(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優れ、表面モホロジーも良好となる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同時に成膜する工程（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をブランクを空けつつ載置するとともに、ブランクの一つに被処理基板１に成膜しようとする化合物半導体膜が成膜される成膜調整用リング２を載置して、被処理基板１および成膜調整用リング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リング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
2014033143.tif 000002
【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、前記被処理基板を、ブランクを空けつつ載置するとともに、前記ブランクの一つに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る成膜調整用リングを載置して、前記被処理基板および前記成膜調整用リング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、前記成膜調整用リング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】
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リングを、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に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項３】
前記成膜調整用リングの大きさは前記被処理基板の大きさよりも大きく、
前記成膜調整用リングのリング部は、少なくとも前記被処理基板の外方周囲上方に対向されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項４】
前記（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リングを、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３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５】
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４に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項６】
前記成膜調整用リングの材質は、前記被処理基板の材質と同じであ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６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８】
前記窒化物半導体膜が窒化ガリウム膜であることを特徴とする請求項７に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項９】
前記（１）工程において、前記被処理基板は、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され、前記被処理基板が載置された前記成膜調整用基板を前記載置記基板載置治具に載置することを特徴とする請求項１から請求項８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１０】
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９に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項１１】
前記化合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９または請求項１０に記載の化合物半導体膜の成膜方法。
【請求項１２】
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６、および請求項１０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１３】
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１２に記載の成膜装置。
【請求項１４】
前記窒化物半導体膜が窒化ガリウム膜であることを特徴とする請求項１３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表面モホロジーの改善、並びに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優れ、表面モホロジーも良好となる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、前記被処理基板を、ブランクを空けつつ載置するとともに、前記ブランクの一つに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る成膜調整用リングを載置して、前記被処理基板および前記成膜調整用リング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、前記成膜調整用リング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、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の態様に係る化合物半導体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。
【発明の効果】
【００１７】
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優れ、表面モホロジーも良好となる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】
【００１８】
【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リング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】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】参考例に係る化合物半導体膜の成膜方法を用いて成膜された窒化ガリウム膜の表面モホロジーを示す図面代用写真
【図６】第１の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法を用いて成膜された窒化ガリウム膜の表面モホロジーを示す図面代用写真
【図７】（Ａ）図および（Ｂ）図はガリウム濃度と基板の位置との関係を示す図
【図８】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９】第２の実施形態の前提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１０】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１１】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の一載置状態を示す断面図
【図１２】第２の実施形態の変形例１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１３】第２の実施形態の変形例２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１４】この発明の第３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１５】この発明の第３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１６】クロライドガス発生部の構成を示すブロック図
【図１７】基板載置治具の変形例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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するガス吐出孔１０５ｂが高さ方向に沿って複数形成されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図２Ａは基板載置治具への被処理基板および成膜調整用リング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。
【００４１】
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、まず、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する。本例においては、３つのブランクを空ける。さらに、ブランクの一つに成膜調整用リング２を載置する。成膜調整用リング２は、例えば、そのリング部２ａがサファイヤ基板１の成膜面の周縁部上方からサファイヤ基板１の外方周囲上方を覆うようにしてボート１１４に載置される。成膜調整用リング２の材質は、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るものが選ばれる。III−Ｖ族化合物半導体膜が成膜されるものであれば、成膜調整用リング２の材質は、被処理基板の材質と異なっていてもよいし、被処理基板の材質と同じであってもよい。本例では、成膜調整用リング２の材質を、被処理基板の材質と同じサファイヤとした。
【００４２】
このように被処理基板（サファイヤ基板１）を、ブランクを空けつつ基板載置治具（ボート１１４）に載置するとともに、ブランクの一つに成膜調整用リング２を載置して被処理基板（サファイヤ基板１）と成膜調整用リング２を交互に載置する。そして、複数枚の被処理基板（サファイヤ基板１）および複数枚の成膜調整用リング２が載置された基板載置治具（ボート１１４）を、処理室１０３内に収容する（図３、ステップ１）。
【００４３】
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、成膜調整用リング２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。
【００４４】
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、成膜調整用リング２を用いない場合に比較して、窒化ガリウム膜の表面モホロジー、および膜厚の面内均一性を、より良好とすることができる。
【００４５】
＜表面モホロジーの改善＞
図４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は成膜された窒化ガリウム膜の表面モホロジーを示す図面代用写真である。
【００４６】
図４に示すように、参考例においては、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。そして、処理室１０３内に三塩化ガリウムガスとアンモニアガスとを供給し、ボート１１４を回転させながら、窒化ガリウム膜を成膜した。その表面モホロジーを図５に示す。観察点は、サファイヤ基板１のエッジからセンターに向かって５ｍｍ間隔で１〜１０の番号を付した箇所である。
【００４７】
図５に示すように、参考例においては、観測点１〜６にかけて窒化ガリウム膜の表面に顕著な凹凸が観測され、表面モホロジーが良いとはいえない状態である。さらにセンターに向かって進んだ観測点７〜１０（観測点１０：センター）の箇所においては、窒化ガリウム膜の表面から顕著な凹凸が観測されなくなり、良好な表面モホロジーが得られている。
【００４８】
このように、参考例においては、窒化ガリウム膜の表面モホロジー、特にエッジから観測点６（観測点６：エッジから３０ｍｍ）付近までの表面モホロジーが良好ではない。
【００４９】
図６は、第１の実施形態に係る化合物半導体膜の成膜方法を用いて成膜された窒化ガリウム膜の表面モホロジーを示す図面代用写真である。
【００５０】
図６に示すように、第１の実施形態においては、観測点１（観測点１：エッジから５ｍｍ）付近には、窒化ガリウム膜の表面に顕著な凹凸が観測されたが、観測点２〜１０にかけては、顕著な凹凸は観測されず、良好な表面モホロジーが得られている。
【００５１】
このように第１の実施形態においては、成膜調整用リング２を用いてサファイヤ基板１上に窒化ガリウム膜を成膜することで、成膜調整用リング２を用いない場合に比較して、表面モホロジーに優れた窒化ガリウム膜を成膜することができる。
【００５２】
窒化ガリウム膜の表面モホロジーが改善された理由の一つを、以下に述べる。  
図７Ａおよび図７Ｂはガリウム濃度と基板の位置との関係を示す図である。図７Ａは参考例の場合を、図７Ｂは第１の実施形態の場合を示している。
【００５３】
図７Ａに示すように、参考例の場合、ガリウムを含むガス、例えば、三塩化ガリウムガスは、矢印Ｆに示すように、サファイヤ基板１の成膜面に沿って、回転するサファイヤ基板１のエッジからセンターに向かって流れる。三塩化ガリウムガスは、サファイヤ基板１の成膜面上方において、窒化ガリウム膜３の成膜のためにガリウムを消費しながら、サファイヤ基板１のセンターに向かう。このため、ガリウム濃度は、サファイヤ基板１のエッジからセンターに向かうに連れ、減少していく。
【００５４】
観測点１〜６はサファイヤ基板１のエッジ部分にある。このため、ガリウム濃度が高い。これに対して、観測点７〜１０はサファイヤ基板１のセンター部分にある。このため、ガリウム濃度が、観測点１〜６に比較して低い。
【００５５】
このように、成膜された窒化ガリウム膜の表面モホロジーはガリウム濃度と密接な関係があり、窒化ガリウム膜の表面モホロジーを良好にするために最適なガリウム濃度が存在する。サファイヤ基板１の成膜面上方におけるガリウム濃度を、最適なガリウム濃度以下とすれば、窒化ガリウム膜の表面から顕著な凹凸を無くすことができ、窒化ガリウム膜の表面モホロジーを改善することができる。
【００５６】
この点、第１の実施形態によれば、図７Ｂに示すように、ガリウムを含むガス、本例では三塩化ガリウムガスは、矢印Ｆに示すように、サファイヤ基板１のエッジに到達する前に、成膜調整用リング２に到達する。成膜調整用リング２は、例えば、サファイヤ製であり、その表面には窒化ガリウム膜３が成膜される。つまり、三塩化ガリウムガスは、成膜調整用リング２のリング部２ａの下方において、窒化ガリウム膜３を成膜するためにガリウムを消費する。このため、三塩化ガリウムガスは、サファイヤ基板１のエッジに到達する前にガリウム濃度が下げられる。
【００５７】
さらに、三塩化ガリウムガスが進むと、リング部２ａとサファイヤ基板１の成膜面との間を通る。ここにおいては、三塩化ガリウムガスは、リング部２ａおよびサファイヤ基板１の双方に対して窒化ガリウム膜３を成膜するので、さらにガリウムを消費する。
【００５８】
さらに、三塩化ガリウムガスが進み、リング部２ａを通過すると、三塩化ガリウムガスは、サファイヤ基板１に対して窒化ガリウム膜３を成膜するために、ガリウムを消費する。
【００５９】
第１の実施形態においては、観測点２〜１０において、表面モホロジーが良好であった。これは、成膜調整用リング２においてガリウムが消費されることで、参考例に比較して、サファイヤ基板１の成膜面のより広い箇所で、ガリウム濃度を、表面モホロジーを改善するために最適なガリウム濃度以下にできた、と結論づけることができる。
【００６０】
＜膜厚の面内均一性の改善＞
図８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。
【００６１】
図８に示すように、参考例においては、エッジ付近の堆積レートがセンター付近の堆積レートに比較して著しく速い。このため、成膜される窒化ガリウム膜は、エッジ付近で膜厚が厚く、センター付近で膜厚が薄くなり、膜厚の面内均一性が良好でないものとなってしまう。
【００６２】
これに対して、第１の実施形態においては、エッジ付近の堆積レートが参考例に比較して抑制されており、よりセンター付近の堆積レートに近いものとなっている。つまり、成膜される窒化ガリウム膜の膜厚は、エッジ付近での膜厚とセンター付近での膜厚との差が小さくなる。したがって、第１の実施形態によれば、参考例に比較して、膜厚の面内均一性も改善することができる。
【００６３】
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、III−Ｖ族化合物半導体膜を成膜するので、量産性が良く、成膜コストを低く抑えることができる。本例では、例えば、窒化ガリウム膜の成膜を、量産性が良く、成膜コストを低く抑えつつ行うことができる。
【００６４】
さらに、成膜している間、サファイヤ基板１の成膜面の周縁部上方からサファイヤ基板１の外方周囲上方を、成膜調整用リング２で覆う。このため、成膜ガス、例えば、三塩化ガリウムガスがサファイヤ基板１のエッジに到達する前に、成膜調整用リング２において消費される。このため、サファイヤ基板１の成膜面上方において、ガリウム濃度を、成膜される窒化ガリウム膜の表面モホロジーの改善のために最適な濃度となるように制御することができる。したがって、表面モホロジーが良好な化合物半導体膜、本例では、窒化ガリウム膜を成膜することができる。
【００６５】
なお、参考例および第１の実施形態の双方ともが、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、ボート１１４の石英製の支柱１１５の影響を受けたもの、と推測される。この影響の改善については、次の第２の実施形態において述べる。
【００６６】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態の前提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である。
【００６７】
図９に示すように、前提例では、サファイヤ基板１を成膜調整用基板４上に載置した状態で、ボート１１４に載置する。成膜調整用基板４は、サファイヤ基板１上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材質から構成されている。例えば、III−Ｖ族化合物半導体膜が窒化ガリウム膜の場合には、成膜調整用基板４の材質は、例えば、石英が選ばれる。石英上には、窒化ガリウム膜は成膜されない。
【００６８】
このように、サファイヤ基板１の成膜面に、サファイヤ基板１上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材質の成膜調整用基板４を対向させた状態で、成膜を行うと、成膜されたIII−Ｖ族化合物半導体膜、例えば、窒化ガリウム膜の膜厚の面内均一性が向上する。図１０に被処理基板のＹ軸位置と堆積レートとの関係を示す。
【００６９】
図１０に示すように、前提例においては、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、前提例は、成膜調整用基板４を用いないで成膜した場合と比較して、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、という利点が得られる。つまり、サファイヤ基板１の成膜面に、窒化ガリウム膜が成膜されない石英を対向させることで、成膜面の上方において、窒化ガリウム膜の原料ガスの消費を抑え、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。
【００７０】
また、前提例においては、堆積レートが、石英製の支柱１１５の影響を受けない。これは、堆積レートが、成膜面の全体において、例えば、０、４μｍ／時以下に抑えられるためである。
【００７１】
図１１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の一載置状態を示す断面図である。
【００７２】
図１１に示すように、第２の実施形態が第１の実施形態と異なるところは、成膜調整用リング２と、成膜調整用基板４とを組み合わせて、化合物半導体膜の成膜を実施することにある。本例では、サファイヤ基板１を成膜調整用基板４上に直接に載置し、ブランクを一つ空けた状態でボート１１４に載置する。そして、ブランクの部分に、成膜調整用リング２を載置する。
【００７３】
このように、成膜調整用リング２と、成膜調整用基板４とを組み合わせて、化合物半導体膜、例えば、III−Ｖ族化合物半導体膜を成膜することで、第１の実施形態と同様に表面モホロジーに優れたIII−Ｖ族化合物半導体膜、本例では窒化ガリウム膜が得られる。これとともに、成膜調整用基板４による効果、即ち、窒化ガリウム膜の膜厚の面内均一性のさらなる向上をも享受することができる。
【００７４】
＜変形例１＞
図１２は、第２の実施形態の変形例１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。
【００７５】
図１２に示すように、サファイヤ基板１を成膜調整用基板４上に直接に載置する場合、成膜調整用基板４に、サファイヤ基板１を収容する凹部５を備えるようにすることも可能である。
【００７６】
変形例１においては、成膜調整用基板４に、サファイヤ基板１を収容する凹部５を備えることで、サファイヤ基板１の側面部分を凹部５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がさらに抑えられることで、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。
【００７７】
＜変形例２＞
図１３は、第２の実施形態の変形例２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。
【００７８】
図１３に示すように、サファイヤ基板１を成膜調整用基板４上に直接に載置する場合、ブランクを空けない状態でボート１１４に載置することも可能である。
【００７９】
ブランクを空けない場合には、成膜調整用リング２の上にサファイヤ基板１が載置された成膜調整用基板４を置き、成膜調整用リング２および成膜調整用基板４の双方を一緒にボート１１４に載置すればよい。
【００８０】
変形例２においては、サファイヤ基板１が、隙間なくボート１１４に載置することが可能になるので、サファイヤ基板１を、ブランクを空けて載置する場合に比較して、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。
【００８１】
（第３の実施形態）
第３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。
【００８２】
図１４はこの発明の第３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１５はこの発明の第３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１５に示す水平断面は、図１４中の１５−１５線に沿った断面である。
【００８３】
図１４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。
【００８４】
図１６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。
【００８５】
図１６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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
成膜装置２００は、図１５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。
【００８９】
また、処理室１０３の内部には、図１５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。
【００９０】
また、ガス導入管１２３ａ〜１２３ｄ（図１５中１２３ａ）については、その外側にガイド管２０４ａ〜２０４ｄ（図１５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。
【００９１】
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。
【００９２】
このような第３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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
このように第３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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
以上、この発明を第１〜第３の実施形態に従って説明したが、この発明は、上記第１〜第３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。
【０１０２】
例えば、上記第１、第２の実施形態においては、成膜調整用リング２のリング部２ａが、サファイヤ基板１の成膜面の周縁部上方、およびサファイヤ基板１の外方周囲上方の双方を覆うようにした。しかし、化合物半導体を構成する一の元素、例えば、III族元素、例えば、ガリウムの濃度が、成膜されるIII−Ｖ族化合物半導体膜の表面モホロジーを改善するための最適な濃度にして、サファイヤ基板１の成膜面上方に到達されるのであれば、上記リング部２ａは、成膜面の周縁部上方は覆わずに、サファイヤ基板１の外方周囲上方のみを覆うようにしてもよい。
【０１０３】
また、例えば、上記第１、第２の実施形態においては、成膜調整用リング２をサファイヤ製としたが、成膜調整用リング２の全体をサファイヤ製とするほかに、成膜調整用リング２の表面をサファイヤで被覆することも可能である。
【０１０４】
また、例えば、上記第２の実施形態において、成膜調整用リングと併用された成膜調整用基板４については石英製としたが、成膜調整用基板４の全体を石英製とするほかに、成膜調整用基板４の表面を石英で被覆する、あるいは成膜調整用基板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で被覆することも可能である。
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。
【０１０５】
また、成膜調整用基板４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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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、成膜調整用リング２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る材質、例えば、化合物半導体膜が成膜される基板と同じ材質などを選ぶことで、上記第１、第２の実施形態において得られた利点と同様の利点を得ることができる。
【０１１０】
また、第２の実施形態における成膜調整用基板４の材質又は被膜についても、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２の実施形態において得られた利点と同様の利点を得ることができる。
【０１１１】
また、ボート１１４の支柱１１５には、通常、等間隔ｄで溝が設けられており、この溝へ被載置体、上記実施形態では、例えば、サファイヤ基板１が載せられる。例えば、第１の実施形態においては、等間隔ｄで設けられた溝４つに対し１枚のサファイヤ基板１を載置し、３つのブランクのうちの１つに成膜調整用リング２を載置した。成膜調整用リング２とサファイヤ基板１との間隔は“３ｄ”となる。しかし、溝は、支柱１１５に等間隔ｄで設けなくても、成膜調整用リング２とサファイヤ基板１との間隔が“２ｄ以上”となるように設けるようにしても良い。そのような変形例の一例を図１７に示す。
【０１１２】
図１７に示すように、溝１１５ａは、支柱１１５に、間隔が“ｄ”、“２ｄ”、および間隔が“３ｄ”で設けられている。このようにボート１１４は変形されてもよい。また、溝１１５ａは、図１７に示すように、間隔が“ｄ”の部分のほか、間隔が“２ｄ”の部分と、間隔が“３ｄ”の部分とが混在されてもよく、また、間隔が“ｄ”の部分に間隔が“２ｄ”の部分のみ、あるいは間隔が“ｄ”の部分に間隔が“３ｄ”の部分のみとされてもよい。また、間隔については“ｄ”を超える値であればよいが、実用的には“２ｄ”以上であることが好ましい。
【０１１３】
なお、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。
【０１１４】
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】
【０１１５】
１…サファイヤ基板、２…成膜調整用リング、３…窒化ガリウム膜、４…成膜調整用基板、５…凹部
【図１】
2014033143.tif 000003
【図２】
2014033143.tif 000004
【図３】
2014033143.tif 000005
【図４】
2014033143.tif 000006
【図７】
2014033143.tif 000007
【図８】
2014033143.tif 000008
【図９】
2014033143.tif 000009
【図１０】
2014033143.tif 000010
【図１１】
2014033143.tif 000011
【図１２】
2014033143.tif 000012
【図１３】
2014033143.tif 000013
【図１４】
2014033143.tif 000014
【図１５】
2014033143.tif 000015
【図１６】
2014033143.tif 000016
【図１７】
2014033143.tif 000017
【図５】
2014033143.tif 000018
【図６】
2014033143.tif 000019