DE102016121109A1

DE102016121109A1 - Duschkopf, Dampfphasenwachstumsvorrichtung und Dampfphasenwachstumsverfahren

Info

Publication number: DE102016121109A1
Application number: DE102016121109.5A
Authority: DE
Inventors: Takumi Yamada; Yuusuke Sato; Hideshi Takahashi
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2036-11-05
Also published as: US20170130335A1; US10550473B2; US10407772B2; JP6606403B2; DE102016121109B4; US20200131639A1; JP2017092140A; US11047047B2; US20190330739A1

Abstract

Ein Duschkopf gemäß einer Ausführungsform umfasst: eine Mischkammer, die eine Vielzahl von Prozessgasen mischt; eine Duschplatte, die unterhalb der Mischkammer bereitgestellt ist, wobei die Duschplatte eine Vielzahl von länglichen Strömungspfaden und einen seitlichen Kühlströmungspfad, der zwischen den länglichen Strömungspfaden bereitgestellt ist, beinhaltet, wobei ein Mischgas der Prozessgase durch die länglichen Strömungspfade strömt, wobei ein Kühlmedium durch den seitlichen Kühlströmungspfad strömt; und einen Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad, der um die Duschplatte herum bereitgestellt ist.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der am 5. November 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung 2015-217593 und beansprucht deren Nutzen und Priorität, wobei der gesamte Inhalt dieser Schrift hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Duschkopf, der ein Prozessgas zuführt, und eine Dampfphasenwachstumsvorrichtung sowie ein Dampfphasenwachstumsverfahren, die den Duschkopf verwenden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Als Verfahren zur Bildung einer hochwertigen Halbleiterschicht ist eine Epitaxie-Aufwachstechnik bekannt, die mithilfe von Dampfphasenwachstum eine Schicht auf einem Substrat bildet. Bei einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung, welche die Epitaxie-Aufwachstechnik verwendet, wird ein Substrat auf einem Träger in der Dampfphasenwachstumsvorrichtung platziert, welche bei Normaldruck oder verringertem Druck gehalten wird. Dann wird dem Substrat Prozessgas, bei dem es sich um ein Ausgangsmaterialgas handelt, zugeführt, während das Substrat erwärmt wird. Zum Beispiel erfolgt die Wärmereaktion des Prozessgases in der Oberfläche des Substrats und es wird eine epitaxiale Einkristallschicht auf der Oberfläche des Substrats gebildet.
Wenn das Prozessgas dem Substrat zugeführt wird, ist es bevorzugt, das Prozessgas mithilfe eines Duschkopfs einheitlich auf das Substrat zuzuführen. Hierbei steigt während der Bildung einer Schicht die Temperatur des Duschkopfs an und der Duschkopf verformt sich. Deshalb wird ein Vorgang des Kühlens des Duschkopfs durchgeführt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Duschkopf gemäß einer Ausführungsform beinhaltet: eine Mischkammer, die eine Vielzahl von Prozessgasen mischt; eine Duschplatte, die unterhalb der Mischkammer bereitgestellt ist, wobei die Duschplatte eine Vielzahl von länglichen Strömungspfaden und einen seitlichen Kühlströmungspfad, der zwischen den länglichen Strömungspfaden bereitgestellt ist, beinhaltet, ein Mischgas der Prozessgase durch die länglichen Strömungspfade strömt, ein Kühlmittel durch den seitlichen Kühlströmungspfad strömt; und einen Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad, der um die Duschplatte herum bereitgestellt ist.
Eine Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform beinhaltet: eine Reaktionskammer; einen Träger, der in der Reaktionskammer bereitgestellt ist, ein Substrat, das auf dem Träger platziert werden kann; und einen Duschkopf, der in einem oberen Teil der Reaktionskammer bereitgestellt ist, wobei der Duschkopf beinhaltet: eine Mischkammer, die eine Vielzahl von Prozessgasen mischt, eine Duschplatte, die unter der Mischkammer bereitgestellt ist, wobei die Duschplatte eine Vielzahl von länglichen Strömungspfaden und einen seitlichen Kühlströmungspfad, der zwischen den länglichen Strömungspfaden bereitgestellt ist, beinhaltet, ein Mischgas der Prozessgase durch die länglichen Strömungspfade strömt, ein Kühlmedium durch den seitlichen Kühlströmungspfad strömt, und einen Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad, der um die Duschplatte herum bereitgestellt ist.
Ein Dampfphasenwachstumsverfahren gemäß einer Ausführungsform umfasst: Mischen einer Vielzahl von Prozessgasen; Zuführen eines Mischgases des Prozessgases an eine Vielzahl von länglichen Strömungspfaden, die in einer Duschplatte bereitgestellt sind; Steuern einer Temperatur der Duschplatte mithilfe eines seitlichen Kühlströmungspfads, der zwischen den länglichen Strömungspfaden bereitgestellt ist, und einem Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad, der um die Duschplatte bereitgestellt ist, derart, dass eine Differenz zwischen der Temperatur eines äußersten Umfangsabschnitts und der Temperatur des Zentralabschnitts der Duschplatte kleiner gleich 5°C beträgt, wobei ein Kühlmittel durch den seitlichen Kühlströmungspfad strömt; Zuführen der Prozessgase von den länglichen Strömungspfaden an eine Reaktionskammer; und Aufwachsen einer Schicht auf einem Substrat, das in die Reaktionskammer verbracht wurde, mithilfe der Prozessgase.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptabschnitt einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht;
2 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler der Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht;
3 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht;
4 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Dampfphasenwachstumsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
Die 5A und 5B sind Diagramme, welche die Temperaturverteilung einer Duschplatte der ersten Ausführungsform veranschaulichen;
Die 6A bis 6D sind Diagramme, welche die Eigenschaften eines durch die Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform gebildeten Schicht veranschaulichen;
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptabschnitt einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch veranschaulicht;
8 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler der Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch veranschaulicht;
9 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der zweiten Ausführungsform schematisch veranschaulicht;
10 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der zweiten Ausführungsform schematisch veranschaulicht;
11 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht; und
12 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In der vorliegenden Schrift ist die ist die Richtung der Gravitation in einem Zustand, in welchem eine Dampfphasenwachstumsvorrichtung bereitgestellt ist, um eine Schicht zu bilden, als eine „untere” Richtung definiert, und eine der Richtung der Gravitation entgegengesetzte Richtung als eine „obere” Richtung definiert. Deshalb meint ein „unterer Abschnitt” oder ein „unterer Teil” eine Position in der Richtung der Gravitation bezüglich der Referenz und eine „untere Seite” bedeutet die Richtung der Gravitation bezüglich der Referenz. Ferner meinen ein „oberer Abschnitt” oder ein „oberer Teil” eine Position in der der Gravitation entgegengesetzten Richtung bezüglich der Referenz und eine „obere Seite” meint die Richtung entgegen der Richtung der Gravitation bezüglich der Referenz.
In der Schrift ist „Prozessgas” ein allgemeiner Ausdruck für ein Gas das verwendet wird, um eine Schicht auf einem Substrat zu bilden. Die Benennung „Prozessgase” beinhaltet zum Beispiel Ausgangsmaterialgas, Quellengas, Trägergas, und Trenngas.
(Erste Ausführungsform)
Ein Duschkopf gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet eine Mischkammer, die eine Vielzahl von Prozessgasen mischt; eine Duschplatte, die unterhalb der Mischkammer bereitgestellt ist, wobei die Duschplatte eine Vielzahl von länglichen Strömungspfaden und einen seitlichen Strömungspfad, der zwischen den länglichen Strömungspfaden bereitgestellt ist, beinhaltet, wobei ein Mischgas der Prozessgase durch die länglichen Strömungspfade strömt, ein Kühlmedium durch den seitlichen Strömungspfad strömt; und einen Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad, der um die Duschplatte herum bereitgestellt ist.
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptabschnitt der Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform schematisch veranschaulicht. 2 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler der Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
Bei der Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform handelt es sich um einen vertikale Epitaxie-Aufwachsvorrichtung des Ein-Wafer-Typs, die ein chemisches metallorganisches Dampfphasenwachstumsverfahren (MOCVD) einsetzt. Die Epitaxie-Aufwachsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform bildet eine Gruppe III–V nitridbasierte Halbleiter-Einkristallschicht, wie etwa eine Galliumnitrid (GaN) Schicht, eine Aluminiumnitrid (AlN) Schicht, eine Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) Schicht, oder eine Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) Schicht.
In 1 beinhaltet eine Dampfphasenwachstumsvorrichtung 1000 eine Reaktionskammer 10. In der Reaktionskammer 10 wird eine Schicht aufgewachsen.
Die Reaktionskammer 10 beinhaltet einen Träger 12, auf dem ein Wafer (Substrat) W platziert wird, und der den Wafer W in einer Umfangsrichtung des Wafers W dreht. Bei dem Wafer W handelt es sich zum Beispiel um einen Silizium(Si)-Wafer oder einen Saphir-Wafer. Beispielsweise wird ein Halter, der eine Öffnung im Zentrum aufweist und das Substrat an einer Außenkante trägt, als Träger 12 verwendet. Der Träger 12 kann jedoch ein Suszeptor ohne Öffnung sein. Zudem ist der Träger 12 beispielsweise mit einem Hochschiebestift (nicht dargestellt) versehen, der dazu verwendet wird, den Wafer W an dem Träger 12 zu befestigen oder zu lösen.
Ein oberes Ende einer Drehwelle 18 ist der Reaktionskammer 10 bereitgestellt. Der Träger 12 ist mit dem oberen Ende der Drehwelle 18 durch einen Drehring 14 und eine Drehbasis 16 verbunden, die unter dem Drehring 14 bereitgestellt sind. Die Drehwelle 18 wird durch einen Drehmechanismus 20 gedreht, um den Wafer W in der Umfangsrichtung zu drehen. Hierbei ist der Drehmechanismus 20 nicht spezifisch beschränkt. Zum Beispiel wird ein Motor bzw. Elektromotor verwendet. Die Strukturen des Drehrings 14, der Drehbasis 16 und der Drehwelle 18 sind nicht hierauf beschränkt.
Eine Heizeinrichtung 26 wird zum Beispiel durch eine externe Stromversorgung (nicht dargestellt) durch eine Elektrode 22, welche durch das Innere der Drehwelle 18 reicht, und einen Stromeinleitungsanschluss (nicht dargestellt), mit Strom gespeist und erzeugt Wärme.
Die Reaktionskammer 8 beinhaltet einen Wafer-Entladungs-/Beladungsanschluss (nicht dargestellt). Der Wafer-Entladungs-/Beladungsanschluss wird dazu verwendet, den Wafer W in einen Reaktionsbehälter 8 zu verbringen und den Wafer W aus dem Reaktionsbehälter 8 zu entnehmen. Hierbei wird zum Beispiel eine Roboterhand (nicht dargestellt) verwendet, den Wafer W einzuladen oder zu entnehmen. Der durch die Roboterhand verladene Wafer W wird durch den Träger 12 in dem Reaktionsbehälter 8 getragen. Ein Verfahren zum Einladen und Entnehmen des Wafers W ist nicht hierauf beschränkt.
Die Dampfphasenwachstumsvorrichtung 1000 beinhaltet einen Duschkopf 100, der über der Reaktionskammer 10 bereitgestellt ist. Hierbei beinhaltet der Duschkopf 100 eine Oberplatte 102, eine Mischkammer 110, eine Duschplatte 120, und einen Außenumfangsabschnittskühler 170.
Die Oberplatte 102 ist oberhalb der Mischkammer 110 bereitgestellt und beinhaltet einen ersten Krümmer 152, einen zweiten Krümmer 154, einen dritten Krümmer 156, einen ersten Verbindungströmungspfad 162, einen zweiten Verbindungsströmungspfad 164, und einen dritten Verbindungströmungspfad 166. Ein erstes Prozessgas, ein zweites Prozessgas, und ein drittes Prozessgas werden dem ersten Krümmer 152, dem zweiten Krümmer 154, und dem dritten Krümmer 156 jeweils von einem ersten Gaszufuhrpfad 142, einem zweiten Gaszufuhrpfad 144, und einem dritten Gaszufuhrpfad 146 zugeführt. Dann werden das erste Prozessgas, das zweite Prozessgas, und das dritte Prozessgas der Mischkammer 110 jeweils durch den ersten Verbindungsströmungspfad 162, der mit dem ersten Krümmer 152 verbunden ist, den zweiten Verbindungströmungspfad 164, der mit dem zweiten Krümmer 154 verbunden ist, und den dritten Verbindungsströmungspfad 166, der mit dem dritten Krümmer 156 verbunden ist, zugeführt. Das erste Prozessgas, das zweite Prozessgas, und das dritte Prozessgas werden in der Mischkammer 110 gemischt.
Falls zum Beispiel eine GaN Einkristallschicht auf dem Wafer W vermittels eines MOCVD Verfahrens gebildet wird, wird Wasserstoff (H₂) als erstes Prozessgas zugeführt. Zudem wird Ammoniak (NH₃), welches das Quellengas von Stickstoff (N) ist, als zweites Prozessgas zugeführt. Ferner wird Gas, das durch Verdünnen von Trimethylgallium (TMG) mit H₂ erhalten wird, als drittes Prozessgas zugeführt. Hierbei ist TMG das Quellengas von Gallium (Ga), und H₂ ist das Trägergas.
Die Duschplatte 120 ist unterhalb der Mischkammer 110 bereitgestellt und beinhaltet eine Vielzahl von länglichen Strömungspfaden 124 (124a, 124b, 124c, 124d, 124e, 124f, 124g, 124h, 124i, und 124j) und seitliche Kühlströmungspfade 126 (126a und 126b), die zwischen den länglichen Strömungspfaden 124c und 124d und zwischen den länglichen Strömungspfaden 124g und 124h bereitgestellt sind. Ein erstes Kühlmedium (Kühlmedium) strömt durch seitliche Kühlströmungspfade 126. Hierbei ist die Duschplatte 120 aus Metall, wie etwa Aluminium, gefertigt.
Die in der Mischkammer 110 gemischten ersten, zweiten und dritten Prozessgase strömen durch die länglichen Strömungspfade 124. Das Mischgas bzw. Gasgemisch aus den ersten, zweiten und dritten Prozessgasen wird der Reaktionskammer 10 zugeführt und wird dazu verwendet, eine Schicht auf den Wafer W aufzuwachsen. Das überschüssige Prozessgas und ein Nebenprodukt werden aus der Reaktionskammer 10 durch eine Abgasvorrichtung (nicht dargestellt) durch einen Abgasabschnitt 28, der in einem unteren Teil der Reaktionskammer 10 bereitgestellt ist, ausgestoßen. Hierbei ist die Auslassvorrichtung zum Beispiel eine Vakuumpumpe.
Zum Beispiel wird das erste Kühlmedium den seitlichen Kühlströmungspfaden 126 von einem ersten Kühler 112 (Engl. „cooler”; Deutsch auch: „Kältemaschine”) zugeführt und kühlt den Duschkopf 100 (Duschplatte 120). Das erste Kühlmedium kann einem der seitlichen Kühlströmungspfade 126 (z. B. dem seitlichen Kühlströmungspfad 126a) von dem Kühler zugeführt werden, kann dem anderen seitlichen Kühlströmungspfad 126 zugeführt werden (z. B. dem seitlichen Kühlströmungspfad 126b), und an den Kühler zurückgeführt werden. Zudem kann das erste Kühlmittel von dem Kühler an eine Vielzahl von seitlichen Kühlströmungspfaden (126a und 126b) zugeführt werden und an den Kühler zurückgeführt werden, ohne durch andere seitliche Kühlströmungspfade zu strömen. Hierbei ist das erste Kühlmedium zum Beispiel Wasser. Es ist bevorzugt, dass der seitliche Kühlströmungspfad 126 zur leichten Herstellung eine gerade Form besitzt, wie in 2 veranschaulicht. Jedoch kann der seitliche Kühlströmungspfad 126 einige gebogene Abschnitte aufweisen.
Es ist bevorzugt, dass der Durchmesser a des seitlichen Kühlströmungspfads 126, der Durchmesser d des länglichen Strömungspfads 124, und der Spalt t zwischen der Vielzahl von länglichen Strömungspfaden 124 die folgende Beziehung in der Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des ersten Kühlmediums erfüllen: d < t < a < d + 2t. Falls der Spalt t zwischen den länglichen Strömungspfaden 124 kleiner gleich dem Durchmesser d des länglichen Strömungspfads 124 ist, ist das Volumen eines Abschnitts 120a der Duschplatte 120, die neben dem länglichen Strömungspfad 124 liegt, verringert und die Stärke der Duschplatte 120 ist verringert, was nicht bevorzugt ist. Falls der Durchmesser a des seitlichen Kühlströmungspfads 126 kleiner gleich dem Spalt t zwischen der Vielzahl von länglichen Strömungspfaden 124 ist, nimmt der Druckverlust zu und es fließt keine ausreichende Menge an erstem Kühlmedium durch den seitlichen Kühlströmungspfad 126. Deshalb wird der Duschkopf 100 (Duschplatte 120) nicht ausreichend gekühlt. Falls der Durchmesser a des seitlichen Kühlströmungspfads 126 größer gleich d + 2t ist, ist der Durchmesser des seitlichen Kühlströmungspfads 126 groß und es ist schwierig, viele längliche Strömungspfade 124 bereitzustellen. Im Ergebnis wird Reaktionsgas nicht einheitlich auf den Wafer W zugeführt und die Nicht-Einheitlichkeit der Dicke oder Zusammensetzung der auf dem Wafer W gebildeten Schicht nimmt zu.
Es ist bevorzugt, dass die Vielzahl von länglichen Strömungspfaden 124 an gleichen Abständen angeordnet sind, um das Reaktionsgas einheitlich auf den Wafer W in der Ebene senkrecht zu der Strömungsrichtung des ersten Kühlmediums zuzuführen. Jedoch ist die Vielzahl der länglichen Strömungspfade 124 nicht notwendigerweise an gleichen Abständen angeordnet.
Besonders bevorzugt ist der Spalt zwischen dem länglichen Strömungspfad 124g und dem länglichen Strömungspfad 124h, die neben dem seitlichen Kühlströmungspfad 126b bereitgestellt sind, d + 2t in der Ebene senkrecht zu der Strömungsrichtung des ersten Kühlmediums. Mit anderen Worten beträgt die Breite des Abschnitts 120a der Duschplatte, die zwischen dem länglichen Strömungspfad 124g und dem länglichen Strömungspfad 124h bereitgestellt ist, d + 2t in der Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des ersten Kühlmediums. Das bedeutet, dass ein anderer länglicher Strömungspfad 124 in dem Abschnitt 120a der Duschplatte zwischen dem länglichen Strömungspfad 124g und dem länglichen Strömungspfad 124h bereitgestellt werden kann, der beide von dem länglichen Strömungspfad 124h und dem länglichen Strömungspfad 124i mit dem Spalt t trennt. In dieser Ausführungsform ist kein anderer länglicher Strömungspfad 124 bereitgestellt und der seitliche Kühlströmungspfad 126 ist bereitgestellt.
Bevorzugt ist die Querschnittsform des seitlichen Kühlströmungspfads 126 ein Kreis in der Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des ersten Kühlmediums hinsichtlich der leichteren Herstellung des seitlichen Kühlströmungspfads 126. Bevorzugt ist das Zentrum des Querschnitts des seitlichen Kühlströmungspfads 126 von benachbarten länglichen Kühlströmungspfaden 124g und 124h gleich-beabstandet, um den Duschkopf 100 (Duschplatte 120) einheitlich zu kühlen.
Bevorzugt ist der seitliche Kühlströmungspfad 126 angeordnet, um von dem Zentrum 121 der Duschplatte entfernt zu sein. Mit anderen Worten ist der seitliche Kühlströmungspfad 126 bevorzugt nicht an dem Zentrum 121 der Duschplatte bereitgestellt. Bei einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung des Ein-Wafer-Typs ist das Zentrum des Wafers W im Allgemeinen auf einer Linie senkrecht zum Zentrum der Duschplatte 120 angeordnet. In diesem Fall wird bei dem Aufbau, bei dem der seitliche Kühlströmungspfad 126 angeordnet ist, um von dem Zentrum der Duschplatte 120 entfernt zu sein, weil so viele längliche Strömungspfade 124 wie möglich an dem Zentrum der Duschplatte 120 bereitgestellt sind und das Reaktionsgas zugeführt wird, die Verteilung des Reaktionsgases auf dem Wafer W einheitlich, falls der Wafer W in der Umfangsrichtung des Wafers W gedreht wird.
Es ist bevorzugt, dass eine Vielzahl von seitlichen Kühlströmungspfaden 126 symmetrisch gegenüber dem Zentrum 121 der Duschplatte angeordnet sind, um den Duschkopf 100 einheitlich zu kühlen.
Der Außenumfangsabschnittskühler 170 beinhaltet einen Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 und ein Außenumfangsabschnittsrohr 174. Der Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 ist um die Duschplatte 120 herum bereitgestellt. In dieser Ausführungsform wird dem Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 durch das Außenumfangsabschnittsrohr 174 zum Beispiel ein zweites Kühlmittel von einem zweiten Kühler 114 zugeführt, um den Duschkopf 100 (Duschplatte 120) zu kühlen. Hierbei ist das zweite Kühlmittel zum Beispiel Wasser. Das Außenumfangsabschnittsrohr 174 ist an der oberen Seite der Zeichnungsebene in 2 angeordnet. Die Position, an der das Außenumfangsabschnittsrohr 174 angeordnet ist, ist jedoch nicht spezifisch beschränkt. Der Außenumfangsabschnittskühler ist nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein bekannter Kühlmechanismus, wie etwa eine Kühlrippe, die um die Duschplatte 120 herum angeordnet ist, bevorzugt verwendet werden.
Es ist bevorzugt, dass die Differenz zwischen der Temperatur des äußersten Umfangsabschnitts der Duschplatte 120 und der Temperatur des Zentrums 121 der Duschplatte kleiner gleich 5°C ist. In diesem Fall ist es möglich, die Dicke oder Zusammensetzung einer auf dem Wafer W gebildeten Schicht dahingehend zu steuern, um einheitlich zu sein, was untenstehend erläutert werden wird. Hierbei ist die Temperatur des äußersten Umfangsabschnitts der Duschplatte 120 als die Temperatur eines Abschnitts der Duschplatte 120 neben einem länglichen Strömungspfad 124 definiert, der an dem äußersten Umfang der Duschplatte 120 unter den länglichen Strömungspfaden 124 bereitgestellt ist. Falls der längliche Strömungspfad 124 an dem Zentrum 121 der Duschplatte bereitgestellt ist, wird die Temperatur einer Wandoberfläche des länglichen Strömungspfads 124 gemessen und die gemessene Temperatur kann als die Temperatur des Zentrums 121 der Duschplatte verwendet werden. Andernfalls kann die Temperatur eines Abschnitts der Duschplatte 120 neben dem länglichen Strömungspfad 124, der an dem Zentrum 121 der Duschplatte bereitgestellt ist, gemessen werden, und die gemessene Temperatur kann als Temperatur des Zentrums 121 der Duschplatte verwendet werden. Hierbei wird die Temperatur der Duschplatte 120 bevorzugt zum Beispiel durch ein Thermoelement oder ein Strahlungsthermometer gemessen.
Ein Controller 180 ist mit dem Drehmechanismus 20, der Heizeinrichtung 26, der Abgasvorrichtung, und dem Außenumfangsabschnittskühler 170 durch Drähte (nicht dargestellt) verbunden. Zudem ist der Controller 180 mit dem ersten Kühler 112 und dem zweiten Kühler 114 verbunden. Der Controller 180 führt einen Vorgang des Steuerns der Drehung des Wafers W durch den Drehmechanismus 20 und der Drehgeschwindigkeit des Wafers W, einen Vorgang des Steuerns des Erwärmens des Wafers W durch die Heizeinrichtung 26, einen Vorgang des Steuerns der Zufuhr des Prozessgases von dem ersten Gaszufuhrpfad 142, dem zweiten Gaszufuhrpfad 144, und dem dritten Gaszufuhrpfad 146 zu der Reaktionskammer 10, einen Vorgang des Steuerns des Transports des Wafers W durch die Roboterhand, einen Vorgang des Steuerns des Ablassens des überschüssigen Prozessgases und eines Nebenprodukts aus dem Abgasabschnitt durch die Abgasvorrichtung, einen Vorgang des Steuerns der Temperatur der Duschplatte 120 mithilfe des ersten Kühlers 112 und des seitlichen Kühlströmungspfads 126, und einen Vorgang des Steuerns der Temperatur der Duschplatte 120 mithilfe des zweiten Kühlers 114 und des Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfads 172 durch.
Der Controller 180 kann über Hardware wie etwa eine elektrische Schaltung oder Quantenschaltung verfügen, oder er kann über Software verfügen. Falls der Prozessor 180 über Software verfügt, können ein an einer Zentralrecheneinheit (CPU) basierter Mikroprozessor, ein Nur-Lese-Speicher (ROM), der ein Verarbeitungsprogramm speichert, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), der Daten temporär speichert, ein Eingabe/Ausgabe-Port, und ein Kommunikationsport verwendet werden. Ein Aufzeichnungsmedium muss nicht auf lösbare Platten wie etwa Magnetplatten oder optische Platten beschränkt sein, und auch feste Aufzeichnungsmedien wie etwa eine Festplattenvorrichtung oder Speicher können bevorzugt sein.
3 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Der in 2 veranschaulichte Duschkopf 100 ist mit zwei seitlichen Kühlströmungspfaden versehen, nämlich dem seitlichen Kühlströmungspfad 126a und dem seitlichen Kühlströmungspfad 126b. Es können jedoch vier Kühlströmungspfade symmetrisch bezüglich dem Zentrum 121 der Duschplatte derart bereitgestellt werden, dass zwei Kühlströmungspfade an einer Seite des Zentrums 121 angeordnet sind.
Bei 4 handelt es sich um ein Ablaufdiagramm, das ein Dampfphasenwachstumsverfahren gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht.
Zunächst lädt der Controller 180 den Wafer W in die Reaktionskammer 10 und platziert den Wafer W auf dem Träger 12, zum Beispiel mithilfe der Roboterhand. Dann erwärmt der Controller 180 den Wafer W mithilfe der Heizeinrichtung 26. Dann dreht der Controller 180 den Wafer W in der Umfangsrichtung des Wafers W mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit mithilfe des Drehmechanismus 20.
Dann führt der Controller 180 der Mischkammer 110 das erste Prozessgas, das zweite Prozessgas, und das dritte Prozessgas von dem ersten Gaszufuhrpfad 142, dem zweiten Gaszufuhrpfad 144, und dem dritten Gaszufuhrpfad 146 zu und mischt das erste Prozessgas, das zweite Prozessgas, und das dritte Prozessgas (S10). Von dem ersten Prozessgas, dem zweiten Prozessgas, und dem dritten Prozessgas können zwei Arten von Prozessgas gemischt werden.
Dann führt der Controller 180 das in der Mischkammer 110 gemischte erste Prozessgas, zweite Prozessgas und dritte Prozessgas den in der Duschplatte 120 bereitgestellten länglichen Strömungspfaden 124 zu (S12).
Dann steuert der Controller 180 die Temperatur des Duschplatte 120 mithilfe der seitlichen Kühlströmungspfade 126 und des Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfads 172 derart, dass die Differenz zwischen der Temperatur des äußersten Umfangsabschnitts und der Temperatur des Zentralabschnitts in der Duschplatte 120 kleiner gleich 5°C ist (S14).
Dann wird das den länglichen Strömungspfaden 124 zugeführte Mischgas aus dem ersten Prozessgas, zweiten Prozessgas und dritten Prozessgas der Reaktionskammer 10 zugeführt (S16).
Dann wird mithilfe des ersten Prozessgases, des zweiten Prozessgases und des dritten Prozessgases (S18) eine Schicht auf dem auf dem Träger 12 in der Reaktionskammer 10 platzierten Wafer W aufgewachsen.
Nachdem das Aufwachsen der Schicht abgeschlossen ist, wird die Temperatur des Wafers W verringert und der Wafer W wird aus der Reaktionskammer 8, beispielsweise mithilfe der Roboterhand, entnommen.
Die 5A und 5B veranschaulichen die Temperaturverteilung der Duschplatte 120 in dieser Ausführungsform. 5A veranschaulicht die Temperaturverteilung der Duschplatte 120, wenn die Duschplatte 120 durch den seitlichen Kühlströmungspfad 126 ohne Verwendung des Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfads 127 gekühlt wird, und 5B veranschaulicht die Temperaturverteilung der Duschplatte 120, wenn die Duschplatte 120 sowohl durch den Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 als auch den seitlichen Kühlströmungspfad 126 gekühlt wird.
In 5A beträgt die Temperatur eines Abschnitts der Duschplatte 120 (dem Zentrum 121 der Duschplatte) über dem Zentrum des Wafers W 85°C und die Temperatur eines Abschnitts der Duschplatte 120, der 75 mm von dem Zentrum des Wafers W entfernt ist, beträgt 75°C. Deshalb beträgt die Differenz zwischen der Temperatur eines Abschnitts der Duschplatte 120 über dem Zentrum des Wafers W (dem Zentrum 121 der Duschplatte) und der Temperatur eines Abschnitts der Duschplatte 120, der 75 mm von dem Zentrum des Wafers W entfernt ist, 10°C.
Andererseits beträgt in 5B die Temperatur eines Abschnitts des Duschplatte 120 über dem Zentrum des Wafers W (dem Zentrum 121 der Duschplatte) 70°C und die Temperatur eines Abschnitts der Duschplatte 120, der 75 mm von dem Zentrum des Wafers W entfernt ist, beträgt 65°C. Deshalb beträgt die Differenz zwischen der Temperatur eines Abschnitts der Duschplatte 120 (dem Zentrum 121 der Duschplatte) über dem Zentrum des Wafers W und der Temperatur eines Abschnitts der Duschplatte 120, der 75 mm von dem Zentrum des Wafers W entfernt ist, 5°C.
Die 6A bis 6D sind Diagramme, welche die Eigenschaften einer vermittels der Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ausgebildeten Schicht veranschaulichen. 6A veranschaulicht die Abhängigkeit der Dicke einer Schicht (Periode), die gebildet wird, während die Duschplatte 120 durch den seitlichen Kühlströmungspfad 126 gekühlt wird, ohne den Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 zu verwenden, an einer Position in der Ebene des Wafers W. 6B veranschaulicht die Abhängigkeit der Al-Zusammensetzungsverteilung einer Schicht, die gebildet wird, während die Duschplatte 120 durch den seitlichen Kühlströmungspfad 126 gekühlt wird, ohne den Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 zu verwenden, an einer Position in der Ebene des Wafers W. 6C veranschaulicht die Abhängigkeit der Dicke einer Schicht (Periode), die gebildet wird, während die Duschplatte 120 sowohl durch den seitlichen Kühlströmungspfad 126 als auch durch den Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 gekühlt wird, an einer Position in der Ebene des Wafers W. 6D veranschaulicht die Abhängigkeit der Al-Zusammensetzungsverteilung einer Schicht, die gebildet wird, während die Duschplatte 120 sowohl durch den seitlichen Kühlströmungspfad 126 als auch durch den Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 gekühlt wird, an einer Position in der Ebene des Wafers W.
Wenn das Kühlen durch den seitlichen Kühlströmungspfad 126 durchgeführt wird, ohne den Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 zu verwenden, beträgt die Differenz zwischen der Dicke der Schicht am Zentrum des Wafers W und der Dicke der Schicht an einem Abschnitt des Wafers W, der 75 mm vom Zentrum des Wafers W entfernt ist, +/–3%, wie in 6A veranschaulicht. Wenn das Kühlen hingegen sowohl durch den Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 als auch durch den seitlichen Kühlströmungspfad 126 erfolgt, beträgt die Differenz zwischen der Dicke der Schicht im Zentrum des Wafers W und der Dicke der Schicht an einem Abschnitt des Wafers W, der 75 mm entfernt von dem Zentrum liegt, +/–1%, wie in 6C veranschaulicht.
In 6A ist die Dicke der Schicht im Zentrum (0 mm) des Wafers W die Größte und die Dicke der Schicht in den Randbereichen des Wafers W ist die Kleinste. Die Differenz bzw. der Unterschied zwischen der Dicke der Schicht im Zentrum des Wafers W und der Dicke der Schicht an einem Abschnitt des Wafers W, der 95 mm entfernt liegt, beträgt +/–3%. In 6C ist die Differenz zwischen den Dicken auf +/–1% verringert. In 6B beträgt die Differenz zwischen den Al-Konzentrationen +/–2%. In 6D ist die Differenz zwischen den Al-Konzentrationen auf +/–0,6% verringert. Dies zeigt, dass wenn der Duschkopf einheitlich gekühlt wird, die Eigenschaften einer gebildeten Schicht, wie etwa die Dicke der Schicht und die Konzentration der Elemente der Schicht verbessert sind.
Gemäß dem Duschkopf, der Dampfphasenwachstumsvorrichtung, und dem Dampfphasenwachstumsverfahren dieser Ausführungsform ist es möglich, eine Schicht mit einheitlicher Dicke zu bilden, da der Duschkopf einheitlich gekühlt wird.
(Zweite Ausführungsform)
Ein Duschkopf gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von dem Duschkopf gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass er ferner ein erstes transparentes Glied 128, das zwischen den länglichen Strömungspfaden bereitgestellt ist, ein zweites transparentes Glied 130, das in der Oberplatte 102 bereitgestellt ist, und ein Messinstrument, das an dem zweiten transparenten Glied 130 bereitgestellt ist, aufweist. Hierbei wird auf eine wiederholte Beschreibung der gleichen Bauteile wie denjenigen der ersten Ausführungsform verzichtet.
7 ist ein Diagramm, das schematisch einen Hauptabschnitt einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht. 8 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler der Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
Das erste transparente Glied 128 (128a und 128b) ist zwischen dem länglichen Strömungspfad 124a und dem länglichen Strömungspfad 124f bereitgestellt. Das zweite transparente Glied 130 ist in der Oberplatte 102 bereitgestellt.
Ein Messinstrument 50 ist an der Oberplatte 102 bereitgestellt. Bei dem Messinstrument 50 handelt es sich zum Beispiel um ein Instrument, welches das Verziehen bzw. Verkrümmen des Wafers W mithilfe eines Lasers misst, um eine Vorrichtung, welche die Dicke oder Qualität einer auf dem Wafer W aufgewachsenen Schicht mithilfe eines Laser misst, oder um ein Strahlungsthermometer, welches die Temperatur des Wafers W mithilfe von Strahlung von dem Wafer W misst. Das erste transparente Glied 128 und das zweite transparente Glied 130 reichen durch die Duschplatte 120 bzw. die Oberplatte 102, um den Wafer W auf wirksame Weise mit Laserstrahlen zu bestrahlen und reflektierte Laserstrahlen zu detektieren, oder um die Strahlung auf wirksame Weise zu detektieren. Das zweite transparente Glied 130 ist unmittelbar über dem ersten transparenten Glied 128 bereitgestellt und das Messinstrument 50 ist unmittelbar auf dem zweiten transparenten Glied 130 angeordnet.
Das erste transparente Glied 128 und das zweite transparente Glied 130 sind ausreichend transparent bezüglich einer in dem Messinstrument 50 verwendeten vorgegebenen Wellenlänge und sind bevorzugt zum Beispiel Quarzglas. Jedwedes Glied kann verwendet werden, so lange es eine ausreichende Stärke aufweist, gegenüber einer vorgegebenen Wellenlänge ausreichend durchlässig ist, und eine hohe Widerstandsfähigkeit zum Beispiel gegenüber Prozessgas aufweist. Zum Beispiel kann bevorzugt Saphir verwendet werden.
In 8 besitzen die ersten transparenten Glieder 128a und 128b eine rechteckige Form, bei der eine Längsseite parallel zu der Richtung des seitlichen Kühlströmungspfads 126 ist, in welchem das erste Kühlmedium strömt. Die ersten transparenten Glieder 128a und 128b können jedoch auch eine rechteckige Form besitzen, bei der eine Längsseite senkrecht zur Strömungsrichtung des ersten Kühlmediums ist.
9 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Die ersten transparenten Glieder 128a, 128b und 128c können eine rechteckige Form besitzen, bei der eine Längsseite senkrecht zur Strömungsrichtung des ersten Kühlmediums ist.
10 ist eine Unteransicht, die eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Die länglichen Strömungspfade 124 können derart angeordnet sein, dass die Auslässe der länglichen Strömungspfade 124 parallel zu einer Längsseite des ersten transparenten Glieds 128 sind, wie in den 8 und 9 veranschaulicht, oder sie können derart angeordnet sein, dass die Auslässe der länglichen Strömungspfade 124 um 45 Grad gegenüber einer Längsseite des ersten transparenten Glieds 128 geneigt sind, wie in 10 veranschaulicht.
Gemäß dem Duschkopf, der Dampfphasenwachstumsvorrichtung und dem Dampfphasenwachstumsverfahren dieser Ausführungsform ist es möglich, eine Schicht mit einheitlicher Dicke, ähnlich der ersten Ausführungsform, zu bilden. Zudem ist es gemäß dem Duschkopf, der Dampfphasenwachstumsvorrichtung und dem Dampfphasenwachstumsverfahren dieser Ausführungsform möglich, den Zustand des Wafers W zu beobachten, während eine Schicht gebildet wird. Deshalb wird die Steuerbarkeit der Temperatur oder Verziehung des Wafers W während der Bildung einer Schicht verbessert.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Duschkopf gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von dem Duschkopf gemäß der zweiten Ausführungsform dahingehend, dass der längliche Strömungspfad 124 in dem ersten transparenten Glied 128 gebildet ist. Hierbei wird auf eine wiederholte Beschreibung der gleichen Bauteile wie denjenigen der zweiten Ausführungsform verzichtet.
11 ist eine Unteransicht, welche eine Duschplatte und einen Außenumfangsabschnittskühler einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Falls der längliche Strömungspfad 124 in dem ersten transparenten Glied 128 bereitgestellt ist, ist es möglich, ein großes transparentes Glied zu verwenden. Deshalb ist es zum Beispiel möglich, die Temperatur an einer größeren Anzahl von Positionen an der Oberfläche des Wafers W mithilfe einer großen Anzahl von Strahlungsthermometern zu messen. Zudem ist es möglich, die Verziehung des Wafers W detailliert, zum Beispiel mithilfe einer Vorrichtung, zu messen, welche die Verziehung des Wafers W an einer großen Anzahl von Positionen misst. Im Ergebnis wird die Steuerbarkeit der Temperatur oder Verziehung des Wafers W bei der Bildung einer Schicht verbessert.
Gemäß dem Duschkopf, der Dampfphasenwachstumsvorrichtung und dem Dampfphasenwachstumsverfahren gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, eine Schicht mit einheitlicher Dicke ähnlich der ersten Ausführungsform zu bilden. Zudem ist die Steuerbarkeit der Temperatur oder Verziehung des Wafers W während der Bildung einer Schicht verbessert. Es ist möglich, verschiedene Zustände des Wafers W zu messen.
(Vierte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird die Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsform(en) verwendet. Jedoch unterscheidet sich diese Ausführungsform von den ersten bis dritten Ausführungsformen dahingehend, dass die Temperatur des Duschkopfs 100 (Duschplatte 120) in Abhängigkeit der aufzuwachsenden Schicht variiert. Hierbei wird auf eine wiederholte Beschreibung der gleichen Bauteile wie denjenigen der ersten bis dritten Ausführungsform verzichtet.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Dampfphasenwachstumsverfahren gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
Zunächst wird der Wafer W auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt und der Controller 180 steuert den ersten Kühler 112, der mit dem seitlichen Kühlströmungspfad 126 verbunden ist, und den zweiten Kühler 114, der mit dem Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad 172 verbunden ist, derart, dass die Temperatur des Duschkopfs 100 beispielsweise 60°C beträgt. Dann werden beispielsweise Wasserstoff (H₂), Ammoniak (NH₃) und Trimethylaluminium (TMA) zugeführt, um eine AlN-Schicht auf den Wafer W aufzuwachsen (S30).
Dann wird die Temperatur des Duschkopfes 100 auf 90°C eingestellt und es werden beispielsweise Wasserstoff, Ammoniak, und Trimethylgallium (TMG) zugeführt, um eine GaN-Schicht auf den Wafer W aufzuwachsen (S32).
Dann wird eine MQW(Multi Quantum Well)-Schicht auf der GaN-Schicht gebildet (S34). Dann wird die Temperatur des Duschkopfes 100 auf 90°C eingestellt und es werden beispielsweise Wasserstoff, Ammoniak, TMG, TMA und Cp₂Mg (Bis(cyclopentadienyl)Magnesium) zugeführt, um eine Mg-dotierte p-AlGaN-Schicht zu bilden (S36).
Daher ist es möglich, eine hochkristalline Schicht bei einer hohen Wachstumsgeschwindigkeit zu erhalten, da die Temperatur des Duschkopfs 100 in Abhängigkeit der zu bildenden Schicht variiert.
Bei dieser Ausführungsform beträgt die Temperatur des Duschkopfs 100 60°C, wenn eine AlN-Schicht gebildet wird. Die Temperatur des Duschkopfs 100 ist jedoch bevorzugt größer gleich 40°C und kleiner gleich 80°C und weiter bevorzugt größer gleich 50°C und ist kleiner gleich 70°C.
Ferner beträgt, wenn eine GaN-Schicht und eine p-AlGaN-Schicht gebildet werden, die Temperatur des Duschkopfs 100 90°C. Wird jedoch anders als bei einer einfachen AlN-Schicht eine Schicht beinhaltend Ga oder Mg gebildet, ist die Temperatur des Duschkopfs 100 bevorzugt größer gleich 70°C und kleiner gleich 130°C, was höher ist als diejenige Temperatur bei Bildung der AlN-Schicht. Die Temperatur des Duschkopfs 100 ist bevorzugt größer gleich 80°C oder kleiner gleich 90°C.
Das Dampfphasenwachstumsverfahren gemäß dieser Ausführungsform nutzt nicht notwendigerweise die Dampfphasenwachstumsvorrichtung gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsformen und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Bei den obenstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Abschnitte, die nicht notwendig sind, um die Erfindung zu beschreiben, wie etwa Strukturen bzw. Aufbauten, nicht beschrieben. Es können jedoch zum Beispiel notwendige Strukturen auf angemessene Weise ausgewählt und genutzt werden. Ferner liegen die Duschköpfe, die Dampfphasenwachstumsvorrichtungen und die Dampfphasenwachstumsverfahren, welche die erfindungsgemäßen Bauelemente beinhalten und deren Ausführung von einem Fachmann auf angemessene Weise verändert werden kann, im Schutzumfang der Erfindung. Der Schutzumfang der Erfindung ist durch den Schutzumfang der Ansprüche und den Schutzumfang von deren Entsprechungen definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-217593 [0001]

Claims

Duschkopf, aufweisend: eine Mischkammer (110), die eine Vielzahl von Prozessgasen mischt; eine Duschplatte (120), die unterhalb der Mischkammer (110) bereitgestellt ist, wobei die Duschplatte (120) eine Vielzahl von länglichen Strömungspfaden (124) und einen seitlichen Kühlströmungspfad (126), der zwischen den länglichen Strömungspfaden (124) bereitgestellt ist, beinhaltet, wobei ein Mischgas der Prozessgase durch die länglichen Strömungspfade (124) strömt, wobei ein Kühlmedium durch den seitlichen Kühlströmungspfad (126) strömt; und einen Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad (172), der um die Duschplatte (120) herum bereitgestellt ist.
Duschkopf nach Anspruch 1, wobei ein Durchmesser des seitlichen Kühlströmungspfads (126), ein Durchmesser d des länglichen Strömungspfads (124), und ein Spalt t zwischen den länglichen Strömungspfaden (124) t < a < d + 2t in einer Ebene senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlmediums erfüllen.
Duschkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Spalt zwischen den länglichen Strömungspfaden (124), die neben dem seitlichen Kühlströmungspfad (126) bereitgestellt sind, d + 2t beträgt.
Duschkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der seitliche Kühlströmungspfad (126) getrennt von einem Zentrum der Duschplatte (120) angeordnet ist.
Duschkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Differenz zwischen der Temperatur eines äußersten Umfangsabschnitts und der Temperatur eines Zentralabschnitts der Duschplatte (120) kleiner gleich 5°C beträgt.
Duschkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: ein erstes transparentes Glied (128), das zwischen den länglichen Strömungspfaden (124) bereitgestellt ist; eine Oberplatte (102), die oberhalb der Mischkammer (110) bereitgestellt ist; ein zweites transparentes Glied (130), das in der Oberplatte (102) bereitgestellt ist; und ein Messinstrument (50), das an dem zweiten transparenten Glied (130) bereitgestellt ist.
Dampfphasenwachstumsvorrichtung, aufweisend: eine Reaktionskammer (10); einen Träger (12), der in der Reaktionskammer (10) bereitgestellt ist, ein Substrat (W), das auf dem Träger (12) platziert werden kann; und einen Duschkopf (100), der in einem oberen Teil der Reaktionskammer (10) bereitgestellt ist, wobei der Duschkopf (100) beinhaltet: eine Mischkammer (110), die eine Vielzahl von Prozessgasen mischt, eine Duschplatte (120), die unterhalb der Mischkammer (110) bereitgestellt ist, wobei die Duschplatte (120) eine Vielzahl von länglichen Strömungspfaden (124) und einen seitlichen Kühlströmungspfad (126) beinhaltet, der zwischen den länglichen Strömungspfaden (124) bereitgestellt ist, wobei ein Mischgas der Prozessgase durch die länglichen Strömungspfade (124) strömt, wobei ein Kühlmedium durch den seitlichen Kühlströmungspfad (126) strömt, und einen Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad (172), der um die Duschplatte (120) herum bereitgestellt ist.
Dampfphasenwachstumsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Durchmesser a des seitlichen Kühlströmungspfads (126), ein Durchmesser d des länglichen Strömungspfads (124), und ein Spalt t zwischen den länglichen Strömungspfaden (124) t < a < d + 2t in einer Ebene senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlmediums erfüllen.
Dampfphasenwachstumsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Spalt zwischen den länglichen Strömungspfaden (124), die neben dem seitlichen Kühlströmungspfad (126) bereitgestellt sind, d + 2t beträgt.
Dampfphasenwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der seitliche Kühlströmungspfad (126) getrennt von einem Zentrum der Duschplatte (120) angeordnet ist.
Dampfphasenwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei eine Differenz zwischen der Temperatur eines äußersten Umfangsabschnitts und der Temperatur eines Zentralabschnitts der Duschplatte (120) kleiner gleich 5°C beträgt.
Dampfphasenwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Duschkopf (100) ferner beinhaltet: ein erstes transparentes Glied (128), das zwischen den länglichen Strömungspfaden (124) bereitgestellt ist, eine Oberplatte (102), die oberhalb der Mischkammer (110) bereitgestellt ist, ein zweites transparentes Glied (130), das in der Oberplatte (102) bereitgestellt ist, und ein Messinstrument (50), das an dem zweiten transparenten Glied (130) bereitgestellt ist.
Dampfphasenwachstumsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, ferner aufweisend: einen Controller (180), der eine Temperatur der Duschplatte (120) mithilfe der seitlichen Kühlströmungspfade (126) und dem Außenumfangsabschnitts-Kühlströmungspfad (172) steuert.
Dampfphasenwachstumsverfahren, umfassend: Mischen einer Vielzahl von Prozessgasen; Zuführen eines Mischgases der Prozessgase an eine Vielzahl von länglichen Strömungspfaden (124), die in einer Duschplatte (120) bereitgestellt sind; Steuern einer Temperatur der Duschplatte (120) mithilfe eines seitlichen Kühlströmungspfads (126), der zwischen den länglichen Kühlpfaden (124) bereitgestellt ist, und einem Außenabschnitts-Kühlströmungspfad (172), der um die Duschplatte (120) herum bereitgestellt ist, derart, dass eine Differenz zwischen der Temperatur eines äußersten Umfangsabschnitts und der Temperatur eines Zentralabschnitts der Duschplatte (120) kleiner gleich 5°C beträgt, wobei ein Kühlmedium durch den seitlichen Kühlströmungspfad (126) strömt; Zuführen der Prozessgase von den länglichen Strömungspfaden (124) an eine Reaktionskammer (10); und Aufwachsen einer Schicht auf einem Substrat (W), das in der Reaktionskammer (10) platziert wurde, mithilfe des Prozessgases.
Dampfphasenwachstumsverfahren nach Anspruch 14, wobei die Temperatur der Duschplatte (120) in Abhängigkeit von der aufzuwachsenden Schicht verändert wird.
Dampfphasenwachstumsverfahren nach Anspruch 15, wobei, wenn die Schicht eine AlN-Schicht ist, die Temperatur der Duschplatte (120) geringer ist als die Temperatur der Duschplatte (120), wenn die Schicht umfassend Ga oder Mg aufgewachsen wird.
Dampfphasenwachstumsverfahren nach Anspruch 16, wobei, wenn die Schicht die AlN-Schicht ist, die Temperatur der Duschplatte (120) größer gleich 50°C und kleiner gleich 70°C ist, und wenn die Schicht Ga oder Mg umfasst, die Temperatur der Duschplatte (120) größer gleich 80°C und kleiner gleich 90°C ist.