JPH1143774A - 薄膜気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大径の基板加熱保持手段であっても、メンテ
ナンスを容易に行うことができるようにした薄膜気相成
長装置を提供する。 【解決手段】 基板搬送口と排気口とを有する気密な反
応容器１０と、反応容器内において基板Ｗを加熱し保持
する基板加熱保持手段１２と、基板加熱保持手段１２を
反応容器１０の下側から反応容器１０の底板４０を挿通
して支持し、少なくとも成膜位置と搬送位置の間で昇降
させる第１の昇降機構２０と、反応容器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
１４を備え、底板４０は反応容器１０の底部を着脱自在
に覆うとともに、底板４０を昇降させる第２の昇降機構
５０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜気相成長装置に
係り、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。

【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(Ｔa₂Ｏ₅)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)又はこれらの混合物であるチタン酸
バリウムストロンチウム等の金属酸化物薄膜材料が有望
視されている。

【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、１又は複数の有機金属化合物の原料
ガスと酸素含有ガスとを混合して、一定の温度に加熱し
た基板に向けて噴射するようにしている。

【０００４】このような薄膜気相成長装置として、図５
に示すようなものがある。ここでは、反応容器１０の内
部に搬送した基板Ｗを基板加熱保持手段としての基板ヒ
ータ１２上に載置し、この基板ヒータ１２によって基板
Ｗを所定温度に加熱しつつ、反応容器１０の上部に設置
した反応ガス供給ヘッド１４からガス原料と酸素含有ガ
スとの混合ガスを基板Ｗに向けて噴射し、反応後のガス
を反応容器１０に設けた排気口１０ａから外部に排気す
るようにしている。

【０００５】基板ヒータ１２は、円板状の基板ヒータ支
持部材１６のほぼ中央に立設された支柱１８により支持
されている。そして、基板ヒータ支持部材１６は、周縁
部のボールブッシュ２６が下方に配置された軸固定板２
２から立設された案内棒２４に摺動自在に取り付けられ
て昇降自在に支持されている。軸固定板２２には駆動モ
ータ２８の駆動に伴って回転するボールねじ３０が設け
られ、これは基板ヒータ支持部材１６に固着したボール
ナット３２と螺合している。

【０００６】従って、駆動モータ２８の駆動に伴ってボ
ールねじ３０が回転し、基板ヒータ支持部材１６は案内
棒２４を案内として昇降する。これにより、基板ヒータ
１２は、ガス供給ヘッド１４と対向する成膜位置と、反
応容器１０の下部に形成された基板搬送口１０ｂに臨む
搬送位置との間を昇降する。反応容器１０と基板ヒータ
支持部材１６は、支柱１８を包囲するように配置された
伸縮自在なベローズ３４によって連結されて、反応容器
１０の内部を気密に保っている。

【０００７】このような装置により、前述のようなガス
原料を使用して基板Ｗ上に薄膜を成長させると、成膜反
応に伴い基板Ｗ以外の基板ヒータ１２の上面等にも生成
物が付着する。このような付着は、例えば、装置の運転
／停止時のヒートサイクルに応じて剥離し、パーティク
ルの発生や基板Ｗの汚れを招来する。

【０００８】このため、基板ヒータ１２の定期的な清掃
等のメンテナンスを行う必要があり、このメンテナンス
を行うため、反応ガス供給ヘッド１４を反応容器１０か
ら外し、ベローズ３４の下側取付フランジを外し、さら
に支柱１８の基板ヒータ支持部材１６への取付ボルトを
外して、基板ヒータ１２を反応容器１０から上方に引き
抜くことが一般に行われていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体基板が大
径化する傾向にあり、それとともに基板ヒータも大型化
して重量も増大しつつある。従って、従来のように、基
板ヒータのメンテナンス時にこれを反応容器から上部に
取り出す方法は、作業性が悪いという課題があった。

【００１０】この発明は上記に鑑み、大径の基板加熱保
持手段であっても、メンテナンスを容易に行うことがで
きるようにした薄膜気相成長装置を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板搬送口と排気口とを有する気密な反応容器と反
応容器内において基板を加熱し保持する基板加熱保持手
段と該保持手段を前記反応容器の下側から反応容器の底
板を挿通して支持し、少なくとも成膜位置と搬送位置の
間で昇降させる第１の昇降機構と反応容器の頂部より基
板に向けて成膜原料ガスを噴射するガス噴射ヘッドとを
備え前記底板は該反応容器の底部を着脱自在に覆うとと
もに、該底板を昇降させる第２の昇降機構を設けたこと
を特徴とする薄膜気相成長装置である。

【００１２】これにより、反応容器の底板を下降させて
反応容器の底部を開放し、基板加熱保持手段を反応容器
の下方まで下降させて該基板加熱保持手段のメンテナン
スを行うことができる。底板と第１の昇降機構とをベロ
ーズを介して気密的に連結するようにしてもよく、これ
により、気密性を維持しつつ被場合加熱保持手段を昇降
することができる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、前記基板加熱保
持手段と前記底板とを案内する共通の案内棒を設けたこ
とを特徴とする請求項１に記載の薄膜気相成長装置であ
る。案内棒は、通常は複数を対称に配置して安定化さ
せ、また、これらの部材の重量を負担できるように、例
えば、ボールブッシュ構造を用いる。ここで、第１の昇
降機構が第２の昇降機構より下方に位置させてもよい。
また、前記昇降機構はボールねじ機構を有するようにし
てもよい。

【００１４】請求項３に記載の発明は、前記第１の昇降
機構と第２の昇降機構がそれぞれ独立に駆動されること
を特徴とする請求項１に記載の薄膜気相成長装置であ
る。これにより、相互の干渉を防いでメンテナンス作業
が容易に行える。

【００１５】請求項４に記載の発明は、前記第１の昇降
機構と第２の昇降機構が共通の駆動源により駆動される
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜気相成長装置で
ある。これにより、駆動源を節約して設備コストの低減
を図ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、図５に示す従来例と同一部
材には同一符号を用い、説明を簡略化する。図１及び図
２は、本発明の第１の実施の形態を示すもので、反応容
器１０の底部は別体の底板４０で着脱自在に塞がれてい
る。すなわち、反応容器１０の下端に形成されたフラン
ジ部１０ｃと底板４０の周縁部の間に真空シール材等を
介在させて、ボルト等の締結具により締結している。

【００１７】軸固定板２２には案内棒が立設され、これ
には基板ヒータ支持部材１６と底板の双方が摺動自在に
支持されている。すなわち、基板ヒータ支持部材１６は
周縁部のボールブッシュ２６を案内棒２４に挿通させ
て、底板４０は周縁部のボールブッシュ２６ａを案内棒
２４に挿通させて昇降自在に支持されている。そして、
軸固定板２２と基板ヒータ支持部材１６及び軸固定板と
底板の間には、それぞれ独立に軸固定板２２と底板４０
を昇降駆動する２つのボールねじ機構（昇降機構）２
０，５０が設けられている。

【００１８】すなわち、両端が反応容器１０のフランジ
部１０ｃと軸固定板２２に回転自在に支承された２つの
ボールねじ３０，３０ａと、基板ヒータ支持部材１６及
び底板４０にそれぞれ取り付けられてそれぞれボールね
じ３０，３０ａと螺合するボールナット３２,３２ａ
と、軸固定板２２に設けられてプーリ４２,４２ａ，４
４，４４ａを介してボールねじ３０，３０ａを回転させ
る２つの駆動モータ２８，２８ａとが設けられている。

【００１９】次に、このような構成の薄膜気相成長装置
の作用について説明する。先ず、通常の成膜作業時に
は、底板４０と反応容器１０の底部フランジ１０ｃとを
ボルト等の締結具により気密に固定しておく。そして、
基板ヒータ昇降機構２０を駆動して、基板ヒータ１２
を、図において実線で示す成膜位置においた状態で、原
料ガスを噴射ヘッド１４より噴射して成膜処理を行い、
図において一点鎖線で示す搬送位置において基板Ｗの交
換を行なう。

【００２０】そして、基板ヒータ１２をメンテナンスす
る時には、まず、基板ヒータ昇降機構２０を駆動させ
て、基板ヒータ支持部材を例えば搬送位置まで待避させ
る。次に、底板４０を反応容器１０の止めていた締結具
を取り外し、底板昇降装置５０を駆動させて、底板４０
を図の２点鎖線で示す停止位置まで下降させる。さら
に、基板ヒータ昇降機構２０を駆動させて、基板ヒータ
１２を搬送位置より下の、図において２点鎖線で示す位
置まで下降させる。

【００２１】これにより、基板ヒータ１２は軸固定板２
２と反応容器１０の間に露出して保持されるので、メン
テナンスを容易かつ迅速に行うことができる。必要に応
じて底板４０を再度降下させて、あるいは場合により上
昇させてメンテナンスの邪魔にならない位置に待避させ
る。なお、上記工程において、基板ヒータ支持部材１６
と底板４０とを連動させてもよいことは言うまでもな
い。

【００２２】図３及び図４は、本発明の第２の実施の形
態を示すもので、この実施の形態は、第１の実施の形態
の基板ヒータ昇降機構２０と底板昇降機構５０を兼用さ
せることにより底板昇降機構を５０を省略し、構成の簡
素化を図ったものである。

【００２３】この実施の形態において、基板ヒータ１２
をメンテナンスする時には、基板ヒータ昇降機構２０で
基板ヒータ支持部材１６をそのボールブッシュ２６が底
板４０のボールブッシュ２６ａに当接する（図面の点線
で示す）底板保持位置まで一旦上昇させて、底板４０の
重量を支持する。そして、底板４０を止めていたボルト
等の締結具を取り外し、基板ヒータ昇降機構２０を駆動
して、基板ヒータ１２と底板４０を図の２点鎖線で示す
停止位置まで下降させるようにする。

【００２４】なお、成膜位置の基板ヒータ１２と噴射ヘ
ッド１４の間隔が小さい場合には、ボールブッシュ２
６，２６ａの間に適当な厚さのスペーサを装着してから
基板ヒータ支持部材１６を上昇させると、上昇しろが少
なくて済む。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反応容器の底板を下降させて反応容器の底部を開放し、
基板加熱保持手段を反応容器の下方まで下降させて該基
板加熱保持手段のメンテナンスを行うことができる。従
って、大径の基板加熱保持手段であっても、メンテナン
スを容易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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概要を示す縦断正
面図である。

【図２】図１の要部の側面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の概要を示す縦断正
面図である。

【図４】図３の要部側面図である。

【図５】従来例を示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１０ 反応容器 １２ 基板ヒータ（基板加熱保持手段） １４ 反応ガス供給ヘッド １６ 基板ヒータ支持部材 ２０ 基板ヒータ昇降機構（第１の昇降機構） ２４ 案内棒 ２６，２６ａ ボールブッシュ ２８，２８ａ 駆動モータ ３０，３０ａ ボールねじ ３２，３２ａ ボールナット ３４ ベローズ ４０ 底板 ５０ 底板昇降機構（第２の昇降機構） Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴崎 光直 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板搬送口と排気口とを有する気密な反
   応容器と、 反応容器内において基板を加熱し保持する基板加熱保持
   手段と、 該保持手段を前記反応容器の下側から反応容器の底板を
   挿通して支持し、少なくとも成膜位置と搬送位置の間で
   昇降させる第１の昇降機構と、 反応容器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を備え、 前記底板は該反応容器の底部を着脱自在に覆うととも
   に、該底板を昇降させる第２の昇降機構を設けたことを
   特徴とする薄膜気相成長装置。
2. 【請求項２】 前記基板加熱保持手段と前記底板とを案
   内する共通の案内棒を設けたことを特徴とする請求項１
   に記載の薄膜気相成長装置。
3. 【請求項３】 前記第１の昇降機構と第２の昇降機構が
   それぞれ独立に駆動され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。
4. 【請求項４】 前記第１の昇降機構と第２の昇降機構が
   共通の駆動源により駆動され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。