(57)【要約】【課題】  高温加熱してもヒータ寿命が長いヒータ、そしてヒータ交換が容易でかつ小型な基板加熱装置およびこれを用いる結晶成長装置を提供することにある。【解決手段】  この発明は、カップの底面と側面とに渡って連続するヒータパターンを設けることで、電力を供給するヒータの長さを長くすることができる。それにより、ヒータの抵抗値を増加させて電流密度の低減を図ることができ、低電圧、大電流となることを抑制しかつ発熱量を大きくすることができる。【選択図】      図１
2010040718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ型のヒータであって、カップの底面から側面に渡って連続するヒータパターンが形成され、前記ヒータパターンの両端部が前記側面あるいは前記底面に配置されているヒータ。
【請求項２】
前記ヒータはカーボン製であり、前記ヒータパターンは、所定の幅を持った一筆書きの１本のパターンであり、前記両端部に接続される２本の電極棒を有し、前記電極棒が前記カップの外形の陰となる、外形より内側の空間に配置されている請求項１記載のヒータ。    
【請求項３】
前記カップは円筒形のものであり、前配ヒータパターンの両端部は、前記側面に設けられ、前記底面のヒータパターンは、円弧状あるいは渦巻き状のものであり、前記側面のヒータパターンは、前記カップの円筒の側面に沿って繰り返し折り返された短冊状のパターンである請求項２記載のヒータ。
【請求項４】
前記ヒータパターンを形成するカーボンはＰＢＮでコーティングされ、前記電極棒は、前記カップの内側において前記両端部にそれぞれ接続された給電バーとこの給電バーに結合された電極支柱で構成されている請求項３記載のヒータ。
【請求項５】
前記カップの底面のヒータパターンは、２つ巴の渦巻き状に形成され、前記底面の中心の位置で前記２つ巴の渦巻きが結合し、結合する中心位置には孔が設けられ、前記給電バーは、クランク状に立ち下がったあるいは立ち上がった先端部を有するモリブデン製のクランクバーであって、前記先端部は、前記カップの側面内壁と同じ曲率も持つ弧として接触面が形成されている請求項４記載のヒータ。
【請求項６】
サセプタに載置された基板を前記サセプタの背面に設けられたヒータにより前記サセプタを介して加熱する基板加熱装置において、
前記ヒータは、カップ型のヒータであって、カップの底面から側面に渡って連続するヒータパターンが形成され、前記ヒータパターンの両端部が前記側面あるいは前記底面に配置され、前記両端部に接続される２本の電極棒が前記カップの外形の陰となる、外形より内側の空間に配置され、前記電極棒を介して前記ヒータに電力が供給される基板加熱装置。
【請求項７】
前記ヒータはカーボン製であり、前記ヒータパターンは、所定の幅を持った一筆書きの１本のパターンである請求項６記載の基板加熱装置。
【請求項８】
前記カップは円筒形のものであり、前記ヒータパターンの両端部は、前記側面に設けられ、前記底面のヒータパターンは、円弧状あるいは渦巻き状のものであり、前記側面のヒータパターンは、前記カップの円筒の側面に沿って繰り返し折り返された短冊状のパターンである請求項７記載の基板加熱装置。
【請求項９】
請求項６〜７のいずれか１項記載の前記基板加熱装置とサセプタとこれらを内蔵する反応管とを有する結晶成長装置。
【請求項１０】
前記サセプタは前記基板加熱装置により直接加熱され、前記反応管は、外側に断熱層が設けられている請求項９記載の結晶成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒータ、基仮加熱装置およびこれを用いる結晶成長装置に関し、詳しくは。高温加熱環境下でサアアイア基板、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）基板、シリコンナイトライド（Ｓｉ3Ｎ4）基板、アルミナナイトライド（ＡｌＮ）基板などの基板（ウエハ）上に半導体結晶（ＡＩＧａＮやＡｌＮ、ＧＡＮ等）をエピタキシヤル成長させる際にサセプタの温度を１５００°Ｃ以上の高温に保持することができてかつヒータ寿命が長いヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＶＰＥ法による結晶成長装置、ＨＶＰＥ法による結晶成長装置にあっては、例えば、サセプタの上に基板を水平に載置し、上部から原料ガスを流し込んで基板状に単結晶を成長させる。そのためには、通常、サセプタ上の基板の温度を１２００°Ｃ以上の高温でかつ均一な温度に保持なければならない。
しかも、窒化物系材料を使用して結晶を成長させる場合には、結晶成長温度がさらに高くなるので基板加熱装置に大きな電力を供給しなければならなくなる。しかし、サセプタの加熱温度が高くなればなるほど、加熱装置の端部から逃げる熱（抜熱）が大きくなり、その分、高温でかつ均一な温度での基板加熱が離しくなる。
特に、窒化ガリウムなどを用いる青紫色ＬＤ、通信用、電力変換用のＳｉＣデバイスの製造、各種の電子デバイスの製造のためのバルクウエハなどにあっては、製造に必要とされる温度が１５００°Ｃ以上にもなる。
サセプタの加熱温度を高くした場合の大きな電力の供給問題を解決するものとして、サセプタの背面に平面ヒータを二重に設けて、２枚の平面ヒータを直列接続してサセプタを加熱する結晶成長装置が公知である(特許文献１).
【特許文献１】特開２００７−２５０８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の結晶成長装置におけるサセプタに要求される温度は、１２００°Ｃ以上であり、平面ヒータの加熱では抜熱が大きくなる。そのため、特許文献１では二重に平面ヒータを設けている。しかし、下側のヒータが上側のヒータを加熱する関係で加熱量に対して電力口スが大きい問題がある。温度が１５００°Ｃ以上になると、さらに枚数を増加させることが必要になり、サセプタ背面の加熱ゾーンが増加し、サセプタ表面での熱の均一性が確保し難い問題も生じる。
基板加熱装置としてカーボンヒータを使用した場合には、カーボンヒータは、抵抗値が低いので、同じ電力を印加する場合、低電圧、大電流となる。特に、１５００°Ｃの高温を実現しようとすれば、電流密度６００Ａ／ｃｍ２〜１０００Ａ／ｃｍ２程度の電流を流さなければならなくなる。そのためヒータ寿命が数十時間乃至５０時間程度と比般的短く、その交換頻度が高く、しかも、値段も高価である。また、特許文献１に示されるような多枚構造のヒータは交換作業に手問がかかり、保守性に欠ける。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、高温加熱してもヒータ寿命が長いヒータを提供することにある。
この発明の他の目的は、エピタキシヤル成長させるサセプタの温度を高温に保持することができる小型の基板加熱装置を提供することにある。
この発明のさらに他の目的は、ヒータ交換が容易でかつ小型な基板加熱装置およびこれを用いる結晶成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような目的を達成するための第１の発明のヒータの特徴は、カップ型のヒータであって、カップの底面から側面に渡って連続するヒータパターンが形成され、ヒータパターンの両端部が側面あるいは底面に配置されているものである。
さらに、第２の発明のヒータの構成は、前記両端部に接続される２本の電極棒を有し、電極棒がカップの外形の陰となる、外形より内側の空問に配置されているものである。
また、第３の発明の基板加熱装置および結晶成長装置の特徴は、前記のヒータを背面に有するサセプタを備えるものである。
【発明の効果】
【０００５】
このように、第１の発明にあっては、カップの底面と側面とに渡って連続するヒータパターンを設けることで、電力を供給するヒータの長さを長くすることができる。それにより、ヒータの抵抗値を増加させて電流密度の低減を図ることができ、低電圧、大電流となることを抑制しかつ発熱量を大きくすることができる。
さらに、カップ側面のヒータによりカップ底面のヒータからの抜熱を外側から補うことができ、カップ側面のヒータパターンの側面長さ、すなわち、カップ高さを大きく採ることにより、発熱量を大きくして高い温度を確保することができる。しかも、カップ高さと側面厚さとを変更することで、パターンの断面積を変更することが容易となり、それによりヒータパターンにおける抵抗値を変更することができる。その結果、目的の加熱温度に適したヒータとすることが容易にできる。
さらに、カップの底面と側面とに渡って連続したヒータパターンを設けることで、第２の発明のように、電力供給端子を２個にすることができ、両端部に接続される２本の電極棒がカップの外形の陰となる、外形より内側の空問に配置されることで、ヒータ交換が容易でかつ小型な加熱装置にすることができる。
その結果、第１〜第３の発明にあっては、それぞれに、たとえ、１５００°Ｃ程度の高温で使用されたとしても駆動電流密度を５００Ａ／ｃｍ２〜６００Ａ／ｃｍ２程度に抑えることができ、ヒータ寿命を数倍から十倍程度まで大きく伸ばすことができる。
また、基板加熱装置の小型化ができ、基板加熱装置のヒータ交換が容易な基板加熱装置およびこれを用いる結晶成長装置を容易に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】
【０００６】
図１は、この発明のヒータを適用したカップ型ヒータの一実施例の平面図および平面図のＡ−Ａ断面からみたカップ型ヒータの部分斜視図、図２は、カップ型ヒータの図１における右側面図およびＡ−Ａ断面からみた基板加熱装置としてのヒータ組立状態の部分斜視図、図３は、カップ型ヒータの製造方法についての説明図、図４は、この発明のヒータを適用したカップ型ヒータの他の実施例の平面図、正面側面図および背面側面図、そして図５は、カップ型ヒータを基板加熱装置として結晶成長装置に組込んだ場合の部分縦断面図である。
図１（ａ），（ｂ）において、１０は、カーボン製の円筒形のカップ型ヒータであって、円板状の平板ヒータゾーン１とこれの外周に沿って外側に設けられた円筒ヒータゾーン２とを有している。
平板ヒータゾーン１と円筒ヒータゾーン２（図２（ａ）参照）とは、１個のカップ型のカーボンから機械カッティングで溝切りをすることで切り出された所定の幅を持って連続する一筆書きのヒータパターン３が設けられている。
ヒータパターン３は、カップ底面の溝切りによりパターン部３ａが形成され、カップ側面の溝切りによりパターン３ｂ，３ｃ（図２（ａ）参照）が形成され、これらパターン部３ａ，３ｂ，３ｃとが一体的に接続されて形成される。１ａは、平板ヒータゾーン１においてパターン部３aのヒータパターンを形成するための切溝であり、２ａ,２ｂは、円筒ヒータゾーン２においてパターン３ｂ，３ｃのヒータパターンを形成するための切溝である。
なお、ヒータパターン３のカーボン（カップ型ヒータ１０）は、ＰＢＮ（パイロリティックボロンナイトライド)でコーティングされている。
【０００７】
パターン部３ａは、平板ヒータゾーン１に設けられたヒータパターンであって、その一筆書きの形状は、図１（ａ）に示す平板ヒータゾーン１においてその中心Ｏに点対称になるように２つ巴の渦巻きとして形成されている。カップの底の中心部にあるパターン部３ａ，端部３ｄ，３ｅは、中心の位置で結合し、反対側の端部３ｆ，３ｇが円筒ヒータゾーン２のパターン部３ｂ，３ｃの端部と連続するように形成されている。
中心部の端部３ｄ，３ｅには、孔４ａ，４ｂがそれぞれ形成されている。この孔４ａ，４ｂにより電流路を狭くすることでこの端部での抵抗値を上げている。
端部３ｆ，３ｇの接続部のそれぞれに隣接して縦方向に円筒ヒータゾーン２のヒータパターンを切断する切断溝５ａ，５ｂがカップ型ヒータ１０の側面に形成されている。この切断溝５ａ，５ｂは、図１（ｂ），図２（ａ）に示すように切溝１ａにそれぞれ連続していて切断溝５ａ，５ｂにより円筒ヒータゾーン２の筒が２分割される。
なお、切断溝５ａ，５ｂは、図１（ｂ），図２（ａ）に示すようにクランク状に途中で曲折した縦溝である。
平板ヒータゾーン１の厚さは、２インチ基板のサセプタの場合（以下数値範囲についてはすべて２インチ基板用のサセプタの場合である。）には、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲であって、パターン幅も２ｍｍ〜５ｍｍの範囲であり、溝１ａの間隔は、１ｍｍ〜２ｍｍの範囲にある。
【０００８】
図２（ａ）に示すように、パターン部３ｂ，３ｃは、円筒ヒータゾーン２に設けられたヒータパターンであって、カップ型ヒータ１０の円筒の側面に沿って繰り返し折り返された半周分の短冊状の一筆書きのヒータパターンである。これは、平板ヒータゾーン１のパターン部３ａの円板の外側にパターン部３ａを囲むように配置されている。
ここでは、円筒ヒータゾーン２の側面の高さは、平板ヒータゾーン１の厚さよりはるかに大きい。この大きさ(カップ高さ)により、円筒ヒータゾーン２は、側面方向に距離を稼ぐことができる。それにより、平板ヒータ部の外周の円形パターンヒータよりも発熱量を大きく採ることが可能になる。
しかも、カップ型ヒータ１０のカップ高さと側面厚さとを変更することで、パターン部３ｂ，３ｃの断面積を変更することが容易となり、それによりヒータパターンにおける抵抗値を変更することができる。その結果、目的の加熱温度に適したヒータとすることが可能になる。
パターン部３ｂ，３ｃは、その厚さが２ｍｍ〜５ｍｍであり、高さが２５ｍｍ〜４５ｍｍの範囲にあって、円筒ヒータゾーン２の側面において前後から交互に縦に入る切溝２ａ，２ｂにより折り曲げパターンとして切り出される。その給電のライン幅は、３ｍｍ〜６ｍｍの範囲になっている。
図１（ｂ），図２（ａ）に示すように切断溝５ａ，５ｂにより切り離されたパターン部３ｂの端部２ｃとパターン部３ｂの端部２ｄとは、下側の幅が大きく、接続端子部分としてこの部分にねじ固定用の座ぐり孔５ｃ，５ｄがそれぞれ設けられている。
【０００９】
図１（ｂ），図２（ａ）に示すように、切断溝５ａ（５ｂ）を境にして円筒ヒータゾーン２の筒は、２分割されているが、パターン部３ａの端部３ｆ，３ｇに円筒ヒータゾーン２のパターン部３ｂ，３ｃの端部がそれぞれ連統していることで、パターン部３ａとパターン部３ｂ，３ｃとが連続する。これにより、カップ型ヒータ１０の底面から側面に渡って連続する１本のヒータパターン３が形成される。
１本のヒータパターン３は、切断溝５ａで切り離された円筒ヒータゾーン２の一方の端部２ｃからパターン部３ｂを経て接続端部３ｆを通り、カップ型ヒータ１０の側面から底面へと至る。そして、パターン部３ａを経て接続端部３ｇに至り、さらにパターン部３ｃを通り、円筒ヒータゾーン２の他方の端部２ｄに至る。
【００１０】
座ぐり孔５ｃ，５ｄは、ＰＢＮのコーティングが剥離されていて、図２（ｂ）に示すように、座ぐり孔５ｃ，５ｄの反対側に位置する円筒ヒータゾーン２の剥離された内側側面には、給電バー６ａ，６ｂが設けられている。
給電バー６ａ，６ｂは、モリブデン製のクランクバーであって、クランク状に立ち下がった先端部６ｃ，６ｄを有し、この先端部６ｃ，６ｄは、円筒ヒータゾーン２の剥離された内壁との接触を確保するために、内壁と同じ曲率も持つ弧として接触面が形成されている。この弧の部分には雌ねじ６ｅ，６ｆが切られている。
そこで、カーボン製の皿雄ねじ６ｇ，６ｈが端部２ｃと端部２ｄにそれぞれ設けられた座ぐり孔５ｃ，５ｄを介して給電バー６ａ，６ｂの雌ねじ６ｅ，６ｆに螺合することで、両端部２ｃ，２ｄの内壁面と給電バー６ａ，６ｂとの接触面が接触してこれらが接続される。これにより給電バー６ａ，６ｂと両端部２ｃ，２ｄとの接触面積が大きく確保される。
なお、前記の給電バー６ａ，６ｂは、クランク状に立ち上がった先端部６ｃ，６ｄを有 していてもよい。
【００１１】
給電バー６ａ，６ｂの後端部は、電極支柱７ａ，７ｂの頭部にそれぞれ接続されている。電極支柱７ａ，７ｂは、丸棒のロッドであって、足部がスリーブ９ａ，９ｂを介して絶縁円板８に嵌合固定されている。それにより所定間隔を置いて絶縁円板８に垂直に起立している。なお、スリーブ９ａ，９ｂは、絶縁円板８に固定されている。
電極支柱７ａ，７ｂの頭部にはナットが結合するようにねじ切りがなされている。そこで、電極支柱７ａ，７ｂの頭部が給電バー６ａ，６ｂの端部に設けられた嵌合孔にそれぞれ嵌合してナット７ｃ，７ｄ（７ｅ，７ｆ）により頭部が狭特されて給電バー６ａ，６ｂと結合される。その結果、カップ型ヒータ１０が電極支柱７ａ，７ｂにより支持されて、これと一体となる。
これにより、電極支柱７ａ，７ｂと給電バー６ａ，６ｂとがそれぞれ接続され、連続するパターン部３ａ，３ｂ，３ｃからなるヒータパターン３が電極支柱７ａ，７ｂに接続される。電極支柱７ａ，７ｂが電源に接続されることでヒータパターン３に電力が供給される。
【００１２】
２つの電極支柱７ａ，７ｂと給電バー６ａ，６ｂとは、平板ヒータゾーン１の外径に対してこれより小さい径となる内側空間に配置されている。すなわち、２つの電極支柱７ａ，７ｂと給電バー６ａ，６ｂとは、カップ型ヒータ１０のカップの外形の陰となる、外形より内側の空間に配置されることで、カップ型ヒータ１０が小型化されている。
給電バー６ａ，６ｂとカップ型ヒータ１０とは、前記したように、それぞれにモリブデン製のねじとカーボン製のねじとの結合接続となるので、これらの間での融着が防止されて取付け、取外しがし易くなる。
電極支柱７ａ，７ｂもモリブデン製であり、これと接続する給電バー６ａ，６ｂもモリブデン製であり、電極支柱７ａ，７ｂを給電バー６ａ，６ｂの嵌合孔に遊嵌させてナット７ｃ，７ｄ（７ｅ，７ｆ）をもつて締付け、ナット７ｃ，７ｄ（７ｅ，７ｆ）をカーボン製とすることで、これらの間での融着も防止することができる。
しかも、カップ型ヒータ１０は、端子２ｂ，２ｃの２個所だけの接続となるので、カップ型ヒータ１０の交換作業が容易となる。
【００１３】
図３（ａ）〜（ｆ）は、カップ型ヒータの製造方怯についての説明図である。
なお、説明を簡単にするために、以下の図ではパターン部３ａ，３ｂ，３ｃを省略してある。
まず、円柱状のカーボン（黒鉛）口ツドから所定の長さに丸棒部材１０ａを切り出して（図３（ａ））、底を残して内側を削り取ってカップ状の有底筒体カーボン１０ｂを製作する（図３（ｂ））。
次に、有底筒体カーボン１０ｂを内径寸法にあったカーボンロッド（黒船）製の中子１０ｃ（図３（ｂ））を別途製作して有底筒体カーボン１０ｂの中に挿入して、有底筒体カーボン１０ｂの内側の中空部を埋めてロッド状のカーボン体１０ｄを製作する（図３（ｄ））。
カーボン体１０ｄを底を上にして倒立させて底面外側から判子を掘る要領で機械カッティングの切削機１８で溝掘りをして切溝１ａを形成してパターン部３ａをカーボン体１０ｄの底面に切り出す。このとき同時に中心部に孔４ａ，４ｂを穿孔する（図３（ｄ））。
次に、カーボン体１０ｄを横にしてカーボン体１０ｄを回転させながら側面外側から切削機１８で溝掘りをして切溝２ａ，２ｂを形成して、さらに切断溝５ａ，５ｂを形成してパターン部３ｂ，３ｃをカーボン体１０ｄの側面に切り出す。このとき、同時に座ぐり孔５ｃ，５ｄを端子２ｂ，２ｃの部分に穿孔する（図３（ｅ））。
最後に中子１０ｂを切断溝５ａ（５ｂ）に沿って底側から押して取出してカップ型ヒータ１０とする。このとき、カーボン体１０ｄの側面を加熱するとよい（図３（ｆ））。
その結果として円筒形のカップ型ヒータ１０を得ることができる。
【００１４】
図４は、この発明のヒータを適用したカップ型ヒータの他の実施例の平面図、正面側面図および背面側面図である。
カップ型ヒータ１００は、図４（ａ）の平面図に示すように、図１（ａ）の平面図の平板ヒータゾーン１のパターン部３ａが２つに分割され、中心を通る直線Ｌに対して対称な円弧パターン部３０ａ,３０ｂが形成されている。
円弧パターン部３０ａ，３０ｂは、半円状のパターンであって、円弧パターンの端部が直線Ｌに沿って中心部に延びている。それぞれのパターン部３０ａ，３０ｂの中心部の端部には端子パッドパターン４０ａ,４０ｂがそれぞれ形成されている。
なお、説明の都合上、円弧パターン部３０ａ，３０ｂは、２インチの基板を載置するサセプタに対して一番単純な形状のものとしている。したがって、円弧パターンはさらに折り返し重ねられた多重のパターンであってもよい。
これに対して円筒ヒータゾーン２のパターン部は、図１（ａ），（ｂ）に示すパターン部３ｂ，３ｃが接続され、図４（ｃ）の背面側面図に示すように背面側も連続する１本のパターン部３０ｃからなる。そのため、図４（ｂ）の正面側面図に示すように、ヒータパターンの切断溝５０が１個所、縦方向にカップ型ヒータ１００に設けられているだけである。
パターン部３０ａ，３０ｂは、それぞれ切断溝５０に隣接する端部３０ｄ，３０ｅでパターン部３０ｃに接続されている。これにより、カップ型ヒータ１００の底面から側面に渡って連続する１本のヒータパターンが形成される。
この図では図示しないが、図２（ｂ）に示す電極支柱７ａ，７ｂの頭部には、この頭部のねじ切りに換えて頭部上面に雌ねじ孔が切られている。
そこで、端子パッドパターン４０ａ，４０ｂの孔を介してカーボン製の雄ねじを電極支柱７ａ，７ｂの頭部上面の雌ねじ孔に螺合結合する。このことにより、カップ型ヒータ１００を電極支柱７ａ，７ｂに結合するとともにカップ型ヒータ１００を直接支持する。したがって、この実施例では給電バー６ａ，６ｂは不要である。
ただし、端子パッドパターン４０ａ，４０ｂの部分と電極支柱７ａ，７ｂの頭部とをボルト固定により接続すると、平板ヒータゾーン１にボルトが存在することになるので平板ヒータゾーン１の発熱量が多少減少するが、図１の実施例ではそのようなことは起こらない利点がある。
【００１５】
図５は、カップ型ヒータを基仮加熱装置として結晶成長装置に組込んだ場合の部分縦断面図である。
カップ型ヒータ１０の円筒ヒータゾーン２の下面２ｅは、円筒の支持部材１１の頭部１１ａに設けられたフランジ台１１ｂに嵌合、載置されることでこれにより支持されている。
円筒状のサセプタ１３は、頭部から垂直方向後ろ側に延びた胴部１３ａを有し、これがカップ型ヒータ１０の円筒ヒータゾーン２をカバーしている。胴部１３ａの下面１３ｂは、円筒ヒータゾーン２とともに支持部材１１のフランジ台１１ｂに嵌合することでこれにより支持されている。支持部材１１とサセプタ１３とが結合することで全体で底部を除いて内部が密閉状態となる円筒体１２が形成されている。
支持部材１１は、ＢＮ(ポロンナイトライド)製であり、円筒体１２の下側中心部には、Ｎ2等のパージガスが導入されるノズル（図示せず）が設けられている。
サセプタ１３がカップ型ヒータ１０をカバーし、支持部材１１とサセプタ１３による円筒１２による内部空間は、パージガスを供給する空間を形成している。
また、先の電極支柱７ａ，７ｂと給電バー６ａ，６ｂがカップ型ヒータ１０の外形の内側空間に配置されることで給電部が外側となることなく、円筒体１２の内部となり、全体が小型化されている。
支持部材１１をＢＮ製としているので、これが絶縁性部材となり、かつ熱伝導率も低く、円筒ヒータゾーン２とサセプタ１３とは支持部材１１から絶縁状態で支持される。
絶縁円板８は、円筒体１２の底部に配置され、結晶成長装置２０のフレームあるいは固定ペースに固定される、
これによりＨＣｌ，ＮＨ3などの腐食性ガス雰囲気における耐食性が確保された加熱装置が容易に実現される。
【００１６】
図５に示すように、カップ型ヒータ１０は、基板加熱装置として均熱板を介すことなくサセプタ１３の頭部背面に２ｍｍ〜５ｍｍ程度の間隔を置いてその平板ヒータゾーン１と円筒ヒータゾーン２とが配置されてサセプタ１３を直接加熱する。
カップ型ヒータ１０の円筒ヒータゾーン２は、平板ヒータゾーン１の外周表面側からの抜熱を補うことができる。また、円筒ヒータゾーン２の側面高さを大きく採ることで、１５００°Ｃを越えるような大きな熱量を発生することができる。
サセプタ１３の頭部の厚さは、１ｍｍ〜５ｍｍである。胴部１３ａの厚さは頭部の厚さより薄い。サセプタ１３の頭部には、これより外径が少し小さい円板状のサファイア基板、シリコンカーバイト基板、シリコンナイトライド（Ｓｉ3Ｎ4）基板、アルミナナイトライド（ＡｌＮ）基板などの基板１４が載置される。この基板１４の上部から原料ガス１５が供給されて基板１４に対して結晶成長が行われる。
【００１７】
支持部材１１とサセプタ１３とによる円筒体１２は、これの外側に設けられた円筒の石英の反応管１６に内蔵され、上部から原料ガス１５がサセプタ１３に載置された基板１４にダウンフローとして供給される。さらに、反応管１６の周囲には、所定の間隔を置いて断熱材層１７が設けられている。
なお、原料ガス１５は横方向から供給されてもよい。
カップ型ヒータ１０を交換する場合には、例えば、反応管１６を取外すことなく、支持部材１１とサセプタ１３による円筒体１２を反応管１６から引抜いて結晶成長装置から取出してサセプタ１３を取外して皿雄ねじ６ｇ，６ｈを外して電極支柱７ａ，７ｂと給電バー６ａ，６ｂを残してカップ型ヒータ１０を取り出すことになる。もちろん、反応管１６を取り外すことも可能である。
ところで、図４の実施例では、給電バー６ａ，６ｂは不要である。その支持構造は、図５において、電極支柱７ａ，７ｂの頭部が平板ヒータゾーン１まで延びて、直接平板ヒータゾーン１の端子パッドパターン４０ａ，４０ｂに接続されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
以上説明してきたが、実施例では円筒形のカップ型ヒータを挙げているが、カップ型ヒータのカップは、矩形であってもよく、この発明は円筒形に限定されるものではない。また、実施例のカップ型ヒータのヒータパターンは一例であって、実施例のものに限定されるものではない。
さらに、実施例では、平板ヒータゾーン１と円筒ヒータゾーン２とに渡って連続するヒータパターンが形成されているが、これの接続端部となる端部３ｆ，３ｇ（端部３０ｄ，３０ｅ）は、ポルトとナット等による結合手段で結合されて接続されていてもよい。
すなわち、平板ヒータゾーン１と円筒ヒータゾーン２とは、それぞれ円板ヒータと円筒ヒータとに分離されたものであってもよい。この場合には、後から雄ねじとナットなどにより円板ヒータと円筒ヒータにぞれぞれ形成されたヒータパターンを結合して１本のパターンに接続することができる。なお、前記したように、平板ヒータゾーン１においてボルト固定によりヒータパターンを接続すると、平板ヒータゾーン１のその部分の発熱量が多少減少することになる。
実施例では２インチ基板についてのサセプタを中心に説明しているが、この発明は、２インチ以上の基板に対応する径のサセプタに適用されてもよい。その温度は、１２００°Ｃ以下の４００°Ｃ程度のものであつてもよいことはもちろんである。
ところで、この明細書および特許請求の範囲におけるサセプタの背面とは、サセプタの後ろ側だけではなく、サセプタの裏面も含む概念である。
なぜなら、実施例における平板ヒータゾーン１と円筒ヒータゾーン２は、ＰＢＮコーティングされたカーボン製であるので、絶縁性を持つ。したがって、サセプタがＢＮ製，モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）製等の金属製であってもこれの裏面に直接接触させることが可能であるからである。なお、この場合、図４の実施例では、端子パッドパターン４０ａ，４０ｂを電極支柱７ａ，７ｂの頭部に接続する雄ねじの頭は、絶縁性のものとし、例えば、ＰＢＮでコーチインダすることになる。
また、各部材およびヒータ表面は、ＰＢＮによるコーティングのほかに、例えば、ＳｉＣ，ＡｌＮなどでコーティングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ）は、この発明のヒータを適用したカップ型ヒータの一実施例の平面図、図１（ｂ）は、平面図のＡ−Ａ断面からみたカップ型ヒータの部分斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、カップ型ヒータの図１における右側面図、図２（ｂ）はえＡ−Ａ断面からみた基板加熱装置としてのヒータ組立状態の部分斜視図である。
【図３】図３は、カップ型ヒータの製造方法についての説明図である。
【図４】図４は、この発明のヒータを適用したカップ型ヒータの他の実施例であって、図４（ａ）はその平面図、図４（ｂ）は正面側面図、図４（ｃ）は背面側面図である。
【図５】図５は、カップ型ヒータを基板加熱装置として結晶成長装置に組込んだ場合の部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
1…平板ヒータゾーン、１ａ，２ａ…切溝、２…円筒ヒータゾーン、
３…ヒータパターン、３ａ〜３ｃ…パターン部、
３ｄ〜３ｇ…パターンの端部、５ａ，５ｂ…切断溝、
５ｃ，５ｄ…座ぐり孔、６ａ，６ｂ…給電バー、
７ａ，７ｂ…電極支柱、８…絶縁円板、９…スリーブ、
１０…カップ型ヒータ、１１…支持部材、
１２…円筒体、１３…サセプタ、1４…基板、
１５…原料ガス、１６…反応管、１７…断熱材層、
２０…結晶成長装置。
【図１】
2010040718.tif 000003
【図２】
2010040718.tif 000004
【図３】
2010040718.tif 000005
【図４】
2010040718.tif 000006
【図５】
2010040718.tif 000007