気相成長装置及びガス供給方法
【課題】ヒータに対して均一にパージガスを供給することができる気相成長装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る気相成長装置は、気相成長を施す基板５を加熱するためのヒータ７と、基板５を保持するためのサセプタ６と、上記ヒータ７に対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃと、ヒータ７の側面側における放熱を抑制する側面リフレクタ９とを備えており、ヒータ７に対して基板５の反対側から、対面リフレクタへパージガスを供給するパージガス供給管１３と、パージガスを排出する排出口３を備え、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、上記対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されている。
【解決手段】本発明に係る気相成長装置は、気相成長を施す基板５を加熱するためのヒータ７と、基板５を保持するためのサセプタ６と、上記ヒータ７に対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃと、ヒータ７の側面側における放熱を抑制する側面リフレクタ９とを備えており、ヒータ７に対して基板５の反対側から、対面リフレクタへパージガスを供給するパージガス供給管１３と、パージガスを排出する排出口３を備え、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、上記対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置及びガス供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード、半導体レーザー、化合物太陽電池などに用いられるIII-Ｖ族系化合物半導体薄膜の製造方法としては、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム等のIII族元素を含む有機金属材料と、アンモニア、ホスフィン、アルシン等のＶ族元素を含む水素化合物ガスなどとを化学反応させて薄膜を形成する気相成長法がある。気相成長法は、上記ガスを反応炉内に供給し、加熱した基板上で化学反応させることにより薄膜形成するものである。
【０００３】
この方法を用いる気相成長装置として、ＭＯＣＶＤ装置（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属化学気相成長装置）がある。ＭＯＣＶＤ装置によって得られる薄膜は、膜厚および膜質の面内均一性に優れており、同様に化合物半導体を結晶成長させる分子線エピタキシャル成長装置（ＭＢＥ装置）に比較して量産性に優れているという点から、化合物半導体を製造する業界において一般的に用いられている装置である。
【０００４】
ＭＯＣＶＤ装置は一般的に、（１）有機金属材料、水素化物ガス、キャリアガスおよびパージガスを流量制御して供給するガス供給系と、（２）該ガス供給系が接続され、内部に基板を設置し、該基板を加熱、回転できる機構を有し、さらに供給されたガスを排出する排気系を有する反応炉と、（３）反応炉から排出されるガスを無害化し外部へ排気する除害系から構成される。本発明は、ＭＯＣＶＤ装置を構成する上記３要素の中で、特に上記（２）の反応炉の内部構造に関するものである。以下、従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉内の構成について説明する。なお、基板上に供給される、有機金属材料、及び水素化物ガスを以下、原料ガスと称す。また原料ガス、キャリアガスを含めた、基板上に供給されるガスをプロセスガスと称す。
【０００５】
図１１に、従来技術に係るＭＯＣＶＤ装置の反応炉部分の断面図を示す。本ＭＯＣＶＤ装置は横フロー型と呼ばれ、成膜に使用するガスを基板面に対して平行に一方向から流し込むガス供給方式が採用されている。
【０００６】
供給されたプロセスガスは層流を形成する。このため、基板１０５との間にできる境界層を介して原料ガスが基板上に拡散し、サセプタ１０６に備えられた基板１０５上で反応が進行することになる。したがって反応炉内では、プロセスガスを上流側から下流側に一方向（横向き）に整流がなされ、できるだけガスの流れを乱さないように基板１０５を含めた流路が形成される。図中、上記反応炉は、一般にステンレス等の金属チャンバ１０１を備えており、その一端にはガス供給口１０２が設けられており、他方にはガス排気口１０３が設けられている。
【０００７】
ガス供給口１０２は、プロセスガスを供給する部分であり、ガス排気口１０３は、未反応ガスや化学反応で生じた中間生成物、あるいはキャリアガス等の余剰ガスを排出するためのポートで、排気系（図示せず）に接続される。
【０００８】
反応炉１２０には、ガス供給口１０２およびガス排気口１０３の内部に位置する反応管（流路）１０４が配置されている。反応管１０４は石英等で形成されている。ガス供給口１０２の方向から供給された各種ガスは、反応管１０４を通り、ガス排気口１０３の方向へ排気される。このため、供給された各種ガスは、反応管１０４を介して一方向の流れに整流され、基板１０５の表面へ導かれる。
【０００９】
反応管１０４はフローチャネルとも呼ばれ、横フロー型ＭＯＣＶＤ装置で一般に用いられる構成部材である。反応管１０４の形状は、一般には直方体形状（箱型）または円筒型であることが多く、ガス供給口１０２から基板１０５の設置部、及びガス排気口１０３まで一体で形成される。あるいは、反応管１０４の部分的に形成された各部を嵌合させることにより流路が形成される。また、流れの上流側では、異種の原料ガスがあまり早く混合して反応してしまわないように、仕切り１０４ａを設ける場合もある。
【００１０】
次に図１２を用いて、基板１０５及びサセプタ１０６周辺構造の説明を行う。図１２は、図１１に示す従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉部分の内部構造を示す断面図である。反応管１０４の略中央部には、基板１０５、及び基板１０５を載置するサセプタ１０６が設置され、流路の一部を形成することになる。サセプタ１０６の下部には、基板１０５を加熱するためのヒータ１０７が設置される。
【００１１】
基板１０５はサセプタ１０６上に設置されるが、サセプタ１０６の表面には基板１０５の形状に合わせた堀込が設けられ、堀込の深さは、ガスの流れを乱さないように、サセプタ１０６の表面（基板１０５の設置部以外）と基板１０５の表面とが略同一面になるように設定される。また、サセプタ１０６の表面は、反応管１０４の反応管底面板１０４ｂとも略同一平面になるよう設置されている。
【００１２】
サセプタ１０６の下部には、基板加熱用のヒータ１０７が設置される。ヒータ１０７は円盤形状である。また、サセプタ１０６は、サセプタ１０６の裏面（基板設置面の反対側）における中央部近傍に設置されたサセプタ支持棒１１１によって支持されている。ヒータ７の中央部には開口が形成されており、サセプタ支持棒１１１はヒータ１０７の開口部を通る構造となっている。
【００１３】
熱電対１１２は、中空構造となっているサセプタ支持棒１１１内を通して導入される。この熱電対１１２に計測される温度に基づきヒータ１０７の温度は制御される。一般的には、予め熱電対１１２に設定された温度になるように制御される。
【００１４】
サセプタ支持棒１１１は回転機構（図示せず）に接続され、基板１０５の温度の均一性を向上させるため、サセプタ１０６を回転させる。なお、ヒータ１０７及び熱電対１１２は非回転であり、サセプタ１０６とは接触しない構造となる。また、ヒータ１０７の側面および下側には、ヒータ１０７からの熱が側面および下側に放熱されることを抑制し、加熱効率を上げ、また周辺部の昇温を防ぐための、側面リフレクタ１０９および底面リフレクタ１１０が設置されている。
【００１５】
上記構造により電力消費を抑制すると共に、基板１０５側へ効率良く熱を伝導できることになる。またチャンバ壁面など周辺部への熱の影響が低減され、耐熱対策も不要となり、装置コストを下げることができる。なお、側面リフレクタ１０９および底面リフレクタ１１０は一体型で形成される場合と、分割で形成される場合があるが、何れの場合にもできるだけ放熱を抑制するため、密閉に近い空間がヒータ１０７の周辺に形成されることになる。
【００１６】
さらに、側面リフレクタ１０９または底面リフレクタ１１０の効果を高めるために、複数のリフレクタを設置する場合もある。しかしながら、上記構成により、ヒータ１０７の周囲への放熱をできるだけ抑制し、密閉性を高めた構造を取る場合、成膜が終了して基板を取り出す際の冷却に非常に時間がかかることになる。これは装置運用上、タクトダウンにつながり、量産装置の場合、生産性を損なうことになる。
【００１７】
次に成膜中のガスの流れについて、ヒータ１０７の近傍にどのようなガスの流れが生じるかを説明する。反応管１０４の上流方向（ガス供給口１０２側）から一方向に流れてくるプロセスガスは、ほとんどが基板１０５上を通過して、下流のガス排気口１０３側へ流れていく。
【００１８】
しかし、一部のガスＡがサセプタ１０６と反応管底面板１０４ｂとの隙間から、下方へ流れ込み、ヒータ１０７の周辺部へ達する。一旦流れ込んだガスＡは、側面リフレクタ１０９および底面リフレクタ１１０間の隙間、もしくは、意図的に設置された図示しない排気口から外部へ排出されることにより、装置排気系から排出される。
【００１９】
ここで流れ込んだガスＡの中に原料ガスが含まれ、該ガスの反応性が高い場合には、高温になっているヒータ１０７と反応し、場合によってはヒータ１０７を腐食し、発熱特性を変化させ、発熱状態にばらつきを生じさせ、最悪の事態にはヒータ断線に至ってしまう。ヒータ特性が不安定になると、成膜への影響が大きく、膜特性の再現性が劣化する。またヒータ交換の場合には、交換作業や、新規ヒータの脱ガス処理、ヒータ供給電力と基板温度との関係を再測定するなど、立上げに多大な時間を要することになる。
【００２０】
上記に述べた冷却に時間がかかる、あるいはヒータ劣化を招くといった問題を防ぐため、ヒータ近傍にパージガスが供給される。パージガスには、成膜に影響を与えないガスが用いられる。例えば原料ガスのキャリアガスとして使用される水素ガス、または窒素ガスあるいはアルゴンガスのような不活性ガスが用いられる。パージガスの供給流路としては、サセプタ支持棒の中空空間が利用されることが多い。この場合、ヒータ１０７の下方向からパージガスをヒータ１０７近傍に流し込むことにより、冷却時間の短縮や、ヒータ周辺部の反応ガスとの隔離または希釈がなされる。冷却時には、ヒータ１０７や、サセプタ１０６の中央部が局所的に冷却される可能性があり、また耐食性に関しても均一な効果が期待できない。また、同じくサセプタ支持棒の中空から供給される熱電対も局所的に冷却されてしまうため、実温度との乖離が一定でなくなり温度調整が困難となる。
【００２１】
また、図１３は、従来の縦型ＭＯＣＶＤ装置（シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置）を示す断面図である。図１３において、図１２にて説明した部材と同じ部材については、同一の部材番号を付して、その説明を省略する。図１３の縦型ＭＯＣＶＤ装置には、シャワープレート１１５が備えられており、シャワープレート１１５から反応ガスおよびキャリアガスが供給される点で、図１１の横型のＭＯＣＶＤ装置とは大きく異なる。なお、反応ガスおよびキャリアガスの供給源となるガス供給源１２２、ガス排気口１０３に連結された、パージライン１０３ａ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１２３をも備えている。
【００２２】
このようなシャワー型ＭＯＣＶＤ装置の場合も、ヒータ１０７周辺への原料ガスの拡散は発生し、腐食によるヒータ劣化は生じる。
【００２３】
また、図１４は、従来のＭＯＣＶＤ装置（中央放射型ＭＯＣＶＤ装置）を示す断面斜視図である。図１４において、図１２にて説明した部材と同じ部材については、同一の部材番号を付して、その説明を省略する。中央放射型ＭＯＣＶＤ装置は、サセプタの円周上に複数の基板を載置し、サセプタの中心近傍から放射状にプロセスガスを供給する。したがって、基板上では、基板面に水平にプロセスガスの流れが形成され、横フロー型ＭＯＣＶＤ装置とよく似た化学反応が起こる。このような中央放射型ＭＯＣＶＤ装置においても、ヒータ周辺への原料ガスの拡散は発生し、腐食によるヒータ劣化は生じる。
【００２４】
このようなヒータに劣化が生じる問題に対して、例えば、特許文献１には、専用配管１１４を備える横型のＭＯＣＶＤ装置が開示されている。図１５は、特許文献１の横型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。図１５に示すように、横型のＭＯＣＶＤ装置において、パージガスを積極的にヒータ近傍に供給できるように専用配管１１４が設けられており、効率良く冷却を行うことが開示されている。また温調系の制御についても、昇温時にはパージガスを遮断し、冷却時にはヒータオフと同時にパージガスを供給するシステムを組み、タクトアップを図っている。
【００２５】
また特許文献２では、リフレクタ１０８が備えられたプラズマＣＶＤ装置が開示されている。図１６は、特許文献２のプラズマＣＶＤ装置を示す断面図であり、プラズマＣＶＤ装置の下部電極１０７ａの直下にはリフレクタ１０８が設けられている。図１７は、リフレクタ１０８の斜視図である。同図に示すように、リフレクタ１０８は中空構造であり、リフレクタ１０８の上面には分散孔が設けられている。特許文献２では、該リフレクタ１０８の中空内に供給される冷却ガスにより、電極やリフレクタの冷却効率の向上が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１１４１８０公報（２０００年４月２１日公開）
【特許文献２】特開平８−６９９６９号公報（１９９６年３月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、上述の従来の気相成長装置では、ヒータ近傍におけるパージガスの局所的な濃度分布が発生し易いという問題がある。
【００２７】
具体的に説明すると、図１５の横型のＭＯＣＶＤ装置では、ヒータ１０７に、専用配管１１４を介してパージガスを照射させることにより、冷却時間は短くなる一方、パージガスの噴出部がヒータ位置に対して、偏って設置されている。このため、ヒータの部位によってパージガスが接する量が異なり、ヒータ１０７自体に温度分布が生じることによって、熱応力差による歪みが発生し、場合によっては、ヒータ１０７の破壊や故障を招くおそれがある。
【００２８】
また耐食性を考慮すると、成膜中に必ずパージガスを流す必要があるが、パージガスの偏重供給（濃度が偏った供給）がヒータの発熱分布に影響を及ぼし、結果的に基板温度分布への悪影響を及ぼすことになり、結晶品質を低下させる原因となる。
【００２９】
さらにヒータ耐食性についても、本開示技術のようにパージガスを偏重して照射し、かつ排出口１０９ａのように１箇所から排出される場合、図中拡大図に示すように、ヒータ近傍で流れが乱れ、場合によっては、流れ込んだ反応性が高いプロセスガスがヒータ近傍で滞留し、局所的にヒータ腐食が発生する可能性もある。また流れの乱れを低減するために、排出口１０９ａのサイズを大きくした場合、ヒータ１０７からの熱が排出口１０９ａから放射されるため、側面リフレクタがリフレクタとしての役目を果たさなくなる。さらにガス滞留を抑えようと、パージガスの流量を増加させ、ヒータ１０７近傍のパージガスの流量を上げた場合は、反応管側にパージガスが逆流入し、反応ガスの流れ（層流）が乱され、成膜に対して悪影響を与えてしまう。
【００３０】
上記観点から、特許文献１の開示技術は、冷却時間の短縮に有効であるが、偏重した（濃度が偏った）パージガス照射が、基板温度分布に影響し、結晶品質の劣化を招くこととなる。またヒータの長寿命化には効果は乏しく、逆に局所的な冷却がヒータの短寿命化を招くことにもなる。ヒータの寿命が短くなれば、ヒータの交換作業が頻繁になり、装置稼働率が低下するため、生産性を損なうことになる。
【００３１】
また特許文献２で開示されたプラズマＣＶＤ装置の冷却方法は、リフレクタからガスをヒータ全面に供給する構造であることから、ＭＯＣＶＤ装置のヒータパージに利用することが可能である。一方、プラズマＣＶＤ装置では基板温度がＭＯＣＶＤ装置より低温であることから、側面リフレクタのような隔壁は不要である。しかしながら、高温にて結晶成長を行うＭＯＣＶＤ装置に適用する場合には、側面リフレクタは必須であり、その場合、分散孔からのガス流速のバラツキにより、やはりヒータ周辺部はガスが充満し、流れは乱れ、局所的にガス滞留部が存在することが考えられる。
【００３２】
したがって、プロセス終了後の冷却にはある一定の効果が見込まれるものの、ＭＯＣＶＤ装置のように、プロセス中に反応性が高いガスが流入した場合には、高温になっているヒータ周辺のパージガスの滞留部への拡散により、腐食が進行することになり、ヒータ寿命を短くする原因となる。
【００３３】
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、ヒータに対して均一にパージガスを供給することができる気相成長装置を提供することにある。さらには、ＭＯＣＶＤ装置に関する上記課題を解決し、成膜品質を損ねることなく、装置の稼働率を高めながら効率的に、安定した歩留まりを長期間維持しつづけることができる気相成長装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、気相成長を施す基板を加熱するためのヒータと、上記基板を保持するためのサセプタと、上記ヒータに対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置において、上記ヒータに対して基板の反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備え、上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されていることを特徴としている。
【００３５】
上記構成によれば、第１パージガス供給手段によって、対面リフレクタに対してパージガスを供給することができる。対面リフレクタには複数の通気孔が形成されているため、供給されたパージガスは、上記対面リフレクタに形成された複数の通気孔を通り、隣接する対面リフレクタに衝突する。これにより、パージガスのガス流速分布が均一化され、最終的にはヒータに対して、パージガスが均一に、すなわちシャワー状に供給することができる。
【００３６】
また、本発明の気相成長装置では、上記パージガス排出手段は、上記ヒータの側面近傍に設けられていることが好ましい。
【００３７】
このため、パージガスは、ヒータ側面近傍のパージガス排出手段から排出されるので、第１パージガス供給手段から供給されたパージガスがヒータの近傍にて滞留することを抑制することができる。したがって、ヒータに対してパージガスをさらに均一に供給することができる気相成長装置を提供することができる。
【００３８】
また、本発明の気相成長装置では、上記ヒータに対する基板の反対側において、パージガスを供給する第２パージガス供給手段が備えられており、上記第２パージガス供給手段は、上記サセプタに対して垂直であって、サセプタの中心部に位置する垂直軸上に配置されており、自身の周囲にパージガスを供給することが好ましい。
【００３９】
これにより、第１パージガス供給手段からの供給に加え、第２パージガス供給手段からもパージガスを供給することができ、パージガスを供給するバリエーションを増加させることができる。
【００４０】
また、本発明の気相成長装置では、上記サセプタおよびヒータは、空間を介して配置されており、上記第２パージガス供給手段は、上記サセプタおよびヒータの間の空間へパージガスを供給することが好ましい。
【００４１】
これにより、第１パージガス供給手段に加え、第２パージガス供給手段は、上記サセプタおよびヒータの間の空間へパージガスを供給することができるので、パージガスの流れをさらに安定化することができる。このため、第１パージガス供給手段のみからパージガスが供給される場合と比較して、ヒータの近傍におけるパージガスの濃度分布の偏りをさらに生じ難くすることができる。
【００４２】
また、本発明の気相成長装置では、上記第２パージガス供給手段から供給されるパージガスの流量Ｑ２と、上記第１パージガス供給手段から供給されるパージガスの流量Ｑ１とが、Ｑ２≦Ｑ１、かつ、Ｑ２／Ｑ１≦１００の関係を満たすことが好ましい。
【００４３】
これにより、パージガスの滞留し難くなる虞をより回避することができ、ヒータの近傍におけるパージガスの濃度分布の偏りをさらに生じ難くすることができる。
【００４４】
本発明の気相成長方法は、上記課題を解決するために、気相成長を施す基板を加熱するためのヒータと、上記基板を保持するためのサセプタと、上記ヒータに対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置にパージガスを供給するガス供給方法において、上記気相成長装置は、上記ヒータに対して上記サセプタの反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備えており、上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されており、上記第１パージガス供給手段から、上記複数の対面リフレクタに対してパージガスを供給することを特徴としている。
【００４５】
上記構成によれば、第１パージガス供給手段によって、対面リフレクタに対してパージガスを供給することができる。対面リフレクタには複数の通気孔が形成されているため、供給されたパージガスは、上記対面リフレクタに形成された複数の通気孔を通り、隣接する対面リフレクタに衝突する。これにより、パージガスのガス流速分布が均一化され、最終的にはヒータに対して、パージガスが均一に、すなわちシャワー状に供給することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の気相成長装置は、以上のように、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置において、上記ヒータに対して基板の反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備え、上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されているものである。
【００４７】
それゆえ、第１パージガス供給手段によって、対面リフレクタに対してパージガスを供給することができる。対面リフレクタには複数の通気孔が形成されているため、供給されたパージガスは、上記対面リフレクタに形成された複数の通気孔を通り、隣接する対面リフレクタに衝突する。これにより、パージガスのガス流速分布が均一化され、最終的にはヒータに対して、パージガスが均一に、すなわちシャワー状に供給することができるという効果を奏する。
【００４８】
また、ガス滞留部が少ない流れを形成することができるため、流入する反応ガスによるヒータ損傷を低減し、また偏重供給ではないため、ヒータ発熱分布が生じず、基板温度分布の均一性を損なうことなく、膜特性の均一化、及びヒータの長寿命化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
〔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９に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１に本実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）の反応炉の断面図を示す。反応炉内の基本構成は、図１１に示す従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉内の構成と同様である。すなわち、チャンバ１内にプロセスガスを供給するガス供給口２と、該ガスを基板１０５に導き、その後、ガス排気口３にまで流路を形成する反応管４と、ガス排気系（図示せず）に接続されるガス排気口３が備えられている。
【００５０】
反応管４の略中央部には、基板５を載置するサセプタ６、またサセプタ６の下部には、基板５を加熱するためのヒータ７が設置されている。ヒータ７には電力供給線１４が接続されている。さらに、サセプタを支持するサセプタ支持棒（第２パージガス供給手段）１１が、サセプタ６の中央部にてサセプタ６を支持している。ヒータ７の中央部には開口が形成されており、サセプタ支持棒１１はヒータ７の開口部を通る構造となっている。また、サセプタ支持棒１１中には熱電対１２が配置されている。
【００５１】
その他、基板回転機構やサセプタの昇降機構が取り付けられているが、煩雑になるため図示しない。上記の部材が基本構成となる。
【００５２】
基板５は、気相成長が施され、結晶膜の成長が生じる場となる部材である。基板５は気相成長を施すことができれば特に限定されるものではなく、気相成長に用いられる公知の基板を用いることができる。また、説明の便宜のため、図１では、基板５は一箇所に設置された構成としているが、この設置数に限定されず、基板５が複数箇所に設置された構成であってもよい。
【００５３】
サセプタ６は、基板５を保持するものである。基板５と同様に、気相成長装置に用いられる公知のサセプタを用いることができる。また、基板５が複数箇所に設置されている場合、サセプタ６も基板５に対応する複数箇所に設置される。また複数枚の基板を設置する一体型のサセプタを用いる場合もある。サセプタの形状についても、図１に示す形状に限られたものでなく、基板設置面の一部に開口部を設け、ヒータから直接輻射熱が照射される形状の場合もあり、基板を保持できればよい。ヒータ７としては、円盤形状のものを採用しているが、基板５を加熱することができればよく、円盤形状に限定されるものではない。ヒータ７は、サセプタ６と空間を介して配置されている。なお、上記基本構成以外の構成については、図２を用いて説明する。
【００５４】
次に、図２を用いて、図１の反応炉内におけるヒータ７の周辺部をより詳細に説明する。図２は、図１のＭＯＣＶＤ装置の反応炉内におけるヒータ７周辺を示す断面図である。
【００５５】
図２のヒータ周辺の構造としては、上記基本構成に加えて、ヒータ７に対する基板５の反対側において、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃが備えられている。また、ヒータ７および対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを収容するようにヒータ７の側面には側面リフレクタ９が備えられ、側面リフレクタ９を繋ぐように後面リフレクタ１０が備えられている。さらに、後面リフレクタ１０からはパージガス供給管（第１パージガス供給手段）１３が挿入されている。
【００５６】
対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃは、ヒータ７に対する基板５の反対側において、ヒータ７の対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置されている。同図に示すように、板状かつ複数の対面リフレクタが備えられている。また、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃは、後面リフレクタ１０よりもヒータ７寄りの位置に配置されており、ヒータからの熱が基板５の反対側へ放熱されることを抑制するための部材である。上記前面リフレクタの材料としては、モリブデン、タンタル、タングステンなどの高融点金属、あるいはアルミナ、窒化ホウ素などのセラミック材料などを用いることができる。対面リフレクタについては、より詳細に後述する。
【００５７】
側面リフレクタ９および後面リフレクタ１０は、ヒータ７を覆っており、ヒータ７周辺における放熱を抑制するものである。側面リフレクタ９および後面リフレクタ１０は互いに隙間なく接触している。ただし接触することは必須ではない。また、側面リフレクタ９は、図２において、円筒形状にて１層設けられているが、この形状に限られるものではなく、２層以上、すなわち、２重管以上設けられていてもよい。これにより、ヒータ７周辺における放熱をより抑制することができる。なお、側面リフレクタ、後面リフレクタ、およびヒータで略囲まれる領域に存在する部材一式を、ヒータユニットと総称する場合がある。
【００５８】
パージガス供給管１３は、ヒータ７へパージガスを供給する部材である。パージガスの供給により、ヒータ７を冷却することができる。パージガス供給管１３は、後面リフレクタ１０を貫通して設けられており、パージガス供給管１３の先端は、前面リフレクタ８ｃには接触しておらず、間隔を設けて配置されている。パージガスとしては、水素ガス、窒素ガスあるいはアルゴンガスのような反応に寄与しないガスを用いればよい。
【００５９】
パージガス供給管１３の配置は、対面リフレクタ８ｃの下方位置に管口があればよく、特に限定されるものではない。ただし対面リフレクタ８ｃの直近であれば、対面リフレクタ８ｃから対面リフレクタ８ｂの間でのパージガスの拡散が不十分になるおそれがあるので、例えば、リフレクタ８ｃの下面から２〜３ｍｍ以上離して設置されることが望ましい。
【００６０】
また、３枚の対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃについて、より明確に説明するため、図３を用いて説明する。図３は、前面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを示す斜視図である。同図に示すように、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｂはそれぞれ間隔を設けて、互いに水平に配置されている。この間隔は本実施の形態では、１ｍｍにて設置されているが、間隔については、これに限られない。
【００６１】
平行に配置された対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃのそれぞれには、１６箇所に通気孔が形成されており、隣接する前面リフレクタ同士に形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されている。換言すると、平行に配置された対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃに形成された複数の通気孔同士は、隣接する対面リフレクタ間において、対面リフレクタに対して垂直な方向に沿って一致しない位置に形成されているといえる、または、対面リフレクタに対して垂直な方向に沿って重ならない位置に形成されているともいえる。
【００６２】
対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃに設置する通気口の配置としては、本実施の形態においては、通気口をリフレクタ径方向に直線上に配置したが、これに限られるわけではなく、対面リフレクタ内に異なる半径を有する円周上に配置されていてもよい。ただしその場合、互いに隣り合う対面リフレクタでは、円周半径を異なるよう通気口を配置することが求められる。さらに、対面リフレクタ内に千鳥格子状に通気口を配置してもよい。この場合においても、互いに隣り合うリフレクタでは、通気口位置が垂直方向において、一致しないことが求められる。
【００６３】
なお、上記通気孔は、円形に形成されているが、上記の位置に形成されていれば、その形状は特に限定されるものではない。
【００６４】
また、図２の反応炉内では、対面リフレクタは３枚備えられている構成であるが、少なくとも２枚備えられていれば本発明の気相成長装置が構成され得る。
【００６５】
対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃに形成された通気孔は、上記のように配置されているため、図２に示すように、パージガス供給管１３からパージガスが供給されると、前面リフレクタ８ｃの通気孔を通ったパージガスは、前面リフレクタ８ｂに衝突することとなる。その後、パージガスは前面リフレクタ８ｂに沿って分散され、さらに、対面リフレクタ８ｂの通気孔を通る。同様の過程が対面リフレクタ８ａについてもなされ、パージガスがヒータ７の近傍へ供給される。このため、パージガスが、対面リフレクタに衝突することなくヒータ７の近傍に到達することはできない。
【００６６】
上記のように、パージガス供給管１３から供給されたパージガスは、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃに設けられた複数の通気孔を通過して、各対面リフレクタ間でパージガス同士が衝突する。これを繰返しながら、パージガスはヒータ７に導かれるため、パージガスの流れ方向がランダムに分散されると同時に、ガス流速分布が均一化に向かいながらヒータ７に到達することになる。最終的に、パージガスは、ヒータ７に到達する直前の最上段の対面リフレクタ８ａに設置された複数の通気孔から、上向きにシャワー状に均一に照射されることになる。
【００６７】
また、ヒータ７の側面近傍には、側面リフレクタ９の上面側（サセプタ側）と流路を形成する反応管底面板４ｂとの間に隙間が設けられていることによって、排出口（パージガス排出手段）９ａが形成されている。即ち該隙間を排気口として、供給されたパージガスは排出されることになるので、パージガスの流れには一定の流量が確保され、照射されたパージガスがヒータ７近傍で滞留することを抑制できる。このため、本実施の形態に係る気相成長装置によれば、ヒータ７近傍の濃度分布の偏りを抑制することができ、ヒータに対してパージガスをさらに均一に供給することができる。
【００６８】
ここで、ヒータ７の側面近傍とは、具体的には、ヒータ７および対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを収容する（囲う）側面リフレクタ９のうち、ヒータ７に対向する位置から、サセプタ６に対向する位置までの位置を意味する。図２では、排出口９ａは、側面リフレクタ９のサセプタ６に対向する面に形成されている。
【００６９】
さらに、図２に示す気相成長装置は、好ましい形態として、サセプタ支持棒１１が中空構造となっており、パージガスがサセプタ支持棒１１の下方からサセプタ側に供給される構造となっている。サセプタ支持棒１１のサセプタ６と接する先端部には開口が形成されており、パージガスが上記開口から、サセプタ６およびヒータ７の間の空間に供給される。その後、パージガスは排出口９ａから排出されることとなる。
【００７０】
上記気相成長装置が、サセプタ支持棒１１からパージガスを供給する構成を備えることによって、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃからシャワー状に供給されるパージガスの流れと組み合わせ、パージガスの流れをさらに安定化することができる。このため、パージガス供給管１３のみからパージガスが供給される場合に比べて、ヒータ７の近傍におけるパージガスの濃度分布の偏りをさらに生じ難くすることができる。
【００７１】
より具体的には、パージガス供給管１３からのパージガスの流れを第１パージガスとし、サセプタ支持棒１１を介して流すパージガスを第２パージガスとすると、第１パージガスの流れに第２パージガスが加わることにより、ヒータ７の中央部近傍から周辺部へかけて、放射状の流れを形成することができる。
【００７２】
このとき、第１及び第２パージガスの流量のバランスを適正化することにより、排出口９ａまでの流れをさらに安定化させることができ、ガスの滞留部をより低減することができる。流量のバランスは、第２パージガスの流量Ｑ２が第１パージガスの流量Ｑ１を超えないことが好ましく、流量Ｑ１に対して流量Ｑ２は、Ｑ２≦Ｑ１、かつ、Ｑ２／Ｑ１≦１００の関係を満たすことが好ましい。上記の関係が満たされる場合、供給されたパージガスに滞留部分が生じ難くなる。
【００７３】
以上の構成により、パージガスが、ヒータ７の近傍に均等に拡散供給され、また一定の流速が確保されたガスの流れを形成することにより、成膜時には、パージガスの流れがバリアガスとして働き、ヒータ７側に反応ガスが流入しにくくなる。また、反応管底面板４ｂとサセプタ６との間から腐食性のプロセスガスが流入しても、ヒータ７近傍で滞留することなく、排出口９ａから排出されることになる。このため、ヒータ７との反応が低減され、ヒータ７の寿命を大幅に向上させることができる。
【００７４】
またパージガスが均一にヒータ７に照射されることから、ヒータ７の発熱が面内で均一に安定し、基板５の温度分布均一性を向上させることができる。これは結晶品質の向上につながり、歩留りを改善することができる。また物理的な干渉などが原因で、サセプタ６中心軸にパージガス流路を形成できない場合であっても、中心軸からずれたパージガス供給管１３の位置からパージガスを供給することが可能となり、装置設計の自由度も増すことができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では横フロー型ＭＯＣＶＤ装置について記載したが、図１３における、基板上方より反応ガスを供給する縦型ＭＯＣＶＤ装置に対しても適用可能である。また図１４における、サセプタ６の円周上に複数の基板５を載置し、サセプタ６の中心から放射状にガスを供給する中央放射型ＭＯＣＶＤ装置においても適用可能である。
【００７６】
次に本発明の効果をより明確にするために、ヒータ周辺部のパージガスの流れを熱流体解析により評価した結果を示す。用いる熱流体解析は、一般に広く用いられる、コンピュータを用いた数値解析によって、モデリングされた気相成長装置内のガスの流れに関する様態を求める方法である。図２に示す気相成長装置を含め、６種類の気相成長装置のモデルに関する解析結果を図４〜図９に示す。図中の小矢印が流れベクトルとなる。なお、各モデルに対してサセプタ支持棒１１を中心軸Ｃとして、片断面を回転させた擬似３次元計算がなされた解析結果が示されている。
【００７７】
各モデルのサイズについては、パージガスの供給配管径や排出口９ａの隙間大きさなどの共通部分に関しては同じ寸法にし、基準は本実施の形態に係る図２の気相成長装置を基本としている。したがって共通部名称については、図２と同じ符号を付している。また、パージガスの供給流量も同じである。パージガス供給管１３およびサセプタ支持棒１１の２系統からパージガスを供給している場合も各々の系統から同じ流量を供給しているため、１系統のみの場合の２倍のパージガスを供給していることになる。また排出口９ａの下部には側面リフレクタ９が境界条件として存在するが、計算モデル上は記載していない。
【００７８】
図４は、本発明に係る気相成長装置のモデルの解析結果を示す図あり、図２における気相成長装置において、パージガス供給管１３のみからパージガスが供給されるモデルを示している。すなわち、サセプタ支持棒１１には、パージガスを供給するための開口は形成されていない。同図に示すように、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃには複数の通気孔が設けられている。パージガスはパージガス供給管１３から供給され、排出口９ａより排出される。
【００７９】
本解析結果から、パージガスがパージガス供給管１３から供給された直後には、パージガスの流れの乱れが見受けられるものの、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃが複数の通気孔を備える構造によって、ガスの流れは拡散し、均一にヒータ７へ照射されていることがわかる。またヒータ７周辺に大きなガスの流れの乱れは生じておらず、排出口９ａより排出されることがわかる。
【００８０】
図５は本発明に係る気相成長装置のモデルの解析結果を示す図であり、図２に示す気相成長装置に対応するモデルを対象としている。すなわち、サセプタ支持棒１１から、ヒータ近傍にてサセプタの中央付近から放射状にパージガスが供給される。この場合、図４に示したモデルと同様に対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃの複数の通気孔を備える構造（多孔構造）によるパージガスの拡散供給の効果と、さらにサセプタ支持棒１１内からの中央放射状のガスの流れによって、パージガスの流れがさらに安定化する。最後に、パージガスは、排出口９ａから排出され、ガス滞留部はほとんど見られない。
【００８１】
また本解析結果は、パージガス供給管１３からの第１パージガスの流量Ｑ１とサセプタ支持棒１１からの第２パージガスの流量Ｑ２とが同じ場合であるが、両者Ｑ１、Ｑ２の流量比を変えて計算した結果、Ｑ１＞Ｑ２の場合は、流れとしては、図４と類似するものの、ガスの流れの大きな乱れは発生しない。
【００８２】
しかしながらＱ１＜Ｑ２で、かつ流量比Ｑ２／Ｑ１が１００を超える場合には、大きくガスの流れが乱れ、ガス滞留部が発生することが確認できた。したがって本構造のパージ機構の場合には、中央部からの第２パージガスの流量Ｑ２と、底面リフレクタを介して拡散シャワー状に供給する第１パージガス流量Ｑ１とがＱ２≦Ｑ１、かつ、Ｑ２／Ｑ１≦１００の関係を満たすことが望ましい。
【００８３】
図６は、比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。本実施の形態に係る対面リフレクタ８ａとは異なり、上記モデルのリフレクタ１０８には、通気孔が形成されていない。また、パージガス供給管１１３は、ヒータ７近傍に設置されており、従来技術として開示される特許文献１に類似する構成である。
【００８４】
図６の解析結果から、パージガス供給管１１３からパージガスがヒータ１０７に向け供給された直後において、ガスの大きな乱れが発生し、乱れが生じた近傍においてガスの滞留部が存在することがわかる。サセプタ１０６の隙間から混入した反応ガスが、拡散によってヒータ１０７の近傍に移動した場合、反応ガスは長時間滞留することになる。図６に示す結果は、高温に保持されるヒータ１０７と反応ガスとの接触機会が増加し、腐食を促進する原因となり得ることを示す結果と言える。
【００８５】
図７は、比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。本実施の形態に係る対面リフレクタ８ａとは異なり、リフレクタ１０８ａには、通気孔が形成されているものの、隣接するリフレクタ１０８ａ同士に形成された通気孔同士は対向するように配置されている。上記の通気孔には、例えば、突き上げ機構などの機構部が装着される場合などが想定される。
【００８６】
図７に示す解析結果から、パージガスが各リフレクタ１０８ａに設けられた通気孔を通過した直後に、大きなガスの乱れが発生しており、ガス滞留部が見受けられる。また、ヒータ１０７近傍でも同様に、ガス滞留部が見受けられる。したがって図６の解析結果と同様、このガス滞留部により反応ガスが滞在するので、ヒータ１０７の腐食が進行するおそれが高い。
【００８７】
図８は、比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。同図に示すモデルでは、サセプタ支持棒１１１を中空構造にし、その内部にパージガスを供給し、ヒータ１０７近傍にパージガスの供給口を設け、ヒータ１０７近傍にパージガスを供給する構成となっている。また、排出口１０９ａも設けられているため、パージガスはサセプタ１０６の中央部から排出口１０９ａに向かって放射状に流れを形成することになる。しかしながら、解析結果によると、パージガスがサセプタ支持棒１１１から供給された供給口の近傍で、ガス滞留部が発生していること、および、ヒータ１０７下部の周辺近傍ではガスの流れが形成されていないことがわかる。したがって本構造でも、ヒータ１０７周辺に混入した反応ガスの滞留が発生し、ヒータ１０７の腐食が進行するおそれが高い。
【００８８】
図９は、比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。同図に示すモデルでは、対面リフレクタ１０８ｂが中空構造となっており、対面リフレクタ１０８ｂの上面側に多孔構造を設けた構成を示しており、従来技術として開示される特許文献２に類似する構成となる。パージガス供給管１１３、１１３ｂから供給されたパージガスは、中空構造となっている対面リフレクタ１０８ｂ内に一旦供給されるが、パージガス供給管１１３、１１３ａの近傍でパージガスの流れの乱れが見受けられる。
【００８９】
また、対面リフレクタ１０８ｂの上面には複数の通気孔が設けられている。上記述べたパージガスの流れが乱れている近傍の通気孔から照射されたガスはヒータ７の近傍で流れが乱れ、滞留していることがわかる。したがって本構造でも、混入した反応性ガスの滞留が発生し、ヒータ１０７の腐食が進行することが考えられる。
【００９０】
以上のように、本発明によれば、図６〜図９に示した演算結果とは異なり、ヒータの下面にパージガスを均一に供給することができる。また、パージガスの流れを安定化させる上記の対面リフレクタが備えられていることにより、ヒータ近傍における滞留部を低減し、また反応ガスの流入を低下させ、ヒータの長寿命化が実現することができ、また基板温度の面内均一性を安定化することで、結晶品質を安定化し歩留向上を実現することができる。
【００９１】
なお、上記の気相成長装置に係る説明は、上記気相成長装置において、パージガス供給管から、上記複数の対面リフレクタに対してパージガスを供給するガス供給方法についても同時になされているものである。また、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。
【００９２】
〔実施の形態２〕
本発明に係る他の実施の形態について図１０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、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。
【００９３】
図１０は、本実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置の反応炉内におけるヒータ７周辺を示す断面図である。同図に示す気相成長装置では、図２に示す気相成長装置と対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃなどの構成は同じであるが、異なる点としては、パージガス供給管１３を備えておらず、代わりにパージガス供給口１３ｂがサセプタ支持棒１１の周囲に後面リフレクタ１０を貫通するように形成されている点が挙げられる。
【００９４】
パージガス供給口１３ｂから反応炉内にはパージガスが供給される。上記パージガスとしては、チャンバ内に供給され、壁面汚染や冷却に用いるリアクターパージガス（図示せず）を利用したものが用いられる。そして、リアクターパージガスの一部がパージガス供給口から流れ込むことになる。供給されたパージガスは、それぞれに複数孔が設けられた３枚の対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを通過し、ヒータ７へ供給される。パージガスは、各対面リフレクタに施された複数の通気孔を通ることによって、各対面リフレクタ間で衝突を繰り返し、ガス流速分布が均一化され、最終的にはヒータ７に対して均一にシャワー状に供給されることになる。
【００９５】
上記の構成により、実施の形態１の気相成長装置と同様に、パージガスが、ヒータ７の近傍に均等に拡散供給され、また一定の流速が確保されたガスの流れを形成することにより、成膜時には、パージガスの流れがバリアガスとして働き、ヒータ７側に反応ガスが流入しにくくなる。また、反応管底面板４ｂとサセプタ６との間から腐食性の反応ガスが流入しても、ヒータ７近傍で滞留することなく、排出口９ａから排出されることになる。このため、ヒータ７との反応が低減され、ヒータ７の寿命を大幅に向上させることができる。
【００９６】
またパージガスが均一にヒータ７に照射されることから、ヒータ７の発熱が面内で均一に安定し、基板５の温度分布均一性を向上させることができる。これは結晶品質の向上につながり、歩留りを改善することができる。また物理的な干渉などが原因で、サセプタ６中心軸にパージガス流路を形成できない場合であっても、中心軸からずれたパージガス供給管１３の位置からパージガスを供給することが可能となり、装置設計の自由度も増すことができる。
【００９７】
さらにサセプタ支持棒１１から第２パージガスを供給することももちろん可能であり、第２パージガスが供給される場合には、ヒータ７の中央部から周辺部へかけて放射状に流れを安定して形成することができ、排出口９ａまでの流れをさらに安定化させることができ、ガスの滞留部をより低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明に係るヒータに対してパージガスを均一に供給することができる気相成長装置を提供することができ、気相成長装置を用いる様々な分野において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）の反応炉の断面図である。
【図２】図１のＭＯＣＶＤ装置の反応炉内におけるヒータ７周辺を示す断面図である。
【図３】対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを示す斜視図である。
【図４】本発明に係る気相成長装置のモデルの解析結果を示す図である。
【図５】本発明に係る気相成長装置のモデルの解析結果を示す図である。
【図６】比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。
【図７】比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。
【図８】比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。
【図９】比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置の反応炉内におけるヒータ７周辺を示す断面図である。
【図１１】従来技術に係るＭＯＣＶＤ装置の反応炉部分の断面図を示す。
【図１２】図１１に示す従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉部分の内部構造を示す断面図である。
【図１３】従来の縦型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１４】中央放射型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１５】従来の横型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１６】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１７】図１６のプラズマＣＶＤ装置が備えるリフレクタ１０８の斜視図である。
【符号の説明】
【０１００】
３ 排出口（パージガス排出手段）
５ 基板
６ サセプタ
７ ヒータ
８ａ〜ｅ 対面リフレクタ
９ 側面リフレクタ
１０ 後面リフレクタ
１１ サセプタ支持棒（第２パージガス供給手段）
１２ 熱電対
１３ パージガス供給管（第１パージガス供給手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置及びガス供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード、半導体レーザー、化合物太陽電池などに用いられるIII-Ｖ族系化合物半導体薄膜の製造方法としては、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム等のIII族元素を含む有機金属材料と、アンモニア、ホスフィン、アルシン等のＶ族元素を含む水素化合物ガスなどとを化学反応させて薄膜を形成する気相成長法がある。気相成長法は、上記ガスを反応炉内に供給し、加熱した基板上で化学反応させることにより薄膜形成するものである。
【０００３】
この方法を用いる気相成長装置として、ＭＯＣＶＤ装置（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属化学気相成長装置）がある。ＭＯＣＶＤ装置によって得られる薄膜は、膜厚および膜質の面内均一性に優れており、同様に化合物半導体を結晶成長させる分子線エピタキシャル成長装置（ＭＢＥ装置）に比較して量産性に優れているという点から、化合物半導体を製造する業界において一般的に用いられている装置である。
【０００４】
ＭＯＣＶＤ装置は一般的に、（１）有機金属材料、水素化物ガス、キャリアガスおよびパージガスを流量制御して供給するガス供給系と、（２）該ガス供給系が接続され、内部に基板を設置し、該基板を加熱、回転できる機構を有し、さらに供給されたガスを排出する排気系を有する反応炉と、（３）反応炉から排出されるガスを無害化し外部へ排気する除害系から構成される。本発明は、ＭＯＣＶＤ装置を構成する上記３要素の中で、特に上記（２）の反応炉の内部構造に関するものである。以下、従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉内の構成について説明する。なお、基板上に供給される、有機金属材料、及び水素化物ガスを以下、原料ガスと称す。また原料ガス、キャリアガスを含めた、基板上に供給されるガスをプロセスガスと称す。
【０００５】
図１１に、従来技術に係るＭＯＣＶＤ装置の反応炉部分の断面図を示す。本ＭＯＣＶＤ装置は横フロー型と呼ばれ、成膜に使用するガスを基板面に対して平行に一方向から流し込むガス供給方式が採用されている。
【０００６】
供給されたプロセスガスは層流を形成する。このため、基板１０５との間にできる境界層を介して原料ガスが基板上に拡散し、サセプタ１０６に備えられた基板１０５上で反応が進行することになる。したがって反応炉内では、プロセスガスを上流側から下流側に一方向（横向き）に整流がなされ、できるだけガスの流れを乱さないように基板１０５を含めた流路が形成される。図中、上記反応炉は、一般にステンレス等の金属チャンバ１０１を備えており、その一端にはガス供給口１０２が設けられており、他方にはガス排気口１０３が設けられている。
【０００７】
ガス供給口１０２は、プロセスガスを供給する部分であり、ガス排気口１０３は、未反応ガスや化学反応で生じた中間生成物、あるいはキャリアガス等の余剰ガスを排出するためのポートで、排気系（図示せず）に接続される。
【０００８】
反応炉１２０には、ガス供給口１０２およびガス排気口１０３の内部に位置する反応管（流路）１０４が配置されている。反応管１０４は石英等で形成されている。ガス供給口１０２の方向から供給された各種ガスは、反応管１０４を通り、ガス排気口１０３の方向へ排気される。このため、供給された各種ガスは、反応管１０４を介して一方向の流れに整流され、基板１０５の表面へ導かれる。
【０００９】
反応管１０４はフローチャネルとも呼ばれ、横フロー型ＭＯＣＶＤ装置で一般に用いられる構成部材である。反応管１０４の形状は、一般には直方体形状（箱型）または円筒型であることが多く、ガス供給口１０２から基板１０５の設置部、及びガス排気口１０３まで一体で形成される。あるいは、反応管１０４の部分的に形成された各部を嵌合させることにより流路が形成される。また、流れの上流側では、異種の原料ガスがあまり早く混合して反応してしまわないように、仕切り１０４ａを設ける場合もある。
【００１０】
次に図１２を用いて、基板１０５及びサセプタ１０６周辺構造の説明を行う。図１２は、図１１に示す従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉部分の内部構造を示す断面図である。反応管１０４の略中央部には、基板１０５、及び基板１０５を載置するサセプタ１０６が設置され、流路の一部を形成することになる。サセプタ１０６の下部には、基板１０５を加熱するためのヒータ１０７が設置される。
【００１１】
基板１０５はサセプタ１０６上に設置されるが、サセプタ１０６の表面には基板１０５の形状に合わせた堀込が設けられ、堀込の深さは、ガスの流れを乱さないように、サセプタ１０６の表面（基板１０５の設置部以外）と基板１０５の表面とが略同一面になるように設定される。また、サセプタ１０６の表面は、反応管１０４の反応管底面板１０４ｂとも略同一平面になるよう設置されている。
【００１２】
サセプタ１０６の下部には、基板加熱用のヒータ１０７が設置される。ヒータ１０７は円盤形状である。また、サセプタ１０６は、サセプタ１０６の裏面（基板設置面の反対側）における中央部近傍に設置されたサセプタ支持棒１１１によって支持されている。ヒータ７の中央部には開口が形成されており、サセプタ支持棒１１１はヒータ１０７の開口部を通る構造となっている。
【００１３】
熱電対１１２は、中空構造となっているサセプタ支持棒１１１内を通して導入される。この熱電対１１２に計測される温度に基づきヒータ１０７の温度は制御される。一般的には、予め熱電対１１２に設定された温度になるように制御される。
【００１４】
サセプタ支持棒１１１は回転機構（図示せず）に接続され、基板１０５の温度の均一性を向上させるため、サセプタ１０６を回転させる。なお、ヒータ１０７及び熱電対１１２は非回転であり、サセプタ１０６とは接触しない構造となる。また、ヒータ１０７の側面および下側には、ヒータ１０７からの熱が側面および下側に放熱されることを抑制し、加熱効率を上げ、また周辺部の昇温を防ぐための、側面リフレクタ１０９および底面リフレクタ１１０が設置されている。
【００１５】
上記構造により電力消費を抑制すると共に、基板１０５側へ効率良く熱を伝導できることになる。またチャンバ壁面など周辺部への熱の影響が低減され、耐熱対策も不要となり、装置コストを下げることができる。なお、側面リフレクタ１０９および底面リフレクタ１１０は一体型で形成される場合と、分割で形成される場合があるが、何れの場合にもできるだけ放熱を抑制するため、密閉に近い空間がヒータ１０７の周辺に形成されることになる。
【００１６】
さらに、側面リフレクタ１０９または底面リフレクタ１１０の効果を高めるために、複数のリフレクタを設置する場合もある。しかしながら、上記構成により、ヒータ１０７の周囲への放熱をできるだけ抑制し、密閉性を高めた構造を取る場合、成膜が終了して基板を取り出す際の冷却に非常に時間がかかることになる。これは装置運用上、タクトダウンにつながり、量産装置の場合、生産性を損なうことになる。
【００１７】
次に成膜中のガスの流れについて、ヒータ１０７の近傍にどのようなガスの流れが生じるかを説明する。反応管１０４の上流方向（ガス供給口１０２側）から一方向に流れてくるプロセスガスは、ほとんどが基板１０５上を通過して、下流のガス排気口１０３側へ流れていく。
【００１８】
しかし、一部のガスＡがサセプタ１０６と反応管底面板１０４ｂとの隙間から、下方へ流れ込み、ヒータ１０７の周辺部へ達する。一旦流れ込んだガスＡは、側面リフレクタ１０９および底面リフレクタ１１０間の隙間、もしくは、意図的に設置された図示しない排気口から外部へ排出されることにより、装置排気系から排出される。
【００１９】
ここで流れ込んだガスＡの中に原料ガスが含まれ、該ガスの反応性が高い場合には、高温になっているヒータ１０７と反応し、場合によってはヒータ１０７を腐食し、発熱特性を変化させ、発熱状態にばらつきを生じさせ、最悪の事態にはヒータ断線に至ってしまう。ヒータ特性が不安定になると、成膜への影響が大きく、膜特性の再現性が劣化する。またヒータ交換の場合には、交換作業や、新規ヒータの脱ガス処理、ヒータ供給電力と基板温度との関係を再測定するなど、立上げに多大な時間を要することになる。
【００２０】
上記に述べた冷却に時間がかかる、あるいはヒータ劣化を招くといった問題を防ぐため、ヒータ近傍にパージガスが供給される。パージガスには、成膜に影響を与えないガスが用いられる。例えば原料ガスのキャリアガスとして使用される水素ガス、または窒素ガスあるいはアルゴンガスのような不活性ガスが用いられる。パージガスの供給流路としては、サセプタ支持棒の中空空間が利用されることが多い。この場合、ヒータ１０７の下方向からパージガスをヒータ１０７近傍に流し込むことにより、冷却時間の短縮や、ヒータ周辺部の反応ガスとの隔離または希釈がなされる。冷却時には、ヒータ１０７や、サセプタ１０６の中央部が局所的に冷却される可能性があり、また耐食性に関しても均一な効果が期待できない。また、同じくサセプタ支持棒の中空から供給される熱電対も局所的に冷却されてしまうため、実温度との乖離が一定でなくなり温度調整が困難となる。
【００２１】
また、図１３は、従来の縦型ＭＯＣＶＤ装置（シャワーヘッド型ＭＯＣＶＤ装置）を示す断面図である。図１３において、図１２にて説明した部材と同じ部材については、同一の部材番号を付して、その説明を省略する。図１３の縦型ＭＯＣＶＤ装置には、シャワープレート１１５が備えられており、シャワープレート１１５から反応ガスおよびキャリアガスが供給される点で、図１１の横型のＭＯＣＶＤ装置とは大きく異なる。なお、反応ガスおよびキャリアガスの供給源となるガス供給源１２２、ガス排気口１０３に連結された、パージライン１０３ａ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１２３をも備えている。
【００２２】
このようなシャワー型ＭＯＣＶＤ装置の場合も、ヒータ１０７周辺への原料ガスの拡散は発生し、腐食によるヒータ劣化は生じる。
【００２３】
また、図１４は、従来のＭＯＣＶＤ装置（中央放射型ＭＯＣＶＤ装置）を示す断面斜視図である。図１４において、図１２にて説明した部材と同じ部材については、同一の部材番号を付して、その説明を省略する。中央放射型ＭＯＣＶＤ装置は、サセプタの円周上に複数の基板を載置し、サセプタの中心近傍から放射状にプロセスガスを供給する。したがって、基板上では、基板面に水平にプロセスガスの流れが形成され、横フロー型ＭＯＣＶＤ装置とよく似た化学反応が起こる。このような中央放射型ＭＯＣＶＤ装置においても、ヒータ周辺への原料ガスの拡散は発生し、腐食によるヒータ劣化は生じる。
【００２４】
このようなヒータに劣化が生じる問題に対して、例えば、特許文献１には、専用配管１１４を備える横型のＭＯＣＶＤ装置が開示されている。図１５は、特許文献１の横型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。図１５に示すように、横型のＭＯＣＶＤ装置において、パージガスを積極的にヒータ近傍に供給できるように専用配管１１４が設けられており、効率良く冷却を行うことが開示されている。また温調系の制御についても、昇温時にはパージガスを遮断し、冷却時にはヒータオフと同時にパージガスを供給するシステムを組み、タクトアップを図っている。
【００２５】
また特許文献２では、リフレクタ１０８が備えられたプラズマＣＶＤ装置が開示されている。図１６は、特許文献２のプラズマＣＶＤ装置を示す断面図であり、プラズマＣＶＤ装置の下部電極１０７ａの直下にはリフレクタ１０８が設けられている。図１７は、リフレクタ１０８の斜視図である。同図に示すように、リフレクタ１０８は中空構造であり、リフレクタ１０８の上面には分散孔が設けられている。特許文献２では、該リフレクタ１０８の中空内に供給される冷却ガスにより、電極やリフレクタの冷却効率の向上が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１１４１８０公報（２０００年４月２１日公開）
【特許文献２】特開平８−６９９６９号公報（１９９６年３月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、上述の従来の気相成長装置では、ヒータ近傍におけるパージガスの局所的な濃度分布が発生し易いという問題がある。
【００２７】
具体的に説明すると、図１５の横型のＭＯＣＶＤ装置では、ヒータ１０７に、専用配管１１４を介してパージガスを照射させることにより、冷却時間は短くなる一方、パージガスの噴出部がヒータ位置に対して、偏って設置されている。このため、ヒータの部位によってパージガスが接する量が異なり、ヒータ１０７自体に温度分布が生じることによって、熱応力差による歪みが発生し、場合によっては、ヒータ１０７の破壊や故障を招くおそれがある。
【００２８】
また耐食性を考慮すると、成膜中に必ずパージガスを流す必要があるが、パージガスの偏重供給（濃度が偏った供給）がヒータの発熱分布に影響を及ぼし、結果的に基板温度分布への悪影響を及ぼすことになり、結晶品質を低下させる原因となる。
【００２９】
さらにヒータ耐食性についても、本開示技術のようにパージガスを偏重して照射し、かつ排出口１０９ａのように１箇所から排出される場合、図中拡大図に示すように、ヒータ近傍で流れが乱れ、場合によっては、流れ込んだ反応性が高いプロセスガスがヒータ近傍で滞留し、局所的にヒータ腐食が発生する可能性もある。また流れの乱れを低減するために、排出口１０９ａのサイズを大きくした場合、ヒータ１０７からの熱が排出口１０９ａから放射されるため、側面リフレクタがリフレクタとしての役目を果たさなくなる。さらにガス滞留を抑えようと、パージガスの流量を増加させ、ヒータ１０７近傍のパージガスの流量を上げた場合は、反応管側にパージガスが逆流入し、反応ガスの流れ（層流）が乱され、成膜に対して悪影響を与えてしまう。
【００３０】
上記観点から、特許文献１の開示技術は、冷却時間の短縮に有効であるが、偏重した（濃度が偏った）パージガス照射が、基板温度分布に影響し、結晶品質の劣化を招くこととなる。またヒータの長寿命化には効果は乏しく、逆に局所的な冷却がヒータの短寿命化を招くことにもなる。ヒータの寿命が短くなれば、ヒータの交換作業が頻繁になり、装置稼働率が低下するため、生産性を損なうことになる。
【００３１】
また特許文献２で開示されたプラズマＣＶＤ装置の冷却方法は、リフレクタからガスをヒータ全面に供給する構造であることから、ＭＯＣＶＤ装置のヒータパージに利用することが可能である。一方、プラズマＣＶＤ装置では基板温度がＭＯＣＶＤ装置より低温であることから、側面リフレクタのような隔壁は不要である。しかしながら、高温にて結晶成長を行うＭＯＣＶＤ装置に適用する場合には、側面リフレクタは必須であり、その場合、分散孔からのガス流速のバラツキにより、やはりヒータ周辺部はガスが充満し、流れは乱れ、局所的にガス滞留部が存在することが考えられる。
【００３２】
したがって、プロセス終了後の冷却にはある一定の効果が見込まれるものの、ＭＯＣＶＤ装置のように、プロセス中に反応性が高いガスが流入した場合には、高温になっているヒータ周辺のパージガスの滞留部への拡散により、腐食が進行することになり、ヒータ寿命を短くする原因となる。
【００３３】
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、ヒータに対して均一にパージガスを供給することができる気相成長装置を提供することにある。さらには、ＭＯＣＶＤ装置に関する上記課題を解決し、成膜品質を損ねることなく、装置の稼働率を高めながら効率的に、安定した歩留まりを長期間維持しつづけることができる気相成長装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、気相成長を施す基板を加熱するためのヒータと、上記基板を保持するためのサセプタと、上記ヒータに対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置において、上記ヒータに対して基板の反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備え、上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されていることを特徴としている。
【００３５】
上記構成によれば、第１パージガス供給手段によって、対面リフレクタに対してパージガスを供給することができる。対面リフレクタには複数の通気孔が形成されているため、供給されたパージガスは、上記対面リフレクタに形成された複数の通気孔を通り、隣接する対面リフレクタに衝突する。これにより、パージガスのガス流速分布が均一化され、最終的にはヒータに対して、パージガスが均一に、すなわちシャワー状に供給することができる。
【００３６】
また、本発明の気相成長装置では、上記パージガス排出手段は、上記ヒータの側面近傍に設けられていることが好ましい。
【００３７】
このため、パージガスは、ヒータ側面近傍のパージガス排出手段から排出されるので、第１パージガス供給手段から供給されたパージガスがヒータの近傍にて滞留することを抑制することができる。したがって、ヒータに対してパージガスをさらに均一に供給することができる気相成長装置を提供することができる。
【００３８】
また、本発明の気相成長装置では、上記ヒータに対する基板の反対側において、パージガスを供給する第２パージガス供給手段が備えられており、上記第２パージガス供給手段は、上記サセプタに対して垂直であって、サセプタの中心部に位置する垂直軸上に配置されており、自身の周囲にパージガスを供給することが好ましい。
【００３９】
これにより、第１パージガス供給手段からの供給に加え、第２パージガス供給手段からもパージガスを供給することができ、パージガスを供給するバリエーションを増加させることができる。
【００４０】
また、本発明の気相成長装置では、上記サセプタおよびヒータは、空間を介して配置されており、上記第２パージガス供給手段は、上記サセプタおよびヒータの間の空間へパージガスを供給することが好ましい。
【００４１】
これにより、第１パージガス供給手段に加え、第２パージガス供給手段は、上記サセプタおよびヒータの間の空間へパージガスを供給することができるので、パージガスの流れをさらに安定化することができる。このため、第１パージガス供給手段のみからパージガスが供給される場合と比較して、ヒータの近傍におけるパージガスの濃度分布の偏りをさらに生じ難くすることができる。
【００４２】
また、本発明の気相成長装置では、上記第２パージガス供給手段から供給されるパージガスの流量Ｑ２と、上記第１パージガス供給手段から供給されるパージガスの流量Ｑ１とが、Ｑ２≦Ｑ１、かつ、Ｑ２／Ｑ１≦１００の関係を満たすことが好ましい。
【００４３】
これにより、パージガスの滞留し難くなる虞をより回避することができ、ヒータの近傍におけるパージガスの濃度分布の偏りをさらに生じ難くすることができる。
【００４４】
本発明の気相成長方法は、上記課題を解決するために、気相成長を施す基板を加熱するためのヒータと、上記基板を保持するためのサセプタと、上記ヒータに対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置にパージガスを供給するガス供給方法において、上記気相成長装置は、上記ヒータに対して上記サセプタの反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備えており、上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されており、上記第１パージガス供給手段から、上記複数の対面リフレクタに対してパージガスを供給することを特徴としている。
【００４５】
上記構成によれば、第１パージガス供給手段によって、対面リフレクタに対してパージガスを供給することができる。対面リフレクタには複数の通気孔が形成されているため、供給されたパージガスは、上記対面リフレクタに形成された複数の通気孔を通り、隣接する対面リフレクタに衝突する。これにより、パージガスのガス流速分布が均一化され、最終的にはヒータに対して、パージガスが均一に、すなわちシャワー状に供給することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の気相成長装置は、以上のように、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置において、上記ヒータに対して基板の反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備え、上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されているものである。
【００４７】
それゆえ、第１パージガス供給手段によって、対面リフレクタに対してパージガスを供給することができる。対面リフレクタには複数の通気孔が形成されているため、供給されたパージガスは、上記対面リフレクタに形成された複数の通気孔を通り、隣接する対面リフレクタに衝突する。これにより、パージガスのガス流速分布が均一化され、最終的にはヒータに対して、パージガスが均一に、すなわちシャワー状に供給することができるという効果を奏する。
【００４８】
また、ガス滞留部が少ない流れを形成することができるため、流入する反応ガスによるヒータ損傷を低減し、また偏重供給ではないため、ヒータ発熱分布が生じず、基板温度分布の均一性を損なうことなく、膜特性の均一化、及びヒータの長寿命化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
〔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９に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１に本実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）の反応炉の断面図を示す。反応炉内の基本構成は、図１１に示す従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉内の構成と同様である。すなわち、チャンバ１内にプロセスガスを供給するガス供給口２と、該ガスを基板１０５に導き、その後、ガス排気口３にまで流路を形成する反応管４と、ガス排気系（図示せず）に接続されるガス排気口３が備えられている。
【００５０】
反応管４の略中央部には、基板５を載置するサセプタ６、またサセプタ６の下部には、基板５を加熱するためのヒータ７が設置されている。ヒータ７には電力供給線１４が接続されている。さらに、サセプタを支持するサセプタ支持棒（第２パージガス供給手段）１１が、サセプタ６の中央部にてサセプタ６を支持している。ヒータ７の中央部には開口が形成されており、サセプタ支持棒１１はヒータ７の開口部を通る構造となっている。また、サセプタ支持棒１１中には熱電対１２が配置されている。
【００５１】
その他、基板回転機構やサセプタの昇降機構が取り付けられているが、煩雑になるため図示しない。上記の部材が基本構成となる。
【００５２】
基板５は、気相成長が施され、結晶膜の成長が生じる場となる部材である。基板５は気相成長を施すことができれば特に限定されるものではなく、気相成長に用いられる公知の基板を用いることができる。また、説明の便宜のため、図１では、基板５は一箇所に設置された構成としているが、この設置数に限定されず、基板５が複数箇所に設置された構成であってもよい。
【００５３】
サセプタ６は、基板５を保持するものである。基板５と同様に、気相成長装置に用いられる公知のサセプタを用いることができる。また、基板５が複数箇所に設置されている場合、サセプタ６も基板５に対応する複数箇所に設置される。また複数枚の基板を設置する一体型のサセプタを用いる場合もある。サセプタの形状についても、図１に示す形状に限られたものでなく、基板設置面の一部に開口部を設け、ヒータから直接輻射熱が照射される形状の場合もあり、基板を保持できればよい。ヒータ７としては、円盤形状のものを採用しているが、基板５を加熱することができればよく、円盤形状に限定されるものではない。ヒータ７は、サセプタ６と空間を介して配置されている。なお、上記基本構成以外の構成については、図２を用いて説明する。
【００５４】
次に、図２を用いて、図１の反応炉内におけるヒータ７の周辺部をより詳細に説明する。図２は、図１のＭＯＣＶＤ装置の反応炉内におけるヒータ７周辺を示す断面図である。
【００５５】
図２のヒータ周辺の構造としては、上記基本構成に加えて、ヒータ７に対する基板５の反対側において、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃが備えられている。また、ヒータ７および対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを収容するようにヒータ７の側面には側面リフレクタ９が備えられ、側面リフレクタ９を繋ぐように後面リフレクタ１０が備えられている。さらに、後面リフレクタ１０からはパージガス供給管（第１パージガス供給手段）１３が挿入されている。
【００５６】
対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃは、ヒータ７に対する基板５の反対側において、ヒータ７の対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置されている。同図に示すように、板状かつ複数の対面リフレクタが備えられている。また、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃは、後面リフレクタ１０よりもヒータ７寄りの位置に配置されており、ヒータからの熱が基板５の反対側へ放熱されることを抑制するための部材である。上記前面リフレクタの材料としては、モリブデン、タンタル、タングステンなどの高融点金属、あるいはアルミナ、窒化ホウ素などのセラミック材料などを用いることができる。対面リフレクタについては、より詳細に後述する。
【００５７】
側面リフレクタ９および後面リフレクタ１０は、ヒータ７を覆っており、ヒータ７周辺における放熱を抑制するものである。側面リフレクタ９および後面リフレクタ１０は互いに隙間なく接触している。ただし接触することは必須ではない。また、側面リフレクタ９は、図２において、円筒形状にて１層設けられているが、この形状に限られるものではなく、２層以上、すなわち、２重管以上設けられていてもよい。これにより、ヒータ７周辺における放熱をより抑制することができる。なお、側面リフレクタ、後面リフレクタ、およびヒータで略囲まれる領域に存在する部材一式を、ヒータユニットと総称する場合がある。
【００５８】
パージガス供給管１３は、ヒータ７へパージガスを供給する部材である。パージガスの供給により、ヒータ７を冷却することができる。パージガス供給管１３は、後面リフレクタ１０を貫通して設けられており、パージガス供給管１３の先端は、前面リフレクタ８ｃには接触しておらず、間隔を設けて配置されている。パージガスとしては、水素ガス、窒素ガスあるいはアルゴンガスのような反応に寄与しないガスを用いればよい。
【００５９】
パージガス供給管１３の配置は、対面リフレクタ８ｃの下方位置に管口があればよく、特に限定されるものではない。ただし対面リフレクタ８ｃの直近であれば、対面リフレクタ８ｃから対面リフレクタ８ｂの間でのパージガスの拡散が不十分になるおそれがあるので、例えば、リフレクタ８ｃの下面から２〜３ｍｍ以上離して設置されることが望ましい。
【００６０】
また、３枚の対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃについて、より明確に説明するため、図３を用いて説明する。図３は、前面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを示す斜視図である。同図に示すように、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｂはそれぞれ間隔を設けて、互いに水平に配置されている。この間隔は本実施の形態では、１ｍｍにて設置されているが、間隔については、これに限られない。
【００６１】
平行に配置された対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃのそれぞれには、１６箇所に通気孔が形成されており、隣接する前面リフレクタ同士に形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されている。換言すると、平行に配置された対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃに形成された複数の通気孔同士は、隣接する対面リフレクタ間において、対面リフレクタに対して垂直な方向に沿って一致しない位置に形成されているといえる、または、対面リフレクタに対して垂直な方向に沿って重ならない位置に形成されているともいえる。
【００６２】
対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃに設置する通気口の配置としては、本実施の形態においては、通気口をリフレクタ径方向に直線上に配置したが、これに限られるわけではなく、対面リフレクタ内に異なる半径を有する円周上に配置されていてもよい。ただしその場合、互いに隣り合う対面リフレクタでは、円周半径を異なるよう通気口を配置することが求められる。さらに、対面リフレクタ内に千鳥格子状に通気口を配置してもよい。この場合においても、互いに隣り合うリフレクタでは、通気口位置が垂直方向において、一致しないことが求められる。
【００６３】
なお、上記通気孔は、円形に形成されているが、上記の位置に形成されていれば、その形状は特に限定されるものではない。
【００６４】
また、図２の反応炉内では、対面リフレクタは３枚備えられている構成であるが、少なくとも２枚備えられていれば本発明の気相成長装置が構成され得る。
【００６５】
対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃに形成された通気孔は、上記のように配置されているため、図２に示すように、パージガス供給管１３からパージガスが供給されると、前面リフレクタ８ｃの通気孔を通ったパージガスは、前面リフレクタ８ｂに衝突することとなる。その後、パージガスは前面リフレクタ８ｂに沿って分散され、さらに、対面リフレクタ８ｂの通気孔を通る。同様の過程が対面リフレクタ８ａについてもなされ、パージガスがヒータ７の近傍へ供給される。このため、パージガスが、対面リフレクタに衝突することなくヒータ７の近傍に到達することはできない。
【００６６】
上記のように、パージガス供給管１３から供給されたパージガスは、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃに設けられた複数の通気孔を通過して、各対面リフレクタ間でパージガス同士が衝突する。これを繰返しながら、パージガスはヒータ７に導かれるため、パージガスの流れ方向がランダムに分散されると同時に、ガス流速分布が均一化に向かいながらヒータ７に到達することになる。最終的に、パージガスは、ヒータ７に到達する直前の最上段の対面リフレクタ８ａに設置された複数の通気孔から、上向きにシャワー状に均一に照射されることになる。
【００６７】
また、ヒータ７の側面近傍には、側面リフレクタ９の上面側（サセプタ側）と流路を形成する反応管底面板４ｂとの間に隙間が設けられていることによって、排出口（パージガス排出手段）９ａが形成されている。即ち該隙間を排気口として、供給されたパージガスは排出されることになるので、パージガスの流れには一定の流量が確保され、照射されたパージガスがヒータ７近傍で滞留することを抑制できる。このため、本実施の形態に係る気相成長装置によれば、ヒータ７近傍の濃度分布の偏りを抑制することができ、ヒータに対してパージガスをさらに均一に供給することができる。
【００６８】
ここで、ヒータ７の側面近傍とは、具体的には、ヒータ７および対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを収容する（囲う）側面リフレクタ９のうち、ヒータ７に対向する位置から、サセプタ６に対向する位置までの位置を意味する。図２では、排出口９ａは、側面リフレクタ９のサセプタ６に対向する面に形成されている。
【００６９】
さらに、図２に示す気相成長装置は、好ましい形態として、サセプタ支持棒１１が中空構造となっており、パージガスがサセプタ支持棒１１の下方からサセプタ側に供給される構造となっている。サセプタ支持棒１１のサセプタ６と接する先端部には開口が形成されており、パージガスが上記開口から、サセプタ６およびヒータ７の間の空間に供給される。その後、パージガスは排出口９ａから排出されることとなる。
【００７０】
上記気相成長装置が、サセプタ支持棒１１からパージガスを供給する構成を備えることによって、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃからシャワー状に供給されるパージガスの流れと組み合わせ、パージガスの流れをさらに安定化することができる。このため、パージガス供給管１３のみからパージガスが供給される場合に比べて、ヒータ７の近傍におけるパージガスの濃度分布の偏りをさらに生じ難くすることができる。
【００７１】
より具体的には、パージガス供給管１３からのパージガスの流れを第１パージガスとし、サセプタ支持棒１１を介して流すパージガスを第２パージガスとすると、第１パージガスの流れに第２パージガスが加わることにより、ヒータ７の中央部近傍から周辺部へかけて、放射状の流れを形成することができる。
【００７２】
このとき、第１及び第２パージガスの流量のバランスを適正化することにより、排出口９ａまでの流れをさらに安定化させることができ、ガスの滞留部をより低減することができる。流量のバランスは、第２パージガスの流量Ｑ２が第１パージガスの流量Ｑ１を超えないことが好ましく、流量Ｑ１に対して流量Ｑ２は、Ｑ２≦Ｑ１、かつ、Ｑ２／Ｑ１≦１００の関係を満たすことが好ましい。上記の関係が満たされる場合、供給されたパージガスに滞留部分が生じ難くなる。
【００７３】
以上の構成により、パージガスが、ヒータ７の近傍に均等に拡散供給され、また一定の流速が確保されたガスの流れを形成することにより、成膜時には、パージガスの流れがバリアガスとして働き、ヒータ７側に反応ガスが流入しにくくなる。また、反応管底面板４ｂとサセプタ６との間から腐食性のプロセスガスが流入しても、ヒータ７近傍で滞留することなく、排出口９ａから排出されることになる。このため、ヒータ７との反応が低減され、ヒータ７の寿命を大幅に向上させることができる。
【００７４】
またパージガスが均一にヒータ７に照射されることから、ヒータ７の発熱が面内で均一に安定し、基板５の温度分布均一性を向上させることができる。これは結晶品質の向上につながり、歩留りを改善することができる。また物理的な干渉などが原因で、サセプタ６中心軸にパージガス流路を形成できない場合であっても、中心軸からずれたパージガス供給管１３の位置からパージガスを供給することが可能となり、装置設計の自由度も増すことができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では横フロー型ＭＯＣＶＤ装置について記載したが、図１３における、基板上方より反応ガスを供給する縦型ＭＯＣＶＤ装置に対しても適用可能である。また図１４における、サセプタ６の円周上に複数の基板５を載置し、サセプタ６の中心から放射状にガスを供給する中央放射型ＭＯＣＶＤ装置においても適用可能である。
【００７６】
次に本発明の効果をより明確にするために、ヒータ周辺部のパージガスの流れを熱流体解析により評価した結果を示す。用いる熱流体解析は、一般に広く用いられる、コンピュータを用いた数値解析によって、モデリングされた気相成長装置内のガスの流れに関する様態を求める方法である。図２に示す気相成長装置を含め、６種類の気相成長装置のモデルに関する解析結果を図４〜図９に示す。図中の小矢印が流れベクトルとなる。なお、各モデルに対してサセプタ支持棒１１を中心軸Ｃとして、片断面を回転させた擬似３次元計算がなされた解析結果が示されている。
【００７７】
各モデルのサイズについては、パージガスの供給配管径や排出口９ａの隙間大きさなどの共通部分に関しては同じ寸法にし、基準は本実施の形態に係る図２の気相成長装置を基本としている。したがって共通部名称については、図２と同じ符号を付している。また、パージガスの供給流量も同じである。パージガス供給管１３およびサセプタ支持棒１１の２系統からパージガスを供給している場合も各々の系統から同じ流量を供給しているため、１系統のみの場合の２倍のパージガスを供給していることになる。また排出口９ａの下部には側面リフレクタ９が境界条件として存在するが、計算モデル上は記載していない。
【００７８】
図４は、本発明に係る気相成長装置のモデルの解析結果を示す図あり、図２における気相成長装置において、パージガス供給管１３のみからパージガスが供給されるモデルを示している。すなわち、サセプタ支持棒１１には、パージガスを供給するための開口は形成されていない。同図に示すように、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃには複数の通気孔が設けられている。パージガスはパージガス供給管１３から供給され、排出口９ａより排出される。
【００７９】
本解析結果から、パージガスがパージガス供給管１３から供給された直後には、パージガスの流れの乱れが見受けられるものの、対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃが複数の通気孔を備える構造によって、ガスの流れは拡散し、均一にヒータ７へ照射されていることがわかる。またヒータ７周辺に大きなガスの流れの乱れは生じておらず、排出口９ａより排出されることがわかる。
【００８０】
図５は本発明に係る気相成長装置のモデルの解析結果を示す図であり、図２に示す気相成長装置に対応するモデルを対象としている。すなわち、サセプタ支持棒１１から、ヒータ近傍にてサセプタの中央付近から放射状にパージガスが供給される。この場合、図４に示したモデルと同様に対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃの複数の通気孔を備える構造（多孔構造）によるパージガスの拡散供給の効果と、さらにサセプタ支持棒１１内からの中央放射状のガスの流れによって、パージガスの流れがさらに安定化する。最後に、パージガスは、排出口９ａから排出され、ガス滞留部はほとんど見られない。
【００８１】
また本解析結果は、パージガス供給管１３からの第１パージガスの流量Ｑ１とサセプタ支持棒１１からの第２パージガスの流量Ｑ２とが同じ場合であるが、両者Ｑ１、Ｑ２の流量比を変えて計算した結果、Ｑ１＞Ｑ２の場合は、流れとしては、図４と類似するものの、ガスの流れの大きな乱れは発生しない。
【００８２】
しかしながらＱ１＜Ｑ２で、かつ流量比Ｑ２／Ｑ１が１００を超える場合には、大きくガスの流れが乱れ、ガス滞留部が発生することが確認できた。したがって本構造のパージ機構の場合には、中央部からの第２パージガスの流量Ｑ２と、底面リフレクタを介して拡散シャワー状に供給する第１パージガス流量Ｑ１とがＱ２≦Ｑ１、かつ、Ｑ２／Ｑ１≦１００の関係を満たすことが望ましい。
【００８３】
図６は、比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。本実施の形態に係る対面リフレクタ８ａとは異なり、上記モデルのリフレクタ１０８には、通気孔が形成されていない。また、パージガス供給管１１３は、ヒータ７近傍に設置されており、従来技術として開示される特許文献１に類似する構成である。
【００８４】
図６の解析結果から、パージガス供給管１１３からパージガスがヒータ１０７に向け供給された直後において、ガスの大きな乱れが発生し、乱れが生じた近傍においてガスの滞留部が存在することがわかる。サセプタ１０６の隙間から混入した反応ガスが、拡散によってヒータ１０７の近傍に移動した場合、反応ガスは長時間滞留することになる。図６に示す結果は、高温に保持されるヒータ１０７と反応ガスとの接触機会が増加し、腐食を促進する原因となり得ることを示す結果と言える。
【００８５】
図７は、比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。本実施の形態に係る対面リフレクタ８ａとは異なり、リフレクタ１０８ａには、通気孔が形成されているものの、隣接するリフレクタ１０８ａ同士に形成された通気孔同士は対向するように配置されている。上記の通気孔には、例えば、突き上げ機構などの機構部が装着される場合などが想定される。
【００８６】
図７に示す解析結果から、パージガスが各リフレクタ１０８ａに設けられた通気孔を通過した直後に、大きなガスの乱れが発生しており、ガス滞留部が見受けられる。また、ヒータ１０７近傍でも同様に、ガス滞留部が見受けられる。したがって図６の解析結果と同様、このガス滞留部により反応ガスが滞在するので、ヒータ１０７の腐食が進行するおそれが高い。
【００８７】
図８は、比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。同図に示すモデルでは、サセプタ支持棒１１１を中空構造にし、その内部にパージガスを供給し、ヒータ１０７近傍にパージガスの供給口を設け、ヒータ１０７近傍にパージガスを供給する構成となっている。また、排出口１０９ａも設けられているため、パージガスはサセプタ１０６の中央部から排出口１０９ａに向かって放射状に流れを形成することになる。しかしながら、解析結果によると、パージガスがサセプタ支持棒１１１から供給された供給口の近傍で、ガス滞留部が発生していること、および、ヒータ１０７下部の周辺近傍ではガスの流れが形成されていないことがわかる。したがって本構造でも、ヒータ１０７周辺に混入した反応ガスの滞留が発生し、ヒータ１０７の腐食が進行するおそれが高い。
【００８８】
図９は、比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。同図に示すモデルでは、対面リフレクタ１０８ｂが中空構造となっており、対面リフレクタ１０８ｂの上面側に多孔構造を設けた構成を示しており、従来技術として開示される特許文献２に類似する構成となる。パージガス供給管１１３、１１３ｂから供給されたパージガスは、中空構造となっている対面リフレクタ１０８ｂ内に一旦供給されるが、パージガス供給管１１３、１１３ａの近傍でパージガスの流れの乱れが見受けられる。
【００８９】
また、対面リフレクタ１０８ｂの上面には複数の通気孔が設けられている。上記述べたパージガスの流れが乱れている近傍の通気孔から照射されたガスはヒータ７の近傍で流れが乱れ、滞留していることがわかる。したがって本構造でも、混入した反応性ガスの滞留が発生し、ヒータ１０７の腐食が進行することが考えられる。
【００９０】
以上のように、本発明によれば、図６〜図９に示した演算結果とは異なり、ヒータの下面にパージガスを均一に供給することができる。また、パージガスの流れを安定化させる上記の対面リフレクタが備えられていることにより、ヒータ近傍における滞留部を低減し、また反応ガスの流入を低下させ、ヒータの長寿命化が実現することができ、また基板温度の面内均一性を安定化することで、結晶品質を安定化し歩留向上を実現することができる。
【００９１】
なお、上記の気相成長装置に係る説明は、上記気相成長装置において、パージガス供給管から、上記複数の対面リフレクタに対してパージガスを供給するガス供給方法についても同時になされているものである。また、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。
【００９２】
〔実施の形態２〕
本発明に係る他の実施の形態について図１０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、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。
【００９３】
図１０は、本実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置の反応炉内におけるヒータ７周辺を示す断面図である。同図に示す気相成長装置では、図２に示す気相成長装置と対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃなどの構成は同じであるが、異なる点としては、パージガス供給管１３を備えておらず、代わりにパージガス供給口１３ｂがサセプタ支持棒１１の周囲に後面リフレクタ１０を貫通するように形成されている点が挙げられる。
【００９４】
パージガス供給口１３ｂから反応炉内にはパージガスが供給される。上記パージガスとしては、チャンバ内に供給され、壁面汚染や冷却に用いるリアクターパージガス（図示せず）を利用したものが用いられる。そして、リアクターパージガスの一部がパージガス供給口から流れ込むことになる。供給されたパージガスは、それぞれに複数孔が設けられた３枚の対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを通過し、ヒータ７へ供給される。パージガスは、各対面リフレクタに施された複数の通気孔を通ることによって、各対面リフレクタ間で衝突を繰り返し、ガス流速分布が均一化され、最終的にはヒータ７に対して均一にシャワー状に供給されることになる。
【００９５】
上記の構成により、実施の形態１の気相成長装置と同様に、パージガスが、ヒータ７の近傍に均等に拡散供給され、また一定の流速が確保されたガスの流れを形成することにより、成膜時には、パージガスの流れがバリアガスとして働き、ヒータ７側に反応ガスが流入しにくくなる。また、反応管底面板４ｂとサセプタ６との間から腐食性の反応ガスが流入しても、ヒータ７近傍で滞留することなく、排出口９ａから排出されることになる。このため、ヒータ７との反応が低減され、ヒータ７の寿命を大幅に向上させることができる。
【００９６】
またパージガスが均一にヒータ７に照射されることから、ヒータ７の発熱が面内で均一に安定し、基板５の温度分布均一性を向上させることができる。これは結晶品質の向上につながり、歩留りを改善することができる。また物理的な干渉などが原因で、サセプタ６中心軸にパージガス流路を形成できない場合であっても、中心軸からずれたパージガス供給管１３の位置からパージガスを供給することが可能となり、装置設計の自由度も増すことができる。
【００９７】
さらにサセプタ支持棒１１から第２パージガスを供給することももちろん可能であり、第２パージガスが供給される場合には、ヒータ７の中央部から周辺部へかけて放射状に流れを安定して形成することができ、排出口９ａまでの流れをさらに安定化させることができ、ガスの滞留部をより低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明に係るヒータに対してパージガスを均一に供給することができる気相成長装置を提供することができ、気相成長装置を用いる様々な分野において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）の反応炉の断面図である。
【図２】図１のＭＯＣＶＤ装置の反応炉内におけるヒータ７周辺を示す断面図である。
【図３】対面リフレクタ８ａ、８ｂ、８ｃを示す斜視図である。
【図４】本発明に係る気相成長装置のモデルの解析結果を示す図である。
【図５】本発明に係る気相成長装置のモデルの解析結果を示す図である。
【図６】比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。
【図７】比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。
【図８】比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。
【図９】比較用の気相成長装置のモデルに関する解析結果を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係るＭＯＣＶＤ装置の反応炉内におけるヒータ７周辺を示す断面図である。
【図１１】従来技術に係るＭＯＣＶＤ装置の反応炉部分の断面図を示す。
【図１２】図１１に示す従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉部分の内部構造を示す断面図である。
【図１３】従来の縦型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１４】中央放射型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１５】従来の横型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１６】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図１７】図１６のプラズマＣＶＤ装置が備えるリフレクタ１０８の斜視図である。
【符号の説明】
【０１００】
３ 排出口（パージガス排出手段）
５ 基板
６ サセプタ
７ ヒータ
８ａ〜ｅ 対面リフレクタ
９ 側面リフレクタ
１０ 後面リフレクタ
１１ サセプタ支持棒（第２パージガス供給手段）
１２ 熱電対
１３ パージガス供給管（第１パージガス供給手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相成長を施す基板を加熱するためのヒータと、上記基板を保持するためのサセプタと、上記ヒータに対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置において、
上記ヒータに対して基板の反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備え、
上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、
上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
上記パージガス排出手段は、上記ヒータの側面近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
上記ヒータに対する基板の反対側において、パージガスを供給する第２パージガス供給手段が備えられており、
上記第２パージガス供給手段は、上記サセプタに対して垂直であって、サセプタの中心部に位置する垂直軸上に配置されており、自身の周囲にパージガスを供給することを特徴とする請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
上記サセプタおよびヒータは、空間を介して配置されており、
上記第２パージガス供給手段は、上記サセプタおよびヒータの間の空間へパージガスを供給することを特徴とする請求項３に記載の気相成長装置。
【請求項５】
上記第２パージガス供給手段から供給されるパージガスの流量Ｑ２と、上記第１パージガス供給手段から供給されるパージガスの流量Ｑ１とが、Ｑ２≦Ｑ１、かつ、Ｑ２／Ｑ１≦１００の関係を満たすことを特徴とする請求項３または４に記載の気相成長装置。
【請求項６】
気相成長を施す基板を加熱するためのヒータと、上記基板を保持するためのサセプタと、上記ヒータに対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置にパージガスを供給するガス供給方法において、
上記気相成長装置は、上記ヒータに対して上記サセプタの反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備えており、
上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、
上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されており、
上記第１パージガス供給手段から、上記複数の対面リフレクタに対してパージガスを供給することを特徴とするガス供給方法。
【請求項１】
気相成長を施す基板を加熱するためのヒータと、上記基板を保持するためのサセプタと、上記ヒータに対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置において、
上記ヒータに対して基板の反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備え、
上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、
上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
上記パージガス排出手段は、上記ヒータの側面近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
上記ヒータに対する基板の反対側において、パージガスを供給する第２パージガス供給手段が備えられており、
上記第２パージガス供給手段は、上記サセプタに対して垂直であって、サセプタの中心部に位置する垂直軸上に配置されており、自身の周囲にパージガスを供給することを特徴とする請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
上記サセプタおよびヒータは、空間を介して配置されており、
上記第２パージガス供給手段は、上記サセプタおよびヒータの間の空間へパージガスを供給することを特徴とする請求項３に記載の気相成長装置。
【請求項５】
上記第２パージガス供給手段から供給されるパージガスの流量Ｑ２と、上記第１パージガス供給手段から供給されるパージガスの流量Ｑ１とが、Ｑ２≦Ｑ１、かつ、Ｑ２／Ｑ１≦１００の関係を満たすことを特徴とする請求項３または４に記載の気相成長装置。
【請求項６】
気相成長を施す基板を加熱するためのヒータと、上記基板を保持するためのサセプタと、上記ヒータに対する基板の反対側において、上記ヒータの対面側の放熱を抑制するために互いに水平に設置された板状かつ複数の対面リフレクタと、上記ヒータの側面側における放熱を抑制する側面リフレクタとを備えた気相成長装置にパージガスを供給するガス供給方法において、
上記気相成長装置は、上記ヒータに対して上記サセプタの反対側から、上記複数の対面リフレクタへパージガスを供給する第１パージガス供給手段と、上記パージガスを排出するパージガス排出手段を備えており、
上記複数の対面リフレクタのそれぞれには、複数の通気孔が形成されており、
上記複数の対面リフレクタのうち、隣接する対面リフレクタに形成された複数の通気孔同士は対向しない位置に形成されており、
上記第１パージガス供給手段から、上記複数の対面リフレクタに対してパージガスを供給することを特徴とするガス供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１１６６０６（Ｐ２０１０−１１６６０６Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９１１２２（Ｐ２００８−２９１１２２）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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