TW408372B - High speed rotation vapor phase thin film formation apparatus and the high speed vapor phase thin film formation method using said apparatus - Google Patents

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408372 A7 B7 ^¾-部中央^蜱^::^工消贽合作^卬" 五、發明-说明 ( 1 ) 1 1 [ 發 明 之 背 景 ] 1 1 [ 發 明 領 域 ] 1 1 本 發 明 \k 關 於 高 速 旋 轉 氣 相 薄 m 形 成 装 置 及 t-t— 用 該 装 置 請 1 先 1 之 1¾ 速 旋 轉 氣 相 薄 膜 形 成 方 法 尤 其 關 於 因 均 勻 控 制 反 應 閱 ik 1 背 ft 氣 體 流 且 很 少 產 生 污 染 m 而 可 Irfg 懕 用 於 被 要 求 高 品 質 半 導 面 之 注 ! 體 晶 片 基 板 之 製 造 過 程 之 CVD或疊晶過程之高速旋轉氣相 意 事 1 項 | 薄 m 形 成 装 置 及 在 使 用 該 裝 置 之 下 藉 C V D或疊晶等肜成膜 再 ή I 厚 均 匀 且 面 内 特 性 均 質 少 具 晶 體 缺 陷 之 薄 膜 之 高 速 旋 轉 % 本 頁 裝 t 氣 相 薄 膜 形 成 方 法 者 0 1 | ： [ 先 前 技 術 之 描 述 ] 1 1 I 圖 5為展示習知氣相薄膜形成装置- -例之概酪說萌圖 1 訂 在 圖 5中 在通常圼圓筒狀之反應爐50內之下部配設有 1 晶 片 (例如矽晶片等） 基 板 5 1 載 置 用 之 旋 轉 基 板 保 持 體 52 1 r [ 轉 基 板 保 持 體 52 m 轉 用 旋 轉 軸 53 Μ 及 加 熱 用 加 熱 1 I 器 5 4 而 旋 轉 _ 53 連 接 有 旋 轉 II 動 用 馬 達 (未圖示） 〇 \ 瘃 此 項 m 轉 基 xr-' 攸 保 忖 體 *vv 寺 旋 轉 機 構 被 隔 板 58包 圍 而 受 到 保 I 護 〇 1 1 再 -h- 百 在 反 應 爐 50之 底 部 0己 設 有 洪 未 反 應 Γ= m 體 等 -y 排 氣 1 1 用 — 複 數 排 氣 P 55 ,5 5連接於排氣控制装置（ 未 圏 示 ) 1 1 另 一 方 面 在 反 應 爐 5 0 之 頂 部 配 設 有 供 原 料 氣 體 載 m 1 i | 氣 體 ^-Τ 對 爐 内 供 給 之 用 之 複 數 氣 體 供 給 管 5 6 ,5 6及圓盤狀 1 1 整 流 板 57 而 在 整 流 板 57 牙 設 有 氣 體 流 勤 整 頓 用 y 多 數 洞 I 1 孔 57 a 1 1 習 知 •-hr 氣 相 成 長 装 置 如 上 述 所 構 成 旋 轉 基 板 保 持 體 1 1 本紙浪尺度泊用中阔國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 408372 at Β7 經"'—部中夾ir4,-^h工消贽合作衫卬5ί 五、發明説明 ( 2 ) 1 1 52 藉 馬 達 之 旋 轉 驅 動 按 指 定 轉 數 旋 轉 者 ， 而 其 上 載 置 之 1 1 I 基 板 5 1 乃 在 旋 轉 之 下 被 加 熱 器 54加 熱 至 指 定 溫 度 1 ] 同 時 原 料 氣 體 % 載 置 氣 體 等 之 反 懕 (用） 氣 體 藉 由 複 數 請 先 1 1 -p- m St兹 m 供 給 官 56 t 56 被 導 入 反 Τφρ 懕 ‘傾 50 内 Κ 使 gTT m 體 蓮 動 量 閲 讀 1 背 / 氣 面 / , 或 壓 力 分 均 勻 化 其 次 以 反 應 爐 内 之 體 流 速 分 布 可 之 1 注 i 達 均 勻 之 方 式 使 -V 通 過 整 UfL 板 57之 多 數 之 洞 孔 57 a Μ將 意 事 1 項 I 反 iffy m 氣 體 均 勻 供 給 於 旋 轉 基 板 保 持 am 體 52上 之 晶 片 基 板 51上 再 填 ! 裝 1 > 使 薄 m 在 氣 相 下 成 畏 〇 本 頁 在 上 述 使 薄 膜 形 成 於 半 導 體 晶 Η 上 之 氣 相 薄 膜 形 成 裝 置 1 I ： 中 為 了 防 止 由 薄 膜 形 成 用 之 氣 體 所 引 起 之 粒 子 之 產 生 或 1 析 出 物 對 反 ftfg 歷 爐 内 壁 附 著 現 象 又 XL· 設 法 m 形 成 薄 m 訂 時 不 良 情 況 所 致 之 晶 體 缺 陷 不 致 產 生 而 得 到 形 成 有 保 持 1 均 質 且 厚 度 均 匀 之 薄 膜 -y 晶 Η 有 各 種 倡 議 被 提 出 〇 1 1 例 如 在 曰 本 專 利 特 開 平 5- 7 47 1 9號公報之情況 將原料 1 1 氣 體 供 給 流 量 控 制 指 定 流 量 Μ 防 止 反 應 爐 内 (皿 度 趙. 1 線 化 而 企 晶 體 缺 陷 之 rti. PJJ 止 〇 1 | 在 曰 本 專 利 特 開 平 5- 9 01 6 7號公報之倩況 Μ薄膜形成 1 畤 之 晶 Η 基 板 之 面 内 溫 度 分 布 可 達 均 勻 之 方 式 將 原 科 氣 體 1 量 > 爐 内 壓 力 旋 轉 基 板 保 持 體 轉 數 等 按 指 定 程 度 控 制 1 1 Μ 求 滑 移 防 止 0 1 | 在 B 本 專 利 特 開 平 6 - 21 6045 號 公 報 情 況 在 容 易 產 生 1 1 I 析 出 物 之 反 懕 爐 肉 壁 之 一 部 分 在 平 滑 維 η 内 周 面 之 下 配 設 1 1 遮 Μ 管 f 以 便 在 施 行 (4 m 肜 成 操 作 後 容 易 洗 m 反 應 爐 之 间 1 1 時 > 維 持 氣 a« 體 流 m 流 狀 態 Η 求 均 質 薄 膜 之 形 成 〇 1 1 本紙張尺度適《屮丨勾國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 408372 B7 經"·部中央^^/;Jh工消处合作私卬於 五、發明説明（ 3 ) 1 1 再 者 在 曰 本 專 利 特 開 平 7- 50260號公報之情況 將原 1 1 I 料 氣 體 載 體 氣 體 m 人 反 懕 爐 之 方 法 設 定 為 所 指 定 方 法 1 1 3 等 藉 此 使 氣 體 蓮 動 量 或 氣 體 壓 力 均 匀 化 Μ 便 將 原 料 氣 m 請 先 閱 1 1 I 按 均 勻 流 速 供 給 於 基 板 上 K >» >κ 薄 瞑 厚 度 之 均 勻 化 ύ 讀 背 之 1 但 上 述 各 種 倡 議 之 習 知 氣 相 薄 膜 形 成 装 置 均 尚 未 達 到 可 注 f 將 苴 成 長 有 薄 膜 之 晶 Η 基 板 所 產 生 或 發 生 之 晶 體 缺 陷 粒 意 事 項 1 ! 子 之 附 著 m 象 等 之 小 良 情 況 充 分 予 Μ 防 止 之 程 度 再 者 9 再 填 1 % 裝 1 隨 著 尤 其 近 年 之 半 導 m 方 面 之 超 高 集 積 化 來 愈 m 要 ^ 1 頁 片 基 板 之 高 品 質 化 因 此 形 成 有 薄 膜 之 晶 片 基 板 因 具 有 1 1: 微 小 缺 m 所 致 之 品 質 降 低 亦 成 為 問 題 之 情 事 變 得 多 0 I [ 發 明 之 概 述 ] f 1 ΐ 丁 本 發 明 係 鑑 於 上 述 習 知 氣 相 薄 膜 形 成 装 置 所 引 起 之 氣 相 1 成 長 薄 膜 形 成 時 之 晶 Η 基 板 之 品 貝 降 低 在 解 決 此 等 問 題 1 -3-. g 的 下 所 創 案 者 0 1 1 本 案 發 明 人 等 首 先 m 於 習 知 之 氣 相 薄 m 形 成 裝 置 所 發 生 < 線 1 | 之 現 象 進 行 詳 细 之 研 究 其 B 果 觀 察 到 反 irte- 懕 爐 壁 附 著 有 大 量 粒 之 ί見 象 而 發 現 1 1 ϊ 該 現 象 引 起 維 護 循 環 之 被 迫 縮 短 或 引 起 該 反 ate- 懕 爐 壁 上 1 1 附 著 ilaJU. m 子 附 著 於 晶 Η 基 板 而 成 為 晶 體 缺 陷 之 原 因 或 K 1 1 附 著 粒 子 直 接 成 為 晶 片 品 質 降 低 原 因 之 事 寊 0 1 I 本 案 發 明 人 等 根 據 上 述 研 % 成 果 進 一 步 研 究 反 應 爐 内 之 1 1 | 原 料 氣 體 之 流 動 等 Μ 便 查 出 大 量 粒 子 附 著 反 im* 歷 爐 堅 之 琨 1 I 象 之 原 因 0 1 1 其 结 果 t 又 査 明 下 述 琨 象 發 生 於 反 應 魅 内 之 事 實 1 1 本紙張尺度遍川+國國家標率（CNS ) Λ4規格（21〇Χ2Μ公釐） 40837^ B7__ 五、發明説明（4 ) 即，（a )在如上述從反應爐頂部導人之按均勻流速供給 於晶片基板5 ί上之反懕氣體如矽原料氣體等係到達反應爐 5 0下部之晶片基板5 1近旁而被加熱，該下部由於被加熱器 5 4加熱*保捋高於反應爐上部之溫度。 其结果*如圖5中Μ箭頭所示之氣體流體狀態之概硌情 況，產生上升氣體流，而發生沿反應爐壁之反應氣體之飛 揚現象，引起氣體渦流之產生。 (b) 再者，由於被加溫之反應氣體之上升，反應爐50内 全域之溫度亦上升，薄膜形成用之原料氣體在氣相下增大 其均勻核之生成，而增加氣相中之粒子之產生。 (c) 再者•若產生上述氣體渦流，則有可能引起旋轉基 板保持體5 2上之晶片基板5 1之外周部再收容反應氣體中之 摻雜劑|亦成為所得晶片基板之面內電阻值分布不均勻之 原因。 (d )此外，囱下方流到晶片基板近旁之反應氣體再往反 應爐上方飛揚之現象，其除了產生氣體渦流外，又在旋轉 基板保持體5 2外周側發生所諝”氣流之暴動”即造成氣體之 複雜流動之混亂琨象。當發生此項氣體流之暴動時，預定 從排氣口 5 5排出之未反應氣體卻發生反應而使薄膜成分析 出於旋轉基板保捋體52之外周面上，或有粒子附著於與該 旋轉基板保持體5 2外周面相對之反應爐壁上。 由於反應爐内之氣體流動狀態為形成均質之氣相Γ#膜上 之重要因素，關於上述氣體渦流之產生琨象，進一步加K 詳细研艽。 Ϊ . ^ „ 1 . !r, I 成 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙悵尺度適ϋ國國"家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 一 7 _ 408372 A7 B7 舒步'部中夾ir-if^,.;i工消炊合作41卬ti 五、發明説明（ 5 ) 1 1 即 » 如 後 逑 之 比 較 洌 所 示 > 旋 轉 基 板 保 持 體5 2之外側上 1 1 部 有 m 流 產 生 事 賁 已 被 查 明 0 1 1 再 者 在 此 場 合 > 將 沿 旋 轉 基 板 保 持 體 軸 向 之 氣 體 流 速 請 1 1 設 定 為 約 1 ns / s Μ 上 之 極 咼 速 度 Μ 增 加 流 量 時 氣 體 流 則 被 閲 背 ιέ 之 注 1 1 層 流 化 而 有 可 能 將 上 述 之 引 起 各 種 不 良 情 況 氣 體 渦 fV BX 氣 體 m 暴 動 發 生 予 Μ 抑 制 若 干 程 度 ύ 意 事 項 1 1 但 為 此 必 需 供 給 大 量 之 載 MM IS 氣 體 致 使 far 相 薄 膜 形 成 裝 再 4 I 置 大 型 化 增 加 設 備 費 亦 會 增 加 操 作 費 用 0 % 本 頁 裝 1 另 為 上 述 抑 制 減 低 排 氣 部 之 氣 體 壓 力 亦 有 可 行 性 0 1 | . 即 依 m 八··、 理 想 氣 體 之 定 律 氣 體 之 壓 力 與 體 積 依 反 比 例 1 I 變 化 0 1 訂 因 此 m 少 爐 內 壓 力 時 可 得 到 與 增 加 體 積 相 同 之 效 果. 1 Λ 使 C=i 體 入 P 之 流 速 (線速度）增 大 ύ 依 昭 流 體 力 學 蓮 動 1 定 律 在 可 忽 視 壓 力 對 氣 體 流 體 黏 性 影 響 之 場 合 壓 力 1 1 降 低 之 效 果 與 流 量 增 大 之 效 果 相 同 〇 \ 實 際 在 疊 晶 使 用 之 壓 力 ie 圍 為 10 •-Kw· 200托 α〇 Γ Γ ) 而被 1 1 -t-ΎΙ 為 氣 體 之 黏 性 在 此 壓 力 •Λτ·"· WR 圍 時 變 化 小 因 此 40托之爐 1 1 壓 力 200 升 / 分 鐘 之氣體流狀態與2 0托之爐内 壓 力 1 1 1 0 0 升 / 分 鐘 之 ^g» m 流 狀 態 相 同 ύ 1 I 但 在 此 場 合 > 低 壓 部 氣 體 壓 力 控 制 有 困 難 0 1 I 然 後 為 了 控 制 上 述 氣 體 m 流 之 產 生 將 反 應 爐 上 部 之 1 1 I 直 涇 Μ 小 至 小 於 下 部 -y 直 徑 並 且 閉 塞 高 溫 反 應 氣 體 上 升 1 1 空 間 Μ 嘗 試 其 是 否 能 防 止 氣 體 渦 流 產 生 0 1 1 但 在 此 埸 含 r 雖 然 可 防 止 反 懕 爐 上 部 等 之 附 著 有 粒 子 等 1 1 本紙張尺度適圯屮國國家標隼（CNS〉A4规格（210 X 297公釐） -g - A7 4 OS 3^2-- 經於部中央^^^’-只工消抡合竹^卬^ 五、發明説明（ 6 ) 1 1 現 象 f 卻 發 現 S 例 如 圖S (展 示 下 述 比 較 例 所 用 之 單 純 使 1 1 反 應 爐 上 部 直 徑 细 小 化 之 氣 相 薄 膜 形 成 装 置 之 概 略 說 明 麵 1 1 )之箭頭所示 位於旋轉基板保持體外側之反應爐直徑掮 谙 1 I 1 大 都 分 產 生 氣 體 渦 流 或 發 生 氣 體 流 暴 動 事 實 〇 閲 讀 1 背 1 下 述 事 實 亦 被 査 m 若 直 徑 擴 大 部 分 產 生 氣 體 渦 流 或 發 & 之 1 1 生 氣 體 流 暴 動 則 同 樣 在 反 應 爐 下 部 周 壁 發 生 附 著 有 粒 意 事 '1 項 ! 子 之 現 象 或 因 未 反 應 氣 體 之 反 愿 而 析 出 有 薄 賴 成 分 卞 現 象 真 | 寫 裝 等 僅 其 發 生 問 題 之 反 懕 爐 部 域 y 變 化 亦 會 同 樣 發 生 維 護 本 頁 1 循 環 縮 短 等 之 不 良 情 況 〇 1 1 : 本 案 發 明 人 等 根 據 上 逑 研 究 成 杲 發 現 上 述 之 形 成 有 薄 1 1 層 之 晶 Η 基 板 之 品 質 降 低 反 應 爐 之 維 護 循 擐 之 縮 短 不 | · 1 訂 良 情 況 之 原 因 ί土 於 反 \jpft 愿 爐 内 氣 體 上 升 流 流 動 上 之 混 亂 之 I 事 實 又 發 現 除 了 消 除 或 閉 m 上 逑 發 生 氣 體 m -W 不 良 情 卜 ! 況 之 上 部 空 間 部 分 外 亦 設 法 在 反 廳 爐 -r- 个 同 徑 上 部 與 1 | 部 間 之 指 定 U CO? 亘 上 設 Cep 齒 面 狀 連 部 之 同 時 將 反 應 爐 1 線 之 上 部 直 徑 、 下 部 直 rrri 及 m 轉 基 板 保 捋 體 葺 徑 之 比 率 設 成 1 | 所 指 定 之 比 率 時 可 防 止 如 上 述 習 知 氣 相 薄 膜 形 成 裝 置 中 1 1 之 反 應 爐 壁 或 反 應 煻 下 部 A/— 轉 基 板 保 持 體 7卜 周 面 上 之 大 量 1 1 粒 子 之 附 著 現 象 及 薄 膜 成 分 之 析 出 琨 象 暨 晶 片 外 周 部 再 1 | 收 客 摻 雜 劑 現 象 因 而 可 防 止 晶 Η 基 板 品 fffv 貝 -V 降 低 之 事 1 I 實 J 於 是 完 成 本 驳 明 0 1 1 1 印 本 發 明 為 提 供 — 種 可 防 止 因 a夕 原 料 氣 體 之 均 核 之 I 1 生 成 而 產 生 之 h 子 對 反 ITftT 懕 爐 周 壁 之 附 著 琨 象 暨 m 膜 成 分 在 1 1 旋 轉 基 板 保 持 體 外 周 部 及 爐 内 周 壁 上 析 出 m 象 之 tr=r 相 Ϊ4 1 1 本紙乐尺度適州中囤國家標芈（CNS ) A4規格（2丨OX 297公釐） -9 - 408372 a? B7 五、發明説明（7 ) 膜成長裝置，同時提烘一種可使少具缺陷之高品質均勻薄 膜在氣相下成長於晶片基板上方法。 依照本發明，提供一種高速旋轉氣相薄膜彤成裝置，其 在中空之反應爐之頂部具有複數之反應氣體供給口，在底 部具有排氣口 ，在内部具有晶片基板載置用之旋轉基板保 持體，K及在内部之上部具餚穿設有複數孔之整流板，Μ 反應氣體供給於内部而在旋轉基板保持體上之晶片基板表 面進行薄膜之氣相成長之氣相薄膜骸成裝置中有下述特徵 :上述反應爐之中空内部被區分為具有同一中心軸及不同 之相當內徑之圓茼狀之上部及下部，上部之相當内徑小於 下部之相當內徑之同時，上部下端與下部上端藉連結部連 接而使中空内部連續不斷，並且連结部下端（下部上端）被 配設於與上逑旋轉基板保持體上所載置之上述晶Η基板之 表面保持一指定高低差之位置上。 在上述本發明之高速旋轉氣相薄膜形成裝置中，較佳的 是*反應爐之中空内部之水平斷面呈圓形，上述旋轉基扳 保持體圼外徑D s )之圓形，反應爐之上部内徑（D i)為該 外徑（D s )之9 0〜1 1 0《且反應爐之下部内徑（D 2 )為該外徑( D s )之1 2 5 I以上*上述連结部被設定以滿足下述條件A， 而反應爐下部上端與旋轉基板保持體上所載置之晶π基板 之表面之高低差為在該外徑（D s )之4 % Μ闪。 在此所諝之條件Α為如下：在通過反應爐上部及下部之 圓茼狀部中心軸之平面為基礎之斷面上，設上部內徑（D i ) 與下部内徑（D 2 )之差值之1 / 2為W時，無論在任選之任一斷 本紙張尺度適扣中囤囤家標隼（CNS ) Μ規格（210X2W公釐） 10 -I - - . 1 -.1 -I II 士-- I 1 ·Ϊ1 Κ ^ ---——- I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

408372 K ^沪部中夾^-^^1,"工消泠合作‘^卬^. 五、發明説明 ( 8 ) 1 1 面 亦 相 同 地 t 1 1 (1 >上部下端泣於自下部上端起1 /2W 〜W 之 範 圍 内 之 上 方 1 1 之 位 置 上 r—^ 请 先 1 1 (2 >連结部實質存在於下逑領域， 即由上部下端與下部 閲 讀 J I 背 ! 上 端 連 接 成 之 線 分 9 /«κλ lit 下 部 上 端 部 對 該 中 心 軸 垂 直 按 1/2¾ 面 之 I 注 J 往 爐 内 側 延 伸 之 線 分 1 有 Sfn 與 該 1 / 2 y m 分 連 接 具 有 半 意 事 I 項 I rrrj 1 / 2 y 之 往 上 部 下 端 方 向 之 1 / 4圓孤 Μ及該圓弧之另- 再 ! 端 與 上 部 下 端 連 接 成 之 線 分 所 圍 成 之 領 域 (圖10中之斜線 本 頁 裝 1 所 示 之 領 域 ) 並且Μ可形成實質隹 3爐內側凸出之形狀之 1 式 所 構 成 0 1 再 者 依 昭 本 發 明 提 供 —* 種 高 速 旋 轉 氣 相 薄 暖 形 成 方 法 1 ίτ 其 特 m 為 在 上 述 高 速 旋 轉 氣 相 薄 膜 形 成 装 置 中 在 定 1 m 轉 基 板 保 持 體 ttss. 之 •LA— m 轉 速 度 為 500r p m Μ 上 之 情 況 下 從 複 數 I 1 之 反 應 氣 體 供 給 D 供 給 由 薄 膜 形 成 用 之 原 科 Μ 體 與 載 體 m I I 體 所 稱 成 之 反 應 氣 體 以 使 通 過 整 流 板 之 孔 而 流 通 於 晶 Η 基 J 線 板 上 0 1 I 本 發 明 氣 相 m 膜 成 長 装 置 乃 構 成 如 上 所 述 者 其 對 於 1 習 知 氣 相 薄 膜 成 長 裝 置 ^7 沿 反 應 爐 壁 所 發 生 之 反 應 氣 體 飛 ! 揚 現 象 所 引 起 Μ 體 渦 流 .-^7 產 生 由 於 以 上 部 直 徑 小 於 下 1 | 部 直 徑 之 方 式 改 反 應 爐 —Ur 形 狀 而 消 除 產 生 m Wl 空 間 r 1 I 可 抑 制 該 m 流 -— 產 生 — 同 時 f 由 於 可 防 止 反 應 爐 上 部 之 氣 1 1 j 相 溫 度 之 上 升 t 可 抑 制 m 膜 肜 成 用 原 料 (如矽等） 氣 體 之 均 1 1 勻 核 -i-. 生 成 而 減 少 相 中 產 生 粒 子 1 1 因 此 可 防 止 下 述 情 事 ； 粒 子 附 著 於 反 jfSl fAL·'· 爐 壁 以 致 締 短 維 1 1 本紙張尺度適川'丨，國家標隼（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -1 1 - 408372 at B7 經"·部中央榀準工消怜合作.^卬纪 五、發明説明（ 9 ) 1 1 護 循 環 * f 因 粒 子 附 著 於 晶 片 而 產 生 之 晶 體 缺 陷 Μ 及 因 粒 子 1 1 附 著 於 曰 Η 而 發 生 晶 LJ 品 質 之 m 低 等 0 1 1 再 者 抑 制 氣 體 渦 流 之 產 生 係 藉 旋 轉 基 板 保 持 Bm m 上 所 載 請 先 1 ! 置 晶 LJ 正 上 -y τΓίν 體 流 在 其 晶 Η 中 心 注 外 周 部 之 閲 讀 背 & 之 1 與 晶 片 面 平 行 之 流 動 上 ~I- 个 受 到 妨 礙 之 下 均 等 流 動 之 方 法 1 ! 來 達 成 0 意 事 項 1 1 因 此 基 板 外 周 部 不 會 發 生 氣 相 中 之 摻 雜 劑 之 再 收 容 j 再 4 1 寫 裝 1 而 可 得 到 — 種 Μ 面 内 電 阻 值 分 布 均 匀 及 高 品 質 形 成 有 薄 層 本 頁 -i;r 晶 片 基 板 C? w« 1 [* 此 外 由 於 反 ttfg E 爐 上 部 之 细 小 化 得 Μ 較 少 之 載 體 氣 體 1 量 提 高 旋 轉 基 板 保 持 m 軸 向 之 氣 體 流 速 而 與 W 知 裝 mr I 相 1 ΐτ 較 可 減 少 載 體 氣 體 量 〇 1 再 者 由 於 亡rL πΧ 置 可 滿 足 指 定 條 件 連 结 部 kk 連 接 其 反 應 1 1 爐 之 小 ΓΎΤΨ 上 部 之 下 端 與 大 徑 下 部 之 上 端 可 使 氣 體 順 滑 流 1 1 動 並 且 由 5ι 逐 漸 增 加 直 徑 之 擴 旋 轉 基 板 保 持 體 上 方 1 線 所 產 生 從 中 心 往 外 周 -y 氣 體 流 被 整 m 可 抑 制 因 前 述 反 1 I 廳 爐 上 部 直 徑 小 於 下 部 直 徑 y 構 成 所 引 起 之 旋 m 基 板 保 持 I 1 題 外 周 測 擴 徑 之 下 部 内 所 士田 m 體 流 暴 動 0 1 I 藉 此 可 防 止 擴 徑 連 结 部 内 壁 或 反 m 爐 下 部 上 -W 粒 子 附 著 1 1 規 象 或 薄 膜 成 分 之 析 出 琨 象 0 1 I 再 者 由 於 反 應 爐 上 部 直 ·、 反 應 爐 下 部 直 徑 Λ a 旋 1 1 I 轉 基 板 (呆 持 體 直 ίΐ .七 比 率 被 設 成 所 指 定 之 比 率 t 可 防 止 反 1 1 應 爐 内 之 氣 體 產 生 上 升 流 因 而 可 減 少 粒 子 之 產 生 之 同 時 1 1 可 防 il; £τη 體 渦 流 或 氣 體 流 暴 動 y 發 生 $ 又 可 免 除 爐 壁 上 之 1 1 本紙张尺政適川中闼國家標华（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） -19- av 408372 B7 奸？沪部中央":埤而，，只二消贤合作打卬5ί 五、發明説明 ( 10 ) 1 1 附 著- 落 下 至旋 轉 基 板 保 持 Μ 上 之 晶 Η 基 板 上 之 情 事 ύ 1 1 此 外 由 於使 旋 轉 基 板 保 持 體 上 之 晶 Η 基 板 表 面 與 連 结 1 1 部 下 端 (反應爐下部之上端） 按 —- Μ 旋 轉 基 板 保 持 體 外 徑 為 請 1 先 1 基 準 -^r 指 定 比率 保 持 互 相 之 高 低 差 上 部 上 端 不 會 妨 礙 順 閱 讀 I 貪 滑 之 氣 體 流 動， 再 者 可 防 止 氣 體 產 生 上 升 流 而 可 防 止 面 之 1 注 J 氣 體 流 之 產生 或 氣 體 暴 動 之 發 生 G 意 事 I 項 | 因 此 可 得到 __. 種 形 成 有 未 具 晶 體 缺 陷 之 品 質 薄 膜 之 再 | 晶 Η 基 板 y 寫 本 裝 頁 1 再 本 發明 之 高 速 脲 轉 相 薄 膜 彤 成 方 法 係 使 用 上 述 1 之 装 置 之 同 時- 尤 其 可 在 控 制 旋 轉 基 板 保 持 體 之 旋 轉 速 度 1 | 之 下 將 反 應氣 體 流 K 層 m 均 勻 供 給 於 旋 轉 基 板 保 持 SB 體 上 1 ij 1 9 因 此 同 樣 可使 未 具 晶 饈 缺 陷 之 高 品 質 薄 膜 在 氣 相 下 形 成 於 晶 片 基 板 上。 1 ί 圖 式 之 藺 單說 明 ] 1 ! 圖 1展示本發明之高連旋轉氣相薄膜形成装置之反應爐 1 1 線 構 造 概 要 —* 例之 斷 面 說 明 m 〇 f _ 2為本發明f挹例1 中 之 反 應 爐 之 剩 體 流 動 解 析 结 果 之 1 1 氣 體 流 m 圖 0 1 I 圖 3為本發明比較例1中 之 反 應 爐 之 氣 體 動 解 析 结 果 之 I I 氣 體 流 線 圖 0 1 1 I 圖 4為本發明比較例2中 之 反 應 爐 之 氣 體 流 動 解 析 结 果 1 1 氣 am 體 流 線 圖 0 ! 1 圖 5展示習知之高速旋轉氣相薄膜肜成装置之反應爐構 1 | 造 概 要 一 例 之斷 面 說 明 圖 0 1 1 本紙張尺度適州家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ ΐ 3 _

^108372 A7 B7 五、發明説明（11 ) 圖6為使用習知反應爐之比較例3之氣體流動解析結果之 氣體流線圖。 圖7為使用習知反應爐且增加氣體流量之比較例4之氣體 流動解析結果之氣體流線圖。 圖S展示習知之具有不同内徑之上部及下部之反應爐構 造概要一例之斷面說明圖。 圖9為使用習知反應爐之比較例5之氣體流動解析結果之 本發明之連結部之構造及所存在之領域之斷面 說明圖。 【較佳具體例之细節說明】 K下根據圔式詳细說明本發明之一實施例。 但本發明並未受到下述實施例之限制。 圖1為本發明之氣相薄膜成畏装置一實施例之概賂斷面 說明圖。 在圖1中，反應爐10被區分為具有同一中心釉之圓筒狀 上部1與具有同一中心铀之圓茼狀下部2，上部1形成得比 下部2為细小。 易言之，上部内徑D >小於下部内徑D 2，即D i < D z。 再者，大徑之下部2之上端部U與小徑之上部1之下端部B 藉連结部1 9互相連接，Μ使反應爐之内部空間連_不斷> 雖然上、下部之直徑互相不同。 在此埸合，如 1中之二點鍵線（想像線）所示，亦可Μ 將小徑之上部1及連结部1 9當作襯壁予Μ設置於與習知之 本紙張尺度適州中阀國家標皁（CNS ：) Λ4規格（2)0X297公釐} i^i I - J- I : I J I f I 1^1 ----- I- n^— —^if ^ 一^ml ί I 1^1 nn rt. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -14 - 40fciim A7 B7 經济部中央"準而卩工消贽合作和卬％ 五、發明説明 ( 12 ) 1 1 具 有 同 一 直 徑 之上 、下 部 之 反 應爐一 樣 形 成 之 中 空 内 部 0 1 1 再 反 應 爐上 部1之側壁面通常伖與下部2之 側 壁 面 平 1 1 行 地 形 成 垂 直 狀， 且係 與 Μ 轉 基板保 持 體 頂 面 垂 直 者 0 上 請 先 I 1 部 下 端 B與下部上端ϋ之 連 结 部 19形成 凸 面 狀 Μ 將 反 應 爐 閲 % 1 背 1 • 上 部 1内周面域之氣體流順滑引導至下郁2 之 内 周 面 域 0 面 之 1 注 | 在 圖 1中 又在反應爐之大徑下部2 Μ 可 藉 旋 轉 軸 13 自 由 意 事 i 項 I 旋 轉 支 持 之 方 式配 設有 晶 片 基 板11載 置 用 之 旋 轉 基 板 保 持 再 1 寫 裝 1 體 12 在 其 下 方配 設有 加 熱 器 14 *用 Μ 加 熱 該 旋 轉 基 板 保 本 頁 持 體 12及 其 上 載置 之晶 片 基 板 1卜 •W 1 I e 旋 轉 基 板 保 持體 1 2M 其 頂 面 載置之 晶 片 基 板 i 1可 與 連 结 1 1 部 19下 端 保 持 一指 定高 低 差 (Η )之方式被配設於下方之位 ! 訂 置 上 ύ 1 在 旋 轉 軸 13 連接 有旋 轉 驅 動 用之馬 達 (未圖？K ) 此 等 Μ \ I 轉 插 械 被 隔 板 18包 圍， 因 而 被 保護以 對 抗 反 應 氣 體 等 〇 1 1 再 -+v W 在 反 懕爐 1 0底 部 配 設 ^f±L. .-L. 肖K木 反 應 氣 體 ^v«- W 之 排 氣 用 1 旅 之 複 數 排 氣 Ρ 15- 15 1 | 另 —. 方 面 在反 應爐 上 部 1之頂部配設有複數之反應氣 1 1 體 供 給 Ρ 16 Λ 16 - 供 給 t- 汉 應（用） 氣 體 例 如 単 矽 fee (S 1 ! Η 4 ) 二氯單矽烷（S i C 1 η ) 等 之原料 氣 體 a 氫 (H 2 ) 氨 1 1 氣 ί Η e ) 、 氨 trs (Ar ) 等之 載 體 氣 體。 1 | 反 應 爐 上 部 1之小徑D 1 下部2之大 徑 Dz 以 及 i.·— m 搏 基 板 1 1 I 保 持 體 12 之 直 徑D s最好能互相具有下逑之關ί系 1 1 (1 )D ^大於旋轉基板保特體1 2上載置Z晶Η 1 1之直徑 •J t 1 因 為 i 若 D , 小於 晶片 直 / tft i 從訄之 上 部 1内堃面脫落之 1 1 本紙張尺度適州屮國國家標率（CNS ) A4規格（210X 297公釐） —15- 408372 A7 B7 五、發明説明（l3 ) 粒子則容易附著於晶片基板上，其結果M L P D (晶片表面雷 射散亂體（包括粒子）計測之晶體缺陷增加。 又因為晶Η基板外周部之藉紅外線之非接觸式溫度測定 *通常在氣相薄膜成長步驟施行者，會發生困難。 (2)最好能具有D ! = ΰ · 9 D s〜1 . 1 D s ( D : / D s比為0 · 9〜 1 . 1 )且D 2 S 1 . 2 5 D s ( D E / D s比為1 , 2 5上）之比率關係。 在D ϊ / D s小於0 . 9之情況*雖然亦有其與連结部之高低 差Η之關係，但上部1之壁面總是過度接近被載置於旋轉基 板保持體1 2上之晶片基板1 1，致使從爐内壁面脫落之粒子 容易附著於晶片基板上。 因此，與上述D i小於晶片基板直徑之場合一樣 > 增加其 K L P D被測定之晶體缺陷，而降低彤成有薄膜之晶片基板 之品質。 另一方面，若D ^ / D s比大於1 . 1，則會發生氣體流之沿 著反應爐内壁注上方飛揚之現象，而產生氣體渦流等之不 良情況·（因此設定如上）。 再者，若D 2 / D s比小於1 . 2 5，則無法抑制其旋轉基板谣 持體1 2外剿之氣體流之暴動，因此使粒子附著於與旋轉基 板保持體1 2外側相對反應爐內壁上，或使未反應氣體進入 旋轉基板保持體1 2之下方而發生反應|使薄膜成分析出於 反應爐下部2之内壁上，（因此設定如上》。 (3丨又設定D 2 / D t比為1 , 2以上（D 2 / 1) t S ί . 2 ) * Μ使關於 D t及D 2之反應爐上、下部直徑差值之i / 2 ( ( D 2 - D i ) / 2丨即下 部2之内周壁與上部1 之內周壁之間隔距 本紙張尺度過( CNS ) ( 210X297^1 ) I1 β - ----Γ--.---裝---^---~丨訂—~-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 怒浐部中夾i;4'-^h工消於合作祕印ί:ί

五、發明説明（ 1A ) 1 1 離 W成為0 , 1 D i Μ 上 ύ 因 為 t 若 0 2 /D >比小於1 .2 即 、於 1 1 0 . ID 1 則#發生氣體流之沿反歷爐壁注上方飛揚之琨象 1 1 而 產 生 氣 體 渦 流 (因此） 由 反 應 爐 上 部 直 徑 之 细 小 化 來防 請 先 1 1 止 氣 體 m 揚 規 象 而 抑 0^.1] m 氣 體 渦 流 產 生 效 果 被 減 低 0 閱 讀 1 背 反 應 爐 之 連 結 部 i9係 以 下 述 方 式 被 配 置 在 通 過 反 應爐 面 之 1 注 i 上 部 及 下 部 之 圓 m ιΐ Μ m 部 中 心 铀 之 平 面 為 基 礎 之 斷 面 上 ，設 意 筆 1 項 I 上 部 内 徑 (D t )與 下 部 内 徑 (D Ζ ) 之 差 值 1 / 2為W時 無 論在 再 ! 裝 1 任 選 之 任 —1 斷 面 亦 可 使上部下端B位於自下部上端U起1/21ί 頁 -~w W之範圍内之上方之位置上 1 I Λ 若 此 距 離 小 於 1 / 2 y 則 由 於 後 述 之對Η之關係 阻礙從 1 旋 轉 基 板 保 持 體 1 2上排出 之 氣 體 之 流 動 而 成 為 亂 流 之原 1 ίτ 因 ΰ I 再 者 若 此 距 離 大 於 V 則由於連结部與保持體1 2外周 1 1 部 之 距 讁 相 對 增 加 導 致 連 結 部 正 下 方 部 分 彤 成 低 壓 領域· 1 1 > 產 生 一 種 與 保 持 體 1 2所排 岀 之 氣 體 流 對 抗 之 氣 體 流 -r-* ，m { 線 成 為 亂 流 之 原 因 〇 1 I 在 本 發 明 中 反 懕 爐 上 部 之 下 端 m 指 上 部 之 圓 Μ 狀 部终 1 之 部 分 即 連 结 部 正 要 開 始 擴 徑 之 部 分 而 言 〇 1 敗 > n\ 而 另 設 定 在 擴 徑 比 率 (擴徑量/高 度 )為低於約1 0 程 1 I 度 之 實 質 可 視 為 圓 茼 之 部 分 場 合 亦 包 括 該 部 分 ύ 1 I 又 同 樣 設 疋 反 應 爐 下 部 之 上 IS 亦 包 括 擴 徑 比 率 低 於约 I 1 I 1 0 $之部分 j 1 1 再 者 ， 連 結 部 係 實 質 存 在 於 下 述 領 域 即 由 上 部 下 端B 1 1 與 下 部 上 端 U連接成之線分 從下部上端部對該中心軸垂 1 I 本紙張尺度通/彳]中囤國家檑率（CNS ) Λ4規格{ 210X297公釐） _ ι ?— 408372 A7 B7 ^決部中央i!;^r^u-T'-;7i贽合作7<卬$,i 五、發明説明 ( 15 ) 1 1 直 按 1 / 2W往 爐 内 側 延 ί申 之 線 分 有 — 端 與 該1 / 2W線 分連 接 ] 1 —^Ύ 具 有 半 徑 1/ 2W之 往 上 部 下 端 方 向 之 1/ 4B S弧 Μ及該圓 1 1 强 之 另 — 端 與 上 部 下 端 連 接 成 之 線 分 所 圍 成之 領域 (圖1 0 請 先 1 ! 中 之 斜 線 所 示 之 領 域 ) 並且係Μ可肜成實質向爐内側凸 閱 讀 1 背 出 之 形 狀 之 方 式 所 構 成 0 面 之 1 注 I 圖 10 (a )之斜線部展示本發明之連结部存在之領域 意 華 1 I 再 者 圖 10 (b ) ^ -( e ) 展 示 連 结 部 之 具 體 例0 再 填 1 寫 裝 1 若 連 结 部 之 形 狀 不 在 此 範 圍 内 則 皆 會 產生 圼低 壓之 部 本 頁 分 而 產 生 亂 流 〇 [ (， 尤 其 從 圓 弧 部 下 側 及 從 下 部 上 端 郤 往 爐 內側 延伸 之線 分 1 1 之 下 惻 脫 離 該 範 PH1 圍 時 由 於 對 Η之關係 胆礙從旋轉體排 | ·_ 1 η 出 之 氣 體 之 流 動 因 此 不 合 適 0 ”連结部1 9實質在此範圍 1 内 ”意指在上部下端近旁或下部上端近旁稍徽脫離此領域 f I 之 程 度 (低於各連結部長度之51) — 情 況 主要 除去 連结 部 1 I 兩 端 各 5¾ 後 中 央 部 9 0 Si進入此範圍肉時至少可得到本發 1 線 明 效 果 -ir 事 實 已 被 確 認 即 在 可 得 到 本 發明 之效 果之 範 I 1 F=ftt 圍 內 時 ”實質在此範圍内" 0 1 再 -Θ ”霣質凸出” 意 指 至 少 包 含 上 部 下 端之 連结 部大 部 1 1 分 呈 向 爐 内 凸 出 之 形 狀 而 言 在 進 —- 步 之 整流 效果 為目 的 1 l 下 僅 將 與 連 结 部 下 部 上 ϊ4ί 連 接 之 部 分近 旁予 Μ設 成 1 Ι 凹 部 亦 在 本 發 明 之 範 圍 内 ϋ 1 1 1 茌 此 場 合 僅 該 凹 部 部 分 不 在 上 述 領 域 亦可 0 1 1 再 者 旋 轉 基 板 保 持 體 1 2 之 頂 面 Μ 其 上所 «置 之晶 Η 1 1 基 板 11 之 表 面 可 位 於 反 g/jg 愿 爐 下 部 上 端 U之下方且可與上端li 1 1 本紙張尺度適/«中阀囤家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） _ ] g 一 408372 A7 B7 秒浐部中夾^埤^^^工消抡合作社卬來 五、發明説明 { 16 ) 1 1 保 持 所 指 疋 之 高低差 Η之方式被配置者 > 1 1 此 高 低 差 Η最好能為保捋體1 2之直徑（D s )之 内 即 t 1 0 . 04D s Μ内之距離* 請 I 先 1 在 晶 Η 基 板 1 1之頂 面 U 於上端 ϋ之上方之場合 則阻礙 閱 讀 1 背 從 保 持 體 1 2 之 表面所 排 出 之氣體 之 流動 因此 不 合 適 0 面 之 i 再 者 苕 rS 低差Η超過0 .04D s 則造 成 連结 部 與 保 持 體 意 事 1 項 ! 12外 周 部 之 距 離相對 增 加 ，導致 連 結部 正 下方 部 分 形 成 低 再 填 1 壓 領 域 產 生 一種與 保 持 體12所 排 出之 氣 體流 對 抗 氣 體 % 本 頁 裝 1 流 而 成 為 亂 流之原 因 0 1 再 者 Η之下限保設定為大於被供給於旋轉基板保持體 1 ! 1 12上 部 之 氣 體 流之過 渡 層 厚度（Τ) 該過渡層為節圖1中 之 1 1 1 IT 箭 頭 所 示 通 過整流 板 1 7供給之 原 料氣 體 等之 氣 體 流 在 旋 I 轉 基 板 保 持 體 12上之 具 有 從中心 往 外周 邊 部方 向 之 向 量 之 ! I 氣 體 層 〇 1 I 若 此 商 低 差 Η小於過渡層厚度Τ 旋轉 -fc*1 板保 持 體 12上 1 ! 線 從 晶 片 基 板 11 之中心 注 外 周部之 氣 體流 則 被反 rzte 懕 爐 上 部 1 i 之 下 Λ-m m Β阻礙 而發生沿著反愿爐内壁往上方飛揚之現象 1 t 助 長 氣 體 渦 流之產 生 因此連 结 部丨9或 反應 爐 下 部 Λ -Λ, c 1 内 壁 上 之 析 出物量 為 大量。 1 | 上 述 旋 轉 基板保 持 體 1 2上（即晶Η基板1 1上） 之 er^t Μ 體 流 1 1 I 之 過 渡 層 厚 度 Τ在習用之- -般反應’爐之情況主要依反應爐 1 1 内 之 氣 氛 氣 體 之種類 * 反 應爐内 壓 力， Η 及旋 轉 基 板 保 持 1 i 體 之 轉 數 而 發 生變化 > 而 可由下 式 (1 )翼出來 Ί 1 1 下 式 (1 )f 电在流體力學上一般所示者 ： 1 1 本紙張尺度適川中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -1 9 - 408372 A7 B7 好浐部中央^^^力-"消抡合作^印繁 五、發明説明（I7 ) 1 1 Τ =3 .22( V / ω ) 1 / 2 (1 ) 1 1 (式中 ν表示反應爐内反應氣體之動粘性係數（ m m 2 / S ) 1 1 t ω 表 示 旋 轉 之 角 速 度 (Γ a d / S ) 請 先 閱 ik 背 I 1 茌 此 場 合 為 ω 採 取 氣 相 薄 膜 成 長 装 置 之 薄 m 形 成 操 作 1 (生產） 例如 中 在 之 原 最 料 小 值 ΜΜ 體 0 為 單 矽 烷 氣 體 ί 載 體 氣 體 為 氫 氣 且 旋 面 之 注 意 事 1 J 1 項 1 轉 基 板 保 持 體 之 轉 數 為 5 00〜2000 Γ Ρ “52 20 9 r a d / s )之場 再 1 合 過 渡層厚度Τ則成為約5 50 m m 0 % 本 頁 裝 1 從 而 較 佳 的 是 Μ 可 按 反 懕 爐 小 徑 上 部 1之下端B起算 、- 1 之 大於上述Τ值之高低差Η使旋轉基板保持體 之 頂 面 定 位 之 1 1 方 式 配 設 旋 轉 基 板 保 捋 體 0 1 _ 1 藉 此 晶 片 基 板 上 之 從 中 心 注 外 周 之 體 流 3&I, 動 變 得 很 顒 訂 1 滑 爐 内 壁 並 無 成 膜 (形成薄膜） 原 料 粒 子 之 附 著 現 象 再 f 1 者 所 得 到 之 形 成 有 薄 膜 卞 晶 片 其 晶 相 並 無 缺 ft/f m 而 形 成 均 1 i 勻 之 薄 膜 〇 線 如 上 所 述 本 發 明 之 氣 相 薄 膜 成 cr 置 除 了 使 其 反 iry 應 爐 1 成 為 — 種 被 區 分 為 上 _、 —τς* 部 Μ 不 同 徑 進 續 中 空 筒 體 並 1 1 且藉所指定之連祛哿連接不同 徑 之 上 Η 下 部 Μ 使 連 續 不 斷 之 1 1 外 得 Μ 與 前 述 之 習 知 氣 相 薄 膜 成 長 裝 置 之 同 徑 式 中 空 茼 1 I 體 所 構 成 之 反 maj m 爐 約 略 相 同 之 方 式 設 計 製 造 之 0 ! 1 再 者 使 用 本 發 明 之 氣 相 m 膜 成 長 裝 置 所 行 之 氣 相 成 1 1 1 方 法 亦 可 同 揉 施 行 之 〇 1 1 例 如 在 如 上 述 構 成 之 本 發 明 之 氣 相 薄 m 成 長 装 置 中 f 1 1 藉 連 接 於 排 氣 P 1 5 、 1 5之 排 氣 控 制 装 置 使 反 應爐1 0内 排 氣 1 1 -20 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 408372 A7 B7 五、發明説明（is ) *而將爐内壓力藉例如原料氣體、載體氣體等之反應氣體 予Μ調整為20〜50托（torr)。 另一方面，旋轉基板保持體12及其上載置之晶片基板11 藉馬達開動後之旋轉軸13之旋轉驅動而同時被旋轉。 再者，藉加熱器1 4將旋轉基板保持體1 2上之晶片基板Π 加熱至例如約q ο 〇〜12 ο ο υ之溫度，同時將原料氣體與載 體氣體所組成之反應氣體從複數之反應氣體供給口 1 6、1 6 在控制指定流量之下供給於反應爐1 0内。 從複數之反應氣體供給口 1 6、〗6供給於空間域S之氣體 流其蓮動量或壓力分布被均勻化，然後通過整流板1 7之孔 1 7 a *藉此使反應爐内之氣體流速分布均匀化後將氟體供 給於基板上，而使薄膜可在氣相下均匀成長於基板上。 【實施例】 Μ下根據實蔽例進一步詳细說明本發明。 但本發明並未受到下述實施例之限制。 [實施例1、比較例1〜2】 形成一種S吋Φ晶片基板處理用反應爐之氣相薄膜形成 裝置，在其中，以與上述圖1所示之反應爐相同之方式構 成有中空圓茼；反應爐上部内徑D i、下部内徑D 2 Μ及旋轉 基板保持髏直徑D s各具有如表1所示之涇；再者，連結部 下端與旋轉基板保捋體1 2頂面之高低差H被設計為如表1所 示之高度；連结部1 9被設計為具有如围1 0 ( e丨所示形狀之 圓弧狀暨如表1所示之曲率半徑「及寬度W。 使用如此形成之各氣相薄膜形成裝置，設定旋轉基板保 本紙張尺度適扪中阀國家標率（CNS ) Λ4規格（210'X297公釐） -2 1 ~- n τ^衣 I I I.~ 訂 I 11 ! ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經沪部中央i;'If/:J’u工消贽合作昶卬繁 A7 B7 五、發明説明（l9 ) 持體12之轉數為2000「pm，Μ可成為40托（T〇r「）之爐内壓 力之方式使3 0升/分鐘（標準狀態，Κ下皆同）之氫氣載體 氣體流通，而利用有限要素法來解析氣體流動狀態。 其解析结果乃以反應爐之半徑方尙之氣體流線圖各別示 於圖2〜圖4中。 由圖2〜4可知，在實蔽例1 (圖2 )之情況 > 旋轉基板保持 體1 2上方之氣體流約略被層流化*並無渦流產生於連结部 1 9之下方之部分。 在所設定之高低差Η上*比質施例1為大之比較例1 (圖3 ) 之情ί兄，有渦流產生於連結部之下方。在所設定之上部直 徑上*比實I®例1為小之比較例2 (圖4)之情況，亦有渦流 產生於連结部之下方。 然後在表1所示之條件下 > 將S i Η 4氣體（為原料氣體）按 流量0 . 3升/分鐘，以及一由Η 2氣體含有二硼烷（Β 2 Η Β) 〇 . 1 ρ ρ m為摻雜劑而成之氣體按流量0 . 1升/分鐘，與按照表1所 示之流量之Η z氣體（為載體氣體）一起供給K施行摻雜有B 2 Η E之矽薄膜在旋轉基板保持體1 2所載置8时Φ晶片基板上 之氣相成長。 在形成氣相成長薄膜浚，以目視觀察其所用之氣相薄膜 成長装置在連結部及反應爐下部內周堅上附著有粒子之倩 肜。 再者*關於所得到之形成有薄膜之晶Η基板面之晶相性 狀，使用” Τ Ε Κ Κ 0厂公司所製之” S U R F S C A Ν 6 2 0 0 ” Η計測0 . 1 3 Γ) w in以上之L P D (晶Η表面雷射散亂體）之數目，而測定每一 本紙張尺度適家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐) _ 2 2 - ----;--.---裝-----^—訂--------旅 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（20 ) 408372 A7 B7 經潢部中央標卑局只-τ·;ίί贽合什"'.w 晶片之LPD個數。 再者，用一紅外干渉膜厚計來測定所形成薄膜之膜厚， K求iil其最大厚度（F 幻及最小厚度（)，而為薄膜厚 度之均勻性算出ί (F減X - ) / + ) } X 1 00。 此外，用C - V法來測定所得到之形成有薄膜之晶片基板 之電阻值，以求出其最大值（Rwx)及最小值（1? ，而為 收容接雜劑後之電姐值之均匀性算出{ ( R mm -R mm ) M Rmx + RfrirA))x 100° 此等结果一併示於表1中。 由此等結果亦可得知，使用實施例1之反應爐所形成之 晶片基板上之薄膜為具有均勻之膜厚且在面内電阻等之特 性上顯示均質性之薄膜。 【比較例3〜4】 使用與圖5所示之装置約略一樣構成之習知反應爐，K 與實施例1相同之方式使載體氣體之氫氣流通而同樣解析 氣體流動狀態（比較例3)。 其結果乃K解析所得之反懕爐之半徑方昀之氣體流線圖 示於圖6中。 在圖6之情況，旋轉基板保持體5 2上方之氣體流之層流 狀態亦發生混亂，而有大渦流產生於外側上部。 再者，除了在同一條件之反應爐内增加氫氣流量為200 升/分鐘外，皆與比較例3 —樣豳行操作而解析氣體流動狀 態（比較例4)。 其结果乃以解析所得之反應爐之半徑方向之氣體流線圖 示於圖7中。 在圖7之情況，旋轉基板保持體5 2上方之氣體流形成層 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 τ· 、ν5 本紙張尺度適川中國闽家標苹（ΓΝ5 ) Λ4規格（210 X29"/公漦〉 23 408372 A7 B7 經"_部中央if-4,'/;Jh-T··消贽合作.7-1卬 y 五、發明説明 ( 21 ) 1 1 流 狀 態 1 而 外 脚 上 部之 大 m 流亦 消 失。 1 1 關 於 比 較 例 3及4 ，亦 與 實 施例 1- -樣施行薄膜 之 氣 相 成 1 1 長 而 關 於 其 m 之 特性 施 行 撿驗 ύ 請 it 1 | 閱 I 其 結 果 一 併 示 於 表1中& 、 讀 J 背 [ 比 較 例 5】 EJ 之 1 注 | 使 用 — 種 如 圔 8中以概路斷面說明圖所示之氣 相 薄 膜 成 意 事 '! 項 1 長 裝 置 之 反 應 爐 80 ，由 縮 小 上部 内 徑而造成 上 下部不同 再 1 寫 裝 1 徑 者 Μ 與 實 施 洌 1相同之方式施行氣體流之解 析 〇 本 頁 圈 8之反應爐80雖然上 下部内徑不同（如 小徑上部1 •及 1 大 徑 下 部 V 所 示 ) 但上部下端與下部上端在未 保 持 局 低 1 I 差 之 下 被 設 在 約 略 相同 水 平 面之 位 置上且係 藉約略水平之 1 訂 平 面 狀 連 结 部 89 連 接者 此 外均 以 與霣施例 ί之 Μ 相 薄 膜 1 t 成 長 裝 置 反 應 爐 相同 之 方 式所 構 成。 1 1 關 於 其 與 隱 1所示之裝置相同之擀件，各Μ相 同 之 m 號 1 1 或 •rA- 付 號 指 示 __. 位 數 0 1 線 反 應 爐 80 中 之 反 應爐 上 部 內徑 D 1 •、下部内 徑D 2 Μ及旋轉 f I 基 板 保 持 體 直 徑 D s 均示表1 中 〇 1 % 1 對 此 反 應 爐 80内 ，與 實 施 例1 一 -樣使氫氣流通 而 解 析 氣 1 I 3M m 流 動 狀 態 0 ! 1 其 结 果 乃 以 解 析 所得 反 應渡 之 半徑方向 之氣體流線圖 I I 示 於 圖 9中 i 1 I 在 圓 9之情況 旋轉基板保持體5 2上方之氣體 流 層 流 1 1 狀 態 亦 發 生 混 亂 而有 大 渦 流產 生 於夕卜側上 部 1 1 關 於 比 較 例 5 |亦與質施例1 一 樣 葩行薄膜 之氣招成長， ί 1 本紙張尺疫適州中國國家標率（CNS ) /^規格（210 X 297公釐） _ 2 4 - 408372 A7 B7 五、發明说明（22 ) 經沪-部中央；έ^-^J打工消贽合作朽卬製 而關於其膜之特性施行檢驗 其结果一併示於表1中。 【表1】 實施例 比較例 1 1 2 3 4 5 Di (mm) 260 260 237 337 337 237 装 d2 (mm) 337 337 337 337 337 337 置 Ds (mm) 260 260 260 260 260 260 條 H (mm) 5‘ 0 25. 5 5. 0 一 — 5. 0 件 Γ (mm) 38. 5 38. 5 50. 0 — 一 — W (mm) 38. 5 38. 5 50. 0 一 — 38. 5 氣體 溫度 (°C) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 流通 屋力 (托） 40 40 40 40 30 40 條件 氫氣流量（升/分鐘） 30 30 30 30 200 30 膜厚均勻性 0. 85 1. 03 3,26 8.71 0. 98 24. 98 結 電限值均勻性 4. 30 5. 61 6. 39 31. 15 8. 33 41.16 LPD(>0. 135μηι) (個） 88 561 10128 33707 1087 220589 上部之粒子析出量 少 多 多 一 — 多 果 「連结部之粒子析出量 少 少 少 多 多 少 下部之粒子析出量 無 無 少 多 少 多 氟 體流線囷 囷2 圖3 囷4 囷6 圖7 囷9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -華. -L.」 •了 Γ ί 由上述莨施例及比較例可清楚得知，將反應爐内在形成 小徑上部之下予以二區分為不同徑之上、下部且設置上部 _部與下部端部之高低差而藉所指定之連結卽予以連接時 *旋轉基板保持體上方之氣體流則#在未增加氣體流速或 準 I標 (家 " 國 b— 聊 i度 尺 張 紙 本 I釐 公 97 2 5 2 五、發明説明（23 408372 A7B7 轉 旋 之 爐 應 反 式 徑 同 知 習 於 生 產 如 /|\ ο 流 化渦 流 使 層其 被 ， 下知 之 得 量亦 流 0 流 渦 使 可 者 時 部率 上比 側 之 外定 體 指 持所 保成 板設 基等 率 比 度 長 之 咅 下 Λ上 將 且 失 消 之狀上 部流板 上層基 從 Μ 片 ， 下 晶 況之之 情動置 之暴載 爐或所 應流 其 反亂在 之生而 例發 ， 施不上 實在體 明可持 發流保 本體板 在氣基 , 之 轉 知給旋 可 供至 此板下 因 流 流 整態 之 狀 形 面 曲 藉 於 由 。 置 膜装 薄 成 之 形 質 ® 均薄 性相 特氣 內轉 面 旋 且速 勻 高 均 之 厚明 膜發 成本 形 接保板 貫板基 連基轉 相轉旋 互 旋 生 部 於 發 下 給 不 與供在 部 下 之 上 態 使 之 狀後 徑 流然 內層 -同定上 不安面 之在板 爐流基 應體片 反 氣 晶 成應之 構没置 使將載 部可所 结，體 連讀持 滑 ..頃 下 之 動 33 暴 或 亂 混 等 流 齒 之 側 面 。 周出 外流 在 口 之氣 流 排 向從 徑 而 體 ’ 持通 保流 下不 之 ’ 量 内 流 圍 體範 氣 之 加壓 增 内 不爐 在 之 可 制 , 控 此可 因度 精 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本莧) -裝- 射浐部中^私4'-^.^?工消扮合作 態 膜 狀薄 動 之 流 質 Ζ 均 利性 順特 勻 内 均 面 且 且 滑¾ 圓均 琨較 簧 厚 下膜 好 之 成 良亂形 Κ 混下 且之本 量體成 流氣低 少應在 較反可 Μ 生而 線 本紙張尺度適中阀國家標率（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 26

Claims (1)

1. 408372 經濟部中央榡隼局員工消费合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 1. —種高速旋轉氣相薄膜形成裝置，其在中空之反應爐 之頂部具有禝數之反應氣體供給口，在底部具有排氣口， 在内部具有晶片基板載置用之旋轉基板保持體，以及在内 部之上部具備穿設有複數孔之整流板，以反應氣體供給於 内部而在旋轉基板保持體上之晶片基板表面進行薄膜之氣 相成長之氣相薄膜胗成裝置中有下述特徴·· 該反應爐之中空内部被區分為具有同一中心軸及不同之 相當内徑之圓筒狀之上部及下部，上部之相當内徑小於下 部之相當内徑之同時，上部下端與下部上端藉連結部連接 而使中空内部連續不斷，並且連结部下端被配設於與該旋 轉基板保持體上所載置之該晶片基板之表面保持一指定高 低差之位置上者。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該反應爐之中空 内部之水平斷面圼圓形，該旋轉基板保持體圼外徑（Ds ) 之圓形，該反應爐之上部内徑（Dd為該外徑（Ds >之90〜 110¾，且該反應癍之下部內徑（D2)為該外徑（Ds )之125¾ 以上，該連結部被設定以滿足下述條件A，而該反懕燫下 部上端與該旋轉基板保持體上所載該晶Η基板之表面 之高低差為在該外徑（Ds )之4¾以 條件A為：在通過反應爐上部及 之平面為基礎之斷面上，設上部内D ,)與下部内徑（D 2) 之差值之1/2為W時‘，1S論在任選之任一斷面亦相同地， (1)上部下端位於自下部上端起1/2W〜W之範圍内之上方 之位置上， ----..--- 政------1Τ--^-----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210Χ297公釐） 1 六、申請專利範圍 408372 A8 B8 C8 D8 部 下 與 端 下 上 由 即 域 領 述 下 於 在 存 質 實 β. 1£π 結· It 埋 2Ϊ半 1/有 按具 直之 垂接 軸連 心分 中線 Η 該 2 對 1 部該 端與 上端 部 一 下有 從， ’ 分 分線 線之 之伸 成延 接側 連内 端爐 上往 域者 領成 之構 成所 圍式 1/所方 之分之 向線狀 方之形 端成之 下接出 部連凸 上端側 注下內 之部爐 2W上向 1/與質 徑端實 弧 9 另 之 弧 圓 該 及Μ 成 形 可 以 且 並 條下 該與 在端 部下 結部 連上 該之 中部 其内 , 空 置中 装爐 之 應 項反 2接。 Μ Ϊ # 圍“狀0^0 Λ‘ 5面 ® 請ITS凸 趣 申 之 之 如 h 端 ♦ 中 ， 3 A 上 件 部 斷 該 之 部 结 連 該 中 其1/ ， 之 置徑 裝半 之率 項曲 13為 第 W 圍M 範種 利一 專成 請形 申為 如狀 4.肜 面 者 形 之 弧 圓 (請先閲讀背&之注意事項再填寫本页) .裝· 成者 狀 形 之 線 直 之 端 上 部 下 該 與 端 下 KM- 0 第上 圍該 範 即 利端 專兩 請接 申連 如種 形 為 吠 形 面 斷 該 中 其 置 装 之 項 膜 薄 ’相 法 ^氣 方 _ 英轉 旋 形 膜速 i 高 薄 - ΓΤΠ 之 相 項 氣15 轉第 旋圍 速範 高利 種專 一 請 6Φ 如 為 徵 持 J3J 其 用 使 在 下 之 置 装 成 訂 旅 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 K 氣 藉料 , 原 上 之 M用 m K P 成 or形 50膜 為薄 度由 速給 轉供 旋口 之給 體供 持體 保氣 板應 基反 轉之 旋數 該複 定等 設該 流 而 孔 之 板 流 整 過 通 使M 體 氣 懕 反 之 〇 成者 構上 所板 體基 氣片 體 晶 載該 與於 體通 本紙張尺度逍用中國國家梯率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 2