JPH0377655B2 - - Google Patents

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JPH0377655B2
JPH0377655B2 JP57042456A JP4245682A JPH0377655B2 JP H0377655 B2 JPH0377655 B2 JP H0377655B2 JP 57042456 A JP57042456 A JP 57042456A JP 4245682 A JP4245682 A JP 4245682A JP H0377655 B2 JPH0377655 B2 JP H0377655B2
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JP
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induction heating
reaction tube
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frequency power
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Takashi Ito
Ichiro Kato
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Fujitsu Ltd
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/005—Oxydation
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Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は気相処理方法及び処理装置に関し、特
に被処理基板上へ皮膜の形成を行う際等に適用し
て有効な気相処理方法及び処理装置に関する。
(b) 従来技術と問題点 従来より被処理基板上に所望の薄膜を生成する
のに、真空蒸着法、スパツタ法、或いは気相成長
法等が用いられている。これらのうち気相成長法
は良質のエピタキシアル層等を成長させることが
出来、また一度に多数の試料を処理出来るという
利点がある。
この気相処理法は一般に、熱力学的分解反応を
利用している。例えばシリコン(Si)基板上にSi
のエピタキシアル層を成長するには、SiCl4等の
反応ガスを凡そ1000〔℃〕以上の温度に加熱され
たSi基板上に供給し、そのガスの熱分解により生
成されたSiを被処理基板上に堆積せしめるもので
ある。
上記気相成長をできるだけ低い温度で行うに
は、反応ガスをプラズマ放電等を利用して励起状
態にすれば良いことは周知であつて、この目的の
ため従来より第1図に示すような気相化学成長
(CVD)装置が用いられている。
同図において、1は被処理基板で例えばシリコ
ン(Si)基板、2は上記Si基板1を搭載する石英
等よりなるホルダ、3及び4はは石英よりなる反
応管及び蓋、5は電熱ヒータのような加熱器、6
は高周波コイルである。
このCVD装置により薄膜を成長するには、ま
ず反応管3内に所定の反応ガスを導入し、蓋4に
設けられた排気口7より排気することにより、反
応管3内部を所定の反応圧力とし、被処理基板1
を加熱器5により所定の温度に加熱する。そして
高周波コイル6より高周波電力を印加して反応管
3内部のガスを励起状態とする。
しかしかかる構造の従来装置では、反応ガスを
励起する場所から被処理基板までの距離が基板ご
とに異なることと、励起状態の寿命が有限である
ことから、活性な反応種を総ての被処理基板に一
様に供給することが困難である。そのため大量の
基板を一度に処理することができない。更に励起
状態の寿命が短い場合には活性な反応種が被処理
基板に到達できない場合もある。
更にかかる構造では、被処理基板の加熱用及び
反応ガスの励起用と2つのエネルギ源を必要とす
る。
(c) 発明の目的 本発明は、前述の如き従来の気相処理方法及び
装置における問題点を解決し、単一のエネルギ源
を用いて反応ガスを十分に励起し、多数の被処理
基板に対して所望の気相処理を容易に行うことが
できる気相処理方法及び処理装置を提供しようと
するものである。
(d) 発明の構成 このため本発明によれば、被処理基板が収容さ
れた反応管に反応ガスを導入し、前記反応ガスを
前記反応管の外側に設けられた高周波電力印加手
段によりプラズマ化し、且つ前記反応管と前記高
周波電力印加手段の間に設けられ、前記高周波電
力印加手段により誘導加熱される複数の環状誘導
加熱体であつて、各環状誘導加熱体は前記反応管
の周囲を取り巻き、隣り合う環状誘導加熱体は相
互に一定間隔をもつて隔てられている複数の環状
誘導加熱体により前記被処理基板を加熱して、前
記被処理基板に前記反応ガスプラズマによる気相
処理を施す気相処理方法、並びに、被処理基板が
収容され且つ反応ガスが導入される反応管と、前
記反応管の周囲に配設され、前記反応ガスをプラ
ズマ化させる高周波電力印加手段と、前記反応管
と前記高周波電力印加手段との間に配設され、前
記高周波電力印加手段からの高周波による誘導加
熱により発熱する複数の環状誘導加熱体であつ
て、各環状誘導加熱体は前記反応管の周囲を取り
巻き、隣り合う環状誘導加熱体は相互に一定間隔
をもつて隔てられている複数の環状誘導加熱体と
を備えてなる気相処理装置が提供される。
(e) 発明の実施例 以下本発明を実施例により説明する。
第2図は本発明の一実施例を示す要部断面図で
あつて、第1図と同一部分は同一符号で示してあ
る。同図において、11は着脱可能な開閉蓋で反
応ガス導入管12を備え、13−1〜13−4は
いずれもカーボンCからなりシリコンカーバイド
(SiC)を被覆された環状の誘導加熱体であつて、
相互に一定の間隔をもつて離隔して配設されてい
る。更に14は石英よりなる円筒管で、前記複数
個の誘導加熱体13−1〜13−4、及び高周波
コイル6を相互に離隔して保持する。
次に上記一実施例による薄膜生成方法について
説明する。
まず反応管3内の所定位置に、多数の被処理基
板例えばSi基板1を搭載した石英ホルダ2を挿入
する。開閉蓋11を装着し、ガス導入管12より
水素(H2)ガスで希釈した四塩化珪素(SiCl4)
ガスを導入すると共に排気口7より排気して、反
応管3内部を減圧状態とする。次いで高周波コイ
ル6より周波数凡そ400〔kHz〕の高周波電力を供
給する。すると環状誘導加熱体13−1〜13−
4は誘導加熱されて昇温し、これらからの輻射に
より基板1が加熱される。上記環状誘導加熱体1
3−1〜13−4相互間には所定の間隙が設けら
れているので、高周波電力の一部は上記間隙を通
つて反応管3内部に供給され、プラズマ放電を発
生させ、SiCl4を励起する。ここでSi基板1の温
度を約1000〔℃〕に調節しておけば、励起状態に
あるSiCl4が分解したSi原子は容易にSi基板1と
結合し、エピタキシアル層がSi基板1表面に成長
する。
本実施例では従来の抵抗加熱炉と同様に周囲に
配設された誘導加熱体13−1〜13−4からの
熱輻射により加熱されるので、被処理基板1の面
内及び基板間の温度分布はほぼ均一である。ま
た、高周波電力の一部は誘導加熱体相互の間隙か
ら反応管内部に供給され、被処理基板1が配設さ
れた領域において反応ガスを励起する。従つてプ
ラズマ発生場所から被処理基板1のそれぞれまで
の距離は一様であり、被処理基板内及び相互間の
膜厚分布は均一化される。
上記本発明に係る薄膜成長装置は、励起状態の
寿命が短い反応ガスを用いた薄膜成長にも使用し
得る。例えば、前記一実施例の薄膜成長装置(第
2図)により、反応ガスとして純化したアンモニ
ア(NH3)ガスを用い、反応圧力を約100(Pa、
パスカル)として高周波電力を印加する。すると
上記NH3ガスはプラズマ解離し、励起状態の窒
素(N)原子が生成される。これは極めて寿命が
短いが、発生場所が被処理基板のSi基板1近傍で
あるため、約1000〔℃〕に加熱されたSi基板1と
容易に反応し、窒化シリコン膜が成長する。この
ようにして形成した窒化シリコン膜はSi基板1と
密着性がよく、また緻密な構造を有するという特
徴があり、半導体装置を製造するのに有用であ
る。
このように本発明は励起状態の寿命がごく短い
反応ガスを用いる場合にも用いることが出来ると
いう利点を有する。
本発明は前記一実施例に限定されるものではな
く、更に種々変形して実施し得る。
即ち、高周波誘導コイル6及び誘導加熱体13
−1〜13−4は反応管3の内部に設けてもよ
く、また誘導加熱体の数も4個である必要はな
く、必要に応じて選択してよい。
また本発明の薄膜成長装置は上述のエピタキシ
アル成長及び窒化シリコン膜の成長に使用し得る
のみならず、他の薄膜成長にも使用し得るもので
ある。
例えば、前記第2図の装置では高周波コイル及
び誘導加熱体が反応管の外部に設けられているの
で、Siのプラズマ酸化装置として用いて好適であ
る。即ち前記第2図の装置では発熱部が直接酸素
(O2)プラズマに晒されることがないため、装置
を安定に保つことが可能でる。
また高周波電力を印加するには、高周波コイル
による誘導加熱法に変えて、容量結合としてもよ
いこと、更には反応管は石英管に限られるもので
ないこと等は特に説明するまでもない。
(f) 発明の効果 以上説明した如く本発明により、被処理基板の
配設位置近傍において反応ガスを励起し得る薄膜
生成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の薄膜生成装置の説明に供するた
めの要部断面図、第2図は本発明の一実施例を示
す要部断面図である。 図において、1は被処理基板、3は反応管、6
は高周波コイル、7は排気口、12は反応ガス導
入管、13−1〜13−4は誘導加熱体を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被処理基板が収容された反応管に反応ガスを
    導入し、前記反応ガスを前記反応管の外側に設け
    られた高周波電力印加手段によりプラズマ化し、
    且つ前記反応管と前記高周波電力印加手段の間に
    設けられ、前記高周波電力印加手段により誘導加
    熱される複数の環状誘導加熱体であつて、各環状
    誘導加熱体は前記反応管の周囲を取り巻き、隣り
    合う環状誘導加熱体は相互に一定間隔をもつて隔
    てられている複数の環状誘導加熱体により前記被
    処理基板を加熱して、前記被処理基板に前記反応
    ガスプラズマによる気相処理を施すことを特徴と
    する気相処理方法。 2 被処理基板が収容され且つ反応ガスが導入さ
    れる反応管と、前記反応管の周囲に配設され、前
    記反応ガスをプラズマ化させる高周波電力印加手
    段と、前記反応管と前記高周波電力印加手段との
    間に配設され、前記高周波電力印加手段からの高
    周波による誘導加熱により発熱する複数の環状誘
    導加熱体であつて、各環状誘導加熱体は前記反応
    管の周囲を取り巻き、隣り合う環状誘導加熱体は
    相互に一定間隔をもつて隔てられている複数の環
    状誘導加熱体とを備えてなることを特徴とする気
    相処理装置。
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