JPH02213477A - 減圧気相成長装置 - Google Patents

減圧気相成長装置

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JPH02213477A JP1034826A JP3482689A JPH02213477A JP H02213477 A JPH02213477 A JP H02213477A JP 1034826 A JP1034826 A JP 1034826A JP 3482689 A JP3482689 A JP 3482689A JP H02213477 A JPH02213477 A JP H02213477A
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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、減圧下で基板表面に薄膜を形成する減圧気相
成長装置に関する。
（従来技術） 第２図は従来の基板直接加熱方式の減圧気相成長装置の
概略図であり、基板４の近傍の部材は全て回転対称形で
ある。
従来のこの装置は、光透過性支持台５の表面上（図では
下方）には、基板４が、反応室１の外部から操作棒１２
０によって上下駆動されるリング状リフター１２上のり
ング状光透過性固定具７を用いて圧接固定されるように
なっている。
そして、光透過性支持台５の後方からランプ６を用いて
、基板４をその裏面からふ（射加熱し、ガス供給部２よ
りは反応ガスを供給して、基板４の表面で化学反応を起
こさせて膜を成長せしめ、未反応ガスと生成ガスを排気
部３から排気する構成になっている。
光透過性支持台５の温度を低温に且つ安定に維持する目
的で、光透過性プレート１０を設けて光透過性支持台５
との間に冷却室８を作り、冷却媒体（水）１１をこの室
８に流すようにしている。
この装置における基板４への′熱の供給は、光透過性支
持台５が上述のように冷却されているため、ランプ６か
らの直接のふく射エネルギーのみによって行なわれるこ
とになる。
基板表面における堆積膜の膜厚、膜質の均一性を左右す
るのは基板４の表面の温度の均一性であるが、基板４へ
安定且つ均一に熱を供給するには、ランプ６の配置−形
状の対称性および後部反射板６０の形状を工夫し、上記
した冷却室８の形状の対称性および冷却媒体１１の導入
・排出の対称性、均一性などを確保しなければならない
。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記従来の装置では、上記全ての条件が理
想的に整ってふく射熱の供給が基板４に対して均一に行
なわれたとしても、基板４を光透過性支持台５に固定す
る光透過性固定具７の周辺では基板４の温度が局部的に
低下するという問題があった。
この問題は、専ら、基板４と光透過性支持台５の間に存
在する大きい温度差と、両者間の熱伝導の不均一によっ
て生じる。
具体的に説明すると、光透過性プレート１０、冷却媒体
（水）１１、光透過性支持台５を透過したランプのふく
射エネルギーによって、基板４だけが加熱されて昇温す
るので、基板４と光透過性支持台５とは、そのままでも
互いは異なった温度となる傾向をもっている。即ち、基
板４が高温、光透過性支持台５が低温になって行くので
あるが、前述のように光透過性支持台５は常時冷却され
ているため、両者の温度差は一層高まり、基板４の成膜
温度を高く設定すればするほどその差は太き（なって、
この温度差は基板４の裏面から光透過性支持台５へ向か
う熱の移動をさらに大きいものにする。
さてこの熱の移動は、専ら、両者の間隙に介在する・ガ
久−を経由する熱伝導と、−両者の直接接触による熱伝
導の二番によって行なわれる。
まず、「介在ガスによる熱伝導」について言えば、基板
４の裏面および光透過性支持台５の表面の、微視的な凹
凸によって生ずる間隙は、一般に１μｍ以下であるため
、気相成長に用いられる通常の圧力範囲では、基板４と
光透過性支持台５の間の介在ガスは分子流の状態にあり
、従って「介在ガスによる熱伝導」の速度は基板４と光
透過性支持台５との「温度差」と「介在ガスの分子数」
との双方に比例するが、これはほぼ基板の全面に対し均
一であると考えられる。
つぎに、基板４と光透過性支持台５０両者間の「接触に
よる熱伝導」の速度について言えば、これは両者間の「
温度差」および「有効接触面積」の双方に比例する。そ
してその「有効接触面積」は、基板４と光透過性支持台
５の間の接触圧力に伴って増大する。
さて、従来装置における光透過性固定具７の近傍で生じ
た基板４の局所的な温度の低下であるが、これは専ら、
光透過性固定具７の圧接力によって、基板４と光透過性
支持台５の接触面積が光透過性固定具７の近傍で特に増
大し、そのため、前記の「接触による熱伝導」による熱
の移動速度がその部分で局所的に高まったことによると
考えられる。
また一方で固定具７の圧接は、固定具７自身と基板４の
間の有効接触面積をも増大させ、基板４から固定具７へ
の熱の移動を増大゛させることとなり、このことも基板
４の固定具７近傍での局所的な温度低下の一因となる。
（発明の目的） 本発明の目的は、上記の問題を解決し、均一な基板の温
度分布を実現し、成膜特性の均一性を実現することので
きる減圧気相成長装置を提供することである。
（問題を解決するための手段） 本発明の装置は、上記目的を達成するために次のように
構成される。
Ｊｉｐち、光透過性材料（ふく射線のエネルギーを吸収
することなく透過させる材料）で作られた支持合、反応
ガスを供給するガス供給部、反応後のガスを排気する排
気部、前記光透過性支持台を透過してそれに支持された
基板をふく耐加熱するランプ、および、光透過性支持台
を強制的に冷却する冷却機構を備え、前記ガス供給部か
ら供給される所定の反応ガスに前記基板の表面で化学反
応を起こさせて薄膜を形成する減圧気相成長装置におい
て、前記基板と前記光透過性支持台とを非接触に保ち、
且つ両者の間隙を、その間隙内の介在ガスの平均自由行
程以下の間隔に保つ構成を採用するものである。
そして、望ましくは、この介在ガスとして不活性ガスを
使用するものである。
（作用） 上記のように構成された減圧気相成長装置においては、
基板は従来通り光透過性支持台の後方からランプのふく
射によって直接加熱されて昇温する。そして冷却されて
いる光透過性支持台と基板とは直接接触するケ所を持た
ないことになるため、基板４から光透過性支持台５への
熱の移動は、専ら「介在ガスによる熱伝導」だけで行な
われることになる。従ってもしこの介在ガスによる熱伝
導が、基板の半径方向に均一に行なわれるならば、基板
の温度分布の均一性はほぼ確保されることになる。
周知のように、この「介在ガスによる熱伝導」は、基板
と光透過性支持台の間の距離がガスの平均自由行程と同
程度かそれ以下のときは、介在ガスが分子流の状態とな
るため、熱の移動速度は温度差とガスの分子数に比例し
て、基板と光透過性支持台の距離（隙間の大きさ）によ
らな（なる。
従って、基板と光透過性支持台の間の間隙に距離の不均
一があってもそれは問題ではなくなり、熱の移動速度に
不均一を生じるおそれはなく、基板の温度分布は均一に
保たれる。
（実施例） 第１図は本発明の実施例の減圧気相成長装置の概略を示
す図であり、第２図と同一の構成部材には同一符号を付
している。
基板４は、第２図の場合同様、表面を下にして、反応室
１の外部から操作棒１２０によって上下駆動されるリン
グ状リフター１２上のリング状光透過性固定具７の上に
軽く載置される。そして、基板４と光透過性支持台５と
は非接触状態に保たれる。その間隙の大きさは、介在ガ
スの平均自由行程と同程度かそれ以下にする。
即ち、例として介在ガスをＡｒとし、その圧力を０．Ｉ
Ｔｏｒｒとするときは、Ａｒ原子の平均自由行程は１ｍ
ｍ程度であるので、基板４と光透過性支持台５の間の間
隔は、その最大間隔部でも約１ｍｍ以下の値をとるよう
に構成される。
この間隙内に置かれる介在ガスは、基板４の裏面への成
膜を防止することを目的として、前述のＡｒガスのよう
なパージガスを使用するのが理想的である。第１図の装
置には図示するように、光透過性支持台５と、光透過性
固定具７および基板４の間の間隙には、パージガスを供
給できる導入口９が設番すられている。このパージガス
には、前述のＡｒの他、Ｈｅ、、Ｎｅなどの不活性ガス
の使用も考えられる。但し、それぞれのガスでその平均
自由行程を計算し、基板４と光透過性支持台５との距離
をそれ以下にする必要がある。
また実施例においては、従来同様基板４は固定具７に載
置されている。この両者の接触によって基板４から固定
具７に熱が逃散するものの、従来のように固定具７は基
板４を圧接していないので、その有効面積は従来に比べ
て圧倒的に小さく、その接触による基板４から固定具７
への熱の移動も従来に比べて圧倒的に小さくなる。従っ
て基板４と固定具７との接触が基板４の温度分布の均一
性を損なうことはない。
基板４の減圧気相成長処理方法は従来と全く同様であっ
て、後方のランプ６からのふく射エネルギーによって基
板４は加熱され、ガス供給部２より反応ガスが供給され
て基板４の表面に膜が成長する。未反応ガスおよび生成
ガスは排気部３より排気される。光透過性支持台５の温
度を低温に安定に保持する目的で冷却室８、冷却媒体１
１にょる冷却が行なわれるのは従来同様である。
本実施例の装置によって、従来のように光透過性固定具
７の周辺部で基板の温度が局所的に低下するという不具
合がなくなり、極めて均一な基板４温度分布が得られる
ようになった。
１・・・反応室、２・・・ガス供給口、３・・・ガス排
気口、４・・・基板、５・・・光透過性支持台、６・・
・ランプ、７・・・光透過性固定具、８・・・冷却室、
９・・・パージガス導入口、 １０・・・光透過性プレート、１１・・・冷却媒体。
本発明の装置では、副次的効果として、基板４と光透過
性支持台５の接触がなくなったために、熱の移動が少な
くなり、基板４の加熱の効率が格段に向上した。
特許出願人　日電アネルバ株式会社 （発明の効果） 本発明の減圧気相成長装置によれば、均一な基板温度分
布が得られ、気相成長膜の均一性が確保される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の減圧気相成長装置の概略図。 第２図は従来の減圧気相成長装置の概略図。 ２、発明の名称　　　減圧気相成長装置３、補正により
増加する請求項の数　　０４、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都府中市四谷５−８−１ ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 明細書の第１０頁９行目の「有効面積」を「有効接触面
積」と補正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光透過性材料で作られた支持台、反応ガスを供給
    するガス供給部、反応後のガスを排気する排気部、前記
    光透過性支持台を透過してそれに支持された基板をふく
    射加熱するランプ、および、光透過性支持台を強制的に
    冷却する冷却機構を備え、前記ガス供給部から供給され
    る所定の反応ガスに前記基板の表面で化学反応を起こさ
    せて薄膜を形成する減圧気相成長装置において、前記基
    板と前記光透過性支持台とを非接触に保ち、且つ両者の
    間隙を、その間隙内の介在ガスの平均自由行程以下の間
    隔に保ったことを特徴とする減圧気相成長装置。
  2. （２）前記介在ガスとして不活性ガスを使用することを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の減圧気相成長装
    置。
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