JPH03194920A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、主に、ＧａＡｓなどの化合物半導体膜をウ
エーノ・上に成長させる有機金属イヒ学的気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）　装置を対象としたものであり、装置の構成
として、被成腺基板力Ｓ周面壷こ密着状態に取り付けら
れる筒状または中空台状のサセプタを児熱し、このサセ
プタとこのサセプタを同／ｃ？状に覆う円筒状容器との
間で反応ガスを該円筒状容器のほぼ軸方向に流しつつ前
記被成膜基板に膜成長を行う気相成長装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図にこの種ＭＯＣＶＤ　ｆｅｌｌの従来の構成例を
示す。基板８が周面に密着状態に取りつけられる、ここ
では台状に形成されたサセプタ３は、たとえば石英ガラ
スで作られ回転軸７と一体化されたドーム状のサセプタ
サポート９＃こ回転軸７と同軸に支えられでいる。サセ
プタ３の内側には、石英ガラスからなる内部容器４が、
また外側には同様に石英ガラスからなる外部容器１が回
転軸７と同軸に配置されており、この外部容器１とサセ
プタ３との間に形成された空間に原料ガス（ＭＯＣＶＤ
装置では、水素キャリアガスのバブリングによりガス化
された■族元素のアルキル化物とＶｉ元累の水素化物と
の混合ガス、以下反応ガスと記す）が外部容器１の頂部
から導入され矢印の方向に流される。また、内部容器４
の内側には、複数の赤外線ランプ５がサセプタ３と同Ｎ
Ｊｌこ、かっサセプタ周面に並行になるように配列され
、内部容器４を透過してサセプタ３を内側から輻射加熱
する。

この輻射熱により所定の温度に達したサセプタ３からは
、輻射により、熱が外部容器１を透過して容器外部の空
間を通りエンクロージャ２＃こ達する。このエンクロー
ジャ２は、万一石英ガラス製の外部容器１が破損した場
合の危険防止と外部への高熱の発散防止とのために設け
られでいるもので、サセプタ３の温度が６００〜７００
℃のような高温の場合にはエンクロージャ２のｆｆ１度
も高（なるタメ、通常は、エンクロージャ２の外周面に
冷却水パイプを密着させ、冷却を行っている。

一方、赤外線ランプ５の輻射熱のうち、サセプタ３とは
反対側へ向かうものは冷却コーン６にあたり反射し、前
記サセプタ３に向かう熱流となる。

この反射をできるだけ大きくするため１通常、冷却コー
ン６の表面は金メツキされる。同時に冷却コーン６の内
側も冷却水により冷却される。サセプタ３の基板取りつ
け面（周面）は、反応ガスの被成膜成分が上流から下流
まで均一にゆきわたるよう、垂直方向の回転軸７の軸融
に対してわずかに傾けられており、下流はど外部容器１
との距離が短くなる台状ｔこ形成されでいる。外部容器
１の頂部から導入された反応ガスは、反応ガスの流れの
方向に２段着こ取り付けられた基板の面に沿い層流の状
態で通過し、高温に加熱したサセプタの面上で一反応ガ
スが分解し、基板表面に分解したガス粒子が堆積して膜
形成が行われる。基板面を通過したガスは、図示されな
い下方の排気口から排気される。なお、ＭＯＣＶＤ装置
の場合、基板面を通過したガスがサセプタ３の内周面側
へまわり込み。

内部容器４の外周面を汚損することのないよう、内部容
器４の内側へ装置外部からスィーブガスとしでＨ２ガス
が導入され、内部容器頂部の回転軸７との隙間から内部
容器外周面側へ送り出されて外周面を清浄に保つている
。

第５図に従来のサセプタの形状を示す。外周面に基板８
が密着状態に取り付けられるように、外周面は多角錐台
状に形成され、全体が一体ものとしで形成されている。

このサセプタ３が、サセプタサポート９にかぶさってそ
の内側のリング面３ａをサセプタサポートのリング状フ
ランジ面に掛けることによりサセプタサポートに取付け
られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように構成される従来の装置には以下のような問題
点がある。すなわち、サセプタ３には、極めて純度の高
い炭素材が使用され、前記のサセプタ３よりも大きい塊
状の無鉛を機械加工して前述の形に成形する。したがっ
てサセプタの形状。

大きさによっては原料としての塊状の黒鉛は極めで大き
いものが必要となり、又その機械加工も困難となる場合
が多々生じる。又本装置によって製作されるデバイスに
よって基板が異なり、それに伴ってサセプタの形状が千
差万別に変わるので、なおいっそう機械加工の困ｍざが
増すことになる。

さらに、機械加工されたサセプタは、中空台を形成して
いる肉厚の内部が極めて倣細な気泡で満たされているこ
と、すなわちポーラスであることから、何らかの表面処
理を施す必要があり、通常例えば炭化珪素（Ｓｉｎ）の
ような４！ｌ［密で硬質の薄膜をＣＶＤ　（化学的気相
成長、）法により形成しでいる。このため、サセプタの
大きざによっては冥際のＣＶＤ炉の大きさの限界から、
事実上製作できない場合もあった。

以上述べたように、従来のサセプタでは、その製作方法
に起因する原因により特に経済性に著しい欠点が有り、
要求される形状会寸法によっては製作不可能な場合もあ
った。

この発明の目的は、多種多様な形状１寸法のものが高品
質かつ経済的に製作されつる構造のサセプタを備えた気
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〕

上記課題を解決するために、この発明においては、被成
膜基板が周面に密層状態に取り付けられる筒状才たは中
を台状のサセプタを刀Ω熱し、このサセプタとこのサセ
プタを同心状に援う円筒状容器との間で反応ガスを該円
筒状容器のほぼ軸方向に流しつつ前記被成膜基板に膜成
長を行う気相成長装置を、前記サセプタが、該サセプタ
を該サセプタの軸線を含む複数の平面で切り分けた形状
に形成され反応ガスの流れの方向ｌこ並ぶ被成膜基板の
共通の取付は面を形成する。サセプタ周方向の幅が等し
い複数の単位切片を周方向に順に隣接させで形成されて
いる装置とするものとする。そして、このような構造に
形成されるサセプタを、周方向に順に隣接する複数の単
位切片が、サセプタの温度を計測するための温度検出手
段の検出端が挿入される第２の単位切片を介して周方向
に隣接する単位切片を含んだ構造とし、さらに、単位切
片同志および単位切片と第２の単位切片との周方向の隣
接が、単位切片および第２の単位切片それぞれの両側の
隣接部位にそれぞれ凸縁と凹縁とが形成され、隣接する
２つの単位切片または隣接する単位切片と第２の単位切
片それぞれの凸縁と凹縁とを順に１ね仕わせもしくは嵌
め会わせつつ行われる構造とすればさらに好適である。

〔作用〕

このように、サセプタが、該サセプタを蚊サセプタの軸
線を含む複数の平面で切り分けた形状に形成され反応ガ
スの流れの方向に並ぶ被成膜基板の共通の取付は面を形
成する。サセプタ周方向の幅が等しい複数の単位切片を
周方向に順ｌこ隣接させて形成されるサセプタ構造とす
ることにより、サセプタを構成する単位切片を、必要な
厚みを持った板状黒鉛から機械加工により成形すること
ができ、サセプタはその形状２寸法にかかわらず、汎用
の大きさの原材料を用いて製作が可能となる。

また単位切片の製作を専用の治工具を用いで行うことに
より、単位切片が安定した寸法精度で効率よく製作され
、サセプタを極めて経済的に形成することができる。ま
た、サセプタの構成材の表面処理も特別に新たな設備を
必要とすることなく容易に可能になる。このように、サ
セプタの形成が。

汎用の大きさの材料を使用しかつ同一部材を多盆に製作
して行われることから部材の品質管理が容易となり、サ
セプタを高品質にかつ経済的に製作することができる。

そしで、このように形成されるサセプタを、周方向に順
にＷｋ接する複数の単位切片が、サセプタの温度を計測
するための温度検出手段の検出端が挿入される第２の単
位切片を介しで周方向にｒＡ接する単位切片を含んだ構
造とすることにより、温度計測の容易な、従って温度管
理のより容易なサセプタが得られ、さらに、単位切片同
志および単位切片と第２の単位切片との周方向の隣接が
、単位切片および第２の単位切片それぞれの両側の隣接
部位にそれぞれ凸縁と凹縁とが形成され、隣接する２つ
の単位切片または隣接する単位切片と第２の単位切片そ
れぞれの凸縁と凹縁とを順に東ね合わせもしくは嵌め合
わせつつ行われる構造とすることにより、２つの単位切
片のｉ！４接部位に隙間が存在しでも、サセプタの内周
面側から外周面側ヘスイープガスの流れが生じるのが防
止され、成膜に悪影響を及ぼす基板取付は面での反応ガ
スの乱れを防ぐことができ、単位切片の周方向寸法の工
作精度をさほどあげることなく一体形成のものと同一の
成膜性能を有するサセプタとすることができる。

〔実施例〕

第１図に本発明によるサセプタ構造の第１の実施例を示
す。周方向に等しい幅をもち、ここではそれぞれ１個の
被成膜基板８が密層状態に取り付けられる取付は面を形
成する複数の単位切片３１を、それぞれの単位切片の内
側に形成された鉤状の係合部３１ａを、サセプタサポー
ト９のリング状フランジの周縁をサセプタサポートの本
体側へ曲げ起こした鉤状の係θ部９ａに掛けて周方向に
隣接させつつサセプタ３が形成されでいる。

第２図に本発明によるサセプタ構造の第２の実施例を示
す。この構造は、周方向に順に隣接する複数の単位切片
３１のうち、いずれか２つが、サセプタの温度を計測す
るための温度検出手段の検出端１例えば熱電対をｍ成す
る２本の異種金属線の接合部が挿入される第２の単位切
片１１を介して周方向に隣接するものである。このよう
に、サセプタ中に温度検出用の第２の単位切片を組み込
むことにより、温度の検出、従って温度管理のより答易
なサセプタとすることができる。

第３図は本発明によるサセブｊ１ｓ造の第３の実施例を
示す。このｍ造は、周方向に順に＠接する単位切片３２
それぞれの両側のＶ４接部位にそれぞれ紙面に垂直方向
に長い凸縁３２ｇと凹縁諺すとを形成し、１つの単位切
片の凸縁とこれに隣接する単位切片の凹縁とを重ね合わ
せつつ複数の単位切片を順に周方向に隣接させてサセプ
タを形成し、サセプタの内周面側から外周面側ヘスイー
ブガスの流れが生じるのを防止して、成膜に悪影番を及
ぼす基板取付は面での反応ガスの乱れを防ぎ、サセプタ
に一体形成のものと同一の成膜性能を持たせたものであ
る。ここで、各単位切片の凸縁および凹縁は、この実施
例のように、ともに単位切片の厚みの外周側半分または
内周側手分に形成してもよく、また、厚みの中央部に紙
面に垂直方向の凸部と凹部とを形成し、また第２の単位
切片を有するサセプタの場合にはこの第２の単位切片に
もこの凸部と凹部とを形成して、凸部と凹部とを嵌め合
わせつつ単位切片を周方向に隣接させるようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明においでは、被成膜基板が
周面に萱層状態に取り付けられる筒状または中窒台状の
サセプタを加熱し、このサセプタとこのサセプタを同心
状に覆う円筒状容器との間で反応ガスを該円筒状容器の
ほぼ軸方向に流しつつ前記被放膜基板に膜成長を行う気
相成長装置を、前記すでブタが、該サセプタを該サセプ
タの軸線を含む複数の平面で切り分けた形状に形成され
反応ガスの流れの方向に並ぶ被成膜基板の共通の取付は
面を形成する。サセプタ周方向の幅が等しい複数の単位
切片を周方向に順に瞬接させで形成されている装置とし
たので、サセプタをその大きさにかかわらず、汎用の大
きさの原材料を用いて製作することができ、かつ種々の
形状のものも容易に製作することができる。また、−一
部材を構成単位として、これを多量に用いてサセプタが
形成されるから、この単位部材の品質管理が容易となり
、かつこの単位部材の製作も効率よく行われ、品質レベ
ルが揃って高いサセプタを経済的に製作することができ
る。また、サセプタの変更や更新。

例えばサセプタに別の機能を何割したり、修復を行う場
合などに単位部材単位で経済的にこれに対応することが
できる。そして、このよ、うに形成されるサセプタを、
周方向に順ｌこ隣接する複数の単位切片が、サセプタの
温度を計測するための温度検出手段の検出端が挿入され
る第２の単位切片を介して周方向に隣接する単位切片を
含んだ構造とすることにより、温度計測の容易な、従っ
て温度管理のより容易なサセプタが得られ、さらに、単
位切片岡志および単位切片と第２の単位切片との周方向
の隣接が、単位切片および第２の単位切片それぞれの両
側の隣接部位にそれぞれ凸縁と凹縁とが形成され、隣接
する２つの単位切片または隣接する単位切片と第２の単
位切片それぞれの凸縁と凹縁とを順に重ね合わせもしく
は嵌め合わせつつ行われる構造とすることにより、２つ
の単位切片の隣接部位に隙間が存在しても、サセプタの
内周面側から外周面側ヘスイーブガスの流れが生じるの
が防止され、成膜に悪影譬を及ぼす基板取付は面での反
応ガスの乱れを防ぐことができ、単位切片の周方向寸法
の工作精良をさほどあげることなく一体形成のものと同
一の成膜性能を有するサセプタとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例によるサセプタの構造を
、サセプタをサセプタサポートに取り付けた状態で示す
図であって、同図（ａｔは上面図、同図１ｂｌは部分断
面正面図、第２図は不発明の第２の実施例によるサセプ
タの構造を、サセプタをサセプタサポートに取り付けた
状態で示す図であって、同図１ａｌは上面図、同図ｔｂ
ｌは部分断面正面図、第３図は本発明の第３の実施例に
よるサセプタの構造を示す横断面図、第４図は本発明が
対象とする気相成長ｖｃｒＩｔの構成例を示す縦断面図
、第５図は第４図に示す構成の気相成長装置におけるサ
セプタの促来の構造例を、サセプタをプ°セブタサポー
トに散り付けた状態着示すものであって、同図（ａｔは
上面図、同図ｔｂ＋は部分断面正面図である。 ３・・・サセプタ、８・・・基板（被１ｆＧ膜基板）、
１０・・・温良検出手段、１１・・・第２の単位切片、
３１　、３２・・・単位切片、３２ａ・・・凸縁、３２
ｂ・・・凹縁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被成膜基板が周面に密着状態に取り付けられる筒状
   または中空台状のサセプタを加熱し、このサセプタとこ
   のサセプタを同心状に覆う円筒状容器との間で反応ガス
   を該円筒状容器のほぼ軸方向に流しつつ前記被成膜基板
   に膜成長を行う気相成長装置において、前記サセプタが
   、該サセプタを該サセプタの軸線を含む複数の平面で切
   り分けた形状に形成され反応ガスの流れの方向に並ぶ被
   成膜基板の共通の取付け面を形成する、サセプタ周方向
   の幅が等しい複数の単位切片を周方向に順に隣接させて
   形成されていることを特徴とする気相成長装置。 ２）請求項第１項に記載の気相成長装置において、周方
   向に順に隣接する複数の単位切片が、サセプタの温度を
   計測するための温度検出手段の検出端が挿入される第２
   の単位切片を介して周方向に隣接する単位切片を含むこ
   とを特徴とする気相成長装置。 ３）請求項第１項または第２項に記載の気相成長装置に
   おいて、単位切片同志および単位切片と第２の単位切片
   との周方向の隣接が、単位切片および第２の単位切片そ
   れぞれの両側の隣接部位にそれぞれ凸縁と凹縁とが形成
   され、隣接する２つの単位切片または隣接する単位切片
   と第２の単位切片それぞれの凸縁と凹縁とを順に重ね合
   わせもしくは嵌め合わせつつ行われることを特徴とする
   気相成長装置。