JPH1053500A - Film-forming apparatus and film-forming method - Google Patents

Film-forming apparatus and film-forming method

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Publication number
JPH1053500A
JPH1053500A JP20444396A JP20444396A JPH1053500A JP H1053500 A JPH1053500 A JP H1053500A JP 20444396 A JP20444396 A JP 20444396A JP 20444396 A JP20444396 A JP 20444396A JP H1053500 A JPH1053500 A JP H1053500A
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JP
Japan
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substrate holder
substrate
speed
rotation
film forming
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20444396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Otsuka
信之 大塚
Masahiro Kito
雅弘 鬼頭
Masato Ishino
正人 石野
Yasushi Matsui
康 松井
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP20444396A priority Critical patent/JPH1053500A/en
Publication of JPH1053500A publication Critical patent/JPH1053500A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformize the thickness of a thin film and increase the sharpness of the variation of the composition at the interface of the thin film. SOLUTION: A chamber 11 for heating and reacting a raw material gas contains a gas-feeding part 12 to feed the raw material gas from the outside of the chamber 11 into the chamber 11 and a substrate holder 14 placed opposite to the gas-feeding port 12a of the gas feeding part 12 and holding a film-growing substrate 13. The apparatus is further provided with a rotary member 16 composed of a high-speed rotary disk 16a having a ring-shaped flat high-speed rotation face and positioned outside of the substrate holder 14, a concave covering part 16b integrated with the inner circumference of the high-speed rotary disk 16a, covering the substrate holder 14 and a heater 15 and having an opening at the center of the bottom part and a cylindrical rotary shaft 16c integrally formed in such a manner as to be extended downward from the circumference of the opening of the covering part 16b and hermetically supported by a bearing 11a on the bottom of the chamber 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に絶縁膜や
半導体結晶薄膜等を形成する成膜装置及び成膜方法に関
する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming an insulating film, a semiconductor crystal thin film and the like on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の成膜装置である高速回転型気相成
長装置を図面を参照しながら説明する。
2. Description of the Related Art A high-speed rotary type vapor phase growth apparatus which is a conventional film forming apparatus will be described with reference to the drawings.

【0003】図16(a)は基板ホルダを回転させる、
従来の高速回転型気相成長装置の概略を示す斜視図であ
る。図16(a)に示すように、本気相成長装置は、成
膜の原料となる原料ガスを加熱して反応させるための反
応炉101と、反応炉101の上部に設けられ、反応炉
101に原料ガスを導入するガス導入口102と、ガス
導入口102と対向するように設けられた基板ホルダ1
03とを備えている。基板ホルダ103のホルダ面の外
縁部には複数の基板105が保持され、基板ホルダ10
3はホルダ面の中心から該ホルダ面に対して垂直下方に
延びる回転軸104の回転運動に伴って高速に回転す
る。
FIG. 16A shows a case where a substrate holder is rotated.
It is a perspective view which shows the outline of the conventional high speed rotation type vapor phase growth apparatus. As shown in FIG. 16A, the present vapor phase growth apparatus is provided with a reaction furnace 101 for heating and reacting a raw material gas as a raw material for film formation, and an upper part of the reaction furnace 101. A gas inlet 102 for introducing a source gas, and a substrate holder 1 provided to face the gas inlet 102
03. A plurality of substrates 105 are held at the outer edge of the holder surface of the substrate holder 103, and the substrate holder 10
Reference numeral 3 rotates at a high speed with the rotation of a rotating shaft 104 extending vertically downward from the center of the holder surface to the holder surface.

【0004】図16(b)に示すように、ガス導入口1
02から反応炉101内に原料ガス106が導入され、
基板ホルダ103のホルダ面に向かって拡散する。基板
ホルダ103は600rpm以上の回転数で高速に回転
しているため、ホルダ面の外周部はその内周部よりも速
度が大きいので、原料ガス106の粘性抵抗により、外
周部の原料ガス106はホルダ面の径方向外方に強く引
かれることになる。その結果、ホルダ面の中心部の圧力
が外周部よりも下がるので、新たな原料ガス106がホ
ルダ面の中心部に供給される。このいわゆるポンプ効果
により、各基板105に均一な薄膜がそれぞれ成長す
る。
[0004] As shown in FIG.
02, a raw material gas 106 is introduced into the reaction furnace 101,
The light diffuses toward the holder surface of the substrate holder 103. Since the substrate holder 103 is rotating at a high speed of 600 rpm or more, the outer peripheral portion of the holder surface has a higher speed than the inner peripheral portion thereof. It is strongly pulled radially outward of the holder surface. As a result, the pressure at the center of the holder surface is lower than that at the outer periphery, so that a new source gas 106 is supplied to the center of the holder surface. Due to this so-called pump effect, a uniform thin film grows on each substrate 105.

【0005】このように、基板105を保持する基板ホ
ルダ103が高速に回転する気相成長装置によると、原
料ガス106が高速に回転する基板ホルダ103により
回転軸方向に吸い込まれた後、基板ホルダ103の周囲
に吹き出す効果をもたらす。その結果、基板ホルダ10
3上の各基板105にそれぞれ薄くかつ均一な結晶が成
長し、原料の供給や反応の温度が均一となるので、各基
板105上に均一な薄膜をそれぞれ生成することができ
る。
As described above, according to the vapor phase growth apparatus in which the substrate holder 103 holding the substrate 105 rotates at high speed, the source gas 106 is sucked in the direction of the rotation axis by the substrate holder 103 rotating at high speed, and then the substrate holder 103 is rotated. An effect of blowing out around 103 is brought about. As a result, the substrate holder 10
A thin and uniform crystal grows on each of the substrates 105 on the substrate 3 and the temperature of the supply of the raw material and the reaction become uniform, so that a uniform thin film can be formed on each of the substrates 105.

【0006】しかしながら、前記従来の高速回転型気相
成長装置は、基板105が高速に回転しているため、基
板105に大きな遠心力が加わるので、各基板105が
基板ホルダ103から外れ、該基板ホルダ103の径方
向外方に飛散する恐れがあった。また、多数枚の基板1
05上に同時に成膜させるには大きな径の基板ホルダ1
03が必要となるため、基板ホルダ103の重量が大き
くなるので、機構上高速回転が困難となる。さらに、膜
厚の均一性を向上させるには、各基板105自体を自転
させる必要があるが、基板ホルダ103を高速に回転さ
せながら各基板103をそれぞれ自転させることは技術
的に困難であった。
However, in the conventional high-speed rotary type vapor phase growth apparatus, since the substrate 105 is rotating at a high speed, a large centrifugal force is applied to the substrate 105, so that each substrate 105 comes off from the substrate holder 103, and There was a risk of scattering outside the holder 103 in the radial direction. Also, a large number of substrates 1
Substrate holder 1 with a large diameter for simultaneous film formation on
Since the substrate holder 103 is required, the weight of the substrate holder 103 is increased, so that high-speed rotation is mechanically difficult. Further, in order to improve the uniformity of the film thickness, it is necessary to rotate each substrate 105 itself, but it is technically difficult to rotate each substrate 103 while rotating the substrate holder 103 at high speed. .

【0007】以下、図17(a)に特開平5−8244
5号公報に掲載されている第1の改良型の高速回転型気
相成長装置を示す。図17(a)に示すように、本気相
成長装置には、基板ホルダ103を回転させる代わり
に、基板ホルダ103におけるホルダ面の中心部に設け
られ、該ホルダ面に対して垂直下方に延びる回転軸10
4によりホルダ面と同一面内で回転する高速回転板10
7を備えており、高速回転板107が高速で回転するこ
とにより、ホルダ面の中心部の圧力が外縁部の圧力より
も下がるため、新たな原料ガス106がホルダ面の中心
部に供給される。各基板105は高速に回転しないた
め、ホルダ面から外れて飛散する恐れがなくなり、ま
た、回転板107の径が小さくなるので、多数枚の基板
105に同時に成膜する際にも基板ホルダ103の重量
を考慮する必要がなくなる。
[0007] FIG.
No. 5 discloses a first improved high-speed rotation type vapor phase growth apparatus. As shown in FIG. 17A, in the present vapor deposition apparatus, instead of rotating the substrate holder 103, a rotation is provided at the center of the holder surface of the substrate holder 103 and extends vertically downward with respect to the holder surface. Axis 10
4, a high-speed rotating plate 10 that rotates in the same plane as the holder surface
7, the high-speed rotation plate 107 rotates at a high speed, so that the pressure at the center of the holder surface becomes lower than the pressure at the outer edge, so that a new source gas 106 is supplied to the center of the holder surface. . Since each of the substrates 105 does not rotate at a high speed, there is no danger that the substrates 105 will fall off the holder surface and scatter. Further, since the diameter of the rotating plate 107 is reduced, the substrate holder 103 is not required to be formed simultaneously on a large number of substrates 105. There is no need to consider weight.

【0008】以下、図18に特開平4−6840号公報
に掲載されている第2の改良型の高速回転型気相成長装
置を示す。図18に示すように、設置台109の上に設
置され、成膜の対象となる原料ガスを加熱して反応させ
る反応炉101を備えている。反応炉101の上部に設
けられ、反応炉101に原料ガスを導入するガス導入口
102と、反応炉101の側壁に設けられ、反応済みの
ガスを排気するガス排気管101aと、反応炉101の
内部にガス導入口102と対向するように設けられ、原
料ガスよりなる結晶膜を成長させる複数の基板105を
保持する基板ホルダ103とを備えている。基板ホルダ
103は、反応炉101の側壁に設けられた高周波誘導
コイル110により成膜温度に加熱される。また、基板
ホルダ103の外周面には、複数の回転翼108が設け
られており、ホルダ面の中心部から該ホルダ面に対して
垂直下方に延びる回転軸104によって複数の回転翼1
08と共に高速に回転する。回転翼108により、ホル
ダ面の径方向外方に原料ガスが導かれるため、ガス排気
管101aから不要となった原料ガスを排気することが
できる。その結果、基板上に層状の原料ガスの流れ10
6が生成されるため、結晶の面内均一性を向上させるこ
とができる。
FIG. 18 shows a second improved high-speed rotation type vapor phase growth apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-6840. As shown in FIG. 18, a reaction furnace 101 is provided on a mounting table 109 and heats and reacts a source gas to be formed into a film. A gas inlet 102 provided at an upper portion of the reaction furnace 101 to introduce a raw material gas into the reaction furnace 101; a gas exhaust pipe 101a provided at a side wall of the reaction furnace 101 to exhaust a reacted gas; There is provided a substrate holder 103 provided inside to face the gas inlet 102 and holding a plurality of substrates 105 for growing a crystal film made of a source gas. The substrate holder 103 is heated to a film forming temperature by a high-frequency induction coil 110 provided on a side wall of the reaction furnace 101. A plurality of rotating blades 108 are provided on the outer peripheral surface of the substrate holder 103, and the plurality of rotating blades 1 are provided by a rotating shaft 104 extending vertically downward from the center of the holder surface to the holder surface.
08 and rotate at high speed. Since the raw material gas is guided radially outward of the holder surface by the rotating blades 108, unnecessary raw material gas can be exhausted from the gas exhaust pipe 101a. As a result, the layered source gas flow 10
Since 6 is generated, the in-plane uniformity of the crystal can be improved.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
1の改良型の高速回転型気相成長装置は、図17(c)
に示すように、高速回転板107で形成されたガスが高
温の基板105上で加熱されて上昇気流となり、渦流1
06aが形成されるため、原料ガスを切り換えたとき
に、切り換える前の原料ガスが基板105上に再び接近
してくることになる。従って、基板105の上に成長す
る半導体等の膜の界面に良好な組成急峻性を得ることが
困難であるという問題を有していた。
However, the first improved high-speed rotary type vapor phase epitaxy apparatus shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the gas formed by the high-speed rotating plate 107 is heated on the high-temperature substrate 105 to become an ascending airflow,
Since 06a is formed, when the source gas is switched, the source gas before switching comes closer to the substrate 105 again. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain good composition steepness at the interface of a film of a semiconductor or the like grown on the substrate 105.

【0010】また、前記第2の改良型の高速回転型気相
成長装置は、原料ガスの中で回転翼108を回転させる
ために、ガスの粘性抵抗により回転翼108に振動が発
生し、この振動が回転翼108と一体に形成されている
基板ホルダ103に伝わるので、基板ホルダ103が振
動することになる。その結果、基板ホルダ103に保持
された基板105も振動するため、この振動により基板
105が基板ホルダ103から外れ、該基板ホルダ10
3の径方向外方に飛散する恐れがあるという問題を有し
ていた。例え、基板105が飛散しなくても、基板ホル
ダ103に振動が発生している状態では、良好な結晶層
の成長も期待できない。
In the second improved high-speed rotary type vapor phase growth apparatus, the rotating blades 108 are rotated by the viscous resistance of the gas in order to rotate the rotating blades 108 in the raw material gas. Since the vibration is transmitted to the substrate holder 103 formed integrally with the rotary blade 108, the substrate holder 103 vibrates. As a result, the substrate 105 held by the substrate holder 103 also vibrates, so that the substrate 105 comes off the substrate holder 103 due to the vibration, and the substrate holder 10
No. 3 had a problem that it could be scattered outward in the radial direction. For example, even if the substrate 105 does not scatter, good growth of a crystal layer cannot be expected in a state where vibration is generated in the substrate holder 103.

【0011】本発明は、前記従来の問題を一挙に解決
し、生成する薄膜の膜厚が均一となるようにすると共
に、薄膜の界面の組成急峻性が良好になるようにするこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems at once, to make the thickness of a thin film to be formed uniform, and to improve the composition steepness at the interface of the thin film. I do.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明が講じた
解決手段は、供給される原料ガスを加熱して反応させる
反応炉と、該反応炉の内部に設けられ、基板ホルダ面に
基板を保持する基板ホルダと、該基板ホルダの基板ホル
ダ面に保持された基板に対して前記原料ガスを供給する
ガス供給手段とを備え、前記基板上に前記原料ガスより
なる結晶膜を成長させる成膜装置を前提とし、前記基板
ホルダの外側に設けられ、該基板ホルダの周りを高速で
回転する高速回転面を有する回転部材を備えている構成
とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a reaction furnace for heating and reacting a supplied raw material gas, and a reaction furnace provided inside the reaction furnace and having a substrate holder surface mounted on a substrate holder surface. And a gas supply means for supplying the source gas to the substrate held on the substrate holder surface of the substrate holder, wherein a crystal film made of the source gas is grown on the substrate. On the premise of a film apparatus, a rotating member is provided outside the substrate holder and has a high-speed rotating surface that rotates at high speed around the substrate holder.

【0013】請求項1の構成により、基板ホルダの外側
に設けられ、該基板ホルダの周りを高速で回転する高速
回転面を有する回転部材を備えているため、重量の大き
な基板ホルダを高速に回転させることなく、ポンプ効果
を得られるため、原料ガスの流れが回転軸方向に吸い込
まれた後、基板ホルダの径方に吹き出すことになる。
According to the first aspect of the present invention, since the rotating member is provided outside the substrate holder and has a high-speed rotating surface that rotates around the substrate holder at a high speed, the heavy substrate holder can be rotated at a high speed. Since the pump effect can be obtained without causing the flow, the flow of the raw material gas is sucked in the direction of the rotation axis and then blown out in the radial direction of the substrate holder.

【0014】また、基板ホルダ自体を高速に回転させな
いため、基板ホルダに保持された基板が飛散することが
ない。さらに、基板ホルダと回転部材とは非接触である
ため、高速回転面が高速回転することによって原料ガス
の粘性抵抗を受け、高速回転面が振動したとしても基板
ホルダは振動することがない。
Further, since the substrate holder itself is not rotated at a high speed, the substrate held by the substrate holder does not scatter. Further, since the substrate holder and the rotating member are not in contact with each other, the high-speed rotating surface rotates at high speed and receives the viscous resistance of the raw material gas. Even if the high-speed rotating surface vibrates, the substrate holder does not vibrate.

【0015】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記回転部材は、前記基板ホルダの下側に設けられ、前記
基板ホルダ面と平行な前記高速回転面を有する板状体で
ある構成を付加するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the rotating member is a plate-like body provided below the substrate holder and having the high-speed rotating surface parallel to the substrate holder surface. The configuration is added.

【0016】請求項2の構成により、回転部材は、基板
ホルダの下側に設けられ、基板ホルダ面と平行な高速回
転面を有する板状体であるため、回転部材を単純な形状
にすることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the rotating member is a plate-like body provided below the substrate holder and having a high-speed rotating surface parallel to the substrate holder surface, the rotating member has a simple shape. Can be.

【0017】請求項3の発明は、請求項1又は2の構成
に、前記高速回転面は前記基板ホルダ面とほぼ同じ平面
上にある構成を付加するものである。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the first or second aspect, a configuration is provided in which the high-speed rotation surface is substantially on the same plane as the substrate holder surface.

【0018】請求項3の構成により、高速回転面は基板
ホルダ面とほぼ同じ平面上で回転するため、基板ホルダ
面の外縁部から高速回転面に向かうガスの流れが滑らか
になるので、ポンプ効果を確実に得ることができる。
According to the third aspect of the present invention, since the high-speed rotation surface rotates on substantially the same plane as the substrate holder surface, the gas flow from the outer edge of the substrate holder surface toward the high-speed rotation surface becomes smooth, so that the pump effect is obtained. Can be reliably obtained.

【0019】請求項4の発明は、請求項1〜3の構成
に、前記高速回転面の回転軸と異なる軸を中心に回転す
る回転軸を有し、前記回転部材を回転駆動させる駆動手
段をさらに備えている構成を付加するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first to third aspects, there is provided a driving means for rotating the rotation member, the driving means having a rotation axis rotating about an axis different from the rotation axis of the high-speed rotation surface. The additional configuration is added.

【0020】請求項4の構成により、高速回転面の回転
軸と異なる軸を中心に回転する回転軸を有し、回転部材
を回転駆動させる駆動手段をさらに備えているため、回
転部材を回転駆動する回転軸は基板ホルダの中心部から
ずれることになる。
According to the fourth aspect of the present invention, the rotating member is provided with a driving means for rotating the rotating member, the rotating member being provided with a rotating shaft which rotates about an axis different from the rotating shaft of the high-speed rotating surface. The rotating shaft is shifted from the center of the substrate holder.

【0021】請求項5の発明は、請求項1〜4の構成
に、前記回転部材における前記高速回転面から外側へ前
記高速回転面と平行に延びるように設けられ、前記高速
回転面に沿って流れる前記原料ガスを前記基板ホルダの
下方に導く複数の羽根部材をさらに備えている構成を付
加するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the first to fourth aspects, the rotating member is provided so as to extend outward from the high-speed rotation surface in parallel with the high-speed rotation surface, and extends along the high-speed rotation surface. The structure further includes a plurality of blade members for guiding the flowing source gas below the substrate holder.

【0022】請求項5の構成により、回転部材における
高速回転面から外側へ高速回転面と平行に延びるように
設けられ、高速回転面に沿って流れる原料ガスを基板ホ
ルダの下方に導く複数の羽根部材をさらに備えているた
め、反応済みのガスが基板ホルダ面から速やかに遠ざか
ることになる。
According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of blades are provided so as to extend from the high-speed rotation surface of the rotary member to the outside in parallel with the high-speed rotation surface and guide the raw material gas flowing along the high-speed rotation surface to below the substrate holder. Since the member is further provided, the reacted gas quickly moves away from the substrate holder surface.

【0023】請求項6の発明は、請求項1〜5の構成
に、前記回転部材における前記高速回転面に対して垂直
に設けられ、前記原料ガスを前記高速回転面に沿って外
方へ導く複数の羽根部材をさらに備えている構成を付加
するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the structure of the first to fifth aspects, the rotating member is provided perpendicular to the high-speed rotation surface, and guides the source gas outward along the high-speed rotation surface. A configuration further including a plurality of blade members is added.

【0024】請求項6の構成により、回転部材における
高速回転面に対して垂直に設けられ、原料ガスを高速回
転面に沿って外方へ導く複数の羽根部材をさらに備えて
いるため、高速回転面の径を小さくしたとしても、ポン
プ効果が損なわれることがない。
According to the sixth aspect of the present invention, there is further provided a plurality of blade members which are provided perpendicular to the high-speed rotation surface of the rotating member and guide the source gas outward along the high-speed rotation surface. Even if the diameter of the surface is reduced, the pump effect is not impaired.

【0025】請求項7の発明は、請求項1〜6の構成
に、前記複数の羽根部材の上に前記高速回転面と平行に
設けられ、前記高速回転面の上方を流通する前記原料ガ
スを前記高速回転面の外方へ導く板状部材をさらに備え
ている構成を付加するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the structure of the first to sixth aspects, the raw material gas is provided on the plurality of blade members in parallel with the high-speed rotation surface and flows above the high-speed rotation surface. The configuration further includes a plate-shaped member that guides the high-speed rotation surface to the outside.

【0026】請求項7の構成により、複数の羽根部材の
上に高速回転面と平行に設けられ、高速回転面の上方を
流通する原料ガスを高速回転面の外方へ導く板状部材を
さらに備えているため、基板ホルダの上面を径方向に滑
らかに流れるガス流を生成することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, there is further provided a plate-shaped member which is provided on the plurality of blade members in parallel with the high-speed rotation surface and guides a raw material gas flowing above the high-speed rotation surface to the outside of the high-speed rotation surface. With this arrangement, a gas flow that smoothly flows in the radial direction on the upper surface of the substrate holder can be generated.

【0027】請求項8の発明は、請求項1〜7の構成
に、前記基板ホルダに設けられ、該基板ホルダに保持さ
れている基板を自転させる自転手段をさらに備えている
構成を付加するものである。
The invention according to claim 8 is the one in which the structure according to any one of claims 1 to 7 is further provided with a structure further provided with rotation means provided on the substrate holder and rotating the substrate held by the substrate holder. It is.

【0028】請求項9の発明は、請求項1〜8の構成
に、前記基板ホルダを低速で回転させる回転手段をさら
に備えている構成を付加するものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first to eighth aspects, a configuration further including a rotation unit for rotating the substrate holder at a low speed is added.

【0029】請求項10の発明が講じた解決手段は、供
給される原料ガスを加熱して反応させる反応炉と、該反
応炉の内部に設けられ、基板ホルダ面に基板を保持する
円形の基板ホルダと、該基板ホルダの基板ホルダ面に保
持された基板に対して前記原料ガスを供給するガス供給
手段と、前記基板ホルダの外側に設けられ、該基板ホル
ダの周りを高速で回転する高速回転面を有するリング状
の回転部材とを備えた成膜装置を用いて、前記基板上に
前記原料ガスよりなる結晶膜を成長させる成膜方法を対
象とし、前記基板ホルダと同形状の試験用基板ホルダに
試験用基板を保持すると共に、前記高速回転面と同形状
の試験用高速回転面を有する回転部材を回転させた状態
で前記試験用基板に結晶膜を成長させることにより、前
記試験用基板ホルダの半径に対する前記試験用高速回転
面の外周の半径の比と、基板に結晶膜が均一な膜厚に成
長する前記試験用高速回転面の回転速度との相関関係を
求める相関関係作成工程と、前記基板ホルダの半径及び
前記高速回転面の外周の半径を決定する半径決定工程
と、前記相関関係に基づいて、前記基板ホルダの半径に
対する前記高速回転面の外周の半径の比から該高速回転
面の回転数を求める回転数決定工程と、前記高速回転面
を前記回転数決定工程により求められた前記回転数で回
転させることにより、前記基板ホルダに保持されている
基板の上に結晶膜を成長させる成膜工程とを備えている
構成とするものである。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a reaction furnace for heating and reacting a supplied source gas, and a circular substrate provided inside the reaction furnace and holding the substrate on a substrate holder surface. A holder, gas supply means for supplying the source gas to the substrate held on the substrate holder surface of the substrate holder, and high-speed rotation provided outside the substrate holder and rotating at high speed around the substrate holder A test substrate having the same shape as the substrate holder, using a film forming apparatus having a ring-shaped rotating member having a surface and a film forming method for growing a crystal film made of the source gas on the substrate. The test substrate is held by holding a test substrate in a holder and growing a crystal film on the test substrate in a state where a rotating member having a test high-speed rotation surface having the same shape as the high-speed rotation surface is rotated. Hol A ratio of the radius of the outer periphery of the test high-speed rotation surface to the radius of the, and a correlation creation step of obtaining a correlation between the rotation speed of the test high-speed rotation surface where the crystal film grows to a uniform thickness on the substrate, A radius determining step of determining the radius of the substrate holder and the radius of the outer periphery of the high-speed rotating surface; and, based on the correlation, the ratio of the radius of the outer periphery of the high-speed rotating surface to the radius of the substrate holder. A rotation speed determining step for determining the rotation speed of the substrate, and rotating the high-speed rotation surface at the rotation speed determined in the rotation speed determining step, thereby growing a crystal film on the substrate held by the substrate holder. And a film forming step of performing the film formation.

【0030】請求項10の構成により、基板ホルダの半
径に対する高速回転面の外周の半径の比と基板に結晶膜
が均一な膜厚に成長する高速回転板の回転速度との相関
関係をあらかじめ求めるため、基板ホルダの半径に対す
る高速回転板の半径の比が大きい場合には、比較的低速
に高速回転板を回転させても、基板上には所定値以下の
面内分布を得ることができる。また、この半径の比が小
さい場合には、比較的高速に高速回転板を回転させるこ
とにより、基板上には所定値以下の面内分布を得ること
ができる。
According to the tenth aspect, the correlation between the ratio of the radius of the outer periphery of the high-speed rotating surface to the radius of the substrate holder and the rotational speed of the high-speed rotating plate at which the crystal film grows to a uniform thickness on the substrate is obtained in advance. Therefore, when the ratio of the radius of the high-speed rotating plate to the radius of the substrate holder is large, even if the high-speed rotating plate is rotated at a relatively low speed, an in-plane distribution equal to or less than a predetermined value can be obtained on the substrate. When the ratio of the radii is small, the in-plane distribution of a predetermined value or less can be obtained on the substrate by rotating the high-speed rotating plate at a relatively high speed.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)本発明の第1の実施形態を図面を参
照しながら説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0032】図1は本発明の第1の実施形態に係る成膜
装置の構成断面図である。図1に示すように、本成膜装
置は、原料ガスを加熱して反応させるための反応炉とし
てのチャンバ11と、チャンバ11の外部からチャンバ
11の内部に原料ガスを供給するガス供給部12と、ガ
ス供給部12のガス供給口12aと対向するように設け
られており、結晶膜を成長させる基板13を基板ホルダ
面の同一円周上に保持する円板状の基板ホルダ14を備
えている。基板ホルダ14の下側には、基板ホルダ14
の下面に近接するようにヒータ15が設けられ、該ヒー
タ15は基板ホルダ14を成膜温度に加熱する。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the present film forming apparatus includes a chamber 11 serving as a reaction furnace for heating and reacting a source gas, and a gas supply unit 12 for supplying the source gas from outside the chamber 11 to the inside of the chamber 11. And a disk-shaped substrate holder 14 that is provided to face the gas supply port 12a of the gas supply unit 12 and holds the substrate 13 on which the crystal film is grown on the same circumference on the substrate holder surface. I have. Under the substrate holder 14, the substrate holder 14
A heater 15 is provided near the lower surface of the substrate, and the heater 15 heats the substrate holder 14 to a film forming temperature.

【0033】第1の実施形態の特徴として、基板ホルダ
14の外側に位置するリング状の平坦な高速回転面を有
する高速回転板16aと、該高速回転板16aの内周部
と一体に且つ基板ホルダ14及びヒータ15を覆うよう
に形成され、底部中央に開口部を有する凹状の覆い部1
6bと、該覆い部16bの開口部周縁から下方に延びる
ように一体に形成され、チャンバ11の底部に設けられ
ている軸受部11aに気密に支持される筒状の回転軸1
6cとからなる回転部材16を備えている。高速回転板
16aは、回転板用モータ18の回転力が無端ベルト1
7を介して回転軸16cに伝達することにより、100
0rpm程度の回転数で回転する。
As a feature of the first embodiment, a high-speed rotating plate 16a having a ring-shaped flat high-speed rotating surface located outside the substrate holder 14, and an inner peripheral portion of the high-speed rotating plate 16a integrated with the substrate A concave cover 1 formed to cover the holder 14 and the heater 15 and having an opening at the center of the bottom.
6b and a cylindrical rotary shaft 1 integrally formed so as to extend downward from the peripheral edge of the opening of the cover 16b and airtightly supported by a bearing 11a provided at the bottom of the chamber 11.
6c. The high-speed rotating plate 16a is configured so that the rotating force of the rotating plate motor 18
7 to the rotating shaft 16c,
It rotates at a rotation speed of about 0 rpm.

【0034】以下、前記のように構成された成膜装置の
動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the film forming apparatus configured as described above will be described.

【0035】まず、所望の膜、例えば、半導体薄膜又は
高誘電体酸化膜等を成膜するための複数の基板13を基
板ホルダ14の所定位置に保持した後、回転板用モータ
18を作動させて回転部材16を回転させると共に、ヒ
ータ15を作動させて成膜に適する温度になるまで基板
ホルダ14を加熱する。次に、膜の原料ガスをガス供給
口12aからチャンバ11内に供給する。
First, a plurality of substrates 13 for forming a desired film, for example, a semiconductor thin film or a high dielectric oxide film, is held at a predetermined position of a substrate holder 14, and then a rotating plate motor 18 is operated. While rotating the rotating member 16, the heater 15 is operated to heat the substrate holder 14 until a temperature suitable for film formation is reached. Next, a source gas for the film is supplied into the chamber 11 from the gas supply port 12a.

【0036】本実施形態によると、1000rpm程度
の回転数で高速に回転する高速回転板16aの上面に達
した原料ガスは、高速回転板16aの上面から遠心力を
受けるため、高速回転板16aの外周部に流通するの
で、各基板13の上面にはポンプ効果により原料ガスが
順次供給されることになる。また、図17(a)に示し
た従来の装置のように各基板13上でのガスの上昇がな
いため、均一で且つヘテロ界面組成の急峻性に優れた成
膜が可能となると共に、基板ホルダ14が高速に回転し
ないため、基板13が飛散することもない。
According to the present embodiment, the raw material gas reaching the upper surface of the high-speed rotating plate 16a rotating at a high speed of about 1000 rpm receives centrifugal force from the upper surface of the high-speed rotating plate 16a. Since the gas flows through the outer peripheral portion, the source gas is sequentially supplied to the upper surface of each substrate 13 by a pump effect. Further, since the gas does not rise on each substrate 13 as in the conventional apparatus shown in FIG. 17A, it is possible to form a film uniform and excellent in the steepness of the hetero-interface composition, Since the holder 14 does not rotate at high speed, the substrate 13 does not scatter.

【0037】また、基板ホルダ14と高速回転板16a
とは異なる部材でしかも非接触で構成されているため、
高速回転板16aが高速回転することによって原料ガス
の粘性抵抗を受け、高速回転板16aが振動したとして
も基板ホルダ14は振動しないので、基板13自体も振
動しなくなり、従って、振動による膜の形成不良を解消
することができる。
The substrate holder 14 and the high-speed rotating plate 16a
Because it is composed of a member different from that and in a non-contact manner,
The high-speed rotation of the high-speed rotating plate 16a causes the viscous resistance of the raw material gas. Even if the high-speed rotating plate 16a vibrates, the substrate holder 14 does not vibrate, so that the substrate 13 itself does not vibrate. Defects can be eliminated.

【0038】さらに、ヒータ15が回転部材16の覆い
部16bにより覆われているため、ヒータ15に不要な
成膜物質が付着することを抑制することができる。
Further, since the heater 15 is covered by the cover 16b of the rotating member 16, it is possible to prevent the unnecessary material from being deposited on the heater 15.

【0039】以下、本発明の第1の実施形態に係る成膜
装置を用いた成膜方法を説明する。
Hereinafter, a film forming method using the film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.

【0040】まず、図1に示すように、基板ホルダ14
の所定位置に20インチ径のシリコンウェハよりなる基
板13を保持した後、1000rpm程度の回転数で高
速回転板16aを回転させる。その後、ヒータ15を用
いて基板ホルダ14及び基板ホルダ14に保持されてい
る各基板13を成膜温度の800度に加熱する。
First, as shown in FIG.
After the substrate 13 made of a silicon wafer having a diameter of 20 inches is held at a predetermined position, the high-speed rotating plate 16a is rotated at a rotation speed of about 1000 rpm. Thereafter, the heater 15 is used to heat the substrate holder 14 and each substrate 13 held by the substrate holder 14 to a film forming temperature of 800 degrees.

【0041】次に、例えば高誘電体酸化膜(SrTiO
3 )の原料として有機チタン、有機ストロンチウム及び
酸素ガスをガス供給口12からチャンバ11内に供給す
る。成膜後、300度以下に降温した後、回転板の回転
を停止させる。その結果、20インチ径のシリコンウェ
ハ上にチタン鉛酸化物高誘電体膜が均一に成膜される。
Next, for example, a high dielectric oxide film (SrTiO)
3 ) Organic titanium, organic strontium, and oxygen gas are supplied into the chamber 11 from the gas supply port 12 as raw materials. After the film formation, the temperature is lowered to 300 ° C. or lower, and then the rotation of the rotating plate is stopped. As a result, a titanium-lead oxide high dielectric film is uniformly formed on a 20-inch diameter silicon wafer.

【0042】本成膜方法によると、20インチにもなる
大きな基板13を保持する基板ホルダ14を回転させる
には、その機構自体も大がかりなものとなるが、基板ホ
ルダ14を回転させずに、基板ホルダ14の外側に設け
られた高速回転板16aを回転させるため、大がかりな
機構が不要になると共に、大きな基板であっても均一な
膜を成長させることができる。
According to the present film forming method, the mechanism itself becomes large in order to rotate the substrate holder 14 which holds the large substrate 13 of 20 inches, but without rotating the substrate holder 14, Since the high-speed rotating plate 16a provided outside the substrate holder 14 is rotated, a large-scale mechanism is not required, and a uniform film can be grown even on a large substrate.

【0043】なお、本実施形態では、高誘電体膜を成膜
したが、原料ガスとして、II族の有機金属及びVI族の有
機金属若しくは水素化物、又はIII 族の有機金属及びV
族の有機金属若しくは水素化物を供給することにより、
III−V族化合物半導体やII−VI族化合物半導体混晶を
均一性よく成長することができる。
In this embodiment, the high dielectric film is formed. However, as a source gas, a group II organic metal and a group VI organic metal or hydride, or a group III organic metal and V
By supplying an organic metal or hydride of the group
III-V group compound semiconductors and II-VI group compound semiconductor mixed crystals can be grown with good uniformity.

【0044】以下、本発明の第1の実施形態の第1変形
例を図2(a)及び(b)を参照しながら説明する。
Hereinafter, a first modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).

【0045】図2(a)に示すように、高速回転板16
aは、基板ホルダ14とヒータ15との間に該基板ホル
ダ14と平行に設けられ、回転軸方向の断面は回転軸1
6c部の開口部を有する板状をなす。また、図2(b)
の上面図に示すように、基板ホルダ14にヒータ15の
熱を輻射で伝達するために、高速回転板16aには回転
軸を中心にして4つの扇状開口部16dが設けられてい
る。
As shown in FIG. 2A, the high-speed rotating plate 16
a is provided between the substrate holder 14 and the heater 15 in parallel with the substrate holder 14, and the cross section in the rotation axis direction is the rotation axis 1.
It has a plate-like shape having an opening 6c. FIG. 2 (b)
As shown in the top view of FIG. 5, in order to transfer the heat of the heater 15 to the substrate holder 14 by radiation, the high-speed rotating plate 16a is provided with four fan-shaped openings 16d around the rotation axis.

【0046】本変形例によると、高速回転板16aは回
転軸方向の断面が板状に形成されているため、回転が安
定すると共に、高速回転板16aを軽量化することがで
きる。
According to the present modification, the high-speed rotating plate 16a has a plate-shaped cross section in the direction of the rotation axis, so that the rotation is stable and the high-speed rotating plate 16a can be reduced in weight.

【0047】また、高速回転板16aは加工が容易な形
状であるため、モリブデン等の加工性に劣った材料であ
っても、高速回転板16aの作製は容易となる。
Since the high-speed rotating plate 16a has a shape that can be easily processed, the high-speed rotating plate 16a can be easily manufactured even with a material having poor workability such as molybdenum.

【0048】以下、本発明の第1の実施形態の第2変形
例を図3を参照しながら説明する。
Hereinafter, a second modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0049】図3に示すように、本成膜装置は、基板自
転型基板ホルダ14Aの内部に設けられ、各基板13の
基板面の中心部であり該基板面に対して垂直な方向を軸
にして、各基板13をホルダ面に保持してそれぞれ回転
させる基板自転手段を備えている。また、チャンバ11
の外部に設けられ、基板自転手段の動力源となる基板自
転用モータ19と、基板自転型ホルダ14Aの中心から
基板ホルダ面に対して垂直下方に延び、且つ、回転部材
16の回転軸16cの内側に設けられ、基板自転用無端
ベルト20を介して基板自転手段に回転力を伝達する基
板自転用回転軸21とを備えている。
As shown in FIG. 3, the present film forming apparatus is provided inside a substrate-rotating substrate holder 14A, and has a central portion of the substrate surface of each substrate 13 and an axis perpendicular to the substrate surface. Then, substrate rotation means for holding each substrate 13 on the holder surface and rotating each substrate 13 is provided. Also, the chamber 11
And a substrate rotation motor 19 provided as a power source of the substrate rotation means, extending vertically downward from the center of the substrate rotation type holder 14 </ b> A with respect to the substrate holder surface, and having a rotation shaft 16 c of the rotation member 16. A rotation axis for substrate rotation, which is provided on the inside and transmits a rotational force to the substrate rotation means via an endless belt for substrate rotation, is provided.

【0050】本変形例によると、基板自転型基板ホルダ
14Aの内部に各基板13をそれぞれ回転させる基板自
転手段を備えているため、原料ガスが各基板13の成長
面にむらなく供給されるので、より均一な成膜が可能と
なる。
According to this modification, since the substrate rotation means for rotating each substrate 13 is provided inside the substrate rotation type substrate holder 14A, the raw material gas is uniformly supplied to the growth surface of each substrate 13. Thus, a more uniform film can be formed.

【0051】以下、本発明の第1の実施形態の第3変形
例を図4を参照しながら説明する。
Hereinafter, a third modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0052】図4に示すように、本成膜装置は、各基板
13の基板面の中心部であり該基板面に対して垂直な方
向を軸にして、各基板13をホルダ面に保持してそれぞ
れ回転させる基板自転型基板ホルダ14Bと、基板自転
用回転部材16Aの底部に設けられ、基板自転型基板ホ
ルダ14Bの各基板13に、基板自転用回転部材16A
における回転軸16cの回転力を歯車等を用いて伝達す
る基板自転手段22とを備えている。
As shown in FIG. 4, the present film forming apparatus holds each substrate 13 on a holder surface with the axis at the center of the substrate surface of each substrate 13 and a direction perpendicular to the substrate surface as an axis. The substrate rotation type substrate holder 14B is provided on the bottom of the substrate rotation type rotation member 16A, and the substrate rotation type rotation member 16A is provided on each substrate 13 of the substrate rotation type substrate holder 14B.
And a substrate rotation means 22 for transmitting the rotational force of the rotating shaft 16c using a gear or the like.

【0053】本変形例によると、基板13を自転させる
回転力として、基板自転用回転部材16Aの回転軸16
cの回転力を基板自転型基板ホルダ14Bに伝達する基
板自転手段22を備えているため、基板を自転させるた
めの動力源を新たに追加する必要がない。
According to the present modification, the rotational force for rotating the substrate 13 is used as the rotating shaft 16 of the substrate rotating member 16A.
Since the substrate rotation means 22 for transmitting the rotational force c to the substrate rotation type substrate holder 14B is provided, it is not necessary to newly add a power source for rotating the substrate.

【0054】以下、本発明の第1の実施形態の第4変形
例を図面を参照しながら説明する。
Hereinafter, a fourth modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0055】図5に示すように、チャンバ11の上部に
互いに平行となるように設けられ、組成の異なる2種類
の原料ガスを供給する第1のガス供給部12Aと第2の
ガス供給部12Bとを備えている。第1のガス供給部1
2Aは自転型基板ホルダ14Cと対向する第1のガス供
給口12aを有しており、第2のガス供給部12Bは自
転型基板ホルダ14Cと対向する第2のガス供給口12
bを有している。
As shown in FIG. 5, a first gas supply unit 12A and a second gas supply unit 12B are provided in the upper part of the chamber 11 so as to be parallel to each other and supply two kinds of source gases having different compositions. And First gas supply unit 1
2A has a first gas supply port 12a facing the rotation-type substrate holder 14C, and a second gas supply unit 12B has a second gas supply port 12A facing the rotation-type substrate holder 14C.
b.

【0056】また、ホルダ面の中心から該ホルダ面に対
して垂直下方に延び且つ回転部材16の回転軸16cの
内側に設けられたホルダ自転用回転軸14aを有し、該
ホルダ自転用回転軸14aによりホルダ面が自転する自
転型基板ホルダ14Cを備えている。
Further, there is provided a holder rotating shaft 14a extending vertically downward from the center of the holder surface and provided inside the rotating shaft 16c of the rotating member 16; There is provided a rotation type substrate holder 14C whose holder surface rotates by 14a.

【0057】チャンバ11の外部に設けられ、自転型基
板ホルダ14Cの動力源となるホルダ自転用モータ19
Aと、ホルダ自転用モータ19Aの駆動力をホルダ自転
用回転軸14aに伝達するホルダ自転用無端ベルト20
Aとを備えている。
A holder rotation motor 19 provided outside the chamber 11 and serving as a power source of the rotation type substrate holder 14C.
A and a holder rotation endless belt 20 for transmitting the driving force of the holder rotation motor 19A to the holder rotation shaft 14a.
A.

【0058】本変形例の特徴として、例えば、III 族元
素とV族元素とからなる化合物半導体の場合、第1のガ
ス導入口12AをIII 族元素用に、第2のガス供給口1
2BをV族元素用にそれぞれ用いて、自転型基板ホルダ
14Cを1回転/1原子層成長時間である60rpmで
回転させることにより、III 族元素とV族元素の各原子
が交互に一層ずつ平坦に成長する原子層エピタキシャル
成長が可能となる。
As a feature of this modification, for example, in the case of a compound semiconductor comprising a group III element and a group V element, the first gas inlet 12A is used for the group III element and the second gas supply port 1A is used.
By rotating the rotation type substrate holder 14C at 60 rpm, which is one rotation / atomic layer growth time, using each of 2B for the group V element, the atoms of the group III element and the group V element are alternately flattened one by one. Atomic layer epitaxial growth that grows to a thickness of at least 1 is possible.

【0059】すなわち、III 族元素の原子同士又はV族
元素の原子同士は結晶成長しないため、自転型基板ホル
ダ14Cのホルダ面の基板13の表面には、第1のガス
供給口12Aに対向している間にIII 族元素の原子が1
層のみ成長し、第2のガス供給口12Bに対向している
間にV族元素の原子が1層のみ成長するので、原子層エ
ピタキシャル成長(atomic layer epi
taxy)を行なうことができる。
That is, since the atoms of the group III elements or the atoms of the group V elements do not grow in crystal, the first gas supply port 12A is opposed to the first gas supply port 12A on the surface of the substrate 13 on the holder surface of the rotation type substrate holder 14C. While one group III atom is
Since only a layer is grown and only one layer of group V element atoms grows while facing the second gas supply port 12B, atomic layer epitaxy (atomic layer epi) is performed.
taxy) can be performed.

【0060】なお、第1の実施形態及び各変形例におい
て、高速回転板、基板又は基板ホルダの駆動力の伝達に
無端ベルトを用いているが、チェーンや歯車等の他の伝
達手段を用いてもよく、また、高速回転板又は基板ホル
ダは伝達手段を介することなくモータを用いて直接回転
させてもよい。
In the first embodiment and each of the modifications, the endless belt is used to transmit the driving force of the high-speed rotating plate, the substrate, or the substrate holder. However, other transmission means such as a chain and a gear are used. Alternatively, the high-speed rotating plate or the substrate holder may be directly rotated using a motor without passing through a transmission unit.

【0061】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態を図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0062】図6は本発明の第2の実施形態に係る成膜
装置の構成断面図である。図6において、図1に示した
第1の実施形態の部材と同一の部材には同一の符号を付
すことにより説明を省略する。図6に示すように、本成
膜装置の回転部材は高速回転板16aの回転軸と異なる
回転部材用回転伝達軸24により回転駆動される回転軸
オフセット型回転部材16Bを備えている。
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a film forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same members as those of the first embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 6, the rotating member of the present film forming apparatus includes a rotating shaft offset type rotating member 16B driven to rotate by a rotating member rotation transmission shaft 24 different from the rotating shaft of the high-speed rotating plate 16a.

【0063】回転軸オフセット型回転部材16Bは、該
回転軸オフセット型回転部材16Bの底部中央におけ
る、ヒータ15の下面を臨む領域に円形上の開口部16
eを有しており、回転軸オフセット型回転部材16Bの
底部の周縁部が少なくとも3つの回転板支持棒23によ
り支持され、開口部16e側の内周面がプーリ又は歯車
等の駆動手段により駆動され回転する。また、回転部材
用回転伝達軸24は回転板用モータ18の駆動力を無端
ベルト17を介して駆動手段に伝達する。
The rotary shaft offset type rotary member 16B has a circular opening 16 at the center of the bottom of the rotary shaft offset rotary member 16B facing the lower surface of the heater 15.
e, the peripheral edge of the bottom of the rotary shaft offset type rotary member 16B is supported by at least three rotary plate support rods 23, and the inner circumferential surface on the opening 16e side is driven by a driving means such as a pulley or gear. And rotate. Further, the rotation transmitting shaft 24 for the rotating member transmits the driving force of the motor 18 for the rotating plate to the driving means via the endless belt 17.

【0064】本実施形態の特徴として、高速回転板16
aの回転軸と異なる位置に、回転軸オフセット型回転部
材16Bの底部の外縁部を支持する少なくとも3つの回
転板支持棒23を備えているため、回転部材用回転伝達
軸24は回転軸オフセット型回転部材16Bを支える必
要がないので、回転部材用回転軸24の径を小さくでき
る。これにより、チャンバ11の軸受部11bの開口領
域を小さくすることができるので、気密性を向上させる
ことができる。
As a feature of this embodiment, the high-speed rotating plate 16
Since at least three rotating plate support rods 23 for supporting the outer edge of the bottom of the rotating shaft offset type rotating member 16B are provided at a position different from the rotating shaft of FIG. Since there is no need to support the rotating member 16B, the diameter of the rotating member rotating shaft 24 can be reduced. Thus, the opening area of the bearing portion 11b of the chamber 11 can be reduced, so that the airtightness can be improved.

【0065】また、基板ホルダ14を支える支持棒の位
置と回転部材用回転伝達軸24の位置とは互いに離れて
いるため、回転部材用回転伝達軸24の振動が基板ホル
ダ14の支持棒に伝わりにくくなる。従って、基板13
の振動が抑制されるので、一層均一に成膜することがで
きるようになる。
Further, since the position of the support rod supporting the substrate holder 14 and the position of the rotation transmission shaft 24 for the rotating member are separated from each other, the vibration of the rotation transmission shaft 24 for the rotation member is transmitted to the support rod of the substrate holder 14. It becomes difficult. Therefore, the substrate 13
Is suppressed, so that a more uniform film can be formed.

【0066】図7は本発明の第2の実施形態の第1変形
例に係る成膜装置の構成断面図である。図7に示すよう
に、第2の実施形態との差異は、各基板13がホルダ面
に保持されたままそれぞれ自転する基板自転手段を有す
る基板自転型基板ホルダ14Aと、基板自転手段の動力
源としての基板自転用モータ19と、基板自転用モータ
19の動力を基板自転手段に伝達する基板自転用無端ベ
ルト20及び基板自転用回転軸21とを備えている点で
ある。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure of a film forming apparatus according to a first modification of the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the difference from the second embodiment is that a substrate rotation type substrate holder 14A having substrate rotation means for rotating each substrate 13 while being held on the holder surface, and a power source of the substrate rotation means. , A substrate rotation endless belt 20 for transmitting the power of the substrate rotation motor 19 to the substrate rotation means, and a substrate rotation rotation shaft 21.

【0067】また、図8は本発明の第2の実施形態の第
2変形例に係る成膜装置の構成断面図であり、図8に示
すように、第2の実施形態の第1変形例との差異は、回
転軸オフセット型回転部材16Cが、基板自転型基板ホ
ルダ14Aとヒータ15との間に該基板自転型基板ホル
ダ14Aと平行に設けられ、回転軸方向の断面形状が中
央部に開口部を有する板状である点である。
FIG. 8 is a sectional view showing the structure of a film forming apparatus according to a second modification of the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the first modification of the second embodiment is shown in FIG. The difference is that the rotation axis offset type rotation member 16C is provided between the substrate rotation type substrate holder 14A and the heater 15 in parallel with the substrate rotation type substrate holder 14A, and the cross-sectional shape in the rotation axis direction is at the center. This is a plate-like shape having an opening.

【0068】第1変形例又は第2変形例によると、基板
自転手段を備えているため、各基板上に成長する各薄膜
が一層均一になると共に、基板自転用回転軸21及び回
転部材用回転伝達軸24の各軸受部11bの径をそれぞ
れ小さくできるため、チャンバ11の気密性を向上させ
ることができる。
According to the first modification or the second modification, since the substrate rotation means is provided, each thin film grown on each substrate becomes more uniform, and the rotation axis 21 for substrate rotation and the rotation member for the rotating member are provided. Since the diameter of each bearing portion 11b of the transmission shaft 24 can be reduced, the airtightness of the chamber 11 can be improved.

【0069】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態を図面を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0070】図9(a)は本発明の第3の実施形態に係
る成膜装置の構成断面図である。図9(a)において、
図1に示した第1の実施形態の部材と同一の部材には同
一の符号を付すことにより説明を省略する。図9(a)
に示すように、高速回転板16aの外周面には、高速回
転板16aの径方向外方に延びるように12枚の水平羽
根30が設けられている。図9(b)の正面図に示すよ
うに、各水平羽根30は回転部材16の回転板面に対し
てそれぞれ所定の角度、すなわち、装置の上から見て時
計方向に回転部材16を回転させた場合に、回転板面に
対して水平羽根30の進行方向側がなす角度がそれぞれ
仰角となる角度を有し、且つ、互いに平行になるように
設けられている。
FIG. 9A is a sectional view showing the structure of a film forming apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 9A,
The same members as those of the first embodiment shown in FIG. FIG. 9 (a)
As shown in the figure, twelve horizontal blades 30 are provided on the outer peripheral surface of the high-speed rotating plate 16a so as to extend radially outward of the high-speed rotating plate 16a. As shown in the front view of FIG. 9B, each horizontal blade 30 rotates the rotating member 16 at a predetermined angle with respect to the rotating plate surface of the rotating member 16, that is, clockwise as viewed from above the apparatus. In this case, the angle formed by the horizontal blade 30 in the traveling direction with respect to the rotating plate surface has an angle of elevation, and is provided so as to be parallel to each other.

【0071】これにより、高速回転板16aが時計方向
に回転すると、高速回転板16aの外周部に至った不要
な原料ガスである排出ガスは水平羽根30によって基板
ホルダ14の下方に強制的に流されるため、高速回転板
16aの上面を径方向外方に吹き出された排出ガスがチ
ャンバ11の側壁に当たってチャンバ11内の上方に流
れ、該排出ガスがガス供給口12aから供給される新た
な原料ガスに混合するということが抑えられるので、各
基板13上にそれぞれ成長する結晶膜を均一にすること
ができる。
As a result, when the high-speed rotating plate 16a rotates clockwise, the exhaust gas, which is an unnecessary source gas, which has reached the outer peripheral portion of the high-speed rotating plate 16a, is forced to flow below the substrate holder 14 by the horizontal blades 30. Therefore, the exhaust gas blown radially outward from the upper surface of the high-speed rotating plate 16a hits the side wall of the chamber 11 and flows upward in the chamber 11, and the exhaust gas is supplied from the gas supply port 12a. Is suppressed, so that the crystal films grown on each substrate 13 can be made uniform.

【0072】以下、本発明の第3の実施形態の第1変形
例を図10を参照しながら説明する。
Hereinafter, a first modification of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0073】図10に示す高速回転板16aの上面外縁
部には、高速回転板16aの軸方向上方に延びるように
12枚の垂直羽根31が設けられている。図10(b)
の平面図及び図10(c)の正面図に示すように、各垂
直羽根31は高速回転板16aの外周面の法線に対して
それぞれ所定の角度、すなわち、高速回転板16aにお
ける時計方向に延びる法線に対して垂直羽根31の進行
方向先端側が回転軸側にずれてそれぞれ鋭角をなす角度
を有するように設けられている。
At the outer edge of the upper surface of the high-speed rotating plate 16a shown in FIG. 10, twelve vertical blades 31 are provided so as to extend upward in the axial direction of the high-speed rotating plate 16a. FIG. 10 (b)
As shown in the plan view of FIG. 10 and the front view of FIG. 10C, each of the vertical blades 31 has a predetermined angle with respect to the normal to the outer peripheral surface of the high-speed rotating plate 16a, that is, the The leading ends of the vertical blades 31 in the traveling direction with respect to the extending normal lines are provided so as to be shifted toward the rotation axis and have acute angles.

【0074】これにより、高速回転板16aが回転する
と、垂直羽根31が高速回転板16aの径方向外方に向
かうガスの流れを強制的に生成するため、高速回転板1
6aの上面の面積が小さくてもポンプ効果を得られるの
で、高速回転板16aの径を小さくすることができる。
その結果、チャンバ11における、高速回転板16aの
径方向の寸法を小さくすることができる。
As a result, when the high-speed rotating plate 16a rotates, the vertical blades 31 forcibly generate a gas flow directed radially outward of the high-speed rotating plate 16a.
Since the pump effect can be obtained even if the area of the upper surface of 6a is small, the diameter of the high-speed rotating plate 16a can be reduced.
As a result, the radial dimension of the high-speed rotating plate 16a in the chamber 11 can be reduced.

【0075】図11は本発明の第3の実施形態の第2変
形例に係る成膜装置の構成断面図である。図11に示す
ように、第1変形例との差異は、各垂直羽根31の上端
部に、高速回転板16aと平行に設けられ、基板ホルダ
14を臨む開口部を有し、水平羽根30及び垂直羽根3
1を覆う水平回転板32を備えている点である。
FIG. 11 is a sectional view showing the structure of a film forming apparatus according to a second modification of the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the difference from the first modification is that an upper end of each vertical blade 31 is provided in parallel with the high-speed rotating plate 16a and has an opening facing the substrate holder 14; Vertical blade 3
1 in that a horizontal rotating plate 32 covering the first rotating plate 32 is provided.

【0076】また、図12(a)は本発明の第3の実施
形態の第3変形例に係る成膜装置の構成断面図であり、
図12(a)に示すように、第2変形例との差異は、高
速回転板16aは、基板ホルダ14とヒータ15との間
に該基板ホルダ14と平行に設けられ、回転軸方向の断
面形状が回転軸16c部の開口部を有する板状に形成さ
れており、図12(b)の上面図に示すように、基板ホ
ルダ14にヒータ15の熱を輻射で伝達するために、高
速回転板16aには回転軸を中心にして4つの扇状開口
部16dが設けられている点である。
FIG. 12A is a sectional view showing the structure of a film forming apparatus according to a third modification of the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 12A, the difference from the second modification is that the high-speed rotating plate 16 a is provided between the substrate holder 14 and the heater 15 in parallel with the substrate holder 14 and has a cross section in the rotation axis direction. The shape is formed in a plate shape having an opening at the rotation shaft 16c, and as shown in the top view of FIG. The plate 16a is provided with four fan-shaped openings 16d around the rotation axis.

【0077】第2変形例又は第3変形例によると、垂直
羽根31の先端部に水平羽根30及び垂直羽根31を覆
う水平回転板32を備えているため、基板ホルダ14の
外縁部のガスの流れを乱さないので、水平羽根30及び
垂直羽根31のいずれもが基板ホルダ14の上面を径方
向外方に滑らかに流れるガス流を生成することができ
る。従って、各基板13上にそれぞれ成長する結晶膜の
膜厚を均一にすることができる。
According to the second or third modification, since the horizontal blade 30 and the horizontal rotating plate 32 for covering the vertical blade 31 are provided at the tip of the vertical blade 31, the gas at the outer edge of the substrate holder 14 can be removed. Since the flow is not disturbed, both the horizontal blade 30 and the vertical blade 31 can generate a gas flow that smoothly flows radially outward on the upper surface of the substrate holder 14. Therefore, the thickness of the crystal film grown on each substrate 13 can be made uniform.

【0078】なお、図示はしないが、基板ホルダ14
に、各基板13がそれぞれ自転する基板自転手段又は基
板ホルダ14が自転する基板ホルダ自転手段を備えてい
てもよい。
Although not shown, the substrate holder 14
Alternatively, a substrate rotation means for rotating each substrate 13 or a substrate holder rotation means for rotating the substrate holder 14 may be provided.

【0079】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態を図面を参照しながら説明する。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0080】図13(a)〜(c)は本発明の第4の実
施形態に係る成膜装置の基板ホルダ及び高速回転板若し
くは水平羽根の平面図である。図13(a)、(b)に
おいて、14は2インチ径のInP(インジウム・リ
ン)よりなる基板13を同一円周上に3枚保持する円形
の基板ホルダ、26は基板ホルダ14の外側に基板ホル
ダ面とほぼ同じ平面上に設けられ、該基板ホルダ14の
周りを高速に回転するリング状の高速回転板である。図
13(c)において、14は2インチ径のInPよりな
る基板13を同一円周上に3枚保持する基板ホルダ、3
0は基板ホルダ14の外側に基板ホルダ面とほぼ同じ平
面上にリング状に設けられ、該基板ホルダ14の周りを
高速に回転する水平羽根である。
FIGS. 13A to 13C are plan views of a substrate holder and a high-speed rotating plate or horizontal blade of a film forming apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. In FIGS. 13A and 13B, reference numeral 14 denotes a circular substrate holder for holding three substrates 13 made of InP (indium phosphorus) having a diameter of 2 inches on the same circumference, and reference numeral 26 denotes an outer side of the substrate holder 14. A ring-shaped high-speed rotating plate provided on substantially the same plane as the substrate holder surface and rotating at high speed around the substrate holder 14. In FIG. 13C, reference numeral 14 denotes a substrate holder which holds three substrates 13 each made of InP having a diameter of 2 inches on the same circumference;
Reference numeral 0 denotes a horizontal blade provided on the outside of the substrate holder 14 in a ring shape on the substantially same plane as the surface of the substrate holder, and rotating around the substrate holder 14 at a high speed.

【0081】従来の、高速回転板26を用いない成膜方
法においては、基板ホルダ14の回転数を1000rp
m程度としているのに対し、本発明の高速回転板26を
用いた場合には、高速回転板26の回転数を低下させて
も、高速回転板26の外径を大きくすることにより、同
一の膜厚均一性を得ることができる。
In the conventional film forming method without using the high-speed rotating plate 26, the rotation speed of the substrate holder 14 is set to 1000 rpm.
On the other hand, when the high-speed rotating plate 26 of the present invention is used, even when the rotation speed of the high-speed rotating plate 26 is reduced, the same diameter can be obtained by increasing the outer diameter of the high-speed rotating plate 26. Uniform film thickness can be obtained.

【0082】図14は基板ホルダの半径で規格化した高
速回転板の外周の半径比と基板に結晶膜が均一な膜厚に
成長するのに必要な高速回転板の回転数との相関関係を
表わすグラフである。
FIG. 14 shows the correlation between the radius ratio of the outer periphery of the high-speed rotating plate standardized by the radius of the substrate holder and the number of rotations of the high-speed rotating plate necessary for growing a crystal film on the substrate to a uniform thickness. It is a graph showing.

【0083】例えば、図13(a)に示すように、高速
回転板26の外周の半径R1 を基板ホルダ14の半径R
0 の2倍にした場合は、高速回転板26の回転数を56
0rpmまで下げることができる。一方、図13(b)
に示すように、高速回転板26の回転数を1000rp
mとした場合には、高速回転板26の外周の半径R1を
基板ホルダ14の1.4倍に低減することができる。
For example, as shown in FIG. 13A, the radius R1 of the outer periphery of the high-speed rotating plate 26 is
0, the rotation speed of the high-speed rotating plate 26 is set to 56
It can be reduced to 0 rpm. On the other hand, FIG.
As shown in FIG.
If m, the radius R1 of the outer periphery of the high-speed rotating plate 26 can be reduced to 1.4 times that of the substrate holder 14.

【0084】図13(b)に示す高速回転板26を用い
て、InP結晶の原料となるTMIn(トリメチルイン
ジウム)を200ccm(ただし、ccm=10-63
/min.)、及びPH3 (ホスフィン)を100ccmそ
れぞれ供給して、成長温度600度、高速回転板26の
径方向の幅を48mm(R1 =168mm,R1 =12
0mm)及び回転数を1000rpmとして成長させる
と、基板13の膜厚の面内分布は2%以内となる。
Using a high-speed rotating plate 26 shown in FIG. 13B, TMIn (trimethylindium) as a raw material of InP crystal was applied at 200 ccm (ccm = 10 −6 m 3).
/ Min.) And PH 3 (phosphine) are supplied at 100 ccm, respectively, and the growth temperature is 600 ° C., and the radial width of the high-speed rotating plate 26 is 48 mm (R1 = 168 mm, R1 = 12 mm).
0 mm) and a rotation speed of 1000 rpm, the in-plane distribution of the film thickness of the substrate 13 is within 2%.

【0085】これにより、高速回転板26の設置によっ
てチャンバの容量が増大することを抑えることができる
と共に、膜厚の均一性の向上を図ることができる。
As a result, it is possible to suppress an increase in the capacity of the chamber due to the installation of the high-speed rotating plate 26, and to improve the uniformity of the film thickness.

【0086】図15は基板ホルダの半径で規格化した垂
直羽根の外周の半径比と基板に結晶膜が均一な膜厚に成
長するのに必要な水平羽根の回転数との相関関係を表わ
すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing the correlation between the radius ratio of the outer periphery of the vertical blade standardized by the radius of the substrate holder and the rotation speed of the horizontal blade necessary for growing a crystal film on the substrate to a uniform thickness. It is.

【0087】図15に示すように、水平羽根30の外周
の半径R2 を基板ホルダ14の半径R0 の1.3倍に設
定すると、基板ホルダ14の回転数を1000rpmと
した場合に相当する膜厚の均一性は300rpmで得ら
れることがわかる。また、水平羽根30の径方向の長さ
をわずかに長くすることにより、水平羽根の回転数を大
きく低下することができる。なお、図13(c)に示す
ように、図15に示すグラフの作成にあたり水平羽根3
0の枚数を16枚として算出した。
As shown in FIG. 15, when the radius R2 of the outer periphery of the horizontal blade 30 is set to 1.3 times the radius R0 of the substrate holder 14, the film thickness corresponding to the case where the rotation speed of the substrate holder 14 is 1000 rpm is set. Is obtained at 300 rpm. Further, by slightly increasing the length of the horizontal blade 30 in the radial direction, the rotation speed of the horizontal blade can be significantly reduced. In addition, as shown in FIG. 13C, when creating the graph shown in FIG.
The calculation was performed on the assumption that the number of 0s was 16.

【0088】図13(c)に示す水平羽根30を用い
て、InP結晶の原料となるTMInを200ccm及
びPH3 を100ccmそれぞれ供給して、成長温度6
00度、水平羽根30の径方向の幅を36mm(R2 =
156mm,R1 =120mm)及び回転数を300r
pmとして成長させると、基板13の膜厚の面内分布は
2%以内となる。
Using the horizontal blade 30 shown in FIG. 13 (c), 200 ccm of TMIn and 100 ccm of PH 3, which are the raw materials of the InP crystal, were supplied, and the growth temperature was set to 6 ° C.
00 degrees, the radial width of the horizontal blade 30 is 36 mm (R2 =
156 mm, R1 = 120 mm) and the number of rotations is 300 r
When grown as pm, the in-plane distribution of the film thickness of the substrate 13 is within 2%.

【0089】なお、図13(c)に示す高速回転板の水
平羽根30は、回転板の径方向の幅をほぼ0とし、純粋
に水平羽根30の効果が現われるよう関係を求めたが、
高速回転板の外周部に水平羽根30を設けて、基板ホル
ダの半径で規格化した垂直羽根の外周の半径比と基板に
結晶膜が均一な膜厚に成長するのに必要な水平羽根の回
転数との相関関係を求めてもよい。
The horizontal blade 30 of the high-speed rotating plate shown in FIG. 13 (c) was set such that the width of the rotating plate in the radial direction was almost 0 and the relationship of the horizontal blade 30 was purely obtained.
The horizontal blades 30 are provided on the outer periphery of the high-speed rotating plate, and the rotation ratio of the horizontal blades necessary for growing the crystal film to a uniform film thickness on the substrate with the radius ratio of the outer periphery of the vertical blades normalized by the radius of the substrate holder. A correlation with a number may be obtained.

【0090】このように、本実施形態によると、高速回
転板26又は水平羽根30の回転数を低下させても、膜
厚の均一性を得られるため、基板ホルダ14の振動をさ
らに抑制できるので、装置の長寿命化を図ることができ
る。
As described above, according to the present embodiment, even if the number of rotations of the high-speed rotating plate 26 or the horizontal blade 30 is reduced, the uniformity of the film thickness can be obtained, so that the vibration of the substrate holder 14 can be further suppressed. Thus, the life of the device can be extended.

【0091】[0091]

【発明の効果】請求項1の成膜装置によると、重量の大
きな基板ホルダを高速に回転させることなく、ポンプ効
果を得られるため、成長する結晶膜は均一な膜厚となる
と共に、基板ホルダに保持された基板が飛散することが
ないため、歩留まりを向上させることができる。
According to the film forming apparatus of the first aspect, the pump effect can be obtained without rotating the heavy substrate holder at high speed, so that the crystal film to be grown has a uniform film thickness and the substrate holder has a uniform thickness. Since the substrate held in the substrate is not scattered, the yield can be improved.

【0092】また、高速回転面が振動したとしても基板
ホルダは振動しないため、基板自体も振動しないので、
振動による膜の形成不良を抑制することができる。
Further, even if the high-speed rotation surface vibrates, the substrate holder does not vibrate, and the substrate itself does not vibrate.
Poor film formation due to vibration can be suppressed.

【0093】さらに、重量の大きな基板ホルダを高速に
回転させる必要がないため、装置の構成を簡略化するこ
とができる。
Further, since it is not necessary to rotate a heavy substrate holder at high speed, the configuration of the apparatus can be simplified.

【0094】請求項2の成膜装置によると、請求項1の
成膜装置の効果が得られる上に、回転部材を単純な形状
にすることができるため、加工性が悪い材料であって
も、回転部材を確実に作製することができる。
According to the film forming apparatus of the second aspect, the effect of the film forming apparatus of the first aspect is obtained, and the rotating member can be formed in a simple shape. And the rotating member can be reliably manufactured.

【0095】請求項3の成膜装置によると、請求項1又
は2の成膜装置の効果が得られる上に、基板ホルダ面の
外縁部から高速回転面に向かうガスの流れが滑らかにな
るため、ポンプ効果を確実に得ることができるので、一
層均一に成膜することができる。
According to the film forming apparatus of the third aspect, the effect of the film forming apparatus of the first or second aspect is obtained, and the gas flow from the outer edge of the substrate holder surface to the high-speed rotation surface becomes smooth. Since the pump effect can be reliably obtained, the film can be more uniformly formed.

【0096】請求項4の成膜装置によると、請求項1〜
3の成膜装置の効果が得られる上に、駆動手段は基板ホ
ルダの中心からずれるため、基板ホルダに対して回転に
よる振動が伝わりにくくなるので、振動による膜の形成
不良を一層抑制することができる。
According to the film forming apparatus of the fourth aspect,
In addition to the effect of the film forming apparatus of (3), since the driving means is displaced from the center of the substrate holder, vibration due to rotation is difficult to be transmitted to the substrate holder. it can.

【0097】請求項5の成膜装置によると、請求項1〜
4の成膜装置の効果が得られる上に、反応済みの原料ガ
スが基板ホルダ面から下方へ速やかに遠ざかるため、成
長した膜の界面の組成急峻性が確実に向上する。
According to the film forming apparatus of the present invention,
In addition to the effect of the film forming apparatus of No. 4, the reacted source gas quickly moves away from the surface of the substrate holder, so that the sharpness of the composition of the interface of the grown film is surely improved.

【0098】請求項6の成膜装置によると、請求項1〜
5の成膜装置の効果が得られる上に、高速回転面の径を
小さくしたとしても、ポンプ効果が損なわれなうため、
反応炉の容積を小さくすることができる。
According to the film forming apparatus of the sixth aspect,
5, the pump effect is not impaired even if the diameter of the high-speed rotating surface is reduced.
The volume of the reactor can be reduced.

【0099】請求項7の成膜装置によると、請求項6の
成膜装置の効果が得られる上に、基板ホルダの上面を径
方向外方に滑らかに流れるガス流を生成することができ
るため、一層均一に成膜することができる。
According to the film forming apparatus of the present invention, the effect of the film forming apparatus of the present invention can be obtained and a gas flow can be generated which smoothly flows radially outward on the upper surface of the substrate holder. The film can be formed more uniformly.

【0100】請求項8の成膜装置によると、請求項1〜
7の成膜装置の効果が得られる上に、原料ガスが基板の
成長面にむらなく供給されるので、より均一な成膜が可
能となる。
According to the film forming apparatus of the present invention,
In addition to obtaining the effect of the film forming apparatus of No. 7, the source gas is evenly supplied to the growth surface of the substrate, so that a more uniform film can be formed.

【0101】請求項9の成膜装置によると、請求項1〜
8の成膜装置の効果が得られる上に、複数のガス供給部
を備えた成膜装置にあっては、原子層エピタキシャル成
長に対応することができる。
According to the film forming apparatus of the ninth aspect,
In addition to the effects of the film forming apparatus of No. 8, the film forming apparatus having a plurality of gas supply units can cope with atomic layer epitaxial growth.

【0102】請求項10の成膜方法によると、基板ホル
ダの半径に対する高速回転面の外周の半径の比が大きい
場合には、比較的低速に高速回転面を回転させても、基
板上に成長する結晶膜を所定値以下の面内分布とするこ
とができ、また、該半径の比が小さい場合には、比較的
高速に高速回転面を回転させることにより、基板上に成
長する結晶膜を所定値以下の面内分布にすることができ
る。
According to the film forming method of the tenth aspect, when the ratio of the radius of the outer periphery of the high-speed rotating surface to the radius of the substrate holder is large, even if the high-speed rotating surface is rotated at a relatively low speed, the film grows on the substrate. The crystal film to be formed can have an in-plane distribution equal to or less than a predetermined value, and when the ratio of the radii is small, the crystal film that grows on the substrate is rotated by rotating the high-speed rotating surface at a relatively high speed. An in-plane distribution equal to or less than a predetermined value can be obtained.

【0103】従って、高速回転面の回転数を低下させて
も、算出した相関関係から半径比を求めて高速回転面の
外径を決定することにより、膜厚の均一性が保障される
ので、基板ホルダの振動をさらに抑制できることにな
り、装置の長寿命化を図ることができる。
Therefore, even if the rotation speed of the high-speed rotating surface is reduced, the uniformity of the film thickness is ensured by determining the outer diameter of the high-speed rotating surface by determining the radius ratio from the calculated correlation. The vibration of the substrate holder can be further suppressed, and the life of the apparatus can be extended.

【0104】また、装置の小型化を図る際には、前記の
半径比を小さくし、且つ、算出した相関関係から回転数
を求めて高速回転板の回転数を決定することにより、膜
厚の均一性を保障することができる。
In order to reduce the size of the apparatus, the radius ratio is reduced, and the rotational speed of the high-speed rotating plate is determined by determining the rotational speed from the calculated correlation. Uniformity can be ensured.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る成膜装置の構成
断面図である。
FIG. 1 is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)は本発明の第1の実施形態の第1変形例
に係る成膜装置の構成断面図である。(b)は本発明の
第1の実施形態の第1変形例に係る成膜装置の高速回転
板の上面図である。
FIG. 2A is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a first modification of the first embodiment of the present invention. (B) is a top view of the high-speed rotating plate of the film forming apparatus according to the first modification of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る成
膜装置の構成断面図である。
FIG. 3 is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a second modification of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施形態の第3変形例に係る成
膜装置の構成断面図である。
FIG. 4 is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a third modification of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態の第4変形例に係る成
膜装置の構成断面図である。
FIG. 5 is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a fourth modification of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施形態に係る成膜装置の構成
断面図である。
FIG. 6 is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態の第1変形例に係る成
膜装置の構成断面図である。
FIG. 7 is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a first modification of the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施形態の第2変形例に係る成
膜装置の構成断面図である。
FIG. 8 is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a second modification of the second embodiment of the present invention.

【図9】(a)は本発明の第3の実施形態に係る成膜装
置の構成断面図である。(b)は本発明の第3の実施形
態に係る成膜装置の高速回転板の正面図である。
FIG. 9A is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention. (B) is a front view of the high-speed rotating plate of the film forming apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図10】(a)は本発明の第3の実施形態の第1変形
例に係る成膜装置の構成断面図である。(b)は本発明
の第3の実施形態の第1変形例に係る成膜装置の高速回
転板の上面図である。(c)は本発明の第3の実施形態
の第1変形例に係る成膜装置の高速回転板の正面図であ
る。
FIG. 10A is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a first modification of the third embodiment of the present invention. (B) is a top view of a high-speed rotating plate of a film forming apparatus according to a first modification of the third embodiment of the present invention. (C) is a front view of a high-speed rotating plate of a film forming apparatus according to a first modification of the third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3の実施形態の第2変形例に係る
成膜装置の構成断面図である。
FIG. 11 is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a second modification of the third embodiment of the present invention.

【図12】(a)は本発明の第3の実施形態の第3変形
例に係る成膜装置の構成断面図である。(b)は本発明
の第3の実施形態の第3変形例に係る成膜装置の高速回
転板の上面図である。
FIG. 12A is a configuration sectional view of a film forming apparatus according to a third modification of the third embodiment of the present invention. (B) is a top view of a high-speed rotating plate of a film forming apparatus according to a third modification of the third embodiment of the present invention.

【図13】(a)は本発明の第4の実施形態に係る成膜
方法に用いる基板ホルダ及び高速回転板の平面図であ
る。(b)は本発明の第4の実施形態に係る成膜方法に
用いる基板ホルダ及び高速回転板の平面図である。
(c)は本発明の第4の実施形態に係る成膜方法に用い
る基板ホルダ及び水平羽根の平面図である。
FIG. 13A is a plan view of a substrate holder and a high-speed rotating plate used in a film forming method according to a fourth embodiment of the present invention. (B) is a plan view of a substrate holder and a high-speed rotating plate used in a film forming method according to a fourth embodiment of the present invention.
(C) is a plan view of a substrate holder and horizontal blades used in a film forming method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4の実施形態に係る成膜方法にお
ける、基板ホルダの半径で規格化した高速回転板の外周
の半径比と基板に結晶膜が均一な膜厚に成長するのに必
要な高速回転板の回転数との相関関係を表わすグラフ図
である。
FIG. 14 is a view showing a state in which a crystal film grows to a uniform film thickness on a substrate and a radius ratio of an outer periphery of a high-speed rotating plate standardized by a radius of a substrate holder in a film forming method according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a graph showing a correlation with a required number of rotations of a high-speed rotating plate.

【図15】本発明の第4の実施形態に係る成膜方法にお
ける、基板ホルダの半径で規格化した水平羽根の外周の
半径比と基板に結晶膜が均一な膜厚に成長するのに必要
な水平羽根の回転数との相関関係を表わすグラフ図であ
る。
FIG. 15 shows the ratio of the radius of the outer periphery of the horizontal blade standardized by the radius of the substrate holder and the thickness required for the crystal film to grow to a uniform thickness on the substrate in the film forming method according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a graph showing a correlation with a rotation number of a horizontal blade.

【図16】(a)は従来の高速回転型気相成長装置の概
略構成を示す斜視図である。(b)は従来の高速回転型
気相成長装置の基板ホルダの正面図である。
FIG. 16A is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional high-speed rotation type vapor phase growth apparatus. (B) is a front view of a substrate holder of the conventional high-speed rotation type vapor phase growth apparatus.

【図17】(a)は従来の第1の改良型の高速回転型気
相成長装置の概略構成を示す斜視図である。(b)及び
(c)は従来の第1の改良型の高速回転型気相成長装置
の基板ホルダの正面図である。
FIG. 17 (a) is a perspective view showing a schematic configuration of a first improved high-speed rotary type vapor phase epitaxy apparatus of the related art. (B) and (c) are front views of the substrate holder of the first improved high-speed rotary type vapor phase epitaxy apparatus of the related art.

【図18】従来の第2の改良型の高速回転型気相成長装
置の概略構成を示す正面図である。
FIG. 18 is a front view showing a schematic configuration of a second improved high-speed rotary type vapor phase growth apparatus of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 チャンバ 11a 軸受部 11b 軸受部 12 ガス供給部 12A 第1のガス供給部 12B 第2のガス供給部 12a ガス供給口 12a 第1のガス供給口 12b 第2のガス供給口 13 基板 14 基板ホルダ 14a ホルダ自転用回転軸 14A 基板自転型基板ホルダ 14B 基板自転型基板ホルダ 14C 自転型基板ホルダ 15 ヒータ 16 回転部材 16a 高速回転板 16b 覆い部 16c 回転軸 16d 扇状開口部 16e 開口部 16A 基板自転用回転部材 16B 回転軸オフセット型回転部材 16C 回転軸オフセット型回転部材 17 無端ベルト 18 回転板用モータ 19 基板自転用モータ 19A ホルダ自転用モータ 20 基板自転用無端ベルト 20A ホルダ自転用無端ベルト 21 基板自転用回転軸 22 基板自転手段 23 回転板支持棒 24 回転部材用回転伝達軸 26 高速回転板 30 水平羽根 31 垂直羽根 32 水平回転板 32a 開口部 11 Chamber 11a Bearing 11b Bearing 12 Gas Supply 12A First Gas Supply 12B Second Gas Supply 12a Gas Supply 12a First Gas Supply 12b Second Gas Supply 13 Substrate 14 Substrate Holder 14a Rotating shaft for holder rotation 14A Substrate rotating substrate holder 14B Substrate rotating substrate holder 14C Rotating substrate holder 15 Heater 16 Rotating member 16a High-speed rotating plate 16b Cover 16c Rotating shaft 16d Fan opening 16e Opening 16A Rotating member for substrate rotation 16B Rotary shaft offset type rotary member 16C Rotary shaft offset type rotary member 17 Endless belt 18 Rotating plate motor 19 Substrate rotation motor 19A Holder rotation motor 20 Substrate rotation endless belt 20A Holder rotation endless belt 21 Substrate rotation shaft 22 substrate rotation means 23 times Rolling plate support rod 24 Rotary member rotation transmission shaft 26 High speed rotating plate 30 Horizontal blade 31 Vertical blade 32 Horizontal rotating plate 32a Opening

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/205 H01L 21/205 21/31 21/31 B 21/68 21/68 N (72)発明者 松井 康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical indication location H01L 21/205 H01L 21/205 21/31 21/31 B 21/68 21/68 N (72) Inventor Matsui Yasushi 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 供給される原料ガスを加熱して反応させ
る反応炉と、該反応炉の内部に設けられ、基板ホルダ面
に基板を保持する基板ホルダと、該基板ホルダの基板ホ
ルダ面に保持された基板に対して前記原料ガスを供給す
るガス供給手段とを備え、前記基板上に前記原料ガスよ
りなる結晶膜を成長させる成膜装置において、 前記基板ホルダの外側に設けられ、該基板ホルダの周り
を高速で回転する高速回転面を有する回転部材を備えて
いることを特徴とする成膜装置。
1. A reaction furnace for heating and reacting a supplied source gas, a substrate holder provided inside the reaction furnace and holding a substrate on a substrate holder surface, and a substrate holder held on the substrate holder surface of the substrate holder. A gas supply means for supplying the source gas to the substrate, wherein the substrate holder is provided outside the substrate holder, wherein the substrate holder is provided with a gas supply means for supplying the source gas to the substrate. And a rotating member having a high-speed rotating surface that rotates at high speed around the film.
【請求項2】 前記回転部材は、前記基板ホルダの下側
に設けられ、前記基板ホルダ面と平行な前記高速回転面
を有する板状体であることを特徴とする請求項1に記載
の成膜装置。
2. The component according to claim 1, wherein the rotating member is a plate-like body provided below the substrate holder and having the high-speed rotating surface parallel to the substrate holder surface. Membrane equipment.
【請求項3】 前記高速回転面は前記基板ホルダ面とほ
ぼ同じ平面上にあることを特徴とする請求項1又は2に
記載の成膜装置。
3. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the high-speed rotation surface is substantially on the same plane as the substrate holder surface.
【請求項4】 前記高速回転面の回転軸と異なる軸を中
心に回転する回転軸を有し、前記回転部材を回転駆動さ
せる駆動手段をさらに備えていることを特徴とする請求
項1〜3のいずれか1項に記載の成膜装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a rotation shaft that rotates about an axis different from the rotation axis of the high-speed rotation surface, and further comprising a driving unit that rotationally drives the rotation member. The film forming apparatus according to any one of the above.
【請求項5】 前記回転部材における前記高速回転面か
ら外側へ前記高速回転面と平行に延びるように設けら
れ、前記高速回転面に沿って流れる前記原料ガスを前記
基板ホルダの下方に導く複数の羽根部材をさらに備えて
いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記
載の成膜装置。
5. A plurality of rotation members provided to extend outward from the high-speed rotation surface in parallel with the high-speed rotation surface, and guide the source gas flowing along the high-speed rotation surface to a position below the substrate holder. The film forming apparatus according to claim 1, further comprising a blade member.
【請求項6】 前記回転部材における前記高速回転面に
対して垂直に設けられ、前記原料ガスを前記高速回転面
に沿って外方へ導く複数の羽根部材をさらに備えている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の
成膜装置。
6. The rotating member further includes a plurality of blade members that are provided perpendicular to the high-speed rotation surface and guide the raw material gas outward along the high-speed rotation surface. The film forming apparatus according to claim 1.
【請求項7】 前記複数の羽根部材の上に前記高速回転
面と平行に設けられ、前記高速回転面の上方を流通する
前記原料ガスを前記高速回転面の外方へ導く板状部材を
さらに備えていることを特徴とする請求項6に記載の成
膜装置。
7. A plate-like member which is provided on the plurality of blade members in parallel with the high-speed rotation surface and guides the source gas flowing above the high-speed rotation surface to the outside of the high-speed rotation surface. The film forming apparatus according to claim 6, further comprising:
【請求項8】 前記基板ホルダに設けられ、該基板ホル
ダに保持されている基板を自転させる自転手段をさらに
備えていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1
項に記載の成膜装置。
8. The apparatus according to claim 1, further comprising a rotating means provided on said substrate holder, said rotating means for rotating the substrate held by said substrate holder.
The film forming apparatus described in the above section.
【請求項9】 前記基板ホルダを低速で回転させる回転
手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜8
のいずれか1項に記載の成膜装置。
9. The apparatus according to claim 1, further comprising a rotation unit configured to rotate the substrate holder at a low speed.
The film forming apparatus according to any one of the above.
【請求項10】 供給される原料ガスを加熱して反応さ
せる反応炉と、該反応炉の内部に設けられ、基板ホルダ
面に基板を保持する円形の基板ホルダと、該基板ホルダ
の基板ホルダ面に保持された基板に対して前記原料ガス
を供給するガス供給手段と、前記基板ホルダの外側に設
けられ、該基板ホルダの周りを高速で回転する高速回転
面を有するリング状の回転部材とを備えた成膜装置を用
いて、前記基板上に前記原料ガスよりなる結晶膜を成長
させる成膜方法であって、 前記基板ホルダと同形状の試験用基板ホルダに試験用基
板を保持すると共に、前記高速回転面と同形状の試験用
高速回転面を有する回転部材を回転させた状態で前記試
験用基板に結晶膜を成長させることにより、前記試験用
基板ホルダの半径に対する前記試験用高速回転面の外周
の半径の比と、基板に結晶膜が均一な膜厚に成長する前
記試験用高速回転面の回転速度との相関関係を求める相
関関係作成工程と、 前記基板ホルダの半径及び前記高速回転面の外周の半径
を決定する半径決定工程と、 前記相関関係に基づいて、前記基板ホルダの半径に対す
る前記高速回転面の外周の半径の比から該高速回転面の
回転数を求める回転数決定工程と、 前記高速回転面を前記回転数決定工程により求められた
前記回転数で回転させることにより、前記基板ホルダに
保持されている基板の上に結晶膜を成長させる成膜工程
とを備えていることを特徴とする成膜方法。
10. A reaction furnace for heating and reacting a supplied source gas, a circular substrate holder provided inside the reaction furnace and holding a substrate on a substrate holder surface, and a substrate holder surface of the substrate holder. Gas supply means for supplying the source gas to the substrate held in the substrate holder, and a ring-shaped rotating member provided outside the substrate holder and having a high-speed rotation surface that rotates at high speed around the substrate holder A film forming method for growing a crystal film made of the source gas on the substrate by using a film forming apparatus provided, while holding a test substrate in a test substrate holder having the same shape as the substrate holder, By growing a crystal film on the test substrate in a state where a rotating member having a test high-speed rotation surface having the same shape as the high-speed rotation surface is rotated, the test high-speed rotation with respect to the radius of the test substrate holder is performed. A correlation creation step of obtaining a correlation between the ratio of the radius of the outer periphery of the substrate and the rotation speed of the high-speed rotation surface for test in which the crystal film grows to a uniform thickness on the substrate; and the radius of the substrate holder and the high-speed rotation. A radius determining step of determining a radius of an outer periphery of the surface; and a rotational speed determining step of determining a rotational speed of the high-speed rotating surface from a ratio of a radius of the outer periphery of the high-speed rotating surface to a radius of the substrate holder based on the correlation. And a film forming step of growing a crystal film on a substrate held by the substrate holder by rotating the high-speed rotation surface at the rotation number determined in the rotation number determination step. A film forming method characterized by the above-mentioned.
JP20444396A 1996-08-02 1996-08-02 Film-forming apparatus and film-forming method Withdrawn JPH1053500A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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