気相成長装置
【課題】 基板を保持する基板ホルダー、及び該基板ホルダーを回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタが備えられた気相成長装置であって、歯車部等に破損が生じたとしてもサセプタ全体を交換することを要せず、温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制できる気相成長装置を提供することである。
【解決手段】 サセプタの歯車部がサセプタ本体から自由自在に分離できる構成、好ましくは円盤状部材とその外側に設けられたリング状部材からなるサセプタ本体及び歯車部からなる構成、あるいは歯車部が複数の円弧状部材からなる構成とする。
【解決手段】 サセプタの歯車部がサセプタ本体から自由自在に分離できる構成、好ましくは円盤状部材とその外側に設けられたリング状部材からなるサセプタ本体及び歯車部からなる構成、あるいは歯車部が複数の円弧状部材からなる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダーを回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタが備えられた気相成長装置に関し、特に歯車部のみを新規なものと交換することができ、また温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制できる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また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バッチ当たり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。
気相成長装置の構成としては、特許文献１〜４に示すように、基板を保持し、あるいは基板を保持する基板ホルダーを回転自在に保持し、外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタを備えた構成がある。
【０００４】
このような気相成長装置において、均一な膜厚及び膜質を得るには、サセプタを回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。サセプタの回転は、サセプタを回転自在に保持し、サセプタの外周に設けられた歯車部に伝達される回転駆動力により行われることがある。また、１バッチあたり複数枚の基板上に結晶膜を成長させる場合には、サセプタの回転により基板を公転させ、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もできる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７５９９２号公報
【特許文献２】特開２００７−９６２８０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２１９２２５号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３２６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の気相成長装置において、気相成長装置の反応炉内に用いられる部材は、反応性の原料ガスに高温下で接触することにより腐食や劣化の進行が早まることが多い。また、サセプタを回転させる回転駆動力の伝達を受ける歯車部は、摩耗や応力の影響も受け易いため、特に破損を生じる虞が大きい部分である。
また、歯車部が設けられるサセプタの外周部は、基板を加熱するヒータによる加熱領域と非加熱領域との境界付近に位置することが多く、その結果、半径方向の温度むらによる熱応力により変形や割れ等が発生し易くなる。そのため、歯車部がサセプタ本体に一体となった従来から使用されているサセプタにおいては、歯車部に破損が生じた場合に、その破損が一部だけであってもサセプタ全体を交換しなくてはならないという問題があった。
【０００７】
さらに、前述の気相成長装置においては、半径方向の温度むらのほか、サセプタの上面と下面では熱伝達や放熱の程度に違いが生じることが多く、厚さ方向の温度むらにより生じる熱応力によりサセプタに変形や割れ等が発生し易いことがわかった。
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、前述のような気相成長装置において、歯車部等に破損が生じたとしてもサセプタ全体を交換することを要せず、温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制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】
発明者らは、これらの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のサセプタの構成を、サセプタの歯車部がサセプタ本体から自由自在に分離できる構成、好ましくは円盤状部材とその外側に設けられたリング状部材からなるサセプタ本体及び歯車部からなる構成、あるいは歯車部が複数の円弧状部材からなる構成とすることにより、前述の課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、基板を保持する基板ホルダー、及び該基板ホルダーを回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタが備えられた気相成長装置であって、サセプタの歯車部がサセプタ本体から分離できる構成を備えてな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、サセプタの歯車部がサセプタ本体から容易に分離できる構成なので、歯車部等に破損が生じたとしてもサセプタ全体を交換する必要がない。また、歯車部の材質を、容易にサセプタ本体より熱伝導性が低い材質とすることができるので、サセプタ本体の温度均一性が向上し、温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制できる。
さらに、本発明の気相成長装置において、サセプタの構成を、円盤状部材とその外側に設けられたリング状部材からなるサセプタ本体及び歯車部からなる構成、あるいは歯車部が複数の円弧状部材からなる構成とすることにより、前記の歯車部のみを交換できる効果、サセプタの破損を抑制できる効果がより効率よく得られる。
【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、及び該基板ホルダーを回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタ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５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は、図１に示した気相成長装置の部分拡大図（Ａ部）であり、図３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４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５は、本発明の気相成長装置において使用されるサセプタの一例を示す水平断面構成図であり、図６は、リング状部材及びサセプタの歯車部の一例を示す斜視図である。
【００１２】
本発明の気相成長装置は、図１に示すように、基板１を保持する基板ホルダー２、及び該基板ホルダー２を回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタ３が備えられた気相成長装置であって、図４に示すように、サセプタの歯車部２２がサセプタ本体（２１、２３）から分離できる構成を備えてなる気相成長装置である。
本発明の気相成長装置は、サセプタの構成が、図４に示すように、円盤状部材２１とその外側に設けられたリング状部材２３からなるサセプタ本体、及び歯車部２２からなる構成、あるいは歯車部が複数（図４においては４個）の円弧状部材からなる構成であることが好ましい。
【００１３】
尚、本発明において、サセプタの歯車部がサセプタ本体から分離できる構成とは、一般的に使用されている治具により、容易にサセプタの歯車部がサセプタ本体から取り外せる状態を示し、例えば、これらが、螺旋、ボルトとナット、ピン、嵌め合せにより結合されている構成を示すものである。本発明においては、円盤状部材、リング状部材、及び歯車部を各々分離できる構成とすることができ、また円盤状部材をサセプタ本体とし、図６に示すように、リング状部材２３を含めて歯車部２２とし、これをサセプタ本体から分離する構成とすることもできる。さらに、リング状部材を用いない構成とすることもできる。また、本発明におけるサセプタの円盤状部材は、基板ホルダーを挿入するための孔、あるいは中央部の孔を有することができる。
【００１４】
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の気相成長装置において、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、または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。
【００１５】
サセプタ３は、円盤状部材２１およびリング状部材２３から構成されるサセプタ本体並びに歯車部２２から構成され、すべての基板ホルダー２は、回転が自在にできるように円盤状部材２１により保持されている。サセプタ本体は、図２に示すように、円盤状部材２１の外周上部に設けた突出部の下面とリング状部材２３の内周下部に設けた突出部の上面を重ねあわせることにより、円盤状部材２１をリング状部材２３に嵌合して形成される。サセプタ３は、リング状部材２３の外周下部に設けた突出部の上面と歯車部２２の内周上部に設けた突出部の下面を重ねあわせることにより、サセプタ本体を歯車部２２に嵌合して形成される。尚、サセプタ３は、リング状部材２３の下面及び基台２０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１７を介して基台２０により回転自在に保持される。
【００１６】
円盤状部材２１は、直径３００〜１０００ｍｍ（突出部を除く）、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２３の内周円の半径は、円盤状部材２１の半径より５〜３０ｍｍ（突出部を除く）大きいことが好ましく、リング状部材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、円盤状部材２１と同等の厚さであることが好ましい。歯車部２２の内周円の半径は、リング状部材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２２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、リング状部材２３と同等の厚さであることが好ましい。
【００１７】
前記の各突出部は、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。サセプタ本体を歯車部２２に嵌合したときに、リング状部材２３と歯車部２２の間には半径方向の隙間が形成されることがより好ましく、その隙間の大きさは、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。リング状部材２３および歯車部２２を、気相成長中に互いに外れることがないように螺旋２６により固定してもよいが、温度むらを原因とした熱応力によって螺旋が破損することがないように、螺旋と螺旋穴の間に隙間を設ける等の処置をすることが好ましい。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、三角形または四角形であることが好ましいが、特に限定されない。
【００１８】
また、歯車部２２は、サセプタの半径方向に分割形成される複数の円弧状部材２４から構成されることが好ましい。円弧状部材２４は、歯車部２２を半径方向に分割することにより形成される。円弧状部材２４は、歯車部２２を角度３０°、４５°、６０°、７２°、９０°、１２０°、または１８０°の間隔で分割することにより形成されることが好ましいが、これらの角度に限定されることはない。各円弧状部材２４は、その上面及び下面がそれぞれ面一となるように歯車部２２を形成することが好ましい。各円弧状部材２４同士の間には隙間を設けることが好ましく、その隙間の大きさは、任意の場所において均等に１〜１０ｍｍが好ましいが、この大きさに限定されることはない。
【００１９】
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部とサセプタ３の歯車部２２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の歯車部およびサセプタ３の歯車部２２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。
【００２０】
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２５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。
【００２１】
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部と各基板ホルダー２の外周に設けられた歯車部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は回転（自転）する。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の歯車部および基板ホルダー２の歯車部は、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】
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。
【００２３】
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、歯車部２２、及びリング状部材２３は、カーボン系材料また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。しかし、歯車部、リング状部材は、サセプタ本体より熱伝導性が低い材質であることが好ましい。このような材料を選択することにより、サセプタ本体から熱が拡散することを防止し、サセプタ本体の温度均一性を向上させ、温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制することができる。
【００２４】
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、また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、ステンレスまた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。
【００２５】
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、歯車部２２及びリング状部材２３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、特に、歯車部２２及びリング状部材２３は、熱伝導性が低い材質、例えばアルミナ、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化ホウ素（ＢＮ）等であることが好ましいが、特に限定されることはない。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１〜６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】
【００２６】
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。
【００２７】
［実施例１］
（気相成長装置の製作）
【００２８】
図１〜図４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（突出部を除く）、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の平歯車部を噛み合わせた。円盤状部材の熱伝導率は１２０Ｗｍ−１Ｋ−１であった。
【００２９】
円盤状部材２１の外周上部には、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。リング状部材２３は、Ｓｉ３Ｎ４製（熱伝導率：３０Ｗｍ−１Ｋ−１）で、内周円の直径が６１５ｍｍ（突出部を除く）、外周円の直径が６３５ｍｍ（突出部を除く）、厚さが２０ｍｍのリング状とした。リング状部材２３の内周下部及び外周下部には、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。円盤状部材２１の外周上部に設けた突出部の下面とリング状部材２３の内周下部に設けた突出部の上面を重ねあわせることにより、円盤状部材２１をリング状部材２３に嵌合してサセプタ本体を形成した。
【００３０】
歯車部２２は、Ｓｉ３Ｎ４製（熱伝導率：２８Ｗｍ−１Ｋ−１）で、内周円の直径が６５５ｍｍ（突出部を除く）、外周円の直径６７５ｍｍ（突出部を除く）、厚さが２０ｍｍのリング状とした。歯車部２２の内周上部には、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。歯車部２２を、角度９０°の間隔で半径方向に分割形成される４個の円弧状部材２４から構成した。歯車部２２を形成するときに隣り合う円弧状部材２４同士の間に５ｍｍの隙間が生じるように、各分割面を２．５ｍｍ切削した。各円弧状部材２４に、直径８ｍｍの螺旋穴を角度３０°の間隔で３個ずつ設け、直径５ｍｍのカーボン製の雄螺旋をこの螺旋穴に通してから、リング状部材２３に設けた雌螺旋に固定することにより、各円弧状部材２４をリング状部材２３に固定して、歯車部２２を形成した。このようにして、リング状部材２３の外周下部に設けた突出部の上面と歯車部２２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サセプタ３を形成した。このとき、リング状部材２３と歯車部２２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、隣り合う円弧状部材２４同士の間の任意の場所で均等に５ｍｍの隙間が形成された。
【００３１】
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、カーボン製の固定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。
【００３２】
（温度むら測定実験）
このような気相成長装置を用いて、基板の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）の成長を行なうことを想定して、基板の温度を１０５０℃まで昇温させ、サセプタの温度むらを測定した。まず、基板ホルダーに基板（直径３インチ、サファイア）基板をセットし、基板ホルダー回転駆動器及びサセプタ回転駆動器を稼働させて、基板の自転（１０ｒｐｍ）及び公転（１ｒｐｍ）を開始した。次に、原料ガス導入部から窒素を流しながら基板の温度を１０５０℃まで昇温させ、充分な時間が経過した後、サセプタ（円盤状部材）の最高温度と最低温度の差を測定した結果、温度差は４℃であった。
【００３３】
［比較例1］
（気相成長装置の製作）
直径が６７５ｍｍの円盤状で外周に平歯車構造からなる歯車部が設けられたサセプタ（ＳｉＣコートカーボン製）を一体として製作して使用したほかは、実施例１と同様の気相成長装置を製作した。このサセプタの熱伝導率は、実施例１の円盤状部材と同様に１２０Ｗｍ−１Ｋ−１であった。
【００３４】
（温度むら測定実験）
このような気相成長装置を用いて、実施例１と同様の温度むら測定実験を行なった。その結果、最高温度と最低温度の差は９℃であった。
以上のように、本発明の気相成長装置は、歯車部等に破損が生じたとしてもサセプタ全体を交換する必要がなく、また歯車部の材質を容易にサセプタ本体より熱伝導性が低い材質とすることができるので、サセプタ本体の温度均一性が向上し、温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
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、青色または紫外の発光ダイオードまた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】
【００３６】
【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部分拡大図（Ａ部）
【図３】図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｂ−Ｂ）
【図４】図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｃ−Ｃ）
【図５】本発明の気相成長装置において使用されるサセプタの一例を示す水平断面構成図
【図６】リング状部材及び歯車部の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【００３７】
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
１８ ベアリング溝
１９ 反応容器
２０ 基台
２１ 円盤状部材
２２ 歯車部
２３ リング状部材
２４ 円弧状部材
２５ 差込口
２６ 螺旋
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダーを回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタが備えられた気相成長装置に関し、特に歯車部のみを新規なものと交換することができ、また温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制できる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また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バッチ当たり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。
気相成長装置の構成としては、特許文献１〜４に示すように、基板を保持し、あるいは基板を保持する基板ホルダーを回転自在に保持し、外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタを備えた構成がある。
【０００４】
このような気相成長装置において、均一な膜厚及び膜質を得るには、サセプタを回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。サセプタの回転は、サセプタを回転自在に保持し、サセプタの外周に設けられた歯車部に伝達される回転駆動力により行われることがある。また、１バッチあたり複数枚の基板上に結晶膜を成長させる場合には、サセプタの回転により基板を公転させ、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もできる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７５９９２号公報
【特許文献２】特開２００７−９６２８０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２１９２２５号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３２６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の気相成長装置において、気相成長装置の反応炉内に用いられる部材は、反応性の原料ガスに高温下で接触することにより腐食や劣化の進行が早まることが多い。また、サセプタを回転させる回転駆動力の伝達を受ける歯車部は、摩耗や応力の影響も受け易いため、特に破損を生じる虞が大きい部分である。
また、歯車部が設けられるサセプタの外周部は、基板を加熱するヒータによる加熱領域と非加熱領域との境界付近に位置することが多く、その結果、半径方向の温度むらによる熱応力により変形や割れ等が発生し易くなる。そのため、歯車部がサセプタ本体に一体となった従来から使用されているサセプタにおいては、歯車部に破損が生じた場合に、その破損が一部だけであってもサセプタ全体を交換しなくてはならないという問題があった。
【０００７】
さらに、前述の気相成長装置においては、半径方向の温度むらのほか、サセプタの上面と下面では熱伝達や放熱の程度に違いが生じることが多く、厚さ方向の温度むらにより生じる熱応力によりサセプタに変形や割れ等が発生し易いことがわかった。
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、前述のような気相成長装置において、歯車部等に破損が生じたとしてもサセプタ全体を交換することを要せず、温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制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】
発明者らは、これらの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のサセプタの構成を、サセプタの歯車部がサセプタ本体から自由自在に分離できる構成、好ましくは円盤状部材とその外側に設けられたリング状部材からなるサセプタ本体及び歯車部からなる構成、あるいは歯車部が複数の円弧状部材からなる構成とすることにより、前述の課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、基板を保持する基板ホルダー、及び該基板ホルダーを回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタが備えられた気相成長装置であって、サセプタの歯車部がサセプタ本体から分離できる構成を備えてな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、サセプタの歯車部がサセプタ本体から容易に分離できる構成なので、歯車部等に破損が生じたとしてもサセプタ全体を交換する必要がない。また、歯車部の材質を、容易にサセプタ本体より熱伝導性が低い材質とすることができるので、サセプタ本体の温度均一性が向上し、温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制できる。
さらに、本発明の気相成長装置において、サセプタの構成を、円盤状部材とその外側に設けられたリング状部材からなるサセプタ本体及び歯車部からなる構成、あるいは歯車部が複数の円弧状部材からなる構成とすることにより、前記の歯車部のみを交換できる効果、サセプタの破損を抑制できる効果がより効率よく得られる。
【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、及び該基板ホルダーを回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタ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５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は、図１に示した気相成長装置の部分拡大図（Ａ部）であり、図３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４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５は、本発明の気相成長装置において使用されるサセプタの一例を示す水平断面構成図であり、図６は、リング状部材及びサセプタの歯車部の一例を示す斜視図である。
【００１２】
本発明の気相成長装置は、図１に示すように、基板１を保持する基板ホルダー２、及び該基板ホルダー２を回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタ３が備えられた気相成長装置であって、図４に示すように、サセプタの歯車部２２がサセプタ本体（２１、２３）から分離できる構成を備えてなる気相成長装置である。
本発明の気相成長装置は、サセプタの構成が、図４に示すように、円盤状部材２１とその外側に設けられたリング状部材２３からなるサセプタ本体、及び歯車部２２からなる構成、あるいは歯車部が複数（図４においては４個）の円弧状部材からなる構成であることが好ましい。
【００１３】
尚、本発明において、サセプタの歯車部がサセプタ本体から分離できる構成とは、一般的に使用されている治具により、容易にサセプタの歯車部がサセプタ本体から取り外せる状態を示し、例えば、これらが、螺旋、ボルトとナット、ピン、嵌め合せにより結合されている構成を示すものである。本発明においては、円盤状部材、リング状部材、及び歯車部を各々分離できる構成とすることができ、また円盤状部材をサセプタ本体とし、図６に示すように、リング状部材２３を含めて歯車部２２とし、これをサセプタ本体から分離する構成とすることもできる。さらに、リング状部材を用いない構成とすることもできる。また、本発明におけるサセプタの円盤状部材は、基板ホルダーを挿入するための孔、あるいは中央部の孔を有することができる。
【００１４】
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の気相成長装置において、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、または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。
【００１５】
サセプタ３は、円盤状部材２１およびリング状部材２３から構成されるサセプタ本体並びに歯車部２２から構成され、すべての基板ホルダー２は、回転が自在にできるように円盤状部材２１により保持されている。サセプタ本体は、図２に示すように、円盤状部材２１の外周上部に設けた突出部の下面とリング状部材２３の内周下部に設けた突出部の上面を重ねあわせることにより、円盤状部材２１をリング状部材２３に嵌合して形成される。サセプタ３は、リング状部材２３の外周下部に設けた突出部の上面と歯車部２２の内周上部に設けた突出部の下面を重ねあわせることにより、サセプタ本体を歯車部２２に嵌合して形成される。尚、サセプタ３は、リング状部材２３の下面及び基台２０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１７を介して基台２０により回転自在に保持される。
【００１６】
円盤状部材２１は、直径３００〜１０００ｍｍ（突出部を除く）、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２３の内周円の半径は、円盤状部材２１の半径より５〜３０ｍｍ（突出部を除く）大きいことが好ましく、リング状部材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、円盤状部材２１と同等の厚さであることが好ましい。歯車部２２の内周円の半径は、リング状部材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２２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、リング状部材２３と同等の厚さであることが好ましい。
【００１７】
前記の各突出部は、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。サセプタ本体を歯車部２２に嵌合したときに、リング状部材２３と歯車部２２の間には半径方向の隙間が形成されることがより好ましく、その隙間の大きさは、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。リング状部材２３および歯車部２２を、気相成長中に互いに外れることがないように螺旋２６により固定してもよいが、温度むらを原因とした熱応力によって螺旋が破損することがないように、螺旋と螺旋穴の間に隙間を設ける等の処置をすることが好ましい。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、三角形または四角形であることが好ましいが、特に限定されない。
【００１８】
また、歯車部２２は、サセプタの半径方向に分割形成される複数の円弧状部材２４から構成されることが好ましい。円弧状部材２４は、歯車部２２を半径方向に分割することにより形成される。円弧状部材２４は、歯車部２２を角度３０°、４５°、６０°、７２°、９０°、１２０°、または１８０°の間隔で分割することにより形成されることが好ましいが、これらの角度に限定されることはない。各円弧状部材２４は、その上面及び下面がそれぞれ面一となるように歯車部２２を形成することが好ましい。各円弧状部材２４同士の間には隙間を設けることが好ましく、その隙間の大きさは、任意の場所において均等に１〜１０ｍｍが好ましいが、この大きさに限定されることはない。
【００１９】
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部とサセプタ３の歯車部２２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の歯車部およびサセプタ３の歯車部２２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。
【００２０】
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２５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。
【００２１】
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部と各基板ホルダー２の外周に設けられた歯車部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は回転（自転）する。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の歯車部および基板ホルダー２の歯車部は、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】
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。
【００２３】
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、歯車部２２、及びリング状部材２３は、カーボン系材料また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。しかし、歯車部、リング状部材は、サセプタ本体より熱伝導性が低い材質であることが好ましい。このような材料を選択することにより、サセプタ本体から熱が拡散することを防止し、サセプタ本体の温度均一性を向上させ、温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制することができる。
【００２４】
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、また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、ステンレスまた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。
【００２５】
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、歯車部２２及びリング状部材２３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、特に、歯車部２２及びリング状部材２３は、熱伝導性が低い材質、例えばアルミナ、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化ホウ素（ＢＮ）等であることが好ましいが、特に限定されることはない。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１〜６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】
【００２６】
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。
【００２７】
［実施例１］
（気相成長装置の製作）
【００２８】
図１〜図４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（突出部を除く）、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の平歯車部を噛み合わせた。円盤状部材の熱伝導率は１２０Ｗｍ−１Ｋ−１であった。
【００２９】
円盤状部材２１の外周上部には、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。リング状部材２３は、Ｓｉ３Ｎ４製（熱伝導率：３０Ｗｍ−１Ｋ−１）で、内周円の直径が６１５ｍｍ（突出部を除く）、外周円の直径が６３５ｍｍ（突出部を除く）、厚さが２０ｍｍのリング状とした。リング状部材２３の内周下部及び外周下部には、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。円盤状部材２１の外周上部に設けた突出部の下面とリング状部材２３の内周下部に設けた突出部の上面を重ねあわせることにより、円盤状部材２１をリング状部材２３に嵌合してサセプタ本体を形成した。
【００３０】
歯車部２２は、Ｓｉ３Ｎ４製（熱伝導率：２８Ｗｍ−１Ｋ−１）で、内周円の直径が６５５ｍｍ（突出部を除く）、外周円の直径６７５ｍｍ（突出部を除く）、厚さが２０ｍｍのリング状とした。歯車部２２の内周上部には、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。歯車部２２を、角度９０°の間隔で半径方向に分割形成される４個の円弧状部材２４から構成した。歯車部２２を形成するときに隣り合う円弧状部材２４同士の間に５ｍｍの隙間が生じるように、各分割面を２．５ｍｍ切削した。各円弧状部材２４に、直径８ｍｍの螺旋穴を角度３０°の間隔で３個ずつ設け、直径５ｍｍのカーボン製の雄螺旋をこの螺旋穴に通してから、リング状部材２３に設けた雌螺旋に固定することにより、各円弧状部材２４をリング状部材２３に固定して、歯車部２２を形成した。このようにして、リング状部材２３の外周下部に設けた突出部の上面と歯車部２２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サセプタ３を形成した。このとき、リング状部材２３と歯車部２２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、隣り合う円弧状部材２４同士の間の任意の場所で均等に５ｍｍの隙間が形成された。
【００３１】
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、カーボン製の固定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。
【００３２】
（温度むら測定実験）
このような気相成長装置を用いて、基板の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）の成長を行なうことを想定して、基板の温度を１０５０℃まで昇温させ、サセプタの温度むらを測定した。まず、基板ホルダーに基板（直径３インチ、サファイア）基板をセットし、基板ホルダー回転駆動器及びサセプタ回転駆動器を稼働させて、基板の自転（１０ｒｐｍ）及び公転（１ｒｐｍ）を開始した。次に、原料ガス導入部から窒素を流しながら基板の温度を１０５０℃まで昇温させ、充分な時間が経過した後、サセプタ（円盤状部材）の最高温度と最低温度の差を測定した結果、温度差は４℃であった。
【００３３】
［比較例1］
（気相成長装置の製作）
直径が６７５ｍｍの円盤状で外周に平歯車構造からなる歯車部が設けられたサセプタ（ＳｉＣコートカーボン製）を一体として製作して使用したほかは、実施例１と同様の気相成長装置を製作した。このサセプタの熱伝導率は、実施例１の円盤状部材と同様に１２０Ｗｍ−１Ｋ−１であった。
【００３４】
（温度むら測定実験）
このような気相成長装置を用いて、実施例１と同様の温度むら測定実験を行なった。その結果、最高温度と最低温度の差は９℃であった。
以上のように、本発明の気相成長装置は、歯車部等に破損が生じたとしてもサセプタ全体を交換する必要がなく、また歯車部の材質を容易にサセプタ本体より熱伝導性が低い材質とすることができるので、サセプタ本体の温度均一性が向上し、温度むらを原因とした熱応力によるサセプタの破損を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
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、青色または紫外の発光ダイオードまた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】
【００３６】
【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部分拡大図（Ａ部）
【図３】図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｂ−Ｂ）
【図４】図１に示した気相成長装置の水平断面構成図（断面Ｃ−Ｃ）
【図５】本発明の気相成長装置において使用されるサセプタの一例を示す水平断面構成図
【図６】リング状部材及び歯車部の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【００３７】
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
１８ ベアリング溝
１９ 反応容器
２０ 基台
２１ 円盤状部材
２２ 歯車部
２３ リング状部材
２４ 円弧状部材
２５ 差込口
２６ 螺旋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板ホルダー、及び該基板ホルダーを回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタが備えられた気相成長装置であって、サセプタの歯車部がサセプタ本体から分離できる構成を備えてなることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
サセプタの構成が、円盤状部材とその外側に設けられたリング状部材からなるサセプタ本体、及び歯車部からなる請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
歯車部が複数の円弧状部材からなる請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
リング状部材と歯車部が、螺旋により結合された請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項５】
円盤状部材とリング状部材が、螺旋により結合された請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項６】
歯車部がサセプタ本体より熱伝導性が低い材質で構成された請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項７】
リング状部材がサセプタ本体より熱伝導性が低い材質で構成された請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項８】
複数の円弧状部材同士の間に、隙間が設けられた請求項３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、及び該基板ホルダーを回転自在に保持し外周に外部からの回転駆動力の伝達を受ける歯車部を有するサセプタが備えられた気相成長装置であって、サセプタの歯車部がサセプタ本体から分離できる構成を備えてなることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
サセプタの構成が、円盤状部材とその外側に設けられたリング状部材からなるサセプタ本体、及び歯車部からなる請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
歯車部が複数の円弧状部材からなる請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
リング状部材と歯車部が、螺旋により結合された請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項５】
円盤状部材とリング状部材が、螺旋により結合された請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項６】
歯車部がサセプタ本体より熱伝導性が低い材質で構成された請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項７】
リング状部材がサセプタ本体より熱伝導性が低い材質で構成された請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項８】
複数の円弧状部材同士の間に、隙間が設けられた請求項３に記載の気相成長装置。
【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２０１３−４７３０（Ｐ２０１３−４７３０Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４２２６（Ｐ２０１１−１３４２２６）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【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７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【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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