JPH05291145A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPH05291145A
JPH05291145A JP8424192A JP8424192A JPH05291145A JP H05291145 A JPH05291145 A JP H05291145A JP 8424192 A JP8424192 A JP 8424192A JP 8424192 A JP8424192 A JP 8424192A JP H05291145 A JPH05291145 A JP H05291145A
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JP
Japan
Prior art keywords
heater
susceptor
rotary shaft
bellows
reaction gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP8424192A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Ito
武志 伊藤
Akira Ishihara
昭 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】頂点に反応ガス入口を有する縦型反応炉容器内
の反応ガスの流れ分布を最適化して均一な成膜が可能に
なるよう、特に、大型基板を搭載する大型サセプタや多
数枚の基板を一括処理する大型サセプタの上下位置の調
整と高速回転とが可能になる気相成長装置の構成を提供
する。 【構成】サセプタ2の下面側に位置するヒータ21を円
環状に形成するとともにヒータ21から鉛直下方へ延び
る棒状もしくは筒状のヒータサポート22と反応炉容器
4との間にベローズ7を介装してヒータ21を上下移動
可能かつ非回転とし、一方、円環状ヒータ21を鉛直に
貫通する回転軸25の上端にサセプタ搭載用ディスク2
4をヒータ上面と微小空隙を保って保持させ、この回転
軸25とベローズ7との間に回転軸シール26を介装し
てサセプタ2を上下移動可能かつ回転可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主に化合物半導体膜
を基板に成長させる有機金属気相成長装置を対象とした
ものであり、鉛直方向の軸線上に反応ガス入口を有する
反応炉容器内で、装着された被成膜基板を水平に支持し
て反応炉容器の軸線まわりに回転するサセプタを該サセ
プタの下面側から加熱しつつ反応ガス入口から導入され
た反応ガスを熱分解して被成膜基板上に膜形成を行わせ
る気相成長装置の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】図2に、この種の有機金属気相成長装置
の従来の構成例を示す。被成膜基板1はサセプタ2に装
着され、さらに加熱用のヒータ3に搭載されている。反
応ガスが反応炉容器4の上部軸線上に設けられた反応ガ
ス入口5を通して炉内部に入り、被成膜基板1の上へと
導かれる。導かれた反応ガスは、ヒータ3で加熱された
サセプタ2および被成膜基板1により加熱・熱分解さ
れ、分解した原子が拡散して被成膜基板1へ到達し基板
上に膜を形成する。被成膜基板1の上部を通過した反応
ガスは反応炉容器4の下部に設けられた排気出口6から
排出される。
【0003】反応炉容器の上部から反応ガスを導入し水
平に配置した基板に膜を成長させるこの種の装置では、
反応ガス流量、反応炉圧力によって流れの状態が異なる
ので、所定の条件で流れ分布の最適化をはかるには反応
ガス入口5と被成膜基板1との距離を調整することが必
須条件となる。本装置ではサセプタ2を搭載したヒータ
3に鉛直下方へ延びる中空回転軸10を設け、本中空回
転軸10を反応炉容器4の下部において上下方向に伸縮
自在なベローズ7および回転軸シール8、軸受9a, 9
bを介して反応炉容器4と気密に連結することによって
被成膜基板1を上下方向に移動可能として反応ガス入口
5との距離を調整可能としている。また回転軸シール機
構が組み込まれているため、気密を保持しつつ被成膜基
板1を回転させることができる。したがって静止状態で
の膜成長で生じる不測の流れの非対称性に起因する被成
膜基板1の面内の膜成長の不均一性を補うことができ
る。
【0004】なお、ここには特に図示していないが、サ
セプタ加熱用のヒータ3には、金属パイプ内に加熱抵抗
線を金属パイプと絶縁を保持して挿入したシースヒータ
を円板状に形成したもの、あるいは炭素繊維複合材料を
加熱体として円板状に形成したもの等が用いられ、この
ヒータへの加熱エネルギーの供給はヒータ3から鉛直下
方へ延びる中空回転軸10内を通る給電線を介して行わ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の気相成長装置で
は、サセプタ2を搭載した加熱用のヒータ3を上下移動
ならびに回転運動させることにより、被成膜基板1へ形
成される膜の面内均一性を確保する方法をとってきた。
本方式では、ヒータ構造として、例えば上述のように、
シースヒータを発熱体としてこれを渦巻き状に巻き、耐
熱性材料からなる円板状ブロック内に挟み込んだもの
や、炭素繊維複合材料からなる板材を発熱体としてこれ
を渦巻き状に打ち抜き、耐熱性材料からなる円板状ブロ
ックに保持させたもの等、構造的に複雑となるため、ヒ
ータとサセプタとを大型化して多数枚の基板を一括して
成膜したり、大型基板をサセプタの中央部に装着して成
膜しようとする場合の膜厚, 膜質の面内均一化のため、
回転する被成膜基板搭載のサセプタと反応ガスとの摩
擦、あるいは基板近傍の反応ガス中の内部摩擦を利用し
て、基板に到達する反応ガス量の面分布を均一化するた
めに回転速度を変えようとする場合、回転可能速度が制
限され、回転速度が不足して所定の成膜性能が得られな
いという問題点があった。
【0006】この発明の目的は、大型基板を搭載する大
型サセプタや多数枚の基板を一括搭載する大型サセプタ
を用いる場合においても、反応ガスの流れ分布を最適化
できるようサセプタの上下位置調整が可能で、かつ面内
均一性確保のために必要な回転速度で回転可能な気相成
長装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、冒頭記載の構成による気相成
長装置において、サセプタ下面側のサセプタ加熱用ヒー
タを円環状に形成するとともに該円環状ヒータから鉛直
下方へ延びる棒状もしくは筒状のヒータサポートと反応
炉容器との間に該ヒータサポートを包囲して上下方向に
伸縮可能なベローズを介装してサセプタ加熱用ヒータを
上下移動可能かつ非回転とするとともに、この円環状ヒ
ータを貫通する回転軸の上端に該ヒータの上面と微小な
空隙を保持するようにサセプタ搭載用ディスクを保持さ
せ、この回転軸と,円環状ヒータから鉛直下方へ延びる
ヒータサポート側ベローズ端部との間を回転軸シールを
介して気密にし、サポートを上下移動可能かつ回転可能
とする。
【0008】この場合、円環状のサセプタ加熱用ヒータ
のヒータサポートと反応炉容器との間へのベローズの介
装が、ヒータサポートの下端部に一体化された,サセプ
タ搭載用ディスクの回転軸が貫通する中空柱状のサポー
トブロックを介して行われ、かつ該回転軸とベローズの
ヒータサポート側端部との間の回転軸シールを介した気
密が、回転軸と前記中空柱状のサポートブロックの内側
の面との間に回転軸シールを挿入することにより得られ
るようにすれば好適である。
【0009】
【作用】このように、サセプタ加熱用ヒータを円環状に
形成するとともに反応炉容器内で軸線方向に移動可能と
して反応炉容器内の適宜の位置に静止させ、サセプタは
円環状ヒータの上面と微小な空隙を保って回転駆動され
るディスクに搭載する装置構成とすることにより、サセ
プタ搭載用ディスクはシンプルな円板状とすることがで
きるので、従来方式での回転可能速度を大幅に上まわる
高速の回転が可能となる。これにより、反応ガスの流れ
分布を最適化できるようサセプタの上下位置の調整が可
能となるとともに、不測の流れの非対称性を補うに十分
な回転速度、さらに回転により被成膜基板前面側に成膜
の均一性を得るための流れ分布を形成するに十分な回転
速度でサセプタを回転させることができる。
【0010】なお、サセプタ加熱用ヒータを円環状に形
成すると、小型の被成膜基板を複数、サセプタ上に周方
向に並べる場合は、各被成膜基板が均一に加熱されるも
のの、大型基板をサセプタ中央部に装着する場合には、
一見、基板中央部の加熱が不足して基板上に均一な温度
分布が得られないようにみえるが、ヒータの発熱量面密
度をヒータの加熱面で均一にすると、サセプタの面内温
度分布は、中央部が高く周辺部が低くなる温度分布とな
るため、従来でも中央部の発熱量密度を小さくしてお
り、具体的には、加熱面中央部には発熱体が存在せず、
加熱体の渦巻き状電路の間隔も中央部から周辺部に行く
につれて狭くなる電路構成をとっている。また、加熱用
ヒータとサセプタとの間にはディスクが介在し、ディス
クが良伝熱性材料で構成されるので、ディスクのヒータ
側の面の面内温度に不均一があっても、温度差により、
ディスク内で横方向成分を有する熱の流れを生じつつ熱
がディスクのサセプタ側の面へ向かうので、サセプタで
の温度分布の均一性は従来よりもさらに向上し、実質的
には反応ガスの流れのみに着目することにより成膜の均
一性を得ることができる。
【0011】なお、円環状のサセプタ加熱用ヒータのヒ
ータサポートと反応炉容器との間へのベローズの介装
が、ヒータサポートの下端部に一体化された,サセプタ
搭載用ディスクの回転軸が貫通する中空柱状のサポート
ブロックを介して行われ、かつ該回転軸とベローズのヒ
ータサポート側端部との間の回転軸シールを介した気密
が、回転軸と前記中空柱状のサポートブロックの内側の
面との間に回転軸シールを挿入することにより得られる
ようにすれば、サセプタ搭載用ディスクと円環状ヒータ
との間の微小空隙を保持してのディスクとヒータとの上
下移動機能と、サセプタ搭載用ディスクの回転軸と反応
炉容器との間の気密を保持してのサセプタの回転機能と
が、中空柱状のサポートブロックに集約され、装置の構
成が単純化されるメリットが生じる。
【0012】
【実施例】図1に本発明による気相成長装置構成の一実
施例を示す。図において図2と同一の部材には同一符号
が付されている。被成膜基板1を装着したサセプタ2
は、円環状に形成された加熱用のヒータ21と微小な空
隙を保ってこれと対向するサセプタ搭載用ディスク24
に搭載される。ヒータ21は円筒状ヒータサポート22
およびサポートブロック23を介して反応炉容器4の下
部に固定された上下方向に伸縮可能なベローズ7の下端
面に連結されており、反応炉容器4に対してサポートブ
ロック23を相対的に上下移動させることにより、気密
を保ちつつヒータ21の上下位置調整が可能である。ヒ
ータ21の加熱電力はサポートブロック23に設けられ
た図示されていない気密端子を通して供給される。サセ
プタ搭載用ディスク24には下面中心部から下方鉛直方
向に回転軸兼ディスクサポート25が一体化されてい
る。本ディスクサポート25は回転軸シール26および
軸受27a, 27bを介してサポートブロック23に回
転可能に支承されている。本構成によりサセプタ搭載用
ディスク24およびこれに搭載されたサセプタ2ならび
に被成膜基板1は、ヒータ21と一体となって上下位置
調整が可能であるとともに、気密を保持しつつ回転させ
ることが可能である。
【0013】反応ガスは反応炉容器4の上部に設けられ
た反応ガス入口5を通して炉内部に入り被成膜基板1に
達したのち排気出口6から排出される。
【0014】
【発明の効果】本発明においては、気相成長装置を上述
のように構成したので、被成膜基板およびそれを装着す
るサセプタの搭載構造が簡素化され、かつ回転に耐えう
る剛性が得られる構造となったので、大型基板を装着す
る大型サセプタや多数枚の基板を一括処理する大型サセ
プタを搭載する装置にあっても、所要の基板位置の上下
調整が可能で、かつ所要の回転数で基板が回転可能な装
置を得ることができ、十分な均一性を有する膜成長が可
能となった。
【0015】また、装置の構造として、サセプタ加熱用
ヒータとサセプタ搭載用ディスクとの間に微小空隙を保
持してのヒータおよびディスクの上下移動機能と、ディ
スクの回転軸と反応炉容器との間の気密を保持してのサ
セプタの回転機能とが1個のサポートブロックに集約さ
れる構造とすることにより、装置の構造を従来より複雑
化することなく上記の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による気相成長装置構成の一実施例を示
す装置本体の縦断面図
【図2】従来の気相成長装置構成の一例を示す装置本体
の縦断面図
【符号の説明】
1 被成膜基板 2 サセプタ 3 ヒータ 4 反応炉容器 5 反応ガス入口 7 ベローズ 21 ヒータ 22 ヒータサポート 23 サポートブロック 24 ディスク(サセプタ搭載用ディスク) 25 回転軸 26 回転軸シール

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉛直方向の軸線上に反応ガス入口を有する
    反応炉容器内で、装着された被成膜基板を水平に支持し
    て反応炉容器の軸線まわりに回転するサセプタを該サセ
    プタの下面側から加熱しつつ反応ガス入口から導入され
    た反応ガスを熱分解して被成膜基板上に膜形成を行わせ
    る気相成長装置において、前記サセプタ下面側のサセプ
    タ加熱用ヒータを円環状に形成するとともに該円環状ヒ
    ータから鉛直下方へ延びる棒状もしくは筒状のヒータサ
    ポートと反応炉容器との間に該ヒータサポートを包囲し
    て上下方向に伸縮可能なベローズを介装してサセプタ加
    熱用ヒータを上下移動可能かつ非回転とするとともに、
    この円環状ヒータを貫通する回転軸の上端に該ヒータの
    上面と微小な空隙を保持するようにサセプタ搭載用ディ
    スクを保持させ、この回転軸と,円環状ヒータから鉛直
    下方へ延びるヒータサポート側ベローズ端部との間を回
    転軸シールを介して気密にし、サセプタを上下移動可能
    かつ回転可能としたことを特徴とする気相成長装置。
  2. 【請求項2】請求項第1項に記載の気相成長装置におい
    て、円環状のサセプタ加熱用ヒータのヒータサポートと
    反応炉容器との間へのベローズの介装が、ヒータサポー
    トの下端部に一体化された,サセプタ搭載用ディスクの
    回転軸が貫通する中空柱状のサポートブロックを介して
    行われ、かつ該回転軸とベローズのヒータサポート側端
    部との間の回転軸シールを介した気密が、回転軸と前記
    中空柱状のサポートブロックの内側の面との間に回転軸
    シールを挿入することにより得られることを特徴とする
    気相成長装置。
JP8424192A 1992-04-07 1992-04-07 気相成長装置 Pending JPH05291145A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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