JPH0251222A - 気相成長装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に、　ＧａＡｓなとの化合物半導体膜を
ウェーハ上に成長させる有機金属化学的気相成長（ＭＯ
ＣＶＤ　）装置を対象としたものであＱハ装置の構成と
して、ほぼ鉛直方向に軸線を有する円筒状容器内に１円
筒状１円錐状または円錐台状に形成され前記円筒状容器
の軸線と同一方向に回転軸を有するバレル形サセプタを
収容し、前記容器内に原料ガスを導入するとともに前記
サセプタを加熱してサセプタに取り付けられたウェーハ
に膜形成を行う気相成長装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図にこの［ＭＯＣＶＤ装置の従来の構成例を示す。

化合物半導体膜の原料ガス（Ｈ２キャリアガスを用いた
バブリングによりガス化されたｔＵ族元素のアルキル化
物と■族元素の水素化物との混合ガス）が導入される導
入口１を頂部に備えた。ほぼ鉛直方向に軸線を有する１
石英ガラスで作られた円筒状あるいは釣鐘状のアウタベ
ルジャ２の内側には。

化合物半導体膜が形成されるウェーハ３を取り付ける面
が円錐台状に形成されたサセプタ６が、軸線をアウタベ
ルジャ２の軸線と同じくするサセプタロ転軸８の先端部
からサセプタサポート７を介して吊り下げられている。

このサセプタ回転軸８は、アウタベルジャ２が固定され
る基台２１の円筒部２１ａ下端面にフランジ２２ａを介
して取り付けられたサセプタ回転軸支持筒ｎを軸方向に
貫通するとともに該支持筒ｎにより上下のベアリング１
７を介してＩ前線まわり回転自在に支持され傘参カ桧停
支持筒ｎの上端部に支持ｗＪ２２と回転１１１８との間
をガス密に閉鎖する回転シール１６が取り付けられてい
る。サセプタ６の内（ｎｌ＋にはサセプタ回転軸８が貫
通する孔９を有するインナベルジャＩＯが配され。

サセプタ６の内側の而（ウェーハ３が取り付けられてい
ない方の面）との間に、原料ガスがサセプタ６の内側へ
蜘り込むのを防止するスィーブカスの通路を形成してい
る。ここで、符号４は、アウタベルジャ２を包囲して巻
回され電源５から供給される尚周波電流（こより、グラ
ファイトで作られたサセプタ６を−４加熱する誘導コイ
ルである。

ウェー・・３に化合物半導体膜を形成する際には。

モータ１９（こよりカップリング藻、サセプタ回転軸８
を介してサセプタ６を回転させつつ電源５から誘導コイ
ル４を介してサセプタ６を一導加熱し。

化合物半導体膜の原料カスを導入口１からアウタベルジ
ャ２内に導入する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように構成された気相成長装置における問題点は次
の通りである。すなわち、かかる構成の気相成長装置は
、サセプタがバレル形に形成されているため、−度に複
数のウェーハを処理することができ、半導体デバイスの
量産に適した装置である反面、複数のウェーハに均一な
成膜が可能なことが要求され、このため、膜の成長速度
に影響する。ウェーハ表面に流れるガスの濃度、流速。

ウェーハ表面の温度などが複数のウェーハで等しくなる
よう、サセプタの偏心１首振りを可能なかぎり避ける構
造とするとともにサセプタを回転させることにより、ア
ウタベルジャ内壁との間隙の不均一性や原料ガスの流れ
の偏りなどの影響を避け、ウェーハごとの成膜厚さの不
均一性を可能な限り少なくするように工夫がなされてき
た。しかし、この方法では、実際上ａｈ難いサセプタの
わずかな偏心や首振りによって各ウェーハとアウタベル
ジャ内壁との平均的な間隙の不均一性を解消することが
できず、膜厚の均一度を高めるための隘路とｆよっでい
た。

この発明の目的は、各ウェーハのアクタベルジャ内壁と
の平均間隙のウェーハ相仏間の不均一度を少ナクシ、こ
れに起因する膜厚の不均一度を小さくしで％特性の均一
度の高い半導体デバイスの効率のよい量産を可能にする
気相成長装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、ほぼ鉛
直方間に軸線を有する円筒状容器内に、円筒状１円錐状
または円錐台状に形成され前記円筒状容器の軸線と同一
方向に回転軸を有するバレル形サセプタを収容し、前記
容器内に原料ガスを導入するとともに前記サセプタを加
熱してサセプタに取り付けられたウェーハに膜形成を行
う気相成長装置を、前記バレル形サセプタの回転軸が前
記円筒状容器の軸線に対し微小寸法偏心して配されると
ともに、該サセプタの回転軸がその軸線方向を保ちつつ
前記微小偏心寸法を半径とする円形ｊこ。

かつサセプタの回転周期と異なる周期で前記円筒状容器
の軸線まわりを周回移動させられるように構成するもの
とする。

（作用〕 気相成長装置をこのように構成すると、各つ工−ハとア
ウタベルジャ内壁との間隙の変化値は、サセプタの回転
と、サセプタ回転軸のアクタベルジャ＠？ｔＭまわりの
円形周回移動とか崖なることにより、当然増加するが、
間隙の平均値が従来のようにサセプタ回転軸の首去りな
どにより各ウェーハ間で不均一となる夏合いは、サセプ
タの回１玩周期と、サセプタ回転軸のアウタベルジャ川
縁まわりの円形周回移動の周期とが異なり１首振りの影
響が各ウェーハに対して全く同一となることから。

従来１間隙平均値の各ウェーハ間不拘−の主な原因とな
っていた首振りの影響が除去され、間隙平均値の各ウェ
ーハ間の不均一度が太き（抜書される。

〔実施例〕

第１図に本発明による気相成長装置構成の一実施例を示
す。図中、第２図と同一の部材には同一符号を付し、説
明を省略する。

サセプタ回転軸８を回転自在に支持するサセプタ回転軸
支持筒１４は、外径中心と内径中心とを微小寸法δだけ
偏心させて形成した円筒の下端部外周面に外径と同心に
リング状の平歯車が形成されてなる偏心スリーブ１２の
内側に内径側円筒面と同軸にかつベアリング１３により
軸線まわり回転自在に支持されている。偏心スリーブ１
２は基台２１の円筒部２１ａの内側にベアリング１５を
介して回転自在に支持され、モータ１１により、平歯車
冴、２５からなる減速機構を介して減速駆動され、サセ
プタ回転軸支持筒１４により該支持筒と同軸にかつ回転
自在に支持されたサセプタ回転軸８を、その軸線方向を
保りた状態でアクタベルジャ２の軸線まわりを、前記微
小偏心寸法ａを半径とする円形に周回移動させる。一方
、サセプタ回転軸８の下端部は。

偏心スリーブ１２の外径側円筒面と同軸に、従ってアク
タベルジャ２の軸線上にあるモータ１９の回転軸と可撓
継手１８を介して連結されている。蛇腹加はサセプタ回
転軸支持筒１４と基台２１との間に設けられ、サセプタ
回転軸支持向１４の変位を妨げることなくスイープガス
の漏れを防ぐように構成されている。

気相成長装置をこのような構成とすることにより、ウェ
ーハ３への成膜時に、サセプタ６がモータ１９により一
定の回転数例えば０．５　ｒｐｓ　で回転させられつつ
偏心スリーブ１２の回転に従いサセプタ回転軸８が偏心
量δを半径とする円形にアウタベルジャ２の軸線まわり
を周回移動することになる。

ここで偏心スリーブ１２の回転数とサセプタ回転軸８の
回転数との関係は１本発明の主旨から、サセプタ６とア
ウタベルジャ２との回転方向の相対位置が可能なかぎり
ランダムに変化し、この結果、ウェーハ３と７ウタベル
ジヤ２内壁との平均間隙がより確実に一様化される関係
とすることか好ましく、このためには、サセプタ回転軸
８の回転数と偏心スリーブ１２の回転数との比率は素数
となるようにするのがよい。偏心スリーブ１２の回転数
は歯車別、２５からなる減速機構の減速比により前記比
率が得られるように設定することは容易に可能である。

偏心スリーブ１２の回転数には特に制約はないが、偏心
スリーブ１２が、ｗｉｔの大きいサセプタＦｉ；！１転
軸支持筒１４をサセプタ６とともに軸と直角方向ζこ動
かすものであることから、サセプタ６の回転数より低い
回転数１例えば０．２ｒｐｓ以下とすることが妥当であ
る。

〔発明の効果〕

以上に述べたように１本発明によれば、ほぼ鉛直方向に
軸線を有する円筒状容器内に１円筒状。

円錐状または円錐台状に形成され前記円筒状容器の軸線
と同一方向に回転軸を有するバレル形サセプタを収容し
、前記容器内に原料カスを導入するとともに前記サセプ
タを加熱してサセプタに取り付けられたウェーハに膜形
成を行う気相成長ｖｃ＆ヲ、前記バレル形サセプタの回
転軸が前記円筒状容器の軸線に対し微小寸法偏心して配
されるとともに、該サセプタの回転軸がその軸線方向を
保ちつつ前記微小偏心寸法を半径とする円形に、かっサ
セプタの回転周期と異なる周期で前記円筒状容器の軸線
まわりを周回移動させられるように構成したので、従来
構成の気相成長ｉｔにおいて不可避的に生じる。サセプ
タ回転軸とアウタベルジャ軸線との偏心やサセプタ回転
軸のｍ振り（こよって生じるウェーハとアウタベルジャ
内槽との間隙平均値のウェーハ間のばらつきが、アウタ
ベルジャｍｉまわりのサセプタ回転軸の円形周回移動と
。

この周回移動の周期とサセプタ回転の周期との非同期性
とにより効果的に解消され、膜特性の均一なウェーハの
多量生産が効惠的に可能となる。

【図面の簡単な説明】

！１図は本発明の一実施例（こよる気相成長装置の構成
を示す縦断面図、集２図は従来の気相成長装置の構成例
を示す縦断面歯である。 ２・・・アウタベルジャ（円筒状容器）、３・・・り工
−ハ、６・・・サセプタ、８・・・サセプタ回転軸。 １２・・・偏心スリーブ、１４．！・・・サセプタ回転
軸支持筒。 ツメｒゝ−２ −匡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ほぼ鉛直方向に軸線を有する円筒状容器内に、円筒
   状、円錐状または円錐台状に形成され前記円筒状容器の
   軸線と同一方向に回転軸を有するバレル形サセプタを収
   容し、前記容器内に原料ガスを導入するとともに前記サ
   セプタを加熱してサセプタに取り付けられたウェーハに
   膜形成を行う気相成長装置において、前記バレル形サセ
   プタの回転軸が前記円筒状容器の軸線に対し微小寸法偏
   心して配されるとともに、該サセプタの回転軸がその軸
   線方向を保ちつつ前記微小偏心寸法を半径とする円形に
   、かつサセプタの回転周期と異なる周期で前記円筒状容
   器の軸線まわりを周回移動させられることを特徴とする
   気相成長装置。