JPH0758036A - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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JPH0758036A
JPH0758036A JP22384593A JP22384593A JPH0758036A JP H0758036 A JPH0758036 A JP H0758036A JP 22384593 A JP22384593 A JP 22384593A JP 22384593 A JP22384593 A JP 22384593A JP H0758036 A JPH0758036 A JP H0758036A
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JP
Japan
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thin film
film forming
susceptor
forming apparatus
reaction chamber
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JP22384593A
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Naoaki Kogure
直明 小榑
Yoichi Kanemitsu
陽一 金光
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハ等薄膜を形成する基材に均一の
厚さの薄膜を高速で形成することができる薄膜形成装置
を提供すること。 【構成】 外界と雰囲気を異にする反応室１と、該反応
室１に配置され薄膜を形成するウエハ３等の基材を載架
して回転する回転サセプタ４を具備する薄膜形成装置に
おいて、回転サセプタ４を浮上させるための上部下部ラ
ジアル磁気軸受１１，１２及びスラスト磁気軸受１６等
を有する浮上機構と、該回転サセプタ４を高速で回転す
るための誘導電動機１０等からなる駆動機構を具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハ等
の基材表面に絶縁膜、金属膜等種々の用途で薄膜を形成
するための薄膜形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来この種の薄膜形成装置としては、例え
ば半導体ウエハに絶縁膜を形成する際、形成された膜の
厚さのウエハ面分布を平均化し、平坦な膜を形成するた
めに反応室内でウエハを載架したサセプタを回転する機
構を備えたものが開発されている。これによると、ウエ
ハを反応室に供給するガスの線速度より大きな外周速度
で回転しながら成膜することによって十分均一な膜厚分
布を持つＳｉＯ2等の薄膜を形成することが可能とな
る。また、上記薄膜形成装置においては、ウエハの回転
速度を上げる程膜厚の均一度が向上し、平均成膜速度も
増加することがわかっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の薄膜形成装
置においては、接触タイプのシール機構及び軸受を用い
ているため回転速度を必ずしも自由に増加することがで
きなかった。そのため成膜速度を十分に上げ、且つ平坦
な薄膜を形成するには限界があった。
【０００４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、例えば半導体ウエハ等薄膜を形成する基材に均一の
厚さの薄膜を高速で形成することができる薄膜形成装置
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、外界と雰囲気を異にする反応室と、該反応室
に配置され薄膜を形成する基材を載架して回転するサセ
プタとを具備する薄膜形成装置において、サセプタを浮
上させるための磁気軸受を有する浮上機構と、該サセプ
タを高速で回転するための駆動機構を具備することを特
徴とする。
【０００６】
【作用】上記構成を採用することにより本発明は、薄膜
を形成する基材を載架するサセプタを磁気軸受を有する
浮上機構で浮上支持する、つまり回転体の懸架、支持に
接触式の軸受を用いていないので、回転体の遠心強度の
許容する限度内でサセプタの回転速度を自由に増加させ
ることができる。一般に成膜速度は反応室への供給ガス
の圧力と、原料供給速度が一定ならば、ウエハの回転速
度の平方根に比例することが知られている。装置の仕様
にもよるが、ＣＶＤ装置における供給ガスの線速度は例
えば１００ｍ／ｓと考えられる。一方、直径１２５ｍｍ
の５インチウエハの外周速度を１００ｍ／ｓとするため
にはサセプタの回転速度を１６，０００ｒｐｍとしなけ
ればならない。従来の転動体軸受を用いた装置ではこの
回転速度を保持することは潤滑、振動、耐久性の点で極
めて困難か又は不可能であったが、磁気軸受を用いる浮
上機構を有する本発明の薄膜形成装置においては、なん
ら問題なく実現できる。従って、本発明の薄膜形成装置
によれば均一の厚さの高速の薄膜形成が可能となる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の薄膜形成装置の構造を示す図であ
る。図１において、１は反応室であり、該反応室１内に
は薄膜を形成するためのウエハ３を載架する回転サセプ
タ４が配置され、該回転サセプタ４に対向して上部ノズ
ル２が配置されている。上部ノズル２にはガス供給管７
が接続され、ガス供給口７ａから成膜用ガスを供給する
ことにより、上部ノズル２の下面からウエハ３の表面に
成膜用ガスを均一に噴出するようになっている。回転サ
セプタ４は後に詳述するように、磁気軸受を有する浮上
機構及び駆動機構によって浮上し、且つ高速回転するよ
うになっている。
【０００８】また、回転サセプタ４の内部には図示は省
略するが、加熱用のヒータ及びウエハ３を固定するため
の静電チャック機構が設けられている。また、反応室１
には排気口６が設けられ、該排気口を図示しない真空ポ
ンプに接続し、反応室１の内部を所望の真空状態にする
ようになっている。また、ガス供給管７と反応室１の壁
部との間には耐熱絶縁体５が介在され、ガス供給管７の
上部外周には冷却ジャケット１７が設けられ、ガス供給
管７を冷却するようになっている。なお、ウエハ３を固
定するため、静電チャック以外の例えばバネを利用した
機械式チャックを使うこともできる。
【０００９】回転サセプタ４は回転軸１５と結合してお
り、該回転軸１５は２個の上部下部ラジアル磁気軸受１
１，１２と１個のスラスト磁気軸受１６等で構成される
浮上機構により、回転中は勿論、非回転時も必要に応じ
て周囲の静止部材に接触することなく、浮上支持される
ようになっている。上部ラジアル磁気軸受１１は回転軸
に固定されたコア１１−１と駆動軸受ケーシング９に固
定された電磁石１１−２とからなり、下部ラジアル磁気
軸受１２は回転軸に固定されたコア１２−１と駆動軸受
ケーシング９に固定された電磁石１２−２とからなる。
【００１０】２３，２４は回転軸１５の変位を検出する
ラジアルギャップセンサであり、該ラジアルギャップセ
ンサ２３，２４の出力で電磁石１１−２，１２−２の磁
力を制御して回転軸１５の軸心が常に電磁石１１−２，
１２−２の内周の中心に一致するようにしている。スラ
スト磁気軸受１６は回転軸１５に固定されたディスク１
６−１と電磁石１６−２から構成され、図示しないスラ
ストセンサによりディスク１６−１の変位を検出し、電
磁石１６−２の磁力を制御して回転軸１５のスラスト方
向の位置を所定位置に制御する。なお、上部下部ラジア
ル磁気軸受１１，１２及びスラスト磁気軸受１６の構造
は上記構造に限定されるものではない。
【００１１】また、１０は回転軸１５を駆動する誘導電
動機であり、該誘導電動機１０は回転軸１５に固定され
たロータコア１０−１と駆動軸受ケーシング９に固定さ
れたステータ１０−２からなる。なお、２１，２２はそ
れぞれ非常用の球軸受である。
【００１２】反応室１の内部と駆動軸受ケーシング９の
内部の境界部に位置する回転軸１５にはラビリンス又は
ネジシール１９が設けられており、低圧（真空状態）の
反応室１の内部と高圧（大気圧）の駆動軸受ケーシング
９の内部の圧力差を保持できるようになっている。ま
た、駆動軸受ケーシング９は冷却ハウジングとなってお
り、その下端部に冷却ガス供給口１３と前記ラビリンス
又はネジシール１９の外周部に冷却ガス出口８が設けら
れている。冷却ガス供給口１３からＡｒ，Ｎ2，Ｈ2等の
冷却ガスを供給することにより、該冷却ガスは上部下部
ラジアル磁気軸受１１，１２や誘導電動機１０のステー
タ１０−２と回転軸１５の間の隙間等を通って、駆動軸
受ケーシング９の内部を流れ、冷却ガス出口８から排出
される。回転軸１５には成膜のため高温に保持される回
転サセプタ４からの熱が伝わるので、上記冷却ガスによ
りこの熱を奪い回転軸１５の温度が過度に上昇すること
を防ぐようになっている。
【００１３】回転軸１５の下端には回転サセプタ４の加
熱用ヒータや静電チャック機構への電力の一部を供給す
るためのスリップリング１４が設けられており、回転軸
１５の中央部には軸方向に空洞が設けられており、該空
洞内に回転サセプタに電力を供給するためのリード線が
配設されている。外部電源から必要な電力を上記スリッ
プリング１４を介して供給することにより、電流は該リ
ード線を通って回転サセプタ４の加熱用ヒータや静電チ
ャック機構に供給される。なお、この電力の供給はスリ
ップリング１４以外にも、発電用コイル、誘導コイル、
トランス又は渦電流機構を回転軸１５及び周囲の固定部
材に組み込むことによって生じる電磁誘導作用を利用し
て接触又は非接触で行なうことも可能である。ここでは
回転サセプタ４の直下の誘導コイル１８から不足分の熱
量を渦電流の形で該回転サセプタ４に与えている。
【００１４】なお、前記駆動機構の駆動部として上記実
施例では誘導電動機１０を用いたが、これに限定される
ものではなく、非接触で駆動力を伝達するものならブラ
シレス直流電動機又は非接触磁気継手のようなものであ
ってもよい。
【００１５】また、前記誘導電動機１０等からなる駆動
機構、上部下部ラジアル磁気軸受１１，１２、スラスト
磁気軸受１６等からなる浮上機構、電流発生機構の一部
又は全部に用いる導線の被覆、固定のための部材にはセ
ラミック系の材料を用いるのが耐熱性等の点で好適であ
る。
【００１６】上記構造の薄膜形成装置において、誘導電
動機１０により回転軸１５を回転駆動し回転サセプタ４
を高速回転し、上部ノズル２のガス供給管７から成膜用
ガスを供給し、該上部ノズル２から回転サセプタ４の上
に載架された、ウエハ３面に該成膜用ガスを噴出するこ
とにより、ウエハ３の上面に薄膜を形成させることがで
きる。
【００１７】上記例において、回転サセプタ４の半径を
１１０ｍｍ、ウエハ３の直径８インチとし、ウエハ３の
回転数を例えば１００〜２０，０００ｒｐｍと変化さ
せ、ウエハ３の温度を例えば３９０℃、反応室１の圧力
を３０ｔｏｒｒ、上部ノズル２からＯ3とＴＥＯＳ｛ｔ
ｅｔｒａ ｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏ ｓｉｌｉｃａｔｅ
（テトラエチルオルソシリケート）：Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）
4｝の混合ガスを供給し、その時のガスの線速度を１ｍ
／ｓとした場合のウエハ３面の成膜結果を図２に示す。
同図において、横軸はウエハ３の中心（回転サセプタ４
の中心）からの距離を示し、縦軸は成膜速度（Å／ｍｉ
ｎ）を示す。
【００１８】図２に示すように回転サセプタ４の回転速
度を２，０００ｒｐｍ以上とした場合、ウエハ３の面に
均一速度、均一厚さのＳｉＯ2の薄膜が形成できる。そ
して成膜速度は回転数が高い程増大する。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、サ
セプタを磁気軸受を有する浮上機構で浮上させて高速回
転させることにより、基材の全面に均一な厚さの膜を高
速で成長させることが可能な薄膜形成装置を提供できる
という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜形成装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の薄膜形成装置を用いた成膜速度の測定
結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 反応室 ２ 上部ノズル ３ ウエハ ４ 回転サセプタ ５ 耐熱絶縁体 ６ 排気口 ７ ガス供給管 ８ 冷却ガス出口 ９ 駆動軸受ケーシング １０ 誘導電動機 １１ 上部ラジアル磁気軸受 １２ 下部ラジアル磁気軸受 １３ 冷却ガス供給口 １４ スリップリング １５ 回転軸 １６ スラスト磁気軸受 １７ 冷却ジャケット １８ 誘導コイル １９ ラビリンス又はネジシール

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外界と雰囲気を異にする反応室と、該反
    応室に配置され薄膜を形成する基材を載架して回転する
    サセプタを具備する薄膜形成装置において、 前記サセプタを浮上させるための磁気軸受を有する浮上
    機構と、 該サセプタを高速で回転するための駆動機構を具備する
    ことを特徴とする薄膜形成装置。
  2. 【請求項２】 前記浮上機構及び駆動機構を収納するケ
    ーシング内と前記反応室内の境界部に非接触軸封機構を
    設け、反応室内と該ケーシング内の圧力差を保持するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
  3. 【請求項３】 前記駆動機構に前記サセプタに電力を供
    給するための導線による発電コイル又は誘導コイル又は
    トランス又は渦電流発生機構を組み込んだことを特徴と
    する請求項１に記載の薄膜形成装置。
  4. 【請求項４】 前記駆動機構に前記サセプタに電力を供
    給するための固体摺動式スリップリング又は水銀スリッ
    プリングを組み込んだことを特徴とする請求項１に記載
    の薄膜形成装置。
  5. 【請求項５】 前記駆動機構は交流誘導電動機又はブラ
    シレス直流電動機又は非接触磁気継手を用いたことを特
    徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
  6. 【請求項６】 前記駆動機構、浮上機構、電流発生機構
    の一部又は全部に用いる導線を被覆する部材及び／又は
    固定する部材にはセラミック系の材料を用いることを特
    徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
JP22384593A 1993-08-16 1993-08-16 薄膜形成装置 Pending JPH0758036A (ja)

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