JP2009164570A - 気相処理装置、気相処理方法および基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気相処理装置1は、処理室4と、複数のガス導入部としてのガス供給口13〜15と、ガス供給部(ガス供給部材38、配管37、流量制御装置36、配管33〜35、バッファ室23〜25)とを備える。処理室4は反応ガスを流通させる。複数のガス供給口13〜15は、処理室4の壁面(上壁6)において、反応ガスの流通方向に沿って形成される。ガス供給部は、複数のガス供給口13〜15において、一のガス供給口13と、当該一のガス供給口13と異なる他のガス供給口15(またはガス供給口14)とのそれぞれから異なる流量でガスを処理室4の内部に供給可能である。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明に従った気相処理装置の実施の形態1を示す断面模式図である。図2は、図1の線分II−IIにおける断面模式図である。図1および図2を参照して、本発明による気相処理装置の実施の形態1を説明する。
図7は、本発明による気相処理装置の実施の形態2を示す断面模式図である。図7を参照して、本発明による気相処理装置の実施の形態2を説明する。
図8、本発明による気相処理装置の実施の形態3を示す断面模式図である。図8を参照して、本発明による気相処理装置の実施の形態3を説明する。
本発明の効果を説明するため、以下のような実験を行なった。
使用した気相処理装置の処理室は、断面が矩形状の管である。処理室の断面のサイズとしては、内周側の高さが12mm、幅が170mmである。処理室を構成する材料としてはステンレス鋼を用いた。また、用いたサセプタとしては、平面形状が円形状であり直径が150mmの円板状のサセプタを用いた。サセプタの材質はSiCである。なお、サセプタの材質としてSiCコートカーボンを用いてもよい。
実験では、窒化ガリウム基板上に、窒化ガリウム(GaN)膜をエピタキシャル成長させた。準備した窒化ガリウム基板の厚みは300μm、平面形状は円形状であり、その直径は50mmである。このときのサセプタの加熱温度は1300℃とした。そして、反応ガス供給部の一番底壁側から供給されるアンモニアの流量は19.5SLM(Standard Litter per Minute)とした。また、トリメチルガリウムの流量としては198μmol/分とした。また、このトリメチルガリウムのキャリアガスとしては、水素ガスを用いた。この水素ガスの流量は18SLMとした。また、反応ガス供給部の最も上方から供給されるキャリアガスとしては窒素ガス(N2)を用いた。この窒素ガスの流量としては4SLMという値を用いた。
上述した成膜処理において、基板上での膜(GaN膜)の成膜速度(成長速度)と、処理室の上壁での堆積物の形成速度(堆積速度)を測定した。具体的には、X線回折法や光干渉法などを用いてデータ(膜厚など)の測定を行なった。
上述した測定の結果、基板上での窒化ガリウムの成長速度については、条件4が最も成長速度が遅く、条件1、条件2、条件3の順番で徐々に窒化ガリウムの成長速度が速くなっていた。具体的には、条件4での窒化ガリウムの成長速度が最も高い値でほぼ1.5μm/時間(h)程度であったのに対し、条件3の場合には元も高い成長速度の値でほぼ2.7μm/時間(h)程度であった。
(使用した気相処理装置の構成)
使用した気相処理装置の処理室は、基本的に実施例1において使用した気相処理装置の処理室と同様の構成とした。ただし、処理室の上壁には、図8に示す気相処理装置1と同様に16個のガス供給口が形成されている。このガス供給口の形状は反応ガスの流れる方向に対して垂直方向(処理室の幅方向)に延在するスリット状であり、そのサイズや隣接するガス供給口の間のピッチは実施例1の装置と同様とした。反応ガスの流れる方向において、最も上流側に位置するガス供給口の位置は、サセプタの上流側端部から30mm上流側に離れた位置になっている。
実験では、窒化ガリウム基板上に、InGaN膜をエピタキシャル成長させた。準備した窒化ガリウム基板の厚みは300μm、平面形状は円形状であり、その直径は50mmである。このときのサセプタの加熱温度は780℃とした。そして、反応ガス供給部の一番底壁側から供給されるアンモニアの流量は29.5SLMとした。また、トリメチルガリウムの流量としては46μmol/分とした。また、トリメチルインジウムの流量としては37μmol/分とした。また、このトリメチルガリウムおよびトリメチルインジウムのキャリアガスとしては、窒素ガスを用いた。この窒素ガスの流量は15SLMとした。また、反応ガス供給部の最も上方から供給されるキャリアガスとしては窒素ガス(N2)を用いた。この窒素ガスの流量としては34SLMという値を用いた。
上述した成膜処理において、基板上でのInGaN膜の成膜速度(成長速度)を測定した。具体的には、X線回折法や光干渉法などを用いてデータ(膜厚など)の測定を行なった。
測定結果を図10に示す。図10は、実施例2の測定結果を示すグラフである。図10の横軸は流れ方向位置(単位:mm)を示している。具体的には、横軸のゼロはサセプタの中央部を示している。また、横軸の左方向(マイナス側)は反応ガスの流れ方向上流側を示し、横軸の右方向(プラス側)は反応ガスの流れ方向下流側を示している。図10の縦軸はInGaN膜の成長速度(単位:μm/hr)を示している。
Claims (9)
- 反応ガスを流通させる処理室と、
前記処理室の壁面において、前記反応ガスの流通方向に沿って形成された複数のガス導入部と、
前記複数のガス導入部において、一のガス導入部と、前記一のガス導入部と異なる他のガス導入部とのそれぞれから異なる流量でガスを前記処理室の内部に供給可能なガス供給部とを備える、気相処理装置。 - 前記ガス導入部は、前記反応ガスの流通方向に対して交差する幅方向においても前記処理室の壁面に複数形成され、
前記ガス供給部は、前記幅方向において前記壁面に形成された複数のガス導入部における一のガス導入部と、前記一のガス導入部と前記幅方向において異なる位置に形成された別のガス導入部とのそれぞれから異なる流量で前記ガスを前記処理室の内部に供給可能となっている、請求項1に記載の気相処理装置。 - 前記処理室の内部に配置される処理対象物を搭載するサセプタをさらに備え、
前記複数のガス導入部は、前記一のガス導入部および前記他のガス導入部と前記反応ガスの流通方向に沿って形成されたもう1つのガス導入部を含み、
前記ガス供給部は、前記一のガス導入部、前記他のガス導入部および前記もう1つのガス導入部のそれぞれから異なる流量でガスを前記処理室の内部に供給可能であり、
前記反応ガスの流通方向における前記一のガス導入部と前記他のガス導入部との間の第1境界部は、前記複数のガス導入部から前記ガスを前記処理室の内部に供給しない状態で前記反応ガスによる気相処理を行なったときの処理速度の、前記反応ガスの流通方向における変曲点となる位置を含むように配置され、
前記反応ガスの流通方向における前記一のガス導入部と前記もう1つのガス導入部との間の第2境界部は、前記反応ガスの流通方向における前記サセプタの上流側の端部と前記第1境界部との間の位置に配置される、請求項1または2に記載の気相処理装置。 - 処理室の内部に処理対象物を配置する工程と、
前記処理室の内部に反応ガスを供給して前記処理対象物に対する処理を行なう工程とを備え、
前記処理を行なう工程では、前記処理室の壁面において前記反応ガスの流通方向に沿って形成された複数のガス導入部における一のガス導入部と、前記一のガス導入部と異なる他のガス導入部とのそれぞれから異なる流量でガスが供給されている、気相処理方法。 - 前記ガス導入部は、前記反応ガスの流通方向に対して交差する幅方向においても前記処理室の壁面に複数形成され、
前記処理を行なう工程では、前記幅方向において前記壁面に形成された複数のガス導入部における一のガス導入部と、前記一のガス導入部と前記幅方向において異なる位置に形成された別のガス導入部とのそれぞれから異なる流量で前記ガスが供給されている、請求項4に記載の気相処理方法。 - 前記処理を行なう工程において、前記処理対象物はサセプタ上に搭載され、
前記複数のガス導入部は、前記一のガス導入部および前記他のガス導入部と前記反応ガスの流通方向に沿って形成されたもう1つのガス導入部を含み、
前記反応ガスの流通方向における前記一のガス導入部と前記他のガス導入部との間の第1境界部は、前記複数のガス導入部から前記ガスを前記処理室の内部に供給しない状態で前記反応ガスによる気相処理を行なったときの処理速度の、前記反応ガスの流通方向における変曲点となる位置を含むように配置され、
前記反応ガスの流通方向における前記一のガス導入部と前記もう1つのガス導入部との間の第2境界部は、前記反応ガスの流通方向における前記サセプタの上流側の端部と前記第1境界部との間の位置に配置され、
前記処理を行なう工程では、前記1のガス導入部と前記他のガス導入部と前記もう1つのガス導入部とのそれぞれから異なる流量でガスが供給されている、請求項4または5に記載の気相処理方法。 - 前記ガス導入部から供給される前記ガスは、2種以上のガスを含む、請求項4〜6のいずれか1項に記載の気相処理方法。
- 前記処理を行なう工程では、前記反応ガスの流通方向に沿った方向において、前記複数のガス導入部のうち相対的に下流側に位置する前記ガス導入部での前記ガスの流量が、相対的に上流側に位置する前記ガス導入部での前記ガスの流量より多くなっている、請求項4〜7のいずれか1項に記載の気相処理方法。
- 請求項4〜8のいずれか1項に記載の気相処理方法を用いて製造された基板。
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