シャワープレート及び気相成長装置
【課題】 シャワープレートの熱膨張による反りと温度上昇を防止し、シャワープレート上での生成物の成長を抑制して、被処理基板上に品質の安定した化合物半導体結晶を成膜できる気相成長装置を提供する。
【解決手段】 シャワーヘッドを保護するためのシャワープレートであって、シャワープレートは、複数のプレート孔を有する複数の短冊形プレートからなり、短冊形プレートが、シャワーヘッドに対してスライド可能に保持される。
【解決手段】 シャワーヘッドを保護するためのシャワープレートであって、シャワープレートは、複数のプレート孔を有する複数の短冊形プレートからなり、短冊形プレートが、シャワーヘッドに対してスライド可能に保持される。
【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）等のシャワープレート及び気相成長装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体材料を用いる発光ダイオード、半導体レーザ、宇宙用ソーラーパワーデバイス、及び高速デバイスの製造においては、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反応ガスとして成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させるＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法が用いられている。
【０００３】
ＭＯＣＶＤ法は、上記の反応ガスをキャリアガスと共に成長室内に導入して加熱し、所定の基板上で気相反応させることにより、その基板上に化合物半導体結晶を成長させる方法である。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、コストを抑えて、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常に高く要求されている。
【０００４】
図８に、ＭＯＣＶＤ法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置の一例の模式的な構成を示す。このＭＯＣＶＤ装置においては、ガス供給源１０１から反応炉１０２の内部の成長室１０３に反応ガス及びキャリアガスを導入するためのガス配管１０４が接続されており、反応炉１０２における内部の成長室１０３の上部には該成長室１０３に反応ガス及びキャリアガスを導入するための複数のガス吐出孔を配設したシャワーヘッド１０５がガス導入部として設置されている。
【０００５】
また、成長室１０３の下部には、基板１０６を載置するためのサセプタ１０７が、シャワーヘッド１０５と対向するように設置されている。サセプタ１０７は、基板１０６を加熱するためのヒータ１０８を備え、図示しないアクチュエータによって回転軸１０９を中心に回転自在となっている。
【０００６】
さらに、反応炉１０２の下部には、成長室１０３内のガスを外部に排気するためのガス排気部１１０が設置されている。このガス排気部１１０は、パージライン１１１を介して、排気されたガスを無害化するための排ガス処理装置１１２に接続されている。
【０００７】
上記構成の縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置において、化合物半導体結晶を成長させる場合には、まず、サセプタ１０７に基板１０６を設置し、サセプタ１０７を回転させ、ヒータ１０８により基板１０６を所定の温度に加熱する。その後、シャワーヘッド１０５に配設されている複数のガス吐出孔から成長室１０３に反応ガス及びキャリアガス（不活性ガス）を導入する。
【０００８】
シャワーヘッドの具体例について、特許文献１を例示して説明する。特許文献１に開示されているシャワーヘッド２００は、図９に示すように、成長室２０１に複数の反応ガスを別々に導入する第１導管２０２及び第２導管２０３と、第１導管２０２及び第２導管２０３を冷却する冷却チャンバー２０４を備えている。特許文献１のシャワーヘッド２００によれば、反応ガスを成長室２０１に別々に導入し、次いで、それらを混合し、加熱した基板２０５に近接した位置で均質な混合物を形成することができる、と記載されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のシャワーヘッド２００は、基板２０５と対向する面（以下、シャワー表面と記す）に、成長室２０１で反応したガスによる生成物が付着し、その生成物が堆積してガス吐出孔を覆い目詰まりが生じるという問題が発生する。また、シャワー表面に堆積した生成物が基板２０５上に落下し、不良が発生するという問題が生じる。
【００１０】
このような問題を解決する手段として、例えば、特許文献２に開示の技術が挙げられる。特許文献２には、図１０に示すように、上部電極の底面を電極カバー３０１で覆ったシャワーヘッドが開示されている。電極カバー３０１は、上部電極のガス噴出細孔３０２と重なるように同径の細孔３０３が設けられており、上部電極にネジ３０４で固定されている。特許文献２のシャワーヘッドでは、この電極カバー３０１に付着した生成物が堆積する前に、電極カバー３０１を交換することにより、生成物が落下し基板上の薄膜に取り込まれるのを防ぐことができる。
【００１１】
また、同様の構成として、特許文献３には、図１１に示すように、プロセス室を上流部分と下流部分とに分離するシャワーヘッド７２が開示されている。シャワーヘッド７２は、ウエハーの直径に近似した直径を有するアルミニウムの小さな板材であり、大きなリング７３に交換可能に取り付けられ、限定されプロセス空間より大きくない構成となっている。このため、異なった寸法のウエハー及び異なった処理条件で使用するために種々のシャワーヘッドを交換することができ、また、小さいシャワーヘッドの使用は費用を減らしプロセスの大きな融通性を提供し、プロセスガスの流れを基板の直上の空間内に集中させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−９１９８９号公報
【特許文献２】特開平１１−１３１２３９号公報
【特許文献３】特表２００２−５１１５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
シャワーヘッドは、例えば、特許文献１の冷却チャンバー２０４のように、ガス吐き出し部の周辺を冷却することにより、反応生成物の成長を抑制しているが、特許文献２のシャワーヘッドでは、被処理基板に対向して配置される電極カバー３０１が温度上昇しやすく、特に中央部や表面部は高温となり局所的な熱膨張が発生する。そして、電極カバー３０１の周囲は上部電極にネジ３０４で固定されているので、図１２に示すように、電極カバー３０１の中央部が下部電極側に反り、上部電極との接触が不十分な状態となる。このため、上部電極から電極カバー３０１への冷却が妨げられ、電極カバー３０１の温度は益々上昇することになる。
【００１４】
電極カバー３０１は高温になると、反応ガスの望まない気相反応が促進されて反応生成物が堆積しやすくなるため、電極カバー３０１を頻繁に交換しなければならず生産能力が低下する問題があった。また、電極カバー３０１上での望ましくない気相反応は、被処理基板上での気相反応を妨げ、化合物半導体結晶の品質、成膜速度、歩留まりを低下させる問題があった。さらに、電極カバー３０１が反ると上部電極との間に隙間が生じ、上部電極の表面に反応生成物が堆積される問題もあった。
【００１５】
特許文献３に開示されているシャワーヘッド７２も、アルミニウムからなる平らな円板形で構成されており、シャワーヘッド７２の温度上昇により反りが生じる。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、シャワープレートの熱膨張による反りと温度上昇を防止し、シャワープレート上での生成物の成長を抑制して、被処理基板上に品質の安定した化合物半導体結晶を成膜できる気相成長装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
シャワーヘッドを保護するためのシャワープレートであって、シャワープレートは、複数のプレート孔を有する複数の短冊形プレートからなり、短冊形プレートが、シャワーヘッドに対してスライド可能に保持される。
【発明の効果】
【００１８】
シャワープレートの熱膨張による反りと温度上昇を防止し、シャワープレート上での生成物の成長を抑制して、被処理基板上に品質の安定した化合物半導体結晶を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明における気相成長装置の実施の一形態を示すものであって、気相成長装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】実施例１のシャワープレートの平面図及び断面図である。
【図３】実施例１のシャワープレート端部を示す断面図である。
【図４】実施例２の気相成長装置の全体構成を示す概略図である。
【図５】実施例２のシャワープレートの平面図及び断面図である。
【図６】実施例２のシャワープレート端部を示す断面図である。
【図７】実施例３のシャワープレート端部を示す断面図である。
【図８】従来技術である気相成長装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】従来技術の気相成長装置のシャワーヘッドの一例を示す断面図である。
【図１０】従来技術のシャワープレートの一例を示す断面図である。
【図１１】従来技術のシャワーヘッドの他の一例を示す断面図である。
【図１２】従来技術のシャワープレートの反りを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の一実施形態について、図１〜７に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わすものとする。
【実施例１】
【００２１】
図１に、本発明の気相成長装置として、ＭＯＣＶＤ装置５０の模式的な構成の一例を示す。図１に示すように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置５０は、内部を大気側と隔離する反応炉１を備えており、反応炉１内部には、反応室隔壁２によって分離された反応外部空間３と反応室４が設けられている。反応外部空間３には、パージガス供給管５が接続されており、パージガス（Ｎ２ガス、Ｈ２ガス）が導入されている。反応室４には、被処理基板６を載置する基板保持部７が備えられている。
【００２２】
基板保持部７は、回転伝達部８の一端に備え付けられており、図示しない回転機構により回転可能となっている。また、基板保持部７の下側には、被処理基板６を加熱するための基板加熱ヒータ９が設けられている。
【００２３】
反応炉１の上部には、シャワーヘッド１０が取外し可能に配設されている。反応炉１とシャワーヘッド１０は、Ｏリング１１ａでシールされており、反応炉１に設けられたガス排出口１２から排気して内部を気密状態にできる。
【００２４】
シャワーヘッド１０は、第１ガスを充満させる第１ガス分配空間１３と、第１ガスとは異なる第２ガスを充満させる第２ガス分配空間１４を備え、第１ガス分配空間１３と第２ガス分配空間１４との間には、Ｏリング１１ｂが設けられ、第２ガス分配空間１４とその天板１４ｃとの間にもＯリング１１ｃが設けられて、各空間が分離可能になっていると共に、各空間の気密状態が保持されている。また、シャワーヘッド１０の下部には、冷媒が充満される冷媒空間１５を備えており、下部壁面１０ａは全面が冷媒空間１５で冷却されているため、温度が均一となるようにコントロールされている。
【００２５】
シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａには、成膜時に生成物が直接付着することを防止するため、複数のプレート孔２１ａが設けられたシャワープレート２０が配置されている。シャワープレート２０の詳細については後述する。
【００２６】
被処理基板６に化合物半導体結晶を成膜するときは、第１ガス分配空間１３に、例えば、III族の元素を含む第１ガスが、第１ガス導入口１３ａから導入され、冷媒空間１５を貫通する複数の第１ガス供給管１３ｂを通って冷却された後、第１ガス供給管１３ｂのガス吐出孔Ｈ１に連通するシャワープレート２０のプレート孔２１ａから反応室４に導入される。
【００２７】
また、第２ガス分配空間１４には、例えば、Ｖ族の元素を含む第２ガスが、第２ガス導入口１４ａから導入され、冷媒空間１５を貫通する複数の第２ガス供給管１４ｂを通って冷却された後、第２ガス供給管１４ｂのガス吐出孔Ｈ２に連通するシャワープレート２０のプレート孔２１ａから反応室４に導入される。
【００２８】
このように、第１ガスと第２ガスは、シャワーヘッド１０の内部で混合されることなく、別々に反応室４に導入されるようになっているため、シャワーヘッド１０の内部で気相反応が生じることが防止されている。
【００２９】
基板保持部７に保持された被処理基板６は、基板加熱ヒータ９で高温に加熱されており、反応室４に導入された第１ガスと第２ガスは、高温の被処理基板６上に到達すると気相反応が促進され、被処理基板６上に化合物半導体薄膜が成膜される。なお、被処理基板６上を通過した反応ガスはガス排出口１２から排出され、図示しない排ガス処理装置にて無害化される。
【００３０】
次に、図２及び図３を用いて、本発明の特徴的な構造である実施例１のシャワープレート２０について詳細に説明する。図２（ａ）はシャワープレート２０を被処理基板６側から見た平面図であり、図２（ｂ）はＡ−Ａ部における断面図であり、図２（ｃ）はＢ−Ｂ部における断面図である。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、本発明のシャワープレート２０は、複数のプレート孔２１ａを有する長方形状の短冊形プレート２１が、短冊形プレート２１の短辺方向に複数並列されて一体となっている。
【００３２】
各短冊形プレート２１のプレート孔２１ａは、図１に示すように、シャワーヘッド１０のガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２に対応している。複数のプレート孔２１ａがガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２と重なるように各短冊形プレート２１が並列配置され、連通したガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２とプレート孔２１ａを通じて、反応ガスを反応室４へ導入できるようになっている。
【００３３】
そして、本発明のシャワープレート２０は、シャワーヘッドに対して短冊形プレート２１が長辺方向へスライド可能に保持されることを特徴としている。短冊形プレート２１をスライド可能とするため、短冊形プレート２１の端部には長辺方向に沿って短冊形プレート２１が熱膨張したときの伸長分以上の長さで長穴２１ｂが形成されており、この長穴２１ｂ部分をシャワーヘッド１０の下部壁面１０ａにネジ止めすることでスライド可能にしている。
【００３４】
図３は短冊形プレート２１の長穴２１ｂがねじ止めされた状態を示し、図１のＭＯＣＶＤ装置５０のＡ部を拡大した断面図である。図３に示すように、短冊形プレート２１の長穴２１ｂは、高温に加熱される基板保持部７（以下、加熱領域と記す）の外側（以下、非加熱領域と記す）に配置されており、シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａにネジ１６でねじ止めされ、短冊形プレート２１の長穴２１ｂとネジ１６の頭部の接触面の摩擦力により、短冊形プレート２１を下部壁面１０ａに保持した状態となっている。
【００３５】
シャワープレート２０は、成膜中に、加熱領域に配置されたプレート孔２１ａの設けられた領域と、非加熱領域に配置された長穴２１ｂの設けられた領域とで温度勾配が生じる。
【００３６】
シャワープレート２０の複数のプレート孔２１ａの設けられた領域は加熱領域に配置されるため、成膜中に温度が上昇して熱膨張が生じる。ここで、シャワープレート２０は、複数の短冊形プレート２１から構成されており、短冊形プレート２１は長方形状となっているので、熱膨張に対して長辺方向の伸長が短辺方向の伸長に勝るため、各短冊形プレート２１が長辺方向に伸長することによって、シャワープレート２０における短冊形プレート２１の並列方向の反りを防止することができる。
【００３７】
また、短冊形プレート２１が長辺方向に伸長すると、長穴２１ｂとネジ１６の頭部の接触面の摩擦力に勝って、短冊形プレート２１がシャワーヘッド１０の下部壁面１０ａに沿ってスライドすることで、伸長分による応力が吸収され、シャワープレート２０に反りが生じるのを防止することができる。
【００３８】
このように、シャワープレート２０は、成膜中も熱膨張による反りが防止され、シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａと接触した状態で保持されるため、温度を低温にコントロールすることができる。したがって、短冊形プレート２１表面での生成物の成長が抑制されるとともに、被処理基板６上の成膜速度の低下も防止される。また、プレート孔２１ａに生成物の目詰まりや、被処理基板６上に生成物の落下が生じ難くなり、短冊形プレート２１を頻繁に交換する必要がなくなり、気相成長装置の生産能力を向上させることができる。
【００３９】
なお、短冊形プレート２１は、図２（ｃ）に示すように、例えば、短辺方向の端面を傾斜させ、短辺方向の隣り合う端面が重なり合うように並列することにより、短冊形プレート２１間に隙間が生じないように一体化してもよい。これにより、短冊形プレート２１間の隙間からシャワーヘッド１０に反応ガスが進入し、生成物が付着することを防止できる。
【実施例２】
【００４０】
実施例２の気相成長装置は、実施例１で示した短冊形プレート２１の長穴２１ｂの代わりに切り欠き部を設けてスライド可能にしたものである。他の構成については実施例１と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４１】
図４は、実施例２の気相成長装置であるＭＯＣＶＤ装置６０の模式的な構成を示すものである。図４に示すように、ＭＯＣＶＤ装置６０のシャワープレート２２は、短冊形プレート２３とプレート保持部２４とからなり、短冊形プレート２３を係合支持するプレート保持部２４がシャワーヘッド１０にねじ止めされることにより、シャワープレート２２が下部壁面１０ａに当接する構造となっている。
【００４２】
図５（ａ）はシャワープレート２２を被処理基板６側から見た平面図であり、図５（ｂ）はＡ−Ａ部における断面図であり、図５（ｃ）はＢ−Ｂ部における断面図である。図５に示すように、シャワープレート２２は複数の長方形状の短冊形プレート２３と、複数の短冊形プレート２３を係合支持するプレート保持部２４とからなる。各短冊形プレート２３の端部下面（被処理基板６側）とプレート保持部２４の端部上面（シャワーヘッド１０側）には、互いの端部を係合させる切り欠き部２３ｂと切り欠き部２４ｂがそれぞれ形成されている。
【００４３】
また、図５（ａ）に示すように、プレート保持部２４の切り欠き部２４ｂには、短冊形プレート２３の切り欠き部部２３ｂを係止する係止端部２４ｄが形成されている。各短冊形プレート２３は、切り欠き部２３ｂを切り欠き部２４ｂに沿って係止端部２４ｄまで順次滑らせて配置していくことにより、複数の短冊形プレート２３をプレート保持部２４に並列させて配置することができ、シャワープレート２２の取り付けをスムーズに行うことができる。
【００４４】
また、このようにして複数の短冊形プレート２３を配置することにより、各短冊形プレート２３のプレート孔２３ａがシャワーヘッド１０のガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２に位置決めされるともに、各短冊形プレート２３がプレート保持部２４からすり抜けない構造になっている。
【００４５】
図６は短冊形プレート２３とプレート保持部２４の係合支持部を示し、図４のＭＯＣＶＤ装置６０のＡ部を拡大した断面図である。図６に示すように、短冊形プレート２３の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂが係合した状態で、短冊形プレート２３の端面２３ｃとプレート保持部２４の端面２４ｃとの間に、短冊形プレート２３の熱膨張による伸長分を吸収する空間部２５が設けられている。
【００４６】
図６に示すように、短冊形プレート２３は、シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａに直接固定されず、プレート保持部２４の切り欠き部２４ｂの接触面の摩擦力によって保持された状態となっている。このため、短冊形プレート２３が温度上昇して熱膨張すると、伸長分は摩擦力に勝って空間部２５にスライドするため、短冊形プレート２３の長辺方向に反りが生じるのを防止することができる。
【００４７】
また、短冊形プレート２３とプレート保持部２４は、切り欠き部２３ｂと切り欠き部２４ｂが重なり合って、被処理基板６側からシャワーヘッド下部壁面１０ａが覗かないように遮蔽されているので、反応室４からシャワーヘッド１０側への反応ガスの逆流が阻止され、シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａに生成物が付着されることがない。このため、シャワーヘッド１０に対する清掃等のメンテナンスを減らすことができる。
【実施例３】
【００４８】
図７は、実施例３の気相成長装置であり、実施例２で示したシャワープレート２２の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂの間に潤滑性部材２６を設けた構成となっている。潤滑性部材２６以外の構成については実施例２と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４９】
実施例３の気相成長装置は、図７に示すように、短冊形プレート２３の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂとの接触面に、潤滑性を有する潤滑性部材２６が設けられていることが特徴となっている。潤滑性部材２６を設けることにより、短冊形プレート２３の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂとの接触面における摩擦力が均一になり、短冊形プレート２３が熱膨張した伸長分を空間部２５へスムーズに移動させることができる。このため、切り欠き部２３ｂと切り欠き部２４ｂの接触面で引っかかってしまい、短冊形プレート２３が偏ってスライドすることにより、ガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２とプレート孔２３ａがずれて孔を塞いだり、空間部２５が減少して熱膨張による伸長分が吸収できなくなったりすることを防止できる。
【００５０】
また、潤滑性部材２６が設けられることにより、短冊形プレート２３の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂとの間で熱抵抗が大きくなり、加熱領域に配置された短冊形プレート２３から非加熱領域に配置されたプレート保持部２４への熱移動を分断するため、短冊形プレート２３とプレート保持部２４のそれぞれ全体の温度をより均一に保つことができ、一部が局所的に熱膨張して反りに至ることを防止できる。
【００５１】
潤滑性部材２６の材料は、高純度カーボン、熱分解炭素被膜カーボン、熱分解炭素、窒化ホウ素のいずれかによって構成される材料が望ましい。これらの材料は、潤滑性を有するとともに、Ｈ２やＮＨ３ガスに対する耐食性、熱に対する耐熱性等も備えているため、気相成長装置の反応炉１の内部環境に適合し、シャワープレート２２と併設することが可能である。
【００５２】
以上、各実施例について説明したが、本発明においては、ＭＯＣＶＤ装置５０、６０を構成するシャワーヘッド１０や、シャワープレート２０、２２及びその他部材が各実施例に示す構成に限定されないことは言うまでもない。
【００５３】
例えば、シャワープレート２０、２２は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、また、熱膨張係数が６×１０−６／℃以下であることが望ましい。熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることにより、シャワープレート２０、２２の表面温度が低く保たれ、裏面との温度差が小さくなる。また、熱膨張係数が６×１０−６／℃以下であることにより、熱膨張し難くなり伸長量が小さくなる。このため、シャワープレート２０、２３の反りが防止され、シャワープレート２０、２２の表面で生成物が成長することを抑制し、被処理基板６上での成膜レート、膜均一性及び膜の再現性を確保し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。
【００５４】
また、前記シャワープレート２０、２２を構成する短冊形プレート２１、２３とプレート保持部２４の材料は、モリブデンもしくはタングステン、高純度カーボン、ＳｉＣ皮膜カーボン、ＴａＣ皮膜カーボン、熱分解炭素被膜カーボン、熱分解炭素のいずれかが望ましい。これらの材料は、高熱伝導率、低熱膨張係数の素材であるため、上記のようにシャワープレート２０、２２の反りを防止する効果を奏するとともに、Ｈ２やＮＨ３ガスに対する耐食性を有しているため、シャワープレート２０、２２の耐久性を向上することができる。このため、シャワープレート２０、２２の交換頻度を減らせるので、タクトの短縮及びコストダウンを図ることができる。
【００５５】
また、本発明は、被処理基板を複数枚処理する多枚炉を備える大型装置においても顕著な効果をもたらす。例えば、６インチ基板１枚を処理する単枚炉では、シャワーヘッド１０ならびにシャワープレート２０、２２の直径は、約１５０ｍｍ程度となるが、６インチ基板を７枚処理する多枚炉では、最緻密に配置しても、その直径は、３倍の４５０ｍｍにも達し、シャワープレート２０、２２の熱膨張による伸長分は３倍に増加してしまう。また、シャワープレート２０、２２に温度分布が存在した場合は、さらに熱膨張による変形の寄与が大きくなってしまう。
【００５６】
本発明によれば、シャワーヘッド１０およびシャワープレート２０、２２の直径が大きくなる大型装置においても、シャワープレート２０、２２の反りが防止され、シャワープレート２０、２２の表面温度が高温とならないため、シャワープレート２０、２２の表面に形成される生成物の成長を抑制し、被処理基板６上での成膜レート、膜均一性及び膜の再現性を確保することができる。
【００５７】
さらに、今回開示された実施例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及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】
【００５８】
１ 反応炉
４ 反応室（成長室）
６ 被処理基板
７ 基板保持部
９ 基板加熱ヒータ
１０ シャワーヘッド
２０、２２ シャワープレート
２１、２３ 短冊形プレート
２１ａ、２３ａ プレート孔
２１ｂ、２４ａ ネジ孔
２３ｂ、２４ｂ 切り欠き部
２４ プレート保持部
２５ 空間部
２６ 潤滑性部材
５０、６０ ＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）
【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）等のシャワープレート及び気相成長装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体材料を用いる発光ダイオード、半導体レーザ、宇宙用ソーラーパワーデバイス、及び高速デバイスの製造においては、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反応ガスとして成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させるＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法が用いられている。
【０００３】
ＭＯＣＶＤ法は、上記の反応ガスをキャリアガスと共に成長室内に導入して加熱し、所定の基板上で気相反応させることにより、その基板上に化合物半導体結晶を成長させる方法である。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、コストを抑えて、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常に高く要求されている。
【０００４】
図８に、ＭＯＣＶＤ法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置の一例の模式的な構成を示す。このＭＯＣＶＤ装置においては、ガス供給源１０１から反応炉１０２の内部の成長室１０３に反応ガス及びキャリアガスを導入するためのガス配管１０４が接続されており、反応炉１０２における内部の成長室１０３の上部には該成長室１０３に反応ガス及びキャリアガスを導入するための複数のガス吐出孔を配設したシャワーヘッド１０５がガス導入部として設置されている。
【０００５】
また、成長室１０３の下部には、基板１０６を載置するためのサセプタ１０７が、シャワーヘッド１０５と対向するように設置されている。サセプタ１０７は、基板１０６を加熱するためのヒータ１０８を備え、図示しないアクチュエータによって回転軸１０９を中心に回転自在となっている。
【０００６】
さらに、反応炉１０２の下部には、成長室１０３内のガスを外部に排気するためのガス排気部１１０が設置されている。このガス排気部１１０は、パージライン１１１を介して、排気されたガスを無害化するための排ガス処理装置１１２に接続されている。
【０００７】
上記構成の縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置において、化合物半導体結晶を成長させる場合には、まず、サセプタ１０７に基板１０６を設置し、サセプタ１０７を回転させ、ヒータ１０８により基板１０６を所定の温度に加熱する。その後、シャワーヘッド１０５に配設されている複数のガス吐出孔から成長室１０３に反応ガス及びキャリアガス（不活性ガス）を導入する。
【０００８】
シャワーヘッドの具体例について、特許文献１を例示して説明する。特許文献１に開示されているシャワーヘッド２００は、図９に示すように、成長室２０１に複数の反応ガスを別々に導入する第１導管２０２及び第２導管２０３と、第１導管２０２及び第２導管２０３を冷却する冷却チャンバー２０４を備えている。特許文献１のシャワーヘッド２００によれば、反応ガスを成長室２０１に別々に導入し、次いで、それらを混合し、加熱した基板２０５に近接した位置で均質な混合物を形成することができる、と記載されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のシャワーヘッド２００は、基板２０５と対向する面（以下、シャワー表面と記す）に、成長室２０１で反応したガスによる生成物が付着し、その生成物が堆積してガス吐出孔を覆い目詰まりが生じるという問題が発生する。また、シャワー表面に堆積した生成物が基板２０５上に落下し、不良が発生するという問題が生じる。
【００１０】
このような問題を解決する手段として、例えば、特許文献２に開示の技術が挙げられる。特許文献２には、図１０に示すように、上部電極の底面を電極カバー３０１で覆ったシャワーヘッドが開示されている。電極カバー３０１は、上部電極のガス噴出細孔３０２と重なるように同径の細孔３０３が設けられており、上部電極にネジ３０４で固定されている。特許文献２のシャワーヘッドでは、この電極カバー３０１に付着した生成物が堆積する前に、電極カバー３０１を交換することにより、生成物が落下し基板上の薄膜に取り込まれるのを防ぐことができる。
【００１１】
また、同様の構成として、特許文献３には、図１１に示すように、プロセス室を上流部分と下流部分とに分離するシャワーヘッド７２が開示されている。シャワーヘッド７２は、ウエハーの直径に近似した直径を有するアルミニウムの小さな板材であり、大きなリング７３に交換可能に取り付けられ、限定されプロセス空間より大きくない構成となっている。このため、異なった寸法のウエハー及び異なった処理条件で使用するために種々のシャワーヘッドを交換することができ、また、小さいシャワーヘッドの使用は費用を減らしプロセスの大きな融通性を提供し、プロセスガスの流れを基板の直上の空間内に集中させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−９１９８９号公報
【特許文献２】特開平１１−１３１２３９号公報
【特許文献３】特表２００２−５１１５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
シャワーヘッドは、例えば、特許文献１の冷却チャンバー２０４のように、ガス吐き出し部の周辺を冷却することにより、反応生成物の成長を抑制しているが、特許文献２のシャワーヘッドでは、被処理基板に対向して配置される電極カバー３０１が温度上昇しやすく、特に中央部や表面部は高温となり局所的な熱膨張が発生する。そして、電極カバー３０１の周囲は上部電極にネジ３０４で固定されているので、図１２に示すように、電極カバー３０１の中央部が下部電極側に反り、上部電極との接触が不十分な状態となる。このため、上部電極から電極カバー３０１への冷却が妨げられ、電極カバー３０１の温度は益々上昇することになる。
【００１４】
電極カバー３０１は高温になると、反応ガスの望まない気相反応が促進されて反応生成物が堆積しやすくなるため、電極カバー３０１を頻繁に交換しなければならず生産能力が低下する問題があった。また、電極カバー３０１上での望ましくない気相反応は、被処理基板上での気相反応を妨げ、化合物半導体結晶の品質、成膜速度、歩留まりを低下させる問題があった。さらに、電極カバー３０１が反ると上部電極との間に隙間が生じ、上部電極の表面に反応生成物が堆積される問題もあった。
【００１５】
特許文献３に開示されているシャワーヘッド７２も、アルミニウムからなる平らな円板形で構成されており、シャワーヘッド７２の温度上昇により反りが生じる。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、シャワープレートの熱膨張による反りと温度上昇を防止し、シャワープレート上での生成物の成長を抑制して、被処理基板上に品質の安定した化合物半導体結晶を成膜できる気相成長装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
シャワーヘッドを保護するためのシャワープレートであって、シャワープレートは、複数のプレート孔を有する複数の短冊形プレートからなり、短冊形プレートが、シャワーヘッドに対してスライド可能に保持される。
【発明の効果】
【００１８】
シャワープレートの熱膨張による反りと温度上昇を防止し、シャワープレート上での生成物の成長を抑制して、被処理基板上に品質の安定した化合物半導体結晶を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明における気相成長装置の実施の一形態を示すものであって、気相成長装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】実施例１のシャワープレートの平面図及び断面図である。
【図３】実施例１のシャワープレート端部を示す断面図である。
【図４】実施例２の気相成長装置の全体構成を示す概略図である。
【図５】実施例２のシャワープレートの平面図及び断面図である。
【図６】実施例２のシャワープレート端部を示す断面図である。
【図７】実施例３のシャワープレート端部を示す断面図である。
【図８】従来技術である気相成長装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】従来技術の気相成長装置のシャワーヘッドの一例を示す断面図である。
【図１０】従来技術のシャワープレートの一例を示す断面図である。
【図１１】従来技術のシャワーヘッドの他の一例を示す断面図である。
【図１２】従来技術のシャワープレートの反りを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の一実施形態について、図１〜７に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わすものとする。
【実施例１】
【００２１】
図１に、本発明の気相成長装置として、ＭＯＣＶＤ装置５０の模式的な構成の一例を示す。図１に示すように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置５０は、内部を大気側と隔離する反応炉１を備えており、反応炉１内部には、反応室隔壁２によって分離された反応外部空間３と反応室４が設けられている。反応外部空間３には、パージガス供給管５が接続されており、パージガス（Ｎ２ガス、Ｈ２ガス）が導入されている。反応室４には、被処理基板６を載置する基板保持部７が備えられている。
【００２２】
基板保持部７は、回転伝達部８の一端に備え付けられており、図示しない回転機構により回転可能となっている。また、基板保持部７の下側には、被処理基板６を加熱するための基板加熱ヒータ９が設けられている。
【００２３】
反応炉１の上部には、シャワーヘッド１０が取外し可能に配設されている。反応炉１とシャワーヘッド１０は、Ｏリング１１ａでシールされており、反応炉１に設けられたガス排出口１２から排気して内部を気密状態にできる。
【００２４】
シャワーヘッド１０は、第１ガスを充満させる第１ガス分配空間１３と、第１ガスとは異なる第２ガスを充満させる第２ガス分配空間１４を備え、第１ガス分配空間１３と第２ガス分配空間１４との間には、Ｏリング１１ｂが設けられ、第２ガス分配空間１４とその天板１４ｃとの間にもＯリング１１ｃが設けられて、各空間が分離可能になっていると共に、各空間の気密状態が保持されている。また、シャワーヘッド１０の下部には、冷媒が充満される冷媒空間１５を備えており、下部壁面１０ａは全面が冷媒空間１５で冷却されているため、温度が均一となるようにコントロールされている。
【００２５】
シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａには、成膜時に生成物が直接付着することを防止するため、複数のプレート孔２１ａが設けられたシャワープレート２０が配置されている。シャワープレート２０の詳細については後述する。
【００２６】
被処理基板６に化合物半導体結晶を成膜するときは、第１ガス分配空間１３に、例えば、III族の元素を含む第１ガスが、第１ガス導入口１３ａから導入され、冷媒空間１５を貫通する複数の第１ガス供給管１３ｂを通って冷却された後、第１ガス供給管１３ｂのガス吐出孔Ｈ１に連通するシャワープレート２０のプレート孔２１ａから反応室４に導入される。
【００２７】
また、第２ガス分配空間１４には、例えば、Ｖ族の元素を含む第２ガスが、第２ガス導入口１４ａから導入され、冷媒空間１５を貫通する複数の第２ガス供給管１４ｂを通って冷却された後、第２ガス供給管１４ｂのガス吐出孔Ｈ２に連通するシャワープレート２０のプレート孔２１ａから反応室４に導入される。
【００２８】
このように、第１ガスと第２ガスは、シャワーヘッド１０の内部で混合されることなく、別々に反応室４に導入されるようになっているため、シャワーヘッド１０の内部で気相反応が生じることが防止されている。
【００２９】
基板保持部７に保持された被処理基板６は、基板加熱ヒータ９で高温に加熱されており、反応室４に導入された第１ガスと第２ガスは、高温の被処理基板６上に到達すると気相反応が促進され、被処理基板６上に化合物半導体薄膜が成膜される。なお、被処理基板６上を通過した反応ガスはガス排出口１２から排出され、図示しない排ガス処理装置にて無害化される。
【００３０】
次に、図２及び図３を用いて、本発明の特徴的な構造である実施例１のシャワープレート２０について詳細に説明する。図２（ａ）はシャワープレート２０を被処理基板６側から見た平面図であり、図２（ｂ）はＡ−Ａ部における断面図であり、図２（ｃ）はＢ−Ｂ部における断面図である。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、本発明のシャワープレート２０は、複数のプレート孔２１ａを有する長方形状の短冊形プレート２１が、短冊形プレート２１の短辺方向に複数並列されて一体となっている。
【００３２】
各短冊形プレート２１のプレート孔２１ａは、図１に示すように、シャワーヘッド１０のガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２に対応している。複数のプレート孔２１ａがガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２と重なるように各短冊形プレート２１が並列配置され、連通したガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２とプレート孔２１ａを通じて、反応ガスを反応室４へ導入できるようになっている。
【００３３】
そして、本発明のシャワープレート２０は、シャワーヘッドに対して短冊形プレート２１が長辺方向へスライド可能に保持されることを特徴としている。短冊形プレート２１をスライド可能とするため、短冊形プレート２１の端部には長辺方向に沿って短冊形プレート２１が熱膨張したときの伸長分以上の長さで長穴２１ｂが形成されており、この長穴２１ｂ部分をシャワーヘッド１０の下部壁面１０ａにネジ止めすることでスライド可能にしている。
【００３４】
図３は短冊形プレート２１の長穴２１ｂがねじ止めされた状態を示し、図１のＭＯＣＶＤ装置５０のＡ部を拡大した断面図である。図３に示すように、短冊形プレート２１の長穴２１ｂは、高温に加熱される基板保持部７（以下、加熱領域と記す）の外側（以下、非加熱領域と記す）に配置されており、シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａにネジ１６でねじ止めされ、短冊形プレート２１の長穴２１ｂとネジ１６の頭部の接触面の摩擦力により、短冊形プレート２１を下部壁面１０ａに保持した状態となっている。
【００３５】
シャワープレート２０は、成膜中に、加熱領域に配置されたプレート孔２１ａの設けられた領域と、非加熱領域に配置された長穴２１ｂの設けられた領域とで温度勾配が生じる。
【００３６】
シャワープレート２０の複数のプレート孔２１ａの設けられた領域は加熱領域に配置されるため、成膜中に温度が上昇して熱膨張が生じる。ここで、シャワープレート２０は、複数の短冊形プレート２１から構成されており、短冊形プレート２１は長方形状となっているので、熱膨張に対して長辺方向の伸長が短辺方向の伸長に勝るため、各短冊形プレート２１が長辺方向に伸長することによって、シャワープレート２０における短冊形プレート２１の並列方向の反りを防止することができる。
【００３７】
また、短冊形プレート２１が長辺方向に伸長すると、長穴２１ｂとネジ１６の頭部の接触面の摩擦力に勝って、短冊形プレート２１がシャワーヘッド１０の下部壁面１０ａに沿ってスライドすることで、伸長分による応力が吸収され、シャワープレート２０に反りが生じるのを防止することができる。
【００３８】
このように、シャワープレート２０は、成膜中も熱膨張による反りが防止され、シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａと接触した状態で保持されるため、温度を低温にコントロールすることができる。したがって、短冊形プレート２１表面での生成物の成長が抑制されるとともに、被処理基板６上の成膜速度の低下も防止される。また、プレート孔２１ａに生成物の目詰まりや、被処理基板６上に生成物の落下が生じ難くなり、短冊形プレート２１を頻繁に交換する必要がなくなり、気相成長装置の生産能力を向上させることができる。
【００３９】
なお、短冊形プレート２１は、図２（ｃ）に示すように、例えば、短辺方向の端面を傾斜させ、短辺方向の隣り合う端面が重なり合うように並列することにより、短冊形プレート２１間に隙間が生じないように一体化してもよい。これにより、短冊形プレート２１間の隙間からシャワーヘッド１０に反応ガスが進入し、生成物が付着することを防止できる。
【実施例２】
【００４０】
実施例２の気相成長装置は、実施例１で示した短冊形プレート２１の長穴２１ｂの代わりに切り欠き部を設けてスライド可能にしたものである。他の構成については実施例１と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４１】
図４は、実施例２の気相成長装置であるＭＯＣＶＤ装置６０の模式的な構成を示すものである。図４に示すように、ＭＯＣＶＤ装置６０のシャワープレート２２は、短冊形プレート２３とプレート保持部２４とからなり、短冊形プレート２３を係合支持するプレート保持部２４がシャワーヘッド１０にねじ止めされることにより、シャワープレート２２が下部壁面１０ａに当接する構造となっている。
【００４２】
図５（ａ）はシャワープレート２２を被処理基板６側から見た平面図であり、図５（ｂ）はＡ−Ａ部における断面図であり、図５（ｃ）はＢ−Ｂ部における断面図である。図５に示すように、シャワープレート２２は複数の長方形状の短冊形プレート２３と、複数の短冊形プレート２３を係合支持するプレート保持部２４とからなる。各短冊形プレート２３の端部下面（被処理基板６側）とプレート保持部２４の端部上面（シャワーヘッド１０側）には、互いの端部を係合させる切り欠き部２３ｂと切り欠き部２４ｂがそれぞれ形成されている。
【００４３】
また、図５（ａ）に示すように、プレート保持部２４の切り欠き部２４ｂには、短冊形プレート２３の切り欠き部部２３ｂを係止する係止端部２４ｄが形成されている。各短冊形プレート２３は、切り欠き部２３ｂを切り欠き部２４ｂに沿って係止端部２４ｄまで順次滑らせて配置していくことにより、複数の短冊形プレート２３をプレート保持部２４に並列させて配置することができ、シャワープレート２２の取り付けをスムーズに行うことができる。
【００４４】
また、このようにして複数の短冊形プレート２３を配置することにより、各短冊形プレート２３のプレート孔２３ａがシャワーヘッド１０のガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２に位置決めされるともに、各短冊形プレート２３がプレート保持部２４からすり抜けない構造になっている。
【００４５】
図６は短冊形プレート２３とプレート保持部２４の係合支持部を示し、図４のＭＯＣＶＤ装置６０のＡ部を拡大した断面図である。図６に示すように、短冊形プレート２３の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂが係合した状態で、短冊形プレート２３の端面２３ｃとプレート保持部２４の端面２４ｃとの間に、短冊形プレート２３の熱膨張による伸長分を吸収する空間部２５が設けられている。
【００４６】
図６に示すように、短冊形プレート２３は、シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａに直接固定されず、プレート保持部２４の切り欠き部２４ｂの接触面の摩擦力によって保持された状態となっている。このため、短冊形プレート２３が温度上昇して熱膨張すると、伸長分は摩擦力に勝って空間部２５にスライドするため、短冊形プレート２３の長辺方向に反りが生じるのを防止することができる。
【００４７】
また、短冊形プレート２３とプレート保持部２４は、切り欠き部２３ｂと切り欠き部２４ｂが重なり合って、被処理基板６側からシャワーヘッド下部壁面１０ａが覗かないように遮蔽されているので、反応室４からシャワーヘッド１０側への反応ガスの逆流が阻止され、シャワーヘッド１０の下部壁面１０ａに生成物が付着されることがない。このため、シャワーヘッド１０に対する清掃等のメンテナンスを減らすことができる。
【実施例３】
【００４８】
図７は、実施例３の気相成長装置であり、実施例２で示したシャワープレート２２の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂの間に潤滑性部材２６を設けた構成となっている。潤滑性部材２６以外の構成については実施例２と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４９】
実施例３の気相成長装置は、図７に示すように、短冊形プレート２３の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂとの接触面に、潤滑性を有する潤滑性部材２６が設けられていることが特徴となっている。潤滑性部材２６を設けることにより、短冊形プレート２３の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂとの接触面における摩擦力が均一になり、短冊形プレート２３が熱膨張した伸長分を空間部２５へスムーズに移動させることができる。このため、切り欠き部２３ｂと切り欠き部２４ｂの接触面で引っかかってしまい、短冊形プレート２３が偏ってスライドすることにより、ガス吐出孔Ｈ１、Ｈ２とプレート孔２３ａがずれて孔を塞いだり、空間部２５が減少して熱膨張による伸長分が吸収できなくなったりすることを防止できる。
【００５０】
また、潤滑性部材２６が設けられることにより、短冊形プレート２３の切り欠き部２３ｂとプレート保持部２４の切り欠き部２４ｂとの間で熱抵抗が大きくなり、加熱領域に配置された短冊形プレート２３から非加熱領域に配置されたプレート保持部２４への熱移動を分断するため、短冊形プレート２３とプレート保持部２４のそれぞれ全体の温度をより均一に保つことができ、一部が局所的に熱膨張して反りに至ることを防止できる。
【００５１】
潤滑性部材２６の材料は、高純度カーボン、熱分解炭素被膜カーボン、熱分解炭素、窒化ホウ素のいずれかによって構成される材料が望ましい。これらの材料は、潤滑性を有するとともに、Ｈ２やＮＨ３ガスに対する耐食性、熱に対する耐熱性等も備えているため、気相成長装置の反応炉１の内部環境に適合し、シャワープレート２２と併設することが可能である。
【００５２】
以上、各実施例について説明したが、本発明においては、ＭＯＣＶＤ装置５０、６０を構成するシャワーヘッド１０や、シャワープレート２０、２２及びその他部材が各実施例に示す構成に限定されないことは言うまでもない。
【００５３】
例えば、シャワープレート２０、２２は、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、また、熱膨張係数が６×１０−６／℃以下であることが望ましい。熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることにより、シャワープレート２０、２２の表面温度が低く保たれ、裏面との温度差が小さくなる。また、熱膨張係数が６×１０−６／℃以下であることにより、熱膨張し難くなり伸長量が小さくなる。このため、シャワープレート２０、２３の反りが防止され、シャワープレート２０、２２の表面で生成物が成長することを抑制し、被処理基板６上での成膜レート、膜均一性及び膜の再現性を確保し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。
【００５４】
また、前記シャワープレート２０、２２を構成する短冊形プレート２１、２３とプレート保持部２４の材料は、モリブデンもしくはタングステン、高純度カーボン、ＳｉＣ皮膜カーボン、ＴａＣ皮膜カーボン、熱分解炭素被膜カーボン、熱分解炭素のいずれかが望ましい。これらの材料は、高熱伝導率、低熱膨張係数の素材であるため、上記のようにシャワープレート２０、２２の反りを防止する効果を奏するとともに、Ｈ２やＮＨ３ガスに対する耐食性を有しているため、シャワープレート２０、２２の耐久性を向上することができる。このため、シャワープレート２０、２２の交換頻度を減らせるので、タクトの短縮及びコストダウンを図ることができる。
【００５５】
また、本発明は、被処理基板を複数枚処理する多枚炉を備える大型装置においても顕著な効果をもたらす。例えば、６インチ基板１枚を処理する単枚炉では、シャワーヘッド１０ならびにシャワープレート２０、２２の直径は、約１５０ｍｍ程度となるが、６インチ基板を７枚処理する多枚炉では、最緻密に配置しても、その直径は、３倍の４５０ｍｍにも達し、シャワープレート２０、２２の熱膨張による伸長分は３倍に増加してしまう。また、シャワープレート２０、２２に温度分布が存在した場合は、さらに熱膨張による変形の寄与が大きくなってしまう。
【００５６】
本発明によれば、シャワーヘッド１０およびシャワープレート２０、２２の直径が大きくなる大型装置においても、シャワープレート２０、２２の反りが防止され、シャワープレート２０、２２の表面温度が高温とならないため、シャワープレート２０、２２の表面に形成される生成物の成長を抑制し、被処理基板６上での成膜レート、膜均一性及び膜の再現性を確保することができる。
【００５７】
さらに、今回開示された実施例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及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】
【００５８】
１ 反応炉
４ 反応室（成長室）
６ 被処理基板
７ 基板保持部
９ 基板加熱ヒータ
１０ シャワーヘッド
２０、２２ シャワープレート
２１、２３ 短冊形プレート
２１ａ、２３ａ プレート孔
２１ｂ、２４ａ ネジ孔
２３ｂ、２４ｂ 切り欠き部
２４ プレート保持部
２５ 空間部
２６ 潤滑性部材
５０、６０ ＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャワーヘッドを保護するためのシャワープレートであって、
前記シャワープレートは、複数のプレート孔を有する複数の短冊形プレートからなり、
前記短冊形プレートが、前記シャワーヘッドに対してスライド可能に保持されることを特徴とするシャワープレート。
【請求項２】
前記短冊形プレートの端部に形成された長穴が、前記シャワーヘッドにねじ止めされることを特徴とする請求項１記載のシャワープレート。
【請求項３】
前記シャワープレートは、前記短冊形プレートを保持するプレート保持部を備え、
前記短冊形プレートの端部に形成された切り欠き部が、前記プレート保持部に形成された切り欠き部上に配置されることを特徴とする請求項１記載のシャワープレート。
【請求項４】
前記短冊形プレートの切り欠き部と前記プレート保持部の切り欠き部の間に潤滑性部材を設けたことを特徴とする請求項３記載のシャワープレート。
【請求項５】
前記潤滑性部材は、高純度カーボン、熱分解炭素、窒化ホウ素のいずれかを含む素材で構成されていることを特徴とする請求項４に記載のシャワープレート。
【請求項６】
前記短冊形プレートは、モリブデン、タングステン、高純度カーボン、ＳｉＣ皮膜カーボン、ＴａＣ皮膜カーボン、熱分解炭素のいずれかを含む素材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のシャワープレート。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のシャワープレートを備えたことを特徴とする気相成長装置。
【請求項１】
シャワーヘッドを保護するためのシャワープレートであって、
前記シャワープレートは、複数のプレート孔を有する複数の短冊形プレートからなり、
前記短冊形プレートが、前記シャワーヘッドに対してスライド可能に保持されることを特徴とするシャワープレート。
【請求項２】
前記短冊形プレートの端部に形成された長穴が、前記シャワーヘッドにねじ止めされることを特徴とする請求項１記載のシャワープレート。
【請求項３】
前記シャワープレートは、前記短冊形プレートを保持するプレート保持部を備え、
前記短冊形プレートの端部に形成された切り欠き部が、前記プレート保持部に形成された切り欠き部上に配置されることを特徴とする請求項１記載のシャワープレート。
【請求項４】
前記短冊形プレートの切り欠き部と前記プレート保持部の切り欠き部の間に潤滑性部材を設けたことを特徴とする請求項３記載のシャワープレート。
【請求項５】
前記潤滑性部材は、高純度カーボン、熱分解炭素、窒化ホウ素のいずれかを含む素材で構成されていることを特徴とする請求項４に記載のシャワープレート。
【請求項６】
前記短冊形プレートは、モリブデン、タングステン、高純度カーボン、ＳｉＣ皮膜カーボン、ＴａＣ皮膜カーボン、熱分解炭素のいずれかを含む素材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のシャワープレート。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のシャワープレートを備えたことを特徴とする気相成長装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２６３５８（Ｐ２０１３−２６３５８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８５０３（Ｐ２０１１−１５８５０３）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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