(57)【要約】【課題】基板に形成される化合物半導体結晶の基板の円周方向における膜厚ばらつきを低減し、歩留まりを向上させることができる結晶成長装置を提供する。【解決手段】リアクタ内で基板に化合物半導体結晶を成長させる結晶成長装置であって、基板に対して略垂直な方向に原料を放出する原料供給部と、基板が載置される基板載置台と、基板載置台が配置されるサセプタとを備え、サセプタは、サセプタの原料供給部と対向する面に基板載置台を保持する凹部を有している。【選択図】図２
2017092311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクタ内で基板に化合物半導体結晶を成長させる結晶成長装置であって、
上記基板に対して略垂直な方向に原料を放出する原料供給部と、
上記基板が載置される基板載置台と、
上記基板載置台が配置されるサセプタとを備え、
上記サセプタは、上記サセプタの上記原料供給部と対向する面に上記基板載置台を保持する凹部を有していることを特徴とする結晶成長装置。
【請求項２】
上記基板は、上記サセプタの凹部に保持されることを特徴とする請求項１記載の結晶成長装置。
【請求項３】
上記サセプタは、上記結晶成長装置を設置する面に形成される底板に対して垂直な方向に延在する固定軸により固定され、
上記基板載置台は、上記底板に対して垂直な方向に延在する回転軸に接続されることを特徴とする請求項１または２記載の結晶成長装置。
【請求項４】
上記回転軸は、上記サセプタ内を回転可能に貫通していることを特徴とする請求項３記載の結晶成長装置。
【請求項５】
上記基板載置台は、上記基板と略同一の形状及び大きさを有することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の結晶成長装置。
【請求項６】
上記サセプタの内部には、上記基板を加熱するためのヒータが備えられたことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の結晶成長装置。
【請求項７】
上記結晶成長装置を設置する面に対して垂直な方向に上記サセプタを上昇もしくは下降させる昇降部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の結晶成長装置。
【請求項８】
上記基板載置台は、１枚の基板を載置することを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の結晶成長装置。
【請求項９】
上記化合物半導体結晶は、有機金属化学気相蒸着法を用いて形成されることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の結晶成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶成長装置に関し、成長する結晶における面内の膜厚均一性、特に基板の円周方向における膜厚の偏りを改善することができる結晶成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体結晶は、高速動作、発光機能、高い光電変換効率等の特徴を有することから、電界効果型トランジスタ、発光ダイオード、半導体レーザ、面発光レーザ、受光素子等の化合物半導体装置に用いられている。化合物半導体結晶は、例えば、有機金属化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置等の結晶成長装置により形成される。
【０００３】
従来、サセプタと、基板を装着するためにサセプタに配置されたトレイとを備えた結晶成長装置が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の結晶成長装置では、基板が載置されたトレイとサセプタとの間に位置ずれが生じた場合には、基板に形成される化合物半導体結晶の基板の円周方向における膜厚にばらつきが発生するという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は上記の問題点を解決し、基板に形成される化合物半導体結晶の基板の円周方向における膜厚ばらつきを低減し、歩留まりを向上させることができる結晶成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る結晶成長装置は、
リアクタ内で基板に化合物半導体結晶を成長させる結晶成長装置であって、
上記基板に対して略垂直な方向に原料を放出する原料供給部と、
上記基板が載置される基板載置台と、
上記基板載置台が配置されるサセプタとを備え、
上記サセプタは、上記サセプタの上記原料供給部と対向する面に上記基板載置台を保持する凹部を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板に形成される化合物半導体結晶の基板の円周方向における膜厚ばらつきを低減し、歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る結晶成長装置の構成を説明するための概略図である。
【図２】図１のリアクタ１０内の構造を説明するための概略図である。
【図３】従来の結晶成長装置における課題を説明するための結晶成長装置のリアクタ１００内に設けられた基板載置台１２０とサセプタ１３０との間の位置関係を例示する図である。
【図４Ａ】図１の結晶成長装置を用いて形成されたＡｌＧａＡｓ結晶の膜厚分布を示す図である。
【図４Ｂ】従来の結晶成長装置を用いて形成されたＡｌＧａＡｓ結晶の膜厚分布を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例に係る、図１のリアクタ１０Ａ内の構造を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１０】
実施形態．
図１は本発明の実施形態に係る結晶成長装置の構成を説明するための概略図であり、図２は図１のリアクタ１０内の構造を説明するための概略図である。図２において、矢印はガスの流れを表し、矢印の太さはガス流量の大きさを表す。すなわち、図２において、矢印の太さが太い領域ではガス流量が大きく、矢印の太さが細い領域ではガス流量が小さいことを表す。
【００１１】
図１の結晶成長装置は、リアクタ１０内で基板に化合物半導体結晶を成長させる結晶成長装置であって、ＭＯＣＶＤ法により例えばＧａＡｓ基板などの基板ＷにＩＩＩ−Ｖ族元素系の原料を用いて化合物半導体結晶を成長させることができる。例えば、リアクタ１０内の基板載置台（トレイ）１２上にＧａＡｓ基板が配置され、温度及び圧力が制御された状態でＧａＡｓ基板は基板載置台１２と一緒に回転する。回転しながら、ＩＩＩ族元素系の原料であるトリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）及びトリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）と、Ｖ族元素系の原料であるＡｓＨ３とがＧａＡｓ基板上で反応してＡｌＧａＡｓが生成される。生成されたＡｌＧａＡｓはＧａＡｓ基板の方位を受け継ぎながら、結晶成長する。このとき、Ｖ族元素系の原料は十分な量を供給する必要があり、結晶はＩＩＩ族元素系原料の供給律則で成長する。
【００１２】
結晶成長装置は、例えば石英製又はステンレス等の金属製の円筒型チャンバであるリアクタ１０を有している。リアクタ１０内では、被処理体としての基板Ｗに対して、結晶成長反応が施される。
【００１３】
リアクタ１０内には、基板Ｗを載置するための基板載置台１２が配置されるサセプタ１３が設けられる。ここで、サセプタ１３は、後述するガス供給部３１，５１と対向する面に基板載置台１２を保持する凹部を有している。また、基板載置台１２は、基板Ｗと略同一の形状及び大きさを有する。この構成により、化合物半導体結晶を成長させる基板Ｗを載置する基板載置台１２のみを回転させることができる。従って、基板Ｗの中心と回転軸１４の中心とにずれが発生した場合でもサセプタ１３とリアクタ１０との間の隙間は略同一となるので、ガス流の偏りが発生しない。また、仮にサセプタの中心とリアクタの中心にずれが生じていたとしても、基板の回転により、ガス流の偏りは平均化される。従って、基板Ｗに形成される化合物半導体結晶の基板Ｗの円周方向における膜厚ばらつきを低減し、歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
基板載置台１２には、リアクタ１０内に一部が挿入され、サセプタ１３内を回転可能に貫通している回転軸１４が接続され、回転軸１４が回転すると基板載置台１２及び基板載置台１２上に保持される基板Ｗが回転する。ここで、回転軸は結晶成長装置を設置する面に形成される底板１６に対して垂直な方向に延在する。
【００１５】
サセプタ１３は結晶成長装置を設置する面に形成される底板１６に対して垂直な方向に延在する固定軸１５により固定され、サセプタの内部には、固定軸１５に接続されたヒータ１７が設けられている。ヒータ１７は、基板Ｗを間接的に加熱する。すなわち、ヒータ１７の熱がサセプタ１３及び基板載置台１２を介して基板Ｗに伝わる。これにより、基板Ｗの温度は任意に調整可能となっている。
【００１６】
リアクタ１０内の天井部には、ＩＩＩ族系原料をリアクタ１０に供給して基板Ｗの主面に対して略垂直な方向に放出するためのＩＩＩ族系原料供給部３１が設けられる。また、リアクタ１０内の天井部には、Ｖ族元素系ガスをリアクタ１０に供給して基板Ｗの主面に対して略垂直な方向に放出するためのＶ族系原料供給部５１が設けられる。ここで、基板Ｗの主面とは、化合物半導体結晶を成長させる面のことをいう。
【００１７】
ＩＩＩ族系原料供給部３１には、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族系原料の供給源となるＩＩＩ族系原料供給源３２が、ＩＩＩ族系原料供給管３３を介して接続されている。
【００１８】
ＩＩＩ族系原料供給源３２は、例えば、ＩＩＩ族系原料を供給するＩＩＩ族系原料が保管された温度調節可能な恒温層を含む保管部３４ａ、３４ｂと、保管部３４ａ、３４ｂにキャリアガスを供給するキャリアガス供給管３５ａ、３５ｂとを有する。また、キャリアガス供給管３５ａ、３５ｂと保管部３４ａ、３４ｂとの間には、キャリアガスの供給流量が制御可能なマスフローコントローラ（ＭＦＣ）等の流量制御器３６ａ、３６ｂが設けられている。ここで、ＩＩＩ族元素の原料としては有機金属が用いられる。具体的には、Ａｌの原料としてのトリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）が用いられ、Ｇａの原料としてのトリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）が用いられる。液体であるトリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）及びトリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）をキャリアガスであるＨ２でバブリングし、温度、圧力、及び流量を制御して、リアクタ１０へ供給する。
【００１９】
ＩＩＩ族系原料は、保管部３４ａ、３４ｂにおいて温度が一定に保たれたＩＩＩ族系原料中に、キャリアガス供給管３５ａ、３５ｂから供給されたキャリアガス、例えば水素（Ｈ２）をバブリングしＩＩＩ族系原料供給管３３を介して、ＩＩＩ族系原料供給部３１からリアクタ１０に供給される。ここで、Ｖ族元素系ガスの原料としてＶ族元素を含む水素化物を用いるが、Ａｓの原料としてＡｓＨ３を用い流量を制御してリアクタ１０へ供給する。
【００２０】
ＩＩＩ族系の原料としては、ガリウムの原料としてのトリメチルガリウム、アルミニウムの原料としてのトリメチルアルミニウム、インジウムの原料としてのトリメチルインジウム等が挙げられる。
【００２１】
Ｖ族系原料供給部５１には、Ｖ族元素を含むＶ族元素系ガスの供給源となるＶ族系原料供給源５２が、Ｖ族系原料供給管５３を介して接続されている。
【００２２】
Ｖ族系原料供給源５２は、例えば、Ｖ族元素を含むＶ族元素系ガスを含むガスボンベ５４を有する。また、ガスボンベ５４とリアクタ１０との間には、Ｖ族元素系ガスの供給流量が制御可能なマスフローコントローラ（ＭＦＣ）等の流量制御器５６が設けられている。
【００２３】
Ｖ族元素系ガスとしては、例えば、水素化物ガスが挙げられ、具体的にはヒ素（Ａｓ）の原料としてのアルシン（ＡｓＨ３）、リン（Ｐ）の原料としてのホスフィン（ＰＨ３）、窒素（Ｎ２）の原料としてのアンモニア（ＮＨ３）等のガスが挙げられる。
【００２４】
リアクタ１０内の下部には、排気管６０が設けられている。排気管６０には、図示しない排気装置が接続されており、リアクタ１０内を所定の真空度まで減圧する。
【００２５】
また、結晶成長装置は、前述した基板Ｗの搬入及び搬出を行うためのロードロック室７０を有する。ロードロック室７０は、ゲートバルブ７１を介してリアクタ１０と仕切られている。また、ロードロック室７０は、図示しない基板搬送手段を備えており、リアクタ１０内で結晶成長処理される基板Ｗの処理前及び処理後の出し入れを行う。具体的には、処理前の基板Ｗをロードロック室７０からリアクタ１０へ搬入し、処理後の基板Ｗをリアクタ１０からロードロック室７０に搬出する。
【００２６】
また、結晶成長装置は、前述した各部を制御するための制御部１００を有する。すなわち、結晶成長装置は、制御部１００により、結晶成長装置の回転軸１４、ヒータ１７、ＩＩＩ族系原料供給源３２、Ｖ族系原料供給源５２、排気装置、圧力調整バルブ、基板搬送手段等を制御することで、結晶成長装置の動作を実行する。
【００２７】
以上のように構成された実施形態に係る結晶成長装置の動作について以下に説明する。
【００２８】
まず、制御部１００は、ロードロック室７０に載置された基板Ｗをサセプタ１３上の基板載置台１２に保持するように基板搬送手段の動作を制御する。
【００２９】
続いて制御部１００は、ゲートバルブ７１を開くように図示しない駆動部の動作を制御し、ロードロック室７０から基板Ｗを基板載置台１２上に載置するように基板搬送手段の動作を制御する。
【００３０】
基板載置台１２の載置が完了すると、制御部１００は、ゲートバルブ７１を閉じるように図示しない駆動部の動作を制御する。
【００３１】
続いて制御部１００は、リアクタ１０内において基板載置台１２に接続された回転軸１４を回転させるように図示しない駆動手段の動作を制御する。
【００３２】
続いて制御部１００は、ＩＩＩ族系原料供給源３２、Ｖ族系原料供給源５２、排気装置、圧力調整バルブ、ヒータ１７等の動作を制御することにより、基板Ｗに対して所定の結晶成長処理を行う。具体的には、リアクタ１０内にＩＩＩ族系原料及びＶ族系原料を供給するようにＩＩＩ族系原料供給源３２及びＶ族系原料供給源５２の動作を制御する。また、制御部１００は、リアクタ１０内を所定の圧力に調整するように、図示しない排気装置及び圧力調整バルブの動作を制御する。また、制御部１００は、基板Ｗを所定の温度に均一に加熱するようにサセプタ１３の内部に設けられたヒータ１７の動作を制御する。
【００３３】
なお、前述した回転軸１４の回転、ガスの供給、圧力の調整及び基板Ｗの加熱を実施する順番は、特に限定されるものではない。
【００３４】
そして、制御部１００は、所定の処理時間が経過すると、結晶成長処理を終了させるように、ＩＩＩ族系原料供給源３２、Ｖ族系原料供給源５２、排気装置、圧力調整バルブ、ヒータ１７等の動作を制御する。
【００３５】
続いて制御部１００は、基板載置台１２に接続された回転軸１４の回転を停止させるように図示しない駆動手段の動作を制御する。
【００３６】
続いて制御部１００は、ゲートバルブ７１を開けるように図示しない駆動手段の動作を制御し、基板載置台１２上の基板Ｗを保持してロードロック室７０に搬出するように基板搬送手段の動作を制御する。そして、ロードロック室７０に基板Ｗが搬出されると、制御部１００は処理を終了する。
【００３７】
次に、本実施形態に係る結晶成長装置の作用効果について従来の結晶成長装置との比較において説明する。
【００３８】
従来の結晶成長装置は、基板Ｗを保持する基板載置台（トレイ）１２０と、基板載置台１２０を載置するサセプタ１３０と、該サセプタ１３０に接続される回転軸１４０とを備えて構成される。上に載置しサセプタ１３０を回転軸１４０により回転させる。ここで、サセプタ１３０上に基板載置台１２０を載置するときにサセプタ１３０と基板載置台１２０との間に位置ずれが発生する。
【００３９】
図３は従来の結晶成長装置における課題を説明するための結晶成長装置のリアクタ１００内に設けられた基板載置台１２０とサセプタ１３０との間の位置関係を例示する図である。図３において、１２０ｃは基板載置台１２０の中心を表し、１４０ｃは回転軸１４０の中心を表し、矢印は回転軸１４０の回転方向を表す。また、図３において、矢印はガスの流れを表し、矢印の太さはガス流量の大きさを表す。すなわち、図３において、矢印の太さが太い領域ではガス流量が大きく、矢印の太さが細い領域ではガス流量が小さいことを表す。
【００４０】
同図に示すように、基板Ｗを保持する基板載置台１２０がサセプタ１３０上に配置されたときに、基板載置台１２０の中心１２０ｃと回転軸１４０の中心１４０ｃとが異なった状態で回転軸１４０が回転する。
【００４１】
従来のように、基板載置台（トレイ）１２０とサセプタ１３０とが回転軸１４０に接続されて同時に回転する場合、リアクタ１００の内周と基板載置台１２０との間の隙間はサセプタ１３０上に載置された基板載置台１２０の位置により決定される。
【００４２】
例えば、基板載置台１２０の中心と回転軸１４０とが一致する理想的な場合には、基板載置台１２０上に載置される基板Ｗ上に堆積される膜の膜厚は基板Ｗが回転軸１４０を中心に回転することにより平均化されて円周方向における膜厚の偏りは生じない。
【００４３】
なお、基板Ｗの半径方向の膜厚分布は基板載置台１２０の最外周とリアクタ１００の内周との距離により調整することが可能である。例えば、その距離を大きく設定すると、供給されるガスの流速が速くなる。従って、基板Ｗの内周の膜厚は基板Ｗの外周の膜厚よりも厚くなる。また、その距離を小さく設定すると、供給されるガスの流速が遅くなる。従って、基板Ｗの内周の膜厚は基板Ｗの外周の膜厚よりも薄くなる。
【００４４】
上述したように、回転軸１４０ｃと基板載置台１２０の中心１２０ｃとが一致する場合には、基板Ｗの円周方向における膜厚の偏りは生じない。しかしながら、実際には、基板Ｗが載置される基板載置台１２０がロードロック室から搬送され、サセプタ１３０上に配置される。このとき、まったく位置ずれなく搬送することは困難であるので、サセプタ１３０上に基板載置台１２０が載置される範囲をサセプタ１３０の面積よりも大きい範囲となるように設定される。従って、このマージン分だけ回転軸１４０ｃと基板載置台１２０の中心１２０ｃとがずれる可能性がある。
【００４５】
図３において、ａは基板載置台１２０における回転軸１４０の中心１４０ｃから基板載置台１２０の周に直交するように引いた線分の長さの最大値を表す。ｂは基板載置台１２における回転軸１４０の中心１４０ｃから基板載置台１２０の周に直行するように引いた線分の長さの最小値を表す。
【００４６】
前述したように、基板載置台１２０は、基板搬送手段により搬送されることにより、サセプタ１３０上に載置される。このため、基板載置台１２０は、図３に示すように、基板載置台１２０の中心１２０ｃと回転軸１４０の中心１４０ｃとの間の位置がずれた（偏った）状態でサセプタ１３０上に載置される場合がある。
【００４７】
ここで、基板載置台１２０の中心１２０ｃと回転軸１４０の中心１４０ｃとの位置ずれをδＣとすると、δＣを以下の式で表すことができる。
【００４８】
【数１】
2017092311.tif 000003
【００４９】
（１）式で示すように、基板載置台１２０の中心１２０ｃと回転軸１４０の中心１４０ｃとの位置ずれが大きい場合には、長さａと長さｂとの差（ａ−ｂ）が大きくなるため、位置ずれδＣが大きくなる。一方、基板載置台１２０の中心１２０ｃと回転軸１４０の中心１４０ｃとの位置ずれが小さい場合には、長さａと長さｂとの差（ａ−ｂ）が小さくなるため、位置ずれδＣが小さくなる。
【００５０】
この位置ずれδＣが生じたとき、リアクタ１００の内周と基板載置台１２０との間の隙間に偏りが生じる。この隙間の偏りによってガス流の偏りが生じ、このガス流の偏りは、回転軸１４０を中心にサセプタ１３０が回転しても平均化されず、基板Ｗ上に成長する結晶における円周方向の膜厚に偏りを生じさせる。
【００５１】
また、サセプタ１３０の軸が傾いた場合、サセプタ１３０とリアクタ１００の内周との間の隙間に偏りが生じる。この隙間の偏りによってガス流の偏りが生じ、このガス流の偏りは、回転軸１４０を中心にサセプタ１３０が回転しても平均化されず、基板Ｗ上に成長する結晶における円周方向の膜厚に偏りを生じさせる。
【００５２】
このときの膜厚の偏りについて以下に説明する。
【００５３】
原料ガスの流れはリアクタ１００の上部から、基板載置台１２０の中心付近を通って、基板載置台１２０の外周へと拡がり基板載置台１２０とリアクタ１００の内周との間の隙間から排気側へと流れる。ここで、基板載置台１２０の中心がずれている場合、基板載置台１２０とリアクタ１００の内周との間の隙間には狭い部分と広い部分とが存在する。基板Ｗは基板載置台１２０上に配置されていて、基板載置台１２０と同期して回転している。そのため、基板Ｗの位置と、基板載置台１２０の外周とリアクタ１００の内周との間の隙間の大小との関係は回転しても平均化されず、狭い部分よりも広い部分に多くのガスが流れるため、基板Ｗから見た場合には、常にガス流の偏りが生じていた。このガス流の偏りによって、基板Ｗ上で円周方向の膜厚の偏りが生じて、歩留まりの悪化を招いていたという問題があった。
【００５４】
図４Ａは図１の結晶成長装置を用いて形成されたＡｌＧａＡｓ結晶の膜厚分布を示す図であり、図４Ｂは従来の結晶成長装置を用いて形成されたＡｌＧａＡｓ結晶の膜厚分布を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、左側に示す円形部分はＧａＡｓ基板を表し、右側に示す「高」はＡｌＧａＡｓ結晶の膜厚が厚いことを表し、「低」はＡｌＧａＡｓ結晶の膜厚が薄いことを表す。
【００５５】
図４Ａに示すように、ＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＡｓ結晶の膜厚は、同心円状に近い分布となっていることが確認できた。一方、図４Ｂに示すように、ＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＡｓ結晶の膜厚は、同心円状からずれた分布となっていることが確認できた。
【００５６】
例えば、図４Ｂにおいて、右上部分の膜厚と左下部分の膜厚とを比較すると、右上部分で厚く、左下部分で薄くなっている。すなわち、図４Ａにおける基板Ｗの円周方向の膜厚ばらつきは、図４Ｂにおける基板Ｗの円周方向の膜厚ばらつきと比較して低減していることが確認できた。
【００５７】
以上の実施形態に係る結晶成長装置によれば、化合物半導体結晶を成長させる基板Ｗを載置する基板載置台１２のみを回転させることができる。従って、基板Ｗの中心と回転軸１４の中心とにずれが発生した場合でもサセプタ１３とリアクタ１０との間の隙間は略同一となるので、ガス流の偏りが発生しない。また、仮にリアクタ１０の中心とサセプタ１３の中心とがずれたとしても基板Ｗの回転によりガス流の偏りは平均化される。従って、基板Ｗに形成される化合物半導体結晶の基板Ｗの円周方向における膜厚ばらつきを低減し、歩留まりを向上させることができる。
【００５８】
変形例．
図５は、本発明の実施形態の変形例に係る、図１のリアクタ１０Ａ内の構造を説明するための概略図である。図５のリアクタ１０Ａ内の構造は、図２のリアクタ１０内の構造と比較すると、結晶成長装置を設置する面に対して垂直な方向にサセプタ１２を上昇もしくは下降させる昇降部５０をさらに備えたことを特徴とする。
【００５９】
以上の変形例に係る結晶成長装置によれば、結晶成長装置は、昇降部５０によりサセプタ１３を昇降させることで、基板Ｗの半径方向における膜厚ばらつきを調整することができる。具体的には、基板Ｗの周辺部における膜厚が基板Ｗの中心部における膜厚よりも厚い場合、昇降部５０によりサセプタ１３を下降させることで、基板Ｗの周辺部と基板Ｗの中心部との間の膜厚差を小さくすることができる。また、基板Ｗの周辺部における膜厚が基板Ｗの中心部における膜厚よりも薄い場合、昇降部５０によりサセプタ１３を上昇させることで、基板Ｗの周辺部と基板Ｗの中心部との間の膜厚差を小さくすることができる。結果として、基板Ｗに形成される化合物半導体結晶の基板Ｗの半径方向における膜厚ばらつきを低減することができる。
【００６０】
なお、昇降部５０によるサセプタ１３の昇降動作を行うタイミングとしては、特に限定されるものではないが、例えば基板Ｗに対して所定の結晶成長処理を行うことで基板Ｗに形成される化合物半導体結晶の膜厚分布を確認した後とすることができる。また、例えば結晶成長処理を行う前とすることができる。結晶成長処理を行う前に昇降動作を行う場合、予め結晶成長処理を行うプロセス条件ごとに最適とされるサセプタ１３の昇降位置となるように、昇降部５０によりサセプタ１３を昇降させてもよい。
【００６１】
実施形態のまとめ
第１の態様に係る結晶成長装置は、
リアクタ内で基板に化合物半導体結晶を成長させる結晶成長装置であって、
上記基板に対して略垂直な方向に原料を放出する原料供給部と、
上記基板が載置される基板載置台と、
上記基板載置台が配置されるサセプタとを備え、
上記サセプタは、上記サセプタの上記原料供給部と対向する面に上記基板載置台を保持する凹部を有していることを特徴とする。
【００６２】
これにより、化合物半導体結晶を成長させる基板Ｗを載置する基板載置台１２のみを回転させることが可能となる。従って、基板Ｗの中心と回転軸１４の中心とにずれが発生した場合でもサセプタ１３とリアクタ１０との間の隙間は略同一となるので、ガス流の偏りが発生しない。また、仮にリアクタ１０の中心とサセプタ１３の中心がずれていたとしても基板Ｗの回転によりガス流の偏りは平均化される。従って、基板Ｗに形成される化合物半導体結晶の基板Ｗの円周方向における膜厚ばらつきを低減し、歩留まりを向上させることができる。
【００６３】
第２の態様に係る結晶成長装置は、第１の態様に係る結晶成長装置において、上記基板は、上記サセプタの凹部に保持されることを特徴とする。
【００６４】
これにより、たとえ基板Ｗの中心と回転軸１４の中心とにずれが発生した場合でもサセプタ１３とリアクタ１０との間の隙間は略同一となるので、ガス流の偏りが発生しない。従って、基板Ｗに形成される化合物半導体結晶の基板Ｗの円周方向における膜厚ばらつきを低減し、歩留まりを向上させることができる。
【００６５】
第３の態様に係る結晶成長装置は、第１又は第２の態様に係る結晶成長装置において、上記サセプタは、上記結晶成長装置を設置する面に形成される底板に対して垂直な方向に延在する固定軸により固定され、上記基板載置台は、上記底板に対して垂直な方向に延在する回転軸に接続されることを特徴とする。
【００６６】
これにより、化合物半導体結晶を成長させる基板Ｗを載置する基板載置台１２のみを回転させることができる。従って、基板Ｗの中心と回転軸１４の中心とにずれが発生した場合でもサセプタ１３とリアクタ１０との間の隙間は略同一となるので、ガス流の偏りが発生しない。また、仮にリアクタの中心とサセプタの中心がずれていたとしても基板の回転によりガス流の偏りは平均化される。従って、基板Ｗに形成される化合物半導体結晶の基板Ｗの円周方向における膜厚ばらつきを低減し、歩留まりを向上させることができる。
【００６７】
第４の態様に係る結晶成長装置は、第３の態様に係る結晶成長装置において、上記回転軸は、上記サセプタ内を回転可能に貫通していることを特徴とする。
【００６８】
第５の態様に係る結晶成長装置は、第１〜第４の態様のうちのいずれか１つに記載の態様に係る結晶成長装置において、上記基板載置台は、上記基板と略同一の形状及び大きさを有することを特徴とする。
【００６９】
これにより、基板Ｗは、サセプタ１３の凹部に保持されることが可能となる。従って、たとえ基板Ｗの中心と回転軸１４の中心とにずれが発生した場合でもサセプタ１３とリアクタ１０との間の隙間は略同一となるので、ガス流の偏りが発生しない。従って、基板Ｗに形成される化合物半導体結晶の基板Ｗの円周方向における膜厚ばらつきを低減し、歩留まりを向上させることができる。
【００７０】
第６の態様に係る結晶成長装置は、第１〜第５の態様のうちのいずれか１つに記載の態様に係る結晶成長装置において、上記サセプタの内部には、上記基板を加熱するためのヒータが備えられたことを特徴とする。
【００７１】
これにより、基板Ｗを所定の温度に均一に加熱することが可能となる。
【００７２】
第７の態様に係る結晶成長装置は、第１〜第６のうちのいずれか１つに記載の態様に係る結晶成長装置において、結晶成長装置を設置する面に対して垂直な方向にサセプタを上昇もしくは下降させる昇降部をさらに備えたことを特徴とする。
【００７３】
これにより、結晶成長装置は、昇降部５０によりサセプタ１３を昇降させることで、基板Ｗの半径方向における膜厚ばらつきを調整することができる
【００７４】
第８の態様に係る結晶成長装置は、第１〜第７のうちのいずれか１つに記載の態様に係る結晶成長装置において、１枚の基板を載置することを特徴とする。
【００７５】
第９の態様に係る結晶成長装置は、第１〜第８のうちのいずれか１つに記載の態様に係る結晶成長装置において、化合物半導体結晶は、有機金属化学気相蒸着法を用いて形成されることを特徴とする。
【符号の説明】
【００７６】
１０…リアクタ、
１２…基板載置台、
１３…サセプタ、
１４…回転軸、
１５…固定軸、
１６…載置台、
１７…ヒータ、
３１，５１…原料供給部、
３２…ＩＩＩ族系原料供給源、
３３…ＩＩＩ族元原料供給管、
３４ａ，３４ｂ…保管部、
３５ａ，３５ｂ…キャリアガス供給管、
３６ａ，３６ｂ，５６…流量制御器、
５０…昇降部、
５２…Ｖ族系原料供給源、
５３…Ｖ族系原料供給管、
５４…ガスボンベ、
６０…排気管、
７０…ロードロック室、
７１…ゲートバルブ、
１００…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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