JPS63144514A

JPS63144514A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPS63144514A
Application number: JP29146986A
Authority: JP
Inventors: Masaki Omura; 大村　雅紀; Kenji Araki; 健治荒木
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-06-16

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１本発明は、ウェハー製造工程におけるエピタキシャル単
結晶成長等に好適な薄膜形成装置に関する。

［従来の技術］近年、集積回路は、高集積化、極微細化に伴って例えば
ＭＯＳ用の半導体基板（以下、ウェハと指称する）にエ
ピタキシャル単結晶を成長させてエピタキシャル層を形
成することが多くなっている。そして、このエピタキシ
ャル層の膜厚はウェハが大口径化するに伴って７ｓ膜化
している。そこで、このエピタキシャル単結晶成長の反
応装置としては、水平反応管形、縦形ベルジＡ？形およ
びバレル形の３種類に分類され、そして、最近開発され
ている減圧ＣＶＤを改造したホットウォール形がある。

これら反応装置の概略構成は、高温状態の反応炉内に複
数のウェハを支持する支持台（ＬＡ下サセプタと指称す
る〉を置き、この反応炉内に四塩化シリコン（ＳｉＣρ
４）やシラン等のガスで、ある反応流体を流入させてエ
ピタキシャル単結晶をウェハ上に形成させるものとなっ
ている。

ところで、エピタキシャル膜はその膜厚（直および抵抗
値を均一に保つことが高品質を得るために重要なことで
ある。ところが、上記各反応装置では各ウェハごとの温
度や同一ウェハ上にむけるチツブを形成する部位ごとの
温度を均一にし制御することができず、温度分布が不均
一となっている。

この温度分布の不均一により均一な膜厚が得られず、さ
らに反応流体の不均一な流れにより均一な抵抗値が得ら
れなくなる。なお、バレル形においてベルジャに金属コ
ーディング膜を形成して熱輻射を行うものがある。しか
し、温度分布は均一化に向かうもののガスの流れが不均
一で、これがドーパント分布に影響し、抵抗値の均一性
を保てない。

［発明が解決しようとする問題点コ以上のように従来装置では温度分布の不均一および反応
流体の流れの不均一によりエピタキシャル膜厚および抵
抗値が均一化にできない問題がある。

そこで本発明は上記問題点を解決するために、エピタキ
シャル膜厚や抵抗値等を均一化して高品質の薄膜が得ら
れる薄膜形成装置を提供することを目的とする。

［問題を解決するための手段］本発明は、反応炉と、この反応炉内に１１処理体をほぼ
垂直方向に載置するサセプタと、このサセプタにおける
被処理体の載置面に対応する背面に回転軸を連結した回
転機構と、被処理体を加熱するための高周波加熱コイル
と、少なくともサセプタの載置面と対向する反応炉の壁
に形成された熱反射層と、サセプタの載置面に対して平
行方向に反応流体を流すべく反応炉に設けられた吸込口
および排出口とを備えて上記目的を達成しようとする薄
膜形成５Ａ置である。

［作用］このような手段を備えたことにより、反応炉内に被処理
体をほぼ垂直方向に戟茸するサセプタが回転機構により
回転し、同時に被処理体が高周波加熱コイルで加熱され
るとともにその熱輻射が熱反射層により得られ、かつ反
応流体がトナセブタにおける被処理体の載置面に対して
平行方向に流される。

［実施例１以下、本発明の一実施例について図面を参照゛して説明
する。第１図はエピタキシャル単結晶成長に適用した薄
膜形成装置の構成図である。同図において１は反応炉（
以下、リアクションチェンバーとＩ旨称する）であって
、このリアクションチェンバ−１は円形又は惰円形を有
する円柱状の石英ガラス又は金属を用いて形成されてい
る。このリアクションチェンバ−１の上部には四塩化シ
リコン（Ｓ　ｉ　Ｃｆｆ１＋　）やシラン等のガス化し
た反応流体Ｃが流入する吸込口２が形成されるとともに
この吸込口２と対向する位置の下部には反応流体Ｃを排
出する排出口３が形成されている。なお、このリアクシ
ョンチェンバ−１の内部はへ温状態に（宋たれている。

さて、このリアクションチェンバー１の内部には、第２
図に示す如く被処理体としてのウェハ４をほぼ垂直方向
に載置する円柱状のサセプタ５が設けられている。なお
、サセプタ５がｎ干傾斜しているのは各ウェハ４がサセ
プタ５から落下するのを防止するためである。ところで
、各ウェハ４を桟胃するｔ置面５ａには各ウェハ４を［
置する支持用凹部５ｂが複数形成され、これら支持用凹
部５ｂはその大きさがウェハ４の径よりも僅かに大きい
径（１，１倍以下）に形成されている。なお、支持用凹
部５ｂの径がウェハ４の径よりも１．１倍以上となると
、ウェハ４の自転が不規則となるので１．１倍以下とし
ている。そして、各ウェハ４の配置位置は任、０な半径
方向の成分を考えたとき、ウェハ６を通過する距離の半
径に対する比がほぼ一定となるように規則性を持ってい
る。このサセプタ５の載置面５ａに対する背面には回転
機構６を構成する回転＠７が連結され、この回転軸７に
駆動Ｅ−夕等から構成される回転駆動部８が接続されて
いる。また、リアクレヨンチェンバー１内のサセプタ、
５の背面側にはコイル支持体９により支持された高周波
コイル１０が配置されて各ウェハ４を加熱するものとな
っている。さらに、反応炉１におけるサセプタ５の載置
面５ａと対向する壁には金属コーティング膜層１１が形
成されている。なお、この金属］−ディング膜層１１の
外側には水冷ジャケット１２が配設されて全屈コーティ
ング摸苦１１を冷却するようにしている。

このような構成であれば、各ウェハ４が各支持用凹部５
ｂに配置されてサセプタ５に支持される。

この状態で回転駆動部８の駆動制御によりサセプタ５が
例えば矢印（イ）方向に回転する。このようにサセプタ
５が回転すると、この回転に伴って各ウェハ４が支持用
凹部５ａ内で自転するようになる。そして、これと同時
に吸込口２から反応流体Ｃが流入してサセプタ５のｅ、
＠面５ａに平行に流れて順次排出口３から排出され、か
つ高周波コイル９に電力が供給されて各ウェハ４がサセ
プタ５の背面から加熱される。このような状態にあれば
、リアクションチェンバ−１の内部でエピタキシャル反
応が進行して各ウェハ４の表面上にエピタキシャル単結
晶が成年する。ところで、このとき金属コーテイング膜
層１１は輻射熱源として作用して各ウェハ４間の温度分
布を均一化して所定温度でウェハ４を加熱ザるようにな
る。従って、金属コーテイング膜層１１からの熱輻射作
用およびサセプタ５の回転、さらには各ウェハ４の自転
によりサセプタ５におｔノる中央位置と端位置とでの温
度分布および各ウェハ４上における各チップ形成部位に
おける温度分布がより均一化し、かつサセプタ５の載置
面５ａ上での反応流体Ｃの流れが均一となって各ウェハ
６面上におけるエピタキシャル反応の条件が同一となる
。

このように上記一実施例においては、リアクシフンチェ
ンバー１内にウェハ４をほぼ垂直方向暢載置するサセプ
タ５を回転機構６により回転さけ、同時にウェハ４を高
周波加熱コイル１０および金属コーテイング膜Ｂ１１の
熱輻射により加熱し、かつ反応流体Ｃをサセプタ５にお
ける戟匠面５ａに対して平行方向に流す構成としたので
、サセプタ５の載置面５ａ上における温度分布が均一化
できるとともに反応流体Ｃの流れが均一化できて各ウェ
ハ４上に均一化された膜厚でかつ均一化された抵抗値を
有するエピタキシャル層が形成できる。

そして、同一エピタキシャル処理時においてエピタキシ
ャル層は各ウェハ４問および同一ウェハ４上における各
部位ごとにバラツキを生ぜずに均一化できる。従って形
成されるエピタキシャル層には欠陥、スリップ、微小欠
陥等の発生が減少する。

また、サセプタ５と金属コーティング膜層１１との距離
が下側になるに従って狭くなっているので、反応流体Ｃ
が下降するに従ってガス濃度が稀薄化するのを無くして
サセプタ５と金属コーティング膜層１１との間の全体に
わたって平均したガス濃度を得ることができる。また、
反応流＋Ａ　Ｃが上方から下方へ流れることにより、サ
セプタ５等に付着したゴミ等が洗い出される。そして、
構成が簡単となってコストを低減できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなくその
主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。

例えば、ウェハ４はシリコン基板はもちろんのこと化合
物半導体基板に対しても適用できる。また、金属コーテ
ィング膜層に変えて熱を反射する層例えばリアクション
チェンバ１の内壁をステンレス鋼等を用いてこれを鏡面
仕上げとしたり、このステンレス鋼と金属コーティング
膜層とを兼用する構成としてもよい。

［発明の効果］以上詳記したように本発明によれば、エピタキシャル膜
厚や抵抗値等を均一化して高品質が得られる薄膜形成装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる薄膜形成装置をエピタキシャル
単結晶成長に適用した場合の一実施例を示す構成図、第
２図は第１図に示すサセプタの正面図である。１・・・リアクションチェンバー、２・・・吸込口、３
・・・排出口、４・・・ウェハ、５・・・サセプタ、６
・・・回転機構、７・・・回転軸、８・・・回転駆動部
、１０・・・高周波コイル、１１・・・金属コーテイン
グ膜層。

Claims

【特許請求の範囲】

反応炉と、この反応炉内に被処理体をほぼ垂直方向に載
置するサセプタと、このサセプタにおける前記被処理体
の載置面に対応する背面に回転軸を連結した回転機構と
、前記被処理体を加熱するための高周波加熱コイルと、
少なくとも前記サセプタの載置面と対向する前記反応炉
の壁に形成された熱反射層と、前記サセプタの載置面に
対して平行方向に反応流体を流すべく前記反応炉に設け
られた吸込口および排出口とを具備したことを特徴とす
る薄膜形成装置。