JP2011071490A - Vapor-phase growth device - Google Patents

Vapor-phase growth device Download PDF

Info

Publication number
JP2011071490A
JP2011071490A JP2010183108A JP2010183108A JP2011071490A JP 2011071490 A JP2011071490 A JP 2011071490A JP 2010183108 A JP2010183108 A JP 2010183108A JP 2010183108 A JP2010183108 A JP 2010183108A JP 2011071490 A JP2011071490 A JP 2011071490A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
reaction
flow path
gas flow
reaction chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2010183108A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiryo Takasuka
英良 高須賀
Makoto Hashimoto
信 橋本
Tatsuya Tanabe
達也 田辺
Hiroshi Amano
浩 天野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2010183108A priority Critical patent/JP2011071490A/en
Publication of JP2011071490A publication Critical patent/JP2011071490A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vapor-phase growth device forming a high-quality laminate structure with a plurality of types of thin films laminated therein by accurately controlling temporal change of a flow rate. <P>SOLUTION: This vapor-phase growth device includes a reaction chamber 50 for holding substrates 15 being processing objects, and a gas introduction part 21 for supplying a reaction gas to the reaction chamber 50. The gas introduction part 21 includes a gas supply tube 20, and a gas passage expansion part for connecting the gas supply tube 20 to the reaction chamber 50 to run the reaction gas. The gas passage expansion part is structured to expand width in a plane direction being a direction extending along a main surface of the substrate 15 from the gas supply tube 20 to the reaction chamber 50 and intersecting the flow direction of the reaction gas toward the reaction chamber 50 side from the gas supply tube 20 side, wherein, on a sidewall defining the width in the plane direction of the gas passage expansion part, an inclination angle of a part located on the gas supply tube 20 side out of the inclination angle of the sidewall with respect to the discharge direction of the reaction gas introduced into the gas passage expansion part from the gas supply tube 20 is set smaller than an inclination angle with respect to the discharge direction of a part located on the reaction chamber 50 side out of the sidewall. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、気相成長装置に関するものであり、より特定的には、半導体基板などの表面上に薄膜を気相成長させるための気相成長装置に関するものである。   The present invention relates to a vapor phase growth apparatus, and more particularly to a vapor phase growth apparatus for vapor phase growing a thin film on a surface of a semiconductor substrate or the like.

一般に、半導体基板などの一方の主表面上に半導体素子を形成するために薄膜を成長させる際には、気相成長装置が用いられる。なおここで主表面とは、表面のうち最も面積の大きい主要な面をいう。このような気相成長装置は、処理対象物であるたとえば基板を保持する反応室と、当該反応室に反応ガスを供給するためのガス導入部とを備えている。つまり反応室の内部に基板を載置した状態で、当該内部に成膜用の所定のガスを導入する。   In general, a vapor phase growth apparatus is used when a thin film is grown to form a semiconductor element on one main surface such as a semiconductor substrate. Here, the main surface means a main surface having the largest area among the surfaces. Such a vapor phase growth apparatus includes a reaction chamber that holds, for example, a substrate that is a processing target, and a gas introduction unit that supplies a reaction gas to the reaction chamber. That is, with the substrate placed in the reaction chamber, a predetermined gas for film formation is introduced into the reaction chamber.

ここで、基板の主表面の面積が大きい、つまり大口径である場合には、ガスを当該基板の主表面上に均一に供給するために、基板の主表面に対向する領域(通常は基板に対向する、反応室内部の天井部分)に、ガスを噴射するための多数の孔を一定間隔で複数設けた反応室を用いる。このような多数の孔を備える構造はシャワーヘッド構造と呼ばれており、基板の主表面に対向する領域の大部分から所望のガスを、当該基板の主表面上のほぼ全領域に均一に噴射することを可能とする。シャワーヘッド構造は、たとえば特開平11−323560号公報(特許文献1)や特開2008−66413号公報(特許文献2)に開示されている。   Here, when the area of the main surface of the substrate is large, that is, when it has a large diameter, a region facing the main surface of the substrate (usually on the substrate) in order to uniformly supply the gas onto the main surface of the substrate. A reaction chamber in which a plurality of holes for injecting a gas are provided at regular intervals on the opposing ceiling portion of the reaction chamber. Such a structure having a large number of holes is called a showerhead structure, and a desired gas is uniformly sprayed over almost the entire area on the main surface of the substrate from the majority of the area facing the main surface of the substrate. It is possible to do. The shower head structure is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-323560 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-66413 (Patent Document 2).

特開平11−323560号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-323560 特開2008−66413号公報JP 2008-66413 A

特許文献1には、活性化エネルギが高い金属元素を含む成膜用のガスの噴出量を、シャワーヘッド部の中心部から周辺部に向けて次第に減少する構成とした、BST薄膜などの高・強誘電体複合材料薄膜を形成するための成膜処理装置が開示されている。また特許文献2には、ガス噴射孔から噴射された原料ガスの一部が逆方向に廻り込んでガス噴射面上に不要な付着膜を形成することを抑制する構成としたシャワーヘッド構造を備える成膜処理装置が開示されている。   Patent Document 1 discloses a structure in which the amount of a gas for forming a film containing a metal element having a high activation energy is gradually reduced from the central portion of the shower head portion toward the peripheral portion. A film forming apparatus for forming a ferroelectric composite material thin film is disclosed. Further, Patent Document 2 includes a shower head structure configured to prevent a part of the raw material gas injected from the gas injection holes from flowing in the reverse direction and forming an unnecessary adhesion film on the gas injection surface. A film forming apparatus is disclosed.

上述したいずれの成膜処理装置についても、たとえばBST薄膜やPZT薄膜などの複合材料薄膜を、原料ガスを時間変化させずに一定量流し続けることにより成膜を行なう。このため、供給された原料ガスを複数のガス噴射孔から均一に噴射させるために拡散させるいわゆるバッファ室内には常に同一種類のガスを供給することになる。つまり上記各特許文献中の成膜処理装置を用いた成膜処理方法においては、バッファ室内に供給されるガスの種類を切り替える必要がない。しかしたとえば半導体素子を構成する、異なる組成からなる複数の薄膜を積層した積層構造を形成する際には、成膜処理装置において供給する原料ガスの種類を短時間に切り替える必要がある。たとえばIII族の原料からなるガスとV族の原料からなるガスとを、1秒以下の早いタイミングにて交互に噴射しながら供給する場合に、上記各特許文献中の成膜処理装置を用いた場合には、以下に示す問題が発生する可能性がある。   In any of the above-described film forming apparatuses, film formation is performed by continuously flowing a constant amount of a composite material thin film such as a BST thin film or a PZT thin film without changing time. For this reason, the same kind of gas is always supplied into the so-called buffer chamber in which the supplied source gas is diffused to be uniformly injected from the plurality of gas injection holes. That is, in the film forming method using the film forming apparatus described in each of the above patent documents, it is not necessary to switch the type of gas supplied into the buffer chamber. However, for example, when forming a laminated structure in which a plurality of thin films having different compositions constituting a semiconductor element is formed, it is necessary to switch the type of source gas supplied in the film forming apparatus in a short time. For example, when supplying a gas made of a Group III material and a gas made of a Group V material while alternately injecting them at an early timing of 1 second or less, the film forming apparatus in each of the above patent documents was used. In some cases, the following problems may occur.

図6に、従来の成膜処理装置を用いて原料ガスの供給量が矩形パルス状に時間変化するように制御した場合における、原料ガスの流量の時間変化をシミュレーションした結果を示す。これは一例として、供給する原料ガスを流通させる配管内における当該ガスの流量や、配管を経て噴射孔から噴射させる当該ガスの流量を示している。つまり図6のグラフにおいて横軸は経過時間(秒)を、縦軸は原料ガスとして用いたTMG(トリメチルガリウム:ガリウムの有機金属化合物)の流量をモル分率で示している。図6中の実線100は、原料ガスとしてのTMGを供給する配管中を流通するガスのモル分率を、また図6中の点線200は、上記配管を流通し、噴射孔から噴射される上記TMGのガスのモル分率を示している。   FIG. 6 shows the result of simulating the time change of the flow rate of the source gas when the supply amount of the source gas is controlled to change with time in a rectangular pulse using a conventional film forming apparatus. This shows, as an example, the flow rate of the gas in a pipe through which the source gas to be supplied circulates and the flow rate of the gas injected from the injection hole through the pipe. That is, in the graph of FIG. 6, the horizontal axis represents the elapsed time (seconds), and the vertical axis represents the flow rate of TMG (trimethylgallium: organometallic compound of gallium) used as the source gas in mole fraction. The solid line 100 in FIG. 6 indicates the molar fraction of the gas flowing through the pipe that supplies TMG as the source gas, and the dotted line 200 in FIG. 6 flows through the pipe and is injected from the injection hole. The mole fraction of TMG gas is shown.

図6に示すように、モル分率が約1.1×10−4であるTMGを配管から約0.3秒間供給し、約0.3秒間供給を停止する、というサイクルを繰り返した場合、噴射孔から噴射されるTMGのガスの流量は、供給されるガスの流量に比べて立上りや立下りの追随が遅い。つまり薄膜の積層構造を形成するためには短時間に急峻な流量変化を生じさせる必要があるが、原料ガスを供給する上流側で流量を急峻な矩形パルス状となるように制御しても、当該原料ガスが噴射される下流側において流量の変化がパルス状のパターンを形成するように制御することが困難となる。これはたとえば上述した各特許文献に開示された成膜処理装置のバッファ室に導入するガスの流量を矩形パルス状に時間変化させた場合、当該ガスの一部がバッファ室内に貯留されることに起因する。したがってたとえば上記成膜処理装置を用いて薄膜の積層構造を形成するために、複数種類の原料ガスを時間的に交互に供給した場合には、最初にバッファ室内に導入されたガスと後にバッファ室内に導入されたガスとがバッファ室内に貯留されれば、両者がバッファ室内にて混合する可能性がある。両者がバッファ室内にて混合すれば、噴射孔から噴射されるガスも、形成しようとする積層構造を構成する、複数種類の薄膜を構成する材質が混合したガスとなる。このため、所望の複数種類の薄膜が積層された高品質な積層構造を形成することは困難となる可能性がある。 As shown in FIG. 6, when a cycle in which TMG having a mole fraction of about 1.1 × 10 −4 is supplied from a pipe for about 0.3 seconds and stopped for about 0.3 seconds is repeated, The flow rate of the TMG gas injected from the injection hole is slower to follow the rise and fall compared to the flow rate of the supplied gas. In other words, in order to form a thin film laminated structure, it is necessary to cause a steep flow rate change in a short time, but even if the flow rate is controlled to be a steep rectangular pulse on the upstream side of supplying the source gas, It becomes difficult to control the change in flow rate so as to form a pulsed pattern on the downstream side where the raw material gas is injected. This is because, for example, when the flow rate of the gas introduced into the buffer chamber of the film forming apparatus disclosed in each of the above-mentioned patent documents is changed over time in a rectangular pulse shape, a part of the gas is stored in the buffer chamber. to cause. Therefore, for example, when a plurality of types of source gases are alternately supplied over time in order to form a thin film laminated structure using the film forming apparatus, the gas introduced first into the buffer chamber and the buffer chamber afterwards If the gas introduced into is stored in the buffer chamber, there is a possibility that both will mix in the buffer chamber. If both are mixed in the buffer chamber, the gas injected from the injection hole is also a gas in which the materials constituting the plural types of thin films constituting the laminated structure to be formed are mixed. For this reason, it may be difficult to form a high-quality laminated structure in which a plurality of types of desired thin films are laminated.

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものである。その目的は、複数種類のガスを時間的に交互に供給する各ガスの流量(モル分率)の時間変化を高精度に行なうことが可能な気相成長装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus capable of accurately changing the flow rate (molar fraction) of each gas that alternately supplies a plurality of types of gases over time.

本発明に係る気相成長装置は、処理対象物を保持する反応室と、上記反応室に反応ガスを供給するためのガス導入部とを備えている。上記ガス導入部は、ガス供給管と、上記ガス供給管と上記反応室とをつないで上記反応ガスを流通させるガス流路拡大部とを含んでいる。上記ガス流路拡大部は、上記ガス供給管から上記反応室まで、上記処理対象物の主表面に沿うとともに上記反応ガスの流通方向に交差する方向である平面方向での幅が、上記ガス供給管側から上記反応室側に向けて広がるように構成されている。上記ガス流路拡大部の上記平面方向の幅を規定する側壁では、上記ガス供給管から上記ガス流路拡大部へ導入される反応ガスの吐出方向に対する、上記側壁の傾斜角度のうち上記ガス供給管側に位置する部分の第1の傾斜角度が、上記側壁のうち上記反応室側に位置する部分の上記吐出方向に対する第2の傾斜角度より小さくなっている。   The vapor phase growth apparatus according to the present invention includes a reaction chamber that holds an object to be processed and a gas introduction unit for supplying a reaction gas to the reaction chamber. The gas introduction part includes a gas supply pipe, and a gas flow path expansion part that connects the gas supply pipe and the reaction chamber to flow the reaction gas. The gas flow channel expanding portion has a width in a plane direction that is along the main surface of the object to be processed and intersects the flow direction of the reaction gas from the gas supply pipe to the reaction chamber. It is configured to spread from the tube side toward the reaction chamber side. In the side wall defining the width in the planar direction of the gas flow path expanding portion, the gas supply is included in the inclination angle of the side wall with respect to the discharge direction of the reaction gas introduced from the gas supply pipe to the gas flow path expanded portion. The first inclination angle of the portion located on the tube side is smaller than the second inclination angle of the portion located on the reaction chamber side of the side wall with respect to the discharge direction.

ガス流路拡大部の平面方向での広がり方が段階的(最初の広がり角は小さめ、後半の広がり角は大きめ)になっているので、ガス流路拡大部での渦の発生が抑制される(前半部において、広がり角が小さいので、ガス供給管から供給されたガスが側壁近傍で側壁表面に沿って流れる(側壁から流れが剥離して渦が発生することを抑制する))。その後、後半で広がり角を大きくすることで、反応室の幅にまでガスを広げる(ラインのガス流れ方向における長さが必要以上に長くなることを防止する)。その結果、装置の大型化を抑制しつつ、かつ渦の発生を抑制しながら平面方向へガスを広げ、結果的に均一な成膜を実現する。またガス流路拡大部の、最初の広がり方が小さめになっているため、ガス供給管とガス流路拡大部との境界部や、ガス流路拡大部の広がり角が小さい部分と広がり角が大きい部分との境界部において、流通する反応ガスがスムーズに流れる。このため、ガス供給管から反応室に供給する反応ガスの種類を急峻に切り替えることができ、反応室にて形成される、複数種類の薄膜の積層構造を高品質となるように形成することができる。   The spread in the plane direction of the gas flow path enlarged portion is stepwise (the first spread angle is smaller and the latter spread angle is larger), so that the generation of vortices in the gas flow path expanded portion is suppressed. (Because the divergence angle is small in the first half, the gas supplied from the gas supply pipe flows along the side wall surface in the vicinity of the side wall (suppresses the flow from the side wall and the generation of vortices). Thereafter, the gas is expanded to the width of the reaction chamber by increasing the divergence angle in the latter half (preventing the length of the line in the gas flow direction from becoming longer than necessary). As a result, the gas is spread in the plane direction while suppressing the enlargement of the apparatus and the generation of vortices, and as a result, uniform film formation is realized. In addition, since the initial expansion of the gas flow path expansion portion is smaller, the boundary between the gas supply pipe and the gas flow path expansion portion, the portion where the gas flow channel expansion portion has a small expansion angle, and the expansion angle The flowing reaction gas flows smoothly at the boundary with the large portion. For this reason, the type of reaction gas supplied from the gas supply pipe to the reaction chamber can be rapidly switched, and a laminated structure of a plurality of types of thin films formed in the reaction chamber can be formed with high quality. it can.

上述した本発明に係る気相成長装置においては、上記ガス流路拡大部における上記反応ガスの流れ方向での上記ガス流路拡大部の長さ(L)に対する、上記ガス流路拡大部における上記反応ガスの流れる部分の高さ(H)の比(H/L)が、0.0013以上0.013以下となっていることが好ましい。このようにすれば、平面方向でのガスの流速分布をより確実に均一化できる。なお、ガスの流速の低下を抑制するためには0.01以上0.013以下であることがより好ましい。   In the vapor phase growth apparatus according to the present invention described above, the length of the gas flow path expansion section in the gas flow path expansion section with respect to the length (L) of the gas flow path expansion section in the flow direction of the reaction gas in the gas flow path expansion section. The ratio (H / L) of the height (H) of the portion through which the reaction gas flows is preferably 0.0013 or more and 0.013 or less. In this way, the gas flow velocity distribution in the plane direction can be made more uniform. In order to suppress a decrease in gas flow rate, it is more preferably 0.01 or more and 0.013 or less.

上述した本発明に係る気相成長装置においては、上記側壁の上記ガス供給管側に位置する部分の第1の傾斜角度は5°以上16°以下であることが好ましい。このようにすれば、ガス流路拡大部の入口側での渦発生を確実に抑制できる。   In the above-described vapor phase growth apparatus according to the present invention, it is preferable that a first inclination angle of a portion of the side wall located on the gas supply pipe side is 5 ° or more and 16 ° or less. In this way, it is possible to reliably suppress the generation of vortices on the inlet side of the gas flow path enlarged portion.

上述した本発明に係る気相成長装置においては、ガス導入部が複数備えられ、複数のガス導入部のうち一のガス導入部のガス流路拡大部と他のガス導入部のガス流路拡大部とを区画する仕切り部を有しており、仕切り部のうち少なくとも反応ガスの流通方向に関する下流側の領域は、反応ガスの流通方向に関する上流側の領域よりも、厚さが小さくなるよう、仕切り部の厚さの方向(厚さ方向)に関する最上部の直線と最下部の直線とが、流通方向に対して傾斜した外周形状を有することが好ましい。   In the above-described vapor phase growth apparatus according to the present invention, a plurality of gas introduction units are provided, and among the plurality of gas introduction units, a gas flow channel expansion unit of one gas introduction unit and a gas flow channel expansion of another gas introduction unit. A partition part that divides the part, and at least a downstream region in the flow direction of the reaction gas in the partition part is smaller in thickness than an upstream region in the reaction gas flow direction, It is preferable that the uppermost straight line and the lowermost straight line in the thickness direction (thickness direction) of the partition portion have an outer peripheral shape inclined with respect to the flow direction.

このように仕切り部のうち下流側において、その厚さが上流側の厚さよりも小さくなるテーパ形状を有することにより、仕切り部の端部(仕切り部のうち最も下流側の部分)の近傍において流通する反応ガスが渦を形成する可能性が低減される。したがって仕切り部のもっとも下流側の領域、つまりガス導入部(ガス流路拡大部)と反応室(反応ガス中継路)との境界部において反応ガスがスムーズに流れる。このため、ガス供給管から反応室に供給する反応ガスの種類を急峻に切り替えることができ、反応室にて形成される、複数種類の薄膜の積層構造を高品質となるように形成することができる。   Thus, in the downstream of the partition part, by having a tapered shape whose thickness is smaller than the thickness on the upstream side, it flows in the vicinity of the end of the partition part (the most downstream part of the partition part). The possibility of the reaction gas forming vortices is reduced. Therefore, the reaction gas flows smoothly in the most downstream area of the partition, that is, in the boundary between the gas introduction part (gas flow channel expansion part) and the reaction chamber (reaction gas relay path). For this reason, the type of reaction gas supplied from the gas supply pipe to the reaction chamber can be rapidly switched, and a laminated structure of a plurality of types of thin films formed in the reaction chamber can be formed with high quality. it can.

上述した本発明に係る気相成長装置においては、仕切り部のうち厚さが0.05mm以上の領域において、外周形状のうち流通方向と厚さ方向とがなす断面における、外周形状の厚さ方向の最上部の直線と最下部の直線とがなす角度が50°以下である領域を有することが好ましい。このようにすれば、仕切り部の端部におけるテーパ形状が充分に尖った形状となる。このため仕切り部の端部、すなわちガス導入部と反応室(反応ガス中継路)との境界部において、反応室に供給される反応ガスの種類を急峻に切り替えることができ、反応室の内部に保持された基板上に、複数種類の薄膜の積層構造を高品質となるように形成することができる。なお上記の効果をより確実にするためには、上記の仕切り部のうち、反応ガスの流通方向に関するもっとも下流側の端部における厚さは0.05mm未満であることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus according to the present invention described above, the thickness direction of the outer peripheral shape in the cross section formed by the flow direction and the thickness direction of the outer peripheral shape in the region of the partition portion having a thickness of 0.05 mm or more. It is preferable to have a region where the angle formed by the uppermost straight line and the lowermost straight line is 50 ° or less. If it does in this way, the taper shape in the edge part of a partition part turns into a shape sharp enough. For this reason, at the end of the partition, that is, at the boundary between the gas introduction part and the reaction chamber (reaction gas relay path), the type of the reaction gas supplied to the reaction chamber can be sharply switched, A stacked structure of a plurality of types of thin films can be formed on the held substrate so as to have high quality. In addition, in order to make said effect more reliable, it is preferable that the thickness at the end portion on the most downstream side in the flow direction of the reaction gas among the partition portions is less than 0.05 mm.

以上に示す本発明の気相成長装置においては、反応ガスの流通量が40SLM以上60SLM以下であることが好ましい。このようにすれば、ガス供給室から反応室に流れる反応ガスの種類を切り替えた際に反応室内のガスが追随可能な切り替え速度を示す最大スイッチング周波数の値をより大きくすることができる。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention described above, the flow rate of the reaction gas is preferably 40 SLM or more and 60 SLM or less. In this way, it is possible to increase the value of the maximum switching frequency indicating the switching speed at which the gas in the reaction chamber can follow when the type of the reaction gas flowing from the gas supply chamber to the reaction chamber is switched.

本発明の気相成長装置は、ガス流路拡大部の平面方向での幅の広がり方が段階的になっているため、渦の発生を抑制し、反応室に供給するガスの種類を急峻に時間変化することができる。このため、薄膜の積層構造を形成するために複数種類の薄膜が積層された積層構造を形成する場合において、処理対象物である基板の主表面上に均一に、かつ高品質に成膜することができる。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, since the width of the gas flow channel expanding portion in the planar direction is stepwise, the generation of vortices is suppressed and the type of gas supplied to the reaction chamber is steep. Can change over time. For this reason, when forming a laminated structure in which a plurality of types of thin films are laminated to form a laminated structure of thin films, a uniform and high quality film is formed on the main surface of the substrate that is the object to be processed. Can do.

本発明の実施の形態1に係る気相成長装置の態様を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the aspect of the vapor phase growth apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の線分II−IIにおける概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in line segment II-II of FIG. 図2のガス導入部を構成する各領域における寸法や傾斜角度の関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship of the dimension and inclination | tilt angle in each area | region which comprises the gas introduction part of FIG. 本発明に係る気相成長装置を用いて、供給量が矩形パルス状のパターンとなるように原料ガスを供給した場合の、出力側における当該原料ガスのモル分率の時間変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。Using the vapor phase growth apparatus according to the present invention, when the raw material gas is supplied so that the supply amount becomes a rectangular pulse pattern, the result of simulating the time change of the molar fraction of the raw material gas on the output side It is a graph to show. 図1の線分V−Vにおける概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in the line segment VV of FIG. 従来の気相成長装置を用いて、供給量が矩形パルス状のパターンとなるように原料ガスを供給した場合の、出力側における当該原料ガスのモル分率の時間変化ををシミュレーションした結果を示すグラフである。The result of simulating the time change of the molar fraction of the source gas on the output side when the source gas is supplied so that the supply amount becomes a rectangular pulse pattern using a conventional vapor phase growth apparatus is shown. It is a graph. 本発明の実施の形態2に係る気相成長装置の態様を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the aspect of the vapor phase growth apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図7の第2ガス流路拡大部のうち、反応ガスの流通方向に関する下流部の構成を拡大して示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which expands and shows the structure of the downstream part regarding the distribution direction of a reactive gas among the 2nd gas flow path expansion parts of FIG. 図8の第2ガス流路拡大部の仕切り部の端部の第1例を、図8よりさらに拡大して示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which expands further and shows the 1st example of the edge part of the partition part of the 2nd gas flow path expansion part of FIG. 図8の第2ガス流路拡大部の仕切り部の端部の第2例を、図8よりさらに拡大して示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a second example of the end portion of the partition portion of the second gas flow path enlarged portion of FIG. 8 further enlarged than FIG. 図8の第2ガス流路拡大部の仕切り部の端部の第3例を、図8よりさらに拡大して示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a third example of the end of the partition portion of the second gas flow path enlarged portion in FIG. 8 further enlarged than in FIG. 8. 図8の第2ガス流路拡大部の仕切り部の端部の第4例を、図8よりさらに拡大して示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a fourth example of the end portion of the partition portion of the second gas flow path enlarged portion in FIG. 8 further enlarged than in FIG. 8. 図8の第2ガス流路拡大部の仕切り部の端部の第5例を、図8よりさらに拡大して示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a fifth example of the end of the partition portion of the second gas flow path enlarged portion in FIG. 8 further enlarged than in FIG. 8. 図8の第2ガス流路拡大部の仕切り部の端部の第1比較例を、図8よりさらに拡大して示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which expands further from FIG. 8 and shows the 1st comparative example of the edge part of the partition part of the 2nd gas flow path expansion part of FIG. 図8の第2ガス流路拡大部の仕切り部の端部の第2比較例を、図8よりさらに拡大して示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a second comparative example of the end portion of the partition portion of the second gas flow path enlarged portion of FIG. 8 further enlarged than FIG. 8. 仕切り部の先端のなす角度と、第2ガス流路拡大部を流通する反応ガスの最大スイッチング周波数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the angle which the front-end | tip of a partition part makes, and the maximum switching frequency of the reactive gas which distribute | circulates a 2nd gas flow path expansion part. 第2ガス流路拡大部を流通する反応ガスを切り替えた際に、反応室の上流側において当該反応ガスの流量が1/100になるのに要する時間を、仕切り部の先端のなす角度ごとに調べた結果を示すグラフである。When the reaction gas flowing through the second gas flow path expansion section is switched, the time required for the reaction gas flow rate to become 1/100 on the upstream side of the reaction chamber is determined for each angle formed by the tip of the partition section. It is a graph which shows the result investigated. 第2ガス流路拡大部を流通する反応ガスを切り替えた際に、反応室の下流側において当該反応ガスの流量が1/100になるのに要する時間を、仕切り部の先端のなす角度ごとに調べた結果を示すグラフである。When the reaction gas flowing through the second gas flow path expansion portion is switched, the time required for the reaction gas flow rate to become 1/100 on the downstream side of the reaction chamber is determined for each angle formed by the tip of the partition portion. It is a graph which shows the result investigated. 第2ガス流路拡大部を20SLMの流量で流通する反応ガスを切り替えた際の、反応室に載置された基板上における、当該反応ガスのモル分率の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the molar fraction of the said reaction gas on the board | substrate mounted in the reaction chamber at the time of switching the reaction gas which distribute | circulates a 2nd gas flow path expansion part by the flow volume of 20 SLM. 第2ガス流路拡大部を40SLMの流量で流通する反応ガスを切り替えた際の、反応室に載置された基板上における、当該反応ガスのモル分率の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the molar fraction of the said reaction gas on the board | substrate mounted in the reaction chamber at the time of switching the reaction gas which distribute | circulates a 2nd gas flow path expansion part with the flow volume of 40 SLM. 第2ガス流路拡大部を60SLMの流量で流通する反応ガスを切り替えた際の、反応室に載置された基板上における、当該反応ガスのモル分率の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the molar fraction of the said reactive gas on the board | substrate mounted in the reaction chamber at the time of switching the reactive gas which distribute | circulates a 2nd gas flow path expansion part with the flow volume of 60 SLM. 図21の、経過時間が1620ミリ秒から1700ミリ秒の領域のデータを拡大したグラフである。It is the graph which expanded the data of the area | region of elapsed time from 1620 milliseconds to 1700 milliseconds of FIG. 仕切り部の先端に傾斜する外周形状を有さない場合の、当該仕切り部の先端の厚さと渦無し最高流速との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness of the front-end | tip of the said partition part, and the highest vortex-free flow velocity when not having the outer peripheral shape which inclines at the front-end | tip of a partition part.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1に示すように、本発明の実施の形態1に係る気相成長装置は、反応室50とガス導入部とを備えている。反応室50は、たとえば半導体素子を形成するために薄膜を形成する処理対象物である基板15を内部に保持する領域である。またガス導入部は、反応室50の内部に、成膜を行なうための原料ガス(反応ガス)を供給する領域である。たとえば図1の気相成長装置においては、成膜を行なう際に3種類の異なる反応ガスを反応室50の内部に供給するために、ガス導入部が3台(3ルート)存在する。具体的には図1における上側から順に、ガス供給管10、第1ガス流路拡大部12、第2ガス流路拡大部13からなるガス導入部11、ガス供給管20、第1ガス流路拡大部22、第2ガス流路拡大部23からなるガス導入部21、およびガス供給管30、第1ガス流路拡大部32、第2ガス流路拡大部33からなるガス導入部31の3台である。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the vapor phase growth apparatus according to Embodiment 1 of the present invention includes a reaction chamber 50 and a gas introduction unit. The reaction chamber 50 is a region that holds, for example, a substrate 15 that is a processing target for forming a thin film to form a semiconductor element. The gas introduction part is an area for supplying a source gas (reaction gas) for film formation into the reaction chamber 50. For example, in the vapor phase growth apparatus of FIG. 1, there are three gas introduction portions (three routes) in order to supply three kinds of different reaction gases into the reaction chamber 50 during film formation. Specifically, in order from the upper side in FIG. 1, a gas introduction pipe 11, a gas supply pipe 20, and a first gas flow path including a gas supply pipe 10, a first gas flow path expansion section 12, and a second gas flow path expansion section 13. 3 of the gas introduction part 31 which consists of the expansion part 22, the gas introduction part 21 which consists of the 2nd gas flow path expansion part 23, and the gas supply pipe 30, the 1st gas flow path expansion part 32, and the 2nd gas flow path expansion part 33 It is a stand.

反応室50の内部には、基板15を保持するためのサセプタ51と、サセプタ51を回転可能に支持するための回転軸53と、サセプタ51およびサセプタ51の一方の主表面上に載置された基板15の表面近傍に供給された反応ガスを反応させるための加熱をするヒータ55とが配置されている。   Inside the reaction chamber 50, a susceptor 51 for holding the substrate 15, a rotating shaft 53 for rotatably supporting the susceptor 51, and one main surface of the susceptor 51 and the susceptor 51 were placed. A heater 55 for heating the reaction gas supplied in the vicinity of the surface of the substrate 15 is disposed.

上述した複数のガス導入部11、21、31は、たとえば当該気相成長装置を設置する設備の壁面3の背後(図1における右側)にガス供給管10、20、30が埋れている。各ガス導入部の第2ガス流路拡大部のさらに下流側には、ガス導入部から反応室50の内部へと反応ガスを導くための反応ガス中継路7が配置される。また反応室50の内部から見て反応ガス中継路7と反対側(図1の左側)には、反応室50の内部に存在する余剰のガスを排気するための排気ガス流路9が配置されている。ガス導入部11、21、31は、たとえば石英あるいはクロム、鉄、ニッケル、ステンレス、マンガン、モリブデン、タングステン、アルミニウムなどの金属により形成されたものであることが好ましい。このようにすれば、たとえば流通させようとするガスにより各ガス導入部が反応するなどのダメージを受けることなく、当該ガスをスムーズに流通させることができる。ただし、当該ガス導入部を流すガスとして腐食性ガスを用いる場合には、上述した各材質のうちアルミニウム以外の材質を用いることが好ましい。   The gas supply pipes 10, 20, and 30 are buried behind the wall surface 3 (right side in FIG. 1) of the facility where the gas phase growth apparatus is installed, for example. A reaction gas relay path 7 for guiding the reaction gas from the gas introduction part to the inside of the reaction chamber 50 is arranged further downstream of the second gas flow path expanding part of each gas introduction part. Further, an exhaust gas passage 9 for exhausting excess gas existing in the reaction chamber 50 is disposed on the opposite side (left side in FIG. 1) to the reaction gas relay path 7 when viewed from the inside of the reaction chamber 50. ing. The gas introduction parts 11, 21, and 31 are preferably made of, for example, quartz or a metal such as chromium, iron, nickel, stainless steel, manganese, molybdenum, tungsten, or aluminum. If it does in this way, the said gas can be distribute | circulated smoothly, without receiving damage, such as each gas introduction part reacting with the gas which is going to distribute | circulate, for example. However, when a corrosive gas is used as the gas flowing through the gas introduction part, it is preferable to use a material other than aluminum among the above-described materials.

図1においては、各ガス導入部のガス供給管10、20、30、第1ガス流路拡大部12、22、32、および第2ガス流路拡大部13、23、33の一部の領域が、ガス導入部ケース1により覆われている。ガス導入部ケース1はたとえばボルトなどの固定用部材2により壁面3と固定されている。このようにして各ガス導入部が固定されている。しかし各ガス導入部を壁面3に固定する方法は上述した方法に限られず、一般周知の任意の方法を用いることができる。また図1においては、各第1ガス流路拡大部が第1ガス流路拡大部ケース4により覆われており、各第2ガス流路拡大部が第2ガス流路拡大部ケース5により覆われている。これらについても上述した構成に限られず、一般公知の任意の方法により各部材を収納することができる。さらに図1においては、第2ガス流路拡大部ケース5の一部の領域を覆いながら接続するように反応ガス中継路7が構成され、反応ガス中継路7と排気ガス流路9とが一部の領域において一体であるように描かれている。しかし両者は不連続であってもよい。   In FIG. 1, partial regions of the gas supply pipes 10, 20, 30, the first gas flow channel expansion units 12, 22, 32 and the second gas flow channel expansion units 13, 23, 33 of each gas introduction unit. Is covered by the gas introduction case 1. The gas introduction part case 1 is fixed to the wall surface 3 by a fixing member 2 such as a bolt. In this way, each gas introduction part is fixed. However, the method of fixing each gas introduction part to the wall surface 3 is not limited to the method described above, and any generally known method can be used. In FIG. 1, each first gas flow path expanding portion is covered with a first gas flow path expanding portion case 4, and each second gas flow path expanding portion is covered with a second gas flow path expanding portion case 5. It has been broken. Also about these, it is not restricted to the structure mentioned above, Each member can be accommodated by a generally well-known arbitrary method. Further, in FIG. 1, the reaction gas relay path 7 is configured so as to cover and connect a part of the second gas flow path enlarged portion case 5, and the reaction gas relay path 7 and the exhaust gas flow path 9 are integrated. It is depicted as being unitary in the area of the part. However, both may be discontinuous.

また図1においてガス導入部は3台存在するが、図2の断面図には一例としてガス導入部21の、反応ガスの流通方向(図1の左右方向)に交差する方向である平面方向での断面図を示している。ガス導入部はガス供給管、第1ガス流路拡大部、第2ガス流路拡大部ともに図1の左右方向、すなわち反応室50内の基板15の主表面に沿った方向に延在している。なお図1においてガス導入部11、31は第1ガス流路拡大部12、32が図1の上下方向、すなわち反応室50内の基板15の主表面に交差する方向に屈曲している。これは3台のガス供給管が図1の上下方向に並列するように配置されているためである。したがってたとえば3台のガス供給管が図1の基板15の主表面に沿った方向に並列するように配置されれば、第1ガス流路拡大部12、32を図1の上下方向に屈曲しない構成とすることができる。この場合は第1ガス流路拡大部12、32を、図1の紙面に垂直な奥行き方向に、並列するように配置することが好ましい。   In FIG. 1, there are three gas introduction portions. In the cross-sectional view of FIG. 2, as an example, the gas introduction portion 21 has a plane direction that intersects the flow direction of the reaction gas (the left-right direction in FIG. 1). FIG. The gas introduction part extends in the horizontal direction in FIG. 1, that is, in the direction along the main surface of the substrate 15 in the reaction chamber 50, together with the gas supply pipe, the first gas flow path expansion part, and the second gas flow path expansion part. Yes. In FIG. 1, the gas introducing portions 11 and 31 are bent in the vertical direction of FIG. 1, that is, the direction in which the first gas flow path expanding portions 12 and 32 intersect the main surface of the substrate 15 in the reaction chamber 50. This is because the three gas supply pipes are arranged in parallel in the vertical direction of FIG. Therefore, for example, if the three gas supply pipes are arranged so as to be parallel to the direction along the main surface of the substrate 15 in FIG. 1, the first gas flow path expanding portions 12 and 32 are not bent in the vertical direction in FIG. It can be configured. In this case, it is preferable to arrange the first gas flow path expanding portions 12 and 32 in parallel in the depth direction perpendicular to the paper surface of FIG.

次に当該気相成長装置を構成する各部分の動作について説明する。ガス供給管10、20、30のさらに上流側に接続されるガス供給源(図1中では省略されている)からガス供給管10、20、30に供給される、たとえばIII族の原料からなる反応ガスやV族の原料からなる反応ガスは、図1の右側から左側へ、つまり第1ガス流路拡大部、第2ガス流路拡大部の順に流通してさらに反応ガス中継路7を経て反応室50の内部に達する。また反応室50の内部において成膜に用いられた後の余剰のガスや、反応室50の内部での反応により発生した余剰のガスは、排気ガス流路9を流通して外部へ排出される。図2に示すように、ガス導入部のうち最も上流側のガス供給管20は、延在する方向(反応ガスが流通する方向)に交差する断面に関する内側の壁面(ガス供給管側壁24)の直径が示す幅(図2における上下方向の間隔)が、各領域においてほぼ一定である。つまり上記幅の大きさが広がったり狭まったりするなどの変化をしていない。   Next, the operation of each part constituting the vapor phase growth apparatus will be described. It is made of, for example, a group III material supplied to the gas supply pipes 10, 20, and 30 from a gas supply source (not shown in FIG. 1) connected to the upstream side of the gas supply pipes 10, 20, and 30. The reaction gas or the reaction gas composed of the Group V raw material flows from the right side to the left side in FIG. 1, that is, in the order of the first gas flow path expansion part and the second gas flow path expansion part, and further passes through the reaction gas relay path 7. It reaches the inside of the reaction chamber 50. In addition, surplus gas after being used for film formation in the reaction chamber 50 and surplus gas generated by the reaction in the reaction chamber 50 are circulated through the exhaust gas passage 9 and discharged to the outside. . As shown in FIG. 2, the gas supply pipe 20 on the most upstream side of the gas introduction part has an inner wall surface (gas supply pipe side wall 24) with respect to a cross section that intersects the extending direction (the direction in which the reaction gas flows). The width indicated by the diameter (the vertical interval in FIG. 2) is substantially constant in each region. In other words, there is no change such that the width is increased or decreased.

しかし図2に示すように、ガス導入部21は、ガス供給管20の下流側に位置する第1ガス流路拡大部22において、延在する方向に交差する断面に関する内側の壁面(第1ガス流路拡大部側壁25)の幅が、ガス供給管20側から反応室50側へ向けて広がるように構成される。言い換えれば、第1ガス流路拡大部側壁25の幅とは、反応ガスの流通方向に交差する方向である平面方向での幅を意味する。第2ガス流路拡大部23についても同様に、延在する方向に交差する断面に関する内側の壁面(第2ガス流路拡大部側壁26)の幅が、ガス供給管20側から反応室50側へ向けて広がるように構成される。   However, as shown in FIG. 2, the gas introduction unit 21 includes an inner wall surface (first gas) with respect to a cross section that intersects the extending direction in the first gas flow path expanding unit 22 located on the downstream side of the gas supply pipe 20. The width of the flow channel enlarged portion side wall 25) is configured to expand from the gas supply pipe 20 side toward the reaction chamber 50 side. In other words, the width of the first gas flow path enlarged portion side wall 25 means a width in a plane direction that is a direction intersecting with the flow direction of the reaction gas. Similarly, the width of the inner wall surface (second gas flow passage enlarged portion side wall 26) with respect to the cross section intersecting the extending direction is the same from the gas supply pipe 20 side to the reaction chamber 50 side. Configured to spread towards.

このようにガス導入部21の下流側において、上流側よりも側壁の幅を広くすれば、ガス導入部21を流れる反応ガスは、側壁に沿って流れようとするため、上流側から下流側に向けて、反応ガスが流れる領域を、次第に広くすることができる。   Thus, if the width of the side wall is made wider on the downstream side of the gas introduction part 21 than the upstream side, the reaction gas flowing through the gas introduction part 21 tends to flow along the side wall. On the other hand, the region where the reaction gas flows can be gradually widened.

ここで反応室50の内部のサセプタ51は図2の断面図に示すように主表面が円形をなしており、たとえば3枚の基板15を載置することが可能な大きさを有している。サセプタ51は、基板15が載置される側の主表面と反対側の主表面(図1における下側)の中央部にて、反応室50の内部に配置された回転軸53と固定されている。このためサセプタ51は、回転軸53を軸として主表面に沿った平面内にて回転可能となっている。このように複数枚の基板15が載置されたサセプタ51をヒータ55を用いて加熱した状態で、サセプタ51(基板15)の表面近傍に、各ガス導入部から吐出される反応ガスを供給する。すると当該反応ガスの吐出される領域の幅が、サセプタ51の主表面の直径以上であれば、サセプタ51の主表面全体の近傍に当該反応ガスを一時に供給することができる。このため図2に示すように、ガス導入部21は上流側から下流側に向けて幅が広くなることが好ましい。そして第2ガス流路拡大部23の最も下流側における第2ガス流路拡大部側壁26の幅は、サセプタ51の主表面の直径以上であることが好ましい。   Here, the susceptor 51 inside the reaction chamber 50 has a circular main surface as shown in the cross-sectional view of FIG. 2, and has a size capable of mounting, for example, three substrates 15. . The susceptor 51 is fixed to a rotating shaft 53 disposed inside the reaction chamber 50 at the center of the main surface opposite to the main surface on which the substrate 15 is placed (the lower side in FIG. 1). Yes. For this reason, the susceptor 51 is rotatable in a plane along the main surface with the rotation shaft 53 as an axis. In such a state where the susceptor 51 on which the plurality of substrates 15 are placed is heated using the heater 55, the reaction gas discharged from each gas introduction unit is supplied to the vicinity of the surface of the susceptor 51 (substrate 15). . Then, if the width of the region where the reaction gas is discharged is equal to or larger than the diameter of the main surface of the susceptor 51, the reaction gas can be supplied to the vicinity of the entire main surface of the susceptor 51 at a time. For this reason, as shown in FIG. 2, it is preferable that the width | variety of the gas introduction part 21 becomes wide toward the downstream from the upstream. The width of the second gas flow path expanding portion side wall 26 on the most downstream side of the second gas flow path expanding portion 23 is preferably equal to or larger than the diameter of the main surface of the susceptor 51.

上記のガス供給源から流路へと反応ガスを導くガス供給管20の幅(ガス供給管側壁24の幅)は一般にはサセプタ51の主表面の直径に比べて非常に狭い。このためガス導入部21にはガス供給管20よりも反応ガスを流通する領域の幅を広げるためのガス流路拡大部を含んでいることが好ましい。   The width of the gas supply pipe 20 that guides the reaction gas from the gas supply source to the flow path (the width of the gas supply pipe side wall 24) is generally very narrow compared to the diameter of the main surface of the susceptor 51. For this reason, it is preferable that the gas introduction part 21 includes a gas flow path expanding part for expanding the width of the region through which the reaction gas flows than the gas supply pipe 20.

ここで、ガス導入部において、ガス流路拡大部の側壁が、ガス供給管20における反応ガスの吐出方向(ガス供給管20の延在する方向)に沿った方向に対して大きな傾斜角度を有すれば、ガス供給管20と、上記大きな傾斜角度の側壁を有するガス流路拡大部との境界部の近傍において、流通する反応ガスに渦が発生する可能性がある。これは上述したように反応ガスはガス導入部21の内部を概ね側壁に沿って流通するが、上記境界部のように流通する方向が大きく変化(屈曲)する領域が存在すれば、当該領域において反応ガスが流通方向の変化に追随できなくなるため、所望の方向(すなわちガス流路拡大部の側壁に沿った方向)に流通することが困難になる。このため上記境界部の近傍において、流通の渦が起こりやすくなる。   Here, in the gas introduction part, the side wall of the gas flow path enlarged part has a large inclination angle with respect to the direction along the discharge direction of the reaction gas in the gas supply pipe 20 (the direction in which the gas supply pipe 20 extends). In this case, there is a possibility that a vortex may be generated in the flowing reaction gas in the vicinity of the boundary between the gas supply pipe 20 and the gas flow path expanding portion having the side wall with the large inclination angle. This is because, as described above, the reactive gas flows in the gas introduction part 21 along the side wall substantially. However, if there is a region in which the flowing direction is greatly changed (bent) as in the boundary part, Since the reaction gas cannot follow the change in the flow direction, it becomes difficult to flow in a desired direction (that is, a direction along the side wall of the gas flow path expanding portion). For this reason, in the vicinity of the boundary portion, a circulation vortex is likely to occur.

このため図3の、ガス導入部21の各領域における側壁間の傾斜角度の関係を示す概略図に示すように、ガス導入部21のガス流路拡大部は、傾斜角度の異なる2つの領域を含んでいることが好ましい。具体的には上述した第1ガス流路拡大部22と第2ガス流路拡大部23とである。図3に示すように、ガス供給管側壁24の延在方向(図3の点線の延在方向)に対する第1ガス流路拡大部側壁25の傾斜角度θは、ガス供給管側壁24の延在方向に対する第2ガス流路拡大部側壁26の傾斜角度θよりも小さくなっている。 For this reason, as shown in the schematic diagram showing the relationship of the inclination angle between the sidewalls in each region of the gas introduction part 21 in FIG. 3, the gas flow path expanding part of the gas introduction part 21 has two regions with different inclination angles. It is preferable to include. Specifically, the first gas flow path expanding portion 22 and the second gas flow path expanding portion 23 described above. As shown in FIG. 3, the inclination angle θ 1 of the first gas flow path enlarged portion side wall 25 with respect to the extending direction of the gas supply pipe side wall 24 (the extending direction of the dotted line in FIG. 3) depends on the extension of the gas supply pipe side wall 24. The inclination angle θ 2 of the second gas flow path enlarged portion side wall 26 with respect to the current direction is smaller.

このようにガス供給管側壁24と第1ガス流路拡大部側壁25とのなす傾斜角度θを比較的小さくすれば、ガス供給管側壁24の延在方向に沿って流通していた反応ガスを、ガス供給管側壁24と第1ガス流路拡大部側壁25との境界部の近傍において側壁の延在する角度の変化に容易に追随させることができる。つまりガス供給管側壁24と第1ガス流路拡大部側壁25との境界部の近傍において反応ガスが渦などの乱流を発生することを抑制することができる。このため当該境界部の近傍において反応ガスの流量や流速の制御が不可能になったり、下流側に向けてスムーズに流通すべき反応ガスの一部が当該境界部の近傍に貯留するなどの不具合が発生することを抑制することができる。したがって、所望の流量、流速にて反応ガスを反応ガス中継路7から反応室50の内部(基板15の主表面近傍)へ供給することができる。また、たとえば複数の異なる種類の薄膜が積層された構造を形成するために反応室50の内部へ供給する反応ガスの種類を時間変化させる場合においても、流通させるガスの種類や量をスムーズに切り替えることができる。 Thus, if the inclination angle θ 1 formed between the gas supply pipe side wall 24 and the first gas flow path enlarged portion side wall 25 is made relatively small, the reaction gas that has circulated along the extending direction of the gas supply pipe side wall 24. Can easily follow the change in the angle at which the side wall extends in the vicinity of the boundary between the gas supply pipe side wall 24 and the first gas flow path enlarged portion side wall 25. That is, it is possible to suppress the reaction gas from generating a turbulent flow such as a vortex in the vicinity of the boundary between the gas supply pipe side wall 24 and the first gas flow path enlarged portion side wall 25. For this reason, it is impossible to control the flow rate and flow velocity of the reaction gas in the vicinity of the boundary, or a part of the reaction gas that should flow smoothly toward the downstream side is stored in the vicinity of the boundary. Can be prevented from occurring. Therefore, the reaction gas can be supplied from the reaction gas relay path 7 to the inside of the reaction chamber 50 (near the main surface of the substrate 15) at a desired flow rate and flow rate. In addition, for example, even when the type of reaction gas supplied into the reaction chamber 50 is changed over time to form a structure in which a plurality of different types of thin films are stacked, the type and amount of gas to be circulated are switched smoothly. be able to.

しかし傾斜角度θが小さい場合は、たとえばサセプタ51の主表面の直径よりも広い幅W(図3参照)となるようにガス流路拡大部側壁を形成すれば、当該ガス流路拡大部側壁の、ガス供給管20の延在する方向に関する長さL(図3参照)が非常に大きくなる。このため当該ガス流路拡大部側壁を備えるガス導入部の製作コストが高くなるなどの不具合が発生し、実用に供することが難しくなる。そこでガス流路拡大部は、ガス供給管20(ガス供給管側壁24)の延在する方向に対する傾斜角度が2段階に変化することが好ましい。つまり図2、図3を参照してガス流路拡大部は第1ガス流路拡大部22の下流側に第2ガス流路拡大部23を含むことが好ましい。ここで第2ガス流路拡大部側壁26がガス供給管側壁24の延在方向に対してなす傾斜角度θは上記θよりも大きい。 However the inclination angle when theta 1 is small, for example, the main surface having a width W than the diameter by forming the gas flow channel expanding side walls so that (see FIG. 3), the gas flow path enlarged part side walls of the susceptor 51 The length L (see FIG. 3) in the extending direction of the gas supply pipe 20 becomes very large. For this reason, malfunctions, such as the manufacturing cost of the gas introduction part provided with the said gas flow path expansion part side wall becoming high generate | occur | produce and it becomes difficult to use for practical use. In view of this, it is preferable that the gas flow path expanding portion has an inclination angle that changes in two stages with respect to the extending direction of the gas supply pipe 20 (gas supply pipe side wall 24). That is, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the gas flow path expanding section preferably includes the second gas flow path expanding section 23 on the downstream side of the first gas flow path expanding section 22. Here, the inclination angle θ 2 formed by the second gas flow path enlarged portion side wall 26 with respect to the extending direction of the gas supply pipe side wall 24 is larger than the above θ 1 .

このようにすれば、ガス流路の側壁の幅を図3のWとするために必要なガス流露拡大部側壁の長さLを短くし、当該設備の製作コストを低減することができる。これは第2ガス流路拡大部23の、ガス供給管20の延在する方向に関する長さL(図3参照)を短くすることにより、L(第1ガス流路拡大部22の、ガス供給管20の延在する方向に関する長さ。図3参照)とLとの和であるLを短くすることができるためである。 In this way, the length L of the side wall of the gas flow dew expansion portion necessary for setting the side wall width of the gas flow path to W in FIG. 3 can be shortened, and the manufacturing cost of the equipment can be reduced. This is achieved by shortening the length L 2 (see FIG. 3) of the second gas flow path expanding portion 23 in the extending direction of the gas supply pipe 20, thereby reducing L 1 (the first gas flow path expanding portion 22. This is because it is possible to shorten the L is the sum of the length in the direction of extension of the gas supply pipe 20. Referring to FIG. 3) and L 2.

なお、上記傾斜角度がθ(θ<θ)である第1ガス流路拡大部22を設けず、傾斜角度がθであるガス流路拡大部をガス供給管20と連続するように形成すれば、上述したようにガス供給管側壁24と上記ガス流路拡大部の側壁とがなす傾斜角度θが大きいため、ガス供給管20と当該ガス流路拡大部との境界部近傍において渦が発生する可能性がある。図2、図3のように側壁の傾斜角度を段階的に変化させて、傾斜角度が異なる隣接する側壁間のなす角度を小さくすることにより、供給される反応ガスに渦が発生することを抑制することができるとともに、当該ガス導入部の製作コストを削減することができる。 It should be noted that the first gas flow path expanding portion 22 having the tilt angle θ 112 ) is not provided, and the gas flow path expanding portion having the tilt angle θ 2 is connected to the gas supply pipe 20. Since the inclination angle θ 2 formed between the gas supply pipe side wall 24 and the side wall of the gas flow path expanding portion is large as described above, the vicinity of the boundary between the gas supply pipe 20 and the gas flow path expanded portion is large. Vortex may occur in As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the side wall tilt angle is changed stepwise to reduce the angle formed between adjacent side walls with different tilt angles, thereby suppressing the generation of vortices in the supplied reaction gas. In addition, the manufacturing cost of the gas introduction part can be reduced.

つまり、上述した整流性を向上させる効果を高めるためには、上記傾斜角度θの値は16°以下であることが好ましい。θの値が16°を超えると、上述した渦が発生する可能性が高くなる。ただしθの値が5°を下回ると、図3のL1が非常に長くなり、設備の製作コストが高くなる可能性がある。このため上記傾斜角度θの値は5°以上16°以下であることがより好ましい。 That is, in order to enhance the above-described effect of improving the rectification property, the value of the inclination angle θ 1 is preferably 16 ° or less. When the value of theta 1 is greater than 16 °, more likely eddy described above occurs. However, if the value of theta 1 is less than 5 °, L1 becomes very long in FIG. 3, there is a possibility that the manufacturing cost of the equipment is high. Therefore the value of the inclination angle theta 1 is more preferably 5 ° or more 16 ° or less.

図4のグラフは上述した図6のグラフと同様に、横軸は経過時間(秒)を、縦軸は原料ガスとして用いたTMG(トリメチルガリウム:ガリウムの有機金属化合物)の流量をモル分率で示している。図4中の実線100は、原料ガスとしてのTMGを供給する配管中を流通するガスの流量を、また図4中の点線200は、上記配管を流通し、ガス導入部21の最も下流部(後述する図5の断面図が示す箇所)から反応ガス中継路7に向けて噴射される上記TMGのガスの流量をモル分率で示している。さらに図4中の一点鎖線300は、点線200のデータを算出した箇所よりも、反応ガス中継路7の延在する方向に関して30mm下流側の箇所における、点線200と同様のTMGのガスの流量をモル分率で示している。図4の点線200および一点鎖線300は、図6の点線200と比較してガスの流量の入力値を示す矩形パルス形状の実線100に近い形状を有している。つまり当該各領域におけるガスの流量(モル分率)の時間変化が、ガス供給源からのガスの供給量の時間変化により追随した結果となっていることがわかる。これは上述したように、側壁の屈曲する領域の近傍においても反応ガスが貯留せずにスムーズに流れる構成を有しているため、下流側においても上流側にて入力したガスの流量の時間変化に近いガス流量の時間変化の波形を示すことによる。このため反応室50内部の、基板15が載置された領域の近傍に供給される反応ガスの供給量の時間変化も、反応ガスの供給量の時間変化により近い態様を示すこととなる。したがって本実施の形態に係る気相成長装置を用いれば、たとえばIII族のガスを一定時間供給した後に急峻にIII族のガスの供給を止め、V族のガスを供給する場合において、V族のガスを供給する際にガス導入部の内部に貯留したIII族のガスが吐出され、V族のガス中に混入し、形成される薄膜の品質を低下させるなどの不具合が発生することを抑制することができる。つまり本実施の形態に係る気相成長装置を用いれば、短い時間ごとに急峻に各種のガスの流量を切り替えながら、異なる材質からなる複数の薄膜の積層構造を形成する処理をより高精度に行なうことができる。   4, the horizontal axis represents elapsed time (seconds), and the vertical axis represents the flow rate of TMG (trimethylgallium: organometallic compound of gallium) used as a raw material gas, in the same manner as the graph of FIG. 6 described above. Is shown. The solid line 100 in FIG. 4 indicates the flow rate of the gas flowing through the pipe supplying TMG as the raw material gas, and the dotted line 200 in FIG. The flow rate of the TMG gas injected toward the reaction gas relay path 7 from the location shown in the cross-sectional view of FIG. Furthermore, a one-dot chain line 300 in FIG. 4 indicates the same TMG gas flow rate as that of the dotted line 200 at a location 30 mm downstream from the location where the data of the dotted line 200 is calculated in the direction in which the reaction gas relay path 7 extends. Shown in mole fraction. The dotted line 200 and the alternate long and short dash line 300 in FIG. 4 have a shape close to the solid line 100 having a rectangular pulse shape indicating the input value of the gas flow rate as compared with the dotted line 200 in FIG. That is, it can be seen that the time change of the gas flow rate (molar fraction) in each region follows the time change of the gas supply amount from the gas supply source. As described above, since the reaction gas flows smoothly without being stored even in the vicinity of the region where the side wall is bent, the time change of the flow rate of the gas input on the upstream side also on the downstream side. By showing the waveform of the time change of the gas flow rate close to. For this reason, the time change of the supply amount of the reaction gas supplied to the vicinity of the region where the substrate 15 is placed inside the reaction chamber 50 also shows a mode closer to the time change of the supply amount of the reaction gas. Therefore, when the vapor phase growth apparatus according to the present embodiment is used, for example, when the group III gas is suddenly stopped after the group III gas is supplied for a certain period of time and the group V gas is supplied, the group V gas is supplied. When the gas is supplied, the Group III gas stored inside the gas introduction part is discharged and mixed into the Group V gas, thereby suppressing the occurrence of problems such as deterioration of the quality of the formed thin film. be able to. That is, by using the vapor phase growth apparatus according to the present embodiment, a process of forming a laminated structure of a plurality of thin films made of different materials can be performed with higher accuracy while switching the flow rates of various gases at short intervals. be able to.

なお、本実施の形態のガス流路拡大部において、上記ガス流路拡大部全体の長さL(図3参照)に対する、ガス流路拡大部における反応ガスの流れる部分の高さ(H)の比(H/L)は0.013以下であることが好ましい。具体的には、図5に示す、ガス導入部21の最も下流部における断面図が示す、反応ガスの流通する方向および幅W(W1)方向の両方に交差する高さ方向に関する、第2ガス流路拡大部23の高さHの、図3に示す長さLに対する比率H/Lが0.013以下であることが好ましい。ただしHの値が非常に小さいと、当該領域を流れるガスの流量(流速)が低下する可能性がある。このため上記比率H/Lは0.0013以上0.013以下であることがより好ましい。仮に第2ガス流路拡大部13、23、33のいずれもが同一の高さHを有する場合には、図5における高さH=3Hとなる。また図5における幅Wは、第2ガス流路拡大部13、23、33の最も下流部における幅Wに、第2ガス流路拡大部ケース5および反応ガス中継路7の厚さを加えたものである。 In addition, in the gas flow path expanding portion of the present embodiment, the height (H) of the portion where the reaction gas flows in the gas flow path expanding portion with respect to the overall length L (see FIG. 3) of the gas flow path expanded portion. The ratio (H / L) is preferably 0.013 or less. Specifically, the second gas related to the height direction intersecting both the direction in which the reaction gas flows and the width W (W1) direction shown in the cross-sectional view in the most downstream portion of the gas introduction portion 21 shown in FIG. It is preferable that the ratio H / L of the height H of the flow path expanding portion 23 to the length L shown in FIG. 3 is 0.013 or less. However, if the value of H is very small, there is a possibility that the flow rate (flow velocity) of the gas flowing through the region will decrease. Therefore, the ratio H / L is more preferably 0.0013 or more and 0.013 or less. If all of the second gas flow path expanding portions 13, 23, and 33 have the same height H, the height H 1 in FIG. Further, the width W 1 in FIG. 5 is obtained by adding the thicknesses of the second gas flow path expanding portion case 5 and the reactive gas relay path 7 to the width W at the most downstream portion of the second gas flow path expanding portions 13, 23, 33. It is a thing.

H/Lが上述した数値範囲内となるように極力Hの値を小さくすれば、ガス供給源からガス導入管に供給された反応ガスは、ガス導入部の内部をより均一に流通することができる。これはHの値が小さければ当該反応ガスが図5におけるHの方向(上下方向)に拡散されることが抑制されるためである。またHの値が小さければ、たとえば図5におけるWの方向(左右方向)の中央付近を過剰気味に流通する反応ガスの一部が、ガス導入部のHの方向に関する側壁と干渉することにより、上記Wの方向の両端側に拡散するためである。このようにして、図5のWの方向に関する各領域を流通する当該反応ガスの流量の偏差を小さくすることができる。   If the value of H is made as small as possible so that H / L is within the above-mentioned numerical range, the reaction gas supplied from the gas supply source to the gas introduction pipe can circulate more uniformly in the gas introduction section. it can. This is because if the value of H is small, the reaction gas is prevented from diffusing in the direction of H (vertical direction) in FIG. Further, if the value of H is small, for example, a part of the reaction gas that circulates excessively in the vicinity of the center in the W direction (left-right direction) in FIG. 5 interferes with the side wall in the H direction of the gas introduction part, This is because it diffuses to both end sides in the W direction. In this way, it is possible to reduce the deviation in the flow rate of the reaction gas flowing through each region in the direction W in FIG.

以上において、特に図2、図3を用いたガス流路拡大部の説明においては、ガス導入部21を一例として説明した。しかしガス導入部11、31においてもガス導入部21と同様の態様を有するため、ガス導入部21と同様の動作や作用効果を有する。   In the above description, the gas introduction part 21 has been described as an example particularly in the description of the gas flow path expanding part using FIGS. However, since the gas introduction parts 11 and 31 have the same mode as the gas introduction part 21, they have the same operations and effects as the gas introduction part 21.

なお、たとえば第2ガス流路拡大部13、23、33のいずれかに、流量が時間変化せず一定であるアルゴンや窒素などのパージガスを流す場合は、図5の断面図が示すガス導入部(第2ガス流路拡大部)の最も下流部において、流量が時間変化する反応ガスと混合するために、反応ガスの流量の制御が困難となるなどの問題が発生することを考慮する必要はない。これは、当該パージガスは反応ガスを所望の領域へ流通させる機能を有するためである。つまり当該パージガスが反応ガスと混合しても、当該反応ガスが一部の領域に貯留する結果、流通する方向や流量に影響を与え、渦を発生させることはない。   Note that, for example, when a purge gas such as argon or nitrogen whose flow rate does not change with time is flowed through any of the second gas flow path expansion units 13, 23, 33, the gas introduction unit shown in the cross-sectional view of FIG. It is necessary to consider that problems such as difficulty in controlling the flow rate of the reaction gas occur because the flow rate is mixed with the reaction gas whose flow rate changes with time at the most downstream portion of the (second gas flow path expansion portion). Absent. This is because the purge gas has a function of circulating the reaction gas to a desired region. That is, even if the purge gas is mixed with the reaction gas, the reaction gas is stored in a part of the region, so that the flow direction and flow rate are affected and vortices are not generated.

(実施の形態2)
図7に示すように、本発明の実施の形態2に係る気相成長装置は、実施の形態1に係る気相成長装置(図1参照)と大筋で同様の態様を備えている。しかし本実施の形態に係る気相成長装置は、第2ガス流路拡大部13、23、33の構成において異なっている。以下、本実施の形態について説明する。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 7, the vapor phase growth apparatus according to the second embodiment of the present invention has roughly the same aspect as the vapor phase growth apparatus (see FIG. 1) according to the first embodiment. However, the vapor phase growth apparatus according to the present embodiment differs in the configuration of the second gas flow path expanding portions 13, 23, and 33. Hereinafter, this embodiment will be described.

本実施の形態の気相成長装置は、複数(3台)の第2ガス流路拡大部13、23、33のそれぞれを区画する部分である仕切り部60、70が、板状に配置されている。つまり仕切り部60を境界として第2ガス流路拡大部13と第2ガス流路拡大部23とが分離されており、仕切り部70を境界として第2ガス流路拡大部23と第2ガス流路拡大部33とが分離されている。なお図7中の線分V−Vにおける概略断面図は図5と同様であり、図7中の線分II−IIにおける概略断面図は図2と同様である。   In the vapor phase growth apparatus according to the present embodiment, partition portions 60 and 70 that are portions that divide each of a plurality (three) of second gas flow path expanding portions 13, 23, and 33 are arranged in a plate shape. Yes. That is, the second gas flow path expanding part 13 and the second gas flow path expanding part 23 are separated from each other with the partition part 60 as a boundary, and the second gas flow path expanding part 23 and the second gas flow are separated from each other with the partition part 70 as a boundary. The road enlargement portion 33 is separated. 7 is the same as FIG. 5, and the schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 7 is the same as FIG. 2.

たとえば第2ガス流路拡大部ケース5の内部において、第2ガス流路拡大部が一体として形成され、第1ガス流路拡大部12、22、32と第2ガス流路拡大部との境界部から第2ガス流路拡大部の内部に延在するように仕切り部60、70が形成されていてもよい。あるいはガス導入部11、21、31のそれぞれがガス供給管10、20、30と第1ガス流路拡大部12、22、32と第2ガス流路拡大部13、23、33とから構成され、第2ガス流路拡大部13と第2ガス流路拡大部23との接触する部分(外周部)を合わせて仕切り部60とし、第2ガス流路拡大部23と第2ガス流路拡大部33との接触する部分(外周部)を合わせて仕切り部70とする構成であってもよい。   For example, the second gas flow path expanding part is integrally formed inside the second gas flow path expanding part case 5, and the boundary between the first gas flow path expanding parts 12, 22, 32 and the second gas flow path expanding part. The partition portions 60 and 70 may be formed so as to extend from the portion to the inside of the second gas flow path enlarged portion. Alternatively, each of the gas introduction parts 11, 21, 31 is composed of the gas supply pipes 10, 20, 30, the first gas flow path expansion parts 12, 22, 32 and the second gas flow path expansion parts 13, 23, 33. The part (outer peripheral part) where the second gas flow path expanding part 13 and the second gas flow path expanding part 23 come into contact is combined to form a partition 60, and the second gas flow path expanding part 23 and the second gas flow path expanding. The part which contacts the part 33 (outer peripheral part) may be combined, and the structure used as the partition part 70 may be sufficient.

つまり仕切り部60、70が上記のいずれの態様を有するにせよ、仕切り部60、70はガス導入部11、21、31と同様の材質、すなわちたとえば石英あるいはクロム、鉄、ニッケル、ステンレス、マンガン、モリブデン、タングステン、アルミニウムなどの金属により形成されたものであることが好ましい。   That is, even if the partition parts 60 and 70 have any of the above-described aspects, the partition parts 60 and 70 are made of the same material as the gas introduction parts 11, 21, and 31, that is, for example, quartz or chromium, iron, nickel, stainless steel, manganese, It is preferably formed of a metal such as molybdenum, tungsten, or aluminum.

図8を参照して、仕切り部60および仕切り部70は、反応ガスの流通方向(図8の右側から左側へ向かう方向)に関する下流側の領域において、図8の断面図における最外周をなす直線が傾斜している。具体的には、図9に示すように、仕切り部60のうち反応ガスの下流側の端部61の最外周は、端部61の厚さ(図8の上下方向の厚さ)方向に関する最上部の直線63と最下部の直線63とが、反応ガスの流通方向(図8の左右方向)に対して一定の角度で傾斜した構成を有している。つまり仕切り部60の最外周は、図9の変曲点62よりも上流側においては、反応ガスの流通方向にほぼ平行に延びるが、変曲点62において屈曲し、変曲点62よりも下流側においては、最上部の直線63と最下部の直線63との距離(つまり仕切り部60の厚さ)が減少するように延在する。そして最上部の直線63と最下部の直線63とが図9の断面図においてなす角度はθであり、最上部の直線63と最下部の直線63とが互いに尖った先端をなすように交差している。   Referring to FIG. 8, partition 60 and partition 70 are straight lines that form the outermost periphery in the cross-sectional view of FIG. 8 in the downstream region in the reaction gas flow direction (the direction from the right side to the left side in FIG. 8). Is inclined. Specifically, as shown in FIG. 9, the outermost periphery of the end portion 61 on the downstream side of the reaction gas in the partition portion 60 is the outermost portion in the thickness direction of the end portion 61 (the vertical thickness in FIG. 8). The upper straight line 63 and the lowermost straight line 63 have a configuration inclined at a constant angle with respect to the flow direction of the reaction gas (the left-right direction in FIG. 8). That is, the outermost periphery of the partition 60 extends substantially parallel to the flow direction of the reaction gas on the upstream side from the inflection point 62 in FIG. 9, but bends at the inflection point 62 and is downstream from the inflection point 62. On the side, the distance between the uppermost straight line 63 and the lowermost straight line 63 (that is, the thickness of the partition 60) extends so as to decrease. The angle formed by the uppermost straight line 63 and the lowermost straight line 63 in the cross-sectional view of FIG. 9 is θ, and the uppermost straight line 63 and the lowermost straight line 63 intersect each other so as to have sharp points. ing.

なお、図9の第1例においては、端部61の最上部の直線63と最下部の直線63とが角度θで交わり、図9の断面図における先端が尖った形状となっている。しかし図10の第2例に示すように、端部61の先端の断面図が円弧状をなす形状であってもよい。図10の仕切り部60の端部61は、図9の仕切り部60の端部61に対して、先端の断面が円弧状をなすように円くなっている点においてのみ異なっている。つまり変曲点64より下流側(先端側)においては、図10の断面図において直線ではなく円弧状をなす態様を有している。   In the first example of FIG. 9, the uppermost straight line 63 and the lowermost straight line 63 of the end 61 intersect at an angle θ, and the tip in the sectional view of FIG. 9 has a sharp shape. However, as shown in the second example of FIG. 10, the cross-sectional view of the tip of the end portion 61 may have an arc shape. The end portion 61 of the partition 60 in FIG. 10 differs from the end 61 of the partition 60 in FIG. 9 only in that the tip has a circular cross-section at the tip. That is, on the downstream side (tip side) from the inflection point 64, the cross-sectional view of FIG.

このようにすれば、テーパ状となった直線63により、仕切り部60により区画される第2ガス流路拡大部13および第2ガス流路拡大部23を流れる反応ガスが渦を形成してスムーズな流通を妨げることを抑制することができる。すなわち本実施の形態の気相成長装置は、平面視においてガス流路が2段階に広がる形状を有し、かつ厚さ方向において先端部のガス流路が傾斜を有して広がる形状を有する。このことから、反応ガスのスムーズな流通をさらに確実に提供することができ、流通する反応ガスの種類を急峻に変化し、異なる材質の薄膜が複数積層された積層構造をより高品質に形成することができる。   In this way, the reaction gas flowing through the second gas flow path expanding section 13 and the second gas flow path expanding section 23 partitioned by the partition section 60 forms a vortex by the straight line 63 having a tapered shape, thereby smoothly Can be prevented from disturbing distribution. That is, the vapor phase growth apparatus according to the present embodiment has a shape in which the gas flow path expands in two stages in a plan view, and has a shape in which the gas flow path at the distal end expands with an inclination in the thickness direction. This makes it possible to more reliably provide a smooth flow of the reaction gas, sharply change the type of the flow of the reaction gas, and form a stacked structure in which a plurality of thin films of different materials are stacked with higher quality. be able to.

ここで、上記の本気相成長装置の効果をより高めるためには、図9〜図10の仕切り部60の端部61のうち、厚さtが0.05mm以上の領域において、最上部の直線63と最下部の直線63とがなす角度θが50°以下である領域を有することが好ましい。具体的には図11の第3例を参照して、たとえば仕切り部60の変曲点62よりも端部61側(先端側)に、最上部の直線63と最下部の直線63とのなす角度θが50°以下となる構成を有していることが好ましい。ただし最上部の直線63と最下部の直線63との距離である厚さtが0.05mmとなる変曲点65よりも先端側においては、最上部の直線と最下部の直線とがなす角度がθ3(>θ)であり、θ3が50°を超える角度となっていてもよい。つまり最外周のなす直線が2つの変曲点を有する構成であってもよい。 Here, in order to further enhance the effect of the present vapor phase growth apparatus, the uppermost straight line is formed in the region where the thickness t is 0.05 mm or more in the end portion 61 of the partition portion 60 of FIGS. It is preferable to have a region in which an angle θ formed by 63 and the lowermost straight line 63 is 50 ° or less. Specifically, referring to the third example of FIG. 11, for example, the uppermost straight line 63 and the lowermost straight line 63 are formed on the end 61 side (front end side) with respect to the inflection point 62 of the partition 60. It is preferable that the angle θ is 50 ° or less. However, the angle formed by the uppermost straight line and the lowermost straight line on the tip side of the inflection point 65 where the thickness t, which is the distance between the uppermost straight line 63 and the lowermost straight line 63, is 0.05 mm. Is θ 3 (> θ), and θ 3 may be an angle exceeding 50 °. That is, the straight line formed by the outermost periphery may have two inflection points.

なお仕切り部60を工業的に妥当なコストで加工するためには、角度θの値は0.1°以上であることが好ましい。したがってθの値は、0.1°以上50°以下であることが好ましい。   In addition, in order to process the partition part 60 at industrially reasonable cost, it is preferable that the value of angle (theta) is 0.1 degree or more. Therefore, the value of θ is preferably 0.1 ° or more and 50 ° or less.

また図12の第4例に示すように、端部61の先端の断面図が円弧状をなす形状であってもよい。具体的には図12の仕切り部60の端部61は、図11の仕切り部60の端部61に対して、先端の断面が円弧状をなすように円くなっている点においてのみ異なっている。つまり変曲点66より下流側(先端側)においては、図12の断面図において直線ではなく円弧状をなす態様を有している。   Further, as shown in the fourth example of FIG. 12, the cross-sectional view of the tip of the end portion 61 may have an arc shape. Specifically, the end 61 of the partition 60 in FIG. 12 differs from the end 61 of the partition 60 in FIG. 11 only in that the cross section of the tip is circular so as to form an arc shape. Yes. That is, on the downstream side (front end side) from the inflection point 66, the cross-sectional view of FIG.

ただし図13に示すように、最上部(最下部)の直線63が傾斜して角度θで交差する仕切り部60の端部61のうちもっとも下流側の領域の厚さtは0.05mm未満であることが好ましい。このようにすれば、第2ガス流路拡大部13、23を流れる反応ガスが渦を形成することなく流通することが可能な最高流通速度を高めることができる。   However, as shown in FIG. 13, the thickness t of the most downstream region of the end portion 61 of the partition portion 60 where the uppermost (lowermost) straight line 63 is inclined and intersects at an angle θ is less than 0.05 mm. Preferably there is. In this way, it is possible to increase the maximum flow rate at which the reaction gas flowing through the second gas flow path expanding portions 13 and 23 can flow without forming vortices.

したがって、たとえば図14の第1比較例を参照して、図11〜図13に示す厚さt(0.05mm)を超える厚さt1の領域が最先端となっている仕切り部60は、たとえ変曲点62より下流側の端部61において、最上部の直線63と最下部の直線63とが50°以下の角度θをなしているとしても、最先端の領域の近傍にて反応ガスの流れの渦67が発生する可能性がある。このため第2ガス流路拡大部13、23を流通する反応ガスの流速を下げるなど、当該流速を精密に制御する必要が生じる。 Therefore, for example, referring to the first comparative example of FIG. 14, the partition portion 60 in which the region of the thickness t 1 exceeding the thickness t (0.05 mm) shown in FIGS. Even if the uppermost straight line 63 and the lowermost straight line 63 form an angle θ of 50 ° or less at the end 61 on the downstream side of the inflection point 62, the reaction gas is present in the vicinity of the most advanced region. The flow vortex 67 may occur. For this reason, it is necessary to precisely control the flow rate, for example, by reducing the flow rate of the reaction gas flowing through the second gas flow path expanding portions 13 and 23.

また図15の第2比較例を参照して、従来の気相成長装置における仕切り部60は、端部に傾斜が形成されていない。したがって最先端(もっとも下流側)の部分がなす角度θは180°であると考えることができる。この場合においては、当該仕切り部60の厚さtはほぼ一定の値となり、第2ガス流路拡大部13、23を流通する反応ガスに渦が発生し、急峻なガスの切り替えが困難となる可能性がある。しかし厚さtの値をたとえば0.05mm未満にすれば、仕切り部60の最先端の近傍において反応ガスに渦が発生する可能性を低減することができる。したがってたとえば図9〜図13に示す、傾斜形状を有する仕切り部60と同様に、急峻なガスの切り替えを容易にし、高品質な薄膜の積層構造を容易に形成することが可能となる。   Referring to the second comparative example of FIG. 15, the partition 60 in the conventional vapor phase growth apparatus is not formed with an inclination at the end. Therefore, it can be considered that the angle θ formed by the most advanced portion (most downstream side) is 180 °. In this case, the thickness t of the partition part 60 becomes a substantially constant value, and vortices are generated in the reaction gas flowing through the second gas flow path expanding parts 13 and 23, making it difficult to switch the gas steeply. there is a possibility. However, if the value of the thickness t is, for example, less than 0.05 mm, the possibility that vortices are generated in the reaction gas in the vicinity of the most distal end of the partition portion 60 can be reduced. Therefore, for example, similar to the partition portion 60 having an inclined shape shown in FIGS. 9 to 13, it is possible to easily switch a steep gas and easily form a high-quality thin film laminated structure.

なお仕切り部60を工業的に妥当なコストでかつ妥当な強度を持たせて加工するためには、上記図15の仕切り部の厚さの値は0.01mm以上であることが好ましい。したがってθが180°の場合、仕切り部の厚みは0.01mm以上0.05mm未満であることが好ましい。   In addition, in order to process the partition part 60 with industrially reasonable cost and appropriate intensity | strength, it is preferable that the value of the thickness of the partition part of the said FIG. 15 is 0.01 mm or more. Therefore, when θ is 180 °, the thickness of the partition portion is preferably 0.01 mm or more and less than 0.05 mm.

以上の図9〜図15においては、いずれも仕切り部60の端部61についてのみ説明しているが、図8の仕切り部70の端部71についても、端部61と同様に図9〜図13の各態様をとることができる。   9 to 15, only the end portion 61 of the partition portion 60 has been described. However, the end portion 71 of the partition portion 70 of FIG. Thirteen aspects can be taken.

以下において、上記内容を説明するデータ(シミュレーション結果)について述べる。図16のグラフの横軸は、本実施の形態の気相成長装置(図7参照)の仕切り部60、70の端部61において、最上部の直線63と最下部の直線63とがなす角度θ(図9参照)を示している。また図16のグラフの縦軸は、第2ガス流路拡大部13、23を流通する反応ガスの最大スイッチング周波数(第2ガス流路拡大部13、23を流通する反応ガスの種類を1秒間に切り替えて追随させることが可能な回数)を示している。   In the following, data (simulation results) explaining the above contents will be described. The horizontal axis of the graph of FIG. 16 is an angle formed by the uppermost straight line 63 and the lowermost straight line 63 at the end 61 of the partitioning portions 60 and 70 of the vapor phase growth apparatus (see FIG. 7) of the present embodiment. θ (see FIG. 9) is shown. In addition, the vertical axis of the graph of FIG. 16 indicates the maximum switching frequency of the reaction gas flowing through the second gas flow path expanding portions 13 and 23 (the type of reaction gas flowing through the second gas flow path expanding portions 13 and 23 is 1 second). The number of times that can be switched to follow.

なお図16のグラフが示すシミュレーションにおいては、仕切り部60、70の端部61、71以外(端部61、71よりも上流側の、厚さがほぼ一定の領域)における厚さが1mmであり、第2ガス流路拡大部13、23の高さH(図5参照)は1mmである気相成長装置を想定している。また第2ガス流路拡大部13の、反応ガスの流路に沿う方向に延在する長さは140mmであり、仕切り部60、70は図9に示すように端部61の先端が尖ったものとしている。   In the simulation shown in the graph of FIG. 16, the thickness is 1 mm except for the end portions 61 and 71 of the partition portions 60 and 70 (a region having a substantially constant thickness upstream from the end portions 61 and 71). The height H (refer FIG. 5) of the 2nd gas flow path expansion parts 13 and 23 assumes the vapor phase growth apparatus which is 1 mm. Further, the length of the second gas flow path expanding portion 13 extending in the direction along the flow path of the reaction gas is 140 mm, and the partition portions 60 and 70 have sharp end portions 61 as shown in FIG. It is supposed to be.

ここで仕切り部60、70の端部61における角度θおよび、第2ガス流路拡大部13、23を流れる反応ガスの単位時間当たりの流量を変化させて、当該反応ガスの種類を切り替えたときに反応室50の上流部において流通する反応ガスの種類が1秒間に追随可能な回数を算出した。具体的には、まず反応室50の上流部において、反応ガスの種類の切り替え後、切り替え前に流れていた反応ガスの濃度が、切り替え前の1/100以下に下がるまでの時間を切り替えの最小の時間とした。また上記切り替えの最小の時間ごとに反応ガスの種類の切り替えを繰り返す場合の、単位時間当たりに切り替えることが可能な最大の回数を最大スイッチング周波数とした。そして端部61の角度θに対する最大スイッチング周波数の変化を、反応ガスの流量ごとに調査した。具体的には端部61の角度θが180°、90°、50°、25°、12°および6°の場合について調査した。最大スイッチング周波数より高い周波数でガスを切り替える場合には、2種のガスが反応室内で混合し、切り替えの効果が失われる。最大スイッチング周波数が高いほど、多様な切り替え速度でガスを急峻に切り替えることが可能になり、より効果的なスイッチングが可能となる。   Here, when the angle θ at the end portion 61 of the partition portions 60 and 70 and the flow rate per unit time of the reaction gas flowing through the second gas flow path expansion portions 13 and 23 are changed, the type of the reaction gas is switched. The number of times that the type of reaction gas flowing in the upstream portion of the reaction chamber 50 can follow in one second was calculated. Specifically, first, in the upstream part of the reaction chamber 50, the time until the concentration of the reaction gas flowing before switching is reduced to 1/100 or less before switching is changed to the minimum of switching. It was time. In addition, the maximum number of times of switching per unit time when the switching of the reaction gas type is repeated for each minimum switching time is defined as the maximum switching frequency. And the change of the maximum switching frequency with respect to angle (theta) of the edge part 61 was investigated for every flow volume of the reactive gas. Specifically, the case where the angle θ of the end 61 is 180 °, 90 °, 50 °, 25 °, 12 ° and 6 ° was investigated. When the gas is switched at a frequency higher than the maximum switching frequency, the two gases are mixed in the reaction chamber, and the switching effect is lost. The higher the maximum switching frequency is, the more rapidly the gas can be switched at various switching speeds, thereby enabling more effective switching.

その結果、図16に示すように、端部61の先端の角度θの大きさにかかわらず、第2ガス流路拡大部13、23を流れる反応ガスの流量が20SLMの場合において、最大スイッチング周波数はもっとも低くなっている。そして反応ガスの流量が40SLMの場合は、20SLMの場合より最大スイッチング周波数が高くなり、先端角度θが25°以上において、もっとも最大スイッチング周波数が高くなった。しかし先端角度θが12°および6°の場合には反応ガスの流量が60SLMの場合、当該流量が40SLMの場合より最大スイッチング周波数が大きくなった。また反応ガスの流量にかかわらず、先端角度θが50°以下になれば、先端角度θが90°以上の場合に比べて最大スイッチング周波数が大きくなっている。   As a result, as shown in FIG. 16, the maximum switching frequency is obtained when the flow rate of the reaction gas flowing through the second gas flow path expanding portions 13 and 23 is 20 SLM, regardless of the angle θ of the tip of the end portion 61. Is the lowest. When the flow rate of the reaction gas was 40 SLM, the maximum switching frequency was higher than that of 20 SLM, and the maximum switching frequency was highest when the tip angle θ was 25 ° or more. However, when the tip angle θ is 12 ° and 6 °, the maximum switching frequency is larger when the flow rate of the reaction gas is 60 SLM than when the flow rate is 40 SLM. Regardless of the flow rate of the reaction gas, when the tip angle θ is 50 ° or less, the maximum switching frequency is higher than when the tip angle θ is 90 ° or more.

このことから、反応ガスの流量を40SLM以上60SLM以下とし、仕切り部60の端部61の先端角度θを50°以下とすることにより、最大スイッチング周波数を大きくすることができることがわかる。最大スイッチング周波数が大きいということは、急峻な反応ガスの種類の変化に反応室50の内部が容易に追随され、高品質な薄膜の積層構造を形成することができることを意味する。これは先端角度θを小さくし、端部61の先端を尖らせることにより、端部61の近傍における反応ガスの渦の発生を抑制し、反応ガスの流量の時間変化をより高精度に制御することができると考えられる。   From this, it can be seen that the maximum switching frequency can be increased by setting the flow rate of the reaction gas to 40 SLM or more and 60 SLM or less and the tip angle θ of the end 61 of the partition 60 to 50 ° or less. The large maximum switching frequency means that the inside of the reaction chamber 50 can easily follow the rapid change in the type of reaction gas, and a high-quality thin film laminated structure can be formed. This reduces the tip angle θ and sharpens the tip of the end portion 61, thereby suppressing the generation of vortex of the reaction gas in the vicinity of the end portion 61 and controlling the time change of the flow rate of the reaction gas with higher accuracy. It is considered possible.

図17および図18のグラフの横軸は、図16と同様に、本実施の形態の気相成長装置(図7参照)の仕切り部60、70の端部61において、最上部の直線63と最下部の直線63とがなす角度θ(図9参照)を示している。また図17および図18のグラフの縦軸は、第2ガス流路拡大部13、23を流れる反応ガスの種類を変更したり、当該反応ガスの流通を停止したときに、反応室50の上流部(下流部)において、反応ガスの濃度が1/100になるまでの時間(到達時間(ミリ秒))を示している。つまり当該到達時間が短いほど、反応ガス変更に対する反応室50の追随が早いことを意味する。また図17および図18に関するその他の各条件は、図16のデータを抽出した条件と同様である。   The horizontal axis of the graphs of FIGS. 17 and 18 is the same as that of FIG. 16 and the uppermost straight line 63 at the end portion 61 of the partition portions 60 and 70 of the vapor phase growth apparatus (see FIG. 7) of the present embodiment. An angle θ (see FIG. 9) formed by the lowermost straight line 63 is shown. Also, the vertical axis of the graphs of FIGS. 17 and 18 indicates the upstream of the reaction chamber 50 when the type of the reactive gas flowing through the second gas flow path expanding portions 13 and 23 is changed or when the flow of the reactive gas is stopped. The time (arrival time (milliseconds)) until the concentration of the reaction gas becomes 1/100 in the part (downstream part) is shown. That is, the shorter the arrival time, the faster the reaction chamber 50 follows the reaction gas change. The other conditions relating to FIGS. 17 and 18 are the same as the conditions for extracting the data of FIG.

図17および図18より、先端角度θにかかわらず、流量が20SLMの場合には到達時間が長くなっている。これに対し、流量が40SLMおよび60SLMの場合においては、特に先端角度θを50°以下にすれば、到達時間が短くなっていることがわかる。以上より、図16と同様に、反応ガスの流量を40SLM以上60SLM以下とし、仕切り部60の端部61の先端角度θを50°以下とすることが、反応ガスの流量の時間変化を高精度に制御する上でより好ましいことがわかる。   17 and 18, the arrival time is longer when the flow rate is 20 SLM, regardless of the tip angle θ. On the other hand, in the case of the flow rates of 40 SLM and 60 SLM, it can be seen that the arrival time is shortened particularly when the tip angle θ is 50 ° or less. As described above, similarly to FIG. 16, the flow rate of the reaction gas is set to 40 SLM or more and 60 SLM or less, and the tip angle θ of the end portion 61 of the partition portion 60 is set to 50 ° or less. It can be seen that it is more preferable to control the above.

次に、以上に述べる気相成長装置のガス供給管10、20、30から反応室50に供給される反応ガスの種類を切り替えたり、ガス供給管10、20、30を流通する反応ガスの流れを停止したときの、反応室50の内部に載置された基板15上の当該反応ガスの濃度の時間変化を調査した結果を図19〜図22に示す。図19〜図22のグラフに示すデータは、図16〜図18のデータを導出した気相成長装置と同一の気相成長装置を用いて導出したものである。また気相成長装置のガス供給管10、20、30間を区画する仕切り部60、70の先端部の形状は図9と同様である。   Next, the type of reaction gas supplied to the reaction chamber 50 from the gas supply pipes 10, 20, 30 of the vapor phase growth apparatus described above is switched, or the flow of the reaction gas flowing through the gas supply pipes 10, 20, 30 19 to 22 show the results of investigating the change over time of the concentration of the reaction gas on the substrate 15 placed inside the reaction chamber 50 when the process is stopped. The data shown in the graphs of FIGS. 19 to 22 are derived using the same vapor phase growth apparatus as the vapor phase growth apparatus from which the data of FIGS. 16 to 18 are derived. Moreover, the shape of the front-end | tip part of the partition parts 60 and 70 which divides between the gas supply pipes 10, 20, and 30 of a vapor phase growth apparatus is the same as that of FIG.

図19〜図22のグラフの横軸は、ガス供給管10、20、30から供給される反応ガス(たとえばTMG)をたとえば停止したり、ガスの種類を切り替えたりした時刻からの経過時間を示している。そして図19〜図22のグラフの縦軸は、反応室50のサセプタ51に載置された基板15の表面における、横軸の時刻0までガス供給管10、20、30を流れていた反応ガスの濃度(モル分率)を示している。   The horizontal axis of the graphs of FIGS. 19 to 22 shows the elapsed time from the time when the reactive gas (for example, TMG) supplied from the gas supply pipes 10, 20, 30 is stopped or the type of gas is switched, for example. ing. The vertical axis of the graphs of FIGS. 19 to 22 represents the reaction gas flowing through the gas supply pipes 10, 20, and 30 until time 0 of the horizontal axis on the surface of the substrate 15 placed on the susceptor 51 of the reaction chamber 50. Concentration (molar fraction).

図19〜図22においては、仕切り部60、70の端部61における最上部の直線63と最下部の直線63(図9参照)とのなす角度θを、先端角として示している。たとえば図19および図20においては、仕切り部60の先端角が180°から25°まで変化しても、基板15上のガス濃度の時間変化はほとんど変化しない。しかし図21に示すように、反応ガスの流量が60SLMとなれば、特に1500ミリ秒から1700ミリ秒の間における基板15上のガス濃度の時間変化が、仕切り部60、70の先端角に応じて変化することがわかる。   19 to 22, the angle θ formed by the uppermost straight line 63 and the lowermost straight line 63 (see FIG. 9) at the end portion 61 of the partitioning portions 60 and 70 is shown as the tip angle. For example, in FIGS. 19 and 20, even if the tip angle of the partition 60 changes from 180 ° to 25 °, the time change of the gas concentration on the substrate 15 hardly changes. However, as shown in FIG. 21, when the flow rate of the reaction gas is 60 SLM, the time change of the gas concentration on the substrate 15 in particular between 1500 milliseconds and 1700 milliseconds depends on the tip angles of the partitions 60 and 70. Change.

より具体的には、図22を参照して、特に1650ミリ秒から1670ミリ秒の間において、先端角が180°や90°の場合に比べ、先端角が25°、12°、6°の場合には濃度の低下が速くなっていることがわかる。図22が示す、およそ1650ミリ秒から1670ミリ秒において、基板15上の反応ガスのモル分率が時刻0(定常状態)における基板15上の反応ガスのモル分率の約1/100となっている。   More specifically, referring to FIG. 22, the tip angle is 25 °, 12 °, 6 °, especially when the tip angle is 180 ° or 90 ° between 1650 milliseconds and 1670 milliseconds. In this case, it can be seen that the decrease in density is faster. As shown in FIG. 22, in about 1650 milliseconds to 1670 milliseconds, the molar fraction of the reactive gas on the substrate 15 becomes about 1/100 of the molar fraction of the reactive gas on the substrate 15 at time 0 (steady state). ing.

このことから、先端角を小さくし、端部61の先端を尖らせることにより、端部61の近傍における反応ガスの渦の発生を抑制し、反応ガスの流量の時間変化をより高精度に(より急峻に時間変化するように)制御することができると考えられる。   From this, by reducing the tip angle and sharpening the tip of the end portion 61, the generation of the vortex of the reaction gas in the vicinity of the end portion 61 is suppressed, and the time change of the flow rate of the reaction gas is more accurately ( It is considered that the control can be performed so that the time changes more rapidly.

一方、図23には、仕切り部60、70の端部61に傾斜した外周形状を有さず、たとえば図15と同様にθが180°である仕切り部60を想定して、仕切り部60の厚さが変化したときに、第2ガス流路拡大部13、23、33を流通した反応ガスが渦を形成することなく反応室50へ向けて流出することが可能な最高流速をシミュレーションした結果を示している。すなわち図23のグラフの横軸は、θが180°である(断面図における傾斜した外周形状を有さない)仕切り部60、70の最も先端における厚さを、最先端の厚さとして示している。また図23のグラフの縦軸は、反応ガスが仕切り部60、70の先端近傍で渦を発生することなく、またガスの混合を起こしたりすることなく下流側(反応室50側)へ向けて流通することが可能な最高流速を、渦無し最高流速として示している。なおここでは、最先端の厚さが2mm、0.5mm、0.1mmおよび0.05mmのそれぞれの場合を想定して算出した。   On the other hand, FIG. 23 does not have an inclined outer peripheral shape at the end portions 61 of the partition portions 60 and 70. For example, assuming that the partition portion 60 has θ of 180 ° as in FIG. The result of simulating the maximum flow velocity at which the reaction gas flowing through the second gas flow path expanding portions 13, 23, 33 can flow out toward the reaction chamber 50 without forming a vortex when the thickness changes Is shown. That is, the horizontal axis of the graph of FIG. 23 shows the thickness at the extreme end of the partition portions 60 and 70 having θ of 180 ° (having no inclined outer peripheral shape in the sectional view) as the most advanced thickness. Yes. Further, the vertical axis of the graph of FIG. 23 is directed toward the downstream side (reaction chamber 50 side) without causing the reaction gas to generate vortices in the vicinity of the tips of the partition portions 60 and 70 and to cause gas mixing. The maximum flow rate that can be circulated is shown as the maximum flow rate without vortex. Here, the calculation was performed assuming that the most advanced thicknesses were 2 mm, 0.5 mm, 0.1 mm, and 0.05 mm.

図23の結果より、仕切り部60、70が傾斜した外周形状を有さない場合においては、仕切り部60、70の厚さを0.05mm(50μm)以下とすることが好ましいといえる。このようにすれば、渦を発生したりガスを混合したりすることなく、反応ガスを10m/s近い流速にすることができるためである。具体的には、最先端の厚さが2mmの場合の渦無し最高流速は0.073m/s、最先端の厚さが0.5mmの場合の渦無し最高流速は0.205m/s、最先端の厚さが0.1mmの場合の渦無し最高流速は3.031m/s、最先端の厚さが0.05mmの場合の渦無し最高流速は8.3m/sとなった。   From the results of FIG. 23, it can be said that when the partition portions 60 and 70 do not have an inclined outer peripheral shape, the thickness of the partition portions 60 and 70 is preferably 0.05 mm (50 μm) or less. This is because the reaction gas can have a flow velocity close to 10 m / s without generating vortices or mixing gases. Specifically, the maximum vortex-free flow velocity at the most advanced thickness of 2 mm is 0.073 m / s, the maximum vortex-free flow velocity at the most advanced thickness of 0.5 mm is 0.205 m / s, the highest The maximum flow speed without vortex when the tip thickness was 0.1 mm was 3.031 m / s, and the maximum flow speed without vortex when the tip thickness was 0.05 mm was 8.3 m / s.

以上のように本発明の各実施の形態について説明を行なったが、今回開示した各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およ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。たとえば図2や図3に示すように、本実施の形態の気相成長装置におけるガス流路拡大部は傾斜角度の異なる2つの領域(第1ガス流路拡大部および第2ガス流路拡大部)を含んでいる。しかしたとえば傾斜角度の異なる3つ以上の領域を含んだガス流路拡大部を形成してもよい。またはガス供給管の下流側に、幅が漸次広くなるように傾斜角度が漸次増加し、ガス流路拡大部側壁が曲線形状をなすガス流路拡大部が形成されたガス導入部を備える気相成長装置としてもよい。   As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, it should be considered that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the gas flow path expanding portion in the vapor phase growth apparatus of the present embodiment has two regions (first gas flow path expanding portion and second gas flow path expanding portion) having different inclination angles. ) Is included. However, for example, a gas flow path expanding portion including three or more regions having different inclination angles may be formed. Alternatively, a gas phase provided with a gas introduction part on the downstream side of the gas supply pipe, in which an inclination angle is gradually increased so that the width is gradually increased, and a gas channel expansion part having a curved gas channel expansion part side wall is formed. A growth apparatus may be used.

本発明は、流量の時間変化を高精度に制御することにより、複数種類の薄膜が積層された高品質な積層構造を形成する技術として、特に優れている。   The present invention is particularly excellent as a technique for forming a high-quality laminated structure in which a plurality of types of thin films are laminated by controlling the time change of the flow rate with high accuracy.

1 ガス導入部ケース、2 固定用部材、3 壁面、4 第1ガス流路拡大部ケース、5 第2ガス流路拡大部ケース、7 反応ガス中継路、9 排気ガス流路、10,20,30 ガス供給管、11,21,31 ガス導入部、12,22,32 第1ガス流路拡大部、13,23,33 第2ガス流路拡大部、15 基板、24 ガス供給管側壁、25 第1ガス流路拡大部側壁、26 第2ガス流路拡大部側壁、50 反応室、51 サセプタ、53 回転軸、55 ヒータ、60,70 仕切り部、61,71 端部、62,64,65,66 変曲点、63 直線、67 渦、100 実線、200 点線、300 一点鎖線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas introduction part case, 2 Fixing member, 3 Wall surface, 1st gas flow path expansion part case, 5 2nd gas flow path expansion part case, 7 Reactive gas relay path, 9 Exhaust gas flow path 10, 20, 30 gas supply pipe, 11, 21, 31 gas introduction part, 12, 22, 32 first gas flow path expansion part, 13, 23, 33 second gas flow path expansion part, 15 substrate, 24 gas supply pipe side wall, 25 Side wall of first gas flow path expansion part, 26 Side wall of second gas flow path expansion part, 50 reaction chamber, 51 susceptor, 53 rotating shaft, 55 heater, 60, 70 partition part, 61, 71 end part, 62, 64, 65 , 66 Inflection point, 63 straight line, 67 vortex, 100 solid line, 200 dotted line, 300 dashed line.

Claims (7)

処理対象物を保持する反応室と、
前記反応室に反応ガスを供給するためのガス導入部とを備え、
前記ガス導入部は、
ガス供給管と、
前記ガス供給管と前記反応室とをつないで前記反応ガスを流通させるガス流路拡大部とを含み、
前記ガス流路拡大部は、前記ガス供給管から前記反応室まで、前記処理対象物の主表面に沿うとともに前記反応ガスの流通方向に交差する方向である平面方向での幅が、前記ガス供給管側から前記反応室側に向けて広がるように構成され、
前記ガス流路拡大部の前記平面方向の幅を規定する側壁では、前記ガス供給管から前記ガス流路拡大部へ導入される前記反応ガスの吐出方向に対する、前記側壁の傾斜角度のうち前記ガス供給管側に位置する部分の第1の傾斜角度が、前記側壁のうち前記反応室側に位置する部分の前記吐出方向に対する第2の傾斜角度より小さくなっている、気相成長装置。
A reaction chamber for holding an object to be treated;
A gas introduction part for supplying a reaction gas to the reaction chamber,
The gas introduction part is
A gas supply pipe;
A gas flow path expansion section for connecting the gas supply pipe and the reaction chamber to distribute the reaction gas;
The gas flow path expanding section has a width in a plane direction that is along the main surface of the object to be processed and intersects the flow direction of the reaction gas from the gas supply pipe to the reaction chamber. It is configured to spread from the tube side toward the reaction chamber side,
In the side wall defining the width in the planar direction of the gas flow path expanding portion, the gas out of the inclination angle of the side wall with respect to the discharge direction of the reaction gas introduced from the gas supply pipe to the gas flow path expanded portion The vapor phase growth apparatus, wherein a first inclination angle of a portion located on the supply pipe side is smaller than a second inclination angle with respect to the discharge direction of a portion located on the reaction chamber side of the side wall.
前記ガス流路拡大部における前記反応ガスの流れ方向での前記ガス流路拡大部の長さ(L)に対する、前記ガス流路拡大部における前記反応ガスの流れる部分の高さ(H)の比(H/L)が、0.0013以上0.013以下となっている、請求項1に記載の気相成長装置。   Ratio of the height (H) of the portion where the reaction gas flows in the gas flow path enlargement portion to the length (L) of the gas flow passage expansion portion in the reaction gas flow direction in the gas flow passage expansion portion The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein (H / L) is 0.0013 or more and 0.013 or less. 前記側壁の前記ガス供給管側に位置する部分の前記第1の傾斜角度は5°以上16°以下である、請求項1または2に記載の気相成長装置。   3. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the first inclination angle of a portion of the side wall located on the gas supply pipe side is not less than 5 ° and not more than 16 °. 前記ガス導入部が複数備えられ、複数の前記ガス導入部のうち一の前記ガス導入部の前記ガス流路拡大部と他の前記ガス導入部の前記ガス流路拡大部とを区画する仕切り部を有しており、
前記仕切り部のうち少なくとも前記反応ガスの前記流通方向に関する下流側の領域は、前記反応ガスの前記流通方向に関する上流側の領域よりも、厚さが小さくなるよう、前記仕切り部の前記厚さの方向に関する最上部の直線と最下部の直線とが、前記流通方向に対して傾斜した外周形状を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の気相成長装置。
A plurality of the gas introduction sections, and a partition section that partitions the gas flow path expansion section of one of the gas introduction sections and the gas flow path expansion section of another gas introduction section among the plurality of gas introduction sections Have
Of the partition portion, at least the region on the downstream side with respect to the flow direction of the reaction gas has the thickness of the partition portion so that the thickness is smaller than the region on the upstream side with respect to the flow direction of the reaction gas. The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an uppermost straight line and a lowermost straight line related to a direction have an outer peripheral shape inclined with respect to the flow direction.
前記仕切り部のうち前記厚さが0.05mm以上の領域において、前記最上部の直線と前記最下部の直線とがなす角度が50°以下である領域を有する、請求項4に記載の気相成長装置。   5. The gas phase according to claim 4, wherein in the region having the thickness of 0.05 mm or more in the partition portion, the gas phase according to claim 4 has a region in which an angle formed by the uppermost straight line and the lowermost straight line is 50 ° or less. Growth equipment. 前記仕切り部のうち、前記反応ガスの前記流通方向に関するもっとも下流側の端部における前記厚さは0.05mm未満である、請求項4または5に記載の気相成長装置。   6. The vapor phase growth apparatus according to claim 4, wherein the thickness of the partition portion at the most downstream end in the flow direction of the reaction gas is less than 0.05 mm. 前記反応ガスの流通量が40SLM以上60SLM以下である、請求項1〜6のいずれかに記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a flow rate of the reaction gas is 40 SLM or more and 60 SLM or less.
JP2010183108A 2009-08-28 2010-08-18 Vapor-phase growth device Withdrawn JP2011071490A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010183108A JP2011071490A (en) 2009-08-28 2010-08-18 Vapor-phase growth device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009198333 2009-08-28
JP2010183108A JP2011071490A (en) 2009-08-28 2010-08-18 Vapor-phase growth device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011071490A true JP2011071490A (en) 2011-04-07

Family

ID=44016418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010183108A Withdrawn JP2011071490A (en) 2009-08-28 2010-08-18 Vapor-phase growth device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011071490A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105331951A (en) * 2014-06-05 2016-02-17 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Reaction cavity and semiconductor processing equipment
CN112640045A (en) * 2018-08-24 2021-04-09 纽富来科技股份有限公司 Vapor phase growth apparatus
JP2022137077A (en) * 2017-02-06 2022-09-21 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Improved half-angle nozzle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105331951A (en) * 2014-06-05 2016-02-17 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Reaction cavity and semiconductor processing equipment
JP2022137077A (en) * 2017-02-06 2022-09-21 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Improved half-angle nozzle
JP7407867B2 (en) 2017-02-06 2024-01-04 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Improved half-angle nozzle
CN112640045A (en) * 2018-08-24 2021-04-09 纽富来科技股份有限公司 Vapor phase growth apparatus
CN112640045B (en) * 2018-08-24 2024-04-09 纽富来科技股份有限公司 Vapor phase growth device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8277561B2 (en) Chemical vapor deposition apparatus
US8721835B2 (en) Gas injection device with uniform gas velocity
JP2017226863A (en) Gas mixer, and substrate treatment apparatus
JP2011035201A (en) Gas-phase treatment device, gas-phase treatment method, and substrate
KR20110131266A (en) Semiconductor processing reactor and components thereof
JP2009141343A (en) Vapor phase growth apparatus and method
TW201015653A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2011071490A (en) Vapor-phase growth device
JP2009164570A (en) Vapor-phase process device, vapor-phase process method, and substrate
JP2009277730A (en) Vapor phase growth method and vapor phase growth apparatus for thin film
CN106795629B (en) The method of apparatus for atomic layer deposition and use device processing substrate
JPH11340145A (en) Substrate processing device
JP2008294101A (en) Gas injection means of laser treatment equipment
JP5315863B2 (en) Vapor phase processing apparatus, vapor phase processing method and substrate
JP4729572B2 (en) Plasma coating apparatus adapted to various types of substrates
KR100795487B1 (en) Laminar flow control device and chemical vapor deposition reactor having the same
JP4897798B2 (en) Downstream plasma etching using a deflected plasma beam
JP2016044341A (en) Substrate treatment apparatus and process gas generator
JP4430417B2 (en) Film forming apparatus and cleaning method thereof
JP2007237086A (en) Nozzle
JP5136543B2 (en) heating furnace
JP2014067950A (en) Surface processing device, surface processing method and flow control device
KR20240038815A (en) Atomic layer deposition reaction chamber and atomic layer deposition reactor
JP7195778B2 (en) Deposition apparatus, cleaning gas nozzle, cleaning method
JP5179658B2 (en) Plasma processing apparatus and cleaning method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20131105