(57)【要約】【課題】  従来の装置をプロセス室内の温度分布が均一になるように改善すること。【解決手段】  本発明は、導電性を有しかつ接触領域（２’、２”、３’、３”）が形成されて相互に突き当たる複数の壁部（１、２、３、４）からなるプロセス室（５）と、プロセス室の壁部（１、２、３、４）を収容し絶縁材料からなるリアクタ筐体（６）と、プロセス室の壁部（１、２、３、４）を取り囲むＲＦ−加熱コイルとを備え、特に結晶膜を特に少なくとも１つの結晶基板上に堆積する装置に関する。リアクタ筐体（６）とプロセス室の壁部（１、２、３、４）との間配置され、導電性を有する材料から一体に形成されかつ体積を有し、ＲＦ−加熱コイル（７）を介して生成されるＲＦ−電磁界によってそこに誘導される渦電流によって加熱され、ＲＦ−電磁界を大幅に減衰させ、プロセス室の壁部（１、２、３、４）を加熱する熱遮蔽管（８）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有しかつ接触領域（２’、２”、３’、３”）が形成されて相互に突き当たる複数の壁部（１、２、３、４）からなるプロセス室（５）と、前記プロセス室の壁部（１、２、３、４）を収容し絶縁材料からなるリアクタ筐体（６）と、前記プロセス室の壁部（１、２、３、４）を取り囲むＲＦ−加熱コイルとを備え、特に結晶膜を特に少なくとも１つの結晶基板上に堆積する装置において、
前記リアクタ筐体（６）と前記プロセス室の壁部（１、２、３、４）との間配置され、導電性を有する材料から一体に形成されかつ体積を有し、前記ＲＦ−加熱コイル（７）を介して生成されるＲＦ−電磁界によってそこに誘導される渦電流によって加熱され、前記ＲＦ−電磁界を大幅に減衰させ、前記プロセス室の壁部（１、２、３、４）を熱輻射加熱するように前記プロセス室（５）を取り囲む熱遮蔽管（８）を備えることを特徴とするＣＶＤ反応装置。
【請求項２】
前記熱遮蔽管（８）がグラファイトからなることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項３】
前記プロセス室の壁部（１、２、３、４）が、少なくとも２つの相互に分離可能な部分からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項４】
前記プロセス室の壁部（１、２、３、４）が、前記熱遮蔽管（８）を介して前記リアクタ筐体（６）内に保持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項５】
前記プロセス室の壁部（１、２、３、４）の角の部分が、前記熱遮蔽管（８）の角状欠部（９、１０）内に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項６】
前記角状欠部（９、１０）が前記熱遮蔽管（８）の内壁の欠部又は棚であることを特徴とする請求項５に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項７】
空間（１１、１２）が、前記プロセス室の壁部（１、２、３、４）と前記熱遮蔽管（８）との間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項８】
前記空間（１１、１２）内に冷却手段が導入可能であることを特徴とする請求項７に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項９】
基板を載せるためのサセプタ（１３）が、前記プロセス室の壁部の底板に割り当てられることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項１０】
取り扱い治具又は同様のもので前記プロセス室に出し入れ可能なサセプタ（１３）が、基板ホルダ（１５）を支持することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項１１】
基板ホルダ（１５）が、ガスクッション上で回転可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項１２】
前記プロセス室の底板（４）に割り当てられたガス導入管（１６）であって、出て行くガス流がサセプタの貫通口から通り抜け可能に前記ガス導入管（１６）の出口開口を塞ぎ、前記サセプタ（１３）の窪みに配置され基板ホルダを支持する円盤状のプレート（１５）を回転駆動するために、前記底板内の、下側に密閉手段を有する前記サセプタ（１３）を収容する窪み内に開口するガス導入管を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項１３】
前記プロセス室内で、特に、３−５属の元素又は２−６属の元素が結晶形成するように堆積されるＣＶＤプロセスが行われることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
【請求項１４】
３属の元素が塩化物として、５属の元素が水素化物として導入されることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のＣＶＤ反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性を有しかつ接触領域が形成されて相互に突き当たる複数の壁部からなるプロセス室と、プロセス室の壁部を収容し絶縁材料からなるリアクタ筐体と、プロセス室の壁部を取り囲むＲＦ−加熱コイルとを備え、特に結晶膜を特に少なくとも１つの結晶基板上に堆積する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置は、特許文献１から知られている。この装置は、内部にプロセス室を有する石英管からなる。プロセス室の壁部は、複数のグラファイト部材、即ち、天井、２つの側壁及び底板からなる。各グラファイトの壁部材は、相互に組み合わされて接触している。公知の装置は、リアクタ筐体内にＲＦ−電磁界を発生させるＲＦ−コイルが巻かれている。ＲＦ−電磁界は、プロセス室の壁部内に渦電流を発生させる。各壁部材が相互に組み合わされた部分における接触抵抗のため、そこで局所的な加熱が起こり、放電することさえも起こる。
【特許文献１】独国公開第１００５５１８２Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の技術的課題は、この種類の装置をプロセス室内の温度分布が均一になるように改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、特許請求の範囲に記載された発明によって解決される。
全ての請求項が、従属項の形式であっても、基本的に独自の解決を開示し請求する。各請求項は、任意の形式で相互に結合しうる。
【０００５】
請求項１は、まず、そして基本的に熱遮蔽管を企図する。この管は、リアクタ筐体の内側かつプロセス室の外側に配置されＲＦ−コイルによって生成されるＲＦ−電界がそこに渦電流を生成するような導電性を有する。この渦電流は、熱遮蔽管を加熱し、同時に、従来技術におけるもののようにプロセス室の導電性を有する壁部内でわずかな渦電流のみが誘導され、加熱が実質的に熱遮蔽管の材料内で生ずるように、ＲＦ−電磁界の強度を減衰させる。この結果、従来技術において観測されていたプロセス室の個々の壁部の接触領域における局所的な加熱が、回避されることとなる。この結果、高温の壁部のリアクタのプロセス室内に均一な温度プロファイルが形成される。本発明の他の構成においては、熱遮蔽管がグラファイトからなる。これは、一体に形成されかつ体積を有する。熱遮蔽管は、例えば、シリンダ状になるように、充填された材料を回転してから開口することによって形成できる。熱遮蔽管の壁の厚さは、必要な遮蔽効果が生じるような厚さにされる。さらに、熱遮蔽管の内壁は、好ましくは、プロセス室が熱遮蔽管の内側に保持可能なプロファイルを有する。これらの保持手段は、ノッチ状欠部でも、熱遮蔽管の内壁から径方向内側に突き出た棚部であってもよい。プロセス室の上部とプロセス室の下部には、一方がプロセス室の壁部と他方が熱遮蔽管との間に、個々に空間を有する。この空間は、化学堆積工程が終了したときに、全装置を冷却するために使用可能である。冷却は、例えば導入によって冷たいガスを作用させるのでもよい。また、専用の液体冷却材を有する固体が、冷却のためにこの空間内にもたらされるように構成されるのでもよい。本発明の他の構成において、プロセス室の底板は、成膜する基板がのせられる基板ホルダを支持する取り外し可能なサセプタを有するようになっている。この種のサセプタの構成については、開示内容が上記の出願に充分含まれている特許文献１を参照されたい。そして、特に、基板ホルダ用の回転するガスクッションを生成するため、プロセス室の壁部の底板に、基板ホルダの下の出口ノズルにキャリアガスを流すガス管が通される。
【０００６】
以下、本発明の実施例は、付随の図面を参照して詳細に説明される。
実施例に記載されている装置は、内部に堆積ガスが流れるプロセス室５を有するＣＶＤ反応装置である。ＣＶＤ反応装置は、特に３−５属又は２−６属の半導体膜を３−５属又は２−６属の半導体基盤に堆積するためのものである。反応ガスは、ガス導入管１４を介して全面が加熱されたプロセス室５内に導入される。反応ガスに関しては、塩化ガリウム、塩化インジウム等の金属塩化物と、水素化砒素、リン化水素等の水素化物が好ましい。熱分解を介して、プロセス室５内で基板上に結晶膜が堆積される。さらに、水素、窒素等の適切なキャリアガスがプロセス室内に導入される。
【０００７】
例えば水素から成るキャリアガスがプロセス室の底板４に導入される、特殊なガス導入管１６が設けられている。このガス導入管１６は、その上にサセプタ１３が載る、底板の窪み部分に開口する。ガス導入管１６の開口部は、サセプタ１３の底部の密閉用のリング状の突起が突き出す、リング状の溝によって囲まれている。これによって形成されるリング状の空間から、ガス導入管１６を通ってそこから流れて行くガスが、基板ホルダ１５が配置されるサセプタ１３の隙間内を細いガス流となって通過できる。基板ホルダ１５は、円形をなし、基板が載せられる。基板ホルダ１５の下に導入されるガスは、基板ホルダ１５がガスクッションの上に浮くようにこれを持ち上げて回転させるように作用する。
【０００８】
サセプタ１３は、適切な取り扱い治具でプロセス室５から取り出させるのでもよい。これに関する詳細は、特許文献１に記載されている。
【０００９】
反応室の壁は、石英管６からなる。これは、ガス導入部１４の所でフランジ１７によって閉じられている。ガス排出側には、類似の図示しないフランジが設けられている。
【００１０】
石英管６の周りにはＲＦ−コイルが巻かれている。これは、プロセス室の軸方向断面がＲＦ−コイル７によって生成される高周波電磁界内に位置するように、多数の軸方向に連続した巻き線からなる。
【００１１】
グラファイト管８は、略ＲＦ−コイル７の全長にわたって石英管６の内側に広がっている。このグラファイト管８は、熱遮蔽管からなる。この内部には、ＲＦ−電磁界が、グラファイト管８が加熱されるようにＲＦコイルによる渦電流を生じさせる。さらに、グラファイト管８は、プロセス室の壁部１、２、３、４内に少ない渦電流が誘導されプロセス室が全体的に熱輻射で略加熱されるように、ＲＦ−電磁界を減衰させるように作用し、輻射熱は熱遮蔽管から生ずる。
【００１２】
プロセス室５は、上方の天井１及び下方の底板４によって囲まれている。底板４のエッジ面上に、底板４とプロセス室の天井１とが構造的に接合される側壁２、３がある。側壁２、３のエッジは、プロセス室の天井１及びプロセス室の底板４の対応する溝内に入り込む。これらの領域は、接触領域２’、２”、３’及び３”を形成する。
【００１３】
図１に図示された実施例において、プロセス室は矩形状をなし、その幅は高さよりも充分に高くなっている。底板４の角の部分は、熱遮蔽管８の内壁の角状欠部９内に配置される。これらの角状欠部９は、プロセス室の天井１の角の部分と重なる他の角状欠部１０に対向して配置される。プロセス室の壁部１、２、３、４は、角状欠部９、１０内に充分な遊びをもって配置され、もって熱膨張可能になっている。
【００１４】
図２に図示された実施例において、内部にプロセス室の底板４の角の部分が支持される角状欠部を有する棚部９が、熱遮蔽管８の内壁から張り出している。
【００１５】
グラファイトからなる熱遮蔽管の径方向の厚さは、その電気伝導率と実質的に関係づけられている。これは、充分な減衰が達成され、接触領域２’、２”、３’及び３”で局所的な加熱に繋がりうる高い電圧が発生しない程度の、充分な厚さでなければならない。
【００１６】
底板４の下方とプロセス室の天井１の上方に割り当てられ、径方向に対向する両方の空間１１、１２が離れていて好ましい。これらの空間１１、１２は、冷却工程中に冷却体を導入するために使用できる。これらの空間を他の種類の冷媒が貫流するのでもよい。最も簡易には、ガス導入口側又はガス排出口側から、そこに、図面に記載していない冷却棒が導入される。この冷却棒は、反応装置から熱を早く取り去るために水冷であってもよい。
【００１７】
図４及び図５に図示された実施例において、熱遮蔽管８は、グラファイトからなり、プロセス室の底板４の下側の角を収容する内壁側の角状の欠部９を有する。ここで、プロセス室は、２つの部分からなる。底板４の端部上には、グラファイトからなりＵ−字型の天井１に形成された脚１’が止められる。
【００１８】
熱遮蔽管８は、発泡グラファイト１８によって囲まれている。これは、径方向に対向して配置され、２つの角状の膨張間隙１９を有する。２つに分割された中空管からなる発泡グラファイト１８は、熱遮蔽管８を、石英からなるリアクタ筐体管６と同心状の位置に保持する。発泡グラファイトの構成に関しては、特許文献１を参照されたい。
【００１９】
全ての開示された特徴は、（それ自身が）発明の要部をなす。これでもって、出願の開示において、付随／同封の優先権の基礎書面（先の出願のコピー）の公開内容は、また十分に取り込まれ、この書面の目的及び特徴に関しても、また、先の出願の特許請求の範囲内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施例に係るリアクタ筐体の断面図である。
【図２】第２の実施例に係るリアクタ筐体の断面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。
【図４】図１に図示するものの本発明の他の実施例を示す図である。
【図５】図４における部分Ｖの詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１、２、３、４  プロセス室の壁部
２’、２”、３’、３”  プロセス室の壁部の接触領域
５  プロセス室
６  リアクタ筐体
７  ＲＦ−加熱コイル
８  熱遮蔽管
９、１０  角状欠部
１１、１２  空間
１３  サセプタ
１４  ガス導入部
１５  基板ホルダ
１６  ガス導入管
１７  フランジ
１８  発泡グラファイト
１９  膨張間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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