JP2010232402A - Vapor deposition apparatus and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vapor deposition apparatus and method, in which generation of the non-uniform flow of the supplied reaction gas can be suppressed by preventing the gas jetting holes of the shower head from being covered, and film uniformity and film repeatability on a workpiece can be ensured. <P>SOLUTION: The vapor deposition apparatus includes a shower head 20 which is provided with a plurality of gas jetting holes in a reacting furnace 2, and a shower plate 30 which is disposed to face the shower head and is provided with a plurality of plate holes, wherein a gas is supplied from the shower head to the inside of a deposition chamber accommodating the workpiece through the gas jetting holes of the shower head and the plate holes of the shower plate, and a film is formed on the workpiece. A region having a low heat conductivity is formed on a surface, which is outside of a region heated by a substrate heater of a substrate holding member, faces the substrate holding member and has the shower plate disposed thereon close to the shower head. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば縦型シャワーヘッド型MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 等の気相成長装置及び気相成長方法に関するものである。   The present invention relates to a vapor phase growth apparatus such as a vertical showerhead type MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) and a vapor phase growth method.

従来、化合物半導体材料を用いる発光ダイオード、半導体レーザ、宇宙用ソーラーパワーデバイス、及び高速デバイスの製造においては、トリメチルガリウム(TMG)又はトリメチルアルミニウム(TMA)等の有機金属ガスと、アンモニア(NH)、ホスフィン(PH)又はアルシン(AsH)等の水素化合物ガスとを成膜に寄与する原料ガスとして成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させるMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 法が用いられている。 Conventionally, in the manufacture of light-emitting diodes, semiconductor lasers, space solar power devices, and high-speed devices using compound semiconductor materials, organometallic gases such as trimethylgallium (TMG) or trimethylaluminum (TMA), and ammonia (NH 3 ) MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method is used in which a compound semiconductor crystal is grown by introducing a hydrogen compound gas such as phosphine (PH 3 ) or arsine (AsH 3 ) into the growth chamber as a source gas contributing to film formation. It has been.

MOCVD法は、上記の原料ガスをキャリアガスと共に成長室内に導入して加熱し、所定の基板上で気相反応させることにより、その基板上に化合物半導体結晶を成長させる方法である。MOCVD法を用いた化合物半導体結晶の製造においては、成長する化合物半導体結晶の品質を向上させながら、コストを抑えて、歩留まりと生産能力とをどのように最大限確保するかということが常に高く要求されている。   The MOCVD method is a method in which a compound semiconductor crystal is grown on a substrate by introducing the above-described source gas into a growth chamber together with a carrier gas and heating it to cause a gas phase reaction on a predetermined substrate. In the production of compound semiconductor crystals using MOCVD, there is always a high demand for how to secure the maximum yield and production capacity while reducing costs while improving the quality of growing compound semiconductor crystals. Has been.

図9に、MOCVD法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型MOCVD装置の一例の模式的な構成を示す。   FIG. 9 shows a schematic configuration of an example of a conventional vertical shower head type MOCVD apparatus used in the MOCVD method.

このMOCVD装置においては、ガス供給源102から反応炉101の内部の成長室111に反応ガス及び不活性ガスを導入するためのガス配管103が接続されており、反応炉101における内部の成長室111の上部には該成長室111に反応ガス及び不活性ガスを導入するための複数のガス吐出孔を有するシャワープレート110がガス導入部として設置されている。   In this MOCVD apparatus, a gas pipe 103 for introducing a reaction gas and an inert gas from a gas supply source 102 to a growth chamber 111 inside the reaction furnace 101 is connected to the growth chamber 111 inside the reaction furnace 101. A shower plate 110 having a plurality of gas discharge holes for introducing a reaction gas and an inert gas into the growth chamber 111 is installed as a gas introduction part.

また、反応炉101の成長室111の下部中央には図示しないアクチュエータによって回転自在の回転軸112が設置され、この回転軸112の先端にはシャワープレート110と対向するようにしてサセプタ108が取り付けられている。上記サセプタ108の下部には該サセプタ108を加熱するためのヒータ109が取り付けられている。   In addition, a rotating shaft 112 that can be rotated by an actuator (not shown) is installed in the center of the lower portion of the growth chamber 111 of the reaction furnace 101, and a susceptor 108 is attached to the tip of the rotating shaft 112 so as to face the shower plate 110. ing. A heater 109 for heating the susceptor 108 is attached to the lower part of the susceptor 108.

さらに、反応炉101の下部には、該反応炉101における内部の成長室111内のガスを外部に排気するためのガス排気部104が設置されている。このガス排気部104は、パージライン105を介して、排気されたガスを無害化するための排ガス処理装置106に接続されている。   Further, a gas exhaust unit 104 for exhausting the gas in the growth chamber 111 inside the reaction furnace 101 to the outside is installed at the lower part of the reaction furnace 101. This gas exhaust unit 104 is connected via a purge line 105 to an exhaust gas treatment device 106 for rendering the exhausted gas harmless.

上記構成の縦型シャワーヘッド型MOCVD装置において、化合物半導体結晶を成長させる場合には、まず、サセプタ108に基板107を設置し、回転軸112の回転によりサセプタ108を回転させ、ヒータ109の加熱によりサセプタ108を介して基板107を所定の温度に加熱する。その後、シャワープレート110に形成されている複数のガス吐出孔から反応炉101の内部の成長室111に反応ガス及び不活性ガスを導入する。   When a compound semiconductor crystal is grown in the vertical showerhead type MOCVD apparatus having the above configuration, first, the substrate 107 is set on the susceptor 108, the susceptor 108 is rotated by the rotation of the rotating shaft 112, and the heater 109 is heated. The substrate 107 is heated to a predetermined temperature via the susceptor 108. Thereafter, a reactive gas and an inert gas are introduced into the growth chamber 111 inside the reaction furnace 101 from a plurality of gas discharge holes formed in the shower plate 110.

複数の反応ガスを供給して基板107上で反応せしめ薄膜を形成する方法として、従来は、シャワーヘッドの中で複数のガスを混合し、シャワープレート110に多数設けられているガス吐出口から基板107に反応ガスを噴出させる方法が採られていた。   As a method of forming a thin film by supplying a plurality of reaction gases and reacting them on the substrate 107, conventionally, a plurality of gases are mixed in a shower head, and the substrate is discharged from a gas discharge port provided in a large number in the shower plate 110. A method of ejecting a reactive gas to 107 was adopted.

しかし、この方法では、基板107及びサセプタ108からの熱の影響により、シャワープレート110の表面が加熱されてしまうため、シャワープレート110の表面で一部の化学反応が進行する。これにより、シャワープレート110の表面で生成物が形成されてしまい、シャワープレート110のガス吐出孔が生成物により詰まりを起こしてしまうという問題や、シャワープレート110の表面への付着物が基板107上に落下し、不良が発生する問題が生じる。   However, in this method, the surface of the shower plate 110 is heated due to the influence of heat from the substrate 107 and the susceptor 108, so that some chemical reaction proceeds on the surface of the shower plate 110. As a result, a product is formed on the surface of the shower plate 110, and the problem that the gas discharge holes of the shower plate 110 are clogged with the product, and the deposits on the surface of the shower plate 110 are on the substrate 107. This causes a problem that the product falls and becomes defective.

この問題を解決するため、例えば、特許文献1に開示された反応容器200では、図10に示すように、複数の反応ガスを個別のシャワーヘッド導管201・202によって分離した状態にて成長室203へ供給すると共に、それぞれのシャワーヘッド導管201・202を冷却する冷却チャンバー204が成長室203側に設けられた方法が示されている。この反応容器200では、複数の反応ガスを別々に導入するため、シャワー表面付近ではガスの混合が少なく、またシャワー表面を冷却することが可能となり、シャワー表面近傍での気相成長が起こり難くなるため、シャワー表面への生成物付着を抑止することができるようになっている。   In order to solve this problem, for example, in the reaction vessel 200 disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 10, the growth chamber 203 is separated in a state where a plurality of reaction gases are separated by individual shower head conduits 201 and 202. A method is shown in which a cooling chamber 204 for cooling the shower head conduits 201 and 202 is provided on the growth chamber 203 side. In this reaction vessel 200, since a plurality of reaction gases are separately introduced, gas mixing is small in the vicinity of the shower surface, the shower surface can be cooled, and vapor phase growth in the vicinity of the shower surface hardly occurs. For this reason, product adhesion to the shower surface can be suppressed.

ところで、基板上に均一な膜厚分布及び組成比分布の薄膜を、生産性及び再現性よく成長させるには、基板上において反応ガスを均等な温度分布で気相反応させることが必要である。   By the way, in order to grow a thin film having a uniform film thickness distribution and composition ratio distribution on a substrate with good productivity and reproducibility, it is necessary to perform a gas phase reaction of the reaction gas on the substrate with a uniform temperature distribution.

また、原料ガス同士が基板到達前に反応して付加化合物が発生するのを防ぎ、薄膜へ不純物が混入するのを防止して、稼働率を向上させることが必要である。   In addition, it is necessary to improve the operating rate by preventing the source gases from reacting with each other before reaching the substrate to generate additional compounds and preventing impurities from being mixed into the thin film.

この点、上記特許文献1に開示された図10に示す反応容器200では、シャワー表面での生成物付着を抑止しているものの、原料ガスの拡散によって混合されて気相反応が生ずるため、シャワー表面へ生成物は少なからず付着してしまい、定期的に洗浄しなければ目詰まりを起こしてしまう。また、付着した生成物が被処理基板上へ落下し、薄膜への不純物混入を発生させる。さらに、洗浄する場合にも、シャワーヘッド205自体を取り外して洗浄を行うため、交換時には成長室203を大気開放しなくてはならず、稼働率の低下を招く。   In this respect, in the reaction vessel 200 shown in FIG. 10 disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, the product adhesion on the shower surface is suppressed. Not a little product will adhere to the surface, and clogging will occur if it is not cleaned regularly. Further, the attached product falls onto the substrate to be processed, and impurities are mixed into the thin film. Further, in the case of cleaning, since the shower head 205 itself is removed for cleaning, the growth chamber 203 must be opened to the atmosphere at the time of replacement, resulting in a decrease in operating rate.

そこで、特許文献2に開示されたプラズマCVD成膜装置では、図11に示すように、シャワーヘッドに対応した細孔を有するシャワープレート301を用い、シャワープレートをねじ留め302・302して固定し、シャワー表面を覆う方法が示されている。シャワープレート301の存在により付着物はカバー上に成膜されることになり、定期的にシャワープレート301を交換することによって、付着物の基板上への落下といった不良の発生を防いでいる。   Therefore, in the plasma CVD film forming apparatus disclosed in Patent Document 2, as shown in FIG. 11, a shower plate 301 having pores corresponding to the shower head is used, and the shower plate is fixed by screwing 302 and 302. The method of covering the shower surface is shown. Deposits are deposited on the cover due to the presence of the shower plate 301, and by periodically replacing the shower plate 301, the occurrence of defects such as dropping of the deposits on the substrate is prevented.

このように、特許文献2に開示されたプラズマCVD成膜装置では、シャワー表面に対してシャワープレート301を取り付けることにより、付着物が生成してもシャワープレート301を交換するだけで容易に対応でき、シャワーヘッド自体を洗浄する場合に比べて稼働率の低下も小さくなっている。   As described above, in the plasma CVD film forming apparatus disclosed in Patent Document 2, by attaching the shower plate 301 to the shower surface, even if deposits are generated, it can be easily handled by simply replacing the shower plate 301. As compared with the case where the shower head itself is washed, the decrease in the operation rate is also small.

特開平8−91989号公報(1996年4月9日公開)JP-A-8-91989 (published on April 9, 1996) 特開平11−131239号公報(1999年5月18日公開)Japanese Patent Laid-Open No. 11-13131 (published on May 18, 1999)

しかしながら、上記従来の特許文献2に開示された方法を上記従来の特許文献1に開示された方法に用いると、基板加熱ヒータの加熱領域との関係で、シャワープレートの温度が高い領域と低い領域が発生し、温度の高い領域においては、シャワープレート表面に強固な生成物が形成されるが、温度の低い領域(最外周領域)においては、シャワープレート表面には、フレーク状の安易に剥がれる生成物が形成されてしまい、被処理基板にコンタミネーションとして付着して、膜質や均一性の劣化が発生するといった問題が発生していた。   However, when the method disclosed in Patent Document 2 is used in the method disclosed in Patent Document 1, the shower plate temperature is high and low in relation to the heating area of the substrate heater. In the region where the temperature is high, a strong product is formed on the surface of the shower plate. However, in the region where the temperature is low (outermost peripheral region), the flakes are easily peeled off on the surface of the shower plate. As a result, a problem arises in that an object is formed and adheres to the substrate to be processed as contamination, resulting in deterioration of film quality and uniformity.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、シャワーヘッド表面にシャワープレートを設置し、シャワープレート表面に形成される生成物の剥離を抑制し、被処理基板上での膜均一性及び膜の再現性を確保し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is to install a shower plate on the surface of a shower head, suppress peeling of a product formed on the surface of the shower plate, and a substrate to be processed. An object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of ensuring the above film uniformity and film reproducibility.

本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、反応炉内に、被処理基板を載置する基板保持部材と、被処理基板加熱する基板加熱ヒータと、複数のガス吐出孔を配設したシャワーヘッドと、上記シャワーヘッドに載置され、かつ複数のプレート孔を配設したシャワープレートとを備え、上記シャワーヘッドから、該シャワーヘッドのガス吐出孔及びシャワープレートのプレート孔を通して被処理基板を収容する成長室内にガスを供給して被処理基板に成膜する気相成長装置において、上記基板保持部材の基板加熱ヒータによって加熱される領域より外側においては、上記基板保持部材との対向面であって、上記シャワーヘッドにシャワープレートが近接して配置されている面において、低熱伝導の領域が形成されていることを特徴としている。
シャワーヘッドにおいては、シャワーヘッド表面での生成物の付着を抑制するため、シャワーヘッドの最表面は、冷媒によって温度コントロールされており、冷媒の流れる領域は、シャワーヘッド全面に渡っている。これは、一部分のみを温度コントールした場合、シャワーヘッド面に温度分布が発生し、シャワーヘッドが熱膨張により歪が発生するためである。上述のようなシャワーヘッド面にシャワープレートを設置した場合、被処理基板側は、基板加熱ヒータからの熱により加熱され、温度が上昇するが、周辺部、特に側面排気流路においては、基板加熱ヒータからの加熱量が少なく、温度上昇は低く、シャワーヘッドと接する面からは、冷却されるため、シャワープレートの外周領域の温度は、中央部に比べ低くなってしまう。
このような温度分布を有するシャワープレートには、中央の温度の高い領域には、シャワープレート表面に強固に固着する生成物が形成され、周辺の温度の低い領域には、フレーク状の安易に剥がれる生成物が形成される。
しかし、上記発明によれば、上記基板保持部材の基板加熱ヒータによって加熱される領域より外側においては、上記基板保持部材との対向面であって、上記シャワーヘッドにシャワープレートが近接して配置されている面において、低熱伝導の領域が形成されているため、シャワーヘッドからの冷却が無くなり、基板加熱ヒータからの加熱、ならびにプレート孔設置領域からの熱伝導により、シャワープレート温度が上昇し、シャワープレート全面に渡って、強固に固着する生成物を形成することができる。よって、シャワープレート表面に形成される生成物の剥離を抑制し、被処理基板上での膜均一性及び膜の再現性を確保し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。
In order to solve the above problems, the vapor phase growth apparatus of the present invention includes a substrate holding member for placing a substrate to be processed, a substrate heater for heating the substrate to be processed, and a plurality of gas discharge holes in a reaction furnace. And a shower plate mounted on the shower head and provided with a plurality of plate holes. The shower head covers the gas discharge holes of the shower head and the plate holes of the shower plate. In a vapor phase growth apparatus for forming a film on a substrate to be processed by supplying a gas into a growth chamber that accommodates a processing substrate, the substrate holding member is disposed outside the region heated by the substrate heater. A region having a low thermal conductivity is formed on the opposing surface, on the surface where the shower plate is disposed close to the shower head. To have.
In the shower head, the temperature of the outermost surface of the shower head is controlled by the refrigerant in order to suppress the adhesion of the product on the surface of the shower head, and the region through which the refrigerant flows extends over the entire surface of the shower head. This is because when only a part of the temperature is controlled, a temperature distribution is generated on the shower head surface and the shower head is distorted due to thermal expansion. When the shower plate is installed on the shower head surface as described above, the temperature of the substrate to be processed is heated by the heat from the substrate heater, and the temperature rises. Since the amount of heating from the heater is small, the temperature rise is low, and the surface in contact with the shower head is cooled, so that the temperature in the outer peripheral region of the shower plate is lower than that in the central portion.
In the shower plate having such a temperature distribution, a product that firmly adheres to the surface of the shower plate is formed in the central high temperature region, and flakes are easily peeled off in the peripheral low temperature region. A product is formed.
However, according to the invention, outside the region heated by the substrate heater of the substrate holding member, it is a surface facing the substrate holding member, and the shower plate is arranged close to the shower head. On the other hand, a region with low thermal conductivity is formed, so cooling from the shower head is eliminated, and the shower plate temperature rises due to heating from the substrate heater and heat conduction from the plate hole installation region. A product that adheres firmly over the entire plate surface can be formed. Therefore, it is possible to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of suppressing peeling of a product formed on the surface of a shower plate and ensuring film uniformity and film reproducibility on a substrate to be processed. .

本発明の気相成長装置では、前記低熱伝導領域は、空間部を設けることによって形成することができる。
上記空間部は、前記シャワーヘッド側に加工を施し構成することもできる。例えば、シャワーヘッド面のシャワー孔領域以外にザグリ加工を施すことで、前記シャワープレート表面は、シャワーヘッドのシャワー孔が設置された領域で接触し、ザグリ加工を施した領域では空間部有することができる。よって、シャワープレート表面に形成される生成物の剥離を抑制し、被処理基板上での膜均一性及び膜の再現性を確保し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。
In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the low heat conduction region can be formed by providing a space.
The space portion may be configured by processing the shower head side. For example, by applying a counterbore process to the shower hole area other than the shower hole area of the shower head surface, the surface of the shower plate may be in contact with an area where the shower hole of the shower head is installed, and a space part may be provided in the area subjected to the counterbore process. it can. Therefore, it is possible to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of suppressing peeling of a product formed on the surface of a shower plate and ensuring film uniformity and film reproducibility on a substrate to be processed. .

さらに、上記空間部は、前記シャワープレート側に構成されることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the said space part is comprised by the said shower plate side.

シャワーヘッド側には、冷媒が流れる流路がシャワーヘッド最表面側へ形成されているため、シャワーヘッド面のシャワー孔領域以外にザグリ加工を施すことは、冷媒流路を複雑化することを伴う。また、シャワーヘッド側に加工を施すと、空間部を変更するためには、シャワーヘッドの再製作が伴うため、非常に高価となり、また、交換の手間も問題となる。しかし、シャワープレート側へ加工を施すこと、例えば、シャワープレート面のシャワー孔領域以外にザグリ加工を施すことで、前記シャワープレートは、シャワーヘッド面とシャワー孔領域で接触し、シャワー孔領域外では、ザグリ加工部で空間部を形成することができる。シャワープレート面に加工を施すことで、空間部の形状、距離の変更も容易に実施することができ、シャワープレート交換も簡易に行うことができる。よって、シャワープレート表面に形成される生成物の剥離を抑制することができる最適な空間部形状、距離等の検討が行いやすく、被処理基板上での膜均一性及び膜の再現性を確保し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。   On the shower head side, a flow path through which the coolant flows is formed on the outermost surface side of the shower head. Therefore, applying a counterbore process other than the shower hole area on the shower head surface complicates the coolant flow path. . Further, if the shower head side is processed, since the shower head needs to be remanufactured in order to change the space portion, it becomes very expensive and the trouble of replacement becomes a problem. However, by applying processing to the shower plate side, for example, by applying counterbore processing to the shower plate area other than the shower hole area, the shower plate is in contact with the shower head surface and outside the shower hole area. The space portion can be formed by the counterbore processing portion. By processing the surface of the shower plate, it is possible to easily change the shape and distance of the space portion, and it is also possible to easily replace the shower plate. Therefore, it is easy to study the optimal space shape and distance that can suppress the peeling of the product formed on the shower plate surface, ensuring film uniformity and reproducibility on the substrate to be processed. An obtained vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method can be provided.

本発明の気相成長装置では、前記低熱伝導領域の一部にシャワープレートに複数の貫通孔を設けると共に、前記空間部を通じて反応炉内と連通することを特徴とする。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, a plurality of through holes are provided in a shower plate in a part of the low thermal conductivity region, and communicated with the inside of the reactor through the space.

シャワープレートの空間部領域に、複数の貫通孔を設置することで、反応室内の原料ガス流路外に導入されているパージガスを、前記空間部領域のシャワープレートに設けられた複数の貫通孔を通じて、原料ガス流路内へ導入することが可能となる。シャワープレートのシャワー孔領域以外では、原料ガスの噴出しが不可能であるため、シャワープレート表面に形成される生成物が、シャワー孔領域と比較して多くなってしまう。しかし、上記複数の貫通孔を通じて、原料ガス流路内へパージガスを導入することによって、シャワープレート全面からガス噴出しを実現することができ、シャワープレート表面に形成される生成物を減少することが可能となる。よって、シャワープレート表面に形成される生成物の剥離を抑制し、被処理基板上での膜均一性及び膜の再現性を確保し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。   By installing a plurality of through holes in the space portion region of the shower plate, the purge gas introduced outside the source gas flow path in the reaction chamber is passed through the plurality of through holes provided in the shower plate in the space portion region. It becomes possible to introduce into the source gas flow path. Since the source gas cannot be ejected outside the shower hole region of the shower plate, the amount of products formed on the shower plate surface is larger than that in the shower hole region. However, by introducing the purge gas into the source gas flow path through the plurality of through holes, it is possible to realize gas ejection from the entire surface of the shower plate and reduce the products formed on the surface of the shower plate. It becomes possible. Therefore, it is possible to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of suppressing peeling of a product formed on the surface of a shower plate and ensuring film uniformity and film reproducibility on a substrate to be processed. .

本発明の気相成長装置は、以上のように、基板保持部材の基板加熱ヒータによって加熱される領域より外側においては、基板保持部材との対向面であって、上記シャワーヘッドにシャワープレートが近接して配置されている面において、低熱伝導の領域が形成されているものである。   As described above, the vapor phase growth apparatus of the present invention is a surface facing the substrate holding member outside the region heated by the substrate heater of the substrate holding member, and the shower plate is close to the shower head. Thus, a region having a low thermal conductivity is formed on the arranged surface.

また、本発明の気相成長方法は、以上のように、基板保持部材の基板加熱ヒータによって加熱される領域より外側においては、基板保持部材との対向面であって、上記シャワーヘッドにシャワープレートが近接して配置されている面において、低熱伝導の領域が形成され、当該ガス吐出孔及びプレート孔を通してガスを供給して成膜する方法である。   In addition, as described above, the vapor phase growth method of the present invention is a surface facing the substrate holding member outside the region heated by the substrate heater of the substrate holding member, and the shower head includes a shower plate. Is a method of forming a film by supplying a gas through the gas discharge hole and the plate hole in a region where low thermal conductivity is formed on the surface where the two are arranged close to each other.

それゆえ、基板保持部材の基板加熱ヒータによって加熱される領域より外側においては、基板保持部材との対向面であって、上記シャワーヘッドにシャワープレートが近接して配置されている面において、低熱伝導の領域を形成することにより、シャワープレート全面に渡って、強固に固着する生成物を形成することができ、シャワープレート表面に形成される生成物の剥離を抑制し、被処理基板上での膜均一性及び膜の再現性を確保し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができるという効果を奏する。   Therefore, outside the region of the substrate holding member heated by the substrate heater, the surface facing the substrate holding member and the surface where the shower plate is disposed close to the shower head is low in thermal conductivity. By forming this region, it is possible to form a product that firmly adheres to the entire surface of the shower plate, suppresses peeling of the product formed on the surface of the shower plate, and forms a film on the substrate to be processed. There is an effect that it is possible to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of ensuring uniformity and reproducibility of a film.

本発明における気相成長装置の実施の一形態を示すものであって、気相成長装置の全体構成を示す概略図である。1 shows an embodiment of a vapor phase growth apparatus according to the present invention, and is a schematic diagram showing an overall configuration of the vapor phase growth apparatus. 上記気相成長装置におけるシャワーヘッドとシャワープレートとの空間部の関係を示すものであって、図1のA部分を拡大して示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the relationship of the space part of the shower head and shower plate in the said vapor phase growth apparatus, Comprising: The A section of FIG. 1 is expanded. 本発明における気相成長装置の実施の一形態を示すものであって、シャワープレートに貫通孔を設置した気相成長装置の全体構成を示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an embodiment of a vapor phase growth apparatus according to the present invention, and is a schematic diagram showing an overall configuration of a vapor phase growth apparatus in which through holes are provided in a shower plate. 上記気相成長装置におけるシャワーヘッドとシャワープレートとの空間部の関係を示すものであって、図3のA部分を拡大して示す要部拡大図である。FIG. 4 is a main part enlarged view showing a relation of a space part between a shower head and a shower plate in the vapor phase growth apparatus, and showing an A portion of FIG. 3 in an enlarged manner. 従来の気相成長装置におけるシャワーヘッドとシャワープレートとの空間部の関係を示すものであって、図1のA部分を拡大して示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the relationship of the space part of the shower head and shower plate in the conventional vapor phase growth apparatus, and expands and shows the A section of FIG. (a)は、比較例としての従来のシャワープレート表面への生成物付着状況を示す写真であり、(b)は、本実施の形態のシャワープレート表面への生成物付着状況を示す写真である。(c)は、本実施の形態の複数の貫通孔を設けたシャワープレート表面への生成物付着状況を示す写真である。(A) is a photograph which shows the product adhesion situation to the conventional shower plate surface as a comparative example, (b) is a photograph which shows the product adhesion situation to the shower plate surface of this Embodiment. . (C) is the photograph which shows the product adhesion state to the shower plate surface which provided the several through-hole of this Embodiment. (a),(b)は、上記シャワープレートのザグリの変形例を示すものであり、シャワープレートを示す要部拡大図である。(A), (b) shows the modification of the counterbore of the said shower plate, and is the principal part enlarged view which shows a shower plate. 本発明における気相成長装置のさらに他の実施の形態を示すものであって、シャワーヘッドへザグリを設置した場合を示す、図1のA部分を拡大して示す要部拡大図である。FIG. 5 is a main part enlarged view showing a further embodiment of the vapor phase growth apparatus according to the present invention and showing an enlarged portion A of FIG. 1 showing a case where a counterbore is installed in the shower head. 従来の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional vertical shower head type vapor phase growth apparatus. 従来の他の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional vertical type shower head type vapor phase growth apparatus. 従来のさらに他の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the other conventional vapor phase growth apparatus.

本発明の一実施形態について図1に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わすものとする。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

図1に、本発明の気相成長装置としてのMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition :有機金属気相堆積)装置の一例である縦型シャワーヘッド型のMOCVD装置10の模式的な構成の一例を示す。   FIG. 1 shows an example of a schematic configuration of a vertical showerhead type MOCVD apparatus 10 which is an example of a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus as a vapor phase growth apparatus of the present invention. .

本実施の形態のMOCVD装置10は、図1に示すように、内部を大気側と隔離し、気密状態を保持する成長室としての反応室1を有する反応炉2と、上記反応室1の内部に設けられて被処理基板3を載置する基板保持部材4と、上記基板保持部材4と対向し、かつ底面にシャワープレート30を有するシャワーヘッド20とを備えている。また、反応炉2内部に設けられた反応室隔壁7によって、反応室1と反応外部空間8に分離されており、反応外部空間8には、パージガス供給管25によって、パージガス(N2ガスもしくはH2ガス)が導入されている。   As shown in FIG. 1, the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment has a reaction furnace 2 having a reaction chamber 1 as a growth chamber that is isolated from the atmosphere side and maintains an airtight state, and the inside of the reaction chamber 1. A substrate holding member 4 for mounting the substrate 3 to be processed, and a shower head 20 facing the substrate holding member 4 and having a shower plate 30 on the bottom surface. The reaction chamber 1 is separated into a reaction chamber 1 and an external reaction space 8 by a reaction chamber partition 7 provided inside the reaction furnace 2. A purge gas (N 2 gas or H 2 gas) is separated into the reaction external space 8 by a purge gas supply pipe 25. ) Has been introduced.

上記基板保持部材4は、回転伝達部材5の一端に備え付けられており、回転伝達部材5は、図示しない回転機構によって、自転可能となっている。また、基板保持部材4の下側には、基板加熱ヒータ6が設けられている。   The substrate holding member 4 is provided at one end of a rotation transmission member 5, and the rotation transmission member 5 can be rotated by a rotation mechanism (not shown). A substrate heater 6 is provided below the substrate holding member 4.

上記MOCVD装置10にて被処理基板3の主表面に薄膜を形成するときは、原料ガス(以下単にガスと称する)を、シャワーヘッド20からガス吐出孔H3・H5を通し、シャワーヘッド20の下側に設けられたシャワープレート30のプレート孔31を通して、反応室1へ導入する。このとき、基板加熱ヒータ6にて、基板保持部材4を介して被処理基板3が加熱され、この被処理基板3上での成膜化学反応が促進されることにより、被処理基板3上に薄膜が形成される。被処理基板3上を通過したガスは、ガス排出口1aから排出される。   When a thin film is formed on the main surface of the substrate 3 to be processed by the MOCVD apparatus 10, a raw material gas (hereinafter simply referred to as gas) is passed from the shower head 20 through the gas discharge holes H 3 and H 5 and below the shower head 20. It is introduced into the reaction chamber 1 through the plate hole 31 of the shower plate 30 provided on the side. At this time, the substrate heating heater 6 heats the substrate 3 to be processed through the substrate holding member 4, and the film forming chemical reaction on the substrate 3 to be processed is promoted. A thin film is formed. The gas that has passed over the substrate 3 is discharged from the gas outlet 1a.

次に、本実施の形態の特徴的な構造であるシャワーヘッド20及びシャワープレート30の詳細構造について説明する。   Next, the detailed structures of the shower head 20 and the shower plate 30 which are characteristic structures of the present embodiment will be described.

上記シャワーヘッド20は、第一ガスを充満させる第一ガス分配空間23と、上記第一ガスとは異なる第二ガスを充満させる第二ガス分配空間24と、上記第一ガス及び第二ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒空間22とを有しており、これら各空間は、被処理基板3側から、冷媒空間22、第一ガス分配空間23、及び第二ガス分配空間24の順に積層されている。そして、シャワーヘッド20の下側つまり被処理基板3側にシャワープレート30が近接して配置されている。   The shower head 20 includes a first gas distribution space 23 that is filled with a first gas, a second gas distribution space 24 that is filled with a second gas different from the first gas, and the first gas and the second gas. The refrigerant space 22 is filled with a refrigerant to be cooled. These spaces are stacked in the order of the refrigerant space 22, the first gas distribution space 23, and the second gas distribution space 24 from the substrate 3 to be processed. ing. And the shower plate 30 is arrange | positioned adjacent to the lower side of the shower head 20, ie, the to-be-processed substrate 3, side.

上記第二ガス分配空間24には第二ガスが第二ガス導入口24aから導入されると共に、第二ガス分配空間24に導入された第二ガスは、第一ガス分配空間23及び冷媒空間22を貫通し、かつシャワープレート30のプレート孔31に連通するガス吐出孔H5を有する複数の第二ガス供給管24bを通して、反応室1に吐出されるようになっている。   The second gas is introduced into the second gas distribution space 24 from the second gas introduction port 24a, and the second gas introduced into the second gas distribution space 24 includes the first gas distribution space 23 and the refrigerant space 22. And is discharged into the reaction chamber 1 through a plurality of second gas supply pipes 24b having gas discharge holes H5 communicating with the plate holes 31 of the shower plate 30.

また、第一ガス分配空間23には第一ガスが第一ガス導入口23aから導入されると共に、第一ガス分配空間23に導入された第一ガスは、冷媒空間22を貫通し、かつシャワープレート30のプレート孔31に連通するガス吐出孔H3を有する複数の第一ガス供給管23bを通して、反応室1に吐出されるようになっている。   Further, the first gas is introduced into the first gas distribution space 23 from the first gas introduction port 23a, and the first gas introduced into the first gas distribution space 23 penetrates the refrigerant space 22 and is showered. The gas is discharged into the reaction chamber 1 through a plurality of first gas supply pipes 23b having gas discharge holes H3 communicating with the plate holes 31 of the plate 30.

したがって、第一ガス及び第二ガスは、シャワーヘッド20では混合されることなく、独立して反応室1に吐出されるようになっている。   Accordingly, the first gas and the second gas are discharged into the reaction chamber 1 independently without being mixed by the shower head 20.

上記シャワーヘッド20は、図1に示すように、Oリング7aによって、反応炉2と気密状態を保持するよう封止されており、シャワーヘッド20と反応炉2とは取外し可能に構成されている。また、第一ガス分配空間23と第二ガス分配空間24との間には、Oリング7bが設けられ、第二ガス分配空間24とその天板との間にもOリング7cが設けられることによって、各空間が分離可能になっていると共に、各空間の気密状態が保持されている。
また、シャワープレート30は、シャワーヘッド20のシャワーヘッド下部壁面20aにて図示しないネジ等によって密着して固定、設置されている。
As shown in FIG. 1, the shower head 20 is sealed by an O-ring 7a so as to maintain an airtight state with the reaction furnace 2, and the shower head 20 and the reaction furnace 2 are configured to be removable. . Further, an O-ring 7b is provided between the first gas distribution space 23 and the second gas distribution space 24, and an O-ring 7c is also provided between the second gas distribution space 24 and its top plate. Thus, each space can be separated and the airtight state of each space is maintained.
Further, the shower plate 30 is fixed and installed in close contact with a screw or the like (not shown) on the shower head lower wall surface 20 a of the shower head 20.

基板加熱ヒータ6にて、基板保持部材4を介して被処理基板3が加熱され、この被処理基板3上での成膜化学反応が促進されることにより、被処理基板3上に薄膜が形成されるため、基板保持部材4自体の温度は高く、その対向面にあるシャワープレート30は、基板保持部材4の基板加熱ヒータ6によって加熱される領域より外側、つまり、図2中の加熱領域で基板保持部材4により加熱され、基板保持部材4の対向面以外のシャワープレート30は非加熱領域では、基板保持部材4からの加熱が到達し難くなっている。また、シャワーヘッド20は、冷媒空間22を有しており、シャワーヘッド20のシャワーヘッド下部壁面20aは、全面が冷媒空間22によって冷却されているため、温度が均一となるようコントロールされている。
図5は、従来のシャワープレートを設置した場合の、図1中のA部の領域を示す拡大図である。シャワーヘッド下部壁面20a温度は、均一に保たれているため、シャワープレート30の被処理基板3側のシャワープレート壁面30aの温度は、基板保持部材4からの加熱によって決定される。よって、シャワープレート壁面30a温度は、図5中の加熱領域では、温度が高く、非加熱領域では、温度が低くなってしまう。図6(a)に従来のシャワープレートを設置した場合の成膜後のシャワープレート壁面30aの部分拡大写真である。図6(a)からも分かるように、加熱領域では、生成物44には膜剥がれなどが見られず、綺麗な薄膜が生成している。しかし、非加熱領域では、生成物には、膜剥がれ(以後、剥離生成物45と呼ぶ)が見られる雑晶が生成していることが分かる。つまり、シャワープレート30a壁面温度が、非加熱領域では低くなっているため、図6(a)に示すような剥離生成物45が生成される。
一方、本実施の形態では、シャワーヘッド20のシャワーヘッド下部壁面20aとシャワープレート30は、シャワープレート30のプレート孔31設置領域外において、上記シャワーヘッド下部壁面20aとシャワープレート30の対向面に、空間部41が形成されている。
The substrate heating heater 6 heats the substrate 3 to be processed through the substrate holding member 4, and the film forming chemical reaction on the substrate 3 is promoted, whereby a thin film is formed on the substrate 3 to be processed. Therefore, the temperature of the substrate holding member 4 itself is high, and the shower plate 30 on the opposite surface is outside the region heated by the substrate heater 6 of the substrate holding member 4, that is, in the heating region in FIG. The shower plate 30 heated by the substrate holding member 4 and other than the opposing surface of the substrate holding member 4 is difficult to reach the heating from the substrate holding member 4 in the non-heated region. The shower head 20 has a refrigerant space 22, and the shower head lower wall surface 20 a of the shower head 20 is cooled by the refrigerant space 22 so that the temperature is controlled to be uniform.
FIG. 5 is an enlarged view showing a region A in FIG. 1 when a conventional shower plate is installed. Since the temperature of the shower head lower wall surface 20a is kept uniform, the temperature of the shower plate wall surface 30a on the substrate 3 side of the shower plate 30 is determined by heating from the substrate holding member 4. Therefore, the temperature of the shower plate wall surface 30a is high in the heating region in FIG. 5 and low in the non-heating region. FIG. 6A is a partially enlarged photograph of a shower plate wall surface 30a after film formation when a conventional shower plate is installed. As can be seen from FIG. 6 (a), in the heating region, no film peeling or the like is observed in the product 44, and a beautiful thin film is generated. However, it can be seen that in the non-heated region, miscellaneous crystals in which film peeling (hereinafter referred to as peeling product 45) is observed are generated in the product. That is, since the shower plate 30a wall surface temperature is low in the non-heated region, a peel product 45 as shown in FIG. 6A is generated.
On the other hand, in the present embodiment, the shower head lower wall surface 20a and the shower plate 30 of the shower head 20 are disposed on the opposing surfaces of the shower head lower wall surface 20a and the shower plate 30 outside the plate hole 31 installation region of the shower plate 30. A space 41 is formed.

この構成について、図2に基づいて説明する。図2は、図1中のA部を示す拡大図である。
図2に示すように、シャワープレート30には、プレート孔31が設置されている領域より外側で、かつ、シャワーヘッド下部壁面20aと対向する側のシャワープレート30にザグリ42を設けることによって、シャワーヘッド下部壁面20aとシャワープレート30間に空間部41を形成している。
上記構成によれば、非加熱領域においては、シャワーヘッド下部壁面20aとシャワープレート30間に空間部41を有しているため、シャワーヘッド下部壁面20aの温度がシャワープレートに伝わることが無くなり、また、加熱領域からの熱伝導による熱移動もあるため、非加熱領域においても、シャワープレート壁面30a温度を高く保つことが可能となる。ここで、シャワーヘッド下部壁面20aとシャワープレート30間に空間部41を形成したが、この空間部41に低熱伝導材料を用いてもよい。
図6(b)は、図2に示す実施の形態の場合の成膜後のシャワープレート壁面30aの部分拡大写真である。シャワープレート30には、空間部41が設けられている。その効果は、図6(b)からも分かるように、加熱領域、非加熱領域に関わらず、生成物44には膜剥がれなどが見られず、綺麗な薄膜が生成している。よって、シャワープレート30表面に形成される生成物の剥離を抑制し、被処理基板3上での膜均一性及び膜の再現性を確保し得ることができる。
This configuration will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view showing a portion A in FIG.
As shown in FIG. 2, the shower plate 30 is provided with a counterbore 42 on the shower plate 30 outside the region where the plate hole 31 is installed and on the side facing the shower head lower wall surface 20a. A space 41 is formed between the head lower wall surface 20 a and the shower plate 30.
According to the above configuration, in the non-heating region, since the space 41 is provided between the shower head lower wall surface 20a and the shower plate 30, the temperature of the shower head lower wall surface 20a is not transmitted to the shower plate. Since there is also heat transfer from the heating region due to heat conduction, the temperature of the shower plate wall surface 30a can be kept high even in the non-heating region. Here, although the space part 41 was formed between the shower head lower wall surface 20a and the shower plate 30, you may use a low heat conductive material for this space part 41. FIG.
FIG. 6B is a partially enlarged photograph of the shower plate wall surface 30a after film formation in the embodiment shown in FIG. The shower plate 30 is provided with a space 41. As can be seen from FIG. 6B, the effect is such that no film peeling or the like is observed in the product 44 regardless of the heating region and the non-heating region, and a beautiful thin film is generated. Therefore, peeling of the product formed on the surface of the shower plate 30 can be suppressed and film uniformity and film reproducibility on the substrate to be processed 3 can be ensured.

また、図3および図4に示すように、シャワープレート30に設けられたザグリ42面に貫通孔43を構成することもできる。図3は、シャワープレートに貫通孔を設置した気相成長装置の全体構成を示す概略図である。図4は、図3のA部分を拡大して示す要部拡大図である。
図3、4に示すように、シャワープレート30には、プレート孔31が設置されている領域より外側で、かつ、シャワーヘッド下部壁面20aと対向する側のシャワープレート30にザグリ42が設けられ、シャワーヘッド下部壁面20aとシャワープレート30間に空間部41を形成しており、さらに、ザグリ42面には、貫通孔43が形成されている。反応炉2内は、反応室隔壁7によって、反応室1と反応外部空間8に分離されており、反応外部空間8には、パージガス供給管25によって、パージガス(N2ガスもしくはH2ガス)が導入され、反応室1と反応外部空間8の圧力は、反応室1側が低くなるようパージガス流量が調整される。以上の構成により、反応外部空間8内のパージガスは、貫通孔43を通じて、反応室1内へ導入することができる。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, a through-hole 43 can be formed on the face of the counterbore 42 provided on the shower plate 30. FIG. 3 is a schematic diagram showing an overall configuration of a vapor phase growth apparatus in which a through hole is provided in a shower plate. FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing an A portion of FIG. 3 in an enlarged manner.
As shown in FIGS. 3 and 4, the shower plate 30 is provided with counterbore 42 on the shower plate 30 outside the region where the plate hole 31 is installed and on the side facing the shower head lower wall surface 20a. A space 41 is formed between the shower head lower wall surface 20a and the shower plate 30, and a through hole 43 is formed on the counterbore 42 surface. The reaction furnace 2 is separated into a reaction chamber 1 and a reaction external space 8 by a reaction chamber partition wall 7, and purge gas (N 2 gas or H 2 gas) is introduced into the reaction external space 8 by a purge gas supply pipe 25. The purge gas flow rate is adjusted so that the pressure in the reaction chamber 1 and the reaction external space 8 becomes lower on the reaction chamber 1 side. With the above configuration, the purge gas in the reaction external space 8 can be introduced into the reaction chamber 1 through the through hole 43.

上記構成によると、シャワープレート30のプレート孔31の設置領域外にも、簡易にパージガスを導入することが可能となり、シャワープレート30のプレート孔31の設置領域外に到達するガスをガス排出口1aへ向けて、飛ばすことができ、シャワープレート30のプレート孔31の設置領域外に生成する生成物44を抑制することができる。シャワープレート30表面に生成した生成物44は、成膜を繰り返すことによって、厚膜化し、いずれ剥離するが、上記構成によると、生成物44の量が減少するため、剥離するまでの成膜回数を増加させることができる。また、図5に示すガスの淀みを防止することができ、ガス淀みによって生成する剥離生成物45(雑晶)を低減することができる。また、反応室隔壁7壁面に生成する生成物も抑制することができる。よって、シャワープレート30表面に形成される生成物の剥離を抑制し、被処理基板3上での膜均一性及び膜の再現性を確保し得ることができる。   According to the above configuration, the purge gas can be easily introduced to the outside of the installation area of the plate hole 31 of the shower plate 30, and the gas reaching the outside of the installation area of the plate hole 31 of the shower plate 30 is discharged to the gas discharge port 1a. The product 44 generated outside the installation area of the plate hole 31 of the shower plate 30 can be suppressed. The product 44 generated on the surface of the shower plate 30 is thickened by repeating the film formation and eventually peels off. However, according to the above configuration, the amount of the product 44 is reduced, so the number of film formations until the product is peeled off. Can be increased. Moreover, the gas stagnation shown in FIG. 5 can be prevented, and the peeling products 45 (miscellaneous crystals) generated by the gas stagnation can be reduced. Moreover, the product produced | generated on the reaction chamber partition 7 wall surface can also be suppressed. Therefore, peeling of the product formed on the surface of the shower plate 30 can be suppressed and film uniformity and film reproducibility on the substrate to be processed 3 can be ensured.

また、シャワーヘッド下部壁面20aと対向する側のシャワープレート30にザグリ42の形状は、図7(a)および(b)に示すような形状であってもよい。   Further, the shape of the counterbore 42 on the shower plate 30 on the side facing the shower head lower wall surface 20a may be a shape as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b).

一方、図8は、図1中のA部領域の別の実施形態を示す拡大図である。
シャワーヘッド20には、シャワープレート30のプレート孔31が設置されている領域より外側にザグリ42を設けることによって、シャワーヘッド下部壁面20aとシャワープレート30間に空間部41を形成している。
上記構成によっても、非加熱領域においては、シャワーヘッド下部壁面20aとシャワープレート30間に空間部41を有しているため、シャワーヘッド下部壁面20aの温度がシャワープレートに伝わることが無くなり、また、加熱領域からの熱伝導による熱移動もあるため、非加熱領域においても、シャワープレート壁面30a温度を高く保つことが可能となる。また、パージガスの導入も、シャワープレート30へ貫通孔43を設けておくことで可能となる。よって、シャワープレート30表面に形成される生成物の剥離を抑制し、被処理基板3上での膜均一性及び膜の再現性を確保し得ることができる。
On the other hand, FIG. 8 is an enlarged view showing another embodiment of the area A in FIG.
In the shower head 20, a counterbore 42 is provided outside the region where the plate hole 31 of the shower plate 30 is installed, thereby forming a space 41 between the shower head lower wall surface 20 a and the shower plate 30.
Even in the above configuration, in the non-heated region, since the space 41 is provided between the shower head lower wall surface 20a and the shower plate 30, the temperature of the shower head lower wall surface 20a is not transmitted to the shower plate. Since there is also heat transfer due to heat conduction from the heating region, the temperature of the shower plate wall surface 30a can be kept high even in the non-heating region. Further, purge gas can be introduced by providing a through hole 43 in the shower plate 30. Therefore, peeling of the product formed on the surface of the shower plate 30 can be suppressed and film uniformity and film reproducibility on the substrate to be processed 3 can be ensured.

尚、本発明においては、MOCVD装置を構成する反応炉、シャワープレート及びその他の部材の形状が図1に示す形状に限定されないことは言うまでもない。   In the present invention, it goes without saying that the shapes of the reactor, shower plate and other members constituting the MOCVD apparatus are not limited to the shapes shown in FIG.

また、シャワープレート30の材料としては、反応ガスへの耐食性、高温耐性を有する材料であればよい。例えば、石英、グラファイト、SiCコートを施したグラファイト、SiC、モリブデン、タングステン等が上げられる。その中でも、石英は、熱膨張率が小さく、シャワーヘッドへ固定した場合でも、熱膨張による破損を防ぐことができ、また、優れた耐食性を有しているため、付着した生成物に対応した酸によるウェット洗浄、HClによるドライ洗浄を行うことができ、シャワープレートを繰り返し使用することができるため、最良の材料である。   The shower plate 30 may be made of a material having corrosion resistance to the reaction gas and high temperature resistance. For example, quartz, graphite, graphite coated with SiC, SiC, molybdenum, tungsten and the like can be raised. Among them, quartz has a small coefficient of thermal expansion, can prevent damage due to thermal expansion even when fixed to a shower head, and has excellent corrosion resistance, so that it has an acid corresponding to the attached product. It is the best material because it can perform wet cleaning with, dry cleaning with HCl, and the shower plate can be used repeatedly.

また、本発明のシャワープレートは、一体で構成されているが、複数の部品で構成してもよく、複数の部品で構成した場合でも、同様の効果を奏することができる。   Moreover, although the shower plate of this invention is comprised integrally, it may be comprised with several components, and when it comprises with several components, there can exist the same effect.

また、本発明においては、図13に示すように、内部を大気側と隔離し、気密状態を保持する成長室としての反応室1を有する反応炉2と、上記反応室1の内部に設けられて被処理基板3を載置する基板保持部材4と、上記基板保持部材4と対向し、かつ上面にシャワープレート30を有するシャワーヘッド20とを備えており、被処理基板3に対して、下方から反応ガスを供給するフェイスダウン型の気相成長装置としてのMOCVD装置60にも適用することができる。   Further, in the present invention, as shown in FIG. 13, a reaction furnace 2 having a reaction chamber 1 as a growth chamber that isolates the inside from the atmosphere side and maintains an airtight state, and the reaction chamber 1 is provided. A substrate holding member 4 for placing the substrate 3 to be processed, and a shower head 20 facing the substrate holding member 4 and having a shower plate 30 on the upper surface. The present invention can also be applied to an MOCVD apparatus 60 as a face-down type vapor phase growth apparatus for supplying a reaction gas from the above.

さらに、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Furthermore, it should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、シャワープレート上部の空間に周辺部よりガスを導入し、シャワープレートの複数のガス吐出孔から基板表面に反応ガスを供給するシャワープレートを用いた縦型のMOCVD装置等の気相成長装置及び気相成長方法に利用することができる。   The present invention is a vapor phase growth method such as a vertical MOCVD apparatus using a shower plate that introduces a gas into the space above the shower plate from the periphery and supplies a reaction gas to the substrate surface from a plurality of gas discharge holes of the shower plate. It can be used for an apparatus and a vapor phase growth method.

1 反応室(成長室)
1a ガス排出口
2 反応炉
3 被処理基板
4 基板保持部材
5 回転伝達部材
6 基板加熱ヒータ
7 反応室隔壁
8 反応外部空間
10 MOCVD装置(気相成長装置)
20 シャワーヘッド
20a シャワーヘッド下部壁面
22 冷媒空間
23 第一ガス分配空間
23a 第一ガス導入口
23b 第一ガス供給管
24 第二ガス分配空間
24a 第二ガス導入口
24b 第二ガス供給管
25 パージガス供給管
30 シャワープレート
31、32 プレート孔
31a、32a ヘッド側表面孔
32b 基板側表面孔
41 空間部
42 ザグリ
43 貫通孔
44 生成物
45 剥離生成物
H3、H5 ガス吐出孔
1 Reaction chamber (growth chamber)
1a Gas outlet 2 Reaction furnace 3 Substrate 4 Substrate holding member 5 Rotation transmission member 6 Substrate heater 7 Reaction chamber partition 8 Reaction external space 10 MOCVD apparatus (vapor phase growth apparatus)
20 Shower head 20a Shower head lower wall surface 22 Refrigerant space 23 First gas distribution space 23a First gas introduction port 23b First gas supply pipe 24 Second gas distribution space 24a Second gas introduction port 24b Second gas supply pipe 25 Purge gas supply Tube 30 Shower plate 31, 32 Plate hole 31a, 32a Head side surface hole 32b Substrate side surface hole 41 Space part 42 Counterbore 43 Through hole 44 Product 45 Peeling product H3, H5 Gas discharge hole

Claims (6)

反応炉内に、被処理基板を載置する基板保持部材と、被処理基板加熱する基板加熱ヒータと、複数のガス吐出孔を配設したシャワーヘッドと、上記シャワーヘッドに載置され、かつ複数のプレート孔を配設したシャワープレートとを備え、上記シャワーヘッドから、該シャワーヘッドのガス吐出孔及びシャワープレートのプレート孔を通して被処理基板を収容する成長室内にガスを供給して被処理基板に成膜する気相成長装置において、
上記基板保持部材の基板加熱ヒータによって加熱される領域より外側かつ、上記基板保持部材との対向面であって、上記シャワーヘッドにシャワープレートが近接して配置されている面において、低熱伝導の領域が形成されていることを特徴とする気相成長装置。
In the reaction furnace, a substrate holding member for mounting the substrate to be processed, a substrate heater for heating the substrate to be processed, a shower head provided with a plurality of gas discharge holes, a plurality of mounted on the shower head, A shower plate provided with a plate hole, and a gas is supplied from the shower head to a growth chamber containing the substrate to be processed through the gas discharge hole of the shower head and the plate hole of the shower plate. In a vapor deposition apparatus for forming a film,
A region of low thermal conductivity on the surface of the substrate holding member that is outside of the region heated by the substrate heater and that faces the substrate holding member and is close to the shower head. A vapor phase growth apparatus characterized in that is formed.
前記低熱伝導領域は、空間部を設けることによって形成されることを特徴とする請求項1記載の気相成長装置。   2. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the low thermal conductivity region is formed by providing a space. 前記低熱伝導領域は、シャワープレート側に空間部を設けることによって形成されることを特徴とする請求項1記載の気相成長装置。   2. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the low thermal conductivity region is formed by providing a space on the shower plate side. 前記低熱伝導領域の一部にシャワープレートに複数の貫通孔を設けると共に、前記空間部を通じて反応炉内と連通することを特徴とする請求項2および3記載の気相成長装置。   4. The vapor phase growth apparatus according to claim 2, wherein a plurality of through holes are provided in a shower plate in a part of the low heat conduction region, and communicated with the inside of the reaction furnace through the space. 反応炉内のガス供給部に搭載されるシャワープレートにおいて、前記シャワープレートへ流入するガスの上流側面でかつ、シャワープレート外周部にザグリ部を有することを特徴とする。   The shower plate mounted on the gas supply unit in the reaction furnace has a counterbore portion on the upstream side surface of the gas flowing into the shower plate and on the outer peripheral portion of the shower plate. 反応炉内に、被処理基板を載置する基板保持部材と、被処理基板加熱する基板加熱ヒータと、複数のガス吐出孔を配設したシャワーヘッドと、上記シャワーヘッドに載置され、かつ複数のプレート孔を配設したシャワープレートとを備え、上記シャワーヘッドから、該シャワーヘッドのガス吐出孔及びシャワープレートのプレート孔を通して被処理基板を収容する成長室内にガスを供給して被処理基板に成膜する気相成長装置において、
上記基板保持部材の基板加熱ヒータによって加熱される領域より外側かつ、上記基板保持部材との対向面であって、上記シャワーヘッドにシャワープレートが載置されている面において、低熱伝導の領域が形成し、当該ガス吐出孔及びプレート孔を通してガスを供給して成膜することを特徴とする気相成長方法。
In the reaction furnace, a substrate holding member for mounting the substrate to be processed, a substrate heater for heating the substrate to be processed, a shower head provided with a plurality of gas discharge holes, a plurality of mounted on the shower head, A shower plate provided with a plate hole, and a gas is supplied from the shower head to a growth chamber containing the substrate to be processed through the gas discharge hole of the shower head and the plate hole of the shower plate. In a vapor deposition apparatus for forming a film,
A region of low thermal conductivity is formed on the surface of the substrate holding member that is outside of the region heated by the substrate heater and facing the substrate holding member, on the surface on which the shower plate is placed on the shower head. And forming a film by supplying a gas through the gas discharge hole and the plate hole.
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