JPS6297324A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
- Publication number
- JPS6297324A JPS6297324A JP23803785A JP23803785A JPS6297324A JP S6297324 A JPS6297324 A JP S6297324A JP 23803785 A JP23803785 A JP 23803785A JP 23803785 A JP23803785 A JP 23803785A JP S6297324 A JPS6297324 A JP S6297324A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor wafer
- transparent quartz
- infrared ray
- quartz tube
- reaction chamber
- Prior art date
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- Granted
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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
本発明は半導体製造工程における気相成長装置に関する
ものである。
ものである。
従来の技術
通常、半導体製造工程では、シリコン酸化膜。
ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等々の薄膜形成を減圧
ＣＶＤ技術により行なっている。
ＣＶＤ技術により行なっている。
元来、減圧ＣＶＤ装置は大量処理、膜厚の均一化をねら
って、チューブ型反応室内に半導体ウェハーを直立させ
て多数並べ、ガス流れが拡散流となる圧力領域で薄膜形
成を行なっていた。したがってガスが希薄になり、薄膜
の成長速度が遅くなっていた。近年これに対し、反応圧
力を粘性流の領域にまで増大させて、薄膜を高速成長さ
せる装置が開発されてきた。このような装置は、成長速
度が大きいために、薄膜成長のサイクルタイムが短くな
り、枚葉処理装置として期待されている。
って、チューブ型反応室内に半導体ウェハーを直立させ
て多数並べ、ガス流れが拡散流となる圧力領域で薄膜形
成を行なっていた。したがってガスが希薄になり、薄膜
の成長速度が遅くなっていた。近年これに対し、反応圧
力を粘性流の領域にまで増大させて、薄膜を高速成長さ
せる装置が開発されてきた。このような装置は、成長速
度が大きいために、薄膜成長のサイクルタイムが短くな
り、枚葉処理装置として期待されている。
以下第４図を参照しながら上述した減圧ＣＶＤ装置の一
例について説明する。
例について説明する。
第４図において２１はＮ反応室、２２は排気口２３はガ
ス供給口、２４は半導体ウェハー、２５は半導体ウェハ
ー２４を支持するサセプター、２６は赤外線ランプ、２
７は反射鏡、２８は透明石英、２９は○リングである。
ス供給口、２４は半導体ウェハー、２５は半導体ウェハ
ー２４を支持するサセプター、２６は赤外線ランプ、２
７は反射鏡、２８は透明石英、２９は○リングである。
以上のように構成された気相成長装置についてその動作
を説明する。反応室２１は排気口２２より排気されて低
圧に保たれており、ガス供給口２３より反応ガスが導入
される。一方、赤外線ランプ２６から放射された赤外線
は透明石英２８を透明してサセプター２５及び半導体ウ
ニ／−−２４に到達する。半導体ウェハー２４は赤外線
により直接加熱されたり、あるいは、赤外線により加熱
されたサセプター２５からの伝熱により加熱される。
を説明する。反応室２１は排気口２２より排気されて低
圧に保たれており、ガス供給口２３より反応ガスが導入
される。一方、赤外線ランプ２６から放射された赤外線
は透明石英２８を透明してサセプター２５及び半導体ウ
ニ／−−２４に到達する。半導体ウェハー２４は赤外線
により直接加熱されたり、あるいは、赤外線により加熱
されたサセプター２５からの伝熱により加熱される。
加熱された半導体ウェハー２４上を反応ガスが通過する
時、反応ガスが分解し半導体ウェノ・−２４上で反応し
て薄膜を形成する。
時、反応ガスが分解し半導体ウェノ・−２４上で反応し
て薄膜を形成する。
一般に赤外線ランプ加熱方式の気相成長装置では、反応
室２１の壁面を水冷することができるので半導体ウェハ
ー２４だけの温度を高くすることが可能となる。したが
って反応ガスの分解は半導体ウェハー２４上でのみ起き
る。
室２１の壁面を水冷することができるので半導体ウェハ
ー２４だけの温度を高くすることが可能となる。したが
って反応ガスの分解は半導体ウェハー２４上でのみ起き
る。
つまシ、反応室２１壁面への不要堆積が起こらないとい
う利点をもっている。
う利点をもっている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、下記のごとき欠点
を有する。すなわち、半導体ウェハー２４の大口径化に
伴い、装置の各部の大型化が必用となるが、特に透明石
英ガラス２８は大型化により破壊する可能性が高くなる
。つまり、透明石英ガラス２８の周囲は、０リング２９
を保護するため室温に近い温度で固定されているが中央
部は、赤外線ランプの直射を受けている。透明石英ガラ
ス２８は、近赤外光線は、９０％以上を透過するが、中
及び遠赤外光線は吸収するため、赤外線ランプの直射を
受けたり、サセプターからの輻射により温度が上昇する
。温度が上昇した透明石英ガラス２８の下面に反応ガス
が供給されると、反応ガスが分解して不要堆積が起こり
、赤外線の透過率が低下し、その結果さらに温度が上昇
する。したがって中央と周囲の温度差による熱応力によ
り周囲に引張力が発生する。また、反応室２１の内外の
圧力差による応力も同時に作用する。これらの応力は透
明石英ガラス２８の寸法が犬きくなる程大きくなるので
、透明石英ガラス２８の厚さを大きくすることによって
安全率を確保することができるが、巨大な透明石英ガラ
スは、高価であり、又微小なりランクが存在すると応力
集中が発生して簡単に破壊する可能性があり、工場設備
の構成部品には不適当である。
を有する。すなわち、半導体ウェハー２４の大口径化に
伴い、装置の各部の大型化が必用となるが、特に透明石
英ガラス２８は大型化により破壊する可能性が高くなる
。つまり、透明石英ガラス２８の周囲は、０リング２９
を保護するため室温に近い温度で固定されているが中央
部は、赤外線ランプの直射を受けている。透明石英ガラ
ス２８は、近赤外光線は、９０％以上を透過するが、中
及び遠赤外光線は吸収するため、赤外線ランプの直射を
受けたり、サセプターからの輻射により温度が上昇する
。温度が上昇した透明石英ガラス２８の下面に反応ガス
が供給されると、反応ガスが分解して不要堆積が起こり
、赤外線の透過率が低下し、その結果さらに温度が上昇
する。したがって中央と周囲の温度差による熱応力によ
り周囲に引張力が発生する。また、反応室２１の内外の
圧力差による応力も同時に作用する。これらの応力は透
明石英ガラス２８の寸法が犬きくなる程大きくなるので
、透明石英ガラス２８の厚さを大きくすることによって
安全率を確保することができるが、巨大な透明石英ガラ
スは、高価であり、又微小なりランクが存在すると応力
集中が発生して簡単に破壊する可能性があり、工場設備
の構成部品には不適当である。
一例として８インチの半導体ウェハー用の装置を考え、
透明石英ガラス２８の半径を２００ ｍ＋ａとして強度
計算すると、下記のようになる。まず上下面の圧力差に
より生じる応力の最大値σｍａＸはで示される。（１）
式においてＰは圧力差、ａは板の半径、ｈは板厚である
。圧力差０．０１に９／ｗＪ、透明石英ガラスの半径及
び厚さをそれぞれ２００ ｒａｎ 。
透明石英ガラス２８の半径を２００ ｍ＋ａとして強度
計算すると、下記のようになる。まず上下面の圧力差に
より生じる応力の最大値σｍａＸはで示される。（１）
式においてＰは圧力差、ａは板の半径、ｈは板厚である
。圧力差０．０１に９／ｗＪ、透明石英ガラスの半径及
び厚さをそれぞれ２００ ｒａｎ 。
３００咽として計算すると、応力の最大値σｍａｚ ＝
０．４４Ｋｙ〜を得る。これは、透明石英ガラスの引張
許容応力６Ｋｙ／ｌｌ の約１０分の１の値である。次
に円周方向の熱応力σθは で示される。（２）式においてαは、材料の線膨張係数
Ｅは同じくヤング率、ａは板の半径、ｒは任意半径、Ｔ
は任意温度である。透明石英ガラスの線膨張係数α、ヤ
ング率Ｅ、及び板の半径ａをそれぞれ４Ｘ１０’℃−’
、８Ｘ１０３ＫＰ／ｍ ２００調として、半径方向の
温度分布を第６図に示す分布として計算すると、円周方
向の熱応力の最大値σθｍａｘは、透明石英ガラスの端
部（ａ＝２００ｍｍ）に発生し、σθｍａ工＝ＩＫｙ７
−程度の値となる。これは透明石英ガラスの引張許容応
力５Ｋｐ７− の５分の１程度の値である。一般に透明
石英ガラスの安全率は２０以上の値が必要であると考え
られているので、上記のような寸法では強温的に危険で
あることがわかる。
０．４４Ｋｙ〜を得る。これは、透明石英ガラスの引張
許容応力６Ｋｙ／ｌｌ の約１０分の１の値である。次
に円周方向の熱応力σθは で示される。（２）式においてαは、材料の線膨張係数
Ｅは同じくヤング率、ａは板の半径、ｒは任意半径、Ｔ
は任意温度である。透明石英ガラスの線膨張係数α、ヤ
ング率Ｅ、及び板の半径ａをそれぞれ４Ｘ１０’℃−’
、８Ｘ１０３ＫＰ／ｍ ２００調として、半径方向の
温度分布を第６図に示す分布として計算すると、円周方
向の熱応力の最大値σθｍａｘは、透明石英ガラスの端
部（ａ＝２００ｍｍ）に発生し、σθｍａ工＝ＩＫｙ７
−程度の値となる。これは透明石英ガラスの引張許容応
力５Ｋｐ７− の５分の１程度の値である。一般に透明
石英ガラスの安全率は２０以上の値が必要であると考え
られているので、上記のような寸法では強温的に危険で
あることがわかる。
本発明は上記欠点に鑑み、半導体ウェノ・−２４の大口
径化に伴う装置の大型化がなされても、安価で信頼性の
高い気相成長装置を提供するものである。
径化に伴う装置の大型化がなされても、安価で信頼性の
高い気相成長装置を提供するものである。
問題点を解決するだめの手段
上記問題点を解決するために本発明の気相成長装置は、
その内部が大気圧雰囲気に保たれかつ空冷可能な透明石
英管を反応室内部に配置し、かつ前記透明石英管の内部
に赤外線ランプを配置したものである。
その内部が大気圧雰囲気に保たれかつ空冷可能な透明石
英管を反応室内部に配置し、かつ前記透明石英管の内部
に赤外線ランプを配置したものである。
作 用
本発明は上記した構成によって、下記のごと〈従来の問
題点が解決できる。すなわち、低圧に保たれている反応
室と赤外線ランプの配置された大気圧雰囲気との気密を
保つ透明石英の形状を管状にしたことにより、透明石英
管内外の圧力差により発生する応力が小さいため、透明
石英管の厚みを小さくすることができる。したがって管
を長くすることが可能となり、赤外光を受けて温度が上
がる部分とＱ ＩＪングを守るため室温近い温度の部分
との距離を十分とることができるため、熱応力の発生も
小さくおさえることが可能となる。
題点が解決できる。すなわち、低圧に保たれている反応
室と赤外線ランプの配置された大気圧雰囲気との気密を
保つ透明石英の形状を管状にしたことにより、透明石英
管内外の圧力差により発生する応力が小さいため、透明
石英管の厚みを小さくすることができる。したがって管
を長くすることが可能となり、赤外光を受けて温度が上
がる部分とＱ ＩＪングを守るため室温近い温度の部分
との距離を十分とることができるため、熱応力の発生も
小さくおさえることが可能となる。
さらに、管の厚みを小さくすることができるので、管内
部に冷却エアーを流すことによシ管の外側の温度も低温
に保つことが可能となり、管外周への不要堆積を防止す
ることができる。
部に冷却エアーを流すことによシ管の外側の温度も低温
に保つことが可能となり、管外周への不要堆積を防止す
ることができる。
実施例
以下本発明の一実施例の気相成長装置について図面を参
照しながら説明する。第１図ａは本発明の実施例におけ
る気相成長装置の正面断面図であり第１図すは側断面図
である。第１図において、１は反応室、２は排気口、３
は反応ガス供給口、４は半導体ウェハー、６は回転可能
なサセプター、６は赤外線ランプ、７は透明石英管、８
は透明石英管内部の上半分を被膜した反射層、９は階段
状に配置した複数の透明石英板、１ｏはパージガスの供
給口、１１は反応ガスの流れ、１２は不活性ガスの流れ
、１３はＱ １７ングである。
照しながら説明する。第１図ａは本発明の実施例におけ
る気相成長装置の正面断面図であり第１図すは側断面図
である。第１図において、１は反応室、２は排気口、３
は反応ガス供給口、４は半導体ウェハー、６は回転可能
なサセプター、６は赤外線ランプ、７は透明石英管、８
は透明石英管内部の上半分を被膜した反射層、９は階段
状に配置した複数の透明石英板、１ｏはパージガスの供
給口、１１は反応ガスの流れ、１２は不活性ガスの流れ
、１３はＱ １７ングである。
以上のように構成された気相成長装置について、その動
作を説明する。反応室１は排気口２により真空排気され
ており、反応ガス供給口３及びパージガス供給口１ｏか
らは、それぞれ反応ガス及びパージガスが供給されてい
る。一方赤外線ランプ６から出た赤外線は、透明石英管
７及び階段状に配置した複数の透明石英板９を透過して
、サセプター５及び半導体ウェハー４を照射する。この
時、透明石英管７の内部の上半分を被膜している反射層
８により、赤外線は効率よく下方に照射する。
作を説明する。反応室１は排気口２により真空排気され
ており、反応ガス供給口３及びパージガス供給口１ｏか
らは、それぞれ反応ガス及びパージガスが供給されてい
る。一方赤外線ランプ６から出た赤外線は、透明石英管
７及び階段状に配置した複数の透明石英板９を透過して
、サセプター５及び半導体ウェハー４を照射する。この
時、透明石英管７の内部の上半分を被膜している反射層
８により、赤外線は効率よく下方に照射する。
半導体ウェハー４は赤外線により直接加熱されたり、あ
るいは赤外線により加熱されたサセプター５からの伝熱
により加熱される。加熱された半導体ウェハー４の表面
上を反応ガスが通過する時、反応ガスが分解し半導体ウ
ニ／・−４上で反応して薄膜を形成する。反応室１の壁
面は水冷されており、壁面への不要な薄膜の形成は起こ
らない。
るいは赤外線により加熱されたサセプター５からの伝熱
により加熱される。加熱された半導体ウェハー４の表面
上を反応ガスが通過する時、反応ガスが分解し半導体ウ
ニ／・−４上で反応して薄膜を形成する。反応室１の壁
面は水冷されており、壁面への不要な薄膜の形成は起こ
らない。
また、階段状に配置した複数の透明石英板９の間より出
てくるパージガスによって、透明石英管７及び透明石英
板９への反応ガスの供給が妨げられるため、不要な薄膜
形成を防止できる。反応室１と大気との気密を守るＱＩ
Ｊング１３は赤外線ランプ６から距離を隔てているので
、透明石英管７の温度勾配は小さく、発生する応力も少
ない。また、透明石英管７の内部は大気圧雰囲気なので
空冷が可能であり、赤外線ランプθと透明石英管７を冷
却している。また、透明石英管７では内外の圧力差によ
り発生する応力が小さいため、透明石英管子の厚さを小
さくすることができる。これは、次に示す簡単な計算か
らも実証される。すなわち、内圧により透明石英管７の
受は応力σ（Ｋｐ／ｉ）はで表わすことができる。
てくるパージガスによって、透明石英管７及び透明石英
板９への反応ガスの供給が妨げられるため、不要な薄膜
形成を防止できる。反応室１と大気との気密を守るＱＩ
Ｊング１３は赤外線ランプ６から距離を隔てているので
、透明石英管７の温度勾配は小さく、発生する応力も少
ない。また、透明石英管７の内部は大気圧雰囲気なので
空冷が可能であり、赤外線ランプθと透明石英管７を冷
却している。また、透明石英管７では内外の圧力差によ
り発生する応力が小さいため、透明石英管子の厚さを小
さくすることができる。これは、次に示す簡単な計算か
らも実証される。すなわち、内圧により透明石英管７の
受は応力σ（Ｋｐ／ｉ）はで表わすことができる。
（３）式においてｐは内圧、ｔは管の厚さ、ｄは管の直
径である。内圧を０．０１ Ｋｐ／−管の直径を３０膿
、管の厚さを３端で応力を計算すると、σ＝０．０５Ｋ
Ｐ／ｗｊ である。よって、石英の引張許容応力６に
９／−の１００分の１の応力しか受けないことがわかる
。
径である。内圧を０．０１ Ｋｐ／−管の直径を３０膿
、管の厚さを３端で応力を計算すると、σ＝０．０５Ｋ
Ｐ／ｗｊ である。よって、石英の引張許容応力６に
９／−の１００分の１の応力しか受けないことがわかる
。
以上のように、反応室１と赤外線ランプ６を隔てる透明
石英を管状にすることで透明石英の強度が増大する。
石英を管状にすることで透明石英の強度が増大する。
なお本実施例では、透明石英管７は一重構造としたが、
透明石英管７の冷却に伴い赤外線ランプｅが過冷却され
ないように、第２図に示すように透明石英管１４を２重
構造としてその間を空冷してもよい０１３は赤外線ラン
プ１５は冷却エアーの流れを示している。
透明石英管７の冷却に伴い赤外線ランプｅが過冷却され
ないように、第２図に示すように透明石英管１４を２重
構造としてその間を空冷してもよい０１３は赤外線ラン
プ１５は冷却エアーの流れを示している。
また本実施例では、透明石英管７をサセプター５の上側
にのみ配置したが、均熱性の向上のため第３図のように
サセプター１６の下側に配置してもよい。第３図におい
て１６は回転可能なサセプター１７は赤外線ランプ、１
８は透明石英管、１９は半導体ウェハー、２ｏは反応室
である。第３図においては、第１図に示した階段状の複
数の透明石英板９を配置していないが、肉厚の小さい透
明石英管１８の内部に充分な冷却エアーを流して透明石
英管１８の外周の温度を下げると反応ガスが透明石英管
１８の外周に供給されても不要堆積は発生しない。さら
にまた本実施例では枚葉処理としたが第３図のようにバ
ッチ処理としてもよい。
にのみ配置したが、均熱性の向上のため第３図のように
サセプター１６の下側に配置してもよい。第３図におい
て１６は回転可能なサセプター１７は赤外線ランプ、１
８は透明石英管、１９は半導体ウェハー、２ｏは反応室
である。第３図においては、第１図に示した階段状の複
数の透明石英板９を配置していないが、肉厚の小さい透
明石英管１８の内部に充分な冷却エアーを流して透明石
英管１８の外周の温度を下げると反応ガスが透明石英管
１８の外周に供給されても不要堆積は発生しない。さら
にまた本実施例では枚葉処理としたが第３図のようにバ
ッチ処理としてもよい。
発明の効果
以上のように本発明は、反応室内部に、その内部が大気
圧雰囲気に保たれかつ空冷可能な透明石英管を設け、前
記透明石英管内に赤外線ランプとを設置することにより
、装置の強度が増大し、長大化が容易になるため、安価
で安全な大口径半導体ウェハー用気相成長装置を提供す
るものである。
圧雰囲気に保たれかつ空冷可能な透明石英管を設け、前
記透明石英管内に赤外線ランプとを設置することにより
、装置の強度が増大し、長大化が容易になるため、安価
で安全な大口径半導体ウェハー用気相成長装置を提供す
るものである。
第１図ａは本発明の実施例における気相成長装置の正面
断面図、同図すは同側断面図、第２図及び第３図は本発
明の他の実施例における気相成長装置の断面図、第４図
は従来の気相成長装置の断面図、第６図は従来例の透明
石英ガラスの温度分布を示すグラフである。 １・・・・・・反応室、２・・・・・・排気口、３・・
・・・・反応ガス供給口、６，１６・・・・・・サセプ
ター、６ 、１３．１７・・・・・・赤外線ランプ、７
，１４．１８・・・・・・透明石英管Ｏ 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図
断面図、同図すは同側断面図、第２図及び第３図は本発
明の他の実施例における気相成長装置の断面図、第４図
は従来の気相成長装置の断面図、第６図は従来例の透明
石英ガラスの温度分布を示すグラフである。 １・・・・・・反応室、２・・・・・・排気口、３・・
・・・・反応ガス供給口、６，１６・・・・・・サセプ
ター、６ 、１３．１７・・・・・・赤外線ランプ、７
，１４．１８・・・・・・透明石英管Ｏ 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）反応ガスの供給と真空排気が可能な反応室と、前
記反応室内部にあって半導体ウェハーを保持するサセプ
ターと、前記反応室内部を貫通して配置され、その内部
が大気圧雰囲気に保たれかつ空冷可能な透明石英管と、
前記透明石英管の内部に配置された赤外線ランプとから
なる気相成長装置。 - （２）前記透明石英管のサセプターからの距離の遠い方
の約半分の内面を赤外線の反射率の良い金属等で被膜し
た反射層をもつ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）透明石英管を２重構造とし、内側の石英管と外側
の石英管との間を空冷する手段を備えたことを特徴とし
た特許請求の範囲第１項記載の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23803785A JPS6297324A (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23803785A JPS6297324A (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6297324A true JPS6297324A (ja) | 1987-05-06 |
| JPH0554691B2 JPH0554691B2 (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=17024231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23803785A Granted JPS6297324A (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6297324A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4790092B1 (ja) * | 2010-04-30 | 2011-10-12 | 日本碍子株式会社 | 塗膜乾燥炉 |
| JP2019168669A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 北京創▲いく▼科技有限公司 | 加熱部材 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58158914A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Semiconductor Res Found | 半導体製造装置 |
-
1985
- 1985-10-24 JP JP23803785A patent/JPS6297324A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58158914A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Semiconductor Res Found | 半導体製造装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4790092B1 (ja) * | 2010-04-30 | 2011-10-12 | 日本碍子株式会社 | 塗膜乾燥炉 |
| WO2011136041A1 (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-03 | 日本碍子株式会社 | 塗膜乾燥炉 |
| US8983280B2 (en) | 2010-04-30 | 2015-03-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Coated film drying furnace |
| EP2566295B1 (en) * | 2010-04-30 | 2019-10-16 | NGK Insulators, Ltd. | Coating film drying furnace |
| JP2019168669A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 北京創▲いく▼科技有限公司 | 加熱部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0554691B2 (ja) | 1993-08-13 |
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