(57)【要約】【課題】ホットゾーンを低減させることのできる気相成長装置及び気相成長方法を提供する。【解決手段】チャンバ１１内に配設され被処理基板１を保持する基板保持部材２０と、被処理基板１を加熱する基板加熱ヒータ４と、基板保持部材２０と基板加熱ヒータ４との間に配設された均熱部材３０とを備えている。均熱部材３０における基板保持部材対向面には、均熱部材３０の外周部よりも内側領域に基板保持部材２０に向けて突出する凸部３２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応炉内に配設され被処理基板を保持する基板保持部材と、
上記被処理基板を加熱する基板加熱ヒータと、
上記基板保持部材と基板加熱ヒータとの間に配設された熱伝導部材からなる均熱部材とを備えていると共に、
上記均熱部材における基板保持部材対向面には、該均熱部材の外周部よりも内側領域に該基板保持部材に向けて突出する凸部が設けられていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記均熱部材の凸部表面は、前記基板保持部材と接触し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】
前記均熱部材の凸部の外形寸法は、前記被処理基板の外形寸法よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載気相成長装置。
【請求項４】
前記均熱部材における前記凸部以外の外形寸法は、前記基板加熱ヒータの外形寸法と同等となるよう構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記基板保持部材は、前記均熱部材との対向面に、均熱部材と接触しない非接触部を有していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記均熱部材における前記基板加熱ヒータと対向する面には、中央部に凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項７】
前記基板保持部材が、石英で構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項８】
前記基板加熱ヒータは、独立に温度制御される複数の加熱領域を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項９】
前記基板加熱ヒータは、独立に温度制御される少なくとも外側部加熱領域と内側部加熱領域とを備えていることを特徴とする請求項８記載の気相成長装置。
【請求項１０】
前記基板保持部材は、被処理基板に対向して面状に設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項１１】
反応炉内に配設され被処理基板を保持する基板保持部材と、
上記被処理基板を加熱する基板加熱ヒータと、
上記基板保持部材と基板加熱ヒータとの間に配設された熱伝導部材からなる均熱部材とを備えていると共に、
上記均熱部材の基板保持部材対向面における外周縁部には、面取り部が該外周縁部に沿って設けられていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項１２】
前記面取り部は、縦断面形状方形に面取りされていることを特徴とする請求項１１記載の気相成長装置。
【請求項１３】
前記面取り部は、縦断面形状三角形に面取りされていることを特徴とする請求項１１記載の気相成長装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の気相成長装置を用いることを特徴とする気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板上に薄膜を形成する気相成長装置及び気相成長方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの分野において、所望の組成を持った薄膜を形成する成膜処理技術に対する要求がますます高まってきている。その中で特に、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属化学気相蒸着）法は、光デバイスや高速デバイス等に有用な化合物半導体の薄膜を形成する成膜処理技術として注目されている。
【０００３】
このＭＯＣＶＤ法に用いられる基板回転機構を備えた成膜装置では、反応性を有する原料ガスを基板表面に導入して所定の化学反応を生じさせて所望の薄膜を均一に形成する技術が重要である。
【０００４】
ここで、ＭＯＣＶＤ法を実行するための従来の気相成長装置１００を、図１４に基づいて説明する。
【０００５】
図１４に示すように、従来の気相成長装置１００においては、チャンバ１１１を貫通する流路構成部材１１２が設置されている。流路構成部材１１２の一方端には、ガス供給口１１４が設けられている。流路構成部材１１２の他方端には、ガス排出口１１５が設けられている。
【０００６】
また、流路構成部材１１２の底板部の略中央には、円形の開口部１１６が設けられている。開口部１１６内には、被処理基板１０１を保持する基板保持部材１２０と、基板保持部材１２０を支持する均熱部材１３０とが設けられている。流路構成部材１１２の底板部の下表面と基板保持部材１２０の上表面とは略同一平面内に位置している。また、均熱部材１３０の下側には、被処理基板１０１を所定温度に加熱する基板ヒータ１０４が設置されている。上記基板ヒータ１０４は、均熱部材１３０と同じ大きさを有していることが、熱効率の観点から好ましい。
【０００７】
また、原料ガスＧは、外部からガス供給口１１４を介して流路構成部材１１２へ導入される。その原料ガスＧは、流路構成部材１１２内において、被処理基板１０１の主表面に接触する。それによって、被処理基板１０１の主表面上に薄膜が形成される。その後、原料ガスＧは、流路構成部材１１２からガス排出口１１５を介して外部へ排出される。
【０００８】
また、均熱部材１３０の中央部が、回転軸１０５によって支持されている。したがって、被処理基板１０１は、均熱部材１３０及び基板保持部材１２０と共に回転軸１０５の回転によって回転されられる。
【０００９】
ＭＯＣＶＤ法によって所望の薄膜を形成する際、反応性を有する原料ガスによって基板表面で生起される表面反応は、極めて複雑なメカニズムを有することが知られている。すなわち、基板の温度、原料ガスの温度、流速、圧力、原料ガスに含まれる活性化学種の種類、及び反応系における残留ガス成分等の多数のパラメータが、前記表面反応に寄与するため、ＭＯＣＶＤ法でこれらのパラメータを制御して所望の薄膜を形成させることは極めて難しいとされる。
【００１０】
このようなＭＯＣＶＤ法で品質の良い優れた結晶成長を実現するためには、被処理基板１０１の面内温度差を低減しなければならない。そのため、様々な方式が提案されている。
【００１１】
例えば特許文献１及び特許文献２には、被処理基板の面内温度差を低減するための技術が開示されている。
【００１２】
特許文献１に開示された気相成長装置２００では、図１７（ａ）に示すように、チャンバ２１１内に原料ガスを送り込んで、半導体又は絶縁体の被処理基板２０１上に、エピタキシャル成長により薄膜結晶を成長させるようになっている。上記気相成長装置２００では、サセプタ２２０の中央部近傍と周辺近傍とで加熱出力割合を異ならせた加熱手段２０４ａ・２０４ｂを設けることによって、被処理基板２０１の面内温度差を低減することができる。
【００１３】
また、特許文献２に開示された気相成長装置３００では、図１８に示すように、チャンバ３１１内に原料ガスＧを送り込んで半導体又は絶縁体の被処理基板３０１上にエピタキシャル成長により薄膜結晶を成長させるようになっている。
【００１４】
上記気相成長装置３００では、円筒状の凹部３３０ａと凹部周囲の環状の凸部３３０ｂとを有する均熱部材３３０を介して被処理基板３０１に基板加熱ヒータ３０４の輻射熱を与えることによって、被処理基板３０１が加熱される。より詳細には、被処理基板３０１の中心に向けた熱（熱量）は円筒状の凹部３３０ａを通して与えられ、被処理基板３０１の周囲に向けた熱（熱量）は環状の凸部３３０ｂを通して与えられる。
【００１５】
上記構成を採ることによって、被処理基板３０１に与えられる加熱源の熱量が被処理基板３０１の中心よりも被処理基板３０１の周囲の方が大きくなるように傾斜を持たせて被処理基板３０１を加熱することができる。これにより、被処理基板３０１の中心の温度と被処理基板３０１の周辺の温度とが同一に保持されるようになる。
【特許文献１】特開平２−２６２３３１号公報（１９９０年１０月２５日公開）
【特許文献２】特開２００１−２４９４号公報（２００１年１月９日公開）
【特許文献３】特表２００５−５２６３９４号公報（２００５年９月２日公表）
【特許文献４】特開平１１−１１１７０７号公報（１９９９年４月２３日公開）
【特許文献５】特開２００４−５５７１６号公報（２００４年２月１９日公開）
【特許文献６】特開平８−１４８４３７号公報（１９９６年６月７日公開）
【特許文献７】特開平４−２１１１１７号公報（１９９２年８月２日公開）
【特許文献８】特開２００１−１２６９９５号公報（２００１年５月１１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来の特許文献１に記載の気相成長装置２００のように、サセプタ２２０の中央部近傍と周辺近傍とで加熱出力割合を異ならせた加熱手段２０４ａ・２０４ｂを設けた場合、その中央近傍と周辺近傍とを加熱する領域の設定によっては、被処理基板２０１の面内温度差を低減することができなくなる場合がある。例えば、特許文献１には、図１７（ｂ）において実線で示すように、被処理基板２０１の温度分布が絶対温度を記載することなく図示されているが、中央近傍の加熱領域の温度と周辺近傍の加熱領域の温度とが合っておらず、一部に温度の低い領域が現れている。
【００１７】
一般的に、被処理基板２０１の面内温度差を低減する場合には、サセプタ２２０の周辺近傍を加熱する加熱手段２０４ａを被処理基板２０１の外周よりも大きく構成して被処理基板２０１の外側から加熱することによって、被処理基板２０１の面内温度差をより低減ことができる（特許文献１、特許文献４〜６等）。
【００１８】
しかし、このように加熱手段２０４ａを大きくすることは、被処理基板２０１の面内温度差を低減するには有効であるが、同時に、被処理基板２０１以外の領域も加熱してしまうことになる。この被処理基板２０１以外の加熱領域の大きさ（以下、「ホットゾーン」と呼ぶ）は、原料ガスの熱分解に大きく寄与し、特に、被処理基板２０１の上流側での気相温度がエピタキシャル成長には非常に重要である。例えば、ホットゾーンが大きくなると、原料ガスが被処理基板２０１上に到達する前に原料ガスの分解反応が進み、被処理基板２０１上に所定の膜が形成されないといった課題が生じる。また、その分解反応を制御するためには、原料ガスの供給量を増加させる手法が取られるが、その場合、原料ガスによって奪われる熱量が増加するため、加熱手段２０４ａ・２０４ｂに供給する熱量が増加し、加熱手段２０４ａ・２０４ｂの寿命を短くするといった課題が生じる。
【００１９】
次に、特許文献２に記載の気相成長装置３００では、被処理基板３０１に与えられる加熱源の熱量が被処理基板３０１の中心よりも被処理基板３０１の周囲が大きくなるように傾斜を持たせて被処理基板３０１を加熱することができ、被処理基板３０１の中心の温度と被処理基板３０１の周辺の温度とは同一に保持されるようになる。しかし、化合物半導体の薄膜を形成する場合には、多くは、成長温度域の異なる多層膜を形成する。したがって、ある特定の成長温度域で被処理基板３０１の面内温度差が低減されるよう設定された場合、その他の成長温度域では、被処理基板３０１における面内温度差が大きくなってしまうといった課題が生じる。また、ホットゾーンについては、何ら考慮されておらず、原料ガスＧが被処理基板３０１上に到達する前に分解反応が進み、所定の膜が形成されないといった課題が生じる。すなわち、特許文献２に記載の気相成長装置３００では、円筒状の凹部３３０ａと凹部周囲の環状の凸部３３０ｂとを有する均熱部材３３０となっている。したがって、均熱部材３３０の環状の凸部３３０ｂが、被処理基板３０１の外周に沿って設けられているため、ホットゾーン増大については何ら考慮されていない。
【００２０】
なお、例えば、上記特許文献１と特許文献２とを組み合せた構成も可能である。この場合、加熱手段の加熱出力割合を変更することによって、成長温度域の異なる多層膜をエピタキシャル成長させる場合においても、被処理基板の面内温度差を低減することが可能となる。しかしながら、ホットゾーン増大は避けられず、特許文献１によって生じる課題は避けることができない。
【００２１】
さらに、均熱部材を設けた他の従来技術として特許文献４〜６が開示されているが、いずれもホットゾーン増大を解決するものはない。
【００２２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、ホットゾーンを低減させることのできる気相成長装置及び気相成長方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、反応炉内に配設され被処理基板を保持する基板保持部材と、上記被処理基板を加熱する基板加熱ヒータと、上記基板保持部材と基板加熱ヒータとの間に配設された熱伝導部材からなる均熱部材とを備えていると共に、上記均熱部材における基板保持部材対向面には、該均熱部材の外周部よりも内側領域に該基板保持部材に向けて突出する凸部が設けられていることを特徴としている。
【００２４】
また、本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、反応炉内に配設され被処理基板を保持する基板保持部材と、上記被処理基板を加熱する基板加熱ヒータと、上記基板保持部材と基板加熱ヒータとの間に配設された熱伝導部材からなる均熱部材とを備えていると共に、上記均熱部材の基板保持部材対向面における外周縁部には、面取り部が該外周縁部に沿って設けられていることを特徴としている。なお、均熱部材は、被処理基板の面内温度差を低減するものである。
【００２５】
上記の発明によれば、均熱部材の被処理基板面側の凸部における、被処理基板を保持する基板保持部材に占める面積が小さくなることによって、基板保持部材に伝わる熱量を被処理基板に集めることができ、基板保持部材の高温部分の面積も小さくすることができる。この結果、基板保持部材からの原料ガスへの放熱も小さくなり、ホットゾーンを低減することができる。したがって、原料ガスが被処理基板上に到達する前に、分解反応が進み所定の膜が形成されないといった課題を生じることが無くなる。
【００２６】
すなわち、基板加熱ヒータは被処理基板の例えば１．５倍程の大きさが好ましく、かつ均熱部材は基板加熱ヒータと略同じ大きさが好ましいので、従来では、必然的に、ホットゾーンが大きいものとなっていた。
【００２７】
この点、本発明では、熱部材の外周部よりも内側領域に該基板保持部材に向けて突出する凸部が設けられている。換言すれば、均熱部材の基板保持部材対向面における外周縁部には、面取り部が該外周縁部に沿って設けられている。
【００２８】
したがって、例えば、基板加熱ヒータを被処理基板よりも例えば１．５倍程大きく形成し、かつ均熱部材を基板加熱ヒータと略同じ大きさに形成したとしても、凸部の対向面積を均熱部材の全面積に対して小さくできる。そして、均熱部材の基板保持部材対向面における均熱部材の基板保持部材対向面における外周縁部は、面取り部となっているので、この均熱部材の外周部では、均熱部材と基板保持部材との距離が大きくなっている。また、面取り部においては、均熱部材が基板保持部材と非接触となるため、均熱部材と基板保持部材の間に存在する空間を介して熱移動が行われる。このため、均熱部材の外周部における基板保持部材への伝熱効率は、均熱部材の凸部よりも悪くなる。この結果、被処理基板の周囲では温度が下がるので、ホットゾーンを低減することができる。
【００２９】
それゆえ、ホットゾーンを低減させることのできる気相成長装置を提供することができる。
【００３０】
なお、本発明では、凸部は中実であり凸部表面には窪みはない。また、被処理基板を保持する基板保持部材と基板加熱ヒータとの間に均熱部材が介在している。これにより、特許文献７の構成とは異なる。
【００３１】
また、特許文献８は、被処理基板と均熱部材との間に、基板保持部材が介在しない点で、本発明とは異なる。
【００３２】
また、本発明の気相成長装置では、前記均熱部材の凸部表面は、前記基板保持部材と接触していることが好ましい。
【００３３】
これにより、被処理基板を保持する基板保持部材は、均熱部材の凸部表面と接触することによって、均熱部材からの熱量は、均熱部材の凸部から接触熱伝導により、基板保持部材に移動する。この結果、基板保持部材の限られた部分を加熱することができ、基板加熱ヒータの熱量を効率的に被処理基板へ伝えることができ、基板加熱ヒータの供給熱量を抑えることができ、基板加熱ヒータの寿命を長くすることができる。
【００３４】
また、本発明の気相成長装置では、前記均熱部材の凸部の外形寸法は、前記被処理基板の外形寸法よりも大きくなるように構成されていることが好ましい。
【００３５】
これにより、被処理基板の外側温度低下を効果的に防止することができ、被処理基板の面内温度差を低減させることができる。
【００３６】
また、本発明の気相成長装置では、前記均熱部材における前記凸部以外の外形寸法は、前記基板加熱ヒータの外形寸法と同等となるよう構成されていることが好ましい。
【００３７】
これにより、基板加熱ヒータからの放射熱量を均熱部材の裏面で受け取ることができ、基板加熱ヒータの熱量を効率的に被処理基板へ伝えることができる。その結果、基板加熱ヒータの供給熱量を抑えることができ、基板加熱ヒータの寿命を長くすることができる。
【００３８】
また、本発明の気相成長装置では、前記基板保持部材は、前記均熱部材との対向面に、均熱部材と接触しない非接触部を有していることが好ましい。
【００３９】
これにより、均熱部材における外周部からの熱量が、基板保持部材に伝わり難くなり、基板保持部材の非接触部の温度を低下させることができる。この結果、基板保持部材からの原料ガスへの放熱も小さくなり、ホットゾーンを低減することができるので、原料ガスが被処理基板上に到達する前に、分解反応が進み所定の膜が形成されないといった課題を生じることが無くなる。
【００４０】
また、本発明の気相成長装置では、前記均熱部材における前記基板加熱ヒータと対向する面には、中央部に凹部が形成されていることが好ましい。
【００４１】
これにより、均熱部材の中央部と外周部とで、基板加熱ヒータと均熱部材との距離を変えることができ、基板加熱ヒータからの均熱部材へ伝わる熱量に差をつけることが可能となる。また、均熱部材内での熱伝導経路を狭め、均熱部材の中央部と外周部との間での熱移動を抑えることができるので、均熱部材の温度分布が作り易くなり、被処理基板の面内温度差を低減させることができる。
【００４２】
また、本発明の気相成長装置では、前記基板保持部材が、石英で構成されていることが好ましい。
【００４３】
これにより、均熱部材から基板保持部材へ伝わった熱量は、熱伝導率の低い石英によって、基板保持部材の周辺部へ移動し難くなるので、被処理基板の面内温度差を低減させることができる。
【００４４】
また、基板保持部材を石英とすることによって、基板保持部材の周辺部へ熱が移動し難くなり、均熱部材から基板保持部材に伝わった熱量は、基板保持部材周辺部へ拡散せずに被処理基板へ移動する。したがって、均熱部材から伝わった熱量を効率的に被処理基板へ伝えることができるので、基板加熱ヒータの供給熱量を抑えることができ、基板加熱ヒータの寿命を長くすることができる。
【００４５】
さらに、石英は、赤外線透過性であり、均熱部材からの輻射熱を透過させるので、均熱部材からの輻射熱が基板保持部材に蓄積されず、その結果、基板保持部材の非接触部の温度を低下させることができる。したがって、基板保持部材からの原料ガスへの放熱も小さくなり、ホットゾーンを低減することができるので、原料ガスが被処理基板上に到達する前に、分解反応が進み所定の膜が形成されないといった課題を生じることが無くなる。
【００４６】
また、石英は、エッチングにより洗浄可能であるため、基板保持部材は繰り返し使用が可能である。この結果、基板保持部材のランニングコストを低下させることも可能となる。
【００４７】
また、本発明の気相成長装置では、前記基板加熱ヒータは、独立に温度制御される複数の加熱領域を備えていることが好ましい。
【００４８】
これにより、成長温度域の異なる多層膜をエピタキシャル成長させる場合においても、被処理基板の面内温度差を低減することが可能となる。
【００４９】
また、本発明の気相成長装置では、前記基板加熱ヒータは、独立に温度制御される少なくとも外側部加熱領域と内側部加熱領域とを備えていることが好ましい。
【００５０】
これにより、被処理基板の外側部と内側部とに対応するように温度制御できるので、被処理基板の面内温度差の低減が容易に図れる。
【００５１】
また、本発明の気相成長装置では、前記基板保持部材は、被処理基板に対向して面状に設けられていることが好ましい。
【００５２】
これにより、基板保持部材は、被処理基板の次に設けられていることになる。したがって、基板保持部材は、被処理基板を直接保持すると共に、面状となっているので、
被処理基板を撓ませることなく安定して保持することができる。
【００５３】
また、本発明の気相成長装置では、前記面取り部は、縦断面形状方形に面取りされていることが可能である。
【００５４】
これにより、例えば、均熱部材の基板加熱ヒータ側面を基板加熱ヒータと同じ大きさに保ちつつ、均熱部材の外周部では、均熱部材と基板保持部材との距離を大きくすることができる。また、面取り部においては、均熱部材は基板保持部材と非接触となるため、均熱部材と基板保持部材の間に存在する空間を介して熱移動が行われる。このため、均熱部材の外周部における基板保持部材への伝熱効率は、均熱部材の凸部よりも悪くなる。この結果、被処理基板の周囲では温度が下がるので、ホットゾーンを低減することができる。
【００５５】
また、本発明の気相成長装置では、前記面取り部は、縦断面形状三角形に面取りされていることが可能である。
【００５６】
この構成においても、例えば、均熱部材の基板加熱ヒータ側面を基板加熱ヒータと同じ大きさに保ちつつ、均熱部材の外周部では、均熱部材と基板保持部材との距離を徐々に大きくすることができる。また、面取り部においては、均熱部材は基板保持部材と非接触となるため、均熱部材と基板保持部材の間に存在する空間を介して熱移動が行われる。このため、均熱部材の外周部における基板保持部材への伝熱効率は、均熱部材の凸部よりも悪くなる。この結果、被処理基板の周囲では温度が下がるので、ホットゾーンを低減することができる。
【００５７】
また、本発明の気相成長方法は、上記課題を解決するために、上記記載の気相成長装置を用いることを特徴としている。
【００５８】
上記の発明によれば、前述の気相成長装置を用いることによって、成長温度域の異なる多層膜をエピタキシャル成長させる際においても、被処理基板以外の加熱領域の大きさを小さくすることができ、ホットゾーンを低減することができる。その結果、原料ガスが被処理基板上に到達する前に、分解反応が進み所定の膜が形成されないといった問題を生じず、品質の良い優れた結晶成長を様々な薄膜成長において実現することができる。また、基板加熱ヒータの超寿命化、ランニングコストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明の気相成長装置は、以上のように、均熱部材における基板保持部材対向面には、該均熱部材の外周部よりも内側領域に該基板保持部材に向けて突出する凸部が設けられているものである。
【００６０】
また、本本発明の気相成長方法は、以上のように、上記記載の気相成長装置を用いる方法である。
【００６１】
それゆえ、ホットゾーンを低減させることのできる気相成長装置及び気相成長方法を提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
本発明の一実施の形態について図１ないし図１３に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本発明は、これに限定されるものではない。
【００６３】
本実施の形態では、本発明の気相成長装置の一例として、横型のフェースアップ型気相成長装置について説明する。図１は、本実施の形態の気相成長装置の基本構成を示す模式断面図である。図２は、図１における被処理基板周辺の拡大図である。図３は、図１における被処理基板周辺の分解斜視図であり、分かりやすいように一部をカットして示す。
【００６４】
本実施の形態の気相成長装置１０は、図１に示すように、反応炉としてのチャンバ１１内で、被処理基板１に成膜処理を施し、被処理基板１に薄膜を形成するものである。気相成長装置１０は、チャンバ１１内に、被処理基板１を保持する基板保持部材２０と、被処理基板１の面内温度差を低減するための均熱部材３０と、被処理基板１を加熱するための基板加熱部としての基板加熱ヒータ４と、薄膜形成のための原料ガスの流路となる筒状の流路構成部材１２とを備えている。以下では、便宜上、流路構成部材１２側を上側、基板加熱ヒータ４側を下側として説明する。
【００６５】
上記チャンバ１は、チャンバ１内部を大気側と隔離し、気密状態を保持するようになっている。
【００６６】
流路構成部材１２には、薄膜形成のための原料ガスＧが供給され、この内部で気相成長が行われる。つまり、流路構成部材１２は、反応室１３を構成する。
【００６７】
流路構成部材１２は、原料ガスＧの供給方向に基づき、上流側流路構成部材１２ａ、中流側流路構成部材１２ｂ及び下流側流路構成部材１２ｃから構成される。中流側流路構成部材１２ｂの一端は上流側流路構成部材１２ａに、他端は下流側流路構成部材１２ｃに、それぞれ連通されている。上流側流路構成部材１２ａの端部は、ガス供給口１４を構成しており、下流側流路構成部材１２ｃの端部は、ガス排出口１５を構成している。中流側流路構成部材１２ｂの下側（基板加熱ヒータ４側）には、円形の開口部１６が形成されている。開口部１６の内部には、被処理基板１を載置する基板保持部材２０が設置されている。
【００６８】
上記均熱部材３０は、回転軸５によって、自転可能に保持され、基板加熱ヒータ４からの熱を、被処理基板１に供給する。均熱部材３０は、被処理基板１の面内温度差を低減する部材であり、均熱部材３０の材料としては、熱伝導率の高い材料であることが好ましい。つまり、均熱部材３０は、熱伝導部材からなっていることが好ましい。均熱部材３０としては、例えば、グラファイト、ＳｉＣコートを施したグラファイト、ＳｉＣ、モリブデン、タングステン、タンタル等のメタル材料等を用いることができる。均熱部材３０を熱伝導率の高い材料から構成すれば、被処理基板１への熱伝導効率が高まり、効率的な加熱が可能となる。なお、均熱部材３０の材料は、熱伝導率が高いことに加えて、例えば、原料ガスＧ（反応ガス）への耐食性、又は高温耐性（耐熱性）等も有することが好ましい。均熱部材３０の詳細は、後述する。
【００６９】
上記被処理基板１は、成膜処理を施す基板であり、本実施の形態では、被処理基板１として、単結晶サファイアからなる２インチ（＝２×２５．４ｍｍ）基板を用いている。
【００７０】
上記基板保持部材２０は、均熱部材３０に回転可能に保持され、基板保持部材２０の上部には、基板載置ザグリ部２１が設けられ、被処理基板１が設置される。すなわち、基板保持部材２０は、被処理基板１に対向して該被処理基板１の次に面状に設けられている。したがって、基板保持部材２０は、被処理基板１を直接保持すると共に、面状となっているので、被処理基板１を撓ませることなく安定して保持することができる。
【００７１】
さらに、本実施の形態では、基板保持部材２０は、均熱部材３０の基板加熱ヒータ４側の最外周３１に拘束されるための位置拘束部２２を有している。位置拘束部２２は、均熱部材３０と基板保持部材２０とが使用される最高温度において熱膨張した場合でも、干渉しない寸法に（つまり、最小のクリアランスを有するように）設定されている。基板保持部材２０に設けられた、均熱部材３０の外周側に拘束されるための位置拘束部２２は、基板保持部材２０を設置する際の、基板保持部材２０と均熱部材３０との相対位置ずれ、基板保持部材２０の回転、及び搬送動作による均熱部材３０の移動等を防止することが可能となる。このため、均熱部材３０と基板保持部材２０との位置ずれに起因する均熱部材３０から基板保持部材２０への熱移動の不均一を低減することができる。これにより、被処理基板１の面内温度差が低減し、理基板１の温度均一性が向上する。また、均熱部材３０と位置拘束部２２との一部が接触することにより均熱部材３０の温度分布に変化が生じたとしても、その接触部は、均熱部材３０の基板加熱ヒータ４側の最外周３１であり、被処理基板１から最も離れた位置である。このため、被処理基板１の面内温度分布に与える影響を最小とすることができる。
【００７２】
気相成長装置１０を用いて、被処理基板１の被処理面（主表面）に薄膜を形成するときは、原料ガスＧをガス供給口１４から流路構成部材１２で形成された反応室１３へ導入する。このとき、基板加熱ヒータ４により均熱部材３０を介して被処理基板１が加熱され、被処理基板１上での成膜化学反応が促進される。これにより、被処理基板１の被処理面上に薄膜が形成される。被処理基板１上を通過した原料ガスＧは、ガス排出口１５より排出される。
【００７３】
次に、本実施の形態の気相成長装置１０の特徴的構成について説明する。
【００７４】
本実施の形態では、図２（ａ）（ｂ）、図３に示すように、均熱部材３０は、被処理基板１側の面と基板加熱ヒータ４側の面とが同心円の形状（円盤状）であり、被処理基板１側の面に凸部３２を有している。なお、逆説的に述べると、均熱部材３０の基板保持部材２０の対向面における外周部には、面取り部３３が該外周部に沿って設けられている。また、本実施の形態では、被処理基板１が円盤状であるので均熱部材３０も同心円の形状となっているが、被処理基板１が例えば方形である場合には、同心の方形に形成される。さらに、本発明では、凸部３２は、均熱部材３０に別途の部材を積層したものから構成したものであってもよい。また、凸部３２は、均熱部材３０と一体物として形成されているが、必ずしもこれに限らず、均熱部材３０とは別体の凸部３２を接合して形成されていてもよい。
【００７５】
この結果、凸部３２の先端面（被処理基板１との対向面）は、均熱部材３０の基板加熱ヒータ４との対向面よりも面積が狭くなっている。つまり、均熱部材３０の基板保持部材対向面における外周部は、縦断面形状方形に面取りされており、均熱部材３０の断面形状がハット状になっている。これにより、基板保持部材２０における均熱部材３０に保持される均熱部材側接触面２３に、均熱部材３０の形成されない非接触部としての露出部２３ａが形成される。
【００７６】
すなわち、本実施の形態では、均熱部材３０の被処理基板１側に、基板加熱ヒータ４側寸法よりも小さな寸法の凸部３２を有している。このことは、均熱部材３０の被処理基板１側の面は、基板保持部材２０における凸部３２に接触する面を除いて露出するような形状であるともいえる。また、この露出部２３ａは、均熱部材３０の基板保持部材２０を保持する側の面における、基板保持部材２０が保持されない領域ともいえる。
【００７７】
本実施の形態の気相成長装置１０は、基板保持部材２０が、上記均熱部材３０の凸部３２表面と接触して保持されること、つまり、基板保持部材２０の均熱部材３０に保持される均熱部材側接触面２３に、均熱部材３０の形成されない露出部２３ａが形成されることを特徴としている。なお、本発明においては、基板保持部材２０は上記均熱部材３０の凸部３２表面とは必ずしも接触している必要はなく、離れていてもよい。
【００７８】
上記構成によれば、均熱部材３０の被処理基板１面側の凸部３２と被処理基板１を保持する基板保持部材２０との接触面積が小さくなることによって、基板保持部材２０に熱伝導によって伝わる熱量を被処理基板１に集めることができ、また、基板保持部材２０の高温部分の面積（ホットゾーンＨＺ）も小さくすることができ、基板保持部材２０からの原料ガスＧへの放熱も小さくなり、原料ガスＧが被処理基板１上に到達する前に、化学気相成長による原料ガスＧの分解反応が進み所定の膜が被処理基板１上に形成されないといった課題を生じることが無くなる。
【００７９】
また、被処理基板１を保持する基板保持部材２０が上記均熱部材３０の凸部３２表面と接触して保持されることによって、均熱部材３０からの熱量は、均熱部材３０の凸部３２から接触熱伝導により基板保持部材２０に移動する。このため、基板保持部材２０の限られた部分を加熱することができ、基板加熱ヒータ４の熱量を効率的に被処理基板１へ伝えることができ、基板加熱ヒータ４の供給熱量を抑えることができ、基板加熱ヒータ４の寿命を長くすることができる。
【００８０】
なお、上記の説明では、均熱部材３０の面取り部３３は、縦断面形状方形に面取りされているとしたが、必ずしもこれに限らない。例えば、面取り部３３を、縦断面形状三角形に面取りされているとすることができる。また、必ずしもこれに限らず、湾曲に面取りされていてもよい。これら構成においても略同様の効果を奏する。
【００８１】
また、本実施の形態では、均熱部材３０の凸部３２は、被処理基板１外径よりも大きくなるように構成されている。すなわち、均熱部材３０は、被処理基板１を覆っている。そして、凸部３２の凸面の直径φｄｐは、基板加熱ヒータ４側の面の直径φＤＰよりも小さく、かつ、被処理基板１の直径よりも大きく、基板保持部材２０の基板載置ザグリ部２１の直径よりも大きくなっている。
【００８２】
なお、基板保持部材２０の厚みをｄとすると、凸部３２の凸面の直径φｄｐは被処理基板１の直径＋２×ｄ（ｍｍ）よりも大きいことが好ましい。また、凸部３２の直径φＤＰと凸面の直径φｄｐとの差は、２×ｄ（ｍｍ）よりも大きいことが好ましい。
【００８３】
これにより、被処理基板１の外側温度低下を効果的に防止することができ、ホットゾーンを低減させ、被処理基板１の面内温度差を低減させることができる。
【００８４】
また、均熱部材３０の凸部３２以外の寸法、すなわち、均熱部材３０の基板加熱ヒータ４との対向面の直径φＤＰは、基板加熱ヒータ寸法φＤＨと同等の寸法となるよう構成されている。これは、基板加熱ヒータ４からの放射熱量を効率良く均熱部材３０が受けるように、基板加熱ヒータ４と均熱部材３０との形態係数を１に近づけるためである。なお、基板加熱ヒータ寸法φＤＨは、被処理基板１の外径が例えば直径２インチ（２×２５．４ｍｍ）であれば、例えばその１．５倍程度の長さを有していることが好ましい。
【００８５】
このような構成とすることにより、基板加熱ヒータ４からの放射熱量を均熱部材３０の裏面で受け取ることができ、基板加熱ヒータ４の熱量を効率的に被処理基板１へ伝えることができ、基板加熱ヒータ４の供給熱量を抑えることができ、基板加熱ヒータ４の寿命を長くすることができる。
【００８６】
また、基板保持部材２０における均熱部材３０と対向する面側には、均熱部材３０に保持される均熱部材側接触面２３に均熱部材３０の形成されない露出部２３ａが形成されている。これにより、均熱部材３０からの熱量が露出部２３ａを介することによって基板保持部材２０に伝わり難くなり、基板保持部材２０の露出部２３ａ近傍の温度を低下させることができ、基板保持部材２０からの原料ガスＧへの放熱も小さくなり、ホットゾーンＨＺを低減することができる。この結果、原料ガスＧが被処理基板１上に到達する前に、化学気相成長による原料ガスＧの分解反応が進み所定の膜が被処理基板１上に形成されないといった課題を生じることが無くなる。
【００８７】
また、本実施の形態では、図２（ａ）（ｂ）に示すように、発熱体である基板加熱ヒータ４として、略環状の外周発熱領域４ａと略環状の内周発熱領域４ｂとを有するマルチゾーン加熱ヒータを用いている。このマルチゾーン加熱ヒータの外周発熱領域４ａ及び略環状の内周発熱領域４ｂは、それぞれ独立に制御されるようになっている。なお、本発明では、加熱領域は２つに限らず、より多くの複数であってもよい。
【００８８】
一般的に、被処理基板１の温度は、被処理基板１の外周側での温度が低下（中心部の温度が上昇）する傾向がある。例えば、均一温度の円形発熱体が存在する場合に、発熱体の対向面に置かれた被加熱物体を加熱すると、発熱体からの輻射熱により被加熱物体が加熱されると、輻射エネルギーは、被加熱体の中心部が最も高くなる。一方、発熱体と被加熱物体の間に存在する気体の熱伝導によって被加熱物体が加熱されると、加熱領域外の低温部の影響を外周側が最も受け、被加熱物体の中心部の温度が高くなる。このようなことからも、被処理基板１の温度は、被処理基板１の外周側での温度が低下することを説明できる。
【００８９】
そこで、本実施の形態では、被処理基板１の面内温度差を低減するために、被処理基板１の外周側へ与える熱量を増加させる方法が用いている。すなわち、基板加熱ヒータ４としてマルチゾーン加熱ヒータを用いることによって、被処理基板１への供給熱量を可変させている。これにより、被処理基板１の面内温度差を低減することが可能となる。
【００９０】
本実施の形態では、基板加熱ヒータ４の外周発熱領域４ａの内径は、被処理基板１の外径と略同等となっている。また、内周発熱領域４ｂの外径φｄｈは、外周発熱領域４ａの内径よりも、やや小さくなっている。本実施の形態では、このように基板加熱ヒータ４の発熱領域を設定しているが、発熱領域は、上記の範囲に限定される訳ではなく、被処理基板１のサイズ、均熱部材３０のサイズ及び材質、基板保持部材２０のサイズ及び材質等により、適宜最適に設計されるものである。
【００９１】
また、化合物半導体の薄膜をＭＯＣＶＤ法により形成する場合、多くは、成長温度域の異なる多層膜を形成する。例えば、被処理基板１上に窒化物半導体層を形成して半導体レーザ素子を作成する場合には、基板温度１１００℃でＧａＮ層、基板温度１０５０℃でＡｌＧａＮ層、基板温度８００℃で、量子井戸構造（Well構造）のＩｎＧａＮ層を形成する。このような場合、ある特定の成長温度域で、被処理基板１の面内温度差が低減するよう基板加熱ヒータ４や均熱部材３０を形成していても、成長温度域が異なる層では、被処理基板１の温度均一性は悪化してしまう。しかし、本実施の形態のように、基板加熱ヒータ４が複数の加熱領域を備え、これら各加熱領域を互いに独立に制御することによって、成長温度域の異なる多層膜をエピタキシャル成長させる場合においても、被処理基板１の面内温度差を低減することが可能となる。
【００９２】
次に、均熱部材３０の変形例を図４に示す。同図に示すように、均熱部材３０は、均熱部材３０の基板加熱ヒータ４との対向面側における中央部に凹部としてのヒータ側凹部３４を有していてもよい。均熱部材３０の基板加熱ヒータ４と対向する面にヒータ側凹部３４を設けることによって、均熱部材３０の中央部と外周部とで、基板加熱ヒータ４と均熱部材３０との距離を、均熱部材３０の外周部では距離ｈ、中央部では距離Ｈとなるように変えることができる。この結果、基板加熱ヒータ４からの均熱部材３０へ伝わる熱量に差をつけることが可能となる。
【００９３】
また、このように、ヒータ側凹部３４を設けることによって、均熱部材３０中央部の厚みが薄くなる。均熱部材３０内での熱伝導量は、均熱部材３０の厚みによって決まるため、均熱部材３０中央部の厚みが薄くなることによって、均熱部材３０中央部と外周部間での熱移動を抑えられる。つまり、均熱部材３０の温度分布が作り易くなり、被処理基板１の面内温度差を低減させることができる。
【００９４】
また、基板保持部材２０の材料としては、熱伝導率が低く、かつ、原料ガスＧに対する耐食性、高温耐性を有する材料が好ましく、例えば石英が最良である。基板保持部材２０を石英で構成することによって、均熱部材３０から基板保持部材２０へ伝わった熱量は、石英の低い熱伝導率によって、基板保持部材２０の周辺部へ移動し難くなるため、被処理基板１の面内温度差を低減させることができる。また、均熱部材３０から伝わった熱量を効率的に被処理基板１へ伝えることができ、基板加熱ヒータ４の供給熱量を抑えることができ、基板加熱ヒータ４の寿命を長くすることができる。また、石英は、赤外線透過性であるため、均熱部材３０からの輻射熱を透過させる。したがって、基板保持部材２０の露出部２３ａの温度をさらに低下させることができ、基板保持部材２０からの原料ガスＧへの放熱も小さくなり、ホットゾーンＨＺを低減することができる。その結果、原料ガスＧが被処理基板１上に到達する前に、化学気相成長による原料ガスＧの分解反応が進み所定の膜が被処理基板１上に形成されないといった課題を生じることが無くなる。また、石英はエッチングにより洗浄可能であるため、基板保持部材２０は繰り返し使用が可能であり、ランニングコストを低下させることも可能となる。
【００９５】
以下、本実施の形態の気相成長装置１０により、被処理基板１を加熱したときの被処理基板１における成膜面側の温度分布の測定結果について、従来の気相成長装置１００を用いた場合と比較して説明する。
【００９６】
図５は、基板保持部材２０を成膜面側から見た温度測定範囲を示す図である。被処理基板１の温度は、放射温度計であるパイロメータを用いて、このパイロメータをガス供給口１４側からガス排出口１５側へ移動させ、２．５ｍｍピッチにて測定した。なお、測定の際には、基板保持部材２０を回転、つまり、被処理基板１を１５ｒｐｍで自転させながら測定を実施した。また、パイロメータは、焦点における直径がφ６ｍｍであるため、被処理基板１外周部においては基板保持部材２０の影響を受ける。このため、被処理基板１の温度分布評価範囲は、被処理基板１中心から±２０ｍｍの領域とした。また、被処理基板１の加熱条件は、基板加熱ヒータ４の加熱領域を変化させ、被処理基板１の温度分布が最も小さくなる条件とした。
（１）凸部３２の有無による測定結果
まず、図１５（ａ）（ｂ）は、従来の気相成長装置１００における被処理基板１０１周辺の平面図及び断面図である。基板保持部材１２０の材料として石英を用い、均熱部材１３０は、ＳｉＣ製の凸部３２が存在しない平形円板を用いた。
【００９７】
図１６は、このような気相成長装置１００を用い、被処理基板１０１を加熱したときの、温度測定結果を示すグラフである。
【００９８】
従来の気相成長装置１００を用いた場合において、被処理基板１０１の温度分布が最も小さくなったのは、図１６に示すような温度分布であり、±２０ｍｍ範囲における温度差は、１０．１℃であった。
【００９９】
一方、図６は、本実施の形態の気相成長装置１０を用いた場合における被処理基板１の温度測定結果を示すグラフである。基板保持部材２０の材料は、前述の従来の気相成長装置１００と同様の石英を用い、均熱部材３０には、図１及び図２で示した凸部３２を有するＳｉＣ製の均熱部材３０を用いた。
【０１００】
その結果、図６に示すように、被処理基板１の温度分布は、全面に渡って均一となり、±２０ｍｍ範囲における温度差は、１．４℃であった。
（２）被処理基板１以外の領域の温度測定結果
図７は、図１４に示す従来の気相成長装置１００及び本実施の形態の気相成長装置１０を用いたときの、被処理基板中心から±３５ｍｍ範囲の基板保持部材１２０及び基板保持部材２０の表面温度を測定した結果を示したものである。
【０１０１】
従来の気相成長装置１００では、被処理基板１０１の外側領域において、温度が下がっているが、本実施の形態と比較すると、その温度低下はなだらかであり、両者の差は、被処理基板中心から−２８ｍｍ位置で比較すると、１０８℃であった。つまり、基板保持部材２０の表面温度は、本実施の形態を用いることにより、従来よりも大きく低下させることができ、基板保持部材２０からの原料ガスＧへの放熱も小さくなり、ホットゾーンＨＺを低減することができることが分かる。
（３）被処理基板１上に窒化物半導体層（基板温度１１００℃でＧａＮ層、基板温度１０５０℃でＡｌＧａＮ層）を形成した場合のＡｌＧａＮ層膜厚及び組成比の測定結果
図８（ａ）は、図１４に示す従来の気相成長装置１００及び本実施の形態の気相成長装置１０を用いた場合の、被処理基板１０１・１上に窒化物半導体層（基板温度１１００℃でＧａＮ層、基板温度１０５０℃でＡｌＧａＮ層）を形成したときのＡｌＧａＮ層膜厚を測定した結果を示す。両者共に、同一条件にて成膜した結果（温度、原料ガス量等）である。
【０１０２】
図８（ａ）からも明らかなように、本実施の形態では、ＡｌＧａＮ層膜厚の均一性が向上していることが分かる。これは、被処理基板１の面内温度差が低減したことと、ホットゾーンＨＺが低減したことによるものである。
【０１０３】
次に、図８（ｂ）にＡｌＧａＮ層中のＡｌの組成比を測定した結果を示す。従来の気相成長装置１００では、Ａｌ平均組成が６．７％であったが、本実施の形態によると、Ａｌ平均組成は１３．２％となり、明らかに、Ａｌの組成比が上昇していることが分かる。ＡｌＧａＮ層の成長では、原料ガスＧには、III族原料ガスＧとして、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）、Ｖ族原料ガスＧとしてＮＨ３ガスを用いているが、両者の化学気相反応は、比較的低温域（４００℃程度）から発生する。そのため、ホットゾーンＨＺが大きくなると、被処理基板１に到達する以前に、化学気相反応によって、ＴＭＡｌが消費されてしまい、被処理基板１上に成膜されるＡｌ組成が低下してしまう。したがって、同一条件で成膜したＡｌＧａＮ層のＡｌ組成が、本実施の形態によって上昇したことは、ホットゾーンＨＺが低減できたことを示している。
【０１０４】
以上の結果から、本実施の形態を用いることによって、原料ガスＧが被処理基板１上に到達する前に、化学気相成長による原料ガスＧの分解反応が進み所定の膜が被処理基板１上に形成されないといった課題を生じることが無くなる。
【０１０５】
なお、本実施の形態では、凸部３２の凸面が円状であり、被処理基板１の上面を覆うような構成であったが、凸部３２は、必ずしもこれに限らない。例えば、図９（ａ）に示すように、環状（リング状）の凸部３２ａの構成としたり、図９（ｂ）に示すように、環状の凸部の一部を分断した凸部３２ｂの構成としたり、図９（ｃ）に示すように、円周上に複数の凸部３２ｃ…を配置した構成であってもよい。
【０１０６】
なお、本実施の形態では、横型のフェースアップ型単枚処理の気相成長装置１０について説明したが、それに限定されるものではなく、種々の気相成長装置に適用することができる。
【０１０７】
例えば、図１０に示すように、横型のフェースアップ型多枚処理の気相成長装置１０ａにも適用することができる。図１０は、横型のフェースアップ型多枚処理の気相成長装置１０ａの基本構成を示す、模式断面図である。図１１（ａ）（ｂ）は、図１０における被処理基板１周辺の拡大図である。また、図１２（ａ）は均熱部材５０を示す斜視図である。
【０１０８】
上記気相成長装置１０ａでは、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、均熱部材５０は、被処理基板１側の面及び基板加熱ヒータ４側の面が、同心円の形状（円盤状）であり、均熱部材５０の被処理基板１側の面に、複数の凸部５２…を有している。このため、凸部５２の先端面（被処理基板１との対向面）は、均熱部材５０の基板加熱ヒータ４との対向面よりも面積が狭くなっている。
【０１０９】
これにより、基板保持部材４０の均熱部材５０に保持される均熱部材側接触面４３に、均熱部材５０の形成されない非接触部としての露出部４３ａが形成される。基板保持部材４０は、上記均熱部材５０の凸部５２表面と接触して保持されること、つまり、基板保持部材４０の均熱部材側接触面４３に、均熱部材５０の形成されない露出部４３ａが形成されている。
【０１１０】
上記均熱部材５０は、図１２（ａ）に示すように、凸部５２の凸面が円状であり、各被処理基板１の下面を覆うような構成である。ただし、必ずしもこれに限らず、例えば、図１２（ｂ）に示すように、環状（リング状）の凸部５２ａとすることもできる。すなわち、図１２（ｂ）に示す環状（リング状）の凸部５２ａの上側に、被処理基板１を複数設けた場合、基板保持部材４０に対して凸部５２ａの外周側と内周側とに露出部４３ａが形成される。
【０１１１】
また、例えば、図１３に示すように、前記均熱部材５０を分割し、ベース部６１上に、個々の被処理基板１に対応する基板態様均熱部材６０を配設することも可能である。このように、均熱部材５０を分割して基板態様均熱部材６０とすることによって、複数枚存在する各被処理基板１毎に基板態様均熱部材６０の形状を微調整し、被処理基板１毎の温度分布ムラ、成膜結果ばらつきを調整することが可能となる。
【０１１２】
また、複数の被処理基板１…は、基板保持部材４０において、図１１（ａ）に示すように、同一円周上に配置されてもよいし、又は基板保持部材４０が被処理基板１毎に分離されて設けられ、かつ基板保持部材４０と被処理基板１とが同心円状に配置されてもよい。
【０１１３】
また、基板保持部材４０が複数の被処理基板１…を保持する場合、基板保持部材４０自体が、図示しない回転装置によって回転（公転）すると共に、各被処理基板１も、図示しない回転装置によって回転（自転）するように構成してもよい。
【０１１４】
以上のように、本実施の形態では、横型のフェースアップ型多枚処理の気相成長装置１０ａに適用することとして記載しているが、中央放射型、又はシャワー型等様々の気相成長装置にも適用することができる。
【０１１５】
また、本実施の形態の気相成長方法は、前述の気相成長装置１０・１０ａを用いて所望の薄膜を形成するものであり、前述の気相成長装置１０・１０ａを用いることによって、成長温度域の異なる多層膜をエピタキシャル成長させる際においても、被処理基板の面内温度差を低減させることができ、被処理基板以外の加熱領域の大きさを小さくすることができる。また、原料ガスＧが被処理基板上に到達する前に、化学気相反応が進み所定の膜が形成されないといった問題を生じず、品質の良い優れた結晶成長を様々な薄膜成長において実現することができる。さらに、基板加熱ヒータ４の超寿命化、ランニングコストの低減を図ることができる。
【０１１６】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合せて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明によれば、成長温度域の異なる多層膜をエピタキシャル成長させる場合においても、被処理基板の面内温度差を低減させると共に、ホットゾーンを低減させ、所定の膜を形成し、かつ、基板加熱ヒータの長寿命化を図ることのできる気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。それゆえ、本発明は、様々な種類の材料の結晶成長のための例えば横型のフェースアップ型等の気相成長装置及び気相成長方法に好適に用いられる。また、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属化学気相蒸着)法等の、光デバイスや高速デバイス等に有用な化合物半導体の薄膜の形成に好適であり、プラズマＣＶＤにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明における気相成長装置の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）は上記気相成長装置における被処理基板周辺を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は同断面図である。
【図３】上記気相成長装置における被処理基板周辺を拡大し、かつ一部を破断して示す分解斜視図である。
【図４】上記気相成長装置における均熱部材の変形例を示す断面図である。
【図５】上記気相成長装置における基板保持部を成膜面側から見た温度測定範囲を示す平面図である。
【図６】上記気相成長装置を用いたときの被処理基板の温度分布測定結果を示すグラフである。
【図７】上記気相成長装置を用いたときの被処理基板の表面温度分布測定結果を、従来の気相成長装置を用いたときとの対比において示すグラフである。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、上記気相成長装置を用いたときの被処理基板上に窒化物半導体層（基板温度１１００℃でＧａＮ層、基板温度１０５０℃でＡｌＧａＮ層）を形成した場合のＡｌＧａＮ層膜厚及びＡｌ組成を測定した結果を、従来の気相成長装置を用いたときとの対比において示すグラフである。
【図９】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、上記気相成長装置における均熱部材の形状を示す斜視図である。
【図１０】本発明における気相成長装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】（ａ）は上記気相成長装置における被処理基板周辺を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は同断面図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、上記気相成長装置における均熱部材の形状を示す斜視図である。
【図１３】上記気相成長装置における均熱部材の変形例を示す断面図である。
【図１４】従来の気相成長装置を示す断面図である。
【図１５】（ａ）は上記気相成長装置における被処理基板周辺を拡大して示す平面図であり、（ｂ）は同断面図である。
【図１６】上記気相成長装置を用いたときの被処理基板の温度分布測定結果を示すグラフである。
【図１７】（ａ）は従来の他の気相成長装置を示す断面図であり、（ｂ）は被処理基板の温度分布測定結果を示すグラフである。
【図１８】従来のさらに他の気相成長装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１    被処理基板
４    基板加熱ヒータ
４ａ  外周発熱領域
４ｂ  内周発熱領域
１０    気相成長装置
１０ａ  気相成長装置
１１    チャンバ（反応炉）
１３    反応室
１６    開口部
２０    基板保持部材
２１    基板載置ザグリ部
２３    均熱部材側接触面
２３ａ  露出部
３０    均熱部材
３１    最外周
３２    凸部
３３    面取り部
３４    ヒータ側凹部（凹部）
Ｇ    原料ガス
ｈ    距離
Ｈ    距離
ＨＺ    ホットゾーン
φｄｈ  基板加熱ヒータの内周発熱領域の外径
φＤＨ  基板加熱ヒータ寸法
φｄｐ  凸面の直径
φＤＰ  均熱部材の直径
【図１】
2008258508.tif 000003
【図３】
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【図４】
2008258508.tif 000005
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２】
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【図５】
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【図１１】
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【図１５】
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