(57)【要約】【課題】反応管に対する内挿管および回転軸の中心軸の倒れとズレを調整可能とし、内挿管や回転軸等の部品交換前後での成長膜厚のバラツキを低減し得る気相成長装置を提供する。【解決手段】この気相成長装置１は、反応管１０の下流側でこれに内嵌する内挿管２０のフランジを挟持するジョイント２６、スペーサ２７およびキャップ２８が、それぞれ調整代をもつ締結構造を有する締結面で相互に締結されており、さらに、ジョイント２６およびスペーサ２７、並びに、スペーサ２７およびキャップ２８は、それぞれ互いに当接する締結面同士の、一方の面と他方の面とが、反応管１０の中心軸上を中心とする凹球面を有する面と、同じく凸球面を有する面と、でそれぞれ形成されている。【選択図】図１
2007042896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内に保持された基板上で半導体結晶膜を成長させる反応管と、この反応管内に挿入される内挿管と、この内挿管内に挿入されて基板を保持するサセプタを先端側に装着可能な回転軸を保持する磁気シールロータと、を備え、これら反応管、内挿管および磁気シールロータが、直接または、他のジョイント部材およびスペーサ部材の少なくとも一つを介して、調整代をもつ締結構造を有する締結面で相互に締結されてなる気相成長装置において、
前記内挿管は、一の互いに当接する締結面同士が、それぞれ平面で形成されて反応管の中心軸に垂直な面上で移動可能に構成されるとともに、他の互いに当接する締結面同士の、一方の面と他方の面とが、反応管の中心軸上を中心とする凹球面を有する面と凸球面を有する面とでそれぞれ形成されて反応管の中心軸上の回転中心まわりで回転可能に構成されていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
下流側の端部にフランジを有して管内に保持された基板上で半導体結晶膜を成長させる反応管と、この反応管のフランジに締結される円環状のジョイントと、このジョイントに締結されてその締結面とは反対側の面の内周側に係合凹部を有する円環状のスペーサと、このスペーサの係合凹部に係合するフランジを有して反応管内に挿入される内挿管と、この内挿管のフランジをスペーサとの間で挟持可能にスペーサに締結されるキャップと、このキャップに締結されて、キャップの中央の挿通孔から内挿管内に挿入されて基板を保持するサセプタを先端側に装着可能な回転軸を保持する磁気シールロータと、を備える気相成長装置において、
反応管のフランジおよびジョイント、並びに、キャップおよび磁気シールロータの締結面同士は、それぞれ調整代をもつ締結構造を有するとともに、反応管の中心軸に垂直な面上で移動可能に構成されており、
さらに、ジョイントおよびスペーサ、並びに、スペーサおよびキャップの締結面同士は、それぞれ調整代をもつ締結構造を有するとともに、互いに当接する締結面同士の、一方の面と他方の面とが、反応管の中心軸上を中心とする凹球面を有する面と凸球面を有する面とでそれぞれ形成されて反応管の中心軸上の回転中心まわりで回転可能に構成されていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項３】
下流側の端部にフランジを有して管内に保持された基板上で半導体結晶膜を成長させる反応管と、この反応管のフランジにその中心軸に垂直な面上で位置調整可能に締結されるとともに、その締結される側とは反対側の面に前記中心軸上の任意の点を中心とする第一の半径をもつ第一の凸球面を有する円環状のジョイントと、このジョイント側にその第一の凸球面と当接してこれに同じ第一の半径をもつ第一の凹球面を有し且つその面上で位置調整可能に締結されるとともに、ジョイントとは反対側での内周側には係合凹部およびその外周側には前記第一の半径とは同心且つこれより大きい第二の半径をもつ第二の凸球面を有する円環状のスペーサと、このスペーサの係合凹部に係合し且つスペーサとは反対側の面が前記中心軸上を中心とする第二の半径をもつ第三の凸球面で形成されるフランジを有して前記反応管内に挿入される内挿管と、スペーサの第二の凸球面および内挿管のフランジの第三の凸球面にそれぞれ当接してこれらに同じ第二の半径をもつ第二の凹球面を有してその面上で位置調整可能にスペーサに締結されるキャップと、キャップ中央の挿通孔に挿通されて内挿管内に向けて延びる回転軸を保持するとともに、前記中心軸に垂直な面上で位置調整可能にキャップに締結される磁気シールロータと、回転軸に外側から嵌合する軸受管と、この軸受管の先端側に設けられて基板を保持するサセプタと、を備えて構成されていることを特徴とする気相成長装置。
【請求項４】
管内に保持された基板上で半導体結晶膜を成長させる反応管と、この反応管内に挿入される内挿管と、この内挿管内に挿入されて基板を保持するサセプタを先端側に装着可能な回転軸を保持する磁気シールロータと、を備え、これら反応管、内挿管および磁気シールロータが、直接または、他のジョイント部材およびスペーサ部材の少なくとも一つを介して、調整代をもつ締結構造を有する締結面で相互に締結されてなる気相成長装置において、
前記内挿管および磁気シールロータの少なくとも一方は、前記締結面のうち少なくとも一箇所の互いに当接する締結面同士の、一方の面と他方の面とが、反応管の中心軸上を中心とする凹球面を有する面と凸球面を有する面とでそれぞれ形成されて反応管の中心軸上の回転中心まわりで回転可能に構成されていることを特徴とする気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体結晶を成長させる気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）やインジウムリン（ＩｎＰ）等のIII−Ｖ族化合物半導体を成長させる方法として、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）やハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）等の気相成長法が知られている。近年、III−Ｖ族化合物半導体のうち、窒化ガリウム（ＧａＮ）をはじめとする窒化物系III−Ｖ族化合物半導体が、紫外から緑色の発光素子、レーザ素子用の材料、高耐圧・高周波用電子デバイス用材料に好適なものとして注目されている。特にＨＶＰＥ法を用いると、高品質の窒化物系III−Ｖ族化合物半導体単結晶を高い反応速度で成長させることができ、ＧａＮ基板の製造方法として注目されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
そこで、本願出願人は、このＨＶＰＥ法を用いる窒化ガリウムの気相成長装置を開発して、例えば特許文献２に記載の気相成長装置を先に提案した。
この特許文献２に記載の技術では、例えば図６に概略構成例を示すように、気相成長装置１００は、管内に保持された基板１８上で半導体結晶膜を成長させる反応管１０を備えて構成されている。この反応管１０の下流側（同図での右側）の端部にはフランジ１１が形成されており、この反応管１０のフランジ１１に、ジョイント２６０を介してキャップ２８０が締結されることによって反応管１０の端部側が閉塞されている。さらに、反応管１０の下流側には、端部にフランジ２１０を有する内挿管２００がその円筒部２２０を内装されて二重管構造をなしており、この内挿管２００のフランジ２１０が、ジョイント２６０とキャップ２８０との間に挟まれて反応管１０に対し支持されている。そして、キャップ２８０には、内挿管２００内に向けて延びる回転軸４６を保持する磁気シールロータ６２が外方から締結されている。なお、回転軸４６は、内挿管２００に設けられた支持部材２４によって支持されることで、その位置を保持可能になっている。そして、この回転軸４６には、その先端側に軸受管６４が外側から嵌合しており、軸受管６４の先端側に基板１８を保持するためのサセプタ６６が装着されており、これらサセプタ６６、軸受管６４、回転軸４６、および磁気シールロータ６２によって基板保持構造が構成されている。
【０００４】
さらに、反応管１０内の上流側（同図での左側）にはガリウム化合物生成管１４と水素化合物供給管（不図示）が設置されている。そして、ガリウム化合物生成管１４は、その先端に、基板１８と対向する先細形状の吹出し口１６を有しており、この吹出し口１６には不図示の可動ノズルが装着されている。
【０００５】
ここで、この特許文献２に記載の技術を例に、その反応管１０の端部側の閉塞部分を、図７を参照しつつより詳しく説明すると、反応管１０には、そのフランジ１１の端部側の平面に合わせてジョイント２６０が組付けられており、その端部側の平面に、内挿管２００、キャップ２８０が順に組付けられている。さらに、これらジョイント２６０およびキャップ２８０の締結面は、内挿管２００のフランジ２１０に対する自身の円筒部２２０の倒れによって、反応管１０と内挿管２００とが接触することがないように、反応管１０の中心軸に垂直な取り付け平面上でのネジ穴部に設けた、いわゆるバカ穴等でその調整代の範囲内でずらしながら位置調整が可能な、調整代をもつ締結構造を有する面になっている。また、回転軸４６および内挿管２００の支持部材２４の位置調整についても同様に、回転軸４６を組み込んだ磁気シールロータ６２をキャップ２８０の取り付け平面の調整代の範囲内でずらしながら、回転軸４６が軸受管６４を介して内挿管２００の支持部材２４に支えられるように組付け調整可能な調整代をもつ締結構造を有する締結面になっている。
【特許文献１】特開２００１−１８１０９７号公報
【特許文献２】特願２００４−０７３１２４号（未公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この種の気相成長装置では、装置の稼働によって、内挿管２００や回転軸４６の表面に、窒化ガリウムやガリウムおよびその塩化物等が析出物として付着する。そのため、これら析出物が付着した部品を定期的に取り外して洗浄を行なう必要がある。なお、通常、内挿管２００や回転軸４６は各々に交換部品を用意しておき、洗浄時にはその交換部品を組み込んで気相成長装置１００を運転することで、装置の稼働率が低下しないようにしている。
【０００７】
ここで、上述の、内挿管２００や回転軸４６は、熱透過性や自身の耐熱・耐腐食性等を考慮して、石英を加工、熱処理して製作するのが一般的であり、これら内挿管２００や回転軸４６は、通常１ｍ程度の全長を有している。特に、内挿管２００については、熱加工によって製作することから、そのフランジ２１０と円筒部２２０との直角度、同軸度および円筒度に高い製作精度を求めることは極めて難しい。また、これらの部品は、上述の洗浄の繰り返しによって消耗するため、その耐用期間に限りがある。したがって、その清掃や部品交換で部品を取り外した後に別部品を組付ける際には、部品間の製作誤差のバラツキを吸収するための調整作業が必要となる。
【０００８】
この調整作業の手順を、図７を参照しつつ説明すれば、まず、反応管１０のフランジ１１の面に合わせてジョイント２６０を組付け、次に、内挿管２００、キャップ２８０を順に組み込んでいく。この際、内挿管２００のフランジ部に対する自身の円筒部の倒れにより、反応管１０と内挿管２００とが接触することがないように、ジョイント２６０およびキャップ２８０を、その調整代の範囲内でずらしながら位置調整を行なう。また、回転軸４６および内挿管２００の支持部材２４の位置調整についても同様に、その取り付け平面の調整代の範囲内でずらしながら組付け調整を行なう。
【０００９】
しかしながら、これらの調整作業は、全て各部品の取り付け平面上での平行移動によるものである。そのため、図８（ａ）に示すように、反応管１０の中心軸ＣＬに対し、実際の軸の位置ＳＰを、中心軸ＣＬと同軸となる本来の位置ＲＰに調整し、軸直方向でのズレ量Ｗを補正しようとしても、実際の軸の位置ＳＰは軸直方向での移動のみでは、図８（ｂ）に示すように、例えばズレ量Ｗを振り分けにして、上下に各Ｗ／２とする調整はできるものの、その倒れ自体を修正することはできない。したがって、上記例示の構成では、反応管１０と内挿管２００とが接触することがないように、図８（ｃ）に示すように、反応管１０と内挿管２００との隙間を大きく取らざるを得ず、その分だけ反応管１０の径が大きくなる。これにより、原料効率が低くなり、また、反応管１０と内挿管２００との隙間に析出物が入り込んで溜まり易くなるので、これによる析出物を頻繁に清掃する必要があった。
【００１０】
また、回転軸４６の位置は、内挿管２００に設けられた支持部材２４の位置で決まるので、内挿管２００の円筒部２２０の倒れが大きいと、回転軸４６の先端部に取り付けたサセプタ６６を、その必要な配置である、反応管１０の中心軸ＣＬと垂直かつ中心近傍に精度よく配置することが困難となる。そのため、サセプタ６６の表面に到達するガスの流れが部品交換の前後で一定にならず、結果として成長膜厚にバラツキが生じ易いという問題があった。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、反応管に対する内挿管の中心軸の倒れとズレを調整可能とし、内挿管や回転軸等の部品交換前後での成長膜厚のバラツキを低減し得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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、管内に保持された基板上で半導体結晶膜を成長させる反応管と、この反応管内に挿入される内挿管と、この内挿管内に挿入されて基板を保持するサセプタを先端側に装着可能な回転軸を保持する磁気シールロータと、を備え、これら反応管、内挿管および磁気シールロータが、直接または、他のジョイント部材およびスペーサ部材の少なくとも一つを介して、調整代をもつ締結構造を有する締結面で相互に締結されてなる気相成長装置において、前記内挿管は、一の互いに当接する締結面同士が、それぞれ平面で形成されて反応管の中心軸に垂直な面上で移動可能に構成されるとともに、他の互いに当接する締結面同士の、一方の面と他方の面とが、反応管の中心軸上を中心とする凹球面を有する面と凸球面を有する面とでそれぞれ形成されて反応管の中心軸上の回転中心まわりで回転可能に構成されていることを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、少なくとも内挿管を、反応管の中心軸に垂直な面上で移動可能に構成されるとともに、上記球面をもつ相対部品との相互の締結面同士によって、反応管の中心軸上の回転中心まわりで回転可能なので、反応管に対する内挿管の中心軸の倒れとズレを調整することができる。これにより、反応管と内挿管との中心軸を合わせるように調整することができるので、両者間の隙間を極力小さくして原料効率の向上および析出物の入り込み量の低減が可能となる。したがって、内挿管や回転軸等の部品交換前後での成長膜厚のバラツキを低減させることができる。
【００１３】
ここで、本発明に係る気相成長装置は、下流側の端部にフランジを有して管内に保持された基板上で半導体結晶膜を成長させる反応管と、この反応管のフランジに締結される円環状のジョイントと、このジョイントに締結されてその締結面とは反対側の面の内周側に係合凹部を有する円環状のスペーサと、このスペーサの係合凹部に係合するフランジを有して反応管内に挿入される内挿管と、この内挿管のフランジをスペーサとの間で挟持可能にスペーサに締結されるキャップと、このキャップに締結されて、キャップの中央の挿通孔から内挿管内に挿入されて基板を保持するサセプタを先端側に装着可能な回転軸を保持する磁気シールロータと、を備え、反応管のフランジおよびジョイント、並びに、キャップおよび磁気シールロータの締結面同士は、それぞれ調整代をもつ締結構造を有するとともに、反応管の中心軸に垂直な面上で移動可能に構成されており、さらに、ジョイントおよびスペーサ、並びに、スペーサおよびキャップの締結面同士は、それぞれ調整代をもつ締結構造を有するとともに、互いに当接する締結面同士の、一方の面と他方の面とが、反応管の中心軸上を中心とする凹球面を有する面と凸球面を有する面とでそれぞれ形成されて反応管の中心軸上の回転中心まわりで回転可能に構成されていることが好ましい。
【００１４】
このような構成とすれば、ジョイントとスペーサとの締結面同士、およびスペーサとキャップとの締結面同士が、それぞれ上記球面で形成されており、それぞれ調整代をもつ締結構造で締結されているので、スペーサおよびキャップを個々に、反応管の中心軸上の回転中心まわりで回転可能であり、また、ジョイントと磁気シールロータとは、従来同様、中心軸に垂直な取り付け平面上での平行移動による位置調整が行えるので、個別に中心軸の倒れとズレを調整可能とする上で好適である。そして、回転軸の軸の傾斜と位置も同様に個別に調整できるので、回転軸の先端部に取り付けたサセプタを反応管の中心に精度良く配置する上で好適であり、これによって部品交換前後の成長膜圧のバラツキを低減させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る気相成長装置は、下流側の端部にフランジを有して管内に保持された基板上で半導体結晶膜を成長させる反応管と、この反応管のフランジにその中心軸に垂直な面上で位置調整可能に締結されるとともに、その締結される側とは反対側の面に前記中心軸上の任意の点を中心とする第一の半径をもつ第一の凸球面を有する円環状のジョイントと、このジョイント側にその第一の凸球面と当接してこれに同じ第一の半径をもつ第一の凹球面を有し且つその面上で位置調整可能に締結されるとともに、ジョイントとは反対側での内周側には係合凹部およびその外周側には前記第一の半径とは同心且つこれより大きい第二の半径をもつ第二の凸球面を有する円環状のスペーサと、このスペーサの係合凹部に係合し且つスペーサとは反対側の面が前記中心軸上を中心とする第二の半径をもつ第三の凸球面で形成されるフランジを有して前記反応管内に挿入される内挿管と、スペーサの第二の凸球面および内挿管のフランジの第三の凸球面にそれぞれ当接してこれらに同じ第二の半径をもつ第二の凹球面を有してその面上で位置調整可能にスペーサに締結されるキャップと、キャップ中央の挿通孔に挿通されて内挿管内に向けて延びる回転軸を保持するとともに、前記中心軸に垂直な面上で位置調整可能にキャップに締結される磁気シールロータと、回転軸に外側から嵌合する軸受管と、この軸受管の先端側に設けられて基板を保持するサセプタと、を備えた構成とすることが好ましい。
【００１６】
このような構成とすれば、ジョイントとスペーサとの間の締結面同士、およびスペーサとキャップとの間の締結面同士が、それぞれ上記球面で形成されており、それぞれ調整代をもつ締結構造で締結されているので、スペーサおよびキャップを個々に、反応管の中心軸上の回転中心まわりで回転可能であり、また、ジョイントと磁気シールロータとは、従来同様、中心軸に垂直な取り付け平面上での平行移動による位置調整が行えるので、個別に中心軸の倒れとズレを調整可能とする上でより好適である。そして、回転軸の軸の傾斜と位置も同様に個別に調整できるので、回転軸の先端部に取り付けたサセプタを反応管の中心に精度良く配置する上で好適であり、これによって部品交換前後の成長膜圧のバラツキをより低減させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、反応管に対する、内挿管の中心軸の倒れとズレを調整可能とし、内挿管や回転軸等の部品交換前後での成長膜厚のバラツキを低減し得る気相成長装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る気相成長装置の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、上述した本願出願人による先の気相成長装置と同様の構成部分には、同一符号を附してある。また、基板保持構造については、上述の気相成長装置と同様であるのでその図示および説明は適宜省略する。
図１に示すように、この気相成長装置１は、管内に保持された基板１８（同図では不図示）上で半導体結晶膜を成長させる反応管１０を備えている。この反応管１０は、冷却水を循環可能な冷却用の配管を周囲に有するとともに、断熱材（不図示）で外部を覆われており、その後端近傍には、冷却水の取水口１２および排水口１３が適宜の位置に付設されている。反応管１０は、下流側（図１の右側）の端部にフランジ１１を有している。そして、この反応管１０のフランジ１１に、円環状のジョイント２６およびスペーサ２７をこの順に介してキャップ２８が装着されており、このキャップ２８により反応管１０の下流側端部が閉塞されている。
【００１９】
さらに、この気相成長装置１には、反応管１０の下流側に、後端にフランジ２１を有する内挿管２０がその円筒部２２を端部側から内挿されて二重管構造をなしている。内挿管２０は、同図に示すように、そのフランジ２１がスペーサ２７とキャップ２８の間に挟まれて支持されている。
キャップ２８には、その中央に挿通孔２８ａが貫通形成されており、その挿通孔２８ａ後方から、石英を加工、熱処理して製作された回転軸４６が挿入されている。そして、この回転軸４６の後端には、キャップ２８の外方から、磁気シールロータ６２が取り付けられている。
【００２０】
この磁気シールロータ６２は、その内部に、金属製（例えば、ＳＵＳ製）で中空円筒状の駆動軸４０が挿入されている。そして、駆動軸４０は、その円筒内面が回転軸４６の挿通孔をなしており、これに挿通された回転軸４６の後端部が駆動軸４０の挿通孔から後方に延びている。そして、駆動軸４０の後端部に設けられた螺子式の固定具４８で駆動軸４０と回転軸４６とが相互に固定されている。これにより、磁気シールロータ６２は、内装されている駆動軸４０を介して回転軸４６を回転可能に支承しつつ駆動軸４０とキャップ２８との間をシールしている。さらに、キャップ２８は、その下部が下方へ延出しており、その延出部分がブラケット３６に装着されている。そして、そのブラケット３６上にモータ６８が設置されており、モータ６８の出力軸はベルト７０、プーリ７２、７４等を介して後方に突出した上記の駆動軸４０を介して回転軸４６を回転可能に連結されて駆動部を構成している。また、ブラケット３６は、リニアガイド等を備えるスライド移動装置８０上に載置されており、これにより、ジョイント２６を反応管１０から切り離した状態で、ジョイント２６、スペーサ２７、キャップ２８および内挿管２０、並びに磁気シールロータ６２を含みこれに連結される基板保持構造、さらに、基板１８並びにモータ６８等の駆動部が一体となって反応管１０の軸方向へスライド移動可能に構成されている。
【００２１】
ここで、反応管１０内に位置する回転軸４６の先端側は、上述の気相成長装置１００と同様の構成である。すなわち、この気相成長装置１においても、反応管１０内の上流側（図１での左側）には、図６に示すように、回転軸４６の先端部には軸受管６４が装着されている。そして、この軸受管６４を、内挿管２０の内周面上に設けられた支持部材２４が所定位置に支承している。さらに、軸受管６４の先端には、上記気相成長装置１００同様にサセプタ６６が装着されており、このサセプタ６６が複数枚の基板１８を反応管１０内の下流側で保持している。そして、反応管１０内の上流側には、図１では不図示のガリウム化合物生成管１４と水素化合物供給管（不図示）が設置されており、ガリウム化合物生成管１４の先端は基板１８と対向する先細形状の吹出し口１６を有している。また、反応管１０の外周には、ガリウム化合物生成管１４を加熱する第１の加熱手段（不図示）と基板１８を加熱する第２の加熱手段（不図示）とがそれぞれ設けられている。さらに、キャップ２８中央の挿通孔２８ａには、不活性ガス供給口３２から窒素が供給されて、挿通孔２８ａ後方の段部による閉空間３０内に充満した窒素により、窒化ガリウム、ガリウム化合物及びアンモニアが、挿通孔２８ａと回転軸４６との隙間や磁気シールロータ６２内へ侵入して析出することを防止可能になっている。
【００２２】
次に、上記反応管１０の後端部分での反応管１０、内挿管２０および磁気シールロータ６２相互の締結面、およびその締結構造についてより詳しく説明する。
図１に示すように、反応管１０のフランジ１１とジョイント２６とは、複数のボルト６によって固定されている。
詳しくは、円環状のジョイント２６は、その周方向に等間隔に設けられた複数のネジ穴部２６ｄを有している。そして、反応管１０のフランジ１１には、そのジョイント２６のネジ穴部２６ｄに対向する位置に取り付け穴１１ｄがそれぞれ設けられている。なお、フランジ１１には、ボルト６の締結部分より内周側に、円環状にシール溝が加工されており、このシール溝にＯリングがシール部材として装着されている。ここで、同図（ａ）に示すように、フランジ１１の取り付け穴１１ｄは、ボルト６の径より大きい径の、いわゆるバカ穴になっている。これにより、ジョイント２６は、反応管１０に対し、ボルト６で取り付け穴１１ｄを通してネジ穴部２６ｄで締結されるとともに、径大な取り付け穴１１ｄの範囲で反応管１０の中心軸ＣＬに垂直な面上で位置調整可能になっている。
【００２３】
さらに、ジョイント２６は、図１（ａ）に示すように、その締結される側とは反対側の面に前記中心軸ＣＬ上を中心ＳＣとする第一の半径ＳＲ１をもつ第一の凸球面２６ａを有している。そして、このジョイント２６に、図１（ｂ）に示すように、周方向に等間隔に設けられた複数（同図では六ヶ所）のボルト７によって円環状のスペーサ２７が締結されている。
【００２４】
詳しくは、スペーサ２７は、図２に拡大して示すように、ジョイント２６側に、そのジョイント２６の第一の凸球面２６ａと当接してこれに同じ第一の半径ＳＲ１をもつ第一の凹球面２７ａを有している。さらに、このスペーサ２７は、各ボルト７の締結構造が、上記各ボルト６による締結構造同様に、ジョイント２６のネジ穴部２６ｆに対向する各取り付け穴２７ｆが径大のバカ穴になっており、その締結面上で位置調整可能に複数のボルト７で締結されている。これにより、スペーサ２７は、この第一の凹球面２７ａで、反応管２０の中心軸ＣＬ上の回転中心ＳＣまわりで、凸球面２６ａに摺接しつつ回転可能になっている。なお、各取り付け穴２７ｆは、下流側に座繰り部２７ｈをそれぞれ有しており、下流側の外方から装着されるキャップ２８との各ボルト７の干渉が防止されている。
【００２５】
また、スペーサ２７は、図２に示すように、ジョイント２６とは反対側での内周側に、一段下がった段部からなる係合凹部２７ｃが円環状に形成されている。さらに、その外周側には、第一の半径ＳＲ１とは同心且つこれより大きい第二の半径ＳＲ２をもつ第二の凸球面２７ｂを有している。さらに、スペーサ２７には、ボルト７の締結部分より内周側の両側面に、円環状のシール溝がそれぞれ加工されており、このシール溝にＯリングがシール部材としてそれぞれ装着されている。
【００２６】
内挿管２０のフランジ２１は、図２に示すように、スペーサ２７側では、その側面２１ａおよびフランジ外周面２１ｃが、スペーサ２７の係合凹部２７ｃに整合した面で形成されてこれに係合可能になっており、さらに、スペーサ２７とは反対側では、前記中心軸ＣＬ上を中心ＳＣとする第二の半径ＳＲ２をもつ第三の凸球面２１ｂで形成されている。
【００２７】
そして、この内挿管２０のフランジ２１を軸方向から挟持するように、スペーサ２７の外方から、図１（ｂ）に示すように、反応管１０の端部側を閉塞するためのキャップ２８が複数（同図では六ヶ所）のボルト８によって締結されている。ここで、各ボルト８の締結構造は、図３に拡大して示すように、上記ボルト６による締結構造同様に、ネジ穴部２７ｇに対向する各取り付け穴２８ｇが径大のバカ穴になっており、その締結面上で位置調整可能になっている。
【００２８】
さらに、このキャップ２８は、図３に示すように、スペーサ２７の第二の凸球面２７ｂおよび内挿管２０のフランジ２１の第三の凸球面２１ｂにそれぞれ当接してこれらに同じ第二の半径ＳＲ２をもつ第二の凹球面２８ｂを上流側に向けて有しており、その面上でスペーサ２７に位置調整可能に締結されている。なお、キャップ２８には、内挿管２０のフランジ２１の第三の凸球面２１ｂと対向する位置に、円環状のシール溝が加工されており、このシール溝にＯリングがシール部材として装着されている。そして、図１に示すように、キャップ２８に磁気シールロータ６２が、その周方向に等間隔に設けられた複数のボルト９によって固定される。これら各ボルト９の締結構造は、上記ボルト６による締結構造同様、図１（ａ）に示すように、キャップ２８のネジ穴部２８ｊに対向する磁気シールロータ６２の各取り付け穴６２ｊが径大のバカ穴になっており、その締結面上で（軸線が反応管１０の中心軸ＣＬと平行なときはこれに垂直な面上）で位置調整可能になっている。
【００２９】
このように、反応管１０の後端部分での反応管１０、内挿管２０および磁気シールロータ６２相互の締結面、およびその締結構造は、反応管１０のフランジ１１およびジョイント２６、ジョイント２６およびスペーサ２７、スペーサ２７およびキャップ２８、並びに、キャップ２８および磁気シールロータ６２が、それぞれ調整代をもつ締結構造を有する締結面で相互に締結されており、相互が移動可能な程度に複数のボルトを仮締めして、その調整代の範囲で移動可能になっている。さらに、ジョイント２６およびスペーサ２７、並びに、スペーサ２７およびキャップ２８の締結面同士は、それぞれ互いに当接する締結面同士の、一方の面と他方の面とが、反応管２０の中心軸ＣＬ上を中心ＳＣとする凹球面を有する面と凸球面を有する面とでそれぞれ形成されており、例えば図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように、反応管２０の中心軸ＣＬ上の回転中心ＳＣまわりでの回転移動による調整が可能になっている。
【００３０】
なお、上記構成において、スペーサ２７ないしキャップ２８を調整代の範囲で回転移動させると、それぞれの複数のボルト７、８の各座面に介装されているねじ締結座面も回転に応じて傾斜することになる。そこで、各ボルト７、８のねじ締結部には、図２〜図４に示すように、凹面座金５ａと凸面座金５ｂとを備え、これらのもつ凹面と凸面とを対向させて一対となる球面座金５をそれぞれ締結部に使用しており、各ねじ締結部での傾斜を吸収する構造としている。また、ブラケット３６を固定するボルト部分の座金にも同様に、キャップ２８の回転による傾斜を吸収可能なようにこの球面座金５をそれぞれ使用している（図１（ａ）参照）。
【００３１】
次に、この気相成長装置の作用・効果について説明する。
上述した構成を備える、この気相成長装置１では、従来のものと同様に、ガリウム化合物がガリウム化合物生成管１４から反応管１０内に供給され、アンモニアが水素化合物供給管から反応管１０内に供給され、ガリウム化合物とアンモニアとが反応して基板１８上に単結晶の窒化ガリウム膜を成長させることができる。成長中はモータ６８により回転軸４６を回転させ、これにより基板１８には反応管１内で公転動が与えられる。なお、反応管１０内は高温となるが、回転軸４６は石英製であるので充分な高温耐熱性を有している。
【００３２】
そして、気相成長装置１の運転を続けると、窒化ガリウム及びガリウム化合物が反応管１０内で、内挿管２０、回転軸４６及び軸受管６４に析出物として付着する。内挿管２０、回転軸４６及び軸受管６４からこれらの付着物を洗浄等する際は、まず、ジョイント２６を反応管１０から切り離し、ブラケット３６をスライド移動装置８０で後方へスライド移動させる。そして、反応管１０から切り離されたジョイント２６、キャップ２８、内挿管２０、基板保持構造、基板１８及びモータ６８等は一体となってブラケット３６とともにスライド移動し、内挿管２０及び基板保持構造が反応管１０の外へ引き出される。次に、固定具４８を取り外し、次に、回転軸４６を駆動軸４０の挿通孔から反応管１０側へ引き抜いて取り出し、サセプタ６６及び軸受管６４を回転軸４６から取り外す。次に、取り出した内挿管２０、回転軸４６及び軸受管６４から析出物を除去してから、逆の手順を追って気相成長装置１を復元することができる。
【００３３】
ここで、この気相成長装置１を復元するに際し、そのフランジ構造は、上述のように、ジョイント２６とスペーサ２７との間の締結面同士、および、内挿管２０とキャップ２８との間の締結面同士を、それぞれ球面に加工しているので、内挿管２０の円筒部２２がフランジ２１に対して、中心軸ＣＬと同軸となる本来の位置ＲＰと実際の軸の位置ＳＰとがズレ量Ｗだけ倒れている場合であっても、反応管１０に対する内挿管２０の中心軸の倒れとズレを調整可能とし、内挿管２０や回転軸４６等の部品交換前後での成長膜厚のバラツキを低減することができる。
【００３４】
詳しくは、気相成長装置１を復元するに際し、その調整は、以下の（１）から（５）の手順により作業を行う。
（１）図５（ａ）に示すように、まず、反応管１０のフランジ１１の面にジョイント２６をボルト６で仮組み付けしておく。
（２）次に、スペーサ２７と内挿管２０とをジョイント２６の球面上で回転中心ＳＣまわりで回転させて、図５（ｂ）に示すように、内挿管２０の中心部が反応管１０の中心軸ＣＬに対し平行になるように位置決めし、スペーサ２７をジョイント２６にボルト７でねじ締結する。
【００３５】
（３）次に、ジョイント２６を反応管１０のフランジ１１面との締結面上を中心軸ＣＬに垂直に滑らせて、図５（ｃ）に示すように、内挿管２０の中心軸を反応管１０の中心軸と一致させる。つまり、本来の位置ＲＰと実際の軸の位置ＳＰとを一致させてボルト６でねじ締結する。これにより、反応管１０の中心軸ＣＬと内挿管２０の円筒部２２との中心軸を合わせるように調整することができる。
（４）次に、図５（ｄ）に示すように、回転軸４６を組み込んだ磁気シールロータ６２をキャップ２８に仮組み付けし、そのキャップ２８を、スペーサ２７の球面上を回転させて、回転軸４６が内挿管２０の円筒部２２の中心軸と平行になるように位置決めしてスペーサ２７にボルト８でねじ締結する。
【００３６】
（５）続いて、磁気シールロータ６２をキャップ２８との締結面上で（中心軸と垂直に）滑らせて、回転軸４６が内挿管２０の支持部材２４に支えられるように位置決めし、ボルト９でねじ締結する。これにより、回転軸４６と内挿管２０の円筒部との中心軸合わせが完了し、以上の調整作業によって、図５（ｄ）に示すように、反応管１０〜内挿管２０の円筒部〜回転軸４６（サセプタ６６中心）間の三者の中心軸を反応管１０の中心軸ＣＬ上に合わせるように調整することができるのである。
【００３７】
以上説明した気相成長装置１による調整作業の効果を確認した。
上述のように、内挿管２０の円筒部２２が自身のフランジ２１に対して倒れている場合、従来は、加工精度面から、例えば１ｍの長さの内挿管２０で、例えば０．３度の倒れがあると、その端部では、ラジアル方向で５ｍｍ以上の倒れになるが、上述した先の気相成長装置１００の構成では、円筒度誤差を含めて反応管１０と内挿管２０との間のラジアル隙間が７ｍｍ以上にも及んでいた。
【００３８】
しかし、この気相成長装置１によれば、反応管１０に対する内挿管２０の中心軸の倒れとズレを個別に調整可能なので、上記の（１）から（５）の手順によりその調整作業を実施したところ、円筒度の誤差分のみの２ｍｍ以下にラジアル隙間を低減することができた。これにより、原料効率を１０％以上向上させることができた。また、析出物の隙間への入り込み量は、気相成長装置１００での入り込み量に比べその１／３以下に抑えられた。さらに、サセプタ６６を反応管１０の中心位置に精度よく配置することができるようになり、従来は最大±５％程あった部品交換後の成長膜厚のバラツキを、±０．５％以下に低減することが確認できた。
【００３９】
なお、本発明に係る気相成長装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、反応管１０、内挿管２０および磁気シールロータ６２を、他のジョイント部材およびスペーサ部材であるジョイント２６およびスペーサ２７を介装して調整代をもつ締結構造で締結されている例で説明したが、これに限定されず、例えばジョイント２６やスペーサ２７の一方を省略して反応管１０、内挿管２０および磁気シールロータ６２を、直接締結する構成とすることができる。
【００４０】
このような構成であっても、相互の締結面同士のうち少なくとも内挿管２０との少なくとも一箇所の締結面同士が、一方の面と他方の面とを、反応管１０の中心軸上を中心とする凹球面を有する面と凸球面を有する面とでそれぞれ形成し、これにより反応管１０の中心軸上の回転中心まわりで回転可能になっていれば、少なくとも内挿管２０を反応管１０に対する中心軸の倒れとズレを調整可能とすることができる。
【００４１】
しかし、内挿管２０や回転軸４６は、熱透過性や自身の耐熱・耐腐食性等を考慮して、石英を加工、熱処理して製作されるの一般的であり、このような構成の内挿管２０は、そのフランジを、ジョイント２６とキャップ２８との間に挟まれて反応管１０に対し支持されていることが望ましく、また、回転軸４６の倒れとズレを調整可能とするために、磁気シールロータ６２を含めて各部を個別に調整可能とする上では、反応管１０、内挿管２０および磁気シールロータ６２が、上記実施形態での締結面、および締結構造を備えて相互に締結されていることが好ましい。
【００４２】
また、上記実施形態では、内挿管２０および磁気シールロータ６２それぞれは、互いに当接する締結面同士の、一方の面と他方の面とが、反応管１０の中心軸ＣＬ上を中心とする凹球面を有する面と凸球面を有する面とでそれぞれ形成されて反応管１０の中心軸ＣＬ上の回転中心まわりで回転可能に構成されている例で説明したが、内挿管２０および磁気シールロータ６２の少なくとも一方を、その締結面のうち少なくとも一箇所の互いに当接する締結面同士の、一方の面と他方の面とが、反応管１０の中心軸ＣＬ上を中心とする凹球面を有する面と凸球面を有する面とでそれぞれ形成されて反応管１０の中心軸ＣＬ上の回転中心まわりで回転可能に構成すれば、反応管１０に対する、当該少なくとも一方の内挿管２０ないし磁気シールロータ６２の中心軸の倒れを調整可能とし、内挿管２０や回転軸４６等の部品交換前後での成長膜厚のバラツキを低減し得る構成とすることが可能である。しかし、反応管１０に対する内挿管２０の中心軸ＣＬの倒れとズレを個別に調整可能とし、内挿管２０や回転軸４６等の部品交換前後での成長膜厚のバラツキを低減し得る構成とする上では、上記実施形態での締結面、および締結構造を備えて相互に締結されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る気相成長装置の一実施形態を説明する図であり、同図（ａ）はその要部の正面図を示し、反応管部分についてはその軸線を含む断面にて示している。また、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１でのＡ矢視部分を拡大して示す、締結面部分の説明図であり、同図（ａ）はその要部の正面図、また、同図（ｂ）は調整代の範囲で移動させた状態を示す図である。
【図３】図１でのＢ矢視部分を拡大して示す、締結面部分の説明図であり、同図（ａ）はその要部の正面図、また、同図（ｂ）は調整代の範囲で移動させた状態を示す図である。
【図４】本発明に係る気相成長装置の締結面部分を説明する要部拡大図である。
【図５】本発明に係る気相成長装置の作用を説明する図である。
【図６】本出願人による先の気相成長装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】本出願人による先の気相成長装置の一例の要部を説明する図であり、同図（ａ）はその正面図、また、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本出願人による先の気相成長装置の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    気相成長装置
５    球面座金
６、７    ボルト
１０    反応管
１１    （反応管の）フランジ
１８    基板
２０    内挿管
２１    （内挿管の）フランジ
２２    （内挿管の）円筒部
２４    支持部材
２６    ジョイント
２７  スペーサ
２８    キャップ
３６    ブラケット
４６    回転軸
６２    磁気シールロータ
６４    軸受管
６６    サセプタ
６８    モータ
８０    スライド移動装置
【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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