JPS6012995B2 - グラフアイトカ−ボン板に緻密化された炭化ケイ素膜を被覆する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はグラフアィトカーポン板に繊密化された炭化ケ
イ素膜を被覆せしめる方法および装置に関し、さらに詳
細には半導体気相成長装置において半導体ゥェハを載層
するために使用される加熱板を製造する方法および装置
に関するものである。

従来、このような加熱板を形成するためにはグラフアィ
トカーボン板を反応炉内に配置しその反応炉内を１３０
０ｑｏ以上の高温に加熱してそのグラファィトカーボン
坂上に炭化ケイ素膜を気相成長せしめて形成し、さらに
そのようにして形成された炭化ケイ素膜を１３００ｑｏ
以上もの高温で熱処理しその炭化ケイ素膜を繊密化せし
めるという方法が探られていた。

このように炭化ケイ素膜を繊密化せしめる所以は、もし
それにピンホールが存在していたとすると、下地として
のグラフアイトカーボン中に含まれている汚染ガスがそ
れらのピンホールを通り、上述のごとくして形成された
加熱坂上に戦暦された半導体ウェハ上に半導体気相成長
装置の反応炉内で形成される種々の成長膜中に入り込み
それによってそれらの成長膜の品質が劣化せしめられる
ことになるからである。ところで、近年例えば直径が約
７６．２〜１０１．６柳（３〜４インチ）もの大型のウ
ェハが用いられるようになっており、このような大型の
ウェハを所望の多数枚だけ戦眉せしめうるためには上述
した加熱板もそれに応じて大型のものとして形成されな
ければならない。

しかしながら、そのように大型の加熱板を形成するため
に、上述した従来の方法におけるごとく１３００こ０以
上もの高温を用いるとすると、非常に大容量の加熱電源
が必要とされることになり、それにともなって反応炉も
大型のものとなり、因みに加熱板の直径が５０仇肌こも
なれば、炉は非常に大型のものとならざるをえず、その
製作が事実上困難となってしまい、たとえ製作し得たと
してもそのような炉は非常に効価なものとなり、従って
それによって得られる加熱板もまた高価なものとなって
しまう。これは、上述した従来の方法が１３００ｏｏ以
上もの高温を用いるものであったことに基因するもので
ある。従って、本発明はそのような高温を用いることな
しに比較的低い温度でグラフアィトカーポン板上に炭化
ケイ素膜を彼着せしめしかも低温でその膜を繊密化せし
めるようになし、以つて上述した従釆方法にみられる問
題点を一挙に回避しうる方法および装置を提供すること
を目的とするものである。以下図面を参照して本発明の
実施例につき説明するが、図面は本発明の方法を実施し
うる本発明による装置の一実施例を概略的に示す図であ
る。

図面において１は反応室２を画成する反応室壁であり、
その反応室壁１は基台３上に設置されておりかつ上端に
おいて開放された円筒状体を構成している。反応室壁１
の上端面上には、任意適当な昇降機構（図示せず）によ
り開閉自在の反応室ベルジャ４が戦遣され、そのベルジ
ャ４は図示された状態において適当なシール４ａにより
反応室壁１に対して密閉されているようになされている
。５は基台３から反応室２内に突入せしめられた反応ガ
ス噴射ノズルであり、この噴射ノズル５はそれの噴射孔
より下方の部分において二重管構造となされており、そ
の二重管構造の外側管状体６は後述するグラフアイトカ
ーボン板７を図示のごとく反応室２内において噴射ノズ
ル５の轍線に直交する水平面内に支持するようになされ
ている。

さらに上記二重管構造の下端部１川こは、噴射ノズル５
と外側管状体６とを一緒に回転せしめるためのモータ８
が適当な歯車機構９および回転軸８ａを介して連結され
ている。１１は反応室２内において基台３上であって噴
射ノズル５のまわりに設けられた抵抗加熱ヒータである
。

回転軸１０を通じて下方に延長せしめられた噴射ノズル
５の下端部には、例えばＳｉＨ４（またはＳＩＣ１４と
Ａｒ（またはＨｅ）との混合ガス）供給源１２ａおよび
Ｃ比供給源１２ｂの反応ガスの供給源とＮ２のような不
活性ガス供Ｖ給源１２ｃとを含むガス供Ｖ給源１２が適
当な弁１３を介して連結され、反応ガスが噴射ノズル５
の上端部における噴射孔から、その噴射ノズル５の回転
時に、反応室２内に矢印で示されているように放射状に
噴射せしめられるようになされている。また基台３には
、反応室２内において、排気孔１４ａおよび１４ｂが設
けられており、それらの排気孔１４ａおよび１４ｂには
蓮通管１５と弁１６とを介してポンプ１７の吸気側が連
結され、そのポンプ１７は排気側は弁１８を介して蓮通
管１５に連結されている。さらに実施例においては、反
応室２内において抵抗加熱ヒータ１１の上方に板状の下
部電極１９ａが噴射ノズル５の軸線に対して直交する水
平面内に位置づけて設けられており、さらにまたこの下
部電極１９ａの上方であってかつ噴射ノズル５の上端よ
りも高い位置に同様に板状の上部電極１９ｂが下部電極
１９ａに対して平行離間関係をもってベルジャ４の内側
面上に取付けられている。

これらの両電極１９ａおよび１９ｂは、反応室２ Ｚ外
に配設された例えば５００Ｗの高周波発振機２０にそれ
ぞれ導体２１ａおよび２１ｂを介して接続されている。
この場合、抵抗加熱ヒータ１１の真上に設けられた下部
電極１９ａにはそれの例えば全間にわたって１９′で示
されているような関孔をＺ設けられることが好ましく、
そうすれば抵抗加熱ヒーター１からのグラフアィトカー
ボン板７に対する熱伝達をより効率的にすることができ
る。また、上部電極１９ｂには、グラフアィトカーボソ
板７に対して半径方向に延長せしめられた例えば２約１
側程の幅を有しかつ適当な長さを有するスリット１９け
が透設されている。さらにまた、ベルジャ４に形成され
た窓４ｂとスリット１９ｂ′を通じてレーザピーム２２
ａをグラフアイトカーボン板７の上面に照射せしめうる
ようになされたレーザビーム光源２２が反応室２の外側
であってベルジャ４上に取付けられている。このレーザ
ビーム光源２２は、それからのレーザビームがグラフア
ィトカーボン板７の上面に対して半径方向にかつそれの
半径長にわたって往復走査せしめられうるように構成さ
れているものである。本発明の方法は一例として上述さ
れた構成を有する装置を用いて実施されうるものである
が、次に本発明の方法の一例につき説明することにしよ
う。

本発明の方法においては、図示のごとく前述した外側管
状体６上にグラフアィトカーボン板７を戦置し、続いて
ベルジャ４を密閉して後に、ポンプ１７によって反応室
２内を例えば５×１０‐かｏｒｒまで減圧する。その場
合、抵抗加熱ヒータ１１によりグラフアィトカーボン板
７を約３００〜５００℃程度の比較的低い温度に加熱し
ておく。その状態において、ポンプ１７により排気しな
がら、反応ガス供給源１２ａおよび１２ｂからの反応ガ
スを、モータ８により回転せしめられる噴射ノズル５を
通じて反応室２内に矢印のごとく噴射せしめ、それと同
時に高周波発振機２０から下部電極１９ａおよび上部電
極１９ｂ間に例えば１３．５８Ｍ位の高周波を印加せし
め、それによって両電極間にプラズマを発生せしめ、そ
のプラズマにより上述のごとくして反応室２内に噴射ノ
ズル５から噴射された反応ガス即ち例えばＳｉＨ４また
はＳＩＣ１４とＣＨ４ガスを電離せしめ、グラフアィト
カーボン板７の上面および周囲面上に全面にわたって炭
化ケイ素膜（図示せず）を被着せしめる。なお、この場
合、上述のごとくグラフアィトカーボン板７を予め３０
０〜５００℃程度の温度に加熱しておくことにより炭化
ケイ素膜形成反応が促進される。かくして、その反応時
に上述のごとくグラフアィトカーボン板７を回転せしめ
ることにより、そのグラフアィトカーボン板７の上面全
体にわたって炭化ケイ素膜が実質的に均一な厚味をもっ
て被着されるのである。次にこのようにして炭化ケイ素
膜の形成を完了して後に、反応室２に対する反応ガスの
供給を停止し、そしてポンプ１７を停止し、今度はＮ２
ガス供給源１２ｃから反応室２内に、Ｎ２ガスを供給し
てその反応室２内を例えが７６伽ｏｒｒ程度の常圧にも
どす。

続いて、上述のごとくして回転せし夕められつつあるグ
ラフアィトカーボン板７上の炭′化ケイ素膜に対して、
レーザビーム光源２２かり、ベルジャ４の窓４ｂと上部
電極１９ｂに設けられたスリット１９ｂ′を通じてかつ
そのグラフアィトカーボン板７の半径方向に往復走査せ
しめつひつレーザビームを照射せしめる。そのようにレ
ーザビームを照射せしめると、それによってグラフアィ
トカーボン板７上の炭化ケイ素膜の表面が溶融され結晶
化され、その結果、その炭化ケイ素膜が繊密化され実質
的にピンホールのないものとな夕されるのである。この
ように、グラフアイトカ−ボン板７の上面に被着された
炭化ケイ素膜に対するいわゆるアニーリング処理を終了
すると、レーザビームの照射を停止し、今度はグラフア
ィトカーポン板７を裏返して前述した外側管状体６上に
０前述したのと同様の態様で装着しなおし、前述したの
と全く同様の方法でグラフアィトカーボン板７の他の面
に約３００〜５００午０程度の比較的低い温度で炭化ケ
イ素膜を被着せしめそしてその炭化ケイ素膜に対してレ
ーザビームによりァニ−ＩＪング処理を施す。なお、こ
のようにしてグラフアイトカーボソ板７に繊密化された
炭化ケイ素膜を被着せしめて形成された加熱板をさらに
完全なものにするためには、炭化ケイ素膜の上にさらに
Ｓｉ、Ｓｉ４Ｎ４あるいはＳｉ０２の膜を被着せしめれ
ばよく、そのような附加的な膜の被着をも図面に示され
たような装置を用いて本発明の方法により実現しうろこ
とは容易に明らかであろう。以上の説明から理解される
ように、本発明によれば、従来の方法におけるごとく１
３００ｑｏ以上もの高温を用いることないこ高々３００
〜５００こ０程度の比較的低い温度で炭化ケイ素膜を被
着せしめうるものであるから、従来方法のような高温処
理の場合に比較して不純物の混入を極力抑えることがで
き、しかもグラフアィトカーボン板上に被着された炭化
ケイ素膜を繊密化するに当り何ら、熱処理を施すことな
いこしーザピーム照射によりそれを行なうものであるか
ら、ピンホールを実質的に完全に無ならしめた繊密化が
得られるのである。

さらに加えて、上述のごとく比較的低い温度を用いるも
のであるから、必要とされる加熱電源容量が小さくてす
み、炉の容量も小さくてすむので、炉の製作費を不必要
に高くするというようなことがなくなる。またさらに、
本発明においては、反応室内にグラフアイトカーボン板
を回転可能に配置し、このグラフアィトカーボン板を回
転せしめつつ炭化ケイ素膜の形成としーザビームの照射
を行なうものであり、しかもこのレーザビームの照射に
際して、レーザビームを回転するグラフアィトカーポン
板の半径方向に走査せしめつつ照射して炭化ケイ素膜を
繊密化するものであるから、炭化ケイ素膜を均一な厚さ
をもってかつ均一な繊密性をもって得ることができる等
の種々の優れた利益が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例による装置を示す概略図である
。 図面において、２は反応室、４はベルジャ、４ｂは窓、
５は噴射ノズル、６は外側管状体、７はその上に戦直さ
れたグラフアィトカーポン板、１１は抵抗加熱ヒータ、
１２ａ，１２ｂは反応ガス供聯合源、１２ｃは不活性ガ
ス供総合源、１７は排気ポンプ、１９ａ，１９ｂはプラ
ズマ形成用電極、１９ａ′は透孔、１９ｂ′はスリット
、２０は高周波発振機、２２はしーザビーム発生源、２
２ａはしーザビームを夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 減圧された反応室内にグラフアイトカーボン板を回
   転可能に配置しかつ該グラフアイトカーボン板を予め定
   められた比較的低い温度に加熱し、然る後前記グラフア
   イトカーボン板を回転せしめつつ前記反応室内に該反応
   室の外部から炭化ケイ素膜形成用反応ガスを導入すると
   ともに該反応室内であって前記グラフアイトカーボン板
   の存在する空間内にプラズマを発生せしめ、該プラズマ
   を前記反応ガスに作用せしめて前記グラフアイトカーボ
   ン板上に炭化ケイ素膜を形成し、続いて前記反応室内に
   不活性ガスを導入して該反応室内をほぼ常圧となし、該
   常圧反応室内で前記グラフアイトカーボン板を回転せし
   めつつ該グラフアイトカーボン板上に形成された前記炭
   化ケイ素膜にレーザービームを前記グラフアイトカーボ
   ン板の半径方向に走査せしめつつ照射して該炭化ケイ素
   膜を緻密化せしめることを特徴とするグラフアイトカー
   ボン板に緻密化された炭化ケイ素膜を被覆する方法。 ２ 開閉自在のベルジヤを有する反応室と、該反応室内
   を減圧せしめる手段と、前記反応室内に設けられた回転
   可能な管状噴射ノズル手段と、該管状噴射ノズル手段と
   一体に回転せしめられるようになされかつ該管状噴射ノ
   ズル手段の軸線に対して実質的に直交する水平面内に該
   管状噴射ノズル手段に対して実質的に同心関係をもって
   グラフアイトカーボン板を保持するようになされた保持
   手段と、前記反応室内であって前記噴射ノズル手段の周
   囲に設けられた抵抗加熱ヒーター手段と、前記反応室内
   に反応ガスと不活性ガスとを選択的に供給せしめる手段
   とを含む装置において、前記反応室内のグラフアイトカ
   ーボン板が配置される空間にプラズマを形成せしめるた
   めの１対の板状電極と、該１対の板状電極に接続された
   高周波発振機と、前記グラフアイトカーボン板に対しそ
   れの半径方向に走査せしめつつレーザビームを照射せし
   めうるようになされたレーザビーム照射手段とを具備す
   ることを特徴とするグラフアイトカーボン板に緻密化さ
   れた炭化ケイ素膜を被覆する装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、前記１
   対の板状電極の一方に、前記レーザビームの走査照射を
   許容するスリツトが設けられているグラフアイトカーボ
   ン板に緻密化された炭化ケイ素膜を被覆する装置。 ４ 特許請求の範囲第２項または第３項記載の装置にお
   いて、前記板状電極の他方に、前記抵抗加熱ヒーター手
   段からの熱を前記グラフアイトカーボン板に対して効率
   的に伝達せしめるための開孔が形成されているグラフア
   イトカーボン板に緻密化された炭化ケイ素膜を被覆する
   装置。