(57)【要約】【課題】結晶膜を基板の上に成長させる化学気相成長（ＣＶＤ）の量産では、均一性を改良しながらバッチサイズを大きくする装置構造が課題である。その為にガス流量を増加させずにガスの流速を速くしたい。また、高価であり大量のキャリーガスを消費する有機金属ＣＶＤでない方法のＨＶＰＥ（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Vapor phase Ｅｐｉｔａｘｙ）が可能な装置構造を得たい。これら要求を満たす装置の構造が課題である。【解決手段】タービンブレードのようにサセプタを配置し、その表面に基板を載置する。ブレードを回転すると高速の線速度が得られる。ブレードの枚数に応じて一回に処理する基板の枚数（バッチサイズ）を大きくできる。この回転は排気機構をも兼ねるので装置の小型化も同時に実現する。固体金属を気化させ、それを高温のまま導く加熱継手の導入で、液体または固体の原料を利用できるので、製造が安価になる。【選択図】図３
2013235947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持加熱するための複数のサセプタを傾斜させてブレード状に配置した回転可能な回転ブレードサセプタを備え、加熱した当該回転ブレードサセプタが回転してＣＶＤガスを吸引排気し、当該ＣＶＤガスが分解して当該サセプタの上に載置した基板に膜を成長させる製造装置。
【請求項２】
前記回転ブレードサセプタを回転させるシャフトがあり、当該シャフト内部がＣＶＤ排気管と接続されてあり、当該排気管内部を加熱する機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の製造装置。
【請求項３】
前記加熱が誘導加熱、ランプ加熱、抵抗加熱、またはこれらの組み合わせで加熱されることを特徴とする請求項１、２記載の製造装置。
【請求項４】
傾斜させた前記ブレードサセプタを垂直に見込むように当該ブレードサセプタの温度または光反射率を測定する測定装置の光路軸を設定したことを特徴とする請求項１〜３記載の製造装置。
【請求項５】
前記基板が前記ブレードサセプタの表面に取り外し可能なカバーを備え、当該カバーの上に基板を載置することを特徴とする請求項１〜４記載の製造装置。
【請求項６】
前記ＣＶＤガスが低くても２００℃以上に加熱された加熱継手を経由して供給されることを特徴とする請求項１〜５記載の製造装置。
【請求項７】
前記加熱継手の加熱が同軸の複数のシリンダー抵抗発熱体に電流を通じることで加熱が行われ、中心のシリンダー抵抗発熱体を前記ＣＶＤガスが通過して供給されることを特徴とする請求項１〜６記載の製造装置。
【請求項８】
前記ＣＶＤガスが固体原料を加熱して気化させた気化ガスか、または固体原料と反応可能なハロゲンまたは水素を含むガスと反応させて発生させた反応ガスであることを特徴とする請求項１〜７記載の製造装置。
【請求項９】
前記ＣＶＤガスが固体原料を加熱して気化させた気化ガスか、または固体原料と反応可能なハロゲンまたは水素を含むガスと反応させて発生させた反応ガスであることを特徴とする請求項１〜８記載の製造装置。
【請求項１０】
前記サセプタと抵抗発熱体がカーボングラファイト製であることを特徴とする請求項１〜９記載の製造装置。
【請求項１１】
前記膜がシリコン、ゲルマニューム、カーボングラファイト、ガリューム、アルミニューム、インジューム、亜鉛、窒素、酸素、マグネシューム、リン、ボロンのいずれか、または複数を含む半導体膜、またはそれらの積層膜であることを特徴とする請求項１〜１０記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に薄膜を成長させる装置構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温で気相から基板に膜を成長させる装置は半導体産業とともに発達した。結晶膜を成長させる装置は気相成長装置の中でも雰囲気の清浄さと基板の上の粒子ゴミの管理を再現性よく行う必要から、その構造は特殊である。量産用の装置の構造は、基板の大きさに合わせて、いくつかの代表的な構造が発明された。
【０００３】
シリコン半導体産業においては、バイポーラトランジスタをＬＳＩ（大規模集積回路）に搭載する開発を競った時代があった。当該トランジスタはシリコン基板の上にシリコンの結晶膜を成長させる結晶構造を用いた。この結晶膜を成長させる装置をシリコンエピタキシャル装置と呼んだ。シリコン基板（ウエハと呼ぶ）が現在１２インチ直径が主流であるので、現在のエピタキシャル装置は枚葉式である。
【０００４】
基板が大きいとき、１枚の基板を処理する装置構造が均一性を得るために好適であるからだ。しかし、２インチや４インチの基板を処理していた１９８０年代ではバッチ式を用いた。その時代には大量に基板を処理する必要からいくつかの装置構造が発明された。
【０００５】
シリコン半導体産業は成熟したが、化合物半導体を用いるデバイスが産業として今成長しつつある。ＧａＡｓ（砒素化ガリューム）基板を用いるレーザーデバイス、ＧａＮ（窒化ガリューム）やサファイアーの基板を用いるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）デバイスがその産業である。
【０００６】
これらの産業において、基板は２インチないし４インチが主流である。一回の成長で処理できる基板枚数が多いほど製造効率を上げられる産業である。シリコン産業においては、基板の大きさを大きくすることは可能であったので、基板の大きさを大きくして製造コストを下げた。従って、基板は現在１２インチまで大きくなったという現実がある。
【０００７】
化合物半導体の産業においては、まだ２インチや４インチの基板を用いる時代が続くがコスト競争が市場で激しくなり始めた。このため一回の処理に成長できる基板枚数を多くすること、原料のコストを下げることが差別化競争力になる。
【０００８】
化合物半導体膜の成長には有機金属ガスを用いる。このガスは熱分解して重合体を気相で形成する。この性質があるので、結晶成長用の量産装置の種類は少ない。１枚のサセプタ（基板の載せる加熱板）を用い、その上に１枚または複数枚の基板を載せるのが基本構造であり、昔から進化してない。
【０００９】
これに対して、産業成長が急速であった時代のシリコンエピタキシャル装置には多くの構造アイデアがあった。その中に多数のサセプタを用いるアイデアがある。一例として特開昭６０−０９０８９４気相成長装置（特許文献１）に開示された構造を転写して図１に示す。
【００１０】
複数のサセプタ１１を放射状に配置して、各サセプタ１１の両面に基体（基板と同じ）４を搭載する構造である。図２にシリンダー反応室１２の構造を示す。
【００１１】
サセプタはヒーター１６により加熱され基体回転導入器１５により回転する。１３原料吹き出しノズル１３よりＣＶＤ（化学気相成長）のガスが複数の導入口から導入され、サセプタの上の方から流れ、サセプタ上の基体の上で熱分解して結晶膜を成長させ、通過して、排気口14から排気される。
【００１２】
バッチサイズを大きくする（一度の成長させる基板枚数を多くする）成長装置の構造例を公開された発明から示した。
【００１３】
特許文献２には減圧でシリコンカーバイド結晶膜をシリコン基板の上に成長させる発明が１９８７年に公開されている。この発明は基板の軸を僅かに傾けることにより、表面の平滑な結晶膜を異種基板の上に成長させる技術である。
【００１４】
近年、シリコンカーバイドは高耐圧、高周波、大電力デバイス結晶として実用化が進んでいる。またＧａＮもＬＥＤ照明や高速大電力デバイスのための結晶として実用化が進んでいる。これらの結晶をシリコン結晶基板の上にヘテロ結晶成長させる試みが大バッチサイズで行う市場ニーズが強くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開昭６０−０９０８９４号公報
【特許文献２】特開昭６２−１５５５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
サセプタ枚数を増加させる構造を用いることで、バッチサイズを大きくすることが可能である。量産では、均一性を改良しながらバッチサイズを大きくする改良が基本的な課題である。
【００１７】
バッチサイズまたは装置を大きくしたとき均一性を悪化させない方法は大流量のキャリアーガスを流すことである。これには消費するキャリアーガスの量が増えるという課題１がある。有機金属ガスをＣＶＤガスとして用いるときは、気相で重合反応を起こし粒子ゴミを発生させるので、大流量ガスは加熱空間を早く横切るために、この重合反応を抑制する効果がある。
【００１８】
大流量はＣＶＤガスの基板上での流速を早くする。速い流速は拡散層（停滞層）を薄くし、成長速度を増加させる効果がある。バッチサイズを大きくしても流速を速くしたいという課題２がある。また、排気される未反応ガスを消費して排気配管やポンプへの付着を減らし、メンテナンスによるダウンタイムを減らしたいという課題３がある。
【００１９】
有機金属ガスは高価であるので、それら金属を含む液体原料や金属固体をガスに変換して高温輸送して、これを使い安い原料で結晶膜を成長させたいという希望がある。そのために高温でガスを輸送するという構造が必要である。これが課題４である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、請求項1に記載のように、基板を支持加熱するための複数のサセプタを傾斜させてブレード状に配置した回転可能な回転ブレードサセプタを備え、加熱した当該回転ブレードサセプタが回転してＣＶＤガスを吸引排気し、当該ＣＶＤガスが分解して当該サセプタの上に載置した基板に膜を成長させる製造装置である。
【００２１】
請求項２に係る発明は前記回転ブレードサセプタを回転させるシャフトがあり、当該シャフト内部がＣＶＤ排気管と接続されてあり、当該排気管内部を加熱する機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の製造装置である。
【００２２】
請求項３に係る発明は、前記加熱が誘導加熱、ランプ加熱、抵抗加熱、またはこれらの組み合わせで加熱されることを特徴とする請求項１、２記載の製造装置である。
【００２３】
請求項４に係る発明は傾斜させた前記ブレードサセプタを垂直に見込むように当該ブレードサセプタの温度または光反射率を測定する測定装置の光路軸を設定したことを特徴とする請求項１〜３記載の製造装置である。
【００２４】
請求項５に係る発明は、前記基板が前記ブレードサセプタの表面に取り外し可能なカバーを備え、当該カバーの上に基板を載置することを特徴とする請求項１〜４記載の製造装置である。
【００２５】
請求項６に係る発明は、前記ＣＶＤガスが低くても２００℃以上に加熱された加熱継手を経由して供給されることを特徴とする請求項１〜５記載の製造装置である。
【００２６】
請求項７に係る発明は、前記加熱継手の加熱が同軸のシリンダー抵抗発熱体に電流を通じることで加熱が行われ、中心のシリンダー抵抗発熱体を前記ＣＶＤガスが通過して供給されることを特徴とする請求項１〜７記載の製造装置である。
【００２７】
請求項８に係る発明は、前記ＣＶＤガスが固体原料を加熱して気化させた気化ガスか、または固体原料と反応可能なハロゲンまたは水素を含むガスと反応させて発生させた反応ガスであることを特徴とする請求項１〜７記載の製造装置である。
【００２８】
請求項９に係る発明は、前記ＣＶＤガスが固体原料を加熱して気化させた気化ガスか、または固体原料と反応可能なハロゲンまたは水素を含むガスと反応させて発生させた反応ガスであることを特徴とする請求項１〜８記載の製造装置である。
【００２９】
請求項１０に係る発明は、前記サセプタと抵抗発熱体がカーボングラファイト製であることを特徴とする請求項１〜９記載の製造装置である。
【００３０】
請求項１１に係る発明は前記膜がシリコン、ゲルマニューム、カーボングラファイト、ガリューム、アルミニューム、インジューム、亜鉛、窒素、酸素、マグネシューム、リン、ボロンのいずれか、または複数を含む半導体膜、またはそれらの積層膜であることを特徴とする請求項１〜１０載の製造装置である。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１から３に係る発明によれば、サセプタをブレード状に配置した回転ブレードサセプタは回転することによりＣＶＤガスを吸引するとともに、排気を行う。これは排気ポンプの役割を兼ねることを意味する。ＣＶＤガス排気のためのポンプ容量は小さいものを選べることになり、装置のスペースを小さくできる効果がある。
【００３２】
回転速度は当該ブレードサセプタがガスを横切る速度を決めるので、基板とガスの相対速度を制御できる。高速回転はガスが基板表面を横切る速さを速くする。この回転速度調整はガスの分解によって生じる分解活性種の種類と濃度を制御できることを意味する。回転が早まると遠心力が作用するので、それに応じてガスの流路を外側にシフトさせる制御が可能である。この効果は基板の内外の成長速度調整に利用できる。
【００３３】
排気系の配管内部も加熱されるので、未反応のガスが低温成長して膜欠陥原因の粒子を作り出しづらくさせる。以上で課題１と２、３が解決された。
【００３４】
請求項４に係る発明によれば、基板表面からの放射光を測定した温度測定と、表面の粗さに依存した光反射率の測定が可能になる。回転サセプタは回転するので、回転角度と連動させ各ブレードに対応した測定データを取得できる。
【００３５】
請求項５に係る発明によれば、基板を載置するカバーを取り外せるので、前記サセプタ全体を分解して外さなくても、付いた膜の洗浄がカバーだけの洗浄で可能となる。
【００３６】
請求項６と７に係る発明によれば、２００℃以上に加熱された加熱継手を経由してＣＶＤガスを供給するので、ガス配管に当該ガスが残らない。残ったガスがないので、配管に残り吸着ガスと空気が反応してしばしば形成される粒子が発生しない。反応系が常にクリーンに維持されるので、膜の品質、とりわけ結晶欠陥を減少させるのに寄与する。これは課題４の解決である。同軸のシリンダー抵抗発熱体は中心部が最高温度で外部のシリンダーほど低温なので、断熱効果のある構造を与える。
【００３７】
請求項８と９に係る発明によれば、室温ではガスとして扱えない原料ガスでも反応室にガスとして導き成膜が可能となる。
例えば、Ｇａ金属を固体原料とし塩酸を反応ガスとして用いると塩化ガリュームのガスを発生できる。この発生ガスを例えば７５０℃の高温に維持したまま反応室に導き、アンモニアＮＨ３と１０００〜１２００℃で反応させると、ＧａＮの結晶膜が成長できる。
【００３８】
回転ブレードサセプタが回転する円周上に塩化ガリュームとアンモニアの供給を配置すると、ガリュームの吸着とその窒化を原子層ごとに行わせることができるので、原子層エピタキシが可能な成長装置となる。配置するガス供給元を、例えばＩｎの塩化物とガリュームの塩化物にすると、ＧａＮ−ＩｎＮの混晶に制御して成長させることが可能となる。
【００３９】
請求項１０に係る発明によれば、不純物の含まない反応室を維持しながら、１２００℃程度までの温度で反応させることができる。シリコンカーバイドのコーティングをすれば、さらに清浄になる。
【００４０】
請求項１１に係る発明によれば、シリコン膜、ゲルマニューム膜の成長が可能である。炭素（カーボングラファイト）を含むガス、例えばプロパンと塩化シリコンを反応させるとシリコンカーバイドの結晶膜の成長が可能である。
【００４１】
ガリューム、アルミニューム、インジュームの塩化物とアンモニを反応させるとＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮの結晶膜やそれらの混合結晶膜の成長が可能である。亜鉛の塩化物と酸素を反応させると酸化亜鉛の結晶膜の成長が可能である。
【００４２】
シリコンやマグネシュームを含むガスとＧａＮを成長させる当該ガスを反応させるとドーピングが可能である。リンまたはボロンとシランガス、塩化シランガスを反応させると、ドーピングしたシリコン結晶膜の成長が可能である。また、これらの結晶膜の積層膜を成長させることも、上記ガスを切り替えた連続成長で可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図1は、特開昭６０−０９０８９４気相成長装置の構造模式図。
【図２】図２は、特開昭６０−０９０８９４気相成長装置の構造模式図。
【図３】図３は、回転ブレードサセプタの構造模式図。
【図４】図４は、サセプタカバーの模式図。
【図５】図５は、回転ブレードサセプタの結晶成長装置の模式図。
【図６】図６は、加熱継手の構造模式図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図３は本発明の基本構造の模式図である。  
【００４５】
タービンブレードのようにブレードサセプタ３０１がサセプタシャフト３０２のまわりに傾斜をつけて配置されている。当該ブレードサセプタの傾斜角度は任意に設計可能である。サセプタ上面３０３の上に基板としてのウエハ３０４が載置される。サセプタ下面３０５にはウエハ３０４は載置されない。
【００４６】
サセプタシャフト３０２は回転する。シャフト３０２にはガス通路になる排気孔３０６が配置されてあり、ガスは当該孔３０６を通過して当該シャフト３０２の中心を通り排気される。本サセプタを回転ブレードサセプタ３００と呼ぶことにする。上記回転ブレードサセプタは加熱される。
【００４７】
前記回転ブレードサセプタは回転することにより当該ブレードがサセプタとして作用することのほかに、排気装置として作用する。回転速度を制御することにより、排気速度と基板上のガスの線速度を制御する。
【００４８】
ブレードの上にウエハ３０４を載置したが、ブレードの枚数が増えるとウエハを載置するポケットの加工がやりづらい。また成長膜が直接にサセプタに付着すると、洗浄のための分解と復旧管理が厄介である。ブレードが重なりあう枚数の例を示したが前記傾斜角度によってブレードは重ならない。また、サセプタシャフト３０２は円形である例を示したが多角形であってもよい。
【００４９】
図４はサセプタカバーの模式図である。
【００５０】
ブレードサセプタ４０１を挟みこむようにウエハポケット４０２付のサセプタカバー４０３が付けてある。サセプタはＳｉＣ被覆したグラファイトである。加熱方法はランプ加熱や抵抗加熱であればＳｉＣやＡｌＮのセラミクス、石英で作製することも可能である。ブレードサセプタ４０１は前記シャフト３０２と組み込むことも、それと一体で作製することも可能である。以上は発明実施の基本形態である。
【実施例１】
【００５１】
実施例として図５に回転ブレードサセプタの気相成長装置の構造模式図を示す。
【００５２】
構造を説明する。回転ブレードサセプタのサセプタシャフト５０１に上記ブレードサセプタが取り付けられ、その上にサセプタカバー５０２が取り付けられている。カバー５０２の上に４インチのシリコンウエハ５０３が載置されてある。サセプタシャフト５０１は回転機構５０４に連結されて回転する。回転機構の継手領域はカバー５０５で囲われている。本カバー５０５は石英である。なお、当該シャフトは円形でなくても多角形でもよい。
【００５３】
回転機構５０４は上下フランジ５０６に固定されて上下移動機構５０７により上下移動する。上下フランジ５０６はベースフランジ５０８と図示しないＯリングで真空シールする。フランジは水冷機構５０９で水冷される。  
反応室５１０はステンレスである。その反応室を貫いて、水冷誘導加熱コイル５１１が設置されてある。当該コイルは石英カバー５１２で囲われてある。
【００５４】
誘導加熱コイル５１１に誘導電流を例えば２０ＫＨＺで通じると、カーボングラファイトで作製された部品ブレードサセプタは加熱される。ブレード内には誘導電流が流れる。カーボングラファイトで作製したサセプタシャフト５０１も同様に加熱される。加熱されると放射熱がまわりを加熱するので温度は均一になる方向に平衡する。
【００５５】
しかし、放熱の程度により温度は任意ではない。これを補正するためにランプヒーター５１３が備えられている。同じ表示はランプヒーターを表す。ランプヒーター５１３は上下フランジ５０６のほかに、上部フランジ５１４にも備えられてある。それぞれの電力は個別に調整できる。上部フランジ５１４は上下移動機構５１５により移動できる。本移動はメンテナンスのときに利用する。基板の温度や表面の粗さに依存した光反射率の測定のために、傾斜した当該ブレードの角度に合わせて、ブレードサセプタを垂直に見込むように温度または光反射率を測定する図示してない測定装置の光路軸を設定する。
【００５６】
上部フランジ５１４にはガス導入器５１６が加熱継手５１７を介して取り付けられている。加熱継手５１７の詳細構造は図６に示した。加熱継手５１７は低くても２００℃以上の温度に維持したガス管である。室温で固体になるような、または液体になるようなガスであっても、当該通路で液化、固体化にさせない温度制御を行う。
【００５７】
加熱継手５１７のガスはカーボングラファイト製の分散板５１８で分散される。回転ブレードサセプタで吸引されて導入ガスはウエハ５０３の上を通過して、排気孔３０５を通して排気される。ガスの流れを点線で図に示した。
【００５８】
排気管５１９には加熱された反応促進棒５２０が備えられ、端子５２１から電力供給されて１０００℃以上に加熱可能である。高温にした反応促進棒５２０で反応してウエハ上の膜成長に寄与できなかった残りガスをここで付着させて、排気口５２２以降のポンプを含む排気系に残ガスが行き低温で粉状の生成物ができるのを防止する。
【００５９】
反応室５１０の各部にはパージガスが供給される。ランプヒーターの窓が曇るのを防止する窓パージガス５２３、回転連結
部パージガス５２４、コイルパージガス５２５、反応室パージガス５２６は窒素である。
以上、回転ブレードサセプタの結晶成長装置の構造実施例を模式図で示した。
【００６０】
上記説明で部品として用いた加熱継手５１７を詳しく図６に示した。
【００６１】
高温のまま、またその温度を制御して、分散容器５２７までガス導入器５１６からの原料ガスを導く部品が加熱継手５１７である。
【００６２】
下部フランジ６０１にはガス導入管６０２を加熱するためのヒーター６０３が取り付けてある。ガス導入管６０２は石英管である。当該ガス導入管は金属やカーボングラファイト、セラミクスであってもよい。ヒーター６０３は同軸のカーボングラファイトヒーターである。同軸の筒状のカーボングラファイトをヒータースリット６０４で二つに割ると、カーボングラファイトヒーター電極１（６０５）からカーボングラファイトヒーター電極２（６０６）に通じる１本のヒーター回路を作る。
【００６３】
当該電極は同じ材料のカーボングラファイトの袋ナット６０７，６０８で電力導入端子１と２（６０９と６１０）に接続される。電力導入端子１と２（６０９と６１０）に通電すると、カーボングラファイトヒーター６０３が加熱される。当該カーボングラファイトヒーターはカーボングラファイト製であり、その表面は電気接触面以外はシリコンカーバイドで被覆されている。
【００６４】
ここでは、ヒーター材料としてカーボングラファイトを選んだが、他の材料、例えばタングステンなどの金属、ボロンナイトライドやランタンボライド、シリコンカーバイドなどの高温耐熱材料であってもよい。セラミクス絶縁板６１１は下部フランジ６０１とヒーター電極６０５，６０６を絶縁する。また、ここでは単相の２電極ヒーターの例を示したが、ヒ−タースリットを３ついれて３相ヒ-ターにすることは自由に設計できる。
【００６５】
絶縁２重管６１２は本筐体と当該ヒーターの熱絶縁と電気絶縁を行う。２重にして効果を高めたが、温度によっては無垢の石英やセラミクスの管でもよい。また３重、４重に増やすことも自由に設計できる。
【００６６】
絶縁２重管６１２とカーボングラファイトヒーター６０３の外周ヒーターを貫いて内部の温度をモニターする熱電対ＴＣが備えられている。
上部フランジ６１３にはガイド円板６１４が備えられ、パージガス管６１５からパージガスが導入される。当該パージガスはガイド円板６１４の裏面を通り、一部はガス導入管６０２を通り、一部はカーボングラファイトヒーターを抜ける。
【００６７】
ガイド円板は断熱の為に石英である。ガイド円板は他の材料、カーボングラファイトやセラミクスであってもよい。
以上説明した加熱継手６００により、上部のガイド円板６１４から高温で導入されるガス、または液体をバブリングしたガスを低温にすることなく、高温を維持して分散容器５１６まで導く。以上、装置構造と加熱継手部品構造を実施例１で説明した。
【実施例２】
【００６８】
実施例２はシリコン成膜の例である。
【００６９】
成膜に用いるガスとして液体で供給されるトリクロロシランＳｉＨＣｌ３を用いた。
これは室温で液体であるので、水素でバブリングして送り出す。  当該バブラーから加熱継手５１７にバブリングガスを通じた。    
【００７０】
基板５０３としては＜２１１＞方向に４度傾けた（１１１）面を主面とする高濃度n型４インチシリコン基板を用いた。ここでは指数にマイナスを意味する記号をつけてない。軸を傾ける理由は、一定の密度で主面にステップを設けるためである。
【００７１】
トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）とともにキャリアーガスとして水素（Ｈ２）ガスを導入した。加熱継手５１７の温度は２５０℃と設定した。回転ブレードサセプタを支えるサセプタシャフト５０１の回転数を毎分６０回転とした。
【００７２】
図示しない排気ポンプの排気量を調整して反応室５１０の内部圧力は２００Ｐａの減圧に制御した。シリコン基板の温度が１０００℃になるように誘導コイル５１１とランプヒ−ター５１３によりブレードサセプタを加熱した。
【００７３】
シリコン基板の温度は図示しない当該基板５０３を垂直に見込む角度で設置した赤外放射温度計測定した。基板温度は１０００℃に設定した。反応促進棒５２０の温度は１１００℃とした。
【００７４】
赤外フィーリエ分光器を用いて膜厚を測定した。約３００nm／分の成長速度でシリコンエピタキシャル膜が成長した。
【実施例３】
【００７５】
実施例３はガリュームナイトライドＧａＮ成膜の例である。
【００７６】
ガス導入器５１６には固体のガリュームが収納されて８００℃に加熱される。ガリュームは溶融する。それに塩酸ガスを通じて、塩化ガリュームをガス導入器５１６で発生させる。発生させた塩化ガリュームは室温では固体であるので、高温に維持したまま輸送しなくてはならない。
【００７７】
高温で気化している塩化ガリュームを輸送するための加熱された水素がガス導入器５１６に導かれている。気化した塩化ガリュームがキャリアーガスの加熱水素で加熱継手５１７に導かれる。
【００７８】
加熱継手５１７の温度は７５０℃に設定した。加熱継手５１７を経由して分散容器５２７まで導かれた気化された塩化ガリュームはキャリアー水素とともに分散板５１８で分散されて反応室５１０の基板５０３に到達する。
【００７９】
一方、加熱継手５１７と同じ円周上に設置したもう一つの図示しない加熱継手からはアンモニアＮＨ３ガスを導入した。アンモニアガスは分散容器５２７で塩化ガリュームと出会い混合する。アンモニアＮＨ３も基板５０３に到達する。
【００８０】
基板５０３としては異種基板である４インチのサファイアーウエハ（Ｃ面）を用いた。Ｃ面は正方向から２度傾けた基板を用いた。傾けた基板を用いる理由はステップ密度を大きくするためである（特許文献２参照）。結晶膜の組成は基板と異なるので、これはヘテロ結晶成長の例である。
【００８１】
反応室５１０は真空排気して大気を無くする。真空排気のあと、ガスの供給管５２３，５２４，５２５，５２６から窒素を流し、再び真空にしてパージを行う。
【００８２】
水素を減圧で導入しながら、回転ブレードサセプタを加熱する。基板５０３の温度は図示しない当該基板を垂直に見込む角度で設置した放射温度計測定した。当該温度は１０００℃に設定した。
【００８３】
回転ブレードサセプタのサセプタシャフト５０１の回転数を毎分６０回転とした。図示しない排気ポンプの排気量を調整して反応室５１０の内部圧力は２００Ｐａの減圧に制御し、サファイア基板の温度が１０００℃になるように誘導コイル５１１とランプヒ−ター５１３により加熱して制御した。反応促進棒５２０の温度は１１００℃とした。
【００８４】
膜厚を測定した。ガスの導入量に依存して１０００nm／分以上の成長速度でＧａＮ膜を成長させることが可能であった。
【実施例４】
【００８５】
実施例４はシリコンカーバイドＳｉＣ成膜の例である。
【００８６】
４インチシリコン基板にシリコンカーバイド（ＳｉＣ）の結晶膜を成長させる。
【００８７】
室温で液体であるので、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）は水素でバブリングして送り出す。  図示しない当該バブラーから加熱継手５１７にトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）を水素キャリアーとともに通じた。    
【００８８】
基板５０３としては＜２１１＞方向に４度傾けた（１１１）面を主面とするｐ型４インチシリコン基板を用いた。ここでは指数にマイナスを意味する記号をつけてない。軸を傾ける理由は、一定の密度で主面にステップを設けるためである。軸を傾けるこの技術は１９８７年に特許文献２で既に公開された。
【００８９】
加熱継手５１７の温度は２５０℃とした。一方、加熱継手５１７と同じ円周上に設置したもう一つの図示しない加熱継手からはプロパンガスＣ３Ｈ８を導入した。プロパンは分散容器５２７でトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）と水素キャリアーに出会う。
【００９０】
回転ブレードサセプタのサセプタシャフト５０１の回転数を毎分６０回転とした。図示しない排気ポンプの排気量を調整して反応室５１０の内部圧力は２００Ｐａの減圧に制御し、シリコン基板を１０００℃に誘導コイル５１１とランプヒ−ター５１３により加熱した。反応促進棒５２０の温度は１１００℃とした。
【００９１】
ガスの流量に応じて立方晶の３Ｃ−ＳｉＣをシリコン基板の上に２５〜４５nm/minの速度で成長させることが可能であった。成長させたＳｉＣ膜は鋭い（１１１）Ｘ線回折ピークを示した。表面はストリークパタンの電子線回折が観察されるほど平滑であった。
以上、大きなバッチで基板上に結晶膜を気相成長させる装置を製作した。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、大きなバッチサイズで固体や液体の原料から結晶膜を安価に高速製造できるので、ＬＥＤや化合物半導体ＬＳＩを安価に製造する技術に好適である。
【符号の説明】
【００９３】
４    基体
１１  サセプタ
１２  シリンダー反応室
１３  原料吹き出しノズル
１４  排気口
１５  基体回転導入器
１６  ヒーター
３００  回転ブレードサセプタ
３０１  ブレードサセプタ
３０２  サセプタシャフト
３０３  サセプタ上面
３０４  ウエハ
３０５  サセプタ下面
３０６  排気孔
４０１  ブレードサセプタ
４０２  ウエハポケット
４０３  サセプタカバー
４０４  サセプタシャフト
５０１  サセプタシャフト
５０２  サセプタカバー
５０３  基板
５０４  回転機構
５０５  カバー
５０６  上下フランジ
５０７  上下移動機構
５０８  ベースフランジ
５０９  水冷機構
５１０  反応室
５１１  誘導コイル
５１２  石英カバー
５１３  ランプヒーター
５１４  上部フランジ
５１５  上下移動機構
５１６  ガス導入器
５１７  加熱継手
５１８  分散板
５１９  排気管
５２０  反応促進棒
５２１  端子
５２２  排気口
５２３  窓パージガス
５２４  連結部パージガス
５２５  コイルパージガス
５２６  反応室パージガス
５２７  分散容器
６００  加熱継手
６０１  下部フランジ
６０２  ガス導入管
６０３  カーボングラファイトヒーター
６０４  ヒータースリット
６０５  カーボングラファイトヒーター電極１
６０６  カーボングラファイトヒーター電極２
６０７  カーボングラファイト袋ナット
６０８  カーボングラファイト袋ナット  
６０９  電力導入端子１  
６１０  電力導入端子２
６１１  セラミクス絶縁板
６１２  絶縁２重管
６１３  上部フランジ
６１４  ガイド円板
６１５  パージガス管
【図１】
2013235947.tif 000003
【図２】
2013235947.tif 000004
【図３】
2013235947.tif 000005
【図４】
2013235947.tif 000006
【図５】
2013235947.tif 000007
【図６】
2013235947.tif 000008