JPH04107816A

JPH04107816A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH04107816A
Application number: JP22420890A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hirohane; 広羽　弘行; Masaki Omura; 大村　雅紀
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-08-28
Filing date: 1990-08-28
Publication date: 1992-04-09

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、半導体ウェハ（以下、単にウェハと記す）の
製造工程の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、半導体集積回路の高集積化、極微細化に伴って、
例えばウェハ上にエピタキシャル単結晶膜を形成ことが
行われている。このエピタキシャル膜は、ウェハが大口
径化するに伴って、薄膜化しており、膜厚分布や抵抗率
分布の均一性の確保、及び薄膜の高品質化に対応する要
望が厳しくなってきている。

従来、エピタキシャル成長炉としては、横形炉、縦方炉
及び、バレル炉と呼ばれるシリンダ炉の三種類が用いら
れている。横形炉は、初期のころがら主要な装置として
使用されてきた。しかし、横形炉は、膜厚、抵抗率の均
一性、結晶欠陥などの品質面や量産面で問題があった。

現在では縦形炉及びバレル形炉が主として使用されてい
る。

縦形炉によるエピタキシャル成長方法は高周波加熱方式
を採る場合、ウェハの加熱がウエノ１を支持する基台す
なわちサセプタからの熱伝導による片面加熱方式となる
。このため、ウェハに反りを生じやすく、その結果、ウ
ェハ面内での温度不均一が生じ、エピタキシャル成長膜
にスリップが発生しやすい。また、ウェハが水平に置か
れるので、気相中からの異物が堆積しやすい問題がある
。

一方、バレル炉は、サセプタのウエノ＼取付面がほぼ垂
直になっている。このため、気相からの異物の堆積は抑
制されるが、ガスの流れの上流と下流で薄膜の成長条件
が異なり、ウニＩ＼間で膜厚、抵抗率の分布が不均一に
なる問題があだ。

特開昭６３−３６５１９号には、縦形炉とバレル形炉の
利点のみを組み合わせたエピタキシャル成長装置が開示
されている。第２図は、このエピタキシャル成長装置の
一例を示す要部の説明図である。図中１は、反応炉であ
る。反応炉１には、流入口２か設けらている。流入口２
は原料ガス３およびその他の使用ガスを反応炉１内に流
入させたものである。また、反応炉１には原料ガス３お
よびその他の使用ガスを反応炉１外へ流出させる排出口
が設けられている。反応炉１には、回転軸５に取付けら
れた円板状のグラファイト製サセプタ６が設けられてい
る。つまり、外部から回転軸５を回転させることにより
、サセプタ６をほぼ鉛直方向に回転可能な構造になって
いる。被処理体のウェハは一対のサセプタ６の対向面に
形成された複数個の円形ザク９８の中に装填されている
。

つまり、円形ザク９８は、ウェハ７の支持用として用い
られている。そして、サセプタ６の回転軸５の取付面の
近傍に設けられた高周波加熱コイル９に高周波を通電す
ることにより、サセプタ６を介してウェハ７を加熱する
ようになっている。なお、一般には円形ザグリ８を含め
サセプタ６面上にはＳｉＣの薄膜などが被覆されて使用
されている。

このように構成された従来の装置によるエピタキシャル
成長方法は、まず、ウェハ７を円形ザグリ８内に装填す
る。そして、原料ガス３とキャリアガスとを流入口２か
ら反応炉１内に導入し、排出口４から排出させながらサ
セプタ６を回転させる。原料ガス３とキャリアガスは、
例えばＳｉのエピタキシャル成長の場合、５ｉＨ２ＣＪ
２、とＨ２ガスが用いられる。次いで、高周波加熱コイ
ル９を作動して、所定の成長温度に設定することにより
、ＣＶＤ法によってエピタキシャル成長膜をウェハ７上
に形成する。この場合、温度調整として、所定のスケジ
ュールによって昇温（加熱）および降温（冷却）されて
行うようになっている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような従来の薄膜成長装置によりエ
ピタキシャル成長を行うとスリップの内均−な膜質の薄
膜を得ることが可能であるが、実際には回転軸の位置す
るサセプタ中心部は加熱されに（＜、表面温度が周囲よ
りも低くなる傾向があった。このため、ウェハをサセプ
タの中心を外して載置する必要があったし、また、大口
径ウェハ向けの枚様式の（両側−枚づつの）コンパクト
な反応装置が実現しにくい問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、サセ
プタ等の中心部の加熱効率を高め、大口径ウェハを均等
に加熱することができる薄膜形成装置を提供するもので
ある。

［課題を解決するための手段］本発明は、反応流体の流入口及び流出口を有する反応炉
と、該反応炉内に略平行にして所定の対向間隔を設けて
回転自在に立設され、夫々の対向面に被処理体の支持部
を有する一対の支持台と、該支持台を囲撓するようにし
て前記反応炉内に設けられた高周波コイルとを具備する
薄膜形成装置において、支持台の被処理体支持面と反対
側の支持台外面の略中心部に凸部を設けたことを特徴と
する薄膜形成装置である。

ここで、凸部は、その先端部に向かって支持台の回転軸
と略同径の大きさまで尖鋭にし、かつ、先端部を支持台
外面に垂直な方向に沿う線上であって高周波コイルの最
小内径部よりも反応炉の内壁面側に位置付けるのが好ま
しい。

また、高周波コイルには、金メッキを施すのが好ましい
。

［作用］本発明に係る薄膜形成装置によれば、サセプタの中心部
から高周波コイル側に向かって凸部を設けているので、
高周波コイルに近づいたグラファイト製サセプタの凸部
が誘導加熱を受けて凸部からの伝導伝熱によりサセプタ
中心部表面も、その周囲と同程度に加熱される。

［実施例］実施例１以下、一実施例を第１図の薄膜形成装置により説明する
。なお、第３図と同一部分は、同符号を付して説明を略
す。この実施例の薄膜形成装置では、支持台であるサセ
プタ６の円形ザグリ８と反対側の支持台外面の略中心部
に、グラファイト製のサセプタ凸部１０が設けられてい
る。サセプタ凸部１０は、石英部を介してステンレス部
からなら回転軸５に接続されている。石英部により熱を
遮断し、ステンレス部で磁気シールドユニ、ソト（図示
せず）によって回転軸５と反応炉１との気密性が保持さ
れる構造になっている。また、この薄膜形成袋ばては、
水冷の反応炉１の内面を鏡面仕上げにして、放射による
熱損失を最小限に抑さえるようになっている。

このように構成された薄膜形成装置の使用時におけるサ
セプタ６上の位置と温度分布の関係を調べたところ、第
２図に特性線Ｉにて示す如く、サセプタ６の中心から外
周端に亘るほぼ全域で約１１５０℃に設定されているこ
とが確認された。これに対して第３図に示した従来の薄
膜形成装置の場合には、第２図に特性線■にて示した通
り、サセプタ６の中心部である回転軸５の近傍部分でサ
セプタ６の温度降下が生じていることが確認された。

実施例２サセプタ凸部１０の形状を、高周波コイル９の最小内径
に対応する部分から高周波コイル９側に向かってその先
端部が回転軸５と略同径の大きさまで尖鋭にした点以外
は、実施例１と同様にして薄膜形成装置を構成した。

この薄膜形成装置について実施例１と同様にサセプタ６
上の位置と温度分布の関係を調べたところ、第２図に特
性線Ｈにて示す結果を得た。特性線■から明らかなよう
に、この薄膜形成装置ではサセプタ６の中心部から外周
端に亘って±１０℃の範囲でサセプタ６の温度が恒温に
保たれていることが確認された。この結果、第３図に示
した従来の薄膜形成装置の場合には不可能であった回転
軸５上に載置したウェハ７にもエピタキシャル成長を施
すことができることも確認された。

実施例３高周波コイル９に金メッキを施した点以外は、実施例１
と同様にして薄膜形成装置を構成した。

この薄膜形成装置について実施例１と同様にサセプタ６
上の位置と温度分布の関係を調べたところ、第２図に特
性線■にて示す結果を得た。特性線■から明らかなよう
に、この薄膜形成装置では実施例１薄膜形成装置よりも
更に優れた温度特性が得られることを確認した。

［発明の効果］以上説明した如く、本発明に係る薄膜形成装置によれば
、スリップが無くパーティクルの少ない高品質の薄膜を
容易に得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の薄膜形成装置の要部を示
す説明図、第２図は、サセプタ上の位置と温度分布の関
係を示す特性図、第３図は、従来の改良バレル炉の薄膜
形成装置の説明図である。１０１９反応炉、２・・・流入口、３・・・原料ガス、
４・・・排出口、５・・・回転軸、６・・・サセプタ、
７・・・ウエノ１．８・・・円形ザグリ、９・・・高周
波加熱コイル、１０・・・サセプタ凸部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応流体の流入口及び流出口を有する反応炉と、
該反応炉内に略平行にして所定の対向間隔を設けて回転
自在に立設され、夫々の対向面に被処理体の支持部を有
する一対の支持台と、該支持台を囲撓するようにして前
記反応炉内に設けられた高周波コイルとを具備する薄膜
形成装置において、支持台の被処理体支持面と反対側の
支持台外面の略中心部に凸部を設けたことを特徴とする
薄膜形成装置。
（２）凸部は、その先端部に向かって支持台の回転軸と
略同径の大きさまで尖鋭になり、かつ、該先端部を支持
台外面に垂直な方向に沿う線上であって高周波コイルの
最小内径部よりも反応炉の内壁面側に位置付けしている
請求項第１項記載の薄膜形成装置。
（３）高周波コイルは、金メッキが施されている請求項
第１項記載の薄膜形成装置。