JPH0718765Y2 - Thin film forming equipment - Google Patents

Thin film forming equipment

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JPH0718765Y2
JPH0718765Y2 JP9138689U JP9138689U JPH0718765Y2 JP H0718765 Y2 JPH0718765 Y2 JP H0718765Y2 JP 9138689 U JP9138689 U JP 9138689U JP 9138689 U JP9138689 U JP 9138689U JP H0718765 Y2 JPH0718765 Y2 JP H0718765Y2
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JP
Japan
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susceptor
point
chamber
wafer
gas
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公人 西川
清 久保田
浩一 香門
忠行 大久保
秀之 土井
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Nissin Electric Co Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device] 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この考案は、バレル型薄膜形成装置に関する。特に、原
料ガスの消費効率を向上させ、薄膜成長速度を速めるこ
とを目的とした改良に関する。
The present invention relates to a barrel type thin film forming apparatus. In particular, the present invention relates to an improvement aimed at improving the consumption efficiency of raw material gas and increasing the thin film growth rate.

【従来の技術】[Prior art]

第3図によつて従来例に係るバレル型薄膜形成装置を説
明する。 縦型円筒形状のチヤンバ3の中に、筒形のサセプタ2
が、シヤフト6により回転可能に支持されている。チヤ
ンバ3の上頂部は半球状になつており、最頂部には原料
ガスを導入する導入口4が開口している。 導入口4の直下、サセプタ2の上方には、原料ガスの流
れを変え、サセプタ2の周囲へ均等にガスを配分するた
めの半球状のフローチヤネル1が設けられる。 サセプタ2には、周囲にいくつかのウエハ5がほぼ鉛直
方向にとりつけられる。サセプタ2がバレルに似ている
ので、バレル型と通称されている。 ウエハ5は、GaAs、InP、Siなどの半導体ウエハであ
る。原料ガスはウエハの上に形成すべき薄膜によつて違
う。たとえば、トリメチルガリウム、トリエチルインジ
ウムなどIII族元素を含む有機金属ガスや、AsH3、PH3
どV族元素の水素化物ガス、あるいはドーパントガスな
どの混合ガスである。 サセプタ2の中には、ヒータ(図示せず)があつて、サ
セプタ2とウエハ5と適当な温度に加熱できるようにな
つている。チヤンバ3の下方には、ガス排出口があり、
ガス排出口には真空排気装置(図示せず)がつながつて
いる。 原料ガスはウエハ5の表面で熱によつて励起され気相反
応を起こし、ウエハ5の上に生成物が薄膜となつて堆積
する。 原料ガスの流れの状態が、ウエハ上の薄膜形成に強く影
響する。 原料ガスの流れを好ましい層流にするためフローチヤネ
ル1がサセプタ2の上方に設けられているわけである。
フローチヤネル1は半円球状、多角錐状、半ラグビーボ
ール状など様々である。いずれにしても、フローチヤネ
ル1の下半は、サセプタ2の輪郭に滑らかに連続する形
状である。原料ガスはフローチヤネル1により層流とな
つて、サセプタ周面へ均一に配分される。 サセプタ2は回転しているので、複数のウエハ4に対し
て原料ガスの供給が均等になる。
A barrel type thin film forming apparatus according to a conventional example will be described with reference to FIG. A cylindrical susceptor 2 inside a vertical cylindrical chamber 3.
Is rotatably supported by the shaft 6. The top of the chamber 3 is hemispherical, and the inlet 4 for introducing the raw material gas is opened at the top. A hemispherical flow channel 1 for changing the flow of the raw material gas and distributing the gas evenly around the susceptor 2 is provided just below the inlet 4 and above the susceptor 2. A number of wafers 5 are attached to the susceptor 2 in a substantially vertical direction around the susceptor 2. Since the susceptor 2 resembles a barrel, it is commonly called a barrel type. The wafer 5 is a semiconductor wafer made of GaAs, InP, Si or the like. The source gas depends on the thin film to be formed on the wafer. For example, it is an organic metal gas containing a group III element such as trimethylgallium or triethylindium, a hydride gas of a group V element such as AsH 3 or PH 3 , or a mixed gas such as a dopant gas. A heater (not shown) is provided in the susceptor 2 so that the susceptor 2 and the wafer 5 can be heated to appropriate temperatures. Below the chamber 3, there is a gas outlet,
A vacuum exhaust device (not shown) is connected to the gas exhaust port. The raw material gas is excited by heat on the surface of the wafer 5 to cause a gas phase reaction, and the product is deposited as a thin film on the wafer 5. The state of the flow of the source gas strongly affects the thin film formation on the wafer. The flow channel 1 is provided above the susceptor 2 to make the flow of the raw material gas a preferable laminar flow.
The flow channel 1 has various shapes such as a semi-spherical shape, a polygonal pyramid shape, and a semi-rugby ball shape. In any case, the lower half of the flow channel 1 has a shape that smoothly follows the contour of the susceptor 2. The raw material gas forms a laminar flow by the flow channel 1 and is uniformly distributed to the peripheral surface of the susceptor. Since the susceptor 2 is rotating, the source gas is evenly supplied to the plurality of wafers 4.

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

第4図に従来の装置に於ける主なガスの流路を示す。こ
れは可視化実験によりガス流を確認したものである。原
料ガスは、サセプタとチヤンバ壁の間を上から下に向つ
て流れるが、このうち線流速の最も速い部分を実線で示
している。 説明の便宜のため、流れに沿つてK、L、M、N、P点
を付す。ガス導入口直下をK、フローチヤネル1に沿つ
てL、M点をとり、フローチヤネルとサセプタの境界近
傍をNとする。ウエハを取付けるべき位置をP、Qとす
る。 線流速が最も速い部は、導入口4の直下では、フローチ
ヤネル1の方に寄つている。しかし、フローチヤネル1
に当つて弾ねかえされるため、L点では、フローチヤネ
ルとチヤンバ壁の中間点で、線流速が最大になる。 簡単のため、以後、線流速が最大である部分を最大流速
点ということにする。この点以外でガスが止まつている
という事ではなく、この点以外にガスが存在しないとい
う事ではない。しかし、最大流速点でガス流れが最も活
発であり、この点に着目すれば、複雑なガス流れの状態
を簡明に把握することができる。 L点よりさらに下方のM点に移ると、最大流速点は、よ
りチヤンバに接近する。フローチヤネルとサセプタの境
界であるN点、ウエハの取付けられるP、Q点において
も、最大流速点がチヤンバ壁に偏つてくる。 最大流速点が偏よると、偏よつた側の壁面近くの境界層
が薄くなり、遠い方の壁面近くの境界層が厚くなる。第
5図はこのような流れの境界層を説明するための図であ
る。 平行な壁W、Uで仕切られる細い流路での、流速分布を
XZYで示している。壁面での流速は0であるので、(X
=0、Y=0)その近傍に境界層が生ずる。Z点での流
速が最大であるとする。Z点が壁Uに偏よつているとす
ると、壁Uの近傍での境界層D2は薄い。反対に壁Wの近
傍での境界層D1は厚い。 境界層の中では原料ガスの流れが弱く、原料ガスは壁面
に向つて進むことが難しくなる。境界層の中では、ガス
の濃度差によつて拡散により、ガス成分が壁面に向つて
進行することができる。 濃度差による拡散であるので、境界層の厚みDが厚い
と、壁面までガス成分が到達するのに長い時間がかか
る。 第4図に示すように、ウエハをとりつけるべきサセプタ
面から遠いところで最大流速になる流れに於ては、サセ
プタ側での境界層が厚くなり、原料ガス成分が、ウエハ
面まで殆ど到達することができない。 つまり、原料ガスが有効に利用されず、ウエハから離れ
た部分を素通りしてしまうことになる。これはそのまま
排出され無駄になる。 原料ガスの消費効率を次のように定義する。III族の有
機金属ガスと、V族の水素化物ガスを利用する時は、ガ
ス比率を1:50〜100程度にすることが多い。この場合、
V族水素化物ガスの供給量で、ウエハに取り込まれたV
族成分を割つた値が、消費効率である。 ガスの供給量は、マスフローコントローラで測定でき
る。ウエハに取り込まれたV族成分の量は、薄膜形成
後、薄膜の膜厚を測定し、適当な換算を行えば求めるこ
とができる。 第3図、第4図に示すような場合、ウエハに取り込まれ
薄膜形成に与るガス量が少ないので、原料ガスの消費効
率が低いということができる。 これを幾分なりとも解決するために、第4図に示すもの
では、サセプタのウエハ装着面を完全な鉛直ではなく、
下方で僅かに拡がるような小さな角度θ(θ>0)を付
けている。しかし、僅かな改善があるものの、まだまだ
ガスの消費効率が悪いというのが現状である。これは、
ガスの最大流速点がウエハから離れたチヤンバ壁近くを
通るからである。 このような形状では、ウエハ近傍へ最大流速点を移すこ
とができず、原料ガスの消費効率を上げることはできな
い。 原料ガスの消費効率を上げ、薄膜の成長速度を高めるこ
とが解決すべき課題である。
FIG. 4 shows main gas flow paths in the conventional apparatus. This confirmed the gas flow by the visualization experiment. The raw material gas flows from the top to the bottom between the susceptor and the chamber wall, and the portion of the highest linear velocity is shown by the solid line. For convenience of explanation, points K, L, M, N, and P are attached along the flow. Let K be the portion immediately below the gas inlet, L and M points along the flow channel 1, and let N be the vicinity of the boundary between the flow channel and the susceptor. The positions where the wafer should be attached are P and Q. The portion with the highest linear flow velocity is located closer to the flow channel 1 immediately below the inlet 4. However, Frochanel 1
At point L, the linear flow velocity becomes maximum at the midpoint between the flow channel and the chamber wall. For the sake of simplicity, hereinafter, the part where the linear flow velocity is maximum will be referred to as the maximum flow velocity point. It does not mean that the gas is stopped except at this point, and that it does not exist at any other point. However, the gas flow is the most active at the maximum flow velocity point, and if this point is focused on, it is possible to easily understand the complicated gas flow state. When moving to the point M below the point L, the maximum flow velocity point comes closer to the chamber. Even at the N point, which is the boundary between the flow channel and the susceptor, and the P and Q points where the wafer is attached, the maximum flow velocity points are biased toward the chamber wall. When the maximum flow velocity point is biased, the boundary layer near the wall surface on the biased side becomes thin, and the boundary layer near the wall surface on the far side becomes thick. FIG. 5 is a diagram for explaining the boundary layer of such a flow. Flow velocity distribution in a narrow flow path partitioned by parallel walls W and U
It is indicated by XZY. Since the flow velocity on the wall is 0, (X
= 0, Y = 0) A boundary layer is generated in the vicinity thereof. It is assumed that the flow velocity at point Z is maximum. If the point Z is biased to the wall U, the boundary layer D 2 near the wall U is thin. On the contrary, the boundary layer D 1 near the wall W is thick. The flow of the raw material gas is weak in the boundary layer, which makes it difficult for the raw material gas to travel toward the wall surface. In the boundary layer, the gas component can travel toward the wall surface by diffusion due to the difference in gas concentration. Since the diffusion is due to the difference in concentration, if the thickness D of the boundary layer is large, it takes a long time for the gas component to reach the wall surface. As shown in FIG. 4, in the flow having the maximum flow velocity far from the susceptor surface on which the wafer should be mounted, the boundary layer on the susceptor side becomes thick, and the raw material gas components almost reach the wafer surface. Can not. That is, the raw material gas is not effectively used and passes through a portion away from the wafer. This is discharged as it is and is wasted. The consumption efficiency of raw material gas is defined as follows. When the group III organometallic gas and the group V hydride gas are used, the gas ratio is often about 1:50 to 100. in this case,
The amount of V group hydride gas supplied, V taken into the wafer
The value obtained by dividing the family components is the consumption efficiency. The gas supply amount can be measured by a mass flow controller. The amount of the V group component taken into the wafer can be determined by measuring the film thickness of the thin film after forming the thin film and performing an appropriate conversion. In the cases shown in FIGS. 3 and 4, the amount of gas taken into the wafer and used for forming a thin film is small, so that it can be said that the consumption efficiency of the raw material gas is low. In order to solve this to some extent, in the structure shown in FIG. 4, the wafer mounting surface of the susceptor is not completely vertical,
A small angle θ (θ> 0) is set so that it spreads slightly downward. However, although there is a slight improvement, the current situation is that gas consumption efficiency is still low. this is,
This is because the point of maximum gas flow velocity passes near the chamber wall that is far from the wafer. With such a shape, the maximum flow velocity point cannot be moved to the vicinity of the wafer, and the consumption efficiency of the source gas cannot be increased. Increasing the consumption efficiency of the raw material gas and increasing the growth rate of the thin film are issues to be solved.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

縦長のチヤンバと、チヤンバ内に設けられる側面にウエ
ハを取付けるべきサセプタと、サセプタの上方に設けら
れるフローチヤネルとを有する薄膜形成装置であつて、
チヤンバの側壁を、サセプタより上方に於て外側へ拡開
し、サセプタの下方も外側へ拡開し、チヤンバ側壁の前
記拡開点での側壁の延長線が、サセプタのウエハ取付部
の中間点から、ウエハ上端より3cm上方の点の間を通る
ようにする。これが本考案の薄膜形成装置の特徴であ
る。 図面によつて、より詳しく説明する。 第1図は本考案の薄膜形成装置の概略縦断面図である。
第2図は流路の拡大図である。 上方が半円球で縦長筒状のチヤンバ3がある。これは第
3図のものと違つて、途中のE点から外側へ拡開した形
状になつている、これがひとつの特徴である。 チヤンバ3の上頂部にガス導入口4があり、ここから原
料ガスが導入される。 チヤンバ3の内部には、半円球状の頂部を持つ縦長のフ
ローチヤネル1が設けられる。フローチヤネル1の下方
には、ウエハ5を側面に取付けた円錐台または角錐台形
状のサセプタ2が設けられる。サセプタ2はシヤフト6
によつて支持される。シヤフト6は回転昇降可能であ
る。 サセプタ2の中には、カーボンなどの抵抗加熱ヒータ
(図示せず)が設けられる。 サセプタ2は、単に鉛直方向に沿う側面を持つのではな
く、鉛直よりやや上方を向くような側面を持ち、ここに
複数のウエハ5が取付けてある。つまりサセプタ2は下
が広く、上が狭い円錐台、角錐台となつている。 さらに、サセプタの上端をF、下端をJ、ウエハ取付面
の両端をIGとする。またウエハ取付面の中点をR、ウエ
ハ取付面の上端Gより3cm上方の点をLとする。 チヤンバ壁が外側に向かつて拡開する点Eにおいて、壁
面に対する接線fの延長がサセプタ壁を切る点をTとす
る。点TはRとLの間にあるようにする。
A thin film forming apparatus having a vertically long chamber, a susceptor for mounting a wafer on a side surface provided in the chamber, and a flow channel provided above the susceptor,
The sidewall of the chamber is expanded to the outside above the susceptor, and the bottom of the susceptor is also expanded to the outside, and the extension line of the sidewall at the expansion point of the chamber is the midpoint of the wafer mounting portion of the susceptor. To pass between points 3 cm above the top of the wafer. This is a feature of the thin film forming apparatus of the present invention. A more detailed description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a thin film forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the flow path. There is a vertically long cylindrical chamber 3 with a hemispherical upper part. This is different from the one shown in FIG. 3 and has a shape that expands outward from the point E in the middle, which is one of the features. There is a gas inlet 4 at the top of the chamber 3 and the raw material gas is introduced from there. Inside the chamber 3, a vertically elongated flow channel 1 having a hemispherical top is provided. Below the flow channel 1, there is provided a susceptor 2 having a truncated cone shape or a truncated pyramid shape with a wafer 5 attached to its side surface. The susceptor 2 is a shaft 6
Supported by. The shaft 6 can be rotated and moved up and down. A resistance heater (not shown) made of carbon or the like is provided in the susceptor 2. The susceptor 2 does not simply have a side surface extending in the vertical direction, but has a side surface facing slightly above the vertical direction, and a plurality of wafers 5 are attached thereto. That is, the susceptor 2 has a truncated cone and a truncated pyramid that have a wide bottom and a narrow top. Further, the upper end of the susceptor is F, the lower end is J, and both ends of the wafer mounting surface are IG. Also, let R be the midpoint of the wafer mounting surface and L be the point 3 cm above the upper end G of the wafer mounting surface. At a point E at which the chamber wall expands outwardly, a point T at which the extension of the tangent f to the wall cuts the susceptor wall. The point T should be between R and L.

【作用】[Action]

原料ガスの最大流速点の軌跡について述べる。 説明の便宜のため、ガス導入口4の直近からフローチヤ
ネル1の側面にそつて点A、B、Cを取る。原料ガスの
最大流速点は、A点では、フローチヤネルに近い方にあ
るが、ここで弾ね返されるので、B点、C点ではチヤン
バ壁に近い位置にある。 チヤンバ壁はE点で外側に拡開しているので、最大流速
の流れはE点におけるチヤンバ壁の接線にそつて鉛直下
方へ進む。サセプタはF点でフローチヤネルに続いてい
る。サセプタの側面FJは、鉛直線に対してβの角(β>
0)をなす。またE点でチヤンバ壁は外側に拡開する
が、この角度をαとする(α>0)。 サセプタの上端点Fは、チヤンバの拡開点Eより下にあ
る。上下方向の距離をlとする(l>0)。 サセプタでのウエハ取付部の上端をG、下端をI、中間
点をRとし、上端から上方へ3cmの点をLとする。チヤ
ンバ壁においてE点の接線fの延長が線分RLの間にある
から、最大流速の流れは、E点の直近から直下へ降り
て、RL間の点として定義されたT点より僅かに内側にあ
る点に於てサセプタに当る事になる。この点と、T点と
は十分に近いので、T点は最大流速の流れの擬似的な入
射点ということができる。 擬似的なというのはふたとおりの意味をもつ。ひとつ
は、E点の壁面接線fの延直線と、最大流速の流れとは
少しずれている、という事である。もうひとつは、最大
流速の流れは、サセプタに対し、直線的に衝突するので
はなく、衝突点の直前で滑らかに曲がるわけでり、入射
するわけではない。 しかし、ここでは幾何学的に構造を限定するのが目的で
あるので、T点を最大流速の流れ(線速度が最も速い部
分の軌跡)のサセプタに対する入射点ということにす
る。 これは一般的な場合である(TがR〜L間にある)。 T点がR点に一致する場合を第6図に、T点がG点に一
致する場合を第7図に、T点がL点に一致する場合を第
8図に示す。 第6図においてウエハの中心点Rに向かつて最大流速の
流れが入射する。ウエハの下半で境界層が極めて薄くな
る。ウエハの上半でも原料ガスの流れは十分に速いか
ら、境界層は薄い。ウエハとガス流とを隔てる境界層が
薄いので、原料ガスの消費効率が高くなる。 第7図においてウエハの上端Rに向かつて最大流速の流
れが入射する。ウエハの全面において境界層が極めて薄
くなる。これが最適の配置である。 第8図において、ウエハの上端Rより上方3cmの点Lに
向かつて最大流速の流れが入射する。この場合も、ウエ
ハのほぼ全面において境界層が極めて薄くなる。ただ
し、上端Rより入射点Tが3cm以上離れると、入射点T
とウエハ下端Iが離れ過ぎるので、下端Iの近傍でガス
流れに乱れを生ずる惧れがある。それで入射点Tはウエ
ハ上端より3cmの点Lより下に限られる。 さらに、サセプタの上端Fでの、サセプタとチヤンバ壁
の距離Dと、サセプタの下端Jでのサセプタとチヤンバ
壁の距離dは、D>dである事が望ましい。 チヤンバ壁のE点での傾斜角αは0<α<45°の範囲に
ある。 サセプタ壁のFJ間での傾斜角βは、0<β<45°の範囲
にある。ただし、前述のD>dに対応し、α<βである
事が望ましい。 D>d或はα<βは絶対的な条件ではないが、こうであ
ると、チヤンバ壁の外部への膨出が少なくでき、チヤン
バを製造するのが容易である。本考案に於てチヤンバは
異形のものとなるが、サセプタに比べチヤンバは異形の
ものを作るのが難しいので、D>d、α<βとするのが
望ましい。 さらに望ましくは、サセプタの傾斜角βが3°〜15°で
あるのがよい。 つまり、絶対的な条件は、 l>0 (1) 0<α<45° (2) 0<β<45° (3) である。l>0であるというのは、サセプタのウエハ取
付面に最大流速の流れが入射できるためである。α、β
が45°より大きいと、チヤンバ、サセプタの製造が難し
くなる。特に下方で45°以上に拡開したサセプタは製造
しにくい。もうひとつ、サセプタの傾斜が緩いと、ウエ
ハやサセプタ面にごみがたまりやすいという難点があ
る。 (1)〜(3)は絶対的な条件であるが、さらに望まし
くは、 D>d (4) α<β (5) 3°<β<15° (6) とする。他のパラメータにもよるが、βが3°より小さ
いと、E点から直進した最大流速の流れがウエハ取付面
に当りにくくなる。βが15°以下が望ましいというの
も、サセプタの異形度が大きくなると作り難い、という
事に起因する。 第6図〜第8図に示すように、原料ガスの最大流速点の
軌跡は、ウエハ面の直近を通る。このため、ウエハ面近
傍での境界層が極めて薄くなる。 従来構造のものより境界層が薄いので、濃度差による拡
散によつて原料ガスがウエハ面まで、より容易により迅
速に到達する。 たとえば、GaAs基板上にGaAs薄膜を形成しようとする場
合、大量のキヤリアガスである水素ガスの中に、V族水
素化物ガスが混合されているが、本考案の場合、V族水
素化物ガスは、大部分が水素である境界層を拡散によつ
て通り抜けやすくなる。 従来の構造のものに比し、ガスの消費効率が高まり、薄
膜の成長速度が増加する。
The trajectory of the maximum flow velocity point of the raw material gas will be described. For convenience of explanation, points A, B, and C are taken from the vicinity of the gas inlet 4 along the side surface of the flow channel 1. At point A, the maximum flow velocity point of the source gas is closer to the flow channel, but since it is repelled here, at points B and C, it is near the chamber wall. Since the chamber wall expands outward at point E, the flow with the maximum flow velocity goes vertically downward along the tangent of the chamber wall at point E. The susceptor follows the flow channel at point F. The side surface FJ of the susceptor has an angle of β with respect to the vertical line (β>
0). At point E, the chamber wall expands outward, but this angle is α (α> 0). The upper end point F of the susceptor is below the expansion point E of the chamber. The vertical distance is l (l> 0). The upper end of the wafer mounting portion on the susceptor is G, the lower end is I, the middle point is R, and the point 3 cm upward from the upper end is L. Since the extension of the tangent line f of the point E is between the line segments RL on the wall of the chamber, the flow with the maximum flow velocity descends from the point closest to the point E to just below, and is slightly inside the point T defined as the point between the points RL. At some point, you will hit the susceptor. Since this point and the T point are sufficiently close to each other, the T point can be regarded as a pseudo incident point of the flow having the maximum flow velocity. Pseudo has two meanings. One is that the straight line of the wall surface tangent line f at the point E is slightly deviated from the flow having the maximum flow velocity. On the other hand, the flow having the maximum flow velocity does not impinge on the susceptor in a straight line, but smoothly bends immediately before the impingement point, and does not impinge. However, since the purpose here is to geometrically limit the structure, point T is defined as the point of incidence of the flow with the maximum flow velocity (the locus of the portion with the highest linear velocity) to the susceptor. This is the general case (T lies between R and L). FIG. 6 shows the case where the T point coincides with the R point, FIG. 7 shows the case where the T point coincides with the G point, and FIG. 8 shows the case where the T point coincides with the L point. In FIG. 6, the flow having the maximum flow velocity is incident on the center point R of the wafer. The boundary layer is extremely thin in the lower half of the wafer. The flow of the source gas is sufficiently fast even in the upper half of the wafer, so that the boundary layer is thin. Since the boundary layer separating the wafer and the gas flow is thin, the consumption efficiency of the source gas is high. In FIG. 7, the flow having the maximum flow velocity is incident on the upper end R of the wafer. The boundary layer becomes extremely thin on the entire surface of the wafer. This is the optimal placement. In FIG. 8, the flow having the maximum flow velocity is incident on the point L 3 cm above the upper end R of the wafer. Also in this case, the boundary layer becomes extremely thin over almost the entire surface of the wafer. However, if the incident point T is more than 3 cm away from the upper end R, the incident point T
Since the lower edge I of the wafer is too far away, there is a possibility that the gas flow may be disturbed near the lower edge I. Therefore, the incident point T is limited to the point L which is 3 cm from the upper end of the wafer. Further, the distance D between the susceptor and the chamber wall at the upper end F of the susceptor and the distance d between the susceptor and the chamber wall at the lower end J of the susceptor are preferably D> d. The inclination angle α at the point E of the chamber wall is in the range of 0 <α <45 °. The inclination angle β between FJ of the susceptor wall is in the range of 0 <β <45 °. However, it is desirable that α <β, which corresponds to the above D> d. D> d or α <β is not an absolute condition, but if this is the case, the expansion of the chamber wall to the outside can be reduced, and the chamber can be easily manufactured. In the present invention, the chamber has a different shape, but it is more difficult to make a different shape than the susceptor. Therefore, it is preferable that D> d and α <β. More preferably, the inclination angle β of the susceptor is 3 ° to 15 °. That is, the absolute condition is l> 0 (1) 0 <α <45 ° (2) 0 <β <45 ° (3). The reason for l> 0 is that the flow having the maximum flow velocity can be incident on the wafer mounting surface of the susceptor. α, β
If the angle is larger than 45 °, manufacturing of chamber and susceptor becomes difficult. In particular, it is difficult to manufacture a susceptor that expands more than 45 ° below. Another problem is that if the susceptor is slanted, dust tends to accumulate on the wafer and susceptor surface. Although (1) to (3) are absolute conditions, it is more desirable that D> d (4) α <β (5) 3 ° <β <15 ° (6). Depending on other parameters, if β is smaller than 3 °, it becomes difficult for the flow having the maximum flow velocity straight from point E to hit the wafer mounting surface. The reason why β is preferably 15 ° or less is because it is difficult to make when the susceptor has a large degree of irregularity. As shown in FIGS. 6 to 8, the locus of the maximum flow velocity point of the source gas passes in the vicinity of the wafer surface. Therefore, the boundary layer near the wafer surface becomes extremely thin. Since the boundary layer is thinner than that of the conventional structure, the source gas reaches the wafer surface more easily and more quickly due to the diffusion due to the difference in concentration. For example, when a GaAs thin film is to be formed on a GaAs substrate, a large amount of carrier gas, hydrogen gas, is mixed with Group V hydride gas. In the present invention, however, Group V hydride gas is It becomes easier to pass through the boundary layer, which is mostly hydrogen, by diffusion. Compared with the conventional structure, the gas consumption efficiency is increased and the thin film growth rate is increased.

【実施例】【Example】

本考案の効果を確かめるために、チヤンバを透明の石英
容器とし、導入口からTiCl4と水とを供給した。真空度
は10-1〜1Torrである。チヤンバ内でTiCl4の白い煙が流
動してゆくのが見える。線速度の最も速い部分が、チヤ
ンバの拡開点Eでチヤンバ接線方向に進むことを確める
ことができた。さらにこの最大流速の流れが、直進して
サセプタの傾斜面のL〜Rの部分に当ることも目視によ
り確認できた。
In order to confirm the effect of the present invention, the chamber was made into a transparent quartz container, and TiCl 4 and water were supplied from the inlet. The degree of vacuum is 10 -1 to 1 Torr. White smoke of TiCl 4 can be seen flowing in the chamber. It was confirmed that the portion with the highest linear velocity travels in the tangential direction of the chamber at the expansion point E of the chamber. Further, it was visually confirmed that the flow having the maximum flow velocity went straight and hits the portions L to R of the inclined surface of the susceptor.

【効果】【effect】

原料ガスの最大流速の流れがウエハの直近を通り、ウエ
ハ近傍でのガスの境界層が薄くなる。拡散によつてガス
成分が容易にウエハに到達できるようになる。このため
原料ガスの消費効率が高まり、薄膜形成速度が速くな
る。
The flow rate of the source gas at the maximum flow velocity passes near the wafer, and the boundary layer of the gas near the wafer becomes thin. The diffusion allows the gas components to easily reach the wafer. Therefore, the consumption efficiency of the raw material gas is increased, and the thin film formation speed is increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の薄膜形成装置の概略縦断面図。 第2図は第1図において最大流速の流れを説明するため
の拡大断面図。 第3図は従来例に係る薄膜形成装置の概略縦断面図。 第4図は第3図において最大流速の流れを説明するため
の片側拡大断面図。 第5図は壁で仕切られた流路内で線流速最大の部分が一
方の壁近くに偏つている場合の境界層の厚みを示すため
の図。 第6図は最大流速の流れの延長がウエハの中点Rを通る
場合の配置図。 第7図は最大流速の流れの延長がウエハの上端Gを通る
場合の配置図。 第8図は最大流速の流れの延長がウエハの上端より3cm
上の点Lを通る場合の配置図。 1……フローチヤネル 2……サセプタ 3……チヤンバ 4……導入口 5……ウエハ 6……シヤフト
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a thin film forming apparatus of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view for explaining the flow of maximum flow velocity in FIG. FIG. 3 is a schematic vertical sectional view of a thin film forming apparatus according to a conventional example. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view on one side for explaining the flow of maximum flow velocity in FIG. FIG. 5 is a diagram showing the thickness of the boundary layer in the case where the portion having the maximum linear flow velocity is biased near one wall in the flow path partitioned by the wall. FIG. 6 is a layout drawing when the extension of the flow having the maximum flow velocity passes through the midpoint R of the wafer. FIG. 7 is a layout drawing when the extension of the flow having the maximum flow velocity passes through the upper end G of the wafer. Figure 8 shows that the maximum flow velocity is 3 cm from the top of the wafer.
The layout drawing when passing through the upper point L. 1 ... Flow channel 2 ... Susceptor 3 ... Chamber 4 ... Inlet port 5 ... Wafer 6 ... Shaft

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 香門 浩一 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)考案者 大久保 忠行 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)考案者 土井 秀之 兵庫県伊丹市昆陽北1丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平2−146725(JP,A) 特開 昭64−17423(JP,A) 実開 昭63−124735(JP,U) 特公 昭59−48789(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Koichi Kamon 1-1-1 Kunyokita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Tadayuki Okubo 1-Kunyo Kita, Itami City, Hyogo Prefecture No. 1-1 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Hideyuki Doi 1-1-1 Kunyokita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries Itami Works (56) Reference JP-A-2-146725 (JP, A) JP-A 64-17423 (JP, A) Actual development 63-124735 (JP, U) JP 59-48789 (JP, B2)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】真空に引くことができ上頂部に原料ガスを
導入する導入口4を有する縦長のチヤンバ3と、チヤン
バ3の中に設けられ側周に複数枚のウエハ5を取付ける
ことのできるサセプタ2と、チヤンバ3内でサセプタ2
の上方に設けられ原料ガスの流れをサセプタの側周へ導
くためのフローチヤネル1とを含み、サセプタ2とフロ
ーチヤネル1の境界点Fより下方の点Eに於てチヤンバ
3の壁面が外側へ角度αで拡開し、サセプタ2は傾斜角
βをなすように上方で狭く下方で広い円錐台又は角錐台
形状でありチヤンバ3の拡開点Eにおける壁面に対する
接線の延長線fがサセプタのウエハ取付面の中点Rとウ
エハ取付面の上端Gより上方3cmの点Lとで決まる線分R
Lを切るようにしてあり、かつ、0<α<45°、0<β
<45°である事を特徴とする薄膜形成装置。
1. A vertically long chamber 3 having an inlet 4 for introducing a raw material gas into the upper portion of the chamber 3, which can be evacuated to a vacuum, and a plurality of wafers 5 can be mounted on the side periphery of the chamber 3. Susceptor 2 and susceptor 2 in chamber 3
And a flow channel 1 for guiding the flow of the raw material gas to the side circumference of the susceptor, and the wall surface of the chamber 3 is outward at a point E below the boundary point F between the susceptor 2 and the flow channel 1. The susceptor 2 spreads at an angle α, and the susceptor 2 has a shape of a truncated cone or a truncated pyramid which is narrow at the upper side and wide at the lower side so as to form an inclination angle β. Line segment R determined by the midpoint R of the mounting surface and the point L 3 cm above the upper edge G of the wafer mounting surface
L is cut, and 0 <α <45 °, 0 <β
Thin film forming equipment characterized by being <45 °.
【請求項2】サセプタ2の上端、下端におけるサセプタ
とチヤンバ壁との距離をD、dとするとき、D>dであ
り、かつα<β、3°<β<15°である事を特徴とする
請求項1記載の薄膜形成装置。
2. When the distance between the susceptor and the chamber wall at the upper and lower ends of the susceptor 2 is D and d, D> d and α <β, 3 ° <β <15 °. The thin film forming apparatus according to claim 1.
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