JP5015085B2 - Vapor growth equipment - Google Patents

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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。   The present invention relates to a vapor phase growth apparatus such as a vertical showerhead type MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).

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)、ホスフィン(PH )又はアルシン(AsH )等の水素化合物ガスとを成膜に寄与する原料ガスとして成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させるMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 法が用いられている。 Conventionally, in the manufacture of light emitting diodes and semiconductor lasers, organometallic gases such as trimethylgallium (TMG) or trimethylaluminum (TMA) and hydrogen such as ammonia (NH 3 ), phosphine (PH 3 ) or arsine (AsH 3 ). An MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method is used in which a compound gas is introduced into a growth chamber as a source gas that contributes to film formation to grow a compound semiconductor crystal.

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

図12に、MOCVD法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型MOCVD装置の一例の模式的な構成を示す。   FIG. 12 shows a schematic configuration of an example of a conventional vertical shower head type MOCVD apparatus used in the MOCVD method.

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

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

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

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

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

しかし、この方法では、ヒータ109からの輻射熱により、シャワープレート110の表面が加熱されてしまうため、反応ガスが基板107上に到達し、反応することによって薄膜を形成する前に、シャワープレート110の表面で一部の化学反応が進行する。これにより、シャワープレート110の表面で生成物が形成されてしまい、シャワープレート110のガス吐出孔が生成物により詰まりを起こしてしまい、原料ガス及び不活性ガスが均一に基板107の表面に到達できなくなってしまい、均一な薄膜を形成することができなかった。   However, in this method, the surface of the shower plate 110 is heated by the radiant heat from the heater 109, so that the reactive gas reaches the substrate 107 and reacts to form a thin film before forming a thin film. Some chemical reaction proceeds on the surface. As a result, a product is formed on the surface of the shower plate 110, the gas discharge holes of the shower plate 110 are clogged with the product, and the source gas and the inert gas can reach the surface of the substrate 107 uniformly. As a result, a uniform thin film could not be formed.

この問題を解決するため、例えば、特許文献1に開示された気相成長装置200では、図13に示すように、ガス通路部を除くシャワープレート201の内部に冷媒を導入し、シャワープレート201の内部におけるガス通路部の上下及び側面から冷却を行い輻射熱によるシャワープレート201の温度上昇を抑制している。また、側壁202には冷媒ジャケット203を配置し、その内部にも冷媒を導入し、合わせてシャワープレート201の温度上昇及び原料ガスの温度上昇を抑制している。   In order to solve this problem, for example, in the vapor phase growth apparatus 200 disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 13, a coolant is introduced into the shower plate 201 excluding the gas passage portion, and the shower plate 201 Cooling is performed from the top and bottom and side surfaces of the gas passage portion in the interior to suppress the temperature rise of the shower plate 201 due to radiant heat. In addition, a refrigerant jacket 203 is disposed on the side wall 202, and a refrigerant is also introduced into the inside of the side wall 202. In addition, the temperature rise of the shower plate 201 and the temperature rise of the source gas are suppressed.

また、近年では、複数の供給ガスそれぞれに、バッファエリアを設け、このバッファエリアからそれぞれの反応ガスをシャワープレートのガス吐出孔を通して、分離した状態で成長室へ供給する方法が一般的によく用いられる。これは、シャワーヘッド内で気相反応が生ずるのを避けるためである。この場合、III 族系ガス吐出孔とV族系ガス吐出孔とは交互に近接配置されるため、例えば、図14に示す特許文献2に開示された反応容器300のように、III 族系ガスのバッファエリア301とV族系ガスのバッファエリア302とを2層上下に配置し、それぞれのガスが成長室303以外で混合しないように、ガス流路が分離された積層構造がよく用いられている。   Further, in recent years, a method in which a buffer area is provided for each of a plurality of supply gases and each reaction gas is supplied from the buffer area to the growth chamber in a separated state through the gas discharge holes of the shower plate is generally used. It is done. This is to avoid a gas phase reaction in the showerhead. In this case, since the group III gas discharge holes and the group V gas discharge holes are alternately arranged close to each other, for example, a group III gas such as a reaction vessel 300 disclosed in Patent Document 2 shown in FIG. The buffer area 301 and the V-group gas buffer area 302 are arranged in two layers above and below, and a laminated structure in which gas flow paths are separated so that the respective gases do not mix outside the growth chamber 303 is often used. Yes.

この特許文献2に開示された反応容器300においても、シャワープレート304の上面に冷却チャンバ305を設け、ギャラリー306を介して冷媒を導入し、シャワープレート304の冷却を行い、シャワープレート304の温度上昇及び原料ガスの温度上昇を抑制している。
特開2006−216830号公報(2006年8月17日公開) 特開平8−91989号公報(1996年4月9日公開)
Also in the reaction vessel 300 disclosed in Patent Document 2, the cooling chamber 305 is provided on the upper surface of the shower plate 304, the refrigerant is introduced through the gallery 306, the shower plate 304 is cooled, and the temperature of the shower plate 304 is increased. And the temperature rise of source gas is suppressed.
JP 2006-216830 A (released on August 17, 2006) JP-A-8-91989 (published on April 9, 1996)

ところで、基板上に均一な膜厚分布の薄膜を再現性よく成長させるには、反応ガスが均等な温度分布で被処理基板の上方まで到達する必要があり、かつ反応ガスが均等な流れで気相反応させることが必要である。   By the way, in order to grow a thin film having a uniform film thickness distribution on a substrate with good reproducibility, it is necessary for the reaction gas to reach the upper part of the substrate to be processed with a uniform temperature distribution, and the reaction gas can flow in a uniform flow. It is necessary to cause a phase reaction.

しかしながら、従来の特許文献1に開示された図13に示す気相成長装置200では、冷媒供給口204と冷媒排出口205とを有する冷媒外環室は隔壁で区画された構造になっていないため、冷媒供給口204から冷媒排出口205への流れが規定されず、シャワープレート201全域への冷媒の供給が困難となり、均一なシャワープレート201の冷却を行うことができない。この結果、部分的な冷却不足による、原料ガスの反応によるガス吐出孔の詰まりという問題が生じる。また、シャワープレート201の内部を通過する原料ガスの温度が不均一となり、基板206の上方に到達する原料ガスの温度が均一ではなくなるため、膜厚分布が均一にならないという問題が生じる。   However, in the vapor phase growth apparatus 200 shown in FIG. 13 disclosed in the conventional Patent Document 1, the refrigerant outer ring chamber having the refrigerant supply port 204 and the refrigerant discharge port 205 is not structured by a partition wall. The flow from the refrigerant supply port 204 to the refrigerant discharge port 205 is not defined, and it becomes difficult to supply the refrigerant to the entire area of the shower plate 201, and the shower plate 201 cannot be uniformly cooled. As a result, there arises a problem that the gas discharge holes are clogged due to the reaction of the raw material gas due to partial cooling shortage. Further, since the temperature of the source gas passing through the inside of the shower plate 201 becomes non-uniform and the temperature of the source gas reaching above the substrate 206 becomes non-uniform, there arises a problem that the film thickness distribution is not uniform.

また、図14に示す特許文献2では、シャワープレート304の上部に冷却チャンバ305を設けて、直接的にシャワープレート304を冷却しているため、特許文献1に比べてシャワープレート304の温度均一性は向上する。   Further, in Patent Document 2 shown in FIG. 14, since the cooling chamber 305 is provided above the shower plate 304 and the shower plate 304 is directly cooled, the temperature uniformity of the shower plate 304 compared to Patent Document 1 is improved. Will improve.

しかしながら、特許文献2でも、冷却部が区画された構造を有していないため、シャワープレート304の全域の温度均一性が取れなくなってしまう。ましてや、シャワープレート304が大型化になると、シャワープレート304の温度の不均一性という問題がより顕著に発生し、シャワープレート304の内部を通過する反応ガスの温度不均一という問題が生じる。これは、シャワープレート304が大型化になるほど、冷媒の奪う熱量が大きくなり、充分に冷却できず、排出部に到達する前に、冷媒が温められてしまうからである。   However, even Patent Document 2 does not have a structure in which the cooling unit is partitioned, so that temperature uniformity over the entire area of the shower plate 304 cannot be obtained. Furthermore, when the shower plate 304 becomes larger, the problem of non-uniformity of the temperature of the shower plate 304 occurs more significantly, and the problem of non-uniform temperature of the reaction gas passing through the inside of the shower plate 304 occurs. This is because the larger the size of the shower plate 304, the greater the amount of heat taken by the refrigerant, which cannot be sufficiently cooled, and the refrigerant is warmed before reaching the discharge section.

また、シャワープレート304の上部に冷却チャンバ305が配置されていることから、シャワープレート304の上面と下面との間に距離が発生してしまい、冷却能力が充分に発揮されず、その結果、ガス吐出孔の詰まりという問題が生じる。またこれは、上記の温度不均一で部分的にも生じる問題である。   Further, since the cooling chamber 305 is disposed on the upper portion of the shower plate 304, a distance is generated between the upper surface and the lower surface of the shower plate 304, and the cooling capacity is not sufficiently exhibited. The problem of clogging of the discharge holes occurs. This is also a problem that occurs partially due to the non-uniform temperature described above.

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、冷媒をシャワープレートの全域に流れるようにすることにより、シャワープレートの冷却を均一に行い、ガスのシャワープレートでの反応によるシャワープレートにおけるガス吐出孔の目詰まりを回避し得る気相成長装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the object thereof is to uniformly cool the shower plate by allowing the refrigerant to flow over the entire area of the shower plate, and to provide a gas shower plate. Another object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus capable of avoiding clogging of gas discharge holes in a shower plate due to the above reaction.

本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、ガスを吐出する複数のガス吐出孔を配設したシャワープレートを通して、被成膜基板を収容する成長室内に該ガスを供給して上記被成膜基板に成膜する気相成長装置において、上記シャワープレート上に、上記ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とが、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層され、上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管が貫通して設けられ、上記冷媒中間室の周囲には、リング状壁を介して環状の冷媒外環室が設けられ、上記冷媒外環室は、上記冷媒中間室への上記リング状壁に形成されている冷媒流入開口に対向する冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられ、かつ上記冷媒中間室からの上記リング状壁に形成されている冷媒流出開口に対向する冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備えていると共に、上記隔壁の一部には、冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを連通する隔壁連通開口が設けられていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the vapor phase growth apparatus of the present invention supplies the gas into a growth chamber containing a deposition target substrate through a shower plate provided with a plurality of gas discharge holes for discharging the gas. In the vapor phase growth apparatus for forming a film on the deposition target substrate, a gas intermediate chamber for filling the gas on the shower plate and a refrigerant intermediate chamber for charging a refrigerant for cooling the gas are the refrigerant intermediate chamber. The refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes penetrating from the gas intermediate chamber to the gas discharge holes of the shower plate. An annular refrigerant outer ring chamber is provided around the ring through a ring-shaped wall, and the refrigerant outer ring chamber is opposed to a refrigerant inflow opening formed in the ring-shaped wall to the refrigerant intermediate chamber. From the introduction A refrigerant outer ring introduction chamber into which a medium is introduced and a refrigerant discharge port provided at a position facing the refrigerant introduction port and facing a refrigerant outflow opening formed in the ring-shaped wall from the refrigerant intermediate chamber A refrigerant outer ring discharge chamber, and a partition that partitions the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber, and a part of the partition includes a refrigerant outer ring introduction chamber and a refrigerant. A partition wall communication opening that communicates with the outer ring discharge chamber is provided.

上記の発明によれば、シャワープレート上に、ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とが、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層され、上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管が貫通して設けられ、上記冷媒中間室の周囲には、リング状壁を介して環状の冷媒外環室が設けられている。   According to the above invention, the gas intermediate chamber for filling the gas and the refrigerant intermediate chamber for charging the refrigerant for cooling the gas are sequentially stacked on the shower plate with the refrigerant intermediate chamber facing the shower plate. The refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes penetrating from the gas intermediate chamber to a plurality of gas discharge holes of the shower plate, and a ring-shaped wall is provided around the refrigerant intermediate chamber. An annular refrigerant outer ring chamber is provided.

したがって、冷媒中間室の周囲に設けられた環状の冷媒外環室に冷媒導入口から導入された冷媒は、一部はリング状壁に形成されている冷媒流入開口を通して冷媒中間室に流入すると共に、他の一部は環状の冷媒外環室に流入する。   Therefore, a part of the refrigerant introduced from the refrigerant introduction port into the annular refrigerant outer ring chamber provided around the refrigerant intermediate chamber flows into the refrigerant intermediate chamber through the refrigerant inflow opening formed in the ring-shaped wall. The other part flows into the annular refrigerant outer ring chamber.

しかし、冷媒中間室には複数のガス供給管が貫通して設けられているので、冷媒中間室の内部は冷媒の流入抵抗が大きい。このため、冷媒外環室に導入された冷媒の大部分は、抵抗の小さい冷媒外環室を経由して冷媒排出口から外部に排出される。これにより、冷媒外環室に導入された冷媒の大部分が、抵抗の大きい冷媒中間室に充分に流入せずに短絡して流れるので、シャワープレートの冷却を均一に行うことができないことになる。   However, since the refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes, the refrigerant intermediate chamber has a large refrigerant inflow resistance. For this reason, most of the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring chamber is discharged to the outside through the refrigerant outer ring chamber having a low resistance. As a result, most of the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring chamber flows short-circuited without sufficiently flowing into the refrigerant intermediate chamber having a large resistance, so that the shower plate cannot be uniformly cooled. .

そこで、本発明では、これを回避するために、冷媒外環室は、上記冷媒中間室への上記リング状壁に形成されている冷媒流入開口に対向する冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられ、かつ上記冷媒中間室からの上記リング状壁に形成されている冷媒流出開口に対向する冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備えていると共に、上記隔壁の一部には、冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを連通する隔壁連通開口が設けられている。   Therefore, in the present invention, in order to avoid this, the refrigerant outer ring chamber is a refrigerant in which the refrigerant is introduced from the refrigerant introduction port facing the refrigerant inflow opening formed in the ring-shaped wall to the refrigerant intermediate chamber. Outside the refrigerant, the refrigerant is discharged from the refrigerant discharge port provided at the position opposite to the outer ring introduction chamber and the refrigerant introduction port, and facing the refrigerant outflow opening formed in the ring-shaped wall from the refrigerant intermediate chamber. A ring discharge chamber, and a partition that partitions the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber, and a refrigerant outer ring introduction chamber and a refrigerant outer ring discharge chamber are provided in part of the partition. A partition wall communication opening that communicates is provided.

すなわち、冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁を設けただけでは、冷媒外環室には冷媒は流れない。   That is, the refrigerant does not flow into the refrigerant outer ring chamber only by providing the partition wall that partitions the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber.

この点、本発明では、隔壁の一部には、冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを連通する隔壁連通開口が設けられている。逆に、冷媒外環室には隔壁の一部にしか隔壁連通開口が設けられていないことから、隔壁連通開口では冷媒流通路が狭くなっており、冷媒流通量が低減される。このため、冷媒外環室に導入された冷媒の大部分が抵抗の大きい冷媒中間室に充分に流入せずに短絡して流れるということを防止できる。また、冷媒が冷媒外環室を一部流れるようにすることにより、リング状壁の冷媒流入開口からの冷媒中間室への冷媒の流れが、冷媒中間室の外周近辺にまで流れるようになる。   In this regard, in the present invention, a partition wall communication opening that connects the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber is provided in a part of the partition wall. On the contrary, the refrigerant outer ring chamber is provided with the partition communication opening only in a part of the partition wall, and therefore, the refrigerant flow passage is narrowed in the partition communication opening, and the refrigerant circulation amount is reduced. For this reason, it can be prevented that most of the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring chamber does not sufficiently flow into the refrigerant intermediate chamber having a large resistance and flows in a short circuit. Further, by allowing the refrigerant to partially flow in the refrigerant outer ring chamber, the refrigerant flows from the refrigerant inflow opening of the ring-shaped wall to the refrigerant intermediate chamber to the vicinity of the outer periphery of the refrigerant intermediate chamber.

したがって、冷媒をシャワープレートの全域に流れるようにすることにより、シャワープレートの冷却を均一に行い、ガスのシャワープレートでの反応によるシャワープレートにおけるガス吐出孔の目詰まりを回避し得る気相成長装置を提供することができる。   Therefore, by allowing the coolant to flow over the entire area of the shower plate, the shower plate can be uniformly cooled, and the gas discharge hole in the shower plate due to the reaction of the gas in the shower plate can be avoided. Can be provided.

本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環室のリング状壁には、前記隔壁の近傍における冷媒中間室側に突出する突出部が設けられており、上記突出部と冷媒中間室に設けられた前記ガス供給管との間隔は、ガス供給管同士の間隔よりも狭いことが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the ring-shaped wall of the refrigerant outer ring chamber is provided with a protrusion that protrudes toward the refrigerant intermediate chamber in the vicinity of the partition, and is provided in the protrusion and the refrigerant intermediate chamber. The interval between the gas supply pipes is preferably narrower than the interval between the gas supply pipes.

すなわち、冷媒中間室に流入した冷媒は、冷媒中間室に複数設けられたガス供給管の間を通って、リング状壁に形成されている冷媒流出開口の方向へ流れる。この場合、リング状壁の冷媒中間室側の表面とガス供給管との間隔が、ガス供給管同士の間隔よりも広い場合には、冷媒は抵抗の少ないリング状壁の冷媒中間室側の表面に沿って流れるので、各ガス供給管の間への流通量が少なくなる。   That is, the refrigerant that has flowed into the refrigerant intermediate chamber passes through a plurality of gas supply pipes provided in the refrigerant intermediate chamber and flows in the direction of the refrigerant outflow opening formed in the ring-shaped wall. In this case, when the gap between the surface of the ring-shaped wall on the refrigerant intermediate chamber side and the gas supply pipe is wider than the gap between the gas supply pipes, the refrigerant has a low resistance on the surface of the ring-shaped wall on the refrigerant intermediate chamber side. Therefore, the amount of circulation between the gas supply pipes is reduced.

そこで、本発明では、冷媒外環室のリング状壁には、隔壁の近傍における冷媒中間室側に突出する突出部を設け、この突出部と冷媒中間室に設けられたガス供給管との間隔を、ガス供給管同士の間隔よりも狭くしている。   Therefore, in the present invention, the ring-shaped wall of the refrigerant outer ring chamber is provided with a protrusion that protrudes toward the refrigerant intermediate chamber in the vicinity of the partition wall, and the interval between the protrusion and the gas supply pipe provided in the refrigerant intermediate chamber. Is made narrower than the interval between the gas supply pipes.

この結果、冷媒は抵抗の大きいリング状壁の冷媒中間室側の表面に沿った流域にはあまり流れない。   As a result, the refrigerant does not flow so much in the basin along the surface of the ring-shaped wall having a large resistance on the refrigerant intermediate chamber side.

したがって、冷媒をシャワープレートの全域に流れるようにすることにより、シャワープレートの冷却を均一に行い、ガスのシャワープレートでの反応によるシャワープレートにおけるガス吐出孔の目詰まりを確実に回避し得る気相成長装置を提供することができる。   Therefore, by allowing the coolant to flow over the entire area of the shower plate, the shower plate can be uniformly cooled, and the gas discharge holes in the shower plate due to the reaction of the gas in the shower plate can be reliably avoided. A growth apparatus can be provided.

本発明の気相成長装置では、前記突出部は、前記リング状壁において弦を形成するように冷媒中間室側に突出していることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the protruding portion protrudes toward the refrigerant intermediate chamber so as to form a string in the ring-shaped wall.

これにより、長い区域で、突出部と冷媒中間室に設けられたガス供給管との間隔を、ガス供給管同士の間隔よりも狭くすることができる。   Thereby, the space | interval of the gas supply pipe provided in the protrusion part and the refrigerant | coolant intermediate | middle chamber can be made narrower than the space | interval of gas supply pipe | tubes in a long area.

したがって、抵抗の大きいリング状壁の冷媒中間室側の表面に沿った流域に冷媒を殆ど流さないようにして、冷媒が周辺を短絡して流れるのを防止することができる。   Therefore, it is possible to prevent the refrigerant from flowing in a short circuit around the periphery by causing almost no refrigerant to flow in the flow area along the surface of the ring-shaped wall having a large resistance on the refrigerant intermediate chamber side.

本発明の気相成長装置では、前記隔壁に形成された隔壁連通開口には、冷媒外環導入室から冷媒外環排出室に向かって開口幅が広くなるテーパー、又は冷媒外環導入室から冷媒外環排出室に向かって開口幅が狭くなるテーパーが形成されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the partition communication opening formed in the partition wall has a taper whose opening width increases from the refrigerant outer ring introduction chamber toward the refrigerant outer ring discharge chamber, or the refrigerant from the refrigerant outer ring introduction chamber. It is preferable that a taper that narrows the opening width toward the outer ring discharge chamber is formed.

これにより、隔壁に形成された隔壁連通開口にはテーパーが形成されているので、隔壁に形成された隔壁連通開口の出入口近傍での、流速がない部分を減少させることが可能となり、隔壁連通開口の冷媒の流通性を良くすることができる。尚、隔壁連通開口のテーパーは、冷媒外環導入室から冷媒外環排出室に向かって開口幅が広くなるテーパー、又は冷媒外環導入室から冷媒外環排出室に向かって開口幅が狭くなるテーパーのいずれであっても、隔壁連通開口の冷媒の流通性が良くなることが、シミュレーションにより確認できている。   As a result, since the taper is formed in the partition communication opening formed in the partition wall, it is possible to reduce the portion where there is no flow velocity in the vicinity of the entrance / exit of the partition communication opening formed in the partition wall. The flowability of the refrigerant can be improved. The taper of the partition communication opening is a taper in which the opening width increases from the refrigerant outer ring introduction chamber toward the refrigerant outer ring discharge chamber, or the opening width decreases from the refrigerant outer ring introduction chamber toward the refrigerant outer ring discharge chamber. It has been confirmed by simulation that the flowability of the refrigerant at the partition communication opening is improved regardless of the taper.

本発明の気相成長装置では、前記隔壁に形成された隔壁連通開口は、複数箇所に形成されているとすることができる。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the partition communication openings formed in the partition may be formed at a plurality of locations.

これによっても、隔壁連通開口の出入口近傍での流速がない部分を大きく減少できることが、シミュレーションにより確認できている。   It has been confirmed by simulation that the portion where there is no flow velocity in the vicinity of the entrance / exit of the partition wall communication opening can be greatly reduced.

本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環導入室に冷媒を導入する冷媒導入口は、上記冷媒外環導入室に近づくに伴って入口面積が大きくなるように形成されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the refrigerant introduction port for introducing the refrigerant into the refrigerant outer ring introduction chamber is formed such that the inlet area increases as the refrigerant outer ring introduction chamber is approached. .

これにより、冷媒外環室の冷媒導入口近傍において、冷媒中間室への冷媒の流れと冷媒外環導入室への冷媒の流れとの間で乱流が生じることによって媒体の流れが妨げられることを防止することができる。   As a result, in the vicinity of the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring chamber, the flow of the medium is hindered by turbulent flow between the refrigerant flow to the refrigerant intermediate chamber and the refrigerant flow to the refrigerant outer ring introduction chamber. Can be prevented.

本発明の気相成長装置は、以上のように、シャワープレート上に、上記ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とが、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層され、上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管が貫通して設けられ、上記冷媒中間室の周囲には、リング状壁を介して環状の冷媒外環室が設けられ、上記冷媒外環室は、上記冷媒中間室への上記リング状壁に形成されている冷媒流入開口に対向する冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられ、かつ上記冷媒中間室からの上記リング状壁に形成されている冷媒流出開口に対向する冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備えていると共に、上記隔壁の一部には、冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを連通する隔壁連通開口が設けられているものである。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, as described above, the gas intermediate chamber for filling the gas on the shower plate and the refrigerant intermediate chamber for charging the refrigerant for cooling the gas are used to shower the refrigerant intermediate chamber. A plurality of gas supply pipes communicating from the gas intermediate chamber to a plurality of gas discharge holes of the shower plate are provided through the refrigerant intermediate chamber in order to be stacked on the plate side. Is provided with an annular refrigerant outer ring chamber via a ring-shaped wall, and the refrigerant outer ring chamber faces a refrigerant inflow opening formed in the ring-shaped wall to the refrigerant intermediate chamber. A refrigerant outer ring introduction chamber from which refrigerant is introduced from a refrigerant discharge port provided at a position opposite to the refrigerant introduction port and opposed to a refrigerant outflow opening formed in the ring-shaped wall from the refrigerant intermediate chamber. Refrigerant is discharged A medium outer ring discharge chamber, and a partition that partitions the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber, and a refrigerant outer ring introduction chamber and a refrigerant outer ring discharge chamber are provided in part of the partition Is provided with a partition wall communication opening.

それゆえ、冷媒をシャワープレートの全域に流れるようにすることにより、シャワープレートの冷却を均一に行い、ガスのシャワープレートでの反応によるシャワープレートにおけるガス吐出孔の目詰まりを回避し得る気相成長装置を提供することができるという効果を奏する。   Therefore, by allowing the refrigerant to flow over the entire area of the shower plate, the shower plate can be cooled uniformly, and gas phase growth that can prevent clogging of the gas discharge holes in the shower plate due to the reaction of the gas in the shower plate can be avoided. There exists an effect that an apparatus can be provided.

本発明の一実施形態について図1ないし図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わすものとする。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11 as follows. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

図2に、本発明の気相成長装置としてのMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition :有機金属気相堆積)装置の一例である縦型シャワーヘッド型のMOCVD装置10の模式的な構成の一例を示す。   FIG. 2 shows an example of a schematic configuration of a vertical showerhead type MOCVD apparatus 10 which is an example of an MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus as a vapor phase growth apparatus of the present invention. .

本実施の形態のMOCVD装置10は、図2に示すように、中空部である成長室1を有する反応炉2と、被成膜基板3を載置するサセプタ4と、上記サセプタ4に対向しかつ底面にシャワープレート21を持つ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。   As shown in FIG. 2, the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment has a reaction furnace 2 having a growth chamber 1 that is a hollow portion, a susceptor 4 on which a deposition target substrate 3 is placed, and the susceptor 4. And a shower head 20 as a gas supply means having a shower plate 21 on the bottom surface.

上記サセプタ4の下側には被成膜基板3を加熱するヒータ5及び支持台6が設けられており、支持台6に取り付けた回転軸7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、上記サセプタ4及びヒータ5が、サセプタ4の上面(シャワープレート21側の面)が対向するシャワープレート21と平行な状態を保ちながら回転するようになっている。上記サセプタ4、ヒータ5、支持台6及び回転軸7の周囲には、ヒータカバーである被覆板8が、これらサセプタ4、ヒータ5、支持台6及び回転軸7を取り囲むように設けられている。   A heater 5 and a support base 6 for heating the deposition substrate 3 are provided below the susceptor 4, and a rotating shaft 7 attached to the support base 6 is rotated by an actuator or the like (not shown). 4 and the heater 5 are configured to rotate while maintaining a state in which the upper surface of the susceptor 4 (the surface on the shower plate 21 side) is parallel to the facing shower plate 21. A cover plate 8 serving as a heater cover is provided around the susceptor 4, the heater 5, the support base 6 and the rotary shaft 7 so as to surround the susceptor 4, the heater 5, the support base 6 and the rotary shaft 7. .

また、MOCVD装置10は、成長室1の内部のガスを周辺のガス排出口1aを通して外部に排出するためのガス排出部11と、このガス排出部11に接続されたパージライン12と、このパージライン12に接続された排ガス処理装置13とを有している。これにより、成長室1の内部に導入されたガスはガス排出部11を通して成長室1の外部に排出され、排出されたガスはパージライン12を通って排ガス処理装置13に導入され、排ガス処理装置13において無害化される。   Further, the MOCVD apparatus 10 includes a gas discharge unit 11 for discharging the gas inside the growth chamber 1 to the outside through the peripheral gas discharge port 1a, a purge line 12 connected to the gas discharge unit 11, and the purge And an exhaust gas treatment device 13 connected to the line 12. Thereby, the gas introduced into the inside of the growth chamber 1 is discharged to the outside of the growth chamber 1 through the gas discharge unit 11, and the discharged gas is introduced into the exhaust gas treatment device 13 through the purge line 12. 13 is detoxified.

さらに、MOCVD装置10は、III 族元素を含む原料ガスとしてのIII 族系ガスの供給源となるIII 族系ガス供給源31と、このIII 族系ガス供給源31から供給されたIII 族系ガスをシャワーヘッド20に供給するためのIII 族系ガス配管32と、III 族系ガス供給源31から供給されるIII 族系ガスの供給量を調節することができるIII 族系ガス供給量調節部であるマスフローコントローラ33とを有している。上記III 族系ガス供給源31は、III 族系ガス配管32によって、マスフローコントローラ33を介して、シャワーヘッド20のIII 族系ガス供給部23に接続されている。   Furthermore, the MOCVD apparatus 10 includes a group III gas supply source 31 that is a source of a group III gas as a source gas containing a group III element, and a group III gas supplied from the group III gas supply source 31. A group III gas pipe 32 for supplying gas to the showerhead 20 and a group III gas supply amount adjusting unit capable of adjusting the supply amount of the group III gas supplied from the group III gas supply source 31. A mass flow controller 33. The group III gas supply source 31 is connected to the group III gas supply unit 23 of the shower head 20 via a mass flow controller 33 by a group III gas pipe 32.

なお、本実施の形態において、III 族元素としては、例えば、Ga(ガリウム)、Al(アルミニウム)又はIn(インジウム)等があり、III 族元素を含むIII 族系ガスとしては、例えば、トリメチルガリウム(TMG)又はトリメチルアルミニウム(TMA)等の有機金属ガスの1種類以上を用いることができる。   In this embodiment, examples of the group III element include Ga (gallium), Al (aluminum), and In (indium), and examples of the group III gas containing the group III element include trimethylgallium. One or more organic metal gases such as (TMG) or trimethylaluminum (TMA) can be used.

また、このMOCVD装置10は、V族元素を含む原料ガスとしてのV族系ガスの供給源となるV族系ガス供給源34と、V族系ガス供給源34から供給されたV族系ガスをシャワーヘッド20に供給するためのV族系ガス配管35と、V族系ガス供給源34から供給されるV族系ガスの供給量を調節することができるV族系ガス供給量調節部であるマスフローコントローラ36とを有している。上記V族系ガス供給源34は、V族系ガス配管35によって、マスフローコントローラ36を介してシャワーヘッド20のV族系ガス供給部24に接続されている。   Further, the MOCVD apparatus 10 includes a V group gas supply source 34 serving as a supply source of a V group gas as a source gas containing a V group element, and a V group gas supplied from the V group gas supply source 34. A group V gas supply amount adjusting unit capable of adjusting the amount of group V gas supplied from the group V gas supply source 34 and the group V gas supply source 34 A mass flow controller 36. The group V gas supply source 34 is connected to the group V gas supply unit 24 of the shower head 20 through a mass flow controller 36 by a group V gas pipe 35.

なお、本実施の形態において、V族元素としては、例えば、N(窒素)、P(リン)又はAs(ヒ素)等があり、V族元素を含むV族系ガスとしては、例えば、アンモニア(NH)、ホスフィン(PH )又はアルシン(AsH )等の水素化合物ガスの1種類以上を用いることができる。 In this embodiment, examples of the group V element include N (nitrogen), P (phosphorus), and As (arsenic), and examples of the group V gas including the group V element include ammonia ( One or more of hydrogen compound gases such as NH 3 ), phosphine (PH 3 ), or arsine (AsH 3 ) can be used.

上記マスフローコントローラ33・36は図示しない制御部にて制御されるようになっている。   The mass flow controllers 33 and 36 are controlled by a control unit (not shown).

また、本実施の形態では、III 族系ガス供給部23とシャワープレート21との間に冷媒供給部22が設けられており、この冷媒供給部22には、シャワープレート21を冷却するために、冷媒装置37から冷媒供給配管38を通して冷媒が供給されるようになっている。この冷媒は、シャワープレート21の冷却を行った後、冷媒排出配管39を通して図示しない排出ユーティリティへ排出されるようになっている。   In the present embodiment, a refrigerant supply unit 22 is provided between the group III gas supply unit 23 and the shower plate 21, and the refrigerant supply unit 22 has a cooling mechanism for cooling the shower plate 21. The refrigerant is supplied from the refrigerant device 37 through the refrigerant supply pipe 38. The refrigerant is discharged to a discharge utility (not shown) through the refrigerant discharge pipe 39 after cooling the shower plate 21.

なお、冷媒は、例えば、一般的な水を用いることができるが、必ずしも水に限らず、他の液体及び気体による冷媒を用いることが可能である。   For example, general water can be used as the refrigerant, but it is not necessarily limited to water, and other liquid and gas refrigerants can be used.

次に、図3を用いてシャワーヘッド20の構成を説明する。   Next, the structure of the shower head 20 is demonstrated using FIG.

シャワーヘッド20は、図3に示すように、下から順番に、シャワープレート21、冷媒供給部22、III 族系ガス供給部23、及びV族系ガス供給部24が積層されて構成されている。   As shown in FIG. 3, the shower head 20 is configured by laminating a shower plate 21, a refrigerant supply unit 22, a group III gas supply unit 23, and a group V gas supply unit 24 in order from the bottom. .

上記シャワープレート21、冷媒供給部22、III 族系ガス供給部23、及びV族系ガス供給部24は積層配置であるため、本実施の形態では、V族系ガス供給部24におけるガス中間室及びガス個別中間室としてのV族系ガスバッファエリア24bのV族系ガスは、ガス中間室及びガス個別中間室としてのIII 族系ガスバッファエリア23b、及び冷媒中間室としての冷媒バッファエリア22bを貫通して設けられたガス供給管及び個別ガス供給管としてのV族系ガス供給管24cを通してシャワープレート21のガス吐出孔としてのV族系ガス吐出孔H5から成長室1に吐出される。   Since the shower plate 21, the refrigerant supply unit 22, the group III group gas supply unit 23, and the group V group gas supply unit 24 are stacked, in this embodiment, the gas intermediate chamber in the group V group gas supply unit 24 is used. The group V gas in the group V gas buffer area 24b serving as the gas individual intermediate chamber passes through the group III gas buffer area 23b serving as the gas intermediate chamber and the gas individual intermediate chamber, and the refrigerant buffer area 22b serving as the refrigerant intermediate chamber. The gas is supplied to the growth chamber 1 from a V group gas discharge hole H5 as a gas discharge hole of the shower plate 21 through a gas supply pipe provided through and a V group gas supply pipe 24c as an individual gas supply pipe.

また、III 族系ガス供給部23におけるIII 族系ガスバッファエリア23bのIII 族系ガスは、冷媒バッファエリア22bを貫通して設けられたガス供給管及び個別ガス供給管としてのIII 族系ガス供給管23cを通してシャワープレート21のガス吐出孔としてのIII 族系ガス吐出孔H3から成長室1に吐出される。   The group III gas in the group III gas buffer area 23b in the group III gas supply unit 23 is a gas supply pipe provided through the refrigerant buffer area 22b and a group III gas supply as an individual gas supply pipe. The gas is discharged from the group III gas discharge hole H3 as the gas discharge hole of the shower plate 21 to the growth chamber 1 through the tube 23c.

以下、それぞれについて、詳細に説明する。   Hereinafter, each will be described in detail.

図3に示すように、シャワープレート21には、前記成長室1にIII 族系ガスを供給するためのガス吐出孔としてのIII 族系ガス吐出孔H3、及びV族系ガスを供給するためのガス吐出孔としてのV族系ガス吐出孔H5がそれぞれ複数形成されている。そして、シャワープレート21の面内(前記サセプタ4に向かい合っている表面内)において、III 族系ガス吐出孔H3とV族系ガス吐出孔H5とが交互に配列されている。図1に示す例においては、III 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5の配列方向は、水平方向及び垂直方向となっている。つまり、格子状となっている。ただし、この格子は正方格子に限らず、菱形の格子等でもよい。また、図1に示す構成のシャワープレート21における、III 族系ガス吐出孔H3(図1ではIII 族系ガス供給管23cと表示)の開口部の面積と、V族系ガス吐出孔H5(図1ではV族系ガス供給管24cと表示)の開口部の面積とは同一となっている。   As shown in FIG. 3, the shower plate 21 is supplied with a group III gas discharge hole H3 as a gas discharge hole for supplying a group III gas to the growth chamber 1 and a group V gas. A plurality of group V gas discharge holes H5 are formed as gas discharge holes. In the plane of the shower plate 21 (in the surface facing the susceptor 4), the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 are alternately arranged. In the example shown in FIG. 1, the arrangement directions of the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 are a horizontal direction and a vertical direction. That is, it has a lattice shape. However, this lattice is not limited to a square lattice, and may be a diamond lattice. Further, in the shower plate 21 having the configuration shown in FIG. 1, the area of the opening of the group III gas discharge hole H3 (indicated as the group III gas supply pipe 23c in FIG. 1) and the group V gas discharge hole H5 (FIG. In FIG. 1, the area of the opening of the group V gas supply pipe 24c is the same.

次に、各ガス供給部について説明する。   Next, each gas supply part is demonstrated.

図3に示すように、III 族系ガス供給部23は、シャワーヘッド20の例えば周辺部から供給されたIII 族系ガスを均一にIII 族系ガス吐出孔H3に導くため、III 族系ガス外環流路23aと、III 族系ガスバッファエリア23bと、このIII 族系ガスバッファエリア23bから成長室1に連通するIII 族系ガス供給管23cとにより構成されている。なお、III 族系ガス供給管23cの断面は、必ずしも円形に限ることはなく、角管、楕円管又はその他の断面でもよい。   As shown in FIG. 3, the group III-based gas supply unit 23 uniformly introduces the group III-based gas supplied from, for example, the peripheral portion of the shower head 20 to the group III-based gas discharge hole H3. The annular flow path 23a, a group III gas buffer area 23b, and a group III gas supply pipe 23c communicating from the group III gas buffer area 23b to the growth chamber 1 are configured. The cross section of the group III gas supply pipe 23c is not necessarily limited to a circular shape, and may be a square pipe, an elliptical pipe, or other cross sections.

一方、同様に、V族系ガス供給部24は、シャワーヘッド20の周辺部より供給された反応ガスを均一にV族系ガス吐出孔H5に導くため、冷媒外環室としてのV族系ガス外環流路24aと、V族系ガスバッファエリア24bと、V族系ガス供給管24cとにより構成されている。なお、V族系ガス供給管24cの断面についても、必ずしも円形に限ることはなく、角管、楕円管又はその他の断面でもよい。   On the other hand, similarly, the group V gas supply unit 24 uniformly guides the reaction gas supplied from the peripheral part of the shower head 20 to the group V gas discharge hole H5. The outer ring passage 24a, the group V gas buffer area 24b, and the group V gas supply pipe 24c are configured. Note that the cross section of the group V gas supply pipe 24c is not necessarily limited to a circular shape, and may be a square tube, an elliptic tube, or other cross sections.

ここで、図4は、V族系ガス外環流路24aを示す斜視図である(III 族系ガス外環流路23aも構造は同じであるため、説明は省略する)。   Here, FIG. 4 is a perspective view showing the group V gas outer ring flow path 24a (the structure of the group III gas outer ring flow path 23a is the same, and the description thereof is omitted).

例えば、V族系ガス外環流路24aの横方向から供給されたV族系ガスは、V族系ガス外環流路24aの内周側に均等配置された複数の開口Hを有する開口付き内側壁であるV族系ガス開口付きリング24dを介して、半径方向の内部に均一にV族系ガスバッファエリア24bへ供給される。そして、V族系ガスバッファエリア24bのV族系ガスは、前記複数のV族系ガス供給管24cを通って、V族系ガス吐出孔H5から成長室1へ供給される。   For example, the V group gas supplied from the lateral direction of the V group gas outer ring passage 24a is an inner wall with an opening having a plurality of openings H that are evenly arranged on the inner peripheral side of the V group gas outer ring passage 24a. Are supplied to the V group gas buffer area 24b uniformly in the radial direction through the ring 24d with a V group gas opening. The V group gas in the V group gas buffer area 24b is supplied to the growth chamber 1 from the V group gas discharge hole H5 through the plurality of V group gas supply pipes 24c.

すなわち、図3に示すように、III 族系ガスバッファエリア23b内には、V族系ガス供給管24cが、それぞれのガスが混合しないよう分離されて配置されている。つまり、III 族系ガスバッファエリア23bの平面においては、III 族系ガス吐出孔H3の位置には、III 族系ガスバッファエリア23bからIII 族系ガス吐出孔H3へ連通されるIII 族系ガス供給管23cが配置されていると共に、V族系ガス吐出孔H5の位置には、V族系ガスバッファエリア24bからV族系ガス吐出孔H5に連通されるV族系ガス供給管24cが柱のように林立していることになる。   That is, as shown in FIG. 3, a group V gas supply pipe 24c is arranged in the group III gas buffer area 23b so as not to mix the respective gases. In other words, in the plane of the group III gas buffer area 23b, the group III gas supply hole communicated from the group III gas buffer area 23b to the group III gas discharge hole H3 at the position of the group III gas discharge hole H3. A pipe 23c is disposed, and a group V gas supply pipe 24c communicating from the group V gas buffer area 24b to the group V gas discharge hole H5 is provided at the position of the group V gas discharge hole H5. It will be so forested.

次に、冷媒供給部22について、図5(a)(b)に基づいて説明する。   Next, the refrigerant supply unit 22 will be described with reference to FIGS.

上記冷媒供給部22は、図2に示すシャワープレート21を一定の温度以下に冷却することによって、シャワープレート21への反応生成物の付着を抑制し、III 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5の目詰まりを防止する。   The refrigerant supply unit 22 suppresses adhesion of reaction products to the shower plate 21 by cooling the shower plate 21 shown in FIG. 2 to a certain temperature or lower, and the group III gas discharge holes H3 and the group V system are suppressed. The clogging of the gas discharge hole H5 is prevented.

ところで、この冷媒供給部について、例えば、図14に示す従来の特許文献3に記載の反応容器300では、冷媒を、ギャラリー306を介して冷却チャンバ305内に導入している。このため、冷媒がショートカットして流れる等、冷却チャンバ305の冷媒の流れが悪く、その結果、冷却能力が充分に発揮されず、ガス吐出孔の詰まりという問題が生じていた。   By the way, about this refrigerant | coolant supply part, the refrigerant | coolant is introduce | transduced in the cooling chamber 305 via the gallery 306 in the reaction container 300 of the conventional patent document 3 shown in FIG. For this reason, the flow of the refrigerant in the cooling chamber 305 is poor, for example, the refrigerant flows as a shortcut, and as a result, the cooling capacity is not sufficiently exhibited, causing a problem of clogging of the gas discharge holes.

そこで、本実施の形態では、このような課題を解決するために、シャワーヘッド20の冷媒供給部22を、図5(a)(b)に示す構成としている。   Therefore, in the present embodiment, in order to solve such a problem, the refrigerant supply unit 22 of the shower head 20 is configured as shown in FIGS.

すなわち、シャワーヘッド20は、外側枠を構成する環状のフランジ25と、このフランジ25の最底面部に取り付けられるシャワープレート21と、前記冷媒バッファエリア22b、III 族系ガスバッファエリア23b及びV族系ガスバッファエリア24bをそれぞれ上下方向で区画するために上記シャワープレート21と平行に配される境界板26a・26b及び天板26cとを備えている。   That is, the shower head 20 includes an annular flange 25 constituting an outer frame, a shower plate 21 attached to the bottom surface of the flange 25, the refrigerant buffer area 22b, the III group gas buffer area 23b, and the V group system. In order to partition the gas buffer area 24b in the vertical direction, boundary plates 26a and 26b and a top plate 26c arranged in parallel with the shower plate 21 are provided.

そして、上記シャワープレート21と境界板26aとの間には、冷媒を前記冷媒バッファエリア22bに流入させる冷媒外環室27を、フランジ25の内側側面に形成するためのリング状壁としての冷媒用リング状壁22dが設けられている。また、上記境界板26aと境界板26bとの間には、III 族系ガスを前記III 族系ガスバッファエリア23bに流入させるIII 族系ガス外環流路23aをフランジ25の内側側面に形成するためのIII 族系ガス開口付きリング23dが設けられている。さらに、上記境界板26bと天板26cとの間には、V族系ガスを前記V族系ガスバッファエリア24bに流入させるV族系ガス外環流路24aをフランジ25の内側側面に形成するためのV族系ガス開口付きリング24dが設けられている。   And between the said shower plate 21 and the boundary board 26a, it is for refrigerant | coolants as a ring-shaped wall for forming the refrigerant | coolant outer ring chamber 27 which makes a refrigerant | coolant flow in into the said refrigerant | coolant buffer area 22b in the inner side surface of the flange 25. A ring-shaped wall 22d is provided. Further, between the boundary plate 26a and the boundary plate 26b, a group III gas outer ring passage 23a for allowing a group III gas to flow into the group III gas buffer area 23b is formed on the inner side surface of the flange 25. A ring IIId with a group III gas opening is provided. Further, in order to form a V group gas outer ring passage 24a for allowing a V group gas to flow into the V group gas buffer area 24b between the boundary plate 26b and the top plate 26c on the inner side surface of the flange 25. A ring 24d with a group V gas opening is provided.

上記冷媒外環室26には、フランジ25の一端に設けられた冷媒供給配管38からの冷媒導入口38aから冷媒が供給されると共に、この冷媒外環室26の冷媒は、このフランジ25における冷媒供給配管38とは180度対向する位置に設けられた冷媒排出配管39への冷媒排出口39a(図1参照)から排出されるようになっている。   A refrigerant is supplied to the refrigerant outer ring chamber 26 from a refrigerant inlet 38 a from a refrigerant supply pipe 38 provided at one end of the flange 25, and the refrigerant in the refrigerant outer ring chamber 26 is a refrigerant in the flange 25. The refrigerant is discharged from a refrigerant discharge port 39a (see FIG. 1) to a refrigerant discharge pipe 39 provided at a position facing the supply pipe 38 at 180 degrees.

本実施の形態では、特に、図6(a)に示すように、この環状の冷媒外環室27を冷媒外環導入室27aと冷媒外環排出室27bとに区画する隔壁としての冷媒外環室隔壁28が、複数箇所としての例えば2箇所に設けられている。具体的には、冷媒外環室隔壁28は、冷媒外環室27における、上記冷媒供給配管38から例えば±90度の位置にそれぞれ設けられている。なお、この±90度の位置は、必ずしもこれに限らない。すなわち、冷媒外環室隔壁28・28は、冷媒外環室27において、冷媒供給配管38と冷媒排出配管39とを結ぶ直線に対して、線対称となるように設けられていればよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, in particular, the refrigerant outer ring as a partition partitioning the annular refrigerant outer ring chamber 27 into a refrigerant outer ring introduction chamber 27a and a refrigerant outer ring discharge chamber 27b. The chamber partition walls 28 are provided at, for example, two places as a plurality of places. Specifically, the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 is provided at a position of, for example, ± 90 degrees from the refrigerant supply pipe 38 in the refrigerant outer ring chamber 27. The position of ± 90 degrees is not necessarily limited to this. That is, the refrigerant outer ring chamber partition walls 28 and 28 may be provided so as to be symmetrical with respect to a straight line connecting the refrigerant supply pipe 38 and the refrigerant discharge pipe 39 in the refrigerant outer ring chamber 27.

また、本実施の形態では、特に、冷媒外環室隔壁28の一部には、図6(b)にも示すように、冷媒外環導入室27aと冷媒外環排出室27bとを連通する隔壁連通開口28aが設けられている。   In the present embodiment, in particular, as shown in FIG. 6B, the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 communicates with the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. A partition wall communication opening 28a is provided.

さらに、冷媒外環室27の冷媒用リング状壁22dには、図6(a)に示すように、冷媒外環室隔壁28の近傍における冷媒バッファエリア22b側に突出する突出部Pを設け、この突出部Pと冷媒バッファエリア22bに設けられたIII 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24cとの間隔D1を、III 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24c同士の間隔D2よりも狭くしている。このため、冷媒は抵抗の大きい冷媒用リング状壁22dの冷媒バッファエリア22b側の表面に沿った流域にはあまり流れないようになっている。尚、本発明においては、突出部Pは必ずしも設けてなくてもよい。   Further, as shown in FIG. 6A, the refrigerant ring-shaped wall 22d of the refrigerant outer ring chamber 27 is provided with a protrusion P that protrudes toward the refrigerant buffer area 22b in the vicinity of the refrigerant outer ring chamber partition wall 28. The distance D1 between the projecting portion P and the group III gas supply pipe 23c and the group V gas supply pipe 24c provided in the refrigerant buffer area 22b is set so that the group III gas supply pipe 23c and the group V gas supply pipe 24c are connected to each other. It is narrower than the interval D2. For this reason, the refrigerant does not flow so much in the flow area along the surface of the refrigerant ring-shaped wall 22d having a large resistance on the refrigerant buffer area 22b side. In the present invention, the protruding portion P is not necessarily provided.

この突出部Pは、本実施の形態では、特に、冷媒用リング状壁22dにおいて弦を形成するように冷媒バッファエリア22b側に突出している。これにより、長い区域で、突出部Pと冷媒バッファエリア22bに設けられたIII 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24cとの間隔D1を、III 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24c同士の間隔D2よりも狭くしている。   In the present embodiment, the protruding portion P particularly protrudes toward the refrigerant buffer area 22b so as to form a string in the refrigerant ring-shaped wall 22d. Thus, in the long section, the distance D1 between the protrusion P and the group III gas supply pipe 23c and the group V gas supply pipe 24c provided in the refrigerant buffer area 22b is set to the group III gas supply pipe 23c and group V. It is narrower than the distance D2 between the system gas supply pipes 24c.

したがって、抵抗の大きい冷媒用リング状壁22dの冷媒バッファエリア22b側の表面に沿った流域に冷媒を殆ど流さないようにして、冷媒が周辺を短絡して流れるのを防止している。   Therefore, the refrigerant is prevented from flowing in a short circuit around the periphery by causing almost no refrigerant to flow through the flow area along the surface on the refrigerant buffer area 22b side of the ring-shaped wall 22d for refrigerant having a large resistance.

図5(a)(b)に示す上述したフランジ25、シャワープレート21、境界板26a・26b及び天板26c、冷媒用リング状壁22d、III 族系ガス開口付きリング23d及びV族系ガス開口付きリング24d、並びに冷媒外環室隔壁28は、各冷媒及び各原料ガスが漏れないように、溶接により一体化されている。また、これにより、冷媒バッファエリア22b、III 族系ガスバッファエリア23b及びV族系ガスバッファエリア24bがそれぞれ独立した部屋となっている。   5 (a) and 5 (b), the flange 25, the shower plate 21, the boundary plates 26a and 26b and the top plate 26c, the refrigerant ring-shaped wall 22d, the ring with group III gas opening 23d and the group V gas opening. The attached ring 24d and the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 are integrated by welding so that each refrigerant and each source gas do not leak. In addition, as a result, the refrigerant buffer area 22b, the group III gas buffer area 23b, and the group V gas buffer area 24b are independent rooms.

上記構成の冷媒外環室27を備えたシャワーヘッド20における冷媒の流通経路について、図1に基づいて説明する。図1は、冷媒外環室27における冷媒外環導入室27aを通して、冷媒バッファエリア22b及び冷媒外環排出室27bへ冷媒を流した状態のシミュレーションを実施した結果を示す。   A refrigerant flow path in the shower head 20 including the refrigerant outer ring chamber 27 having the above-described configuration will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a result of a simulation of a state in which the refrigerant flows through the refrigerant outer ring introduction chamber 27a in the refrigerant outer ring chamber 27 to the refrigerant buffer area 22b and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b.

シミュレーション条件は、冷媒供給配管38から1m/sの流速にて冷媒を導入する条件にて実施した。本条件は、冷媒バッファエリア22b内を貫通するIII 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24cの表面積、及び個数から算出されるコンダクタンスから設定した値である。   The simulation conditions were implemented under the condition that the refrigerant was introduced from the refrigerant supply pipe 38 at a flow rate of 1 m / s. This condition is a value set from the conductance calculated from the surface area and the number of the group III-based gas supply pipe 23c and the group V-based gas supply pipe 24c penetrating the refrigerant buffer area 22b.

また、冷媒外環導入室27a及び冷媒外環排出室27bの寸法は、内径Φ176mm、外径Φ230mm、及び高さ5mmとしている。また、冷媒外環室隔壁28はそれぞれ線対称で2箇所配置おり、冷媒外環導入室27a及び冷媒外環排出室27bの各室の体積が同体積になるように設定している。   The dimensions of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b are an inner diameter Φ176 mm, an outer diameter Φ230 mm, and a height 5 mm. In addition, the refrigerant outer ring chamber partition walls 28 are arranged symmetrically at two locations, and are set so that the volumes of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b have the same volume.

さらに、冷媒外環導入室27aの側壁である冷媒用リング状壁22dから冷媒を流入する冷媒用開口としての冷媒流入開口Hin、及び冷媒外環排出室27bの冷媒用開口としての冷媒流出開口Houtの直径及び配置については、冷媒供給配管38と冷媒排出配管39とを結ぶ中心軸の垂直方向に線対称となるように配置している。すなわち、冷媒流入開口Hin及び冷媒流出開口Houtは、冷媒外環室隔壁28において、180度対向する位置に設けられている。   Furthermore, a refrigerant inflow opening Hin as a refrigerant opening through which refrigerant flows from the refrigerant ring-shaped wall 22d which is a side wall of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a, and a refrigerant outflow opening Hout as a refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. As for the diameter and the arrangement, the refrigerant supply pipe 38 and the refrigerant discharge pipe 39 are arranged so as to be line-symmetric with respect to the direction perpendicular to the central axis. That is, the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant outflow opening Hout are provided at positions facing each other by 180 degrees in the refrigerant outer ring chamber partition wall 28.

この結果、冷媒の流れに関し、図1に示すように、冷媒外環室隔壁28及び該冷媒外環室隔壁28の一部に隔壁連通開口28aを設けて冷媒外環導入室27a及び冷媒外環排出室27bを経由したことにより、冷媒が冷媒バッファエリア22bの内部に充分に供給されることがわかった。   As a result, with respect to the flow of the refrigerant, as shown in FIG. 1, the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 and a partition wall communication opening 28a are provided in a part of the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 to provide the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring. It was found that the refrigerant was sufficiently supplied into the refrigerant buffer area 22b by passing through the discharge chamber 27b.

すなわち、シミュレーションの結果、冷媒の流れに関し、冷媒外環室隔壁28及び該冷媒外環室隔壁28の一部に隔壁連通開口28aを設けたことにより、冷媒バッファエリア22bの内部における冷媒流速の冷媒流れ方向成分が、導入速度とほぼ同じ速度となり、かつ冷媒バッファエリア22bの内部で略均一の分布となり、冷媒が均一に冷媒バッファエリア22bの内部全体を冷却しているのがわかった。   That is, as a result of the simulation, with respect to the flow of the refrigerant, the refrigerant outer flow chamber partition wall 28 and the partition wall communication opening 28a are provided in a part of the refrigerant outer ring chamber partition wall 28, so It has been found that the flow direction component is substantially the same speed as the introduction speed and has a substantially uniform distribution inside the refrigerant buffer area 22b, so that the refrigerant uniformly cools the entire inside of the refrigerant buffer area 22b.

次に、比較例として、冷媒外環室27に冷媒外環室隔壁28を設けない場合について、シミュレーションを実施した結果を図7に示す。   Next, as a comparative example, FIG. 7 shows the result of simulation for the case where the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 is not provided in the refrigerant outer ring chamber 27.

図7に示すシミュレーション結果では、シャワープレート21の中心部へは殆ど冷媒が供給されていないことが分かる。すなわち、殆どの冷媒は、冷媒バッファエリア22bの内部を通らず、冷媒外環室27内をそのまま通過し、冷媒排出配管39へ流れていく。   From the simulation results shown in FIG. 7, it can be seen that almost no refrigerant is supplied to the central portion of the shower plate 21. That is, most of the refrigerant passes through the refrigerant outer ring chamber 27 as it is without passing through the refrigerant buffer area 22 b and flows to the refrigerant discharge pipe 39.

この結果から、比較例では、III 族系ガス供給管23c又はV族系ガス供給管24cが冷媒バッファエリア22bの内部に無数に存在しているため、冷媒にとっては非常に抵抗が大きく、全て流速抵抗が少ない方へ冷媒が流れているのが分かる。   From this result, in the comparative example, the group III-based gas supply pipe 23c or the group V-based gas supply pipe 24c is infinitely present in the refrigerant buffer area 22b. It can be seen that the refrigerant flows to the side with less resistance.

したがって、この結果から、冷媒外環室27に冷媒外環室隔壁28・28を設け、冷媒外環導入室27aと冷媒外環排出室27bとに冷媒外環室隔壁28にて区画し、該冷媒外環室隔壁28の一部に隔壁連通開口28aを設けることが効果的であることが分かった。   Therefore, from this result, the refrigerant outer ring chamber partition walls 28 and 28 are provided in the refrigerant outer ring chamber 27, and the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b are partitioned by the refrigerant outer ring chamber partition wall 28, It has been found that it is effective to provide a partition communication opening 28 a in a part of the refrigerant outer ring chamber partition wall 28.

尚、本実施の形態では、冷媒外環室27においては、冷媒外環室隔壁28を左右に2個設けたため、冷媒外環導入室27a及び冷媒外環排出室27bがそれぞれ一室ずつとなったが、必ずしもこれに限らず、例えば、冷媒外環室隔壁28を複数設けて、各室を増やしてもよい。   In the present embodiment, in the refrigerant outer ring chamber 27, two refrigerant outer ring chamber partition walls 28 are provided on the left and right sides, so that one refrigerant outer ring introduction chamber 27a and one refrigerant outer ring discharge chamber 27b are provided. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and for example, a plurality of refrigerant outer ring chamber partition walls 28 may be provided to increase each chamber.

最後に、III −V族化合物半導体結晶を本実施の形態のMOCVD装置10を用いたMOCVD法により成長させてIII −V族化合物半導体を製造する方法を、図2に基づいて説明する。   Finally, a method for producing a group III-V compound semiconductor by growing a group III-V compound semiconductor crystal by MOCVD using the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

すなわち、図2に示す構成の本実施の形態のMOCVD装置10を用いて、III −V族化合物半導体結晶をMOCVD法により成長させる際には、まず、サセプタ4上に下地となる被成膜基板3が設置される。その後、回転軸7の回転により、サセプタ4の上面に設置された被成膜基板3の表面がシャワープレート21と平行な状態を保ちながら回転し、ヒータ5の加熱により、サセプタ4を介して被成膜基板3が所定の温度に加熱される。そして、シャワープレート21に形成されているIII 族系ガス吐出孔H3からIII 族系ガスが成長室1に、被成膜基板3の表面に対して垂直方向に導入されると共に、シャワープレート21に形成されているV族系ガス吐出孔H5からV族系ガスが成長室1に、被成膜基板3の表面に対して垂直方向に導入される。   That is, when a group III-V compound semiconductor crystal is grown by the MOCVD method using the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 2, first, a film formation substrate serving as a base on the susceptor 4 3 is installed. Thereafter, the surface of the film formation substrate 3 installed on the upper surface of the susceptor 4 is rotated while maintaining the state parallel to the shower plate 21 by the rotation of the rotating shaft 7, and is heated via the susceptor 4 by the heating of the heater 5. The film formation substrate 3 is heated to a predetermined temperature. Then, a group III gas is introduced into the growth chamber 1 from the group III gas discharge hole H3 formed in the shower plate 21 in a direction perpendicular to the surface of the deposition target substrate 3 and also into the shower plate 21. A V group gas is introduced into the growth chamber 1 from the formed V group gas discharge hole H5 in a direction perpendicular to the surface of the deposition target substrate 3.

これにより、被成膜基板3の表面上にIII −V族化合物半導体結晶が成長することになる。なお、ここでは、III 族系ガスの供給量及びV族系ガスの供給量は、図示しない制御部によってマスフローコントローラ33・36にて制御され、III 族系ガス及びV族系ガスのそれぞれが成長室1に供給されることになる。   Thereby, a group III-V compound semiconductor crystal grows on the surface of the deposition target substrate 3. Here, the supply amount of the group III gas and the supply amount of the group V gas are controlled by the mass flow controllers 33 and 36 by a control unit (not shown), and each of the group III gas and the group V gas grows. It will be supplied to the chamber 1.

III 族系ガス及びV族系ガスは、シャワープレート21に交互に配列されたIII 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5からそれぞれ供給されていることから、被成膜基板3の表面上方におけるIII 族系ガス吐出孔H3とV族系ガス吐出孔H5との分布の偏りを低減することができる。   The group III gas and the group V gas are supplied from the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 alternately arranged on the shower plate 21, respectively. The uneven distribution of the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 above the surface can be reduced.

III 族系ガスとV族系ガスとが混合し濃度分布が均一となり、ヒータ5による被成膜基板3の加熱と相俟ってIII 族系ガスとV族系ガスとの気相反応が被成膜基板3の表面近傍において進行する。   The group III gas and the group V gas are mixed to make the concentration distribution uniform, and coupled with the heating of the deposition substrate 3 by the heater 5, the gas phase reaction between the group III gas and the group V gas is performed. The process proceeds in the vicinity of the surface of the film formation substrate 3.

ここで、本実施の形態では、冷媒供給部22が設けられており、冷媒供給部22では冷媒外環室27に冷媒外環室隔壁28・28及び隔壁連通開口28a・28aが設けられているので、冷媒が冷媒バッファエリア22bの内部を効率よく循環する。この結果、冷媒バッファエリア22bの内部を貫通するIII 族系ガス供給管23cのIII 族系ガス及びV族系ガス供給管24cのV族系ガスが充分に冷却されるので、シャワープレート21のIII 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5でガスが反応して析出し、III 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5が詰まるということがない。   Here, in the present embodiment, the refrigerant supply unit 22 is provided, and in the refrigerant supply unit 22, the refrigerant outer ring chamber partition walls 28 and 28 and the partition wall communication openings 28 a and 28 a are provided. Therefore, the refrigerant circulates efficiently in the refrigerant buffer area 22b. As a result, the group III gas in the group III gas supply pipe 23c penetrating the inside of the refrigerant buffer area 22b and the group V gas in the group V gas supply pipe 24c are sufficiently cooled. The gas does not react and precipitate in the group-based gas discharge hole H3 and the group-V gas discharge hole H5, and the group-III gas discharge hole H3 and the group-V gas discharge hole H5 are not clogged.

したがって、本実施の形態のMOCVD装置10を用いた場合には、従来の特許文献1〜2に記載の装置を用いた場合と比べて、被成膜基板3の表面におけるIII 族系ガスとV族系ガスとの気相反応の均一性を向上することができる。   Therefore, when the MOCVD apparatus 10 according to the present embodiment is used, the group III-based gas and V on the surface of the deposition target substrate 3 are compared with the case where the apparatuses described in the conventional patent documents 1 and 2 are used. The uniformity of the gas phase reaction with the group gas can be improved.

すなわち、シャワープレート21全面の温度及び反応ガスの温度を均一にすることにより、シャワープレート21の冷却を均一に行い、シャワープレート21の表面、及びガス投入口での生成物付着によるIII 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5の詰り起因による流れの乱れをなくすことができる。また、反応ガスの温度均一化を図ることにより生成膜厚や組成比を向上させることができる。   That is, the temperature of the entire surface of the shower plate 21 and the temperature of the reaction gas are made uniform so that the shower plate 21 is uniformly cooled, and the group III gas is generated by the product adhesion at the surface of the shower plate 21 and the gas inlet. Disturbances in flow due to clogging of the discharge holes H3 and the V group gas discharge holes H5 can be eliminated. In addition, by making the temperature of the reaction gas uniform, the generated film thickness and the composition ratio can be improved.

なお、上記においては、III 族系ガス、V族系ガスを導入する場合について説明したが、本発明においては、III 族系ガス及びV族系ガスと共に、不活性ガスやドーパント源となるガス等を成長室1に供給してもよい。   In the above description, the case where a group III gas or a group V gas is introduced has been described. However, in the present invention, a gas serving as an inert gas or a dopant source together with a group III gas and a group V gas, etc. May be supplied to the growth chamber 1.

また、上記においては、III 族系ガス吐出孔H3、及びV族系ガス吐出孔H5がそれぞれ円形である場合について説明したが、本発明においては、III 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5の形状は特に限定されず、例えば、多角形又は楕円形等の形状にすることができる。   In the above description, the case where the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5 are circular has been described. However, in the present invention, the group III gas discharge hole H3 and the group V gas are used. The shape of the discharge hole H5 is not particularly limited, and can be, for example, a polygonal shape or an elliptical shape.

また、上記においては、被成膜基板3を1枚設置した場合について説明したが、本発明においては、被成膜基板3は1枚だけでなく複数枚設置してもよい。   In the above description, the case where one deposition target substrate 3 is installed has been described. However, in the present invention, not only one deposition target substrate 3 but also a plurality of deposition target substrates 3 may be installed.

さらに、本発明においては、MOCVD装置10を構成する反応炉2、シャワープレート21及びその他の部材の形状が、図2に示す形状に限定されないことは言うまでもない。例えば、上記の説明では、冷媒バッファエリア22bの上には、III 族系ガスバッファエリア23bとV族系ガスバッファエリア24bとが異なる2層として積層されていたが、必ずしもこれに限らない。   Furthermore, in the present invention, it goes without saying that the shapes of the reaction furnace 2, the shower plate 21, and other members constituting the MOCVD apparatus 10 are not limited to the shapes shown in FIG. For example, in the above description, the group III-based gas buffer area 23b and the group V-based gas buffer area 24b are stacked as two different layers on the refrigerant buffer area 22b. However, the present invention is not limited to this.

また、本発明においては、原料ガスの種類として、III 族系ガス及びV族系ガスに限ることはない。   In the present invention, the type of source gas is not limited to a group III gas and a group V gas.

このように、本実施の形態のMOCVD装置10は、III 族系ガス及びV族系ガスの各原料ガスを吐出する複数のIII 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5を配設したシャワープレート21を介して被成膜基板3を収容する成長室1内に該III 族系ガス及びV族系ガスを供給して被成膜基板3に成膜する。上記シャワープレート21上には、III 族系ガス及びV族系ガスをそれぞれ充満させるIII 族系ガスバッファエリア23b及びV族系ガスバッファエリア24bと、III 族系ガス及びV族系ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒バッファエリア22bとが、該冷媒バッファエリア22bをシャワープレート21側にして順に積層され、冷媒バッファエリア22bには、該冷媒バッファエリア22bからシャワープレート21の複数のIII 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5に連通する複数のIII 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24cが貫通して設けられ、冷媒バッファエリア22bの周囲には、冷媒用リング状壁22dを介して環状の冷媒外環室27が設けられている。   As described above, the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment is provided with a plurality of group III-based gas discharge holes H3 and group V-based gas discharge holes H5 for discharging source gases of group III-based gas and group V-based gas. The group III-based gas and the group V-based gas are supplied into the growth chamber 1 that accommodates the deposition target substrate 3 through the shower plate 21, and a film is formed on the deposition target substrate 3. On the shower plate 21, a group III gas buffer area 23b and a group V gas buffer area 24b filled with a group III gas and a group V gas, respectively, and a group III gas and a group V gas are cooled. A refrigerant buffer area 22b for filling the refrigerant is sequentially stacked with the refrigerant buffer area 22b facing the shower plate 21. The refrigerant buffer area 22b includes a plurality of Group III gases from the refrigerant buffer area 22b to the shower plate 21. A plurality of group III-based gas supply pipes 23c and group V-based gas supply pipes 24c communicating with the discharge holes H3 and the group V-based gas discharge holes H5 are provided so as to penetrate therethrough, and a refrigerant ring is provided around the refrigerant buffer area 22b. An annular refrigerant outer ring chamber 27 is provided via the wall 22d.

したがって、冷媒バッファエリア22bの周囲に設けられた環状の冷媒外環室27に導入された冷媒は、一部は冷媒用リング状壁22dに形成されている冷媒流入開口Hinを通して冷媒バッファエリア22bに流入すると共に、他の一部は環状の冷媒外環室27に流入する。   Therefore, a part of the refrigerant introduced into the annular refrigerant outer ring chamber 27 provided around the refrigerant buffer area 22b enters the refrigerant buffer area 22b through the refrigerant inflow opening Hin formed in the refrigerant ring-shaped wall 22d. While flowing in, the other part flows into the annular refrigerant outer ring chamber 27.

しかし、冷媒バッファエリア22bには複数のIII 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24cが貫通して設けられているので、冷媒バッファエリア22bの内部は冷媒の流入抵抗が大きい。このため、冷媒外環室27に導入された冷媒の大部分は、抵抗の小さい冷媒外環室27を経由して冷媒排出口39aから外部に排出される。これにより、冷媒外環室27に導入された冷媒の大部分が、抵抗の大きい冷媒バッファエリア22bに充分に流入せずに短絡して流れるので、シャワープレート21の冷却を均一に行うことができないことになる。   However, since the plurality of group III-based gas supply pipes 23c and the group V-based gas supply pipes 24c are provided through the refrigerant buffer area 22b, the refrigerant buffer area 22b has a large refrigerant inflow resistance. For this reason, most of the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring chamber 27 is discharged to the outside through the refrigerant outer ring chamber 27 via the refrigerant outer ring chamber 27 having a low resistance. Accordingly, most of the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring chamber 27 flows short-circuited without sufficiently flowing into the refrigerant buffer area 22b having a large resistance, and thus the shower plate 21 cannot be uniformly cooled. It will be.

そこで、本実施の形態では、これを回避するために、冷媒外環室27は、冷媒バッファエリア22bへの冷媒用リング状壁22dに形成されている冷媒流入開口Hinに対向する冷媒導入口38aから冷媒が導入される冷媒外環導入室27aと、該冷媒導入口38aの対向位置に設けられ、かつ冷媒バッファエリア22bからの冷媒用リング状壁22dに形成されている冷媒流出開口Houtに対向する冷媒排出口39aから冷媒が排出される冷媒外環排出室27bと、これら冷媒外環導入室27aと冷媒外環排出室27bとを区画する冷媒外環室隔壁28とを備えていると共に、冷媒外環室隔壁28の一部には、冷媒外環導入室27aと冷媒外環排出室27bとを連通する隔壁連通開口28aが設けられている。   Therefore, in the present embodiment, in order to avoid this, the refrigerant outer ring chamber 27 has a refrigerant introduction port 38a facing the refrigerant inflow opening Hin formed in the refrigerant ring-shaped wall 22d to the refrigerant buffer area 22b. The refrigerant outer ring introduction chamber 27a into which refrigerant is introduced from the refrigerant and the refrigerant introduction opening 38a is opposed to the refrigerant outflow opening Hout formed in the refrigerant ring-shaped wall 22d from the refrigerant buffer area 22b. A refrigerant outer ring discharge chamber 27b through which the refrigerant is discharged from the refrigerant discharge port 39a, and a refrigerant outer ring chamber partition wall 28 that partitions the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. A part of the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 is provided with a partition wall communication opening 28a that connects the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b.

すなわち、冷媒外環導入室27aと冷媒外環排出室27bとを区画する冷媒外環室隔壁28を設けただけでは、冷媒外環室27には冷媒は流れない。   That is, the refrigerant does not flow into the refrigerant outer ring chamber 27 only by providing the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 that divides the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b.

この点、本実施の形態では、冷媒外環室隔壁28の一部には、冷媒外環導入室27aと冷媒外環排出室27bとを連通する隔壁連通開口28aが設けられている。逆に、冷媒外環室27には冷媒外環室隔壁28の一部にしか隔壁連通開口28aが設けられていないことから、隔壁連通開口28aでは冷媒流通路が狭くなっており、冷媒流通量が低減される。このため、冷媒外環室27に導入された冷媒の大部分が抵抗の大きい冷媒バッファエリア22bに充分に流入せずに短絡して流れるということを防止できる。また、冷媒が冷媒外環室27を一部流れるようにすることにより、冷媒用リング状壁22dの冷媒流入開口Hinからの冷媒バッファエリア22bへの冷媒の流れが、冷媒バッファエリア22bの外周近辺にまで流れるようになる。   In this respect, in the present embodiment, a part of the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 is provided with a partition wall communication opening 28a that connects the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. On the contrary, the refrigerant outer ring chamber 27 is provided with the partition wall communication opening 28a only in a part of the refrigerant outer ring chamber partition wall 28. Therefore, the refrigerant flow passage is narrow in the partition wall communication opening 28a, and the refrigerant flow amount is reduced. Is reduced. For this reason, it can prevent that most of the refrigerant | coolants introduced into the refrigerant | coolant outer ring chamber 27 does not fully flow into refrigerant buffer area 22b with large resistance, but short-circuits and flows. Further, by allowing the refrigerant to partially flow in the refrigerant outer ring chamber 27, the refrigerant flow from the refrigerant inflow opening Hin of the refrigerant ring-shaped wall 22d to the refrigerant buffer area 22b is near the outer periphery of the refrigerant buffer area 22b. It begins to flow to.

したがって、冷媒をシャワープレート21の全域に流れるようにすることにより、シャワープレート21の冷却を均一に行い、ガスのシャワープレート21での反応によるシャワープレート21におけるガス吐出孔の目詰まりを回避し得るMOCVD装置10を提供することができる。   Therefore, by allowing the refrigerant to flow over the entire area of the shower plate 21, the shower plate 21 can be cooled uniformly, and clogging of the gas discharge holes in the shower plate 21 due to the reaction of the gas in the shower plate 21 can be avoided. The MOCVD apparatus 10 can be provided.

ところで、冷媒バッファエリア22bに流入した冷媒は、冷媒バッファエリア22bに複数設けられたIII 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24cの間を通って、冷媒用リング状壁22dに形成されている冷媒流出開口Houtの方向へ流れる。この場合、冷媒用リング状壁22dの冷媒バッファエリア22b側の表面とIII 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24cとの間隔が、III 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24c同士の間隔よりも広い場合には、冷媒は抵抗の少ない冷媒用リング状壁22dの冷媒バッファエリア22b側の表面に沿って流れるので、各III 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24cの間への流通量が少なくなる。   By the way, the refrigerant that has flowed into the refrigerant buffer area 22b is formed in the refrigerant ring-shaped wall 22d through a space between the group III gas supply pipe 23c and the group V gas supply pipe 24c provided in the refrigerant buffer area 22b. It flows in the direction of the refrigerant outlet opening Hout. In this case, the distance between the surface of the refrigerant ring-shaped wall 22d on the side of the refrigerant buffer area 22b and the group III gas supply pipe 23c and the group V gas supply pipe 24c is determined by the group III gas supply pipe 23c and the group V gas. When the interval is larger than the interval between the supply pipes 24c, the refrigerant flows along the surface on the refrigerant buffer area 22b side of the low-resistance refrigerant ring-shaped wall 22d. The amount of circulation between the gas supply pipes 24c is reduced.

そこで、本実施の形態では、冷媒外環室27の冷媒用リング状壁22dには、冷媒外環室隔壁28の近傍における冷媒バッファエリア22b側に突出する突出部Pを設け、この突出部Pと冷媒バッファエリア22bに設けられたIII 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24cとの間隔D1を、III 族系ガス供給管23c及びV族系ガス供給管24c同士の間隔D2よりも狭くしている。   Therefore, in the present embodiment, the refrigerant ring-shaped wall 22d of the refrigerant outer ring chamber 27 is provided with a protrusion P that protrudes toward the refrigerant buffer area 22b in the vicinity of the refrigerant outer ring chamber partition wall 28, and this protrusion P And the distance D1 between the group III-based gas supply pipe 23c and the group V-based gas supply pipe 24c provided in the refrigerant buffer area 22b from the distance D2 between the group III-based gas supply pipe 23c and the group V-based gas supply pipe 24c. Is also narrow.

この結果、冷媒は抵抗の大きい冷媒用リング状壁22dの冷媒バッファエリア22b側の表面に沿った流域にはあまり流れない。   As a result, the refrigerant does not flow so much along the flow area along the surface of the refrigerant ring-shaped wall 22d having a large resistance on the refrigerant buffer area 22b side.

したがって、冷媒をシャワープレート21の全域に流れるようにすることにより、シャワープレート21の冷却を均一に行い、ガスのシャワープレート21での反応によるシャワープレート21におけるIII 族系ガス吐出孔H3及びV族系ガス吐出孔H5の目詰まりを確実に回避し得るMOCVD装置10を提供することができる。   Therefore, by allowing the coolant to flow over the entire area of the shower plate 21, the shower plate 21 is uniformly cooled, and the group III-based gas discharge holes H 3 and the group V in the shower plate 21 due to the reaction of the gas in the shower plate 21 are performed. It is possible to provide the MOCVD apparatus 10 that can surely avoid clogging of the system gas discharge hole H5.

また、本実施の形態では、突出部Pは、冷媒用リング状壁22dにおいて弦を形成するように冷媒バッファエリア22b側に突出している。これにより、長い区域で、抵抗の大きい冷媒用リング状壁22dの冷媒バッファエリア22b側の表面に沿った流域に冷媒を殆ど流さないようにして、冷媒が周辺を短絡して流れるのを防止することができる。   In the present embodiment, the protruding portion P protrudes toward the refrigerant buffer area 22b so as to form a string in the refrigerant ring-shaped wall 22d. Thus, in a long section, the refrigerant is prevented from flowing in a short circuit around the periphery by causing almost no refrigerant to flow in the flow area along the surface of the refrigerant ring-shaped wall 22d having a large resistance on the refrigerant buffer area 22b side. be able to.

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。   In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various change is possible within the scope of the present invention.

例えば、上記実施の形態では、冷媒外環室隔壁28に形成された隔壁連通開口28aは断面長方形の開口となっているが、必ずしもこれに限らない。   For example, in the above embodiment, the partition wall communication opening 28a formed in the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 is an opening having a rectangular cross section, but is not necessarily limited thereto.

例えば、図8(a)(b)及び図9(a)(b)に示すように、隔壁連通開口28aに断面台形のテーパーを形成しておくことができる。すなわち、隔壁連通開口28aを断面長方形の開口にすると、隔壁連通開口28aの出入口近傍において流速がない部分が発生する可能性がある。これに対して、隔壁連通開口28aに断面台形のテーパーを形成しておくことにより、冷媒外環室隔壁28に形成された隔壁連通開口28aの出入口近傍での、流速がない部分を減少させることが可能となり、隔壁連通開口28aの冷媒の流通性を良くすることができる。   For example, as shown in FIGS. 8A and 8B and FIGS. 9A and 9B, a trapezoidal taper in cross section can be formed in the partition wall communication opening 28a. That is, if the partition wall communication opening 28a is an opening having a rectangular cross section, there may be a portion where there is no flow velocity in the vicinity of the entrance / exit of the partition wall communication opening 28a. On the other hand, by forming a trapezoidal taper in the partition communication opening 28a, the portion where there is no flow velocity near the entrance / exit of the partition communication opening 28a formed in the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 is reduced. It is possible to improve the flowability of the refrigerant in the partition wall communication opening 28a.

尚、隔壁連通開口28aのテーパーは、図8(a)(b)に示すように、冷媒外環導入室27aから冷媒外環排出室27bに向かって開口幅が広くなるテーパー、又は図9(a)(b)に示すように、冷媒外環導入室27aから冷媒外環排出室27bに向かって開口幅が広くなるテーパーのいずれであっても、隔壁連通開口28aの冷媒の流通性が良くなることが、図8(a)(b)及び図9(a)(b)に示すシミュレーション結果により確認できる。   8A and 8B, the taper of the partition wall communication opening 28a is such that the opening width increases from the refrigerant outer ring introduction chamber 27a toward the refrigerant outer ring discharge chamber 27b, or FIG. As shown in a) and (b), the flowability of the refrigerant in the partition wall communication opening 28a is good regardless of the taper in which the opening width increases from the refrigerant outer ring introduction chamber 27a toward the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. This can be confirmed by the simulation results shown in FIGS. 8A and 8B and FIGS. 9A and 9B.

また、本実施の形態のMOCVD装置10では、図10(a)(b)に示すように、冷媒外環室隔壁28に形成された隔壁連通開口28aは、複数箇所に形成されているとすることができる。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, as shown in FIGS. 10A and 10B, the partition wall communication openings 28a formed in the refrigerant outer ring chamber partition wall 28 are formed at a plurality of locations. be able to.

これによっても、図10(a)(b)に示すシミュレーション結果により、隔壁連通開口28aの出入口近傍での流速がない部分を大きく減少できることが確認できる。   Also by this, it can be confirmed from the simulation results shown in FIGS. 10A and 10B that the portion where there is no flow velocity in the vicinity of the entrance / exit of the partition wall communication opening 28a can be greatly reduced.

また、上記の説明では、図1(a)等に示すように、冷媒外環導入室27aに冷媒を導入する冷媒導入口38aは、冷媒供給配管38の円筒形を維持する断面長方形となっていて。   In the above description, as shown in FIG. 1A and the like, the refrigerant introduction port 38a for introducing the refrigerant into the refrigerant outer ring introduction chamber 27a has a rectangular cross section that maintains the cylindrical shape of the refrigerant supply pipe 38. T

しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、図11(a)(b)に示すように、冷媒外環導入室27aに近づくに伴って入口面積が大きくなるように断面台形に形成された冷媒導入口38bとすることができる。   However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, as shown in FIGS. 11A and 11B, the refrigerant inlet formed in a trapezoidal cross section so that the inlet area increases as the refrigerant outer ring introduction chamber 27a is approached. 38b.

これにより、冷媒外環室27の冷媒導入口38bの近傍において、冷媒バッファエリア22bへの冷媒の流れと冷媒外環導入室27aへの冷媒の流れとの間で乱流が生じることによって媒体の流れが妨げられることを防止することができる。   Thereby, in the vicinity of the refrigerant introduction port 38b of the refrigerant outer ring chamber 27, a turbulent flow is generated between the refrigerant flow to the refrigerant buffer area 22b and the refrigerant flow to the refrigerant outer ring introduction chamber 27a, so that the medium It is possible to prevent the flow from being hindered.

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

本発明における気相成長装置の実施の一形態を示すものであって、シャワーヘッドの冷媒供給部における冷媒の流れを示す平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates an embodiment of a vapor phase growth apparatus according to the present invention, and is a plan view illustrating a refrigerant flow in a refrigerant supply unit of a shower head. 上記気相成長装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the said vapor phase growth apparatus. 上記気相成長装置におけるシャワーヘッドの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the shower head in the said vapor phase growth apparatus. 上記シャワーヘッドにおけるV族系ガス供給部のV族系冷媒外環室の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the V group type refrigerant | coolant outer ring chamber of the V group type gas supply part in the said shower head. (a)はシャワーヘッドにおける冷媒供給部の構成を示す斜視図であり、(b)はシャワーヘッドの構成を示す組み立て分解斜視図である。(A) is a perspective view which shows the structure of the refrigerant | coolant supply part in a shower head, (b) is an assembly exploded perspective view which shows the structure of a shower head. (a)は上記シャワーヘッドにおける冷媒バッファエリア及び冷媒外環室の構成を示す平面図であり、(b)は冷媒外環室における冷媒外環室隔壁の構成を拡大して示す平面図である。(A) is a top view which shows the structure of the refrigerant | coolant buffer area and refrigerant | coolant outer ring chamber in the said shower head, (b) is a top view which expands and shows the structure of the refrigerant | coolant outer ring chamber partition in a refrigerant | coolant outer ring chamber. . 比較例を示すものであり、冷媒外環室に冷媒外環室隔壁を設けない場合において、上記シャワーヘッドの冷媒供給部における冷媒の流れを示す平面図である。It is a top view which shows the comparative example and shows the flow of the refrigerant | coolant in the refrigerant | coolant supply part of the said shower head, when not providing a refrigerant | coolant outer ring chamber partition in a refrigerant | coolant outer ring chamber. (a)は上記シャワーヘッドにおける冷媒バッファエリア及び冷媒外環室の変形例の構成を示す平面図であり、(b)は上記冷媒外環室における冷媒外環室隔壁の構成を拡大して示す平面図である。(A) is a top view which shows the structure of the modification of the refrigerant buffer area and refrigerant | coolant outer ring chamber in the said shower head, (b) expands and shows the structure of the refrigerant | coolant outer ring chamber partition in the said refrigerant | coolant outer ring chamber. It is a top view. (a)は上記シャワーヘッドにおける冷媒バッファエリア及び冷媒外環室の他の変形例の構成を示す平面図であり、(b)は上記冷媒外環室における冷媒外環室隔壁の構成を拡大して示す平面図である。(A) is a top view which shows the structure of the refrigerant buffer area in the said shower head, and the other modification of a refrigerant | coolant outer ring chamber, (b) expands the structure of the refrigerant | coolant outer ring chamber partition in the said refrigerant | coolant outer ring chamber. FIG. (a)は上記シャワーヘッドにおける冷媒バッファエリア及び冷媒外環室のさらに他の変形例の構成を示す平面図であり、(b)は上記冷媒外環室における冷媒外環室隔壁の構成を拡大して示す平面図である。(A) is a top view which shows the structure of the further another modification of the refrigerant | coolant buffer area and refrigerant | coolant outer ring chamber in the said shower head, (b) expanded the structure of the refrigerant | coolant outer ring chamber partition in the said refrigerant | coolant outer ring chamber. It is a top view shown. (a)は上記シャワーヘッドにおける冷媒バッファエリア及び冷媒外環室のさらに他の変形例の構成を示す平面図であり、(b)は上記冷媒外環室における冷媒供給配管の冷媒導入口の構成を拡大して示す平面図である。(A) is a top view which shows the structure of the further another modification of the refrigerant | coolant buffer area and refrigerant | coolant outer ring chamber in the said shower head, (b) is a structure of the refrigerant inlet of the refrigerant | coolant supply piping in the said refrigerant | coolant outer ring chamber. It is a top view which expands and shows. 従来の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional vertical shower head type vapor phase growth apparatus. 従来の他の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional vertical type shower head type vapor phase growth apparatus. 従来のさらに他の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional another vertical shower head type vapor phase growth apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 成長室
1a ガス排出口
2 反応炉
3 被成膜基板
4 サセプタ
5 ヒータ
7 回転軸
10 MOCVD装置(気相成長装置)
11 ガス排出部
12 パージライン
20 シャワーヘッド
21 シャワープレート
22 冷媒供給部
22b 冷媒バッファエリア(冷媒中間室)
22d 冷媒用開口付きリング
23 III 族系ガス供給部
23a III 族系ガス冷媒外環流路
23b III 族系ガスバッファエリア(ガス中間室)
23c III 族系ガス供給管(ガス供給管)
24 V族系ガス供給部
24a V族系ガス冷媒外環流路
24b V族系ガスバッファエリア(ガス中間室)
24c V族系ガス供給管(ガス供給管)
24d V族系ガス開口付きリング
27 冷媒外環室
27a 冷媒外環導入室
27b 冷媒外環排出室
28 冷媒外環室隔壁(隔壁)
28a 隔壁連通開口
38 冷媒供給配管
38a 冷媒導入口
38b 冷媒導入口
39 冷媒排出配管
39a 冷媒排出口
41 ガス導入口
42 ガス導入口
43 ガス導入口
44 突起
D1 間隔
D2 間隔
H 開口
H3 III 族系ガス吐出孔(ガス吐出孔)
H5 V族系ガス吐出孔(ガス吐出孔)
Hin 冷媒流入開口(冷媒用開口)
Hout 冷媒流出開口(冷媒用開口)
P 突出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Growth chamber 1a Gas exhaust port 2 Reactor 3 Substrate to be deposited 4 Susceptor 5 Heater 7 Rotating shaft 10 MOCVD apparatus (vapor phase growth apparatus)
11 Gas discharge part 12 Purge line 20 Shower head 21 Shower plate 22 Refrigerant supply part 22b Refrigerant buffer area (refrigerant intermediate chamber)
22d Ring 23 with refrigerant opening 23 III group gas supply unit 23a III group gas refrigerant outer ring passage 23b III group gas buffer area (gas intermediate chamber)
23c Group III gas supply pipe (gas supply pipe)
24 Group V gas supply section 24a Group V gas refrigerant outer ring passage 24b Group V gas buffer area (gas intermediate chamber)
24c Group V gas supply pipe (gas supply pipe)
24d Ring with V group gas opening 27 Refrigerant outer ring chamber 27a Refrigerant outer ring introduction chamber 27b Refrigerant outer ring discharge chamber 28 Refrigerant outer ring chamber partition wall (partition wall)
28a Bulkhead communication opening 38 Refrigerant supply piping 38a Refrigerant inlet 38b Refrigerant inlet 39 Refrigerant outlet 39a Refrigerant outlet 41 Gas inlet 42 Gas inlet 43 Gas inlet 44 Projection D1 Interval D2 Interval H Open H3 III Group gas discharge Hole (gas discharge hole)
H5 V group gas discharge hole (gas discharge hole)
Hin Refrigerant inflow opening (Refrigerant opening)
Hout Refrigerant outflow opening (refrigerant opening)
P Protrusion

Claims (4)

ガスを吐出する複数のガス吐出孔を配設したシャワープレートを通して、被成膜基板を収容する成長室内に該ガスを供給して上記被成膜基板に成膜する気相成長装置において、
上記シャワープレート上に、上記ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とが、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層され、
上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管が非仕切壁区画状態に貫通して設けられ、
上記冷媒中間室の周囲には、リング状壁を介して環状の冷媒外環室が設けられ、
上記冷媒外環室は、上記冷媒中間室への上記リング状壁に形成されている冷媒流入開口に対向する冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられ、かつ上記冷媒中間室からの上記リング状壁に形成されている冷媒流出開口に対向する冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備えていると共に、
上記隔壁の一部には、冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを連通する隔壁連通開口が設けられており、
上記冷媒外環室のリング状壁には、前記隔壁の近傍における冷媒中間室側に突出する突出部が設けられており、
上記突出部と冷媒中間室に設けられた前記ガス供給管との間隔は、ガス供給管同士の間隔よりも狭いと共に、
上記突出部は、上記リング状壁において弦を形成するように冷媒中間室側に突出していることを特徴とする気相成長装置。
In a vapor phase growth apparatus for forming a film on the film formation substrate by supplying the gas into a growth chamber containing the film formation substrate through a shower plate provided with a plurality of gas discharge holes for discharging gas.
On the shower plate, a gas intermediate chamber that is filled with the gas and a refrigerant intermediate chamber that is filled with a refrigerant that cools the gas are sequentially stacked with the refrigerant intermediate chamber facing the shower plate.
In the refrigerant intermediate chamber, a plurality of gas supply pipes communicating from the gas intermediate chamber to a plurality of gas discharge holes of the shower plate are provided penetrating into the non-partition wall partition state ,
Around the refrigerant intermediate chamber, an annular refrigerant outer ring chamber is provided via a ring-shaped wall,
The refrigerant outer ring chamber includes a refrigerant outer ring introduction chamber into which refrigerant is introduced from a refrigerant introduction port opposed to a refrigerant inflow opening formed in the ring-shaped wall to the refrigerant intermediate chamber, and an opposite of the refrigerant introduction port. A refrigerant outer ring discharge chamber that is provided at a position and from which a refrigerant is discharged from a refrigerant discharge port facing a refrigerant outflow opening formed in the ring-shaped wall from the refrigerant intermediate chamber; and the refrigerant outer ring introduction chamber; A partition wall that partitions the refrigerant outer ring discharge chamber,
Part of the partition wall is provided with a partition wall communication opening that connects the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber ,
The ring-shaped wall of the refrigerant outer ring chamber is provided with a protrusion that protrudes toward the refrigerant intermediate chamber in the vicinity of the partition wall,
The gap between the protrusion and the gas supply pipe provided in the refrigerant intermediate chamber is narrower than the gap between the gas supply pipes,
The vapor phase growth apparatus characterized in that the protruding portion protrudes toward the refrigerant intermediate chamber so as to form a string on the ring-shaped wall .
前記隔壁に形成された隔壁連通開口には、冷媒外環導入室から冷媒外環排出室に向かって開口幅が広くなるテーパー、又は冷媒外環導入室から冷媒外環排出室に向かって開口幅が狭くなるテーパーが形成されていることを特徴とする請求項記載の気相成長装置。 The partition communication opening formed in the partition wall has a taper whose opening width increases from the refrigerant outer ring introduction chamber toward the refrigerant outer ring discharge chamber, or the opening width from the refrigerant outer ring introduction chamber toward the refrigerant outer ring discharge chamber. vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the is taper narrowing is formed. 前記隔壁に形成された隔壁連通開口は、複数箇所に形成され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。 3. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the partition wall communication openings formed in the partition wall are formed at a plurality of locations. 前記冷媒外環導入室に冷媒を導入する冷媒導入口は、上記冷媒外環導入室に近づくに伴って入口面積が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項1,2又は3記載の気相成長装置。 Refrigerant inlet for introducing refrigerant into said refrigerant outside ring introduction chamber, according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it is formed as the inlet area with the approach to the refrigerant exocyclic introducing chamber becomes large The vapor phase growth apparatus described.
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