JP2007243060A

JP2007243060A - 気相成長装置

Info

Publication number: JP2007243060A
Application number: JP2006066458A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamaguchi; 晃山口; Kunimasa Uematsu; 邦全植松
Original assignee: Nippon Sanso Holdings Corp
Current assignee: Nippon Sanso Holdings Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】サセプタの熱歪みにより生じる回転不具合を解消し、メンテナンス性や経済性の向上が図れる気相成長装置を提供する。
【解決手段】加熱手段によって加熱されるとともに駆動手段によって回転するサセプタ１１に、該サセプタの周方向に複数の基板保持部材２１を転動部材（ボール２２）を介して回転可能に設け、前記サセプタの回転に伴って前記基板保持部材２１を回転させ、該基板保持部材に保持された基板１２をサセプタの回転軸に対して公転させながら自転させる自公転構造を備えた気相成長装置において、前記サセプタと前記転動部材との間に転動部材をガイドするガイド部材２３を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、気相成長装置に関し、詳しくは、サセプタ上の基板を自公転させる機構を備えた気相成長装置に関する。

フローチャンネル内のサセプタに保持した基板を所定温度に加熱した状態でフローチャンネル内に気相原料を供給し、前記基板面に薄膜を堆積させる気相成長装置として、複数枚の基板に均一に薄膜を形成するため、サセプタを回転させるとともに、該サセプタの回転に伴って基板を保持した基板保持部材（基板トレイ）を回転させ、成膜中の基板を自公転させる機構を備えた気相成長装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような自公転機構では、サセプタと基板保持部材との間に転動部材（ベアリング）介在させ、基板保持部材が円滑に回転するようにしている。
特開２００２−１７５９９２号公報

しかし、従来の気相成長装置における自公転機構は、前記転動部材がサセプタ及び基板保持部材にそれぞれ設けられたガイド溝等に直接保持されているため、サセプタが高温に加熱されたときの熱膨張による歪みにより、転動部材の回転に不具合を生じることがあった。例えば、転動部材が転動するガイド溝等の転動面が歪んで転動部材が転動面を円滑に転動しなくなり、基板保持部材の回転がぶれたり、転動部材が外れたり、基板保持部材の回転が重くなって歯車部等が破損したりすることがあった。また、従来の自公転機構では、基板保持部材やサセプタに回転異常が発生した場合、修理するためにサセプタ全体をチャンバーの外に出さなければならず、チャンバーの開放等、大掛かりなメンテナンスが必要となり、時間とコストがかかっていた。

そこで本発明は、サセプタの熱歪みにより生じる回転不具合を解消し、メンテナンス性や経済性の向上が図れる気相成長装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置は、加熱手段によって加熱されるとともに駆動手段によって回転するサセプタに、該サセプタの周方向に複数の基板保持部材を転動部材を介して回転可能に設け、前記サセプタの回転に伴って前記基板保持部材を回転させ、該基板保持部材に保持された基板をサセプタの回転軸に対して公転させながら自転させる自公転構造を備えた気相成長装置において、前記サセプタと前記転動部材との間に転動部材をガイドするガイド部材を設けたことを特徴としている。

本発明の気相成長装置によれば、面積が大きくて熱歪みが発生しやすいサセプタに比べて面積が小さく、熱歪みも小さいガイド部材によって転動部材をガイドしているので、高温に加熱しても転動部材の転動に悪影響が出ることはなく、高温時でも基板保持部材を円滑に回転させることができる。さらに、電動部材や転動面のメンテナンスを行う際には、サセプタを取り外すことなく、基板保持部材とガイド部材とを取り外すだけでよいため、メンテナンス作業も容易にかつ短時間で行うことができる。

図１は本発明の気相成長装置の一形態例を示す断面図、図２はサセプタの平面図、図３は図１のIII−III断面図、図４はガイド部材の他の形状例を示す要部の断面図である。

本形態例に示す気相成長装置は、円盤状のサセプタ１１の上面に６枚の基板１２を載置可能とした多数枚自公転型気相成長装置であって、サセプタ１１は、石英ガラス等で形成された円筒状のフローチャンネル１３の底面部分に回転可能に設けられている。サセプタ１１の下面中心部には回転軸１４が、該回転軸１４の周囲にはサセプタ１１を介して基板１２を加熱するためのヒーター１５や温度計１６がそれぞれ設けられ、ヒーター１５の下方及び周囲は、リフレクター１７で覆われている。フローチャンネル１３の天板中央には、気相原料導入口１８が開口しており、底板外周には排気口１９が設けられている。

基板１２は、上面に基板保持凹部２０を有する円盤状の基板保持部材（基板トレイ）２１に保持されており、基板保持部材２１は、カーボンやセラミックで形成された転動部材である多数のボール２２を介して円盤状のガイド部材２３にそれぞれ支持され、ガイド部材２３は、サセプタ１１の周方向に等間隔で設けられたガイド部材保持凹部２４内に保持されている。また、基板保持部材２１の外周下部には、外歯車２５が設けられており、サセプタ１１の外周位置には、基板保持部材２１の外歯車２５に歯合する内歯車２６を有するリング状の固定歯車部材２７が設けられている。さらに、固定歯車部材２７の上方、内歯車２６及び外歯車２５の上方、及び、サセプタ１１の中央部上面を覆うカバー部材２８が設けられており、このカバー部材２８の上面、基板保持凹部２０の外周部上面、基板１２の上面が面一になるようにしている。基板保持部材２１の下面及びガイド部材２３の上面には、基板１２の軸線を中心とするリング状のＶ溝２９，３０が対向して設けられており、両Ｖ溝２９，３０間に前記ボール２２が転動可能に保持されている。

基板１２への気相成長を行う際に、回転軸１４を所定速度で回転させると、回転軸１４と一体にサセプタ１１が回転し、このサセプタ１１の回転に伴って固定歯車部材２７を除く各部材が回転し、基板１２は、サセプタ１１の軸線を中心として回転、即ち公転する状態となる。そして、固定歯車部材２７の内歯車２６に外歯車２５が歯合することにより、基板保持部材２１は該基板保持部材２１の軸線を中心として回転、即ち自転する状態となる。これにより、基板保持部材２１が保持された基板１２が、サセプタ１１の軸線を中心として自公転することになる。

このようにして基板１２を自公転させ、かつ、ヒーター１５からサセプタ１１等を介して基板１２を所定温度、例えば１１００℃に加熱した状態で、気相原料導入口１８から所定の気相原料、例えばトリメチルガリウムとアンモニアとの混合ガスをフローチャンネル１３内に導入し、外周の排気口１９から排出することにより、複数の基板１２の表面に所定の薄膜を均一に堆積させることができる。

基板１２を高温に加熱する際に、直径（面積）が大きく、中央部と周辺部とで肉厚が異なるサセプタ１１は、ヒーター１５やランプ等によって加熱された際に温度分布が発生し、熱膨張差による歪みを生じ易いが、サセプタ１１に比べて直径が小さな前記基板保持部材２１及び前記ガイド部材２３は、高温に加熱されても温度分布がほとんど起こらず、熱膨張差による歪みが発生し難いため、また、歪みが発生したとしても極小さな歪みであるから、両Ｖ溝２９，３０の関係を良好に保つことができ、ボール２２の転動がスムーズに行われ、結果として基板１２を円滑かつ等速度で自転させることができる。これにより、全ての基板１２に均質な薄膜を安定して堆積させることができる。

また、メンテナンスでボール２２や両Ｖ溝２９，３０の点検、清掃、交換等を行う際に、従来はサセプタ１１を含めて全体を取り外さなければいけなかったが、本形態例では、サセプタ１１を残してガイド部材２３までを取り外せばよいため、これらの点検等を短時間で効率よく行うことができる。さらに、歯車部分を覆うようにしてカバー部材２８を設けることにより、歯車部分への反応生成物等の侵入を防止でき、歯車部分を長期にわたって保護することができる。これにより、生産効率を大幅に向上させることができる。

図４に示す形態例は、基板保持部材３１の下部周面にＶ溝３２を設け、基板保持部材３１の下部周面よりも大きな内径を有するリング状のガイド部材３３の内周面に前記Ｖ溝３２に対向するＶ溝３４を設けるとともに、両Ｖ溝３２，３４間に前記同様のボール３５を配置し、基板保持部材３１とガイド部材３３とを互いに回転可能に形成し、ガイド部材３３をサセプタ３６の外周部に設けた円形の基板保持部材保持孔３７の下部内周にリング状に設けた支持片３８に支持させている。

このように形成しても、サセプタ３６に比べてガイド部材３３が極めて小さいので、温度分布による熱膨張差で歪みが発生することを抑制でき、基板１２を円滑に回転させることができるとともに、サセプタ３６からの取り外しも容易であるから、メンテナンス性の向上も図れる。

なお、本発明は、基板の薄膜形成面を下向きにした気相成長装置にも適用できる。また、各部の形状は、サセプタや基板の大きさなどの各種条件に応じて適宜設定することができ、例えば、転動部材の形状はボールに限らず、転動部材の保持もＶ溝に限るものではない。

本発明の気相成長装置の一形態例を示す断面図である。サセプタの平面図である。図１のIII−III断面図である。ガイド部材の他の形状例を示す要部の断面図である。

符号の説明

１１…サセプタ、１２…基板、１３…フローチャンネル、１４…回転軸、１５…ヒーター、１６…温度計、１７…リフレクター、１８…気相原料導入口、１９…排気口、２０…基板保持凹部、２１…基板保持部材、２２…ボール、２３…ガイド部材、２４…ガイド部材保持凹部、２５…外歯車、２６…内歯車、２７…固定歯車部材、２８…カバー部材、２９，３０…Ｖ溝、３１…基板保持部材、３２…Ｖ溝、３３…ガイド部材、３４…Ｖ溝、３５…ボール、３６…サセプタ、３７…基板保持部材保持孔、３８…支持片

Claims

加熱手段によって加熱されるとともに駆動手段によって回転するサセプタに、該サセプタの周方向に複数の基板保持部材を転動部材を介して回転可能に設け、前記サセプタの回転に伴って前記基板保持部材を回転させ、該基板保持部材に保持された基板をサセプタの回転軸に対して公転させながら自転させる自公転構造を備えた気相成長装置において、前記サセプタと前記転動部材との間に転動部材をガイドするガイド部材を設けたことを特徴とする気相成長装置。