JP2006135024A

JP2006135024A - 気相成長装置および気相成長方法

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Publication number: JP2006135024A
Application number: JP2004320964A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Araki; 豊新木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】組立性の良い簡略な構造を有し、被処理基板上に良質な膜を形成することができる、気相成長装置および気相成長方法を提供する。
【解決手段】原料ガスを導入する上流部反応管と、上流部反応管から導入された原料ガスとその内部に向かって保持された基板とを反応させ、反応した原料ガスを排出する中央部反応管とを有している。上流部反応管は、一対の板部材２１，２２と、板部材２１，２２の間に挟持されたフッ素樹脂製の側壁体２３とで構成する。フッ素樹脂の適度な弾性により、別部材を用いなくても側壁体２３と板部材２１，２２との間に隙間が生じない。
【選択図】図７

Description

この発明は、原料ガスを供給して被処理基板を成膜処理する気相成長装置および気相成長方法に関し、特に、均一な膜を被処理基板上に形成することができる気相成長装置および気相成長方法に関する。

従来から原料ガスを供給して被処理基板を成膜処理する気相成長方法が用いられている。以下、一例として、その気相成長方法のひとつである、有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition、以下、「ＭＯＣＶＤ」という。）法を用いる従来の気相成長装置について説明する。

ＭＯＣＶＤ法を用いる装置のひとつとして、横型ＭＯＣＶＤ装置がある。この横型ＭＯＣＶＤ装置は、反応管内に水平方向に設けられた反応管を有しており、この反応管内に載置される被処理基板に対し、ガスを水平方向に反応管内に導入して被処理基板上で反応させるものである。この構成により、ガスの流れが、被処理基板の成膜される面に沿った層流状となるので、膜厚および膜質の面内均一性に優れるという利点がある。そのため横型ＭＯＣＶＤ装置は一般的に広く用いられている。このような横型ＭＯＣＶＤ装置を開示したものとして、たとえば、特許文献１がある。

図２５は、従来の気相成長装置の構造を示す図２６のXXV−XXV矢視断面図、図２６は、従来の気相成長装置の構造を示す図２５のXXVI−XXVI矢視断面図である。図２５および図２６に示した気相成長装置においては、被処理基板２０４をヒータ２０６により加熱された基板ホルダ２０５を介して加熱しておき、被処理基板２０４に向かって１種類乃至複数種類の原料ガスを供給する。被処理基板２０４の近傍で加熱された原料ガスが化学反応して、被処理基板２０４上に膜が形成される。

気相成長装置においては、原料ガスの流れが成膜品質に大きく影響するので、多くの気相成長装置で次のように構成している。まず、金属製の気密チャンバ２０１の内部にガス流を制御する為の反応管２０２を設ける。被処理基板２０４は反応管２０２の内部に位置させ、原料ガスをガス導入管２１３から反応管２０２の内部に供給する。気密チャンバ２０１の反応管２０２の外部の空間には、反応管２０２から漏れ出た原料ガスが滞留して成膜に悪影響を及ぼさないように、比較的少量の不活性ガスが、不活性ガス供給口２１２から導入され、気密チャンバ２０１の内部を循環した後、不活性ガス排気口２０７から排出される。

このような横型ＭＯＣＶＤ装置で品質の良い結晶成長を実現させるためには、被処理基板２０４付近において、ガス導入管２１３から導入されて反応管２０２を流れる原料ガスの流速分布や温度分布が、空間的に均一でなければならない。そのためには、反応管２０２の内部における原料ガスの流れが渦や乱れがない層流となるような原料ガスの通路となる反応管２０２の形状としなければならない。

一方、気相反応の中には、所望の成膜には悪影響を与えるので抑制しなければならないものがある。たとえばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ₃）の３種類の原料ガスからＡｌＧａＮ膜を成膜するＭＯＣＶＤ装置では、これら３種類の原料ガスが混合された状態を過剰な時間を経過すると必要としない気相反応が発生しＡｌＧａＮ膜の正常成膜を妨げられる。そのため、被処理基板近傍までは、ＴＭＡおよびＴＭＧとＮＨ₃とは混合しないで別々に供給し、被処理基板近傍で３種類の原料ガスが混ざり合うような原料ガスの供給方法が望ましい。

このような供給方法を実現するために特許文献２に開示された気相成長装置のように、反応管の上流部分を上下２段に仕切ったものがある。この気相成長装置においては、ＴＭＡとＴＭＧにキャリアガス（水素または窒素または水素と窒素の混合）を混合した原料ガスを上段から供給し、ＮＨ₃にキャリアガスを混合した原料ガスを下段から層流で供給している。これにより、反応管内の上下の仕切りがなくなった短い区間内でＴＭＡおよびＴＭＧとＮＨ₃が拡散混合されて、被処理基板の表面には３種類のガスが混合された状態で供給されるが、混合された状態で流れる時間は短いので不要な気相反応は抑制される。

また、反応管の材料としては、加熱時に材料表面あるいは材料内部から、成膜時の不純物となる何らかの物質放出が発生する事を防ぐ為に、石英やステンレス、モリブデンなどが適する。

さらに、原料ガスの使用量を少なくする為に、反応管の流路高さは小さいほうが好ましい。また膜の結晶品位を高める為に、反応管の流路高さを小さくして流路断面積を減少させ、原料ガスを高速で供給することもある。このような条件を満たすため、最小板厚など加工上の制約が少ない金属で構成し、また高い寸法精度を得る為に溶接工程を用いずに、金属部材同士をビスなどの固定機構を用いて結合した反応管が特許文献３に開示されている。

金属同士を溶接ではなくビスなどで結合した反応管においては、金属同士の結合部に微小な隙間が生じ、その隙間から反応管内を流れる原料ガスが反応管の外に流出することがあり、原料ガスの材料使用効率を低下させたり、原料ガスから生じるなんらかの不要生成物が反応管の外の機構部品やビューポートに付着して悪影響を及ぼしたりすることがある。さらには、逆に反応管の外に流している不活性ガスが隙間から反応管内に滲入し、反応管内部での成膜に悪影響を及ぼすという問題があった。

そこで、特許文献３に記載の気相成長装置においては、金属部材同士の接合部からのガス漏れを防止する為に、側壁体と板部材すなわち天板または底板または仕切り板の間に、板部材より硬度の低い材料からなる薄膜部材を挟み込んでいる。
特開２００１−１８５４８８号公報特開２００１−１１８７９９号公報特開２０００−２２８３６２号公報

上述の特許文献３のように薄膜部材を挟み込む構造には以下の欠点がある。まず、側壁体の上下面に薄膜部材を取り付けるので、構成部材の数が多くなり組立性が悪化する。また、反応管上流端部の仕切り板で分離されたガス供給口の流路高さは３ｍｍ程度の場合が多いが、薄膜部材の厚みは０．１〜０．３ｍｍ程度あり、流路高さに比べ無視できない厚みである。薄膜部材と側壁体の位置あわせが完全でないと、薄膜部材が反応管内部の流路に突き出した状態、あるいは薄膜部材の厚み分流路側面が凹んだ状態になってしまい、流れの均一性が乱され、流れが乱流になるなどの基板上エピタキシャル成長への悪影響が発生してしまう。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、組立性の良い簡略な構造を有し、被処理基板上に良質な膜を形成することができる、気相成長装置および気相成長方法を提供することを目的とする。

この発明に基づいた気相成長装置は、原料ガスを導入する原料ガス導入部と、上記原料ガス導入部から導入された原料ガスとその内部に向かって保持された基板とを反応させる反応部と、上記反応部で基板と反応した原料ガスを排出する原料ガス排出部とを有する反応管を備え、上記反応管の少なくとも一部は、少なくとも一対の板部材と上記板部材の間に挟持されたフッ素樹脂製の側壁体とで構成された流路構成部材で構成されている。

流路構成部材は、少なくとも一対の板部材と上記板部材の間に挟持されたフッ素樹脂製の側壁体とで構成され、フッ素樹脂は高温耐性を有するので、基板を加熱する熱で加熱しても問題なく使用でき、また、フッ素樹脂は適度な弾性を有するので、一対の板部材と側壁体との間に隙間が発生せず、原料ガス漏れを防止することができる。また、側壁体を構成するフッ素樹脂そのものの弾性により隙間を無くすことができるので、別途隙間を埋めるための部材などを別途配設する必要が無いので、製造工程を少なくすることができる。

上記気相成長装置において、上記反応部を、上記原料ガス導入部または上記原料ガス排出部の少なくとも一方と分割し、反応部およびそれに連続する部分以外を流路構成部材で構成してもよい。

また、上記気相成長装置において、上記原料ガス導入部を、流路が複数層に分割された上記流路構成部材で構成し、上記流路構成部材は、複数に分割された側壁体の間に挟持され流路を上層と下層とに仕切る板部材により複数層に分割してもよい。

また、上記原料ガス導入部の、ひとつの層には３族元素原料ガス供給源を接続し、他のひとつの層には５族元素原料ガス供給源を接続してもよい。

上記板部材は、金属で構成し、特に、ステンレス鋼、モリブデン、モリブデンを主成分とする合金のいずれかで構成しても良い。

上記の気相成長装置を用い、上記原料ガス導入部を介して上記反応部に原料ガスを導入し、導入された原料ガスと基板とを反応部内で反応させることで気相成長させることができる。

本発明に係る気相成長装置によると、組立性の良い簡略な構造を有し、被処理基板上に良質な膜を形成することができる、気相成長装置および気相成長方法を提供することができる。

以下、この発明に基づいた各実施の形態における気相成長装置および気相成長方法について、図を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において、同一または相当箇所については同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１について、図１から図８を参照して説明する。なお、図１は、本実施の形態における気相成長装置の構造を示す図２のI−I矢視断面図であり、図２は、気相成長装置の構造を示す図１のII−II矢視断面図である。

本実施の形態の気相成長装置は、チャンバ１と、チャンバ１の内部に設置された上流部反応管８と中央部反応管９とを有する。本実施の形態では、反応管２を上流部反応管８と中央部反応管９とを分割して構成している。上流部反応管８は、原料ガスを導入する原料ガス導入部を構成する。中央部反応管９は、上流部反応管８から導入された原料ガスとその内部に向かって保持された基板４とを反応させる反応部、および、反応部で基板４と反応した原料ガスを排出する原料ガス排出部を構成している。尚、図において、上流部反応管８と中央部反応管９との間に隙間を設けているが、実際には隙間無く当接されている。

中央部反応管９の底板には、円形の開口部が設けられ、その内部には、基板ホルダ５が設けられている。基板ホルダ５の上部には成長面を上向きにした基板４が載置されている。本実施例では基板４を上向き配置して気相成長させる形式の気相成長装置について説明するが、本発明は、基板４を反応管の天井部に下向きに配置する形式の気相成長装置にも、各部の配置を入れ替える事で適用可能である。

この気相成長装置を用いた気相成長時には、上流部反応管８に、図示しない原料ガス供給器から、ガス導入管１３を経由して３族原料ガスのＴＭＧ（トリメチルガリウム）および５族原料ガスのＮＨ₃が、キャリアガスの水素ガスまたは窒素ガスと共に供給される。

チャンバ１の内部の、上流部反応管８および中央部反応管９の外部の空間には、不活性ガス供給口１２から窒素ガスまたは水素ガスが導入され、チャンバ１内を循環した後、不活性ガス排気口７から排出される。これにより、上流部反応管８および中央部反応管９から漏れ出た原料ガスがチャンバ１の内部に滞留しないので、滞留したガスによる成膜への悪影響を回避することができる。

導入された原料ガスは、上流部反応管８の上流から下流に向かって流路断面が拡大するようなテーパのついた流路断面拡大部で整流されながら流速を落とした後、中央部反応管９に入る。原料ガスは、基板４の近傍で基板加熱ヒータ６により加熱されて活性化され、気相中で中間化学反応を生じる。そして、原料ガスが１０００℃付近の高温に加熱された基板４の表面に接触し、基板４上に所定のＧａＮ結晶膜を生成させる。供給された原料ガスは、基板４の上を通過した後、ガス排気管３から排気される。

ガス導入管１３は、フランジ部１４を有し、このフランジ部１４により上流部反応管８とガス導入管１３との隙間を密閉している。

図３は、上流部反応管の側面図、図４は、上流部反応管の平面図、図５は、上流部反応管の側壁体を示す平面図、図６は、上流部反応管の底板を示す平面図、図７は、図４におけるVII−VII矢視断面図であり、図８は、変形例の図４におけるVII−VII矢視断面図である。

まず、原料ガス導入部を構成する流路構成部材である上流部反応管８の構造について説明する。上流部反応管８は、板部材で構成された天板２１および底板２２と、それらの間に挟持されたフッ素樹脂製の側壁体２３とで構成されている。

天板２１、底板２２および側壁体２３は、図７に示すように、天板２１、底板２２の外周に適宜間隔で貫通孔を設け、側壁体２３の対応する箇所に貫通孔を設け、これらにボルト２４を貫通させ、ナット２５を用いて締結することで固定する。ナット２５を用いずに、底板２２の貫通孔をねじ孔として、これに直接ボルト２４を螺合するようにしてもよい。さらに、ボルト２４を用いずに、図８に示すようなコ字型のクランプ材２６を、上流部反応管８の外周に適宜間隔で配設して固定してもよい。この場合には、天板２１、底板２２および側壁体２３の貫通孔およびねじ孔は不要である。天板２１、底板２２および側壁体２３の固定構造はこれらに限定されず、他の構造を採用してもよい。

上流部反応管８の形状はガスの乱れを引き起こさない様に、ガス導入管１３から基板４の近傍の大きな断面まで徐々に流路断面積が拡大するテーパ形状である必要がある。このため、天板２１および底板２２は、加工上の制約が少ない金属製にすることが好ましい。

さらに、天板２１および底板２２は、ＧａＮの成膜では原料ガスとして腐食性を持つＮＨ₃が使用されるため、反応性雰囲気に対して耐性がある材料で作製される必要がある。また、基板４の近傍は１０００℃程度まで加熱されるため、その温度条件でも強度上および材料からのガスの放出が問題にならない材質で作製される必要があるが、基板４よりも上流側に存在する上流部反応管８の温度は、標準的な寸法の気相成長装置においては１００℃以下であるため、その程度の温度でガスの放出は問題がとならなければ足りる。上流部反応管８の構成部材である天板２１および底板２２の材料としては、このような条件を満たすステンレス鋼やモリブデンやモリブデンを主成分とする合金などが好ましく、原料ガスの種類によってはアルミニウムの使用も可能である。

側壁体２３はポリ４フッ化エチレン（テフロン（登録商標））に代表されるフッ素樹脂で作製する。ポリ４フッ化エチレンは２５０℃程度までの高温耐性とＮＨ₃耐性を併せ持つので上流部反応管８の構成部材として使用可能である。またポリ４フッ化エチレンは適度な弾性を持つので、側壁体２３と金属性の天板２１あるいは底板２２との接合部の隙間が塞がれる為、隙間からのガス漏れを防止することができる。また側壁体２３と天板２１あるいは底板２２の接合部に、封止用の別パーツを挟み込んだ際に発生が懸念される、側壁体２３と別パーツの段差が生じることもない。また、側壁体を樹脂成型品で構成することで、加工上の制約を受けることなく自由な形状の側壁を構成することができる。

つぎに熱膨張について検討する。側壁体２３以外の材質はステンレス材と想定する。ポリ４フッ化エチレンのヤング率４×１０⁸Ｐａに対して、ステンレスのヤング率は２．１×１０¹¹Ｐａと極めて大きい。構造強度に関してポリ４フッ化エチレンの影響が最も大きいと考えられる厚み方向で検討する。図７のような方式で締結されているとして、幅６ｍｍの側壁体２３に５０ｍｍ間隔でＭ３ボルトを貫通させている場合を想定する。側壁体２３の５０ｍｍ長さ内でのステンレス材の断面積は、Ｍ３ボルトの谷径が約２．５ｍｍであるので、π／４×２．５²ｍｍ²＝４．９×１０^-6ｍ²、ステンレス材の圧縮に対する剛性すなわちヤング率×断面積は１．０３×１０⁶Ｎとなる。一方、ポリ４フッ化エチレン材の断面積は６ｍｍ×５０ｍｍ＝３×１０^-4ｍ²、ポリ４フッ化エチレン材の圧縮に対する剛性は１．２×１０⁵Ｎであり、ステンレス材の剛性に比べて１／１０程度しかない。

ポリ４フッ化エチレンの熱膨張係数は１００×１０^-6／℃である。ステンレスの熱膨張係数は種類によってやや異なるが、１０×１０^-6／℃程度でありポリ４フッ化エチレンの１／１０のオーダである。以上から、ステンレスはポリ４フッ化エチレン部分に比べ、剛性において最も弱い方向でも約１０倍強固で、熱膨張係数は１／１０なので、熱膨張に関して、ステンレスは剛体と仮定しても問題ない。

側壁体２３の温度上昇を多めに見積もって１００℃、側壁体２３の幅が６ｍｍで側壁体２３が図７のように中心部のボルト２４で固定されるとすると、熱膨張する長さは６／２＝３ｍｍとなる。ポリ４フッ化エチレンは滑り性に富むので側壁体２３と天板２１あるいは底板２２の接触面では滑りが生じると仮定する。

以上から熱膨張量を計算すると、側壁体２３片側あたり１００℃×３ｍｍ×１００×１０^-6／℃＝０．０３ｍｍ、両側で０．０６ｍｍである。両側の側壁体２３間の流路幅は１００ｍｍ程度であるので、熱膨張による流路幅の変化率は０．０６／１００＝０．０６％と極めて微小である。またこの熱膨張では側壁体の内側面全面がほぼ平面を保ったまま膨張するので、流路面に流れの乱れを誘発するような突起ないし凹みが生じることもない。これにより、基板上に良質な膜を形成することができる。

一方、基板４の近傍が１０００℃程度まで加熱される場合には、中央部反応管９は、従来と同様に、高温ＮＨ₃ガスの腐食に耐え、１０００℃で強度上および材料からのガスの放出が問題にならない石英を溶接加工して製作する。尚、基板４の加熱温度が低温の場合には、基板４の近傍を構成する中央部反応管９も上流部反応管８と同様に、フッ素樹脂からなる側壁体２３を金属製の板材で挟んで構成することで、上述のような効果を得ることができる。

上記の実施の形態の構成によると、流路幅や高さや仕切り板の厚みなどの構造上の自由度が大きいので、気流の制御性を向上させることができる。また、板材の間に側壁体を挟み込むだけであるので良好な組立性を達成することができる。さらに、別途隙間を塞ぐ部材を挟み込んだ場合のように気流乱れの要因となる部材間の位置ずれ段差が発生しないので、気相成長の条件の精緻な制御が可能となる。これらにより、高品位の成膜処理を実現することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図９から図１５に基づき説明する。ここで、図９は、本実施の形態における気相成長装置の構造を示す図１０のIX−IX矢視断面図であり、図１０は、気相成長装置の構造を示す図９のX−X矢視断面図である。

本実施の形態の気相成長装置においては、上流部反応管１０を複数層（ここでは３層）に分割した流路構成部材により構成している。具体的には、図１０に示すように、側壁体２３を高さ方向に３つ（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）に分割し、その間にそれぞれ仕切り板１１ａ，１１ｂを挟持することで、流路を３層に分割している。この層の数は、必要に応じて、２層にしてもよく、また、４層以上にしてもよい。

気相成長時には、最下層の流路に原料ガスを導入するガス導入管１３ｃに、５族原料ガスのＮＨ₃がキャリアガスの水素ガスまたは窒素ガスと共に供給される。また、中間層の流路に原料ガスを導入するガス導入管１３ｂには３族原料ガスのＴＭＧ（トリメチルガリウム）がキャリアガスの水素ガスまたは窒素ガスと共に供給される。最上層の流路に原料ガスを導入するガス導入管１３ａには原料ガスから発生する不要なデポ物が反応管内壁に付着するのを抑制する事を目的として水素ガスあるいは窒素ガスが供給される。

供給された５族原料ガスと３族原料ガスとは仕切り板１１ａが途切れるまでは混合されることなく搬送され、仕切り板１１ａが途切れた部分から下流側で適切な量の拡散混合が行なわれる。適当に拡散混合された原料ガスは、基板４の近傍で基板加熱ヒータ６により加熱されて活性化され、気相中で中間化学反応を生じ、１０００℃付近の高温の基板４表面に接触して基板４の上に所定のＧａＮ結晶膜を生成させる。

図１１は、上流部反応管の側面図、図１２は、上流部反応管の平面図、図１３は、上流部反応管の底板を示す平面図、図１４は、側壁体を示す平面図、図１５は、仕切り板を示す平面図である。

図１１および図１２に示すように、複数層の流路を有する上流部反応管１０は、天板２１、底板２２、仕切り板１１ａ，１１ｂ、および、側壁体２３ａ，２３ｂ，２３ｃは積層され、これらにボルト２４を貫通し、ナット２５で緊結することで構成されている。実施の形態１と同様に、ボルト２４を用いず、クリップを用いて固定しても良い。

図１３および図１４に示すように、底板２２および側壁体２３の構造は、実施の形態１と同じである。また、仕切り板１１ｂの構造は、底板と同じであるが、図１５に示す仕切り板１１ａは流路に相当する部分の一部を切除している。これは、最下層に供給される原料ガスと、中間層に供給される原料ガスとが、基板４に到達するまでに適切に混合されるように、その距離を確保するためである。仕切り板１１は、天板２１および底板２２と同様の金属製であるので、その加工が容易であり、容易にこのような構造とすることができる。また、必要に応じて種々の形状に容易に変更することができる。

このような上流部反応管１０の構造を採用する事で、予め混合された状態で原料ガスを供給すると、正常成膜が妨げられてしまうような種類の膜の気相成長に好適な気相成長装置を構成することができる。

（実施の形態３）
続いて、実施の形態３について、図１６から図２１に基づき説明する。ここで、図１６は、本実施の形態における気相成長装置の構造を示す図１７のXVI−XVI矢視断面図であり、図１７は、気相成長装置の構造を示す図１６のXVII−XVII矢視断面図である。

本実施の形態の気相成長装置は、図１６および図１７に示すように、上記の実施の形態と異なり、反応管２が上流部反応管と中央部反応管とに分割されていない一体の構造となっている。

図１８は、反応管の側面図、図１９は、反応管の平面図、図２０は、側壁体を示す平面図、図２１は、底板を示す平面図である。天板２１、底板２２および側壁体２３の固定構造は、図１８および図１９に示すとおりであり、上述の実施の形態と同様である。図２０に示すように、側壁体２３は、反応管２の全長に適合するように延長している。また、図２１に示すように、底板２２には、基板４を保持する基板ホルダ５が挿入される開口が設けられている。

基板など被処理物の、成膜あるいはエッチングあるいは表面改質などの処理に必要な温度が、フッ素樹脂の耐熱温度に近い２００℃程度以下である場合には、反応管２の側壁の全てを、フッ素樹脂からなる側壁体２３で構成することができ、これにより、構造が簡略で製作が容易な反応管および気相成長装置を提供することができる。

（実施の形態４）
続いて、実施の形態４について説明する。ここで図２２は、本実施の形態の気相成長装置を示す断面斜視図、図２３は、同断面図、図２４は、ガス導入管の近傍の拡大図である。

上記実施の形態では、横型気相成長装置について説明したが、本発明は、図２２および図２３に示すような縦型気相成長装置にも適用可能である。縦型気相成長装置においては、円筒型チャンバからなる気相成長炉１０１に一重ないし多重略同心円状に基板４を配置し、中心部にはガス供給口が設けられている。ガス供給口は原料ガスの種類ごとに分離されていて、気相成長炉１０１の中心から外周方向に原料ガスを供給する。

この縦型気相成長装置においては、大気側と隔離される気相成長炉１０１の内部に、複数枚の基板４を保持する回転軸１０５で駆動されるサセプタ１０２が複数個設置される。気相成長炉１０１内には、上流路構成部材１０８および下流路構成部材１０９により、吹出口１０３から流出した原料ガスを導く、ガス流路１１０が形成されている。気相成長炉１０１の中心部にある三重管の原料ガス導入配管１１３から基板４に対し垂直方向に原料ガスが導入される。原料ガス導入配管１１３の外側には不活性ガス、内側にはそれぞれ違った反応性の原料ガスが導入されており、別々にガス流方向転換ノズル１１１を通過し、ガス流方向転換ノズル１１１で基板４の表面に沿う放射状のガス流を生成させている。ガス流方向転換ノズル１１１の下流側には、鍔状仕切り板１１４が配設されている。

鍔状仕切り板１１４の間には、側壁体としての、フッ素樹脂からなる整流板１１７が設けられている。この整流板１１７をフッ素樹脂で構成しているので、フッ素樹脂の適度な弾性により、整流板１１７の上下端に隙間が生じず、原料ガスの漏れを防止することができる。また、この整流板をフッ素樹脂で構成しているので、自由な形状に成型することができ、精密に原料ガスの流れを制御することができる。

なお、ガス整流用流路部品、ガス方向転換ノズル１１１なども、同様の理由で、フッ素樹脂で構成することが好ましい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

この発明に基づいた実施の形態１における気相成長装置の構造を示す図２のI−I矢視断面図である。この発明に基づいた実施の形態１における気相成長装置の構造を示す図１のII−II矢視断面図である。この発明に基づいた実施の形態１における上流部反応管の側面図である。この発明に基づいた実施の形態１における上流部反応管の平面図である。この発明に基づいた実施の形態１における上流部反応管の側壁体を示す平面図である。この発明に基づいた実施の形態１における上流部反応管の底板を示す平面図である。この発明に基づいた実施の形態１における図４におけるVII−VII矢視断面図である。この発明に基づいた実施の形態１の変形例の、図４におけるVII−VII矢視断面図である。この発明に基づいた実施の形態２における気相成長装置の構造を示す図１０のIX−IX矢視断面図である。この発明に基づいた実施の形態２における気相成長装置の構造を示す図９のX−X矢視断面図である。この発明に基づいた実施の形態２における気相成長装置の上流部反応管の側面図である。この発明に基づいた実施の形態２における気相成長装置の上流部反応管の平面図である。この発明に基づいた実施の形態２における気相成長装置の上流部反応管の底板を示す平面図である。この発明に基づいた実施の形態２における気相成長装置の側壁体を示す平面図である。この発明に基づいた実施の形態２における気相成長装置の仕切り板を示す平面図である。この発明に基づいた実施の形態３における気相成長装置の構造を示す図１７のXVI−XVI矢視断面図である。この発明に基づいた実施の形態３における気相成長装置の構造を示す図１６のXVII−XVII矢視断面図である。この発明に基づいた実施の形態３における気相成長装置の反応管の側面図である。この発明に基づいた実施の形態３における気相成長装置の反応管の平面図である。この発明に基づいた実施の形態３における気相成長装置の側壁体を示す平面図である。この発明に基づいた実施の形態３における気相成長装置の底板を示す平面図である。この発明に基づいた実施の形態４における気相成長装置を示す断面斜視図である。この発明に基づいた実施の形態４における気相成長装置を示す断面図である。この発明に基づいた実施の形態４におけるガス導入管の近傍の拡大図である。従来の気相成長装置の構造を示す図２６のXXV−XXV矢視断面図である。従来の気相成長装置の構造を示す図２５のXXVI−XXVI矢視断面図である。

符号の説明

１チャンバ、２反応管、３原料ガス排気管、４基板、６加熱ヒータ、８，１０上流部反応管、９中央部反応管、１１仕切り板、２１天板、２２底板、２３側壁体、２４ボルト、２５ナット、１０１気相成長炉、１１４鍔状仕切り板、１１７整流板。

Claims

原料ガスを導入する原料ガス導入部と、前記原料ガス導入部から導入された原料ガスとその内部に向かって保持された基板とを反応させる反応部と、前記反応部で基板と反応した原料ガスを排出する原料ガス排出部とを有する反応管を備えた気相成長装置であって、
前記反応管の少なくとも一部は、少なくとも一対の板部材と前記板部材の間に挟持されたフッ素樹脂製の側壁体とで構成された流路構成部材で構成されている、気相成長装置。
前記反応部は、前記原料ガス導入部または前記原料ガス排出部の少なくとも一方と分割されており、
前記反応部およびそれに連続する部分以外は、前記流路構成部材で構成されている、請求項１に記載の気相成長装置。
前記原料ガス導入部は、流路が複数層に分割された前記流路構成部材で構成され、
前記流路構成部材は、複数に分割された側壁体の間に挟持され流路を上層と下層とに仕切る板部材により複数層に分割されている、請求項１または２に記載の気相成長装置。
前記原料ガス導入部の、ひとつの層には３族元素原料ガス供給源が接続され、他のひとつの層には５族元素原料ガス供給源が接続されている、請求項３に記載の気相成長装置。
前記板部材は、金属製である、請求項１から４のいずれかに記載の気相成長装置。
前記板部材を構成する金属は、ステンレス鋼、モリブデンまたはモリブデンを主成分とする合金である請求項５に記載の気相成長装置。
請求項１から６のいずれかに記載の気相成長装置を用いた気相成長方法であって、
前記原料ガス導入部を介して前記反応部に原料ガスを導入する工程と、
導入された原料ガスと基板とを反応部内で反応させる工程とを有する、気相成長方法。