(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
第一面と、前記第一面とは反対側の位置の第二面とを有する放出板と、
前記放出板をそれぞれ貫通する複数の反応ガス用導入孔と複数の原料ガス用導入孔と、
前記真空槽内に位置する成膜対象物を加熱する加熱装置と、
を有し、
前記第一面は前記真空槽内に露出され、前記真空槽の外部に配置された原料ガス槽と反応ガス槽から、前記原料ガス用導入孔と前記反応ガス用導入孔に原料ガスと反応ガスが供給されると、前記真空槽の内部には、前記原料ガス用導入孔の前記第一面に位置する原料ガス用開口から前記原料ガスが放出され、前記反応ガス用導入孔の前記第一面に位置する反応ガス用開口から前記反応ガスが放出され、
放出された前記原料ガスと前記反応ガスとによって、前記成膜対象物の表面に、前記真空槽の内部で薄膜を形成させる成膜装置であって、
前記第二面に形成され、前記原料ガス用導入孔が底面に位置する複数本の溝と、
前記第二面上に配置され、前記溝を塞ぐ天板と、
前記天板に形成された原料ガス用貫通孔と、
前記溝と前記天板とで囲まれて前記真空槽の内部空間から分離された溝内空間に接続され、前記溝内空間に液体の冷却媒体を供給する冷却媒体供給路と、
前記溝内空間に接続され、前記溝内空間を流れた前記冷却媒体を排出させる冷却媒体排出路と、
前記原料ガス用導入孔と前記原料ガス用貫通孔とを接続する第一の補助配管とを有し、
前記原料ガスは、前記第一の補助配管内を流れて前記原料ガス用開口から放出される成膜装置。
【請求項２】
前記天板の前記溝と面する面とは反対側の面上に反応ガス室が配置され、前記反応ガス室は各前記反応ガス用導入孔に接続され、
一端が前記原料ガス用貫通孔に接続された第二の補助配管が、前記反応ガス室を貫通して配置され、前記第二の補助配管を通った前記原料ガスが、前記原料ガス用開口から放出されるように構成された請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第一、第二の補助配管の端部同士は接続され、一本の接続配管が構成された請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記反応ガス室の前記天板とは反対側の位置に原料ガス室が配置され、前記第二の補助配管の端部は、前記原料ガス室の内部に接続された請求項２又は請求項３のいずれか１項記載の成膜装置。
【請求項５】
前記天板の前記溝と面する面とは反対側の面上に原料ガス室が配置され、前記原料ガス室は各前記原料ガス用貫通孔に接続され、
一端が前記反応ガス導入孔に接続された第三の補助配管が、前記原料ガス室を貫通して配置され、前記第三の補助配管を通った前記反応ガスが、前記反応ガス用開口から放出されるように構成された請求項１記載の成膜装置。
【請求項６】
前記原料ガス室の前記天板とは反対側の位置に反応ガス室が配置され、前記第三の補助配管の端部は、前記反応ガス室の内部に接続された請求項５記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に係り、特にＣＶＤ技術の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、窒化ガリウム（ＧａＮ）は、発光ダイオードなどの電子素子の材料に用いられている。窒化ガリウムの結晶を作製するためには有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法の成膜装置が使用されている。
図７はＭＯＣＶＤ法に使用する従来の成膜装置１１０の内部構成図を示している。
成膜装置１１０は、真空槽１１１と、真空槽１１１内に原料ガスを導入する複数の原料ガス用導管１２７ａと、真空槽１１１内に反応ガスを導入する複数の反応ガス用導管１２７ｂと、真空槽１１１内に位置する成膜対象物１４０を加熱する加熱装置１４３とを有している。符号１１３は真空槽１１１内を真空排気する真空排気装置である。
真空槽１１１内には、表面（保持面）に成膜対象物１４０を保持できるように構成された基板保持台１４１が配置されている。符号１４７は基板保持台１４１を回転させる回転装置である。
加熱装置１４３は電熱抵抗１４２と電源装置１４４とを有している。電熱抵抗１４２は基板保持台１４１の内部に取り付けられ、電源装置１４４は電熱抵抗１４２に電気的に接続されている。【０００３】
基板保持台１４１の保持面と対面する位置には冷却チャンバ１２１が配置されている。冷却チャンバ１２１には、内部に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部１５５と、冷却媒体を外部に排出する冷却媒体排出部１５６が接続されている。
冷却チャンバ１２１の基板保持台１４１とは反対側の位置に反応ガス室１２６が配置され、反応ガス室１２６の冷却チャンバ１２１とは反対側の位置に原料ガス室１３４が配置されている。
原料ガス用導管１２７ａは反応ガス室１２６と冷却チャンバ１２１とを貫通して配置され、原料ガス用導管１２７ａの一端は原料ガス室１３４内に接続され、他端の開口１２８ａは真空槽１１１内に露出されている。反応ガス用導管１２７ｂは冷却チャンバ１２１を貫通して配置され、反応ガス用導管１２７ｂの一端は反応ガス室１２６内に接続され、他端の開口１２８ｂは真空槽１１１内に露出されている。
原料ガス室１３４には、真空槽１１１の外側に配置された原料ガス槽１５１が接続され、反応ガス室１２６には反応ガス槽１５２が接続されている。原料ガス槽１５１と反応ガス槽１５２から原料ガス室１３４内と反応ガス室１２６内に原料ガスと反応ガスがそれぞれ供給されると、原料ガスと反応ガスは原料ガス用導管１２７ａ内と反応ガス用導管１２７ｂ内をそれぞれ通って、真空槽１１１内に放出される。原料ガス槽１５１と反応ガス槽１５２から供給された原料ガスと反応ガスは、真空槽１１１内に放出されるまで混ざらないようにされている。
【０００４】
電源装置１４４から電熱抵抗１４２に電流が流されて、基板保持台１４１上の成膜対象物１４０が加熱されると、放出された原料ガスと反応ガスとの化学反応によって、真空槽１１１の内部の成膜対象物１４０の表面に、薄膜が形成されるようになっている。
原料ガスと反応ガスとを成膜対象物１４０の表面の直前で混合させるために、原料ガス用導管１２７ａの端部の開口１２８ａと反応ガス用導管１２７ｂの端部の開口１２８ｂは成膜対象物１４０の表面に近づけられている。成膜対象物１４０を高温に加熱すると、成膜対象物１４０の熱で原料ガス用導管１２７ａと反応ガス用導管１２７ｂが加熱され、各導管１２７ａ、１２７ｂ内で原料ガスや反応ガスが分解する虞がある。特に原料ガスが有機金属ガスである場合には、原料ガス用導管１２７ａ内で原料ガスが熱分解する虞が大きい。
そのため、成膜中は冷却媒体供給部１５５から冷却チャンバ１２１内に温度管理された冷却媒体を流し、冷却媒体排出部１５６から排出して、原料ガス用導管１２７ａと反応ガス用導管１２７ｂとを冷却媒体との熱伝導で冷却しておく必要がある。【０００５】
しかしながら、従来の成膜装置１１０では、全ての原料ガス用導管１２７ａと反応ガス用導管１２７ｂとが同一の冷却チャンバ１２１を貫通して配置されており、冷却チャンバ１２１内に冷却媒体を流すと、冷却媒体は冷却チャンバ１２１内に拡散し、冷却チャンバ１２１内で渦を巻いたり、部分的に流れが滞ったりして、冷却チャンバ１２１内での冷却媒体の温度が不均一になったり、各導管１２７ａ、１２７ｂの冷却効果が不均一になるという問題があった。
また例えば、成膜対象物１４０の中央部が外縁部より加熱されやすい場合には、冷却チャンバ１２１内に冷却媒体を流しても、成膜対象物１４０の中央部と対面する位置に配置された導管１２７ａ、１２７ｂが他の導管よりも高温に熱せられ、当該導管１２７ａ、１２７ｂ内で原料ガスや反応ガスが熱分解する虞があった。さらに、成膜対象物１４０の中央部と外縁部との温度の不均一により、形成される薄膜の膜質が不均一になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４４２５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、原料ガスと反応ガスとを混合させずに従来より効果的に冷却して真空槽内に放出できる成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、第一面と、前記第一面とは反対側の位置の第二面とを有する放出板と、前記放出板をそれぞれ貫通する複数の反応ガス用導入孔と複数の原料ガス用導入孔と、前記真空槽内に位置する成膜対象物を加熱する加熱装置と、を有し、前記第一面は前記真空槽内に露出され、前記真空槽の外部に配置された原料ガス槽と反応ガス槽から、前記原料ガス用導入孔と前記反応ガス用導入孔に原料ガスと反応ガスが供給されると、前記真空槽の内部には、前記原料ガス用導入孔の前記第一面に位置する原料ガス用開口から前記原料ガスが放出され、前記反応ガス用導入孔の前記第一面に位置する反応ガス用開口から前記反応ガスが放出され、放出された前記原料ガスと前記反応ガスとによって、前記成膜対象物の表面に、前記真空槽の内部で薄膜を形成させる成膜装置であって、前記第二面に形成され、前記原料ガス用導入孔が底面に位置する複数本の溝と、前記第二面上に配置され、前記溝を塞ぐ天板と、前記天板に形成された原料ガス用貫通孔と、前記溝と前記天板とで囲まれて前記真空槽の内部空間から分離された溝内空間に接続され、前記溝内空間に液体の冷却媒体を供給する冷却媒体供給路と、前記溝内空間に接続され、前記溝内空間を流れた前記冷却媒体を排出させる冷却媒体排出路と、前記原料ガス用導入孔と前記原料ガス用貫通孔とを接続する第一の補助配管とを有し、前記原料ガスは、前記第一の補助配管内を流れて前記原料ガス用開口から放出される成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記天板の前記溝と面する面とは反対側の面上に反応ガス室が配置され、前記反応ガス室は各前記反応ガス用導入孔に接続され、一端が前記原料ガス用貫通孔に接続された第二の補助配管が、前記反応ガス室を貫通して配置され、前記第二の補助配管を通った前記原料ガスが、前記原料ガス用開口から放出されるように構成された成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記第一、第二の補助配管の端部同士は接続され、一本の接続配管が構成された成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記反応ガス室の前記天板とは反対側の位置に原料ガス室が配置され、前記第二の補助配管の端部は、前記原料ガス室の内部に接続された成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記天板の前記溝と面する面とは反対側の面上に原料ガス室が配置され、前記原料ガス室は各前記原料ガス用貫通孔に接続され、一端が前記反応ガス導入孔に接続された第三の補助配管が、前記原料ガス室を貫通して配置され、前記第三の補助配管を通った前記反応ガスが、前記反応ガス用開口から放出されるように構成された成膜装置である。
本発明は成膜装置であって、前記原料ガス室の前記天板とは反対側の位置に反応ガス室が配置され、前記第三の補助配管の端部は、前記反応ガス室の内部に接続された成膜装置である。
【発明の効果】
【０００９】
冷却媒体を複数の溝内通路にそれぞれ個別に流すので、冷却媒体の流れが部分的に滞ることを防止でき、原料ガスや反応ガスの冷却効率を向上できる。
溝内通路毎に個別に冷却媒体の温度や流量を制御できるので、温度の高い部分を通る第一の溝と低い部分を通る第二の溝がある場合に、第一の溝内の温度を第二の溝内の温度と等しい温度に下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の成膜装置の内部構成図
【図２】放出板の第二面から見た平面図
【図３】本発明の成膜装置の部分拡大図
【図４】放出板の別形態を説明するための部分拡大図
【図５】本発明の成膜装置の第二例の内部構成図
【図６】本発明の成膜装置の第二例の部分拡大図
【図７】従来の成膜装置の内部構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の成膜装置の構造を説明する。図１は成膜装置１０の内部構成図を示している。
成膜装置１０は、真空槽１１と、第一面２０ａと、第一面２０ａとは反対側の位置の第二面２０ｂとを有する放出板２１と、放出板２１をそれぞれ貫通する複数の原料ガス用導入孔２７ａと複数の反応ガス用導入孔２７ｂと、真空槽１１内に位置する成膜対象物４０を加熱する加熱装置４３とを有している。
真空槽１１の壁面には回転軸４６が、壁面を気密に貫通して設けられている。
回転軸４６の真空槽１１内に位置する端部には基板保持台４１が、回転軸４６に対して垂直に固定されている。
基板保持台４１は、回転軸４６が固定された面とは反対側の面である保持面に成膜対象物４０を保持できるように構成されている。
【００１２】
加熱装置４３はここでは電熱抵抗４２と電源装置４４とを有している。電熱抵抗４２は基板保持台４１の内部に取り付けられ、電源装置４４は電熱抵抗４２に電気的に接続されている。電源装置４４から電熱抵抗４２に直流電流を流すと、電熱抵抗４２は発熱して、基板保持台４１に保持された成膜対象物４０を加熱できるようになっている。
【００１３】
本発明の加熱装置４３は、成膜対象物４０を加熱できるならば、電熱抵抗４２と電源装置４４とを有する構成に限定されず、赤外線ランプやレーザー等の他の公知技術で構成したものも本発明に含まれる。
【００１４】
放出板２１は基板保持台４１の保持面と対面する位置に配置され、放出板２１の第一面２０ａは基板保持台４１の保持面と対面するように向けられて、真空槽１１内に露出されている。
放出板２１の原料ガス用導入孔２７ａと反応ガス用導入孔２７ｂに、原料ガスと、原料ガスと混ざると反応する反応ガスとがそれぞれ供給されると、真空槽１１の内部には、原料ガス用導入孔２７ａの第一面２０ａに位置する原料ガス用開口２８ａから原料ガスが放出され、反応ガス用導入孔２７ｂの第一面２０ａに位置する反応ガス用開口２８ｂから反応ガスが放出される。原料ガス槽５１と反応ガス槽５２から供給された原料ガスと反応ガスは、後述するように、原料ガス用開口２８ａと反応ガス用開口２８ｂから放出されるまで混ざらないようにされている。
加熱装置４３により、基板保持台４１に保持された成膜対象物４０が加熱されると、放出された原料ガスと反応ガスとの化学反応によって、成膜対象物４０の表面に、真空槽１１の内部で薄膜が形成されるようになっている。
【００１５】
図２は放出板２１の第二面２０ｂ側から見た平面図を示している。
放出板２１の第二面２０ｂは、中央部の放出孔領域３９ａと、放出孔領域３９ａの外周外側である環状のシール領域３９ｂとを有している。
放出板２１の第二面２０ｂの放出孔領域３９ａには、原料ガス用導入孔２７ａが底面に位置する複数本の溝２２1〜２２3が形成されている。各溝２２1〜２２3の経路や長さは、成膜対象物４０を加熱したときに各溝２２1〜２２3がおかれる温度に基づいて決められている。
原料ガス用導入孔２７ａの直径は溝２２1〜２２3の幅よりも短く形成され、各原料ガス用導入孔２７ａは溝２２1〜２２3の延びる方向に沿って並んで配置されている。
ここでは原料ガス用導入孔２７ａと反応ガス用導入孔２７ｂは、放出孔領域３９ａの内側で、第一の方向６１と、第一の方向６１と直角な第二の方向６２にそれぞれ沿って等間隔に交互に並んで配列され、隣り合う原料ガス用導入孔２７ａと反応ガス用導入孔２７ｂとは互いに離間されている。
【００１６】
図３は成膜装置１０のうち図１の符号３０で示した領域の部分拡大図を示している。各溝２２1〜２２3の構造は同じであり、符号２２1の溝で代表して説明する。
成膜装置１０は、第二面２０ｂ上に配置され、溝２２1を塞ぐ天板２３と、天板２３に形成された原料ガス用貫通孔２９と、原料ガス用導入孔２７ａと原料ガス用貫通孔２９とを接続する第一の補助配管３２ａとを有している。
第一の補助配管３２ａの外周の直径は溝２２1の幅より短く形成され、第一の補助配管３２ａの外周側面は溝２２1の側面と離間されている。
ここでは天板２３の溝２２1と面する表面とは反対側の裏面上に中空の筐体である反応ガス室２６が配置され、反応ガス室２６は放出板２１の各反応ガス用導入孔２７ｂに接続されている。ここでは天板２３は反応ガス室２６の壁の一部を構成しており、反応ガス用導入孔２７ｂと接続する穴が開いている。
【００１７】
図１を参照し、反応ガス室２６には、真空槽１１の外部に配置された反応ガス槽５２が接続されている。反応ガス槽５２から反応ガス室２６内に反応ガスが供給されると、供給された反応ガスは各反応ガス用導入孔２７ｂ内を通って、反応ガス用開口２８ｂから真空槽１１の内部に放出されるようになっている。
【００１８】
図３を参照し、ここでは放出板２１の反応ガス用導入孔２７ｂには反応ガス用配管３３が挿入され、反応ガス用配管３３の端部は天板２３の穴を貫通して反応ガス室２６内に接続されている。反応ガス用配管３３の端部の外周側面と天板２３の穴の内周との隙間はロウ付加工で気密に塞がれて固定され、反応ガス室２６内の反応ガスが反応ガス用配管３３の外周側面と天板２３の穴の内周との隙間から外側に漏れ出さないようになっている。
反応ガス室２６には、一端が天板２３の原料ガス用貫通孔２９に接続された第二の補助配管３２ｂが、反応ガス室２６を貫通して配置されている。第二の補助配管３２ｂの端部の外周側面と天板２３の原料ガス用貫通孔２９の内周との隙間はロウ付加工で気密に塞がれて固定され、反応ガス室２６内の反応ガスが第二の補助配管３２ｂの外周側面と原料ガス用貫通孔２９の内周との隙間から外側に漏れ出さないようになっている。
【００１９】
ここでは第一、第二の補助配管３２ａ、３２ｂの端部同士は接続され、一本の接続配管３２が構成されているが、本発明は第一、第二の補助配管３２ａ、３２ｂが別個の配管で構成されている場合も含まれる。
反応ガス室２６の天板２３とは反対側の位置に中空の筐体である原料ガス室３４が配置され、第二の補助配管３２ｂの天板２３側とは逆側の端部は、原料ガス室３４の内部に接続されている。ここでは反応ガス室２６と原料ガス室３４は共通の隔壁３６を有しており、隔壁３６には第二の補助配管３２ｂの端部と接続する穴が開いている。
【００２０】
図１を参照し、原料ガス室３４には、真空槽１１の外部に配置された原料ガス槽５１が接続されている。原料ガス槽５１から原料ガス室３４内に原料ガスが供給されると、供給された原料ガスは、図３を参照し、各第二の補助配管３２ｂ内を通り、第一の補助配管３２ａ内を流れて、原料ガス用開口２８ａから真空槽１１内に放出されるように構成されている。
接続配管３２の端部の外周側面と隔壁３６の穴の内周との隙間はロウ付加工で気密に塞がれて固定され、反応ガス室２６内の反応ガスはその隙間から原料ガス室３４内に漏れ出さないようになっており、原料ガス室３４内の原料ガスはその隙間から反応ガス室２６内に漏れ出さないようになっている。
すなわち、原料ガス槽５１と反応ガス槽５２から原料ガス室３４と反応ガス室２６にそれぞれ供給された原料ガスと反応ガスは、原料ガス用開口２８ａと反応ガス用開口２８ｂから放出されるまで互いに混ざらないようになっている。
【００２１】
図１、図２を参照し、成膜装置１０は、溝２２1〜２２3の側面と底面と天板２３の表面とで囲まれて真空槽１１の内部空間から分離された溝内空間３１1〜３１3に接続され、溝内空間３１1〜３１3に液体の冷却媒体を供給する冷却媒体供給路２４1〜２４3と、溝内空間３１1〜３１3に接続され、溝内空間３１1〜３１3を流れた冷却媒体を排出する冷却媒体排出路２５1〜２５3とを有している。
【００２２】
図２を参照し、冷却媒体供給路２４1〜２４3と冷却媒体排出路２５1〜２５3はシール領域３９ｂに配置されている。
各溝２２1〜２２3の底面には原料ガス用導入孔２７ａが溝２２1〜２２3の延びる方向に沿って並んで配置され、各溝２２1〜２２3のうち原料ガス用導入孔２７ａの列の一端より外側の部分と他端より外側の部分がそれぞれシール領域３９ｂに引き出されて、冷却媒体供給路２４1〜２４3と冷却媒体排出路２５1〜２５3に接続されている。
【００２３】
図１を参照し、放出板２１の第二面２０ｂ上には、反応ガス室２６と原料ガス室３４を覆うように、蓋形状（一端が閉塞された筒形状）の蓋部３８が配置され、蓋部３８の縁は放出板２１のシール領域３９ｂに環状に密着して気密に固定されている。
冷却媒体供給路２４1〜２４3と冷却媒体排出路２５1〜２５3は蓋部３８の側壁の内部を貫通して真空槽１１の外側に延ばされている。
すなわち、冷却媒体供給路２４1〜２４3と溝内空間３１1〜３１3と冷却媒体排出路２５1〜２５3とで構成された各冷却媒体流路は、真空槽１１の外側の大気と連通され、真空槽１１の内部空間とは分離され、連通されていない。
【００２４】
冷却媒体供給路２４1〜２４3の端部には温度管理された冷却媒体を供給する冷却媒体供給部５５が接続されている。冷却媒体供給部５５はここでは各冷却媒体供給路２４1〜２４3に供給する冷却媒体の流量や温度を個別に制御できるように構成されている。
そのため、放出板２１のうち温度の高い部分を通る第一の溝と低い部分を通る第二の溝がある場合に、第一の溝の溝内空間に流す冷却媒体の温度を第二の溝の溝内空間に流す冷却媒体の温度より低くしたり、第一の溝の溝内空間に流す冷却媒体の流速を第二の溝の溝内空間に流す冷却媒体の流速より速くすることで、第一の溝の溝内空間に位置する第一の補助配管３２ａの冷却効果を上げ、第一の溝の溝内空間に位置する第一の補助配管３２ａの温度を、第二の溝の溝内空間に位置する第一の補助配管３２ａの温度と等しい温度に下げることができる。
冷却媒体排出路２５1〜２５3の端部には冷却媒体を外部に排出する冷却媒体排出部５６が接続されている。ここでは冷却媒体排出部５６は冷却媒体供給部５５に接続され、冷却媒体を循環できるように構成されている。
【００２５】
図３を参照し、冷却媒体供給部５５から各溝内空間３１1に冷却媒体を供給すると、溝内空間３１1に供給された冷却媒体は各第一の補助配管３２ａの外周側面と溝２２1の側面との間を通って流れるようになっている。
溝内空間３１1を流れる冷却媒体は第一の補助配管３２ａの外周側面に接触し、第一の補助配管３２ａ内を流れる原料ガスは第一の補助配管３２ａの壁を介して冷却媒体との伝熱により冷却される。反応ガス用配管３３を流れる反応ガスは溝２２1の側面と反応ガス用導入孔２７ｂの側面との間の壁を介して冷却媒体との伝熱により冷却されるようになっている。
ここでは反応ガス用配管３３の端部の外周側面と反応ガス用開口２８ｂの内周との間の隙間はロウ付加工で気密に塞がれて固定され、接続配管３２の端部の外周側面と原料ガス用開口２８ａの内周との間の隙間もロウ付加工で気密に塞がれて固定されている。よって、接続配管３２の端部の外周側面と原料ガス用開口２８ａの内周との隙間から冷却媒体が真空槽１１内に漏れ出さないようになっている。また、溝２２1の側面と反応ガス用導入孔２７ｂの側面との間の壁の上端（すなわち放出板２１の第二面２０ｂ）と、天板２３との間の隙間に流入する冷却媒体も、反応ガス用配管３３の端部の外周側面と反応ガス用開口２８ｂの内周との隙間から真空槽１１内に漏れ出さないようになっている。
【００２６】
本発明の放出板２１は、図３に示すように有底の溝２２1が形成された一枚の板である場合に限定されず、図４に示すように前記一枚の板より薄い底板２１ａと、貫通孔である無底の溝２２1’が形成された中間板２１ｂとが重ね合わされて構成されている場合も本発明に含まれる。
【００２７】
本発明の反応ガス室２６は、天板２３が壁の一部を構成している場合に限定されず、天板２３とは別個の壁を有している場合も含まれる。この場合には、反応ガス室２６を天板２３と離間して配置することができ、反応ガス室２６を成膜対象物４０から遠ざけたり、反応ガス室２６と天板２３との間に断熱材を配置することで、成膜対象物４０の熱により反応ガス室２６が加熱されることを防止できる。
【００２８】
本発明の反応ガス室２６と原料ガス室３４は、隔壁３６を共有している場合に限定されず、互いに別個の壁で隔てられている場合も含まれる。この場合には、原料ガス室３４を反応ガス室２６と離間して配置することができ、原料ガス室３４を成膜対象物４０から遠ざけたり、原料ガス室３４と反応ガス室２６との間に断熱材を配置することで、成膜対象物４０の熱により原料ガス室３４が加熱されることを防止できる。
【００２９】
本発明の成膜装置１０は、原料ガスが流れる第一の補助配管３２ａが溝内空間３１1〜３１3を貫通して配置されているならば、図１に示すように、天板２３の溝２２1〜２２3と面する表面とは反対側の裏面上に反応ガス室２６が配置され、反応ガス室２６の天板２３とは反対側の位置に原料ガス室３４が配置されている構造に限定されず、図５に示すように、天板２３の溝２２1〜２２3と面する表面とは反対側の裏面上に原料ガス室３４が配置され、原料ガス室３４の天板２３とは反対側の位置に反応ガス室２６が配置されている構造も本発明に含まれる。
【００３０】
図５に示す成膜装置に符号１０’を付して説明する。符号１０’の成膜装置の構成のうち、図１に示す符号１０の成膜装置の構成と同じ部分には同じ符号を付して示している。
図６は成膜装置１０’のうち図５の符号３０’で示した領域の部分拡大図を示している。各溝２２1〜２２3の構造は同じであり、符号２２1の溝で代表して説明する。
【００３１】
原料ガス室３４内は各原料ガス用貫通孔２９に接続されている。原料ガス槽５１から原料ガス室３４内に原料ガスが供給されると、供給された原料ガスは各第一の補助配管３２ａを通って原料ガス用開口２８ａから真空槽１１内に放出されるようになっている。
原料ガス室３４内には第三の補助配管３２ｃが、原料ガス室３４を貫通して配置されている。第三の補助配管３２ｃの一端は反応ガス用導入孔２７ｂに接続され、他端は反応ガス室２６の内部に接続されている。反応ガス槽５２から反応ガス室２６内に反応ガスが供給されると、供給された反応ガスは各第三の補助配管３２ｃ内を通り、反応ガス用導入孔２７ｂ内を通って、反応ガス用開口２８ｂから真空槽１１内に放出されるようになっている。
【００３２】
符号１０’の成膜装置では、符号１０の成膜装置に比べて原料ガス室３４が成膜対象物４０に近づくことになるが、原料ガス室３４内は天板２３を介して溝内空間３１1〜３１3を流れる冷却媒体で冷却されるので、原料ガス室３４内の原料ガスは熱分解されない。
ここでは反応ガス用導入孔２７ｂには反応ガス用配管３３が挿入され、第三の補助配管３２ｃの端部と反応ガス用配管３３の端部同士は接続され、一本の配管が構成されているが、本発明は第三の補助配管３２ｃと反応ガス用配管３３とが別個の配管で構成されている場合も含まれる。
【００３３】
本発明の成膜装置１０、１０’を用いた成膜方法を、成膜対象物４０の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）の薄膜を成膜する場合を例に説明する。
図１、図５を参照し、真空槽１１の壁面に真空排気装置１３を接続して、真空槽１１内を真空排気する。以後、真空排気装置１３による真空排気を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、真空槽１１内に成膜対象物４０を搬入し、基板保持台４１の保持面に保持させる。
電源装置４４から電熱抵抗４２に直流電流を流して成膜対象物４０をここでは１１００℃付近に加熱しておく。
【００３４】
回転軸４６の真空槽１１の外側に位置する端部には回転装置４７が接続されている。回転装置４７はここではモーターを有し、回転軸４６を中心軸線を中心に回転できるように構成されている。
回転装置４７によって回転軸４６を回転させ、基板保持台４１に保持された成膜対象物４０を放出板２１の第一面２０ａに平行に回転させておく。以後、成膜対象物４０の回転を継続する。
冷却媒体供給部５５から各冷却媒体供給路２４1〜２４3に冷却媒体を供給し、冷却媒体排出部５６から排出して、図２を参照し、各溝内空間３１1〜３１3に温度管理された冷却媒体を循環させておく。以後、各溝内空間３１1〜３１3の冷却媒体の循環を継続する。
【００３５】
図１、図５を参照し、原料ガス槽５１と反応ガス槽５２からそれぞれ原料ガス室３４内と反応ガス室２６内に原料ガスと反応ガスを供給する。ここでは原料ガスにトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）の有機金属ガスを用い、反応ガスにアンモニア（ＮＨ3）ガスを用いる。
図３、図６を参照し、原料ガス室３４内に供給された原料ガスは、第一の補助配管３２ａ内を通って原料ガス用開口２８ａから放出され、反応ガス室２６内に供給された反応ガスは、反応ガス用配管３３内を通って反応ガス用開口２８ｂから放出される。
第一の補助配管３２ａと反応ガス用配管３３は各溝内空間３１1を流れる冷却媒体との伝熱により冷却され、第一の補助配管３２ａと反応ガス用配管３３の内部で原料ガスと反応ガスが成膜対象物４０の熱により分解されることが防止されている。
【００３６】
図２を参照し、各溝内空間３１1〜３１3に個別に冷却媒体を流しているので、冷却媒体の流れが部分的に滞ることを防止でき、原料ガスや反応ガスの冷却効率を従来技術より向上できる。
【００３７】
また図３、図６を参照し、各第一の補助配管３２ａに冷却媒体を一定の流量で接触させることができ、第一の補助配管３２ａ内での原料ガスの熱分解を確実に防止できる。
反応ガス用配管３３は第一の補助配管３２ａより冷却されにくいが、反応ガスであるアンモニアガスは５００℃まで熱分解しないので、反応ガス用配管３３内では反応ガスの熱分解は生じない。
【００３８】
図１、図５を参照し、原料ガス用開口２８ａと反応ガス用開口２８ｂから放出された原料ガスと反応ガスは、成膜対象物４０の熱により化学反応を起こし、成膜対象物４０の表面にＧａＮの薄膜が形成される。成膜対象物４０を回転させているので、形成される薄膜の膜質及び膜厚は均一になる。ＧａＮと一緒に生成される副生成物は真空排気装置１３により真空排気される。
例えば成膜対象物４０の中央部が外縁部より加熱されやすい場合には、図２を参照し、放出板２１の中央部を通る溝２２2に流す冷却媒体の温度を他の溝２２1、２２3に流す冷却媒体の温度よりも低温にしたり、放出板２１の中央部を通る溝２２2に流す冷却媒体の流速を他の溝２２1、２２3に流す冷却媒体の流速より速くすることで、放出板２１の中央部に位置する第一の補助配管３２ａの冷却効果を高めることができ、当該第一の補助配管３２ａ内での原料ガスの熱分解を防止できる。また冷却媒体との伝熱により、成膜対象物４０の中央部の温度を下げることができるので、成膜対象物４０の中央部と外縁部とで温度を均一にでき、形成される薄膜の膜質の均一性を向上できる。
【００３９】
所定の膜厚の薄膜を形成した後、原料ガス槽５１と反応ガス槽５２からの原料ガスと反応ガスの供給を停止する。電源装置４４から電熱抵抗４２への電流供給を停止して、成膜対象物４０の加熱を止める。回転装置４７による成膜対象物４０の回転を停止する。
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら成膜済みの成膜対象物４０を真空槽１１の外側に搬出する。次いで、別の未成膜の成膜対象物４０を真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら搬入し、上述の成膜方法による薄膜の形成を繰り返す。
【符号の説明】
【００４０】
１０……成膜装置
１１……真空槽
２０ａ……第一面
２０ｂ……第二面
２１……放出板
２２1〜２２3……溝
２３……天板
２４1〜２４3……冷却媒体供給路
２５1〜２５3……冷却媒体排出路
２６……反応ガス室
２７ａ……原料ガス用導入孔
２７ｂ……反応ガス用導入孔
２８ａ……原料ガス用開口
２８ｂ……反応ガス用開口
２９……原料ガス用貫通孔
３１1〜３１3……溝内空間
３２……接続配管
３２ａ……第一の補助配管
３２ｂ……第二の補助配管
３２ｃ……第三の補助配管
３４……原料ガス室
４０……成膜対象物
５１……原料ガス槽
５２……反応ガス槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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