JP2013171972A - Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被処理基板上に薄膜を形成するための気相成長装置および気相成長方法に関する。 The present invention relates to a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method for forming a thin film on a substrate to be processed.
従来、化合物半導体材料を用いる発光ダイオード、半導体レーザ、宇宙用ソーラーパワーデバイスおよび高速デバイスの製造においては、トリメチルガリウム(TMG)また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(NH3)、ホスフィン(PH3)またはアルシン(AsH3)等の水素化合物ガスとを成膜に寄与する原料ガスとして成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させるMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法が用いられている。 Conventionally, in the manufacture of light emitting diodes, semiconductor lasers, space solar power devices and high-speed devices using compound semiconductor materials, organometallic gases such as trimethylgallium (TMG) or trimethylaluminum (TMA), ammonia (NH 3 ), MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method is used in which a compound semiconductor crystal is grown by introducing a hydrogen compound gas such as phosphine (PH 3 ) or arsine (AsH 3 ) into a growth chamber as a source gas contributing to film formation. ing.
MOCVD法は、上記の原料ガスをキャリアガスと共に成長室内に導入して加熱し、所定の基板上で気相反応させることにより、その基板上に化合物半導体結晶を成長させる方法である。MOCVD法を用いた化合物半導体結晶の製造においては、成長する化合物半導体結晶の品質を向上させながら、コストを抑えて、歩留まりと生産能力とを高く保つことが常に要求されている。 The MOCVD method is a method in which a compound semiconductor crystal is grown on a substrate by introducing the above-described source gas into a growth chamber together with a carrier gas and heating it to cause a gas phase reaction on a predetermined substrate. In the production of a compound semiconductor crystal using the MOCVD method, it is always required to keep the yield and the production capacity high while suppressing the cost while improving the quality of the growing compound semiconductor crystal.
薄膜を生成するとき、反応ガスは副生成物として反応室の内壁や配管の他、反応室内部の部材等にも付着する。付着した副生成物のうち剥離した副生成物または微粒子状の副生成物がパーティクルとなる。このパーティクルが基板表面に付着すると化合物半導体の特性が劣化するため、パーティクルの発生や拡散を防止するための対策が行われている。 When producing a thin film, the reaction gas adheres as a by-product to the inner wall and piping of the reaction chamber, as well as to members in the reaction chamber. Of the adhering by-products, the separated by-products or fine by-products become particles. When the particles adhere to the substrate surface, the characteristics of the compound semiconductor deteriorate, and measures are taken to prevent the generation and diffusion of particles.
たとえば、このような対策を開示したものとして特許文献1(特開2008−205090号公報)がある。図6に特許文献1に記載された気相成長装置の断面構造を示す。
For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-205090) discloses such measures. FIG. 6 shows a cross-sectional structure of the vapor phase growth apparatus described in
排気通路118に、下流側が排気手段に接続された外管121と、該外管121の上流端から外管上流部に挿入された短内管122とを有する二重管構造の排気管123が設けられている。該排気管123の短内管122内の通路と、短内管122と外管121との間の通路とのいずれか一方をサセプタ113表面側を流れる原料ガスを排気する原料ガス排気通路128とし、いずれか他方をサセプタ113裏面側を流れるパージガスを排気するパージガス排気通路129としている。さらに、ガス流量の少ない通路の断面積をガス流量が多い通路の断面積より小さく形成している。ガス流量の少ない通路がパージガス排気通路129であり、ガス流量の多い通路が原料ガス排気通路128となるよう構成されている。
An
上記のように構成することにより、ガス流量の少ない通路を流れるガスは、ガス流量の多い通路を流れるガスによるエジェクター効果で吸引されて排気される。特許文献1によると、複雑な構造の自公転機構を有する気相成長装置であっても、ガス流量が少なく、比較的速度が遅い状態で流れるガスを効率よく排出することができるとされている。特許文献1に開示された発明は、これにより、局所的なガスの逆流等を防止し、膜厚分布、組成分布、再現性等の向上を図ることを目的としている。
By configuring as described above, the gas flowing through the passage with a small gas flow rate is sucked and exhausted by the ejector effect of the gas flowing through the passage with a high gas flow rate. According to
特許文献1に開示された方法を用いて成膜を行ったところ、反応炉内部の原料ガス流路以外の領域に原料ガスが漏れ出し、漏れ出した原料ガスがパーティクルとなり、反応炉内部を汚染すると共に被処理基板上に付着するパーティクルの原因となることが判明した。
When film formation was performed using the method disclosed in
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、パーティクルの発生および拡散を抑制することができる気相成長装置および気相成長方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of suppressing the generation and diffusion of particles.
この発明に基づいた気相成長装置に従えば、反応炉と、上記反応炉内に設けられ、被処理基板を保持する回転自在な基板保持部材と、上記反応炉内に設けられ、上記基板保持部材に保持された被処理基板を加熱する基板加熱機構とを備えている。上記気相成長装置には、上記基板保持部材に保持された上記被処理基板に原料ガスを供給する原料ガス流路と、少なくとも上記基板加熱機構が収容された空間を含むように設けられたパージガス流路とが設けられている。上記気相成長装置は、上記原料ガス流路にその内部が連通し、原料ガスを排気する原料ガス排気管をさらに備えている。上記原料ガス排気管の周囲には上記パージガス流路に連通し排気されるパージガスが通過するパージガス排気開口部が設けられ、上記パージガス排気開口部には上記パージガス排気開口部の開口面積を制限する断面積調整部材が設けられている。 According to the vapor phase growth apparatus based on the present invention, a reaction furnace, a rotatable substrate holding member provided in the reaction furnace for holding a substrate to be processed, and a substrate holding member provided in the reaction furnace. A substrate heating mechanism for heating the substrate to be processed held by the member. In the vapor phase growth apparatus, a purge gas is provided so as to include a source gas flow path for supplying source gas to the substrate to be processed held by the substrate holding member, and a space in which at least the substrate heating mechanism is accommodated. And a flow path. The vapor phase growth apparatus further includes a source gas exhaust pipe that is connected to the source gas channel and exhausts the source gas. A purge gas exhaust opening through which purge gas exhausted in communication with the purge gas flow path passes is provided around the source gas exhaust pipe. An area adjusting member is provided.
上記気相成長装置において、上記断面積調整部材は、取り外し可能に構成されていてもよい。 In the vapor phase growth apparatus, the cross-sectional area adjusting member may be configured to be removable.
上記気相成長装置において、上記断面積調整部材は、上記原料ガス排気管によって位置拘束されていてもよい。 In the vapor phase growth apparatus, the cross-sectional area adjusting member may be constrained by the source gas exhaust pipe.
上記気相成長装置において、上記断面積調整部材は、上記パージガス排気開口部の周囲と摺動自在に当接していてもよい。 In the vapor phase growth apparatus, the cross-sectional area adjusting member may be slidably in contact with the periphery of the purge gas exhaust opening.
この発明に基づいた気相成長方法に従えば、反応炉と、上記反応炉内に設けられ被処理基板を保持する回転自在な基板保持部材と、上記反応炉内に設けられ上記基板保持部材に保持された被処理基板を加熱する基板加熱機構とを備えた気相成長装置が用いられる。上記気相成長装置は、上記基板保持部材に保持された上記被処理基板に原料ガスを供給する原料ガス流路と、少なくとも上記基板加熱機構が収容された空間を含むように設けられたパージガス流路とが設けられている。上記気相成長装置は、上記原料ガス流路にその内部が連通し、原料ガスを排気する原料ガス排気管をさらに備えている。上記原料ガス排気管の周囲には上記パージガス流路に連通し排気されるパージガスが通過するパージガス排気開口部が設けられている。上記パージガス排気開口部には、上記パージガス排気開口部の開口面積を制限する断面積調整部材が設けられている。上記気相成長方法は、上記基板保持部材に保持された上記被処理基板に上記原料ガス流路により原料ガスを供給して上記被処理基板に成膜しながらパージガス流路にパージガスを供給する工程を含む。 According to the vapor phase growth method based on this invention, a reaction furnace, a rotatable substrate holding member provided in the reaction furnace for holding a substrate to be processed, and a substrate holding member provided in the reaction furnace. A vapor phase growth apparatus provided with a substrate heating mechanism that heats the held substrate to be processed is used. The vapor phase growth apparatus includes a source gas flow path for supplying a source gas to the substrate to be processed held by the substrate holding member, and a purge gas flow provided so as to include at least a space in which the substrate heating mechanism is accommodated. Roads are provided. The vapor phase growth apparatus further includes a source gas exhaust pipe that is connected to the source gas channel and exhausts the source gas. A purge gas exhaust opening through which purge gas exhausted in communication with the purge gas flow path passes is provided around the source gas exhaust pipe. The purge gas exhaust opening is provided with a cross-sectional area adjusting member that limits the opening area of the purge gas exhaust opening. In the vapor phase growth method, the source gas is supplied to the substrate to be processed held by the substrate holding member through the source gas channel and the purge gas is supplied to the purge gas channel while forming a film on the substrate to be processed. including.
本発明に係る気相成長装置および気相成長方法によると、パーティクルの発生および拡散を抑制することができる。 According to the vapor phase growth apparatus and the vapor phase growth method according to the present invention, generation and diffusion of particles can be suppressed.
以下、この発明に基づいた各実施の形態における気相成長装置および気相成長方法について、図を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において、同一または相当箇所については同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さないこととする。 Hereinafter, a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method in each embodiment based on the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will not be repeated.
(実施の形態1)
以下、本発明に係る実施の形態1について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
図1に、実施の形態1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)装置の縦断面図を示す。 FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus as a vapor phase growth apparatus of the first embodiment.
本実施の形態のMOCVD装置10は、図1に示すように、内部を大気側と隔離し、気密状態を保持する成長室としての反応室1を有する反応炉2と、反応室1の内部に設けられて被処理基板3が載置されるサセプタ4とを備えている。被処理基板3はサセプタ4の上に直接載置される場合と、サセプタ4の上に石英のスペーサなどを載置しその上に載置される場合とがある。このサセプタ単体、または、サセプタと石英のスペーサなどの組み合わせが、基板保持部材を構成する。
As shown in FIG. 1, the
反応炉2には反応炉天板20が設けられている。反応炉2の本体と反応炉天板20との間にはOリング51が設けられている。Oリング51により、反応炉2の本体と反応炉天板20とは気密状態を保持している。反応炉天板20には、原料ガス供給管21が配設されている。
The
サセプタ4の下側には、基板加熱ヒータ6が設けられている。図示しないが、基板加熱ヒータ6としては、複数エリアの個別加熱が可能なマルチゾーンヒータを用いることができる。基板加熱ヒータ6の下側および側面を覆うように、基板加熱ヒータ6の熱を反射するリフレクタ52が設けられている。
A
サセプタ4は回転軸5によって支持され、回転自在とされている。サセプタ4の側面や基板加熱ヒータ6を収容するヒータ室側に反応生成物が付着したり雑晶が成膜されることを抑制するため、流路構成部材55により反応室1とヒータ室とは区画されている。
The
反応炉2の内部の反応室1の下流側には排気通路11が設けられている。排気通路11の下流には、サセプタ4上の原料ガス流路53より十分に大きな空間を有する排気バッファ部12が形成されている。排気バッファ部12には、複数の排気口13が設けられている。
An
反応炉底板7には反応炉側排気口14が設けられている。排気バッファ部12と反応炉側排気口14を接続する原料ガス排気管15がその下流側端部を反応炉側排気口14に挿入した状態で設けられている。原料ガス排気管15の外周側と反応炉側排気口14の内周面との隙間には、パージガス排気開口部16が設けられている。
The
反応炉2の内部の少なくとも基板加熱ヒータ6を収容する空間を含むようにパージガス流路54が設けられている。パージガス流路54は、サセプタ4の下面と基板加熱ヒータ6の上面との間やリフレクタ52と基板加熱ヒータ6との間の他、基板加熱ヒータ6とパージガス供給管18,19との間などに形成されている。
A purge
パージガスはサセプタ4と流路構成部材55との間などから原料ガスが漏れ出して基板加熱ヒータ6などを腐食させることなどを防止するものである。したがって、原料ガスが供給されている間は常時パージガス流路54に、パージガス供給管18,19からパージガスが供給される。
The purge gas prevents the raw material gas from leaking out between the
MOCVD装置10にて被処理基板3の主表面に薄膜を形成するときは、原料ガスを、原料ガス供給管21から反応室1へ導入する。このとき、基板加熱ヒータ6にて、サセプタ4を介して被処理基板3が加熱される。被処理基板3が加熱されることで、被処理基板3上での成膜化学反応が促進され、被処理基板3の上面に薄膜が形成される。被処理基板3の上面に沿って流れる原料ガスは、最終的に、反応炉側排気口14からパージガスと混合した状態で排出される。
When a thin film is formed on the main surface of the
次に、断面積調整部材17の構造について説明する。断面積調整部材17は、排気されるパージガスが通過するパージガス排気開口部16の開口面積を制限するように設置される。
Next, the structure of the cross-sectional
図2に断面積調整部材の斜視図を示す。図2(a)は、原料ガス排気管15と断面積調整部材17の分解斜視図であり、図2(b)は、反応炉2の内部に設置された状態の断面積調整部材17の構造を示す断面斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of the cross-sectional area adjusting member. FIG. 2A is an exploded perspective view of the source
断面積調整部材17は、取り外し可能なように単独で存在している。断面積調整部材17は、原料ガス排気管15がその内径部に挿入できるように構成されている。原料ガス排気管15の外径Dと断面積調整部材17の内径dとは略同一である。これにより断面積調整部材17は原料ガス排気管15に位置拘束されている。断面積調整部材17を他の手段で位置決めする場合には、原料ガス排気管15により位置拘束されない構成とすることもできる。
The cross-sectional
断面積調整部材17には、パージガス流路開口部22が設けられている。図2(b)に示すように、断面積調整部材17を反応炉2の内部に設置した状態では、パージガス排気開口部16の一部を閉鎖してその開口面積を制限する。パージガスは、パージガス流路開口部22を通じて排気される。
The cross-sectional
通常、化合物半導体結晶を成長させるMOCVD法においては、原料ガスの流量は、パージガスの流量よりも多くなる。特許文献1に開示された気相成長相装置においては、パージガス排気通路の断面積は、原料ガス排気通路の断面積より小さく構成されている。ここで従来の気相成長装置の問題点についてより詳しく説明する。
Usually, in the MOCVD method for growing a compound semiconductor crystal, the flow rate of the source gas is higher than the flow rate of the purge gas. In the vapor phase growth phase apparatus disclosed in
特許文献1の実施例に基づくと、原料ガス流量が200slm、パージガス流量が20slmとされているので、流量比は10:1となる。この場合に原料ガス排気通路とパージガス排気通路との断面積比を2:1とした場合、流速比は、5:1となる。
According to the example of
特許文献1においては、この原料ガスとパージガスとの流速の差によってエジェクタ効果が生じ、このエジェクタ効果によって原料ガスの排気に伴ってパージガスが吸引されるとされている。このように原料ガスによるエジェクター効果でパージガスを吸引することは、パージガス流路の圧力を低下させることにつながる。
In
原料ガス流路とパージガス流路との間には、両者を連通させる隙間が不可避的に存在する。そのため、パージガス流路の圧力が低下すると、その隙間を通じて原料ガス流路からパージガス流路に原料ガスが漏れ出すという問題がある。 There is inevitably a gap between the source gas flow path and the purge gas flow path for communicating the two. For this reason, when the pressure in the purge gas channel decreases, there is a problem that the source gas leaks from the source gas channel to the purge gas channel through the gap.
原料ガスが漏れ出した場合には、予期しない箇所、たとえば反応炉内壁面などに、副生成物が堆積する。その付着した副生成物のうち剥離した副生成物または微粒子状の副生成物がパーティクルとなり、被処理基板にコンタミネーションとして付着する。このようなコンタミネーションは、被処理基板の膜質の劣化、歩留まりの低下、メンテナンスによる装置稼働率低下などを引き起こす。 When the raw material gas leaks, a by-product accumulates at an unexpected location, for example, the inner wall surface of the reaction furnace. Of the adhering by-products, the separated by-products or fine by-products become particles and adhere to the substrate to be processed as contamination. Such contamination causes deterioration of the film quality of the substrate to be processed, a decrease in yield, a decrease in apparatus operation rate due to maintenance, and the like.
実際に、特許文献1に開示された方法を用いて成膜を行ったところ、反応炉内部の原料ガス流路以外の領域に原料ガスが漏れ出し、パーティクルとなり、反応炉内部の汚染および被処理基板上にパーティクルが付着する原因となってしまうことが判明した。
Actually, when the film was formed using the method disclosed in
このようなエジェクタ効果の悪影響を回避するために、エジェクター効果によるパージガスの吸引が生じないようにすることが好ましい。そのためには排気時の原料ガスとパージガスとの流速の差をできるだけ小さくする必要がある。流速の差を小さくするためには、原料ガスとパージガスの流量比に対応するように、パージガス排気通路の断面積を原料ガス排気通路の断面積よりも十分に小さく設定することが好ましい。 In order to avoid such an adverse effect of the ejector effect, it is preferable that the purge gas is not sucked by the ejector effect. For this purpose, it is necessary to make the difference in flow rate between the source gas and the purge gas during exhaust as small as possible. In order to reduce the flow rate difference, it is preferable to set the cross-sectional area of the purge gas exhaust passage to be sufficiently smaller than the cross-sectional area of the raw material gas exhaust passage so as to correspond to the flow rate ratio of the raw material gas and the purge gas.
ここで特許文献1に記載されている気相成長装置の場合、断面積比を変化させるためには、図6における短内管122の外径を大きく構成するか、外管121の内径を小さく構成することとなる。図3に、外管121に50A配管(外径が60.5mmの配管)を用いた場合のパージガス排気通路129の隙間((外管121の内径−短内管122の外径)/2=L)と、パージガス排気通路および原料ガス排気通路の断面積比との関係を示す。
Here, in the case of the vapor phase growth apparatus described in
たとえば、断面積比を大きくする場合には、隙間を広げる方向であるので問題はない。しかし、断面積比を0.2(原料ガス排気通路:パージガス排気通路=5:1)と小さくするためには、隙間は2mm程度の非常に小さいものとなる。このような小さい隙間の場合には、熱膨張時の接触による変形が発生する可能性がある。そのため従来の構造では断面積比を小さくすることは困難であった。 For example, when the cross-sectional area ratio is increased, there is no problem because the gap is widened. However, in order to reduce the cross-sectional area ratio to 0.2 (source gas exhaust passage: purge gas exhaust passage = 5: 1), the gap is very small, about 2 mm. In the case of such a small gap, deformation due to contact during thermal expansion may occur. Therefore, it has been difficult to reduce the cross-sectional area ratio in the conventional structure.
本実施の形態においては、隙間を確保するためにパージガス排気開口部16の面積を十分に大きくした場合でも、断面積調整部材17が設けられているのでパージガス排気開口部16の開口面積を自在に制限することができる。これにより上述のような小さい断面積比を得ることができる。
In the present embodiment, even when the area of the purge
図2に示す断面積調整部材17においては、パージガス流路開口部22は、中心を貫通する原料ガス排気管15の表面に沿って形成されている。パージガス流路開口部22は、図4に示すように貫通する原料ガス排気管15の中心と同心円上に複数個配置して形成してもよい。図4においては、各パージガス流路開口部22は円孔としている。
In the cross-sectional
断面積調整部材17は、個別の部品であり、取り外し可能に構成されているので、パージガス流量や、反応炉内部への副生成物の付着具合に応じて交換できる。これにより容易かつ安価にパージガス排気開口部16の面積を制限することが可能となる。
The cross-sectional
また、断面積調整部材17は原料ガス排気管15が挿入されて水平方向には位置拘束されているが、反応炉底板7に対しては自重で載っている状態となる。言い換えると、断面積調整部材17は、原料ガス排気管15に位置拘束されながら、パージガス排気開口部16の周囲を構成する反応炉底板7に摺動自在に載置されている。
In addition, the cross-sectional
一般的にMOCVD装置においては、成膜温度が700〜1200℃と非常に高温となるため、必然的に原料ガス温度も高温となる。サセプタ4上を通過した原料ガスが流れる箇所の温度は上昇し熱膨張する。そのため、排気バッファ部12に設けられた複数の排気口13の位置も外側にずれてしまう。その一方、反応炉2や反応炉底板7は水冷されており、その寸法はほとんど変化しない。
In general, in a MOCVD apparatus, the film forming temperature is as high as 700 to 1200 ° C., so the material gas temperature is inevitably high. The temperature of the portion where the source gas that has passed over the
排気口13の位置がずれると、反応炉側排気口14の位置と原料ガス排気管15との相対位置がずれてしまう。この場合でもパージガス排気開口部16の面積は変化しないが、反応炉側排気口14と原料ガス排気管15とは同心円上に位置しなくなる。その結果、従来の構造では、開口部に広い箇所と狭い箇所が発生してしまい、パージガス排気流速の不均衡が生じる。これにより原料ガスが漏れ出してパーティクルとなり、反応炉内部の汚染および被処理基板上にパーティクルが付着する原因となる可能性がある。
If the position of the
本実施の形態においては、まず、反応炉側排気口14と原料ガス排気管15との隙間を十分に広く確保することができる。さらに、上述のように反応炉側排気口14の位置と、原料ガス排気管15の相対位置がずれた場合においても、パージガス排気開口部16の上に設置された断面積調整部材17は、原料ガス排気管15に位置拘束されており、原料ガス排気管15と一緒に移動することとなる。
In the present embodiment, first, a sufficiently wide gap between the reactor
そのため、断面積調整部材17に構成されたパージガス流路開口部22の断面積は変化することが無く、また、原料ガス排気管15に伴って移動することにより、原料ガス排気管15とパージガス流路開口部22との相対位置は変化しない。
Therefore, the cross-sectional area of the purge gas flow path opening 22 formed in the cross-sectional
これにより成膜のための温度変化の影響を受けずに、常に安定して一定のパージガスを排気する経路を確保することが可能となる。その結果、原料ガスが漏れ出し、パーティクルとなり、反応炉内部の汚染および被処理基板上にパーティクルが付着する原因となることを防止することができる。 Accordingly, it is possible to ensure a stable and constant exhaust path for the purge gas without being affected by the temperature change for film formation. As a result, it is possible to prevent the source gas from leaking and becoming particles, causing contamination inside the reaction furnace and causing the particles to adhere to the substrate to be processed.
ここで一般的に気相成長装置を用いて化合物半導体結晶を成長させる場合には、反応炉内の圧力や流量条件を変化させることがある。この場合、圧力が変化するとパージガスの流量と原料ガスの流量の比が変わる場合もある。その結果、従来の気相成長装置においては、当初想定していたバランスが崩れることになり、反応炉内部の原料ガス流路以外の領域に原料ガスが漏れ出してパーティクルとなることがあった。 Here, generally, when a compound semiconductor crystal is grown using a vapor phase growth apparatus, the pressure and flow rate conditions in the reactor may be changed. In this case, when the pressure changes, the ratio of the purge gas flow rate to the raw material gas flow rate may change. As a result, in the conventional vapor phase growth apparatus, the initially assumed balance is lost, and the raw material gas sometimes leaks into a region other than the raw material gas flow path inside the reaction furnace to become particles.
さらに、反応炉内を減圧状態からより高い圧力へ圧力変化させる際には、原料ガスおよびパージガスを供給して圧力を調整する。このとき従来の気相成長装置においてはパージガス排気開口部を通じて、排気配管内に堆積していた微粒子状の副生成物がパージガス流路に逆流することがあった。この場合、反応炉内部にパーティクルの堆積が及び、被処理基板にコンタミネーションとして付着することがあった。 Further, when the pressure in the reaction furnace is changed from the reduced pressure state to a higher pressure, the pressure is adjusted by supplying the raw material gas and the purge gas. At this time, in the conventional vapor phase growth apparatus, the particulate by-product accumulated in the exhaust pipe may flow back to the purge gas flow path through the purge gas exhaust opening. In this case, particles may accumulate inside the reaction furnace and adhere to the substrate to be processed as contamination.
本実施の形態の構成によると、上記のような条件であっても、パージガス排気開口部16に設けた断面積調整部材17によって開口面積が制限されているため、排気配管内に堆積していた微粒子状の副生成物がパージガス流路に逆流し難くなっている。これにより上記のような不具合を回避することができる。
According to the configuration of the present embodiment, even under the above conditions, the opening area is limited by the cross-sectional
本実施の形態の気相成長装置を用いることにより、次のような工程を含む気相成長方法を実施することができる。 By using the vapor phase growth apparatus of this embodiment, a vapor phase growth method including the following steps can be performed.
まず、第一の工程として、反応炉2の内部に適切な寸法の断面積調整部材17を配置する。これにより、パージガス排気開口部16の開口面積を制限することで原料ガス流路とパージガス流路との断面積比を適切に調整する。
First, as a first step, a cross-sectional
次にサセプタ4に被処理基板3を配置すると共に原料ガスおよびパージガスを原料ガス供給管21およびパージガス供給管18,19に供給して、被処理基板に薄膜を成膜させる。このとき基板加熱ヒータ6により適切な温度に被処理基板3を加熱する。
Next, the
このような気相成長方法によると、原料ガス排気通路とパージガス排気通路との断面積比が適切に保たれることにより、エジェクタ効果の発生を防止できる。これによりパージガス流路の圧力が低下することによる、パーティクルの発生および拡散を抑制することができる。 According to such a vapor phase growth method, the occurrence of the ejector effect can be prevented by maintaining an appropriate cross-sectional area ratio between the source gas exhaust passage and the purge gas exhaust passage. Thereby, generation | occurrence | production and spreading | diffusion of a particle by the pressure of a purge gas flow path falling can be suppressed.
(実施の形態2)
図5に実施の形態2の気相成長装置としてのMOCVD装置の縦断面図を示す。本実施の形態においては、原料ガス排気管15は、反応炉側排気口14に挿入されない長さに設定されている。原料ガス排気管15は断面積調整部材17に挿入されているが、原料ガス排気管15の下流側端部は、断面積調整部材17の厚み内に位置している。
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows a longitudinal sectional view of an MOCVD apparatus as a vapor phase growth apparatus according to the second embodiment. In the present embodiment, the source
このように構成した場合でも、断面積調整部材17の内周面によってパージガス流路開口部22を規定することができる。したがって、原料ガス排気管15の下端は必ずしも反応炉側排気口14に挿入される必要はない。
Even in such a configuration, the purge gas flow path opening 22 can be defined by the inner peripheral surface of the cross-sectional
以上説明したように、これらの実施の形態によると、パーティクルの発生および拡散を抑制し、被処理基板の膜質や均一性の劣化を低減し、歩留まりを向上させ、メンテナンスによる装置稼働率低下を防止することのできる気相成長装置及び気相成長方法を提供することが可能となる。 As described above, according to these embodiments, the generation and diffusion of particles are suppressed, the film quality and uniformity of the substrate to be processed are reduced, the yield is improved, and the apparatus operating rate is not lowered due to maintenance. It is possible to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method that can be performed.
本発明においては、MOCVD装置を構成する反応炉およびその他の部材の構造が図1や図5に示す構造に限定されないことは言うまでもない。 In the present invention, it goes without saying that the structure of the reaction furnace and other members constituting the MOCVD apparatus is not limited to the structure shown in FIGS.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments 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, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 反応室、2 反応炉、3 被処理基板、4 サセプタ、5 回転軸、6 基板加熱ヒータ、7 反応炉底板、10 MOCVD装置、11 排気通路、12 排気バッファ部、13 排気口、14 反応炉側排気口、15 原料ガス排気管、16 パージガス排気開口部、17 断面積調整部材、18,19 パージガス供給管、20 反応炉天板、21 原料ガス供給管、22 パージガス流路開口部、51 Oリング、52 リフレクタ、53 原料ガス流路、54 パージガス流路、55 流路構成部材。 1 reaction chamber, 2 reaction furnace, 3 substrate to be processed, 4 susceptor, 5 rotating shaft, 6 substrate heater, 7 reaction furnace bottom plate, 10 MOCVD apparatus, 11 exhaust passage, 12 exhaust buffer section, 13 exhaust port, 14 reactor Side exhaust port, 15 source gas exhaust pipe, 16 purge gas exhaust opening, 17 cross-sectional area adjusting member, 18, 19 purge gas supply pipe, 20 reactor top plate, 21 source gas supply pipe, 22 purge gas flow path opening, 51 O Ring, 52 reflector, 53 source gas flow path, 54 purge gas flow path, 55 flow path component.
Claims (5)
前記基板保持部材に保持された前記被処理基板に原料ガスを供給する原料ガス流路と、少なくとも前記基板加熱機構が収容された空間を含むように設けられたパージガス流路とが設けられた気相成長装置であって、
前記原料ガス流路にその内部が連通し、原料ガスを排気する原料ガス排気管をさらに備え、
前記原料ガス排気管の周囲には前記パージガス流路に連通し、排気されるパージガスが通過するパージガス排気開口部が設けられ、前記パージガス排気開口部には前記パージガス排気開口部の開口面積を制限する断面積調整部材が設けられている、気相成長装置。 A reaction furnace, a rotatable substrate holding member provided in the reaction furnace for holding a substrate to be processed, and a substrate heating mechanism for heating the substrate to be processed provided in the reaction furnace and held by the substrate holding member; With
A gas provided with a source gas channel for supplying source gas to the substrate to be processed held by the substrate holding member, and a purge gas channel provided so as to include at least a space in which the substrate heating mechanism is accommodated. A phase growth apparatus,
A source gas exhaust pipe for exhausting the source gas further communicating with the source gas flow path,
A purge gas exhaust opening is provided around the source gas exhaust pipe and communicates with the purge gas flow path and through which the purge gas to be exhausted passes. The purge gas exhaust opening restricts the opening area of the purge gas exhaust opening. A vapor phase growth apparatus provided with a cross-sectional area adjusting member.
前記基板保持部材に保持された前記被処理基板に原料ガスを供給する原料ガス流路と、少なくとも前記基板加熱機構が収容された空間を含むように設けられたパージガス流路とが設けられた気相成長装置を用いた気相成長方法であって、
前記気相成長装置は、前記原料ガス流路にその内部が連通し、原料ガスを排気する原料ガス排気管をさらに備え、前記原料ガス排気管の周囲には前記パージガス流路に連通し、排気されるパージガスが通過するパージガス排気開口部が設けられ、前記パージガス排気開口部には、前記パージガス排気開口部の開口面積を制限する断面積調整部材が設けられており、
前記基板保持部材に保持された前記被処理基板に前記原料ガス流路により原料ガスを供給して前記被処理基板に成膜すると同時に前記パージガス流路にパージガスを供給する工程を含む、気相成長方法。 A reaction furnace, a rotatable substrate holding member provided in the reaction furnace for holding a substrate to be processed, and a substrate heating mechanism for heating the substrate to be processed provided in the reaction furnace and held by the substrate holding member; With
A gas provided with a source gas channel for supplying source gas to the substrate to be processed held by the substrate holding member, and a purge gas channel provided so as to include at least a space in which the substrate heating mechanism is accommodated. A vapor phase growth method using a phase growth apparatus,
The vapor phase growth apparatus further includes a source gas exhaust pipe that communicates with the source gas flow path and exhausts the source gas, and the periphery of the source gas exhaust pipe is connected to the purge gas flow path and is exhausted. A purge gas exhaust opening through which the purge gas to be passed is provided, and the purge gas exhaust opening is provided with a cross-sectional area adjusting member for limiting an opening area of the purge gas exhaust opening,
Vapor phase growth, including a step of supplying a source gas to the substrate to be processed held by the substrate holding member through the source gas channel to form a film on the substrate to be processed and simultaneously supplying a purge gas to the purge gas channel. Method.
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CN106367731A (en) * | 2015-07-20 | 2017-02-01 | 广东昭信半导体装备制造有限公司 | Oxide chemical vapor deposition apparatus and oxide chemical vapor deposition method |
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