JP2003300793A - 加熱装置および半導体薄膜製造方法 - Google Patents
加熱装置および半導体薄膜製造方法Info
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- JP2003300793A JP2003300793A JP2002103887A JP2002103887A JP2003300793A JP 2003300793 A JP2003300793 A JP 2003300793A JP 2002103887 A JP2002103887 A JP 2002103887A JP 2002103887 A JP2002103887 A JP 2002103887A JP 2003300793 A JP2003300793 A JP 2003300793A
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- heating device
- shaped member
- substrate
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】大面積半導体基板に対してエピタキシャル成長
等の成膜作業や熱拡散、熱酸化等の作業を省電力で効率
よく行う。 【解決手段】板状部材２００は、大面積の炭素系基板２
０１の片面または両面にシリコン基板２０２を貼り合わ
せたものであり、このシリコン基板２０２上にエピタキ
シャル成長層を形成する。また、加熱装置は、板状部材
２００を加熱して、エピタキシャル成長、熱酸化等の処
理を行うものである。石英ガラス１１０、１２０で構成
される反応炉１００内には、板状部材２００を保持する
基板ホルダ２１１が配置され、この基板ホルダ２１１の
回転機構によって板状部材２００を回転されながら加熱
処理を行う。また、反応炉１００内には、反射板２３０
やガスノズル２４０を有する。そして、反応炉１００の
外側には、ＲＦ誘導加熱コイル１３０が配置され、板状
部材２００の直接誘導加熱を行う。
等の成膜作業や熱拡散、熱酸化等の作業を省電力で効率
よく行う。 【解決手段】板状部材２００は、大面積の炭素系基板２
０１の片面または両面にシリコン基板２０２を貼り合わ
せたものであり、このシリコン基板２０２上にエピタキ
シャル成長層を形成する。また、加熱装置は、板状部材
２００を加熱して、エピタキシャル成長、熱酸化等の処
理を行うものである。石英ガラス１１０、１２０で構成
される反応炉１００内には、板状部材２００を保持する
基板ホルダ２１１が配置され、この基板ホルダ２１１の
回転機構によって板状部材２００を回転されながら加熱
処理を行う。また、反応炉１００内には、反射板２３０
やガスノズル２４０を有する。そして、反応炉１００の
外側には、ＲＦ誘導加熱コイル１３０が配置され、板状
部材２００の直接誘導加熱を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体薄膜を製造
するための加熱装置および製造方法に関し、特に大面積
薄膜単結晶シリコン基板を製造するために最適な加熱装
置および半導体薄膜製造方法に関する。
するための加熱装置および製造方法に関し、特に大面積
薄膜単結晶シリコン基板を製造するために最適な加熱装
置および半導体薄膜製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、大面積の薄膜単結晶半導体素
子を製造するための方法として、単結晶シリコン基板上
にポーラスシリコン層を形成し、その層上に半導体素子
層となるエピタキシャル成長層を設け、このエピタキシ
ャル成長層を接着性を有する部材によって単結晶シリコ
ン基板から剥離するような方法が知られている（例え
ば、特開平８−２１３６４５号公報、特開平１１−３１
８２８号公報参照）。また、このような方法に用いるこ
とができる基板として、本件出願人は、炭素含有材料よ
りなる基板（炭素系基板）に半導体基板（シリコン基
板）を接合した構成およびその製造方法について提案し
ている（例えば、特開平１１−２６４７号公報参照）。
そして、このような積層構造の製造方法では、大面積の
シリコン基板上に大面積のエピタキシャル成長を行う必
要がある。
子を製造するための方法として、単結晶シリコン基板上
にポーラスシリコン層を形成し、その層上に半導体素子
層となるエピタキシャル成長層を設け、このエピタキシ
ャル成長層を接着性を有する部材によって単結晶シリコ
ン基板から剥離するような方法が知られている（例え
ば、特開平８−２１３６４５号公報、特開平１１−３１
８２８号公報参照）。また、このような方法に用いるこ
とができる基板として、本件出願人は、炭素含有材料よ
りなる基板（炭素系基板）に半導体基板（シリコン基
板）を接合した構成およびその製造方法について提案し
ている（例えば、特開平１１−２６４７号公報参照）。
そして、このような積層構造の製造方法では、大面積の
シリコン基板上に大面積のエピタキシャル成長を行う必
要がある。
【０００３】一般に、半導体製造工程におけるエピタキ
シャル成長の多くは、気相成長（ＣＶＤ（chemical vap
or deposition ））法によって製膜する場合が多い。こ
の気相成長法は、気相における化学反応を用いて物質を
シリコン基板の上に製膜するものであり、シリコン基板
を高温に加熱することが必要であるが、この加熱方法の
種類によって次のような方式が提案されている。 （１）ＲＦ誘導加熱方式 この方式は、カーボンサセプタを電磁誘導で加熱してか
ら、シリコン基板を加熱するものである。図１３は、こ
のＲＦ誘導加熱方式を実現する装置例を示しており、誘
導ガスを供給するガスノズル１の周囲にカーボンサセプ
タ２が配置され、その上にシリコン基板３が配置されて
いる。そして、誘導加熱用のワークコイル４に誘導電流
を供給することにより、カーボンサセプタ２を電磁誘導
で加熱し、その加熱によってシリコン基板３を加熱す
る。
シャル成長の多くは、気相成長（ＣＶＤ（chemical vap
or deposition ））法によって製膜する場合が多い。こ
の気相成長法は、気相における化学反応を用いて物質を
シリコン基板の上に製膜するものであり、シリコン基板
を高温に加熱することが必要であるが、この加熱方法の
種類によって次のような方式が提案されている。 （１）ＲＦ誘導加熱方式 この方式は、カーボンサセプタを電磁誘導で加熱してか
ら、シリコン基板を加熱するものである。図１３は、こ
のＲＦ誘導加熱方式を実現する装置例を示しており、誘
導ガスを供給するガスノズル１の周囲にカーボンサセプ
タ２が配置され、その上にシリコン基板３が配置されて
いる。そして、誘導加熱用のワークコイル４に誘導電流
を供給することにより、カーボンサセプタ２を電磁誘導
で加熱し、その加熱によってシリコン基板３を加熱す
る。
【０００４】（２）抵抗加熱方式
この方式は、抵抗線ヒータによってシリコン基板を加熱
するものである。図１４は、この抵抗加熱方式を実現す
る装置例を示しており、複数のシリコン基板３を配置し
たサセプタ５の外周に石英チューブ６が配置され、その
外側に抵抗線ヒータ７が配置されている。そして、抵抗
線ヒータ７に電流を流してシリコン基板３を加熱する。 （３）ランプ加熱方式 この方式は、ランプの照射によってシリコン基板を加熱
するものである。図１５は、このランプ加熱方式を実現
する装置例を示しており、シリコン基板３の両側面に石
英ガラス板８が配置され、その外側に反射板９に組み込
まれたランプ１０が配置されている。そして、ランプ１
０の光をシリコン基板３に照射することにより、シリコ
ン基板３を加熱する。
するものである。図１４は、この抵抗加熱方式を実現す
る装置例を示しており、複数のシリコン基板３を配置し
たサセプタ５の外周に石英チューブ６が配置され、その
外側に抵抗線ヒータ７が配置されている。そして、抵抗
線ヒータ７に電流を流してシリコン基板３を加熱する。 （３）ランプ加熱方式 この方式は、ランプの照射によってシリコン基板を加熱
するものである。図１５は、このランプ加熱方式を実現
する装置例を示しており、シリコン基板３の両側面に石
英ガラス板８が配置され、その外側に反射板９に組み込
まれたランプ１０が配置されている。そして、ランプ１
０の光をシリコン基板３に照射することにより、シリコ
ン基板３を加熱する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の加熱方式に共通する問題点としては、電気エネルギ
を一旦間接材料の熱エネルギに変換してから、シリコン
基板を加熱する方式であるため、高温に加熱するための
消費電力が高いことが挙げられる。したがって、どの方
式も量産性が低く、エピタキシャル成長工程のコストが
著しく高い。すなわち、大面積のシリコン基板をエピタ
キシャル成長させるために反応炉を大型化させると、ど
の方式においても加熱部品が大型化し、消費電力は増大
し、膜厚制御が困難になる。なお、上述した３つの方式
の中では、ランプ加熱方式が最も実用化しやすい技術で
あるが、ランプが巨大になると、エピタキシャル成長工
程のランニングコストが高くなりすぎて、薄膜単結晶シ
リコン基板は非常に高価なものとなる。
来の加熱方式に共通する問題点としては、電気エネルギ
を一旦間接材料の熱エネルギに変換してから、シリコン
基板を加熱する方式であるため、高温に加熱するための
消費電力が高いことが挙げられる。したがって、どの方
式も量産性が低く、エピタキシャル成長工程のコストが
著しく高い。すなわち、大面積のシリコン基板をエピタ
キシャル成長させるために反応炉を大型化させると、ど
の方式においても加熱部品が大型化し、消費電力は増大
し、膜厚制御が困難になる。なお、上述した３つの方式
の中では、ランプ加熱方式が最も実用化しやすい技術で
あるが、ランプが巨大になると、エピタキシャル成長工
程のランニングコストが高くなりすぎて、薄膜単結晶シ
リコン基板は非常に高価なものとなる。
【０００６】そこで本発明の目的は、消費電力が低く、
かつ容易に大面積のエピタキシャル成長等を実現できる
加熱装置、さらには、この加熱装置を用いたエピタキシ
ャル成長による新しい概念の半導体薄膜の製造方法を提
供することにある。
かつ容易に大面積のエピタキシャル成長等を実現できる
加熱装置、さらには、この加熱装置を用いたエピタキシ
ャル成長による新しい概念の半導体薄膜の製造方法を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、所定の板状部材に加熱処理を施す加熱装置で
あって、絶縁体で形成された反応炉と、前記反応炉の外
側に配置されたＲＦ誘導加熱コイルと、前記反応炉の内
部に配置され、前記板状部材を保持する基板ホルダとを
有することを特徴とする。また本発明は、所定の板状部
材に加熱処理を施すことにより、半導体薄膜の成膜を行
う半導体薄膜製造方法であって、絶縁体で形成された反
応炉と、前記反応炉の外側に配置されたＲＦ誘導加熱コ
イルと、前記反応炉の内部に配置され、前記板状部材を
保持する基板ホルダとを有する加熱装置によって前記板
状部材の直接誘導加熱を行うことにより、前記板状部材
上に半導体薄膜の成膜を行うことを特徴とする。
するため、所定の板状部材に加熱処理を施す加熱装置で
あって、絶縁体で形成された反応炉と、前記反応炉の外
側に配置されたＲＦ誘導加熱コイルと、前記反応炉の内
部に配置され、前記板状部材を保持する基板ホルダとを
有することを特徴とする。また本発明は、所定の板状部
材に加熱処理を施すことにより、半導体薄膜の成膜を行
う半導体薄膜製造方法であって、絶縁体で形成された反
応炉と、前記反応炉の外側に配置されたＲＦ誘導加熱コ
イルと、前記反応炉の内部に配置され、前記板状部材を
保持する基板ホルダとを有する加熱装置によって前記板
状部材の直接誘導加熱を行うことにより、前記板状部材
上に半導体薄膜の成膜を行うことを特徴とする。
【０００８】本発明の加熱装置では、反応炉内の基板ホ
ルダに保持された板状部材に、反応炉外のＲＦ誘導加熱
コイルから直接誘導加熱によって加熱するため、例えば
大面積の半導体基板に対してエピタキシャル成長等の処
理を行うことが可能となり、小さい消費電力で効率のよ
い各種加熱処理を行うことが可能となる。また、本発明
の半導体薄膜製造方法では、同様の加熱装置によって板
状部材の直接誘導加熱を行うことから、例えば大面積の
半導体基板に対してエピタキシャル成長等の薄膜製造作
業を行うことが可能となり、小さい消費電力で効率のよ
い各種半導体薄膜の製造が可能となる。
ルダに保持された板状部材に、反応炉外のＲＦ誘導加熱
コイルから直接誘導加熱によって加熱するため、例えば
大面積の半導体基板に対してエピタキシャル成長等の処
理を行うことが可能となり、小さい消費電力で効率のよ
い各種加熱処理を行うことが可能となる。また、本発明
の半導体薄膜製造方法では、同様の加熱装置によって板
状部材の直接誘導加熱を行うことから、例えば大面積の
半導体基板に対してエピタキシャル成長等の薄膜製造作
業を行うことが可能となり、小さい消費電力で効率のよ
い各種半導体薄膜の製造が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明による加熱装置およ
び半導体薄膜製造方法の実施の形態例について説明す
る。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適
な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付され
ているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に
本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に
限定されないものとする。本実施の形態は、炭素含有材
料よりなる基板（炭素系基板という）ＳｉＣにシリコン
基板を接合した板状部材（複合基板）を用いたエピタキ
シャル成長技術に関し、板状部材をＲＦ（高周波）誘導
加熱方式によって直接加熱することを特徴とする。この
加熱方式では、電気エネルギを板状炭素材料の熱エネル
ギに直接変換するので、エネルギの変換ロスを大きく抑
制できる。
び半導体薄膜製造方法の実施の形態例について説明す
る。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適
な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付され
ているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に
本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に
限定されないものとする。本実施の形態は、炭素含有材
料よりなる基板（炭素系基板という）ＳｉＣにシリコン
基板を接合した板状部材（複合基板）を用いたエピタキ
シャル成長技術に関し、板状部材をＲＦ（高周波）誘導
加熱方式によって直接加熱することを特徴とする。この
加熱方式では、電気エネルギを板状炭素材料の熱エネル
ギに直接変換するので、エネルギの変換ロスを大きく抑
制できる。
【００１０】図１は、本実施の形態による加熱装置の基
本構成を示す側断面図であり、図２〜図４は、本実施の
形態による加熱装置の具体的な３つの実施例による構成
を示す側断面図である。まず、図１に基づいて本実施の
形態による加熱装置の基本構成について説明する。この
加熱装置は、大面積の板状部材２００を加熱するもので
あり、図１に示す構成では、反応炉１００を構成する石
英ガラス１１０、１２０の間に板状部材２００が配置さ
れ、反応炉１００の外側に配置されたＲＦ誘導加熱コイ
ル１３０によって板状部材２００の加熱が行われる。ま
た、板状部材２００は、図１で省略する基板ホルダに保
持され、この基板ホルダの回転機構によって矢印Ａに示
すように回転されながら加熱される。なお、基板ホルダ
の材料は、炭素含有材料、絶縁体、石英ガラス、アルミ
ナ板等を用いることが可能である。また、基板ホルダは
炭素系基板の熱膨張係数よりも１／１００倍から１００
倍の間の熱膨張係数を有するものを用いることが有効と
なる。
本構成を示す側断面図であり、図２〜図４は、本実施の
形態による加熱装置の具体的な３つの実施例による構成
を示す側断面図である。まず、図１に基づいて本実施の
形態による加熱装置の基本構成について説明する。この
加熱装置は、大面積の板状部材２００を加熱するもので
あり、図１に示す構成では、反応炉１００を構成する石
英ガラス１１０、１２０の間に板状部材２００が配置さ
れ、反応炉１００の外側に配置されたＲＦ誘導加熱コイ
ル１３０によって板状部材２００の加熱が行われる。ま
た、板状部材２００は、図１で省略する基板ホルダに保
持され、この基板ホルダの回転機構によって矢印Ａに示
すように回転されながら加熱される。なお、基板ホルダ
の材料は、炭素含有材料、絶縁体、石英ガラス、アルミ
ナ板等を用いることが可能である。また、基板ホルダは
炭素系基板の熱膨張係数よりも１／１００倍から１００
倍の間の熱膨張係数を有するものを用いることが有効と
なる。
【００１１】また、図５は、このような加熱装置が設け
られる反応炉に対するＲＦ誘導加熱コイル１３０の配置
例を示している。図示のように、反応炉１００は扁平な
直方体状に形成されており、図５（Ａ）に示す例では図
１の構成と対応して反応炉１００の片側にＲＦ誘導加熱
コイル１３０が配置されている。また、図５（Ｂ）に示
す例では、反応炉１００の外周にＲＦ誘導加熱コイル１
３０が配置されている。このようなＲＦ誘導加熱コイル
１３０の配置は種々採用できるものである。つまり、Ｒ
Ｆ誘導加熱コイル１３０は、板状部材２００の片面だけ
に配置しても、両面に配置してもよい。
られる反応炉に対するＲＦ誘導加熱コイル１３０の配置
例を示している。図示のように、反応炉１００は扁平な
直方体状に形成されており、図５（Ａ）に示す例では図
１の構成と対応して反応炉１００の片側にＲＦ誘導加熱
コイル１３０が配置されている。また、図５（Ｂ）に示
す例では、反応炉１００の外周にＲＦ誘導加熱コイル１
３０が配置されている。このようなＲＦ誘導加熱コイル
１３０の配置は種々採用できるものである。つまり、Ｒ
Ｆ誘導加熱コイル１３０は、板状部材２００の片面だけ
に配置しても、両面に配置してもよい。
【００１２】また、加熱装置の具体的構成としては、後
述する各実施例でも説明するが、例えば以下のようなも
のが挙げられる。まず、図１では板状部材２００をＲＦ
誘導加熱コイル１３０と石英１１０、１２０で構成され
る空間内に挿入しているが、ここに反射板を挿入するこ
とも可能である。また、板状部材２００は、大面積の炭
素系基板（図示の例ではＳｉＣ）２０１の片面または両
面にシリコン基板２０２を配置したものである。
述する各実施例でも説明するが、例えば以下のようなも
のが挙げられる。まず、図１では板状部材２００をＲＦ
誘導加熱コイル１３０と石英１１０、１２０で構成され
る空間内に挿入しているが、ここに反射板を挿入するこ
とも可能である。また、板状部材２００は、大面積の炭
素系基板（図示の例ではＳｉＣ）２０１の片面または両
面にシリコン基板２０２を配置したものである。
【００１３】図６は、板状部材と基板ホルダの構成例を
示している。図６（Ａ）は板状部材２００の上面だけに
エピタキシャル成長膜を形成する構成であり、炭素系基
板２０１の上面だけにシリコン基板２０２が設けられて
いる。また、この場合の基板ホルダ２１１は、炭素系基
板２０１の下面を受け止める平板状に形成されている。
一方、図６（Ｂ）は板状部材２００の上下両面にエピタ
キシャル成長膜を形成する構成であり、炭素系基板２０
１の上下両面にシリコン基板２０２が設けられている。
また、この場合の基板ホルダ２１２は、炭素系基板２０
１の外周部だけを下面から受け止める環状に形成されて
おり、炭素系基板２０１の下面に設けられたシリコン基
板２０２が下方に露出した状態で配置されるようになっ
ている。
示している。図６（Ａ）は板状部材２００の上面だけに
エピタキシャル成長膜を形成する構成であり、炭素系基
板２０１の上面だけにシリコン基板２０２が設けられて
いる。また、この場合の基板ホルダ２１１は、炭素系基
板２０１の下面を受け止める平板状に形成されている。
一方、図６（Ｂ）は板状部材２００の上下両面にエピタ
キシャル成長膜を形成する構成であり、炭素系基板２０
１の上下両面にシリコン基板２０２が設けられている。
また、この場合の基板ホルダ２１２は、炭素系基板２０
１の外周部だけを下面から受け止める環状に形成されて
おり、炭素系基板２０１の下面に設けられたシリコン基
板２０２が下方に露出した状態で配置されるようになっ
ている。
【００１４】なお、このような基板ホルダ２１１、２１
２は、いずれも板状部材２００を撓まない状態で保持す
る形状であることが必要であり、また、基板ホルダの材
料としては、加熱させたい炭素系材料とほぼ同じ抵抗値
を有するものがよい（すなわち、抵抗値が低いと温度が
上昇して基板ホルダが変形する恐れがあり、抵抗値が高
すぎると、消費電力が基板ホルダ側にとられる恐れがあ
る）。もちろん、基板ホルダの材料は、絶縁物である石
英ガラスやアルミナ材料であってもよい。
２は、いずれも板状部材２００を撓まない状態で保持す
る形状であることが必要であり、また、基板ホルダの材
料としては、加熱させたい炭素系材料とほぼ同じ抵抗値
を有するものがよい（すなわち、抵抗値が低いと温度が
上昇して基板ホルダが変形する恐れがあり、抵抗値が高
すぎると、消費電力が基板ホルダ側にとられる恐れがあ
る）。もちろん、基板ホルダの材料は、絶縁物である石
英ガラスやアルミナ材料であってもよい。
【００１５】図７は、基板ホルダ２１１、２１２の形状
例を示している。図７（Ａ）に示すような円形一体型
や、図７（Ｂ）に示すような四角形の一体型を採用でき
る。また、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すような板状部材２０
０の形状に応じて開口２１０Ａを有するものを採用でき
る。なお、図７（Ｃ）（Ｄ）の例は、複数の板状部材２
００を保持できる構造となっており、複数の板状部材２
００を一括して加熱処理することが可能である。また、
図７（Ｅ）に示すように、小さい長孔２１０Ｂを多数形
成し、軽量化を図るようにした基板ホルダ２１３を採用
することもできる。
例を示している。図７（Ａ）に示すような円形一体型
や、図７（Ｂ）に示すような四角形の一体型を採用でき
る。また、図７（Ｃ）（Ｄ）に示すような板状部材２０
０の形状に応じて開口２１０Ａを有するものを採用でき
る。なお、図７（Ｃ）（Ｄ）の例は、複数の板状部材２
００を保持できる構造となっており、複数の板状部材２
００を一括して加熱処理することが可能である。また、
図７（Ｅ）に示すように、小さい長孔２１０Ｂを多数形
成し、軽量化を図るようにした基板ホルダ２１３を採用
することもできる。
【００１６】図８および図９は、図７（Ｅ）に示した基
板ホルダ２１３の回転機構の構成例を示す説明図であ
る。この回転機構は、基板ホルダ２１３の外周部下面に
形成されたラック部２１３Ａに回転軸２２０に設けた歯
車部２２０Ａを係合させ、この回転軸２２０を矢印Ｂ方
向に回転駆動することにより、基板ホルダ２１３を矢印
Ａ方向に回転させるようにしたものである。なお、図８
に示すように、回転軸２２０は基板ホルダ２１３の外周
に沿って複数設けられているが、１つだけを駆動源に接
続して原動軸とし、その他を従動軸とすることにより、
円滑な動作を得ることが可能である。
板ホルダ２１３の回転機構の構成例を示す説明図であ
る。この回転機構は、基板ホルダ２１３の外周部下面に
形成されたラック部２１３Ａに回転軸２２０に設けた歯
車部２２０Ａを係合させ、この回転軸２２０を矢印Ｂ方
向に回転駆動することにより、基板ホルダ２１３を矢印
Ａ方向に回転させるようにしたものである。なお、図８
に示すように、回転軸２２０は基板ホルダ２１３の外周
に沿って複数設けられているが、１つだけを駆動源に接
続して原動軸とし、その他を従動軸とすることにより、
円滑な動作を得ることが可能である。
【００１７】また、本例の加熱装置には、反応炉１００
内に成膜ガス等のガスを供給する供給手段が設けられて
いる。例えば、成膜ガスについては、石英ノズル等のガ
スノズルが設けられており、成膜面に成膜ガスを供給す
る。このガスノズルは、例えば平面シャワー型ノズルで
あり、板状部材２００の片側、または両側に配置され
る。そして、この成膜には、プロセスガスを流して成膜
を行う。このため、ガスノズルには、例えば、ＳｉＨ4
、Ｈ2 ＳｉＣｌ2 、ＨＳｉＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 、Ｓｉ2
Ｈ6 、ＰＨ3 、Ｂ2 Ｈ6 のいずれかのガスが接続され
ている。また、酸素ガスを流して酸化を行い、さらに、
ＰＯＣｌ3 ガスを流してリン拡散を行うことができる。
また、上述のようなシャワー型ガスノズルによらず、反
応炉１００全体にガスを導入するような供給路が設けら
れている。
内に成膜ガス等のガスを供給する供給手段が設けられて
いる。例えば、成膜ガスについては、石英ノズル等のガ
スノズルが設けられており、成膜面に成膜ガスを供給す
る。このガスノズルは、例えば平面シャワー型ノズルで
あり、板状部材２００の片側、または両側に配置され
る。そして、この成膜には、プロセスガスを流して成膜
を行う。このため、ガスノズルには、例えば、ＳｉＨ4
、Ｈ2 ＳｉＣｌ2 、ＨＳｉＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 、Ｓｉ2
Ｈ6 、ＰＨ3 、Ｂ2 Ｈ6 のいずれかのガスが接続され
ている。また、酸素ガスを流して酸化を行い、さらに、
ＰＯＣｌ3 ガスを流してリン拡散を行うことができる。
また、上述のようなシャワー型ガスノズルによらず、反
応炉１００全体にガスを導入するような供給路が設けら
れている。
【００１８】また、本例の加熱装置には、石英部品やア
ルミナ反射板をクリーニングする手段が設けられてい
る。これは例えば、加熱装置を８００°Ｃ以上に昇温
し、ＨＣｌガスを反応炉１００内に流して、石英部品と
アルミナ反射板をクリーニングする、あるいは、加熱装
置を室温から２００°Ｃの間に保ち、ＣｌＦ3 ガスを反
応炉１００内に流すことにより、石英部品とアルミナ反
射板をクリーニングするものである。
ルミナ反射板をクリーニングする手段が設けられてい
る。これは例えば、加熱装置を８００°Ｃ以上に昇温
し、ＨＣｌガスを反応炉１００内に流して、石英部品と
アルミナ反射板をクリーニングする、あるいは、加熱装
置を室温から２００°Ｃの間に保ち、ＣｌＦ3 ガスを反
応炉１００内に流すことにより、石英部品とアルミナ反
射板をクリーニングするものである。
【００１９】そして、このような構成の加熱装置によ
り、大面積基板の成膜処理を行うことが可能である。こ
れは、反応炉１００内に配置された各種の基板に対し、
ＲＦ信号による直接誘導加熱を行うことにより実行する
ものであり、例えば大面積シリコン基板をエピタキシャ
ル成長させる場合や、上述のようにシリコン基板を炭素
系基板に貼り付けた板状部材２００をエピタキシャル成
長させる場合に用いることが可能である。また、その他
の半導体基板を直接誘導加熱したり、その他の誘電体材
料を直接誘導加熱することも可能である。なお、炭素含
有材料基板とは、黒鉛、ＳｉＣ、アモルファスカーボ
ン、さらにはＳｉＣコーティングが施された炭素材料等
である。
り、大面積基板の成膜処理を行うことが可能である。こ
れは、反応炉１００内に配置された各種の基板に対し、
ＲＦ信号による直接誘導加熱を行うことにより実行する
ものであり、例えば大面積シリコン基板をエピタキシャ
ル成長させる場合や、上述のようにシリコン基板を炭素
系基板に貼り付けた板状部材２００をエピタキシャル成
長させる場合に用いることが可能である。また、その他
の半導体基板を直接誘導加熱したり、その他の誘電体材
料を直接誘導加熱することも可能である。なお、炭素含
有材料基板とは、黒鉛、ＳｉＣ、アモルファスカーボ
ン、さらにはＳｉＣコーティングが施された炭素材料等
である。
【００２０】また、用途としては、エピタキシャル成長
の他に、多結晶半導体の成膜、アモルファス半導体の成
膜、各種の熱酸化、不純物の熱拡散、高温アニール処理
等に用いることができ、特に水素、窒素、酸素、真空、
Ａｒ等の様々な雰囲気でアニールを行うことができる。
そして、直接誘導加熱による消費電力の低コスト化を図
ることが可能となるものである。
の他に、多結晶半導体の成膜、アモルファス半導体の成
膜、各種の熱酸化、不純物の熱拡散、高温アニール処理
等に用いることができ、特に水素、窒素、酸素、真空、
Ａｒ等の様々な雰囲気でアニールを行うことができる。
そして、直接誘導加熱による消費電力の低コスト化を図
ることが可能となるものである。
【００２１】次に、以上のような加熱装置の具体的な実
施例について説明する。図２は、本実施の形態による第
１実施例の加熱装置を示す側断面図である。この加熱装
置は、誘導加熱型エピタキシャル成長装置として構成さ
れたものであり、片面成膜用の例を示している。また、
図１０は、本第１実施例によるエピタキシャル成長を含
む作業工程を示す断面図である。まず、この加熱装置
は、大面積炭素系基板２０１の片面にシリコン基板２０
２を配置した板状部材２００のエピタキシャル成長作業
を行うものであり、図２に示す装置構成は、図１に示す
ものに対し、基板ホルダ２１１、石英ノズル（平面シャ
ワー型ノズル）２３０、アルミナ反射板２４０を追加し
たものである。
施例について説明する。図２は、本実施の形態による第
１実施例の加熱装置を示す側断面図である。この加熱装
置は、誘導加熱型エピタキシャル成長装置として構成さ
れたものであり、片面成膜用の例を示している。また、
図１０は、本第１実施例によるエピタキシャル成長を含
む作業工程を示す断面図である。まず、この加熱装置
は、大面積炭素系基板２０１の片面にシリコン基板２０
２を配置した板状部材２００のエピタキシャル成長作業
を行うものであり、図２に示す装置構成は、図１に示す
ものに対し、基板ホルダ２１１、石英ノズル（平面シャ
ワー型ノズル）２３０、アルミナ反射板２４０を追加し
たものである。
【００２２】これらは既に説明したものであるが、石英
ノズル２３０は、板状部材２００のシリコン基板２０２
に対向配置され、この石英ノズル２３０と基板ホルダ２
１１の上下両側にアルミナ反射板２４０が配置されてい
る。また、この加熱装置は、上述した図５（Ｂ）に示す
ように、ＲＦ誘導加熱コイル１３０が反応炉１００のの
外側に巻かれたものである。また、反応炉１００内の排
気ガスを反応炉１００の側方から吸引して排気すること
により、水素ガスが反応炉１００内に導入される。ま
た、成膜ガスは、石英ノズル２３０から注入する。
ノズル２３０は、板状部材２００のシリコン基板２０２
に対向配置され、この石英ノズル２３０と基板ホルダ２
１１の上下両側にアルミナ反射板２４０が配置されてい
る。また、この加熱装置は、上述した図５（Ｂ）に示す
ように、ＲＦ誘導加熱コイル１３０が反応炉１００のの
外側に巻かれたものである。また、反応炉１００内の排
気ガスを反応炉１００の側方から吸引して排気すること
により、水素ガスが反応炉１００内に導入される。ま
た、成膜ガスは、石英ノズル２３０から注入する。
【００２３】次に、この加熱装置を用いて、シリコン基
板の加熱とエピタキシャル成長を行う場合の作業工程つ
いて説明する。 （１）まず、大面積炭素系基板２０１の片面にシリコン
基板２０２を配置した板状部材２００を用意する（図１
０（Ａ）（Ｂ））。なお、この板状部材２００の作製方
法は、炭素系基板２０１の上にシリコンインゴットより
形成した複数のシリコン分割基板片を並列に配置し、こ
れを各種アニール処理によって炭素系基板２０１に接合
し、さらに、各シリコン分割基板片の継ぎ目をレーザア
ニールによって結合させることにより一体のシリコン基
板２０２を形成したものであるが、この製法自体は本発
明と直接関係しないため説明は省略する。また、シリコ
ン基板２０２は、例えばＣＺ法によって形成され、Ｓｉ
単結晶から得た（１００）結晶面を板面方向とし、例え
ばボロンドープがなされたＰ型の比抵抗０．０１〜０．
０２Ω・ｃｍのシリコン層を５０ｃｍ×１００ｃｍにな
るように貼り付けたものである。
板の加熱とエピタキシャル成長を行う場合の作業工程つ
いて説明する。 （１）まず、大面積炭素系基板２０１の片面にシリコン
基板２０２を配置した板状部材２００を用意する（図１
０（Ａ）（Ｂ））。なお、この板状部材２００の作製方
法は、炭素系基板２０１の上にシリコンインゴットより
形成した複数のシリコン分割基板片を並列に配置し、こ
れを各種アニール処理によって炭素系基板２０１に接合
し、さらに、各シリコン分割基板片の継ぎ目をレーザア
ニールによって結合させることにより一体のシリコン基
板２０２を形成したものであるが、この製法自体は本発
明と直接関係しないため説明は省略する。また、シリコ
ン基板２０２は、例えばＣＺ法によって形成され、Ｓｉ
単結晶から得た（１００）結晶面を板面方向とし、例え
ばボロンドープがなされたＰ型の比抵抗０．０１〜０．
０２Ω・ｃｍのシリコン層を５０ｃｍ×１００ｃｍにな
るように貼り付けたものである。
【００２４】（２）次に、このシリコン基板２０２上に
ポーラスＳｉを形成するための陽極化成を行う。この陽
極化成は、例えば図１１に示す陽極化成装置を用いて行
う。この陽極化成装置は、テフロン（登録商標）等の絶
縁性容器２５０によって電解溶液の貯留槽２５１を設
け、この貯留槽２５１の底面開口部２５２に板状部材２
００のシリコン基板２０２をＯリング２５３を介して密
閉状態で配置したものである（なお、図１１に示す例で
はシリコン基板２０２の上にエピタキシャル成長層を設
けた状態を示している）。また、貯留槽２５１には、シ
リコン基板２０２に対向してＰｔ電極２５４が配置さ
れ、板状部材２００の炭素系基板２０１側には下部電極
２５５が配置されている。そして、Ｐｔ電極２５４と下
部電極２５５と間に電流源２５６を接続したものであ
る。なお、本例では電界溶液として、ＨＦ：Ｃ2 Ｈ5 Ｏ
Ｈ＝１：１を注入した。 （３）この陽極化成装置において、電流源２５６の電流
を、まず、７ｍＡ／ｃｍ2 で８分間通電させる。 （４）次に電流を２００ｍＡ／ｃｍ２ で２〜３秒間電
通させる。これにより、図１０（Ｃ）に示すように、シ
リコン基板２０２の上にポーラスＳｉ層２０３を形成す
ることができる。
ポーラスＳｉを形成するための陽極化成を行う。この陽
極化成は、例えば図１１に示す陽極化成装置を用いて行
う。この陽極化成装置は、テフロン（登録商標）等の絶
縁性容器２５０によって電解溶液の貯留槽２５１を設
け、この貯留槽２５１の底面開口部２５２に板状部材２
００のシリコン基板２０２をＯリング２５３を介して密
閉状態で配置したものである（なお、図１１に示す例で
はシリコン基板２０２の上にエピタキシャル成長層を設
けた状態を示している）。また、貯留槽２５１には、シ
リコン基板２０２に対向してＰｔ電極２５４が配置さ
れ、板状部材２００の炭素系基板２０１側には下部電極
２５５が配置されている。そして、Ｐｔ電極２５４と下
部電極２５５と間に電流源２５６を接続したものであ
る。なお、本例では電界溶液として、ＨＦ：Ｃ2 Ｈ5 Ｏ
Ｈ＝１：１を注入した。 （３）この陽極化成装置において、電流源２５６の電流
を、まず、７ｍＡ／ｃｍ2 で８分間通電させる。 （４）次に電流を２００ｍＡ／ｃｍ２ で２〜３秒間電
通させる。これにより、図１０（Ｃ）に示すように、シ
リコン基板２０２の上にポーラスＳｉ層２０３を形成す
ることができる。
【００２５】（５）次に、この板状部材２００をエピタ
キシャル成長装置（すなわち、図２に示す加熱装置）に
設置する。 （６）そして、水素雰囲気中で１１３０°Ｃに加熱し、
この状態で１０分間アニールする。 （７）次に、１１００°Ｃに温度を下げ、ＳｉＣｌ4 ガ
スを導入し、シリコンのエピタキシャル成長を行う（図
１０（Ｄ））。これにより、ポーラスＳｉ層２０３の上
にエピタキシャル成長層２０４が形成される。 （８）次に、この板状部材２００をエピタキシャル成長
装置から取り出し、熱拡散炉において熱酸化を行う（図
１０（Ｅ））。この熱酸化は９５０°Ｃで３０分間、バ
イロ酸化を行う。これにより、エピタキシャル成長層２
０４の上に熱酸化膜２０５が形成される。 （９）次に、この熱酸化膜２０５の表面を親水性にする
ため、ＳＣｌ洗浄（ＮＨ3 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝
１：１：５、８０°Ｃ、１０分）を行う。なお、これと
同時にガラス基板を用意し、ＳＣｌ洗浄を行う。
キシャル成長装置（すなわち、図２に示す加熱装置）に
設置する。 （６）そして、水素雰囲気中で１１３０°Ｃに加熱し、
この状態で１０分間アニールする。 （７）次に、１１００°Ｃに温度を下げ、ＳｉＣｌ4 ガ
スを導入し、シリコンのエピタキシャル成長を行う（図
１０（Ｄ））。これにより、ポーラスＳｉ層２０３の上
にエピタキシャル成長層２０４が形成される。 （８）次に、この板状部材２００をエピタキシャル成長
装置から取り出し、熱拡散炉において熱酸化を行う（図
１０（Ｅ））。この熱酸化は９５０°Ｃで３０分間、バ
イロ酸化を行う。これにより、エピタキシャル成長層２
０４の上に熱酸化膜２０５が形成される。 （９）次に、この熱酸化膜２０５の表面を親水性にする
ため、ＳＣｌ洗浄（ＮＨ3 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝
１：１：５、８０°Ｃ、１０分）を行う。なお、これと
同時にガラス基板を用意し、ＳＣｌ洗浄を行う。
【００２６】（１０）そして、この板状部材２００とガ
ラス基板２７０との貼り合わせを行う（図１０
（Ｆ））。 （１１）この後、酸素雰囲気中で熱アニールを行う。温
度は４００°Ｃで８時間行う。これにより、板状部材２
００の熱酸化膜２０５とガラス基板２７０が接合され
る。 （１２）次に、ポーラスシリコン層２０３を剥離層とし
て、エピタキシャル成長層２０４からなる薄膜単結晶シ
リコン基板をシリコン基板２０２から剥離する（図１０
（Ｇ））。 （１３）次に、剥離面のポーラスシリコン層２０３を除
去する（図１０（Ｈ）、（Ｉ））。これは、例えば大型
のスピンエッチャーを用いて、フッ酸と硝酸の混合液を
注入し、ポーラスシリコン層２０３を除去することがで
きる。以上の工程によって、大面積薄膜単結晶シリコン
基板２０３を完成できる。また、剥離された板状部材２
００は、再利用して他の薄膜単結晶シリコン基板を作製
することが可能となる。
ラス基板２７０との貼り合わせを行う（図１０
（Ｆ））。 （１１）この後、酸素雰囲気中で熱アニールを行う。温
度は４００°Ｃで８時間行う。これにより、板状部材２
００の熱酸化膜２０５とガラス基板２７０が接合され
る。 （１２）次に、ポーラスシリコン層２０３を剥離層とし
て、エピタキシャル成長層２０４からなる薄膜単結晶シ
リコン基板をシリコン基板２０２から剥離する（図１０
（Ｇ））。 （１３）次に、剥離面のポーラスシリコン層２０３を除
去する（図１０（Ｈ）、（Ｉ））。これは、例えば大型
のスピンエッチャーを用いて、フッ酸と硝酸の混合液を
注入し、ポーラスシリコン層２０３を除去することがで
きる。以上の工程によって、大面積薄膜単結晶シリコン
基板２０３を完成できる。また、剥離された板状部材２
００は、再利用して他の薄膜単結晶シリコン基板を作製
することが可能となる。
【００２７】次に、本実施の形態による第２実施例につ
いて説明する。図３は、本実施の形態による第２実施例
の加熱装置を示す側断面図である。この加熱装置は、誘
導加熱型エピタキシャル成長装置として構成されたもの
であり、両面成膜用の例を示している。すなわち、本例
では、図６（Ｂ）に示す基板ホルダ２１２を用いて板状
部材２００の両面のシリコン基板２０２を外側に露出さ
せたものである。また、石英ノズル２３０は両側に配置
されている。その他は図２の例と同様であるものとす
る。
いて説明する。図３は、本実施の形態による第２実施例
の加熱装置を示す側断面図である。この加熱装置は、誘
導加熱型エピタキシャル成長装置として構成されたもの
であり、両面成膜用の例を示している。すなわち、本例
では、図６（Ｂ）に示す基板ホルダ２１２を用いて板状
部材２００の両面のシリコン基板２０２を外側に露出さ
せたものである。また、石英ノズル２３０は両側に配置
されている。その他は図２の例と同様であるものとす
る。
【００２８】次に、この加熱装置を用いて、シリコン基
板の加熱とエピタキシャル成長を行う場合の作業工程つ
いて説明する。 （１）まず、大面積炭素系基板２０１の両面にシリコン
基板２０２を配置した板状部材２００を用意する。な
お、この板状部材２００は、例えば第１実施例で説明し
たものと共通である。また、各シリコン基板２０２は、
例えばＣＺ法によって形成され、Ｓｉ単結晶から得た
（１００）結晶面を板面方向とし、例えばボロンドープ
がなされたＰ型の比抵抗０．０１〜０．０２Ω・ｃｍの
シリコン層を５０ｃｍ×１００ｃｍになるように貼り付
けたものである。
板の加熱とエピタキシャル成長を行う場合の作業工程つ
いて説明する。 （１）まず、大面積炭素系基板２０１の両面にシリコン
基板２０２を配置した板状部材２００を用意する。な
お、この板状部材２００は、例えば第１実施例で説明し
たものと共通である。また、各シリコン基板２０２は、
例えばＣＺ法によって形成され、Ｓｉ単結晶から得た
（１００）結晶面を板面方向とし、例えばボロンドープ
がなされたＰ型の比抵抗０．０１〜０．０２Ω・ｃｍの
シリコン層を５０ｃｍ×１００ｃｍになるように貼り付
けたものである。
【００２９】（２）次に、このシリコン基板２０２上に
ポーラスＳｉを形成するための陽極化成を行う。この陽
極化成は、例えば図１２に示す両面型の陽極化成装置を
用いて行う。この陽極化成装置は、テフロン（登録商
標）等の絶縁性容器２８０によって電解溶液の２つの貯
留槽２８１Ａ、２８１Ｂを設け、この貯留槽２８１Ａ、
２８１Ｂの中間部に板状部材２００をＯリング２８３を
介して密閉状態で配置したものである。板状部材２００
の両側のシリコン基板２０２は、両側の貯留槽２８１
Ａ、２８１Ｂに面して配置される。また、貯留槽２８１
Ａ、２８１Ｂには、各シリコン基板２０２に対向してＰ
ｔ電極２８４Ａ、２８４Ｂが配置され、各Ｐｔ電極２８
４Ａ、２８４Ｂの間に電流源２８２を接続したものであ
る。なお、本例では電界溶液として、ＨＦ：Ｃ2 Ｈ5 Ｏ
Ｈ＝１：１を注入した。 （３）この陽極化成装置において、電流源２８２の電流
を、まず、７ｍＡ／ｃｍ2 で８分間通電させる。 （４）次に電流を２００ｍＡ／ｃｍ２ で２〜３秒間電
通させる。これにより、各シリコン基板２０２の上にそ
れぞれポーラスＳｉ層を形成することができる。
ポーラスＳｉを形成するための陽極化成を行う。この陽
極化成は、例えば図１２に示す両面型の陽極化成装置を
用いて行う。この陽極化成装置は、テフロン（登録商
標）等の絶縁性容器２８０によって電解溶液の２つの貯
留槽２８１Ａ、２８１Ｂを設け、この貯留槽２８１Ａ、
２８１Ｂの中間部に板状部材２００をＯリング２８３を
介して密閉状態で配置したものである。板状部材２００
の両側のシリコン基板２０２は、両側の貯留槽２８１
Ａ、２８１Ｂに面して配置される。また、貯留槽２８１
Ａ、２８１Ｂには、各シリコン基板２０２に対向してＰ
ｔ電極２８４Ａ、２８４Ｂが配置され、各Ｐｔ電極２８
４Ａ、２８４Ｂの間に電流源２８２を接続したものであ
る。なお、本例では電界溶液として、ＨＦ：Ｃ2 Ｈ5 Ｏ
Ｈ＝１：１を注入した。 （３）この陽極化成装置において、電流源２８２の電流
を、まず、７ｍＡ／ｃｍ2 で８分間通電させる。 （４）次に電流を２００ｍＡ／ｃｍ２ で２〜３秒間電
通させる。これにより、各シリコン基板２０２の上にそ
れぞれポーラスＳｉ層を形成することができる。
【００３０】（５）次に、この板状部材２００をエピタ
キシャル成長装置（すなわち、図３に示す加熱装置）に
設置する。 （６）そして、水素雰囲気中で１１３０°Ｃに加熱し、
この状態で１０分間アニールする。 （７）次に、１１００°Ｃに温度を下げ、ＳｉＣｌ4 ガ
スを導入し、シリコンのエピタキシャル成長を行う。こ
れにより、各ポーラスＳｉ層の上にそれぞれエピタキシ
ャル成長層が形成される。 （８）次に、この板状部材２００をエピタキシャル成長
装置から取り出し、熱拡散炉において熱酸化を行う。こ
の熱酸化は９５０°Ｃで３０分間、バイロ酸化を行う。
これにより、各エピタキシャル成長層の上にそれぞれ熱
酸化膜が形成される。 （９）次に、この熱酸化膜の表面を親水性にするため、
ＳＣｌ洗浄（ＮＨ3 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：
５、８０°Ｃ、１０分）を行う。なお、これと同時にガ
ラス基板を用意し、ＳＣｌ洗浄を行う。
キシャル成長装置（すなわち、図３に示す加熱装置）に
設置する。 （６）そして、水素雰囲気中で１１３０°Ｃに加熱し、
この状態で１０分間アニールする。 （７）次に、１１００°Ｃに温度を下げ、ＳｉＣｌ4 ガ
スを導入し、シリコンのエピタキシャル成長を行う。こ
れにより、各ポーラスＳｉ層の上にそれぞれエピタキシ
ャル成長層が形成される。 （８）次に、この板状部材２００をエピタキシャル成長
装置から取り出し、熱拡散炉において熱酸化を行う。こ
の熱酸化は９５０°Ｃで３０分間、バイロ酸化を行う。
これにより、各エピタキシャル成長層の上にそれぞれ熱
酸化膜が形成される。 （９）次に、この熱酸化膜の表面を親水性にするため、
ＳＣｌ洗浄（ＮＨ3 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：
５、８０°Ｃ、１０分）を行う。なお、これと同時にガ
ラス基板を用意し、ＳＣｌ洗浄を行う。
【００３１】（１０）そして、この板状部材２００とガ
ラス基板との貼り合わせを行う。ガラス基板は両面に貼
り合わせる。 （１１）この後、酸素雰囲気中で熱アニールを行う。温
度は４００°Ｃで８時間行う。これにより、板状部材２
００の熱酸化膜とガラス基板が接合される。 （１２）次に、各ポーラスシリコン層を剥離層として、
それぞれエピタキシャル成長層からなる薄膜単結晶シリ
コン基板を両側のシリコン基板２０２から剥離する。 （１３）次に、剥離面のポーラスシリコン層を除去す
る。これは、例えば大型のスピンエッチャーを用いて、
フッ酸と硝酸の混合液を注入し、ポーラスシリコン層を
除去することができる。以上の工程によって、２枚の大
面積薄膜単結晶シリコン基板を完成できる。また、剥離
された板状部材２００は、再利用して他の薄膜単結晶シ
リコン基板を作製することが可能となる。
ラス基板との貼り合わせを行う。ガラス基板は両面に貼
り合わせる。 （１１）この後、酸素雰囲気中で熱アニールを行う。温
度は４００°Ｃで８時間行う。これにより、板状部材２
００の熱酸化膜とガラス基板が接合される。 （１２）次に、各ポーラスシリコン層を剥離層として、
それぞれエピタキシャル成長層からなる薄膜単結晶シリ
コン基板を両側のシリコン基板２０２から剥離する。 （１３）次に、剥離面のポーラスシリコン層を除去す
る。これは、例えば大型のスピンエッチャーを用いて、
フッ酸と硝酸の混合液を注入し、ポーラスシリコン層を
除去することができる。以上の工程によって、２枚の大
面積薄膜単結晶シリコン基板を完成できる。また、剥離
された板状部材２００は、再利用して他の薄膜単結晶シ
リコン基板を作製することが可能となる。
【００３２】次に、本実施の形態による第３実施例につ
いて説明する。図４は、本実施の形態による第３実施例
の加熱装置を示す側断面図である。この加熱装置は、上
述した第２実施例による誘導加熱型エピタキシャル成長
装置の機能に加えて、熱酸化（Ｗｅｔ酸化）を行うこと
ができる熱酸化装置の機能を設けたものである。すなわ
ち、この加熱装置には、図３に示す構成に加えて、反応
炉１００内に熱酸化用の第２の基板ホルダ２９０が配置
され、熱酸化を行うシリコン基板３００が配置される。
この第２の基板ホルダ２９０は、例えば３つのシリコン
基板３００を並列に配置できる構造を有しており、ま
た、シリコン基板３００の両面に均質の熱酸化を行える
ように、シリコン基板３００の外周部だけを支持し、シ
リコン基板３００の両面を露出させた状態で保持するも
のである。なお、その他の構成は図３に示すものと同様
であるものとする。
いて説明する。図４は、本実施の形態による第３実施例
の加熱装置を示す側断面図である。この加熱装置は、上
述した第２実施例による誘導加熱型エピタキシャル成長
装置の機能に加えて、熱酸化（Ｗｅｔ酸化）を行うこと
ができる熱酸化装置の機能を設けたものである。すなわ
ち、この加熱装置には、図３に示す構成に加えて、反応
炉１００内に熱酸化用の第２の基板ホルダ２９０が配置
され、熱酸化を行うシリコン基板３００が配置される。
この第２の基板ホルダ２９０は、例えば３つのシリコン
基板３００を並列に配置できる構造を有しており、ま
た、シリコン基板３００の両面に均質の熱酸化を行える
ように、シリコン基板３００の外周部だけを支持し、シ
リコン基板３００の両面を露出させた状態で保持するも
のである。なお、その他の構成は図３に示すものと同様
であるものとする。
【００３３】次に、この加熱装置を用いて、シリコン基
板の加熱とエピタキシャル成長および熱酸化を行う場合
の作業工程ついて説明する。 （１）まず、板状部材２００を用意する。これは上述し
た第２実施例で説明したものと共通のものであり、図４
に示すように、反応炉１００内の基板ホルダ２１２に配
置する。 （２）また、第２のシリコン基板３００を用意する。こ
のシリコン基板３００は、例えば長さが数ｍで幅が２０
ｃｍの長尺シリコンインゴットを長手方向に縦方向に切
断し、さらにスライス、研磨等を行うことにより形成し
たものである。例えばＣＺ法によって形成され、Ｓｉ単
結晶から得た（１００）結晶面を板面方向とし、例えば
ボロンドープがなされたＰ型の比抵抗０．０１〜０．０
２Ω・ｃｍのシリコン層を１７ｃｍ×１００ｃｍになる
ように切断したものである。そして、このようなシリコ
ン基板３００を図４に示すように、反応炉１００内の基
板ホルダ２９０に３枚並べて配置する。
板の加熱とエピタキシャル成長および熱酸化を行う場合
の作業工程ついて説明する。 （１）まず、板状部材２００を用意する。これは上述し
た第２実施例で説明したものと共通のものであり、図４
に示すように、反応炉１００内の基板ホルダ２１２に配
置する。 （２）また、第２のシリコン基板３００を用意する。こ
のシリコン基板３００は、例えば長さが数ｍで幅が２０
ｃｍの長尺シリコンインゴットを長手方向に縦方向に切
断し、さらにスライス、研磨等を行うことにより形成し
たものである。例えばＣＺ法によって形成され、Ｓｉ単
結晶から得た（１００）結晶面を板面方向とし、例えば
ボロンドープがなされたＰ型の比抵抗０．０１〜０．０
２Ω・ｃｍのシリコン層を１７ｃｍ×１００ｃｍになる
ように切断したものである。そして、このようなシリコ
ン基板３００を図４に示すように、反応炉１００内の基
板ホルダ２９０に３枚並べて配置する。
【００３４】（３）次に、酸素を流しながら、温度を上
げ、９００°Ｃに昇温する。 （４）次に、酸素と水素を同時に流す。この状態で３０
分間保持する。 （５）温度を室温に下降させる。 （６）次に、板状部材２００、シリコン基板３００を反
応炉１００より取り出す。この結果、板状部材２００の
シリコン基板２０２、およびシリコン基板３００の表面
には、それぞれ酸化膜が形成される。ここで、実際の試
作により、膜厚をエリプソメータで測定したところ、約
１５００Åであった。以上により、酸化膜を形成するこ
とができる。
げ、９００°Ｃに昇温する。 （４）次に、酸素と水素を同時に流す。この状態で３０
分間保持する。 （５）温度を室温に下降させる。 （６）次に、板状部材２００、シリコン基板３００を反
応炉１００より取り出す。この結果、板状部材２００の
シリコン基板２０２、およびシリコン基板３００の表面
には、それぞれ酸化膜が形成される。ここで、実際の試
作により、膜厚をエリプソメータで測定したところ、約
１５００Åであった。以上により、酸化膜を形成するこ
とができる。
【００３５】次に、本実施の形態による第４実施例につ
いて説明する。この第４実施例では、加熱装置のクリー
ニング方法について説明する。なお、加熱装置には図３
で説明した第２実施例の加熱装置を用いる。 （１）まず、上述した板状部材２００を図３に示す加熱
装置の反応炉１００内の基板ホルダ２１２に配置する。 （２）次に、水素を流しながら昇温させ、例えば１１７
０°Ｃとする。 （３）次に、両面のガスノズル２３０からＨＣｌを流
す。この状態で３０分保持する。 （４）これにより、石英ガラス１１０、１２０やアルミ
ナ反射板２３０の表面がクリーニングされる。 （５）この後、温度を室温に下げ、板状部材２００を反
応炉１００より取り出す。このような工程により、加工
装置が洗浄できる。
いて説明する。この第４実施例では、加熱装置のクリー
ニング方法について説明する。なお、加熱装置には図３
で説明した第２実施例の加熱装置を用いる。 （１）まず、上述した板状部材２００を図３に示す加熱
装置の反応炉１００内の基板ホルダ２１２に配置する。 （２）次に、水素を流しながら昇温させ、例えば１１７
０°Ｃとする。 （３）次に、両面のガスノズル２３０からＨＣｌを流
す。この状態で３０分保持する。 （４）これにより、石英ガラス１１０、１２０やアルミ
ナ反射板２３０の表面がクリーニングされる。 （５）この後、温度を室温に下げ、板状部材２００を反
応炉１００より取り出す。このような工程により、加工
装置が洗浄できる。
【００３６】以上のような本実施の形態による加熱装置
では、次のような効果を得ることができる。 （１）例えば、１ｍ×１ｍというような大面積の薄膜単
結晶半導体をエピタキシャル成長させることができる。 （２）熱拡散や熱酸化を行うことができる。 （３）消費電力を低下することができる。 （４）シリコン基板（板状部材）を回転させながら成膜
等を行うため、膜厚の均一性を向上できる。 （５）シリコン基板（板状部材）の両面にエピタキシャ
ル成長させることができる。
では、次のような効果を得ることができる。 （１）例えば、１ｍ×１ｍというような大面積の薄膜単
結晶半導体をエピタキシャル成長させることができる。 （２）熱拡散や熱酸化を行うことができる。 （３）消費電力を低下することができる。 （４）シリコン基板（板状部材）を回転させながら成膜
等を行うため、膜厚の均一性を向上できる。 （５）シリコン基板（板状部材）の両面にエピタキシャ
ル成長させることができる。
【００３７】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、作業工程で示した温度や寸法等の例は適
宜変更が可能である。また、反応炉の構成部材として、
石英ガラスの代わりにアルミナを用いてもよい。また、
反射板としてはアルミナ以外の材料で構成することも可
能である。また、加熱処理する基板についても、上述の
ような積層構造の板状部材に限らず、種々の基板につい
て同様の処理を行うことが可能である。例えば、板状部
材を構成する半導体基板として、シリコン基板に限ら
ず、ゲルマニウム、シリコンとゲルマニウムの化合物、
ガリウムとヒ素の化合物、ガリウムとリンの化合物、ガ
リウムと窒素の化合物、ガリウムとインジウムの化合物
等を用いることが可能である。
ものではなく、作業工程で示した温度や寸法等の例は適
宜変更が可能である。また、反応炉の構成部材として、
石英ガラスの代わりにアルミナを用いてもよい。また、
反射板としてはアルミナ以外の材料で構成することも可
能である。また、加熱処理する基板についても、上述の
ような積層構造の板状部材に限らず、種々の基板につい
て同様の処理を行うことが可能である。例えば、板状部
材を構成する半導体基板として、シリコン基板に限ら
ず、ゲルマニウム、シリコンとゲルマニウムの化合物、
ガリウムとヒ素の化合物、ガリウムとリンの化合物、ガ
リウムと窒素の化合物、ガリウムとインジウムの化合物
等を用いることが可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の加熱装置で
は、反応炉内の基板ホルダに保持された板状部材に、反
応炉外のＲＦ誘導加熱コイルから直接誘導加熱によって
加熱することができる。したがって、例えば大面積の各
種半導体基板に対してエピタキシャル成長等の成膜作業
や熱拡散、熱酸化等の作業を省電力で効率よく行うこと
ができる効果がある。また、本発明の半導体薄膜製造方
法では、同様の加熱装置によって板状部材の直接誘導加
熱を行うことから、例えば大面積の半導体基板に対して
エピタキシャル成長等の薄膜製造作業を省電力で効率よ
く行うことができる効果がある。
は、反応炉内の基板ホルダに保持された板状部材に、反
応炉外のＲＦ誘導加熱コイルから直接誘導加熱によって
加熱することができる。したがって、例えば大面積の各
種半導体基板に対してエピタキシャル成長等の成膜作業
や熱拡散、熱酸化等の作業を省電力で効率よく行うこと
ができる効果がある。また、本発明の半導体薄膜製造方
法では、同様の加熱装置によって板状部材の直接誘導加
熱を行うことから、例えば大面積の半導体基板に対して
エピタキシャル成長等の薄膜製造作業を省電力で効率よ
く行うことができる効果がある。
【図１】本発明の実施の形態による加熱装置の基本構成
を示す側断面図である。
を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の第１実施例における加熱
装置の構成を示す側断面図である。
装置の構成を示す側断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２実施例における加熱
装置の構成を示す側断面図である。
装置の構成を示す側断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の第３実施例における加熱
装置の構成を示す側断面図である。
装置の構成を示す側断面図である。
【図５】本発明の実施の形態による加熱装置のＲＦ誘導
加熱コイルの配置例を示す斜視図である。
加熱コイルの配置例を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態による加熱装置の板状部材
と基板ホルダの構成例を示す断面図である。
と基板ホルダの構成例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態による加熱装置の基板ホル
ダの各種形状例を示す平面図である。
ダの各種形状例を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態による加熱装置の基板ホル
ダの回転機構の構成例を示す説明図である。
ダの回転機構の構成例を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態による加熱装置の基板ホル
ダの回転機構の構成例を示す説明図である。
ダの回転機構の構成例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第１実施例によるエピタキシャル成
長を含む作業工程を示す断面図である。
長を含む作業工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１実施例で用いる陽極化成装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施例で用いる陽極化成装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１３】エピタキシャル成長用の加熱装置の第１の従
来例を示す断面図である。
来例を示す断面図である。
【図１４】エピタキシャル成長用の加熱装置の第２の従
来例を示す断面図である。
来例を示す断面図である。
【図１５】エピタキシャル成長用の加熱装置の第３の従
来例を示す断面図である。
来例を示す断面図である。
１００……反応炉、１１０、１２０……石英ガラス、１
３０……ＲＦ誘導加熱コイル、２００……板状部材、２
０１……炭素系基板、２０２……シリコン基板、２１
１、２１２、２１３……基板ホルダ、２３０……石英ノ
ズル、２４０……アルミナ反射板。
３０……ＲＦ誘導加熱コイル、２００……板状部材、２
０１……炭素系基板、２０２……シリコン基板、２１
１、２１２、２１３……基板ホルダ、２３０……石英ノ
ズル、２４０……アルミナ反射板。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ３０Ｂ 29/06 ５０４ Ｃ３０Ｂ 29/06 ５０４Ｃ
５０４Ｅ
５０４Ｇ
５０４Ｋ
５０４Ｌ
Claims (31)
- 【請求項１】 所定の板状部材に加熱処理を施す加熱装
置であって、 絶縁体で形成された反応炉と、 前記反応炉の外側に配置されたＲＦ誘導加熱コイルと、 前記反応炉の内部に配置され、前記板状部材を保持する
基板ホルダと、 を有することを特徴とする加熱装置。 - 【請求項２】 前記基板ホルダを回転する回転機構を有
することを特徴とする請求項１記載の加熱装置。 - 【請求項３】 前記反応炉の内部に配置され、前記板状
部材に所定のガスを供給するガスノズルを有することを
特徴とする請求項１記載の加熱装置。 - 【請求項４】 前記ガスノズルは平面シャワー型ノズル
を有することを特徴とする請求項３記載の加熱装置。 - 【請求項５】 前記絶縁体が石英ガラス板であることを
特徴とする請求項１記載の加熱装置。 - 【請求項６】 前記絶縁体がアルミナ板であることを特
徴とする請求項１記載の加熱装置。 - 【請求項７】 前記絶縁体の内側に反射板が配置されて
いることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。 - 【請求項８】 前記絶縁体の内側にアルミナ板が配置さ
れていることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。 - 【請求項９】 前記基板ホルダは板状部材の両面を露出
させた状態で保持することを特徴とする請求項１記載の
加熱装置。 - 【請求項１０】 前記基板ホルダは板状部材の両面を露
出させた状態で保持し、前記板状部材の両面に前記ガス
ノズルが配置されていることを特徴とする請求項２記載
の加熱装置。 - 【請求項１１】 前記板状部材は炭素系基板の片面また
は両面に半導体基板を貼り合わせた複合基板であること
を特徴とする請求項２記載の加熱装置。 - 【請求項１２】 前記基板ホルダは前記炭素系基板の熱
膨張係数よりも１／１００倍から１００倍の間の熱膨張
係数を有することを特徴とする請求項１１記載の加熱装
置。 - 【請求項１３】 前記基板ホルダは、炭素含有材料より
形成されていることを特徴とする請求項１記載の加熱装
置。 - 【請求項１４】 前記基板ホルダは、絶縁体より形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。 - 【請求項１５】 前記基板ホルダは、石英ガラスまたは
アルミナ板より形成されていることを特徴とする請求項
１記載の加熱装置。 - 【請求項１６】 前記炭素系基板は、ＳｉＣであること
を特徴とする請求項１１記載の加熱装置。 - 【請求項１７】 前記炭素系基板は、アモルファスカー
ボンであることを特徴とする請求項１１記載の加熱装
置。 - 【請求項１８】 前記炭素系基板は、ＳｉＣコーティン
グされた黒鉛であることを特徴とする請求項１１記載の
加熱装置。 - 【請求項１９】 前記半導体基板は、シリコン、ゲルマ
ニウム、シリコンとゲルマニウムの化合物、ガリウムと
ヒ素の化合物、ガリウムとリンの化合物、ガリウムと窒
素の化合物、ガリウムとインジウムの化合物のいずれか
であることを特徴とする請求項１１記載の加熱装置。 - 【請求項２０】 前記反応炉内に、ＳｉＨ4 、Ｈ2 Ｓｉ
Ｃｌ2 、ＨＳｉＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、ＰＨ
3 、Ｂ2 Ｈ6 の少なくともいずれかのガスを供給するガ
ス供給手段が接続されていることを特徴とする請求項１
記載の加熱装置。 - 【請求項２１】 前記反応炉内に、水素、窒素、酸素の
少なくともいずれかのガスを供給するガス供給手段が接
続されていることを特徴とする請求項１記載の加熱装
置。 - 【請求項２２】 前記反応炉内に、ＨＣｌまたはＣｌＦ
3 の少なくともいずれかのガスを供給するガス供給手段
が接続されていることを特徴とする請求項１記載の加熱
装置。 - 【請求項２３】 前記反応炉内を８００°Ｃ以上に昇温
して、ＨＣｌガスを注入し、反応炉内の部材に付着した
汚れを落とすクリーニング手段を有することを特徴とす
る請求項１記載の加熱装置。 - 【請求項２４】 前記反応炉内を室温から２００°Ｃの
間の温度に保持し、ＣｌＦ3 ガスを注入し、反応炉内の
部材に付着した汚れを落とすクリーニング手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。 - 【請求項２５】 所定の板状部材に加熱処理を施すこと
により、半導体薄膜の成膜を行う半導体薄膜製造方法で
あって、 絶縁体で形成された反応炉と、前記反応炉の外側に配置
されたＲＦ誘導加熱コイルと、前記反応炉の内部に配置
され、前記板状部材を保持する基板ホルダとを有する加
熱装置によって前記板状部材の直接誘導加熱を行うこと
により、前記板状部材上に半導体薄膜の成膜を行う、 ことを特徴とする半導体薄膜製造方法。 - 【請求項２６】 前記板状部材は、炭素系基板の片面ま
たは両面に半導体基板を張り付けた複合基板であること
を特徴とする請求項２５記載の半導体薄膜製造方法。 - 【請求項２７】 前記板状部材の直接誘導加熱を行うこ
とにより、前記板状部材上にエピタキシャル成長を行う
ことを特徴とする請求項２５記載の半導体薄膜製造方
法。 - 【請求項２８】 前記板状部材の直接誘導加熱を行うこ
とにより、前記板状部材上に多結晶半導体薄膜の成膜を
行うことを特徴とする請求項２５記載の半導体薄膜製造
方法。 - 【請求項２９】 前記板状部材の直接誘導加熱を行うこ
とにより、前記板状部材上にアモルファス半導体薄膜の
成膜を行うことを特徴とする請求項２５記載の半導体薄
膜製造方法。 - 【請求項３０】 前記板状部材の直接誘導加熱を行うこ
とにより、前記板状部材に熱拡散を行うことを特徴とす
る請求項２５記載の半導体薄膜製造方法。 - 【請求項３１】 前記板状部材の直接誘導加熱を行うこ
とにより、前記板状部材に熱酸化を行うことを特徴とす
る請求項２５記載の半導体薄膜製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002103887A JP2003300793A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 加熱装置および半導体薄膜製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002103887A JP2003300793A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 加熱装置および半導体薄膜製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003300793A true JP2003300793A (ja) | 2003-10-21 |
Family
ID=29389443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002103887A Pending JP2003300793A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 加熱装置および半導体薄膜製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003300793A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325898C (zh) * | 2005-05-25 | 2007-07-11 | 哈尔滨工业大学 | 石英灯阵列光电加热装置 |
| WO2011058830A1 (ja) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板の製造方法 |
| WO2011058831A1 (ja) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板の製造方法 |
| WO2011058829A1 (ja) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板の製造方法 |
| JP2017200868A (ja) * | 2016-05-07 | 2017-11-09 | 株式会社デンソー | 半導体結晶製造装置 |
-
2002
- 2002-04-05 JP JP2002103887A patent/JP2003300793A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325898C (zh) * | 2005-05-25 | 2007-07-11 | 哈尔滨工业大学 | 石英灯阵列光电加热装置 |
| WO2011058830A1 (ja) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板の製造方法 |
| WO2011058831A1 (ja) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板の製造方法 |
| WO2011058829A1 (ja) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板の製造方法 |
| CN102379026A (zh) * | 2009-11-13 | 2012-03-14 | 住友电气工业株式会社 | 用于制造半导体衬底的方法 |
| CN102379024A (zh) * | 2009-11-13 | 2012-03-14 | 住友电气工业株式会社 | 制造半导体衬底的方法 |
| JP2017200868A (ja) * | 2016-05-07 | 2017-11-09 | 株式会社デンソー | 半導体結晶製造装置 |
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