JPH088193A - 薄膜成長方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １回の処理当たりの生産性を高めることがで
き、しかもサセプタ表面に原料ガスの流れる方向に並ぶ
ウエハの各面に成長させる膜の膜厚の均一性を高めるこ
とができる薄膜成長方法を提供する。 【構成】 一方から他方に向けて原料ガスを流すリアク
タ２内に、サセプタ３をそのウエハ取付け面３ａの一端
から他端に原料ガスを流せる向きにして回転自在に配置
する。ウエハ取付け面３ａに原料ガスの流れ方向の上流
側と下流側とにウエハ６Ａ，６Ｂを回転自在に配置す
る。各ウエハ６Ａ，６Ｂを加熱しつつ、原料ガスの流れ
方向の上流側に存在するウエハ６Ａの自転数を下流側に
存在するウエハ６Ｂの自転数よりも大きくして薄膜の成
長を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＭＯＣＶＤ法によりエ
ピタキシャルウエハを製造する薄膜成長方法及び装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のＭＯＣＶＤ法によりエピ
タキシャルウエハを製造する薄膜成長装置の構成を示し
たものである。

【０００３】該薄膜成長装置は、上部のガス導入口１か
ら下方に向けて原料ガスを例えば水素よりなるキャリア
ガスと共に流す石英ガラス製のリアクタ２を備え、該リ
アクタ２内にはカーボン製で多角錐形状をした多面型サ
セプタ３がサセプタ回転軸４で支持されてその軸心の回
りに回転自在に配置されている。該多面型サセプタ３
は、２〜８°で傾斜した複数のウエハ取付け面３ａをそ
の外周にもつ構造になっていて、各ウエハ取付け面３ａ
の各一端から他端に原料ガスをそれぞれ並列に流せる向
きにしてリアクタ２内に配置されている。各ウエハ取付
け面３ａには１つの凹部５がそれぞれ設けられ、これら
凹部５にＧａＡｓウエハの如きウエハ６がそれぞれ支持
されている。多面型サセプタ３の上部には、原料ガスを
各ウエハ取付け面３ａに偏流させずに円滑に流せるよう
に石英ガラス製のキャップ７が載置されている。サセプ
タ回転軸４は電気的モータ８で回転駆動されるようにな
っている。これらサセプタ回転軸４及びモータ８等によ
り、各ウエハ６を多面型サセプタ３の軸心の回りに該多
面型サセプタ３を介して公転させるサセプタ回転機構９
が構成されている。

【０００４】リアクタ２の外には、多面型サセプタ３を
介して各ウエハ６を加熱するための高周波加熱コイル１
０が配置されている。リアクタ２の外周には冷却ジャケ
ット１１が取り付けられ、その中に下部の冷却水供給口
１１ａから冷却水を供給し、上部の冷却水排出口１１ｂ
から排出させるようにしてリアクタ２の冷却が行えるよ
うになっている。リアクタ２の下部には、排気口１２が
設けられている。

【０００５】このような薄膜成長装置においては、多面
型サセプタ３をサセプタ回転機構９で回転させつつ、且
つ高周波加熱コイル１０で多面型サセプタ３及び各Ｇａ
Ａｓウエハ６を加熱しつつ、リアクタ２内にガス導入口
１から原料ガスとしてＡｓＨ₃ （アルシン），ＴＭＧａ
（トリメチルガリウム），ＴＭＡｌ（トリメチルアルミ
ニウム）等を供給する。

【０００６】かくすると、加熱された多面型サセプタ３
の熱による化学反応によってＧａＡｓウエハ６上にＧａ
Ａｓ，Ｇａ_ｘＡｌ_（1-x)Ａｓ膜等が原料ガスの流量に応
じて形成される。ここで、ＧａＡｓウエハの代りにＩｎ
Ｐウエハを使用し、ＡｓＨ₃の代りにＰＨ₃ （ホスフィ
ン），ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）等を使用すれ
ば、ＩｎＰウエハの上にＩｎＰ膜を形成することができ
る。

【０００７】このようなＭＯＣＶＤ法においては、ウエ
ハ６の膜厚分布を該ウエハ６の面内に均一にすることが
電気的特性等を安定させるために必要不可欠である。当
初は、５〜７％の膜厚分布のバラツキまで許容されてい
たが、要求特性が厳しくなり、現在の膜厚分布のバラツ
キは２％程度が要求されている。

【０００８】ところで、膜厚分布は、原料ガスの流れる
方向に見て、上流側で薄く、下流側で厚くなる傾向があ
る。これは、上流側では多面型サセプタ３からの加熱に
よる熱分解反応が不十分なため成長する膜厚が薄くな
り、下流側では多面型サセプタ３からの加熱による熱分
解反応が十分なため成長する膜厚が厚くなるためと、考
えられる。

【０００９】このため、図７に示すような構造の薄膜成
長装置では、ウエハ６の膜厚分布が均一にできない問題
点があった。

【００１０】そこで、図８に示すようなウエハ６を公転
させつつ自転させる薄膜成長装置が提案されている。こ
の薄膜成長装置では、多面型サセプタ３の各ウエハ取付
け面３ａに設けられている凹部５内にウエハ支持トレー
１３がそれぞれ回転自在に配置され、これにウエハ支持
トレー１３の裏面の中央にはトレー回転軸１４が一体に
突設され、これらトレー回転軸１４が多面型サセプタ３
内のギア室１５に突出され、該ギア室１５内で各トレー
回転軸１４の端部にはトレー回転ギア１６が一体に取付
けられ、これらトレー回転ギア１６はギア室１５内の中
央に配置された共通の固定ギア１７に噛合わされ、該固
定ギア１７はその下面の中央でギアホルダー１８に支持
された構造のトレー回転機構１９により、多面型サセプ
タ３の回転を利用して各ウエハ６が自転駆動されるよう
になっている。

【００１１】この場合、ギアホルダー１８は、中空のサ
セプタ回転軸４の中を貫通してリアクタ２の底板２ａを
サセプタ回転軸４と共に貫通し、該底板２ａの下に設け
られた下部カバー１９に固定されている。また、サセプ
タ回転軸４は、下部カバー１９内で底板２ａの下に固定
されたモータ８の回転がギア２０を介してサセプタ回転
軸４の外周のギア２１に噛み合わされて回転駆動される
ようになっている。

【００１２】このような薄膜成長装置では、モータ８で
サセプタ回転軸４を介して多面型サセプタ３を回転させ
ると、多面型サセプタ３の回転により各ウエハ６が公転
される。多面型サセプタ３が回転されると、該多面型サ
セプタ３側に支持されているトレー回転ギア１６が固定
ギア１７に噛み合いつつ公転され、このトレー回転ギア
１６の回転によりウエハ支持トレー１３と共にウエハ６
が自転駆動される。

【００１３】このように各ウエハ６を公転させつつ自転
させると、ウエハ６の膜厚分布が、原料ガスの流れる方
向に見て、上流側で薄く、下流側で厚くなるという問題
点を解消することができる。

【００１４】最近では、前述したユーザー側の電気的特
性の要求に加えて、メーカー側から効率の良い量産要求
が出ている。

【００１５】前述したように多面型サセプタ３の各ウエ
ハ取付け面３ａに１個のウエハ６を配置した薄膜成長装
置では、多面型サセプタ３のウエハ取付け面３ａの数の
ウエハ６だけしか一回の操作で薄膜の成長処理を行えな
い問題点があった。

【００１６】そこで、この量産要求を満たすものとし
て、図９に示すように多面型サセプタを複数段構成にし
た薄膜成長装置が提案されている（特開平２−２１２３
９３号）。この薄膜成長装置は、上段の多面型サセプタ
３Ａの下に下段の多面型サセプタ３Ｂがそれぞれ独立し
て回転し得るように重ねて配置され、これら多面型サセ
プタ３Ａ，３Ｂは同軸配置されたサセプタ回転軸４Ａ，
４Ｂによって上段の多面型サセプタ３Ａの方が下段の多
面型サセプタ３Ｂより大きな回転数で回転駆動されるよ
うになっている。この場合、各段の多面型サセプタ３
Ａ，３Ｂは、同じ面数のウエハ取付け面３ａ，３ｂをも
ち、各面を揃えて重ねられている。

【００１７】このようにすると、各段の多面型サセプタ
３Ａ，３Ｂを段毎に適宜な回転数で回転させることがで
き、横方向の膜厚分布の均一性を図ることができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示す構造の薄膜成長装置においては、上流側のウエハ６
の膜厚のバラツキと下流側のウエハ６の膜厚のバラツキ
はほぼ同じであったが、膜厚の平均厚さは上流側のウエ
ハ６が薄く、下流側のウエハ６が厚くなる問題点があ
る。

【００１９】また、このような複数段の多面型サセプタ
３Ａ，３Ｂを段毎に最適回転数で回転させる薄膜成長装
置においては、ある回転数を越えると、多面型サセプタ
３Ａの頂点でガス流が乱され、該頂点の前後でガス濃度
が変化し、ウエハ６の膜厚を変動させる問題点がある。

【００２０】更に、多面型サセプタ３Ａ，３Ｂの回転
数、即ちウエハ６Ａ，６Ｂの公転数を上げて使用するタ
イプでは、例えばウエハ取付け面の傾斜角度が５°の場
合で、サセプタ回転数が30 rpm以上に上昇すると、遠心
力でウエハ６Ａ，６Ｂが多面型サセプタ３Ａ，３Ｂから
飛び出して外れてしまう問題点がある。

【００２１】本発明の目的は、１回の処理当たりの生産
性を高めることができ、しかもサセプタ表面に原料ガス
の流れる方向に並ぶウエハの各面に成長させる膜の膜厚
の均一性を高めることができる薄膜成長方法を提供する
ことにある。

【００２２】本発明の他の目的は、１回の処理当たりの
生産性を高めることができ、しかもサセプタ表面に原料
ガスの流れる方向に並ぶウエハの各面に成長させる膜の
膜厚の均一性を高めることができる薄膜成長装置を提供
することにある。

【００２３】本発明の他の目的は、サセプタ表面に原料
ガスの流れる方向に並ぶ各ウエハの面に成長させる膜の
膜厚の均一性を高めて、１回の処理につき多数でしかも
面積の大きいエピタキシャルウエハの生産を行える薄膜
成長装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、一方から他方
に向けて原料ガスを流すリアクタ内に、サセプタをその
ウエハ取付け面の一端から他端に前記原料ガスを流せる
向きにして回転自在に配置し、前記ウエハ取付け面の前
記原料ガスの流れ方向の上流側と下流側とにウエハを前
記サセプタに対して回転自在に配置し、前記各ウエハを
自公転させながら加熱しつつこれらウエハに薄膜を成長
させる薄膜成長方法を改良の対象としている。

【００２５】本発明においては、前記原料ガスの流れ方
向の上流側に存在する前記ウエハの自転数を下流側に存
在する前記ウエハの自転数よりも大きくして薄膜の成長
を行わせることを特徴とする。

【００２６】また本発明は、一方から他方に向けて原料
ガスを流すリアクタ内に、サセプタがそのウエハ取付け
面の一端から他端に前記原料ガスを流せる向きにして回
転自在に配置され、前記ウエハ取付け面の前記原料ガス
の流れ方向の上流側と下流側とにウエハ支持トレーが前
記サセプタに対して回転自在に配置され、前記サセプタ
には前記各ウエハ支持トレーにそれぞれ支持されたウエ
ハを該サセプタの軸心の回りに該サセプタを介して公転
させるサセプタ回転機構が設けられ、前記各ウエハ支持
トレーには前記各ウエハをそれぞれ自転させるトレー回
転機構が設けられ、また前記各ウエハを加熱する加熱手
段が設けられていて、前記各ウエハを自公転させながら
これらウエハに薄膜を成長させる薄膜成長装置を改良の
対象としている。

【００２７】本発明においては、前記トレー回転機構は
前記原料ガスの流れ方向の上流側に存在する前記ウエハ
の自転数を下流側に存在する前記ウエハの自転数よりも
大きくして回転させる構造になっていることを特徴とす
る。

【００２８】また本発明は、前記トレー回転機構は前記
原料ガスの流れ方向の上流側に存在する前記ウエハの自
転数を下流側に存在する前記ウエハの自転数よりも大き
くして回転させる構造になっており、且つ前記原料ガス
の流れ方向の下流側に存在する前記ウエハ支持トレーは
上流側に存在する前記ウエハ支持トレーより大きな前記
ウエハを支持できるように直径が大きく形成されている
ことを特徴とする。

【００２９】

【作用】このように、原料ガスの流れ方向の上流側に存
在するウエハの自転数を下流側に存在するウエハの自転
数よりも大きくして薄膜の成長を行わせると、自転数の
大きいウエハは自転数の小さいウエハに比べて原料ガス
の吸引効果が大きく、従って上流側のウエハの膜厚が薄
く、下流側のウエハの膜厚が厚くなる問題点を解消し
て、上流側，下流側の各ウエハの面に成長させる膜の膜
厚の均一性を高めることができる。しかも、１回の処理
につき多数のエピタキシャルウエハの生産を行うことが
できる。

【００３０】また、原料ガスの流れ方向の下流側に存在
するウエハ支持トレーを、上流側に存在するウエハ支持
トレーよりも大きなウエハを支持できるように直径を大
きく形成すると、下流側で大きなウエハの薄膜成長を行
わせることができる。このように大きさが上流側と下流
側で異なるウエハでも、上流側のウエハの自転数を下流
側のウエハの自転数より大きくした状態で、それぞれの
自転数を適宜選定することにより、上流側のウエハと下
流側のウエハとで膜厚分布の差がほとんどない薄膜成長
を行わせることができる。また、この発明によれば、原
料ガスを効率よく利用して、従来より大きな面積のウエ
ハの薄膜成長を行わせることができる。

【００３１】

【実施例】本発明者らは、ウエハ６を公転させつつ自転
させるタイプの薄膜成長装置について、ウエハ６の公転
数（多面型サセプタ３の回転数）を４ rpmとして、該ウ
エハ６の自転数を変化させたときの該ウエハ６の自転数
と一定時間経過後のエピタキシャル膜厚分布の関係につ
いて実験したところ図１に示すような結果が得られた。
この実験結果によれば、ウエハ６の自転数が20〜60 rpm
まではほぼ一定の膜厚であるが、ウエハ６の自転数がそ
れ以上になると膜厚が大きくなり、80〜100rpm までウ
エハ６の自転数の増加に対して膜厚増加が得られること
が判明した。この理由としては、ウエハ６の自転数が大
きくなると、遠心力に伴うウエハ表面の減圧による原料
ガスの吸引効果があり、そのために膜厚が増加するもの
と考えられる。

【００３２】本発明は、このような性質を利用して原料
ガスの流れ方向の上流側のウエハと下流側のウエハの各
面に成長させる膜の膜厚の均一性を高めようとするもの
である。

【００３３】図２は、本発明に係る薄膜成長装置の第１
実施例を示したものである。なお、前述した各実施例と
対応する部分には、同一符号を付けて示している。

【００３４】本実施例の薄膜成長装置におけるサセプタ
回転軸４は、石英ガラス製の上部軸部４Ａと、その下部
に連結されているステンレス製の下部軸部４Ｂとで構成
されている。上部軸部４Ａの上端外周にはサセプタ受け
鍔２２が設けられ、該サセプタ受け鍔２２の上面には回
止め突起２３が突設され、該回止め突起２３は多面型サ
セプタ３の下面の凹部２４に嵌合されている。

【００３５】また、多角錐形状の多面型サセプタ３にお
いては、その各ウエハ取付け面３ａに原料ガスの流れ方
向に沿って２つの凹部５Ａ，５Ｂがそれぞれ設けられ、
これら凹部５Ａ，５Ｂ内にはウエハ支持トレー１３Ａ，
１３Ｂがそれぞれ回転自在に配置されている。各ウエハ
支持トレー１３Ａ，１３Ｂの表面の凹部１３Ａａ，１３
Ｂｂ内にウエハ６Ａ，６Ｂがそれぞれ嵌め込み支持され
ている。これにウエハ支持トレー１３Ａ，１３Ｂの裏面
の中央には、トレー回転軸１４Ａ，１４Ｂが一体にそれ
ぞれ突設されている。これらトレー回転軸１４Ａ，１４
Ｂが多面型サセプタ３内のギア室１５に突出され、該ギ
ア室１５内で各トレー回転軸１４Ａ，１４Ｂの端部には
トレー回転ギア１６Ａ，１６Ｂが一体にそれぞれ取付け
られている。これらトレー回転ギア１６Ａ，１６Ｂは、
ギア室１５内の中央でサセプタ回転軸４の外周に同軸配
置されたリングギア１７Ａ，１７Ｂに噛合わされてい
る。これらリングギア１７Ａ，１７Ｂは、サセプタ回転
軸４の外周に同軸配置となるようにして底板２ａ上に立
設された筒状のギアホルダー１８Ａ，１８Ｂの上端に支
持されている。外側のギアホルダー１８Ｂの外周には、
多面型サセプタ３の下部に対応させて整流体２５が設け
られている。

【００３６】これらトレー回転軸１４Ａ，１４Ｂ、トレ
ー回転ギア１６Ａ，１６Ｂ、リングギア１７Ａ，１７
Ｂ、ギアホルダー１８Ａ，１８Ｂにより、多面型サセプ
タ３の回転を利用して各ウエハ支持トレー１３Ａ，１３
Ｂをそれぞれ回転させるトレー回転機構１９Ａ，１９Ｂ
が構成されている。これらトレー回転機構１９Ａ，１９
Ｂは、上流側のウエハ支持トレー１３Ａの回転数が、下
流側のウエハ支持トレー１３Ｂの回転数より所定の回転
数だけ多くなるように、リングギア１７Ａの歯数とトレ
ー回転ギア１６Ａの歯数の比が、リングギア１７Ｂの歯
数とトレー回転ギア１６Ｂの歯数の比より大きく設定さ
れている。

【００３７】なお、２６はリアクタ２の底板２ａでサセ
プタ回転軸４の貫通部分をシールしている軸シール部で
ある。

【００３８】このような構造の薄膜成長装置において、
上流側のウエハ支持トレー１３Ａの回転数をＮ₂ 、下流
側のウエハ支持トレー１３Ｂの回転数をＮ₃ とすると、
本発明では Ｎ₂ ＞Ｎ₃ となるようにトレー回転機構１９Ａ，１９Ｂの回転数を
定めている。

【００３９】このように上流側のウエハ支持トレー１３
Ａの回転数Ｎ₂ を下流側のウエハ支持トレー１３Ｂの回
転数Ｎ₃ より大にすると、上流側のウエハ支持トレー１
３Ａに支持されたウエハ１３Ａに対する薄膜の成長速度
が早まり、このため上流側のウエハ支持トレー１３Ａの
回転数Ｎ₂ が下流側のウエハ支持トレー１３Ｂの回転数
Ｎ₃ と同じ場合に問題となった上流側のウエハ６Ａの膜
厚の方が下流側のウエハ６Ｂの膜厚より薄くなる問題点
を解決して、両者の膜厚をほぼ等しくすることができ
る。

【００４０】この場合、ウエハ６Ａ，６Ｂの自転数より
ウエハ６Ａ，６Ｂの公転数（多面型サセプタ３の回転
数）を低くして、処理を行う。このため、ウエハ６Ａ，
６Ｂが遠心力で多面型サセプタ３から外れることはな
い。

【００４１】実験例 キャリアガスとしてＨ₂ を用い、原料ガスとしてはＶ族
としてＡｓＨ₃ を用いIV族としてＴＭＧａを用いた。成
長温度を700 ℃として薄膜の成長を行った。

【００４２】サセプタ回転軸４の回転数Ｎ₁ を３〜８ r
pmとし、上流側のウエハ支持トレー１３Ａの回転数Ｎ₂
と下流側のウエハ支持トレー１３Ｂの回転数Ｎ₃ が共に
等しく、即ちＮ₂ ＝Ｎ₃ ＝10〜20 rpmとしたときは、図
３に示すように上流側のウエハ６Ａの膜厚が0.9 μｍ、
下流側のウエハ６Ｂの膜厚が１μｍとなった。

【００４３】そこで、Ｎ₁ ＝５ rpmとし、Ｎ₂ ＞Ｎ₃ 、
即ちＮ₂ ＝120 rpm 、Ｎ₃ ＝14 rpmとしたときは、図４
に示すように上流側のウエハ６Ａと下流側のウエハ６Ｂ
の膜厚分布の差はほとんどなくなった。

【００４４】この実験では、周方向に６面のウエハ取付
け面３ａをもつ平均外径240 mmの多面型サセプタ３を用
いて、その各ウエハ取付け面３ａには上流側と下流側と
に位置を違えて凹部５Ａ，５Ｂをそれぞれ設け、これら
凹部５Ａ内には上流側のウエハ支持トレー１３Ａを配置
し、凹部５Ｂ内には下流側のウエハ支持トレー１３Ｂを
配置し、これらウエハ支持トレー１３Ａ，１３Ｂの回転
数、即ちこれらウエハ支持トレー１３Ａ，１３Ｂと一体
に回転するウエハ６Ａ，６Ｂの自転数を変化させた。

【００４５】図５は、本発明に係る薄膜成長装置の第２
実施例を示したものである。なお、前述した図２に示す
第１実施例と対応する部分には、同一符号を付けて示し
ている。

【００４６】本実施例の薄膜成長装置においては、トレ
ー回転機構１９Ａ，１９Ｂがそれぞれ独立した電気的モ
ータ２７Ａ，２７Ｂを備えて、ウエハ支持トレー１３
Ａ，１３Ｂの回転数を、多面型サセプタ３の回転数に影
響されることなく独自に設定できるようになっている点
に特徴がある。

【００４７】即ち、モータ２７Ａ，２７Ｂは、その回転
軸２８Ａ，２８Ｂが軸シール部２９Ａ，２９Ｂを介して
リアクタ２の底板２ａを貫通してリアクタ２内に挿入さ
れ、リアクタ２内でこれら回転軸２８Ａ，２８Ｂの各先
端に設けられたギア３０Ａ，３０Ｂがギアホルダー１８
Ａ，１８Ｂの下端外周のギア３１Ａ，３１Ｂに噛み合わ
されている。

【００４８】このような構成に伴い、ギアホルダー１８
Ａはサセプタ回転軸４の外周に軸受３２Ａを介して回転
自在に支持され、ギアホルダー１８Ｂはギアホルダー１
８Ａの外周に軸受３２Ｂを介して回転自在に支持されて
いる。また、この実施例では、リングギア１７Ａ，１７
Ｂの歯の数は、第１実施例と違って設計し易い適宜の歯
数に設定されている。その他の点は、前述した第１実施
例と同様の構造になっている。

【００４９】このような構造でも、第１実施例と同様な
効果を得ることができる。特に、本実施例では、ウエハ
支持トレー１３Ａ，１３Ｂの回転数を、多面型サセプタ
３の回転数に影響されることなく独自に設定できるの
で、ウエハ支持トレー１３Ａ，１３Ｂの回転数を最適回
転数に容易に設定することができる。

【００５０】本実施例においても、第１実施例と同様
に、ウエハ６Ａ，６Ｂの自転数よりウエハ６Ａ，６Ｂの
公転数（多面型サセプタ３の回転数）を低くして、処理
を行う。

【００５１】図６は、本発明に係る薄膜成長装置の第３
実施例を示したものである。本実施例では、多面型サセ
プタ３の１つのウエハ取付け面３ａだけを代表して示し
ている。なお、本実施例も、前述した図２に示す第１実
施例と対応する部分には、同一符号を付けて示してい
る。

【００５２】本実施例の薄膜成長装置においては、多面
型サセプタ３が多角錐型をしていて、その各ウエハ取付
け面３ａが原料ガスの流れ方向にみて下流側に末広がり
形状になっていることに着目し、これらウエハ取付け面
３ａに原料ガスの流れ方向に沿ってそれぞれ設けられて
いる２つの凹部５Ａ，５Ｂのうちの下流側の凹部５Ｂの
直径が、上流側の凹部５Ａの直径より大きく形成されて
いる。これに伴い、下流側の凹部５Ｂ内に回転自在に配
置されているウエハ支持トレー１３Ｂの直径が、上流側
の凹部５Ａ内に回転自在に配置されているウエハ支持ト
レー１３Ａの直径より大きく形成されている。従って、
下流側のウエハ支持トレー１３Ｂの凹部１３Ｂｂ内に嵌
め込み支持されるウエハ６Ｂは、その直径を上流側のウ
エハ支持トレー１３Ａの凹部１３Ａａ内に嵌め込み支持
されるウエハ６Ａの直径より図示のように大きくするこ
とができるようになっている。

【００５３】この実施例においても、第１実施例と同様
に、ウエハ６Ａ，６Ｂの自転数よりウエハ６Ａ，６Ｂの
公転数（多面型サセプタ３の回転数）を低くして、処理
を行う。

【００５４】このような構造の薄膜成長装置を用いる
と、上流側のウエハ支持トレー１３Ａに支持させるウエ
ハ６Ａの直径より、下流側のウエハ支持トレー１３Ｂに
支持させるウエハ６Ｂの直径を大きくして薄膜成長を行
わせることができる。このようにしても、上流側のウエ
ハ６Ａの自転数を下流側のウエハ６Ｂの自転数より大き
くした状態で、それぞれの自転数を最適に選定すること
により、上流側のウエハ６Ａと下流側のウエハ６Ｂとで
膜厚分布の差がほとんどない薄膜成長を行わせることが
できた。また、この実施例によれば、原料ガスを効率よ
く利用して、従来より大きな面積のウエハの薄膜成長を
行わせることができる。

【００５５】この第３実施例の薄膜成長装置での各ウエ
ハ６Ａ，６Ｂを自転させる機構は、第１実施例の構造で
も、第２実施例の構造でも、いずれでもよい。

【００５６】また、第２実施例では、トレー回転機構１
９Ａ，１９Ｂの駆動源としては、電気的モータの代り
に、エアモータを使用することもできる。

【００５７】更に、上記実施例では、各ウエハ取付け面
の上流側に１個のウエハ６Ａを配置し、下流側に１個の
ウエハ６Ｂを配置したが、下流側に複数個（例えば２
個）のウエハ６Ｂを横方向に並べて配置することができ
る。

【００５８】かつまた、上記実施例では、各ウエハ取付
け面に２段にウエハを配置したが、３段以上にウエハを
同様の構造で配置することもできる。

【００５９】本明細書で開示した本発明の好ましい態様
を要約して示すと、下記の通りである。

【００６０】（１）一方から他方に向けて原料ガスを流
すリアクタ内に、サセプタをそのウエハ取付け面の一端
から他端に前記原料ガスを流せる向きにして回転自在に
配置し、前記ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向
に複数段にウエハを前記サセプタに対して回転自在に配
置し、前記各ウエハをその自転数より公転数を低くして
自公転させながら加熱しつつこれらウエハに薄膜を成長
させる薄膜成長方法において、前記原料ガスの流れ方向
の上流側に存在する前記ウエハの自転数を下流側に存在
する前記ウエハの自転数よりも大きくして薄膜の成長を
行わせることを特徴とする薄膜成長方法。

【００６１】（２）一方から他方に向けて原料ガスを流
すリアクタ内に、サセプタがそのウエハ取付け面の一端
から他端に前記原料ガスを流せる向きにして回転自在に
配置され、前記ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方
向に複数段にウエハ支持トレーが前記サセプタに対して
回転自在に配置され、前記サセプタには前記各ウエハ支
持トレーの凹部にそれぞれ支持されたウエハを該サセプ
タの軸心の回りに該サセプタを介して公転させるサセプ
タ回転機構が設けられ、前記各ウエハ支持トレーには前
記各ウエハをそれぞれ自転させるトレー回転機構が設け
られ、また前記各ウエハを加熱する加熱手段が設けられ
ていて、前記各ウエハをその自転数より公転数を低くし
て自公転させながらこれらウエハに薄膜を成長させる薄
膜成長装置において、前記トレー回転機構は前記原料ガ
スの流れ方向の上流側に存在する前記ウエハの自転数を
下流側に存在する前記ウエハの自転数よりも大きくして
回転させる構造になっていることを特徴とする薄膜成長
装置。

【００６２】（３）一方から他方に向けて原料ガスを流
すリアクタ内に、サセプタがそのウエハ取付け面の一端
から他端に前記原料ガスを流せる向きにして回転自在に
配置され、前記ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方
向に複数段にウエハ支持トレーが前記サセプタに対して
回転自在に配置され、前記サセプタには前記各ウエハ支
持トレーの凹部にそれぞれ支持されたウエハを該サセプ
タの軸心の回りに該サセプタを介して公転させるサセプ
タ回転機構が設けられ、前記各ウエハ支持トレーには前
記各ウエハをそれぞれ自転させるトレー回転機構が設け
られ、また前記各ウエハを加熱する加熱手段が設けられ
ていて、前記各ウエハをその自転数より公転数を低くし
て自公転させながらこれらウエハに薄膜を成長させる薄
膜成長装置において、前記トレー回転機構は前記原料ガ
スの流れ方向の上流側に存在する前記ウエハの自転数を
下流側に存在する前記ウエハの自転数よりも大きくして
回転させる構造になっており、且つ前記原料ガスの流れ
方向の下流側に存在する前記ウエハ支持トレーは上流側
に存在する前記ウエハ支持トレーより大きな前記ウエハ
を支持できるように直径が大きく形成されていることを
特徴とする薄膜成長装置。

【００６３】（４）一方から他方に向けて原料ガスを流
すリアクタ内に、周方向に複数のウエハ取付け面をもつ
多面型サセプタを、前記各ウエハ取付け面の各一端から
他端に前記原料ガスをそれぞれ並列に流せる向きにして
該多面型サセプタの軸心の回りに回転自在に配置し、前
記各ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向の上流側
と下流側とにウエハを前記サセプタに対して回転自在に
配置し、前記各ウエハをその自転数より公転数を低くし
て自公転させながら加熱しつつこれらウエハに薄膜を成
長させる薄膜成長方法において、前記原料ガスの流れ方
向の上流側に存在する前記ウエハの自転数を下流側に存
在する前記ウエハの自転数よりも大きくして薄膜の成長
を行わせることを特徴とする薄膜成長方法。

【００６４】（５）一方から他方に向けて原料ガスを流
すリアクタ内に、周方向に複数のウエハ取付け面をもつ
多面型サセプタが、前記各ウエハ取付け面の各一端から
他端に前記原料ガスをそれぞれ並列に流せる向きにして
該多面型サセプタの軸心の回りに回転自在に配置され、
前記各ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向の上流
側と下流側とにウエハ支持トレーが前記サセプタに対し
て回転自在に配置され、前記多面型サセプタには前記各
ウエハ支持トレーの凹部にそれぞれ支持されたウエハを
該多面型サセプタの軸心の回りに該多面型サセプタを介
して公転させるサセプタ回転機構が設けられ、前記各ウ
エハ支持トレーには前記各ウエハをそれぞれ自転させる
トレー回転機構が設けられ、また前記各ウエハを加熱す
る加熱手段が設けられていて、前記各ウエハをその自転
数より公転数を低くして自公転させながらこれらウエハ
に薄膜を成長させる薄膜成長装置において、前記トレー
回転機構は前記原料ガスの流れ方向の上流側に存在する
前記ウエハの自転数を下流側に存在する前記ウエハの自
転数よりも大きくして回転させる構造になっていること
を特徴とする薄膜成長装置。

【００６５】（６）一方から他方に向けて原料ガスを流
すリアクタ内に、周方向に複数のウエハ取付け面をもつ
多面型サセプタが、前記各ウエハ取付け面の各一端から
他端に前記原料ガスをそれぞれ並列に流せる向きにして
該多面型サセプタの軸心の回りに回転自在に配置され、
前記各ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向の上流
側と下流側とにウエハ支持トレーが前記サセプタに対し
て回転自在に配置され、前記多面型サセプタには前記各
ウエハ支持トレーの凹部にそれぞれ支持されたウエハを
該多面型サセプタの軸心の回りに該多面型サセプタを介
して公転させるサセプタ回転機構が設けられ、前記各ウ
エハ支持トレーには前記各ウエハをそれぞれ自転させる
トレー回転機構が設けられ、また前記各ウエハを加熱す
る加熱手段が設けられていて、前記各ウエハをその自転
数より公転数を低くして自公転させながらこれらウエハ
に薄膜を成長させる薄膜成長装置において、前記トレー
回転機構は前記原料ガスの流れ方向の上流側に存在する
前記ウエハの自転数を下流側に存在する前記ウエハの自
転数よりも大きくして回転させる構造になっており、且
つ前記原料ガスの流れ方向の下流側に存在する前記ウエ
ハ支持トレーは上流側に存在する前記ウエハ支持トレー
より大きな前記ウエハを支持できるように直径が大きく
形成されていることを特徴とする薄膜成長装置。

【００６６】（７）一方から他方に向けて原料ガスを流
すリアクタ内に、周方向に複数のウエハ取付け面をもつ
多面型サセプタを、前記各ウエハ取付け面の各一端から
他端に前記原料ガスをそれぞれ並列に流せる向きにして
該多面型サセプタの軸心の回りに回転自在に配置し、前
記各ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向に複数段
にウエハを前記サセプタに対して回転自在に配置し、前
記各ウエハをその自転数より公転数を低くして自公転さ
せながら加熱しつつこれらウエハに薄膜を成長させる薄
膜成長方法において、前記原料ガスの流れ方向の上流側
に存在する前記ウエハの自転数を下流側に存在する前記
ウエハの自転数よりも大きくして薄膜の成長を行わせる
ことを特徴とする薄膜成長方法。

【００６７】（８）一方から他方に向けて原料ガスを流
すリアクタ内に、周方向に複数のウエハ取付け面をもつ
多面型サセプタが、前記各ウエハ取付け面の各一端から
他端に前記原料ガスをそれぞれ並列に流せる向きにして
該多面型サセプタの軸心の回りに回転自在に配置され、
前記各ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向に複数
段にウエハ支持トレーが前記サセプタに対して回転自在
に配置され、前記多面型サセプタには前記各ウエハ支持
トレーの凹部にそれぞれ支持されたウエハを該多面型サ
セプタの軸心の回りに該多面型サセプタを介して公転さ
せるサセプタ回転機構が設けられ、前記各ウエハ支持ト
レーには前記各ウエハをそれぞれ自転させるトレー回転
機構が設けられ、また前記各ウエハを加熱する加熱手段
が設けられていて、前記各ウエハをその自転数より公転
数を低くして自公転させながらこれらウエハに薄膜を成
長させる薄膜成長装置において、前記トレー回転機構は
前記原料ガスの流れ方向の上流側に存在する前記ウエハ
の自転数を下流側に存在する前記ウエハの自転数よりも
大きくして回転させる構造になっていることを特徴とす
る薄膜成長装置。

【００６８】（９）一方から他方に向けて原料ガスを流
すリアクタ内に、周方向に複数のウエハ取付け面をもつ
多面型サセプタが、前記各ウエハ取付け面の各一端から
他端に前記原料ガスをそれぞれ並列に流せる向きにして
該多面型サセプタの軸心の回りに回転自在に配置され、
前記各ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向に複数
段にウエハ支持トレーが前記サセプタに対して回転自在
に配置され、前記多面型サセプタには前記各ウエハ支持
トレーの凹部にそれぞれ支持されたウエハを該多面型サ
セプタの軸心の回りに該多面型サセプタを介して公転さ
せるサセプタ回転機構が設けられ、前記各ウエハ支持ト
レーには前記各ウエハをそれぞれ自転させるトレー回転
機構が設けられ、また前記各ウエハを加熱する加熱手段
が設けられていて、前記各ウエハをその自転数より公転
数を低くして自公転させながらこれらウエハに薄膜を成
長させる薄膜成長装置において、前記トレー回転機構は
前記原料ガスの流れ方向の上流側に存在する前記ウエハ
の自転数を下流側に存在する前記ウエハの自転数よりも
大きくして回転させる構造になっており、且つ前記原料
ガスの流れ方向の下流側に存在する前記ウエハ支持トレ
ーは上流側に存在する前記ウエハ支持トレーより大きな
前記ウエハを支持できるように直径が大きく形成されて
いることを特徴とする薄膜成長装置。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る薄膜成
長方法及び装置によれば、下記のような優れた効果を得
ることができる。

【００７０】本発明では、原料ガスの流れ方向の上流側
に存在するウエハの自転数を下流側に存在するウエハの
自転数よりも大きくして薄膜の成長を行わせるので、自
転数の大きいウエハは自転数の小さいウエハに比べて原
料ガスの吸引効果が大きく、従って上流側のウエハの膜
厚が薄く、下流側のウエハの膜厚が厚くなる問題点を解
消して、上流側，下流側の各ウエハの面に成長させる膜
の膜厚の均一性を高めることができる。しかも、１回の
処理につき多数のエピタキシャルウエハの生産を行うこ
とができる。

【００７１】また、本発明では、原料ガスの流れ方向の
下流側に存在するウエハ支持トレーを、上流側に存在す
るウエハ支持トレーよりも大きなウエハを支持できるよ
うに直径を大きく形成しているので、下流側で大きなウ
エハの薄膜成長を行わせることができる。このように大
きさが上流側と下流側で異なるウエハでも、上流側のウ
エハの自転数を下流側のウエハの自転数より大きくした
状態で、それぞれの自転数を適宜選定することにより、
上流側のウエハと下流側のウエハとで膜厚分布の差がほ
とんどない薄膜成長を行わせることができる。また、本
発明によれば、原料ガスを効率よく利用して、従来より
大きな面積のウエハの薄膜成長を行わせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウエハの自転数を変化させたときの該ウエハの
自転数と一定時間経過後のエピタキシャル膜厚分布の関
係を示す特性図である。

【図２】本発明に係る薄膜成長装置の第１実施例の縦断
面図である。

【図３】図２に示す薄膜成長装置で上流側のウエハ支持
トレーと下流側のウエハ支持トレーの回転数が共に等し
いときに、これらウエハ支持トレーに支持されている上
流側のウエハと下流側のウエハに形成される薄膜の各膜
厚分布を示す特性図である。

【図４】図２に示す薄膜成長装置で上流側のウエハ支持
トレーの回転数を下流側のウエハ支持トレーの回転数に
比べて大きくしたときに、これらウエハ支持トレーに支
持されている上流側のウエハと下流側のウエハに形成さ
れる薄膜の各膜厚分布を示す特性図である。

【図５】本発明に係る薄膜成長装置の第２実施例の縦断
面図である。

【図６】本発明に係る薄膜成長装置の第３実施例におけ
るサセプタの１つのウエハ取付け面の状態を示す正面図
である。

【図７】従来のウエハ公転型の薄膜成長装置の縦断面図
である。

【図８】従来のウエハ自公転型の薄膜成長装置の縦断面
図である。

【図９】従来のサセプタ複数段型でウエハ公転型の薄膜
成長装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ ガス導入口 ２ リアクタ ２ａ 底板 ３ 多面型サセプタ ３ａ ウエハ取付け面 ４ サセプタ回転軸 ５，５Ａ，５Ｂ 凹部 ６ ウエハ ７ キャップ ８ モータ ９ サセプタ回転機構 １０ 高周波加熱コイル １１ 冷却ジャケット １２ 排気口 １３，１３Ａ，１３Ｂ ウエハ支持トレー １３Ａａ，１３Ｂｂ 凹部 １４，１４Ａ，１４Ｂ トレー回転軸 １５ ギア室 １６，１６Ａ，１６Ｂ トレー回転ギア １７ 固定ギア １７Ａ，１７Ｂ リングギア １８，１８Ａ，１８Ｂ ギアホルダー １９，１９Ａ，１９Ｂ トレー回転機構 ２０，２１ ギア ２２ サセプタ受け鍔 ２３ 回止め突起 ２４ 凹部 ２５ 整流体 ２６ 軸シール部 ２７Ａ，２７Ｂ モータ ２８Ａ，２８Ｂ 回転軸 ２９Ａ，２９Ｂ 軸シール部 ３０Ａ，３０Ｂ ギア ３１Ａ，３１Ｂ ギア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方から他方に向けて原料ガスを流すリ
   アクタ内に、サセプタをそのウエハ取付け面の一端から
   他端に前記原料ガスを流せる向きにして回転自在に配置
   し、前記ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向の上
   流側と下流側とにウエハを前記サセプタに対して回転自
   在に配置し、前記各ウエハを自公転させながら加熱しつ
   つこれらウエハに薄膜を成長させる薄膜成長方法におい
   て、 前記原料ガスの流れ方向の上流側に存在する前記ウエハ
   の自転数を下流側に存在する前記ウエハの自転数よりも
   大きくして薄膜の成長を行わせることを特徴とする薄膜
   成長方法。
2. 【請求項２】 一方から他方に向けて原料ガスを流すリ
   アクタ内に、サセプタがそのウエハ取付け面の一端から
   他端に前記原料ガスを流せる向きにして回転自在に配置
   され、前記ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向の
   上流側と下流側とにウエハ支持トレーが前記サセプタに
   対して回転自在に配置され、前記サセプタには前記各ウ
   エハ支持トレーにそれぞれ支持されたウエハを該サセプ
   タの軸心の回りに該サセプタを介して公転させるサセプ
   タ回転機構が設けられ、前記各ウエハ支持トレーには前
   記各ウエハをそれぞれ自転させるトレー回転機構が設け
   られ、また前記各ウエハを加熱する加熱手段が設けられ
   ていて、前記各ウエハを自公転させながらこれらウエハ
   に薄膜を成長させる薄膜成長装置において、 前記トレー回転機構は前記原料ガスの流れ方向の上流側
   に存在する前記ウエハの自転数を下流側に存在する前記
   ウエハの自転数よりも大きくして回転させる構造になっ
   ていることを特徴とする薄膜成長装置。
3. 【請求項３】 一方から他方に向けて原料ガスを流すリ
   アクタ内に、サセプタがそのウエハ取付け面の一端から
   他端に前記原料ガスを流せる向きにして回転自在に配置
   され、前記ウエハ取付け面の前記原料ガスの流れ方向の
   上流側と下流側とにウエハ支持トレーが前記サセプタに
   対して回転自在に配置され、前記サセプタには前記各ウ
   エハ支持トレーにそれぞれ支持されたウエハを該サセプ
   タの軸心の回りに該サセプタを介して公転させるサセプ
   タ回転機構が設けられ、前記各ウエハ支持トレーには前
   記各ウエハをそれぞれ自転させるトレー回転機構が設け
   られ、また前記各ウエハを加熱する加熱手段が設けられ
   ていて、前記各ウエハを自公転させながらこれらウエハ
   に薄膜を成長させる薄膜成長装置において、 前記トレー回転機構は前記原料ガスの流れ方向の上流側
   に存在する前記ウエハの自転数を下流側に存在する前記
   ウエハの自転数よりも大きくして回転させる構造になっ
   ており、 且つ前記原料ガスの流れ方向の下流側に存在する前記ウ
   エハ支持トレーは上流側に存在する前記ウエハ支持トレ
   ーより大きな前記ウエハを支持できるように直径が大き
   く形成されていることを特徴とする薄膜成長装置。