專利名稱：氣相生長(zhǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣相生長(zhǎng)裝置，詳細(xì)而言，涉及一種一邊使基板自轉(zhuǎn)/公轉(zhuǎn)，一邊在基板表面上使薄膜、特別是氮化物類化合物半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的自轉(zhuǎn)/公轉(zhuǎn)型氣相生長(zhǎng)裝置。
背景技術(shù)：
作為每次在許多張基板上進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的氣相生長(zhǎng)裝置，公知一種自轉(zhuǎn)/公轉(zhuǎn)型氣相生長(zhǎng)裝置(例如參照專利文獻(xiàn)1)，該裝置沿公轉(zhuǎn)基座的外周部的周向配置有多個(gè)自轉(zhuǎn)基座，在該自轉(zhuǎn)基座的外周部設(shè)有軸承和外齒輪，使上述外齒輪與設(shè)于反應(yīng)容器(腔室)內(nèi)表面的固定內(nèi)齒輪嚙合，從而使正在進(jìn)行成膜的基板自轉(zhuǎn)/公轉(zhuǎn)。此外，作為一邊使基座旋轉(zhuǎn)，一邊進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的裝置，公知一種硅外延裝置(例如參照專利文獻(xiàn)2)，該裝置將原料氣體的導(dǎo)入方向與基座的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入方向設(shè)為同一方向。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2007-266121號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本實(shí)開(kāi)昭49-140號(hào)公報(bào)由于近些年在制造氮化物類化合物半導(dǎo)體薄膜時(shí)所使用的原料氣體例如有機(jī)金屬和氨反應(yīng)性較高，因此當(dāng)使兩者混合時(shí)，很容易生成顆粒。因此，有必要在將有機(jī)金屬氣體和氨氣作為原料向反應(yīng)爐(氣相成長(zhǎng)室)導(dǎo)入時(shí)，對(duì)二者進(jìn)行混合。另一方面，在專利文獻(xiàn)2所述的構(gòu)造中，當(dāng)原料氣體呈放射狀地導(dǎo)入反應(yīng)爐時(shí)，僅有自基板表面附近的孔噴出的原料氣體參與膜的生長(zhǎng)，而自該孔上方的孔噴出的原料氣體未參與膜的生長(zhǎng)，造成原料氣體的浪費(fèi)。此外，如專利文獻(xiàn)2所述，在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入方向和氣體導(dǎo)入方向?yàn)橥环较虻那闆r下， 不得不采用在旋轉(zhuǎn)用支座的中空的旋轉(zhuǎn)軸中插入了氣體導(dǎo)入管的雙重管構(gòu)造，但是在采用了這樣的雙重管構(gòu)造的情況下，有必要使吹掃氣體始終保持流動(dòng)，該吹掃氣體用于防止雜質(zhì)自旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)周面和氣體導(dǎo)入管的外周面之間的空間進(jìn)入到氣相成長(zhǎng)裝置內(nèi)或反之用于防止原料氣體自氣相成長(zhǎng)裝置內(nèi)漏出到外部。但是，對(duì)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸和固定的氣體導(dǎo)入管進(jìn)行準(zhǔn)確、同軸的配置和保持是非常困難的，一旦二者的同軸性遭到破壞，就會(huì)導(dǎo)致上述空間的截面面積沿周向不同，因此流入到氣相成長(zhǎng)室內(nèi)的吹掃氣體的流量就會(huì)沿氣相成長(zhǎng)室的周向產(chǎn)生差異。在此點(diǎn)，在專利文獻(xiàn)2所述那樣的以往的硅外延裝置中，吹掃氣體的略微的流量差幾乎不是問(wèn)題，然而，例如在使上述的氮化物類化合物半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行氣相生長(zhǎng)的情況下，吹掃氣體的略微的流量差會(huì)對(duì)成膜造成較大的影響。此外，當(dāng)在將多種原料氣體導(dǎo)入氣相生長(zhǎng)室時(shí)使它們混合的情況下，有必要將各原料氣體導(dǎo)入氣相成長(zhǎng)室時(shí)的流量保持為恒定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種當(dāng)將原料氣體導(dǎo)入方向和基座旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入方向設(shè)為同一方向時(shí)，能夠?qū)⒋祾邭怏w、原料氣體的流量保持為恒定的自轉(zhuǎn)/公轉(zhuǎn)型氣相生長(zhǎng)
直ο為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的氣相生長(zhǎng)裝置在腔室內(nèi)配置有圓盤(pán)狀的基座，其被中空驅(qū)動(dòng)軸支承，并能旋轉(zhuǎn)地設(shè)于該中空驅(qū)動(dòng)軸上；多個(gè)外齒輪構(gòu)件，其分別能旋轉(zhuǎn)地沿該基座的外周部周向設(shè)置；環(huán)狀的固定內(nèi)齒輪構(gòu)件，其具有與該外齒輪構(gòu)件嚙合的內(nèi)齒輪； 加熱部件，其用于對(duì)分別保持在上述外齒輪構(gòu)件上的基板進(jìn)行加熱；流道，其用于沿與上述基板的表面平行的方向引導(dǎo)原料氣體；噴嘴，其用于將氣體自該流道的中心部向該流道的外周方向?qū)?；原料氣體供給管，其用于將原料氣體供給至該噴嘴；該氣相生長(zhǎng)裝置將該原料氣體供給管與與上述中空驅(qū)動(dòng)軸同軸的方式配置于上述中空驅(qū)動(dòng)軸的內(nèi)部，該氣相生長(zhǎng)裝置的特征在于在上述中空驅(qū)動(dòng)軸的內(nèi)周面和上述原料氣體供給管之間形成使吹掃氣體向上述流道的方向流動(dòng)的吹掃氣體流路，且用于將吹掃氣體自該吹掃氣體流路向流道的外周方向?qū)氲拇祾邭怏w導(dǎo)入噴嘴以沿與上述基座的上表面平行的方向、且使該噴嘴的上下方向上的尺寸恒定的方式形成。此外，本發(fā)明的氣相生長(zhǎng)裝置中，上述噴嘴自上述原料氣體供給管的上端向流道的外周方向彎曲而突設(shè)為圓盤(pán)狀，該原料氣體噴嘴的前端部的氣體流路的上下方向上的尺寸形成得比原料氣體噴嘴的基部側(cè)的氣體流路的上下方向上的尺寸小，噴嘴的上下方向上的尺寸較小的前端部的長(zhǎng)度為噴嘴的基部側(cè)的氣體流路的上下方向上的尺寸的1.5倍以上。根據(jù)本發(fā)明的氣相成長(zhǎng)裝置，由于將吹掃氣體導(dǎo)入噴嘴沿與基座的上表面平行的方向在流道內(nèi)突設(shè)為圓盤(pán)狀，因此即使在中空驅(qū)動(dòng)軸和原料氣體供給管之間產(chǎn)生軸的偏移，而使流過(guò)吹掃氣體流路的吹掃氣體的流量在周向上產(chǎn)生不均勻，也能夠利用吹掃氣體導(dǎo)入噴嘴的部分將該流量校正為沿基座周向均勻的流量再導(dǎo)入到流道內(nèi)。此外，通過(guò)使原料氣體導(dǎo)入噴嘴的前端部的上下方向上的尺寸變小，能夠使從原料氣體供給管經(jīng)由原料氣體導(dǎo)入噴嘴向流道內(nèi)導(dǎo)入的原料氣體的流量變均勻。


圖1是表示本發(fā)明的氣相生長(zhǎng)裝置的一實(shí)施例的主剖視圖。圖2是該氣相生長(zhǎng)裝置的主要部分的主剖視圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例所示的氣相生長(zhǎng)裝置在腔室11內(nèi)配置有圓盤(pán)狀的基座13，形成于其中心部的圓形開(kāi)口 13a的部分被中空驅(qū)動(dòng)軸12的上端支承，從而使該圓盤(pán)狀的基座13能旋轉(zhuǎn)地設(shè)于中空驅(qū)動(dòng)軸12的上端；多個(gè)外齒輪構(gòu)件(自轉(zhuǎn)基座)14，其分別能旋轉(zhuǎn)地沿該基座13的外周部周向設(shè)置；環(huán)狀的固定內(nèi)齒輪構(gòu)件15，其具有與該外齒輪構(gòu)件14嚙合的內(nèi)齒輪；加熱部件17，其用于對(duì)分別保持在上述外齒輪構(gòu)件14的上表面的基板16進(jìn)行加熱； 流道18，其用于沿與上述基板16的表面平行的方向引導(dǎo)原料氣體；噴嘴19，其用于將原料氣體、吹掃氣體自該流道18的中心部向該流道18的外周方向?qū)?；原料氣體供給管20，其用于將原料氣體供給至該噴嘴19。腔室11由下部固定側(cè)構(gòu)件Ila和能升降地設(shè)置于該下部固定側(cè)構(gòu)件Ila的上部升降側(cè)構(gòu)件lib形成，流道18也以其頂板18a能向上方移動(dòng)的方式形成。此外，固定內(nèi)齒輪構(gòu)件15以能向下方移動(dòng)的方式形成。當(dāng)對(duì)成膜結(jié)束后的基板16與新的基板16進(jìn)行交換時(shí)，使腔室11的上部升降側(cè)構(gòu)件lib和流道18的頂板18a上升，并且，在使固定內(nèi)齒輪構(gòu)件15下降了的狀態(tài)下，將包含了保持有基板16的外齒輪構(gòu)件14的基座13整體自腔室 11取出。上述原料氣體供給管20與上述中空驅(qū)動(dòng)軸12同軸地配置于上述中空驅(qū)動(dòng)軸12 的內(nèi)部，在中空驅(qū)動(dòng)軸12的內(nèi)周面和原料氣體供給管20的外周面之間形成有吹掃氣體流路21。本實(shí)施例所示的原料氣體供給管20具有多重管構(gòu)造，對(duì)該原料氣體供給管20而言， 分別對(duì)中心的流路20a供給第一原料氣體、對(duì)中間的流路20b供給第二原料氣體，在外周側(cè)的的流路20c中使溫度調(diào)整流體流通。上述噴嘴19具有自原料氣體供給管20的上端向流道18的外周方向彎曲而突設(shè)為圓盤(pán)狀而成的上下三層氣體導(dǎo)入路徑19a、19b、19c。上層的氣體導(dǎo)入路徑19a形成為用于將由原料氣體供給管20的中心的流路20a供給的第一原料氣體向流道18內(nèi)導(dǎo)入的第一原料氣體導(dǎo)入噴嘴，中層的氣體導(dǎo)入路徑1%形成為用于將由原料氣體供給管20的中間的流路20b供給的第二原料氣體向流道18內(nèi)導(dǎo)入的第二原料氣體導(dǎo)入噴嘴，下層的氣體導(dǎo)入路徑19c形成為用于將來(lái)自吹掃氣體流路21的吹掃氣體向流道18內(nèi)導(dǎo)入的吹掃氣體導(dǎo)入噴嘴。在流道18的配置有噴嘴19的基部的中央部，頂板18a向上方偏移，流道18的中央部的上下方向上的尺寸A比流道18的配置了基板16的主體部分(中央部以外的部分) 的上下方向上的尺寸B大。此外，上述噴嘴19中的上層的氣體導(dǎo)入路徑19a的前端側(cè)的上下方向上的尺寸D形成為比該氣體導(dǎo)入路徑19a的基部側(cè)的上下方向上的尺寸C小，此外， 噴嘴前端側(cè)的上下方向上的尺寸D形成得較小的部分的長(zhǎng)度尺寸E形成為上述氣體導(dǎo)入路徑19a的基部側(cè)的上下方向上的尺寸C的1. 5倍以上。通過(guò)像上述這樣地形成氣體導(dǎo)入路徑19a，能夠使氣體導(dǎo)入路徑19a自噴嘴中心呈放射狀地?cái)U(kuò)展延伸，而使由噴嘴的前端向基板方向供給的第一原料氣體的流動(dòng)順暢，能夠均勻地向各基板表面供給原料氣體。長(zhǎng)度尺寸E能夠根據(jù)從噴嘴前端到基板16的距離而任意地設(shè)定，但是會(huì)有因加熱部件17而處于高溫狀態(tài)的基板16、流道18的主體部分的輻射熱使噴嘴前端被加熱為高溫時(shí)，原料氣體發(fā)生分解的可能，此外，如果噴嘴前端過(guò)度靠近基板16，則會(huì)有自噴嘴19的前端流出的各氣體無(wú)法充分地混合就到達(dá)基板16的上表面部分從而干擾薄膜的形成的可能，因此，只要根據(jù)流道18的上述上下方向上的尺寸B、基座13的直徑以及圓形開(kāi)口 13a的直徑、基板16的直徑以及處理張數(shù)等的條件，將上述長(zhǎng)度尺寸E設(shè)定為上述上下方向上的尺寸C的1.5倍以上即可。另一方面，上述噴嘴19的下層的氣體導(dǎo)入路徑19c以沿與基座13的上表面平行的方向，且使氣體導(dǎo)入路徑19c的上下方向上的尺寸恒定的方式形成，將該氣體導(dǎo)入路徑 19c的前端設(shè)定為與上述各氣體導(dǎo)入路徑19a、19b的各噴嘴前端位于相同的位置。因此，第一原料氣體、第二原料氣體以及吹掃氣體自噴嘴19的前端呈三層流動(dòng)地導(dǎo)入到流道18內(nèi)， 在基板16附近，各氣體進(jìn)行適度地混合而成的流體到達(dá)基板16的上表面部分，進(jìn)行規(guī)定的反應(yīng)從而在基板表面上形成規(guī)定的薄膜。此時(shí)，如果原料氣體供給管20和中空驅(qū)動(dòng)軸12為偏心的狀態(tài)，則吹掃氣體流路21的周向的截面面積不同，因此，到達(dá)噴嘴19的吹掃氣體的流量在周向上就會(huì)不同。因此，例如像上述專利文獻(xiàn)1所述的那樣，在將氣體直接導(dǎo)入流道的中心的情況下，由于流道沿周向的氣體流量以及氣體流速變得不同，因此會(huì)有對(duì)基板表面上形成的薄膜的成長(zhǎng)速度造成影響、無(wú)法形成均勻的薄膜的可能。對(duì)于此，如前所述，通過(guò)將噴嘴19的氣體導(dǎo)入路徑19c以沿與基座13的上表面平行的方向，且使氣體導(dǎo)入路徑19c的上下方向上的尺寸恒定的方式形成，能夠利用氣體導(dǎo)入路徑19c的流路阻力使吹掃氣體的沿周向上的流量以及流速平均化，能夠使吹掃氣體沿基板方向均勻地流動(dòng)。由此，能夠使吹掃氣體與原料氣體的混合均勻化，使基板表面上所形成的薄膜的生長(zhǎng)速度平均化，能夠形成均勻的薄膜。如上所述，能夠?qū)⒋祾邭怏w、原料氣體的流量保持為恒定，能夠?qū)⑸鲜鰵怏w以規(guī)定的狀態(tài)均勻地混合而供給到基板部分，因此，能夠高效、穩(wěn)定地制造采用反應(yīng)性較高的原料氣體，例如有機(jī)金屬和氨作為原料氣體的氮化物類化合物半導(dǎo)體薄膜，也不會(huì)導(dǎo)致原料氣體的浪費(fèi)，而且還有利于降低制造成本。另外，也能夠使中層的氣體導(dǎo)入路徑1%、下層的氣體導(dǎo)入路徑19c為與上層的原料氣體導(dǎo)入路徑19a相同的構(gòu)造。此外，原料氣體的種類可以為一種，也可以為三種以上。附圖標(biāo)記說(shuō)明11、腔室；11a、下部固定側(cè)構(gòu)件；lib、上部升降側(cè)構(gòu)件；12、中空驅(qū)動(dòng)軸；13、基座； 13a、圓形開(kāi)口 ；14、外齒輪構(gòu)件(自轉(zhuǎn)基座)；15、固定內(nèi)齒輪構(gòu)件；16、基板；17、加熱部件； 18、流道；18a、頂板；19、噴嘴；19a、上層的原料氣體導(dǎo)入路徑；19b、中層的氣體導(dǎo)入路徑； 19c、下層的氣體導(dǎo)入路徑；20、原料氣體供給管；20a、中心流路；20b、中間流路；20c、外周側(cè)流路；21、吹掃氣體流路。
權(quán)利要求
1.一種氣相生長(zhǎng)裝置，其在腔室內(nèi)配置有圓盤(pán)狀的基座，其被中空驅(qū)動(dòng)軸支承，并能旋轉(zhuǎn)地設(shè)于該中空驅(qū)動(dòng)軸上；多個(gè)外齒輪構(gòu)件，其分別能旋轉(zhuǎn)地沿該基座的外周部周向設(shè)置；環(huán)狀的固定內(nèi)齒輪構(gòu)件，其具有與該外齒輪構(gòu)件嚙合的內(nèi)齒輪；加熱部件，其用于對(duì)分別保持在上述外齒輪構(gòu)件上的基板進(jìn)行加熱；流道，其用于沿與上述基板的表面平行的方向引導(dǎo)原料氣體；噴嘴，其用于將氣體自該流道的中心部向該流道的外周方向?qū)?；原料氣體供給管，其用于將原料氣體供給至該噴嘴；該氣相生長(zhǎng)裝置將該原料氣體供給管以與上述中空驅(qū)動(dòng)軸同軸的方式配置于上述中空驅(qū)動(dòng)軸的內(nèi)部，該氣相生長(zhǎng)裝置的特征在于 在上述中空驅(qū)動(dòng)軸的內(nèi)周面和上述原料氣體供給管之間形成使吹掃氣體向上述流道的方向流動(dòng)的吹掃氣體流路，且用于將吹掃氣體自該吹掃氣體流路向流道的外周方向?qū)氲拇祾邭怏w導(dǎo)入噴嘴以沿與上述基座的上表面平行的方向、且使該噴嘴的上下方向上的尺寸恒定的方式形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣相生長(zhǎng)裝置，其特征在于，上述噴嘴自上述原料氣體供給管的上端向流道的外周方向彎曲而突設(shè)為圓盤(pán)狀，該原料氣體噴嘴的前端部的氣體流路的上下方向上的尺寸形成得比原料氣體噴嘴的基部側(cè)的氣體流路的上下方向上的尺寸小，噴嘴的上下方向上的尺寸較小的前端部的長(zhǎng)度為噴嘴的基部側(cè)的氣體流路的上下方向上的尺寸的1.5倍以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在將原料氣體導(dǎo)入方向和基座旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入方向設(shè)為同一方向時(shí)，能夠?qū)⒋祾邭怏w、原料氣體的流量保持為恒定的自轉(zhuǎn)/公轉(zhuǎn)型氣相生長(zhǎng)裝置。該氣相生長(zhǎng)裝置中，將原料氣體供給管(20)同軸地配置于支承圓盤(pán)狀的基座(13)從而使之旋轉(zhuǎn)的中空軸(12)的內(nèi)部，在中空驅(qū)動(dòng)軸和原料氣體供給管之間形成吹掃氣體流路(21)，并且，用于將吹掃氣體自吹掃氣體流路向流道(18)的外周方向?qū)氲拇祾邭怏w導(dǎo)入噴嘴中，將氣體導(dǎo)入路徑(19c)以沿與基座的上表面平行的方向，且使氣體導(dǎo)入路徑(19c)的上下方向上的尺寸恒定的方式形成。
文檔編號(hào)C23C16/46GK102473611SQ20108003173
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者內(nèi)山康右, 山口晃, 松本功 申請(qǐng)人:大陽(yáng)日酸Emc株式會(huì)社, 大陽(yáng)日酸株式會(huì)社