TWI409359B - 氣相成長裝置 - Google Patents

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TWI409359B TW100121869A TW100121869A TWI409359B TW I409359 B TWI409359 B TW I409359B TW 100121869 A TW100121869 A TW 100121869A TW 100121869 A TW100121869 A TW 100121869A TW I409359 B TWI409359 B TW I409359B
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Description

氣相成長裝置
本發明係關於一種例如立式噴氣頭型MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，有機金屬化學氣相沈積)等之氣相成長裝置。
先前，於發光二極體及半導體雷射之製造中，使用將三甲基鎵(TMG)或三甲基鋁(TMA)等之有機金屬氣體、及氨(NH3 )、膦(PH3 )或胂(AsH3 )等之氫化合物氣體作為有助於成膜之原料氣體供給至反應室內，而使化合物半導體結晶成長之MOCVD法及MOCVD裝置(氣相成長裝置)。
於MOCVD法中，將有機金屬氣體及氫化合物氣體之原料氣體與氫氣或氮氣等惰性氣體一同供給至反應室內進行加熱，並於特定之被處理基板上進行氣相反應，藉此使化合物半導體結晶於該被處理基板上成長。於使用該MOCVD法之化合物半導體結晶之製造中，要求一面提高成長之化合物半導體結晶之品質，一面抑制成本，並且如何最大限度地確保良率與生產能力。
此處，將用於MOCVD法之先前之通常之立式噴氣頭型MOCVD裝置(以下，稱為氣相成長裝置)的構成示於圖15。如圖15所示，氣相成長裝置200具備噴氣頭210，該噴氣頭210為了將自氣體導入口214所導入之原料氣體供給至反應爐220之內部之反應室221而呈大致圓筒形狀。
噴氣頭210包括：氣體導入口214，其用以導入原料氣體；氣體分配空間213，其用以使自氣體導入口214所導入之原料氣體均勻且大範圍地擴散；以及噴氣板211，其以特定之間隔穿設有複數個氣體流路215，該複數個氣體流路215用以將於氣體分配空間213內擴散之原料氣體供給至反應室221。又，於噴氣頭210中，通過氣體流路215之周圍而形成有冷媒流路218，該冷媒流路218用以使調整各個氣體流路215之溫度之冷媒流通。
於反應室221之下部中央設置有藉由未圖示之致動器而旋轉自如之旋轉軸232。於旋轉軸232之前端，以與噴氣板211之被供給原料氣體之面對向之方式，安裝有載置被處理基板231之圓盤狀之基板保持體230。於基板保持體230之下方安裝有用以加熱基板保持體230之加熱器233。又，於反應爐220之下部安裝有氣體排出部225，該氣體排出部225具有用以將反應室221內之氣體排出至外部之排氣口226。
於使用如此構成之氣相成長裝置200使化合物半導體結晶於被處理基板231上成長之情形時，將被處理基板231載置於基板保持體230，其後，藉由旋轉軸232之旋轉而使基板保持體230旋轉。繼而，藉由加熱器233之加熱並經由基板保持體230而將被處理基板231加熱至特定之溫度。於此狀態下，將原料氣體自穿設於噴氣板211之複數個氣體流路215供給至反應爐220之內部之反應室221。所供給之原料氣體藉由來自被處理基板231之熱而得到加熱，並產生化學反應，而使半導體晶體於被處理基板231上成長、成膜。
又，於供給複數種原料氣體而使化合物半導體結晶於被處理基板231上成長之情形時，於噴氣頭210之氣體分配空間213內將自不同之氣體導入口214所導入之各種原料氣體加以混合。混合氣體係自穿設於噴氣板211之複數個氣體流路215被供給至反應爐220之內部之反應室221。
於此種氣相成長裝置中，為了使被處理基板之整個表面以均勻之膜厚或組成比等成膜，要求使各個氣體流路間之氣體流量及氣體種類之混合比率等均勻。
為了響應此種要求，例如於專利文獻1中揭示有如下之真空製造裝置：使自分別設置有質量流量控制器(流量調節部)之複數個氣體供給系統所供給之氣體通過針對每個氣體供給系統而分離之氣體空間供給至真空室內部。於該真空製造裝置中，由於可調整每個氣體供給系統供給之氣體流量，故而可遍及被處理基板之整個表面以均勻之膜厚成膜。
又，例如於專利文獻2中揭示有如下之半導體製造裝置：將具有複數個氣體噴出孔且將氣體供給至被處理基板表面之噴氣頭自中心沿直徑方向分割為複數個區塊，於各個區塊中獨立地控制氣體流量。於該半導體製造裝置中，由於能夠以區塊單位調整氣體濃度分佈，故而可遍及被處理基板之整個表面以均勻之膜厚成膜。
於上述專利文獻2中揭示有如下之半導體製造裝置：於具有複數個氣體噴出孔且將氣體供給至被處理基板表面之噴氣頭中，在與氣體噴出孔相反側之面之對應位置上設置有用以向氣體噴出孔插入栓的孔。於該半導體製造裝置中，可藉由針對各個氣體噴出孔，以將氣體供給至被處理基板表面之方式設為開口狀態、或以封鎖氣體之供給之方式設為插入栓之狀態的變更而調整氣體濃度分佈。其結果，於該半導體製造裝置中，可遍及被處理基板之整個表面以均勻之膜厚成膜。
進而，於上述專利文獻2中揭示有將噴氣頭之氣體噴出面設為自中心向外周逐漸地縮小與被處理基板表面之間隔之傘狀的半導體製造裝置。於該半導體製造裝置中，可抑制隨著自中心向外周方向前進，氣體流域面積擴大之情況。其結果，於該半導體製造裝置中，可遍及被處理基板之整個表面以均勻之膜厚成膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本公開專利公報「日本專利特開2000-294538號公報(2000年10月20日公開)」
[專利文獻2]日本公開專利公報「日本專利特開2003-309075號公報(2003年10月31日公開)」
但是，於圖15所示之氣相成長裝置200中，在反應爐220之側面壁側設置有多個將所導入之氣體排出至外部之排氣口226。因此，受到朝向排氣口226之氣體排出之流動的影響，自距排氣口226較近側之氣體流路215所供給之氣體流量大於自距排氣口226較遠之中央附近之氣體流路215所供給的氣體流量。即，與成膜之範圍為大致相同範圍之氣體供給範圍越寬廣，自氣體供給範圍之各個氣體流路215所供給之氣體流量之最大流量與最小流量的差越大，以均勻之膜厚成膜變得困難。
因此，於專利文獻1之真空製造裝置、及專利文獻2之半導體製造裝置中，形成如下之構成：將進行成膜處理之區域劃分為能夠以均勻之膜厚成膜之複數個區域，對所劃分之各個區域分別設置獨立之氣體供給系統，並調整各個氣體供給系統供給之氣體流量等。
然而，例如於對複數塊6吋基板同時進行成膜處理之大型之氣相成長裝置中，必需於Φ 600 mm左右之寬廣之區域內以均勻之膜厚成膜。其結果，於大型之氣相成長裝置中，若設為將進行成膜處理之區域劃分為複數個區域之構成，則所劃分之區域數增加，相當於所決定之劃分之區域數的質量流量控制器(流量調節部)及配管系構件之安裝設計變得複雜。
又，如上所述，於專利文獻2中揭示有如下之半導體製造裝置：可針對各個氣體噴出孔，進行以供給氣體之方式設為開口狀態、或以封鎖氣體之供給方式設為插入栓之狀態的變更。但是，於大型之氣相成長裝置中，氣體噴出孔之數量亦成為超過數千個之數量。因此，以遍及被處理基板之整個表面以均勻之膜厚成膜之方式，1個個地決定將氣體噴出孔設為開口狀態或設為插入栓之狀態變得複雜且費事。
進而，如上所述，於專利文獻2中揭示有將噴氣頭之氣體噴出面設為自中心向外周逐漸地縮小與被處理基板表面之間隔之傘狀的半導體製造裝置。但是，於一面保持所期望之傾斜角度一面中心對稱地加工時，要求較高之加工技術。尤其，於大型之氣相成長裝置中，在噴氣頭中進行加工之氣體噴出面亦變得寬廣。因此，以遍及被處理基板之整個表面以均勻之膜厚成膜之方式，將噴氣頭之氣體噴出面加工成傘狀變得非常困難。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種裝置設計及裝置組裝較簡便，且使反應室之被處理基板面上之氣體供給量變得均勻，而可提高於被處理基板上進行成膜處理之成長膜之膜厚及組成比等品質的氣相成長裝置。
為了解決上述課題，本發明之氣相成長裝置之特徵在於：其包括反應爐，其配設使薄膜氣相成長之被處理基板；噴氣頭，其包含導入氣體之氣體導入口、用以使上述氣體擴散之氣體分配空間、及穿設有用以將上述氣體分配空間之氣體供給至上述反應爐之內部之複數個氣體流路的噴氣板；以及排氣口，其用以將上述反應爐之氣體排出至外部；上述噴氣頭之氣體分配空間係將上述噴氣板作為底面之空間，且包含距上述反應爐之排氣口較遠側之第1空間、及距上述反應爐之排氣口較近側之第2空間，並且上述第1空間比上述第2空間更高地形成。
根據上述發明，於噴氣頭之氣體分配空間內，距排氣口較遠側之第1空間比距排氣口較近側之第2空間更高地形成。即，於本發明中，藉由氣體分配空間之構造形狀，使反應室之被處理基板面上之氣體供給量變得均勻，而提高於被處理基板上進行成膜處理之成長膜之膜厚或組成比等品質。其結果，可提供不需要設計成本或組裝成本之氣相成長裝置。
於本發明之氣相成長裝置中，如上所述，噴氣頭之氣體分配空間係將噴氣板作為底面之空間，且包含距反應爐之排氣口較遠側之第1空間、及距上述反應爐之排氣口較近側之第2空間，並且上述第1空間比上述第2空間更高地形成。
因此，取得如下之效果，即提供一種裝置設計及裝置組裝較簡便，且使反應室之被處理基板面上之氣體供給量變得均勻，而可提高於被處理基板上進行成膜處理之成長膜之膜厚及組成比等品質的氣相成長裝置。
[實施形態1]
若根據圖1及圖2對本發明之一實施形態進行說明，則如下。
根據圖1對本實施形態之氣相成長裝置1A進行說明。圖1係表示本實施形態之氣相成長裝置1A之構成之剖面圖。
如圖1所示，氣相成長裝置1A包括噴氣頭10，該噴氣頭10係用以將自氣體導入口14所導入之原料氣體供給至反應爐20之內部之反應室21的呈大致圓筒形狀者。
噴氣頭10包括：氣體導入口14，其用以導入原料氣體；氣體分配空間13，其用以使自氣體導入口14所導入之原料氣體均勻且大範圍地擴散；以及噴氣板11，其用以將於氣體分配空間13內擴散之原料氣體供給至反應室21。又，於噴氣頭10中，通過氣體流路15之周圍而形成有冷媒流路18，該冷媒流路18用以使調整上述噴氣板11中所形成之各個氣體流路15之溫度的冷媒流通。
於反應室21之下部中央設置有藉由未圖示之致動器而旋轉自如之旋轉軸32。於旋轉軸32之前端，以與噴氣板11之被供給原料氣體之面對向之方式，安裝有載置被處理基板31之圓盤狀之基板保持體30。於基板保持體30之下方安裝有用以加熱基板保持體30之加熱器33。又，於反應爐20之下部安裝有氣體排出部25，該氣體排出部25具有用以將反應室21內之氣體排出至外部之排氣口26。
如圖1所示，氣相成長裝置1A之氣體分配空間13係分割為中央附近之第1空間131、及外周附近之第2空間132。而且，形成為第2空間132中之自底面至頂面為止之高度低於第1空間131中之自底面至頂面為止之高度的形狀(以下，稱為「帽子形狀」)。具體而言，於第1空間131之側面壁與第2空間132之側面壁設置有階差。
即，於本實施形態中，氣體分配空間13包含距反應爐20之排氣口26較遠側之第1空間131、及距反應爐20之排氣口26較近側之第2空間132，並且第1空間131比第2空間132更高地形成。
其次，根據圖2對噴氣板11之構成進行說明。圖2係表示噴氣板11、穿設於噴氣板11中之氣體流路15與基板保持體30、載置於基板保持體30上之被處理基板31之位置關係的平面圖。
如圖2所示，上述氣相成長裝置1A係將載置於基板保持體30上之9塊(圓周上8塊、中央1塊)被處理基板31作為對象進行成膜處理之大型之氣相成長裝置。在與載置被處理基板31之基板保持體30之整個面(成膜處理範圍)對向的噴氣板11之被供給原料氣體之面之相同範圍(氣體供給範圍)內，每隔特定之間隔穿設有特定之直徑之複數個氣體流路15。於將作為被處理基板31之例如6吋以上之大型基板作為對象的情形時，成膜處理範圍及氣體供給範圍成為Φ 600 mm左右。
此處，自穿設於上述噴氣板11中之氣體流路15所供給之氣體供給量受到朝向排氣口26之氣體排出之流動的影響，於各個氣體流路15中各稍微地不同。具體而言，自距排氣口26較近之外周附近之氣體流路15所供給之氣體供給量成為最大，自距排氣口26較遠之中央附近之氣體流路15所供給之氣體供給量成為最小。
再者，設置於上述反應室21內之加熱器33等各個裝置構件之垂直方向的尺寸係與小型之氣相成長裝置者同等程度即可。即，當將該等裝置構件設置於反應室21內時，無需相對於小型之氣相成長裝置，增大自噴氣板11之被供給原料氣體之面至排氣口26為止之垂直方向的距離。
如上所述，成膜處理範圍及氣體供給範圍變得寬廣之大型之氣相成長裝置1A存在如下之問題：穿設於噴氣板11之最外周側之氣體流路15之至排氣口26為止之距離、與穿設於噴氣板11之中心之氣體流路15之至排氣口26為止之距離的差變大，氣體供給量之差亦變大。
因此，於本實施形態之氣相成長裝置1A中，藉由將氣體分配空間13形成為帽子形狀，而抑制容易受到朝向排氣口26之氣體排出之流動之影響的自穿設於第2空間132之正下方之氣體流路15所供給的氣體供給量。其結果，於氣相成長裝置1A中，可謀求自氣體供給範圍內之各個氣體流路15所供給之氣體供給量的均勻化。
[實施形態2]
若根據圖3~圖8對本發明之另一實施形態進行說明，則如下所述。再者，本實施形態中所說明之構成以外之構成與上述實施形態1相同。又，為便於說明，對具有與上述實施形態1之圖式中所示之構件相同功能的構件標註相同之符號，並省略其說明。
根據圖3對本實施形態之氣相成長裝置1B進行說明。圖3係表示本實施形態之氣相成長裝置1B之構成之剖面圖。
再者，如圖3所示，本實施形態之氣相成長裝置1B與上述氣相成長裝置1A之不同點在於：於噴氣頭10中設置有將氣體分配空間13隔開為上游側空間與下游側空間2個空間之擴散板50。
即，於氣相成長裝置1B之噴氣頭10中，如圖3所示，於第1空間131之氣體導入口14側設置有：作為上游側空間之第3空間133，其用以將所導入之複數種原料氣體之混合比率均勻地混合；以及擴散板50，其將作為下游側空間之第1空間131與第3空間133隔開，且通過複數個穿孔之擴散孔51將導入至第3空間133內之原料氣體朝第1空間131流動。
此處，第3空間133為了彙集並混合自各個氣體導入口14所導入之複數種原料氣體，而形成為直徑大於位於最外周側之氣體導入口14之圓柱形狀。
其次，根據圖4對擴散板50之構成進行詳述。圖4係表示隔開第1空間131與第3空間133之擴散板50之構成的平面圖。
如圖4所示，於擴散板50上穿設有使所導入之原料氣體自上述第3空間133朝上述第1空間131流動之複數個擴散孔51。此處，若於擴散板50之整個面上穿設擴散孔51，則存在因排氣口26之影響，氣體自穿設於擴散板50之外周部之擴散孔51分流至噴氣板11之外周之氣體流路15而流動的虞。
因此，於本實施形態中，如圖4所示，將擴散板50中之擴散孔51之穿孔部位限定於擴散板50之中央部之氣體流動範圍。即，擴散板50中之穿孔有擴散孔51之氣體流動範圍成為直徑小於第3空間133之水平剖面圓形之直徑的圓之內側。
藉此，因於擴散板50之外周不存在擴散孔51，故朝向噴氣板11之外周所存在之氣體流路15之氣體流動受到制限。另一方面，通過擴散板50之中央部之氣體流動範圍的氣體容易流動至噴氣板11之中央附近之氣體流路15。其結果，可謀求供給至噴氣板11之氣體流路15之氣體供給量的均勻化。
再者，由於限制氣體通過擴散板50之外周側，故而例如於擴散板50中，可使中心側之擴散孔51之個數多於外周側之擴散孔51之個數、或者使中心側之擴散孔51之直徑大於外周側之擴散孔51之直徑。
如此，於本實施形態之氣相成長裝置1B中，藉由將氣體分配空間13形成為帽子形狀，並且設置第3空間133與擴散板50，而將氣體分配空間13分割為3段，且將上游側之氣體通過區域集中於中心側。其結果，可抑制容易受到朝向排氣口26之氣體排出之流動之影響的自穿設於第2空間132之正下方之噴氣板11之氣體流路15所供給的氣體供給量，並謀求自噴氣板11之氣體供給範圍內之各個氣體流路15所供給之氣體供給量的均勻化。
此處，根據圖5(A)、(B)，圖6(A)、(B)及圖7，對本實施形態之氣相成長裝置1B中之氣體流量分佈的模擬與先前之氣相成長裝置200中之氣體流量分佈的模擬之比較進行說明。此處，圖5(A)、(B)係表示本實施形態之氣相成長裝置1B中之氣體流量分佈之模擬模型的平面圖及剖面圖。又，圖6(A)、(B)係表示先前之氣相成長裝置200中之氣體流量分佈之模擬模型的平面圖及剖面圖。又，圖7係表示模擬本實施形態之氣相成長裝置1B中自各個氣體流路15所供給之氣體之流速所得的氣體流量分佈、與模擬先前之氣相成長裝置200中之自各個氣體流路215所供給之氣體之流速所得的氣體流量分佈之比較之圖表。
如圖5(A)、(B)所示，於本實施形態之氣相成長裝置1B中之氣體流量分佈的模擬模型中，使用如下之1/8π模型之氣相成長裝置1B：於上述噴氣頭10之上表面之中心之1個部位、及自上表面之中心起半徑100 mm之圓周上的彼此之距離成為相同之對象位置之4個部位(合計5個部位)，設置有氣體導入口14。此處，於本實施形態之1/8π模型之氣相成長裝置1B中設置有帽子形狀之氣體分配空間13，該氣體分配空間13包含至側面壁為止之直徑為Φ 420 mm之第1空間131、及至側面壁為止之直徑為Φ 570 mm之第2空間132。
又，於本實施形態之1/8π模型之氣相成長裝置1B中，於噴氣板11之Φ 570 mm之氣體供給範圍內，以5 mm之間隔穿設有Φ 1 mm之氣體流路15。
進而，於噴氣頭10中設置有如下之帽子形狀之氣體分配空間13：高度25 mm、直徑Φ 420 mm之圓柱狀之第1空間131與存在於該第1空間131之下層之高度3 mm、直徑Φ 570 mm之圓柱狀之第2空間132以中心軸重疊。
又，於帽子形狀之氣體分配空間13之上層設置有擴散板50，該擴散板50將高度5 mm、直徑Φ 570 mm之圓柱狀之第3空間133與上述第2空間132隔開。
於上述擴散板50之與第1空間131之直徑相同之Φ 420 mm的氣體流動範圍內，以5 mm之間隔穿孔有可使導入至第3空間133之原料氣體朝第1空間131流動之Φ 2 mm的擴散孔51。
另一方面，如圖6(A)所示，於先前之氣相成長裝置200中之氣體流量分佈的模擬模型中，使用如下之1/8π模型之氣相成長裝置200：於噴氣頭210之上表面之中心之1個部位、及自噴氣頭210之中心起半徑100 mm之圓周上之彼此的距離成為相同之對象位置之4個部位(合計5個部位)，設置有氣體導入口214。此處，於先前之裝置模型中設置有至側面壁為止之直徑為Φ 570 mm之圓柱狀的氣體分配空間213。
如圖6(B)所示，於先前之氣相成長裝置200中，於噴氣板211之Φ 570 mm之氣體供給範圍內，以5 mm之間隔穿設有Φ 1 mm之氣體流路215。又，於噴氣頭210中設置有高度25 mm、直徑Φ 570 mm之圓柱狀之氣體分配空間213。
將於上述各模型中所模擬之氣體流量分佈示於圖7。此處，於圖7中，以實線表示模擬本實施形態之1/8π模型之氣相成長裝置1B中的自各個氣體流路15所供給之氣體之流速所得之氣體流量分佈。另一方面，以虛線表示模擬先前之1/8π模型之氣相成長裝置200中的自各個氣體流路215供給之氣體之流速所得之氣體流量分佈。
又，於圖7中，橫軸表示自噴氣頭之中心至各個氣體流路為止之距離(mm)，縱軸表示自氣體流路所供給之氣體之流速。再者，氣體流速之數值係以先前之1/8π模型之氣相成長裝置200中的自位於距噴氣頭210之中心為200 mm之位置之氣體流路215所供給之氣體流速為基準的相對值。
如圖7所示，於本實施形態之1/8π模型之氣相成長裝置1B中，自第1空間131與第2空間132之邊界附近，即距噴氣頭10之中心大約為210 mm之附近起，氣體之流速之增加得到抑制。其結果，自位於距噴氣頭10之中心為125 mm至275 mm之位置之氣體流路15所供給的氣體之流速之變動率((最大值-最小值)÷平均值×100)成為約Δ2.3%。
另一方面，於先前之1/8π模型之氣相成長裝置200中，伴隨自不易受到朝向排氣口226之氣體排出之流動之影響的噴氣頭210之中心，接近容易受到朝向排氣口226之氣體排出之流動之影響的外周，氣體流速以一次函數之形式增加。其結果，自位於距噴氣頭210之中心之距離為125 mm至275 mm之位置的氣體流路215所供給之氣體之流速的變動率((最大值-最小值)÷平均值×100)成為約Δ5.7%。
如此，於本實施形態之氣相成長裝置1B中，藉由將用以使自氣體導入口14所導入之原料氣體均勻且大範圍地擴散之氣體分配空間13形成為帽子形狀，而使自噴氣板11中之距排氣口26較近側之氣體流路15所供給之氣體流量、與自噴氣板11中之距排氣口26較遠側之氣體流路15所供給之氣體流量變得均勻。即，藉由氣體分配空間13之構造形狀，使反應室21之被處理基板31面上之氣體供給量變得均勻，而提高於被處理基板31上進行成膜處理之成長膜之膜厚或組成比等品質，因此可提供不需要設計成本或組裝成本之氣相成長裝置1B。
再者，應認為上述實施形態為例示而非進行限制者。即，於上述說明中，於氣相成長裝置1B中之形成為帽子狀之氣體分配空間13的上側進而設置有擴散板50，而成為越上游側，越縮小氣體之通過區域。因此，只要能夠成為越上游側，越縮小氣體之通過區域，則未必限定於此，氣體分配空間13亦可為其他形狀。例如，本實施形態之氣相成長裝置1B中之氣體分配空間13之形狀係根據設置有排氣口26之位置、氣體流路15之直徑之大小、穿設有氣體流路15之間隔等而決定。
根據上述之觀點，於圖8(A)、(B)、(C)中例示可應用於本實施形態之氣相成長裝置1B之氣體分配空間13的剖面形狀。此處，圖8(A)及圖8(B)係應用於將排氣口26設置在反應爐20之側面壁側之氣相成長裝置之氣體分配空間13的形狀，圖8(C)係表示應用於將排氣口26設置在反應爐20之底面中央之氣相成長裝置之氣體分配空間13的形狀。
即，於圖8(A)所示之氣體分配空間13內，第2空間132之高度係以側面壁側呈階段性地變低之方式形成。
又，於圖8(B)所示之氣體分配空間13內，第2空間132之高度係以側面壁側呈線性地變低之方式形成。
進而，於圖8(C)所示之氣體分配空間13內，伴隨於反應爐20之底面中央設置有排氣口26，於外周附近形成第1空間131，並且於氣體分配空間13之中央附近形成有高度低於第1空間131之第2空間132。
再者，上述圖8(A)~(C)中所記載之變形例當然包含於本發明中。
[實施形態3]
若根據圖9~圖13對本發明之另一實施形態進行說明，則如下。再者，本實施形態中所說明之構成以外之構成與上述實施形態1及實施形態2相同。又，為便於說明，對具有與上述實施形態1及實施形態2之圖式中所示之構件相同功能之構件標註相同之符號，並省略其說明。
根據圖9對本實施形態之氣相成長裝置進行說明。圖9係表示本實施形態之氣相成長裝置中之噴氣頭10A之概要構成的剖面圖。
此處，在與上述氣相成長裝置1A或氣相成長裝置1B之噴氣頭10之比較中，本實施形態之噴氣頭10A之不同點在於：設置有可調節第2空間132之底面至頂面之高度的調節機構。
即，如圖9所示，本實施形態之噴氣頭10A包括：噴氣板11；分配空間形成機構12，其作為噴氣板11之上層構件而與該噴氣板11連結；以及導入空間形成機構125，其作為分配空間形成機構12之上層構件而與該分配空間形成機構12連結，且用以形成第3空間133。
此處，分配空間形成機構12包含第2空間形成機構122與第1空間形成機構121。第2空間形成機構122形成第2空間132或該第2空間132之一部分，另一方面，第1空間形成機構121作為第2空間形成機構122之上層構件而與該第2空間形成機構122連結，藉此形成第1空間131。又，第1空間形成機構121係以可安裝擴散板50之方式構成。
根據圖10對上述噴氣頭10A中之分配空間形成機構12之具體例進行說明。圖10係表示噴氣頭10A中之第1構件群之構成的分解立體圖。
如圖10所示，噴氣頭10A可設定為包含噴氣板11a、分配空間形成機構12a、以及未圖示之導入空間形成機構。
上述噴氣板11a包含圓柱形狀之構件。於噴氣板11a之上表面形成有包含較外周部僅凹陷高度H3之直徑為R2之圓形區域的凹面。而且，於上述噴氣板11a上穿設有自上述凹面至底面之複數個氣體流路15。
分配空間形成機構12a包含第1空間形成構件121a，或者包含第1空間形成構件121a、及1個以上之作為第2空間高度調節構件之第2空間形成構件122a。此處，第1空間形成構件121a係形成有直徑為R1且高度為H1之孔之圓筒形狀的構件。
又，第2空間形成構件122a係形成有直徑為R2且高度為H2之孔之環狀的構件。
於上述第1空間形成構件121a之上層，以可於直徑為R1之範圍內安裝具有複數個擴散孔51之擴散板50的方式構成。
該等各個構件係以可使圓筒或圓柱之中心軸彼此一致而連結之方式構成。
此處，於僅由第1空間形成構件121構成上述分配空間形成機構12之情形時，如圖11(A)所示，第2空間132之高度成為藉由噴氣板11a之凹面而形成之空間之高度H3。
另一方面，於由第1空間形成構件121a與1個第2空間形成構件122a構成上述分配空間形成機構12之情形時，如圖11(B)所示，第2空間132之高度成為藉由將第2空間形成構件122a作為構成構件而形成之空間的高度H2、與藉由噴氣板11a之凹面而形成之空間的高度H3相加而成者。
如此，於本實施形態中，可根據使用第2空間形成構件122a之數量而調節第2空間132之高度。
其次，根據圖12對上述噴氣頭10A中之分配空間形成機構12之另一具體例進行說明。圖12係表示噴氣頭10A中之與上述第1構件群不同之第2構件群之構成的分解立體圖。
如圖12所示，噴氣頭10A可設定為包含噴氣板11b、分配空間形成機構12b、及未圖示之導入空間形成機構。
上述噴氣板11b包含圓柱形狀之構件。於噴氣板11b中之直徑為R4之中心部穿設有自上表面至底面之複數個氣體流路15。
作為上述噴氣板11b之上層構件而設置之分配空間形成機構12b包括：圓筒形狀之第1空間形成構件121b，其形成有直徑為R1且高度為H1之孔；以及作為第2空間高度調節構件之第2空間形成構件122b，其包含具有直徑為R4之孔、且可調節成自最大H4至最小H5為止之範圍之高度的波紋管構造。
此處，於第1空間形成構件121b中，以可於直徑為R1之範圍內安裝具有複數個擴散孔51之擴散板50的方式構成。
該等各個構件係以可使圓筒或圓柱之中心軸彼此一致而連結之方式構成。
圖13(A)、(B)係表示氣相成長裝置中之由第2構件群所組裝成之第2空間132之構成的剖面圖。
如圖13(A)所示，例如於將第2空間形成構件122b之高度調節成可調節之最大高度而組裝氣相成長裝置的情形時，第2空間132之高度成為H4。
又，如圖13(B)所示，例如於將第2空間形成構件122b之高度調節成可調節之最小之高度而組裝氣相成長裝置的情形時，第2空間132之高度成為H5。
其結果，於本實施形態之噴氣頭10A中，可藉由在氣相成長裝置之組裝階段適當地調節第2空間形成構件122b之高度，而調節第2空間132之高度。
如此，於本實施形態之氣相成長裝置中，以可調節第1空間131或第2空間132、或兩者空間之高度之方式構成。藉此，例如可根據所導入之氣體種類或混合比率而適當地調節第1空間131、或第2空間132之高度，從而更精密地使自氣體流路15所供給之氣體供給量最佳化。
[實施形態4]
若根據圖14對本發明之另一實施形態進行說明，則如下。再者，本實施形態中所說明之構成以外之構成與上述實施形態1~3相同。又，為便於說明，對具有與上述實施形態1~3之圖式中所示之構件相同功能之構件標註相同之符號，並省略其說明。
根據圖14對本實施形態之氣相成長裝置進行說明。圖14係表示本實施形態之氣相成長裝置中之噴氣頭10B之概要構成的剖面圖。
再者，本實施形態之噴氣頭10B與實施形態3中所說明之噴氣頭10A的不同點在於：具備可調節第1空間131之高度之調節機構。
如圖14所示，上述噴氣頭10B包括：噴氣板11；分配空間形成機構12c，其作為噴氣板11之上層構件而與該噴氣板11連結；以及導入空間形成機構125，其作為分配空間形成機構12c之上層構件而與該分配空間形成機構12c連結，藉此形成第3空間133。
此處，分配空間形成機構12c包含：第2空間形成機構122，其用以形成第2空間132、或該第2空間132之一部分；以及第1空間形成構件121c，其用以形成第1空間131。
又，第1空間形成構件121c包含具有特定之直徑之孔、且可調節成自最大H6至最小H7為止之範圍之高度的波紋管構造。此處，第1空間形成構件121係以可安裝具有複數個擴散孔51之擴散板50之方式構成。
該等各個構件係以可使圓筒或圓柱之中心軸彼此一致而連結之方式構成。
其結果，於本實施形態之噴氣頭10B中，可藉由在氣相成長裝置之組裝階段適當地調節第1空間形成構件121c之高度，而調節第1空間131之高度。
如此，於本實施形態之氣相成長裝置中，以可調節第1空間131或第2空間132、或兩者空間之高度之方式構成。藉此，例如可根據所導入之氣體種類或混合比率而適當地調節第1空間131、或第2空間132之高度，從而更精密地使自氣體流路15所供給之氣體供給量最佳化。
再者，應認為此次所揭示之實施形態係於所有方面均為例示而非進行限制者。本發明之範圍係由申請專利範圍表示，而非上述之說明，且意圖包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有變更。
如上所述，本發明之氣相成長裝置之特徵在於：於上述噴氣頭中設置有將上述氣體分配空間隔開為上游側空間與下游側空間2個空間之擴散板，並且於上述擴散板上穿設有使氣體自上述上游側空間流通至下游側空間之複數個擴散孔。
又，本發明之氣相成長裝置之特徵在於：於上述噴氣頭中設置有調節上述第2空間之高度之第2空間高度調節機構。
又，本發明之氣相成長裝置之特徵在於：於上述噴氣頭中設置有調節上述第1空間之高度之第1空間高度調節機構。
[產業上之可利用性]
本發明可用於將氣體自噴氣頭中之噴氣板之複數個氣體流路供給至被處理基板表面的立式MOCVD裝置等氣相成長裝置。
1A、1B．．．氣相成長裝置
10．．．噴氣頭
10A．．．噴氣頭
10B．．．噴氣頭
11．．．噴氣板
11a．．．噴氣板
12．．．分配空間形成機構
12a、12b、12c．．．分配空間形成機構
13．．．氣體分配空間
14．．．氣體導入口
15．．．氣體流路
18．．．冷媒流路
20．．．反應爐
21．．．反應室
25．．．氣體排出部
26．．．排氣口
30．．．基板保持體
31．．．被處理基板
32．．．旋轉軸
33．．．加熱器
50．．．擴散板
51．．．擴散孔
121．．．第1空間形成機構
121a、121b、121c．．．第1空間形成構件(第1空間高度調節構件)
122．．．第2空間形成機構
122a、122b．．．第2空間形成構件(第2空間高度調節構件)
125．．．導入空間形成機構
131．．．第1空間(下游側空間)
132．．．第2空間
133．．．第3空間(上游側空間)
圖1係表示本發明之氣相成長裝置中之第1實施形態之圖，且係表示上述氣相成長裝置之構成的剖面圖。
圖2係表示上述氣相成長裝置之噴氣板與基板保持體之位置關係的平面圖。
圖3係表示本發明之氣相成長裝置中之第2實施形態之圖，且係表示上述氣相成長裝置之構成的剖面圖。
圖4係表示上述氣相成長裝置之擴散板之構成的平面圖。
圖5(A)、(B)係表示用於氣體流量分佈之模擬之氣相成長裝置模型的圖。
圖6(A)、(B)係表示用於氣體流量分佈之模擬之先前之氣相成長裝置模型的圖。
圖7係表示上述氣相成長裝置模型及先前之氣相成長裝置模型之氣體流量分佈的圖表。
圖8(A)、(B)、(C)係例示可應用於本實施形態之氣相成長裝置之氣體分配空間之剖面形狀的圖。
圖9係表示本發明之氣相成長裝置中之第3實施形態之圖，且係表示上述氣相成長裝置中之噴氣頭之概要構成的剖面圖。
圖10係表示上述氣相成長裝置之噴氣頭中之第1構件群之構成的分解立體圖。
圖11(A)、(B)係表示由上述第1構件群所組裝成之氣相成長裝置之第2空間之構成的剖面圖。
圖12係表示上述氣相成長裝置之噴氣頭中之第2構件群之構成的分解立體圖。
圖13(A)、(B)係表示由上述第2構件群所組裝成之氣相成長裝置之第2空間之構成的剖面圖。
圖14係表示本發明之氣相成長裝置中之第4實施形態之圖，且係表示上述氣相成長裝置中之噴氣頭之概要構成的剖面圖。
圖15係表示先前之氣相成長裝置之構成的剖面圖。
1A．．．氣相成長裝置
10．．．噴氣頭
11．．．噴氣板
13．．．氣體分配空間
14．．．氣體導入口
15．．．氣體流路
18．．．冷媒流路
20．．．反應爐
21．．．反應室
25．．．氣體排出部
26．．．排氣口
30．．．基板保持體
31．．．被處理基板
32．．．旋轉軸
33．．．加熱器
131．．．第1空間
132．．．第2空間

Claims (4)

  1. 一種氣相成長裝置，其特徵在於其包括：反應爐，其配設使薄膜氣相成長之被處理基板；噴氣頭，其包含導入氣體之氣體導入口、用以使上述氣體擴散之氣體分配空間、及穿設有用以將上述氣體分配空間之氣體供給至上述反應爐之內部之複數個氣體流路的噴氣板；以及排氣口，其用以將上述反應爐之氣體排出至外部；上述噴氣頭之氣體分配空間係將上述噴氣板作為底面之空間，且包含距上述反應爐之排氣口較遠側之第1空間、及距上述反應爐之排氣口較近側之第2空間，並且上述第1空間比上述第2空間更高地形成。
  2. 如請求項1之氣相成長裝置，其中於上述噴氣頭中設置有將上述氣體分配空間隔開為上游側空間與下游側空間2個空間之擴散板，並且於上述擴散板上穿設有使氣體自上述上游側空間流通至下游側空間之複數個擴散孔。
  3. 如請求項1或2之氣相成長裝置，其中於上述噴氣頭中設置有調節上述第2空間之高度之第2空間高度調節構件。
  4. 如請求項1或2之氣相成長裝置，其中於上述噴氣頭中設置有調節上述第1空間之高度之第1空間高度調節構件。
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