(57)【要約】【課題】基板の成長を繰り返すことによる成長速度の減少を大幅に抑制することが可能な可能な気相成長装置を提供する。【解決手段】気相成長装置の原料容器に収容された液体原料と反応性ガスとの距離を概ね一定に保つことが可能となる構造とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該原料容器に接続して設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、
前記反応性ガス供給管と前記液体原料の液面との距離を概ね一定に保つための機構を有しており、該機構は前記原料容器に収容された前記液体原料の量に応じて該原料容器の設置角度を調整することで前記液体原料の液面高さを概ね一定に保持することが可能な原料容器の構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該原料容器に接続して設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、
前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも、前記反応性ガス供給管より前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御することが可能な原料容器の構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項３】
請求項２に記載の気相成長装置において、
前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、
前記原料容器に収容された前記液体原料の量に応じて該原料容器の設置角度を調整することで前記液体原料の液面高さを概ね一定に保持することが可能な原料容器の構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項４】
請求項２に記載の気相成長装置において、
前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、
前記原料容器に収容された前記液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、該液面調整ブロックを前記液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有する構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項５】
請求項２に記載の気相成長装置において、
前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、
前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の一部が前記反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域の前記液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、該液面調整ブロックを前記液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有する構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項６】
請求項２に記載の気相成長装置において、
前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、
反応容器の外部より前記原料容器の内部に前記液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項７】
請求項２に記載の気相成長装置において、
前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、
前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の一部が前記反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域に対して反応容器の外部より前記液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項８】
半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該反応容器の内部に設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、
前記反応性ガス供給管の構造が、前記反応性ガス供給管の一部が前記原料容器に収容される前記液体原料に接触し、且つ前記反応性ガス供給管が前記液体原料と接触する領域の一部或いは全体に渡り開口部を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項９】
半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該反応容器の内部に設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口からなり、前記反応性ガス供給管の構造が、前記反応性ガス供給管の一部が前記原料容器に収容される前記液体原料に接触し、且つ前記反応性ガス供給管が前記液体原料と接触する領域の一部或いは全体に渡り開口部を有する気相成長装置において、
前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも、前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とする構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の気相成長装置において、
前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、
前記液体原料の量に応じて該原料容器の設置位置を移動することが可能な構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の気相成長装置において、
前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、
前記原料容器に収容された前記液体原料の量に応じて該原料容器の設置角度を調整することで前記液体原料の液面高さを概ね一定に保持することが可能な原料容器の構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の気相成長装置において、
前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、
前記原料容器に収容された前記液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、該液面調整ブロックを前記液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有する構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の気相成長装置において、
前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、
前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の一部が前記反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域の前記液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、該液面調整ブロックを前記液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の気相成長装置において、
前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、
反応容器の外部より前記原料容器の内部に前記液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の気相成長装置において、
前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、
前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の一部が前記反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域に対して反応容器の外部より前記液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項１６】
半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該原料容器に接続して設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、
前記原料容器に収容された前記液体原料の液面に一部が接触し、且つ浮上するように設置されたフロート蓋を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の気相成長装置において、
前記フロート蓋の構造が、上方に液体原料を収容できる構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項１８】
半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該原料容器に接続して設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、
前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の上方に所定の距離だけ離れた状態で設置された移動蓋を有しており、且つ該移動蓋を上下に移動するための機構を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の気相成長装置において、
前記移動蓋の構造が、上方に液体原料を収容できる構造であることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９に記載の気相成長装置を用いて製造することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２１】
請求項１乃至１９に記載の気相成長装置を用いて製造したことを特徴とする半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気相成長装置、特に液体原料を用いたＨＶＰＥ法により半導体薄膜を形成する気相成長装置およびこれを用いた半導体基板の製造方法および半導体基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業・情報通信機器用デバイスであるレーザダイオードや白色発光ダイオードなどの発光デバイス用の材料として、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体結晶の重要性が高くなっており、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）が用いられている。しかしＧａＮ結晶は、シリコン単結晶のように溶融した状態から形成することが困難であり、これに代わる方法として有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法やハロゲン化物気相成長（ＨＶＰＥ）法などが必要である。特に、ＧａＮ結晶をデバイス用基板として利用するためにはある程度の厚みが必要であり、比較的速い成長速度で結晶を形成できるＨＶＰＥ法が多く用いられている。
【０００３】
ＨＶＰＥ法によるＧａＮ結晶基板の形成例は次の通りである。まず、III族原料となる溶融Ｇａを収容した原料容器に塩酸（ＨＣｌ）ガスを供給してIII族の前駆体となる塩化ガリウム（ＧａＣｌ）を発生させる。このＧａＣｌを、別途導入したＶ族原料の前駆体となるアンモニア（ＮＨ3）と共に、予め装置内部に設置したサファイア基板表面に供給することで、このサファイア基板表面でＧａＣｌとＮＨ3とが反応してＧａＮ結晶として成長する。このＧａＮ結晶を所定の厚みまで成長させた後、サファイア基板を除去することでＧａＮ結晶基板を得ることができる。
【０００４】
このとき、結晶成長を繰り返すのに伴って原料容器内部に収容された溶融Ｇａ量が徐々に減少して、溶融Ｇａに供給されるＨＣｌガスとの距離が遠ざかるために、ＧａＣｌ生成量が減少してＧａＮ結晶の成長速度を低下させるという問題があった。このことはＧａＮ結晶の品質を安定化するうえで重大な悪影響を及ぼすことになる。これに対して、例えば特開平６−３１４６５８号公報（特許文献１）に開示されている気相成長装置によれば、原料容器と並列に補助容器を増設してIII族原料の収容量を増加することにより、III族原料の消費量が同じであれば原料容器内部の融液表面の低下を小さく抑制し、塩化物ガスの生成速度をほぼ一定に保持できることが示されている。
【特許文献１】特開平６−３１４６５８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、上記の気相成長装置においても、気相成長を繰り返すことによるIII族原料の減少とこれに伴う塩化物ガスの生成量の低下を防止することはできず、特に、一度の気相成長において同時に成長を行なう結晶基板の厚みや枚数が増えれば、必要な原料の量も増加するためにIII族原料の減少速度が増大して、成長速度が低下する度合いも大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、結晶成長に用いる前駆体を安定して供給することを可能とする気相成長装置およびこれを用いた半導体基板の製造方法および半導体基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
請求項１の発明に係る気相成長装置は、半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該原料容器に接続して設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、前記反応性ガス供給管と前記液体原料の液面との距離を概ね一定に保つための機構を有しており、該機構は前記原料容器に収容された前記液体原料の量に応じて該原料容器の設置角度を調整することで前記液体原料の液面高さを概ね一定に保持することが可能な原料容器の構造であることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、反応性ガス供給管と液体原料の液面との距離を概ね一定に保つための機構を有しており、この機構が原料容器に収容された液体原料の量に応じて原料容器の設置角度を調整することで液体原料の液面高さを概ね一定に保持する（図１〜図５、図１６）。
【００１０】
請求項２の発明に係る気相成長装置は、半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該原料容器に接続して設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも、前記反応性ガス供給管より前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御することが可能な原料容器の構造であることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、原料容器の構造が、原料容器に収容された液体原料の残量が変動した場合にも、反応性ガス供給管より原料容器内部に導入された反応性ガスが原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御する（図４〜図１０）。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２に記載の気相成長装置において、前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の量に応じて該原料容器の設置角度を調整することで前記液体原料の液面高さを概ね一定に保持することが可能な原料容器の構造であることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、原料容器内部に導入された反応性ガスが原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための原料容器の構造が、原料容器に収容された液体原料の量に応じて原料容器の設置角度を調整することで液体原料の液面高さを概ね一定に保持する（図４、図５）。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２に記載の気相成長装置において、前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、該液面調整ブロックを前記液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有する構造であることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、原料容器内部に導入された反応性ガスが原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するため、原料容器に収容された液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、液面調整ブロックを液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有する（図６、図７）。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項２に記載の気相成長装置において、前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の一部が前記反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域の前記液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、該液面調整ブロックを前記液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有する構造であることを特徴とする。
【００１７】
本発明では、原料容器内部に導入された反応性ガスが原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するため、原料容器に収容された液体原料の液面の一部が反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域の液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、液面調整ブロックを液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有する（図８）。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項２に記載の気相成長装置において、前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、反応容器の外部より前記原料容器の内部に前記液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する構造であることを特徴とする（図９）。
【００１９】
本発明では、原料容器内部に導入された反応性ガスが原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための原料容器の構造が、反応容器の外部より原料容器の内部に液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する（図９）。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項２に記載の気相成長装置において、前記原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するための前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の一部が前記反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域に対して反応容器の外部より前記液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する構造であることを特徴とする。
【００２１】
本発明は、原料容器内部に導入された反応性ガスが原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御するため、原料容器に収容された液体原料の液面の一部が反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域に対して反応容器の外部より液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する（図１０）。
【００２２】
請求項８の発明に係る気相成長装置は、半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該反応容器の内部に設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、前記反応性ガス供給管の構造が、前記反応性ガス供給管の一部が前記原料容器に収容される前記液体原料に接触し、且つ前記反応性ガス供給管が前記液体原料と接触する領域の一部或いは全体に渡り開口部を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明では、反応性ガス供給管の構造が、反応性ガス供給管の一部が原料容器に収容される液体原料に接触し、且つ反応性ガス供給管が液体原料と接触する領域の一部或いは全体に渡り開口部を有する（図１１〜図１５）。
【００２４】
請求項９の発明に係る気相成長装置は、半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該反応容器の内部に設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口からなり、前記反応性ガス供給管の構造が、前記反応性ガス供給管の一部が前記原料容器に収容される前記液体原料に接触し、且つ前記反応性ガス供給管が前記液体原料と接触する領域の一部或いは全体に渡り開口部を有することを特徴とする気相成長装置において、前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも、前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とする構造であることを特徴とする。
【００２５】
本発明では、反応性ガス供給管の一部が原料容器に収容される液体原料に接触し、且つ反応性ガス供給管が液体原料と接触する領域の一部或いは全体に渡り開口部を有し、また、原料容器に収容された液体原料の残量が変動した場合にも、反応性ガス供給管と液体原料が常に接触した状態を保持するように原料容器が制御される（図１６）。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の気相成長装置において、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、前記液体原料の量に応じて該原料容器の設置位置を移動することが可能な構造であることを特徴とする。
【００２７】
本発明では、原料容器に収容された液体原料の残量が変動した場合にも反応性ガス供給管と液体原料が常に接触した状態を保持するように制御すべく、液体原料の量に応じて原料容器の設置位置を移動する（図なし）。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項９に記載の気相成長装置において、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の量に応じて該原料容器の設置角度を調整することで前記液体原料の液面高さを概ね一定に保持することが可能な原料容器の構造であることを特徴とする。
【００２９】
本発明では、原料容器に収容された液体原料の残量が変動した場合にも反応性ガス供給管と液体原料が常に接触した状態を保持すべく、原料容器に収容された液体原料の量に応じて原料容器の設置角度を調整し、液体原料の液面高さを概ね一定に保持する（図１６）。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項９に記載の気相成長装置において、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、該液面調整ブロックを前記液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有する構造であることを特徴とする。
【００３１】
本発明では、原料容器に収容された液体原料の残量が変動した場合にも反応性ガス供給管と液体原料が常に接触した状態を保持すべく、液体原料に接触して設置された液面調整ブロックを、位置制御機構により、液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる（図１１、図７）。
【００３２】
請求項１３の発明は、請求項９に記載の気相成長装置において、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の一部が前記反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域の前記液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、該液面調整ブロックを前記液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有することを特徴とする。
【００３３】
本発明では、液体原料の残量が変動した場合にも反応性ガス供給管を液体原料に常に接触した状態に保持すべく、反応性ガスによる曝露を受けない領域において、液体原料に接触して液面調整ブロックを設置し、この液面調整ブロックを位置制御機構により液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる（図１１、図８）。
【００３４】
請求項１４の発明は、請求項９に記載の気相成長装置において、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、反応容器の外部より前記原料容器の内部に前記液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する構造であることを特徴とする。
【００３５】
本発明では、原料容器に収容された液体原料の残量が変動した場合にも反応性ガス供給管と液体原料が常に接触した状態を保持すべく、液体原料補充機構によって反応容器の外部より原料容器の内部に液体原料を供給する（図１１、図９）。
【００３６】
請求項１５の発明は、請求項９に記載の気相成長装置において、前記原料容器に収容された前記液体原料の残量が変動した場合にも前記反応性ガス供給管と前記液体原料が常に接触した状態を保持するように制御することを可能とするための前記原料容器の構造が、前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の一部が前記反応性ガス供給管より供給される反応性ガスによる曝露を受けない領域を設けた構造であり、且つこの曝露を受けない領域に対して反応容器の外部より前記液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する構造であることを特徴とする。
【００３７】
本発明では、原料容器に収容された液体原料の残量が変動した場合にも反応性ガス供給管と液体原料が常に接触した状態を保持すべく、反応性ガスによる曝露を受けない領域にて、液体原料補充機構によって、反応容器の外部より液体原料を供給する（図１１、図１０）。
【００３８】
請求項１６の発明に係る気相成長装置は、半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該原料容器に接続して設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、前記原料容器に収容された前記液体原料の液面に一部が接触し、且つ浮上するように設置されたフロート蓋を有することを特徴とする。
【００３９】
本発明では、原料容器に収容された液体原料の液面に一部が接触し、且つ浮上するように設置されたフロート蓋を有する（図１７、図１８）。
【００４０】
請求項１７の発明は、請求項１６に記載の気相成長装置において、前記フロート蓋の構造が、上方に液体原料を収容できる構造であることを特徴とする（図１９）。
【００４１】
請求項１８の発明に係る気相成長装置は、半導体基板を収容する反応容器と、該反応容器の内部に設置された液体原料を収容するための原料容器と、該原料容器に接続して設置された反応性ガス供給管と、該反応容器に接続して設置された少なくとも一つ以上のガス導入口と、該反応容器の内部に設置された半導体基板及び該半導体基板を保持するためのサセプタと、該反応容器の外部に設置された加熱源と、該反応容器の内部から外部へガスを排出するための少なくとも一つ以上のガス排気口が設置された気相成長装置において、前記原料容器に収容された前記液体原料の液面の上方に所定の距離だけ離れた状態で設置された移動蓋を有しており、且つ該移動蓋を上下に移動するための機構を有することを特徴とする。
【００４２】
本発明では、原料容器に収容された液体原料の液面の上方に所定の距離だけ離れた状態で移動蓋を設置し、その移動蓋を移動機構により上下に移動する（図２０）。
【００４３】
請求項１９の発明は、請求項１８に記載の気相成長装置において、前記移動蓋の構造が、上方に液体原料を収容できる構造であることを特徴とする（図１９）。
【００４４】
請求項２０の発明に係る半導体基板の製造方法は、請求項１乃至１９に記載の気相成長装置を用いて製造することを特徴とする。
【００４５】
請求項２１の発明に係る半導体基板は、請求項１乃至１９に記載の気相成長装置を用いて製造したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、気相成長装置の原料容器に収容された液体原料と反応性ガスとの距離を概ね一定に保つことが可能となる装置構造を採用しているので、基板の成長を繰り返し行なっても成長速度の低下を大幅に抑制できる効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００４８】
［実施形態１］
図１及び図２に、本発明の第一の実施形態を示す。これは反応性ガス供給管と液体原料の液面との距離を概ね一定に保つための機構として、原料容器に収容された液体原料の量に応じて該原料容器の設置角度を調整することで液体原料の液面高さを概ね一定に保持することが可能な原料容器の構造を採用した例である。
【００４９】
図１はこの第一の実施形態に係る気相成長装置１００の内部構造を示す断面概略図である。
【００５０】
気相成長装置１００は石英製の反応炉（反応容器）１０１を有し、該反応炉１０１の一方の端部には反応炉１０１内部のガス逆流を防止するための逆流防止蓋１０２が設置されており、反応炉１０１のもう一方の端部はガス排気口を経て外部へガスを排出するためのガス排気系へと接続されている。また、逆流防止蓋１０２を通して石英製のガス導入管１０４と反応性ガス供給管１０３とが設置されている。反応性ガス供給管１０３は液体原料１０６を収容した原料容器１０５の反応性ガス供給管接続口１０９に接続して設置されている。また、反応炉１０１内の下流側にはサセプタ１０８が設置されており、サセプタ１０８の所定の位置には基板１０７が設置されている。
【００５１】
なお、図には示していないがガス導入管１０４及び反応性ガス供給管１０３はそれぞれ外部から原料ガスを輸送するためのガス供給系へと接続されている。また、反応炉１０１の外側にはこれを取り囲む形で抵抗ヒータなどの加熱源が設置されている。
【００５２】
図２は図１で示した気相成長装置１００において、原料容器１０５を、逆流防止蓋１０２が設置された側の斜め上方から見たときの鳥瞰概略図である。原料容器１０５の断面形状は、位置によって深さが異なる構造となっている。この例では、一方の側面１０５ａが円弧状で他方の側面１０５ｂが垂直面状で形成され、下端から上方に向かっての断面積が徐々に大きくなっている。反応性ガス供給管接続口１０９の接続位置は、上記断面形状を有する原料容器１０５の一側面の上部中央に在り、これと反対側の原料容器１０５の他側面の対応する上部中央に前駆体ガス排出口１１０が設けられている。そして、原料容器１０５は、この同軸線上に在る反応性ガス供給管接続口１０９及び前駆体ガス排出口１１０の中心線を回動中心として、任意の角度位置に回動し得る構造となっている。
【００５３】
この原料容器１０５の内部には、反応性ガス供給管接続口１０９に接続されている反応性ガス供給管１０３より反応性ガスが導入され、この反応性ガスが液体原料１０６の表面で化学的に反応することでIII族の前駆体が生成され、前駆体ガス排出口１１０を通って反応炉１０１内へと放出される。
【００５４】
この気相成長装置１００を用いた場合の薄膜形成方法について説明する。
【００５５】
図３は原料容器１０５内部に収容された液体原料１０６の量に応じて原料容器１０５の設置角度を変えたときの断面模式図である。図には示していないが、前駆体ガス排出口１１０の位置は反応性ガス供給管接続口１０９を水平方向に投影した位置に重なる形で設けられている。
【００５６】
まず、液体原料１０６の残量が最も多い場合、図３（ａ）のように反応性ガス供給管接続口１０９から見た時の原料容器１０５の深さがほぼ最大となる角度（設置角度）になるように、原料容器を設置する。具体的には回動中心（反応性ガス供給管接続口１０９）から最も遠い位置に在る先端（両側面１０５ａ、１０５ｂの合流先端）１０５ｃが最下端となるように設定角度を定める。
【００５７】
次に、基板を成長させるために反応性ガスを供給することで液体原料１０６の残量が減少した場合には、図３（ｂ）のように反応性ガス供給管接続口１０９から見た時の原料容器１０５の深さが浅くなるように原料容器１０５の設置角度を傾けることで、反応性ガス供給管接続口１０９と液体原料１０６の液面との距離をほぼ一定に保つことができる。具体的には、円弧状に彎曲した側面１０５ａが下側になるようにして先端１０５ｃの位置を少し上げる。
【００５８】
さらに液体原料１０６の残量が減少した場合には、図３（ｃ）のように原料容器１０５をさらに傾けることで、やはり反応性ガス供給管接続口１０９と液体原料１０６の液面との距離をほぼ一定に保つことができる。具体的には、円弧状に彎曲した側面１０５ａが下側の状態で先端１０５ｃの位置を更に上げる。
【００５９】
［実施形態２］
次に、図４に、本発明の第二の実施形態として、図３で示した原料容器１０５の構造とは別の断面形状を有する構造を適用した場合の概略図を示す。これは原料容器に収容された液体原料の残量が変動した場合にも、反応性ガス供給管より原料容器内部に導入された反応性ガスが該原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御することが可能な原料容器の構造を採用した例である。
【００６０】
図４において、この原料容器１０５は、円弧状断面の頭壁１０５ｄを有する上室と、これに続く長方形断面の脚壁１０５ｅを有する下室とを有し、頭壁１０５ｄと脚壁１０５ｅの一方の接続境界部からは、円弧状の仕切板１１１が頭壁１０５ｄの連続として内側に突出して設けられ、且つこの仕切板１１１と頭壁１０５ｄとでほぼ同一の円を構成するように設けられている。
【００６１】
上記の如く原料容器１０５の壁面に仕切板１１１が接続して設置されており、且つこの仕切板１１１は液体原料１０６の中に全体もしくは一部が潜り込むように設置されている。また原料容器１０５の上側壁面と仕切板１１１とによって、反応性ガス供給管接続口１０９を中心とした概ね円筒状の断面形状が形成されている。
【００６２】
この原料容器１０５を用いて基板の成長を行う場合、まず液体原料１０６を原料容器１０５内部に充填した直後では、図４（ａ）のような位置（脚壁１０５ｅを垂直とする位置）に原料容器１０５を設置する。次に、液体原料１０６の残量が減少した場合には、図４（ｂ）のように脚壁１０５ｅが斜めになる傾斜位置に原料容器１０５の設置角度を調節して、液体原料１０６の液面と反応性ガス供給管接続口１０９との距離がほぼ一定となるようにする。さらに液体原料１０６が減少した場合には、図４（ｃ）のように、脚壁１０５ｅが水平位置又はこれに近づく傾斜位置になるように原料容器１０５の設置角度を調整して、液体原料１０６の液面と反応性ガス供給管接続口１０９との距離をほぼ一定になるようにする。
【００６３】
なお、以上図１〜図４の実施形態で述べた原料容器１０５の設置角度を調整する方法としては、原料容器１０５と反応性ガス供給管１０３とが反応性ガス供給管接続口１０９で固定して接続されている場合には、反応性ガス供給管１０３を外部より回転させることで設置角度の調整が可能となる。一方、原料容器１０５と反応性ガス供給管１０３とが反応性ガス供給管接続口１０９で固定されず、それぞれ独立して可動できる場合には、例えば反応性ガス供給管１０３の外側を取り囲むように設置した筒状管を原料容器１０５に接続して、この筒状管を回転させることで原料容器１０５の設置角度を調整することも可能である。
【００６４】
このように、実施形態１、２の如く、所定の形状を有する原料容器１０５の設置角度を液体原料１０６の残量に応じて調節することで、反応性ガスが導入される位置から液体原料１０６の液面までの距離をほぼ一定に保つことができるため、III族の前駆体の生成量を安定させることができ、基板の成長を繰り返すことによる成長速度の低下を大幅に抑制することが可能となる。
【００６５】
特に図４（実施形態２）の構造においては、反応性ガスが通過する空間の形状も概ね一定にできるため、この空間内におけるガスの流れの状態をほぼ一定に保つことが可能となり、III族の前駆体の生成量をより安定化させることが可能である。
【００６６】
図５に、第二実施形態の変形例として、図４で示した原料容器１０５の構造において、反応性ガス供給管接続口１０９からの距離を仕切板１１１よりも遠方の領域を拡張した場合の構造を示す。かかる原料容器１０５の構造によれば、より多くの液体原料１０６を収容することが可能となる。よって、一度の液体原料の補充で、より多くの基板成長を安定して行うことが可能な気相成長装置を提供することができる。
【００６７】
［実施形態３］
図６に、本発明の第三の実施形態を示す。これは、反応性ガスが原料容器の内部において通過する空間の形状を概ね一定に制御する原料容器の構造として、原料容器に収容された前記液体原料に接触して設置された液面調整ブロックと、該液面調整ブロックを前記液体原料の液面に対して概ね垂直方向に移動させる位置制御機構を有する構造を採用した例である。
【００６８】
すなわち、図６は本発明の第三の実施形態に係る気相成長装置２００の内部構造を示す断面概略図である。気相成長装置２００は石英製の反応炉１０１と、反応炉１０１の一方の端部には逆流防止蓋１０２が設置されており、反応炉１０１のもう一方の端部は外部へガスを排出するためのガス排気系へと接続されている。また、逆流防止蓋１０２を通して石英製のガス導入管１０４と反応性ガス供給管１０３とが設置されている。反応性ガス供給管１０３は液体原料１０６を収容した箱状の原料容器１０５の反応性ガス供給管接続口１０９に接続して設置されている。
【００６９】
原料容器１０５の上部には原料容器蓋１１４が設置されている。また、原料容器蓋１１４に設けられた開口部を通して、液面調整ブロック１１２が液体原料１０６と接触するように設置されており、さらに液面調整ブロック１１２を上下に移動させるためのブロック移動機構（位置制御機構）１１３が設置されている。また、反応炉１０１内の下流側にはサセプタ１０８及び基板１０７が設置されている。
【００７０】
なお、図には示していないがガス導入管１０４及び反応性ガス供給管１０３はそれぞれ外部から原料ガスを輸送するためのガス供給系へと接続されている。また、反応炉１０１の外側にはこれを取り囲む形で抵抗ヒータなどの加熱源が設置されている。
【００７１】
図７は図６で示した気相成長装置２００において、原料容器１０５とその周辺の構造を、逆流防止蓋１０２が設置された側の斜め上方から見たときの鳥瞰概略図である。液面調整ブロック１１２は液体原料１０６の液面状に浮上可能な材質、若しくは構造を有している。ブロック移動機構１１３はこの液面調整ブロック１１２の上部に接触して液面調整ブロック１１２の下部又は全部を液体原料１０６内に浸漬するカム１１３ａと、該カムを回転させる軸部分１１３ｂとから成る。
【００７２】
液面調整ブロック１１２の上部にはブロック移動機構１１３のうち楕円形状を有するカム１１３ａの部分が接触して設置され、ブロック移動機構１１３の軸部分１１３ｂを回転させることで液面調整ブロック１１２の位置を垂直方向に上下することができる構造となっている。
【００７３】
この気相成長装置２００を用いた場合の薄膜形成方法について説明する。
【００７４】
まず、液体原料１０６の残量が最も多い場合、液面調整ブロック１１２を液体原料１０６の液面より深さ方向に押し込む量（浸漬量）は小さくする。次に、基板を成長させるために反応性ガスを供給することで液体原料１０６が消費されて残量が減少した場合には、ブロック移動機構１１３の角度を適宜調整して、液面調整ブロック１１２の押し込み量（浸漬量）を増加させることにより、液体原料１０６の液面高さを液体原料１０６が減少する前と同じ位置に維持する。
【００７５】
ところで図７の構造では反応性ガスと液面調整ブロック１１２とが直接に接触するため、液面調整ブロック１１２の材質によっては反応性ガスによる劣化が考えられるほか、液面調整ブロック１１２と原料容器蓋１１４との間に隙間があると、そこから反応性ガスが反応炉１０１の内部に流出することが考えられる。
【００７６】
これらを防止するために、例えば図８に示すように、原料容器１０５の液体原料１０６が収容された領域の底部に、これにＬ字状に接続させた形で原料容器側面管１１５を設けると共に、原料容器側面管１１５内部の液体原料１０６の液面が露出した領域に液面調整ブロック１１２を設置し、この液面調整ブロック１１２を上記と同様に構成されたブロック移動機構１１３によって上下に移動させることで、原料容器１０５内部の液体原料１０６の液面高さを一定に保つことができる。
【００７７】
なお、以上に述べた液面調整ブロック１１２の設置位置を調整する別な方法として、例えば液面調整ブロック１１２とブロック移動機構１１３とを直接に接続して固定し、これらを反応炉１０１の外部に設けた別な移動機構によって上下させることも可能である。
【００７８】
このように、原料容器１０５に収容された液体原料１０６に接触して設置された液面調整ブロック１１２の位置を調整することによっても、反応性ガスが導入される位置から液体原料１０６の液面までの距離をほぼ一定に保つことができるため、III族の前駆体の生成量を安定させることができ、基板の成長を繰り返すことによる成長速度の低下を大幅に抑制することが可能となる。
【００７９】
［実施形態４］
次に第四の実施形態として、反応容器の外部より原料容器の内部に液体原料を供給するための液体原料補充機構を有する実施形態について説明する。
【００８０】
図９は本発明の第四の実施形態に係る気相成長装置３００の内部構造を示す断面概略図である。
【００８１】
気相成長装置３００は石英製の反応炉１０１と、反応炉１０１の一方の端部には逆流防止蓋１０２が設置されており、反応炉１０１のもう一方の端部は外部へガスを排出するためのガス排気系へと接続されている。また、逆流防止蓋１０２を通して石英製のガス導入管１０４と反応性ガス供給管１０３とが設置されている。反応性ガス供給管１０３は液体原料１０６を収容した箱状の原料容器１０５の反応性ガス供給管接続口１０９に接続して設置されており、原料容器１０５の上部には原料容器蓋１１４が設置されている。
【００８２】
また、原料容器蓋１１４に設けられた開口部を通して、液体原料補充機構の液体原料供給管１１６が設置されている。また、反応炉１０１内の下流側にはサセプタ１０８及び基板１０７が設置されている。
【００８３】
なお、図には示していないがガス導入管１０４及び反応性ガス供給管１０３はそれぞれ外部から原料ガスを輸送するためのガス供給系へと接続されている。液体原料供給管１１６は外部から液体原料を輸送するための液体原料供給系へと接続されている。また、反応炉１０１の外側にはこれを取り囲む形で抵抗ヒータなどの加熱源が設置されている。
【００８４】
図９で示した気相成長装置３００によれば、液体原料１０６の減少量に応じて、反応炉１０１の外部より液体原料供給管１１６を通して液体原料１０６を原料容器１０５に補充することができ、液体原料１０６の液面高さを一定とすることが可能である。
【００８５】
ところで、液体原料供給管１１６を反応性ガスが供給される空間に直接接続した場合には、液体原料供給管１１６から反応性ガスが逆流する可能性が考えられる。これを防止するために、例えば図１０に示すように、原料容器１０５の液体原料１０６が収容された領域の底部とＬ字状に接続された原料容器側面管１１５を設け、原料容器側面管１１５内部の液体原料１０６の液面が露出した領域つまり反応性ガスによる曝露を受けない領域に、液体原料供給管１１６を設置して、ここから液体原料１０６を補充することによっても原料容器１０５内部の液体原料１０６の液面高さを一定に保つことができる。
【００８６】
このように、原料容器１０５に液体原料１０６を補充するための液体原料供給管１１６を設けることで、反応性ガスが導入される位置から液体原料１０６の液面までの距離をほぼ一定に保つことができるため、III族の前駆体の生成量を安定させることができ、基板の成長を繰り返すことによる成長速度の低下を大幅に抑制することが可能となる。
【００８７】
［実施形態５］
図１１は本発明の第五の実施形態に係る気相成長装置４００の内部構造を示す断面概略図である。これは、反応性ガス供給管の一部が原料容器に収容される液体原料に接触し、且つ反応性ガス供給管が液体原料と接触する領域の一部或いは全体に渡り開口部を有する反応性ガス供給管の構造とした例である。
【００８８】
気相成長装置４００は石英製の反応炉１０１と、反応炉１０１の一方の端部には逆流防止蓋１０２が設置されており、反応炉１０１のもう一方の端部は外部へガスを排出するためのガス排気系へと接続されている。また、逆流防止蓋１０２を通して石英製のガス導入管１０４と反応性ガス供給管１０３とが設置されている。また、反応炉１０１内の下流側にはサセプタ１０８及び基板１０７が設置されている。
【００８９】
図１２は図１１で示した気相成長装置４００において、原料容器１０５を逆流防止蓋１０２が設置された側の斜め上方から見たときの鳥瞰概略図である。反応性ガス供給管１０３はその一部が下方にクランク状に折り曲げられ、その下辺部分が、原料容器１０５に収容された液体原料１０６の液面に接触し、且つ液体原料１０６中に完全には埋没しない位置になるように設置位置を調整されている。
【００９０】
図１３は反応性ガス供給管１０３が液体原料１０６と接触している領域における断面構造を示すが、反応性ガス供給管１０３には液体原料１０６と接触する領域の一部、あるいは全体に開口部を有する構造となっており、この開口部を液体原料１０６の内部に完全に埋没させることで、液体原料１０６は反応性ガス供給管１０３の内部に侵入する。このとき、反応性ガス供給管１０３と液体原料１０６の液面とで囲まれた空間が反応性ガス通過領域１１７となる。
【００９１】
なお、図には示していないがガス導入管１０４及び反応性ガス供給管１０３はそれぞれ外部から原料ガスを輸送するためのガス供給系へと接続されている。また、反応性ガス供給管１０３はこれを上下方向に移動させるための移動機構と外部で接続されている。また、反応炉１０１の外側にはこれを取り囲む形で抵抗ヒータなどの加熱源が設置されている。
【００９２】
この気相成長装置４００を用いた場合の薄膜形成方法について説明する。
【００９３】
まず、液体原料１０６の残量が最も多い状態（液面レベルが高い場合）において、図１３（ａ）のように反応性ガス供給管１０３に設けられた開口部が液体原料１０６に埋没するよう、反応性ガス供給管１０３の位置を調節する。このとき基板成長の為に導入された反応性ガスは反応性ガス通過領域１１７を通って、反応性ガス供給管１０３の一方の端部より反応炉１０１内部へと導入される。
【００９４】
その後、液体原料１０６の残量が減少した場合には、図１３（ｂ）のように液面の下降量に応じて反応性ガス供給管１０３も下降させて液面との相対位置を一定となるよう調整し、これにより反応性ガス通過領域１１７の形状を一定とする。このとき、反応性ガスと液体原料１０６の液面との距離も一定となるため、III族の前駆体の生成量を安定させることができ、基板の成長を繰り返すことによる成長速度の低下を大幅に抑制することが可能となる。
【００９５】
なお、本実施例では反応性ガス供給管１０３を上下移動させた場合について述べたが、原料容器１０５に上下移動機構を接続して移動させても良く、さらに反応性ガス供給管１０３及び原料容器１０５の両方にそれぞれ上下移動機構を接続して移動させても良い。
【００９６】
また、反応性ガス供給管１０３の形状についても、図１２に示した構造に限定するものではなく、例えば図１４のように反応性ガス供給管１０３が液体原料１０６の液面に接する方向に幾重にも折り畳まれるような構造でも勿論構わない。
【００９７】
ところで反応性ガス供給管１０３の形状が図１２のようにクランク状の形状を有している場合、反応性ガス供給管１０３を回転させ、Ｌ字状クランク部の先端部を旋回移動させることによっても同様の効果を得ることが可能である。図１５には図１２で示した反応性ガス供給管１０３が液体原料１０６と接触していない部分を中心として回転した場合の断面構造を示す。
【００９８】
まず液体原料１０６の残量が多い場合には、図１５（ａ）のようにガス供給管のＬ字状クランク部が水平に近い状態となる回転角度（回転角小の状態）に設置されている。その後、液体原料１０６の残量が減少していくのに合わせて、図１５（ｂ）のように反応性ガス供給管１０３が液体原料１０６表面に接触し、且つ反応性ガス通過領域１１７の形状が一定となる状態を保持しながら、反応性ガス供給管１０３の回転角度を徐々に大きくなるように調整する。このような構造においても、反応性ガスと液体原料１０６の液面との距離を一定にできるため、III族の前駆体の生成量を安定させることが可能となる。
【００９９】
［実施形態６］
さらに、前述までの実施形態で述べた原料容器１０５と反応性ガス供給管１０３とを組み合わせることによって同様の効果を得ることが可能である。
【０１００】
図１６には、図５に示した原料容器１０５と図１４に示した反応性ガス供給管１０３とを組み合わせた場合の断面構造を示す。なお、図には示されていないが、反応性ガス供給管１０３は反応性ガス供給管接続口１０９には固定されずに原料容器１０５内部へと引き込まれ、反応性ガス供給管１０３の終端部は原料容器１０５内部で開放されるか、または前駆体ガス排出口１１０を通って反応炉１０１内部へと引き込まれた構造となっており、原料容器１０５は反応性ガス供給管とは独立して回転させることが可能な構造となっている。
【０１０１】
この構造によれば、液体原料１０６が多い場合は図１６（ａ） のような位置になるよう調整し、液体原料１０６が減少するにつれて図１６（ｂ）のように原料容器１０５の角度を回転させ、さらに液体原料１０６が減少した場合には図１６（ｃ）のように原料容器１０５の角度をさらに回転させればよい。このような構造によっても、反応性ガスと液体原料１０６の液面との距離を一定にできるため、III族の前駆体の生成量を安定させることが可能となる。
【０１０２】
［実施形態７］
図１７は本発明の第七の実施形態に係る気相成長装置５００の内部構造を示す断面概略図である。これは、原料容器に収容された液体原料の液面に一部が接触し、且つ浮上するように設置されたフロート蓋を有する形態例である。
【０１０３】
気相成長装置５００は石英製の反応炉１０１と、反応炉１０１の一方の端部には逆流防止蓋１０２が設置されており、反応炉１０１のもう一方の端部は外部へガスを排出するためのガス排気系へと接続されている。また、逆流防止蓋１０２を通して石英製のガス導入管１０４と反応性ガス供給管１０３とが設置されている。反応性ガス供給管１０３は液体原料１０６を収容した箱状の原料容器１０５の反応性ガス供給管接続口１０９に接続して設置されており、原料容器１０５の上部には原料容器蓋１１４が設置されている。原料容器１０５の内部には液体原料１０６の液面に浮上するように設置されたフロート蓋１１８が設置されている。また、反応炉１０１内の下流側にはサセプタ１０８及び基板１０７が設置されている。
【０１０４】
図１８は図１７に示したＡ−Ｂ断面における原料容器１０５及びフロート蓋１１８の断面構造を示す。フロート蓋１１８には下方に凸の舟型形状部分１１８ａを設けており、この部分１１８ａは液体原料１０６液面に浮上するための浮きの役割を果たすように構造を設計している。このとき原料容器１０５に導入された反応性ガスは、フロート蓋１１８と液体原料１０６、及び原料容器１０５の側壁とで囲まれた反応性ガス通過領域１１７を通って、前駆体ガス排出口１１０より反応炉１０１内へと導入される。
【０１０５】
このような構造によれば、液体原料１０６が減少した場合でも、液面に浮上したフロート蓋１１８との距離は一定の状態を保つことができるため、反応性ガスと液体原料１０６の液面との距離を一定にでき、III族の前駆体の生成量を安定させることで基板の成長速度の低下を大幅に抑制することが可能となる。
【０１０６】
なお、フロート蓋１１８は液面高さの変化に対してスムーズに動く必要があるため、原料容器１０５の側壁との間に若干の隙間を設ける必要があるが、このとき少量の反応性ガスがフロート蓋１１８の上方を通って未反応のまま反応炉１０１内へと流入することが考えられる。そこで図１９のようにフロート蓋１１８の上側に補助原料容器１１９を設置して、フロート蓋１１８の上方を通る反応性ガスを反応させるようにすることも、III族の前駆体の生成量をより安定させるうえで有効である。
【０１０７】
また、フロート蓋１１８が液体原料１０６と接触することによる、フロート蓋１１８の劣化あるいは液体原料１０６の汚染などの問題が想定される場合には、図２０に示すように、フロート蓋１１８の位置を外部より調節するためのフロート蓋変位機構１２０をフロート蓋１１８に接続して設置し、液体原料１０６の液面から一定の距離になるように調節することによっても同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る気相成長装置の構造を示す垂直断面概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の原料容器の形状を示す鳥瞰概略図である。
【図３】図２の原料容器の使用態様を示したもので、（ａ）は液面レベルが高い場合、（ｂ）は液面レベルが下がった場合、（ｃ）は液面レベルが低い場合を示す垂直断面概略図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る原料容器の構造とその使用態様を示したもので、（ａ）は液面レベルが高い場合、（ｂ）は液面レベルが下がった場合、（ｃ）は液面レベルが低い場合を示す垂直断面概略図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る原料容器の変形例を示すの垂直断面概略図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る気相成長装置の構造を示す垂直断面概略図である。
【図７】本発明の第三の実施形態における液面調整ブロックとブロック移動機構（位置制御機構）の構造を示す鳥瞰概略図である。
【図８】本発明の第三の実施形態における原料容器の構造を示す鳥瞰概略図である。
【図９】本発明の第四の実施形態に係る気相成長装置の内部構造を示す断面概略図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態における原料容器の構造例を示す鳥瞰概略図である。
【図１１】本発明の第五の実施形態に係る気相成長装置の構造を示した垂直断面概略図である。
【図１２】本発明の第五の実施形態における原料容器の構造を示した鳥瞰概略図である。
【図１３】本発明の第五の実施形態における反応性ガス供給管の開口部と液体原料の液面レベルとの関係を示したもので、（ａ）は液面レベルが高い場合、（ｂ）は液面レベルが低い場合を示す図である。
【図１４】本発明の第五の実施形態において、反応性ガス供給管を液体原料の液面に沿って幾重にも折り曲げた構造を示す原料容器の鳥瞰概略図である。
【図１５】本発明の第五の実施形態において、反応性ガス供給管を回転した場合を示した断面図で、（ａ）は液面レベルが高い場合、（ｂ）は液面レベルが低い場合を示す図である。
【図１６】本発明の第六の実施形態における反応性ガス供給管の開口部と、液体原料の液面レベルに対する原料容器の回転角度との関係を示したもので、（ａ）は液面レベルが高い場合、（ｂ）は液面レベルが下がった場合、（ｃ）は液面レベルが低い場合を示す図である。
【図１７】本発明の第七の実施形態に係る気相成長装置の構造を示した垂直断面概略図である。
【図１８】図１７の原料容器のＡ−Ｂ断面図である。
【図１９】本発明の第七の実施形態におけるフロート蓋の上側に補助原料容器を設置した状態を示す鳥瞰概略図である。
【図２０】本発明の第七の実施形態の気相成長装置の変形例を示す垂直断面概略図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０１  反応炉（反応容器）
１０２  逆流防止蓋
１０３  反応性ガス供給管
１０４  ガス導入管
１０５  原料容器
１０６  液体原料
１０７  基板
１０８  サセプタ
１０９  反応性ガス供給管接続口
１１０  前駆体ガス排出口
１１１  仕切板
１１２  液面調整ブロック
１１３  ブロック移動機構
１１４  原料容器蓋
１１５  原料容器側面管
１１６  液体原料供給管
１１７  反応性ガス通過領域
１１８  フロート蓋
１１８ａ  舟型形状部分
１１９  補助原料容器
１２０  フロート蓋変位機構
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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