JPS60116778A - Chemical deposition and device - Google Patents

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 □本発明ば□基板上に物質の層を付着させる方法及び装
置に関する□も゛のであって、更に詳細には、単結晶基
板上に物□質を化学蒸着（ＣＶＤ）させる技術□に関す
る□ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for depositing a layer of material on a substrate, and more particularly relates to a method and apparatus for depositing a layer of material on a single crystal substrate by chemical vapor deposition (CVD). ) is related to the technology □.

基板上に物質の層を化学蒸着させることは従来公知で漬
る。基板の１例としては、半導体装置の製造″に使用す
る単結晶シリコン切片がある。It is well known in the art to chemically vapor deposit layers of material onto a substrate. One example of a substrate is a single crystal silicon slice used in the manufacture of semiconductor devices.

この様な切片紘現□在７５〜１００絽の直径であるが、
将来直径２００　ｍｓを越えるものが製造されると予測
されている。これらのシリコン切片は約０．５關の厚さ
である。この様な基板を迅速に化学蒸着用温度（９０ｏ
−１，３００℃）に加熱し且つ室温に冷却させることは
半導体業界にとっての主要な技術的課題である。The diameter of such a section is currently 75 to 100 rugs,
It is predicted that devices with diameters exceeding 200 ms will be manufactured in the future. These silicon sections are about 0.5 inch thick. Such substrates can be quickly heated to chemical vapor deposition temperature (90oC).
-1,300° C.) and cooling to room temperature is a major technical challenge for the semiconductor industry.

単結晶基板上に付着される物質は、エピタキシャル（基
板と同一の結晶方位を有する）であるか、多結晶（多数
の異なった結晶方位から成る領域を有している）である
か、又は非晶質（基本的に何等結晶構造を有するもので
はない）とすることが可能である。Materials deposited on a single crystal substrate can be epitaxial (having the same crystal orientation as the substrate), polycrystalline (having regions of many different crystal orientations), or non-crystalline. It can be crystalline (basically not having any crystal structure).

本発明は、特に、単結晶シリコン基板上に付着形成され
るエピタキシャル単結晶シリコンフィルムに適用される
ものであるが、本発明は、又、単結晶、多結晶又は非晶
質フィルムを付着形成する為に任意の薄い平坦な基板を
加熱する場合に適用することも可能である。Although the invention has particular application to epitaxial single crystal silicon films deposited on single crystal silicon substrates, the invention also applies to depositing single crystal, polycrystalline or amorphous films. Therefore, it can also be applied to heating any thin and flat substrate.

従来技術においては、基板を担体ないしはテセゾタ上に
載置し、該担体を９００〜ｔ　、　３００℃に加熱する
。処理ガスが連続的に処理室内に導入され、加熱された
担体及び基板と反応して基板上に物質を付着させ、副産
物が処理室から排出される。次いで、処理ガスが処理室
から排気され、基板を取シ出す為に基板を載置した担体
を冷却する。処理室の壁を担体よシもかカシ低い温度に
維持し−でそこに付着が行なわれることを最小とする。In the prior art, the substrate is placed on a carrier or treadmill and the carrier is heated to 900-300°C. A processing gas is continuously introduced into the processing chamber, reacts with the heated carrier and substrate to deposit materials on the substrate, and by-products are discharged from the processing chamber. Processing gas is then exhausted from the processing chamber to cool the carrier on which the substrate is placed in order to remove the substrate. The walls of the processing chamber are maintained at a lower temperature than the carrier to minimize deposition thereon.

担体を加熱する為に３つの加熱方法が使用されておＬ（
１）処理室の内側又は外側にコイルを設けて行なう誘導
加熱、（２）処理室の内側又は外側にコイルを設けて行
なう抵抗加熱、（３）処理室の外側に設けられた赤外綜
うンノによる輻射加熱、がある。Three heating methods are used to heat the carrier.
1) Induction heating performed by installing a coil inside or outside the processing chamber, (2) Resistance heating performed by installing a coil inside or outside the processing chamber, (3) Infrared heating installed outside the processing chamber. There is radiant heating.

誘導加熱の場合、処理室の内側又は外側に設けたコイル
から発生する高周波電磁波を誘導結合によって担体又は
サセプタを加熱する。抵抗加熱の場合、コイルを介して
の電流の流れに対する抵抗によってコイルを加熱する。In the case of induction heating, a carrier or susceptor is heated by inductive coupling of high-frequency electromagnetic waves generated from a coil provided inside or outside a processing chamber. In resistive heating, the coil is heated by resistance to the flow of current through the coil.

加熱用コイルは、通常、担体のｌ端側に配設され、基板
が反対側に配設される。両方の場合に、熱エネルギは輻
射、気体中伝導、固体一固体伝導によって基板へ伝達さ
れる。The heating coil is usually arranged on the l-end side of the carrier, and the substrate is arranged on the opposite side. In both cases, thermal energy is transferred to the substrate by radiation, conduction in gases, and solid-to-solid conduction.

輻射加熱の場合、基板を担体上に載置させ、処理室の外
側に位置させた加熱ランプによって発生され且つ基板及
び担体へ直接的に照射される略一様で非合焦の輻射エネ
ルギフィールドによって加熱される。In the case of radiant heating, the substrate is placed on a carrier and heated by a substantially uniform, unfocused radiant energy field generated by a heating lamp located outside the processing chamber and irradiated directly onto the substrate and the carrier. heated.

誘導及び抵抗加熱方法における問題は、基板及びエピタ
キシャルシリコン層の両方に不所望の結晶欠陥が発生す
るということである。これらの欠陥は誘起される熱応力
によって発生されるものである。担体及び基板を介して
熱エネルギ束が流れることにょル、基板が湾曲しその周
辺部で非接触状態となる。端部で非接触状態となるので
、端部での温度が更に減少し、その際に基板内の放射方
向の温度差及び熱エネルギ束を増加させる。湾曲によっ
て明らかな如く、この応力が結晶の弾性強度を越えると
、転位が起こ）結晶のすベシが発生する。A problem with induction and resistive heating methods is that they create unwanted crystal defects in both the substrate and the epitaxial silicon layer. These defects are caused by induced thermal stress. As the thermal energy flux flows through the carrier and the substrate, the substrate curves and becomes out of contact at its periphery. Due to the non-contact condition at the edges, the temperature at the edges further decreases, thereby increasing the radial temperature difference and the thermal energy flux within the substrate. When this stress exceeds the elastic strength of the crystal, as evidenced by the curvature, dislocations occur and the crystal collapses.

シリコン基板及びエピタキシャル層内の転位乃至はすベ
シは不純物の集積点であると考えられ、それは基板から
最終的に製造されるパイポーラトランジスタにおけるダ
イオードリーク及び１又はエミッタ・コレクメ短絡の原
因となル得る。更に、ＭＯｓデバイスの場合、すベシは
電気的なリーク電流を発生させ、それがｒバイスの性能
を著しく劣化させることがある。従って、基板内及びエ
ピタキシャル成長された層内における転位を減少ないし
は排除することは製造上の欠陥を減少させ、半導体デバ
イス又は回路の性能及び信頼性の向上させ、又製造コス
トを減少させる上で重要である〇 一方〜加熱ラングを処理室の外側に配置して行なう輻射
加熱方法では、担体のみならず基板を直接的に加熱する
ので基板内の熱応力が減少される。しかしながら、この
方法は直径が７５〜１００ｍ迄の基板に対しては良かっ
たが、直径１００龍以上の基板においてすベシの発生を
排除するものでは無かった６輻射によって加熱されるシ
ステムにおいては基板紘担体よシも著しく高温である。Dislocations in the silicon substrate and epitaxial layers are considered to be impurity accumulation points, which may cause diode leakage and emitter-to-emitter shorts in the bipolar transistors ultimately fabricated from the substrate. obtain. Furthermore, in the case of MOs devices, the bias can generate electrical leakage currents that can significantly degrade the performance of the r-device. Therefore, reducing or eliminating dislocations within the substrate and epitaxially grown layers is important in reducing manufacturing defects, improving the performance and reliability of semiconductor devices or circuits, and reducing manufacturing costs. On the other hand, in a radiation heating method in which a heating rung is placed outside the processing chamber, not only the carrier but also the substrate is directly heated, so thermal stress within the substrate is reduced. However, although this method was good for substrates with a diameter of 75 to 100 m, it did not eliminate the occurrence of scratches on substrates with a diameter of 100 m or more. The temperature of the carrier is also extremely high.

一層寸法及び重量の大きい基板が担体に接触する部分に
おいては過剰な温度勾配が発生し、接触点近傍で結晶の
すべりが発生することがある。更に、よ多温度の低す指
体を加熱する為に基板を介して担体へ流れる熱流束が高
い為に基板が湾曲する。特に、直径の大きな基板の場合
、この湾曲のみによってもすベルを発生させるのに十分
である。Excessive temperature gradients may occur where the larger sized and heavier substrate contacts the carrier, and crystal slippage may occur near the point of contact. Furthermore, the substrate is curved due to the high heat flux flowing through the substrate to the carrier to heat the finger which is at a much lower temperature. Particularly in the case of large diameter substrates, this curvature alone is sufficient to generate bells.

輻射加熱における別の欠点としては）処理室内に塩素が
存在する場合には、加熱された基板の裏側から担体へ物
質が移動することであるＯこの物質移動は高温の物体か
ら低温の物体へ起こる。輻射加熱の場合、基板の方が担
体よシも温度が高いので、基板から担体へ物質が移動す
る。この様な物質移動の結果、成る積の好ましからざる
元素が処理室内に浮遊されて同じ又は爾後の加熱処理中
に基板を汚染することがあるＯ一方、誘導又は抵抗加熱
の場合（は、担体乃至はサセプタが基板よシも高温であ
る。従って、処理中に、担体から基板の裏側へ物質が移
動する。この裏側の物質移動によって基板の裏側がシー
ルされる。この様なシールが行なわれることは、成る種
の半導体装置を製造する上の利点である。Another disadvantage of radiant heating is that if chlorine is present in the processing chamber, there will be mass transfer from the back side of the heated substrate to the carrier. This mass transfer occurs from a hot object to a cold object. . In the case of radiant heating, the temperature of the substrate is higher than that of the carrier, so substances move from the substrate to the carrier. As a result of such mass transfer, undesirable elements can become suspended within the processing chamber and contaminate the substrate during the same or subsequent heat treatment.On the other hand, in the case of induction or resistance heating (which The susceptor is at a higher temperature than the substrate. Therefore, during processing, material is transferred from the carrier to the back side of the substrate. This backside material transfer seals the back side of the substrate. This is an advantage in manufacturing certain types of semiconductor devices.

本発明は上述した如き問題を回避するか冬は実質的に緩
和することを目的とするものである０応力の発生を回避
する為に、最小の量の温度勾配でもって基板を加熱して
いる。従って、基板内に結晶のすベルや転位が発生する
ことを回避している。更に、本発明は担体乃至はサセプ
タと基板との間の物質の移動を制御することを可能とし
ている。このことは従来存在することの無かった様な柔
軟性を化学蒸着（ＣＶＯ）プロセスに付加させている。The present invention aims to avoid or substantially alleviate the problems described above by heating the substrate with a minimal amount of temperature gradient to avoid the generation of zero stress. . Therefore, generation of crystal bells and dislocations within the substrate is avoided. Furthermore, the invention makes it possible to control the movement of substances between the carrier or susceptor and the substrate. This adds flexibility to the chemical vapor deposition (CVO) process that did not previously exist.

従って、本発明は、基板上に物質の層を付着形成させる
為に薄い平坦な基板を高温度に一様に加熱する方法及び
装置を提供することを目的とする。この場合の付着され
る物質はエピタキシャルであっても、多結晶であっても
、非晶質であっても良い。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for uniformly heating a thin, flat substrate to a high temperature in order to deposit a layer of material on the substrate. The deposited material in this case may be epitaxial, polycrystalline, or amorphous.

本発明は、大略、化学蒸着（ＣＶＤ）装置に関するもの
であシ、該装置が、基板を保持する為の基板担体と、前
記基板担体を介して前記基板を加熱する第１手段と、前
記基板に渡って実質的に一様に分布し合焦された輻射エ
ネルギによって前記基板を直接的に加熱する第２手段と
、前記担体と前記基板の周シに制御環境を与える為に前
記担体を包囲する手段とを有することを特徴とするもの
である。前記第２加熱手段として、例えば楕円反射器の
様な合焦反射器及びその照射エネルギの波長が殆んど１
Ｇ、０００１以下のものである輻射ランプを使用すると
良い。The present invention generally relates to a chemical vapor deposition (CVD) apparatus, the apparatus comprising: a substrate carrier for holding a substrate; a first means for heating the substrate via the substrate carrier; a second means for directly heating the substrate with focused radiant energy substantially uniformly distributed over the substrate; and surrounding the carrier to provide a controlled environment around the carrier and the substrate. The invention is characterized in that it has means for. The second heating means includes a focusing reflector such as an elliptical reflector, and the wavelength of the irradiation energy thereof is approximately 1.
It is preferable to use a radiant lamp with a rating of G,0001 or less.

本発明は、又、基板上に物質を付着形成させる方法に関
するものであって、該方法が、処理室内の担体上に少な
くとも１個の基板を載置させ、前記担体を介して前記基
板を加熱し、前記基板上に実質的に一様に輻射エネルギ
を分布させる為に合焦された少なくとも１個の輻射エネ
ルギ源から前記基板を相補的に加熱し、前記処理室内に
処理ガスを導入して化学蒸着によって前記基板上に物質
を付着させ、前記処理室から処理ガスと不必要な排出物
を排気することを特徴とするものである。The present invention also relates to a method for depositing a substance on a substrate, the method comprising placing at least one substrate on a carrier in a processing chamber and heating the substrate via the carrier. complementary heating the substrate from at least one focused radiant energy source to substantially uniformly distribute radiant energy over the substrate, and introducing a process gas into the process chamber. The method is characterized in that a substance is deposited on the substrate by chemical vapor deposition, and process gases and unnecessary emissions are evacuated from the process chamber.

以下、添付の図面を参考に本発明の異体的実施の態様に
付いて詳細に説明する。第１図は本発明の１実施例を示
したものであって、封止板２が中心軸１９の周シを回転
する台座１６上にサセプター乃至担体６を支持している
。処理ガスは制御コンソール（不図示）からインレット
パ？−トｌを介して本システム内に導入され、１個又は
それ以上の排気ポー）１７から排出される。Hereinafter, alternative embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows one embodiment of the present invention, in which a sealing plate 2 supports a susceptor or carrier 6 on a pedestal 16 that rotates around a central shaft 19. Processing gas is supplied to the inlet gas from the control console (not shown). - is introduced into the system via the exhaust port 17 and is exhausted through one or more exhaust ports) 17.

処理室紘、封止板２と、オプションのマルチ窓８．９及
び再製可能なシール３を具備した着脱自在の石英容器４
とで画定されている。石英容器４が透明な場合には窓は
不要である。石英容器４は、図示した如くｌ端を１個の
封止板で閉塞するペルジャー型の構成であっても良いし
、又２個又はそれ以上の封止板を使用する管状タイプの
構成であっても良い。A removable quartz container 4 equipped with a processing chamber hole, a sealing plate 2, an optional multi-window 8.9 and a reproducible seal 3
It is defined by. If the quartz container 4 is transparent, no window is required. The quartz container 4 may have a Pelger type structure in which the l end is closed with one sealing plate as shown in the figure, or it may have a tubular type structure using two or more sealing plates. It's okay.

基板７がサセプタ乃至担体６上に載置されている。特別
の形状を持った凹所内に基板が収納される。これらの四
所は基板内における熱勾配を最小とする様に構成されて
おシ、今日の誘導及び抵抗加熱システムにおいて散見さ
れる。A substrate 7 is placed on the susceptor or carrier 6. The substrate is housed in a specially shaped recess. These four locations are designed to minimize thermal gradients within the substrate and are commonly found in today's induction and resistance heating systems.

コイル５は多領域抵抗ヒータであっても、又は高周波誘
導コイルであっても良い。コイルカバー１５はコイル５
を保護すると共に担体乃至サセプタ６から分離させてい
る。処理室２，４は、適宜の醪ンｆ（不図示）によって
ｌ　ｔｏｒｒ以下刃１ら７，６００　ｔｏｒｒ　（１０
気圧）以上の絶対圧力で操作することが可能である。例
示的に示した適宜の位置に設けられたファン１３が所要
のシステム音μ分を冷却する。コイル５内の冷却チャン
ネルもシステムの他の部分を冷却する為に使用すること
が可能である。The coil 5 may be a multi-zone resistance heater or a high frequency induction coil. Coil cover 15 is coil 5
is protected and separated from the carrier or susceptor 6. The processing chambers 2 and 4 are heated to 7,600 torr (10
It is possible to operate at absolute pressures greater than (atmospheric pressure). A fan 13, shown by way of example, provided at a suitable location provides cooling for the required system sound μ. Cooling channels within coil 5 can also be used to cool other parts of the system.

コイル５からのエネルギが担体乃至サセプタ６を加熱す
る。従来技術における如く略合焦されていない輻射エネ
ルギフィールドを使用することによって下側から輻射加
熱することによシ担体乃至サセプタ６を下側からも加熱
することが可能である。この場合に拡、コイル５を除去
し、１個又はそれ以上の不合焦の輻射エネルギランプと
置換する。Energy from the coil 5 heats the carrier or susceptor 6. It is also possible to heat the carrier or susceptor 6 from below by radiant heating from below by using a substantially unfocused radiant energy field as in the prior art. In this case, the expansion coil 5 is removed and replaced by one or more unfocused radiant energy lamps.

本発明では、又、反射器１１によって反射され且つ合焦
される輻射ランｆ１２からの相補的エネルギを与えてお
シ、このエネルギは軸１９と垂直なサセプタ乃至は担体
６の表面上に実質的に一様に分布される。輻射ランフ’
１２のエネルギスペクトルは、石英容器又は窓による吸
収を最小とし且つシリコンによる吸収を確保する為にそ
の射出されたエネルギの殆んどが１０　、　ＯＯＱ　Ｘ
以下の波長である様に選択されている。コンラソドーハ
ノビア（Ｃｏｎｒａｄ　−Ｈａｎｏｖｉａ　）　、米国
、ニューツヤ−シー、ニューワーク、が製造しているキ
セノンアークラングはこの点所望の輻射特性を有するも
のである。このランプの場合、典型的に、それから射出
されたエネルギの少なくとも５０チはｔｏ、ｏｏｏＸ以
下の波長を有している。The invention also provides complementary energy from the radiation run f12 which is reflected and focused by the reflector 11, which energy is substantially on the surface of the susceptor or carrier 6 perpendicular to the axis 19. uniformly distributed. Radiant lamp'
The energy spectrum of 12 is such that most of the emitted energy is 10, OOQ
The following wavelengths are selected. The xenon arclang manufactured by Conrad-Hanovia, Newark, New York, USA, has the desired radiation characteristics in this regard. For this lamp, typically at least 50 t of the energy emitted therefrom has a wavelength of less than to, oooX.

反射器１１が輻射エネルギを合焦させ、従ってエネルギ
はペルツヤ−容器４の上部窓８を介して通過する。合焦
用反射器１１は楕円形状をしておシ、ランフ’１２と共
に、封止板２と石英容器４とによって形成されている処
理室の中心軸１９上に配置されている。反射器１１とラ
ング１２とを軸１９に沿って移動させ条と共に反射器１
１とランプ１２との間の距離を変化させることによって
、ランデ１２のエネルギが合焦され、従ってエネルギ束
は基板７上に渡って実質的に一様である０点線でビーム
線１８を示した如く、反射器１１の合焦機能は、輻射エ
ネルギがサセプタ乃至担体６の可及的に広い面積に渡っ
て一様に分布する様に決定される。このことが１度に処
理すべき基板ウェハ７の数を最大とすることを可能とし
ている・ 楕円型反射器は、ビチェルインダストリーズ（Ｐｌｃｈ
ｅｌｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　）　、米国、カリフォ
ルニア、ランチョカリフォルニア、の様な会社力ら市販
されている。勿論、これらの反射器は、特定のシステム
の条件に基づいて特別に構成することも可能でおる。A reflector 11 focuses the radiant energy so that it passes through the upper window 8 of the Pelzer container 4. The focusing reflector 11 has an elliptical shape and is arranged along with the lamp 12 on the central axis 19 of the processing chamber formed by the sealing plate 2 and the quartz container 4. By moving the reflector 11 and the rung 12 along the axis 19, the reflector 1
By varying the distance between 1 and the lamp 12, the energy of the land 12 is focused, so that the energy flux is substantially uniform over the substrate 7, indicated by the beam line 18 at 0 dotted line. Thus, the focusing function of the reflector 11 is determined in such a way that the radiant energy is distributed uniformly over the widest possible area of the susceptor or carrier 6. This makes it possible to maximize the number of substrate wafers 7 to be processed at once.
It is commercially available from companies such as Ell Industries, Rancho California, California, USA. Of course, these reflectors can also be specially configured based on the requirements of a particular system.

温度セン？ＩＯを使用してフィードバック構成によって
コイル５への供給電源を温度制御している。温度センサ
ｌＯは、輻射源１２からの基板ウェハ７の研磨表面から
の反射光から遮蔽され且つそれによって影響を受けない
様に構成されている。従って、処理室４の内部又は外部
に位置させることの可能なセンチｌＯは、センサｌＯを
担体乃至サセプタ６上に合焦させることによって遮蔽さ
れ得る。基板上に合焦させることによってセンサｌＯは
基板７の温度を直接的に測定することが可能であるが、
セン＋ｊｌＯはランフ”１２から射出される輻射によっ
て影響を受けることが無いものでなければならない。こ
のことは、基板７の真の黒体輻射によって基板温度を測
定する為に、ランプの波長と著しく異なる波長に敏感な
センサを使用することによって確保される。この様な温
度センナは、イルコンインコーホレイテッド（Ｉｒｃｏ
ｎ　、　Ｉｎｅ、　）　、米国）イリノイ、スコーギー
、の様な製造業者から入手することが可能である。Temperature sensor? The temperature of the power supplied to the coil 5 is controlled by a feedback configuration using the IO. The temperature sensor lO is configured to be shielded from and unaffected by the reflected light from the radiation source 12 from the polished surface of the substrate wafer 7. Therefore, centimeters 10, which can be located inside or outside the processing chamber 4, can be shielded by focusing the sensor 10 on the carrier or susceptor 6. By focusing on the substrate, the sensor IO can directly measure the temperature of the substrate 7,
Sen+jlO must be unaffected by the radiation emitted from the lamp 12. This means that since the substrate temperature is measured by the true blackbody radiation of the substrate 7, it is significantly different from the wavelength of the lamp. This is ensured by using sensors sensitive to different wavelengths.Such temperature sensors are available from Irco Incorporated.
It is available from manufacturers such as Scorgi, Inc., Illinois, USA).

基板７の温度が所望値よシも低いと、サセプタ乃至担体
６の下側のコイル５からのエネルギが増加される。温度
が所望値よシも高い場合には、エネルギ出力が低下され
る。この様に、処理環境内において定常状卵が得られる
。１例として、処理室の周囲にオプションで付加的な反
射器１４を設け、処理室から逃げるエネルギを戻させる
ことによってエネルギを節約すると良い〇動作に付いて
説明すると、担体乃至サセプタ６から基板７へ照射され
るエネルギは、合焦反射器ｉｉを具備した輻射ランｆ１
２がらの相補的輻射によって部分的にバランスされる。If the temperature of the substrate 7 is lower than the desired value, the energy from the coil 5 below the susceptor or carrier 6 is increased. If the temperature is higher than the desired value, the energy output is reduced. In this way, stationary eggs are obtained within the processing environment. As an example, an optional additional reflector 14 may be provided around the processing chamber to save energy by returning energy escaping from the processing chamber. In operation, from the carrier or susceptor 6 to the substrate 7. The energy irradiated to the radiation run f1 equipped with the focusing reflector ii
It is partially balanced by the complementary radiation of the two.

この構成は基板を介しての正味の熱流束を最小とし、従
って熱応力を最小とさせる。輻射２ン７’１２及び反射
器１１　、１４からの輻射エネルギは、基板をその全表
面に渡って加熱することに貢献し、基板内の放射方向の
熱勾配を減少させる。内壁上への付着を最小とさせる為
に、石英容器４を冷却して最適の温度に調節する。This configuration minimizes the net heat flux through the substrate and therefore minimizes thermal stress. The radiant energy from the radiant 2'7'12 and the reflectors 11, 14 contributes to heating the substrate over its entire surface, reducing the radial thermal gradient within the substrate. The quartz container 4 is cooled and adjusted to an optimum temperature in order to minimize adhesion on the inner walls.

ランプ１２から射出される相補的エネルギとサセプタ乃
至担体６から射出されるエネルギと相対的に適宜調節す
ることによって、直径が２００ＩＩＩを越えるウェハの
場合でもエピタキシャルシリコンを付着させる際にすベ
ルを発生させずに加熱を行なうことが可能である。この
様な性能は半導体業界における既存の技術で拡達成不可
能である。By appropriately adjusting the complementary energy emitted by the lamp 12 and the energy emitted from the susceptor or carrier 6, it is possible to generate bells when depositing epitaxial silicon even on wafers with diameters exceeding 200 mm. It is possible to perform heating without heating. Such performance is not achievable with existing technology in the semiconductor industry.

上述すると共に第１図に示した如き構成において、直径
１２５ｎ＋のシリコンウェハ上に、１，１００℃でのＨ
Ｃｔエツチングに続いて１，０８０℃でジクロロン２ン
（８１Ｈ２Ｃｔ２）プロセスを行なうこトニよって、１
０ミクロンの厚さのエピタキシャル層を付着形成させた
。この場合に、基板及び付着形成した層内にすベルや転
位欠陥の発生は見られなかった。サセプタのエネルギ束
は約１００ｗ、”　ｉ　ｎ　２であシ、ラングからの相
補的エネルギ束は約２３　Ｗ／ｉｎ２であった。その他
の試験から判明したことであるが、結晶のすベルを発生
させずにエピタキシャルシリコンの付着を行なう為に、
直径が最大１２５ｎ＋迄のシリコンウェハを１，１６０
℃を越えて一層高温度に加熱することが可能である。In the configuration described above and shown in FIG.
Ct etching was followed by a dichlororon (81H2Ct2) process at 1,080°C.
A 0 micron thick epitaxial layer was deposited. In this case, no bells or dislocation defects were observed on the substrate or in the deposited layer. The energy flux of the susceptor was about 100 W, which was 100 W/in2, and the complementary energy flux from the rung was about 23 W/in2.As other tests have shown, In order to attach epitaxial silicon without causing
1,160 silicon wafers with a diameter of up to 125n+
It is possible to heat to higher temperatures beyond 0.degree.

本発明によれば、基板の中心部と周辺部との間に２５℃
以下の放射方向温度差で基板ウェハを加熱するという所
期の目的を達成することが可能である。この温度差は、
基板内に変形が生じその結果結晶の転位を発生させる前
の理論的に計算された温度差である・現在名のところ１
大型（直径１００１１１以上）の半導体基板ウェハに対
する半導体製造における処理時間拘束条件の下で仁の様
に低い放射方向温度・差は得ることが可能ではなかった
。According to the present invention, there is a temperature of 25° C. between the center and the periphery of the substrate.
It is possible to achieve the intended purpose of heating the substrate wafer with a radial temperature difference of: This temperature difference is
This is the theoretically calculated temperature difference before deformation occurs in the substrate, resulting in crystal dislocation.Currently named 1
It has not been possible to obtain such a low radial temperature/difference under processing time constraints in semiconductor manufacturing for large (diameter 100111 or more) semiconductor substrate wafers.

本発明によれに１更に、サセプタ乃至担体と基板との間
の物質の移動を制御することを可能としている。コイル
５からのエネルギ束及び合焦させた１個又はそれ以上の
ランプからのエネ゛ルギ束を調節することによって、基
板７と担体乃至サセプタ６との間の相対的な温度差を設
定する。これによシ物・質移動の方向が決定され、この
様な柔軟性は従来の化学蒸着処理技術には存在しなかっ
た。The present invention also makes it possible to control the movement of substances between the susceptor or carrier and the substrate. By adjusting the energy flux from the coil 5 and from the focused lamp or lamps, the relative temperature difference between the substrate 7 and the carrier or susceptor 6 is set. This determines the direction of mass transfer, a flexibility that does not exist in conventional chemical vapor deposition processing techniques.

第１図及び第２図に示した如く、一様な加・熱と物質移
動制御という利点の他に、本発明は基板を迅速に加熱す
ることを可能にするという効果も有している。加熱を行
、なう為にエネルギが担体乃至サセプタ上に反射によシ
戻されるので、エネルギは一層能率的に使用されでいる
。更に、本シス≠ムを低圧力で動作させる場合には、ラ
ンプからの輻射エネルギを調節して担体乃至はす゛セゾ
タのみからの低い熱伝達効率と合わせることが可能であ
る。As shown in FIGS. 1 and 2, in addition to the advantages of uniform heating and controlled mass transfer, the present invention also has the advantage of allowing the substrate to be heated quickly. Energy is used more efficiently because it is reflected back onto the carrier or susceptor to provide heating. Moreover, when the system is operated at low pressures, it is possible to adjust the radiant energy from the lamps to match the low heat transfer efficiency from the carrier or the separator alone.

第２図は本発ＢＡ′の別の実施例を示している・この場
合、封止板２２と、石英容器２９と、１個又は複数個の
ガスインレッ）　２１Ａ　、　２１Ｂと、排気ポート３
７と、温度センサ３ｏと、冷却ファン３３と、反射器３
４とは、第１図に示した実施例における始゛応するもの
と同一の機能を有しくいる。第２−の装置は筒型の反応
容器であって、担体乃至サセプタ２６は大略截頭円錐又
は円筒形状をしている。基板２７は担体乃至サセプタ２
６の外表′面゛上のパンク列内に載置されている。第２
図に示した例では、基板２７は担体乃至サセグタ２６０
周シに３列に配列されている。これらの列の数及び配置
線基板の直径及び容器の寸法によって支配される。FIG. 2 shows another embodiment of the present BA'; in this case, a sealing plate 22, a quartz container 29, one or more gas inlets 21A, 21B, and an exhaust port 3 are shown in FIG.
7, temperature sensor 3o, cooling fan 33, and reflector 3
4 has the same function as the corresponding one in the embodiment shown in FIG. The second device is a cylindrical reaction vessel, and the carrier or susceptor 26 has an approximately truncated conical or cylindrical shape. The substrate 27 is a carrier or susceptor 2
It is placed in the row of punctures on the outer surface of 6. Second
In the illustrated example, the substrate 27 is a carrier or sussegrator 260.
They are arranged in three rows around the circumference. The number and arrangement of these rows is governed by the diameter of the substrate and the dimensions of the container.

エネルギはコイル２５によって与えられるが、これらの
コイルは銹導型でおっても抵抗加熱型であっても良い。Energy is provided by coils 25, which may be of the induction or resistance heating type.

これらのコイル２５はコイルカバー３５内に位置されて
おシ、該カバー３５はオプションによシ封止板２２でシ
ールすることが可能である。コイル２５をシールするこ
とによって、容器２９及び封止板２２で形成される処理
室とは異なった圧力で操作することが可能である。筒型
担体乃至サセプタ２６は容器の中心軸３９の周シを回転
する。These coils 25 are located within a coil cover 35, which can optionally be sealed with a sealing plate 22. By sealing the coil 25 it is possible to operate at a different pressure than the processing chamber formed by the container 29 and the sealing plate 22. The cylindrical carrier or susceptor 26 rotates around a central axis 39 of the container.

この様な筒型反応容器は、従来技術においては、コイル
２５を設けること無しに使用されていた。その代わシに
、石英容器２９の外側でその周シに輻射ランプを設け、
２７ノからの非合焦輻射を内部方向の基板に向かって照
射させていた。Such a cylindrical reaction vessel was used without providing a coil 25 in the prior art. Instead, a radiant lamp is provided around the outside of the quartz container 29,
Unfocused radiation from 27 mm was irradiated inward toward the substrate.

基板を均一に加熱する為に基板が一様なエネルギ東向に
露呈されるものと考えられていた。It was believed that the substrate would be exposed to uniform energy in an easterly direction to uniformly heat the substrate.

本発明では、コイル２５に対する相補的エネルギ源とし
て輻射ランプ２２を使用している。各２ンプ２２及び反
射器３１は基板の特定の列に対して配設されておシ、従
って、点線のビーム線３８で示した如く、基板が一連の
ランプ２２の前を通過する際に、ランプの合焦されたエ
ネルギはその列内の基板の表面に渡って実質的に一様に
分布される。これらのラング２２のノ々ンクは、中心軸
３９周シの石英容器２９を取り巻いている。The present invention uses a radiant lamp 22 as a complementary energy source to the coil 25. Each lamp 22 and reflector 31 is arranged for a particular row of the substrate, so that as the substrate passes in front of the series of lamps 22, as shown by the dashed beam line 38, The focused energy of the lamps is distributed substantially uniformly over the surfaces of the substrates within the column. The nozzles of these rungs 22 surround the quartz container 29 around the central axis 39.

合焦された加熱用ランプをこの様に配設することによっ
て、従来可能であったよシも基板２７に与えられるエネ
ルギの分布を一層一様なものとすることを確保すること
を可能としている。By arranging the focused heating lamps in this manner, it is possible to ensure a more uniform distribution of the energy applied to the substrate 27 than was previously possible.

本発明の実施例を種々変形することが可能である。例え
ば、第１図のラング１２をリング状のラングで置換する
ことが可能であシ、その場合には中心軸１９に対し垂直
に位置させその中心を中心軸１９と一致させる。楕円状
ミラーの他に、他のタイプの合焦光学装置を使用するこ
とが可能であシ、例えば他のタイプのミラーや、レンズ
や、又はミラーとレンズの組み合せ等を使用することが
可能である。Various modifications to the embodiments of the invention are possible. For example, it is possible to replace the rung 12 in FIG. Besides elliptical mirrors, other types of focusing optics can be used, such as other types of mirrors, lenses, or combinations of mirrors and lenses. be.

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
だが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
ではなく、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。Although specific embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention should not be limited only to these specific examples, and various modifications may be made without departing from the technical scope of the present invention. Of course, it is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の１実施例であるペルジャー型の化学蒸
着反応容器を示した断面図、第２図は本発明の別の実施
例である筒型の化学蒸着反応容器を示した断面図、であ
る。 （符号の説明） ２：制止板　４：石英容器 ５：コイル　６：担体（サセプタ） ７：基　板　ｌＯ：温度センサ ｌｌ：反射器　１２：輻射ラング ミ １ ＦＩＧ、１ ＦＩＧ　２゜FIG. 1 is a sectional view showing a Pelger type chemical vapor deposition reaction vessel which is one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a cylindrical chemical vapor deposition reaction vessel which is another embodiment of the present invention. , is. (Explanation of symbols) 2: Stop plate 4: Quartz container 5: Coil 6: Carrier (susceptor) 7: Substrate 1O: Temperature sensor 1: Reflector 12: Radiation Langmi 1 FIG, 1 FIG 2°

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、　１個又はそれ以上の基板上に物質の層を付着形成
する装置において、前記基板を保持する基板担体と、前
記基板担体を介して前記基板を加熱する第１手段と、同
時的に前記基板上に合焦された輻射エネルギを実質的に
一様に分布させることによって前記担体及び基板を加熱
する第２手段と、前記担体の周シに制御環境を与える為
に前記担体を包囲する手段とを有することを特徴とする
装置。 ２、上記第１項において、前記第２加熱手段が、少なく
ともその５０チのエネルギがｌｏ、ｏｏｏ　Ｘよシ短い
波長である少なくとも１個の輻射ラングを有することを
特徴とする装置。 ３、上記第１項において、前記第２加熱手段広前記エネ
ルギが前記基板及び担体上に実質的に一様に分布する様
に前記輻射エネルギが合焦される様に前記輻射ラングと
関連した反射器を有していることを特徴とする装置。 ４、　上記第３項において、前記反射器が楕円状である
ことを特徴とする装置◎ ５、　上記第４項において、前記基板担体が前記包囲手
段の中心軸に対して実質的に垂直であシ、且つ前記反射
器及び輻射ランプが実質的に前記中心軸に沿って位置さ
れていることを特徴とする装置。 ６、上記第５項において、前記包囲手段の外側に反射手
段を配置し前記包囲手段からの輻射エネルギを前記包囲
手段へ戻すことを特徴とする装置。 ７、上記第３項において、前記基板担体は前記基板を実
質的に垂直なパンク列に保持し、前記第２加熱手段は複
数個の輻射エネルギ源とそれに関連した反射器とを有し
ておシ、各輻射エネルギ源及びそれに関連した反射器と
は前記輻射エネルギ源が所定の列の基板上に実質的に一
様にエネルギを分布させるべ（合隼される、様に配設さ
れていることを特徴とする装置。 ８、上記第７項において、各列内の前記基板が前記包囲
手段の縦軸の周シに配設されておシ、各輻射エネルギ源
が所定の列の基板上にエネルギを実質的に一様に分布さ
せる様に各行が前記縦軸の周シを銚記輻射エネルギ源及
びそれと関連する反射器と相対的に回転されることを特
徴とする装置。 ９、上記第１項において、前記第１加熱手段に接続され
ている前記輻射エネルギ源からの反射光によって影響を
受けることのない温度センサを設け、前記基板の温度を
制御することを特徴とする装置。 １０、上記第１項において、前記第１加熱手段に接続さ
れている前記輻射エネルギ源からの反射光を受光しない
様に温度センナを配置させ、前記基板の温度を制御する
ことを特徴とする装置。 １１、上記第１項において、前記第１加熱手段が前記基
板担体の前記基板と反対側から前記基板及び基板担体を
加熱することを特徴とするシし １２、上記第１１項において、前記第１加熱手段が高周
波電源に誘導的に接続された導電性コイルであることを
特徴とする装置。 １３、上記第１１項において、前記第１加熱手段がそζ
を通過する電液に対する抵抗によって加熱される導電性
コイルであることを特徴とする装置。 １４、上記第ｉｔ項において、前記第１加熱手段が非合
焦輻射エネルギ源であることを特徴とする装置。 １５、基板上に物質を付着させる方法において、処理包
囲体内の担体上に少なくとも１個の基板を載置し、前記
担体を介して前記基板を加熱し、少なくとも１個の輻射
エネルギ源からの輻射エネルギを前記基板上に実質的に
一様、　に分布、させるべ、〈合焦させて前記基板を相
補的に加熱し、前記処理包囲体内に処理ガスを導入し、
その際に化学蒸着によって前記基板上に物質を付着させ
ることを特徴とす□る方法。 １６、上記第１５項において、前記相補的な加゛熱工程
が少なくとも１個の□輻射エネルギランプと楕円型反射
器とによって行なわれることを特徴とする方法。 １７、上記第１６項において、前記輻射エネルギランプ
が射出するエネルギのタカくとも５０％が１０．０００
Ｘ以下の波長であることを特徴とする方法０ １Ｂ、上記第１５項において、温度制御を行なう為に前
記基板の温度をそニタすることを特徴とする方法。 １９、上記第１８項において、前記温度制御を行なう場
合に、前記ランプから射出されるエネルギの波長と異な
った波長で前記処理包囲体から射出されるエネルギを検
知することを特徴とする方法。 列、上記第１８項におりて、前記温度制御を行なう場合
に、前記輻射エネルギ源からの前記基板によって反射さ
れたエネルギを受けることを回避することによって前記
処理包囲体から射出されるエネルギを検知することを特
徴とする方法・Claims: 1. An apparatus for depositing a layer of material on one or more substrates, comprising: a substrate carrier for holding the substrate; and first means for heating the substrate via the substrate carrier. and a second means for heating the carrier and substrate by simultaneously substantially uniformly distributing focused radiant energy onto the substrate, and for providing a controlled environment around the circumference of the carrier. and means for surrounding said carrier. 2. The apparatus according to item 1, wherein the second heating means has at least one radiant rung whose energy is at least 50 degrees shorter than lo, ooo. 3. In accordance with paragraph 1 above, the second heating means is wide and reflective associated with the radiant rung so that the radiant energy is focused such that the energy is distributed substantially uniformly over the substrate and carrier. A device characterized by having a container. 4. The device according to item 3 above, characterized in that the reflector is elliptical. 5. The device according to item 4 above, wherein the substrate carrier is substantially perpendicular to the central axis of the enclosing means. and wherein the reflector and the radiant lamp are located substantially along the central axis. 6. The device according to item 5 above, characterized in that a reflecting means is disposed outside the enclosing means to return the radiant energy from the enclosing means to the enclosing means. 7. In paragraph 3 above, the substrate carrier holds the substrate in a substantially vertical row of punctures, and the second heating means includes a plurality of radiant energy sources and associated reflectors. each radiant energy source and its associated reflector are arranged such that the radiant energy sources are arranged to distribute energy substantially uniformly over a given row of substrates; 8. In the above item 7, the substrates in each row are disposed around the longitudinal axis of the enclosing means, and each radiant energy source is provided on the substrates in a predetermined row. 9. An apparatus characterized in that each row is rotated relative to the radiant energy source and its associated reflector around the longitudinal axis to substantially uniformly distribute the energy. 10. The apparatus according to claim 1, wherein a temperature sensor is provided that is not affected by reflected light from the radiant energy source connected to the first heating means to control the temperature of the substrate. . The apparatus according to item 1 above, wherein a temperature sensor is arranged so as not to receive reflected light from the radiant energy source connected to the first heating means to control the temperature of the substrate. 11. In the above item 1, the first heating means heats the substrate and the substrate carrier from a side of the substrate carrier opposite to the substrate. An apparatus characterized in that the heating means is a conductive coil inductively connected to a high frequency power source. 13. In the above item 11, the first heating means is
A device characterized in that it is an electrically conductive coil heated by resistance to an electrical liquid passing through it. 14. The apparatus according to item it above, wherein the first heating means is an unfocused radiant energy source. 15. A method for depositing a substance on a substrate, including placing at least one substrate on a carrier within a processing enclosure, heating the substrate through the carrier, and applying radiation from at least one radiant energy source. distributing energy substantially uniformly over the substrate, including: complementary heating the substrate in a focused manner and introducing a process gas into the process enclosure;
□A method characterized in that the substance is deposited on the substrate by chemical vapor deposition. 16. The method of claim 15, wherein the complementary heating step is performed by at least one □ radiant energy lamp and an ellipsoidal reflector. 17. In the above item 16, at least 50% of the energy emitted by the radiant energy lamp is 10.000
Method 0 1B, characterized in that the wavelength is less than or equal to 19. The method according to item 18 above, characterized in that when performing the temperature control, energy emitted from the processing enclosure is detected at a wavelength different from the wavelength of the energy emitted from the lamp. Paragraph 18 above, wherein when performing said temperature control, detecting energy emitted from said processing enclosure by avoiding receiving energy reflected by said substrate from said radiant energy source; A method characterized by