(57)【要約】【課題】  装置設計や装置組立が簡便で、かつ反応室の被処理基板面上のガス供給量を均一にして被処理基板上に成膜処理される成長膜の膜厚や組成比等の品質を向上させる気相成長装置を提供する。【解決手段】  薄膜を気相成長させる被処理基板を配設する反応炉と、ガスを導入するガス導入口とガスを拡散させるためのガス分配空間とガスを反応炉の内部に供給するための複数のガス流路が穿設されているシャワープレートとを有するシャワーヘッドと、ガスを反応炉の外部に排気するための排気口と、を有する気相成長装置であって、ガス分配空間は、シャワープレートを底面とする空間であり、排気口に遠い側の第１空間と排気口に近い側の第２空間を有し、第１空間は第２空間よりも高く形成することで解決する。【選択図】  図１
2012028732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜を気相成長させる被処理基板を配設する反応炉と、
ガスを導入するガス導入口と、前記ガスを拡散させるためのガス分配空間と、前記ガスを前記反応炉の内部に供給するための複数のガス流路が穿設されているシャワープレートとを有するシャワーヘッドと、
前記ガスを前記反応炉の外部に排気するための排気口と、を有する気相成長装置であって、
前記ガス分配空間は、前記シャワープレートを底面とする空間であり、前記排気口に遠い側の第１空間と前記排気口に近い側の第２空間を有し、前記第１空間は前記第２空間よりも高く形成されていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記シャワーヘッドは、前記ガス分配空間を上流方向と下流方向の２つの空間に仕切り、穿孔された複数の拡散孔を通じて前記上流方向の空間から前記下流方向に前記ガスが流動する拡散板を有する請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記シャワーヘッドは、前記第２空間の高さを調節する調節構造を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記シャワーヘッドは、前記第１空間の高さを調節する調節構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の気相成長装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード及び半導体レーザの製造においては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスと、アンモニア（ＮＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）又はアルシン（ＡｓＨ３）等の水素化合物ガスとを成膜に寄与する原料ガスとして反応室内に供給して化合物半導体結晶を成長させるＭＯＣＶＤ法及びＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）が用いられている。
【０００３】
ＭＯＣＶＤ法では、有機金属ガス及び水素化合物ガスの原料ガスを水素や窒素等の不活性ガスと共に反応室内に供給して加熱し、所定の被処理基板上で気相反応させることにより、その被処理基板上に化合物半導体結晶を成長させる。このＭＯＣＶＤ法を用いた化合物半導体結晶の製造においては、成長する化合物半導体結晶の品質を向上させながら、コストを抑えつつ、歩留まりと生産能力とをどのように最大限確保するかということが要求されている。
【０００４】
図１５には、ＭＯＣＶＤ法に用いられる従来の一般的な縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置（以後、気相成長装置と呼称する）の構成を示す。気相成長装置１００は、ガス導入口１４から導入される原料ガスを反応炉２０の内部の反応室２１に供給するため略円筒形状をしたシャワーヘッド１０が設けられている。
【０００５】
シャワーヘッド１０は、原料ガスを導入するためのガス導入口１４と、ガス導入口１４から導入される原料ガスを均一かつ広域に拡散させるためのガス分配空間１３と、ガス分配空間１３で拡散された原料ガスを反応室２１に供給するため、所定の間隔を空けて複数のガス流路１５が穿設されているシャワープレート１１から構成されている。また、シャワーヘッド１０には、それぞれのガス流路１５の温度を調整する冷媒を流すための冷媒流路１８が、ガス流路１５の周りを通って形成されている。
【０００６】
反応室２１の下部中央には不図示のアクチュエータによって回転自在の回転軸３２が設けられ、回転軸３２の先端には、シャワープレート１１の原料ガスが供給される面と対向するようにして、被処理基板３１が載置された円盤状の基板保持体３０が取り付けられ、基板保持体３０の下方には基板保持体３０を加熱するための加熱ヒータ３３が取り付けられている。また、反応炉２０の下部には反応室２１内のガスを外部に排気するための排気口２６を有するガス排出部２５が設けられている。
【０００７】
このように構成される気相成長装置において、被処理基板３１上に化合物半導体結晶を成長させる場合、基板保持体３０に被処理基板３１が載置され、その後、回転軸３２の回転により基板保持体３０が回転させられる。次いで、加熱ヒータ３３の加熱により基板保持体３０を介して被処理基板３１が所定の温度に加熱され、シャワープレート１１に穿設されている複数のガス流路１５から反応炉２０の内部の反応室２１に原料ガスが供給される。供給された原料ガスは、被処理基板３１からの熱により加熱され、化学反応が起こり、被処理基板３１上に半導体結晶が成長し成膜される。
【０００８】
また、複数の原料ガスを供給して被処理基板３１上に化合物半導体結晶を成長させる場合、異なるガス導入口１４から導入されたそれぞれの原料ガスをシャワーヘッド１０のガス分配空間１３で混合し、シャワープレート１１に穿設されている複数のガス流路１５から反応炉２０の内部の反応室２１に供給される。
【０００９】
このような気相成長装置では、被処理基板の表面全体を均一な膜厚や組成比等で成膜するため、各々のガス流路間におけるガス流量やガス種の混合比率等を均一とすることが求められている。
【００１０】
特許文献１には、個々にマスフローコントローラ（流量調節部）が設けられている複数のガス供給系統より供給されるガスを、ガス供給系統毎に分離されたガス空間を通じて真空チャンバ内部に供給する真空製造装置が開示されている。該真空製造装置では、ガス供給系統毎に供給するガス流量の調整ができることから、被処理基板の表面全体にわたり均一な膜厚で成膜することができる。
【００１１】
特許文献２には、複数のガス噴出穴を有して被処理基板表面にガスを供給するシャワーヘッドを、中心から径方向に沿って複数のブロックに分割し、各々のブロックごとにガス流量を独立に制御する半導体製造装置が開示されている。該半導体製造装置では、ブロック単位でガス濃度分布の調整ができることから、被処理基板の表面全体にわたり均一な膜厚で成膜することができる。
【００１２】
また、特許文献２には、複数のガス噴出穴を有して被処理基板表面にガスを供給するシャワーヘッドにおいて、ガス噴出穴と反対側の面の対応する位置にガス噴出穴に向かって栓を挿入するための穴が設けられた半導体製造装置が開示されている。該半導体製造装置では、それぞれのガス噴出穴に対して、被処理基板表面にガスを供給するよう開口状態とするか、ガスの供給を封鎖するよう栓を挿入する状態とするかの変更によるガス濃度分布の調整ができることから、被処理基板の表面全体にわたり均一な膜厚で成膜することができる。
【００１３】
さらに、特許文献２には、シャワーヘッドのガス噴出面を、中心から外周に向かって徐々に被処理基板表面との間隔を狭めた傘形状とする半導体製造装置が開示されている。該半導体製造装置では、中心から外周方向に進むにつれてガス流域面積が拡大されるのが抑制されるため、被処理基板の表面全体にわたり均一な膜厚で成膜することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−２９４５３８号公報
【特許文献２】特開２００３−３０９０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図１５に示される、導入したガスを外部に排気する排気口２６が反応炉２０の側面壁側に数箇所設けられているような気相成長装置１００の場合、排気口２６へのガス排気の流れの影響を受けて、排気口２６に遠い中央付近のガス流路１５から供給されるガス流量よりも、排気口２６に近い側のガス流路１５から供給されるガス流量の方が大きくなる。つまり、成膜される範囲とほぼ同範囲のガス供給範囲が広域となればなるほど、ガス供給範囲の各々のガス流路１５から供給されるガス流量の最大と最小の差が大きくなり、均一な膜厚で成膜することが困難となる。
【００１６】
このことから、特許文献１の真空製造装置および特許文献２の半導体製造装置では、成膜処理する領域を均一な膜圧で成膜可能な複数の領域に区画し、区画された各々の領域に対し独立するガス供給系統を設け、各々のガス供給系統毎に供給するガス流量等を調整する構成としている。
【００１７】
しかしながら、このような構成とすると、複数枚の６インチ基板を一度に成膜処理する大型の気相成長装置では、φ６００ｍｍ程度の広い領域を均一な膜厚で成膜することが必要となるが、そのため区画される領域の数が増大し、定めた区画の領域の数分のマスフローコントローラ（流量調節部）や配管系部材の実装設計が複雑なものとなってしまう。
【００１８】
また、特許文献２には、各々のガス噴出穴に対し、ガスを供給するよう開口状態とするかガスの供給を封鎖するよう栓を挿入する状態とするかの変更が可能な半導体製造装置が開示されている。しかし、大型の気相成長装置では、ガス噴出穴の数も数千個を超えるものとなる。このことから、被処理基板の表面全体にわたり均一な膜厚で成膜されるように、１つ１つガス噴出穴を開口状態とするか栓を挿入する状態とするかを定めていくことは煩雑で手間がかかるものとなってしまう。
【００１９】
さらに、特許文献２には、シャワーヘッドのガス噴出面を、中心から外周に向かって徐々に被処理基板表面との間隔を狭めた傘形状とする半導体製造装置が開示されている。しかし、所望の傾斜角度を保ちつつ中心対称に加工することは高い加工技術が要求される。特に、大型の気相成長装置では、シャワーヘッドの加工するガス噴出面も広くなる。このことから、被処理基板の表面全体にわたり均一な膜厚で成膜されるように、シャワーヘッドのガス噴出面を傘形状に加工することは非常に困難なものとなってしまう。
【００２０】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、装置設計や装置組立が簡便で、かつ反応室の被処理基板面上のガス供給量を均一にして被処理基板上に成膜処理される成長膜の膜厚や組成比等の品質を向上させる気相成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の気相成長装置は、薄膜を気相成長させる被処理基板を配設する反応炉と、ガスを導入するガス導入口とガスを拡散させるためのガス分配空間とガスを反応炉の内部に供給するための複数のガス流路が穿設されているシャワープレートとを有するシャワーヘッドと、ガスを反応炉の外部に排気するための排気口と、を有する気相成長装置であって、ガス分配空間は、シャワープレートを底面とする空間であり、排気口に遠い側の第１空間と排気口に近い側の第２空間を有し、第１空間は第２空間よりも高く形成されていることを特徴とする。
【００２２】
好ましくは、シャワーヘッドは、ガス分配空間を上流方向と下流方向の２つの空間に仕切り、穿孔された複数の拡散孔を通じて上流方向の空間から下流方向にガスが流動する拡散板を有する気相成長装置である。
【００２３】
好ましくは、シャワーヘッドは、第２空間の高さを調節する調節機構を有することを特徴とする気相成長装置である。
【００２４】
好ましくは、シャワーヘッドは、第１空間の高さを調節する調節構造を有することを特徴とする気相成長装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の気相成長装置のガス分配空間では、排気口に遠い側の第１空間は、排気口に近い側の第２空間よりも高く形成している。つまり、ガス分配空間の構造形状によって、反応室の被処理基板面上のガス供給量を均一にして被処理基板上に成膜処理される成長膜の膜厚や組成比等の品質を向上させていることから、設計コストや組立コストがかからない気相成長装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施の形態に係る気相成長装置の構成を示す図である。
【図２】シャープレートおよび基板保持体の位置関係を示す上面図である。
【図３】第２の実施の形態に係る気相成長装置の構成を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る気相成長装置の拡散板の上面図である。
【図５】ガス流量分布のシミュレーションに用いた本発明の気相成長装置モデルを示す図である。
【図６】ガス流量分布のシミュレーションに用いた従来の気相成長装置モデルを示す図である。
【図７】本発明の気相成長装置モデルならびに従来の気相成長装置モデルのガス流量分布を示す図である。
【図８】本発明の気相成長装置に適用され得るガス分配空間の断面形状を例示する図である。
【図９】第３の実施の形態に係るシャワーヘッドの概要構成を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る気相成長装置のシャワーヘッドを構成する第１の部材群の様相を示す図である。
【図１１】第１の部材群で組み立てられた気相成長装置の第２空間１３２の様相を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態に係る気相成長装置のシャワーヘッドを構成する第２の部材群の様相を示す図である。
【図１３】第２の部材群で組み立てられた気相成長装置の第２空間１３２の様相を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態に係るシャワーヘッドの概要構成を示す図である。
【図１５】従来の気相成長装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る気相成長装置１Ａの構成を示す。気相成長装置１Ａは、ガス導入口１４から導入される原料ガスを反応炉２０の内部の反応室２１に供給するため略円筒形状をしたシャワーヘッド１０が設けられている。
【００２８】
シャワーヘッド１０は、原料ガスを導入するためのガス導入口１４と、ガス導入口１４から導入される原料ガスを均一かつ広域に拡散させるためのガス分配空間１３と、ガス分配空間１３で拡散された原料ガスを反応室２１に供給するためのシャワープレート１１より構成されている。また、シャワーヘッド１０には、それぞれのガス流路１５の温度を調整する冷媒を流すための冷媒流路１８が、ガス流路１５の周りを通って形成されている。
【００２９】
反応室２１の下部中央には不図示のアクチュエータによって回転自在の回転軸３２が設けられ、回転軸３２の先端には、シャワープレート１１の原料ガスが供給される面と対向するようにして、被処理基板３１が載置された円盤状の基板保持体３０が取り付けられ、基板保持体３０の下方には基板保持体３０を加熱するための加熱ヒータ３３が取り付けられている。また、反応炉２０の下部には反応室２１内のガスを外部に排気するための排気口２６を有するガス排出部２５が設けられている。
【００３０】
図１に示されるように、気相成長装置１Ａのガス分配空間１３は、中央付近の第１空間１３１の側面壁と外周付近の第２空間１３２の側面壁に段差が設けられ、第２空間１３２における床面から天井面までの高さは、第１空間１３１における床面から天井面の高さよりも低い形状（以後、「ハット形状」と呼称する）に形成されている。
【００３１】
図２は、シャワープレート１１、シャワープレート１１に穿設されているガス流路１５と、基板保持体３０、基板保持体３０上に載置されている被処理基板３１の位置関係を示す上面図である。
【００３２】
図２に示されるように、気相成長装置１Ａは、基板保持体３０上に載置されている９枚（円周上に８枚、中央に１枚）の被処理基板３１を対象に成膜処理を行う大型の気相成長装置であり、被処理基板３１が載置される基板保持体３０の全面（成膜処理範囲）に対向するシャワープレート１１の原料ガスが供給される面の同範囲（ガス供給範囲）に、所定の間隔毎に所定の径の複数のガス流路１５が穿設されている。例えば６インチ以上の大型基板を対象とする場合、成膜処理範囲およびガス供給範囲は、φ６００ｍｍ程度となる。
【００３３】
排気口２６へのガス排気の流れの影響を受けて、ガス流路１５から供給されるガス供給量は各々のガス流路１５毎に少しずつ異なり、排気口２６に近い外周付近のガス流路１５から供給されるガス供給量が最大に、排気口２６に遠い中央付近のガス流路１５から供給されるガス供給量が最小となる。
【００３４】
また、反応室２１内に設けられる加熱ヒータ３３等の各々の装置部材の垂直方向のサイズは小型の気相成長装置のものと同等程度で十分であり、これら装置部材を反応室２１に設置する上では、シャワープレート１１の原料ガスが供給される面から排気口２６までの垂直方向の距離を、小型の気相成長装置に対して大きくする必要性はない。
【００３５】
つまり、成膜処理範囲やガス供給範囲が広域となる大型の気相成長装置では、最も外周側に穿設されているガス流路１５の排気口２６までの距離と中心に穿設されているガス流路１５の排気口２６までの距離の差が大きく、ガス供給量の差も大きくなってしまう。
【００３６】
本発明の気相成長装置１Ａではガス分配空間１３をハット形状に形成して、排気口２６へのガス排気の流れの影響を受けやすい第２空間１３２直下に穿設されているガス流路１５から供給されるガス供給量を抑制し、ガス供給範囲における各々のガス流路１５から供給されるガス供給量の均一化を図っている。
【００３７】
〔第２の実施の形態〕
図３は、第２の実施の形態に係る気相成長装置１Ｂの構成を示す。前述した構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００３８】
図３に示されるように、気相成長装置１Ｂのシャワーヘッド１０には、第１空間１３１のガス導入口１４側の方向に、導入された複数の原料ガスの混合比率を均一に混合するための第３空間１３３と、第１空間１３１と第３空間１３３を仕切り、複数の穿孔された拡散孔５１を通じて第３空間１３３に導入された原料ガスを第１空間１３１へと流動する拡散板５０が設けられている。
【００３９】
ここで、第３空間１３３は、各々のガス導入口１４から導入された複数の原料ガスを集約し混合するため、最も外周側に位置するガス導入口１４より大きな径の円柱形状に形成されている。
【００４０】
図４は、第１空間１３１と第３空間１３３を仕切る拡散板５０の上面図を示し、拡散板５０には、複数の拡散孔５１が穿孔されている。
【００４１】
ここで、導入された原料ガスを第３空間１３３から第１空間１３１へ流動させる拡散孔５１が穿孔されているガス流動範囲は、排気口２６に遠い中央付近のガス流路１５に流動しやすく第３空間１３３の径よりも小さな径とする方が望ましい。または、拡散孔５１は、中央付近のガス流路１５に流動しやすく拡散板５０の外周側より中心の方を数多くする、もしくは径を大きくする方が望ましい。
【００４２】
本発明の気相成長装置１Ｂではガス分配空間１３をハット形状に形成するとともに、第３空間１３３と拡散板５０を設けることにより、排気口２６へのガス排気の流れの影響を受けやすい第２空間１３２直下に穿設されているガス流路１５から供給されるガス供給量を抑制し、ガス供給範囲における各々のガス流路１５から供給されるガス供給量の均一化を図っている。
【００４３】
図５および図６は、ガス流量分布のシミュレーションに用いた本発明の気相成長装置１Ｂのシミュレーションモデルおよび従来の気相成長装置１００のシミュレーションモデルを示す上面図ならびに断面図である。
【００４４】
図５（Ａ）に示されるように、本発明の装置モデルでは、上面の中心に１箇所と中心から半径１００ｍｍの円周上の互いの距離が同一となる対象位置の４箇所との合計５箇所にガス導入口１４が設けられた気相成長装置の１／８πモデルを用いている。ここで、本発明の装置モデルには、側面壁までの直径がφ４２０ｍｍである第１空間１３１と側面壁までの直径がφ５７０ｍｍである第２空間１３２を有するハット形状のガス分配空間が設けられている。
【００４５】
図５（Ｂ）に示されるように、本発明の装置モデルでは、シャワープレート１１のφ５７０ｍｍのガス供給範囲にφ１ｍｍのガス流路１５が５ｍｍ間隔で穿設されている。
【００４６】
また、高さ２５ｍｍ、直径φ４２０ｍｍの円柱状の第１空間１３１と、該第１空間１３１の下層の高さ３ｍｍ、直径φ５７０ｍｍの円柱状の第２空間１３２が円中心で重なったハット形状のガス分配空間１３がシャワーヘッド１０に設けられている。
【００４７】
さらに、ハット形状のガス分配空間１３の上層には、高さ５ｍｍ、直径φ５７０ｍｍの円柱状の第３空間１３３と、第３空間１３３とガス分配空間１３を導入された原料ガスを流動可能に仕切る第１空間１３１の直径と同じφ４２０ｍｍのガス流動範囲にφ２ｍｍの拡散孔５１が５ｍｍ間隔で穿孔されている拡散板５０が設けられている。
【００４８】
図６（Ａ）に示されるように、従来の装置モデルでは、上面の中心に１箇所と中心から半径１００ｍｍの円周上の互いの距離が同一となる対象位置の４箇所との合計５箇所にガス導入口１４が設けられた気相成長装置の１／８πモデルを用いている。ここで、従来の装置モデルには、側面壁までの直径がφ５７０ｍｍである円柱状のガス分配空間１３が設けられている。
【００４９】
図６（Ｂ）に示されるように、従来の装置モデルでは、シャワープレート１１のφ５７０ｍｍのガス供給範囲にφ１ｍｍのガス流路１５が５ｍｍ間隔で穿設されている。また、高さ２５ｍｍ、直径φ５７０ｍｍの円柱状のガス分配空間１３がシャワーヘッド１０に設けられている。
【００５０】
図７は、上述した本発明の装置モデルにおける各々のガス流路１５から供給されるガスの流速をシミュレーションしたガス流量分布を実線で、上述した従来の装置モデルにおける各々のガス流路１５から供給されるガスの流速をシミュレーションしたガス流量分布を破線で示すグラフである。
【００５１】
図７において、横軸はシャワーヘッド１０の中心から各々のガス流路１５までの距離（ｍｍ）を示し、縦軸はガス流路１５から供給されるガス流速を示している。なお、ガス流速の数値は、従来の装置モデルにおけるシャワーヘッド１０の中心から２００ｍｍに位置するガス流路１５から供給されるガス流速を基準とする相対値である。
【００５２】
図７に示されるように、本発明の装置モデルでは、第１空間１３１と第２空間１３２の境界付近である中心からの距離がおおよそ２１０ｍｍ付近よりガスの流速の増加が抑えられ、中心からの距離が１２５ｍｍから２７５ｍｍに位置するガス流路１５から供給されるガスの流速の変動率（（最大値−最小値）÷平均値×１００）は、約Δ２．３％となる。
【００５３】
一方で、従来の装置モデルでは、排気口２６へのガス排気の流れの影響を受けにくい中心から排気口２６へのガス排気の流れの影響を受けやすい外周に向かうにしたがって、一次関数的にガス流速は増加し、中心からの距離が１２５ｍｍから２７５ｍｍに位置するガス流路１５から供給されるガスの流速の変動率（（最大値−最小値）÷平均値×１００）は、約Δ５．７％となる。
【００５４】
このように、本発明の気相成長装置では、ガス導入口１４から導入される原料ガスを均一かつ広域に拡散させるためのガス分配空間をハット形状に形成することにより、排気口に近い側のガス流路から供給されるガス流量と排気口に遠い側のガス流路から供給されるガス流量とを均一としている。つまり、ガス分配空間の構造形状によって、反応室の被処理基板面上のガス供給量を均一にして被処理基板上に成膜処理される成長膜の膜厚や組成比等の品質を向上させていることから、設計コストや組立コストがかからない気相成長装置が提供できる。
【００５５】
上述した実施の形態は例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。例えば、本発明の気相成長装置におけるガス分配空間１３の形状は、排気口２６が設けられている位置、ガス流路１５の径の大きさ、ガス流路１５が穿設されている間隔等によって決定される。
【００５６】
図８に、本発明の気相成長装置に適用され得るガス分配空間の断面形状を例示する。ここで、図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、排気口２６が反応炉２０の側面壁側に設けられている気相成長装置に適用されるガス分配空間１３の形状であり、図８（Ｃ）は、排気口２６が反応炉２０の底面中央に設けられている気相成長装置に適用されるガス分配空間１３の形状を示す。
【００５７】
図８（Ａ）に示すガス分配空間１３は、第２空間１３２の高さが、段階的に側面壁側が低くなるように形成されている。
【００５８】
図８（Ｂ）に示すガス分配空間１３は、第２空間１３２の高さが、線形的に側面壁側が低くなるように形成されている。
【００５９】
図８（Ｃ）に示すガス分配空間１３は、排気口２６が反応炉２０の底面中央に設けられていることに伴い、外周付近に第１空間１３１が形成されるとともに、ガス分配空間１３の中央付近に第１空間１３１より高さが低い第２空間１３２が形成されている。
【００６０】
上記図８（Ａ）〜（Ｃ）の変形例は、当然に、本発明に含まれる。
【００６１】
〔第３の実施の形態〕
図９は、第３の実施の形態に係る気相成長装置のシャワーヘッド１０Ａの概要構成を示す。前述した構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００６２】
ここで、シャワーヘッド１０Ａは、上述した気相成長装置１Ａ又は気相成長装置１Ｂのシャワーヘッド１０との比較において第２空間１３２の床面から天井面の高さを調節可能な調節機構を設けている点で異なる。
【００６３】
シャワーヘッド１０Ａは、シャワープレート１１と、シャワープレート１１の上層部材として連結される分配空間形成機構１２と、分配空間形成機構１２の上層部材として連結され、第３空間１３３を形成するための導入空間形成機構１２５から構成されている。
【００６４】
ここで、分配空間形成機構１２は、第２空間形成機構１２２と第１空間形成機構１２１から構成されており、第２空間形成機構１２２は、第２空間１３２又は当該空間の一部を形成し、第１空間形成機構１２１は、第２空間形成機構１２２の上層部材として連結され、第１空間１３１を形成する。また、第１空間形成機構１２１は拡散板５０を取り付け可能に構成されている。
【００６５】
図１０は、シャワーヘッド１０Ａを構成する第１の部材群の様相を示し、当該シャワーヘッドは、シャワープレート１１ａと分配空間形成機構１２ａと不図示の導入空間形成機構から構成されている。
【００６６】
シャワープレート１１ａは、円柱形状の部材であって、上面は直径Ｒ２の円形領域が外周部よりも高さＨ３分凹んだ凹面が形成されている。ここで、シャワープレート１１ａには、上面の凹面から底面に至る複数のガス流路が穿設されている。
【００６７】
分配空間形成機構１２ａは、第１空間形成部材１２１ａから構成されるか、または、第１空間形成部材１２１ａと１つ以上の第２空間形成部材１２２ａとで構成される。ここで、第１空間形成部材１２１ａは、直径Ｒ１の孔が形成されて高さＨ１の円筒形状の部材であり、第２空間形成部材１２２ａは、直径Ｒ２の孔が形成されて高さＨ２のリング形状の部材である。
【００６８】
また、第１空間形成部材１２１ａは、直径Ｒ１の範囲に複数の拡散孔を有する拡散板５０が取り付け可能に構成されている。
【００６９】
さらに、各々の部材は、上層部材又は下層部材と、円筒又は円柱の上面中心を互いに一致させて連結させることが可能に構成されている。
【００７０】
図１１は、第１の部材群で組み立てられた気相成長装置の第２空間１３２の様相を示す。
【００７１】
図１１（Ａ）は、分配空間形成機構１２ａを、第１空間形成部材１２１ａと１つの第２空間形成部材１２２ａで構成した場合の様相を示し、第２空間１３２の高さは、第２空間形成部材１２２ａを構成部材とすることで形成された空間の高さＨ２に、シャワープレート１１ａの凹面によって形成された空間の高さＨ３が加えられたものとなる。
【００７２】
図１１（Ｂ）は、分配空間形成機構１２ａを、第１空間形成部材１２１ａだけで構成した場合の様相を示し、第２空間１３２の高さは、シャワープレート１１ａの凹面によって形成された空間の高さＨ３となる。
【００７３】
このように、第２空間形成部材１２２ａを用いる数によって、第２空間１３２の高さが調節可能となっている。
【００７４】
図１２は、シャワーヘッド１０Ａを構成する第１の部材群と異なる第２の部材群の様相を示し、当該シャワーヘッドは、シャワープレート１１ｂと分配空間形成機構１２ｂと不図示の導入空間形成機構から構成されている。
【００７５】
シャワープレート１１ｂは、円柱形状の部材であって、直径Ｒ４の中心部には上面から底面に至る複数のガス流路が穿設されている。
【００７６】
分配空間形成機構１２ｂは、直径Ｒ１の孔が形成されて高さＨ１の円筒形状の第１空間形成部材１２１ｂと、直径Ｒ４の孔が形成され、最大Ｈ４から最小Ｈ５の範囲の高さに調節が可能なベローズ構造が形成された第２空間形成部材１２２ｂとで構成される。ここで、第１空間形成部材１２１ｂは、直径Ｒ１の範囲に複数の拡散孔を有する拡散板５０が取り付け可能に構成されている。
【００７７】
さらに、各々の部材は、上層部材又は下層部材と、円筒又は円柱の上面中心を互いに一致させて連結させることが可能に構成されている。
【００７８】
図１３は、第２の部材群で組み立てられた気相成長装置の第２空間１３２の様相を示す。
【００７９】
図１３（Ａ）は、第２空間形成部材１２２ｂの高さを調節可能な最大の高さに調節して組み立てられた気相成長装置の様相を示し、第２空間１３２の高さはＨ４となる。
【００８０】
図１３（Ｂ）は、第２空間形成部材１２２ｂの高さを調節可能な最小の高さに調節して組み立てられた気相成長装置の様相を示し、第２空間１３２の高さはＨ５となる。
【００８１】
このように、装置の組み立て段階で第２空間形成部材１２２ｂの高さを適宜調節することによって、第２空間１３２の高さが調節可能となっている。
【００８２】
〔第４の実施の形態〕
図１４は、第４の実施の形態に係る気相成長装置のシャワーヘッド１０Ｂの概要構成を示す。前述した構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００８３】
ここで、シャワーヘッド１０Ｂは、上述したシャワーヘッド１０Ａとの比較において第１空間１３１の高さを調節可能な調節機構を設けている点で異なる。
【００８４】
シャワーヘッド１０Ｂは、シャワープレート１１と、シャワープレート１１の上層部材として連結される分配空間形成機構１２ｃと、分配空間形成機構１２ｃの上層部材として連結され、第３空間１３３を形成するための導入空間形成機構１２５から構成されている。
【００８５】
ここで、分配空間形成機構１２ｃは、第２空間１３２又は当該空間の一部を形成するための第２空間形成機構１２２と、第１空間１３１を形成するための第１空間形成部材１２１ｃから構成されている。
【００８６】
また、第１空間形成部材１２１ｃは、所定の径の孔が形成され、最大Ｈ６から最小Ｈ７の範囲の高さに調節が可能なベローズ構造で構成されている。ここで、第１空間形成部材１２１ｃは、複数の拡散孔を有する拡散板５０が取り付け可能に構成されている。
【００８７】
さらに、各々の部材は、上層部材又は下層部材と、円筒又は円柱の上面中心を互いに一致させて連結させることが可能に構成されている。
【００８８】
このように、装置の組み立て段階で第１空間形成部材１２２ｃの高さを適宜調節することによって、第１空間１３１の高さが調節可能となっている。
【００８９】
このように、本発明の気相成長装置では、第１空間１３１又は第２空間１３２又は両者空間の高さが調節可能に構成されている。このことにより、例えば導入されるガス種や混合比率に応じて第１空間１３１又は第２空間１３２の高さを適宜調節して、ガス流路から供給されるガス供給量をより精巧に最適化を図ることが可能となる。
【００９０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
１Ａ，１Ｂ，１００  気相成長装置
１０  シャワーヘッド
１１，１１ａ  シャワープレート
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  分配空間形成機構
１２１  第１空間形成機構
１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ  第１空間形成部材
１２２  第２空間形成機構
１２２ａ，１２２ｂ  第２空間形成部材
１２５  導入空間形成機構
１３  ガス分配空間
１３１  第１空間
１３２  第２空間
１３３  第３空間
１４  ガス導入口
１５  ガス流路
１８  冷媒流路
２０  反応炉
２１  反応室
２５  ガス排出部
２６  排気口
３０  基板保持体
３１  被処理基板
３２  回転軸
３３  加熱ヒータ
５０  拡散板
５１  拡散孔
【図１】
2012028732.tif 000003
【図２】
2012028732.tif 000004
【図３】
2012028732.tif 000005
【図４】
2012028732.tif 000006
【図５】
2012028732.tif 000007
【図６】
2012028732.tif 000008
【図７】
2012028732.tif 000009
【図８】
2012028732.tif 000010
【図９】
2012028732.tif 000011
【図１０】
2012028732.tif 000012
【図１１】
2012028732.tif 000013
【図１２】
2012028732.tif 000014
【図１３】
2012028732.tif 000015
【図１４】
2012028732.tif 000016
【図１５】
2012028732.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月24日(2011.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜を気相成長させる被処理基板を配設する反応炉と、
ガスを導入するガス導入口と、前記ガスを拡散させるためのガス分配空間と、前記ガスを前記反応炉の内部に供給するための複数のガス流路が穿設されているシャワープレートとを有するシャワーヘッドと、
前記ガスを前記反応炉の外部に排気するための排気口と、を有する気相成長装置であって、
前記ガス分配空間は、前記シャワープレートを底面とする空間であり、前記排気口に遠い側の第１空間と前記排気口に近い側の第２空間を有し、前記第１空間は前記第２空間よりも高く形成されていると共に、
前記シャワーヘッドは、前記第２空間の高さを調節する調節構造を有しており、
上記調節構造は、第２空間の高さを調節するための積層可能なリング形状部材からなっていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記シャワープレートは、第２空間を形成すべく、凹面を有して形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。
【請求項３】
前記シャワーヘッドは、前記第１空間の高さを調節する調節構造を有することを特徴とする請求項１または２記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記シャワーヘッドは、前記ガス分配空間を上流方向と下流方向の２つの空間に仕切り、穿孔された複数の拡散孔を通じて前記上流方向の空間から前記下流方向に前記ガスが流動する拡散板を有することを特徴とする請求項１，２または３記載の気相成長装置。