JPS61219130A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPS61219130A JPS61219130A JP6035985A JP6035985A JPS61219130A JP S61219130 A JPS61219130 A JP S61219130A JP 6035985 A JP6035985 A JP 6035985A JP 6035985 A JP6035985 A JP 6035985A JP S61219130 A JPS61219130 A JP S61219130A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、エピタキシャル成長およびＣＶＤのための気
相成長装置に係り、特に気相成長を施こされる基板の均
一加熱に関するものである。
相成長装置に係り、特に気相成長を施こされる基板の均
一加熱に関するものである。
一般に気相成長装置は、抵抗ヒータ、ＲＦコイルあるい
は赤外線ランプなどの加熱源によって赤熱状態に加熱さ
れるサセプタ上に基板を設置して該基板を加熱し、この
基板の表面に反応ガスを接触させて該表面に気相成長層
を形成するようになっている。ところで、均一な厚さの
気相成長層を得るため、また基板が単結晶の場合にはス
リップの発生を押えるため、基板の平面方向および厚さ
方向の温度差を小さく押えて基板全体を均一に加熱する
必要があるが、基板の表面は、反応ガスが接触して冷却
されたり、また放熱があったりするため、サセプタに接
触している裏面より低温になり、これによって基板がそ
り、サセプタとの接触が局部的になって平面内における
温度分布も悪くなりスリップを生ずる。そこで、従来、
第５図に示すように、石英製の反応容器］によって形成
された反応室２内にカーボン製のサセプタ３を配置し、
このサセプタ３の図において上面に基板°４を載置し、
同じく図において反応容器１の上方に設けた加熱源であ
るランプ５により前記サセプタ３と基板４に同時に赤外
光を照射し、サセプタ３を赤熱状態に加熱してその上に
載置されている基板４を裏面から加熱すると同時に、前
記う／プ５かの ら赤外光により基板４を直接表面から加熱するようにし
たものがあり、他のＲＦコイルなどによる方式に比較し
てスリップの発生が少ないと言われている。
は赤外線ランプなどの加熱源によって赤熱状態に加熱さ
れるサセプタ上に基板を設置して該基板を加熱し、この
基板の表面に反応ガスを接触させて該表面に気相成長層
を形成するようになっている。ところで、均一な厚さの
気相成長層を得るため、また基板が単結晶の場合にはス
リップの発生を押えるため、基板の平面方向および厚さ
方向の温度差を小さく押えて基板全体を均一に加熱する
必要があるが、基板の表面は、反応ガスが接触して冷却
されたり、また放熱があったりするため、サセプタに接
触している裏面より低温になり、これによって基板がそ
り、サセプタとの接触が局部的になって平面内における
温度分布も悪くなりスリップを生ずる。そこで、従来、
第５図に示すように、石英製の反応容器］によって形成
された反応室２内にカーボン製のサセプタ３を配置し、
このサセプタ３の図において上面に基板°４を載置し、
同じく図において反応容器１の上方に設けた加熱源であ
るランプ５により前記サセプタ３と基板４に同時に赤外
光を照射し、サセプタ３を赤熱状態に加熱してその上に
載置されている基板４を裏面から加熱すると同時に、前
記う／プ５かの ら赤外光により基板４を直接表面から加熱するようにし
たものがあり、他のＲＦコイルなどによる方式に比較し
てスリップの発生が少ないと言われている。
前記第５図に示した装置における理想的な加熱状態は、
サセプタ３と基板４の昇温速度が同一の状態である。と
ころで、基板４がＳＩなどの半導体材料の場合、基板４
の光の吸収率および反射率は温度によって大きく異なり
、常温においては吸収率が小で、反射率が大であり、数
１００℃以上の半黒体化した状態においては吸収率が大
、反射率が小となる。他方、カーボン製のサセプタ３の
温度の変化に伴なう光の吸収率、反射率の変化は基板４
のように大きくはない。エピタキシャル成長においては
、基板４を１１００℃ないし１２００℃のような高温に
加熱する必要があるが、前記のように基板４の光の吸収
率、反射率が数１ｏＯ℃を境にして大きく変化するだめ
、常温域から高温域まで該基板４とサセプタ３を所定の
割合を保って昇温させることはできず、実際に両者の熱
容量などとの関係もあって数１００℃を過ぎると基板４
の方がサセプタ３より速く昇温しでしまう。この問題は
、全体の昇温スピードをゆるやかに行なうことにより相
当改善できるが、能率を大巾に低下させてしまうので限
界がある。そこで、実際には、基板４の方が先に所定温
度に達してしまい、サセプタ３が基板４の温度に近付く
までの間、基板４とサセプタ３とは大きな温度差をもっ
て接触することになり、特に基板４が大径の場合、スリ
ップを生じてしまう。このような問題を解決するため、
従来、サセプタ３の基板載置位置に極く浅いわん曲した
凹部を設け、サセプタ３と基板４との接触状態を改善す
る方法が提案されているが、従来提案されている凹部は
最も深いところでも基板４の裏面とのすき間がＯ，ｌ哨
ないしはそれ以下の極めて小さい値であり、約１２５な
いし１５０酬さらにはそれ以上の直径の基板４に対し、
このような小さな値の四部をその底面の形状も含めて正
確に形成することは困難であり、実際には十分な均一加
熱ができず、スリ、プを生じてしまうことが多かった。
サセプタ３と基板４の昇温速度が同一の状態である。と
ころで、基板４がＳＩなどの半導体材料の場合、基板４
の光の吸収率および反射率は温度によって大きく異なり
、常温においては吸収率が小で、反射率が大であり、数
１００℃以上の半黒体化した状態においては吸収率が大
、反射率が小となる。他方、カーボン製のサセプタ３の
温度の変化に伴なう光の吸収率、反射率の変化は基板４
のように大きくはない。エピタキシャル成長においては
、基板４を１１００℃ないし１２００℃のような高温に
加熱する必要があるが、前記のように基板４の光の吸収
率、反射率が数１ｏＯ℃を境にして大きく変化するだめ
、常温域から高温域まで該基板４とサセプタ３を所定の
割合を保って昇温させることはできず、実際に両者の熱
容量などとの関係もあって数１００℃を過ぎると基板４
の方がサセプタ３より速く昇温しでしまう。この問題は
、全体の昇温スピードをゆるやかに行なうことにより相
当改善できるが、能率を大巾に低下させてしまうので限
界がある。そこで、実際には、基板４の方が先に所定温
度に達してしまい、サセプタ３が基板４の温度に近付く
までの間、基板４とサセプタ３とは大きな温度差をもっ
て接触することになり、特に基板４が大径の場合、スリ
ップを生じてしまう。このような問題を解決するため、
従来、サセプタ３の基板載置位置に極く浅いわん曲した
凹部を設け、サセプタ３と基板４との接触状態を改善す
る方法が提案されているが、従来提案されている凹部は
最も深いところでも基板４の裏面とのすき間がＯ，ｌ哨
ないしはそれ以下の極めて小さい値であり、約１２５な
いし１５０酬さらにはそれ以上の直径の基板４に対し、
このような小さな値の四部をその底面の形状も含めて正
確に形成することは困難であり、実際には十分な均一加
熱ができず、スリ、プを生じてしまうことが多かった。
本発明は、前述したような問題を解決するため、輻射光
により基板および該基板を支持するカーボン製のサセプ
タを加熱する気相成長装置において、前記サセプタの基
板設置部に基板と略等しいかま°たは小さい貫通穴を設
け、基板の外周部を直接または間接的に前記サセプタに
より支持するようにしたものである。
により基板および該基板を支持するカーボン製のサセプ
タを加熱する気相成長装置において、前記サセプタの基
板設置部に基板と略等しいかま°たは小さい貫通穴を設
け、基板の外周部を直接または間接的に前記サセプタに
より支持するようにしたものである。
本発明によれば、サセプタと基板との接触は、サセプタ
に設けた貫通穴によって削減され、基板に対する貫通穴
の大きさを適宜に設定することにより、基板外周部の一
部分のみに限定される。そこで、基板とサセプタとの温
度差による影響が緩和される。基板の加熱は主として輻
射光により行なわれ、サセプタは基板の周囲の温度を高
めると共に、中央部に比較して温度が低下する基板の外
周部を補助的に加熱し、基板全体の温度分布を均一にし
、かつ安定させる役目を果たす。
に設けた貫通穴によって削減され、基板に対する貫通穴
の大きさを適宜に設定することにより、基板外周部の一
部分のみに限定される。そこで、基板とサセプタとの温
度差による影響が緩和される。基板の加熱は主として輻
射光により行なわれ、サセプタは基板の周囲の温度を高
めると共に、中央部に比較して温度が低下する基板の外
周部を補助的に加熱し、基板全体の温度分布を均一にし
、かつ安定させる役目を果たす。
以下本発明の一実施例を示す第１図について説明する。
なお、第５図と同一部分には同一符号を用いて説明を省
略する。１０はカーボン製のサセプタで、石英製の支持
台１１により反応室２内に設置されている。サセプタ１
０には、基板４より若干小さい貫通穴１２が明けられ、
該貫通穴Ｉ２の第１図において上端部に基板４を設置し
、サセプタ１０と基板４の表面（第１図において上面）
がそれぞれ略一致するようになっている。なお、第１図
において６は反射板である。
略する。１０はカーボン製のサセプタで、石英製の支持
台１１により反応室２内に設置されている。サセプタ１
０には、基板４より若干小さい貫通穴１２が明けられ、
該貫通穴Ｉ２の第１図において上端部に基板４を設置し
、サセプタ１０と基板４の表面（第１図において上面）
がそれぞれ略一致するようになっている。なお、第１図
において６は反射板である。
次いで本装置の作用について説明する。ランプ５からの
輻射光は、石英製の反応容器１を透過して基板４および
サセプタ１ｏを照射し、これらを加熱する。基板４がＳ
ｉなどの半導体であり、かつ輻射光が１μｍ近辺の波長
をピーク値とする場合、加熱の初期には基板４は２０〜
４０チの輻射光を吸収し、残部を反射または透過する。
輻射光は、石英製の反応容器１を透過して基板４および
サセプタ１ｏを照射し、これらを加熱する。基板４がＳ
ｉなどの半導体であり、かつ輻射光が１μｍ近辺の波長
をピーク値とする場合、加熱の初期には基板４は２０〜
４０チの輻射光を吸収し、残部を反射または透過する。
この輻射光の透過は加熱効率上は好ましくないが、基板
４の内部および裏面側にも輻射光が達するので、基板４
の全体をより均一に加熱する働きをする。なお、輻射光
を有効利用するため、反応容器１外のランプ５と対向す
る位置に反射面（図示せず）を設けておくことが好まし
い。
４の内部および裏面側にも輻射光が達するので、基板４
の全体をより均一に加熱する働きをする。なお、輻射光
を有効利用するため、反応容器１外のランプ５と対向す
る位置に反射面（図示せず）を設けておくことが好まし
い。
基板４が数１０ｃＩｃに達するまでは、前記のように基
板４の輻射光吸収率が低いため、基板４は薄く熱容量が
小さいにもかかわらず比較的ゆるやかに昇温し、熱容量
の大きなサセプタ１０と略等しい昇温遠吠で加熱される
。基板４が数１００℃に達して半熱体化すると、基板４
の昇温速度の方がサセプタ１０のそれより高くなり、両
者の間に温度差が生ずるが、基板４はその外周部がわず
かにサセプタ１０に接触しているのみであるため、温度
差による影響は小さく押えられる。基板４の温度が所定
値に達したところで、ランプ５の出力を制御し、基板４
の温度を該所定値に安定させる。
板４の輻射光吸収率が低いため、基板４は薄く熱容量が
小さいにもかかわらず比較的ゆるやかに昇温し、熱容量
の大きなサセプタ１０と略等しい昇温遠吠で加熱される
。基板４が数１００℃に達して半熱体化すると、基板４
の昇温速度の方がサセプタ１０のそれより高くなり、両
者の間に温度差が生ずるが、基板４はその外周部がわず
かにサセプタ１０に接触しているのみであるため、温度
差による影響は小さく押えられる。基板４の温度が所定
値に達したところで、ランプ５の出力を制御し、基板４
の温度を該所定値に安定させる。
しばらくしてサセプタＩＯの温度も所定値ないしそれよ
り若干高い値に達して安定する。なお、基板４とサセプ
タ１０の前記温度安定時における両者の温度のバランス
は、基板４の面積に対するサセプタ１０の受光面積や厚
さなどによって調節されている。
り若干高い値に達して安定する。なお、基板４とサセプ
タ１０の前記温度安定時における両者の温度のバランス
は、基板４の面積に対するサセプタ１０の受光面積や厚
さなどによって調節されている。
基板４は、ランプ５からの輻射光により表面全体を一様
に加熱した場合、中央部より外周部からの放熱の方が大
きいため、外周部の温度が中央部より低下する傾向にあ
るが、サセプタ１０からの伝導や輻射によって該外周部
が加熱され、全体が均一な温度に保たれる。
に加熱した場合、中央部より外周部からの放熱の方が大
きいため、外周部の温度が中央部より低下する傾向にあ
るが、サセプタ１０からの伝導や輻射によって該外周部
が加熱され、全体が均一な温度に保たれる。
また、反応室２には、矢印Ａで示すように、パージガス
や反応ガスが流れ、基板４の温度変動や該ガスがより強
く接触する基板４の表面側の温度低下を招くように作用
するが、該ガスはサセプタ１０によって予熱されるため
、前記の温度変動や表面温度の低下は小さく押えられ、
基板４の全体の温度を安定して均一に保つ。
や反応ガスが流れ、基板４の温度変動や該ガスがより強
く接触する基板４の表面側の温度低下を招くように作用
するが、該ガスはサセプタ１０によって予熱されるため
、前記の温度変動や表面温度の低下は小さく押えられ、
基板４の全体の温度を安定して均一に保つ。
なお、前記矢印人で示すガスの流れによる影響を小さく
押えるだめ、支持台１１が貫通穴１２の全周を囲むよう
にし、基板４の裏面側の空間１３内をガスが自由に流れ
ないようにすることが好ましい。
押えるだめ、支持台１１が貫通穴１２の全周を囲むよう
にし、基板４の裏面側の空間１３内をガスが自由に流れ
ないようにすることが好ましい。
第２図は本発明の他の実施例を示すもので、基板４とサ
セプタ ｌ Ｏａとの間の伝導による熱の授受を緩和す
るため、両者の間に熱不良導体であるＳｉ ３Ｎ４など
のセラミ、クスまたは石英製のリングＩ４を介在させた
ものである。
セプタ ｌ Ｏａとの間の伝導による熱の授受を緩和す
るため、両者の間に熱不良導体であるＳｉ ３Ｎ４など
のセラミ、クスまたは石英製のリングＩ４を介在させた
ものである。
第３図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、基板
４とサセプタ ｌ Ｏｂとの間に基板４の裏面を被う石
英板１５を介在させたものである。石英板１５は、輻射
光を透過するので、加熱については、これがない場合と
ほぼ同様に行なわれると共に、石英板１５は熱不良導体
で保温性が良いため、基板４の温度ヂ定性を高める利点
が得られ、かつ第２図のリング１４を石英製とした場合
と同様の効果も得られる。
４とサセプタ ｌ Ｏｂとの間に基板４の裏面を被う石
英板１５を介在させたものである。石英板１５は、輻射
光を透過するので、加熱については、これがない場合と
ほぼ同様に行なわれると共に、石英板１５は熱不良導体
で保温性が良いため、基板４の温度ヂ定性を高める利点
が得られ、かつ第２図のリング１４を石英製とした場合
と同様の効果も得られる。
第４図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、複数
のサセプタ ＩＯｃ金上プレート１６と下プレート１７
の周囲に取付けたいわゆるンリ／ダ型の気相成長装置に
本発明を適用したものである。
のサセプタ ＩＯｃ金上プレート１６と下プレート１７
の周囲に取付けたいわゆるンリ／ダ型の気相成長装置に
本発明を適用したものである。
なお、第１図と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。このように複数のサセプタｌｏｃの裏面側を互
いに対向させれば、一方の基板４を透過した輻射光が他
方の基板４またはサセプタ１０ｃの裏面に照射され、ま
た一方のサセプタｆｏｅの裏面から発生した輻射光が他
方の基板４およびサセプタｌｏｃの裏面を照射するので
、熱効率を高めることができると共に、基板４を裏面か
らも積極的に加熱するため、より一層の均熱化がはかれ
る。さらに複数のサセプタｌｏｃ＋・・・と上・下ブレ
ー） １６．１７によって囲まれる空間１８内は、それ
ぞれのサセプタｌｏｃによって加熱され、これらと略等
しい温度に保たれるため、基板４の温度を所定値に安定
させ易い利点も有している。
略する。このように複数のサセプタｌｏｃの裏面側を互
いに対向させれば、一方の基板４を透過した輻射光が他
方の基板４またはサセプタ１０ｃの裏面に照射され、ま
た一方のサセプタｆｏｅの裏面から発生した輻射光が他
方の基板４およびサセプタｌｏｃの裏面を照射するので
、熱効率を高めることができると共に、基板４を裏面か
らも積極的に加熱するため、より一層の均熱化がはかれ
る。さらに複数のサセプタｌｏｃ＋・・・と上・下ブレ
ー） １６．１７によって囲まれる空間１８内は、それ
ぞれのサセプタｌｏｃによって加熱され、これらと略等
しい温度に保たれるため、基板４の温度を所定値に安定
させ易い利点も有している。
以北述べたように本発明によれば、基板全体の温度分布
をより均一に保って加熱することができ、スリ、プの発
生を押えることができると共に、より均一な厚さの気相
成長層を得ることができ、特に大径の基板に対して大き
な効果が得られる。
をより均一に保って加熱することができ、スリ、プの発
生を押えることができると共に、より均一な厚さの気相
成長層を得ることができ、特に大径の基板に対して大き
な効果が得られる。
第１図ないし第４図は本発明のそれぞれ異なる実施例を
示す概要断面図、第５図は従来装置の概要断面図である
。 １・・・・・・反応容器、２・・・・・・反応室、３
、 ＩＱ 、 １０３ 、１０１） 、 ｌ０ｃ−−・
−サセプタ、４−−−−−・基板、５・・・・・ランプ
、６・・・・・反射板、１１・・・・支持台、１２・・
・・・貫通穴、１３．１８・・・・・・空間、１４・・
・・・・リング、Ｉ５・・・・・石英板、１６・・・・
・とプレート、１７・・・・・下プレート。
示す概要断面図、第５図は従来装置の概要断面図である
。 １・・・・・・反応容器、２・・・・・・反応室、３
、 ＩＱ 、 １０３ 、１０１） 、 ｌ０ｃ−−・
−サセプタ、４−−−−−・基板、５・・・・・ランプ
、６・・・・・反射板、１１・・・・支持台、１２・・
・・・貫通穴、１３．１８・・・・・・空間、１４・・
・・・・リング、Ｉ５・・・・・石英板、１６・・・・
・とプレート、１７・・・・・下プレート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、輻射光により基板および該基板を支持するカーボン
製のサセプタを加熱する気相成長装置において、前記サ
セプタの基板設置部に基板と略等しいかまたは小さい貫
通穴を設け、基板の外周部を直接または間接的に前記サ
セプタにより支持するようにしたことを特徴とする気相
成長装置。 ２、サセプタと基板との間に基板の外周部を支持する石
英またはセラミックス製のリングが介在されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気相成長装置
。 ３、サセプタと基板との間に基板の裏面を被う石英板が
介在されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の気相成長装置。 ４、サセプタが２つ以上設けられ、それらの裏面側が互
いに対向するように配置されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１、２または３項記載の気相成長装置。 ５、サセプタの貫通穴を含むサセプタの裏面側の空間が
略閉じられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
、２、３または４項記載の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6035985A JPS61219130A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6035985A JPS61219130A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61219130A true JPS61219130A (ja) | 1986-09-29 |
Family
ID=13139872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6035985A Pending JPS61219130A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61219130A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622614A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線加熱装置 |
| US5160575A (en) * | 1985-12-04 | 1992-11-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Edge-heat sink technqiue for zone melting recrystallization of semiconductor-on-insulator films |
| US5173271A (en) * | 1985-12-04 | 1992-12-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Enhanced radiative zone-melting recrystallization method and apparatus |
| US5296089A (en) * | 1985-12-04 | 1994-03-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Enhanced radiative zone-melting recrystallization method and apparatus |
| US5308594A (en) * | 1985-12-04 | 1994-05-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Edge-heat-sink technique for zone melting recrystallization of semiconductor-on-insulator films |
| US5490881A (en) * | 1992-11-02 | 1996-02-13 | Gen Electric | Maintaining uniformity of deposited film thickness in plasma-enhanced chemical vapor deposition |
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