JPS60176223A - Ｃｖｄ装置等における反応チヤンバ−温度制御装置 - Google Patents
Ｃｖｄ装置等における反応チヤンバ−温度制御装置Info
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- JPS60176223A JPS60176223A JP3153284A JP3153284A JPS60176223A JP S60176223 A JPS60176223 A JP S60176223A JP 3153284 A JP3153284 A JP 3153284A JP 3153284 A JP3153284 A JP 3153284A JP S60176223 A JPS60176223 A JP S60176223A
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- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
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- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＣＶＤ装置等における反応チャンバー内温度制
御装置、更に詳しくはホントウオール縦形ＣＶＤ装置等
における反応チャンバー内温度制御装置に関するもので
あって、エピタキシャルあるいは拡散酸化装置にも用い
られる反応チャンバー内温度制御装置に関するものであ
る。
御装置、更に詳しくはホントウオール縦形ＣＶＤ装置等
における反応チャンバー内温度制御装置に関するもので
あって、エピタキシャルあるいは拡散酸化装置にも用い
られる反応チャンバー内温度制御装置に関するものであ
る。
現在使用されているエピタキシャル装置には第１図に示
す横形、縦形、バレル形の三種類がある。
す横形、縦形、バレル形の三種類がある。
第１図（ａ）に示す横形はウェーハ（１）をもったグラ
ハイドからなるサセプタ（２）が装置される。チャンバ
ー（３）は高周波コイル（６）が外周にある石英管で構
成され、ガスは入口（４）よりチャンバーすなわち炉内
に入り、出口（５）から排気されるようになっている。
ハイドからなるサセプタ（２）が装置される。チャンバ
ー（３）は高周波コイル（６）が外周にある石英管で構
成され、ガスは入口（４）よりチャンバーすなわち炉内
に入り、出口（５）から排気されるようになっている。
バレル形は第１図（ｂ）に示す如く、赤外線ランプ（７
）が外周に装置された石英管からなるチャンバー（８）
内にウェーハ（９）をもったドラム（１０）が回転自在
に装置され、チャンバー内にはガス入口（１１）からガ
スが供給され排気口（１２）から排気されるようになっ
ている。
）が外周に装置された石英管からなるチャンバー（８）
内にウェーハ（９）をもったドラム（１０）が回転自在
に装置され、チャンバー内にはガス入口（１１）からガ
スが供給され排気口（１２）から排気されるようになっ
ている。
第１図（Ｃ）に示す縦形は石英管からなるチャンバー（
１３）内にウェーハ（１５）が装置されかつグラハイド
からなるサセプタ（１４）が水平に回転自在に装置され
、サセプタ（１４）の下面に高周波コイル（１６）が装
置されており、ガスは管（１７）からチャンバーに送入
され排気口（１８）から排気されるようになっている。
１３）内にウェーハ（１５）が装置されかつグラハイド
からなるサセプタ（１４）が水平に回転自在に装置され
、サセプタ（１４）の下面に高周波コイル（１６）が装
置されており、ガスは管（１７）からチャンバーに送入
され排気口（１８）から排気されるようになっている。
以上のような横形のエピタキシャル装置は構造が簡単で
あり、トランジスタの生産にはかなり使用されているが
成長膜厚、比抵抗の分布が悪いためＶＬＳＩの生産用と
してはあまり使用されていない。
あり、トランジスタの生産にはかなり使用されているが
成長膜厚、比抵抗の分布が悪いためＶＬＳＩの生産用と
してはあまり使用されていない。
バレル形及び縦形は膜厚、比抵抗分布とも横形より優れ
ているため現在エピタキシャル成長用の主力機種として
使用されている。
ているため現在エピタキシャル成長用の主力機種として
使用されている。
しかしながらウェーハ径の増大にもとづく装置の大形化
に伴って膜厚、比抵抗分布に大きな影響を与えるガスの
流れ、サセプタ温度の均一性など精密な制御が困難とな
るためチャンバー内へのウェーハのチャージ枚数はおの
ずから制限される。
に伴って膜厚、比抵抗分布に大きな影響を与えるガスの
流れ、サセプタ温度の均一性など精密な制御が困難とな
るためチャンバー内へのウェーハのチャージ枚数はおの
ずから制限される。
一方ＬＳＩのパターンの微細化とこれに伴う素子の高集
積化への動きは急速で代表的なＭ○Ｓメモリーの集積度
は現在の６４にビットから２５６に、１Ｍビットさらに
は４ＭビットＩ）−ＲＡＭへと移行して行くものと考え
られており、この場合ＣＭＯ３が消費電力が少ない、ノ
イズマージンが大きい等の理由から中心的なデバイスに
なるものと予想されている。
積化への動きは急速で代表的なＭ○Ｓメモリーの集積度
は現在の６４にビットから２５６に、１Ｍビットさらに
は４ＭビットＩ）−ＲＡＭへと移行して行くものと考え
られており、この場合ＣＭＯ３が消費電力が少ない、ノ
イズマージンが大きい等の理由から中心的なデバイスに
なるものと予想されている。
ただし、ＣＭＯ３特有のラッチアンプ現象が起こり、Ｉ
Ｃの正常な動作を妨げる可能性があるため、これを押さ
える必要があるが、この解決策として基板にエピタキシ
ャルウェーハを使用することが最も効果的であり、更に
引上結晶より製作したウェーハに比べ、酸素濃度が少な
い、比抵抗分布がよい等の理由から高歩留りが期待でき
る。 ゛ しかしながら前述した装置を使用してエピタキシャル成
長を行うと、チャージ枚数が少ないため、ウェーハコス
トが高くなり現伏では経済性の点からＭＯ３ＬＳＩ用の
基板として使用することができない。
Ｃの正常な動作を妨げる可能性があるため、これを押さ
える必要があるが、この解決策として基板にエピタキシ
ャルウェーハを使用することが最も効果的であり、更に
引上結晶より製作したウェーハに比べ、酸素濃度が少な
い、比抵抗分布がよい等の理由から高歩留りが期待でき
る。 ゛ しかしながら前述した装置を使用してエピタキシャル成
長を行うと、チャージ枚数が少ないため、ウェーハコス
トが高くなり現伏では経済性の点からＭＯ３ＬＳＩ用の
基板として使用することができない。
このためウェーハの大量チャージができる装置として第
２，３図に示すようなロータリーディスク形あるいは減
圧ＣＶＤ装置に類似のボットウオール形減圧エピタキシ
ャル成長装置が提案されている。
２，３図に示すようなロータリーディスク形あるいは減
圧ＣＶＤ装置に類似のボットウオール形減圧エピタキシ
ャル成長装置が提案されている。
第２図のものは横長の石英管からなるチャンバー（１９
）の外周に高周波コイル（２ｏ）が装置され、グラハイ
ドサセプタ（２１）にシリコンウェーハ（２２）を装置
したものを複数一体向に積層して、チャンバー（１９）
内に回転自在に装置されておるもので、ガス管（２３）
の噴出孔からガスがチャンバー（１９）内に供給され、
排気口（２４） （２４）から排気されるようになって
いる。
）の外周に高周波コイル（２ｏ）が装置され、グラハイ
ドサセプタ（２１）にシリコンウェーハ（２２）を装置
したものを複数一体向に積層して、チャンバー（１９）
内に回転自在に装置されておるもので、ガス管（２３）
の噴出孔からガスがチャンバー（１９）内に供給され、
排気口（２４） （２４）から排気されるようになって
いる。
第３図のものはマグネット（２５）とこれに吸引される
コアー（２６）を具えたプンシュロンド（２７）とから
なり、マグネット（２５）の前後進に伴ってプソシュロ
ンド（２７）も一体向に前後進する。
コアー（２６）を具えたプンシュロンド（２７）とから
なり、マグネット（２５）の前後進に伴ってプソシュロ
ンド（２７）も一体向に前後進する。
プソシュロンド（２７）の先端にはウェーハ（２８）を
一定間隔をおいて並列させた石英板（２９）が取付けら
れており、これが予備室のチャンバー（３０）内に常時
は介装され、チャンバー （３０）内にはガスが入口（
３１）から入り、出口（３２）から排気されるようにな
っている。
一定間隔をおいて並列させた石英板（２９）が取付けら
れており、これが予備室のチャンバー（３０）内に常時
は介装され、チャンバー （３０）内にはガスが入口（
３１）から入り、出口（３２）から排気されるようにな
っている。
チャンバー（３０）の前方にはゲートバルブ（３３）を
介して反応室のチャンバー（３４）が形成されており、
反応室（３４）の外周に電気炉（３５）が配置されてい
る。
介して反応室のチャンバー（３４）が形成されており、
反応室（３４）の外周に電気炉（３５）が配置されてい
る。
（３６） （３７，）はガスの入口と減圧排気口である
。
。
したがってウェーハばゲートバルブ（３３）を開いて反
応室のチャンバー（３４）内に挿入されることにより結
晶成長が行われるのである。
応室のチャンバー（３４）内に挿入されることにより結
晶成長が行われるのである。
前者は積層形成した構造上の理由によりサセプタを均一
に加熱することは困難である。
に加熱することは困難である。
後者はウェーハ内膜厚の均一性の改善に効果のあるウェ
ーハ回転を行うことが難しく、又、加熱用電気炉の熱時
定数が大きいため結晶成長終了後、チャンバー内温度が
ウェーハ取出し温度まで低下するのに時間を要し、これ
が原因で装置の稼動回数が低下する。
ーハ回転を行うことが難しく、又、加熱用電気炉の熱時
定数が大きいため結晶成長終了後、チャンバー内温度が
ウェーハ取出し温度まで低下するのに時間を要し、これ
が原因で装置の稼動回数が低下する。
最近になって拡散炉、減圧ＣＶＤ装置の全自動化の容易
さ、石英反応管内に付着した反応副生物のまき上げによ
るウェーハ表面への微粒子の付着の問題を解決する方法
として従来水平に配置していたヒーターを垂直にした第
４図に示すような縦形炉が出現した。
さ、石英反応管内に付着した反応副生物のまき上げによ
るウェーハ表面への微粒子の付着の問題を解決する方法
として従来水平に配置していたヒーターを垂直にした第
４図に示すような縦形炉が出現した。
すなわち、縦長の石英反応管からなるチャンバー（３８
）内に石英治具（３９）で一体向にしかも一定間隔に間
をおいて積層されたシリコンウェーハ（４０）が回転自
在に装置され、かつ外周に電気炉（４１）が装置されて
いて、ガスは入口（４２）からチャンバー内に供給され
出口（４３）から排気されるようになっている。
）内に石英治具（３９）で一体向にしかも一定間隔に間
をおいて積層されたシリコンウェーハ（４０）が回転自
在に装置され、かつ外周に電気炉（４１）が装置されて
いて、ガスは入口（４２）からチャンバー内に供給され
出口（４３）から排気されるようになっている。
このチャンバーすなわち炉は構造上ウェーハを比較的容
易に回転することができるのでウェーハ内の膜厚均一性
などを改善できるメリットがある。
易に回転することができるのでウェーハ内の膜厚均一性
などを改善できるメリットがある。
この考え方はホントウオール形のＣＶＤ装置やエピタキ
シャル装置にもそのまま通用することができるがヒータ
ーの熱時定数の問題は残り、冷却時間の点から装置の稼
動回数を上げることが出来ない。
シャル装置にもそのまま通用することができるがヒータ
ーの熱時定数の問題は残り、冷却時間の点から装置の稼
動回数を上げることが出来ない。
以上のようなことがらウェーハ内膜厚の均一性の改善に
効果のあるウェーハ回転を行うことができかつ装置の稼
動回数を上げることのできるＣＶＤ装置等における反応
チャンバー温度制御装置をうろことを目的として次のよ
うな構成を採用した。
効果のあるウェーハ回転を行うことができかつ装置の稼
動回数を上げることのできるＣＶＤ装置等における反応
チャンバー温度制御装置をうろことを目的として次のよ
うな構成を採用した。
すなわち、チャンバーのヒーターを長平方向に分割して
その分割したヒーターユニットを互いに分離できる如（
開閉自在に構成すると共に開かれたヒーターユニット間
に送風して強制空冷できる送風機を具え、かつヒーター
ユニットの開閉速度のプログラム制御、送風機による強
制空冷及びヒーター加熱電力の制御を総合的に組合わせ
てチャンバー内温度の降温特性を変化させることができ
る制御装置を具えたＣＶＤ装置等における反応チャンバ
ー内温度制御装置である。
その分割したヒーターユニットを互いに分離できる如（
開閉自在に構成すると共に開かれたヒーターユニット間
に送風して強制空冷できる送風機を具え、かつヒーター
ユニットの開閉速度のプログラム制御、送風機による強
制空冷及びヒーター加熱電力の制御を総合的に組合わせ
てチャンバー内温度の降温特性を変化させることができ
る制御装置を具えたＣＶＤ装置等における反応チャンバ
ー内温度制御装置である。
本発明によればウェーハの処理に際してはヒーターユニ
ットが密着して管状チャンバーを形成し、結晶成長後チ
ャンバー内温度を低下させる段階でヒーターの加熱電力
のプログラム制御と組合わせてヒーターユニットの間隔
をあらかじめ定めたプログラムによって広げて行くこと
ができ、したがってチャンバー内温度の降温特性を広い
範囲で制御でき、更にヒーター間隔をあけた状態で送風
機でチャンバー内表面を強制空冷できるもので結晶成長
後ウェーハに最適の冷却条件を維持した上でウェーハ取
出し温度までの冷却時間を大幅に短縮することができ、
したがって大量生産用のＣＶＤ装置をうることができる
。
ットが密着して管状チャンバーを形成し、結晶成長後チ
ャンバー内温度を低下させる段階でヒーターの加熱電力
のプログラム制御と組合わせてヒーターユニットの間隔
をあらかじめ定めたプログラムによって広げて行くこと
ができ、したがってチャンバー内温度の降温特性を広い
範囲で制御でき、更にヒーター間隔をあけた状態で送風
機でチャンバー内表面を強制空冷できるもので結晶成長
後ウェーハに最適の冷却条件を維持した上でウェーハ取
出し温度までの冷却時間を大幅に短縮することができ、
したがって大量生産用のＣＶＤ装置をうることができる
。
又、本発明装置は酸化温度が低いモリブデンなど高融点
金属のＣＶＤ装置としても最適であり、更に急速冷却を
必要とする拡散酸化装置としても使用することができる
。
金属のＣＶＤ装置としても最適であり、更に急速冷却を
必要とする拡散酸化装置としても使用することができる
。
以下図面に示す実施例について説明する。
第５図において、反応チャンバーを形成するヒーターユ
ニット（４４）は縦長方向に分割（４４ａ）（４４ｂ
）、、されており、各々はそのフランジ（４５ａ）（４
５ｂ）が右ねし又は左ねじのスクリュー（４６ａ）（４
６ｂ ）に端金されていることにより左右に開かれるよ
うになっている。
ニット（４４）は縦長方向に分割（４４ａ）（４４ｂ
）、、されており、各々はそのフランジ（４５ａ）（４
５ｂ）が右ねし又は左ねじのスクリュー（４６ａ）（４
６ｂ ）に端金されていることにより左右に開かれるよ
うになっている。
具体的には第６図に示す如く、ヒーターユニット（４４
）は電気炉（４７）が熱絶縁物（４８）で支持された形
のものとなっており、その内方に半割石英反応管（６３
）があってモーター（４９）で駆動されるスクリュー（
４６ａ）（４６ｂ）Ｔ：左右に開かれるようになってい
る。
）は電気炉（４７）が熱絶縁物（４８）で支持された形
のものとなっており、その内方に半割石英反応管（６３
）があってモーター（４９）で駆動されるスクリュー（
４６ａ）（４６ｂ）Ｔ：左右に開かれるようになってい
る。
シリコンウェーハ（５０）は石英治具（５１）で構成さ
れるホルダーで一体的に一定間隔をおいて積層支持され
ており、ヒーターユニットで構成されるチャンバー内に
回転自在に支持されている。
れるホルダーで一体的に一定間隔をおいて積層支持され
ており、ヒーターユニットで構成されるチャンバー内に
回転自在に支持されている。
ホルダー （５１）の軸（５２）は歯車を介してモータ
ー（５３）で駆動されるもので、その支持フレーム（５
４）は上下のフランジ（５５） （５６）に蜆合するス
クリュー（５７）で昇降する。
ー（５３）で駆動されるもので、その支持フレーム（５
４）は上下のフランジ（５５） （５６）に蜆合するス
クリュー（５７）で昇降する。
（５８）はスクリュー（５７）を駆動するモータ−であ
る。（５９）はガス管で固定フレーム（６０）を介して
チャンバー内に懸吊され、シリコンウェーハ（５０）に
向かってガスを吹きつけるようになっている。 − （６１）は送風機でヒーターユニットが開かれたときチ
ャンバー内表面を急冷するものである。
る。（５９）はガス管で固定フレーム（６０）を介して
チャンバー内に懸吊され、シリコンウェーハ（５０）に
向かってガスを吹きつけるようになっている。 − （６１）は送風機でヒーターユニットが開かれたときチ
ャンバー内表面を急冷するものである。
（６２）はヒーターユニットの下方に形成されたガス出
口である。
口である。
本発明装置は以上の如く構成されているのでウェーハの
処理に際してはヒーターユニット（４４ａ）（４４ｂ）
が密着して管状チャンバーを形成し、結晶成長後チャン
バー内温度を低下させる段階でヒーターの加熱電力のプ
ログラム制御と組合わせてヒーターユニットの間隔をあ
らかじめ定めたプログラムによって広げて行けばチャン
バー温度の降温特性を広い範囲で制御することができる
。更にヒーター間隔をあけた状態で必要に応じて石英反
応管表面を送風機により強制空冷すれば急冷することも
できる。
処理に際してはヒーターユニット（４４ａ）（４４ｂ）
が密着して管状チャンバーを形成し、結晶成長後チャン
バー内温度を低下させる段階でヒーターの加熱電力のプ
ログラム制御と組合わせてヒーターユニットの間隔をあ
らかじめ定めたプログラムによって広げて行けばチャン
バー温度の降温特性を広い範囲で制御することができる
。更にヒーター間隔をあけた状態で必要に応じて石英反
応管表面を送風機により強制空冷すれば急冷することも
できる。
したがって結晶成長後ウェーハに最適の冷却条件を維持
させた上でウェーハ取出し温度までの冷却時間を大幅に
短縮することができる。
させた上でウェーハ取出し温度までの冷却時間を大幅に
短縮することができる。
第１図は各種実なるエピタキシャル成長炉の構造説明図
第２図はロータリーディスク形エピタキシャル成長装置
の説明図 第３図はホントウオール形減圧エピタキシャル装置の説
明図 第４図は縦形拡散炉の説明図 第５図は本発明装置の外観斜面図 第６図は本発明装置の断面図である。 （４４）・・・ヒーターユニット （４７）・・・電気炉 （５０）・・・シリコンウェーハ （６３）・・・石英反応管 第４図 第５図 第６図 ５月 昭和５９年２月四日 特許庁長官 若杉和夫殿 １、事件の表示 ＯＶＤ装置等における反応チャンバー温度制御装置３、
補正をする者 事件との関係 出 願 人 ケ ア 川崎市中原区中丸子−二へ〇番地７９ガナ 氏名（ｆＳ称）東横化学株式会社 住 所 東京都千代田区六番町７番地 下条ビル男ｍ＊
全文を別紙のとおり補正する。 方式山 明 細 書 １、発明の名称 ＯＶＤ装置等における反応チャンノく一温度制御装置 ２、特許請求の範囲 チャンバーのヒーターを長手方向に分割でその分割した
ヒーターユニットを互いに離できる如く開閉自在に構成
すると共に開しタヒーターユニット間に送風して強制空
できる送風機を具え、かつヒーターユニツの開閉速度の
プログラム制御、′送風機−によ強制空冷及びヒーター
加熱電力の制御を総帥に組合わせてチャンバー内温度の
降温特を変化させることができる制御装置を具えＯＶＤ
装置等における反応チャンノく一内澗−制御装置。 ３、発明の詳細な説明 本発明はＯＶＤ装置等における反応チャバ−内温度制御
装置、更に詳しくはホラ［オール縦形ＯＶＤ装置等にお
ける反応チ六バー内温度制御装置に関するものであって
、エピタキシャルあるいは拡散酸化装置にも用いられる
反応チャンバー内温度制御装置に関するものであるＱ 現在使用されているエピタキシャル装置にし は第１図
に示す横形、縦形、バレル形の三種分 類がある。 か 第１図（ａ）に示す横形はウェーハ（１）をもった
冷 グラハイドからなるサセプタ（２）が装置される０
ト チャンバー（３）は高周波コイル（６）が外周にあ
るる 石英管で構成され、ガスは入口（４）よりチャン
合 バーすなわち炉内に入り、出口（５）から排気さ性
れるようになっている。 た バレル形は第１図（ｂ）に示す如く、赤外線り度
ンブ（力が外周に装置された石英からなるチャンバー（
８）内にウェーハ（９）をもったグラフ１イト製のドラ
ム（ＩＱｌが回転自在に装置され、チャンン バー内に
はガス入口Ｑυからガス供給され排気ウ ロαりから排
気されるようになっている。 ン 第１図（０）に示す縦形は石英からなるチャンバー
α国内にウェーハ（１５１をもったグラ八イトからなる
サセプタαａが水平に回転自在に装置され、す七ブタα
カの下面に高周波コイル（１６１が装置されており、ガ
スは管＜１７）からチャンバーに送入され排気口ａ８か
ら排気されるようになっている。 以上のような横形のエピタキシャル装置は構造が簡単で
あり、トランジスタの生産にはかなり使用されているが
、成長膜厚、比抵抗の分布が悪いためＶＬＳＩの生産用
としてはあまり使用されていない。 バレル形及び縦形は膜厚、比抵抗分布とも横形より優れ
ているため現在エピタキシャル成長用の主力機種として
使用されている。 しかしながらウェーハ径の増大にもとづく装置の大形化
に伴って膜厚、比抵抗分布に大きな影響を与えるガスの
流れ、サセプタ温度の均一性などの精密な制御が困難と
なるためチャンバー内へのウェーハのチャージ枚数はお
のずから制限される。 一方ＬＳＩのパターンの微細化とこれに伴う素子の高集
積化への動きは急速で代表的なＭＯＳメモリーの集積度
は現在６４にビットから２５６に、１Ｍビットさらには
４ＭビットＤ−ＲＡＭへと移行して行くものと考えられ
ており、この場合ＯＭ 、ＯＳが消費電力が少ない、ノ
イズマージンが大きい等の理由から中心的なデバイスに
なるものと予想されている。 ただし、０ＭＣｌ５特有のラッチアップ現象が起こり、
工Ｃの正常な動作を妨げる可能性があるため、これを押
さえる必要があるが、この解決策として基板にエピタキ
シャルウェーハを使用することが最も効果的であり、更
に引上結晶より製作したウェーハに比べ、酸素濃度が少
ない、比抵抗分布がよい等の理由から高歩留りが期待で
きる。 しかしながら前述した装置を使用してエピタキシャル成
長を行うと、チャージ枚数が少ないため、ウェーハコス
トが高くなり現状では経済性の点からＭＯＳＬＳＩ用の
基板として使用することができない。 このためウェーへの大量チャージができる装置として第
２．３図に示すようなロータリーディスク形あるいは減
圧ＯＶＤ装置に類似のホットウォール形減圧エピタキシ
ャル成長装置が提案されている。 第２図のものは横長の石英管からなるチャンバー（ｔＣ
Ｊの外周に高周波コイル（４）が装置６れ、グラハイド
サセプタｅυにシリコンウェーハ（２つを装置したもの
を複数一体向に積層して、チャンバーα傷内に回転自在
に装置されておるもので、ガス管（ハ）の噴出孔からガ
スがチャンバー（１’ｌ内に供給され、排気口（２）（
２４１から排気されるようになっている。 第３図のものはマグネット（２５１とこれに吸引される
コアー（２６）を具えたブツシュロッド（２７）とから
なり、マグネット（２５）の前後進に伴ってブツシュロ
ッド（２′Ｄも一体的に前後進する。 ブツシュロッド（ロ）の先端にはウェーハ（ハ）を一定
間隔をおいて並列させた石英板（２）が取付けられてお
り、これが予備室のチャンバー側内に常時は介装され、
チャンバー側内にはガスが入００υから入り、出口（３
２から排気されるようになっている。 チャンバー−の前方にはゲートパルプ（３階を介して石
英からなる反応室Ｃ３４）が形成されており、反応室（
財）の外周に電気炉（３５１が配置されている。 （３Ｇ１ ｃ３７）はガスの入口と減圧排気口である。 したがってウェーハはゲートバルブ（ハ）を開いて反応
室（財）内に挿入されることにより結晶成長が行われる
のである。 前者は積層形成した構造上の理由によりサセプタを均一
に加熱することは困難である。 後者はウェーへ内膜厚の均一性の改善に効果のあるウェ
ーハ回転を行うことが銀しく、又、加熱用電気炉の熱時
定数が大きいため結 。 高成長終了後、チャンバー内温度がウェーハ取出し温度
まで低下するのをまっで取出すのは不可能であり、この
ため電気炉の温度を高温に保ったまま、ウェーハを予備
室に取り出し、ガスを置換したのちウェーハを取り出す
０この方法によると予備室に取り出す際、ウェー 八は
急冷されるため、成長結晶の質を悪化させるおそれがあ
り、これを防止するため結晶成長終了後、ウェーハを予
備室にゆっくり移動すると、取り出しに要する時間はあ
まり短縮することが出来ず、これが原因で装置の稼動回
数が低下する。 最近になって拡散炉、減圧ＣＶＤ装置の全自動化の容易
さ、石英反応管内に付着した反応副生物のまき上げによ
るウェーハ表面への微粒子の付着の問題を解決する方法
として従来水平に配置していたヒーターを垂直にした第
４図に示すような縦形炉が出現した。 すなわち、縦長の石英反応管からなるチャンバー（至）
内に石英治具０９で一体的にしかも一定間隔に間をおい
て積層されたシリコンウェーハ（４０が回転自在に装置
され、かつ外周に電気炉０υが装置されていて、ガスは
入口０りからチャンバー内に供給され出口（４９から排
気されるようになっている。 このチャンバーすなわち炉は構造上ウェーハを比較的容
易に回転することができるのでウェーハ内の膜厚均一性
などを改善できるメリットがある。 この考え方はホットウォール形のＣＶＤ装置やエピタキ
シャル装置にもそのｔま適用することができるがヒータ
ーの熱時定数の問題は残り、冷却時間の点から装置の稼
動回数を上げることが出来ない。 以上のようなことからウェーハ内膜厚の均一性の改善に
効果のあるウェーハ回転を行うことができかつ装置の稼
動回数を上げることのできるＣＶＤ装置等における反応
チャンバー温度制御装置をうろことを目的として次のよ
うな構成を採用した。 すなわち、チャンバーのヒーターを長手方向に分割して
その分割したヒーターユニットを互いに分離できる如く
開閉自在に構成すると共に開かれたヒーターユニット間
に送風して強制空冷できる送風機を具え、かつヒーター
ユニットの開閉速度のプログラム制御、送風機による強
制空冷及びヒーター加熱電力の制御を総合的に組合わせ
てチャンバー内温度の降温特性を変化させることができ
る制御装置を具えたＣＶＤ装置等における反応チャンバ
ー内温度制御装置である。 本発明によればウェーハの処理に際してはヒーターユニ
ットが密着して管状電気炉を形成し、結晶成長後チャン
バー内温度を低下させる段階でヒーターの加熱電力のプ
ログラム制御と組合わせてヒーターユニットの間隔をあ
らかじめ定めたプログラムによって広げて行くことがで
き、したがってチャンバー内温度の降温特性を広い範囲
で制御でき、更にヒーター間隔をあけた状態で送風機で
チャンバー表面を強制空冷できるもので結晶成長後ウェ
ーハに最適の冷却条件を維持した上でウェーハ取出し温
度までの冷却時間を大幅に短縮することができ、したが
って大量生産用のＣＶＤ装置をうろことができる。 又、本発明装置は酸化温度が低いモリブデンなど高融点
金属のＣＶＤ装置としても最適であり、更に急速冷却を
必要とする拡散酸化装置としても使用することができる
。 以下図面に示す実施例について説明する。 第５図において、石英からなる反応チャンバーの加熱に
使用するヒーターユニット（４４）は縦長方向に分割（
４４ａ ） （４４ｂ ）されており、各々はそのフラ
ンジ（４５ａ） （４５ｂ）が右ねじ又は左ねじのスク
リュー（４６ａ） （４６ｂ） に螺合されていること
により左右に開かれるようになっている。 具体的には第６図に示す如く、ヒーターユニット（４滲
で構成される電気炉（４７）は熱絶縁物（４樽で支持さ
れた形のものとなっており、その内側に石英管１３ｉ、
ガス導入部−および上部フランジ６４Ｊからなる反応室
が装置され、ヒーターユニット（４滲はモーター（州で
駆動されるスクリニー（４６１Ｌ） （４６ｂ）で左右
に開かれるようになっている。 シリコンウェーハ（５ＣＩは石英治具６υで構成される
ホルダーで一体的に一定間隔をおいて積層支持されてお
り、反応室内に回転自在に支持されている。 ホルダー６１）の軸６のは歯車を介してモーター椋で駆
動されるもので、モーターは上部フランジ（財）に装置
されており、このフランジはホルダーの出し入れのため
上下のフランジ６５）（至）に螺合するスクリュー５ｖ
で昇降する。 鏝はスクリュー６Ｄを駆動するモーターである。 ６優
は石英からなるガス導入管でガス導入部−を介してチャ
ンバー内に懸吊すれ、シリコンウェーハ鏝に向かってガ
スを吹きつけるようになっている。 ６υは送風機でヒーターユニットが開かれたとき石英管
表面を急冷するものである。 ６′ＩＪは石英管の下方に形成されたガス出口であるＱ 本発明装置は以上の如く構成されているのでウェーハの
処理に際してはヒーター間隔ツ） （＋＋ａ） （４４
１））が密着して管状電気炉を形成し、結晶成長後反応
室内温度を低下させる段階でヒーターの加熱電力のプロ
グラム制御と組合わせてヒーターユニットの間隔をあら
かじめ定めたプログラムによって広けて行けば反応室内
温度の降温特性を広い範囲で制御することができる。
更にヒーター間隔をあけた状態で必要に応じて石英管表
面を送風機により強制空冷すれば急冷することもできる
。 したがって結晶成長後ウェーハに最適の冷却条件を維持
させた上でウェーハ取出し温度までの冷却時間を大幅に
短縮することができる０ 仏図面の簡単な説明 第１図は各種実なるエピタキシャル成長炉の構造説明図 第２図はロータリーディスク形エピタキシャル成長装置
の説明図 第３図はホットウォール形減圧エピタキシャル装置の説
明図 第４図は縦形拡散炉の説明図 第５図は本発明装置の外観斜面図 第６図は本発明装置の断面図である。 （４４） ・・・・・・・・・ビー１−ユ＝’／ ）（
４７）・・・・・・・・・電気炉 （５０） ・・・・・・・・・シリコンウェーハ（６３
）・・・・・・・・・石英管
の説明図 第３図はホントウオール形減圧エピタキシャル装置の説
明図 第４図は縦形拡散炉の説明図 第５図は本発明装置の外観斜面図 第６図は本発明装置の断面図である。 （４４）・・・ヒーターユニット （４７）・・・電気炉 （５０）・・・シリコンウェーハ （６３）・・・石英反応管 第４図 第５図 第６図 ５月 昭和５９年２月四日 特許庁長官 若杉和夫殿 １、事件の表示 ＯＶＤ装置等における反応チャンバー温度制御装置３、
補正をする者 事件との関係 出 願 人 ケ ア 川崎市中原区中丸子−二へ〇番地７９ガナ 氏名（ｆＳ称）東横化学株式会社 住 所 東京都千代田区六番町７番地 下条ビル男ｍ＊
全文を別紙のとおり補正する。 方式山 明 細 書 １、発明の名称 ＯＶＤ装置等における反応チャンノく一温度制御装置 ２、特許請求の範囲 チャンバーのヒーターを長手方向に分割でその分割した
ヒーターユニットを互いに離できる如く開閉自在に構成
すると共に開しタヒーターユニット間に送風して強制空
できる送風機を具え、かつヒーターユニツの開閉速度の
プログラム制御、′送風機−によ強制空冷及びヒーター
加熱電力の制御を総帥に組合わせてチャンバー内温度の
降温特を変化させることができる制御装置を具えＯＶＤ
装置等における反応チャンノく一内澗−制御装置。 ３、発明の詳細な説明 本発明はＯＶＤ装置等における反応チャバ−内温度制御
装置、更に詳しくはホラ［オール縦形ＯＶＤ装置等にお
ける反応チ六バー内温度制御装置に関するものであって
、エピタキシャルあるいは拡散酸化装置にも用いられる
反応チャンバー内温度制御装置に関するものであるＱ 現在使用されているエピタキシャル装置にし は第１図
に示す横形、縦形、バレル形の三種分 類がある。 か 第１図（ａ）に示す横形はウェーハ（１）をもった
冷 グラハイドからなるサセプタ（２）が装置される０
ト チャンバー（３）は高周波コイル（６）が外周にあ
るる 石英管で構成され、ガスは入口（４）よりチャン
合 バーすなわち炉内に入り、出口（５）から排気さ性
れるようになっている。 た バレル形は第１図（ｂ）に示す如く、赤外線り度
ンブ（力が外周に装置された石英からなるチャンバー（
８）内にウェーハ（９）をもったグラフ１イト製のドラ
ム（ＩＱｌが回転自在に装置され、チャンン バー内に
はガス入口Ｑυからガス供給され排気ウ ロαりから排
気されるようになっている。 ン 第１図（０）に示す縦形は石英からなるチャンバー
α国内にウェーハ（１５１をもったグラ八イトからなる
サセプタαａが水平に回転自在に装置され、す七ブタα
カの下面に高周波コイル（１６１が装置されており、ガ
スは管＜１７）からチャンバーに送入され排気口ａ８か
ら排気されるようになっている。 以上のような横形のエピタキシャル装置は構造が簡単で
あり、トランジスタの生産にはかなり使用されているが
、成長膜厚、比抵抗の分布が悪いためＶＬＳＩの生産用
としてはあまり使用されていない。 バレル形及び縦形は膜厚、比抵抗分布とも横形より優れ
ているため現在エピタキシャル成長用の主力機種として
使用されている。 しかしながらウェーハ径の増大にもとづく装置の大形化
に伴って膜厚、比抵抗分布に大きな影響を与えるガスの
流れ、サセプタ温度の均一性などの精密な制御が困難と
なるためチャンバー内へのウェーハのチャージ枚数はお
のずから制限される。 一方ＬＳＩのパターンの微細化とこれに伴う素子の高集
積化への動きは急速で代表的なＭＯＳメモリーの集積度
は現在６４にビットから２５６に、１Ｍビットさらには
４ＭビットＤ−ＲＡＭへと移行して行くものと考えられ
ており、この場合ＯＭ 、ＯＳが消費電力が少ない、ノ
イズマージンが大きい等の理由から中心的なデバイスに
なるものと予想されている。 ただし、０ＭＣｌ５特有のラッチアップ現象が起こり、
工Ｃの正常な動作を妨げる可能性があるため、これを押
さえる必要があるが、この解決策として基板にエピタキ
シャルウェーハを使用することが最も効果的であり、更
に引上結晶より製作したウェーハに比べ、酸素濃度が少
ない、比抵抗分布がよい等の理由から高歩留りが期待で
きる。 しかしながら前述した装置を使用してエピタキシャル成
長を行うと、チャージ枚数が少ないため、ウェーハコス
トが高くなり現状では経済性の点からＭＯＳＬＳＩ用の
基板として使用することができない。 このためウェーへの大量チャージができる装置として第
２．３図に示すようなロータリーディスク形あるいは減
圧ＯＶＤ装置に類似のホットウォール形減圧エピタキシ
ャル成長装置が提案されている。 第２図のものは横長の石英管からなるチャンバー（ｔＣ
Ｊの外周に高周波コイル（４）が装置６れ、グラハイド
サセプタｅυにシリコンウェーハ（２つを装置したもの
を複数一体向に積層して、チャンバーα傷内に回転自在
に装置されておるもので、ガス管（ハ）の噴出孔からガ
スがチャンバー（１’ｌ内に供給され、排気口（２）（
２４１から排気されるようになっている。 第３図のものはマグネット（２５１とこれに吸引される
コアー（２６）を具えたブツシュロッド（２７）とから
なり、マグネット（２５）の前後進に伴ってブツシュロ
ッド（２′Ｄも一体的に前後進する。 ブツシュロッド（ロ）の先端にはウェーハ（ハ）を一定
間隔をおいて並列させた石英板（２）が取付けられてお
り、これが予備室のチャンバー側内に常時は介装され、
チャンバー側内にはガスが入００υから入り、出口（３
２から排気されるようになっている。 チャンバー−の前方にはゲートパルプ（３階を介して石
英からなる反応室Ｃ３４）が形成されており、反応室（
財）の外周に電気炉（３５１が配置されている。 （３Ｇ１ ｃ３７）はガスの入口と減圧排気口である。 したがってウェーハはゲートバルブ（ハ）を開いて反応
室（財）内に挿入されることにより結晶成長が行われる
のである。 前者は積層形成した構造上の理由によりサセプタを均一
に加熱することは困難である。 後者はウェーへ内膜厚の均一性の改善に効果のあるウェ
ーハ回転を行うことが銀しく、又、加熱用電気炉の熱時
定数が大きいため結 。 高成長終了後、チャンバー内温度がウェーハ取出し温度
まで低下するのをまっで取出すのは不可能であり、この
ため電気炉の温度を高温に保ったまま、ウェーハを予備
室に取り出し、ガスを置換したのちウェーハを取り出す
０この方法によると予備室に取り出す際、ウェー 八は
急冷されるため、成長結晶の質を悪化させるおそれがあ
り、これを防止するため結晶成長終了後、ウェーハを予
備室にゆっくり移動すると、取り出しに要する時間はあ
まり短縮することが出来ず、これが原因で装置の稼動回
数が低下する。 最近になって拡散炉、減圧ＣＶＤ装置の全自動化の容易
さ、石英反応管内に付着した反応副生物のまき上げによ
るウェーハ表面への微粒子の付着の問題を解決する方法
として従来水平に配置していたヒーターを垂直にした第
４図に示すような縦形炉が出現した。 すなわち、縦長の石英反応管からなるチャンバー（至）
内に石英治具０９で一体的にしかも一定間隔に間をおい
て積層されたシリコンウェーハ（４０が回転自在に装置
され、かつ外周に電気炉０υが装置されていて、ガスは
入口０りからチャンバー内に供給され出口（４９から排
気されるようになっている。 このチャンバーすなわち炉は構造上ウェーハを比較的容
易に回転することができるのでウェーハ内の膜厚均一性
などを改善できるメリットがある。 この考え方はホットウォール形のＣＶＤ装置やエピタキ
シャル装置にもそのｔま適用することができるがヒータ
ーの熱時定数の問題は残り、冷却時間の点から装置の稼
動回数を上げることが出来ない。 以上のようなことからウェーハ内膜厚の均一性の改善に
効果のあるウェーハ回転を行うことができかつ装置の稼
動回数を上げることのできるＣＶＤ装置等における反応
チャンバー温度制御装置をうろことを目的として次のよ
うな構成を採用した。 すなわち、チャンバーのヒーターを長手方向に分割して
その分割したヒーターユニットを互いに分離できる如く
開閉自在に構成すると共に開かれたヒーターユニット間
に送風して強制空冷できる送風機を具え、かつヒーター
ユニットの開閉速度のプログラム制御、送風機による強
制空冷及びヒーター加熱電力の制御を総合的に組合わせ
てチャンバー内温度の降温特性を変化させることができ
る制御装置を具えたＣＶＤ装置等における反応チャンバ
ー内温度制御装置である。 本発明によればウェーハの処理に際してはヒーターユニ
ットが密着して管状電気炉を形成し、結晶成長後チャン
バー内温度を低下させる段階でヒーターの加熱電力のプ
ログラム制御と組合わせてヒーターユニットの間隔をあ
らかじめ定めたプログラムによって広げて行くことがで
き、したがってチャンバー内温度の降温特性を広い範囲
で制御でき、更にヒーター間隔をあけた状態で送風機で
チャンバー表面を強制空冷できるもので結晶成長後ウェ
ーハに最適の冷却条件を維持した上でウェーハ取出し温
度までの冷却時間を大幅に短縮することができ、したが
って大量生産用のＣＶＤ装置をうろことができる。 又、本発明装置は酸化温度が低いモリブデンなど高融点
金属のＣＶＤ装置としても最適であり、更に急速冷却を
必要とする拡散酸化装置としても使用することができる
。 以下図面に示す実施例について説明する。 第５図において、石英からなる反応チャンバーの加熱に
使用するヒーターユニット（４４）は縦長方向に分割（
４４ａ ） （４４ｂ ）されており、各々はそのフラ
ンジ（４５ａ） （４５ｂ）が右ねじ又は左ねじのスク
リュー（４６ａ） （４６ｂ） に螺合されていること
により左右に開かれるようになっている。 具体的には第６図に示す如く、ヒーターユニット（４滲
で構成される電気炉（４７）は熱絶縁物（４樽で支持さ
れた形のものとなっており、その内側に石英管１３ｉ、
ガス導入部−および上部フランジ６４Ｊからなる反応室
が装置され、ヒーターユニット（４滲はモーター（州で
駆動されるスクリニー（４６１Ｌ） （４６ｂ）で左右
に開かれるようになっている。 シリコンウェーハ（５ＣＩは石英治具６υで構成される
ホルダーで一体的に一定間隔をおいて積層支持されてお
り、反応室内に回転自在に支持されている。 ホルダー６１）の軸６のは歯車を介してモーター椋で駆
動されるもので、モーターは上部フランジ（財）に装置
されており、このフランジはホルダーの出し入れのため
上下のフランジ６５）（至）に螺合するスクリュー５ｖ
で昇降する。 鏝はスクリュー６Ｄを駆動するモーターである。 ６優
は石英からなるガス導入管でガス導入部−を介してチャ
ンバー内に懸吊すれ、シリコンウェーハ鏝に向かってガ
スを吹きつけるようになっている。 ６υは送風機でヒーターユニットが開かれたとき石英管
表面を急冷するものである。 ６′ＩＪは石英管の下方に形成されたガス出口であるＱ 本発明装置は以上の如く構成されているのでウェーハの
処理に際してはヒーター間隔ツ） （＋＋ａ） （４４
１））が密着して管状電気炉を形成し、結晶成長後反応
室内温度を低下させる段階でヒーターの加熱電力のプロ
グラム制御と組合わせてヒーターユニットの間隔をあら
かじめ定めたプログラムによって広けて行けば反応室内
温度の降温特性を広い範囲で制御することができる。
更にヒーター間隔をあけた状態で必要に応じて石英管表
面を送風機により強制空冷すれば急冷することもできる
。 したがって結晶成長後ウェーハに最適の冷却条件を維持
させた上でウェーハ取出し温度までの冷却時間を大幅に
短縮することができる０ 仏図面の簡単な説明 第１図は各種実なるエピタキシャル成長炉の構造説明図 第２図はロータリーディスク形エピタキシャル成長装置
の説明図 第３図はホットウォール形減圧エピタキシャル装置の説
明図 第４図は縦形拡散炉の説明図 第５図は本発明装置の外観斜面図 第６図は本発明装置の断面図である。 （４４） ・・・・・・・・・ビー１−ユ＝’／ ）（
４７）・・・・・・・・・電気炉 （５０） ・・・・・・・・・シリコンウェーハ（６３
）・・・・・・・・・石英管
Claims (1)
- チャンバーのヒーターを長手方向に分割してその分割し
たヒーターユニットを互いに分離できる如く開閉自在に
構成すると共に開かれたヒーターユニット間に送風して
強制空冷できる送風機を具え、かつヒーターユニットの
開閉速度のプログラム制御、送風機による強制空冷及び
ヒーター加熱電力の制御を総合的に組合わせてチャンバ
ー内温度の降温特性を変化させることができる制御装置
を具えたＣＶＤ装置等における反応チャンバー内温度制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153284A JPS60176223A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | Ｃｖｄ装置等における反応チヤンバ−温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3153284A JPS60176223A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | Ｃｖｄ装置等における反応チヤンバ−温度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60176223A true JPS60176223A (ja) | 1985-09-10 |
Family
ID=12333805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3153284A Pending JPS60176223A (ja) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | Ｃｖｄ装置等における反応チヤンバ−温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60176223A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5346555A (en) * | 1992-07-30 | 1994-09-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Device for thermal treatment and film forming process |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833831A (ja) * | 1981-08-24 | 1983-02-28 | Hitachi Ltd | 熱処理炉 |
| JPS58219733A (ja) * | 1982-06-14 | 1983-12-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の熱処理方法 |
-
1984
- 1984-02-23 JP JP3153284A patent/JPS60176223A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833831A (ja) * | 1981-08-24 | 1983-02-28 | Hitachi Ltd | 熱処理炉 |
| JPS58219733A (ja) * | 1982-06-14 | 1983-12-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の熱処理方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5346555A (en) * | 1992-07-30 | 1994-09-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Device for thermal treatment and film forming process |
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