JPH09246195A - 縦型気相成長装置 - Google Patents

縦型気相成長装置

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Publication number
JPH09246195A
JPH09246195A JP7808196A JP7808196A JPH09246195A JP H09246195 A JPH09246195 A JP H09246195A JP 7808196 A JP7808196 A JP 7808196A JP 7808196 A JP7808196 A JP 7808196A JP H09246195 A JPH09246195 A JP H09246195A
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JP
Japan
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cooling water
water passage
reactor
vertical
passage
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Pending
Application number
JP7808196A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitaka Setoguchi
佳孝 瀬戸口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP7808196A priority Critical patent/JPH09246195A/ja
Publication of JPH09246195A publication Critical patent/JPH09246195A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リアクタ内壁の円周上の温度分布の均一化を
図ること。 【解決手段】 縦型のリアクタ1の内部に加熱したサセ
プタ4を配置し、サセプタの上に置かれた被成膜基板2
に、リアクタの上部から垂直方向に原料ガスを供給す
る。リアクタの外周囲に円筒状の冷却水通路6を設け、
同通路の冷却水導入部6aと冷却水排出部6bに、それ
ぞれ冷却水導入部材10と冷却水排出部材11を設け
る。これら導入、排出部材には等間隔の角度位置に適数
個の冷却水通流孔(10a),11aが形成されてお
り、両部材の冷却水通流孔は、冷却水通路の垂直方向に
おいて互いに重ならない角度位置にある。冷却水通路に
対し、冷却水は冷却水通流孔から分散導入、排出され、
リアクタ内壁の円周温度分布の変化を小さくし、原料ガ
スの流れの偏りを防いで、結晶面内の均一性を向上させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、縦型のリアクタを
有する縦型有機金属薄膜気相成長装置等に係り、リアク
タの円周方向内壁温度分布の均一化を図った気相成長装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】有機金属薄膜気相成長(MOCVD)装
置等の気相成長装置は、原料を気体状(ガス)にして供
給し、加熱した被成膜基板上で熱分解反応を生じさせて
所望の結晶を成長させている。気相成長装置は大きく分
けると、リアクタ内のサセプタ上に置かれた被成膜基板
に対して、横方向から平行にガスを供給する横型気相成
長装置と、被成膜基板の直上からガスを垂直に流す縦型
の気相成長装置がある。縦型の気相成長装置は結晶の面
内均一性が得やすいという利点を有し、被成膜基板を1
枚ずつ処理する気相成長装置として数多く使用されてい
る。
【0003】図3は縦型気相成長装置の一例を示す縦断
面図であり、縦型のリアクタ(反応容器)1の内部に、
結晶成長時、被成膜基板2は搬送トレイ3を介してサセ
プタ4の上に置かれ、加熱したサセプタにより被成膜基
板は加熱される。リアクタ1の頂部フランジ板1aに原
料ガスの導入口5が設けられており、被成膜基板2の直
上から垂直に供給された原料ガスはリアクタの下方から
排気される。
【0004】縦型の気相成長装置では、被成膜基板に成
長させる結晶の純度や熱対流の面から、冷却水によるリ
アクタ1の冷却が一般的に行われている。リアクタ1の
外周囲に円筒状の冷却水通路6が設けられており、この
通路に下方の供給口7から冷却水を導入し、通路上方の
排出口8から排出させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】かかる冷却構造によれ
ば、冷却水通路6に導入された冷却水は同通路を充満し
て流れるが、同通路に対する冷却水の導入、排出は局所
的であり、サセプタ4からの熱放射、リアクタ1の内部
の熱対流により加熱されるリアクタの内壁温度がリアク
タの円周上で変化し、これに伴い、原料ガスの流れ方や
生成物の付着が偏り、被成膜基板2に成長する結晶の面
内特性の均一性を損なうという問題点を生じさせる。
【0006】さらに、近年、気相成長装置により数原子
層の結晶を積み重ねた超格子構造を作製することが可能
になってきた。一般的に、気相成長装置では、結晶の面
内均一性を図るために、回転軸9で支持されたサセプタ
4の回転により被成膜基板2を例えば毎分数回転〜数1
0回転させている。しかし超格子構造では1原子層を形
成するのに1秒程度の短時間しか要しないから、被成膜
基板2の回転のみで結晶面内の均一性を図ることが困難
になってきている。結晶面内均一性を向上させるために
は、原料ガスを被成膜基板に対してガス流の乱れをなく
して均一に流すことが重要である。
【0007】本発明は、リアクタ内壁の円周上の温度分
布の均一化を図ることにより、被成膜基板に対する原料
ガス流の乱れをなくし、結晶面内の均一性を向上させた
気相成長装置の提供を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、外周囲に円筒
状の冷却水通路を有する縦型のリアクタの内部に加熱し
たサセプタを配置し、サセプタの上に置かれた被成膜基
板に、リアクタの上部から垂直方向に原料ガスを供給す
る縦型気相成長装置において、前記冷却水通路の冷却水
導入部及び冷却水排出部にそれぞれ設けられ、それぞれ
適数個の冷却水通流孔が等間隔の角度位置に形成されて
いる冷却水導入部材及び冷却水排出部材を備え、冷却水
通路に対し、冷却水が冷却水導入部材及び冷却水排出部
材の冷却水通流孔を介して導入、排出されるように構成
したことを主たる特徴とするものである。
【0009】さらに本発明は、かかる縦型気相成長装置
において、冷却水導入部材に形成されている冷却水通流
孔と冷却水排出部材に形成されている冷却水通流孔は、
冷却水通路の垂直方向において互いに重ならない角度位
置にあることを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】縦型気相成長装置は縦型のリアク
タを有し、結晶成長時、このリアクタの内部に加熱した
サセプタを配置し、サセプタの上に被成膜基板を置い
て、同基板にリアクタの上部から垂直方向に原料ガスを
供給する。リアクタの外周囲に円筒状の冷却水通路が設
けられている。冷却水通路の両端の冷却水導入部及び冷
却水排出部には、それぞれ冷却水導入部材及び冷却水排
出部材が設けられており、これら冷却水導入及び排出部
材には、等間隔の角度位置に適数個の冷却水通流孔が形
成されている。冷却水通路への冷却水の導入は冷却水導
入部材に形成されている適数個の冷却水通流孔を介して
行われ、冷却水の排出は冷却水排出部材の適数個の冷却
水通流孔を介して行われる。
【0011】これにより、リアクタの冷却に係る円筒状
の冷却水通路に対し、冷却水は分散して導入、排出され
るから、リアクタの内壁の円周温度分布の変化を小さく
し、温度分布の均一化を図ることができ、被成膜基板に
与えられる原料ガスの流れの偏りを防いで、成長する結
晶面内の均一性を向上させる。
【0012】また、冷却水導入部材の冷却水通流孔と冷
却水排出部材の冷却水通流孔は、冷却水通路の垂直方向
において互いに重ならない角度位置にあるようにするこ
とにより、冷却水通路に冷却水導入部材の各通流孔から
それぞれ導入され、円周方向に拡がって流れる冷却水の
混合が促進され、冷却水通路内での円周方向温度分布、
したがってリアクタ内壁の円周温度分布をより一層均一
化することができる。
【0013】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図1は実施例の縦断面図であり、図2は実施例の
要部、冷却水の導入部材と排出部材の上面図である。縦
型気相成長装置における縦型のリアクタ(反応容器)1
の内部に、結晶成長時、被成膜基板2は搬送トレイ3を
介してサセプタ4の上に置かれ、加熱したサセプタによ
り被成膜基板は加熱される。リアクタ1の頂部フランジ
板1aに原料ガスの導入口5が設けられており、被成膜
基板2の直上から垂直に供給された原料ガスはリアクタ
の下方から排気される。リアクタ1の外周囲に円筒状の
冷却水通路6が設けられており、この通路に下方の供給
口7から冷却水を供給し、上方の排出口8から排出す
る。
【0014】冷却水通路6の両端の冷却水導入部6aと
冷却水排出部6bには、それぞれ冷却水導入部材10と
冷却水排出部材11が設けられ、冷却水通路のリアクタ
1の冷却に係る円筒状部分は冷却水導入部材と同排出部
材で仕切られている。これら両部材は、円筒状の冷却水
通路の断面と同じリング状であり、図2(a),(b)
の各上面図に示すように、等間隔の角度位置にそれぞれ
適数個、例えば4個の冷却水通流孔10a,11aが形
成されている。また、同図に示すように、冷却水導入部
材10の冷却水通流孔10aと冷却水排出部材11の冷
却水通流孔11aとは、冷却水通流路6の垂直方向にお
いて互いに重ならない角度位置にあるように形成されて
いる。
【0015】供給口7からの冷却水は冷却水通路6の冷
却水導入部6aに入り、冷却水導入部材10に形成され
ている4個の冷却水通流孔10aから分散させて冷却水
導入部材と排出部材11で仕切られた冷却水通路、円筒
状部分に導入される。そして、同部分から冷却水は冷却
水排出部材11の4個の通流孔11aにより分散して冷
却水排出部6bに入り、排出口8へと出ていく。
【0016】したがって、リアクタ1の冷却に係る冷却
水通路6に対する冷却水の導入、排出は冷却水導入部材
10及び冷却水排出部材11の適数個、4個の冷却水通
流孔10a,11aによって分散させて行われ、冷却水
導入部材に等間隔で形成されている各通流孔によって冷
却水通路内に分散導入された冷却水は円周方向に拡が
り、そして冷却水排出部材の各通流孔から分散させて排
出されるから、リアクタ1の内壁の円周温度分布の変化
を小さくすることができる。これに伴い、被成膜基板に
与えられる原料ガスの流れの偏りが防ぐことができて、
成長する結晶面内の均一性を向上させる。
【0017】そして、冷却水導入部材10の冷却水通流
孔10aと冷却水排出部材11の冷却水通流孔11aと
は、冷却水通路6の垂直方向において重ならない角度位
置に設けることにより、冷却水分散導入部材の各通流孔
から冷却水通路内でそれぞれ円周方向に拡がった冷却水
の混合を促進して冷却水分散排出部材の各通流孔から排
出され、リアクタ1の内壁の円周温度分布を一層均一化
することができる。
【0018】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、リアク
タの外周囲に設けられた冷却水通路の冷却水導入部及び
冷却水排出部を、それぞれ冷却水導入部材及び冷却水排
出部材で仕切り、これら導入及び排出部材には、等間隔
の角度位置に適数個の冷却水通流孔が形成されているか
ら、冷却水は冷却水通路に対し、分散して導入、排出さ
れるから、リアクタの内壁の円周温度分布の変化を小さ
くし、均一化を図ることができ、被成膜基板に与えられ
る原料ガスの流れの偏りを防ぐことができる。
【0019】また、冷却水導入部材と冷却水排出部材の
各冷却水通流孔を、冷却水通路の垂直方向において互い
に重ならない角度位置に設けることにより、冷却水分散
導入部材の各通流孔から冷却水通路内でそれぞれ円周方
向に拡がった冷却水の混合を促進させて排出することが
できるから、リアクタの内壁の円周温度分布をより一層
均一化することができる。
【0020】このように、リアクタ内壁の円周温度分布
の均一化を図ることにより、被成膜基板に与えられる原
料ガスの流れの偏りを防ぐことができるから、被成膜基
板を僅かしか回転させずに、短時間で数原子層の結晶を
積み重ねる超格子構造を作製する場合にあっても、結晶
の面内均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の縦断面図である。
【図2】実施例の要部、冷却水導入部材と冷却水排出部
材の上面図である。
【図3】縦型気相成長装置についての従来例の縦断面図
である。
【符号の説明】
1 リアクタ 2 被成膜基板 3 搬送トレイ 4 サセプタ 5 原料ガスの導入口 6 冷却水通路 7 冷却水の供給口 8 冷却水の排出口 10 冷却水導入部材 10a 冷却水通流孔 11 冷却水排出部材 11a 冷却水通流孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/285 H01L 21/285 C 21/31 21/31 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周囲に円筒状の冷却水通路を有する縦
    型のリアクタの内部に加熱したサセプタを配置し、サセ
    プタの上に置かれた被成膜基板に、リアクタの上部から
    垂直方向に原料ガスを供給する縦型気相成長装置におい
    て、前記冷却水通路の冷却水導入部及び冷却水排出部に
    それぞれ設けられ、それぞれ適数個の冷却水通流孔が等
    間隔の角度位置に形成されている冷却水導入部材及び冷
    却水排出部材を備え、冷却水通路に対し、冷却水が冷却
    水導入部材及び冷却水排出部材の冷却水通流孔を介して
    導入、排出されるように構成したことを特徴とする縦型
    気相成長装置。
  2. 【請求項2】 冷却水導入部材に形成されている冷却水
    通流孔と冷却水排出部材に形成されている冷却水通流孔
    は、冷却水通路の垂直方向において互いに重ならない角
    度位置にあることを特徴とする請求項1記載の縦型気相
    成長装置。
JP7808196A 1996-03-07 1996-03-07 縦型気相成長装置 Pending JPH09246195A (ja)

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JP7808196A JPH09246195A (ja) 1996-03-07 1996-03-07 縦型気相成長装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010147361A3 (ko) * 2009-06-16 2011-03-31 퀄리플로나라테크(주) 단결정 실리콘 잉곳 성장장치의 프로세스 용기 보호 시스템
JP2017511974A (ja) * 2014-02-14 2017-04-27 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 射出アセンブリ付きの上方ドーム

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