(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相成長装置の反応管内で、気相成長面を下向きにした基板を保持する基板保持装置であって、基板を保持する円筒状の基板保持部材と、該基板保持部材が回転可能に挿入される複数個の基板保持部材挿入孔を有する円盤状のテーブルと、該テーブルの外周に回転可能に支持される内歯車付きリングとを備え、前記基板保持部材は、中空円筒体の中空部底部に基板を支持する基板支持部材を有するとともに、中空円筒体の上部外周に、前記リングの内歯車に歯合する外歯車を備えたフランジを有し、前記テーブルは、その上面に反応管内の所定位置に設けられた回転駆動部材に係合する係合部を有し、前記リングは、反応管内の所定位置に設けられた回転止めに係止する係止突片を有していることを特徴とする気相成長装置用基板保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相成長装置用基板保持装置に関し、詳しくは、気相成長面を下向きにして基板を保持するフェースダウン型の気相成長装置用基板保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
有機金属化合物と水素化合物等の原料ガスを反応管内に導入し、反応管内に設置した基板付近で反応・分解させて基板面に所定の半導体薄膜を形成する気相成長方法が知られている。この方法を実施する気相成長装置では、従来、基板の気相成長面を上向きにして反応管内に設置していたが、反応・分解により生じた生成物がパーティクルとして基板面に付着し、薄膜の品質を損なうことがあった。
【０００３】
このため、基板の気相成長面を下向きにして生成物の落下による影響を無くしたフェースダウン型の気相成長装置が用いられるようになってきた。さらに、基板の温度均一性，薄膜成長速度の均一性を得るために基板自体を回転させたり、基板を保持する部材を回転させたりすることも行われるようになってきている。しかし、このように、基板を自転させたり、公転させたりすることにより、基板の温度均一性や薄膜成長速度の均一性をある程度向上させることはできるが、自転のみ、あるいは公転のみでは未だ十分ではなかった。
【０００４】
そこで本発明は、気相成長面を下向きにして基板を保持するとともに、温度均一性や薄膜の均一性を大幅に向上させることができる気相成長装置用基板保持装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置用基板保持装置は、気相成長装置の反応管内で、気相成長面を下向きにした基板を保持する基板保持装置であって、基板を保持する円筒状の基板保持部材と、該基板保持部材が回転可能に挿入される複数個の基板保持部材挿入孔を有する円盤状のテーブルと、該テーブルの外周に回転可能に支持される内歯車付きリングとを備えている。
【０００６】
そして、前記基板保持部材は、中空円筒体の中空部底部に基板を支持する基板支持部材を有するとともに、中空円筒体の上部外周に、前記リングの内歯車に歯合する外歯車を備えたフランジを有し、前記テーブルは、その上面に反応管内の所定位置に設けられた回転駆動部材に係合する係合部を有し、前記リングは、反応管内の所定位置に設けられた回転止めに係止する係止突片を有していることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照してさらに詳細に説明する。図は、本発明を適用した気相成長装置用基板保持装置の一例を示すもので、図１は平面図、図２は分解断面図、図３は基板保持装置と反応管内の部材との関係を示す説明図、図４は同じく平面図である。
【０００８】
まず、図１及び図２において、基板保持装置１は、基板２を保持する４個の円筒状の基板保持部材１０と、該基板保持部材１０を保持する円盤状のテーブル２０と、該テーブル２０の外周に設けられる内歯車付きリング３０とにより構成され、基板保持部材１０及び内歯車付きリング３０は、それぞれ上方からテーブル２０にセットされ、複数の止めネジ３により上方への抜けが防止されて一体的に形成される。
【０００９】
基板保持部材１０は、中空円筒体の中空部底部に基板２を保持するものであって、中空円筒体の底面には、内方に向かって突出する複数の爪状の基板支持部材１１が設けられている。この基板支持部材１１は、中空円筒体胴部を円筒体軸線方向に貫通する軸部１１ａの下端に設けられており、軸部１１ａは、中空円筒体の上面から突出するネジ部１１ｂがナット１１ｃで固定されている。また、基板保持部材１０の中空円筒体の上部外周には、外歯車１２を備えたフランジ１３が設けられている。
【００１０】
基板２は、その底面（気相成長面）の周辺部が前記基板支持部材１１に支持された状態で中空部底部に保持され、該基板２の上面には、基板２を均一に加熱するための均熱板４が載置される。なお、基板２の加熱は、従来と同様の高周波コイル等により行うことができる。
【００１１】
前記テーブル２０は、内周部に、基板保持部材１０を回転可能に挿入する４個の基板保持部材挿入孔２１を等間隔で配置するとともに、外周部に、前記内歯車付きリング３０を回転可能に載置するリング保持縁２２を設けたもので、基板保持部材挿入孔２１の上縁部には、基板保持部材１０のフランジ１３を載置するベアリング２３ａと、基板保持部材１０の中空円筒体胴部外周をガイドするベアリング２３ｂとが設けられ、リング保持縁２２の上面には、内歯車付きリング３０の下面を支持するベアリング２４ａと、リング３０の下面に設けられた周状突縁３１の側面をガイドするベアリング２４ｂとが設けられている。
【００１２】
すなわち、テーブル２０に対して、基板保持部材１０は、その下半部を基板保持部材挿入孔２１内に挿入した状態でベアリング２３ａ，２３ｂにより回転可能に支持され、リング３０は、周状突縁３１をベアリング２４ａ，２４ｂ間に挿入した状態でテーブル２０の外周部に回転可能に支持されるとともに、止めネジ３の頭部によりテーブル２０に組付けられる。この組付け状態において、基板保持部材１０とテーブル２０とは、基板保持部材１０の下端がテーブル２０の下面と面一になり、基板保持部材１０内に保持される基板２の気相成長面も、テーブル２０の下面と面一になるように各部の寸法が設定されている。
【００１３】
また、テーブル２０の上面には、一対の逆Ｌ字型の係合部２５が相対向するように突設されており、前記内歯車付きリング３０の外周対向部には、係止突片３２が突設されている。
【００１４】
図３及び図４に示すように、上述の基板保持装置１は、テーブル２０の外縁を支持するフォーク５により水平方向に搬送され、テーブル２０の係合部２５は、反応管（図示せず）の所定位置に設けられた円盤状の回転駆動部材６に側方から係合する。この状態で回転駆動部材６を僅かに上昇させてフォーク５を後退させると、テーブル２０は、回転駆動部材６に係合部２５が係合して吊上げられた状態となり、回転駆動部材６をモーター７等により回転駆動すると、回転駆動部材６とテーブル２０及び該テーブル上の各部材が一体に回転する。そして、内歯車付きリング３０の係止突片３２は、該内歯車付きリング３０がテーブル２０とともに回転したときに、反応管内の所定位置に設けられた回転止め８に係止して内歯車付きリング３０の回転を阻止する。
【００１５】
これにより、回転止め８で回転を阻止された内歯車付きリング３０に対してテーブル２０が回転する状態となり、該テーブル２０の基板保持部材挿入孔２１に装着されている基板保持部材１０がテーブル２０とともに回転し、該基板保持部材１０にセットされている基板２がテーブル２０の回転軸を中心として公転する状態となる。
【００１６】
さらに、基板保持部材１０のフランジ１３に設けられた外歯車１２が内歯車付きリング３０の歯に噛み合って基板保持部材１０が回転するので、基板２は、テーブル２０の回転により公転しながら基板保持部材１０の回転により自転する状態となる。
【００１７】
このように、気相成長面を下向きにして保持した基板２を公転させながら自転させることにより、公転のみ、あるいは自転のみの場合に比べて、薄膜の均一性を大幅に向上させることができ、フェースダウン型自体の利点であるパーティクルの付着防止効果と併せて、高品質な薄膜を効率よく製造することができる。
【００１８】
なお、細部の構造は、上記構成に限定されるものではなく、保持する基板の大きさや枚数等により適宜な形状にすることが可能である。また、回転駆動部材や回転止めは、反応管内に設けた適宜な支持部材を介して設置すればよく、装置の大きさなどにより任意の構造を採用することができる。さらに、基板保持装置が保持する基板の交換は、従来と同様に、反応管の一側に基板交換室を設けることにより行うことができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フェースダウン状態で保持した基板を公転及び自転させながら気相成長を行うことができるから、基板の温度均一性や、形成される薄膜の均一性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】気相成長装置用基板保持装置の一例を示す平面図である。
【図２】同じく分解断面図である。
【図３】基板保持装置と反応管内の部材との関係を示す説明図である。
【図４】同じく平面図である。
【符号の説明】
１…基板保持装置、２…基板、３…止めネジ、４…均熱板、５…フォーク、６…回転駆動部材、７…モーター、８…回転止め、１０…基板保持部材、１１…基板支持部材、１２…外歯車、１３…フランジ、２０…テーブル、２１…基板保持部材挿入孔、２２…リング保持縁、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…ベアリング、２５…係合部、３０…内歯車付きリング、３１…周状突縁、３２…係止突片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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