JPS61158139A - 気相成長装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえば、半導体基板（以下、ウェハという
）などの被理体にシリコン等の薄膜を気相成長させるた
めの気相成長装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

この種の気相成長装置は、一般に、反応部の形式によシ
横形、縦形およびシリンダ形（バレル形とも称せられる
）などが知られている。この内、シリンダ形のものは、
被処理体としてのウェハを支持体としての多角形シリン
ダ形のサセプタに対して長手方向に沿って数段にわたっ
てたて掛けることができ、す゛セプタを縦方向に配列し
、さらにウェハの加熱手段としては一般に２ング加熱に
よるものが実用化され、工業用として種々のすぐれた特
性を有するものである。

以下、まず従来例として第５図につきラング加熱方式の
ｉ　Ｉ）ンダ形気相成長装置を簡単に説明する。

１は内部が反応部として構成された石英ガラスでつくら
れた反応管、２は反応管１内に配置されるとともに正多
角形をなす傾斜した外周面に縦方向に沿って被処理体と
してのウェハ３を支持するサセプタ組立体、４はサセプ
タ組立体２を回転させる回転ロッド、５は歯車機構６を
介して回転口、ド４を駆動するモータ、１は反応管１の
外側にあって、反応管内部のサセプタ組立体２およびウ
ェハ３を加熱するように複数の赤外線２ングで構成され
たランプユニ、ト、８は反応管１の上部に設けられガス
供給ノズルを構成するガスリング、９は当該ガスリング
に連結され外部よシ反応ガスを反応管１内に矢印で示す
ガス流のように導入する供給パイプ、１ｍは反応ガスを
排出するように反応管１の底部に設けられた排気口であ
る。

このように、サセプタ組立体２を回転口、ド４によシ回
転しながらランプユニット７によシサセグメ組立体２お
よびウェハ３を加熱し、供給パイプ９によシ反応ガスを
反応管１内に導入することによシ、ウェハ３の表面に気
相成長させ、しかるのち、反応ガスを排気口１ａよシ排
出するようになっている。

上記従来の装置において、サセプタ組立体２の多角形の
外周面においてのみウェハ３が支持される構成のため、
量産性について未だ十分でなく、能力をあげるために、
いきおい装置全体が大型化する問題があった。

また、ラング加熱方式の場合には、ウェハ３を直接加熱
しサセプタも加熱されるのでウェハの表面と裏面の温度
差が少なくスリ、グと呼ばれる結晶欠陥が少ないので望
ましい加熱方法と一般にいわれているが、しかし、２ン
グ寿命が比較的短かいこと、個々のラングの出力制御が
容易でなく温度分布を平均化する、いわゆる均熱の調整
が困難であるという問題もあった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来装置の諸事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、生産性の大幅な向上が
でき、・装置の小型化が容易であり、均熱の調整が容易
でスリップの少ない高品質の処理をなし得る気相成長装
置を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために、本発明においては基本的
にいって反応管内に配置されるサセプタ組立体のシリン
ダ状の周壁の外周面および内周面に被処理体を支持させ
、ト、グプレートに反応ガスを導入する導入孔を設ける
とともに＆）ムプレートに反応ガスを排出する排出孔を
設けてなる構成の気相成長装置を提案するものである。

〔発明の実施例〕

以下、第１図ないし第４図を参照して本発明の詳細な説
明する。

まず、第１図に示す第１の実施例において、ＩＯは石英
ガラスで構成された反応管、１１は反応管１０内の反応
部に配置されたサセプタ組立体、１２はサセプタ組立体
１１を回転させる回転ロッド、１３は歯車機構１４を介
して回転口、ド１２を駆動するモータ、１５はガス供給
ノズルを構成し反応管ＩＱの上部に設けられたガスリン
グ、１６はガスリング１５に取付けられ外部より反応ガ
スを反応管１０内に導入する反応ガス導入手段をなす供
給ノ４イデ、１２は反応管１０の外周を間隔をおいてら
せん状に取囲み、加熱手段を構成する高周波加熱コイル
、１８は反応管１０の下端部に設けられた反応ガス排出
手段をなす排気口である。

上記構成において、被処理体としてのウェハ２０は、図
示のようにサセプタ組立体１１の主すセグメをなす周壁
２１の外周面２１＆だけでなくその内周面２１ｂにも縦
方向に沿って配置される。との周壁２１は全体にシリン
ダ状をなすとともにその外周面２１ａおよび内周面２１
ｂが各ウェハ２０を配置し易いように多角形状の面構成
となっている。更に、当該周壁２ノは、図示のように、
止端から下端にかけて肉厚が除徐に大きくなったチー／
１面構成をなし、外周面２１＆および内周面２１ｂは、
それぞれ垂直面に対し、それぞれ外方および内方に同角
度で傾斜している。この傾斜によシクエハ２０は落下し
ないようになっている。

第２図に示す変形例のように、サセプタ組立体の周壁２
ノの外周面２１＆および内周面２１ｂに座ぐシによる支
持凹部２２を形成し、この凹部の支持面を内外局面につ
いて同様に垂直面に対して傾斜させ凹部以外の周壁を垂
直の面構成をしてもよい。

サセプタ組立体１１のトッププレート２３およびがトム
プレート２４には、それぞれ反応ガスを流通させる導入
孔２５および排出孔２６が形成される。従って、反応ガ
スは、上方よシサセプタ組立体１１の外周面と反応管１
０との間の環状の流通路２７を通って下方へ流れると同
時に、前記導入孔２５よシ入って、サセプタ組立体Ｊ１
の内側の流通路２８を通りて排出孔２６よシ下方へ流れ
る。

トラ−ｆｆレート２３およびホームプレート２４は多角
形状のグレートで、前記導入孔２５および排出孔２６は
７周壁２１の多角形状の内外周面２１＊、２１ｂに対応
して等角度で形成した複数個の丸孔で構成することがで
きる。

また、組立体１１内においてトッププレート２３および
？トムグレート２４間に、小径シリンダ状の内側仕切シ
部材３０が配置される。尚該部材３０は、石英ガラスで
形成され、周壁２ノとの間で内側のガス流通路２Ｂの大
きさ、すなわち断面積を規定する。

すなわち、外側のガス流通路２７と内側のガス流通路２
８の断面積管おおむね均等とするように仕切９部材３Ｑ
の位置が定められる。これによυ、反応ガスの流速が内
外の流通路で均等となるので、周壁２１上の内外の周面
２１ａ。

２１ｂ上のウェハ２０に対するＩヌ流速による影響が同
条件となる。

なお、サセプタ組立体１ノの周壁２１、トッププレート
２３およびボトムグレート２４はＳｉＣコーテングの施
された黒鉛でつくられる。

以上の構成の装置において、ウェハ２０上に気相成長の
処理を行なう場合には、回転口、ドによりサセプタ組立
体１１を回転させながら反応ガスを反応管ｌｏ内に供給
パイｆ１６よシ導入し、外側および内側の流通路２７，
２１１に流通させる。そして、高周波加熱コイル１７に
ょカテセグタ組立体１１全体およびウェハ２ｏを誘導加
熱方式によル加熱する。これによ）サセプタ組立体１１
が１回転する間に、外周面２１ａおよび内周面２１ｂに
設置したウェハ２ｏに気相成長を行なわせることができ
る。

ウェハ２０が設置された外周面２１ｍおよび内周面２１
ｂは、第１図、第２図のいずれの構成でもチー／４’面
をなし、下方にいくほど、それぞれ外方および内方に突
出した構成とｔ【っているので、加熱コイル１７との関
係で、ウェハ２０の縦方′向における温度勾配をより少
なくし、均゛熱鳴果を得ることができる。

また、内側仕切シ部材３０により、内外の流通路ｊ７　
、２　ＩＩのがス流通断面積が均等化されるため、ガス
流速が両流通路２７．２８で等しくなった。従って、ガ
ス流速によシ影響される生成膜の厚さ分布も均一化され
るとともにスリ、ｆの発生も極力おさえることができる
。

更Ｋ、加熱手段として用いた高周波加熱コイル１７では
、コイルのピッチを調整することにより均熱調整をより
簡単になし得、従来のラング加熱方式に比して調整が容
易である。また。

サセグタ組立体のトッププレートおよびボトムグレート
に近接する周壁部分けこれらグレートに熱をうばわれる
ために極端に温度低下する問題があったが、高周波加熱
コイルを用いることによシ、ラング加熱と異なりトップ
プレートやボトムグレートに対する加熱も十分になし得
る。

従って、上記問題を解消し、よシ均等な加熱効果を上げ
ることができる。

第３図に示す第２の実施例は第１の実施例と基本的部分
は同一で、これら部分に同じ参照番号を付しである。こ
の実施例では、サセグタ組立体１ノの内側のシリンダ状
仕切シ部材３０をＳＩＣコーテングを施した黒鉛で形成
するとともに、高周波加熱コイル１７の更に外側に反射
板３ノを設けたものである。

仕切シ部材３０を上記材料で形成したので、加熱中に当
該部材３０は熱を保ち、いわゆる補助加熱源としての機
能を果す。

また１反射板３ノを設けたのでサセグタ組立体１ノから
の輻射熱を反射させることができる。

上記構成を付加することにより、熱エネルギーを一層有
効利用できるとともにサセグタ組立体１１およびウェハ
２０の温度をより均一化できる。

次Ｋ、第４図に示す第３の実施例も第１の実施例と基本
的部分は同一で、これら部分に同一の参照番号を付しで
ある。この実施例では、主すセグタをなす周壁２ノの外
周面２１ｍおよび内周面２１ｂだけでなく、仕切シ部材
３０の周面上にもウェハ２０を配置するようにし、この
一部材を第２の実施例と同様、ＳＩＣコーテングを施し
た黒鉛で形成し、補助サセグタとして構成したものであ
る。これは、加熱コイル１７からの距離と主すセグタの
周壁２ノの質量を考慮しなされたものである。

上記構成により、ウェハの生産性を一層向上させること
ができる。

なお、上述したいずれの実施例においても、サセグタ組
立体はユニット構成となっているので、組立体の装着、
取出し操作を容易になし得る。また、サセグタの部分は
一枚ずつ着脱しなければならないが組立式のため容易に
操作できるので同等支障はない。

また、サセグタ自動着税装置を用いれば着脱操作は一層
能率化される。

なお、実施例では、サセグタ組立体の主すセグタをなす
周壁を多角形の面構成としたが、円筒形としてそζに平
坦な凹部を設けてウェハの支持面として構成してもよい
。

〔発明の効果〕

以上のように１本発明によれば、主すセグタをなすサセ
グタ組立体の周壁の内周面にも被処理体を配置するよう
Ｋし、トッププレートおよびボトムグレートに反応がス
を流通させる導入孔および排出孔を設けたので、一度の
処理動作で、従来装置に比して２倍前後の処理をなし得
、生産性が大＠に向上し、エネルギーの節約が計れると
ともに装置の小型化も容易であシ、シかも、高品質の処
理をも可能にする等、優れた気相成長装置を提供できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相成長装置の第１の実施例の概要を
示す縦断面図、第２図は主サセグタとしての周壁部分の
変形例を示す部分拡大断面図、第３図および第４図は本
発明の第２および第３の実施例をそれぞれ示す縦断面図
、第５図゛は気相成長装置の従来例を示す部分破断正面
図である。 １０・・・反応管、１！・・・サセグタ組立体、１７・
・・高周波加熱コイル、２０・・・ウェハ、２ノ・・・
周壁、２ノ＆・・・外周面、２１ｂ・・・内周面、３０
・・・仕切り部材つ 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）内部に反応ガスを流通させる反応管と、当該反応
   管内に配置され被処理体を支持するサセプタ組立体と、
   反応管の外側に配置された加熱手段と、反応管に設けら
   れた反応ガス導入手段ならびに反応ガス排出手段とを具
   備してなり、前記サセプタ組立体はシリンダ状の周壁と
   、トッププレートおよびボトムプレートを有し、被処理
   体が前記周壁の外周面ならびに内周面に支持されるとと
   もに前記トッププレートに反応ガスを導入する導入孔が
   設けられ、前記ボトムプレートに反応ガスを排出する排
   出孔が設けられることを特徴とする気相成長装置。 （２）加熱手段は高周波加熱コイルよりなる特許請求の
   範囲第１項記載の気相成長装置。（３）反応ガス導入手
   段は反応管の上部に設けられ、反応ガス排出手段は反応
   管の下端部に設けられ、サセプタ組立体の周壁は上端か
   ら下端にかけて肉厚が徐々に大となるテーパ面構成をな
   す特許請求の範囲第１項記載の気相成長装置。 （４）サセプタ組立体の周壁において、当該周壁の内周
   面および外周面に被支持体の支持面を垂直面に対して傾
   斜した支持凹部を設けてなる特許請求の範囲第１項記載
   の気相成長装置。 （５）サセプタ組立体の内側に小径の仕切り部材を設け
   、周壁の外周面と反応管との間の外側のガス流通路と、
   周壁の内周面と前記仕切り部材との間の内側のガス流通
   路とのガス流通断面積を均等にしてなる特許請求の範囲
   第１項記載の気相成長装置。 （６）サセプタ組立体の内側に小径の仕切り部材を設け
   てＳｉＣコーテングを施した黒鉛で形成し、補助加熱源
   として構成してなる特許請求の範囲第１項記載の気相成
   長装置。 （７）仕切り部材の外周面にも被処理体を支持させてな
   る特許請求の範囲第６項記載の気相成長装置。