】従来においても、誘導加熱型サセプタの形
状に工夫を加えることにより均一な温度分布を狙った技
術がある。例えば、図２の（ｂ）に示すように、特開昭
５６−１４１１９８号公報には、基板を載せる面２と反
対面に凹部２ａを設け、その凹部２ａに誘導発熱体３を
埋め込むことが記載されている。しかし、先に述べたよ
うに、磁界はサセプタ外周辺付近のみしか侵入せず、た
とえサセプタ内部に抵抗率の分布を設けることができて
も、そこには僅かの渦電流しか流れず、従って、抵抗率
変化による発熱変化も僅かであり、基板を載せる面２上
での温度均一化には少しの効果しかない。この方法で
は、３インチ以上のサセプタ１’においては、温度均一
性を高める効果は期待できない。
状に工夫を加えることにより均一な温度分布を狙った技
術がある。例えば、図２の（ｂ）に示すように、特開昭
５６−１４１１９８号公報には、基板を載せる面２と反
対面に凹部２ａを設け、その凹部２ａに誘導発熱体３を
埋め込むことが記載されている。しかし、先に述べたよ
うに、磁界はサセプタ外周辺付近のみしか侵入せず、た
とえサセプタ内部に抵抗率の分布を設けることができて
も、そこには僅かの渦電流しか流れず、従って、抵抗率
変化による発熱変化も僅かであり、基板を載せる面２上
での温度均一化には少しの効果しかない。この方法で
は、３インチ以上のサセプタ１’においては、温度均一
性を高める効果は期待できない。
【００１３】図２の（ｃ）は、特開平４−１４２１６号
公報に記載された従来例で、誘導加熱型サセプタ１’で
の基板接触面２に溝４等を設けることにより接触面積に
動径方向分布を持たせ、サセプタ１’に生じている温度
分布を相殺するようにしたものである。しかし、サセプ
タ１’と基板との接触面積が小さくなることにより、サ
セプタ１’上の基板温度を高温に維持することは非常に
困難となる。従って、この従来例では、１３００℃以上
を必要とする、ＣＶＤ法によるシリコンカーバイトエピ
タキシャル成長は不可能となる。
公報に記載された従来例で、誘導加熱型サセプタ１’で
の基板接触面２に溝４等を設けることにより接触面積に
動径方向分布を持たせ、サセプタ１’に生じている温度
分布を相殺するようにしたものである。しかし、サセプ
タ１’と基板との接触面積が小さくなることにより、サ
セプタ１’上の基板温度を高温に維持することは非常に
困難となる。従って、この従来例では、１３００℃以上
を必要とする、ＣＶＤ法によるシリコンカーバイトエピ
タキシャル成長は不可能となる。
【００１４】図２の（ｄ）は、特開平４−１４２１６号
公報に記載された従来例で、誘導加熱型サセプタにおい
てサセプタ内部の中心から周辺に向かって誘電率を大き
くする（例えば、サセプタ周辺部を図２の（ｄ）のよう
に誘電体で覆う）ことにより、サセプタ周辺部の発熱効
率を小さくしてより均一な温度分布を得るものである。
先に述べたように、磁界はサセプタ周辺から内部に高々
１ｃｍ程度侵入するのみで、磁界による渦電流も同じ侵
入長である。従って、直径２インチ程度のサセプタで
は、中心から周辺に向かって誘電率を大きくすることに
より、サセプタ周辺部の発熱効率を小さくしても、内部
には電流が流れず発熱が生じることはない。従って、図
２の（ｄ）に示される従来例は、直径が１インチ程度の
サセプタでしか有効でない。
公報に記載された従来例で、誘導加熱型サセプタにおい
てサセプタ内部の中心から周辺に向かって誘電率を大き
くする（例えば、サセプタ周辺部を図２の（ｄ）のよう
に誘電体で覆う）ことにより、サセプタ周辺部の発熱効
率を小さくしてより均一な温度分布を得るものである。
先に述べたように、磁界はサセプタ周辺から内部に高々
１ｃｍ程度侵入するのみで、磁界による渦電流も同じ侵
入長である。従って、直径２インチ程度のサセプタで
は、中心から周辺に向かって誘電率を大きくすることに
より、サセプタ周辺部の発熱効率を小さくしても、内部
には電流が流れず発熱が生じることはない。従って、図
２の（ｄ）に示される従来例は、直径が１インチ程度の
サセプタでしか有効でない。
【００１５】基板面内での温度均一化は、量産性という
観点から重要であるが、良質なＣＶＤエピタキシャル膜
を作製するには、基板／サセプタ接触面２と結晶成長面
２’間の温度均一化が重要である。基板／サセプタ接触
面２と結晶成長面２’との間の温度差が大きい場合、熱
膨張率の相違から基板形状が大きく変化する。ＣＶＤコ
ールドウオール法において、約１３００℃以上の高温で
基板を加熱する場合、基板或いは加熱体とその周囲雰囲
気ガスとの温度差が大きいため、大きな熱エネルギーが
基板或いは加熱体から外部へ放出される。基板表面或い
は加熱体表面温度とその内部の温度差は、高温で特に大
きくなる。このような高温では、基板形状が大きく変化
してエピタキシャル結晶成長に大きな影響を及ぼす。従
来のＣＶＤコールドウオール法では、約１３００℃以上
に基板を加熱する場合が少なく、このような基板形状の
変化が大きな問題となることはなかった。
観点から重要であるが、良質なＣＶＤエピタキシャル膜
を作製するには、基板／サセプタ接触面２と結晶成長面
２’間の温度均一化が重要である。基板／サセプタ接触
面２と結晶成長面２’との間の温度差が大きい場合、熱
膨張率の相違から基板形状が大きく変化する。ＣＶＤコ
ールドウオール法において、約１３００℃以上の高温で
基板を加熱する場合、基板或いは加熱体とその周囲雰囲
気ガスとの温度差が大きいため、大きな熱エネルギーが
基板或いは加熱体から外部へ放出される。基板表面或い
は加熱体表面温度とその内部の温度差は、高温で特に大
きくなる。このような高温では、基板形状が大きく変化
してエピタキシャル結晶成長に大きな影響を及ぼす。従
来のＣＶＤコールドウオール法では、約１３００℃以上
に基板を加熱する場合が少なく、このような基板形状の
変化が大きな問題となることはなかった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＣＶ
Ｄコールドウオール法において、誘導加熱型サセプタに
より基板を加熱する場合、上記従来技術では、大きさが
３インチ程度以上の基板を１３００℃以上の高温で面内
均一に加熱することは不可能であった。
Ｄコールドウオール法において、誘導加熱型サセプタに
より基板を加熱する場合、上記従来技術では、大きさが
３インチ程度以上の基板を１３００℃以上の高温で面内
均一に加熱することは不可能であった。
【００１７】また、従来のＣＶＤコールドウオール法に
おいては、約１３００℃以上の高温で基板を加熱する場
合が少なく、基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の温
度不均一性が大きな問題にならなかった。しかし、約１
３００℃以上の高温で基板を加熱する場合、基板形状が
変化して良質なエピタキシャル結晶を得ることが困難と
なる。
おいては、約１３００℃以上の高温で基板を加熱する場
合が少なく、基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の温
度不均一性が大きな問題にならなかった。しかし、約１
３００℃以上の高温で基板を加熱する場合、基板形状が
変化して良質なエピタキシャル結晶を得ることが困難と
なる。
【００１８】この発明は上述したような従来のＣＶＤコ
ールドウオール法の問題点を解決しようとしたもので、
その目的は、ＣＶＤコールドウオール法で誘導加熱型サ
セプタにより基板を加熱する場合において、従来よりも
大きな直径の基板を高温でも、基板面内で均一に加熱を
行い、また基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の温度
均一化を行うことにより良質なエピタキシャル結晶を得
ることができる高周波誘導加熱装置を備えたＣＶＤ装置
を提供することにある。
ールドウオール法の問題点を解決しようとしたもので、
その目的は、ＣＶＤコールドウオール法で誘導加熱型サ
セプタにより基板を加熱する場合において、従来よりも
大きな直径の基板を高温でも、基板面内で均一に加熱を
行い、また基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の温度
均一化を行うことにより良質なエピタキシャル結晶を得
ることができる高周波誘導加熱装置を備えたＣＶＤ装置
を提供することにある。
【００１９】また、この発明の他の目的は、高温でも、
基板及びその近傍空間を同一温度に近づけることによ
り、基板面内での均一加熱を行うとともに、基板／サセ
プタ接触面と基板上エピタキシャル膜成長面間の温度均
一化を行って、良質なエピタキシャル結晶を得ることが
できる高周波誘導加熱装置を備えたＣＶＤ装置を提供す
ることにある。
基板及びその近傍空間を同一温度に近づけることによ
り、基板面内での均一加熱を行うとともに、基板／サセ
プタ接触面と基板上エピタキシャル膜成長面間の温度均
一化を行って、良質なエピタキシャル結晶を得ることが
できる高周波誘導加熱装置を備えたＣＶＤ装置を提供す
ることにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るＣＶＤ装置用サセプタは、高周波コイルの高周波誘導
により加熱され、該高周波コイルにより発生する磁界の
方向に且つ基板を支える面と反対側に溝を有するもので
ある。
るＣＶＤ装置用サセプタは、高周波コイルの高周波誘導
により加熱され、該高周波コイルにより発生する磁界の
方向に且つ基板を支える面と反対側に溝を有するもので
ある。
【００２１】この発明の請求項２に係るＣＶＤ装置用サ
セプタは、前記サセプタが円柱状に形成され、前記溝が
前記サセプタと同心状のリング状溝からなるものであ
る。
セプタは、前記サセプタが円柱状に形成され、前記溝が
前記サセプタと同心状のリング状溝からなるものであ
る。
【００２２】この発明の請求項３に係るＣＶＤ装置用サ
セプタは、前記サセプタ端（側面）から前記溝の切り口
（溝の外周側面）までの距離ａに対する溝深さｂの比と
溝幅ｃの比を、それぞれ３／３≦ｂ／ａ≦５／３、３／
６≦ｃ／ａ≦５／６としたものである。
セプタは、前記サセプタ端（側面）から前記溝の切り口
（溝の外周側面）までの距離ａに対する溝深さｂの比と
溝幅ｃの比を、それぞれ３／３≦ｂ／ａ≦５／３、３／
６≦ｃ／ａ≦５／６としたものである。
【００２３】この発明の請求項４に係るＣＶＤ装置用サ
セプタは、高周波コイルの高周波誘導により発熱される
サセプタであって、そのサセプタの周囲に、該サセプタ
からの輻射熱を吸収、放熱し、且つ磁界の侵入が可能な
材料からなる熱輻射体を備えるものである。
セプタは、高周波コイルの高周波誘導により発熱される
サセプタであって、そのサセプタの周囲に、該サセプタ
からの輻射熱を吸収、放熱し、且つ磁界の侵入が可能な
材料からなる熱輻射体を備えるものである。
【００２４】この発明の請求項５に係るＣＶＤ装置用サ
セプタは、高周波コイルの高周波誘導により加熱され、
内部を原料ガスが通り抜ける貫通孔を有し、且つその貫
通孔内に、基板を支える面を有するものである。
セプタは、高周波コイルの高周波誘導により加熱され、
内部を原料ガスが通り抜ける貫通孔を有し、且つその貫
通孔内に、基板を支える面を有するものである。
【００２５】この発明の請求項６に係る高周波誘導加熱
装置を有するＣＶＤ装置は、原料ガスの注入用のガスノ
ズルを備えた反応管と、前記反応管を取り巻くように配
置された高周波コイルと、前記反応管内に配置され、前
記高周波コイルの高周波誘導により加熱され、該高周波
コイルにより発生する磁界の方向に、且つ基板を支える
面と反対側に溝を有するサセプタと、を備えるものであ
る。
装置を有するＣＶＤ装置は、原料ガスの注入用のガスノ
ズルを備えた反応管と、前記反応管を取り巻くように配
置された高周波コイルと、前記反応管内に配置され、前
記高周波コイルの高周波誘導により加熱され、該高周波
コイルにより発生する磁界の方向に、且つ基板を支える
面と反対側に溝を有するサセプタと、を備えるものであ
る。
【００２６】この発明の請求項７に係る高周波誘導加熱
装置を有するＣＶＤ装置は、前記サセプタが円柱状に形
成され、前記溝が前記サセプタと同心状のリング状溝か
らなるものである。
装置を有するＣＶＤ装置は、前記サセプタが円柱状に形
成され、前記溝が前記サセプタと同心状のリング状溝か
らなるものである。
【００２７】この発明の請求項８に係る高周波誘導加熱
装置を有するＣＶＤ装置は、前記サセプタ端（側面）か
ら前記溝の切り口（溝の外周側面）までの距離ａに対す
る溝深さｂの比と溝幅ｃの比を、それぞれ３／３≦ｂ／
ａ≦５／３、３／６≦ｃ／ａ≦５／６としたものであ
る。
装置を有するＣＶＤ装置は、前記サセプタ端（側面）か
ら前記溝の切り口（溝の外周側面）までの距離ａに対す
る溝深さｂの比と溝幅ｃの比を、それぞれ３／３≦ｂ／
ａ≦５／３、３／６≦ｃ／ａ≦５／６としたものであ
る。
【００２８】この発明の請求項９に係る高周波誘導加熱
装置を有するＣＶＤ装置は、原料ガスの注入用のガスノ
ズルを備えた反応管と、前記反応管を取り巻くように配
置された高周波コイルと、前記反応管内に配置され、前
記高周波コイルの高周波誘導により発熱されるサセプタ
と、前記反応管内において前記サセプタを覆うように配
置され、該サセプタからの輻射熱を吸収、放熱し、且つ
磁界の侵入が可能な材料からなる熱輻射体と、を備える
ものである。
装置を有するＣＶＤ装置は、原料ガスの注入用のガスノ
ズルを備えた反応管と、前記反応管を取り巻くように配
置された高周波コイルと、前記反応管内に配置され、前
記高周波コイルの高周波誘導により発熱されるサセプタ
と、前記反応管内において前記サセプタを覆うように配
置され、該サセプタからの輻射熱を吸収、放熱し、且つ
磁界の侵入が可能な材料からなる熱輻射体と、を備える
ものである。
【００２９】この発明の請求項１０に係る高周波誘導加
熱装置を有するＣＶＤ装置は、原料ガスの注入用のガス
ノズルを備えた反応管と、前記反応管を取り巻くように
配置された高周波コイルと、前記反応管内に配置され、
前記高周波コイルの高周波誘導により加熱され、内部を
原料ガスが通り抜ける貫通孔を有し、且つその貫通孔内
に、基板を支える面を有するサセプタと、を備えるもの
である。
熱装置を有するＣＶＤ装置は、原料ガスの注入用のガス
ノズルを備えた反応管と、前記反応管を取り巻くように
配置された高周波コイルと、前記反応管内に配置され、
前記高周波コイルの高周波誘導により加熱され、内部を
原料ガスが通り抜ける貫通孔を有し、且つその貫通孔内
に、基板を支える面を有するサセプタと、を備えるもの
である。
【００３０】
実施の形態１．図１の（ａ）は本発明の高周波誘導加熱
装置を備えたＣＶＤ装置の一実施の形態を示す構成図で
ある。また、図１の（ｂ）は図１の（ａ）の本発明によ
るサセプタ１を詳細に示したものである。符号２乃至１
５は上述した従来装置と同一のものである。
装置を備えたＣＶＤ装置の一実施の形態を示す構成図で
ある。また、図１の（ｂ）は図１の（ａ）の本発明によ
るサセプタ１を詳細に示したものである。符号２乃至１
５は上述した従来装置と同一のものである。
【００３１】符号７は水冷式の反応管で、この反応管７
の外周を卷回するように、高周波コイル６が配置されて
いる。９はサセプタ支持棒、１２はエピタキシャル成長
のための基板である。１３は基板面内温度分布を計測す
るための放射温度計、１１はＣＶＤ法によるエピタキシ
ャル成長のための原料ガスを貯蔵する原料ガスボンベ、
１０は原料ガス流量を調節する質量流量計である。
の外周を卷回するように、高周波コイル６が配置されて
いる。９はサセプタ支持棒、１２はエピタキシャル成長
のための基板である。１３は基板面内温度分布を計測す
るための放射温度計、１１はＣＶＤ法によるエピタキシ
ャル成長のための原料ガスを貯蔵する原料ガスボンベ、
１０は原料ガス流量を調節する質量流量計である。
【００３２】このように構成されたＣＶＤ装置において
は、原料ガスボンベ１１より供給されるＳｉＨ4、Ｃ3Ｈ
8、Ｈ2等の材料ガスが、質量流量計１０により制御、調
整され、ガスノズル８より反応管７内へ導入される。反
応管７へ導入された原料ガスは、高周波コイル６により
誘導加熱するサセプタ１上の基板１２上へ到達、反応す
ることにより基板１２上に結晶がエピタキシャル成長す
る。
は、原料ガスボンベ１１より供給されるＳｉＨ4、Ｃ3Ｈ
8、Ｈ2等の材料ガスが、質量流量計１０により制御、調
整され、ガスノズル８より反応管７内へ導入される。反
応管７へ導入された原料ガスは、高周波コイル６により
誘導加熱するサセプタ１上の基板１２上へ到達、反応す
ることにより基板１２上に結晶がエピタキシャル成長す
る。
【００３３】予備実験として、本発明サセプタ形状サイ
ズ及び溝サイズが異なるものを試作し、通常の成膜条件
と同程度である真空度を８０Ｔｏｒｒとして、図１の
（ａ）の構成の装置によりサセプタ１表面の温度分布を
測定した。反応管７上部の放射温度計１３のセンサー部
の角度を変え、サセプタ表面の温度分布を測定した。直
径がそれぞれ２インチ、３インチ及び４インチの基板１
２に対応するサイズのサセプタ１の溝サイズを、図１の
（ｂ）に示すサセプタ端（側面）から溝切り口（溝の外
周側面）までの距離ａに対する溝深さｂの比と溝幅ｃの
比の２つをパラメータとして変化させ、サセプタ面内温
度分布を測定した。尚、サセプタ１のサイズ（直径）に
応じて反応管７のサイズの異なるものを使用した。ま
た、温度測定は、サセプタ１の中心温度が１３５０℃と
なるように高周波コイル６の出力調整を行い、サセプタ
１の中心と端の温度差を測定した。サセプタ端はサセプ
タ端面から内側１０mm付近の位置とした。直径が２、
３、４インチの基板１２にそれぞれ対応するサイズのサ
セプタ１に対する測定結果を第１、２、３表に示す。但
し、直径が２、３、４インチの基板１２に対応するサセ
プタ１の各サイズで、ａ＝１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍ
ｍとした。表中（）内の数値はサセプタ表面中心温度１
３５０℃とサセプタ表面端の温度との比である。
ズ及び溝サイズが異なるものを試作し、通常の成膜条件
と同程度である真空度を８０Ｔｏｒｒとして、図１の
（ａ）の構成の装置によりサセプタ１表面の温度分布を
測定した。反応管７上部の放射温度計１３のセンサー部
の角度を変え、サセプタ表面の温度分布を測定した。直
径がそれぞれ２インチ、３インチ及び４インチの基板１
２に対応するサイズのサセプタ１の溝サイズを、図１の
（ｂ）に示すサセプタ端（側面）から溝切り口（溝の外
周側面）までの距離ａに対する溝深さｂの比と溝幅ｃの
比の２つをパラメータとして変化させ、サセプタ面内温
度分布を測定した。尚、サセプタ１のサイズ（直径）に
応じて反応管７のサイズの異なるものを使用した。ま
た、温度測定は、サセプタ１の中心温度が１３５０℃と
なるように高周波コイル６の出力調整を行い、サセプタ
１の中心と端の温度差を測定した。サセプタ端はサセプ
タ端面から内側１０mm付近の位置とした。直径が２、
３、４インチの基板１２にそれぞれ対応するサイズのサ
セプタ１に対する測定結果を第１、２、３表に示す。但
し、直径が２、３、４インチの基板１２に対応するサセ
プタ１の各サイズで、ａ＝１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍ
ｍとした。表中（）内の数値はサセプタ表面中心温度１
３５０℃とサセプタ表面端の温度との比である。
【００３４】 第１表（直径２インチの基板対応サセプタ） ｃ／ａ＝１／３ ｃ／ａ＝２／３ ｃ／ａ＝３／３ ｂ／ａ＝２／３ −１０℃(0.993) −５℃(0.996) −１５℃(0.990) ｂ／ａ＝４／３ −５℃(0.996) −０℃(1.0) −１０℃(0.993) ｂ／ａ＝６／３ −５℃(0.996) −０℃(1.0) −１０℃(0.993)
【００３５】 第２表（直径３インチの基板対応サセプタ） ｃ／ａ＝１／３ ｃ／ａ＝２／３ ｃ／ａ＝３／３ ｂ／ａ＝２／３ −１０℃(0.993) −５℃(0.996) −１５℃(0.990) ｂ／ａ＝４／３ −５℃(0.996) −０℃(1.0) −１０℃(0.993) ｂ／ａ＝６／３ −５℃(0.996) −５℃(0.996) −１５℃(0.990)
【００３６】 第３表（直径４インチの基板対応サセプタ） ｃ／ａ＝１／３ ｃ／ａ＝２／３ ｃ／ａ＝３／３ ｂ／ａ＝２／３ −１５℃(0.990) −１０℃(0.993) −１５℃(0.990) ｂ／ａ＝４／３ −５℃(0.996) −０℃(1.0) −１０℃(0.993) ｂ／ａ＝６／３ −５℃(0.996) −０℃(1.0) −１５℃(0.990)
【００３７】第１、２及び３表から明らかなように、２
インチ、３インチ、４インチ基板対応の各サセプタ１
で、ｃ／ａ＝２／３且つｂ／ａ＝４／３において特に優
れた温度均一特性が得られた。
インチ、３インチ、４インチ基板対応の各サセプタ１
で、ｃ／ａ＝２／３且つｂ／ａ＝４／３において特に優
れた温度均一特性が得られた。
【００３８】さらに、サセプタ１上に基板１２を載せ温
度分布測定を上記予備実験と同様に行った。結果は上記
と同様であり、ｃ／ａ＝２／３且つｂ／ａ＝４／３にお
いて特に優れた温度均一特性が得られた。しかし、基板
１２の温度を１３５０℃に維持する場合のコイル６への
高周波出力を、サセプタ１を１３５０℃に維持する場合
と比較し、５％程大きくする必要があった。これはサセ
プタ１と基板１２との間に微小な隙間があったためであ
る。しかし、基板１２とサセプタ１の接触性は一様であ
り、サセプタ表面の温度分布が基板表面温度分布に反映
されていた。
度分布測定を上記予備実験と同様に行った。結果は上記
と同様であり、ｃ／ａ＝２／３且つｂ／ａ＝４／３にお
いて特に優れた温度均一特性が得られた。しかし、基板
１２の温度を１３５０℃に維持する場合のコイル６への
高周波出力を、サセプタ１を１３５０℃に維持する場合
と比較し、５％程大きくする必要があった。これはサセ
プタ１と基板１２との間に微小な隙間があったためであ
る。しかし、基板１２とサセプタ１の接触性は一様であ
り、サセプタ表面の温度分布が基板表面温度分布に反映
されていた。
【００３９】上記予備実験結果より、溝寸法比をｂ／ａ
＝４／３、ｃ／ａ＝２／３として、３インチ基板対応の
サセプタ１及びそのサセプタサイズに対応した反応管７
を搭載した図１の（ａ）のような構成の本発明ＣＶＤ装
置を試作し、シリコンカーバイトをシリコン基板上に作
製する実験を行った。原料ガスとして、プロパンガス
（Ｃ3Ｈ8）、モノシランガス（ＳｉＨ4）、水素ガス
（Ｈ2）を用いた。また、結晶成長を２段階プロセスに
より行った。良質なシリコンカーバイトエピタキシャル
膜を作製する場合、この第１段階のプロセス（炭化プロ
セス）が必要である（例えば、Ｍ．Ｍ．Ｒａｈｍａｎ他
編；Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ（Ｓｐｒｉｎｇ
ｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９８９）Ｐ８−Ｐ１３）。
＝４／３、ｃ／ａ＝２／３として、３インチ基板対応の
サセプタ１及びそのサセプタサイズに対応した反応管７
を搭載した図１の（ａ）のような構成の本発明ＣＶＤ装
置を試作し、シリコンカーバイトをシリコン基板上に作
製する実験を行った。原料ガスとして、プロパンガス
（Ｃ3Ｈ8）、モノシランガス（ＳｉＨ4）、水素ガス
（Ｈ2）を用いた。また、結晶成長を２段階プロセスに
より行った。良質なシリコンカーバイトエピタキシャル
膜を作製する場合、この第１段階のプロセス（炭化プロ
セス）が必要である（例えば、Ｍ．Ｍ．Ｒａｈｍａｎ他
編；Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ（Ｓｐｒｉｎｇ
ｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，１９８９）Ｐ８−Ｐ１３）。
【００４０】第一段階では、サセプタ温度昇温中に水素
ガス及びプロパンガスを流し、一定温度１３５０℃で１
０分維持する。このプロセスによりシリコン基板表面上
に、約１０ｎｍのシリコンカーバイト結晶を形成する。
このプロセスは一般的に炭化プロセスと呼ばれており、
炭素原料ガスのみをシリコン基板上へ供給することによ
り、シリコン基板構成元素であるシリコンと炭素を反応
させてシリコンカーバイト極薄膜を作製する。この炭化
プロセスでは、炭素原料ガスのみの供給であるため、作
製できるシリコンカーバイトの膜厚は１０ｎｍ程度であ
る。
ガス及びプロパンガスを流し、一定温度１３５０℃で１
０分維持する。このプロセスによりシリコン基板表面上
に、約１０ｎｍのシリコンカーバイト結晶を形成する。
このプロセスは一般的に炭化プロセスと呼ばれており、
炭素原料ガスのみをシリコン基板上へ供給することによ
り、シリコン基板構成元素であるシリコンと炭素を反応
させてシリコンカーバイト極薄膜を作製する。この炭化
プロセスでは、炭素原料ガスのみの供給であるため、作
製できるシリコンカーバイトの膜厚は１０ｎｍ程度であ
る。
【００４１】次に、炭化プロセスに続き、１３５０℃で
水素ガス及びプロパンガスに加え、モノシランガスを流
すことにより第２段階のプロセスである成長プロセスを
行った。プロセス時間は３時間である。また、後の電子
顕微鏡によるエピタキシャルシリコンカーバイト膜の断
面観察から、このプロセスによる成長速度は約１．０μ
ｍであることが判った。成長の間、基板中央温度と基板
端の温度差は殆どなかった。
水素ガス及びプロパンガスに加え、モノシランガスを流
すことにより第２段階のプロセスである成長プロセスを
行った。プロセス時間は３時間である。また、後の電子
顕微鏡によるエピタキシャルシリコンカーバイト膜の断
面観察から、このプロセスによる成長速度は約１．０μ
ｍであることが判った。成長の間、基板中央温度と基板
端の温度差は殆どなかった。
【００４２】成長プロセス後、プロパンガス及びモノシ
ランガスの供給を止め、７００℃まで６０℃／ｍｉｎの
割合で温度を下げ、７００℃から自然放冷を行った。成
長プロセスを３時間行い、基板中央と端の膜厚の違いを
高分解能走査電子顕微鏡（ＨＳＥＭ）により調べ、結晶
性をＸ線回折により調べた。
ランガスの供給を止め、７００℃まで６０℃／ｍｉｎの
割合で温度を下げ、７００℃から自然放冷を行った。成
長プロセスを３時間行い、基板中央と端の膜厚の違いを
高分解能走査電子顕微鏡（ＨＳＥＭ）により調べ、結晶
性をＸ線回折により調べた。
【００４３】比較のため、図２にあるような従来形状の
サセプタを使用し、上記と全く同条件でシリコン基板上
にシリコンカーバイトエピタキシャル膜を作製し、ＨＳ
ＥＭ及びＸ線回折により調べた。第４表にその結果を示
す。
サセプタを使用し、上記と全く同条件でシリコン基板上
にシリコンカーバイトエピタキシャル膜を作製し、ＨＳ
ＥＭ及びＸ線回折により調べた。第４表にその結果を示
す。
【００４４】 第４表 ＨＳＥＭによる膜厚測定 Ｘ線結果（(002)半値幅） 本発明装置（3インチ基板中央） ２．９５μｍ ０．１５（ｄｅｇ．） 本発明装置（3インチ基板端） ２．９３μｍ ０．１４（ｄｅｇ．） 従来装置（3インチ基板中央） ２．２１μｍ ０．５６（ｄｅｇ．） 従来装置（3インチ基板端） ２．８８μｍ ０．２５（ｄｅｇ．）
【００４５】第４表から、本発明装置を使用した場合、
シリコンカーバイトエピタキシャル膜の基板の各部位に
よる膜厚差は殆どなく、１％以下である。また、Ｘ線半
値幅により調べた結晶性の違いも７％以下である。
シリコンカーバイトエピタキシャル膜の基板の各部位に
よる膜厚差は殆どなく、１％以下である。また、Ｘ線半
値幅により調べた結晶性の違いも７％以下である。
【００４６】一方、従来装置によりシリコンカーバイト
エピタキシャル膜を作製した場合、基板中央と基板端の
膜厚差は２３％以上であり、Ｘ線半値幅による結晶性の
相違は４４％以上である。このことから明らかなよう
に、本発明装置によれば、従来装置を用いた場合に比べ
て、面内均一性が優れたシリコンカーバイトエピタキシ
ャル膜を作製することが可能である。
エピタキシャル膜を作製した場合、基板中央と基板端の
膜厚差は２３％以上であり、Ｘ線半値幅による結晶性の
相違は４４％以上である。このことから明らかなよう
に、本発明装置によれば、従来装置を用いた場合に比べ
て、面内均一性が優れたシリコンカーバイトエピタキシ
ャル膜を作製することが可能である。
【００４７】また、本発明装置を使用し、上記と同一の
作製条件で連続して７回の成膜を実施し、シリコンカー
バイトエピタキシャル膜の作製再現性について調査した
ところ、本発明装置によるシリコンカーバイトエピタキ
シャル膜は膜厚分布及び結晶性において大きなばらつき
がなく、再現性が良いことが判った。
作製条件で連続して７回の成膜を実施し、シリコンカー
バイトエピタキシャル膜の作製再現性について調査した
ところ、本発明装置によるシリコンカーバイトエピタキ
シャル膜は膜厚分布及び結晶性において大きなばらつき
がなく、再現性が良いことが判った。
【００４８】さらに４インチ基板対応のサセプタ及び反
応管を搭載した図１の（ａ）のような構成の本発明ＣＶ
Ｄ装置を試作し、上記３インチ基板対応のサセプタ１及
び反応管７を使用したシリコンカーバイトエピタキシャ
ル膜作製実験と同様な実験を行った。但し、原料ガス流
量を先の３インチ基板対応のサセプタ１及び反応管１２
を使用したシリコンカーバイトエピタキシャル膜作製実
験の１．８倍とした。これは、基板１２への原料ガス到
達割合を、先の３インチ基板対応の場合と同一とするた
めである。他のシリコンカーバイトエピタキシャル成長
条件である圧力、温度等は上記シリコンカーバイトエピ
タキシャル実験と同一条件とした。
応管を搭載した図１の（ａ）のような構成の本発明ＣＶ
Ｄ装置を試作し、上記３インチ基板対応のサセプタ１及
び反応管７を使用したシリコンカーバイトエピタキシャ
ル膜作製実験と同様な実験を行った。但し、原料ガス流
量を先の３インチ基板対応のサセプタ１及び反応管１２
を使用したシリコンカーバイトエピタキシャル膜作製実
験の１．８倍とした。これは、基板１２への原料ガス到
達割合を、先の３インチ基板対応の場合と同一とするた
めである。他のシリコンカーバイトエピタキシャル成長
条件である圧力、温度等は上記シリコンカーバイトエピ
タキシャル実験と同一条件とした。
【００４９】比較のため、図２の（ａ）にあるような従
来形状の４インチサセプタを使用し、上記と全く同一条
件でシリコン基板上にシリコンカーバイトエピタキシャ
ル膜を作製し、ＨＳＥＭ及びＸ線回折により基板位置に
よる膜厚差と結晶性の違いを調べた。その結果を第５表
に示す。
来形状の４インチサセプタを使用し、上記と全く同一条
件でシリコン基板上にシリコンカーバイトエピタキシャ
ル膜を作製し、ＨＳＥＭ及びＸ線回折により基板位置に
よる膜厚差と結晶性の違いを調べた。その結果を第５表
に示す。
【００５０】 第５表 ＨＳＥＭによる膜厚測定 Ｘ線結果（(002)半値幅） 本発明装置（4インチ基板中央） ２．８７μｍ ０．１５（ｄｅｇ．） 本発明装置（4インチ基板端） ２．８９μｍ ０．１４（ｄｅｇ．） 従来装置（4インチ基板中央） １．９１μｍ ０．６７（ｄｅｇ．） 従来装置（4インチ基板端） ２．７６μｍ ０．２３（ｄｅｇ．）
【００５１】第５表から、４インチ基板対応の本発明装
置によれば、４インチ基板中央と基板端の基板位置によ
る膜厚差は１％以下であり、Ｘ線半値幅による結晶性の
違いも７％以下である。一方、従来装置によりシリコン
カーバイトエピタキシャル膜を作製した場合、基板中央
と基板端の膜厚差は３０％以上であり、Ｘ線半値幅によ
る結晶性の相違は６５％以上である。
置によれば、４インチ基板中央と基板端の基板位置によ
る膜厚差は１％以下であり、Ｘ線半値幅による結晶性の
違いも７％以下である。一方、従来装置によりシリコン
カーバイトエピタキシャル膜を作製した場合、基板中央
と基板端の膜厚差は３０％以上であり、Ｘ線半値幅によ
る結晶性の相違は６５％以上である。
【００５２】従って、本発明の４インチ基板対応装置に
よれば、膜厚及び結晶性の面内均一性が優れたシリコン
カーバイトエピタキシャル膜を作製することが可能であ
る。また、第５表の本発明４インチ基板対応装置結果と
第４表の本発明３インチ基板対応装置による結果は殆ど
同じであり、３インチ以上の基板に対しても本発明によ
り均一なエピタキシャル結晶膜の作製が可能であること
が判明した。
よれば、膜厚及び結晶性の面内均一性が優れたシリコン
カーバイトエピタキシャル膜を作製することが可能であ
る。また、第５表の本発明４インチ基板対応装置結果と
第４表の本発明３インチ基板対応装置による結果は殆ど
同じであり、３インチ以上の基板に対しても本発明によ
り均一なエピタキシャル結晶膜の作製が可能であること
が判明した。
【００５３】実施の形態２．図３の（ａ）は本発明の実
施の形態２を示す装置構成図である。符号１は本発明に
よるサセプタで、符号２乃至１５は従来装置と同一のも
のである。符号１７は本発明による熱輻射体で、一端
（下端）を開放され、他端（上端）を閉鎖された円筒体
から形成され、閉鎖上端には原料ガスを通過させるため
の多数の通過孔１８が穿設されている。１２はエピタキ
シャル成長のための基板である。９はサセプタを支持
棒、６は高周波コイル、７は水冷式の反応管、１１はＣ
ＶＤ法によるエピタキシャル成長のための原料ガスボン
ベ、１０は原料ガス流量を調節する質量流量計である。
施の形態２を示す装置構成図である。符号１は本発明に
よるサセプタで、符号２乃至１５は従来装置と同一のも
のである。符号１７は本発明による熱輻射体で、一端
（下端）を開放され、他端（上端）を閉鎖された円筒体
から形成され、閉鎖上端には原料ガスを通過させるため
の多数の通過孔１８が穿設されている。１２はエピタキ
シャル成長のための基板である。９はサセプタを支持
棒、６は高周波コイル、７は水冷式の反応管、１１はＣ
ＶＤ法によるエピタキシャル成長のための原料ガスボン
ベ、１０は原料ガス流量を調節する質量流量計である。
【００５４】このように構成されたＣＶＤ装置において
は、原料ガスボンベ１１より供給される材料ガスが、質
量流量計１０により制御、調整され、ガスノズル８より
反応管７内へ導入される。反応管７へ導入された原料ガ
スは、サセプタ１上方にある熱輻射体１７の通過孔１８
を通り抜け、高周波コイル６により誘導加熱されるサセ
プタ１上の基板１２上へ到達し、反応することにより基
板１２上にエピタキシャル結晶が成長する。また、サセ
プタ温度調整及びサセプタ内部温度を調べるため、熱電
対２１をサセプタ支持棒９よりサセプタ１内部へ導入し
た。図３の（ｂ）は本発明による熱輻射体１７を示した
図である。
は、原料ガスボンベ１１より供給される材料ガスが、質
量流量計１０により制御、調整され、ガスノズル８より
反応管７内へ導入される。反応管７へ導入された原料ガ
スは、サセプタ１上方にある熱輻射体１７の通過孔１８
を通り抜け、高周波コイル６により誘導加熱されるサセ
プタ１上の基板１２上へ到達し、反応することにより基
板１２上にエピタキシャル結晶が成長する。また、サセ
プタ温度調整及びサセプタ内部温度を調べるため、熱電
対２１をサセプタ支持棒９よりサセプタ１内部へ導入し
た。図３の（ｂ）は本発明による熱輻射体１７を示した
図である。
【００５５】予備実験により熱輻射体１７による熱輻射
が基板温度分布に与える影響を調べた。３インチ基板対
応のサセプタ１及び反応管７と熱輻射体１７を使用し、
実施の形態１の予備実験と同様に、サセプタ溝サイズが
異なるものを試作し、通常の成膜条件と同程度である真
空度を８０Ｔｏｒｒとして、図３の（ａ）の構成装置に
よりサセプタ１上の基板１２の温度分布を測定した。基
板温度を測定するため、熱電対２１を基板１２へ接触さ
せた。測定点は２箇所で、サセプタ中心とサセプタ端か
ら内側１０mm付近とした。サセプタ端から溝切り口まで
の距離に対する溝深さの比と溝幅の比の２つのパラメー
タｂ／ａ、ｃ／ａを実施の形態１の予備実験と同様に変
化させた。サセプタ中心温度が１３５０℃となるように
コイル出力調整を行った。また、次の第６表中（）内の
数値はサセプタ表面中心温度１３５０℃とサセプタ表面
端の温度差との比である。その結果を第６表に示す。
が基板温度分布に与える影響を調べた。３インチ基板対
応のサセプタ１及び反応管７と熱輻射体１７を使用し、
実施の形態１の予備実験と同様に、サセプタ溝サイズが
異なるものを試作し、通常の成膜条件と同程度である真
空度を８０Ｔｏｒｒとして、図３の（ａ）の構成装置に
よりサセプタ１上の基板１２の温度分布を測定した。基
板温度を測定するため、熱電対２１を基板１２へ接触さ
せた。測定点は２箇所で、サセプタ中心とサセプタ端か
ら内側１０mm付近とした。サセプタ端から溝切り口まで
の距離に対する溝深さの比と溝幅の比の２つのパラメー
タｂ／ａ、ｃ／ａを実施の形態１の予備実験と同様に変
化させた。サセプタ中心温度が１３５０℃となるように
コイル出力調整を行った。また、次の第６表中（）内の
数値はサセプタ表面中心温度１３５０℃とサセプタ表面
端の温度差との比である。その結果を第６表に示す。
【００５６】 第６表 ｃ／ａ＝１／３ ｃ／ａ＝２／３ ｃ／ａ＝３／３ ｂ／ａ＝２／３ −９℃(0.993) −５℃(0.996) −１１℃(0.992) ｂ／ａ＝４／３ −３℃(0.998) −１℃(0.999) −７℃(0.995) ｂ／ａ＝６／３ −６℃(0.996) −５℃(0.996) −８℃(0.994)
【００５７】第６表から明らかなように、溝深さの比と
溝幅の比の２つのパラメータｂ／ａ、ｃ／ａがｂ／ａ＝
４／３、ｃ／ａ＝２／３の時、基板中心温度と基板端の
温度差が小さく、熱輻射体１７が基板温度分布に与える
影響は極く僅かである。この結果は、実施の形態１の予
備実験と略同じである。尚、上記実施の形態１及び２に
おける測定条件では、真空度が８０Ｔｏｒｒであり、放
射温度計による測定誤差が±２℃以内に収まらず、たか
だか±３℃程度と考えられる。従って、測定誤差を±３
℃とした場合、溝深さの比と溝幅の比の２つのパラメー
タｂ／ａ、ｃ／ａの範囲は、実用上それぞれ３／３≦ｂ
／ａ≦５／３、３／６≦ｃ／ａ≦５／６としてもよい。
溝幅の比の２つのパラメータｂ／ａ、ｃ／ａがｂ／ａ＝
４／３、ｃ／ａ＝２／３の時、基板中心温度と基板端の
温度差が小さく、熱輻射体１７が基板温度分布に与える
影響は極く僅かである。この結果は、実施の形態１の予
備実験と略同じである。尚、上記実施の形態１及び２に
おける測定条件では、真空度が８０Ｔｏｒｒであり、放
射温度計による測定誤差が±２℃以内に収まらず、たか
だか±３℃程度と考えられる。従って、測定誤差を±３
℃とした場合、溝深さの比と溝幅の比の２つのパラメー
タｂ／ａ、ｃ／ａの範囲は、実用上それぞれ３／３≦ｂ
／ａ≦５／３、３／６≦ｃ／ａ≦５／６としてもよい。
【００５８】また別の予備実験として、ノズル方向から
見た通過孔１８のパターンによるガス流の違いが基板温
度に与える効果を調べた。３インチ基板対応サセプタ１
を、材質がシリコンカーバイトの熱輻射体１７により覆
い、ガス流上流から見た通過孔パターンを図４の
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）として、水素ガス５．０＊Ｓ
ＬＭを反応管７へ導入し、基板温度を測定した。但し、
熱輻射体形状は図３の（ｂ）のようにした。温度測定
は、熱電対２１を３インチシリコン基板表面とサセプタ
支持棒９を通してサセプタ１内部へ導入することにより
行った。測定点は基板表面上では中央と基板端から内側
１０ｍｍの２カ所、サセプタ内部では中央表面付近及び
サセプタ端から内側１０ｍｍの表面付近の２カ所、計４
カ所である。サセプタ内中央表面近傍に設置した熱電対
２１によりサセプタ温度を調節した。さらに、サセプタ
温度を１３５０℃となるように制御した。
見た通過孔１８のパターンによるガス流の違いが基板温
度に与える効果を調べた。３インチ基板対応サセプタ１
を、材質がシリコンカーバイトの熱輻射体１７により覆
い、ガス流上流から見た通過孔パターンを図４の
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）として、水素ガス５．０＊Ｓ
ＬＭを反応管７へ導入し、基板温度を測定した。但し、
熱輻射体形状は図３の（ｂ）のようにした。温度測定
は、熱電対２１を３インチシリコン基板表面とサセプタ
支持棒９を通してサセプタ１内部へ導入することにより
行った。測定点は基板表面上では中央と基板端から内側
１０ｍｍの２カ所、サセプタ内部では中央表面付近及び
サセプタ端から内側１０ｍｍの表面付近の２カ所、計４
カ所である。サセプタ内中央表面近傍に設置した熱電対
２１によりサセプタ温度を調節した。さらに、サセプタ
温度を１３５０℃となるように制御した。
【００５９】比較のため従来装置を使用し、熱電対位置
を基板表面中央、基板端から内側１０ｍｍ及びサセプタ
内中央表面付近及びサセプタ端から内側１０ｍｍの表面
付近として温度を測定した。上記と同一条件で測定を行
った。第７表にその温度測定結果を示す。
を基板表面中央、基板端から内側１０ｍｍ及びサセプタ
内中央表面付近及びサセプタ端から内側１０ｍｍの表面
付近として温度を測定した。上記と同一条件で測定を行
った。第７表にその温度測定結果を示す。
【００６０】 第７表 サセプタ内部 基板表面中央 サセプタ内部端 基板表面端 中央表面側 端から10mm から10mm 図4(a)パターン １３５０℃ １３４６℃ １３４９℃ １３４４℃ 図4(b)パターン １３５０℃ １３４８℃ １３５０℃ １３４６℃ 図4(c)パターン １３５０℃ １３４７℃ １３５０℃ １３４５℃ 従来装置 １３５０℃ １３００℃ １３８５℃ １３１０℃
【００６１】第７表から明らかなように、本発明装置に
よれば、何れの通過孔パターンによっても、サセプタ内
表面付近温度と基板表面温度との差は僅かである。一
方、従来装置では、サセプタ内表面付近温度と基板表面
温度との差が大きく、特に基板端で７０℃の差がある。
これは基板端で基板１２が反り、サセプタ１との接触が
小さくなったためである。この結果、本発明装置により
基板／サセプタ接触面と基板表面間の温度不均一性が低
減することが判明した。
よれば、何れの通過孔パターンによっても、サセプタ内
表面付近温度と基板表面温度との差は僅かである。一
方、従来装置では、サセプタ内表面付近温度と基板表面
温度との差が大きく、特に基板端で７０℃の差がある。
これは基板端で基板１２が反り、サセプタ１との接触が
小さくなったためである。この結果、本発明装置により
基板／サセプタ接触面と基板表面間の温度不均一性が低
減することが判明した。
【００６２】上記予備実験から通過孔パターンとして図
４の（ｂ）に示したものを選び、図３の（ａ）に示した
ような構成で本発明装置によりシリコンカーバイトエピ
タキシャル成長実験を行った。但し、輻射体形状を図３
の（ｂ）に示したのと同様なものとした。成長条件は実
施の形態１と同様であり、原料ガスとして、プロパンガ
ス（Ｃ3Ｈ8）、モノシランガス（ＳｉＨ4）、水素ガス
（Ｈ2）を用いた。また、３インチ基板及び４インチ基
板それぞれに対応した本発明装置を使用した。基板温度
は、基板中央を基準として１３５０℃でエピタキシャル
成長を行った。
４の（ｂ）に示したものを選び、図３の（ａ）に示した
ような構成で本発明装置によりシリコンカーバイトエピ
タキシャル成長実験を行った。但し、輻射体形状を図３
の（ｂ）に示したのと同様なものとした。成長条件は実
施の形態１と同様であり、原料ガスとして、プロパンガ
ス（Ｃ3Ｈ8）、モノシランガス（ＳｉＨ4）、水素ガス
（Ｈ2）を用いた。また、３インチ基板及び４インチ基
板それぞれに対応した本発明装置を使用した。基板温度
は、基板中央を基準として１３５０℃でエピタキシャル
成長を行った。
【００６３】３インチ基板及び４インチ基板上に作製し
たそれぞれのシリコンカーバイトエピタキシャル結晶
を、Ｘ線回折による半値幅により結晶性を調査した。本
発明装置による結果及び従来装置による結果を第８表に
示す。
たそれぞれのシリコンカーバイトエピタキシャル結晶
を、Ｘ線回折による半値幅により結晶性を調査した。本
発明装置による結果及び従来装置による結果を第８表に
示す。
【００６４】 第８表 本発明 本発明 従来 従来 ３インチ ４インチ ３インチ ４インチ Ｘ線回折（中央）半値幅 ０．０９ ０．１０ ０．５６ ０．６７ Ｘ線回折（端）半値幅 ０．１０ ０．１２ ０．２５ ０．２３
【００６５】上記結果からも明らかなように、本発明の
３インチ及び４インチ基板対応のＣＶＤ装置から結晶性
の優れたシリコンカーバイトエピタキシャル膜を作製す
ることができた。また、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使
用し、本発明により作製したシリコンカーバイトエピタ
キシャル結晶及び従来装置によるシリコンカーバイトエ
ピタキシャル結晶の断面観察を行った。その結果、従来
装置によるエピタキシャル結晶と比べて、本発明装置に
よるエピタキシャル結晶は、結晶欠陥が非常に少なく、
均一な結晶膜であることが判明した。
３インチ及び４インチ基板対応のＣＶＤ装置から結晶性
の優れたシリコンカーバイトエピタキシャル膜を作製す
ることができた。また、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使
用し、本発明により作製したシリコンカーバイトエピタ
キシャル結晶及び従来装置によるシリコンカーバイトエ
ピタキシャル結晶の断面観察を行った。その結果、従来
装置によるエピタキシャル結晶と比べて、本発明装置に
よるエピタキシャル結晶は、結晶欠陥が非常に少なく、
均一な結晶膜であることが判明した。
【００６６】上記実施の形態２では、熱輻射体材料とし
てシリコンカーバイトを用いたが、伝導性の小さいグラ
ファイトを用いても同等な効果が得られた。一方、ムラ
イトを用いた場合には、ひび割れが発生した。これはサ
セプタ１からの輻射熱量が熱遮蔽体の場所により異な
り、熱伝導率が低いムライトが部分的に異なる熱膨張を
起こしたためである。
てシリコンカーバイトを用いたが、伝導性の小さいグラ
ファイトを用いても同等な効果が得られた。一方、ムラ
イトを用いた場合には、ひび割れが発生した。これはサ
セプタ１からの輻射熱量が熱遮蔽体の場所により異な
り、熱伝導率が低いムライトが部分的に異なる熱膨張を
起こしたためである。
【００６７】実施の形態３．図５の（ａ）は本発明の実
施の形態３を示す装置構成図である。符号１はサセプタ
であり、外寸は上記実施の形態１及び２で述べた３イン
チ対応サセプタと同様である。また、図５の（ｂ）は本
発明装置構成部品である誘導加熱型サセプタ１を詳細に
示したものである。１９はサセプタ１を貫通するように
形成された貫通孔としての基板設置孔で、この平面形状
が略四角形の基板設置孔１９には、図５の（ａ）から明
らかなように、断面が三角形状の基板支持部１ａがサセ
プタ１と一体的に形成されている。三角形状の基板支持
部１ａの基板設置孔１９の側面と対向する基板支持面１
ｂには、下部に基板止め２０が設けられており、方形の
基板１２の下辺を基板止め２０に当接させて該基板１２
を基板支持面１ｂ上に支持し得るようになっている。２
１は基板温度を測定するため、一端を基板支持面１ｂに
近接して基板支持部１ａに埋設され、他端を温度計２２
に接続された熱電対である。
施の形態３を示す装置構成図である。符号１はサセプタ
であり、外寸は上記実施の形態１及び２で述べた３イン
チ対応サセプタと同様である。また、図５の（ｂ）は本
発明装置構成部品である誘導加熱型サセプタ１を詳細に
示したものである。１９はサセプタ１を貫通するように
形成された貫通孔としての基板設置孔で、この平面形状
が略四角形の基板設置孔１９には、図５の（ａ）から明
らかなように、断面が三角形状の基板支持部１ａがサセ
プタ１と一体的に形成されている。三角形状の基板支持
部１ａの基板設置孔１９の側面と対向する基板支持面１
ｂには、下部に基板止め２０が設けられており、方形の
基板１２の下辺を基板止め２０に当接させて該基板１２
を基板支持面１ｂ上に支持し得るようになっている。２
１は基板温度を測定するため、一端を基板支持面１ｂに
近接して基板支持部１ａに埋設され、他端を温度計２２
に接続された熱電対である。
【００６８】このように構成されたＣＶＤ装置において
は、原料ガスボンベ１１より供給される材料ガスが、質
量流量計１０により制御、調整され、ガスノズル８より
反応管７内へ導入される。ガスノズル８から反応管７内
に導入された原料ガスの一部は、高周波誘導加熱された
サセプタ１内の基板設置孔１９を通る。この際、一部の
原料ガスは分解、反応し、サセプタ１内に置かれた基板
１２上で結晶がエピタキシャル成長する。
は、原料ガスボンベ１１より供給される材料ガスが、質
量流量計１０により制御、調整され、ガスノズル８より
反応管７内へ導入される。ガスノズル８から反応管７内
に導入された原料ガスの一部は、高周波誘導加熱された
サセプタ１内の基板設置孔１９を通る。この際、一部の
原料ガスは分解、反応し、サセプタ１内に置かれた基板
１２上で結晶がエピタキシャル成長する。
【００６９】上記のような構成の本発明ＣＶＤ装置を試
作し、シリコン基板上にシリコンカーバイトエピタキシ
ャル成長実験を行った。成長条件は実施の形態１と同様
であり、原料ガスとして、プロパンガス（Ｃ3Ｈ8）、モ
ノシランガス（ＳｉＨ4）、水素ガス（Ｈ2）を用いた。
また、結晶成長は２段階プロセスにより行った。第一段
では、基板温度昇温中に水素ガス及びプロパンガスを流
し、一定温度１３５０℃で１０分維持した。次に、１３
５０℃で水素ガス及びプロパンガスに加え、モノシラン
ガスを流すことにより第２段のプロセスである成長プロ
セスを行った。プロセス時間は３時間である。成長プロ
セス後、プロパンガス及びモノシランガスの供給を止
め、７００℃まで６０℃／ｍｉｎの割合で温度を下げ、
７００℃から自然放冷を行った。基板温度及びサセプタ
温度測定は上部からの熱放射温度計１３とサセプタ１下
部からの熱電対２１により行った。
作し、シリコン基板上にシリコンカーバイトエピタキシ
ャル成長実験を行った。成長条件は実施の形態１と同様
であり、原料ガスとして、プロパンガス（Ｃ3Ｈ8）、モ
ノシランガス（ＳｉＨ4）、水素ガス（Ｈ2）を用いた。
また、結晶成長は２段階プロセスにより行った。第一段
では、基板温度昇温中に水素ガス及びプロパンガスを流
し、一定温度１３５０℃で１０分維持した。次に、１３
５０℃で水素ガス及びプロパンガスに加え、モノシラン
ガスを流すことにより第２段のプロセスである成長プロ
セスを行った。プロセス時間は３時間である。成長プロ
セス後、プロパンガス及びモノシランガスの供給を止
め、７００℃まで６０℃／ｍｉｎの割合で温度を下げ、
７００℃から自然放冷を行った。基板温度及びサセプタ
温度測定は上部からの熱放射温度計１３とサセプタ１下
部からの熱電対２１により行った。
【００７０】基板１２を含むサセプタ１内の温度均一性
は、サセプタ１上部からの視察で基板１２とサセプタ１
内部壁の放射色が同じ事からも確認できた。また、サセ
プタ１内部の基板１２直下に設置した熱電対２１による
温度と放射温度計１３による温度は誤差の範囲で略一致
した。結晶面内の結晶性均一性と膜厚の均一性をＸ線回
折及びＨＳＥＭを使用し、本発明装置により作製した２
０ｘ４０ｍｍ角シリコンカーバイトエピタキシャル膜の
中央と端（原料ガス流に対し基板中央から垂直方向１５
ｍｍと水平方向５ｍｍ）２点、計３箇所を調べた。その
結果を第９表に示す。
は、サセプタ１上部からの視察で基板１２とサセプタ１
内部壁の放射色が同じ事からも確認できた。また、サセ
プタ１内部の基板１２直下に設置した熱電対２１による
温度と放射温度計１３による温度は誤差の範囲で略一致
した。結晶面内の結晶性均一性と膜厚の均一性をＸ線回
折及びＨＳＥＭを使用し、本発明装置により作製した２
０ｘ４０ｍｍ角シリコンカーバイトエピタキシャル膜の
中央と端（原料ガス流に対し基板中央から垂直方向１５
ｍｍと水平方向５ｍｍ）２点、計３箇所を調べた。その
結果を第９表に示す。
【００７１】 第９表 端１（垂直） 中央 端２（水平） Ｘ線回折（半値幅） ０．０７ ０．０６ ０．０７ ＨＳＥＭ（膜厚） ２．１５μｍ ２．１４μｍ ２．１４μｍ
【００７２】第９表から明らかなように、本発明装置に
より基板位置に関係なくＸ線半値幅が非常に狭く、また
ＨＳＥＭによる膜厚変化も殆ど無い良質なシリコンカー
バイトエピタキシャル膜を作製できた。また、透過電子
顕微鏡（ＴＥＭ）を使用し、本発明により作製したシリ
コンカーバイトエピタキシャル結晶の断面観察を行っ
た。その結果、膜厚方向での結晶成長が均一であること
が判った。さらに、本発明による再現性を調べるため、
同一条件でシリコン上へのシリコンカーバイトエピタキ
シャル成長を３回行ったところ、上記と同じ特性であっ
た。本発明装置により作製したエピタキシャル膜は、実
施の形態１の第４表にある従来装置によるエピタキシャ
ルシリコンカーバイト薄膜と比較して、非常に優れた結
晶性を有していた。
より基板位置に関係なくＸ線半値幅が非常に狭く、また
ＨＳＥＭによる膜厚変化も殆ど無い良質なシリコンカー
バイトエピタキシャル膜を作製できた。また、透過電子
顕微鏡（ＴＥＭ）を使用し、本発明により作製したシリ
コンカーバイトエピタキシャル結晶の断面観察を行っ
た。その結果、膜厚方向での結晶成長が均一であること
が判った。さらに、本発明による再現性を調べるため、
同一条件でシリコン上へのシリコンカーバイトエピタキ
シャル成長を３回行ったところ、上記と同じ特性であっ
た。本発明装置により作製したエピタキシャル膜は、実
施の形態１の第４表にある従来装置によるエピタキシャ
ルシリコンカーバイト薄膜と比較して、非常に優れた結
晶性を有していた。
【００７３】
【発明の効果】以上のように、請求項１乃至３及び請求
項６乃至８の本発明によれば、高周波誘導により加熱さ
れ、高周波磁界方向に且つ基板を支える面と反対側に溝
を有するサセプタ１を備えるので、サセプタ１に形成さ
れた溝１６より磁界がサセプタ１内に侵入し、溝１６の
両側対向面の熱輻射による熱交換により、高温領域が溝
１６のサセプタ中心近傍に形成される。この高温領域が
サセプタ中心付近に形成されることにより、基板接触面
４での温度分布が均一となる。従って、従来よりも大き
な基板を高温で基板面内で均一に加熱することができ、
面内均一にエピタキシャル膜を成長させることができる
という効果がある。
項６乃至８の本発明によれば、高周波誘導により加熱さ
れ、高周波磁界方向に且つ基板を支える面と反対側に溝
を有するサセプタ１を備えるので、サセプタ１に形成さ
れた溝１６より磁界がサセプタ１内に侵入し、溝１６の
両側対向面の熱輻射による熱交換により、高温領域が溝
１６のサセプタ中心近傍に形成される。この高温領域が
サセプタ中心付近に形成されることにより、基板接触面
４での温度分布が均一となる。従って、従来よりも大き
な基板を高温で基板面内で均一に加熱することができ、
面内均一にエピタキシャル膜を成長させることができる
という効果がある。
【００７４】また、請求項４及び請求項９の発明によれ
ば、高周波誘導により発熱されるサセプタ周囲に、サセ
プタ１からの輻射熱を吸収、放熱し、且つ磁界の侵入が
可能な材料からなる熱輻射体１７を設けることにより、
サセプタ１及びサセプタ上の基板１２からの輻射熱を熱
輻射体１７が吸収、放熱することにより、基板／サセプ
タ接触面からのみ加熱されるだけでなく、結晶成長面も
加熱され、基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の温度
均一性を高めることができる。従って、従来よりも大き
な基板を高温で、基板／サセプタ接触面と結晶成長面間
の温度均一性を高めて、結晶性が膜厚方向に均一で良質
なエピタキシャル結晶を作製することができるという効
果がある。
ば、高周波誘導により発熱されるサセプタ周囲に、サセ
プタ１からの輻射熱を吸収、放熱し、且つ磁界の侵入が
可能な材料からなる熱輻射体１７を設けることにより、
サセプタ１及びサセプタ上の基板１２からの輻射熱を熱
輻射体１７が吸収、放熱することにより、基板／サセプ
タ接触面からのみ加熱されるだけでなく、結晶成長面も
加熱され、基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の温度
均一性を高めることができる。従って、従来よりも大き
な基板を高温で、基板／サセプタ接触面と結晶成長面間
の温度均一性を高めて、結晶性が膜厚方向に均一で良質
なエピタキシャル結晶を作製することができるという効
果がある。
【００７５】さらに、請求項５及び１０の発明によれ
ば、サセプタ１は、高周波誘導により加熱されその内部
を原料ガスが通り抜け、且つその同じ内部に基板を支え
る面を有するので、基板１２を含むサセプタ１内部の一
部空間が均一に加熱され、基板全体が一様な温度分布と
なる。従って、高温でも基板１２を含むサセプタ１内部
の一部空間を均一に加熱して、基板面内での均一加熱及
び基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の均一加熱をす
ることにより、基板全体を同一温度として良質なエピタ
キシャル結晶を作製することができるという効果があ
る。
ば、サセプタ１は、高周波誘導により加熱されその内部
を原料ガスが通り抜け、且つその同じ内部に基板を支え
る面を有するので、基板１２を含むサセプタ１内部の一
部空間が均一に加熱され、基板全体が一様な温度分布と
なる。従って、高温でも基板１２を含むサセプタ１内部
の一部空間を均一に加熱して、基板面内での均一加熱及
び基板／サセプタ接触面と結晶成長面間の均一加熱をす
ることにより、基板全体を同一温度として良質なエピタ
キシャル結晶を作製することができるという効果があ
る。
【図１】 （ａ）は本発明の実施の形態１を示す構成図
であり、（ｂ）は本発明の実施の形態１の構成部品を詳
細に示した図である。
であり、（ｂ）は本発明の実施の形態１の構成部品を詳
細に示した図である。
【図２】 従来の誘導加熱型サセプタを示す図である。
【図３】 （ａ）は本発明の実施の形態２を示す構成図
であり、（ｂ）は本発明の実施の形態２の構成部品を詳
細に示した図である。
であり、（ｂ）は本発明の実施の形態２の構成部品を詳
細に示した図である。
【図４】 本発明の実施の形態２のノズル方向から見た
通過孔のパターンを詳細に示した図である。
通過孔のパターンを詳細に示した図である。
【図５】 （ａ）は本発明の実施の形態３を示す構成図
であり、（ｂ）は実施の形態３の誘導加熱型サセプタの
詳細図である。
であり、（ｂ）は実施の形態３の誘導加熱型サセプタの
詳細図である。
１ 本発明サセプタ、１’ 従来のサセプタ、２ サセ
プタ基板接触面、２’結晶成長面、３ 従来例の誘導発
熱体、４ 従来例の溝、５ 従来例の誘電体（絶縁
体）、６ サセプタ加熱のための高周波コイル、７ 反
応管、８ 原料ガスを反応管へ噴出するガスノズル、９
サセプタを支えるサセプタ支持棒、１０ガス流量を調
節する質量流量計、１１ 原料ガスボンベ、１２ エピ
タキシャル膜成長用の基板、１３ 放射温度計、１４
真空引きのためのメカニカルブースタ、１５ 真空引き
のためのロータリポンプ、１６ 本発明サセプタの溝、
１７サセプタを覆う熱輻射体、１８ 原料ガスが通る熱
輻射体にある通過孔、１９サセプタ中にあり原料ガスが
通り且つ基板を設置する基板設置孔（貫通孔）、２０
基板設置孔中にある基板止め、２１ 熱電対、２２ 温
度計。
プタ基板接触面、２’結晶成長面、３ 従来例の誘導発
熱体、４ 従来例の溝、５ 従来例の誘電体（絶縁
体）、６ サセプタ加熱のための高周波コイル、７ 反
応管、８ 原料ガスを反応管へ噴出するガスノズル、９
サセプタを支えるサセプタ支持棒、１０ガス流量を調
節する質量流量計、１１ 原料ガスボンベ、１２ エピ
タキシャル膜成長用の基板、１３ 放射温度計、１４
真空引きのためのメカニカルブースタ、１５ 真空引き
のためのロータリポンプ、１６ 本発明サセプタの溝、
１７サセプタを覆う熱輻射体、１８ 原料ガスが通る熱
輻射体にある通過孔、１９サセプタ中にあり原料ガスが
通り且つ基板を設置する基板設置孔（貫通孔）、２０
基板設置孔中にある基板止め、２１ 熱電対、２２ 温
度計。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年８月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】 本発明の実施の形態１を示す構成図である。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年８月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】 （ａ）は本発明の実施の形態１を示す構成図
であり、（ｂ）は本発明の実施の形態１の構成部品を詳
細に示した図である。
であり、（ｂ）は本発明の実施の形態１の構成部品を詳
細に示した図である。
【手続補正２】
【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３】
【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】
Claims (10)
- 【請求項１】 高周波コイルの高周波誘導により加熱さ
れ、該高周波コイルにより発生する磁界の方向に且つ基
板を支える面と反対側に溝を有するＣＶＤ装置用サセプ
タ。 - 【請求項２】 前記サセプタは円柱状に形成され、前記
溝は前記サセプタと同心状のリング状溝である請求項１
記載のＣＶＤ装置用サセプタ。 - 【請求項３】 前記サセプタ端（側面）から前記溝の切
り口（溝の外周側面）までの距離ａに対する溝深さｂの
比と溝幅ｃの比を、それぞれ３／３≦ｂ／ａ≦５／３、
３／６≦ｃ／ａ≦５／６とした請求項２記載のＣＶＤ装
置用サセプタ。 - 【請求項４】 高周波コイルの高周波誘導により発熱さ
れるサセプタであって、そのサセプタの周囲に、該サセ
プタからの輻射熱を吸収、放熱し、且つ磁界の侵入が可
能な材料からなる熱輻射体を備えたＣＶＤ装置用サセプ
タ。 - 【請求項５】 高周波コイルの高周波誘導により加熱さ
れ、内部を原料ガスが通り抜ける貫通孔を有し、且つそ
の貫通孔内に、基板を支える面を有するＣＶＤ装置用サ
セプタ。 - 【請求項６】 原料ガスの注入用のガスノズルを備えた
反応管と、 前記反応管を取り巻くように配置された高周波コイル
と、 前記反応管内に配置され、前記高周波コイルの高周波誘
導により加熱され、該高周波コイルにより発生する磁界
の方向に、且つ基板を支える面と反対側に溝を有するサ
セプタと、 を備えた高周波誘導加熱装置を有するＣＶＤ装置。 - 【請求項７】 前記サセプタは円柱状に形成され、前記
溝は前記サセプタと同心状のリング状溝である請求項６
の高周波誘導加熱装置を有するＣＶＤ装置用サセプタ。 - 【請求項８】 前記サセプタ端（側面）から前記溝の切
り口（溝の外周側面）までの距離ａに対する溝深さｂの
比と溝幅ｃの比を、それぞれ３／３≦ｂ／ａ≦５／３、
３／６≦ｃ／ａ≦５／６とした請求項７記載の高周波誘
導加熱装置を有するＣＶＤ装置用サセプタ。 - 【請求項９】 原料ガスの注入用のガスノズルを備えた
反応管と、 前記反応管を取り巻くように配置された高周波コイル
と、 前記反応管内に配置され、前記高周波コイルの高周波誘
導により発熱されるサセプタと、 前記反応管内において前記サセプタを覆うように配置さ
れ、該サセプタからの輻射熱を吸収、放熱し、且つ磁界
の侵入が可能な材料からなる熱輻射体と、 を備えた高周波誘導加熱装置を有するＣＶＤ装置。 - 【請求項１０】 原料ガスの注入用のガスノズルを備え
た反応管と、 前記反応管を取り巻くように配置された高周波コイル
と、 前記反応管内に配置され、前記高周波コイルの高周波誘
導により加熱され、内部を原料ガスが通り抜ける貫通孔
を有し、且つその貫通孔内に、基板を支える面を有する
サセプタと、 を備えた高周波誘導加熱装置を有するＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157105A JP3061755B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Ｃｖｄ装置用サセプタ及び高周波誘導加熱装置を有するｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157105A JP3061755B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Ｃｖｄ装置用サセプタ及び高周波誘導加熱装置を有するｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012364A true JPH1012364A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3061755B2 JP3061755B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=15642347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8157105A Expired - Fee Related JP3061755B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Ｃｖｄ装置用サセプタ及び高周波誘導加熱装置を有するｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3061755B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001023303A1 (de) * | 1999-09-29 | 2001-04-05 | Electrovac, Fabrikation Elektrotechnischer Spezialartikel Gesellschaft M.B.H. | Verfahren zur herstellung einer nanotube-schicht auf einem substrat |
| US6368404B1 (en) * | 1999-04-23 | 2002-04-09 | Emcore Corporation | Induction heated chemical vapor deposition reactor |
| JP2007036110A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Toyota Motor Corp | はんだ付け装置およびはんだ付けされた装置の製造方法 |
| WO2008078501A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Tokyo Electron Limited | 成膜装置および成膜方法 |
| US7662649B2 (en) | 2004-04-08 | 2010-02-16 | Micron Technology, Inc. | Methods for assessing alignments of substrates within deposition apparatuses; and methods for assessing thicknesses of deposited layers within deposition apparatuses |
| WO2010047155A1 (ja) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置 |
| JP2010095431A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Toyota Motor Corp | ＳｉＣ薄膜形成装置 |
| DE112012000726T5 (de) | 2011-03-04 | 2013-11-14 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Suszeptor und Verfahren zum Herstellen eines Epitaxialwafers unter Verwendung desselben |
| JP2019096765A (ja) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣエピタキシャル成長装置 |
| JP2019096764A (ja) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣエピタキシャル成長装置 |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP8157105A patent/JP3061755B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003510462A (ja) * | 1999-09-29 | 2003-03-18 | エレクトロファク，ファブリカツィオーン エレクトロテクニシャー スペツィアラルティクテル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 基材上にナノチューブ層を生成する方法 |
| US7033650B2 (en) | 1999-09-29 | 2006-04-25 | Electrovac, Fabrikation, Elektrotechnischer Spezialartikel, Gesellschaft Mbh | Method of producing a nanotube layer on a substrate |
| JP4718742B2 (ja) * | 1999-09-29 | 2011-07-06 | エレクトロファク，ファブリカツィオーン エレクトロテクニシャー スペツィアラルティクテル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 基材上にナノチューブ層を生成する方法 |
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| JP2010103280A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
| WO2010047155A1 (ja) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置 |
| US8658951B2 (en) | 2008-10-23 | 2014-02-25 | Tokyo Electron Limited | Heat treatment apparatus |
| DE112012000726T5 (de) | 2011-03-04 | 2013-11-14 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Suszeptor und Verfahren zum Herstellen eines Epitaxialwafers unter Verwendung desselben |
| US9708732B2 (en) | 2011-03-04 | 2017-07-18 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Susceptor with groove provided on back surface and method for manufacturing epitaxial wafer using the same |
| JP2019096765A (ja) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣエピタキシャル成長装置 |
| JP2019096764A (ja) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 昭和電工株式会社 | ＳｉＣエピタキシャル成長装置 |
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| Publication number | Publication date |
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