JPH08264461A - Apparatus for vapor deposition - Google Patents

Apparatus for vapor deposition

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JPH08264461A
JPH08264461A JP6847695A JP6847695A JPH08264461A JP H08264461 A JPH08264461 A JP H08264461A JP 6847695 A JP6847695 A JP 6847695A JP 6847695 A JP6847695 A JP 6847695A JP H08264461 A JPH08264461 A JP H08264461A
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JP
Japan
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reactor
susceptor
center
central axis
vapor phase
Prior art date
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Application number
JP6847695A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Toyosaki
孝一 豊崎
Yukio Komura
幸夫 香村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To eliminate variations of film quality characteristics between semiconductor wafers based on the different cross sections of reaction gas flow passages around a reactor by correcting displacement of the center of a susceptor on the basis of a distance between the center of the top part of the reactor and a central axis of the reactor. CONSTITUTION: Picture image pick-up means 71 is fixed outside the top of a reactor 1 to take the top part 21 of a susceptor 2, in the field of view and picture image processing means 72 receives an output of the picture image pick-up means 71, calculates a distance between the center of the cap-shaped top part 21 and a central axis of the reactor 1 and outputs the result as a display or a signal to the outside. In the calculation, sections in parallel to X and Y axes are evaluated from an image of the cap-shaped top part 21, and a point where longest sections intersect is taken as the center of the cap-shaped top part 21 to evaluate displacement of the reactor 1 from the central axis. A position displacement of the susceptor 2 is detected by the picture image pick-up means 71 and the picture image processing means 72, and on the basis of the position displacement, the position displacement of the susceptor 2 is eliminated with the aid of push type position displacement correction means 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、気相成長装置に関す
る。特に、バレル型の気相成長装置において、サセプタ
の中心がリアクタの中心軸と一致することを可能にする
改良に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a vapor phase growth apparatus. In particular, it relates to an improvement that enables the center of the susceptor to coincide with the central axis of the reactor in a barrel type vapor phase growth apparatus.

【0002】[0002]

【従来技術】衛星放送用や携帯電話などに使用されるF
ETやHEMTの素材となるエピタキシャルウェハは、
気相成長装置のリアクタ内のサセプタに半導体ウェハを
支持し、サセプタを高温に加熱した状態でリアクタ内に
アルシン(AsH3 )、トリメチルガリウム(TMG
a)、トリメチルアルミニウム(TMAl)等の原料ガ
スを水素よりなるキャリヤガスと共に流し、半導体ウェ
ハ上に半導体層をエピタキシャル成長させて形成する。
2. Description of the Related Art F used for satellite broadcasting and mobile phones
Epitaxial wafers used as materials for ET and HEMT are
A semiconductor wafer is supported on a susceptor in a reactor of a vapor phase growth apparatus, and arsine (AsH 3 ) and trimethylgallium (TMG) are placed in the reactor while the susceptor is heated to a high temperature.
a), a raw material gas such as trimethylaluminum (TMAl) is caused to flow together with a carrier gas made of hydrogen to epitaxially grow a semiconductor layer on a semiconductor wafer.

【0003】図6参照 図6は従来技術に係る気相成長装置の側断面図である。
図4において、1はリアクタであり、釣鐘状のリアクタ
1の上部にガス供給口11と真空引口13とが設けら
れ、下部にガス排気口12が設けられている。2はサセ
プタであり、帽子状頂部21とカーボンで形成された多
角錐形胴部22と支持軸23とより構成されている。3
はチャンバであり、リアクタ1の下部にあり、リアクタ
1と接する箇所にゲートバルブ31が設けられており、
胴部にチャンバ窓32が設けられている。4は回転軸で
あり、チャンバ3の底部で回転自在、かつ、上下移動自
在に支持され、図示していない電動機等の駆動手段によ
り駆動される。41は締結部であり、回転軸4の上端に
設けられた筒状凹所に支持軸23の下端を挿入した後、
ネジ止めされている。5はリアクタ1の胴部外側に巻装
された高周波コイル等の加熱手段であり、6はサセプタ
2の多角錐形胴部22に取り付けられている半導体ウェ
ハ等の被加工体である。
FIG. 6 is a side sectional view of a conventional vapor phase growth apparatus.
In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a reactor, which is provided with a gas supply port 11 and a vacuum suction port 13 in the upper part of the bell-shaped reactor 1, and a gas exhaust port 12 in the lower part. A susceptor 2 is composed of a cap-shaped top portion 21, a polygonal pyramid body portion 22 formed of carbon, and a support shaft 23. Three
Is a chamber, which is provided below the reactor 1 and is provided with a gate valve 31 at a position in contact with the reactor 1.
A chamber window 32 is provided on the body. Reference numeral 4 denotes a rotary shaft, which is rotatably supported on the bottom of the chamber 3 and is vertically movable, and is driven by a driving unit such as an electric motor (not shown). 41 is a fastening part, and after inserting the lower end of the support shaft 23 into the cylindrical recess provided in the upper end of the rotating shaft 4,
It is screwed on. Reference numeral 5 is a heating means such as a high-frequency coil wound around the outside of the body of the reactor 1, and 6 is a workpiece such as a semiconductor wafer attached to the polygonal pyramid body 22 of the susceptor 2.

【0004】高周波コイル5に高周波電流が流される
と、多角錐形胴部22のカーボンが誘導加熱され、多角
錐形胴部22に装着されている半導体ウェハ6を加熱す
る。原料ガスとキャリヤガスとの混合ガスよりなる反応
ガスは、ガス供給口11からリアクタ1内に供給され、
半導体ウェハ6の表面にそって流れ、整流板42の上部
通路を通り、ガス排気口12とを介して排出される。そ
して、この間に反応ガスが熱分解して、加熱された半導
体ウェハ6上にエピタキシャル半導体層が形成される。
When a high-frequency current is applied to the high-frequency coil 5, the carbon of the polygonal pyramid body 22 is induction-heated to heat the semiconductor wafer 6 mounted on the polygonal pyramid body 22. A reaction gas composed of a mixed gas of a raw material gas and a carrier gas is supplied from the gas supply port 11 into the reactor 1,
It flows along the surface of the semiconductor wafer 6, passes through the upper passage of the current plate 42, and is discharged through the gas exhaust port 12. Then, during this time, the reaction gas is thermally decomposed to form an epitaxial semiconductor layer on the heated semiconductor wafer 6.

【0005】なお、エピタキシャル半導体層が完成する
と、回転軸4は下方に引き下ろされ、サセプタ2がチャ
ンバ3内に下降すると、ゲートバルブ31は左方向に駆
動され、リアクタ1とチャンバ3とを遮断する。そし
て、チャンバ3内を大気圧にした後、チャンバ窓31を
開いてエピタキシャル半導体ウェハを取り出す。次に、
新たな半導体ウェハを多角錐形胴部22に装着した後、
チャンバ3内を真空にし、ゲートバルブ31を右方向に
駆動して図示する位置まで開放し、回転軸4を上方に駆
動して図示する位置まで上げる。
When the epitaxial semiconductor layer is completed, the rotating shaft 4 is pulled down, and when the susceptor 2 is lowered into the chamber 3, the gate valve 31 is driven leftward to shut off the reactor 1 from the chamber 3. To do. Then, after the inside of the chamber 3 is set to the atmospheric pressure, the chamber window 31 is opened and the epitaxial semiconductor wafer is taken out. next,
After mounting a new semiconductor wafer on the polygonal pyramid body 22,
The chamber 3 is evacuated, the gate valve 31 is driven to the right to open to the position shown in the figure, and the rotary shaft 4 is driven upward to raise it to the position shown in the figure.

【0006】このようにして製作されたエピタキシャル
半導体ウェハに求められる特性としては、純度や均一な
膜質特性等が挙げられる。純度については、配管材料の
特性向上や使用機器の性能向上や原料の高純度化等によ
りレベルがかなり上がっている。また、均一な膜質特性
については、半導体ウェハ面内の均一性は半導体ウェハ
自体を回転させること等により大幅に向上している。
The characteristics required for the epitaxial semiconductor wafer manufactured in this manner include purity and uniform film quality characteristics. Regarding the purity, the level has risen considerably due to improvements in the characteristics of piping materials, the performance of equipment used, and the purification of raw materials. Regarding the uniform film quality characteristics, the in-plane uniformity of the semiconductor wafer is greatly improved by rotating the semiconductor wafer itself.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、気相成長装置
を使用して同時に製造される複数の半導体ウェハ相互間
の均一な膜質特性については、成膜時の半導体ウェハ相
互間の温度差や半導体ウェハ相互間の反応ガスの流れ方
の違いにより、バラツキが生じる。半導体ウェハ相互間
の温度差は、回転軸4の回転速度の上昇や、サセプタ2
の多角錐形胴部22のカーボンの抵抗の均一化により、
温度差を減少させることが可能である。また、誘導加熱
ではなく、複数のゾーンヒーターを使用したヒーター加
熱によっても、温度差を減少させることが可能である。
しかし、半導体ウェハ相互間の反応ガスの流れ方の違い
については、これまで改善されていない。回転軸4は金
属を使用しているが、サセプタ1付近は最高で約800
°Cの高温となるため、支持軸23には石英ガラスを使
用している。このため、締結部41において、高温時に
熱膨張の差により締結が緩み、サセプタ1が傾く。この
結果、回転軸4はリアクタ1の中心軸に正確に合わされ
ているにも拘らず、反応ガスの流路となるリアクタ1と
サセプタ2との隙間は、その周囲にわたって均一でなく
なり、狭い所では反応ガスの流速が早くなり、広い所で
は反応ガスの流速が遅くなる。そして、この反応ガスの
流れ方の違いにより半導体ウェハ相互間の膜質特性の均
一性が損なわれる。
However, regarding the uniform film quality characteristics between a plurality of semiconductor wafers simultaneously manufactured by using the vapor phase growth apparatus, the temperature difference between the semiconductor wafers during film formation and the semiconductor Variations occur due to the difference in the flow of the reaction gas between the wafers. The temperature difference between the semiconductor wafers is caused by the increase in the rotation speed of the rotating shaft 4 and the susceptor 2
By equalizing the carbon resistance of the polygonal pyramid body 22 of
It is possible to reduce the temperature difference. Further, it is possible to reduce the temperature difference not by induction heating but by heating with a heater using a plurality of zone heaters.
However, the difference in reaction gas flow between semiconductor wafers has not been improved so far. The rotating shaft 4 is made of metal, but the maximum around the susceptor 1 is about 800.
Quartz glass is used for the support shaft 23 because of the high temperature of ° C. Therefore, in the fastening portion 41, the fastening is loosened due to the difference in thermal expansion at high temperature, and the susceptor 1 is tilted. As a result, although the rotating shaft 4 is accurately aligned with the central axis of the reactor 1, the gap between the reactor 1 and the susceptor 2, which is the flow path of the reaction gas, is not uniform around the periphery, and in a narrow place. The flow velocity of the reaction gas becomes fast, and the flow velocity of the reaction gas becomes slow in a wide place. The difference in the flow of the reaction gas impairs the uniformity of the film quality characteristics between the semiconductor wafers.

【0008】本発明の目的は、この問題を解消すること
にあり、リアクタ1とサセプタ2との隙間を、その周囲
にわたって、均一にすることができ、リアクタ1の周囲
における反応ガスの流路の断面積の違いに基づく半導体
ウェハ相互間の膜質特性のバラツキがない気相成長装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to solve this problem, and the gap between the reactor 1 and the susceptor 2 can be made uniform over the periphery thereof, and the flow path of the reaction gas around the reactor 1 can be made. An object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus that does not cause variations in film quality characteristics between semiconductor wafers due to differences in cross-sectional area.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、次のいず
れの手段によっても達成される。
The above object can be achieved by any of the following means.

【0010】第1の手段は、リアクタ(1)内に設置さ
れ、このリアクタ(1)の中心軸を軸として回転駆動さ
れ、多角錐形のサセプタ(2)を加熱し、このサセプタ
(2)に取付けられたウェハに膜形成を行う気相成長装
置において、前記のリアクタ(1)の頂部外側に設置さ
れ、前記のサセプタ(2)の頂部(21)を監視する画
像撮像手段(71)と、この画像撮像手段(71)の出
力を受け、前記の頂部(21)の中心と前記のリアクタ
(1)の中心軸との距離を演算する画像処理手段(7
2)と、この画像処理手段(72)が演算する距離信号
に基づいて、前記のサセプタ(2)の中心の位置ずれを
矯正する押圧型位置ずれ矯正手段(8)とを有する気相
成長装置である。
The first means is installed in the reactor (1), is driven to rotate about the central axis of the reactor (1), heats the polygonal pyramidal susceptor (2), and the susceptor (2) is heated. In a vapor deposition apparatus for forming a film on a wafer attached to a wafer, an image pickup means (71) is installed outside the top of the reactor (1) and monitors the top (21) of the susceptor (2). An image processing means (7) for receiving the output of the image capturing means (71) and calculating the distance between the center of the top portion (21) and the central axis of the reactor (1).
2) and a vapor phase growth apparatus having a pressing type positional deviation correcting means (8) for correcting positional deviation of the center of the susceptor (2) based on the distance signal calculated by the image processing means (72). Is.

【0011】第2の手段は、リアクタ(1)内に設置さ
れ、このリアクタ(1)の中心軸を軸として回転駆動さ
れ、多角錐形のサセプタ(2)を加熱し、このサセプタ
(2)に取付けられたウェハに膜形成を行う気相成長装
置において、前記のリアクタ(1)の上部側面外周の複
数箇所に設置され、レーザ光を前記のサセプタ(2)の
頂部(21)に照射し、反射光を検出して前記の頂部ま
での距離を測定する複数の変位検出手段(75)と、こ
の複数の変位検出手段(75)それぞれの出力を受け、
前記の頂部(21)の中心と前記のリアクタ(1)の中
心軸との距離を演算する回転位置演算手段(76)と、
この回転位置演算手段(76)が演算する距離信号に基
づいて、前記のサセプタ(2)の中心の位置ずれを矯正
する押圧型位置ずれ矯正手段(8)とを有する気相成長
装置である。
The second means is installed in the reactor (1), is driven to rotate about the central axis of the reactor (1), heats the polygonal pyramidal susceptor (2), and the susceptor (2) is heated. In a vapor phase growth apparatus for forming a film on a wafer attached to a wafer, the wafer is installed at a plurality of locations on an outer periphery of an upper side surface of the reactor (1), and a laser beam is applied to a top portion (21) of the susceptor (2). A plurality of displacement detection means (75) for detecting reflected light and measuring the distance to the top, and outputs of the plurality of displacement detection means (75),
Rotational position calculation means (76) for calculating the distance between the center of the top portion (21) and the central axis of the reactor (1),
This is a vapor phase growth apparatus having a pressing type positional deviation correcting means (8) for correcting the positional deviation of the center of the susceptor (2) based on the distance signal calculated by the rotational position calculating means (76).

【0012】そして、画像処理手段(72)または回転
位置演算手段(76)が演算した、前記の頂部(21)
の中心と前記のリアクタ(1)の中心軸との距離を、負
帰還制御により0にする制御装置が設けられ、この制御
装置の出力により前記の押圧型位置ずれ矯正手段(8)
が駆動されるようにされていると、心出しが自動的にな
されるので都合がよい。
Then, the top portion (21) calculated by the image processing means (72) or the rotational position calculation means (76).
A control device is provided for making the distance between the center of the reactor and the central axis of the reactor (1) to 0 by negative feedback control, and the output of this control device provides the pressing-type positional deviation correcting means (8).
Is convenient because it is automatically centered.

【0013】[0013]

【作用】本発明に係る気相成長装置の第1の手段におい
ては、画像撮像手段71と画像処理手段72とを有し、
画像撮像手段71が取り込んだサセプタ2の頂部21の
画像を画像処理手段72において画像処理して、頂部の
中心とリアクタ1の中心軸との距離を得ており、第2の
手段においては、複数の変位検出手段75と回転位置演
算手段76とを有し、それぞれの変位検出手段75が検
出するそれぞれから頂部21までの距離より、回転位置
演算手段76は頂部21の中心とリアクタ1の軸中心と
の距離を演算している。そして、第1の手段も、第2の
手段も、共に、画像処理手段72か回転位置演算手段7
6が演算する距離信号に基づいてサセプタ2の中心の位
置ずれを矯正する、押圧型位置ずれ矯正手段8を有して
いる。このため、締結部41において緩みが生じてサセ
プタ2がリアクタ1の中心軸に対し偏心したり、首振り
運動をすることがあっても、リアクタ1の中心軸からの
サセプタ1のずれを検出することができ、押圧型位置ず
れ矯正手段8によってサセプタ1の動きを補正し、頂部
21の中心とリアクタ1の中心軸との距離を0にするこ
とができる。
The first means of the vapor phase growth apparatus according to the present invention has the image pickup means 71 and the image processing means 72,
The image of the top portion 21 of the susceptor 2 captured by the image capturing means 71 is image-processed by the image processing means 72 to obtain the distance between the center of the top portion and the central axis of the reactor 1. In the second means, a plurality of The displacement position detecting means 75 and the rotational position calculating means 76 are provided. Based on the distances detected by the respective displacement detecting means 75 to the top portion 21, the rotational position calculating means 76 determines the center of the top portion 21 and the axial center of the reactor 1. Is calculating the distance to. Both the first means and the second means are the image processing means 72 or the rotational position calculating means 7.
It has a pressing type position shift correcting means 8 which corrects the position shift of the center of the susceptor 2 based on the distance signal calculated by 6. Therefore, even if the fastening portion 41 is loosened and the susceptor 2 is eccentric to the central axis of the reactor 1 or swings, the deviation of the susceptor 1 from the central axis of the reactor 1 is detected. It is possible to correct the movement of the susceptor 1 by the pressing-type positional deviation correcting means 8 so that the distance between the center of the top 21 and the central axis of the reactor 1 can be made zero.

【0014】なお、いずれの手段も光学的手法を利用し
ており、リアクタ1の外部に設置されているので反応ガ
スの流れを妨げることがなく、また、リアクタ1の上部
に設置されているので反応ガスがリアクタ1の内壁に付
着するとしても、付着する箇所はカーボンで形成されて
おり高温となっている多角錐形胴部22に対応するリア
クタ1の下部であるので、頂部21の撮像や距離測定が
妨げられることはない。
It should be noted that any of the means uses an optical method and is installed outside the reactor 1 so that it does not impede the flow of the reaction gas and is installed above the reactor 1. Even if the reaction gas adheres to the inner wall of the reactor 1, the adhering portion is formed of carbon and is the lower portion of the reactor 1 corresponding to the polygonal pyramid body 22 having a high temperature. Distance measurement is not impeded.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の二つの実施
例に係る気相成長装置についてさらに詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The vapor phase growth apparatus according to the two embodiments of the present invention will be described in more detail below with reference to the drawings.

【0016】第1実施例(請求項1に対応) 図1参照 図1は本発明の第1実施例に係る気相成長装置の側断面
図である。以下、従来例と異なる点に重点を置いて説明
する。図1において、1は、本例においては主要部が石
英ガラス等透明な材質で作られたリアクタであり、ガス
供給口11はリアクタ1の頂部を避けた位置に設けられ
ている。71はリアクタ1の頂部外側に固定された画像
撮像手段であり、視野内に少なくともサセプタ2の頂部
21(本例においては帽子状頂部)を収めている。72
は画像処理手段であり、画像撮像手段71の出力を受
け、帽子状頂部21の中心とリアクタ1の中心軸との距
離を演算し、結果を表示あるいは信号として外部に発し
ている。演算方法としては、帽子状頂部21の像よりX
軸とY軸とに平行した弦を求め、最長の弦が交差する点
を帽子状頂部21の中心とし、リアクタ1の中心軸から
のずれを求める方法、帽子状頂部21の頂点の中心にマ
ークを付し、このマークを検出し、リアクタ1の中心軸
からのずれを求める方法、あるいは、帽子状頂部21の
像の重心を画像解析により求め、これを中心とし、リア
クタ1の中心軸からのずれを求める方法等種々ありうる
が、いずれを使用してもよい。
First Embodiment (corresponding to claim 1) See FIG. 1. FIG. 1 is a side sectional view of a vapor phase growth apparatus according to the first embodiment of the present invention. The following description will be given with an emphasis on the points different from the conventional example. In FIG. 1, 1 is a reactor whose main part is made of a transparent material such as quartz glass in this example, and a gas supply port 11 is provided at a position avoiding the top of the reactor 1. Reference numeral 71 denotes an image pickup means fixed to the outside of the top of the reactor 1, and at least the top 21 of the susceptor 2 (in this example, a hat-shaped top) is housed in the visual field. 72
Is an image processing means, which receives the output of the image capturing means 71, calculates the distance between the center of the hat-shaped top portion 21 and the central axis of the reactor 1, and outputs the result as a display or a signal to the outside. The calculation method is X from the image of the hat-shaped top 21.
A method of obtaining a chord parallel to the axis and the Y-axis, using the point where the longest chord intersects as the center of the hat-shaped top 21, and determining the deviation from the central axis of the reactor 1, mark at the center of the apex of the hat-shaped top 21. Is added and the deviation from the center axis of the reactor 1 is detected, or the center of gravity of the image of the cap-shaped top 21 is obtained by image analysis, and the center of gravity is used as the center of the center of the reactor 1. There are various methods such as a method for obtaining the deviation, and any method may be used.

【0017】サセプタ2の中心を求めるために帽子状頂
部21の中心を利用しているが、帽子状頂部21は締結
部41より最も遠く離れているので、位置ずれの検出感
度が高まり、サセプタ1の位置決め精度を上げることが
できる。
The center of the hat-shaped top portion 21 is used to find the center of the susceptor 2. However, since the hat-shaped top portion 21 is farthest from the fastening portion 41, the detection sensitivity of the positional deviation is increased, and the susceptor 1 is detected. The positioning accuracy of can be improved.

【0018】8は押圧型位置ずれ矯正手段であり、サセ
プタ2の石英製支持軸23の上端に内輪が嵌合させられ
たセラミックなどよりなる耐熱性ベアリング81と、耐
熱性ベアリング81に対応するリアクタ1の胴部に、隣
同士のなす角が180°以下になるように取り付けられ
た複数の心出し機構82とよりなっている。耐熱性ベア
リング81の外輪はテーパ状にされている。すなわち、
外輪の上端円より下端円の方が大きくなるようにされて
いる。
Reference numeral 8 is a pressing type positional deviation correcting means, which is a heat resistant bearing 81 made of ceramic or the like having an inner ring fitted to the upper end of the quartz support shaft 23 of the susceptor 2, and a reactor corresponding to the heat resistant bearing 81. It is composed of a plurality of centering mechanisms 82 attached to the body portion 1 so that the angles formed by adjacent ones are 180 ° or less. The outer ring of the heat resistant bearing 81 is tapered. That is,
The lower end circle is larger than the upper end circle of the outer ring.

【0019】図2参照 図2は心出し機構82の側断面図である。心出し機構8
2は、リアクタ1に固定された固定フランジ82aと、
シールフランジ82bと、1端が固定フランジ82aに
結合され他端がシールフランジ82bに結合された金属
製ベローズ82cと、固定フランジ82aとシールフラ
ンジ82bとを貫通しハンドルを有する心出し棒82d
と、心出し棒82dの先端に固定されている接触子82
eとを有している。耐熱性ベアリング81の外輪と接触
する接触子82eの材質は金属でもよいが、ポリイミド
など耐熱性樹脂の方が好ましい。固定フランジ82aと
心出し棒82dとにはネジが切られており、心出し棒8
2dを回転させたとき、心出し棒82dがリアクタ1の
半径方向に出し入れできるようにされている。心出し棒
82dがシールフランジ82bを貫通する箇所は、磁気
シールまたはOリングシールにより密封されている。な
お、固定フランジ82aにはリアクタ1内と金属製ベロ
ーズ82c内とを連通する通気口82fが設けられてお
り、心出し棒82dの回転が滑らかにできるようにされ
ている。
FIG. 2 is a side sectional view of the centering mechanism 82. Centering mechanism 8
2 is a fixed flange 82a fixed to the reactor 1,
A seal flange 82b, a metal bellows 82c having one end connected to a fixed flange 82a and the other end connected to a seal flange 82b, and a centering rod 82d having a handle penetrating the fixed flange 82a and the seal flange 82b.
And the contactor 82 fixed to the tip of the centering rod 82d.
e and. The material of the contact 82e that comes into contact with the outer ring of the heat-resistant bearing 81 may be metal, but heat-resistant resin such as polyimide is preferable. The fixing flange 82a and the centering rod 82d are threaded, and
When 2d is rotated, the centering rod 82d can be moved in and out in the radial direction of the reactor 1. A portion where the centering rod 82d penetrates the seal flange 82b is sealed by a magnetic seal or an O-ring seal. The fixed flange 82a is provided with a ventilation port 82f that connects the interior of the reactor 1 to the interior of the metal bellows 82c, so that the centering rod 82d can be smoothly rotated.

【0020】図1再参照 締結部41は、ネジの先端に設けられた筒状凹所に弦巻
きバネと鋼球とが装填されたバネ付き押しネジを締結部
41の円周方向に複数個使用して支持軸23の下端を押
圧支持している。このため、締結部41が高温になり、
熱膨張差に基づくガタが大きくなっても、バネによって
押圧支持し、サセプタ2の傾きをある程度防いでいる。
Referring again to FIG. 1, the fastening portion 41 has a plurality of spring-loaded push screws in which a spiral spring and a steel ball are loaded in a cylindrical recess provided at the tip of the screw in the circumferential direction of the fastening portion 41. It is used to press and support the lower end of the support shaft 23. Therefore, the fastening portion 41 becomes hot,
Even if the backlash due to the difference in thermal expansion becomes large, it is pressed and supported by the spring to prevent the inclination of the susceptor 2 to some extent.

【0021】本実施例に係る気相成長装置は、画像撮像
手段71と画像処理手段72とにより、サセプタ2の位
置ずれを検出し、この位置ずれに基づいて押圧型位置ず
れ矯正手段8によりサセプタ2の位置ずれを無くするよ
うにされている。さらに、一度位置決めすると、バネ付
き押しネジを使用した締結部41と、テーパー付き外輪
の耐熱性ベアリング81とにより、新しい半導体ウェハ
を装着して、サセプタ2をリアクタ1内まで上昇させた
とき、耐熱性ベアリング81と心出し機構82とが衝突
することなく、滑らかに正しい位置に位置決めすること
ができるようにされている。
In the vapor phase growth apparatus according to this embodiment, the image pickup means 71 and the image processing means 72 detect the positional deviation of the susceptor 2, and the pressing type positional deviation correcting means 8 detects the positional deviation based on the positional deviation. The position shift of 2 is eliminated. Further, once positioned, a new semiconductor wafer is mounted by the fastening portion 41 using a push screw with a spring and the heat-resistant bearing 81 of the tapered outer ring, and when the susceptor 2 is raised into the reactor 1, the heat-resistant The flexible bearing 81 and the centering mechanism 82 can be smoothly positioned at the correct position without colliding with each other.

【0022】図3参照 図3は、本発明の第1実施例に係る気相成長装置と従来
技術に係る気相成長装置とを使用して製造した半導体ウ
ェハ相互間の膜質特性のバラツキを比較して示す図であ
り、横軸はエピタキシャル成長の成長回数を、縦軸はバ
ラツキを表す。図3において、○印は本実施例の場合を
示し、△印は従来例の場合を示す。図3から、本発明の
第1実施例に係る気相成長装置を使用してエピタキシャ
ル成長させたときの半導体ウェハ相互間のバラツキは、
従来技術に係る気相成長装置を使用してエピタキシャル
成長させたときと比べて、顕著に改善されていることが
明確に判る。
See FIG. 3. FIG. 3 compares variations in film quality characteristics between semiconductor wafers manufactured by using the vapor phase growth apparatus according to the first embodiment of the present invention and the conventional vapor phase growth apparatus. The horizontal axis represents the number of times of epitaxial growth and the vertical axis represents the variation. In FIG. 3, the circle marks show the case of this embodiment, and the triangle marks show the case of the conventional example. From FIG. 3, the variation between semiconductor wafers when epitaxial growth is performed using the vapor phase growth apparatus according to the first embodiment of the present invention,
It is clearly seen that the improvement is remarkably improved as compared with the case where the epitaxial growth is performed by using the vapor phase growth apparatus according to the conventional technique.

【0023】第2実施例(請求項2に対応) 図4参照 図4は本発明の第2実施例に係る気相成長装置の側断面
図である。以下、第1実施例と異なる点について、主に
説明する。図4において、75はレーザ光式の変位検出
手段であり、複数の変位検出手段75のそれぞれが細く
絞られたレーザ光を帽子状頂部21に向かって発するよ
うにリアクタ1の上部側面外周の複数箇所に設置されて
いる。そして、それぞれの変位検出手段75は自分が発
したレーザ光によって生じた帽子状頂部21の輝点の反
射光をレーザ光を発射した位置から少し離れた位置で受
光し、発射光と反射光との角度を検出し、帽子状頂部2
1までの距離を測定することができる。76は回転位置
演算手段であり、複数の変位検出手段75のそれぞれか
ら帽子状頂部21までの距離に対応する信号を受け、帽
子状頂部21の中心とリアクタ1の中心軸との距離を演
算し、演算結果を表示または出力することができる。
Second Embodiment (corresponding to claim 2) See FIG. 4. FIG. 4 is a side sectional view of a vapor phase growth apparatus according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described. In FIG. 4, reference numeral 75 denotes a laser light type displacement detecting means. A plurality of displacement detecting means 75 are provided on the outer periphery of the upper side surface of the reactor 1 so that each of the plurality of displacement detecting means 75 emits a narrowed laser light toward the hat-shaped top portion 21. It is installed in the place. Then, each displacement detection means 75 receives the reflected light of the bright spot of the hat-shaped top portion 21 generated by the laser light emitted by itself at a position slightly apart from the position where the laser light is emitted, and the emitted light and the reflected light are received. The angle of the top of the hat-shaped top 2
Distances up to 1 can be measured. Reference numeral 76 denotes a rotational position calculation means, which receives a signal corresponding to the distance from each of the plurality of displacement detection means 75 to the hat-shaped top portion 21 and calculates the distance between the center of the hat-shaped top portion 21 and the central axis of the reactor 1. , The calculation result can be displayed or output.

【0024】第2実施例に係る気相成長装置における押
圧型位置ずれ矯正手段8は、サセプタ2の石英製支持軸
23の上端に対応するリアクタ1の胴部に、隣同士のな
す角が180°以下になるように取り付けられた複数の
ローラー付き心出し機構83である。
The pressing type positional deviation correcting means 8 in the vapor phase growth apparatus according to the second embodiment has an angle of 180 degrees between adjacent ones in the body of the reactor 1 corresponding to the upper end of the quartz support shaft 23 of the susceptor 2. It is a centering mechanism 83 with a plurality of rollers attached so as to be below.

【0025】図5参照 ローラー付き心出し機構83は、第1実施例の心出し機
構82において、心出し棒82dの先端に固定されてい
る接触子82eに代えて、ローラー83aを有する接触
部83bとしてある。従って、ローラー83aは心出し
棒82dと一体になってリアクタ1の中心方向に移動す
るが、接触部83bに対して回転自在に保持されてい
る。そして、接触部83bから延びた棒83cが固定フ
ランジ82aに設けられた貫通口83dを貫通している
ので、心出し棒82dを回転させても、接触部83bは
固定フランジ82aに対して回転せず、常にローラー軸
を上下方向に保ったままリアクタ1の中心に向かって前
後方向に移動する。ローラー付き心出し機構83を使用
して心出しするとき、支持軸23が回転すると共に接触
部83bのローラー83aが回転するので、回転するサ
セプタ2を滑らかに保持できる。
Referring to FIG. 5, in the centering mechanism 83 with rollers, in the centering mechanism 82 of the first embodiment, instead of the contact 82e fixed to the tip of the centering rod 82d, a contact portion 83b having a roller 83a. There is. Therefore, the roller 83a moves integrally with the centering rod 82d toward the center of the reactor 1, but is held rotatably with respect to the contact portion 83b. Since the rod 83c extending from the contact portion 83b penetrates the through hole 83d provided in the fixed flange 82a, the contact portion 83b does not rotate with respect to the fixed flange 82a even when the centering rod 82d is rotated. Instead, the roller shaft is always kept in the vertical direction and moved in the front-back direction toward the center of the reactor 1. When the centering mechanism with a roller 83 is used for centering, the support shaft 23 rotates and the roller 83a of the contact portion 83b rotates, so that the rotating susceptor 2 can be held smoothly.

【0026】第2実施例に係る気相成長装置を使用し
て、半導体層をエピタキシャル成長させたときの半導体
ウェハ相互間のバラツキは第1実施例に係る気相成長装
置を使用したときと同様に、従来に比し十分低い値を示
した。
The variation between semiconductor wafers when a semiconductor layer is epitaxially grown using the vapor phase growth apparatus according to the second embodiment is the same as when the vapor phase growth apparatus according to the first embodiment is used. , Which was sufficiently lower than the conventional value.

【0027】なお、第1実施例・第2実施例を変更し
て、画像撮像手段71と画像処理手段72とローラー付
き心出し機構83との組み合わせ、または、変位検出手
段75と回転位置演算手段76と対熱性ベアリング81
と心出し機構82との組み合わせとしてもよいことは云
うまでもない。
The first and second embodiments are modified to combine the image pickup means 71, the image processing means 72 and the centering mechanism with roller 83, or the displacement detecting means 75 and the rotational position calculating means. 76 and heat resistant bearing 81
Needless to say, a combination of the centering mechanism 82 and the centering mechanism 82 may be used.

【0028】さらに、以上の第1実施例・第2実施例の
それぞれについて、制御装置を設置し、帽子状頂部21
の中心とリアクタ1の中心軸との距離を負帰還し、押圧
型位置ずれ矯正手段8を自動制御して駆動するようにす
ることもできる(請求項3・請求項4)。制御装置は、
負帰還増幅器と、負帰還増幅器の出力により駆動される
回転駆動機構とで構成される。そこで、画像処理手段7
2あるいは回転位置演算手段76から、出力信号を取り
出して負帰還増幅器に負帰還し、回転駆動機構で押圧型
位置ずれ矯正手段8の心出し棒82dを回転させれば、
自動的に心出しがなされる。
Further, a control device is installed in each of the above-described first and second embodiments, and the cap-like top portion 21 is provided.
It is also possible to negatively feed back the distance between the center of the reactor and the central axis of the reactor 1 so as to automatically control and drive the pressing-type positional deviation correcting means 8 (claims 3 and 4). The control device is
It is composed of a negative feedback amplifier and a rotary drive mechanism driven by the output of the negative feedback amplifier. Therefore, the image processing means 7
2 or output the output signal from the rotational position calculation means 76 and feed it back negatively to the negative feedback amplifier, and rotate the centering rod 82d of the pressing type position deviation correcting means 8 by the rotation drive mechanism.
Centering is done automatically.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る気相
成長装置においては、画像撮像手段と画像処理手段とに
より、または、変位検出手段と回転位置演算手段とによ
り、光学的手法を利用して、リアクタの、好ましくは透
明なリアクタの、外上部よりサセプタを監視し、サセプ
タの中心がリアクタの中心軸より如何にずれているかを
演算している。そして、サセプタの押圧型位置ずれ矯正
手段を使用してずれが0になるように心出しすることに
より、リアクタを流れる反応ガスの流速分布を一様にす
ることができるようにされている。このため、本発明に
係る気相成長装置を使用して製造された半導体ウェハ相
互間の膜質特性のバラツキを減少させることができ、高
品質のエピタキシャル半導体ウェハを製作することがで
きる。
As described above, in the vapor phase growth apparatus according to the present invention, the optical method is used by the image pickup means and the image processing means, or by the displacement detecting means and the rotational position calculating means. Then, the susceptor is monitored from the outer upper part of the reactor, preferably the transparent reactor, and how the center of the susceptor deviates from the central axis of the reactor is calculated. Then, the pressure type displacement correction means of the susceptor is used to perform centering so that the displacement becomes zero, whereby the flow velocity distribution of the reaction gas flowing through the reactor can be made uniform. Therefore, it is possible to reduce variations in film quality characteristics between semiconductor wafers manufactured by using the vapor phase growth apparatus according to the present invention, and it is possible to manufacture a high-quality epitaxial semiconductor wafer.

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

【図1】本発明の第1実施例に係る気相成長装置の側断
面図である。
FIG. 1 is a side sectional view of a vapor phase growth apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例に係る気相成長装置の心出
し機構の側断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view of the centering mechanism of the vapor phase growth apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施例に係る気相成長装置を使用
して製造した半導体ウェハ相互間の膜質特性のバラツキ
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing variations in film quality characteristics between semiconductor wafers manufactured using the vapor phase growth apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施例に係る気相成長装置の側断
面図である。
FIG. 4 is a side sectional view of a vapor phase growth apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施例に係る気相成長装置のロー
ラー付き心出し機構の側断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view of a centering mechanism with rollers of a vapor phase growth apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図6】従来技術に係る気相成長装置の側断面図であ
る。
FIG. 6 is a side sectional view of a conventional vapor phase growth apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 リアクタ 11 ガス供給口 12 ガス排気口 13 真空引口 2 サセプタ 21 帽子状頂部 22 多角錐形胴部 23 支持軸 3 チャンバ 31 ゲートバルブ 32 チャンバ窓 4 回転軸 41 締結部 42 整流板 5 高周波コイル 6 半導体ウェハ等の被加工体 71 画像撮像手段 72 画像処理手段 75 変位検出手段 76 回転位置演算手段 8 押圧型位置ずれ矯正手段 81 対熱性ベアリング 82 心出し機構本体 82a 固定フランジ 82b シールフランジ 82c ベローズ 82d 心出し棒 82e 接触子 82f 通気口 83 ローラー付き心出し機構本体 83a ローラー 83b 接触部 83c 接触部83bから延びた棒 83d 貫通口 1 Reactor 11 Gas Supply Port 12 Gas Exhaust Port 13 Vacuum Outlet 2 Susceptor 21 Hat Top 22 Polygonal Pyramidal Body 23 Support Shaft 3 Chamber 31 Gate Valve 32 Chamber Window 4 Rotation Shaft 41 Fastening Section 42 Rectifier 5 High Frequency Coil 6 Workpiece such as semiconductor wafer 71 Image capturing means 72 Image processing means 75 Displacement detecting means 76 Rotation position calculating means 8 Pressing type position shift correcting means 81 Thermal bearing 82 Centering mechanism main body 82a Fixed flange 82b Seal flange 82c Bellows 82d Core Outlet rod 82e Contactor 82f Vent hole 83 Centering mechanism main body with roller 83a Roller 83b Contact portion 83c Rod 83d extending from the contact portion 83b Through hole

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リアクタ(1)内に設置され、該リアク
タ(1)の中心軸を軸として回転駆動され、多角錐形の
サセプタ(2)を加熱し、該サセプタ(2)に取付けら
れたウェハに膜形成を行う気相成長装置において、 前記リアクタ(1)の頂部外側に設置され、前記サセプ
タ(2)の頂部(21)を監視する画像撮像手段(7
1)と、 該画像撮像手段(71)の出力を受け、前記頂部(2
1)の中心と前記リアクタ(1)の中心軸との距離を演
算する画像処理手段(72)と、 該画像処理手段(72)が演算する距離信号に基づい
て、前記サセプタ(2)の中心の位置ずれを矯正する押
圧型位置ずれ矯正手段(8)とを有することを特徴とす
る気相成長装置。
1. A reactor (1) is installed in the reactor (1), is driven to rotate about a central axis of the reactor (1), heats a polygonal pyramidal susceptor (2), and is attached to the susceptor (2). In a vapor phase growth apparatus for forming a film on a wafer, an image pickup means (7) installed outside the top of the reactor (1) and monitoring the top (21) of the susceptor (2).
1) and the output of the image pickup means (71),
Image processing means (72) for calculating the distance between the center of 1) and the central axis of the reactor (1), and the center of the susceptor (2) based on the distance signal calculated by the image processing means (72). And a pressure-type positional deviation correcting means (8) for correcting the positional deviation of the vapor phase growth apparatus.
【請求項2】 リアクタ(1)内に設置され、該リアク
タ(1)の中心軸を軸として回転駆動され、多角錐形の
サセプタ(2)を加熱し、該サセプタ(2)に取付けら
れたウェハに膜形成を行う気相成長装置において、 前記リアクタ(1)の上部側面外周の複数箇所に設置さ
れ、レーザ光を前記サセプタ(2)の頂部(21)に照
射し、反射光を検出して前記頂部までの距離を測定する
複数の変位検出手段(75)と、 該複数の変位検出手段(75)それぞれの出力を受け、
前記頂部(21)の中心と前記リアクタ(1)の中心軸
との距離を演算する回転位置演算手段(76)と、 該回転位置演算手段(76)が演算する距離信号に基づ
いて、前記サセプタ(2)の中心の位置ずれを矯正する
押圧型位置ずれ矯正手段(8)とを有することを特徴と
する気相成長装置。
2. The reactor (1) is installed in the reactor (1), is driven to rotate about the central axis of the reactor (1), heats a polygonal pyramidal susceptor (2), and is attached to the susceptor (2). In a vapor phase growth apparatus for forming a film on a wafer, the apparatus is installed at a plurality of locations on an outer periphery of an upper side surface of the reactor (1), irradiates laser light onto a top portion (21) of the susceptor (2), and detects reflected light. A plurality of displacement detecting means (75) for measuring the distance to the top, and the outputs of the plurality of displacement detecting means (75),
A rotational position calculation means (76) for calculating a distance between the center of the top portion (21) and the central axis of the reactor (1), and the susceptor based on the distance signal calculated by the rotational position calculation means (76). A vapor phase growth apparatus comprising: a press type positional deviation correcting means (8) for correcting the central positional deviation of (2).
【請求項3】 画像処理手段(72)が演算した前記頂
部(21)の中心と前記リアクタ(1)の中心軸との距
離を負帰還制御により0にする制御装置を有し、該制御
装置の出力により前記押圧型位置ずれ矯正手段(8)が
駆動されることを特徴とする請求項1記載の気相成長装
置。
3. A control device for reducing the distance between the center of the top part (21) and the central axis of the reactor (1) calculated by the image processing means (72) to zero by negative feedback control. 2. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the pressing-type positional deviation correcting means (8) is driven by the output of the above.
【請求項4】 回転位置演算手段(76)が演算した前
記頂部(21)の中心と前記リアクタ(1)の中心軸と
の距離を負帰還制御により0にする制御装置を有し、該
制御装置の出力により前記押圧型位置ずれ矯正手段
(8)が駆動されることを特徴とする請求項2記載の気
相成長装置。
4. A control device for reducing the distance between the center of the apex (21) and the central axis of the reactor (1) calculated by the rotational position calculating means (76) to zero by negative feedback control. The vapor phase growth apparatus according to claim 2, wherein the pressing type positional deviation correcting means (8) is driven by the output of the apparatus.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007096045A (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Toshiba Ceramics Co Ltd Support structure of susceptor for heat treating semiconductor wafer

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