JPH0637023A - 減圧ホットウォールｃｖｄ装置 - Google Patents
減圧ホットウォールｃｖｄ装置Info
- Publication number
- JPH0637023A JPH0637023A JP4210900A JP21090092A JPH0637023A JP H0637023 A JPH0637023 A JP H0637023A JP 4210900 A JP4210900 A JP 4210900A JP 21090092 A JP21090092 A JP 21090092A JP H0637023 A JPH0637023 A JP H0637023A
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- JP
- Japan
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- reaction tube
- substrate support
- reaction
- hot wall
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】Ｓｉエピタキシャル膜作成用の減圧ホツトウォ
ールＣＶＤ装置において、基板の加熱・冷却時間を短縮
することにより生産性を上げる。 【構成】反応管６と、エピタキシャル成長用ガスの導入
口７と、成長ガスを排気するための排気口８と、加熱装
置２を備えたホツトウォールＣＶＤ装置において、前記
加熱装置が、前記反応管の排気口の側に設けられ、かつ
前記反応管内部に基板１を支持するための基板支持具３
と、前記基板支持具を移動させるための内部駆動装置５
と、前記基板支持具と前記内部駆動装置を連結するため
の連結具４及び外部から前記内部駆動装置に作用して前
記基板支持具を移動させるための外部駆動装置９とを備
えた装置。
ールＣＶＤ装置において、基板の加熱・冷却時間を短縮
することにより生産性を上げる。 【構成】反応管６と、エピタキシャル成長用ガスの導入
口７と、成長ガスを排気するための排気口８と、加熱装
置２を備えたホツトウォールＣＶＤ装置において、前記
加熱装置が、前記反応管の排気口の側に設けられ、かつ
前記反応管内部に基板１を支持するための基板支持具３
と、前記基板支持具を移動させるための内部駆動装置５
と、前記基板支持具と前記内部駆動装置を連結するため
の連結具４及び外部から前記内部駆動装置に作用して前
記基板支持具を移動させるための外部駆動装置９とを備
えた装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基板上にＳｉの単結晶層
（エピタキシャル層）を形成させるエピタキシャル成長
装置に関する発明で、主として半導体集積回路に用いる
薄膜形成に利用される
（エピタキシャル層）を形成させるエピタキシャル成長
装置に関する発明で、主として半導体集積回路に用いる
薄膜形成に利用される
【０００２】
【従来の技術】化学的気層成長（ＣＶＤ）法は、集積回
路の製造工程における薄膜形成に用いられる重要な方法
の１つである。これは、例えばシラン（ＳｉＨ4）、ジ
クロルシラン（ＳｉＨ2Ｃ12）などを原料ガスとして、
シリコン単結晶（Ｓｉエピタキシャル）膜あるいは多結
晶シリコン膜の形成に使われている方法であり、その他
金属膜や高融点金属膜など種々の薄膜形成への応用も検
討されている。この中で、Ｓｉエピタキシャル成長に用
いられるＣＶＤ装置においては、種々の方式が取られて
いるが、従来実用化されていた方式においては、減圧ま
たは常圧で、Ｓｉ基板を１０００℃以上に加熱してエピ
タキシャル成長させる場合が多かった。
路の製造工程における薄膜形成に用いられる重要な方法
の１つである。これは、例えばシラン（ＳｉＨ4）、ジ
クロルシラン（ＳｉＨ2Ｃ12）などを原料ガスとして、
シリコン単結晶（Ｓｉエピタキシャル）膜あるいは多結
晶シリコン膜の形成に使われている方法であり、その他
金属膜や高融点金属膜など種々の薄膜形成への応用も検
討されている。この中で、Ｓｉエピタキシャル成長に用
いられるＣＶＤ装置においては、種々の方式が取られて
いるが、従来実用化されていた方式においては、減圧ま
たは常圧で、Ｓｉ基板を１０００℃以上に加熱してエピ
タキシャル成長させる場合が多かった。
【０００３】この時の加熱方式としては、高周波加熱あ
るいはランプヒーター加熱などの、いわゆるコールドウ
ォール方式が取られていた。このコールドウォール方式
では、シリコン基板のみが反応炉の内部で局部的に加熱
され基板界面でエピタキシャル反応が起こるが、反応管
壁は加熱されないので管壁には反応生成物は殆ど付着し
ない。このため反応管の洗浄の手間や反応管に付着した
生成物が基板保持具移動時に剥がれて粉化して、反応管
内で舞い上がり基板上に降ることによる結晶性の悪化を
招く問題、また気中反応も少ないので気中反応生成物が
基板上に降ることによる弊害などを避けることができる
利点があった。しかし、コールドウォール方式におい
て、例えば高周波加熱法では通常サセプターと呼ばれる
渦電流を発生する基板加熱保持板の上に置くので、反応
炉の中で２次元的にしか置けないし、またランプヒータ
ー加熱法では反応炉の外部から内部の基板表面を狙って
加熱するために基板を立体的に詰めて置くことができ
ず、いずれにしても基板の大量装填ができないので量産
性が良くなかった。
るいはランプヒーター加熱などの、いわゆるコールドウ
ォール方式が取られていた。このコールドウォール方式
では、シリコン基板のみが反応炉の内部で局部的に加熱
され基板界面でエピタキシャル反応が起こるが、反応管
壁は加熱されないので管壁には反応生成物は殆ど付着し
ない。このため反応管の洗浄の手間や反応管に付着した
生成物が基板保持具移動時に剥がれて粉化して、反応管
内で舞い上がり基板上に降ることによる結晶性の悪化を
招く問題、また気中反応も少ないので気中反応生成物が
基板上に降ることによる弊害などを避けることができる
利点があった。しかし、コールドウォール方式におい
て、例えば高周波加熱法では通常サセプターと呼ばれる
渦電流を発生する基板加熱保持板の上に置くので、反応
炉の中で２次元的にしか置けないし、またランプヒータ
ー加熱法では反応炉の外部から内部の基板表面を狙って
加熱するために基板を立体的に詰めて置くことができ
ず、いずれにしても基板の大量装填ができないので量産
性が良くなかった。
【０００４】一方これに対して反応管を電気ヒーターな
どの加熱装置により外部から加熱するいわゆるホットウ
ォールという加熱方式では、反応管自体を加熱するの
で、反応炉内の温度は均熱長の範囲で一定となり、この
範囲では基板を立体的に詰めて装填してもエピタキシャ
ル膜厚や抵抗率分布の均一性を保てるので量産型の方式
をとれる利点がある。ホットウォール方式の欠点は、反
応管自体を加熱（従来では１０００℃前後以上）するた
め反応管内部の温度が反応温度に達し、気中反応が多く
なったり、反応管壁に反応生成物が付着することであ
り、上述した問題が生じてくる。
どの加熱装置により外部から加熱するいわゆるホットウ
ォールという加熱方式では、反応管自体を加熱するの
で、反応炉内の温度は均熱長の範囲で一定となり、この
範囲では基板を立体的に詰めて装填してもエピタキシャ
ル膜厚や抵抗率分布の均一性を保てるので量産型の方式
をとれる利点がある。ホットウォール方式の欠点は、反
応管自体を加熱（従来では１０００℃前後以上）するた
め反応管内部の温度が反応温度に達し、気中反応が多く
なったり、反応管壁に反応生成物が付着することであ
り、上述した問題が生じてくる。
【０００５】気中反応や管壁（基板上以外での）での成
長を防ぐためには、反応管やガスのノズル構造を工夫し
て基板表面のみに原料ガスがかかるようにしたり、エピ
タキシャル成長を低温で行うことなどが検討されてい
る。低温領域では表面反応律速となり、高温で膜厚の均
一性を保持するために多くのガス量が必要であったのが
少量で済み、低温化とガス量低減の効果により気中反応
が抑えられるため今後量産タイプのエピタキシャル成長
装置の方式として有力なものの１つと考えられる。
長を防ぐためには、反応管やガスのノズル構造を工夫し
て基板表面のみに原料ガスがかかるようにしたり、エピ
タキシャル成長を低温で行うことなどが検討されてい
る。低温領域では表面反応律速となり、高温で膜厚の均
一性を保持するために多くのガス量が必要であったのが
少量で済み、低温化とガス量低減の効果により気中反応
が抑えられるため今後量産タイプのエピタキシャル成長
装置の方式として有力なものの１つと考えられる。
【０００６】以上のようにホットウォール方式は種々の
利点を持つが、反応管自体を加熱するために加熱・冷却
に時間がかかるという難点があつた。通常エピタキシャ
ル成長させる時は、洗浄時などに基板に付着した水分を
除くために、基板温度を約１００℃以下程度から反応温
度まで徐々に上昇させる、いわゆる昇温脱離を行う。水
分を含んだ基板では表面に酸化膜が生じ多結晶化するた
めである。この時、従来の装置では、一度エピタキシャ
ル成長が終わった後で、次のエピタキシャル成長を行う
時に反応管の温度を反応温度から１００℃以下程度まで
下げる必要があり、また昇温、降温時間も任意に変える
ことは困難あった。本発明は、この基板の加熱・冷却時
間を短縮するために有効である。
利点を持つが、反応管自体を加熱するために加熱・冷却
に時間がかかるという難点があつた。通常エピタキシャ
ル成長させる時は、洗浄時などに基板に付着した水分を
除くために、基板温度を約１００℃以下程度から反応温
度まで徐々に上昇させる、いわゆる昇温脱離を行う。水
分を含んだ基板では表面に酸化膜が生じ多結晶化するた
めである。この時、従来の装置では、一度エピタキシャ
ル成長が終わった後で、次のエピタキシャル成長を行う
時に反応管の温度を反応温度から１００℃以下程度まで
下げる必要があり、また昇温、降温時間も任意に変える
ことは困難あった。本発明は、この基板の加熱・冷却時
間を短縮するために有効である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】昇温脱離を含むエピタ
キシャル層作成工程において、従来技術では炉温を反応
温度から１００℃程度まで冷却する必要があり多くの時
間がかかり生産性を下げていた。
キシャル層作成工程において、従来技術では炉温を反応
温度から１００℃程度まで冷却する必要があり多くの時
間がかかり生産性を下げていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】反応管６と、エピタキシ
ャル成長用ガスの導入口７と、成長用ガスを排気するた
めの排気口８と、加熱装置２を備えたホットウォールＣ
ＶＤ装置において、前記加熱装置が、前記反応管の排気
口の側に設けられ、かつ前記反応管内部に基板１を支持
するための基板支持具３と、前記基板支持具を移動させ
るための内部駆動装置５と、前記基板支持具と前記内部
駆動装置を連結するための連結具４及び外部から前記内
部駆動装置に作用して前記基板支持具を移動させるため
の外部駆動装置９とを備えた装置。
ャル成長用ガスの導入口７と、成長用ガスを排気するた
めの排気口８と、加熱装置２を備えたホットウォールＣ
ＶＤ装置において、前記加熱装置が、前記反応管の排気
口の側に設けられ、かつ前記反応管内部に基板１を支持
するための基板支持具３と、前記基板支持具を移動させ
るための内部駆動装置５と、前記基板支持具と前記内部
駆動装置を連結するための連結具４及び外部から前記内
部駆動装置に作用して前記基板支持具を移動させるため
の外部駆動装置９とを備えた装置。
【０００９】
【作用】基板温度を変えるために、反応管を直接加温・
冷却する従来の方法では装置自体が大きくなり、また昇
温・降温スピードにも限界があり、そのスピードも制御
することは困難であった。しかしながら、反応管の長さ
がある程度以上ある反応管の片側を加熱するともう片方
の側の端の部分の温度を１００℃以下程度にすることが
でき、加熱部分ともう片方の側端との間に生じた温度勾
配を利用し、図１Ａ、Ｂ間で基板を移動させることによ
つても基板温度を変えることができる。この方法では、
基板の移動速度を変えれば、基板温度の昇温・降温スピ
ードもある範囲で自由に変えられる。しかし昇温脱離の
過程では水素などのガスを流しながら真空排気を行う必
要があるので入口バルブは閉じていなくてはならず、外
から基板を動かすためには、物理的に非接触の状態で基
板を動かす必要がある。このための方法の一例として、
磁石の吸引力または反発力を利用することが考えられ
た。連結具により反応炉内に設置した磁石と基板支持具
を繋ぎ、この内部設置磁石を外部の磁石により駆動す
る。磁石による駆動方法では内部、外部とも磁石にする
必要はなく片方を磁石にし、もう片方は磁石により駆動
可能な、例えば鉄のような物質でも良い。内部に置いた
基板支持具の駆動装置は、不純物の汚染源とならないよ
うに処置する必要がある。上例では磁石全体を反応管材
質として良く使われる石英などで覆うなどの方法が考え
られる。また外部駆動装置はヒーター部分までは移動し
難いので、基板支持具をヒーターの均熱部分に入れるた
めに上記の連結具にある程度の長さを持たせるなどの工
夫が必要である。
冷却する従来の方法では装置自体が大きくなり、また昇
温・降温スピードにも限界があり、そのスピードも制御
することは困難であった。しかしながら、反応管の長さ
がある程度以上ある反応管の片側を加熱するともう片方
の側の端の部分の温度を１００℃以下程度にすることが
でき、加熱部分ともう片方の側端との間に生じた温度勾
配を利用し、図１Ａ、Ｂ間で基板を移動させることによ
つても基板温度を変えることができる。この方法では、
基板の移動速度を変えれば、基板温度の昇温・降温スピ
ードもある範囲で自由に変えられる。しかし昇温脱離の
過程では水素などのガスを流しながら真空排気を行う必
要があるので入口バルブは閉じていなくてはならず、外
から基板を動かすためには、物理的に非接触の状態で基
板を動かす必要がある。このための方法の一例として、
磁石の吸引力または反発力を利用することが考えられ
た。連結具により反応炉内に設置した磁石と基板支持具
を繋ぎ、この内部設置磁石を外部の磁石により駆動す
る。磁石による駆動方法では内部、外部とも磁石にする
必要はなく片方を磁石にし、もう片方は磁石により駆動
可能な、例えば鉄のような物質でも良い。内部に置いた
基板支持具の駆動装置は、不純物の汚染源とならないよ
うに処置する必要がある。上例では磁石全体を反応管材
質として良く使われる石英などで覆うなどの方法が考え
られる。また外部駆動装置はヒーター部分までは移動し
難いので、基板支持具をヒーターの均熱部分に入れるた
めに上記の連結具にある程度の長さを持たせるなどの工
夫が必要である。
【００１０】
【実施例】図１は実施例であるが、図１をもとにその加
熱・冷却の実施内容について以下に述べる。
熱・冷却の実施内容について以下に述べる。
【００１１】（１）加熱装置２により反応管の片側を加
熱する。 （２）基板１を支持具３に装填する。 （３）ゲートバルブ１０を閉める。 （４）キャリアガス（水素など）をガス導入口から流
す。 （５）真空排気を開始する。 （６）適当な時間をかけて基板支持具３を外部駆動装置
９と内部駆動装置５を用いてＡからＢの位置に移動させ
ることにより、昇温脱離を行いながら、基板をエピタキ
シャル成長させる位置まで運ぶ。 （７）反応ガスをガス導入口７から流してエピタキシャ
ル成長を開始する。 （８）所定の厚さまでエピタキシャル膜が成長したら、
反応ガスを止めてエピタキシャル成長を止める。 （９）基板支持具３を適当な時間をかけて外部駆動装置
９と内部駆動装置５とを用いてＡの位置に移動すること
により、基板１の温度を冷却しながら入口１１まで運
ぶ。この時、真空引きしながらガス（キャリアガス、リ
ーク用ガスなど）を流すことにより、基板１の冷却効果
を高めることもできる （１０）反応管６をリーク（窒素等）する。 （１１）ゲートバルブ１０を開き、基板１を取り出す。 （１２）次の基板を装填する。 以下（３）からの操作と同様。
熱する。 （２）基板１を支持具３に装填する。 （３）ゲートバルブ１０を閉める。 （４）キャリアガス（水素など）をガス導入口から流
す。 （５）真空排気を開始する。 （６）適当な時間をかけて基板支持具３を外部駆動装置
９と内部駆動装置５を用いてＡからＢの位置に移動させ
ることにより、昇温脱離を行いながら、基板をエピタキ
シャル成長させる位置まで運ぶ。 （７）反応ガスをガス導入口７から流してエピタキシャ
ル成長を開始する。 （８）所定の厚さまでエピタキシャル膜が成長したら、
反応ガスを止めてエピタキシャル成長を止める。 （９）基板支持具３を適当な時間をかけて外部駆動装置
９と内部駆動装置５とを用いてＡの位置に移動すること
により、基板１の温度を冷却しながら入口１１まで運
ぶ。この時、真空引きしながらガス（キャリアガス、リ
ーク用ガスなど）を流すことにより、基板１の冷却効果
を高めることもできる （１０）反応管６をリーク（窒素等）する。 （１１）ゲートバルブ１０を開き、基板１を取り出す。 （１２）次の基板を装填する。 以下（３）からの操作と同様。
【００１２】
【発明の効果】以上説明してきたように、反応炉の加熱
部分から入口までの間の温度勾配を利用して、基板温度
を変えることにより、反応炉全体を昇温脱離の開始温度
まで冷却する必要がなく、事実上従来の反応炉冷却時間
がなくなり、エピタキシャル作成時間の大幅な短縮が図
れる。また、ホツトウォール加熱で低温エピタキシャル
成長させる場合では、気中反応は抑えられるものの管壁
の成長は発生する。この場合、磁石などを用いて基板支
持具を浮揚させる構造を取れば、パーティクル発生のな
いエピタキシャル成長環境とすることができる。これら
により、本発明によれば、ホツトウォール型加熱方式の
欠点がカバーされ、エピタキシャル膜の高品質性と製造
における量産性向上の両方が実現されることになる。
部分から入口までの間の温度勾配を利用して、基板温度
を変えることにより、反応炉全体を昇温脱離の開始温度
まで冷却する必要がなく、事実上従来の反応炉冷却時間
がなくなり、エピタキシャル作成時間の大幅な短縮が図
れる。また、ホツトウォール加熱で低温エピタキシャル
成長させる場合では、気中反応は抑えられるものの管壁
の成長は発生する。この場合、磁石などを用いて基板支
持具を浮揚させる構造を取れば、パーティクル発生のな
いエピタキシャル成長環境とすることができる。これら
により、本発明によれば、ホツトウォール型加熱方式の
欠点がカバーされ、エピタキシャル膜の高品質性と製造
における量産性向上の両方が実現されることになる。
【図１】は本発明の実施例を図示したものである。
１ 基板 ２ 加熱装置 ３ 基板支持具 ４ 連結具 ５ 内部駆動装置 ６ 反応管 ７ ガス導入口 ８ 排気口 ９ 外部駆動装置 １０ ゲートバルブ １１ 入口
Claims (1)
- 【請求項１】 反応管６と、エピタキシャル成長用ガ
スの導入口７と、成長用ガスを排気するための排気口８
と、加熱装置２を備えたホットウォールＣＶＤ装置にお
いて、 前記加熱装置が、前記反応管の排気口の側に設けられ、
かつ前記反応管内部に基板１を支持するための基板支持
具３と、前記基板支持具を移動させるための内部駆動装
置５と、前記基板支持具と前記内部駆動装置を連結する
ための連結具４及び外部から前記内部駆動装置に作用し
て前記基板支持具を移動するための外部駆動装置９とを
備えた装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210900A JPH0637023A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 減圧ホットウォールｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210900A JPH0637023A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 減圧ホットウォールｃｖｄ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637023A true JPH0637023A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16596937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4210900A Withdrawn JPH0637023A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 減圧ホットウォールｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637023A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8469302B2 (en) | 2007-01-24 | 2013-06-25 | Samsong Industries, Ltd. | Seatbelt retractor |
| JP2023534606A (ja) * | 2020-06-08 | 2023-08-10 | 学校法人沖縄科学技術大学院大学学園 | ペロブスカイト太陽電池モジュールのための高速ハイブリッドｃｖｄ |
-
1992
- 1992-07-14 JP JP4210900A patent/JPH0637023A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8469302B2 (en) | 2007-01-24 | 2013-06-25 | Samsong Industries, Ltd. | Seatbelt retractor |
| JP2023534606A (ja) * | 2020-06-08 | 2023-08-10 | 学校法人沖縄科学技術大学院大学学園 | ペロブスカイト太陽電池モジュールのための高速ハイブリッドｃｖｄ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |