(57)【要約】【課題】  水蒸気の濃度を可能な限り安定に維持させることにより、被酸化物を再現性よく酸化することが可能な酸化装置を提供する。【解決手段】  ガラスの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝導性材料により構成された容器１１を備えるように、水蒸気発生部１０を構成する。恒温槽１２およびヒータ１３を使用して容器１１を加熱することにより、その高熱伝導性に基づいて容器１１から水Ｗに熱が伝わりやすくなる。この場合には、容器１１の内外において温度差が小さくなるため、バブリング時において水Ｗの温度が時間の経過に伴って変動しにくくなる。これにより、容器１１内の水Ｗの温度を目標温度（例えば８０℃）となるように制御しやすくなるため、水蒸気の濃度が時間の経過に伴って変動しにくくなり、すなわち水蒸気の濃度が可能な限り安定に維持される。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に不活性ガスを供給してバブリングさせることにより水蒸気を発生させる水蒸気発生装置であって、
前記水を収容する熱伝導性の容器と、
前記容器の外部から内部に導入され、前記水に前記不活性ガスを供給する供給管と、
前記容器の内部から外部に導出され、前記水蒸気と共に前記不活性ガスを排出する排出管と
を備えたことを特徴とする水蒸気発生装置。
【請求項２】
前記容器が、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）またはステンレスを含む材料により構成されている
ことを特徴する請求項１記載の水蒸気発生装置。
【請求項３】
さらに、槽内温度を制御可能な恒温槽と、
前記容器に付設され、その容器を加熱するヒータとを備え、
前記容器が、前記恒温槽の内部に収納されている
ことを特徴とする請求項１記載の水蒸気発生装置。
【請求項４】
さらに、前記水の温度を測定する温度センサを備え、
前記ヒータが、前記温度センサにより測定された前記水の温度に基づいて、その水の温度を制御するものである
ことを特徴とする請求項３記載の水蒸気発生装置。
【請求項５】
前記供給管の先端に、前記不活性ガスを放出させることにより前記水をバブリングさせるための多孔質のフィルタが取り付けられている
ことを特徴とする請求項１記載の水蒸気発生装置。
【請求項６】
前記フィルタが、１．０μｍ以下の内径を有する複数の孔が設けられた多孔質構造を有している
ことを特徴とする請求項５記載の水蒸気発生装置。
【請求項７】
前記容器が底面を含む構造を有していると共に、前記フィルタが所定の延在方向に向かって延在する構造を有しており、
前記フィルタが、前記容器の底面近傍において、その底面に沿って延在するように配置されている
ことを特徴とする請求項５記載の水蒸気発生装置。
【請求項８】
水に不活性ガスを供給してバブリングさせることにより水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、この水蒸気発生部において発生した前記水蒸気を使用して酸化反応を進行させることにより被酸化物を酸化する酸化反応炉部とを備えた酸化装置であって、
前記水蒸気発生部が、
前記水を収容する熱伝導性の容器と、
前記容器の外部から内部に導入され、前記水に前記不活性ガスを供給する供給管と、
前記容器の内部から外部に導出され、前記水蒸気と共に前記不活性ガスを排出する排出管と
を備えたことを特徴とする酸化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水蒸気を発生させる水蒸気発生装置、ならびに水蒸気を使用して酸化反応を進行させることにより被酸化物を酸化する酸化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種分野においてレーザ素子が広く使用されている。中でも、基板面に対して垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザ素子は、例えば、通信分野等への応用を中心として注目されている。
【０００３】
この面発光レーザ素子では、例えば、発光効率を高めると共に閾値電流を低くするために、活性層に注入される電流の流路（電流経路）を適性に狭める必要がある。この電流経路を狭める方法として、最近では、例えば、水素イオン（Ｈ+ ）を注入する方法に代えて、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ）共振器を構成する半導体多層膜中にヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）層などの高アルミニウム含有層を挿入し、その高アルミニウム含有層を選択的に酸化して高抵抗化させることにより電流狭窄構造を形成する方法が主流となっている。
【０００４】
この電流狭窄構造を形成する際には、具体的には、例えば、レーザ構造が結晶成長された基板の表面に、エッチング処理を使用してヒ化アルミニウム層を含む円柱状のメサポストをパターン形成したのち、水蒸気雰囲気中において４５０℃となるように基板を加熱している。この形成手法によれば、水蒸気によりメサポストのうちの外縁部が部分的に酸化され、すなわちメサポストを構成しているヒ化アルミニウム層のうちの外縁部のみが選択的に酸化されることにより、低抵抗を有する非酸化状態のヒ化アルミニウム層の周辺に高抵抗を有する酸化状態の酸化アルミニウム（ＡｌＯx ）が形成されるため、電流狭窄構造が形成される。
【０００５】
この電流狭窄構造の形成工程は、例えば、上記した酸化処理を利用して電流狭窄構造を形成するための専用装置である酸化装置を使用して実施されている。この酸化装置は、主に、ヒ化アルミニウム層の酸化源である水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、この水蒸気発生部において発生した水蒸気を使用して酸化反応を進行させることにより被酸化物を酸化する酸化反応炉部とを備えている。この酸化装置のうちの水蒸気発生部は、例えば、水を収容するガラス製の容器を含んで構成されており、その容器内の水に不活性ガスを供給してバブリングさせることにより気泡、すなわち水蒸気を伴う不活性ガスを発生させるようになっている。
【０００６】
なお、電流狭窄構造の形成工程において使用される酸化装置には直接的に関係しないが、その酸化装置と同様に水をバブリングさせることにより気泡を発生させることが可能な機構を有するものとしては、例えば、水分が吸収された気泡を疎水性多孔質膜を介して大気中へ放出する水分移動装置（例えば加湿装置）が既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平０９−１１９６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記した酸化装置を使用して電流狭窄構造を形成することにより面発光レーザ素子を安定に製造するためには、例えば、電流狭窄構造を再現性よく安定に形成する必要がある。より具体的には、電流狭窄構造を形成する際にヒ化アルミニウム層を再現性よく酸化するために、酸化源としての水蒸気の濃度を可能な限り安定に維持させることが重要である。しかしながら、従来の酸化装置では、主に水蒸気発生部の構造的要因に起因して、水蒸気の濃度を安定に維持させることが困難であるという問題があった。すなわち、水蒸気の濃度は、一般に、水に対する不活性ガスの接触時間、不活性ガスの温度、ならびに不活性ガスの圧力などに代表されるパラメータの関数として規定されるため、従来の酸化装置に関しては、上記したパラメータを最適化するという観点において未だ改善の余地がある。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、水蒸気の濃度を可能な限り安定に維持させることが可能な水蒸気発生装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、水蒸気の濃度を可能な限り安定に維持させることにより、被酸化物を再現性よく酸化することが可能な酸化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る水蒸気発生装置は、水に不活性ガスを供給してバブリングさせることにより水蒸気を発生させるものであり、水を収容する熱伝導性の容器と、容器の外部から内部に導入され、水に不活性ガスを供給する供給管と、容器の内部から外部に導出され、水蒸気と共に不活性ガスを排出する排出管とを備えたものである。
【００１１】
本発明に係る水蒸気発生装置では、水を収容する容器が熱伝導性を有しているため、例えば、恒温槽やヒータなどの加熱機器を使用して容器を加熱すれば、その熱伝導性に基づいて容器から水に熱が伝わりやすくなる。この場合には、容器の内外において温度差が小さくなるため、バブリング時において水の温度が時間の経過に伴って変動しにくくなる。これにより、容器内の水の温度を目標温度となるように制御しやすくなるため、水蒸気の濃度が時間の経過に伴って変動しにくくなる。
【００１２】
本発明に係る酸化装置は、水に不活性ガスを供給してバブリングさせることにより水蒸気を発生させる水蒸気発生部と、この水蒸気発生部において発生した水蒸気を使用して酸化反応を進行させることにより被酸化物を酸化する酸化反応炉部とを備えたものであり、水蒸気発生部が、水を収容する熱伝導性の容器と、容器の外部から内部に導入され、水に不活性ガスを供給する供給管と、容器の内部から外部に導出され、水蒸気と共に不活性ガスを排出する排出管とを備えたものである。
【００１３】
本発明に係る酸化装置では、水蒸気発生部のうちの水を収容する容器が熱伝導性を有しているため、上記したように、例えば、恒温槽やヒータなどの加熱機器を使用して容器を加熱すれば、容器内の水の温度を目標温度となるように制御しやすくなる結果、水蒸気の濃度が時間の経過に伴って変動しにくくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る水蒸気発生装置によれば、水を収容する容器が熱伝導性を有している構造的特徴に基づき、例えば、恒温槽やヒータなどの加熱機器を使用して容器を加熱すれば、水蒸気の濃度が時間の経過に伴って変動しにくくなるため、水蒸気の濃度を可能な限り安定に維持させることができる。
【００１５】
本発明に係る酸化装置によれば、水蒸気発生部のうちの水を収容する容器が熱伝導性を有している構造的特徴に基づき、例えば、恒温槽やヒータなどの加熱機器を使用して容器を加熱すれば、水蒸気の濃度が時間の経過に伴って変動しにくくなるため、水蒸気の濃度を可能な限り安定に維持させることにより、被酸化物を再現性よく酸化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る酸化装置の構成について説明する。図１は、酸化装置の全体構成を概略的に表している。なお、本発明の水蒸気発生装置は本実施の形態に係る酸化装置の一部（水蒸気発生部）を構成するものであるため、その水蒸気発生装置に関しては以下で併せて説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る酸化装置は、例えば、電流狭窄構造を形成することにより面発光レーザ素子を製造するために使用されるものであり、より具体的にはレーザ構造体中の導電層（例えばヒ化アルミニウム層などの高アルミニウム含有層）を部分酸化することにより電流狭窄構造を形成するものである。この酸化装置は、例えば、図１に示したように、水蒸気発生部１０および酸化反応炉部２０と共に、２つのＭＦＣ（Mass Flow Controller）３０Ａ，３０Ｂおよび水冷トラップ４０を備え、これらの水蒸気発生部１０、酸化反応炉部２０、ＭＦＣ３０Ａ，３０Ｂおよび水冷トラップ４０が複数のガス管（例えば８つのガス管５１〜５８）および複数の自動開閉弁（例えば４つの自動開閉弁６１〜６４）を介して接続された構成を有している。
【００１９】
水蒸気発生部１０は、ＭＦＣ３０Ａを介して供給された不活性ガスＧ１を使用して、上記したレーザ構造体中の導電層を部分酸化するための酸化源として水蒸気を発生させる水蒸気発生装置である。この水蒸気発生部１０は、主に、水Ｗを収容する容器１１と、槽内温度を制御可能な恒温槽１２とを備え、その容器１１が恒温槽１２の内部に収納された構成を有している。なお、恒温槽１２の内部には、容器１１と共に、上記したガス管５１，５５，５６のそれぞれの一部、ガス管５２，５７，５８、ならびに自動開閉弁６１〜６４も併せて収納されている。この水蒸気発生部１０の詳細な構成に関しては後述する（後述する図２および図３参照。）。
【００２０】
酸化反応炉部２０は、水蒸気発生部１０において発生した水蒸気を使用して酸化反応を進行させることにより、上記したレーザ構造体中に電流狭窄構造を形成する反応炉（いわゆるリアクタ）である。この酸化反応炉部２０は、主に、石英チャンバ２１の外面に２つの電気炉２２が互いに対向するように設置されていると共に、その石英チャンバ２１の内部にサセプタ２３が収納された構成を有している。なお、図１では、上記した酸化対象としての導電層を含むレーザ構造体をまとめて被酸化物Ｆとして表し、その被酸化物Ｆがサセプタ２３上に載置された状態を示している。
【００２１】
ＭＦＣ３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ不活性ガスＧ１，Ｇ２の流量を調整するものであり、例えば、それぞれ図示しない不活性ガスＧ１，Ｇ２の供給源（例えばガスボンベおよび圧力調整器（いわゆるレギュレータ））に接続されている。これらのＭＦＣ３０Ａ，３０Ｂにより流量が調整される不活性ガスＧ１，Ｇ２は、例えば、いずれも窒素（Ｎ2 ）ガスである。
【００２２】
水冷トラップ４０は、酸化反応炉部２０から排気された排気ガス中に含まれている水蒸気をトラップするものである。
【００２３】
ガス管５１〜５８は、例えばＳＵＳなどのステンレスにより構成されている。自動開閉弁６１〜６４は、例えば、電磁式のダイヤフラムバルブであり、必要に応じてガス流路を開閉可能になっている。
【００２４】
なお、複数のガス管５１〜５８および複数の自動開閉弁６１〜６４を介した水蒸気発生部１０、酸化反応部２０、ＭＦＣ３０Ａ，３０Ｂおよび水冷トラップ４０の接続関係は、例えば、以下の通りである。すなわち、ガス管５１のうちの一端はＭＦＣ３０Ａに接続されており、他端は水蒸気発生部１０のうちの容器１１に導入され、その容器１１内の水Ｗに挿入（浸漬）されている。ガス管５２のうちの一端は容器１１に導入され、その容器１１内の水Ｗから離間されており、他端は自動開閉弁６１を介して酸化反応炉部２０のうちの石英チャンバ２１に接続されている。ガス管５３のうちの一端は石英チャンバ２１に接続されており、他端は水冷トラップ４０に接続されている。ガス管５４のうちの一端は水冷トラップ４０に接続されており、他端は図示しない排気ダクトに接続されている。ガス管５５のうちの一端はＭＦＣ３０Ｂに接続されており、他端は自動開閉弁６２を介してガス管（バイパス管）５６のうちの一端に接続されている。このガス管５６の他端は、ガス管５３に接続されている。ガス管５７のうちの一端は自動開閉弁６３を介してガス管５２の上流側（自動開閉弁６１の位置を基準として容器１１に近い側）に接続されており、他端はガス管５６に接続されている。ガス管５８のうちの一端はガス管５２の下流側（自動開閉弁６１の位置を基準として容器１１から遠い側）に接続されており、他端はガス管５５に接続されている。
【００２５】
次に、図１〜図３を参照して、酸化装置の詳細な構成について説明する。図２および図３は図１に示した水蒸気発生部１０の断面構成を拡大して表しており、図２は不活性ガスＧ１の供給前の状態を示し、図３は不活性ガスＧ１の供給時の状態を示している。
【００２６】
水蒸気発生部１０は、例えば、図２および図３に示したように、上記した容器１１、その容器１１を収納する恒温槽１２、ならびに容器１１に導入されたガス管５１，５２と共に、容器１１に付設されたヒータ１３と、その容器１１内の水Ｗに挿入された熱電対１４とを併せて備えている。この容器１１は栓１５により封止されており、その栓１５を貫通することによりガス管５１，５２が容器１１内に導入されている。ガス管５１のうち、容器１１内の水Ｗに挿入（浸漬）された部分の先端には、バブリング用のフィルタ１６が取り付けられている。なお、図１では、水蒸気発生部１０の構造を簡素化して示している。また、図２では、水蒸気発生部１０の構成を見やすくするために、容器１１と恒温槽１２およびガス管５１，５２との間の尺関係を図１に示した状態とは異ならせて示している。
【００２７】
容器１１は、上記したように、水蒸気の発生源である水Ｗを収容する器であり、その水Ｗを収容した状態において栓１５により封止されている。この容器１１は、熱伝導性を有し、すなわち熱伝導性材料により構成されており、具体的には、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）またはステンレスを含む高熱伝導性の金属系材料により構成されている。この「高熱伝導性」とは、ガラスの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する特性を意味している。なお、容器１１は、例えば、底面１１Ｍを含む円筒型の器状構造を有している。
【００２８】
恒温槽１２は、容器１１を収納している内部空間（恒温室）の雰囲気温度（槽内温度）を制御するものである。この恒温槽１２は、例えば、熱風を供給して恒温室内を加熱することにより、その恒温室の雰囲気温度を約３０℃〜２５０℃の範囲内で一定に制御することが可能な熱風循環式の定温恒温器である。
【００２９】
ヒータ１３は、容器１１を加熱することにより、その容器１１内の水Ｗの温度を制御するものである。このヒータ１３は、例えば、自在に折り曲げ可能なジャケットヒータであり、容器１１の周囲を囲んで覆うように設置されている。特に、ヒータ１３は、例えば、温度調整用の温調器（図示せず）を含んで構成されており、熱電対１４により測定された水Ｗの温度に基づいて加熱動作することにより、その水Ｗの温度を一定に制御することが可能になっている。
【００３０】
熱電対１４は、水Ｗの温度を測定する温度センサである。この熱電対１４は、水Ｗの温度を電圧信号としてヒータ１３のうちの温調器に出力するようになっている。
【００３１】
栓１５は、容器１１を封止することにより、その容器１１内の水蒸気圧を一定に保持して水蒸気を安定に発生させるものである。
【００３２】
フィルタ１６は、ガス管５１を通じて供給された不活性ガスＧ１を水Ｗに放出させることにより、その水Ｗをバブリングさせるものである。この「バブリング」とは、液体（水Ｗ）に気体（不活性ガスＧ１）を供給することにより、図３に示したように、その液体中に気泡Ｂを発生させることを意味している。この気泡Ｂは、不活性ガスＧ１に水分（水蒸気）が含有されたものであり、以下では、この水蒸気が含有された不活性ガスＧ１を「水蒸気を伴うガスＧ４」と呼称する。このフィルタ１６は、例えば、約１．０μｍ以下の内径を有する複数の微細な孔（図示せず）が設けられた多孔質構造を有しており、具体的には複数の微細な孔が約０．３μｍ以下の内径を有するステンレスの焼結金属体などの多孔質材料により構成されている。特に、フィルタ１６は、例えば、所定の延在方向に向かって延在する棒型構造を有しており、容器１１の底面１１Ｍ近傍において、その底面１１Ｍに沿って延在するように配置されている。この「容器１１の底面１１Ｍ近傍」とは、例えば、フィルタ１６と容器１１の底面１１Ｍとの間の距離が水Ｗの深さの約１０％以下となるような位置である。具体的な一例を挙げれば、水Ｗの深さが約１２５ｍｍ〜１５５ｍｍの場合には、フィルタ１６と容器１１の底面１１Ｍとの間の距離は約１５ｍｍ以下、好ましくは約７ｍｍである。なお、フィルタ１６と容器１１との間の配置関係としては、例えば、フィルタ１６の延在方向が容器１１の底面１１Ｍに対してほぼ平行であるのが好ましい。
【００３３】
なお、ガス管５１は、上記したように水Ｗに不活性ガスＧ１を供給する供給管として機能するものである。また、ガス管５２は、水蒸気と共に不活性ガスＧ１を排出し、すなわち水蒸気を伴うガスＧ４を排出する排出管として機能するものである。
【００３４】
次に、図４および図５を参照して、図１〜図３に示した酸化装置を使用して製造される面発光レーザ素子の構成について簡単に説明する。図４および図５は面発光レーザ素子の断面構成を模式的に表しており、図４は電流狭窄構造の形成後の状態を示し、図５は電流狭窄構造の形成前の状態を示している。
【００３５】
この面発光レーザ素子は、例えば、図４に示したように、基板７１上に、下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ）共振器７２と、下部クラッド層７３と、活性層７４と、上部クラッド層７５と、導電層７６Ａおよび酸化層７６Ｂと、上部ＤＢＲ共振器７７と、キャップ層７８とがこの順に積層された積層構造体を含んで構成されており、上記した下部クラッド層７３からキャップ層７８に至る積層部分が円柱状のメサポストＰを構成している。特に、面発光レーザ素子では、基板７１にｎ側電極７９が全面的に接触され、かつキャップ層７８にｐ側電極８０が部分的に接触されていると共に、そのｐ側電極８０を露出させつつメサポストＰおよび下部ＤＢＲ共振器７２を覆うように絶縁膜８１が設けられている。
【００３６】
なお、面発光レーザ素子を構成している上記した一連の構成要素の材質および構成は、例えば、以下の通りである。すなわち、基板７１はｎ型ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）により構成されており、キャップ層７８はｐ型ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）により構成されている。下部ＤＢＲ共振器７２は、ｎ型ヒ化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ）とｎ型ヒ化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ）とが交互に積層された半導体多層構造を有しており、上部ＤＢＲ共振器７７は、ｐ型ヒ化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ）とｐ型ヒ化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ）とが交互に積層された半導体多層構造を有している。下部クラッド層７３および上部クラッド層７５は、いずれもヒ化アルミニウムガリウム（Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ）により構成されている。導電層７６Ａはｐ型ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）により構成され、酸化層７６Ｂはｐ型ヒ化アルミニウムの酸化体（酸化アルミニウム（ＡｌＯx ））により構成されており、この低抵抗を有する非酸化状態の導電層７６Ａと高抵抗を有する酸化状態の酸化層７６Ｂとにより電流狭窄構造が構築されている。なお、ｎ側電極７９は金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の積層構造を有し、ｐ側電極８０は金亜鉛（ＡｕＺｎ）により構成されており、絶縁膜８１は窒化ケイ素（ＳｉＮx ）により構成されている。
【００３７】
この面発光レーザ素子は、例えば、図５に示したように、上部クラッド層７５と上部ＤＢＲ共振器７７との間に導電層７６Ａのみが設けられている状態において、その導電層７６Ａのうちの外縁部が部分的に酸化され、すなわち図４に示したように、導電層７６Ａのうちの外縁部が部分的に酸化層７６Ｂに変質されて電流狭窄構造が形成されることにより、製造される。
【００３８】
次に、図１〜図５を参照して、酸化装置の動作について説明する。
【００３９】
この酸化装置では、図５に示した面発光レーザ素子の前駆体が被酸化物Ｆとしてサセプタ２３上に載置されると、まず、自動開閉弁６２を閉塞させると共に自動開閉弁６４を開放させた状態において、ＭＦＣ３０Ｂが流量を調整しながらガス管５５，５８，５２を通じて石英チャンバ２１に不活性ガスＧ２を流入させることにより、その石英チャンバ２１内に不活性ガスＧ２を満たす。
【００４０】
続いて、自動開閉弁６１を閉塞させると共に自動開閉弁６３を開放させた状態において、水蒸気発生部１０において水蒸気を伴うガスＧ４を発生させる。すなわち、ＭＦＣ３０Ａが流量を調整しながらガス管５１を通じて容器１１内の水Ｗに不活性ガスＧ１を供給してバブリングさせることにより、水蒸気を伴うガスＧ４を発生させる。こののち、水蒸気を伴うガスＧ４が定常状態になるまで水蒸気発生部１０が待機する。
【００４１】
水蒸気発生部１０において水蒸気を伴うガスＧ４を発生させる詳細な原理は、以下の通りである。すなわち、図２に示したように、恒温槽１２が槽内温度を所定の温度、具体的には水蒸気の凝集温度以上かつ水Ｗの沸点以下の温度（例えば９８℃）に制御すると共に、熱電対１４による測定結果（水Ｗの温度）に基づいてヒータ１３が熱伝導性の容器１１を加熱することにより水Ｗの温度を所定の温度、具体的には約０．５ｇ／分以上の気化が可能な温度（例えば８０℃）に制御した状態において、図３に示したように、ガス管５１を通じて不活性ガスＧ１が供給されると、多孔質のフィルタ１６に設けられている複数の微細な孔から不活性ガスＧ１が水Ｗへ放出されるため、その水Ｗ中に複数の気泡Ｂが発生する。この気泡Ｂは、上記したように、不活性ガスＧ１に水分（水蒸気）が含有されたものであり、水蒸気を伴うガスＧ４として水Ｗの表面からガス管５２を通じて酸化反応炉部２０（石英チャンバ２１）へ排出される。
【００４２】
この場合には、恒温槽１２およびヒータ１３を利用して、熱伝導性の容器１１を介して水Ｗの温度が目標温度となるように厳密に制御されるため、その水Ｗの温度がバブリング時においても時間の経過に伴って変動しにくくなる。特に、不活性ガスＧ１の流量を大きくした場合においても水Ｗの温度が時間の経過に伴って変動しにくくなるため、水蒸気の発生量に関するダイナミックレンジが十分に大きくなる。また、不活性ガスＧ１が多孔質のフィルタ１６から水Ｗに放出される結果、その多孔質のフィルタ１６に設けられている複数の微細な孔を通じて不活性ガスＧ１が複数の微細な気泡Ｂとして水Ｗ中に放出されるため、その水Ｗ（水位または水面）がバブリング時においても揺れにくくなる。特に、フィルタ１６が容器１１の底面１１Ｍに沿って延在するように配置されている結果、フィルタ１６の延在方向において各気泡Ｂが水Ｗの表面（水面）に到達するまでの時間がほぼ均一化されるため、この点においても水Ｗが揺れにくくなる。
【００４３】
続いて、自動開閉弁６３を閉塞させると共に自動開閉弁６１を開放させた状態において、水蒸気発生部１０において発生した水蒸気を伴うガスＧ４をガス管５２を通じて石英チャンバ２１に流入させることにより、その石英チャンバ２１内に満たされていた不活性ガスＧ２を水蒸気を伴うガスＧ４に置換し、酸化反応炉部２０において水蒸気を伴うガスＧ４を使用して被酸化物Ｆの酸化反応を進行させる。すなわち、石英チャンバ２１内に水蒸気を伴うガスＧ４が満たされている状態において、電気炉２２を作動させて石英チャンバ２１内のサセプタ２３上に載置されている被酸化物Ｆを加熱することにより、水蒸気を伴うガスＧ４中の水蒸気を使用して被酸化物Ｆを酸化させる。より具体的には、図５に示した面発光レーザ素子の前駆体のうちの導電層７６Ａの外縁部を部分的に酸化し、その導電層７６Ａの外縁部を部分的に酸化層７６Ｂに変質させることにより電流狭窄構造を形成する。なお、石英チャンバ２１内において置換された不活性ガスＧ２は、水冷トラップ４０を経由したのちにガス管５４から排気ガスＧ３として排気される。
【００４４】
最後に、酸化層７６Ｂを形成するために必要な所望の時間が経過したら、酸化反応炉部２０において電気炉２２を停止させると共に、上記した石英チャンバ２１内の置換処理と逆の置換処理、すなわち石英チャンバ２１内に満たされていた水蒸気を伴うガスＧ４を不活性ガスＧ２に置換する処理を行い、被酸化物Ｆの酸化を終了させる。なお、石英チャンバ２１内において置換された水蒸気を伴うガスＧ４は、水冷トラップ４０を経由したのちにガス管５４から排気ガスＧ３として排気される。これにより、図１〜図３に示した酸化装置を使用して、図４に示した電流狭窄構造を有する面発光レーザ素子が製造される。
【００４５】
本実施の形態に係る酸化装置では、水蒸気発生部１０が熱伝導性の容器１１を備えるようにしたので、以下の理由により、水蒸気の濃度を可能な限り安定に維持させることにより、被酸化物Ｆを再現性よく酸化することができる。
【００４６】
図６および図７は本実施の形態に係る酸化装置に対する比較例としての酸化装置の構成を表しており、それぞれ図２および図３示した水蒸気発生部１０に対応する水蒸気発生部１１０の断面構成を示している。この比較例の酸化装置は、例えば、図６および図７に示したように、円筒状構造を有する熱伝導性材料製の容器１１およびその容器１１の構造に対応した形状を有する栓１５を含んで構成された水蒸気発生部１０に代えて、一端が狭まった瓶型構造を有するガラス製の容器１１１およびその容器１１１の構造に対応した形状を有する栓１１５を含み、ガス管５１の先端にフィルタ１６が取り付けられていないと共に容器１１１にヒータ１３が付設されていない水蒸気発生部１１０を備えた点を除き、本実施の形態に係る酸化装置（図１〜図３参照）と同様の構成を有している。
【００４７】
この水蒸気発生部１１０を備えた比較例の酸化装置（図１、図６および図７参照）では、容器１１１が低熱伝導性のガラスにより構成されているため、例えば、恒温槽１２を使用して容器１１を加熱したとしても、その低熱伝導性に起因して容器１１から水Ｗに熱が伝わりにくくなる。この場合には、容器１１１の内外において温度差が大きくなるため、バブリング時において水Ｗの温度が時間の経過に伴って変動しやすくなる。これにより、容器１１１内の水Ｗの温度を目標温度（例えば８０℃）となるように制御しにくくなるため、水蒸気の濃度、すなわち水蒸気を伴うガスＧ４中の水分の濃度が時間の経過に伴って変動しやすくなる。この結果、比較例の酸化装置では、被酸化物Ｆを再現性よく酸化することが困難になる。
【００４８】
これに対して、水蒸気発生部１０を備えた本実施の形態に係る酸化装置（図１〜図３参照）では、容器１１が高熱伝導性材料、具体的にはガラスの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する熱伝導性材料により構成されているため、例えば、恒温槽１２を使用して容器１１を加熱すれば、その高熱伝導性に基づいて容器１１から水Ｗに熱が伝わりやすくなる。この場合には、容器１１の内外において温度差が小さくなるため、バブリング時において水Ｗの温度が時間の経過に伴って変動しにくくなる。これにより、容器１１内の水Ｗの温度を目標温度（例えば８０℃）となるように制御しやすくなるため、水蒸気の濃度が時間の経過に伴って変動しにくくなり、すなわち水蒸気の濃度が可能な限り安定に維持される。したがって、本実施の形態では、被酸化物Ｆを再現性よく酸化することができるのである。
【００４９】
特に、本実施の形態では、恒温槽１２の内部に容器１１を収納させるようにしたので、その恒温槽１２により槽内温度が制御された雰囲気中に容器１１が晒される。この場合には、恒温槽１２の温度制御作用を利用して容器１１内の水Ｗの温度が間接的に制御されるため、上記したように、水Ｗの温度を目標温度となるように制御することができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、容器１１にヒータ１３を付設するようにしたので、そのヒータ１３により容器１１を介して水Ｗが加熱される。この場合には、ヒータ１３の温度制御作用を利用して容器１１内の水Ｗの温度が直接的に制御されるため、この場合においても水Ｗの温度を目標温度となるように制御することができる。特に、本実施の形態では、容器１１が熱伝導性を有する構造的特徴と、恒温槽１２およびヒータ１３の温度制御作用を利用する機能的特徴との相乗効果に基づいて水Ｗの温度が制御されるため、その水Ｗの温度を極めて安定に制御することができる。具体的には、水Ｗの温度の変動範囲を±０．１℃以下におさめることができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、ガス管５１の先端に多孔質のフィルタ１６を取り付け、このフィルタ１６から不活性ガスＧ１を放出することにより水Ｗをバブリングさせるようにしたので、この観点においても被酸化物Ｆを再現性よく酸化することができる。その理由は、以下の通りである。
【００５２】
図６および図７に示した比較例の酸化装置では、図６に示したように、ガス管５１の先端が容器１１１内の水Ｗに直接挿入されている状態において、図７に示したように、ガス管５１を通じて不活性ガスＧ１が供給されると、そのガス管５１の先端のみから不活性ガスＧ１が水Ｗに放出されることにより、その水Ｗ中に気泡Ｂが発生する。この場合には、比較的大きな内径を有するガス管５１の先端から不活性ガスＧ１が集中的に水Ｗに放出されることに起因して、水Ｗの表面（水面）近傍では気泡Ｂのサイズが比較的大きくなる。気泡Ｂのサイズが大きくなると、その気泡Ｂが水Ｗの表面から局所的に水蒸気を伴うガスＧ４として外部に放出されるため、バブリング時において水Ｗ（水位または水面）が揺れやすくなる。これにより、水蒸気を伴うガスＧ４を放出させる際に水Ｗを静止させにくいため、水蒸気の濃度が時間の経過に伴って変動してしまう。
【００５３】
これに対して、図１〜図３に示した本実施の形態に係る酸化装置では、図２に示したように、ガス管５１の先端に取り付けられたフィルタ１６が水Ｗに挿入されている状態において、図３に示したように、ガス管５１を通じて不活性ガスＧ１が供給されると、そのフィルタ１６に設けられている複数の微細な孔から不活性ガスＧ１が水Ｗに放出されることにより、その水Ｗ中に気泡Ｂが発生する。この場合には、比較的小さいな径（例えば約１．０μｍ以下）を有する複数の孔から不活性ガスＧ１が分散されながら水Ｗに放出されることに基づき、水面近傍において気泡Ｂのサイズが比較的小さくなる。気泡Ｂのサイズが小さくなると、その気泡Ｂが水Ｗ中において全体に渡ってほぼ均一に分散され、気泡Ｂが水Ｗの表面から分散しながら水蒸気を伴うガスＧ４として外部に放出されるため、バブリング時において水Ｗが揺れにくくなる。これにより、水蒸気を伴うガスＧ４を放出させる際に水Ｗを静止させやすいため、水蒸気の濃度が時間の経過に伴って変動しにくくなる。したがって、本実施の形態では、フィルタ１６から不活性ガスＧ１を放出することにより、被酸化物Ｆを再現性よく酸化することができるのである。
【００５４】
この場合には、特に、フィルタ１６を容器１１の底面１１Ｍに沿って延在するように配置させたので、フィルタ１６を容器１１の底面１１Ｍに対して傾いて延在するように配置させた場合とは異なり、フィルタ１６の延在方向において、各気泡Ｂが水Ｗの表面に到達するまでの時間がほぼ均一化されるため、やはり水Ｗが揺れにくくなる。したがって、この観点においても、被酸化物Ｆの酸化量の安定制御に寄与することができる。
【００５５】
また、上記した他、本実施の形態に係る水蒸気発生装置では、熱伝導性の容器１１を備えるようにしたので、上記したように、容器１１の内外において温度差が小さくなる結果、バブリング時において水Ｗの温度が時間の経過に伴って変動しにくくなる。したがって、水蒸気の濃度が時間の経過に伴って変動しにくくなるため、水蒸気の濃度を可能な限り安定に維持させることができる。
【００５６】
以上、実施の形態を挙げて本発明の水蒸気発生装置および酸化装置を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の水蒸気発生装置および酸化装置のそれぞれの構成は、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能な限りにおいて自由に変形可能である。具体的には、上記実施の形態では、容器内の水の温度を制御するための加熱機器として恒温槽およびヒータを使用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、恒温槽およびヒータ以外の他の加熱機器を使用することも可能である。もちろん、上記実施の形態では加熱機器を２つ（例えば恒温槽およびヒータ）使用するようにしたが、加熱機器の設置個数が必ずしも２つに限られないことは言うまでもない。
【００５７】
また、上記実施の形態では、電流狭窄構造を有する面発光レーザ素子の製造工程に本発明の水蒸気発生装置および酸化装置を適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、電流狭窄構造を有する面発光レーザ素子の製造工程と同様に製造過程において酸化処理を要する面発光レーザ素子以外の他のデバイスの製造工程に本発明の水蒸気発生装置および酸化装置を適用することも可能である。この「他のデバイス」としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）系の半導体素子、通常の端面発光レーザ素子、あるいはいわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro  Mechanical Systems ）などが挙げられる。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係る水蒸気発生装置および酸化装置は、例えば電流狭窄構造を有する面発光レーザ素子を製造するために使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る酸化装置の全体構成を概略的に表す図である。
【図２】図１に示した水蒸気発生部の不活性ガスの供給前の状態の断面構成を拡大して表す断面図である。
【図３】図１に示した水蒸気発生部の不活性ガスの供給時の状態の断面構成を拡大して表す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る酸化装置を使用して製造される面発光レーザ素子の断面構成を模式的に表す断面図である。
【図５】図４に示した面発光レーザ素子の製造手順を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る酸化装置に対する比較例としての酸化装置のうちの水蒸気発生部の不活性ガスの供給前の状態の断面構成を拡大して表す断面図である。
【図７】図６に示した水蒸気発生部の不活性ガスの供給時の状態の断面構成を表す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…水蒸気発生部、１１…容器、１１Ｍ…底面、１２…恒温槽、１３…ヒータ、１４…熱電対、１５…栓、１６…フィルタ、２０…酸化反応炉部、２１…石英チャンバ、２２…電気炉、２３…サセプタ、３０Ａ，３０Ｂ…ＭＦＣ、４０…水冷トラップ、５１〜５８…ガス管、６１〜６４…自動開閉弁、７１…基板、７２…下部ＤＢＲ共振器、７３…下部クラッド槽、７４…活性層、７５…上部クラッド層、７６Ａ…導電層、７６Ｂ…酸化層、７７…上部ＤＢＲ共振器、７８…キャップ層、７９…ｎ側電極、８０…ｐ側電極、８１…絶縁膜、Ｂ…気泡、Ｆ…被酸化物、Ｇ１，Ｇ２…不活性ガス、Ｇ３…排気ガス、Ｇ４…水蒸気を伴うガス、Ｐ…メサポスト、Ｗ…水。
【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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