(57)【要約】【課題】スムーズにチャンバ側への設置を行うことのでき、かつメンテナンスが容易なサセプタを備えた気相成長装置を得る。【解決手段】本発明に係る気相成長装置１は、チャンバ本体３と、チャンバ本体３内に着脱可能に設置されると共に複数の基板５を載置した自公転型のサセプタ７とを備えた気相成長装置１であって、サセプタ７をチャンバ本体３に設置した状態でサセプタ７を回転させる回転機構９を有し、サセプタ７は、円盤状のサセプタ本体１１と、サセプタ本体１１の中央部に設けられサセプタ本体１１に対して相対的に回転可能でかつチャンバ本体３にサセプタ７を設置したときにチャンバ本体３側に固定される中央固定ギア１３と、中央固定ギア１３の周囲を囲むように設置され中央固定ギア１３と噛み合う歯車が形成されると共に基板５を載置して自転可能な複数の基板載置部（基板プレート１５および基板プレートギア１７）とを備えてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ本体と、該チャンバ本体内に着脱可能に設置されると共に複数の基板を載置して該基板を回転させながら自身も回転する自公転型のサセプタとを備えた気相成長装置であって、
前記チャンバ本体に設置した状態で前記サセプタを回転させる回転機構を有し、
前記サセプタは、該サセプタの中央部に設けられ該サセプタに対して相対的に回転可能でかつ前記チャンバ本体に前記サセプタを設置したときにチャンバ本体側に固定される中央固定ギアと、該中央固定ギアの周囲を囲むように設置され中央固定ギアと噛み合う歯車が形成されると共に前記基板を載置して自転可能な複数の基板載置部とを備えてなることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記中央固定ギアは着脱可能なカバー体を備え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】
前記カバー体は石英によって形成されていることを特徴とする請求項２記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記中央固定ギアは単一の部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記中央固定ギアは石英で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に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、基板を加熱しながら自公転する基板上に気相原料を供給して前記基板上に薄膜を成長させる気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に半導体薄膜を成長させる方法であるエピタキシャル成長法では、高温の反応炉内に原料ガスを供給し、熱分解と気相反応により薄膜を成長させる。このような、エピタキシャル成長法を実施するための装置である気相成長装置においては、薄膜を均一に成長させることが望まれており、そのために特許文献１に開示される基板を自公転させる気相成長装置が提案されている。
特許文献１の気相成長装置の自公転機構は、チャンバ側に固定されてサセプタの外周を囲むように設置された内歯車と、サセプタ側に回転自在に設けられて前記内歯車と噛合する基板プレートギアを有し、サセプタが回転することによって前記基板プレートギアが自公転し、これによって前記基板プレートギアに設置された基板プレートを介して基板を自公転させるというものである。
つまり、基板プレートギアはサセプタに設置されているので、サセプタの回転により公転し、また固定された内歯車に噛合していることから、内歯車から受ける力によって自転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２１９４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、特許文献１の気相成長装置には、チャンバ側に固定された固定歯車（特許文献１では内歯車）と、サセプタ側に設置された基板プレートギアとがサセプタ設置後において噛合している必要がある。
しかし、上記特許文献１のように、噛合させるべき歯車がチャンバ側とサセプタ側に分かれて設けられているような気相成長装置では、サセプタをチャンバ側に設置する際に、これらを噛合させるのに時間がかかってしまうという問題がある。また、設置の際、歯に無理な力がかかってしまう場合があり、歯が損傷しまうという問題もある。
【０００５】
また、前記内歯車は、大径のサセプタの外周を取り囲む必要があり、大型の歯車となる。しかし、内歯車はある大きさ以上になると、単一の部材で構成することが難しくなるため、円弧状に分割して形成された分割歯車を円環状に複数連結して形成されることになる。
しかし、複数の分割歯車を連結した構成では、高温時に前記内歯車が熱膨張して、分割歯車間で歯がずれてしまうという問題が生ずる可能性がある。
【０００６】
また、基板の大きさの変更をするには、基板を載置する基板プレートおよび基板プレートギアの大きさ等のサセプタ側の変更が必要となることに加えて、チャンバ側の固定歯車も変更する必要があるが、サセプタ側に加えてチャンバ側での仕様変更となり仕様変更に伴う作業が大掛かりとなりメンテナンス工数を要するという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、スムーズにチャンバ側への設置が可能で、かつメンテナンスが容易なサセプタを備えた気相成長装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る気相成長装置は、チャンバ本体と、該チャンバ本体内に着脱可能に設置されると共に複数の基板を載置して該基板を回転させながら自身も回転する自公転型のサセプタとを備えた気相成長装置であって、
前記チャンバ本体に設置した状態で前記サセプタを回転させる回転機構を有し、
前記サセプタは、該サセプタの中央部に設けられ該サセプタに対して相対的に回転可能でかつ前記チャンバ本体に前記サセプタを設置したときにチャンバ本体側に固定される中央固定ギアと、該中央固定ギアの周囲を囲むように設置され中央固定ギアと噛み合う歯車が形成されると共に前記基板を載置して自転可能な複数の基板載置部とを備えてなることを特徴とするものである。
【０００９】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記中央固定ギアは着脱可能なカバー体を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記カバー体は石英によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記中央固定ギアは単一の部材で構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記中央固定ギアは石英で形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る気相成長装置は、チャンバ本体と、該チャンバ本体内に着脱可能に設置されると共に複数の基板を載置して該基板を回転させながら自身も回転する自公転型のサセプタとを備えた気相成長装置であって、前記チャンバ本体に設置した状態で前記サセプタを回転させる回転機構を有し、前記サセプタは、該サセプタの中央部に設けられ該サセプタに対して相対的に回転可能でかつ前記チャンバ本体に前記サセプタを設置したときにチャンバ本体側に固定される中央固定ギアと、該中央固定ギアの周囲を囲むように設置され中央固定ギアと噛み合う歯車が形成されると共に前記基板を載置して自転可能な複数の基板載置部とを備えてなるので、基板載置部を自転させるための固定ギアをサセプタ側に設けており、サセプタをチャンバ本体に設置する際に固定ギアと基板載置部のギアの噛み合わせを行う必要がなく、サセプタをスムーズにチャンバ本体側へ設置でき、かつメンテナンスも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る気相成長装置の一部を斜め上方から見た図である。
【図２】実施の形態に係る気相成長装置の立断面図である。
【図３】図２の一部を拡大して図示したものである。
【図４】図３の点線の丸で囲んだ部分を拡大して図示したものである。
【図５】実施の形態に係る気相成長装置の自公転機構を説明するための説明図である。
【図６】実施の形態に係る気相成長装置の回転機構を説明するための説明図である。
【図７】実施の形態に係る気相成長装置のサセプタの搬送方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施の形態に係る気相成長装置１は、図１および図２に示すように、チャンバ本体３と、チャンバ本体３内に着脱可能に設置されると共に複数の基板５（図２参照）を載置して基板５を回転させながら自身も回転する自公転型のサセプタ７とを備えた気相成長装置１であって、サセプタ７をチャンバ本体３に設置した状態でサセプタ７を回転させる回転機構９（図２参照）を有し、サセプタ７は、円盤状のサセプタ本体１１と、サセプタ本体１１の中央部に設けられサセプタ本体１１に対して相対的に回転可能でかつチャンバ本体３にサセプタ７を設置したときにチャンバ本体３側に固定される中央固定ギア１３と、中央固定ギア１３の周囲を囲むように設置され中央固定ギア１３と噛み合う歯車が形成されると共に基板５を載置して自転可能な複数の基板載置部（基板プレート１５および基板プレートギア１７）とを備えてなることを特徴とするものである。
なお、図１は、サセプタ本体１１をチャンバ本体３に設置して、基板プレート１５および基板５を設置していない（さらに一部において基板プレートギア１７も設置していない）状態を図示している。
以下、各構成を詳細に説明する。
【００１６】
本実施の形態の特徴はサセプタ７及び基板５の自公転機構にあるが、これらの特徴を詳細に説明する前に、気相成長装置１の概要を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１７】
気相成長装置１は、図１、図２に示すように、偏平円筒状のチャンバ本体３と、チャンバ本体３に設置されチャンバ本体３を開閉するチャンバ蓋（図示なし）と、チャンバ本体３に円環状のサセプタ７を回転可能に設けるとともに、サセプタ７の外周部に複数の基板５を保持する基板プレート１５を回転可能に設けたものである。
チャンバ本体３の下部には、図１、図２に示すように、複数の抵抗加熱ヒータ１９が設けられている。また、抵抗加熱ヒータ１９の下方には、図２に示すように、複数の遮熱板２１が設けられている。
【００１８】
チャンバ本体３のサセプタ７表面側中央部には、原料ガス導入部２３が設けられ、外周部には排気部２５が設けられている。原料ガス導入部２３の下部には、円環状の固定台２７が設けられている。
図２の点線で囲んだ部分を拡大したものを図６に示す。さらに、図３の点線で囲んだ範囲を拡大したものを図４に示す。図４に示すように、固定台２７の側面部にはサセプタ７の中央固定ギア１３と係合して中央固定ギア１３をチャンバ本体３側に固定するためのロック部２９を有している。
サセプタ７は、図１、図２に示すように、サセプタ７の中央固定ギア１３の開口部４９（図１参照）に固定台２７が挿入されて設置される。設置状態において、中央固定ギア１３はチャンバ本体３側に固定され、この状態でサセプタ７を所定速度で回転させると、サセプタ７の回転と連動して基板プレート１５が自転し、これによって基板５が自公転する。
【００１９】
上述した気相成長装置１で気相成長させるには、チャンバ蓋を閉じることで、チャンバ本体３が、図２に示すように、天井板３１で覆われる状態にして、サセプタ７の上面等と天井板３１とで原料ガスの流路を形成する。この状態で基板５を自公転させて、抵抗加熱ヒータ１９を作動させて基板プレート１５を介して基板５を所定温度に加熱して、原料ガス導入部２３から所定の原料ガスをサセプタ７上面側に導入し、外周の排気部２５から排出する（図２中の矢印を参照）。
【００２０】
次に、本実施の形態の特徴であるサセプタ７について図１〜図５に基づいてさらに詳細に説明する。
＜サセプタ＞
サセプタ７は、図１に示すように、円盤状のサセプタ本体１１と、中央固定ギア１３と、基板載置部としての基板プレートギア１７および基板プレート１５とを備えている。
中央固定ギア１３は、サセプタ本体１１の中央部に設けられサセプタ本体１１に対して相対的に回転可能でかつチャンバ本体３にサセプタ７を設置したときにチャンバ本体３側に固定される。
基板プレートギア１７は、中央固定ギア１３の周囲を囲むように設置され中央固定ギア１３と噛み合う歯車が形成されている。基板プレート１５は、基板プレートギア１７に設置されて基板５が載置されるプレートである。
【００２１】
図５は中央固定ギア１３および基板プレートギア１７の噛合した状態を説明する図である。図５において中央固定ギア１３および基板プレートギア１７は複数の同心円で図示している。これらの同心円のうち、最も外側に図示した実線は歯先円１３ａ、１７ａを表し、実線のすぐ内側に図示した一点鎖線はピッチ円１３ｂ、１７ｂを表し、さらに最も内側に図示した破線は歯底円１３ｃ、１７ｃを表している。中央固定ギア１３と基板プレートギア１７は、図５中の丸で囲んだ部分の拡大図に示すように噛合している。
サセプタ本体１１、中央固定ギア１３および基板載置部（基板プレートギア１７、基板プレート１５）について以下に詳細に説明する。
【００２２】
≪サセプタ本体≫
サセプタ本体１１は、図１に示すように円盤状からなり、中央には中央固定ギア１３を設置するための中央開口部４１を有しており、さらに中央開口部４１の下部には、図２〜図４に示すように、内方に突出して中央固定ギア１３を載置するための中央固定ギア載置部４３を有している。
【００２３】
サセプタ本体１１は、中央開口部４１の外周を囲むように、１０個の開口部４５を有している。開口部４５の下部には、図３〜図４に示すように、内方に突出して基板プレートギア１７を載置するための段部４７が設けられている。
【００２４】
なお、上記では、サセプタ７は基板５を１０枚設置可能なものとしたが、設置数はこれに限られない。例えば、上記実施の形態の基板５より大径のものを６枚設置可能なものとしてもよい。このように基板５の大きさの変更する場合、これに伴って開口部４５の数や基板プレート１５の大きさ、基板プレートギア１７および中央固定ギア１３の歯数等、サセプタ７側の構成を適宜変更する。他方、チャンバ本体３側の構成を変更する必要がないため、交換作業の工数を抑えることができる。
【００２５】
≪中央固定ギア≫
中央固定ギア１３は、図１、図５に示すように、中央に固定台２７が挿入可能な開口部４９を有する円環状の外歯車からなる。
中央固定ギア１３は、図３、図４に示すように、サセプタ本体１１と相対的に回転可能に中央固定ギア載置部４３に、回転をスムーズにするためのベアリング５１を介して載置されている。
【００２６】
中央固定ギア１３の開口部４９の側面には、固定台２７のロック部２９と嵌合して中央固定ギア１３を固定するためのロック部５３が設けられている。中央固定ギア１３の開口部４９に固定台２７を挿入させた状態で、中央固定ギア１３を少し回転させると、固定台２７のロック部２９と中央固定ギア１３のロック部５３が嵌合して、中央固定ギア１３が固定台２７に固定される。こうすることによって中央固定ギア１３がチャンバ本体３側に固定されることになる。上述したとおり、サセプタ本体１１と中央固定ギア１３は相対的に回転可能となっているため、上記のように中央固定ギア１３がチャンバ本体３側に固定されてもサセプタ本体１１は回転することができる。
中央固定ギア１３は、サセプタ本体１１の中央固定ギア載置部４３に載置されているため、サセプタ本体１１の底面を持ち上げれば中央固定ギア１３も一緒に搬送することができる。
【００２７】
なお、中央固定ギア１３は、石英で形成されている。そのため、抵抗加熱ヒータ１９から発せられる熱を吸収しにくく、温度が上昇しにくい。
また、中央固定ギア１３は単一の部品で構成されているので、固定ギアを分割して形成した場合のように、温度上昇時において分割部分の熱膨張量の違いにより分割部分同士のずれが生ずるというような問題もない。
なお、中央固定ギア１３には、図３、図４に示すように、石英からなる中央固定ギアカバー５５が着脱可能に装着されており、中央固定ギア１３の外面が汚損されるのを防止している。
【００２８】
≪基板載置部≫
基板載置部は、図３に示すように、円環状の外歯車からなりサセプタ本体１１の開口部４５の段部４７に回転可能に載置される基板プレートギア１７と、円盤状からなり開口部４５を覆うように基板プレートギア１７に載置されて基板５を保持する基板プレート１５で構成されている。
基板プレートギア１７は、図４に示すように、サセプタ本体１１の開口部４５の段部４７にベアリング５７を介して回転可能に載置されて、図１、図５に示すように、中央固定ギア１３の外周に設けられた歯と噛合している。
基板プレートギア１７には基板プレート１５が載置され、基板プレートギア１７が回転することで基板プレート１５を介して基板５も回転する。
基板プレートギア１７は円環状に形成されているため、抵抗加熱ヒータ１９から発せられる熱を遮ることがなく、効率的に基板に伝熱させることができる。
【００２９】
なお、サセプタ７は、図３に示すように、サセプタ本体１１の上面を覆うサセプタカバー５９と、サセプタ本体１１と基板プレート１５の隙間を覆うための基板プレートリング６１を有している。サセプタカバー５９と基板プレートリング６１は石英等で構成されている。これらは設置状態において、図３に示すように、基板プレート１５に載置された基板５の上面と面一になり、図３中に矢印で示す原料ガスの流れを乱さないようになっている。
【００３０】
次に、上記サセプタ７を回転させるための回転機構９について図６に基づいて説明する。
＜回転機構＞
回転機構９は、サセプタ７をチャンバ本体３側に設置されたサセプタ７を回転させるためのものである。
回転機構９は、図６に示すように、サセプタ７の外周部が載置される分割回転テーブル７１と、分割回転テーブル７１を回転させる駆動力を発生させるモータ７３と、一端がモータ７３に連結されて駆動力を伝達するためのシャフト７５と、平歯車からなりシャフト７５のモータ７３側の他端に連結されて回転する第１ギア７７と、内歯車からなり第１ギア７７の歯７７ａと噛合して駆動力を伝達する第２ギア７９と、第２ギア７９に設置されて分割回転テーブル７１を支持する支持部８１を有している。
【００３１】
なお、分割回転テーブル７１は複数の円弧状板から構成され、これらを円環状に連結して用いられる。
また、分割回転テーブル７１には、図３に示すように、上面を覆う石英製の分割回転テーブルカバー８３が設置され、汚れの付着しないようになっている。分割回転テーブルカバー８３は設置された状態で、図３に示すように、基板プレート１５に載置された基板５の上面と面一になり、図３中に矢印で示す原料ガスの流れを乱さないようになっている。
【００３２】
以上のように構成された本実施の気相成長装置１のサセプタ７の搬送方法および設置方法について説明すると共に、基板５の自公転機構について説明する。
サセプタ７は、図７に示すように、気相成長装置１を格納する反応炉室９１に隣接して設置される搬送ボックス９３から、サセプタ７を搬送する搬送ロボット９５によって反応炉室９１内に搬送される。この時、サセプタ７は、中央固定ギア１３と基板プレートギア１７を噛合させた上、基板プレート１５、基板５、サセプタカバー５９等をサセプタ本体１１に予め設置された状態で搬送ボックス９３内に収められている。
【００３３】
搬送ロボット９５は、サセプタ本体１１の下部を支持し、上記の中央固定ギア１３等が設置された状態で反応炉室９１内に搬送する。サセプタ７は、その後チャンバ本体３の上部に搬送されて下降され、サセプタ７の中央固定ギア１３の開口部４９に固定台２７が挿入されて載置される。
次に、サセプタを回転させることで中央固定ギア１３を少し回転させ、固定部のロック部２９と中央固定ギア１３のロック部５３とを嵌合させて中央固定ギア１３をチャンバ本体３側に固定する。これ同時にサセプタ７の外周部は分割回転テーブル７１に載置される。
このように、本実施の形態の気相成長装置１においては、サセプタ７をチャンバ本体３側に設置する際に、特許文献１のように反応炉室９１内で歯車を噛合させる必要がないため、設置が非常にスムーズであり、かつ、歯車が損傷することもない。
【００３４】
上記サセプタ７を設置した状態でモータ７３を駆動させると、駆動力が第１ギア７７、第２ギア７９および支持部８１を介して分割回転テーブル７１に伝達されて分割回転テーブル７１が回転する。この回転に伴って分割回転テーブル７１に載置されているサセプタ７も回転する。これによってサセプタ７上に設置された基板５が公転することになる。
また、このサセプタ７の回転に伴って、基板プレートギア１７は固定された中央固定ギア１３の外周を平面視で転がるように回転する。この回転によって基板プレート１５を介して基板５が自転することになる。
このように、サセプタ７を回転させることで基板５が自公転する。例えば、図５の矢印で示すように、サセプタ７を時計回りに回転させれば、基板５も時計回りに公転するとともに時計回りに自転する。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においては、サセプタ７は、基板５を自公転させるための機構として、サセプタ本体１１の中央部に設けられサセプタ本体１１に対して相対的に回転可能でかつチャンバ本体３にサセプタ７を設置したときにチャンバ本体３側に固定される中央固定ギア１３と、中央固定ギア１３の周囲を囲むように設置され中央固定ギア１３と噛み合う歯車が形成されると共に基板５を載置して自転可能な複数の基板載置部とを有しているため、これらを搬送ボックス９３内で予め噛合させることができ、それ故、チャンバ本体３へのサセプタ７の設置が非常にスムーズに行うことが可能となる。また、歯車が損傷するという問題もない。
【００３６】
また、中央固定ギア１３はサセプタ７の中央に設けているため、小径のものとすることができる。それ故、単一の部材で構成することができ、高熱時に熱膨張しても、複数の分割した部材で構成する場合に発生していた部材間の熱膨張量の違いによる歯車のずれ等の問題も生じない。
また、基板５の自公転機構をサセプタ７側のみで構成しているため、基板５の大きさ変更時にチャンバ本体３側の構成を変更する必要がなく、メンテナンス工数の大幅な低減につながる。
【符号の説明】
【００３７】
１  気相成長装置
３  チャンバ本体
５  基板
７  サセプタ
９  回転機構
１１  サセプタ本体
１３  中央固定ギア
１５  基板プレート
１５ａ  歯先円
１５ｂ  ピッチ円
１５ｃ  歯底円
１７  基板プレートギア
１７ａ  歯先円
１７ｂ  ピッチ円
１７ｃ  歯底円
１９  抵抗加熱ヒータ
２１  遮熱板
２３  原料ガス導入部
２５  排気部
２７  固定台
２９  ロック部
３１  天井板
４１  中央開口部
４３  中央固定ギア載置部
４５  開口部
４７  段部
４９  開口部
５１  ベアリング
５３  ロック部
５５  中央固定ギアカバー
５７  ベアリング
５９  サセプタカバー
６１  基板プレートリング
７１  分割回転テーブル
７３  モータ
７５  シャフト
７７  第１ギア
７７ａ  歯
７９  第２ギア
８１  支持部
８３  分割回転テーブルカバー
９１  反応炉室
９３  搬送ボックス
９５  搬送ロボット
【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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