JP2006222228A - Chemical vapor deposition equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反応室内に配置された半導体ウェーハの表面に反応ガスの反応によって薄膜を形成する化学気相成長装置に関するものである。 The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus for forming a thin film on the surface of a semiconductor wafer disposed in a reaction chamber by reaction of a reaction gas.
従来、この種の化学気相成長装置として、反応室内に回転機構によって回転されるサセプタを備え、前記反応室内に開口されたノズルから噴出される反応ガスを、前記サセプタに装着されて回転する半導体ウェーハの外周縁の一端側から直径方向に対向する他端側に向けて、半導体ウェーハの表面に平行に流して、該半導体ウェーハの表面に薄膜を形成するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。
また、反応室内の下部に回転機構によって水平回転されるサセプタを備え、該サセプタに装着されて前記サセプタの周方向に回転移動する複数の半導体ウェーハに対して、前記反応室の上部に開口された複数のノズルから噴出される反応ガスを、前記半導体ウェーハの表面に直交する方向に流して、該半導体ウェーハの表面に薄膜を形成するようにしたものが知られている(例えば、特許文献4参照)。
In addition, a susceptor that is horizontally rotated by a rotation mechanism is provided in the lower part of the reaction chamber, and a plurality of semiconductor wafers that are mounted on the susceptor and rotate in the circumferential direction of the susceptor are opened at the upper part of the reaction chamber. A reaction gas ejected from a plurality of nozzles is made to flow in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor wafer to form a thin film on the surface of the semiconductor wafer (see, for example, Patent Document 4). ).
しかし、前記従来の化学気相成長装置における前者にあっては、ノズルから噴出された反応ガスが半導体ウェーハの表面に十分な付勢圧をもって接触することなく、半導体ウェーハの外周縁の一端側から他端側へ速やかに流れてしまうため、特に、SiCやGaN等の広バンドギャップ幅半導体を化学気相成長(CVD成長)させる装置として使用して、3インチ以上の大面積半導体ウェーハに均一な薄膜を成長させる場合には、例えば、1枚の基板当たり100L/min程度の莫大な反応ガス(原料ガスや水素、希ガス等のキャリアガス)を流さないと所要の目的を達成させることができず、このため。反応ガスの消費量が増大する問題がある。また、半導体ウェーハを装着したサセプタを回転させるる回転機構が、ヒータによって1500℃以上に加熱される領域内に置かれているので、回転機構における回転軸等の構成部材の摺動部が損耗し、それらの構成部材の保守、点検を頻繁に行わねばならず、装置のメンテナンス性が劣る問題がある。
一方、前記従来の化学気相成長装置における後者にあっては、反応室の上部のノズルから、該ノズルから下方に離れた位置に置かれる半導体ウェーハに向けて、反応ガスを反応室の全体に行き渡らせるために、前者の化学気相成長装置の場合と同様に大量の反応ガスを消費すると共に、サセプタの回転機構における回転軸等の摺動部がヒータによる加熱領域の近接位置にあるために、前記と同様に装置のメンテナンス性が劣る等の問題がある。
However, in the former in the conventional chemical vapor deposition apparatus, the reaction gas ejected from the nozzle does not contact the surface of the semiconductor wafer with a sufficient biasing pressure, and from one end side of the outer peripheral edge of the semiconductor wafer. Since it flows quickly to the other end side, it is used as a device for chemical vapor deposition (CVD growth) of wide band gap semiconductors such as SiC and GaN in particular, and is uniform on a large area semiconductor wafer of 3 inches or more. In the case of growing a thin film, for example, the required purpose can be achieved unless a huge reactive gas (carrier gas such as source gas, hydrogen, or rare gas) of about 100 L / min is flowed per substrate. Not for this. There is a problem that the consumption of the reaction gas increases. In addition, since the rotating mechanism for rotating the susceptor on which the semiconductor wafer is mounted is placed in an area heated to 1500 ° C. or more by the heater, the sliding portions of the components such as the rotating shaft in the rotating mechanism are worn out. The maintenance and inspection of these components must be performed frequently, and there is a problem that the maintainability of the apparatus is inferior.
On the other hand, in the latter case of the conventional chemical vapor deposition apparatus, the reaction gas is directed to the entire reaction chamber from the nozzle at the top of the reaction chamber toward the semiconductor wafer placed at a position away from the nozzle. Because a large amount of reaction gas is consumed as in the case of the former chemical vapor deposition apparatus, and the sliding part such as the rotating shaft in the rotating mechanism of the susceptor is located in the vicinity of the heating area by the heater. As with the above, there are problems such as poor maintainability of the apparatus.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、反応ガスの使用量を低減して、半導体ウェーハの表面に均一に薄膜を形成することができる化学気相成長装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、半導体ウェーハを装着するサセプタの回転機構の損耗を低減して、装置のメンテナンス性を向上させることができる化学気相成長装置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a chemical vapor deposition apparatus capable of reducing the amount of reaction gas used and forming a thin film uniformly on the surface of a semiconductor wafer. Objective.
Another object of the present invention is to provide a chemical vapor deposition apparatus capable of reducing the wear of a rotating mechanism of a susceptor on which a semiconductor wafer is mounted and improving the maintainability of the apparatus.
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項1に係る化学気相成長装置は、反応ガスを導入可能な反応室と、半導体ウェーハを下面側に装着可能であり、かつ前記反応室内に回転可能に配置されたサセプタと、該サセプタをその軸回りに回転させる回転機構と、前記サセプタに装着された半導体ウェーハを加熱するヒータと、前記半導体ウェーハの表面に反応ガスを吹き付けるノズルとを備えた化学気相成長装置において、
前記ノズルが、先端部側を前記反応室内に突き出して設けられ、先端開口部を、前記半導体ウェーハの下方を向く表面に対向され、かつ半導体ウェーハの直径方向における中心から該中心と外周縁との中間部までの範囲内に配置されていることを特徴としている。
The present invention is characterized by the following points in order to solve the above problems.
That is, the chemical vapor deposition apparatus according to
The nozzle is provided with the tip side protruding into the reaction chamber, the tip opening is opposed to the surface facing the lower side of the semiconductor wafer, and the center and the outer peripheral edge from the center in the diameter direction of the semiconductor wafer. It is characterized by being arranged within the range up to the middle part.
請求項2に係る化学気相成長装置は、請求項1に記載の化学気相成長装置において、前記ヒータが前記反応室の上部を加熱するように配置され、前記サセプタが、前記反応室の下方で前記回転機構によって回転される支持脚の上部に支持されて、前記反応室の上部に配置されていることを特徴としている。
The chemical vapor deposition apparatus according to
請求項3に係る化学気相成長装置は、請求項1または2に記載の化学気相成長装置において、前記ノズルが、先端開口部を半導体ウェーハの直径方向における中心と外周縁との中間部に配置されていることを特徴としている。
The chemical vapor deposition apparatus according to
請求項4に係る化学気相成長装置は、請求項1〜3のいずれかに記載の化学気相成長装置において、前記サセプタが、前記半導体ウェーハの中心を前記反応室の中心軸に一致させた状態で反応室の中心軸回りに回転可能とされていることを特徴としている。
The chemical vapor deposition apparatus according to
本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
すなわち、請求項1に係る化学気相成長装置によれば、半導体ウェーハの直径方向における適切な所定領域において、半導体ウェーハの下方を向く表面に向かって反応ガスを吹き付けることができるので、反応ガスが半導体ウェーハの表面に効果的に付勢されて接触され、少量の反応ガスでも効率よく所定厚の薄膜を形成することができ、これにより、反応ガスの使用量を低減することができる。
The present invention has the following excellent effects.
That is, according to the chemical vapor deposition apparatus of the first aspect, the reactive gas can be blown toward the surface facing the lower side of the semiconductor wafer in an appropriate predetermined region in the diameter direction of the semiconductor wafer. The surface of the semiconductor wafer is effectively energized and brought into contact, and a thin film having a predetermined thickness can be efficiently formed even with a small amount of reaction gas, whereby the amount of reaction gas used can be reduced.
また、請求項2に係る化学気相成長装置によれば、半導体ウェーハを支持するサセプタを回転させる回転機構が、支持脚を介してヒータによって加熱される反応室の上部を避けて下方に配置されるので、前記回転機構の構成部材に摺動部等があっても、それらが高熱に曝されて損耗するの防止することができ、それらの寿命を延長させて装置のメンテナンス性を向上させることができる。 According to the chemical vapor deposition apparatus of the second aspect, the rotating mechanism for rotating the susceptor that supports the semiconductor wafer is disposed below the upper part of the reaction chamber heated by the heater via the support legs. Therefore, even if there are sliding parts or the like in the constituent members of the rotating mechanism, they can be prevented from being exposed to high heat and worn out, and their service life can be extended to improve the maintainability of the apparatus. Can do.
また、請求項3に係る化学気相成長装置によれば、中心回りに回転する半導体ウェーハの表面に対する反応ガスの吹き付け位置が最適に設定されるので、半導体ウェーハの表面の直径方向における薄膜の形成を可及的に均一に行うことができる。 According to the chemical vapor deposition apparatus of the third aspect, the reactive gas spraying position with respect to the surface of the semiconductor wafer rotating around the center is optimally set, so that a thin film is formed in the diameter direction of the surface of the semiconductor wafer. Can be performed as uniformly as possible.
また、請求項4に係る化学気相成長装置によれば、半導体ウェーハが反応室内でその中心軸の回りに回転するので、半導体ウェーハはヒータによって表面が均一に加熱されて温度むらを生じることがなく、この点においても、半導体ウェーハの表面への薄膜の形成を良好に行うことができる。 According to the chemical vapor deposition apparatus of the fourth aspect, since the semiconductor wafer rotates about its central axis in the reaction chamber, the surface of the semiconductor wafer is heated uniformly by the heater, resulting in temperature unevenness. In this respect, the thin film can be satisfactorily formed on the surface of the semiconductor wafer.
以下、本発明の第1の実施の形態に係る化学気相成長装置について図1を参照して説明する。図1において、1は本発明の第1の実施の形態に係る化学気相成長装置である。この化学気相成長装置1は、反応室2と、半導体ウェーハ3を装着可能であり、前記反応室2内に回転可能に設けられたサセプタ4と、該サセプタ4を回転させる回転機構5と、前記サセプタ4に装着された半導体ウェーハ3を加熱するヒータ6と、前記半導体ウェーハ3の表面3aに反応ガスを吹き付けるノズル7とを備えている。
前記反応室2は、石英で構成された円筒形(筒状)の胴部8と、該胴部8の上部の環状フランジ8aにOリング9を介在させて気密に着脱可能に固定された円板状のフランジ10とを備え、ロードロックチャンバの壁部11の上面に、下部の環状フランジ8bをOリング9を介在させて気密に着脱可能に固定されて、中心軸S1の方向を上下方向に向けて設置されている。前記フランジ10の中心(前記中心軸S1の位置)には、上下に貫通する排気口10aが設けられている。
Hereinafter, a chemical vapor deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1,
The
前記サセプタ4は、上部の外周にフランジ部4aを有するカーボン製の円盤状部材からなり、前記反応室2の上部の内部空間2aに軸線を反応室2の中心軸S1に一致させて配置されている。そして、前記サセプタ4の下面には、前記半導体ウェーハ3が、表面3aを下方に向けかつ中心Cを前記反応室2の中心軸S1に一致させた状態で、外周縁を複数のフック状の支持具12に支持されて着脱し得るようになっている。前記フランジ部4aの外周側には、周方向に所定間隔をあけて複数個の排気口4bが、前記中心軸S1に平行な方向に貫通して設けられている。
次に、前記反応室2の内部空間2aには、カーボン製の円筒形(筒状)の支持脚13が軸線を前記反応室2の中心軸S1に一致させて配置され、前記支持脚13の上端には、前記サセプタ4が前記フランジ部4aを介して水平に(中心軸S1に直交して)固定されている。そして、前記支持脚13の下端部は水平に配置された環状の支持リング14の上面に固定され、該支持リング14は、前記ロードロックチャンバの壁部11の下面にOリング9を介して接合されて前記壁部11の開口部11aを気密に閉鎖する平板状の隔壁(仕切弁)16の上面にベアリング15を介して支持されて、前記中心軸S1の回りに回転可能に設けられている。
The
Next, in the
前記ベアリング15は、前記支持リング14の下面に中心を前記中心軸S1に一致して形成された断面V字状の環状溝14aと、前記隔壁16の上面に中心を前記中心軸S1の一致して形成された断面V字状の環状溝16aと、各環状溝14a,16aに跨って嵌入されてそれらの周方向に間隔をあけて配列された複数のボール15aとで構成されている。前記ベアリング15に代えて、通常のボールベアリングを前記支持リングと隔壁16との間には装着するようにしてもよい。前記ボール15aはカーボン製で、表面をTaCで被覆されて、摩耗し難いように形成されている。
前記回転機構5は、前記支持リング14の内側に前記中心軸S1に中心を一致して形成された内歯ギヤ17と、前記隔壁16に支持されて中心軸S1に平行な軸回りに回転する回転軸18と、該回転軸18の上端部に取り付けられて、前記内歯ギヤ17に噛み合わせられたピニオンギヤ19と、前記回転軸18を回転させる電動機等の駆動手段(図示せず)とを備え、該駆動手段の作動で前記回転軸18、ピニオンギヤ19,内歯ギヤ17を介して前記支持脚13が中心軸S1の回りに回転されて、前記サセプタ4(半導体ウェーハ3)が中心軸S1の回りに回転されるようになっている。
The
The
また、前記ヒータ6は、例えば、前記中心軸S1方向に所定の長さ(高さ)を有する高周波誘導コイルからなり、前記サセプタ4の前記中心軸S1方向における高さ位置に長さ方向の中央が位置されるようにして、前記反応室2の外周部を囲むように設置されており、前記サセプタ4に装着された半導体ウェーハ3を、例えば、1500〜1800℃程度に高周波誘導加熱によって加熱するようになっている。
前記ノズル7は、円筒状のノズル管7aと、その外側に環状空間7bをあけて同心に設けたジャケット管7cとからなり、前記中心軸S1に沿う方向に軸線S2を向けて前記隔壁16を貫通して上端部(先端部)側を前記反応室2内(支持脚13内)に突き出して該隔壁16に固定して設けられており、前記ノズル管7aの下端に反応ガス供給源(図示せず)から反応ガスが供給されるようになっている。そして、前記ジャケット管7cの環状空間7bには図示しない冷却水用配管を通して冷却水が供給されて、前記ノズル管7a内を流れる反応ガスを冷却するようになっている。
The
The
前記ノズル管7aは、その上端(先端)が前記ヒータ6の中心軸S1方向における下端(ヒータ6の加熱領域の下端)付近まで延長されて、先端開口部7dが前記サセプタ4に装着された半導体ウェーハ3の下方を向く表面に対向されており、前記反応ガス供給源からノズル管7aの下端に供給された反応ガスが、前記先端開口部7dから前記半導体ウェーハ3の表面に吹き付けられるようになっている。そして、前記ノズル管7aの先端開口部7dの位置(半導体ウェーハ3の表面に対する反応ガスの吹きつけ位置)Eが、前記半導体ウェーハ3の直径方向における中心Cと外周縁との中間位置(半導体ウェーハの半径の1/2の位置)に中心Cから変位して設定されている。
The
また、前記反応室2の内部空間2aには、前記支持脚13の外周部と前記サセプタ4の外側を囲むようにして、低密度のカーボンからなる断熱体20が配設されている。該断熱体20は前記反応室2の内周部と前記支持脚13の外周部との間にそれぞれ間隔をあけて設けられ、下端を前記壁部11の開口部11aの外側において該壁部11の上面に固定された円筒形(筒状)の断熱体胴部20aと、前記サセプタ4の上方に間隔をあけて配置されて断熱体胴部20aの上端を閉鎖する天板20bとからなり、半導体ウェーハ3を加熱する熱が外部へ放散するのを防止している。前記天板20bには中心を前記中心軸S1に一致して排気口20cが設けられている。
なお、前記反応室2の胴部8、前記支持脚13、前記断熱体20の断熱体胴部20aは円筒形に限らず、角筒形その他の筒状に形成してもよい。
A
Note that the body portion 8 of the
次に、前記のように構成された化学気相成長装置1の作用について説明する。
ロードロックチャンバにてサセプタ4に半導体ウェーハ3を装着した後、前記支持脚13を反応室2内(断熱体20内)に挿入して前記隔壁16をロードロックチャンバの壁部11に接合させて、前記サセプタ4を所定の位置に設置させる。そして、ヒータ6を作動させると共に、前記回転機構5を作動させて前記支持脚13を介して前記サセプタ4を回転させることにより、半導体ウェーハ3を中心軸S1の回りに回転させながら、前記ノズル7のノズル管7aに、反応ガス供給源から反応ガス(例えば、キャリアガスH2 と原料ガスSiH4 、C3H8)を供給する。ノズル管7aに供給された反応ガスは、ノズル管7aの先端開口部7dから噴出され、前記半導体ウェーハ3の表面3aに対し、その中心Cから外周縁方向に距離eだけ変位した位置Eにおいて、下方から上方に向けて垂直に吹き付けられる。
Next, the operation of the chemical
After mounting the
前記吹き付けにより、反応ガスが半導体ウェーハ3の表面3aに効果的に付勢されて接触されて、該表面3aに沿って外周方向に流れながら効率よくCVD反応して所定厚さの薄膜fを形成する。前記半導体ウェーハ3の表面3aに吹き付けられた反応ガスのうちの未反応ガスと反応生成ガスはサセプタ4の外周部の排気口4bを通り抜け、断熱体20の排気口20cと反応室2の上部のフランジ10の排気口10aを経て反応室2外へ排出される。この場合、前記各排気口20c,10aが前記反応室2の中心軸S1上に設けられているので、未反応ガスとキャリアガスの流れが反応室2の一方に片寄ることなく円滑に排出できる。前記排気口20c,10aは、前記位置に限らず、他の位置に設けてもよく、また、1つに限らず複数設けてもよい。
前記半導体ウェーハ3の表面に形成される薄膜f1の膜厚は、前記ノズル管7aの先端開口部7dが中心Cの回りに回転する半導体ウェーハ3の半径方向の中間位置に変位しているために、図3(a)に示すように、反応ガスが吹き付けられている領域が断面視で若干山形状に厚くなって、その両側が徐々に薄くなり、平面視でリング状に膜厚の厚い部分が生じる傾向にあるが、実用上、半導体ウェーハ3の表面3a全体にわたって膜厚が均一に形成されていると見なして差し支えない。
By the spraying, the reactive gas is effectively urged and brought into contact with the
The film thickness of the thin film f1 formed on the surface of the
前記のように、第1の実施の形態に係る化学気相成長装置1は、反応ガスを内部空間2a(支持脚13内)に導入可能な筒状の反応室2と、半導体ウェーハ3を下面側に支持具12で装着可能であり、かつロードロックチャンバの隔壁16にベアリング15を介して支持された支持脚13に固定され、前記反応室2の内部空間2aに回転可能に配置されたサセプタ4と、駆動手段によりピニオン19と内歯ギヤ17を介して前記支持脚13を回転させることにより、前記サセプタ4をその軸回りに回転させる回転機構5と、前記反応室2の外周部に設置され、前記サセプタ4に装着された半導体ウェーハ3を加熱する高周波誘導コイルからなるヒータ6と、前記半導体ウェーハ3の表面3aに反応ガスを吹き付けるノズル7とを備えた化学気相成長装置において、該ノズル7が、そのノズル管7aの先端部側を前記反応室2(支持脚13)内に突き出して設けられ、先端開口部7dを、半導体ウェーハ3の下方を向く表面に対向され、かつ半導体ウェーハ3の直径方向における中心Cと外周縁との中間位置に配置された構成とされている。
As described above, the chemical
したがって、前記第1の実施の形態に係る化学気相成長装置1によれば、半導体ウェーハ3の直径方向における中心Cと外周縁との中間位置である最適な領域において、半導体ウェーハ3の下方を向く表面3aに向かって反応ガスを吹き付けることができるので、反応ガスが半導体ウェーハ3の表面3aに効果的に付勢されて接触され、少量の反応ガスでも効率よく所定厚の薄膜f1を半導体ウェーハ3の表面3a全体にわたって均一に形成することができ、これにより、反応ガスの使用量を低減することができる。加えて、反応後のガスを除外するシステムもコンパクトにすることができる。
また、前記サセプタ4の下面に半導体ウェーハ3の表面3aを下向きにして装着するようにしたので、昇温した反応ガスは上昇流が生起されて半導体ウェーハ3の表面3aとの接触が良好となり、この点からも前記表面3aへの薄膜f1の形成を効率よく行うことができると共に、反応室2内に生じる微粉が前記表面3aに付着するのを防止され、薄膜f1の質を向上させることができる。
Therefore, according to the chemical
In addition, since the
また、前記ヒータ6が前記反応室2の上部を加熱するように配置され、前記サセプタ4が、前記反応室2の下方で前記回転機構5によって回転される支持脚13の上部に支持されて、前記反応室2の上部に配置された構成とされているので、半導体ウェーハ3を装着したサセプタ4を回転させる回転機構5が、支持脚13を介してヒータ6によって加熱される反応室2の上部を避けて下方に配置されることとなり、前記回転機構5の構成部材にピニオンギヤ17と内歯ギヤ19の噛み合い部や隔壁16に対する回転軸18の支持部等における摺動部があっても、それらの摺動部が高熱に曝されて損耗するの防止することができ、前記回転機構5の構成部材の寿命を延長させて装置のメンテナンス性を向上させることができる。
また、前記サセプタ4が、前記半導体ウェーハ3の中心Cを前記反応室2の中心軸S1に一致させた状態で反応室2の中心軸S1回りに回転可能とされているので、半導体ウェーハ3を前記中心軸S1の回りに回転することにより、半導体ウェーハ3の表面3aが前記ヒータ6によって全体を均一に加熱されて温度むらを生じることがなく、この点においても、半導体ウェーハ3の表面3aへの薄膜f1の形成を良好に行うことができる。
The
The
なお、前記実施の形態に係る化学気相成長装置1においては、前記ノズル管7aの先端開口部7dの位置Eを半導体ウェーハ3の中心と外周縁との中間位置に設定したので、前記のように、半導体ウェーハ3の表面3a全体に形成される膜厚の均一性を得ることができて好ましいが、前記ノズル管7aの先端開口部7dの位置Eは、前記中間位置に限定する必要はなく、前記中間位置の周辺である中間部に設定してもよく、さらに、半導体ウェーハ3の直径方向における中心Cから前記中間部までの範囲に設定すればよい。前記中間部とは、前記半導体ウェーハ3の半径Rの1/2の位置だけではなく、該半径Rの1/4〜3/4の範囲を含むものとする。前記先端開口部7dの位置Eが前記中間部より半導体ウェーハ3の外周縁方向に変位した場合には、成膜に機能せずに外周縁方向に流出してしまう反応ガスが多くなると共に、外周縁側に厚い薄膜の部分が偏在して半導体ウェーハ3の表面3a全体における膜厚の均一性が低下するおそれがある。
また、前記ノズル管7aの中心軸S1方向における先端の位置を、前記のように、ヒータ6による加熱領域の下限位置に設定したが、その位置に限定する必要はなく、加熱領域の内側または外側に設定してもよく、半導体ウェーハ3の直径の大きさにもよるが、半導体ウェーハ3の表面3aからの距離Lが前記直径の1/2倍〜5倍の範囲に設定するのが好ましい。前記距離Lが前記下限より小さいと、膜厚分布が悪くなり、前記上限より大きいと、半導体ウェーハ3の表面3aに接触する反応ガスの付勢圧が低くなり、所定厚さの薄膜を得るのに反応ガス量を多く必要とする。
In the chemical
Further, as described above, the position of the tip of the
次に、本発明の第2の実施の形態に係る化学気相成長装置1Aについて図2を参照して説明する。この化学気相成長装置1Aは、前記化学気相成長装置1がロードロックチャンバの隔壁16に回転自在に支持された支持脚13にサセプタ4を固定し、回転機構5により前記支持脚13を回転させることにより、前記サセプタ4を反応室2の中心軸S1の回りに回転させるようにしたのに対して、支持脚13Aを前記隔壁16に固定して、該支持脚13Aにサセプタ4Aを回転可能に支持し、反応ガスの流動によって前記サセプタ4Aが前記反応室2の中心軸S1の回りに回転するように構成としたものである。その他の構成は、前記化学気相成長装置1と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付してそれらについての詳細説明は省略する。
Next, a chemical
前記支持脚13Aは、その軸線を反応室2の中心軸S1に一致されて、下端部を前記隔壁16の上面に固定されて設けられ、その上端に円板状のキャップ21が上端フランジ21aを介して固定されている。前記サセプタ4Aは、円板状のサセプタ本体22の外周部に、該サセプタ本体22の軸に対して傾斜させてタービン翼と同様に形成された複数枚の羽根22aを周方向に間隔をあけて配設してなり、前記サセプタ本体22が、前記キャップ21の下面にベアリング23を介して回転自在に支持され、かつ前記羽根22aの外周側下面が支持脚13の上方段部13aに受け止められることにより、下方への落下を阻止されるようになっている。そして、前記羽根22aに対向する前記キャップ21の中心軸S1と同心円周上の位置には、該円周方向に間隔を明けて複数の上下に貫通する排気口21bが設けられている。
なお、前記ベアリング23は、前記化学気相成長装置1におけるベアリング15と同様に、前記キャップ21の下面と前記サセプタ4Aの上面とに対向して形成されたV字状断面の環状溝にボールを嵌入させてなるものである。この実施の形態に係る化学気相成長装置1Aの場合、前記ノズル7はそのノズル管7aの軸線が反応室2の中心軸S1に一致されて、先端開口部7dの位置Eが半導体ウェーハ3の中心Cに位置されている。
The
The
この実施の形態に係る化学気相成長装置1Aにおいては、前記ノズル7のノズル管7aから半導体ウェーハ3の表面3aに吹き付けられた反応ガスは、半導体ウェーハ3の中心部から外周縁方向に均等に流れながらCVD反応して表面3aに薄膜f2(図3(b)参照)を形成して、未反応ガスとキャリアガスが外周縁から前記羽根22aに衝突した後に、前記キャップ21の排気口21bを通り抜け、前記断熱体20の天板20bと前記反応室2のフランジ10の各排気口20c,10aを経て外部へ排出される。その際、前記羽根22aへの未反応ガスとキャリアガスの衝突による回転力の発生によって、サセプタ4Aがその軸線(半導体ウェーハ3の中心C)の回りに回転するので、半導体ウェーハ3の表面3aにむら無く、均一に薄膜f2が形成される。
前記半導体ウェーハ3の表面3aに形成される薄膜f2の膜厚は、前記ノズル管7aの先端開口部7dが中心Cに位置しているために、図3(b)に示すように、反応ガスが吹き付けられている中心領域が断面視で若干山形状に厚くなって、外周側に行くに従って徐々に薄くな傾向にあるが、実用上、半導体ウェーハ3の表面3a全体にわたる膜厚の均一性において差し支えないものである。
In the chemical
The film thickness of the thin film f2 formed on the
この実施の形態に係る化学気相成長装置1Aによれば、前記実施の形態に係る化学気相成長装置1と同様に、前記ノズル7の先端開口部7dが半導体ウェーハ3の表面3aに対向されて、前記先端開口部7dから反応ガスが前記表面3aに向かって吹き付けられるので、該反応ガスは半導体ウェーハ3の表面3aに効果的に付勢されて接触され、少量の反応ガスでも効率よく所定厚の薄膜f2を半導体ウェーハ3の表面3a全体にわたって均一に形成することができ、これにより、反応ガスの使用量を低減することができる。
また、前記サセプタ4Aはその外周部に設けた羽根22aの作用によって回転されるので、前記サセプタ4Aを回転させるために、摺動部等を有する回転機構を備えていないので、該回転機構の構成部材が高熱で損耗するといった心配がなく、メンテナンス性が極めて良い。
According to the chemical
Further, since the
なお、前記化学気相成長装置1Aにおいては、前記ノズル管7aの先端開口部7dの位置を半導体ウェーハ3の中心Cに位置させたので、反応ガスが半導体ウェーハ3の外周縁方向に向けて均等に流れるので、前記サセプタ4Aの全周の羽根22aに均等な回転力が発生されて、前記サセプタ4Aが円滑に回転されて好ましい。しかし、前記先端開口部7dの位置は前記中心Cに正確に一致させる必要はなく、中心付近、すなわち、前記中心Cから半導体ウェーハ3の半径方向に該半径の1/2だけ変位した位置までの範囲に設定してもよい。前記先端開口部7dの位置が半導体ウェーハ3の外周縁方向に前記範囲より変位すると、前記各羽根22aに作用する回転力が不均等になって前記サセプタ4Aの回転が円滑に行えなくなるおそれがある。
In the chemical
1,1A 化学気相成長装置
2 反応室
3 半導体ウェーハ
3a 表面
4,4A サセプタ
4b,10a,20c,21b 排気口
5 回転機構
6 ヒータ
7 ノズル
7a ノズル管
8 胴部
10 フランジ
11 ロードロックチャンバの壁部
12 支持具
13,13A 支持脚
15,23 ベアリング
16 ロードロックチャンバの隔壁
17 内歯ギヤ
18 回転軸
19 ピニオンギヤ
20 断熱体
21 キャップ
22a 羽根
C 中心
E ノズルの先端開口部の位置
S1 中心軸
f1,f2 薄膜
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ノズルは、先端部側が前記反応室内に突き出して設けられ、先端開口部が、前記半導体ウェーハの下方を向く表面に対向され、かつ半導体ウェーハの直径方向における中心から該中心と外周縁との中間部までの範囲内に配置されていることを特徴とする化学気相成長装置。 A reaction chamber into which a reaction gas can be introduced; a susceptor in which a semiconductor wafer can be mounted on the lower surface side; and a rotation mechanism that rotates the susceptor around its axis; and the susceptor In a chemical vapor deposition apparatus comprising a heater for heating a semiconductor wafer mounted on a nozzle and a nozzle for spraying a reaction gas on the surface of the semiconductor wafer,
The nozzle is provided such that the tip end side protrudes into the reaction chamber, the tip opening is opposed to the surface facing the lower side of the semiconductor wafer, and an intermediate between the center and the outer peripheral edge from the center in the diameter direction of the semiconductor wafer. A chemical vapor deposition apparatus characterized in that the chemical vapor deposition apparatus is disposed within a range up to a portion.
4. The susceptor is rotatable about the central axis of the reaction chamber in a state where the center of the semiconductor wafer is aligned with the central axis of the reaction chamber. 5. Chemical vapor deposition equipment.
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2005
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