JPH1187251A - Vapor phase growth apparatus - Google Patents

Vapor phase growth apparatus

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JPH1187251A
JPH1187251A JP23613897A JP23613897A JPH1187251A JP H1187251 A JPH1187251 A JP H1187251A JP 23613897 A JP23613897 A JP 23613897A JP 23613897 A JP23613897 A JP 23613897A JP H1187251 A JPH1187251 A JP H1187251A
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JP
Japan
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heater
semiconductor wafer
phase growth
vapor phase
growth apparatus
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JP23613897A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Tanaka
中 一 宏 田
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vapor phase growth apparatus with highly precise temperature control. SOLUTION: A vapor phase growth apparatus that forms a vapor phase growth film on a surface of a semiconductor wafer 106 is provided. Therein, a heater 1 that is installed in the back side of the semiconductor wafer 16 and heats the wafer 16, a space control means 36, and others to control a space between the wafer 106 and a heater 1 are included. The heater 1 comprises a plurality of split heater parts and provides a power supply control means to individual power supplies of the heater parts.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気相成長装置に係
り、特に半導体ウエーハの表面にエピタキシャル気相成
長させる枚葉式の気相成長装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor-phase growth apparatus, and more particularly to a single-wafer-type vapor-phase growth apparatus for performing epitaxial vapor-phase growth on the surface of a semiconductor wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ウエーハの表面にエピタキシャル
成長で層を形成するエピタキシャル成長装置としては、
多数の半導体ウエーハを一括処理するバッチ処理タイプ
と、半導体ウエーハを一枚ずつ処理する枚葉処理タイプ
がある。
2. Description of the Related Art An epitaxial growth apparatus for forming a layer on a surface of a semiconductor wafer by epitaxial growth includes:
There are a batch processing type in which a large number of semiconductor wafers are collectively processed, and a single-wafer processing type in which semiconductor wafers are processed one by one.

【0003】バッチ型のエピタキシャル装置は、高い生
産性を有し、従ってスループットが高いという利点を有
する。一方、枚葉型のエピタキシャル装置は、エピタキ
シャル成長による層の膜厚を半導体ウエーハの全面にわ
たって均一にかつ高精度に制御できるという利点を有す
る。
[0003] Batch type epitaxial devices have the advantage of high productivity and therefore high throughput. On the other hand, the single-wafer type epitaxial apparatus has an advantage that the thickness of a layer formed by epitaxial growth can be controlled uniformly and with high accuracy over the entire surface of a semiconductor wafer.

【0004】半導体素子は、近年、益々高集積化されて
おり、これに伴ってエピタキシャル成長技術も、その成
長層を基板全面で均一に、かつ、高精度に膜厚を制御す
ることが必要とされている。また、半導体ウエーハの材
料効率向上のため、大口径化も進んでいる。
In recent years, semiconductor elements have been increasingly integrated, and accordingly, epitaxial growth techniques also require that the thickness of the grown layers be controlled uniformly and with high precision over the entire surface of the substrate. ing. Also, in order to improve the material efficiency of the semiconductor wafer, the diameter of the semiconductor wafer has been increased.

【0005】これらを実現するため、エピタキシャル成
長装置は、従来のバッチ処理型から枚葉処理型へその技
術的重要度を移行させている。このことは、CVDを含
め、気相成長装置一般に適用される装置においても同様
である。
In order to realize these, the epitaxial growth apparatus has shifted its technical importance from the conventional batch processing type to the single-wafer processing type. This is the same in an apparatus generally applied to a vapor phase growth apparatus including CVD.

【0006】枚葉式処理型でキーポイントとなるのは、
スループットに関するものである。スループット向上の
ため、加熱または冷却時間の短縮化及び半導体ウエーハ
の搬送時間の短縮化と、エピタキシャル成長速度の高速
化とが考えられるが、特に後者については半導体ウエー
ハを数百回転以上の高速で回転させることにより、反応
ガスを半導体ウエーハ表面に引き寄せ(ポンプ効果)、
エピタキシャル成長反応が進む半導体ウエーハ表面の直
ぐ上の境界層を薄化し、反応ガスの供給効率を上げて成
長速度の増加を図っている。なお、この反応ガスとして
は、一般にSiHやSiHCl等が使用される。
The key point in the single-wafer processing type is that
It is about throughput. In order to improve the throughput, shortening the heating or cooling time and shortening the transport time of the semiconductor wafer and increasing the epitaxial growth rate can be considered. Particularly, in the latter case, the semiconductor wafer is rotated at a high speed of several hundred rotations or more. As a result, the reaction gas is attracted to the semiconductor wafer surface (pump effect),
The boundary layer immediately above the semiconductor wafer surface where the epitaxial growth reaction proceeds is thinned to increase the reaction gas supply efficiency to increase the growth rate. Note that SiH 4 , SiH 2 Cl 2 or the like is generally used as the reaction gas.

【0007】また、反応炉内を減圧制御し、半導体ウエ
ーハからのオートドープを抑制し、そしてさらに反応ガ
スの流れを整え、滞留等の影響によるパーティクルの増
加を防いでいる。
In addition, the pressure inside the reaction furnace is controlled to reduce auto-doping from the semiconductor wafer, and the flow of the reaction gas is adjusted to prevent an increase in particles due to the influence of stagnation or the like.

【0008】ここで基本的な枚葉型気相成長装置の概略
構成を図3に示す。
FIG. 3 shows a schematic configuration of a basic single wafer type vapor phase growth apparatus.

【0009】気相成長室101の上部のガス供給口10
2より整流板103を通して反応ガスを気相成長室10
1へ流入させ、支持台となるサセプター105の上に半
導体ウエーハ導入口104より半導体ウエーハ106を
導入し載置する。半導体ウエーハ106をサセプター1
05ごと回転軸107を中心にモータ等の回転装置11
2によって回転させ、ヒータ108を放射温度計109
にて半導体ウエーハ106を温度制御しながら所定の温
度に加熱し、半導体ウエーハの表面に成膜する。反応ガ
スは気相成長室101の下部に設けられている排気口1
10より図示を省略されたドライポンプを通して排気さ
れる。気相成長室101の外壁120の内側には、円筒
状の石英反応管121が設けられており、また、石英反
応管121と同軸状にその内径側にサセプター105を
囲うように内側石英リング122が設けられている。
The gas supply port 10 at the upper part of the vapor growth chamber 101
The reaction gas is passed through the rectifying plate 103 from the
The semiconductor wafer 106 is introduced from the semiconductor wafer inlet 104 into the susceptor 105 serving as a support table. The semiconductor wafer 106 is susceptor 1
A rotating device 11 such as a motor around the rotating shaft 107 along with 05
2 to rotate the heater 108 to the radiation thermometer 109
The semiconductor wafer 106 is heated to a predetermined temperature while controlling the temperature, and a film is formed on the surface of the semiconductor wafer. The reaction gas is supplied to an exhaust port 1 provided at a lower part of the vapor phase growth chamber 101.
The air is evacuated from a dry pump (not shown). A cylindrical quartz reaction tube 121 is provided inside an outer wall 120 of the vapor phase growth chamber 101, and an inner quartz ring 122 is coaxial with the quartz reaction tube 121 so as to surround the susceptor 105 on the inner diameter side. Is provided.

【0010】図4に気相成長室内の反応ガスの流れを模
式的に示す。
FIG. 4 schematically shows the flow of the reaction gas in the vapor phase growth chamber.

【0011】反応炉上部より導入された反応ガス125
は半導体ウエーハ106表面に到達した後、外周方向に
はき出され、石英反応管121の管壁に沿って排気口1
10へ向かう。
Reaction gas 125 introduced from the upper part of the reactor
Reaches the surface of the semiconductor wafer 106, is extruded in the outer peripheral direction, and extends along the tube wall of the quartz reaction tube 121.
Go to 10.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このような枚葉型気相
成長装置において、半導体ウエーハ106を加熱するた
めの熱源としては、急昇降温を可能にするために、ま
た、半導体ウエーハ106表面側の反応ガス125の流
れを乱さないように障害物のない構造とするために、半
導体ウエーハ106の裏面から直にSiCコートを施し
たC(炭素)製の抵抗加熱ヒータ108が用いられてい
る。
In such a single wafer type vapor phase epitaxy apparatus, the heat source for heating the semiconductor wafer 106 is to enable rapid temperature rise and fall, In order to have a structure without obstacles so as not to disturb the flow of the reaction gas 125, a resistance heater 108 made of C (carbon) coated with SiC directly from the back surface of the semiconductor wafer 106 is used.

【0013】この場合、半導体ウエーハ106の保持に
おいては、半導体ウエーハ106の最外周部の約2mm
程度の幅の部分が、SiCコートを施したC製のサセプ
ターザグリ部105aで支えられている。半導体ウエー
ハ106のサセプターザグリ部105aに接触する部分
は、サセプター105を通して加熱されることになるた
め加熱が不十分になる傾向にある。このため、半導体ウ
エーハ106の全体を単一のヒータを用い均一に加熱す
ることは困難であり、特にサセプターザグリ部105a
に接触する部分を含めて単一ヒータで半導体ウエーハの
面内の全体を均一に加熱することは困難である。
In this case, in holding the semiconductor wafer 106, the outermost peripheral portion of the semiconductor wafer 106 is about 2 mm.
The approximately wide portion is supported by a C susceptor counterbore portion 105a coated with SiC. The portion of the semiconductor wafer 106 that contacts the susceptor counterbore portion 105a is heated through the susceptor 105, and tends to be insufficiently heated. For this reason, it is difficult to uniformly heat the entire semiconductor wafer 106 using a single heater. In particular, the susceptor counterbore 105a
It is difficult to uniformly heat the entire surface of the semiconductor wafer with a single heater including a portion that contacts the semiconductor wafer.

【0014】このためヒータ108は、図6に示すよう
に、中心より同心円状に配設された円盤型部131とそ
の外側のドーナツ型部132、133、134、13
5、136に分離されて構成され、各々の部分は独立し
て電力的に温度制御が行われていた。
For this reason, as shown in FIG. 6, the heater 108 comprises a disc-shaped portion 131 arranged concentrically from the center and a donut-shaped portion 132, 133, 134, 134, 13 outside the disc-shaped portion.
5, 136, and each part was independently temperature-controlled by electric power.

【0015】図6(a)は従来のヒータ108の表面を
示し、図6(b)はヒータ108の裏面を示す。図5は
図6(b)におけるA−A’における断面図である。
FIG. 6A shows the front surface of the conventional heater 108, and FIG. 6B shows the back surface of the heater 108. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.

【0016】図5および図6(b)に示すように紙面に
垂直に、絶縁性の例えば石英製の6枚のヒータ支持板1
38が円盤平板139上に立設されている。ヒータ支持
板138上には円盤型部131とドーナツ型部132、
133、134、135、136が固定載置されてい
る。また、円盤型部131とドーナツ型部132、13
3、134、135、136の各々に電力を供給するた
めの導線が内部に納入された電極台131a、132
a、133a、134a、135a、136aが紙面に
垂直に円盤平板139上に設けられている。電極台13
1a、132a、133a、134a、135a、13
6aの各々は、中央部にある複数の電極棒140a等に
それぞれ結合されている。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6 (b), perpendicularly to the plane of the drawing, six heater supporting plates 1 made of insulating material, for example, made of quartz.
Reference numeral 38 stands upright on the disk flat plate 139. On the heater support plate 138, a disk-shaped part 131 and a donut-shaped part 132,
133, 134, 135 and 136 are fixedly mounted. Further, the disk-shaped portion 131 and the donut-shaped portions 132, 13
Electrode stands 131a, 132 in which conductive wires for supplying power to each of 3, 134, 135, 136 are delivered.
a, 133a, 134a, 135a, and 136a are provided on a disk 139 perpendicular to the plane of the paper. Electrode table 13
1a, 132a, 133a, 134a, 135a, 13
Each of the electrodes 6a is coupled to a plurality of electrode rods 140a and the like at the center.

【0017】図5および図6に示すように、従来のヒー
タ108では、円盤型部131とドーナツ型部132、
133、134、135、136とは、ヒータ支持板1
38上に固定載置され、半導体ウエーハ106の面から
一定距離に設定されていた。
As shown in FIGS. 5 and 6, in the conventional heater 108, a disk-shaped portion 131, a donut-shaped portion 132,
133, 134, 135 and 136 are heater support plate 1
38, and is set at a fixed distance from the surface of the semiconductor wafer 106.

【0018】このような従来のヒータ108によって、
エピタキシャル成長層厚の面内バラツキは、例えば15
0mmφの半導体ウエーハ106において、エピタキシ
ャル成長層厚:2μm狙いに対し、1.95〜2.05
μmで制御可能であり、約5%程度の精度でエピタキシ
ャル成長させることが可能であった。
With such a conventional heater 108,
The in-plane variation of the epitaxial growth layer thickness is, for example, 15
In the case of the semiconductor wafer 106 having a diameter of 0 mmφ, the thickness of the epitaxial growth layer is set to 1.95 to 2.05 with the aim of 2 μm.
It could be controlled at μm, and could be epitaxially grown with an accuracy of about 5%.

【0019】しかしながら、半導体デバイスのさらなる
微細化と高集積化の要請があり、この要請を満たすよう
に製品特性の均一性と歩留り率の向上を図る上には、エ
ピタキシャル成長層はより一層の高平坦化が必要とされ
てきており、これを実現するためには気相成長装置の温
度制御に関して、さらに微調可能な装置構造が必要とさ
れていた。
However, there is a demand for further miniaturization and higher integration of semiconductor devices. In order to satisfy the demand and to improve the uniformity of the product characteristics and the yield, the epitaxial growth layer has a higher flatness. In order to realize this, an apparatus structure that can be further fine-tuned with respect to the temperature control of the vapor phase growth apparatus has been required.

【0020】そこて本発明の目的は、上記従来技術の有
する問題を解消し、高精度の温度制御が可能な気相成長
装置を提供することである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a vapor phase growth apparatus capable of controlling the temperature with high accuracy.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の気相成長装置は、半導体ウエーハの面上に
気相成長膜を形成する気相成長装置において、半導体ウ
エーハの裏面側に配設され半導体ウエーハを加熱するヒ
ータと、半導体ウエーハの面と前記ヒータとの間隔を制
御する間隔制御手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a vapor growth apparatus for forming a vapor growth film on a surface of a semiconductor wafer. And a heater for heating the semiconductor wafer, and an interval control means for controlling an interval between the surface of the semiconductor wafer and the heater.

【0022】前記ヒータは、分割された複数のヒータ部
分からなり、これらのヒータ部分に供給される電力を互
いに独立に制御する供給電力制御手段を備えることを特
徴とする。
The heater comprises a plurality of divided heater portions, and is provided with a supply power control means for controlling power supplied to these heater portions independently of each other.

【0023】前記間隔制御手段は、前記ヒータを一側で
保持する保持部材と、前記保持部材の他側を半導体ウエ
ーハの面に対し昇降制御する昇降制御手段と、を備える
ことを特徴とする。
The distance control means includes a holding member for holding the heater on one side, and an elevating control means for elevating the other side of the holding member with respect to the surface of the semiconductor wafer.

【0024】前記ヒータは、分割された複数のヒータ部
分からなり、これらのヒータ部分に供給される電力を互
いに独立に制御する供給電力制御手段を備え、前記間隔
制御手段は、前記ヒータ部分の各々を少なくとも3点で
保持する少なくとも3個の保持部材の組を1組とする複
数の組と、半導体ウエーハの面に対し、前記複数の各々
の組を互に独立に昇降制御する昇降制御手段と、を備え
ることを特徴とする。
The heater comprises a plurality of divided heater parts, and comprises a supply power control means for controlling the power supplied to these heater parts independently of each other. The interval control means comprises: A plurality of sets each including a set of at least three holding members for holding at least three points, and lifting control means for controlling lifting and lowering of each of the plurality of sets independently of each other with respect to the surface of the semiconductor wafer. , Is provided.

【0025】前記昇降制御手段は、前記ヒータ部分の各
々が半導体ウエーハの面と平行に維持されて昇降するよ
うに、それぞれの前記保持部材の組を半導体ウエーハの
面に対し昇降制御することを特徴とする。
The elevation control means controls the elevation of the respective sets of holding members with respect to the surface of the semiconductor wafer so that each of the heater portions is moved up and down while being maintained parallel to the surface of the semiconductor wafer. And

【0026】前記保持部材の組は、3個の保持部材から
なり、前記昇降制御手段は、前記ヒータ部分の各々が半
導体ウエーハの面と平行に維持されて昇降するように、
それぞれの前記保持部材の組を半導体ウエーハの面に対
し昇降制御することを特徴とする。
The set of holding members comprises three holding members, and the elevation control means moves up and down while maintaining each of the heater portions in parallel with the surface of the semiconductor wafer.
It is characterized in that each set of the holding members is controlled to move up and down with respect to the surface of the semiconductor wafer.

【0027】前記昇降制御手段は、半導体ウエーハの面
に対し、前記複数の組の各々の前記保持部材の組を構成
する各々の前記保持部材を互に独立に昇降制御すること
を特徴とする。
[0027] The elevation control means may independently control elevation of each of the holding members constituting the set of each of the plurality of sets with respect to the surface of the semiconductor wafer.

【0028】前記保持部材の組は、4個以上の保持部材
からなることを特徴とする。
The set of holding members is characterized by comprising four or more holding members.

【0029】前記保持部材の前記ヒータを保持する一側
はSiCでコートした部材で構成されていることを特徴
とする。
One side of the holding member for holding the heater is made of a member coated with SiC.

【0030】前記保持部材のうちの前記昇降制御手段に
よって昇降制御される部分である保持部材部分と前記ヒ
ータとの間に、前記保持部材部分の近傍の雰囲気と前記
ヒータの近傍の雰囲気とを仕切るための仕切り板を設け
たことを特徴とする。
An atmosphere near the holding member and an atmosphere near the heater are partitioned between the heater and the holding member, which is a part of the holding member that is controlled to be moved up and down by the elevation control means. And a partition plate for providing the same.

【0031】前記保持部材部分の近傍の雰囲気にN2 ガ
スを送ることを特徴とする。
The present invention is characterized in that N 2 gas is sent to the atmosphere near the holding member.

【0032】上述の発明において、本発明は次のように
作用する。
In the above-mentioned invention, the present invention operates as follows.

【0033】本発明の気相成長装置は、半導体ウエーハ
の面とヒータとの間隔を制御する間隔制御手段を備える
ので、電力的にヒータを制御することに加えて、半導体
ウエーハの面とヒータとの間隔を制御することによって
空間的にヒータの位置を制御し、高精度な温度制御をす
ることができる。
Since the vapor phase growth apparatus of the present invention is provided with interval control means for controlling the interval between the surface of the semiconductor wafer and the heater, in addition to controlling the heater electrically, the surface of the semiconductor wafer and the heater are controlled. By controlling the interval between the heaters, the position of the heater can be spatially controlled, and highly accurate temperature control can be performed.

【0034】ヒータは、分割された複数のヒータ部分か
らなり、これらのヒータ部分に供給される電力を互いに
独立に制御する供給電力制御手段を備えるので、各々の
ヒータ部分を電力的に独立的に制御することに加えて、
半導体ウエーハの面とヒータとの間隔を制御することに
よって空間的にヒータの位置を制御することによって高
精度な温度制御をすることができる。
The heater is composed of a plurality of divided heater portions and is provided with supply power control means for controlling the power supplied to these heater portions independently of each other. In addition to control,
By controlling the space between the surface of the semiconductor wafer and the heater and spatially controlling the position of the heater, high-precision temperature control can be performed.

【0035】分割された複数のヒータ部分の各々を少な
くとも3個の保持部材で少なくとも3点で保持し、昇降
制御手段で各々の保持部材の組を互に独立に昇降制御す
る。この場合、保持部材の一つの組を一体的に昇降制御
し、他の組とは互いに独立に昇降制御することも可能で
あり、さらに、保持部材の一つの組を構成する各々の保
持部材においても互いに独立に昇降制御することも可能
である。
Each of the plurality of divided heater portions is held at at least three points by at least three holding members, and the set of the holding members is controlled independently of each other by the lifting control means. In this case, one set of the holding members is integrally controlled to move up and down, and the other sets can be controlled to move up and down independently of each other.Moreover, in each of the holding members forming one set of the holding members, Can be controlled independently of each other.

【0036】3点で保持する場合は、3点で一つの面が
定まるのでヒータ部分の各々を一つの平面で支持するこ
とになる。
In the case of holding at three points, since one surface is determined by the three points, each of the heater portions is supported by one plane.

【0037】4点以上で保持する場合は、ヒータ部分を
支持する面は単一の平面ではなくなる場合もあるが、こ
の場合には例えば、半導体ウエーハの面上における不均
一な気相成長が生じ得る場合にも、ヒータ部分を曲面上
に分布させるようにし半導体ウエーハの面上における不
均一な気相成長を回避することができる。
When holding at four or more points, the surface supporting the heater portion may not be a single plane, but in this case, for example, non-uniform vapor phase growth on the surface of the semiconductor wafer occurs. Also in the case of obtaining, the heater portion can be distributed on the curved surface to avoid non-uniform vapor phase growth on the surface of the semiconductor wafer.

【0038】ヒータを保持する保持部材の一側をSiC
でコートした部材で構成することによって、半導体ウエ
ーハに近い側で保持部材から塵が生じることを回避し、
炭素材等に含まれる金属不純物による汚染を防ぐことが
できる。
One side of the holding member for holding the heater is made of SiC.
By configuring with a member coated with, to avoid generation of dust from the holding member on the side close to the semiconductor wafer,
It is possible to prevent contamination by metal impurities contained in the carbon material and the like.

【0039】保持部材のうちの昇降制御手段によって昇
降制御される部分である保持部材部分とヒータとの間に
仕切り板を設けることにより、塵等を発生しやすい部分
である上記保持部材部分から、半導体ウエーハあるいは
ヒータの近傍へ塵等が移動することを防止することがで
きる。
By providing a partition plate between the heater and the holding member portion, which is a portion of the holding member that is controlled to be lifted and lowered by the lifting control means, the holding member portion, which is a portion where dust and the like are likely to be generated, It is possible to prevent dust and the like from moving to the vicinity of the semiconductor wafer or the heater.

【0040】保持部材部分の近傍の雰囲気にN2 ガスを
送ることにより、塵等を発生しやすい部分である上記保
持部材部分から半導体ウエーハあるいはヒータの近傍へ
塵等が移動することを防止することができる。
By sending the N 2 gas to the atmosphere near the holding member portion, it is possible to prevent dust and the like from moving from the holding member portion, which is a portion where dust and the like are likely to be generated, to the vicinity of the semiconductor wafer or the heater. it can.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0042】本発明の係る気相成長装置は図3に示した
装置がヒータの部分を除けば、ほぼ同じ構成であるの
で、重複する部分の説明を省略し、ヒータの部分を詳細
に説明する。
The vapor phase growth apparatus according to the present invention has substantially the same configuration as that of the apparatus shown in FIG. 3 except for the heater, so that the description of the overlapping part will be omitted, and the heater will be described in detail. .

【0043】図1は、本願発明に係る気相成長装置にお
けるヒータ1について説明する断面図である。ヒータ1
の上方にはサセプター105が配設されており、サセプ
ター105には半導体ウエーハ106が載置されてい
る。サセプター105は回転軸線5の回りに回転する回
転枠体3の上端部に取り付けられており、サセプター1
05上の半導体ウエーハ106は、サセプター105と
ともに回転枠体3と一体的に回転軸線5の回りに回転す
る。回転枠体3はモータ等の回転装置7によって回転さ
れる。回転枠体3の上方部は大きい径の円柱形状を有し
ヒータ1等が納入されており、下方部は径の小さい円柱
形状を有し回転装置に結合されている。
FIG. 1 is a sectional view for explaining a heater 1 in a vapor phase growth apparatus according to the present invention. Heater 1
A susceptor 105 is disposed above the susceptor 105, and a semiconductor wafer 106 is mounted on the susceptor 105. The susceptor 105 is attached to the upper end of the rotating frame 3 that rotates around the rotation axis 5.
The semiconductor wafer 106 on 05 rotates together with the susceptor 105 around the rotation axis 5 integrally with the rotating frame 3. The rotating frame 3 is rotated by a rotating device 7 such as a motor. The upper part of the rotary frame 3 has a large diameter cylindrical shape and the heater 1 and the like are delivered, and the lower part has a small diameter cylindrical shape and is connected to a rotating device.

【0044】以下に、図1及び図2を参照して、ヒータ
1について詳細に説明する。
Hereinafter, the heater 1 will be described in detail with reference to FIGS.

【0045】図2(a)はヒータ1の表面を示し、図2
(b)はヒータ1の裏面を示す。図2は図2(b)にお
けるB−B’−B”における断面図である。
FIG. 2A shows the surface of the heater 1, and FIG.
(B) shows the back surface of the heater 1. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB′-B ″ in FIG.

【0046】ヒータ1は炭素からなり、SiCコートさ
れている。
The heater 1 is made of carbon and coated with SiC.

【0047】図2に示すように、ヒータ1は回転軸線5
を中心軸とした円盤型部11とその外側にリング状に配
設されたドーナツ型部12、13、14、15、16と
から構成されている。
As shown in FIG. 2, the heater 1 has a rotation axis 5
And a donut-shaped part 12, 13, 14, 15, 16 disposed in a ring shape outside of the disk-shaped part 11 having the center axis as a central axis.

【0048】ヒータ1の円盤型部11とドーナツ型部1
2、13、14、15、16の各々は、ヒータ保持部材
21、22、23、24、25、26とヒータ保持補助
部材21a,21a,22a,22a,23a,23
a,24a,24a,25a,25a,26a,26a
によって支持されている。
The disk-shaped part 11 and the donut-shaped part 1 of the heater 1
Each of 2, 13, 14, 15, 16 includes a heater holding member 21, 22, 23, 24, 25, 26 and a heater holding auxiliary member 21a, 21a, 22a, 22a, 23a, 23.
a, 24a, 24a, 25a, 25a, 26a, 26a
Supported by

【0049】ヒータ保持部材21・・26とヒータ保持
補助部材21a,21a・・26a,26aは、図2
(b)において紙面に垂直方向に延びる形状を有する。
例えば、ヒータ保持部材21とヒータ保持補助部材21
a,21aとは、中心部にあるため、図2(b)におい
て紙面に垂直方向に延びる柱状形状を有する。また、ヒ
ータ保持部材22・・26は、図2(b)において紙面
に垂直方向に延びるL字形状を有する。ヒータ保持部材
21は炭素材等の導電性の2個の柱状部材を細隙をおい
て並設し構成されている。ヒータ保持部材22…26の
各々は、炭素材等導電性の2個のL字状部材を細隙をお
いて並設し構成されている。2個の柱状部材と2個のL
字状部材はヒータ1に電流を供給する電線自身として機
能しており、一端はヒータ1に接続され、他端は後述す
る昇降軸36等の内部に配設された2本のMo製の軸体
に接続されている。なお、ヒータ保持部材21…26は
耐高温性であり導電性であれば炭素材以外の部材であっ
てもよい。ヒータ保持補助部材22a,22a…26
a,26aは電気的絶縁部材で構成されている。
The heater holding members 21, 26 and the heater holding auxiliary members 21a, 21a, 26a, 26a are shown in FIG.
(B) has a shape extending in a direction perpendicular to the paper surface.
For example, the heater holding member 21 and the heater holding auxiliary member 21
Since a and 21a are located at the center, they have a columnar shape extending in a direction perpendicular to the plane of FIG. 2B. The heater holding members 22 have an L-shape extending in the direction perpendicular to the plane of the drawing in FIG. The heater holding member 21 is configured by arranging two conductive columnar members such as carbon materials in parallel with a small gap. Each of the heater holding members 22... 26 is configured by arranging two conductive L-shaped members such as carbon materials in parallel with a small gap. Two columnar members and two L
The letter-shaped member functions as an electric wire itself for supplying a current to the heater 1, one end is connected to the heater 1, and the other end is provided with two Mo shafts disposed inside a lifting shaft 36 described later. Connected to the body. Note that the heater holding members 21 to 26 may be members other than carbon materials as long as they are high-temperature resistant and conductive. Heater holding auxiliary members 22a, 22a... 26
Reference numerals a and 26a are composed of electrically insulating members.

【0050】図2(b)または図1に示すように、ヒー
タ保持部材21・・26とヒータ保持補助部材21a,
21a・・26a,26aとは、中心軸線5に対し対向
して配置されており、円盤型部11・・ドーナツ型部1
6の各々のヒータ部分を3点で支持している。なお、ヒ
ータ保持部材21…26の各々は、前述したように2個
の柱状部材または2個のL字状部材で構成されているの
で、ヒータ部分と1点で支持しているわけではないが、
細隙をおいて並設されているので近似的に1点とみなし
ている。
As shown in FIG. 2B or FIG. 1, the heater holding members 21...
, 26a and 26a are disposed so as to face the center axis 5, and the disk-shaped portion 11 and the donut-shaped portion 1
6 are supported at three points. Since each of the heater holding members 21... 26 is constituted by two columnar members or two L-shaped members as described above, it is not necessarily supported at one point with the heater portion. ,
Since they are arranged side by side with a small gap, they are approximately regarded as one point.

【0051】図1では、ヒータ保持部材26とヒータ保
持補助部材26aのみが実線で示されており、他は点線
で示すか省略されている。
In FIG. 1, only the heater holding member 26 and the heater holding auxiliary member 26a are shown by solid lines, and the others are shown by dotted lines or omitted.

【0052】図1に示すように、ヒータ保持部材26と
ヒータ保持補助部材26a,26aの各々のL字状上部
の端部はドーナツ型部16を支持している。ヒータ保持
部材26の上端部とヒータ保持補助部材26a,26a
の上端部の3個の端部は一つの平面を形成し、この平面
がヒータ部分取付面となる。後述する実施の形態におい
ては、ヒータ部分取付面は平面とは限らないが、本実施
形態では3点で決まる平面である。ヒータ保持部材26
はこのヒータ部分取付面上に固定されている。ここで
は、ヒータ保持部材26等のヒータ部分取付面は、半導
体ウエーハ106の面と平行になるように設定される。
As shown in FIG. 1, the L-shaped upper end of each of the heater holding member 26 and the heater holding auxiliary members 26a, 26a supports the donut-shaped portion 16. Upper end of heater holding member 26 and heater holding auxiliary members 26a, 26a
The three end portions of the upper end portion form one plane, and this plane becomes a heater part mounting surface. In the embodiment described below, the heater portion mounting surface is not limited to a plane, but is a plane determined by three points in the present embodiment. Heater holding member 26
Is fixed on the heater part mounting surface. Here, the heater part mounting surface such as the heater holding member 26 is set to be parallel to the surface of the semiconductor wafer 106.

【0053】ヒータ保持補助部材26a,26aのそれ
ぞれのL字状底部の端部は、回転軸線5の回りに配設さ
れた6本の昇降軸の一つである電気的絶縁材で被覆され
た昇降軸36に結合されている。ヒータ保持部材26の
2つのL字状部材の底部の端部は、昇降軸36内に配設
されたMo製の軸体の各々に接続されている。昇降軸3
6の昇降に伴い、ヒータ部分取付面上のヒータ保持部材
26は半導体ウエーハ106の面と平行に昇降する。
The ends of the L-shaped bottoms of the auxiliary heater holding members 26a, 26a are covered with an electrical insulating material which is one of six elevating shafts arranged around the rotation axis 5. It is connected to a lifting shaft 36. The ends of the bottoms of the two L-shaped members of the heater holding member 26 are connected to respective Mo shafts disposed in the elevating shaft 36. Elevating shaft 3
As the wafer 6 moves up and down, the heater holding member 26 on the heater part mounting surface moves up and down in parallel with the surface of the semiconductor wafer 106.

【0054】他の5本の昇降軸は図1では図示されてい
ないが、それぞれの昇降軸には、ヒータ保持補助部材2
1a・・25aの各々のL字状底部の端部が結合されて
いる。ヒータ保持部材21…25の底部の端部はそれぞ
れの昇降軸内に配設されたMo製の軸体に接続されてい
る。昇降軸の昇降に伴い、ヒータ部分取付面上の対応す
るヒータ部分は半導体ウエーハ106の面と平行に昇降
する。
Although the other five elevating shafts are not shown in FIG. 1, each of the elevating shafts is provided with a heater holding auxiliary member 2.
The end of the L-shaped bottom of each of 1a... 25a is connected. The bottom end of each of the heater holding members 21... 25 is connected to a shaft made of Mo provided in each elevating shaft. As the elevating shaft moves up and down, the corresponding heater portion on the heater portion mounting surface moves up and down in parallel with the surface of the semiconductor wafer 106.

【0055】ヒータ保持部材26を構成する2個のL字
状部材の一端はドーナツ型部16に16a,16aにお
いて接続され、他端は昇降軸36の内部に配設されたM
o製の軸体の一端に接続されている。Mo製の軸体の他
端は電力制御装置9に接続されている。他のヒータ部分
においても、電力制御装置9に接続され対応する昇降軸
の内部を通るMo製の軸体によって電力が供給される。
電力制御装置9は制御部34に接続されており、制御部
34から温度制御等の指令を受けて電力制御装置9が制
御され、これによって、円盤型部131、ドーナツ型部
132、133、134、135、136の各ヒータ部
分に供給される電力が独立に制御される。
One end of each of the two L-shaped members constituting the heater holding member 26 is connected to the donut-shaped portion 16 at 16a, 16a, and the other end is provided with an M provided inside the elevating shaft 36.
It is connected to one end of a shaft made of o. The other end of the Mo shaft is connected to the power control device 9. Electric power is also supplied to the other heaters by the Mo shaft connected to the power control device 9 and passing through the corresponding elevating shaft.
The power control device 9 is connected to the control unit 34, and the power control device 9 is controlled by receiving a command such as temperature control from the control unit 34, whereby the disc-shaped portion 131, the donut-shaped portions 132, 133, 134 , 135, and 136 are independently controlled.

【0056】昇降軸36には、所定長さのギア37が固
設されている。ギア37の近傍にはギア37と歯合する
ギア38が配設されている。ギア38は、装置本体に固
着されたギア支持部材39によって支持されており、ス
テップモータ35で回転駆動制御される。ステップモー
タ35によってギア38が回転させられると、ギア38
と歯合するギア37を介して昇降軸36が昇降する。昇
降軸36が昇降すると、昇降軸36に結合されたヒータ
保持部材26とヒータ保持補助部材26aが昇降し、ド
ーナツ型部16が昇降し、ドーナツ型部16と半導体ウ
エーハ106の面との間の間隔が調整される。
A gear 37 having a predetermined length is fixed to the elevating shaft 36. A gear 38 meshing with the gear 37 is provided near the gear 37. The gear 38 is supported by a gear support member 39 fixed to the apparatus main body, and is rotationally controlled by a step motor 35. When the gear 38 is rotated by the step motor 35, the gear 38
The elevating shaft 36 moves up and down via a gear 37 meshing with the shaft. When the elevating shaft 36 moves up and down, the heater holding member 26 and the heater holding auxiliary member 26a coupled to the elevating shaft 36 move up and down, the donut-shaped portion 16 moves up and down, and the space between the donut-shaped portion 16 and the surface of the semiconductor wafer 106 is increased. The interval is adjusted.

【0057】図示しない他の昇降軸も同様に、互いに独
立に他のステップモータによって昇降制御されるように
構成されており、円盤型部11、ドーナツ型部12、1
3、14、15と、半導体ウエーハ106の面との間の
間隔が互いに独立して調整される。ステップモータ35
等の複数のステップモータは制御部34に接続されてお
り、制御部34から温度制御等の制御指令を受けてステ
ップモータ35等の複数のステップモータが制御され
る。
Similarly, the other elevating shafts (not shown) are configured to be controlled independently of each other by other stepping motors, so that the disk-shaped portion 11, the donut-shaped portions 12, 1
The distances between 3, 14, 15 and the surface of the semiconductor wafer 106 are adjusted independently of each other. Step motor 35
Are connected to the control unit 34, and a plurality of step motors such as the step motor 35 are controlled by receiving control commands such as temperature control from the control unit 34.

【0058】前述したように、半導体ウエーハ106の
最外周部の約2mm程度の幅の部分が、サセプターザグ
リ部105aで支えられているため、半導体ウエーハ1
06のサセプターザグリ部105aに接触する部分は、
サセプター105を通して加熱されることになるため加
熱が不十分になる傾向にあり、サセプターザグリ部10
5aに接触する部分を含めて半導体ウエーハ106の面
内の全体を均一に加熱することは容易でない。
As described above, the outer peripheral portion of the semiconductor wafer 106 having a width of about 2 mm is supported by the susceptor counterbore portion 105a.
06, the portion that contacts the susceptor counterbore portion 105a
Since the heating is performed through the susceptor 105, the heating tends to be insufficient.
It is not easy to uniformly heat the entire surface of the semiconductor wafer 106 including the portion in contact with 5a.

【0059】そこで、本発明においては、電力制御装置
9によって円盤型部131、ドーナツ型部132・・1
36の各ヒータ部分に供給される電力が独立に制御する
ことに加えて、円盤型部131、ドーナツ型部132・
・136の各ヒータ部分と半導体ウエーハ106の面と
の空間的間隔を互いに独立的に調整する。
Therefore, in the present invention, the power controller 9 controls the disk-shaped portion 131 and the donut-shaped portions 132.
In addition to independently controlling the power supplied to each of the heater portions 36, a disk-shaped portion 131, a donut-shaped portion 132
The spatial distance between each heater portion 136 and the surface of the semiconductor wafer 106 is adjusted independently of each other.

【0060】図1に示す例では、サセプターザグリ部1
05aの下方に位置するドーナツ型部16と半導体ウエ
ーハ106の面との間隔をもっとも小さくなるように調
整し、他のヒータ部分と半導体ウエーハ106の面との
間隔が山谷状に分布するように調整してある。これらの
間隔調整は、実験的なデータに基づき、半導体ウエーハ
106の面内の温度分布がもっとも均一になるように調
整される。なお、これらの空間的間隔は、半導体ウエー
ハ106の面上の薄膜の気相成長の全過程に渡って固定
的に設定することも可能であり、気相成長の過程に応じ
てあるいは雰囲気温度に応じて時間的に変化させること
も可能である。
In the example shown in FIG. 1, the susceptor counterbore unit 1
The gap between the donut-shaped portion 16 located below the area 05a and the surface of the semiconductor wafer 106 is adjusted to be the smallest, and the gap between another heater portion and the surface of the semiconductor wafer 106 is adjusted so as to be distributed in a mountain-valley shape. I have. These intervals are adjusted based on experimental data so that the temperature distribution in the plane of the semiconductor wafer 106 becomes the most uniform. These spatial intervals can be fixedly set over the entire process of vapor phase growth of the thin film on the surface of the semiconductor wafer 106, and can be set according to the vapor phase growth process or at ambient temperature. It is also possible to change over time according to it.

【0061】回転枠体3の上部内において、ヒータ1の
熱が下方へ伝達することを遮断するために、ヒータ1の
下方に円盤状の第1仕切り板41が配設され、また第1
仕切り板41の下方に、支持軸42a付きの円盤状の第
2仕切り板42が配設されている。第1仕切り板41は
第2仕切り板42上に立設された複数本の支柱41aに
よって支持されている。
In the upper part of the rotary frame 3, a first disc-shaped partition plate 41 is disposed below the heater 1 in order to prevent the heat of the heater 1 from being transmitted downward.
Below the partition plate 41, a disk-shaped second partition plate 42 with a support shaft 42a is disposed. The first partition plate 41 is supported by a plurality of columns 41a erected on the second partition plate 42.

【0062】支持軸42aは回転軸線5を軸線とする位
置にある。第1仕切り板41と第2仕切り板42には、
ヒータ保持部材21・・26やヒータ保持補助部材21
a,21a・・26a,26aや昇降軸36等の昇降動
作に支障がないように、複数の貫通孔が形成されてい
る。
The support shaft 42a is at a position where the rotation axis 5 is the axis. In the first partition plate 41 and the second partition plate 42,
The heater holding members 21 and 26 and the heater holding auxiliary member 21
A plurality of through holes are formed so as not to hinder the elevating operation of the a, 21a... 26a, 26a, the elevating shaft 36 and the like.

【0063】回転枠体3の内部には、回転軸線5の近傍
にこれと平行に下方から延びるN2ガス導入管44が設
けられており、N2 ガス導入管44からバッファガスと
してのN2 ガスが半導体ウエーハ106の裏面側から供
給されるようになっている。
An N 2 gas introduction pipe 44 is provided in the rotation frame 3 near the rotation axis 5 and extends from below in parallel with the rotation axis 5, and N 2 gas as a buffer gas is supplied from the N 2 gas introduction pipe 44 to the semiconductor. It is supplied from the back side of the wafer 106.

【0064】昇降軸36の上部先端とヒータ1との間に
配設された仕切り板41は、機能昇降軸36等の可動部
からの発塵の巻き上げを抑える機能も合わせ持つ。ま
た、N2 ガス導入管44からのN2 ガスを図示しない図
の下方の排気口へ排気することによって、昇降軸36等
の可動部からの発塵が巻き上げられることが抑制され
る。
The partition plate 41 disposed between the upper end of the elevating shaft 36 and the heater 1 also has a function of suppressing the generation of dust from the movable part such as the functional elevating shaft 36. Further, by exhausting the N2 gas from the N2 gas introduction pipe 44 to a lower exhaust port (not shown), the generation of dust from a movable portion such as the elevating shaft 36 is suppressed.

【0065】次に、図1および図2に示す本発明のヒー
タ1を用いた実施例と図5および図6に示す従来のヒー
タ108を用いた従来例との比較結果について説明す
る。
Next, a comparison result between the embodiment using the heater 1 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 and the conventional example using the conventional heater 108 shown in FIGS. 5 and 6 will be described.

【0066】図3に示す枚葉型気相成長装置の気相成長
室及び石英反応管構造でエピタキシャル成長させた。
Epitaxial growth was performed in a vapor phase growth chamber and a quartz reaction tube structure of the single wafer type vapor phase growth apparatus shown in FIG.

【0067】まず、従来例を説明する。図5および図6
に示す従来タイプである6分割に分離し独立に温度制御
可能な加熱ヒータ108を用い、エピタキシャル成長を
実施した。この時エピタキシャル成長は半導体ウエーハ
106の表面温度を6本の放射温度計19によってモニ
ターし、昇温時及びエピタキシャル成長時に面内温度バ
ラツキが最小となるように電力的に制御しながら行っ
た。また、半導体ウエーハ106とヒータ108との間
には8mmの間隔が保持されている状態とした。ヒータ
108は、SiCコートを施したC製のヒータ電極台1
36a等と絶縁性の材質からなるヒータ支持板138と
によって固定される。ヒータ電極台136a等は、絶縁
被覆された電極棒140a等の内部を通る電線を介して
電力が供給される。
First, a conventional example will be described. 5 and 6
The epitaxial growth was carried out using a heater 108 which can be divided into six parts as shown in FIG. At this time, the epitaxial growth was carried out by monitoring the surface temperature of the semiconductor wafer 106 with six radiation thermometers 19 and controlling the power so that the in-plane temperature variation was minimized during the temperature rise and during the epitaxial growth. In addition, an interval of 8 mm was maintained between the semiconductor wafer 106 and the heater 108. The heater 108 is a heater electrode base 1 made of C coated with SiC.
36a and the like and a heater support plate 138 made of an insulating material. Electric power is supplied to the heater electrode base 136a and the like via electric wires passing through the inside of the electrode rod 140a and the like coated with insulation.

【0068】この状態で通常市販されている150mm
φ,625μm厚の半導体ウエーハ106に厚さ2.0
μm狙いで、連続250枚のエピタキシャル成長層を形
成した。エピタキシャル成長層の成長条件は、H:3
0slmを流した雰囲気中で、SiHCl:100
sccm、B:30sccmの反応ガスを用い、
サセプター105を2000rpmで回転させ、115
0℃にて、50Torrの減圧化で、4分間成長させ
た。
In this state, a commercially available 150 mm
φ, 625 μm thick semiconductor wafer 106 has a thickness of 2.0
Continuous 250 epitaxially grown layers were formed aiming at μm. The growth condition of the epitaxial growth layer is H 2 : 3
SiH 2 Cl 2 : 100 in an atmosphere in which 0 slm was flowed
sccm, using a reaction gas of B 2 H 6 : 30 sccm,
The susceptor 105 is rotated at 2000 rpm, and 115
Growth was performed at 0 ° C. under a reduced pressure of 50 Torr for 4 minutes.

【0069】また、50枚に1度の割合でHClガスを
用い、サセプター等に堆積したSiを120μm程度除
去できるようにエッチングを行った。
Further, etching was performed by using HCl gas at a rate of once every 50 sheets so that Si deposited on the susceptor or the like could be removed by about 120 μm.

【0070】250枚処理終了後、エピタキシャル成長
層厚を通常一般に使用されている赤外線の反射を利用し
た膜厚測定装置にて、全数の半導体ウエーハ106につ
いて中心部から5mmピッチで70mm地点まで測定し
たところ、面内バラツキは1.95〜2.05μmで約
5%程にてエピタキシャル成長層が形成された。
After the completion of the treatment of 250 wafers, the thickness of the epitaxially grown layer was measured for all the semiconductor wafers 106 from the center to 70 mm at a pitch of 5 mm from the center by using a film thickness measuring apparatus using reflection of infrared rays generally used. The in-plane variation was 1.95 to 2.05 μm, and an epitaxial growth layer was formed at about 5%.

【0071】次に、本発明の実施例について説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described.

【0072】図1および図2に示す本発明のヒータ構造
を有するヒータ1を使用し、図3に示す装置とほぼ同様
の枚葉型気相成長装置を用い、上記と同様にエピタキシ
ャル成長を実施した。
Using the heater 1 having the heater structure of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, epitaxial growth was carried out in the same manner as described above using a single-wafer-type vapor phase growth apparatus substantially similar to the apparatus shown in FIG. .

【0073】ヒータ1は従来型と同じく、円盤型部13
1、ドーナツ型部132・・136のヒータ部分に6分
割に分離され、各々のヒータ部分は独立して供給電力が
制御された。各々のヒータ部分は昇降軸36等をステッ
プモータ35によって10μmピッチで上下可能な構造
にした。
The heater 1 is the same as the conventional type,
1. The heater parts of the donut-shaped parts 132... 136 are divided into six parts, and the supply power of each heater part is controlled independently. Each heater portion has a structure in which the elevating shaft 36 and the like can be moved up and down by a step motor 35 at a pitch of 10 μm.

【0074】ヒータ1による温度制御については、制御
部34からの指令を受けて電力制御装置9が各々のヒー
タ部分に供給する電力のデータを書き換える時間間隔を
利用して、制御部34がステップモータ35にも信号を
送り昇降軸36等の昇降距離を調整した。これによっ
て、供給電力による温度制御と、各々のヒータ部分と半
導体ウエーハ106との空間的間隔の調整による温度制
御とにより、2つの温度調整機構にてより細かく制御し
た。この下でエピタキシャル成長を実施した。
For the temperature control by the heater 1, the control unit 34 uses the time interval in which the power control unit 9 rewrites the data of the power supplied to each heater part in response to the instruction from the control unit 34, and A signal was also sent to 35 to adjust the elevating distance of the elevating shaft 36 and the like. As a result, the temperature control by the supplied power and the temperature control by adjusting the spatial interval between each heater portion and the semiconductor wafer 106 allow finer control by the two temperature adjusting mechanisms. Under this, epitaxial growth was performed.

【0075】この結果、本発明の実施例では、従来の場
合と同条件で250枚の半導体ウエーハ106にエピタ
キシャル成長層を形成し、面内バラツキを測定したとこ
ろ、1.98〜2.00μmであり、約1%程にてエピ
タキシャル成長層が形成された。また、半導体ウエーハ
106の表面に付着したパーティクルも数個程度であり
特に問題はなかった。
As a result, in the example of the present invention, an epitaxial growth layer was formed on 250 semiconductor wafers 106 under the same conditions as in the conventional case, and the in-plane variation was 1.98 to 2.00 μm. , About 1%, an epitaxially grown layer was formed. Further, the number of particles attached to the surface of the semiconductor wafer 106 was about several, and there was no particular problem.

【0076】上述したように、本発明の実施例によれ
ば、従来のエピタキシャル成長層厚は狙い値に対し±5
%の面内バラツキであったのに対し、±1.5%までは
抑制することができた。この結果、さらなる微細加工が
必要な高平坦化を要求されるデバイスの製造が可能にな
った。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the conventional epitaxially grown layer thickness is ± 5% of the target value.
%, But could be suppressed to ± 1.5%. As a result, it has become possible to manufacture a device that requires high flatness and requires further fine processing.

【0077】以上、本発明の実施形態によれば、ヒータ
1の円盤型部11とドーナツ型部12、13、14、1
5、16の各々を、電力的に独立的に温度制御すること
に加え、ヒータ1の円盤型部11とドーナツ型部12、
13、14、15、16の各々と半導体ウエーハ106
との間隔を空間的に独立的に制御することによってヒー
タ1と半導体ウエーハ106との間隔を温度制御のパラ
メータとして導入することが可能になり、半導体ウエー
ハ106の面内温度を均一にするため上で高精度に温度
制御することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the disk-shaped portion 11 of the heater 1 and the donut-shaped portions 12, 13, 14, 1
In addition to independently controlling the temperature of each of the heaters 5 and 16 in terms of electric power, the disk-shaped portion 11 and the donut-shaped portion 12 of the heater 1
13, 14, 15, 16 and the semiconductor wafer 106
, The space between the heater 1 and the semiconductor wafer 106 can be introduced as a parameter for temperature control. Temperature can be controlled with high accuracy.

【0078】これによって、サセプターとの接触部の昇
温ロスや反応炉外壁からの影響等を除去でき、より細か
な温度調整ができ、従来のエピタキシャル成長層厚は狙
い値に対し±5%の面内バラツキであったものが、±
1.5%までは抑制できた。
As a result, the temperature rise loss at the contact portion with the susceptor, the influence from the outer wall of the reactor, etc. can be eliminated, the temperature can be adjusted more finely, and the conventional epitaxially grown layer has a thickness of ± 5% of the target value. The variation was within ±
It could be suppressed up to 1.5%.

【0079】この結果、さらなる微細加工が必要な高平
坦化を要求されるデバイスにも適用できる半導体ウエー
ハを提供することができる。
As a result, it is possible to provide a semiconductor wafer that can be applied to a device requiring high flatness, which requires further fine processing.

【0080】また、ヒータ保持部材26等とヒータ保持
補助部材26a,22a等を一つの昇降軸36等で昇降
制御することにより、ドーナツ型部16等のヒータ部分
を半導体ウエーハ106の面に対し平面上に保持し昇降
制御することができる。
Further, by controlling the heater holding member 26 and the like and the heater holding auxiliary members 26a and 22a and the like by one elevating shaft 36 and the like, the heater portion such as the donut-shaped portion 16 and the like is flat with respect to the surface of the semiconductor wafer 106. It can be held up and controlled up and down.

【0081】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described.

【0082】前述の実施の形態では、ヒータ保持部材2
6のヒータ部分取付面は、半導体ウエーハ106の面と
平行な平面になるように設定され、昇降軸36の昇降に
伴いヒータ保持部材26は半導体ウエーハ106の面と
平行な平面上に維持されて昇降するように構成されてい
た。他のヒータ部分についても同様であった。
In the above embodiment, the heater holding member 2
6 is set to be a plane parallel to the surface of the semiconductor wafer 106, and the heater holding member 26 is maintained on a plane parallel to the surface of the semiconductor wafer 106 as the elevating shaft 36 moves up and down. It was configured to go up and down. The same applies to other heater parts.

【0083】これに対し、以下に述べる実施の形態にお
いては、ヒータ保持部材26が取り付けられるヒータ部
分取付面は、半導体ウエーハ106の面に対し、平行と
は限らず任意の方向に傾斜方向を選択でき、さらにはヒ
ータ保持部材26は曲面状のヒータ部分取付面上に取り
付けられ、ヒータ保持部材26は曲面形状を取り得るよ
うに構成されている。
On the other hand, in the embodiment described below, the heater portion mounting surface on which the heater holding member 26 is mounted is not limited to be parallel to the surface of the semiconductor wafer 106, and an inclined direction can be selected in any direction. Further, the heater holding member 26 is mounted on a curved heater part mounting surface, and the heater holding member 26 is configured to be able to take a curved surface shape.

【0084】このために、ヒータ保持部材26に対して
は、1本のヒータ保持部材26とこれに対し90度の角
度間隔をおいて分布する3本のヒータ保持補助部材26
a,26a,26aが設けられている。ヒータ保持部材
26は、1本のヒータ保持部材26と3本のヒータ保持
補助部材26a,26a,26aの計4本の部材の上端
部で保持され、半導体ウエーハ106の面に対し傾斜し
得るとともに曲面形状を取り得る。なお、3点で決まる
平面に対し他の1点が突出する量はせいぜい数mmであ
り、この程度であれば、ヒータ保持部材26は無理なく
曲面形状を取ることが可能である。
For this purpose, for the heater holding member 26, one heater holding member 26 and three heater holding auxiliary members 26 distributed at an angular interval of 90 degrees with respect to the heater holding member 26.
a, 26a, 26a are provided. The heater holding member 26 is held at the upper ends of a total of four members, one heater holding member 26 and three heater holding auxiliary members 26a, 26a, 26a, and can be inclined with respect to the surface of the semiconductor wafer 106. It can take a curved shape. The amount by which the other point protrudes from the plane determined by the three points is at most a few mm, and with this degree, the heater holding member 26 can easily take a curved shape.

【0085】1本のヒータ保持部材26と3本のヒータ
保持補助部材26a,26a,26aは、それぞれ別個
の4本の昇降軸に結合され、これらの4本の昇降軸は互
いに独立にステップモータで昇降制御されるように構成
されている。他のヒータ部分についても同様に、各々の
ヒータ部分は4本の昇降軸で昇降制御される。
The one heater holding member 26 and the three heater holding auxiliary members 26a, 26a, 26a are respectively connected to four separate lifting / lowering shafts, and these four lifting / lowering shafts are independent of each other. It is configured to be controlled to move up and down. Similarly, each of the other heater portions is controlled to move up and down by four lifting shafts.

【0086】本実施の形態によれば、次のような効果を
奏することができる。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.

【0087】ヒータ保持部材26等のヒータ部分のそれ
ぞれは、独立に4点において高さ調整が可能であるの
で、ヒータ保持部材26等を曲面形状をとるようにする
ことができ、ヒータ保持部材26等と半導体ウエーハ1
06との空間的間隔を二次元的に調整制御することが可
能になる。この結果、さらに高度に高精度にエピタキシ
ャル成長における温度制御を行うことができる。
Since the height of each of the heater portions such as the heater holding member 26 can be independently adjusted at four points, the heater holding member 26 and the like can have a curved surface shape. Etc. and semiconductor wafer 1
It is possible to two-dimensionally adjust and control the spatial distance from the control unit 06. As a result, it is possible to control the temperature in the epitaxial growth with higher precision.

【0088】例えば、半導体ウエーハ106のオリエン
テーションフラットによって示されるウエーハ106の
中心を通る結晶軸方向を対称軸としてその左右でエピタ
キシャル成長層の厚さバラツキが発生した場合におい
て、バラツキが発生した位置に最も近い位置にある昇降
軸を上下に操作することによって、バラツキを抑制する
ことができる。
For example, in the case where the thickness variation of the epitaxial growth layer occurs on the left and right sides with the crystal axis direction passing through the center of the wafer 106 indicated by the orientation flat of the semiconductor wafer 106 as the axis of symmetry, the position closest to the location where the variation occurs By operating the vertical shaft at the position up and down, variations can be suppressed.

【0089】なお、ここでは、一つのヒータ部分を4本
の昇降軸で昇降するとしたが、一つのヒータ部分を4本
よりさらに多数の昇降軸で昇降制御することにより、ヒ
ータ保持部材26等と半導体ウエーハ106との空間的
間隔を二次元的にさらに微調整することが可能になる。
In this case, one heater portion is moved up and down by four elevating shafts. However, by controlling the up and down movement of one heater portion by more than four elevating shafts, the heater holding member 26 and the like can be controlled. It is possible to further finely adjust the spatial distance from the semiconductor wafer 106 two-dimensionally.

【0090】以上の説明において、気相成長装置とし
て、枚葉型気相成長装置を例にとり説明したが、本発明
は、枚葉型気相成長装置に限らず、バッチ処理型相成長
装置に対しても適用可能である。
In the above description, a single wafer type vapor phase growth apparatus has been described as an example of a vapor phase growth apparatus. However, the present invention is not limited to a single wafer type vapor phase growth apparatus, but may be applied to a batch processing type phase growth apparatus. It is also applicable.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、半導体ウエーハの面とヒータとの間隔を制御する
間隔制御手段を設けたので、半導体ウエーハの面とヒー
タとの間隔を制御パラメータとして用い高精度に温度制
御可能な気相成長装置を提供することができる。
As described above, according to the structure of the present invention, since the interval control means for controlling the interval between the surface of the semiconductor wafer and the heater is provided, the interval between the surface of the semiconductor wafer and the heater is controlled. It is possible to provide a vapor phase growth apparatus that can be used as a parameter to control the temperature with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願発明の気相成長装置における複数にヒータ
部分に分割されたヒータとヒータの昇降制御手段の概略
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a heater divided into a plurality of heater portions and a heater elevation control means in a vapor phase growth apparatus of the present invention.

【図2】本願発明の気相成長装置におけるヒータの半導
体ウエーハ側にある表面(a)と、その裏面(b)を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing a front surface (a) on the semiconductor wafer side of a heater and a back surface (b) thereof in the vapor phase growth apparatus of the present invention.

【図3】一般的な気相成長装置の概略構成を示す断面
図。
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a general vapor phase growth apparatus.

【図4】図3におけるサセプタの近傍を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing the vicinity of a susceptor in FIG. 3;

【図5】従来の気相成長装置における複数にヒータ部分
に分割されたヒータの概略構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a heater divided into a plurality of heater portions in a conventional vapor phase growth apparatus.

【図6】従来の気相成長装置におけるヒータの半導体ウ
エーハ側にある表面(a)と、その裏面(b)を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a front surface (a) on the semiconductor wafer side of a heater and a back surface (b) thereof in a conventional vapor phase growth apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヒータ 3 回転枠体 5 回転軸線 9 電力制御装置 11 円盤型部(ヒータ部分) 12、13、14、15、16 ドーナツ型部(ヒータ
部分) 21、22、23、24、25、26 ヒータ保持部材 21a,21a,22a,22a,23a,23a,2
4a,24a,25a,25a,26a,26aヒータ
保持補助部材 34 制御部 35 ステップモータ 36 昇降軸 37、38 ギア 39 ギア支持部材 41 第1仕切り板 42 第2仕切り板 44 N2 ガス導入管 105 サセプター 105a サセプターザグリ部 106 半導体ウエーハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heater 3 Rotation frame 5 Rotation axis 9 Power control device 11 Disc-shaped part (heater part) 12, 13, 14, 15, 16 Donut-shaped part (heater part) 21, 22, 23, 24, 25, 26 Heater holding Members 21a, 21a, 22a, 22a, 23a, 23a, 2
4a, 24a, 25a, 25a, 26a, 26a Heater holding auxiliary member 34 Control unit 35 Step motor 36 Elevating shaft 37, 38 Gear 39 Gear supporting member 41 First partition plate 42 Second partition plate 44 N2 gas inlet tube 105 Susceptor 105a Susceptor Counterbore 106 Semiconductor wafer

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体ウエーハの面上に気相成長膜を形成
する気相成長装置において、 半導体ウエーハの裏面側に配設され半導体ウエーハを加
熱するヒータと、 半導体ウエーハの面と前記ヒータとの間隔を制御する間
隔制御手段とを備えることを特徴とする気相成長装置。
1. A vapor deposition apparatus for forming a vapor deposition film on a surface of a semiconductor wafer, comprising: a heater disposed on the back side of the semiconductor wafer for heating the semiconductor wafer; An interval control means for controlling an interval.
【請求項2】前記ヒータは、分割された複数のヒータ部
分からなり、これらのヒータ部分に供給される電力を互
いに独立に制御する供給電力制御手段を備えることを特
徴とする請求項1に記載の気相成長装置。
2. The heater according to claim 1, wherein the heater comprises a plurality of divided heater portions, and a supply power control means for controlling power supplied to these heater portions independently of each other. Vapor phase growth equipment.
【請求項3】前記間隔制御手段は、 前記ヒータを一側で保持する保持部材と、 前記保持部材の他側を半導体ウエーハの面に対し昇降制
御する昇降制御手段と、を備えることを特徴とする請求
項1または請求項2のいずれか1項に記載の気相成長装
置。
3. The distance control means includes: a holding member that holds the heater on one side; and a lifting control means that controls lifting and lowering of the other side of the holding member with respect to a surface of the semiconductor wafer. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein
【請求項4】前記ヒータは、分割された複数のヒータ部
分からなり、これらのヒータ部分に供給される電力を互
いに独立に制御する供給電力制御手段を備え、 前記間隔制御手段は、 前記ヒータ部分の各々を少なくとも3点で保持する少な
くとも3個の保持部材の組を1組とする複数の組と、 半導体ウエーハの面に対し、前記複数の組の各々の組を
互いに独立に昇降制御する昇降制御手段と、を備えるこ
とを特徴とする請求項3に記載の気相成長装置。
4. The heater comprises: a plurality of divided heater portions; and a supply power control means for controlling power supplied to these heater portions independently of each other; And a plurality of sets each including at least three holding members each holding at least three points, and a lifting and lowering unit that independently controls lifting and lowering of each of the plurality of sets with respect to a surface of the semiconductor wafer. The vapor phase growth apparatus according to claim 3, further comprising: a control unit.
【請求項5】前記昇降制御手段は、前記ヒータ部分の各
々が半導体ウエーハの面と平行に維持されて昇降するよ
うに、それぞれの前記保持部材の組を半導体ウエーハの
面に対し昇降制御することを特徴とする請求項4に記載
の気相成長装置。
5. The elevation control means controls the elevation of each set of holding members with respect to the surface of the semiconductor wafer such that each of the heater portions is moved up and down while being maintained in parallel with the surface of the semiconductor wafer. The vapor phase growth apparatus according to claim 4, wherein:
【請求項6】前記保持部材の組は、3個の保持部材から
なり、 前記昇降制御手段は、前記ヒータ部分の各々が半導体ウ
エーハの面と平行に維持されて昇降するように、それぞ
れの前記保持部材の組を半導体ウエーハの面に対し昇降
制御することを特徴とする請求項5に記載の気相成長装
置。
6. The set of holding members comprises three holding members, and the elevation control means controls each of the heater portions such that each of the heater portions is moved up and down while being maintained in parallel with the surface of the semiconductor wafer. The vapor phase growth apparatus according to claim 5, wherein the set of holding members is controlled to move up and down with respect to the surface of the semiconductor wafer.
【請求項7】前記昇降制御手段は、半導体ウエーハの面
に対し、前記複数の組の各々の前記保持部材の組を構成
する各々の前記保持部材を互に独立に昇降制御すること
を特徴とする請求項4に記載の気相成長装置。
7. The elevation control means independently controls elevation of each of the plurality of holding members constituting each of the plurality of sets of holding members with respect to a surface of a semiconductor wafer. The vapor phase growth apparatus according to claim 4, wherein
【請求項8】前記保持部材の組は、4個以上の保持部材
からなることを特徴とする請求項7に記載の気相成長装
置。
8. The vapor phase growth apparatus according to claim 7, wherein said set of holding members comprises four or more holding members.
【請求項9】前記保持部材の前記ヒータを保持する一側
はSiCでコートした部材で構成されていることを特徴
とする請求項3に記載の気相成長装置。
9. The vapor phase growth apparatus according to claim 3, wherein one side of the holding member for holding the heater is formed of a member coated with SiC.
【請求項10】前記保持部材のうちの前記昇降制御手段
によって昇降制御される部分である保持部材部分と前記
ヒータとの間に、前記保持部材部分の近傍の雰囲気と前
記ヒータの近傍の雰囲気とを仕切るための仕切り板を設
けたことを特徴とする請求項3に記載の気相成長装置。
10. An atmosphere in the vicinity of the holding member and an atmosphere in the vicinity of the heater, between the holding member and the heater, the holding member being a part of the holding member that is controlled to be moved up and down by the elevation control means. 4. The vapor phase growth apparatus according to claim 3, wherein a partition plate for partitioning is provided.
【請求項11】前記保持部材部分の近傍の雰囲気にN2
ガスを送ることを特徴とする請求項10に記載の気相成
長装置。
11. An atmosphere in the vicinity of the holding member portion includes N2.
The gas phase growth apparatus according to claim 10, wherein gas is sent.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100978567B1 (en) 2008-03-06 2010-08-27 삼성엘이디 주식회사 Chemical Vapor Deposition Apparatus
KR101523313B1 (en) * 2014-08-25 2015-05-27 주식회사 원익아이피에스 Substrate processing apparatus
KR101992378B1 (en) * 2018-12-05 2019-06-25 (주)앤피에스 Substrate processing apparatus
KR101992379B1 (en) * 2018-12-05 2019-06-25 (주)앤피에스 Apparatus for processing substrate and method for processing substrate

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