(57)【要約】【課題】  本発明は、ウエハー面内の膜厚分布あるいは各ウエハー間の膜厚をより均一に原子層レベルの成膜をより安定的に形成でき、さらに、ガス流の乱れがあっても均一な膜厚分布の成膜を可能にする有機金属気相成長装置を提供するものである。【解決手段】  本発明の有機金属気相成長装置１は、反応容器２内に半導体ウエハー９を保持するサセプタ３と、導入ガスを整流させて半導体ウエハー９の表面に流すための整流手段８とが配置され、整流手段８が固定され、サセプタ３が回転可能とされて成ることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内に半導体ウエハーを保持するサセプタと、
導入ガスを整流させて半導体ウエハー表面に流すための整流手段とが配置され、
前記整流手段が固定され、前記サセプタが回転可能とされて成る
ことを特徴とする有機金属気相成長装置。
【請求項２】
前記サセプタが前記整流手段を中心に回転するように配置されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の有機金属気相成長装置。
【請求項３】
前記整流手段が固定軸に着脱自在に取り付けられ、
前記サセプタが前記固定軸を中心に回転する回転軸套に着脱自在に取り付けられて成る
ことを特徴とする請求項１記載の有機金属気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属気相成長法を用いて、原子レベルでの成膜を均一に堆積する有機金属気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機金属気相成長装置（以下、ＭＯＣＶＤ装置と略する）は、例えば化合物半導体におる半導体レーザの製造に適用されており、エピタキシャル成長界面の原子層レベルでの成膜を均一にするためには必要な技術である。図４は、従来のプラネタリー型のＭＯＣＶＤ装置を示す。このＭＯＣＶＤ装置３０は、反応容器（チャンバー）３１内に回転軸３４に取り付けられ回転軸３４と一体に水平面内で回転するサセプタ３３と、サセプタ３３に等角間隔で保持される複数の半導体ウエハー３９上に均一に原料ガス５０を振り分ける整流盤３８とを備え、反応容器３１の外側上面に配置され反応容器３１内を所要の温度に加熱するヒータ３９を配置して構成される。半導体ウエハー３９は成膜すべき面を下向きにしてサセプタ３３に保持されるように配置される。整流盤３８は、緩やかな略逆円錐状をなし、サセプタ３３と一体に回転できるようにサセプタ３３の下面に固着される。反応容器３１の下部には、整流盤３８の頂部に対応する位置に原料ガス５０を供給するガス注入口４１が形成される。ガス排出口４２は、反応容器３１の周側部に形成される。
【０００３】
このＭＯＣＶＤ装置３０では、成膜時にサセプタ３３が回転軸３４と整流盤３８と一体になって駆動源からの回転力をもとに回転する。一方、反応容器３１のガス注入口４１より原料ガス５０が注入され、このガスが、整流盤３８に当たり、盤面に反って全周に振り分けられて各半導体ウエハー３９の表面に供給され、成膜を形成しつつ排出口４２へと流れていく。これによって、複数の半導体ウエハー３９の表面に一様に所要の半導体層が成膜される。
【０００４】
特許文献１には、プラネタリー型のＭＯＣＶＤ装置の回転軸に接続された大ディスクと別にサセプタが自転できるＭＯＣＶＤ装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１６８０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなプラネタリー型のＭＯＣＶＤ装置３０では、原子層レベルでの超薄膜の制御を要求されている。このような反応容器構造の場合、ガス注入口から流入されたガス５０を乱れなく各半導体ウエハー３９上に到達させるために、整流盤３８の形状、大きさなどを選択することで、成膜の膜厚等の均一性の向上を図ってきた。しかし、このプラネタリー型ＭＯＣＶＤ装置３０では、整流盤３８の表面にも生成物５２が付着する。生成物５２が局所的に付着した場合、整流盤３８とサセプタ３３が一体的同時に回転するため、ガス流５０ａ、５０ｂが生成物５２の影響を受け不均一となり、一部の半導体ウエハー３９の成膜を阻害することがある（図５参照）。さらに、ＭＯＣＶＤ装置３０では、定期的なメンテナンスが必要なために、反応容器３１内を取り外して洗浄、例えば酸などを用いて、不純物を除去したり、あるいは、反応容器３１内の各部品自体を交換する必要が生じる。このメンテナンス時に、反応容器３１内の各部品を回転軸３４に一定角度で取り付ける必要があるが、回転軸３４に対して正確に取り付けできず、また、長期使用による各θの軸ずれ、偏心を起こして、原料ガスのガス流５０ａ、５０ｂに悪影響を及ぼしてしまい、所要の成膜を阻害するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑み、ウエハー面内の膜厚分布あるいは各ウエハー間の膜厚をより均一に原子層レベルの成膜をより安定的に形成でき、さらに、ガス流の乱れがあっても均一な膜厚分布の成膜を可能にする有機金属気相成長装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有機金属気相成長装置は、反応容器内に半導体ウエハーを保持するサセプタと、導入ガスを整流させて半導体ウエハー表面に流すための整流手段とが配置され、前記整流手段が固定され、前記サセプタが回転可能とされて成ることを特徴とする。
【０００８】
本発明の有機金属気相成長装置は、サセプタが整流手段を中心に回転するように配置されることが好ましい。
本発明の有機金属気相成長装置では、整流手段を固定軸に着脱自在に取り付け、サセプタを上記固定軸中心に回転する回転軸套に着脱自在に取り付けて構成することが好ましい。
【０００９】
本発明の有機金属気相成長装置では、原料ガスが直接当たる整流手段を回転させず、サセプタのみを回転するので、ガス流の乱れがあっても、同じ条件で各ウエハー間あるいはウエハー面内にガス流が供給され、各ウエハー間あるいはウエハー面内の膜厚等の分布が向上する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の有機金属気相成長装置によれば、整流手段の表面状態（生成物の付着による表面状態）や、取り付け状態によるガス流の乱れに影響されず、膜厚等のウエハー面内分布、あるいは各ウエハー間の分布を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る有機金属気相成長装置の一実施の形態を示す断面図である。
本実施の形態に係る有機金属気相成長装置１は、前述と同様のプラネタリー型を成しており、反応容器２内に複数のウエハー、即ち半導体ウエハー９を等角間隔に保持するサセプタ３と、原料ガス２０のガス流を周囲に均一に振り分けるための整流手段である整流盤８とを配置し、反応容器２の外側上面に反応容器２内を所要の温度に加熱するためのヒータ１０を配置して構成される。半導体ウエハー９は、成膜すべき面を下向きにしてサセプタ３に保持される。整流盤８は例えば緩やかな略逆円錐状に形成される。反応容器２の下部には、整流盤８の頂部に対応する位置に原料ガス２０を供給するガス注入口１１が形成される。また、ガス排出口１２は、反応容器２の周側部に形成される。
【００１２】
そして、本実施の形態においては、特に、整流盤８を固定軸４に取り付け、整流盤８自体を回転させずに固定し、サセプタ３を固定軸４を中心に回転する回転軸套５に取り付け、サセプタ３のみを回転可能となるように配置して構成される。整流盤８は、固定軸４の下端に着脱自在に取り付けられる。サセプタ３は、回転軸套５の下端に着脱自在に取り付けられる。本例では整流盤８の裏面に形成した嵌合部７（図２Ｃ参照）が固定軸４の下端に嵌着離脱自在に取り付けされる。また、回転軸套５の下部に同心円状にギア６が一体に取り付けられ、サセプタ３の中心孔の内周面にギア６と嵌合する内周ギア１３が形成される。サセプタ３と回転軸套５は、互いにギア６及び内周ギア１３を噛み合わせて一体することで、回転軸套５とサセプタ３とが一体に回転されるようになされる。
【００１３】
本実施の形態では、図２に示すように反応容器２を取り外した状態でサセプタ３を回転軸蓋５に取り付け、整流盤８を回転軸４に取り付けることができる（図２Ａ参照）。また、サセプタ３を軸線方向に引き抜くことでギア６と内周ギア１３との噛み合わせを解除して回転軸套５から取り外し、整流盤８を軸線方向に引き抜くことで嵌合部７との嵌合を解除して回転軸４から取り外すことができる（図２Ｂの破線参照）。
【００１４】
次に、本実施の形態の有機金属気相成長装置１の動作を説明する。サセプタ３の下面保持部に等角間隔で半導体ウエハー９をその成膜面が下向きとなるように保持する。ヒータ１０により、反応容器２内を所要の温度に加熱した状態で、反応容器１０内にガス注入口１１より所要の原料ガス２０を供給する。整流盤８が固定された状態で、サセプタ３のみが回転軸套５と共に整流盤８を中心に所要の回転速度で回転する。即ち、回転軸套５からギア６及び内周ギア１３を介して動力が伝達され、サセプタ３が回転する。ガス注入口１１から供給された原料ガス２０は、整流盤８に当たり、その面に沿って周囲に均一に振り分けられ、各半導体ウエハー９の表面に供給され、ガス排出口１２を通じて排出される。これによって、半導体ウエハー表面に半導体膜が成膜される。
【００１５】
そして、この有機金属気相成長装置１においては、整流盤８の表面状態あるいは組み立ての際の軸ずれの影響にかかわらず、均一な膜厚で成膜が行われる。
【００１６】
図３は、整流盤８の中央から原料ガス２０を注入したとき、整流盤８に付着した生成物が半導体ウエハー９にどのように影響するかを示す説明図である。
図３Ａに示すように、例えば整流盤８上に局所的に付着した生成物１４によってガス流の流れ２０ｂが乱れて半導体ウエハー９ａに供給される。このとき、サセプタ３は自転しているので、生成物１４によるガス流２０ｂの乱れの影響は回転している各半導体ウエハー９ａ〜９ｈに均等に及ぼされる。即ち、図３Ｂに示すように、サセプタ３が右に回転したとき生成物１４による影響は次の半導体ウエハー９ｈへと移動し、さらに右へ回転すると図３Ｃに示すように、生成物１４によるガス流２０ｂの影響も半導体ウエハー９ｇへと移動する。
【００１７】
サセプタ３が自転しているので常に一定の割合でガスの流れの影響を均等に与えていることになり、反応容器２内の注入ガス１１の調整を行うことで、半導体ウエハー９の成膜の制御を整流盤８に付着した生成物１４の影響を受けず行うことができる。
【００１８】
本実施の形態に係る有機金属気相成長装置１によれば、このサセプタ３を取り外して洗浄した後、再度、サセプタ３を回転軸套５に取り付ける場合軸ずれをもってサセプタ３が取り付けられても、整流盤８が固定し、サセプタ３のみが自転しているので全ての半導体ウエハー９ａ〜９ｈに満遍なくガス流を流すことができる。したがって、注入ガス１１の調整を行うことで、半導体ウエハー面内、あるいは各半導体ウエハー間での膜厚分布を均一にして所要の成膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る有機金属気相成長装置の一実施の形態の構成図を示す。
【図２】Ａ  本発明に係る有機金属気相成長装置の要部を示す。            Ｂ  図２Ａの分解図を示す。            Ｃ  図２Ｂの上面図を示す。
【図３】Ａ〜Ｃ  本発明に係る有機金属気相成長装置を用いたときの注入ガスの流れを示す説明図を示す。
【図４】従来の有機金属気相成長装置の構成図を示す。
【図５】従来の有機金属気相成長装置を用いたときの注入ガスの流れを示す説明図を示す。
【符号の説明】
【００２０】
１・・有機金属気相成長装置、２・・反応容器、３・・サセプタ、４・・固定軸、５・・回転軸套、６・・ギア、７・・嵌合部、８・・整流盤、９・・半導体ウエハー、１０・・ヒータ、１１・・ガス注入口、１２・・ガス排出口、１３・・内周ギア、２０・・原料ガス、３０・・有機金属気相成長装置、３１・・反応容器、３３・・サセプタ、３４・・回転軸、３８・・整流盤、３９・・半導体ウエハー、４０・・ヒータ、４１・・ガス注入口、４２・・排出口、５０・・原料ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005223211.tif 000006
【図５】
2005223211.tif 000007