気相成長装置
【課題】基板を保持する基板ホルダー、該基板ホルダーを回転自在に保持するサセプタ、及び該サセプタを回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置であって、基板の入れ替え及びサセプタの脱着が容易な気相成長装置を提供する。
【解決手段】サセプタを、該基板ホルダーを保持する円盤状部材、及び円盤状部材から分離できるリング状部材からなる構成とし、サセプタを回転自在に保持する保持機構の一部を該リング状部材に設ける。
【解決手段】サセプタを、該基板ホルダーを保持する円盤状部材、及び円盤状部材から分離できるリング状部材からなる構成とし、サセプタを回転自在に保持する保持機構の一部を該リング状部材に設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作性に優れた気相成長装置に関し、さらに詳細には、基板の入れ替えが容易な気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶膜を基板上に成長する方法には、化学的気相成長（ＣＶＤ）法等の方法があり、基板加熱を伴うＣＶＤ法には熱ＣＶＤ法等が知られている。
近年、高温条件（例えば１０００℃以上）で基板を加熱して行なう気相成長工程が増加しており、青色若しくは紫外ＬＥＤ又は青色若しくは紫外レーザーダイオードを製作するためのIII族窒化物半導体の気相成長工程もその一つである。例えば、III族窒化物半導体結晶膜の成長は、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、またはトリメチルアルミニウム等の有機金属ガスをIII族金属源として、アンモニアを窒素源として用い、１０００℃以上の高温に加熱されたシリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）または窒化ガリウム（ＧａＮ）等の基板上に結晶膜を気相成長する熱ＣＶＤ法により行われることがある。
【０００３】
気相成長装置には、基板の結晶成長面を上向きに配置するもの（フェイスアップ型）、基板の結晶成長面を下向きに配置するもの（フェイスダウン型）がある。また、１バッチあたり１枚の基板上に結晶膜を成長させる気相成長装置があるが、生産性を向上するために１バッチあたり複数枚の基板上に結晶膜を成長させる気相成長装置も知られている。
また、均一な膜厚及び膜質を得るには、基板を自公転させながら基板上に結晶膜を成長させることが有効である。例えば、複数の基板ホルダーを原料ガス導入部の周囲またはガス流の下流側に設けた気相成長装置において、回転自在に保持されたサセプタの上に基板ホルダーを回転自在に保持し、サセプタの回転により基板を公転させ、さらに基板ホルダーの回転により基板を自転させることにより、各基板間及び同一基板面内において均一な膜厚及び膜質を得ることができる。
【０００４】
このような気相成長装置におけるサセプタ保持機構としては、特許文献１に示すように、サセプタを支持する架台、該架台の上面に設けられたベアリング溝、サセプタの下面に設けられたベアリング溝、及びベアリング溝に挟持されたベアリングボールを備えたものが挙げられる。また、サセプタが外部からの回転駆動力の伝達を受けるための構造としては、特許文献１〜４に示すように、サセプタの外周に設けられた歯車を介して伝達する方法を備えたものが挙げられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７５９９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１９２２５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３２６２４号公報
【特許文献４】特開２０１１−１８８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
気相成長装置においては、気相成長が完了し基板を回収する際には、気相成長装置からサセプタを取り外して別の場所で冷却した後、サセプタから基板を取り外して回収することが多い。これは新規の基板を搭載したサセプタを、すぐに気相成長装置に取り付けて効率よく気相成長を行なうためである。しかしながら、特許文献１のようなベアリングボールを利用したサセプタ保持機構を備えた気相成長装置では、サセプタの気相成長装置からの取り外し時及びサセプタの気相成長装置への取り付け時に、ベアリングボールがベアリング溝から脱落する虞があるため、その際には精度の高い操作が要求される。尚、特許文献１〜４のようなサセプタの外周に設けられた歯車を介して回転駆動力を伝達する構成を備えた気相成長装置の場合には、さらに歯車を噛み合せる操作を行なう必要もある。
【０００７】
従って、本発明が解決しようとする課題は、基板を保持する基板ホルダー、該基板ホルダーを回転自在に保持するサセプタ、及び該サセプタを回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置において、基板の入れ替え時に、サセプタの気相成長装置からの取り外し及び気相成長装置への取り付けを容易にできる気相成長装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発明者らは、このような課題を解決すべく鋭意検討した結果、前述のような気相成長装置において、該サセプタを、基板ホルダーを保持する円盤状部材、及びベアリング溝（サセプタ保持機構の一部）を有するリング状部材からなる構成とし、該円盤状部材と該リング状部材が容易に分離できるように設定することにより、基板の入れ替え時に、サセプタ全体ではなく、ベアリング溝を有しない円盤状部材の取り付け取り外しのみを行なえばよいことを見出し、本発明の気相成長装置に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、基板を保持する基板ホルダー、該基板ホルダーを回転自在に保持するサセプタ、及び該サセプタを回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置であって、サセプタが、基板ホルダーを保持する円盤状部材、及び円盤状部材から分離できるリング状部材を有し、該リング状部材にサセプタ保持機構の一部が設けられていることを特徴とする気相成長装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の気相成長装置は、基板の入れ替え時に、ベアリングボールがベアリング溝から脱落する虞がないため、精度の高い操作が要求されず、サセプタ（基板ホルダーを保持する円盤状部材）の気相成長装置からの取り外し及び気相成長装置への取り付けを容易に行なうことができる。その結果、基板の入れ替え時間を短縮することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、基板を保持する基板ホルダー、該基板ホルダーを回転自在に保持するサセプタ、及び該サセプタを回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置に適用される。以下、本発明の気相成長装置を、図１〜図７に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。尚、図１は、本発明の気相成長装置の一例を示す垂直断面構成図であり、図２〜４は、図１に示した気相成長装置のベアリング溝近辺の構成例を示す部分拡大図（Ａ部）であり、図５は、図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｂ−Ｂ）であり、図６は、図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｃ−Ｃ）であり、図７は、本発明の気相成長装置に用いられるサセプタの一例を示す上面図である。
【００１２】
本発明は、図１に示すように、基板１を保持する基板ホルダー２、該基板ホルダー２を回転自在に保持するサセプタ３、及び該サセプタ３を回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置であって、図２に示すように、サセプタ３が、基板ホルダーを保持する円盤状部材２１、及び円盤状部材２１から分離できるリング状部材２２を有し、該リング状部材にサセプタ保持機構の一部（図２においてはベアリング溝１８）が設けられている気相成長装置である。
【００１３】
尚、本発明における前記のようなサセプタの構成は、反応容器の中央部に原料ガス導入部が設けられた図1に示すような気相成長装置のほか、特開２００２−２６１０２１号公報に記載されているような反応容器の端部に原料ガス導入部が設けられた気相成長装置（横型気相成長装置）等にも適用することができる。また、本発明のサセプタの構成は、サセプタの外周に設けられた歯車を介してサセプタを回転させる図２及び３に示すような気相成長装置のほか、反応容器の中央部に設けられた回転駆動軸によりサセプタを回転させる気相成長装置にも適用することができる。
【００１４】
また、本発明におけるサセプタ保持機構は、図２〜４に示すように、サセプタ３を支持する架台２０、該架台２０の上面に設けられたベアリング溝１８、リング状部材の下面に設けられたベアリング溝１８、及びこれらのベアリング溝に挟持されるベアリングボール１７を含む部材から構成される。
【００１５】
以下、本発明の気相成長装置の細部について説明する。
図１に示すように、基板１は、成長面を下向きにした状態で基板ホルダー２により保持されている。基板ホルダー２は、直径が２インチ、３インチ、４インチ又は６インチの基板を１枚保持できるが、特にこれらの大きさの基板に限定されない。ここで、ヒータ５からの熱を基板１へ均一に伝達するために、均熱板１６を設けてもよい。サセプタ３は、サセプタの対面４とともに反応炉６を形成し、反応炉６は、反応容器１９に収められ密封されている。サセプタ３は、６〜１５個の基板ホルダー２を保持できることが好ましいが、特に限定されない。反応炉６において、サセプタ３とサセプタの対面４の間隙は、８ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましいが、特にこれらの大きさの間隙に限定されない。
【００１６】
本発明において、サセプタの構成は、（１）サセプタの外周に設けられた歯車を介してサセプタを回転させる気相成長装置、（２）反応容器の中央部に設けられた回転駆動軸によりサセプタを回転させる気相成長装置により異なった構成となる。すなわち、前記（１）の気相成長装置においては、図２に示すように、基板ホルダーを保持する円盤状部材２１、ベアリング溝１８を有するリング状部材２２、及び歯車２５からなる構成、前記（２）の気相成長装置においては、図４に示すように、基板ホルダーを保持する円盤状部材２１、及びベアリング溝１８を有するリング状部材２２からなる構成となる。また、前記（１）の気相成長装置においては、図３に示すように、リング状部材２２を、互いに分離できるベアリング溝部２３と歯車部２４からなる構成とすることができる。
【００１７】
円盤状部材２１は、通常はリング状部材２２の上に容易に分離できるように設置される。例えば図２〜４に示すように、嵌め合わせによる構造とし、基板の入れ替え時に、円盤状部材２１のリング状部材２２からの取り外し、及び円盤状部材２１のリング状部材２２への取り付けが容易にできるようにされる。さらに詳細には、円盤状部材２１は、ベアリング溝部２３の内周下部に設けた突出部で支持されるようにベアリング溝部２３と嵌め合される。このような構成とすることにより、基板の入れ替え時に、ベアリングボール溝１８の箇所でサセプタ３が架台２０から分離されることがなくなるので、ベアリングボール１７がベアリング溝１８から脱落することを防止できる。
【００１８】
尚、本発明における円盤状部材２１は、前記のような機能を発揮できる形態であれば特に形状等に限定はなく、例えば、基板ホルダーを挿入するための孔、中央部の孔を設けることができるほか、円盤状に類似する形状とすることができる。また、リング状部材２２も前記と同様に、リングに類似する形状とすることができる。
【００１９】
また、図３に示すような構成において、リング状部材２２は、ベアリング溝部２３の外周下部に設けた突出部の上面と歯車部２４の内周上部に設けた突出部の下面を重ね合せることにより、ベアリング溝部２３を歯車部２４に嵌合して形成される。ベアリング溝部２３を歯車部２４に嵌合したときに、ベアリング溝部２３及び歯車部２４の間には半径方向の隙間が形成されてもよい。ベアリング溝部２３及び歯車部２４は任意の結合手段で結合されてよく、結合手段としては、螺旋、ボルト及びナット、ピン、嵌め合わせ等が挙げられるが、これらの結合手段に限定されることはない。例えば、ベアリング溝部２３及び歯車部２４を螺旋２６で固定する場合には、螺旋２６を通す貫通穴を歯車部２４に設け、螺旋２６を固定する螺旋穴をベアリング溝部２３に設け、螺旋２６を貫通穴に通してから螺旋穴に固定する。歯車部２４の外周には歯車２５が設けられ、サセプタの歯車２５はサセプタ回転板１５の外周に設けられた歯車と噛み合わされ、回転駆動力の伝達を受ける。サセプタ３は前述のサセプタ保持機構により回転自在に保持されているので、サセプタ回転板１５からの回転駆動力により回転する。尚、本発明の気相成長装置には、円盤状部材２１をリング状部材２２から容易に分離させることができる昇降機構２８を設けることができる。
【００２０】
円盤状部材２１は、直径３００〜１０００ｍｍ、厚さ５〜３０ｍｍの円盤状であることが好ましいが、特に限定されることはない。リング状部材２２を構成するベアリング溝部２３の内周円の半径は、円盤状部材２１の半径と等しいか、０〜１０ｍｍ大きい（突出部を除く）ことが好ましい。ベアリング溝部２３のリングの半径方向の幅は、１０〜５０ｍｍ（突出部を除く）であることが好ましく、厚さ５〜３０ｍｍであることが好ましい。歯車部２４の内周円の半径は、ベアリング溝部２３の外周円の半径より５〜４０ｍｍ（突出部を除く）大きいことが好ましく、歯車部２４のリングの半径方向の幅は、１０〜５０ｍｍ（突出部を除く）であることが好ましく、ベアリング溝部２３と同等の厚さであることが好ましい。各突出部は、任意の箇所で均等に半径方向に５〜３０ｍｍ突出し、厚さ２〜１５ｍｍであることが好ましいが、この大きさ及び厚さに限定されることはない。ベアリング溝部２３を歯車部２４に嵌合したときに生じる半径方向の隙間の大きさは、任意の場所において均等に１〜１０ｍｍがより好ましいが、この大きさに限定されることはない。尚、ベアリング１７は、直径３〜１０ｍｍの球形であることが好ましい。ベアリング溝１８の鉛直方向の断面は、半円形、三角形又は四角形であることが好ましいが、特に限定されない。
【００２１】
サセプタ回転駆動器１３からの回転駆動力は、磁性流体シールを用いて反応容器１９に対して回転自在に封止されたサセプタ回転駆動軸１４に伝達される。サセプタ回転板１５はサセプタ回転駆動軸１４のサセプタ側先端に固定され、サセプタ回転板１５の外周に設けられた歯車とサセプタ３の歯車２５が噛み合わさることによりサセプタ３に回転駆動力が伝達される。これによりサセプタ３が回転し、サセプタ３上に配置された基板ホルダー２は公転する。気相成長反応中は、基板ホルダー２を常時公転させることが好ましい。
サセプタ回転駆動軸１４は、直径１０〜５０ｍｍの円柱状であることが好ましいが、特に限定されない。サセプタ回転板１５は、直径５０〜２００ｍｍ、厚さ３〜２０ｍｍの円盤状を有することが好ましいが、特に限定されることはない。尚、サセプタ回転板１５の歯車およびサセプタ３の歯車２５は、平歯車構造を有することが好ましいが、特に限定されることはない。
【００２２】
基板１は公転に加えて自転によって回転されてもよい。基板ホルダー２は、基板ホルダー２の下面及び円盤状部材２１の上面に刻まれたベアリング溝１８により挟持されたベアリングボール１７を介して、円盤状部材２１の上に回転自在に保持される。基板ホルダー回転駆動器９からの回転駆動力は、まず、磁性流体シールを用いて反応容器１９に対して回転自在に封止された基板ホルダー回転駆動軸１０に伝達される。基板ホルダー回転駆動軸１０の基板ホルダー回転板側の先端には複数本のツメ１１が設けられており、ツメ１１が、基板ホルダー回転板１２の上面に設けられた差込口２９に差し込まれることにより脱着可能に噛み合わさり、回転駆動力が基板ホルダー回転板１２に伝達される。基板ホルダー回転板１２は、基板ホルダー回転板１２の下面及び円盤状部材２１の上面に刻まれたベアリング溝１８により挟持されたベアリングボール１７を介して、円盤状部材２１により回転自在に保持されている。基板ホルダー２は、原料ガス導入部７の周囲に設けられており、基板ホルダー回転板１２の外周に設けられた歯車と各基板ホルダー２の外周に設けられた歯車が噛み合わさることにより各基板ホルダー２に回転駆動力が伝達され、各基板ホルダー２は自転により回転する。
【００２３】
基板ホルダー回転板１２は、直径１００〜５００ｍｍ、厚さ３〜２０ｍｍの円盤状であることが好ましいが、特に限定されない。基板ホルダー回転駆動軸１０は、直径１０〜５０ｍｍの円柱状であることが好ましいが、特に限定されない。尚、基板ホルダー回転板１２の歯車および基板ホルダー２の歯車は、平歯車構造を有することが好ましいが、特に限定されることはない。
【００２４】
反応炉６の中心部には原料ガス導入部７が設けられ、原料ガスは、原料ガス導入部７から放射状に吹き出し、基板１の成長面に対して水平に供給される。気相成長反応は、反応炉６において、ヒータ５により基板１を加熱しながら、原料ガス導入部７から原料ガスを供給することにより行われ、基板１の成長面には結晶膜が形成される。気相成長反応に用いられた原料ガスは、そのまま反応ガスとして反応ガス排出部８から排出される。気相成長反応中、基板ホルダー２は、サセプタ３の回転により常時公転させることが好ましく、サセプタ３及び基板ホルダー２の回転により常時自転及び公転させることがより好ましい。サセプタ３及び基板ホルダー２の回転方向及び回転速度は、それぞれ、サセプタ回転駆動器１３及び基板ホルダー回転駆動器９の回転方向及び回転速度を変化させることにより、任意に設定することができる。各基板間において均一な膜厚及び膜質を得るためには、各基板ホルダー２を反応炉の中心に対して同一円周上に配置して、原料ガス導入部からの距離を等しくすることが好ましいが、特に限定されない。
【００２５】
基板ホルダー２、基板ホルダー回転板１２、サセプタ回転板１５、円盤状部材２１及びリング状部材２２は、カーボン系材料又はカーボン系材料をセラミック材料でコーティングしたものが好ましいが、特に限定されない。基板ホルダー回転駆動軸１０、ツメ１１及びサセプタ回転駆動軸１４は、金属、合金、金属酸化物、カーボン系材料、セラミック系材料、カーボン系材料をセラミック材料でコーティングしたもの、又はこれらの組み合わせが好ましいが、特に限定されない。ベアリング１７は、セラミック材料であることが好ましいが、特に限定されない。ここで、合金の例には、ステンレス又はインコネルがあるが、特に限定されない。カーボン系材料の例には、カーボン、パイオロリティックグラファイト（ＰＧ）、グラッシカーボン（ＧＣ）等があるが、特に限定されない。セラミックス系材料の例には、アルミナ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化ホウ素（ＢＮ）等があるが、特に限定されない。
【００２６】
特に、基板ホルダー２、基板ホルダー回転板１２、サセプタ回転板１５、円盤状部材２１及びリング状部材２２は、ＳｉＣコートカーボン、ベアリング１７は、アルミナであることが好ましく、基板ホルダー回転駆動軸１０は、基板ホルダー回転駆動器側部分をインコネル製とし、基板ホルダー回転板側部分をＳｉＣコートカーボン製とし、螺旋等で両者を固定することにより一体化したものが好ましく、ツメ１１は、ＳｉＣコートカーボン製で、基板ホルダー回転駆動軸の基板ホルダー回転板側部分の端面にあらかじめ一体として形成されていることが好ましい。サセプタ回転駆動軸１４は、ステンレス製であることが好ましい。
尚、図１〜７においては、本発明の気相成長装置の一例（フェイスダウン型）を示したが、本発明は、フェイスアップ型の気相成長装置にも適用することができる。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００２８】
［実施例１］
（気相成長装置の製作）
図１、図３、図５〜７に示すような気相成長装置を製作した。直径３インチのサファイア基板を１枚保持可能である基板ホルダー２（ＳｉＣコートカーボン製）８個と、基板ホルダー回転板１２（ＳｉＣコートカーボン製、直径２００ｍｍ、厚さ１５ｍｍ）を、円盤状部材２１（ＳｉＣコートカーボン製、直径６００ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、３インチの基板を８枚保持可能）により、ベアリング１７を介して保持し、基板ホルダー２と基板ホルダー回転板１２の平歯車を噛み合わせた。
【００２９】
リング状部材２２は、ＳｉＣコートカーボン製であり、内周円の直径が６００ｍｍ（突出部を除く）、外周円の直径が６４０ｍｍ（突出部を除く）、厚さが２０ｍｍのリング状のベアリング溝部２３と、内周円の直径が６８０ｍｍ（突出部を除く）、外周円の直径が７２０ｍｍ、厚さが２０ｍｍのリング状の歯車部２４から構成され、ベアリング溝部２３の外周下部及び内周下部、並びに歯車部２４の内周上部には、それぞれ、任意の場所で均等に半径方向に１５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの突出部を設けた。ベアリング溝部２３の外周下部に設けた突出部の上面と歯車部２４の内周上部に設けた突出部の下面を重ね合わせることにより、ベアリング溝部２３を歯車部２４に嵌合してリング状部材２２を形成した。このとき、ベアリング溝部２３と歯車部２４の間の任意の場所で均等に、半径方向に５ｍｍの隙間が形成された。さらに、歯車部２４の突出部に直径８ｍｍの貫通穴を角度３０°の間隔で１２個設け、直径５ｍｍのカーボン製の螺旋２６をこの貫通穴に通してから、リング状部材２３外周下部の突出部に設けた螺旋穴に固定することにより、歯車部２４をベアリング溝部２３に固定した。さらに、円盤状部材２１を、ベアリング溝部２３の内周下部に設けた突出部で支持するようにリング状部材２２に嵌合し、サセプタ３を形成した。
【００３０】
サセプタ回転駆動軸１４は、直径２０ｍｍ、長さ３００ｍｍのステンレス製とし、サセプタ回転板１５は、直径１００ｍｍ、厚さ２０ｍｍのＳｉＣコートカーボン製とし、カーボン製の螺旋でサセプタ回転駆動軸１４のサセプタ側先端に固定した。また、サセプタの対面４、及び基台２０はカーボン製とし、反応容器１９はステンレス製とした。
【００３１】
（基板の設置）
このように製作された気相成長装置において、基板ホルダー２を保持したままの円盤状部材２１を、昇降機構２８を用いてリング状部材２２から分離させて反応容器１９から取り出した。ベアリング溝部２３及び架台２０の間のベアリングボール１７は挟持された状態のまま維持され、歯車部２４の噛み合わせは噛み合わされた状態のまま維持されていた。基板１（直径３インチ、サファイア）を基板ホルダー２に設置し、基板１及び基板ホルダー２を保持した円盤状部材２１を昇降機構２８によりリング状部材２２に嵌合して設置し、サセプタ３を形成した。
【００３２】
（気相成長実験）
このようにして基板を設置した気相成長装置を用いて、基板１の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させた。まず、基板ホルダー回転駆動器９及びサセプタ回転駆動器１３を稼働させて、基板の自転（１０ｒｐｍ）及び公転（１ｒｐｍ）を開始した。なお、すべての成長が終了するまで、基板の自転及び公転をこれらの速度で継続し、反応容器内を大気圧に保った。次に、原料ガス導入部から水素を流しながら基板の温度を１０５０℃まで昇温させ、基板のクリーニングを行った。続いて、ヒータ温度を５１０℃まで下げて、原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニア、キャリアガスとして水素を用いて、基板上にＧａＮからなる膜厚２０μｍのバッファー層の成長を行い、バッファー層成長後に、ＴＭＧのみ供給を停止し、ヒータ温度を１０５０℃まで上昇させた。その後、原料ガス導入部から、ＴＭＧとアンモニアの他に、キャリアガスとして水素と窒素を供給して、アンドープＧａＮの成長を１時間行った。
【００３３】
（円盤状部材の取り外し）
以上のようにＧａＮを成長させた基板を回収するために、基板１及び基板ホルダー２を保持したままの円盤状部材２１を、昇降機構２８を用いてリング状部材２２から分離させて反応容器１９から取り出した。リング状部材２２及び架台２０の間のベアリングボール１７は挟持された状態のまま維持され、リング状部材２２の歯車部２４の噛み合わせは噛み合わされた状態のまま維持されていた。基板１を回収したところ、ＧａＮの成長が確認された。
このように、本発明の気相成長装置により、基板を保持する円盤状部材の気相成長装置からの取り外し及び気相成長装置への取り付けを容易に行なうことができた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、熱ＣＶＤ法等のための気相成長装置として好適であり、例えば、青色又は紫外の発光ダイオード又はレーザーダイオード等の製造に用いられるIII族窒化物半導体の気相成長装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の気相成長装置の一例を示す垂直断面構成図
【図２】図１に示した気相成長装置のベアリング溝近辺の構成例を示す部分拡大図（Ａ部）
【図３】図１に示した気相成長装置のベアリング溝近辺の構成例を示す部分拡大図（Ａ部）
【図４】図１に示した気相成長装置のベアリング溝近辺の構成例を示す部分拡大図（Ａ部）
【図５】図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｂ−Ｂ）である。
【図６】図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｃ−Ｃ）である。
【図７】本発明の気相成長装置に用いられるサセプタの一例を示す上面図である
【符号の説明】
【００３６】
１ 基板
２ 基板ホルダー
３ サセプタ
４ サセプタの対面
５ ヒータ
６ 反応炉
７ 原料ガス導入部
８ 反応ガス排出部
９ 基板ホルダー回転駆動器
１０ 基板ホルダー回転駆動軸
１１ ツメ
１２ 基板ホルダー回転板
１３ サセプタ回転駆動器
１４ サセプタ回転駆動軸
１５ サセプタ回転板
１６ 均熱板
１７ ベアリングボール
１８ ベアリング溝
１９ 反応容器
２０ 架台
２１ 円盤状部材
２２ リング状部材
２３ ベアリング溝部
２４ 歯車部
２５ 歯車
２６ 螺旋
２７ 蛇腹管
２８ 昇降機構
２９ 差込口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作性に優れた気相成長装置に関し、さらに詳細には、基板の入れ替えが容易な気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶膜を基板上に成長する方法には、化学的気相成長（ＣＶＤ）法等の方法があり、基板加熱を伴うＣＶＤ法には熱ＣＶＤ法等が知られている。
近年、高温条件（例えば１０００℃以上）で基板を加熱して行なう気相成長工程が増加しており、青色若しくは紫外ＬＥＤ又は青色若しくは紫外レーザーダイオードを製作するためのIII族窒化物半導体の気相成長工程もその一つである。例えば、III族窒化物半導体結晶膜の成長は、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、またはトリメチルアルミニウム等の有機金属ガスをIII族金属源として、アンモニアを窒素源として用い、１０００℃以上の高温に加熱されたシリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）または窒化ガリウム（ＧａＮ）等の基板上に結晶膜を気相成長する熱ＣＶＤ法により行われることがある。
【０００３】
気相成長装置には、基板の結晶成長面を上向きに配置するもの（フェイスアップ型）、基板の結晶成長面を下向きに配置するもの（フェイスダウン型）がある。また、１バッチあたり１枚の基板上に結晶膜を成長させる気相成長装置があるが、生産性を向上するために１バッチあたり複数枚の基板上に結晶膜を成長させる気相成長装置も知られている。
また、均一な膜厚及び膜質を得るには、基板を自公転させながら基板上に結晶膜を成長させることが有効である。例えば、複数の基板ホルダーを原料ガス導入部の周囲またはガス流の下流側に設けた気相成長装置において、回転自在に保持されたサセプタの上に基板ホルダーを回転自在に保持し、サセプタの回転により基板を公転させ、さらに基板ホルダーの回転により基板を自転させることにより、各基板間及び同一基板面内において均一な膜厚及び膜質を得ることができる。
【０００４】
このような気相成長装置におけるサセプタ保持機構としては、特許文献１に示すように、サセプタを支持する架台、該架台の上面に設けられたベアリング溝、サセプタの下面に設けられたベアリング溝、及びベアリング溝に挟持されたベアリングボールを備えたものが挙げられる。また、サセプタが外部からの回転駆動力の伝達を受けるための構造としては、特許文献１〜４に示すように、サセプタの外周に設けられた歯車を介して伝達する方法を備えたものが挙げられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７５９９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１９２２５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３２６２４号公報
【特許文献４】特開２０１１−１８８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
気相成長装置においては、気相成長が完了し基板を回収する際には、気相成長装置からサセプタを取り外して別の場所で冷却した後、サセプタから基板を取り外して回収することが多い。これは新規の基板を搭載したサセプタを、すぐに気相成長装置に取り付けて効率よく気相成長を行なうためである。しかしながら、特許文献１のようなベアリングボールを利用したサセプタ保持機構を備えた気相成長装置では、サセプタの気相成長装置からの取り外し時及びサセプタの気相成長装置への取り付け時に、ベアリングボールがベアリング溝から脱落する虞があるため、その際には精度の高い操作が要求される。尚、特許文献１〜４のようなサセプタの外周に設けられた歯車を介して回転駆動力を伝達する構成を備えた気相成長装置の場合には、さらに歯車を噛み合せる操作を行なう必要もある。
【０００７】
従って、本発明が解決しようとする課題は、基板を保持する基板ホルダー、該基板ホルダーを回転自在に保持するサセプタ、及び該サセプタを回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置において、基板の入れ替え時に、サセプタの気相成長装置からの取り外し及び気相成長装置への取り付けを容易にできる気相成長装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発明者らは、このような課題を解決すべく鋭意検討した結果、前述のような気相成長装置において、該サセプタを、基板ホルダーを保持する円盤状部材、及びベアリング溝（サセプタ保持機構の一部）を有するリング状部材からなる構成とし、該円盤状部材と該リング状部材が容易に分離できるように設定することにより、基板の入れ替え時に、サセプタ全体ではなく、ベアリング溝を有しない円盤状部材の取り付け取り外しのみを行なえばよいことを見出し、本発明の気相成長装置に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、基板を保持する基板ホルダー、該基板ホルダーを回転自在に保持するサセプタ、及び該サセプタを回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置であって、サセプタが、基板ホルダーを保持する円盤状部材、及び円盤状部材から分離できるリング状部材を有し、該リング状部材にサセプタ保持機構の一部が設けられていることを特徴とする気相成長装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の気相成長装置は、基板の入れ替え時に、ベアリングボールがベアリング溝から脱落する虞がないため、精度の高い操作が要求されず、サセプタ（基板ホルダーを保持する円盤状部材）の気相成長装置からの取り外し及び気相成長装置への取り付けを容易に行なうことができる。その結果、基板の入れ替え時間を短縮することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、基板を保持する基板ホルダー、該基板ホルダーを回転自在に保持するサセプタ、及び該サセプタを回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置に適用される。以下、本発明の気相成長装置を、図１〜図７に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。尚、図１は、本発明の気相成長装置の一例を示す垂直断面構成図であり、図２〜４は、図１に示した気相成長装置のベアリング溝近辺の構成例を示す部分拡大図（Ａ部）であり、図５は、図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｂ−Ｂ）であり、図６は、図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｃ−Ｃ）であり、図７は、本発明の気相成長装置に用いられるサセプタの一例を示す上面図である。
【００１２】
本発明は、図１に示すように、基板１を保持する基板ホルダー２、該基板ホルダー２を回転自在に保持するサセプタ３、及び該サセプタ３を回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置であって、図２に示すように、サセプタ３が、基板ホルダーを保持する円盤状部材２１、及び円盤状部材２１から分離できるリング状部材２２を有し、該リング状部材にサセプタ保持機構の一部（図２においてはベアリング溝１８）が設けられている気相成長装置である。
【００１３】
尚、本発明における前記のようなサセプタの構成は、反応容器の中央部に原料ガス導入部が設けられた図1に示すような気相成長装置のほか、特開２００２−２６１０２１号公報に記載されているような反応容器の端部に原料ガス導入部が設けられた気相成長装置（横型気相成長装置）等にも適用することができる。また、本発明のサセプタの構成は、サセプタの外周に設けられた歯車を介してサセプタを回転させる図２及び３に示すような気相成長装置のほか、反応容器の中央部に設けられた回転駆動軸によりサセプタを回転させる気相成長装置にも適用することができる。
【００１４】
また、本発明におけるサセプタ保持機構は、図２〜４に示すように、サセプタ３を支持する架台２０、該架台２０の上面に設けられたベアリング溝１８、リング状部材の下面に設けられたベアリング溝１８、及びこれらのベアリング溝に挟持されるベアリングボール１７を含む部材から構成される。
【００１５】
以下、本発明の気相成長装置の細部について説明する。
図１に示すように、基板１は、成長面を下向きにした状態で基板ホルダー２により保持されている。基板ホルダー２は、直径が２インチ、３インチ、４インチ又は６インチの基板を１枚保持できるが、特にこれらの大きさの基板に限定されない。ここで、ヒータ５からの熱を基板１へ均一に伝達するために、均熱板１６を設けてもよい。サセプタ３は、サセプタの対面４とともに反応炉６を形成し、反応炉６は、反応容器１９に収められ密封されている。サセプタ３は、６〜１５個の基板ホルダー２を保持できることが好ましいが、特に限定されない。反応炉６において、サセプタ３とサセプタの対面４の間隙は、８ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましいが、特にこれらの大きさの間隙に限定されない。
【００１６】
本発明において、サセプタの構成は、（１）サセプタの外周に設けられた歯車を介してサセプタを回転させる気相成長装置、（２）反応容器の中央部に設けられた回転駆動軸によりサセプタを回転させる気相成長装置により異なった構成となる。すなわち、前記（１）の気相成長装置においては、図２に示すように、基板ホルダーを保持する円盤状部材２１、ベアリング溝１８を有するリング状部材２２、及び歯車２５からなる構成、前記（２）の気相成長装置においては、図４に示すように、基板ホルダーを保持する円盤状部材２１、及びベアリング溝１８を有するリング状部材２２からなる構成となる。また、前記（１）の気相成長装置においては、図３に示すように、リング状部材２２を、互いに分離できるベアリング溝部２３と歯車部２４からなる構成とすることができる。
【００１７】
円盤状部材２１は、通常はリング状部材２２の上に容易に分離できるように設置される。例えば図２〜４に示すように、嵌め合わせによる構造とし、基板の入れ替え時に、円盤状部材２１のリング状部材２２からの取り外し、及び円盤状部材２１のリング状部材２２への取り付けが容易にできるようにされる。さらに詳細には、円盤状部材２１は、ベアリング溝部２３の内周下部に設けた突出部で支持されるようにベアリング溝部２３と嵌め合される。このような構成とすることにより、基板の入れ替え時に、ベアリングボール溝１８の箇所でサセプタ３が架台２０から分離されることがなくなるので、ベアリングボール１７がベアリング溝１８から脱落することを防止できる。
【００１８】
尚、本発明における円盤状部材２１は、前記のような機能を発揮できる形態であれば特に形状等に限定はなく、例えば、基板ホルダーを挿入するための孔、中央部の孔を設けることができるほか、円盤状に類似する形状とすることができる。また、リング状部材２２も前記と同様に、リングに類似する形状とすることができる。
【００１９】
また、図３に示すような構成において、リング状部材２２は、ベアリング溝部２３の外周下部に設けた突出部の上面と歯車部２４の内周上部に設けた突出部の下面を重ね合せることにより、ベアリング溝部２３を歯車部２４に嵌合して形成される。ベアリング溝部２３を歯車部２４に嵌合したときに、ベアリング溝部２３及び歯車部２４の間には半径方向の隙間が形成されてもよい。ベアリング溝部２３及び歯車部２４は任意の結合手段で結合されてよく、結合手段としては、螺旋、ボルト及びナット、ピン、嵌め合わせ等が挙げられるが、これらの結合手段に限定されることはない。例えば、ベアリング溝部２３及び歯車部２４を螺旋２６で固定する場合には、螺旋２６を通す貫通穴を歯車部２４に設け、螺旋２６を固定する螺旋穴をベアリング溝部２３に設け、螺旋２６を貫通穴に通してから螺旋穴に固定する。歯車部２４の外周には歯車２５が設けられ、サセプタの歯車２５はサセプタ回転板１５の外周に設けられた歯車と噛み合わされ、回転駆動力の伝達を受ける。サセプタ３は前述のサセプタ保持機構により回転自在に保持されているので、サセプタ回転板１５からの回転駆動力により回転する。尚、本発明の気相成長装置には、円盤状部材２１をリング状部材２２から容易に分離させることができる昇降機構２８を設けることができる。
【００２０】
円盤状部材２１は、直径３００〜１０００ｍｍ、厚さ５〜３０ｍｍの円盤状であることが好ましいが、特に限定されることはない。リング状部材２２を構成するベアリング溝部２３の内周円の半径は、円盤状部材２１の半径と等しいか、０〜１０ｍｍ大きい（突出部を除く）ことが好ましい。ベアリング溝部２３のリングの半径方向の幅は、１０〜５０ｍｍ（突出部を除く）であることが好ましく、厚さ５〜３０ｍｍであることが好ましい。歯車部２４の内周円の半径は、ベアリング溝部２３の外周円の半径より５〜４０ｍｍ（突出部を除く）大きいことが好ましく、歯車部２４のリングの半径方向の幅は、１０〜５０ｍｍ（突出部を除く）であることが好ましく、ベアリング溝部２３と同等の厚さであることが好ましい。各突出部は、任意の箇所で均等に半径方向に５〜３０ｍｍ突出し、厚さ２〜１５ｍｍであることが好ましいが、この大きさ及び厚さに限定されることはない。ベアリング溝部２３を歯車部２４に嵌合したときに生じる半径方向の隙間の大きさは、任意の場所において均等に１〜１０ｍｍがより好ましいが、この大きさに限定されることはない。尚、ベアリング１７は、直径３〜１０ｍｍの球形であることが好ましい。ベアリング溝１８の鉛直方向の断面は、半円形、三角形又は四角形であることが好ましいが、特に限定されない。
【００２１】
サセプタ回転駆動器１３からの回転駆動力は、磁性流体シールを用いて反応容器１９に対して回転自在に封止されたサセプタ回転駆動軸１４に伝達される。サセプタ回転板１５はサセプタ回転駆動軸１４のサセプタ側先端に固定され、サセプタ回転板１５の外周に設けられた歯車とサセプタ３の歯車２５が噛み合わさることによりサセプタ３に回転駆動力が伝達される。これによりサセプタ３が回転し、サセプタ３上に配置された基板ホルダー２は公転する。気相成長反応中は、基板ホルダー２を常時公転させることが好ましい。
サセプタ回転駆動軸１４は、直径１０〜５０ｍｍの円柱状であることが好ましいが、特に限定されない。サセプタ回転板１５は、直径５０〜２００ｍｍ、厚さ３〜２０ｍｍの円盤状を有することが好ましいが、特に限定されることはない。尚、サセプタ回転板１５の歯車およびサセプタ３の歯車２５は、平歯車構造を有することが好ましいが、特に限定されることはない。
【００２２】
基板１は公転に加えて自転によって回転されてもよい。基板ホルダー２は、基板ホルダー２の下面及び円盤状部材２１の上面に刻まれたベアリング溝１８により挟持されたベアリングボール１７を介して、円盤状部材２１の上に回転自在に保持される。基板ホルダー回転駆動器９からの回転駆動力は、まず、磁性流体シールを用いて反応容器１９に対して回転自在に封止された基板ホルダー回転駆動軸１０に伝達される。基板ホルダー回転駆動軸１０の基板ホルダー回転板側の先端には複数本のツメ１１が設けられており、ツメ１１が、基板ホルダー回転板１２の上面に設けられた差込口２９に差し込まれることにより脱着可能に噛み合わさり、回転駆動力が基板ホルダー回転板１２に伝達される。基板ホルダー回転板１２は、基板ホルダー回転板１２の下面及び円盤状部材２１の上面に刻まれたベアリング溝１８により挟持されたベアリングボール１７を介して、円盤状部材２１により回転自在に保持されている。基板ホルダー２は、原料ガス導入部７の周囲に設けられており、基板ホルダー回転板１２の外周に設けられた歯車と各基板ホルダー２の外周に設けられた歯車が噛み合わさることにより各基板ホルダー２に回転駆動力が伝達され、各基板ホルダー２は自転により回転する。
【００２３】
基板ホルダー回転板１２は、直径１００〜５００ｍｍ、厚さ３〜２０ｍｍの円盤状であることが好ましいが、特に限定されない。基板ホルダー回転駆動軸１０は、直径１０〜５０ｍｍの円柱状であることが好ましいが、特に限定されない。尚、基板ホルダー回転板１２の歯車および基板ホルダー２の歯車は、平歯車構造を有することが好ましいが、特に限定されることはない。
【００２４】
反応炉６の中心部には原料ガス導入部７が設けられ、原料ガスは、原料ガス導入部７から放射状に吹き出し、基板１の成長面に対して水平に供給される。気相成長反応は、反応炉６において、ヒータ５により基板１を加熱しながら、原料ガス導入部７から原料ガスを供給することにより行われ、基板１の成長面には結晶膜が形成される。気相成長反応に用いられた原料ガスは、そのまま反応ガスとして反応ガス排出部８から排出される。気相成長反応中、基板ホルダー２は、サセプタ３の回転により常時公転させることが好ましく、サセプタ３及び基板ホルダー２の回転により常時自転及び公転させることがより好ましい。サセプタ３及び基板ホルダー２の回転方向及び回転速度は、それぞれ、サセプタ回転駆動器１３及び基板ホルダー回転駆動器９の回転方向及び回転速度を変化させることにより、任意に設定することができる。各基板間において均一な膜厚及び膜質を得るためには、各基板ホルダー２を反応炉の中心に対して同一円周上に配置して、原料ガス導入部からの距離を等しくすることが好ましいが、特に限定されない。
【００２５】
基板ホルダー２、基板ホルダー回転板１２、サセプタ回転板１５、円盤状部材２１及びリング状部材２２は、カーボン系材料又はカーボン系材料をセラミック材料でコーティングしたものが好ましいが、特に限定されない。基板ホルダー回転駆動軸１０、ツメ１１及びサセプタ回転駆動軸１４は、金属、合金、金属酸化物、カーボン系材料、セラミック系材料、カーボン系材料をセラミック材料でコーティングしたもの、又はこれらの組み合わせが好ましいが、特に限定されない。ベアリング１７は、セラミック材料であることが好ましいが、特に限定されない。ここで、合金の例には、ステンレス又はインコネルがあるが、特に限定されない。カーボン系材料の例には、カーボン、パイオロリティックグラファイト（ＰＧ）、グラッシカーボン（ＧＣ）等があるが、特に限定されない。セラミックス系材料の例には、アルミナ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化ホウ素（ＢＮ）等があるが、特に限定されない。
【００２６】
特に、基板ホルダー２、基板ホルダー回転板１２、サセプタ回転板１５、円盤状部材２１及びリング状部材２２は、ＳｉＣコートカーボン、ベアリング１７は、アルミナであることが好ましく、基板ホルダー回転駆動軸１０は、基板ホルダー回転駆動器側部分をインコネル製とし、基板ホルダー回転板側部分をＳｉＣコートカーボン製とし、螺旋等で両者を固定することにより一体化したものが好ましく、ツメ１１は、ＳｉＣコートカーボン製で、基板ホルダー回転駆動軸の基板ホルダー回転板側部分の端面にあらかじめ一体として形成されていることが好ましい。サセプタ回転駆動軸１４は、ステンレス製であることが好ましい。
尚、図１〜７においては、本発明の気相成長装置の一例（フェイスダウン型）を示したが、本発明は、フェイスアップ型の気相成長装置にも適用することができる。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００２８】
［実施例１］
（気相成長装置の製作）
図１、図３、図５〜７に示すような気相成長装置を製作した。直径３インチのサファイア基板を１枚保持可能である基板ホルダー２（ＳｉＣコートカーボン製）８個と、基板ホルダー回転板１２（ＳｉＣコートカーボン製、直径２００ｍｍ、厚さ１５ｍｍ）を、円盤状部材２１（ＳｉＣコートカーボン製、直径６００ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、３インチの基板を８枚保持可能）により、ベアリング１７を介して保持し、基板ホルダー２と基板ホルダー回転板１２の平歯車を噛み合わせた。
【００２９】
リング状部材２２は、ＳｉＣコートカーボン製であり、内周円の直径が６００ｍｍ（突出部を除く）、外周円の直径が６４０ｍｍ（突出部を除く）、厚さが２０ｍｍのリング状のベアリング溝部２３と、内周円の直径が６８０ｍｍ（突出部を除く）、外周円の直径が７２０ｍｍ、厚さが２０ｍｍのリング状の歯車部２４から構成され、ベアリング溝部２３の外周下部及び内周下部、並びに歯車部２４の内周上部には、それぞれ、任意の場所で均等に半径方向に１５ｍｍ、厚さ１０ｍｍの突出部を設けた。ベアリング溝部２３の外周下部に設けた突出部の上面と歯車部２４の内周上部に設けた突出部の下面を重ね合わせることにより、ベアリング溝部２３を歯車部２４に嵌合してリング状部材２２を形成した。このとき、ベアリング溝部２３と歯車部２４の間の任意の場所で均等に、半径方向に５ｍｍの隙間が形成された。さらに、歯車部２４の突出部に直径８ｍｍの貫通穴を角度３０°の間隔で１２個設け、直径５ｍｍのカーボン製の螺旋２６をこの貫通穴に通してから、リング状部材２３外周下部の突出部に設けた螺旋穴に固定することにより、歯車部２４をベアリング溝部２３に固定した。さらに、円盤状部材２１を、ベアリング溝部２３の内周下部に設けた突出部で支持するようにリング状部材２２に嵌合し、サセプタ３を形成した。
【００３０】
サセプタ回転駆動軸１４は、直径２０ｍｍ、長さ３００ｍｍのステンレス製とし、サセプタ回転板１５は、直径１００ｍｍ、厚さ２０ｍｍのＳｉＣコートカーボン製とし、カーボン製の螺旋でサセプタ回転駆動軸１４のサセプタ側先端に固定した。また、サセプタの対面４、及び基台２０はカーボン製とし、反応容器１９はステンレス製とした。
【００３１】
（基板の設置）
このように製作された気相成長装置において、基板ホルダー２を保持したままの円盤状部材２１を、昇降機構２８を用いてリング状部材２２から分離させて反応容器１９から取り出した。ベアリング溝部２３及び架台２０の間のベアリングボール１７は挟持された状態のまま維持され、歯車部２４の噛み合わせは噛み合わされた状態のまま維持されていた。基板１（直径３インチ、サファイア）を基板ホルダー２に設置し、基板１及び基板ホルダー２を保持した円盤状部材２１を昇降機構２８によりリング状部材２２に嵌合して設置し、サセプタ３を形成した。
【００３２】
（気相成長実験）
このようにして基板を設置した気相成長装置を用いて、基板１の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させた。まず、基板ホルダー回転駆動器９及びサセプタ回転駆動器１３を稼働させて、基板の自転（１０ｒｐｍ）及び公転（１ｒｐｍ）を開始した。なお、すべての成長が終了するまで、基板の自転及び公転をこれらの速度で継続し、反応容器内を大気圧に保った。次に、原料ガス導入部から水素を流しながら基板の温度を１０５０℃まで昇温させ、基板のクリーニングを行った。続いて、ヒータ温度を５１０℃まで下げて、原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニア、キャリアガスとして水素を用いて、基板上にＧａＮからなる膜厚２０μｍのバッファー層の成長を行い、バッファー層成長後に、ＴＭＧのみ供給を停止し、ヒータ温度を１０５０℃まで上昇させた。その後、原料ガス導入部から、ＴＭＧとアンモニアの他に、キャリアガスとして水素と窒素を供給して、アンドープＧａＮの成長を１時間行った。
【００３３】
（円盤状部材の取り外し）
以上のようにＧａＮを成長させた基板を回収するために、基板１及び基板ホルダー２を保持したままの円盤状部材２１を、昇降機構２８を用いてリング状部材２２から分離させて反応容器１９から取り出した。リング状部材２２及び架台２０の間のベアリングボール１７は挟持された状態のまま維持され、リング状部材２２の歯車部２４の噛み合わせは噛み合わされた状態のまま維持されていた。基板１を回収したところ、ＧａＮの成長が確認された。
このように、本発明の気相成長装置により、基板を保持する円盤状部材の気相成長装置からの取り外し及び気相成長装置への取り付けを容易に行なうことができた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、熱ＣＶＤ法等のための気相成長装置として好適であり、例えば、青色又は紫外の発光ダイオード又はレーザーダイオード等の製造に用いられるIII族窒化物半導体の気相成長装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の気相成長装置の一例を示す垂直断面構成図
【図２】図１に示した気相成長装置のベアリング溝近辺の構成例を示す部分拡大図（Ａ部）
【図３】図１に示した気相成長装置のベアリング溝近辺の構成例を示す部分拡大図（Ａ部）
【図４】図１に示した気相成長装置のベアリング溝近辺の構成例を示す部分拡大図（Ａ部）
【図５】図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｂ−Ｂ）である。
【図６】図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｃ−Ｃ）である。
【図７】本発明の気相成長装置に用いられるサセプタの一例を示す上面図である
【符号の説明】
【００３６】
１ 基板
２ 基板ホルダー
３ サセプタ
４ サセプタの対面
５ ヒータ
６ 反応炉
７ 原料ガス導入部
８ 反応ガス排出部
９ 基板ホルダー回転駆動器
１０ 基板ホルダー回転駆動軸
１１ ツメ
１２ 基板ホルダー回転板
１３ サセプタ回転駆動器
１４ サセプタ回転駆動軸
１５ サセプタ回転板
１６ 均熱板
１７ ベアリングボール
１８ ベアリング溝
１９ 反応容器
２０ 架台
２１ 円盤状部材
２２ リング状部材
２３ ベアリング溝部
２４ 歯車部
２５ 歯車
２６ 螺旋
２７ 蛇腹管
２８ 昇降機構
２９ 差込口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板ホルダー、該基板ホルダーを回転自在に保持するサセプタ、及び該サセプタを回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置であって、サセプタが、基板ホルダーを保持する円盤状部材、及び円盤状部材から分離できるリング状部材を有し、該リング状部材にサセプタ保持機構の一部が設けられていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
サセプタ保持機構が、サセプタを支持する架台、該架台の上面に設けられたベアリング溝、リング状部材の下面に設けられたベアリング溝、及びベアリング溝に挟持されるベアリングボールを含む部材から構成される請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
リング状部材に設けられたサセプタ保持機構の一部がベアリング溝である請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
リング状部材が、外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車が設けられ、下面にベアリング溝が設けられている請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項５】
リング状部材の歯車部とベアリング溝部が分離できる請求項４に記載の気相成長装置。
【請求項６】
リング状部材の歯車部とベアリング溝部が螺旋により結合された請求項５に記載の気相成長装置。
【請求項１】
基板を保持する基板ホルダー、該基板ホルダーを回転自在に保持するサセプタ、及び該サセプタを回転自在に保持するサセプタ保持機構が備えられた気相成長装置であって、サセプタが、基板ホルダーを保持する円盤状部材、及び円盤状部材から分離できるリング状部材を有し、該リング状部材にサセプタ保持機構の一部が設けられていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
サセプタ保持機構が、サセプタを支持する架台、該架台の上面に設けられたベアリング溝、リング状部材の下面に設けられたベアリング溝、及びベアリング溝に挟持されるベアリングボールを含む部材から構成される請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
リング状部材に設けられたサセプタ保持機構の一部がベアリング溝である請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
リング状部材が、外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車が設けられ、下面にベアリング溝が設けられている請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項５】
リング状部材の歯車部とベアリング溝部が分離できる請求項４に記載の気相成長装置。
【請求項６】
リング状部材の歯車部とベアリング溝部が螺旋により結合された請求項５に記載の気相成長装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１６５４９（Ｐ２０１３−１６５４９Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６４８２（Ｐ２０１１−１４６４８２）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００２２９６０１）日本パイオニクス株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００２２９６０１）日本パイオニクス株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
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