加熱装置および気相成長装置
【課題】チャンバ内の雰囲気を安定化することができる加熱装置および気相成長装置を提供する。
【解決手段】処理対象物の保持面ＲＰを有し、サセプタガイド２１に回転可能に保持されるサセプタ３が、該サセプタ３を取り囲む、チャンバ５の穴部ＨＬに設けられる。内周面を有する第１のリング部３１が、穴部ＨＬを取り囲むようにチャンバ５に取り付けられ、外周面を有する第２のリング部３２が、サセプタガイド２１に取り付けられる。第１のリング部３１の前記内周面と第２のリング部３２の前記外周面とが互いに対向することによって、幅を有する隙間が形成され、該隙間は、幅よりも大きい長さに渡って、サセプタ３の保持面ＲＰと交差する方向に延びている。
【解決手段】処理対象物の保持面ＲＰを有し、サセプタガイド２１に回転可能に保持されるサセプタ３が、該サセプタ３を取り囲む、チャンバ５の穴部ＨＬに設けられる。内周面を有する第１のリング部３１が、穴部ＨＬを取り囲むようにチャンバ５に取り付けられ、外周面を有する第２のリング部３２が、サセプタガイド２１に取り付けられる。第１のリング部３１の前記内周面と第２のリング部３２の前記外周面とが互いに対向することによって、幅を有する隙間が形成され、該隙間は、幅よりも大きい長さに渡って、サセプタ３の保持面ＲＰと交差する方向に延びている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置および気相成長装置に関し、より特定的には、処理対象物を保持するサセプタを含む加熱装置および気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板を保持するためのサセプタを有する加熱装置を含む半導体製造装置が広く用いられている。このような半導体製造装置として、たとえば、成長室と予備室とを有する気相成長装置がある。成長室は、基板上への気相成長が行われるチャンバであり、そのためのガスが流される。予備室は一般に、基板が載置されるサセプタ、サセプタの回転機構、およびヒータが設けられており、パージガスが流される。たとえば特開２０１０−１９９３８２号公報によれば、半導体製造装置は、開口部を有する反応管と、この開口部の内部に設置されたサセプタと、サセプタを加熱するヒータと、サセプタの外周部に設置されサセプタとともに回転可能なフレームと、フレームを支持するサセプタ支持部とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９９３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記半導体製造装置においては、サセプタの加熱に伴って高温となるサセプタ支持部（サセプタガイド）と、より低温である反応管（成長室としてのチャンバ）との間で、熱膨張の程度に差異が生じる。よって、サセプタガイドとチャンバとが互いに拘束されていると、熱応力が発生することによって装置に歪が生じ得る。両者が互いに拘束されないようにするためには、サセプタガイドとチャンバとの間に隙間を設ければよい。
【０００５】
しかしながらこの隙間は、成長室の外部から内部へのガスの流入、および成長室の内部から外部へのガスの流出の少なくともいずれかを発生させ得る。その場合、成長室内の雰囲気が乱されることがある。具体的には、成長室内の圧力が乱されたり、あるいは成長室内の雰囲気に不純物ガスが混入したりすることがある。この不純物ガスは、たとえば、予備室に流されるパージガス、あるいは予備室中に残留している水分などに起因するガスである。
【０００６】
上述した雰囲気の乱れは、上記半導体製造装置が気相成長によるエピタキシャル成膜に用いられる場合に特に問題となり得る。具体的には、得られる薄膜の面内分布が悪化したり、あるいは不純物の濃度が増大したりし得る。特に水分に起因した不純物ガスが成長室に流入した場合、酸素原子が取り込まれることで薄膜の物性に悪影響を与え得る。また薄膜の原料となる原料ガスがアンモニアなどのように腐食性の場合、原料ガスの予備室への流出によって、予備室内に設けられた機構が腐食してしまうことがある。
【０００７】
このように従来の技術では、サセプタガイドとチャンバとの間の隙間を介して、チャンバの外部から内部へのガスの流入、およびチャンバの内部から外部へのガスの流出の少なくともいずれかが生じやすかった。その結果、チャンバ内の雰囲気が乱されることがあった。本発明はこの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、チャンバ内の雰囲気を安定化することができる加熱装置および気相成長装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の加熱装置は、サセプタと、チャンバと、ヒータと、サセプタガイドと、第１および第２のリング部とを有する。サセプタは、処理対象物を保持する保持面を有する。チャンバには、間隔を空けてサセプタを取り囲む穴部が設けられている。ヒータはサセプタを加熱するものである。サセプタガイドは、チャンバの外部に配置されており、サセプタを回転可能に保持している。第１のリング部は、穴部を取り囲むようにチャンバに取り付けられており、内周面を有する。第２のリング部は、サセプタガイドに取り付けられており、外周面を有する。第１のリング部の内周面と第２のリング部の外周面とが互いに対向することによって、幅を有する隙間が形成されている。隙間は、幅よりも大きい長さに渡って、サセプタの保持面と交差する方向に延びている。
【０００９】
本発明によれば、サセプタガイドとチャンバとの間が拘束されないようにするための隙間が第１および第２のリング部の間に設けられる。これによりサセプタガイドとチャンバとの熱膨張の差異に起因して装置が歪むことを防止することができる。またこの隙間は、その幅よりも大きい長さに渡って延びていることにより、その流路が長くなることで、低いコンダクタンスを有する。これにより隙間を介した、チャンバの外部から内部へのガスの流入、およびチャンバの内部から外部へのガスの流出を抑制することができる。よってチャンバ内の雰囲気を安定化することができる。
【００１０】
またこの隙間は、サセプタの保持面と交差する方向に延びている。これにより、隙間が保持面に平行な方向に延びる場合に比して、平面視においてより小さい領域内に、十分な長さを有する隙間を配置することができる。よって加熱装置の設置面積を小さくすることができる。
【００１１】
好ましくは、サセプタの保持面と交差する上記方向は保持面に対して垂直である。これにより、上記方向が保持面に対して斜めである場合に比して、十分な長さを有する隙間を平面視においてさらに小さい領域内に配置することができる。よって加熱装置の設置面積をさらに小さくすることができる。
【００１２】
好ましくは、第１のリング部の熱伝導率は第２のリング部の熱伝導率よりも大きく、第２のリング部の熱膨張係数は第１のリング部の熱膨張係数よりも小さい。
【００１３】
第１のリング部の熱伝導率が大きいことによって第１のリング部から外部への熱の流出が促進される。よって第１のリング部の温度が抑えられるので、第１のリング部の熱膨張を抑えることができる。
【００１４】
またこのように温度が抑えられた第１のリング部は、その近傍に隙間を介して配置された、より高い温度を有する第２のリング部から放射される熱を効率的に吸収することができる。これにより第２のリング部の温度上昇を抑えることができる。さらに第２のリング部の熱膨張係数が小さいことから、第２のリング部の温度の上昇分と熱膨張係数との積に対応して生じる第２のリング部の熱膨張を抑制することができる。
【００１５】
このように第１および第２のリング部の両方の熱膨張を抑えることができるので、第１および第２のリング部によって規定される隙間の幅の変動を抑えることができる。これにより、隙間の幅が過度に大きくなることで隙間を介したガスの大きな流出入が生じることを防止することができる。また第１および第２のリング部の間の幅がゼロとなること、すなわち隙間が塞がることを防止することができるので、隙間による熱応力の緩和効果を維持することができる。
【００１６】
好ましくは加熱装置はさらに、サセプタガイドを変位させる駆動部を有する。これによりサセプタガイドに支持されたサセプタを変位させることができるので、サセプタに保持された処理対象物を加熱装置内において搬送することができる。
【００１７】
より好ましくは第２のリング部は、サセプタガイドに着脱自在に取り付けられており、かつサセプタガイドが変位された際にサセプタガイドから外れて第１のリング部に支持されるように構成されている。このように第２のリング部とサセプタガイドとが別個に形成されていることで、互いの相対位置が変化し得ることから、両者の熱膨張の差異に起因した応力の発生を避けることができる。これにより第２のリング部およびサセプタガイドの歪を抑えることができる。
【００１８】
さらに好ましくは、第２のリング部は、第１のリング部に支持されることによって第１のリング部に対して位置合わせされるように構成されている。これにより、サセプタガイドの変位に伴って第１および第２のリング部が相対運動する場合においても、第１および第２のリング部の間に形成される隙間の幅の変動を抑えることができる。
【００１９】
好ましくは隙間の幅は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。隙間の幅が０．１ｍｍ以上あることによって、熱膨張の影響によって隙間が塞がってしまうことをより確実に防止することができる。また幅が０．５ｍｍ以下であることによって、チャンバ内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。
【００２０】
好ましくは隙間の長さは２０ｍｍ以上である。隙間の長さが２０ｍｍ以上であることによって、チャンバ内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。
【００２１】
本発明の気相成長装置は、上述した加熱装置と、ガス導入部とを有する。ガス導入部は、原料ガスをチャンバ内に導入するものである。これにより、安定した雰囲気下で成膜を行うことができる気相成長装置が得られる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上述したように、チャンバ内の雰囲気を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における気相成長装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図１の装置が有するサセプタが変位された状態を図２と同様の視野で示す一部拡大図である。
【図４】図１の装置を用いた気相成長工程を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２における気相成長装置の構成を概略的に示す一部断面図である。
【図６】成長室と予備室との差圧と、隙間からのガス流出量との関係の例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１および図２を参照して、本実施の形態の気相成長装置１００（加熱装置）は、サセプタ３と、成長室５（チャンバ）と、ヒータ７と、ガス導入部９と、ガス排出部１１と、回転軸１７と、ジョイント１９と、モータ２０と、サセプタガイド２１と、架台２２と、リング部３１（第１のリング部）と、リング部３２（第２のリング部）と、予備室３５と、駆動部４０とを有する。
【００２５】
成長室５には、間隔を空けてサセプタ３を取り囲む穴部ＨＬが設けられている。また成長室５にはガス導入部９およびガス排出部１１が接続されている。ガス導入部９は、所望の流量の原料ガスを成長室５に導入する部分である。ガス排出部１１は、成長室５から使用済みのガスを排出する部分である。予備室３５は、成長室５に隣接して（図１においては成長室５の下側に隣接して）設けられている。
【００２６】
サセプタ３は、基板などの処理対象物を保持する保持面ＲＰを有する。この保持は、たとえば、処理対象物が保持面ＲＰ上に載置されることによって行われる。本実施の形態においては、平面視において円形形状を有するサセプタ３の外周部に、平面視において環状形状を有するサセプタホルダ２３が固定されている。また処理対称物の温度を制御する目的でサセプタ３を加熱するために、ヒータ７が設けられている。またサセプタ３は回転力（矢印ＡＲ）を受けるように配置されている。この目的でサセプタ３はたとえば、回転軸１７およびジョイント１９を介してモータ２０につながれている。
【００２７】
サセプタガイド２１は、予備室３５内、すなわち成長室５の外部に配置されている。本実施の形態においては、サセプタホルダ２３が固定されたサセプタ３の外周部を、平面視において環状形状を有するサセプタガイド２１が回転可能に保持している。すなわちサセプタガイド２１はサセプタ３を回転可能に保持している。具体的には、サセプタガイド２１およびサセプタホルダ２３がベアリングを構成している。サセプタガイド２１に対してサセプタホルダ２３がより抵抗なく回転できるようにするために、両者の間に転動体２９が設けられてもよい。
【００２８】
サセプタガイド２１は、高温に加熱されるサセプタ３に取り付けられていることから、高温下での使用に適した材料から作られている。このような材料としては、たとえばＢＮ（窒化ホウ素）がある。
【００２９】
リング部３１は、穴部ＨＬを取り囲むように成長室５に取り付けられており、内周面Ｓ１（図２）を成す環状形状を有する。リング部３２は、サセプタガイド２１に取り付けられており、外周面Ｓ２（図２）を成す環状形状を有する。リング部３１の内周面と第２のリング部の外周面とが互いに対向することによって、幅ＤＷ（図２）を有する隙間ＧＰが形成されている。隙間ＧＰは、幅ＤＷよりも大きい長さＤＬ（図２）に渡って、サセプタ３の保持面ＲＰと交差する方向（図中、縦方向）に延びている。
【００３０】
なお図１および図２においては隙間ＧＰ全体が均一の幅を有するが、隙間の幅は必ずしも均一である必要はない。隙間の幅が均一でない場合、隙間の幅は平均値として算出されればよい。好ましくは隙間ＧＰの幅ＤＷは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。また好ましくは隙間ＧＰの長さＤＬは２０ｍｍ以上である。より好ましくは、この幅ＤＷの好適な条件と、長さＤＬの好適な条件とが同時に満たされる。
【００３１】
好ましくは、リング部３１の熱伝導率はリング部３２の熱伝導率よりも大きく、リング部３２の熱膨張係数はリング部３１の熱膨張係数よりも小さい。たとえば、リング部３１はＮｉ（ニッケル）から作られており、リング部３２は石英から作られている。なおリング部３１は、Ｍｏ（モリブデン）、ＳｉＣ（炭化珪素）、またはＣ（カーボン）から作られていてもよい。またリング部３１は、インコネル（商標）から作られていてもよい。
【００３２】
好ましくはリング部３１は、内側（図２における左側）に突出した突出部ＰＬを有する。突出部ＰＬは、リング部３２から離れて配置されており、また長さＤＬの方向に沿って成長室５との間にリング部３２を挟むように配置されている。
【００３３】
好ましくは、リング部３２はフック状の形状を有しており、サセプタガイド２１の肩部（図２における右上角部）に引っ掛けられることによってリング部３１に取り付けられている。これによりリング部３２は熱膨張収縮時にサセプタガイド２１上を摺動することができる。また好ましくはリング部３２とサセプタガイド２１との間には保持面ＲＰに平行な方向に幅ＤＸ（図２）のクリアランスが設けられている。
【００３４】
好ましくはリング部３２は、冷却されやすいように構成されており、たとえば水冷されていてもよい。
【００３５】
ガス導入部９は、原料ガスを成長室５内に導入するものである。ガス導入部９は、導入されるガスの流量を制御するためのマスフローを有してもよい。
【００３６】
ガス排出部１１は、使用済みのガスを成長室５から排出するものである。ガス排出部１１は、排出されるガスの流量を調整するためのバルブを有してもよい。
【００３７】
駆動部４０は、保持面ＲＰに交差する方向（矢印ＡＬ）に駆動される部分を有し、この部分が駆動されることによってサセプタガイド２１が変位されるように構成されている。たとえば、駆動部４０は可動シリンダ４１を有する。可動シリンダ４１は、架台２２を介してサセプタガイド２１を変位させるものである。
【００３８】
次に気相成長装置１００の使用方法について説明する。
図１および図２を参照して、矢印ＡＬに示すように駆動部４０が駆動される。
【００３９】
図３を参照して、上記駆動によってサセプタ３が、成長室５の穴部ＨＬに囲まれた位置（図２）から、処理対象物の搬入に適した位置へと変位する。この変位の途中でリング部３２はリング部３１の突出部ＰＬ上に載置され、その結果、リング部３２はサセプタガイド２１から取り外される。
【００４０】
さらに図４を参照して、サセプタ３上に処理対象物としての基板ＳＢが載置された後に、駆動部４０が逆方向に駆動される。これにより、基板ＳＢが載置されたサセプタ３が、成長室５の穴部ＨＬに囲まれた位置へ変位する。またこの変位の途中でリング部３２が再びサセプタガイド２１に取り付けられる。
【００４１】
次にモータ２０によってサセプタ３が回転される。またヒータ７を用いて基板ＳＢの温度が制御される。
【００４２】
次にガス導入部９から原料ガスが成長室５に導入され、また成長室５中の不要なガスはガス排出部１１から排出される。これにより原料ガスを原料として基板ＳＢ上に薄膜ＦＭが成膜される。成膜中、予備室３５内にはパージガスが流されてもよい。隙間ＧＰを介したガスの流出入を抑制するためには、成長室５と予備室３５との差圧を小さくすることが好ましい。この差圧は好ましくは２Ｐａ以下とされる。薄膜ＦＭとしてＧａＮ薄膜が形成される場合、原料ガスは、たとえば、アンモニア、窒素、水素、および有機金属を含む混合ガスである。またパージガスとしては、たとえば、窒素、または水素が混合された窒素を用いることができる。
【００４３】
薄膜ＦＭの形成後、ガス導入部９は原料ガスの導入を停止する。次に駆動部４０によってサセプタ３が再び変位される。次に気相成長装置１００から基板ＳＢが搬出される。これにより、薄膜ＦＭが形成された基板ＳＢが得られる。
【００４４】
本実施の形態によれば、サセプタガイド２１と成長室５との間が拘束されないようにするための隙間ＧＰがリング部３１および３２の間に設けられる。これによりサセプタガイド２１と成長室５との熱膨張の差異に起因して装置１００が歪むことを防止することができる。またこの隙間ＧＰは、その幅ＤＷよりも大きい長さＤＬに渡って延びていることにより長い流路を有するので、低いコンダクタンスを有する。これにより隙間ＧＰを介した、成長室５の外部から内部へのガスの流入、および成長室５の内部から外部へのガスの流出を抑制することができる。よって成長室５内の雰囲気を安定化することができる。これにより、より精度よく制御された雰囲気下で成膜を行うことができる。
【００４５】
また隙間ＧＰは、保持面ＲＰと交差する方向に延びている。これにより、隙間ＧＰが保持面ＲＰに平行な方向に延びる場合に比して、平面視においてより小さい領域内に、十分な長さＤＬを有する隙間ＧＰを配置することができる。よって装置１００の設置面積を小さくすることができる。
【００４６】
好ましくは、サセプタ３の保持面ＲＰと交差する上記方向は保持面ＲＰに対して垂直である。これにより、上記方向が保持面ＲＰに対して斜めである場合に比して、十分な長さＤＬを有する隙間ＧＰを平面視においてさらに小さい領域内に配置することができる。よって装置１００の設置面積をさらに小さくすることができる。
【００４７】
また上記のように隙間ＧＰを平面視において小さい領域に設けることができるので、既存の装置を改造することで隙間ＧＰを設けることが容易である。仮に隙間ＧＰを設けるのに必要な領域が大きいとすると、装置の基本的な寸法を大きくする必要が生じるので、大幅な改造を必要とし得る。
【００４８】
好ましくは、リング部３１の熱伝導率はリング部３２の熱伝導率よりも大きく、リング部３２の熱膨張係数はリング部３１の熱膨張係数よりも小さい。
【００４９】
リング部３１の熱伝導率が大きいことによってリング部３１から外部への熱の流出が促進される。よってリング部３１の温度が抑えられるので、リング部３１の熱膨張を抑えることができる。
【００５０】
またこのように温度が抑えられたリング部３１は、その近傍に隙間ＧＰを介して配置された、より高い温度を有するリング部３２から放射される熱を効率的に吸収することができる。これによりリング部３２の温度上昇を抑えることができる。さらにリング部３２の熱膨張係数が小さいことから、リング部３２の温度の上昇分と熱膨張係数との積に対応して生じるリング部３２の熱膨張を抑制することができる。
【００５１】
このようにリング部３１および３２の両方の熱膨張を抑えることができるので、リング部３１および３２によって規定される隙間ＧＰの幅ＤＷの変動を抑えることができる。これにより、隙間ＧＰの幅ＤＷが過度に大きくなることで隙間ＧＰを介したガスの大きな流出入が生じることを防止することができる。またリング部３１および３２の間の幅ＤＷがゼロとなること、すなわち隙間ＧＰが塞がることを防止することができるので、隙間ＧＰによる熱応力の緩和効果を維持することができる。
【００５２】
好ましくは装置１００はさらに、サセプタガイド２１を変位させる駆動部４０を有する。これによりサセプタガイド２１に支持されたサセプタ３を変位させることができるので、サセプタ３に保持された基板ＳＢを装置１００内において搬送することができる。
【００５３】
より好ましくはリング部３２は、サセプタガイド２１に着脱自在に取り付けられており、かつサセプタガイド２１が変位された際にサセプタガイド２１から外れてリング部３１に支持されるように構成されている。このようにリング部３２とサセプタガイド２１とが別個に形成されていることで、互いの相対位置が変化し得ることから、両者の熱膨張の差異に起因した応力の発生を避けることができる。これによりリング部３２およびサセプタガイド２１の歪を抑えることができる。
【００５４】
好ましくは隙間ＧＰの幅ＤＷは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。隙間ＧＰの幅ＤＷが０．１ｍｍ以上あることによって、熱膨張の影響によって隙間ＧＰが塞がってしまうことをより確実に防止することができる。また幅ＤＷが０．５ｍｍ以下であることによって、成長室５内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。好ましくは隙間ＧＰの長さＤＬは２０ｍｍ以上である。隙間ＧＰの長さＤＬが２０ｍｍ以上であることによって、成長室５内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。より好ましくは、幅ＤＷが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とされ、かつ長さＤＬが２０ｍｍ以上とされる。これにより成長室５内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。
【００５５】
好ましくは、リング部３２とサセプタガイド２１との間には保持面ＲＰに平行な方向に幅ＤＸ（図２）のクリアランスが設けられている。これにより、サセプタガイド２１が外周方向（図２の右方向）に熱膨張してリング部３２に押し付けられることによる歪の発生を防止することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
主に図５を参照して、本実施の形態の気相成長装置は、リング部３１および３２（図２）のそれぞれの代わりに、突出部ＰＴを有するリング部３１Ｖ（第１のリング部）と、リング部３２Ｖ（第２のリング部）とを有する。突出部ＰＴの、リング部３２Ｖが載置される面は、内側（図５の左側）ほど高さが低くなるように傾斜するテーパを有する。またこのテーパに組み合わさるようなテーパが、リング部３２Ｖの、リング部３１Ｖに載置される面に設けられている。
【００５７】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５８】
本実施の形態によれば、リング部３２Ｖは、リング部３１Ｖに支持されると自重により、図中矢印ＡＡに示すように、リング部３１Ｖに対して位置合わせされる。具体的にはリング部３１Ｖおよび３２Ｖの各々の中心軸が合わされる。すなわちリング部３１Ｖおよび３２Ｖが互いにセンタリングされる。これにより、サセプタガイド２１の変位に伴ってリング部３１Ｖおよび３２Ｖが相対運動する場合においても、リング部３１Ｖおよび３２Ｖの間に形成される隙間ＧＰの幅ＤＷの変動を抑えることができる。
【実施例】
【００５９】
図６を参照して、幅ＤＷ＝０．５ｍｍの隙間ＧＰ（図２）の長さＤＬを、２０ｍｍとした場合（プロットＧ１）と、４０ｍｍとした場合（プロットＧ２）とについて、成長室５と予備室３５との間の差圧と、隙間ＧＰからのガス流出量との関係を検討した。グラフの縦軸においてプラスのガス流出量は成長室５から予備室３５へのガスの流出に対応し、マイナスのガス流出量は予備室３５から成長室５へのガスの流入に対応している。本検討の結果、幅ＤＷ＝０．５ｍｍの場合、流出量の絶対値は長さＤＬに反比例することがわかった。すなわち長さＤＬを長くすることで流出量の絶対値を小さくすることができることがわかった。なお幅ＤＷが過度に大きい場合は、長さＤＬを増加させても流出量の絶対値はあまり低下しないと考えられる。
【００６０】
次に本発明の実施例として、幅ＤＷ＝０．５ｍｍおよび長さＤＬ＝２０ｍｍを有する隙間ＧＰを用いて、ＧａＮの薄膜ＦＭをエピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長の際（図４）、成長室５の圧力と予備室３５の圧力との差圧が２Ｐａ以下となるように圧力制御がなされた。得られた薄膜ＦＭは、３％の面内均一性と、１．５×１０17ｃｍ-3の酸素濃度とを有していた。次に比較例として、リング部３２なしでの薄膜の形成を行った。得られた薄膜は、１４％の面内均一性と、２．０×１０18ｃｍ-3の酸素濃度とを有していた。この結果から、実施例によれば、面内均一性が高く、かつ酸素濃度（不純物濃度）の低い薄膜が得られることがわかった。
【００６１】
なお今回開示された実施の形態においては成長室を有する気相成長装置が使用されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、チャンバを有する加熱装置を含む装置であれば用いることができる。また第２のリングは必ずしもサセプタガイドから取り外し可能である必要はない。またサセプタガイドは必ずしも変位可能に構成されている必要はない。
【００６２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６３】
３ サセプタ、５ 成長室（チャンバ）、７ ヒータ、９ ガス導入部、１１ ガス排出部、１７ 回転軸、１９ ジョイント、２０ モータ、２１ サセプタガイド、２２ 架台、２３ サセプタホルダ、２９ 転動体、３１，３１Ｖ リング部（第１のリング部）、３２，３２Ｖ リング部、３５ 予備室、４０ 駆動部、４１ 可動シリンダ、１００ 気相成長装置（加熱装置）、ＦＭ 薄膜、ＧＰ 隙間、ＨＬ 穴部、ＰＬ，ＰＴ 突出部、ＲＰ 保持面、Ｓ１ 内周面、Ｓ２ 外周面、ＳＢ 基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置および気相成長装置に関し、より特定的には、処理対象物を保持するサセプタを含む加熱装置および気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板を保持するためのサセプタを有する加熱装置を含む半導体製造装置が広く用いられている。このような半導体製造装置として、たとえば、成長室と予備室とを有する気相成長装置がある。成長室は、基板上への気相成長が行われるチャンバであり、そのためのガスが流される。予備室は一般に、基板が載置されるサセプタ、サセプタの回転機構、およびヒータが設けられており、パージガスが流される。たとえば特開２０１０−１９９３８２号公報によれば、半導体製造装置は、開口部を有する反応管と、この開口部の内部に設置されたサセプタと、サセプタを加熱するヒータと、サセプタの外周部に設置されサセプタとともに回転可能なフレームと、フレームを支持するサセプタ支持部とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９９３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記半導体製造装置においては、サセプタの加熱に伴って高温となるサセプタ支持部（サセプタガイド）と、より低温である反応管（成長室としてのチャンバ）との間で、熱膨張の程度に差異が生じる。よって、サセプタガイドとチャンバとが互いに拘束されていると、熱応力が発生することによって装置に歪が生じ得る。両者が互いに拘束されないようにするためには、サセプタガイドとチャンバとの間に隙間を設ければよい。
【０００５】
しかしながらこの隙間は、成長室の外部から内部へのガスの流入、および成長室の内部から外部へのガスの流出の少なくともいずれかを発生させ得る。その場合、成長室内の雰囲気が乱されることがある。具体的には、成長室内の圧力が乱されたり、あるいは成長室内の雰囲気に不純物ガスが混入したりすることがある。この不純物ガスは、たとえば、予備室に流されるパージガス、あるいは予備室中に残留している水分などに起因するガスである。
【０００６】
上述した雰囲気の乱れは、上記半導体製造装置が気相成長によるエピタキシャル成膜に用いられる場合に特に問題となり得る。具体的には、得られる薄膜の面内分布が悪化したり、あるいは不純物の濃度が増大したりし得る。特に水分に起因した不純物ガスが成長室に流入した場合、酸素原子が取り込まれることで薄膜の物性に悪影響を与え得る。また薄膜の原料となる原料ガスがアンモニアなどのように腐食性の場合、原料ガスの予備室への流出によって、予備室内に設けられた機構が腐食してしまうことがある。
【０００７】
このように従来の技術では、サセプタガイドとチャンバとの間の隙間を介して、チャンバの外部から内部へのガスの流入、およびチャンバの内部から外部へのガスの流出の少なくともいずれかが生じやすかった。その結果、チャンバ内の雰囲気が乱されることがあった。本発明はこの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、チャンバ内の雰囲気を安定化することができる加熱装置および気相成長装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の加熱装置は、サセプタと、チャンバと、ヒータと、サセプタガイドと、第１および第２のリング部とを有する。サセプタは、処理対象物を保持する保持面を有する。チャンバには、間隔を空けてサセプタを取り囲む穴部が設けられている。ヒータはサセプタを加熱するものである。サセプタガイドは、チャンバの外部に配置されており、サセプタを回転可能に保持している。第１のリング部は、穴部を取り囲むようにチャンバに取り付けられており、内周面を有する。第２のリング部は、サセプタガイドに取り付けられており、外周面を有する。第１のリング部の内周面と第２のリング部の外周面とが互いに対向することによって、幅を有する隙間が形成されている。隙間は、幅よりも大きい長さに渡って、サセプタの保持面と交差する方向に延びている。
【０００９】
本発明によれば、サセプタガイドとチャンバとの間が拘束されないようにするための隙間が第１および第２のリング部の間に設けられる。これによりサセプタガイドとチャンバとの熱膨張の差異に起因して装置が歪むことを防止することができる。またこの隙間は、その幅よりも大きい長さに渡って延びていることにより、その流路が長くなることで、低いコンダクタンスを有する。これにより隙間を介した、チャンバの外部から内部へのガスの流入、およびチャンバの内部から外部へのガスの流出を抑制することができる。よってチャンバ内の雰囲気を安定化することができる。
【００１０】
またこの隙間は、サセプタの保持面と交差する方向に延びている。これにより、隙間が保持面に平行な方向に延びる場合に比して、平面視においてより小さい領域内に、十分な長さを有する隙間を配置することができる。よって加熱装置の設置面積を小さくすることができる。
【００１１】
好ましくは、サセプタの保持面と交差する上記方向は保持面に対して垂直である。これにより、上記方向が保持面に対して斜めである場合に比して、十分な長さを有する隙間を平面視においてさらに小さい領域内に配置することができる。よって加熱装置の設置面積をさらに小さくすることができる。
【００１２】
好ましくは、第１のリング部の熱伝導率は第２のリング部の熱伝導率よりも大きく、第２のリング部の熱膨張係数は第１のリング部の熱膨張係数よりも小さい。
【００１３】
第１のリング部の熱伝導率が大きいことによって第１のリング部から外部への熱の流出が促進される。よって第１のリング部の温度が抑えられるので、第１のリング部の熱膨張を抑えることができる。
【００１４】
またこのように温度が抑えられた第１のリング部は、その近傍に隙間を介して配置された、より高い温度を有する第２のリング部から放射される熱を効率的に吸収することができる。これにより第２のリング部の温度上昇を抑えることができる。さらに第２のリング部の熱膨張係数が小さいことから、第２のリング部の温度の上昇分と熱膨張係数との積に対応して生じる第２のリング部の熱膨張を抑制することができる。
【００１５】
このように第１および第２のリング部の両方の熱膨張を抑えることができるので、第１および第２のリング部によって規定される隙間の幅の変動を抑えることができる。これにより、隙間の幅が過度に大きくなることで隙間を介したガスの大きな流出入が生じることを防止することができる。また第１および第２のリング部の間の幅がゼロとなること、すなわち隙間が塞がることを防止することができるので、隙間による熱応力の緩和効果を維持することができる。
【００１６】
好ましくは加熱装置はさらに、サセプタガイドを変位させる駆動部を有する。これによりサセプタガイドに支持されたサセプタを変位させることができるので、サセプタに保持された処理対象物を加熱装置内において搬送することができる。
【００１７】
より好ましくは第２のリング部は、サセプタガイドに着脱自在に取り付けられており、かつサセプタガイドが変位された際にサセプタガイドから外れて第１のリング部に支持されるように構成されている。このように第２のリング部とサセプタガイドとが別個に形成されていることで、互いの相対位置が変化し得ることから、両者の熱膨張の差異に起因した応力の発生を避けることができる。これにより第２のリング部およびサセプタガイドの歪を抑えることができる。
【００１８】
さらに好ましくは、第２のリング部は、第１のリング部に支持されることによって第１のリング部に対して位置合わせされるように構成されている。これにより、サセプタガイドの変位に伴って第１および第２のリング部が相対運動する場合においても、第１および第２のリング部の間に形成される隙間の幅の変動を抑えることができる。
【００１９】
好ましくは隙間の幅は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。隙間の幅が０．１ｍｍ以上あることによって、熱膨張の影響によって隙間が塞がってしまうことをより確実に防止することができる。また幅が０．５ｍｍ以下であることによって、チャンバ内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。
【００２０】
好ましくは隙間の長さは２０ｍｍ以上である。隙間の長さが２０ｍｍ以上であることによって、チャンバ内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。
【００２１】
本発明の気相成長装置は、上述した加熱装置と、ガス導入部とを有する。ガス導入部は、原料ガスをチャンバ内に導入するものである。これにより、安定した雰囲気下で成膜を行うことができる気相成長装置が得られる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上述したように、チャンバ内の雰囲気を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における気相成長装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図１の装置が有するサセプタが変位された状態を図２と同様の視野で示す一部拡大図である。
【図４】図１の装置を用いた気相成長工程を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２における気相成長装置の構成を概略的に示す一部断面図である。
【図６】成長室と予備室との差圧と、隙間からのガス流出量との関係の例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１および図２を参照して、本実施の形態の気相成長装置１００（加熱装置）は、サセプタ３と、成長室５（チャンバ）と、ヒータ７と、ガス導入部９と、ガス排出部１１と、回転軸１７と、ジョイント１９と、モータ２０と、サセプタガイド２１と、架台２２と、リング部３１（第１のリング部）と、リング部３２（第２のリング部）と、予備室３５と、駆動部４０とを有する。
【００２５】
成長室５には、間隔を空けてサセプタ３を取り囲む穴部ＨＬが設けられている。また成長室５にはガス導入部９およびガス排出部１１が接続されている。ガス導入部９は、所望の流量の原料ガスを成長室５に導入する部分である。ガス排出部１１は、成長室５から使用済みのガスを排出する部分である。予備室３５は、成長室５に隣接して（図１においては成長室５の下側に隣接して）設けられている。
【００２６】
サセプタ３は、基板などの処理対象物を保持する保持面ＲＰを有する。この保持は、たとえば、処理対象物が保持面ＲＰ上に載置されることによって行われる。本実施の形態においては、平面視において円形形状を有するサセプタ３の外周部に、平面視において環状形状を有するサセプタホルダ２３が固定されている。また処理対称物の温度を制御する目的でサセプタ３を加熱するために、ヒータ７が設けられている。またサセプタ３は回転力（矢印ＡＲ）を受けるように配置されている。この目的でサセプタ３はたとえば、回転軸１７およびジョイント１９を介してモータ２０につながれている。
【００２７】
サセプタガイド２１は、予備室３５内、すなわち成長室５の外部に配置されている。本実施の形態においては、サセプタホルダ２３が固定されたサセプタ３の外周部を、平面視において環状形状を有するサセプタガイド２１が回転可能に保持している。すなわちサセプタガイド２１はサセプタ３を回転可能に保持している。具体的には、サセプタガイド２１およびサセプタホルダ２３がベアリングを構成している。サセプタガイド２１に対してサセプタホルダ２３がより抵抗なく回転できるようにするために、両者の間に転動体２９が設けられてもよい。
【００２８】
サセプタガイド２１は、高温に加熱されるサセプタ３に取り付けられていることから、高温下での使用に適した材料から作られている。このような材料としては、たとえばＢＮ（窒化ホウ素）がある。
【００２９】
リング部３１は、穴部ＨＬを取り囲むように成長室５に取り付けられており、内周面Ｓ１（図２）を成す環状形状を有する。リング部３２は、サセプタガイド２１に取り付けられており、外周面Ｓ２（図２）を成す環状形状を有する。リング部３１の内周面と第２のリング部の外周面とが互いに対向することによって、幅ＤＷ（図２）を有する隙間ＧＰが形成されている。隙間ＧＰは、幅ＤＷよりも大きい長さＤＬ（図２）に渡って、サセプタ３の保持面ＲＰと交差する方向（図中、縦方向）に延びている。
【００３０】
なお図１および図２においては隙間ＧＰ全体が均一の幅を有するが、隙間の幅は必ずしも均一である必要はない。隙間の幅が均一でない場合、隙間の幅は平均値として算出されればよい。好ましくは隙間ＧＰの幅ＤＷは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。また好ましくは隙間ＧＰの長さＤＬは２０ｍｍ以上である。より好ましくは、この幅ＤＷの好適な条件と、長さＤＬの好適な条件とが同時に満たされる。
【００３１】
好ましくは、リング部３１の熱伝導率はリング部３２の熱伝導率よりも大きく、リング部３２の熱膨張係数はリング部３１の熱膨張係数よりも小さい。たとえば、リング部３１はＮｉ（ニッケル）から作られており、リング部３２は石英から作られている。なおリング部３１は、Ｍｏ（モリブデン）、ＳｉＣ（炭化珪素）、またはＣ（カーボン）から作られていてもよい。またリング部３１は、インコネル（商標）から作られていてもよい。
【００３２】
好ましくはリング部３１は、内側（図２における左側）に突出した突出部ＰＬを有する。突出部ＰＬは、リング部３２から離れて配置されており、また長さＤＬの方向に沿って成長室５との間にリング部３２を挟むように配置されている。
【００３３】
好ましくは、リング部３２はフック状の形状を有しており、サセプタガイド２１の肩部（図２における右上角部）に引っ掛けられることによってリング部３１に取り付けられている。これによりリング部３２は熱膨張収縮時にサセプタガイド２１上を摺動することができる。また好ましくはリング部３２とサセプタガイド２１との間には保持面ＲＰに平行な方向に幅ＤＸ（図２）のクリアランスが設けられている。
【００３４】
好ましくはリング部３２は、冷却されやすいように構成されており、たとえば水冷されていてもよい。
【００３５】
ガス導入部９は、原料ガスを成長室５内に導入するものである。ガス導入部９は、導入されるガスの流量を制御するためのマスフローを有してもよい。
【００３６】
ガス排出部１１は、使用済みのガスを成長室５から排出するものである。ガス排出部１１は、排出されるガスの流量を調整するためのバルブを有してもよい。
【００３７】
駆動部４０は、保持面ＲＰに交差する方向（矢印ＡＬ）に駆動される部分を有し、この部分が駆動されることによってサセプタガイド２１が変位されるように構成されている。たとえば、駆動部４０は可動シリンダ４１を有する。可動シリンダ４１は、架台２２を介してサセプタガイド２１を変位させるものである。
【００３８】
次に気相成長装置１００の使用方法について説明する。
図１および図２を参照して、矢印ＡＬに示すように駆動部４０が駆動される。
【００３９】
図３を参照して、上記駆動によってサセプタ３が、成長室５の穴部ＨＬに囲まれた位置（図２）から、処理対象物の搬入に適した位置へと変位する。この変位の途中でリング部３２はリング部３１の突出部ＰＬ上に載置され、その結果、リング部３２はサセプタガイド２１から取り外される。
【００４０】
さらに図４を参照して、サセプタ３上に処理対象物としての基板ＳＢが載置された後に、駆動部４０が逆方向に駆動される。これにより、基板ＳＢが載置されたサセプタ３が、成長室５の穴部ＨＬに囲まれた位置へ変位する。またこの変位の途中でリング部３２が再びサセプタガイド２１に取り付けられる。
【００４１】
次にモータ２０によってサセプタ３が回転される。またヒータ７を用いて基板ＳＢの温度が制御される。
【００４２】
次にガス導入部９から原料ガスが成長室５に導入され、また成長室５中の不要なガスはガス排出部１１から排出される。これにより原料ガスを原料として基板ＳＢ上に薄膜ＦＭが成膜される。成膜中、予備室３５内にはパージガスが流されてもよい。隙間ＧＰを介したガスの流出入を抑制するためには、成長室５と予備室３５との差圧を小さくすることが好ましい。この差圧は好ましくは２Ｐａ以下とされる。薄膜ＦＭとしてＧａＮ薄膜が形成される場合、原料ガスは、たとえば、アンモニア、窒素、水素、および有機金属を含む混合ガスである。またパージガスとしては、たとえば、窒素、または水素が混合された窒素を用いることができる。
【００４３】
薄膜ＦＭの形成後、ガス導入部９は原料ガスの導入を停止する。次に駆動部４０によってサセプタ３が再び変位される。次に気相成長装置１００から基板ＳＢが搬出される。これにより、薄膜ＦＭが形成された基板ＳＢが得られる。
【００４４】
本実施の形態によれば、サセプタガイド２１と成長室５との間が拘束されないようにするための隙間ＧＰがリング部３１および３２の間に設けられる。これによりサセプタガイド２１と成長室５との熱膨張の差異に起因して装置１００が歪むことを防止することができる。またこの隙間ＧＰは、その幅ＤＷよりも大きい長さＤＬに渡って延びていることにより長い流路を有するので、低いコンダクタンスを有する。これにより隙間ＧＰを介した、成長室５の外部から内部へのガスの流入、および成長室５の内部から外部へのガスの流出を抑制することができる。よって成長室５内の雰囲気を安定化することができる。これにより、より精度よく制御された雰囲気下で成膜を行うことができる。
【００４５】
また隙間ＧＰは、保持面ＲＰと交差する方向に延びている。これにより、隙間ＧＰが保持面ＲＰに平行な方向に延びる場合に比して、平面視においてより小さい領域内に、十分な長さＤＬを有する隙間ＧＰを配置することができる。よって装置１００の設置面積を小さくすることができる。
【００４６】
好ましくは、サセプタ３の保持面ＲＰと交差する上記方向は保持面ＲＰに対して垂直である。これにより、上記方向が保持面ＲＰに対して斜めである場合に比して、十分な長さＤＬを有する隙間ＧＰを平面視においてさらに小さい領域内に配置することができる。よって装置１００の設置面積をさらに小さくすることができる。
【００４７】
また上記のように隙間ＧＰを平面視において小さい領域に設けることができるので、既存の装置を改造することで隙間ＧＰを設けることが容易である。仮に隙間ＧＰを設けるのに必要な領域が大きいとすると、装置の基本的な寸法を大きくする必要が生じるので、大幅な改造を必要とし得る。
【００４８】
好ましくは、リング部３１の熱伝導率はリング部３２の熱伝導率よりも大きく、リング部３２の熱膨張係数はリング部３１の熱膨張係数よりも小さい。
【００４９】
リング部３１の熱伝導率が大きいことによってリング部３１から外部への熱の流出が促進される。よってリング部３１の温度が抑えられるので、リング部３１の熱膨張を抑えることができる。
【００５０】
またこのように温度が抑えられたリング部３１は、その近傍に隙間ＧＰを介して配置された、より高い温度を有するリング部３２から放射される熱を効率的に吸収することができる。これによりリング部３２の温度上昇を抑えることができる。さらにリング部３２の熱膨張係数が小さいことから、リング部３２の温度の上昇分と熱膨張係数との積に対応して生じるリング部３２の熱膨張を抑制することができる。
【００５１】
このようにリング部３１および３２の両方の熱膨張を抑えることができるので、リング部３１および３２によって規定される隙間ＧＰの幅ＤＷの変動を抑えることができる。これにより、隙間ＧＰの幅ＤＷが過度に大きくなることで隙間ＧＰを介したガスの大きな流出入が生じることを防止することができる。またリング部３１および３２の間の幅ＤＷがゼロとなること、すなわち隙間ＧＰが塞がることを防止することができるので、隙間ＧＰによる熱応力の緩和効果を維持することができる。
【００５２】
好ましくは装置１００はさらに、サセプタガイド２１を変位させる駆動部４０を有する。これによりサセプタガイド２１に支持されたサセプタ３を変位させることができるので、サセプタ３に保持された基板ＳＢを装置１００内において搬送することができる。
【００５３】
より好ましくはリング部３２は、サセプタガイド２１に着脱自在に取り付けられており、かつサセプタガイド２１が変位された際にサセプタガイド２１から外れてリング部３１に支持されるように構成されている。このようにリング部３２とサセプタガイド２１とが別個に形成されていることで、互いの相対位置が変化し得ることから、両者の熱膨張の差異に起因した応力の発生を避けることができる。これによりリング部３２およびサセプタガイド２１の歪を抑えることができる。
【００５４】
好ましくは隙間ＧＰの幅ＤＷは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。隙間ＧＰの幅ＤＷが０．１ｍｍ以上あることによって、熱膨張の影響によって隙間ＧＰが塞がってしまうことをより確実に防止することができる。また幅ＤＷが０．５ｍｍ以下であることによって、成長室５内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。好ましくは隙間ＧＰの長さＤＬは２０ｍｍ以上である。隙間ＧＰの長さＤＬが２０ｍｍ以上であることによって、成長室５内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。より好ましくは、幅ＤＷが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とされ、かつ長さＤＬが２０ｍｍ以上とされる。これにより成長室５内外でのガスの流出入をより確実に抑制することができる。
【００５５】
好ましくは、リング部３２とサセプタガイド２１との間には保持面ＲＰに平行な方向に幅ＤＸ（図２）のクリアランスが設けられている。これにより、サセプタガイド２１が外周方向（図２の右方向）に熱膨張してリング部３２に押し付けられることによる歪の発生を防止することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
主に図５を参照して、本実施の形態の気相成長装置は、リング部３１および３２（図２）のそれぞれの代わりに、突出部ＰＴを有するリング部３１Ｖ（第１のリング部）と、リング部３２Ｖ（第２のリング部）とを有する。突出部ＰＴの、リング部３２Ｖが載置される面は、内側（図５の左側）ほど高さが低くなるように傾斜するテーパを有する。またこのテーパに組み合わさるようなテーパが、リング部３２Ｖの、リング部３１Ｖに載置される面に設けられている。
【００５７】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５８】
本実施の形態によれば、リング部３２Ｖは、リング部３１Ｖに支持されると自重により、図中矢印ＡＡに示すように、リング部３１Ｖに対して位置合わせされる。具体的にはリング部３１Ｖおよび３２Ｖの各々の中心軸が合わされる。すなわちリング部３１Ｖおよび３２Ｖが互いにセンタリングされる。これにより、サセプタガイド２１の変位に伴ってリング部３１Ｖおよび３２Ｖが相対運動する場合においても、リング部３１Ｖおよび３２Ｖの間に形成される隙間ＧＰの幅ＤＷの変動を抑えることができる。
【実施例】
【００５９】
図６を参照して、幅ＤＷ＝０．５ｍｍの隙間ＧＰ（図２）の長さＤＬを、２０ｍｍとした場合（プロットＧ１）と、４０ｍｍとした場合（プロットＧ２）とについて、成長室５と予備室３５との間の差圧と、隙間ＧＰからのガス流出量との関係を検討した。グラフの縦軸においてプラスのガス流出量は成長室５から予備室３５へのガスの流出に対応し、マイナスのガス流出量は予備室３５から成長室５へのガスの流入に対応している。本検討の結果、幅ＤＷ＝０．５ｍｍの場合、流出量の絶対値は長さＤＬに反比例することがわかった。すなわち長さＤＬを長くすることで流出量の絶対値を小さくすることができることがわかった。なお幅ＤＷが過度に大きい場合は、長さＤＬを増加させても流出量の絶対値はあまり低下しないと考えられる。
【００６０】
次に本発明の実施例として、幅ＤＷ＝０．５ｍｍおよび長さＤＬ＝２０ｍｍを有する隙間ＧＰを用いて、ＧａＮの薄膜ＦＭをエピタキシャル成長させた。エピタキシャル成長の際（図４）、成長室５の圧力と予備室３５の圧力との差圧が２Ｐａ以下となるように圧力制御がなされた。得られた薄膜ＦＭは、３％の面内均一性と、１．５×１０17ｃｍ-3の酸素濃度とを有していた。次に比較例として、リング部３２なしでの薄膜の形成を行った。得られた薄膜は、１４％の面内均一性と、２．０×１０18ｃｍ-3の酸素濃度とを有していた。この結果から、実施例によれば、面内均一性が高く、かつ酸素濃度（不純物濃度）の低い薄膜が得られることがわかった。
【００６１】
なお今回開示された実施の形態においては成長室を有する気相成長装置が使用されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、チャンバを有する加熱装置を含む装置であれば用いることができる。また第２のリングは必ずしもサセプタガイドから取り外し可能である必要はない。またサセプタガイドは必ずしも変位可能に構成されている必要はない。
【００６２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６３】
３ サセプタ、５ 成長室（チャンバ）、７ ヒータ、９ ガス導入部、１１ ガス排出部、１７ 回転軸、１９ ジョイント、２０ モータ、２１ サセプタガイド、２２ 架台、２３ サセプタホルダ、２９ 転動体、３１，３１Ｖ リング部（第１のリング部）、３２，３２Ｖ リング部、３５ 予備室、４０ 駆動部、４１ 可動シリンダ、１００ 気相成長装置（加熱装置）、ＦＭ 薄膜、ＧＰ 隙間、ＨＬ 穴部、ＰＬ，ＰＴ 突出部、ＲＰ 保持面、Ｓ１ 内周面、Ｓ２ 外周面、ＳＢ 基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物を保持する保持面を有するサセプタと、
間隔を空けて前記サセプタを取り囲む穴部が設けられたチャンバと、
前記サセプタを加熱するヒータと、
前記チャンバの外部に配置され、前記サセプタを回転可能に保持するサセプタガイドと、
前記穴部を取り囲むように前記チャンバに取り付けられ、内周面を有する第１のリング部と、
前記サセプタガイドに取り付けられ、外周面を有する第２のリング部とを備え、
前記第１のリング部の前記内周面と前記第２のリング部の前記外周面とが互いに対向することによって、幅を有する隙間が形成されており、前記隙間は、前記幅よりも大きい長さに渡って、前記サセプタの前記保持面と交差する方向に延びている、加熱装置。
【請求項２】
前記サセプタの前記保持面と交差する前記方向は前記保持面に対して垂直である、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記第１のリング部の熱伝導率は前記第２のリング部の熱伝導率よりも大きく、前記第２のリング部の熱膨張係数は前記第１のリング部の熱膨張係数よりも小さい、請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記サセプタガイドを変位させる駆動部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記第２のリング部は、前記サセプタガイドに着脱自在に取り付けられており、かつ前記サセプタガイドが変位された際に前記サセプタガイドから外れて前記第１のリング部に支持されるように構成されている、請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記第２のリング部は、前記第１のリング部に支持されることによって前記第１のリング部に対して位置合わせされるように構成されている、請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記隙間の前記幅は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記隙間の前記長さは２０ｍｍ以上である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項９】
請求項１〜８に記載の加熱装置と、
原料ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部とを備える、気相成長装置。
【請求項１】
処理対象物を保持する保持面を有するサセプタと、
間隔を空けて前記サセプタを取り囲む穴部が設けられたチャンバと、
前記サセプタを加熱するヒータと、
前記チャンバの外部に配置され、前記サセプタを回転可能に保持するサセプタガイドと、
前記穴部を取り囲むように前記チャンバに取り付けられ、内周面を有する第１のリング部と、
前記サセプタガイドに取り付けられ、外周面を有する第２のリング部とを備え、
前記第１のリング部の前記内周面と前記第２のリング部の前記外周面とが互いに対向することによって、幅を有する隙間が形成されており、前記隙間は、前記幅よりも大きい長さに渡って、前記サセプタの前記保持面と交差する方向に延びている、加熱装置。
【請求項２】
前記サセプタの前記保持面と交差する前記方向は前記保持面に対して垂直である、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記第１のリング部の熱伝導率は前記第２のリング部の熱伝導率よりも大きく、前記第２のリング部の熱膨張係数は前記第１のリング部の熱膨張係数よりも小さい、請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記サセプタガイドを変位させる駆動部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記第２のリング部は、前記サセプタガイドに着脱自在に取り付けられており、かつ前記サセプタガイドが変位された際に前記サセプタガイドから外れて前記第１のリング部に支持されるように構成されている、請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記第２のリング部は、前記第１のリング部に支持されることによって前記第１のリング部に対して位置合わせされるように構成されている、請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記隙間の前記幅は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記隙間の前記長さは２０ｍｍ以上である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項９】
請求項１〜８に記載の加熱装置と、
原料ガスを前記チャンバ内に導入するガス導入部とを備える、気相成長装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−９９７５６（Ｐ２０１２−９９７５６Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４８３８４（Ｐ２０１０−２４８３８４）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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