(57)【要約】【課題】  量産性が良く、成膜コストを低く抑えることができ、かつ、成膜される化合物半導体膜の膜厚の面内均一性にも優れた化合物半導体膜の成膜方法を提供すること。【解決手段】  複数枚の被処理基板１を、基板載置治具１１４に載置して成膜装置の処理室内に収容する工程（ステップ１）と、複数枚の被処理基板１上に化合物半導体膜を成膜する工程（ステップ２）とを具備し、ステップ１において、基板載置治具１１４に、被処理基板１と、被処理基板１に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない成膜調整用基板２とを交互に載置して、被処理基板１および成膜調整用基板２を処理室内に収容し、ステップ２において、被処理基板１の成膜面を、成膜調整用基板２と対向させた状態で、被処理基板１上に化合物半導体膜を成膜する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜方法であって、
（１）  化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を、基板載置治具に載置して処理室内に収容する工程と、
（２）  前記処理室内に収容された前記複数枚の被処理基板を加熱するとともに、前記複数枚の被処理基板が収容された前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給し、前記複数枚の被処理基板上に化合物半導体膜を成膜する工程とを具備し、
前記（１）工程において、前記基板載置治具に、前記被処理基板と、前記被処理基板に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない成膜調整用基板とを交互に載置して、前記被処理基板および前記成膜調整用基板を前記処理室内に収容し、
前記（２）工程において、前記被処理基板の成膜面を、前記成膜調整用基板と対向させた状態で、前記被処理基板上に前記化合物半導体膜を成膜することを特徴とする化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項２】
被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜方法であって、
（１）  化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を、基板載置治具に載置して処理室内に収容する工程と、
（２）  前記処理室内に収容された前記複数枚の被処理基板を加熱するとともに、前記複数枚の被処理基板が収容された前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給し、前記複数枚の被処理基板上に化合物半導体膜を成膜する工程とを具備し、
前記（１）工程において、前記被処理基板を、前記被処理基板に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない成膜調整用基板上に載置し、前記被処理基板が載置された前記成膜調整用基板を、前載置記基板載置治具に載置して、前記被処理基板および前記成膜調整用基板を前記処理室内に収容し、
前記（２）工程において、前記被処理基板の成膜面を、前記成膜調整用基板と対向させた状態で、前記被処理基板上に前記化合物半導体膜を成膜することを特徴とする化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項３】
前記成膜調整用基板が、前記被処理基板を収容する凹部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項４】
前記基板載置治具は、前記被処理基板、および前記成膜調整用基板を、縦方向に複数に載置可能であることを特徴とする請求項１から請求項３いずれか一項に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項５】
前記成膜調整用基板の大きさは、前記被処理基板よりも大きく、
前記成膜調整用基板は、上方に載置された前記被処理基板の裏面を覆い隠すように、前記基板載置治具に載置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項６】
前記（２）工程において、前記基板載置治具に載置された前記被処理基板および前記成膜調整用基板を、前記基板載置治具ごと回転させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項７】
前記（２）工程において、前記一の元素を含むガス、および前記別の元素を含むガスは、前記被処理基板の成膜面に沿って供給されることを特徴とする請求項６に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項８】
前記化合物半導体膜が、Ｖ族元素として窒素を用いた窒化物半導体膜であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項９】
前記窒化物半導体膜が窒化ガリウム膜であるとき、
前記成膜調整用基板が石英製、もしくは前記成膜調整用基板の、少なくとも前記被処理基板の成膜面に対向する対向面が石英で覆われていることを特徴とする請求項８に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項１０】
被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜装置であって、
化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を、基板載置治具に載置して収容する処理室と、
前記複数枚の被処理基板を収容した前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に収容された前記複数枚の被処理基板を加熱する加熱装置と、
前記基板載置治具に前記被処理基板を載置し、前記基板載置治具に載置された前記被処理基板を前記処理室に収容する載置収容装置と、
前記ガス供給部、前記加熱装置、および前記載置収容装置を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の化合物半導体膜の成膜方法が実施されるように、前記ガス供給部、前記加熱装置、および前記載置収容装置を制御することを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
前記化合物半導体膜が、Ｖ族元素として窒素を用いた窒化物半導体膜であることを特徴とする請求項１０に記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記窒化物半導体膜が窒化ガリウム膜であるとき、
前記成膜調整用基板が石英製、もしくは前記成膜調整用基板の、少なくとも前記被処理基板の成膜面に対向する対向面が石英で覆われていることを特徴とする請求項１１に記載の成膜装置。
【請求項１３】
被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜方法であって、
（１）  化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を載置する複数の載置部を備え、これら複数の載置部に前記被処理基板が載置された際、前記被処理基板の成膜面に対向する前記載置部の対向面が、前記被処理基板に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない物質とされている基板載置治具に載置して成膜装置の処理室内に搬入する工程と、
（２）  前記複数枚の被処理基板が搬入された前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給し、化合物半導体膜を前記複数枚の被処理基板上に成膜する工程と
を具備することを特徴とする化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項１４】
前記載置部が、前記被処理基板を収容する凹部を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項１５】
前記（２）工程において、前記基板載置治具の前記載置部に載置された前記被処理基板を、前記基板載置治具ごと回転させることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項１６】
前記（２）工程において、前記一の元素を含むガス、および前記別の元素を含むガスは、前記被処理基板の成膜面に沿って供給されることを特徴とする請求項１５に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項１７】
前記化合物半導体膜が、Ｖ族元素として窒素を用いた窒化物半導体膜であることを特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項１８】
前記窒化物半導体膜が窒化ガリウム膜であるとき、
前記載置部の対向面が石英であることを特徴とする請求項１７に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項１９】
被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜装置であって、
化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を、基板載置治具に載置して収容する処理室と、
前記複数枚の被処理基板を収容した前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に収容された前記複数枚の被処理基板を加熱する加熱装置と
を具備し、
前記基板載置治具が、前記被処理基板を載置する載置部を複数備え、前記載置部に前記被処理基板が載置された際、前記被処理基板の成膜面に対向する前記載置部の対向面が、前記被処理基板に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない物質とされていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２０】
前記載置部が、前記被処理基板を収容する凹部を備えていることを特徴とする請求項１９に記載の成膜装置。
【請求項２１】
前記化合物半導体膜が、Ｖ族元素として窒素を用いた窒化物半導体膜であることを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載の成膜装置。
【請求項２２】
前記窒化物半導体膜が窒化ガリウム膜であるとき、
前記載置部の対向面が石英であることを特徴とする請求項２１に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、化合物半導体膜の成膜方法および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体において、Ｖ族元素として窒素（Ｎ）を用いた半導体は、窒化物半導体と呼ばれている。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）などが、窒化物半導体の代表的な例である。
【０００３】
中でも、窒化ガリウムは、光学応用分野において青色発光素子として実用化されており、電子デバイス応用分野においても、通信分野等に用いられる高電子移動度トランジスタ（High  Electron  Mobility  Transistor：ＨＥＭＴ）として実用化されている。
【０００４】
さらに、窒化ガリウムは、ワイドギャップ半導体として、炭化シリコン（ＳｉＣ）に拮抗する特性を備え、高周波特性、絶縁破壊耐圧については炭化シリコン以上のポテンシャルを秘める、とされる。このことから、更なる実用化の拡大、例えば、高周波、高速、ハイパワーといった広範囲を一度にカバーできる新規デバイスの実現に向けての研究も盛んに行われているところである。
【０００５】
窒化ガリウムの成膜方法としては、例えば、特許文献１に記載されているハイドライド気相成長法（Hydride  Vapor  Phase  Epitaxy：ＨＶＰＥ）や、例えば、特許文献２に記載されているＮａフラックス法が知られている。
【０００６】
典型的なＨＶＰＥ法は、塩化水素ガス（ＨＣｌ）と、金属ガリウム（Ｇａ）とを高温環境化で反応させて三塩化ガリウムガス（ＧａＣｌ３）を生成し、三塩化ガリウムガスをアンモニアガス（ＮＨ３）と反応させることで、窒化ガリウム結晶をサファイヤ基板上に気相成長させる。
【０００７】
なお、特許文献１に記載されるＨＶＰＥ法は、ハライド気相成長法（Halide  Vapor  Phase  Epitaxy）と呼ばれることもある。
【０００８】
また、典型的なＮａフラックス法は、概略的に、ガリウムとナトリウム（Ｎａ）混合融液中に、窒素を溶解させることで、窒化ガリウム結晶をサファイヤ基板上に液相成長させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−６６４９０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３２１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＨＶＰＥ法は、サファイヤ等の基板上に、比較的厚い化合物半導体膜を成膜できる、という利点を備えているが、基板１枚当たりの成膜コストが、例えば、Ｎａフラックス法に比較して高い、という事情がある。
【００１１】
これに対して、Ｎａフラックス法は、基板１枚当たりの成膜コストに関しては、ＨＶＰＥ法に比較して低く抑えることができるが、量産性に劣る。
【００１２】
このようなトレードオフの事情に対し、特許文献１においては、多数枚のサファイヤ基板上に化合物半導体膜を同時に気相成長させることで、ＨＶＰＥ法の量産性を向上させ、基板１枚当たりの成膜コストを低く抑える手法が記載されている。そして、特許文献１には、化合物半導体膜を複数枚のサファイヤ基板上に、均一、かつ、効率良く成膜するために、III族元素（ガリウム）を含む反応生成物ガス（ＧａＣｌ３）、およびＶ族元素を含むハイドライドガス（ＮＨ３）を複数のノズルに分配して反応部に供給することが記載されている。
【００１３】
しかしながら、特許文献１には、成膜される化合物半導体膜の膜厚の面内均一性を、さらに向上させる手法については記載されていない。
【００１４】
この発明は、量産性が良く、成膜コストを低く抑えることができ、かつ、成膜される化合物半導体膜の膜厚の面内均一性にも優れた化合物半導体膜の成膜方法および成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の第１の態様に係る化合物半導体膜の成膜方法は、被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜方法であって、（１）化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を、基板載置治具に載置して処理室内に収容する工程と、（２）前記処理室内に収容された前記複数枚の被処理基板を加熱するとともに、前記複数枚の被処理基板が収容された前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給し、前記複数枚の被処理基板上に化合物半導体膜を成膜する工程とを具備し、前記（１）工程において、前記基板載置治具に、前記被処理基板と、前記被処理基板に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない成膜調整用基板とを交互に載置して、前記被処理基板および前記成膜調整用基板を前記処理室内に収容し、前記（２）工程において、前記被処理基板の成膜面を、前記成膜調整用基板と対向させた状態で、前記被処理基板上に前記化合物半導体膜を成膜する。
【００１６】
この発明の第２の態様に係る化合物半導体膜の成膜方法は、被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜方法であって、（１）化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を、基板載置治具に載置して処理室内に収容する工程と、（２）前記処理室内に収容された前記複数枚の被処理基板を加熱するとともに、前記複数枚の被処理基板が収容された前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給し、前記複数枚の被処理基板上に化合物半導体膜を成膜する工程とを具備し、前記（１）工程において、前記被処理基板を、前記被処理基板に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない成膜調整用基板上に載置して、前記被処理基板が載置された前記成膜調整用基板を、前載置記基板載置治具に載置して、前記被処理基板および前記成膜調整用基板を前記処理室内に収容し、前記（２）工程において、前記被処理基板の成膜面を、前記成膜調整用基板と対向させた状態で、前記被処理基板上に前記化合物半導体膜を成膜する。
【００１７】
この発明の第３の態様に係る成膜装置は、被処理基板上に、被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜装置であって、化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を、基板載置治具に載置して収容する処理室と、前記複数枚の被処理基板を収容した前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給するガス供給部と、前記処理室内に収容された前記複数枚の被処理基板を加熱する加熱装置と、前記基板載置治具に前記被処理基板を載置し、前記基板載置治具に載置された前記被処理基板を前記処理室に収容する載置収容装置と、前記ガス供給部、前記加熱装置、および前記載置収容装置を制御する制御部と、を具備し、前記制御部は、上記第１の態様、または上記第２の態様に記載の化合物半導体膜の成膜方法が実施されるように、前記ガス供給部、前記加熱装置、および前記載置収容装置を制御する。
【００１８】
この発明の第４の態様に係る化合物半導体膜の成膜方法は、被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜方法であって、（１）化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を載置する複数の載置部を備え、これら複数の載置部に前記被処理基板が載置された際、前記被処理基板の成膜面に対向する前記載置部の対向面が、前記被処理基板に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない物質とされている基板載置治具に載置して成膜装置の処理室内に搬入する工程と、（２）前記複数枚の被処理基板が搬入された前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給し、化合物半導体膜を前記複数枚の被処理基板上に成膜する工程とを具備する。
【００１９】
この発明の第５の態様に係る成膜装置は、被処理基板上に、化合物半導体膜を成膜する化合物半導体膜の成膜装置であって、化合物半導体膜が成膜される複数枚の被処理基板を、基板載置治具に載置して収容する処理室と、前記複数枚の被処理基板を収容した前記処理室内に、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および前記化合物半導体を構成し、前記一の元素とは異なる別の元素を含むガスを供給するガス供給部と、前記処理室内に収容された前記複数枚の被処理基板を加熱する加熱装置とを具備し、前記基板載置治具が、前記被処理基板を載置する載置部を複数備え、前記載置部に前記被処理基板が載置された際、前記被処理基板の成膜面に対向する前記載置部の対向面が、前記被処理基板に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない物質とされている。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、量産性が良く、成膜コストを低く抑えることができ、かつ、成膜される化合物半導体膜の膜厚の面内均一性にも優れた化合物半導体膜の成膜方法および成膜装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法を実施することが可能な縦型バッチ式成膜装置の一例を概略的に示す断面図
【図２】（Ａ）図は基板載置治具への被処理基板および成膜調整用基板の一載置状態を示す断面図、（Ｂ）図はその平面図
【図３】この発明の第１の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法の一例を示す流れ図
【図４】（Ａ）図および（Ｂ）図は参考例に係る基板載置治具への被処理基板の載置状態を示す断面図
【図５】被処理基板のＹ軸位置と堆積レートとの関係を示す図
【図６】第１の実施形態の変形例に係る基板載置治具への被処理基板および成膜調整用基板の載置状態を示す断面図
【図７】この発明の第２の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法における基板載置治具への被処理基板および成膜調整用基板の一載置状態を示す断面図
【図８】この発明の第２の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法の一例を示す流れ図
【図９】第２の実施形態の変形例に係る基板載置治具への被処理基板および成膜調整用基板の載置状態を示す断面図
【図１０】この発明の第３の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法における基板載置治具への被処理基板の一載置状態を示す断面図
【図１１】第３の実施形態の変形例に係る被処理基板の載置状態を示す断面図
【図１２】この発明の第４の実施形態に係るバッチ式成膜装置の一例を概略的に示す縦断面図
【図１３】この発明の第４の実施形態に係るバッチ式成膜装置の一例を概略的に示す水平断面図
【図１４】クロライドガス発生部の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法を実施することが可能な縦型バッチ式成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
【００２４】
図１に示すように、縦型バッチ式成膜装置（以下成膜装置という）１００は、有天井の円筒状の外管１０１と、外管１０１の内側に設けられ、有天井の円筒状の内管１０２とを備えている。外管１０１および内管１０２は、例えば、石英製であり、内管１０２の内側を、被処理基板、本例では複数のサファイヤ基板１を収容し、収容された複数のサファイヤ基板１に対して一括した化合物半導体膜、例えば、III−Ｖ族化合物半導体膜の成膜処理を施す処理室１０３とする。本例においては、III−Ｖ族化合物半導体膜、例えば、Ｖ族元素として窒素（Ｎ）を用いた窒化物半導体膜、例えば、窒化ガリウム膜を成膜する。
【００２５】
内管１０２の側壁の一方には、処理室１０３内に処理ガスを導入するガス導入部１０４が設けられている。ガス導入部１０４はガス拡散空間１０５ａを備え、ガス拡散空間１０５ａには、処理室１０３に向けてガスを吐出させるガス吐出孔１０５ｂを高さ方向に沿って複数有した拡散板１０５ｃが取り付けられている。
【００２６】
また、内管１０２の内部には、ガス吐出孔１０５ｂから吐出される処理ガスとは別の処理ガスを処理室１０３内に導入するために、ガス導入管１０６が配置されている。ガス導入管１０６にも、処理室１０３に向けてガスを吐出する図示せぬガス吐出孔が高さ方向に沿って複数形成されている。
【００２７】
内管１０２の側壁の他方には、処理室１０３内を排気する排気口が形成されている。排気口は、例えば、処理室１０３のゾーン毎に設けられ、本例においては、上段ゾーン排気口１０７ａ、中段ゾーン排気口１０７ｂ、および下段ゾーン排気口１０７ｃの３つが設けられている。排気口１０７ａ〜１０７ｃはそれぞれ、外管１０１と内管１０２とによって区画された空間に連通している。空間は排気空間１０８として機能し、排気空間１０８は排気管１０９を通じて、処理室１０３内を排気する排気装置１１０に接続される。排気装置１１０は、処理室１０３の内部の雰囲気を排気するほか、処理室１０３の内部の圧力を、処理に必要とされる圧力に設定したりする。
【００２８】
外管１０１および内管１０２は、ベース部材１１１の開孔部１１１ａに挿入されている。ベース部材１１１上には、外管１０１を囲むように加熱装置１１２が設けられている。加熱装置１１２は、処理室１０３内に収容された複数枚のサファイヤ基板１を加熱する。
【００２９】
処理室１０３の下方は開口１１３となっている。開口１１３を介して、基板載置治具であるボート１１４が処理室１０３内に出し入れされる。ボート１１４は、例えば、石英製であり、石英製の複数本の支柱１１５を有している。支柱１１５には、図示せぬ溝が形成されており、この溝により、複数枚のサファイヤ基板１が一度に支持される。これにより、ボート１１４は、被処理基板として複数枚、例えば、５０〜１５０枚のサファイヤ基板１を、縦方向に複数枚載置することができる。複数枚のサファイヤ基板１を載置したボート１１４が、処理室１０３の内部に挿入されることで、処理室１０３の内部には、複数のサファイヤ基板１が収容される。
【００３０】
ボート１１４は、石英製の保温筒１１６を介してテーブル１１７の上に載置される。テーブル１１７は、例えば、ステンレススチール製の蓋部１１８を貫通する回転軸１１９上に支持される。成膜している間、回転軸１１９は回転してボート１１４を回転させる。ボート１１４が回転した状態で、ボート１１４に載置された複数のサファイヤ基板１には、例えば、窒化ガリウム膜が成膜される。
【００３１】
蓋部１１８は、開口１１３を開閉する。蓋部１１８の貫通部には、例えば、磁性流体シール１２０が設けられ、回転軸１１９を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部１１８の周辺部と、例えば、内管１０２の下端部との間には、例えば、Ｏリングよりなるシール部材１２１が介設され、処理室１０３の内部のシール性を保持している。回転軸１１９は、例えば、ボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１２２の先端に取り付けられている。これにより、ボート１１４および蓋部１１８等は、一体的に高さ方向に昇降されて処理室１０３に対して挿脱される。
【００３２】
成膜装置１００は、処理室１０３の内部に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構１３０を有している。本例の処理ガス供給機構１３０は、ハイドライド（水素化物）ガス供給源１３１ａ、キャリアガス供給源１３１ｂ、およびクロライド（塩化物）ガス供給源１３１ｃを含んでいる。
【００３３】
ハイドライドガス供給源１３１ａは、流量制御器（ＭＦＣ）１３２ａおよび開閉弁１３３ａを介してガス導入管１０６に接続されている。本例のハイドライドガス供給源１３１ａは、ガス導入管１０６を介してハイドライドガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを、処理室１０３の内部に供給する。アンモニアガスはＶ族元素として窒素（Ｎ）を含む。
【００３４】
キャリアガス供給源１３１ｂは、流量制御器（ＭＦＣ）１３２ｂを介して開閉弁１３３ｂの一端、およびバイパス開閉弁１３３ｃの一端に接続されている。キャリアガスの一例は不活性ガスであり、不活性ガスの例としては窒素（Ｎ２）ガスを挙げることができる。
開閉弁１３３ｂの他端は、クロライドガス供給源１３１ｃに接続されている。バイパス開閉弁１３３ｃの他端は開閉弁１３３ｄの一端に接続され、開閉弁１３３ｄの他端はガス導入管１２３ａ〜１２３ｃに接続されている。窒素ガスはクロライドガスをピックアップして運ぶキャリアガスのほか、開閉弁１３３ｂを閉じ、バイパス開閉弁１３３ｃを開くことで、処理室１０３内をパージするパージガスとしても利用することができる。
【００３５】
クロライドガス供給源１３１ｃは、恒温槽１３４と、恒温槽１３４を加熱するヒータ１３５とを含んで構成される。恒温槽１３４には固体塩化物が収容される。本例では、固体塩化物として固体三塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）が恒温槽１３４に収容される。恒温槽１３４は上記開閉弁１３３ｂの他端に接続されるとともに、開閉弁１３３ｅを介して上記開閉弁１３３ｄの他端に接続される。
【００３６】
固体塩化物、例えば、固体三塩化ガリウムを恒温槽１３４に収容し、ヒータ１３５を用いて固体三塩化ガリウムを温度８５℃程度に加熱すると、固体三塩化ガリウムは溶解され、三塩化ガリウムの蒸気が発生する。三塩化ガリウムの蒸気は、開閉弁１３３ｂを開き、恒温槽１３４にキャリアガスを導入することにより、キャリアガス、本例では窒素ガスとともに、開閉弁１３３ｅ、および１３３ｄを介してガス導入部１０４に導入される。本例のガス導入部１０４には、処理室１０３のゾーン毎にガス導入管１２３ａ〜１２３ｃが設けられており、開閉弁１３３ｄは、これら３つのガス導入管１２３ａ〜１２３ｃに接続される。三塩化ガリウムの蒸気は、ガス導入部１０４を介して処理室１０３の内部に供給される。
【００３７】
このようにガス導入部１０４からは、成膜しようとする化合物半導体を構成する一の元素を含むガスが、また、ガス導入管１０６からは、上記成膜しようとしている化合物半導体を構成し、上記一の元素とは異なる別の元素を含むガスが、サファイヤ基板１の成膜面に沿って供給される。本例においては、上記一の元素がIII族元素のガリウム（Ｇａ）であり、上記別の元素がＶ族元素の窒素（Ｎ）である。そして、成膜される化合物半導体膜は、III−Ｖ族化合物であり、窒化物半導体の一種でもある窒化ガリウム（ＧａＮ）膜である。
【００３８】
成膜装置１００には制御部１５０が接続されている。制御部１５０は、例えば、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ１５１を備えており、成膜装置１００の各構成部の制御は、プロセスコントローラ１５１が行う。プロセスコントローラ１５１には、ユーザーインターフェース１５２と、記憶部１５３とが接続されている。
【００３９】
ユーザーインターフェース１５２は、オペレータが成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うためのタッチパネルディスプレイやキーボードなどを含む入力部、および成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイなどを含む表示部を備えている。
【００４０】
記憶部１５３は、成膜装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ１５１の制御にて実現するための制御プログラムや、成膜装置１００の各構成部に処理条件に応じた処理を実行させるためのプログラムを含んだ、いわゆるプロセスレシピが格納される。プロセスレシピは、記憶部１５３の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、プロセスレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して適宜伝送させるようにしてもよい。
【００４１】
プロセスレシピは、必要に応じてユーザーインターフェース１５２からのオペレータの指示等にて記憶部１５３から読み出され、読み出されたプロセスレシピに従った処理をプロセスコントローラ１５１が実行することで、成膜装置１００は、プロセスコントローラ１５１の制御のもと、要求された処理を実行する。
【００４２】
さらに、本例の制御部１５０は、図示せぬ載置収容装置も制御する。載置収容装置は、基板載置治具（ボート１１４）にサファイヤ基板１を載置し、基板載置治具（ボート１１４）に載置されたサファイヤ基板１を処理室１０３に収容する。第１の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法においては、制御部１５０により載置収容装置を制御し、以下に説明するようにサファイヤ基板１を基板載置治具（ボート１１４）に載置する。
【００４３】
図２Ａは基板載置治具への被処理基板および成膜調整用基板の一載置状態を示す断面図、図２Ｂはその平面図、図３はこの発明の第１の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法の一例を示す流れ図である。なお、図２Ａに示す断面は図２Ｂ中の２Ａ−２Ａ線に沿ったものである。
【００４４】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１の実施形態においては、ボート１１４に、サファイヤ基板１と、成膜調整用基板２とを交互に載置する。これにより、サファイヤ基板１は、その成膜面が成膜調整用基板２の裏面に対向した状態で、ボート１１４に載置されるようになる。成膜調整用基板２の材質には、サファイヤ基板１に成膜しようとする化合物半導体膜、例えば、III−Ｖ族化合物半導体膜が成膜されないものが選ばれる。III−Ｖ族化合物半導体膜が窒化ガリウム膜であった場合には、成膜調整用基板２の材質としては、例えば、石英が選ばれる。本例では成膜するIII−Ｖ族化合物半導体膜が窒化ガリウム膜である。このため、成膜調整用基板２の材質として石英を選んだ。
【００４５】
このように被処理基板（サファイヤ基板１）と、成膜調整用基板（石英基板）２とを交互に基板載置治具（ボート１１４）に交互に載置し、複数枚の被処理基板（サファイヤ基板１）を、基板載置治具（ボート１１４）に載置して処理室１０３内に収容する（図３、ステップ１）。
【００４６】
次いで、処理室１０３内において、被処理基板（サファイヤ基板１）の成膜面を、成膜調整用基板の裏面と対向させた状態で、複数枚の被処理基板（サファイヤ基板１）上に、化合物半導体膜を成膜する（図３、ステップ２）。本例では、窒化ガリウム膜を成膜する。
【００４７】
このようにして窒化ガリウム膜をサファイヤ基板１上に成膜することで、窒化ガリウム膜の、特に膜厚の面内均一性を、成膜調整用基板２を用いない場合に比較して向上させることができる。
【００４８】
図４Ａおよび図４Ｂはそれぞれ、参考例に係る基板載置治具への被処理基板の載置状態を示す断面図、図５は被処理基板のＹ軸位置と堆積レートとの関係を示す図である。
【００４９】
図５に示すように、サファイヤ基板１をボート１１４に隙間なく載置した参考例１（図４Ａ）においては、サファイヤ基板１の周縁部分には窒化ガリウム膜が成膜されるが、中央部分においてはほとんど成膜されない（図中□）。
【００５０】
この原因は、窒化ガリウム膜の成膜中、サファイヤ基板１の成膜面に、上部に載置されたサファイヤ基板１の裏面が対向しているため、と考えることができる。つまり、窒化ガリウム膜は、サファイヤ基板１の成膜面だけでなく、上部に載置されたサファイヤ基板１の裏面にも成膜される。このため、窒化ガリウム膜の原料ガスが、上部に載置されたサファイヤ基板１の裏面でも消費され、実際に成膜しようとするサファイヤ基板１の成膜面の中央部分には十分にいきわたらなくなってしまう。
【００５１】
この仮定を考慮し、サファイヤ基板１をボート１１４にブランクを空けつつ載置した例が、図４Ｂに示す参考例２である。
【００５２】
参考例２においては、サファイヤ基板１をボート１１４に、例えば３つのブランクを空けつつ載置するので、サファイヤ基板１の成膜面と、上部に載置されたサファイヤ基板１の裏面との間に、参考例１に比較してより多くの窒化ガリウム膜の原料ガスを供給することができる。この結果、参考例２においては、サファイヤ基板１の周縁部分および中央部分の双方に窒化ガリウム膜を成膜することができる（図中△）。
【００５３】
しかしながら、図５に示すように、周縁部分の堆積レートが中央部分の堆積レートに比較して著しく速くなる。このため、成膜される窒化ガリウム膜は、周縁部分で膜厚が厚く、中央部分では膜厚が薄くなり、膜厚の面内均一性が良好でないものとなってしまう。
【００５４】
これらの参考例１、２に対して、成膜面を成膜調整用基板２の裏面と対向させた状態で、成膜する第１の実施形態においては、堆積レートがサファイヤ基板１の面内の全域において、約０．３μｍ／時となる。したがって、第１の実施形態によれば、図５に示すように、参考例１、２に比較して、膜厚の面内均一性が良い窒化ガリウム膜を、サファイヤ基板１上に成膜できる、という利点を得ることができる（図中○）。
【００５５】
これは、第１の実施形態においては、成膜調整用基板２が石英製であり、石英には窒化ガリウム膜が成膜されない、ことに由来している。つまり、サファイヤ基板１の成膜面には、窒化ガリウム膜が成膜されない石英が対向している。このため、成膜面の上方において、窒化ガリウム膜の原料ガスが消費されることがなく、窒化ガリウム膜の原料ガスを、サファイヤ基板１の中央部分にも十分にいきわたらせることができるからである。
【００５６】
また、参考例２においては、サファイヤ基板１の−４０ｍｍ付近で堆積レートが著しく遅くなっている。これは、石英製の支柱１１５の影響を受けたもの、と推測される。このように、石英製の支柱１１５の有無に起因した堆積レートの影響は、堆積レートが速い、例えば、０、４μｍ／時を超えると顕著に表れることも判明した。つまり、石英製の支柱１１５の有無に起因した膜厚の均一性の悪化については、堆積レートを、例えば、０、４μｍ／時以下に抑えることで解消することができる。第１の実施形態においては、堆積レートが約０．３μｍ／時である。このため、成膜される窒化ガリウム膜の膜厚の面内均一性は、支柱１１５の影響を受けて悪化することもない。
【００５７】
このように、第１の実施形態によれば、複数枚のサファイヤ基板１上に化合物半導体膜、例えば、窒化ガリウム膜を成膜するので、量産性が良く、成膜コストを低く抑えることができる。
【００５８】
さらに、成膜している間、サファイヤ基板１の成膜面には、成膜しようとしている化合物半導体膜が成膜されない成膜調整用基板２が対向しているので、成膜面以外のところで、化合物半導体膜の原料ガスが消費されることもなく、膜厚の面内均一性にも優れた化合物半導体膜が得られる、という利点を得ることができる。
【００５９】
＜変形例＞
図６は、第１の実施形態の変形例に係る基板載置治具への被処理基板および成膜調整用基板の載置状態を示す断面図である。
【００６０】
図６に示すように、成膜調整用基板２の大きさ、例えば、直径Ｄ２は、サファイヤ基板１の直径Ｄ１よりも大きいことが好ましい。このように成膜調整用基板２の大きさをサファイヤ基板１よりも大きくすることで、成膜調整用基板２の上方に載置されたサファイヤ基板１の裏面を覆い隠すことができる。
【００６１】
よって、化合物半導体膜、例えば、III−Ｖ族化合物半導体膜の原料ガスが、サファイヤ基板１の成膜面の上方において無用に消費されることを、よりよく抑制することができ、III−Ｖ族化合物半導体膜の膜厚、例えば、窒化ガリウム膜の膜厚の面内均一性のさらなる向上に有利、という利点を得ることができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、ボート１１４に、サファイヤ基板１と成膜調整用基板２とを交互に載置した。
【００６３】
このような載置状態においては、支柱１１５に形成された支持溝の一つを成膜調整用基板２が使用することになる。このため、支持溝の半数にしか、サファイヤ基板１を載置できなくなり、一度に成膜処理可能なサファイヤ基板１の数が減少してしまう。
【００６４】
第２の実施形態は、一度に成膜処理可能なサファイヤ基板１の数を、さらに増やすことを可能とする例である。
【００６５】
図７はこの発明の第２の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法における基板載置治具への被処理基板および成膜調整用基板の一載置状態を示す断面図、図８はこの発明の第２の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法の一例を示す流れ図である。
【００６６】
図７に示すように、第２の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法においては、サファイヤ基板１を、成膜調整用基板２上に直接に載置する。そして、サファイヤ基板１が載置された成膜調整用基板２を、ボート１１４に載置するようにしている。本例においては、サファイヤ基板１が載置された成膜調整用基板２は、支持溝１１５ａの一つ一つに載置される。
【００６７】
このように、サファイヤ基板１を成膜調整用基板２上に直接に載置することで、例えば、支持溝１１５ａの一つ一つにサファイヤ基板１を載置することが可能となる。
【００６８】
したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点が得られるとともに、一度に成膜処理可能なサファイヤ基板１の数を、さらに増やすことが可能となる、という利点を得ることができる。
【００６９】
処理の流れとしては、図８のステップ１ａに示すように、複数枚の被処理基板（サファイヤ基板１）を、基板載置治具（ボート１１４）に載置して処理室１０３内に収容する際、被処理基板（サファイヤ基板１）を成膜調整用基板２に載置し、基板載置治具（ボート１１４）に被処理基板（サファイヤ基板１）が載置された成膜調整用基板２を順次載置する。
【００７０】
次いで、図８のステップ２に示すように、第１の実施形態と同様に、被処理基板（サファイヤ基板１）の成膜面を、成膜調整用基板２の裏面に対向させた状態で、複数枚の被処理基板（サファイヤ基板１）上に、化合物半導体膜、例えば、窒化ガリウム膜を成膜すればよい。
【００７１】
なお、第２の実施形態においては、図６に示したように、例えば、直径Ｄ２が、サファイヤ基板１の直径Ｄ１よりも大きい成膜調整用基板２が用いられることが、特に好ましい。サファイヤ基板１の裏面を、成膜調整用基板２で十分に覆い隠した状態で、ボート１１４に載置できるためである。
【００７２】
＜変形例＞
図９は、第２の実施形態の変形例に係る基板載置治具への被処理基板および成膜調整用基板の載置状態を示す断面図である。
【００７３】
図９に示すように、サファイヤ基板１を成膜調整用基板２上に直接に載置する場合、成膜調整用基板２に、サファイヤ基板１を収容する凹部３を備えるようにすることも可能である。
【００７４】
このように、成膜調整用基板２に、サファイヤ基板１を収容する凹部３を備えることで、サファイヤ基板１の側面部分を凹部３の側面で隠すことができ、サファイヤ基板１の側面部分において、例えば、窒化ガリウム膜の原料ガスが無用に消費されてしまうことを抑制することができる。サファイヤ基板１の側面部分における原料ガスの消費を抑えることで、化合物半導体膜の膜厚、例えば、窒化ガリウム膜の膜厚の面内均一性のさらなる向上に有利、という利点を得ることができる。
【００７５】
（第３の実施形態）
図１０は、この発明の第３の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法における基板載置治具への被処理基板の一載置状態を示す断面図である。
【００７６】
図１０に示すように、第３の実施形態は、第１、第２の実施形態とボート１１４の構造が異なっている。第３の実施形態におけるボート１１４ａは、複数枚のサファイヤ基板１を載置する複数の載置部４を備えている。そして、これら複数の載置部４にサファイヤ基板１が載置された際、サファイヤ基板１の成膜面に対向する載置部４の対向面が、サファイヤ基板１に成膜しようとする化合物半導体膜、例えば、窒化ガリウム膜が成膜されない物質とされている。
【００７７】
このような載置部４を備えたボート１１４ａを用いても、成膜している間、サファイヤ基板１の成膜面は、成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない物質と対向しているので、第１、第２の実施形態と同様の利点を得ることができる。
【００７８】
成膜しようとする化合物半導体膜が成膜されない物質の例としては、例えば、窒化ガリウム膜を成膜する場合、石英である。例えば、載置部４を、石英を用いて形成するようにすれば良い。
【００７９】
＜変形例＞
図１１は、第３の実施形態の変形例に係る被処理基板の載置状態を示す断面図である。
【００８０】
図１１に示すように、載置部４には、図９を参照して説明した凹部３と同様の凹部３ａを設けることも可能である。
【００８１】
載置部４にサファイヤ基板１を収容する凹部３ａを設けた場合には、サファイヤ基板１の側面部分において原料ガスの消費を抑えることができ、化合物半導体膜の膜厚、例えば、窒化ガリウム膜の膜厚の面内均一性のさらなる向上に有利、という利点を得ることができる。
【００８２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、この発明の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法の実施に、より好適に用いることが可能な縦型バッチ式成膜装置に関する。
【００８３】
図１２はこの発明の第４の実施形態に係るバッチ式成膜装置の一例を概略的に示す縦断面図、図１３はこの発明の第４の実施形態に係るバッチ式成膜装置の一例を概略的に示す水平断面図である。図１３に示す水平断面は、図１２中の１３−１３線に沿った断面である。
【００８４】
図１２示す縦型バッチ式成膜装置（以下成膜装置という）２００が、図１に示した成膜装置１００と異なるところは、成膜しようとする化合物半導体膜の一の元素を含むクロライドガスを供給するガス供給系を、ゾーン毎に独立して設けたことである。本例では、内管１０２の下部から順に、ボトムゾーンＢ、ボトムセンターゾーンＢＣ、トップセンターゾーンＴＣ、トップゾーンＴの４つのゾーンが設定されている。例えば、ボート１１４が１００枚のサファイヤ基板１を載置することが可能であるとすれば、上記４つのゾーンは、それぞれ約２５枚ずつのサファイヤ基板１に対応する。そして、４つのゾーンに対して、ガス供給系２０１ａ〜２０１ｄがそれぞれ設けられる。ガス供給系２０１ａ〜２０１ｄはそれぞれ、図１に示した成膜装置１００と同様の流量制御器（ＭＦＣ）１３２ｂ、開閉弁１３３ｂ、バイパス開閉弁１３３ｃ、および開閉弁１３３ｄを備えている。さらに、ガス供給系２０１ａ〜２０１ｄは、クロライドガス発生部２０２を備えている。クロライドガスは、成膜しようとする化合物半導体膜の一の元素を含み、本例ではガリウムを含む三塩化ガリウムガスである。
【００８５】
図１４は、クロライドガス発生部２０２の構成を示すブロック図である。
【００８６】
図１４に示すように、クロライドガス発生部２０２はそれぞれ、図１に示した成膜装置１００と同様のクロライド供給源１３１ｃ、および開閉弁１３３ｅを備えている。本例の成膜装置２００は、クロライドガス発生部２０２を４つ備えているので、クロライド供給源１３１ｃ、および開閉弁１３３ｅはそれぞれ４つ備えられることになる。
【００８７】
４つのクロライドガス発生部２０２はそれぞれ、例えば、１００枚のサファイヤ基板１のうちの、約２５枚ずつを担当する。クロライドガスは、４つのクロライドガス発生部２０２から、ボトムゾーンＢ、ボトムセンターゾーンＢＣ、トップセンターゾーンＴＣ、トップゾーンＴに対してそれぞれ供給される。本例では、約２５枚のサファイヤ基板１に対して三塩化ガリウムガスが水平方向に沿ってサイドフロー方式にて、ボトムゾーンＢ、ボトムセンターゾーンＢＣ、トップセンターゾーンＴＣ、トップゾーンＴに対して供給される。
【００８８】
成膜装置２００におけるハイドライドガスの供給方式については、図１に示した成膜装置１００と同様である。ハイドライドガスは、成膜しようとする化合物半導体膜の上記一の元素とは異なる別の元素を含み、本例では窒素を含むアンモニアガスである。
【００８９】
成膜装置２００は、図１３の水平断面図に示されるように、２本のガス導入管１０６ａ、および１０６ｂを備えている。ハイドライドガスは、内管１０２の下部から垂直に起立するガス導入管１０６ａ、１０６ｂから、ガス導入管１０６ａ、１０６ｂそれぞれに設けられた複数のガス吐出孔１０６ｃを介して４つの各ゾーン共通に供給される。本例では１００枚のサファイヤ基板１に対してアンモニアガスがガス吐出孔１０６ｃから水平方向に吐出され、サファイヤ基板１のほぼ中心に向けて供給される。
【００９０】
また、処理室１０３の内部には、図１３の水平断面図に示されているように、ガス導入管１０６ａ、および１０６ｂのほか、内管１０２の下部から垂直に起立する温度制御器２０３が設けられている。温度制御器２０３は処理室１０３内の温度をモニタし、結果はプロセスコントローラ１５１にフィードバックされる。プロセスコントローラ１５１は、フィードバックされた結果に基づき、例えば、処理室１０３内の温度が設定された温度で維持されるように加熱装置１１２を制御する。
【００９１】
また、ガス導入管１２３ａ〜１２３ｄ（図１３中１２３ａ）については、その外側にガイド管２０４ａ〜２０４ｄ（図１３中２０４ａ）を設け、水平方向に設けられたガイド管２０４ａ〜２０４ｄにより支持するようにしてもよい。
【００９２】
また、ガイド管２０４ａ〜２０４ｄと加熱装置１１２との間には、例えば、断熱材２０５を設けるようにしてもよい。このように、ガイド管２０４ａ〜２０４ｄと加熱装置１１２との間を断熱すると、ガス導入管１２３ａ〜１２３ｄ内を流れる、例えば、三塩化ガリウムガスが、加熱装置１１２からの熱の影響を受け難くすることができる。このため、例えば、三塩化ガリウムガスの活性度を、設計通りの活性度で処理室１０３内に供給したい場合に有利となる。
【００９３】
このような第４の実施形態に係る成膜装置２００であると、例えば、三塩化ガリウムガスのように、熱分解温度が低く、かつ、処理室１０３内において比較的消費量が大きな性質を持つガスについては、ガス発生部、例えば、クロライドガス発生部２０２から、処理室１０３までの助走距離を、例えば、ガス導入管１２３ａ〜１２３ｄを、水平方向に配置することによって短くする。助走距離を短くすることで、例えば、ガス導入管１２３ａ〜１２３ｄの内部、ガス導入部１０４の内部、および処理室１０３内部においての活性度の低下を抑制できる。これにより、例えば、三塩化ガリウムガスを高い活性度を維持したままで処理室１０３内に供給でき、三塩化ガリウムガスをより効率的に化合物半導体膜の成膜に寄与させることが可能となる。
【００９４】
さらに、ガス供給系を、処理室１０３内に収容されるサファイヤ基板１の全てで共通とするのではなく、ガス供給系２０１ａ〜２０１ｄのように、ゾーン毎に分割する。これにより、特に、縦に長いガス導入部１０４の内部、および縦に長い処理室１０３の内部における三塩化ガリウムガスの活性度の低下を、さらによく抑制することが可能になる。
【００９５】
さらに、ガス導入管１２３ａ〜１２３ｄについては縦方向に配設するのではなく、水平方向に配設するように工夫する。これにより、処理室１０３の、例えば、横に配置されるクロライドガス供給源１３１ｃから処理室１０３まで、クロライドガスを最短距離で供給できること、並びに水平方向と交差する縦方向に配置される加熱装置１１２との対向部分が少なくなり、ガス導入管１２３ａ〜１２３ｄ内を流れるガス、例えば、三塩化ガリウムガスが加熱装置１１２の影響を受け難くできること、という利点についても得ることができる。
【００９６】
また、例えば、アンモニアガスのように、高い活性化エネルギーが必要なガスについては、反対に助走距離を長くする。本例では、アンモニアガスを、縦に長い処理室１０３内に、内管１０２の下部から垂直に起立するガス導入管１０６ａ、１０６ｂ中を助走させる。助走距離を長くすることで、アンモニアガスには熱エネルギーがさらに加えられるようになり、活性度をさらに向上させることができる、という利点を得ることができる。これにより、例えば、アンモニアガスをより高い活性度で処理室１０３内に供給でき、アンモニアガスをより効率的に化合物半導体膜の成膜に寄与させることも可能となる。
【００９７】
このように第４の実施形態に係る成膜装置によれば、化合物半導体を構成する一の元素を含むガス、および上記化合物半導体を構成し、上記一の元素とは異なる別の元素を含むガスに対してそれぞれ適切な助走距離を与える。この構成を備えることで、上記一の元素を含むガス、および上記別の元素を含むガスを、それぞれより高い活性度をもったまま、処理室１０３内に供給することができる。よって、化合物半導体膜のより効率的な成膜が可能となる、という利点を得ることができる。
【００９８】
また、成膜装置２００を用いた化合物半導体膜、例えば、窒化ガリウム膜の成膜条件の一例を示しておく。
【００９９】
成  膜  温  度：  １０００℃
成  膜  圧  力：  １３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）
Ｎ２ガス流  量：  ５０ｓｃｃｍ  （ＧａＣｌ３ガスピックアップ用）
ＮＨ３ガス流量：  ２ｓｌｍ
成膜時間については示していないが、これは成膜時間が窒化ガリウム膜の膜厚に応じて変わるためである。成膜時間については、膜厚に応じて適宜調整されればよい。
【０１００】
また、窒化ガリウム膜の成膜にあたり、ＧａＣｌ３ガスおよびＮＨ３ガスは同時に処理室１０３内に供給するようにしてもよいし、ＧａＣｌ３ガスとＮＨ３ガスとを交互に処理室１０３内に供給するようにしてもよい。
【０１０１】
なお、本例においては、２本のガス導入管１０６ａ、１０６ｂを備えている例を示したが、ガス導入管については、必要なガス流量と、ガス供給の均一性とを考慮し、少なくとも１本以上のガス導入管がサファイヤ基板１の近傍に設置されればよい。
【０１０２】
以上、この発明を第１〜第４の実施形態に従って説明したが、この発明は、上記第１〜第４の実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【０１０３】
例えば、上記第１、第２の実施形態においては、成膜調整用基板２を石英製としたが、成膜調整用基板２の全体を石英製とするほかに、成膜調整用基板２の表面を石英で被覆する、あるいは成膜調整用基板２の、サファイヤ基板１の成膜面と対向する対向面を石英で被覆することも可能である。
【０１０４】
また、成膜調整用基板２の表面を石英に代えて金属酸化物で被覆する、あるいは成膜調整用基板２の、サファイヤ基板１の成膜面と対向する対向面を石英に代えて酸化物、例えば、金属酸化物で被覆することも可能である。この場合の酸化物や金属酸化物であるが、成膜しようとしている化合物半導体膜が成膜されない酸化物や金属酸化物が選ばれればよい。
【０１０５】
さらに、成膜調整用基板の他、第３の実施形態において説明した載置部４においては、その表面を石英、又は上記成膜しようとしている化合物半導体が成膜されない酸化物や金属酸化物で被覆する、あるいは載置部４の、サファイヤ基板１の成膜面と対向する対向面を石英、又は上記酸化物や金属酸化物で被覆してもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態においては、化合物半導体膜を成膜する基板としてサファイヤ基板を用いたが、基板はサファイヤに限らず、ＳｉＣ基板や、Ｓｉ基板なども用いることができる。
【０１０７】
また、上記実施形態においては、縦型バッチ式成膜装置を用いて窒化ガリウム膜を成膜する例を示したが、もちろん枚葉式成膜装置を用いることも可能であるし、縦型以外のバッチ式成膜装置を用いることも可能である。
【０１０８】
また、上記実施形態においては、化合物半導体膜、例えば、窒化ガリウム膜の成膜方法として、固体三塩化ガリウムを気化させ、三塩化ガリウムガスをピックアップして処理室１０３にキャリアガスとともに運ぶ例を示した。このような成膜方法は、クロライド輸送ＬＰＣＶＤ法（Chloride  transport  ＬＰ−ＣＶＤ）とも呼ばれている方法である。しかしながら、化合物半導体膜の成膜方法は、上記実施形態に限られるものではなく、ＨＶＰＥ法や、ＭＯＣＶＤ法を用いることも可能である。
【０１０９】
また、上記実施形態においては、化合物半導体膜を成膜するために、化合物半導体を構成する一の元素を含むクロライドガスを処理室１０３に供給するようにしたが、成膜しようとする化合物半導体膜に応じて、クロライドガスに代えてハライドガスとしてもよい。
【０１１０】
そして、上記実施形態においては、化合物半導体膜として窒化物半導体膜、例えば、窒化ガリウム膜を例示したが窒化ガリウム膜以外の窒化物半導体膜やIII−Ｖ族化合物半導体膜を成膜する際にも、また、II−IV族化合物半導体膜を成膜する際にもこの発明は適用できる。これらの場合には、例えば、成膜調整用基板２や載置部４の材質又は被膜として、成膜しようとするIII−Ｖ族化合物半導体膜やII−IV族化合物半導体膜が成膜されない、または、ほとんど成膜されない材質、例えば、石英、酸化物や金属酸化物などを選ぶことで、上記第１〜第３の実施形態において得られた利点と同様のを得ることができる。
【０１１１】
さらに、上記実施形態において、処理室１０３を構成する構成部品、例えば、外管１０１、内管１０２や、処理室１０３内に収容される部品、例えば、ガス導入部１０４、ガス導入管１０６、ボート１１４やボートの支柱１１５の材質又は被膜もまた、成膜しようとするIII−Ｖ族化合物半導体膜やII−IV族化合物半導体膜が成膜されない、または、ほとんど成膜されない材質、例えば、石英、酸化物や金属酸化物などを選ぶと、上記第１〜第３の実施形態において得られた利点を、なお一層よりよく得ることができる。  
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１…サファイヤ基板、２…成膜調整用基板、３、３ａ…凹部、４…載置部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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