JP2003100643A

JP2003100643A - 高温ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JP2003100643A
Application number: JP2001293973A
Authority: JP
Inventors: Akira Dobashi; 明土橋
Original assignee: Dai Ichi Kiden Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi Kiden Co Ltd
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】複数枚のウェーハを同時に高温で加熱処理可能
な高温ＣＶＤ装置に関する。【解決手段】反応室５３と、反応室５３を形成する二重
石英管に冷却する冷却水供給手段と、反応室外周に設け
られた加熱コイル５６と、反応室を真空状態にする真空
排気手段４６と、反応室にガスを供給するガス供給手段
と、加熱コイルにより誘導加熱されるサセプター５４と
を備えた高温ＣＶＤ装置において、反応室５３に上下方
向に所要の間隔で複数のサセプターが取付けられるサセ
プター取付治具７２と、サセプター取付治具の中間部に
取付けられたウェーハを支持する複数のサセプター５４
と、ウェーハ７６が支持されるサセプター５４の上下に
夫々設けられた１乃至複数のダミーのサセプター５４ａ
と、サセプターの外周側面の縦方向に設けられ、各サセ
プター間にガスを供給する複数の小孔８０を有するガス
供給管７９とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波誘導加熱方
法により反応室のサセプタを高温に加熱する高温ＣＶＤ
装置に関し、特に複数枚のウェーハを同時に高温で加熱
処理することのできる高温ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition）装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数枚のウェーハを同時に不活性ガス雰
囲気中又は真空中で高温加熱処理する高周波誘導加熱装
置の従来技術の一例としては、図４に示すような装置が
知られている。この従来の高周波誘導加熱装置は、基盤
１の上にドーム状の不透明な石英ペルジャー２を、Ｏリ
ング３などを用いて密閉空間の反応室４が形成されるよ
うに設け、この反応室４内に渦巻状（蚊取り線香形）の
高周波誘導コイル５を固定配置されている。また、基盤
１から高周波誘導コイル５の中心部を挿通してパイプ状
軸体６が設けられていて、このパイプ状軸体６の上方先
端部分に鍔部７が形成されており、この鍔部７には中心
部に挿通孔９が設けられている円盤状のサセプター８が
固定されている。

【０００３】パイプ状軸体６の基盤１下方部にはプーリ
１０が設けてあり、このプーリ１０は基盤１の下面に設
けられているモータ１１の回転軸からベルト１２により
連結され、モータ１１の駆動制御によりパイプ状軸体６
の回転と共に、サセプター８を高周波誘導コイル５の上
面近傍で回転させるようにしている。また、パイプ状軸
体６は、図示していない不活性ガス貯蔵部からペルジャ
ー２へのガス導入部となっているものであり、回転動作
するサセプター８上に載置されたＳＩウェーハ１３に高
温状態においてガスを作用させるものであるる。なお、
渦巻状の高周波誘導コイル５とサセプター８との間に設
けてあるのは、周囲が下方に折曲げ部１４が形成された
ドーナツ盤状のコイルカバー１５である。また、基盤１
にはガスの排気又は真空吸引のための排気を行う排気孔
１６が設けてある。なお、ガスはパイプ状軸体６から上
方に噴出されて、矢印１７で示すように上方からウェー
ハ１３上に作用する。

【０００４】また、従来技術の他の例としては、図５に
示すように黒鉛製角錐体の表面にウェーハを置いて加熱
する装置がある。即ち、上面に設けられた基盤２１に下
方から逆さにしたドーム状の石英ペルジャー２２をＯリ
ング２３により反応室２４が形成されるように固定して
ある。この反応室２４内には、基盤２１の上面に設置さ
れたモータ２５の回転を伝達する回転軸２６に、６〜８
面の黒鉛製角錐体によるサセプター２７が回転可能に設
けてある。黒鉛製角錐体のサセプター２７の各傾斜面に
ＳＩウェーハ２８を載置して、基盤２１の下面左右に設
けられたガス供給部３０から不活性ガスを供給すると共
に、ペルジャー２２の外周面の５〜６面に配置された多
数の赤外線ランプ２９により加熱し、ＳＩウェーハ２８
にガスを作用させるものである。なお、ガスの排気孔３
１はペルジャー２２の下部に設けてある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図４又は図５に示したサセプター８又は２７の加熱構
造は、サセプター８の下面に渦巻状の高周波誘導コイル
５を配置して、サセプター８の上面に載置したウェーハ
１３を加熱する平面加熱型や、黒鉛製角錐体のサセプタ
ー２７の傾斜面にＳＩウェーハ２８を載置して、赤外線
ランプ２９により加熱するバレル型であり、いずれのも
のも輻射損失が大きく実用上問題があると共に、加熱温
度は１３００℃程度までであり、１３００℃〜２５００
℃で加熱する高温ＣＶＤ装置には適し得ないものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による高温ＣＶＤ
装置は、反応室を形成する二重石英管と、該二重石英管
内に冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記二重石英
管の外周に螺旋状に巻回された加熱コイルと、前記反応
室を真空状態にする真空排気手段と、前記反応室にガス
を供給するガス供給手段と、前記加熱コイルによって誘
導加熱される前記反応室内に設けらたサセプターとを備
えた高温ＣＶＤ装置において、前記反応室内の上下方向
に所要の間隔で複数の前記サセプターを保持するサセプ
ター取付治具と、該サセプター取付治具の中間部に取付
けられた、ウェーハを支持する複数のサセプターと、前
記サセプター取付治具の前記ウェーハを支持するために
設けられた複数のサセプターの上下に、夫々設けられた
１乃至複数のダミーのサセプターと、前記複数のサセプ
ターの外周側面の縦方向に設けられ、前記各サセプター
間にガスを供給する複数の小孔を有するガス供給管とを
備えたことを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る高温ＣＶＤ装
置の概略構成図であり、左側上部に加熱部４１が設けら
れ、加熱部４１の下部にウェーハ出入部４２と、更にそ
の下部には加熱部４１に後述するサセプター及びウェー
ハを上昇又は下降させるための駆動部４３が設けられて
いる。加熱部４１の右側上部には加熱部支持用の支柱４
４が設けられ、その下部に真空排気装置への接続部４５
が設けられ、更にその下部には真空排気装置４６と、サ
セプター等の上昇・下降を制御する駆動部４３を駆動す
るモータ４７が設けられている。なお、真空排気装置４
６はその接続部４５から試料出入部４２を介して、加熱
部４１に連通されている。

【０００８】前述した加熱部４１は、冷却水給水部４８
と冷却水排水部４９を備えた円筒状の水冷二重石英管５
０と、その上部に設けられた上部フランジ５１と、下部
に設けられた下部フランジ５２とにより、水冷二重石英
管５０の内部に密閉空間である反応室５３が形成されて
いる。この反応室５３内には、ウェーハを載置又は支持
する薄厚の黒鉛からなる円盤状の複数のサセプター５４
が所要の間隔で上下方向に段状に設けられて、サセプタ
ー組立として配置されている。また、このサセプター組
立の周囲及び上下のフランジ５１，５２には、黒鉛フェ
ルト製の保温材５５が設置され、反応炉５３内の放熱を
抑えている。

【０００９】水冷二重石英管５０の周囲には、サセプタ
ー５４及びサセプター５４に載置又は支持されるウェー
ハを高周波誘導加熱する加熱コイル５６が螺旋状に巻回
され、図示していない電源部に接続されている。また、
上部フランジ５１には図示していないガス発生部から供
給されるガスのガス供給部５７が設けられている。加熱
部４１内に配置される複数のサセプター５４は、その支
持台５８と共に上下移動用のモータ４７によって上昇及
び下降されるようになっている。即ち、支持台５８は、
パイプ状支持管５９によって上下方向へ移動する移動台
６０に固定されていて、この移動台６０の左右の両側の
一方（左側）は回転しないガイド軸６１に嵌入されてお
り、他方（右側）は内周面に螺旋状の雌ねじが設けてあ
る係合部６２が、外周面に螺旋状溝が形成された駆動軸
６３に螺合により支持されている。

【００１０】この駆動軸６３の下端部には歯車６４が設
けられており、モータ４７の回転軸に直接又は減速機を
介して設けられた歯車６５との歯合によって、モータ４
７の回転を駆動軸６３に伝達するもので、モータ４７の
回転を制御することによって移動台６０の上昇及び下降
が制御されるものである。また、移動台６０の上昇又は
下降の停止位置は、移動台６０が所定の位置に移動した
とき、駆動部４３の側縁に設けられるマイクロスイッチ
を動作させることによって制御することができる。図示
の状態は、サセプター５４を加熱部４１により加熱し得
る位置に上昇させた状態を示している。

【００１１】また、移動台６０には、複数のサセプター
５４の支持台５８に固定されているパイプ状支持管５９
を回転させるモータ６６が設けてある。この回転用のモ
ータ６６の回転軸に直接又は減速機を介して設けられた
プーリー６７と、パイプ状支持管５９の下端部に設けて
あるプーリー６８とはベルト６９で連結されていて、モ
ータ６６の回転を制御することにより、サセプター５４
の支持台５８を回転させることができる。なお、７０は
伸縮ＳＵＳ製ベローズカバー、７１はウェーハ又はサセ
プター５４の試料出入部である。

【００１２】次に反応炉を構成する加熱部４１の構造を
図２に示した実施例により説明する。加熱部４１の外周
は、円筒状の水冷二重石英管５０により形成されてお
り、下方の冷却水給水部４８から給水される冷却水は、
水冷二重石英管５０の全周内を通過するようにして、冷
却水排水部４９から排水される。この実施例には冷却水
給水部４８及び冷却水排水部４９はそれぞれ１箇所設け
てあるが、必要に応じて複数箇所設けてもよい。水冷二
重石英管５０の内側には、黒鉛フェルト製の保温材５５
が設けて放熱を抑制するようにして熱効率を高めてい
る。この保温材５５は、タンタル板を用いて衝立状に二
重・三重に囲むように設けてもよい。

【００１３】保温材５５の内側には、パイプ状支持管５
９に固定された支持台５８上に、支持柱７３，上部固定
板７４などから構成されたサセプター取付治具７２が設
置されている。このサセプター取付治具７２の支持柱７
３へのサセプター５４の取付けは、図３（ａ）の側面断
面図及び図３（ｂ）の下面図に示すように、３本の円柱
状の支持柱７３にそれぞれ所要の間隔で複数の溝７５を
設け、この溝７５に円盤状のサセプター５４を挿入す
る。この実施例におけるサセプター５４は、下面にウェ
ーハ７６を支持するための断面形状がＬ字型の支持部７
７が形成されている。この支持部７７は、円板状のウェ
ーハ７６が容易に出し入れができるように、挿入側の所
定の範囲にＬ字型の支持部７７は形成されていない。な
お、支持部７７の内径をウェーハ７６の外径に対して大
きくすると共に、Ｌ字型の下側支持部分を長くすること
により、支持部７７に対するウェーハ７６の支持範囲を
広くすることができる。

【００１４】サセプター取付治具７２に対するサセプタ
ー５４の取付は、支持柱７３の溝７５にサセプター５４
の外周部を挿入するものであるが、サセプター５４の支
持台５８を下降させて試料出入部７１て作業を行うと
き、サセプター５４を支持柱７３に装着した状態でウェ
ーハ７６をサセプター５４に挿入するか、或いはサセプ
ター５４にウェーハ７６を挿入した後にサセプター５４
を支持柱７３に装着するようにするかは、前後の作業手
順によりいずれの方法を採ってもよい。ウェーハ７６の
挿入されたサセプター５４をサセプター取付治具７２の
支持柱７３に装着された後に、着脱可能な保持柱７８を
支持台５８及び上部固定板７４に装着し、ウェーハ７６
又はサセプター５４の装着の安定化をはかる。

【００１５】サセプター取付治具７２へのサセプター５
４の取付けは、上端及び下端にそれぞれ１個又は複数個
にダミーのサセプター５４ａを取付け、ウェーハ７６が
支持されたサセプター５４はその中間部に配置される。
また、加熱コイル５６の巻回のピッチは、巻回部の中間
を粗とし、上下端部を密にする調整を採ることにより、
反応炉の縦方向の温度分布を均一にすることができる。
なお、この実施例では、上下両端側のダミーのサセプタ
ー５４ａを、ウェーハ７６を支持するサセプター５４と
同じ形状のものを設けてあるが、例えばウェーハ７６を
支持する箇所が設けてない平板状のものにしてもよい。

【００１６】また、サセプター取付治具７２は、前述し
たように支持台５８に取り付けられ、移動台６０に設置
されたモータ６６を回転させることにより、支持台５８
を回転させてサセプター５４と共にウェーハ７６に対す
る加熱コイル５６による加熱の一定化を図ることができ
る。また、ウェーハ７６は、サセプター５４の下面に支
持するように設けているものであるが、これは反応炉内
におけるガスの反応作用によるフレーク（ごみの微粉）
がウェーハ７６の表面に付着しないようにするために、
下面に支持するようにしたものであるが、フレークの発
生が殆ど影響のない程度である場合は、ウェーハ７５を
サセプター５４の上面に支持する構造のものにしてもよ
い。

【００１７】次に、図１には明確に示されていないが、
図２に示すように本発明の構成として、サセプター５４
の外周側辺に垂直に棒状のガスノズル７９が設けられて
いる。このガスノズル７９は、ガス供給部５７に連結さ
れているものであって、上部のサセプター５４から下部
のサセプター５４までの間に、小孔のガス供給孔８０が
設けられている。このガス供給孔８０はサセプター５４
の中心方向に向けて設けられると共に、複数の各サセプ
ター５４の間にガスが供給されるように設けられること
が好ましい。また、ガスノズル７９は、図示していない
が、モータにより所要の周期で所定の角度範囲で回動す
るようにして、ガス供給の向きを変えてウェーハ７６の
面内膜厚分布を調整することができる。

【００１８】なお、図２における８１はガスの排気口で
あり、真空排気装置接続部４５を介して真空排気装置４
６により排気されるものである。また、ガス導入部に流
量制御弁が設けられた真空排気装置４６を用いることに
より、反応炉内の圧力を制御することができるもので、
これにより減圧ＣＶＤ装置として使用することもでき
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明による高温ＣＶＤ装置により、次
の効果を奏するものである。 (1) 本発明では、ウェーハの側端面が放熱面になるた
め、放熱面積が非常に小さくなり、放熱が抑制され、熱
効率がよい。また、保温材を設けることにより、更に熱
効率が高められる。 (2) また、反応炉内の縦方向の温度分布に対応するよう
にするため、上下にダミーのサセプターを設けるとによ
り、温度分布の均一化が図られる。また、加熱コイルの
巻線間のピッチの調整により、或いはウェーハを回転さ
せることにより、更に温度分布の調整を行うことができ
る。 (3) 縦方向に小孔を有するガス供給用のノズルを設け、
かつ当該ガスノズルの向きを変えることも可能であるた
め、ウェーハ面内の膜圧分布を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高温ＣＶＤ装置の全体的構造を示
す一部断面構成図である。

【図２】本発明の要部である高温ＣＶＤ装置の加熱部の
断面図である。

【図３】本発明に係る加熱部のサセプター取付治具への
サセプターとウェーハの取付構造を示す模式図である。

【図４】従来の複数のウェーハを加熱する平面加熱型の
高周波誘導加熱装置の断面図である。

【図５】従来の複数のウェーハを加熱する黒鉛製角錐を
用いたソレノイド型加熱コイルによる加熱装置の断面図
である。

【符号の説明】

１，２１基盤２，２２石英ペルジャー３，２３Ｏリング４，２４，５３反応室５高周波誘導コイル６パイプ状軸体７鍔部８，２７，５４サセプター９挿通孔１０プーリ１１，２５，４７，６６モータ１２，６９ベルト１３，２８ＳＩウェーハ１５コイルカバー１６排気孔２９赤外線ランプ３０，５７ガス供給部３１排気口４１加熱部４２ウェーハ出入部４３駆動部４４支柱４５接続部４６真空排気装置４８冷却水給水部４９冷却水排水部５０水冷二重石英管５１上部フランジ５２下部フランジ５４ａダミーのサセプター５５保温材５６加熱コイル５８支持台５９パイプ状支持管６０移動台６１ガイド軸６３駆動軸６４，６５歯車６７，６８プーリー７０伸縮ＳＵＳ製ベローズカバー７１試料出入部７２サセプター取付治具７３支持柱７４上部固定板７５支持柱の溝７６ウェーハ７７サセプターの支持部７８保持柱７９ガスノズル８０ガス供給孔８１ガスの排気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K059 AB04 AB22 AD03 AD05 AD07 CD52 4K030 CA04 EA08 FA10 GA06 KA04 KA23 LA15 5F045 AA06 AF19 DP19 DQ05 EC02 EF03 EF10 EJ04 EJ09 EK03 EK21 EM02 EM08 EM10 EN04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応室を形成する二重石英管と、該二重
石英管内に冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記二
重石英管の外周に螺旋状に巻回された加熱コイルと、前
記反応室を真空状態にする真空排気手段と、前記反応室
にガスを供給するガス供給手段と、前記加熱コイルによ
って誘導加熱される前記反応室内に設けらたサセプター
とを備えた高温ＣＶＤ装置において、前記反応室内の上下方向に所要の間隔で複数の前記サセ
プターを保持するサセプター取付治具と、該サセプター取付治具の中間部に取付けられた、ウェー
ハを支持する複数のサセプターと、前記サセプター取付治具の前記ウェーハを支持するため
に設けられた複数のサセプターの上下に、夫々設けられ
た１乃至複数のダミーのサセプターと、前記複数のサセプターの外周側面の縦方向に設けられ、
前記各サセプター間にガスを供給する複数の小孔を有す
るガス供給管とを備えたことを特徴とする高温ＣＶＤ装
置。
【請求項２】前記反応室内の周面と上面及び下面に保
温材を設けた請求項１に記載の高温ＣＶＤ装置。
【請求項３】前記サセプターを保持する前記サセプタ
ー取付治具を回転又は回動動作せしめるよう構成された
請求項１又は２に記載の高温ＣＶＤ装置。
【請求項４】前記ガスを供給する複数の小孔を有する
前記ガス供給管を回転又は回動動作せしめるよう構成さ
れた請求項１，２又は３に記載の高温ＣＶＤ装置。
【請求項５】前記サセプターの下面外周側縁の一部に
前記ウェーハを出入自在に支持し得るウェーハ支持部が
形成された請求項１，２，３又は４に記載の高温ＣＶＤ
装置。