專利名稱：氣相沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明例如涉及垂直噴頭型MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積)等氣相沉積裝置。
背景技術(shù)：
以往，在制造發(fā)光二極管及半導(dǎo)體激光器時(shí)，使用MOCVD法及MOCVD裝置(氣相沉積裝置)，將三甲基鎵(TMG)或者三甲基鋁(TMA)等有機(jī)金屬氣體、氨(NH3)、膦(PH3)或者砷化氫(AsH3)等氫化合物氣體作為有助于成膜的原料氣體，供給至反應(yīng)室內(nèi)，使化合物半導(dǎo)體結(jié)晶進(jìn)行沉積。在MOCVD法中，通過(guò)將有機(jī)金屬氣體及氫化合物氣體的原料氣體與氫或氮等惰性氣體一起供給至反應(yīng)室內(nèi)并加熱，在預(yù)定的被處理基板上進(jìn)行氣相反應(yīng)，從而在該被處理 基板上使化合物半導(dǎo)體結(jié)晶沉積。在使用該MOCVD法的化合物半導(dǎo)體結(jié)晶的制造中，要求如何提高沉積的化合物半導(dǎo)體結(jié)晶的品質(zhì)，同時(shí)抑制成本，最大限確保成品率和生產(chǎn)能力。此處，MOCVD法所使用的以往的一般的垂直噴頭型MOCVD裝置(此后稱為氣相沉積裝置)的結(jié)構(gòu)如圖15所示。如圖15所示，氣相沉積裝置200包括噴頭210，為了將從氣體導(dǎo)入口 214導(dǎo)入的原料氣體供給至反應(yīng)爐220的內(nèi)部的反應(yīng)室221，該噴頭210因此形成為近似圓筒形。噴頭210由用于導(dǎo)入原料氣體的氣體導(dǎo)入口 214、用于使從氣體導(dǎo)入口 214導(dǎo)入的原料氣體均一且大范圍擴(kuò)散的氣體分配空間213、以預(yù)定的間隔穿設(shè)有多個(gè)氣體流路215的噴板211構(gòu)成，其中，多個(gè)氣體流路215用于將在氣體分配空間213擴(kuò)散的原料氣體供給至反應(yīng)室221。另外，在噴頭210，通過(guò)氣體流路215的周圍而形成用于流過(guò)對(duì)各氣體流路215的溫度進(jìn)行調(diào)整的冷卻劑的冷卻劑流路218。在反應(yīng)室221的下部中央，設(shè)有利用未圖示的致動(dòng)器自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸232。在轉(zhuǎn)軸232的前端安裝有載放了被處理基板231的圓盤狀的基板保持體230，基板保持體230與噴板211的供給原料氣體的面對(duì)置。在基板保持體230的下方安裝有用于對(duì)基板保持體230進(jìn)行加熱的加熱發(fā)熱體233。另外，在反應(yīng)爐220的下部設(shè)有氣體排出部225，氣體排出部225具有用于將反應(yīng)室221內(nèi)的氣體向外部排氣的排氣口 226。在使用該氣相沉積裝置200，在被處理基板231上使化合物半導(dǎo)體結(jié)晶沉積的情況下，在基板保持體230載放被處理基板231，之后，利用轉(zhuǎn)軸232的旋轉(zhuǎn)使基板保持體230旋轉(zhuǎn)。接下來(lái)，利用加熱發(fā)熱體233的加熱，經(jīng)由基板保持體230，被處理基板231被加熱至預(yù)定的溫度。在該狀態(tài)下，從穿設(shè)于噴板211的多個(gè)氣體流路215向反應(yīng)爐220的內(nèi)部的反應(yīng)室221供給原料氣體。供給的原料氣體被來(lái)自被處理基板231的熱量加熱，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，半導(dǎo)體結(jié)晶在被處理基板231上沉積、成膜。另外，在供給多個(gè)原料氣體并在被處理基板231上使化合物半導(dǎo)體結(jié)晶進(jìn)行沉積的情況下，從不同的氣體導(dǎo)入口 214導(dǎo)入的各原料氣體在噴頭210的氣體分配空間213混合。混合氣體從穿設(shè)于噴板211的多個(gè)氣體流路215供給至反應(yīng)爐220的內(nèi)部的反應(yīng)室221。在這樣的氣相沉積裝置中，由于以均一的膜厚、組成比等對(duì)被處理基板的整個(gè)表面進(jìn)行成膜，因此，希望各個(gè)氣體流路間的氣體流量及氣體種類的混合比率等均一。為了回應(yīng)這一希望，例如專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了一種真空制造裝置，其中，將從分別設(shè)有質(zhì)量流量控制器(流量調(diào)節(jié)部)的多個(gè)氣體供給系統(tǒng)供給的氣體，通過(guò)為每個(gè)氣體供給系統(tǒng)分離的氣體空間，供給至真空室內(nèi)部。在該真空制造裝置中，由于能夠調(diào)整供給至每個(gè)氣體供給系統(tǒng)的氣體流量，因此能遍及被處理基板的整個(gè)表面，以均一的膜厚進(jìn)行成膜。另外，例如專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種半導(dǎo)體制造裝置，其中，將具有多個(gè)氣體噴出孔并向被處理基板表面供給氣體的噴頭從中心沿著徑向分割為多個(gè)塊，對(duì)于各個(gè)塊的每一個(gè)獨(dú)立控制氣體流量。在該半導(dǎo)體制造裝置中，由于能以塊為單位來(lái)調(diào)整氣體濃度分布，因此能夠遍及被處理基板的整個(gè)表面，以均一的膜厚進(jìn)行成膜。上述的專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種半導(dǎo)體制造裝置，其中，在具有多個(gè)氣體噴出孔并 向被處理基板表面供給氣體的噴頭中，在與氣體噴出孔相反側(cè)的面的對(duì)應(yīng)位置設(shè)有用于向氣體噴出孔插入栓的孔。在該半導(dǎo)體制造裝置中，對(duì)于各氣體噴出孔，通過(guò)使得它們?cè)谙虮惶幚砘灞砻婀┙o氣體的開(kāi)口狀態(tài)、或者封鎖氣體的供給而插入栓的狀態(tài)之間進(jìn)行變更，能夠調(diào)整氣體濃度分布。其結(jié)果是，在該半導(dǎo)體制造裝置中，能夠遍及被處理基板的整個(gè)表面，以均一的膜厚進(jìn)行成膜。并且，上述專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種半導(dǎo)體制造裝置，其中，將噴頭的氣體噴出面形成為與被處理基板表面的間隔從中心向外周緩緩變窄的傘形。在該半導(dǎo)體制造裝置中，抑制氣體流域面積隨著從中心到外周方向而擴(kuò)大。其結(jié)果是，在該半導(dǎo)體制造裝置中，能夠遍及被處理基板的整個(gè)表面，以均一的膜厚進(jìn)行成膜。專利文獻(xiàn)I :日本公開(kāi)專利公報(bào)“日本專利特開(kāi)2000-294538號(hào)公報(bào)(2000年10月20日公開(kāi))”專利文獻(xiàn)2 :日本公開(kāi)專利公報(bào)“日本專利特開(kāi)2003-309075號(hào)公報(bào)(2003年10月31日公開(kāi))”

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題另外，在圖15所示的氣相沉積裝置200中，將導(dǎo)入的氣體向外部排氣的排氣口 226在反應(yīng)爐220的側(cè)面壁側(cè)設(shè)有數(shù)處。因此，受到流向排氣口 226的氣體排氣的流動(dòng)的影響，從靠近排氣口 226 —側(cè)的氣體流路215供給的氣體流量、比從遠(yuǎn)離排氣口 226的中央附近的氣體流路215供給的氣體流量大。即，與成膜的范圍近似同范圍的氣體供給范圍越大，從氣體供給范圍的各個(gè)氣體流路215供給的最大氣體流量與最小氣體流量之差也越大，難以以均一的膜厚進(jìn)行成膜。因此，在專利文獻(xiàn)I的真空制造裝置、以及專利文獻(xiàn)2的半導(dǎo)體制造裝置中，將成膜處理的區(qū)域劃分為能以均一的膜壓成膜的多個(gè)區(qū)域，對(duì)于劃分的各個(gè)區(qū)域設(shè)有分別獨(dú)立的氣體供給系統(tǒng)，調(diào)整供給至各個(gè)氣體供給系統(tǒng)中每一個(gè)的氣體流量等。然而，例如在一次對(duì)多片6英寸基板進(jìn)行成膜處理的大型的氣相沉積裝置中，需要以均一的膜厚對(duì)O600mm左右較大的區(qū)域進(jìn)行成膜。其結(jié)果是，在大型的氣相沉積裝置中，若其結(jié)構(gòu)為將成膜處理的區(qū)域劃分為多個(gè)區(qū)域，則劃分的區(qū)域的數(shù)量增多，按照所決定的劃分的區(qū)域這么多的數(shù)量來(lái)安裝設(shè)計(jì)質(zhì)量流量控制器(流量調(diào)節(jié)部)及配管系部件就變得復(fù)雜。另外，在專利文獻(xiàn)2中，如上所述，對(duì)于各個(gè)氣體噴出孔，所公開(kāi)的半導(dǎo)體制造裝置能在供給氣體的開(kāi)口狀態(tài)、或者封鎖氣體的供給并插入栓的狀態(tài)間變更。但是，在大型的氣相沉積裝置中，氣體噴出孔的數(shù)量超過(guò)幾千個(gè)。因此，為了遍及被處理基板的整個(gè)表面以均一的膜厚進(jìn)行成膜，而I個(gè)I個(gè)決定使氣體噴出孔為開(kāi)口狀態(tài)、或者插入栓的狀態(tài)不僅麻煩而且費(fèi)事。并且，在專利文獻(xiàn)2中，如上所述公開(kāi)了一種半導(dǎo)體制造裝置，其中，將噴頭的氣體噴出面形成為與被處理基板表面的間隔從中心向外周緩緩變窄的傘形。但是，為了保持期望的傾斜角度并進(jìn)行中心對(duì)稱的加工，需要較高的加工技術(shù)。特別是在大型的氣相沉積 裝置中，在噴頭加工的氣體噴出面也較大。因此，為了遍及被處理基板的整個(gè)表面以均一的膜厚進(jìn)行成膜，將噴頭的氣體噴出面加工為傘形是非常困難的。本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種氣相沉積裝置，其裝置設(shè)計(jì)及裝置組裝簡(jiǎn)便，且能使反應(yīng)室的被處理基板面上的氣體供給量均一，提高在被處理基板上進(jìn)行成膜處理的沉積膜的膜厚及組成比等品質(zhì)。解決問(wèn)題的方法本發(fā)明的氣相沉積裝置為解決上述問(wèn)題，具有反應(yīng)爐，配設(shè)有使薄膜進(jìn)行氣相沉積的被處理基板；噴頭，具有導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口、用于使所述氣體擴(kuò)散的氣體分配空間、穿設(shè)有用于將所述氣體分配空間的氣體供給至所述反應(yīng)爐的內(nèi)部的多個(gè)氣體流路的噴板；以及排氣口，用于將所述反應(yīng)爐的氣體向外部排氣，其特征在于，所述噴頭的氣體分配空間是以所述噴板為底面空間，且具有遠(yuǎn)離所述反應(yīng)爐的排氣口一側(cè)的第一空間、和靠近所述反應(yīng)爐的排氣口一側(cè)的第二空間，并且所述第一空間形成得比所述第二空間高。根據(jù)上述發(fā)明，在噴頭的氣體分配空間中，遠(yuǎn)離排氣口一側(cè)的第一空間形成得比靠進(jìn)排氣口一側(cè)的第二空間高。即，在本發(fā)明中，利用氣體分配空間的構(gòu)造形狀，使反應(yīng)室的被處理基板面上的氣體供給量均一，提高在被處理基板上進(jìn)行成膜處理的沉積膜的膜厚或組成比等品質(zhì)。其結(jié)果是，能夠提供設(shè)計(jì)成本或組裝成本較低的氣相沉積裝置。發(fā)明的效果本發(fā)明的氣相沉積裝置如上所述，噴頭的氣體分配空間是以噴板為底面的空間，且具有遠(yuǎn)離反應(yīng)爐的排氣口一側(cè)的第一空間、和靠近所述反應(yīng)爐的排氣口一側(cè)的第二空間，并且所述第一空間形成得比所述第二空間高。因此取得的效果是，提供一種氣相沉積裝置，其裝置設(shè)計(jì)及裝置組裝簡(jiǎn)便，且能使反應(yīng)室的被處理基板面上的氣體供給量均一，提高在被處理基板上進(jìn)行成膜處理的沉積膜的膜厚及組成比等品質(zhì)。


圖I示出本發(fā)明的氣相沉積裝置的第一實(shí)施方式，是示出所述氣相沉積裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2是示出所述氣相沉積裝置的噴板與基板保持體的位置關(guān)系的俯視圖。
圖3示出本發(fā)明的氣相沉積裝置的第二實(shí)施方式，是示出所述氣相沉積裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖4是示出所述氣相沉積裝置的擴(kuò)散板的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5(A) (B)是示出使用于氣體流量分布的仿真的氣相沉積裝置模型的圖。
圖6(A) (B)是示出使用于氣體流量分布的仿真的以往的氣相沉積裝置模型的圖。圖7是示出所述氣相沉積裝置模型及以往的氣相沉積裝置模型的氣體流量分布的曲線圖。圖8(A) (B) (C)是例舉能夠適用于本實(shí)施方式的氣相沉積裝置的氣體分配空間的截面形狀的圖。圖9示出本發(fā)明的氣相沉積裝置的第三實(shí)施方式，是示出所述氣相沉積裝置的噴頭的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖10是示出所述氣相沉積裝置的噴頭的第一部件組的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖11 (A) (B)是示出由所述第一部件組所組裝的氣相沉積裝置的第二空間的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖12是示出所述氣相沉積裝置的噴頭的第二部件組的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖13(A) (B)是示出由所述第二部件組所組裝的氣相沉積裝置的第二空間的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖14示出本發(fā)明的氣相沉積裝置的第四實(shí)施方式，是示出所述氣相沉積裝置的噴頭的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖15是示出以往的氣相沉積裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明IAUB氣相沉積裝置10 噴頭IOA 噴頭IOB 噴頭11 噴板Ila 噴板12分配空間形成機(jī)構(gòu)12a、12b、12c分配空間形成機(jī)構(gòu)13氣體分配空間14氣體導(dǎo)入口15氣體流路18冷卻劑流路20反應(yīng)爐21反應(yīng)室25氣體排出部26 排氣口30基板保持體31被處理基板
32 轉(zhuǎn)軸33加熱發(fā)熱體50擴(kuò)散板51擴(kuò)散孔121第一空間形成機(jī)構(gòu)121a、121b、121c第一空間形成部件(第一空間高度調(diào)節(jié)部件)122第二空間形成機(jī)構(gòu) 122a、122b第二空間形成部件(第二空間高度調(diào)節(jié)部件)125導(dǎo)入空間形成機(jī)構(gòu)131第一空間(下游側(cè)空間)132 第二空間133第三空間(上游側(cè)空間)
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式I以下基于圖I及圖2說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式?；趫DI說(shuō)明本實(shí)施方式的氣相沉積裝置1A。圖I是示出本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IA的結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖I所示，氣相沉積裝置IA包括近似圓筒形的噴頭10，該噴頭10用于將從氣體導(dǎo)入口 14導(dǎo)入的原料氣體供給至反應(yīng)爐20的內(nèi)部的反應(yīng)室21。噴頭10由用于導(dǎo)入原料氣體的氣體導(dǎo)入口 14、用于使從氣體導(dǎo)入口 14導(dǎo)入的原料氣體均一且大范圍擴(kuò)散的氣體分配空間13、用于將在氣體分配空間13擴(kuò)散的原料氣體供給至反應(yīng)室21的噴板11構(gòu)成。另外，在噴頭10上，通過(guò)氣體流路15的周圍而形成用于流過(guò)對(duì)形成于所述噴板11的各氣體流路15的溫度進(jìn)行調(diào)整的冷卻劑的冷卻劑流路18。在所述反應(yīng)室21的下部中央設(shè)有利用未圖示的致動(dòng)器自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸32，在轉(zhuǎn)軸32的前端安裝有載放了被處理基板31的圓盤狀的基板保持體30，基板保持體30與噴板11的供給原料氣體的面對(duì)置。在基板保持體30的下方安裝有用于對(duì)基板保持體30進(jìn)行加熱的加熱發(fā)熱體33。另外，在反應(yīng)爐20的下部設(shè)有氣體排出部25，該氣體排出部25具有用于將反應(yīng)室21內(nèi)的氣體向外部排氣的排氣口 26。如圖I所示，氣相沉積裝置IA的氣體分配空間13被分割為中央附近的第一空間131和外周附近的第二空間132。而且，形成為第二空間132的從底板面到頂板面的高度比第一空間131的從底板面到頂板面的高度低的形狀(此后稱為“帽形”)。具體而言，在第一空間131的側(cè)面壁與第二空間132的側(cè)面壁之間設(shè)有臺(tái)階。S卩，在本實(shí)施方式中，氣體分配空間13具有遠(yuǎn)離反應(yīng)爐20的排氣口 26 —側(cè)的第一空間131、和靠近反應(yīng)爐20的排氣口 26 —側(cè)的第二空間132，并且第一空間131形成得比第二空間132高。接下來(lái)，基于圖2說(shuō)明噴板11的結(jié)構(gòu)。圖2是示出噴板11、穿設(shè)于噴板11的氣體流路15 ;與基板保持體30、載放在基板保持體30上的被處理基板31的位置關(guān)系的俯視圖。所述氣相沉積裝置IA如圖2所示，是以載放在基板保持體30上的9片(圓周上8片、中央I片)的被處理基板31為對(duì)象，進(jìn)行成膜處理的大型的氣相沉積裝置。在與載放有被處理基板31的基板保持體30的整個(gè)表面(成膜處理范圍)對(duì)置的噴板11的供給原料氣體的面的該范圍(氣體供給范圍)，每隔預(yù)定的間隔穿設(shè)有預(yù)定直徑的多個(gè)氣體流路15。作為被處理基板31，在以例如6英寸以上的大型基板為對(duì)象的情況下，成膜處理范圍及氣體供給范圍為0600mm左右。此處，從穿設(shè)于所述噴板11的氣體流路15供給的氣體供給量受到流向排氣口 26的氣體排氣的流動(dòng)的影響，在各個(gè)氣體流路15彼此有些許差異。具體而言，從與排氣口 26較近的外周附近的氣體流路15供給的氣體供給量最大，從與排氣口 26較遠(yuǎn)的中央附近的氣體流路15供給的氣體供給量最小。另外，設(shè)置在所述反應(yīng)室21內(nèi)的加熱發(fā)熱體33等各個(gè)裝置部件在垂直方向上的尺寸與小型的氣相沉積裝置的裝置部件在在垂直方向上的尺寸為同等程度即可。即，在將這些裝置部件設(shè)置在反應(yīng)室21時(shí)，沒(méi)必要相對(duì)于小型的氣相沉積裝置增大從噴板11的供 給原料氣體的面到排氣口 26的垂直方向的距離。如上所述，成膜處理范圍及氣體供給范圍較大的大型的氣相沉積裝置IA存在的問(wèn)題是穿設(shè)于噴板11的最外周側(cè)的氣體流路15的到排氣口 26的距離、與穿設(shè)于噴板11的中心的氣體流路15的到排氣口 26的距離之差較大，氣體供給量之差也較大。因此，在本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IA中，通過(guò)將氣體分配空間13形成為帽形，抑制從穿設(shè)于第二空間132的正下方的氣體流路15供給的氣體供給量，該第二空間132容易受到流向排氣口 26的氣體排氣的流動(dòng)的影響。其結(jié)果是，在氣相沉積裝置IA中，氣體供給范圍的從各個(gè)氣體流路15供給的氣體供給量實(shí)現(xiàn)均一化。實(shí)施方式2以下基于圖3 圖8說(shuō)明本發(fā)明的其他實(shí)施方式。另外，本實(shí)施方式中未進(jìn)行說(shuō)明的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式I相同。另外，為便于說(shuō)明，對(duì)于具有與上述實(shí)施方式I的附圖所示的部件同一功能的部件，標(biāo)注同一附圖標(biāo)記，省略其說(shuō)明?；趫D3說(shuō)明本實(shí)施方式的氣相沉積裝置1B。圖3是示出本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB的結(jié)構(gòu)的剖視圖。另外，在本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB中，如圖3所示，在噴頭10設(shè)有將氣體分配空間13隔開(kāi)為上游側(cè)空間與下游側(cè)空間這2個(gè)空間的擴(kuò)散板50，這點(diǎn)與上述氣相沉積裝置IA不同。即，在氣相沉積裝置IB的噴頭10中，如圖3所示，在第一空間131的氣體導(dǎo)入口
14側(cè)設(shè)有第三空間133和擴(kuò)散板50，第三空間133作為用于將導(dǎo)入的多個(gè)原料氣體的混合比率均一混合的上游側(cè)空間；擴(kuò)散板50將作為下游側(cè)空間的第一空間131與第三空間133隔開(kāi)，且通過(guò)多個(gè)穿孔的擴(kuò)散孔51使導(dǎo)入至第三空間133的原料氣體向第一空間131流動(dòng)。此處，第三空間133為了將從各個(gè)氣體導(dǎo)入口 14導(dǎo)入的多個(gè)原料氣體匯集混合，形成為直徑比位于最外周側(cè)的氣體導(dǎo)入口 14大的圓柱形。接下來(lái)，基于圖4詳細(xì)說(shuō)明擴(kuò)散板50的結(jié)構(gòu)。圖4是示出將第一空間131與第三空間133隔開(kāi)的擴(kuò)散板50的結(jié)構(gòu)的俯視圖。如圖4所示，在擴(kuò)散板50穿設(shè)有使導(dǎo)入的原料氣體從所述第三空間133向所述第一空間131流動(dòng)的多個(gè)擴(kuò)散孔51。此處，若在擴(kuò)散板50的整個(gè)表面穿設(shè)擴(kuò)散孔51，則由于排氣口 26的影響，氣體的流動(dòng)有可能從穿設(shè)于擴(kuò)散板50的外周部的擴(kuò)散孔51到噴板11的外周的氣體流路15發(fā)生短路。因此，在本實(shí)施方式中，如圖4所示，將擴(kuò)散孔51在擴(kuò)散板50上的穿孔位置限定于擴(kuò)散板50的中央部的氣體流動(dòng)范圍。即，擴(kuò)散板50上穿孔有擴(kuò)散孔51的氣體流動(dòng)范圍位于直徑比第三空間133的水平截面圓形的直徑小的圓的內(nèi)側(cè)。據(jù)此，由于在擴(kuò)散板50的外周不存在擴(kuò)散孔51，因此，限制了氣體向存在于噴板11的外周的氣體流路15的流動(dòng)。另一方面，通過(guò)擴(kuò)散板50的中央部的氣體流動(dòng)范圍的氣體容易向噴板11的中央附近的氣體流路15流動(dòng)。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)供給至噴板11的氣體流路15的氣體供給量的均一化。
另外，為了限制氣體在擴(kuò)散板50的外周側(cè)通過(guò)，例如也可以在擴(kuò)散板50上相比外周側(cè)增多位于中心側(cè)的擴(kuò)散孔51、或者相比外周側(cè)增大位于中心側(cè)的擴(kuò)散孔51的直徑。這樣，在本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB中，將氣體分配空間13形成為帽形，并且通過(guò)設(shè)有第三空間133和擴(kuò)散板50，將氣體分配空間13分割為3階段，且將上游側(cè)的氣體通過(guò)區(qū)域集中至中心側(cè)。其結(jié)果是，抑制從穿設(shè)于第二空間132的正下方的噴板11的氣體流路15供給的氣體供給量，該第二空間132容易受到流向排氣口 26的氣體排氣的流動(dòng)的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)噴板11的氣體供給范圍的從各個(gè)氣體流路15供給的氣體供給量的均一化。此處,基于圖5(A) (B)、圖6(A)⑶及圖7,將本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB的氣體流量分布的仿真、與以往的氣相沉積裝置200的氣體流量分布的仿真進(jìn)行比較來(lái)說(shuō)明。此處，圖5(A) (B)是示出本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB的氣體流量分布的仿真模型的俯視圖及剖視圖。另外，圖6(A) (B)是示出以往的氣相沉積裝置200的氣體流量分布的仿真模型的俯視圖及剖視圖。另外，圖7是示出將在本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB中從各個(gè)氣體流路15供給的氣體的流速進(jìn)行仿真的氣體流量分布、與將在以往的氣相沉積裝置200的從各個(gè)氣體流路215供給的氣體的流速進(jìn)行仿真的氣體流量分布進(jìn)行比較的曲線圖。如圖5(A) (B)所示，在本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB的氣體流量分布的仿真模型中，使用在所述噴頭10的上表面的中心的I處、距離上表面的中心為半徑IOOmm的圓周上的相互距離相同的對(duì)象位置的4處、合計(jì)5處設(shè)有氣體導(dǎo)入口 14的I / Sji模型的氣相沉積裝置1B。此處，在本實(shí)施方式的I / 8 模型的氣相沉積裝置IB中，設(shè)有帽形的氣體分配空間13，該氣體分配空間13具有至側(cè)面壁的直徑為0>420_的第一空間131、至側(cè)面壁的直徑為￠570111111的第二空間132。另外，在本實(shí)施方式的I / 8 模型的氣相沉積裝置IB中，在噴板11的0>570mm的氣體供給范圍內(nèi)，以5mm間隔穿設(shè)有①Imm的氣體流路15。并且，在噴頭10設(shè)有圓柱狀的第一空間131與圓柱狀的第二空間132以中心軸重疊的帽形的氣體分配空間13，該第一空間131的高度為25mm、直徑為420mm ;該第二空間132存在于該第一空間131的下層，高度為3mm、直徑為0>570mm。另外，在帽形的氣體分配空間13的上層設(shè)有將高度為5mm、直徑為0>570mm的圓柱狀的第三空間133與所述第二空間132隔開(kāi)的擴(kuò)散板50。在所述擴(kuò)散板50的與第一空間131的直徑相同的￠420111111的氣體流動(dòng)范圍內(nèi)，以5mm間隔穿孔有能使導(dǎo)入至第三空間133的原料氣體向第一空間131流動(dòng)的的擴(kuò)散孔51。另一方面，如圖6(A)所示，在以往的氣相沉積裝置200的氣體流量分布的仿真模型中，使用在噴頭210的上表面的中心的I處、距離噴頭210的中心為半徑IOOmm的圓周上的相互距離相同的對(duì)象位置的4處、合計(jì)5處設(shè)有氣體導(dǎo)入口 214的I / 8 模型的氣相沉積裝置200。此處，在以往的裝置模型設(shè)有至側(cè)面壁的直徑為O570mm的圓柱狀的氣體分配空間213。如圖6(B)所示，在以往的氣相沉積裝置200中，在噴板211的0>570mm的氣體供給范圍內(nèi)，以5mm間隔穿設(shè)有OUmm的氣體流路215。另外，在噴頭210設(shè)有高度為25mm、直徑為0>570_的圓柱狀的氣體分配空間213。上述各模型中進(jìn)行仿真的氣體流量分布如圖7所示。此處，在圖7中，對(duì)本實(shí)施方式的I / Sn模型的氣相沉積裝置IB的從各個(gè)氣體流路15供給的氣體的流速進(jìn)行仿真的氣體流量分布如實(shí)線所示。另一方面，對(duì)以往的I / 8 模型的氣相沉積裝置200的從各個(gè)氣體流路215供給的氣體的流速進(jìn)行仿真的氣體流量分布如虛線所示。 另外，在圖7中，橫軸示出從噴頭的中心到各個(gè)氣體流路的距離(mm)，縱軸示出從氣體流路供給的氣體流速。另外，氣體流速的數(shù)值是相對(duì)值，該相對(duì)值以以往的I / Sn模型的氣相沉積裝置200的位于距離噴頭210的中心200mm處的氣體流路215供給的氣體流速為基準(zhǔn)。如圖7所示，在本實(shí)施方式的I / 8 模型的氣相沉積裝置IB中，從第一空間131與第二空間132的邊界附近、即距離噴頭10的中心的距離為約210mm附近起，抑制氣體的流速的增加。其結(jié)果是，從距離噴頭10的中心的距離位于125mm至275mm的氣體流路15供給的氣體的流速的變動(dòng)率((最大值一最小值)+平均值X100)為約A2.3%。另一方面，在以往的I / 8 模型的氣相沉積裝置200中，隨著從難以受到流向排氣口 226的氣體排氣的流動(dòng)的影響的噴頭210的中心、向容易受到流向排氣口 226的氣體排氣的流動(dòng)的影響的外周，氣體流速呈一次函數(shù)地增加。其結(jié)果是，從距離噴頭210的中心的距離位于125mm至275mm的氣體流路215供給的氣體的流速的變動(dòng)率((最大值一最小值)+平均值X 100)為約A5.7%。這樣，在本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB中，通過(guò)將使從氣體導(dǎo)入口 14導(dǎo)入的原料氣體均一且大范圍擴(kuò)散的氣體分配空間13形成為帽形，從噴板11的靠近排氣口 26 —側(cè)的氣體流路15供給的氣體流量、與從噴板11的遠(yuǎn)離排氣口 26 —側(cè)的氣體流路15供給的氣體流量變得均一。即，由于利用氣體分配空間13的構(gòu)造形狀，使反應(yīng)室21的被處理基板31面上的氣體供給量均一，并使在被處理基板31上被成膜處理的沉積膜的膜厚、組成比等品質(zhì)提高，因此能夠提供設(shè)計(jì)成本或組裝成本較低的氣相沉積裝置1B。另外，上述的實(shí)施方式只是例舉，不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。即，在上述說(shuō)明中，在氣相沉積裝置IB的形成為帽狀的氣體分配空間13的上側(cè)進(jìn)一步設(shè)有擴(kuò)散板50，將氣體的通過(guò)區(qū)域集中至上游側(cè)。所以，只要能夠?qū)怏w的通過(guò)區(qū)域集中至上游側(cè)即可，不一定限于此，也可以使氣體分配空間13為其他形狀。例如，本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB的氣體分配空間13的形狀由設(shè)有排氣口 26的位置、氣體流路15的直徑的大小、穿設(shè)有氣體流路15的間隔等來(lái)決定。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，圖8(A) (B) (C)例舉了能適用于本實(shí)施方式的氣相沉積裝置IB的氣體分配空間13的截面形狀。此處，圖8(A)及圖8(B)示出適用于排氣口 26設(shè)在反應(yīng)爐20的側(cè)面壁側(cè)的氣相沉積裝置的氣體分配空間13的形狀，圖8 (C)示出適用于排氣口 26設(shè)在反應(yīng)爐20的底面中央的氣相沉積裝置的氣體分配空間13的形狀。即，在圖8(A)所示的氣體分配空間13中，第二空間132的高度形成為側(cè)面壁側(cè)階段性地降低。另外，在圖8(B)所示的氣體分配空間13中，第二空間132的高度形成為側(cè)面壁側(cè)線性地降低。并且，在圖8(C)所示的氣體分配空間13中，隨著將排氣口 26設(shè)在反應(yīng)爐20的底面中央，在外周附近形成第一空間131，并且在氣體分配空間13的中央附近形成高度比第一空間131低的第二空間132。 另外，上述圖8(A) (C)所記載的變形例當(dāng)然包含在本發(fā)明中。實(shí)施方式3以下基于圖9 圖13說(shuō)明本發(fā)明的另外的其他實(shí)施方式。另外，本實(shí)施方式中未說(shuō)明的結(jié)構(gòu)與所述實(shí)施方式I及實(shí)施方式2相同。另外，為便于說(shuō)明，對(duì)于具有與所述實(shí)施方式I及實(shí)施方式2的附圖所示的部件同一功能的部件，標(biāo)注同一附圖標(biāo)記，省略其說(shuō)明?；趫D9說(shuō)明本實(shí)施方式的氣相沉積裝置。圖9是示出本實(shí)施方式的氣相沉積裝置的噴頭IOA的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的剖視圖。此處，本實(shí)施方式的噴頭IOA與上述的氣相沉積裝置IA或者氣相沉積裝置IB的噴頭10相比，其不同點(diǎn)在于設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)從第二空間132的底板面起的頂板面的高度。即，如圖9所示，本實(shí)施方式的噴頭IOA由噴板11、作為噴板11的上層部件與該噴板11連結(jié)的分配空間形成機(jī)構(gòu)12、作為分配空間形成機(jī)構(gòu)12的上層部件與該分配空間形成機(jī)構(gòu)12連結(jié)的導(dǎo)入空間形成機(jī)構(gòu)125構(gòu)成，且該導(dǎo)入空間形成機(jī)構(gòu)125用于形成第三空間 133。此處，分配空間形成機(jī)構(gòu)12由第二空間形成機(jī)構(gòu)122與第一空間形成機(jī)構(gòu)121構(gòu)成。第二空間形成機(jī)構(gòu)122形成第二空間132或者該第二空間132的一部分；另一方面，第一空間形成機(jī)構(gòu)121通過(guò)作為第二空間形成機(jī)構(gòu)122的上層部件與該第二空間形成機(jī)構(gòu)122連結(jié)，形成第一空間131。另外，第一空間形成機(jī)構(gòu)121構(gòu)成為能安裝擴(kuò)散板50?；趫D10說(shuō)明所述噴頭IOA的分配空間形成機(jī)構(gòu)12的具體例。圖10是示出噴頭IOA的第一部件組的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。如圖10所示，噴頭IOA可以由噴板11a、分配空間形成機(jī)構(gòu)12a、未圖示的導(dǎo)入空間形成機(jī)構(gòu)構(gòu)成。所述噴板Ila由圓柱形的部件構(gòu)成。在噴板Ila的上表面形成凹面，該凹面由與外周部相比有高度H3的凹陷的、直徑R2的圓形區(qū)域構(gòu)成。而且，在所述噴板Ila穿設(shè)有從所述凹面到達(dá)底面的多個(gè)氣體流路15。分配空間形成機(jī)構(gòu)12a由第一空間形成部件121a構(gòu)成，或者由第一空間形成部件121a和I個(gè)以上的作為第二空間高度調(diào)節(jié)部件的第二空間形成部件122a構(gòu)成。此處，第一空間形成部件121a是形成有直徑為Rl及高度為Hl的孔的圓筒形的部件。另外，第二空間形成部件122a是形成有直徑為R2及高度為H2的孔的環(huán)形的部件。在所述第一空間形成部件121a的上層，構(gòu)成為在直徑Rl的范圍內(nèi)能安裝具有多個(gè)擴(kuò)散孔51的擴(kuò)散板50。這些各個(gè)部件構(gòu)成為能使圓筒或者圓柱的中心軸互相一致并連結(jié)。此處，在僅用第一空間形成部件121a來(lái)構(gòu)成所述分配空間形成機(jī)構(gòu)12的情況下，如圖Il(A)所示，第二空間132的高度為由噴板Ila的凹面形成的空間的高度H3。另一方面，在由第一空間形成部件121a和I個(gè)第二空間形成部件122a構(gòu)成所述分配空間形成機(jī)構(gòu)12的情況下，如圖Il(B)所示，第二空間132的高度為通過(guò)使第二空間 形成部件122a作為構(gòu)成部件而形成的空間的高度H2、與由噴板Ila的凹面形成的空間的高度H3之和。這樣，在本實(shí)施方式中，可以利用第二空間形成部件122a的使用數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)第二空間132的高度。接下來(lái)，基于圖12說(shuō)明所述噴頭IOA的分配空間形成機(jī)構(gòu)12的其他具體例。圖12是示出與噴頭IOA的所述第一部件組不同的第二部件組的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。如圖12所示，噴頭IOA可以由噴板lib、分配空間形成機(jī)構(gòu)12b、未圖示的導(dǎo)入空間形成機(jī)構(gòu)構(gòu)成。所述噴板Ilb由圓柱形的部件構(gòu)成。在噴板Ilb的直徑R4的中心部穿設(shè)有從上表面到達(dá)底面的多個(gè)氣體流路15。作為所述噴板Ilb的上層部在材而設(shè)的分配空間形成機(jī)構(gòu)12b由形成有直徑Rl及高度Hl的孔的圓筒形的第一空間形成部件121b、作為第二空間高度調(diào)節(jié)部件的第二空間形成部件122b構(gòu)成，該第二空間形成部件122b具有直徑R4的孔，且包括高度可在從最大H4到最小H5的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的波紋管構(gòu)造。此處，構(gòu)成為可在第一空間形成部件121b上，在直徑Rl的范圍內(nèi)安裝具有多個(gè)擴(kuò)散孔51的擴(kuò)散板50。這些各個(gè)部件構(gòu)成為能使圓筒或者圓柱的中心軸互相一致并連結(jié)。圖13(A)⑶是示出由氣相沉積裝置的第二部件組所組裝的第二空間132的結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖13(A)所示，例如在將第二空間形成部件122b的高度調(diào)節(jié)至可調(diào)節(jié)的最大的高度來(lái)組裝氣相沉積裝置的情況下，第二空間132的高度為H4。另外，例如如圖13(B)所示，在將第二空間形成部件122b的高度調(diào)節(jié)至可調(diào)節(jié)的最小的高度來(lái)組裝氣相沉積裝置的情況下，第二空間132的高度為H5。其結(jié)果是，在本實(shí)施方式的噴頭IOA中，可以通過(guò)在氣相沉積裝置的組裝階段適當(dāng)調(diào)節(jié)第二空間形成部件122b的高度，來(lái)調(diào)節(jié)第二空間132的高度。這樣，在本實(shí)施方式的氣相沉積裝置中，構(gòu)成為可調(diào)節(jié)第一空間131或者第二空間132、或者兩個(gè)空間的高度。據(jù)此，例如根據(jù)導(dǎo)入的氣體種類或者混合比率來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)第一空間131或者第二空間132的高度，能夠進(jìn)一步精巧地使從氣體流路15供給的氣體供給量最優(yōu)化。實(shí)施方式4以下基于圖14說(shuō)明本發(fā)明的另外的其他實(shí)施方式。另外，本實(shí)施方式中未說(shuō)明的結(jié)構(gòu)與所述實(shí)施方式I 3相同。另外，為便于說(shuō)明，對(duì)于具有與所述實(shí)施方式I 3的附圖所示的部件同一功能的部件，標(biāo)注同一附圖標(biāo)記，省略其說(shuō)明?；趫D14說(shuō)明本實(shí)施方式的氣相沉積裝置。圖14是示出本實(shí)施方式的氣相沉積裝置的噴頭IOB的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的剖視圖。另外，本實(shí)施方式的噴頭IOB與實(shí)施方式3說(shuō)明的噴頭IOA的不同點(diǎn)在于，包括可調(diào)節(jié)第一空間131的高度的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。所述噴頭IOB如圖14所示，由噴板11、作為噴板11的上層部件與該噴板11連結(jié)的分配空間形成機(jī)構(gòu)12c、作為分配空間形成機(jī)構(gòu)12c的上層部件與該分配空間形成機(jī)構(gòu)12c連結(jié)而形成第三空間133的導(dǎo)入空間形成機(jī)構(gòu)125構(gòu)成。 此處，分配空間形成機(jī)構(gòu)12c由用于形成第二空間132或者該第二空間132的一部分的第二空間形成機(jī)構(gòu)122、用于形成第一空間131的第一空間形成部件121c構(gòu)成。另外，第一空間形成部件121c具有預(yù)定直徑的孔，由高度可在從最大H6到最小H7的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的波紋管構(gòu)造構(gòu)成。此處，第一空間形成部件121c構(gòu)成為能夠安裝具有多個(gè)擴(kuò)散孔51的擴(kuò)散板50。這些各個(gè)部件構(gòu)成為能使圓筒或者圓柱的中心軸互相一致并連結(jié)。其結(jié)果是，在本實(shí)施方式的噴頭IOB中，可以通過(guò)在氣相沉積裝置的組裝階段適當(dāng)調(diào)節(jié)第一空間形成部件121c的高度，來(lái)調(diào)節(jié)第一空間131的高度。這樣，在本實(shí)施方式的氣相沉積裝置中，構(gòu)成為可調(diào)節(jié)第一空間131或者第二空間132、或者兩個(gè)空間的高度。據(jù)此，例如根據(jù)導(dǎo)入的氣體種類或者混合比率來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)第一空間131或者第二空間132的高度，能夠進(jìn)一步精巧地使從氣體流路15供給的氣體供給量最優(yōu)化。另外，本次公開(kāi)的實(shí)施方式的所有方面僅是例舉，并非限制性的。本發(fā)明的范圍不是由上述的說(shuō)明而是由權(quán)利要求示出的，包含了在與權(quán)利要求均等的意義及范圍內(nèi)的所有變更。如上所述，在本發(fā)明的氣相沉積裝置中，其特征在于，在所述噴頭設(shè)有將所述氣體分配空間隔開(kāi)為上游側(cè)空間與下游側(cè)空間的2個(gè)空間的擴(kuò)散板，并且在所述擴(kuò)散板穿設(shè)有從所述上游側(cè)空間向下游側(cè)空間通過(guò)氣體的多個(gè)擴(kuò)散孔。另外，在本發(fā)明的氣相沉積裝置中，其特征在于，在所述噴頭設(shè)有調(diào)節(jié)所述第二空間的高度的第二空間高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。另外，在本發(fā)明的氣相沉積裝置中，其特征在于，在所述噴頭設(shè)有調(diào)節(jié)所述第一空間的高度的第一空間高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠運(yùn)用于從噴頭的噴板的多個(gè)氣體流路向被處理基板表面供給氣體的垂直的MOCVD裝置等氣相沉積裝置。
權(quán)利要求
1.一種氣相沉積裝置，具有 反應(yīng)爐，配設(shè)有使薄膜進(jìn)行氣相沉積的被處理基板； 噴頭，具有導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口、用于使所述氣體擴(kuò)散的氣體分配空間、穿設(shè)有用于將所述氣體分配空間的氣體供給至所述反應(yīng)爐的內(nèi)部的多個(gè)氣體流路的噴板；以及排氣口，用于將所述反應(yīng)爐的氣體向外部排氣，其特征在于， 所述噴頭的氣體分配空間是以所述噴板為底面空間，且具有遠(yuǎn)離所述反應(yīng)爐的排氣口一側(cè)的第一空間、和靠近所述反應(yīng)爐的排氣口一側(cè)的第二空間， 并且所述第一空間形成得比所述第二空間高。
2.如權(quán)利要求I所述的氣相沉積裝置，其特征在于， 在所述噴頭設(shè)有將所述氣體分配空間隔開(kāi)為上游側(cè)空間與下游側(cè)空間的2個(gè)空間的擴(kuò)散板， 并且在所述擴(kuò)散板穿設(shè)有從所述上游側(cè)空間向下游側(cè)空間通過(guò)氣體的多個(gè)擴(kuò)散孔。
3.如權(quán)利要求I或者2所述的氣相沉積裝置，其特征在于， 在所述噴頭設(shè)有調(diào)節(jié)所述第二空間的高度的第二空間高度調(diào)節(jié)部件。
4.如權(quán)利要求I或者2所述的氣相沉積裝置，其特征在于， 在所述噴頭設(shè)有調(diào)節(jié)所述第一空間的高度的第一空間高度調(diào)節(jié)部件。
全文摘要
本發(fā)明的氣相沉積裝置(1A)具有配設(shè)有使薄膜進(jìn)行氣相沉積的被處理基板(31)的反應(yīng)爐(20)；具有導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口(14)、用于使氣體擴(kuò)散的氣體分配空間(13)、穿設(shè)有用于將氣體分配空間(13)的氣體供給至反應(yīng)爐(20)的內(nèi)部的多個(gè)氣體流路(15)的噴板(11)的噴頭(10)；用于將反應(yīng)爐(20)的氣體向外部排氣的排氣口(26)。噴頭(10)的氣體分配空間(13)是以噴板(11)為底面的空間，且具有遠(yuǎn)離反應(yīng)爐(20)的排氣口(26)一側(cè)的第一空間(131)、和靠近反應(yīng)爐(20)的排氣口(26)一側(cè)的第二空間(132)。第一空間(131)形成得比第二空間(132)高。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102714147SQ20118000508
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者坂上英和, 坪井俊樹(shù), 若狹加奈子 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社