JP5172617B2 - Vapor growth apparatus and vapor growth method - Google Patents

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本発明は、例えば縦型シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）等の気相成長装置及び気相成長方法に関するものである。   The present invention relates to a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method such as a vertical showerhead type MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).

従来、発光ダイオード及び半導体レーザ等の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原料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。 Conventionally, in the manufacture of devices such as light-emitting diodes and semiconductor lasers, organometallic gases such as trimethylgallium (TMG) or trimethylaluminum (TMA) and ammonia (NH 3 ), phosphine (PH 3 ) or arsine (AsH 3 ). A MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method is used in which a compound semiconductor crystal is grown by introducing a hydrogen compound gas such as a raw material gas that contributes to film formation into a growth chamber.

ＭＯＣＶＤ法は、上記の原料ガスを不活性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。   The MOCVD method is a method in which a compound semiconductor crystal is grown on a substrate by introducing the raw material gas together with an inert gas into a growth chamber and heating it to cause a gas phase reaction on a predetermined substrate. In the production of compound semiconductor crystals using MOCVD, there is always a high demand for how to secure the maximum yield and production capacity while reducing costs while improving the quality of growing compound semiconductor crystals. Has been.

つまり、原料ガスからどれだけ多くの結晶を成膜できたかを示す成膜効率が高い方が望ましい。また、良好なデバイスとして活用するには、膜厚及び組成比が均一であることが望まれる。   In other words, it is desirable that the film formation efficiency indicating how many crystals can be formed from the source gas is high. Moreover, in order to utilize as a favorable device, it is desired that the film thickness and the composition ratio are uniform.

図１５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。   FIG. 15 shows a schematic configuration of an example of a conventional vertical shower head type MOCVD apparatus used in the MOCVD method.

このＭＯＣＶＤ装置においては、ガス供給源１０２から反応炉１０１の内部の成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスを導入するためのガス配管１０３が接続されており、反応炉１０１における内部の成長室１１１の上部には該成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスを導入するための複数のガス吐出孔を有するシャワープレート１１０がガス導入部として設置されている。   In this MOCVD apparatus, a gas pipe 103 for introducing a reaction gas and an inert gas from a gas supply source 102 to a growth chamber 111 inside the reaction furnace 101 is connected to the growth chamber 111 inside the reaction furnace 101. A shower plate 110 having a plurality of gas discharge holes for introducing a reaction gas and an inert gas into the growth chamber 111 is installed as a gas introduction part.

また、反応炉１０１における成長室１１１の下部中央には図示しないアクチュエータによって回転自在の回転軸１１２が設置され、この回転軸１１２の先端にはシャワープレート１１０と対向するようにしてサセプタ１０８が取り付けられている。上記サセプタ１０８の下部には該サセプタ１０８を加熱するためのヒータ１０９が取り付けられている。   In addition, a rotating shaft 112 that can be rotated by an actuator (not shown) is installed in the lower center of the growth chamber 111 in the reaction furnace 101, and a susceptor 108 is attached to the tip of the rotating shaft 112 so as to face the shower plate 110. ing. A heater 109 for heating the susceptor 108 is attached to the lower part of the susceptor 108.

さらに、反応炉１０１の下部には、該反応炉１０１における内部の成長室１１１内のガスを外部に排気するためのガス排気部１０４が設置されている。このガス排気部１０４は、パージライン１０５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１０６に接続されている。   Further, a gas exhaust unit 104 for exhausting the gas in the growth chamber 111 inside the reaction furnace 101 to the outside is installed at the lower part of the reaction furnace 101. This gas exhaust unit 104 is connected via a purge line 105 to an exhaust gas treatment device 106 for rendering the exhausted gas harmless.

上記のような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、サセプタ１０８に基板１０７が設置され、その後、回転軸１１２の回転によりサセプタ１０８が回転させられる。そして、ヒータ１０９の加熱によりサセプタ１０８を介して基板１０７が所定の温度に加熱されると共に、シャワープレート１１０に形成されている複数のガス吐出孔から反応炉１０１の内部の成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスが導入される。   When a compound semiconductor crystal is grown in the vertical showerhead type MOCVD apparatus having the above configuration, the substrate 107 is placed on the susceptor 108, and then the susceptor 108 is rotated by the rotation of the rotating shaft 112. The substrate 109 is heated to a predetermined temperature through the susceptor 108 by the heating of the heater 109, and the reaction gas is supplied from the plurality of gas discharge holes formed in the shower plate 110 to the growth chamber 111 inside the reaction furnace 101. And an inert gas is introduced.

複数の反応ガスを供給して基板１０７上で反応せしめ薄膜を形成する方法として、従来は、シャワーヘッドの中で複数のガスを混合し、シャワープレート１１０に多数設けられているガス吐出孔から基板１０７に向けて反応ガスを吹き出させる方法が採られていた。   As a method of forming a thin film by supplying a plurality of reaction gases and reacting them on the substrate 107, conventionally, a plurality of gases are mixed in a shower head, and the substrate is discharged from a plurality of gas discharge holes provided in the shower plate 110. A method of blowing out the reactive gas toward 107 was employed.

しかし、この方法では、ヒータ１０９とシャワープレート１１０との距離（ギャップ）が小さいので、反応ガスが基板１０７上に到達し反応せしめて薄膜を形成する前に、シャワープレート１１０表面で一部の化学反応が発生してしまう。この理由は、ヒータ１０９からの輻射熱により、シャワープレート１１０表面が加熱されてしまうためである。これにより、シャワープレート１１０表面で生成物が形成されてしまい、シャワープレート１１０のガス吐出孔が生成物により詰まりを起こしてしまい、原料ガス及び不活性ガスが均一に基板１０７の表面に到達できなくなってしまい、均一な薄膜を形成することができなかった。   However, in this method, since the distance (gap) between the heater 109 and the shower plate 110 is small, some chemicals are formed on the surface of the shower plate 110 before the reaction gas reaches the substrate 107 and reacts to form a thin film. A reaction will occur. This is because the surface of the shower plate 110 is heated by the radiant heat from the heater 109. As a result, a product is formed on the surface of the shower plate 110, the gas discharge holes of the shower plate 110 are clogged with the product, and the source gas and the inert gas cannot reach the surface of the substrate 107 uniformly. As a result, a uniform thin film could not be formed.

また、ヒータ１０９からの輻射熱によりシャワープレート１１０が過熱されてしまい、その影響で均一な温度で原料ガスを基板１０７の上方まで到達させることができず、その結果、均一な薄膜を形成することができなかった。   In addition, the shower plate 110 is overheated by the radiant heat from the heater 109, so that the source gas cannot reach the upper portion of the substrate 107 at a uniform temperature, and as a result, a uniform thin film can be formed. could not.

この問題を解決するため、例えば、特許文献１に開示された気相成長装置２００では、図１６に示すように、シャワープレート２０１の内部（ガス通路部を除く）に冷媒を導入し、シャワープレート２０１の内部におけるガス通路部の上下及び側面から冷却を行い輻射熱によるシャワープレート２０１の温度上昇を抑制している。また、側壁２０２には冷媒ジャケット２０３を配置し、その内部にも冷媒を導入し、合わせてシャワープレート２０１の温度上昇及び原料ガスの温度上昇を抑制している。   In order to solve this problem, for example, in the vapor phase growth apparatus 200 disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 16, a coolant is introduced into the shower plate 201 (excluding the gas passage portion), and the shower plate The temperature of the shower plate 201 due to radiant heat is suppressed by cooling from the upper and lower sides and side surfaces of the gas passage portion inside the 201. In addition, a refrigerant jacket 203 is disposed on the side wall 202, and a refrigerant is also introduced into the inside of the side wall 202, and the temperature rise of the shower plate 201 and the temperature rise of the raw material gas are suppressed.

また、近年では、複数の供給ガスそれぞれに、バッファエリアを設け、このバッファエリアからそれぞれの反応ガスをシャワープレートのガス吐出孔を通して、分離した状態で成長室へ供給する方法が一般的によく用いられる。これは、シャワーヘッド内で気相反応が生ずるのを避けるためである。この場合、III 族系ガス吐出孔とＶ族系ガス吐出孔とは交互に近接配置されるため、例えば、図１７に示す特許文献２に開示された反応容器３００のように、III 族系ガスのバッファエリア３０１とＶ族系ガスのバッファエリア３０２とを２層に上下に配置し、それぞれのガスが成長室３０３以外で混合しないように、ガス流路が分離された積層構造がよく用いられている。   Further, in recent years, a method in which a buffer area is provided for each of a plurality of supply gases and each reaction gas is supplied from the buffer area to the growth chamber in a separated state through the gas discharge holes of the shower plate is generally used. It is done. This is to avoid a gas phase reaction in the showerhead. In this case, since the group III gas discharge holes and the group V gas discharge holes are alternately arranged close to each other, for example, a group III gas such as a reaction vessel 300 disclosed in Patent Document 2 shown in FIG. The buffer area 301 and the V-group gas buffer area 302 are vertically arranged in two layers, and a laminated structure in which gas flow paths are separated so that the gases are not mixed outside the growth chamber 303 is often used. ing.

この特許文献２に開示された反応容器３００においても、シャワープレート３０４の上面に冷却チャンバ３０５を設け、ギャラリー３０６を介して冷媒を導入し、シャワープレート３０４の冷却を行い、シャワープレート３０４の温度上昇及び原料ガスの温度上昇を抑制している。
特開２００６−２１６８３０号公報（２００６年８月１７日公開） 特開平８−９１９８９号公報（１９９６年４月９日公開） Also in the reaction vessel 300 disclosed in Patent Document 2, the cooling chamber 305 is provided on the upper surface of the shower plate 304, the refrigerant is introduced through the gallery 306, the shower plate 304 is cooled, and the temperature of the shower plate 304 is increased. And the temperature rise of source gas is suppressed.
JP 2006-216830 A (released on August 17, 2006) JP-A-8-91989 (published on April 9, 1996)

ところで、基板上に均一な膜厚分布の薄膜を再現性よく成長させるには、反応ガスが均等な温度分布で被成膜基板の上方まで到達する必要があり、かつ反応ガスを均等な流れで気相反応させることが必要である。   By the way, in order to grow a thin film having a uniform film thickness distribution on a substrate with good reproducibility, it is necessary for the reaction gas to reach the upper part of the film formation substrate with a uniform temperature distribution, and the reaction gas can be flown uniformly. It is necessary to carry out a gas phase reaction.

しかしながら、従来の特許文献１に開示された気相成長装置２００では、冷媒供給口２０４と冷媒排出口２０５とを有する冷媒外環室は隔壁で区画された構造になっていないため、冷媒供給口２０４から冷媒排出口２０５への流れが規定されない。このため、シャワープレート２０１全域への冷媒の供給が困難となり、均一なシャワープレート２０１の冷却を行うことができない。この結果、部分的な冷却不足による、原料ガスの反応によるガス吐出孔の詰まりという問題が生じる。また、シャワープレート２０１の内部を通過する原料ガスの温度が不均一となり、基板２０６の上方に到達する原料ガスの温度が均一ではなくなるため、膜厚分布が均一にならないという問題が生じる。   However, in the conventional vapor phase growth apparatus 200 disclosed in Patent Document 1, the refrigerant outer ring chamber having the refrigerant supply port 204 and the refrigerant discharge port 205 is not configured to be partitioned by a partition wall. The flow from 204 to the refrigerant outlet 205 is not defined. For this reason, it becomes difficult to supply the refrigerant to the entire area of the shower plate 201, and the shower plate 201 cannot be uniformly cooled. As a result, there arises a problem that the gas discharge holes are clogged due to the reaction of the raw material gas due to partial cooling insufficiency. Further, since the temperature of the source gas passing through the inside of the shower plate 201 becomes non-uniform and the temperature of the source gas reaching above the substrate 206 becomes non-uniform, there arises a problem that the film thickness distribution is not uniform.

また、特許文献２では、シャワープレート３０４の上部に冷却チャンバ３０５を設けて、直接的にシャワープレート３０４を冷却しているため、特許文献１に比べてシャワープレート３０４の温度均一性は向上する。   In Patent Document 2, since the cooling chamber 305 is provided on the upper portion of the shower plate 304 and the shower plate 304 is directly cooled, the temperature uniformity of the shower plate 304 is improved as compared with Patent Document 1.

しかしながら、特許文献２でも、冷却部が区画された構造を有していないため、シャワープレート３０４の全域の温度均一性が取れなくなってしまう。ましてや、シャワープレート３０４が大型化すると、シャワープレート３０４の温度の不均一性という問題がより顕著に発生し、シャワープレート３０４の内部を通過する反応ガスの温度不均一という問題が生じる。これは、シャワープレート３０４が大型化すればするほど、冷媒の奪う熱量が大きくなり、充分に冷却できず、排出部に到達する前に冷媒が温められてしまうからである。   However, even Patent Document 2 does not have a structure in which the cooling unit is partitioned, so that temperature uniformity over the entire area of the shower plate 304 cannot be obtained. In addition, when the shower plate 304 is increased in size, the problem of non-uniformity of the temperature of the shower plate 304 occurs more significantly, and the problem of non-uniform temperature of the reaction gas passing through the shower plate 304 occurs. This is because the larger the size of the shower plate 304, the greater the amount of heat taken by the refrigerant, which cannot be sufficiently cooled, and the refrigerant is warmed before reaching the discharge section.

また、シャワープレート３０４の上部に冷却チャンバ３０５が配置されていることから、シャワープレート３０４の上面と下面との間に距離が発生してしまい、冷却能力が充分に発揮されず、その結果、ガス吐出孔の詰まりという問題が生じる。なお、このガス吐出孔の詰まりという問題は、上述したシャワープレート３０４の温度が部分的に不均一となる場合にも生じる問題である。   Further, since the cooling chamber 305 is disposed on the upper portion of the shower plate 304, a distance is generated between the upper surface and the lower surface of the shower plate 304, and the cooling capacity is not sufficiently exhibited. The problem of clogging of the discharge holes occurs. The problem of clogging of the gas discharge holes is a problem that occurs even when the temperature of the shower plate 304 described above is partially uneven.

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、冷媒をシャワープレートの全域に流れるようにすることにより、ガスのシャワープレートでの反応によるシャワープレートにおけるガス吐出孔の目詰まりを回避し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a gas discharge hole in a shower plate due to a reaction of the gas in the shower plate by allowing the refrigerant to flow over the entire area of the shower plate. It is an object of the present invention to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method that can avoid clogging.

本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、ガスを吐出する複数のガス吐出孔を配設したシャワープレートを介して被成膜基板を収容する成長室内に該ガスを供給して上記被成膜基板に成膜する気相成長装置において、シャワープレート上に、上記ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とが、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層され、上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管が貫通して設けられ、上記冷媒中間室の周囲には、冷媒用開口を有する冷媒用開口付き環状壁を介して環状の冷媒外環室が設けられ、上記冷媒外環室は、冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられた冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the vapor phase growth apparatus of the present invention supplies the gas into a growth chamber that accommodates the deposition target substrate via a shower plate provided with a plurality of gas discharge holes for discharging the gas. In the vapor phase growth apparatus for forming a film on the deposition substrate, a gas intermediate chamber for filling the gas on the shower plate and a refrigerant intermediate chamber for charging the refrigerant for cooling the gas are the refrigerant intermediate chamber. The refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes penetrating from the gas intermediate chamber to the gas discharge holes of the shower plate. An annular refrigerant outer ring chamber is provided in the periphery of the refrigerant through an annular wall with a refrigerant opening having a refrigerant opening, and the refrigerant outer ring chamber is a refrigerant outer ring introduction chamber into which refrigerant is introduced from a refrigerant introduction port. And the refrigerant inlet And a refrigerant outside ring discharge chamber the refrigerant is discharged from the refrigerant outlet provided in direction position, is characterized by comprising a partition wall for partitioning the said refrigerant outside ring introduction chamber and the coolant outside the ring discharge chamber.

本発明の気相成長方法は、上記課題を解決するために、ガスを吐出する複数のガス吐出孔を配設したシャワープレートを介して被成膜基板を収容する成長室内に該ガスを供給して上記被成膜基板に成膜する気相成長方法において、シャワープレート上に、上記ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とを、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層し、上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管を貫通して設け、上記冷媒中間室の周囲に、冷媒用開口を有する冷媒用開口付き環状壁を介して環状の冷媒外環室を設け、上記冷媒外環室には、冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられた冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備え、上記冷媒を、上記冷媒導入口から冷媒外環導入室に導入した後、上記冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して冷媒中間室に流入し、該冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して上記冷媒外環排出室へ流入し、該冷媒外環排出室の冷媒排出口から排出することを特徴としている。   In order to solve the above problems, the vapor phase growth method of the present invention supplies the gas into a growth chamber that accommodates the deposition target substrate through a shower plate provided with a plurality of gas discharge holes for discharging the gas. In the vapor phase growth method for forming a film on the deposition target substrate, a gas intermediate chamber for filling the gas on a shower plate and a refrigerant intermediate chamber for charging a refrigerant for cooling the gas are provided in the refrigerant intermediate chamber. The refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes extending from the gas intermediate chamber to the gas discharge holes of the shower plate so as to pass through the refrigerant intermediate chamber. Around the periphery, an annular refrigerant outer ring chamber is provided via an annular wall with a refrigerant opening having a refrigerant opening, and in the refrigerant outer ring chamber, a refrigerant outer ring introduction chamber into which refrigerant is introduced from a refrigerant introduction port; At the position opposite to the refrigerant inlet A refrigerant outer ring discharge chamber from which the refrigerant is discharged from the discharged refrigerant discharge port, and a partition wall that partitions the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber, and the refrigerant is supplied from the refrigerant introduction port to the refrigerant. After being introduced into the outer ring introduction chamber, it flows into the refrigerant intermediate chamber through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening, flows into the refrigerant outer ring discharge chamber through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening, The refrigerant is discharged from the refrigerant discharge port of the refrigerant outer ring discharge chamber.

上記の発明によれば、シャワープレート上に、ガスを充満させるガス中間室と、ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とが、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層され、上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管が貫通して設けられ、上記冷媒中間室の周囲には、冷媒用開口を有する冷媒用開口付き環状壁を介して環状の冷媒外環室が設けられている。   According to the above invention, the gas intermediate chamber for filling the gas and the refrigerant intermediate chamber for charging the refrigerant for cooling the gas are sequentially stacked on the shower plate with the refrigerant intermediate chamber facing the shower plate. The refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes penetrating from the gas intermediate chamber to the plurality of gas discharge holes of the shower plate, and a refrigerant having a refrigerant opening around the refrigerant intermediate chamber An annular refrigerant outer ring chamber is provided through an annular wall with an opening.

したがって、冷媒中間室の周囲に設けられた環状の冷媒外環室に導入された冷媒は、本来であれば、冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して冷媒中間室に流入する。しかし、冷媒中間室には複数のガス供給管が貫通して設けられているので、冷媒中間室の内部は冷媒の流入抵抗が大きい。その結果、冷媒外環室に導入された冷媒は、そのまま抵抗の小さい冷媒外環室を通って、冷媒排出口から外部に排出され、抵抗の大きい冷媒中間室には冷媒が均一に流通しないことになる。   Therefore, the refrigerant introduced into the annular refrigerant outer ring chamber provided around the refrigerant intermediate chamber normally flows into the refrigerant intermediate chamber through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening. However, since the refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes, the refrigerant intermediate chamber has a large refrigerant inflow resistance. As a result, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring chamber passes through the refrigerant outer ring chamber having a low resistance as it is, and is discharged from the refrigerant discharge port to the outside, so that the refrigerant does not uniformly flow through the refrigerant intermediate chamber having a high resistance. become.

そこで、本発明では、これを回避するために、冷媒外環室は、冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられた冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備えている。   Therefore, in the present invention, in order to avoid this, the refrigerant outer ring chamber includes a refrigerant outer ring introduction chamber into which refrigerant is introduced from the refrigerant introduction port, and a refrigerant discharge port provided at a position opposite to the refrigerant introduction port. A refrigerant outer ring discharge chamber for discharging the refrigerant, and a partition partitioning the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber are provided.

この結果、冷媒は、冷媒導入口から冷媒外環導入室に導入された後、上記冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して冷媒中間室に流入し、該冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して上記冷媒外環排出室へ流出し、該冷媒外環排出室の冷媒排出口から排出される。   As a result, the refrigerant is introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber from the refrigerant introduction port, and then flows into the refrigerant intermediate chamber through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening, and for the refrigerant of the annular wall with the refrigerant opening. The refrigerant flows out into the refrigerant outer ring discharge chamber through the opening, and is discharged from the refrigerant outlet of the refrigerant outer ring discharge chamber.

すなわち、冷媒外環室に隔壁を設けることによって、冷媒外環室を冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とに区画し、冷媒が冷媒外環室内のみを通過して冷媒中間室に流入しないのを防止している。   That is, by providing a partition in the refrigerant outer ring chamber, the refrigerant outer ring chamber is divided into a refrigerant outer ring introduction chamber and a refrigerant outer ring discharge chamber, and the refrigerant flows only into the refrigerant intermediate chamber through the refrigerant outer ring chamber. To prevent it from happening.

したがって、冷媒をシャワープレートの全域に流れるようにすることにより、ガスのシャワープレートでの反応によるシャワープレートにおけるガス吐出孔の目詰まりを回避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。   Accordingly, it is possible to provide a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of avoiding clogging of gas discharge holes in the shower plate due to a reaction of the gas in the shower plate by allowing the refrigerant to flow over the entire area of the shower plate. Can do.

本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁には、前記冷媒用開口は１個以上設けられていると共に、上記冷媒用開口が複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒用開口は、周方向に、上記冷媒外環導入室の冷媒導入口と前記冷媒外環排出室の冷媒排出口とを結ぶ直線に対して線対称に配置されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus according to the present invention, the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber is provided with one or more refrigerant openings, and there are a plurality of even numbers of the refrigerant openings. In this case, the refrigerant openings are arranged in a line symmetry with respect to a straight line connecting the refrigerant introduction port of the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant discharge port of the refrigerant outer ring discharge chamber in the circumferential direction. Is preferred.

これにより、冷媒外環導入室に導入された冷媒は、冷媒用開口付き環状壁に１個以上設けられた冷媒用開口から冷媒中間室に流入されるので、冷媒は必ず冷媒中間室を通ることになる。   Accordingly, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber flows into the refrigerant intermediate chamber from one or more refrigerant openings provided in the annular wall with the refrigerant opening, so that the refrigerant always passes through the refrigerant intermediate chamber. become.

また、本発明では、冷媒用開口が複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒用開口は、周方向に、上記冷媒外環導入室の冷媒導入口と前記冷媒外環排出室の冷媒排出口とを結ぶ直線に対して線対称に配置されている。このため、冷媒外環導入室に導入された冷媒は、冷媒用開口付き環状壁における線対称に配置された冷媒用開口から冷媒中間室に左右対称に流入される。   In the present invention, when there are a plurality of even numbers of refrigerant openings, the refrigerant openings are arranged in the circumferential direction in the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant discharge of the refrigerant outer ring discharge chamber. They are arranged symmetrically with respect to a straight line connecting the outlet. For this reason, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber flows symmetrically into the refrigerant intermediate chamber from the refrigerant openings arranged symmetrically in the annular wall with the refrigerant opening.

したがって、冷媒は冷媒中間室において均等に流通するので、シャワープレートの全域が偏ることなく冷却される。   Therefore, since the refrigerant flows evenly in the refrigerant intermediate chamber, the entire area of the shower plate is cooled without being biased.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁に冷媒用開口が複数個存在する場合には、上記冷媒外環導入室の冷媒導入口に近い冷媒用開口ほど、該冷媒用開口の開口径が大きいことが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus according to the present invention, when there are a plurality of refrigerant openings on the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber, the refrigerant close to the refrigerant inlet in the refrigerant outer ring introduction chamber The opening for the refrigerant preferably has a larger opening diameter.

すなわち、冷媒は抵抗の少ない方へ流れるので、冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を同じ開口径に形成した場合には、冷媒は冷媒中間室に流入するよりも冷媒外環導入室の奥である隔壁側に流れる。   In other words, since the refrigerant flows in a direction with less resistance, when the refrigerant openings of the annular wall with the refrigerant openings are formed to have the same opening diameter, the refrigerant is deeper in the refrigerant outer ring introduction chamber than in the refrigerant intermediate chamber. It flows to the partition wall side.

しかし、本発明では、冷媒外環導入室の冷媒導入口に近い冷媒用開口ほど、該冷媒用開口の開口径が大きいので、冷媒外環導入室の冷媒導入口に近い冷媒用開口への流入抵抗が少なくなる。   However, in the present invention, since the refrigerant opening closer to the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring introduction chamber has a larger opening diameter, the refrigerant flows into the refrigerant opening closer to the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring introduction chamber. Less resistance.

したがって、冷媒用開口付き環状壁の各冷媒用開口から均一の流量で冷媒を冷媒中間室に流入させることができるので、冷媒がシャワープレートの全域に流れるようにすることができる。   Therefore, since the refrigerant can be flowed into the refrigerant intermediate chamber from the respective refrigerant openings of the annular wall with the refrigerant opening at a uniform flow rate, the refrigerant can be flown over the entire area of the shower plate.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環排出室の冷媒用開口付き環状壁には、冷媒用開口は１個以上設けられていると共に、上記冷媒外環排出室の冷媒用開口付き環状壁における冷媒用開口の全面積は、前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁における冷媒用開口の全面積と同一か又はそれ以上であることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus according to the present invention, the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber is provided with one or more refrigerant openings, and the refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber. The total area of the refrigerant opening in the attached annular wall is preferably equal to or greater than the total area of the refrigerant opening in the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber.

これにより、冷媒外環導入室に導入された冷媒は、冷媒用開口付き環状壁に１個以上設けられた冷媒用開口から冷媒中間室に流入されるので、冷媒は必ず冷媒中間室を通ることになる。   Accordingly, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber flows into the refrigerant intermediate chamber from one or more refrigerant openings provided in the annular wall with the refrigerant opening, so that the refrigerant always passes through the refrigerant intermediate chamber. become.

また、本発明では、冷媒外環排出室の冷媒用開口付き環状壁における冷媒用開口の全面積は、前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁における冷媒用開口の全面積と同一か又はそれ以上である。   In the present invention, the total area of the refrigerant opening in the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber is the same as the total area of the refrigerant opening in the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber. Or more.

このため、冷媒中間室において、冷媒が出口側である冷媒外環排出室の冷媒用開口付き環状壁の手前で流出されずに滞留するということがない。   For this reason, in the refrigerant intermediate chamber, the refrigerant does not stay without flowing out before the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber on the outlet side.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁における、該冷媒用開口が存在する領域のシャワープレート側及びガス中間室側には、周方向に繋がった壁面が存在していることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber is connected to the shower plate side and the gas intermediate chamber side in the region where the refrigerant opening exists in the circumferential direction. It is preferable that a wall surface exists.

これにより、冷媒用開口付き環状壁を上部つまりガス中間室側又は下部つまりシャワープレート側から固定する場合に、冷媒用開口付き環状壁が周方向において完全に一つの一体構造部材となっているので、冷媒用開口付き環状壁の強度が補強され、補強冷媒の流入圧力及び上部又は下部からの締結部品の圧力による変形がなくなり、冷媒をシャワープレート全域に流れるようにすることができる。   As a result, when the annular wall with the refrigerant opening is fixed from the upper part, that is, the gas intermediate chamber side or the lower part, that is, the shower plate side, the annular wall with the refrigerant opening becomes a single integral structure member in the circumferential direction. The strength of the annular wall with the opening for the refrigerant is reinforced, and the deformation due to the inflow pressure of the reinforcing refrigerant and the pressure of the fastening parts from the upper part or the lower part is eliminated, so that the refrigerant can flow throughout the shower plate.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁に設けられた冷媒用開口は、少なくとも開口率の異なる２種類以上の開口を有していることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the refrigerant openings provided in the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber have at least two kinds of openings having different opening ratios. preferable.

これにより、シャワープレートの直径が大きくなった場合に、冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口からから吐出する冷媒の流量を飛躍的向上させることができ、冷媒の流量不足によるシャワープレートの冷却不足を発生させることなく冷媒をシャワープレート全域に流れるようにすることができる。   Thereby, when the diameter of the shower plate increases, the flow rate of the refrigerant discharged from the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening can be drastically improved, and the cooling of the shower plate due to the insufficient refrigerant flow rate It is possible to cause the refrigerant to flow over the entire area of the shower plate without generating any.

また、開口率の異なる２種類以上の冷媒用開口にて異なる流速の冷媒を同時に導入することができるので、冷媒中間室の内部で乱流を起こすことができ、シャワープレート内部全域に冷媒が流れることが可能となり、効率的な冷却を行うことができる。   In addition, since two or more types of refrigerant openings having different opening ratios can simultaneously introduce refrigerants having different flow rates, turbulent flow can occur inside the refrigerant intermediate chamber, and refrigerant flows through the entire area of the shower plate. Therefore, efficient cooling can be performed.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒用開口における少なくとも開口率の異なる２種類以上の開口は、冷媒用開口付き環状壁における周方向に直交する方向に対を成して設けられていることが好ましい。すなわち、開口率の異なる２種類以上の開口は、冷媒の流れに対してそれぞれが上下方向に存在することが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, at least two kinds of openings having different opening ratios in the refrigerant openings are provided in pairs in a direction perpendicular to the circumferential direction of the annular wall with the refrigerant openings. Preferably it is. That is, it is preferable that two or more types of openings having different opening ratios exist in the vertical direction with respect to the refrigerant flow.

これにより、開口率の異なる２種類以上の冷媒用開口は冷媒用開口付き環状壁における周方向に直交する方向に対を成して設けられているので、冷媒の流れは縦方向の渦流となる。ここで、本発明では、冷媒中間室には、ガス中間室からシャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管が貫通して設けられているので、冷媒の流れを縦方向の渦流とすることによって、これら複数のガス供給管の障害物の間で巻き込み型の乱流を起こすことができる。この結果、シャワープレート内部全域に冷媒を効率よく流すことが可能となり、効率的な冷却を行うことができる。   Thereby, since two or more types of refrigerant openings having different opening ratios are provided in pairs in a direction orthogonal to the circumferential direction of the annular wall with the refrigerant openings, the refrigerant flow becomes a vertical vortex. . Here, in the present invention, the refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes penetrating from the gas intermediate chamber to the plurality of gas discharge holes of the shower plate. By using a vortex, a turbulent flow can be generated between the obstacles of the plurality of gas supply pipes. As a result, it is possible to efficiently flow the refrigerant through the entire area of the shower plate, and efficient cooling can be performed.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒用開口における少なくとも開口率の異なる２種類以上の開口は、円形状孔と周方向に長く形成された長孔とを含んでいることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that at least two types of openings having different opening ratios in the coolant opening include a circular hole and a long hole formed long in the circumferential direction.

これにより、開口率の異なる２種類以上の開口を円形状孔と周方向に長く形成された長孔とすることによって、確実に、縦方向の乱流を起こすことができ、シャワープレート内部全域に冷媒を効率よく流すことが可能となり、効率的な冷却を行うことができる。   Thereby, by making two or more types of openings having different opening ratios into a circular hole and a long hole formed long in the circumferential direction, turbulent flow in the vertical direction can be surely caused, It becomes possible to flow the refrigerant efficiently, and efficient cooling can be performed.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環導入室には、前記冷媒導入口は周方向に１個以上設けられていると共に、上記冷媒導入口が複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒導入口は冷媒外環導入室の中央位置を軸とする線対称となるように配置されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, when the refrigerant outer ring introduction chamber is provided with one or more refrigerant introduction ports in the circumferential direction, and there are a plurality of even numbers of the refrigerant introduction ports. The refrigerant introduction port is preferably arranged so as to be line-symmetric with respect to the center position of the refrigerant outer ring introduction chamber.

これにより、冷媒外環導入室に導入された冷媒は、冷媒用開口付き環状壁に１個以上設けられた冷媒用開口から冷媒中間室に流入されるので、冷媒は必ず冷媒中間室を通ることになる。   Accordingly, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber flows into the refrigerant intermediate chamber from one or more refrigerant openings provided in the annular wall with the refrigerant opening, so that the refrigerant always passes through the refrigerant intermediate chamber. become.

また、本発明では、冷媒導入口が複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒導入口は冷媒外環導入室の中央位置を軸として線対称となるように配置されているので、冷媒は左右対称の複数かつ偶数個存在する冷媒導入口から冷媒外環導入室に均一に分流される。   In the present invention, when there are a plurality of even number of refrigerant inlets, the refrigerant inlets are arranged so as to be symmetrical about the central position of the refrigerant outer ring introduction chamber. A plurality of even-numbered left and right symmetrical refrigerant inlets are evenly divided into the refrigerant outer ring introduction chamber.

したがって、冷媒外環導入室における冷媒用開口付き環状壁の各冷媒用開口から均一の流量で冷媒を冷媒中間室に流入させることができるので、冷媒がシャワープレートの全域に流れるようにすることができる。   Accordingly, since the refrigerant can flow into the refrigerant intermediate chamber from the respective refrigerant openings of the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber at a uniform flow rate, the refrigerant can flow over the entire area of the shower plate. it can.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環排出室には、前記冷媒排出口は前記冷媒導入口と同数個設けられていると共に、上記冷媒排出口が複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒排出口は冷媒外環排出室の中央位置を軸として線対称となるように配置されていることが好ましい。   Further, in the vapor phase growth apparatus according to the present invention, the refrigerant outer ring discharge chamber is provided with the same number of the refrigerant discharge ports as the refrigerant introduction ports, and there are a plurality of even numbers of the refrigerant discharge ports. In this case, it is preferable that the refrigerant discharge port is arranged to be line-symmetric with respect to the central position of the refrigerant outer ring discharge chamber.

これにより、冷媒は冷媒外環排出室において、左右対称の複数かつ偶数個存在する冷媒排出口から均一に分流して排出される。この結果、冷媒中間室についても冷媒の左右対称の均一な流れを提供することができる。   As a result, the refrigerant is discharged in the refrigerant outer ring discharge chamber by uniformly diverting from a plurality of even-numbered and symmetrical refrigerant discharge ports. As a result, a symmetric uniform flow of the refrigerant can be provided also in the refrigerant intermediate chamber.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環導入室における冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口は、上記冷媒外環導入室の冷媒導入口とは同一半径方向にならないように形成されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber is formed not to be in the same radial direction as the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring introduction chamber. It is preferable that

これにより、冷媒外環導入室の冷媒導入口から導入された冷媒が、直線的に冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通過し、冷媒外環導入室の全体に充分に行き渡らなくなるのを抑制することができる。   As a result, the refrigerant introduced from the refrigerant introduction port of the refrigerant outer ring introduction chamber linearly passes through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening and does not sufficiently reach the entire refrigerant outer ring introduction chamber. Can be suppressed.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環排出室における冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口は、上記冷媒外環排出室の冷媒排出口とは同一半径方向にならないように形成されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber is formed so as not to be in the same radial direction as the refrigerant discharge port of the refrigerant outer ring discharge chamber. It is preferable that

これにより、冷媒中間室内の冷媒が、冷媒外環排出室における冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して冷媒外環排出室の冷媒排出口に直線的に排出されるのを抑制することができる。したがって、冷媒中間室内の冷媒の偏流を抑制することができる。   Thereby, it is possible to suppress the refrigerant in the refrigerant intermediate chamber from being discharged straight to the refrigerant outlet of the refrigerant outer ring discharge chamber through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber. . Therefore, the drift of the refrigerant in the refrigerant intermediate chamber can be suppressed.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁における、前記冷媒導入口の対向位置には、三角形状の突起が設けられていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that a triangular protrusion is provided at a position facing the refrigerant inlet in the annular wall with the refrigerant opening of the refrigerant outer ring introduction chamber.

これにより、冷媒外環導入室の冷媒導入口から導入された冷媒は、冷媒用開口付き環状壁における、冷媒導入口の対向位置に設けられた三角形状の突起によって、分流される。   Thereby, the refrigerant introduced from the refrigerant introduction port of the refrigerant outer ring introduction chamber is diverted by the triangular protrusion provided at the position facing the refrigerant introduction port in the annular wall with the refrigerant opening.

したがって、冷媒外環導入室に導入された冷媒を冷媒外環導入室において左右対称に均等に分流することができる。   Therefore, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber can be equally divided in the left and right symmetry in the refrigerant outer ring introduction chamber.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環排出室に冷媒排出口が周方向に２個存在する場合には、上記冷媒外環排出室における２個の冷媒排出口の間に、三角形状の突起が設けられていることが好ましい。   Further, in the vapor phase growth apparatus of the present invention, when there are two refrigerant outlets in the circumferential direction in the refrigerant outer ring discharge chamber, between the two refrigerant outlets in the refrigerant outer ring discharge chamber, It is preferable that a triangular protrusion is provided.

これにより、冷媒外環排出室における２個の冷媒排出口の間に設けられた三角形状の突起によって、２個の冷媒排出口に対して均一に分流して冷媒を排出することができる。   As a result, the triangular projections provided between the two refrigerant discharge ports in the refrigerant outer ring discharge chamber can evenly divert the refrigerant to the two refrigerant discharge ports to discharge the refrigerant.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環室の冷媒用開口付き環状壁に形成された冷媒用開口、冷媒外環室の隔壁、又は冷媒外環導入室の冷媒導入口の少なくとも１つには、冷媒の流れを滑らかにするテーパが形成されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, at least one of the refrigerant opening formed in the annular wall with the refrigerant opening of the refrigerant outer ring chamber, the partition wall of the refrigerant outer ring chamber, or the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring introduction chamber. For example, it is preferable that a taper that smoothes the flow of the refrigerant is formed.

これにより、冷媒用開口、冷媒外環室の隔壁、又は冷媒外環導入室の冷媒導入口において、テーパにより冷媒の流れが滑らかになり、層流により、冷媒中間室内に均一に冷媒を流入させることができる。   As a result, the flow of the refrigerant is smoothed by the taper at the refrigerant opening, the partition wall of the refrigerant outer ring chamber, or the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring introduction chamber, and the refrigerant flows uniformly into the refrigerant intermediate chamber by laminar flow. be able to.

また、本発明の気相成長装置では、前記冷媒外環導入室は、冷媒導入口から隔壁に向かうに伴って狭小幅となるように形成されていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the refrigerant outer ring introduction chamber is formed to become narrower as it goes from the refrigerant inlet to the partition wall.

すなわち、冷媒外環導入室が同じ幅で形成されている場合には、抵抗が少ないことからより冷媒はより奥へ進入しようとする。しかし、本発明では、前記冷媒外環導入室は、冷媒導入口から隔壁に向かうに伴って狭小幅となるように形成されているので、奥に向かうに伴って冷媒の流れの抵抗となる。   That is, when the refrigerant outer ring introduction chambers are formed with the same width, the refrigerant tends to enter deeper because the resistance is small. However, in the present invention, the refrigerant outer ring introduction chamber is formed so as to become narrower as it goes from the refrigerant introduction port to the partition wall.

この結果、冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁の各冷媒用開口から、均一に冷媒を流入させることが可能となる。   As a result, it is possible to allow the refrigerant to flow uniformly from the respective refrigerant openings of the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber.

また、本発明の気相成長装置では、前記シャワープレート上に積層されたガス中間室には、異なる複数種類のガスを導入するガス導入口がそれぞれ設けられていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that gas intermediate ports for introducing different types of gases are respectively provided in the gas intermediate chambers stacked on the shower plate.

これにより、異なる複数種類のガスをシャワープレート上のガス中間室で混合することができる。   Thereby, different types of gases can be mixed in the gas intermediate chamber on the shower plate.

また、本発明の気相成長装置では、前記シャワープレート上に積層されたガス中間室には、異なる複数種類のガスを混合して導入する１個のガス導入口が設けられていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus according to the present invention, it is preferable that the gas intermediate chamber stacked on the shower plate is provided with one gas introduction port for introducing a mixture of different types of gases. .

これにより、ガス中間室の手前で複数種類のガスを混合した後、１個のガス導入口からシャワープレート上のガス中間室に導入することができる。   Thereby, after mixing a plurality of types of gas before the gas intermediate chamber, the gas can be introduced into the gas intermediate chamber on the shower plate from one gas introduction port.

また、本発明の気相成長装置では、前記シャワープレート上に積層されたガス中間室は、異なる複数種類のガスをそれぞれ充満させるガス個別中間室からなっていると共に、上記冷媒中間室、及び最上層よりも下層に設けられたガス個別中間室には、上層に設けられたガス個別中間室から上記シャワープレートの複数の各ガス吐出孔に連通する複数のガス個別供給管が貫通して設けられていることが好ましい。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the gas intermediate chamber stacked on the shower plate is composed of gas individual intermediate chambers that are filled with a plurality of different types of gases, respectively, the refrigerant intermediate chamber, and the innermost chamber. The gas individual intermediate chamber provided in the lower layer than the upper layer is provided with a plurality of gas individual supply pipes penetrating from the gas individual intermediate chamber provided in the upper layer to the gas discharge holes of the shower plate. It is preferable.

これにより、複数種類のガス個別中間室を積層した場合においても、各複数種類のガスを、混合することなく、各ガス個別中間室から各ガス個別供給管を通してシャワープレートの各ガス吐出孔から成長室内の被成膜基板に向けて供給することができる。   As a result, even when multiple types of gas individual intermediate chambers are stacked, each gas of different types grows from each gas discharge hole of the shower plate through each gas individual supply pipe from each gas individual intermediate chamber without mixing. It can be supplied toward the deposition target substrate in the room.

本発明の気相成長装置は、以上のように、シャワープレート上に、ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とが、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層され、上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管が貫通して設けられ、上記冷媒中間室の周囲には、冷媒用開口を有する冷媒用開口付き環状壁を介して環状の冷媒外環室が設けられ、上記冷媒外環室は、冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられた冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備えているものである。   In the vapor phase growth apparatus of the present invention, as described above, the gas intermediate chamber for filling the gas on the shower plate and the refrigerant intermediate chamber for charging the refrigerant for cooling the gas are used as the shower plate. The refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes penetrating from the gas intermediate chamber to the gas discharge holes of the shower plate, and is provided around the refrigerant intermediate chamber. Is provided with an annular refrigerant outer ring chamber via an annular wall with a refrigerant opening having a refrigerant opening, and the refrigerant outer ring chamber includes a refrigerant outer ring introduction chamber into which refrigerant is introduced from a refrigerant introduction port, A refrigerant outer ring discharge chamber from which a refrigerant is discharged from a refrigerant discharge port provided at a position opposite to the refrigerant inlet, and a partition partitioning the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber. is there.

また、本発明の気相成長方法は、以上のように、シャワープレート上に、上記ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とを、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層し、上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管を貫通して設け、上記冷媒中間室の周囲に、冷媒用開口を有する冷媒用開口付き環状壁を介して環状の冷媒外環室を設け、上記冷媒外環室には、冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられた冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備え、上記冷媒を、上記冷媒導入口から冷媒外環導入室に導入した後、上記冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して冷媒中間室に流入し、該冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して上記冷媒外環排出室へ流入し、該冷媒外環排出室の冷媒排出口から排出する方法である。   In addition, as described above, the vapor phase growth method of the present invention includes a gas intermediate chamber for filling the gas on the shower plate and a refrigerant intermediate chamber for charging the refrigerant for cooling the gas. The refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes extending from the gas intermediate chamber to the gas discharge holes of the shower plate so as to pass through the refrigerant intermediate chamber. Around the periphery, an annular refrigerant outer ring chamber is provided via an annular wall with a refrigerant opening having a refrigerant opening, and in the refrigerant outer ring chamber, a refrigerant outer ring introduction chamber into which refrigerant is introduced from a refrigerant introduction port; A refrigerant outer ring discharge chamber from which a refrigerant is discharged from a refrigerant discharge port provided at a position opposite to the refrigerant inlet, and a partition partitioning the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber. The refrigerant outer ring introduction chamber from the refrigerant introduction port After the introduction, the refrigerant flows into the refrigerant intermediate chamber through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening, flows into the refrigerant outer ring discharge chamber through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening, and discharges the refrigerant outer ring. It is a method of discharging from the refrigerant outlet of the chamber.

それゆえ、冷媒をシャワープレートの全域に流れるようにすることにより、ガスのシャワープレートでの反応によるシャワープレートにおけるガス吐出孔の目詰まりを回避し得る気相成長装置及び気相成長方法を提供するという効果を奏する。   Therefore, there is provided a vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method capable of avoiding clogging of gas discharge holes in the shower plate due to a reaction of the gas in the shower plate by allowing the refrigerant to flow over the entire area of the shower plate. There is an effect.

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。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。 [Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11 as follows. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

図２に、本発明の気相成長装置としてのＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相堆積）装置の一例である縦型シャワーヘッド型のＭＯＣＶＤ装置１０の模式的な構成の一例を示す。   FIG. 2 shows an example of a schematic configuration of a vertical showerhead type MOCVD apparatus 10 which is an example of a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus as a vapor phase growth apparatus of the present invention. .

本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０は、図２に示すように、中空部である成長室１を有する反応炉２と、被成膜基板３を載置するサセプタ４と、上記サセプタ４に対向しかつ底面にシャワープレート２１を持つガス供給手段としてのシャワーヘッド２０とを含んでいる。   As shown in FIG. 2, the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment has a reaction furnace 2 having a growth chamber 1 that is a hollow portion, a susceptor 4 on which a deposition target substrate 3 is placed, and the susceptor 4. And a shower head 20 as a gas supply means having a shower plate 21 on the bottom surface.

上記サセプタ４の下側には被成膜基板３を加熱するヒータ５及び支持台６が設けられており、支持台６に取り付けた回転軸７が図示しないアクチュエータ等によって回転することにより、上記サセプタ４及びヒータ５が、サセプタ４の上面（シャワープレート２１側の面）が対向するシャワープレート２１と平行な状態を保ちながら回転するようになっている。上記サセプタ４、ヒータ５、支持台６及び回転軸７の周囲には、ヒータカバーである被覆板８が、これらサセプタ４、ヒータ５、支持台６及び回転軸７を取り囲むように設けられている。   A heater 5 and a support base 6 for heating the deposition substrate 3 are provided below the susceptor 4, and a rotating shaft 7 attached to the support base 6 is rotated by an actuator or the like (not shown). 4 and the heater 5 are configured to rotate while maintaining a state in which the upper surface of the susceptor 4 (the surface on the shower plate 21 side) is parallel to the facing shower plate 21. A cover plate 8 serving as a heater cover is provided around the susceptor 4, the heater 5, the support base 6 and the rotary shaft 7 so as to surround the susceptor 4, the heater 5, the support base 6 and the rotary shaft 7. .

また、ＭＯＣＶＤ装置１０は、成長室１の内部のガスを周辺のガス排出口１ａを通して外部に排出するためのガス排出部１１と、このガス排出部１１に接続されたパージライン１２と、このパージライン１２に接続された排ガス処理装置１３とを有している。これにより、成長室１の内部に導入されたガスはガス排出部１１を通して成長室１の外部に排出され、排出されたガスはパージライン１２を通って排ガス処理装置１３に導入され、排ガス処理装置１３において無害化される。   Further, the MOCVD apparatus 10 includes a gas discharge unit 11 for discharging the gas inside the growth chamber 1 to the outside through the peripheral gas discharge port 1a, a purge line 12 connected to the gas discharge unit 11, and the purge And an exhaust gas treatment device 13 connected to the line 12. Thereby, the gas introduced into the inside of the growth chamber 1 is discharged to the outside of the growth chamber 1 through the gas discharge unit 11, and the discharged gas is introduced into the exhaust gas treatment device 13 through the purge line 12. 13 is detoxified.

さらに、ＭＯＣＶＤ装置１０は、III 族元素を含む原料ガスとしてのIII 族系ガスの供給源となるIII 族系ガス供給源３１と、このIII 族系ガス供給源３１から供給されたIII 族系ガスをシャワーヘッド２０に供給するためのIII 族系ガス配管３２と、III 族系ガス供給源３１から供給されるIII 族系ガスの供給量を調節することができるIII 族系ガス供給量調節部であるマスフローコントローラ３３とを有している。上記III 族系ガス供給源３１は、III 族系ガス配管３２によって、マスフローコントローラ３３を介して、シャワーヘッド２０のIII 族系ガス供給部２３に接続されている。   Furthermore, the MOCVD apparatus 10 includes a group III gas supply source 31 that is a source of a group III gas as a source gas containing a group III element, and a group III gas supplied from the group III gas supply source 31. A group III gas pipe 32 for supplying gas to the showerhead 20 and a group III gas supply amount adjusting unit capable of adjusting the supply amount of the group III gas supplied from the group III gas supply source 31. A mass flow controller 33. The group III gas supply source 31 is connected to the group III gas supply unit 23 of the shower head 20 via a mass flow controller 33 by a group III gas pipe 32.

なお、本実施の形態において、III 族元素としては、例えば、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）又はＩｎ（インジウム）等があり、III 族元素を含むIII 族系ガスとしては、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスの１種類以上を用いることができる。   In this embodiment, examples of the group III element include Ga (gallium), Al (aluminum), and In (indium), and examples of the group III gas containing the group III element include trimethylgallium. One or more organic metal gases such as (TMG) or trimethylaluminum (TMA) can be used.

また、このＭＯＣＶＤ装置１０は、Ｖ族元素を含む原料ガスとしてのＶ族系ガスの供給源となるＶ族系ガス供給源３４と、Ｖ族系ガス供給源３４から供給されたＶ族系ガスをシャワーヘッド２０に供給するためのＶ族系ガス配管３５と、Ｖ族系ガス供給源３４から供給されるＶ族系ガスの供給量を調節することができるＶ族系ガス供給量調節部であるマスフローコントローラ３６とを有している。上記Ｖ族系ガス供給源３４は、Ｖ族系ガス配管３５によって、マスフローコントローラ３６を介してシャワーヘッド２０のＶ族系ガス供給部２４に接続されている。   Further, the MOCVD apparatus 10 includes a V group gas supply source 34 serving as a supply source of a V group gas as a source gas containing a V group element, and a V group gas supplied from the V group gas supply source 34. A group V gas supply amount adjusting unit capable of adjusting the amount of group V gas supplied from the group V gas supply source 34 and the group V gas supply source 34 A mass flow controller 36. The group V gas supply source 34 is connected to the group V gas supply unit 24 of the shower head 20 through a mass flow controller 36 by a group V gas pipe 35.

なお、本実施の形態において、Ｖ族元素としては、例えば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）又はＡｓ（ヒ素）等があり、Ｖ族元素を含むＶ族系ガスとしては、例えば、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の１種類以上を用いることができる。 In this embodiment, examples of the group V element include N (nitrogen), P (phosphorus), and As (arsenic), and examples of the group V gas including the group V element include ammonia ( One or more of hydrogen compound gases such as NH 3 ), phosphine (PH 3 ), or arsine (AsH 3 ) can be used.

上記マスフローコントローラ３３・３６は図示しない制御部にて制御されるようになっている。   The mass flow controllers 33 and 36 are controlled by a control unit (not shown).

また、本実施の形態では、III 族系ガス供給部２３とシャワープレート２１との間に冷媒供給部２２が設けられており、この冷媒供給部２２には、シャワープレート２１を冷却するために、冷媒装置３７から冷媒供給配管３８を通して冷媒が供給されるようになっている。この冷媒は、シャワープレート２１の冷却を行った後、冷媒排出配管３９を通して図示しない排出ユーティリティへ排出されるようになっている。   In the present embodiment, a refrigerant supply unit 22 is provided between the group III gas supply unit 23 and the shower plate 21, and the refrigerant supply unit 22 has a cooling mechanism for cooling the shower plate 21. The refrigerant is supplied from the refrigerant device 37 through the refrigerant supply pipe 38. The refrigerant is discharged to a discharge utility (not shown) through the refrigerant discharge pipe 39 after cooling the shower plate 21.

なお、冷媒は、例えば、一般的な水を用いることができるが、必ずしも水に限らず、他の液体及び気体による冷媒を用いることが可能である。   For example, general water can be used as the refrigerant, but it is not necessarily limited to water, and other liquid and gas refrigerants can be used.

次に、図３を用いてシャワーヘッド２０の構成を説明する。   Next, the structure of the shower head 20 is demonstrated using FIG.

シャワーヘッド２０は、図３に示すように、下から順番に、シャワープレート２１、冷媒供給部２２、III 族系ガス供給部２３、及びＶ族系ガス供給部２４が積層されて構成されている。   As shown in FIG. 3, the shower head 20 is configured by laminating a shower plate 21, a refrigerant supply unit 22, a group III gas supply unit 23, and a group V gas supply unit 24 in order from the bottom. .

上記シャワープレート２１、冷媒供給部２２、III 族系ガス供給部２３、及びＶ族系ガス供給部２４は積層配置であるため、本実施の形態では、Ｖ族系ガス供給部２４におけるガス中間室及びガス個別中間室としてのＶ族系ガスバッファエリア２４ｂのＶ族系ガスは、ガス中間室及びガス個別中間室としてのIII 族系ガスバッファエリア２３ｂ、及び冷媒中間室としての冷媒バッファエリア２２ｂを貫通して設けられたガス供給管及び個別ガス供給管としてのＶ族系ガス供給管２４ｃを通してシャワープレート２１のガス吐出孔としてのＶ族系ガス吐出孔Ｈ５から成長室１に吐出される。   Since the shower plate 21, the refrigerant supply unit 22, the group III group gas supply unit 23, and the group V group gas supply unit 24 are stacked, in this embodiment, the gas intermediate chamber in the group V group gas supply unit 24 is used. The group V gas in the group V gas buffer area 24b serving as the gas individual intermediate chamber passes through the group III gas buffer area 23b serving as the gas intermediate chamber and the gas individual intermediate chamber, and the refrigerant buffer area 22b serving as the refrigerant intermediate chamber. The gas is supplied to the growth chamber 1 from a V group gas discharge hole H5 as a gas discharge hole of the shower plate 21 through a gas supply pipe provided through and a V group gas supply pipe 24c as an individual gas supply pipe.

また、III 族系ガス供給部２３におけるIII 族系ガスバッファエリア２３ｂのIII 族系ガスは、冷媒バッファエリア２２ｂを貫通して設けられたガス供給管及び個別ガス供給管としてのIII 族系ガス供給管２３ｃを通してシャワープレート２１のガス吐出孔としてのIII 族系ガス吐出孔Ｈ３から成長室１に吐出される。   The group III gas in the group III gas buffer area 23b in the group III gas supply unit 23 is a gas supply pipe provided through the refrigerant buffer area 22b and a group III gas supply as an individual gas supply pipe. The gas is discharged from the group III gas discharge hole H3 as the gas discharge hole of the shower plate 21 to the growth chamber 1 through the tube 23c.

以下、それぞれについて、詳細に説明する。   Hereinafter, each will be described in detail.

まず、図１に、図２に示すＭＯＣＶＤ装置１０に用いられるシャワープレート２１の一例の模式的な平面図を示す。   First, FIG. 1 shows a schematic plan view of an example of the shower plate 21 used in the MOCVD apparatus 10 shown in FIG.

図１に示すように、シャワープレート２１には、前記成長室１にIII 族系ガスを供給するためのガス吐出孔としてのIII 族系ガス吐出孔Ｈ３、及びＶ族系ガスを供給するためのガス吐出孔としてのＶ族系ガス吐出孔Ｈ５がそれぞれ複数形成されている。そして、シャワープレート２１の面内（前記サセプタ４に向かい合っている表面内）において、III 族系ガス吐出孔Ｈ３とＶ族系ガス吐出孔Ｈ５とが交互に配列されている。図１に示す例においては、III 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の配列方向は、水平方向及び垂直方向となっている。つまり、格子状となっている。ただし、この格子は正方格子に限らず、菱形の格子等でもよい。また、図１に示す構成のシャワープレート２１における、III 族系ガス吐出孔Ｈ３の開口部の面積と、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５の開口部の面積とは同一となっている。   As shown in FIG. 1, the shower plate 21 is supplied with a group III gas discharge hole H3 as a gas discharge hole for supplying a group III gas to the growth chamber 1 and a group V gas. A plurality of group V gas discharge holes H5 are formed as gas discharge holes. In the plane of the shower plate 21 (in the surface facing the susceptor 4), the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 are alternately arranged. In the example shown in FIG. 1, the arrangement directions of the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 are a horizontal direction and a vertical direction. That is, it has a lattice shape. However, this lattice is not limited to a square lattice, and may be a diamond lattice. Further, in the shower plate 21 having the configuration shown in FIG. 1, the area of the opening of the group III gas discharge hole H3 and the area of the opening of the group V gas discharge hole H5 are the same.

次に、各ガス供給部について説明する。   Next, each gas supply part is demonstrated.

図３に示すように、III 族系ガス供給部２３は、シャワーヘッド２０の例えば周辺部から供給されたIII 族系ガスを均一にIII 族系ガス吐出孔Ｈ３に導くため、III 族系ガス外環流路２３ａと、III 族系ガスバッファエリア２３ｂと、このIII 族系ガスバッファエリア２３ｂから成長室１に連通するIII 族系ガス供給管２３ｃとにより構成されている。なお、III 族系ガス供給管２３ｃの断面は、必ずしも円形に限ることはなく、角管、楕円管又はその他の断面でもよい。   As shown in FIG. 3, the group III-based gas supply unit 23 uniformly introduces the group III-based gas supplied from, for example, the peripheral portion of the shower head 20 to the group III-based gas discharge hole H3. The annular flow path 23a, a group III gas buffer area 23b, and a group III gas supply pipe 23c communicating from the group III gas buffer area 23b to the growth chamber 1 are configured. The cross section of the group III gas supply pipe 23c is not necessarily limited to a circular shape, and may be a square pipe, an elliptical pipe, or other cross sections.

一方、同様に、Ｖ族系ガス供給部２４は、シャワーヘッド２０の周辺部より供給された反応ガスを均一にＶ族系ガス吐出孔Ｈ５に導くため、冷媒外環室としてのＶ族系ガス外環流路２４ａと、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂと、Ｖ族系ガス供給管２４ｃとにより構成されている。なお、Ｖ族系ガス供給管２４ｃの断面についても、必ずしも円形に限ることはなく、角管、楕円管又はその他の断面でもよい。   On the other hand, similarly, the group V gas supply unit 24 uniformly guides the reaction gas supplied from the peripheral part of the shower head 20 to the group V gas discharge hole H5. The outer ring passage 24a, the group V gas buffer area 24b, and the group V gas supply pipe 24c are configured. Note that the cross section of the group V gas supply pipe 24c is not necessarily limited to a circular shape, and may be a square tube, an elliptic tube, or other cross sections.

ここで、図４は、Ｖ族系ガス外環流路２４ａを示す斜視図である（III 族系ガス外環流路２３ａも構造は同じであるため、説明は省略する）。   Here, FIG. 4 is a perspective view showing the group V gas outer ring flow path 24a (the structure of the group III gas outer ring flow path 23a is the same, and the description thereof is omitted).

例えば、Ｖ族系ガス外環流路２４ａの横方向から供給されたＶ族系ガスは、Ｖ族系ガス外環流路２４ａの内周側に均等配置された複数の開口Ｈを有する開口付き内側壁であるＶ族系ガス開口付きリング２４ｄを介して、半径方向の内部に均一にＶ族系ガスバッファエリア２４ｂへ供給される。そして、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂのＶ族系ガスは、前記複数のＶ族系ガス供給管２４ｃを通って、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５から成長室１へ供給される。   For example, the V group gas supplied from the lateral direction of the V group gas outer ring passage 24a is an inner wall with an opening having a plurality of openings H that are evenly arranged on the inner peripheral side of the V group gas outer ring passage 24a. Are supplied to the V group gas buffer area 24b uniformly in the radial direction through the ring 24d with a V group gas opening. The V group gas in the V group gas buffer area 24b is supplied to the growth chamber 1 from the V group gas discharge hole H5 through the plurality of V group gas supply pipes 24c.

すなわち、図３に示すように、III 族系ガスバッファエリア２３ｂ内には、Ｖ族系ガス供給管２４ｃが、それぞれのガスが混合しないよう分離されて配置されている。つまり、III 族系ガスバッファエリア２３ｂの平面においては、III 族系ガス吐出孔Ｈ３の位置には、III 族系ガスバッファエリア２３ｂからIII 族系ガス吐出孔Ｈ３へ連通されるIII 族系ガス供給管２３ｃが配置されていると共に、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５の位置には、Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂからＶ族系ガス吐出孔Ｈ５に連通されるＶ族系ガス供給管２４ｃが柱のように林立していることになる。   That is, as shown in FIG. 3, a group V gas supply pipe 24c is arranged in the group III gas buffer area 23b so as not to mix the respective gases. In other words, in the plane of the group III gas buffer area 23b, the group III gas supply hole communicated from the group III gas buffer area 23b to the group III gas discharge hole H3 at the position of the group III gas discharge hole H3. A pipe 23c is disposed, and a group V gas supply pipe 24c communicating from the group V gas buffer area 24b to the group V gas discharge hole H5 is provided at the position of the group V gas discharge hole H5. It will be so forested.

次に、冷媒供給部２２について、図１及び図５（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。   Next, the refrigerant supply unit 22 will be described with reference to FIGS. 1 and 5A and 5B.

上記冷媒供給部２２は、図１に示すシャワープレート２１を一定の温度以下に冷却することによって、シャワープレート２１への反応生成物の付着を抑制し、III 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の目詰まりを防止する。   The refrigerant supply unit 22 suppresses the adhesion of reaction products to the shower plate 21 by cooling the shower plate 21 shown in FIG. 1 to a certain temperature or lower, and the group III gas discharge holes H3 and the group V system are suppressed. The clogging of the gas discharge hole H5 is prevented.

ところで、この冷媒供給部について、例えば、図１４に示す従来の特許文献３に記載の反応容器３００では、冷媒を、ギャラリー３０６を介して冷却チャンバ３０５内に導入している。このため、冷媒がショートカットして流れる等、冷却チャンバ３０５の冷媒の流れが悪く、その結果、冷却能力が充分に発揮されず、ガス吐出孔の詰まりという問題が生じていた。   By the way, about this refrigerant | coolant supply part, the refrigerant | coolant is introduce | transduced in the cooling chamber 305 via the gallery 306 in the reaction container 300 of the conventional patent document 3 shown in FIG. For this reason, the flow of the refrigerant in the cooling chamber 305 is poor, for example, the refrigerant flows as a shortcut, and as a result, the cooling capacity is not sufficiently exhibited, causing a problem of clogging of the gas discharge holes.

そこで、本実施の形態では、このような課題を解決するために、シャワーヘッド２０の冷媒供給部２２を、図５（ａ）（ｂ）に示す構成としている。   Therefore, in the present embodiment, in order to solve such a problem, the refrigerant supply unit 22 of the shower head 20 is configured as shown in FIGS.

すなわち、シャワーヘッド２０は、外側枠を構成する環状のフランジ２５と、このフランジ２５の最底面部に取り付けられるシャワープレート２１と、前記冷媒バッファエリア２２ｂ、III 族系ガスバッファエリア２３ｂ及びＶ族系ガスバッファエリア２４ｂをそれぞれ上下方向で区画するために上記シャワープレート２１と平行に配される境界板２６ａ・２６ｂ及び天板２６ｃとを備えている。   That is, the shower head 20 includes an annular flange 25 constituting an outer frame, a shower plate 21 attached to the bottom surface of the flange 25, the refrigerant buffer area 22b, the III group gas buffer area 23b, and the V group system. In order to partition the gas buffer area 24b in the vertical direction, boundary plates 26a and 26b and a top plate 26c arranged in parallel with the shower plate 21 are provided.

そして、上記シャワープレート２１と境界板２６ａとの間には、冷媒を前記冷媒バッファエリア２２ｂに流入させる冷媒外環室２７をフランジ２５の内側側面に形成するための冷媒用開口付き環状壁としての冷媒用開口付きリング２２ｄが設けられている。また、上記境界板２６ａと境界板２６ｂとの間には、III 族系ガスを前記III 族系ガスバッファエリア２３ｂに流入させるIII 族系ガス外環流路２３ａをフランジ２５の内側側面に形成するためのIII 族系ガス開口付きリング２３ｄが設けられている。さらに、上記境界板２６ｂと天板２６ｃとの間には、Ｖ族系ガスを前記Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂに流入させるＶ族系ガス外環流路２４ａをフランジ２５の内側側面に形成するためのＶ族系ガス開口付きリング２４ｄが設けられている。   Between the shower plate 21 and the boundary plate 26a, as an annular wall with an opening for refrigerant for forming the refrigerant outer ring chamber 27 for allowing the refrigerant to flow into the refrigerant buffer area 22b on the inner side surface of the flange 25. A ring 22d with an opening for refrigerant is provided. Further, between the boundary plate 26a and the boundary plate 26b, a group III gas outer ring passage 23a for allowing a group III gas to flow into the group III gas buffer area 23b is formed on the inner side surface of the flange 25. A ring IIId with a group III gas opening is provided. Further, in order to form a V group gas outer ring passage 24a for allowing a V group gas to flow into the V group gas buffer area 24b between the boundary plate 26b and the top plate 26c on the inner side surface of the flange 25. A ring 24d with a group V gas opening is provided.

上記冷媒外環室２６には、フランジ２５の一端に設けられた冷媒供給配管３８からの冷媒導入口３８ａから冷媒が供給される。そして、この冷媒外環室２６の冷媒は、このフランジ２５における冷媒供給配管３８とは１８０度対向する位置に設けられた冷媒排出配管３９への冷媒排出口３９ａ（図１参照）から排出されるようになっている。   Refrigerant is supplied to the refrigerant outer ring chamber 26 from a refrigerant introduction port 38 a from a refrigerant supply pipe 38 provided at one end of the flange 25. And the refrigerant | coolant of this refrigerant | coolant outer ring chamber 26 is discharged | emitted from the refrigerant | coolant discharge port 39a (refer FIG. 1) to the refrigerant | coolant discharge piping 39 provided in the position which opposes the refrigerant | coolant supply piping 38 in this flange 25 180 degree | times. It is like that.

本実施の形態では、特に、この環状の冷媒外環室２７を冷媒外環導入室２７ａと冷媒外環排出室２７ｂとに区画する冷媒外環室隔壁２７ｃが、複数箇所としての例えば２箇所に設けられている。具体的には、冷媒外環室隔壁２７ｃは、冷媒外環室２７における、上記冷媒供給配管３８から例えば±９０度の位置にそれぞれ設けられている。なお、この±９０度の位置は、必ずしもこれに限らない。すなわち、冷媒外環室隔壁２７ｃ・２７ｃは、冷媒外環室２７において、冷媒供給配管３８と冷媒排出配管３９とを結ぶ直線に対して、線対称となるように設けられていればよい。   In the present embodiment, in particular, the refrigerant outer ring chamber partition walls 27c that divide the annular refrigerant outer ring chamber 27 into a refrigerant outer ring introduction chamber 27a and a refrigerant outer ring discharge chamber 27b are provided at, for example, two places as a plurality of places. Is provided. Specifically, the refrigerant outer ring chamber partition wall 27 c is provided at a position of ± 90 degrees, for example, from the refrigerant supply pipe 38 in the refrigerant outer ring chamber 27. The position of ± 90 degrees is not necessarily limited to this. That is, the refrigerant outer ring chamber partition walls 27 c and 27 c may be provided so as to be symmetrical with respect to a straight line connecting the refrigerant supply pipe 38 and the refrigerant discharge pipe 39 in the refrigerant outer ring chamber 27.

上述したフランジ２５、シャワープレート２１、境界板２６ａ・２６ｂ及び天板２６ｃ、冷媒用開口付きリング２２ｄ、III 族系ガス開口付きリング２３ｄ及びＶ族系ガス開口付きリング２４ｄ、並びに冷媒外環室隔壁２７ｃは、各冷媒及び各原料ガスが漏れないように、溶接により一体化されている。また、これにより、冷媒バッファエリア２２ｂ、III 族系ガスバッファエリア２３ｂ及びＶ族系ガスバッファエリア２４ｂがそれぞれ独立した部屋となっている。   The flange 25, the shower plate 21, the boundary plates 26a and 26b and the top plate 26c, the ring 22d with the refrigerant opening, the ring 23d with the group III gas opening and the ring 24d with the group V gas opening, and the refrigerant outer ring chamber partition wall. 27c is integrated by welding so that each refrigerant and each source gas do not leak. In addition, as a result, the refrigerant buffer area 22b, the group III gas buffer area 23b, and the group V gas buffer area 24b are independent rooms.

上記構成の冷媒外環室２７を備えたシャワーヘッド２０における冷媒の流通経路について、図１に基づいて説明する。図１は、冷媒外環室２７における冷媒外環導入室２７ａを通して、冷媒バッファエリア２２ｂ及び冷媒外環排出室２７ｂへ冷媒を流した状態のシミュレーションを実施した結果を示す。   A refrigerant flow path in the shower head 20 including the refrigerant outer ring chamber 27 having the above-described configuration will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a result of a simulation of a state in which the refrigerant flows through the refrigerant outer ring introduction chamber 27a in the refrigerant outer ring chamber 27 to the refrigerant buffer area 22b and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b.

シミュレーション条件は、冷媒供給配管３８から１ｍ／ｓの流速にて冷媒を導入する条件にて実施した。本条件は、冷媒バッファエリア２２ｂ内を貫通するIII 族系ガス供給管２３ｃ及びＶ族系ガス供給管２４ｃの表面積、及び個数から算出されるコンダクタンスから設定した値である。   The simulation conditions were implemented under the condition that the refrigerant was introduced from the refrigerant supply pipe 38 at a flow rate of 1 m / s. This condition is a value set from the conductance calculated from the surface area and the number of the group III-based gas supply pipe 23c and the group V-based gas supply pipe 24c penetrating the refrigerant buffer area 22b.

また、冷媒外環導入室２７ａ及び冷媒外環排出室２７ｂの寸法は、内径Φ１７６ｍｍ、外径Φ２３０ｍｍ、及び高さ１０ｍｍとし、冷媒外環室隔壁２７ｃはそれぞれ線対称で２箇所配置している。   The dimensions of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b are set to an inner diameter Φ176 mm, an outer diameter Φ230 mm, and a height 10 mm, and the refrigerant outer ring chamber partition walls 27c are arranged in two symmetrical positions.

さらに、冷媒外環導入室２７ａの側壁である冷媒用開口付きリング２２ｄから冷媒を流入する冷媒用開口としての冷媒流入開口Ｈｉｎの直径はΦ５ｍｍとし、冷媒供給配管３８を中心に周方向に対称となるようにして１８個配置している。同様に、冷媒外環排出室２７ｂの冷媒用開口としての冷媒排出開口Ｈｏｕｔの直径及び配置についても、冷媒排出配管３９を中心に周方向に対称となるように１８個配置している。   Further, the diameter of the refrigerant inflow opening Hin as the refrigerant opening for flowing the refrigerant from the refrigerant opening ring 22d which is the side wall of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a is Φ5 mm, and is symmetrical in the circumferential direction around the refrigerant supply pipe 38. 18 are arranged in such a way. Similarly, with respect to the diameter and arrangement of the refrigerant discharge opening Hout as the refrigerant opening of the refrigerant outer ring discharge chamber 27b, 18 pieces are arranged so as to be symmetrical in the circumferential direction around the refrigerant discharge pipe 39.

この結果、冷媒の流れに関し、図１に示すように、冷媒外環室隔壁２７ｃを設けて冷媒外環導入室２７ａ及び冷媒外環排出室２７ｂを経由したことにより、冷媒が冷媒バッファエリア２２ｂの内部に充分に供給されていることがわかる。   As a result, with respect to the flow of the refrigerant, as shown in FIG. 1, the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c is provided and passes through the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. It turns out that it is fully supplied inside.

しかしながら、領域Ａ１においては、冷媒の流速が停滞しているため、領域Ａ１近傍の反応ガス噴出口で余分な反応及び析出が発生し、III 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５を詰まらせてしまい、原料ガス噴出が均一に行われないことがわかった。   However, in the region A1, since the flow rate of the refrigerant is stagnant, excess reaction and precipitation occur at the reactive gas outlet near the region A1, and the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5 are generated. It was found that the raw material gas was not ejected uniformly.

また、原料ガスの温度も領域Ａ１近傍では高いものとなり、被成膜基板３に原料ガスが到達する前に、原料ガス温度が一定とならないために、薄膜を形成する際に均一な薄膜が形成されない問題がある。   In addition, since the temperature of the source gas is high in the vicinity of the region A1, and the source gas temperature is not constant before the source gas reaches the deposition target substrate 3, a uniform thin film is formed when the thin film is formed. There is no problem.

そこで、この問題を解決するために、冷媒外環導入室２７ａから冷媒を導入する冷媒用開口付きリング２２ｄにおける冷媒流入開口Ｈｉｎの大きさを変更した。   Therefore, in order to solve this problem, the size of the refrigerant inflow opening Hin in the ring 22d with the refrigerant opening for introducing the refrigerant from the refrigerant outer ring introduction chamber 27a was changed.

冷媒流入開口Ｈｉｎの大きさを変更したシミュレーション結果を図６に示す。   FIG. 6 shows a simulation result obtained by changing the size of the refrigerant inflow opening Hin.

前述したように、図１では、冷媒外環導入室２７ａからの冷媒流入開口Ｈｉｎは全て同一の開口直径としていた。   As described above, in FIG. 1, all the refrigerant inflow openings Hin from the refrigerant outer ring introduction chamber 27a have the same opening diameter.

図６に示すシミュレーションでは、冷媒供給配管３８からの冷媒導入口３８ａに最も近い孔をΦ１０ｍｍに拡大し、以降、線対称でそれぞれ二つずつの冷媒流入開口Ｈｉｎをそれぞれ１０％ずつ小さくした。ただし、冷媒外環排出室２７ｂに通じる冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒排出開口Ｈｏｕｔの直径については、変更しないものとした。これは、冷媒排出開口Ｈｏｕｔのコンダクタンスを一定にしないと、冷媒が流れ易い方へ偏ってしまい、結果としてシャワープレート２１を均等に冷却できない問題が発生するためである。   In the simulation shown in FIG. 6, the hole closest to the refrigerant introduction port 38a from the refrigerant supply pipe 38 is expanded to Φ10 mm, and thereafter, the two refrigerant inflow openings Hin in line symmetry are reduced by 10%. However, the diameter of the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22d with the refrigerant opening leading to the refrigerant outer ring discharge chamber 27b is not changed. This is because unless the conductance of the refrigerant discharge opening Hout is made constant, the refrigerant tends to flow easily, and as a result, the shower plate 21 cannot be cooled uniformly.

なお、シミュレーション条件は図１の場合の条件と同等とした。   The simulation conditions were the same as those in FIG.

シミュレーション結果をみると、図６においては、領域Ａ１における冷媒の流れの停滞が改善されていることが分かる。   From the simulation results, it can be seen that the stagnation of the refrigerant flow in the region A1 is improved in FIG.

これにより、冷媒用開口付きリング２２ｄにおける冷媒排出開口Ｈｏｕｔの面積を適度に変えることにより、シャワープレート２１の全体が均一に冷却され、Ｖ族系ガス吐出孔Ｈ５及びIII 族系ガス吐出孔Ｈ３で余分な析出がなくなり、反応ガスが均一に被成膜基板３に到達することが可能となる。   Thus, by appropriately changing the area of the refrigerant discharge opening Hout in the ring 22d with the refrigerant opening, the entire shower plate 21 is uniformly cooled, and the V group gas discharge hole H5 and the III group gas discharge hole H3 Excessive precipitation is eliminated, and the reaction gas can reach the deposition target substrate 3 uniformly.

また、シャワープレート２１が均一に冷却されるため、その冷媒バッファエリア２２ｂを貫通するIII 族系ガス供給管２３ｃ及びＶ族系ガス供給管２４ｃのIII 族系ガス及びＶ族系ガスの温度も均一となり、安定した薄膜を形成することが可能となった。   Further, since the shower plate 21 is uniformly cooled, the temperatures of the group III gas and the group V gas in the group III gas supply pipe 23c and the group V gas supply pipe 24c penetrating the refrigerant buffer area 22b are also uniform. Thus, a stable thin film can be formed.

次に、比較例として、冷媒外環室２７に冷媒外環室隔壁２７ｃを設けない場合について、シミュレーションを実施した結果を図７に示す。   Next, as a comparative example, FIG. 7 shows the result of simulation for the case where the refrigerant outer ring chamber partition 27 c is not provided in the refrigerant outer ring chamber 27.

図７に示すシミュレーション結果では、シャワープレート２１の中心部へは殆ど冷媒が供給されていないことが分かる。すなわち、殆どの冷媒は、冷媒バッファエリア２２ｂの内部を通らず、冷媒外環室２７内をそのまま通過し、冷媒排出配管３９へ流れていく。   From the simulation results shown in FIG. 7, it can be seen that almost no refrigerant is supplied to the central portion of the shower plate 21. That is, most of the refrigerant passes through the refrigerant outer ring chamber 27 as it is without passing through the refrigerant buffer area 22 b and flows to the refrigerant discharge pipe 39.

この結果から、比較例では、III 族系ガス供給管２３ｃ又はＶ族系ガス供給管２４ｃが冷媒バッファエリア２２ｂの内部に無数に存在しているため、冷媒にとっては非常に抵抗が大きく、全て流速抵抗が少ない方へ冷媒が流れているのが分かる。   From this result, in the comparative example, the group III-based gas supply pipe 23c or the group V-based gas supply pipe 24c is infinitely present in the refrigerant buffer area 22b. It can be seen that the refrigerant flows to the side with less resistance.

したがって、この結果から、冷媒外環室２７に冷媒外環室隔壁２７ｃ・２７ｃを設け、冷媒外環導入室２７ａと冷媒外環排出室２７ｂとに区画することが効果的であることが分かった。   Therefore, from this result, it was found that it is effective to provide the refrigerant outer ring chamber partition walls 27c and 27c in the refrigerant outer ring chamber 27 and partition the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. .

また、上記の説明においては、冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔは、それぞれ円形である場合について説明したが、本発明においては、冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔの形状は特に限定されず、例えば、矩形又は楕円形等の形状にすることができる。さらに、本発明においては、冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔの形状はそれぞれ同一であってもよく、その少なくとも一部が異なっていてもよい。   In the above description, the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22d with the refrigerant opening are each circular. However, in the present invention, the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout are described. The shape is not particularly limited, and can be, for example, a rectangle or an ellipse. Furthermore, in the present invention, the shape of the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout may be the same, or at least a part thereof may be different.

さらに、本実施の形態では、冷媒外環室２７においては、冷媒外環室隔壁２７ｃを２個設けたため、冷媒外環導入室２７ａ及び冷媒外環排出室２７ｂがそれぞれ一室ずつとなったが、必ずしもこれに限らず、例えば、冷媒外環室隔壁２７ｃを複数設けて、各室を増やしてもよい。   Furthermore, in the present embodiment, in the refrigerant outer ring chamber 27, two refrigerant outer ring chamber partition walls 27c are provided, so that one refrigerant outer ring introduction chamber 27a and one refrigerant outer ring discharge chamber 27b are provided. For example, a plurality of refrigerant outer ring chamber partition walls 27c may be provided to increase the number of the respective chambers.

また、本実施の形態では、図１に示すように、冷媒用開口付きリング２２ｄにおける冷媒流入開口Ｈｉｎの配設位置は、冷媒供給配管３８の冷媒外環導入室２７ａへの導入口と直線的に対向する位置とはならないようになっている。詳細には、冷媒流入開口Ｈｉｎと冷媒供給配管３８の冷媒外環導入室２７ａへの冷媒導入口３８ａとは同一半径方向に存在しないようになっている。これによって、冷媒供給配管３８の冷媒導入口３８ａから供給される冷媒が、冷媒外環導入室２７ａに循環せずに、冷媒供給配管３８からの冷媒導入口３８ａの近傍の冷媒流入開口Ｈｉｎから集中的に冷媒バッファエリア２２ｂの内部に入ることを回避している。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the arrangement position of the refrigerant inflow opening Hin in the ring 22d with refrigerant opening is linear with the inlet to the refrigerant outer ring introduction chamber 27a of the refrigerant supply pipe 38. It does not become the position that opposes. Specifically, the refrigerant inlet opening Hin and the refrigerant inlet port 38a to the refrigerant outer ring inlet chamber 27a of the refrigerant supply pipe 38 do not exist in the same radial direction. As a result, the refrigerant supplied from the refrigerant introduction port 38a of the refrigerant supply pipe 38 does not circulate to the refrigerant outer ring introduction chamber 27a, but concentrates from the refrigerant inflow opening Hin near the refrigerant introduction port 38a from the refrigerant supply pipe 38. Therefore, entering the inside of the refrigerant buffer area 22b is avoided.

同様にして、冷媒用開口付きリング２２ｄにおける冷媒排出開口Ｈｏｕｔの配設位置は、冷媒外環排出室２７ｂから冷媒排出配管３９への冷媒排出口３９ａと直線的に対向する位置とはならないようになっている。詳細には、冷媒排出開口Ｈｏｕｔと冷媒排出配管３９への冷媒排出口３９ａとは同一半径方向に存在しないようになっている。これによって、冷媒バッファエリア２２ｂ内の冷媒が、該冷媒バッファエリア２２ｂ内を均一に流れずに、冷媒供給配管３８への冷媒導入口３８ａの近傍の冷媒流入開口Ｈｉｎから集中的に排出されることを回避している。   Similarly, the arrangement position of the refrigerant discharge opening Hout in the refrigerant opening ring 22d does not become a position that linearly opposes the refrigerant discharge port 39a from the refrigerant outer ring discharge chamber 27b to the refrigerant discharge pipe 39. It has become. Specifically, the refrigerant discharge opening Hout and the refrigerant discharge port 39a to the refrigerant discharge pipe 39 do not exist in the same radial direction. As a result, the refrigerant in the refrigerant buffer area 22b is concentratedly discharged from the refrigerant inflow opening Hin near the refrigerant introduction port 38a to the refrigerant supply pipe 38 without flowing uniformly in the refrigerant buffer area 22b. Is avoiding.

最後に、III −Ｖ族化合物半導体結晶を本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０を用いたＭＯＣＶＤ法により成長させてIII −Ｖ族化合物半導体を製造する方法を、図２に基づいて説明する。   Finally, a method for producing a group III-V compound semiconductor by growing a group III-V compound semiconductor crystal by MOCVD using the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図２に示す構成の本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０を用いて、III −Ｖ族化合物半導体結晶をＭＯＣＶＤ法により成長させる際には、まず、サセプタ４上に下地となる被成膜基板３が設置される。その後、回転軸７の回転により、サセプタ４の上面に設置された被成膜基板３の表面がシャワープレート２１と平行な状態を保ちながら回転し、ヒータ５の加熱により、サセプタ４を介して被成膜基板３が所定の温度に加熱される。そして、シャワープレート２１に形成されているIII 族系ガス吐出孔Ｈ３からIII 族系ガスが成長室１に、被成膜基板３の表面に対して垂直方向に導入されると共に、シャワープレート２１に形成されているＶ族系ガス吐出孔Ｈ５からＶ族系ガスが成長室１に、被成膜基板３の表面に対して垂直方向に導入される。   When the III-V compound semiconductor crystal is grown by the MOCVD method using the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 2, first, the deposition target substrate 3 serving as a base is formed on the susceptor 4. Installed. Thereafter, the surface of the film formation substrate 3 installed on the upper surface of the susceptor 4 is rotated while maintaining the state parallel to the shower plate 21 by the rotation of the rotating shaft 7, and is heated via the susceptor 4 by the heating of the heater 5. The film formation substrate 3 is heated to a predetermined temperature. Then, a group III gas is introduced into the growth chamber 1 from the group III gas discharge hole H3 formed in the shower plate 21 in a direction perpendicular to the surface of the deposition target substrate 3 and also into the shower plate 21. A V group gas is introduced into the growth chamber 1 from the formed V group gas discharge hole H5 in a direction perpendicular to the surface of the deposition target substrate 3.

これにより、被成膜基板３の表面上にIII −Ｖ族化合物半導体結晶が成長することになる。なお、ここでは、III 族系ガスの供給量及びＶ族系ガスの供給量は、図示しない制御部によってマスフローコントローラ３３・３６にて制御され、III 族系ガス及びＶ族系ガスのそれぞれが成長室１に供給されることになる。   Thereby, a group III-V compound semiconductor crystal grows on the surface of the deposition target substrate 3. Here, the supply amount of the group III gas and the supply amount of the group V gas are controlled by the mass flow controllers 33 and 36 by a control unit (not shown), and each of the group III gas and the group V gas grows. It will be supplied to the chamber 1.

III 族系ガス及びＶ族系ガスは、シャワープレート２１に交互に配列されたIII 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５からそれぞれ供給されていることから、被成膜基板３の表面上方におけるIII 族系ガス吐出孔Ｈ３とＶ族系ガス吐出孔Ｈ５との分布の偏りを低減することができる。   The group III gas and the group V gas are supplied from the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 alternately arranged on the shower plate 21, respectively. The uneven distribution of the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 above the surface can be reduced.

III 族系ガスとＶ族系ガスとが混合し濃度分布が均一となり、ヒータ５による被成膜基板３の加熱と相俟ってIII 族系ガスとＶ族系ガスとの気相反応が被成膜基板３の表面近傍において進行する。   The group III gas and the group V gas are mixed to make the concentration distribution uniform, and coupled with the heating of the deposition substrate 3 by the heater 5, the gas phase reaction between the group III gas and the group V gas is performed. The process proceeds in the vicinity of the surface of the film formation substrate 3.

ここで、本実施の形態では、冷媒供給部２２が設けられており、冷媒供給部２２では冷媒外環室２７に冷媒外環室隔壁２７ｃ・２７ｃが設けられているので、冷媒が冷媒バッファエリア２２ｂの内部を効率よく循環する。この結果、冷媒バッファエリア２２ｂの内部を貫通するIII 族系ガス供給管２３ｃのIII 族系ガス及びＶ族系ガス供給管２４ｃのＶ族系ガスが充分に冷却されるので、シャワープレート２１のIII 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５でガスが反応して析出し、III 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５が詰まるということがない。   Here, in the present embodiment, the refrigerant supply unit 22 is provided, and in the refrigerant supply unit 22, the refrigerant outer ring chamber partition walls 27c and 27c are provided in the refrigerant outer ring chamber 27, so that the refrigerant is in the refrigerant buffer area. The inside of 22b is circulated efficiently. As a result, the group III gas in the group III gas supply pipe 23c penetrating the inside of the refrigerant buffer area 22b and the group V gas in the group V gas supply pipe 24c are sufficiently cooled. The gas does not react and precipitate in the group-based gas discharge hole H3 and the group-V gas discharge hole H5, and the group-III gas discharge hole H3 and the group-V gas discharge hole H5 are not clogged.

したがって、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０を用いた場合には、従来の特許文献１〜２に記載の装置を用いた場合と比べて、被成膜基板３の表面におけるIII 族系ガスとＶ族系ガスとの気相反応の均一性を向上することができる。   Therefore, when the MOCVD apparatus 10 according to the present embodiment is used, the group III-based gas and V on the surface of the deposition target substrate 3 are compared with the case where the apparatuses described in the conventional patent documents 1 and 2 are used. The uniformity of the gas phase reaction with the group gas can be improved.

すなわち、シャワープレート２１全面の温度及び反応ガスの温度を均一にすることにより、シャワープレート２１の表面、及びガス投入口での生成物付着によるIII 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の詰り起因による流れの乱れをなくすことができる。また、反応ガスの温度均一化を図ることにより生成膜厚や組成比を向上させることができる。   That is, by making the temperature of the entire surface of the shower plate 21 and the temperature of the reaction gas uniform, the surface of the shower plate 21 and the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole due to product adhesion at the gas inlet Disturbances in flow due to H5 clogging can be eliminated. In addition, by making the temperature of the reaction gas uniform, the generated film thickness and the composition ratio can be improved.

なお、上記においては、III 族系ガス及びＶ族系ガスを導入する場合について説明したが、本発明においては、III 族系ガス及びＶ族系ガスと共に、不活性ガスやドーパント源となるガス等を成長室１に供給してもよい。   In the above description, the case where a group III gas and a group V gas are introduced has been described. However, in the present invention, a gas serving as an inert gas or a dopant source together with a group III gas and a group V gas, etc. May be supplied to the growth chamber 1.

また、上記においては、III 族系ガス吐出孔Ｈ３、及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５がそれぞれ円形である場合について説明したが、本発明においては、III 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の形状は特に限定されず、例えば、多角形又は楕円形等の形状にすることができる。   In the above description, the case where the group III gas discharge hole H3 and the group V gas discharge hole H5 are circular has been described. However, in the present invention, the group III gas discharge hole H3 and the group V gas are used. The shape of the discharge hole H5 is not particularly limited, and can be, for example, a polygonal shape or an elliptical shape.

また、上記においては、被成膜基板３を１枚設置した場合について説明したが、本発明においては、被成膜基板３は１枚だけでなく複数枚設置してもよい。   In the above description, the case where one deposition target substrate 3 is installed has been described. However, in the present invention, not only one deposition target substrate 3 but also a plurality of deposition target substrates 3 may be installed.

さらに、本発明においては、ＭＯＣＶＤ装置１０を構成する反応炉２、シャワープレート２１及びその他の部材の形状が、図２に示す形状に限定されないことは言うまでもない。   Furthermore, in the present invention, it goes without saying that the shapes of the reaction furnace 2, the shower plate 21, and other members constituting the MOCVD apparatus 10 are not limited to the shapes shown in FIG.

例えば、上記の説明では、冷媒バッファエリア２２ｂの上には、III 族系ガスバッファエリア２３ｂとＶ族系ガスバッファエリア２４ｂとが異なる２層として積層されていたが、必ずしもこれに限らない。   For example, in the above description, the group III-based gas buffer area 23b and the group V-based gas buffer area 24b are stacked as two different layers on the refrigerant buffer area 22b. However, the present invention is not limited to this.

具体的には、図８（ａ）に示すように、冷媒バッファエリア２２ｂの上の層は、１層でもよく、また、その層には２種類のガスを別々にガス導入口４１・４２から導入してその層で予備混合してもよい。或いは、図８（ｂ）に示すように、予め混合したガスを一箇所のガス導入口４３から導入してもよい。   Specifically, as shown in FIG. 8 (a), the upper layer of the refrigerant buffer area 22b may be a single layer, and two types of gas are separately supplied from the gas inlets 41 and 42 to the layer. It may be introduced and premixed in that layer. Alternatively, as shown in FIG. 8 (b), a premixed gas may be introduced from one gas inlet 43.

また、本発明においては、原料ガスの種類として、III 族系ガス及びＶ族系ガスに限ることはない。   In the present invention, the type of source gas is not limited to a group III gas and a group V gas.

さらに、本実施の形態では、図９（ａ）に示すように、冷媒供給配管３８及び冷媒排出配管３９は、それぞれ２系統等の複数系統とすることが可能である。この場合、例えば、冷媒外環排出室２７ｂにおける２つの冷媒排出配管３９への排出口への間には、断面三角形の突起４４を設けることが可能である。これにより、冷媒外環排出室２７ｂにおける２つの冷媒排出配管３９・３９への冷媒排出口３９ａ・３９ａの間において、冷媒が乱流を起こさないように、２つの冷媒排出配管３９・３９の冷媒排出口３９ａ・３９ａへそれぞれ層流にて分流させることが可能となる。   Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9A, the refrigerant supply pipe 38 and the refrigerant discharge pipe 39 can each be a plurality of systems such as two systems. In this case, for example, it is possible to provide a protrusion 44 having a triangular cross section between the outlets to the two refrigerant discharge pipes 39 in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. Accordingly, the refrigerant in the two refrigerant discharge pipes 39 and 39 is prevented from causing a turbulent flow between the refrigerant discharge ports 39a and 39a to the two refrigerant discharge pipes 39 and 39 in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. It becomes possible to divert to the discharge ports 39a and 39a in a laminar flow.

なお、この断面三角形の突起４４は、図９（ｂ）に示すように、冷媒供給配管３８及び冷媒排出配管３９が、１系統の場合でも適用することができる。図９（ｂ）の例では、冷媒外環導入室２７ａにおいて、冷媒用開口付きリング２２ｄにおける冷媒供給配管３８の導入口の対向位置に突起４４を設けている。これによって、冷媒供給配管３８から冷媒外環導入室２７ａに流入した冷媒が、冷媒外環導入室２７ａに分流することが容易となる。   In addition, as shown in FIG.9 (b), this processus | protrusion 44 of a triangular cross section can be applied even when the refrigerant | coolant supply piping 38 and the refrigerant | coolant discharge piping 39 are one system | strain. In the example of FIG. 9B, in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a, a protrusion 44 is provided at a position opposite to the introduction port of the refrigerant supply pipe 38 in the refrigerant opening ring 22d. Thus, the refrigerant that has flowed from the refrigerant supply pipe 38 into the refrigerant outer ring introduction chamber 27a can be easily divided into the refrigerant outer ring introduction chamber 27a.

また、図９（ｂ）において、円Ｃ１〜Ｃ３で示す各部分については、それぞれ図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、テーパを形成するのが好ましい。これにより、各部における冷媒の流れを滑らかにすることができる。なお、テーパは、冷媒外環導入室２７ａに限らず、冷媒外環排出室２７ｂ側に形成することが可能である。   In addition, in FIG. 9B, it is preferable to form a taper for each part indicated by circles C1 to C3 as shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C, respectively. Thereby, the flow of the refrigerant in each part can be made smooth. The taper can be formed not only in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a but also on the refrigerant outer ring discharge chamber 27b side.

さらに、図１１に示すように、冷媒外環導入室２７ａ及び冷媒外環排出室２７ｂについて、冷媒供給配管３８の導入口及び冷媒排出配管３９の排出口からそれぞれ冷媒外環室隔壁２７ｃに近くなるほど、この冷媒外環導入室２７ａ及び冷媒外環排出室２７ｂの各流路幅を狭くするのが好ましい。これにより、例えば、冷媒外環導入室２７ａについて、同じ幅であれば、冷媒外環室隔壁２７ｃに近づくほど冷媒供給配管３８から導入された冷媒の流速が早くなり、冷媒外環室隔壁２７ｃに近づくほど大量の冷媒が冷媒バッファエリア２２ｂに流入される。   Furthermore, as shown in FIG. 11, the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b are closer to the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c from the inlet of the refrigerant supply pipe 38 and the outlet of the refrigerant discharge pipe 39, respectively. The flow path widths of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b are preferably narrowed. Thereby, for example, if the refrigerant outer ring introduction chamber 27a has the same width, the flow rate of the refrigerant introduced from the refrigerant supply pipe 38 becomes faster as it approaches the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c. As it gets closer, a larger amount of refrigerant flows into the refrigerant buffer area 22b.

これに対して、冷媒外環導入室２７ａについて、冷媒供給配管３８の導入口からそれぞれ冷媒外環室隔壁２７ｃに近くなるほど、冷媒外環導入室２７ａの流路幅を狭くすることによって、冷媒が流れ難くなる。その結果、冷媒外環導入室２７ａの全体について、冷媒バッファエリア２２ｂへの流入量を均一にすることができる。   On the other hand, with respect to the refrigerant outer ring introduction chamber 27a, the refrigerant is reduced by narrowing the flow path width of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a as it approaches the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c from the inlet of the refrigerant supply pipe 38, respectively. It becomes difficult to flow. As a result, the amount of inflow into the refrigerant buffer area 22b can be made uniform for the entire refrigerant outer ring introduction chamber 27a.

このように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０及び気相成長方法は、III 族系ガス及びＶ族系ガスの各原料ガスを吐出する複数のIII 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５を配設したシャワープレート２１を介して被成膜基板３を収容する成長室１内に該III 族系ガス及びＶ族系ガスを供給して被成膜基板３に成膜する。上記シャワープレート２１上には、III 族系ガス及びＶ族系ガスをそれぞれ充満させるIII 族系ガスバッファエリア２３ｂ及びＶ族系ガスバッファエリア２４ｂと、III 族系ガス及びＶ族系ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒バッファエリア２２ｂとが、該冷媒バッファエリア２２ｂをシャワープレート２１側にして順に積層され、冷媒バッファエリア２２ｂには、該冷媒バッファエリア２２ｂからシャワープレート２１の複数のIII 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５に連通する複数のIII 族系ガス供給管２３ｃ及びＶ族系ガス供給管２４ｃが貫通して設けられ、冷媒バッファエリア２２ｂの周囲には、冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔを有する冷媒用開口付きリング２２ｄを介して環状の冷媒外環室２７が設けられ、この冷媒外環室２７は、冷媒導入口３８ａから冷媒が導入される冷媒外環導入室２７ａと、該冷媒導入口３８ａの対向位置に設けられた冷媒排出口３９ａから冷媒が排出される冷媒外環排出室２７ｂと、上記冷媒外環導入室２７ａと冷媒外環排出室２７ｂとを区画する冷媒外環室隔壁２７ｃとを備えている。   As described above, the MOCVD apparatus 10 and the vapor phase growth method according to the present embodiment are configured to discharge a plurality of group III-based gas discharge holes H3 and group V-based gas discharges for discharging each group gas of group III-based gas and group V-based gas. The group III-based gas and the group V-based gas are supplied into the growth chamber 1 that accommodates the film-forming substrate 3 through the shower plate 21 provided with the holes H5, and a film is formed on the film-forming substrate 3. On the shower plate 21, a group III gas buffer area 23b and a group V gas buffer area 24b filled with a group III gas and a group V gas, respectively, and a group III gas and a group V gas are cooled. A refrigerant buffer area 22b for filling the refrigerant is sequentially stacked with the refrigerant buffer area 22b facing the shower plate 21. The refrigerant buffer area 22b includes a plurality of Group III gases from the refrigerant buffer area 22b to the shower plate 21. A plurality of group III-based gas supply pipes 23c and group V-based gas supply pipes 24c communicating with the discharge holes H3 and the group V-based gas discharge holes H5 are provided through the refrigerant buffer area 22b. An annular refrigerant outer ring chamber 27 is provided via a ring 22d with a refrigerant opening having Hin and a refrigerant discharge opening Hout, The refrigerant outer ring chamber 27 includes a refrigerant outer ring introduction chamber 27a into which refrigerant is introduced from the refrigerant introduction port 38a, and a refrigerant outside through which refrigerant is discharged from a refrigerant discharge port 39a provided at a position opposite to the refrigerant introduction port 38a. A ring discharge chamber 27b and a refrigerant outer ring chamber partition wall 27c that partitions the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b are provided.

したがって、冷媒バッファエリア２２ｂの周囲に設けられた環状の冷媒外環室２７に導入された冷媒は、本来であれば、冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎを通して冷媒バッファエリア２２ｂに流入する。しかし、冷媒バッファエリア２２ｂには複数のIII 族系ガス供給管２３ｃ及びＶ族系ガス供給管２４ｃが貫通して設けられているので、冷媒バッファエリア２２ｂの内部は冷媒の流入抵抗が大きい。その結果、冷媒外環室隔壁２７ｃがない場合には、冷媒外環室２７に導入された冷媒は、そのまま抵抗の小さい冷媒外環室２７を通って、冷媒排出口３９ａから外部に排出され、抵抗の大きい冷媒バッファエリア２２ｂには冷媒が均一に流通しないことになる。   Therefore, the refrigerant introduced into the annular refrigerant outer ring chamber 27 provided around the refrigerant buffer area 22b normally flows into the refrigerant buffer area 22b through the refrigerant inflow opening Hin of the ring 22d with refrigerant opening. . However, since the plurality of group III-based gas supply pipes 23c and the group V-based gas supply pipes 24c are provided through the refrigerant buffer area 22b, the refrigerant buffer area 22b has a large refrigerant inflow resistance. As a result, when there is no refrigerant outer ring chamber partition wall 27c, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring chamber 27 passes through the refrigerant outer ring chamber 27 with a low resistance as it is and is discharged to the outside from the refrigerant discharge port 39a. The refrigerant does not flow uniformly in the refrigerant buffer area 22b having a large resistance.

そこで、本実施の形態では、これを回避するために、冷媒外環室２７は、冷媒導入口３８ａから冷媒が導入される冷媒外環導入室２７ａと、該冷媒導入口３８ａの対向位置に設けられた冷媒排出口３９ａから冷媒が排出される冷媒外環排出室２７ｂと、これら冷媒外環導入室２７ａと冷媒外環排出室２７ｂとを区画する冷媒外環室隔壁２７ｃとを備えている。   Therefore, in the present embodiment, in order to avoid this, the refrigerant outer ring chamber 27 is provided at a position opposite to the refrigerant outer ring introduction chamber 27a into which the refrigerant is introduced from the refrigerant introduction port 38a and the refrigerant introduction port 38a. The refrigerant outer ring discharge chamber 27b from which the refrigerant is discharged from the refrigerant discharge port 39a and the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c that partitions the refrigerant outer ring introduction chamber 27a and the refrigerant outer ring discharge chamber 27b are provided.

この結果、冷媒は、冷媒導入口３８ａから冷媒外環導入室２７ａに導入された後、冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎを通して冷媒バッファエリア２２ｂに流入し、冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒排出開口Ｈｏｕｔを通して冷媒外環排出室２７ｂへ流出し、該冷媒外環排出室２７ｂの冷媒排出口３９ａから排出される。   As a result, the refrigerant is introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber 27a from the refrigerant introduction port 38a, and then flows into the refrigerant buffer area 22b through the refrigerant inflow opening Hin of the ring 22d with refrigerant opening, The refrigerant flows out into the refrigerant outer ring discharge chamber 27b through the refrigerant discharge opening Hout, and is discharged from the refrigerant discharge port 39a of the refrigerant outer ring discharge chamber 27b.

すなわち、冷媒外環室２７に冷媒外環室隔壁２７ｃを設けることによって、冷媒外環室２７を冷媒外環導入室２７ａと冷媒外環排出室２７ｂとに区画し、冷媒が冷媒外環室２７内のみを通過して冷媒バッファエリア２２ｂに流入しないのを防止している。   That is, by providing the refrigerant outer ring chamber partition wall 27 c in the refrigerant outer ring chamber 27, the refrigerant outer ring chamber 27 is partitioned into a refrigerant outer ring introduction chamber 27 a and a refrigerant outer ring discharge chamber 27 b, and the refrigerant is the refrigerant outer ring chamber 27. This prevents the refrigerant from passing through the inside and flowing into the refrigerant buffer area 22b.

したがって、冷媒をシャワープレート２１の全域に流れるようにすることにより、III 族系ガス及びＶ族系ガスのシャワープレート２１での反応によるシャワープレート２１におけるIII 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５の目詰まりを回避し得るＭＯＣＶＤ装置１０及び気相成長方法を提供することができる。   Accordingly, by allowing the refrigerant to flow over the entire area of the shower plate 21, the group III gas discharge hole H3 and the group V gas in the shower plate 21 due to the reaction of the group III gas and the group V gas in the shower plate 21 are obtained. It is possible to provide the MOCVD apparatus 10 and the vapor phase growth method that can avoid clogging of the discharge hole H5.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環導入室２７ａの冷媒用開口付きリング２２ｄには、冷媒流入開口Ｈｉｎは１個以上設けられていると共に、冷媒流入開口Ｈｉｎが複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒流入開口Ｈｉｎは、周方向に、上記冷媒導入口３８ａと冷媒排出口３９ａとを結ぶ直線に対して線対称に配置されている。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the ring 22d with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a is provided with one or more refrigerant inflow openings Hin, and a plurality of even numbers of refrigerant inflow openings Hin. In the case where there are a plurality of them, the refrigerant inflow openings Hin are arranged symmetrically with respect to a straight line connecting the refrigerant introduction port 38a and the refrigerant discharge port 39a in the circumferential direction.

これにより、冷媒外環導入室２７ａに導入された冷媒は、冷媒用開口付きリング２２ｄに１個以上設けられた冷媒流入開口Ｈｉｎから冷媒バッファエリア２２ｂに流入されるので、冷媒は必ず冷媒バッファエリア２２ｂを通ることになる。   Thus, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber 27a flows into the refrigerant buffer area 22b from one or more refrigerant inflow openings Hin provided in the refrigerant opening ring 22d. 22b will be passed.

また、本実施の形態では、冷媒流入開口Ｈｉｎが複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒流入開口Ｈｉｎは、周方向に、冷媒導入口３８ａと冷媒排出口３９ａとを結ぶ直線に対して線対称に配置されている。このため、冷媒外環導入室２７ａに導入された冷媒は、冷媒用開口付きリング２２ｄにおける線対称に配置された冷媒流入開口Ｈｉｎから冷媒バッファエリア２２ｂに左右対称に流入される。   Further, in the present embodiment, when there are a plurality of even numbers of the refrigerant inflow openings Hin, the refrigerant inflow openings Hin are in a circumferential direction with respect to a straight line connecting the refrigerant introduction port 38a and the refrigerant discharge port 39a. They are arranged in line symmetry. For this reason, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber 27a flows into the refrigerant buffer area 22b symmetrically from the refrigerant inflow openings Hin arranged symmetrically in the ring 22d with refrigerant opening.

したがって、冷媒は冷媒バッファエリア２２ｂにおいて均等に流通するので、シャワープレート２１の全域が偏ることなく冷却される。   Accordingly, since the refrigerant flows evenly in the refrigerant buffer area 22b, the entire area of the shower plate 21 is cooled without being biased.

ところで、冷媒は抵抗の少ない方へ流れるので、冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎを同じ開口径に形成した場合には、冷媒は冷媒バッファエリア２２ｂに流入するよりも冷媒外環導入室２７ａの奥である冷媒外環室隔壁２７ｃ側に流れる。   By the way, since the refrigerant flows in a direction with less resistance, when the refrigerant inflow opening Hin of the ring 22d with the refrigerant opening is formed to have the same opening diameter, the refrigerant is introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber rather than flowing into the refrigerant buffer area 22b. It flows to the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c side which is the back of 27a.

しかし、本実施の形態では、冷媒外環導入室２７ａの冷媒導入口３８ａに近い冷媒流入開口Ｈｉｎほど、該冷媒流入開口Ｈｉｎの開口径が大きいので、冷媒外環導入室２７ａの冷媒導入口３８ａに近い冷媒流入開口Ｈｉｎへの流入抵抗が少なくなる。   However, in the present embodiment, the refrigerant inlet opening Hin closer to the refrigerant inlet port 38a of the refrigerant outer ring inlet chamber 27a has a larger opening diameter of the refrigerant inlet port Hin, so the refrigerant inlet port 38a of the refrigerant outer ring inlet chamber 27a. The inflow resistance to the refrigerant inflow opening Hin close to is reduced.

したがって、冷媒用開口付きリング２２ｄの各冷媒流入開口Ｈｉｎから均一の流量で冷媒を冷媒バッファエリア２２ｂに流入させることができるので、冷媒がシャワープレート２１の全域に流れるようにすることができる。   Therefore, since the refrigerant can flow into the refrigerant buffer area 22b at a uniform flow rate from the respective refrigerant inflow openings Hin of the ring 22d with the refrigerant opening, the refrigerant can flow over the entire area of the shower plate 21.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環排出室２７ｂの冷媒排出開口Ｈｏｕｔの全面積は、冷媒外環導入室２７ａの冷媒用開口付きリング２２ｄにおける冷媒流入開口Ｈｉｎの全面積と同一か又はそれ以上である。   In the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the total area of the refrigerant discharge opening Hout of the refrigerant outer ring discharge chamber 27b is equal to the total area of the refrigerant inflow opening Hin in the ring 22d with the refrigerant opening of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a. Are the same or more.

このため、冷媒バッファエリア２２ｂにおいて、冷媒が出口側である冷媒外環排出室２７ｂの冷媒用開口付きリング２２ｄの手前で流出されずに滞留するということがない。   For this reason, in the refrigerant buffer area 22b, the refrigerant does not flow out and stay in front of the ring 22d with the refrigerant opening of the refrigerant outer ring discharge chamber 27b on the outlet side.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒導入口３８ａが複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒導入口３８ａは冷媒外環導入室２７ａの中央位置を軸として線対称となるように配置されている。このため、冷媒は左右対称に複数かつ偶数個存在する冷媒導入口３８ａから冷媒外環導入室２７ａに均一に分流される。   Further, in the MOCVD apparatus 10 according to the present embodiment, when there are a plurality of even-numbered refrigerant inlets 38a, the refrigerant inlets 38a are symmetrical with respect to the center position of the refrigerant outer ring inlet chamber 27a. Is arranged. For this reason, the refrigerant is evenly divided into the refrigerant outer ring introduction chamber 27a from a plurality of even-numbered refrigerant introduction ports 38a symmetrically.

したがって、冷媒外環導入室２７ａにおける冷媒用開口付きリング２２ｄの各冷媒流入開口Ｈｉｎから均一の流量で冷媒を冷媒バッファエリア２２ｂに流入させることができるので、冷媒がシャワープレート２１の全域に流れるようにすることができる。   Accordingly, the refrigerant can flow into the refrigerant buffer area 22b at a uniform flow rate from each refrigerant inflow opening Hin of the ring 22d with refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a, so that the refrigerant flows over the entire area of the shower plate 21. Can be.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環排出室２７ｂには、冷媒排出口３９ａは冷媒導入口３８ａと同数個設けられていると共に、冷媒排出口３９ａが複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒排出口３９ａは冷媒外環排出室２７ｂの中央位置を軸として線対称となるように配置されていることが好ましい。   In the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the refrigerant outer ring discharge chamber 27b is provided with the same number of refrigerant discharge ports 39a as the refrigerant introduction ports 38a, and there are a plurality of even number of refrigerant discharge ports 39a. In this case, it is preferable that the refrigerant discharge port 39a is arranged to be line-symmetric with respect to the center position of the refrigerant outer ring discharge chamber 27b.

これにより、冷媒は冷媒外環排出室２７ｂにおいて、左右対称の複数かつ偶数個存在する冷媒排出口から均一に分流して排出される。この結果、冷媒バッファエリア２２ｂについても冷媒の左右対称の均一な流れを提供することができる。   As a result, the refrigerant is discharged in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b by uniformly diverting from a plurality of even and symmetrical refrigerant discharge ports. As a result, the refrigerant buffer area 22b can also provide a symmetrical and uniform flow of refrigerant.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環導入室２７ａにおける冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎは、冷媒外環導入室２７ａの冷媒導入口３８ａとは同一半径方向にならないように形成されていることが好ましい。   Moreover, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the refrigerant inflow opening Hin of the ring 22d with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a is not in the same radial direction as the refrigerant introduction port 38a of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a. It is preferable to be formed as described above.

これにより、冷媒外環導入室２７ａの冷媒導入口３８ａから導入された冷媒が、直線的に冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎを通過し、冷媒外環導入室２７ａの全体に充分に行き渡らなくなるのを抑制することができる。   As a result, the refrigerant introduced from the refrigerant introduction port 38a of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a linearly passes through the refrigerant inflow opening Hin of the ring 22d with refrigerant opening, and is sufficiently in the entire refrigerant outer ring introduction chamber 27a. It can be suppressed that it does not spread.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環排出室２７ｂにおける冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒排出開口Ｈｏｕｔは、冷媒外環排出室２７ｂの冷媒排出口３９ａとは同一半径方向にならないように形成されていることが好ましい。   In the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22d with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b is not in the same radial direction as the refrigerant discharge port 39a of the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. It is preferable to be formed as described above.

これにより、冷媒バッファエリア２２ｂの冷媒が、冷媒外環排出室２７ｂにおける冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒排出開口Ｈｏｕｔを通して冷媒外環排出室２７ｂの冷媒排出口３９ａに直線的に排出されるのを抑制することができる。したがって、冷媒バッファエリア２２ｂ内の冷媒の偏流を抑制することができる。   As a result, the refrigerant in the refrigerant buffer area 22b is linearly discharged to the refrigerant outlet 39a of the refrigerant outer ring discharge chamber 27b through the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22d with refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b. Can be suppressed. Therefore, the drift of the refrigerant in the refrigerant buffer area 22b can be suppressed.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環導入室２７ａの冷媒用開口付きリング２２ｄにおける、冷媒導入口３８ａの対向位置には、三角形状の突起４４が設けられていることが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, it is preferable that a triangular protrusion 44 is provided at a position opposed to the refrigerant introduction port 38a in the refrigerant opening ring 22d of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a. .

これにより、冷媒外環導入室２７ａの冷媒導入口３８ａから導入された冷媒は、冷媒用開口付きリング２２ｄにおける、冷媒導入口３８ａの対向位置に設けられた三角形状の突起４４によって、分流される。   As a result, the refrigerant introduced from the refrigerant introduction port 38a of the refrigerant outer ring introduction chamber 27a is diverted by the triangular protrusion 44 provided at the position facing the refrigerant introduction port 38a in the refrigerant opening ring 22d. .

したがって、冷媒外環導入室２７ａに導入された冷媒を冷媒外環導入室２７ａ内において左右対称に均等に分流することができる。   Therefore, the refrigerant introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber 27a can be equally divided in the left-right symmetry in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環排出室２７ｂに冷媒排出口３９ａが周方向に２個存在する場合には、冷媒外環排出室２７ｂにおける２個の冷媒排出口３９ａの間に、三角形状の突起４４が設けられていることが好ましい。   In the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, when there are two refrigerant discharge ports 39a in the circumferential direction in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b, the two refrigerant discharge ports 39a in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b It is preferable that a triangular protrusion 44 is provided between them.

これにより、冷媒外環排出室２７ｂにおける２個の冷媒排出口３９ａ・３９ａの間に設けられた三角形状の突起４４によって、２個の冷媒排出口３９ａ・３９ａに対して均一に分流して冷媒を排出することができる。   Thereby, the triangular projection 44 provided between the two refrigerant discharge ports 39a and 39a in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b causes the refrigerant to be evenly divided to the two refrigerant discharge ports 39a and 39a. Can be discharged.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環室２７の冷媒用開口付きリング２２ｄに形成された冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔ、冷媒外環室隔壁２７ｃ、又は冷媒導入口３８ａの少なくとも１つには、冷媒の流れを滑らかにするテーパが形成されていることが好ましい。   In the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout, the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c, or the refrigerant inlet port 38a formed in the ring 22d with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring chamber 27 are also provided. It is preferable that at least one of these is formed with a taper that smoothes the flow of the refrigerant.

これにより、冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔ、冷媒外環室隔壁２７ｃ、又は冷媒導入口３８ａにおいて、テーパにより冷媒の流れが滑らかになり、層流により、冷媒バッファエリア２２ｂ内に均一に冷媒を流入させることができる。   As a result, in the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout, the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c, or the refrigerant introduction port 38a, the flow of the refrigerant becomes smooth due to the taper, and the refrigerant flows uniformly in the refrigerant buffer area 22b due to the laminar flow. Can be introduced.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環導入室２７ａは、冷媒導入口３８ａから冷媒外環室隔壁２７ｃに向かうに伴って狭小幅となるように形成されていることが好ましい。   Moreover, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, it is preferable that the refrigerant outer ring introduction chamber 27a is formed to become narrower as it goes from the refrigerant introduction port 38a to the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c.

すなわち、冷媒外環導入室２７ａが同じ幅で形成されている場合には、抵抗が少ないことから冷媒はより奥へ進入しようとする。しかし、本実施の形態では、冷媒外環導入室２７ａは、冷媒導入口３８ａから冷媒外環室隔壁２７ｃに向かうに伴って狭小幅となるように形成されているので、奥に向かうに伴って冷媒の流れの抵抗となる。   That is, when the refrigerant outer ring introduction chamber 27a is formed with the same width, the refrigerant tends to enter deeper because the resistance is small. However, in the present embodiment, the refrigerant outer ring introduction chamber 27a is formed so as to become narrower as it goes from the refrigerant introduction port 38a to the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c. It becomes resistance of the flow of the refrigerant.

この結果、冷媒外環導入室２７ａの冷媒用開口付きリング２２ｄの各冷媒流入開口Ｈｉｎから、均一に冷媒を流入させることが可能となる。   As a result, it becomes possible to allow the refrigerant to flow uniformly from the respective refrigerant inflow openings Hin of the ring 22d with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、シャワープレート２１上に積層されたガス中間室には、異なる複数種類のガスを導入するガス導入口４１・４２がそれぞれ設けられていることが可能である。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the gas intermediate ports stacked on the shower plate 21 can be provided with gas introduction ports 41 and 42 for introducing different types of gases, respectively. is there.

これにより、異なる複数種類のガスをシャワープレート２１上のガス中間室で混合することができる。   Thereby, a plurality of different types of gases can be mixed in the gas intermediate chamber on the shower plate 21.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、シャワープレート２１上に積層されたガス中間室には、異なる複数種類のガスを混合して導入する１個のガス導入口４３が設けられているとすることが可能である。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the gas intermediate chamber stacked on the shower plate 21 is provided with one gas introduction port 43 for introducing a mixture of different types of gases. Is possible.

これにより、ガス中間室の手前で複数種類のガスを混合した後、１個のガス導入口４３からシャワープレート２１上のガス中間室に導入することができる。   Thereby, after mixing a plurality of kinds of gases before the gas intermediate chamber, the gas can be introduced into the gas intermediate chamber on the shower plate 21 from one gas introduction port 43.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、シャワープレート２１上に積層されたガス中間室は、異なる複数種類のIII 族系ガス及びＶ族系ガスをそれぞれ充満させるIII 族系ガスバッファエリア２３ｂ及びＶ族系ガスバッファエリア２４ｂからなっていると共に、冷媒バッファエリア２２ｂ、及び最上層よりも下層に設けられたIII 族系ガスバッファエリア２３ｂには、上層に設けられたＶ族系ガスバッファエリア２４ｂからシャワープレート２１の複数の各III 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５に連通する複数のＶ族系ガス供給管２４ｃ及びIII 族系ガス供給管２３ｃが貫通して設けられていることが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the gas intermediate chamber stacked on the shower plate 21 has a group III gas buffer area 23b for filling different types of group III gases and group V gases, respectively. In addition to the V group gas buffer area 24b, the refrigerant buffer area 22b and the III group gas buffer area 23b provided below the uppermost layer include a V group gas buffer area 24b provided in the upper layer. A plurality of group V gas supply pipes 24c and a group III gas supply pipe 23c communicating with the group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge holes H5 of the shower plate 21 are provided to pass through. Preferably it is.

これにより、複数種類のIII 族系ガスバッファエリア２３ｂ及びＶ族系ガスバッファエリア２４ｂを積層した場合においても、各複数種類のIII 族系ガス及びＶ族系ガスを、混合することなく、各Ｖ族系ガスバッファエリア２４ｂ及びIII 族系ガスバッファエリア２３ｂから各Ｖ族系ガス供給管２４ｃ及びIII 族系ガス供給管２３ｃを通してシャワープレート２１の各III 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５から成長室１内の被成膜基板３に向けて供給することができる。   Thus, even when a plurality of types of group III gas buffer areas 23b and a group V gas buffer area 24b are stacked, each of the plurality of types of group III gases and group V gases can be mixed without mixing them. The group III gas discharge holes H3 and the group V gas discharge of the shower plate 21 from the group gas buffer area 24b and the group III gas buffer area 23b through the group V gas supply pipe 24c and the group III gas supply pipe 23c. It can supply toward the film-forming substrate 3 in the growth chamber 1 from the hole H5.

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１２ないし図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。 [Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. Configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.

前記実施の形態１では、冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔは、それぞれ円形、矩形又は楕円形等の形状であるとして説明したが、本実施の形態では、冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔの開口形状が長穴になっている点が異なっている。   In the first embodiment, the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22d with the refrigerant opening have been described as having a shape such as a circle, a rectangle, or an ellipse, respectively. However, in the present embodiment, the refrigerant inflow The difference is that the opening shapes of the opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout are elongated holes.

本実施の形態では、ＭＯＣＶＤ装置１０における冷媒外環室２７の冷媒用開口付きリング２２ｄに形成された冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔの開口形状について、図１２に基づいて詳細に説明する。   In the present embodiment, the shape of the refrigerant inlet opening Hin and the refrigerant outlet opening Hout formed in the ring 22d with the refrigerant opening of the refrigerant outer ring chamber 27 in the MOCVD apparatus 10 will be described in detail with reference to FIG.

本実施の形態における冷媒外環室２７の冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔの開口形状は、特に、今後益々需要が大きくなるＭＯＣＶＤ装置１０の大型化を見据えた形状となっている。   The shapes of the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22d with the refrigerant opening of the refrigerant outer ring chamber 27 in the present embodiment are particularly shapes that anticipate the enlargement of the MOCVD apparatus 10 that will become increasingly demanded in the future. It has become.

すなわち、ＭＯＣＶＤ装置１０が大型化すると、当然のことながらシャワープレート２１も大きくなっていく。この理由は、搭載される被成膜基板３の枚数増、及び搭載される被成膜基板３のインチアップによるものである。これに伴い、シャワープレート２１を冷却する面積も大きくなるが、前記実施の形態１の冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔの開口形状では、流せる冷媒の量が制限されるものとなってしまう。前記実施の形態１にて説明したように、冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔは、それぞれ円形、矩形又は楕円形等の形状であるとしていても現状においては問題ないが、ＭＯＣＶＤ装置１０の上述した大型化に伴って、冷媒の流量不足により冷却能力の不足が生じることは否めない。   That is, as the MOCVD apparatus 10 becomes larger, the shower plate 21 naturally becomes larger. This is due to the increase in the number of film formation substrates 3 to be mounted and the inch-up of the film formation substrates 3 to be mounted. Along with this, the area for cooling the shower plate 21 also increases, but the amount of refrigerant that can flow is limited by the shape of the refrigerant inlet opening Hin and the refrigerant outlet opening Hout of the refrigerant opening ring 22d of the first embodiment. It becomes a thing. As described in the first embodiment, the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22d with an opening for refrigerant may have a circular shape, a rectangular shape, an elliptical shape, or the like. However, with the increase in the size of the MOCVD apparatus 10 described above, it cannot be denied that the cooling capacity is insufficient due to the insufficient flow rate of the refrigerant.

ここで、実施の形態１において、冷媒用開口付きリング２２ｄに設けられている冷媒流入開口Ｈｉｎの孔直径を大きくして冷媒の流量を確保しようとすると、冷媒外環室２７の高さが高くなってしまう。この結果、冷媒外環室２７の高さが高くなるほど圧力損失がなくなり、冷媒の流速が落ちてしまい、均等な冷却能力を得ることができなくなってしまう。   Here, in the first embodiment, when the hole diameter of the refrigerant inflow opening Hin provided in the ring 22d with the refrigerant opening is increased to secure the flow rate of the refrigerant, the height of the refrigerant outer ring chamber 27 is increased. turn into. As a result, as the height of the refrigerant outer ring chamber 27 increases, the pressure loss disappears, the flow rate of the refrigerant decreases, and uniform cooling capacity cannot be obtained.

そこで、本実施の形態では、大型化に適応した冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔとして、図１２に示すように、開口形状が、長孔５１となっている。これにより、圧力損失をなくすことなく、流速を確保でき、かつ、大容量の冷媒を流すことが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, the opening shape is a long hole 51 as the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22 d with an opening for refrigerant adapted to increase in size. As a result, the flow rate can be secured without losing pressure loss, and a large volume of refrigerant can be flowed.

ここで、本実施の形態では、冷媒用開口付きリング２２ｄにおいては、長孔５１の長さＬの領域において、この長孔６１の上側及び下側の全部には、上側壁５２ａ及び下側壁５２ｂが形成されている。したがって、この構成により、長孔５１を形成した部分の冷媒用開口付きリング２２ｄの強度が弱くなるということがない。なお、図１２に示す冷媒用開口付きリング２２ｄにおける長孔６１の上側壁５２ａ及び下側壁５２ｂは、長孔６１の上側及び下側の全部が壁となっているが、必ずしもこれに限らず、周方向に繋がった壁面が一部に存在していればよい。これにより、冷媒用開口付きリング２２ｄに対して強度補強の効果を奏するものとなる。   Here, in the present embodiment, in the ring 22d with an opening for refrigerant, in the region of the length L of the long hole 51, the upper side wall 52a and the lower side wall 52b are disposed on the upper and lower sides of the long hole 61. Is formed. Therefore, with this configuration, the strength of the refrigerant-opening ring 22d in the portion where the long hole 51 is formed is not weakened. In addition, the upper wall 52a and the lower wall 52b of the long hole 61 in the ring 22d with an opening for refrigerant shown in FIG. 12 are all walls on the upper side and the lower side of the long hole 61. The wall surface connected to the circumferential direction should just exist in part. Thereby, there exists an effect of strength reinforcement to ring 22d with a refrigerant opening.

また、本実施の形態では、冷媒外環導入室２７ａにおける冷媒流入開口Ｈｉｎの長孔５１は、冷媒導入口３８ａ近傍に近いほど長さが長くなっていると共に、冷媒外環室隔壁２７ｃに近い部分ほど長さが短くなっている。この理由は、前記実施の形態１において、冷媒外環室隔壁２７ｃに近い部分ほど冷媒流入開口Ｈｉｎの直径を大きくした考え方と同様に、冷媒導入口３８ａ近傍での流速抵抗を小さくして、冷媒バッファエリア２２ｂの内部に流入する冷媒量を増やすと共に、冷媒外環導入室２７ａ内をそのまま通過する冷媒が多くなるのを防止するためである。   In the present embodiment, the long hole 51 of the refrigerant inflow opening Hin in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a is longer as it is closer to the refrigerant introduction port 38a and closer to the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c. The part is shorter in length. This is because, in the first embodiment, the flow velocity resistance in the vicinity of the refrigerant inlet 38a is reduced to reduce the flow rate resistance in the vicinity of the refrigerant outer ring chamber partition wall 27c in the same manner as the idea of increasing the diameter of the refrigerant inflow opening Hin. This is to increase the amount of refrigerant flowing into the buffer area 22b and to prevent the amount of refrigerant passing through the refrigerant outer ring introduction chamber 27a from increasing.

ただし、冷媒外環排出室２７ｂに通じる冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒排出開口Ｈｏｕｔの長孔５１の長さについては、変更しないものとした。これは、冷媒排出開口Ｈｏｕｔのコンダクタンスを一定にしないと、冷媒が流れ易い方へ偏ってしまい、結果としてシャワープレート２１を均等に冷却できない問題が発生するためである。   However, the length of the long hole 51 of the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22d with the refrigerant opening that communicates with the refrigerant outer ring discharge chamber 27b is not changed. This is because unless the conductance of the refrigerant discharge opening Hout is made constant, the refrigerant tends to flow easily, and as a result, the shower plate 21 cannot be cooled uniformly.

これにより、冷媒外環導入室２７ａにおける冷媒用開口付きリング２２ｄの各冷媒流入開口Ｈｉｎから均一の流量でかつ流速を保った冷媒を冷媒バッファエリア２２ｂに流入させることができるので、冷媒がシャワープレート２１の全域に流れるようにすることができる。   Accordingly, since the refrigerant having a uniform flow rate and a maintained flow rate can be caused to flow into the refrigerant buffer area 22b from each refrigerant inflow opening Hin of the ring 22d with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a, the refrigerant flows into the shower plate. It can be made to flow in the whole area of 21.

ところで、上述の説明では、冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎ及び冷媒排出開口Ｈｏｕｔは、長孔５１のみが設けられていたが、必ずしもこれに限らない。   In the above description, the refrigerant inflow opening Hin and the refrigerant discharge opening Hout of the ring 22d with refrigerant opening are provided with only the long holes 51, but this is not necessarily limited thereto.

例えば、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、冷媒用開口付きリング２２ｄを側面から見た場合に、下部に長孔６１を設けると共に、上部に円形状孔としての丸型二対孔６２を設けることもできる。上記丸型二対孔６２は、長孔６１の両端側においてそれぞれ２個を一組とした丸型の孔となっている。   For example, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), when the ring 22d with an opening for refrigerant is viewed from the side, a long hole 61 is provided in the lower part and a circular pair of holes as circular holes in the upper part. 62 can also be provided. The circular pair holes 62 are round holes each having two pairs on both ends of the long hole 61.

この配置を用いることにより、図１２に示す長孔５１のみを配置する方法よりも、冷媒バッファエリア２２ｂの内部に冷媒流入開口Ｈｉｎから導入された冷媒に乱流を起こさせるので、冷媒バッファエリア２２ｂの内部をより効果的に全領域を冷却することが可能となる。   By using this arrangement, turbulent flow is caused in the refrigerant introduced from the refrigerant inflow opening Hin in the refrigerant buffer area 22b, compared to the method in which only the long holes 51 shown in FIG. 12 are arranged, so that the refrigerant buffer area 22b It becomes possible to cool the whole area more effectively.

この理由は、冷媒が、長孔６１及び丸型二対孔６２から同時に冷媒バッファエリア２２ｂの内部に導入され、それぞれ異なる流速（長孔６１：流速遅、丸型二対孔６２：流速強）をもった冷媒がバッファエリア２２ｂの内部にて混合することにより、直進性を持たない冷媒の流れを作り出すことができる。これにより、冷媒がシャワープレート２１の全域に流れるようにすることが可能となる。   The reason for this is that the refrigerant is simultaneously introduced into the refrigerant buffer area 22b from the long hole 61 and the round two-pair hole 62 and has different flow rates (long hole 61: slow flow rate, round two-pair hole 62: strong flow rate). By mixing the refrigerant with the inside of the buffer area 22b, it is possible to create a flow of the refrigerant that does not have straight travel. As a result, the refrigerant can flow over the entire area of the shower plate 21.

なお、このような乱流を発生させるためには、図１３（ａ）（ｂ）に示す形状に限定されるものではない。   In addition, in order to generate such a turbulent flow, it is not limited to the shape shown to Fig.13 (a) (b).

換言すれば、上部の開口と下部の開口とが互いに開口率の異なるものであればよいとすることができる。例えば、下部開口である長孔６１を円形の開口（つまり丸型孔）に変更し、上部開口である丸型二対孔６２よりも開口率を上げるために複数設ける構成等でもよい。   In other words, it is only necessary that the upper opening and the lower opening have different aperture ratios. For example, a configuration may be employed in which the long hole 61 that is the lower opening is changed to a circular opening (that is, a round hole), and a plurality of holes are provided in order to increase the opening ratio as compared with the round paired hole 62 that is the upper opening.

また、本実施の形態では、冷媒用開口付きリング２２ｄを側面から見て、上下方向にそれぞれ開口率の異なる開口を対にして設けている。   In the present embodiment, a pair of openings having different opening ratios are provided in the vertical direction when the ring 22d with openings for refrigerant is viewed from the side.

すなわち、本実施の形態では、冷媒バッファエリア２２ｂには複数のIII 族系ガス供給管２３ｃ及びＶ族系ガス供給管２４ｃが貫通して設けられているので、冷媒バッファエリア２２ｂの内部においては、冷媒の流れ方向に対して、縦方向に障害物が存在する。また、図１４に示すように、前記冷媒導入口３８ａと冷媒排出口３９ａとを結ぶ線状には覗き窓６３が設けられている。この覗き窓６３は、シャワーヘッド２０の上側から成長室１内の被成膜基板３を覗き見ることができるものであるが、この覗き窓６３も冷媒の流れ方向に対して、縦方向の障害物となる。   That is, in the present embodiment, the refrigerant buffer area 22b is provided with a plurality of group III-based gas supply pipes 23c and group V-based gas supply pipes 24c, so that in the refrigerant buffer area 22b, There are obstacles in the vertical direction with respect to the flow direction of the refrigerant. Further, as shown in FIG. 14, a viewing window 63 is provided in a line connecting the refrigerant introduction port 38a and the refrigerant discharge port 39a. The viewing window 63 can be used to look into the film formation substrate 3 in the growth chamber 1 from the upper side of the shower head 20, and the viewing window 63 is also obstructed in the vertical direction with respect to the refrigerant flow direction. It becomes a thing.

この状態で、例えば、冷媒用開口付きリング２２ｄに、水平方向に開口率の異なる開口を一対設けた場合においては、冷媒バッファエリア２２ｂの内部に存在する障害物に対して、水平方向に流速の違う冷媒の乱流を発生させることとなり、冷媒自体が均一に広がらなくなり、乱流を起こす意味がなくなり、均一にシャワープレート２１の内部を冷却することができない。   In this state, for example, when a pair of openings having different opening ratios in the horizontal direction is provided on the ring 22d with the refrigerant opening, the flow velocity in the horizontal direction is reduced with respect to the obstacle present in the refrigerant buffer area 22b. A turbulent flow of a different refrigerant is generated, and the refrigerant itself does not spread uniformly, meaning that the turbulent flow does not occur, and the inside of the shower plate 21 cannot be uniformly cooled.

これに対して、本実施の形態のように、流速の異なる冷媒を障害物に対して流路上下方向に設けることにより、各流路を流れる冷媒が流速の違いから例えば上から下へと巻き込むような流れ方向（渦乱流）を生み出すことが可能となる。   On the other hand, as in the present embodiment, by providing refrigerants with different flow velocities in the vertical direction of the flow path with respect to the obstacle, the refrigerant flowing through each flow path is engulfed, for example, from top to bottom due to the difference in flow speed. Such a flow direction (vortex turbulence) can be generated.

これにより、冷媒バッファエリア２２ｂの内部で冷媒が渦乱流となり、均等にシャワープレート２１上の流路内部へ流れることができ、均一にシャワープレート２１を冷却することが可能となる。   As a result, the refrigerant becomes a vortex flow inside the refrigerant buffer area 22b and can evenly flow into the flow path on the shower plate 21, and the shower plate 21 can be uniformly cooled.

これらを検証するために、図１３（ａ）（ｂ）に示す、下部に長孔６１及び上部に丸型二対孔６２を有する冷媒用開口付きリング２２ｄを用いてシミュレーションを実施した。そのシミュレーション結果を、図１４に示す。なお、本シミュレーションでは、計算上及びメッシュの作成の関係から、モデルは外径の大きさを１０００ｍｍとし、冷媒外環導入室２７ａの冷媒用開口付きリング２２ｄの大きさをΦ８００ｍｍまで拡大したモデルとした。また、III 族ガスの流れるパイプにおいては上記条件では１万本以上となり、計算が非常に困難なものとなってしまうので、今回は簡易化し、大型パイプΦ１０ｍｍでの計算とした。内部構造においては、パイプ外径は円形状であるため冷媒の流れには問題ない。   In order to verify these, a simulation was carried out using a ring 22d with a refrigerant opening having a long hole 61 in the lower part and a circular paired hole 62 in the upper part as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). The simulation result is shown in FIG. In this simulation, the model is a model in which the outer diameter is 1000 mm and the size of the ring 22 d with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber 27 a is expanded to Φ800 mm because of the calculation and the mesh creation. did. In addition, the number of pipes in which the group III gas flows becomes 10,000 or more under the above conditions, and the calculation becomes very difficult. Therefore, this time, the calculation is simplified and the calculation is performed with a large pipe Φ10 mm. In the internal structure, since the pipe outer diameter is circular, there is no problem with the flow of the refrigerant.

結果としては、図１４に示すように、長孔６１及び丸型二対孔６２を配置した場合、冷媒流入開口Ｈｉｎから導入された冷媒が乱流を起こして、冷媒バッファエリア２２ｂ内部をより効果的に全領域を冷却している様子がわかる。これにより、形状の異なる２種の冷媒流入開口Ｈｉｎを設けることにより、非常に効果があることが判明した。   As a result, as shown in FIG. 14, when the long hole 61 and the round two-pair hole 62 are arranged, the refrigerant introduced from the refrigerant inflow opening Hin causes turbulent flow, and the inside of the refrigerant buffer area 22b is more effective. It can be seen that the entire area is cooled. Thus, it has been found that providing two types of refrigerant inflow openings Hin having different shapes is very effective.

なお、今回は、冷媒排出側も同等の形状としたが、つまり冷媒外環排出室２７ｂにおける冷媒排出開口Ｈｏｕｔの形状も、下部に長孔６１及び上部に丸型二対孔６２を設けたが、本発明においては、冷媒排出側形状は冷媒導入側形状と同形状に限定されるものではない。   Although the refrigerant discharge side has the same shape this time, the shape of the refrigerant discharge opening Hout in the refrigerant outer ring discharge chamber 27b is also provided with a long hole 61 in the lower part and a circular pair of holes 62 in the upper part. In the present invention, the refrigerant discharge side shape is not limited to the same shape as the refrigerant introduction side shape.

このように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環導入室２７ａの冷媒用開口付きリング２２ｄにおける、該冷媒流入開口Ｈｉｎが存在する領域のシャワープレート２１側及びIII族系ガスバッファエリア２３ｂ側には、周方向に繋がった壁面が存在していることが好ましい。   As described above, in the MOCVD apparatus 10 according to the present embodiment, the shower plate 21 side and the III-group gas buffer area in the region where the refrigerant inflow opening Hin exists in the ring 22d with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a. It is preferable that a wall surface connected in the circumferential direction exists on the 23b side.

これにより、冷媒用開口付きリング２２ｄを上部つまりIII族系ガスバッファエリア２３ｂ側又は下部つまりシャワープレート２１側から固定する場合に、冷媒用開口付きリング２２ｄが周方向において完全に一つの一体構造部材となっているので、冷媒用開口付きリング２２ｄの強度が補強され、補強冷媒の流入圧力及び上部又は下部からの締結部品の圧力による変形がなくなり、冷媒をシャワープレート２１の全域に流れるようにすることができる。   Thus, when the ring 22d with the opening for refrigerant is fixed from the upper side, that is, the group III gas buffer area 23b side or the lower side, that is, the shower plate 21 side, the ring 22d with the refrigerant opening is completely one piece in the circumferential direction. Therefore, the strength of the ring 22d with the refrigerant opening is reinforced, and the deformation due to the inflow pressure of the reinforcing refrigerant and the pressure of the fastening parts from the upper part or the lower part is eliminated, so that the refrigerant flows through the entire area of the shower plate 21. be able to.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒外環導入室２７ａの冷媒用開口付きリング２２ｄに設けられた冷媒流入開口Ｈｉｎは、少なくとも開口率の異なる２種類以上の開口を有していることが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, the refrigerant inflow opening Hin provided in the ring 22d with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber 27a has at least two types of openings having different opening ratios. It is preferable.

これにより、シャワープレート２１の直径が大きくなった場合に、冷媒用開口付きリング２２ｄの冷媒流入開口Ｈｉｎからから吐出する冷媒の流量を飛躍的向上させることができ、冷媒の流量不足によるシャワープレート２１の冷却不足を発生させることなく冷媒をシャワープレート２１全域に流れるようにすることができる。   Thereby, when the diameter of the shower plate 21 becomes large, the flow rate of the refrigerant discharged from the refrigerant inflow opening Hin of the ring 22d with the refrigerant opening can be drastically improved, and the shower plate 21 due to the insufficient flow rate of the refrigerant. It is possible to cause the refrigerant to flow over the entire area of the shower plate 21 without causing insufficient cooling.

また、開口率の異なる２種類以上の冷媒流入開口Ｈｉｎにて異なる流速の冷媒を同時に導入することができるので、III 族系ガスバッファエリア２３ｂの内部で乱流を起こすことができ、シャワープレート２１の内部全域に冷媒が流れることが可能となり、効率的な冷却を行うことができる。   In addition, since two or more types of refrigerant inflow openings Hin having different opening ratios can simultaneously introduce refrigerants having different flow rates, turbulent flow can be generated inside the group III gas buffer area 23b, and the shower plate 21 It becomes possible for the refrigerant to flow throughout the interior of the chamber, and efficient cooling can be performed.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒流入開口Ｈｉｎにおける少なくとも開口率の異なる２種類以上の開口は、冷媒用開口付きリング２２ｄにおける周方向に直交する方向に対を成して設けられていることが好ましい。すなわち、開口率の異なる２種類以上の開口は、冷媒の流れに対してそれぞれが上下方向に存在することが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, at least two types of openings having different opening ratios in the refrigerant inflow opening Hin are provided in pairs in a direction orthogonal to the circumferential direction of the ring 22d with the refrigerant opening. It is preferable. That is, it is preferable that two or more types of openings having different opening ratios exist in the vertical direction with respect to the refrigerant flow.

これにより、開口率の異なる２種類以上の冷媒流入開口Ｈｉｎは冷媒用開口付きリング２２ｄにおける周方向に直交する方向に対を成して設けられているので、冷媒の流れは縦方向の渦流となる。ここで、本実施の形態では、冷媒バッファエリア２２ｂには、III族系ガスバッファエリア２３ｂ及びＶ族系ガスバッファエリア２４ｂからシャワープレート２１の複数のIII 族系ガス吐出孔Ｈ３及びＶ族系ガス吐出孔Ｈ５に連通する複数のIII 族系ガス供給管２３ｃ及びＶ族系ガス供給管２４ｃが貫通して設けられているので、冷媒の流れを縦方向の渦流とすることによって、これら複数のIII 族系ガス供給管２３ｃ及びＶ族系ガス供給管２４ｃの障害物の間で巻き込み型の乱流を起こすことができる。この結果、シャワープレート２１の内部全域に冷媒を効率よく流すことが可能となり、効率的な冷却を行うことができる。   As a result, two or more types of refrigerant inflow openings Hin having different opening ratios are provided in pairs in the direction orthogonal to the circumferential direction of the ring 22d with the refrigerant opening, and therefore the refrigerant flow is a longitudinal vortex. Become. Here, in the present embodiment, the refrigerant buffer area 22b includes a plurality of group III gas discharge holes H3 and group V gas of the shower plate 21 from the group III gas buffer area 23b and the group V gas buffer area 24b. Since the plurality of group III-based gas supply pipes 23c and the group V-based gas supply pipes 24c communicating with the discharge holes H5 are provided so as to pass through, the plurality of III-group gas supply pipes 24c are formed by making the flow of the refrigerant into a vertical vortex flow. An entrainment type turbulent flow can be generated between the obstacles of the group gas supply pipe 23c and the group V gas supply pipe 24c. As a result, it becomes possible to efficiently flow the refrigerant through the entire interior of the shower plate 21, and efficient cooling can be performed.

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、冷媒流入開口Ｈｉｎにおける少なくとも開口率の異なる２種類以上の開口は、丸型二対孔６２と周方向に長く形成された長孔６１とを含んでいることが好ましい。   Further, in the MOCVD apparatus 10 of the present embodiment, at least two kinds of openings having different opening ratios in the refrigerant inflow opening Hin include a circular pair of holes 62 and a long hole 61 formed long in the circumferential direction. Preferably it is.

これにより、開口率の異なる２種類以上の開口を丸型二対孔６２と周方向に長く形成された長孔５１とすることによって、確実に、縦方向の乱流を起こすことができ、シャワープレート２１の内部全域に冷媒を効率よく流すことが可能となり、効率的な冷却を行うことができる。   Thereby, by making the two or more types of openings having different opening ratios into the long holes 51 formed long in the circumferential direction with the circular paired holes 62, the turbulent flow in the vertical direction can be surely caused, and the shower It becomes possible to efficiently flow the refrigerant through the entire interior of the plate 21, and efficient cooling can be performed.

なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、シャワープレート上部の空間に周辺部よりガスを導入し、シャワープレートの複数のガス吐出孔から基板表面に反応ガスを供給するシャワープレートを用いた縦型のＭＯＣＶＤ装置等の気相成長装置及び気相成長方法に利用することができる。   The present invention is a vapor phase growth method such as a vertical MOCVD apparatus using a shower plate that introduces a gas into the space above the shower plate from the periphery and supplies a reaction gas to the substrate surface from a plurality of gas discharge holes of the shower plate. It can be used for an apparatus and a vapor phase growth method.

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、冷媒バッファエリア及び冷媒外環室の構成を示す平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates an embodiment of a vapor phase growth apparatus according to the present invention, and is a plan view illustrating a configuration of a refrigerant buffer area and a refrigerant outer ring chamber. 上記気相成長装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the said vapor phase growth apparatus. 上記気相成長装置におけるシャワーヘッドの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the shower head in the said vapor phase growth apparatus. 上記シャワーヘッドにおけるＶ族系ガス供給部のＶ族系冷媒外環室の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the V group type refrigerant | coolant outer ring chamber of the V group type gas supply part in the said shower head. （ａ）はシャワーヘッドにおける冷媒供給部の構成を示す斜視図であり、（ｂ）はシャワーヘッドの構成を示す組み立て分解斜視図である。(A) is a perspective view which shows the structure of the refrigerant | coolant supply part in a shower head, (b) is an assembly exploded perspective view which shows the structure of a shower head. 上記シャワーヘッドにおける冷媒供給部の冷媒の流れを示す平面図である。It is a top view which shows the flow of the refrigerant | coolant of the refrigerant | coolant supply part in the said shower head. 比較例を示すものであり、上記シャワーヘッドにおける冷媒供給部の冷媒の流れを示す平面図である。It is a top view which shows the comparative example and shows the flow of the refrigerant | coolant of the refrigerant | coolant supply part in the said shower head. （ａ）はガスバッファエリアが１層設けられ、天板から２種類の原料ガスが２箇所の導入口から導入されるシャワーヘッドを示す断面図であり、（ｂ）はガスバッファエリアが１層設けられ、天板から２種類の原料ガスが混合されて１箇所の導入口から導入されるシャワーヘッドを示す断面図である。(A) is a sectional view showing a shower head in which one layer of gas buffer area is provided and two kinds of source gases are introduced from two inlets from the top plate, and (b) is one layer of gas buffer area. It is sectional drawing which shows the shower head which is provided and 2 types of source gas is mixed from a top plate, and is introduce | transduced from one inlet. （ａ）は２箇所の導入口から冷媒が導入される冷媒供給部を示す平面図であり、（ｂ）は２箇所の導入口から冷媒が導入される冷媒供給部を示す平面図である。(A) is a top view which shows the refrigerant | coolant supply part into which a refrigerant | coolant is introduce | transduced from two inlets, (b) is a top view which shows the refrigerant | coolant supply part into which a refrigerant | coolant is introduce | transduced from two inlets. （ａ）は図９（ｂ）に示す円Ｃ１を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は図９（ｂ）に示す円Ｃ２を拡大して示す平面図であり、（ｃ）は図９（ｂ）に示す円Ｃ３を拡大して示す平面図である。9A is an enlarged plan view showing a circle C1 shown in FIG. 9B, FIG. 9B is an enlarged plan view showing a circle C2 shown in FIG. 9B, and FIG. It is a top view which expands and shows the circle C3 shown in FIG.9 (b). 上記シャワーヘッドにおける冷媒外環室の他の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the other structure of the refrigerant | coolant outer ring chamber in the said shower head. 本発明における気相成長装置の他の実施の形態を示すものであり、長孔を形成した冷媒用開口付きリングを冷媒流入側（ＩＮ側）から見たときの側面図である。FIG. 9 is a side view of another embodiment of the vapor phase growth apparatus according to the present invention, as viewed from the refrigerant inflow side (IN side) of a ring with a refrigerant opening formed with a long hole. （ａ）は、長孔と丸型二対孔との両方を配置した冷媒用開口付きリングを示す平面図であり、（ｂ）は冷媒用開口付きリングを冷媒流入側（ＩＮ側）から見たときの側面図である。(A) is a top view which shows the ring with a refrigerant | coolant opening which has arrange | positioned both a long hole and a round shape 2 pair hole, (b) is a view of the ring with a refrigerant | coolant opening from a refrigerant | coolant inflow side (IN side). FIG. 上記長孔と丸型二対孔との両方を配置した冷媒用開口付きリングを用いて、冷媒バッファエリア内の冷媒の流れをシミュレーションした結果を示す平面図である。It is a top view which shows the result of having simulated the flow of the refrigerant | coolant in a refrigerant | coolant buffer area using the ring with a refrigerant | coolant opening which has arrange | positioned both the said long hole and a round shape 2 pair hole. 従来の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional vertical shower head type vapor phase growth apparatus. 従来の他の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional vertical type shower head type vapor phase growth apparatus. 従来のさらに他の縦型シャワーヘッド型の気相成長装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional another vertical shower head type vapor phase growth apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 成長室
１ａ ガス排出口
２ 反応炉
３ 被成膜基板
４ サセプタ
５ ヒータ
７ 回転軸
１０ ＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）
１１ ガス排出部
１２ パージライン
２０ シャワーヘッド
２１ シャワープレート
２２ 冷媒供給部
２２ｂ 冷媒バッファエリア（冷媒中間室）
２２ｄ 冷媒用開口付きリング（冷媒用開口付き環状壁）
２３ III 族系ガス供給部
２３ａ III 族系ガス冷媒外環流路
２３ｂ III 族系ガスバッファエリア（ガス中間室、ガス個別中間室）
２３ｃ III 族系ガス供給管（ガス供給管、個別ガス供給管）
２４ Ｖ族系ガス供給部
２４ａ Ｖ族系ガス冷媒外環流路
２４ｂ Ｖ族系ガスバッファエリア（ガス中間室、ガス個別中間室）
２４ｃ Ｖ族系ガス供給管（ガス供給管、個別ガス供給管）
２４ｄ Ｖ族系ガス開口付きリング
２７ 冷媒外環室
２７ａ 冷媒外環導入室
２７ｂ 冷媒外環排出室
２７ｃ 冷媒外環室隔壁（隔壁）
３８ 冷媒供給配管
３８ａ 冷媒導入口
３９ 冷媒排出配管
３９ａ 冷媒排出口
４１ ガス導入口
４２ ガス導入口
４３ ガス導入口
４４ 突起
５１ 長孔
５２ａ 上側壁（周方向に繋がった壁面）
５２ｂ 下側壁（周方向に繋がった壁面）
６１ 長孔
６２ 丸型二対孔（円形状孔）
６３ 覗き窓
Ｈ 開口
Ｈ３ III 族系ガス吐出孔（ガス吐出孔）
Ｈ５ Ｖ族系ガス吐出孔（ガス吐出孔）
Ｈｉｎ 冷媒流入開口（冷媒用開口）
Ｈｏｕｔ 冷媒排出開口（冷媒用開口） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Growth chamber 1a Gas exhaust port 2 Reactor 3 Substrate to be deposited 4 Susceptor 5 Heater 7 Rotating shaft 10 MOCVD apparatus (vapor phase growth apparatus)
11 Gas discharge part 12 Purge line 20 Shower head 21 Shower plate 22 Refrigerant supply part 22b Refrigerant buffer area (refrigerant intermediate chamber)
22d Ring with opening for refrigerant (annular wall with opening for refrigerant)
23 III group gas supply section 23a III group gas refrigerant outer ring passage 23b III group gas buffer area (gas intermediate chamber, gas individual intermediate chamber)
23c III group gas supply pipe (gas supply pipe, individual gas supply pipe)
24 Group V gas supply unit 24a Group V gas refrigerant outer ring passage 24b Group V gas buffer area (gas intermediate chamber, gas individual intermediate chamber)
24c Group V gas supply pipe (gas supply pipe, individual gas supply pipe)
24d Ring with V group gas opening 27 Refrigerant outer ring chamber 27a Refrigerant outer ring introduction chamber 27b Refrigerant outer ring discharge chamber 27c Refrigerant outer ring chamber partition wall (partition wall)
38 Refrigerant supply piping 38a Refrigerant introduction port 39 Refrigerant discharge piping 39a Refrigerant discharge port 41 Gas introduction port 42 Gas introduction port 43 Gas introduction port 44 Protrusion 51 Long hole 52a Upper side wall (wall surface connected in the circumferential direction)
52b Lower side wall (wall surface connected in the circumferential direction)
61 Long hole 62 Round two-pair hole (circular hole)
63 Viewing window H Opening H3 III group gas discharge hole (gas discharge hole)
H5 V group gas discharge hole (gas discharge hole)
Hin Refrigerant inflow opening (Refrigerant opening)
Hout Refrigerant outlet (refrigerant opening)

Claims (20)

ガスを吐出する複数のガス吐出孔を配設したシャワープレートを介して被成膜基板を収容する成長室内に該ガスを供給して上記被成膜基板に成膜する気相成長装置において、
シャワープレート上に、上記ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とが、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層され、
上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管が貫通して設けられ、
上記冷媒中間室の周囲には、冷媒用開口を有する冷媒用開口付き環状壁を介して環状の冷媒外環室が設けられ、
上記冷媒外環室は、冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられた冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備えていることを特徴とする気相成長装置。 In a vapor phase growth apparatus for forming a film on the film formation substrate by supplying the gas into a growth chamber containing the film formation substrate via a shower plate provided with a plurality of gas discharge holes for discharging a gas.
A gas intermediate chamber filled with the gas and a refrigerant intermediate chamber filled with a refrigerant that cools the gas are sequentially stacked on the shower plate with the refrigerant intermediate chamber facing the shower plate.
The refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes penetrating from the gas intermediate chamber to the gas discharge holes of the shower plate,
Around the refrigerant intermediate chamber, an annular refrigerant outer ring chamber is provided via an annular wall with a refrigerant opening having a refrigerant opening,
The refrigerant outer ring chamber includes a refrigerant outer ring introduction chamber into which refrigerant is introduced from a refrigerant introduction port, a refrigerant outer ring discharge chamber from which refrigerant is discharged from a refrigerant discharge port provided at a position opposite to the refrigerant introduction port, A vapor phase growth apparatus comprising a partition partitioning the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber. 前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁には、前記冷媒用開口は１個以上設けられていると共に、
上記冷媒用開口が複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒用開口は、周方向に、上記冷媒外環導入室の冷媒導入口と前記冷媒外環排出室の冷媒排出口とを結ぶ直線に対して線対称に配置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。 In the annular wall with the refrigerant opening of the refrigerant outer ring introduction chamber, one or more refrigerant openings are provided,
When there are a plurality of even numbers of the refrigerant openings, the refrigerant openings are straight lines connecting the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outlet of the refrigerant outer ring discharge chamber in the circumferential direction. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the vapor phase growth apparatus is arranged symmetrically with respect to the line. 前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁に冷媒用開口が複数個存在する場合には、
上記冷媒外環導入室の冷媒導入口に近い冷媒用開口ほど、該冷媒用開口の開口径が大きいことを特徴とする請求項２記載の気相成長装置。 When there are a plurality of refrigerant openings on the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber,
The vapor phase growth apparatus according to claim 2, wherein the refrigerant opening closer to the refrigerant introduction port of the refrigerant outer ring introduction chamber has a larger opening diameter. 前記冷媒外環排出室の冷媒用開口付き環状壁には、冷媒用開口は１個以上設けられていると共に、
上記冷媒外環排出室の冷媒用開口付き環状壁における冷媒用開口の全面積は、前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁における冷媒用開口の全面積と同一か又はそれ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の気相成長装置。 The annular wall with the refrigerant opening of the refrigerant outer ring discharge chamber is provided with one or more refrigerant openings,
The total area of the refrigerant opening in the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber is equal to or greater than the total area of the refrigerant opening in the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber. The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁における、該冷媒用開口が存在する領域のシャワープレート側及びガス中間室側には、周方向に繋がった壁面が存在していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の気相成長装置。   A wall surface connected in the circumferential direction exists on the shower plate side and the gas intermediate chamber side in the region where the refrigerant opening exists in the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber. The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 4. 前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁に設けられた冷媒用開口は、少なくとも開口率の異なる２種類以上の開口を有していることを特徴とする請求項５記載の気相成長装置。   6. The vapor phase growth according to claim 5, wherein the refrigerant opening provided in the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber has at least two kinds of openings having different opening ratios. apparatus. 前記冷媒用開口における少なくとも開口率の異なる２種類以上の開口は、冷媒用開口付き環状壁における周方向に直交する方向に対を成して設けられていることを特徴とする請求項６記載の気相成長装置。   The at least two types of openings having different opening ratios in the refrigerant openings are provided in pairs in a direction perpendicular to the circumferential direction of the annular wall with the refrigerant openings. Vapor growth equipment. 前記冷媒用開口における少なくとも開口率の異なる２種類以上の開口は、円形状孔と周方向に長く形成された長孔とを含んでいることを特徴とする請求項６又は７記載の気相成長装置。   8. The vapor phase growth according to claim 6, wherein at least two kinds of openings having different opening ratios in the coolant opening include a circular hole and a long hole formed long in a circumferential direction. 9. apparatus. 前記冷媒外環導入室には、前記冷媒導入口は周方向に１個以上設けられていると共に、
上記冷媒導入口が複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒導入口は冷媒外環導入室の中央位置を軸として線対称となるように配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の気相成長装置。 In the refrigerant outer ring introduction chamber, one or more refrigerant introduction ports are provided in the circumferential direction,
The refrigerant introduction port is arranged so as to be line symmetric with respect to the center position of the refrigerant outer ring introduction chamber when there are a plurality of the refrigerant introduction ports and an even number. 9. The vapor phase growth apparatus according to claim 1. 前記冷媒外環排出室には、前記冷媒排出口は前記冷媒導入口と同数個設けられていると共に、
上記冷媒排出口が複数かつ偶数個存在する場合には、該冷媒排出口は冷媒外環排出室の中央位置を軸として線対称となるように配置されていることを特徴とする請求項９記載の気相成長装置。 The refrigerant outer ring discharge chamber is provided with the same number of the refrigerant discharge ports as the refrigerant introduction ports,
The refrigerant discharge port is arranged so as to be line-symmetric with respect to the center position of the refrigerant outer ring discharge chamber when there are a plurality of the refrigerant discharge ports and an even number. Vapor growth equipment. 前記冷媒外環導入室における冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口は、上記冷媒外環導入室の冷媒導入口とは同一半径方向にならないように形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring introduction chamber is formed so as not to be in the same radial direction as the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring introduction chamber. 10. The vapor phase growth apparatus according to any one of 10 to 10. 前記冷媒外環排出室における冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口は、上記冷媒外環排出室の冷媒排出口とは同一半径方向にならないように形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening in the refrigerant outer ring discharge chamber is formed so as not to be in the same radial direction as the refrigerant discharge port of the refrigerant outer ring discharge chamber. The vapor phase growth apparatus of any one of -11. 前記冷媒外環導入室の冷媒用開口付き環状壁における、前記冷媒導入口の対向位置には、三角形状の突起が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の気相成長装置。   10. The vapor phase growth apparatus according to claim 9, wherein a triangular protrusion is provided at a position opposite to the refrigerant introduction port in the annular wall with an opening for refrigerant in the refrigerant outer ring introduction chamber. 前記冷媒外環排出室に冷媒排出口が周方向に２個存在する場合には、上記冷媒外環排出室における２個の冷媒排出口の間に、三角形状の突起が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の気相成長装置。   In the case where there are two refrigerant outlets in the circumferential direction in the refrigerant outer ring discharge chamber, a triangular protrusion is provided between the two refrigerant outlets in the refrigerant outer ring discharge chamber. The vapor phase growth apparatus according to claim 10. 前記冷媒外環室の冷媒用開口付き環状壁に形成された冷媒用開口、冷媒外環室の隔壁、又は冷媒外環導入室の冷媒導入口の少なくとも１つには、冷媒の流れを滑らかにするテーパが形成されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の気相成長装置。   Smooth flow of the refrigerant into at least one of the refrigerant opening formed in the annular wall with the refrigerant opening of the refrigerant outer ring chamber, the partition wall of the refrigerant outer ring chamber, or the refrigerant inlet of the refrigerant outer ring introduction chamber. The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 14, wherein a taper is formed. 前記冷媒外環導入室は、冷媒導入口から隔壁に向かうに伴って狭小幅となるように形成されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 15, wherein the refrigerant outer ring introduction chamber is formed so as to become narrower as it goes from the refrigerant introduction port toward the partition wall. . 前記シャワープレート上に積層されたガス中間室には、異なる複数種類のガスを導入するガス導入口がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The gas intermediate chamber stacked on the shower plate is provided with gas introduction ports for introducing different types of gases, respectively. Phase growth equipment. 前記シャワープレート上に積層されたガス中間室には、異なる複数種類のガスを混合して導入する１個のガス導入口が設けられていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の気相成長装置。   The gas intermediate chamber stacked on the shower plate is provided with one gas inlet for mixing and introducing different types of gases. The vapor phase growth apparatus according to item. 前記シャワープレート上に積層されたガス中間室は、異なる複数種類のガスをそれぞれ充満させるガス個別中間室からなっていると共に、
上記冷媒中間室、及び最上層よりも下層に設けられたガス個別中間室には、上層に設けられたガス個別中間室から上記シャワープレートの複数の各ガス吐出孔に連通する複数のガス個別供給管が貫通して設けられていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の気相成長装置。 The gas intermediate chamber stacked on the shower plate is composed of gas individual intermediate chambers each filled with different types of gases,
The refrigerant intermediate chamber and the gas individual intermediate chamber provided below the uppermost layer are individually supplied with a plurality of gases communicating with the gas discharge holes of the shower plate from the gas individual intermediate chamber provided in the upper layer. The vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 18, wherein a tube is provided so as to penetrate therethrough. ガスを吐出する複数のガス吐出孔を配設したシャワープレートを介して被成膜基板を収容する成長室内に該ガスを供給して上記被成膜基板に成膜する気相成長方法において、
シャワープレート上に、上記ガスを充満させるガス中間室と、上記ガスを冷却する冷媒を充満させる冷媒中間室とを、該冷媒中間室をシャワープレート側にして順に積層し、
上記冷媒中間室には、上記ガス中間室から上記シャワープレートの複数のガス吐出孔に連通する複数のガス供給管を貫通して設け、
上記冷媒中間室の周囲に、冷媒用開口を有する冷媒用開口付き環状壁を介して環状の冷媒外環室を設け、
上記冷媒外環室には、冷媒導入口から冷媒が導入される冷媒外環導入室と、該冷媒導入口の対向位置に設けられた冷媒排出口から冷媒が排出される冷媒外環排出室と、上記冷媒外環導入室と冷媒外環排出室とを区画する隔壁とを備え、
上記冷媒を、上記冷媒導入口から冷媒外環導入室に導入した後、上記冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して冷媒中間室に流入し、該冷媒用開口付き環状壁の冷媒用開口を通して上記冷媒外環排出室へ流入し、該冷媒外環排出室の冷媒排出口から排出することを特徴とする気相成長方法。 In a vapor phase growth method for forming a film on the deposition substrate by supplying the gas into a growth chamber containing the deposition substrate via a shower plate provided with a plurality of gas ejection holes for ejecting a gas.
On the shower plate, a gas intermediate chamber filled with the gas and a refrigerant intermediate chamber filled with a refrigerant that cools the gas are sequentially stacked with the refrigerant intermediate chamber facing the shower plate,
The refrigerant intermediate chamber is provided with a plurality of gas supply pipes penetrating from the gas intermediate chamber to the gas discharge holes of the shower plate,
Around the refrigerant intermediate chamber, an annular refrigerant outer ring chamber is provided via an annular wall with a refrigerant opening having a refrigerant opening,
The refrigerant outer ring chamber includes a refrigerant outer ring introduction chamber into which refrigerant is introduced from a refrigerant introduction port, and a refrigerant outer ring discharge chamber into which refrigerant is discharged from a refrigerant discharge port provided at a position opposite to the refrigerant introduction port. A partition partitioning the refrigerant outer ring introduction chamber and the refrigerant outer ring discharge chamber,
The refrigerant is introduced into the refrigerant outer ring introduction chamber from the refrigerant introduction port, and then flows into the refrigerant intermediate chamber through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening, and through the refrigerant opening of the annular wall with the refrigerant opening. A vapor phase growth method characterized by flowing into the refrigerant outer ring discharge chamber and discharging from the refrigerant outlet of the refrigerant outer ring discharge chamber.
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