JPH0587128B2 - - Google Patents

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JPH0587128B2
JPH0587128B2 JP61291468A JP29146886A JPH0587128B2 JP H0587128 B2 JPH0587128 B2 JP H0587128B2 JP 61291468 A JP61291468 A JP 61291468A JP 29146886 A JP29146886 A JP 29146886A JP H0587128 B2 JPH0587128 B2 JP H0587128B2
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JP
Japan
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susceptor
wafer
reaction fluid
epitaxial
uniform
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JP61291468A
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JPS63144513A (ja
Inventor
Masaki Oomura
Hiroshi Sakama
Kenji Araki
Hiroshi Kamio
Yoshinobu Shima
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JFE Engineering Corp
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Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Priority to US07/162,064 priority patent/US4848272A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12Substrate holders or susceptors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4587Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically
    • C23C16/4588Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically the substrate being rotated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10Heating of the reaction chamber or the substrate

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、超LSI等の製造工程に用いられるバ
レル型エピタキシヤル成長装置の改良に関する。
[従来の技術] 近年、集積回路は、高集積化、極微細化に伴つ
て例えばMOS用の半導体基板(ウエハ)にエピ
タキシヤル結晶を成長させてエピタキシヤル層を
形成することが多くなつている。そして、このエ
ピタキシヤル層の膜厚は半導体基板が大口径化す
るに伴つて薄膜化している。そこで、このエピタ
キシヤル成長の反応装置としては、水平反応管
型、縦形ベルジヤ型およびバレル型の3種類に分
類され、そして最近開発されている減圧CVDを
改造したホツトウオール型がある。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
エハを載置するサセプタを置き、この反応炉内に
四塩化シリコン(SiCl4)やシラン等のガスであ
る反応流体を流入させることによつて各ウエハ表
面にエピタキシヤル層を形成させるものとなつて
いる。
さて、上記バレル型エピタキシヤル成長装置の
改造型としてウエハに対して2方向から加熱を行
つて均一加熱を得るようにしたものがある。この
装置の構成は高周波誘導コイルにより加熱すると
ともに、ベルジヤ表面に貴金属コーテング膜を形
成して金属コーテイング膜からの輻射熱をウエハ
の表面に放射させるようにしたものとなつてい
る。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、エピタキシヤル膜はその膜厚値およ
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、上記バレル型の装
置では各ウエハごとの温度や同一ウエハ上に置け
るチツプを形成する部位ごとの温度を均一に制御
することができず、温度分布が不均一となつてい
る。この不均一性を補うためベルジヤに金属コー
テイングを行う方法があるが、これも以下のよう
な問題点がある。
また、ベルジヤに形成した金属コーテイング膜
からの熱の輻射熱はエピタキシヤル成長の進行に
ともなつて減少して温度を不均一化する原因とな
つている。なお、金属コーテイング膜はエピタキ
シヤル処理を繰返すことにより熱疲労して劣化し
てしまう。さらに、流入される反応流体の流入量
によつても温度が不均一となる。
一方、ウエハ製造処理量の面からみると、1回
の処理量が時に大口径のウエハになると少なくな
り、ウエハのコスト高となる問題がある。
そこで本発明は、エピタキシヤル膜厚や抵抗値
等を均一化して高品質の薄膜が得られるバレル型
エピタキシヤル成長装置を提供することを目的と
する。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、反応流体が随時流入するとともに排
出する反応炉と、この反応炉内の垂直方向に設け
られ複数の被処理体を縦横に載置する多角柱等の
第1サセプタと、前記反応炉内で前記第1サセプ
タを囲う如く設けられ前記被処理体と対向する位
置に被処理体を複数縦横に載置する第2サセプタ
と、これら第1および第2サセプタの少なくとも
いずれか一方を回転させる回転機構とを備えて上
記目的を達成しようとするバレル型エピタキシヤ
ル成長装置である。
[作用] このような手段を備えたことにより、第1セサ
プタと第2サセプタとの少なくともいずれか一方
が回転し、これにより互いに対向位置に置かれる
被処理体間で輻射熱作用が起こるとともに反応流
体の流れが均一化する。
[実施例] 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図はバレル型エピタキシヤル成長装置の構
成図であり、第2図はその断面構成図である。同
図において1は円形又は楕円形状の円柱を有する
石英等から成る反応炉(以下、ベルジヤーと指称
する)であつて、このベルジヤー1には随時四塩
化シリコン(SiCl4)等の反応流体が流入すると
ともに排出している。このベルジヤー1の内部に
は六角柱でかつ上面よりも下面の大きい第1サセ
プタとしてのシリンダ型サセプタ2がシヤフト3
でもつて垂設され、このシリンダ型サセプタ2の
各側面に被処理体としてのウエハ4が複数個各側
面に所定の間隔をおいて全体からみて縦横方向に
載置されている。さて、このシリンダ型サセプタ
2とベルジヤー1の内壁との間には、サセプタ2
との間隔を比較的短くした状態で第2サセプタ5
が設けられている。この第2サセプタ5はシリン
ダ型サセプタ2の各面と対向する各面を形成して
シリンダ型サセプタ2を囲う如くの形状に形成さ
れている。そして、この第2サセプタ5の内壁面
にはウエハ4がそれぞれ支持端4aにより支持さ
れて複数個全体から見て縦横方向に載置されてい
る。なお、この第2サセプタ5の底部にはシヤフ
ト6が設けられ、このシヤフト6の内部に反応流
体の排出路7が形成されている。ところで、これ
らサセプタ2,5はそれぞれシヤフト3,6を介
して回転装置8によつて少なくともいずれか一方
が回転するものとなつている。すなわち、例え
ば、シリンダ型サセプタ2が回転装置8によつて
矢印イ方向に回転するとともに一方の第2サセプ
タ5が回転装置8によつて矢印ロ方向に回転した
り、また、シリンダ2,5のいずれか一方が停止
し他方が上記方向イ,ロに回転するものとなつて
いる。9は反応流体の噴出口を形成したノズル体
であつて、反応流体はガス制御装置10によつて
その噴出量および噴出力等が制御されるものとな
つている。具体的には、反応流体の流れをより均
一化するために第3図に示す如く反射板11に小
径の流れ孔11aを形成したり、また第4図に示
す如く導入路11bを均一な噴射量および噴射力
の得られるところに設けている。なお、ノズル体
9は噴出口が各方向を向いて形成されていたり、
またシリンダ型サセプタ2の回転と同期して回転
して反応流体を均一にベルジヤー1内に噴射する
ようになつている。さらに、第2サセプタ5の開
口側および底面側には水またはガスにより冷却さ
れている前記反射板11,12が図示しない支持
体によつて設けられている。また、ベルジヤー1
の外壁側には高周波誘導加熱コイル13が設けら
れて加熱装置14から高周波電流の供給を受ける
ようになつている。また、シリンダ型サセプタ2
の内側にも高周波加熱コイルが設けられている。
このような構成であれば、各ウエハ4がシリン
ダ型サセプタ2およびこのサセプタ2を囲う如く
形成された第2サセプタ5にそれぞれ載置され、
この状態でシリンダ型サセプタ2が矢印イ方向に
回転するとともに第2サセプタ5が矢印ロ方向に
回転する。そして、これと同時にガス制御装置1
0の制御によつてノズル体9の各噴射出口から反
応流体が随時ベルジヤー1内に噴出され、これと
ともにこの反応流体が排出路7から排出される。
また、誘導装置14から高周波電流が高周波誘導
加熱コイル13に供給されてサセプタが所定温度
に加熱される。このような状態にあれば、ベルジ
ヤー1の内部でエピタキシヤル反応が進行して各
ウエハ4の表面上にエピタキシヤル結晶が成長す
る。さて、この時各サセプタ2,5にそれぞれ載
置されている各ウエハ4はその表面が鏡面状とな
つているところから互いに輻射熱源として作用
し、各サセプタ2,5の各ウエハ4間の温度分布
を均一化する。さらに、熱は各反射板11,12
においても反射されてベルジヤー1内の温度がよ
り均一化している。
一方、各サセプタ2,5がそれぞれ回転してい
るところから反応流体は撹拌されて各ウエハ4面
上に一様に流れる。かくして、各ウエハ4面上に
おけるエピタキシヤル反応の条件つまり温度分布
が同一となるとともに反応流体の流れが一様とな
つて各ウエハ4間で均一の膜厚でかつ均一の抵抗
値をもつたエピタキシヤル膜が形成される。
このように上記一実施例においては、シリンダ
型サセプタ2と第2サセプタ5とがそれぞれ回転
して各ウエハ4が互いに輻射熱源として作用させ
るとともに反応流体を撹拌作用させる構成とした
ので、温度分布が同一となるとともに反応流体の
流れが一様となつて均一の膜厚でかつ均一の抵抗
値をもつたエピタキシヤル膜が形成でき、しかも
同一のウエハ4上における各部位ごとのバラツキ
も無くなつて品質を均一化できる。これにより、
エピタキシヤル膜における欠陥、スリツプ、微小
欠陥等が減少する。また、各サセプタ2,5にお
いてそれぞれ複数のウエハ4にエピタキシヤル膜
を形成できるので、1回の処理で多数のウエハ4
にエピタキシヤル膜を形成できる。
なお、本発明は上記一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できる。
例えば、各サセプタ2,5の回転方向は上記実施
例以外に互いに同一方向に回転させてもよく、ま
たいずれか一方のサセプタ2,5が停止状態にあ
つても上記実施例と同一の効果を得ることができ
る。また、ウエハ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。
[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
シヤル膜厚およびその抵抗値を均一化して高品質
のエピタキシヤル膜が形成できるバレル型エピタ
キシヤル成長装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係わるバレル型
エピタキシヤル成長装置の一実施例を示す構成
図、第3図および第4図は本発明装置における反
応流体の噴出手段の構成例を示す図である。 1……ベルジヤー、2……シリンダ型サセプタ
(第1サセプタ)、3,6……シヤフト、4……ウ
エハ、5……第2サセプタ、7……排出路、8…
…回転装置、9……ノズル体、10……ガス制御
装置、11,12……反射板、13……高周波誘
導加熱コイル、14……加熱装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 反応流体が随時流入するとともに排出する反
    応炉と、この反応炉内の垂直方向に設けられ複数
    の被処理体を縦横に載置する多角柱等の第1サセ
    プタと、前記反応炉内で前記第1セサプタを囲う
    如く設けられ前記被処理体と対向する位置に被処
    理体を複数縦横に載置する第2サセプタと、これ
    ら第1および第2サセプタの少なくともいずれか
    一方を回転させる回転機構とを具備したことを特
    徴とするバレル型エピタキシヤル成長装置。
JP61291468A 1986-12-09 1986-12-09 バレル型エピタキシヤル成長装置 Granted JPS63144513A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61291468A JPS63144513A (ja) 1986-12-09 1986-12-09 バレル型エピタキシヤル成長装置
CA000557115A CA1313813C (en) 1986-12-09 1988-01-22 Film forming apparatus
US07/162,064 US4848272A (en) 1986-12-09 1988-02-29 Apparatus for forming thin films

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JP61291468A JPS63144513A (ja) 1986-12-09 1986-12-09 バレル型エピタキシヤル成長装置

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JPS63144513A JPS63144513A (ja) 1988-06-16
JPH0587128B2 true JPH0587128B2 (ja) 1993-12-15

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ID=17769259

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