JP2007035727A - Vapor phase deposition apparatus and vapor phase deposition method using same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、気相成長装置およびそれを用いた気相成長方法に関する。 The present invention relates to a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method using the same.
発光ダイオード(LED)、半導体レーザなどの半導体デバイスの製造方法として、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルインジウム(TMI)等のIII族有機金属ガス、アンモニア(NH3)、ホスフィン、アルシン、シラン等の水素化合物とを原料として化合物半導体薄膜を形成する有機金属化学気相蒸着法(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition:以下、「MOCVD」)が利用されている。 As a method of manufacturing a semiconductor device such as a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser, a group III organometallic gas such as trimethylgallium (TMG), trimethylaluminum (TMA), trimethylindium (TMI), ammonia (NH 3 ), phosphine, A metal organic chemical vapor deposition (hereinafter referred to as “MOCVD”) method is used in which a compound semiconductor thin film is formed using a hydrogen compound such as arsine and silane as a raw material.
MOCVD法は、前述の原料ガスを反応炉内に導入して混合し、被処理基板上で熱化学反応させることによって被処理基板上に薄膜を形成するものである。MOCVD法を用いる薄膜成長装置の1つとして、横型MOCVD装置がある。 In the MOCVD method, the above-described source gas is introduced into a reaction furnace, mixed, and subjected to a thermochemical reaction on the substrate to be processed, thereby forming a thin film on the substrate to be processed. As one of thin film growth apparatuses using the MOCVD method, there is a horizontal MOCVD apparatus.
横型MOCVD装置は、原料ガスを流す反応管内に載置される被処理基板に対し、水平方向に原料を導入して被処理基板上で反応させ成膜させるものである。したがって、原料ガスの流れが、被処理基板の成膜される面に沿った層流状になるので、横型MOCVD装置は一般的に広く用いられている(たとえば、特許文献1(特開2001−185488号公報)参照)。 A horizontal MOCVD apparatus introduces a raw material in a horizontal direction to a substrate to be processed placed in a reaction tube through which a source gas flows, and forms a film by reacting on the substrate to be processed. Therefore, since the flow of the source gas becomes a laminar flow along the surface of the substrate to be processed, the horizontal MOCVD apparatus is generally widely used (for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-2001)). 185488))).
図10は、従来の典型的な横型MOCVD装置の構造を示す縦断面図である。従来の横型MOCVD装置1では、反応炉2内に水平方向に延びる筒状の反応管3が設けられる。反応管3は、一端部が反応炉2の外に臨んで開口し、成膜原料成分を含有する原料ガスを反応管3内に導入するガス導入口4を構成している。また反応管3の他端部は、反応炉2の外に臨んで開口し、成膜原料成分を含有する原料ガスを反応管3の外に排出するガス排気口5を構成している。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the structure of a conventional typical horizontal MOCVD apparatus. In a conventional
反応管3の長手方向の略中央部には被処理基板6を載置するサセプタ7が設けられている。また、サセプタ7の下部には、被処理基板6を加熱するためのヒータ8が設けられる。被処理基板6の表面に成膜するに際しては、矢印9に示す方向に原料ガスをガス導入口4から反応管3内へ導入する。そして、サセプタ7の下部に設けられるヒータ8によって被処理基板6を加熱し、成膜化学反応を促進して被処理基板6上に薄膜を形成する。
A susceptor 7 on which the substrate 6 to be processed is placed is provided at a substantially central portion in the longitudinal direction of the
薄膜の形成に使用され、被処理基板6上を通過した原料ガスはガス排気口5から矢印10の方向に排出される。また薄膜の均一性を高めるために、基板回転機構11が設けられており、被処理基板6を回転させながら薄膜が形成される。
The source gas used for forming the thin film and having passed over the substrate 6 to be processed is discharged from the
このような従来のMOCVD装置1においては、成膜時に反応管3内に導入された原料ガスが、ヒータ8によって加熱された被処理基板6およびサセプタ7によって、被処理基板6の周辺において間接的に昇温され、気相中で熱化学反応が促進され、被処理基板6上に薄膜が形成される。成膜品質の向上にはこの原料ガスの気相中での熱化学反応、すなわち気相反応の制御が重要となる。しかし、気相反応は原料ガスの組み合わせによって異なり、成膜品質を向上させるためには、気相反応を抑制しなければならないものもある。
In such a
たとえばTMA、TMG、NH3の3種類のガスからAlGaN膜を成膜する場合、TMA、TMG、NH3の3種類のガスが混合および加熱されると、次第に意図しない気相反応が発生し、AlGaN膜の正常な成膜を妨げてしまう。 For example TMA, TMG, when forming the AlGaN film of three gases NH 3, TMA, TMG, the three gases of NH 3 are mixed and heated, unintended gas-phase reaction occurs gradually, The normal film formation of the AlGaN film is hindered.
このような現象を回避するために、原料ガスが混合された状態で反応炉内を流れる時間を短くするようにした気相成長装置が提案されている。このような気相成長装置として、被処理基板の近傍まで、TMAおよびTMGとNH3とは混合しないで別々に供給し、被処理基板の近傍で3種類の原料ガスが混合および加熱されるようにしたもの(たとえば、特許文献2(特開平8−139034号公報)参照)や、被処理基板加熱用のヒータだけでなく、被処理基板上流の気相温度を制御する予備加熱ヒータを配したもの(たとえば、特許文献3(特開平11−74202号公報)参照)などが提案されている。
このように成膜品質を向上させるためには、気相および基板表面での化学反応をいかに制御するか、つまり化学反応を支配する材料の濃度、温度および反応時間をいかに制御するかが課題となる。 In order to improve the film formation quality in this way, the issue is how to control the chemical reaction at the gas phase and the substrate surface, that is, how to control the concentration, temperature and reaction time of the material that dominates the chemical reaction. Become.
しかしながら、前述の特許文献2に記載された気相成長装置のように原料ガスを分離供給して混合から成膜までの気相反応時間を抑制する方法では、原料ガスを分離するために、流路を仕切る仕切り板が必要となる。仕切り板終端の下流側で原料ガスが混合される際、原料ガスの流れが乱れてしまう。これにより、成膜品質が低下する場合がある。
However, in the method of suppressing the gas phase reaction time from mixing to film formation by separating and supplying the source gas as in the vapor phase growth apparatus described in
さらにその乱れを最小限にするためには、合流前のそれぞれの原料ガスの流量を一致させる必要がある。そのためにはH2やN2などの成膜に直接寄与しないキャリアガスの流量で、原料ガスの流量を調整することになる。そのため、III族有機金属ガスとV族ガスとの比(V/III比)を調整するたびにキャリアガスの流量を調整しなければならない。その結果、反応管内における原料ガスの濃度が変化して、気相反応現象の特定が困難になり、成膜条件の最適化が困難かつ時間を要するという問題もある。 Further, in order to minimize the disturbance, it is necessary to match the flow rates of the respective raw material gases before the merging. For this purpose, the flow rate of the source gas is adjusted by the flow rate of the carrier gas that does not directly contribute to the film formation of H 2 or N 2 . For this reason, the flow rate of the carrier gas must be adjusted each time the ratio of the group III organometallic gas to the group V gas (V / III ratio) is adjusted. As a result, the concentration of the raw material gas in the reaction tube changes, making it difficult to specify the gas phase reaction phenomenon, and it is difficult to optimize the film forming conditions and requires time.
また、前述の特許文献3のように、被処理基板加熱用ヒータに加えて、被処理基板上流の気相温度を制御する予備加熱ヒータを配する気相成長装置においては、各ヒータに、ヒータを保持する保持機構、ヒータの電極、加熱効率を上げるための輻射熱反射板(リフレクタ)などが必要となるため、ヒータを含めた加熱装置全体としてみると非常に大きくなってしまう。そのため、両ヒータの間に隙間が生じてしまい、気相温度を連続的に上げていくことが困難となる。
Moreover, in the vapor phase growth apparatus in which a preheating heater for controlling the vapor phase temperature upstream of the substrate to be processed is provided in addition to the heater for heating the substrate to be processed as in
加えて、成膜における均一性を高めるために、被処理基板基板回転機構を加えようとすると、さらに気相成長装置が複雑かつ大型なものとなり、現実的ではない。 In addition, if an attempt is made to add a substrate substrate rotation mechanism in order to improve the uniformity in film formation, the vapor phase growth apparatus becomes more complicated and large, which is not practical.
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、成膜品質に大きく影響する気相反応の制御を簡便に行なうことができる気相成長装置および気相成長方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of easily controlling a vapor phase reaction that greatly affects film formation quality. is there.
この発明に基づいた気相成長装置に従えば、成膜原料成分を含有する原料ガスを被処理基板が配置された反応管の内部に導入し、上記被処理基板の成膜される面に沿う方向に上記原料ガスを流し、上記原料ガスが加熱されることによって上記被処理基板と反応して、上記被処理基板に上記成膜原料成分を成長させる気相成長装置であって、上記被処理基板を加熱する発熱体を備え、上記発熱体は上記原料ガスが流れる方向に平行な方向に位置調節可能に設けられている。 According to the vapor phase growth apparatus based on this invention, the source gas containing the film forming raw material component is introduced into the reaction tube in which the substrate to be processed is arranged, and is along the surface on which the substrate to be processed is formed. A vapor phase growth apparatus for causing the raw material gas to flow in a direction and reacting with the substrate to be processed by heating the raw material gas to grow the film forming raw material component on the substrate to be processed. A heating element for heating the substrate is provided, and the heating element is provided so that its position can be adjusted in a direction parallel to the direction in which the source gas flows.
この発明に基づいた気相成長方法のある局面に従えば、上記の気相成長装置を用いた気相成長方法であって、前記被処理基板の成膜処理中に、前記発熱体を前記原料ガスが流れる方向に平行な方向に移動させる工程を含んでいる。 According to one aspect of the vapor phase growth method based on the present invention, the vapor phase growth method using the vapor phase growth apparatus described above, wherein the heating element is used as the raw material during the film forming process of the substrate to be processed. A step of moving in a direction parallel to the direction in which the gas flows is included.
この発明に基づいた気相成長方法の他の局面に従えば、上記の気相成長装置を用いた気相成長方法であって、前記原料ガスの流速を変化させる工程に伴って、前記発熱体を前記原料ガスが流れる方向と平行な方向に移動させる工程を含んでいる。 According to another aspect of the vapor phase growth method based on the present invention, there is provided a vapor phase growth method using the vapor phase growth apparatus, wherein the heating element is accompanied with a step of changing a flow rate of the source gas. Is moved in a direction parallel to the direction in which the source gas flows.
この発明に基づいた気相成長方法の他の局面に従えば、上記の気相成長装置を用いた気相成長方法であって、前記原料ガスの種類を変化させる工程に伴って、前記発熱体を前記原料ガスが流れる方向と平行な方向に移動させる工程を含んでいる。 According to another aspect of the vapor phase growth method according to the present invention, a vapor phase growth method using the vapor phase growth apparatus, wherein the heating element is accompanied with a step of changing a type of the source gas. Is moved in a direction parallel to the direction in which the source gas flows.
この発明に基づいた気相成長方法の他の局面に従えば、上記の気相成長装置を用いた気相成長方法であって、前記発熱体を前記原料ガスが流れる方向と平行な方向に移動することにより、前記反応管の内部の前記被処理基板近傍における上流側と下流側との温度分布を変化させる工程を含んでいる。 According to another aspect of the vapor phase growth method according to the present invention, a vapor phase growth method using the vapor phase growth apparatus described above, wherein the heating element is moved in a direction parallel to a direction in which the source gas flows. Thus, there is a step of changing the temperature distribution between the upstream side and the downstream side in the vicinity of the substrate to be processed inside the reaction tube.
本発明に係る気相成長装置およびそれを用いた気相成長方法によると、気相反応の制御を簡便に行なうことができる。 According to the vapor phase growth apparatus and the vapor phase growth method using the same according to the present invention, it is possible to easily control the vapor phase reaction.
以下、この発明に基づいた各実施の形態における気相成長装置およびそれを用いた気相成長方法について、図を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において、同一または相当箇所については同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さないこととする。 Hereinafter, a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method using the same in each embodiment based on the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will not be repeated.
(実施の形態1)
以下、本発明に係る実施の形態1について、図1から図4を参照して説明する。図1は、本実施の形態の気相成長装置の構造を簡略化して示す縦断面図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a simplified structure of the vapor phase growth apparatus according to the present embodiment.
本実施の形態の気相成長装置21は、反応炉22と、反応管23と、被処理基板26を載置するサセプタ27と、サセプタ27を保持し回転させるための回転機構28から31と、サセプタ27の下部に設けられるヒータ33と、ヒータ33を保持しガス流に対して平行に移動させる駆動手段34,35とを備えている。
The vapor
気相成長に用いられる原料ガスは、ガス導入口24より矢印37の方向に反応管23内に導入される。導入された原料ガスは、ヒータ33により加熱された、反応管23、サセプタ27および被処理基板26などにより昇温され、気相反応を経て、被処理基板26に薄膜を形成する。成膜に使用されなかった原料ガスはガス排出口25より矢印38の方向に排出される。このような気相成長装置21としては、たとえば半導体基板に薄膜形成処理を施す半導体処理装置などがある。
A source gas used for vapor phase growth is introduced into the
反応炉22は、直方体形状を有する筐体であり、たとえば金属製の殻体に耐火物等が内張りされて形成される。反応炉22の、図1中左右方向の両端において対向する側面部に亙るように反応管23が装着されている。反応管23は、円筒あるいは略角筒形状を有し、耐熱性を有する材料、たとえば石英、ボロンナイトライドやシリコンカーバイドなどのセラミック、モリブデンなどの金属などが使用される。
The
サセプタ27は被処理基板回転機構を備える場合、平面視略円形状を有するが、基板回転機構を持たない場合は、その限りではない。サセプタ27についても反応管23と同様、耐熱性を有する材料、たとえば石英、ボロンナイトライドやシリコンカーバイドなどのセラミック、モリブデンなどの金属などが使用される。
The
反応管23のガス導入口24へは、図示しない、高圧ガスボンベ等のガス供給源、ガス供給源に接続される圧力/流量調整弁およびガス供給源と反応管23とに接続されるガス供給管路を含んで構成されるガス供給装置によって、原料ガスが供給される。
To the
反応管23の略中央下部には、サセプタ27の寸法よりも大きい開口部が形成されておいる。サセプタ27は、この開口部に挿入されており、サセプタ27の表面と、反応管23の底面とは略同一平面内に位置している。
An opening larger than the dimension of the
サセプタ27は、たとえば回転機構28から31によって保持され、回転可能とされている。円筒状の本体の上端に水平方向に広がるフランジを有する、基板回転シャフト28がサセプタ27を保持している。この基板回転シャフト28の下部の外周には基板回転ギア29が取り付けられている。基板回転ギア29とかみ合うように、基板回転モータギア30が設けられており、基板回転モータギア30は基板回転モータ31によって回転駆動される。
The
ヒータ33は、たとえば抵抗発熱体などで構成される。ヒータ33は、垂直方向に延びる可動シャフト34に保持されている。可動シャフト34は可動レール35上に配置される。可動レール35は、反応管23内に供給される原料ガスの流れの方向に沿って移動することができる。ヒータ33はサセプタ27の内部空間に配置され、可動シャフト34は、サセプタ27の内部から基板回転シャフト28の内部空間に到るように配置されている。可動レール35に保持された可動シャフト34およびヒータ33は、周知のモータとギアとの組み合わせにより電動で移動するように構成する。また、気相成長装置のセッティング時に作業者が手動で位置調節してもよい。
The
ヒータ33は、図示しない電源から電力が供給されて発熱する。ヒータ33に電力を供給して発熱させると共にサセプタ27を回転駆動させることによって、サセプタ27が回転しながら加熱される。さらにサセプタ27上に載置される被処理基板26も、反応管23内で回転しながら加熱される。
The
以下、被処理基板26に薄膜を形成する手順について説明する。まず、原料ガスが、ガス導入口24から反応管23内へ導入される。導入された原料ガスは、発熱されたヒータ33によって加熱された反応管23およびサセプタ27から放射される輻射熱、ならびにこれらからの熱伝導により加熱される。
Hereinafter, a procedure for forming a thin film on the substrate to be processed 26 will be described. First, the source gas is introduced into the
加熱された原料ガスは、気相反応しながら、被処理基板26の付近に到達し、表面反応により被処理基板26の表面に薄膜を形成する。 The heated source gas reaches the vicinity of the substrate to be processed 26 while undergoing a gas phase reaction, and forms a thin film on the surface of the substrate to be processed 26 by a surface reaction.
ここで、前述したように使用する原料ガスあるいは所望の膜組成によって気相反応が異なる。たとえばTMG、TMA、NH3を原料ガスとして、AlGaN膜を成膜する場合には、被処理基板26に到達するまでの間における気相反応は抑制すべきである。このように気相反応を抑制したい成膜の場合は、ヒータ33を下流側に移動させる。
Here, the gas phase reaction varies depending on the raw material gas used or the desired film composition as described above. For example, when an AlGaN film is formed using TMG, TMA, and NH 3 as source gases, the gas phase reaction before reaching the substrate to be processed 26 should be suppressed. As described above, in the case of film formation in which it is desired to suppress the gas phase reaction, the
逆に、たとえばTMG、NH3を原料ガスとして、GaN膜を成膜する場合には、気相反応の進行が、成膜品質の低下に大きくは影響しない。そのため、ヒータ33を上流側に移動させてあらかじめ十分に原料ガスを加熱することにより、後述の理由で成膜品質を向上させることができる。
Conversely, for example, when a GaN film is formed using TMG and NH 3 as a source gas, the progress of the gas phase reaction does not significantly affect the deterioration of the film formation quality. Therefore, by moving the
1つめに、原料ガスの温度が上がると原料ガスが膨張するが、反応管23の体積は変わらない。そのため結果として原料ガスが流れる流速が上がり、その結果、ガスの境界層の厚みが薄くなり、被処理基板26への原料ガスの拡散量が増えて成膜速度を上げることができる。
First, when the temperature of the source gas rises, the source gas expands, but the volume of the
2つめに、原料ガスの温度を予め上げられるということは、原料ガスの温度を被処理基板26に到達する前に予め十分に上げられることになる。これにより低温の原料ガスにさらされて被処理基板26自体の温度が低下する量を減らすことができる。さらに、原料ガスが流れる方向に対して上流側の被処理基板表面の温度と下流側の被処理基板表面の温度との温度差が小さくなるため、成膜時における被処理基板の温度均一性が高まり成膜品質が向上する。
Secondly, the fact that the temperature of the source gas can be raised in advance means that the temperature of the source gas is sufficiently raised before reaching the substrate to be processed 26. As a result, it is possible to reduce the amount by which the temperature of the
このようにヒータ33の位置を移動させることにより、原料ガスの種類や、所望の膜特性(組成比)に応じた気相反応量の制御が可能となり、被処理基板26への成膜品質を向上させることができる。
By moving the position of the
また、原料ガスの流量を変えるときにも原料ガスと接する被処理基板26およびサセプタ27の温度は変化する。この変化に対応してヒータ33の位置を制御することにより、安定した成膜結果を得ることができる。たとえば、原料ガスの流量を増やすと、被処理基板26およびサセプタ27から奪われる熱量が増え、表面温度は下がり、原料ガスの温度も下がってしまう。このとき、ヒータ33を上流側に移動させておけば、原料ガス流量増加前と同程度に気相反応を促進させることができる。
Further, when the flow rate of the source gas is changed, the temperatures of the
供給する原料ガスの種類や混合比を変化させた場合にも、原料ガスの種類によって熱伝導率が異なることに起因する原料ガスの温度変化を制御するためにヒータの移動が適用できる。 Even when the type and mixing ratio of the source gas to be supplied are changed, the movement of the heater can be applied to control the temperature change of the source gas caused by the difference in thermal conductivity depending on the type of source gas.
さらに、被処理基板26近傍の温度分布を変化させたい場合にも、本実施の形態の装置により、ヒータ33を移動させることは効果的である。被処理基板26の温度を下げたいときにはヒータを下流側に、被処理基板26の温度を上げたいときには上流側に移動させる。これにより、被処理基板26の温度変化に大きく影響する、上流側から流れ込む原料ガスの温度を調整することができる。
Further, when it is desired to change the temperature distribution in the vicinity of the substrate to be processed 26, it is effective to move the
すなわち、被処理基板26の温度を下げたいときにはヒータ33を下流側に設置すると、サセプタ27の上流側の温度が下がり、原料ガスの温度も上がらないため、被処理基板26へ到達するガス温度は下がり被処理基板26の冷却が促進される。逆に被処理基板の温度を上げたいときには、ヒータ33を上流側に移動するとで、サセプタ27の上流側の温度が上がり、原料ガスの温度も上がるため、結果として被処理基板26へ到達するガス温度も上がり、ヒータ33が下流側にあるときよりも被処理基板26の温度は上がりやすくなる。このように、被処理基板26の温度を変化させるときにも、ヒータ33が移動可能とされていることは有効である。なお、ヒータ33の移動は、被処理基板26の処理工程中に行なうようにしてもよい。
That is, when it is desired to lower the temperature of the
ヒータ33を移動させたことによる温度分布の変化を、熱流体シミュレーションにより評価した。シミュレーションに用いた計算モデルを図2に示す。計算負荷を軽減するために、被処理基板付近の温度分布に大きな影響を与えない範囲で、計算モデルは簡略化されている。反応炉22を計算領域の端とし、ここには一定温度(ここでは323K)の境界条件を与えた。
A change in temperature distribution due to the movement of the
反応炉22を横断するように反応管23を配置し、反応管23の両端には矢印37の方向に原料ガスを導入するガス導入口24と、ガス導入口24より導入されたガスを矢印38の方向に排出するガス排出口25とがそれぞれ配置され、反応管23の略中央部片側(ここでは下側)に被処理基板26を配置するためのサセプタ27と、それらを加熱するためのヒータ33が設けられている。
A
ガス導入口24より導入される原料ガスをN2ガス、原料ガスの流速を1m/s、ヒータ33の発熱密度を20MW/m3としている。さらにサセプタ27は被処理基板26を配置するための凹部を設けてあり、被処理基板26の被処理面とサセプタ表面が同一平面となるよう構成している。
The source gas introduced from the
また、被処理基板26の直径は50mm、サセプタ27の直径は100mm、ヒータ33の直径は65mmとし、被処理基板26の中心とヒータ33の中心とが、原料ガスが流れる方向に±7.5mmずれたときの熱流体シミュレーションを実施した。
The diameter of the
被処理基板26およびサセプタ27表面の温度分布結果は図3のとおりである。図の横軸の単位はミリメートル(mm)で、原点は被処理基板26の中心とし、縦軸は温度で単位はケルビン(K)である。また、図3において、上流側と記載した線は、ヒータ33を上流側に7.5mm移動させた場合を示し、下流側と記載した丸印を付した線は、ヒータ33を下流側に7.5mm移動させた場合を示している。
The temperature distribution results on the surface of the
中心の約50mmの範囲62では、温度が約873Kであり、ほぼ一定の温度分布が得られている。サセプタ27の被処理基板26よりも上流側61(図中横軸マイナス側)においては、ヒータ33を下流側に移動させた場合の方が、上流側に移動させた場合に比べて100K前後低くなった。ヒータ33を下流側に移動させた場合、サセプタ27の下流側63(図中横軸プラス側)の温度が高くなるが、被処理基板26よりも下流側の温度変化は被処理基板26への成膜には影響しない。
In the
この結果から、ヒータ33を移動させることにより、被処理基板26の温度分布を変えることなく被処理基板よりも上流側にあるサセプタ27の温度分布を変えることができ、気相反応の制御ができることが確認された。
From this result, by moving the
また、ここまでに述べた例では、たとえば電気抵抗により発熱するヒータ33自体を移動させたが、図4に示すような、誘導加熱方式の場合は、高周波誘導コイル39により加熱されて発熱する発熱体40を移動させることにより、同様の効果が得られる。
In the examples described so far, for example, the
なお、上記の説明においては、被処理基板26を1枚づつ処理する気相成長装置について説明したが、複数枚同時に処理する気相成長装置においても同様の効果が期待できる。その場合について次の実施の形態で説明する。 In the above description, the vapor phase growth apparatus that processes the substrate to be processed 26 one by one has been described. However, the same effect can be expected in a vapor phase growth apparatus that simultaneously processes a plurality of substrates. Such a case will be described in the next embodiment.
(実施の形態2)
実施の形態2について、図5から図9を参照して説明する。図5は、本実施の形態にかかる気相成長装置の反応管の構造を示す斜視図である。
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a perspective view showing the structure of the reaction tube of the vapor phase growth apparatus according to the present embodiment.
図5に示すように本実施の形態は、反応管23の底部に円周状に配置された複数の被処理基板26を同時に処理することができる気相成長装置である。各被処理基板26の間は、平面視楔形の仕切り部材41で仕切られている。これにより、反応管23の中心部から被処理基板26を経由してガス排出口25に至る原料ガスの流路の幅Wが、上流から下流まで一定に保たれる。原料ガスは、中心部に供給され、放射状に広がり各被処理基板26と反応するが、原料ガスの流路の幅Wが一定であるので、被処理基板26の表面に均一な薄膜を形成することができる。
As shown in FIG. 5, the present embodiment is a vapor phase growth apparatus that can simultaneously process a plurality of substrates to be processed 26 arranged circumferentially at the bottom of a
図6は、本実施の形態の気相成長装置の縦断面図である。図6に示すように、各被処理基板26は、サセプタ27に保持されており、その内部には、反応管23の半径方向に移動可能にヒータ33が設けられている。ヒータ33は、可動シャフト34を介して、ラックギア43に連結されている。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the vapor phase growth apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, each substrate to be processed 26 is held by a
ラックギア43は、上部小歯車44とかみ合っており、上部小歯車44を回転駆動することで原料ガスが流れる方向に沿って水平に移動する(図7および図8参照)。上部小歯車44の下方には、上部小歯車44と同軸に直結された下部小歯車45が設けられている。下部小歯車45は、大歯車46とかみ合っており、大歯車46を回転駆動することにより、下部小歯車45は回転駆動される(図9参照)。
The
ヒータ33を移動させる場合には、大歯車46を回転駆動することで、全ての下部小歯車45が回転駆動され、同時に、下部小歯車45に直結された上部小歯車44も回転駆動される。上部小歯車44の回転駆動に伴って、ラックギア43が原料ガスの流れる方向と平行かつ水平方向に移動する。これにより、ラックギア43に保持された可動シャフト34およびヒータ33が駆動される。
When the
このように、複数の被処理基板26を処理する気相成長装置においては、複数のヒータ33をそれぞれ移動させる必要があるが、上記のような移動機構を設けることで、同時に移動させることができ、ヒータ33の位置調節を容易に行なうことができる。また、被処理基板26の被膜形成処理中においても、ヒータ33を移動させることができる。
As described above, in the vapor phase growth apparatus that processes a plurality of substrates to be processed 26, it is necessary to move the plurality of
なお、本実施の形態では、上記のような移動機構を設けることで、全てのヒータ33を同時に移動させる場合について説明したが、気相成長装置21のセッティング時に各ヒータ33をそれぞれ手動で位置調節するようにしてもよい。
In this embodiment, the case where all the
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.
21 気相成長装置、22 反応炉、23 反応管、24 ガス導入口、25 ガス排出口、26 被処理基板、27 サセプタ、28 基板回転シャフト、29 基板回転ギア、30 基板回転モータギア、31 基板回転モータ、33 ヒータ、34 可動シャフト、35 可動レール、39 高周波誘導コイル、40 発熱体。 21 Vapor Deposition Equipment, 22 Reactor, 23 Reaction Tube, 24 Gas Inlet, 25 Gas Outlet, 26 Substrate, 27 Susceptor, 28 Substrate Rotating Shaft, 29 Substrate Rotating Gear, 30 Substrate Rotating Motor Gear, 31 Substrate Rotating Motor, 33 heater, 34 movable shaft, 35 movable rail, 39 high frequency induction coil, 40 heating element.
Claims (6)
前記被処理基板を加熱する発熱体を備え、前記発熱体は前記原料ガスが流れる方向に平行な方向に位置調節可能に設けられている、気相成長装置。 A raw material gas containing a film forming raw material component is introduced into a reaction tube in which a substrate to be processed is arranged, and the raw material gas is flowed in a direction along a surface on which the substrate to be processed is formed. A vapor phase growth apparatus that reacts with the substrate to be processed by being heated and grows the film forming raw material component on the substrate to be processed;
A vapor phase growth apparatus comprising a heating element for heating the substrate to be processed, wherein the heating element is provided so that its position can be adjusted in a direction parallel to a direction in which the source gas flows.
前記被処理基板の成膜処理中に、前記発熱体を前記原料ガスが流れる方向に平行な方向に移動させる工程を含む、気相成長方法。 A vapor phase growth method using the vapor phase growth apparatus according to claim 1 or 2,
A vapor phase growth method including a step of moving the heating element in a direction parallel to a direction in which the source gas flows during a film forming process of the substrate to be processed.
前記反応管に導入される原料ガスの流速を変化させる工程と、
前記原料ガスの流速を変化させる工程に伴って、前記発熱体を前記原料ガスが流れる方向と平行な方向に移動させる工程とを含む、気相成長方法。 A vapor phase growth method using the vapor phase growth apparatus according to claim 1 or 2,
Changing the flow rate of the raw material gas introduced into the reaction tube;
And a step of moving the heating element in a direction parallel to a direction in which the source gas flows in accordance with a step of changing a flow rate of the source gas.
前記反応管に導入される原料ガスの種類を変化させる工程と、
前記原料ガスの種類を変化させる工程に伴って、前記発熱体を前記原料ガスが流れる方向と平行な方向に移動させる工程とを含む、気相成長方法。 A vapor phase growth method using the vapor phase growth apparatus according to claim 1 or 2,
Changing the type of source gas introduced into the reaction tube;
And a step of moving the heating element in a direction parallel to a direction in which the source gas flows in accordance with the step of changing the type of the source gas.
前記発熱体を前記原料ガスが流れる方向と平行な方向に移動することにより、前記反応管の内部の前記被処理基板近傍における上流側と下流側との温度分布を変化させる工程を含む、気相成長方法。 A vapor phase growth method using the vapor phase growth apparatus according to claim 1 or 2,
Including a step of changing a temperature distribution between an upstream side and a downstream side in the vicinity of the substrate to be processed inside the reaction tube by moving the heating element in a direction parallel to a direction in which the source gas flows. Growth method.
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