JPS6384017A - 気相成長方法 - 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、半導体基板あるいは絶縁基板（以下基板とい
う）上に結晶を成長させる気相成長方法に係り、特にバ
レル型すセプタ金用い、かつ該バレル型サセプタｉ　Ｒ
Ｆ加熱すると共に、該バレル型サセプタおよびその表面
にセットした基板をランプによって輻射加熱する方式の
気相成長方法に関するものである。

〔従来技術〕

気相成長を行なう場合は、一般に（１）カーボン製のサ
セプタ上に基板をセットし、サセプタｉＲＦ加熱するこ
とによってその上にセットされている基板を加熱する方
式、また（２）前記のようなサセプタと基板をランプに
よって同時に輻射加熱する方式、さらに（３）　ＲＦと
ランプを併用し、サセプタ全ＲＦ加熱すると共に該サセ
プタと基板をラングによって同時に輻射加熱する方式な
どが提案され、前２者はすでに広く採用されている。第
３図ないし第５図は、前記ｍ　、　（２１、（３１の各
方式をバレル型サセプタを用いた気相成長全行に適用し
た例を示すものである。なお、第３図ないし第５図にお
いて、１０は反応室、１ｌｌｄバレル型サセプタ、１２
は基板、＋３ｉ−ｍＲＦコイル、１４はランプである。

〔発明が解決しようとする問題点〕 最近、基板１２の直径（ｄ−５インチ（約１２５間）か
ら６インチ（約１５０＋−ｍ）と大径化し、今後ますま
す大径化する傾向にあり、それに伴って基板１２が厚く
なっているため、基板１２を表裏の両側から適宜な割合
で加熱することにより表裏の温度差を小さく押えないと
、スリップを発生してしまう。そのため、第５図に示す
ように、ＲＦ加熱と輻射加熱を併用し、かつ両者を所定
割合で安定して加熱するのが最も好ましい。ま之、ＲＦ
加熱のみでにバレル型サセプタ１１の長手方向の温度分
布全正確に調整することがむずかしく、基板１２の平面
内の温度分布が不均一になってスリップ？発生する原因
となる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、バレル型サセプタの外表面に基板をセットし
、バレル型サセプタに沿って巻回されているＲ　Ｆコイ
ルによってバレル型サセプタｉＲＦ加熱すると共に、バ
レル型サセプタの外方にそれに沿って配列されている複
数のランプにより基板およびバレル型サセプタを悟射加
熱して気相成長全行なうに際し、ＲＦコイルとランプの
いずれか一方の出力を気相成長サイクルに応じて予じめ
定めた値にシーケンス制御し、他方の出力？少なくとも
バレル型サセプタが所定温度以上の高温域においてバレ
ル型サセプタの温度検出器からの出力値によって制御す
ると共に、複数のランプをバレル型サセプタの長手方向
に数区分して各区分毎に出力を制御するものである。

〔作　用〕

ＲＦコイルはバレル型サセプタｆＲＦ加熱して基板を裏
から加熱する。ランプは基板を表面から直接加熱すると
共にバレル型サセプタをも加熱する。ＲＦコイルとラン
プの出力は、予じめいずれか一方を経験値によって定め
、他方をバレル型サセプタの温度を検知して前記一方の
出力による加熱を補なうように自動制御するので、安定
した温度コントロールができると共に、ＲＦコイルとラ
ンプの出力比を気相成長サイクルの各過程に応じてより
適切な値にして基板の表裏の温度差？小さく押える。ま
た、ランプはバレル型サセプタの長手方向に数区分して
出力を制御され、バレル型サセプタの長手方向の温度の
均一化ｅｆｌかる。そこで、基板は表裏および平面内の
いずれにおいてもより均一に加熱され、スリップ発生の
ない均一な膜厚の気相成長が行なわれる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例全第１図および第２図により説明す
る。第１図において、１０は反応室で、ペース１０３．
石英筒１０ｂおよびフタＩＯｃで構成されている。１１
はバレル型サセプタで、フタＩＯｃに回転可能に設けら
れているハンガ１１ａに支持されており、外表面に基板
１２全セツトするようになっている。１３はＲＦコイル
で、バレル型サセプタ１１の内側に沿って巻回され、高
周波電源１５に接続されている。高周波電源１５は制御
装置１６により時間やバレル型サセプタ１１の温度など
から設定される気相成長サイクルに従って出力をコント
ロールされるようになっている。また、ＲＦコイル１３
は、第１図に示すように巻回のピッチ？変化させ、バレ
ル型サセブタｌｌの長手方向の温度分布をできるだけ均
一化するように形成されている０ １４はランプで、上から２段ずつ別々の電源出力機ＰＩ
、Ｐ２．Ｐ３に接続され、バレル型サセプタ１１とその
長手方向の上、中、下の３つのゾーンＡ、Ｂ　、Ｃに分
けて加熱するようになっている。

ｓｌ、ｓ２．ｓ３はセンサ部１７を含む温度検出器で、
前記バレル型サセプタ１１の３つのゾーンＡ。

Ｂ、Ｃの表面温度全検出し、その出力値を図示省略した
比較器によって設定値と比較し、対応する前記電源出力
機））ｌ　、Ｐ２　、Ｐ３の出力を独立に制御するよう
になっている。なお、温度検出器８１゜ｓ２．８３は、
ランプ１４の主波長が０．９〜１．０μｍであるため、
その反射光の検出を避け、できるだけバレル型サセプタ
１１の温度全正確に検出するように検出波長が２μｍ以
上で、しかも石英ガラスにほとんど吸収されない４μｍ
以下の光センサ金剛いることが好ましい。

しかして、気相成長を行ユうには制御装置１６により、
第２図に示すように、ＲＦコイル１３の出力を気相成長
サイクルに応じて設定しておく。

なお、該出力は経験的に求められたものである。

最初にガス入口１８からＮ２ガス、次いでＨ２ガス全供
給しつつ排気口１９から排気して反応室１０ｋＮ２．Ｈ
２パージし、ヒートアップ：に入る。

このヒートアップ１で１ｄＲＦコイル１３の出力を第２
図に示すように比較的急勾配で増加させる。

他方、ランプ１４の出力は各ゾーンＡ、Ｂ、Ｃとと も最高出力し、ＲＦ加熱によっては十分加熱されないバ
レル型サセプタ１１の外表面および基板１２をランプ１
３によってより積極的に輻射加熱する。バレル型サセプ
タが７００℃程度まで加熱されたところでヒートアップ
２に入り、ＲＦコイル１３の出力増加割合を低下させる
。このヒートアップ２の途中においてランプ１４のＰＩ
Ｄ制御を開始する。このとき、一般には、バレル型サセ
プタ１１は、ゾーンＢの温度が最も高く、次いでゾーン
Ｃであり、ゾーンＡが最も低い傾向を示しつつＲＦコイ
ル１３の出力増加によって昇温か続く。

そこで、ランプ１４の出力がＰＩＤ制御に移行すると同
時に、最も高い温度を示して昇温するゾーンＢに対応す
る電源出力機Ｐ２の出力は第２図に曲線ＢＱで示すよう
に最も大きく低下し、次いでゾーンＣに対応する出力の
曲線ＣＱが低く、ゾーンＡに対応する出力の曲線ＡＯは
比較的小幅の低下となり、バレル型サセプタ１１の長手
方向の温度を均一に保ちつつ昇温させる。

ヒートアップ２が終了するとＲＦコイル１３の出力は気
相成長が終了するまで一定の値に保たれる。また、ラン
プ１４の出力は、バレル型サセプタ１１の表面温度およ
び実質的にこれと等しい基板１２の温度を、前処理とし
ての基板１２のエツチングおよび気相成長のための所定
温度（例えば１１５０℃）に保つように、温度検出器ｓ
１．ｓ２゜Ｓ３や電源出力機ＰＩ、Ｐ２，１）３により
ゾーンＡ。

Ｂ、Ｃ毎に独立して制御される。なお、気相成長の開始
時に各ランプ１４の出力が一時的に増加しているのは、
反応ガスの供給によって瞬間的にバレル型サセプタ１１
および基板１２の温度が低下するためである。

前述した実施例では、スリップ発生が問題となる昇温の
途中からランプ１４の出力制御を各ゾーンＡ、Ｂ、Ｃ毎
に独立して行なうようにし、それまでは最高出力にした
例を示したが、昇温開始時から各ゾーン毎に独立して制
御してもよく、またランプＩ４の出力を気相成長サイク
ルに応じて予じめ設定し、ＲＦコイル１３の出力をバレ
ル型サセプタ１１の例えば長手方向の中央の温度に従っ
て制御するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、主としてＲＦによっ
て加熱されるバレル型サセプタによる基板の裏側からの
加熱と、ランプの輻射加熱による基板の表側からの加熱
が、基板の表裏の温度差金小さく押えるのに好ましい範
囲の割合で行なわれ、さらにＲＦ加熱のみでは困難なバ
レル型サセプタの長手方向の温度分布の均一化を容易に
達成できるため、基板の表裏および平面内のいずれにお
いても温度の均一化がより確実にでき、スリップがなく
膜厚が均一な気相成長を行なうことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための気相成長装置の一例を
示す概要断面図、第２図は本発明の一実施例を示すＲＦ
コイルとランプの出力線図、第３図ないし第５図はバレ
ル型サセプタを用いた従来の気相成長装置のそれぞれ異
なる例を示す概要断面図である。 １０・・・反応室、　　１１・・・バレル型サセプタ、
１２・・・基板、　　１３・・・ＲＦコイル、１４・・
・ランプ、　　１５・・・高周波電源、１６・・・制御
装置、　ｓｌ、ｓ２．ｓ３・・・温度検出器、ＰＩ、Ｐ
２．Ｐ３・・・電源出力機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バレル型サセプタの外表面に基板をセットし、前記
   バレル型サセプタに沿って巻回されているＲＦコイルに
   よってバレル型サセプタをＲＦ加熱すると共に、前記バ
   レル型サセプタの外方に該バレル型サセプタに沿って配
   列されている複数のランプにより前記基板およびバレル
   型サセプタを輻射加熱して気相成長を行なうに際し、前
   記ＲＦコイルとランプのいずれか一方の出力を気相成長
   サイクルに応じて予じめ定めた値にシーケンス制御し、
   他方の出力を少なくともバレル型サセプタが所定温度以
   上の高温域においてバレル型サセプタの温度検出器から
   の出力値によって制御すると共に、前記複数のランプを
   バレル型サセプタの長手方向に数区分して各区分毎に出
   力を制御することを特徴とする気相成長方法。 ２、バレル型サセプタの長手方向の各区分にそれぞれ対
   応して設けられているバレル型サセプタの温度検出器か
   らの出力値によって少なくともバレル型サセプタの高温
   域において前記ランプの出力を各区分毎に独立して制御
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気相
   成長方法。 ３、ランプの区分を、バレル型サセプタの長手方向に沿
   って上、中、下の３区分に分けてそれらの出力を制御す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１または２項記載
   の気相成長方法。 ４、温度検出器に、２〜４μｍの範囲の波長の赤外線に
   反応する光センサを用いることを特徴とする特許請求の
   範囲第１、２または３項記載の気相成長方法。