JPH11158632A - Thin film vapor phase growth apparatus - Google Patents

Thin film vapor phase growth apparatus

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JPH11158632A
JPH11158632A JP22110298A JP22110298A JPH11158632A JP H11158632 A JPH11158632 A JP H11158632A JP 22110298 A JP22110298 A JP 22110298A JP 22110298 A JP22110298 A JP 22110298A JP H11158632 A JPH11158632 A JP H11158632A
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JP
Japan
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substrate
film
gas
exhaust port
film forming
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Application number
JP22110298A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Fukunaga
由紀夫 福永
Mitsunao Shibazaki
光直 柴崎
Kiwamu Tsukamoto
究 塚本
Hiroyuki Shinozaki
弘行 篠崎
Kuniaki Horie
邦明 堀江
Hiroyuki Kamiyama
浩幸 上山
Takeshi Murakami
武司 村上
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide such a thin film vapor phase growth apparatus which consists of compact constitution and is capable of stably executing a deposition treatment with uniform and high quality on a substrate. SOLUTION: This thin film vapor phase growth apparatus is constituted by providing an airtight deposition chamber 10 with a substrate holding means 12 which holds a substrate W, a lifting mechanism 14 for lifting this substrate holding means between at least a deposition position and a transportation position, a gas injection head 16 for injecting gaseous raw materials for injecting toward the substrate, a substrate transporting port 20 opening to the height corresponding to the transportation position of the side wall 18 of the deposition chamber and a discharge port 22 opened to the height between the deposition position of the side wall of the deposition chamber and the transportation position. The deposition chamber is provided with a flow regulating plate 44 for adjusting the flow of the reacted gases. This flow regulating plate has a cylindrical plate 48 enclosing the lifting route of the substrate holding means and a first annular plate 50 for vertically partitioning the space in the deposition chamber at the height between the discharge port and the substrate transporting port.

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、特に、チタン酸バ
リウム/ストロンチウム等の高誘電体又は強誘電体薄膜
を基板上に気相成長させる薄膜気相成長装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film vapor deposition apparatus for vapor-depositing a high dielectric or ferroelectric thin film such as barium / strontium titanate on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体産業における集積回路の集
積度の向上はめざましく、現状のメガビットオーダか
ら、将来のギガビットオーダを睨んだDRAMの研究開
発が行われている。かかるDRAMの製造のためには、
小さな面積で大容量が得られるキャパシタ素子が必要で
ある。このような大容量素子の製造に用いる誘電体薄膜
として、誘電率が10以下であるシリコン酸化膜やシリ
コン窒化膜に替えて、誘電率が20程度である五酸化タ
ンタル(Ta25)薄膜、あるいは誘電率が300程度で
あるチタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロン
チウム(SrTiO3)又はこれらを混合したチタン酸バリ
ウムストロンチウム((Ba,Sr)TiO3)等の金属酸化物
薄膜材料が有望視されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the degree of integration of integrated circuits in the semiconductor industry has been remarkably improved, and research and development of DRAMs from the current megabit order to the future gigabit order have been conducted. To manufacture such a DRAM,
A capacitor element that can obtain a large capacity with a small area is required. A tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) thin film having a dielectric constant of about 20, instead of a silicon oxide film or a silicon nitride film having a dielectric constant of 10 or less, as a dielectric thin film used for manufacturing such a large-capacity element. Or a metal oxide thin film material such as barium titanate (BaTiO 3 ) having a dielectric constant of about 300, strontium titanate (SrTiO 3 ), or barium strontium titanate ((Ba, Sr) TiO 3 ) obtained by mixing these materials. Promising.

【0003】このような金属酸化物薄膜を基板上に気相
成長させる際には、気密な成膜室の内部に配置したサセ
プタ(加熱保持部)上に基板を載置し、このサセプタの
内部に内蔵されたヒータ等の加熱手段によって基板を所
定温度に加熱しつつ、成膜室の内部に設置したガス噴射
ヘッドから原料ガスと反応ガス(酸素含有ガス)との混
合ガスを基板Wに向けて噴射する薄膜気相成長装置が用
いられる。
[0003] When such a metal oxide thin film is vapor-phase grown on a substrate, the substrate is placed on a susceptor (heating and holding unit) arranged in an airtight film forming chamber, and the inside of the susceptor is heated. A mixed gas of a source gas and a reactive gas (oxygen-containing gas) is directed toward the substrate W from a gas injection head installed inside the film forming chamber while heating the substrate to a predetermined temperature by a heating means such as a heater built in the substrate. A thin film vapor phase growth apparatus for spraying is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような成膜方法に
おいて成膜を均一に行なうには、ガス噴射ヘッドから噴
射されたガスと基板との接触の道程を考慮しつつ流れを
制御する必要があり、これは単にガス噴射ヘッドから基
板への経路だけでなく、成膜室からの排気経路を含めた
全体の流れを考慮しなければならない。
In order to uniformly form a film in such a film forming method, it is necessary to control the flow while taking into account the path of contact between the gas injected from the gas injection head and the substrate. Yes, this must take into account not only the path from the gas injection head to the substrate, but also the entire flow, including the exhaust path from the deposition chamber.

【0005】例えば、成膜室の排気口を基板の直下方向
に開口させて基板を包み込む軸対称なガス流れを形成す
ることが考えられるが、基板ホルダの下側はホルダの支
持軸や昇降機構が存在しており、そのような位置に排気
口を設けるのが困難であるばかりでなく、成膜室内での
ガス経路が長くなって、これらの部分に析出あるいは反
応物質が付着して汚染源となる場合がある。一方、ホル
ダから外側に向けて複数の排気口を開口させて軸対称の
流れに近づける方法も考えられるが、装置が外側に張り
出して肥大化し、床専有面積も大きくなるとともに、排
気口と基板搬出口が干渉するなど設計の困難性も大き
い。
For example, it is conceivable to form an axisymmetric gas flow surrounding the substrate by opening an exhaust port of the film forming chamber just below the substrate, but a support shaft of the holder and a lifting mechanism below the substrate holder. Not only is it difficult to provide an exhaust port at such a position, but also the gas path in the film formation chamber becomes longer, and deposition or reactant adheres to these parts to cause a contamination source. May be. On the other hand, a method is also conceivable in which a plurality of exhaust ports are opened outward from the holder to approximate an axially symmetric flow.However, the apparatus protrudes outward and enlarges, the floor occupied area becomes large, and the exhaust port and substrate transport Design difficulties such as interference at the exit are also great.

【0006】この発明は上記に鑑み、コンパクトな構成
であって、基板上に均一で品質の高い成膜処理を安定に
行うことができるような薄膜気相成長装置を提供するこ
とを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a thin film vapor phase growth apparatus which has a compact structure and can stably perform a uniform and high quality film forming process on a substrate. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、気密な成膜
室に、基板を保持する基板保持手段と、該基板保持手段
を少なくとも成膜位置と搬送位置の間で昇降させる昇降
機構と、基板に向けて成膜原料ガスを噴射するガス噴射
ヘッドと、成膜室の側壁の前記搬送位置に対応する高さ
に開口する基板搬送口と、成膜室の側壁の前記成膜位置
と搬送位置の間の高さに開口する排気口とが設けられた
薄膜気相成長装置において、前記成膜室には反応済みガ
スの流れを調整する整流板が設けられ、該整流板は、前
記基板保持手段の昇降経路を取り囲む筒状板と、前記排
気口と前記基板搬送口の間の高さで成膜室内空間を上下
に仕切る第1の環状板とを有する薄膜気相成長装置であ
る。
According to the present invention, there is provided a substrate holding means for holding a substrate in an airtight film forming chamber, an elevating mechanism for moving the substrate holding means up and down at least between a film forming position and a transfer position, A gas injection head for injecting a source gas for film formation toward the substrate, a substrate transfer port opened at a height corresponding to the transfer position on the side wall of the film formation chamber, and a transfer between the film formation position on the side wall of the film formation chamber and the transfer In a thin film vapor phase growth apparatus provided with an exhaust port opening at a height between positions, a rectifying plate for adjusting a flow of a reacted gas is provided in the film forming chamber, and the rectifying plate is provided on the substrate. A thin-film vapor phase growth apparatus comprising: a cylindrical plate surrounding a lifting path of a holding unit; and a first annular plate partitioning a space inside a film formation chamber up and down at a height between the exhaust port and the substrate transfer port.

【0008】これにより、成膜に寄与する上側の空間
と、基板の出し入れ等のための下側の空間とを区分して
ガス流れを制御し、安定な成膜条件を形成することがで
きる。また、整流板によって、前記成膜室の反応済みガ
スを前記排気口に導く環状流路が構成することにより、
排気口が偏在することによる基板上でのガス流れの不均
一を最小限に抑え、コンパクトな装置であっても均一な
成膜を行なうことができる。
Thus, the upper space contributing to the film formation and the lower space for taking in and out of the substrate can be divided to control the gas flow and to form stable film formation conditions. Further, by forming a ring-shaped flow path that guides the reacted gas in the film forming chamber to the exhaust port by the rectifying plate,
Nonuniformity of gas flow on the substrate due to uneven distribution of exhaust ports can be minimized, and uniform film formation can be performed even with a compact apparatus.

【0009】さらに、前記整流板と前記成膜室内壁との
間にあって、前記整流板と対になって反応ガスの排気通
路を構成する外側整流板とを有するようにしてもよい。
前記整流板及び外側整流板は、共に容易に着脱可とする
とよい。
Further, an outer rectifying plate may be provided between the rectifying plate and the inner wall of the film-forming chamber, the outer rectifying plate forming a pair with the rectifying plate to form a reaction gas exhaust passage.
The straightening plate and the outer straightening plate may both be easily detachable.

【0010】前記第1の環状板より上にあり、前記環状
流路の上部を覆うように、全周に渡って連なるスリット
状開口部を形成する第2の環状板を設けてもよい。前記
第1の環状板を、前記整流板から延びて形成してもよ
い。前記スリット状開口部の幅を、排気口に対応する位
置で狭く、排気口から離れるほど広くしてもよい。排気
口を一箇所としてもよい。
[0010] A second annular plate may be provided above the first annular plate and forming a slit-shaped opening extending over the entire circumference so as to cover an upper portion of the annular flow path. The first annular plate may be formed to extend from the current plate. The width of the slit-shaped opening may be narrow at a position corresponding to the exhaust port, and may be increased as the distance from the exhaust port increases. The exhaust port may be one place.

【0011】前記第2の環状板に載置し、スリット開口
の幅を調整して排気流れの均一化を図るリング状の調整
板を有するようにしてもよい。また、外側整流板の少な
くともガス噴射ヘッドと基板保持部の間の空間に面する
部分を、斜め上方に凸の形状としてもよい。さらに、各
整流板の材質は、石英またはステンレス、アルミニウム
等の金属で形成するとよい。
A ring-shaped adjusting plate may be provided on the second annular plate to adjust the width of the slit opening to make the exhaust flow uniform. Further, at least a portion of the outer rectifying plate facing the space between the gas ejection head and the substrate holding portion may have a shape that is obliquely upward and convex. Further, the material of each current plate may be formed of quartz or a metal such as stainless steel or aluminum.

【0012】前記整流板を、基板保持部材の側面周囲に
設けられた円筒状壁の側面外周に設けてもよい。前記円
筒状壁には、該円筒状壁を所定の温度に制御する温度制
御手段が設けてもよい。前記温度制御手段は、前記円筒
状壁に形成された媒体流路と、外部にて所定の温度に制
御された媒体を供給する熱媒体供給手段とを有するよう
にしてもよい。
[0012] The current plate may be provided on an outer periphery of a side surface of a cylindrical wall provided around a side surface of the substrate holding member. The cylindrical wall may be provided with temperature control means for controlling the cylindrical wall to a predetermined temperature. The temperature control means may include a medium flow path formed in the cylindrical wall, and a heat medium supply means for supplying a medium controlled to a predetermined temperature outside.

【0013】この発明の他の態様は、全体がほぼ筒状の
気密な成膜室に、基板を保持する保持手段と、該基板保
持手段を少なくとも成膜位置と搬送位置の間で昇降させ
る昇降機構と、成膜室の頂部より基板に向けて成膜原料
ガスを噴射するガス噴射ヘッドと、成膜室の側壁の前記
搬送位置に対応する高さに開口する基板搬送口と、成膜
室の側壁の前記成膜位置と搬送位置の間の高さに開口す
る排気口とが設けられた薄膜気相成長装置において、前
記排気口を実質的に一箇所に形成し、前記ガス噴射ヘッ
ドから噴射される成膜原料ガスの噴射密度の中心を、基
板の中心に対して前記排気口の位置と水平反対方向へ偏
心させた薄膜気相成長装置である。
According to another aspect of the present invention, a holding means for holding a substrate in an airtight film forming chamber having a substantially cylindrical shape, and an elevating mechanism for moving the substrate holding means at least between a film forming position and a transfer position A mechanism, a gas injection head for injecting a source gas for film formation from the top of the film formation chamber toward the substrate, a substrate transfer port opened at a height corresponding to the transfer position on a side wall of the film formation chamber, and a film formation chamber. In a thin film vapor phase growth apparatus provided with an exhaust port opening at a height between the film forming position and the transport position of the side wall of the thin film, the exhaust port is formed substantially at one location, and This is a thin film vapor phase growth apparatus in which the center of the injection density of the film-forming source gas to be injected is eccentric in the direction horizontally opposite to the position of the exhaust port with respect to the center of the substrate.

【0014】前記ガス噴射ヘッドのノズル領域の中心
を、前記基板の中心に対して前記排気口の位置と反対側
の方向へ偏心させるようにしてもよい。また、前記ガス
噴射ヘッドのノズル孔を、前記基板の中心に対して前記
排気口の位置と反対側に多く分布させるようにしてもよ
い。
[0014] The center of the nozzle region of the gas injection head may be eccentric with respect to the center of the substrate in a direction opposite to the position of the exhaust port. Further, a large number of nozzle holes of the gas ejection head may be distributed on a side opposite to a position of the exhaust port with respect to a center of the substrate.

【0015】前記反応ガス噴射ノズルには、熱媒体によ
り噴射ノズルを所定温度に温度制御する温度制御手段が
設けるとよい。前記ガス噴射ヘッドは、基板の径より大
きいガス噴射ノズル領域を有するようにするとよい。
The reactive gas injection nozzle may be provided with a temperature control means for controlling the temperature of the injection nozzle to a predetermined temperature by using a heat medium. The gas injection head may have a gas injection nozzle area larger than the diameter of the substrate.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態を示すもので、この薄膜気相成長装置は、全体がほぼ
筒状の気密な成膜室10に、基板Wを保持する基板ホル
ダ12と、該基板ホルダ12を少なくとも成膜位置(上
限)と搬送位置(下限)の間で昇降させる昇降機構14
と、成膜室10の頂部より基板Wに向けて成膜原料ガス
を噴射するガス噴射ヘッド16と、成膜室10の側壁1
8の搬送位置に対応する高さに開口する基板搬送口20
と、成膜室10の側壁18の成膜位置と搬送位置の間の
高さに開口する排気口22とが設けられて構成されてい
る。排気口22と基板搬送口20はそれぞれ周方向所定
の位置に1つづつが設けられている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In this thin-film vapor deposition apparatus, a substrate W is placed in a substantially cylindrical air-tight film-forming chamber 10. A substrate holder 12 to be held, and an elevating mechanism 14 for elevating the substrate holder 12 at least between a film forming position (upper limit) and a transfer position (lower limit).
A gas injection head 16 for injecting a film forming material gas from the top of the film forming chamber 10 toward the substrate W;
Substrate transfer port 20 opening at a height corresponding to the transfer position 8
And an exhaust port 22 which is opened at a height between the film forming position and the transfer position on the side wall 18 of the film forming chamber 10. The exhaust port 22 and the substrate transfer port 20 are respectively provided at predetermined positions in the circumferential direction.

【0017】基板ホルダ12は、内部にヒータ(加熱手
段、図示略)を有する円板状のサセプタ24と、これを
昇降機構14に連結する支柱26を有している。サセプ
タ24の基板外側の縁部にはここでの反応による付着を
防止する断面がL字状の環状の防着板28が取り付けら
れている。ガス噴射ヘッド16は、基板Wよりやや大き
い円板状のノズル盤32を有し、このノズル盤32に
は、周辺部を除くノズル領域33に複数のノズル孔30
が均等に分散配置されている。また、この例では内部に
原料ガスと反応ガス(例えば酸化ガス)の混合空間を有
しているとともに、ノズル孔30や混合空間を熱媒体に
より所定温度に維持するためのジャケット(温度制御手
段)34が設けられている。
The substrate holder 12 has a disk-shaped susceptor 24 having a heater (heating means, not shown) therein, and a column 26 for connecting the susceptor 24 to the lifting mechanism 14. At the outer edge of the substrate of the susceptor 24, an annular deposition-preventing plate 28 having an L-shaped cross section for preventing adhesion due to the reaction is attached. The gas injection head 16 has a disk-shaped nozzle plate 32 slightly larger than the substrate W. The nozzle plate 32 has a plurality of nozzle holes 30 in a nozzle region 33 excluding a peripheral portion.
Are evenly distributed. Also, in this example, a jacket (temperature control means) for maintaining a mixed space of the source gas and the reaction gas (for example, oxidizing gas) therein and maintaining the nozzle hole 30 and the mixed space at a predetermined temperature by a heating medium. 34 are provided.

【0018】成膜室10は、円筒状の側壁18と、中央
に基板昇降機構14を取り付けるための開口部が形成さ
れた底板36と、天板を兼ねるガス噴射ヘッド16及
び、側壁18とガス噴射ヘッド16の間のテーパ部を形
成するテーパブロック38から気密に構成され、必要箇
所にはシール部材であるOリング40やベローズ42が
配され、搬送口20には図示しないゲートが設けられて
いる。この例では、側壁18や底板36には温度制御手
段である熱媒体流路は形成されていない。
The film forming chamber 10 includes a cylindrical side wall 18, a bottom plate 36 having an opening for mounting the substrate lifting mechanism 14 in the center, a gas injection head 16 also serving as a top plate, and the side wall 18. An O-ring 40 and a bellows 42, which are seal members, are arranged at necessary places in a gas-tight manner from a taper block 38 forming a taper portion between the ejection heads 16, and a gate (not shown) is provided at the transfer port 20. I have. In this example, no heat medium flow path as a temperature control means is formed in the side wall 18 or the bottom plate 36.

【0019】成膜室10には、反応済みガスを前記排気
口22に導く流路を形成するための2つの整流板44,
46が取り付けられている。すなわち、内側整流板44
は、基板ホルダ12の昇降経路を取り囲む筒状板48
と、排気口22と基板搬送口20の間の高さで成膜室1
0内空間を上下に仕切る第1の環状板50と、外側整流
板46との間に全周に渡って連なるスリット状開口部5
2を形成する第2の環状板54を有し、これにより反応
済みガスを前記排気口22に導く環状流路P1を形成し
ている。外側整流板46は、内側整流板44と成膜室1
0の内壁との間に内壁に沿って形成され、内側整流板4
4と対になって反応ガスを排気口22に導く排気流路P
2を構成している。
In the film forming chamber 10, two flow regulating plates 44 for forming a flow path for guiding the reacted gas to the exhaust port 22,
46 are attached. That is, the inner current plate 44
Is a cylindrical plate 48 surrounding the elevating path of the substrate holder 12.
And the film forming chamber 1 at a height between the exhaust port 22 and the substrate transfer port 20.
A slit-shaped opening 5 that extends over the entire circumference between the first annular plate 50 that partitions the inner space up and down and the outer rectifying plate 46.
2 to form an annular flow path P 1 for guiding the reacted gas to the exhaust port 22. The outer rectifying plate 46 is connected to the inner rectifying plate 44 and the film forming chamber 1.
0 is formed along the inner wall with the inner wall of
Exhaust flow path P that leads reaction gas to exhaust port 22 in pairs with
Make up two .

【0020】スリット状開口部52は、排気口22が1
つであることによる周方向におけるガスの偏流を防止す
るためのもので、排気口22に近い程隙間が小さくなる
ように形成されている。従って、排気口22側の隙間d
1が最小であり、これと反対側の隙間d2が最大となる。
内側整流板44の上端部は内側に延びており、防着板2
8とともにサセプタ24との間の隙間を減少させてい
る。これらの内側整流板44及び外側整流板46は、成
膜室10の側壁18内面に形成された環状突起56に載
せられて取り付けられている。従って、頂部のガス噴射
ヘッド16とテーパブロック38を取り外すことによ
り、これを持ち上げて簡単に成膜室10からの除去や交
換等が行える。
The slit-shaped opening 52 has one exhaust port 22.
In order to prevent the gas from drifting in the circumferential direction due to the number of the holes, the gap is formed so as to be closer to the exhaust port 22. Therefore, the gap d on the exhaust port 22 side
1 is the minimum, the opposite gap d 2 is the biggest this.
The upper end of the inner straightening plate 44 extends inward, and
8, the gap between the susceptor 24 and the susceptor 24 is reduced. The inner rectifying plate 44 and the outer rectifying plate 46 are mounted on and mounted on an annular projection 56 formed on the inner surface of the side wall 18 of the film forming chamber 10. Therefore, by removing the gas jet head 16 and the tapered block 38 at the top, the gas jet head 16 can be lifted and easily removed from the film forming chamber 10 or replaced.

【0021】以上のように構成した薄膜気相成長装置の
作用を説明する。サセプタ24を、図1において2点鎖
線で示す搬送位置に置き、これに基板搬送口20より図
示しないロボットハンドにより基板Wを載せ、昇降機構
14によりこれを図1を示す成膜位置まで上昇させる。
サセプタ24により基板Wを成膜温度まで昇温し、熱媒
体により所定温度に維持されたガス噴射ヘッド16より
原料ガスと反応ガスの混合ガスを噴射する。
The operation of the thin-film vapor deposition apparatus configured as described above will be described. The susceptor 24 is placed at a transfer position indicated by a two-dot chain line in FIG. 1, a substrate W is placed on the susceptor 24 by a robot hand (not shown) through the substrate transfer port 20, and the substrate W is raised to a film forming position shown in FIG. .
The substrate W is heated to a film forming temperature by the susceptor 24, and a mixed gas of a source gas and a reactive gas is injected from the gas injection head 16 maintained at a predetermined temperature by a heat medium.

【0022】噴射された原料ガスと反応ガスは基板W上
で反応して成膜し、反応済みガスは基板W上を放射状に
流れて内側整流板44及び外側整流板46の間に形成さ
れた排気流路P2に流れ、さらにスリット状開口部52
を介して環状流路P1に流入し、排気口22より排気さ
れる。ここで、スリット状開口部52の隙間を排気口2
2に近いほど小さくなるように設定しているので、排気
口22が1つであっても周方向各所で均一な放射状のガ
ス流れが生成され、従って、周方向の偏りがない均一な
成膜がなされる。
The injected source gas and the reactive gas react on the substrate W to form a film, and the reacted gas flows radially on the substrate W and is formed between the inner rectifying plate 44 and the outer rectifying plate 46. flows into the exhaust passage P 2, further slit opening 52
And flows into the annular flow path P 1 through the exhaust port 22. Here, the gap between the slit-shaped opening portions 52 is
2, a uniform radial gas flow is generated at various positions in the circumferential direction even if only one exhaust port 22 is provided, and therefore, uniform film formation without unevenness in the circumferential direction. Is made.

【0023】また、この薄膜気相成長装置では、内側整
流板44により反応ガスの流路が限定され、サセプタ2
4の裏側や成膜室10下部の昇降機構14等には流れに
くくなっている。従って、これらの箇所での付着やそれ
に起因する汚染等が防止される。整流板44,46に原
料成分や反応生成物が付着した場合には、成膜室10の
頂部のガス噴射ヘッド16やテーパブロック38を開い
てこの整流板44,46を持ち上げ、交換等を行なうこ
とにより、成膜処理を継続することができる。なお、図
2は、図1と同様の構成であり、外側整流板46を使用
しない例である。
In this thin film vapor phase growth apparatus, the flow path of the reaction gas is limited by the inner rectifying plate 44, and the susceptor 2
4 or the lowering mechanism 14 below the film forming chamber 10. Accordingly, adhesion at these locations and contamination resulting therefrom are prevented. When the raw material components or the reaction products adhere to the rectifying plates 44 and 46, the gas injection head 16 and the tapered block 38 at the top of the film forming chamber 10 are opened, and the rectifying plates 44 and 46 are lifted, and replacement is performed. Thus, the film forming process can be continued. FIG. 2 is an example having the same configuration as that of FIG. 1 and not using the outer rectifying plate 46.

【0024】図3に示すのは、この発明の第2の実施の
形態の薄膜気相成長装置である。この実施の形態では、
内側整流板44の第2の環状板54自体は外側整流板4
6との間に周方向に均一な幅の隙間を形成するように設
けられているが、第2の環状板54の上に、排気口22
側の隙間がd1、反対側の隙間がd2となるように環状の
調整板58が偏心して載せられている。調整板58の位
置をずらすことにより、あるいは調整板58の形状を変
えることにより、成膜条件に応じて均一なガス流れを形
成するように調整することができる。また、この実施の
形態では、内側整流板44とサセプタ24の間に筒状の
断熱壁60が形成されており、サセプタ24からの熱の
輻射による整流板44,46の温度上昇を防止してい
る。
FIG. 3 shows a thin film vapor phase growth apparatus according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment,
The second annular plate 54 itself of the inner current plate 44 is the outer current plate 4
6 is formed so as to form a gap having a uniform width in the circumferential direction between the second annular plate 54 and the exhaust port 22.
An annular adjustment plate 58 is eccentrically mounted such that the gap on the side is d 1 and the gap on the opposite side is d 2 . By shifting the position of the adjustment plate 58 or changing the shape of the adjustment plate 58, adjustment can be performed so as to form a uniform gas flow according to the film forming conditions. Further, in this embodiment, a cylindrical heat insulating wall 60 is formed between the inner rectifying plate 44 and the susceptor 24 to prevent a rise in the temperature of the rectifying plates 44 and 46 due to heat radiation from the susceptor 24. I have.

【0025】図4に示すのは、この発明の他の実施の形
態であり、ここでは、断熱壁60の内部にオイル等の熱
媒体を流通させる流路62が形成されている。これに
は、成膜室10の側壁18を挿通して、外部の供給手段
より所定温度の熱媒体を供給する熱媒体供給配管64及
び戻り配管が連通して設けられている。この実施の形態
においては、保持部材から受ける輻射熱を熱媒体で吸収
するので、整流板44,46の側壁18の温度上昇抑制
機能がより高い。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a flow path 62 for flowing a heat medium such as oil is formed inside a heat insulating wall 60. In this, a heat medium supply pipe 64 for supplying a heat medium of a predetermined temperature from an external supply means and a return pipe are provided in communication with the side wall 18 of the film forming chamber 10. In this embodiment, since the radiant heat received from the holding member is absorbed by the heat medium, the function of suppressing the temperature rise of the side walls 18 of the rectifying plates 44 and 46 is higher.

【0026】図5に示すのは、この発明の他の実施の形
態であり、ここでは、サセプタ24に保持された基板W
の中心に対して、ガス噴射ヘッド16のノズル盤32の
ノズル領域33の中心の位置をe1だけ排気口22と反
対の側に偏心させている。これは、図1ないし図4の装
置のいずれに適用してもよい。図5(a)の場合は、ノ
ズル領域33は基板Wの径rより大きい径Rを有し、図
5(b)の場合は、e2だけ離れた径Rの半円を有する
長円に形成されている。ずれe1,e2の量は排気口22
が偏在することによるガス流れの不均一を補う程度に、
条件に合わせて設定する。いずれの例でも、基板Wがノ
ズル領域33の投影面内に在るように配置されている。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, in which a substrate W held by a susceptor 24 is shown.
The center of the nozzle area 33 of the nozzle board 32 of the gas injection head 16 is eccentric to the side opposite to the exhaust port 22 by e 1 with respect to the center of the gas injection head 16. This may be applied to any of the devices of FIGS. In the case of FIG. 5A, the nozzle region 33 has a diameter R larger than the diameter r of the substrate W, and in the case of FIG. 5B, the nozzle region 33 has an ellipse having a semicircle of a diameter R separated by e 2. Is formed. The amount of displacement e 1 , e 2 is
To compensate for the uneven gas flow due to uneven distribution of
Set according to the conditions. In each case, the substrate W is arranged so as to be within the projection plane of the nozzle region 33.

【0027】図6(a)に示すのは、この発明のさらに
他の実施の形態であり、ここでは、ガス噴射ヘッド16
のノズル領域33におけるノズル孔30の分布を、排気
口22の側とその反対側で変えている。すなわち、成膜
室10の排気口22が一箇所であるので、基板W上に排
気口22に向かう流れができるため、分布が対称である
と排気口22に近い領域のガス流れ密度が排気口22の
反対側より大きくなってしまう。そこで、これを均一化
するために、排気口22の反対側のガス噴射量を排気口
22側より多くなるように設定しているものである。こ
れも、図1ないし図4の装置のいずれに適用してもよ
い。
FIG. 6 (a) shows still another embodiment of the present invention.
The distribution of the nozzle holes 30 in the nozzle region 33 is changed between the exhaust port 22 side and the opposite side. That is, since the exhaust port 22 of the film forming chamber 10 is located at one location, a flow toward the exhaust port 22 is generated on the substrate W. Therefore, if the distribution is symmetric, the gas flow density in a region near the exhaust port 22 is reduced. 22 will be larger than the opposite side. Therefore, in order to make this uniform, the gas injection amount on the opposite side of the exhaust port 22 is set to be larger than that on the exhaust port 22 side. This may also be applied to any of the devices of FIGS.

【0028】図6(b)に示すのは、この発明のさらに
他の実施の形態であり、ここでは、ガス噴射ヘッド16
のノズル領域33の面積を、排気口22の側とその反対
側で変えている。すなわち、この実施の形態のノズル領
域33は、排気口22側では基板Wの半径rよりやや大
きい半径R1を持っており、排気口22と反対の側では
半径R1よりもさらに大きい半径R2を持って形成されて
いる。これは、先の実施の形態と同様に、排気口22と
反対側のガス密度を高くするためであり、図1ないし図
4の装置のいずれに適用してもよい。
FIG. 6B shows still another embodiment of the present invention.
Is changed on the side of the exhaust port 22 and on the opposite side. That is, the nozzle region 33 of this embodiment, the exhaust port 22 side has a radius R 1 slightly larger than the radius r of the substrate W, larger radius R than the radius R 1 at the exhaust port 22 side opposite It is formed with two . This is for increasing the gas density on the side opposite to the exhaust port 22 as in the previous embodiment, and may be applied to any of the apparatuses shown in FIGS.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、排気口が偏在することによるガス流れの不均一を最
小限に抑えることができ、コンパクトな構成であって、
基板上に均一で品質の高い成膜処理を安定に行うことが
できるような薄膜気相成長装置を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to minimize the non-uniformity of the gas flow due to the uneven distribution of the exhaust port, and to achieve a compact structure.
It is possible to provide a thin film vapor phase growth apparatus capable of stably performing a uniform and high-quality film formation process on a substrate.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の薄膜気相成長装置
を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a thin-film vapor deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の変形例を示す断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施の形態の薄膜気相成長装置を
示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a thin-film vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施の形態の薄膜気相成長装置を
示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a thin-film vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施の形態の薄膜気相成長装置の
ガス噴射ヘッドと基板の位置関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between a gas injection head and a substrate in a thin film vapor phase growth apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施の形態の薄膜気相成長装置の
ガス噴射ヘッドを示す図である。
FIG. 6 is a view showing a gas injection head of a thin film vapor phase growth apparatus according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 成膜室 12 基板ホルダ 14 基板昇降機構 16 ガス噴射ヘッド 18 側壁 20 基板搬送口 22 排気口 24 サセプタ 26 支柱 28 防着板 30 ノズル孔 32 ノズル盤 44 内側整流板 46 外側整流板 48 筒状板 50 第1の環状板 52 スリット状開口部 54 第2の環状板 56 環状突起 58 調整板 60 断熱壁 62 流路 64 熱媒体供給配管 P1 環状流路 P2 排気流路 W 基板 d1,d2 隙間 r,R1,R2DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Film-forming chamber 12 Substrate holder 14 Substrate raising / lowering mechanism 16 Gas injection head 18 Side wall 20 Substrate carrying port 22 Exhaust port 24 Susceptor 26 Support 28 Deposition plate 30 Nozzle hole 32 Nozzle board 44 Inner rectifying plate 46 Outer rectifying plate 48 Cylindrical plate 50 first annular plate 52 slit opening 54 the second annular plate 56 an annular projection 58 adjustment plate 60 insulating wall 62 passage 64 heat medium supply pipe P 1 annular passage P 2 exhaust passage W substrate d 1, d 2 a gap r, R 1, R 2 diameter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠崎 弘行 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 堀江 邦明 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 上山 浩幸 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 村上 武司 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroyuki Shinozaki 11-1, Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Inside the Ebara Works Co., Ltd. (72) Inventor Kuniaki Horie 11-1, Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Inside Ebara Works (72) Inventor Hiroyuki Ueyama 11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Inside Ebara Works Co., Ltd. (72) Takeshi Murakami 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Inside Ebara Works Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気密な成膜室に、基板を保持する基板保
持手段と、該基板保持手段を少なくとも成膜位置と搬送
位置の間で昇降させる昇降機構と、基板に向けて成膜原
料ガスを噴射するガス噴射ヘッドと、成膜室の側壁の前
記搬送位置に対応する高さに開口する基板搬送口と、成
膜室の側壁の前記成膜位置と搬送位置の間の高さに開口
する排気口とが設けられた薄膜気相成長装置において、 前記成膜室には反応済みガスの流れを調整する整流板が
設けられ、該整流板は、前記基板保持手段の昇降経路を
取り囲む筒状板と、前記排気口と前記基板搬送口の間の
高さで成膜室内空間を上下に仕切る第1の環状板とを有
することを特徴とする薄膜気相成長装置。
1. A substrate holding means for holding a substrate in an airtight film forming chamber, an elevating mechanism for elevating the substrate holding means between at least a film forming position and a transfer position, and a film forming material gas directed toward the substrate. A gas ejection head that injects a gas, a substrate transfer port that opens at a height corresponding to the transfer position on the side wall of the film formation chamber, and an opening at a height between the film formation position and the transfer position on the side wall of the film formation chamber. In the thin film vapor phase growth apparatus provided with an exhaust port to perform, a rectifying plate for adjusting the flow of the reacted gas is provided in the film forming chamber, and the rectifying plate is a cylinder surrounding an elevating path of the substrate holding unit. A thin-film vapor phase growth apparatus comprising: a plate-shaped plate; and a first annular plate that vertically divides a film formation chamber space at a height between the exhaust port and the substrate transfer port.
【請求項2】 前記排気口が一箇所に設けられ、前記整
流板によって前記成膜室の反応済みガスを前記排気口に
導く環状流路が構成されていることを特徴とする請求項
1に記載の薄膜気相成長装置。
2. The method according to claim 1, wherein the exhaust port is provided at one place, and an annular flow path that guides the reacted gas in the film forming chamber to the exhaust port is formed by the rectifying plate. The thin film vapor deposition apparatus according to the above.
【請求項3】 さらに、前記整流板と前記成膜室内壁と
の間にあって、前記整流板と対になって反応ガスの排気
通路を構成する外側整流板とを有することを特徴とする
請求項1に記載に記載の薄膜気相成長装置。
3. An external rectifying plate between the rectifying plate and the inner wall of the film formation chamber, the outer rectifying plate forming a pair with the rectifying plate to form a reaction gas exhaust passage. 2. The thin-film vapor deposition apparatus according to 1.
【請求項4】 前記整流板は、基板保持部材の側面周囲
に設けられた円筒状壁の側面外周に設けられていること
を特徴とする請求項1に記載に記載の薄膜気相成長装
置。
4. The thin-film vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the rectifying plate is provided on an outer periphery of a side surface of a cylindrical wall provided around a side surface of the substrate holding member.
【請求項5】 全体がほぼ筒状の気密な成膜室に、基板
を保持する保持手段と、該基板保持手段を少なくとも成
膜位置と搬送位置の間で昇降させる昇降機構と、成膜室
の頂部より基板に向けて成膜原料ガスを噴射するガス噴
射ヘッドと、成膜室の側壁の前記搬送位置に対応する高
さに開口する基板搬送口と、成膜室の側壁の前記成膜位
置と搬送位置の間の高さに開口する排気口とが設けられ
た薄膜気相成長装置において、 前記排気口を実質的に一箇所に形成し、 前記ガス噴射ヘッドから噴射される成膜原料ガスの噴射
密度の中心を、基板の中心に対して前記排気口の位置と
水平反対方向へ偏心させたことを特徴とする薄膜気相成
長装置。
5. A film holding chamber for holding a substrate in an airtight film forming chamber having a substantially cylindrical shape as a whole, an elevating mechanism for moving the substrate holding means up and down at least between a film forming position and a transfer position, and a film forming chamber. A gas injection head for injecting a source gas for film formation from the top of the substrate toward the substrate, a substrate transfer port opening at a height corresponding to the transfer position on the side wall of the film formation chamber, and the film formation on the side wall of the film formation chamber. In a thin film vapor phase growth apparatus provided with an exhaust port opened at a height between a position and a transfer position, the exhaust port is formed substantially at one position, and a film forming material injected from the gas injection head is formed. A thin-film vapor deposition apparatus wherein the center of the gas injection density is eccentric in a direction horizontally opposite to the position of the exhaust port with respect to the center of the substrate.
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