JP2000124133A - Epitaxial growth furnace - Google Patents

Epitaxial growth furnace

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JP2000124133A
JP2000124133A JP10296506A JP29650698A JP2000124133A JP 2000124133 A JP2000124133 A JP 2000124133A JP 10296506 A JP10296506 A JP 10296506A JP 29650698 A JP29650698 A JP 29650698A JP 2000124133 A JP2000124133 A JP 2000124133A
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drum
wafer
epitaxial growth
semiconductor wafer
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Masato Imai
正人 今井
Shinji Nakahara
信司 中原
Masanori Mayuzumi
雅典 黛
Kazutoshi Inoue
和俊 井上
Masatoshi Yoshima
眞敏 儀間
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epitaxial growth furnace equipped with a rotating means, which is capable of efficiently heating a semiconductor wafer and satisfactorily rotating the wafer without having an adverse effect on a drive system. SOLUTION: A cylindrical drum 2 is arranged rotatably in a non-reaction space separated by a partition from a reaction space in a reaction chamber 1, a semiconductor wafer 10 is held by the chuck of the cylindrical drum 2, so as to enable its surface where a film is epitaxially grown to be exposed to a reaction space blocking the one opening of the cylindrical drum 2, and the drum 2 is rotated as a rotor by a rotation drive device provided to the outer surface of the drum 2. With this setup, the semiconductor wafer 10 is rotated, and the backside of the semiconductor wafer 10 held at the opening of the drum 2 is irradiated with radiating heat by a heating means (heater 9).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの表
面にエピタキシャル層を形成するためのエピタキシャル
成長炉に関するものであり、詳しくは、炉内で半導体ウ
エハを回転するための回転手段に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epitaxial growth furnace for forming an epitaxial layer on a surface of a semiconductor wafer, and more particularly, to a rotating means for rotating a semiconductor wafer in the furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、高温に加熱されたシリコン基板上
に水素キャリアにより、SiCl ,SiHCl,SiHCl
またはSiH等のシリコンソースガスを供給し、基板上
でH−Si−Cl系の反応を通じてシリコン単結晶を堆
積、成長させるH−Si−Cl系CVD(Chemical vap
or deposition)法がシリコンエピタキシャル成長方法と
して最も広く研究、応用されている。
At present, the hydrogen carrier on a silicon substrate heated to a high temperature, SiCl 4, SiHCl 3, SiH 2 Cl 2
Alternatively, a silicon source gas such as SiH 4 is supplied to deposit and grow a silicon single crystal on the substrate through an H-Si-Cl-based reaction.
or deposition) method is most widely studied and applied as a silicon epitaxial growth method.

【0003】このようなエピタキシャル成長には、対象
となる半導体ウエハをシールドチャンバ内のサセプタ上
に保持し、例えば、ハロゲンランプや赤外線ランプ等に
よる輻射加熱方式で加熱しつつ材料ガスをチャンバ内に
送り込む構成を持った成長炉装置が用いられている。材
料ガスは、半導体ウエハの成長対象表面に供給され、そ
の表面上にエピタキシャル成長層が形成される。
In such an epitaxial growth, a target semiconductor wafer is held on a susceptor in a shield chamber, and a material gas is fed into the chamber while being heated by a radiant heating method using, for example, a halogen lamp or an infrared lamp. Is used. The material gas is supplied to a growth target surface of the semiconductor wafer, and an epitaxial growth layer is formed on the surface.

【0004】通常、半導体ウエハの成長対象表面の全域
に亘って均一なエピタキシャル成長層を形成するため
に、エピタキシャル成長過程においては、均一な加熱状
態および材料ガス供給を維持するように半導体ウエハを
回転させながら成長反応を行っている。
Usually, in order to form a uniform epitaxial growth layer over the entire surface of the semiconductor wafer to be grown, during the epitaxial growth process, the semiconductor wafer is rotated while maintaining a uniform heating state and material gas supply. Performing a growth reaction.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のエピタキシャル
成長炉においては、半導体ウエハの回転に電動機モータ
ーを使用している。この電動機モーターの搭載方法とし
ては、電動機モーターを反応チャンバの外に設置し、チ
ャンバ壁に設けたシール部を通した伝達系を介してチャ
ンバ内のウエハが載置されるサセプタ等に回転を伝える
という構成、あるいはチャンバ内に電動機モーターを設
置する構成とがある。
In a conventional epitaxial growth furnace, an electric motor is used to rotate a semiconductor wafer. As a method for mounting the motor, the motor is installed outside the reaction chamber, and rotation is transmitted to a susceptor or the like on which a wafer in the chamber is mounted via a transmission system through a seal portion provided on the chamber wall. Or a configuration in which an electric motor is installed in the chamber.

【0006】しかしながら、前者の電動機モーターをチ
ャンバ外に設置する場合には、チャンバのシールドを強
固にするため伝達系を通すシール部をできるだけ小さく
する必要があるが、そのためには実際には伝達系を回転
軸として外に出す構成となってしまう。このチャンバ外
に突出する回転軸分だけ、ヒーター設置位置がさらにチ
ャンバ、即ちウエハから遠ざかり、エピタキシャル成長
反応中のウエハに対する加熱効率を低くしてしまう。
However, when the former electric motor is installed outside the chamber, it is necessary to make the seal through which the transmission system is as small as possible in order to strengthen the shield of the chamber. As a rotation axis. The heater installation position is further away from the chamber, that is, the wafer, by the rotation axis protruding out of the chamber, which lowers the heating efficiency for the wafer during the epitaxial growth reaction.

【0007】一方、電動機モーターをチャンバ内に設置
した場合、前者の場合よりヒーターをチャンバに近づけ
ることはできるが、モーター自身も加熱されるだけでな
く、チャンバ内に供給される種々のガスに晒されて駆動
に悪影響を生じる恐れがある。また場合によっては、電
動機モーターに材料ガスが触れて反応生成物が堆積し、
剥離した生成物がウエハ汚染の原因となる可能性もあ
る。
On the other hand, when the electric motor is installed in the chamber, the heater can be closer to the chamber than in the former case, but the motor itself is not only heated but also exposed to various gases supplied into the chamber. And may adversely affect the drive. In some cases, the reaction gas accumulates when the material gas touches the electric motor,
Peeled products can also cause wafer contamination.

【0008】また、近年では半導体ウエハの大口径化に
伴うチャンバの大型化のため、チャンバ自体をコンパク
トにできると同時に、加熱条件、ガス流分布等の設計が
容易でエピタキシャル膜特性の均一性を高くできる枚葉
式が採用されており、さらにウエハの結晶欠陥の原因と
なり得る自重による反りを防止でき、また1枚以上の半
導体ウエハの同時エピタキシャル成長処理が可能な縦置
き型(ウエハを表面が垂直方向に沿うように立てて置
く)が大口径ウエハに適すると思われるが、電動機モー
ターの設置に関してはいずれの方法でも縦置き型の成長
炉においては構造上困難である。
In recent years, the chamber itself can be made compact due to the increase in the size of the chamber accompanying the increase in the diameter of the semiconductor wafer, and at the same time, the heating conditions, gas flow distribution, etc. can be easily designed, and the uniformity of the epitaxial film characteristics can be improved. A vertical type (where the surface is vertical) that can prevent warpage due to its own weight, which can cause crystal defects of the wafer, and can simultaneously perform epitaxial growth of one or more semiconductor wafers is adopted. It is considered that the method is suitable for a large-diameter wafer, but it is structurally difficult to install an electric motor in a vertical growth furnace by any method.

【0009】本発明は、上記問題点に鑑み、半導体ウエ
ハをパーティクル汚染の恐れなく効率良く加熱できると
同時に、駆動系への悪影響を生じることなく良好にウエ
ハを回転できる回転手段を備えたエピタキシャル成長炉
の提供を目的とする。また、本発明は、縦置き型の場合
でも簡便に配置できる回転手段を備えたエピタキシャル
成長炉の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an epitaxial growth furnace having a rotating means capable of efficiently heating a semiconductor wafer without fear of particle contamination and simultaneously rotating the wafer without adversely affecting a driving system. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide an epitaxial growth furnace provided with rotating means that can be easily arranged even in the case of a vertical installation type.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係るエピタキシャル成長炉
では、内部が専ら材料ガスが流通する反応空間と材料ガ
スを含まない基準ガスが流通する非反応空間との2つの
独立空間に仕切られた反応チャンバと、該チャンバの非
反応空間内に回転可能に配置された円筒ドラム部と、半
導体ウエハの成長対象表面を前記反応空間内に露呈させ
た状態で保持すると共に、装着状態で前記ドラム部の一
方の開口端を塞ぐように該開口部に着脱可能に前記半導
体ウエハを保持するチャックと、前記チャンバ内で前記
ドラム部を回転子としてドラム外周面部に構成された回
転駆動装置と、前記ドラム部の開口部に保持された半導
体ウエハの裏面に輻射熱を照射する加熱手段と、を備え
たものである。
In order to achieve the above object, in the epitaxial growth furnace according to the first aspect of the present invention, a reaction space in which the material gas flows exclusively and a reference gas containing no material gas flow. A reaction chamber partitioned into two independent spaces, a non-reaction space, a cylindrical drum portion rotatably disposed in the non-reaction space of the chamber, and a growth target surface of a semiconductor wafer exposed in the reaction space. A chuck that holds the semiconductor wafer detachably in the opening so as to close one opening end of the drum portion in the mounted state, and a drum in the chamber with the drum portion as a rotor. The semiconductor device includes a rotation driving device configured on an outer peripheral surface portion, and heating means for irradiating radiant heat to the back surface of the semiconductor wafer held in the opening of the drum portion.

【0011】また、請求項2に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長炉は、請求項1に記載のエピタキシャル成
長炉において、前記円筒ドラム部が実質的に水平な軸心
回りに回転し、前記半導体ウエハが実質的に垂直面内に
保持されるものである。
According to a second aspect of the present invention, in the epitaxial growth furnace according to the first aspect, the cylindrical drum portion rotates around a substantially horizontal axis, and the semiconductor wafer is substantially rotated. Are held in a vertical plane.

【0012】また、請求項3に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長炉は、請求項1または請求項2に記載のエ
ピタキシャル成長炉において、冷却ガスを前記ドラム部
の外周面部に流通させる流路をさらに備えたものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the epitaxial growth furnace according to the first or second aspect, further comprising a flow path for flowing a cooling gas through the outer peripheral surface of the drum portion. Things.

【0013】また、請求項4に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長炉は、請求項1、請求項2または請求項3
に記載のエピタキシャル成長炉において、前記回転駆動
装置は、前記ドラム部の外周面部に構成されたガス流体
圧モーターからなるものである。
The epitaxial growth furnace according to the invention described in claim 4 is the first, second or third aspect of the present invention.
In the epitaxial growth furnace described in (1), the rotary drive device comprises a gas fluid pressure motor formed on an outer peripheral surface of the drum portion.

【0014】また、請求項5に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長炉は、請求項4に記載のエピタキシャル成
長炉において、前記ガス流体圧モーターの駆動ガスの少
なくとも一部が冷却ガスを兼ねているものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the epitaxial growth furnace according to the fourth aspect, at least a part of a driving gas of the gas fluid pressure motor also serves as a cooling gas. .

【0015】さらに、請求項6に記載の発明に係るエピ
タキシャル成長炉は、請求項5に記載のエピタキシャル
成長炉において、前記ガス流体圧モーターは、前記ドラ
ム部の外周面上の複数のベーンと、これらベーンを内包
してドラム部外周面に設けられた回転子ハウジングと、
該回転子ハウジング内に駆動流体および冷却流体として
のガスを流す固定子側ノズルと、を備えたものである。
Further, in the epitaxial growth furnace according to the invention of claim 6, in the epitaxial growth furnace according to claim 5, the gas fluid pressure motor includes a plurality of vanes on an outer peripheral surface of the drum portion, and the plurality of vanes. A rotor housing provided on the outer peripheral surface of the drum portion,
A stator-side nozzle for flowing a gas as a driving fluid and a cooling fluid into the rotor housing.

【0016】また、請求項7に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長炉は、請求項2に記載のエピタキシャル成
長炉において、一対の半導体ウエハをそれぞれの成長対
象表面が対面するように保持する一対の円筒ドラム部
と、前記一対の半導体ウエハの各成長対象表面間に周囲
から独立した反応空間を形成する環状ハウジングと、を
備えたものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the epitaxial growth furnace according to the second aspect, a pair of cylindrical drum portions for holding a pair of semiconductor wafers such that respective surfaces to be grown face each other. And an annular housing that forms a reaction space independent from the surroundings between the growth target surfaces of the pair of semiconductor wafers.

【0017】本発明においては、反応チャンバ内の非反
応空間に配置されている円筒ドラム部に半導体ウエハを
保持させてこの円筒ドラム部を回転駆動するという簡便
な構成によって、エピタキシャル成長反応中における半
導体ウエハの回転を行っている。半導体ウエハは、成長
対象表面を反応空間に露呈させて裏面で円筒ドラムの一
端の開口を塞ぐように円筒ドラム部にチャックを介して
保持されるものであるため、ウエハ裏面は円筒ドラムの
他端開口から、材料ガスを含まない基準ガス(あるいは
不活性ガス)のみが流通する非反応空間に露呈すること
になる。
According to the present invention, a semiconductor wafer is held in a cylindrical drum portion arranged in a non-reaction space in a reaction chamber, and the cylindrical drum portion is rotated and driven. Is doing the rotation. Since the semiconductor wafer is held on the cylindrical drum portion via the chuck so that the growth target surface is exposed to the reaction space and the back surface closes the opening at one end of the cylindrical drum, the wafer back surface is at the other end of the cylindrical drum. From the opening, it is exposed to a non-reaction space in which only a reference gas (or an inert gas) containing no material gas flows.

【0018】従って、ウエハ裏面側には、ウエハで塞が
れた円筒ドラム内空間を含む非反応空間が存在するだけ
で、従来の電動機モーターからの回転をウエハ載置用サ
セプタに伝達するための回転軸がウエハ裏面側中央部か
らチャンバ外にシール部を介して突出することがなく、
その分、ウエハ裏面により近いチャンバ壁近傍にヒータ
ーを配置することができる。その結果、半導体ウエハに
対して効率的な加熱が行える。
Therefore, only the non-reaction space including the space inside the cylindrical drum closed by the wafer exists on the back surface side of the wafer, so that the rotation from the conventional electric motor is transmitted to the wafer mounting susceptor. The rotation shaft does not protrude from the center of the wafer back side to the outside of the chamber via the seal part,
Accordingly, the heater can be arranged near the chamber wall closer to the back surface of the wafer. As a result, the semiconductor wafer can be efficiently heated.

【0019】円筒ドラム部の筒部軸方向長さは外周面部
に回転駆動装置を構成できる幅があれば良いため、ウエ
ハ裏面からチャンバ壁までの距離が、前記電動機モータ
ーの回転軸が突出する場合ほどドラム部の筒部長さよっ
て大きくなることはない。
The axial length of the cylindrical drum portion is sufficient if the outer peripheral surface portion has a width capable of forming a rotary driving device. Therefore, the distance from the back surface of the wafer to the chamber wall is limited when the rotary shaft of the electric motor protrudes. It does not become so large as the length of the cylindrical portion of the drum portion.

【0020】なお、本発明における円筒ドラム部を、実
質的に水平な軸心回りに回転し、半導体ウエハを実質的
に垂直面内に保持するものとすれば、特に大口径半導体
ウエハに有益な縦置き型成長炉を簡便に構成することが
できる。
If the cylindrical drum portion of the present invention is rotated about a substantially horizontal axis to hold the semiconductor wafer in a substantially vertical plane, it is particularly useful for a large-diameter semiconductor wafer. The vertical growth furnace can be easily configured.

【0021】また、ヒーターをウエハ裏面に近づけるほ
ど、円筒ドラム部も加熱され、反応工程中にドラム温度
も上昇してしまうが、このドラム部の外周面部に冷却ガ
スを流通させる構成とすることによって、ドラム部の過
剰な温度上昇を抑えることができるので、たとえば、ド
ラム部内というウエハ裏面に非常に近設した位置にヒー
ターを配置することができ、さらなる加熱効率の向上
と、成長炉全体の装置構成のコンパクト化が図れる。
Further, as the heater is brought closer to the back surface of the wafer, the cylindrical drum portion is also heated and the temperature of the drum rises during the reaction step. Since it is possible to suppress an excessive rise in the temperature of the drum portion, for example, a heater can be arranged at a position very close to the back surface of the wafer, that is, in the drum portion, so that the heating efficiency can be further improved and the apparatus of the entire growth furnace The structure can be made compact.

【0022】ドラム部の回転駆動装置としては、ガス流
体で駆動するガス流体圧モーターをドラム部の外周面部
に設ける構成が簡便である。これは、反応生成物を堆積
させる材料ガスでなければ、従来の電動機モーターのよ
うに種々のガスに晒されて駆動系に悪影響を生じる恐れ
がない。また、駆動用のガス流を前記ドラム部冷却用の
冷却ガスと兼用させれば、配管系が簡略化できる。
As a rotary driving device for the drum unit, a configuration in which a gas fluid pressure motor driven by a gas fluid is provided on the outer peripheral surface of the drum unit is simple. This is because there is no danger that the drive system will not be adversely affected by exposure to various gases as in the case of a conventional electric motor unless it is a material gas for depositing reaction products. Further, if the driving gas flow is also used as the cooling gas for cooling the drum section, the piping system can be simplified.

【0023】ガス流体圧モーターとしては、回転翼とし
てのベーンを複数ドラム外周面上に設ける構成とすれ
ば、これらベーンを内包してドラム外周面に設けられた
回転子ハウジング内に固定子側ノズルから駆動ガス流を
ベーンに吹き付けるように流すだけでドラムを回転させ
ることができる。この時の駆動ガスは、ドラム部の外周
面を冷却する冷却ガスとしても働くことができる。
If the gas fluid pressure motor has a configuration in which a plurality of vanes as rotating blades are provided on the outer peripheral surface of the drum, the stator side nozzle is provided in a rotor housing including the vanes and provided on the outer peripheral surface of the drum. The drum can be rotated simply by flowing the driving gas flow to the vane. The driving gas at this time can also serve as a cooling gas for cooling the outer peripheral surface of the drum unit.

【0024】さらに、半導体ウエハを垂直面内に保持し
て水平な軸心回りに回転する縦置き式のドラム部を一対
配置することにより、比較的コンパクな反応チャンバで
ありながらも一度に2枚の半導体ウエハについてエピタ
キシャル成長層を形成することができる。即ち、一対の
半導体ウエハをそれぞれの成長対象表面が対面するよう
に一対のドラム部にそれぞれ保持させ、両半導体ウエハ
成長対象表面の間に材料ガスを流通させる構成とすれば
良い。このとき、両半導体ウエハ外周を覆う環状ハウジ
ングを設けることによって一対の半導体ウエハの各成長
対象表面間に周囲から独立した反応空間を形成すること
ができる。
Further, by arranging a pair of vertical drums which rotate the semiconductor wafer around a horizontal axis while holding the semiconductor wafer in a vertical plane, a relatively compact reaction chamber is provided at a time, even though the reaction chamber is relatively compact. An epitaxially grown layer can be formed on the semiconductor wafer. That is, a configuration may be adopted in which a pair of semiconductor wafers are held by a pair of drums such that the respective growth target surfaces face each other, and a material gas is passed between the two semiconductor wafer growth target surfaces. At this time, by providing the annular housing that covers the outer periphery of both semiconductor wafers, a reaction space independent from the surroundings can be formed between the respective growth target surfaces of the pair of semiconductor wafers.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態として、一対
の半導体ウエハを各成長対象表面が対面するように保持
する一対の略円筒状のドラムサセプタを備えたエピタキ
シャル成長炉を図1、図2の概略構成図に示す。図1
は、反応チャンバ内の側面側から見た中央縦断面図であ
り、図2は反応チャンバ内を半導体ウエハ裏面側から見
た概略正面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment of the present invention, FIGS. 1 and 2 show an epitaxial growth furnace provided with a pair of substantially cylindrical drum susceptors for holding a pair of semiconductor wafers such that the surfaces to be grown face each other. FIG. FIG.
FIG. 2 is a central vertical cross-sectional view as viewed from a side surface in the reaction chamber. FIG.

【0026】本実施形態のエピタキシャル成長炉では、
図1および図2に示すように、一対の略円筒ドラム状の
サセプタ2がそれぞれ回転可能に反応チャンバ1内に支
持されている。この両サセプタ2の互いに対向する各一
端側開口部は、この開口を塞ぐようにそれぞれ一対の半
導体ウエハ10を各成長対象表面を対面させてウエハホ
ルダ11を介して垂直方向に立てて固定するものであ
り、各開口縁部はウエハホルダ11の外周形状に合致
し、ウエハホルダ11の周辺部がサセプタ開口周縁のロ
ック機構R によって解除可能に挟持される。
In the epitaxial growth furnace of the present embodiment,
As shown in FIGS. 1 and 2, a pair of substantially cylindrical drum-shaped susceptors 2 are rotatably supported in the reaction chamber 1. Opposite ends of each of the susceptors 2 are fixed to the pair of semiconductor wafers 10 in a vertical direction via a wafer holder 11 with the respective growth target surfaces facing each other so as to close the openings. There, each opening edge matches the outer peripheral shape of the wafer holder 11, the peripheral portion of the wafer holder 11 is releasably clamped by the lock mechanism R 2 of the susceptor opening edge.

【0027】一方、サセプタ2の外周面部には、回転子
ハウジングh内に複数のベーンが配置されてなる回転用
フィン3が取り付けられている。このフィン3は、回転
用ガス供給管4からベーンに吹き付けられるガス供給に
よって回転し、フィン3の回転に伴うサセプタ2の水平
軸回りの回転によってウエハホルダ11と共に垂直面内
に保持されている半導体ウエハ10も水平軸回りに回転
される。
On the other hand, on the outer peripheral surface of the susceptor 2, a rotating fin 3 having a plurality of vanes arranged in a rotor housing h is attached. The fins 3 are rotated by the gas supply blown from the rotation gas supply pipe 4 to the vanes, and the semiconductor wafer held in a vertical plane together with the wafer holder 11 by the rotation of the susceptor 2 about the horizontal axis accompanying the rotation of the fins 3. 10 is also rotated about a horizontal axis.

【0028】このように本実施形態においては、回転機
構がサセプタ2の外周面部に構成されるものであるた
め、ウエハ裏面側には従来の電動機モーターに繋がる回
転軸等のチャンバ1からの突出物が存在せず、ウエハ裏
面側のチャンバ壁に近設してヒーター9を配置すること
ができる。
As described above, in the present embodiment, since the rotating mechanism is formed on the outer peripheral surface of the susceptor 2, the protrusion from the chamber 1 such as a rotating shaft connected to a conventional electric motor is provided on the back surface of the wafer. Does not exist, and the heater 9 can be arranged close to the chamber wall on the back surface side of the wafer.

【0029】ここで、回転用ガス供給管4からの回転用
ガスをサセプタ2の外周面部の冷却も行うものとするこ
とによって、近設したヒーター9がサセプタ2を加熱し
ても、その温度上昇を抑えることができる。そこで本実
施形態では、冷却ガスによる冷却を行うものとし、サセ
プタ2の円筒部内というウエハ裏面に非常に近い位置に
ヒーター9を配置した。これによりさらなる加熱効率の
向上と、装置全体のコンパクト化が図れる。
Here, by using the rotating gas from the rotating gas supply pipe 4 to cool the outer peripheral surface of the susceptor 2, even if the heater 9 provided near the susceptor 2 heats the susceptor 2, the temperature rises. Can be suppressed. Therefore, in the present embodiment, the cooling by the cooling gas is performed, and the heater 9 is arranged at a position in the cylindrical portion of the susceptor 2 very close to the back surface of the wafer. Thereby, the heating efficiency can be further improved and the entire apparatus can be made compact.

【0030】ウエハホルダ11は、ウエハ10の外周形
状に合致する開口部を中央に備えたリング形状のもので
あり、その開口縁部は、ウエハ10の成長対象表面の周
縁の面取りテーパー面を含む表面側周辺に全周接触状態
で隙間なく係合する形状を持つと同時に、前述のように
ホルダ11自身の外周もサセプタ2の開口縁部に全周接
触状態で隙間なく係合するものである。
The wafer holder 11 has a ring shape having an opening at the center corresponding to the outer peripheral shape of the wafer 10, and the opening edge has a surface including a chamfered tapered surface of the peripheral edge of the growth target surface of the wafer 10. The outer periphery of the holder 11 itself is engaged with the opening edge of the susceptor 2 without any gap in the entire periphery contact state, as described above.

【0031】従って、ウエハ10表面側に材料ガスを流
通させた際に、サセプタ2とウエハホルダ11との間、
及びウエハホルダ11とウエハ10との間からウエハ裏
面側へ材料ガスが回り込むことはない。
Therefore, when a material gas is circulated on the surface of the wafer 10, the gap between the susceptor 2 and the wafer holder 11
In addition, the material gas does not flow from between the wafer holder 11 and the wafer 10 toward the back surface of the wafer.

【0032】ウエハホルダ11は、開口周縁にウエハ1
0を保持するための解除可能なロック機構R を備え
ている。このロック機構R や前記サセプタ2の開口
におけるウエハホルダ11保持機構としてのロック機構
には、例えば、バネ式を利用した爪部材の付勢に
よる挟持状態を解除可能にロックできる構造など、それ
ぞれウエハ10およびホルダ11を着脱可能に簡便に保
持できるものであれば良い。ただし、これら可動部は、
材料ガスの触れないウエハ裏面側に位置することが望ま
しい。これによって可動部に堆積した反応生成物や可動
による発塵がウエハ表面に落下してパーティクル汚染と
なることが回避される。
The wafer holder 11 holds the wafer 1 at the periphery of the opening.
And a releasable locking mechanism R 1 for holding a 0. The locking mechanism R 2 as wafer holder 11 holding mechanism at the opening of the lock mechanism R 1 and the susceptor 2, for example, such structures can be locked releasably pinching state by the biasing of the pawl member using spring, respectively What is necessary is just to be able to easily hold the wafer 10 and the holder 11 detachably. However, these movable parts
It is desirable to be located on the back side of the wafer where the material gas does not touch. As a result, it is possible to prevent the reaction products deposited on the movable part and the dust generated by the movement from dropping onto the wafer surface and causing particle contamination.

【0033】以上のように、それぞれウエハ10を保持
している2つのホルダ11を、それぞれチャンバ1内の
サセプタ2に取り付けることによって2枚のウエハ10
を互いに成長対象表面を対面させてチャンバ1内に位置
決め配置することができる。
As described above, the two holders 11 holding the respective wafers 10 are respectively attached to the susceptors 2 in the chamber 1 so that the two wafers 10
Can be positioned and arranged in the chamber 1 with the surfaces to be grown facing each other.

【0034】さらに本実施形態においては、チャンバ1
内において、一対の半導体ウエハ10の両成長対象表面
間にウエハ上方からウエハの直径幅にわたってウエハ表
面に沿った方向に材料ガスを供給する材料ガス供給ノズ
ル6と、この材料ガス供給ノズル6と対向する下流側で
材料ガスを吸引する材料ガス吸引ノズル7とで、両ウエ
ハ10の全外周を環状に覆い、両ウエハ成長対象表面間
に周囲から実質的に独立した反応空間を形成するものと
した。
Further, in this embodiment, the chamber 1
A material gas supply nozzle 6 for supplying a material gas in a direction along the wafer surface over the diameter width of the wafer from above the wafer between the two growth target surfaces of the pair of semiconductor wafers 10, and the material gas supply nozzle 6 is opposed to the material gas supply nozzle 6. The entire outer periphery of both wafers 10 is annularly covered with a material gas suction nozzle 7 that sucks a material gas on the downstream side to form a reaction space substantially independent from the surroundings between both wafer growth target surfaces. .

【0035】この反応空間内へは、チャンバ1上部から
チャンバ1内へ貫通挿入されている材料ガス供給管5か
らノズル6を介して材料ガスが供給され、ノズル7から
吸引された材料ガス下流はガス排出管8からチャンバ1
外へ排出される。また、ガス供給用ノズル6はウエハ1
0のほぼ上方半周に沿った円弧状のスリット孔を有し、
ガス吸引用ノズル7はウエハ10のほぼ残りの下方半周
に沿った円弧状のスリット孔を有している。
Material gas is supplied into the reaction space from the upper portion of the chamber 1 through a nozzle 6 from a material gas supply pipe 5 penetrating into the chamber 1, and the material gas downstream from the nozzle 7 is sucked from the nozzle 7. Chamber 1 from gas discharge pipe 8
It is discharged outside. The gas supply nozzle 6 is connected to the wafer 1
0 has an arc-shaped slit hole along the substantially upper half circumference,
The gas suction nozzle 7 has an arc-shaped slit hole along the substantially remaining lower half circumference of the wafer 10.

【0036】上記の如き一対のウエハ10間の独立した
反応空間内には、上方から下方へ材料ガスが供給される
ことによって両ウエハ10の表面側のみにその表面に沿
った材料ガス層流が形成され、ウエハ裏面側へ材料ガス
が回りこむことはない。また、一対の半導体ウエハ10
の成長対象表面間に形成された反応空間の周囲は、材料
ガスを含まない基準ガスあるいは不活性ガスのみが流通
(配管系は不図示)する非反応空間となるので、この非
反応空間内に位置する回転フィン3に対して供給される
回転用ガス供給管4からの冷却兼用の回転用ガスには、
材料ガスを含まない基準ガスあるいは不活性ガスを用い
れば良い。
In the independent reaction space between the pair of wafers 10 as described above, the material gas is supplied from the upper side to the lower side, so that the material gas laminar flow along the surfaces only on the front sides of the two wafers 10. Thus, the material gas does not flow toward the back side of the wafer. In addition, a pair of semiconductor wafers 10
Around the reaction space formed between the growth target surfaces, a non-reaction space in which only a reference gas or an inert gas containing no material gas flows (a piping system is not shown) is provided. The rotating gas supplied from the rotating gas supply pipe 4 to the rotating fin 3 for cooling also serves as a rotating gas.
A reference gas or an inert gas containing no material gas may be used.

【0037】以上のように、本実施形態におけるエピタ
キシャル成長炉においては、半導体ウエハの回転機構は
反応チャンバ内に配置され、また、ウエハ裏面側には回
転軸のようなチャンバ外にまで突出するものもこれに回
転を伝える電動機モーターも存在しないため、よりウエ
ハ裏面近傍にヒーターを配置することができた。また、
回転機構である回転用フィンに送り込む駆動ガスを冷却
ガスとしても兼用させれば、サセプタ(円筒ドラム部)
の外周面部を冷却することができ、温度上昇を抑えるこ
とができるため、サセプタドラム内という非常にウエハ
裏面に近設した位置にヒーターを配置することも可能と
なる。
As described above, in the epitaxial growth furnace according to the present embodiment, the rotating mechanism of the semiconductor wafer is disposed in the reaction chamber. Since there is no electric motor for transmitting the rotation, a heater can be arranged closer to the back surface of the wafer. Also,
The susceptor (cylindrical drum part) can be used if the driving gas sent to the rotating fins, which is the rotating mechanism, is also used as the cooling gas.
Can be cooled and the temperature rise can be suppressed, so that it is possible to arrange the heater at a position very close to the back surface of the wafer in the susceptor drum.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明では、半導
体ウエハの回転機構が反応チャンバ内の非反応空間にあ
ると同時に回転機構の部材がウエハ裏面側には存在しな
いため、ウエハ近傍に加熱手段を配置できるため、エピ
タキシャル反応中におけるウエハの加熱が効率よく行え
るという効果がある。
As described above, according to the present invention, since the rotating mechanism of the semiconductor wafer is in the non-reaction space in the reaction chamber and the member of the rotating mechanism does not exist on the back side of the wafer, the heating means is located near the wafer. Can be disposed, so that the wafer can be efficiently heated during the epitaxial reaction.

【0039】また、反応チャンバ外に加熱手段を配置す
る場合でも、半導体ウエハ裏面側は非反応空間であるの
で加熱手段との間に位置するチャンバ壁に反応生成物が
堆積して輻射熱の照射量を減少せしめることがなく、常
に安定した加熱が行えるので高品質のエピタキシャル層
形成ウエハが得られる。
Even when the heating means is disposed outside the reaction chamber, the reaction product accumulates on the chamber wall located between the heating means and the radiant heat, since the back side of the semiconductor wafer is a non-reaction space. , And stable heating can always be performed, so that a high quality epitaxial layer formation wafer can be obtained.

【0040】また、半導体ウエハを保持する円筒ドラム
部の外周面部に構成された回転駆動装置をガス流体モー
ターとし、駆動回転用ガスを冷却ガス兼用とすることに
よってドラム部の外周部を冷却することができるので、
ドラム部内という非常に半導体ウエハ裏面に近接した位
置に加熱手段を配置することができるので、さらに効率
的なウエハの加熱を行える。
Further, the rotary driving device formed on the outer peripheral surface of the cylindrical drum portion holding the semiconductor wafer is a gas fluid motor, and the outer peripheral portion of the drum portion is cooled by using the driving rotation gas as a cooling gas. So you can
Since the heating means can be arranged at a position very close to the back surface of the semiconductor wafer in the drum portion, the wafer can be heated more efficiently.

【0041】また、本発明においては、回転駆動装置を
ウエハを垂直面内に保持する縦置き型成長炉でも簡便に
構成できるため、成長炉全体のコンパクト化や二枚処理
等のエピタキシャル成長工程の効率化が図れる。
Further, in the present invention, the rotary drive device can be easily configured even in a vertical type growth furnace that holds a wafer in a vertical plane, so that the entire growth furnace can be made compact and the efficiency of the epitaxial growth process such as two-wafer processing can be improved. Can be achieved.

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

【図1】本発明の一実施の形態としてのエピタキシャル
成長炉の反応チャンバを側面から見た概略縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a reaction chamber of an epitaxial growth furnace as an embodiment of the present invention, as viewed from a side.

【図2】図1のチャンバ内をウエハ裏面側から見た概略
正面図である。
FIG. 2 is a schematic front view of the inside of the chamber of FIG. 1 as viewed from the back side of the wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:反応チャンバ 2:サセプタ 3:回転用フィン 4:回転用ガス供給管 5:材料ガス供給管 6:ノズル(材料ガス供給用) 7:ノズル(ガス吸引用) 8:ガス排気管 9:ヒーター 10:半導体ウエハ 11:ウエハホルダ 12:開口周縁 R ,R :ロック機構 h:回転子ハウジング1: Reaction chamber 2: Susceptor 3: Rotation fin 4: Rotation gas supply pipe 5: Material gas supply pipe 6: Nozzle (for material gas supply) 7: Nozzle (for gas suction) 8: Gas exhaust pipe 9: Heater 10: semiconductor wafer 11: holder 12: opening peripheral R 1, R 2: locking mechanism h: a rotor housing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黛 雅典 群馬県安中市中野谷555番地の1 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 井上 和俊 群馬県安中市中野谷555番地の1 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 儀間 眞敏 群馬県安中市中野谷555番地の1 株式会 社スーパーシリコン研究所内 Fターム(参考) 5F045 AA06 AB02 AF03 BB15 DP11 EE02 EE20 EF02 EF13 EF20 EG06 EM02 EM03 EM10  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Masanori Mayuzumi 555-1, Nakanoya, Annaka-shi, Gunma Inside the Super Silicon Research Laboratories Co., Ltd. (72) Inventor Kazutoshi Inoue 555-1, Nakanoya, Annaka-shi, Gunma Inside the Super Silicon Laboratories, Inc. (72) Inventor Masatoshi Gima 555-1, Nakanoya, Annaka-shi, Gunma F-term in the Super Silicon Laboratories Co., Ltd. 5F045 AA06 AB02 AF03 BB15 DP11 EE02 EE20 EF02 EF13 EF20 EG06 EM02 EM03 EM10

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部が専ら材料ガスが流通する反応空間
と材料ガスを含まない基準ガスが流通する非反応空間と
の2つの独立空間に仕切られた反応チャンバと、 該チャンバの非反応空間内に回転可能に配置された円筒
ドラム部と、 半導体ウエハの成長対象表面を前記反応空間内に露呈さ
せた状態で保持すると共に、装着状態で前記ドラム部の
一方の開口端を塞ぐように該開口部に着脱可能に前記半
導体ウエハを保持するチャックと、 前記チャンバ内で前記ドラム部を回転子としてドラム外
周面部に構成された回転駆動装置と、 前記ドラム部の開口部に保持された半導体ウエハの裏面
に輻射熱を照射する加熱手段と、を備えたことを特徴と
するエピタキシャル成長炉。
1. A reaction chamber partitioned into two independent spaces, a reaction space in which a material gas flows exclusively and a non-reaction space in which a reference gas containing no material gas flows, and a non-reaction space of the chamber. A cylindrical drum portion rotatably disposed in the reaction space, while holding the growth target surface of the semiconductor wafer exposed in the reaction space, and closing the one opening end of the drum portion in the mounted state. A chuck that detachably holds the semiconductor wafer in a unit, a rotation driving device that is configured on the outer peripheral surface of the drum using the drum as a rotor in the chamber, and a semiconductor wafer that is held in an opening of the drum. A heating means for irradiating the back surface with radiant heat.
【請求項2】 前記円筒ドラム部が実質的に水平な軸心
回りに回転し、前記半導体ウエハが実質的に垂直面内に
保持されることを特徴とする請求項1に記載のエピタキ
シャル成長炉。
2. The epitaxial growth furnace according to claim 1, wherein said cylindrical drum portion rotates around a substantially horizontal axis, and said semiconductor wafer is held in a substantially vertical plane.
【請求項3】 冷却ガスを前記ドラム部の外周面部に流
通させる流路をさらに備えたことを特徴とする請求項1
または請求項2に記載のエピタキシャル成長炉。
3. The fuel cell system according to claim 1, further comprising a flow path through which the cooling gas flows through the outer peripheral surface of the drum portion.
Or the epitaxial growth furnace according to claim 2.
【請求項4】 前記回転駆動装置は、前記ドラム部の外
周面部に構成されたガス流体圧モーターからなることを
特徴とする請求項1、請求項2または請求項3に記載の
エピタキシャル成長炉。
4. The epitaxial growth furnace according to claim 1, wherein said rotary drive device comprises a gas fluid pressure motor formed on an outer peripheral surface portion of said drum portion.
【請求項5】 前記ガス流体圧モーターの駆動ガスの少
なくとも一部が冷却ガスを兼ねていることを特徴とする
請求項4に記載のエピタキシャル成長炉。
5. The epitaxial growth furnace according to claim 4, wherein at least a part of a driving gas of the gas fluid pressure motor also serves as a cooling gas.
【請求項6】 前記ガス流体圧モーターは、前記ドラム
部の外周面上の複数のベーンと、これらベーンを内包し
てドラム部の外周面部に設けられた回転子ハウジング
と、該回転子ハウジング内に駆動流体および冷却流体と
してのガスを流す固定子側ノズルと、を備えたことを特
徴とする請求項5に記載のエピタキシャル成長炉。
6. The gas fluid pressure motor comprises: a plurality of vanes on an outer peripheral surface of the drum portion; a rotor housing including the vanes and provided on an outer peripheral surface of the drum portion; 6. The epitaxial growth furnace according to claim 5, further comprising: a stator side nozzle for flowing gas as a driving fluid and a cooling fluid.
【請求項7】 一対の半導体ウエハをそれぞれの成長対
象表面が対面するように保持する一対の円筒ドラム部
と、前記一対の半導体ウエハの各成長対象表面間に周囲
から独立した反応空間を形成する環状ハウジングと、を
備えたことを特徴とする請求項2に記載のエピタキシャ
ル成長炉。
7. A pair of cylindrical drum portions for holding a pair of semiconductor wafers such that their respective growth target surfaces face each other, and a reaction space independent from surroundings is formed between the respective growth target surfaces of the pair of semiconductor wafers. The epitaxial growth furnace according to claim 2, further comprising an annular housing.
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JP2011523444A (en) * 2008-05-27 2011-08-11 ピコサン オーワイ Method and apparatus for a deposition reactor

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