(57)【要約】【課題】  中心部に設けられた基板ホルダー回転駆動軸から、外周に歯車を有し基板ホルダー回転駆動軸とともに回転する基板ホルダー回転板を介して、外周に歯車を有する複数の基板ホルダーに回転駆動力が伝達されることにより、前記基板ホルダーが回転する気相成長装置において、基板ホルダー回転駆動軸と基板ホルダー回転板の嵌合前に回転方向の位置合わせを精度よく行なうことを必要とせず、基板ホルダー回転駆動軸と基板ホルダー回転板の嵌合を効率よく容易に行なうことができる気相成長装置を提供する。【解決手段】  基板ホルダー回転駆動軸の基板ホルダー回転板側の先端部に、先端が傾斜した複数の突起を設け、突起に嵌合する複数の穴を基板ホルダー回転板に設ける。これにより、嵌合前に回転方向の位置合わせを精度よく行なうことを必要とせず、基板ホルダー回転駆動軸と基板ホルダー回転板の嵌合を効率よく容易に行なう。【選択図】  図６
2014204066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に設けられた基板ホルダー回転駆動軸から、外周に歯車を有し前記基板ホルダー回転駆動軸とともに回転する基板ホルダー回転板を介して、外周に歯車を有する複数の基板ホルダーに回転駆動力が伝達されることにより、前記基板ホルダーが回転する構成を有する気相成長装置であって、前記基板ホルダー回転駆動軸が、基板ホルダー回転板側の先端部に、先端が傾斜した複数の突起を有し、前記基板ホルダー回転板が前記突起に嵌合する複数の穴を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
基板ホルダー及び基板ホルダー回転板が、サセプタにより回転自在に保持されている請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
基板ホルダー回転駆動軸の複数の突起、及び基板ホルダー回転板の複数の穴が、各々同心円の周上に等間隔で設けられている請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
基板ホルダー回転板に設けられ突起に嵌合する穴の嵌合面が、傾斜面となっている請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項５】
突起に設けられた傾斜及び穴に設けられた傾斜面が、同じ傾斜角度を有する請求項４に記載の気相成長装置。
【請求項６】
突起に設けられた傾斜及び穴に設けられた傾斜面の傾斜角度が３０〜６０度である請求項５に記載の気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気相成長装置に関し、より詳細には、中心部に設けられた基板ホルダー回転駆動軸から、外周に歯車を有する基板ホルダー回転板を介して、外周に歯車を有する複数の基板ホルダーに回転駆動力が伝達されることにより、前記基板ホルダーが回転する構成を有する気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶膜を基板上に成長する方法には、化学的気相成長（ＣＶＤ）法等があり、基板加熱を伴うＣＶＤ法は熱ＣＶＤ法等として知られている。近年、高温条件（例えば１０００℃以上）で基板を加熱して行う気相成長が増加しており、青色若しくは紫外ＬＥＤ又は青色若しくは紫外レーザーダイオードを製作するためのIII族窒化物半導体の気相成長もその一つである。例えば、III族窒化物半導体結晶膜の成長は、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、又はトリメチルアルミニウム等の有機金属ガスをIII族金属源として、アンモニアを窒素源として用い、１０００℃以上の高温に加熱されたシリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等の基板上に結晶膜を気相成長する熱ＣＶＤ法により行われることがある。
【０００３】
気相成長装置には、基板の結晶成長面を上向きに配置するもの（フェイスアップ型）、基板の結晶成長面を下向きに配置するもの（フェイスダウン型）がある。また、１バッチあたり１枚の基板上に結晶膜を成長させる気相成長装置があるが、生産性を向上するために１バッチあたり複数枚の基板上に結晶膜を成長させる気相成長装置も知られている。これらの気相成長装置においては、基板を自転させることにより、基板面内で均一な膜厚及び膜質の結晶膜を成長させることができる。また、自転と公転を組み合わせて基板を回転させることにより、同一基板面内だけでなく各基板間においても均一な膜厚及び膜質を得ることができる。このような気相成長装置において、成膜条件を最適化するために、基板の自転速度と公転速度の比率を適宜変化させられるように、基板の自転機構と公転機構は別々に設けられることが望ましい。
【０００４】
基板の自転機構と公転機構が別々に設けられた気相成長装置としては、複数の基板ホルダーをサセプタにより回転自在に保持し、中心部に設けられた基板ホルダー回転駆動軸から、外周に歯車を有し基板ホルダー回転駆動軸とともに回転する基板ホルダー回転板を介して、外周に歯車を有する複数の基板ホルダーに回転駆動力を伝達することにより基板を自転させるとともに、サセプタを回転させて基板を公転させる気相成長装置がある。このような気相成長装置としては、特許文献１に記載された半導体製造装置が挙げられる。また、特許文献２には、複数の基板ホルダーをサセプタにより回転自在に保持し、中心部に設けられた中心駆動軸から、サセプタに回転駆動力を伝達することにより基板を自転させる気相成長装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２４１４６０号公報
【特許文献２】特開２００９−９９７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、基板の自転機構と公転機構が別々に設けられた気相成長装置は、構成が複雑であるため、気相成長後に基板及び基板ホルダーを保持したままのサセプタを取出し、新規なものを取付ける基板の交換作業を行うことに手間がかかるという短所がある。
例えば、特許文献１の半導体製造装置は、基板回転軸（基板ホルダー回転駆動軸）が中心ギヤ（基板ホルダー回転板）から着脱可能に設けられていない。そのため、反応容器外での基板交換作業等の後にサセプタを装着させる際には、反応容器の中で中心ギヤとホルダ（基板ホルダー）の歯車の噛み合わせを取らなければならず、サセプタの装着が煩雑であるという問題があった。一方、特許文献２の気相成長装置においては、サセプタ及び／又は中心駆動軸を上下動させて、中心駆動軸の嵌合突起とサセプタの嵌合穴の位置を調整すればよいが、嵌合前に、嵌合突起が嵌合穴に嵌合するように回転方向の位置合わせを精度よく行わなくてはならず、基板交換作業に煩雑さが残されていた。
【０００６】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、中心部に設けられた基板ホルダー回転駆動軸から、外周に歯車を有し基板ホルダー回転駆動軸とともに回転する基板ホルダー回転板を介して、外周に歯車を有する複数の基板ホルダーに回転駆動力が伝達されることにより、前記基板ホルダーが回転する気相成長装置において、基板ホルダー回転駆動軸と基板ホルダー回転板の嵌合を、効率よく容易に行なうことができる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】
【０００７】
本発明の発明者らは、このような課題を解決すべく鋭意検討した結果、前記のような気相成長装置において、基板ホルダー回転駆動軸の基板ホルダー回転板側の先端部に、先端が傾斜した複数の突起を設け、突起に嵌合する複数の穴を基板ホルダー回転板に設けることにより前述の課題を解決できることを見出し、本発明の気相成長装置に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、中心部に設けられた基板ホルダー回転駆動軸から、外周に歯車を有し前記基板ホルダー回転駆動軸とともに回転する基板ホルダー回転板を介して、外周に歯車を有する複数の基板ホルダーに回転駆動力が伝達されることにより、前記基板ホルダーが回転する構成を有する気相成長装置であって、前記基板ホルダー回転駆動軸が、基板ホルダー回転板側の先端部に、先端が傾斜した複数の突起を有し、前記基板ホルダー回転板が前記突起に嵌合する複数の穴を有することを特徴とする気相成長装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の気相成長装置は、基板ホルダー回転駆動軸が、基板ホルダー回転板側の先端部に、先端が傾斜した複数の突起を有し、基板ホルダー回転板が突起に嵌合する複数の穴を有するので、基板ホルダー回転板及び／または基板ホルダー回転駆動軸の上下動により突起の傾斜面が穴の縁部や側面に対して滑りながら（回転しながら）嵌合が形成され、位置合わせに高い精度が要求されることはない。従って、基板ホルダー回転駆動軸と基板ホルダー回転板の嵌合を、効率よく容易に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、中心部に設けられた基板ホルダー回転駆動軸から、外周に歯車を有し基板ホルダー回転駆動軸とともに回転する基板ホルダー回転板を介して、外周に歯車を有する複数の基板ホルダーに回転駆動力が伝達されることにより、前記基板ホルダーが回転する気相成長装置に適用される。以下、本発明の気相成長装置を、図１〜図６に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されることはない。
【００１１】
尚、図１は、本発明の気相成長装置の一例を示す垂直断面構成図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面構成図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ断面構成図である。また、図４は、図１の気相成長装置に用いられる基板ホルダー回転駆動軸の基板ホルダー回転板側の先端部に備えられた部材（先端部材）を示す斜視図であり、図５は、図１の気相成長装置に用いられる基板ホルダー回転板を示す斜視図であり、図６は、図１の気相成長装置において基板ホルダー回転板の穴に基板ホルダー回転駆動軸の突起が嵌合されたときの突起及び穴の周辺を示す斜視図である。
【００１２】
本発明の気相成長装置は、図１、図２に示すように、中心部に設けられた基板ホルダー回転駆動軸５から、外周に歯車４ｃを有し基板ホルダー回転駆動軸５とともに回転する基板ホルダー回転板４を介して、外周に歯車１ａを有する複数の基板ホルダー１に回転駆動力が伝達されることにより、基板ホルダー１が回転する構成を有する気相成長装置である。そして、基板ホルダー回転駆動軸５は、図４に示すように、基板ホルダー回転板４側の先端部に、先端に傾斜した（傾斜面５ｃ）複数の突起５ｂを有し、基板ホルダー回転板４は、図５に示すように、突起５ｂに嵌合する複数の穴４ａを有する。このような構成により、基板ホルダー回転駆動軸５が基板ホルダー回転板４に着脱可能に接続される。
【００１３】
図１の気相成長装置において、基板３を保持する複数の基板ホルダー１、及び基板ホルダー１に回転駆動力を伝達する基板ホルダー回転板４は、１枚のサセプタ７により回転自在に保持されている。基板ホルダー回転板４を中心として複数の基板ホルダー１をその周辺に配置することにより、すべての基板を同じ回転速度で自転させることができる。また、図１の気相成長装置には、サセプタの対面８、基板３を加熱するためのヒータ９、サセプタ７とサセプタの対面８の間隙からなる反応炉１０、反応炉１０へ原料ガスを供給する原料ガス導入部１１、反応ガス排出部１２、及びサセプタ回転板１５を介してサセプタ７に回転駆動力を伝達してサセプタ７を回転させるサセプタ回転駆動軸１４がさらに備えられており、基板ホルダー１の回転により基板３が自転し、サセプタ７の回転により基板３が公転する。基板ホルダー１は、直径２インチ、直径３インチ、直径４インチ、さらにそれ以上の基板を１枚保持できるように設定されていることが好ましいが、そのような基板に限定されることはない。
【００１４】
本発明の気相成長装置に用いられる基板ホルダー回転駆動軸（突起を除く）の形状は、断面が円形、三角形、四角形、多角形等の棒状であることが好ましく、断面が円形の棒状であることがより好ましいが、そのような形状に限定されることはない。突起の形状としては、先端が傾斜した円柱、三角柱、四角柱、多角柱が挙げられるが、そのような形状に限定されることはなく、図４に示されるように先端が傾斜した四角柱の形状が好ましい。また、図４に示されるように、突起５ｂを形成する三角柱、四角柱、多角柱等の頂点や辺に丸みを有することが好ましいが、丸みを有することに限定されることはない。突起の本数は複数本であればよく、２〜６本であることが好ましく、３本であることが特に好ましいが、このような本数に限定されることはない。
【００１５】
突起は、基板ホルダー回転駆動軸の先端部に、同心円の周上に等間隔で設けられることが好ましいが、等間隔等の条件に限定されることはない。例えば、図４に示すような突起において、基板ホルダー回転駆動軸の半径方向における突起の幅は１〜１０ｍｍであることが好ましく、基板ホルダー回転駆動軸の円周方向における突起の長さは５〜３０ｍｍであることが好ましく、突起の突出部の高さは５〜３０ｍｍであることが好ましいが、このような大きさに限定されることはない。尚、先端部材５ａは、基板ホルダー回転駆動軸５本体から取外しできる構成であることが好ましい。突起は摩耗しやすく交換頻度が多いためである。また、先端部材５ａは、基板ホルダー回転板４に回転駆動力を効率よく伝達させるために、基板ホルダー回転駆動軸５本体より外径が大きいことが好ましい。
【００１６】
図４に示されるように、突起５ｂの先端に設けられた傾斜面５ｃは、基板ホルダー回転駆動軸５の回転方向の反対側のみに設けられることが好ましく、回転方向の反対側のみに限定されることはないが、回転方向の反対側のみに設けることにより、回転時に基板ホルダー回転板の穴から基板ホルダー回転駆動軸５の突起５ｂが外れにくくなる。また、突起の先端に設けられる傾斜の傾斜角度は、突起の高さ方向に対して３０〜６０度であることが好ましく、４０〜５０度であることが特に好ましいが、このような傾斜角度に限定されることはない。
【００１７】
本発明の気相成長装置において、前記突起が挿入され基板ホルダー回転板に設けられる穴の形状は、貫通穴でもよく、凹形状の貫通しない穴でもよい。穴の開口部の形状としては、円形、三角形、四角形、多角形等が挙げられ、特に限定されることはないが、通常は突起の形状に合った形状とされる。また、穴の開口部及び側面の頂点や辺に丸みを有することが好ましいが、丸みを有することに限定されることはない。穴の側面には、突起の傾斜面に接して回転しながら嵌合を形成する嵌合面として、傾斜面が設けられることが好ましいが、傾斜面を設けることに限定されることはない。穴の側面に嵌合面としての傾斜面を設ける際には、傾斜面が基板ホルダー回転駆動軸側を向くように設けられる。
【００１８】
穴の個数は、通常、突起の個数と同じ個数であるが、突起の個数より多い個数の穴が設けられてもよい。穴は、基板ホルダー回転板に同心円の周上に等間隔で設けられることが好ましいが、等間隔等の条件に限定されることはない。例えば、基板ホルダー回転板の半径方向における穴の幅は２〜１５ｍｍであることが好ましく、基板ホルダー回転板の円周方向における穴の長さは６〜３５ｍｍ（傾斜面を除く）であることが好ましいが、このような大きさに限定されることはない。尚、上述のような傾斜面が穴の側面に設けられているときには、基板ホルダー回転板の円周方向における穴の間隔は基板ホルダー回転軸の反対側において５〜１５ｍｍとすることができる。
【００１９】
図５に示されるように、穴４ａの側面に嵌合面としての傾斜面４ｂを設ける際には、傾斜面４ｂは回転方向の反対側のみに設けることが好ましく、回転方向の反対側のみに限定されることはないが、回転方向の反対側のみに設けることにより、回転時に基板ホルダー回転板４の穴４ａから基板ホルダー回転駆動軸の突起が外れにくくなる。穴の側面に設けられるそのような傾斜面と基板ホルダー回転板の厚さ方向の成す傾斜角度は、突起に設けられた傾斜の傾斜角度と同じであることが好ましいが、同じであることに限定されることはない。すなわち、穴の側面に設けられた傾斜の傾斜角度は、３０〜６０度であることが好ましく、４０〜５０度であることが特に好ましいが、このような傾斜角度に限定されることはない。
【００２０】
基板ホルダー回転駆動軸の突起を基板ホルダー回転板の穴に挿入して、基板ホルダー回転駆動軸と基板ホルダー回転板は嵌合する。このとき、突起は穴に５〜２５ｍｍ挿入されることが好ましいが、このような挿入深さに限定されることはない。基板ホルダー回転駆動軸が基板ホルダー回転板に嵌合したときに、突起と穴の間には隙間が生じることが好ましいが、隙間が生じなくてもよい。また、基板ホルダー回転駆動軸が基板ホルダー回転板に嵌合したときに、基板ホルダー回転駆動軸の突起が設けられている面と基板ホルダー回転板の間にも隙間が生じることが好ましいが、隙間が生じなくてもよい。
【００２１】
図１の気相成長装置の基板ホルダー１は、基板ホルダー１の下面及びサセプタ７の上面のそれぞれに刻まれたベアリング溝（１ｂ、７ｂ）により挟持されたベアリングボール１６を介して、サセプタ７により回転自在に保持されている。また、基板ホルダー回転駆動軸及び／または基板ホルダー回転板は回転自在に設けられていることが好ましいが、回転自在であることに限定されない。基板ホルダー回転駆動軸及び／または基板ホルダー回転板を回転自在に保持する構造としては、ベアリング等があるが、ベアリングに限定されることはない。例えば、図１の気相成長装置において、基板ホルダー回転板４は、基板ホルダー回転板４の下面及びサセプタ７の上面にそれぞれ刻まれたベアリング溝（４ｄ、７ｂ）により挟持されたベアリングボール１６を介して、サセプタ７により回転自在に保持されている。同様に、サセプタ７は、サセプタ７の下面及びリング状の基台１７の上面にそれぞれ刻まれたベアリング溝（７ｂ’、１７ａ）により挟持されたベアリングボール１６を介して、基台１７により回転自在に保持されている。
【００２２】
次に、図１の気相成長装置の全体をより詳細に説明する。図１の気相成長装置において、結晶膜を生成するための気相成長反応は反応容器１９の内部で行われる。反応容器１９の内部には、結晶膜を気相成長させるための基板３、基板３を保持する基板ホルダー１、基板ホルダー１に回転駆動力を伝達する基板ホルダー回転板４、均熱板２を介して基板３を加熱するヒータ９、基板ホルダー１及び基板ホルダー回転板４をベアリングボール１６により回転自在に保持する円盤状のサセプタ７、ベアリングボール１６を介してサセプタ７を回転自在に保持するリング状の基台１７が備えられており、これらの部材は外形が円盤状の反応容器１９の中に収められて密閉されている。
【００２３】
サセプタ７は、サセプタの対面８とともに反応炉１０を形成し、気相成長反応は反応炉１０において行われる。基板３は結晶膜の成長が行われる成長面を下向きにして配置されているが、本発明は下向きの配置に限定されることはなく、例えば、基板は上向き又は横向きに配置されてもよい。また、本発明は、反応炉の中央部から原料ガスを供給し、周辺部から外部に排出する気相成長装置に限定されることはなく、例えば反応炉の一端から原料ガスを供給し、反応後のガスを他の一端から外部に排出する気相成長装置に適用することもできる。
【００２４】
上述のようにサセプタ７により回転自在に保持された基板ホルダー１は、基板ホルダー回転駆動器６からの回転駆動力を受けて回転する。基板ホルダー回転駆動器６からの回転駆動力は、まず、磁性流体シールを用いて反応容器１９に対して回転自在に封止された基板ホルダー回転駆動軸５に伝達される。基板ホルダー回転駆動軸５を上下動できるように、基板ホルダー回転駆動軸５は蛇腹１８等を介して反応容器１９に設置されている。上述のように基板ホルダー回転駆動軸５の突起５ｂが基板ホルダー回転板４の穴４ａに差し込まれることにより、サセプタ７により回転自在に保持された基板ホルダー回転板４に回転駆動力が伝達される。また、基板ホルダー回転板４の外周に設けられた歯車４ｃと各基板ホルダー１の歯車１ａが噛み合わさることにより各基板ホルダー１に回転駆動力が伝達され、各基板３は自転する。尚、各歯車（１ａ、４ｃ、７ａ、１５ａ）は、平歯車構造を有することが好ましいが、平歯車構造に限定されることはない。
【００２５】
また、基板３は自転に加えて公転によって回転されてもよい。上述のように基台１７により回転自在に保持されたサセプタ７は、サセプタ回転駆動器１３からの回転駆動力を受けて回転することができる。サセプタ７を回転させる際には、サセプタ回転駆動器１３からの回転駆動力が、磁性流体シール等の手段により反応容器１９の密封性を損なわないように回転自在にシールされたサセプタ回転駆動軸１４を介して、サセプタ回転駆動軸１４のサセプタ側先端に固定されたサセプタ回転板１５に伝達される。サセプタ７の外周には歯車７ａが設けられ、サセプタ回転板１５の外周には歯車１５ａが設けられており、これらが噛み合わさることによりサセプタ回転駆動器１３からの回転駆動力はサセプタ７に伝達されて、サセプタ７は回転する。このようにしてサセプタ７を回転させることにより基板３は公転し、より均一な膜質及び膜厚の結晶膜を得ることができる。
【００２６】
反応炉１０の中心部には原料ガス導入部１１が設けられ、原料ガスは原料ガス導入部１１から放射状に吹き出し、基板３の結晶成長面に対して水平に供給されるが、このような構成に限定されることはない。気相成長反応は、反応炉１０において、ヒータ９により均熱板２を介して基板３を加熱しながら、原料ガス導入部１１から原料ガスを供給することにより行われ、基板３の結晶成長面には結晶膜が形成される。気相成長反応に用いられた原料ガスは、そのまま反応ガスとして反応ガス排出部１２から排出される。尚、本発明は、反応炉の中央部から原料ガスを供給し、周辺部から外部に排出する気相成長装置に限定されることはなく、例えば反応炉の一端から原料ガスを供給し、反応後のガスを他の一端から外部に排出する気相成長装置に適用することもできる。
【００２７】
気相成長中、基板３は、基板ホルダー１の回転により常時自転することが好ましく、基板ホルダー１及びサセプタ７の回転により常時自転及び公転することがより好ましい。基板ホルダー１及びサセプタ７の回転方向及び回転速度は、それぞれ、基板ホルダー回転駆動器６及びサセプタ回転駆動器１３の回転方向及び回転速度を変化させることにより、任意に設定することができる。各基板間において均一な膜厚及び膜質を得るために、各基板ホルダー１は、原料ガス導入部１１を中心とする同一円周上に配置され、原料ガス導入部１１からの距離を等しくすることが好ましいが、そのような構成に限定されることはない。
【００２８】
反応容器１９を構成する材質には、金属又は合金が挙げられるが、これらの材質に限定されることはない。基板ホルダー１、均熱板２、基板ホルダー回転板４、サセプタ７、サセプタの対面８及びサセプタ回転板１４は、カーボン系材料又はカーボン系材料をセラミック材料でコーティングしたものが好ましいが、そのような材質に限定されることはない。基板ホルダー回転駆動軸５及びサセプタ回転駆動軸１４は、金属、合金、カーボン系材料、セラミック系材料、カーボン系材料をセラミック材料でコーティングしたもの、又はこれらの組み合わせが好ましいが、そのような材質に限定されることはない。ヒータ９はカーボンヒータ又はセラミックヒータが好ましいが、これらのヒータに限定されることはない。ベアリングボール１６は、セラミック材料であることが好ましいが、セラミック材料に限定されることはない。
【００２９】
ここで、金属の例には、アルミニウム等があるが、アルミニウムに限定されることはなく、合金の例には、ステンレス又はインコネル等があるが、これらに限定されることはない。カーボン系材料の例には、カーボン、パイオロリティックグラファイト（ＰＧ）、グラッシカーボン（ＧＣ）等があるが、これらに限定されることはない。セラミックス系材料の例には、アルミナ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化ホウ素（ＢＮ）等があるが、これらに限定されることはない。
【００３０】
反応容器１９を構成する材質はステンレスが特に好ましい。基板ホルダー１、均熱板２、基板ホルダー回転板４、サセプタ７、サセプタの対面８及びサセプタ回転板１５は、ＳｉＣコートカーボン、ヒータ９はカーボンヒータ、サセプタ回転駆動軸１４はステンレス、ベアリングボール１６はアルミナであることが特に好ましい。基板ホルダー回転駆動軸５は、強度を確保するために基板ホルダー回転駆動器側部分をインコネル製とし、基板ホルダー回転板４との噛み合わせを取る際の破損等を防止するために基板ホルダー回転板側部分（先端部材５ａ）をカーボン製とし、ネジ穴５ｄを通したネジ等で両者を固定することにより一体化したものが好ましく、突起５ｂは、カーボン製で、先端部材５ａの端面にあらかじめ一体として形成されていることが好ましい。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００３２】
（気相成長装置の製作）
図２〜６に示すような各構成部品を有する図１に示すような気相成長装置を製作した。直径６インチのサファイア基板を１枚保持可能である基板ホルダー１（ＳｉＣコートカーボン製、外径２０７ｍｍ（歯車１ａを含む）、厚さ１１ｍｍのリング状）を、基板ホルダー回転板４（ＳｉＣコートカーボン製、直径２５５ｍｍ（歯車４ｃを含む）、厚さ１２ｍｍ）とともに、サセプタ７（ＳｉＣコートカーボン製、直径７２０ｍｍ（歯車１５ａを含む）、厚さ１１ｍｍ、基板ホルダー６個を保持可能）により、ベアリングボール１６を介して保持し、基板ホルダー１と基板ホルダー回転板４の平歯車（１ａ、４ｃ）を噛み合わせた。
【００３３】
基板ホルダー回転駆動軸５の先端部には３本の突起５ｂを設けた。突起５ｂは、幅６ｍｍ、長さ１０ｍｍ、高さ１７ｍｍの四角柱の形状を有し、突起５ｂの先端には回転方向の反対側に傾斜角度４５度の傾斜面５ｃを設けた。基板ホルダー回転板４には、幅８ｍｍ、長さ１４ｍｍ（傾斜面４ｂを除く）の貫通した穴４ａを各突起５ｂに対応して１個ずつ設けた。各穴４ａの側面には回転方向の反対側に基板ホルダー回転駆動軸５側を向いた傾斜角度４５度の傾斜面４ｂを設けて、基板ホルダー回転板の円周方向における間隔を基板ホルダー回転軸の反対側において１２ｍｍとした。基板ホルダー回転駆動軸５はインコネル及びカーボンからなり、基板ホルダー回転駆動器側部分をインコネル製（直径４６ｍｍ、長さ２８５ｍｍの円柱状）とし、基板ホルダー回転板側部分（先端部材５ａ）をカーボン製（直径４６ｍｍ、長さ１５ｍｍ（突起５ｂを除く）の円柱状）とし、両者をネジ穴５ｄに通したカーボン製のネジで固定することにより一体化して基板ホルダー回転駆動軸５とした。突起５ｂはカーボン製であり、先端部材５ａの端面にあらかじめ一体として形成した。
【００３４】
基板ホルダー回転駆動軸５の各突起５ｂを、基板ホルダー回転板４の対応する各穴４ａに挿入することにより、基板ホルダー回転駆動軸５を基板ホルダー回転板４に嵌合した。このとき、突起５ｂは穴４ａに９ｍｍ挿入されていた。尚、サセプタの対面８及び基台１７はＳｉＣコートカーボン製とし、反応容器１９はステンレス製とした。
【００３５】
（気相成長実験）
このような気相成長装置を用いて、基板の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）の成長を行った。まず、６個の基板ホルダー１の内、任意の１個に基板（直径６インチ、サファイア）をセットし、基板の自転（１０ｒｐｍ）及び公転（１ｒｐｍ）を開始した。なお、すべての成長が終了した後にヒータ温度を室温付近に下げるまで、基板の自転及び公転をこれらの速度で継続し、反応容器内を大気圧に保った。その後、原料ガス導入部から水素を流しながら基板の温度を１０５０℃まで昇温させ、基板のアニールを行った。続いて、ヒータ温度を５１０℃まで下げて、原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニア、キャリアガスとして水素を用いて、サファイア基板上にＧａＮからなる膜厚２０ｎｍのバッファー層の成長を行い、バッファー層成長後に、ＴＭＧのみ供給を停止し、ヒータ温度を１０５０℃まで上昇させた。その後、原料ガス導入部から、ＴＭＧとアンモニアの他に、キャリアガスとして水素と窒素を供給して、アンドープＧａＮの成長を１時間行った。
【００３６】
（サセプタの脱着）
以上のようにIII族窒化物半導体を成長させた後、ヒータ温度を下げて内部を室温付近まで放冷した。その後、反応容器を開放し、基板ホルダー回転駆動軸を上方に移動させ、基板ホルダー回転駆動軸の突起を基板ホルダー回転板の穴から引き抜いた。サセプタを人手により取り出したところ、基板ホルダー、基板ホルダー回転板及びベアリングボールを保持させたままのサセプタを反応容器の外に容易に取り出すことができた。このようにして気相成長装置から取り出した基板上のＧａＮ膜厚を測定した。その結果、基板上のＧａＮ中心膜厚は２μｍであった。また、基板の自転及び公転の開始から終了まで、基板ホルダー回転駆動器及びサセプタ回転駆動器は正常に作動し、放冷後に、反応容器内の各部品を目視で点検したところ、腐食、破損等の異常はなかった。
【００３７】
次に、前回の気相成長実験と同じ基板ホルダーに新規な基板をセットしてから、基板ホルダー、基板ホルダー回転板及びベアリングボールを保持したサセプタを人手により反応容器内の基台の上にベアリングボールを介して設置した。基板ホルダー回転駆動軸を当初の位置に戻すために下方に移動させたところ、突起５ｂの傾斜面５ｃが穴４ａの傾斜面４ｂに接触し、基板ホルダー回転駆動軸５及び基板ホルダー回転板４が回転しながら嵌合が形成された。それから、上記の気相成長実験を再度行った。基板の正常な自転及び公転が確認され、基板上のＧａＮ中心膜厚は２μｍであり、良好な再現性が確認された。基板の自転及び公転の開始から終了まで、基板ホルダー回転駆動器６及びサセプタ回転駆動器１３は正常に作動し、放冷後に、反応容器内の各部品を目視で点検したところ、腐食、破損等の異常はなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の気相成長装置の一例を示す垂直断面構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面構成図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面構成図である。
【図４】図１の気相成長装置に用いられる基板ホルダー回転駆動軸の基板ホルダー回転板側の先端部に備えられた部材（先端部材）を示す斜視図である。
【図５】図１の気相成長装置に用いられる基板ホルダー回転板を示す斜視図である。
【図６】図１の気相成長装置において基板ホルダー回転板の穴に基板ホルダー回転駆動軸の突起が嵌合されたときの突起及び穴の周辺を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  基板ホルダー
１ａ  歯車
１ｂ  ベアリング溝
１ｃ  基板支持部
２  均熱板
３  基板
４  基板ホルダー回転板
４ａ  穴
４ｂ  傾斜面
４ｃ  歯車
４ｄ  ベアリング溝
５  基板ホルダー回転駆動軸
５ａ  先端部材
５ｂ  突起
５ｃ  傾斜面
５ｄ  ネジ穴
６  基板ホルダー回転駆動器
７  サセプタ
７ａ  歯車
７ｂ、７ｂ’  ベアリング溝
８  サセプタの対面
９  ヒータ
１０  反応炉
１１  原料ガス導入部
１２  反応ガス排出部
１３  サセプタ回転駆動器
１４  サセプタ回転駆動軸
１５  サセプタ回転板
１５ａ  歯車
１６  ベアリングボール
１７  基台
１７ａ  ベアリング溝
１８  蛇腹
１９  反応容器
２０  回転方向
【図１】
2014204066.tif 000003
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014204066.tif 000007
【図３】
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