(57)【要約】【課題】ＭＯＣＶＤ装置が配置された外部環境の影響を受けることなく、基板上に安定した結晶成長を実現することが可能なＭＯＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】本発明は、内部空間が２つの空間に分割可能な構造のチャンバｃ４を含むＭＯＣＶＤ装置である。前記チャンバは、該チャンバの前段に位置する他のチャンバと連通する第一開口部ｏｐ１を通して、減圧雰囲気下において基板Ｗを移動可能とする第一空間Ｓ１と、前記第一空間内にあって、前記基板を載置する支持台ＳＧと、該支持台を取り囲む開口部を有し、分割された石英管の一方ｔｕ１からなる部位Ａ、及び、分割された石英管の他方ｔｕ２からなる部位Ｂが重なり合体することにより形成される第二空間Ｓ２と、を備える。合体された石英管ｔｕは、その長手方向の一端に位置する第二開口部ｏｐ２にガス導入部ＧＩが、他端に位置する第三開口部ｏｐ３にガス排気部ＧＯが配置され、ガス誘導部として機能する。【選択図】図８
2018082041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間が２つの空間に分割可能な構造のチャンバを含むＭＯＣＶＤ装置であって、
前記チャンバは、
該チャンバの前段に位置する他のチャンバと連通する第一開口部を通して、減圧雰囲気下において、被処理体である基板を移動可能とする第一空間と、
前記第一空間内にあって、前記基板を載置する支持台と、該支持台を取り囲む開口部を有し、分割とされた石英管の一方からなる部位Ａ、及び、分割とされた石英管の他方からなる部位Ｂが重なり合体することにより形成される第二空間と、を備え、
合体された前記部位Ａと前記部位Ｂからなる石英管は、その長手方向の一端に位置する第二開口部に結晶成長用のガスの導入部が、その長手方向の他端に位置する第三開口部に前記ガスの排気部が、おのおの配置されることによりガス誘導部として機能する、ことを特徴とするＭＯＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記チャンバ内には、前記部位Ａと前記部位Ｂが合体してなる石英管を、その長手方向が鉛直方向に低角をもって沿う位置へ移動する手段が配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のＭＯＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記部位Ａと前記部位Ｂが合体してなる石英管において、該部位Ａと該部位Ｂの重なり方向における内面どおしが、互いに対向するように構成されており、前記ガス導入管から前記排気管へ向けて、前記石英管内を流れる前記結晶成長用のガスが層流をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載のＭＯＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記支持台は、前記基板の被処理面が自転するように該基板を回転させる手段を備え、該回転面が前記層流の向きに沿うように構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載のＭＯＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記部位Ａに付属され前記支持台を通して前記基板の温度を制御する第一温調手段と、前記チャンバの内壁に設けられ、前記部位Ｂを通して前記基板の温度を制御する第二温調手段と、が配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＭＯＣＶＤ装置。
【請求項６】
前記部位Ａには、前記支持台上に配置された前記基板の側面を保持する治具が、該基板の外側面と前記石英管の一方に設けられた開口部の内側面との間に、局所的に、かつ、互いに離間して３個以上、配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＭＯＣＶＤ装置。
【請求項７】
前記部位Ａには、前記基板を載置する支持台と、前記支持台に設けられ、基板の搬入又は搬出の際に、該支持台より上方に突出して、該支持台より上側に該基板を支持するリフトピンと、該リフトピンを上下動させるリフトピン移動手段とを含む、サセプタ装置が配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＭＯＣＶＤ装置。
【請求項８】
前記チャンバの前段に位置する他のチャンバが、前記基板の仕込／取出室との間に位置する該基板の搬送室である、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＭＯＣＶＤ装置。
【請求項９】
前記搬送室には、前記チャンバと同機能を有するチャンバがさらに１つ以上接続されている、ことを特徴とする請求項８に記載のＭＯＣＶＤ装置。
【請求項１０】
前記搬送室には、前記チャンバと異なる機能を有するチャンバがさらに１つ以上接続されている、ことを特徴とする請求項８又は９に記載のＭＯＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置に係る、より詳細には、ＭＯＣＶＤ装置が配置された外部環境の影響を受けることなく、基板上に安定した結晶成長を実現することが可能な、ＭＯＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、気相成長装置が、ＩＩＩ族窒化物半導体やＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造に用いられている。気相成長装置においては、反応ガスが流通する反応管の内部に、基板を配して基板上に所望の膜をエピタキシャル成長させる。その際、基板を円板状のサセプタに保持させて、サセプタを回転させながら基板の表面に反応ガスを供給する手法が採用されている。この手法においては、反応ガスの流れに対して、基板を平行に配置する方式や、基板を垂直に配置する方式などが検討されているが、基板の表面に均一に薄膜を成長させることが困難であった。
【０００３】
特許文献１には、ＩＩＩ族窒化物半導体の薄膜を基板の表面に均一に成長させるハイドライド気相成長装置が開示されている。この発明は、反応管の内部にて、基板の表面に反応ガスを供給して成膜を行う装置であって、反応管の内部に該反応管の延在方向に対して傾斜するように、基板を保持する円盤状のサセプタと、前記反応管における前記サセプタの上流側に反応ガスを導入するガス導入部と、サセプタを中心軸廻りに回転させる回転駆動機構とを備えている。
【０００４】
この構成においては、基板上に所望の薄膜を成長させた際に、基板以外の部位、たとえば反応管の内壁などにも広域に亘って薄膜が成長する。このため、特許文献１の装置では、反応管の内壁をメンテナンスしないと、内壁から膜ハガレが生じやすく、これが基板上に到達すると膜不良の原因となる虞があった。また、この装置における基板交換は、サセプタから基板を脱着する毎に、反応管の内部空間を大気に曝す必要があるので、前述した膜ハガレの発生を誘因する。
【０００５】
特許文献２には、鉛直対向型基板載置方式の化学気相成長装置が開示されている。特に、この装置は、筐体部と本体部とで構成され、筐体部に２つの本体部が互いに対向して筐体部に装着されている。筐体部と本体部とは、脱着機構などによって簡易に装着、分離が可能な構成を有している。これにより、特許文献２の装置は、基板の脱着、搬入および搬出を簡易にできることを効果としている。
【０００６】
しかしながら、筐体部と本体部が分離した場合、この装置の内部は全てが外部雰囲気に曝される構成となっている（特許文献２の図３３）。このような状態で基板の脱着、搬入および搬出が行われるため、その後に筐体部と本体部を一体化し、装置内部を減圧雰囲気として薄膜の形成を行った場合、基板が装着された装置内部は、外部雰囲気の影響が残存し易いので、成膜バッチ毎に形成された薄膜の諸特性が不安定になる虞があった。
【０００７】
また、特許文献２の装置では、基板はその裏面側から、ほぼ基板面積に相当する領域のみが加熱される構成となっている（特許文献２の図３３）。ゆえに、基板の成膜面側の温度は、成膜面どうしが向かい合って、原料ガスに曝された状態で、成り行き管理される。この構成によれば、成膜面の温度は、原料ガスの流速や圧力などの条件設定に影響を受け易いことが懸念される。また、基板の裏面側から、ほぼ基板面積に相当する領域のみが加熱される構成ゆえに、基板の中心領域と基板の周辺領域とを均熱になるように加熱保持することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−０４２８４６号公報
【特許文献２】特許第５４７０５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ＭＯＣＶＤ装置が配置された外部環境の影響を受けることなく、基板上に安定した結晶成長を実現することが可能な、ＭＯＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載のＭＯＣＶＤ装置は、内部空間が２つの空間に分割可能な構造のチャンバを含むＭＯＣＶＤ装置であって、前記チャンバは、該チャンバの前段に位置する他のチャンバと連通する第一開口部を通して、減圧雰囲気下において、被処理体である基板を移動（搬入／搬出）可能とする第一空間と、前記第一空間内にあって、前記基板を載置する支持台（ステージ）と、該支持台を取り囲む開口部を有し、分割された石英管の一方からなる部位Ａ、及び、分割された石英管の他方からなる部位Ｂが重なり合体することにより形成される第二空間と、を備え、合体された前記部位Ａと前記部位Ｂからなる石英管は、その長手方向の一端に位置する第二開口部に結晶成長用のガスの導入部（ガスノズル）が、その長手方向の他端に位置する第三開口部に前記ガスの排気部（エキゾースト）が、おのおの配置されることによりガス誘導部（ライナー）として機能する、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に記載のＭＯＣＶＤ装置は、請求項１において、前記チャンバ内には、前記部位Ａと前記部位Ｂが合体してなる石英管を、その長手方向が鉛直方向に低角をもって沿う位置へ移動する手段が配置されている、ことを特徴とする。
本発明の請求項３に記載のＭＯＣＶＤ装置は、請求項１又は２において、前記部位Ａと前記部位Ｂが合体してなる石英管において、該部位Ａと該部位Ｂの重なり方向における内面どおしが、互いに対向するように構成されており、前記ガス導入管（ガスノズル）から前記排気管（エキゾースト）へ向けて、前記石英管内を流れる前記結晶成長用のガスが層流をなすことを特徴とする。
本発明の請求項４に記載のＭＯＣＶＤ装置は、請求項３において、前記支持台は、前記基板の被処理面が自転するように該基板を回転させる手段を備え、該回転面が前記層流の向きに沿うように構成されている、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に記載のＭＯＣＶＤ装置は、請求項１乃至４のいずれか一項において、前記部位Ａに付属され前記支持台を通して前記基板の温度を制御する第一温調手段と、前記チャンバの内壁に設けられ前記部位Ｂを通して前記基板の温度を制御する第二温調手段と、が配置されている、ことを特徴とする。
本発明の請求項６に記載のＭＯＣＶＤ装置は、請求項１乃至５のいずれか一項において、前記部位Ａには、前記支持台上に配置された前記基板の側面を保持する治具が、該基板の外側面と前記石英管の一方に設けられた開口部の内側面との間に、局所的に、かつ、互いに離間して３個以上、配置されている、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項７に記載のＭＯＣＶＤ装置は、請求項１乃至６のいずれか一項において、前記部位Ａには、前記基板を載置する支持台（ステージ）と、前記支持台に設けられ、基板の搬入又は搬出の際に、該支持台より上方に突出して、該支持台より上側に該基板を支持するリフトピンと、該リフトピンを上下動させるリフトピン移動手段とを含む、サセプタ装置が配置されている、ことを特徴とする。
本発明の請求項８に記載のＭＯＣＶＤ装置は、請求項１乃至７のいずれか一項において、前記チャンバの前段に位置する他のチャンバが、前記基板の仕込／取出室との間に位置する該基板の搬送室である、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項９に記載のＭＯＣＶＤ装置は、請求項８において、前記搬送室には、前記チャンバと同機能を有するチャンバがさらに１つ以上接続されている、ことを特徴とする。
本発明の請求項１０に記載のＭＯＣＶＤ装置は、請求項８又は９において、前記搬送室には、前記チャンバと異なる機能を有するチャンバがさらに１つ以上接続されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るＭＯＣＶＤ装置は、内部空間が２つの空間（第一空間、第二空間）に分割可能な構造のチャンバを備えている。第一空間は、該チャンバの前段に位置する他のチャンバと連通する第一開口部を通して、減圧雰囲気下において、被処理体である基板を移動（搬入／搬出）可能とする。第二空間は、前記第一空間内にあって、前記基板を載置する支持台（ステージ）と、該支持台を取り囲む開口部を有し、分割とされた石英管の一方からなる部位Ａ、及び、分割とされた石英管の他方からなる部位Ｂが重なり合体することにより形成される。これにより、前記チャンバにおける基板の脱着は常時、減圧雰囲気下において行われるので、ＭＯＣＶＤ装置が配置された外部環境の影響（大気圧下にチャンバの内壁などが曝される影響）を受けることがない。
【００１６】
また、基板上に結晶成長および薄膜の形成が行われる第二空間は、基板の脱着が行われる第一空間内に対して、孤立した密閉空間とされる。ゆえに、第二空間で成膜を行うことによる影響が、第一空間へ及ぶのを避けることができる。つまり、基板の脱着が行われる第一空間は常に清浄な環境が保たれると同時に、成膜が行われる第二空間は外乱要因の成膜環境に及ぼす影響を抑制できる。
したがって、本発明は、外部環境の影響を断ち切った成膜環境にて、基板上に安定した結晶成長が可能となるので、歩留まりの高い薄膜の製造プロセスの構築に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るＭＯＣＶＤ装置の全体構成を示す図。
【図２】成膜用チャンバにおいて、基板搬送前の状態を表わす図。
【図３】図２において、石英管の一方（部位Ａ）側を示す拡大図。
【図４】石英管の他方（部位Ｂ）が上昇した状態を表わす図。
【図５】前段のチャンバから成膜用チャンバへ基板が搬入された状態を表わす図。
【図６】基板がサセプタに載置された状態を表わす図。
【図７】石英管の他方が下降し一方と一体化した状態を表わす図。
【図８】一体化した石英管を立てた状態を表わす図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るＭＯＣＶＤ装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
本発明のＭＯＣＶＤ装置は、たとえば、後述するように、内部空間が２つの空間に分割可能な構造のチャンバ（以下、成膜用チャンバとも呼ぶ）ｃ４が、その前段に位置する搬送室Ｔを介して配されている。搬送室Ｔには、チャンバｃ４以外にも、複数の処理チャンバｃ１〜ｃ３、ｃ５〜ｃ７が配され、クラスターツールを構成してもよい（図１）。
【００１９】
図１において、ｃ１はローディング室（搬入室）、ｃ７はアンローディング室（搬出室）である。大気圧側に設けたロボット３１によって、被処理体である基板は、ローディング室ｃ１とアンローディング室ｃ７の中に、搬入あるいは搬出される。ローディング室ｃ１とアンローディング室ｃ７は搬送室Ｔに接続されており、搬送室Ｔに内蔵されたロボット３２によって、搬送室Ｔを介して、各チャンバｃ２〜ｃ６へ基板が水平に搬送可能とされている。
【００２０】
図８に示すように、チャンバｃ４は、このチャンバｃ４の前段に位置する他のチャンバ（搬送室Ｔ）と連通する第一開口部ｏｐ１を通して、減圧雰囲気下において、被処理体である基板Ｗを移動（搬入／搬出）可能とする第一空間Ｓ１と、この第一空間Ｓ１内にあって、基板Ｗを載置する支持台（ステージ）ＳＧと、この支持台ＳＧを取り囲む開口部を有し、分割とされた石英管の一方ｔｕ１からなる部位Ａ、及び、分割とされた石英管の他方ｔｕ２からなる部位Ｂが重なり合体することにより形成される第二空間Ｓ２と、を備えている。
【００２１】
この第二空間Ｓ２を形成する合体された前記部位Ａと前記部位Ｂからなる石英管は、その長手方向の一端に位置する第二開口部ｏｐ２に結晶成長用のガスの導入部（ガスノズル）ＧＩが、その長手方向の他端に位置する第三開口部ｏｐ３に前記ガスの排気部（エキゾースト）ＧＯが、おのおの配置されることによりガス誘導部（ライナー）として機能する。これにより、ガスの導入部（ガスノズル）ＧＩから排気部（エキゾースト）ＧＯへ向けて、合体された前記部位Ａと前記部位Ｂからなる石英管の中を通過するガスは、ガス誘導部（ライナー）を層流として流すことが可能となる。層流は流体が規則正しく流線上を運動している流れであり、乱流のように渦が生じて流体が不規則に運動している流れとは異なる。ゆえに、ＭＯＣＶＤ法によって基板上に薄膜を成長させる場合、基板上に成長する薄膜に乱れが発生しにくいので、この構成は薄膜の規則的な成長をもたらす。
【００２２】
以下では、図２〜図８を用いて、本発明のＭＯＣＶＤ装置を構成する成膜用チャンバｃ４について詳述する。
図２は、成膜用チャンバにおいて、基板搬送前の状態を表わしている。図３は、図２において、石英管の一方（部位Ａ）側を示す拡大図である。ただし、図３には、説明の都合により、搬送された後の基板Ｗも明示してある。
【００２３】
部位Ａには、基板を載置する支持台（ステージ）ＳＧと、この支持台ＳＧに設けられ、基板の搬入又は搬出の際に、支持台ＳＧより上方に突出して、支持台ＳＧより上側に基板を支持するリフトピンＬＰと、このリフトピンＬＰを上下動させるリフトピン移動手段（不図示）とを含む、サセプタ装置ＳＥが配置されている。この構成により、基板の搬入又は搬出の際に、支持台（ステージ）ＳＧとロボットハンドと間における、基板の受け渡しが自在に可能となる。
【００２４】
成膜用チャンバｃ４には、前記部位Ａと前記部位Ｂが合体してなる石英管を、その長手方向ＬＤが鉛直方向ＶＤに低角θをもって沿う位置へ移動する手段として、プラテン機構（不図示）が配置されている。図２や図３において、符号ＰＭａは、プラテン機構の回転軸を表わしている。これにより、ＭＯＣＶＤ法によって基板上に薄膜を成長させた場合、原料ガスどうしが気相中で反応し固体の中間生成物が反応容器の内壁に蓄積し、これが内壁から脱落して膜中に取り込まれるという障害の発生を抑制することができる。
石英管の長手方向ＬＤが鉛直方向ＶＤに対する角度θが、θ１＝３［°］より小さい場合には基板の安定保持が難しくなり芳しくない。また、θ２＝１０［°］より大きい場合には、パーティクル抑制の効果が薄くなり芳しくない。ゆえに、安定した薄膜形成を実現するためには、角度θ［°］は、３°以上１０°以下が好ましい。
【００２５】
支持台ＳＧは、基板Ｗの被成膜面が自転するように該基板を回転させる手段として、サセプタ回転機構Ｒを備えている。このサセプタ回転機構Ｒは、サセプタ用の回転モータＲｍ、回転ユニット（回転軸）Ｒａ、回転ギア（回転歯車）Ｒｇ１とＲｇ２、及び、カーボン材料からなる回転球ＣＢ、から構成されている。サセプタ回転機構Ｒは、回転ユニット（回転軸）Ｒａを介して回転モータＲｍから回転ギアＲｇ１に回転力が伝えられる。回転ユニットＲａは、回転モータＲｍからの回転力が回転ギアＲｇ１に伝達される機構であれば特に限定されない。回転ユニットＲａとしては、たとえば、ギア伝達機構、ベルト伝達機構などが挙げられる。
【００２６】
また、基板Ｗの回転面（被成膜面）が前記層流の向きに沿うように構成されている。これにより、被成膜面として機能する基板Ｗの表面領域は、その中心域から外周域へ向けた位置に依存することなく、層流をなすガスに同等に曝されながら成膜が進行することになる。ゆえに、大面積の基板Ｗに対しても、基板の面内方向において均質な膜特性を有する薄膜を形成することができる。
【００２７】
前記部位Ａには、支持台ＳＧ上に配置された基板Ｗの側面を保持する治具ＳＰが、この基板Ｗの外側面と前記石英管の一方ｔｕ１に設けられた開口部の内側面との間に、局所的に、かつ、互いに離間して３個以上、配置されている。各治具ＳＰとサセプタ装置ＳＥとの間には、おのおのカーボン材料からなるバネＣＳが配置されている。これにより、バネＣＳの押圧により各治具ＳＰが基板Ｗの側面と接して、支持台ＳＧ上に配置された基板Ｗを側面に対し多点において支持するので、基板Ｗの安定した支持がもたらされる。
【００２８】
支持台ＳＧには、前記部位Ａに付属され前記支持台ＳＧを通して基板Ｗの温度を制御する第一温調手段Ｈ１が配置されている。一方、チャンバｃ４の内壁には、前記部位Ｂを通して前記基板の温度を制御する第二温調手段Ｈ２が配置されている。これにより、合体された前記部位Ａと前記部位Ｂからなる石英管が、第二温調手段Ｈ２が設けられたチャンバｃ４の内壁に沿って立てた状態とすることにより、基板Ｗはその表裏両面が各々加熱される。その際、第一温調手段Ｈ１と第二温調手段Ｈ２を独立して制御可能とされている。ゆえに、第一温調手段Ｈ１を用いて基板の裏面側（非成膜面側）の温度を制御するとともに、第二温調手段Ｈ２を用いて基板の表面側（被成膜面側）の温度を独立して制御できるので、薄膜の成長度合い（膜厚）が変化しても、薄膜の成長部である最表面の温度を逐次、成長に最適な温度に設定することが可能となる。よって、作製する薄膜の膜厚に依存することなく、薄膜の厚さ方向において均質な膜特性を有する薄膜を形成することができる。
【００２９】
第一温調手段Ｈ１の温調領域は、基板Ｗの裏面領域と重なり、ほぼ同等、あるいは若干広い領域とされる。これに対して、第二温調手段Ｈ２の温調領域は、基板Ｗの表面領域と重なるとともに、基板Ｗの表面領域よりガスを流す方向において十分に広い領域とされる。特に、第二温調手段Ｈ２の温調領域は、基板Ｗの表面領域の中央域から離れる方向において、多数の区分に分けて、個別に温調可能とされている。これにより、被成膜面として機能する基板Ｗの表面領域は、その中心域から外周域へ向けて、均一に温度管理されて状態を保ちながら成膜することが可能となる。ゆえに、大面積の基板Ｗに対しても、基板の面内方向において均質な膜特性を有する薄膜を形成することができる。
【００３０】
本発明のＭＯＣＶＤ装置は、成膜用のチャンバｃ４の前段に位置する他のチャンバが、基板Ｗの仕込室ｃ１や取出室ｃ７との間に位置する基板Ｗの搬送室Ｔである構成が好ましい。これにより、大気雰囲気中にあった基板Ｗは、まず仕込室ｃ１において減圧処理された後、常時減圧雰囲気にある搬送室Ｔを介して、成膜用のチャンバｃ４の第一空間Ｓ１内へ持ち込まれる。ゆえに、成膜用のチャンバｃ４に移動された、成膜前の基板Ｗの表面は、大気雰囲気の影響が殆ど残存していない状態となる。ゆえに、本発明によれば、初期成長の段階から、良質な薄膜の形成が期待できる。
【００３１】
本発明のＭＯＣＶＤ装置は、前記搬送室Ｔには、前記チャンバｃ４と同機能を有するチャンバがさらに１つ以上接続されている構成が好ましい。これにより、搬送室Ｔには、チャンバｃ４と同機能を有するチャンバ、すなわち成膜用のチャンバが２つ以上連結されたシステムが構築できる。ゆえに、本発明のＭＯＣＶＤ装置は、１つのチャンバｃ４にて処理できる数量の２倍以上（同機能を有するチャンバの数量倍）の基板Ｗを同時に処理することができるので、大量生産に好適である。
【００３２】
本発明のＭＯＣＶＤ装置は、前記搬送室Ｔには、前記チャンバｃ４と異なる機能を有するチャンバがさらに１つ以上接続されている構成が好ましい。これにより、搬送室Ｔには、チャンバｃ４と異なる機能を有するチャンバとして、たとえば、加熱処理するチャンバやクリーニング処理するチャンバを備え、これらのチャンバを経てから基板Ｗを成膜用のチャンバｃ４に移動させることができる。ゆえに、成膜用のチャンバｃ４に移動された、成膜前の基板Ｗの表面は、大気雰囲気の影響が一段と残存していない状態となる。ゆえに、本発明によれば、初期成長の段階から、良質な薄膜の形成が期待できる。
【００３３】
以下では、本発明のＭＯＣＶＤ装置において、前段のチャンバＴから成膜用のチャンバｃ４へ基板Ｗが搬送される前の段階から、基板Ｗに対して成膜が開始される段階までの各ステップについて、図１〜図８を参照して説明する。
【００３４】
図１に示すように、成膜用チャンバｃ４が、前段に位置する搬送室Ｔに接続されている構成の場合には、大気雰囲気中にある基板Ｗは、ロボット３１によって仕込室ｃ１に搬入された後、仕込室ｃ１を真空排気することにより、仕込室ｃ１にて減圧雰囲気中に格納された状態となる。次に、基板Ｗは、搬送室Ｔを介して、仕込室ｃ１からチャンバｃ２へ搬送される。チャンバｃ２においては、たとえば常温において基板Ｗをプラズマに曝すことによりクリーニング処理される。次に、基板Ｗは、搬送室Ｔを介して、チャンバｃ２からチャンバｃ３へ搬送される。チャンバｃ３においては、たとえば所定の加熱処理が施され、基板Ｗの脱ガス化が行われる。
【００３５】
図２は、成膜用チャンバｃ４において、基板Ｗが搬送される前の状態を表わしている。図２において、符号ｏｐ１は、チャンバｃ４と、このチャンバｃ４の前段に位置する他のチャンバ（搬送室Ｔ）とを連通する第一開口部である。
チャンバｃ４は、内部空間が全て、減圧雰囲気下とされている。この内部空間は、被処理体である基板Ｗを移動（搬入／搬出）可能とする第一空間Ｓ１と、この第一空間Ｓ１内にあって、基板Ｗを載置する支持台（ステージ）ＳＧと、この支持台ＳＧを取り囲む開口部を有し、分割とされた石英管の一方ｔｕ１からなる部位Ａ、及び、分割とされた石英管の他方ｔｕ２からなる部位Ｂが重なり合体することにより形成される第二空間Ｓ２と、を備えている。
【００３６】
図４は、第一開口部ｏｐ１を通して、チャンバｃ４の前段に位置する他のチャンバ（搬送室Ｔ）からチャンバｃ４に基板Ｗを搬送するために、石英管の一方ｔｕ１（部位Ａ）に対して石英管の他方ｔｕ２（部位Ｂ）が上昇した状態を表わしている。図４において、太い矢印Ｆ１は、部位Ｂが上昇する方向を示している。
基板Ｗは、第一開口部ｏｐ１を通して、紙面奥行に位置する他のチャンバ（搬送室Ｔ）から紙面手前に位置するチャンバｃ４に、ロボット３２によって運ばれ、ステージＳＧ上に配置される。このような基板Ｗの移動を可能とするめに、図４に示すように、石英管の他方ｔｕ２（部位Ｂ）部位Ｂは、基板移動の障害とならない高さまで上昇する。次いで、基板Ｗは、搬送室Ｔを介して、チャンバｃ３からチャンバｃ４へ搬送される。
【００３７】
図５は、前段に位置するチャンバ（搬送室Ｔ）から成膜用チャンバｃ４へ基板Ｗが搬入された状態を表わしている。特に、図５は、ロボット３２のアームに載置された状態にある基板Ｗが、基板昇降手段ＬＰに設けられたピン状の部位へ受け渡しが行われている状態を示している。
【００３８】
図６は、成膜用チャンバへ搬入された基板が、基板ステージＳＧに載置された状態（基板がサセプタに載置された状態）を表わしている。
図５に示すように基板Ｗの受け渡しが行われた後、ロボット３２のアームが、搬送室Ｔ（紙面奥行方向）へ後退する。そして、基板昇降手段ＬＰに設けられたピン状の部位が下降し、基板ステージＳＧの内部に格納されることによって、図６に示すように、基板Ｗは基板ステージＳＧに載置される。図６において、太い矢印Ｆ２は、部位Ｂが下降する方向を示している。
【００３９】
次いで、部位Ａに配置されている治具ＳＰを用いて、支持台ＳＧ上に配置された基板Ｗの側面を保持する。この治具ＳＰは、基板Ｗの外側面と前記石英管の一方ｔｕ１に設けられた開口部の内側面との間に、局所的に、かつ、互いに離間して３個以上、配置されているので、基板ステージＳＧに載置された基板Ｗは、その裏面側が基板ステージＳＧの上面に接するとともに、その側面が治具ＳＰによって固定される。これにより、基板ステージＳＧに載置された基板Ｗは、その側面が多点において治具ＳＰにより支持されるので、基板Ｗが所定の位置に固定された状態となり、安定した支持がもたらされる。
【００４０】
図７は、成膜用チャンバｃ４において、石英管の他方ｔｕ２（部位Ｂ）が下降し、石英管の一方ｔｕ１（部位Ａ）と一体化した状態を表している。ここで、部位Ｂを下降する方向は、図６に示した太い矢印の方向である。
これにより、図７に示すように、部位Ａと部位Ｂが一体化した状態の石英管が得られる。すなわち、この一体化した状態の石英管内には、基板ステージＳＧに載置された基板Ｗが内在しており、基板Ｗの裏面側が基板ステージＳＧの上面に接するとともに、基板Ｗの側面が治具ＳＰによって固定された状態にある。
【００４１】
図８、成膜用チャンバｃ４において、図７の一体化した石英管を立てた状態を表わしている。この一体化した石英管は、基板Ｗを載置する支持台（ステージ）ＳＧと、この支持台ＳＧを取り囲む開口部を有し、分割とされた石英管の一方ｔｕ１からなる部位Ａ、及び、分割とされた石英管の他方ｔｕ２からなる部位Ｂが重なり合体することにより形成される第二空間Ｓ２を備えている。
【００４２】
成膜用チャンバｃ４に配置された、前記部位Ａと前記部位Ｂが合体してなる石英管を、その長手方向ＬＤが鉛直方向ＶＤに低角θをもって沿う位置へ移動する手段［プラテン機構（不図示）］を用いて、一体化した石英管を立てた状態とする。ここで、符号ＰＭａは、プラテン機構の回転軸を表わしている。図８において、矢印Ｆ３は、一体化した石英管を立てた状態とする方向を示している。
【００４３】
一体化した石英管を立てた状態において、この石英管の長手方向の一端に位置する第二開口部ｏｐ２に対して、結晶成長用のガスの導入部（ガスノズル）ＧＩが配置される。一方、この石英管の長手方向の他端に位置する第三開口部ｏｐ３に対して、前記ガスの排気部（エキゾースト）ＧＯが配置される。これにより、一体化した石英管は、ガス誘導部（ライナー）として機能するものとなる。すなわち、ガスの導入部（ガスノズル）ＧＩから排気部（エキゾースト）ＧＯへ向けて、合体された前記部位Ａと前記部位Ｂからなる石英管の中を通過するガスは、ガス誘導部（ライナー）を層流として流すことが可能となる。
【００４４】
一体化した石英管は、前述したように、基板Ｗを載置する支持台（ステージ）ＳＧと、この支持台ＳＧを取り囲む開口部を有し、分割とされた石英管の一方ｔｕ１からなる部位Ａ、及び、分割とされた石英管の他方ｔｕ２からなる部位Ｂが重なり合体することにより形成される第二空間Ｓ２と、を備えている［図８（ａ）、（ｂ）］。
【００４５】
図８（ａ）は、第二開口部ｏｐ２側から第三開口部ｏｐ３に向かう方向に対する、一体化した石英管の横断面図である。図８（ａ）に示すように、第二空間Ｓ２を形成している、基板Ｗを載置する支持台（ステージ）ＳＧと、この支持台ＳＧを取り囲む開口部を有し、分割とされた石英管の一方ｔｕ１とからなる部位Ａは、一体化した石英管内を流れるガスに対して、段差や障害となるような凹凸を持たないように構成されている。また、分割とされた石英管の他方ｔｕ２からなる部位Ｂも、一体化した石英管内を流れるガスに対して、部位Ａと同様に構成されている。
【００４６】
これにより、ガス誘導部（ライナー）を流れるガスは、流体が規則正しく流線上を運動している流れ（層流）となる。乱流のように渦が生じて流体が不規則に運動している流れとは異なり、層流は基板Ｗに形成される薄膜に対して安定した結晶成長を促す。この構成によれば、基板上に成長する薄膜に乱れが発生しにくいので、基板Ｗの大きさ（面積）に依存することなく、薄膜の規則的な成長をもたらす。ゆえに、本発明は、所望の特性を有する薄膜が再現性よく得られ易い、ＭＯＣＶＤ装置を提供する。
【００４７】
以上、本発明のＭＯＣＶＤ装置について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
上記においては、一体化した石英管を立てて使用する場合について詳述したが、本発明は一体化した石英管を横に寝かせた場合にも適用可能である。すなわち、一体化した石英管を横に寝かせた場合であっても、本発明の主たる課題（ＭＯＣＶＤ装置が配置された外部環境の影響を受けることなく、基板上に安定した結晶成長を実現する）は解決することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、ＭＯＣＶＤ装置が配置された外部環境の影響を受けることなく、基板上に安定した結晶成長を実現することが可能な、ＭＯＣＶＤ装置の提供に寄与する。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ  分割された石英管の一方からなる部位、Ｂ  分割された石英管の他方からなる部位、ｃ４  （成膜用）チャンバ、ＧＩ  ガスの導入部（ガスノズル）、ＧＯ  ガスの排気部（エキゾースト）、Ｈ１  第一温調手段、Ｈ２  第二温調手段、ＬＤ  部位Ａと部位Ｂが合体してなる石英管の長手方向、ｏｐ１  第一開口部、ｏｐ２  第二開口部、ｏｐ３  第三開口部、Ｒ  サセプタ回転機構、Ｓ１  第一空間、Ｓ２  第二空間、ＳＥ  サセプタ装置、ＳＧ  支持台（ステージ）、ｔｕ１  分割された石英管の一方、ｔｕ２  分割された石英管の他方、ＶＤ  鉛直方向、Ｗ  基板。
【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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