JPH0338029A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPH0338029A
JPH0338029A JP17325089A JP17325089A JPH0338029A JP H0338029 A JPH0338029 A JP H0338029A JP 17325089 A JP17325089 A JP 17325089A JP 17325089 A JP17325089 A JP 17325089A JP H0338029 A JPH0338029 A JP H0338029A
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Japan
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susceptor
buffer plate
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wafer
buffer layer
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JP17325089A
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Kiyoshi Kubota
清 久保田
Kimito Nishikawa
公人 西川
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は縦型の気相成長装置に於てウェハ面内の温度
均一性を向上させるための改良に関する。
【従来の技術】
縦型の気相成長装置というのは、石英などのリアクタの
中にカーボンなどのサセプタを設け、サセプタ上に半導
体ウエノ・を置いて、原料ガスを上から下へ流し、熱、
光、プラズマなどでガスを励起して、反応生成物の薄膜
を半導体ウェハの上に堆積させるものである。 原料ガスの流れが上から下へ向うので縦型という。サセ
プタの上面にウェハを置くようなタイプを対象とする。 サセプタの上に複数枚のウエノ・を円環状に並べるもの
をパンケーキ型% 1枚のウェハをサセプタ中央に置く
ものを枚葉式という。本発明は後者の改良である。 サセプタ、ウェハの近傍で原料ガスを励起しなければな
らない。最もよく用いられるのは熱による励起である。 熱によって励起するので熱CVD法と呼ぶこともある。 本発明は加熱機構を問題にする。 従来は、第3図に示すような高周波誘導加熱が用いられ
た。リアクタ1の中に、ウェハを置いたサセプタ4を回
転シャフト5によって回転可能に支持する。原料ガスを
上から下へ流しながら、高周波コイル3に高周波電流を
流す。良導体であるサセプタ4に渦電流が流れるので熱
が発生する。 この熱によりウェハ2が加熱される。 サセプタ4を回転し円周方向の温度均一性を高める。 このような高周波誘導加熱方式は、サセプタ4や、リア
クタ1の内部の構造が単純であるという利点がある。 高周波誘導加熱によるものは、たとえば実開昭63−5
1432 (S 63.4.7公開)、特開昭62−8
5422(S 62.4.18公開)などがある。 しかし高周波コイルによる誘導加熱方式は、次の欠点が
ある。コイルに高周波電流を流すことでサセプタの中に
電流が発生するが、電流の表皮効果によりサセプタ内部
の位置によって発熱量が異なる。このためウェハ面内の
温度が均一になりにくい。 コイルの巻き方を工夫することにより、僅かな調整が可
能であるが、それでもウェハの面内での温度を均一にす
ることは難しい。 気相成長に於て、温度は重要なファクターである。ウェ
ハ面内で温度がバラついていると、成長した薄膜の膜厚
もバラつくし、電気的特性も不均一になってしまう。 サセプタを抵抗加熱ヒータによって加熱するようにした
ものも提案されている。たとえば特開昭63−2783
22号である。これは渦巻状のカーボン抵抗ヒータをサ
セプタの中に収容したものである。 抵抗加熱であり、ヒータはサセプタの極めて近くにある
ので、ヒータの形状を工夫して、ウェハ面内での温度均
一性を上げることができる。 しかし、ヒータがサセプタの中に収容されるから、ウェ
ハの直径Wに対して、ヒータの直径Hをあまり大きくす
ることができない。第4図に抵抗加熱式のものの概略断
面図を示す。サセプタの直径Sに対して、ウェハの直径
Wが十分小さければ、W/Hが小さくなるので、ウェハ
面内での温度均一性を上げることができよう。しかし、
W/Sを小さくすると、サセプタを大きくしなければな
らないので、装置が大がかりになる。W/Sは0.4〜
0.6程度であろう。すると、ウェハ直径Wがヒータの
直径Hに近くなる。 ヒータ直径Hが比較的小さいので、ウェハ面内での均一
性が十分でない。ウェハの中央で高温に、周縁で低温に
ならざるを得ない。
【発明が解決しようとする課題】
枚葉式の縦型気相成長装置において、成長薄膜のウェハ
面内での膜厚、電気的特性を一様にするため、成長時の
温度均一性を高める事が、本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
本発明の気相成長装置は、 (1)真空に引くことができ上方に原料ガス入口、下方
に排ガス出口を有する縦型のリアクタと、(2)リアク
タの中に鉛直方向に回転自在に設けられた回転シャフト
と、 (3)回転シャフトによって支持され上面に一役のウェ
ハを載置すべきサセプタと、 (4)  サセプタ内部に設けられサセプタを裏面から
加熱する抵抗加熱ヒータと、 (5)抵抗加熱ヒータに給電するための電極と、(6)
抵抗加熱ヒータの上方でサセプタの下面に取付けられ中
央部に凹部を有するバッファ板とよりなり、 (7)  バッファ板とサセプタ裏面は周縁部に於ては
密着し、中央部では前記凹部によって生ずる空間である
バッファ層を介して対向するようにしている。 第1図に本発明の気相成長装置のサセプタ近傍の構造原
理図を示す。 ウェハ2を載置するサセプタ4は、内部に空間を有し、
ここに抵抗加熱ヒータ6が設けられる。 バッファ板8がサセプタ4の裏面に固着されている。バ
ッファ板8の中央には凹部があり、ここが熱伝導を抑制
するバッファ層となる。
【作 用】
抵抗加熱ヒータ6によってサセプタ4を下から輻射熱に
よって加熱する。 輻射熱はまずバッファ板8に当りこれによって吸収され
る。バッファ板8から熱は伝導によって上面にあるサセ
プタ4、に伝わる。 単なる−様な熱伝導であれば、サセプタ4の中央部が高
温に、周縁部が低温になる。 しかし、本発明では、バッファ板8の中央に凹部があり
、サセプタ中央裏面との間に空間が生じる。この空間が
熱伝導を遮断するノ゛くツ7ア層となる。バッファ層1
0において、輻射によって熱は伝わるが、熱伝導に比較
すれば伝熱量が少なくなる。 このためサセプタ中央部への過剰な熱の供給が抑制され
る。これとは反対に、サセプタの周縁部は熱伝導により
、十分な熱量が供給される。 サセプタの中央部からの熱の逃げは上方に向う輻射だけ
であり、伝導による熱損失は少ない。 しかし、サセプタの周縁部からの熱の逃げは、熱伝導に
よるサセプタ側面に向うものが多い。このため、サセプ
タの周縁部へはより多くの熱を与えなければならない。 本発明においては、バッファ層10の作用で、サセプタ
中央部への給熱が抑制されるので、サセプタ上面での温
度が均一になる。このためウェハの面内温度分布も均一
になる。 ヒータからサセプタの中央部、周縁部に対する伝熱の態
様を第1表に示す。前者をA、後者をBとする。 第1表 サセプタ中央部(A)、周縁部(B)に対する
ヒータからの伝熱の態様 ただしく1)〜(6)の数字は第1図中の矢印で示す熱
の移動に対応するものである。 中央部を伝わるAの場合、バッファJ’W10が大きい
熱抵抗となるので、熱の移動が抑制される。 単位時間、単位断面積あたりの伝熱量をVA、 V。 で表わすと、 MA (VB である。φAはバッファ層の直径である。直径φAの内
部の熱移動をA、外部の熱移動をBと表現している。
【実 施 例] 第2図によって本発明の詳細な説明する。 リアクタ1は石英など耐熱耐圧容器である。縦長の容器
であって、原料ガス入口が上方に、排ガス出口が下方に
ある。いずれも簡単のため図示しない。 リアクタ1の内部に1枚のウェハ2を載置すべきサセプ
タ4がある。これは中空の天井のある円筒形のサセプタ
である。回転昇降自在の回転シャフト5によりサセプタ
4を支持する。 サセプタの内部にヒータ6がある。これはサセプタ4の
裏面を輻射によって加熱するための抵抗加熱ヒータであ
る。カーボンである事が多い。 抵抗加熱ヒータ6は、電極11によって下方から支持さ
れている。電極11、抵抗加熱ヒータ6は同転しない。 抵抗加熱ヒータ6の下方には、複数枚の耐熱金属板でで
きたりフレクタ7が設けられる。これはヒータ6の下方
に向う輻射熱を反射して、熱の有効利用を図るためのも
のである。Ta%MO7どで作られる。 サセプタ4は、天井のある円筒形であるから、上面と側
面とを有する。ウェハ2はサセプタ上面のウェハ凹部1
3に置かれる。サセプタ4の上面を専ら加熱できればよ
いので、抵抗加熱ヒータ6はサセプタ4の上面に対向す
るように設置されている。 サセプタ4に直接輻射熱が当らないように、サセプタ4
の上面の裏側にバッファ板8が取付ボルト9によって固
着されている。 バッファ板8は中央部上面に直径φa1深さbの凹部1
2を有する。この部分がバッファKj1oとなるO バッファ板8の凹部12の存在する部分には適数のガス
抜き***14が穿孔されている。 バッファ板8は耐熱性の材料であればよ<、C%T&s
 MOなどを用いる事ができる。例えばサセプタと同じ
材料であるカーボンCを用いることができる。 バッファ板の厚みCについて述べる。厚みCが浮すざる
と、熱の伝導が遅くなり、応答性が悪くなる。薄すざる
と、中央部への伝熱A、周縁部への伝熱Bに差異が生じ
ない。 凹部の直径φaは、ウェハの直径Wによる。φa〈Wで
あるが、ウェハ面内で温度を均一にするため、試験を重
ねてφaを決定する。 【発明の効果】 サセプタの下に抵抗加熱ヒータを設け、サセプタの下面
にバッファ板を設けている。バッファ板の中央部にはバ
ッファ層があるので、中央部での熱の伝導が抑制される
。このため、サセプタの面内での温度均一性が向上する
。−従って、ウェハ面内での温度も均一になる。この装
置を使うことにより、膜厚や電気的特性が面内で均一な
薄膜気相成長を行うことができる。 サセプタの厚みを半径rの函数として変化させても、同
様な効果が得られるかもしれない。しかし、サセプタは
円筒形(天井を有する)の大きい部材であるから、厚み
を半径rの函数D (r)として変えるにしても、数多
くのものを作ることは難しい。 本発明では、単純な板であるバッファ板を用いる。バッ
ファ板の凹部深さb1直径φaは、ウエノ)の直径W、
ウェハの材質、成長させるべき薄膜が変更されるごとに
変更しなければならない。バッファ板であれば、b、φ
aの少しずつ異なるものをいくらでも容易に作る事がで
きるので、最適値を簡単に求める事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の気相成長装置のサセプタの部分の原理
構成図。 第2図は実施例にかかるサセプタ部分の縦断面図。 第3図は公知の高周波誘導加熱方式の気相成長装置の概
略断面図。 り 第4図は内部に抵抗加熱ヒータを有するサセの例を示す
縦断面図。 1・・・・・・リアクタ 2・・・・・・ウェハ 3・・・・・・高周波コイル 4・・・・・・サセプタ 5・・・・・・回転シャフト 6・・・・・・抵抗加熱ヒータ 7・・・・・・リフレクタ 8・・・・・・バッファ板 9・・・・・・取付ボルト 10・・・・・・バッファ層 11・・・・・・電 極 12・・・・・・凹 部 13・・・・・・ウェハ凹部 14・・・・・・ガス抜き*** W・・・・・・ウェハ直径 H・・・・・・ヒータ直径 S・・・・・・サセプタ直径 φa・・・・・・バッファ層直径 プ C・・・・・・ バッファ板厚み b・・・・・・ バッファ層厚み 発 明 者 久 保 田 清 西 川 公 人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 真空に引くことができ上方に原料ガス入口、下方に排ガ
    ス出口を有する縦型のリアクタと、リアクタの中に鉛直
    方向に回転自在に設けられた回転シャフトと、回転シャ
    フトによつて支持され上面に一枚のウェハを載置すベき
    サセプタと、サセプタ内部に設けられサセプタを裏面か
    ら加熱する抵抗加熱ヒータと、抵抗加熱ヒータに給電す
    るための電極と、抵抗加熱ヒータの上方でサセプタの下
    面に取付けられ中央部に凹部を有するバッファ板とより
    なり、バッファ板とサセプタ裏面とは周縁部において密
    着し、中央部では前記凹部によつて生ずる空間であるバ
    ッファ層を介して対向するようにした事を特徴とする気
    相成長装置。
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