(57)【要約】      （修正有）【課題】成長炉内の雰囲気が変わってしまっても、従来通りの面内分布を保つことができる基板セット位置可動型成長用治具を提供することにある。【解決手段】治具の回転中心に同軸に設けられた位置調整ツマミ２を有する中心ギヤ７と、上記中心ギヤの周囲に基板５を保持して花弁状に配置され且つ中心ギヤ７の半径方向に変位可能に装置された板状の可動片４と、位置調整ツマミ２により上記中心ギヤ７を回転させることにより操作され、上記可動片４の位置を中心ギヤ７の半径方向に変位させる力伝達機構８とを備えた構造とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相エピタキシャル成長の対象である基板を保持して、原料ガスの流れと平行に設けられ且つ該流れと平行な面内で回転される板状の成長用治具であって、
治具の回転中心に同軸に設けられた位置調整ツマミを有する中心ギヤと、
上記中心ギヤの周囲に基板を保持して花弁状に配置され且つ中心ギヤの半径方向に変位可能に装置された板状の可動片と、
位置調整ツマミにより上記中心ギヤを回転させることにより操作され、上記可動片の位置を中心ギヤの半径方向に変位させる力伝達機構とを備えたことを特徴とする基板セット位置可動型成長用治具。
【請求項２】
請求項１記載の基板セット位置可動型成長用治具において、
上記力伝達機構は、位置調整ツマミの操作により上記各可動片が同時に同量だけ直線的に変位する構造を有することを特徴とする基板セット位置可動型成長用治具。
【請求項３】
請求項２記載の基板セット位置可動型成長用治具において、
上記力伝達機構は、
上記中心ギヤと各可動片の間に１個宛配置され、中心ギヤの外周歯とそれぞれ噛み合う可動用歯車と、
上記各可動片の内側端から半径方向内側に向かって延在し、上記可動用歯車のうちの対応する一つの可動用歯車の外周歯と噛み合うラックとを具備し、
位置調整ツマミの操作による上記中心ギヤの回転力を上記各ラックに伝達して上記各可動片の直線的な変位運動に変換する構造を有することを特徴とする基板セット位置可動型成長用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製品の気相エピタキシャル成長に用いられる基板セット位置可動型成長用治具、詳しくは気相エピタキシャル成長の対象である基板を保持して、原料ガスの流れと平行に設けられ且つ該流れと平行な面内で回転される板状の成長用治具（サセプタ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰなどの化合物半導体エピタキシャル結晶の積層構造は、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）やＨＢＴ（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）等の電子デバイスや、ＬＥＤ、レーザーといった発光デバイスとして広く使用されている。これらの化合物半導体の電子・発光デバイスは、一般的にまずＧａＡｓなどの基板にＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）やＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）などの結晶成長法を用いて所望の組成、厚さの化合物半導体結晶を順次エピタキシャル成長させる。
【０００３】
ＭＯＶＰＥ法では、気相エピタキシャル成長させる半導体基板を結晶成長炉内に固定する方式の点でいくつかの手法があり、そのうち結晶成長面が下向きになるように基板を固定する方法（例えば、特許文献１参照）はフェイスダウンタイプと呼ばれている。フェイスダウンタイプは原料ガスを基板に供給する際に余分な対流が生じにくいため微細な積層構造の作成に優れ、また炉内に蓄積した堆積物が基板表面に舞い降りることが少ないため、表面不良も生じにくいという利点を有している。
【０００４】
従来の横型気相エピタキシャル成長装置の例を図５に示す。 図５に示すように、従来の横型気相エピタキシャル成長装置は、両端にガス導入口１０ａおよびガス排気口１０ｂを備えたガス整流管から成る反応管１０と、反応管１０内部に臨んで設けられると共に、基板５の表側を下向きにした状態で基板５を収納し支持するための開口２７（基板セット位置）を周方向に複数個有するサセプタ（基板をセットする成長用治具）２２と、このサセプタ２２の開口内に収納支持された基板５の裏側に隣接して設けられる均熱板２３と、上記サセプタ２２の上方に設けられ、上記基板５、均熱板２３およびサセプタ２２を加熱して原料ガスＧを熱分解するためのヒータ（加熱手段）２１と、サセプタ２２を回転可能に支持するためのモータ（回転手段）２６を備えたものである。 
【０００５】
フェイスダウンタイプの横型気相エピタキシャル成長装置の場合、基板５をサセプタ２２の開口２７内に載置し支持する構造を得るため、図５に示すように、開口２７の下面周縁部には、開口２７の中心方向に張り出した段差から成る基板支持部、具体的には内向爪２５が一体に形成され、半導体基板５は、この内向爪２５に外周部が支えられて開口２７の下面に保持される。 
【０００６】
図５のＭＯＶＰＥ装置にてＧａＡｓ結晶の成長を行う場合、まず、サセプタ２２の開口２７内の下面に、気相エピタキシャル成長の対象である基板５を、その成長面を下にして設置する。そして、サセプタ２２上方のヒータ２１で輻射加熱することにより、基板５を加熱する。通常ＧａＡｓの成長は６００℃付近で加熱され、成長は行われる。加熱された基板５上にＧａの原料となるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とＡｓの原料となるアルシン（ＡｓＨ3）を流すと、基板上でこれら原料ガスが熱分解反応を起こし、ＧａＡｓ結晶が基板上にエピタキシャル成長する。
【特許文献１】特開平１０−２５１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術の場合、基板をセットする成長用治具としてのサセプタ２２は、図４に示すように、基板のセット位置たる開口２７を周方向に固定的に複数個設けた構造となっており、基板のセット位置１が固定されている。このため、次のような解決すべき課題があった。
【０００８】
（１）成長炉（リアクタ）における成長雰囲気の如何により、成膜した基板のエピタキシャル特性（特に成長膜厚分布や発光波長分布）に関し、基板（ウェハ）に面内分布が発生してしまう。
【０００９】
（２）通常、成長装置の炉内の状態は、同じ成長環境となるようにしているが、何かのトラブル、例えば反応管の交換により、基板の面内分布が悪くなることがある。
【００１０】
（３）その場合は、再度成長炉の雰囲気が同じになるように調整するか、成長条件を変更して、基板の面内分布が良くなるようにするが、当然改善を実施することにより、スループットが落ちる。
【００１１】
（４）エピタキシャルウェハの成長構造の仕様変更による影響で、どうしても基板のセット位置を変更しなければならない場合があり、この場合には個別に成長治具を新たに作成しなくてはならなくなる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、成長炉内の雰囲気が変わってしまっても、従来通りの面内分布を保つことができ、また成長構造の仕様変更の影響で面内分布が悪くなっても、新たに基板セット位置を変えた成長治具を作製する必要がない基板セット位置可動型成長用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１４】
請求項１の発明に係る基板セット位置可動型成長用治具は、気相エピタキシャル成長の対象である基板を保持して、原料ガスの流れと平行に設けられ且つ該流れと平行な面内で回転される板状の成長用治具であって、治具の回転中心に同軸に設けられた位置調整ツマミを有する中心ギヤと、上記中心ギヤの周囲に基板を保持して花弁状に配置され且つ中心ギヤの半径方向に変位可能に装置された板状の可動片と、位置調整ツマミにより上記中心ギヤを回転させることにより操作され、上記可動片の位置を中心ギヤの半径方向に変位させる力伝達機構とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１記載の基板セット位置可動型成長用治具において、上記力伝達機構は、位置調整ツマミの操作により上記各可動片が同時に同量だけ直線的に変位する構造を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２記載の基板セット位置可動型成長用治具において、上記力伝達機構は、上記中心ギヤと各可動片の間に１個宛配置され、中心ギヤの外周歯とそれぞれ噛み合う可動用歯車と、上記各可動片の内側端から半径方向内側に向かって延在し、上記可動用歯車のうちの対応する一つの可動用歯車の外周歯と噛み合うラックとを具備し、位置調整ツマミの操作による上記中心ギヤの回転力を上記各ラックに伝達して上記各可動片の直線的な変位運動に変換する構造を有することを特徴とする。
【００１７】
＜発明の要点＞
本発明の基板セット位置可動型成長用治具は、気相エピタキシャル成長の対象である基板を保持して、原料ガスの流れと平行に設けられ且つ該流れと平行な面内で回転される板状の成長用治具（サセプタ）に、基板セット位置変更機構を設けた構造となっている。
【００１８】
この基板セット位置変更機構は、治具の回転中心に同軸に設けられた位置調整ツマミを有する中心ギヤと、上記中心ギヤの周囲に基板を保持して花弁状に配置され且つ中心ギヤの半径方向に変位可能に装置された板状の可動片と、位置調整ツマミにより上記中心ギヤを回転させることにより操作され、上記可動片の位置を中心ギヤの半径方向に変位させる力伝達機構とを備えて構成される。
【００１９】
上記力伝達機構は可動片位置変更機構であって、上記位置調整ツマミの操作することにより上記中心ギヤの回転力を上記可動片の進退運動に変換し、結果として基板のセット位置を変更可能とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００２１】
請求項１の発明によれば、気相エピタキシャル成長の対象である基板を保持して、原料ガスの流れと平行に設けられ且つ該流れと平行な面内で回転される板状の成長用治具において、治具の回転中心に同軸に設けられた位置調整ツマミを有する中心ギヤと、上記中心ギヤの周囲に基板を保持して花弁状に配置され且つ中心ギヤの半径方向に変位可能に装置された板状の可動片と、位置調整ツマミにより上記中心ギヤを回転させることにより操作され、上記可動片の位置を中心ギヤの半径方向に変位させる力伝達機構とを設けたので、必要に応じて基板セット位置を変更することができる。従って、次のような効果が得られる。
【００２２】
（１）本発明の基板セット位置可動型成長用治具によれば、基板をセットする位置が可動するように調整用のツマミを付けたので、これを操作して基板のセット位置を可変することにより、成長炉内の雰囲気に関わらず、エピタキシャルウェハの面内分布を安定させることが出きる。この為、安定した製品を成長させることができる。
【００２３】
（２）本発明の基板セット位置可動型成長用治具によれば、必要に応じて基板セット位置を変更することができるので、成長構造の影響で、面内分布が悪くなっても、新たに基板セット位置を変更した成長治具を作製する必要がない。
【００２４】
（３）本発明の基板セット位置可動型成長用治具によれば、成長治具の再作製が不要となることから、治具用のコストを低減させることができる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、位置調整ツマミの操作により上記各可動片が、つまり基板セット位置が同時に同量だけ直線的に変位する構造としたので、保持している全ての基板を同じ条件下に置き、同じ面内分布の均一化を図ることができる。また、一つの操作で全ての基板セット位置を一斉に可変することができる。要するに、調節ツマミを動かすことにより、一回にセットすべき全ての基板の位置がバラバラにならないように、全ての基板セット位置を同じ分量だけ変位させて、簡単に所望の同じセット位置に設定することができる。
【００２６】
請求項３の発明によれば、上記力伝達機構として、可動用歯車を中心ギヤと各可動片の間に１個宛配置し、つまり周方向に複数配置し、中心ギヤの外周歯とそれぞれ噛み合わせると共に、各可動片の内側端から半径方向内側つまり中心ギヤに向かってラックを延在させ、このラックを可動用歯車の一つと噛み合わせ、位置調整ツマミの操作による上記中心ギヤの回転力を各ラックに伝達して各可動片つまり基板セット位置の直線的な変位運動に変換する構造としたので、簡易に基板セット位置変更機構を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２８】
図１は本実施形態に係る基板セット位置可動型成長治具たるサセプタを上面から見た概略図、図２はそのＡ−Ｂ間の断面図、図３は基板セット位置変更機構を示す平面図である。
【００２９】
この基板セット位置可動型成長用治具６は、気相エピタキシャル成長の対象である基板５を保持して、原料ガスの流れと平行に設けられ且つ該流れと平行な面内で回転される板状の成長用治具であって、前提として図５で説明した従来のサセプタ２２と同じ基本構造を有する。しかし基板セット位置変更機構４０を備えており、図１に示すように基板セット位置１を可動範囲Ｃ内で移動し得る点で従来と異なっている。
【００３０】
図３に示すように、基板セット位置変更機構４０は、治具の回転中心に同軸に設けられた中心ギヤ７を有し、この中心ギヤ７の中心軸の上部には位置調整ツマミ２が設けられている。また基板セット位置変更機構４０は、図３に示すように、中心ギヤ７の周囲に花弁状に複数枚、ここでは６枚の板状の可動片４を有している。この各板状の可動片４は、サセプタ本体から成るホルダ６１内に保持されて、矢印Ｓで示す中心ギヤ７の半径方向に変位可能に装置されている。この板状の可動片４には、基板５をそれぞれ表面を下側にして収納配置するための開口４２（図２）と基板５を保持するためのツメ（図示せず）が設けられている。なお、サセプタ本体から成るホルダ６１は基板５をセットする際の操作を可能とするため、基板５が移動する範囲Ｃに渡って切り欠いた開口６２を有している。
【００３１】
更に基板セット位置変更機構は、位置調整ツマミ２により上記中心ギヤ７を回転させることにより操作され、各可動片４を中心ギヤ７の半径方向に変位させる力伝達機構８を備えている。
【００３２】
上記力伝達機構８の一要素として、可動用歯車３が、中心ギヤ７と各可動片４の間にそれぞれ１個宛配置されている。ここでは、中心ギヤ７の周囲に計６個配置されており、それぞれ中心ギヤ７の外周歯と噛み合っている。また力伝達機構８の他の一要素として、各可動片４の内側端から半径方向内側つまり中心ギヤ７に向かってラック９が延在しており、このラック９が上記６個の可動用歯車３のうちの一つの可動用歯車３の外周歯と噛み合っている。
【００３３】
従って、位置調整ツマミ２を操作して中心ギヤ７を回転すると、その中心ギヤ７の回転力が可動用歯車３に伝達されて各可動用歯車３が回転し、これと噛み合っている各ラック９に力が伝達され、各可動片４が一斉に同量だけ、矢印Ｓで示すように、中心ギヤ７の半径方向に沿って直線的に変位する。すなわち、各可動片４に設けられている基板セット位置１が、同じく中心ギヤ７の半径方向に沿って一斉に同量だけ直線的に変位する。
【００３４】
上記構造の基板セット位置可動型成長用治具によれば、成長炉内の成長雰囲気が変わってしまっても、基板セット位置１を調整することで、基板５の従来通りの面内分布を保つことができ、また成長構造の仕様変更の影響で基板５の面内分布が悪くなっても、基板セット位置１を調整するだけで、これに対処することができるため、新たに基板セット位置を変えた成長治具を作製する必要がない。よって結果的に安価な成長用治具を得ることができ、経済的な成長装置を構築することができる。
【００３５】
上記実施形態では原料ガスがサセプタの直径方向に通過するタイプの成長装置を例にして説明したが、本発明の基板セット位置可動型成長用治具は、これに限らず、原料ガスがサセプタの中心から導入され半径方向外側へと通過するタイプの成長装置に適用することもできる。
【００３６】
また、上記実施形態では開口４２内における基板５の上に何も設けていないが、いわゆる均熱板を納めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の基板セット位置可動型成長用治具を上面から見た図である。
【図２】図１のＡ−Ｂ間の断面図である。
【図３】本発明の基板セット位置可動型成長治具における基板セット位置変更機構を示した図である。
【図４】従来技術での成長治具を上面から見た図である。
【図５】従来技術の成長治具を示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  基板セット位置
２  位置調整ツマミ
３  可動用歯車
４  可動片
５  基板
６  基板セット位置可動型成長用治具
７  中心ギヤ
８  力伝達機構
９  ラック
４０  基板セット位置変更機構
４２  開口
６１  ホルダ（サセプタ本体）
６２  開口
【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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