JPH02281731A - 気相反応装置 - Google Patents

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〕 本発明はウェハ等の試料上に成膜し、また試料表面をエ
ツチングするのに用いる気相反応装置に関する。

〔従来技術〕

第３図は一般的な気相反応装置の模式的断面図であり、
ベース４０上に気密封止可能に設置したペルジャー４１
内に、円盤形のサセプタ４３を前記ベース４０を通して
ペルジャー４１内に導入した回転軸４７の上端部に固定
して水平に配置し、またペルジャー４１上に赤外線ラン
プ等の加熱ランプ４４を配置して構成しである。

而して例えばシリコン膜を形成する場合はサセプタ４３
上にウェハＷを載置し、ペルジャー４１の頂部中央に開
口しである導入口４１ａから、先ず水素をキャリアガス
として導入し、ベース４０に開口しである排出口４１ｂ
から排気する。次にサセプタ４３を水平回転させつつ加
熱ランプ４４にてサセプタ４３及びウェハＷを所定温度
に加熱した後、導入口４１ａからシラン（ＳｉＨｎ）を
含む水素キャリアガスを導入すると、シランが分解して
ウェハＷ上にシリコンが付着堆積せしめられ、成膜が行
われることとなる。

ところでこのような気相反応装置にあってはシラン等の
反応ガスをペルジャー４１の頂部中央から導入するため
、ペルジャー４１内におけるサセブタ４３上の反応ガス
濃度は、ペルジャー４１内の中央部で高く、周縁部に向
かうに従って低下する傾向があり、ペルジャー４１内の
軸中心口りにサセプタ４３を回転させた場合は、ウェハ
Ｗ上における膜厚にサセプタ４３の回転中心寄りに位置
している部分と、回転中心から離れて位置している部分
とでばらつきが生じるのを避けることが出来ないという
欠点があった。

この対策として、近年にあってはサセプタを反応炉内で
公転させつつ自転させる、所謂遊星運動を行わせ、膜厚
の均一化を図る技術が提案されている（特開昭６２−２
７７７３１号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような技術にあってはペルジャー内における反応ガ
ス濃度分布に若干のばらつきが存在しても膜厚の均一化
を達成し得る効果がある反面、ヘルジャー内の気密保持
のためサセプタを公転させつつ自転させるための駆動伝
動機構等もペルジャー内に設ける必要がある。しかし駆
動伝動機構の部品は通常ステンレス鋼製であるが反応ガ
スと接触すると腐食され、またギア相互の摩耗等により
生じた粉塵、所謂パーティクルがウェハＷ表面に付着し
、ウェハＷが汚染されて製品品質を低下させ、品質にば
らつきを生ぜしめる等の問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは駆動伝動機構の腐食を防止し、また
駆動伝動部分から生じる粉塵等のパーティクルが試料面
に付着するのを防止し得るようにした気相反応装置を提
供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る気相反応装置は、サセプタを公転させる軸
に、反応炉内をサセプタの設置域と、公転、自転のため
の駆動伝動機構の設置域とに仕切る区画壁を設け、炉壁
と前記区画壁との対向部分の一方に突条を設け、また他
方に前記突条に対向して気体を吹出す吹出口を開口させ
る。

〔作用〕

本発明にあってはこれによって、反応炉内における駆動
伝動機構の設置域とサセプタの設置域との相互間の気体
、微粒子の通流を抑制し得る。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明装置の模式的縦断面図であり、
図中１は反応炉、２は回転テーブル、３はサセプタ、４
は加熱ランプを示している。

反応炉１は中空円筒形に形成され、本体部１ａ（！：蓋
部１ｂとからなり、蓋部１ｂは本体部１ａに対し気密状
態に装着し得るようになっている。反応炉ｌ内にはその
中心部に反応炉１の本体部１ａの下部壁を、磁性流体シ
ール部材５ａを用いて気密状態に貫通して回転軸５の上
端部が突き出されており、その上端部には反応炉１内を
蓋部１ｂの直下で上、下に仕切る、直径が反応炉１の内
径よりも僅かに小さい円板形の区画壁６が水平に固定さ
れ、該区画壁６にて反応炉１内が回転テーブル２、サセ
プタ３の設置域Ａと、サセプタ３を公転及び自転させる
駆動伝動機構の設置域Ｂとに区分されている。また回転
軸５の下端には反応炉１の外部においてモータＭが連繋
せしめられており、モータＭの駆動によって区画壁６が
回転せしめられるようになっている。

区画壁６の上面中央には軸７が立設されており、その上
端には回転テーブル２の下部中心を固定しである。

回転テーブル２は円板形に形成され、その周方向に略等
間隔を隔てた複数個所に夫々回転中心から等しい距離を
隔てた位置を回転中心とするサセプタ３が回転テーブル
２と同一平面内で回転するよう嵌め込み支持されている
。各サセプタ３の下面中央には前記区画壁６を上下方向
に貫通させた状態で軸支されている軸８の上端部が固定
されており、また軸８の下端部には夫々ギア８ａが固定
され、各ギア８ａを区画壁６下の反応炉１の底壁に軸５
と同心状に固定したリングギアｌＯに噛合せしめである
。モータＭにより軸５が回転せしめられると区画壁６１
回転テーブル２が回転軸５回りに回転せしめられ、区画
壁６に軸支されている軸８も回転軸５回りに公転するが
軸８はギア８ａを介してリングギア１０と噛合している
ため、軸８、換言すればサセプタ３は回転軸５回りに公
転しつつ軸８回りに自転せしめられることとなる。

反応炉１の内周壁と対向する区画壁６の外周面にはその
厚さ方向の略中夫に全周にわたって断面三角形をなす突
条６ａが炉壁側に向けて突出せしめてあり、またこれと
対向する反応炉１の本体部１ａの内周壁には断面三角形
をなす■溝１ｃが全周にわたって前記突条６ａと対向さ
せて形成しである。

この■溝１ｃ内にはその周方向の複数個所にＨ２ガス等
のパージガスの吹出口１ｄが開口せしめてあり、各吹出
口１ｄから吹き出されたパージガスは突条６ａによって
設置域Ａ、Ｂ側に分かれて分流し、設置域Ａ内の反応ガ
スが設置域Ｂ側へ、また設置域Ｂ内のパーティクルが設
置域Ａ側に侵入するのを防止するようになっている。

その地図中１４は反応ガス等の給気口、１５．１６は排
気口である。給気口１４は反応炉ｌの蓋部１ｂにおける
頂部中央に開口せしめられ、また排気口Ｉ５は反応炉１
の本体部１ａにおける底壁に開口せしめられ、更に排気
口１６は回転円板の上面に近接して本体部１ａの周壁に
開口せしめられている。

而してこのような本発明装置にあってはウェハＷを各サ
セプタ３上に載置した後反応炉１の蓋部１ｂを装着し、
従来と同様に先ず給気口１４．　ｌｄから反応炉１内に
Ｉｆ、ガスを導入しつつ、排気口１５．１６を通じて排
気し、反応炉ｌの内部を所定の圧力に維持する。この状
態でモータＭを駆動すると回転軸５によって回転テーブ
ル２及びサセプタ３が回転し、同時にサセプタ３は軸８
回りに自転する。

加熱ランプ４を点灯し、回転テーブル２．サセプタ３を
所定温度に加熱した後、給気口１４を通じて反応ガスを
導入すると反応ガスは回転テーブル２上を中央部から外
側に向けて放射状に流れる間に分解され、ウェハＷ上に
堆積し、成膜が行われることとなる。

なお、この間給気口１４．　ｌｄからは１１２ガスの供
給を、また排気口１５．１６からは排気を継続的に行う
。

給気口１ｄから供給されたＨ２ガスは突条６ａにて分岐
されて、一部はサセプタ設置域Ａ側に、また他部は駆動
伝動機構の設置域Ｂ　ｇＩｊに分流し、サセプタ設置域
Ａ内の反応ガスが駆動伝動機構設置域Ｂへ、また逆に駆
動伝動機構の設置域Ｂ内で生じたパーティクルがサセプ
タの設置域Ａへ侵入するのを確実に防止し得ることとな
る。

第２図は本発明の他の実施例を示す模式的縦断面図であ
り、図中２１は反応炉、２２は回転テーブル、２３はサ
セプタ、２４は加熱ランプを示している。反応炉２１は
中空の円筒形に形成され、本体部２１ａと蓋部２１ｂと
からなり、蓋部２１ｂは本体部２１ａに対し気密状態に
装着し得るようになっている。反応炉２１内の下部には
磁性流体シール部材２５が設置され、またこの磁性流体
シール部材２５上に区画壁部材２６が同心状に設置され
ている。区画壁部材２６の下面中央にはここに上端を固
定した回転軸２７の下端が反応炉２１の底壁を通して外
部に突き出すよう立設されており、この下端部にモータ
Ｍを連繋せしめ、該モータＭの駆動によって磁性流体シ
ール部材２５の外輪部２５ｂ及び区画壁部材２６が一体
的に回転せしめられるようになっている。区画壁部材２
６は上端を閉鎖した円筒形に形成されており、その上面
中央には回転軸２７が立設され、該回転軸２７の上端に
回転テーブル２２が同心状に固定されている。

磁性流体シール部材２５は支持筒３７に固定した内輪２
５ａとこれに軸受２５ｄ及び磁性流体２５ｅを介在させ
て軸支した外輪２５ｂとからなり、外輪２５ｂは内輪２
５ａ回りに気密状態で回転し得るようになっている。

回転テーブル２２は、その周方向の複数個所にサセプタ
２３が夫々回転軸２７に対して同心状に配設され、夫々
回転テーブル２２に対し同一平面上で回転し得るよう嵌
め込み支持されている。各サセプタ２３の下面中央には
自転のための軸２８が夫々固定されており、各軸２８は
区画壁部材２６を貫通して区画壁部材２６の下面に固定
しである磁性流体シール部材２９に軸支したギア３０の
軸３０ａに連結しである。

磁性流体シール部材２９にはギア３０の軸３０ａをこれ
との間に軸受及び磁性流体（いずれも図示せず）を介在
させて気密状態で相対回転可能に軸支されている。各ギ
ア３０は反応炉２１の底壁に回転軸と同石状に立設した
支持筒３１の上端部に固定しである固定ギア３２に噛合
せしめられており、回転軸２７が回転せしめられたとき
これに伴う回転テーブル２２及び区画壁部材２６の回転
に伴ってギア３０が固定ギア３２回りに回転する結果、
各サセプタ２３が自転せしめられるようになっている。

区画壁部材２６の上部壁２６ａ及び側周壁２６ｂには石
英製カバー２６ｃが外嵌固定せしめてあり、このカバー
２６ｃにおける側周部外面には全周にわたって、断面三
角形状をなす突条２６ｄが形成され、またこの突条２６
ｄと対向する反応炉２１の側周壁内面には多数の給気口
２１ｄが開口せしめられており、各給気口２１ｄから噴
出されたガス（主にＨ２ガス）は突条２６ｄによって上
、下に２分岐され、上方に分岐されたガスは反応炉２１
の蓋部２１ｂに開口した排気口２１ｅから、また下方に
分岐されたガスは反応炉２Ｉの底壁開口した排気口１５
から夫々排出されるようになっている。

一方この磁性流体シール部材２９内に挿入されているギ
ア３０の軸３０ａの直径は内輪２９ａの直径よりも小さ
く形成してあり、また軸長方向の中間部外周には断面三
角形状の突条２８ａを全周にわたって形成し、この突条
２８ａと対向する磁性流体シール部材２９には給気口２
９ａを開口してあり、ここから吹き出したガスを突条２
８ａにて上、下方向に二分岐するようにしである。上方
に分岐されたガスは、区画壁部材２６の上方に流出し、
排気口２１ｅから排出され、また下方に分岐されたガス
は、ギア３０の軸３０ａ内に開口した排気口２９ｂから
排出されるようになっている。

なお、前記給気口２９ａには給気管３５の一端が連結さ
れ、その他端は磁性シール部材２５の外輪２５ｂ及び内
輪２５ａ及び反応炉２１の底壁を通して外部に導出され
ており、また排気口２９ｂにも排気管３６の一端が連結
され、その他端は磁性流体シール部材２５の外輪２５ｂ
、内輪２５ａ及び反応炉２１の底壁を通して外部に導出
されている。

而してこのような実施例にあっては、モータＭを駆動し
、回転テーブル２２を回転させ、各サセプタ２３を回転
軸回りに公転させつつ軸回りに自転せしめ、加熱ランプ
２４にて所定温度に迄加熱した後、給気口２１ｆから反
応ガスを供給し、各サセプタ２３上の試料Ｓ上に成膜を
行う。余剰のガスは排気口２１ｅから排出する。また各
給気口２１ｄ、　２９ａから吹き出されたパージガスは
各突条２６ｄ、　２８ａに向けて噴出し、パージガスを
上、下に分岐し、上方に分岐したガスは反応炉２１と区
画壁部材２６との炉壁との隙間を通じて領域Ａ内に導き
、余剰ガスと共に排気口２１ｅから排出する。また下方
に分岐したガスは反応炉２１と区画壁部材２６．磁性流
体シール部材２５との管の隙間を通じて反応炉２１の下
方に導き排気口１５から外部に排出する。

これによってサセプタの設置域Ａと駆動伝動機構の設置
域Ｂとの間での反応ガス、パーティクルの通流が効果的
に抑制されることとなる。

〔効果〕

以上の如く本発明装置にあってはサセプタ設置域と駆動
伝動機構の設置域とを区画壁にて区分すると共にこの区
画壁と対向壁との管の一方に突条を、他方にパージガス
の吹出口を設け、パージガスを分岐して反応ガス、パー
ティクルの侵入を防止するから、反応ガスが駆動伝動機
構を腐食するのを防止し得ることは勿論、摩耗により発
生する粉塵等が浮遊してサセプタ領域に侵入し、試料に
付着するのを効果的に抑制し得ることとなって、装置寿
命の大幅な延命が図れることは勿論、製品品質を高め得
、品質のばらつきも少ないなど本発明は優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の模式図、第２図は本発明の他の実
施例を示す模式図、第３図は一般的な気相反応装置の模
式図である。 １・・・反応炉　２・・・回転テーブル　３・・・サセ
プタ４・・・加熱ランプ　５・・・軸　６・・・区画壁
　７，８・・・軸持　許　出願人　　住友金属工業株式
会社代理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫図 弔 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料を載置すべきサセプタを反応炉内に公転させつ
   つ自転するよう配設した気相反応装置において、 前記サセプタを公転させる軸に、反応炉内 をサセプタの設置域と、公転、自転のための駆動伝動機
   構の設置域とに仕切る区画壁を設け、炉壁と前記区画壁
   との対向部分の一方に突条を設け、また他方に前記突条
   に対向して気体を吹出す吹出口を開口させたことを特徴
   とする気相反応装置。