JPS627121A

JPS627121A - エピタキシヤル成長装置

Info

Publication number: JPS627121A
Application number: JP14698785A
Authority: JP
Inventors: Jiro Yoshida; 吉田　二郎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-04
Filing date: 1985-07-04
Publication date: 1987-01-14

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〕　　　　・この発明は、エピタキシャル成長装置、特に。

エピタキシャル成長装置の炉体の改良に関する。

〔従来の技術〕

超ＬＳＩ時代に突入した現在、バイポーラＬＳＩにおい
ても、横方向だけでなく、縦刃、向の縮小化も図られ、
その基幹プロセスであるエピタキシャル成長に対する要
求も厳しくなっている。

エピタキシャル成長装置は、炉体と、ガス制御部と、加
熱電源とを具備して構成され、炉体の構　　　□造から
、縦型、横型、バレル型に分類される。しかし、いずれ
のタイプのエピタキシャル成長装置においても、炉体は
、石英ガラスから構成されている。

エピタキシャル成長におい′て１石英炉体も、サセプタ
ー（基台）に載せられたサブストレート（基板、シ、リ
コンウェーハ）と回等の温度に加熱され、シリコンが炉
体壁面に析出して成長する現象が生じる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

シリコンが炉体壁面に析出して成長するために、以下の
ような弊害が生じる。

まず、炉体壁面に析出したポーラスなシリコン膜は、パ
ーティクルの発生原因になり、特に、シリコンと石英と
の熱膨張係数の違いから、落下して膜厚の均一化を妨げ
る。更に、熱膨張係数の違いから１石英炉体を損傷し、
炉体の寿命を短くする。

このような弊害を避けるために、石英炉体を定期的に洗
浄して、炉体からポーラスなシリコン膜を除去して炉体
を清潔に保つ方法が採用されている。しかし、炉体の洗
浄は、エピタキシャル成長装置から、炉体を取外して行
なわれ、洗浄中は、エピタキシャル成長装置が稼働され
ず、稼働率の低下を招く欠点がある。

また１石英炉体の温度上昇を規制し、それによって、シ
リコンの析出自体を防止する方法も採用されている。こ
の方法では、シリコンと石英との熱膨張係数の相違に起
因するシリコン膜の落下および石英炉体の損傷が防ｌヒ
できる利点がある。

そして、縦型およ′び横型のエピタキシャル成長装置に
おいては、高周波加熱方式が、バレル型のエピタキシャ
ル成長装置においては、赤外線ランプ加熱方式が採用さ
れている。ここで、同じ高周波加熱方式を採用しながら
も、高周波コイル（ＲＦコイル）は、縦型では、炉体内
で円形サセプターの直下に渦巻き状に配設され、横型で
は、炉体の周囲にコイル状に配設さ゛れている。

高周波加熱方式では、高周波コイルによって。

サセプターを加熱し、サセプターからの熱伝導によって
サセプター上のシリコンウェーハ（以下、ウェーハとい
う）を加熱している。しかし、このような、熱伝導を利
用した間接加熱では、熱効率が悪い、また１間接加熱の
ため、ウェーハに反りが生じやすく、加えて、スリップ
ラインと称する転位が生じやすい、更に、−バッチ当り
のウェーハの処理枚数は、サセプターの表面積によって
制限され、大口径のウェーハについては、スループ−、
トが大幅にダウンし、ウェーハの大口径化に対応できな
い、特に、スリップラインの発生は、大口径化に伴なっ
て顕在化しつつある。

他方、赤外線ランプ加熱方式では、石英炉体の周囲に配
設された赤外線ランプから放射された赤外線は、炉体を
通過して、サセプターとのウェーハを直接加熱している
。この方式は直接ウェーハを加熱しているため、熱効率
も比較的良く、反りやスリップラインが発生しにくい、
更に、赤外線ランプによる加熱であるため、減圧下でも
気相成長が進行する。しかしながら、エピタキシャル成
長装置の構造が複雑化し、操作、保守がやや難しい欠点
がある。また、この加熱方式においても。

処理□されるウェーハの枚数は、サセプターの表面積に
よって制限され、高いスループットが得られず、ウェー
ハの大口径化に対応できない。

更に、いずれの加熱方式を採用しても、ポーラスなシリ
コン膜が１石英炉体の壁面に付着するのを完全に防止で
きず、従来に比較して頻度が少ないとはいえ、炉体の洗
浄を避けることができないこの発明は、Ｅ記のような従
来技術の欠点を除去したエピタキシャル成長装置の提供
を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために、この発明によれば、炉体が
シリコンより形成されている。また、炉体自体をシリコ
ンから直接形成する代りに、石英ガラスより形成された
外方炉体と、シリコンより形成されて石英炉体内に気密
的に配設された内方炉体とを備えた二重構造に炉体を構
成してもよい。

１　〔作用〕このように炉体自体が、または内方炉体がシリコンより
形成された構成では、石英とシリコンとの熱膨張係数の
違いから生じるシリコン膜の落下や炉体の損傷が十分に
防止できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながらこの発明の実施例について詳
細に説明する。

この発明に係るエピタキシャル成長装置１０は。

シリコンから形成された炉体１２を具備し、炉体の周囲
に配設された加熱コイル１４によって炉体を加熱してい
る。この発明では、ＨＯＴＷＡＬＬ加熱方式を採用して
いるため、ウェーハ１６をサセプター１８上に立てて配
設できる。従って、ウェーハの反りやスリップラインが
生じない、また、サセプターの表面積によって、ウェー
ハの枚数が制限されず。

スルーブツトが改善され、ウェーハの大口径化にもモ分
対応できる。また、−バッチ当りの処理枚数が増加する
ため、ウェーハ一枚当りの熱源費用、ガス使用量がとも
に低減され、エピタキシャル成長装置のランニングコス
トが安くなる。更に。

熱分布の均一化が容易に図られ、Ｓ厚の均一化が改善さ
れる。

シリコンから炉体１２を形成しても、ポーラスなシリコ
ン膜が炉体の壁面に析出して成長することを防止できず
、壁面に付着したポーラスなシリコン膜を定期的に除去
しなければならない、そのため、この発明では、被膜処
理が炉体壁面に施されて炉体ムＶ面を反応ガスから隔離
している。この被　−膜は、シリコンが溶融する流体に
対しても溶融しないものがえらばれ、−例として、窒化
処理が挙げられる。炉体壁面−を窒化膜で覆えば、シリ
コンは硝弗酸に溶けるが、窒化ｎ々は溶けない、また、
高温時、シリコンは、水素ガス、塩素ガスで溶けるが、
窒化膜は溶けない、従って、硝弗酸等を利用すれば、炉
体をいためることなく、炉体壁面ヒのポーラスなシリコ
ン膜を除去できる。特に、水素ガス、１ｎ素ガスのよう
な流体を利用すれば、エピタキシャル成長装置から炉体
を取外すことなく、炉体壁面を洗浄でき、洗浄による中
断時間を短縮できる。被膜処理は、ポーラスなシリコン
膜の付着する炉体壁１面つまり内壁面に施されれば足り
るが、炉体保護のため、炉体の全壁面に被膜処理を施す
ことが好ましい。

ヒ記実施例では、炉体１２をシリコンから形成している
が、その代りに１石英ガラスより形成された外方炉体２
１と、シリコンより形成されて石英炉体内に気密的に配
設された内方炉体２３とを備°えた多用構造に炉体２２
を構成してもよい、ここで２炉体２２は、少なくとも二
重構造をしておれば足り。

必要に応じて三重構造等にしてもよい、炉体２２を二重
構造とするとき、シリコン炉体２３と一点鎖線で示す石
英炉体２１との間に加熱コイル１４を配設すれば、高い
熱効率下での気相成長が得られる。

実施例において、エピタキシャル成長袋Ｗ１ｔｏは、横
型に構成されているが、縦型、バレル型に構成してもよ
いことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

と記のように、この発明によれば、炉体がシリコンより
形成されている。また、炉体自体をシリコンから直接形
成する代りに、石英ガラスより形成された外方炉体と、
シリコンより形成されて石英炉体内に気密的に配設され
た内方炉体とを備えた二重構造に炉体を構成してもよい
。

このように炉体自体が、または内方炉体がシリコンより
形成された構成では、石英とシリコンとの熱膨張係数の
違いから生じるポーラスなシリコン膜の落下や炉体の損
傷が完全に防止できる。また　炉体をシリコンで形成す
るため、炉体のｈ昇を規制する必要がなく　、　ＨＯＴ
　ＷＡＬＬ加熱方式が採用できる。そのため、ウェーハ
をサセプターにケてて配設でき、ウェーハの反りやスリ
ップラインの発生する虞れがない、また、サセプターの
表面積によって、ウェーハの枚数が制限されず、スルー
プットが改善され、ウェーハの大口径化にも十分対応で
きる。また、−バッチ当りの処理枚数が増　　：加し、
ウェーハ一枚当りの熱源費用、ガス使用量が低減され、
エピタキシャル成長装置のランニングコストが安くなる
。更に、熱分布の均一化が容易に図られ、膜厚の均一化
が改善される。

、ｌ：述した実施例は、この発明を説明するための　　
□ものであり、この発明を同等限定するものでなく、こ
の発明の技術範囲内で変形、改造等の施されたものも全
てこの発明に包含されることはいうまでもない、たとえ
ば、この発明の技術思想は、エピタキシャル成長装置に
応用されると最も有効であるとはいえ、必要に応じて、
ＣｖＤ装置、拡散装置等、他の半導体熱処理装置に応用
してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例に係るエピタキシャル成長装
置の概略縦断面図である。１０：エビタキシャル成長装置、　１２．２２二炉体、
１４：加熱コイル、１６：シリコ／ウェーハ（ウェーハ
）、、＋８：サセプター、２１：外部炉体（石英炉体）
、２３：内部炉体（シリコン炉体）。ｑ６−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炉体がシリコンより形成されたエピタキシャル成
長装置。
（２）被膜処理が炉体壁面に施されて炉体壁面を反応ガ
スから隔離し、被膜は、シリコンが溶融する流体に対し
ても溶融しないものである特許請求の範囲第１項記載の
エピタキシャル成長装置。
（３）窒化被膜が炉体壁面に施されている特許請求の範
囲第２項記載のエピタキシャル成長装置。
（４）炉体が、石英ガラスより形成された外方炉体と、
シリコンより形成されて石英炉体内に気密的に配設され
た内方炉体とを備えた多重構造をしているエピタキシャ
ル成長装置。
（５）被膜処理が炉体壁面に施されて炉体壁面を反応ガ
スから隔離し、被膜は、シリコンが溶融する流体に対し
ても溶融しないものである特許請求の範囲第４項記載の
エピタキシャル成長装置。
（６）窒化被膜が炉体壁面に施されている特許請求の範
囲第５項記載のエピタキシャル成長装置。