JPS61271818A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPS61271818A
JPS61271818A JP60113727A JP11372785A JPS61271818A JP S61271818 A JPS61271818 A JP S61271818A JP 60113727 A JP60113727 A JP 60113727A JP 11372785 A JP11372785 A JP 11372785A JP S61271818 A JPS61271818 A JP S61271818A
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reaction
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後藤 泰山
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    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業の利用分野〕 本発明は、半導体装置などの製造に用いられる気相成長
装置に係り、特にエピタキシャル膜の気相成長をより大
量に行なうのに適した気相成長装置に関するものである
〔従来の技術〕
従来、エピタキシャル膜の気相成長を行なうための装置
は、高周波誘導加熱やランプによる赤外線加熱によって
発熱するカーボン製のサセプタに基板を支持させて該基
板を加熱し、その表面に気相成長を施こすようKしてい
た。このようにサセプタを用いて基板を加熱する方法は
、該サセプタを均一な温度分布となるように加熱する必
要からその形状は横型、縦型気相成長装置のような平板
状か、あるいはシリンダ型気相成長装置のような多面の
筒状かであり、それに支持できる基板の数すなわち1回
の処理枚数が比較的少ない欠へがあった。処理枚数を増
加させるためには、サセプタを大形化しなければならな
いが、サセプタの大形化は製造技術上限界があり、また
温度やガスの流れの均一性においても問題がある。そこ
で、本願発明者は、反応容器内に高周波誘導加熱や赤外
線加熱によって発熱するカーボン製の均熱管を設けてこ
の均熱管内の空間を高温に保つようにし、この空間内に
基板を林立させて該基板を加熱し、該空間内に反応ガス
を流して気相成長させる装置についての提案をしだ。こ
の方式の装置において均一な厚さおよび特性の気相成長
層を得るためには、前記高温空間内の温度を所定温度に
安定させ、各基板を所定の気相成長温度に保つ必要があ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、前記の高温空間内には反応ガスが流れるため
、この反応ガスの温度をコントロールしなければ、該空
間内を所定温度に保つことができない。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明は、鉛直方向に配置された反応容器と、この反応
容器の内側に立てて着脱可能に設けられた均熱管と、反
応容器の周囲に設けられ反応容器を実質的に透過して均
熱管を加熱する放射エネルギを発生する加熱源と、均熱
管内に位置され多数の基板を略鉛直方向に立てて配列す
る基板支持治具と、均熱管に沿って下方から上方へ伸び
反応容器内の上方位置で開口している反応ガス供給手段
と、反応容器内の下方位置に設けられた排気口とからな
り、反応ガスを反応ガス供給手段により均熱管に沿って
導く間に均熱管からの熱あるいは加熱源からの放射エネ
ルギにより予熱するようKしたものである。
〔作 用〕
前記の反応ガス供給手段により反応容器内の上方位置に
供給される反応ガスは、反応ガス供給手段が均熱管に沼
って伸びているだめ、途中で予熱され、気相成長温度に
比較的近い温度になされる。
反応容器内の上方位置に供給された反応ガスは、均熱管
およびその中に置かれている基板によって所定の気相成
長温度に加熱されて基板の表面に気相成長層を形成しつ
つ流下するが、各基板間を流れる反応ガスは予熱されて
いるため、均熱管内の空間の温度すなわちここを流れる
反応ガス自身の温度は、容易に気相成長温度により近い
状態になされ、基板の温度を乱すことなく気相成長層を
形成する。
〔実施例〕
以下本発明の一実権例を示す第1図について説明する。
1はペースプレート、2はベースリングでベースプレー
トIK取付けられている。ベースリング2の下端は、シ
ールプレート3により開閉可能になっている。ベースリ
ング2の上には、上リング4が着脱可能に設置され、そ
の上に石英で形成されたベルジャ状の反応容器5が着脱
可能に設置され、これらは図示しないクランプ装置によ
りベースリング2に押圧されている。なお、前記シール
プレート3.ベースリング2.上1jンク4ならびに反
応容器50間は、それぞれO(オー)リング6.7.8
により気密にシールするようになっている。
反応容器5の内側には、着脱可能な複数の支持片9によ
って均熱管10が取外し可能に立設されている。この均
熱管10は、Si 、 SiCまたはカーボン製であり
、カーボン製の場合には好ましくは表面にSiCコーテ
ィングを施こしたものである。
反応容器5の外方には、同反応容器5を透過して前記均
熱管10を発熱させて加熱する赤外線や電磁波などの放
射エネルギを発生するランプやRPコイルなどの加熱源
11が反応容器5を取囲むように設けられている。なお
、12は反射板である。
シールプレート3には、上下に伸びる回転軸13が貫通
している。この回転軸13は、シールプレート3と略一
体的に上下に移動可能に支持され、図示しない駆動装置
によって回転を与えられるよ°うになっている。回転軸
13は;第1図に示したようにシールプレート3を閉じ
た状態にあるとき、その上端が均熱管10の略下端の高
さに位置するようになっており、その上端にバッファ板
14が取付けられている。このバッファ板14は、均熱
管10と同様にSi、SiCまたはカーボンで作られ、
その外周は均熱管10の内面との間に適宜なすき間を形
成すると共に内部には穴15が複数個あけられている。
バッファ板14には、石英製の複数本の棒からなる基板
支持治具16が設けられており、該治具16の横に伸び
る複数本の石英棒16a、・・・に設けた溝に基板17
の外周部を嵌入することなどにより、多数の基板17.
・・・を略平行に林立させて支持するようになっている
上リング4には、パージガスや反応ガスを供給する1な
いし複数の管18が貫通して設けられている。この管1
gは均熱管10と反応容器5との間を通って上方へ伸び
、その上端のノズル部1&aは反応容器5内の上方位置
に開口している。また、上リング4には、パージガスの
みを噴出するパージガス供給管19が複数本貫通して設
けられており、均熱管10と反応容器5との間にパージ
ガスを供給するようになっている。他方、シールプレー
ト3には排気口20が設けられ、反応容器5内の圧力を
正まだは負の適宜な圧力に保って、該反応容器5内のガ
スを排気するようになっている。
次いで本装置の作用について説明する。シールプレート
3と共に回転軸13を下降させ、バップア板14をペー
スプレート1の下方に位置させ、機外で予じめ基板17
をセットしておいた基板支持治具16をバッファ板14
上にセットし、シールプレート3および回転軸13を上
昇させ、シールプレート3をベースリング2に押圧して
閉じる。
次いで管18およびパージガス供給管19からN2.N
2の各パージガスを順次供給しつつ排気口20から排気
して反応容器5内をN2ガス雰囲気とする。
この状態で加熱源11を動作させて均熱管10を加熱す
ると共に、回転軸13を回転させる。均熱管10の加熱
により、反応容器5内が加熱される。なお、反応容器5
自身は、外部に設けた図示しない冷風供給装置などによ
って冷却されるようになっており、均熱管10の内部空
間を所定の温度に加熱し、これによって該内部空間中に
セントされている基板17を加熱する。このとき、均熱
管10や基板17から生ずる赤外線はバッファ板14に
吸収されてこれを柚熱し、基板17の周囲の温度をより
効果的に、かつより均一に加熱する。
また、管18のノズル部1 ga から吹出されるパー
ジガスは、管18が均熱管10に沿って設けられている
ため、この管N8内を通る間に均熱管10の熱および加
熱源11からの赤外線などの放射エネルギによって予熱
される。この予熱の度合は、管18内を流れるガスの流
速、管18の太さおよび材質、均熱管10との距離など
から適宜に定められ、さらには管18の均熱管10に沿
っている部分の全体または一部を二重管として、その内
管中にパージガスおよび後述する反応ガスを流し、内外
管の間Km度コントロール用の流体を流すことによって
適宜に定められ、基板17が所定の気相成長温度に達し
て安定した状態にあるとき、この気相成長温度より若干
低い温度になるまで予熱されて、ノズル部183から吹
出すようになっている。
このとき、排気口20から排気しているため、ノズル部
+gaから吹出されたパージガスは、均熱管10内を下
方へ向って流れ、林立している基板17に接触するが、
このパージガスは前記のように予熱されているため、基
板17に対する温度上の影響は小さく、該基板17の温
度変動や温変分布のむらの発生が小さく押えられる。
こうして基板17が気相成長温度まで加熱され、該温度
に達したならば、管18に反応ガスを供給して気相成長
を開始する。この反応ガスも予熱されてノズル部18a
から吹出されるため、基板17の温度を安定に保つこと
ができる。また、反応ガスは予熱されているため、基板
17との接触によって容易に気相成長が行なわれる。
バッファ板14は、均熱管10との間および穴15によ
って反応ガスの流下の状態をコントロールする役目を有
しており、各々の基板17に対し反応ガスをより均一に
接触させる働きをする。
また反応ガスは、上方から下方へ向かう流れであり、か
つ基板17は該流れに略沿うように立っているため、反
応容器5の頂部内面や均熱管100表面などに堆積した
反応生成物が落下しても基板17の表面に付着すること
は少ない。
なお、均熱管10と反応容器5との間には、パージガス
供給管19からパージガスを供給しているため、この間
への反応ガスの侵入は防止される。
そこで、均熱管10の外周面に対向している部分の反応
容器5の内面への反応生成物の付着は押えられ、加熱源
11がランプの場合でも加熱効率が低下することはない
第2図は、本発明の他の実施例による基板支持治具21
を示すもので、Si、SiCまたはカーボン製の支持板
21aを立設し、その表面に沿わせて基板17を支持す
ることにより、基板17の温度の安定性を一層高めるよ
うKしたものである。
第3図は、本発明のさらに他の実施例による基板支持治
具22を示すもので、これはSi、SiC。
カーボンまたは石英などで形成されたリング22aの両
面に基板17.17の外周部分のみを接触させ、これら
を第1図に示した基板支持治具16の石英棒+68と同
様の溝付棒22bによって支持するようにしたものであ
る。このようKすれば、反応ガスは基板17の裏面には
接触せずに表面のみに接触するようにな9、該表面だけ
に気相成長させることができると共に、基板17の温度
の安定性を増加させることができる。また、基板17は
中央より外周部の方が放熱くよって温度が低くなる傾向
にあるが、リング22aの厚さなどの調整によりその熱
容量を所定の値に定めるか、またはSi 、SiC、カ
ーボンのように赤外線を吸収し易い材料で該リング22
aを形成し、その熱量が所定の値になるように定めるこ
とにより、基板17の外周部の温度低下を補償して基板
17内の温度分布の均一化を高めることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
反応容器5や基板支持治具16,21.22などの形状
、構造などは種々変形可能であり、また管18は均熱管
1oの、内側を通してもよい等、種々変更可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、反応ガスが均熱管に
よって予熱されて該均熱管内の高温空間に供給されるた
め、基板を林立させて多量処理す・る方式において最も
問題となる前記高温空間内の温度およびここに置かれて
いる基板の温度の安定性を向上させることができ、これ
によってより均一な厚さおよび特性の気相成長層を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
を示す部分断面図である。 1・・・・・ペースプレート、  2・・・・・・ベー
スリング、3・・・・・・’/ −/l/ IJソング
  4・・・・・・上リング、5・・・・・・反応容器
、  1o・・曲物熱管、 11・・・・・・加熱源、
13・・・・・・回転軸、 14・・・・・・バッファ
板、16.21.22・・・・・・基板支持治具、 1
7・・・・・・基板、18・・・・・・管(反応ガスの
供給手段)、19・・・・・・パージガス供給管、20
・・・・・・排気口、21a・・・・・・支持板、 2
2a・・・・・・リング。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、鉛直方向に配置された反応容器と、同反応容器の内
    側に立てて着脱可能に設けられた均熱管と、前記反応容
    器の周囲に設けられ前記反応容器を実質的に透過して前
    記均熱管を加熱する放射エネルギを発生する加熱源と、
    前記均熱管内に位置され多数の基板を略鉛直方向に立て
    て配列する基板支持治具と、前記均熱管に沿って下方か
    ら上方へ伸び該反応容器内の上方位置で開口している反
    応ガスの供給手段と、反応容器内の下方位置に設けられ
    た排気口とからなり、反応ガスが前記反応ガス供給手段
    により均熱管に沿って導かれる間に予熱されるように構
    成されていることを特徴とする気相成長装置。 2、反応ガス供給手段が、反応容器と均熱管との間を通
    って上方へ伸び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、反応ガス供給手段の均熱管に沿って伸びる部分の少
    なくとも一部が二重管になされ、その内管中に反応ガス
    を流すと共に内外管の間に温度コントロール用の流体を
    流すように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
    1または2項記載の気相成長装置。 4、反応容器と均熱管との間にパージガスを供給するよ
    うにした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、基板支持治具が、リングを用いて該リングの両面に
    基板の外周部分のみを接触させて該基板を支持するよう
    にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1ないし4項
    のいずれか1項記載の気相成長装置。 6、基板支持治具と排気口との間に反応ガスの流れを規
    制するバッファ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ないし5項のいずれか1項記載の気相
    成長装置。
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