(57)【要約】【課題】チャンバの出口部の内壁において、ウォールデポの発生を抑制可能なエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法およびその装置を提供する。【解決手段】チャンバの天井板の上面を、２枚の整流板によって入口領域部と中央領域部と出口領域部との３つに区分し、これらに冷却水を個別供給する。その際、出口領域部への冷却水の温度を中央領域部への冷却水の温度より高めるので、出口部の温度が従来より高まり、出口部の内壁で、反応ガスが内壁に接触して生成される分解生成物の堆積量が減り、入口部の内壁でのウォールデポの発生を抑制できる。【選択図】図１
2010177432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長ガスの流れに沿って、該成長ガスの入口部と、シリコンウェーハの水平載置用のサセプタが収納される中央部と、前記成長ガスの出口部との３つに区分されたエピタキシャル成長用チャンバを冷却するエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置において、
前記エピタキシャル成長用チャンバは、天井板と底板と左右の側板とから区画された断面が矩形状の通路として構成され、
前記天井板の上面を、前記入口部に対応する入口領域部と、前記中央部に対応する中央領域部と、前記出口部に対応する出口領域部との３つに区分するとともに、前記入口領域部と前記中央領域部と前記出口領域部とに、冷却水を個別に供給する冷却水供給手段と、
前記出口領域部へ供給される冷却水の温度を、前記中央領域部へ供給される冷却水より高い温度に制御する水温制御手段とを備えたエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置。
【請求項２】
前記中央領域部へ供給される冷却水の温度を１０℃〜２０℃とし、
前記出口領域部へ供給される冷却水の温度を、前記中央領域部へ供給される冷却水の温度より１℃〜２０℃高くした請求項１に記載のエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置。
【請求項３】
成長ガスの流れに沿って、該成長ガスの入口部と、シリコンウェーハの水平載置用のサセプタが収納される中央部と、前記成長ガスの出口部との３つに区分されたエピタキシャル成長用チャンバを冷却するエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法において、
前記エピタキシャル成長用チャンバは、天井板と底板と左右の側板とから区画された断面が矩形状の通路から構成され、
前記天井板の上面が、前記入口部に対応する入口領域部と、前記中央部に対応する中央領域部と、前記出口部に対応する出口領域部との３つに区分され、
前記出口領域部へ供給される冷却水の温度の方が、前記中央領域部へ供給される冷却水の温度より高くなるように水温を制御し、前記入口領域部と前記中央領域部と前記出口領域部とに冷却水を個別に供給するエピタキシャル成長チャンバの冷却方法。
【請求項４】
前記中央領域部へ供給される冷却水の温度を１０℃〜２０℃とし、
前記出口領域部へ供給される冷却水の温度を、前記中央領域部へ供給される冷却水の温度より１℃〜２０℃高くした請求項３に記載のエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法およびその装置、詳しくはシリコンウェーハの水平載置用のサセプタが、長さ方向の中央部に収納されたエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サセプタに載置された複数枚のシリコンウェーハを誘導加熱しながら、各ウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させるミニバッチ式の気相エピタキシャル成長装置が知られている。この装置は、天井板と底板と左右の側板とから区画された矩形通路状のチャンバ（エピタキシャル成長用チャンバ）を本体とする。チャンバは一般に石英からなる。チャンバの長さ方向の中央部（中間部）には、垂直な回転軸を中心にして回転し、かつ上面に複数枚のシリコンウェーハが水平載置される円板形状のサセプタが収納されている。チャンバの一端部には、成長ガス（キャリアガス、反応ガス）の入口部が設けられ、チャンバの他端部には成長ガスの出口部が設けられている。また、チャンバの外壁には、チャンバ内での熱光の反射効率を高めるため、金メッキが施されている。
【０００３】
エピタキシャル膜の成長時には、まず各シリコンウェーハを、サセプタの上面にその回転軸を中心とした同心円上に水平に載置する。次に、垂直な回転軸を中心にしてサセプタを回転させながら、高周波コイルに通電してサセプタを誘導加熱し、各シリコンウェーハを１０００〜１２００℃に加熱しつつ、成長ガスをチャンバ内に流す。その途中、ウェーハ表面のシリコンとソースガスの成分とが反応し、ウェーハ表面に単結晶シリコンからなるエピタキシャル膜が成長する。
【０００４】
ミニバッチ式の気相エピタキシャル成長装置では、エピタキシャル成長中のチャンバの過剰な加熱を避けるため、冷却水によるチャンバの直接的な冷却が行われている。従来のチャンバ水冷装置としては、例えば、チャンバの入口側と出口側とにフランジ部を配設し、チャンバの上方から天井板の上面に、チャンバ全域にわたり一定温度（例えば２０℃）の冷却水を流すものが知られている（例えば特許文献１）。天井板の上面の中央部に落下した冷却水は、その直後に両側方へ分かれ、チャンバの天井面と両側板を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−４５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、エピタキシャル成長中のチャンバは、サセプタや各シリコンウェーハの輻射熱で加熱される中央部に比べて、反応ガスが導入される入口部と、反応ガスが導出される出口部との方が低温の領域になっている。
このような温度分布を有するチャンバの天井板に、上方から天井板の全面にわたって水温が等しい冷却水を均一流量で流しても、天井板の面内での温度差はほとんど変化しない。その結果、このようなチャンバの部分的な温度差を原因として、チャンバの出口部の内壁にウォールデポ（ウォールデポジション）が発生していた。
【０００７】
ここでいうウォールデポとは、チャンバの内壁に接触した反応ガスが熱分解し、その分解生成物（シリコンの生成物）が内壁に堆積する現象をいう。この現象が生じた内壁部分は、デポ・エッチング反応が活性化され、チャンバの他の部分より短期間で石英が劣化する。チャンバの中央部を通過中に高温に加熱された成長ガスは、開口する出口部で冷却される。そのため、チャンバの出口部において、分解生成物が内壁に堆積し易くなっていた。
また、前述したようにチャンバの外壁には、金メッキが施されている。しかしながら、チャンバの高温加熱された中央部では、その金メッキが熱により変色劣化し、剥がれが生じていた。
【０００８】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、チャンバの天井板の上面を、入口部に対応する入口領域部と、中央部に対応する中央領域部と、出口部に対応する出口領域部との３つに区分すればよいことに想到した。そして、出口領域部へ供給される冷却水の温度を、中央領域部へ供給される冷却水の温度より高くなるように制御すれば、チャンバの出口部の内壁でのウォールデポの発生が抑制できることを知見し、この発明を完成させた。
しかも、出口領域部に供給される冷却水の温度を、中央領域部より１℃〜２０℃高く（中央領域部を出口領域部より１〜２０℃低く）すれば、チャンバの中央部において、金メッキの熱による変色劣化に伴う熱光の反射効率の低下や、金メッキの剥がれを抑制できることを知見し、この発明を完成させた。
【０００９】
この発明は、チャンバの出口部の内壁において、ウォールデポの発生を抑制することができるエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法およびその装置を提供することを目的としている。
また、この発明は、エピタキシャル成長時の加熱を原因としたチャンバの中央部での金メッキの変色劣化や剥がれを抑制することができるエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法およびその装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、成長ガスの流れに沿って、該成長ガスの入口部と、シリコンウェーハの水平載置用のサセプタが収納される中央部と、前記成長ガスの出口部との３つに区分されたエピタキシャル成長用チャンバを冷却するエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置において、前記エピタキシャル成長用チャンバは、天井板と底板と左右の側板とから区画された断面が矩形状の通路として構成され、前記天井板の上面を、前記入口部に対応する入口領域部と、前記中央部に対応する中央領域部と、前記出口部に対応する出口領域部との３つに区分するとともに、前記入口領域部と前記中央領域部と前記出口領域部とに、冷却水を個別に供給する冷却水供給手段と、前記出口領域部へ供給される冷却水の温度を、前記中央領域部へ供給される冷却水より高い温度に制御する水温制御手段とを備えたエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置である。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、チャンバの天井板の上面を、入口領域部と中央領域部と出口領域部との３つに区分し、その後、冷却水供給手段によって冷却水を３つの領域部へ個別に供給する。このとき、水温制御手段により、出口領域部へ供給される冷却水の温度を、中央領域部へ供給される冷却水の温度より高く制御する。これにより、従来のように、天井板の成長ガス流れ方向の全長にわたって同一温度の冷却水を供給する場合に比べて、チャンバの出口部の内壁の温度が高まる。その結果、エピタキシャル成長用の反応ガスがチャンバの内壁に接触し、熱分解されて得られる分解生成物が、その内壁に堆積し難くなる。すなわち、入口部の内壁におけるウォールデポの発生を抑制することができる。
【００１２】
エピタキシャル成長用チャンバとしては、サセプタに水平載置される複数枚のシリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を同時に成長させるミニバッチ式のものなどを採用することができる。その他、サセプタに横置きされた１枚のシリコンウェーハの表面に、エピタキシャル膜を成長させる枚葉式のチャンバでもよい。
エピタキシャル成長用チャンバの加熱方式としては、誘導加熱方式を採用することができる。エピタキシャル成長用チャンバの素材としては、石英などを採用することができる。エピタキシャル成長用チャンバは、天井板と底板と左右の側板とから区画された矩形通路であれば、その形状、サイズなどは任意である。
【００１３】
シリコンウェーハとしては、例えば単結晶シリコンウェーハ、多結晶シリコンウェーハなどを採用することができる。
「入口部に対応する入口領域部」とは、天井板のうち、チャンバの入口部を構成する領域部分の上面をいう。
「中央部に対応する中央領域部」とは、天井板のうち、チャンバの中央部を構成する領域部分の上面をいう。
「出口部に対応する出口領域部」とは、天井板のうち、チャンバの出口部を構成する領域部分の上面をいう。
【００１４】
成長ガスは、水素ガスなどのキャリアガスと、反応ガスとの混合ガスである。反応ガスとしては、ＳｉＨ４ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、ＳｉＣｌ４ガス、ＳｉＨＣｌ３ガスなどを採用することができる。また、成長ガスには、所定のドーパントガス（ＰＨ３ガスまたはＢ２Ｈ６ガス）を混入してもよい。
サセプタの素材としては、例えばカーボン製の基材にＳｉＣがコーティングされたものなどを採用することができる。サセプタは、例えば表裏面が平坦かつ互いに平行な平板でも、中央部に凹形状のザグリ部が形成されたものでもよい。
サセプタは、チャンバの通路長さ方向の中間部（中央部）で、シリコンウェーハが水平配置される横置式のウェーハ支持用の円形板材または円環状板材である。
【００１５】
冷却水としては、例えば水道水、超純水、エチレングリコール水などを採用することができる。
入口領域部、中央領域部および出口領域部に供給される冷却水の流量は、チャンバのサイズ、加熱温度などにより任意に変更される。例えば、天井板の上面全域において、単位面積当たり同じ（均一な）流量としてもよい。これによれば、各領域部に供給される各冷却水の温度の影響が明白となる。
入口領域部、中央領域部および出口領域部に供給される冷却水の温度は、例えば、入口領域部用の冷却水（高温系冷却水）が２５℃〜３５℃、中央領域部用の冷却水（低温系冷却水）が１０℃〜２０℃、出口領域部用の冷却水（高温系冷却水）が２０℃〜３０℃である。整流部材を用いて、入口領域部、中央領域部および出口領域部を区分してもよい。
整流板の素材としては、例えば、石英、テフロン（登録商標）などを採用することができる。
【００１６】
整流板の形状、サイズなどは任意である。天井板の上面に２枚の整流板を立設することで、３つの領域部に供給された冷却水が混ざり合わない。しかも、例えば入口側と出口側とにフランジ部が配設されたチャンバを用いて、天井板の上面に冷却水を入口部から出口部へ流したとき、冷却水が出口側のフランジ部に衝突して生じるような冷却水のよどみも発生しない。
冷却水供給手段としては、例えば、冷却水を圧送するポンプ式のものを採用することができる。具体的には、１つのタンク内の冷却水をチャンバへポンプ圧送し、その途中、分配弁により冷却水を３つの流れに分け、その後、３つに分配された冷却水を各領域部に個別に供給する。
水温制御手段としては、例えば、サーモスタット、温度センサによるシーケンス制御などを採用することができる。
【００１７】
出口領域部へ供給される冷却水を、中央領域部へ供給される冷却水より高くする場合、その温度（温度差）は任意である。ただし、これらの温度差が２０℃を超えれば、冷却不足によりウォールデポが促進されるため、出口領域部での金メッキはがれが促進される。これらの好ましい温度差は、１０℃〜２０℃である。この範囲であれば、出口領域部と中央領域部の境界での温度差の勾配が適切であるので、チャンバにストレスを与えず、チャンバが割れるような不具合が発生し難い。なお、出口領域部への冷却水の温度と、中央領域部への冷却水の温度とは、従来の冷却水の温度（２０℃）を基準とし、中央領域部用の冷却水はその基準温度より低温となるように制御する一方、出口領域部用の冷却水はその基準水温より高温となるように制御した方が好ましい。これにより、反応室内の温度に近い温度で冷却するので、チャンバ内壁が結露し難くなる。
【００１８】
また、エピタキシャル成長（デポジション）工程中の入口領域部と中央領域部と出口領域部に供給される各冷却水の温度と、エピタキシャル成長後の半導体ウェーハを取り出して、チャンバやサセプタをクリーニングする工程における前記入口領域部と中央領域部と出口領域部との各冷却水の温度とを変化させ、クリーニング工程中の入口部と出口部のエッチングを促進させる。これにより、チャンバやサセプタのウォールデポの発生をさらに抑制することができる。出口領域部の冷却水の温度は、デポジション工程中よりクリーニング工程中を高くした方が好ましい。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記中央領域部へ供給される冷却水の温度を１０℃〜２０℃とし、前記出口領域部へ供給される冷却水の温度を、前記中央領域部へ供給される冷却水の温度より１℃〜２０℃高くした請求項１に記載のエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置である。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、中央領域部へ供給される冷却水の温度を従来の水温より低い１０℃〜２０℃としたので、エピタキシャル成長時の加熱を原因としたチャンバの中央部での金メッキの変色劣化や剥がれを抑制することができる。
しかも、出口領域部へ供給される冷却水の温度を中央領域部より１℃〜２０℃高くしたので、出口部の内壁におけるウォールデポの発生を抑制しながら、上述した中央部での金メッキの変色劣化や剥がれを抑制することができる。
【００２１】
中央領域部へ供給される冷却水の温度が２０℃を超えれば、チャンバの中央部における金メッキはがれが促進される。出口領域部へ供給される冷却水の温度が中央領域部への冷却水より１℃未満では、チャンバの出口部の内壁におけるウォールデポが促進される。また、出口領域部へ供給される冷却水の温度が中央領域部へ供給される冷却水より２０℃を超える温度であれば、チャンバの出口領域部における金メッキのはがれが生じる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、成長ガスの流れ方向へ向かって、該成長ガスの入口部と、シリコンウェーハの水平載置用のサセプタが収納される中央部と、前記成長ガスの出口部との３つに区分されたエピタキシャル成長用チャンバを冷却するエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法において、前記エピタキシャル成長用チャンバは、天井板と底板と左右の側板とから区画された断面が矩形状の通路から構成され、前記天井板の上面が、前記入口部に対応する入口領域部と、前記中央部に対応する中央領域部と、前記出口部に対応する出口領域部との３つに区分され、前記出口領域部へ供給される冷却水の温度の方が、前記中央領域部へ供給される冷却水の温度より高くなるように水温を制御し、前記入口領域部と前記中央領域部と前記出口領域部とに冷却水を個別に供給するエピタキシャル成長チャンバの冷却方法である。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、チャンバの天井板の上面を、入口領域部と中央領域部と出口領域部との３つに区分し、その後、これらの領域部に冷却水を個別に供給する。その際、出口領域部へ供給される冷却水の温度が、中央領域部へ供給される冷却水の温度より高くなるように水温を制御する。これにより、天井板の成長ガス流れ方向の全長にわたって同一温度の冷却水を供給する従来の場合に比べて、チャンバの出口部の内壁の温度が高まる。その結果、出口部の内壁におけるウォールデポの発生を抑制することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、前記中央領域部へ供給される冷却水の温度を１０℃〜２０℃とし、前記出口領域部へ供給される冷却水の温度を、前記中央領域部へ供給される冷却水の温度より１℃〜２０℃高くした請求項３に記載のエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法である。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１および請求項３に記載の発明によれば、チャンバの天井板の上面を、入口領域部と中央領域部と出口領域部との３つに区分し、各領域部に冷却水を個別に供給する。その際、出口領域部へ供給される冷却水の温度が、中央領域部へ供給される冷却水の温度より高くなるように制御するので、天井板の成長ガス流れ方向の全長にわたって同一温度の冷却水を供給する従来の場合に比べて、チャンバの出口部の内壁の温度が高まる。その結果、出口部の内壁において、エピタキシャル成長用の反応ガスがこの内壁に接触して生成される分解生成物の堆積量の減少が生じ、チャンバの出口部の内壁におけるウォールデポの発生を抑制することができる。
【００２６】
請求項２および請求項４に記載の発明によれば、中央領域部へ供給される冷却水の温度を従来より低い１０℃〜２０℃としたので、エピタキシャル成長時の高温加熱を原因とした、チャンバの中央部における金メッキの変色劣化や剥がれを抑制することができる。しかも、出口領域部へ供給される冷却水の温度を中央領域部へ供給される冷却水の温度より１℃〜２０℃高くしたので、チャンバの中央部の金メッキの変色劣化や剥がれを抑制しながら、出口部の内壁におけるウォールデポの発生の抑制を同時に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施例１に係るエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置の斜視図である。
【図２】この発明の実施例１に係るエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置のチャンバ部分の縦断面図である。
【図３】この発明の実施例１に係るエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置のチャンバ部分の平面図である。
【図４】この発明の実施例１に係るエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置のチャンバ部分のウォールデポ領域および金メッキ剥離領域を示す平面図である。
【図５】この発明の実施例１に係るエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置によるチャンバの外壁位置とその外壁温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例】
【００２９】
図１〜図３において、１０はこの発明の実施例１に係るエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置（以下、冷却装置）で、この冷却装置１０は、サセプタ１１に載置された８枚のシリコンウェーハ１２を誘導加熱しながら、各ウェーハ１２の表面にエピタキシャル膜１３を成長させるミニバッチ式の気相エピタキシャル成長装置１４に搭載されている。
気相エピタキシャル成長装置１４は、天井板１５と底板１６と左右の側板１７とから区画された矩形通路状のチャンバ（エピタキシャル成長用チャンバ）１８を本体とする。チャンバ１８は石英からなり、チャンバ１８の長さ方向（反応ガスの流れ方向）の中央部（中間部）１９には、垂直な回転軸２０を中心にして回転し、かつ上面のうち、回転軸２０を中心とした同心円上に８枚のシリコンウェーハ１２が水平載置される円板形状のサセプタ１１が収納されている。
【００３０】
チャンバ１８の長さ方向の一端部には、開口端にフランジ部２１が形成された成長ガス（キャリアガス（Ｈ２ガス）、反応ガス（ＳｉＨＣｌ３ガス））の入口部２２が設けられている。チャンバ１８の長さ方向の他端部には、開口端に別のフランジ部２１が形成された成長ガスの出口部２３が設けられている。チャンバ１８の外壁には、チャンバ１８内での熱光の反射効率を高めるため、金メッキが施されている。
【００３１】
また、チャンバ１８の天井板１５の上面には、入口部２２に対応する入口領域部２４と、中央部１９に対応する中央領域部２５と、出口部２３に対応する出口領域部２６との３つに区分するカギ括弧形状の２枚の整流板２７が、チャンバ１８の長さ方向へ離間して立設されている。両整流板２７の高さは、両フランジ部２１と略同じ高さである。また、両整流板２７の両端部は互いに近接する方向へ屈曲している。出口領域部２６は、入口領域部２４より表面積が小さい。入口領域部２４と中央領域部２５と出口領域部２６とには、冷却水供給手段２８により供給された冷却水が個別に供給されることになる。冷却水供給手段２８は、従来の冷却水（２０℃）より温度が低い１５℃の低温系冷却水ａが貯液された第１タンク２９と、従来の冷却水より温度が高くかつ低温系冷却水ａより１０℃高い２５℃の高温系冷却水ｂが貯液された第２タンク３０と、第１タンク２９内の低温系冷却水ａを中央領域部２５へ送水する第１送水管３１と、第１送水管３１の途中に設けられた第１ポンプＰ１と、第２タンク３０内の高温系冷却水ｂを入口領域部２４および出口領域部２６へ送水する第２送水管３２と、第２送水管３２の途中に設けられた第２ポンプＰ２とを有している。
【００３２】
低温系冷却水ａと高温系冷却水ｂとは、水温制御手段３３によって、出口領域部２６へ供給される高温系冷却水ｂの温度が、中央領域部２５へ供給される低温系冷却水ａの温度より１０℃だけ高く設定されている。
水温制御手段３３は、第１タンク２９の液面下にそれぞれ配置された第１温度センサ３４および第１サーモスタット３５と、第２タンク３０の液面下にそれぞれ配設された第２温度センサ３６および第２サーモスタット３７と、第１温度センサ３４からの検出信号（液温信号）に基づき、第１サーモスタット３５により第１タンク２９内の低温系冷却水ａの温度を制御するとともに、第２温度センサ３６からの検出信号に基づき、第２サーモスタット３７により第２タンク３０内の高温系冷却水ｂの温度を制御する制御部３８とを有している。
【００３３】
次に、図１〜図５を参照して、この発明の実施例１に係るエピタキシャル成長用チャンバの冷却装置１０を用いたエピタキシャル成長用チャンバの冷却方法を説明する。
あらかじめ、第１温度センサ３４および第２温度センサ３６からの各検出信号に基づき、制御部３８から第１サーモスタット３５および第２サーモスタット３７へ温度制御指令を出し、第１タンク２９内の低温系冷却水ａを１５℃、第２タンク３０内の高温系冷却水ｂを２５℃としておく。
エピタキシャル膜１３の成長時には、まず各シリコンウェーハ１２を、サセプタ１１の上面にその回転軸２０を中心とした同心円上に水平に載置する。次に、回転軸２０を中心にしてサセプタ１１を回転させながら、図示しない高周波コイルに通電し、サセプタ１１を誘導加熱して各シリコンウェーハ１２を１１００℃に加熱する。この状態で成長ガスを入口部２２の開口からチャンバ１８内に５０〜２００リッタ／分（ｓｌｍ）で流す。その途中、ウェーハ表面のシリコンとソースガスの成分とが反応し、ウェーハ表面に単結晶シリコンからなるエピタキシャル膜１３が１μｍ以上成長する。
【００３４】
このエピタキシャル膜１３の成長中、気相エピタキシャル成長装置１４では、エピタキシャル成長中のチャンバ１８の過剰な高温化を避けるため、冷却水によるチャンバ１８の直接的な冷却が行われている。具体的には、第１ポンプＰ１を作動し、２枚の整流板２７により区画された中央領域部２５のチャンバ幅方向の中間部分に、第１タンク２９の低温系冷却水ａを上方から供給する。一方、第２ポンプＰ２を作動し、一方のフランジ部２１と一方の整流板２７とにより区画された入口領域部２４のチャンバ幅方向の中間部分と、他方のフランジ部２１と他方の整流板２７とにより区画された出口領域部２６のチャンバ幅方向の中間部分とに、第２タンク３０の高温系冷却水ｂを上方からそれぞれ供給する。天井板１５の上面に落下した各冷却水は、その直後、チャンバ１８の両側方へ向かって二手に分かれ、チャンバ１８の両側板１７を冷却する（図１および図４）。
【００３５】
その際、中央領域部２５の幅方向の中間部に投下された低温系冷却水ａは、チャンバ幅方向の両外方への移動中に、中央領域部２５を介して、サセプタ１１やシリコンウェーハ１２の輻射熱で加熱された反応ガスとの熱交換により昇温する。この炉は誘導加熱方式であるので、カーボン製のサセプタ１１のみが直接加熱され、その輻射過熱により、シリコンウェーハ１２やチャンバ１８の内壁が加熱される。よって、チャンバ上面で温度が上昇する部分は、主にサセプタ１１の上部のみとなる。そのため、チャンバ１８の冷却効率を変える（異なった温度の冷却水を用いる）場合には、サセプタ１１の上部とその他の部分とに区分けする方が好ましい。すなわち、輻射熱がチャンバ１８の内壁面に垂直方向から直接当たる部分と、その他の部分とに分けて熱交換すれば、チャンバ内の温度を均一に保持し易く、ウォールデポをさらに低減することができる。また、出口領域部２６の幅方向の中間部に投下された高温系冷却水ｂも、チャンバ幅方向の両外方へ移動中に、天井板１５の出口領域部２６を介して、高温のサセプタ１１やシリコンウェーハ１２の輻射熱で高温化した反応ガスと熱交換し、昇温する。なお、入口領域部２４の幅方向の中間部に投下された高温系冷却水ｂについても同様である。
【００３６】
このように、チャンバ１８の天井板１５の上面を、２枚の整流板２７によって入口領域部２４と中央領域部２５と出口領域部２６との３つに区分し、かつ各領域部２４〜２６に低温系冷却水ａまたは高温系冷却水ｂを個別に供給している。しかも、出口領域部２６へ供給される高温系冷却水ｂの温度を、中央領域部２５へ供給される低温系冷却水ａの温度より高くしている。そのため、天井板１５の長さ方向の全長にわたって同一温度の冷却水を供給する従来の場合に比べて、チャンバ１８の中央部１９の温度が従来より低下する一方、チャンバ１８の出口部２３の温度が従来より高まる。その結果、従来に比べてチャンバ１８の外壁温度を実際に測定した温度（実温）が、理想的なチャンバ１８の外壁温度（適温）に近づくこととなる（図５のグラフ）。よって、出口部２３の内壁において、エピタキシャル成長用の反応ガスが内壁に接触して生成される分解生成物（シリコンの堆積物）の堆積量が減り、この入口部２２の内壁におけるウォールデポの発生を抑制することができる。
【００３７】
しかも、中央領域部２５へ供給される低温系冷却水ａの温度を、従来の均一な冷却水の温度（２０℃）より低い１５℃としたので、エピタキシャル成長時の高温加熱を原因とした、チャンバ１８の中央部１９における金メッキの変色劣化や剥がれを抑制することができる。さらに、出口領域部２６へ供給される冷却水の温度を従来の水温より高く、かつ中央領域部２５より１０℃高い２５℃としたので、この中央部１９での金メッキの変色劣化や剥がれを抑制しながら、出口部２３の内壁におけるウォールデポの発生の抑制を同時に図ることができる。
なお、図４中の符号４０は、従来において、金メッキの変色劣化や剥がれが発生し易い領域である。符号４１は、従来において、ウォールデポが発生し易い領域である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明は、気相成長により複数枚のシリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させるミニバッチ式の気相エピタキシャル成長装置などに有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１１サセプタ、
１２シリコンウェーハ、
１４エピタキシャル成長用チャンバの冷却装置、
１５天井板、
１６底板、
１７側板、
１８エピタキシャル成長用チャンバ、
１９中央部、
２２入口部、
２３出口部、
２４入口領域部、
２５中央領域部、
２６出口領域部、
２７整流板、
２８冷却水供給手段、
３３水温制御手段。
【図１】
2010177432.tif 000003
【図２】
2010177432.tif 000004
【図３】
2010177432.tif 000005
【図４】
2010177432.tif 000006
【図５】
2010177432.tif 000007