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JP4526969B2 - Vapor growth equipment - Google Patents

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JP4526969B2
JP4526969B2 JP2005028901A JP2005028901A JP4526969B2 JP 4526969 B2 JP4526969 B2 JP 4526969B2 JP 2005028901 A JP2005028901 A JP 2005028901A JP 2005028901 A JP2005028901 A JP 2005028901A JP 4526969 B2 JP4526969 B2 JP 4526969B2
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敏晴 松枝
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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

本発明は、化合物半導体を成長させる有機金属化学気相成長装置(MOCVD装置)に関するものである。   The present invention relates to a metal organic chemical vapor deposition apparatus (MOCVD apparatus) for growing a compound semiconductor.

従来の気相成長装置としては、例えば図7に示すMOCVD装置がある(特許文献1参照)。このMOCVD装置100は、成長チャンバー101の上部に第一ガス供給部102、第二ガス供給部103、キャリアガス供給部104、およびドーパントガス供給部105からなるガス供給部106を備えており、成長チャンバー101内に基板Sを取付ける基板保持台107が回転自在に設けられている。第一ガス供給部102、第二ガス供給部103、キャリアガス供給部104、およびドーパントガス供給部105は互いに離隔して配置されている。   As a conventional vapor phase growth apparatus, for example, there is an MOCVD apparatus shown in FIG. 7 (see Patent Document 1). The MOCVD apparatus 100 includes a gas supply unit 106 including a first gas supply unit 102, a second gas supply unit 103, a carrier gas supply unit 104, and a dopant gas supply unit 105 on a growth chamber 101. A substrate holder 107 for mounting the substrate S is rotatably provided in the chamber 101. The first gas supply unit 102, the second gas supply unit 103, the carrier gas supply unit 104, and the dopant gas supply unit 105 are arranged apart from each other.

基板保持台107には加熱手段108が設けられている。ガス供給部106と基板保持台107との間にはガス冷却部109が介設されており、成長チャンバー101の側壁には冷却ジャケット110が設けられている。冷却ジャケット110の下端と基板保持台107の間には、基板保持台107上に供給された原料ガス及びキャリアガスを排出口111へと導く排ガス通過空間112が設けられている。   The substrate holder 107 is provided with a heating means 108. A gas cooling unit 109 is interposed between the gas supply unit 106 and the substrate holder 107, and a cooling jacket 110 is provided on the side wall of the growth chamber 101. Between the lower end of the cooling jacket 110 and the substrate holding table 107, an exhaust gas passage space 112 that guides the source gas and carrier gas supplied onto the substrate holding table 107 to the discharge port 111 is provided.

ガス冷却部109は、図8に示すように、円環状のフレーム109fの内側に複数並設されたスリット状のガス通路109sと、各ガス通路109sを両側から冷却するように配置された冷媒通路109pとからなる。冷媒通路109pは、フレーム109f付近に設けた折り返し部109tで数回折り返され、始端に冷媒導入口109i、終端に冷媒排出口109oがそれぞれ設けられて冷却ユニットを構成している。   As shown in FIG. 8, the gas cooling unit 109 includes a plurality of slit-shaped gas passages 109s arranged in parallel inside an annular frame 109f, and a refrigerant passage arranged to cool each gas passage 109s from both sides. 109p. The refrigerant passage 109p is folded several times by a folded portion 109t provided in the vicinity of the frame 109f, and a refrigerant introduction port 109i is provided at the start end and a refrigerant discharge port 109o is provided at the end to constitute a cooling unit.

図8のガス冷却部109は、4つの冷却ユニットで構成されている。各冷却ユニットの冷媒通路109pは、それぞれ長さを略同じに設定することで、基板保持台107上での原料ガス温度分布が均一となるようにしている。従って、両側に位置するユニット(始端を冷媒導入口109il 、終端を冷媒排出口109ol とするユニット、及び始端を冷媒導入口109i4 、終端を冷媒排出口109o4 とするユニット)の方が、中央部に位置する冷却ユニット(始端を冷媒導入口109i2 、終端を冷媒排出口109o2 とするユニット、及び始端を冷媒導入口109i3 、終端を冷媒排出口109o3 とするユニット)に比べて、冷媒通路109pの折り返しの回数が多くなっている。 The gas cooling unit 109 shown in FIG. 8 includes four cooling units. The refrigerant passages 109p of the respective cooling units are set to have substantially the same length so that the source gas temperature distribution on the substrate holder 107 becomes uniform. Accordingly, units located on either side (coolant inlet port to start 109i l, units terminating the coolant outlet port 109O l, and start the refrigerant inlet 109i 4, the termination unit to a refrigerant outlet 109o 4) found the following Compared to a cooling unit located in the center (a unit having a refrigerant introduction port 109i 2 as a start end and a refrigerant discharge port 109o 2 as a termination, and a unit having a refrigerant introduction port 109i 3 as a start end and a refrigerant discharge port 109o 3 as a termination) Thus, the number of times the refrigerant passage 109p is folded back is increased.

ガス供給部106から供給された原料ガス及びキャリアガスは、ガス冷却部109で冷却され、加熱装置108で昇温された基板保持台107に設置されている基板S上で原料ガスが反応し気相成長する。排ガスは、ガス通過空間112を経て排出口111から排出される。
特表2001−506803号公報
The source gas and the carrier gas supplied from the gas supply unit 106 are cooled by the gas cooling unit 109, and the source gas reacts on the substrate S installed on the substrate holder 107 heated by the heating device 108 to react with the gas. Phase growth. The exhaust gas is discharged from the discharge port 111 through the gas passage space 112.
JP 2001-506803 A

しかしながら、特許文献1に記載の気相成長装置では、ガス冷却部のガス通路が両側の冷媒通路から冷却されるようになっているため、冷却効率を高めるにはガス通路のスリット間隔を狭める必要があるが、スリット間隔を狭めるとガス流れが悪くなるので、スリット間隔を狭めるには限度があり結果として十分な冷却効果が得られない。加えて、ガス冷却部の冷媒通路には折り返し部が多数あるので圧力損失が大きく、冷媒通路を流れる冷媒の状態は場所によって差が生じやすいため冷却能力が不均一となる場合がある。   However, in the vapor phase growth apparatus described in Patent Document 1, since the gas passage of the gas cooling unit is cooled from the refrigerant passages on both sides, it is necessary to reduce the slit interval of the gas passage in order to increase the cooling efficiency. However, if the slit interval is narrowed, the gas flow becomes worse, so there is a limit to narrowing the slit interval, and as a result, a sufficient cooling effect cannot be obtained. In addition, since the refrigerant passage of the gas cooling portion has a large number of folded portions, the pressure loss is large, and the state of the refrigerant flowing through the refrigerant passage is likely to vary depending on the location, so that the cooling capacity may be uneven.

各種原料ガスは互いに離隔した状態で基板保持台へ供給されるが、ガス冷却部が抵抗となりガスの流れが乱れ原料ガス同士が混合されやすい。基板到達前に原料ガス同士が混合されると基板上での気相成長に寄与しない附加化合物が生じる。基板付近に気相成長に寄与しない附加化合物が滞留すると原料ガスの濃度が低下するので原料の利用効率が悪くなる。ここで、附加化合物とは、2種類の有機化合物が弱く結合したもの、あるいは不飽和結合の原子に他の原子団が結合したもの(例えば、トリメチルインジウム(TMI)のインジウム(In)にホスフィン(PH3 )が結合した(PH3 3 In・PH3 )を指す。附加化合物は、異物として基板に混入し品質の低下を招く場合がある。 Various source gases are supplied to the substrate holder in a state of being separated from each other. However, the gas cooling unit becomes a resistance and the gas flow is disturbed, so that the source gases are easily mixed. If the source gases are mixed before reaching the substrate, an additive compound that does not contribute to vapor phase growth on the substrate is generated. If an additive compound that does not contribute to vapor phase growth stays in the vicinity of the substrate, the concentration of the raw material gas decreases, so that the utilization efficiency of the raw material is deteriorated. Here, the additive compound is a compound in which two kinds of organic compounds are weakly bonded, or a compound in which another atomic group is bonded to an atom of an unsaturated bond (for example, indium (In) of trimethylindium (TMI) to phosphine ( (PH 3 ) 3 In · PH 3 ) in which PH 3 ) is bonded. The additive compound may be mixed into the substrate as a foreign substance and cause deterioration in quality.

さらに、原料ガス及びキャリアガスを冷却する冷却部と成長チャンバー側壁を冷却する冷却ジャケットとは別に構成されているので装置構成が複雑である。
本発明は、気相成長装置における上記問題を解決するものであって、原料ガス及びキャリアガスの冷却能力が高く、原料ガスの利用効率が高く、成長膜の品質を向上させることができ、装置構成が簡素な気相成長装置を提供することを目的とする。
Furthermore, since the cooling unit for cooling the source gas and the carrier gas and the cooling jacket for cooling the growth chamber side wall are separately configured, the apparatus configuration is complicated.
The present invention solves the above-mentioned problems in the vapor phase growth apparatus, has a high cooling capacity of the raw material gas and the carrier gas, has high utilization efficiency of the raw material gas, and can improve the quality of the growth film. An object is to provide a vapor phase growth apparatus having a simple configuration.

本発明では、成長室に、基板を載置する回転自在な基板保持台と、基板保持台を加熱する加熱手段と、基板保持台と対向する位置に設けられ基板に向けて原料ガス及びキャリアガスを供給するガス供給部とを備えた気相成長装置において、ガス供給部が成長室の天板を構成する円盤体となっており、円盤体の上部にガス導入口とガス分配空間とからなるガス導入部を設け、円盤体の下面には全域に亙って複数のガス噴出口を設け、ガス分配空間とガス噴出口とを連通するガス通路を基板保持台の軸線と平行に設け、円盤体の外周に円環状の冷媒ジャケットを形成し、円盤体の中心部から半径方向に延びて外周付近に到る冷媒集合通路を3箇所以上設けて円盤体の中心部で冷媒集合通路に冷媒排出口を接続し、冷媒ジャケットから冷媒集合通路へ連通する冷媒通路を、上下複数段に、且つガス通路を四囲から冷却する冷却区画を形成するよう配設している。   In the present invention, in the growth chamber, a rotatable substrate holding table for placing the substrate, a heating means for heating the substrate holding table, and a source gas and a carrier gas provided at a position facing the substrate holding table toward the substrate In the vapor phase growth apparatus provided with a gas supply unit for supplying gas, the gas supply unit is a disc body constituting the top plate of the growth chamber, and comprises a gas inlet and a gas distribution space at the upper part of the disc unit A gas introduction part is provided, a plurality of gas jets are provided over the entire area of the lower surface of the disc body, and a gas passage that communicates the gas distribution space and the gas jets is provided in parallel with the axis of the substrate holder. An annular refrigerant jacket is formed on the outer periphery of the body, and three or more refrigerant collecting passages extending in the radial direction from the center of the disk body to the vicinity of the outer periphery are provided, and the refrigerant is discharged into the refrigerant collecting passage at the center of the disk body. Connect the outlet and the refrigerant collecting passage from the refrigerant jacket The refrigerant passage communicating, the plurality of vertical stages, and and arranged to form a cooling section for cooling the gas passage from four sides.

この気相成長装置によれば、ガス通路が冷媒通路によって四囲から冷却されるので原料ガス及びキャリアガスが充分に冷却される。冷媒ジャケットから、冷媒通路、冷媒集合通路を経て冷媒排出口に到る冷媒の通過経路は、無理な屈折箇所がなく圧力損失もごく僅かであるため、冷却能力が均一に保たれる。ガス噴出口と基板保持台との間には冷却手段が存在しないので、ガス噴出口から噴出した各種原料ガスはその流れが乱れることなく基板保持台上に供給される。従って、原料ガス同士が基板到達前に混合し附加化合物が発生するのを防ぐことができ、原料利用効率が向上し、成長膜の品質の低下を防止することができる。   According to this vapor phase growth apparatus, since the gas passage is cooled from the four sides by the refrigerant passage, the source gas and the carrier gas are sufficiently cooled. Since the refrigerant passage route from the refrigerant jacket to the refrigerant discharge port through the refrigerant passage and the refrigerant collecting passage has no excessive refraction and there is very little pressure loss, the cooling capacity is kept uniform. Since there is no cooling means between the gas outlet and the substrate holder, various source gases ejected from the gas outlet are supplied onto the substrate holder without disturbing the flow. Accordingly, it is possible to prevent the source gases from mixing with each other before reaching the substrate and to generate an additive compound, to improve the raw material utilization efficiency and to prevent the quality of the growth film from being deteriorated.

円盤体が、3つ以上に分割された扇形ブロックと、扇形ブロックの間に挟設されるスペーサブロックとからなり、冷媒集合通路が、扇形ブロックの側面とスペーサブロックの側面の両方、又は何れか一方に形成した端面溝で構成されていると、扇形ブロックやスペーサブロックごとに供給する原料ガスの性状を変えることができ、多様な気相成長を実現できる。また、ガス供給部の製作も容易になる。   The disc body is composed of a sector block divided into three or more and a spacer block sandwiched between the sector blocks, and the refrigerant collecting passage has both or both of the side surface of the sector block and the side surface of the spacer block. If it is composed of end face grooves formed on one side, the properties of the source gas supplied for each sector block or spacer block can be changed, and various vapor phase growth can be realized. In addition, the gas supply unit can be easily manufactured.

例えば、円盤体が、キャリアガスを供給する扇形ブロックと、第一原料ガスを供給する第一スペーサブロックと、第二原料ガスを供給する第二スペーサブロックと、ドーパントガスを供給する第三スペーサブロックとを備えていると、扇形ブロックからはキャリアガスを、扇形ブロックによって隔てられている3つのスペーサブロックからは第一原料ガス、第二原料ガス、及びドーパントガスをそれぞれ個別に基板保持台へ供給でき、各原料ガスがキャリアガスによって隔離されるので、基板へ到達する前に混合することをより確実に防止することができる。   For example, the disc body has a sector block for supplying a carrier gas, a first spacer block for supplying a first source gas, a second spacer block for supplying a second source gas, and a third spacer block for supplying a dopant gas. The carrier gas is supplied from the sector block, and the first source gas, the second source gas, and the dopant gas are separately supplied to the substrate holder from the three spacer blocks separated by the sector block. In addition, since each source gas is isolated by the carrier gas, it is possible to more reliably prevent mixing before reaching the substrate.

ガス通路が、冷却区画から下方に向けて複数の分岐通路に分岐され、各分岐通路の下端にガス噴出口が設けられていると、原料ガス及びキャリアガスをシャワー状に基板保持台へ供給できるため、基板上での気相成長が安定する。
冷媒ジャケットが、成長室の側壁全体を冷却するよう配設されていると、冷却手段が集約され、装置を簡素化することができる。
When the gas passage is branched downward from the cooling section into a plurality of branch passages and a gas outlet is provided at the lower end of each branch passage, the source gas and the carrier gas can be supplied to the substrate holder in a shower shape. Therefore, vapor phase growth on the substrate is stabilized.
When the refrigerant jacket is arranged to cool the entire side wall of the growth chamber, the cooling means are integrated, and the apparatus can be simplified.

本発明によれば、原料ガス及びキャリアガスの冷却能力が高く、且つ原料ガスの利用効率が高く、成長膜の品質を向上させることのできる気相成長装置が実現される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vapor phase growth apparatus which can improve the quality of a growth film | membrane with the high cooling capacity of source gas and carrier gas, the utilization efficiency of source gas being high, and a growth film is implement | achieved.

図1は本発明の実施の一形態を示す気相成長装置の縦断面図、図2はガス供給部の平面図、図3はガス供給部の底面図、図4はガス供給部の扇形ブロックの説明図であって、図4(a)は扇形ブロックの平面、図4(b)は扇形ブロックの正面、図4(c)は扇形ブロックの背面を示す図、図5はガス供給部の第三スペーサブロックの説明図であって、図5(a)は第三スペーサブロックの正面、図5(b)は第三スペーサブロックの側面を示す図、図6はガス供給部のガス通路及びガス噴出口の説明図である。   1 is a longitudinal sectional view of a vapor phase growth apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a gas supply unit, FIG. 3 is a bottom view of the gas supply unit, and FIG. 4 is a sector block of the gas supply unit. 4 (a) is a plan view of the sector block, FIG. 4 (b) is a front view of the sector block, FIG. 4 (c) is a diagram showing the rear side of the sector block, and FIG. FIG. 5A is an explanatory view of a third spacer block, FIG. 5A is a front view of the third spacer block, FIG. 5B is a view showing a side surface of the third spacer block, and FIG. It is explanatory drawing of a gas jet nozzle.

この気相成長装置は、図1に示すように、円筒状の側壁4に囲まれた成長室1に、複数枚の基板Sを載置する回転自在な基板保持台2と、基板保持台2を加熱する加熱手段3と、基板保持台2と対向する位置に設けられ基板Sに向けて原料ガス及びキャリアガスを供給するガス供給部5とを備えており、成長室1内の排ガスは基板保持台2と側壁4との隙間から図示しない排気口へ排出されるようになっている。   As shown in FIG. 1, the vapor phase growth apparatus includes a rotatable substrate holding table 2 on which a plurality of substrates S are placed in a growth chamber 1 surrounded by a cylindrical side wall 4, and a substrate holding table 2. And a gas supply unit 5 that is provided at a position facing the substrate holder 2 and supplies a source gas and a carrier gas toward the substrate S, and the exhaust gas in the growth chamber 1 is a substrate. It is discharged from a gap between the holding base 2 and the side wall 4 to an exhaust port (not shown).

側壁4にはその全体を冷却するように冷媒ジャケット20が設けられ、下部に冷媒供給口21、上部に第二冷媒排出口24が配設されている。冷媒ジャケット20のガス供給部5に面する箇所には開口部20aが設けられておりガス供給部5の外周面が冷媒に晒されるようになっている。
ガス供給部5は、成長室1の天板を構成する厚板の円盤体であり、図2に示すように、4分割された扇形ブロック6と、扇形ブロック6の間に挟設される第一スペーサブロック7、第二スペーサブロック8、第三スペーサブロック9、及び第四スペーサブロック10からなる。
A refrigerant jacket 20 is provided on the side wall 4 so as to cool the entire side wall, and a refrigerant supply port 21 is provided at the lower portion and a second refrigerant discharge port 24 is provided at the upper portion. An opening 20a is provided at a location facing the gas supply unit 5 of the refrigerant jacket 20, and the outer peripheral surface of the gas supply unit 5 is exposed to the refrigerant.
The gas supply unit 5 is a thick disc body constituting the top plate of the growth chamber 1. As shown in FIG. 2, the gas supply unit 5 is sandwiched between the sector block 6 divided into four and the sector block 6. It consists of one spacer block 7, second spacer block 8, third spacer block 9, and fourth spacer block 10.

扇形ブロック6の上面にはキャリアガス導入口15、第一スペーサブロック7の上面には第一原料ガス導入口11、第二スペーサブロック8の上面には第二原料ガス導入口12、第三スペーサブロック9の上面にはドーパントガス導入口13、第四スペーサブロック10の上面には第一又は第二原料ガス導入口14がそれぞれ設けられている。
扇形ブロック6の底面には、図3に示すように、その略全域に亙って多数のガス噴出口19が設けられている。
A carrier gas inlet 15 is provided on the upper surface of the sector block 6, a first source gas inlet 11 is provided on the upper surface of the first spacer block 7, a second source gas inlet 12 is provided on the upper surface of the second spacer block 8, and a third spacer. A dopant gas inlet 13 is provided on the upper surface of the block 9, and a first or second source gas inlet 14 is provided on the upper surface of the fourth spacer block 10.
As shown in FIG. 3, a large number of gas outlets 19 are provided on the bottom surface of the sector block 6 over substantially the entire area.

この扇形ブロック6には、図4に示すように、上面に設けられたキャリアガス導入口15と連通し、扇形ブロック6の上部略全域に亙るガス分配空間16が形成され、キャリアガス導入口15とガス分配空間16とでガス導入部を構成している。
また、扇形ブロック6には、ガス分配空間16とガス噴出口19とを連通するガス通路17が基板保持台2の軸線Yと平行に設けられている。
As shown in FIG. 4, a gas distribution space 16 is formed in the sector block 6 so as to communicate with a carrier gas introduction port 15 provided on the upper surface and extend over substantially the entire upper portion of the sector block 6. The gas distribution space 16 constitutes a gas introduction part.
Further, the fan block 6 is provided with a gas passage 17 communicating with the gas distribution space 16 and the gas outlet 19 in parallel with the axis Y of the substrate holder 2.

このガス通路17は、後述する上段冷媒通路25及び下段冷媒通路26に四方から囲まれて冷却される冷却区画から下方に向けて4本の分岐通路18に分岐され、各分岐通路18の下端にガス噴出口19が設けられている(図6参照)。
扇形ブロック6の半径方向の側面には、冷媒集合通路22を構成する端面溝が形成されており、その端部22aは扇形ブロック6の外周部付近で閉止されている。
This gas passage 17 is branched into four branch passages 18 downward from a cooling section that is surrounded by four sides of an upper refrigerant passage 25 and a lower refrigerant passage 26, which will be described later, and is cooled. A gas outlet 19 is provided (see FIG. 6).
An end surface groove constituting the refrigerant collecting passage 22 is formed on the side surface in the radial direction of the sector block 6, and the end portion 22 a is closed near the outer peripheral portion of the sector block 6.

第三スペーサブロック9は、図5に示すように、断面方形状で長手方向の長さはガス供給部5の半径に相当する。第三スペーサブロック9の底面には、その略全域に亙って多数のガス噴出口19aが設けられている。
この第三スペーサブロック9には、上面に設けられたドーパントガス導入口13と連通し、第三スペーサブロック9の上部略全域に亙るガス分配空間16aが形成され、ドーパントガス導入口13とガス分配空間16aとでガス導入部を構成している。
As shown in FIG. 5, the third spacer block 9 is rectangular in cross section and the length in the longitudinal direction corresponds to the radius of the gas supply unit 5. On the bottom surface of the third spacer block 9, a large number of gas ejection ports 19a are provided over substantially the entire area.
The third spacer block 9 communicates with a dopant gas introduction port 13 provided on the upper surface, and a gas distribution space 16a is formed over substantially the entire upper portion of the third spacer block 9, and the dopant gas introduction port 13 and the gas distribution space are formed. The space 16a constitutes a gas introduction part.

また、第三スペーサブロック9には、ガス分配空間16aとガス噴出口19aとを連通するガス通路17aが基板保持台2の軸線Yと平行に設けられている。
第三スペーサブロック9の正面と背面にも、冷媒集合通路22を構成する端面溝が形成されており、その端部22aは第三スペーサブロック9の外周部付近で閉止されている。 ガス通路17aは、冷媒集合通路22との干渉を避けて、冷媒集合通路22の位置より下方で4本の分岐通路18aに分岐され、各分岐通路18aの下端にガス噴出口19aが設けられている。
The third spacer block 9 is provided with a gas passage 17 a that communicates the gas distribution space 16 a and the gas outlet 19 a in parallel with the axis Y of the substrate holder 2.
End grooves forming the refrigerant collecting passage 22 are also formed on the front surface and the back surface of the third spacer block 9, and the end portions 22 a are closed in the vicinity of the outer peripheral portion of the third spacer block 9. The gas passage 17a is branched into four branch passages 18a below the position of the refrigerant collection passage 22 so as to avoid interference with the refrigerant collection passage 22, and a gas outlet 19a is provided at the lower end of each branch passage 18a. Yes.

なお、第一スペーサブロック7、第二スペーサブロック8、及び第四スペーサブロック10の構成は、第三スペーサブロック9と共通するので説明を省略する。
4個の扇形ブロック6と第一スペーサブロック7、第二スペーサブロック8、第三スペーサブロック9、及び第四スペーサブロック10を組み付けて形成された円盤体であるガス供給部5では、その中心部から放射状に4方向について各2箇所づつ、合計8箇所の冷媒集合通路22が形成されている。この円盤体の中心部で冷媒集合通路22に第一冷媒排出口23が接続されている。
In addition, since the structure of the 1st spacer block 7, the 2nd spacer block 8, and the 4th spacer block 10 is common in the 3rd spacer block 9, description is abbreviate | omitted.
In the gas supply unit 5 which is a disc body formed by assembling the four sector blocks 6, the first spacer block 7, the second spacer block 8, the third spacer block 9, and the fourth spacer block 10, the center portion Thus, a total of eight refrigerant collecting passages 22 are formed, two in each of the four directions. A first refrigerant discharge port 23 is connected to the refrigerant collecting passage 22 at the center of the disk.

扇形ブロック6には、冷媒ジャケット20から冷媒集合通路22へと連通する上段冷媒通路25と下段冷媒通路26とが、互いに干渉せず、且つ平面視で格子状に四方からガス通路17を囲んで冷却する冷却区画を形成するように配設されている。
そして、第一冷媒排出口23と第二冷媒排出口24のそれぞれの流量を調整することにより、冷媒ジャケット20内と上段冷媒通路25及び下段冷媒通路26の冷媒の流れを制御できる。
In the sector block 6, an upper refrigerant passage 25 and a lower refrigerant passage 26 communicating from the refrigerant jacket 20 to the refrigerant collecting passage 22 do not interfere with each other, and surround the gas passage 17 from four sides in a lattice shape in plan view. It arrange | positions so that the cooling compartment to cool may be formed.
Then, by adjusting the flow rates of the first refrigerant discharge port 23 and the second refrigerant discharge port 24, the flow of the refrigerant in the refrigerant jacket 20, the upper refrigerant passage 25, and the lower refrigerant passage 26 can be controlled.

この気相成長装置によれば、ガス通路17は上段冷媒通路25及び下段冷媒通路26によって四囲から冷却されるので、充分に冷却される。冷媒供給口21から供給され、冷媒ジャケット20、上下段冷媒通路25、26、冷媒集合通路22を経て第一冷媒排出口23に到る冷媒の通過経路は、無理な屈折箇所がなく圧力損失もごく僅かであるため、冷却能力が均一に保たれる。   According to this vapor phase growth apparatus, since the gas passage 17 is cooled from the four sides by the upper refrigerant passage 25 and the lower refrigerant passage 26, it is sufficiently cooled. The passage route of the refrigerant that is supplied from the refrigerant supply port 21 and reaches the first refrigerant discharge port 23 through the refrigerant jacket 20, the upper and lower refrigerant passages 25 and 26, and the refrigerant collecting passage 22 does not have an excessive refraction point and has a pressure loss. Since the amount is very small, the cooling capacity is kept uniform.

ガス噴出口19と基板保持台2との間には冷却手段が存在しないので、ガス噴出口19から噴出した原料ガス及びキャリアガスはその流れが乱れることなく基板保持台2上に供給される。従って、原料ガス同士が基板S到達前に混合し附加化合物が発生するのを防ぐことができるので、原料利用効率が向上し、成長膜の品質の低下を防止することができる。   Since there is no cooling means between the gas jet 19 and the substrate holder 2, the source gas and carrier gas ejected from the gas jet 19 are supplied onto the substrate holder 2 without disturbing the flow. Therefore, since it is possible to prevent the source gases from mixing with each other before reaching the substrate S and generating an additive compound, the utilization efficiency of the source can be improved and the quality of the grown film can be prevented from deteriorating.

円盤体が、4分割された扇形ブロック6と、扇形ブロック6の間に挟設される第一スペーサブロック7、第二スペーサブロック8、第三スペーサブロック9、及び第四スペーサブロック10からなり、冷媒集合通路22が、扇形ブロック6の側面と各スペーサブロック7、8、9、10の側面に形成した端面溝で構成されているので、扇形ブロックおよび各スペーサブロックごとに供給する原料ガスの性状を変えることができ、多様な気相成長を実現できる。また、ガス供給部5の製作も容易である。   The disc body is composed of a sector block 6 divided into four, and a first spacer block 7, a second spacer block 8, a third spacer block 9, and a fourth spacer block 10 sandwiched between the sector blocks 6. Since the refrigerant collecting passage 22 is constituted by the side surface of the sector block 6 and the end surface grooves formed on the side surfaces of the spacer blocks 7, 8, 9, and 10, the properties of the source gas supplied to the sector block and each spacer block are provided. Can be changed, and various vapor phase growth can be realized. Further, the gas supply unit 5 can be easily manufactured.

扇形ブロック6からはキャリアガスを、第一スペーサブロック7からは第一原料ガス、第二スペーサブロック8からは第二原料ガス、第三スペーサブロック9からはドーパントガス、第四スペーサブロック10からは例えば第一原料ガス又は第二原料ガスをそれぞれ個別に基板保持台2へ供給すれば、第一原料ガス、第二原料ガス、及びドーパントガス、がキャリアガスによって隔離されるので、基板Sへ到達する前に混合することをより確実に防止することができる。   From the sector block 6, carrier gas, from the first spacer block 7 to the first source gas, from the second spacer block 8 to the second source gas, from the third spacer block 9 to the dopant gas, from the fourth spacer block 10 For example, if the first source gas or the second source gas is individually supplied to the substrate holder 2, the first source gas, the second source gas, and the dopant gas are isolated by the carrier gas, and thus reach the substrate S. It is possible to more reliably prevent mixing before performing.

ガス通路17は、上段冷媒通路25及び下段冷媒通路26に囲まれた冷却区画から下方に向けて複数の分岐通路18に分岐され、各分岐通路18の下端にガス噴出口19が設けられていて、原料ガス及びキャリアガスをシャワー状に基板保持台2へ供給できるので、基板S上での気相成長が安定する。
冷媒ジャケット20が、成長室1の側壁4全体を冷却するよう配設されているので、冷却手段が集約され、装置を簡素化することができる。
The gas passage 17 is branched downward into a plurality of branch passages 18 from a cooling section surrounded by the upper refrigerant passage 25 and the lower refrigerant passage 26, and a gas outlet 19 is provided at the lower end of each branch passage 18. Since the source gas and the carrier gas can be supplied to the substrate holder 2 in a shower shape, the vapor phase growth on the substrate S is stabilized.
Since the refrigerant jacket 20 is disposed so as to cool the entire side wall 4 of the growth chamber 1, the cooling means can be integrated and the apparatus can be simplified.

以上、本発明の実施の一態様を図1〜図6に基づいて説明したが、本発明は上記実施の態様に限定されるものではなく、例えば、各扇形ブロック及びスペーサブロックから供給される原料ガス及びキャリアガスの配置は、扇形ブロックから第一原料ガス、第二原料ガス、及びドーパントガスを供給し、スペーサブロックからキャリアガスを供給するように設定しても良い。
また、扇形ブロックの分割数は3以上であれば良く、冷媒通路も上下2段でなくガス通路の長さに応じて更に多段とすることができ、ガス通路からの分岐通路が4本以外であっても差し支えない。
As described above, one embodiment of the present invention has been described with reference to FIGS. 1 to 6, but the present invention is not limited to the above embodiment, and for example, raw materials supplied from each sector block and spacer block The arrangement of the gas and the carrier gas may be set so that the first source gas, the second source gas, and the dopant gas are supplied from the sector block and the carrier gas is supplied from the spacer block.
Further, the number of divisions of the sector block may be three or more, and the refrigerant passage may be further multi-staged according to the length of the gas passage instead of the upper and lower stages, and the number of branch passages from the gas passage is other than four. There is no problem.

本発明の実施の一形態を示す気相成長装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the vapor phase growth apparatus which shows one Embodiment of this invention. ガス供給部の平面図である。It is a top view of a gas supply part. ガス供給部の底面図である。It is a bottom view of a gas supply part. ガス供給部の扇形ブロックの説明図である。It is explanatory drawing of the fan-shaped block of a gas supply part. ガス供給部の第三スペーサブロックの説明図である。It is explanatory drawing of the 3rd spacer block of a gas supply part. ガス供給部のガス通路及びガス噴出口の説明図である。It is explanatory drawing of the gas channel of a gas supply part, and a gas jet nozzle. 従来の気相成長装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the conventional vapor phase growth apparatus. 従来の気相成長装置の平面図である。It is a top view of the conventional vapor phase growth apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 成長室
2 基板保持台
3 加熱手段
4 側壁
5 ガス供給部
6 扇形ブロック第二原料ガス供給部
7 第一スペーサブロック
8 第二スペーサブロック
9 第三スペーサブロック
10 第四スペーサブロック
11 第一原料ガス導入口
12 第二原料ガス導入口
13 ドーパントガス導入口
14 第一又は第二原料ガス導入口
15 キャリアガス導入口
16 ガス分配空間
16a ガス分配空間
17 ガス通路
17a ガス通路
18 分岐通路
18a 分岐通路
19 ガス噴出口
19a ガス噴出口
20 冷媒ジャケット
20a 開口部
21 冷媒供給口
22 冷媒集合通路
22a 端部
23 第一冷媒排出口
24 第二冷媒排出口
25 上段冷媒通路
26 下段冷媒通路
S 基板
Y 軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Growth chamber 2 Substrate holding stand 3 Heating means 4 Side wall 5 Gas supply part 6 Fan-shaped block 2nd raw material gas supply part 7 1st spacer block 8 2nd spacer block 9 3rd spacer block 10 4th spacer block 11 1st raw material gas Inlet 12 Second source gas inlet 13 Dopant gas inlet 14 First or second source gas inlet 15 Carrier gas inlet 16 Gas distribution space 16a Gas distribution space 17 Gas passage 17a Gas passage 18 Branch passage 18a Branch passage 19 Gas outlet 19a Gas outlet 20 Refrigerant jacket 20a Opening portion 21 Refrigerant supply port 22 Refrigerant collecting passage 22a End 23 First refrigerant outlet 24 Second refrigerant outlet 25 Upper refrigerant passage 26 Lower refrigerant passage S Substrate Y Axis

Claims (5)

成長室に、基板を載置する回転自在な基板保持台と、基板保持台を加熱する加熱手段と、基板保持台と対向する位置に設けられ基板に向けて原料ガス及びキャリアガスを供給するガス供給部とを備えた気相成長装置であって、
ガス供給部が成長室の天板を構成する円盤体であり、円盤体の上部にガス導入口とガス分配空間とからなるガス導入部を設け、円盤体の下面には全域に亙って複数のガス噴出口を設け、ガス分配空間とガス噴出口とを連通するガス通路を基板保持台の軸線と平行に設け、円盤体の外周に円環状の冷媒ジャケットを形成し、円盤体の中心部から半径方向に延びて外周付近に到る冷媒集合通路を3箇所以上設けて円盤体の中心部で冷媒集合通路に冷媒排出口を接続し、冷媒ジャケットから冷媒集合通路へ連通する冷媒通路を、上下複数段に、且つガス通路を四囲から冷却する冷却区画を形成するよう配設したことを特徴とする気相成長装置。
A rotatable substrate holder on which a substrate is placed in a growth chamber, a heating means for heating the substrate holder, and a gas that is provided at a position facing the substrate holder and supplies a source gas and a carrier gas toward the substrate A vapor phase growth apparatus comprising a supply unit,
The gas supply unit is a disc body constituting the top plate of the growth chamber, and a gas introduction unit comprising a gas introduction port and a gas distribution space is provided at the upper part of the disc body, and a plurality of gas supply units are provided on the lower surface of the disc body over the entire area. A gas passage that communicates the gas distribution space and the gas jet outlet in parallel with the axis of the substrate holder, and an annular refrigerant jacket is formed on the outer periphery of the disc body, so that the center of the disc body is formed. A refrigerant collecting passage extending in the radial direction and extending to the vicinity of the outer periphery, connecting a refrigerant discharge port to the refrigerant collecting passage at the center of the disc body, and communicating with the refrigerant collecting passage from the refrigerant jacket, A vapor phase growth apparatus characterized by being arranged in a plurality of upper and lower stages and so as to form a cooling section for cooling a gas passage from four sides.
円盤体が、3つ以上に分割された扇形ブロックと、扇形ブロックの間に挟設されるスペーサブロックとからなり、冷媒集合通路が、扇形ブロックの側面とスペーサブロックの側面の両方、又は何れか一方に形成した端面溝で構成されていることを特徴とする請求項1記載の気相成長装置。   The disc body is composed of a sector block divided into three or more and a spacer block sandwiched between the sector blocks, and the refrigerant collecting passage has both or both of the side surface of the sector block and the side surface of the spacer block. 2. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the vapor phase growth apparatus is constituted by an end face groove formed on one side. 円盤体が、キャリアガスを供給する扇形ブロックと、第一原料ガスを供給する第一スペーサブロックと、第二原料ガスを供給する第二スペーサブロックと、ドーパントガスを供給する第三スペーサブロックとを備えていることを特徴とする請求項2記載の気相成長装置。   The disk includes a sector block for supplying a carrier gas, a first spacer block for supplying a first source gas, a second spacer block for supplying a second source gas, and a third spacer block for supplying a dopant gas. The vapor phase growth apparatus according to claim 2, wherein the vapor phase growth apparatus is provided. ガス通路が、冷却区画から下方に向けて複数の分岐通路に分岐され、各分岐通路の下端にガス噴出口が設けられていることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載の気相成長装置。   4. The gas passage according to claim 1, wherein the gas passage is branched into a plurality of branch passages downward from the cooling section, and a gas outlet is provided at a lower end of each branch passage. Vapor growth equipment. 冷媒ジャケットが、成長室の側壁全体を冷却するよう配設されていることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4記載の気相成長装置。   5. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the refrigerant jacket is arranged to cool the entire side wall of the growth chamber.
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