JP2011096776A - Vapor deposition apparatus - Google Patents
Vapor deposition apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011096776A JP2011096776A JP2009247746A JP2009247746A JP2011096776A JP 2011096776 A JP2011096776 A JP 2011096776A JP 2009247746 A JP2009247746 A JP 2009247746A JP 2009247746 A JP2009247746 A JP 2009247746A JP 2011096776 A JP2011096776 A JP 2011096776A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porous body
- gas
- flow path
- cross
- region
- 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- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
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、流通するガスの流速をより精密に制御する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 that more precisely controls the flow rate of flowing gas.
たとえばCVD法を用いて基板などの処理対象物の一方の主表面上に化合物半導体の薄膜を形成する場合、原料ガスを当該基板の主表面上に供給する。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。このとき、所望の量の原料ガスを所望の方向に高精度に供給するために、供給されるガスの流路に、金属製の多孔質体を配置することがある。このようにすれば、当該流路を流通するガスは、多孔質体を通過する際に、多孔質体中に多数含まれる微小な孔を貫通して流れる。このため、多数の微小な孔のそれぞれを貫通したガスは、太い断面を有する流路を流通するガスに比べて、流路内における流速などの変動が起こりにくくなる。このため上記多孔質体は、流通するガスの流量や流通方向などを制御するために広く用いられる。 For example, when a thin film of a compound semiconductor is formed on one main surface of an object to be processed such as a substrate using a CVD method, a source gas is supplied onto the main surface of the substrate. Here, the main surface means a main surface having the largest area among the surfaces. At this time, in order to supply a desired amount of source gas in a desired direction with high accuracy, a metal porous body may be disposed in the flow path of the supplied gas. If it does in this way, the gas which distribute | circulates the said flow path will flow through the micropores contained in many in a porous body, when passing a porous body. For this reason, the gas penetrating each of the many minute holes is less likely to cause fluctuations in the flow velocity and the like in the flow path than the gas flowing through the flow path having a thick cross section. For this reason, the said porous body is widely used in order to control the flow volume, the distribution direction, etc. of the distribute | circulating gas.
たとえば特開2008−66413号公報(以下「特許文献1」という)には、成膜しようとする被処理体に対向する、原料ガスを供給するシャワーヘッドの下流側に、ポーラス部材(多孔質体)からなるガス噴射板を配置したシャワーヘッド構造、およびこれを用いた成膜用の処理装置が開示されている。ガス噴射板を配置したシャワーヘッドが複数台並んでおり、それぞれのガス噴射板から原料ガスが噴射される。ガス噴射板の作用により噴射されるガスの流量や方向が制御される。一方、複数台並ぶシャワーヘッドに挟まれた領域には、不活性ガスであるアルゴンガスが、噴射口に対向する被処理体に向けて噴射される。このため、当該アルゴンガスは、一旦ガス噴射板から噴射された原料ガスがたとえばガス噴射板の噴射面上などに向かって逆流する現象を抑制し、当該原料ガスを効率よく被処理体に向けて流通させる流れを提供する。またたとえばガス噴射面上に原料ガスが廻る現象が抑制されるため、当該ガス噴射面上に原料ガスによる材料が成膜されることにより、当該処理装置内が汚染されるなどの問題を抑制することができる。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-66413 (hereinafter referred to as “
また、特開平8−209349号公報(以下「特許文献2」という)には、上下に対峙する電極間に挟まれた領域(下側の電極の上面)に被処理基板(処理対象物)を載置し、上下電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させることにより被処理基板の一方の主表面上に成膜するプラズマCVD装置が開示されている。ここでは上側の電極の内部空間を中空にし、当該中空空間に反応ガスを導入する。そして反応ガスは上側の電極が下側の電極と対向する面の近傍に配置した、多孔質体からなるシャワー板を貫通して対向する下側の電極上に配置された被処理基板上に供給され、成膜を行なう。ここでは、多孔質体からなるシャワー板を用いているため、たとえばガスが貫通する、シャワー板の噴射面に関して隣り合う孔の間の距離が広い分散孔を有するシャワー板を用いた場合に比べて、シャワー板の被処理基板と対向する面の全体から均一に反応ガスを噴射することができるとしている。 Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-209349 (hereinafter referred to as “Patent Document 2”), a substrate to be processed (processing object) is placed in a region (upper surface of a lower electrode) sandwiched between electrodes facing each other. There has been disclosed a plasma CVD apparatus for forming a film on one main surface of a substrate to be processed by mounting and generating plasma by applying high-frequency power between upper and lower electrodes. Here, the internal space of the upper electrode is made hollow, and the reaction gas is introduced into the hollow space. Then, the reaction gas is supplied to the substrate to be processed disposed on the lower electrode facing the lower electrode through the porous shower plate disposed near the surface facing the lower electrode of the upper electrode. Then, film formation is performed. Here, since a shower plate made of a porous body is used, for example, compared with a case where a gas is pierced and a shower plate having dispersion holes with a wide distance between adjacent holes with respect to the ejection surface of the shower plate is used. The reaction gas can be uniformly sprayed from the entire surface of the shower plate facing the substrate to be processed.
しかしながら上述した特許文献に開示された多孔質体はいずれも、多孔質体から原料ガスを均一に噴射することを目的として配置されているが、実際には多孔質体中を流通するガスについても、多孔質体中での当該ガスが貫通する領域により、ガスが流通する量や流速が異なる。また、流そうとする原料ガスの種類によっても上記流通する量や流速は変化する。様々な外乱因子により、多孔質体を流通するガスの流量、流速や流通する方向などが変化すれば、所望の処理対象物の主表面上に均一に成膜することが困難になる可能性がある。特許文献1および特許文献2において、具体的にガス噴射板やシャワー板を構成する多孔質体に含まれる個々の孔の孔径については具体的に記載がなされていない。しかしガス噴射板やシャワー板の全領域に対してほぼ同一孔径の多孔質体が無造作に充填された構成となっているものと推察される。この場合、上述したように、多孔質体を貫通するガスの流量や流速が、当該多孔質体の領域間で大きく変化する可能性がある。すなわち、ガス噴射板やシャワー板の、処理対象物と対向する表面上において噴射されるガスが均一とならなくなることがある。その結果、処理対象物の主表面上に供給されるガスの流量や流通方向が精密に制御されなくなり、形成される薄膜の膜厚や膜質を精密に制御することができなくなることがある。
However, all of the porous bodies disclosed in the above-mentioned patent documents are arranged for the purpose of uniformly injecting the raw material gas from the porous body, but in actuality also about the gas flowing through the porous body The amount and flow rate of gas flow differ depending on the region through which the gas penetrates in the porous body. Further, the amount and the flow rate of the flow change depending on the type of the raw material gas to be flowed. If the flow rate, flow rate, direction, etc. of the gas flowing through the porous material change due to various disturbance factors, it may be difficult to form a uniform film on the main surface of the desired processing target. is there. In
本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、その目的は、流通するガスの流速をより精密に制御する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-described problems, and an object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus that more precisely controls the flow rate of flowing gas.
本発明に係る気相成長装置は、処理対象物を保持する、回転可能なサセプタと、処理対象物の一方の主表面上に成膜用のガスを流す流路とを備える気相成長装置である。上記流路の内部における側面部に配置される多孔質体の平均孔径を、上記流路の中央部に配置される多孔質体の平均孔径よりも大きくしている。 A vapor phase growth apparatus according to the present invention is a vapor phase growth apparatus that includes a rotatable susceptor that holds a processing target and a flow path for flowing a film forming gas on one main surface of the processing target. is there. The average pore diameter of the porous body disposed in the side surface portion inside the flow path is set larger than the average pore diameter of the porous body disposed in the central part of the flow path.
たとえば内部に多孔質体などが配置されていない通常の中空の流路において、ガスの流通方向に交差する断面の側面部(すなわち外縁近傍の領域)を流通するガスは、上記断面の中央部を流通するガスに比べて流速が遅くなる傾向にある。なお、ここで側面部とは、流路内部の断面に関して、流路の側面からの距離が流路の幅の25%以内である領域をいうこととする。また中央部とは、ここでは流路内部の断面に関して、上記側面部以外の領域、すなわち上記側面部の内部にある領域をいうこととする。 For example, in a normal hollow flow path in which no porous body or the like is disposed inside, the gas flowing through the side surface portion (that is, the region in the vicinity of the outer edge) crossing the gas flow direction passes through the central portion of the cross section. The flow rate tends to be slower than the circulating gas. Here, the side surface portion refers to a region where the distance from the side surface of the flow channel is within 25% of the width of the flow channel with respect to the cross section inside the flow channel. Here, the central portion refers to a region other than the side portion, that is, a region inside the side portion with respect to the cross section inside the flow path.
側面部を流通するガスの流速が遅くなるのは、側面部を流通するガスは、中央部を流通するガスに比べて、流路を構成する配管などの構造体から受ける抵抗が大きくなるためである。このため、流路の側面部に配置される多孔質体の平均孔径を、流路の中央部に配置される多孔質体の平均孔径よりも大きくする。なおここで多孔質体の孔径とは、多孔質体中に含まれる多数の孔の直径の平均値を指す。また上記多数の孔が円形をなさない場合は、上記孔の直径とは、当該孔の形状を円形に近似させた上で近似的に求めた直径とする。 The flow velocity of the gas flowing through the side surface portion is slow because the resistance of the gas flowing through the side surface portion from the structure such as piping constituting the flow path is greater than the gas flowing through the central portion. is there. For this reason, the average pore diameter of the porous body arranged in the side surface portion of the flow path is made larger than the average pore diameter of the porous body arranged in the central portion of the flow path. Here, the pore diameter of the porous body refers to the average value of the diameters of a large number of pores contained in the porous body. When the number of holes does not form a circle, the diameter of the hole is a diameter obtained by approximating the shape of the hole to a circle.
このようにすれば、流路の側面部を流通するガスが多孔質体中に含まれる多数の孔(間隙部)を貫通する際に、当該孔の壁部から受ける抵抗は、流路の中央部を流通するガスが多孔質体を貫通する際に当該孔の壁部から受ける抵抗に比べて小さくなる。しかるに上述したように、流路の側面部を流通するガスが流路を構成する構造体から受ける抵抗は、流路の中央部を流通するガスが流路を構成する構造体から受ける抵抗に比べて大きい。 In this way, when the gas flowing through the side surface of the flow channel passes through a large number of holes (gap portions) contained in the porous body, the resistance received from the wall of the hole is the center of the flow channel. This is smaller than the resistance received from the wall of the hole when the gas flowing through the portion penetrates the porous body. However, as described above, the resistance that the gas flowing through the side surface of the flow path receives from the structure that forms the flow path is higher than the resistance that the gas that flows through the center of the flow path receives from the structure that forms the flow path. Big.
このため両者から受ける抵抗を総合的に勘案すれば、流路の側面部を流通するガスと、流路の中央部を流通するガスとの流速の差を小さくすることができる。したがって当該多孔質体から噴射され、処理対象物の一方の主表面上に到達するガスの流量や流速などを、処理対象物の主表面上の各領域に関してより均一にすることができる。 For this reason, if the resistance received from both is considered comprehensively, the difference in flow velocity between the gas flowing through the side surface portion of the flow path and the gas flowing through the central portion of the flow path can be reduced. Therefore, it is possible to make the flow rate and flow velocity of the gas injected from the porous body and reaching one main surface of the processing object more uniform with respect to each region on the main surface of the processing object.
上述した気相成長装置において、側面部に配置される多孔質体の平均孔径を、上記中央部に配置される多孔質体の平均孔径よりも50%以上大きくすることがより好ましい。このようにすれば、上述したように、流路の側面部を流通するガスが多孔質体を貫通する際に多孔質体中の孔の壁面から受ける抵抗を、流路の中央部を流通するガスが多孔質体を貫通する際に当該孔から受ける抵抗に比べて小さくする効果を十分に大きくすることができる。 In the above-described vapor phase growth apparatus, it is more preferable that the average pore diameter of the porous body disposed in the side surface portion is 50% or more larger than the average pore diameter of the porous body disposed in the central portion. In this way, as described above, the resistance received from the wall surface of the hole in the porous body when the gas flowing through the side surface of the flow path penetrates the porous body flows through the central portion of the flow path. The effect of reducing the gas as compared with the resistance received from the hole when the gas penetrates the porous body can be sufficiently increased.
上述した気相処理装置において、上記流路のうち、上記流路の断面積が変化している領域に多孔質体が配置されることがより好ましい。 In the gas phase treatment apparatus described above, it is more preferable that the porous body is disposed in a region of the flow path where the cross-sectional area of the flow path is changing.
流路の断面積が一定な領域よりも、流路の断面積が変化している領域の方が、当該領域を流れるガスの流速分布、すなわち当該領域の側面部と中央部との間における流通するガスの流速の差が発生しやすい。このため、断面積が変化している領域に対して上述したように、側面部と中央部とで平均孔径の異なる多孔質体を配置することが好ましい。このようにすれば、当該多孔質体から噴射され、処理対象物の一方の主表面上に到達するガスの流量や流速などを、処理対象物の主表面上の各領域に関してより均一にすることができる。 The flow velocity distribution of the gas flowing in the region, that is, the flow between the side surface portion and the central portion of the region is larger in the region where the cross-sectional area of the flow channel is changed than in the region where the cross-sectional area of the flow channel is constant. The difference in the flow velocity of the gas is likely to occur. For this reason, as described above with respect to the region where the cross-sectional area changes, it is preferable to dispose porous bodies having different average pore diameters in the side surface portion and the central portion. In this way, the flow rate and flow velocity of the gas injected from the porous body and reaching one main surface of the processing object are made more uniform with respect to each region on the main surface of the processing object. Can do.
上述した気相処理装置において、上記流路のうち、ガスの流通方向に関する下流側である終端部に多孔質体を備えることがより好ましい。 In the above-described gas phase treatment apparatus, it is more preferable that a porous body is provided at a terminal portion on the downstream side in the gas flow direction in the flow path.
ここでの終端部に備える多孔質体とは、終端部に備える、終端部以外の領域に備える多孔質体とは別個の第2の多孔質体を指す。特に終端部において流路の断面積が変化していれば、上述したように第2の多孔質体を備えることにより、より確実に当該終端部を流れるガスの流速分布を小さくすることができる。したがって、当該多孔質体から噴射され、処理対象物の一方の主表面上に到達するガスの流量や流速などを、処理対象物の主表面上の各領域に関してより均一にすることができる。 Here, the porous body provided in the terminal portion refers to a second porous body provided in the terminal portion and separate from the porous body provided in a region other than the terminal portion. In particular, if the cross-sectional area of the flow path is changed at the end portion, the flow velocity distribution of the gas flowing through the end portion can be more reliably reduced by providing the second porous body as described above. Therefore, it is possible to make the flow rate and flow velocity of the gas injected from the porous body and reaching one main surface of the processing object more uniform with respect to each region on the main surface of the processing object.
本発明によれば、流通するガスの流速をより精密に制御することが可能な気相成長装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vapor phase growth apparatus which can control the flow velocity of the distribute | circulating gas more precisely can be provided.
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1は、内部に成膜用のガスを供給することにより、処理対象物の表面上に半導体材料からなる薄膜を形成する装置である。成膜する処理を行なう対象物である基板5を保持するためのサセプタ3と、サセプタ3を主表面に沿った方向に回転可能とするための回転軸17とを備える。回転軸17の下端は、モータ22とジョイント19とを介して接続されている。このモータ22によって発生した駆動力は、ジョイント19および回転軸17を介してサセプタ3に伝達される。サセプタ3と回転軸17との接続部の構造は、任意の構造とすることができる。たとえば、サセプタ3と回転軸17とをろう材などによって接合する、あるいはサセプタ3と回転軸17との対向する部分において、サセプタ3もしくは回転軸17のいずれか一方に凸部を設け、他方に当該凸部と対応する凹部または凸部(たとえば、上記凸部と側面が接触することにより回転軸17の回転がサセプタ3へ伝達されるようになっている凹部または凸部)を設け、当該凸部と凹部、あるいは凸部と凸部とが噛み合うことにより回転軸17の回転をサセプタ3に伝達するようにしてもよい。つまり、サセプタ3と回転軸17との接続部は、回転軸17の回転力をサセプタ3へ伝達することができればよく、サセプタ3と回転軸17とが固着されていなくてもよい。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the vapor
形成する薄膜の膜厚や膜質をより均一なものとするため、サセプタ3には1枚の基板5を載置することがより好ましい。しかしサセプタ3の設計仕様により、たとえば2枚、3枚あるいは4枚以上の基板5を一時に載置して処理することができる構成としてもよい。
In order to make the thickness and quality of the thin film to be formed more uniform, it is more preferable to place one
またサセプタ3の下部には、成膜する際に基板5を加熱するためにサセプタ3を加熱するヒータ7が配置されている。
A
基板5の主表面上、すなわち図1における気相成長装置1の内部の上側には、基板5の主表面に沿った方向に延在するように、成膜用の原料ガスを流すための流路10が配置されている。ただし流路10は、基板5の主表面に交差する方向に(つまり図1の上側から下側に延在するように)配置されていてもよい。流路10にはガスの流通方向(図1における右側から左側へ向かう方向)に交差する断面の面積がほぼ一定である等断面領域11と、ガスの流通方向に関する上流側から下流側にかけて当該断面の面積が変化する変断面領域12とを備えている。当該流路10は、原料ガスが流れる方向に対して垂直な方向における断面形状がたとえば矩形状となっている。
A flow for flowing a source gas for film formation on the main surface of the
流路10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流路10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、流路10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
図1に示すように、流路10の内部の特に変断面領域12は、多孔質体20が配置されている。多孔質体20としてはたとえばニッケルからなる金属多孔質体を用いることが好ましい。しかし多孔質体20としては、上述したニッケルからなる金属多孔質体の代わりに、金属多孔質材料の金属膜(メタルシート)を用いてもよい。具体的には当該金属多孔質材料の金属膜(メタルシート)として、たとえばクロム、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、アルミニウムを用いることが好ましい。ただし、流路10を流すガスとして腐食性ガスを用いる場合には、当該金属多孔質材料の金属膜(メタルシート)として、上述した各材料のうちアルミニウム以外の材料を用いることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
このような多孔質体20の内部には、多孔質体20の表面上の一領域から、当該多孔質体20の表面上の他の領域に向かって貫通するように形成された微小な孔が多数存在する。
Inside the
たとえば流路10を流通する、成膜用の原料であるガスは、図1において多孔質体20で充填されていない等断面領域11においては等断面領域11の長手方向に沿って流れる。等断面領域11の内部におけるガスの流れ方は、等断面領域11へのガスの導入のされ方によって異なる。たとえば等断面領域11へのガスの導入が時間変化や領域間変化の大きい、外乱の大きい流れ方であれば、等断面領域11の内部を流通するガスは、同様に時間変化や領域間変化の大きい、外乱の大きい流れ方となる。しかしたとえば多孔質体20が配置されていない領域を流通したガスが、図1の変断面領域12のように多孔質体20で充填された領域を流れると、当該ガスは多孔質体20の内部の構成により、その流れ方が拘束を受ける。具体的には、多孔質体20の内部に多数存在する孔の内部を貫通するようにガスが流通する。このため多孔質体20を流通したガスは、多孔質体20に流入するガスの流通の状態にかかわらず、ほぼ同様の圧力や流量、方向に流出することになる。この多孔質体20から流出するガスの圧力や流量、方向などは多孔質体20に存在する多数の孔の断面の大きさや形状により制御される。
For example, a gas that is a raw material for film formation flowing through the
したがって、多孔質体20を流路10の内部に充填すれば、流路10から流出されるガスを、所望の圧力や流量、方向となるように容易に制御することができる。
Therefore, if the inside of the
しかし等断面領域11の内部が多孔質体20などを含まない空間であると仮定すれば、等断面領域11を流通するガスについて以下のことがいえる。すなわちガスの流通方向に交差する断面の側面部(すなわち外縁近傍の領域)を流通するガスは、上記断面の中央部を流通するガスに比べて流速が遅くなる傾向にある。側面部を流通するガスは、中央部を流通するガスに比べて、流路10を構成する配管などの構造体から受ける抵抗が大きくなるためである。
However, if it is assumed that the inside of the equal
このため、たとえば多孔質体20が充填されていない等断面領域11を流通したガスは、多孔質体20に流入しようとする際に、断面の側面部を流通するガスよりも、断面の中央部を流通するガスの方が流速が速くなっている。このため最終的に流路10から基板5の主表面上に供給されるガスの流量や圧力、方向を基板5の主表面上のあらゆる領域においてほぼ一定とするためには、変断面領域12の多孔質体20を流通する原料ガスは、断面の中央部を流通するガスの方が、断面の側面部を流通するガスよりも大きく減速されることが好ましい。
For this reason, for example, when the gas that has flowed through the equal
このため図2の変断面領域12の断面図に示すように、断面の側面部に配置する多孔質体20の平均孔径を、断面の中央部に配置する多孔質体20の平均孔径よりも大きくなるように配置することが好ましい。図2を参照して、上述したように流路10の変断面領域12には多孔質体20が充填されている。多孔質体20は孔径の比較的大きい大径孔15aと、孔径の比較的小さい小径孔13aとから構成される。そして変断面領域12のうち、断面の側面部15には大径孔15aが、断面の中央部13には小径孔13aが配置されることが好ましい。なおここで断面の側面部15とは、当該断面の側面に沿った領域、すなわち断面の外周部の全体を含むものとする。なお図1や図2の多孔質体20中の多数の小石状の形状は孔を表わすこととする。
Therefore, as shown in the cross-sectional view of the variable
当該多孔質体20に多数含まれる孔の部分を貫通するように原料ガスが流通し、変断面領域12の最も下流側の面から噴射される。図2に示すように、上記空隙部(孔)に関して、隣り合う大径孔15aに挟まれた空隙部は、隣り合う小径孔13aに挟まれた空隙部に比べて大きい。すなわち、多孔質体20のうち大径孔15aで構成された領域の孔は、小径孔13aで構成された領域の孔よりも大きい。つまり大径孔15aが配置された領域(側面部15)を流通するガスは、小径孔13aが配置された領域(中央部13)を流通するガスよりも、断面積の大きい領域を流通することになる。
The raw material gas flows so as to penetrate through a large number of holes included in the
したがって、小径孔13aが配置された領域を流通するガスは、大径孔15aが配置された領域を流通するガスよりも流通する量が少なく、また当該ガスが多孔質体20から受ける抵抗が大きい。このため小径孔13aが配置された領域を流通するガスは、大径孔15aが配置された領域を流通するガスよりも、当該領域において大きく減速される。以上より上述したように、側面部15に配置する多孔質体20の平均孔径を、中央部13に配置する多孔質体20の平均孔径よりも大きくなるように配置することが好ましい。
Therefore, the amount of gas flowing through the region where the
このようにすれば、変断面領域12を充填する多孔質体20は、断面の中央部13を流通するガスの方が側面部15を流通するガスよりも周囲から受ける抵抗を大きくし、結果的に流速を大きく減速させることができる。ここで上述したように、多孔質体20に流入する時点においては、中央部を流通するガスの方が側面部を流通するガスよりも流速が速い。したがって、変断面領域12の側面部15から最終的に噴射されるガスと、変断面領域12の中央部13から最終的に噴射されるガスとの流速の差を小さくし、より均一に当該ガスを対向する基板5の主表面上に供給することができる。
In this way, the
なおここで、側面部15に配置される多孔質体20の平均孔径は、中央部13に配置される多孔質体20の平均孔径よりも50%以上大きいことが好ましい。多孔質体20の孔径とは、上述したように、多孔質体20を構成する多数の孔の直径の平均値を指す。また上記の孔が円形をなさない場合は、上記孔の直径とは、当該孔の形状を円形に近似させた上で近似的に求めた直径とする。
Here, the average pore diameter of the
このように、変断面領域12の側面部15における孔の平均孔径を、中央部13における孔の平均孔径よりもおよそ50%以上大きくすれば、変断面領域12に流入する時点で中央部と側面部とを流通したガスの間に発生した流速の差を十分に小さくなるよう制御することができる。したがって、変断面領域12から最終的に噴射されるガスを、流路10の断面に沿った方向に関する全面においてほぼ均一にすることができる。
Thus, if the average hole diameter of the holes in the
なお、図2の断面図においては、流路10の変断面領域12の多孔質体20に関して、上下方向は側面に沿った1列分、左右方向は側面に沿った2列分の孔が大径孔15aであり、大径孔15aの内部に小径孔13aが配置されている。そして大径孔15a間、小径孔13a間の孔径の差は小さく、側面部15と中央部13との境界において、配置される多孔質体20の孔径が大きく変化する。
In the cross-sectional view of FIG. 2, the
しかしたとえば図3の断面図に示すように、流路10の変断面領域12を充填する多孔質体20における個々の孔の孔径が、中央部13から側面部15に向けて漸次大きくなる構成とすることがさらに好ましい。このようにすれば、流路10の等断面領域11を流通した原料ガスの流速が、断面の側面部から中央部に向けて漸次速くなるよう分布している場合において、変断面領域12の多孔質体20が、より精密に変断面領域12から流出するガスの流量を調整することができる。
However, for example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the diameter of each hole in the
ところで上述した流路10は、変断面領域12にのみ多孔質体20が配置された構成となっている。しかし流路10のうちガスの流通方向に交差する断面の面積が小さい等断面領域11にも、変断面領域12と同様に多孔質体20を配置してもよい。
By the way, the
仮に流路10を等断面領域11のみを備える構成とした場合、面積の小さい等断面領域11の断面を噴射口(噴射面)として原料ガスが噴射されることになる。この場合、たとえ流路10の内部に多孔質体20が配置されていたとしても、当該流路10の断面が小さいために噴射されるガスの圧力が高くなる。このためたとえば噴射される方向や圧力に大きな誤差が発生し、その結果、圧力や流速などを精密に制御することが困難となる場合がある。このために流路10には、等断面領域11からガスの流通方向の下流側に向けて、漸次断面の面積が大きくなる変断面領域12を設けることが好ましい。
If the
流路10の内部を流通する原料ガスは、等断面領域11より変断面領域12において、流速や圧力、流通方向などが設定値から大きく異なる誤差を生じる可能性が高い。これは断面積が漸次変化することにより、流通するガスに渦を生じたり、その他の外乱を受ける可能性が高くなるためである。このため上述した多孔質体20は、流路10のなかでも等断面領域11より変断面領域12の内部に優先的に配置することが好ましい。このようにすれば、上述した多孔質体20に多数含まれる孔により、多孔質体20を流通するガスの流速や圧力などを所望の値となるよう均一に制御することが容易となる。
The source gas flowing through the
ここで、上記気相成長装置1の動作を簡単に説明する。気相成長装置1においては、基板5をサセプタ3の搭載用凹部に配置する。そして、基板5が搭載されたサセプタ3を回転可能に設置した後、気相成長装置1の内部(図1において四角で囲った領域の内部)を所定の圧力に設定する。当該圧力の設定は、たとえば排気部材により雰囲気ガスを排気することにより行なってもよい。そして、当該装置の内部が所定の設定圧力になった後、ヒータ7を動作させることによりサセプタ3を介して基板5を所定の温度(処理温度)に加熱する。ここでは一例として、基板5を1000℃以上の高温に加熱することが好ましい。
Here, the operation of the vapor
このとき、同時にモータ22を駆動させることにより、ジョイント19および回転軸17を介してサセプタ3を回転させる。基板5の温度が処理温度となった状態で、流路10から装置の内部に原料ガスを所定量供給する。この状態で、基板5と対向する領域において原料ガスが分解し、基板5の表面に原料ガスの成分を原料とする膜(たとえば窒化ガリウム(GaN)からなる膜)が形成される。なお、成膜反応に用いられた後のガスは排気部材によって当該装置の内部から排気される。このようにして、基板5の表面に所定の膜を形成することができる。
At this time, the
(実施の形態2)
図4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1は、図1に示す本発明の実施の形態1に係る気相成長装置1と、基本的に同様の態様を示している。しかし図4に示す本発明の実施の形態2に係る気相成長装置1は、変断面領域12のうち、ガスの流通方向に関する下流側(図4における流路10の左側)の終端部21の近傍に多孔質体20を備えている。図4に図示しないが、図4に図示された多孔質体20が配置された領域よりも変断面領域12の上流側(図4における右側)に、別の多孔質体が配置されており、図4に図示された多孔質体20は上記別の多孔質体とは異なる第2の多孔質体として配置されていてもよい。あるいは上述した2種類の多孔質体が配置された領域を有さず、図4に示すように流路10の終端部21の近傍のみに多孔質体20を配置した構成としてもよい。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 4, the vapor
たとえば変断面領域12の上流側に配置する第1の多孔質体と、変断面領域12の下流側23(終端部21の近傍)に配置する第2の多孔質体とは、異なる材質から構成されてもよい。たとえば第1の多孔質体がニッケルからなる金属多孔質体であり、第2の多孔質体がたとえばクロム、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、アルミニウムからなる金属多孔質材料の金属膜(メタルシート)であってもよい。
For example, the first porous body disposed on the upstream side of the variable
また、終端部21の近傍に配置する多孔質体20は、図4に示すように、当該流路10(変断面領域12)の内部における側面部15の多孔質体20を構成する孔の平均孔径が、中央部13の多孔質体20を構成する孔の平均孔径よりも大きいことが好ましい。すなわち図4に示すように、側面部15に大径孔15aが、中央部13に小径孔13aが配置されていることが好ましい。図4には流路10の上下方向に関する多孔質体20の孔径のみ示している。しかし他の方向、たとえば気相成長装置1の奥行き方向などに関しても同様に、側面部15に大径孔15aが、中央部13に小径孔13aが配置されていることが好ましい。また図4の多孔質体20についてもたとえば図2に示すように、側面部15の数列分のみ大径孔15aが、側面部15の内部である中央部13には大径孔15aと大きく孔径の異なる小径孔13aが配置されてもよい。しかし図4の多孔質体20についてもたとえば図3に示すように、中央部13から側面部15に向けて孔径が漸次変化するように多孔質体20が配置されてもよい。
In addition, the
多孔質体20は、流路10の終端部21から噴射される原料ガスを制御するために配置されたものである。このため、終端部21の近傍において流速や圧力、方向などをより精密に制御することができる多孔質体20を配置することがより好ましい。このようにすれば、より確実に当該終端部21を流れるガスの流速を均一にすることができ、併せて圧力なども均一となるように制御することができる。また、多孔質体20を終端部21の近傍(下流側23)のみに配置すれば、多孔質体20を配置する領域を小さくすることにより、設備の製作コストを低減することができる。
The
本実施の形態2は、以上に述べた各点についてのみ、本実施の形態1と異なる。すなわち実施の形態2について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て実施の形態1に順ずる。 The second embodiment is different from the first embodiment only in each point described above. In other words, the configuration, conditions, procedures, effects, and the like not described above for the second embodiment are all in accordance with the first embodiment.
(実施の形態3)
図5に示すように、本発明の実施の形態3に係る気相成長装置1は、図1に示す本発明の実施の形態1に係る気相成長装置1と、基本的に同様の態様を示している。しかし図6および図7の断面図に示すように、本発明の実施の形態3に係る気相成長装置1は、流路10の内部に2枚の仕切り板30が配置されている。仕切り板30により、流路10の内部の断面が3つの領域に区切られている。このようにして、仕切り板30において区切られた流路10の各領域を3種類のそれぞれ異なるガスを流通させることができるようになっている。なお、仕切り板30を設置する枚数(台数)は本実施の形態のように必ずしも2枚である必要はなく、任意の枚数とすることができる。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 5, the vapor
仕切り板30の材質は、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とすることが好ましい。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流路10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、流路10を流すガスとして腐食性ガスを用いる場合には、仕切り板30として、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 material of the
たとえば区切られた流路10の各領域のうち、断面の側面部15(図2、図3参照)が占める割合が高い第1の領域(図6の下側領域、図7の右側領域)および第2の領域(図6の上側領域、図7の左側領域)には比較的孔径の大きい多孔質体20を充填することが好ましい。そして断面の中央部13(図2、図3参照)が占める割合が高い第3の領域(図6、図7の中央領域)には比較的孔径の小さい多孔質体20を充填することが好ましい。図6に示すように、上述した第1の領域には大径孔14a、第2の領域には大径孔14c、第3の領域には小径孔14bが、それぞれ流路10の変断面領域12に配置されている。
For example, the first region (the lower region in FIG. 6, the right region in FIG. 7) in which the side surface portion 15 (see FIG. 2, FIG. 3) occupies a high proportion of each region of the divided
より厳密には、図7の断面図に示すように、仕切り板30により流路10が3つの領域に区切られた場合においても、各領域における中央部よりも側面部(外縁に近い領域)に配置される多孔質体の孔径が大きくなることが好ましい。
More strictly, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, even when the
このようにすれば、上述した各実施の形態における多孔質体20と同様に、多孔質体20に流入されるガスの流速が速い領域においては多孔質体20の内部において多孔質体20から大きな抵抗を受け、ガスを大きく減速させることができる。このため、各領域から噴射される各種類のガスを、すべてより均一に所望の基板の主表面上に供給することができる。したがって、多種類のガスを、より精密に制御した状態で供給することができるため、さらに高品質の薄膜を、所望の基板の主表面上などに形成することができる。
In this way, like the
本実施の形態3は、以上に述べた各点についてのみ、本実施の形態1と異なる。すなわち実施の形態3について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て実施の形態1に順ずる。 The third embodiment is different from the first embodiment only in each point described above. That is, the configuration, conditions, procedures, effects, and the like that have not been described above for the third embodiment are all in accordance with the first embodiment.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、気相成長装置において、原料ガスを処理対象物の表面上に均一に供給する技術として、特に優れている。 The present invention is particularly excellent as a technique for uniformly supplying a source gas onto the surface of an object to be processed in a vapor phase growth apparatus.
1 気相成長装置、3 サセプタ、5 基板、7 ヒータ、10 流路、11 等断面領域、12 変断面領域、13 中央部、13a,14b 小径孔、14a,14c,15a 大径孔、15 側面部、17 回転軸、19 ジョイント、20 多孔質体、21 終端部、22 モータ、23 下流側、30 仕切り板。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記処理対象物の一方の主表面上に成膜用のガスを流す流路とを備える気相成長装置であり、
前記流路の内部における側面部に配置される多孔質体の平均孔径を、前記流路の中央部に配置される多孔質体の平均孔径よりも大きくした気相成長装置。 A rotatable susceptor for holding the object to be processed;
A vapor phase growth apparatus comprising a flow path for flowing a film forming gas on one main surface of the processing object;
A vapor phase growth apparatus in which an average pore diameter of a porous body disposed in a side surface portion inside the flow path is larger than an average pore diameter of a porous body disposed in a central portion of the flow path.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009247746A JP2011096776A (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Vapor deposition apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009247746A JP2011096776A (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Vapor deposition apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011096776A true JP2011096776A (en) | 2011-05-12 |
Family
ID=44113400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009247746A Withdrawn JP2011096776A (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Vapor deposition apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011096776A (en) |
-
2009
- 2009-10-28 JP JP2009247746A patent/JP2011096776A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5162621B2 (en) | Temperature control device, cooling device, and method of manufacturing temperature control device | |
TWI595554B (en) | Chemical control features in wafer process equipment | |
KR101409953B1 (en) | Method of manufacturing plate with passage, plate with passage, temperature adjustment plate, cold plate, and shower plate | |
US8349083B2 (en) | Vapor-phase process apparatus, vapor-phase process method, and substrate | |
JP5658833B2 (en) | Microwave plasma reactor for producing synthetic diamond materials | |
JP4625397B2 (en) | Discharge electrode, thin film manufacturing apparatus and solar cell manufacturing method | |
US10337103B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
TWI606137B (en) | Substrate processing apparatus | |
JP2009164570A (en) | Vapor-phase process device, vapor-phase process method, and substrate | |
JP2011134871A (en) | Epitaxial growth device, and method of manufacturing the same | |
JP5409413B2 (en) | III-nitride semiconductor vapor phase growth system | |
JP5315863B2 (en) | Vapor phase processing apparatus, vapor phase processing method and substrate | |
JP2011096776A (en) | Vapor deposition apparatus | |
JP6596435B2 (en) | Shower head and film forming apparatus | |
JP2022527694A (en) | Gas distribution plate with high aspect ratio pores and high pore density | |
JP4988535B2 (en) | Plasma CVD apparatus and film forming method | |
JP2007063575A (en) | Process gas feed mechanism, and plasma cvd film deposition apparatus | |
JP4374278B2 (en) | Catalytic CVD equipment | |
US11885017B2 (en) | Vaporizer and method for manufacture thereof | |
JP5428562B2 (en) | Semiconductor manufacturing equipment | |
JP5114457B2 (en) | Catalytic CVD equipment | |
WO2012137776A1 (en) | Chemical vapor deposition device | |
JP2009289782A (en) | Plasma cvd device and method for manufacturing thin amorphous silicon film | |
KR101462015B1 (en) | Member for supplying gas and apparatus for treating substrate | |
JP2009259907A (en) | Vapor-phase growth device, and manufacturing method of semiconductor substrate |
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: 20130108 |