(57)【要約】【課題】現状を超えて成膜基板を高速に回転しても、原料ガスの流れに乱流が発生することを抑制することが可能な回転式成膜装置を提供する。【解決手段】回転式成膜装置１は、上面２０Ｔに、成膜基板Ｗが載置される基板載置部２１Ｗを含む、成膜基板Ｗよりも径の大きいサセプタ２１を有する回転体２０を備えた反応容器１０と、回転体２０に回転動力を供給する回転動力供給機構２３と、  サセプタ２１の上方からサセプタ２１に載置された成膜基板Ｗに対して原料ガスＧを供給する原料ガス供給機構とを備えている。サセプタ２１において基板載置部２１Ｗの外部領域の少なくとも一部はカバー部材３０で覆われている。【選択図】図１Ｂ
2013062376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に、成膜基板が載置される基板載置部を含む、前記成膜基板よりも径の大きいサセプタを有する回転体を備えた反応容器と、
前記回転体に回転動力を供給する回転動力供給機構と、
前記サセプタの上方から前記サセプタに載置された前記成膜基板に対して原料ガスを供給する原料ガス供給機構とを備えた回転式成膜装置であって、
前記サセプタにおいて前記基板載置部の外部領域の少なくとも一部がカバー部材で覆われた回転式成膜装置。
【請求項２】
前記サセプタの外周部が前記カバー部材で覆われた請求項１に記載の回転式成膜装置。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記サセプタ上から前記回転体の側面上に跨って形成された請求項２に記載の回転式成膜装置。
【請求項４】
前記反応容器において前記原料ガスが導入されるガス導入口の径をｄ１、
前記成膜基板の径をｄ２、
前記サセプタの前記カバー部材で覆われていない領域の径をｄ３としたとき、
ｄ１≧ｄ２、かつ、ｄ３≧ｄ２である請求項２又は３に記載の回転式成膜装置。
【請求項５】
前記カバー部材は回転不能な部材である請求項１〜４のいずれかに記載の回転式成膜装置。
【請求項６】
前記カバー部材は回転可能な部材であり、前記回転体と同一方向に当該回転体より遅い回転速度で回転されるものである請求項１〜５のいずれかに記載の回転式成膜装置。
【請求項７】
前記カバー部材が開口部を有する請求項１〜６のいずれかに記載の回転式成膜装置。
【請求項８】
前記回転体の内部にヒータが収容された請求項１〜７のいずれかに記載の回転式成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ等の成膜基板上にシリコンなどを気相成長する成膜装置として、基板を回転させながら成膜を行う回転式成膜装置がある。
【０００３】
図面を参照して、従来の回転式成膜装置の構成について説明する。図３Ａは従来の回転式成膜装置において、回転体上に成膜基板を載置した状態の上面図である。図３Ｂは従来の回転式成膜装置の要部断面図である。
図面上は、適宜実際のものとは異ならせて簡略化してある。
【０００４】
従来の回転式成膜装置１０１は、原料ガスＧが導入されるガス導入口１１０Ｇを有する反応容器１１０を備えている。反応容器１１０内には、上面１２０Ｔに、ウェーハ等の成膜基板Ｗが載置される基板載置部１２１Ｗを含む、成膜基板Ｗよりも径の大きいサセプタ１２１を有する回転体１２０が備えられている。
回転体１２０は回転体支持部１２２により支持されている。回転体支持部１２２はモータ等の回転体１２０に回転動力を供給する回転動力供給機構１２３により回転可能とされている。回転体１２０の側面１２０Ｓは、固定のカバー部材１３０で覆われている。
【０００５】
回転体１２０の内部には、成膜時に成膜基板Ｗを所定の温度に加熱するためのヒータ１４０が収容されている。
【０００６】
従来の回転式成膜装置においては、通常３００〜９００ｒｐｍ程度の回転数で成膜基板Ｗを高速回転させることによって、原料ガスＧの流れが層流となり、基板面内のガス濃度が均一となる。このことによって成長速度が基板面内で均一となり、安定した品質で成膜を実施できる。
【０００７】
基板回転数が高くなる程、濃度境界層が薄くなり、成長速度が向上して、生産性が向上する。低コスト化のためには成膜基板Ｗを現状より高速に回転させたいが、現状（通常９００ｒｐｍ以下）を超えて基板回転数を上げると（例えば９００〜５０００ｒｐｍ）、図３Ｂに原料ガスＧの流れを模式的に示すように、特にサセプタの外周部上の成膜ガスＧの流れが乱流になりやすく、成膜基板Ｗ上まで乱流の影響を受けて、膜厚等の面内均一性が低下する恐れがある。そのため、９００ｒｐｍ超の回転数に上げることが難しいのが現状である。
【０００８】
サセプタ１２１上に成膜基板Ｗを載置するため、通常、成膜基板Ｗの径ｄ２よりもサセプタ１２１の径ｄ４が大きく設計される（ｄ４≧ｄ２）。
図３Ｂに示したサセプタ１２１上に載置された成膜基板Ｗに対して上方から原料ガスＧを供給する方式では、成膜基板Ｗの加熱は下方から行う必要があり、比較的大きな径のヒータ１４０を必要とする。ヒータ１４０は回転体１２０の内部に収容され、かつ、回転体１２０と離間配置される必要がある。そのため、図３Ｂに示した回転体１２０にヒータ１４０が収容された構造では、ヒータ１４０を収容可能とするために、回転体１２０にヒータ１４０が収容されない構造に比して、回転体１２０の径、すなわちサセプタ１２１の径ｄ４が大きくなる。
サセプタ１２１の径ｄ４が大きい程、回転数を上げた時に乱流が起きやすくなる。
【０００９】
図３Ａは、サセプタ１２１上における原料ガスＧの径方向の速度分布を模式的に示している。矢印ｖが速度の大きさを模式的に示している。
サセプタ１２１上においては、サセプタ１２１の回転に追随して、原料ガスＧが回転移動する。このとき、サセプタ１２１上においては、中心側から外周側に向けて、原料ガスＧの移動速度は大きくなる。したがって、サセプタ１２１の径ｄ４が大きくなる程、サセプタ１２１の外周部上の原料ガスＧの移動速度が増し、この部分での乱流が生じやすくなる。また、サセプタ１２１の径ｄ４が大きくなる程、サセプタ１２１と反応容器１１０の肩部（サセプタ１２１の外周部の近傍部分）１１０Ｘとの間の速度差が大きくなり、乱流が生じやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2000-306896号公報
【特許文献２】特開2000-114184号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１には、サセプタ（３７）の側方にヒータ（３８）が配され、サセプタ（３７）の径が成膜基板（５０）の径より小さいオゾンアッシング装置（３０）が記載されている（図１）。
かかる構成では、サセプタの径が成膜基板の径よりも小さいため、高速回転を実施しても、サセプタ外周部における乱流の発生は起こりにくい。
しかしながら、ヒータが回転体の側方に位置されるため、基板の加熱温度にムラが生じやすい。
【００１２】
特許文献２には、サセプタ保持台（１３）の少なくとも一部を球面もしくは円錐形状に形成した気相成長装置が開示されている（請求項２、図１、図２）。
かかる構成では、サセプタの実質的な径を小さくして、サセプタ外周部における乱流の発生を抑制することができる。
しかしながら、サセプタの外周部が露出しているので、現状を超えて高速回転した場合には乱流を効果的に抑制するには限界がある。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、現状を超えて成膜基板を高速に回転しても、原料ガスの流れに乱流が発生することを抑制することが可能な回転式成膜装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の回転式成膜装置は、
上面に、成膜基板が載置される基板載置部を含む、前記成膜基板よりも径の大きいサセプタを有する回転体を備えた反応容器と、
前記回転体に回転動力を供給する回転動力供給機構と、
前記サセプタの上方から前記サセプタに載置された前記成膜基板に対して原料ガスを供給する原料ガス供給機構とを備えた回転式成膜装置であって、
前記サセプタにおいて前記基板載置部の外部領域の少なくとも一部がカバー部材で覆われたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、現状を超えて成膜基板を高速に回転しても、原料ガスの流れに乱流が発生することを抑制することが可能な回転式成膜装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明に係る一実施形態の回転式成膜装置において、回転体上に成膜基板を載置した状態の上面図である。
【図１Ｂ】本発明に係る一実施形態の回転式成膜装置の要部断面図である。
【図２Ａ】設計変更例を示す図である。
【図２Ｂ】設計変更例を示す図である。
【図２Ｃ】設計変更例を示す図である。
【図３Ａ】従来の回転式成膜装置において、回転体上に成膜基板を載置した状態の上面図である。
【図３Ｂ】従来の回転式成膜装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面を参照して、本発明に係る一実施形態の回転式成膜装置の構成について説明する。図１Ａは本実施形態の回転式成膜装置において、回転体上に成膜基板を載置した状態の上面図である。図１Ｂは本実施形態の回転式成膜装置の要部断面図である。
図面上は、適宜実際のものとは異ならせて簡略化してある。
【００１８】
本実施形態の回転式成膜装置１は、原料ガスＧが導入されるガス導入口１０Ｇを有する反応容器１０を備えている。反応容器１０内には、上面２０Ｔに、半導体ウェーハ等の成膜基板Ｗが載置される基板載置部２１Ｗを含む、成膜基板Ｗよりも径の大きいサセプタ２１を有する回転体２０が備えられている。
回転体２０は回転体支持部２２により支持されている。回転体支持部２２はモータ等の回転体２０に回転動力を供給する回転動力供給機構２３により回転可能とされている。
回転式成膜装置１には、原料ガスボンベ及びガス配管等からなる原料ガス供給機構（図示略）が備えられており、サセプタ２１の上方からサセプタ２１に載置された成膜基板Ｗに対して原料ガスＧが供給されるようになっている。
【００１９】
回転体２０の内部には、成膜時に成膜基板Ｗを所定の温度に加熱するためのヒータ４０が収容されている。本実施形態において、サセプタ２１の径ｄ４は成膜基板Ｗの径ｄ２よりも大きい（ｄ４＞ｄ２）。
【００２０】
本実施形態において、サセプタ２１において基板載置部２１Ｗの外部領域の少なくとも一部がカバー部材３０で覆われている。
図示する態様では、サセプタ２１の外周部がカバー部材３０で覆われている。さらに、カバー部材３０は、サセプタ２１上から回転体２０の側面２０Ｓ上に跨って形成されている。カバー部材３０はさらに、回転体２０の底面２０Ｂ及び回転体支持部２２に沿って形成されている。
すなわち、カバー部材３０は、回転体２０の上面２０Ｔ側のサセプタカバー部３０Ｔと、回転体２０の側面２０Ｓ側の側面カバー部３０Ｓと、回転体２０の底面２０Ｂ側の底面カバー部３０Ｂと、回転支持部カバー部３０Ｒとを有している。
回転支持部カバー部３０Ｒは、モータ等の回転動力供給機構３３により回転可能とされており、これによってカバー部材３０が回転可能とされている。
カバー部材３０は回転不能な固定部材であっても構わない。
【００２１】
本実施形態において、反応容器１０において原料ガスＧが導入されるガス導入口１０Ｇの径をｄ１、成膜基板Ｗの径をｄ２、サセプタ２１のカバー部材３０で覆われていない領域の径をｄ３としたとき、ｄ１≧ｄ２、かつ、ｄ３≧ｄ２である。
【００２２】
本実施形態では、サセプタ２１において基板載置部２１Ｗの外部領域の少なくとも一部がカバー部材３０で覆われる構成としている。
本実施形態の構成では、サセプタ２１の上方から供給される原料ガスＧから見て、サセプタ２１の露出径（サセプタ２１の見かけの径）ｄ３をサセプタ２１の径ｄ４より小さくすることができ、回転体２０を現状を超えて高速回転した場合（例えば回転数９００ｒｐｍ超、例えば９００〜５０００ｒｐｍ）にも、原料ガスＧの流れに、乱流が生じることが抑制される。
特に本実施形態では、回転体２０を現状を超えて高速回転した場合に従来構造では乱流が起きやすいサセプタ２１の外周部をカバー部材３０で覆うようにしている。かかる構成では、特に乱流抑制効果が効果的に得られる。
【００２３】
図１Ａは、サセプタ２１上における原料ガスＧの径方向の速度分布を模式的に示している。矢印ｖが速度の大きさを模式的に示している。
サセプタ２１の露出部では、サセプタ２１の回転に追随して、原料ガスＧが回転移動する。このとき、サセプタ２１の露出部では、中心側から外周側に向けて、原料ガスＧの移動速度は大きくなる。
【００２４】
カバー部材３０が回転不能な場合、あるいは停止状態にある場合、サセプタカバー部３０Ｔ上の原料ガスＧの移動速度は０、若しくはそれに近いものとなり、サセプタ２１の外周部における乱流の発生が抑制される。
ただし、カバー部材３０が回転不能な場合、あるいは停止状態にある場合、サセプタ２１上において、カバー部材３０で覆われてない中央部とカバー部材３０で覆われた外周部との境界及びその近傍において、原料ガスＧの急激な速度変化が起こる可能性がある。
【００２５】
したがって、カバー部材３０は、回転体２０と同一方向に回転体２０より遅い回転速度で回転されることが好ましい。かかる構成では、サセプタ２１上において、カバー部材３０で覆われてない中央部とカバー部材３０で覆われた外周部との境界及びその近傍において、原料ガスＧの急激な速度変化が起こることが抑制され、かつ、サセプタカバー部３０Ｔ上のガスＧの移動速度をカバー部材３０のない構造に比して相対的に遅くすることができ、サセプタ２１の外周部における乱流の発生が抑制される。
図１Ａでは、カバー部材３０を回転体２０と同一方向に回転体２０より遅い回転速度で回転した場合について、サセプタカバー部３０Ｔ上のガスＧの移動速度を模式的に示してある。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、カバー部材３０のサセプタカバー部３０Ｔには、開口部３０Ｈを設けてもよい。
開口部３０Ｈの個数及びパターンは特に制限されない。
図２Ａに示す例では、カバー部材３０のサセプタカバー部３０Ｔに内周側から外周側に延びる複数のスリット状の開口部３０Ｈが設けられている。
図２Ｂに示す例では、カバー部材３０のサセプタカバー部３０Ｔにマトリクス状に複数の矩形状の開口部３０Ｈが設けられている。
カバー部材３０のサセプタカバー部３０Ｔに開口部３０Ｈを設ける態様においても、カバー部材３０は回転されてもされなくてもよく、回転体２０と同一方向に回転体２０より遅い回転速度で回転されることが好ましい。
その他、カバー部材３０のサセプタカバー部３０Ｔを多孔質構造にしてもよい。
上記のような態様においても、サセプタ２１の外周部の少なくとも一部がカバー部材３０で覆われているので、外周部における乱流抑制効果が得られる。
【００２７】
図２Ｃに示すように、サセプタ２１の外周部の高さが内側から外側に向けて断面視直線状又は断面視曲線状に小さくなるように構成し、サセプタ２１の外周部をその形状に沿ってカバー部材３０で覆うようにしてもよい。
図２Ｃは、サセプタ２１の外周部の高さが内側から外側に向けて断面視直線状に小さくなる構成について図示してある。
【００２８】
「背景技術」の項で挙げた特許文献２のように、サセプタ２１の外周部の高さが内側から外側に向けて断面視直線状又は断面視曲線状に小さくなるように構成するだけでも、回転体２０の実質的な径をｄ４よりも小さいｄ３とすることができ、乱流抑制効果が得られる。しかしながら、特許文献２の構成ではサセプタの外周部が露出しているので、現状を超えて高速回転した場合には乱流を効果的に抑制するには限界がある。
サセプタ２１の外周部の高さが内側から外側に向けて断面視直線状又は断面視曲線状に小さくなるように構成し、さらにサセプタ２１の外周部をカバー部材３０で覆うことで、現状を超えて高速回転した場合にも乱流を効果的に抑制することができる。
サセプタ２１の外周部及びカバー部材３０のサセプタカバー部３０Ｔの傾斜角度θは特に制限なく、断面視直線状で高さが変化する場合、θ≧１０°が好ましい。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態によれば、現状を超えて成膜基板Ｗを高速に回転しても、原料ガスＧの流れに乱流が発生することを抑制することが可能な回転式成膜装置１を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の回転式成膜装置は、半導体ウェーハ等の成膜基板上にシリコンなどを気相成長する成膜装置として、好ましく利用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  回転式成膜装置
１０  反応容器
１０Ｇ  ガス導入口
２０  回転体
２０Ｂ  底面
２０Ｓ  側面
２０Ｔ  上面
２１  サセプタ
２１Ｗ  基板載置部
２２  回転体支持部
２３  回転体支持部
２３  回転動力供給機構
３０  カバー部材
３０Ｔ  サセプタカバー部
３０Ｓ  側面カバー部
３０Ｂ  底面カバー部
３０Ｒ  回転支持部カバー部
３０Ｈ  開口部
３３  回転動力供給機構
４０  ヒータ
Ｇ  原料ガス
Ｗ  成膜基板
θ  傾斜角度
【図１Ａ】
2013062376.tif 000003
【図１Ｂ】
2013062376.tif 000004
【図２Ａ】
2013062376.tif 000005
【図２Ｂ】
2013062376.tif 000006
【図２Ｃ】
2013062376.tif 000007
【図３Ａ】
2013062376.tif 000008
【図３Ｂ】
2013062376.tif 000009