JP2011114081A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同軸二重管構造のガス導管を採用した場合に、内側導管の外側を流れる外側流路の幅を容易に精度よく均一に確保し得る気相成長装置を提供する。
【解決手段】シャワーヘッド２０は、被処理基板３に向かって第１ガスを供給する複数の第１ガス流路３３と、第１ガス流路３３を形成する第１ガス流路内壁面３４ａの内部にそれぞれ挿入されて被処理基板３に向かって第２ガスを供給する第２ガス流路４３を形成する第２ガス導管４４とを備えている。第１ガス流路内壁面３４ａと第２ガス導管４４との間には、第１ガス流路内壁面３４ａと第２ガス導管４４との間隔を一定に保持し、かつ第１ガス流路内壁面３４ａに非螺合的に挿入されるアライメント部材２３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）等の気相成長装置に関するものである。

従来、発光ダイオード及び半導体レーザの製造においては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスと、アンモニア（ＮＨ_３ ）、ホスフィン（ＰＨ_３ ）又はアルシン（ＡｓＨ_３ ）等の水素化合物ガスとを成膜に寄与する原料ガスとして成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させるＭＯＣＶＤ法及びＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）が用いられている。

ＭＯＣＶＤ法は、上記の原料ガスを不活性ガスと共に成長室内に導入して加熱し、所定の被処理基板上で気相反応させることにより、その被処理基板上に化合物半導体結晶を成長させる方法（気相成長法）である。ＭＯＣＶＤ法を用いた化合物半導体結晶の製造においては、成長する化合物半導体結晶の品質を向上させながら、コストを抑えつつ、かつ歩留まりと生産能力とを最大限確保することが常に要求されている。

図６に、ＭＯＣＶＤ法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置の一例の模式的な構成を示す。

このＭＯＣＶＤ装置１００においては、図６に示すように、反応炉１０１の内部の成膜室１１１に、ガス供給部１０２から反応ガス及び不活性ガスを導入するためのガス配管１０３が接続されており、反応炉１０１の内部における成膜室１１１の上部には成膜室１１１に反応ガス及び不活性ガスを導入するための複数のノズルを有するシャワーヘッド１１０がガス導入部として設置されている。

また、反応炉１０１の成膜室１１１の下部中央には図示しないアクチュエータによって回転自在のシャフト１１２が設置され、シャフト１１２の先端にはシャワーヘッド１１０と対向するようにして基板保持部材１０８が取り付けられている。基板保持部材１０８の下方には基板保持部材１０８を加熱するためのヒータ１０９が取り付けられている。

さらに、反応炉１０１の下部には反応炉１０１の内部における成膜室１１１内のガスを外部に排気するためのガス排出部１０４が設置されており、このガス排出部１０４は、パージラインを介して、排気されたガスを無害化するための排ガス処理装置１０６に接続されている。

上記のような構成の縦型シャワーヘッド型のＭＯＣＶＤ装置１００において、化合物半導体結晶を成長させる場合には、基板保持部材１０８に被処理基板１０７が設置され、その後、シャフト１１２の回転により基板保持部材１０８が回転させられる。次いで、ヒータ１０９の加熱により基板保持部材１０８を介して被処理基板１０７が所定の温度に加熱され、シャワーヘッド１１０に形成されている複数のガス吐出孔から反応炉１０１の内部の成膜室１１１に原料ガス及び不活性ガスが導入される。導入された原料ガスは、被処理基板１０７からの熱により加熱され、化学反応が起こり、被処理基板１０７上に半導体結晶が成長し、成膜される。

ここで、複数の反応ガスを供給して被処理基板１０７上で反応せしめ、薄膜を形成する方法として、従来はシャワーヘッド１１０の中で複数のガスを混合し、シャワーヘッド１１０に多数設けられているガス吐出口から被処理基板１０７に反応ガスを吹き出させる方法がとられている。

この種の方法では、吐出口から吹き出すガスの状態（流量や、ガス種の混合状態等）が各吐出口間で均一となることが求められる。ガスの状態が異なる部分では、成膜状態も異なり、膜厚や組成比も変わるためである。つまり、各吐出口間におけるガスの均一性が、被処理基板１０７における成膜の膜厚や組成比の均一性に影響するからである。

各吐出口間でのガスの状態の均一性を確保するために、例えば、特許文献１では、図７に示すように、同軸多重管構造のガス導管２０１において、複数のガス導管２０１をシャワーヘッド本体２０２にネジ２０３にて固定することによって、ガス流路が形成されている。これにより、各吐出口２０４の孔径バラツキを低減している。

特開２００２−９７５７６号公報（２００２年４月２日公開）

上述したように、上記従来の特許文献１に開示された気相成長装置では、複数のガス導管２０１がシャワーヘッド本体２０２にネジ２０３にて固定されている。

しかしながら、大型の気相成長装置では、シャワーヘッドも大型化するためガス導管２０１が数千本備えられている場合があり、ガス導管２０１の取り付けに膨大な時間を要するという問題点を有している。

また、同軸多重管構造のガス導管２０１の場合、シャワーヘッドの大型化に伴い、加工精度や組み立て精度の誤差がアライメント位置から離れれば離れるほど累積されることになり、ガス導管２０１の位置精度や同軸精度の悪化により、均一なガス照射ができなくなり、被処理基板の膜厚分布が悪化する虞がある。

また、ガス流路に内側の導管が挿入されない多重管が存在する場合には、同軸多重管構造の気相成長装置における全体の組み立てが不可能になる虞がある。さらに、外側流路と内側の導管との幅の精度は加工精度や組み立て精度の誤差以上必要となるため、加工及び組み立て精度によって、外側流路面積の最小値が決まってしまう。そのため、外側流路の流速が調節できずに、プロセスマージンが制限され、所望の成膜を行うことができない可能性があるという問題点を有している。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、同軸二重管構造のガス導管を採用した場合に、内側導管の外側を流れる外側流路の幅を容易に精度よく均一に確保し得る気相成長装置を提供することにある。

本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、反応炉内の被処理基板を載置する基板保持部材に対向配置されたガス供給手段から上記被処理基板に向かってガスを供給して該被処理基板に対して気相成長を行う気相成長装置において、上記ガス供給手段は、上記被処理基板に向かって第１ガスを供給する複数の第１ガス流路と、上記第１ガス流路を形成する第１ガス流路内壁面の内部にそれぞれ挿入されて上記被処理基板に向かって第２ガスを供給する第２ガス流路を形成する第２ガス導管とを備えていると共に、上記第１ガス流路内壁面と上記第２ガス導管との間には、該第１ガス流路内壁面と該第２ガス導管との間隔を一定に保持し、かつ該第１ガス流路内壁面に非螺合的に挿入されるアライメント部材が設けられていることを特徴としている。

上記の発明によれば、ガス供給手段は、上記被処理基板に向かって第１ガスを供給する複数の第１ガス流路と、上記第１ガス流路を形成する第１ガス流路内壁面の内部にそれぞれ挿入されて上記被処理基板に向かって第２ガスを供給する第２ガス流路を形成する第２ガス導管とを備えている。

このような同軸二重管構造のガス導管を採用した場合には、加工精度や組み立て精度の誤差により、第１ガス流路内壁面の第１ガス流路内に挿入された第２ガス導管の軸がずれる虞がある。

しかし、本発明では、第１ガス流路内壁面と第２ガス導管との間には、該第１ガス流路内壁面と該第２ガス導管との間隔を一定に保持し、かつ該第１ガス流路内壁面に挿入されるアライメント部材が設けられている。

このため、アライメント部材が該第１ガス流路内壁面と該第２ガス導管との間隔を一定に保持するので、加工精度誤差及び組み立て精度誤差から生じる第１ガス流路と第２ガス導管との同軸の不整合による第２ガス導管の第１ガス流路内壁面への片当たりや、第１ガス流路に第２ガス導管が挿入できない等の不具合を防止することができる。

この結果、複数の第２ガス導管の第１ガス流路内壁面への各片当たり具合の差や第１ガス流路内に第２ガス導管が挿入されていないということがなくなるため、均一な成膜状態を維持することができる。また、気相成長装置の組み立ても確実に行うことができる。特に、気相成長装置の大型化に伴い、多くの吐出孔が必要となるため、加工及び組み立てのいずれにも精度を保つのは困難になり、同軸の合わせ方が重要となる。この点、本発明によれば、第２ガス導管と第１ガス流路との間隔を一定に保ち、第２ガス導管を第１ガス流路内に確実に挿入できるため、大型化に対応することができる。

特に、本発明では、アライメント部材は、第１ガス流路内壁面に非螺合的に挿入されるので、気相成長装置の大型化に伴い、多くの吐出孔が必要となった場合においても、各第１ガス流路内壁面に挿入するだけで、該第１ガス流路内壁面と該第２ガス導管との間隔を一定に保持することができる。したがって、アライメント部材を螺合的に挿入するのに比べて、アライメント部材を第１ガス流路内に容易に挿入することができる。このため、この点においても、気相成長装置の大型化に対応することができる。

したがって、同軸二重管構造のガス導管を採用した場合に、内側導管の外側を流れる外側流路の幅を精度よく均一かつ容易に確保し得る気相成長装置を提供することができる。

本発明の気相成長装置では、前記アライメント部材は、前記第１ガス流路内壁面に対して取り外し自在となっていることが好ましい。

これにより、例えば、第１ガス流路の流速等の条件に応じてアライメント部材を第１ガス流路内壁面から取り外し、アライメント部材の大きさを変えることによって、第１ガス流路の流速を調節することができる。これにより、プロセスマージンが大きくなり、所望の成膜条件にて成膜することができる。

本発明の気相成長装置では、前記アライメント部材は、前記第１ガス流路内壁面と前記第２ガス導管との間に嵌合する管状部材からなっているとすることができる。

これにより、アライメント部材は、前記第１ガス流路内壁面と前記第２ガス導管との間に嵌合する管状部材からなっているので、管の厚さによって、内側導管の外側を流れる外側流路の幅を精度よく均一にすることができる。また、管状部材を第１ガス流路内壁面に挿入することによって、内側導管の外側を流れる外側流路の幅を容易に精度よく均一に確保することができる。

本発明の気相成長装置では、前記アライメント部材は、前記第２ガス導管に接合されているとすることができる。これにより、部品点数を少なくすることができるので、組み立てが簡便となる。

本発明の気相成長装置では、前記第２ガス導管は、複数のものが一括して上方から前記アライメント部材にて前記第１ガス流路内に固定可能となっていることが好ましい。これにより、組み立てが簡便となる。

本発明の気相成長装置では、前記第２ガスを滞留させる第２ガス分配空間と前記第１ガスを滞留させる第１ガス分配空間とが設けられ、上記第２ガス分配空間と第１ガス分配空間との間には、該第２ガス分配空間と第１ガス分配空間とを仕切る隔壁が形成されており、上記第２ガス導管には、上端にフランジが形成されており、上記隔壁には、上記複数の第２ガス導管をそれぞれ通す遊嵌孔が形成されていると共に、上記複数の第２ガス導管を遊嵌孔に通した後に、上記複数の第２ガス導管の上端におけるフランジを上方から押し当てて固定する当接板が設けられていることが好ましい。

これにより、第２ガス分配空間と第１ガス分配空間とを仕切る隔壁に形成された複数の遊嵌孔に第２ガス導管をそれぞれ通すことにより、第２ガス導管は上端に形成されたフランジにて係止されるので、複数の第２ガス導管を隔壁に通して懸架状態とすることができる。

この状態で、各第２ガス導管を各第１ガス流路に設けられたアライメント部材に通すことにより、複数の第２ガス導管を一括して上方から第１ガス流路内のアライメント部材に固定することができる。

このとき、隔壁に形成さらされているのは遊嵌孔であり、孔のサイズに余裕があるので、多少の水平移動が可能である。したがって、各第１ガス流路内壁面等に加工及び組み立て誤差があったとしても、容易に、全ての第２ガス導管をアライメント部材に通した状態にしながら、第２ガス導管を隔壁に懸架することができる。この状態にて、当接板にて、複数の第２ガス導管の上端におけるフランジを上方から押し当てることにより、第２ガス導管を第１ガス流路内に同軸状態にして、隔壁に固定することができる。

したがって、内側導管の外側を流れる外側流路の幅を精度よく均一に確保する際に、確実に、組み立ての簡便な気相成長装置を提供することができる。

本発明の気相成長装置は、以上のように、ガス供給手段は、上記被処理基板に向かって第１ガスを供給する複数の第１ガス流路と、上記第１ガス流路を形成する第１ガス流路内壁面の内部にそれぞれ挿入されて上記被処理基板に向かって第２ガスを供給する第２ガス流路を形成する第２ガス導管とを備えていると共に、上記第１ガス流路内壁面と上記第２ガス導管との間には、該第１ガス流路内壁面と該第２ガス導管との間隔を一定に保持し、かつ該第１ガス流路内壁面に非螺合的に挿入されるアライメント部材が設けられているものである。

それゆえ、同軸二重管構造のガス導管を採用した場合に、内側導管の外側を流れる外側流路の幅を容易に精度よく均一に確保し得る気相成長装置を提供するという効果を奏する。

本発明における気相成長装置の実施の一形態を示すものであって、気相成長装置の全体構成を示す断面図である。 （ａ）は上記気相成長装置におけるアライメント部材の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記気相成長装置におけるアライメント部材の構成を示す断面図である。 上記気相成長装置における第２ガス導管の隔壁への取り付け構造を示す断面図である。 （ａ）は上記気相成長装置におけるアライメント部材が存在しない場合の第１ガス流路内における第２ガス導管の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記気相成長装置におけるアライメント部材が存在しない場合の第１ガス流路内における第２ガス導管の構成を示す断面図である。 （ａ）は上記気相成長装置におけるアライメント部材の変形例の構成を示す平面図であり、（ｂ）は上記気相成長装置におけるアライメント部材の変形例の構成を示す断面図である。 従来の気相成長装置における構成を模式的に示す断面図である。 従来の他の気相成長装置における第１ガス流路内における第２ガス導管の構成を示す断面図である。

本発明の一実施形態について図１〜図５基づいて説明すれば、以下のとおりである。

図１に、本発明の気相成長装置としてのＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：有機金属気相堆積）装置の一例である縦型シャワーヘッド型のＭＯＣＶＤ装置１０の模式的な構成の一例を示す。

本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０は、図１に示すように、中空部である成膜室１を有する反応炉２と、被処理基板３を載置する基板保持部材４と、上記基板保持部材４に対向するガス供給手段としてのシャワーヘッド２０とを含んでいる。

上記基板保持部材４の下側には被処理基板３を加熱するヒータ５が設けられており、回転伝達部材６が図示しないアクチュエータ等によって回転することにより、上記基板保持部材４及びヒータ５が、基板保持部材４の上面が対向するシャワーヘッド２０と平行な状態を保ちながら回転するようになっている。

上記反応炉２の側壁における基板保持部材４よりも低い位置には、成膜室１の内部のガスを排出するガス排出口１ａが形成されている。

次に、上記シャワーヘッド２０の構成を説明する。

本実施の形態のシャワーヘッド２０には、図１に示すように、複数個の第１ガス導管３４が互いに所定のピッチを有して配置されており、この第１ガス導管３４の第１ガス流路内壁面３４ａの内部は、被処理基板３に向かって第１ガスが流れる第１ガス流路３３となっている。

上記シャワーヘッド２０の下部には、基板保持部材４に対向するシャワーヘッド底壁部２１が形成されており、このシャワーヘッド底壁部２１には第１ガス及び第２ガスの混合したガスが吐出される混合室出口２１ｂが形成されている。そして、シャワーヘッド底壁部２１と反応炉２の内壁とによって成膜室１が形成されており、反応炉２とシャワーヘッド底壁部２１との間には、成膜室１を封止するためのＯリングＲ１が設けられている。

また、シャワーヘッド２０には、第１ガス及び第２ガスを上記第１ガス流路３３及び後述する第２ガス流路４３に供給するために第１ガス分配空間３２及び第２ガス分配空間４２がそれぞれ形成されている。さらに、第１ガス分配空間３２及び第２ガス分配空間４２はＯリングＲ２・Ｒ３によって封止されていると共に、シャワーヘッド２０の周縁には、第１ガス分配空間３２及び第２ガス分配空間４２に各ガスを供給するための複数の第１ガス導入口３１及び第２ガス導入口４１がそれぞれ設けられている。

上記第１ガス流路３３は、第１ガス分配空間３２と連通する一方、被処理基板３に向かって形成されている。また、第２ガス流路４３は、第２ガス分配空間４２と連通する一方、被処理基板３に向かうようにして、第１ガス流路３３の内部に挿入された第２ガス導管４４によって形成されている。

上記第１ガス流路３３及び第２ガス流路４３は、第２ガス導管４４の出口である第２ガス吐出口４５よりも下流の混合室２１ａにて合流し、各第１ガス及び第２ガスが混合された状態で成膜室１へと流れる。

また、シャワーヘッド２０には、第１ガス流路３３及び第２ガス流路４３の温度を調整する冷媒を流すための冷媒流路２２が、第１ガス流路３３の周りを通って形成されている。

ところで、第２ガス導管４４において第１ガス流路内壁面３４ａへの片当たりが生じた場合、片当たり具合の差により混合室２１ａへの第１ガス吐出口３５及び第２ガス吐出口４５の流れが不均一となり、成膜状態が不均一となる。また、第２ガス導管４４が第１ガス流路３３内に挿入ができない場合は、第２ガス導管４４が第１ガス流路３３内に挿入された場合と比べると、ガスの流れが異なるため、成膜状態は不均一となるばかりか、ＭＯＣＶＤ装置１０の組み立て自体が不可能になる虞もある。特に、ＭＯＣＶＤ装置１０の大型化に伴い、多くの吐出孔が必要となるため、加工及び組み立ての両方に精度を保つのは困難になるため、同軸の合わせ方が重要となる。

そこで、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、シャワーヘッド２０における第１ガス分配空間３２と混合室２１ａとの間の連通する部分において、第１ガス流路３３の内部にアライメント部材２３を設置している。すなわち、本実施の形態では、アライメント部材２３にて、第１ガス流路３３内の第２ガス導管４４の同軸合わせを行っている。

上記アライメント部材２３について、図２（ａ）（ｂ）及び図３に基づいて説明する。図２（ａ）はアライメント部材２３の設置部分の平面図であり、図２（ｂ）はアライメント部材２３の拡大断面図である。また、図３は第２ガス導管４４を第２ガス分配空間４２の天井である隔壁２４に設置する構成を示す断面図である。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、アライメント部材２３は、第１ガス流路内壁面３４ａに非螺合的に挿入されるように管状部材からなっており、第１ガス流路３３よりも一回り大きなフランジ部２３ａと、第１ガス流路３３を形成し得る空間を有する円筒部２３ｂとから構成されている。

上記アライメント部材２３のフランジ部２３ａが第１ガス導管３４の上端に載架されることにより、アライメント部材２３が第１ガス流路３３内に固定されるようになっている。

また、上記円筒部２３ｂの内部には、４つの突起部２３ｃが形成されており、この突起部２３ｃによって、第２ガス導管４４の軸がアライメントされるようになっている。つまり、第１ガス流路内壁面３４ａと第２ガス導管４４との間隔が一定に保持されるようになっている。

これにより、第１ガス流路３３と第２ガス流路４３との軸を合わせることができる。尚、突起部２３ｃは、軸の位置を確実に決定するために、３点以上設けた方が好ましい。

本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、上記の構成を採用したことにより、加工精度誤差及び組み立て精度誤差から生じる第１ガス流路３３と第２ガス導管４４との同軸の不整合による第２ガス導管４４の第１ガス流路内壁面３４ａへの片当たりや、第１ガス流路３３に第２ガス導管４４が挿入できない等の不具合を防止することができる。この結果、第２ガス導管４４と第１ガス流路内壁面３４ａとの間隔を一定に保ち、かつ第２ガス導管４４を第１ガス流路３３内に、螺合の方法を用いずに、確実に容易に挿入できるため、ＭＯＣＶＤ装置１０の大型化に対応できる。

また、本実施の形態では、第２ガス導管４４の軸位置がアライメント部材２３で容易に決定されるように、第２ガス導管４４の上部構造について、図３に示すような構成としている。すなわち、第２ガス導管４４における第２ガス吐出口４５とは反対側の端には、フランジ４４ａが形成されている一方、第１ガス分配空間３２と第２ガス分配空間４２との隔壁２４における上面にはフランジ４４ａよりも大きい寸法を持った座ぐり穴２４ａが設けられている。また、隔壁２４における第２ガス導管４４を通す孔は遊嵌孔２４ｂとなっており、第２ガス導管４４の外径よりも少し大きな孔径となっている。これにより、第２ガス導管４４は、マージンの分だけ水平方向に移動することができため、アライメント部材２３に合わせて移動することができる。マージンは加工精度及び組み立て精度によって、考えられ得る誤差分を設ければ良い。

また、第２ガス導管４４の上側には、当て板２５が配置されている。当て板２５には、第２ガス導管４４と同じ程度の孔径の貫通孔が加工されており、これにより、第２ガス分配空間４２と第２ガス流路４３とが連通する。

当接板としてのこの当て板２５を隔壁２４に図示しないねじ留めすることによって、第２ガス導管４４を隔壁２４に固定することができる。当て板２５は、１枚にて複数の第２ガス導管４４を固定することができるので、組み立て作業が簡易となる。また、これにより、第２ガス導管４４の位置が固定され、成膜中に第２ガス導管４４が移動したり又は振動したりすることなく、安定した状態でガスを流すことが可能となる。

尚、アライメント部材２３は、隔壁２４とは別部品で構成されていてもよいが、真空ロウ付けや電子ビーム溶接、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接、拡散接合等によって隔壁２４に一体に接合されていてもよい。これにより、全てのアライメント部材２３が第１ガス流路内壁面３４ａに挿入されることを前提として、遊嵌孔２４ｂの位置に加工上の誤差があったとしても、その位置誤差を解消して組み立てが可能となると共に、アライメント部材２３を隔壁２４に一体化することによって、部品点数を減らすことができる。

また、本実施の形態の構成によれば、アライメント部材２３の突起部２３ｃの大きさを変えることにより、第１ガス流路３３の断面積を変更することができる。

ここで、第１ガス流路３３にアライメント部材２３のない場合を、図４（ａ）（ｂ）に示す。これに対して、本実施の形態では、図２（ａ）（ｂ）に示すように、アライメント部材２３が第１ガス流路３３の一部を塞いでしまうため、流路の断面積は、図４（ａ）（ｂ）に示すものと比べて小さくなる。そのため、図２（ａ）（ｂ）に示すアライメント部材２３を設置した方が、同流量では流速を上げることができる。また、アライメント部材２３の突起部２３ｃの面積を変化させることにより、第１ガス流路３３の断面積を調節することによって、第１ガス流路３３を流れる第１ガスのガス流速を調節することができる。

ここで、ＭＯＣＶＤ装置１０においては、流速を変化させることにより成膜状態が変化することが一般的に知られており、本構成では所望の成膜レートや組成比、材料効率、又は膜厚分布等に応じて最適な流速を選択することが可能となるため、プロセスウィンドウを広げることができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施の形態では、アライメント部材２３は第２ガス導管４４とは別体に形成されていたが、特にこれに限定するものではなく、図５（ａ）（ｂ）に示すように、アライメント部材２３を第２ガス導管４４に一体的に形成したアライメント部５４ａを有するアライメント部付き第２ガス導管５４とした場合でも、同様の効果が得られる。

すなわち、前記第２ガス導管４４は、第１ガス流路３３内に挿入されるため、一般的に細めの管で作製される。このため、本事例では、図５（ａ）（ｂ）に示すように、アライメント部材２３を含めた太さの前記第２ガス導管４４の一部を切削することによって、十字の管からなるアライメント部付き第２ガス導管５４を作製している。尚、アライメント部材２３を別部品で作製し、第２ガス導管４４に接合又は装着してもよい。

このように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０は、反応炉２内の被処理基板３を載置する基板保持部材４に対向配置されたシャワーヘッド２０から被処理基板３に向かってガスを供給して被処理基板３に対して気相成長を行う。そして、シャワーヘッド２０は、被処理基板３に向かって第１ガスを供給する複数の第１ガス流路３３と、第１ガス流路３３を形成する第１ガス流路内壁面３４ａの内部にそれぞれ挿入されて被処理基板３に向かって第２ガスを供給する第２ガス流路４３を形成する第２ガス導管４４とを備えている。

このような同軸二重管構造のガス導管を採用した場合には、加工精度や組み立て精度の誤差により、第１ガス流路内壁面３４ａの第１ガス流路３３内に挿入された第２ガス導管の軸がずれる虞がある。

しかし、本実施の形態では、第１ガス流路内壁面３４ａと第２ガス導管４４との間には、第１ガス流路内壁面３４ａと第２ガス導管４４との間隔を一定に保持し、かつ該第１ガス流路内壁面３４ａに挿入されるアライメント部材２３やアライメント部付き第２ガス導管５４が設けられている。

このため、アライメント部材２３及びアライメント部５４ａが該第１ガス流路内壁面３４ａと第２ガス導管４４との間隔を一定に保持するので、加工精度誤差及び組み立て精度誤差から生じる第１ガス流路３３と第２ガス導管４４との同軸の不整合による第２ガス導管４４の第１ガス流路内壁面３４ａへの片当たりや、第１ガス流路３３に第２ガス導管４４が挿入できない等の不具合を防止することができる。

この結果、複数の第２ガス導管４４の第１ガス流路内壁面３４ａへの各片当たり具合の差や第１ガス流路３３内に第２ガス導管４４が挿入されていないということがなくなるため、均一な成膜状態を維持することができる。つまり、各第１ガス流路３３及び第２ガス流路４３での第１ガス及び第２ガスの流れ方も均一となり、被処理基板３における成膜の膜厚・膜質の均一化を図ることができる。また、ＭＯＣＶＤ装置１０の組み立ても確実に行うことができる。特に、ＭＯＣＶＤ装置１０の大型化に伴い、多くの第１ガス吐出口３５及び第２ガス吐出口４５が必要となるため、加工及び組み立てのいずれにも精度を保つのは困難になり、同軸の合わせ方が重要となる。この点、本実施の形態によれば、第２ガス導管４４と第１ガス流路３３との間隔を一定に保ち、第２ガス導管４４を第１ガス流路３３内に確実に挿入できるため、大型化に対応することができる。

特に、本実施の形態では、アライメント部材２３は、第１ガス流路内壁面３４ａに非螺合的に挿入されるので、ＭＯＣＶＤ装置１０の大型化に伴い、多くの第１ガス吐出口３５及び第２ガス吐出口４５が必要となった場合においても、各第１ガス流路内壁面３４ａに挿入するだけで、第１ガス流路内壁面３４ａと第２ガス導管４４との間隔を一定に保持することができる。したがって、アライメント部材２３を螺合的に挿入するのに比べて、アライメント部材２３を第１ガス流路３３内に容易に挿入することができる。このため、この点においても、ＭＯＣＶＤ装置１０の大型化に対応することができる。

したがって、同軸二重管構造のガス導管を採用した場合に、内側導管である第２ガス導管４４の外側を流れる外側流路である第１ガス流路３３の幅を精度よく均一かつ容易に確保し得るＭＯＣＶＤ装置１０を提供することができる。

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、アライメント部材２３は、第１ガス流路内壁面３４ａに対して取り外し自在となっている。

これにより、例えば、第１ガス流路３３の流速等の条件に応じてアライメント部材２３を第１ガス流路内壁面３４ａから取り外し、アライメント部材２３の大きさを変えることによって、第１ガス流路３３の流速を調節することができる。これにより、プロセスマージンが大きくなり、所望の成膜条件にて成膜することができる。

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、アライメント部材２３は、第１ガス流路内壁面３４ａと第２ガス導管４４との間に嵌合する管状部材からなっている。

これにより、管の厚さによって、内側導管である第２ガス導管４４の外側を流れる外側流路である第１ガス流路３３の幅を精度よく均一にすることができる。また、管状部材を第１ガス流路内壁面３４ａに挿入することによって、内側導管である第２ガス導管４４の外側を流れる外側流路である第１ガス流路３３の幅を容易に精度よく均一に確保することができる。

本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、アライメント部材２３は、第２ガス導管４４に接合されているとすることができる。これにより、部品点数を少なくすることができるので、組み立てが簡便となる。

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、第２ガス導管４４は、複数のものが一括して上方からアライメント部材２３にて第１ガス流路３３内に固定可能となっている。これにより、組み立てが簡便となる。

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、第２ガスを滞留させる第２ガス分配空間４２と第１ガスを滞留させる第１ガス分配空間３２とが設けられ、第２ガス分配空間４２と第１ガス分配空間３２との間には、第２ガス分配空間４２と第１ガス分配空間３２とを仕切る隔壁２４が形成されている。第２ガス導管４４には、上端にフランジ４４ａが形成されており、隔壁２４には、複数の第２ガス導管４４をそれぞれ通す遊嵌孔２４ｂが形成されている。さらに、複数の第２ガス導管４４を遊嵌孔２４ｂに通した後に、複数の第２ガス導管４４の上端におけるフランジ４４ａを上方から押し当てて固定する当て板２５が設けられている。

これにより、第２ガス分配空間４２と第１ガス分配空間３２とを仕切る隔壁２４に形成された複数の遊嵌孔２４ｂに第２ガス導管４４をそれぞれ通すことにより、第２ガス導管４４は上端に形成されたフランジ４４ａにて係止されるので、複数の第２ガス導管４４を隔壁２４に通して懸架状態とすることができる。

この状態で、各第２ガス導管４４を各第１ガス流路３３に設けられたアライメント部材２３に通すことにより、複数の第２ガス導管４４を一括して上方から第１ガス流路３３内のアライメント部材２３に固定することができる。

このとき、隔壁２４に形成されているのは遊嵌孔２４ｂであり、孔のサイズに余裕があるので、多少の水平移動が可能である。したがって、各第１ガス流路内壁面３４ａ等に加工及び組み立て誤差があったとしても、容易に、全ての第２ガス導管４４をアライメント部材２３に通した状態にしながら、第２ガス導管４４を隔壁２４に懸架することができる。この状態にて、当て板２５にて、複数の第２ガス導管４４の上端におけるフランジ４４ａを上方から押し当てることにより、第２ガス導管４４を第１ガス流路３３内に同軸状態にして、隔壁２４に固定することができる。

したがって、内側導管である第２ガス導管４４の外側を流れる外側流路である第１ガス流路３３の幅を精度よく均一に確保する際に、確実に、組み立ての簡便なＭＯＣＶＤ装置１０を提供することができる。

尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、反応炉内の被処理基板を載置する基板保持部材に対向配置されたガス供給手段から被処理基板に向かってガスを供給して該被処理基板に対して気相成長を行う気相成長装置において、同軸二重管構造のガス導管を採用した気相成長装置に適用することができる。

１ 成膜室
２ 反応炉
３ 被処理基板
４ 基板保持部材
５ ヒータ
１０ ＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）
２０ シャワーヘッド（ガス供給手段）
２１ シャワーヘッド底壁部
２１ａ 混合室
２１ｂ 混合室出口
２３ アライメント部材
２３ａ フランジ部
２３ｂ 円筒部
２３ｃ 突起部
２４ 隔壁
２４ａ 座ぐり穴
２４ｂ 遊嵌孔
２５ 当て板（当接板）
３１ 第１ガス導入口
３２ 第１ガス分配空間
３３ 第１ガス流路
３４ 第１ガス導管
３４ａ 第１ガス流路内壁面
３５ 第１ガス吐出口
４１ 第２ガス導入口
４２ 第２ガス分配空間
４３ 第２ガス流路
４４ 第２ガス導管
４４ａ フランジ
４５ 第２ガス吐出口
５４ アライメント部付き第２ガス導管
５４ａ アライメント部
Ｒ１ Ｏリング
Ｒ２ Ｏリング
Ｒ３ Ｏリング

Claims (6)

1. 反応炉内の被処理基板を載置する基板保持部材に対向配置されたガス供給手段から上記被処理基板に向かってガスを供給して該被処理基板に対して気相成長を行う気相成長装置において、
   上記ガス供給手段は、上記被処理基板に向かって第１ガスを供給する複数の第１ガス流路と、上記第１ガス流路を形成する第１ガス流路内壁面の内部にそれぞれ挿入されて上記被処理基板に向かって第２ガスを供給する第２ガス流路を形成する第２ガス導管とを備えていると共に、
   上記第１ガス流路内壁面と上記第２ガス導管との間には、該第１ガス流路内壁面と該第２ガス導管との間隔を一定に保持し、かつ該第１ガス流路内壁面に非螺合的に挿入されるアライメント部材が設けられていることを特徴とする気相成長装置。
2. 前記アライメント部材は、前記第１ガス流路内壁面に対して取り外し自在となっていることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
3. 前記アライメント部材は、前記第１ガス流路内壁面と前記第２ガス導管との間に嵌合する管状部材からなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の気相成長装置。
4. 前記アライメント部材は、前記第２ガス導管に接合されていることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
5. 前記第２ガス導管は、複数のものが一括して上方から前記アライメント部材にて前記第１ガス流路内に固定可能となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の気相成長装置。
6. 前記第２ガスを滞留させる第２ガス分配空間と前記第１ガスを滞留させる第１ガス分配空間とが設けられ、
   上記第２ガス分配空間と第１ガス分配空間との間には、該第２ガス分配空間と第１ガス分配空間とを仕切る隔壁が形成されており、
   上記第２ガス導管には、上端にフランジが形成されており、
   上記隔壁には、上記複数の第２ガス導管をそれぞれ通す遊嵌孔が形成されていると共に、
   上記複数の第２ガス導管を遊嵌孔に通した後に、上記複数の第２ガス導管の上端におけるフランジを上方から押し当てて固定する当接板が設けられていることを特徴とする請求項５記載の気相成長装置。

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