[go: up one dir, main page]

KR20160016678A - 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법 - Google Patents

기상 성장 장치 및 기상 성장 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160016678A
KR20160016678A KR1020150108446A KR20150108446A KR20160016678A KR 20160016678 A KR20160016678 A KR 20160016678A KR 1020150108446 A KR1020150108446 A KR 1020150108446A KR 20150108446 A KR20150108446 A KR 20150108446A KR 20160016678 A KR20160016678 A KR 20160016678A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas supply
sub
gas
main
mass flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020150108446A
Other languages
English (en)
Inventor
히데시 타카하시
신이치 미타니
유스케 사토
Original Assignee
가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 filed Critical 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
Publication of KR20160016678A publication Critical patent/KR20160016678A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H01L21/205—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C30B29/406—Gallium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

실시 형태의 기상 성장 장치는, n(n은 2 이상의 정수) 개의 반응실과, n 개의 반응실에 프로세스 가스를 공급하는 주가스 공급로와, 주가스 공급로에 설치되고, 주가스 공급로에 흘리는 프로세스 가스의 유량을 제어하는 주매스플로우 콘트롤러와, 주가스 공급로로부터 분기되고, n 개의 반응실 중 (n - 1) 개의 반응실에, 분류(分流)된 프로세스 가스를 공급하는 (n - 1) 개의 부가스 공급로와, (n - 1) 개의 부가스 공급로에 설치되고, (n - 1) 개의 부가스 공급로에 흘리는 프로세스 가스의 유량을 제어하는 (n - 1) 개의 부매스플로우 콘트롤러와, 주가스 공급로로부터 분기되고, (n - 1) 개의 반응실 이외의 1 개의 반응실에, (n - 1) 개의 부가스 공급로에 흐르지 않는 프로세스 가스의 잔부(殘部)를 공급하는 1 개의 부가스 공급로를 구비한다.

Description

기상 성장 장치 및 기상 성장 방법{VAPOR GROWTH DEVICE AND VAPOR GROWTH METHOD}
본 발명은, 가스를 공급하여 성막을 행하는 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법에 관한 것이다.
고품질인 반도체막을 성막하는 방법으로서, 웨이퍼 등의 기판에 기상 성장에 의해 단결정막을 성장시키는 에피택셜 성장 기술이 있다. 에피택셜 성장 기술을 이용하는 기상 성장 장치에서는, 상압 또는 감압으로 보지(保持)된 반응실 내의 지지부에 웨이퍼를 재치(載置)한다. 그리고, 이 웨이퍼를 가열하면서, 성막의 원료가 되는 소스 가스 등의 프로세스 가스를, 반응실 상부의, 예를 들면, 샤워 플레이트로부터 웨이퍼 표면에 공급한다. 웨이퍼 표면에서는 소스 가스의 열반응 등이 발생하여, 웨이퍼 표면에 에피택셜 단결정막이 성막된다.
최근, 발광 디바이스 또는 파워 디바이스의 재료로서, GaN(질화갈륨)계의 반도체 디바이스가 주목받고 있다. GaN계의 반도체를 성막하는 에피택셜 성장 기술로서, 유기 금속 기상 성장법(MOCVD법)이 있다. 유기 금속 기상 성장법에서는, 소스 가스로서, 예를 들면 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMI), 트리메틸알루미늄(TMA) 등의 유기 금속, 또는 암모니아(NH3) 등이 이용된다.
JP-A H10-158843 및 JP-A 2002-212735에는, 생산성을 향상시키기 위하여, 복수의 반응실을 구비하는 기상 성장 장치가 기재되어 있다.
본 발명은, 복수의 반응실을 가지고, 신뢰성이 높은 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법을 제공한다.
본 발명의 일태양의 기상 성장 장치는, n(n은 2 이상의 정수) 개의 반응실과, 상기 n 개의 반응실에 프로세스 가스를 공급하는 주가스 공급로와, 상기 주가스 공급로에 설치되고, 상기 주가스 공급로에 흘리는 상기 프로세스 가스의 유량을 제어하는 주매스플로우 콘트롤러와, 상기 주가스 공급로로부터 분기되고, 상기 n 개의 반응실 중 (n - 1) 개의 반응실에, 분류(分流)된 상기 프로세스 가스를 공급하는 (n - 1) 개의 부가스 공급로와, 상기 (n - 1) 개의 부가스 공급로에 설치되고, 상기 (n - 1) 개의 부가스 공급로에 흘리는 상기 프로세스 가스의 유량을 제어하는 (n - 1) 개의 부매스플로우 콘트롤러와, 상기 주가스 공급로로부터 분기되고, 상기 (n - 1) 개의 반응실 이외의 1 개의 반응실에, 상기 (n - 1) 개의 부가스 공급로에 흐르지 않는 상기 프로세스 가스의 잔부(殘部)를 공급하는 1 개의 부가스 공급로와, 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일태양의 기상 성장 방법은, n 개의 반응실의 각각에 기판을 반입하고, 주매스플로우 콘트롤러로 유량을 제어한 프로세스 가스를 주가스 공급로에 흘리고, 상기 주가스 공급로로부터 분기되는 (n - 1) 개의 부가스 공급로에, 부매스플로우 콘트롤러로 유량을 제어한 상기 프로세스 가스를 흘리고, 상기 주가스 공급로로부터 분기되는 1 개의 부가스 공급로에, 상기 (n - 1) 개의 부가스 공급로에 흐르지 않는 상기 프로세스 가스의 잔부를 흘리고, 상기 (n - 1) 개의 부가스 공급로와 상기 1 개의 부가스 공급로로부터, 상기 n 개의 반응실의 각각에 상기 프로세스 가스를 공급하여 상기 기판 상에 성막하는 것을 특징으로 한다.
도 1은, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 구성도이다.
도 2는, 제1 실시 형태의 기상 성장 장치의 반응실의 모식 단면도이다.
도 3은, 제2 실시 형태의 기상 성장 장치의 구성도이다.
도 4는, 제3 실시 형태의 기상 성장 장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
또한 본 명세서 중에서는, 기상 성장 장치가 성막 가능하게 설치된 상태에서의 중력 방향을 '하'라고 정의하고, 그 반대 방향을 '상'이라고 정의한다. 따라서, '하방'란, 기준에 대하여 중력 방향의 위치, '하방'이란 기준에 대하여 중력 방향을 의미한다. 그리고, '상부'란, 기준에 대하여 중력 방향과 반대 방향의 위치, '상방'이란 기준에 대하여 중력 방향과 반대 방향을 의미한다. 또한, '종 방향'이란 중력 방향이다.
또한 본 명세서 중, '프로세스 가스'란, 기판 상에의 성막을 위하여 이용되는 가스의 총칭이며, 예를 들면 소스 가스, 캐리어 가스, 분리 가스 등을 포함하는 개념으로 한다.
또한 본 명세서 중, '분리 가스'란, 기상 성장 장치의 반응실 내에 도입되는 프로세스 가스이며, 복수의 원료 가스의 프로세스 가스 간을 분리하는 가스의 총칭이다.
(제1 실시 형태)
본 실시 형태의 기상 성장 장치는, n(n은 2 이상의 정수) 개의 반응실과, n 개의 반응실에 프로세스 가스를 공급하는 주가스 공급로와, 주가스 공급로에 설치되는 주매스플로우 콘트롤러와, 주가스 공급로로부터 분기되고, n 개의 반응실 중 (n - 1) 개의 반응실에, 분류된 프로세스 가스를 공급하는 (n - 1) 개의 부가스 공급로와, (n - 1) 개의 부가스 공급로에 설치되고, (n - 1) 개의 부가스 공급로에 흘리는 프로세스 가스의 유량을 제어하는 (n - 1) 개의 부매스플로우 콘트롤러와, 주가스 공급로로부터 분기 되고, (n - 1) 개의 반응실 이외의 1 개의 반응실에, (n - 1) 개의 부가스 공급로에 흐르지 않는 프로세스 가스의 잔부를 공급하는 1 개의 부가스 공급로와, 를 구비한다.
또한, 본 실시 형태의 기상 성장 방법은, n 개의 반응실의 각각에 기판을 반입하고, 주매스플로우 콘트롤러로 유량을 제어한 프로세스 가스를 주가스 공급로에 흘리고, 주가스 공급로로부터 분기되는 (n - 1) 개의 부가스 공급로에, 부매스플로우 콘트롤러로 유량을 제어한 프로세스 가스를 흘리고, 주가스 공급로로부터 분기되는 1 개의 부가스 공급로에 (n - 1) 개의 부가스 공급로에 흐르지 않는 프로세스 가스의 잔부를 흘리고, (n - 1) 개의 부가스 공급로와 1 개의 부가스 공급로로부터, n 개의 반응실의 각각에 프로세스 가스를 공급하여 기판 상에 성막한다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법은, 상기 구성을 구비함으로써, 복수의 반응실에 프로세스 가스를 분배하여 공급할 시에, 배관 등에 과잉된 압력이 더해지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법을 실현할 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태의 기상 성장 장치의 구성도이다. 본 실시 형태의 기상 성장 장치는 MOCVD법(유기 금속 기상 성장법)을 이용하는 에피택셜 성장 장치이다. 이하, 주로 GaN(질화갈륨)을 에피택셜 성장시키는 경우를 예로 설명한다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치는, 4 개의 반응실(10a, 10b, 10c, 10d)을 구비하고 있다. 4 개의 반응실(10a ~ 10d)은, 예를 들면 각각이, 종형의 매엽형의 에피택셜 성장 장치이다. 반응실의 수는 4 개에 한정되지 않고, 2 개 이상의 임의의 수로 하는 것이 가능하다. 반응실의 수는 n(n은 2 이상의 정수) 개로 나타낼 수 있다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치는, 4 개의 반응실(10a ~ 10d)에 프로세스 가스를 공급하는 3 개의 제1 주가스 공급로(11), 제2 주가스 공급로(21), 제3 주가스 공급로(31)를 구비하고 있다.
제1 주가스 공급로(11)는, 예를 들면 반응실(10a ~ 10d)에 III족 원소의 유기 금속과 캐리어 가스를 포함하는 제1 프로세스 가스를 공급한다. 제1 프로세스 가스는, 웨이퍼 상에 III-V족 반도체의 막을 성막할 시의, III족 원소를 포함하는 가스이다.
III족 원소는, 예를 들면 갈륨(Ga), Al(알루미늄), In(인듐) 등이다. 또한, 유기 금속은 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸알루미늄(TMA), 트리메틸인듐(TMI) 등이다.
캐리어 가스는, 예를 들면 수소 가스이다. 제1 주가스 공급로(11)는 수소 가스만을 흘리는 것도 가능하다.
제1 주가스 공급로(11)에는 제1 주매스플로우 콘트롤러(12)가 설치된다. 제1 주매스플로우 콘트롤러(12)는, 제1 주가스 공급로(11)에 흘리는 제1 프로세스 가스의 유량을 제어한다.
또한, 제1 주가스 공급로(11)는, 제1 주매스플로우 콘트롤러(12)보다 반응실(10a ~ 10d)측에서, 4 개의 제1 부가스 공급로(13a), 제2 부가스 공급로(13b), 제3 부가스 공급로(13c), 제4 부가스 공급로(13d)로 분기된다. 제1 부가스 공급로(13a), 제2 부가스 공급로(13b), 제3 부가스 공급로(13c), 제4 부가스 공급로(13d)는, 각각 4 개의 반응실(10a, 10b, 10c, 10d)로 분류된 제1 프로세스 가스를 공급한다.
제1 주가스 공급로(11)에는 압력계(41)가 설치된다. 압력계(41)는, 제1 주매스플로우 콘트롤러(12)와, 4 개의 제1 부가스 공급로(13a), 제2 부가스 공급로(13b), 제3 부가스 공급로(13c), 제4 부가스 공급로(13d)에의 분기와의 사이에 설치된다. 압력계(41)는 제1 주가스 공급로(11)의 압력을 모니터한다.
4 개의 부가스 공급로(13a ~ 13d) 중, 3 개의 부가스 공급로, 예를 들면 제1 ~ 제3 부가스 공급로(13a ~ 13c)에는, 각각에 제1 부매스플로우 콘트롤러(14a), 제2 부매스플로우 콘트롤러(14b), 제3 부매스플로우 콘트롤러(14c)가 설치된다. 부매스플로우 콘트롤러(14a ~ 14c)는, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(13a ~ 13c)에 흘리는 제1 프로세스 가스의 유량을 제어한다. 부매스플로우 콘트롤러(14a ~ 14c)는 유량 제어형의 매스플로우 콘트롤러이다.
4 개의 부가스 공급로(13a ~ 13d) 중, 나머지 1 개의 부가스 공급로, 즉, 제4 부가스 공급로(13d)에는, 개방도 제어형의 부매스플로우 콘트롤러(14d)가 설치된다. 제4 부가스 공급로(13d)는, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(13a ~ 13c)가 제1 프로세스 가스를 공급하는 3 개의 반응실(10a, 10b, 10c) 이외의 1 개의 반응실(10d)에, 제1 프로세스 가스를 공급한다. 반응실(10d)에는, 제1 주가스 공급로(11)로부터 공급되는 제1 프로세스 가스의 총유량 중, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(13a ~ 13c)에 흐르지 않는 잔부의 유량이, 제4 부가스 공급로(13d)로부터 공급된다.
구체적으로는, 부매스플로우 콘트롤러(14d)의 개방도가, 압력계(41)로 모니터되는 제1 주가스 공급로(11)의 압력의 측정 결과에 기초하여 제어된다. 예를 들면, 압력이 제로가 되게 제어되는 구성을 구비한다. 이 구성에 의해, 반응실(10d)에는, 제1 주가스 공급로(11)로부터 공급되는 제1 프로세스 가스의 총유량 중, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(13a ~ 13c)에 흐르지 않는 잔부의 유량을, 제4 부가스 공급로(13d)로부터 공급하는 것이 가능해진다.
제2 주가스 공급로(21)는, 예를 들면 반응실(10a ~ 10d)에 암모니아(NH3)를 포함하는 제2 프로세스 가스를 공급한다. 제2 프로세스 가스는, 웨이퍼 상에 III-V족 반도체의 막을 성막할 시의, V족 원소, 질소(N)의 소스 가스이다.
제2 주가스 공급로(21)에는 수소 가스만을 흘리는 것도 가능하다.
제2 주가스 공급로(21)에는 제2 주매스플로우 콘트롤러(22)가 설치된다. 제2 주매스플로우 콘트롤러(22)는, 제2 주가스 공급로(21)에 흘리는 제2 프로세스 가스의 유량을 제어한다.
또한, 제2 주가스 공급로(21)는, 제2 주매스플로우 콘트롤러(22)보다 반응실(10a ~ 10d)측에서, 4 개의 제1 부가스 공급로(23a), 제2 부가스 공급로(23b), 제3 부가스 공급로(23c), 제4 부가스 공급로(23d)로 분기된다. 제1 부가스 공급로(23a), 제2 부가스 공급로(23b), 제3 부가스 공급로(23c), 제4 부가스 공급로(23d)는, 각각 4 개의 반응실(10a, 10b, 10c, 10d)로 분류된 제2 프로세스 가스를 공급한다.
제2 주가스 공급로(21)에는 압력계(51)가 설치된다. 압력계(51)는, 제2 주매스플로우 콘트롤러(22)와, 4 개의 제1 부가스 공급로(23a), 제2 부가스 공급로(23b), 제3 부가스 공급로(23c), 제4 부가스 공급로(23d)에의 분기와의 사이에 설치된다. 압력계(51)는 제2 주가스 공급로(21)의 압력을 모니터한다.
4 개의 부가스 공급로(23a ~ 23d) 중, 3 개의 부가스 공급로, 예를 들면 제1 ~ 제3 부가스 공급로(23a ~ 23c)에는, 각각에 제1 부매스플로우 콘트롤러(24a), 제2 부매스플로우 콘트롤러(24b), 제3 부매스플로우 콘트롤러(24c)가 설치된다. 부매스플로우 콘트롤러(24a ~ 24c)는, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(23a ~ 23c)에 흘리는 제2 프로세스 가스의 유량을 제어한다. 부매스플로우 콘트롤러(24a ~ 24c)는 유량 제어형의 매스플로우 콘트롤러이다.
4 개의 부가스 공급로(23a ~ 23d) 중, 나머지 1 개의 부가스 공급로, 즉 제4 부가스 공급로(23d)에는 개방도 제어형의 부매스플로우 콘트롤러(24d)가 설치된다. 제4 부가스 공급로(23d)는, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(23a ~ 23c)가 제2 프로세스 가스를 공급하는 3 개의 반응실(10a, 10b, 10c) 이외의 1 개의 반응실(10d)에, 제2 프로세스 가스를 공급한다. 반응실(10d)에는, 제2 주가스 공급로(21)로부터 공급되는 제2 프로세스 가스의 총유량 중, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(23a ~ 23c)에 흐르지 않는 잔부의 유량이, 제4 부가스 공급로(23d)로부터 공급된다.
구체적으로는, 부매스플로우 콘트롤러(24d)의 개방도가, 압력계(51)로 모니터되는 제2 주가스 공급로(21)의 압력의 측정 결과에 기초하여 제어된다. 예를 들면, 압력이 제로가 되게 제어되는 구성을 구비한다. 이 구성에 의해, 반응실(10d)에는, 제2 주가스 공급로(21)로부터 공급되는 제2 프로세스 가스의 총유량 중, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(23a ~ 23c)에 흐르지 않는 잔부의 유량을, 제4 부가스 공급로(23d)로부터 공급하는 것이 가능해진다.
제3 주가스 공급로(31)는 제3 프로세스 가스를 공급한다. 제3 프로세스 가스는, 이른바 분리 가스이며, 반응실(10) 내에 제1 프로세스 가스와 제2 프로세스 가스를 분출시킬 시, 양자 사이로 분출시킨다. 이에 의해, 제1 프로세스 가스와 제2 프로세스 가스가 분출 직후에 반응하는 것을 억제한다. 제3 프로세스 가스는, 예를 들면 수소 가스이다.
제3 주가스 공급로(31)에는 제3 주매스플로우 콘트롤러(32)가 설치된다. 제3 주매스플로우 콘트롤러(32)는, 제3 주가스 공급로(31)에 흘리는 제3 프로세스 가스의 유량을 제어한다.
또한, 제3 주가스 공급로(31)는, 제3 주매스플로우 콘트롤러(32)보다 반응실(10a ~ 10d)측에서, 4 개의 제1 부가스 공급로(33a), 제2 부가스 공급로(33b), 제3 부가스 공급로(33c), 제4 부가스 공급로(33d)로 분기된다. 제1 부가스 공급로(33a), 제2 부가스 공급로(33b), 제3 부가스 공급로(33c), 제4 부가스 공급로(33d)는, 각각 4 개의 반응실(10a, 10b, 10c, 10d)로 분류된 제3 프로세스 가스를 공급한다.
제3 주가스 공급로(31)에는 압력계(61)가 설치된다. 압력계(61)는, 제3 주매스플로우 콘트롤러(32)와, 4 개의 제1 부가스 공급로(33a), 제2 부가스 공급로(33b), 제3 부가스 공급로(33c), 제4 부가스 공급로(33d)에의 분기와의 사이에 설치된다. 압력계(61)는 제3 주가스 공급로(31)의 압력을 모니터한다.
4 개의 부가스 공급로(33a ~ 33d) 중, 3 개의 부가스 공급로, 예를 들면 제1 ~ 제3 부가스 공급로(33a ~ 33c)에는, 각각에 제1 부매스플로우 콘트롤러(34a), 제2 부매스플로우 콘트롤러(34b), 제3 부매스플로우 콘트롤러(34c)가 설치된다. 부매스플로우 콘트롤러(34a ~ 34c)는, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(33a ~ 33c)에 흘리는 제3 프로세스 가스의 유량을 제어한다. 부매스플로우 콘트롤러(34a ~ 34c)는 유량 제어형의 매스플로우 콘트롤러이다.
4 개의 부가스 공급로(33a ~ 33d) 중, 나머지 1 개의 부가스 공급로, 즉 제4 부가스 공급로(33d)에는, 개방도 제어형의 부매스플로우 콘트롤러(34d)가 설치된다. 제4 부가스 공급로(33d)는, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(33a ~ 33c)가 제3 프로세스 가스를 공급하는 3 개의 반응실(10a, 10b, 10c) 이외의 1 개의 반응실(10d)에, 제3 프로세스 가스를 공급한다. 반응실(10d)에는, 제3 주가스 공급로(31)로부터 공급되는 제3 프로세스 가스의 총유량 중, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(33a ~ 33c)에 흐르지 않는 잔부의 유량이, 제4 부가스 공급로(33d)로부터 공급된다.
구체적으로는, 부매스플로우 콘트롤러(34d)의 개방도가, 압력계(61)로 모니터되는 제3 주가스 공급로(31)의 압력의 측정 결과에 기초하여 제어된다. 예를 들면, 압력이 제로가 되게 제어되는 구성을 구비한다. 이 구성에 의해, 반응실(10d)에는, 제3 주가스 공급로(31)로부터 공급되는 제3 프로세스 가스의 총유량 중, 제1 ~ 제3 부가스 공급로(33a ~ 33c)에 흐르지 않는 잔부의 유량을, 제4 부가스 공급로(33d)로부터 공급하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치는, 4 개의 반응실(10a, 10b, 10c, 10d)로부터 가스를 배출하는 4 개의 부가스 배출로(15a, 15b, 15c, 15d)를 구비하고 있다. 그리고, 4 개의 부가스 배출로(15a, 15b, 15c, 15d)가 합류하는 주가스 배출로(16)를 구비하고 있다. 또한, 주가스 배출로(16)에는 가스를 흡인하기 위한 진공 펌프(17)가 설치된다. 진공 펌프(17)는 펌프의 일례이다.
4 개의 부가스 배출로(15a, 15b, 15c, 15d)의 각각에는 압력 조정부(18a, 18b, 18c, 18d)가 설치된다. 압력 조정부(18a, 18b, 18c, 18d)는, 반응실(10a ~ 10d) 각각의 내압을 원하는 값으로 제어한다. 압력 조정부(18a ~ 18d)는, 예를 들면 스로틀 밸브이다.
또한, 본 실시 형태의 기상 성장 장치는, 4 개의 반응실(10a, 10b, 10c, 10d)의 기상 성장 조건을, 대략 동일한 조건, 즉 대략 동일한 처리 레시피로, 동시에 제어 가능한 제어부(19)를 구비한다. 제어부(19)는, 예를 들면 제어 회로이다. 제어 회로는, 예를 들면 하드웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어와의 조합으로 구성된다.
도 2는, 본 실시 형태의 기상 성장 장치의 반응실의 모식 단면도이다. 4 개의 반응실(10a ~ 10d) 중 1 개, 예를 들면 반응실(10a)을 나타낸다. 또한, 4 개의 반응실(10a ~ 10d)은, 모두 대략 동일한 구성을 구비한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 반응실(10a)은, 예를 들면 스테인리스제로 원통 형상 중공체의 벽면(100)을 구비한다. 그리고, 반응실(10a) 상부에 배치되고, 반응실(10a) 내에, 프로세스 가스를 공급하는 샤워 플레이트(101)를 구비하고 있다.
또한, 반응실(10a) 내의 샤워 플레이트(101) 하방에 설치되고, 반도체 웨이퍼(기판)(W)를 재치 가능한 지지부(112)를 구비하고 있다. 지지부(112)는, 예를 들면 중심부에 개구부가 형성되는 환상(環狀) 홀더, 또는 반도체 웨이퍼(W) 이면의 거의 전면에 접하는 구조의 서셉터이다.
3 개의 제1 부가스 공급로(13a, 23a, 33a)는 샤워 플레이트(101)에 접속된다. 샤워 플레이트(101)의 반응실(10a)측에는, 제1 부가스 공급로(13a, 23a, 33a)로부터 공급되는 제1, 제2 및 제3 프로세스 가스를, 반응실(10a) 내에 분출하기 위한 복수의 가스 분출 홀이 형성되어 있다.
또한, 지지부(112)를 그 상면에 배치하여 회전하는 회전체 유닛(114), 지지부(112)에 재치된 웨이퍼(W)를 가열하는 가열부(116)로서 히터를, 지지부(112) 하방에 구비하고 있다. 여기서, 회전체 유닛(114)은, 그 회전축(118)이, 하방에 위치하는 회전 구동 기구(120)에 접속된다. 그리고, 회전 구동 기구(120)에 의해, 반도체 웨이퍼(W)를 그 중심을 회전 중심으로서, 예를 들면, 50 rpm 이상 3000 rpm 이하로 회전시키는 것이 가능하게 되어 있다.
원통 형상의 회전체 유닛(114)의 직경은, 지지부(112)의 외주 직경과 거의 동일한같것이 바람직하다. 또한, 회전축(118)은 반응실(10a)의 저부에 진공 씰 부재를 개재하여 회전 가능하게 설치되어 있다.
그리고, 가열부(116)는, 회전축(118)의 내부에 관통하는 지지축(122)에 고정되는 지지대(124) 상에 고정하여 설치된다. 가열부(116)에는, 도시하지 않은 전류 도입 단자와 전극에 의해 전력이 공급된다. 이 지지대(124)에는 반도체 웨이퍼(W)를 지지부(112)로부터 탈착시키기 위한, 예를 들면 밀어올림 핀(도시하지 않음)이 설치되어 있다.
또한, 반도체 웨이퍼(W) 표면 등에서 소스 가스가 반응한 후의 반응 생성물 및 반응실(10a)의 잔류 프로세스 가스를 반응실(10a) 외부로 배출하는 가스 배출부(126)를, 반응실(10a) 저부에 구비한다. 가스 배출부(126)는 부가스 배출로(15a)(도 1)에 접속된다.
또한, 도 2에 나타낸 반응실(10a)에서는, 반응실(10a)의 측벽 개소에서, 반도체 웨이퍼(W)를 출납하기 위한 도시하지 않은 웨이퍼 출입구 및 게이트 밸브가 설치되어 있다. 그리고, 이 게이트 밸브로 연결하는 예를 들면 로드록실(도시하지 않음)과 반응실(10a)의 사이에서, 핸들링 암에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 반송할 수 있도록 구성된다. 여기서, 예를 들면 선단의 핸드부가 합성 석영으로 형성되는 핸들링 암은, 샤워 플레이트(101)와 웨이퍼 지지부(112)의 스페이스에 삽입 가능하게 되어 있다.
본 실시 형태의 기상 성장 방법은, 도 1 및 도 2의 에피택셜 성장 장치를 이용한다. 이하, 본 실시 형태의 기상 성장 방법에 대하여, GaN을 에피택셜 성장시키는 경우를 예로 설명한다.
본 실시 형태의 기상 성장 방법에서는, 제어부(19)에 의해, 4 개의 반응실(10a ~ 10d)의 기상 성장 조건을, 대략 동일한 조건으로 동시에 제어한다.
먼저, 4 개의 반응실(10a ~ 10d)의 각각에, 기판의 일례인 반도체 웨이퍼(W)를 반입한다.
반도체 웨이퍼(W) 상에, 예를 들면 GaN막을 성막하는 경우, 제1 주가스 공급로(11)로부터, 예를 들면 수소 가스를 캐리어 가스로 하는 TMG(제1 프로세스 가스)를 공급한다. 또한, 제2 주가스 공급로(21)로부터, 예를 들면 암모니아(제2 프로세스 가스)를 공급한다. 또한, 제3 주가스 공급로(31)로부터, 예를 들면 분리 가스로서 수소 가스(제3 프로세스 가스)를 공급한다.
제1 주가스 공급로(11)에는, 제1 주매스플로우 콘트롤러(12)로 유량이 제어된 제1 프로세스 가스가 흐르게 된다. 그리고, 제1 프로세스 가스는, 제1 주가스 공급로(11)로부터 분기되는 4 개의 부가스 공급로(13a, 13b, 13c, 13d)로 분류되어 흐르게 된다.
3 개의 부가스 공급로(13a, 13b, 13c)로 분류되는 제1 프로세스 가스의 유량은, 제1 ~ 제3 부매스플로우 콘트롤러(14a, 14b, 14c)의 각각에 의해 제어된다. 예를 들면, 제1 주매스플로우 콘트롤러(12)로 지정되는 제1 프로세스 가스의 총유량의 4분의 1(1 / 4)의 유량을 흘리도록, 제1 부매스플로우 콘트롤러(14a, 14b, 14c)의 유량이 지정된다.
또한, 부매스플로우 콘트롤러(14d)의 개방도가, 압력계(41)로 모니터되는 제1 주가스 공급로(11)의 압력이 제로가 되게 제어된다. 이에 따라, 3 개의 부가스 공급로(13a, 13b, 13c)에 흐르지 않는 제1 프로세스 가스의 잔부, 즉 제2 프로세스 가스의 총유량의 4분의 1(1 / 4)에 상당하는 유량이 나머지 1 개의 부가스 공급로(13d)에 흐른다. 제1 주가스 공급로(11)로부터 4 개의 부가스 공급로(13a, 13b, 13c, 13d)로 분류된 제1 프로세스 가스는, 4 개의 반응실(10a ~ 10d)의 각각에 공급된다.
제2 주가스 공급로(21)에는, 제2 주매스플로우 콘트롤러(22)로 유량이 제어된 제2 프로세스 가스가 흐르게 된다. 그리고, 제2 프로세스 가스는, 제2 주가스 공급로(21)로부터 분기되는 4 개의 부가스 공급로(23a, 23b, 23c, 23d)로 분류되어 흐르게 된다.
3 개의 부가스 공급로(23a, 23b, 23c)로 분류되는 제2 프로세스 가스의 유량은, 제1 ~ 제3 부매스플로우 콘트롤러(24a, 24b, 24c)의 각각에 의해 제어된다. 예를 들면, 제2 주매스플로우 콘트롤러(22)로 지정되는 제2 프로세스 가스의 총유량의 4분의 1(1 / 4)의 유량을 흘리도록, 제2 부매스플로우 콘트롤러(24a, 24b, 24c)의 유량이 지정된다.
또한, 부매스플로우 콘트롤러(24d)의 개방도가, 압력계(51)로 모니터되는 제2 주가스 공급로(21)의 압력이 제로가 되게 제어된다. 이에 따라, 3 개의 부가스 공급로(23a, 23b, 23c)에 흐르지 않는 제2 프로세스 가스의 잔부, 즉 제2 프로세스 가스의 총유량의 4분의 1(1 / 4)에 상당하는 유량이 나머지 1 개의 부가스 공급로(23d)에 흐른다. 제2 주가스 공급로(21)로부터 4 개의 부가스 공급로(23a, 23b, 23c, 23d)로 분류된 제2 프로세스 가스는, 4 개의 반응실(10a ~ 10d)의 각각에 공급된다.
제3 주가스 공급로(31)에는, 제3 주매스플로우 콘트롤러(32)로 유량이 제어된 제3 프로세스 가스가 흐르게 된다. 그리고 제3 프로세스 가스는, 제3 주가스 공급로(31)로부터 분기되는 4 개의 부가스 공급로(33a, 33b, 33c, 33d)로 분류되어 흐르게 된다.
3 개의 부가스 공급로(33a, 33b, 33c)로 분류되는 제3 프로세스 가스의 유량은, 제1 ~ 제3 부매스플로우 콘트롤러(34a, 34b, 34c)의 각각에 의해 제어된다. 예를 들면, 제3 주매스플로우 콘트롤러(32)로 지정되는 제3 프로세스 가스의 총유량의 4분의 1(1 / 4)의 유량을 흘리도록, 제3 부매스플로우 콘트롤러(34a, 34b, 34c)의 유량이 지정된다.
또한, 부매스플로우 콘트롤러(34d)의 개방도가, 압력계(61)로 모니터되는 제3 주가스 공급로(31)의 압력이 제로가 되게 제어된다. 이에 따라, 3 개의 부가스 공급로(33a, 33b, 33c)에 흐르지 않는 제3 프로세스 가스의 잔부, 즉 제3 프로세스 가스의 총유량의 4분의 1(1 / 4)에 상당하는 유량이 나머지 1 개의 부가스 공급로(33d)에 흐른다. 제3 주가스 공급로(31)로부터 4 개의 부가스 공급로(33a, 33b, 33c, 33d)로 분류된 제3 프로세스 가스는, 4 개의 반응실(10a ~ 10d)의 각각에 공급된다.
반응실(10a ~ 10d)의 내압은, 압력 조정부(18a ~ 18d)에 의해, 대략 동일한 압력이 되게 제어된다.
이와 같이, 각 반응실(10a ~ 10d)에는, 제1, 제2, 제3 프로세스 가스가 공급되고, 반도체 웨이퍼(W) 상에 GaN막이 형성된다.
4 개의 반응실(10a, 10b, 10c, 10d)의 기상 성장 조건은, 제어부(19)에 의해, 대략 동일한 조건, 즉 대략 동일한 처리 레시피로 제어된다. 제어부(19)는, 예를 들면 제1, 제2, 제3 주매스플로우 콘트롤러(12, 22, 32)를 대략 동일한 처리 레시피로 제어한다. 또한, 제1 부매스플로우 콘트롤러(14a, 24a, 34a)를 대략 동일한 처리 레시피로 제어한다. 또한, 제2 부매스플로우 콘트롤러(14b, 24b, 34b)를 대략 동일한 처리 레시피로 제어한다. 또한, 제3 부매스플로우 콘트롤러(14c, 24c, 34c)를 대략 동일한 처리 레시피로 제어한다. 또한, 압력 조정부(18a, 18b, 18c, 18d)를 대략 동일한 처리 레시피로 제어한다. 또한, 반응실(10a, 10b, 10c, 10d)의 온도, 또는 기판의 회전수 등도 대략 동일한 처리 레시피로 제어한다.
이하, 반응실에서의 구체적 처리에 대하여, 반응실(10a)을 예로 설명한다.
반응실(10a)에, 예를 들면 3 개의 제1 부가스 공급로(13a, 23a, 33a)로부터 수소 가스가 공급되고, 진공 펌프(17)를 작동하여 반응실(10a) 내의 가스를 가스 배출부(126)로부터 배기한다. 반응실(10a)을 소정의 압력으로 제어하고 있는 상태에서, 반응실(10a) 내의 지지부(112)에 반도체 웨이퍼(W)를 재치한다.
반도체 웨이퍼(W)의 반입에 있어서는, 예를 들면 반응실(10a)의 웨이퍼 출입구의 게이트 밸브(도시하지 않음)를 열어 핸들링 암에 의해, 로드록실 내의 반도체 웨이퍼(W)를 반응실(10a) 내로 반입한다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)는 예를 들면 밀어올림 핀(도시하지 않음)을 개재하여 지지부(112)에 재치되고, 핸들링 암은 로드록실로 되돌려져 게이트 밸브는 닫힌다.
여기서, 지지부(112)에 재치한 반도체 웨이퍼(W)는, 가열부(116)에 의해 소정 온도로 예비 가열하고 있다. 이 후, 가열부(116)의 가열 출력을 높여 반도체 웨이퍼(W)를 소정의 온도, 예를 들면 1100 ℃ 정도의 성막 온도로 승온시킨다. 반도체 웨이퍼(W)는 소정의 회전수로 회전한다.
제1 부가스 공급로(13a)로부터, 수소 가스를 캐리어 가스로 하는 TMG(제1 프로세스 가스)를, 샤워 플레이트(101)를 거쳐 반응실(10a)로 공급한다. 또한, 제1 부가스 공급로(23a)로부터, 암모니아(제2 프로세스 가스)를, 샤워 플레이트(101)를 거쳐 반응실(10a)로 공급한다. 또한, 제1 부가스 공급로(33a)로부터, 수소 가스(제3 프로세스 가스)를 분리 가스로서 샤워 플레이트(101)를 거쳐 반응실(10a)로 공급한다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼(W) 상에 GaN막을 에피택셜 성장시킨다.
에피택셜 성장 종료 시에는, III족의 소스 가스의 제1 부가스 공급로(13a)에의 유입을 차단한다. 이에 의해, GaN 단결정막의 성장이 종료된다. 가열부(116)의 가열 출력을 낮춰 반도체 웨이퍼(W)의 온도를 낮추고, 소정의 온도까지 반도체 웨이퍼(W)의 온도가 저하된 후, 제1 부가스 공급로(23a)로부터 반응실(10a)에의 암모니아 공급을 정지한다.
이 성막 종료 시에는, 반응실(10a)로는 제1 부가스 공급로(13a)를 거쳐 수소 가스가 공급된다. 또한, 반응실(10a)로는 제1 부가스 공급로(23a)를 거쳐 수소 가스가 공급된다.
여기서, 예를 들면 회전체 유닛(114)의 회전을 정지시키고, 단결정막이 형성된 반도체 웨이퍼(W)를 지지부(112)에 재치한 채로 하여, 가열부(116)의 가열 출력을 조정하고, 반송 온도로 저하시킨다.
이어서, 예를 들면 밀어올림 핀에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 지지부(112)로부터 탈착시킨다. 그리고, 다시 게이트 밸브를 열어 핸들링 암을 샤워 플레이트(101) 및 지지부(112)의 사이에 삽입하고, 그 위에 반도체 웨이퍼(W)를 싣는다. 그리고, 반도체 웨이퍼(W)를 실은 핸들링 암을 로드록실로 되돌린다.
이상과 같이 하여, 1 회의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 성막이 종료되고, 예를 들면 계속하여 다른 반도체 웨이퍼(W)에 대한 성막이 상술한 것과 대략 동일한 프로세스 시퀀스에 따라 행하는 것도 가능하다. 반응실(10b, 10c, 10d)에서도 반응실(10a)과 동시에 동일 조건으로 반도체 웨이퍼(W)에 대한 성막이 행해진다. 예를 들면, 반응실(10a, 10b, 10c, 10d)의 각 반응실의 반도체 웨이퍼(W)(기판)의 온도, 프로세스 가스의 유량, 반도체 웨이퍼(W)(기판)의 회전수, 및 내압을 대략 동일하게 되도록 제어한다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치에 의하면, 1 개의 주가스 공급로로부터 공급되는 가스를, n 개의 부가스 공급로로 분류하여 n(n은 2 이상의 정수) 개의 반응실에 분배할 시, (n - 1) 개의 부가스 공급로에 대해서는, 프로세스 가스의 총유량의 n분의 1이 흐르게 부매스플로우 콘트롤러로 제어하고, 총유량의 잔부의 유량이 나머지 1 개의 부가스 공급로에 흐르게 한다.
만일, n 개 모두의 부가스 공급로에 유량 제어형의 부매스플로우 콘트롤러를 설치하여, 프로세스 가스의 총유량의 n분의 1이 흐르도록 제어하고자 하는 경우를 상정한다. 이 경우, 부매스플로우 콘트롤러의 특성 편차에 의해, 부매스플로우 콘트롤러보다 반응실측에 흐르는 프로세스 가스의 총유량이, 주가스 공급로로부터 공급되는 프로세스 가스의 총유량보다 적어지는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 주매스플로우 콘트롤러와, 부매스플로우 콘트롤러의 사이의 유로에 과잉된 압력(가스압)이 더해져, 유로를 형성하는 배관 또는 밸브 등에 가스 누출 등의 문제가 발생할 우려가 있다.
또한, 반대로 부매스플로우 콘트롤러의 특성 편차에 의해, 부매스플로우 콘트롤러가 반응실측에 흘리려고 하는 프로세스 가스의 총유량이, 주가스 공급로로부터 공급되는 프로세스 가스의 총유량보다 커지는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 지정된 유량을 흘릴 수 없는 부매스플로우 콘트롤러의 동작이 불안정하게 될 우려가 있다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치에 의하면, n 개의 부가스 공급로 중, (n - 1) 개의 부가스 공급로에 대하여, 프로세스 가스의 총유량의 n분의 1이 흐르도록 유량 제어형의 부매스플로우 콘트롤러로 제어하고, 총유량의 잔부의 유량이 나머지 1 개의 부가스 공급로에 흐르게 한다. 구체적으로는, 주가스 공급로의 부가스 공급로에의 분기 전에 마련되는 압력계의 값이 제로가 되도록, 나머지 1 개의 부가스 공급로에 흐르는 프로세스 가스의 양을 개방도 제어형의 매스플로우 콘트롤러로 제어한다. 이에 의해, 부매스플로우 콘트롤러보다 반응실측에 흐르는 프로세스 가스의 총유량과, 주가스 공급로로부터 공급되는 프로세스 가스의 총유량은 대략 동일하게 된다.
따라서, 주매스플로우 콘트롤러와, 부매스플로우 콘트롤러의 사이의 유로의 압력이 과잉되게 높아지거나, 부매스플로우 콘트롤러가 지정된 유량을 흘릴 수 없게 되는 사태가 발생할 수 없다. 따라서, 복수의 반응실을 가지고, 신뢰성이 높은 기상 성장 장치가 실현된다.
또한, n 개의 반응실의 기상 성장 조건을, 단일의 제어부를 이용하여, 대략 동일한 조건, 즉 대략 동일한 처리 레시피로, 동시에 제어 가능하게 한다. 이에 의해, 간단하고 쉬운 구성으로 다수의 기판에 동시에 성막하는 것이 가능해진다. 또한, 제어계가 간단하고 쉬운 구성이 됨으로써, 신뢰성이 높은 기상 성장 장치가 실현된다.
그리고, 본 실시 형태의 기상 성장 방법에 의하면, 주매스플로우 콘트롤러와, 부매스플로우 콘트롤러의 사이의 유로의 압력이 비정상으로 높아지거나, 부매스플로우 콘트롤러가 지정된 유량을 흘릴 수 없게 되는 사태가 발생할 수 없다. 따라서, 안정된, 신뢰성이 높은 기상 성장 방법이 실현된다.
(제2 실시 형태)
본 실시 형태의 기상 성장 장치는, 상기 1 개의 부가스 공급로에 설치되고, 1 개의 부가스 공급로에 흐르는 프로세스 가스의 유량을 측정하는 매스 플로우 미터를, 더 구비하는 것 이외는, 제1 실시 형태와 동일하다. 따라서, 제1 실시 형태와 중복되는 내용에 대해서는 기술을 생략한다.
도 3은, 본 실시 형태의 기상 성장 장치의 구성도이다.
제1 주가스 공급로(11)로부터 분기되는 4 개의 부가스 공급로(13a ~ 13d) 중, 개방도 제어형의 매스플로우 콘트롤러를 구비하는 1 개의 부가스 공급로, 즉 제4 부가스 공급로(13d)에 매스 플로우 미터(71)가 설치된다. 매스 플로우 미터(71)는, 제4 부가스 공급로(13d)에 흐르는 제1 프로세스 가스의 유량을 측정한다.
동일하게, 제2 주가스 공급로(21)로부터 분기되는 4 개의 부가스 공급로(23a ~ 23d) 중, 개방도 제어형의 매스플로우 콘트롤러를 구비하는 1 개의 부가스 공급로, 즉 제4 부가스 공급로(23d)에 매스 플로우 미터(81)가 설치된다. 매스 플로우 미터(81)는, 제4 부가스 공급로(23d)에 흐르는 제2 프로세스 가스의 유량을 측정한다.
동일하게, 제3 주가스 공급로(31)로부터 분기되는 4 개의 부가스 공급로(33a ~ 33d) 중, 개방도 제어형의 매스플로우 콘트롤러를 구비하는 1 개의 부가스 공급로, 즉 제4 부가스 공급로(33d)에 매스 플로우 미터(91)가 설치된다. 매스 플로우 미터(91)는, 제4 부가스 공급로(33d)에 흐르는 제3 프로세스 가스의 유량을 측정한다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치에 의하면, 유량 제어형의 매스플로우 콘트롤러를 구비하지 않고, 유량이 미리 정해지는 양으로 제어되지 않는 1 개의 부가스 공급로에 흐르는 프로세스 가스의 유량을, 매스 플로우 미터로 측정한다. 이에 의해, 이 부가스 공급로로부터 반응실로 공급되는 프로세스 가스의 유량을 모니터링하는 것이 가능해진다. 따라서, 예를 들면 이 부가스 공급로로부터 반응실로 공급되는 프로세스 가스의 유량이, 허용되는 유량의 범위를 일탈하는 것과 같은 이상을 검지할 수 있다.
또한, 매스 플로우 미터(71, 81, 91)로 측정되는 프로세스 가스의 유량이 허용 범위를 일탈하는 것과 같은 경우에, 예를 들면 프로세스 가스의 공급 등의 처리를 정지하는 처리 정지부를, 더 설치해도 상관없다. 처리 정지부는, 예를 들면 제어부(19)에 탑재하는 것도 가능하다.
(제3 실시 형태)
본 실시 형태의 기상 성장 장치는, 주가스 배출로의 반응실과 펌프의 사이에 설치되고, n 개의 반응실의 내압을 동시에 제어하는 압력 조정부를, 더 구비하는 것 이외는, 제1 실시 형태와 동일하다. 따라서, 제1 실시 형태와 중복되는 내용에 대해서는 기술을 생략한다.
도 4는, 본 실시 형태의 기상 성장 장치의 구성도이다.
주가스 배출로(16)의, 반응실(10a ~ 10d)과 진공 펌프(17)의 사이에, 1 개의 압력 조정부(70)가 설치된다. 이 압력 조정부(70)는, 4 개의 반응실(10a ~ 10d)의 내압을 동시에 제어한다. 압력 조정부(70)는, 예를 들면 스로틀 밸브이다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치에 의하면, 단일의 압력 조정부에 의해, n 개의 반응실의 내압을 제어한다. 따라서, n 개의 반응실의 내압을, 모두 대략 동일한 압력으로 제어하는 것이 용이해진다. 또한, n 개의 반응실 각각에 압력 조정부를 설치하는 구성에 대하여, 보다 간단하고 쉬운 구성이 된다.
이상, 구체적인 예를 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했다. 상기, 실시 형태는 어디까지나 예로서 들어져 있을 뿐이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 각 실시 형태의 구성 요소를 적절히 조합해도 상관없다.
예를 들면, 1 개의 부가스 공급로로부터, (n - 1) 개의 반응실 이외의 1 개의 반응실에, (n - 1) 개의 부가스 공급로에 흐르지 않는 프로세스 가스의 잔부를 공급하는 구성이면, 실시 형태 이외의 구성을 채용하는 것도 가능하다.
예를 들면, 실시 형태에서는, GaN(질화갈륨)의 단결정막을 성막하는 경우를 예로 설명했지만, 예를 들면, AlN(질화알루미늄), AlGaN(질화알루미늄갈륨), InGaN(질화인듐갈륨) 등 , 그 외의 III-V족의 질화물계 반도체의 단결정막 등의 성막에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 또한, GaAs 등의 III-V족의 반도체에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 유기 금속이 TMG 1 종의 경우를 예로 설명했지만, 2 종 이상의 유기 금속을 III족 원소의 소스로서 이용하는 경우여도 상관없다. 또한, 유기 금속은 III족 원소 이외의 원소여도 상관없다.
또한, 캐리어 가스로서 수소 가스(H2)를 예로 설명했지만, 그 외, 질소 가스(N2), 아르곤 가스(Ar), 헬륨 가스(He), 혹은 이들 가스의 조합을 캐리어 가스로서 적용하는 것이 가능하다.
또한, 프로세스 가스가, 예를 들면 III족 원소와 V족 원소의 양방을 포함하는 혼합 가스여도 상관없다.
또한, 실시 형태에서는, n 개의 반응실이 웨이퍼 1매마다 성막하는 종형의 매엽식의 에피택셜 장치인 경우를 예로 설명했지만, n 개의 반응실은, 매엽식의 에피택셜 장치에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 자공전하는 복수의 웨이퍼에 동시에 성막하는 플래니터리-방식의 CVD 장치, 또는 횡형의 에피택셜 장치 등의 경우에도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
실시 형태에서는, 장치 구성 또는 제조 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요로 하지 않는 부분 등에 대해서는 기재를 생략했지만, 필요로 하는 장치 구성 또는 제조 방법 등을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 그 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명의 범위는 특허 청구의 범위 및 그 균등물의 범위에 의해 정의되는 것이다.

Claims (14)

  1. n(n은 2 이상의 정수)개의 반응실과,
    상기 n개의 반응실에 프로세스 가스를 공급하는 주가스 공급로와,
    상기 주가스 공급로에 설치되고, 상기 주가스 공급로에 흘리는 상기 프로세스 가스의 유량을 제어하는 주매스플로우 콘트롤러와,
    상기 주가스 공급로로부터 분기되고, 상기 n개의 반응실 중 (n - 1) 개의 반응실에, 분류된 상기 프로세스 가스를 각각 공급하는 (n - 1)개의 제1 부가스 공급로와,
    상기 (n - 1)개의 부가스 공급로에 각각 설치되고, 상기 분류된 프로세스 가스의 유량을 각각 제어하는 (n - 1)개의 부매스플로우 콘트롤러와,
    상기 주가스 공급로로부터 분기되고, 상기 (n - 1)개의 반응실 이외의 1 개의 반응실에, 상기 (n - 1)개의 제1 부가스 공급로에 흐르지 않는 상기 프로세스 가스의 잔부를 공급하는 1개의 제2 부가스 공급로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주매스플로우 콘트롤러와 상기 주가스 공급로로부터 상기 제1 및 제2 부가스 공급로에의 분기와의 사이의 상기 주가스 공급로에 설치되는 압력계와,
    상기 제2 부가스 공급로에 설치되고, 상기 압력계의 측정 결과에 기초하여 상기 1개의 부가스 공급로에 흘리는 상기 프로세스 가스의 유량을 제어하는 개방도 제어형의 제2 부매스플로우 콘트롤러를 더 구비하고,
    상기 (n - 1) 개의 부매스플로우 콘트롤러가 유량 제어형의 매스플로우 콘트롤러인 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 1개의 부가스 공급로에 설치되고, 상기 1개의 부가스 공급로에 흐르는 상기 프로세스 가스의 유량을 측정하는 매스 플로우 미터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 n개의 반응실로부터 프로세스 가스를 배출하는 n개의 부가스 배출로와, 상기 n개의 부가스 배출로가 합류하는 주가스 배출로와, 상기 주가스 배출로에 설치되는 펌프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주가스 배출로의 상기 반응실과 상기 펌프와의 사이에 설치되고, 상기 n개의 반응실의 내압을 동시에 제어하는 압력 조정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주매스플로우 콘트롤러와, 상기 제1 부매스플로우 콘트롤러를 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 주매스플로우 콘트롤러와, 상기 제2 부매스플로우 콘트롤러와, 상기 제1 부매스플로우 콘트롤러를 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 n개의 반응실로부터 프로세스 가스를 배출하는 n개의 부가스 배출로와, 상기 n개의 부가스 배출로가 합류하는 주가스 배출로와, 상기 주가스 배출로에 설치되는 펌프와, 상기 주가스 배출로의 상기 반응실과 상기 펌프와의 사이에 설치되고, 상기 n개의 반응실의 내압을 동시에 제어하는 압력 조정부를 더 구비하고,
    상기 제어부가, 상기 압력 제어부를 제어하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 압력 조정부는 슬롯 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 장치.
  11. n개의 반응실의 각각에 기판을 반입하고,
    주매스플로우 콘트롤러로 유량을 제어한 프로세스 가스를 주가스 공급로에 흘리고,
    상기 주가스 공급로로부터 분기되는 (n - 1)개의 부가스 공급로에, 부매스플로우 콘트롤러로 유량을 제어한 상기 프로세스 가스를 흘리고,
    상기 주가스 공급로로부터 분기되는 1 개의 부가스 공급로에, 상기 (n - 1)개의 부가스 공급로에 흐르지 않는 상기 프로세스 가스의 잔부를 흘리고,
    상기 (n - 1)개의 부가스 공급로와 상기 1 개의 부가스 공급로로부터, 상기 n개의 반응실의 각각에 상기 프로세스 가스를 공급하여 상기 기판 상에 성막하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 n개의 각 반응실에 있어서, 각각 대략 동일한 조건으로 상기 기판 상에 성막하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세스 가스가 III족 원소를 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 기상 성장 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 동일한 조건은, 기판 온도, 기판 회전수, 상기 프로세스 가스 유량, 상기 반응실 내압을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 성장 방법.
KR1020150108446A 2014-07-31 2015-07-31 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법 Ceased KR20160016678A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-156999 2014-07-31
JP2014156999A JP6370630B2 (ja) 2014-07-31 2014-07-31 気相成長装置および気相成長方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160016678A true KR20160016678A (ko) 2016-02-15

Family

ID=55179431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150108446A Ceased KR20160016678A (ko) 2014-07-31 2015-07-31 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10132001B2 (ko)
JP (1) JP6370630B2 (ko)
KR (1) KR20160016678A (ko)
CN (1) CN105316660B (ko)
TW (1) TWI585231B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10208401B2 (en) 2017-03-16 2019-02-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate treating apparatus

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6578158B2 (ja) 2015-08-28 2019-09-18 株式会社ニューフレアテクノロジー 気相成長装置及び気相成長方法
EP3925610A1 (en) 2016-04-20 2021-12-22 VeroScience LLC Composition and method for treating metabolic disorders
JP6700156B2 (ja) * 2016-11-16 2020-05-27 株式会社ニューフレアテクノロジー 成膜装置
US11510921B2 (en) 2017-10-18 2022-11-29 Veroscience Llc Bromocriptine formulations
JP7033950B2 (ja) * 2018-02-19 2022-03-11 東京エレクトロン株式会社 ガス分配装置および処理装置
JP7144283B2 (ja) * 2018-11-09 2022-09-29 株式会社ニューフレアテクノロジー 気相成長装置
EP4034128A4 (en) 2019-09-23 2024-02-07 VeroScience LLC TUMOR REGRESSION INDUCTION METHOD
CN110777428B (zh) * 2019-09-23 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 一种气体输运系统
JP7296854B2 (ja) * 2019-11-07 2023-06-23 東京エレクトロン株式会社 ガス供給方法及び基板処理装置
JP7302447B2 (ja) * 2019-11-20 2023-07-04 信越半導体株式会社 気相成膜装置
CN116057203A (zh) * 2020-08-21 2023-05-02 朗姆研究公司 用于控制衬底处理系统的气动阀的具有备用电磁阀的电磁线圈组
CN113174637B (zh) * 2021-04-26 2023-06-27 山东天岳先进科技股份有限公司 一种长晶炉气体供送装置
CN115836385A (zh) * 2021-05-03 2023-03-21 朗姆研究公司 用于多站式半导体处理室中的均匀流体输送的装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5980325A (ja) * 1982-10-29 1984-05-09 Fujitsu Ltd 反応ガス分配方法
JPS6063375A (ja) * 1983-09-14 1985-04-11 Canon Inc 気相法堆積膜製造装置
JPH01184818A (ja) * 1988-01-13 1989-07-24 Fujitsu Ltd Ｍｏｃｖｄ装置
JPH05289750A (ja) * 1992-04-15 1993-11-05 Hitachi Metals Ltd マスフローコントローラ
JPH05315290A (ja) * 1992-05-12 1993-11-26 Fujitsu Ltd ガス流量制御装置
JPH07240375A (ja) * 1994-02-25 1995-09-12 Sony Corp ガス供給装置
JPH0945624A (ja) * 1995-07-27 1997-02-14 Tokyo Electron Ltd 枚葉式の熱処理装置
KR0183912B1 (ko) * 1996-08-08 1999-05-01 김광호 다중 반응 챔버에 연결된 펌핑 설비 및 이를 사용하는 방법
US6001420A (en) * 1996-09-23 1999-12-14 Applied Materials, Inc. Semi-selective chemical vapor deposition
JPH10158843A (ja) * 1996-12-06 1998-06-16 Furukawa Electric Co Ltd:The 気相成長装置
JP2002110570A (ja) 2000-10-04 2002-04-12 Asm Japan Kk 半導体製造装置用ガスラインシステム
US6333272B1 (en) * 2000-10-06 2001-12-25 Lam Research Corporation Gas distribution apparatus for semiconductor processing
JP2002212735A (ja) * 2001-01-10 2002-07-31 Sharp Corp 有機金属気相成長装置及び材料ガス供給方法
JP2002313731A (ja) * 2001-04-10 2002-10-25 Nippon Sanso Corp 有機金属気相成長装置
JP2003049278A (ja) * 2001-08-06 2003-02-21 Canon Inc 真空処理方法及び真空処理装置
US7174263B2 (en) * 2005-03-25 2007-02-06 Mks Instruments, Inc. External volume insensitive flow verification
KR101255873B1 (ko) * 2005-07-07 2013-04-17 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 멀티 챔버 툴을 위한 오존 시스템
JP2007242875A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Sharp Corp 有機金属気相成長装置およびそれを用いた気相成長方法
KR101275890B1 (ko) 2006-09-18 2013-06-14 엘지디스플레이 주식회사 가스분배 공급장치
JP5562712B2 (ja) * 2010-04-30 2014-07-30 東京エレクトロン株式会社 半導体製造装置用のガス供給装置
US20110265951A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Applied Materials, Inc. Twin chamber processing system
US8707754B2 (en) * 2010-04-30 2014-04-29 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for calibrating flow controllers in substrate processing systems
CN201971893U (zh) * 2010-12-10 2011-09-14 上海太阳能电池研究与发展中心 用于等离子体增强化学气相沉积设备的多腔室气路系统
US20120244685A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 Nuflare Technology, Inc. Manufacturing Apparatus and Method for Semiconductor Device
JP5430621B2 (ja) * 2011-08-10 2014-03-05 Ｃｋｄ株式会社 ガス流量検定システム及びガス流量検定ユニット
CN102534713A (zh) * 2012-02-28 2012-07-04 上海华力微电子有限公司 一种电镀机台退火腔体气体管路
US8911826B2 (en) * 2012-08-02 2014-12-16 Asm Ip Holding B.V. Method of parallel shift operation of multiple reactors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10208401B2 (en) 2017-03-16 2019-02-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate treating apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
TWI585231B (zh) 2017-06-01
CN105316660A (zh) 2016-02-10
US10132001B2 (en) 2018-11-20
JP2016033997A (ja) 2016-03-10
CN105316660B (zh) 2018-08-07
JP6370630B2 (ja) 2018-08-08
US20160032488A1 (en) 2016-02-04
TW201606119A (zh) 2016-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160016678A (ko) 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법
US11124894B2 (en) Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method
KR101699815B1 (ko) 기상 성장 장치
KR101779447B1 (ko) 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법
KR101598913B1 (ko) 기상 성장 장치 및 기상 성장 방법
US20170283985A1 (en) Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method
US20160102401A1 (en) Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method
JP2016089240A (ja) 気相成長装置、貯留容器および気相成長方法
JP6796172B2 (ja) 気相成長装置及び気相成長方法
US20180179662A1 (en) Method for controlling vapor phase growth apparatus
US11149358B2 (en) Vapor phase growth apparatus comprising n reactors, a primary gas supply path, a main secondary gas supply path, (n−1) auxiliary secondary gas supply paths, a first control circuit, and a second control circuit
US20170233867A1 (en) Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method
US20180179663A1 (en) Vapor phase growth apparatus and vapor phase growth method
HK40031244A (en) Vapor phase growth apparatus
HK40031244B (en) Vapor phase growth apparatus
JP2017135170A (ja) 気相成長装置及び気相成長方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20150731

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20170119

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20170728

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20170119

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

AMND Amendment
PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20170728

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20170320

Comment text: Amendment to Specification, etc.

PX0601 Decision of rejection after re-examination

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX06014S01D

Patent event date: 20170925

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX06012R01I

Patent event date: 20170830

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX06011S01I

Patent event date: 20170728

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX06012R01I

Patent event date: 20170320

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PX06013S01I

Patent event date: 20170119