JPH11288887A - 半導体気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高純度で結晶欠損の少ない高品質の気相成長
薄膜を短時間に形成する。 【解決手段】 反応室９外であってサセプタ２の上方に
配されている上部赤外線ランプ６と、反応室９内であっ
てサセプタ２の下方に配されている下部加熱コイル５a
と、サセプタ２、下部加熱コイル５a及びベース７を一
体的に上下動させる上下動機構１３，２０と、反応室９
を形成するベルジャ１の下端とベース７とを接続するベ
ローズ２１とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの表
面に、気相成長により薄膜を形成する半導体気相成長装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて益々その重
要性が増しつつあるエピタキシャル成長は、化学気相成
長(ＣＶＤ:Chemical Vapor Deposition)の一種である
が、特に単結晶膜を形成するものであることから、多結
晶膜や非晶質膜を形成する他の化学気相成長とは区別さ
れている。

【０００３】このエピタキシャル成長は、多結晶膜等を
形成する他の化学気相成長よりも高温雰囲気中で進行す
るため、その工程には、通常、図７に示すような、縦型
反応炉が使用されることが多い。この縦（ディスク）型
反応炉は、耐熱性があり且つ純度の高い石英で形成され
た中空のベルジャ１０１と、ベルジャ１０１の下部開口
を塞ぐ水冷のステンレス製ベース１０７と、ベルジャ１
０１とベース１０７とで囲まれた反応室１０９内に配さ
れ、半導体ウエハ３が載置される円盤状のサセプタ１０
２と、反応室１０９内であってサセプタ１０２の下部に
配されている高周波誘導方式の加熱コイル１０５ａと、
この加熱コイル１０５ａを覆うコイルカバー１０５ｂ
と、サセプタ１０２を回転させるサセプタ回転軸１０８
と、反応室１０９内に原料ガスを供給するためのガス供
給管１０４と、を備えている。

【０００４】原料ガスとしては、エピタキシャル層の原
料となるSi化合物ガスと、エピタキシャル層の抵抗率を
決めるドーピングガスとが、一定の濃度で含んでいるも
のを用いる。この原料ガスは、サセプタ回転軸１０８内
に設けられたガス供給管１０４のノズルから反応室１０
９内へ、キャリヤガスと共に放射状に放出される。ま
た、反応の排気ガスは、ベース１０７に設けられた排気
管１１０から排出される。

【０００５】反応室１０９内で半導体ウエハ３と原料ガ
スとの反応が終了すると、サセプタ１０２が冷えるのを
持ち（２００〜３００℃）、次いで反応室１０９内を不
活性な窒素ガスで置換した後、手動でベルジャ１０１を
上方に持ち上げて、反応室１０９を開放し、ウエハ３の
取り出し、さらに新たなウエハの充填を行う。このた
め、この従来技術では、多数のウエハ（〜１５枚／６イ
ンチ）が充填可能なサセプタの場合、つまり、多くのウ
エハを一度に反応させるものでは、降温時間及び昇温時
間が成長反応時間の数倍必要になる上に、ベルジャ１０
１の開放のために不活性な窒素ガスによる反応室パージ
が必要になるために、生産工程が長くなり、生産性が著
しく低い。

【０００６】そこで、この欠点を改善する新たな装置と
して、図８に示す装置が提案されている。この装置で
は、反応室１０９ａ外であって、サセプタ１０２aの上
方に、加熱装置としての赤外線ランプ１０６を配し、サ
セプタ１０２aの下部の構造を簡略化し、このサセプタ
１０２aの下部に、サセプタ１０２aの上下・回転機構１
１１を設けている。また、ベルジャ１０１aの下方側部
に、ウエハ搬送口１１４を形成し、このウエハ搬送口１
１４にゲートバルブ１１５を設けている。ウエハ３と原
料ガスとの反応時には、サセプタ１０２aをウエハ搬送
口１１４から遠く且つ赤外線ランプ１０６に近い上方の
レベルに位置させる。ウエハ３の反応が終了すると、サ
セプタ１０２aをウエハ搬送口１１４とほぼ同じ下方の
レベルに位置させて、ゲートバルブ１１５を開け、ウエ
ハ搬送口１１４からサセプタ１０２a上のウエハ３を取
り出している。

【０００７】このような構造であれば、反応室１０９ａ
を開放することなく、ウエハ３の取り出し及び充填が可
能になる。このため、反応室内の温度が反応成長温度よ
りも僅かに低い温度（７００〜８００℃）であっても、
ウエハ３の取り出し及び充填が可能になり、降温時間及
び昇温時間を短くできる上に、ベルジャ１０１ａを完全
には開放しないために不活ガスによる反応室パージの時
間も短くでき、生産性を向上させることができる。

【０００８】以上の他、図７の装置と同種のものとし
て、特開平３−１３６３２０号公報に記載されたものが
ある。また、特開平３−１３２０１８号公報には、サセ
プタの下部に加熱装置を配しているものの、図７の装置
と同様に、反応室の側部にウエハ搬送口を設け、そこに
ゲートバルブを設けると共に、サセプタを上下動可能に
しているものが記載されている。これらの他、半導体気
相成長装置としては、特開平８−１１５８８６号公報に
記載されているものがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す技術や特開平３−１３６３２０号公報及び特開平３
−１３２０１８号公報に記載された技術では、製造時間
の短縮化を図ることができるものの、より高純度で結晶
欠損の少ない高品質の気相成長薄膜を形成することがで
きないという問題点がある。

【００１０】本発明は、以上のような従来技術の問題点
に着目し、製造時間の短縮化を図ることができると共
に、より高純度で結晶欠損の少ない高品質の気相成長薄
膜を形成することができる半導体気相成長装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の半導体気相成長装置は、側面に半導体ウエハを出し入
れするためのウエハ搬送口が形成されていると共に下方
が開口している中空のベルジャと、該ベルジャの下方の
開口を塞ぐベースと、該ベルジャと該ベースとで囲まれ
た反応室内に配され該半導体ウエハが載置されるサセプ
タと、を備え、該サセプタ上に該半導体ウエハを配し、
該反応室内に原料ガスを供給して、該半導体ウエハの表
面に気相化学反応による薄膜を形成する半導体気相成長
装置において、前記反応室外であって前記サセプタの上
方に配されている上加熱器と、前記反応室内であって前
記サセプタの下方に配されている下加熱器と、前記下加
熱器の少なくともサセプタ側を覆う非金属耐熱隔壁と、
前記サセプタの上面が前記ウエハ搬送口よりも上方のレ
ベルに位置している反応位置と、該サセプタの上面が該
ウエハ搬送口とほぼ同じレベルに位置しているウエハ搬
送位置との間で、該サセプタを上下動させると共に、前
記下加熱器、前記非金属耐熱隔壁及び前記ベースを上下
動させる上下動機構と、前記ベルジャに対する前記ベー
スの上下動で生じる、該ベルジャの下端と該ベースとの
隙間から外気が侵入するのを防ぐ反応室隔離手段と、を
備えていることを特徴とするものである。

【００１２】ここで、前記反応室隔離手段は、非通気性
及び可撓性を有し、前記ベルジャの下端と前記ベースと
の間隙を塞ぐベローズであってもよいし、上下動可能に
前記ベースを収納し、前記ベルジャの下端に接続されて
いるベース収納容器であってもよい。

【００１３】また、以上の半導体気相成長装置は、前記
上下動機構により前記反応室内を上下動し、前記サセプ
タが前記反応位置に位置しているときに前記ウエハ搬送
口の前記反応室側をほぼ塞ぐ、非金属耐熱性のウエハ搬
送口塞ぎ板を有していることが好ましい。この場合、前
記ウエハ搬送口塞ぎ板は、前記非金属耐熱隔壁に固定さ
れていることが望ましい。

【００１４】また、前記目的を達成するための他の半導
体気相成長装置は、側面に半導体ウエハを出し入れする
ためのウエハ搬送口が形成されていると共に下方が開口
している中空のベルジャと、該ベルジャの下方の開口を
塞ぐベースと、該ベルジャと該ベースとで囲まれた反応
室内に配され該半導体ウエハが載置されるサセプタと、
を備え、該サセプタ上に該半導体ウエハを配し、該反応
室内に原料ガスを供給して、該半導体ウエハの表面に気
相化学反応による薄膜を形成する半導体気相成長装置に
おいて、前記反応室外であって前記サセプタの上方に配
されている上加熱器と、前記反応室内であって前記サセ
プタの下方に配されている下加熱器と、前記下加熱器の
少なくともサセプタ側を覆う非金属耐熱隔壁と、前記サ
セプタの上面が前記ウエハ搬送口よりも上方のレベルに
位置している反応位置と、該サセプタの上面が該ウエハ
搬送口とほぼ同じレベルに位置しているウエハ搬送位置
との間で、該サセプタを上下動させると共に、前記下加
熱器、前記非金属耐熱隔壁を上下動させる上下動機構
と、前記非金属耐熱隔壁に固定されて前記上下動機構に
より前記反応室内を上下動し、前記サセプタが前記反応
位置に位置しているときに前記ウエハ搬送口の前記反応
室側をほぼ塞ぐ、非金属耐熱性のウエハ搬送口塞ぎ板
と、を備えていることを特徴とするものである。

【００１５】なお、ウエハ搬送口塞ぎ板を備えているも
のでは、前記ウエハ搬送口の前記反応室側縁から前記ウ
エハ搬送口塞ぎ板までの水平距離ｂに対して、前記ウエ
ハ搬送口の上縁から前記反応位置の前記サセプタの上面
までの鉛直距離ａが、２倍以上であることが望ましい。

【００１６】また、以上の各半導体気相成長装置は、前
記サセプタから鉛直下方に伸び、前記ベースを突き抜け
て、前記反応室外に突出しているサセプタ回転軸と、前
記ベースの下方に位置し、前記サセプタと共に前記サセ
プタ回転軸を回転させるサセプタ回転機構本体と、を備
えていることが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】まず、本発明に係る半導体気相成
長装置の実施形態について説明する前に、この基本形態
について、図１を用いて説明する。

【００１８】本発明に係る半導体気相成長装置の基本形
態は、中空円筒状のベルジャ１と、ベルジャ１の下部開
口を塞ぐベース７と、ベルジャ１とベース７とで囲まれ
た反応室９内に配され半導体ウエハ３が載置されるサセ
プタ２と、反応室９内に原料ガス等を供給するためのガ
ス供給管４と、反応室９内であってサセプタ２の下部に
配されている高周波誘導方式の下部加熱コイル（下加熱
器）５ａと、この下部加熱コイル５ａを覆うコイルカバ
ー（非金属耐熱隔壁）５ｂと、反応室９外であってサセ
プタ２の上部に配されている上部赤外線ランプ（上加熱
器）６と、サセプタ２を回転させるサセプタ回転機構１
１と、このサセプタ回転機構１１と共にサセプタ２を上
下動させるサセプタ上下動機構１２と、下部加熱コイル
５a及びコイルカバー５bを上下動させるコイル上下動機
構１３と、を備えている。

【００１９】ベルジャ１は、耐熱性があり且つ純度の高
い石英で形成されたている。また、ベース７は、ステン
レスで形成され、半導体ウエハ３の反応時には水冷され
る。このベース７には、排気管１０が接続されている。
サセプタ２は、円盤状を成し、その中央部分が貫通して
いる。このサセプタ２は、半導体ウエハ３の高温反応時
に、汚染源とならないよう、高純度カーボン材で形成さ
れ、その表面に炭化珪素がコーティングされている。

【００２０】サセプタ回転機構１１は、回転機構本体
と、この本体により回転させられるサセプタ回転軸８と
を有している。サセプタ上下動機構１２は、ベース７の
下部に配され、その上にサセプタ回転機構１１の本体が
設けられている。このサセプタ回転機構本体からは、サ
セプタ回転軸８がベース７を貫通して鉛直上方に伸びて
いる。このサセプタ回転軸８は、中空で、この中にガス
供給管４が挿通されている。サセプタ２は、このサセプ
タ回転軸８の上端に設けられ、ガス供給管４は、サセプ
タ２の貫通孔から上方に突出している。ガス供給管４の
上部であって、その側周には、反応室９内に放射状に原
料ガスを供給するための複数のノズルが形成されてい
る。

【００２１】コイル上下動機構１３は、上下動機構本体
と、この本体とコイル５ａとを連結する連結部材とを有
している。コイル上下動機構１３の本体は、ベース７の
下部に配され、この本体からベース７を貫通した連結部
材が上方に伸びている。この連結部材の上にコイル５a
が設けられている。

【００２２】下部加熱コイル５aは、サセプタ２の下方
であって、サセプタ回転軸８の外周側に配されている。
コイルカバー５ｂは、下部加熱コイル５ａの上側とサセ
プタ２の下側との間、サセプタ回転軸８の外周側と下部
加熱コイル５ａの内周側の間、下部加熱コイル５aの外
周側とベルジャ１の内周面側との間に、形成されてい
る。

【００２３】円筒状のベルジャ１の側周下部には、半導
体ウエハ３を反応室９へ出し入れするためのウエハ搬送
口１４が形成されている。このウエハ搬送口１４の出口
には、ゲートバルブ１５を介して、ウエハ搬送室１７が
連結されている。このウエハ搬送室１７には、ウエハ搬
送装置１６が設置されている。ウエハ搬送室１７には、
さらに、ゲートバルブ１８を介して、ウエハカセットが
収納されているカセット室１９が連結されている。

【００２４】以上の構成によれば、サセプタ２の表面に
並べた複数のウエハ３をその表裏両面から同時に加熱す
ることができ、ウエハ３は表裏の温度差が小さくなり熱
膨張差による変形が減少する。この結果、ウエハ３に発
生する結晶欠陥は大幅に低減される。また、エピタキシ
ャル成長反応時は、サセプタ２の上面がウエハ搬送口１
４よりも上方のレベルである反応位置に位置しており、
エピタキシャル成長反応がゲートバルブ１５やベース７
などの金属部品から十分に離れたサセプタ２の表面で実
施されることから、金属部品から発生する金属塩化物の
薄膜中への取り込み量は大幅に低減し、純度の高い薄膜
を形成することができる。また、原料ガスの供給を止め
成長反応を終えた後、ウエハ３の温度を僅かに下げ、下
部加熱コイル５ａとサセプタ２を下方のウエハ搬送口１
４と同じレベルの位置（ウエハ搬送位置）まで降下させ
て、ゲートバルブ１５を開け、ウエハ３の取り出し及び
装填ができることから、ガス供給・排出時間の短縮、降
温時間及び昇温時間の短縮等により、１サイクルの工程
時間が短縮され、高い生産性を得ることができる。さら
に、ウエハ上下動機構１２、コイル上下動機構１３の本
体、ウエハ回転機構の本体は、全て、反応室９の外に配
されているので、これらの駆動による発塵を防ぐことが
できると共に、これらを反応室９内に収納するすベース
を確保する必要がなくなり、反応室９の小型化、これに
よるガス供給量の削減、ガス供給・排出時間の短縮、降
温時間及び昇温時間の短縮を図ることができる。

【００２５】次に、本発明に係る半導体気相成長装置の
第１の実施形態について、図２を用いて説明する。な
お、先に説明した基本形態と同様の部位に関しては、同
一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【００２６】本実施形態は、サセプタ回転機構１１及び
サセプタ２と共に、ベース７を一体的に上下動させよう
というものである。

【００２７】ベルジャ１の下端とベース７とは、非通気
性及び可撓性を有するベローズ（反応室隔離手段）２１
で連結されている。このため、ベルジャ１に対してベー
ス７が相対的に下降しても、ベローズ２１が伸びて、ベ
ルジャ１の下端とベース７との間を塞ぐので、反応室９
内が大気開放されることはない。

【００２８】ベース７には、ベース上下動機構２０が設
けられている。このベース上下動機構２０は、ベース７
の下部に配されているベース上下動機構本体２０aと、
この本体２０aとベース７とを連結する連結部材２０bと
を有している。サセプタ回転機構１１の本体は、ベース
７の中央下面に固定され、この本体からベース７を貫通
したサセプタ回転軸８が鉛直上方に伸びている。このた
め、前述したように、ベース上下動機構２０を駆動する
と、ベース７、サセプタ回転機構１１、サセプタ２が、
一体的に上下動する。

【００２９】次に、本実施形態における気相成長装置を
用いての、エピタキシャル成長膜の形成工程について説
明する。

【００３０】直径２００ｍｍのＳiウエハ３を反応室１
内の直径９８０ｍｍのサセプタ２（反応位置）の上に二
重に同心円状に１４枚並べて、サセプタ２を１分に１５
回の速度で回転させると共に、ベルジャ１の上の上部赤
外ランプ６による輻射加熱とサセプタ２の下部の下部加
熱コイル５ａによる誘導加熱とを同時に行う。このた
め、ウエハ３は、表裏（上下）から均一に加熱されて反
応温度の１０００℃に保たれる。このとき，反応室９内
は、サセプタ２の中心に設置されたガス供給管４からキ
ャリヤガスの水素が１００リットル／ｍｉｎ供給されて
いる。ウエハ３を１分間加熱して表面に形成された自然
酸化膜を取り除いた後、キャリヤガスの水素ガスに、Ｓ
i原料とするジクロルシラン(ＳiＨ₂Ｃl₂)を０．５％、
及び、エピタキシャル層を所定の抵抗率にするためのド
ーピングガスを一定濃度混入して、ガス供給管４からウ
エハ３表面に供給し、エピタキシャル成長反応を開始さ
せる。

【００３１】以上のように、Ｓi原料を含む原料ガスを
供給し、エピタキシャル層が所望の厚みになると、原料
ガスの供給を止め、キャリヤガスである水素ガスのみを
供給しながら、上部赤外線ランプ（上加熱器）６及び下
部加熱コイル（下加熱器）５ａの出力を下げてウエハ温
度をおよそ８００℃まで降温する。

【００３２】その後、反応室内９の水素ガスを窒素ガス
に置換する。所定時間の窒素ガス置換の後、サセプタ２
の回転を止め、ベース上下動機構２０及びヒータ上下動
機構１３（両者で上下動機構を構成する。）を駆動さ
せ、ベース上下動機構２０の駆動でベース７を下げると
共に、ヒータ上下動機構１３の駆動で下部加熱コイル５
ａ及びコイルカバー５bも一体的に下げる。この時、ベ
ース７に固定されているサセプタ回転機構１１、このサ
セプタ回転機構１１のサセプタ回転軸８に固定されてい
るサセプタ２は、ベース７の下降で、反応位置からサセ
プタ２の上面がウエハ搬送口１４のレベルになるウエハ
搬送位置まで下がる。

【００３３】次に、ウエハ搬送口１４のゲ−トバルブ１
５を開けて、窒素ガス雰囲気の反応室９と同じく窒素ガ
ス雰囲気のウエハ搬送室１７とを連結し、ウエハ搬送装
置１６により、エピタキシャル膜の形成を終えたウエハ
３を反応室９内から取り出し、同時に新たなウエハ３を
ウエハ搬送位置のサセプタ２上に１４枚装填した後、ゲ
ートバルブ１５を閉じる。

【００３４】再び、上下動機構１２，１３を駆動して、
ベース７、サセプタ回転機構１１、サセプタ２、下部加
熱コイル５a、コイルカバー５bを上昇させ、サセプタ２
を反応位置まで上げる。続いて、サセプタ回転機構１１
を駆動し、サセプタ２を回転させる。

【００３５】反応室９内を窒素雰囲気から水素ガス雰囲
気に置換した後、上部赤外線ランプ６及び下部加熱コイ
ル５ａの出力を再び上げて、ウエハ３を１０００℃まで
昇温する。

【００３６】以下、水素ガスによる自然酸化膜除去、原
料ガスによるエピタキシャル層形成、降温、下部加熱コ
イル５a及びサセプタ２の下降、ウエハ３の取り出しと
装填の工程を繰返す。

【００３７】以上の本実施形態によれば、基本形態と同
様に、結晶欠陥のない高純度，高品質のエピタキシャル
成長膜を短い工程時間で生産することができる。具体的
に、直径９８０ｍｍのサセプタ２を用いた本実施形態の
装置では、結晶欠陥のないウエハの生産能力を２５％向
上させることができる。

【００３８】また、本実施形態では、基本形態のサセプ
タ上下動機構１２の換わりに、ベース上下動機構２０を
設け、ベース７やサセプタ回転機構１１と一体的にサセ
プタ２を上下動させているので、基本形態におけるサセ
プタ回転機構１１とサセプタ上下動機構１２との複雑な
接続機構を省略することができる。さらに、サセプタ回
転軸８とベース７との間のシールに関し、サセプタ回転
軸７の上下動に対するシールを行う必要がなくなり、サ
セプタ回転軸７の回転に対するシールのみを行えばよく
なり、シール機構の簡略化も図ることができる。したが
って、基本形態よりも、装置のコストを削減することが
できると共に、毒性の高い原料ガスの漏れ対策が容易に
なって安全性を向上させることもできる。

【００３９】次に、本発明に係る半導体気相成長装置の
第２の実施形態について、図３を用いて説明する。な
お、先に説明した第１の実施形態と同様の部位に関して
は、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【００４０】本実施形態は、反応室隔離手段として、第
１の実施形態におけるベローズ２１の換わりに、ベース
７を収納できるベース収納容器２２を用いたもので、そ
の他の構成に関しては第１の実施形態と同様である。

【００４１】ベース収納容器２２は、上部が開口してい
る中空円筒状の容器で、その上部開口はベース７のサイ
ズよりも僅かに大きい。ベース収納容器２２の上端は、
ベルジャ１の下端に連結されている。ベース上下動機構
２０の本体２０aは、ベース収納容器２２の下方に配さ
れ、その連結部材２０bは、本体２０ａから、ベース収
納容器２２の底板を貫通して、ベース７まで伸びてい
る。ベース７は、ベース収納容器２２で囲まれたベース
収納室２３内で上下動する。エピタキシャル成長時に
は、ベース収納室２３の内部を窒素ガスなどの不活性ガ
スでパ−ジすることにより装置の安全性を向上させる。

【００４２】本実施形態においても、基本形態と同様の
効果を得ることができると共に、第１の実施形態と同様
に、サセプタ回転機構１１及びベース７と一体的にサセ
プタ２を上下動させているので、装置のコストを削減す
ることができると共に、毒性の高い原料ガスの漏れ対策
が容易になって安全性を向上させることもできる。

【００４３】なお、本実施形態では、ベース収納室２３
の容量分だけ内部容量が第１の実施形態よりも増加して
いるので、供給ガス量が多くなるという欠点があるもの
の、反応室隔離手段として剛性のあるベース収納容器２
２を用いているので、可撓性を有するベローズ２１のよ
うに破れる心配がないという利点がある。

【００４４】次に、本発明に係る半導体気相成長装置の
第３の実施形態について、図４〜図６を用いて説明す
る。なお、先に説明した基本形態と同様の部位に関して
は、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【００４５】本実施形態は、図４及び図５に示すよう
に、第１の実施形態におけるウエハ搬送口１４の反応室
側をほぼ塞ぐ、ウエハ搬送口塞ぎ板２５を設けたもの
で、その他の構成に関しては第１の実施形態と同様であ
る。

【００４６】ウエハ搬送口塞ぎ板２５は、耐熱性がある
高純度の石英で形成されている。このウエハ搬送口塞ぎ
板２５は、サセプタ２が上昇して反応位置に位置してい
るときに、ウエハ搬送口１４に対向するよう、サセプタ
２と共に上下動するコイルカバー５bの端に固定されて
いる。したがって、このウエハ搬送口塞ぎ板２５は、サ
セプタ２と共にベルジャ１に対して相対的に上下動する
ので、ベルジャ１の内壁面に摺接して発塵しないよう、
ベルジャ１の内壁面から僅かに離れている。

【００４７】このように、本実施形態では、エピタキシ
ャル成長時には、ウエハ搬送口１４の反応室側がほぼ塞
がれるので、ウエハ搬送口１４の出口側に設けられてい
るゲートバルブ１５等の金属部材から発生する金属塩化
物の反応室９側への拡散を抑制でき、より薄膜の純度を
向上させることができる。

【００４８】ここで、図６を用いて、ウエハ搬送口１４
の反応室側縁からウエハ搬送口塞ぎ板２５までの水平距
離ｂに対する、ウエハ搬送口１４の上縁から反応位置の
サセプタ２の上面までの鉛直距離ａの比ａ／ｂと、汚染
量との関係を説明する。

【００４９】同図に示すように、ａ／ｂが大きくなるほ
ど、言い換えると、ａに対してｂが小さくなるほど、ま
たはｂに対してａが大きくなるほど、汚染量を小さくす
ることができる。特に、ａ／ｂが２以上になると、汚染
量は非常に少なくなることがわかる。このため、本実施
形態でも、ａ／ｂを２以上にしている。

【００５０】なお、この実施形態は、基本形態に対して
ウエハ搬送口塞ぎ板２５を設けたものであるが、第１の
実施形態及び第２の実施形態においても、同様に、ウエ
ハ搬送口塞ぎ板を設けてもよい。

【００５１】また、以上の各実施形態では、下加熱器と
して高周波誘導式の加熱コイル５ａを用いたが、抵抗加
熱やランプなどの他の加熱器を用いてもよい。同様に、
上加熱器に関しても、赤外線ランプ６以外の加熱器を用
いてもよい。

【００５２】また、以上の各実施形態では、シリコンの
エピタキシャル成長膜の形成に用いる装置として説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、多結晶
シリコン膜やナイトライド膜などのＣＶＤ装置に対して
も適用可能である。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、サセプタ上に載置した
ウエハをその上下両面から同時に加熱することができる
ので、ウエハは上下両面の温度差が小さくなり熱膨張差
による変形が減少する。この結果、ウエハに発生する結
晶欠陥を大幅に低減させることができる。また、エピタ
キシャル成長反応時は、サセプタの上面が、ウエハ搬送
口よりも上方のレベルである反応位置に位置しており、
ウエハ搬送口に設けられるゲートバルブやベースなどの
金属部品から十分に離れたているので、金属部品から発
生する金属塩化物の薄膜中への取り込み量は大幅に低減
し、純度の高い薄膜を形成することができる。

【００５４】また、サセプタが反応位置に位置している
ときにウエハ搬送口の反応室側をほぼ塞ぐウエハ搬送口
塞ぎ板を有するものでは、ウエハ搬送口の出口側に設け
られているゲートバルブ等の金属部材から発生する金属
塩化物の反応室側への拡散を抑制でき、より薄膜の純度
を向上させることができる。

【００５５】また、サセプタ、下加熱器、非金属耐熱隔
壁と共に、ベースを上下動させるものでは、構造の簡略
化を図ることができ、装置コストを下げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本形態としての半導体気相成長装置
の断面図である。

【図２】本発明の第一の実施形態としての半導体気相成
長装置の断面図である。

【図３】本発明の第二の実施形態としての半導体気相成
長装置の断面図である。

【図４】本発明の第三の実施形態としての半導体気相成
長装置の断面図である。

【図５】本発明の第三の実施形態としての半導体気相成
長装置のベルジャ及びウエハ搬送口塞ぎ板の斜視図であ
る。

【図６】本発明の第三の実施形態としての半導体気相成
長装置の、ウエハ搬送口の反応室側縁からウエハ搬送口
塞ぎ板までの水平距離ｂに対する、ウエハ搬送口の上縁
から反応位置のサセプタの上面までの鉛直距離ａの比ａ
／ｂと、汚染量との関係を示すグラフである。

【図７】従来の半導体気相成長装置の断面図である。

【図８】従来の他の半導体気相成長装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１…ベルジャ、２…サセプタ、３…半導体ウエハ、４…
ガス供給管、５ａ…下部加熱コイル（下加熱器）、５ｂ
…コイルカバー（非金属耐熱隔壁）、６…上部赤外線ラ
ンプ（上加熱器）、７…ベ−ス、８…サセプタ回転軸、
９…反応室，１０…排気管、１１…サセプタ回転機構、
１２…サセプタ上下動機構、１３…ヒータ上下動機構、
１４…ウエハ搬送口、１５，１８…ゲ−トバルブ、１６
…ウエハ搬送装置、１７…ウエハ搬送装室、，１９…カ
セット室、２０…ベース上下動機構、２１…ベローズ、
２２…ベース収納容器、２３…ベ−ス収納室，２５…ウ
エハ搬送口塞ぎ板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮内 昭浩 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 桜井 義彦 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 三瀬 信行 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 渡辺 智司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 池田 文秀 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側面に半導体ウエハを出し入れするための
   ウエハ搬送口が形成されていると共に下方が開口してい
   る中空のベルジャと、該ベルジャの下方の開口を塞ぐベ
   ースと、該ベルジャと該ベースとで囲まれた反応室内に
   配され該半導体ウエハが載置されるサセプタと、を備
   え、 該サセプタ上に該半導体ウエハを配し、該反応室内に原
   料ガスを供給して、該半導体ウエハの表面に気相化学反
   応による薄膜を形成する半導体気相成長装置において、 前記反応室外であって前記サセプタの上方に配されてい
   る上加熱器と、 前記反応室内であって前記サセプタの下方に配されてい
   る下加熱器と、 前記下加熱器の少なくともサセプタ側を覆う非金属耐熱
   隔壁と、 前記サセプタの上面が前記ウエハ搬送口よりも上方のレ
   ベルに位置している反応位置と、該サセプタの上面が該
   ウエハ搬送口とほぼ同じレベルに位置しているウエハ搬
   送位置との間で、該サセプタを上下動させると共に、前
   記下加熱器、前記非金属耐熱隔壁及び前記ベースを上下
   動させる上下動機構と、 前記ベルジャに対する前記ベースの上下動で生じる、該
   ベルジャの下端と該ベースとの隙間から外気が侵入する
   のを防ぐ反応室隔離手段と、 を備えていることを特徴とする半導体気相成長装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の半導体気相成長装置にお
   いて、 前記反応室隔離手段は、非通気性及び可撓性を有し、前
   記ベルジャの下端と前記ベースとの間隙を塞ぐベローズ
   であることを特徴とする半導体気相成長装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の半導体気相成長装置にお
   いて、 前記反応室隔離手段は、上下動可能に前記ベースを収納
   し、前記ベルジャの下端に接続されているベース収納容
   器であることを特徴とする半導体気相成長装置。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載の半
   導体気相成長装置において、 前記上下動機構により前記反応室内を上下動し、前記サ
   セプタが前記反応位置に位置しているときに前記ウエハ
   搬送口の前記反応室側をほぼ塞ぐ、非金属耐熱性のウエ
   ハ搬送口塞ぎ板を有していることを特徴とする半導体気
   相成長装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の半導体気相成長装置にお
   いて、 前記ウエハ搬送口塞ぎ板は、前記非金属耐熱隔壁に固定
   されていることを特徴とする半導体気相成長装置。
6. 【請求項６】側面に半導体ウエハを出し入れするための
   ウエハ搬送口が形成されていると共に下方が開口してい
   る中空のベルジャと、該ベルジャの下方の開口を塞ぐベ
   ースと、該ベルジャと該ベースとで囲まれた反応室内に
   配され該半導体ウエハが載置されるサセプタと、を備
   え、 該サセプタ上に該半導体ウエハを配し、該反応室内に原
   料ガスを供給して、該半導体ウエハの表面に気相化学反
   応による薄膜を形成する半導体気相成長装置において、 前記反応室外であって前記サセプタの上方に配されてい
   る上加熱器と、 前記反応室内であって前記サセプタの下方に配されてい
   る下加熱器と、 前記下加熱器の少なくともサセプタ側を覆う非金属耐熱
   隔壁と、 前記サセプタの上面が前記ウエハ搬送口よりも上方のレ
   ベルに位置している反応位置と、該サセプタの上面が該
   ウエハ搬送口とほぼ同じレベルに位置しているウエハ搬
   送位置との間で、該サセプタを上下動させると共に、前
   記下加熱器、前記非金属耐熱隔壁を上下動させる上下動
   機構と、 前記非金属耐熱隔壁に固定されて前記上下動機構により
   前記反応室内を上下動し、前記サセプタが前記反応位置
   に位置しているときに前記ウエハ搬送口の前記反応室側
   をほぼ塞ぐ、非金属耐熱性のウエハ搬送口塞ぎ板と、 を備えていることを特徴とする半導体気相成長装置。
7. 【請求項７】請求項４から６のいずれか一項に記載の半
   導体気相成長装置において、 前記ウエハ搬送口の前記反応室側縁から前記ウエハ搬送
   口塞ぎ板までの水平距離ｂに対して、前記ウエハ搬送口
   の上縁から前記反応位置の前記サセプタの上面までの鉛
   直距離ａが、２倍以上であることを特徴とする半導体気
   相成長装置。
8. 【請求項８】請求項１から７のいずれか一項に記載の半
   導体気相成長装置において、 前記サセプタから鉛直下方に伸び、前記ベースを突き抜
   けて、前記反応室外に突出しているサセプタ回転軸と、 前記ベースの下方に位置し、前記サセプタと共に前記サ
   セプタ回転軸を回転させるサセプタ回転機構本体と、 を備えていることを特徴とする半導体気相成長装置。