JP5254094B2

JP5254094B2 - 成膜装置

Info

Publication number: JP5254094B2
Application number: JP2009069602A
Authority: JP
Inventors: 邦彦鈴木; 雅美矢島; 尚久池谷
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: JP2010225731A

Description

本発明は、ウエハ等の被成膜基板の表面に膜を形成する成膜装置に関する。

ウエハの表面にシリコン等の単結晶膜を形成したエピタキシャルウエハの製造には、枚葉式の成膜装置が使用されることが多い。この成膜装置は、被成膜基板を載置するサセプタを収納した成膜室内に反応ガスを供給すると共に、被成膜基板を加熱して、被成膜基板の表面にエピタキシャル膜を形成するように構成されている。

また、従来、この種の成膜装置として、上端にサセプタ用の支持部材が連結され、成膜室の底壁部に開設した貫通孔を通して下方にのびる回転軸と、成膜室の下方に配置された回転軸用の回転機構部とを備え、成膜時に被成膜基板を回転させるようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このような回転軸を備える成膜装置では、貫通孔を介して回転機構部に反応ガスが侵入し、回転機構部に設けられた軸受や駆動源への副生成物の付着、腐食等を生じて、回転機構部のメンテナンスインターバルの短縮、装置の短寿命化等を引き起こす要因になる。

ここで、回転機構部が、成膜室の底壁部の下面との間に筒状の押え部材を介設した状態で配置した、回転軸を軸支する軸受と、この軸受の下方に配置した、回転軸を回転駆動する駆動源とを有するものであれば、押え部材と回転軸との間の隙間にパージガスを供給することで、軸受や駆動源への反応ガスの侵入を阻止できる。

この場合、一般的に考えられるのは、押え部材の内周面に環状溝を形成し、この環状溝に周囲１個所からパージガスを導入することである。然し、これでは、パージガスの導入部から離れた環状溝の部分にまでパージガスが行渡らないまま、成膜室側にパージガスが流れてしまい、軸受や駆動源への反応ガスの侵入を確実には阻止できなくなる。尚、環状溝に周囲複数個所からパージガスを導入することも考えられるが、これでは配管構造が複雑になり、メンテナンスも面倒になる。

特開平５−１５２２０７号公報

本発明は、以上の点に鑑み、回転機構部への反応ガスの侵入を確実に阻止できるようにした成膜装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、被成膜基板を載置するサセプタを収納した成膜室内に反応ガスを供給して、被成膜基板の表面に膜を形成する成膜装置であって、上端にサセプタ用の支持部材が連結され、成膜室の底壁部に開設した貫通孔を通して下方にのびる回転軸と、成膜室の下方に配置された回転軸用の回転機構部とを備え、回転機構部は、成膜室の底壁部の下面との間に筒状の押え部材を介設した状態で配置した、回転軸を軸支する軸受と、この軸受の下方に配置した、回転軸を回転駆動する駆動源とを有するものにおいて、押え部材に、環状の分布室と、この分布室に周囲１個所からパージガスを導入する導入口とが形成されると共に、押え部材と回転軸との間の隙間に分布室からのパージガスを噴出するノズル孔が周方向の間隔を存して複数形成されることを特徴とする。

本発明の第２の態様は、上記第１の態様の成膜装置において、前記導入口から離れるに従って前記ノズル孔の孔径を大きくすることを特徴とする。

本発明の第３の態様は、上記第１の態様の成膜装置において、前記導入口から離れるに従って前記ノズル孔間の周方向間隔を短くすることを特徴とする。

本発明の第４の態様は、上記第１の態様の成膜装置において、前記各ノズル孔は、前記押え部材と前記回転軸との間の隙間にパージガスを斜め上向きに噴出するように形成されることを特徴とする。

本発明の第５の態様は、上記第１の態様の成膜装置において、前記押え部材と前記回転軸との間の隙間の途中にダスト受け部が設けられ、前記各ノズル孔は、ダスト受け部よりも上方の隙間の部分にパージガスを噴出するように形成されることと特徴とする。

本発明の第１の態様によれば、導入口から導入されるパージガスが分布室内で全周に亘って行渡り、各ノズル孔から押え部材と回転軸との間の隙間に噴出する。従って、配管構造の簡素化のために導入口を１個所にのみ形成しても、押え部材と回転軸との間の隙間に全周に亘ってパージガスが供給され、軸受や駆動源への反応ガスの侵入を確実に阻止できる。特に、本発明の第２と第３の態様によれば、導入口に近いノズル孔からのパージガスの噴出量と導入口から遠いノズル孔からのパージガスの噴出量とを均等化して、押え部材と回転軸との間の隙間に全周に亘って均等にパージガスを供給でき、反応ガスの侵入を一層確実に阻止できる。

また、本発明の第４の態様によれば、押え部材と回転軸との間の隙間にパージガスが斜め上向きに噴出するため、侵入しようとする反応ガスを押し戻す上向きの運動成分がパージガスに与えられ、パージガスの侵入防止効果が一層向上する。更に、パージガスが軸受に当たらず、軸受からの発塵物質でパージガスが汚染されることを防止できる。

また、本発明の第５の態様によれば、成膜室側からのダストをダスト受け部で捕捉して、ダストが軸受や駆動源に落下することを防止できる。更に、パージガスがダスト受け部よりも上方の隙間の部分に噴出するため、ダスト受け部に溜まったダストでパージガスが汚染されることを防止できる。

本発明の実施形態の成膜装置の模式的切断側面図。図１の成膜装置の回転機構部分の拡大切断側面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図。

図１は本発明の実施形態の装置である枚葉式の成膜装置を示している。この成膜装置は、成膜室１を備えている。成膜室１には、シリコンウエハ等の被成膜基板Ｗを載置するサセプタ２と、サセプタ２用の支持部材３とが収納されている。支持部材３は、有底筒状であって、上端にサセプタ２が装着され、内部にヒータ４が設けられている。

成膜室１の上部には、シャワーヘッド５が設けられており、被成膜基板Ｗの表面に結晶膜を成膜するための反応ガスがシャワーヘッド５から成膜室１内に供給される。反応ガスとしてはトリクロロシランを用いることができ、キャリアガスとしての水素ガスと混合した状態で成膜室１内に供給される。

成膜室１の底壁部１ａには排気口１ｂが開設されている。排気口１ｂには図外の真空ポンプが接続されており、成膜室１内にある反応後の反応ガスや後述するパージガスを真空ポンプにより排気する。

成膜に際しては、被成膜基板Ｗをヒータ４により所定の成膜温度（例えば、１１５０℃）に加熱し、この状態でシャワーヘッド５から反応ガスを供給する。これにより、被成膜基板Ｗの表面に気相成長でエピタキシャル膜が形成される。

また、成膜装置は、上端に支持部材３を連結した回転軸６を備えている。回転軸６は、成膜室１の底壁部１ａの中央部に開設した貫通孔１ｃを通して下方にのびている。成膜室１の下方には、回転軸６用の回転機構部７が配置されている。そして、成膜時に、回転軸６を介して被成膜基板Ｗを回転させるようにしている。

回転機構部７は、図２に示す如く、成膜室１の底壁部１ａの下面との間に筒状の押え部材８を介設した状態で配置した、回転軸６を軸支する軸受９と、この軸受９の下方に配置した、回転軸６を回転駆動する駆動源たるモータ１０とを有する。これら押え部材８、軸受９及びモータ１０は、成膜室１の底壁部１ａの下面に連結した筐体１１内に収納されている。

押え部材８と回転軸６との間の隙間の途中にはダスト受け部１２が設けられている。ダスト受け部１２は、回転軸６の外周面と押え部材８の内周面とに上下に対向する段差面１２ａ，１２ｂを形成し、回転軸６の段差面１２ａに突設した下方への突起部１２ｃと、押え部材８の段差面に凹設した、突起部１２ｃを受け入れる溝部１２ｄとで両段差面１２ａ，１２ｂ間に下方にＵ字状に屈曲する隙間を形成することで構成されている。成膜室１側から貫通孔１ｃに侵入したダストはダスト受け部１２で捕捉され、軸受９やモータ１０へのダストの落下が防止される。

但し、ダスト受け部１２を設けただけでは、反応ガスが回転機構部７に侵入することは防止できない。そこで、本実施形態では、押え部材８に、図２、図３に示す如く、環状の分布室１３と、この分布室１３に周囲１個所からパージガスを導入する導入口１４とを形成すると共に、押え部材８と回転軸６との間の隙間に分布室１３からのパージガスを噴出するノズル孔１５を周方向の間隔を存して複数形成している。筐体１１には、導入口１４に連通する透孔１６が形成されており、この透孔１６にパージガスの供給管１７が接続されている。尚、パージガスとしては、水素ガスや、窒素ガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを用いることができる。

また、各ノズル孔１５は、ダスト受け部１２よりも上方の隙間の部分にパージガスを斜め上向きに噴出するように形成されている。尚、押え部材８は上下に２分割されており、押え部材８の下部に、その上面に開口するように分布室１３を形成して、押え部材８の上部で分布室１３を上方から覆い、押え部材８の上部にノズル孔１５を形成している。

上記の構成によれば、導入口１４から導入されるパージガスが分布室１３内で全周に亘って行渡り、各ノズル孔１５から押え部材８と回転軸６との間の隙間に噴出する。従って、配管構造の簡素化のために導入口１４を１個所にのみ形成しても、押え部材８と回転軸６との間の隙間に全周に亘ってパージガスが供給され、軸受９やモータ１０への反応ガスの侵入を確実に阻止できる。

尚、導入口１４から離れるに従ってノズル孔１５の孔径を大きくし、若しくは、導入口１４から離れるに従ってノズル孔１５間の周方向間隔を短くすることが望ましい。これによれば、導入口１４に近いノズル孔１５からのパージガスの噴出量と導入口１４から遠いノズル孔１５からのパージガスの噴出量とを均等化して、押え部材８と回転軸６との間の隙間に全周に亘って均等にパージガスを供給でき、反応ガスの侵入を一層確実に阻止できる。

また、本実施形態では、押え部材８と回転軸６との間の隙間にパージガスが斜め上向きに噴出するため、侵入しようとする反応ガスを押し戻す上向きの運動成分がパージガスに与えられ、パージガスの侵入防止効果が一層向上する。更に、パージガスが軸受９に当たらず、軸受９からの発塵物質でパージガスが汚染されることを防止できる。また、パージガスがダスト受け部１２よりも上方の隙間の部分に噴出するため、ダスト受け部１２に溜まったダストでパージガスが汚染されることも防止できる。従って、汚染されたパージガスが成膜室１内に流入して、被成膜基板Ｗの成膜に悪影響が及ぶことを防止できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態は、被成膜基板Ｗの表面に気相成長でエピタキシャル膜を形成する成膜装置に本発明を適用したものであるが、成膜室内に反応ガスを供給して、被成膜基板の表面に膜を形成する成膜装置であれば、他の成膜装置にも同様に本発明を適用できる。

Ｗ…被成膜基板
１…成膜室
１ａ…底壁部
２…サセプタ
３…支持部材
６…回転軸
７…回転機構部
８…押え部材
９…軸受
１０…モータ
１２…ダスト受け部
１３…分布室
１４…導入口
１５…ノズル孔

Claims

被成膜基板を載置するサセプタを収納した成膜室内に反応ガスを供給して、被成膜基板の表面に膜を形成する成膜装置であって、上端にサセプタ用の支持部材が連結され、成膜室の底壁部に開設した貫通孔を通して下方にのびる回転軸と、成膜室の下方に配置された回転軸用の回転機構部とを備え、回転機構部は、成膜室の底壁部の下面との間に筒状の押え部材を介設した状態で配置した、回転軸を軸支する軸受と、この軸受の下方に配置した、回転軸を回転駆動する駆動源とを有し、
押え部材に、環状の分布室と、この分布室に周囲１個所からパージガスを導入する導入口とが形成されると共に、押え部材と回転軸との間の隙間に分布室からのパージガスを噴出するノズル孔が周方向の間隔を存して複数形成され、
前記底壁部は、前記反応ガスを排気する排気口を有し、この排気口を介して前記反応ガスとともに前記パージガスが排気されることを特徴とする成膜装置。
前記導入口から離れるに従って前記ノズル孔の孔径を大きくすることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記導入口から離れるに従って前記ノズル孔間の周方向間隔を短くすることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記各ノズル孔は、前記押え部材と前記回転軸との間の隙間にパージガスを斜め上向きに噴出するように形成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の成膜装置。
前記押え部材と前記回転軸との間の隙間の途中にダスト受け部が設けられ、前記各ノズル孔は、ダスト受け部よりも上方の隙間の部分にパージガスを噴出するように形成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の成膜装置。