JP2009155723A - 化学気相蒸着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】化学気相蒸着装置を提供する。
【解決手段】本発明による化学気相蒸着装置は、ウェーハが搭載されるサセプタが備えられ上記ウェーハに対する化学気相蒸着が行われる反応炉を備える反応チャンバーと、上記反応炉の外側から上記反応炉の中心側に反応ガスが流動するように上記反応チャンバーの外部壁に備えられるガス流入部と、そして上記反応炉で反応が完了した反応ガスを上記反応チャンバーの上部または下部に排出するように上記反応チャンバーの中心部に備えられるガス排気部を含み、高温の蒸着膜の成長条件下で成長圧力を増加させる場合にもチャンバー内でガスの密度が実質的に均一になるようにすることができるという特徴がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、外側から内側の中心に反応ガスを供給しウェーハの表面に成長層を均一で安定的に蒸着することができるように改善された化学気相蒸着装置に関するものである。
一般的に化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）は、様々な基板上に多様な結晶膜を成長させることに主要な方法として使用されている。一般的に液相成長法に比べ、成長させた結晶の品質は優れるが、結晶の成長速度が相対的に遅いという短所がある。これを克服するために、一回の成長サイクルで複数の基板上に同時に成長を行う方法を広く採択されている。
しかし、上記のように複数の基板上に同時に膜を成長させる場合、各基板上で成長した結晶膜に対して同一の品質を保障するためには、各基板の温度と複数の基板上の反応気体の流れを同一に維持しなければならない。
このような目的を達成するための方法には、複数の注入管を使用して各基板上のガスの流れを類似にする方法、また複数の基板を１つの回転軸を中心に放射状に配列し全体の基板を同一軸上で回転させる方法（空転）と、夫々の基板が独立的に回転（自転）する方法等があり、このような従来の方式は時には個別的に、時には複合的に使用された。
本発明は、高温の蒸着膜の成長条件下で成長圧力を増加させる場合にもチャンバー内でガスの密度が実質的に均一になるようにし、また、激しい気相反応が起こらないようにして良好な品質の気相蒸着をなすことができる化学気相蒸着装置を提供する。
本発明による化学気相蒸着装置は、ウェーハが搭載されるサセプタが備えられ上記ウェーハに対する化学気相蒸着が行われる反応炉を備える反応チャンバーと、上記反応炉の外側から上記反応炉の中心側に反応ガスが流動するように上記反応チャンバーの外部壁に備えられるガス流入部と、そして上記反応炉で反応が完了した反応ガスを上記反応チャンバーの上部または下部に排出するように上記反応チャンバーの中心部に備えられるガス排気部を含む。
また、上記ガス流入部から上記ガス排気部に向くガスの流動が実質的に均一になるように上記ガス流入部と上記ガス排気部の間に備えられる流動制御部をさらに含むことが好ましい。
また、上記サセプタを一方向に回転させる動力を提供する回転駆動部をさらに含むことが好ましい。
また、上記サセプタと隣接するように備えられ上記サセプタに熱を供給する加熱部をさらに含むことが好ましい。
また、上記流動制御部は、上記反応炉の外側に備えられ上記反応チャンバー内部で上記反応炉を区画させ、上記ガス流入部を通じて流入される反応ガスの圧力を調節し上記反応炉に流入されるようにする隔壁部材と、上記反応チャンバーの外側壁と上記隔壁部材の間に設けられ上記ガス流入部を通じて流入される反応ガスを貯蔵し上記隔壁部材を通じて流入させる少なくとも１つのガス室を含むことが好ましい。
また、上記ガス室が複数備えられる場合、上記各ガス室を区画する少なくとも１つの分割部材をさらに含むことが好ましい。
また、上記反応チャンバー内で上記サセプタと対向する面に備えられ上記サセプタと上記反応チャンバーの間の間隔が上記ガス流入部側に向くほど次第に減少するようにする過流防止部をさらに含むことが好ましい。
また、上記流動制御部は、上記反応炉の外側に備えられ上記反応チャンバー内部で上記反応炉を区画させ、上記ガス流入部を通じて流入される反応ガスの圧力を調節し上記反応炉に流入されるようにし、所定の角度傾くように備えられる傾斜隔壁と、上記反応チャンバーの外側壁と上記傾斜隔壁の間に設けられ上記ガス流入部を通じて流入される反応ガスを貯蔵し上記傾斜隔壁を通じて流入させる複数のガス室と、上記各ガス室を区画する少なくとも１つの分割部材を含むことが好ましい。
また、上記反応チャンバー内で上記サセプタと対向する面に備えられ上記サセプタと上記反応チャンバーの間の間隔が上記ガス流入部側に向くほど次第に減少するようにする過流防止部をさらに含むことが好ましい。
また、上記流動制御部は、上記反応チャンバーの外側壁と分割隔壁の間に設けられ上記ガス流入部を通じて流入される反応ガスを貯蔵し上記分割隔壁を通じて流入させる複数のガス室と、上記各ガス室が異なる長さで形成され互いが段差をなすように区画させる少なくとも１つの分割部材と、上記各ガス室の端部に備えられ上記ガス流入部を通じて流入される反応ガスの圧力を調節し上記反応炉に流入されるようにする分割隔壁を含むことが好ましい。
また、上記反応チャンバー内で上記サセプタと対向する面に備えられ上記サセプタと上記反応チャンバーの間の間隔が上記ガス流入部側に向くほど次第に減少するようにする過流防止部をさらに含むことが好ましい。
また、上記各分割隔壁に実質的に水平方向に並列に備えられ反応ガスの流れを案内する複数の案内部材をさらに含むことが好ましい。
また、上記ガス流入部は、異なる種類の反応ガスが夫々のガス室に流入されるように上記各ガス室と連通するガス供給ラインを複数備えることが好ましい。
また、上記回転駆動部は、上記サセプタの外部面に形成された被動ギアと、上記被動ギアとギアがかみ合わされる駆動ギアと、上記駆動ギアを回転させる駆動軸の先端に備えられ駆動力を提供する回転モーターを含むことが好ましい。
また、上記サセプタの中心部に備えられ上記サセプタを回転させ、その内部に上記ガス排気部が設けられるシャフトをさらに含み、上記回転駆動部は上記シャフトに備えられる被動ギアと、上記被動ギアとギアがかみ合わされる駆動ギアと、上記駆動ギアを回転させる駆動軸の先端に備えられる回転モーターを含むことが好ましい。
また、上記ガス排気部は、上記反応チャンバーの内面の上端部及び上記サセプタの中心部のうちいずれか１つに設けられる排気孔と、上記排気孔と連通する排気ラインを含むことが好ましい。
本発明による化学気相蒸着装置は、高温の蒸着膜の成長条件下で成長圧力を増加させる場合にもチャンバー内でガスの密度が実質的に均一になるようにすることができる。
また、反応チャンバーの外側に連結されたガス流入部を通じ反応チャンバーの外側に供給された反応ガスが流動制御部により一時滞留してから反応チャンバーの中心に供給されることにより高温のサセプタ表面による熱帯流現象による反応ガスの流入口での過流を防止するか、最小化し、反応が終了した廃ガスを反応チャンバーの上部または下部に排出することができるため、ガス流動の均一度を向上させ、反応チャンバー内で激しい気相反応が起こらないようにし均一な成長層を有する優れた品質の蒸着ウェーハを製造することができる。
以下、本発明に対して添付の図面に従ってより詳細に説明する。
本発明による化学気相蒸着装置は、化学反応を利用して被蒸着物（ウェーハ）に薄膜を形成させるようにする全種の化学気相蒸着装置に適用される。
図１は、本発明による化学気相蒸着装置の実施例を図示した斜視図で、図２は図１に図示された化学気相蒸着装置の断面図である。
本発明による化学気相蒸着装置は、図１，２に図示したように、反応チャンバー１０、回転駆動部２０、加熱部３０、ガス流入部４０、ガス排気部５０及び流動制御部６０を含む。
上記反応チャンバー１０は内部に流入された反応ガスと蒸着対象物のウェーハ間の化学的気相反応が行われるように一定大きさの内部空間、即ち、反応炉１を提供し、上記反応炉１の内部面には高温雰囲気に耐えられるように断熱材が備えられることもできる。
このような反応チャンバー１０の内部、即ち、反応炉１には上記ウェーハ２が複数搭載されることができるように複数のポケット１５が陥没して形成されたサセプタ１４を配置する。
上記サセプタ１４は図２に図示したように、上記反応チャンバー１０の外径よりは相対的に小さい一定大きさの外径で備えられ、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）を素材にし円盤形態で備えられ、上記反応チャンバー１０の中心部に組み立てられるシャフト１６はガス排気流路を形成する排気孔５１を有する中空のパイプ部材からなることができる。
上記回転駆動部２０は、上記ウェーハ２が複数搭載されたサセプタ１４を一方向に一定に回転させる動力を提供する。
このような回転駆動部２０は、図２に図示したように、上記サセプタ１４の外側の下部面に被動ギア２１を一体または別途の構造物で備え、上記被動ギア２１とギアがかみ合わされる駆動ギア２２を備え、上記駆動ギア２２は電源印加時に回転駆動力を発生させる回転モーター２４の駆動軸２３の先端に装着される。
そして、上記回転駆動部２０は図４に図示したように、上記サセプタ１４の下部面から直下部に一定長さ延長されるシャフト１６に装着される被動ギア２１ａを一体または別途の構造物で備え、上記被動ギア２１ａとギアがかみ合わされる駆動ギア２２ａを備え、上記駆動ギア２２ａは電源印加時に回転駆動力を発生させる回転モーター２４ａの駆動軸２３ａの先端に装着されることもできる。
これにより、上記回転モーター２４、２４ａの回転駆動時に上記被動ギア２１、２１ａと駆動ギア２２、２２ｂがギアがかみ合わされることにより上記ウェーハ２がローディングされたサセプタ１４は一方向に５乃至５０ｒｐｍの均一速度で一定に回転されることができる。
上記加熱部３０は、上記ウェーハ２が搭載されるサセプタ１４の下部面付近に配置され上記サセプタ１４に放射熱を提供し上記ウェーハ２を間接的に加熱する。
このような加熱部３０は、電気ヒーター、高周波誘導、赤外線放射、レーザー等のうちいずれか１つで備えられることができる。
そして、上記反応チャンバー１０には上記サセプタ１４の外部面か上記加熱部３０に近接するように配置され上記反応チャンバーの内部の雰囲気温度を測定し、測定値に基づき加熱温度を調節することができるように温度センサー（不図示）を備えることが好ましい。
上記ガス流入部４０は、上記反応チャンバー１０の外部壁１８に備えられ上記反応チャンバー１０の外側から上記反応チャンバー１０の内部の中心に向くガスの流れを形成するように反応ガスを供給する。
このようなガス流入部４０は、異なる種類の反応ガスを供給する第１ガス流入部４１、第２ガス流入部４２そして第３ガス流入部４３を夫々備え、上記第１ガス流入部４１を通しては第１反応ガスが供給され、第２ガス流入部４２及び第３ガス流入部４３を通じては第２反応ガスが供給されるようにすることが好ましい。
第１反応ガスと第２反応ガスは互いが全く異なる成分のガスであることも、一部の成分が共通することができ、第１ガス流入部４１、第２ガス流入部４２及び第３ガス流入部４３は全て同じガスが流入されることも、夫々全く異なるガスが流入されることもできる。このような反応ガスは蒸着対象物に蒸着しようとする成長層により変更されることができる。
上記ガス排気部５０は、上記反応チャンバー１０の中心付近に備えられ上記反応炉１の外側から内部の中心に進行するガスの流れを形成しながら上記ウェーハ２の表面に成長層を形成するために反応が完了した廃ガスを上記反応チャンバー１０の上部または下部のうちいずれか１つに排出するものである。
このようなガス排気部５０は、図１及び図２に図示したように、反応チャンバー１０の中心の下部に廃ガスを排気する構造を有するもので、これは上記サセプタ１４の回転中心に組み立てられるシャフト１６に貫通して形成された排気孔５１を備え、上記排気孔５１の下部端には排気ライン５２を備えて構成することができる。
また、上記ガス排気部５０は、図３及び図４に図示したように、上記反応チャンバーの上部面の中心に貫通して形成される排気孔５１ａを備え、上記排気孔５１ａに連結される排気ライン５２ａを備えて構成することができる。
これにより、上記反応炉１の外側である外部壁１８から供給された反応ガスは上記反応チャンバー１０の中心に向くガスの流れを形成しながら上記ウェーハ２の上部面である蒸着面に成長層を形成する反応を終えた後、上記サセプタ１４の下部面に備えられたシャフト１６の排気孔５１を通じて反応チャンバー１０の下部に排出されるか、上記反応チャンバーの上部面に備えられた排気孔５１ａを通じて反応チャンバー１０の上部に排出され廃ガス処理される。
上記流動制御部６０は、上記反応炉１の外側に備えられ反応ガスを内部流入するガス流入部４０と上記反応チャンバー１０の中心に備えられ廃ガスを外部に排出するガス排気部５０の間に備えられガス流入部４０から上記ガス排気部５０に向くガスの流れを上記反応炉１の内部で一定にする。
このような流動制御部６０は、上記ガス流入部から上記ガス排気部に向くガスの流動が実質的に均一になるようにする構成要素で、図２と図４に図示したように、ガス室と隔壁部材６１を含んでなる。
上記ガス室は反応チャンバー１０の外部壁１８と隔壁部材６１の間に設けられる所定大きさの空間でガス流入部４０と連通され上記ガス流入部４０を通じて流入される反応ガスが一時貯蔵されてから上記隔壁部材６１を通じて反応炉１に供給されるようにする。
上記ガス室は１つ備えなれることも、図２及び図４に図示されたように複数備えられることもできる。
即ち、図２及び図４に図示されたように第１ガス流入部４１と連通する第１ガス室１１、第２ガス流入部４２と連通する第２ガス室１２、そして第３ガス流入部４３と連通する第３ガス室１３が夫々備えられることができる。
上記隔壁部材６１は上記反応チャンバー１０の最外側の外部壁１８から反応チャンバー１０の中心に一定の間隔を置いて離隔され垂直に備えられ、これは上記反応チャンバー１０の外部壁と一定の間隔を置いて離隔され円周方向に連続する円筒型の部材からなる。
そして、上記隔壁部材６１は上記ガス流入部４０から供給される反応ガスが自由に通過することができるように多孔性の胴体からなることが好ましい。
そして上記複数のガス室１１、１２、１３は分割部材６４ａ、６４ｂにより夫々区画されるようにすることができる。
一方、上記反応チャンバー１０の外側から反応チャンバーの内部の中心に向くガス供給の流れが形成される場合、反応ガスが流入される反応チャンバーの外側で図５に図示したように、均一でない反応ガスの流動流れを形成することもできる。
これは上記ウェーハ２がローディングされるサセプタ１４が加熱部３０により高温で加熱されながら上記サセプタ１４の上部面と上記反応チャンバーの天井面間の温度差により誘発される熱帯流（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ）のためである。
このような熱帯流により反応ガスの流れは下部から上部に浮力を受けるようになり反応ガスの流速は反応チャンバーの外周から中心に向きながら徐々に速くなる。これにより、上記反応チャンバー１０の外部壁の付近におけるガスの流速は上記反応チャンバーの中心付近のガスの流速に比べ相対的に遅くなり不均一なガス流動を誘発させる過流が発生し、これによりウェーハの蒸着面におけるガス反応が不安定になると成長層が不均一になることができる。
これにより、このような過流発生を最小化するか、根本的に除去するために図６及び図７に図示したように、上記反応チャンバー１０内で上記サセプタ１４と対向する面に備えられ上記サセプタ１４と上記反応チャンバー１０の間の間隔が上記ガス流入部４０側に向くほど次第に減少するようにする過流防止部７０を備えることが好ましい。
このような過流防止部７０は、上記反応チャンバー１０の内部の天井面からサセプタ１４側に突出される構造で備えられるか、水晶（Ｑｕａｒｔｚ）のような熱伝導度の低い素材を上記反応チャンバー１０の内部の天井面に脱着できるように組立方式で備えられることもできる。
また、上記過流防止部７０は、図６に図示されたように上記サセプタ１４の上部面と対向する外部面がサセプタ１４の上部面と並んだ水平面７１と一定角度で傾いた傾斜面７２からなることもでき、図７に図示されたように所定の曲率を有する曲面部７３を有するように備えられることもできる。
図６及び図７に表示の図面番号４４は第１ガス流入部（４１、図１参照）のガス流入口を示したもので、図面番号４５は第２ガス流入部（４２、図１参照）のガス流入口を示したもので、図面番号４６は第３ガス流入部（４３、図１参照）のガス流入口を示したものである。
上記各ガス流入口に関する内容は後述する図８乃至図１１に夫々図示された実施例でも同一に適用される。
一方、上記流動制御部６０は、図８及び図９に図示したように、所定の角度傾くように備えられる傾斜隔壁６２と、上記傾斜隔壁６２と上記外部壁１８の間のガス室（第１ガス室１１、第２ガス室１２、第３ガス室１３）を互いが区画されるようにする分割部材６５ａ、６５ｂを含んで傾斜型で備えられることができる。
上記傾斜隔壁６２は、上記反応チャンバー１０の最外側の外部壁１８から反応チャンバー１０の中心に所定の間隔を置いて離隔され傾くように備えられ、これは上記反応チャンバー１０の外部壁１８と所定の間隔を置いて円周方向に連続するほぼ円筒型の部材からなる。
そして、上記傾斜隔壁６２は、図１乃至図７に図示された隔壁部材６１と同様にガス流入部４０から供給される反応ガスが自由に通過することができるように多孔性の胴体からなることが好ましい。
上記のように傾斜隔壁６２と分割部材６５ａ、６５ｂ等を含む流動制御部６０により上部側のガス室が下部側のガス室に比べてさらに長く形成されるため、反応炉１内で冷たい反応ガスが上部で下部に比べてさらに遠く移動することができ熱帯流現象を抑制させながらガスの流れの流動を安定化させ、均一に維持することができる。
そして、図９では図８に図示された傾斜隔壁６２と分割部材６５ａ、６５ｂ、そして各ガス室１１、１２、１３等の構造に図７に図示された過流防止部７０の構造が加わって構成された化学気相蒸着装置に関する実施例を示している。
上記のように傾斜型の流動制御部６０と過流防止部７０に関する構成を結合することにより反応チャンバー内部で反応ガスがさらに均一に流動するようにすることができる。
一方、上記図１０及び図１１に図示したように、反応炉１の外側に複数のガス室が段差をなして形成されるようにし、その端部には夫々分割隔壁６３ａ、６３ｂ、６３ｃが備えられるように多段型の流動制御部６０が構成されるようにすることができる。
即ち、図１０に図示された実施例による化学気相蒸着装置の流動制御部６０は、第１ガス室１１と段差をなすようにしながらその長さはさらに小さくして第２ガス室１２を備え、上記第２ガス室１２と段差をなすようにしながらその長さはさらに小さくして第３ガス室１３を備える。
そして、上記第１ガス室１１の反応炉１側の端部には第１分割隔壁６３ａが備えられ、第２ガス室１２の反応炉１側の端部には第２分割隔壁６３ｂが備えられ、第３ガス室１３の反応炉１側の端部には第３分割隔壁６３ｃが備えられる。
上記各ガス室１１、１２、１３は分割部材６６ａ、６６ｂにより夫々区画される。
上記のように流動制御部６０が多段型で備えられる場合、上部側のガス室が下部側のガス室に比べてさらに長く形成されるため反応炉１内で冷たい反応ガスが上部で下部に比べてさらに遠く移動することができ熱帯流現象を抑制させながらガスの流れの流動を安定化させ、均一に維持することができる。
そして、図１１では、図１０に図示された分割隔壁６３ａ、６３ｂ、６３ｃと分割部材６６ａ、６６ｂ、そして各ガス室１１、１２、１３等の構造に図７に図示された過流防止部７０の構造が加わって構成された化学気相蒸着装置に関する実施例を示している。
上記のように多段型の流動制御部６０と過流防止部７０に関する構成を結合することにより反応チャンバー内部で反応ガスがさらに均一に流動するようにすることができる。
一方、図１２では、図１０に図示された多段型の流動制御部に案内部材６７と循環ライン６８がさらに備えられた場合に関して図示している。
図１２に図示されたように各分割隔壁６３ａ、６３ｂ、６３ｃに複数の案内部材６７をガスの流動方向と並んで配置して反応ガスの流動が反応炉１側に案内されるようにすることが好ましい。
上記のように案内部材６７が反応ガスの流動を所定の長さほど案内するため反応ガスの流動がある程度均一になるようにすることができる。そして上記案内部材６７は下部側に向くほどその長さが短くなるようにすることが好ましい。
また、図１２に図示されたように各ガス室１１、１２、１３の外側には上記反応チャンバー１０を冷却することができるように上記反応チャンバー１０の外部壁に従って冷却水が循環する循環ライン６８を備えることが好ましい。
一方、上記隔壁部材６１、傾斜隔壁６２及び分割隔壁６３ａ、６３ｂ、６３ｃ（以下"隔壁"とする）は反応ガスが自由に通過される多孔性の胴体からなり、このような隔壁は、図１３ａに図示したように、微細な孔が複数形成された多孔性穿孔板（ｐｏｒｏｕｓ ｍｅｄｉａ）Ｍからなることができる。
また、上記隔壁は図１３ｂに図示したように、反応ガスが自由に通過するように同一であるか、異なる内径を有する複数の孔Ｈが貫通して形成された板材Ｐで備えられることができる。
また、上記隔壁は、図１３ｃ及び図１３ｄに夫々図示したように、反応ガスが自由に通過するように水平に切開されたスリットＳ１か、垂直に切開されたスリットＳ２が複数形成された板材Ｐで備えられることができる。
また、上記隔壁は図１３ｅに図示したように、垂直板Ｐ１と水平板Ｐ２が直角または任意の角度で交差され所定大きさの空間ｓが形成されるようにすることもできる。
上記の構成を有する本発明の実施形態によると、上記反応チャンバー１０に備えられたサセプタ１４のポケット１５毎に蒸着対象物であるウェーハ２を搭載してローディングする。
上記ウェーハ２のローディングが終了すると、上記サセプタ１４の付近に配置された加熱部３０に電源を印加することにより上記サセプタ１４を放射熱で加熱し、これにローディングされたウェーハ２をほぼ７００乃至１２００度で加熱しながら上記反応チャンバーの内部が高温雰囲気になるように高い温度で加熱する。
続いて図２に図示したように、上記サセプタ１４に形成された被動ギア２１とギアがかみ合わされる駆動ギア２２を回転させるように回転モーター２４を回転駆動させるか、図４に図示したように、上記サセプタ１４に備えられたシャフト１６に備えられた被動ギア２１ａとギアがかみ合わされる駆動ギア２２ａを回転させるように回転モーター２４ａを回転駆動させると、上記サセプタ１４は一方向に一定に回転される。
このような状態で、上記反応チャンバー１０の外部壁１８に連結されたガス流入部４０を通じ反応ガスを供給すると、供給された反応ガスは図１乃至図４に図示したように、上記反応チャンバー１０の外壁と、これから一定の間隔を置いて備えられた流動制御部６０の間に備えられるガス室１１、１２、１３に短い時間の間滞留してから多孔性の胴体からなる隔壁部材６１を通じて反応チャンバー１０の内部空間で層流を形成しながら供給される。
これにより、上記流動制御部６０を通過しながら反応ガスは上記反応チャンバー１０の外側から内部の中心側に流れる実質的に層流流動する反応ガスの流れを形成するようになる。
この際、上記反応チャンバー１０の外側から供給される反応ガスは高い温度で加熱されたサセプタ１４の上部面の温度と反応チャンバーの天井面間の温度差により発生する熱帯流現象により上方向に浮力を受けるようになり不安定なガス流動を発生させることができる。
これにより本発明による化学気相蒸着装置は、図６及び図７に図示したように、隔壁部材６１と反応チャンバー１０の天井面の間に過流防止部７０を備えて上記サセプタ１４と対応する内部面に上記サセプタ１４と反応チャンバー１０の間の間隔（高さ）をガス流入部４０側に向くほど徐々に減少させることでガスの流れの流動を安定化させ、均一に維持させることができるようになる。
また、上記流動制御部６０は図８及び図９に図示したように傾斜型で備えられるか、図１０及び図１１に図示したように多段型で備えられるようにし、上記反応炉１で冷たい反応ガスが上部で下部に比べてさらに遠く移動することができるようにすることで熱帯流現象を抑制させながらガスの流れの流動を安定化させ、均一に維持することができる。
続いて、上記反応チャンバーの外側に備えられた流動制御部６０を通じて反応チャンバーの中心に供給された反応ガスは、ウェーハ２の蒸着面である上部面で化学的蒸着反応をしながら上記ウェーハ２の表面に成長層を均一に形成し、反応が終了した廃ガスは副産物と共に上記反応チャンバー１０の中心から上部または下部に外部排出される。
即ち、図１及び図２に図示したように、上記サセプタ１４の下部面に備えられたシャフト１６が排気孔５１を備える中空のパイプ部材からなり排気孔５１に排気ライン５２が連結されると、上記反応チャンバー１０の中心に集まるようになる廃ガスは上記排気孔５１及び排気ライン５２を通じて反応チャンバー１０の下部に外部排出される。
また、図２及び図４に図示したように、上記反応チャンバー１０の中心に該当する上部面に排気孔５１ａを形成し、これに排気ライン５２ａを備えると、上記反応チャンバー１０の中心に集まるようになる廃ガスは高温に加熱されたサセプタ１４による強い熱帯流現象による浮力により自然に上記排気孔５１ａ及び排気ライン５２ａを通じ反応チャンバー１０の上部側に外部排出される。
本発明の一実施例による化学気相蒸着装置に関して概略的に示した図面である。 図１に図示された化学気相蒸着装置の側断面図である。 本発明の他の一実施例による化学気相蒸着装置に関して概略的に示した図面である。 図３に図示された化学気相蒸着装置の側断面図である。 本発明による化学気相蒸着装置の反応チャンバーで発生することができる過流現象を図示した概略図である。 本発明の一実施例による化学気相蒸着装置の流動制御部と過流防止部が採用された場合に関して図示した図面である。 本発明の一実施例による化学気相蒸着装置の流動制御部と他の一例の過流防止部が採用された場合に関して図示した図面である。 本発明による化学気相蒸着装置で他の一例による流動制御部が採用された場合に関して示した図面である。 図７に図示された過流防止部と図８に図示された流動制御部が採用された化学気相蒸着装置に関して示した図面である。 本発明による化学気相蒸着装置のさらに他の一例の流動制御部が採用された場合に関して示した図面である。 図７に図示された過流防止部と図１０に図示された流動制御部が採用された化学気相蒸着装置に関して示した図面である。 図１０に図示された流動制御部に案内部材と循環ラインに関する構成がさらに形成された実施例に関して示した図面である。 本発明による化学気相蒸着装置に採用される隔壁の多様な形態に対して示した図面のうち１つである。 本発明による化学気相蒸着装置に採用される隔壁の多様な形態に対して示した図面のうち１つである。 本発明による化学気相蒸着装置に採用される隔壁の多様な形態に対して示した図面のうち１つである。 本発明による化学気相蒸着装置に採用される隔壁の多様な形態に対して示した図面のうち１つである。 本発明による化学気相蒸着装置に採用される隔壁の多様な形態に対して示した図面のうち１つである。
符号の説明
１０ 反応チャンバー
１１ 第１ガス室
１２ 第２ガス室
１３ 第３ガス室
１４ サセプタ
１５ ポケット
１８ 外部壁
２０ 回転駆動部
２１、２１ａ 被動ギア
２２、２２ａ 駆動ギア
２４、２４ａ 回転モーター
３０ 加熱部
４０ ガス流入部
５０ ガス排気部
５１、５１ａ 排気孔
６０ 流動制御部
６１ 隔壁部材
６２ 傾斜隔壁
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ 分割隔壁
６７ 案内部材
６８ 循環ライン

Claims (16)

  1. ウェーハが搭載されるサセプタが備えられ前記ウェーハに対する化学気相蒸着が行われる反応炉を備える反応チャンバーと、
    前記反応炉の外側から前記反応炉の中心側に反応ガスが流動するように前記反応チャンバーの外部壁に備えられるガス流入部と、
    前記反応炉で反応が完了した反応ガスを前記反応チャンバーの上部または下部に排出するように前記反応チャンバーの中心部に備えられるガス排気部を含む化学気相蒸着装置。
  2. 前記ガス流入部から前記ガス排気部に向くガスの流動が実質的に均一になるように前記ガス流入部と前記ガス排気部の間に備えられる流動制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
  3. 前記サセプタを一方向に回転させる動力を提供する回転駆動部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着装置。
  4. 前記サセプタと隣接するように備えられ前記サセプタに熱を供給する加熱部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着装置。
  5. 前記流動制御部は、
    前記反応炉の外側に備えられ前記反応チャンバー内部で前記反応炉を区画させ、前記ガス流入部を通じて流入される反応ガスの圧力を調節し前記反応炉に流入されるようにする隔壁部材と、
    前記反応チャンバーの外側壁と前記隔壁部材の間に設けられ前記ガス流入部を通じて流入される反応ガスを貯蔵し前記隔壁部材を通じて流入させる少なくとも１つのガス室を含むことを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載の化学気相蒸着装置。
  6. 前記ガス室が複数備えられる場合、
    前記各ガス室を区画する少なくとも１つの分割部材をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の化学気相蒸着装置。
  7. 前記反応チャンバー内で前記サセプタと対向する面に備えられ前記サセプタと前記反応チャンバーの間の間隔が前記ガス流入部側に向くほど次第に減少するようにする過流防止部をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の化学気相蒸着装置。
  8. 前記流動制御部は、
    前記反応炉の外側に備えられ前記反応チャンバー内部で前記反応炉を区画させ、前記ガス流入部を通じて流入される反応ガスの圧力を調節し前記反応炉に流入されるようにし、所定の角度傾くように備えられる傾斜隔壁と、
    前記反応チャンバーの外側壁と前記傾斜隔壁の間に設けられ前記ガス流入部を通じて流入される反応ガスを貯蔵し前記傾斜隔壁を通じて流入させる複数のガス室と、
    前記各ガス室を区画する少なくとも１つの分割部材を含むことを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載の化学気相蒸着装置。
  9. 前記反応チャンバー内で前記サセプタと対向する面に備えられ前記サセプタと前記反応チャンバーの間の間隔が前記ガス流入部側に向くほど次第に減少するようにする過流防止部をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の化学気相蒸着装置。
  10. 前記流動制御部は、
    前記反応チャンバーの外側壁と分割隔壁の間に設けられ前記ガス流入部を通じて流入される反応ガスを貯蔵し前記分割隔壁を通じて流入させる複数のガス室と、
    前記各ガス室が異なる長さで形成され互いが段差をなすように区画させる少なくとも１つの分割部材と、
    前記各ガス室の端部に備えられ前記ガス流入部を通じて流入される反応ガスの圧力を調節し前記反応炉に流入されるようにする分割隔壁を含むことを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載の化学気相蒸着装置。
  11. 前記反応チャンバー内で前記サセプタと対向する面に備えられ前記サセプタと前記反応チャンバーの間の間隔が前記ガス流入部側に向くほど次第に減少するようにする過流防止部をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の化学気相蒸着装置。
  12. 前記各分割隔壁に実質的に水平方向に並列に備えられ反応ガスの流れを案内する複数の案内部材をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の化学気相蒸着装置。
  13. 前記ガス流入部は、
    異なる種類の反応ガスが夫々のガス室に流入されるように前記各ガス室と連通するガス供給ラインを複数備えることを特徴とする請求項６に記載の化学気相蒸着装置。
  14. 前記回転駆動部は、
    前記サセプタの外部面に形成された被動ギアと、
    前記被動ギアとギアがかみ合わされる駆動ギアと、
    前記駆動ギアを回転させる駆動軸の先端に備えられ駆動力を提供する回転モーターを含むことを特徴とする請求項３に記載の化学気相蒸着装置。
  15. 前記サセプタの中心部に備えられ前記サセプタを回転させ、その内部に前記ガス排気部が設けられるシャフトをさらに含み、
    前記回転駆動部は前記シャフトに備えられる被動ギアと、前記被動ギアとギアがかみ合わされる駆動ギアと、前記駆動ギアを回転させる駆動軸の先端に備えられる回転モーターを含むことを特徴とする請求項３に記載の化学気相蒸着装置。
  16. 前記ガス排気部は、
    前記反応チャンバーの内面の上端部及び前記サセプタの中心部のうちいずれか１つに設けられる排気孔と、
    前記排気孔と連通する排気ラインを含むことを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着装置。
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