JPH0718765Y2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPH0718765Y2 JPH0718765Y2 JP9138689U JP9138689U JPH0718765Y2 JP H0718765 Y2 JPH0718765 Y2 JP H0718765Y2 JP 9138689 U JP9138689 U JP 9138689U JP 9138689 U JP9138689 U JP 9138689U JP H0718765 Y2 JPH0718765 Y2 JP H0718765Y2
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Description
この考案は、バレル型薄膜形成装置に関する。特に、原
料ガスの消費効率を向上させ、薄膜成長速度を速めるこ
とを目的とした改良に関する。
料ガスの消費効率を向上させ、薄膜成長速度を速めるこ
とを目的とした改良に関する。
第３図によつて従来例に係るバレル型薄膜形成装置を説
明する。 縦型円筒形状のチヤンバ３の中に、筒形のサセプタ２
が、シヤフト６により回転可能に支持されている。チヤ
ンバ３の上頂部は半球状になつており、最頂部には原料
ガスを導入する導入口４が開口している。 導入口４の直下、サセプタ２の上方には、原料ガスの流
れを変え、サセプタ２の周囲へ均等にガスを配分するた
めの半球状のフローチヤネル１が設けられる。 サセプタ２には、周囲にいくつかのウエハ５がほぼ鉛直
方向にとりつけられる。サセプタ２がバレルに似ている
ので、バレル型と通称されている。 ウエハ５は、GaAs、InP、Siなどの半導体ウエハであ
る。原料ガスはウエハの上に形成すべき薄膜によつて違
う。たとえば、トリメチルガリウム、トリエチルインジ
ウムなどIII族元素を含む有機金属ガスや、AsH3、PH3な
どＶ族元素の水素化物ガス、あるいはドーパントガスな
どの混合ガスである。 サセプタ２の中には、ヒータ（図示せず）があつて、サ
セプタ２とウエハ５と適当な温度に加熱できるようにな
つている。チヤンバ３の下方には、ガス排出口があり、
ガス排出口には真空排気装置（図示せず）がつながつて
いる。 原料ガスはウエハ５の表面で熱によつて励起され気相反
応を起こし、ウエハ５の上に生成物が薄膜となつて堆積
する。 原料ガスの流れの状態が、ウエハ上の薄膜形成に強く影
響する。 原料ガスの流れを好ましい層流にするためフローチヤネ
ル１がサセプタ２の上方に設けられているわけである。
フローチヤネル１は半円球状、多角錐状、半ラグビーボ
ール状など様々である。いずれにしても、フローチヤネ
ル１の下半は、サセプタ２の輪郭に滑らかに連続する形
状である。原料ガスはフローチヤネル１により層流とな
つて、サセプタ周面へ均一に配分される。 サセプタ２は回転しているので、複数のウエハ４に対し
て原料ガスの供給が均等になる。
明する。 縦型円筒形状のチヤンバ３の中に、筒形のサセプタ２
が、シヤフト６により回転可能に支持されている。チヤ
ンバ３の上頂部は半球状になつており、最頂部には原料
ガスを導入する導入口４が開口している。 導入口４の直下、サセプタ２の上方には、原料ガスの流
れを変え、サセプタ２の周囲へ均等にガスを配分するた
めの半球状のフローチヤネル１が設けられる。 サセプタ２には、周囲にいくつかのウエハ５がほぼ鉛直
方向にとりつけられる。サセプタ２がバレルに似ている
ので、バレル型と通称されている。 ウエハ５は、GaAs、InP、Siなどの半導体ウエハであ
る。原料ガスはウエハの上に形成すべき薄膜によつて違
う。たとえば、トリメチルガリウム、トリエチルインジ
ウムなどIII族元素を含む有機金属ガスや、AsH3、PH3な
どＶ族元素の水素化物ガス、あるいはドーパントガスな
どの混合ガスである。 サセプタ２の中には、ヒータ（図示せず）があつて、サ
セプタ２とウエハ５と適当な温度に加熱できるようにな
つている。チヤンバ３の下方には、ガス排出口があり、
ガス排出口には真空排気装置（図示せず）がつながつて
いる。 原料ガスはウエハ５の表面で熱によつて励起され気相反
応を起こし、ウエハ５の上に生成物が薄膜となつて堆積
する。 原料ガスの流れの状態が、ウエハ上の薄膜形成に強く影
響する。 原料ガスの流れを好ましい層流にするためフローチヤネ
ル１がサセプタ２の上方に設けられているわけである。
フローチヤネル１は半円球状、多角錐状、半ラグビーボ
ール状など様々である。いずれにしても、フローチヤネ
ル１の下半は、サセプタ２の輪郭に滑らかに連続する形
状である。原料ガスはフローチヤネル１により層流とな
つて、サセプタ周面へ均一に配分される。 サセプタ２は回転しているので、複数のウエハ４に対し
て原料ガスの供給が均等になる。
第４図に従来の装置に於ける主なガスの流路を示す。こ
れは可視化実験によりガス流を確認したものである。原
料ガスは、サセプタとチヤンバ壁の間を上から下に向つ
て流れるが、このうち線流速の最も速い部分を実線で示
している。 説明の便宜のため、流れに沿つてＫ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ点
を付す。ガス導入口直下をＫ、フローチヤネル１に沿つ
てＬ、Ｍ点をとり、フローチヤネルとサセプタの境界近
傍をＮとする。ウエハを取付けるべき位置をＰ、Ｑとす
る。 線流速が最も速い部は、導入口４の直下では、フローチ
ヤネル１の方に寄つている。しかし、フローチヤネル１
に当つて弾ねかえされるため、Ｌ点では、フローチヤネ
ルとチヤンバ壁の中間点で、線流速が最大になる。 簡単のため、以後、線流速が最大である部分を最大流速
点ということにする。この点以外でガスが止まつている
という事ではなく、この点以外にガスが存在しないとい
う事ではない。しかし、最大流速点でガス流れが最も活
発であり、この点に着目すれば、複雑なガス流れの状態
を簡明に把握することができる。 Ｌ点よりさらに下方のＭ点に移ると、最大流速点は、よ
りチヤンバに接近する。フローチヤネルとサセプタの境
界であるＮ点、ウエハの取付けられるＰ、Ｑ点において
も、最大流速点がチヤンバ壁に偏つてくる。 最大流速点が偏よると、偏よつた側の壁面近くの境界層
が薄くなり、遠い方の壁面近くの境界層が厚くなる。第
５図はこのような流れの境界層を説明するための図であ
る。 平行な壁Ｗ、Ｕで仕切られる細い流路での、流速分布を
XZYで示している。壁面での流速は０であるので、（Ｘ
＝０、Ｙ＝０）その近傍に境界層が生ずる。Ｚ点での流
速が最大であるとする。Ｚ点が壁Ｕに偏よつているとす
ると、壁Ｕの近傍での境界層D2は薄い。反対に壁Ｗの近
傍での境界層D1は厚い。 境界層の中では原料ガスの流れが弱く、原料ガスは壁面
に向つて進むことが難しくなる。境界層の中では、ガス
の濃度差によつて拡散により、ガス成分が壁面に向つて
進行することができる。 濃度差による拡散であるので、境界層の厚みＤが厚い
と、壁面までガス成分が到達するのに長い時間がかか
る。 第４図に示すように、ウエハをとりつけるべきサセプタ
面から遠いところで最大流速になる流れに於ては、サセ
プタ側での境界層が厚くなり、原料ガス成分が、ウエハ
面まで殆ど到達することができない。 つまり、原料ガスが有効に利用されず、ウエハから離れ
た部分を素通りしてしまうことになる。これはそのまま
排出され無駄になる。 原料ガスの消費効率を次のように定義する。III族の有
機金属ガスと、Ｖ族の水素化物ガスを利用する時は、ガ
ス比率を1:50〜100程度にすることが多い。この場合、
Ｖ族水素化物ガスの供給量で、ウエハに取り込まれたＶ
族成分を割つた値が、消費効率である。 ガスの供給量は、マスフローコントローラで測定でき
る。ウエハに取り込まれたＶ族成分の量は、薄膜形成
後、薄膜の膜厚を測定し、適当な換算を行えば求めるこ
とができる。 第３図、第４図に示すような場合、ウエハに取り込まれ
薄膜形成に与るガス量が少ないので、原料ガスの消費効
率が低いということができる。 これを幾分なりとも解決するために、第４図に示すもの
では、サセプタのウエハ装着面を完全な鉛直ではなく、
下方で僅かに拡がるような小さな角度θ（θ＞０）を付
けている。しかし、僅かな改善があるものの、まだまだ
ガスの消費効率が悪いというのが現状である。これは、
ガスの最大流速点がウエハから離れたチヤンバ壁近くを
通るからである。 このような形状では、ウエハ近傍へ最大流速点を移すこ
とができず、原料ガスの消費効率を上げることはできな
い。 原料ガスの消費効率を上げ、薄膜の成長速度を高めるこ
とが解決すべき課題である。
れは可視化実験によりガス流を確認したものである。原
料ガスは、サセプタとチヤンバ壁の間を上から下に向つ
て流れるが、このうち線流速の最も速い部分を実線で示
している。 説明の便宜のため、流れに沿つてＫ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｐ点
を付す。ガス導入口直下をＫ、フローチヤネル１に沿つ
てＬ、Ｍ点をとり、フローチヤネルとサセプタの境界近
傍をＮとする。ウエハを取付けるべき位置をＰ、Ｑとす
る。 線流速が最も速い部は、導入口４の直下では、フローチ
ヤネル１の方に寄つている。しかし、フローチヤネル１
に当つて弾ねかえされるため、Ｌ点では、フローチヤネ
ルとチヤンバ壁の中間点で、線流速が最大になる。 簡単のため、以後、線流速が最大である部分を最大流速
点ということにする。この点以外でガスが止まつている
という事ではなく、この点以外にガスが存在しないとい
う事ではない。しかし、最大流速点でガス流れが最も活
発であり、この点に着目すれば、複雑なガス流れの状態
を簡明に把握することができる。 Ｌ点よりさらに下方のＭ点に移ると、最大流速点は、よ
りチヤンバに接近する。フローチヤネルとサセプタの境
界であるＮ点、ウエハの取付けられるＰ、Ｑ点において
も、最大流速点がチヤンバ壁に偏つてくる。 最大流速点が偏よると、偏よつた側の壁面近くの境界層
が薄くなり、遠い方の壁面近くの境界層が厚くなる。第
５図はこのような流れの境界層を説明するための図であ
る。 平行な壁Ｗ、Ｕで仕切られる細い流路での、流速分布を
XZYで示している。壁面での流速は０であるので、（Ｘ
＝０、Ｙ＝０）その近傍に境界層が生ずる。Ｚ点での流
速が最大であるとする。Ｚ点が壁Ｕに偏よつているとす
ると、壁Ｕの近傍での境界層D2は薄い。反対に壁Ｗの近
傍での境界層D1は厚い。 境界層の中では原料ガスの流れが弱く、原料ガスは壁面
に向つて進むことが難しくなる。境界層の中では、ガス
の濃度差によつて拡散により、ガス成分が壁面に向つて
進行することができる。 濃度差による拡散であるので、境界層の厚みＤが厚い
と、壁面までガス成分が到達するのに長い時間がかか
る。 第４図に示すように、ウエハをとりつけるべきサセプタ
面から遠いところで最大流速になる流れに於ては、サセ
プタ側での境界層が厚くなり、原料ガス成分が、ウエハ
面まで殆ど到達することができない。 つまり、原料ガスが有効に利用されず、ウエハから離れ
た部分を素通りしてしまうことになる。これはそのまま
排出され無駄になる。 原料ガスの消費効率を次のように定義する。III族の有
機金属ガスと、Ｖ族の水素化物ガスを利用する時は、ガ
ス比率を1:50〜100程度にすることが多い。この場合、
Ｖ族水素化物ガスの供給量で、ウエハに取り込まれたＶ
族成分を割つた値が、消費効率である。 ガスの供給量は、マスフローコントローラで測定でき
る。ウエハに取り込まれたＶ族成分の量は、薄膜形成
後、薄膜の膜厚を測定し、適当な換算を行えば求めるこ
とができる。 第３図、第４図に示すような場合、ウエハに取り込まれ
薄膜形成に与るガス量が少ないので、原料ガスの消費効
率が低いということができる。 これを幾分なりとも解決するために、第４図に示すもの
では、サセプタのウエハ装着面を完全な鉛直ではなく、
下方で僅かに拡がるような小さな角度θ（θ＞０）を付
けている。しかし、僅かな改善があるものの、まだまだ
ガスの消費効率が悪いというのが現状である。これは、
ガスの最大流速点がウエハから離れたチヤンバ壁近くを
通るからである。 このような形状では、ウエハ近傍へ最大流速点を移すこ
とができず、原料ガスの消費効率を上げることはできな
い。 原料ガスの消費効率を上げ、薄膜の成長速度を高めるこ
とが解決すべき課題である。
縦長のチヤンバと、チヤンバ内に設けられる側面にウエ
ハを取付けるべきサセプタと、サセプタの上方に設けら
れるフローチヤネルとを有する薄膜形成装置であつて、
チヤンバの側壁を、サセプタより上方に於て外側へ拡開
し、サセプタの下方も外側へ拡開し、チヤンバ側壁の前
記拡開点での側壁の延長線が、サセプタのウエハ取付部
の中間点から、ウエハ上端より3cm上方の点の間を通る
ようにする。これが本考案の薄膜形成装置の特徴であ
る。 図面によつて、より詳しく説明する。 第１図は本考案の薄膜形成装置の概略縦断面図である。
第２図は流路の拡大図である。 上方が半円球で縦長筒状のチヤンバ３がある。これは第
３図のものと違つて、途中のＥ点から外側へ拡開した形
状になつている、これがひとつの特徴である。 チヤンバ３の上頂部にガス導入口４があり、ここから原
料ガスが導入される。 チヤンバ３の内部には、半円球状の頂部を持つ縦長のフ
ローチヤネル１が設けられる。フローチヤネル１の下方
には、ウエハ５を側面に取付けた円錐台または角錐台形
状のサセプタ２が設けられる。サセプタ２はシヤフト６
によつて支持される。シヤフト６は回転昇降可能であ
る。 サセプタ２の中には、カーボンなどの抵抗加熱ヒータ
（図示せず）が設けられる。 サセプタ２は、単に鉛直方向に沿う側面を持つのではな
く、鉛直よりやや上方を向くような側面を持ち、ここに
複数のウエハ５が取付けてある。つまりサセプタ２は下
が広く、上が狭い円錐台、角錐台となつている。 さらに、サセプタの上端をＦ、下端をＪ、ウエハ取付面
の両端をIGとする。またウエハ取付面の中点をＲ、ウエ
ハ取付面の上端Ｇより3cm上方の点をＬとする。 チヤンバ壁が外側に向かつて拡開する点Ｅにおいて、壁
面に対する接線ｆの延長がサセプタ壁を切る点をＴとす
る。点ＴはＲとＬの間にあるようにする。
ハを取付けるべきサセプタと、サセプタの上方に設けら
れるフローチヤネルとを有する薄膜形成装置であつて、
チヤンバの側壁を、サセプタより上方に於て外側へ拡開
し、サセプタの下方も外側へ拡開し、チヤンバ側壁の前
記拡開点での側壁の延長線が、サセプタのウエハ取付部
の中間点から、ウエハ上端より3cm上方の点の間を通る
ようにする。これが本考案の薄膜形成装置の特徴であ
る。 図面によつて、より詳しく説明する。 第１図は本考案の薄膜形成装置の概略縦断面図である。
第２図は流路の拡大図である。 上方が半円球で縦長筒状のチヤンバ３がある。これは第
３図のものと違つて、途中のＥ点から外側へ拡開した形
状になつている、これがひとつの特徴である。 チヤンバ３の上頂部にガス導入口４があり、ここから原
料ガスが導入される。 チヤンバ３の内部には、半円球状の頂部を持つ縦長のフ
ローチヤネル１が設けられる。フローチヤネル１の下方
には、ウエハ５を側面に取付けた円錐台または角錐台形
状のサセプタ２が設けられる。サセプタ２はシヤフト６
によつて支持される。シヤフト６は回転昇降可能であ
る。 サセプタ２の中には、カーボンなどの抵抗加熱ヒータ
（図示せず）が設けられる。 サセプタ２は、単に鉛直方向に沿う側面を持つのではな
く、鉛直よりやや上方を向くような側面を持ち、ここに
複数のウエハ５が取付けてある。つまりサセプタ２は下
が広く、上が狭い円錐台、角錐台となつている。 さらに、サセプタの上端をＦ、下端をＪ、ウエハ取付面
の両端をIGとする。またウエハ取付面の中点をＲ、ウエ
ハ取付面の上端Ｇより3cm上方の点をＬとする。 チヤンバ壁が外側に向かつて拡開する点Ｅにおいて、壁
面に対する接線ｆの延長がサセプタ壁を切る点をＴとす
る。点ＴはＲとＬの間にあるようにする。
原料ガスの最大流速点の軌跡について述べる。 説明の便宜のため、ガス導入口４の直近からフローチヤ
ネル１の側面にそつて点Ａ、Ｂ、Ｃを取る。原料ガスの
最大流速点は、Ａ点では、フローチヤネルに近い方にあ
るが、ここで弾ね返されるので、Ｂ点、Ｃ点ではチヤン
バ壁に近い位置にある。 チヤンバ壁はＥ点で外側に拡開しているので、最大流速
の流れはＥ点におけるチヤンバ壁の接線にそつて鉛直下
方へ進む。サセプタはＦ点でフローチヤネルに続いてい
る。サセプタの側面FJは、鉛直線に対してβの角（β＞
０）をなす。またＥ点でチヤンバ壁は外側に拡開する
が、この角度をαとする（α＞０）。 サセプタの上端点Ｆは、チヤンバの拡開点Ｅより下にあ
る。上下方向の距離をｌとする（ｌ＞０）。 サセプタでのウエハ取付部の上端をＧ、下端をＩ、中間
点をＲとし、上端から上方へ3cmの点をＬとする。チヤ
ンバ壁においてＥ点の接線ｆの延長が線分RLの間にある
から、最大流速の流れは、Ｅ点の直近から直下へ降り
て、RL間の点として定義されたＴ点より僅かに内側にあ
る点に於てサセプタに当る事になる。この点と、Ｔ点と
は十分に近いので、Ｔ点は最大流速の流れの擬似的な入
射点ということができる。 擬似的なというのはふたとおりの意味をもつ。ひとつ
は、Ｅ点の壁面接線ｆの延直線と、最大流速の流れとは
少しずれている、という事である。もうひとつは、最大
流速の流れは、サセプタに対し、直線的に衝突するので
はなく、衝突点の直前で滑らかに曲がるわけでり、入射
するわけではない。 しかし、ここでは幾何学的に構造を限定するのが目的で
あるので、Ｔ点を最大流速の流れ（線速度が最も速い部
分の軌跡）のサセプタに対する入射点ということにす
る。 これは一般的な場合である（ＴがＲ〜Ｌ間にある）。 Ｔ点がＲ点に一致する場合を第６図に、Ｔ点がＧ点に一
致する場合を第７図に、Ｔ点がＬ点に一致する場合を第
８図に示す。 第６図においてウエハの中心点Ｒに向かつて最大流速の
流れが入射する。ウエハの下半で境界層が極めて薄くな
る。ウエハの上半でも原料ガスの流れは十分に速いか
ら、境界層は薄い。ウエハとガス流とを隔てる境界層が
薄いので、原料ガスの消費効率が高くなる。 第７図においてウエハの上端Ｒに向かつて最大流速の流
れが入射する。ウエハの全面において境界層が極めて薄
くなる。これが最適の配置である。 第８図において、ウエハの上端Ｒより上方3cmの点Ｌに
向かつて最大流速の流れが入射する。この場合も、ウエ
ハのほぼ全面において境界層が極めて薄くなる。ただ
し、上端Ｒより入射点Ｔが3cm以上離れると、入射点Ｔ
とウエハ下端Ｉが離れ過ぎるので、下端Ｉの近傍でガス
流れに乱れを生ずる惧れがある。それで入射点Ｔはウエ
ハ上端より3cmの点Ｌより下に限られる。 さらに、サセプタの上端Ｆでの、サセプタとチヤンバ壁
の距離Ｄと、サセプタの下端Ｊでのサセプタとチヤンバ
壁の距離ｄは、Ｄ＞ｄである事が望ましい。 チヤンバ壁のＥ点での傾斜角αは０＜α＜45°の範囲に
ある。 サセプタ壁のFJ間での傾斜角βは、０＜β＜45°の範囲
にある。ただし、前述のＤ＞ｄに対応し、α＜βである
事が望ましい。 Ｄ＞ｄ或はα＜βは絶対的な条件ではないが、こうであ
ると、チヤンバ壁の外部への膨出が少なくでき、チヤン
バを製造するのが容易である。本考案に於てチヤンバは
異形のものとなるが、サセプタに比べチヤンバは異形の
ものを作るのが難しいので、Ｄ＞ｄ、α＜βとするのが
望ましい。 さらに望ましくは、サセプタの傾斜角βが３°〜15°で
あるのがよい。 つまり、絶対的な条件は、 ｌ＞０ （１） ０＜α＜45° （２） ０＜β＜45° （３） である。ｌ＞０であるというのは、サセプタのウエハ取
付面に最大流速の流れが入射できるためである。α、β
が45°より大きいと、チヤンバ、サセプタの製造が難し
くなる。特に下方で45°以上に拡開したサセプタは製造
しにくい。もうひとつ、サセプタの傾斜が緩いと、ウエ
ハやサセプタ面にごみがたまりやすいという難点があ
る。 （１）〜（３）は絶対的な条件であるが、さらに望まし
くは、 Ｄ＞ｄ （４） α＜β （５） ３°＜β＜15° （６） とする。他のパラメータにもよるが、βが３°より小さ
いと、Ｅ点から直進した最大流速の流れがウエハ取付面
に当りにくくなる。βが15°以下が望ましいというの
も、サセプタの異形度が大きくなると作り難い、という
事に起因する。 第６図〜第８図に示すように、原料ガスの最大流速点の
軌跡は、ウエハ面の直近を通る。このため、ウエハ面近
傍での境界層が極めて薄くなる。 従来構造のものより境界層が薄いので、濃度差による拡
散によつて原料ガスがウエハ面まで、より容易により迅
速に到達する。 たとえば、GaAs基板上にGaAs薄膜を形成しようとする場
合、大量のキヤリアガスである水素ガスの中に、Ｖ族水
素化物ガスが混合されているが、本考案の場合、Ｖ族水
素化物ガスは、大部分が水素である境界層を拡散によつ
て通り抜けやすくなる。 従来の構造のものに比し、ガスの消費効率が高まり、薄
膜の成長速度が増加する。
ネル１の側面にそつて点Ａ、Ｂ、Ｃを取る。原料ガスの
最大流速点は、Ａ点では、フローチヤネルに近い方にあ
るが、ここで弾ね返されるので、Ｂ点、Ｃ点ではチヤン
バ壁に近い位置にある。 チヤンバ壁はＥ点で外側に拡開しているので、最大流速
の流れはＥ点におけるチヤンバ壁の接線にそつて鉛直下
方へ進む。サセプタはＦ点でフローチヤネルに続いてい
る。サセプタの側面FJは、鉛直線に対してβの角（β＞
０）をなす。またＥ点でチヤンバ壁は外側に拡開する
が、この角度をαとする（α＞０）。 サセプタの上端点Ｆは、チヤンバの拡開点Ｅより下にあ
る。上下方向の距離をｌとする（ｌ＞０）。 サセプタでのウエハ取付部の上端をＧ、下端をＩ、中間
点をＲとし、上端から上方へ3cmの点をＬとする。チヤ
ンバ壁においてＥ点の接線ｆの延長が線分RLの間にある
から、最大流速の流れは、Ｅ点の直近から直下へ降り
て、RL間の点として定義されたＴ点より僅かに内側にあ
る点に於てサセプタに当る事になる。この点と、Ｔ点と
は十分に近いので、Ｔ点は最大流速の流れの擬似的な入
射点ということができる。 擬似的なというのはふたとおりの意味をもつ。ひとつ
は、Ｅ点の壁面接線ｆの延直線と、最大流速の流れとは
少しずれている、という事である。もうひとつは、最大
流速の流れは、サセプタに対し、直線的に衝突するので
はなく、衝突点の直前で滑らかに曲がるわけでり、入射
するわけではない。 しかし、ここでは幾何学的に構造を限定するのが目的で
あるので、Ｔ点を最大流速の流れ（線速度が最も速い部
分の軌跡）のサセプタに対する入射点ということにす
る。 これは一般的な場合である（ＴがＲ〜Ｌ間にある）。 Ｔ点がＲ点に一致する場合を第６図に、Ｔ点がＧ点に一
致する場合を第７図に、Ｔ点がＬ点に一致する場合を第
８図に示す。 第６図においてウエハの中心点Ｒに向かつて最大流速の
流れが入射する。ウエハの下半で境界層が極めて薄くな
る。ウエハの上半でも原料ガスの流れは十分に速いか
ら、境界層は薄い。ウエハとガス流とを隔てる境界層が
薄いので、原料ガスの消費効率が高くなる。 第７図においてウエハの上端Ｒに向かつて最大流速の流
れが入射する。ウエハの全面において境界層が極めて薄
くなる。これが最適の配置である。 第８図において、ウエハの上端Ｒより上方3cmの点Ｌに
向かつて最大流速の流れが入射する。この場合も、ウエ
ハのほぼ全面において境界層が極めて薄くなる。ただ
し、上端Ｒより入射点Ｔが3cm以上離れると、入射点Ｔ
とウエハ下端Ｉが離れ過ぎるので、下端Ｉの近傍でガス
流れに乱れを生ずる惧れがある。それで入射点Ｔはウエ
ハ上端より3cmの点Ｌより下に限られる。 さらに、サセプタの上端Ｆでの、サセプタとチヤンバ壁
の距離Ｄと、サセプタの下端Ｊでのサセプタとチヤンバ
壁の距離ｄは、Ｄ＞ｄである事が望ましい。 チヤンバ壁のＥ点での傾斜角αは０＜α＜45°の範囲に
ある。 サセプタ壁のFJ間での傾斜角βは、０＜β＜45°の範囲
にある。ただし、前述のＤ＞ｄに対応し、α＜βである
事が望ましい。 Ｄ＞ｄ或はα＜βは絶対的な条件ではないが、こうであ
ると、チヤンバ壁の外部への膨出が少なくでき、チヤン
バを製造するのが容易である。本考案に於てチヤンバは
異形のものとなるが、サセプタに比べチヤンバは異形の
ものを作るのが難しいので、Ｄ＞ｄ、α＜βとするのが
望ましい。 さらに望ましくは、サセプタの傾斜角βが３°〜15°で
あるのがよい。 つまり、絶対的な条件は、 ｌ＞０ （１） ０＜α＜45° （２） ０＜β＜45° （３） である。ｌ＞０であるというのは、サセプタのウエハ取
付面に最大流速の流れが入射できるためである。α、β
が45°より大きいと、チヤンバ、サセプタの製造が難し
くなる。特に下方で45°以上に拡開したサセプタは製造
しにくい。もうひとつ、サセプタの傾斜が緩いと、ウエ
ハやサセプタ面にごみがたまりやすいという難点があ
る。 （１）〜（３）は絶対的な条件であるが、さらに望まし
くは、 Ｄ＞ｄ （４） α＜β （５） ３°＜β＜15° （６） とする。他のパラメータにもよるが、βが３°より小さ
いと、Ｅ点から直進した最大流速の流れがウエハ取付面
に当りにくくなる。βが15°以下が望ましいというの
も、サセプタの異形度が大きくなると作り難い、という
事に起因する。 第６図〜第８図に示すように、原料ガスの最大流速点の
軌跡は、ウエハ面の直近を通る。このため、ウエハ面近
傍での境界層が極めて薄くなる。 従来構造のものより境界層が薄いので、濃度差による拡
散によつて原料ガスがウエハ面まで、より容易により迅
速に到達する。 たとえば、GaAs基板上にGaAs薄膜を形成しようとする場
合、大量のキヤリアガスである水素ガスの中に、Ｖ族水
素化物ガスが混合されているが、本考案の場合、Ｖ族水
素化物ガスは、大部分が水素である境界層を拡散によつ
て通り抜けやすくなる。 従来の構造のものに比し、ガスの消費効率が高まり、薄
膜の成長速度が増加する。
本考案の効果を確かめるために、チヤンバを透明の石英
容器とし、導入口からTiCl4と水とを供給した。真空度
は10-1〜1Torrである。チヤンバ内でTiCl4の白い煙が流
動してゆくのが見える。線速度の最も速い部分が、チヤ
ンバの拡開点Ｅでチヤンバ接線方向に進むことを確める
ことができた。さらにこの最大流速の流れが、直進して
サセプタの傾斜面のＬ〜Ｒの部分に当ることも目視によ
り確認できた。
容器とし、導入口からTiCl4と水とを供給した。真空度
は10-1〜1Torrである。チヤンバ内でTiCl4の白い煙が流
動してゆくのが見える。線速度の最も速い部分が、チヤ
ンバの拡開点Ｅでチヤンバ接線方向に進むことを確める
ことができた。さらにこの最大流速の流れが、直進して
サセプタの傾斜面のＬ〜Ｒの部分に当ることも目視によ
り確認できた。
原料ガスの最大流速の流れがウエハの直近を通り、ウエ
ハ近傍でのガスの境界層が薄くなる。拡散によつてガス
成分が容易にウエハに到達できるようになる。このため
原料ガスの消費効率が高まり、薄膜形成速度が速くな
る。
ハ近傍でのガスの境界層が薄くなる。拡散によつてガス
成分が容易にウエハに到達できるようになる。このため
原料ガスの消費効率が高まり、薄膜形成速度が速くな
る。
第１図は本考案の薄膜形成装置の概略縦断面図。 第２図は第１図において最大流速の流れを説明するため
の拡大断面図。 第３図は従来例に係る薄膜形成装置の概略縦断面図。 第４図は第３図において最大流速の流れを説明するため
の片側拡大断面図。 第５図は壁で仕切られた流路内で線流速最大の部分が一
方の壁近くに偏つている場合の境界層の厚みを示すため
の図。 第６図は最大流速の流れの延長がウエハの中点Ｒを通る
場合の配置図。 第７図は最大流速の流れの延長がウエハの上端Ｇを通る
場合の配置図。 第８図は最大流速の流れの延長がウエハの上端より3cm
上の点Ｌを通る場合の配置図。 １……フローチヤネル ２……サセプタ ３……チヤンバ ４……導入口 ５……ウエハ ６……シヤフト
の拡大断面図。 第３図は従来例に係る薄膜形成装置の概略縦断面図。 第４図は第３図において最大流速の流れを説明するため
の片側拡大断面図。 第５図は壁で仕切られた流路内で線流速最大の部分が一
方の壁近くに偏つている場合の境界層の厚みを示すため
の図。 第６図は最大流速の流れの延長がウエハの中点Ｒを通る
場合の配置図。 第７図は最大流速の流れの延長がウエハの上端Ｇを通る
場合の配置図。 第８図は最大流速の流れの延長がウエハの上端より3cm
上の点Ｌを通る場合の配置図。 １……フローチヤネル ２……サセプタ ３……チヤンバ ４……導入口 ５……ウエハ ６……シヤフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 香門 浩一 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)考案者 大久保 忠行 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)考案者 土井 秀之 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平２−146725（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−17423（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−124735（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−48789（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】真空に引くことができ上頂部に原料ガスを
導入する導入口４を有する縦長のチヤンバ３と、チヤン
バ３の中に設けられ側周に複数枚のウエハ５を取付ける
ことのできるサセプタ２と、チヤンバ３内でサセプタ２
の上方に設けられ原料ガスの流れをサセプタの側周へ導
くためのフローチヤネル１とを含み、サセプタ２とフロ
ーチヤネル１の境界点Ｆより下方の点Ｅに於てチヤンバ
３の壁面が外側へ角度αで拡開し、サセプタ２は傾斜角
βをなすように上方で狭く下方で広い円錐台又は角錐台
形状でありチヤンバ３の拡開点Ｅにおける壁面に対する
接線の延長線ｆがサセプタのウエハ取付面の中点Ｒとウ
エハ取付面の上端Ｇより上方3cmの点Ｌとで決まる線分R
Lを切るようにしてあり、かつ、０＜α＜45°、０＜β
＜45°である事を特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項２】サセプタ２の上端、下端におけるサセプタ
とチヤンバ壁との距離をＤ、ｄとするとき、Ｄ＞ｄであ
り、かつα＜β、３°＜β＜15°である事を特徴とする
請求項１記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9138689U JPH0718765Y2 (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9138689U JPH0718765Y2 (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0330269U JPH0330269U (ja) | 1991-03-25 |
| JPH0718765Y2 true JPH0718765Y2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=31640871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9138689U Expired - Fee Related JPH0718765Y2 (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718765Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000025719A (ja) * | 1998-07-08 | 2000-01-25 | Saitama Medeikomu Kk | 薬袋作成システム |
| JP4987192B2 (ja) * | 2001-03-28 | 2012-07-25 | 東日本メディコム株式会社 | 薬剤の服用時点別包装システム |
| JP2005183834A (ja) | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Toshiba Ceramics Co Ltd | バレル型サセプタ |
-
1989
- 1989-08-01 JP JP9138689U patent/JPH0718765Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0330269U (ja) | 1991-03-25 |
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| JPH0530350Y2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |