(57)【要約】【課題】  簡単な部材を追加するだけでサセプタの加熱量を調節することができ、サセプタを介して基板を均一に加熱することができる気相成長装置を提供する。【解決手段】  気相原料が供給されるフローライナー１１内にサセプタ１２の表面に支持した基板１３を配置し、サセプタの裏面に配置したヒーター１５により前記サセプタを加熱し、サセプタを介して前記基板を設定温度に加熱するとともに、前記フローライナー内に気相原料を供給して基板上に薄膜を堆積させる気相成長装置において、前記サセプタと前記ヒーターとの間に、前記ヒーターから前記サセプタへの熱輻射を遮断するための熱量調節部材１９を部分的に配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相原料が供給されるフローライナー内にサセプタの表面に基板を配置し、サセプタ裏面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前記基板を設定温度に加熱するとともに、前記フローライナー内に気相原料を供給して基板上に薄膜を堆積させる気相成長装置において、前記サセプタと前記ヒーターとの間に、前記ヒーターから前記サセプタへの熱輻射量を調節するための熱量調節部材を部分的に配置したことを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記熱量調節部材は、炭化物、窒化物、酸化物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、気相原料を供給して基板の表面に半導体薄膜を形成する気相成長装置であって、特に、サセプタを介して基板を均一に加熱するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相成長装置においては、半導体薄膜を堆積させる基板をサセプタの表面に配置するとともに、前記サセプタをヒーターで加熱することにより、サセプタを介して基板を所定温度に加熱するようにしている。基板面に均一な薄膜を堆積させるためには、基板を均一に加熱する必要があり、そのためにはサセプタの表面温度を均一に保つ必要がある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２８９０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、気相原料の流れの上流側では、基板やサセプタが相対的に低温の気相原料によって冷却されるため、サセプタ全体を均一に加熱した場合には、上流側部分の温度が、基板中心部や下流側部分に比べて低くなってしまう。気相成長における上流部分の温度の低下は一定ではなく、薄膜の種類、気相原料の種類や流量等によって異なるため、基板全体の温度を均一に維持することが困難であった。
【０００４】
特に供給される全体のガス流速を高くするほど、サセプタ及び基板の外周部がガスにより冷やされて温度分布が大きくなる。逆にガス流速が０．８ｍ／ｓｅｃ以下の比較的低い流速の場合には、他の条件が異なっても温度分布にさほど影響を与えない。温度分布を改善するためには、ヒーター等の加熱手段全体の見直しが必要になる場合もあり、極めて面倒な作業を必要とする。
【０００５】
そこで本発明は、簡単な部材を追加するだけでサセプタの加熱量を調節することができ、サセプタを介して基板を均一に加熱することができ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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置は、第１の構成として、気相原料が供給されるフローライナー内にサセプタの表面に基板を配置し、サセプタ裏面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前記基板を設定温度に加熱するとともに、前記フローライナー内に気相原料を供給して基板上に薄膜を堆積させる気相成長装置において、前記サセプタと前記ヒーターとの間に、前記ヒーターから前記サセプタへの熱輻射量を調節するための熱量調節部材を部分的に配置したことを特徴とし、さらに、前記熱量調節部材が、炭化物、窒化物、酸化物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】
【０００７】
本発明の気相成長装置によれば、気相成長操作中に基板の温度が高くなる位置に対応した部分に熱量調節部材を配置することにより、ヒーターからのサセプタの加熱量を部分的に抑えることができるので、サセプタによる基板の加熱量を気相成長操作の条件に応じて調節でき、基板全体を均一に加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１及び図２は、本発明の気相成長装置の第１形態例を示すもので、図１は要部の断面正面図、図２はヒーターの平面図である。この気相成長装置は、反応管（反応炉）内に設置したフローライナー１１内に気相原料を導入し、サセプタ１２の表面に配置した基板１３に所定の半導体薄膜を形成するものである。
【０００９】
サセプタ１２は、基板１３に形成する薄膜の均一性を図るために回転軸１４により回転駆動されるもので、基板１３は、サセプタ１２の裏面に配置したヒーター１５によりサセプタ１２を介して所定温度に加熱される。また、ヒーター１５の外周及び裏面には、熱を有効に利用するためのリフレクター１６が設けられており、前記軸１４、ヒーター１５の端子部１５ａ及びヒーター保持用の碍子１７が、このリフレクター１６の底面を貫通するようにして設けられている。
【００１０】
ヒーター１５は、複数の円弧状の発熱体１８を同心状に分割配置した抵抗加熱ヒーターであって、発熱体に通電することにより発熱し、サセプタ１２を裏面側から加熱する。このようなヒーター１５において、基板中心部を加熱する部分及び気相原料の流れ方向下流側を加熱する部分に位置する発熱体１８に、ヒーター１５からサセプタ１２への熱輻射を遮断するための断面下向きコ字状の熱量調節部材１９を部分的に配置している。
【００１１】
熱量調節部材１９は、赤外線に対して遮蔽効果があり、かつ、耐熱性に優れた材質からなるものであって、例えば、炭化物、窒化物、酸化物等により形成されており、酸化物としては、アルミナやサファイアを用いることが好ましい。熱量調節部材１９の形状は、所定の遮蔽効果が得られれば任意の形状に形成することができる。
【００１２】
熱量調節部材１９をヒーター１５や発熱体１８に装着する手段も、使用中に移動したり、脱落したりしなければ任意の手段で行うことができ、ヒーター１５や発熱体１８に直接取り付けてもよく、他の部材を介して間接的にヒーター１５や発熱体１８に取り付けるようにしてもよい。また、熱量調節部材１９は、ヒーター１５や発熱体１８に対して着脱可能あるいは移動可能に取り付け、基板１３の温度分布に応じて熱量調節部材１９の大きさや設置位置、設置数等を調節できるようにしておくことが好ましい。
【００１３】
このように、基板１３の温度が高くなる部分のサセプタ１２とヒーター１５との間に熱量調節部材１９を配置し、ヒーター１５からサセプタ１２への熱輻射を部分的に遮断することにより、処理中に温度が高くなりやすい基板１３の気相原料流れの下流側や中心部の加熱量を低くすることができ、基板全体の温度分布を解消することができる。これにより、基板面に均一な薄膜を堆積させることができる。
【実施例】
【００１４】
前記形態例に示した構造の水平型ＭＯＣＶＤ装置を使用して温度分布の改善効果を確認した。サセプタの径は６インチである。使用したヒーターは、図２に示す円弧状の発熱体パターンを有する抵抗加熱ヒーターであって、箱型のリフレクタに収めるとともに、回転軸１４内に挿入した熱電対で測定した温度に基づいて温度制御を行うように形成されている。
【００１５】
まず、このＭＯＣＶＤ装置のフローライナーに窒素ガスを供給した。供給量はサセプタ中央での平均流速が１．２ｍ／ｓｅｃとなるようにした。ヒーターを加熱して、熱電対指示値が１０５０℃となるように昇温させた。このときのサセプタ表面温度は、放射温度計により約１０００℃となった。このときのサセプタ面内の温度分布は±７℃であった。
【００１６】
図３に示すように、サセプタ表面の中心部分及び外周部分の温度が相対的に高くなった。そこで図２に示すような断面下向きコ字状の熱量調節部材をヒーターの中心部分とガスの流れ方向下流側のヒータ外周部に部分的に設置した。熱量調節部材の大きさや配置、ヒーターの設定温度を種々変更して操作を繰り返した結果、図４に示すように、サセプタ表面の温度を１０００℃とし、その温度分布を±２．５℃とすることができた。
【００１７】
流速を１．２ｍ／ｓｅｃ以下に変更しても、温度分布は全く同様の効果が期待できる。また、窒素以外の材料ガスであって、かつ、窒素よりも熱伝導性の高いガス、例えば水素を用いることにより、温度分布がさらに小さくなる。
【００１８】
したがって、あらかじめ想定される処理条件に応じて熱量調節部材の大きさや配置、ヒーターの設定温度をそれぞれ設定しておくことにより、ヒーター等を再設計したり、交換したりすることなく、処理条件の変更に対して簡単な手順で迅速に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】同じくヒーターの平面図である。
【図３】熱量調節部材設置前の温度分布を示す図である。
【図４】熱量調節部材設置後の温度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１１…フローライナー、１２…サセプタ、１３…基板、１４…回転軸、１５…ヒーター、１６…リフレクター、１７…碍子、１８…発熱体、１９…熱量調節部材、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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