JP4961092B2 - 特に１つ以上の結晶質の基板上に、特に結晶質の層を沈積する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に結晶質の層を１つ以上の特に処理室の同様な基板上に、処理室に導入されそこで熱分解によって変換された処理ガスによって沈積させる装置に関するもので、処理室に１つの壁を形成し背面は特に高周波によって加熱可能であり、特に不活性被覆されたグラファイトによって構成それる搬送板を備え、円形の断面を持って処理室の中央に配置され、搬送板から離れて配置されるカバー板に配置されるガス導入装置、および処理室の外側の仕切りを構成し多数の半径方向のガス出口開口部を備えたガス排出リングを備えている。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置はＵＳ４９７６２１６により既知である。この文書は搬送板を備え、その上に皮膜するための惑星状の基板保持器を有するエピタクシー反応炉を開示している。基板はウエハと呼ばれる単結晶の板で、処理法によってガリウム砒化物、インジュウム燐化物またはシリコンから形成される。さらに装置はガス導入装置を備え、これを経て処理ガスが処理室に導かれる。処理ガスはＩＩＩ基金属の金属有機化合物およびＶ基の元素の水素化物である。しかし，処理ガスとしてシランおよびプロパンを使用することも既知である。これはＵＳ５７８８７７７で説明されている。この文書は下側から加熱される搬送板を取り囲むリング状のガス収集器を説明している。その上、この文書は搬送板から離れて配置されるカバー板を示しているので、処理室は下側に搬送板、上側にカバー板、周方向はガス収集器で仕切られる。導入部で述べたＵＳ４９７６２１７２はガス排出リングを備えている。これはモリブデン帯板から形成され王冠状の中空体を形成する。
【０００３】
シランおよびメタン／プロパンの反応ガスからの炭化シリコンのエピタクシーのため、処理室の温度は比較的高くなければならない。特に搬送板およびカバー板間のガス相の温度勾配は、できるだけ同一でなければならない。また搬送板の温度は全表面にわたってできるだけ均一でなければならない。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は処理室の温度分布をできるだけ平坦に保つという課題に基いている。
【０００５】
この課題は請求項に述べる本発明により解決される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１は固体のグラファイトから構成されたガス排出リングを意図している。カバー板も固体グラファイトから構成され搬送板と同様に背面から加熱されることが好ましい。
【０００７】
このような形態によってガス排出リングは高い熱容量と同時に良好な熱伝導を有するので、カバー板から搬送板まで均等な温度分布となる。ガス排出リングには段を設け、カバー板が上側に取り付けられ搬送板が下側に取り付けられる。したがってガス排出リングは、搬送板およびカバー板の間の範囲に存在する。ガス排出リングの幅は、搬送板およびカバー板の間の距離に相当する。ガス排出リングは一体のグラファイトで製作され、ＳｉＣまたはＴａＣで皮膜されることが好ましい。
【０００８】
カバー板および搬送板はその縁がガス排出リングの内径から突き出している。半径方向の継ぎ目はなく、その理由は温度の均一性のためである。ガス排出リングはさらに上部および下部にリング状のカラーを備え、その内壁部は搬送板またはカバー板の周囲の狭い壁と対向しており、リング状のカラーと周囲の狭い壁の間には小さな隙間が存在するが、搬送板またはカバー板からガス排出リングへの充分な熱の伝達は確保されているので、上側のリング状のカラーの温度はカバー板の縁の温度に、また下側のリング状のカラーの温度は搬送板の縁の温度にほぼ対応する。カバー板および搬送板はその縁がガス排出リングの内径から突き出している。ガス排出リングの外壁部は２つのリング状突起により閉じられ、その間にＵ字形のリング溝が形成される。このリング溝にガス排出開口部が開口している。両側のリング状突起はグラファイトの良好な熱伝導特性によって比較的高い温度を維持しているので、リング溝およびガス排出開口部からの流出部は分解生成物の凝縮が低減できるほど高温である。リング状突起はさらに排ガスを導くためのリング板を保持し支える役目を持っている。搬送板の加熱は下側に取り付けた高周波コイルによって行なわれる。カバー板の加熱はその上に設けられた高周波コイルによって行なわれる。
【０００９】
両方の高周波コイルは別々の高周波発電機によって電力を供給することができる。これによって基板温度およびカバー温度の個別の制御が可能となる。基板温度は約１６００℃である。このためグラファイトから構成されることが好ましい搬送板は１７００ないし１８００℃に加熱される。グラファイトから構成されるカバー板の表面温度は約１６００℃である。ガス導入装置に直接接するカバー板の範囲においてもこのような高い温度を有している。冷却によってガス導入装置は１００℃以下の温度に保たれる。
【００１０】
以下本発明の実施例を添付した図面によって説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施例に描写した装置は、高温壁反応炉の単結晶Ｓｉ基板上へのＳｉＣ皮膜の単結晶沈積に使用される。この基板は４インチの直径を持つことができる。
【００１２】
反応炉ハウジング２に処理室１が設けられる。この処理室に基板保持器４５を保持する搬送板３が設けられる。搬送板３と平行に上側にカバー板４が広がる。搬送板３は下側から水冷却の高周波コイル１９によって加熱される。カバー板４は上側から同様に水冷却の高周波コイル２０によって加熱される。搬送板３はリング状に形成され、外直径は内直径のほぼ倍である。搬送板３の内壁部には半径方向内側に突き出したリング状の段３'が設けられる。搬送板３はこのリング状の段３'によって支持板１の縁に保持される。支持板１はさらに支え管２４によって支えられ、これを通して引張ロッド２３が突き出している。引張ロッド２３は支持板２１の上部に配置された引張板２２ほぼ中央に噛み合い、引張板の縁は段３'に載っている。引張ロッド２３を下から引っ張ることにより搬送板３はクランプ爪のように保持される。
【００１３】
搬送板３およびカバー板４はガス排出リング５によって囲まれる。このガス排出リング５は処理室の側面壁を形成する。高周波コイル１９、２０の縁の範囲は部分的にガス排出リング５と重なる。ガス排出リング５は多数の半径方向の穴２５が設けられ、これを通って処理ガスを排出することができる。ガス排出リング５は支持板２１、引張板２２、搬送板３およびカバー板４と同様に固形のグラファイトから製作される。これは一体品で処理室１の高さとほぼ等しい幅を備えている。したがってガス排出リング５は比較的高い熱容量を有しているので、処理室内の温度分布を縁においても非常に均一に保つことができる。ガス排出リング５にカバー板４を載せる座３５および搬送板３に載る座３６を形成することによって、座は幅的にカバー板４および搬送板３の間の空間に突き出している。
【００１４】
ガス排出リング５は段３５の範囲で上側に突き出すカラー１３を備えている。カラー１３の内壁部にカバー板４の狭い周壁が対向している。下側にもリング状のカラー１４が延び、その半径方向内側に向いた内壁に搬送板３の半径方向外側に向いた狭い壁が対向している。
【００１５】
ガス排出リング１４はさらに外側に向いたリング状の突起１６および１７を備えている。この両方のリング状の突起１６および１７は互いに離れており，Ｕ字形のリング溝１５を形成し、ここにガス出口開口部２５が開口する。下側のリング突起１７は水晶製のリング板７に支えられる。リング板７は、上側のリング状の突起１６に支えられている同様に水晶製のリング板７'と平行に離れている。両方のリング板７および７'の間にはダクトが設けられ、ガス出口開口２５から出たガスが排気管１８に導かれる。
【００１６】
カバー板４は下側に合計３つの被覆リング３４が内張りされている。この被覆リングはグラファイトまたはＴａＣから構成される。これらは炉のリングのように互いに噛み合って保持され、一番内側のリング３４は、ガス導入装置６の下端にねじ込まれたグラファイト支え３３のリング状の鍔によって支えられる
【００１７】
ガス導入装置６は全体として２分割に構成される。これは処理室１に突き出し切頭円錐の形状を有する区間４９から構成される中心部を備えている。この中心部は外被５０によって囲まれる。Ｏリングシール１２によって外被５０は中心部４９に対してシールされる。
【００１８】
シラン５の導入は導管２７によって行なわれる。シランはリングくさび状の開口部３０から流出する。この出口３０は一方は中心部区間４９、他方は外被５０によって形成される。このダクト３０の壁は冷却される。ダクト壁の背面には、壁の温度をシランの分解温度以下に保持するため冷却水が流れる冷却水室２８が設けられる。
【００１９】
背面の冷却水の流れによって、反応ガスが分解しない一定温度に保持される基礎面５２は、は処理室のほぼ中央に位置し搬送板３の表面と平行に広がる。基礎面５２の中央にメタンまたはプロパンの導入管２６の開口部３１が設けられる。
【００２０】
装置の運転中は約１６００℃まで加熱されるカバー板４を冷却されたガス導入装置６から絶縁するため、炭素気泡体から成る絶縁スリーブ３２が設けられ，支持体３３に保持される。
【００２１】
搬送板３は支え管２４によって回転駆動される。搬送板３は凹部の底に設けた螺旋溝から流出するガスが流れるダクト５４を備えている。凹部には基板保持器が載っている。基板保持器４５はガスのガスクッション上で回転する。
【００２２】
開示されたすべての特徴は本発明に対し基本的なものである。従って、対応する／添付の優先書類（事前出願のコピー）の開示もまたすべて本出願の開示内に含まれるものであり、その目的のためこれらの書類の特徴もこの出願の請求事項に含まれるものである。
【発明の効果】
処理室の温度分布が平坦に保たれる。
［図面の簡単な説明］
【図１】 反応炉ハウジング内に配置された処理室から構成される反応炉の図式的描写である。

Claims (8)

1. 円形の断面を持つ処理室（１）の１つ以上の基板上に、当該処理室（１）に導入されて熱分解によって変換された処理ガスによって結晶質の層を沈積させる装置であって、
   前記処理室（１）の１つの壁を形成し、背面を高周波によって加熱可能であり、不活性被覆されたグラファイトによって構成される搬送板（３）と、
   前記搬送板（３）から離れて配置されており、背面から加熱され、固体のグラファイトから構成されるカバー板（４）と、
   前記処理室（１）の中央に配置され、前記カバー板（４）に配置されるガス導入装置（６）と、
   前記処理室（１）の外側の仕切りを構成し、多数の半径方向のガス排出開口（２５）を備え、固体のグラファイトから構成されるガス排出リング（５）と、
   を備えることを特徴とする装置。
2. 前記ガス排出リング（５）に段（３５，３６）が形成され、上側に前記カバー板（４）が保持され、下側に前記搬送板（３）が保持されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ガス排出リング（５）の幅が、ほぼ前記搬送板（３）と前記カバー板（４）の間の距離に相当することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記ガス排出リング（５）が、一体形であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の装置。
5. 前記ガス排出リング（５）が、上側および下側のリング状カラー（１３、１４）を備え、当該上側および下側のリング状カラーの内壁部がそれぞれ前記カバー板（４）と前記搬送板（３）の周方向の狭い壁に対向していることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の装置。
6. 外側に向いたリング状突起（１６、１７）の間にＵ字形のリング隙間が形成され、当該リング隙間に前記ガス排出開口（２５）が開口していることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の装置。
7. 前記カバー板（４）、前記搬送板（３）および前記ガス排出リング（５）の材料厚さがほぼ等しいことを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の装置。
8. 前記ガス排出リング（５）が、前記搬送板（３）とカバー板（４）の両方の背面に配置されている高周波コイル（１９，２０）の放射領域内にあることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の装置。

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