JPH01278497A - エピタキシアル成長反応器 - Google Patents

エピタキシアル成長反応器

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JPH01278497A
JPH01278497A JP1067763A JP6776389A JPH01278497A JP H01278497 A JPH01278497 A JP H01278497A JP 1067763 A JP1067763 A JP 1067763A JP 6776389 A JP6776389 A JP 6776389A JP H01278497 A JPH01278497 A JP H01278497A
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growth reactor
disk
gas
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体材料より成る複数個のウェファを反応
ガス流にさらすことによりこれらウェファを処理するエ
ピタキシアル成長反応器であって、遊星支持体、すなわ
ち複数のディスクを軸線を中心に公転させるとともに自
転させる手段を有する支持体を具え、各ディスクは成長
処理中ウェファを載置するようになっているエピタキシ
アル成長反応器に関するものである。
（従来の技術） ゛サンプル支持体″とも称されるこのようなウェファ支
持体はフランス国特許第ＦＲ−Ａ−２５９６０７０号明
細書に開示されており、このフランス国特許明細書には
支持体と、ディスクと、これらディスクを回転せしめる
手段とが詳細に説明されている。
このフランス国特許明細書では、このような支持体の寸
法は大きく、反応器の容器がこれに対応した寸法を必要
とするという問題を取扱っていない。通常、石英より成
る円筒状或いは方形の管をエピタキシアル反応器として
用いており、この反応器は、その軸線が水平となるよう
配置され、これに反応ガス流が導入され、このガスが管
の壁部に平行に伝播する。このようにすることにより、
均質な反応ガス層流が得られ、これにより均一幅の堆積
体を得ることができるという利点が生じる。
（発明が解決しようとする課題） しかし、主ディスクが例えば２５ｃｍの直径を有する支
持体の場合、装置を収容するのに適切な寸法の石英管は
極めて高価となる。更に、石英管の端部を経てウェファ
をローディング（装填）したりアンローディングしたり
するのが容易でなく、封止部材を除去するのに機械的手
段を必要とする。
本発明は、石英管を用いるよりも一層コンパクトで一層
廉価な容器を有する反応器を提供するものである。また
本発明は、容器を開放することな（数個のウェファを同
時に処理するとともに、堆積体の幅を適切に均一にする
ものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、半導体材料より成る複数個のウエファを反応
ガス流にさらすことによりこれらウェファを処理するエ
ピタキシアル成長反応器であって、遊星支持体、すなわ
ち複数のディスクを軸線を中心に公転させるとともに自
転させる手段を有する支持体を具え、各ディスクは成長
処理中ウェファを載置するようになっているエピタキシ
アル成長反応器において、成長処理中反応ガスがウェフ
ァと接触するようにする容器が、前記の遊星支持体を殆
ど囲み垂直軸線を有する円筒状部材を以って構成され、
プレートより成る底部及びほぼ平坦な蓋が前記の円筒状
部材の上側及び下側区分に封着されるようになっている
ことを特徴とする。
米国特許３７２１２１０号明細書にも反応器が記載され
ており、この反応器は多数のウェファを同時に処理する
遊星支持体を有していないが、容器を開放することなく
且つ極めて高価な石英管を用いることなく複数のウェフ
ァを処理することができる。
この反応器では、主ディスクのみを用いてウェファを保
持しており、この主ディスクはエピタキシアル成長中静
止しており、ウェファを反応ガス流に当てる空間に運ん
だりウェファをこの空間から取出したりする際にこの主
ディスクが移動せしめられる。ウェファは順次に処理さ
れする為、□処理サイクルは長くなる。更に上記の米国
特許明細書には得られる堆積体の幅をできるだけ良好に
均一にする（このことは本発明により解決する技術的問
題の１つである）手段は極めて不充分にしか開示されて
いない。本発明によれば、反応ガスの為の孔が主ディス
クの中央に対向して蓋の中央に位置しているようにする
ことよりウェファの表面の全幅に亘る堆積幅を極めて均
一にすることができる。
更に、ある処理段階では、互いに極めて急速に反応しや
すい数種類のガスを導入する必要がある。
この場合は例えばアルシンとトリエチルインジウムとを
導入する場合である。これらは予め混合してはならず、
容器内に同時にしかし別々に導入する必要がある。この
目的の為に、前記の孔は反応ガスを導入する為のもので
あり、フレア部分が下方に向いた複数の同心状のファン
ネル部を介して前記の容器内に入り込んでいるようにす
る。
このような構成にすることにより、ガス流が容器の外部
に向って径方向に移動する際に著しく急速に混合しない
ようにする。この著しい急速な混合はウェファを自転さ
せるにもかかわらず容器の中心に粒状で多量の有害な堆
積体を生せしめる。
更に、最大のファンネル部が容器内に入り込んでいる環
状空間中に円筒状のグリッドを配置するのが有利である
。このグリッドには例えばこのグリッドの円筒状の横断
面で接線方向に延在するリブが形成されているようにす
る。更に側方に位置し２つの環状のガス人口空間を互い
に分離する円錐壁の下側部分をほぼ平坦で水平なリング
まで延在させるのが有利である。これらのすべての素子
が協同してウェファ表面全体に亘る堆積体の均一性を更
に改善する。更に、反応器をいわゆるＩ−Ｖ族化合物を
堆積するのに用いる場合、中央のファンネル部が■族化
合物を導入するのに用いられ、外側のファンネル部が■
族化合物を導入するのに用いられるようにする。この特
徴は前述した特徴と相俟って、Ｖ族化合物を含有するガ
スの量をウェファの表面上の他の塑性よりも常に多くす
るようにすることができる。
径方向での反応ガス流の均一性を更に改善する為には、
前記の遊星支持体は円筒状の容器の内側で石英リングよ
り成るリムで直接囲まれており、このリムにはその周辺
に沿って均一に分布されている孔があけられており、こ
のリムの外側に環状のガス循環空間が形成されるように
する。
本発明による反応器の更に他の重要な利点は、処理すべ
き半導体ウェファのローディング及びアンローディング
が容易になることである。反応器は下から開けることが
でき、従ってウェファ支持体に直接アクセスすることが
できる。この利点を最大限に利用し、容器の開放を更に
迅速にする為には、蓋を周辺のボルトの組により固着さ
せずに、反応器にウェファをローディングしたりアンロ
ーディングしたりする為に蓋を除去しうるようにするジ
ヤツキシステムにより円筒状部材上に配置する。
（実施例） 以下図面につき本発明を説明する。
本発明による反応器を大きく描く為に第１図にはこの反
応器のほぼ半分のみを示しである。図示していない部分
は第２図に示しである構成素子から容易に理解しうるで
あろう。
ウェファ支持体は、ガス送給路１３．１４．１６が貫通
しているグラファイト固定支持ディスク５より成ってお
り、その上側部分はくぼんでキュベツトを形成している
。直径が約２５ｃｍでガスベツド（ガス床）上で浮動し
つつ回転する主ディスク４がこのキ二ベット内に配置さ
れ、この主ディスクは複数個の副ディスク３を有し、こ
れら副ディスクもガスベツド上で浮動しつつ回転する。
これら副ディスクの各々の上には半導体ウェファ或いは
半導体スライスが載せられる。第１図の断面には含まれ
ていない為に端部のみを１３で示しているガス送給管は
浮動用のガス（水素より成る）を主ディスク４の下側に
送給する。他のガス送給管１６は、回転する主ディスク
４の内側に位置するパイプ１５の一端に向って固定支持
ディスク５の中央で終端し、このバイブ１５は副ディス
ク３の下側で終端している。
ディスク４及び５にはらせん形状の溝が設けられ、これ
ら溝によるガスの回転力を生ぜしめ、これにより支持さ
れたディスクを回転せしめる。各回転ディスクの下側に
は、ガスを集めて下側のディスクの方向に送給する溝が
設けられている。この点は前述したフランス国特許第Ａ
−２５９６０７０号明細書に詳細に説明されている。
主ディスク５の寸法は、例えば５つの副ディスクを配置
し各副ディスクが７．６２ｃｍの直径のウェファを載置
しうるような寸法とするか、或いは７個の副ディスクを
配置し各副ディスクが５．０８ｃｍの直径を有するウェ
ファを載置しうるような寸法とする。副ディスクの厚さ
は約５ｍｍとし、主ディスクの厚さは約１２ｍｍとし、
これらディスクが固定支持ディスクと相俟った全体の厚
さが約２８ｍｍとなるようにする。これらすべてのディ
スクはグラファイトから造る。
反応器の容器は、垂直軸線３２を有し横断面が円形の円
筒状部材１９と、後に説明するようにこれにハーメチッ
ク封止される蓋８及び底部７とを以って構成されている
。この円筒状部材１９は、加熱される空間や反応ガスの
必要容積を最大限に制御する程度にすきまなくディスク
４及び５を包囲する。
この円筒状部材１９の高さはグラファイトディスク３、
４．５の下側に反応ガスを通過させるのに適した高さの
空間２を残すように選択する。この空間ではウェファが
反応ガスと接触する。
この円筒状部材１９は、これにはんだ付等で接着させた
管１２より成るコイルに水を循環させることにより冷却
される。この円筒状部材はステンレス鋼から造る。この
円筒状部材１９にはその内周に沿って内側溝４２を形成
し、この内側溝はこの円筒状部材の内面全体を覆う円筒
状石英壁１８によって封止する。この内側溝４２内には
管４１（第２図）を経て水素を送給する。この水素は円
筒状部材１９と円筒状石英壁１８との間の空隙を通って
漏れ出て容器内に入り込み、これにより反応生成物がこ
の空隙に入り込むのを阻止し、これにより円筒状部材１
９を汚染するのを阻止する。ウェファ支持システムに対
する浮動用ガスは、円筒状部材１９及び円筒状石英壁１
８を貫通して固定支持ディスク５内に入り込んでいる管
２１を経て送給する。
反応器の容器の底部７は厚さが４ｍｍの単なる円形の石
英板を以って構成する。ハーメチック封止は２つの０リ
ング４４によって達成するものであり、これら０リング
間に溝４３を形成し、この溝を排気する。
ウェファ支持システムはグラファイト片６により底部７
上に配置し、これらグラファイト片により浮動用ガスを
排気する空間を形成する。更に、固定支持ディスク５の
方向で孔が下方に向き１４で終端している管により水素
を上記の空間に注入し、反応ガスがこの固定支持ディス
クに達しないようにするとともに堆積体がこの固定支持
ディスクに形成されないようにする。
底部７の下側には反射器３９が設けられている赤外線ラ
ンプ３８′が配置されており、これらランプにより赤外
線放射を放出せしめ、この赤外線放射が底部７を通過し
、グラファイトディスクを加熱する。複数個のランプを
用いることにより、ディスクの中央から側部に熱が完全
に均一に得られるようにする為にこれらランプの相対エ
ネルギーを調節しうるようにする。
蓋８は厚さが約４　ｍｍの石英ディスクを以って構成さ
れており、このディスクは０リング２０上に配置され、
これら０リング間には下側の部分における溝４３に類似
するように溝３３が形成されている。
このディスク８はほぼ平坦である。すなわちこのディス
クはファンネル部２８を成形するために立上った中間点
を除いて平坦である。このファンネル部内には管３８を
経てガスを送給しうる。ファンネル部２８内には２つの
他の同心的な空間２６及び２７が設けられており、これ
らの下部はフレヤ端が下方に向いたファンネル形状をし
ている。これら空間２６及び２７は管３６及び３７をそ
れぞれ経てガス源と連結される。３つの同心ファンネル
部のこの組は石英から成っており、外側のファンネル部
は蓋８と一体を成している。空間２６及び２７の下側部
は主ディスク４の下側ほぼ２ｍ１１１に位置する。内側
の管３６は例えば水素に予め希釈した砒素を送給し、外
側の管３８は水素に希釈した有機−金属物質の混合体を
送給しうる。
水平面内のあらゆる方向で均一なガス流の分布は安定で
ないということを無くす為に、ファンネル部２８が容器
内に入り込んでいる環状空間内に円筒状グリッド４８を
配置する。この円筒状グリッドを別に第３図に平面図で
示しである。この第３図の右側にはグリッドの一片を側
面図で示しである。
このグリッド４８は、平坦なモリブデン細条に０字状の
切口をレーザにより形成し、その各々が舌片４７を形成
したものから構成する。この細条材料を丸めて円筒体を
形成すると、舌片は４９で示すように平坦なままに保た
れ、得られた円筒体の断面で接線方向に延在する。これ
ら舌片は円筒体に対しほぼ接線方向の流出方向をガスに
与えるリブを構成する。各リブはその前のリブを流出す
る新たなガスにより内側で洗われるという事実の為に、
汚れのある堆積が生じない。
更に、２つの環状のガス入口空間２７．２８を互いに分
離する円錐部のうちで、外部に対し最も遠くに位置する
下側部分は、ほぼ平坦で水平なリブ４５まで延在してい
る。このリブはモリブデンより成っており、装着を容易
にする為に２部分より成っている。このリブは例えば既
知のいかなる手段によってもグリッド４８に固着するこ
とができる。第１図のこのリブ４５を見た際に注意すべ
きことは、空間２６を出るガス流と空間２６．２７を出
るガス流とをこのリブにより分離し、こられの互いの混
合を遅延させ、それらの流出方向を水平にし、乱流を無
くすようにすることである。
このリム４５は空間２７及び２８間に位置するファンネ
ル壁部の石英縁部より成る平坦な部分を以って構成する
こともできる。
蓋８は、この蓋を円筒状部材１９に当接せしめる金属部
品９により抑える。この金属部品と蓋８との間には空間
３４を形成し、この空間には蓋の温度を制御する為に管
１０．１１を介してガスを充填しろるようにし、そのハ
ーメチック封止は０リング２２゜２３、２４を用いて行
なう。金属部品９に対して幾分摺動しうる環状片２５の
目的は、石英蓋が装着中に破壊するのを防止することに
ある。金属部品９は、例えば管１２に類似する水パイプ
とするか或いはこの金属部品に形成され水が充填される
中空路とすることのできる手段（図示せず）により冷却
させる。
蓋を構成する素子のアセンブリは、反応器の内部にアク
セスする為に持上げ得るようにする。このアセンブリを
円筒状部材１９上に載せたりこの円筒状部材から持上げ
たりする為のシステムを設けるも、図面を簡単とする為
にこのシステムは図示していない。このシステムは既知
のいかなる機械的手段を以っても容易に実現しうる。ま
た金属部品９には、垂直の管を囲んで摺動し従って垂直
方向に移動運動するボールスリーブを設けることができ
る。この運動は１つ或いは複数個の水圧ジヤツキにより
制御する。
軸線３２に沿う混合ガスの分布の均一性を高める為に、
ウェファ支持体を石英リング１７で囲み、この石英リン
グにはこの場合垂直スリット４０の形態の孔をこの石英
リングの周囲に沿って等間隔にあける。このリング１７
とリング（円筒状石英壁）１８との間には環状空間があ
り、この空間内で２つの直径的に対向する管２９が終端
しており（第２図参照）、これらの管を経て反応ガスを
流出せしめることができる。
蓋を取去って反応器を示す第２図では、円筒状部材１９
を貫通する種々の管の配置を示している。
すなわち浮動用のガスをグラファイトより成る固定支持
ディスク５中に送給する管２１と、１４で終端しウェフ
ァ支持アセンブリの下方にガスを送給する管３１と、１
３で終端し主ディスクの浮動用ガスを送給する管３０と
、ウェファ支持体の固定部分中に設けられ副ディスクに
対するガスを送給する中空のガス送給管１６と、環状の
内側溝４２内にガスを送給する管４１と、反応ガス送給
管２９と、端部が封止されており、ウェファ支持体の固
定部分内に侵入しており、温度を測定する熱電対を挿入
する管３７′とがある。第２図に示す主ディスクは、直
径が７．６２ｃｍの５つの副ディスク３を有する。
本発明の変形例では、円筒状部材１９を円形ではなく例
えば正方形にすることもでき、このようにしても外側の
リング（円筒状石英壁）１８が設けられていればガス流
の性質は変化しない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による反応器の一部を第２図のＡ−Ａ
線上を断面として示す縦断面図、第２図は、第１図の反
応器を、蓋を取外した状態で第１図の約半分の大きさに
縮小して示す平面図、 第３図は、第１図の反応器の一部を示す平面図である。 ３・・・副ディスク　　　　４・・・主ディスク５・・
・固定支持ディスク　６・・・グラファイト片７・・・
底部　　　　　　　８・・・蓋９・・・金属部品 １０、１１．１２．２１．２９．３０．３１．３６．３
７．３７　’、３８．４１・・・管１３、１４．１６・
・・ガス送給路（ガス送給管）１７・・・石英リング　
　　　１８・・・円筒状石英壁１９・・・円筒状部材 ２０、２２．２３．２４．４４・・・０リング２５・・
・環状片　　　　　　２６．２７．３４・・・空間２８
・・・ファンネル部３３．４３・・・溝４０・・・垂直
スリット４２・・・内側溝４５・・・リブ　　　　　　
　４７・・・舌片４８・・・円筒状グリッド 特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半導体材料より成る複数個のウェファを反応ガス流
    にさらすことによりこれらウェファを処理するエピタキ
    シアル成長反応器であって、遊星支持体、すなわち複数
    のディスクを軸線を中心に公転させるとともに自転させ
    る手段を有する支持体を具え、各ディスクは成長処理中
    ウェファを載置するようになっているエピタキシアル成
    長反応器において、成長処理中反応ガスがウェファと接
    触するようにする容器が、前記の遊星支持体を殆ど囲み
    垂直軸線を有する円筒状部材を以って構成され、プレー
    トより成る底部及びほぼ平坦な蓋が前記の円筒状部材の
    上側及び下側区分に封着されるようになっていることを
    特徴とするエピタキシアル成長反応器。 ２、請求項１に記載のエピタキシアル成長反応器におい
    て、反応ガスの為の孔が主ディスクの中央に対向して蓋
    の中央に位置していることを特徴とするエピタキシアル
    成長反応器。 ３、請求項２に記載のエピタキシアル成長反応器におい
    て、前記の孔は反応ガスを導入する為のものであり、フ
    レア部分が下方に向いた複数の同心状のファンネル部を
    介して前記の容器内に入り込んでいることを特徴とする
    エピタキシアル成長反応器。 ４、請求項３に記載のエピタキシアル成長反応器におい
    て、最大のファンネル部が容器内に入り込んでいる環状
    空間内に円筒状グリッドが設けられていることを特徴と
    するエピタキシアル成長反応器。 ５、請求項４に記載のエピタキシアル成長反応器におい
    て、前記の円筒状グリッドはその円筒横断面に対し接線
    的に延在するリブを以って構成されていることを特徴と
    するエピタキシアル成長反応器。 ６、請求項３〜５のいずれか一項に記載のエピタキシア
    ル成長反応器において、最も外側に位置する２つの環状
    のガス入口空間を互いに分離する円錐壁の下側部分が、
    ほぼ平坦で水平のリムまで延在していることを特徴とす
    るエピタキシアル成長反応器。 ７、III−Ｖ族化合物をエピタキシアル成長させる為の
    請求項３〜６のいずれか一項に記載のエピタキシアル成
    長反応器において、中央のファンネル部がＶ族化合物を
    導入するのに用いられ、外側のファンネル部がIII族化
    合物を導入するのに用いられるようになっていることを
    特徴とするエピタキシアル成長反応器。 ８、請求項３〜７のいずれか一項に記載のエピタキシア
    ル成長反応器において、前記の蓋が石英ディスクであり
    、この石英ディスクが最も外側に位置しているファンネ
    ル部と一体を成していることを特徴とするエピタキシア
    ル成長反応器。 ９、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエピタキシア
    ル成長反応器において、前記の遊星支持体は円筒状の容
    器の内側で石英リングより成るリムで直接囲まれており
    、このリムにはその周辺に沿って均一に分布されている
    孔があけられており、このリムの外側に環状のガス循環
    空間が形成されていることを特徴とするエピタキシアル
    成長反応器。 １０、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエピタキシ
    アル成長反応器において、前記の蓋は、これを持ち上げ
    て反応器のローディング及びアンローディングを行ない
    うるようにするジャッキシステムにより円筒状部材上に
    配置されるようになっていることを特徴とするエピタキ
    シアル成長反応器。 １１、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエピタキ
    シアル成長反応器において、前記の底部のプレートを石
    英を以って構成し、このプレートの下側に赤外線放射源
    が配置されていることを特徴とするエピタキシアル成長
    反応器。
JP1067763A 1988-03-22 1989-03-22 エピタキシアル成長反応器 Expired - Lifetime JP2835338B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8803688 1988-03-22
FR8803688A FR2628984B1 (fr) 1988-03-22 1988-03-22 Reacteur d'epitaxie a planetaire

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01278497A true JPH01278497A (ja) 1989-11-08
JP2835338B2 JP2835338B2 (ja) 1998-12-14

Family

ID=9364491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1067763A Expired - Lifetime JP2835338B2 (ja) 1988-03-22 1989-03-22 エピタキシアル成長反応器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4961399A (ja)
EP (1) EP0334433B1 (ja)
JP (1) JP2835338B2 (ja)
KR (1) KR0137876B1 (ja)
DE (1) DE68908927T2 (ja)
FR (1) FR2628984B1 (ja)

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