KR20120096026A - 기상 성장 장치 - Google Patents

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KR20120096026A
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가나꼬 와까사
히데까즈 사까가미
도시끼 쯔보이
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 기상 성장 장치(1A)는 박막을 기상 성장시키는 피처리 기판(31)을 배치하는 반응로(20)와, 가스를 도입하는 가스 도입구(14)와, 가스를 확산시키기 위한 가스 분배 공간(13)과, 가스 분배 공간(13)의 가스를 반응로(20) 내부에 공급하기 위한 복수의 가스 유로(15)가 뚫어 형성되어 있는 샤워 플레이트(11)를 갖는 샤워 헤드(10)와, 반응로(20)의 가스를 외부로 배기하기 위한 배기구(26)를 갖는다. 샤워 헤드(10)의 가스 분배 공간(13)은 샤워 플레이트(11)를 저면으로 하는 공간이며, 또한 반응로(20)의 배기구(26)에 먼 측의 제1 공간(131)과 반응로(20)의 배기구(26)에 가까운 측의 제2 공간(132)을 갖고 있다. 제1 공간(131)은 제2 공간(132)보다도 높게 형성되어 있다.

Description

기상 성장 장치{VAPOR DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 예를 들면 종형 샤워 헤드형 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 등의 기상 성장 장치에 관한 것이다.
종래, 발광 다이오드 및 반도체 레이저의 제조에 있어서는, 트리메틸 갈륨(TMG) 또는 트리메틸 알루미늄(TMA) 등의 유기 금속 가스와, 암모니아(NH3), 포스핀(PH3) 또는 아르신(AsH3) 등의 수소 화합물 가스를 성막에 기여하는 원료 가스로서 반응실 내에 공급하여 화합물 반도체 결정을 성장시키는 MOCVD법 및 MOCVD 장치(기상 성장 장치)가 사용되고 있다.
MOCVD법에서는, 유기 금속 가스 및 수소 화합물 가스의 원료 가스를 수소나 질소 등의 불활성 가스와 함께 반응실 내에 공급하여 가열하고, 소정의 피처리 기판 위에서 기상 반응시킴으로써, 그 피처리 기판 위에 화합물 반도체 결정을 성장시킨다. 이 MOCVD법을 사용한 화합물 반도체 결정의 제조에 있어서는, 성장하는 화합물 반도체 결정의 품질을 향상시키면서, 비용을 억제하면서, 수율과 생산 능력을 어떻게 최대한 확보할 것인지 등이 요구되고 있다.
여기서, MOCVD법에 사용되는 종래의 일반적인 종형 샤워 헤드형 MOCVD 장치(이후, 기상 성장 장치라 호칭함)의 구성을 도 15에 도시한다. 도 15에 도시한 바와 같이, 기상 성장 장치(200)는 가스 도입구(214)로부터 도입되는 원료 가스를 반응로(220)의 내부의 반응실(221)에 공급하기 위해서, 대략 원통 형상을 한 샤워 헤드(210)를 구비하고 있다.
샤워 헤드(210)는 원료 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(214)와, 가스 도입구(214)로부터 도입되는 원료 가스를 균일하면서 광역으로 확산시키기 위한 가스 분배 공간(213)과, 가스 분배 공간(213)에서 확산된 원료 가스를 반응실(221)에 공급하기 위한 복수의 가스 유로(215)를 소정의 간격으로 뚫어 형성한 샤워 플레이트(211)로 구성되어 있다. 또한, 샤워 헤드(210)에는 각각의 가스 유로(215)의 온도를 조정하는 냉매를 흘리기 위한 냉매 유로(218)가 가스 유로(215)의 주위를 통과하여 형성되어 있다.
반응실(221)의 하부 중앙에는, 도시하지 않은 액추에이터에 의해 회전 가능한 회전축(232)이 설치되어 있다. 회전축(232)의 선단에는, 샤워 플레이트(211)의 원료 가스가 공급되는 면과 대향하도록 하여 피처리 기판(231)이 적재된 원반 형상의 기판 유지체(230)가 장착되어 있다. 기판 유지체(230)의 하방에는 기판 유지체(230)를 가열하기 위한 가열 히터(233)가 장착되어 있다. 또한, 반응로(220)의 하부에는 반응실(221) 내의 가스를 외부로 배기하기 위한 배기구(226)를 갖는 가스 배출부(225)가 설치되어 있다.
이와 같이 구성되는 기상 성장 장치(200)를 사용하여, 피처리 기판(231) 위에 화합물 반도체 결정을 성장시키는 경우에는, 기판 유지체(230)에 피처리 기판(231)이 적재되고, 그 후 회전축(232)의 회전에 의해 기판 유지체(230)가 회전된다. 계속해서, 가열 히터(233)의 가열에 의해 기판 유지체(230)를 통하여 피처리 기판(231)이 소정의 온도로 가열된다. 이 상태에서, 샤워 플레이트(211)에 뚫어 형성되어 있는 복수의 가스 유로(215)로부터 반응로(220)의 내부의 반응실(221)에 원료 가스가 공급된다. 공급된 원료 가스는 피처리 기판(231)으로부터의 열에 의해 가열되고, 화학 반응이 일어나, 피처리 기판(231) 위에 반도체 결정이 성장하고, 성막된다.
또한, 복수의 원료 가스를 공급하여 피처리 기판(231) 위에 화합물 반도체 결정을 성장시키는 경우에는, 서로 다른 가스 도입구(214)로부터 도입된 각각의 원료 가스를 샤워 헤드(210)의 가스 분배 공간(213)에서 혼합한다. 혼합 가스는, 샤워 플레이트(211)에 뚫어 형성되어 있는 복수의 가스 유로(215)로부터 반응로(220)의 내부의 반응실(221)에 공급된다.
이러한 기상 성장 장치에서는, 피처리 기판의 표면 전체를 균일한 막 두께나 조성비 등으로 성막하기 위해서, 각각의 가스 유로 사이에 있어서의 가스 유량 및 가스 종류의 혼합 비율 등을 균일하게 하는 것이 요구되고 있다.
이 요구에 따르기 위해서, 예를 들면 특허문헌 1에는, 개별적으로 매스 플로우 컨트롤러(유량 조절부)가 설치되어 있는 복수의 가스 공급 계통으로부터 공급되는 가스를, 가스 공급 계통마다 분리된 가스 공간을 통과하여 진공 챔버 내부에 공급하는 진공 제조 장치가 개시되어 있다. 상기 진공 제조 장치에서는, 가스 공급 계통마다 공급하는 가스 유량의 조정이 가능하기 때문에, 피처리 기판의 표면 전체에 걸쳐 균일한 막 두께로 성막할 수 있다.
또한, 예를 들면 특허문헌 2에는, 복수의 가스 분출 구멍을 갖고 피처리 기판 표면에 가스를 공급하는 샤워 헤드를, 중심으로부터 직경 방향을 따라 복수의 블록으로 분할하고, 각각의 블록마다 가스 유량을 독립적으로 제어하는 반도체 제조 장치가 개시되어 있다. 상기 반도체 제조 장치에서는, 블록 단위로 가스 농도 분포의 조정이 가능하기 때문에, 피처리 기판의 표면 전체에 걸쳐 균일한 막 두께로 성막할 수 있게 되어 있다.
상술한 특허문헌 2에는, 복수의 가스 분출 구멍을 갖고 피처리 기판 표면에 가스를 공급하는 샤워 헤드에 있어서, 가스 분출 구멍과 반대측의 면의 대응하는 위치에 가스 분출 구멍을 향하여 마개를 삽입하기 위한 구멍이 형성된 반도체 제조 장치가 개시되어 있다. 상기 반도체 제조 장치에서는, 각각의 가스 분출 구멍에 대하여 피처리 기판 표면에 가스를 공급하도록 개구 상태로 할 것인지, 또는 가스의 공급을 봉쇄하도록 마개를 삽입하는 상태로 할지의 변경에 의한 가스 농도 분포의 조정이 가능하다. 이 결과, 상기 반도체 제조 장치에서는, 피처리 기판의 표면 전체에 걸쳐 균일한 막 두께로 성막할 수 있게 되어 있다.
또한, 상기 특허문헌 2에는, 샤워 헤드의 가스 분출면을, 중심으로부터 외주를 향하여 서서히 피처리 기판 표면과의 간격을 좁힌 우산 형상으로 하는 반도체 제조 장치가 개시되어 있다. 상기 반도체 제조 장치에서는, 중심으로부터 외주 방향으로 진행함에 따라서 가스 유역면적이 확대되는 것이 억제된다. 이 결과, 상기 반도체 제조 장치에서는, 피처리 기판의 표면 전체에 걸쳐 균일한 막 두께로 성막할 수 있게 되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2000-294538호 공보(2000년 10월 20일 공개) 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2003-309075호 공보(2003년 10월 31일 공개)
그런데, 도 15에 도시하는 기상 성장 장치(200)에서는, 도입한 가스를 외부로 배기하는 배기구(226)가 반응로(220)의 측면 벽측에 몇군데 설치되어 있다. 이 때문에, 배기구(226)로의 가스 배기의 흐름의 영향을 받아, 배기구(226)에 먼 중앙 부근의 가스 유로(215)로부터 공급되는 가스 유량보다도, 배기구(226)에 가까운 측의 가스 유로(215)로부터 공급되는 가스 유량쪽이 커진다. 즉, 성막되는 범위와 대략 동일 범위의 가스 공급 범위가 광역이 될수록, 가스 공급 범위의 각각의 가스 유로(215)로부터 공급되는 가스 유량의 최대와 최소의 차가 커져, 균일한 막 두께로 성막하는 것이 곤란해진다.
이로 인해, 특허문헌 1의 진공 제조 장치, 및 특허문헌 2의 반도체 제조 장치에서는, 성막 처리하는 영역을 균일한 막압으로 성막 가능한 복수의 영역으로 구획하고, 구획된 각각의 영역에 대하여 각각 독립하는 가스 공급 계통을 설치하고, 각각의 가스 공급 계통마다 공급하는 가스 유량 등을 조정하는 구성으로 하고 있다.
그러나, 예를 들면, 복수매의 6인치 기판을 한번에 성막 처리하는 대형의 기상 성장 장치에서는, φ600㎜ 정도의 넓은 영역을 균일한 막 두께로 성막할 필요가 있다. 이 결과, 대형의 기상 성장 장치에 있어서, 성막 처리하는 영역을 복수의 영역으로 구획하는 구성으로 하면, 구획되는 영역의 수가 증대하고, 정한 구획의 영역의 수만큼의 매스 플로우 컨트롤러(유량 조절부) 및 배관계 부재의 실장 설계가 복잡하게 되어 버린다.
또한, 특허문헌 2에는, 전술한 바와 같이, 각각의 가스 분출 구멍에 대하여 가스를 공급하도록 개구 상태로 할지 또는 가스의 공급을 봉쇄하도록 마개를 삽입하는 상태로 할지의 변경이 가능한 반도체 제조 장치가 개시되어 있다. 그러나, 대형의 기상 성장 장치에서는, 가스 분출 구멍의 수도 수천개를 초과하게 된다. 이로 인해, 피처리 기판의 표면 전체에 걸쳐 균일한 막 두께로 성막되도록, 하나하나 가스 분출 구멍을 개구 상태로 할지 또는 마개를 삽입하는 상태로 할지를 정해 가는 것은 번잡하여 손이 많이 가게 되어 버린다.
또한, 특허문헌 2에는, 전술한 바와 같이, 샤워 헤드의 가스 분출면을, 중심으로부터 외주를 향하여 서서히 피처리 기판 표면과의 간격을 좁힌 우산 형상으로 하는 반도체 제조 장치가 개시되어 있다. 그러나, 원하는 경사 각도를 유지하면서 중심 대칭으로 가공하기 위해서는, 높은 가공 기술이 요구된다. 특히, 대형의 기상 성장 장치에서는, 샤워 헤드에 가공하는 가스 분출면도 넓어진다. 이로 인해, 피처리 기판의 표면 전체에 걸쳐 균일한 막 두께로 성막되도록, 샤워 헤드의 가스 분출면을 우산 형상으로 가공하는 것은 매우 곤란하게 되어 버린다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 장치 설계 및 장치 조립이 간편하고, 또한 반응실의 피처리 기판면 위의 가스 공급량을 균일하게 하여 피처리 기판 위에 성막 처리되는 성장막의 막 두께 및 조성비 등의 품질을 향상시킬 수 있는 기상 성장 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 기상 성장 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 박막을 기상 성장시키는 피처리 기판을 배치하는 반응로와, 가스를 도입하는 가스 도입구와, 상기 가스를 확산시키기 위한 가스 분배 공간과, 상기 가스 분배 공간의 가스를 상기 반응로의 내부에 공급하기 위한 복수의 가스 유로가 뚫어 형성되어 있는 샤워 플레이트를 갖는 샤워 헤드와, 상기 반응로의 가스를 외부로 배기하기 위한 배기구를 갖는 기상 성장 장치로서, 상기 샤워 헤드의 가스 분배 공간은, 상기 샤워 플레이트를 저면으로 하는 공간이고, 또한 상기 반응로의 배기구로부터 먼 측의 제1 공간과 상기 반응로의 배기구에 가까운 측의 제2 공간을 갖고 있음과 함께, 상기 제1 공간은, 상기 제2 공간보다도 높게 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 발명에 따르면, 샤워 헤드의 가스 분배 공간에서는, 배기구로부터 먼 측의 제1 공간은, 배기구에 가까운 측의 제2 공간보다도 높게 형성하고 있다. 즉, 본 발명에서는, 가스 분배 공간의 구조 형상에 의해, 반응실의 피처리 기판면 위의 가스 공급량을 균일하게 하여 피처리 기판 위에 성막 처리되는 성장막의 막 두께나 조성비 등의 품질을 향상시키고 있다. 이 결과, 설계 비용이나 조립 비용이 들지 않는 기상 성장 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 기상 성장 장치는, 이상과 같이, 샤워 헤드의 가스 분배 공간은, 샤워 플레이트를 저면으로 하는 공간이며, 또한 반응로의 배기구로부터 먼 측의 제1 공간과 상기 반응로의 배기구에 가까운 측의 제2 공간을 갖고 있음과 함께, 상기 제1 공간은 상기 제2 공간보다도 높게 형성되어 있다.
그 때문에, 장치 설계 및 장치 조립이 간편하고, 또한 반응실의 피처리 기판면 위의 가스 공급량을 균일하게 하여 피처리 기판 위에 성막 처리되는 성장막의 막 두께 및 조성비 등의 품질을 향상시킬 수 있는 기상 성장 장치를 제공한다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 기상 성장 장치에 있어서의 제1 실시 형태를 나타내는 것으로서, 상기 기상 성장 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 상기 기상 성장 장치의 샤워 플레이트와 기판 유지체와의 위치 관계를 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 기상 성장 장치에 있어서의 제2 실시 형태를 나타내는 것으로서, 상기 기상 성장 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4는 상기 기상 성장 장치의 확산판의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 5의 (A), (B)는 가스 유량 분포의 시뮬레이션에 사용한 기상 성장 장치 모델을 도시하는 도면이다.
도 6의 (A), (B)는 가스 유량 분포의 시뮬레이션에 사용한 종래의 기상 성장 장치 모델을 도시하는 도면이다.
도 7은 상기 기상 성장 장치 모델 및 종래의 기상 성장 장치 모델의 가스 유량 분포를 나타내는 그래프이다.
도 8의 (A), (B), (C)는 본 실시 형태의 기상 성장 장치에 적용될 수 있는 가스 분배 공간의 단면 형상을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 기상 성장 장치에 있어서의 제3 실시 형태를 나타내는 것이며, 상기 기상 성장 장치에 있어서의 샤워 헤드의 개요 구성을 도시하는 단면도이다.
도 10은 상기 기상 성장 장치의 샤워 헤드에 있어서의 제1 부재군의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 11의 (A), (B)는 상기 제1 부재군으로 조립된 기상 성장 장치의 제2 공간의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 12는 상기 기상 성장 장치의 샤워 헤드에 있어서의 제2 부재군의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 13의 (A), (B)는 상기 제2 부재군으로 조립된 기상 성장 장치의 제2 공간의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 기상 성장 장치에 있어서의 제4 실시 형태를 나타내는 것으로서, 상기 기상 성장 장치에 있어서의 샤워 헤드의 개요 구성을 도시하는 단면도이다.
도 15는 종래의 기상 성장 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
[실시 형태 1]
본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도 1 및 도 2에 기초하여 설명하면, 이하와 같다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치(1A)에 대하여, 도 1에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1A)의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기상 성장 장치(1A)는 가스 도입구(14)로부터 도입되는 원료 가스를 반응로(20)의 내부의 반응실(21)에 공급하기 위한 대략 원통 형상을 한 샤워 헤드(10)를 구비하고 있다.
샤워 헤드(10)는 원료 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(14)와, 가스 도입구(14)로부터 도입되는 원료 가스를 균일하면서 광역으로 확산시키기 위한 가스 분배 공간(13)과, 가스 분배 공간(13)에서 확산된 원료 가스를 반응실(21)에 공급하기 위한 샤워 플레이트(11)로 구성되어 있다. 또한, 샤워 헤드(10)에는 상기 샤워 플레이트(11)에 형성된 각각의 가스 유로(15)의 온도를 조정하는 냉매를 흘리기 위한 냉매 유로(18)가 가스 유로(15)의 주위를 통과하여 형성되어 있다.
상기 반응실(21)의 하부 중앙에는 도시하지 않은 액추에이터에 의해 회전 가능한 회전축(32)이 설치되고, 회전축(32)의 선단에는, 샤워 플레이트(11)의 원료 가스가 공급되는 면과 대향하도록 하고, 피처리 기판(31)이 적재된 원반 형상의 기판 유지체(30)가 장착되어 있다. 기판 유지체(30)의 하방에는 기판 유지체(30)를 가열하기 위한 가열 히터(33)가 장착되어 있다. 또한, 반응로(20)의 하부에는 반응실(21) 내의 가스를 외부로 배기하기 위한 배기구(26)를 갖는 가스 배출부(25)가 설치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기상 성장 장치(1A)의 가스 분배 공간(13)은 중앙 부근의 제1 공간(131)과 외주 부근의 제2 공간(132)으로 분할되어 있다. 그리고, 제2 공간(132)에 있어서의 바닥면으로부터 천장면까지의 높이는, 제1 공간(131)에 있어서의 바닥면으로부터 천장면의 높이보다도 낮은 형상(이후, 「해트 형상」이라 칭함)으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 제1 공간(131)의 측면벽과 제2 공간(132)의 측면벽에 단차가 구비되어 있다.
즉, 본 실시 형태에서는, 가스 분배 공간(13)은 반응로(20)의 배기구(26)에 먼 측의 제1 공간(131)과 반응로(20)의 배기구(26)에 가까운 측의 제2 공간(132)을 갖고 있음과 함께, 제1 공간(131)은, 제2 공간(132)보다도 높게 형성되어 있다.
다음에, 샤워 플레이트(11)의 구성에 대해서, 도 2에 기초하여 설명한다. 도 2는 샤워 플레이트(11), 샤워 플레이트(11)에 뚫어 형성되어 있는 가스 유로(15)와, 기판 유지체(30), 기판 유지체(30) 위에 적재되어 있는 피처리 기판(31)의 위치 관계를 도시하는 평면도이다.
상기 기상 성장 장치(1A)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판 유지체(30) 위에 적재되어 있는 9장(원주 위에 8장, 중앙에 1장)의 피처리 기판(31)을 대상으로 성막 처리를 행하는 대형 기상 성장 장치이다. 피처리 기판(31)이 적재되는 기판 유지체(30)의 전체면(성막 처리 범위)에 대향하는 샤워 플레이트(11)의 원료 가스가 공급되는 면의 동일 범위(가스 공급 범위)에는, 소정의 간격마다 소정의 직경의 복수의 가스 유로(15)가 뚫어 형성되어 있다. 피처리 기판(31)으로서 예를 들면 6인치 이상의 대형 기판을 대상으로 하는 경우, 성막 처리 범위 및 가스 공급 범위는, φ600㎜ 정도가 된다.
여기서, 상기 샤워 플레이트(11)에 뚫어 형성되어 있는 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 공급량은, 배기구(26)로의 가스 배기의 흐름의 영향을 받아, 각각의 가스 유로(15)마다 조금씩 서로 다르다. 구체적으로는, 배기구(26)에 가까운 외주 부근의 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 공급량이 최대가 되고, 배기구(26)에 먼 중앙 부근의 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 공급량이 최소가 된다.
또한, 상기 반응실(21) 내에 설치되는 가열 히터(33) 등의 각각의 장치 부재에 있어서의 수직 방향의 크기는, 소형의 기상 성장 장치의 것과 같은 정도면 충분하다. 즉, 이들 장치 부재를 반응실(21)에 설치할 때에, 샤워 플레이트(11)의 원료 가스가 공급되는 면으로부터 배기구(26)까지의 수직 방향의 거리를, 소형의 기상 성장 장치에 대하여 크게 할 필요성은 없다.
상술한 바와 같이, 성막 처리 범위 및 가스 공급 범위가 광역이 되는 대형 기상 성장 장치(1A)에는, 샤워 플레이트(11)의 가장 외주측에 뚫어 형성되어 있는 가스 유로(15)의 배기구(26)까지의 거리와, 샤워 플레이트(11)의 중심에 뚫어 형성되어 있는 가스 유로(15)의 배기구(26)까지의 거리의 차가 커서, 가스 공급량의 차도 커져 버린다고 하는 과제가 있다.
따라서, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1A)에서는, 가스 분배 공간(13)을 해트 형상으로 형성함으로써, 배기구(26)로의 가스 배기의 흐름의 영향을 받기 쉬운 제2 공간(132)의 바로 아래에 뚫어 형성되어 있는 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 공급량을 억제하고 있다. 이 결과, 기상 성장 장치(1A)에서는, 가스 공급 범위에 있어서의 각각의 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 공급량의 균일화가 도모되게 되고 있다.
[실시 형태 2]
본 발명의 다른 실시 형태에 대하여 도 3 내지 도 8에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 설명하는 것 이외의 구성은, 상기 실시 형태 1과 동일하다. 또한, 설명의 편의상, 상기한 실시 형태 1의 도면에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에 대해서, 도 3에 기초하여 설명한다. 도 3은 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)의 구성을 도시하는 단면도이다.
또한, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 샤워 헤드(10)에는, 가스 분배 공간(13)을 상류측 공간과 하류측 공간의 2개의 공간으로 구획하는 확산판(50)이 설치되어 있는 점이 상기의 기상 성장 장치(1A)와 서로 다르다.
즉, 기상 성장 장치(1B)의 샤워 헤드(10)에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 공간(131)의 가스 도입구(14)측에, 도입된 복수의 원료 가스의 혼합 비율을 균일하게 혼합하기 위한 상류측 공간으로서의 제3 공간(133)과, 하류측 공간으로서의 제1 공간(131)과 제3 공간(133)을 구획하고, 또한 복수의 천공된 확산 구멍(51)을 통과하여 제3 공간(133)에 도입된 원료 가스를 제1 공간(131)으로 유동하는 확산판(50)이 설치되어 있다.
여기서, 제3 공간(133)은 각각의 가스 도입구(14)로부터 도입된 복수의 원료 가스를 집약하여 혼합하기 위해서, 가장 외주측에 위치하는 가스 도입구(14)보다도 큰 직경의 원기둥 형상으로 형성되어 있다.
다음에, 확산판(50)의 구성에 대해서, 도 4에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 4는 제1 공간(131)과 제3 공간(133)을 구획하는 확산판(50)의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 확산판(50)에는 도입된 원료 가스를 상기 제3 공간(133)으로부터 상기 제1 공간(131)으로 유동시키는 복수의 확산 구멍(51)이 뚫어 형성되어 있다. 여기서, 확산판(50)의 전체면에 확산 구멍(51)을 뚫어 형성하면, 배기구(26)의 영향에 의해, 확산판(50)의 외주부에 뚫어 형성된 확산 구멍(51)으로부터 샤워 플레이트(11)의 외주의 가스 유로(15)에 단락하여 가스가 유동할 우려가 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 확산판(50)에 있어서의 확산 구멍(51)의 천공 부위를, 확산판(50)에 있어서의 중앙부의 가스 유동 범위로 한정하고 있다. 즉, 확산판(50)에 있어서의 확산 구멍(51)이 천공된 가스 유동 범위는, 제3 공간(133)의 수평 단면 원형의 직경보다도 작은 직경의 원의 내측으로 되어 있다.
이에 의해, 확산판(50)에 있어서의 외주에서는, 확산 구멍(51)이 존재하지 않으므로, 샤워 플레이트(11)의 외주에 존재하는 가스 유로(15)로의 가스 유동이 제한된다. 한편, 확산판(50)에 있어서의 중앙부의 가스 유동 범위를 통과하는 가스는 샤워 플레이트(11)에 있어서의 중앙 부근의 가스 유로(15)로 유동하기 쉬워진다. 이 결과, 샤워 플레이트(11)의 가스 유로(15)에 공급되는 가스 공급량의 균일화를 도모할 수 있다.
또한, 확산판(50)에 있어서의 외주측에서의 가스의 통과를 제한하기 위해서, 예를 들면, 확산판(50)에 있어서, 외주측보다도 중심측의 확산 구멍(51)의 수를 많게 하거나, 또는 외주측보다도 중심측의 확산 구멍(51)의 직경을 크게 하거나 하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에서는, 가스 분배 공간(13)을 해트 형상으로 형성함과 함께, 제3 공간(133)과 확산판(50)을 설치함으로써, 가스 분배 공간(13)을 3단계로 분할하고, 또한 상류측의 가스 통과 영역을 중심측으로 좁히고 있다. 이 결과, 배기구(26)로의 가스 배기의 흐름의 영향을 받기 쉬운 제2 공간(132)의 바로 아래에 뚫어 형성되어 있는 샤워 플레이트(11)의 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 공급량을 억제하고, 샤워 플레이트(11)의 가스 공급 범위에 있어서의 각각의 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 공급량의 균일화를 도모할 수 있게 되어 있다.
여기서, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에 있어서의 가스 유량 분포의 시뮬레이션을, 도 5의 (A), (B), 도 6의 (A), (B) 및 도 7에 기초하여, 종래의 기상 성장 장치(200)에 있어서의 가스 유량 분포의 시뮬레이션과의 비교에 있어서 설명한다. 여기서, 도 5의 (A), (B)는 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에 있어서의 가스 유량 분포의 시뮬레이션 모델을 도시하는 평면도 및 단면도이다. 또한, 도 6의 (A), (B)는 종래의 기상 성장 장치(200)에 있어서의 가스 유량 분포의 시뮬레이션 모델을 도시하는 평면도 및 단면도이다. 또한, 도 7은 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에 있어서 각각의 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스의 유속을 시뮬레이션한 가스 유량 분포를, 종래의 기상 성장 장치(200)에 있어서의 각각의 가스 유로(215)로부터 공급되는 가스의 유속을 시뮬레이션한 가스 유량 분포와의 비교에 있어서 나타내는 그래프이다.
도 5의 (A), (B)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에 있어서의 가스 유량 분포의 시뮬레이션 모델에서는, 상기 샤워 헤드(10)의 상면의 중심에 1군데와, 상면의 중심으로부터 반경 100㎜에 있어서의 원주 위의 서로의 거리가 동일해지는 대상 위치의 4군데의 합계 5군데에, 가스 도입구(14)가 설치된 1/8π 모델의 기상 성장 장치(1B)를 사용하고 있다. 여기서, 본 실시 형태의 1/8π 모델의 기상 성장 장치(1B)에는, 측면벽까지의 직경이 φ420㎜인 제1 공간(131)과, 측면벽까지의 직경이 φ570㎜인 제2 공간(132)을 갖는 해트 형상의 가스 분배 공간(13)이 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 1/8π 모델의 기상 성장 장치(1B)에서는, 샤워 플레이트(11)에 있어서의 φ570㎜인 가스 공급 범위에, φ1㎜인 가스 유로(15)가 5㎜ 간격으로 뚫어 형성되어 있다.
또한, 샤워 헤드(10)에는 높이 25㎜, 직경 φ420㎜인 원기둥 형상의 제1 공간(131)과, 상기 제1 공간(131)의 하층에 존재하는 높이 3㎜, 직경 φ570㎜인 원기둥 형상의 제2 공간(132)이 중심축에서 겹쳐진 해트 형상의 가스 분배 공간(13)이 형성되어 있다.
또한, 해트 형상의 가스 분배 공간(13)의 상층에는, 높이 5㎜, 직경 φ570㎜의 원기둥 형상의 제3 공간(133)과 상기 제2 공간(132)을 구획하는 확산판(50)이 설치되어 있다.
상기 확산판(50)에 있어서의 제1 공간(131)의 직경과 동일한 φ420㎜인 가스 유동 범위에는, 제3 공간(133)에 도입된 원료 가스를 제1 공간(131)으로 유동 가능하게 하는 φ2㎜인 확산 구멍(51)이 5㎜ 간격으로 천공되어 있다.
한편, 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, 종래의 기상 성장 장치(200)에 있어서의 가스 유량 분포의 시뮬레이션 모델에서는, 샤워 헤드(210)의 상면의 중심에 1군데와, 샤워 헤드(210)의 중심으로부터 반경 100㎜인 원주 위에 있어서의 서로의 거리가 동일해지는 대상 위치의 4군데의 합계 5군데에, 가스 도입구(214)가 설치된 1/8π 모델의 기상 성장 장치(200)를 사용하고 있다. 여기서, 종래의 장치 모델에는, 측면벽까지의 직경이 φ570㎜인 원기둥 형상의 가스 분배 공간(213)이 설치되어 있다.
도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, 종래의 기상 성장 장치(200)에서는, 샤워 플레이트(211)에 있어서의 φ570㎜인 가스 공급 범위에, φ1㎜인 가스 유로(215)가 5㎜ 간격으로 뚫어 형성되어 있다. 또한, 샤워 헤드(210)에는, 높이 25㎜, 직경 φ570㎜인 원기둥 형상의 가스 분배 공간(213)이 설치되어 있다.
상기 각 모델에 있어서, 시뮬레이션한 가스 유량 분포를, 도 7에 도시하였다. 여기서, 도 7에 있어서는, 본 실시 형태의 1/8π 모델의 기상 성장 장치(1B)에 있어서의 각각의 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스의 유속을 시뮬레이션한 가스 유량 분포를 실선으로 나타내고 있다. 한편, 종래의 1/8π 모델의 기상 성장 장치(200)에 있어서의 각각의 가스 유로(215)로부터 공급되는 가스의 유속을 시뮬레이션한 가스 유량 분포를 파선으로 나타내고 있다.
또한, 도 7에 있어서, 횡축은 샤워 헤드의 중심으로부터 각각의 가스 유로까지의 거리(㎜)를 나타내고, 종축은 가스 유로로부터 공급되는 가스 유속을 나타내고 있다. 또한, 가스 유속의 수치는, 종래의 1/8π 모델의 기상 성장 장치(200)에 있어서의 샤워 헤드(210)의 중심으로부터 200㎜에 위치하는 가스 유로(215)로부터 공급되는 가스 유속을 기준으로 하는 상대값이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 1/8π 모델의 기상 성장 장치(1B)에서는, 제1 공간(131)과 제2 공간(132)의 경계 부근인, 샤워 헤드(10)의 중심으로부터의 거리가 약 210㎜ 부근으로부터, 가스의 유속의 증가가 억제되고 있다. 이 결과, 샤워 헤드(10)의 중심으로부터의 거리가 125㎜ 내지 275㎜에 위치하는 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스의 유속의 변동률((최대값-최소값)÷ 평균값×100)은 약 Δ2.3％로 되어 있다.
한편, 종래의 1/8π 모델의 기상 성장 장치(200)에서는, 배기구(226)로의 가스 배기의 흐름의 영향을 받기 어려운, 샤워 헤드(210)의 중심으로부터 배기구(226)로의 가스 배기의 흐름의 영향을 받기 쉬운 외주를 향함에 따라, 1차 함수적으로 가스 유속은 증가한다. 이 결과, 샤워 헤드(210)의 중심으로부터의 거리가 125㎜ 내지 275㎜에 위치하는 가스 유로(215)로부터 공급되는 가스의 유속의 변동률((최대값-최소값)÷평균값×100)은 약 Δ5.7％로 되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에서는, 가스 도입구(14)로부터 도입되는 원료 가스를 균일하면서 광역으로 확산시키기 위한 가스 분배 공간(13)을 해트 형상으로 형성함으로써, 샤워 플레이트(11)에 있어서의, 배기구(26)에 가까운 측의 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 유량과, 샤워 플레이트(11)에 있어서의, 배기구(26)에 먼 측의 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 유량을 균일하게 하고 있다. 즉, 가스 분배 공간(13)의 구조 형상에 의해, 반응실(21)의 피처리 기판(31)면 위의 가스 공급량을 균일하게 하여 피처리 기판(31) 위에 성막 처리되는 성장막의 막 두께나 조성비 등의 품질을 향상시키고 있기 때문에, 설계 비용이나 조립 비용이 들지 않는 기상 성장 장치(1B)를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태는 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 즉, 상기의 설명에서는, 기상 성장 장치(1B)에 있어서의 해트 형상으로 형성한 가스 분배 공간(13)의 상측에 확산판(50)을 더 설치하고, 가스의 통과 영역을 상류측이 될수록 좁혔다. 따라서, 가스의 통과 영역을 상류측이 될수록 좁힐 수 있으면, 반드시 이에 한정하지 않고, 가스 분배 공간(13)은 다른 형상이어도 된다. 예를 들면, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에 있어서의 가스 분배 공간(13)의 형상은 배기구(26)가 설치되어 있는 위치, 가스 유로(15)의 직경의 크기, 가스 유로(15)가 뚫어 형성되어 있는 간격 등에 의해 결정된다.
상기의 관점에서, 도 8의 (A), (B), (C)에 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1B)에 적용될 수 있는 가스 분배 공간(13)의 단면 형상을 예시한다. 여기서, 도 8의 (A) 및 도 8의 (B)는 배기구(26)가 반응로(20)의 측면벽측에 설치되어 있는 기상 성장 장치에 적용되는 가스 분배 공간(13)의 형상이며, 도 8의 (C)는 배기구(26)가 반응로(20)의 저면 중앙에 설치되어 있는 기상 성장 장치에 적용되는 가스 분배 공간(13)의 형상을 나타낸다.
즉, 도 8의 (A)에 도시하는 가스 분배 공간(13)에서는, 제2 공간(132)의 높이가 단계적으로 측면벽측이 낮아지도록 형성되어 있다.
또한, 도 8의 (B)에 도시하는 가스 분배 공간(13)에서는, 제2 공간(132)의 높이가 선형적으로 측면벽측이 낮아지도록 형성되어 있다.
또한, 도 8의 (C)에 도시하는 가스 분배 공간(13)에서는, 배기구(26)가 반응로(20)의 저면 중앙에 설치되어 있는 것에 수반하여, 외주 부근에 제1 공간(131)이 형성됨과 함께, 가스 분배 공간(13)의 중앙 부근에 제1 공간(131)보다 높이가 낮은 제2 공간(132)이 형성되어 있다.
또한, 상기 도 8의 (A) ~ (C)에 기재한 변형예는, 당연히 본 발명에 포함된다.
[실시 형태 3]
본 발명의 또 다른 실시 형태에 대하여 도 9 내지 도 13에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 설명하는 것 이외의 구성은, 상기 실시 형태 1 및 실시 형태 2와 동일하다. 또한, 설명의 편의상, 상기한 실시 형태 1 및 실시 형태 2의 도면에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치에 대해서, 도 9에 기초하여 설명한다. 도 9는 본 실시 형태의 기상 성장 장치에 있어서의 샤워 헤드(10A)의 개요 구성을 도시하는 단면도이다.
여기서, 본 실시 형태의 샤워 헤드(10A)는, 전술한 기상 성장 장치(1A) 또는 기상 성장 장치(1B)의 샤워 헤드(10)와의 비교에 있어서, 제2 공간(132)의 바닥면으로부터 천장면의 높이를 조절 가능한 조절 기구를 설치하고 있는 점이 서로 다르다.
즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 샤워 헤드(10A)는, 샤워 플레이트(11)와, 샤워 플레이트(11)의 상층 부재로서 상기 샤워 플레이트(11)에 연결되는 분배 공간 형성 기구(12)와, 분배 공간 형성 기구(12)의 상층 부재로서 상기 분배 공간 형성 기구(12)에 연결되고, 또한 제3 공간(133)을 형성하기 위한 도입 공간 형성 기구(125)로 구성되어 있다.
여기서, 분배 공간 형성 기구(12)는, 제2 공간 형성 기구(122)와 제1 공간 형성 기구(121)로 구성되어 있다. 제2 공간 형성 기구(122)는 제2 공간(132) 또는 상기 제2 공간(132)의 일부를 형성하는 한편, 제1 공간 형성 기구(121)는 제2 공간 형성 기구(122)의 상층 부재로서 상기 제2 공간 형성 기구(122)에 연결됨으로써, 제1 공간(131)을 형성하고 있다. 또한, 제1 공간 형성 기구(121)는 확산판(50)을 설치 가능하게 구성되어 있다.
상기 샤워 헤드(10A)에 있어서의 분배 공간 형성 기구(12)의 구체예에 대해서, 도 10에 기초하여 설명한다. 도 10은 샤워 헤드(10A)에 있어서의 제1 부재군의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 샤워 헤드(10A)는, 샤워 플레이트(11a)와 분배 공간 형성 기구(12a)와 도시하지 않은 도입 공간 형성 기구로 구성되어 있는 것으로 할 수 있다.
상기 샤워 플레이트(11a)는 원기둥 형상의 부재로 이루어져 있다. 샤워 플레이트(11a)의 상면에는, 외주부보다도 높이 H3만큼 오목해진 직경 R2의 원형 영역으로 이루어지는 오목면이 형성되어 있다. 그리고, 상기 샤워 플레이트(11a)에는, 상기 오목면으로부터 저면에 이르는 복수의 가스 유로(15)가 뚫어 형성되어 있다.
분배 공간 형성 기구(12a)는, 제1 공간 형성 부재(121a)로 구성되거나, 또는 제1 공간 형성 부재(121a)와 1개 이상의 제2 공간 높이 조절 부재로서의 제2 공간 형성 부재(122a)로 구성된다. 여기서, 제1 공간 형성 부재(121a)는 직경 R1 및 높이 H1의 구멍이 형성된 원통 형상의 부재이다.
또한, 제2 공간 형성 부재(122a)는, 직경 R2 및 높이 H2의 구멍이 형성된 링 형상의 부재이다.
상기 제1 공간 형성 부재(121a)의 상층에는, 직경 R1의 범위에, 복수의 확산 구멍(51)을 갖는 확산판(50)이 장착 가능하게 구성되어 있다.
이들 각각의 부재는, 원통 또는 원기둥의 중심축을 서로 일치시켜서 연결시키는 것이 가능하게 구성되어 있다.
여기서, 상기 분배 공간 형성 기구(12)를 제1 공간 형성 부재(121a)만으로 구성한 경우에는, 도 11의 (A)에 도시한 바와 같이, 제2 공간(132)의 높이는, 샤워 플레이트(11a)의 오목면에 의해 형성된 공간의 높이 H3으로 된다.
한편, 상기 분배 공간 형성 기구(12)를, 제1 공간 형성 부재(121a)와 1개의 제2 공간 형성 부재(122a)로 구성한 경우에는, 도 11의 (B)에 도시한 바와 같이, 제2 공간(132)의 높이는, 제2 공간 형성 부재(122a)를 구성 부재로 함으로써 형성된 공간의 높이 H2와, 샤워 플레이트(11a)의 오목면에 의해 형성된 공간의 높이 H3이 더해지게 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 제2 공간 형성 부재(122a)를 사용하는 수에 따라, 제2 공간(132)의 높이가 조절 가능하게 되어 있다.
다음에, 상기 샤워 헤드(10A)에 있어서의 분배 공간 형성 기구(12)의 다른 구체예에 대해서, 도 12에 기초하여 설명한다. 도 12는 샤워 헤드(10A)에 있어서의 상기 제1 부재군과는 서로 다른 제2 부재군의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 샤워 헤드(10A)는, 샤워 플레이트(11b)와 분배 공간 형성 기구(12b)와 도시하지 않은 도입 공간 형성 기구로 구성되어 있는 것으로 할 수 있다.
상기 샤워 플레이트(11b)는 원기둥 형상의 부재로 이루어져 있다. 샤워 플레이트(11b)에 있어서의 직경 R4의 중심부에는 상면으로부터 저면에 이르는 복수의 가스 유로(15)가 뚫어 형성되어 있다.
상기 샤워 플레이트(11b)의 상층 부재로서 설치된 분배 공간 형성 기구(12b)는, 직경 R1 및 높이 H1의 구멍이 형성된 원통 형상의 제1 공간 형성 부재(121b)과, 직경 R4의 구멍을 갖고, 또한 최대 H4로부터 최소 H5까지의 범위의 높이로 조절이 가능한 벨로즈 구조를 구비한 제2 공간 높이 조절 부재로서의 제2 공간 형성 부재(122b)로 구성되어 있다.
여기서, 제1 공간 형성 부재(121b)에는, 직경 R1의 범위에, 복수의 확산 구멍(51)을 갖는 확산판(50)이 장착 가능하게 구성되어 있다.
이들 각각의 부재는, 원통 또는 원기둥의 중심축을 서로 일치시켜서 연결시키는 것이 가능하게 구성되어 있다.
도 13의 (A), (B)는 기상 성장 장치에 있어서의 제2 부재군으로 조립된 제2 공간(132)의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 13의 (A)에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 제2 공간 형성 부재(122b)의 높이를 조절 가능한 최대의 높이로 조절하여 기상 성장 장치를 조립한 경우에는, 제2 공간(132)의 높이는 H4가 된다.
또한, 예를 들면, 도 13의 (B)에 도시한 바와 같이, 제2 공간 형성 부재(122b)의 높이를 조절 가능한 최소의 높이로 조절하여 기상 성장 장치를 조립한 경우에는, 제2 공간(132)의 높이는 H5가 된다.
이 결과, 본 실시 형태의 샤워 헤드(10A)에서는, 기상 성장 장치의 조립 단계에서 제2 공간 형성 부재(122b)의 높이를 적절히 조절함으로써, 제2 공간(132)의 높이를 조절하는 것이 가능하게 되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 기상 성장 장치에서는, 제1 공간(131) 또는 제2 공간(132), 또는 양자 공간의 높이가 조절 가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 예를 들면 도입되는 가스 종류 또는 혼합 비율에 따라서 제1 공간(131) 또는 제2 공간(132)의 높이를 적절히 조절하고, 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 공급량을 보다 정교하게 최적화하는 것이 가능하게 된다.
[실시 형태 4]
본 발명의 또 다른 실시 형태에 대하여 도 14에 기초하여 설명하면, 이하와 같다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 설명하는 것 이외의 구성은, 상기 실시 형태 1 내지 3과 동일하다. 또한, 설명의 편의상, 상기한 실시 형태 1 내지 3의 도면에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치에 대해서, 도 14에 기초하여 설명한다. 도 14는 본 실시 형태의 기상 성장 장치에 있어서의 샤워 헤드(10B)의 개요 구성을 도시하는 단면도이다.
또한, 본 실시 형태의 샤워 헤드(10B)는, 실시 형태 3에서 설명한 샤워 헤드(10A)는, 제1 공간(131)의 높이를 조절 가능한 조절 기구를 구비하고 있는 점에서 서로 다르다.
상기 샤워 헤드(10B)는 도 14에 도시한 바와 같이, 샤워 플레이트(11)와, 샤워 플레이트(11)의 상층 부재로서 상기 샤워 플레이트(11)에 연결된 분배 공간 형성 기구(12c)와, 분배 공간 형성 기구(12c)의 상층 부재로서 상기 분배 공간 형성 기구(12c)에 연결됨으로써 제3 공간(133)을 형성하는 도입 공간 형성 기구(125)로 구성되어 있다.
여기서, 분배 공간 형성 기구(12c)는 제2 공간(132) 또는 상기 제2 공간(132)의 일부를 형성하기 위한 제2 공간 형성 기구(122)와, 제1 공간(131)을 형성하기 위한 제1 공간 형성 부재(121c)로 구성되어 있다.
또한, 제1 공간 형성 부재(121c)는 소정의 직경의 구멍을 갖고, 최대 H6부터 최소 H7까지의 범위의 높이로 조절이 가능한 벨로즈 구조로 구성되어 있다. 여기서, 제1 공간 형성 부재(121c)는 복수의 확산 구멍(51)을 갖는 확산판(50)을 장착할 수 있도록 구성되어 있다.
이들 각각의 부재는, 원통 또는 원기둥의 중심축을 서로 일치시켜서 연결시키는 것이 가능하게 구성되어 있다.
이 결과, 본 실시 형태의 샤워 헤드(10B)에서는, 기상 성장 장치의 조립 단계에서 제1 공간 형성 부재(121c)의 높이를 적절히 조절함으로써, 제1 공간(131)의 높이를 조절하는 것이 가능하게 되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 기상 성장 장치에서는, 제1 공간(131) 또는 제2 공간(132) 또는 양자 공간의 높이가 조절 가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 예를 들면 도입되는 가스 종류 또는 혼합 비율에 따라서 제1 공간(131) 또는 제2 공간(132)의 높이를 적절히 조절하고, 가스 유로(15)로부터 공급되는 가스 공급량을 보다 정교하게 최적화하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이번에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로서, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라, 특허 청구 범위에 의해 제시되며, 특허 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
이상과 같이, 본 발명의 기상 성장 장치에서는, 상기 샤워 헤드에는, 상기 가스 분배 공간을 상류측 공간과 하류측 공간의 2개의 공간으로 구획하는 확산판이 설치되어 있음과 함께, 상기 확산판에는 상기 상류측 공간으로부터 하류측 공간으로 가스를 통과시키는 복수의 확산 구멍이 뚫어 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 기상 성장 장치에서는, 상기 샤워 헤드에는 상기 제2 공간의 높이를 조절하는 제2 공간 높이 조절 기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 기상 성장 장치에서는, 상기 샤워 헤드에는 상기 제1 공간의 높이를 조절하는 제1 공간 높이 조절 기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명은 샤워 헤드에 있어서의 샤워 플레이트의 복수의 가스 유로로부터 피처리 기판 표면에 가스를 공급하는 종형의 MOCVD 장치 등의 기상 성장 장치에 이용할 수 있다.
1A, 1B : 기상 성장 장치
10 : 샤워 헤드
10A : 샤워 헤드
10B : 샤워 헤드
11 : 샤워 플레이트
11a : 샤워 플레이트
12 : 분배 공간 형성 기구
12a, 12b, 12c : 분배 공간 형성 기구
13 : 가스 분배 공간
14 : 가스 도입구
15 : 가스 유로
18 : 냉매 유로
20 : 반응로
21 : 반응실
25 : 가스 배출부
26 : 배기구
30 : 기판 유지체
31 : 피처리 기판
32 : 회전축
33 : 가열 히터
50 : 확산판
51 : 확산 구멍
121 : 제1 공간 형성 기구
121a, 121b, 121c : 제1 공간 형성 부재(제1 공간 높이 조절 부재)
122 : 제2 공간 형성 기구
122a, 122b : 제2 공간 형성 부재(제2 공간 높이 조절 부재)
125 : 도입 공간 형성 기구
131 : 제1 공간(하류측 공간)
132 : 제2 공간
133 : 제3 공간(상류측 공간)

Claims (4)

  1. 박막을 기상 성장시키는 피처리 기판을 배치하는 반응로와,
    가스를 도입하는 가스 도입구와, 상기 가스를 확산시키기 위한 가스 분배 공간과, 상기 가스 분배 공간의 가스를 상기 반응로의 내부에 공급하기 위한 복수의 가스 유로가 뚫어 형성되어 있는 샤워 플레이트를 갖는 샤워 헤드와,
    상기 반응로의 가스를 외부로 배기하기 위한 배기구를 갖는 기상 성장 장치로서,
    상기 샤워 헤드의 가스 분배 공간은,
    상기 샤워 플레이트를 저면으로 하는 공간이며, 또한 상기 반응로의 배기구로부터 먼 측의 제1 공간과 상기 반응로의 배기구에 가까운 측의 제2 공간을 갖고 있음과 함께,
    상기 제1 공간은 상기 제2 공간보다도 높게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤워 헤드에는 상기 가스 분배 공간을 상류측 공간과 하류측 공간의 2개의 공간으로 구획하는 확산판이 설치되어 있음과 함께,
    상기 확산판에는 상기 상류측 공간으로부터 하류측 공간에 가스를 통과시키는 복수의 확산 구멍이 뚫어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샤워 헤드에는 상기 제2 공간의 높이를 조절하는 제2 공간 높이 조절 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샤워 헤드에는 상기 제1 공간의 높이를 조절하는 제1 공간 높이 조절 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180038140A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치의 샤워 헤드

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205382207U (zh) * 2012-07-25 2016-07-13 应用材料公司 气体扩散组件、低温多晶硅处理腔室系统及令处理气体流入处理腔室的组件
USD756502S1 (en) 2013-07-23 2016-05-17 Applied Materials, Inc. Gas diffuser assembly
CN114351118A (zh) * 2020-10-13 2022-04-15 东部超导科技（苏州）有限公司 Mocvd反应系统及rebco高温超导带材的制法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3258885B2 (ja) * 1995-12-27 2002-02-18 東京エレクトロン株式会社 成膜処理装置
JPH10251853A (ja) * 1997-03-17 1998-09-22 Mitsubishi Electric Corp 化学気相成長装置
JP2000294538A (ja) 1999-04-01 2000-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 真空処理装置
JP2001053065A (ja) * 1999-08-13 2001-02-23 Nec Kyushu Ltd プラズマ処理装置
JP2003309075A (ja) 2002-04-18 2003-10-31 Mitsubishi Electric Corp 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
JP2004063661A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体製造装置
CA2556066C (en) * 2004-02-25 2013-07-16 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. Vapor phase growth apparatus
JP4873405B2 (ja) * 2006-03-24 2012-02-08 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置と方法
US8747555B2 (en) * 2006-05-09 2014-06-10 Ulvac, Inc. Thin film production apparatus and inner block for thin film production apparatus
JP2009021534A (ja) * 2007-06-15 2009-01-29 Nuflare Technology Inc 気相成長装置及び気相成長方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180038140A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치의 샤워 헤드

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Publication number Publication date
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