JP2004363180A - 気相成長装置および気相成長方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】厚み、組成および不純物濃度等がより均一な結晶が複数枚の基板上に同時に効率良く成長する気相成長装置および気相成長方法を提供する。
【解決手段】横型の気相成長炉１を備えた気相成長装置であって、該気相成長炉１は、気相成長炉１の中心部に形成されたガス吹き出し口３と、ガス吹き出し口３の周囲に設置され得る複数枚の基板６のそれぞれの表面上にガス２を流すように形成された中空のガス流路８とを含み、ガス流路８は設置され得る各々の基板６に対して１つずつ形成されており、ガス流路８の断面積は設置され得る基板６のガス上流側端部からガス下流側端部までは少なくとも一定である気相成長装置である。さらに、上記気相成長装置を用いた気相成長方法である。
【選択図】 図１
【解決手段】横型の気相成長炉１を備えた気相成長装置であって、該気相成長炉１は、気相成長炉１の中心部に形成されたガス吹き出し口３と、ガス吹き出し口３の周囲に設置され得る複数枚の基板６のそれぞれの表面上にガス２を流すように形成された中空のガス流路８とを含み、ガス流路８は設置され得る各々の基板６に対して１つずつ形成されており、ガス流路８の断面積は設置され得る基板６のガス上流側端部からガス下流側端部までは少なくとも一定である気相成長装置である。さらに、上記気相成長装置を用いた気相成長方法である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体等の気相成長に用いられる気相成長装置とこの気相成長装置を用いた気相成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から半導体等の気相成長装置には、ガス流の方向が基板表面に対して垂直となる縦型成長炉を用いた気相成長装置と、ガス流の方向が基板表面に対して平行となる横型成長炉を用いた気相成長装置とがある。
【０００３】
縦型成長炉を用いた気相成長装置においては、ガス流は乱流として流れるため、ガス流のコントロールが難しいという問題があった。
【０００４】
一方、横型成長炉を用いた気相成長装置においては、ガス流を層流として流すことができるため、ガス流のコントロールが容易である。
【０００５】
図１５に、特許文献１等に記載されている従来の円形横型の気相成長炉の模式的な上面透視図を示す。なお、本願の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【０００６】
図１５において、この図の紙面の表面から裏面に向かってガス吹出し口１０３からガスが導入される。そして、基板１０６表面と平行な方向に放射状に流れる矢印１０２で表わされるガス流は、基板１０６上を通過する際に反応して、反応生成物を基板１０６の表面上に堆積させる。反応せずに基板１０６上を通過したガス流１０２は、排気口１０４から排出される。
【０００７】
この気相成長炉１０１においては、ガス吹出し口１０３の周囲に複数枚の基板１０６を設置することにより、複数枚の基板１０６の表面上に同時に同じ種類の結晶を気相成長させることができる（従来例１）。
【０００８】
また、図１６に、特許文献２等に記載されている従来の筒状横型の気相成長炉の模式的な断面図を示す。図１６において、筒状横型の気相成長炉１０１の一方の側面に設置されたガス吹出し口１０３からガスが導入される。そして、気相成長炉１０１の中央部に設置された基板１０６表面と平行な方向に流れる矢印１０２で表わされるガス流は、基板１０６の表面上を通過する際に反応して、反応生成物を基板１０６の表面上に堆積させる。反応せずに基板１０６上を通過したガス流１０２は、ガス吹出し口１０３の対向面に設置された排気口１０４から排出される。
【０００９】
ここで、ガス吹き出し口１０３から導入されたガス流１０２は、石英ガラス製の管形状であるフローチャネルといわれる反応室１０７によって整流される。
【００１０】
この筒状横型の気相成長炉を用いて、複数枚の基板上に同時に結晶を成長させる方法としては、たとえば図１７の模式的上面透視図に示すように、反応室１０７をそれぞれ１つずつ設置した気相成長炉１０１を複数個並列に配置した多チャンバ同数反応室型の横型成長炉がある（従来例２）。
【００１１】
また、筒状横型の気相成長炉を用いて、複数枚の基板上に同時に結晶を成長させる他の方法としては、たとえば図１８の模式的上面透視図に示すように、１つの気相成長炉１０１内に複数の反応室１０７を並列に配置した１チャンバ多反応室型の横型成長炉がある（従来例３）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平９−３０６８４５号公報
【００１３】
【特許文献２】
特開２００２−８３７７８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１５に示す従来例１においては、気相成長炉１０１の中心部に位置するガス吹出し口１０３から放射状にガス流１０２が吹き出されるため、ガス流１０２の上流部である気相成長炉１０１の中心部からガス流１０２の下流部である気相成長炉１０１の外周部へいくほどガス流１０２の流路の断面積が増加する。よって、ガス流１０２が気相成長炉１０１の中央部から外周部に流れていくにしたがって、ガス流１０２が末広がりに拡散してしまい、ガス流１０２の流速が落ちる。このため、ガス流１０２の上流部にある基板１０６の表面上で成長する結晶と下流部にある基板１０６の表面上で成長する結晶とで、厚み、組成および不純物濃度のバラツキが大きくなって、全体として均一で良質な結晶が得られなかった。この場合において、基板１０６を回転させながら結晶を成長させることにより、結晶の厚みは均一になる傾向にあるが、結晶の厚さ方向での局所的な組成や不純物濃度のバラツキを解消することはできなかった。
【００１５】
また、図１７に示す従来例２においては、反応室１０７が多数存在することにより、バルブ１１３や分岐継手１１４等の部品を多く用いる必要があるため、リークチェックやクリーニング等のメンテナンス性が悪いという問題があった。また、多数存在する反応室１０７間における結晶の品質の均一性が得られにくいという問題もあった。さらに、ガスを導入する配管１０９の長さが不均一になるため、反応室１０７間でガス流にバラツキが生じてしまうという問題もあった。
【００１６】
また、図１８に示す従来例３においては、外側の反応室１０７ａ、１０７ｃと両横に反応室がある反応室１０７ｂとでヒータの干渉具合が異なり、反応室間で温度にバラツキが生じ、反応室の温度をコントロールすることが困難であるという問題があった。また、原料ガスを導入する配管１０９の長さが不均一になるため、反応室間で原料ガス流にバラツキが生じてしまうという問題もあった。
【００１７】
上記事情に鑑みて本発明の目的は、厚み、組成および不純物濃度等がより均一な結晶を複数枚の基板上に同時に効率良く成長させることができる気相成長装置および気相成長方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、横型の気相成長炉を備えた気相成長装置であって、該気相成長炉は、気相成長炉の中心部に形成されたガス吹き出し口と、ガス吹き出し口の周囲に設置され得る複数枚の基板のそれぞれの表面上にガスを流すように形成された中空のガス流路とを含み、ガス流路は設置され得る各々の基板に対して１つずつ形成されており、ガス流路の断面積が設置され得る基板のガス上流側端部からガス下流側端部までは少なくとも一定である気相成長装置である。ここで、「断面積が一定」とは、本発明の効果が失われない範囲で実質的に断面積が一定であればよいものとする。また、本発明に係る気相成長装置には、既に基板が設置されている状態の装置だけでなく、基板が設置される前の状態の装置も含まれる。
【００１９】
本発明に係る気相成長装置においては、ガス流路の断面形状が少なくとも基板のガス上流側端部からガス下流側端部まで一定であることが好ましい。ここで、「断面形状が一定」とは、本発明の効果が失われない範囲で実質的に断面形状が一定であればよいものとする。
【００２０】
また、本発明に係る気相成長装置においては、ガス流路が、気相成長炉に設置された土台の表面と、土台上の空間を仕切る壁面を有する仕切り部材とによって形成されていてもよい。
【００２１】
また、本発明に係る気相成長装置においては、ガス流路が、中空の仕切り部材によって形成されていてもよい。
【００２２】
また、本発明に係る気相成長装置においては、ガス流路が、土台上に設置された複数の区画部材のうち隣接する２つの区画部材の側面と、これらの区画部材の上部を覆う上蓋の底面と、土台表面とによって形成されていてもよい。
【００２３】
ここで、上記区画部材が、１つの中央区画部材と、その両側または両端に設置された２つの両側区画部材とを有していてもよい。ここで、「中央区画部材」とは、上記区画部材を構成する一部材であって、上記区画部材の略中央に設置された部材のことをいい、「両側区画部材」とは、上記区画部材を構成する一部材であって、中央区画部材の両側または両端に設置された部材のことをいう。
【００２４】
また、この場合には、ガス流路の幅と中央区画部材の幅とが同一であることが好ましい。ここで、「同一」とは、本発明の効果が失われない範囲で実質的に同一であればよいものとする。
【００２５】
さらに、中央区画部材および両側区画部材の少なくとも一方を取り替えることにより、ガス流路の長さを変更し得る。
【００２６】
また、本発明に係る気相成長装置においては、Ｎ枚の基板が３６０／Ｎ（°）の等角度で円周状に設置され得る。ここで、「等角度」とは、ある基板の中心点と気相成長炉の中心点とある基板に隣接する基板の中心点とを線で結ぶことによって形成される角度が、隣接して設置されているどの基板間においても本発明の効果が失われない範囲で実質的に等角度であればよいものとする。
【００２７】
さらに、本発明は、上記気相成長装置を用いた気相成長方法に関する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１（Ａ）に、本発明に用いられる気相成長炉の好ましい一例の模式的な上面透視図を示す。図１（Ａ）において、円形横型の気相成長炉１は、その中心部からガス流路８内にガスを導入するためのガス吹き出し口３と、ガスを排気するための排気口４と、異なる種類のガスを導入するための３重管９ａ、９ｂ、９ｃからなる配管９と、開口部１０を有する土台部１２と、土台部１２上に設置された仕切り部材１６と、土台部１２と仕切り部材１６とから形成されたガス流路８とを含み、３重管の配管９から不活性ガスと原料ガスとを導入することによってガス流路８内を流れるガス流２は基板６の表面上を通過する際に反応して、基板６の表面上に反応生成物である結晶を成長させる。
【００２９】
ここで、図２（Ａ）の模式的な斜視図に示すように、仕切り部材１６は十字型であって、十字型に分岐しているそれぞれの枝の長さおよび幅はすべて同一であり、十字型に分岐しているそれぞれの枝を構成する側面の高さもすべて同一である。また、仕切り部材１６は、上面の一部、下面の全部および側面の一部を有していないため、上方の一部と、下方の全部および側面の一部が開放されている。
【００３０】
よって、図１（Ａ）に示すように、この仕切り部材１６と土台部１２とによって形成されるガス流路８は、ガス流２の上流部から下流部にかけて断面積および断面形状が一定であって、ガス流路８内を流れるガス流２が末広がりに拡散しない。したがって、ガス吹き出し口３から吹き出されるガス流２の流速を一定にすれば、その下流部にある複数枚の基板６の表面上に流れるガス流２の流速をどの基板６の表面上においても一定とし得る。
【００３１】
また、ガス流２がガス吹き出し口３から基板６の表面上に到達するまでのガス流路８の容積は、複数あるガス流路８のそれぞれにおいて同一であることから、複数枚の基板６の表面上のそれぞれに流れるガス流２の流量も一定とし得る。
【００３２】
したがって、本発明の気相成長装置に用いられる気相成長炉１においては、ガス流２が流れる方向を制御する仕切り部材１６を土台部１２上に設置してガス流路８を形成することによって、複数枚の基板６の表面上に流れるガス流２の流速および流量をそれぞれ一定とし得ることから、厚み、組成および不純物濃度等がより均一な結晶を複数枚の基板６の表面上に同時に効率良く成長させることができるのである。
【００３３】
なお、仕切り部材１６は、図２（Ｂ）の模式的な斜視図に示すような開口部１０を有する円形板状の土台部１２上に嵌め込まれることにより設置され得る。この場合には、仕切り部材１６と土台部１２とを一体的に形成した場合よりもメンテナンス時の作業効率が高くなり得る。また、この場合には、設置される基板６の枚数を変更する際に、変更後の基板６の枚数に対応した分岐を有する仕切り部材１６に取り替えるだけで済むようになり得る。
【００３４】
また、仕切り部材１６としては、たとえば図３の模式的な斜視図に示すような、中空の仕切り部材１６ｂを用いることもできる。この場合には、土台部を気相成長炉に設置しなくてもよくなる。
【００３５】
図１（Ｂ）に図１（Ａ）に示された装置における線Ｘ３−Ｘ３に沿った模式的な断面を示す。図１（Ｂ）に示すように、仕切り部材１６が設置された土台部１２は、ヒータユニット１５を有する基板ホルダ５上に設置された基板６が開口部１０から露出するように設置される。
【００３６】
また、仕切り部材１６の端部面１６ｓは、排気口４の側面に当接される。また、図１（Ａ）に示すように、排気口４は、遮蔽板１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより構成されている。ここで、図１（Ｂ）に示すように、遮蔽板１７ａと遮蔽板１７ｂは、気相成長炉１の下方に向けて円筒状に伸びている。そして、遮蔽板１７ａの上部は、上方から下方にかけて湾曲しており、その後は遮蔽板１７ｂと対向するように設置される。このような構成とした場合には、ガス流路８を流れるガス流２の流れに乱れが生じにくくなる。
【００３７】
なお、図１（Ａ）に示す遮蔽板１７ｃは、土台部１２の部分のうちガス流路８が形成されていない部分の土台部１２の端部から、気相成長炉１の上方に向けて設置される。
【００３８】
ここで、図１（Ｂ）に示すように、気相成長炉１の中心部にある３重管の配管９から導入されたガスは、３重管の配管９に接続されたガス流方向転換ノズル１１によってその流れ方向が転換された後、基板６表面に対して平行方向に流れる。なお、３重管の配管９において、外側の配管９ａからは不活性ガスが、内側の配管９ｂ、９ｃからはそれぞれ異なる種類の原料ガスが導入され得る。
【００３９】
その後、ガス流２は基板６の表面上を通過する際に反応し、その反応生成物が基板６の表面上に堆積される。そして、基板６の表面上で反応しなかったガス流２は乱されることなく、排気口４から排出される。
【００４０】
なお、上記においては、仕切り部材１６によって形成されるガス流路８は、ガス流２の上流部から下流部にかけて断面積および断面形状が一定となっているが、ガス流路８の断面積および断面形状は、少なくとも基板６のガス上流側端部Ａ１からガス下流側端部Ｂ１まで一定であればよい。
【００４１】
また、ガス流路８の断面積および断面形状は、基板６のガス上流側端部Ａ１よりも少し上流側のＡ１’から、基板６のガス下流側端部Ｂ１よりも少し下流側のＢ１’までのＡ１’−Ｂ１’間でほぼ一定となることが望ましい。ここで、Ａ１−Ａ１’およびＢ１−Ｂ１’の長さは、基板６のガス上流側端部Ａ１からガス下流側端部Ｂ１までのガス流２がそれ以外の部分から影響を及ぼされない程度の長さであれば特に限定はされない。
【００４２】
また、基板をＮ枚配置する場合には、ある基板６の中心点と土台部１２の中心点とある基板６に隣接する基板６の中心点とを線で結ぶことによって形成される角度が、隣接して設置されているどの基板６間においても３６０／Ｎ（°）の等角度となるように円周状に配置されることが好ましい。この場合には、ヒータユニット１５の干渉による影響が少なくなるため、基板６の温度コントロールが容易となる傾向にある。
【００４３】
また、図４は、図１（Ｂ）の装置の一部が変更された他の模式的な断面を示す。本実施の形態においては、図４に示すような仕切り部材１６ａを用いてガス流路８を形成することもできる。ここで、図４に示す装置は、図１（Ｂ）に示す装置とは上下が逆転した形態となっており、仕切り部材１６ａの端部面１６ａｓは、排気口４の下面と当接しており、仕切り部材１６ａの端部側の下部は、その下方から上方にかけて湾曲している点に特徴がある。このような構成とした場合にも、ガス流路８を流れるガス流２に乱れが生じにくくなる。
【００４４】
なお、図４では、土台部１２の排気口４付近と排気口４の遮蔽板１７ｂとが交わっている交差部１２ａは直角となっているが、交差部１２ａを仕切り部材の湾曲部１６ｃと同様のなだらかな曲面としてもよい。排気口４付近におけるガス流路８を流れるガス流２に、乱れが一層生じにくくなる。
【００４５】
（実施の形態２）
図５に本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な斜視図を示す。本実施の形態においては、図５（Ｂ）に示すように、土台部１２上の領域を略扇形状に仕切る中心角度αが９０°の区画部材（以下、「９０°扇形状区画部材」という。）１８が土台部１２上に４つ設置されている。
【００４６】
また、図５（Ａ）に示す上蓋１９を、図５（Ｂ）に示すこれら４つの９０°扇形状区画部材１８の上部に設置することによって、ガス流の上流部から下流部にかけて断面積および断面形状が一定のガス流路８を形成することができる。このように形成されたガス流路８もガス流の上流部から下流部にかけてその断面積および断面形状が一定となるため、ガス流路８内を通過するガス流に乱れが生じなくなる傾向にある。
【００４７】
ここで、９０°扇形状区画部材１８の弧状部２０側が排気口の上面の少なくとも一部を閉塞することが好ましい。この場合には、ガス流路８を通過するガス流に乱れがより生じなくなる傾向にある。
【００４８】
また、図５（Ｂ）に示す構成部品のＸ６−Ｘ６に沿った好ましい他の例の模式的な断面図を図６に示す。図６において、上蓋１９の端部側の上面から側面にかける部分および９０°扇形状区画部材１８の弧状部２０側の上面から側面にかける部分は曲面となっている。このような構成とすることにより、排気口４付近におけるガス流路８内のガス流に乱れが生じにくくなるため、基板６の下流側端部Ｂ２から排気口４の側端部Ｂ２’までの長さＬｏをより短くし得る。それゆえ、この場合には、本発明に係る気相成長装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
さらに、図６に示すように土台部１２の中央部に円錐状のガス方向転換補助部品１１ａを用いた場合には、ガス流方向転換ノズル１１におけるガス流の方向転換がよりスムーズになるため、ガス流路８を通過するガス流に乱れがより生じなくなる傾向にある。
【００５０】
なお、９０°扇形状区画部材１８としては、たとえば図７の模式的上面図に示すように、中央に設置された中心角度形成部材２１とその両端に設置された側面形成部材２２ａ、２２ｂとからなる９０°扇形状区画部材１８ｂを用いてもよい。この場合には、基板枚数に合わせて、中心角度形成部材２１を中心角度αが異なるものに交換するだけで、２つの側面形成部材２２ａ、２２ｂを交換することなく、種々の基板枚数に対応した数のガス流路８を形成することができるようになる。また、中心角度形成部材２１および／または側面形成部材２２ａ、２２ｂを長さＬｔ、Ｌｓの異なるものに交換することにより、ガス流路８の長さを変更することもできる。
【００５１】
（実施の形態３）
図８（Ａ）に本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な斜視図を示す。図８（Ａ）において、実際には、４つの９０°扇形状区画部材１８が土台部１２上に設置されているが、４つの９０°扇形状区画部材１８のうち１つの９０°扇形状区画部材１８のみを図示しており、その他の３つの９０°扇形状区画部材１８は図示していない。
【００５２】
ここで、９０°扇形状区画部材１８は、土台部１２上の領域を略五角形状に仕切る中心角度αが９０°の区画部材（以下、「９０°五角形状区画部材」という。）２３と、その両側に設置され、土台部１２上の領域を略扇形状に仕切る中心角度βが４５°の扇形状区画部材（以下、「４５°扇形状区画部材」という。）２４ａ、２４ｂとから構成されている。
【００５３】
このような構成の４つの９０°扇形状区画部材１８の上部に上蓋（図示せず）を設置することによって、ガス流路８ａが形成される。
【００５４】
したがって、本実施の形態においては、図８（Ｂ）の模式的上面図に示すように４枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００５５】
また、９０°扇形状区画部材１８を構成する９０°五角形状区画部材２３を取り去ることによって、図９（Ａ）の模式的斜視図に示すように、新たなガス流路８ｂが形成される。したがって、この場合には、図９（Ｂ）の模式的上面図に示すように８枚の基板６の表面上に結晶成長させることができるようになる。
【００５６】
ここで、図９（Ａ）に示す新たに形成されるガス流路８ｂの幅Ｗ１は、既成のガス流路８ａの幅Ｗと同じ幅となる。
【００５７】
なお、図９（Ａ）に示す新たに形成されるガス流路８ｂの長さＬ１は、図８（Ａ）に示す９０°五角形状区画部材２３を取り去る前の既成のガス流路８ａの長さＬよりも短くなる。しかし、図９に示すように、既成のガス流路８ａの長さＬは新たに形成されるガス流路８ｂの長さＬ１と同一の長さに再設定されることとなるため、特に問題はない。
【００５８】
（実施の形態４）
図１０（Ａ）に本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な上面図を示す。ここで、土台部１２上の領域を略扇形状に仕切る中心角度αが６０°の区画部材（以下、「６０°扇形状区画部材」という。）２５は、土台部１２上の領域を略五角形状に仕切る中心角度αが６０°の区画部材（以下、「６０°五角形状区画部材」という。）２６の両側に土台部１２上の領域を略扇形状に仕切る中心角度βが３０°の区画部材（以下、「３０°扇形状区画部材」という。）２７がそれぞれ設置されて構成されている。
【００５９】
土台部１２上には６０°扇形状区画部材２５が６つ設置されており、これらの６０°扇形状区画部材２５の上部に上蓋（図示せず）が設置されることによりガス流路８が形成される。
【００６０】
したがって、この場合には、、図１０（Ａ）に示すように、６枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００６１】
また、土台部１２上に設置された６つの６０°扇形状区画部材２５から６０°五角形状区画部材２６をすべて取り去ることによって、図１０（Ｂ）の模式的上面図に示すように１２枚の基板６の表面上にも結晶成長させることができる。
【００６２】
なお、６０°扇形状区画部材２５としては、たとえば図１１の模式的斜視図に示すような中実でない壁面のみからなるＶ字状の６０°扇形状区画部材２５ａを用いることもできる。
【００６３】
また、６０°扇形状区画部材２５としては、たとえば図１２の模式的斜視図に示すような中実でない壁面のみからなる６０°五角形状区画部材２６とその両側に設置された３０°扇形状区画部材２４ｃ、２４ｄとから構成される６０°扇形状区画部材２５ｂを用いることもできる。
【００６４】
（実施の形態５）
図１３に本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な上面図を示す。ここで、図１３（Ａ）に示すように、９０°扇形状区画部材１８は、土台部１２上に設置された１つの９０°五角形状区画部材２３と、その両側に設置され、略Ｖ字状に２つの分岐を有する２つの二分岐埋設部材２９と、２つの二分岐埋設部材２９の略Ｖ字の両外側にそれぞれ２つずつ設置された４つの１５°扇形状区画部材２８ａと、２つの二分岐埋設部材２９の略Ｖ字の内側にそれぞれ１つずつ設置された２つの１５°扇形状区画部材２８ｂとから構成されている。そして、この９０°扇形状区画部材１８が４つ、土台部１２上に設置されている。
【００６５】
したがって、この場合には、図１３（Ａ）に示すように、４枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００６６】
また、４つの９０°扇形状区画部材１８から９０°五角形状区画部材２３をすべて取り去ることによって、図１３（Ｂ）に示すように、８枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００６７】
さらに、土台部１２上から８つある二分岐埋設部材２９をすべて取り去ることによって、図１３（Ｃ）に示すように、２４枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００６８】
また、９０°扇形状区画部材１８としては、たとえば図１４（Ａ）の模式的上面図に示すように、略Ｖ字状に２つの分岐を有する二分岐埋設部材２９の両外側に３０°扇形状区画部材２７ａをそれぞれ設置し、二分岐埋設部材２９の略Ｖ字の内側の空間に３０°扇形状区画部材２７ｂを設置したものを用いることもできる。
【００６９】
また、９０°扇形状区画部材１８としては、たとえば図１４（Ｂ）の模式的上面図に示すように、略Ｗ字状に３つの分岐を有する三分岐埋設部材３０の両外側に土台部上の領域を略扇形状に仕切る中心角度が２２．５°の区画部材（以下、「２２．５°扇形状区画部材」という。）３１ａをそれぞれ設置し、三分岐埋設部材３０の略Ｗ字の内側の空間に２２．５°扇形状区画部材３１ｂを２つ設置したものを用いることもできる。
【００７０】
また、９０°扇形状区画部材１８としては、たとえば図１４（Ｃ）の模式的上面図に示すように、５つの分岐を有する五分岐埋設部材３２の両外側に１５°扇形状区画部材２８ａをそれぞれ設置し、五分岐埋設部材３２の分岐の内側の空間に１５°扇形状区画部材２８ｂを４つ設置したものを用いることもできる。
【００７１】
なお、本実施の形態５において、すべての区画部材および埋設部材は、中実であるものを用いて説明したが、中実でない壁面のみからなるものを用いてもよいことは言うまでもない。
【００７２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７３】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、厚み、組成および不純物濃度等がより均一な結晶を複数枚の基板上に同時に効率良く成長させることができる気相成長装置および気相成長方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に用いられる気相成長炉の好ましい一例の模式的な上面透視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示された装置における線Ｘ３−Ｘ３に沿った模式的な断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明に用いられる仕切り部材の好ましい一例の模式的な斜視図であり、（Ｂ）は本発明に用いられる土台部の好ましい一例の模式的な斜視図である。
【図３】本発明に用いられる仕切り部材の好ましい他の例の模式的な斜視図である。
【図４】図１（Ｂ）の装置の一部が変更されたときの模式的な断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明に用いられる上蓋の好ましい一例の模式的な斜視図であり、（Ｂ）は本発明に用いられる土台部上に区画部材が設置されたときの好ましい一例の模式的な斜視図である。
【図６】図５（Ｂ）に示す構成部品のＸ６−Ｘ６に沿った好ましい他の例の模式的な断面図である。
【図７】本発明に用いられる９０°扇形状区画部材の好ましい他の例の模式的な上面図である。
【図８】（Ａ）は本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す構成部品の模式的な上面図である。
【図９】（Ａ）は図８に示す構成部品から９０°五角形状区画部材を取り除いたときの模式的な斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す構成部品の模式的な上面図である。
【図１０】（Ａ）は６枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図であり、（Ｂ）は１２枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図である。
【図１１】本発明に用いられる６０°扇形状区画部材の一例の模式的な斜視図である。
【図１２】本発明に用いられる６０°扇形状区画部材の他の例の模式的な斜視図である。
【図１３】（Ａ）は４枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図であり、（Ｂ）は８枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図であり、（Ｃ）は２４枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図である。
【図１４】（Ａ）は二分岐埋設部材を設置した９０°扇形状区画部材の模式的な上面図であり、（Ｂ）は三分岐埋設部材を設置した９０°扇形状区画部材の模式的な上面図であり、（Ｃ）は五分岐埋設部材を設置した９０°扇形状区画部材の模式的な上面図である。
【図１５】従来の円形横型の気相成長炉の模式的な上面透視図である。
【図１６】従来の筒状横型の気相成長炉の模式的な断面図である。
【図１７】従来の多チャンバ同数反応室型横型成長炉の模式的な上面透視図である。
【図１８】従来の１チャンバ多反応室型横型成長炉の模式的な上面透視図である。
【符号の説明】
１，１０１ 気相成長炉、２，１０２ ガス流、３，１０３ ガス吹き出し口、４，１０４ 排気口、５ 基板ホルダ、６，１０６ 基板、１０７ 反応室、８ ガス流路、９，１０９ 配管、１０ 開口部、１１ ガス流方向転換ノズル、１２ 土台部、１１３ バルブ、１１４ 分岐継手、１５ ヒータユニット、１６ 仕切り部材、１７ 遮蔽板、１８ ９０°扇形状区画部材、１９ 上蓋、２０ 弧状部、２１ 中心角度形成部材、２２ 側面形成部材、２３ ９０°五角形状区画部材、２４ ４５°扇形状区画部材、２５ ６０°扇形状区画部材、２６ ６０°五角形状区画部材、２７ ３０°扇形状区画部材、２８ １５°扇形状区画部材、２９ 二分岐埋設部材、３０ 三分岐埋設部材、３１ ２２．５°扇形状区画部材、３２ 五分岐埋設部材。
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体等の気相成長に用いられる気相成長装置とこの気相成長装置を用いた気相成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から半導体等の気相成長装置には、ガス流の方向が基板表面に対して垂直となる縦型成長炉を用いた気相成長装置と、ガス流の方向が基板表面に対して平行となる横型成長炉を用いた気相成長装置とがある。
【０００３】
縦型成長炉を用いた気相成長装置においては、ガス流は乱流として流れるため、ガス流のコントロールが難しいという問題があった。
【０００４】
一方、横型成長炉を用いた気相成長装置においては、ガス流を層流として流すことができるため、ガス流のコントロールが容易である。
【０００５】
図１５に、特許文献１等に記載されている従来の円形横型の気相成長炉の模式的な上面透視図を示す。なお、本願の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【０００６】
図１５において、この図の紙面の表面から裏面に向かってガス吹出し口１０３からガスが導入される。そして、基板１０６表面と平行な方向に放射状に流れる矢印１０２で表わされるガス流は、基板１０６上を通過する際に反応して、反応生成物を基板１０６の表面上に堆積させる。反応せずに基板１０６上を通過したガス流１０２は、排気口１０４から排出される。
【０００７】
この気相成長炉１０１においては、ガス吹出し口１０３の周囲に複数枚の基板１０６を設置することにより、複数枚の基板１０６の表面上に同時に同じ種類の結晶を気相成長させることができる（従来例１）。
【０００８】
また、図１６に、特許文献２等に記載されている従来の筒状横型の気相成長炉の模式的な断面図を示す。図１６において、筒状横型の気相成長炉１０１の一方の側面に設置されたガス吹出し口１０３からガスが導入される。そして、気相成長炉１０１の中央部に設置された基板１０６表面と平行な方向に流れる矢印１０２で表わされるガス流は、基板１０６の表面上を通過する際に反応して、反応生成物を基板１０６の表面上に堆積させる。反応せずに基板１０６上を通過したガス流１０２は、ガス吹出し口１０３の対向面に設置された排気口１０４から排出される。
【０００９】
ここで、ガス吹き出し口１０３から導入されたガス流１０２は、石英ガラス製の管形状であるフローチャネルといわれる反応室１０７によって整流される。
【００１０】
この筒状横型の気相成長炉を用いて、複数枚の基板上に同時に結晶を成長させる方法としては、たとえば図１７の模式的上面透視図に示すように、反応室１０７をそれぞれ１つずつ設置した気相成長炉１０１を複数個並列に配置した多チャンバ同数反応室型の横型成長炉がある（従来例２）。
【００１１】
また、筒状横型の気相成長炉を用いて、複数枚の基板上に同時に結晶を成長させる他の方法としては、たとえば図１８の模式的上面透視図に示すように、１つの気相成長炉１０１内に複数の反応室１０７を並列に配置した１チャンバ多反応室型の横型成長炉がある（従来例３）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平９−３０６８４５号公報
【００１３】
【特許文献２】
特開２００２−８３７７８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１５に示す従来例１においては、気相成長炉１０１の中心部に位置するガス吹出し口１０３から放射状にガス流１０２が吹き出されるため、ガス流１０２の上流部である気相成長炉１０１の中心部からガス流１０２の下流部である気相成長炉１０１の外周部へいくほどガス流１０２の流路の断面積が増加する。よって、ガス流１０２が気相成長炉１０１の中央部から外周部に流れていくにしたがって、ガス流１０２が末広がりに拡散してしまい、ガス流１０２の流速が落ちる。このため、ガス流１０２の上流部にある基板１０６の表面上で成長する結晶と下流部にある基板１０６の表面上で成長する結晶とで、厚み、組成および不純物濃度のバラツキが大きくなって、全体として均一で良質な結晶が得られなかった。この場合において、基板１０６を回転させながら結晶を成長させることにより、結晶の厚みは均一になる傾向にあるが、結晶の厚さ方向での局所的な組成や不純物濃度のバラツキを解消することはできなかった。
【００１５】
また、図１７に示す従来例２においては、反応室１０７が多数存在することにより、バルブ１１３や分岐継手１１４等の部品を多く用いる必要があるため、リークチェックやクリーニング等のメンテナンス性が悪いという問題があった。また、多数存在する反応室１０７間における結晶の品質の均一性が得られにくいという問題もあった。さらに、ガスを導入する配管１０９の長さが不均一になるため、反応室１０７間でガス流にバラツキが生じてしまうという問題もあった。
【００１６】
また、図１８に示す従来例３においては、外側の反応室１０７ａ、１０７ｃと両横に反応室がある反応室１０７ｂとでヒータの干渉具合が異なり、反応室間で温度にバラツキが生じ、反応室の温度をコントロールすることが困難であるという問題があった。また、原料ガスを導入する配管１０９の長さが不均一になるため、反応室間で原料ガス流にバラツキが生じてしまうという問題もあった。
【００１７】
上記事情に鑑みて本発明の目的は、厚み、組成および不純物濃度等がより均一な結晶を複数枚の基板上に同時に効率良く成長させることができる気相成長装置および気相成長方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、横型の気相成長炉を備えた気相成長装置であって、該気相成長炉は、気相成長炉の中心部に形成されたガス吹き出し口と、ガス吹き出し口の周囲に設置され得る複数枚の基板のそれぞれの表面上にガスを流すように形成された中空のガス流路とを含み、ガス流路は設置され得る各々の基板に対して１つずつ形成されており、ガス流路の断面積が設置され得る基板のガス上流側端部からガス下流側端部までは少なくとも一定である気相成長装置である。ここで、「断面積が一定」とは、本発明の効果が失われない範囲で実質的に断面積が一定であればよいものとする。また、本発明に係る気相成長装置には、既に基板が設置されている状態の装置だけでなく、基板が設置される前の状態の装置も含まれる。
【００１９】
本発明に係る気相成長装置においては、ガス流路の断面形状が少なくとも基板のガス上流側端部からガス下流側端部まで一定であることが好ましい。ここで、「断面形状が一定」とは、本発明の効果が失われない範囲で実質的に断面形状が一定であればよいものとする。
【００２０】
また、本発明に係る気相成長装置においては、ガス流路が、気相成長炉に設置された土台の表面と、土台上の空間を仕切る壁面を有する仕切り部材とによって形成されていてもよい。
【００２１】
また、本発明に係る気相成長装置においては、ガス流路が、中空の仕切り部材によって形成されていてもよい。
【００２２】
また、本発明に係る気相成長装置においては、ガス流路が、土台上に設置された複数の区画部材のうち隣接する２つの区画部材の側面と、これらの区画部材の上部を覆う上蓋の底面と、土台表面とによって形成されていてもよい。
【００２３】
ここで、上記区画部材が、１つの中央区画部材と、その両側または両端に設置された２つの両側区画部材とを有していてもよい。ここで、「中央区画部材」とは、上記区画部材を構成する一部材であって、上記区画部材の略中央に設置された部材のことをいい、「両側区画部材」とは、上記区画部材を構成する一部材であって、中央区画部材の両側または両端に設置された部材のことをいう。
【００２４】
また、この場合には、ガス流路の幅と中央区画部材の幅とが同一であることが好ましい。ここで、「同一」とは、本発明の効果が失われない範囲で実質的に同一であればよいものとする。
【００２５】
さらに、中央区画部材および両側区画部材の少なくとも一方を取り替えることにより、ガス流路の長さを変更し得る。
【００２６】
また、本発明に係る気相成長装置においては、Ｎ枚の基板が３６０／Ｎ（°）の等角度で円周状に設置され得る。ここで、「等角度」とは、ある基板の中心点と気相成長炉の中心点とある基板に隣接する基板の中心点とを線で結ぶことによって形成される角度が、隣接して設置されているどの基板間においても本発明の効果が失われない範囲で実質的に等角度であればよいものとする。
【００２７】
さらに、本発明は、上記気相成長装置を用いた気相成長方法に関する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１（Ａ）に、本発明に用いられる気相成長炉の好ましい一例の模式的な上面透視図を示す。図１（Ａ）において、円形横型の気相成長炉１は、その中心部からガス流路８内にガスを導入するためのガス吹き出し口３と、ガスを排気するための排気口４と、異なる種類のガスを導入するための３重管９ａ、９ｂ、９ｃからなる配管９と、開口部１０を有する土台部１２と、土台部１２上に設置された仕切り部材１６と、土台部１２と仕切り部材１６とから形成されたガス流路８とを含み、３重管の配管９から不活性ガスと原料ガスとを導入することによってガス流路８内を流れるガス流２は基板６の表面上を通過する際に反応して、基板６の表面上に反応生成物である結晶を成長させる。
【００２９】
ここで、図２（Ａ）の模式的な斜視図に示すように、仕切り部材１６は十字型であって、十字型に分岐しているそれぞれの枝の長さおよび幅はすべて同一であり、十字型に分岐しているそれぞれの枝を構成する側面の高さもすべて同一である。また、仕切り部材１６は、上面の一部、下面の全部および側面の一部を有していないため、上方の一部と、下方の全部および側面の一部が開放されている。
【００３０】
よって、図１（Ａ）に示すように、この仕切り部材１６と土台部１２とによって形成されるガス流路８は、ガス流２の上流部から下流部にかけて断面積および断面形状が一定であって、ガス流路８内を流れるガス流２が末広がりに拡散しない。したがって、ガス吹き出し口３から吹き出されるガス流２の流速を一定にすれば、その下流部にある複数枚の基板６の表面上に流れるガス流２の流速をどの基板６の表面上においても一定とし得る。
【００３１】
また、ガス流２がガス吹き出し口３から基板６の表面上に到達するまでのガス流路８の容積は、複数あるガス流路８のそれぞれにおいて同一であることから、複数枚の基板６の表面上のそれぞれに流れるガス流２の流量も一定とし得る。
【００３２】
したがって、本発明の気相成長装置に用いられる気相成長炉１においては、ガス流２が流れる方向を制御する仕切り部材１６を土台部１２上に設置してガス流路８を形成することによって、複数枚の基板６の表面上に流れるガス流２の流速および流量をそれぞれ一定とし得ることから、厚み、組成および不純物濃度等がより均一な結晶を複数枚の基板６の表面上に同時に効率良く成長させることができるのである。
【００３３】
なお、仕切り部材１６は、図２（Ｂ）の模式的な斜視図に示すような開口部１０を有する円形板状の土台部１２上に嵌め込まれることにより設置され得る。この場合には、仕切り部材１６と土台部１２とを一体的に形成した場合よりもメンテナンス時の作業効率が高くなり得る。また、この場合には、設置される基板６の枚数を変更する際に、変更後の基板６の枚数に対応した分岐を有する仕切り部材１６に取り替えるだけで済むようになり得る。
【００３４】
また、仕切り部材１６としては、たとえば図３の模式的な斜視図に示すような、中空の仕切り部材１６ｂを用いることもできる。この場合には、土台部を気相成長炉に設置しなくてもよくなる。
【００３５】
図１（Ｂ）に図１（Ａ）に示された装置における線Ｘ３−Ｘ３に沿った模式的な断面を示す。図１（Ｂ）に示すように、仕切り部材１６が設置された土台部１２は、ヒータユニット１５を有する基板ホルダ５上に設置された基板６が開口部１０から露出するように設置される。
【００３６】
また、仕切り部材１６の端部面１６ｓは、排気口４の側面に当接される。また、図１（Ａ）に示すように、排気口４は、遮蔽板１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより構成されている。ここで、図１（Ｂ）に示すように、遮蔽板１７ａと遮蔽板１７ｂは、気相成長炉１の下方に向けて円筒状に伸びている。そして、遮蔽板１７ａの上部は、上方から下方にかけて湾曲しており、その後は遮蔽板１７ｂと対向するように設置される。このような構成とした場合には、ガス流路８を流れるガス流２の流れに乱れが生じにくくなる。
【００３７】
なお、図１（Ａ）に示す遮蔽板１７ｃは、土台部１２の部分のうちガス流路８が形成されていない部分の土台部１２の端部から、気相成長炉１の上方に向けて設置される。
【００３８】
ここで、図１（Ｂ）に示すように、気相成長炉１の中心部にある３重管の配管９から導入されたガスは、３重管の配管９に接続されたガス流方向転換ノズル１１によってその流れ方向が転換された後、基板６表面に対して平行方向に流れる。なお、３重管の配管９において、外側の配管９ａからは不活性ガスが、内側の配管９ｂ、９ｃからはそれぞれ異なる種類の原料ガスが導入され得る。
【００３９】
その後、ガス流２は基板６の表面上を通過する際に反応し、その反応生成物が基板６の表面上に堆積される。そして、基板６の表面上で反応しなかったガス流２は乱されることなく、排気口４から排出される。
【００４０】
なお、上記においては、仕切り部材１６によって形成されるガス流路８は、ガス流２の上流部から下流部にかけて断面積および断面形状が一定となっているが、ガス流路８の断面積および断面形状は、少なくとも基板６のガス上流側端部Ａ１からガス下流側端部Ｂ１まで一定であればよい。
【００４１】
また、ガス流路８の断面積および断面形状は、基板６のガス上流側端部Ａ１よりも少し上流側のＡ１’から、基板６のガス下流側端部Ｂ１よりも少し下流側のＢ１’までのＡ１’−Ｂ１’間でほぼ一定となることが望ましい。ここで、Ａ１−Ａ１’およびＢ１−Ｂ１’の長さは、基板６のガス上流側端部Ａ１からガス下流側端部Ｂ１までのガス流２がそれ以外の部分から影響を及ぼされない程度の長さであれば特に限定はされない。
【００４２】
また、基板をＮ枚配置する場合には、ある基板６の中心点と土台部１２の中心点とある基板６に隣接する基板６の中心点とを線で結ぶことによって形成される角度が、隣接して設置されているどの基板６間においても３６０／Ｎ（°）の等角度となるように円周状に配置されることが好ましい。この場合には、ヒータユニット１５の干渉による影響が少なくなるため、基板６の温度コントロールが容易となる傾向にある。
【００４３】
また、図４は、図１（Ｂ）の装置の一部が変更された他の模式的な断面を示す。本実施の形態においては、図４に示すような仕切り部材１６ａを用いてガス流路８を形成することもできる。ここで、図４に示す装置は、図１（Ｂ）に示す装置とは上下が逆転した形態となっており、仕切り部材１６ａの端部面１６ａｓは、排気口４の下面と当接しており、仕切り部材１６ａの端部側の下部は、その下方から上方にかけて湾曲している点に特徴がある。このような構成とした場合にも、ガス流路８を流れるガス流２に乱れが生じにくくなる。
【００４４】
なお、図４では、土台部１２の排気口４付近と排気口４の遮蔽板１７ｂとが交わっている交差部１２ａは直角となっているが、交差部１２ａを仕切り部材の湾曲部１６ｃと同様のなだらかな曲面としてもよい。排気口４付近におけるガス流路８を流れるガス流２に、乱れが一層生じにくくなる。
【００４５】
（実施の形態２）
図５に本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な斜視図を示す。本実施の形態においては、図５（Ｂ）に示すように、土台部１２上の領域を略扇形状に仕切る中心角度αが９０°の区画部材（以下、「９０°扇形状区画部材」という。）１８が土台部１２上に４つ設置されている。
【００４６】
また、図５（Ａ）に示す上蓋１９を、図５（Ｂ）に示すこれら４つの９０°扇形状区画部材１８の上部に設置することによって、ガス流の上流部から下流部にかけて断面積および断面形状が一定のガス流路８を形成することができる。このように形成されたガス流路８もガス流の上流部から下流部にかけてその断面積および断面形状が一定となるため、ガス流路８内を通過するガス流に乱れが生じなくなる傾向にある。
【００４７】
ここで、９０°扇形状区画部材１８の弧状部２０側が排気口の上面の少なくとも一部を閉塞することが好ましい。この場合には、ガス流路８を通過するガス流に乱れがより生じなくなる傾向にある。
【００４８】
また、図５（Ｂ）に示す構成部品のＸ６−Ｘ６に沿った好ましい他の例の模式的な断面図を図６に示す。図６において、上蓋１９の端部側の上面から側面にかける部分および９０°扇形状区画部材１８の弧状部２０側の上面から側面にかける部分は曲面となっている。このような構成とすることにより、排気口４付近におけるガス流路８内のガス流に乱れが生じにくくなるため、基板６の下流側端部Ｂ２から排気口４の側端部Ｂ２’までの長さＬｏをより短くし得る。それゆえ、この場合には、本発明に係る気相成長装置の小型化を図ることができる。
【００４９】
さらに、図６に示すように土台部１２の中央部に円錐状のガス方向転換補助部品１１ａを用いた場合には、ガス流方向転換ノズル１１におけるガス流の方向転換がよりスムーズになるため、ガス流路８を通過するガス流に乱れがより生じなくなる傾向にある。
【００５０】
なお、９０°扇形状区画部材１８としては、たとえば図７の模式的上面図に示すように、中央に設置された中心角度形成部材２１とその両端に設置された側面形成部材２２ａ、２２ｂとからなる９０°扇形状区画部材１８ｂを用いてもよい。この場合には、基板枚数に合わせて、中心角度形成部材２１を中心角度αが異なるものに交換するだけで、２つの側面形成部材２２ａ、２２ｂを交換することなく、種々の基板枚数に対応した数のガス流路８を形成することができるようになる。また、中心角度形成部材２１および／または側面形成部材２２ａ、２２ｂを長さＬｔ、Ｌｓの異なるものに交換することにより、ガス流路８の長さを変更することもできる。
【００５１】
（実施の形態３）
図８（Ａ）に本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な斜視図を示す。図８（Ａ）において、実際には、４つの９０°扇形状区画部材１８が土台部１２上に設置されているが、４つの９０°扇形状区画部材１８のうち１つの９０°扇形状区画部材１８のみを図示しており、その他の３つの９０°扇形状区画部材１８は図示していない。
【００５２】
ここで、９０°扇形状区画部材１８は、土台部１２上の領域を略五角形状に仕切る中心角度αが９０°の区画部材（以下、「９０°五角形状区画部材」という。）２３と、その両側に設置され、土台部１２上の領域を略扇形状に仕切る中心角度βが４５°の扇形状区画部材（以下、「４５°扇形状区画部材」という。）２４ａ、２４ｂとから構成されている。
【００５３】
このような構成の４つの９０°扇形状区画部材１８の上部に上蓋（図示せず）を設置することによって、ガス流路８ａが形成される。
【００５４】
したがって、本実施の形態においては、図８（Ｂ）の模式的上面図に示すように４枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００５５】
また、９０°扇形状区画部材１８を構成する９０°五角形状区画部材２３を取り去ることによって、図９（Ａ）の模式的斜視図に示すように、新たなガス流路８ｂが形成される。したがって、この場合には、図９（Ｂ）の模式的上面図に示すように８枚の基板６の表面上に結晶成長させることができるようになる。
【００５６】
ここで、図９（Ａ）に示す新たに形成されるガス流路８ｂの幅Ｗ１は、既成のガス流路８ａの幅Ｗと同じ幅となる。
【００５７】
なお、図９（Ａ）に示す新たに形成されるガス流路８ｂの長さＬ１は、図８（Ａ）に示す９０°五角形状区画部材２３を取り去る前の既成のガス流路８ａの長さＬよりも短くなる。しかし、図９に示すように、既成のガス流路８ａの長さＬは新たに形成されるガス流路８ｂの長さＬ１と同一の長さに再設定されることとなるため、特に問題はない。
【００５８】
（実施の形態４）
図１０（Ａ）に本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な上面図を示す。ここで、土台部１２上の領域を略扇形状に仕切る中心角度αが６０°の区画部材（以下、「６０°扇形状区画部材」という。）２５は、土台部１２上の領域を略五角形状に仕切る中心角度αが６０°の区画部材（以下、「６０°五角形状区画部材」という。）２６の両側に土台部１２上の領域を略扇形状に仕切る中心角度βが３０°の区画部材（以下、「３０°扇形状区画部材」という。）２７がそれぞれ設置されて構成されている。
【００５９】
土台部１２上には６０°扇形状区画部材２５が６つ設置されており、これらの６０°扇形状区画部材２５の上部に上蓋（図示せず）が設置されることによりガス流路８が形成される。
【００６０】
したがって、この場合には、、図１０（Ａ）に示すように、６枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００６１】
また、土台部１２上に設置された６つの６０°扇形状区画部材２５から６０°五角形状区画部材２６をすべて取り去ることによって、図１０（Ｂ）の模式的上面図に示すように１２枚の基板６の表面上にも結晶成長させることができる。
【００６２】
なお、６０°扇形状区画部材２５としては、たとえば図１１の模式的斜視図に示すような中実でない壁面のみからなるＶ字状の６０°扇形状区画部材２５ａを用いることもできる。
【００６３】
また、６０°扇形状区画部材２５としては、たとえば図１２の模式的斜視図に示すような中実でない壁面のみからなる６０°五角形状区画部材２６とその両側に設置された３０°扇形状区画部材２４ｃ、２４ｄとから構成される６０°扇形状区画部材２５ｂを用いることもできる。
【００６４】
（実施の形態５）
図１３に本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な上面図を示す。ここで、図１３（Ａ）に示すように、９０°扇形状区画部材１８は、土台部１２上に設置された１つの９０°五角形状区画部材２３と、その両側に設置され、略Ｖ字状に２つの分岐を有する２つの二分岐埋設部材２９と、２つの二分岐埋設部材２９の略Ｖ字の両外側にそれぞれ２つずつ設置された４つの１５°扇形状区画部材２８ａと、２つの二分岐埋設部材２９の略Ｖ字の内側にそれぞれ１つずつ設置された２つの１５°扇形状区画部材２８ｂとから構成されている。そして、この９０°扇形状区画部材１８が４つ、土台部１２上に設置されている。
【００６５】
したがって、この場合には、図１３（Ａ）に示すように、４枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００６６】
また、４つの９０°扇形状区画部材１８から９０°五角形状区画部材２３をすべて取り去ることによって、図１３（Ｂ）に示すように、８枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００６７】
さらに、土台部１２上から８つある二分岐埋設部材２９をすべて取り去ることによって、図１３（Ｃ）に示すように、２４枚の基板６の表面上に結晶成長させることができる。
【００６８】
また、９０°扇形状区画部材１８としては、たとえば図１４（Ａ）の模式的上面図に示すように、略Ｖ字状に２つの分岐を有する二分岐埋設部材２９の両外側に３０°扇形状区画部材２７ａをそれぞれ設置し、二分岐埋設部材２９の略Ｖ字の内側の空間に３０°扇形状区画部材２７ｂを設置したものを用いることもできる。
【００６９】
また、９０°扇形状区画部材１８としては、たとえば図１４（Ｂ）の模式的上面図に示すように、略Ｗ字状に３つの分岐を有する三分岐埋設部材３０の両外側に土台部上の領域を略扇形状に仕切る中心角度が２２．５°の区画部材（以下、「２２．５°扇形状区画部材」という。）３１ａをそれぞれ設置し、三分岐埋設部材３０の略Ｗ字の内側の空間に２２．５°扇形状区画部材３１ｂを２つ設置したものを用いることもできる。
【００７０】
また、９０°扇形状区画部材１８としては、たとえば図１４（Ｃ）の模式的上面図に示すように、５つの分岐を有する五分岐埋設部材３２の両外側に１５°扇形状区画部材２８ａをそれぞれ設置し、五分岐埋設部材３２の分岐の内側の空間に１５°扇形状区画部材２８ｂを４つ設置したものを用いることもできる。
【００７１】
なお、本実施の形態５において、すべての区画部材および埋設部材は、中実であるものを用いて説明したが、中実でない壁面のみからなるものを用いてもよいことは言うまでもない。
【００７２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７３】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、厚み、組成および不純物濃度等がより均一な結晶を複数枚の基板上に同時に効率良く成長させることができる気相成長装置および気相成長方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に用いられる気相成長炉の好ましい一例の模式的な上面透視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示された装置における線Ｘ３−Ｘ３に沿った模式的な断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明に用いられる仕切り部材の好ましい一例の模式的な斜視図であり、（Ｂ）は本発明に用いられる土台部の好ましい一例の模式的な斜視図である。
【図３】本発明に用いられる仕切り部材の好ましい他の例の模式的な斜視図である。
【図４】図１（Ｂ）の装置の一部が変更されたときの模式的な断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明に用いられる上蓋の好ましい一例の模式的な斜視図であり、（Ｂ）は本発明に用いられる土台部上に区画部材が設置されたときの好ましい一例の模式的な斜視図である。
【図６】図５（Ｂ）に示す構成部品のＸ６−Ｘ６に沿った好ましい他の例の模式的な断面図である。
【図７】本発明に用いられる９０°扇形状区画部材の好ましい他の例の模式的な上面図である。
【図８】（Ａ）は本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい他の例の模式的な斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す構成部品の模式的な上面図である。
【図９】（Ａ）は図８に示す構成部品から９０°五角形状区画部材を取り除いたときの模式的な斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す構成部品の模式的な上面図である。
【図１０】（Ａ）は６枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図であり、（Ｂ）は１２枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図である。
【図１１】本発明に用いられる６０°扇形状区画部材の一例の模式的な斜視図である。
【図１２】本発明に用いられる６０°扇形状区画部材の他の例の模式的な斜視図である。
【図１３】（Ａ）は４枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図であり、（Ｂ）は８枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図であり、（Ｃ）は２４枚の基板の表面上に結晶を成長させる場合の本発明に用いられる気相成長炉の構成部品の好ましい一例の模式的な上面図である。
【図１４】（Ａ）は二分岐埋設部材を設置した９０°扇形状区画部材の模式的な上面図であり、（Ｂ）は三分岐埋設部材を設置した９０°扇形状区画部材の模式的な上面図であり、（Ｃ）は五分岐埋設部材を設置した９０°扇形状区画部材の模式的な上面図である。
【図１５】従来の円形横型の気相成長炉の模式的な上面透視図である。
【図１６】従来の筒状横型の気相成長炉の模式的な断面図である。
【図１７】従来の多チャンバ同数反応室型横型成長炉の模式的な上面透視図である。
【図１８】従来の１チャンバ多反応室型横型成長炉の模式的な上面透視図である。
【符号の説明】
１，１０１ 気相成長炉、２，１０２ ガス流、３，１０３ ガス吹き出し口、４，１０４ 排気口、５ 基板ホルダ、６，１０６ 基板、１０７ 反応室、８ ガス流路、９，１０９ 配管、１０ 開口部、１１ ガス流方向転換ノズル、１２ 土台部、１１３ バルブ、１１４ 分岐継手、１５ ヒータユニット、１６ 仕切り部材、１７ 遮蔽板、１８ ９０°扇形状区画部材、１９ 上蓋、２０ 弧状部、２１ 中心角度形成部材、２２ 側面形成部材、２３ ９０°五角形状区画部材、２４ ４５°扇形状区画部材、２５ ６０°扇形状区画部材、２６ ６０°五角形状区画部材、２７ ３０°扇形状区画部材、２８ １５°扇形状区画部材、２９ 二分岐埋設部材、３０ 三分岐埋設部材、３１ ２２．５°扇形状区画部材、３２ 五分岐埋設部材。
Claims (10)
- 横型の気相成長炉を備えた気相成長装置であって、
該気相成長炉は、
気相成長炉の中心部に形成されたガス吹き出し口と、
ガス吹き出し口の周囲に設置され得る複数枚の基板のそれぞれの表面上にガスを流すように形成された中空のガス流路と、
を含み、
ガス流路は設置され得る各々の基板に対して１つずつ形成されており、
ガス流路の断面積が設置され得る基板のガス上流側端部からガス下流側端部までは少なくとも一定であることを特徴とする気相成長装置。 - ガス流路の断面形状が少なくとも基板のガス上流側端部からガス下流側端部まで一定であることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
- ガス流路が、気相成長炉に設置された土台の表面と、土台上の空間を仕切る壁面を有する仕切り部材とによって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の気相成長装置。
- ガス流路が、中空の仕切り部材によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の気相成長装置。
- ガス流路が、土台上に設置された複数の区画部材のうち隣接する２つの区画部材の側面と、これらの区画部材の上部を覆う上蓋の底面と、土台表面とによって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の気相成長装置。
- 前記区画部材が、１つの中央区画部材と、その両側または両端に設置された２つの両側区画部材とを有することを特徴とする請求項５に記載の気相成長装置。
- 前記ガス流路の幅と前記中央区画部材の幅とが同一であることを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。
- 前記中央区画部材および前記両側区画部材の少なくとも一方を取り替えることにより前記ガス流路の長さを変更し得ることを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。
- Ｎ枚の基板が３６０／Ｎ（°）の等角度で円周状に設置され得ることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の気相成長装置。
- 請求項１から９のいずれか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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003156864A JP2004363180A (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 気相成長装置および気相成長方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003156864A JP2004363180A (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 気相成長装置および気相成長方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004363180A true JP2004363180A (ja) | 2004-12-24 |
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ID=34050809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003156864A Pending JP2004363180A (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 気相成長装置および気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004363180A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101378801B1 (ko) * | 2012-06-15 | 2014-03-27 | 주식회사 티지오테크 | 복수개의 기판이 안착되는 기판 서포트의 중앙을 관통하는 공정 가스 공급부를 갖는 배치식 에피택셜층 형성장치 |
| KR101505184B1 (ko) | 2014-01-06 | 2015-03-23 | 주식회사 티지오테크 | 회전 부재를 포함하는 증착막 형성 장치 |
| KR101525504B1 (ko) * | 2012-06-15 | 2015-06-02 | 주식회사 티지오테크 | 기판 지지부의 중앙을 관통하는 가스 공급부를 갖는 배치식 에피택셜층 형성장치 |
-
2003
- 2003-06-02 JP JP2003156864A patent/JP2004363180A/ja active Pending
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