(57)【要約】【課題】  フローライナーとサセプタとの間から気相原料が漏洩することを抑制でき、サセプタやヒーターへの反応生成物や分解生成物の付着を防止でき、これらの交換時期の延長、装置寿命の延長が図れる気相成長装置を提供する。【解決手段】  サセプタ１１の外周部、ヒーター１３の外周部及びリフレクター１４の外周部の少なくともいずれか一箇所に、フローライナー１７の壁部外面からサセプタ１１の回転軸（サセプタ支持軸１２）に平行な方向に延出するガス漏れ抑制板２１を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に基板を載置したサセプタをフローライナーの壁部に形成した開口部に挿入し、前記サセプタを回転させながら該サセプタの裏面側外周を覆うリフレクター内に配置したヒーターにより前記サセプタを加熱し、該サセプタを介して基板を加熱するとともに、前記フローライナー内に気相原料を供給して基板面に薄膜を堆積させる気相成長装置において、前記サセプタの外周部、前記ヒーターの外周部及び前記リフレクターの外周部の少なくともいずれか一箇所に、前記フローライナーの壁部外面からサセプタの回転軸に平行な方向に延出するガス漏れ抑制板を設けたことを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記ガス漏れ抑制板と、該ガス漏れ抑制板を設けた前記サセプタの外周部又は前記ヒーターの外周部又は前記リフレクターの外周部との間隔が０．５〜５ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記ガス漏れ抑制板は、前記フローライナー側の端部がフローライナーの壁部外面に接着されていることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記ガス漏れ抑制板は、炭化物、窒化物、石英ガラス、モリブデン、サファイア及びステンレス鋼のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１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、詳しくは、基板を載置したサセプタを回転させながら基板面に薄膜を気相成長させる気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードやレーザダイオードの発光デバイスに用いられる化合物半導体等の薄膜を製造するための気相成長装置として、上面に基板を載置したサセプタの上部をフローライナーの底壁に形成した開口部に挿入し、前記サセプタを回転させながら該サセプタの下部外周を覆うリフレクター内に配置したヒーターにより前記サセプタを加熱し、該サセプタを介して基板を加熱するとともに、前記フローライナー内に気相原料を供給して前記基板上に薄膜を堆積させる気相成長装置が知られている。前記サセプタは、一般に横断面形状が円形に形成されており、フローライナー底壁の開口部は、前記サセプタを挿入可能な円形に形成されている。
【０００３】
気相成長中のサセプタは、基板上の薄膜の膜厚を平均化する目的で回転させるため、フローライナー底壁の円形開口部の内周面とサセプタの外周面との間には、回転するサセプタがフローライナーに接触することがないように、ある程度余裕を持った隙間が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−２８３３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フローライナーとサセプタとの間に大きな隙間があると、リフレクター外部とフローライナー内部との圧力差によって前記隙間から気相原料が漏洩し、サセプタを加熱するヒーターや、サセプタを回転させるための回転機構等の思わぬ部分に反応生成物や分解生成物が付着して異常成長することがあるので、頻繁にメンテナンスを行って付着物を除去する必要が生じ、さらには装置の寿命を短くする要因ともなっていた。このため、両者間の隙間を狭くして気相原料の漏洩量を少なくすることも試みられているが、サセプタ等の熱膨張、部材組立時の嵌め合いのズレ等に起因するサセプタの偏芯を考慮すると、隙間を狭くするとは極めて困難である。
【０００５】
さらに、サセプタが偏芯すると、その周囲の隙間も不均一となり、漏洩量も不均一となるので、基板上の気相原料の流れにも影響を及ぼし、薄膜の面内均一性を悪化させる原因となっていた。特に、サセプタの径が大きくなると、回転時の偏芯やぶれに伴う設計値からのズレが大きくなり、サセプタ外周部分での隙間の変化量も必然的に大きくなるので、コンダクタンス量を低減することができず、ガスの漏洩を十分に防ぐことができなくなくる。
【０００６】
そこで本発明は、フローライナーとサセプタとの間から気相原料が漏洩することを抑制でき、サセプタやヒーターへの反応生成物や分解生成物の付着を防止でき、これらの交換時期の延長、装置寿命の延長が図れる気相成長装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置は、表面に基板を載置したサセプタをフローライナーの壁部に形成した開口部に挿入し、前記サセプタを回転させながら該サセプタの裏面側外周を覆うリフレクター内に配置したヒーターにより前記サセプタを加熱し、該サセプタを介して基板を加熱するとともに、前記フローライナー内に気相原料を供給して基板面に薄膜を堆積させる気相成長装置において、前記サセプタの外周部、前記ヒーターの外周部及び前記リフレクターの外周部の少なくともいずれか一箇所に、前記フローライナーの壁部外面からサセプタの回転軸に平行な方向に延出するガス漏れ抑制板を設けたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の気相成長装置は、前記ガス漏れ抑制板と、該ガス漏れ抑制板を設けた前記サセプタの外周部又は前記ヒーターの外周部又は前記リフレクターの外周部との間隔が０．５〜５ｍｍの範囲に設定されていること、前記ガス漏れ抑制板は、前記フローライナー側の端部がフローライナーの壁部外面に接着されていること、前記ガス漏れ抑制板が、炭化物、窒化物、石英ガラス、モリブデン、サファイア及びステンレス鋼のいずれかで形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の気相成長装置によれば、ガス漏れ抑制板によってフローライナーとサセプタとの間から気相原料が漏洩することを抑制でき、サセプタやヒーターへの反応生成物や分解生成物の付着を防止できる。さらに、漏洩を抑制することによって漏洩量が不均一になることを防止できるので、基板上の気相原料の流れが乱れることがなくなり、かつ基板への安定した気相原料供給量を維持でき、結晶性及び薄膜の面内均一性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の気相成長装置の第１形態例を示す要部の断面正面図である。図示しない基板を載置するサセプタ１１は、サセプタ支持軸（回転軸）１２の上端に支持された円盤状のものであって、その裏面部分には、サセプタ１１を介して基板を所定温度に加熱するためのヒーター１３が設けられている。また、サセプタ１１の下部やヒーター１３の周囲には、ヒーター１３の熱をサセプタ１１に効率よく伝えるための箱型のリフレクター１４が設けられており、リフレクター１４の底板には、前記サセプタ支持軸１２の貫通孔が設けられるとともに、ヒーター１３に電力を供給する電極ロッド１５が貫通しており、さらに、リフレクター１４にヒーター１３を固定するための支持部材１６が設けられている。
【００１１】
気相成長時のサセプタ１１の上部は、基板の表面（成膜面）がフローライナー１７の底壁上面と略面一になるように、フローライナー１７の底壁に形成された円形開口部１８に挿入される。このとき、円形開口部１８の内周面とサセプタ１１の外周面との間には、回転するサセプタ１１がフローライナー１７に接触しないように隙間１９が設けられている。円形開口部１８にサセプタ１１の上部を挿入した状態で、ヒーター１３によりサセプタ１１を介して基板を所定温度に加熱しながら、サセプタ支持軸１２によってサセプタ１１を所定速度で回転させるとともに、フローライナー１７内に所定の気相原料を供給することにより、基板表面に所定の半導体薄膜を堆積させる。
【００１２】
前記リフレクター１４の外周部には、フローライナー１７の底壁外面からサセプタ支持軸１２に平行な方向、すなわち、リフレクター１４の外周面と平行な方向に延出するガス漏れ抑制板２１が設けられている。このガス漏れ抑制板２１は、適宜な材料で形成することが可能であるが、気相原料に対して安定であり、高温での熱変形が少ない材料である炭化物、窒化物、石英ガラス、モリブデン、サファイアあるいはステンレス鋼によって形成することが好ましい。
【００１３】
また、ガス漏れ抑制板２１は、フローライナー１７とは別に形成されており、適宜な支持部材（図示せず）によって所定位置に設置することもできるが、このような支持部材を設けずに、フローライナー１７側の端部（上端）２１ａをフローライナー１７の底壁外面に溶着や接着により固定することができる。
【００１４】
リフレクター１４の外周面とガス漏れ抑制板２１の内周面との間隔は、サセプタ１１の径、リフレクター１４の外形等の条件によって異なるが、リフレクター１４とガス漏れ抑制板２１とが接触しない範囲でできるだけ狭くすることが好ましく、通常は０．５〜５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【００１５】
このようなガス漏れ抑制板２１を設けることにより、リフレクター外部とフローライナー内部とがリフレクター１４の外周面とガス漏れ抑制板２１の内周面との間の隙間を介して連通する状態となる。したがって、円形開口部１８の内周面とサセプタ１１の外周面との間の隙間１９から漏洩するガスは、リフレクター１４の外周面とガス漏れ抑制板２１の内周面との間を通ることになるので、流体のコンダクタンスを小さくでき、これによって気相原料の漏洩を抑制することができる。
【００１６】
さらに、ガス漏れ抑制板２１をリフレクター１４の外周部に設けることにより、サセプタ１１には関係なく気相原料の漏洩を抑制できるので、サセプタ１１の径が大きい場合や、回転時のサセプタ１１の偏芯やぶれが大きい場合でも、気相原料の漏洩を確実に抑制できる。
【００１７】
これにより、隙間から気相原料が漏洩し、ヒーター１３やリフレクター１４、サセプタ支持軸１２等の各種構成部材上に反応生成物や分解生成物が付着して異常成長することがなくなり、これらに付着した反応生成物等を除去するためのメンテナンス周期を長くできるので、薄膜の生産効率を向上できるとともに装置寿命の延長も図れる。また、サセプタ１１が偏芯して隙間１９が不均一になっても、ガス漏れ抑制板２１による漏洩抑制効果によって漏洩量が不均一になることを防止できるので、基板上の気相原料の流れが乱れることがなくなり、かつ、基板への安定した気相原料供給量を維持でき、結晶性及び薄膜の面内均一性を向上させることができる。
【００１８】
図２は本発明の気相成長装置の第２形態例を示す要部の断面正面図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例で示した各構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１９】
本形態例は、第１形態例と同様に、リフレクター１４の外周部にガス漏れ抑制板２１を設けるとともに、サセプタ１１の外周部からヒーター１３の外周部にわたる第２のガス漏れ抑制板２２を設けている。また、リフレクター外周部のガス漏れ抑制板２１は、その高さ寸法を、リフレクター１４の高さ寸法より大きくしている。第２のガス漏れ抑制板２２は、前記ガス漏れ抑制板２１と同様に、炭化物、窒化物、石英ガラス、モリブデン、サファイアあるいはステンレス鋼によって形成され、その上端が溶着あるいは接着によってフローライナー１７の底壁外面に固着されている。
【００２０】
サセプタ１１の外周面と第２のガス漏れ抑制板２２との間には、両者が接触しないような十分な隙間を設けているが、サセプタ１１の外周面と平行な内周面を有する第２のガス漏れ抑制板２２をサセプタ支持軸１２に平行な方向に設けることにより、コンダクタンス量を低減して隙間１９からの気相原料の漏洩を抑えることができる。
【００２１】
さらに、２箇所にガス漏れ抑制板２１，２２を設けることにより、隙間１９からの気相原料の漏洩をより確実に抑制できる。さらに、ガス漏れ抑制板２１をリフレクター１４の全外周を覆うような形状に形成することにより、リフレクター１４の外周面とガス漏れ抑制板２１の内周面との間を通る流体のコンダクタンスを更に小さくすることができる。
【００２２】
なお、ガス漏れ抑制板は、サセプタ１１の径、ヒーター１３の大きさや構造、リフレクター１４の構造、形状等の条件に応じて設置位置を選択することができ、サセプタ１１の外周部、ヒーター１３の外周部、リフレクター１４の外周部の少なくともいずれか一箇所に設けることにより、隙間１９からの気相原料の漏洩を抑制することができる。
【００２３】
また、ガス漏れ抑制板の形状は、設置位置に応じて適宜な形状で形成することができる。さらに、両形態例では、サセプタ支持軸１２が鉛直方向に設けられている横型の気相成長装置を例示したが、サセプタ支持軸１２が傾斜しているものや、水平方向に設けられている気相成長装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の気相成長装置の第１形態例を示す要部の断面正面図である。
【図２】本発明の気相成長装置の第２形態例を示す要部の断面正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１…サセプタ、１２…サセプタ支持軸、１３…ヒーター、１４…リフレクター、１５…電極ロッド、１６…支持部材、１７…フローライナー、１８…円形開口部、１９…隙間、２１，２２…ガス漏れ抑制板、２１ａ…上端
【図１】
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【図２】
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