JPS62257720A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路などの製造に用いられる気相
成長装置に係り、特に内面支持方式のバレル型気相成長
装置に関するものである。

〔従来技術〕

気相成長装置は、反応室内に置かれた一般にサセプタと
呼ばれる支持体上に被処理体を載置して支持体と共に被
処理体を数１００〜１２００℃程度に加熱し、被処理体
の表面に反応ガスを接触させて気相成長層を形成するも
のであるが、反応室の内壁や支持体など反応ガスが接触
する部分の温度が数１００℃以上であると、これらの接
触部分にも反応生成物が付着してしまう。以下、この付
着のうち被処理体を載置している部分の支持体表面以外
への付着をすべてウオールデポと呼ぶ。気相成長装置に
は、大別して横型、縦型ならびにバレル型があるが、従
来装置は反応ガスの流れ方から反応ガスが反応室内壁な
ど被処理体全載置している部分の支持体表面以外にも広
く接触してウオールデポを生じていた。なお、反応室内
壁へのウオールデポを防止するため、従来から反応室を
冷壁構造とし、ガスや水などにより反応室壁全冷却して
いるが、内部が高温であるため、反応室内壁に対するウ
オールデポについても完全に押えることはできなかった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

したり、ま之支持体および被処理体の加熱に反応室外か
らの赤外線（反射を含む）を用いる場合には熱効率を著
しく低下させると共に反応室壁の昇温を誘発したり、さ
らに、ウオールデポした堆積物がはがれて被処理体に付
着し気相成長欠陥を生じさせ几りするなどの問題を生じ
る。そこで、ウオールデポの除去を比較的Ｈｇに行なわ
なければならず、稼動率を低下させる原因となっていた
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述したような問題点を解決するためになさ
れたもので、反応室と、この反応室内に基 設けられ内側面に被処理体を装着される中空Ｘ錐台状の
支持体と、この支持体の外側に位置する加熱源と、支持
体の内側空間に対して設けられた反応ガスの供給手段お
よび排気口と、支持体の外側空間に対して設けられ次パ
ージガスの供給口とからなる気相成長装置にある。

〔作用〕

反応ガスは中空逆錐台状の支持体の内側空間に供給され
、加熱源によって支持体を介して加熱されている被処理
体の表面に気相成長層を形成し、排気口から排出される
。反応室内の支持体の外側空間にはパージガスが供給さ
れるため、反応ガスは支持体の外側空間には流入せず、
支持体の内側空間のみを流れる。そこで、反応室内壁お
よび支持体の外側表面へのウオールデポの発生はない。

また、支持体はウオールデポを生じないところの支持体
の外側に位置する加熱源から加熱され、被処理体は支持
体によって裏面から加熱されると共に対向している支持
体の内側面および被処理体からの輻射エネルギによって
表面からも加熱される０〔実施例〕 以下本発明の一実施例を示す第１図および第２図につい
て説明する。第１図において、１はペースプレートで、
その上にシールリング２を介して石英製の反応筒３が設
置されている。反応筒３の上にはシールリング４を介し
てリング５が設置され、シールリング６を介してリング
５の上端をシールプレート７によって閉じるようになっ
ている０シールプレート７は図示しない駆動装置によっ
て昇降および旋回される軸８に取付けられ、前記ペース
プレート１からシールプレート７の各部材によって形成
される反応室９を開閉するようになっている。

ペースプレート１には、反応筒３と同心上に石英、Ｓｉ
ＣまたはＳｉ３Ｎ４製の回転台１０が設けられている。

回転台１０の第１図において下端には内歯車１１が取付
けられ、ガイド１２によって案内されつつ図示しない駆
動源によって回転を与えられる歯車１３によって回転台
１０を回転させるようになっている。この回転台１０の
上には、少なくとも内面が多角逆錐面または逆円錐面を
したカーボン、ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４または石英製の中空
逆錐台状の支持体１４が載置されている。支持体１４の
内側面には、ウェハなどの被処理体１６を保持する座ぐ
り１５が多数配列されている。前記回転台１０の土壁１
０３には、第２図に示すように、支持体１４の座ぐり１
５の下方でかつ支持体１４の下端内側面に沿うように複
数の排気口１７が設けられている。また、回転台１０に
は隔壁１０ｂが設けられ、前記上壁１０３との間にバブ
ファ１８を形成し、隔壁＋ｏｂの中心に設けた開口１９
に排気管２０が相対的に回転自在に係合している。前記
支持体１４の上には、支持体１４をそのまま上方へ延長
したような形状の石英、５ｉＣ１Ｓｉ３Ｎ４またはカー
ボン製の整流体２１が取付けられている。

リング５には反応ガスを供給するノズル２２が複数本取
付けられている。ノズル２２の先端は下向きシて曲けら
れ、反応ガスを整流体２１および支持体Ｉ４の内側面に
沿って流すようになっている。

ま念書ノズル２２は、リング５の内面からの突出量が１
１．１２で示すように異なった適宜な値に定められるよ
うになっており、ノズル２２がら流下した反応ガスが支
持体１４の内側面に当たる箇所の高さ方向の位置を変え
るようになっている。また、各ノズル２２は、それぞれ
に対応して設けた図示しない絞り弁により個々に調整で
きるようになっている。さらに前記ノズル２２は、リン
グ５の貫通部が回転可能になっており、先端の向きを変
えられるようになっている。

ベースプレート１には、ガイド１２と反応筒３との間に
位置するようにパージガスの供給口２３が複数個設けら
れ、回転台１０、支持体１４および整流体２１と反応筒
３との間の空間２４にパージガス全供給するようになっ
ている。

反応筒３の外方には、これを攻囲むよう（（、ランプ２
５および反射板２６からなる加熱源２７が設置され、石
英側の反応筒３を通して支持体１４さらＫは整流体２１
を加熱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。軸８によってシ
ールプレート７を上昇および旋回させて、反応室９を開
き、支持体１４の内側面に設けられている座ぐり１５に
被処理体１６をセットし、シールプレート７を閉じる。

次いで、ノズル２２および供給口２３からＮ２ガスを供
給すると共に排気管２０により排気して空間２４を含む
反応室９内を空気からＮ２ガス雰囲気に置換した後、ノ
ズル２２および供給口２３からＮ２ガスを供給し、歯車
１３により回転台１０、支持体１４および整流体２１を
低速で回転させつつ加熱源２７により支持体１４を加熱
する。支持体１４の加熱により、それに装着されている
被処理体１６（は裏面から加熱されると共に、支持体１
４の内側面および被処理体１６０表面から放出された輻
射エネルギが被処理体１６の表面に当って、該被処理体
１６を表面からも加熱する。この輻射エネルギによる被
処理体１６の表面からの加熱は、支持体１４の内側空間
内に輻射エネルギの通過を阻害する部材が何も存在しな
いため、効率的に行なわれる。そこで、ノズル２２から
供給されるガスや放熱によって裏温度差によるスリツク
の発生がなくなる。

支持体１４および被処理体Ｉ６が所定の気相成長温度に
達したところでノズル２２から反応ガスを供給する。こ
のとき、供給口２３からはパージガスとしてのＮ２ガス
を供給し続ける。ノズル２２から供給された反応ガス（
・；、排気管２０．バブファ１ｇおよび排気口１７によ
って支持体１４の内側空間から排気しているため、整流
体２１ないし支持体１４の内側表面に沿って流下し、被
処理体１６の表面に気相成長層を形成し、反応生成ガス
および未反応ガスは、排気口１７から排気される。

整流体２１は、ノズル２２から出た反応ガスが被処理体
１６に接触するとき、この反応ガスを支持体１４の内側
表面の全周にわたってより均一に流す役目を果す。ま之
、整流体２１支持体１４の長手方向の温度分布を均一に
する役目をも持っている。すなわち、整流体２１がない
場合、支持体１４の上端は放熱によって温度が低くなる
ため、石英、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣなどの熱伝達性に劣る
材料によって整流体２１を形成して放熱を押えるか、ま
たは整流体２１を支持体１４と同じカーボン製として整
流体２１を加熱源２７により覆体的に加熱することによ
り支持体１４の上端部の温度低下を押える。なお、整流
体２１？支持体１４と同じカーボン製とする場合は、両
者を一体的に形成してもよい。

また、ノズル２２はリング５の内面からの突出量が変え
られており、第１図において左方の突出量が大きなｔｌ
の場合にはノズル２２からの新鮮な反応ガスが支持体１
４の内側表面の下部側へ直接接触し、右方の突出量が小
さなｔ２の場合には上部側へ直接接触するため、支持体
１４の長手方向における気相成長層の厚さ分布が均一に
なる。

支持体１４の内側表面に沿って流下した反応生成ガスを
含む反応ガスは、支持体１４の内側表面の下端に沿って
設けた多数の排気口１７からバッフ１１８を介して排気
されるため、支持体１４の内側表面に沿う前記反応ガス
の流れはその下端まで全周にわたってより均一になる。

なお、支持体１４の下端に整流体２１と同様の整流体を
設けてもよい。

他方、支持体１４の外方の空間２４には、供給口２３か
らパージガスを供給しているため、この空間２４の内圧
を支持体１４の内側空間およびバブファ１ｇの圧力より
若干高くしておけば、反応ガスが空間２４内に流入する
ことはなく、空間２４内のパージガスは整流体２１の上
端外周から支持体１４の内側空間に流入し、反応ガスと
共に排気口１７から排気される。そこで、空間２４に面
している回転台１０．支持体１４および整流体２１の外
側表面と、反応筒３の内面とには反応生成物が付着する
いわゆるウオールデポは全く生じない。このため、従来
のように反応筒３を強く冷却する必要がない。また、ウ
オールデポを生じないため、反応筒３に対する赤外線な
どの幅対エネルギの透過率は高く保之れ、このため加熱
源２７にランプ２５を用いるのに適し、さらに支持体１
４から外方へ放出される嘔射エネルギを反射板２６で反
射させ加熱効率を高めるのにも有効である。さらにまた
、反応筒３のように比較的低温の部分に生じたウオール
デポは、はがれ易く、これが反応室９内を浮遊して被処
理体１６の表面に付着して不良品を生ずる原因となるが
、この装置によれば、このような問題をほとんど皆無に
できる。

第３図は、本発明の他の実施例を示すもので、整流体２
１を含む支持体１４の内側空間の上端部に位置するよう
にガス流制御体３０を設は友ものである。このガス流制
御体３０は、整流体２１の内側表面との間に反応ガスを
流入させる之めのすき間を置いて該整流体２１に略沿っ
て伸びるガス導入部３０ａと整流体２１を含む支持体１
４の内側空間全仕切る天板部３０ｂとからなり、ノズル
２２からの反応ガスおよび空間２４からのパージガスを
支持体１４の内側表面に沿って円滑に導入すると共に、
支持体１４の内側空間内に導入された反応ガスが該内側
空間外へ流出しないようにし、シールプレート７の内側
表面に対するウオールデポをも完全に防止するようにし
たものである。なお、このガス流制御体３０は、シール
プレート７に着脱自在に取付けられている。

第４図は、本発明のさらに他の実施例を示すもので、反
応ガスを供給するノズル３１を、ベースプレート１およ
び回転台３２を貫通して支持体１４の内側空間内に上方
に向けて開口させ、該内側空間の上端部にガス反射板３
３を設けたものである。この装置によれば、ノズル３１
から噴出された反応ガスは、ガス反射板３３に当って外
方へ広がり、整流体２１および支持体１４の内側表面に
沿って流下する。

第５図および第６図は、他のガス反射板３４゜３５を示
すものである。

前述した実施例は加熱源にランプ２５を用いた例を示し
たが、ＲＦコイルでもよく、この場合にはＲＦコイルを
空間２４内に設けてもよい。また、反応ガスは、支持体
１４の内側表面に沿って下方から上方へ流し、反応室９
の上部から排気するようにしてもよい等、種々変更し得
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、ウオールデポの発生
を大巾に押えることができ、装置の保守が容易になると
共に気相成長欠陥を大巾に減少させることができ、しか
も被処理体を均一かつ効果的に加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概要断面図、第２図は
第１図の■−■線断面図、第３図は本発明の他の実施例
を示す部分概要断面図、第４図は本発明のさらに他の実
施例を示す概要断面図、第５図および第６図はそれぞれ
異なるさらに他の実施例を示す部分概要断面図である。 １・・・ペースプレート、　３・・・反応％Ｎ、５・・
・リング、　７・・・シールプレート、９・・・反応室
、　　１０・・・回転台、１４・・・支持体、　　１６
・・・被処理体、１７・・・排気口、　　＋８・・・バ
ブファ、２０・・・排ス管、　２１・・・整流体、２２
．３１・・・ノズル（反応ガス）、２３・・・供給口（
パージガス）、、２４・・・空間、２７・・・加熱源、
　３０・・・ガス流制御体、３３．３４．３５・・・ガ
ス反射板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反応室と、同反応室内に設けられ内側面に被処理体
   を装着される中空逆錐台状の支持体と、同支持体の外側
   に位置する該支持体の加熱源と、前記支持体の内側空間
   に対して設けられた反応ガスの供給手段および排気口と
   、前記支持体の外側空間に対して設けられたパージガス
   の供給口とからなる気相成長装置。 ２、支持体が支持体の内外の空間を仕切る回転台上に載
   置され、パージガスの供給口が外側空間の下部に設けら
   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、反応ガスの排気口が支持体内面の下端に沿って設け
   られ、反応ガスの供給手段が反応ガスを支持体内面に沿
   って上から下へ流すように構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の気相成長装置。 ４、支持体の上部が熱伝導性の劣る材質で形成され、か
   つ反応ガスの整流部になっていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２または３項記載の気相成長装置。