JPH0316122A - 気相成長装置 - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
に用いられる気相成長装置に関する。
半導体を製造する従来の気相成長装置は、例えば第9図
に示すように構成されている。
レート100上に気密状態で固着された反応炉101内
に、結晶基板102を載置するサセプタ103と、サセ
プタ103を着脱自在に支持する回転軸104と、結晶
基板102及びサセプタ103を加熱するヒータ105
が配設されている。
等)を供給する給気口101aが形成され、下部には反
応炉101内の未反応ガスを排出する排気口101bが
形成されている。回転軸104は、ベースプレート10
0を貫通して真空シール輔受106(例えばマグネット
カップリングタイプ軸受)により気密状態で回転自在に
輔支されている。また、回転軸104の下部にはプーリ
107が接続されており、このプーり107には、ベル
ト108、プーり109を介してモータ110が連結さ
れている。ヒータ105は、サセプタ103の下方で回
転軸104の周囲に配設されている。
セプタ103上に載置された結晶基板102をヒータ1
05の加熱によって所定温度に上昇させて、給気口10
1aから反応炉101内に原料ガス(例えば、As H
3 、PH3等)をキャリャガス(例えば、H2等)と
共に供給し、結晶基板102上に化合物半導体の膜を気
相戊長させる。この時、モータ110を駆動しブーリ1
09、ベルト108を介して連結されているブーり10
7、回転軸104に回転動力を伝達して、サセプタ10
3を回転させる。そして、反応炉101内の残留ガスを
排気口10lbからロータリポンプ(不図示)により排
気する。
得られる化合物半導体の膜の厚さは、均一な性能の半導
体を得るために高情度な均一性が要求される。この結晶
膜の均一性は気相成長を行う時の結晶基板の温度分布に
負うところが大きく、結晶基板の温度分布の均一性を図
ることは、均一性の良い結晶膜を得るために欠かせない
条件の一つである。
基仮102を載置するサセプタ103は回転軸104で
その中央部が支持されているので、サセプタ103を加
熱するヒータ105は、サセプタ103の下方で回転軸
104の周囲に配置されている。このため、サセプタ1
03の周辺部と、回転軸104で支持される中央部の温
度分布の均一化が困難であった。
善するためにサセプタ103を高速回転( 1 0 0
0 rpa+以上)させる場合、サセプタ1o3の均
一な温度分布を得るために、サセプタ103の下方に配
置されるヒータ105の占める面積を太き《して回転軸
104の径を細くすると、回転軸104の固有振動数が
低くなって、運転時(気相成長時)の回転数の範囲に入
る。このため、運転時(気相成長時)にサセプタ103
に振動が発生して、サセプタ103に載置される結晶基
板102が動いたり、結晶基板102が割れ易いガリウ
ムヒ素(Ga AS )等であれば損傷が発生する恐れ
があり、また、大型のサセプタ103を有する気相成長
装置の場合では、回転軸104の剛性不足等により回転
性能が損なわれる恐れがある。
の上部の周囲にヒータ105が配設されているので、回
転ITo 1 0 4も輻射や伝熱によって温度が上昇
し、更に回転軸104を回転駆動す真空シール軸受10
6の軸受けも熱が伝達されることによって温度が上昇す
る。真空シール軸受1o6の軸受けの温度が上昇すると
、軸受けの潤滑油の潤滑不良等によって回転不良が生じ
易くなり、回転軸104の円滑な回転性能が得られなく
なって、均一な厚みの結晶膜が得られなくなる。
、品質は成長温度に依存するところが多い。よって、結
晶基板102を載置したサセプタ103の加熱中の温度
を正確に測定して温度制御する必要がある。
3を均一に加熱することができず、また、回転袖104
の輔受けの熱による影響で回転不良が生じ、また、サセ
プタ103の加熱時の温度測定を正確に行うことができ
なかったので、均一な厚みの結晶膜を得ることが難しか
った。
段によって加熱されるサセプタの温度分布を均一にし、
また、回転軸を円滑に回転させ、更に、加熱されるサセ
プタの温度を正確に測定して、均一性の良い結晶膜が得
られるようにした気相成長装置を提供しようとするもの
である。
給される反応炉内に、結晶基板を載置するサセプタと、
該サセプタを回転自在に支持する駆動手段を連結した回
転軸と、前記サセプタを加熱する加熱手段とを具備した
気相成長装置において、前記加熱手段を、前記サセプタ
あるいは回転軸の少なくとも一方の内部に形成した空間
に配設したことを特徴としている。
駆動手段より上方に位置する前記回転軸を、少なくとも
2分割しその分割面相互の接触面積が小さくなるように
して接合したことを特徴としている。
手段の前記サセプタに対して反対側の位置に反射板を配
設したことを特徴としている。
設けたことを特徴としている。
とも一方の内部に形成した空間に、前記サセプタの加熱
温度を測定する熱電対を配設すると共に、前記サセプタ
に前記熱電対の先端側が押入される押入部を形成したこ
とを特徴としている。
一方の内容に形成した空間に、加熱手段を配設したこと
により、サセプタ全域を均一に加熱することができ、均
一な結晶膜を得ることができる。
ことにより、回転軸の軸受けの温度上昇を抑えられ、円
滑な高速回転が可能となるので、均一な厚みの結晶膜を
得ることができる。
熱温度を正確に測定することができるので、サセプタの
加熱温度を原料ガスの反応温度に正確に合せることがで
き、良質な結晶膜を得ることができる。
。
断面図である。この図に示すように、ペースプレート1
上に気密状態で固着された反応炉2内には、結晶基板3
を載置する川板状のサセプタ4と、サセプタ4を着脱自
在に支持する筒状の回転軸5と、結晶基板3及びサセプ
タ4を加熱する渦巻き状のヒータ6が配設されている。
を供給する給気口2aが形成され、下部には反応炉2内
の未反応ガスをυl出するIJI一気口2bが形成され
ている。
4の径と略同径の筒状に形成されており、ベースプレー
ト1に貫通している回転軸5の下側は、ベースプレート
1と固定フランジ7間に設けた真空シール軸受8の玉軸
受9a,9bで回転自在に支持されている。サセプタ4
と回転軸5の上部5aの間に形成される空間10には、
中空の支持軸11で支持されたヒータ6が配設されてい
る。
内側には、ヒータ6に接続される一対の電極1 2a
, 1 2bが配設され、下端部で絶縁気密シール2
1を介し外部に貫通している。
れ下部が固定フランジ7に固着されて回転軸5の外周に
配設される軸受ハウジング13と、軸受ハウジング13
の内周側に設゛けた回転軸5を回転自在に支持する玉軸
受9a.9bと、回転軸5に固着した複数の磁気カップ
リング従動リング14と、軸受ハウジング13の外周側
に玉軸受15a,15bを介して回転自在に設けたプー
り16と、プーり16の内側に磁気カップリング従動リ
ング14と対向して設けた磁気カップリング回転リング
17とから成る気密軸−受で構或されている。対向する
磁気カップリング従動リング14と磁気カップリング回
転リング17は、互いの磁力により吸引力が働くように
配置されている。ブ−リ16には、ベルト18、プーり
19を介してモータ20が連結されており、モータ20
の駆動によって、プーり19、ベルト18を介してプー
リ16、磁気カップリング回転リング17が回転し、磁
気カップリング回転リング17の磁力によって磁気カッ
プリング従動リング14、回転?III 5が一体に回
転する。
に配役される真空シール軸受8は省略されている。支持
軸11内には、上部に上端栓22と気密栓23が配設さ
れ、下部に気密栓24と下端栓25が配設されており、
気密栓23.24の間には、絶縁体26で被覆された電
極12a,12bをその内側に隙間27を設けて通した
管28a,28bが嵌着されている。上端栓22は耐熱
性の絶縁材で形成されている。下端栓25の下部には、
絶縁管29を介装した抑え板30がボルト31a,31
bで固着されており、下端栓25と絶縁管29間に設け
たOリング32で、電極12a,12bの下部が下端栓
25、絶縁管2つ、押え板30に気密状態に挿通されて
いる。
、ねじ33a,33bで固着された導体部材34a,3
4bが配設されおり、電極12a,12b,導体部材3
4 a,34 bを介してヒータ6に通電される。
35が形成され、また、気密栓24と下端栓25間には
、パージガスが供給されるバージガス室36が形成され
ている。バージガス室36は、電極1 2a , 1
2bと管28a,28b間の隙間27を通してヒータ
6が配設されている空間10に連通している。また、支
持軸11の外周面には、冷却室35に連通した給水管3
7と、パージガス室36に連通したパージガス供給管3
8が配設され、冷却室35の略中央部には排水管39が
配設されており、排水管3つは気密栓24、下端栓25
及び押え仮30に嵌着されている。
気密栓23,24、管27a;27b,排水管39のそ
れぞれの接合部は気密溶接で接合され、電鴫1 2a
, 1 2bの下部と下端栓25は絶縁状態で気密に
接合されている。
る。電極12a,12bの下部に接続した電源(不図示
)から電極1 2a , 1 2b ,導体部材34
a,34bを通してヒータ6に通電し、反応炉2内を加
熱してサセプタ4に載置した結晶基板3の温度を所定温
度まで上昇させる。そして、パージガス供給管38から
パージガス(例えばH2)を、バージガス室36、隙間
27を通してヒータ6が配設されている空間10に供給
すると共に、給気口2aから反応炉2内に原料ガス(例
えば、AS H3 、PH3等)をキャリャガス(例え
ば、H2 )と共に供給して、結晶基板3上に化合物半
導体の膜を気相戊長形成させる。この時、モータ20を
駆動しブーり19、ベルト18を介して連結されている
プーり16に回転動力を伝達して回転させる。プーり1
6が回転するとその内側に設けた磁気カップリング回転
リング17が回転し、更に、磁力による吸引力で回転軸
5に設けた磁気カップリング従動リング14も一体に回
転して、サセプタを回転させる。そして、反応炉2内の
残留ガスを排気口2bからロータリボンプ(不図示)に
より排気する。
水を供給し排水管3つから排出して循環させることによ
り、ヒータ6の放熱、負荷電流等によって高温になる電
極1 2a . 1 2bを空間10に流れるパージ
ガスを介し伝導で効率よく冷却することができる。
8a,28b間に設けた隙間27を通してヒータ6を配
設した空間10にバージガスを供給したが、第3図(a
).(Ls)に示すように、電極1 2a , 1
2bと管28a,28b間に設けた隙間27の下部に0
リング40a,40bを取付けて隙間27を密封する。
とヒータ6を配設した空間10に連通して配設し、管4
1を通してパージガスを、ヒータ6を配設した空間10
に供給し、Oリング40a,40bで密封した隙間27
にフッ素系オイルを充填しても良い。
2a,12bの外周に設けた管28a,28bを外して
、電極12a,12bと気密栓23、24間に絶縁気密
シール42a,42bを取付ける。そして、バージガス
導入用の管43をバージガス室36とヒータ6を配設し
た空間10に連通して配設し、管43を通してパージガ
スを、ヒータ6を配設した空間10に供給しても良い。
用いたがランプ加熱でも良く、また、真空シール軸受は
磁気カップリング以外にも、磁性流体シール、または合
或樹脂等で構或されるシール構造でも良い。また、真空
シール軸受を複数個配設することも可能である。また、
加熱手段は、サセプタ4内或いは回転軸5内の少なくと
も一方の内部に配設されていれば良い。
装置を示す断面図である。
から成る円板状の反射板50が、ヒータ6とその下方に
ある導体部材34 a,34b間に位置するようにして
取付けられている。また、回転軸5は上部5aと中間部
5bと下部5Cに3分割されており、サセプタ4を支持
する上部5aはサセプタ4の径と略同径の筒状に形成さ
れ、ベースプレート1に貫通し上部5aより小径の下部
5Cは、ベースプレート1と固定フランジ7間に設けた
真空シール軸受8の玉軸受9a,9bで回転自在に支持
されている。回転軸5の上部5aと下部5Cは、ヒータ
6の下方に位置する中間部5bで連結されている。
bは、第6図に示すように、モリブデン等から成る小径
のスベーサ51を介在してビス52で接合されており、
それぞれ接合される相互の接触面積が小さくなるように
している。
る真空シール軸受8の構成等)および動作は、前記第1
図、第2図に示した第1実施例と同様である。
に対して反対側の位置に反射板50を設けたことにより
、ヒータ6から下方(回転軸5側)に幅射される熱が反
射板50で上方(サセプタ4側)に反射されるので、回
転軸5の加熱が低減される。また、回転軸5を上部5a
と中間部5bと下部5Cに分割して、各接合面の接触面
積が小さくなるようにスベーサ51を介在して接合した
ことにより、ヒータ6で回転軸5が加熱されても各接合
面で熱の伝達が低減される。
回転軸5を回転駆動する真空シール輔受8の玉軸受9a
,9bの熱伝導による温度上冑も抑えられるので、玉軸
受9a,9bの潤滑浦の潤滑不良等が防止され、回転軸
5の潤滑な回転性能が得られる。
2分割あるいは4分割以上にして接合しても良く、また
、各接合面の間に介在したスペーサ51はモリブデン以
外にも例えば熱伝導串の小さい部材で形成しても良い。
す断面図である。
グ13の上部に、回転軸5の外周を囲むようにして内部
に冷却水路70aを形成した環状の冷却筒70が配設さ
れている。冷却筒70の下部には、冷却水水路70aに
冷却水を供給、排出する不図示の供給管と俳出管が取付
けられており、冷却水水路70a内を冷却水が循環され
る。
には、それぞれの下部からハージガス(例えばH2)が
不図示のパージガス供給口より供給される。
動する真空シール輔受8の構成等)および動作は、前記
第1図、第2図に示した免1実施例と同様である。
を加熱する際に回転軸5が輻月1や伝熱によって加熱さ
れても回転軸5の外側に設けた冷却筒70で回転軸5を
冷却することができ、更に回転軸5と冷却筒70間の空
間71に下方から流れているパージガス(例えばH2)
によっても回転?111 5が冷却されるので、回転軸
5の温度上昇を抑えることができる。
り、回転軸5を回転駆動する真空シール軸受8の玉輔受
9a,9bの熱伝導による温度上昇も抑えられるので、
玉軸受9a,9bの潤滑浦の潤滑不良等が防止され、回
転軸5の円滑な回転性能が得られる。
受ハウジング13の上部に設けたが、冷J511筒70
を例えばベースプレート1に設けても良く、また、他の
冷却手段として回転軸5の外周に直径方向にフィンを設
けても良い。
面図である。
60が嵌合されており、この絶縁体60にはサセプタ6
を支持する導体部材34a,34bに接続される電極1
2a,12bが挿通されている。
を測定する熱電対61が挿通されており、熱電対61の
先端側(温度δP1定部)は、ヒータ6に形成した穴6
aを通してサセプタ4に形成した挿入部4a内に配置さ
れている。サセプタ4に形成した押入部4aは、ヒータ
6に形成した穴6aの中に位置しているので、熱電対6
1はヒータ6の放射熱による影響が小さくなり、また、
挿入部4aと熱電対61間は、サセプタ4が回転したと
きに熱電対61が神人部4に接触しないように適当な間
隙が形成されている。
12a.12b,熱電対16がそれぞれ挿通される穴6
0a.60b,60cを通してバージガス(例えばH2
)が導入され、熱電対6lの周囲にはモリブデン等から
なる保護筒62が配設されている。保護筒62の下部は
絶縁体6oの穴60cに固着されており、熱電対61と
保護筒62間には熱電対61の周囲に沿ってバージガス
が流れる流路63が形成されている。
る真空シール輔受8の構或等)および動作は、前記第1
図、第2図に示した第↑実施例と同様である。
温度測定部)がサセプタ4に形成した挿入部4aに配置
されているので、ヒータ6の放射熱の影響が小さくなり
、サセプタ4の加熱温度を正確に測定することができる
。
スが流れることにより、反応炉2内の圧力変動等によっ
て回転軸5の内部に原料ガスが流入した場合でも、原料
ガスが熱電対61と直接触れることかないので、熱電対
61の披覆伺の腐食を防止することができる。よって、
熱電対61の被覆材の腐食による微量なリークが発生す
ることもないので、微量の酸素(空気)が反応炉2に流
入することもなく、良質な結晶膜を得ることかできる。
筒62内に配置されているので、ヒータ6の放射熱を直
接受けることが少なくなり、熱電対61のiff材の熱
による劣化を防止することができる。
によれば、サセプタ上に載置される桔晶是板を加熱する
加熱手段を、サセプタとサセプタを支持する回転軸内に
形成した空間に設けたことにより、サセプタの全面を均
一に加熱することができるので、結晶基板の温度分布が
均一になり、均一性の良い結晶膜を得ることができる。
紬の径を太くして剛性を高くすることかできる。従って
、回転軸の固有振動数を高くすることができるので、運
転時(気相成長時)にサセプタに共娠による振動′の発
生が防止され、桔晶基板を安定してサセプタ上に載置す
ることができる。
タの加熱時にサセプタを回転自作に支持する回転中市の
温度上刃を抑えることができる。従って、輔受の潤滑油
の潤滑不良等が防止されるので、II+滑な高速回転が
可能となり、均一な厚みの拮晶膜を得ることができる。
熱温度を正確に測定することができるので、サセプタの
加熱温度を原14ガスの反応温度に1[確に合わせるこ
とが可能となり、良質な結晶膜を得ることができる。
す断面図、第2図は、同気相成長装置の支持軸を示す断
面図、第3図(a),(b)及び第4図(a),(b)
は、それぞれ本発明の他の実施例に係る気相成長装置の
支持軸を示す断面図、第5図は、本発明の第2実施例に
係る気相成長装置を示す断面図、第6図は、同気相成長
装置の要部を示す拡大断面図、第7図は、本発明の第3
実施例に係る気相成長装置を示す断面図、第8図は、本
発明の第4実施例にかかる気I[1成長装置の要部を示
す拡大断面図、第9図は、従来の気…成長装置を示す断
面図である。 1・・ベースプレート 2・・・反応炉3・・・粘
品基板 4・・・サセプタ4a・・・挿入部
5・・・回転軸5a・・・上部
5b・・・中間部5C・・・下部 6
・・・ヒータ8・・・真空シール軸受 10・・・
空間11・・・支持軸 1 2a , 1
2b・・・電極14・・・磁気カップリング従動リン
グ16・・・ブーリ 17・・・磁気カップリング回転リング20・・・モー
タ 22・・・上端栓23 27 39 61 63 24・・・気密栓 ・・隙間 ・・排水管 ・・熱電対 ・・流路 25・・下端栓 28a ,28b −・・管 50・・・反射阪 62・・保護筒 70・・・冷却筒
Claims (8)
- (1)原料ガスが供給される反応炉内に、結晶基板を載
置するサセプタと、該サセプタを回転自在に支持する駆
動手段を連結した回転軸と、前記サセプタを加熱する加
熱手段とを具備した気相成長装において、前記加熱手段
を、前記サセプタあるいは回転軸の少なくとも一方の内
部に形成した空間に配設したことを特徴とする気相成長
装置。 - (2)前記駆動手段は、前記回転軸を気密状態で回転さ
せる真空シール軸受であることを特徴とする請求項(1
)記載の気相成長装置。 - (3)前記回転軸を筒状に形成し、その中に前記加熱手
段を支持する中空の支持軸を配設して、前記支持軸内に
前記加熱手段に接続される電極を配設すると共に、前記
支持軸内に前記電極を冷却する冷却媒体を注入すること
を特徴とする請求項(1)記載の気相成長装置。 - (4)連結した駆動手段より上方に位置する前記回転軸
を、少なくとも2分割しその分割面相互の接触面積が小
さくなるようにして接合したことを特徴とする請求項(
1)記載の気相成長装置。 - (5)前記加熱手段の前記サセプタに対して反対側の位
置に反射板を配設したことを特徴とする請求項(1)記
載の気相成長装置。 - (6)前記回転軸を冷却する冷却手段を設けたことを特
徴とする請求項(1)記載の気相成長装置。 - (7)前記サセプタあるいは回転軸の少なくとも一方の
内部に形成した空間に、前記サセプタの加熱温度を測定
する熱電対を配設すると共に、前記サセプタに前記熱電
対の先端側が挿入される挿入部を形成したことを特徴と
する請求項(1)記載の気相成長装置。 - (8)前記熱電対の周囲に沿ってパージガスが流れる流
路を形成したことを特徴とする請求項(7)記載の気相
成長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6514190A JP2966025B2 (ja) | 1989-03-15 | 1990-03-15 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1-60825 | 1989-03-15 | ||
JP6082589 | 1989-03-15 | ||
JP6514190A JP2966025B2 (ja) | 1989-03-15 | 1990-03-15 | 気相成長装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0316122A true JPH0316122A (ja) | 1991-01-24 |
JP2966025B2 JP2966025B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=26401881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6514190A Expired - Lifetime JP2966025B2 (ja) | 1989-03-15 | 1990-03-15 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2966025B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018182122A (ja) * | 2017-04-17 | 2018-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | 成膜装置 |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP6514190A patent/JP2966025B2/ja not_active Expired - Lifetime
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US7842160B2 (en) | 2003-04-18 | 2010-11-30 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Semiconductor producing device and semiconductor device producing method |
US8906161B2 (en) | 2003-04-18 | 2014-12-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Semiconductor producing device and semiconductor device producing method |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2966025B2 (ja) | 1999-10-25 |
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