JPS59193131A - 薄膜連続成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、５１１０２等の薄膜のＣＶＯ法用の連続成長
装置に関し、殊に、こうした薄膜を成長させるべきＳｉ
ウェハ等の基板を薄膜製造室内において偏倚させながら
搬送する薄膜連続成長装置に関する。

例えば、　　５ｎ０２膜をＳｉ基板状にＣＶＤ法により
成長させる場合、本出願人が別途開示するように、加熱
され、原料ガスが供給された薄膜成長室内にＳｉウェハ
等の試料を連続的に挿入し、室内を搬送した後、所定の
薄膜が所定の厚味に成長した試料を装置外へ連続的に取
出す装置が指向されている。こうした考えは上記した特
定の材料に限らず、その外の試料に就いても試みられて
いるが、然し、現在迄の所、このようないづれの装置に
おいても、室内を搬送される試料は唯単に真直ぐ移５通
されているに過ぎない。言い換えると、試料の７Ｊｉｊ
面、即ち薄膜の成長予定面上の任意の各点は、？ｆｉ込
方同方向して平行な一つの線」二をのみ移動すＡように
限られていた。

二のような従来装置により作成されたものでは、搬送方
向に関しての膜厚の分布は、薄膜成長物゛の長さ方向各
部分の成長速度が異なっていても試料基板がこうした各
部分を均等に通過するため、一様となっていたが、搬送
方向に直交する方向に関しては膜厚の分布は必ずしも一
様ではなく、寧ろ、全稈の成長条件の予備実験を重ねな
いとかなり大きなバラ付きを生むものとなっていた。

本発明はこの点に鑑みて成されたもので、搬送方向には
勿論のこと、搬送方向と直交する方向にも基板上の薄膜
の膜厚分布を一様化することを主目的としたものである
。

本発明は、従来の欠点の生じていた原因を顕かにする所
から始まっている。その結果、本発明者等は、この従来
の欠点、即ち搬送方向と直交する方向に膜厚不均一の生
じていた原因は、先に述へたように、基板上の各点が、
搬送方向に平行な、成る定まった唯一本の線上にしか沿
って移動しな怖ことにある、という知見を得たのである
。基板１ｊ１の各点がいづれも常に搬送方向に平行に、
然も夫々に固有の線上をしか動いていかなければ、成長
′室内の搬送方向の成長速度ムラに対して、同じ：線上
に在る各点は同一の条件であっても、搬送方母向゛、直
ｉ角方向のムラに対しては、異なる線上にある円溺・、
□点同志の成長条件はそのムラに応じて異なるもの−と
なり、それがそのまま基板上の搬送方向直角方向各位置
における成長ムラとして現れて来るのである。

この知見に基き、本発明では、試料基板が、搬送方向に
移動する際に、当該基板上の各点が搬送方向に対して直
角方向に偏倚しながら進むような構成を提案するもので
ある。このようにすれば、搬送方向に対して直角な方向
のムラに付いても基板上の各点を略ゾ同一の条件下にお
けるようになり、その結果、この方向の膜厚分４１も相
当程度、−株化できることになる。以下、本発明の図示
する各実施例に就き説明する。

第１．２図は、本発明の原理的な構成乃至基本的な実施
例を示している。第１Ａ図は、殊に、この種のＣＶＤ法
による薄膜連続成長装置の概略も示していて、先ず、こ
れに就き簡単に説明すると、薄−晩連続成長装置１は、
原料ガスが供給され、所ｊ庁１！１４度に加熱された薄
膜成長室２を有し、薄膜成’ａ”ｈｈ＝　２は、−室構
成であったり、本出願人が別途：、眸４するもの等にお
いては一室構成であったりすす１ル、が、この点は本発
明がこれを直接に規定するも−ので、ではなく、どちら
でも良い。試料Ｓは、チェーン　ベルト等の試料搬送部
材５により、成長室の捧；が挿入口３から当該薄膜成長
室ｚ内に導入され、取出口４から外部に取出される。一
般に、このように試料を連続的に外部から供給する装置
においては、試料挿入口３と取出口４の夫々に外部から
室内を遮断、隔離するための清浄ガス・連続通排気型充
満室等も設けられる。が、この点もまた、本発明にとっ
ては任意の問題である。また、搬送部材５も、基本的に
は、通常のエンドレス機構、例えば駆動輪６Ｄとアイド
ラ６エ等により、ループ状に構成したもので良い。

以−Ｌ迄の構成は、従来の構成と同様で良いが、本発明
で特徴的なのは、第１Ｂ図示のように、例えば先ず、矢
印Ｆで示す搬送方向の移動と同時に試料Ｓを矢印Ｒで示
すように回転させることにある。

その代わりに、第２図示のように、蛇行軌跡Ｈに沿って
試料Ｓを搬送方向Ｆに移送していっても良い。両者共、
共通していることは、試料」二の任−）一点、例えば点
Ａは、薄膜成長室内で搬送方峙１麻角方向に偏倚し、そ
してまた、点Ａ以外の他１ＦｉＩ訳も、点Ａが辿った軌
跡と略ｆ同一乃至平行な簿−膜成長室幅方向の偏倚を伴
なう軌跡を辿ること？と１：なるため、結局、試料上の
全ての点は略−同−−９・条件下におかれ、従って、そ
の上に成長される４膜の薄膜成長室幅方向の膜厚分布も
全面積」二において略Ｃ均質となるのである。

また、第１Ｂ図示の基本構成と、第２図示の基本構成は
、これを組合わせても良く、第２図中に仮想線の矢印Ｒ
′で示すように、蛇行させながら回転させても良い。

試料Ｓを搬送方向に移送しながら上記のように回転させ
たり蛇行させたりする機械的構成は、それ自体は既存、
公知の技術で様々なものが構成でき、そうでなければな
らない、という構成は無いが、例えば、試料搬送部材５
は、薄膜成長室が３００°Ｃ以上の高温になると、樹脂
ではこの温度に酎えて尚且つ成る程度の剛性と柔軟性と
を兼ね備えるものは余り適当なものがないため、やはり
適当な金属部材に頼らねばならないこととなろう。

こうした観点も加味して、本明細書では、基板偏倚構成
の具体的な数例を挙げるものとする。

第３図は、薄膜成長室幅方向の偏倚を試料乃至ｒｍａ；
［を載置−するトレイの回転で成すようにした場ｆｌｌ
こ好適な機構である。ステンレスその他適当な１有＼１
１製のトレイ７の周囲には、ギヤ状の歯８・・：；河設
けられ、全体的にピニオン−ギヤ９状とされ・：τ、い
て、このギヤ９の直径方向で対向する二位置５ 乃至二側縁に一対のラック・ギヤ１０　、１０を係合さ
せて、このラック・ギヤを搬送方向Ｆに駆動するもので
ある。

この実施例では、搬送部材５として、薄膜成長室の幅方
向内面両側に沿って配された一対の金属製チェーン５１
．５２を用いていて、各チェーンの枢着部１１間の上下
方向の開口１２は通常の通り、第１Ａ図示のようなエン
ドレス機構の駆動輪及び或いは従輪６の歯に係合して、
搬送方向の駆動力を受ける。

上述したラック・ギヤ１０は、予めこれを別に作って置
いて、各チェーンに夫々固定しても良いが、この実施例
では、一対のチェーン５１．５２の各駒１３・・・の互
いに向き合う駒片に上方に開放した切欠１４・・・を形
成し、この各切欠１４・・−の集合を一木のラック・ギ
ヤ１０．１０としている。

一対のチェーンの対向する切欠１４，１４内にはトレイ
７としてのピニオン・ギヤ９の直径方向で対’ｌ”Ｊ＋
ａる一対の歯８，８が係合する。このような構Ｉｇ：ｌ
ｔｊおいて、一対のチェーン５１．５２乃至ラック・ｆ
ｉ＋ＩＱ、１０の搬送方向Ｆへの移動速度Ｖｌ、Ｖ２が
同・トであった場合には、ピニオン・ギヤ乃至トレイ４
４４回転することなく、唯単に搬送方向にのみ前進す：
るだけであるが、両者間に相対速度を生しさせると、ト
レイ７は図中、矢印Ｒ＋またはＲ−にて示すように、い
づれかの方向に回転を起こす。

両チェーンにおいて駒ピッチ乃至切欠ピッチが同じであ
れば、両速度Ｖｌ、Ｖ２の比が整数である限り、トレイ
７はその比に応じた速度で回転しながら搬送方向に進行
し、本発明の目的が果たせることになる。この実施例で
は、上記の作用に鑑みると、試料トレイ７を搬送方向に
移送する手段と、試料基板状の各点を搬送方向直角方向
に１倚させる手段、及び試料トレイを案内する手段が一
対のチェーン５１．５２により兼ねられていることが分
かる。

尚、チェーンをラック・ギヤとするための切欠１４は、
原理的には上方に開放している必要は無く、駒片の側面
に開けられた窓状のものであっても良いが、一般にこの
種の連続成長装置では、試料を試料トレイ毎、薄膜成長
室手前で人手によ乃至は機械的、自動的に搬送部材に載
せた薄膜成長室を出て来た試料を試料トレイ毎、牌傅げ
るため、この手法が採れるようにトレイのを嵜しを容易
にするため、図示のような上方に開・放ｊｊシた切欠構
成としたのである。勿論、先にも述ζ外ｓｈように、ラ
ック、ピニオン構成は、別途に衿１゛って夫々チェーン
とトレイとに固定するようにしても良い。トレイ７には
、薄膜成長室内原料ガスの流れに大きな支障を来たさな
いように、適当な大きさの通気口１５・・・を適当な配
置で適当な個数、設けて良い。

この実施例の搬送機構は、既存の薄膜成長室部分に対し
て大きな改造を要せず、試料トレイの回転速度の設定も
容易で、しかも回転速度を搬送速度に対して独立に設定
できる外、部品点数も少ない等の合理性が有り、逆にま
た、必要に応じて成長させるべき薄膜の種類によっては
トレイを回転させずに従来の搬送方法も採れる等、効果
の大なるものであるが、この実施例におけるチェーンの
持つ上述の三つの機能の内、一つまたは夫々を分離して
、夫々別の部材で夫々の機能を営ませるようにしても良
い。

例えば、チェーンは５２の方一本にして、他方第４図示
のように建築材等で用いられると同：＠１１本金属性ア
ングル・フレーム１６等にし、試料ト猪しの側縁部乃至
歯部分を下から支えるようにし寸ト：沙良い。即ち、上
述の実施例の一対のチェーンめ−持シっていた搬送、案
内、基板状各点の薄膜成長”ｋ′％’方向偏倚、の三つ
の機能の内、案内機能を分離して、案内部材１６を独立
に設けても良いのである。この場合、単なるアングル・
フレームに代えて、これを固定のラック・ギヤとしても
良い。

第５図示の実施例は、第２図示め基本構成に従う場合の
機構の具体的な一例を示していて、搬送部材５は複数の
長さ方向に連続する各駒を自在継手５４・・・で連結し
たもので、蛇行軌跡Ｈを描きながらも搬送方向Ｆに進行
できるものである。勿論、この自在継手５４は公知のも
のでも様々なものがあるので、都合の良いものを選択し
て使って差支えない。この実施例では、搬送部材５とし
ての蛇行可能なチェーン５５の隣接する駒同志が、互い
に直交する一対の駒片５Ｂ、５６；５７，５７を有して
いるので、上下方向に主面を向けた駒片５７，５７に、
試料トレイ７の下面から垂下して設けた支持桿１７を取
外し可能に差込むことのできる差込み孔５８を設け、試
料トレイを搬送部材に取付けたり、これか、’　％゛事
したりすることができるようにしている。

、一方、他方の駒片５Ｂ、５８間の上下方向の開口１２
ば÷・・第１図示、及び第３図示の実施例と同様に、駆
動輪６Ｄ乃至従輪６エの歯に係合する保合部として用゛
りる。

とのような機構に対して、薄膜成長室内の適当な位置に
チェーン５５が所定の蛇行軌道Ｈを描くように、案内部
材１８として例えばプーリ等を要所要所に立てておけば
、第２図示の基本構成は満足される。勿論、プーリ等に
よる言わば点的な案内に代えて薄膜成長室の底に所用の
蛇行軌跡Ｈに沿った蛇行溝を穿ち、この溝内にチェーン
５５を通すようにしても良い。

上記二つの具体的実施例は、組合わせることができ、例
えば第６図示のように、搬送部材５は第５図示のように
トレイ７から垂下した桿状部材に係合するチェーン５５
のようなものにし、基板上各点の偏倚を生起する手段は
、第３図示のようにトレイ７をピニオン・ギヤ９状と、
その歯８に係合する固定のラック・ギヤ１９とから構成
する等して良く、更にはこれに加えて蛇行させても良い
。但し、この場合、チェーン５５には横方向の偏倚が見
込まれないので、第５図示のように各駒間を自在継１萌
で連結したものでなくとも良く、通常のチ・充−ン構成
であっても良い。

、四二Ｘ派の実施例は、いづれも、基板」；の各点の偏
゛倚゛は、薄膜成長室の床面に対して平行な平面内での
偏倚、即ち、成長室幅方向の偏倚であるが、少１・１シ
：考えて見ると、搬送方向に直角で、薄膜成長室床面に
対しても直角な平面内においての偏倚でも、即ち、薄ｎ
り成長室中の空間内で高さ方向乃至上下方向の偏倚でも
各点の条件を均等化できる。

この考えに沿った実施例が第７図示の実施例である。

第７Ａ図は、試料トレイ７を取出して示していて、横に
寝た多角形状、この場合、八角形状をしており、その各
側面７１・・・に試料Ｓが備えられる。横に寝ているた
め、両側面になっているように見えるが、八角形状とし
ての本来の」二下面には、中心軸に沿って回転軸２０．
２０が双方に伸出し、これにピニオン・ギヤ２１．２１
が取伺けられている。

この試料トレイは、第７Ｂ図示のように、搬送部材５と
して通常のエンドレス・チェーン５６を用いた搬送機構
により、転がしながら前進させることができる。例えば
、ピニオン・ギヤ２１の」二級を力、・体・ｉン５６に
係合させ、下縁を図示のラック・キーｆ／ｌお１１か第
４図示のような単なるフレーム状等の案■ｉ”＄ｊ材２
２にて支承させれば、搬送方向Ｆに沿って進みながら矢
印Ｒ″で示すようにトレイは転がっ”ｒＦ’Ｒ“〈こと
ができ、試料Ｓは薄膜成長室内で搬送口□　ユ 、方向に直角に、高さ方向に偏倚しながら進んで行、！
ｊ（ｌ　；ｒこのトレイにも、゛必要ならば、適当個数
、適当配置の通気口１５・・・を設けて良い。

例えば、５ｎ０２膜成長においては、試料、即ちＳｌ基
板は下向きにし、原料ガスも下から」二に向けて薄膜成
長室内に送給することが望ましいことが本発明者の研究
により顕かになっている。そのために、トレイ７に対し
て試料を下向きに取付ける取付は方としては、どのよう
なものでも良いが、例えば、第８図示のように、トレイ
の下面から試料保持ビン２３・・・・を周方向１２０°
間隔で三個等、出すようにし、このピン２３・・・にて
試料の側面を周りから押し挟むようにして保持する等す
れば良い。これはまた、第７図示の実施例のように、選
択的に、乃至前進に伴なって繰返し試料が下を向くよう
な場合にも好適である。

本発明は、ＳＩ＋０２　　、　ｌｌ１２０３　、ＴｉＯ
２，ＴａＮ等の薄膜の成長に有利に用いることができる
が、例えば、搬−送方向に沿って約２０％乃至３０％の
成長速度差の舶濤連続成長装置に本発明を適用した所、
基板上會成長膜厚の分布は全方向において５％にまで＋
ｊｂｌ″＠られ、極めて大きな均質化の効果が得られム
７ν ヒラした実例からも顕かなように、本発明は、比ノ種薄
膜連続成長装置に大きな信頼性と生産性を与えることの
できる効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本的な実施例の概略構成の説明図
、第２図は、本発明の第二の基本的実施例の概略構成の
説明図、第３図は本発明のやや具体的な第三の実施例の
要部の概略構成図、第４図は、第３図示実施例の改変例
の要部の説明図、第５図は、第四の実施例の要部の概略
構成図、第６図は、第３図示及び第５図示の実施例を組
合わせた改変例の要部説明図、第７図は、第五の実施例
の要部概略構成図、第８図は、試料のトレイへの取付は
力の一例の説明図、である。 図中、１は全体としての薄膜連続成長装置、２は薄膜成
長室、５は試料搬送部材、７は試料トレイ、Ｓは試料、
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｃｖｎ法による薄膜成長室を有すると共に、薄膜を成長
   させるべき試料基板をして」−記成長室内を連続的に通
   過するように搬送する搬送機構を有する薄膜連続成長装
   置において、 」二記搬送機構により上記試料基板を上記成長室―さ方
   向に搬送する搬送部材と、 」１記搬送方向の上記試料基板の移動を案内する撞′材
   と、 上記搬送部材の搬送に従い、上記試料基板上の各点を」
   １記搬送方向に対して直角方向に偏倚させる偏倚手段と
   、 を有することを特徴とする薄膜連続成長装置。