TWI391519B - 汽相沉積裝置及汽相沉積方法 - Google Patents

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Description

汽相沉積裝置及汽相沉積方法
本發明係關於例如縱型噴灑頭型MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金屬化學汽相沉積)等之汽相沉積裝置及汽相沉積方法。
先前，在使用化合物半導體材料之發光二極體、半導體雷射、宇宙用太陽能裝置、及高速裝置之製造中，係使用MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金屬化學汽相沉積)法，其係將三甲基鎵(TMG)或三甲基鋁(TMA)等有機金屬氣體，與氨(NH3 )、磷化氫(PH3 )或砷化氫(AsH3 )等氫化合物氣體作為有助於成膜之原料氣體導入沉積室，使化合物半導體結晶沉積。
MOCVD法係一種將上述原料氣體與載體氣體一起導入沉積室內進行加熱，使其於特定之基板上進行汽相反應，藉此於該基板上使化合物半導體結晶沉積之方法。使用MOCVD法之化合物半導體結晶之製造，通常被高度要求可一面提高沉積之化合物半導體結晶之品質，一面抑制成本，以及如何以最大限度確保良率與生產能力。
圖7係顯示使用於MOCVD法之先前之縱型噴灑頭型MOCVD裝置之一例之模式性構成。
該MOCVD裝置中，連接有用以從氣體供給源102向反應爐101內部之沉積室111導入反應氣體及惰性氣體之氣體配管103，於反應爐101之內部之沉積室111上部，作為氣體導入部而設置有用以對於該沉積室111導入反應氣體與惰性氣體之具有複數個氣體噴出孔之噴灑板110。
另，反應爐101之沉積室111之下部中央設置有利用未圖示之致動器而旋轉自如之旋轉軸112，該旋轉軸112之前端，與噴灑板110對向地安裝有承受器108。上述承受器108之下部安裝有用以加熱該承受器108之加熱器109。
再者，反應爐101之下部設有用以將該反應爐101之內部之沉積室111內之氣體向外部排出之氣體排出部104。該氣體排出部104經由沖洗管路105而連接於用以將經排氣之氣體無害化之排氣處理裝置106。
上述構成之縱型噴灑頭型MOCVD裝置中，使化合物半導體結晶沉積之情形中，首先，於承受器108設置基板107，藉由旋轉軸112之旋轉使承受器108旋轉，再利用加熱器109之加熱，經由承受器108將基板107加熱至特定溫度。其後，從形成於噴灑板110之複數個氣體噴出孔向反應爐101之內部之沉積室111導入反應氣體及惰性氣體。
作為供給複數之反應氣體使其等在基板107上反應而形成薄膜之方法，先前係採用在噴灑頭中混合複數之氣體，從多數個設於噴灑板110之氣體噴出口向基板107噴出反應氣體之方法。
但，該方法由於來自基板107及承受器108之熱的影響，會使噴灑板110之表面被加熱，因此有一部份化學反應會在噴灑板110表面進行。因此，會產生在噴灑板110之表面形成生成物，使得噴灑板110之氣體噴出孔因生成物而發生堵塞之問題，或產生附著於噴灑板110之表面之附著物落下至基板107上，而發生不良現象之問題。
為解決該問題，揭示有一種方法，例如專利文獻1所揭示之反應容器200中，如圖8所示，以個別噴灑頭導管201、202分離複數種反應氣體之狀態下，將其向沉積室203供給，且將冷卻各個噴灑頭導管201、202之冷卻腔室204設於沉積室203側。該反應容器200中，由於分開導入複數之反應氣體，因此在噴灑表面附近氣體之混合較少，且可冷卻噴灑表面，從而不易產生噴灑表面附近之汽相沉積，因此可抑制生成物附著於噴灑表面。
但，於基板上以生產性及再現性良好地沉積均一膜厚分佈及組成比分佈之薄膜，需要在基板上以均等溫度分佈使反應氣體汽相反應。
另，需要防止原料氣體彼此在到達基板前反應而產生附帶化合物，防止向薄膜混入雜質，而提高運轉率。
該點在上述專利文獻1所揭示之圖8所示之反應容器200中，雖可抑制噴灑表面上附著生成物，但由於原料氣體擴散而混合，產生汽相反應，因此會對噴灑表面附著較多生成物，若不定期清洗會產生堵塞。又，附著之生成物會落下至被處理基板上，產生對薄膜混入雜質之問題。再者，清洗時也是，須拆下噴灑頭205本身進行清洗，因此更換時須將沉積室203開放於大氣，導致運轉率下降。
因此，專利文獻2所揭示之電漿CVD成膜裝置，揭示有一種方法，如圖9所示，使用具有對應於噴灑頭之細孔之噴灑板301，以固定螺絲302、302固定噴灑板，而覆蓋噴灑表面。由於存在噴灑板301，附著物會成膜於遮蓋物上，藉由定期更換噴灑板301，而防止附著物向基板上落下之不良情形的產生。
如此，專利文獻2所揭示之電漿CVD成膜裝置，藉由相對噴灑表面安裝噴灑板301，即使有附著物生成，只要更換噴灑板301即可容易對應，與清洗噴灑頭本身之情形相比，其運轉率之下降情形亦減少。
[先前專利文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本公開專利公報「日本特開平8-91989號公報(1996年4月9日公開)」
[專利文獻2]日本公開專利公報「日本特開平11-131239號公報(1999年5月18日公開)」
然而，將上述先前之專利文獻2所揭示之方法用於上述先前之專利文獻1所揭示之方法中時，會受基板加熱器之加熱區域之影響，而產生噴灑板之溫度高之區域與溫度低之區域，在溫度高之區域中，會於噴灑板表面形成強固之生成物，而於外周部份之溫度低之區域，會在噴灑板表面形成薄片狀之易剝離之生成物。其後，薄片狀生成物剝離，作為污染物附著於被處理基板上，產生膜質或均一性劣化之問題。
本發明係鑑於上述先前之問題而完成者，其目的在於提供一種汽相沉積裝置及汽相沉積方法，係於噴灑頭表面設置噴灑板，可抑制形成於噴灑板表面之生成物之剝離，確保被處理基板上之膜均一性及膜再現性。
為解決上述問題，本發明之汽相沉積裝置具備：在反應爐內配設有複數個氣體噴出孔之噴灑頭、配設有複數個板孔之噴灑板、及載置被處理基板之基板保持構件；且，噴灑板係以覆蓋噴灑頭之氣體噴出面側之方式相接配置，通過氣體噴出孔及板孔向反應室內導入氣體而於被處理基板上成膜；其特徵為：跨噴灑頭全面設有冷卻機構，在比噴灑板之對向於基板保持構件之區域更外側，且在噴灑頭與噴灑板之接面之間之全面配設有空間，在噴灑板之配設有空間的區域部份設置有與反應室內連通，並將沖洗氣體向上述反應室內導入之複數個貫通孔。
又，為解決上述問題，本發明之汽相沉積方法之特徵在於使用汽相沉積裝置進行汽相沉積，該裝置具備：在反應爐內配設有複數個氣體噴出孔之噴灑頭、配設有複數個板孔之噴灑板、及載置被處理基板之基板保持構件；且，跨噴灑頭全面設有冷卻機構，在比上述噴灑板之對向於上述基板保持構件之區域更外側，且在上述噴灑頭與上述噴灑板之接面之間之全面配設有空間，噴灑板係以覆蓋噴灑頭之氣體噴出面側之方式相接配置，通過氣體噴出孔及板孔向反應室內導入氣體，而於被處理基板上成膜；前述汽相沉積方法係通過在噴灑板之配設有上述空間之區域部份設置之與反應室內連通之複數個貫通孔，導入沖洗氣體。
噴灑頭中，為抑制生成物附著於噴灑頭表面，而利用冷媒溫度控制噴灑頭之最表面，冷媒流動之區域遍及噴灑頭全面。其理由為只溫度控制一部份時，會在噴灑頭面產生溫度分佈，而噴灑頭會因熱膨脹產生變形。在如上述之噴灑頭面設置噴灑板之情形下，被處理基板側利用來自基板加熱器之熱而被加熱，溫度上升，但在比對向於基板保持構件之區域更外側之側面排氣流路中，自基板加熱器之加熱量較少，因此溫度上升較低，而會從與噴灑頭相接之面冷卻，因此噴灑板之外周區域之溫度將低於中央部。
具有如此溫度分佈之噴灑板，在與利用基板加熱器之熱而被加熱之基板保持構件對向之中央溫度較高之區域(加熱區域)，雖會形成強固地固定於噴灑板表面之生成物，但在比對向於基板保持構件之區域更外側之溫度較低之區域(非加熱區域)，則形成薄板狀之容易剝離之生成物。
其原因係由於在噴灑板之非加熱區域內，無噴灑孔而無法噴出原料氣體，因此原料氣體會滯留於噴灑板表面而在角部產生滯留區域，因溫度低而生成物無法強固固定，從而薄板狀之易剝離之生成物變多。
但，根據上述發明，藉由在噴灑板之非加熱區域內，在噴灑頭與噴灑板之接面之間配設空間，且在噴灑板之配設有空間之區域部份設置與反應室內連通之複數個貫通孔，可將導入於反應爐內之原料氣體流路外之沖洗氣體通過貫通孔向原料氣體流路內導入。藉此，可實現從噴灑板全面噴出氣體，使滯留於噴灑板之非加熱區域之噴灑板表面之原料氣體向氣體排出口側流入，使得不易於角部產生滯留區域，藉此可減少形成於噴灑板表面之生成物，從而抑制薄板狀之易剝離之生成物的形成。
本發明之其他目的、特徵及優點可利用以下所示記載而充分了解。另，本發明之優點可參照附圖之以下說明而獲得深一層之了解。
如上所述，本發明之汽相沉積裝置係在噴灑板之非加熱區域部，且在噴灑頭與噴灑板之接面之間配設空間，並在配設有空間之區域部份之噴灑板上形成與反應室內連通之複數個貫通孔。再者，通過上述貫通孔導入沖洗氣體。
藉此，可使存在於非加熱區域部之噴灑板表面之原料氣體向氣體排出口側流動，進而使得在角部不易產生滯留區域。因此，可發揮提供一種能減少形成於噴灑板表面之生成物，確保被處理基板上之膜均一性及膜再現性之汽相沉積裝置及汽相沉積方法的效果。
[實施形態1]
如下基於圖1及圖2說明本發明之一實施形態。另，本發明之附圖中，同一參照符號表示同一部份或相當部份。
圖1係顯示作為本發明汽相沉積裝置之MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金屬汽相沉積)裝置之一例的縱型噴灑頭型之MOCVD裝置10之模式性構成之一例。
如圖1所示，本實施形態之MOCVD裝置10具備：反應爐2，其具有內部與大氣側隔離，作為保持氣密狀態之沉積室之反應室1；基板保持構件4，其係設於上述反應室1之內部，且載置被處理基板3；及噴灑頭20，其係與上述基板保持構件4對向，且於底面具有噴灑板30。另，藉由設於反應爐2內部之反應室分隔壁7，分離成反應室1與反應外部空間8，藉由沖洗氣體供給管25，反應外部空間8中被導入沖洗氣體(N2 氣體或H2 氣體)。
上述基板保持構件4係安裝於旋轉傳達構件5之一端，旋轉傳達構件5係利用未圖示之旋轉機構可自轉。另，基板保持構件4之下側設有基板加熱器6。
利用上述MOCVD裝置10於被處理基板3之主表面形成薄膜時，係使原料氣體(以下僅稱氣體)從噴灑頭20通過氣體噴出孔31a，再通過設於噴灑頭20下側之噴灑板30之板孔31，向反應室1導入。此時，以基板加熱器6介隔著基板保持構件4加熱被處理基板3，促進該被處理基板3上之成膜化學反應，藉此於被處理基板3上形成薄膜。通過被處理基板3上之氣體係從氣體排出口1a排出。
其後，針對本實施形態之特徵性構造之噴灑頭20及噴灑板30之詳細構造進行說明。
上述噴灑頭20具有使第一氣體充滿之第一氣體分配空間23；使不同於上述第一氣體之第二氣體充滿之第二氣體分配空間24；及使冷卻上述第一氣體及第二氣體之冷媒充滿之冷媒空間22；該等各空間係從被處理基板3側，依次按冷媒空間22、第一氣體分配空間23、及第二氣體分配空間24之順序積層。並且，於噴灑頭20下側，即被處理基板3側設有噴灑板30。
在上述第二氣體分配空間24，有第二氣體從第二氣體導入口24a導入，且導入於第二氣體分配空間24之第二氣體係通過貫通第一氣體分配空間23及冷媒空間22之複數之第二氣體供給管24b，利用與第二氣體供給管24b之氣體噴出孔31a連通之噴灑板30之板孔31，而導入於反應室1。
另，在第一氣體分配空間23，有第一氣體從第一氣體導入口23a導入，且導入於第一氣體分配空間23之第一氣體係通過貫通冷媒空間22之複數之第一氣體供給管23b，自與第一氣體供給管23b之氣體噴出孔31a連通之噴灑板30之板孔31，而導入於反應室1。
因此，第一氣體及第二氣體在噴灑頭20不會混合，而是獨立被導入於反應室1。
如圖1所示，上述噴灑頭20係利用O形環7a密封保持成與反應爐2之氣密狀態，噴灑頭20與反應爐2係可拆卸地構成。又，藉由在第一氣體分配空間23與第二氣體分配空間24間設置O形環7b，在第二氣體分配空間24與其頂板之間亦設置O形環7c，使各空間可分離且保持各空間之氣密狀態。
另，噴灑板30係在噴灑頭20之噴灑頭下部壁面20a，利用未圖示之螺絲等密接固定、設置。
本實施形態之MOCVD裝置10，係以基板加熱器6介隔著基板保持構件4加熱被處理基板3，促進該被處理基板3上之成膜化學反應，藉此於被處理基板3上形成薄膜。因此，基板保持構件4自身之溫度較高，處於基板保持構件4之對向面之噴灑板30會受到基板保持構件4之基板加熱器6之影響而被加熱。即，噴灑板30之與基板保持構件4對向之區域(以下記述為加熱區域)係利用基板保持構件4加熱，比基板保持構件4之對向之區域更外側之外周部區域(以下記述為非加熱區域)，則來自基板保持構件4之加熱不易達到。另，噴灑頭20具有冷媒空間22，噴灑頭20之噴灑頭下部壁面20a由於全面被冷媒空間22冷卻，因此溫度被控制為均一的溫度。
圖3係顯示設置有先前之噴灑板之情形之與圖1中A部相同之區域的放大圖。
由於噴灑頭下部壁面20a之溫度被均一地保持，因此噴灑板30之被處理基板3側之噴灑板壁面30a之溫度係利用來自基板保持構件4之加熱而決定。因此，噴灑板壁面30a之溫度在圖3中之加熱區域增高，而在非加熱區域，與加熱區域相比溫度變低。圖4中之(a)係設置有先前之噴灑板之情形之成膜後的噴灑板壁面30a之部份放大照片。由圖4中之(a)亦可知，在加熱區域，生成物44中觀察不到膜剝離等，而是生成漂亮的薄膜。但，可知在非加熱區域之生成物44中生成可觀察到的膜剝離(以下稱作剝離生成物45)之雜晶。即，由於噴灑板30a之壁面溫度與加熱區域相比，非加熱區域之溫度較低，因此生成如圖4中之(a)所示之剝離生成物45。
另一方面，本實施形態於非加熱區域中，在噴灑頭20之噴灑頭下部壁面20a與噴灑板30之間，形成有空間部41。
基於圖2說明該構成。圖2係顯示圖1中之A部區域之放大圖。
如圖2所示，於噴灑板30，在非加熱區域以覆蓋排氣流路9之方式，在與噴灑頭下部壁面20a接觸之側之噴灑板30之面設置魚眼孔42，藉此，在噴灑頭下部壁面20a與噴灑板30間形成空間部41。再者，於噴灑板30之配設有空間之區域部份構成有與反應室內連通之複數個貫通孔43。再者，利用反應室分隔壁7而分離反應室1與反應外部空間8，利用沖洗氣體供給管25對反應外部空間8導入沖洗氣體(N2 氣體或H2 氣體)。
再者，反應室1與空間部41之壓力係利用調壓機構13來調整，以使反應室1側變得較低。此係因在未將空間部41之壓力設定為高於反應室1內之壓力之情形下，通過與配設於噴灑板30之反應室1內連通之複數個貫通孔43，反應室1內之原料氣體可能會向反應室1外逆流。因此，藉由配設可改變空間部41之壓力之調壓機構13，將空間部41之壓力設定為高於反應室1內之壓力，可防止上述之逆流，且可通過配設於噴灑板30之複數個貫通孔43，確實地將沖洗氣體向反應室1內進行氣體噴出。如圖13所示，調壓機構13之構成係於排氣配管16設置反應室壓力計11，於反應爐2之壁面設置反應外部空間壓力計12，於沖洗氣體導入管25設置調壓機構13及質量流量控制器14。反應外部空間壓力計12之壓力P2係設定為高於反應室壓力計11之壓力P1，調壓機構13係使用壓力控制閥等，以成為反應爐外部空間壓力計12之壓力P2之方式進行調整。
圖4中之(b)係設置有本實施形態之空間部之情形的成膜後之噴灑板壁面30a之部份放大照片。由圖4中之(b)亦可知，不論加熱區域、非加熱區域，皆觀察不到生成物44中有膜剝離等，而是生成漂亮的薄膜。藉此，根據本實施形態，可抑制形成於噴灑板30表面之生成物之剝離，從而可確保被處理基板3上之膜均一性及膜再現性。
根據上述構成，可使存在於非加熱區域之噴灑板30表面之原料氣體向氣體排出口1a側流動，進而不易在角部產生滯留區域，且可減少形成於非加熱區域之噴灑板30表面之生成物44。再者，生成於噴灑板30之表面之生成物44由於係利用重複成膜而厚膜化，因此與成膜次數成比例，剝離之可能性會增高，但根據上述構成，由於一次成膜時生成物44之量減少，因此可增加至剝離為止之成膜次數。因此，可抑制形成於噴灑板30表面之生成物之剝離，確保被處理基板3上之膜均一性及膜再現性。
再者，設於噴灑板30之魚眼孔42之形狀亦可為如圖5中之(a)及(b)所示之形狀。
另一方面，圖6係顯示與圖1中之A部相同區域之另一實施形態之放大圖。
藉由在非加熱區域之噴灑頭20上設置魚眼孔42，而在噴灑頭下部壁面20a與噴灑板30之間形成空間部41。再者，於相關前述空間部41區域之噴灑板30構成有與複數個反應室內連通之貫通孔43。
根據上述構成也是，由於在非加熱區域中，於噴灑頭下部壁面20a與噴灑板30間具有空間部41，且於相關前述空間部41區域之噴灑板30構成有複數個與反應室內連通之貫通孔43，因此可抑制形成於噴灑板30表面之生成物44之剝離，確保被處理基板3上之膜均一性及膜再現性。
[實施形態2]
接著，於圖10顯示沖洗氣體導入部之另一實施形態。至此為止，沖洗氣體係利用反應室分隔壁7而導入於與反應室1分離之反應外部空間8，但該例之情形中，會分成朝向氣體排出口1a之沖洗氣體，與朝向空間部41之沖洗氣體，利用兩者導送之平衡而向空間部41導入，通過貫通孔43而向反應室1內導入之沖洗氣體流量決定，因此不易控制向反應室1內導入之沖洗氣體流量。因此，在反應外部空間8內，將氣體供給室構成構件48設於空間部41附近，構成氣體供給室46。沖洗氣體供給管25構成有向反應外部空間8導入沖洗氣體用與向氣體供給室46導入沖洗氣體用之至少2個系統。
根據上述構成，由於可對氣體供給室46導入經流量調整之沖洗氣體，因此可不受成膜條件(沉積壓力、原料氣體流量等)影響，將通過貫通孔43決定之流量之沖洗氣體導入反應室1內。藉此，可提供一種不改變空間部41之形狀下，即可減少形成於噴灑板表面之生成物44之容易調整沖洗氣體流量、且可確保被處理基板3上之膜均一性及膜再現性的汽相沉積裝置及汽相沉積方法。
再者，將氣體供給室構成構件48之另一形態顯示於圖11。氣體供給室構成構件48中，在空間部41與氣體供給室46間設置有限制氣體流量之噴灑狀之氣體供給室氣體噴出孔47。若靠近空間部41僅配設可導入氣體之氣體供給室46，則並不會對空間部41區域均一地導入沖洗氣體，而可能會以不均衡之流量分佈導入。其原因係向氣體供給室46導入沖洗氣體用之沖洗氣體供給管25係以1條或複數條圓管導入，但由於氣體供給室46為圓環形狀，因而氣體供給室46之靠近沖洗氣體供給管25側之流速較高，導致氣體供給室46內成為不均衡之流量分佈。然而，如上述，藉由在氣體供給室46配設限制氣體流量之噴灑狀之氣體供給室氣體噴出孔47，可減小從氣體供給室46向空間部41之流量分佈之不均衡。藉此，可均一地從氣體供給室46向空間部41區域導入沖洗氣體，可使自複數個貫通孔43之沖洗氣體的噴出均一化。另，如圖12所示，氣體供給室氣體噴出孔47亦可設置於反應爐2之壁面側。
根據上述構成，可提供一種汽相沉積裝置及汽相沉積方法，其可減少形成於噴灑板表面之生成物44之分散，確保被處理基板上之膜均一性及膜再現性。
再者，噴灑板30無須為一體式零件，如圖14所示，亦可構成分割成噴灑板本體33a、噴灑板周邊構件33b。此情形下，噴灑板本體33a係以與噴灑頭下部壁面20a接觸之方式而保持，噴灑板周邊構件33b係保持成與噴灑頭下部壁面20a具有空間部41。噴灑板本體33a及噴灑板周邊構件33b係在噴灑頭20之噴灑頭下部壁面20a，利用未圖示之螺絲等而密接固定、設置。
再者，本發明中，構成MOCVD裝置之反應爐、噴灑板及其他構件之形狀當然不限於圖1所示之形狀。
又，如圖15所示，亦可應用於作為相對被處理基板3從下方導入反應氣體之面朝下型之汽相沉積裝置的MOCVD裝置10，其具有：反應爐2，其具有內部係與大氣隔離，保持氣密狀態之反應室1；基板保持構件4，其係設於反應室1之內部且載置被處理基板3；及噴灑頭20，其係與基板保持構件4對向，且於上面具有噴灑板30。
如上所述，為解決上述問題，較好的是，本發明之汽相沉積裝置具備：在反應爐內配設有複數個氣體噴出孔之噴灑頭、配設有複數個板孔之噴灑板、及載置被處理基板之基板保持構件；且，噴灑板係以覆蓋噴灑頭之氣體噴出面側之方式相接配置，通過氣體噴出孔及板孔向反應室內導入氣體，於被處理基板上成膜；其特徵在於：在比噴灑板之對向於基板保持構件之區域更外側，且在噴灑頭與噴灑板之接面間配設有空間，在噴灑板之配設有空間之區域部份設置與反應室內連接，並將沖洗氣體導入於上述反應室內之複數個貫通孔，前述空間宜在噴灑板側構成。
又，上述空間部亦可對前述噴灑頭側實施加工而構成。例如對噴灑頭面之噴灑孔區域以外實施魚眼孔加工，藉此可使前述噴灑板表面在噴灑頭之設有噴灑孔之區域接觸，在實施魚眼孔加工之區域具有空間部。但，由於噴灑頭側有冷媒流動之流路係朝噴灑頭最表面側形成，因此對噴灑頭面之噴灑孔區域以外施加魚眼孔加工會伴隨著將冷媒流路複雜化。但，藉由對噴灑板側實施加工，例如對噴灑板面之噴灑孔區域以外實施魚眼孔加工，可使前述噴灑板在噴灑孔區域與噴灑頭面接觸，且可於噴灑孔區域外，在魚眼孔加工部形成空間部。藉由對噴灑板面實施加工，亦可容易地實施空間部之形狀、距離之變更，與噴灑頭面之加工相比，噴灑板之再製作可更廉價，噴灑板更換亦可簡單進行。因此，可提供一種可減少形成於噴灑板表面之生成物之易進行最佳空間部形狀、距離等之研討，且可確保被處理基板上之膜均一性及膜再現性的汽相沉積裝置及汽相沉積方法。
另，本發明之汽相沉積裝置以具有可改變前述空間之壓力之調壓機構較佳。
在不將前述空間之壓力設定為高於反應室內之壓力之情形下，通過配設於噴灑板之與複數個反應室內連通之貫通孔，反應室內之原料氣體可能會向反應室外逆流。因此，藉由配設可改變前述空間之壓力之調壓機構，前述空間之壓力可設定為高於反應室內之壓力，可防止上述之逆流，且通過配設於噴灑板之與複數個反應室內連通之貫通孔，可將沖洗氣體導入原料氣體流路內。藉此，可確實地實現從貫通孔全面噴出氣體，藉由使存在於噴灑板之噴灑孔區域以外之噴灑板表面之原料氣體向氣體排出口側流入，進而不易在角部產生滯留區域，可減少形成於噴灑板表面之生成物。
本發明之汽相沉積裝置，以靠近前述空間而配設氣體供給室較佳。由於係使導入於反應室內之原料氣體流路外之沖洗氣體通過設於前述空間部區域之噴灑板之複數個貫通孔，而向原料氣體流路內導入之結構，因此在靠近前述空間未配設氣體供給室之情形下，向原料氣體流路內導入之沖洗氣體之流量將對應由前述空間部與複數個貫通孔所決定之導送。即，調整向原料氣體流路內導入之沖洗氣體之流量，因會改變貫通孔數量與孔徑而變困難。但，藉由靠近前述空間配設可導入氣體之氣體供給室，可將沖洗氣體獨立導入於前述空間。藉此，可提供一種不改變前述空間之形狀，即可減少形成於噴灑板表面之生成物之易進行沖洗氣體之流量調整、且可確保被處理基板上之膜均一性及膜再現性的汽相沉積裝置及汽相沉積方法。
另，本發明之汽相沉積裝置，前述氣體供給室以具有限制氣體流量之氣體供給室氣體噴出孔較佳。
若只靠近前述空間配設可導入氣體之氣體供給室，則不會對前述空間部區域均一地導入沖洗氣體，有以不均衡之流量分佈導入之可能性。前述氣體供給室具有限制氣體流量之噴灑狀氣體供給室氣體噴出孔，藉此可從氣體供給室向前述空間部區域均一地導入沖洗氣體，從而可從複數個貫通孔均一地噴出沖洗氣體。因此，可提供一種可減少形成於噴灑板表面之生成物之分散，確保被處理基板上之膜均一性及膜再現性的汽相沉積裝置及汽相沉積方法。
發明之詳細說明欄中所為之具體實施形態歸根結底係使本發明之技術內容明瞭者，不應限於如此具體例而狹義地解釋者，在本發明之精神與以下記載之請求範圍內，可進行各種變更而實施。
[產業上之可利用性]
本發明可利用於縱型MOCVD裝置等汽相沉積裝置及汽相沉積方法中，其係使用有從周邊部向噴灑板上部之空間導入氣體，從噴灑板之複數個氣體噴出孔向基板表面導入反應氣體之噴灑板。
1．．．反應室(沉積室)
1a．．．氣體排出口
2．．．反應爐
3．．．被處理基板
4．．．基板保持構件
5．．．旋轉傳達構件
6．．．基板加熱器
7．．．反應室分隔壁
8．．．反應外部空間
9．．．排氣流路
10．．．MOCVD裝置(汽相沉積裝置)
11．．．反應室壓力計
12．．．反應外部空間壓力計
13．．．調壓機構
14．．．質量流量控制器
16．．．排氣配管
20．．．噴灑頭
20a．．．噴灑頭下部壁面
22．．．冷媒空間
23．．．第一氣體分配空間
23a．．．第一氣體導入口
23b．．．第一氣體供給管
24．．．第二氣體分配空間
24a．．．第二氣體導入口
24b．．．第二氣體供給管
25．．．沖洗氣體供給管
30．．．噴灑板
30a．．．噴灑板壁面
31．．．板孔
31a．．．氣體噴出孔
33a．．．噴灑板本體
33b．．．噴灑板周邊構件
41．．．空間部
42．．．魚眼孔
43．．．貫通孔
44．．．生成物
45．．．剝離生成物
46．．．氣體供給室
47．．．氣體供給室氣體噴出孔
48．．．氣體供給室構成構件
圖1係顯示本發明汽相沉積裝置之一實施形態，係顯示汽相沉積裝置之整體構成之概要圖。
圖2係顯示上述汽相沉積裝置中之噴灑頭與噴灑板之空間部之關係，係將圖1之A部區域放大顯示之要部放大圖。
圖3係顯示先前之汽相沉積裝置中之噴灑頭與噴灑板之空間部之關係，係將與圖1之A部相同之區域放大顯示之要部放大圖。
圖4(a)係顯示對作為比較例之先前之噴灑板表面附著生成物之狀況之照片，(b)係顯示對本實施形態之噴灑板表面附著生成物之狀況之照片。
圖5(a)、(b)係顯示上述噴灑板之魚眼孔之變形例者，係顯示噴灑板之要部放大圖。
圖6係顯示本發明汽相沉積裝置之又一其他實施形態，係顯示對噴灑頭設置魚眼孔之情形，係將與圖1之A部相同之區域放大顯示之要部放大圖。
圖7係顯示先前之縱型噴灑頭型汽相沉積裝置之構成之剖面圖。
圖8係顯示先前之另一縱型噴灑頭型汽相沉積裝置之構成之剖面圖。
圖9係顯示先前之另一其他汽相沉積裝置之構成之剖面圖。
圖10係顯示本發明汽相沉積裝置之又一其他實施形態，係顯示設置有沖洗氣體導入用氣體供給室之情形，係將與圖1之A部相同之區域放大顯示之要部放大圖。
圖11係顯示本發明汽相沉積裝置之氣體供給室構成構件之其他形態，係將與圖1之A部相同之區域放大顯示之要部放大圖。
圖12係顯示本發明汽相沉積裝置之氣體供給室構成構件之另一其他形態，係將與圖1之A部相同之區域放大顯示之要部放大圖。
圖13係顯示本發明汽相沉積裝置之沖洗氣體導入、壓入計之系統之概要系統圖。
圖14係顯示本發明之汽相沉積裝置之噴灑板之其他實施形態，係將分割噴灑板而構成之狀態之與圖1之A部相同的區域放大顯示之要部放大圖。
圖15係將本發明汽相沉積裝置應用於面朝下型之情形之整體構成之概要圖。
1‧‧‧反應室(沉積室)
1a‧‧‧氣體排出口
2‧‧‧反應爐
3‧‧‧被處理基板
4‧‧‧基板保持構件
5‧‧‧旋轉傳達構件
6‧‧‧基板加熱器
7‧‧‧反應室隔板
7a、7b、7c‧‧‧圓環
8‧‧‧反應外部空間
9‧‧‧排氣流路
10‧‧‧MOCVD裝置(汽相沉積裝置)
20‧‧‧噴灑頭
20a‧‧‧噴灑頭下部壁面
22‧‧‧冷媒空間
23‧‧‧第一氣體分配空間
23a‧‧‧第一氣體導入口
23b‧‧‧第一氣體供給管
24‧‧‧第二氣體分配空間
24a‧‧‧第二氣體導入口
24b‧‧‧第二氣體供給管
30．．．噴灑板
31．．．板孔
31a．．．氣體噴出孔
41．．．空間部
42．．．魚眼孔

Claims (6)

  1. 一種汽相沉積裝置，其具備：在反應爐內配設有複數個氣體噴出孔之噴灑頭；配設有複數個板孔之噴灑板；及載置被處理基板之基板保持構件；且上述噴灑板係以覆蓋上述噴灑頭之氣體噴出面側之方式相接配置，通過上述氣體噴出孔及上述板孔向反應室內導入氣體，而於上述被處理基板上成膜；前述汽相沉積裝置之特徵在於：跨噴灑頭全面設有冷卻機構；且，在比上述噴灑板之對向於上述基板保持構件之區域更外側、且在上述噴灑頭與上述噴灑板之接面之間之全面配設有空間，於上述噴灑板之配設有上述空間的區域部份設置與上述反應室內連通、將沖洗氣體向上述反應室內導入之複數個貫通孔。
  2. 如請求項1之汽相沉積裝置，其中前述空間係在上述噴灑板側構成。
  3. 如請求項1之汽相沉積裝置，其係具有可改變前述空間之壓力之調壓機構。
  4. 如請求項1之汽相沉積裝置，其係靠近前述空間處配設氣體供給室。
  5. 如請求項4之汽相沉積裝置，其中前述氣體供給室具有限制氣體流量之氣體供給室氣體噴出孔。
  6. 一種汽相沉積方法，其特徵在於：使用汽相沉積裝置進行汽相沉積，該裝置具備：在反應爐內配設有複數個氣體噴出孔之噴灑頭；配設有複數個板孔之噴灑板；及載置被處理基板之基板保持構件；且跨噴灑頭全面設有冷卻機構；在比上述噴灑板之對向於上述基板保持構件之區域更外側、且在上述噴灑頭與上述噴灑板之接面之間之全面配設有空間，上述噴灑板係以覆蓋上述噴灑頭之氣體噴出面側之方式相接配置，通過上述氣體噴出孔及上述板孔向反應室內導入氣體，而於上述被處理基板上成膜；上述汽相沉積方法係通過在上述噴灑板之配設有上述空間之區域部份設置之與反應爐內連通之複數個貫通孔，導入沖洗氣體。
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