JPH08239295A - 結晶製造方法及び結晶製造装置 - Google Patents
結晶製造方法及び結晶製造装置Info
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Classifications
-
- 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
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
-
- 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
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1004—Apparatus with means for measuring, testing, or sensing
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 気相反応を用いた結晶あるいは薄膜の製造方
法及び製造装置。 【構成】 固体基板８に対向して、ガス吹き出し口７が
連結された、平面状誘導電界を構成するコイル面を有す
る高周波コイルあるいは高周波導電体１を配置し、前記
固体基板８に対し、前記高周波コイル１により誘導加熱
を行い、更に前記固体基板表面に前記ガス吹き出し口７
より原料ガスを供給し、前記固体基板８の融点以下の温
度において、前記固体基板表面に成分元素あるいは化合
物を連続して析出成長せしめる。
法及び製造装置。 【構成】 固体基板８に対向して、ガス吹き出し口７が
連結された、平面状誘導電界を構成するコイル面を有す
る高周波コイルあるいは高周波導電体１を配置し、前記
固体基板８に対し、前記高周波コイル１により誘導加熱
を行い、更に前記固体基板表面に前記ガス吹き出し口７
より原料ガスを供給し、前記固体基板８の融点以下の温
度において、前記固体基板表面に成分元素あるいは化合
物を連続して析出成長せしめる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、減圧または常圧の条件
のもとに、反応室内において、基板表面と対向して配置
されたガス吹き出し口を有する高周波コイルを用いて、
基板を直接あるいは間接的に誘導加熱し、同時に反応性
ガスあるいは原料ガスを前記ガス吹き出し口より供給し
て、基板（ウエハ）表面の化学腐蝕あるいは基板上に単
結晶、多結晶または非品質の固体（シリコンなどの半導
体、酸化物、窒化物、金属、合金、その他の化合物）の
析出を行うための気相成長反応を用いた結晶あるいは薄
膜の製造方法ならびに製造装置に関する。
のもとに、反応室内において、基板表面と対向して配置
されたガス吹き出し口を有する高周波コイルを用いて、
基板を直接あるいは間接的に誘導加熱し、同時に反応性
ガスあるいは原料ガスを前記ガス吹き出し口より供給し
て、基板（ウエハ）表面の化学腐蝕あるいは基板上に単
結晶、多結晶または非品質の固体（シリコンなどの半導
体、酸化物、窒化物、金属、合金、その他の化合物）の
析出を行うための気相成長反応を用いた結晶あるいは薄
膜の製造方法ならびに製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体ウエハ（特にシリコンウエ
ハ基板）が太陽電池、個別半導体素子（トランジスタや
ダイオード等）、ＩＣ（Ｉntegrated Ｃircuit）や超Ｌ
ＳＴ（Ｕltra Ｌarge Ｓcale Ｉntegrated Ｃircuit）
用として盛んに使用されている。
ハ基板）が太陽電池、個別半導体素子（トランジスタや
ダイオード等）、ＩＣ（Ｉntegrated Ｃircuit）や超Ｌ
ＳＴ（Ｕltra Ｌarge Ｓcale Ｉntegrated Ｃircuit）
用として盛んに使用されている。
【０００３】これ等の素子を基板ウエハ上に作成するに
当っては、多くのプロセス技術が用いられている。中で
も気相反応を用いたプロセスとして、ＣＶＤ（化学的気
相成長：Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）法やエッチン
グ（化学腐蝕）や不活性ガス中での熱処理（アニーリン
グ）法が用いられている。例えば、常圧あるいは減圧下
でのエピタキシャル成長法（薄膜単結晶成長法）や酸化
膜、窒化膜、多結晶シリコン膜、金属薄膜等のＣＶＤに
よる各種薄膜の形成、あるいは塩酸ガスによる高温エッ
チング等である。
当っては、多くのプロセス技術が用いられている。中で
も気相反応を用いたプロセスとして、ＣＶＤ（化学的気
相成長：Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）法やエッチン
グ（化学腐蝕）や不活性ガス中での熱処理（アニーリン
グ）法が用いられている。例えば、常圧あるいは減圧下
でのエピタキシャル成長法（薄膜単結晶成長法）や酸化
膜、窒化膜、多結晶シリコン膜、金属薄膜等のＣＶＤに
よる各種薄膜の形成、あるいは塩酸ガスによる高温エッ
チング等である。
【０００４】素子の高密度高集積化、基板結晶の大口径
化（１２〜１６”φ）に伴い、基板材料品質の向上と高
精度化への要求は厳しくなり、加工プロセスの精度向上
と大量生産に伴う材料費ならびに製造設備の大幅なコス
トダウンが益々重要となっている。
化（１２〜１６”φ）に伴い、基板材料品質の向上と高
精度化への要求は厳しくなり、加工プロセスの精度向上
と大量生産に伴う材料費ならびに製造設備の大幅なコス
トダウンが益々重要となっている。
【０００５】以下に本発明の説明に当り、この種のプロ
セスの１例としてシリコンのエピタキシャル成長装置を
例として説明を行う。
セスの１例としてシリコンのエピタキシャル成長装置を
例として説明を行う。
【０００６】図２２は従来の高周波加熱を用いた立型シ
リコンエピタキシャル結晶成長用の製造装置を示す図で
あり、以下、この図を参照して、結晶成長の処理を説明
する。図２２において、１は高周波コイル、５は原料ガ
ス導入パイプ、７は導入パイプ５の先端に設けられたガ
ス分散孔、８はシリコン単結晶基板（サブストレー
ト）、９はドーナツ型円板状のカーボンサセプタ、１１
はカーボンサセプタの支持棒、３３は反応室を形成する
ベルジャー、３４は排ガスの出口、３５は石英製コイル
カバーである。
リコンエピタキシャル結晶成長用の製造装置を示す図で
あり、以下、この図を参照して、結晶成長の処理を説明
する。図２２において、１は高周波コイル、５は原料ガ
ス導入パイプ、７は導入パイプ５の先端に設けられたガ
ス分散孔、８はシリコン単結晶基板（サブストレー
ト）、９はドーナツ型円板状のカーボンサセプタ、１１
はカーボンサセプタの支持棒、３３は反応室を形成する
ベルジャー、３４は排ガスの出口、３５は石英製コイル
カバーである。
【０００７】図２２において、シリコン基板８はカーボ
ンサセプタ９上に配置され、高周波コイル１によって加
熱されたカーボンサセプタ９からの熱伝導により間接的
に加熱されている。加熱温度は通常９００℃〜１２００
℃である。カーボンサセプタ９は支持台１１上に設置さ
れ、温度分布の均一化のために回転させられている。こ
の状態で、中央の原料ガス導入パイプ５より原料ガスが
反応室を形成するベルジャー３３による容器内に導入さ
れ、パイプ５の先端に設けられた複数のノズルによるガ
ス分散孔より吹き出される。原料ガスは、例えば、モノ
シラン（ＳｉＨ4／Ｈ2）、ジクロールシラン（ＳｉＨ2
Ｃｌ2／Ｈ2）、トリクロールシラン（ＳｉＨＣｌ3／
Ｈ2）、四塩化シラン（ＳｉＣｌ4／Ｈ2）等で、輸送ガ
スとして水素が用いられている。
ンサセプタ９上に配置され、高周波コイル１によって加
熱されたカーボンサセプタ９からの熱伝導により間接的
に加熱されている。加熱温度は通常９００℃〜１２００
℃である。カーボンサセプタ９は支持台１１上に設置さ
れ、温度分布の均一化のために回転させられている。こ
の状態で、中央の原料ガス導入パイプ５より原料ガスが
反応室を形成するベルジャー３３による容器内に導入さ
れ、パイプ５の先端に設けられた複数のノズルによるガ
ス分散孔より吹き出される。原料ガスは、例えば、モノ
シラン（ＳｉＨ4／Ｈ2）、ジクロールシラン（ＳｉＨ2
Ｃｌ2／Ｈ2）、トリクロールシラン（ＳｉＨＣｌ3／
Ｈ2）、四塩化シラン（ＳｉＣｌ4／Ｈ2）等で、輸送ガ
スとして水素が用いられている。
【０００８】ガス分散孔７より吹き出された原料ガスの
一部は、加熱されたシリコン基板８の表面に至り、熱分
解あるいは還元反応を受けてシリコンを基板表面に単結
晶として析出し、エピタキシャル成長が行われる。この
時、原料ガス中に不純物（Ｐ型：Ｂ2Ｃｌ4、Ｎ型：ＰＨ
2、ＡｓＨ3）が加えられ、成長層中の比抵抗が調節され
ている。基板表面には、原料ガスの一部が析出するが、
その他の原料は、サセプタ９上や容器壁に析出し、その
他の部分は未反応分として排ガスの出口３４より容器外
に排出されてしまう。
一部は、加熱されたシリコン基板８の表面に至り、熱分
解あるいは還元反応を受けてシリコンを基板表面に単結
晶として析出し、エピタキシャル成長が行われる。この
時、原料ガス中に不純物（Ｐ型：Ｂ2Ｃｌ4、Ｎ型：ＰＨ
2、ＡｓＨ3）が加えられ、成長層中の比抵抗が調節され
ている。基板表面には、原料ガスの一部が析出するが、
その他の原料は、サセプタ９上や容器壁に析出し、その
他の部分は未反応分として排ガスの出口３４より容器外
に排出されてしまう。
【０００９】なお、図２２に示す例は、基板８の加熱方
法として高周波誘導加熱による方法を用いるとして示し
たものであるが、加熱源として抵抗体加熱法、赤外線ラ
ンプ加熱法等も用いられている。
法として高周波誘導加熱による方法を用いるとして示し
たものであるが、加熱源として抵抗体加熱法、赤外線ラ
ンプ加熱法等も用いられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によるエ
ピタキシャル成長法は、シリコン基板であるウエハース
の数百倍の容積を持つ大型のサセプタを加熱するため、
電力損失が大きく、また、供給される原料ガスが装置内
を循環しているため、ウエハース上にエピタキシャル層
として有効に使われる原料ガスの利用率が極めて悪い。
この利用率は、何れも原料重量比で数パーセントに過ぎ
ない。殆どの成分ガスは基板支持体（サセプタ）や容器
壁に多結晶化して析出したり、未反応ガスとして系外に
排出されてしまう。
ピタキシャル成長法は、シリコン基板であるウエハース
の数百倍の容積を持つ大型のサセプタを加熱するため、
電力損失が大きく、また、供給される原料ガスが装置内
を循環しているため、ウエハース上にエピタキシャル層
として有効に使われる原料ガスの利用率が極めて悪い。
この利用率は、何れも原料重量比で数パーセントに過ぎ
ない。殆どの成分ガスは基板支持体（サセプタ）や容器
壁に多結晶化して析出したり、未反応ガスとして系外に
排出されてしまう。
【００１１】また、上記従来技術は、エピタキシャル成
長層の成長速度がウエハース表面での拡散律速層に支配
され、通常０．５μｍ／ｍｉｎ〜３μｍ／ｍｉｎ程度で
余り速くできないものである。加えて、基板ウエハ中の
添加不純物（ボロン、砒素、燐、アンチモン等）が裏面
よりガス化して表面に廻りこみ、エピタキシャル成長層
中に再び組みこまれることによって、オートドーピング
が発生し、エピタキシャルウエハのエピタキシャル層と
基板ウエハとの間の不純物分布やエピタキシャル層中の
比抵抗のコントロールを困難にしている。
長層の成長速度がウエハース表面での拡散律速層に支配
され、通常０．５μｍ／ｍｉｎ〜３μｍ／ｍｉｎ程度で
余り速くできないものである。加えて、基板ウエハ中の
添加不純物（ボロン、砒素、燐、アンチモン等）が裏面
よりガス化して表面に廻りこみ、エピタキシャル成長層
中に再び組みこまれることによって、オートドーピング
が発生し、エピタキシャルウエハのエピタキシャル層と
基板ウエハとの間の不純物分布やエピタキシャル層中の
比抵抗のコントロールを困難にしている。
【００１２】高周波加熱法や抵抗加熱法は、サセプタの
熱をウエハースに熱伝導によって伝えているため、ウエ
ハース内の熱勾配が大きく、熱応力による歪によりウエ
ハースの結晶内に結晶面のすべり、即ちスリップ（結晶
欠陥）を発生し易い。さらには、サセプタが大型のた
め、熱容量が大きく、昇温、降温に時間がかかり、スル
ープット（時間当りの成長回数）が低下してしまう。ま
た、装置が大型となるばかりでなくサセプタや内部石英
ベルジャーが高価となる。
熱をウエハースに熱伝導によって伝えているため、ウエ
ハース内の熱勾配が大きく、熱応力による歪によりウエ
ハースの結晶内に結晶面のすべり、即ちスリップ（結晶
欠陥）を発生し易い。さらには、サセプタが大型のた
め、熱容量が大きく、昇温、降温に時間がかかり、スル
ープット（時間当りの成長回数）が低下してしまう。ま
た、装置が大型となるばかりでなくサセプタや内部石英
ベルジャーが高価となる。
【００１３】赤外線ランプ加熱法は、ウエハースの直接
加熱を行うため、ウエハース内での熱勾配による歪が少
なく、スリップの発生が少ない。しかし、ランプの寿命
が短く（消耗大）、ランプハウスの構造が複雑となり、
さらには大形のシリンダ形サセプタを加熱するため電力
損失も大きく、装置メンテナンスが複雑となる等の欠点
を有している。
加熱を行うため、ウエハース内での熱勾配による歪が少
なく、スリップの発生が少ない。しかし、ランプの寿命
が短く（消耗大）、ランプハウスの構造が複雑となり、
さらには大形のシリンダ形サセプタを加熱するため電力
損失も大きく、装置メンテナンスが複雑となる等の欠点
を有している。
【００１４】一方、ウエハースの直径は益々大型化して
きており、従来、１５０ｍｍ〜２００ｍｍの直径であっ
たものが、今後は、３００ｍｍ〜４００ｍｍ直径を持つ
ものが主流となる方向にある。従って、従来のバッチ式
の処理では装置が大きくなるため、枚葉式の装置が主流
となっている。
きており、従来、１５０ｍｍ〜２００ｍｍの直径であっ
たものが、今後は、３００ｍｍ〜４００ｍｍ直径を持つ
ものが主流となる方向にある。従って、従来のバッチ式
の処理では装置が大きくなるため、枚葉式の装置が主流
となっている。
【００１５】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、原料ガスの有効利用、高成長速度化、ウエハの
直接加熱、反応装置の小形化と単純化、さらには反応の
低温化、ならびに省エネルギー化を実現することのでき
る気相反応を用いた結晶あるいは薄膜の製造方法ならび
に製造装置を提供することにある。
解決し、原料ガスの有効利用、高成長速度化、ウエハの
直接加熱、反応装置の小形化と単純化、さらには反応の
低温化、ならびに省エネルギー化を実現することのでき
る気相反応を用いた結晶あるいは薄膜の製造方法ならび
に製造装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の気相反応を用いた結晶あるいは薄膜の製造
方法は、反応室内において、基板と対向して配置された
ガス吹き出し口を有する平面状誘導電界域を構成する高
周波誘導コイルを用いて、基板を直接あるいは間接的に
誘導加熱し、基板の融点温度以下において、同時に原料
ガスを前記ガス吹き出し口より前記基板表面上に供給し
て、基板上に単結晶または非晶質固体の薄膜成長、析出
を起こさせることを特徴とする。
め、本発明の気相反応を用いた結晶あるいは薄膜の製造
方法は、反応室内において、基板と対向して配置された
ガス吹き出し口を有する平面状誘導電界域を構成する高
周波誘導コイルを用いて、基板を直接あるいは間接的に
誘導加熱し、基板の融点温度以下において、同時に原料
ガスを前記ガス吹き出し口より前記基板表面上に供給し
て、基板上に単結晶または非晶質固体の薄膜成長、析出
を起こさせることを特徴とする。
【００１７】また、本発明の気相反応を用いた結晶、多
結晶、または、非晶質固体の薄膜の製造装置は、反応室
（減圧、常圧）において、基板を保持し、コイルに対し
相対的に回転、移動する手段と、前記基板表面に対向し
て、高周波コイル面に沿って配置されたガス吹き出し口
を備えた冷却された前記高周波誘導コイルと、前記コイ
ルに高周波電力を供給する手段と、前記コイルに配置さ
れたガス吹き出し口に原料ガスを供給する手段とを備
え、基板を直接誘導加熱し、同時に原料ガスを前記ガス
吹き出し口より供給して、気相反応を用いて前記基板上
に結晶成長を起こさせる手段とを備えたことを特徴とす
る。
結晶、または、非晶質固体の薄膜の製造装置は、反応室
（減圧、常圧）において、基板を保持し、コイルに対し
相対的に回転、移動する手段と、前記基板表面に対向し
て、高周波コイル面に沿って配置されたガス吹き出し口
を備えた冷却された前記高周波誘導コイルと、前記コイ
ルに高周波電力を供給する手段と、前記コイルに配置さ
れたガス吹き出し口に原料ガスを供給する手段とを備
え、基板を直接誘導加熱し、同時に原料ガスを前記ガス
吹き出し口より供給して、気相反応を用いて前記基板上
に結晶成長を起こさせる手段とを備えたことを特徴とす
る。
【００１８】さらには、反応室内において、基板と対向
して配置されたガス吹き出し口を有する前記高周波誘導
コイルを用いて、基板を直接あるいは間接的に誘導加熱
し、同時に反応性ガスを前記ガス吹き出し口より前記基
板面上に供給して、基板ウエハ表面の化学的腐蝕を起こ
させることを特徴とする。
して配置されたガス吹き出し口を有する前記高周波誘導
コイルを用いて、基板を直接あるいは間接的に誘導加熱
し、同時に反応性ガスを前記ガス吹き出し口より前記基
板面上に供給して、基板ウエハ表面の化学的腐蝕を起こ
させることを特徴とする。
【００１９】また、反応室（減圧、常圧）において、基
板を保持し、コイルに対し相対的に回転、移動する手段
と、前記基板表面に対向して、高周波コイル面に沿って
配置されたガス吹き出し口を備えた冷却された高周波誘
導コイルと、前記コイルに高周波電力を供給する手段
と、前記コイルに配置されたガス吹き出し口に反応性ガ
スを供給する手段とを備え、基板を直接あるいは間接的
に誘導加熱し、同時に反応性ガスを反応室内に吹き出し
口より供給して、気相反応を用いて前記基板表面の化学
的腐蝕を起こさせる手段とを備えたことを特徴とする。
板を保持し、コイルに対し相対的に回転、移動する手段
と、前記基板表面に対向して、高周波コイル面に沿って
配置されたガス吹き出し口を備えた冷却された高周波誘
導コイルと、前記コイルに高周波電力を供給する手段
と、前記コイルに配置されたガス吹き出し口に反応性ガ
スを供給する手段とを備え、基板を直接あるいは間接的
に誘導加熱し、同時に反応性ガスを反応室内に吹き出し
口より供給して、気相反応を用いて前記基板表面の化学
的腐蝕を起こさせる手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】また、前記ガス吹き出し口が、前記高周波
コイルの面にそって配置され、前記基板表面に向かっ
て、１個あるいは複数個設けられていることを特徴とす
る。
コイルの面にそって配置され、前記基板表面に向かっ
て、１個あるいは複数個設けられていることを特徴とす
る。
【００２１】また、前記ガス吹き出し口が、前記高周波
コイルの片面あるいは両面に沿って配置され、前記基板
表面に向かって、１種類あるいは複数種類のガス吹き出
しのためのガス吹き出し口を備えることを特徴とする。
コイルの片面あるいは両面に沿って配置され、前記基板
表面に向かって、１種類あるいは複数種類のガス吹き出
しのためのガス吹き出し口を備えることを特徴とする。
【００２２】さらに、前記ガス吹き出し口が、前記高周
波コイルに沿って配置され、前記基板表面に対し、垂直
あるいは傾角度を持ってガスを吹付けることを特徴とす
る。
波コイルに沿って配置され、前記基板表面に対し、垂直
あるいは傾角度を持ってガスを吹付けることを特徴とす
る。
【００２３】また、前記ガス吹き出し口を有する前記高
周波コイルを用いて、前記固体基板の加熱、反応、析出
を行わしめるに当り、前記コイルのガス吹き出し口を有
する面の上に前記基板を配置し、ガス吹き出しによる浮
揚力ならびに高周波誘導反発力（レビテーション）によ
る浮揚力により、前記固体基板を浮揚保持（固定、回
転、移動等）せしめることを特徴とする。
周波コイルを用いて、前記固体基板の加熱、反応、析出
を行わしめるに当り、前記コイルのガス吹き出し口を有
する面の上に前記基板を配置し、ガス吹き出しによる浮
揚力ならびに高周波誘導反発力（レビテーション）によ
る浮揚力により、前記固体基板を浮揚保持（固定、回
転、移動等）せしめることを特徴とする。
【００２４】さらに、前記高周波コイルは、金、銀、
銅、あるいは、それらの合金、メッキ等によって構成さ
れ、ガス吹き出し口を有するコイル面が鏡面であること
を特徴とする。
銅、あるいは、それらの合金、メッキ等によって構成さ
れ、ガス吹き出し口を有するコイル面が鏡面であること
を特徴とする。
【００２５】また、前記固体基板を加熱するに当り、前
記高周波コイル面を貫通して、孔あるいは透明固体によ
る光導路（管）を設け、これを介して、長波長の光（赤
外線）を前記固体基板に照射して基板を加熱すると共
に、前記高周波コイルによる加熱を併用することを特徴
とする。
記高周波コイル面を貫通して、孔あるいは透明固体によ
る光導路（管）を設け、これを介して、長波長の光（赤
外線）を前記固体基板に照射して基板を加熱すると共
に、前記高周波コイルによる加熱を併用することを特徴
とする。
【００２６】さらには、前記固体基板を加熱し、表面反
応を行うに当り、前記高周波コイル面を貫通して、孔あ
るいは透明固体による光導路（管）を設け、これを介し
て、短波長の光（紫外線）を前記固体基板の表面に照射
することを特徴とする。
応を行うに当り、前記高周波コイル面を貫通して、孔あ
るいは透明固体による光導路（管）を設け、これを介し
て、短波長の光（紫外線）を前記固体基板の表面に照射
することを特徴とする。
【００２７】また、前記固体基板を加熱し、表面反応を
行うに当り、前記高周波コイル面を貫通して、孔あるい
は透明固体による光導路（管）を設け、これを介して、
前記固体基板の表面温度を測定し、高周波出力の調整と
温度コントロールとを行うことを特徴とするものであ
る。
行うに当り、前記高周波コイル面を貫通して、孔あるい
は透明固体による光導路（管）を設け、これを介して、
前記固体基板の表面温度を測定し、高周波出力の調整と
温度コントロールとを行うことを特徴とするものであ
る。
【００２８】これまでに、環状の誘導加熱コイルにガス
吹き出し口（ノズル）を連結して用いた従来技術とし
て、浮遊帯溶融法によるバルク・シリコン棒の製造を目
的とし、コイル中心部の浮遊帯溶融液に向かって、ドー
プ用物質を吹付けてこれを吸収せしめてドーピングを行
う方法が、例えば、特開昭４６−５４２５号公報、特公
昭６０−４６０７２号公報等に記載された技術が知られ
ている。
吹き出し口（ノズル）を連結して用いた従来技術とし
て、浮遊帯溶融法によるバルク・シリコン棒の製造を目
的とし、コイル中心部の浮遊帯溶融液に向かって、ドー
プ用物質を吹付けてこれを吸収せしめてドーピングを行
う方法が、例えば、特開昭４６−５４２５号公報、特公
昭６０−４６０７２号公報等に記載された技術が知られ
ている。
【００２９】これに対し、本発明は、平面状固体基板を
対象として、その融点以下の温度において実施されたも
ので、平面状誘導電界を構成する導電体面あるいはコイ
ル面に平行に固体基板を配置し、この固体基板表面に対
して、前記導電体面あるいは前記コイル面に連結された
ガス吹き出し口より、原料ガス、腐蝕性ガスあるいは不
活性ガスを吹付け、同時に誘導加熱を行って、気相成長
法を用いて、エピタキシャル成長あるいは薄膜成長を行
い、さらには、固体基板の熱処理（アニーリング）等を
行うことを目的としたもので、その構造、作用、目的、
効果において、前記の公報に記載の技術と全く異なるも
のである。
対象として、その融点以下の温度において実施されたも
ので、平面状誘導電界を構成する導電体面あるいはコイ
ル面に平行に固体基板を配置し、この固体基板表面に対
して、前記導電体面あるいは前記コイル面に連結された
ガス吹き出し口より、原料ガス、腐蝕性ガスあるいは不
活性ガスを吹付け、同時に誘導加熱を行って、気相成長
法を用いて、エピタキシャル成長あるいは薄膜成長を行
い、さらには、固体基板の熱処理（アニーリング）等を
行うことを目的としたもので、その構造、作用、目的、
効果において、前記の公報に記載の技術と全く異なるも
のである。
【００３０】
【作用】上記構成に基づく作用を説明する。
【００３１】従来技術によるエピタキシャル成長装置
（主として高周波加熱あるいは抵抗加熱方式）は大型の
サセプタを用いて、熱伝導により間接的に基板ウエハー
スを加熱しているため、消費電力が大きく、熱容量によ
りサイルタイムが長くなり（スループットが低くな
る）、さらには、基板ウエハ内及びサセプタ間で温度勾
配が大きくなり、基板内部にスリップ等の結晶欠陥が発
生し易かった。
（主として高周波加熱あるいは抵抗加熱方式）は大型の
サセプタを用いて、熱伝導により間接的に基板ウエハー
スを加熱しているため、消費電力が大きく、熱容量によ
りサイルタイムが長くなり（スループットが低くな
る）、さらには、基板ウエハ内及びサセプタ間で温度勾
配が大きくなり、基板内部にスリップ等の結晶欠陥が発
生し易かった。
【００３２】これに対して、本発明は、高周波誘導によ
るウエハの直接加熱方式であるため、消費電力を極めて
少ないものとすることができる。また、サセプタは単な
る支持体である。従って、基板ウエハ内の熱勾配が少な
く、スリップの発生を極めて少なくでき、急速加熱と共
に、反応終了後の不活性ガスによる急速冷却によって、
昇降温に要する時間を極めて少なくすることができ、ス
ループットの向上を図ることができる。また、装置の寸
法も小型とでき、高価な石英部品やサセプタ等の消耗を
少なくすることができる。
るウエハの直接加熱方式であるため、消費電力を極めて
少ないものとすることができる。また、サセプタは単な
る支持体である。従って、基板ウエハ内の熱勾配が少な
く、スリップの発生を極めて少なくでき、急速加熱と共
に、反応終了後の不活性ガスによる急速冷却によって、
昇降温に要する時間を極めて少なくすることができ、ス
ループットの向上を図ることができる。また、装置の寸
法も小型とでき、高価な石英部品やサセプタ等の消耗を
少なくすることができる。
【００３３】従来装置の反応室型式は、ベルジャ型（石
英あるいはステンレス製）やシリンダ型（石英製）が用
いられ、ガスの供給がサセプタに対し、遠方より水平あ
るいは垂直方向に供給され、反応室内を対流、循環しつ
つその一部が基板ウエハ面に到達し供給されているにす
ぎなかった。従って、従来技術は、相対位置による成分
ガス組成の変化を生じ易く、生成物の厚さや比抵抗のば
らつきが大きいものであった。また、反応ガスの大部分
が、基板ウエハのないサセプタ上や、反応室高温壁に析
出したり、排ガスと共に反応室外に排出されてしまい、
従って、原料ガスの利用率が極めて悪く、通常数パーセ
ントと云われている。また、基板ウエハ表面付近での原
料ガスの有効供給速度および濃度が余り上がらず、表面
境界層での拡散律速となり、エピタキシャル層の成長速
度を大きくすることができず、通常１μｍ／ｍｉｎ〜３
μｍ／ｍｉｎ程度である。
英あるいはステンレス製）やシリンダ型（石英製）が用
いられ、ガスの供給がサセプタに対し、遠方より水平あ
るいは垂直方向に供給され、反応室内を対流、循環しつ
つその一部が基板ウエハ面に到達し供給されているにす
ぎなかった。従って、従来技術は、相対位置による成分
ガス組成の変化を生じ易く、生成物の厚さや比抵抗のば
らつきが大きいものであった。また、反応ガスの大部分
が、基板ウエハのないサセプタ上や、反応室高温壁に析
出したり、排ガスと共に反応室外に排出されてしまい、
従って、原料ガスの利用率が極めて悪く、通常数パーセ
ントと云われている。また、基板ウエハ表面付近での原
料ガスの有効供給速度および濃度が余り上がらず、表面
境界層での拡散律速となり、エピタキシャル層の成長速
度を大きくすることができず、通常１μｍ／ｍｉｎ〜３
μｍ／ｍｉｎ程度である。
【００３４】これに対して、本発明は、基板ウエハの極
めて近くに、水冷された高周波コイル面が配置されてお
り（基板ウエハとコイル面との距離５ｍｍ〜３０ｍ
ｍ）、そのコイル面に設けられたガス吹き出し口より原
料ガスあるいは反応性ガスを直接吹付けるため、反応の
大部分を基板ウエハ上で行わせることができる。従っ
て、供給されるガスの利用率を大きく向上させることが
できる（１０％以上）。さらに、極めて近い距離よりガ
スが基板ウエハに垂直あるいは傾角度をもって均一な濃
度で、回転供給されるため、基板の相対位置による供給
ガス組成の変化（勾配）がなく、また、基板ウエハ表面
での実効流速を大きくすることができるので、境界層が
小さくなるため、反応が表面律速となり、成長速度なら
びに成長膜の厚均一性を向上させることができる。
めて近くに、水冷された高周波コイル面が配置されてお
り（基板ウエハとコイル面との距離５ｍｍ〜３０ｍ
ｍ）、そのコイル面に設けられたガス吹き出し口より原
料ガスあるいは反応性ガスを直接吹付けるため、反応の
大部分を基板ウエハ上で行わせることができる。従っ
て、供給されるガスの利用率を大きく向上させることが
できる（１０％以上）。さらに、極めて近い距離よりガ
スが基板ウエハに垂直あるいは傾角度をもって均一な濃
度で、回転供給されるため、基板の相対位置による供給
ガス組成の変化（勾配）がなく、また、基板ウエハ表面
での実効流速を大きくすることができるので、境界層が
小さくなるため、反応が表面律速となり、成長速度なら
びに成長膜の厚均一性を向上させることができる。
【００３５】また、従来装置は、供給された原料ガスが
反応生成ガスと共に反応室内で対流、循環するため、基
板ウエハ内の高濃度不純物（例えば、ボロン、砒素、燐
あるいはアンチモン等）が化学腐蝕あるいは基板外方向
拡散によって気化し、原料ガス中に混合され、再び成長
層中に組みこまれるために、いわゆるオート・ドーピン
グ現象が起こり、基板とエピタキシャル成長層との界面
の不純物分布の調節を困難にしている。その対策とし
て、従来技術は、基板裏面にシリコン酸化膜や窒化膜を
付けている。
反応生成ガスと共に反応室内で対流、循環するため、基
板ウエハ内の高濃度不純物（例えば、ボロン、砒素、燐
あるいはアンチモン等）が化学腐蝕あるいは基板外方向
拡散によって気化し、原料ガス中に混合され、再び成長
層中に組みこまれるために、いわゆるオート・ドーピン
グ現象が起こり、基板とエピタキシャル成長層との界面
の不純物分布の調節を困難にしている。その対策とし
て、従来技術は、基板裏面にシリコン酸化膜や窒化膜を
付けている。
【００３６】これに対して、本発明は、基板ウエハには
原料ガスのみが供給され、基板ウエハ面より周辺（外
方）に向かって流れるため、基板裏面からの発生ガスが
原料ガス中に混入することがない。すなわち、オート・
ドーピングは起こらず、従って、裏面の酸化膜付けや窒
化膜付けは全く不要となる。また、発生ガスの置換が速
やかに行われるため、表面埋込み領域での水平方向への
オート・ドーピングも大幅に改善することができる。
原料ガスのみが供給され、基板ウエハ面より周辺（外
方）に向かって流れるため、基板裏面からの発生ガスが
原料ガス中に混入することがない。すなわち、オート・
ドーピングは起こらず、従って、裏面の酸化膜付けや窒
化膜付けは全く不要となる。また、発生ガスの置換が速
やかに行われるため、表面埋込み領域での水平方向への
オート・ドーピングも大幅に改善することができる。
【００３７】なお、表面埋込みは、バイポーラＩ／Ｃに
用いられるプロセスであり、素子分離あるいはコレクタ
接続用に、基板表面に予め部分的に高濃度ドーピング領
域を形成し、その上にエピタキシャル層を成長させるも
ので、エピタキシャル成長中に不純物のガス発生を起こ
し、これによって水平方向に不純物の再分布を起こし、
素子の特性を劣化させるものである。
用いられるプロセスであり、素子分離あるいはコレクタ
接続用に、基板表面に予め部分的に高濃度ドーピング領
域を形成し、その上にエピタキシャル層を成長させるも
ので、エピタキシャル成長中に不純物のガス発生を起こ
し、これによって水平方向に不純物の再分布を起こし、
素子の特性を劣化させるものである。
【００３８】本発明は、さらに、ガス吹き出し口を有す
るコイル面を上方に配置し、その上にコイル面と対向し
て、基板ウエハの表面側を配置することにより、高周波
誘導による基板ウエハの直接加熱と同時に、レビテーシ
ョン効果による浮揚力と、ガス（原料ガス、反応性ガス
あるいは不活性ガス等）の吹付けによるガスの浮揚力と
により、基板ウエハをコイル上の空中に浮揚保持するこ
とができる。従って、サセプタ等からの汚染もなく、さ
らに、基板ウエハのローディング・アンローディングを
円滑に行うことができる。
るコイル面を上方に配置し、その上にコイル面と対向し
て、基板ウエハの表面側を配置することにより、高周波
誘導による基板ウエハの直接加熱と同時に、レビテーシ
ョン効果による浮揚力と、ガス（原料ガス、反応性ガス
あるいは不活性ガス等）の吹付けによるガスの浮揚力と
により、基板ウエハをコイル上の空中に浮揚保持するこ
とができる。従って、サセプタ等からの汚染もなく、さ
らに、基板ウエハのローディング・アンローディングを
円滑に行うことができる。
【００３９】また、本発明は、コイル面を貫通して、透
明固体による光エネルギー（赤外線、紫外線）の光導路
（管）を設けることにより、初期誘導加熱（赤外線）、
反応の低温化ならびに特定反応の促進（紫外線）を計る
ことができる。さらに、前記光導路を介して高温での基
板ウエハからの輻射光を用いて輻射温度計測及び高周波
発振機出力調整により自動温度調節を行うことができる
等、多くの利点をもっている。
明固体による光エネルギー（赤外線、紫外線）の光導路
（管）を設けることにより、初期誘導加熱（赤外線）、
反応の低温化ならびに特定反応の促進（紫外線）を計る
ことができる。さらに、前記光導路を介して高温での基
板ウエハからの輻射光を用いて輻射温度計測及び高周波
発振機出力調整により自動温度調節を行うことができる
等、多くの利点をもっている。
【００４０】
【実施例】以下に、本発明による気相反応を用いた結晶
製造方法及び装置の実施例を図面により説明する。
製造方法及び装置の実施例を図面により説明する。
【００４１】図１〜図７、図８〜図１０、図１１〜図１
２及び図１３は本発明の第１〜第５の実施例を説明する
ための製造装置の構造を示す図であり、図１〜図７、図
８〜図１０及び図１１〜図１２は気相成長反応を用いた
シリコン半導体基板ウエハのエピタキシャル単結晶なら
びに多結晶の薄膜成長基板の製造装置ならびに化学的腐
蝕（ガスエッチング）や不活性ガス中の熱処理による基
板の製造装置を示し、図１３は図１〜図１２の製造装置
に用いられるガス吹き出し口と高周波コイルの構造及び
配置を示す。図１４、図１５は本発明の第６の実施例を
説明するための製造装置の断面図である。図１６、図１
７は本発明の第７及び第８の実施例を説明するための製
造装置と、これに用いられるガス吹き出し口と高周波コ
イルの構造及び配置を示す図、図１８は本発明の第９の
実施例を説明するための製造装置の構造図、図１９は本
発明の第１０の実施例を説明するための製造装置に断面
図、図２０、図２１は本発明の第１１ならびに第１２の
実施例を説明するための製造装置の断面図である。これ
らの図において、同一名称の部分には同一符号が共通し
て付されている。
２及び図１３は本発明の第１〜第５の実施例を説明する
ための製造装置の構造を示す図であり、図１〜図７、図
８〜図１０及び図１１〜図１２は気相成長反応を用いた
シリコン半導体基板ウエハのエピタキシャル単結晶なら
びに多結晶の薄膜成長基板の製造装置ならびに化学的腐
蝕（ガスエッチング）や不活性ガス中の熱処理による基
板の製造装置を示し、図１３は図１〜図１２の製造装置
に用いられるガス吹き出し口と高周波コイルの構造及び
配置を示す。図１４、図１５は本発明の第６の実施例を
説明するための製造装置の断面図である。図１６、図１
７は本発明の第７及び第８の実施例を説明するための製
造装置と、これに用いられるガス吹き出し口と高周波コ
イルの構造及び配置を示す図、図１８は本発明の第９の
実施例を説明するための製造装置の構造図、図１９は本
発明の第１０の実施例を説明するための製造装置に断面
図、図２０、図２１は本発明の第１１ならびに第１２の
実施例を説明するための製造装置の断面図である。これ
らの図において、同一名称の部分には同一符号が共通し
て付されている。
【００４２】以下の実施例では、気相法を用いたシリコ
ン単結晶半導体の製造方法について詳述する。
ン単結晶半導体の製造方法について詳述する。
【００４３】まず、図１〜図７により本発明の第１、第
２の実施例を説明する。図１は装置の断面構造図、図２
は装置の上面より見た断面構造図、図３は同じく装置の
断面構造図、図４は図３の装置の上面より見た断面構造
図、図５、図７は装置の断面図、図６は装置の上面より
見た断面構造図である。
２の実施例を説明する。図１は装置の断面構造図、図２
は装置の上面より見た断面構造図、図３は同じく装置の
断面構造図、図４は図３の装置の上面より見た断面構造
図、図５、図７は装置の断面図、図６は装置の上面より
見た断面構造図である。
【００４４】図１、図２と図３、図４との差異は、高周
波コイル内に設けられたガス吹出し口の組込み構造の例
として示したものである。機能においては両者とも何等
の差異はない。図１、図２において、１は高周波コイ
ル、１−１は金メッキされたコイル面、２−１、２−２
はコイル端子、２−１’、２−２’は前記コイル端子へ
の高周波電源からのリード線取付け孔又はネジ、３−１
はコイル冷却水の取入口、３−２はコイル冷却水の取出
し口、４はコイル内冷却水の通路、５はガス取入口であ
り、高周波電圧の中間点で放電防止のため接地されてい
る。６は高周波コイル内に設けられたガス配管（通路）
を示し、７は高周波コイル面に設けられたガスの吹出し
口で、８の基板ウエハの表面に向かって配置されてい
る。９は基板ウエハの支持台（カーボンあるいは石英等
で作られたサセプタ）で、１０はカーボンリング、１１
はサセプタ支持台、１２は熱電対あるいは輻射温度計先
端、１３はカーボンリング１０に取付けられた熱電対、
１４−１はガス冷却あるいは水冷された反射板、１４−
２はガス通路用の孔、１５−１は平板コイルの絶縁用の
隙間（ギャップ）でコイル面に垂直あるいは斜めに形成
されている。１５−２はコイル中央部の小口径の絶縁用
の隙間孔である。
波コイル内に設けられたガス吹出し口の組込み構造の例
として示したものである。機能においては両者とも何等
の差異はない。図１、図２において、１は高周波コイ
ル、１−１は金メッキされたコイル面、２−１、２−２
はコイル端子、２−１’、２−２’は前記コイル端子へ
の高周波電源からのリード線取付け孔又はネジ、３−１
はコイル冷却水の取入口、３−２はコイル冷却水の取出
し口、４はコイル内冷却水の通路、５はガス取入口であ
り、高周波電圧の中間点で放電防止のため接地されてい
る。６は高周波コイル内に設けられたガス配管（通路）
を示し、７は高周波コイル面に設けられたガスの吹出し
口で、８の基板ウエハの表面に向かって配置されてい
る。９は基板ウエハの支持台（カーボンあるいは石英等
で作られたサセプタ）で、１０はカーボンリング、１１
はサセプタ支持台、１２は熱電対あるいは輻射温度計先
端、１３はカーボンリング１０に取付けられた熱電対、
１４−１はガス冷却あるいは水冷された反射板、１４−
２はガス通路用の孔、１５−１は平板コイルの絶縁用の
隙間（ギャップ）でコイル面に垂直あるいは斜めに形成
されている。１５−２はコイル中央部の小口径の絶縁用
の隙間孔である。
【００４５】隙間には通常、石英やサファイア板が設置
されている。本実施例では、サセプタ９の上に配置され
た基板ウエハを高周波コイル１からの高周波誘導により
自己発熱せしめ、所定の温度ならびに温度分布（通常９
００℃〜１２００℃）に保持し、この状態で、ガス導入
口５より送られた反応ガスあるいは原料ガス（通常キャ
リアガスとして水素、窒素、アルゴンとの混合ガス）
を、コイルの面に設けられたガス吹出し口７より、前記
発熱された基板ウエハの表面に向かって吹付け、単結晶
成長（エピタキシャル）、多結晶析出、基板表面のエッ
チング、水素アニールによる結晶表面の安定化あるいは
結晶欠陥（品質）の改善を行わしめるものである。
されている。本実施例では、サセプタ９の上に配置され
た基板ウエハを高周波コイル１からの高周波誘導により
自己発熱せしめ、所定の温度ならびに温度分布（通常９
００℃〜１２００℃）に保持し、この状態で、ガス導入
口５より送られた反応ガスあるいは原料ガス（通常キャ
リアガスとして水素、窒素、アルゴンとの混合ガス）
を、コイルの面に設けられたガス吹出し口７より、前記
発熱された基板ウエハの表面に向かって吹付け、単結晶
成長（エピタキシャル）、多結晶析出、基板表面のエッ
チング、水素アニールによる結晶表面の安定化あるいは
結晶欠陥（品質）の改善を行わしめるものである。
【００４６】シリコン基板を用いる場合の１例として
は、結晶基板表面安定化ガスあるいは結晶基板の結晶性
改善用ガスとして水素、窒素あるいはアルゴン等が、更
に反応性ガス（腐蝕ガス）として塩酸／水素、弗酸／窒
素、あるいは、弗酸化合物／窒素の混合ガスが基板表面
の清浄化のために用いられる。また、多結晶あるいは単
結晶成長の場合、原料ガスとしてはシラン系ガス（例え
ば、ＳｉＨ4、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4
等）と水素の混合ガスが用いられ、化合物半導体（例え
ば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物）の場合は有機金属（例えば、
トリメチルガリウムやトリエチルガリウム等）とアルシ
ンＡｓＨ3、ホスフィンＰＨ3あるいはジボランＢ2Ｈ6等
のガスが水素をキャリヤガスとして用いられる。さら
に、ＩＩ−ＶＩ族化合物の場合の例としては有機金属
（ジメチル亜鉛、ジメチルカドミウム等）と硫化水素や
セレン化水素等が用いられる。またメタルＣＶＤとし
て、弗化タングステンＷＦ6 、弗化モリブデンＭ0Ｆ6あ
るいはシランＳｉＨ4 が用いられる。シリコンの場合は
原料ガス中には不純物ガス（ジボランＢ2Ｈ6、ホスフィ
ンＰＨ3、アルシンＡｓＨ3等）が比抵抗調整のために必
要量加えることもできる。化合物半導体の場合も対応す
る不純物ガスを加えることができる。また、これ等の反
応は常圧あるいは減圧の何れの場合でも使用できる。
は、結晶基板表面安定化ガスあるいは結晶基板の結晶性
改善用ガスとして水素、窒素あるいはアルゴン等が、更
に反応性ガス（腐蝕ガス）として塩酸／水素、弗酸／窒
素、あるいは、弗酸化合物／窒素の混合ガスが基板表面
の清浄化のために用いられる。また、多結晶あるいは単
結晶成長の場合、原料ガスとしてはシラン系ガス（例え
ば、ＳｉＨ4、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＣｌ4
等）と水素の混合ガスが用いられ、化合物半導体（例え
ば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物）の場合は有機金属（例えば、
トリメチルガリウムやトリエチルガリウム等）とアルシ
ンＡｓＨ3、ホスフィンＰＨ3あるいはジボランＢ2Ｈ6等
のガスが水素をキャリヤガスとして用いられる。さら
に、ＩＩ−ＶＩ族化合物の場合の例としては有機金属
（ジメチル亜鉛、ジメチルカドミウム等）と硫化水素や
セレン化水素等が用いられる。またメタルＣＶＤとし
て、弗化タングステンＷＦ6 、弗化モリブデンＭ0Ｆ6あ
るいはシランＳｉＨ4 が用いられる。シリコンの場合は
原料ガス中には不純物ガス（ジボランＢ2Ｈ6、ホスフィ
ンＰＨ3、アルシンＡｓＨ3等）が比抵抗調整のために必
要量加えることもできる。化合物半導体の場合も対応す
る不純物ガスを加えることができる。また、これ等の反
応は常圧あるいは減圧の何れの場合でも使用できる。
【００４７】サセプタ９は石英等の治具によって支えら
れ、上下動回転が可能である。サセプタ９は石英、サフ
ァイア、炭素、炭化硅素やシリコン等が用いられ、平板
や３点（爪）支持等の形状を有している。カーボンリン
グ１０はサセプタの周辺に配置され、高純度カーボンや
シリコン等で構成されており、高周波誘導により発熱し
て、サセプタと共に基板ウエハの保温と温度分布の均一
化とを計っている。反射板１４−１は金メッキされたコ
イル面１−１と共に、前記基板ならびに前記発熱体の輻
射によるエネルギー損失を防止（省エネルギー）すると
共に、基板ウエハ内の温度分布の均一性保持の目的で配
置された例を示している。
れ、上下動回転が可能である。サセプタ９は石英、サフ
ァイア、炭素、炭化硅素やシリコン等が用いられ、平板
や３点（爪）支持等の形状を有している。カーボンリン
グ１０はサセプタの周辺に配置され、高純度カーボンや
シリコン等で構成されており、高周波誘導により発熱し
て、サセプタと共に基板ウエハの保温と温度分布の均一
化とを計っている。反射板１４−１は金メッキされたコ
イル面１−１と共に、前記基板ならびに前記発熱体の輻
射によるエネルギー損失を防止（省エネルギー）すると
共に、基板ウエハ内の温度分布の均一性保持の目的で配
置された例を示している。
【００４８】図２は図１の高周波コイルの構造例を示す
もので、コイルは円板状の平板で構成され、中央部の小
口径の隙間孔１５−２とコイル平面に垂直あるいは斜め
に形成された隙間１５−１によって絶縁されてコイル１
を形成している。なお、隙間１５−１、１５−２は必要
に応じて、絶縁体あるいは透明固体（例えば、石英ある
いはサファイア等の固体あるいは平板）が配置されてい
る。コイル１は端子２−１、２−２によりコイル両端子
に高周波電力（電圧、電流）が供給されている。コイル
１は冷却水取入口３−１、取出し口３−２により冷却さ
れている。コイル中央部の小口径隙間孔１５−２は円形
やスリット（溝）付等の変形が可能である。また、コイ
ル面の形状は、前記孔１５−２に対し、対象でも、非対
象（偏心、変形）でも良い。
もので、コイルは円板状の平板で構成され、中央部の小
口径の隙間孔１５−２とコイル平面に垂直あるいは斜め
に形成された隙間１５−１によって絶縁されてコイル１
を形成している。なお、隙間１５−１、１５−２は必要
に応じて、絶縁体あるいは透明固体（例えば、石英ある
いはサファイア等の固体あるいは平板）が配置されてい
る。コイル１は端子２−１、２−２によりコイル両端子
に高周波電力（電圧、電流）が供給されている。コイル
１は冷却水取入口３−１、取出し口３−２により冷却さ
れている。コイル中央部の小口径隙間孔１５−２は円形
やスリット（溝）付等の変形が可能である。また、コイ
ル面の形状は、前記孔１５−２に対し、対象でも、非対
象（偏心、変形）でも良い。
【００４９】供給ガスはガス取入口５より供給され、コ
イル内に破線で示されたガス通路６を通って、ガス吹出
し口７から、基板ウエハ面に近距離から吹付けられる。
ガス通路、冷却水の通路は金属板の切削・溶接加工によ
って作成された例を示している。ガス取入口５はコイル
端子間の高周波電圧の中間電圧点で接地されている。基
板ウエハも必要に応じ、サセプタを介して接地すること
もできる。
イル内に破線で示されたガス通路６を通って、ガス吹出
し口７から、基板ウエハ面に近距離から吹付けられる。
ガス通路、冷却水の通路は金属板の切削・溶接加工によ
って作成された例を示している。ガス取入口５はコイル
端子間の高周波電圧の中間電圧点で接地されている。基
板ウエハも必要に応じ、サセプタを介して接地すること
もできる。
【００５０】図３、図４は図１、図２に対応する構造を
示し、コイルは円板状の中空構造の平板で構成されてい
る。コイル内に導かれる供給ガスの通路６が分岐した配
管によりコイル内面に接続されて構成された構造を示し
ている。材質は例えば銅やステンレス管が用いられてい
る。配管はコイル導体に溶接され、吹出し口７において
コイル面に向かって複数の孔を有している。
示し、コイルは円板状の中空構造の平板で構成されてい
る。コイル内に導かれる供給ガスの通路６が分岐した配
管によりコイル内面に接続されて構成された構造を示し
ている。材質は例えば銅やステンレス管が用いられてい
る。配管はコイル導体に溶接され、吹出し口７において
コイル面に向かって複数の孔を有している。
【００５１】図１において、基板ウエハは高周波コイル
の近くに配置されており（コイル面と基板ウエハの距離
＝５ｍｍ〜３０ｍｍ）、効率（結合変換効率）よく誘導
結合して、高周波誘導電流をウエハ内に発生し、自己発
熱をする。高周波周波数としては１０キロヘルツから１
０数メガヘルツが用いられる。また、高周波は複数の周
波数を加えることもできる。シリコン基板の場合、その
比抵抗は室温において、通常１０3オーム・センチ（Ω
・ｃｍ）から１０~3Ω・ｃｍの広範囲にわたって変化し
ている。従って基板ウエハが低抵抗（数Ω・ｃｍ以下）
の場合は誘導電流が流れ易く、容易に自己発熱し、加熱
ができる。
の近くに配置されており（コイル面と基板ウエハの距離
＝５ｍｍ〜３０ｍｍ）、効率（結合変換効率）よく誘導
結合して、高周波誘導電流をウエハ内に発生し、自己発
熱をする。高周波周波数としては１０キロヘルツから１
０数メガヘルツが用いられる。また、高周波は複数の周
波数を加えることもできる。シリコン基板の場合、その
比抵抗は室温において、通常１０3オーム・センチ（Ω
・ｃｍ）から１０~3Ω・ｃｍの広範囲にわたって変化し
ている。従って基板ウエハが低抵抗（数Ω・ｃｍ以下）
の場合は誘導電流が流れ易く、容易に自己発熱し、加熱
ができる。
【００５２】メモリあるいはマイクロプロセッサ等に最
も多く用いられているいわゆるＭＯＳ（Ｍetal Ｏxide
Ｓemiconductor）あるいはＢＩ・ＣＭＯＳ（Ｂipolor複
合ＭＯＳ）用のエピタキシャル・ウエハには低抵抗
（０．０２Ω・ｃｍ〜０．００３Ω・ｃｍ）のＰ型（Ｐ
+）あるいはＮ型(Ｎ+）が用いられている。一方、高抵
抗半導体の場合は、初期誘導電流が流れにくいために昇
温に時間がかかっている。しかしながら、シリコン結晶
は室温で高抵抗（１０Ω・ｃｍ〜１０００Ω・ｃｍ）で
も、４００℃〜６００℃の温度では比抵抗が１Ω・ｃｍ
〜０．１Ω・ｃｍとなり、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）結
晶は室温で１０メグΩ・ｃｍ〜数メグΩ・ｃｍでも、４
００℃〜６００℃では比抵抗が５Ω・ｃｍ〜０．１Ω・
ｃｍとなり、誘導電流が流れ易くなる。従って、加熱初
期に補助的な間接加熱により、基板全体あるいはその一
部に、４００℃〜６００℃の予熱を加えることにより、
容易に自己発熱を行うことができる。
も多く用いられているいわゆるＭＯＳ（Ｍetal Ｏxide
Ｓemiconductor）あるいはＢＩ・ＣＭＯＳ（Ｂipolor複
合ＭＯＳ）用のエピタキシャル・ウエハには低抵抗
（０．０２Ω・ｃｍ〜０．００３Ω・ｃｍ）のＰ型（Ｐ
+）あるいはＮ型(Ｎ+）が用いられている。一方、高抵
抗半導体の場合は、初期誘導電流が流れにくいために昇
温に時間がかかっている。しかしながら、シリコン結晶
は室温で高抵抗（１０Ω・ｃｍ〜１０００Ω・ｃｍ）で
も、４００℃〜６００℃の温度では比抵抗が１Ω・ｃｍ
〜０．１Ω・ｃｍとなり、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）結
晶は室温で１０メグΩ・ｃｍ〜数メグΩ・ｃｍでも、４
００℃〜６００℃では比抵抗が５Ω・ｃｍ〜０．１Ω・
ｃｍとなり、誘導電流が流れ易くなる。従って、加熱初
期に補助的な間接加熱により、基板全体あるいはその一
部に、４００℃〜６００℃の予熱を加えることにより、
容易に自己発熱を行うことができる。
【００５３】補助加熱（予熱）の方法としては、前段で
予熱された固体基板を用いてもよく、また、例えば、サ
セプタ材料に低抵抗シリコンや高純度カーボン等を用い
てもよく、また、赤外線加熱を加えてもよく、これ等の
手段によって、その目的を達することができる。なお、
これ等の方法を用いて、４００℃〜６００℃の加熱によ
り、結晶基板にスリップ等の発生は見られない。
予熱された固体基板を用いてもよく、また、例えば、サ
セプタ材料に低抵抗シリコンや高純度カーボン等を用い
てもよく、また、赤外線加熱を加えてもよく、これ等の
手段によって、その目的を達することができる。なお、
これ等の方法を用いて、４００℃〜６００℃の加熱によ
り、結晶基板にスリップ等の発生は見られない。
【００５４】さて、通常のエピタキシャル成長では、モ
ノシラン（ＳｉＨ4 ）の場合、供給されたＳｉＨ4 が気
相中で長時間高温に曝されるため、気相均一反応によ
り、基板表面に到達する前に、分解反応（ＳｉＨ4→Ｓ
ｉ＋２Ｈ2）が進み、気相中に多数のシリコン微粒子が
発生し、これがシリコン基板上に降積り、表面くもり
（ヘーズ）や突起状欠陥（マウンド）を発生して、成長
層の結晶性を低下させてしまう。その対策として、減圧
成長や塩化水素の添加等によって、これを防ぐ努力がさ
れている。
ノシラン（ＳｉＨ4 ）の場合、供給されたＳｉＨ4 が気
相中で長時間高温に曝されるため、気相均一反応によ
り、基板表面に到達する前に、分解反応（ＳｉＨ4→Ｓ
ｉ＋２Ｈ2）が進み、気相中に多数のシリコン微粒子が
発生し、これがシリコン基板上に降積り、表面くもり
（ヘーズ）や突起状欠陥（マウンド）を発生して、成長
層の結晶性を低下させてしまう。その対策として、減圧
成長や塩化水素の添加等によって、これを防ぐ努力がさ
れている。
【００５５】また、四塩化硅素（ＳｉＣｌ4 ）を原料ガ
スとして用いた場合、エピタキシャル反応はＳｉＣｌ4
＋２Ｈ2 ⇔Ｓｉ＋４ＨＣｌと云う還元反応であるが、Ｓ
ｉＣｌ4 の供給量が多いと、基板ウエハ表面で生成した
塩酸（ＨＣｌ）の濃度が高まり、逆反応が支配的とな
り、成長とは逆にＨＣｌによる腐蝕（エッチング）現象
が生じ、ある臨界濃度以上では成長速度は低下してしま
う。
スとして用いた場合、エピタキシャル反応はＳｉＣｌ4
＋２Ｈ2 ⇔Ｓｉ＋４ＨＣｌと云う還元反応であるが、Ｓ
ｉＣｌ4 の供給量が多いと、基板ウエハ表面で生成した
塩酸（ＨＣｌ）の濃度が高まり、逆反応が支配的とな
り、成長とは逆にＨＣｌによる腐蝕（エッチング）現象
が生じ、ある臨界濃度以上では成長速度は低下してしま
う。
【００５６】さらに、通常のシリコンのエピタキシャル
成長では、基板ウエハに高濃度不純物（例えば、ボロ
ン、砒素、燐等）を含む低抵抗基板が用いられる場合、
エピタキシャル成長中に基板ウエハ中の不純物が固体表
面の内部からの外方拡散やガス中の塩素ガスによってガ
スエッチングされて反応ガス中に再び混入されて、成長
結晶層中に組込まれて、自動的に不純物添加（オート・
ドーピング）を起こし、基板とエピタキシャル成長層の
界面（遷移領域）や成長層中の不純物分布に影響を与
え、エピタキシャル成長層中の比抵抗分布のコントロー
ルを困難にしている。これを防ぐために、予め基板ウエ
ハの裏面に酸化膜（ＳｉＯ2）や窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）を
付けている。
成長では、基板ウエハに高濃度不純物（例えば、ボロ
ン、砒素、燐等）を含む低抵抗基板が用いられる場合、
エピタキシャル成長中に基板ウエハ中の不純物が固体表
面の内部からの外方拡散やガス中の塩素ガスによってガ
スエッチングされて反応ガス中に再び混入されて、成長
結晶層中に組込まれて、自動的に不純物添加（オート・
ドーピング）を起こし、基板とエピタキシャル成長層の
界面（遷移領域）や成長層中の不純物分布に影響を与
え、エピタキシャル成長層中の比抵抗分布のコントロー
ルを困難にしている。これを防ぐために、予め基板ウエ
ハの裏面に酸化膜（ＳｉＯ2）や窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）を
付けている。
【００５７】本発明では、高温に保持された基板表面に
これと対向して近距離より、コイル面に設けられたガス
吹出し口７より、必要領域に反応ガスあるいは原料ガス
が吹付けられるため、実効的に基板ウエハ表面への供給
ガス流速が早く、更に反応生成ガス例えば、塩素、塩化
水素あるいはシリコン塩化物等）を速やかに排除するた
め、その表面での反応速度あるいはエピタキシャル成長
速度を著しく向上することができる。また、供給ガスは
気相中で長時間高温に曝されることがないため、マウン
ド等の結晶欠陥の発生を抑えることができる。更に反応
生成ガスは基板ウエハの周辺に向かって、一方向に排出
されるため、基板ウエハ裏面から発生した基板内の不純
物ガスが基板ウエハの表面内に戻ることがないため、オ
ート・ドーピングは殆ど起こらない。従って、エピタキ
シャル成長層の比抵抗コントロールが改善される。例え
ば、Ｐ／Ｐ 層のエピタキシャル成長で、裏面酸化膜無
しで、比抵抗を数１０〜１０００Ω・ｃｍまでコントロ
ールできる。即ち、裏面酸化膜付けが不要となる。
これと対向して近距離より、コイル面に設けられたガス
吹出し口７より、必要領域に反応ガスあるいは原料ガス
が吹付けられるため、実効的に基板ウエハ表面への供給
ガス流速が早く、更に反応生成ガス例えば、塩素、塩化
水素あるいはシリコン塩化物等）を速やかに排除するた
め、その表面での反応速度あるいはエピタキシャル成長
速度を著しく向上することができる。また、供給ガスは
気相中で長時間高温に曝されることがないため、マウン
ド等の結晶欠陥の発生を抑えることができる。更に反応
生成ガスは基板ウエハの周辺に向かって、一方向に排出
されるため、基板ウエハ裏面から発生した基板内の不純
物ガスが基板ウエハの表面内に戻ることがないため、オ
ート・ドーピングは殆ど起こらない。従って、エピタキ
シャル成長層の比抵抗コントロールが改善される。例え
ば、Ｐ／Ｐ 層のエピタキシャル成長で、裏面酸化膜無
しで、比抵抗を数１０〜１０００Ω・ｃｍまでコントロ
ールできる。即ち、裏面酸化膜付けが不要となる。
【００５８】さらに、本発明では、高周波誘導による基
板ウエハの自己発熱を用いているため、従来の間接加熱
のような熱伝導による局部的温度勾配がなく、基板ウエ
ハ内の温度分布は均一であり、スリップ等の結晶欠陥の
発生が極めて少なくなり、急速加熱を行うことができ
る。また、基板ウエハ保持用のサセプタを小さく（熱容
量が小さい）することができ、反応あるいは熱処理終了
後において、ガス吹出し口より冷却された不活性ガスを
吹付けることによって、効率良く、急速冷却を行うこと
ができる。即ち、自己発熱による急速昇温、高速成長、
急速冷却を計ることができるため、成長サイクルタイム
の短縮によるスループットの大幅向上を計ることができ
る。
板ウエハの自己発熱を用いているため、従来の間接加熱
のような熱伝導による局部的温度勾配がなく、基板ウエ
ハ内の温度分布は均一であり、スリップ等の結晶欠陥の
発生が極めて少なくなり、急速加熱を行うことができ
る。また、基板ウエハ保持用のサセプタを小さく（熱容
量が小さい）することができ、反応あるいは熱処理終了
後において、ガス吹出し口より冷却された不活性ガスを
吹付けることによって、効率良く、急速冷却を行うこと
ができる。即ち、自己発熱による急速昇温、高速成長、
急速冷却を計ることができるため、成長サイクルタイム
の短縮によるスループットの大幅向上を計ることができ
る。
【００５９】図５は高周波共振回路を構成する導電体の
一部に、広面積の平面導電域を構成し、平面導電域周囲
に作られる高周波誘導電界を用いて、基板を加熱せしめ
る構造の１例を示している。図６は装置の上面より見た
断面構造で、基板ウエハとガス吹出し口の配置を示して
いる。その機能は図１〜図４に示されたものと同様であ
る。特徴は構造が平面状に構成され、反応領域近傍で電
極間の距離が大きく、放電が起こりにくく、また平面状
のため構造が極めて単純となっていることである。さら
に、本装置を直列（直線状や円状）配置することによ
り、多数枚の基板を同時に処理することができる。
一部に、広面積の平面導電域を構成し、平面導電域周囲
に作られる高周波誘導電界を用いて、基板を加熱せしめ
る構造の１例を示している。図６は装置の上面より見た
断面構造で、基板ウエハとガス吹出し口の配置を示して
いる。その機能は図１〜図４に示されたものと同様であ
る。特徴は構造が平面状に構成され、反応領域近傍で電
極間の距離が大きく、放電が起こりにくく、また平面状
のため構造が極めて単純となっていることである。さら
に、本装置を直列（直線状や円状）配置することによ
り、多数枚の基板を同時に処理することができる。
【００６０】図７は、図５、図６の平面状導電体を直列
に２個使用し、各々の電極２−Ａ及び２−Ｂを接続し
て、導電体によるループ（コイル）を構成し、その中間
に基板ウエハを配置した１例を示すもので、高周波誘導
電界の強度を高め、基板ウエハの急速加熱を行ってい
る。また同時に基板ウエハに対し両面よりガスを供給す
ることができる。即ち、上方のガス吹出し口より原料ガ
ス（ドーパントを含む）を供給して基板ウエハ上にエピ
タキシャル成長を行い、基板ウエハの下部より不活性ガ
ス（例えば水素、アルゴン等）を吹付けて基板ウエハ裏
面の反応析出を防止している。吹付けるガスの種類を上
下逆にしても同じ効果が得られる。
に２個使用し、各々の電極２−Ａ及び２−Ｂを接続し
て、導電体によるループ（コイル）を構成し、その中間
に基板ウエハを配置した１例を示すもので、高周波誘導
電界の強度を高め、基板ウエハの急速加熱を行ってい
る。また同時に基板ウエハに対し両面よりガスを供給す
ることができる。即ち、上方のガス吹出し口より原料ガ
ス（ドーパントを含む）を供給して基板ウエハ上にエピ
タキシャル成長を行い、基板ウエハの下部より不活性ガ
ス（例えば水素、アルゴン等）を吹付けて基板ウエハ裏
面の反応析出を防止している。吹付けるガスの種類を上
下逆にしても同じ効果が得られる。
【００６１】さらに、両面に対し原料ガス（ドーパント
種類の異なる）を供給することにより、両面同時にエピ
タキシャル成長を行うこともできる。さらには、２枚の
基板ウエハを背中合わせに重ねて、表面となる両面に対
して同時にエピタキシャル成長を行わせることもでき
る。また、反応終了後、ガスを不活性ガスに切換えるこ
とにより、両面より基板ウエハの急速冷却を行うことが
できる等、多く利点を有し、さらに応用が可能である。
種類の異なる）を供給することにより、両面同時にエピ
タキシャル成長を行うこともできる。さらには、２枚の
基板ウエハを背中合わせに重ねて、表面となる両面に対
して同時にエピタキシャル成長を行わせることもでき
る。また、反応終了後、ガスを不活性ガスに切換えるこ
とにより、両面より基板ウエハの急速冷却を行うことが
できる等、多く利点を有し、さらに応用が可能である。
【００６２】以上、図１〜図７に具体例を示したが、こ
れ等の装置は、単数のみならず複数個を、平面的あるい
は立列的に配置し、電極の並列あるいは直列の接続によ
って複数の基板ウエハの処理ができる等、多くの組合せ
構造を構成することができるのは云うまでもない。
れ等の装置は、単数のみならず複数個を、平面的あるい
は立列的に配置し、電極の並列あるいは直列の接続によ
って複数の基板ウエハの処理ができる等、多くの組合せ
構造を構成することができるのは云うまでもない。
【００６３】なお、図１、図３、図４あるいは図７等に
例として示し枚葉形式の場合、高周波コイルの中心と基
板ウエハの回転中心は通常ほぼ一致して用いられるが、
必要に応じて、これを偏心（中心位置をずらす）させて
用いてもよい。以降の例でも同じである。また、ガス吹
出し口（ノズル）７は、円形、多角形、楕円や連続した
線状の溝でもよく、あるいは先端分散吹出しノズルでも
よい。
例として示し枚葉形式の場合、高周波コイルの中心と基
板ウエハの回転中心は通常ほぼ一致して用いられるが、
必要に応じて、これを偏心（中心位置をずらす）させて
用いてもよい。以降の例でも同じである。また、ガス吹
出し口（ノズル）７は、円形、多角形、楕円や連続した
線状の溝でもよく、あるいは先端分散吹出しノズルでも
よい。
【００６４】図８は図１の平板状単巻コイルと同じ機能
をもつ、平板状複数回巻コイルを用いた例を示したもの
で、高周波コイル１のコイル端子３−１よりガス導入口
５を経て、ガス導入管６が、水冷されたコイル導体
（管）にそって配置され、供給されたガスは基板ウエハ
と対向する面にそって設けられたガス吹出し口７より基
板ウエハ面に吹付け、供給されている。１５−３は反応
生成ガスの廻りこみ、あるいはコイル導体間の放電防止
のために設けられた絶縁性固体の板で、その１例を示し
たもので透明石英板等が用いられ、コイル裏面全体ある
いは、基板ウエハに対向したコイル裏面の限定必要領域
に用いられる。平板状複数回巻コイルは多重の複数回巻
コイルでもよい。
をもつ、平板状複数回巻コイルを用いた例を示したもの
で、高周波コイル１のコイル端子３−１よりガス導入口
５を経て、ガス導入管６が、水冷されたコイル導体
（管）にそって配置され、供給されたガスは基板ウエハ
と対向する面にそって設けられたガス吹出し口７より基
板ウエハ面に吹付け、供給されている。１５−３は反応
生成ガスの廻りこみ、あるいはコイル導体間の放電防止
のために設けられた絶縁性固体の板で、その１例を示し
たもので透明石英板等が用いられ、コイル裏面全体ある
いは、基板ウエハに対向したコイル裏面の限定必要領域
に用いられる。平板状複数回巻コイルは多重の複数回巻
コイルでもよい。
【００６５】図９は、大型の平板状複数巻コイルを用い
て、複数の独立して、回転可能な基板ウエハとその支持
体を配置した構造を示したもので、大型コイルはコイル
固定用止めネジ１６によりコイル固定用支持棒（板）に
固定保持されている。供給されたガスは、図８と同様
に、水冷されたコイル導体（管）にそって配置されたガ
ス導入管６を通って、基板ウエハと対向する、限定領域
のみに設けられたガス吹出し口７より吹出されている。
なお、１５−３の絶縁体平板は図面上省略してある。
て、複数の独立して、回転可能な基板ウエハとその支持
体を配置した構造を示したもので、大型コイルはコイル
固定用止めネジ１６によりコイル固定用支持棒（板）に
固定保持されている。供給されたガスは、図８と同様
に、水冷されたコイル導体（管）にそって配置されたガ
ス導入管６を通って、基板ウエハと対向する、限定領域
のみに設けられたガス吹出し口７より吹出されている。
なお、１５−３の絶縁体平板は図面上省略してある。
【００６６】図１０は、図９と同様に大型の平板状複数
巻コイルを用いて、回転可能な支持台に支えられた支持
板（サセプタ）上に複数枚の基板ウエハをのせて反応を
行う装置の例を示したもので、基板ウエハに対向するコ
イル面に設けられたガス吹出し口７よりガスが供給さ
れ、その下を複数の基板ウエハが回転して、加熱、反
応、エピタキシャル成長を行っている。１５−１は絶縁
体の平板、１８は支持台１１に設けられた反応生成ガス
の排気用の孔である。
巻コイルを用いて、回転可能な支持台に支えられた支持
板（サセプタ）上に複数枚の基板ウエハをのせて反応を
行う装置の例を示したもので、基板ウエハに対向するコ
イル面に設けられたガス吹出し口７よりガスが供給さ
れ、その下を複数の基板ウエハが回転して、加熱、反
応、エピタキシャル成長を行っている。１５−１は絶縁
体の平板、１８は支持台１１に設けられた反応生成ガス
の排気用の孔である。
【００６７】図１１は、円筒あるいは円錐状複数巻コイ
ルを用いて、内部に多面を有する台形の回転する基板支
持体（石英あるいはカーボン製）１９−１を配置し、そ
の上に基板ウエハを固定し、これと対向する高周波コイ
ル面よりガスを吹出し口７より吹付け、同時に誘導加熱
を行いつつエピタキシャル成長を行う構造の例を示して
いる。基板支持体１９−１は１段あるいは複数段から成
り、基板ウエハはポケット（図省略）に固定されてい
る。
ルを用いて、内部に多面を有する台形の回転する基板支
持体（石英あるいはカーボン製）１９−１を配置し、そ
の上に基板ウエハを固定し、これと対向する高周波コイ
ル面よりガスを吹出し口７より吹付け、同時に誘導加熱
を行いつつエピタキシャル成長を行う構造の例を示して
いる。基板支持体１９−１は１段あるいは複数段から成
り、基板ウエハはポケット（図省略）に固定されてい
る。
【００６８】図１２は図１１のＡ−Ａ’での断面図を示
したもので、基板ウエハ８、基板支持体１９−１、１９
−２、高周波コイル１及びガス吹出し口７の配置関係を
示している。１９−２は基板支持体１９−１を組立固定
するための上下板で、排ガスの通路も兼ねているため複
数の孔が設けられている。１９−１と１９−２は止め孔
２０を介して相互に固定している。図の中央の２１は基
板支持体を支える水冷された支柱（例えば透明石英管）
１１の中央に設置された１個あるいは複数個の輻射温度
計で、基板支持体あるいは基板ウエハの温度を測定（上
中下３個所）して温度分布コントロールするものであ
る。
したもので、基板ウエハ８、基板支持体１９−１、１９
−２、高周波コイル１及びガス吹出し口７の配置関係を
示している。１９−２は基板支持体１９−１を組立固定
するための上下板で、排ガスの通路も兼ねているため複
数の孔が設けられている。１９−１と１９−２は止め孔
２０を介して相互に固定している。図の中央の２１は基
板支持体を支える水冷された支柱（例えば透明石英管）
１１の中央に設置された１個あるいは複数個の輻射温度
計で、基板支持体あるいは基板ウエハの温度を測定（上
中下３個所）して温度分布コントロールするものであ
る。
【００６９】図１１に示した構造は１例を示したもの
で、基板支持体を外周に配置し、内部に高周波コイルを
設け、これと対向して基板ウエハを支持体内面に設置し
てコイルよりガスを吹付ける構造であっても良い。ま
た、サセプタのポケットに爪を設けて、図１１の構造を
１８０°回転した構造でも良い。
で、基板支持体を外周に配置し、内部に高周波コイルを
設け、これと対向して基板ウエハを支持体内面に設置し
てコイルよりガスを吹付ける構造であっても良い。ま
た、サセプタのポケットに爪を設けて、図１１の構造を
１８０°回転した構造でも良い。
【００７０】従来の台形の基板支持体を用いる装置（バ
ーレル型エピタキシャル炉）では上部よりガスを吹込む
ため、下部にガスが廻りにくく、ガス成分がばらつき上
下でのエピタキシャル成長層の厚さや比抵抗の均一性が
悪かった。本発明では近距離からの加熱（直接基板加
熱）と共に、均一にガス供給を行えるため、エピタキシ
ャル成長層の厚さ、比抵抗が著しく改善される。
ーレル型エピタキシャル炉）では上部よりガスを吹込む
ため、下部にガスが廻りにくく、ガス成分がばらつき上
下でのエピタキシャル成長層の厚さや比抵抗の均一性が
悪かった。本発明では近距離からの加熱（直接基板加
熱）と共に、均一にガス供給を行えるため、エピタキシ
ャル成長層の厚さ、比抵抗が著しく改善される。
【００７１】図１３は図１〜図７、図８〜図１０及び図
１１〜図１２において用いられたガス吹出し口と高周波
コイルの構造及び配置の例を示している。１はコイル、
１−１は基板ウエハに対向しているコイル面で高反射率
を有する材料、例えば金、銀等のメッキが施されてい
る。４は冷却水通路、６は供給ガス通路、６’は溶接
部、６−１及び６−２は分離された供給ガス通路、７は
ガス吹出し口、７−１及び７−２は分離された同種ある
いは異種の供給ガスの吹出し口をそれぞれ示している。
１１〜図１２において用いられたガス吹出し口と高周波
コイルの構造及び配置の例を示している。１はコイル、
１−１は基板ウエハに対向しているコイル面で高反射率
を有する材料、例えば金、銀等のメッキが施されてい
る。４は冷却水通路、６は供給ガス通路、６’は溶接
部、６−１及び６−２は分離された供給ガス通路、７は
ガス吹出し口、７−１及び７−２は分離された同種ある
いは異種の供給ガスの吹出し口をそれぞれ示している。
【００７２】図１３の（イ）は平板状単巻コイルに用い
た例を示している。（ロ）及び（ハ）は角形コイル内に
設けられたパイプよりガス吹出し口が設けられた例を示
している。（ニ）は冷却コイル１と隣接して供給ガス通
路が設けられた例を、（ホ）及び（ヘ）は冷却コイルと
ガス通路が溶接された例を、また（ト）及び（チ）は冷
却コイルの間にガス通路が設けられた例を示している。
（リ）、（ヌ）及び（ル）はガス吹出し口７からのガス
流量を調節する調整ノズル２２を設けた例を示し、２３
はノズル位置調整用ネジ頭部を、２４はゴムパッキンあ
るいはＯリングを示している。（ヲ）、（ワ）及び
（カ）は分離された複数の供給ガス通路を有する高周波
コイルの構造及び配置例を示している。
た例を示している。（ロ）及び（ハ）は角形コイル内に
設けられたパイプよりガス吹出し口が設けられた例を示
している。（ニ）は冷却コイル１と隣接して供給ガス通
路が設けられた例を、（ホ）及び（ヘ）は冷却コイルと
ガス通路が溶接された例を、また（ト）及び（チ）は冷
却コイルの間にガス通路が設けられた例を示している。
（リ）、（ヌ）及び（ル）はガス吹出し口７からのガス
流量を調節する調整ノズル２２を設けた例を示し、２３
はノズル位置調整用ネジ頭部を、２４はゴムパッキンあ
るいはＯリングを示している。（ヲ）、（ワ）及び
（カ）は分離された複数の供給ガス通路を有する高周波
コイルの構造及び配置例を示している。
【００７３】次に、図１４、図１５により、本発明の第
３の実施例を説明する。
３の実施例を説明する。
【００７４】図１４は複数種類の供給ガス通路とそのガ
ス吹出し口を備えた高周波コイルの構造及び配置例を示
したものである。図中５−１はガス（１）の取入口、５
−２はガス（２）の取入口、６−１はガス（１）の通
路、６−２はガス（２）の通路、７−１はガス（１）の
吹出し口、７−２はガス（２）の吹出し口である。この
実施例は、２種類以上のガスを使用する場合に、独立の
系で反応容器内にガスを導入するものであり、例えば、
次のように使用される。
ス吹出し口を備えた高周波コイルの構造及び配置例を示
したものである。図中５−１はガス（１）の取入口、５
−２はガス（２）の取入口、６−１はガス（１）の通
路、６−２はガス（２）の通路、７−１はガス（１）の
吹出し口、７−２はガス（２）の吹出し口である。この
実施例は、２種類以上のガスを使用する場合に、独立の
系で反応容器内にガスを導入するものであり、例えば、
次のように使用される。
【００７５】ｉ）シリコン多層エピタキシャル成長を行
う場合、一方のガス通路からシラン系ガス（Ｎ型あるい
はＰ型不純物を含む）を、他方のガス通路から不活性ガ
ス（水素あるいは窒素）あるいはシラン系ガス（濃度、
タイプの異なる不純物を含む）を供給し、各層成長終了
段階で、不活性ガスによる残留ガスを速やかに排除し、
あるいは連続して多層エピタキシャルを効率よく行うこ
とができる。
う場合、一方のガス通路からシラン系ガス（Ｎ型あるい
はＰ型不純物を含む）を、他方のガス通路から不活性ガ
ス（水素あるいは窒素）あるいはシラン系ガス（濃度、
タイプの異なる不純物を含む）を供給し、各層成長終了
段階で、不活性ガスによる残留ガスを速やかに排除し、
あるいは連続して多層エピタキシャルを効率よく行うこ
とができる。
【００７６】ii）一方のガス通路からシラン系ガスを導
入し、他方のガス通路は対向する基板ウエハの外周に配
置された孔より不活性ガスを吹出し（エアーカーテン）
反応生成ガスの系外への速やかな排出を行わしめること
ができる。さらには、不活性ガスの一部を前記コイルの
裏面方向に吹出し、装置内のガス置換あるいは反応生成
ガスの廻りこみ防止を行うことができる。
入し、他方のガス通路は対向する基板ウエハの外周に配
置された孔より不活性ガスを吹出し（エアーカーテン）
反応生成ガスの系外への速やかな排出を行わしめること
ができる。さらには、不活性ガスの一部を前記コイルの
裏面方向に吹出し、装置内のガス置換あるいは反応生成
ガスの廻りこみ防止を行うことができる。
【００７７】iii）化合物半導体のエピタキシャル成長
（例えば、ガリウム砒素ＧａＡｓやガリウム砒素燐Ｇａ
ＡｓxＰ1-x等の２元素あるいは多元系化合物単結晶）の
場合、例えば、原料ガスとしてトリエチルガリウム（Ｃ
2Ｈ5）3Ｇａ、トリエチルインジウム（Ｃ2Ｈ5）3Ｉｎや
アルシンＡｓＨ3、ホスフィンＰＨ3が、ドーパントとし
て、ジエチル亜鉛（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ（Ｐ型）やテルル化
水素Ｈ2Ｔｅ（Ｎ型）が用いられ、これを複数の組成に
分けて、複数の吹出し口より供給し、各々の流量を相対
的に変化せしめることにより、成長層中の結晶組成ある
いは導電型を段階的に連続変化せしめることができる。
また、供給ガス組成は固定されたものではなく、供給前
段で各々の成分ガス流量（成分比）を変えることもでき
る。
（例えば、ガリウム砒素ＧａＡｓやガリウム砒素燐Ｇａ
ＡｓxＰ1-x等の２元素あるいは多元系化合物単結晶）の
場合、例えば、原料ガスとしてトリエチルガリウム（Ｃ
2Ｈ5）3Ｇａ、トリエチルインジウム（Ｃ2Ｈ5）3Ｉｎや
アルシンＡｓＨ3、ホスフィンＰＨ3が、ドーパントとし
て、ジエチル亜鉛（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ（Ｐ型）やテルル化
水素Ｈ2Ｔｅ（Ｎ型）が用いられ、これを複数の組成に
分けて、複数の吹出し口より供給し、各々の流量を相対
的に変化せしめることにより、成長層中の結晶組成ある
いは導電型を段階的に連続変化せしめることができる。
また、供給ガス組成は固定されたものではなく、供給前
段で各々の成分ガス流量（成分比）を変えることもでき
る。
【００７８】iv）集積回路の保護膜（パッシベーショ
ン）や層間絶縁膜に用いられるＰＳＧ膜（Ｐhospho Ｓi
licate Ｇlass）の場合、相互に反応し易いモノシラン
＋ホスフィンと酸素を独立に供給して基板表面で混合し
安定した成膜を行うことができる。
ン）や層間絶縁膜に用いられるＰＳＧ膜（Ｐhospho Ｓi
licate Ｇlass）の場合、相互に反応し易いモノシラン
＋ホスフィンと酸素を独立に供給して基板表面で混合し
安定した成膜を行うことができる。
【００７９】ｖ）シラン系エピタキシャル成長の場合、
一方のガス供給口より原料ガスを供給し、他の一方のガ
ス供給口を排気口として用い、連続成膜装置として用い
ることもできる、等多くの応用と利点を有している。原
料ガスはシリコン、III−Ｖ族、II−VI族、各種酸化物
等の成分ガスを用いることができるのは云うまでもな
い。
一方のガス供給口より原料ガスを供給し、他の一方のガ
ス供給口を排気口として用い、連続成膜装置として用い
ることもできる、等多くの応用と利点を有している。原
料ガスはシリコン、III−Ｖ族、II−VI族、各種酸化物
等の成分ガスを用いることができるのは云うまでもな
い。
【００８０】図１５は複数種類の供給ガス通路とそのガ
ス吹出し口を高周波コイルの両面に備えた高周波コイル
の構造及び配置例と、複数の前記コイルを用いた装置の
構造及び配置例を示したものである。図中５−１Ａはコ
イルＡのガス（１）の取入口、５−２ＡはコイルＡのガ
ス（２）の取入口、５−１ＢはコイルＢのガス（１）の
取入口、５−２ＢはコイルＢのガス（２）の取入口を示
す。６−１ＡはコイルＡのガス（１）の通路、６−２Ａ
はコイルＡのガス（２）の通路、６−１ＢはコイルＢの
ガス（１）の通路、６−２ＢはコイルＢのガス（２）の
通路を示す。７−１ＡはコイルＡのガス（１）の吹出し
口、７−２ＡはコイルＡのガス（２）の吹出し口、７−
１ＢはコイルＢのガス（１）の吹出し口、７−２Ｂはコ
イルＢのガス（２）の吹出し口を示す。１０は保温用カ
ーボンリングあるいは透明体（石英等）のリングで保温
あるいはガスの分離（乱流防止）を行っている。１２は
輻射温度計あるいは熱電対の先端、１５−３Ａ、１５−
３ＢはコイルＡ、Ｂ側に配置された絶縁体円板（石英
等）で、反応生成ガスの廻りこみを防止している。
ス吹出し口を高周波コイルの両面に備えた高周波コイル
の構造及び配置例と、複数の前記コイルを用いた装置の
構造及び配置例を示したものである。図中５−１Ａはコ
イルＡのガス（１）の取入口、５−２ＡはコイルＡのガ
ス（２）の取入口、５−１ＢはコイルＢのガス（１）の
取入口、５−２ＢはコイルＢのガス（２）の取入口を示
す。６−１ＡはコイルＡのガス（１）の通路、６−２Ａ
はコイルＡのガス（２）の通路、６−１ＢはコイルＢの
ガス（１）の通路、６−２ＢはコイルＢのガス（２）の
通路を示す。７−１ＡはコイルＡのガス（１）の吹出し
口、７−２ＡはコイルＡのガス（２）の吹出し口、７−
１ＢはコイルＢのガス（１）の吹出し口、７−２Ｂはコ
イルＢのガス（２）の吹出し口を示す。１０は保温用カ
ーボンリングあるいは透明体（石英等）のリングで保温
あるいはガスの分離（乱流防止）を行っている。１２は
輻射温度計あるいは熱電対の先端、１５−３Ａ、１５−
３ＢはコイルＡ、Ｂ側に配置された絶縁体円板（石英
等）で、反応生成ガスの廻りこみを防止している。
【００８１】図１５は２対の前記コイルの間に基板ウエ
ハ８を配置して用いた例で、コイルＢの５−２Ｂより原
料となる成分ガスを導入して、ガス吹出し口７−２Ｂよ
り基板表面に吹付け、反応せしめている。この時、基板
裏面へコイルＡのガス吹出し口７−１Ａから水素あるい
は不活性ガスを供給して、原料ならびに反応生成ガスの
裏面への廻りこみを防止している。またこの時、基板裏
面へ７−１Ａより原料ガスを供給すれば、基板両面に同
時にエピタキシャル成長（同種あるいは異種でも可能）
を行うことができる。さらに、２枚背中合わせにした基
板を使用すれば、両基板の表面の鏡面上に同時にエピタ
キシャル成長を行うことができる。コイルＢの上側のガ
ス（１）の吹出し口７−１Ｂ、ならびにコイルＡの下側
のガス（２）の吹出し口７−２Ａは、反応中水素あるい
は不活性ガスを供給して、反応生成ガスの反応域への廻
りこみを防止すると共に、残留ガスの速やかな排出を行
っている。また、７−１Ｂ、７−２Ａは条件により、使
わずに７−１Ａ、７−２Ｂのみ使用しても良い。さら
に、両面吹出し口を有するコイル（例えば、Ａコイルま
たはＢコイル）単独で用い、その両面（上下）で同時に
エピタキシャル成長を行うことができる。
ハ８を配置して用いた例で、コイルＢの５−２Ｂより原
料となる成分ガスを導入して、ガス吹出し口７−２Ｂよ
り基板表面に吹付け、反応せしめている。この時、基板
裏面へコイルＡのガス吹出し口７−１Ａから水素あるい
は不活性ガスを供給して、原料ならびに反応生成ガスの
裏面への廻りこみを防止している。またこの時、基板裏
面へ７−１Ａより原料ガスを供給すれば、基板両面に同
時にエピタキシャル成長（同種あるいは異種でも可能）
を行うことができる。さらに、２枚背中合わせにした基
板を使用すれば、両基板の表面の鏡面上に同時にエピタ
キシャル成長を行うことができる。コイルＢの上側のガ
ス（１）の吹出し口７−１Ｂ、ならびにコイルＡの下側
のガス（２）の吹出し口７−２Ａは、反応中水素あるい
は不活性ガスを供給して、反応生成ガスの反応域への廻
りこみを防止すると共に、残留ガスの速やかな排出を行
っている。また、７−１Ｂ、７−２Ａは条件により、使
わずに７−１Ａ、７−２Ｂのみ使用しても良い。さら
に、両面吹出し口を有するコイル（例えば、Ａコイルま
たはＢコイル）単独で用い、その両面（上下）で同時に
エピタキシャル成長を行うことができる。
【００８２】さて、本例では２対の前記コイルを用いた
例を示したが、前記コイルを多段（複数段）に用いた場
合は、対向するガス吹出し口の一方あるいは両方から反
応ガスを供給して両面エピタキシャル成長を、あるいは
一方を不活性ガスを用いることにより片面エピタキシャ
ル成長を行うことができる。本例では単巻コイルの例を
示したが、複数巻き平面コイルあるいは平板状導電体で
も同じ効果が得られる。
例を示したが、前記コイルを多段（複数段）に用いた場
合は、対向するガス吹出し口の一方あるいは両方から反
応ガスを供給して両面エピタキシャル成長を、あるいは
一方を不活性ガスを用いることにより片面エピタキシャ
ル成長を行うことができる。本例では単巻コイルの例を
示したが、複数巻き平面コイルあるいは平板状導電体で
も同じ効果が得られる。
【００８３】図１５の例で２対の前記コイルを用いた例
を示したが、コイルＡを基板の加熱（直接あるいは間接
加熱）と不活性ガス（水素も含む）の吹出し（供給）に
用い、コイルＢのコイル端子２−２Ｂ及び２−１Ｂ（図
示せず、２−２Ｂの裏側）を短絡して、ガス吹出し口を
有する水冷された円板として用い、そのガス吹出し口７
−２Ｂより原料（成分ならびにドーパントを含む）を供
給することによっても同様の効果が得られている。
を示したが、コイルＡを基板の加熱（直接あるいは間接
加熱）と不活性ガス（水素も含む）の吹出し（供給）に
用い、コイルＢのコイル端子２−２Ｂ及び２−１Ｂ（図
示せず、２−２Ｂの裏側）を短絡して、ガス吹出し口を
有する水冷された円板として用い、そのガス吹出し口７
−２Ｂより原料（成分ならびにドーパントを含む）を供
給することによっても同様の効果が得られている。
【００８４】また、本例では２対の前記コイルを用いた
例を示したが、前記コイルを多段（複数段）に用いた場
合も含めて、高周波電力の供給方法について述べる。単
巻コイルを用いる場合、コイル電極と基板ウエハ間の電
位差が少ないことが放電防止上望ましい。そのため通常
コイルの電圧中間点で接地して用いられている。さらに
ガス取入口も設備あるいは作業の安全上接地点で供給さ
れることが望ましい。一般にコイルへの電力の供給は直
列あるいは並列に接続されて行われているが、直列接続
の場合、多段のコイルでは共通接地がとりにくく、構造
が複雑となる。従って、本発明の場合は並列配置を採用
し、各コイルの電圧中間点で共通接地を採用した。ま
た、コイル平面内の電界はコイル間の電界方向（強度）
が相互に強められる方向を選ぶことが望ましい。
例を示したが、前記コイルを多段（複数段）に用いた場
合も含めて、高周波電力の供給方法について述べる。単
巻コイルを用いる場合、コイル電極と基板ウエハ間の電
位差が少ないことが放電防止上望ましい。そのため通常
コイルの電圧中間点で接地して用いられている。さらに
ガス取入口も設備あるいは作業の安全上接地点で供給さ
れることが望ましい。一般にコイルへの電力の供給は直
列あるいは並列に接続されて行われているが、直列接続
の場合、多段のコイルでは共通接地がとりにくく、構造
が複雑となる。従って、本発明の場合は並列配置を採用
し、各コイルの電圧中間点で共通接地を採用した。ま
た、コイル平面内の電界はコイル間の電界方向（強度）
が相互に強められる方向を選ぶことが望ましい。
【００８５】図１５において、Ａコイルの端子２−１Ａ
とＢコイルの端子２−２Ｂとを一方の共通端子に、Ａコ
イルの端子２−２ＡとＢコイルの端子２−１Ｂとを他方
の共通端子に接続し、この両共通端子に高周波電力を供
給する。両コイル内の電流（方向）は逆向きに流れる
が、両コイル間の水平方向の高周波電界は増強される。
同時にコイルＡによって作られる基板ウエハへの電磁誘
導反発力（レビテーション）効果に対しコイルＢの電磁
誘導反発力方向が逆に働き、カウンタバランス効果を生
じている。浮揚力ならびにカウンタバランスの程度は基
板ウエハと両コイルとの間の相対距離、電流値等によっ
て調整される。複数段の前記コイルを用いて、同時に多
数枚の基板ウエハを処理する場合も、並列接続すること
により共通接地ができ、多種類のガス導入が容易とな
り、電流方向を相互に逆向きにすることによって、各コ
イル面での水平方向の高周波電界の増強とカウンタバラ
ンスを行うことができる。
とＢコイルの端子２−２Ｂとを一方の共通端子に、Ａコ
イルの端子２−２ＡとＢコイルの端子２−１Ｂとを他方
の共通端子に接続し、この両共通端子に高周波電力を供
給する。両コイル内の電流（方向）は逆向きに流れる
が、両コイル間の水平方向の高周波電界は増強される。
同時にコイルＡによって作られる基板ウエハへの電磁誘
導反発力（レビテーション）効果に対しコイルＢの電磁
誘導反発力方向が逆に働き、カウンタバランス効果を生
じている。浮揚力ならびにカウンタバランスの程度は基
板ウエハと両コイルとの間の相対距離、電流値等によっ
て調整される。複数段の前記コイルを用いて、同時に多
数枚の基板ウエハを処理する場合も、並列接続すること
により共通接地ができ、多種類のガス導入が容易とな
り、電流方向を相互に逆向きにすることによって、各コ
イル面での水平方向の高周波電界の増強とカウンタバラ
ンスを行うことができる。
【００８６】図１６及び図１７より、本発明の第４の実
施例を説明する。図１６は、図１〜図７、図８〜図１０
及び図１４〜図１５において示した、平板状単巻あるい
は複巻高周波コイル面に基板ウエハ８と対向して設けら
れたガス吹出し口７の配置とガス吹出し方向の一例を示
すものである。
施例を説明する。図１６は、図１〜図７、図８〜図１０
及び図１４〜図１５において示した、平板状単巻あるい
は複巻高周波コイル面に基板ウエハ８と対向して設けら
れたガス吹出し口７の配置とガス吹出し方向の一例を示
すものである。
【００８７】ガス吹出し口は通常コイル面に直角に設け
られており、コイル面にほぼ平行に配置され、回転して
いる基板ウエハ８に対し、ほぼ垂直に吹付けられてい
る。しかしながら、この場合、供給ガスと反応生成した
ガスが基板表面で乱流を起こし、膜厚、比抵抗分布に影
響を起こし易くなる場合がある。従って、ガス吹出し方
向を基板ウエハ面に対し傾角度を付けることにより、ガ
ス供給と反応生成ガスの速やかな置換と排出を行うこと
ができる。従って、成長層の膜厚ならびに比抵抗分布の
改善を計ることができる。図１６のガス吹出し口７に付
けられた矢印は、基板ウエハの半径方向に対し、ほぼ直
角方向（即ち、接線方向）にガスが吹出された場合の例
を示している。ガスの吹出し方向は接線方向のみなら
ず、基板ウエハの外周方向（外方向）に傾角度をもって
いても良い。また、吹出し位置によって、また目的によ
り、任意にその方向を選ぶことができるのは云うまでも
ない。さらに、そのガスの吹出し角度はコイル面あるい
は基板ウエハ面に対し、目的に応じ、ほぼ直角から、ほ
ぼ平行の範囲で、また、その方向は吹出し口と基板回転
中心に対し任意の範囲で選ぶことができる。
られており、コイル面にほぼ平行に配置され、回転して
いる基板ウエハ８に対し、ほぼ垂直に吹付けられてい
る。しかしながら、この場合、供給ガスと反応生成した
ガスが基板表面で乱流を起こし、膜厚、比抵抗分布に影
響を起こし易くなる場合がある。従って、ガス吹出し方
向を基板ウエハ面に対し傾角度を付けることにより、ガ
ス供給と反応生成ガスの速やかな置換と排出を行うこと
ができる。従って、成長層の膜厚ならびに比抵抗分布の
改善を計ることができる。図１６のガス吹出し口７に付
けられた矢印は、基板ウエハの半径方向に対し、ほぼ直
角方向（即ち、接線方向）にガスが吹出された場合の例
を示している。ガスの吹出し方向は接線方向のみなら
ず、基板ウエハの外周方向（外方向）に傾角度をもって
いても良い。また、吹出し位置によって、また目的によ
り、任意にその方向を選ぶことができるのは云うまでも
ない。さらに、そのガスの吹出し角度はコイル面あるい
は基板ウエハ面に対し、目的に応じ、ほぼ直角から、ほ
ぼ平行の範囲で、また、その方向は吹出し口と基板回転
中心に対し任意の範囲で選ぶことができる。
【００８８】図１７は図１６において用いられたガス吹
出し口と高周波コイルとの構造及び配置の例を示したも
のである。各部名称は図４と共通である。本構造及び配
置の特徴は、ガス吹出し口７から、基板ウエハあるいは
コイル面に向かって傾角度をもって、ガスが供給され吹
出されていることである。図１７の（イ）は複数種類の
ガス吹出し口、７−１、７−２を有する例を、（ロ）は
７−１、７−２に各々ガス流量微調節ノズル２２を有す
る例を示している。（ハ）は冷却コイル１と隣接して供
給ガス通路が設けられた例を、（ニ）は冷却コイルとガ
ス通路が溶接された例を、（ホ）は冷却コイルの間にガ
ス通路が溶接された例を、（ヘ）は角形コイル内に設け
られたパイプよりガス吹出し口が設けられた例を、
（ト）はガス吹出し口７からのガス流量微調節ノズル２
２を設けた例をそれぞれ示している。
出し口と高周波コイルとの構造及び配置の例を示したも
のである。各部名称は図４と共通である。本構造及び配
置の特徴は、ガス吹出し口７から、基板ウエハあるいは
コイル面に向かって傾角度をもって、ガスが供給され吹
出されていることである。図１７の（イ）は複数種類の
ガス吹出し口、７−１、７−２を有する例を、（ロ）は
７−１、７−２に各々ガス流量微調節ノズル２２を有す
る例を示している。（ハ）は冷却コイル１と隣接して供
給ガス通路が設けられた例を、（ニ）は冷却コイルとガ
ス通路が溶接された例を、（ホ）は冷却コイルの間にガ
ス通路が溶接された例を、（ヘ）は角形コイル内に設け
られたパイプよりガス吹出し口が設けられた例を、
（ト）はガス吹出し口７からのガス流量微調節ノズル２
２を設けた例をそれぞれ示している。
【００８９】以上の例に示された如く、基板ウエハの接
線方向あるいは外周方向に、傾角度をもって、ガスを吹
出すことは、供給ガスが基板ウエハ面に回転しながら供
給されるため、基板ウエハの回転効果が得られ、反応生
成ガスの急速な置換と共に、供給ガスの実質的流速を向
上させ、結晶成長速度や成長膜質（厚さや比抵抗の均一
性、結晶欠陥の減少）を著しく向上せしめることができ
た。さらに、オート・ドーピングを大幅に改善する等、
このような効果はこれまでの如何なるエピタキシャル成
長装置でもなし得なかったことである。
線方向あるいは外周方向に、傾角度をもって、ガスを吹
出すことは、供給ガスが基板ウエハ面に回転しながら供
給されるため、基板ウエハの回転効果が得られ、反応生
成ガスの急速な置換と共に、供給ガスの実質的流速を向
上させ、結晶成長速度や成長膜質（厚さや比抵抗の均一
性、結晶欠陥の減少）を著しく向上せしめることができ
た。さらに、オート・ドーピングを大幅に改善する等、
このような効果はこれまでの如何なるエピタキシャル成
長装置でもなし得なかったことである。
【００９０】次に、図１８により本発明の第５の実施例
を説明する。図において、水冷された高周波コイル１の
ガス吹出し口を有する面を上方に向け、これに対向して
基板ウエハ８をその表面を下向きに配置して構成されて
いる。２５は１例として示された石英製のウエハ保持具
で、２本のアームで構成された３点支持のできる爪をも
っていて、基板ウエハを前記コイルの所定位置（この場
合ほぼ中央）にローディング、アンローディングするこ
とができる。ウエハ保持具２５はベルヌイ保持具を用い
ることもできる。２本のアームを用いた場合の動作につ
いて説明する。保持具２５によりコイル上に運ばれた基
板ウエハは、コイル面に設けられたガス吹出し口より水
素あるいは不活性ガスが吹上げられ、その揚力によって
浮上する。その時上部サセプタ９の端面（爪）によって
定位置で固定され横すべりを防止している。
を説明する。図において、水冷された高周波コイル１の
ガス吹出し口を有する面を上方に向け、これに対向して
基板ウエハ８をその表面を下向きに配置して構成されて
いる。２５は１例として示された石英製のウエハ保持具
で、２本のアームで構成された３点支持のできる爪をも
っていて、基板ウエハを前記コイルの所定位置（この場
合ほぼ中央）にローディング、アンローディングするこ
とができる。ウエハ保持具２５はベルヌイ保持具を用い
ることもできる。２本のアームを用いた場合の動作につ
いて説明する。保持具２５によりコイル上に運ばれた基
板ウエハは、コイル面に設けられたガス吹出し口より水
素あるいは不活性ガスが吹上げられ、その揚力によって
浮上する。その時上部サセプタ９の端面（爪）によって
定位置で固定され横すべりを防止している。
【００９１】その間に保持具２５はウエハの下を通っ
て、コイルの外に移動する。次に高周波コイルに電流を
流すと、基板ウエハは誘導電流により昇温すると同時
に、コイル電流との誘導電磁力による反発力（レビテー
ション効果）によって上方に押上げ（揚力）る力を受け
る。所定温度に到達したら、ガス吹出し口より、原料ガ
スを供給し、エピタキシャル成長を行う。この間、基板
ウエハは原料ガス揚力とレビテーション効果により空中
に浮揚しており、所定位置（コイルとの一定距離）にサ
セプタの端部（爪）で保持されて固定あるいは回転して
いる。さらに、基板支持位置の安定化のために、基板の
裏側より不活性ガスの吹付けあるいは補助コイル（カウ
ンタコイル、図１５）を用いることができる。
て、コイルの外に移動する。次に高周波コイルに電流を
流すと、基板ウエハは誘導電流により昇温すると同時
に、コイル電流との誘導電磁力による反発力（レビテー
ション効果）によって上方に押上げ（揚力）る力を受け
る。所定温度に到達したら、ガス吹出し口より、原料ガ
スを供給し、エピタキシャル成長を行う。この間、基板
ウエハは原料ガス揚力とレビテーション効果により空中
に浮揚しており、所定位置（コイルとの一定距離）にサ
セプタの端部（爪）で保持されて固定あるいは回転して
いる。さらに、基板支持位置の安定化のために、基板の
裏側より不活性ガスの吹付けあるいは補助コイル（カウ
ンタコイル、図１５）を用いることができる。
【００９２】所定反応（エピタキシャル成長）が完了し
た後、反応ガスを不活性ガスに切換え、高周波出力を下
げるとレビテーション効果はなくなるが、不活性ガスに
よる揚力により、基板ウエハはコイル（金属）に接する
ことなく空中に保持されている。この時ウエハは水冷さ
れた不活性ガスにより速やかに冷却される、即ちサイク
ルタイムが短縮される。空中に保持された基板ウエハ
は、その下部に移動された前述の２本アームにより構成
された石英製保持具２５によって、ガス流量を絞ること
によって、ソフトに受止められ、反応室から運び出され
る。また反応中、図１６に示されたようなガス吹出し口
の方向を選ぶことにより、基板ウエハを自転せしめるこ
とができ、また反応の前後において、ガス吹出し口方向
を選ぶことによって、一定方向に往復移動することもで
きる。また、ベルヌイ保持具を用いることにより外部治
具との間に非接触のままローディング、アンローディン
グを行うことができる。
た後、反応ガスを不活性ガスに切換え、高周波出力を下
げるとレビテーション効果はなくなるが、不活性ガスに
よる揚力により、基板ウエハはコイル（金属）に接する
ことなく空中に保持されている。この時ウエハは水冷さ
れた不活性ガスにより速やかに冷却される、即ちサイク
ルタイムが短縮される。空中に保持された基板ウエハ
は、その下部に移動された前述の２本アームにより構成
された石英製保持具２５によって、ガス流量を絞ること
によって、ソフトに受止められ、反応室から運び出され
る。また反応中、図１６に示されたようなガス吹出し口
の方向を選ぶことにより、基板ウエハを自転せしめるこ
とができ、また反応の前後において、ガス吹出し口方向
を選ぶことによって、一定方向に往復移動することもで
きる。また、ベルヌイ保持具を用いることにより外部治
具との間に非接触のままローディング、アンローディン
グを行うことができる。
【００９３】即ち、本発明によれば、コールドウオール
（コイル）上で基板ウエハを誘導電磁反発揚力（レビテ
ーション効果）と反応ガスによるガス圧揚力を用いて浮
上せしめ（非接触）、その状態で加熱と同時に反応を行
わしめることができ、さらには基板ウエハの回転、ロー
ディング、アンローディングを非接触のまま容易に行う
ことができる等、従来の装置では全くできなかった、ク
リーンで生産性の高い優れた効果が得られる。
（コイル）上で基板ウエハを誘導電磁反発揚力（レビテ
ーション効果）と反応ガスによるガス圧揚力を用いて浮
上せしめ（非接触）、その状態で加熱と同時に反応を行
わしめることができ、さらには基板ウエハの回転、ロー
ディング、アンローディングを非接触のまま容易に行う
ことができる等、従来の装置では全くできなかった、ク
リーンで生産性の高い優れた効果が得られる。
【００９４】また、図１８に示された水冷された高周波
コイル１のガス吹出し口を有する面を上方に向け、これ
に対向して基板ウエハ８の表面を下向きに配置し、さら
に図１５において説明した如く、その上に高周波コイル
１と同様の構造を有するもう１個のコイルを配置し、そ
のコイルの吹出し口を有する面を下方にして前記基板ウ
エハ８の面と対向させることにより、レビテーション効
果とカウンタバランスが計れ、同時に高周波誘導発熱の
効率を高めることができる。即ち、２個の高周波コイル
と、そのガス吹出し口を有する面を対向させ、その間に
基板ウエハを配置することにより、発熱効率の倍増、両
面の鏡面による輻射エネルギー損失の防止、基板ウエハ
の安定した浮揚保持が計れる。また、基板両面の同時成
長、２枚の基板の同時成長、片面のみの選択成長を行う
ことができる。コイル間の電流方向は目的によって並列
あるいは直列接続することができる。
コイル１のガス吹出し口を有する面を上方に向け、これ
に対向して基板ウエハ８の表面を下向きに配置し、さら
に図１５において説明した如く、その上に高周波コイル
１と同様の構造を有するもう１個のコイルを配置し、そ
のコイルの吹出し口を有する面を下方にして前記基板ウ
エハ８の面と対向させることにより、レビテーション効
果とカウンタバランスが計れ、同時に高周波誘導発熱の
効率を高めることができる。即ち、２個の高周波コイル
と、そのガス吹出し口を有する面を対向させ、その間に
基板ウエハを配置することにより、発熱効率の倍増、両
面の鏡面による輻射エネルギー損失の防止、基板ウエハ
の安定した浮揚保持が計れる。また、基板両面の同時成
長、２枚の基板の同時成長、片面のみの選択成長を行う
ことができる。コイル間の電流方向は目的によって並列
あるいは直列接続することができる。
【００９５】以上の如く浮揚した状態で、加熱反応が行
われるため、広面積の基板ウエハの高温加熱が容易であ
る。例えば、シリコン基板の場合、従来困難であった高
温（１３００℃〜１４００℃）での加熱が容易であり、
水素アニールによるＤＺ・ＩＧ（Ｄenuted Ｚone・Ｉntr
insic Ｇettering）や、ＳＩＭＯＸ（Ｓeparation byＩ
onplanted Ｏxygen）基板の高温アニールによる結晶欠
陥改善に用いることができる。また、基板ウエハの材質
により、２０００℃近くのアニールや気相成長膜成長、
例えば、ＳｉＣ on Ｃ等の成長を行うことができる。
われるため、広面積の基板ウエハの高温加熱が容易であ
る。例えば、シリコン基板の場合、従来困難であった高
温（１３００℃〜１４００℃）での加熱が容易であり、
水素アニールによるＤＺ・ＩＧ（Ｄenuted Ｚone・Ｉntr
insic Ｇettering）や、ＳＩＭＯＸ（Ｓeparation byＩ
onplanted Ｏxygen）基板の高温アニールによる結晶欠
陥改善に用いることができる。また、基板ウエハの材質
により、２０００℃近くのアニールや気相成長膜成長、
例えば、ＳｉＣ on Ｃ等の成長を行うことができる。
【００９６】次に、図１〜図７、図１３及び図１６〜図
１７を例として、本発明の第６の実施例を説明する。
１７を例として、本発明の第６の実施例を説明する。
【００９７】基板ウエハに対向するコイル面１−１、及
びこの面に設けられたガス吹出し口を有する面はすべて
熱線（赤外線）に高い反射率を有する金属（例えば、
金、銀、アルミニウム、銅やその合金等）あるいはその
メッキ膜で構成されている。自己発熱により高温に保持
された基板ウエハの熱は、その表面から主として熱輻射
によって失われ、熱損失となるばかりでなく、周囲の装
置壁、高周波コイルならびに部品の温度上昇を生じて、
多量の冷却水を必要とすることにより、大幅な電力の消
費を生じている。これを改善するために、基板ウエハに
最も近接し、これと対向している高周波コイルあるいは
その表面に、赤外線輻射（１μｍ〜３μｍ：波長）に対
し高反射率を有する金属を用いて、放射された輻射エネ
ルギーを基板ウエハに戻すことにより、熱損失を大幅に
減少せしめることができた。例えば、基板ウエハの加熱
に要する電力を、従来の方法と比較して、２０％〜３０
％減少（改善）せしめることができた。
びこの面に設けられたガス吹出し口を有する面はすべて
熱線（赤外線）に高い反射率を有する金属（例えば、
金、銀、アルミニウム、銅やその合金等）あるいはその
メッキ膜で構成されている。自己発熱により高温に保持
された基板ウエハの熱は、その表面から主として熱輻射
によって失われ、熱損失となるばかりでなく、周囲の装
置壁、高周波コイルならびに部品の温度上昇を生じて、
多量の冷却水を必要とすることにより、大幅な電力の消
費を生じている。これを改善するために、基板ウエハに
最も近接し、これと対向している高周波コイルあるいは
その表面に、赤外線輻射（１μｍ〜３μｍ：波長）に対
し高反射率を有する金属を用いて、放射された輻射エネ
ルギーを基板ウエハに戻すことにより、熱損失を大幅に
減少せしめることができた。例えば、基板ウエハの加熱
に要する電力を、従来の方法と比較して、２０％〜３０
％減少（改善）せしめることができた。
【００９８】また、高反射率の金属面を鏡面にすること
によって、その効果は一層高められる。波長１μｍ〜３
μｍ付近での金属反射率は、金（９６％〜９８％）、銀
（９７％〜９９％）、銅（９６％〜９７％）、アルミニ
ウム（９５％〜９８％）である。通常、反応室に使われ
る鉄やステンレス（６５％〜７０％）に比較して、前者
が極めて有効であることがわかる。さらにコイル面の形
状と共に高反射率の金属鏡面を用いることによって、基
板ウエハ内の温度分布の均一化が計れ、さらにはコイル
の温度上昇を抑えて冷却効果も得られる。基板裏面にも
高反射率の金属鏡面を有する反射板１４−１あるいはガ
ス吹出し口を有するコイル面を配置（図７）することに
よって、さらに省エネルギー効果が上がる。さらに、コ
イル面を鏡面にすることにより、析出物の付着、微粒子
の発生を抑え、微粒子付着による基板ウエハ上の異常析
出あるいはコイル間やコイルと基板との間の放電を防止
するなど、極めて大きな効果が得られる。
によって、その効果は一層高められる。波長１μｍ〜３
μｍ付近での金属反射率は、金（９６％〜９８％）、銀
（９７％〜９９％）、銅（９６％〜９７％）、アルミニ
ウム（９５％〜９８％）である。通常、反応室に使われ
る鉄やステンレス（６５％〜７０％）に比較して、前者
が極めて有効であることがわかる。さらにコイル面の形
状と共に高反射率の金属鏡面を用いることによって、基
板ウエハ内の温度分布の均一化が計れ、さらにはコイル
の温度上昇を抑えて冷却効果も得られる。基板裏面にも
高反射率の金属鏡面を有する反射板１４−１あるいはガ
ス吹出し口を有するコイル面を配置（図７）することに
よって、さらに省エネルギー効果が上がる。さらに、コ
イル面を鏡面にすることにより、析出物の付着、微粒子
の発生を抑え、微粒子付着による基板ウエハ上の異常析
出あるいはコイル間やコイルと基板との間の放電を防止
するなど、極めて大きな効果が得られる。
【００９９】次に、図１９、図２０及び図２１により、
本発明の第７の実施例を説明する。図中、２６−１は赤
外線ランプ（光源）、２６−２は反射板（鏡）、２７は
基板ウエハ上の赤外光の集光点（面）で、高周波コイル
面を貫通して集光されている。２８−１は下部赤外ラン
プ（複数）、２８−２は反射板（鏡）、２８−３は集光
レンズである。２９は２８−１のランプ集光点（あるい
は面）で透明石英サセプタを通して、基板ウエハ裏面の
集光点（あるいは面）、あるいはカーボン製サセプタ裏
面の集光点（あるいは面）を示している。
本発明の第７の実施例を説明する。図中、２６−１は赤
外線ランプ（光源）、２６−２は反射板（鏡）、２７は
基板ウエハ上の赤外光の集光点（面）で、高周波コイル
面を貫通して集光されている。２８−１は下部赤外ラン
プ（複数）、２８−２は反射板（鏡）、２８−３は集光
レンズである。２９は２８−１のランプ集光点（あるい
は面）で透明石英サセプタを通して、基板ウエハ裏面の
集光点（あるいは面）、あるいはカーボン製サセプタ裏
面の集光点（あるいは面）を示している。
【０１００】図２０において、３０−１は石英やサファ
イアで構成される光導体（管）で、平板状単巻高周波コ
イルを貫通して設置され、３０−２はその先端部でコイ
ルの面近くに固定されており、端部は平面あるいは球面
（レンズ）をしており、光源３２より送られる光を石英
あるいはサファイア製の光導パイプあるいはファイバに
よって構成される光導管（ファイバ）３１を介して送ら
れた光を、対向する基板ウエハ表面に集光あるいは分散
照射する作用をしている。また、その先端部３０−２は
コイルと接して冷却されている。図２１においては、平
板状の複数巻高周波コイルに用いた例を示しており、図
９の複数の基板ウエハとその支持体に適用した例で、コ
イル間隙に光導体３０−１を基板８に対向する必要部分
に配置した例を示している。その作用について説明す
る。
イアで構成される光導体（管）で、平板状単巻高周波コ
イルを貫通して設置され、３０−２はその先端部でコイ
ルの面近くに固定されており、端部は平面あるいは球面
（レンズ）をしており、光源３２より送られる光を石英
あるいはサファイア製の光導パイプあるいはファイバに
よって構成される光導管（ファイバ）３１を介して送ら
れた光を、対向する基板ウエハ表面に集光あるいは分散
照射する作用をしている。また、その先端部３０−２は
コイルと接して冷却されている。図２１においては、平
板状の複数巻高周波コイルに用いた例を示しており、図
９の複数の基板ウエハとその支持体に適用した例で、コ
イル間隙に光導体３０−１を基板８に対向する必要部分
に配置した例を示している。その作用について説明す
る。
【０１０１】本発明において、低抵抗（１Ω・ｃｍ〜
０．００３Ω・ｃｍ）の基板ウエハを用いる場合、容易
に誘導電流がウエハ内を流れて自己発熱して昇温するこ
とができる。しかし高抵抗（１０Ω・ｃｍ〜数千Ω・ｃ
ｍ）の場合、ウエハ内に誘導電流が流れにくく、加熱に
時間がかかる。また、別装置にて予熱する場合は装置が
複雑となる。従って、基板ウエハの一部あるいは全体を
４００℃〜６００℃に初期加熱が必要となる。通常、基
板ウエハ支持体９に炭化硅素（ＳｉＣ）をコートした高
純度カーボンサセプタや低抵抗シリコン基板のサセプタ
を用いることにより、その発熱体からの熱伝導により初
期加熱を行うことができるが、基板ウエハに熱歪による
結晶面のすべり（スリップ）等の欠陥を発生し易い。ま
た、基板ウエハに対しサセプタは熱容量が大きく、昇
温、冷却に時間がかかり、反応時間（サイクルタイム）
が長くなり、生産性を悪化させている。また、カーボン
・サセプタからの汚染が入り易い等々の欠点をもってい
る。これに対し、基板ウエハの一部あるいは全面を赤外
ランプで、コイル面を貫通して初期加熱（４００℃〜６
００℃）することにより、基板ウエハの比抵抗を下げ、
誘導加熱（自己発熱）を速やかに行うことができる。ま
た、反応中に基板ウエハ面内の温度分布を、ランプ加熱
を補助的に並用して、均一化することができる。
０．００３Ω・ｃｍ）の基板ウエハを用いる場合、容易
に誘導電流がウエハ内を流れて自己発熱して昇温するこ
とができる。しかし高抵抗（１０Ω・ｃｍ〜数千Ω・ｃ
ｍ）の場合、ウエハ内に誘導電流が流れにくく、加熱に
時間がかかる。また、別装置にて予熱する場合は装置が
複雑となる。従って、基板ウエハの一部あるいは全体を
４００℃〜６００℃に初期加熱が必要となる。通常、基
板ウエハ支持体９に炭化硅素（ＳｉＣ）をコートした高
純度カーボンサセプタや低抵抗シリコン基板のサセプタ
を用いることにより、その発熱体からの熱伝導により初
期加熱を行うことができるが、基板ウエハに熱歪による
結晶面のすべり（スリップ）等の欠陥を発生し易い。ま
た、基板ウエハに対しサセプタは熱容量が大きく、昇
温、冷却に時間がかかり、反応時間（サイクルタイム）
が長くなり、生産性を悪化させている。また、カーボン
・サセプタからの汚染が入り易い等々の欠点をもってい
る。これに対し、基板ウエハの一部あるいは全面を赤外
ランプで、コイル面を貫通して初期加熱（４００℃〜６
００℃）することにより、基板ウエハの比抵抗を下げ、
誘導加熱（自己発熱）を速やかに行うことができる。ま
た、反応中に基板ウエハ面内の温度分布を、ランプ加熱
を補助的に並用して、均一化することができる。
【０１０２】初期加熱（予熱）は図１９の例で示した如
く、基板支持体（サセプタ）側より行うこともできる
が、カーボンサセプタの場合は、熱容量が大きく、加熱
か熱伝導となるため、大きな電力と時間を必要とする。
また、透明体をサセプタに使う場合は光の散乱（分散）
が起こり易く、装置が複雑となる等の欠点を有してい
る。従って、基板ウエハの反応面より赤外線を照射する
のが最も有効である。図１９では２６のランプ光源とし
て、フッ素入り赤外ランプや炭酸ガスレーザが用いられ
る。図２０、図２１では３２に赤外ランプや炭酸ガスレ
ーザが用いられ、基板ウエハ全面に、分岐された光路３
１及び光導体３０−１を通して、その先端部３０−２よ
り光エネルギーが供給されている。また、分岐された光
導管を通じての光の供給量を変化せしめることにより、
反応中の基板ウエハ面内の温度分布を均一化することが
容易に行われる。
く、基板支持体（サセプタ）側より行うこともできる
が、カーボンサセプタの場合は、熱容量が大きく、加熱
か熱伝導となるため、大きな電力と時間を必要とする。
また、透明体をサセプタに使う場合は光の散乱（分散）
が起こり易く、装置が複雑となる等の欠点を有してい
る。従って、基板ウエハの反応面より赤外線を照射する
のが最も有効である。図１９では２６のランプ光源とし
て、フッ素入り赤外ランプや炭酸ガスレーザが用いられ
る。図２０、図２１では３２に赤外ランプや炭酸ガスレ
ーザが用いられ、基板ウエハ全面に、分岐された光路３
１及び光導体３０−１を通して、その先端部３０−２よ
り光エネルギーが供給されている。また、分岐された光
導管を通じての光の供給量を変化せしめることにより、
反応中の基板ウエハ面内の温度分布を均一化することが
容易に行われる。
【０１０３】次に、図２０、図２１により、本発明の第
８の実施例を説明する。シリコンのエピタキシャル成長
膜、あるいはその他の薄膜製造において、成長温度の低
温化、膜質の向上、成長速度の向上、反応の選択性等が
要求される。本発明はその具体化のための方法及び装置
を提供するものである。即ち、光（紫外線あるいは遠赤
外線）の照射によって、反応ガスを基板ウエハ表面にお
いて励起分解し、ラジカル等の活性中間体（前駆体）を
発生せしめ、それが固体表面に拡散して、熱分解等の反
応を行いつつ、膜として堆積せしめ、あるいは固体表面
での吸着活性種の表面移動を促進してエピタキシャル成
長の成長速度、結晶完全性を向上せしめることができ
る。
８の実施例を説明する。シリコンのエピタキシャル成長
膜、あるいはその他の薄膜製造において、成長温度の低
温化、膜質の向上、成長速度の向上、反応の選択性等が
要求される。本発明はその具体化のための方法及び装置
を提供するものである。即ち、光（紫外線あるいは遠赤
外線）の照射によって、反応ガスを基板ウエハ表面にお
いて励起分解し、ラジカル等の活性中間体（前駆体）を
発生せしめ、それが固体表面に拡散して、熱分解等の反
応を行いつつ、膜として堆積せしめ、あるいは固体表面
での吸着活性種の表面移動を促進してエピタキシャル成
長の成長速度、結晶完全性を向上せしめることができ
る。
【０１０４】また、照射光の波長を選択することによ
り、特定の反応を起こすことができる。一般の光ＣＶＤ
（化学的気相析出法、Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）
では基板ウエハ上に励起用光源を設置している。そのた
め装置が大型となり、基板ウエハ表面からの反射による
損失が大きい等の欠点を生じている。本発明では、基板
ウエハに前記高周波コイル面を貫通して光導管を設置し
て励起光を照射することによってその目的を達成するも
のである。励起光は高反射率のコイル面によって閉じこ
めるため前記反射による損失が小さくなるばかりでな
く、装置を極めて小形化することができる等の利点を有
している。また光導管３０−１を１個あるいは複数個用
いることにより、基板ウエハ面に均一に励起光を照射す
ることができる。また光導管及びその先端部は前記水冷
されたコイルからの冷却を受けているため、反応生成物
の析出が殆ど起こらない。また光導管は絶縁体であるた
め電気的な放電は全く起こさないという特徴をもってい
る。
り、特定の反応を起こすことができる。一般の光ＣＶＤ
（化学的気相析出法、Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）
では基板ウエハ上に励起用光源を設置している。そのた
め装置が大型となり、基板ウエハ表面からの反射による
損失が大きい等の欠点を生じている。本発明では、基板
ウエハに前記高周波コイル面を貫通して光導管を設置し
て励起光を照射することによってその目的を達成するも
のである。励起光は高反射率のコイル面によって閉じこ
めるため前記反射による損失が小さくなるばかりでな
く、装置を極めて小形化することができる等の利点を有
している。また光導管３０−１を１個あるいは複数個用
いることにより、基板ウエハ面に均一に励起光を照射す
ることができる。また光導管及びその先端部は前記水冷
されたコイルからの冷却を受けているため、反応生成物
の析出が殆ど起こらない。また光導管は絶縁体であるた
め電気的な放電は全く起こさないという特徴をもってい
る。
【０１０５】光源として波長１００ｎｍ〜３００ｎｍの
紫外光が用いられるが、目的に応じて、インコヒーレン
ト光源（水銀ランプ、重水素ランプ、キセノンランプ
等）や、コヒーレント光源（レーザ）として、弗化アル
ゴン・エキシマレーザ、アルゴンイオンレーザ及びその
第２高周波熱励起光源として、パルス炭酸ガスレーザ
（赤外光）等が用いられる。
紫外光が用いられるが、目的に応じて、インコヒーレン
ト光源（水銀ランプ、重水素ランプ、キセノンランプ
等）や、コヒーレント光源（レーザ）として、弗化アル
ゴン・エキシマレーザ、アルゴンイオンレーザ及びその
第２高周波熱励起光源として、パルス炭酸ガスレーザ
（赤外光）等が用いられる。
【０１０６】さらに、図２０及び図２１により、本発明
の第９の実施例を説明する。シリコンのエピタキシャル
成長、あるいはその他の薄膜製造において、基板ウエハ
の温度調節が膜質、膜成長速度にとって重要である。通
常のシリコンエピタキシャル装置では間接的にサセプタ
裏面あるいはこれを取巻くガードリング温度を熱電対あ
るいは輻射温度計で測定し、その温度調節を行ってい
る。熱電対の場合は高周波の誘導あるいは雑音（ノズ
ル）を受け易く信頼性が低くなる欠点をもっている。
の第９の実施例を説明する。シリコンのエピタキシャル
成長、あるいはその他の薄膜製造において、基板ウエハ
の温度調節が膜質、膜成長速度にとって重要である。通
常のシリコンエピタキシャル装置では間接的にサセプタ
裏面あるいはこれを取巻くガードリング温度を熱電対あ
るいは輻射温度計で測定し、その温度調節を行ってい
る。熱電対の場合は高周波の誘導あるいは雑音（ノズ
ル）を受け易く信頼性が低くなる欠点をもっている。
【０１０７】本発明では、基板ウエハを誘導電流による
自己発熱による加熱を主体としているため、基板温度を
直接測定し、帰還回路により、出力調整して温度調節を
しなければならない。基板ウエハの温度は高周波電流、
周波数、高周波コイルと基板ウエハ距離、反応ガス流量
等により変化する。前述の本発明の装置では、基板ウエ
ハ表面と前記高周波コイル面との距離が極めて接近して
いるため基板ウエハの表面を直接観察することが難し
い。また、サセプタ側（裏側）からは、サセプタの材質
によっては基板ウエハの直接温度測定が難しい。本発明
はその具体化のための方法及び装置を提供するものであ
る。本発明では、前記高周波コイル面を貫通して光導体
（サファイア、石英等）３０−１を設け、基板ウエハか
らの高温輻射光を光導体先端３０−２によって受け、光
導管（ファイバ）３１を経て、輻射温度計等の検出機３
２にて温度を測定し、さらに、帰還回路によって、高周
波出力の調節、あるいは基板支持体の前記コイルとの距
離を変化せしめ、基板温度を調整、安定化せしめること
ができる。
自己発熱による加熱を主体としているため、基板温度を
直接測定し、帰還回路により、出力調整して温度調節を
しなければならない。基板ウエハの温度は高周波電流、
周波数、高周波コイルと基板ウエハ距離、反応ガス流量
等により変化する。前述の本発明の装置では、基板ウエ
ハ表面と前記高周波コイル面との距離が極めて接近して
いるため基板ウエハの表面を直接観察することが難し
い。また、サセプタ側（裏側）からは、サセプタの材質
によっては基板ウエハの直接温度測定が難しい。本発明
はその具体化のための方法及び装置を提供するものであ
る。本発明では、前記高周波コイル面を貫通して光導体
（サファイア、石英等）３０−１を設け、基板ウエハか
らの高温輻射光を光導体先端３０−２によって受け、光
導管（ファイバ）３１を経て、輻射温度計等の検出機３
２にて温度を測定し、さらに、帰還回路によって、高周
波出力の調節、あるいは基板支持体の前記コイルとの距
離を変化せしめ、基板温度を調整、安定化せしめること
ができる。
【０１０８】本発明の第７、第８及び第９の実施例にお
いて説明を行った光導体３０−１、光導体先端３０−
２、光導管（ファイバ）３１はその目的によって光エネ
ルギーの通路として区分あるいは共用することができ
る。光源あるいは温度検出機３２は、第６の実施例では
予熱用の赤外線光源として、第７実施例では反応励起用
の紫外線光源として、また、第８の実施例では温度測定
用の輻射温度検出機として説明に用いたが、その使用に
当っては、その目的に応じ、単独あるいはハーフミラー
や分光器等を使って複合使用できることは云うまでもな
い。
いて説明を行った光導体３０−１、光導体先端３０−
２、光導管（ファイバ）３１はその目的によって光エネ
ルギーの通路として区分あるいは共用することができ
る。光源あるいは温度検出機３２は、第６の実施例では
予熱用の赤外線光源として、第７実施例では反応励起用
の紫外線光源として、また、第８の実施例では温度測定
用の輻射温度検出機として説明に用いたが、その使用に
当っては、その目的に応じ、単独あるいはハーフミラー
や分光器等を使って複合使用できることは云うまでもな
い。
【０１０９】以上いくつかの実施例によって本発明の特
徴を説明したが、それらの実施例の長所をまとめると以
下の通りである。
徴を説明したが、それらの実施例の長所をまとめると以
下の通りである。
【０１１０】第１及び第２実施例によれば、基板ウエハ
面に対向して、近距離にガス吹出し口を有する平面状誘
導電界を構成する平面状高周波誘導導電体あるいは平面
状コイルを配置することにより、以下の効果が得られ
る。
面に対向して、近距離にガス吹出し口を有する平面状誘
導電界を構成する平面状高周波誘導導電体あるいは平面
状コイルを配置することにより、以下の効果が得られ
る。
【０１１１】（１）基板の高周波誘導による自己発熱を
用いて、限定必要領域のみを有効に加熱するため、外部
発熱源（ヒーター、複雑なランプハウス等）が不要で省
エネルギー効果が得られるばかりでなく、基板の急速な
均一加熱、スリップ発生防止ができる。
用いて、限定必要領域のみを有効に加熱するため、外部
発熱源（ヒーター、複雑なランプハウス等）が不要で省
エネルギー効果が得られるばかりでなく、基板の急速な
均一加熱、スリップ発生防止ができる。
【０１１２】（２）基板に対し、近距離よりガス（反応
あるいは原料）の均一吹付けが行われるため、基板表面
でのガス置換が加速され、単結晶あるいは多結晶の成長
速度ならびに膜の均一性が向上し、また化学腐蝕や表面
安定化処理（水素アニール、酸化膜、窒化膜成長）が効
率良く行われる。同時に反応生成ガスが基板表面域より
周辺に急速に排除されて、再び基板表面域に戻ることが
ないため、装置内の循環ガスや反応生成物（粒子、重金
属等）や基板裏面からの不純物ガス（オート・ドーピン
グ）等による汚染が防止される。
あるいは原料）の均一吹付けが行われるため、基板表面
でのガス置換が加速され、単結晶あるいは多結晶の成長
速度ならびに膜の均一性が向上し、また化学腐蝕や表面
安定化処理（水素アニール、酸化膜、窒化膜成長）が効
率良く行われる。同時に反応生成ガスが基板表面域より
周辺に急速に排除されて、再び基板表面域に戻ることが
ないため、装置内の循環ガスや反応生成物（粒子、重金
属等）や基板裏面からの不純物ガス（オート・ドーピン
グ）等による汚染が防止される。
【０１１３】（３）不活性ガス吹付けにより、反応終了
時（高温）より室温までの基板温度を急速冷却すること
ができ、サイクルタイムの短縮が計れる。
時（高温）より室温までの基板温度を急速冷却すること
ができ、サイクルタイムの短縮が計れる。
【０１１４】（４）水冷された高周波コイルとガス吹出
し口（単数あるいは複数口）が一体化されており（コー
ルドウオール）、外部発熱源（高温壁）での反応生成物
の発生がなく、必要限定領域（基板）のみ有効に発熱す
るため、装置の小形化と構造の単純化を計ることができ
る。
し口（単数あるいは複数口）が一体化されており（コー
ルドウオール）、外部発熱源（高温壁）での反応生成物
の発生がなく、必要限定領域（基板）のみ有効に発熱す
るため、装置の小形化と構造の単純化を計ることができ
る。
【０１１５】（１）〜（４）の具体例として、特にシリ
コン単結晶（エピタキシャル）成長について述べると、
次のような多くの利点が明確となる。
コン単結晶（エピタキシャル）成長について述べると、
次のような多くの利点が明確となる。
【０１１６】 ○急速均一加熱ができ、Ｓｌｉｐの発生を防止できる。 ○結晶成長速度の向上。 ○マウンド、粒子発生の防止及び放電防止。 ○オート・ドーピングの防止。裏面酸化膜付の不要化。 ○エピタキシャル成長層の比抵抗、膜厚の均一性向上。 ○装置の小形化と消耗部品の削減。 ○大口径（３００〜４００ｍｍ直径）基板上への均一な
エピタキシャル成長が容易。 ○サイクルタイムの短縮（急速加熱と急速冷却）による
スループットの向上。
エピタキシャル成長が容易。 ○サイクルタイムの短縮（急速加熱と急速冷却）による
スループットの向上。
【０１１７】本発明の第３の実施例によれば、複数種類
のガス供給吹出し口を備えることにより、（１）相互に
反応し易い成分を分離供給して、基板表面の保護膜や、
層間絶縁膜の成長、（２）異種原料を用いたヘテロエピ
タキシャル成長、段階的組成の連続的変化をもつ成長、
（３）多層エピタキシャル成長、（４）エアーカーテ
ン、（５）一方のガス吹出し口をガスの排出口として高
速ガス置換による連続膜の成長を行うことができる。
のガス供給吹出し口を備えることにより、（１）相互に
反応し易い成分を分離供給して、基板表面の保護膜や、
層間絶縁膜の成長、（２）異種原料を用いたヘテロエピ
タキシャル成長、段階的組成の連続的変化をもつ成長、
（３）多層エピタキシャル成長、（４）エアーカーテ
ン、（５）一方のガス吹出し口をガスの排出口として高
速ガス置換による連続膜の成長を行うことができる。
【０１１８】本発明の第４の実施例によれば、ガス吹出
し口の角度を基板ウエハ面にほぼ直角、あるいは傾角度
（０〜±９０°）を付けることにより供給ガスの均一
化、反応生成ガスの速やかな置換を可能としている。さ
らに、基板の回転中心からの半径方向との間に傾角度
（０〜±９０°）を設けることにより、反応ガスを基板
ウエハ面に対し回転しながら供給することができる。従
って、膜の成長速度向上、成長膜厚の均一化、比抵抗の
均一化と共に結晶品質（オート・ドーピングの発生、マ
ウンドの発生、粒子の付着等の防止）の大幅な改善が計
れる。即ち、本発明は基板の表面近くにおいて、反応ガ
スの実質的回転供給を初めて実現したものである。
し口の角度を基板ウエハ面にほぼ直角、あるいは傾角度
（０〜±９０°）を付けることにより供給ガスの均一
化、反応生成ガスの速やかな置換を可能としている。さ
らに、基板の回転中心からの半径方向との間に傾角度
（０〜±９０°）を設けることにより、反応ガスを基板
ウエハ面に対し回転しながら供給することができる。従
って、膜の成長速度向上、成長膜厚の均一化、比抵抗の
均一化と共に結晶品質（オート・ドーピングの発生、マ
ウンドの発生、粒子の付着等の防止）の大幅な改善が計
れる。即ち、本発明は基板の表面近くにおいて、反応ガ
スの実質的回転供給を初めて実現したものである。
【０１１９】本発明の第５の実施例によれば、ガス吹出
し口を有する高周波コイル面上に、基板ウエハ表面をガ
ス吹出し口に対向して配置して、ガス圧力による浮揚力
と誘導電磁反発力（レビテーション）による浮揚力によ
って基板ウエハをコイル面上に安定に浮揚保持しつつ、
基板ウエハの加熱ならびに反応（結晶析出等）を非接触
の状態で、連続して行わしめることができる。さらに
は、ガス圧力による揚力と誘導電磁反発力を同時あるい
は連続組合せることにより、結晶成長（反応）の全行程
を通して、非接触の状態で、基板ウエハの移動（ローデ
ィング・アンローディング）、回転（供給ガスの傾斜吹
付けによる）、加熱、反応及び冷却を自動化することが
でき、高生産性、高品質化を達成することができる。ま
た高温（１５００℃〜２０００℃）での熱処理や薄膜の
成長を行うことができる。
し口を有する高周波コイル面上に、基板ウエハ表面をガ
ス吹出し口に対向して配置して、ガス圧力による浮揚力
と誘導電磁反発力（レビテーション）による浮揚力によ
って基板ウエハをコイル面上に安定に浮揚保持しつつ、
基板ウエハの加熱ならびに反応（結晶析出等）を非接触
の状態で、連続して行わしめることができる。さらに
は、ガス圧力による揚力と誘導電磁反発力を同時あるい
は連続組合せることにより、結晶成長（反応）の全行程
を通して、非接触の状態で、基板ウエハの移動（ローデ
ィング・アンローディング）、回転（供給ガスの傾斜吹
付けによる）、加熱、反応及び冷却を自動化することが
でき、高生産性、高品質化を達成することができる。ま
た高温（１５００℃〜２０００℃）での熱処理や薄膜の
成長を行うことができる。
【０１２０】本発明の第６の実施例によれば、コイル及
びガス吹出し口の面を高反射率金属（例えば、金、銀
等）で構成し、更にこれを鏡面とすることにより、輻射
による基板面からの熱損失を防止し、２０〜３０％の省
エネルギー効果が得られ、高温になる程更にその効果が
有効となる。また、基板と対向するコイル面の形状によ
り、基板ウエハの面内温度分布の均一化が計れ、さらに
は、コイル面の冷却が充分に行われるため、反応室の壁
に高温部がなく（コールド・ウオール）、供給ガスの反
応生成物の表面析出あるいは付着を防止することができ
る。この効果は鏡面とすることによってさらに有効とな
る。
びガス吹出し口の面を高反射率金属（例えば、金、銀
等）で構成し、更にこれを鏡面とすることにより、輻射
による基板面からの熱損失を防止し、２０〜３０％の省
エネルギー効果が得られ、高温になる程更にその効果が
有効となる。また、基板と対向するコイル面の形状によ
り、基板ウエハの面内温度分布の均一化が計れ、さらに
は、コイル面の冷却が充分に行われるため、反応室の壁
に高温部がなく（コールド・ウオール）、供給ガスの反
応生成物の表面析出あるいは付着を防止することができ
る。この効果は鏡面とすることによってさらに有効とな
る。
【０１２１】本発明の第７の実施例によれば、高周波コ
イル面を貫通して光導管（単数あるいは複数個）を設
け、これを介して基板ウエハ表面に熱線（赤外線）を照
射して予熱を行うことにより、高抵抗基板ウエハ（例え
ばシリコン）に誘導電流を流れ易くし自己発熱を容易に
している。さらには温度分布の均一化が計り易くなる。
通常予熱には低抵抗支持台（サセプタ）が用いられる
が、熱容量が大きく冷却に時間がかかる。従って、直接
誘導電流を流れ易くすることにより、自己発熱を加速し
急速昇温が計れ（サイクルタイム短縮）、生産性が向上
する。
イル面を貫通して光導管（単数あるいは複数個）を設
け、これを介して基板ウエハ表面に熱線（赤外線）を照
射して予熱を行うことにより、高抵抗基板ウエハ（例え
ばシリコン）に誘導電流を流れ易くし自己発熱を容易に
している。さらには温度分布の均一化が計り易くなる。
通常予熱には低抵抗支持台（サセプタ）が用いられる
が、熱容量が大きく冷却に時間がかかる。従って、直接
誘導電流を流れ易くすることにより、自己発熱を加速し
急速昇温が計れ（サイクルタイム短縮）、生産性が向上
する。
【０１２２】本発明の第８の実施例によれば、基板ウエ
ハ表面に、高周波コイル面を貫通して単数あるいは複数
の光導管を設け、これを介して紫外線（波長１００ｎｍ
〜３００ｎｍ）による励起光を照射することにより、結
晶成長温度の低温化（省エネルギー化）、膜質の向上、
結晶成長速度の向上、反応の選択性、装置の小形化が計
れる。
ハ表面に、高周波コイル面を貫通して単数あるいは複数
の光導管を設け、これを介して紫外線（波長１００ｎｍ
〜３００ｎｍ）による励起光を照射することにより、結
晶成長温度の低温化（省エネルギー化）、膜質の向上、
結晶成長速度の向上、反応の選択性、装置の小形化が計
れる。
【０１２３】本発明の第９実施例によれば、ガス吹出し
口を有する高周波コイル面を貫通して単数あるいは複数
個の光導管を設け、これを介して基板表面温度を直接測
定し、高周波出力を調整してその温度を制御することが
できる。基板ウエハと高周波コイルとの距離が狭く通常
は測定が難しいが、本発明はこれを可能とすることがで
きた。複数の光導管により、基板ウエハの温度及び面内
の温度分布が確認でき、その調節が容易となり、昇温、
反応、降温等の温度制御プログラムが容易となった。
口を有する高周波コイル面を貫通して単数あるいは複数
個の光導管を設け、これを介して基板表面温度を直接測
定し、高周波出力を調整してその温度を制御することが
できる。基板ウエハと高周波コイルとの距離が狭く通常
は測定が難しいが、本発明はこれを可能とすることがで
きた。複数の光導管により、基板ウエハの温度及び面内
の温度分布が確認でき、その調節が容易となり、昇温、
反応、降温等の温度制御プログラムが容易となった。
【０１２４】本発明の第７〜第９の実施例に説明したよ
うに、光導管は、その目的によって光エネルギーの通路
として区分使用あるいは共用することができる。さらに
は、温度検知用の光導管（例えば３本）を上下させて、
基板ウエハのローディング・アンローディング時の基板
ウエハの支持台として共用することもできる。
うに、光導管は、その目的によって光エネルギーの通路
として区分使用あるいは共用することができる。さらに
は、温度検知用の光導管（例えば３本）を上下させて、
基板ウエハのローディング・アンローディング時の基板
ウエハの支持台として共用することもできる。
【０１２５】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、基板ウエハ面に対向して、ガス吹出し口を有する
平面状の高周波誘導領域を形成する導電体面あるいはコ
イル面を配置することにより、次のような効果を得るこ
とができる。
れば、基板ウエハ面に対向して、ガス吹出し口を有する
平面状の高周波誘導領域を形成する導電体面あるいはコ
イル面を配置することにより、次のような効果を得るこ
とができる。
【０１２６】基板ウエハの自己発熱による高速加熱、均
一加熱ができ、スリップ発生防止、スループットの向上
を図ることができる。
一加熱ができ、スリップ発生防止、スループットの向上
を図ることができる。
【０１２７】近距離よりの原料ガス供給ができ、結晶成
長速度、均一性の向上と共にガスの有効利用が計れる。
また反応生成ガスの急速な置換ができ、さらに反応生成
ガスの戻りがないため、オート・ドーピング防止や粒
子、汚染、マウンドの発生を防止することができる。
長速度、均一性の向上と共にガスの有効利用が計れる。
また反応生成ガスの急速な置換ができ、さらに反応生成
ガスの戻りがないため、オート・ドーピング防止や粒
子、汚染、マウンドの発生を防止することができる。
【０１２８】高反射率金属から成る鏡面を用いることに
より、輻射による熱損失を防止し、大幅な省エネルギー
効果が得られ、また粒子の付着を防止することができ
る。
より、輻射による熱損失を防止し、大幅な省エネルギー
効果が得られ、また粒子の付着を防止することができ
る。
【０１２９】装置の小形化と構造が単純化され、装置の
低価格化が図ることができる。
低価格化が図ることができる。
【０１３０】大口径基板ウエハのエピタキシャル成長が
容易に行い得る。
容易に行い得る。
【０１３１】ガス吹出し方向を任意に変えることがで
き、基板ウエハに対し、ガスを回転しながら供給するこ
とを実現した。その結果、結晶の均一性と品質が向上す
る。さらに、反応終了後に不活性ガスの吹付けにより、
基板ウエハを高温より急速冷却して、反応のサイクルタ
イム短縮（スループット向上）を図ることができる。
き、基板ウエハに対し、ガスを回転しながら供給するこ
とを実現した。その結果、結晶の均一性と品質が向上す
る。さらに、反応終了後に不活性ガスの吹付けにより、
基板ウエハを高温より急速冷却して、反応のサイクルタ
イム短縮（スループット向上）を図ることができる。
【０１３２】異なるガス吹出し口を用いて、相互に反応
し易い異種原料ガスを供給して、ヘテロエピタキシャル
成長、連続的組成変化構造をもつ結晶成長、各種酸化物
薄膜成長を行うことができる。
し易い異種原料ガスを供給して、ヘテロエピタキシャル
成長、連続的組成変化構造をもつ結晶成長、各種酸化物
薄膜成長を行うことができる。
【０１３３】両面にガス吹出し口を配置することによ
り、装置内残留ガスの急速置換、多数枚基板の同時生
産、装置の小形化を実現することができる。
り、装置内残留ガスの急速置換、多数枚基板の同時生
産、装置の小形化を実現することができる。
【０１３４】また、本発明によれば、上方にガス吹出し
口を有する平面状高周波誘導領域を形成する導電体面あ
るいはコイル面に基板ウエハ面を対向して配置すること
により、次のような効果を得ることができる 電磁誘導反発力（レビテーション）とガス吹出しによる
浮揚力を同時あるいは交互に用いることにより、基板支
持体（サセプタ）や前記電極等との非接触の状態を保ち
つつ、クリーンな状態で高温熱処理と結晶成長を行うこ
とができる。
口を有する平面状高周波誘導領域を形成する導電体面あ
るいはコイル面に基板ウエハ面を対向して配置すること
により、次のような効果を得ることができる 電磁誘導反発力（レビテーション）とガス吹出しによる
浮揚力を同時あるいは交互に用いることにより、基板支
持体（サセプタ）や前記電極等との非接触の状態を保ち
つつ、クリーンな状態で高温熱処理と結晶成長を行うこ
とができる。
【０１３５】非接触の状態で基板ウエハの搬送（ローデ
ィング、アンローディング、回転、移動）を行うことが
できる。
ィング、アンローディング、回転、移動）を行うことが
できる。
【０１３６】さらに、本発明によれば、ガス吹出し口を
有する平面状高周波誘導領域を形成する導電体面あるい
はコイル面を貫通して、光導路（管）を設けることによ
り、次のような効果を得ることができる。
有する平面状高周波誘導領域を形成する導電体面あるい
はコイル面を貫通して、光導路（管）を設けることによ
り、次のような効果を得ることができる。
【０１３７】光導路を介して、高抵抗基板ウエハに赤外
線を照射してこれを予熱し、高周波誘導による自己発熱
の促進と反応中の基板ウエハ内の温度分布均一化を図る
ことができる。
線を照射してこれを予熱し、高周波誘導による自己発熱
の促進と反応中の基板ウエハ内の温度分布均一化を図る
ことができる。
【０１３８】光導路を介して、反応（結晶成長）中の基
板ウエハに紫外線を照射して、結晶成長温度の低温化、
結晶成長速度の向上、結晶性の向上、反応の選択性向上
を図ることができる。
板ウエハに紫外線を照射して、結晶成長温度の低温化、
結晶成長速度の向上、結晶性の向上、反応の選択性向上
を図ることができる。
【０１３９】光導路を介して、基板ウエハ温度の直接測
定、温度分布測定、温度ならびに温度プログラム制御、
高周波出力制御を行うことができる。
定、温度分布測定、温度ならびに温度プログラム制御、
高周波出力制御を行うことができる。
【図１】本発明の一実施例を説明するための製造装置の
主要部の断面構成図である。
主要部の断面構成図である。
【図２】本発明の一実施例を説明するための製造装置の
主要部の上面から見た断面構成図である。
主要部の上面から見た断面構成図である。
【図３】本発明の一実施例を説明するための製造装置の
主要部の断面構成図である。
主要部の断面構成図である。
【図４】本発明の一実施例を説明するための製造装置の
主要部の上面から見た断面構成図である。
主要部の上面から見た断面構成図である。
【図５】本発明の一実施例を説明するための製造装置の
主要部の断面構成図である。
主要部の断面構成図である。
【図６】本発明の一実施例を説明するための製造装置の
主要部の上面から見た断面構成図である。
主要部の上面から見た断面構成図である。
【図７】本発明の一実施例を説明するための製造装置の
主要部の断面構成図である。
主要部の断面構成図である。
【図８】本発明の他の実施例を説明するための製造装置
の主要部の断面構成図である。
の主要部の断面構成図である。
【図９】本発明の他の実施例を説明するための製造装置
の主要部の断面構成図である。
の主要部の断面構成図である。
【図１０】本発明の他の実施例を説明するための製造装
置の主要部の断面構成図である。
置の主要部の断面構成図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例を説明するための
製造装置の主要部の断面構成図である。
製造装置の主要部の断面構成図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ’断面を示す図である。
【図１３】本発明の実施例に用いられた製造装置の主要
部を説明するためのガス吹き出し口と高周波コイルの構
造及び配置の例を示す図である。
部を説明するためのガス吹き出し口と高周波コイルの構
造及び配置の例を示す図である。
【図１４】本発明のさらに異なる他の実施例を説明する
ための製造装置の主要部の断面構成図である。
ための製造装置の主要部の断面構成図である。
【図１５】本発明のさらに異なる他の実施例を説明する
ための製造装置の主要部の断面構成図である。
ための製造装置の主要部の断面構成図である。
【図１６】本発明の異なる他の実施例を説明するための
製造装置の主要部の上面から見た断面構成図である。
製造装置の主要部の上面から見た断面構成図である。
【図１７】本発明の異なる他の実施例を説明するための
製造装置の主要部を説明するためのガス吹き出し口と高
周波コイルの構造及び配置の例を示す図である。
製造装置の主要部を説明するためのガス吹き出し口と高
周波コイルの構造及び配置の例を示す図である。
【図１８】本発明のさらに異なる実施例を説明するため
の製造装置の主要部の断面構成図である。
の製造装置の主要部の断面構成図である。
【図１９】本発明の他の異なる実施例を説明するための
製造装置の主要部の断面構成図である。
製造装置の主要部の断面構成図である。
【図２０】本発明の他のさらに異なる実施例を説明する
ための製造装置の主要部の断面構成図である。
ための製造装置の主要部の断面構成図である。
【図２１】本発明の他のさらに異なる実施例を説明する
ための製造装置の主要部の断面構成図である。
ための製造装置の主要部の断面構成図である。
【図２２】従来のエピタキシャル成長法を説明するため
の製造装置の断面構成図である。
の製造装置の断面構成図である。
１ 導電体又はコイル １−１ 鏡面 ２−１ 導電体又はコイル端子（１） ２−１Ａ コイルＡのコイル端子（１） ２−１Ｂ コイルＢのコイル端子（１） ２−１ 端子止ネジ（１） ２−２ 導電体又はコイル端子（２） ２−２Ａ コイルＡのコイル端子（２） ２−２Ｂ コイルＢのコイル端子（２） ２−２’ 端子止ネジ（２） ２−Ａ 導電体（Ａ）の端子 ２−Ｂ 導電体（Ｂ）の端子 ３−１ 冷却水入口 ３−１Ａ コイルＡの冷却水入口 ３−１Ｂ コイルＢの冷却水入口 ３−２ 冷却水出口 ３−２Ａ コイルＡの冷却水出口 ３−２Ｂ コイルＢの冷却水出口 ４ 冷却水通路 ５ ガス取入口 ５−１ ガス（１）の取入口 ５−１Ａ コイルＡのガス（１）の取入口 ５−１Ｂ コイルＢのガス（１）の取入口 ５−２ ガス（２）の取入口 ５−２Ａ コイルＡのガス（２）の取入口 ５−２Ｂ コイルＢのガス（２）の取入口 ６ ガス通路 ６−１ ガス（１）の通路 ６−１Ａ コイルＡのガス（１）の通路 ６−１Ｂ コイルＢのガス（１）の通路 ６−２ ガス（２）の通路 ６−２Ａ コイルＡのガス（２）の通路 ６−２Ｂ コイルＢのガス（２）の通路 ７ ガス吹出し口 ７−１ ガス（１）の吹出し口 ７−１Ａ コイルＡのガス（１）の吹出し口 ７−１Ｂ コイルＢのガス（２）の吹出し口 ７−２ ガス（２）の吹出し口 ７−２Ａ コイルＡのガス（２）の吹出し口 ７−２Ｂ コイルＢのガス（２）の吹出し口 ８ 基板ウエハ ９ 基板ウエハ支持体（サセプタ） １０ 保温用カーボンリング又は石英リング １１ サセプタ保持具 １２ 熱電対又は温度センサの先端 １３ カーボンリング用熱電対 １４−１ 鏡面反射板 １４−２ 排ガス用孔 １４−３ 補助ランプ加熱用孔 １５−１ 高周波コイル端子間のスリット １５−２ 高周波コイル中央部の孔 １５−３ 絶縁性固体板 １５−３Ａ コイルＡの絶縁性固体板 １５−３Ｂ コイルＢの絶縁性固体板 １６ コイル固定用止ネジ １７ コイル固定用支持棒（板） １８ サセプタ支持台に設けられた孔 １９−１ 樽形サセプタの基板支持板 １９−２ 樽形サセプタの組立用底板 ２０ 樽形サセプタの組立固定用端子 ２１ 温度センサ ２２ 微調整用ノズル ２３ 微調整用ネジ頭部 ２４ Ｏ−リング ２５ 基板ウエハ保持具 ２６−１ 赤外ランプ ２６−２ 反射鏡（放物面） ２７ 焦点位置（光照射域） ２８−１ 補助赤外ランプ ２８−２ 反射鏡 ２８−３ 集光レンズ ２９ 補助ランプ集光点 ３０−１ 光導管 ３０−２ 光導管先端 ３１ 光導管ファイバ ３２ 光源又は温度検出機 ３３ 反応室（ベルジャー） ３４ ガス排出口 ３５ コイルカバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ３０Ｂ 29/40 ５０２ 7202−4Ｇ Ｃ３０Ｂ 29/40 ５０２Ｄ
Claims (12)
- 【請求項１】 固体基板に対向して、ガス吹き出し口が
連結された平面状誘導電界を構成するコイル面を有する
高周波コイルあるいは高周波導電体を配置し、前記固体
基板に対して前記高周波コイルにより誘導加熱を行い、
さらに、前記固体基板表面に前記ガス吹き出し口より原
料ガスを供給し、前記固体基板の融点以下の温度におい
て、前記固体基板表面に成分元素あるいは化合物を連続
して析出成長せしめ、多結晶あるいは単結晶の薄膜を製
造することを特徴とする気相成長法を用いた結晶製造方
法。 - 【請求項２】 固体基板に対向して、ガス吹き出し口が
連結された平面状誘導電界を構成するコイル面を有する
高周波コイルあるいは高周波導電体を配置し、前記固体
基板に対して前記高周波コイルにより誘導加熱を行い、
さらに、前記固体基板表面に前記ガス吹き出し口より腐
蝕性、還元性、酸化性あるいは中性のガスを供給し、前
記固体基板の融点以下の温度において、前記固体基板の
表面部の化学的腐蝕による除去あるいは前記固体基板の
熱処理を行うことにより多結晶あるいは単結晶基板を製
造することを特徴とする結晶製造方法。 - 【請求項３】 固体基板を保持する手段と、固体基板に
対向して配置されたガス吹き出し口が連結され、平面状
誘導電界を構成するコイル面を有する高周波コイルある
いは高周波導電体と、前記高周波コイルを冷却する手段
と、前記固体基板に対して前記高周波コイルにより誘導
加熱を行う手段と、さらに、前記固体基板の表面に前記
ガス吹き出し口より原料ガスを供給する手段とを備え、
多結晶あるいは単結晶の薄膜を製造することを特徴とす
る気相成長法を用いた結晶製造装置。 - 【請求項４】 固体基板を保持する手段と、固体基板に
対向して配置されたガス吹き出し口が連結され、平面状
誘導電界を構成するコイル面を有する高周波コイルある
いは高周波導電体と、前記高周波コイルを冷却する手段
と、前記固体基板に対して前記高周波コイルにより誘導
加熱を行う手段と、さらに、前記固体基板の表面に前記
ガス吹き出し口より、腐蝕性、還元性、酸化性あるいは
中性のガスを供給する手段とを備え、多結晶あるいは単
結晶基板を製造することを特徴とする結晶製造装置。 - 【請求項５】 前記高周波コイルあるいは高周波導電体
のガス吹き出し口は、前記固体基板表面に向かって、１
個または複数個設けられていることを特徴とする請求項
３または４記載の結晶製造装置。 - 【請求項６】 前記高周波コイルあるいは高周波導電体
のガス吹き出し口は、コイル片面あるいは両面に設けら
れ、前記固体基板表面に向かって、１種類または複数種
類のガス吹き出す吹き出し口であることを特徴とする請
求項３、４または５記載の結晶製造装置。 - 【請求項７】 前記高周波コイルあるいは高周波導電体
のガス吹き出し口のガス吹き出し方向は、前記固体基板
の表面に対し、垂直あるいは傾角度を持っていることを
特徴とする請求項３ないし６のうち１記載の結晶製造装
置。 - 【請求項８】 前記高周波コイルあるいは高周波導電体
は、金、銀、銅、アルミニウムあるいはそのメッキ等に
より構成され、前記ガス吹き出し口を有する側の前記コ
イル面あるいは導電体面が鏡面であることを特徴とする
請求項３ないし７のうち１記載の結晶製造装置。 - 【請求項９】 前記高周波コイルあるいは高周波導電体
のガス吹き出し口を有する面の上に、前記固体基板を配
置し、前記ガス吹き出しによる浮揚力ならびに前記コイ
ルによる高周波誘導反発力による浮揚力により、前記固
体基板を浮揚せしめて固体基板を保持し、固体基板を回
転あるいは移動せしめることを特徴とする請求項３ない
し８のうち１記載の結晶製造装置。 - 【請求項１０】 前記固体基板を加熱するに当り、前記
高周波コイルの面あるいは前記高周波導電体の面を貫通
して、１個または複数個の孔あるいは透明固体による光
導路を設置し、前記光導路を通して長波長の光（赤外
線）を前記固体基板に照射する手段を備えたことを特徴
とする請求項３ないし９のうち１記載の結晶製造装置。 - 【請求項１１】 前記高周波コイルの面あるいは前記高
周波導電体の面を貫通して、１個または複数個の孔ある
いは透明固体による光導路を設置し、前記光導路を通し
て短波長の光（紫外線）を前記固体基板に照射する手段
を備えたことを特徴とする請求項３ないし９のうち１記
載の結晶製造装置。 - 【請求項１２】 前記高周波コイルの面あるいは前記高
周波導電体の面を貫通して、１個または複数個の孔ある
いは透明固体による光導路を設置し、前記光導路を通し
て前記固体基板の表面温度を検出する手段と、検出され
た出力信号を帰還回路を介して受け、高周波電源の出力
を調節して前記固体基板の温度を調節する手段を備えた
ことを特徴とする請求項３ないし１１のうち１記載の結
晶製造装置。
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