JP2007149774A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 気相成長装置において、原料ガスの種類の切り替え、原料ガス流の変化、成膜反応熱、加熱条件などにより発生する反応室内部の温度勾配を是正し、膜厚および膜質の均一な薄膜を形成する。
【解決手段】 反応炉２と、反応炉２の内部に設けられ、原料ガス導入口４およびガス排出口５を有する反応室３と、反応室３内に設けられ、薄膜を形成するための基板６，７，８，９，１０を載置するサセプタ１１と、サセプタ１１の下方に設けられ、基板６，７，８，９，１０を加熱する基板加熱手段１２と、サセプタ１１および基板加熱手段１２を支持する回転軸１３とを含んで構成される気相成長装置１において、反応炉２の上面２ａと反応室３との間に、熱を反射、吸収または透過する温度制御部材１３を設け、薄膜成長の度合いに応じて、温度制御部材１３に変形および／または位置制御を施し、反応室３内の温度分布を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気相成長装置に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）、半導体レーザなどに利用される化合物半導体薄膜は、一般に、有機金属化学気相蒸着法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition、ＭＯＣＶＤ法）に従って形成される。ＭＯＣＶＤ法とは、原料として、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムなどの有機金属ガスと、アンモニア、ホスフィン、アルシンなどの水素含有化合物とを用い、これらの原料ガスを加熱下に基板表面に供給し、基板表面に化合物半導体薄膜を形成する方法である。ＭＯＣＶＤ法において、膜厚および膜質の均一な薄膜を形成するためには、原料を均一に混合すること、基板表面およびその近傍の温度を所望の温度分布に調整することなどが重要である。

ＭＯＣＶＤ法を実施する気相成長装置の一例として、横型ＭＯＣＶＤ装置が挙げられる。図２２は、従来の横型ＭＯＣＶＤ装置１２０の構成を概略的に示す断面図である。横型ＭＯＣＶＤ装置１２０は、直方体形状の反応炉１２１と、反応炉１２１の内部に反応炉１２１を挿通するように設けられ、一端部にガス導入口１２３および他端部にガス排出口１２４とが形成された反応室１２２と、反応室１２２内部の略中央に設けられて基板１２５を載置するサセプタ１２６と、サセプタ１２６の基板１２５を載置する側と反対側に、サセプタ１２６に近接するように設けられて、基板１２５を加熱するヒータ１２７とを含んで構成される。横型ＭＯＣＶＤ装置１２０によれば、まず、サセプタ１２６に基板１２５を載置し、基板１２５をヒータ１２７により加熱した状態で、原料ガスをガス導入口１２３から矢符１２８ａの方向で反応室１２２内に導入する。この原料ガスが被処理基板１２５上に到達すると、熱によって原料ガスの成膜化学反応が進行し、基板１２５表面に薄膜が形成される。そして、基板１２５上を通過した未反応の原料ガスおよび成膜化学反応後の排ガスは、ガス排出口１２４から矢符１２８ｂの方向で外部に排出される。

横型ＭＯＣＶＤ装置１２０は、他の気相成長装置に比較すると、得られる薄膜の膜厚および膜質の面内均一性に相対的に優れるので、一般的に良く用いられる。しかしながら、横型ＭＯＣＶＤ装置１２０においても、基板１２５上に薄膜が成長する過程で、特に基板１２５表面で不均一な温度分布が生じること、原料ガスの種類、原料ガスを反応室１２２に導入する際の原料ガス流の微妙な変化、薄膜成長時の反応熱などによって、反応室１２２内の均熱性が損なわれ、反応室１２２内の温度が局所的に変化して温度差を生じる。また、薄膜成長を繰り返し実施すると、反応室１２２内壁にも反応物が付着し、該反応物が熱を反射または吸収するので、反応室１２２内の温度分布が一層変化し易くなる。その結果、得られる薄膜の膜厚および／または膜質の面内均一性が損なわれることがある。したがって、反応室１２２の温度分布をほぼ一定に保持できるかまたは温度分布の度合いに応じて反応室１２２内、特に基板１２５の表面の温度分布を調整することができ、膜厚および膜質の面内均一性に優れた薄膜を安定的に形成できる気相成長装置が望まれる。

一方、放射型反応室の外周に、熱エネルギ反射板を配置した気相成長装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。図２３は、該気相成長装置１３０の構成を概略的に示す断面図である。気相成長装置１３０は、石英などから形成されて中心軸１５１を有する放射型反応炉１３１と、放射型反応炉１３１を取り囲むように設けられて放射型反応炉１３１から放散する熱エネルギ（赤外線）を反射する反射装置１４１とを含んで構成される。放射型反応炉１３１は、シールプレート１３３、石英製反応室１３５、シールプレート１３３と石英製反応室１３５とをシールするシール材１３４、原料ガス導入孔１３２が形成され、中心軸１５１の周りを回転する基台１３９、基台１３９上に設けられて基板１６１を載置するサセプタ１３７、サセプタ１３７の下部に設けられて基板１６１を加熱するヒータ１３６、およびヒータ１３６とサセプタ１３７との間に設けられてヒータ１３６を保護するカバー１４０を含んで構成される。反射装置１４１は、複数個の環状反射部材（反射性ファセット）１４２，１４６、環状反射部材１４２，１４６を接続する接続部材１４３、反射装置１４１の外周に設けられて環状反射部材１４２，１４６を冷却する銅製冷却用コイル１４５、上部反射部材１４７、ならびに反射装置１４１の内側および外側の包囲体１５５，１５６を含んで構成され、間隙１５３によって放射型反応炉１３１から分離される。

気相成長装置１３０においては、ヒータ１３６の真上にある基板１６１の中心部の温度が高くなり、基板１６１の端部の温度が相対的に低くなる温度分布が発生し易い。これを是正するために、反応室１３５の外部の環状反射部材１４２，１４６によって、反応室１３５から放散する熱を基板１６１の端部に反射する構成を採る。このことは、特許文献２の図２からも明らかである。特許文献１の図２によれば、環状反射部材１４２，１４６は、反応室１３５から放散する熱を基板１６１の端部に相当する部分に反射するように角度調整される。このように、気相成長装置１３０は、基板１６１の端部に熱を反射させるために、環状反射部材１４２，１４６を設けるものである。このため、環状反射部材１４２，１４６の角度調整の範囲は限定される。さらに、環状反射部材１４２，１４６の角度調整が限定されることは、これらが包囲体１５５，１５６によって覆われることからも裏付けられる。このような環状反射部材１４２，１４６を設けても、原料ガスの種類、原料ガス流の微妙な変化、反応熱による基板１６１表面温度の変化、反応室１３５の内壁に付着する反応物に起因する反応室１３５内の温度変化などに対応することはできない。基板１６１上に薄膜を均一および均質に成長させるには、単に、基板１６１表面の温度分布を均一にするだけでなく、薄膜の成長過程における反応室１３５内の温度分布の変化に応じて、基板１６１の中心から端部にかけて温度分布を持たせること、サセプタ１３７の中心部から端部にかけて所望の温度分布を持たせること、基板１６１表面の原料ガス流の上流から下流にかけて所望の温度分布を持たせることなどが必要である。すなわち、気相成長装置１３０は、きめ細かな温度分布の調整を行い得ず、均一性および均質性の高い薄膜を安定して形成することができない。

なお、特許文献１には、反応炉を水平方向に配置した気相成長装置において、環状反射部材を水平方向に設けることが記載されている。しかしながら、この場合でも、環状反射部材は基板端部に熱を反射するように設けられるのみであり、上記と同様に、きめ細かな温度分布を得ることができない。

従来の気相成長装置における、このような欠点は、一度に２以上の基板表面に薄膜を形成する際に特に顕著になる。すなわち、基板表面に形成される薄膜の膜厚および／または膜質が不均一になるだけでなく、基板毎に、異なる膜厚および／または膜質を有する薄膜が形成され易い。

特開昭６４−７１１１７号公報

本発明の目的は、原料ガスの種類、原料ガス流、反応熱により影響を受ける基板表面温度、その他の条件の変化に対応して温度分布の均一化および調整を行うことができ、基板表面に膜厚および膜質の均一な薄膜を形成することができ、さらに複数の基板表面に薄膜を形成する場合でも、各基板に膜厚および／または膜質がほぼ同等の薄膜を形成することができる気相成長装置を提供することである。

本発明は、基板と原料ガスとを反応させる反応炉と、反応炉の内部に設けられて原料ガスを導入するガス導入口および排ガスを排出するガス排出口を備える反応室と、反応室の内部空間に設けられて１または２以上の基板を載置するサセプタと、サセプタに近接して設けられて基板を加熱する加熱手段と、反応室の外方であってサセプタに対向する位置に設けられて、反応室から外方に放射される熱を反射、吸収または透過する１または２以上の温度制御部材とを含み、基板表面に薄膜を形成する気相成長装置において、
温度制御部材は、変形手段および／または位置制御手段を含み、
かつ基板表面に薄膜が成長する過程で、温度制御部材に変形および／または位置制御が施されることを特徴とする気相成長装置である。

また本発明の気相成長装置は、前述の原料ガスが、基板の薄膜を形成する面に対して平行方向に供給されることを特徴とする。

さらに本発明の気相成長装置は、前述の変形手段が、加圧圧力および／または加熱温度の調整により温度制御部材を変形させることを特徴とする。

さらに本発明の気相成長装置は、前述の位置制御手段が、
温度制御部材の反応室外周面に対する離隔位置および／または傾斜角度を調整することを特徴とする。

さらに本発明の気相成長装置は、前述の温度制御部材が、
熱を反射する熱反射率、熱を吸収する熱吸収率および熱を透過する熱透過率の少なくとも１つを可変に構成されることを特徴とする。

本発明によれば、反応炉と、反応室と、サセプタと、基板加熱手段と、反応室の外方のサセプタに対向する位置に設けられる温度制御部材とを含む気相成長装置において、基板表面に薄膜を成長させる過程で、温度制御部材を変形させるかまたは移動、角度調整などの位置制御を行い、或は変形と位置制御を組み合わせて行うことによって、原料ガスの種類の切り替え、原料ガス流、基板表面の温度、基板加熱温度その他の条件の変化に対応して、反応室内の温度分布をきめ細かく調整し、反応室内の温度分布の均一化、反応室内での所望の温度分布の実現などを容易に行うことができる。

したがって、本発明の気相成長装置は、１または２以上の基板表面に、膜厚および膜質の極めて均一な薄膜を、安定的に形成することができる。

また本発明によれば、本発明の気相成長装置において、原料ガスを、基板の薄膜形成面に対して平行方向に供給する方式を採ることによって、反応室内の温度分布を一層きめ細かく調整することができる。たとえば、基板表面の温度分布の均一化、サセプタの中心部から端部にかけてほぼ同心円状の温度分布を持たせること、基板表面の原料ガス流の上流から下流にかけてほぼ同心円状の温度分布を持たせること、特に複数の基板に一度に薄膜を成長させる際に、基板の中心から端部にかけてほぼ同心円状の温度分布を持たせることなどを非常に容易に実施することができる。

さらに本発明によれば、温度制御部材に圧力および／または熱を加えて変形させ、かつ圧力の大きさおよび／または熱量を適宜調整することによって、薄膜の成長過程に応じた最適の温度分布を選択することができる。

さらに本発明によれば、温度制御部材を、その熱反射率、熱吸収率および熱透過率の少なくとも１つが調整可能なように構成することによって、反応室内の温度分布の制御精度がさらに向上する。このような温度制御部材としては、たとえば、熱反射率が調整可能な熱反射層、熱吸収率が調整可能な熱吸収層および熱透過率が調整可能な熱透過層の少なくとも１つを含んで構成されるものが好ましい。

図１は、本発明の実施の第１形態である気相成長装置１の構成を概略的に示す断面図である。

気相成長装置１は、基板６の表面に原料ガスとの反応により薄膜を形成する反応炉２と、反応炉２を挿通するように設けられ、一端部に原料ガスを導入するガス導入口４および他端部に薄膜形成反応後の排ガスと未反応の原料ガスとを排気するガス排出口５がそれぞれ形成される反応室３と、反応室３のほぼ中央部に設けられ、基板６，７，８，９，１０（基板９，１０は不図示）を載置するサセプタ１１と、サセプタ１１の基板６，７，８，９，１０が載置される側と反対側に設けられ、基板６，７，８，９，１０を加熱する基板加熱手段１２と、反応炉２の上面２ａと反応室３との間に設けられ、反応室３内の温度を制御する温度制御部材１３と、サセプタ１１および基板加熱手段１２を支持する回転軸１４とを含んで構成される。

反応炉２は直方体状などの筒状の中空体であり、その底面２ｂは、気相成長装置１の図示しない設置面に対して水平方向に平行である。反応炉２の内部には、反応室３が設けられる。

反応室３は反応炉２を挿通し、反応炉２の一側面２ｃに形成される側面開口部には、ガス導入口４が反応炉２の外方に臨むように設けられる。ガス導入口４には図示しない原料ガス供給管が接続される。また、反応炉２の一側面２ｃに対向する他の側面２ｄに形成されるもう１つの側面開口部には、ガス排出口５が反応炉２の外方に臨むように設けられる。ガス排出口５には、図示しないガス排出管が接続される。原料ガスはガス導入口４から反応室３内に導入され、反応後の排ガスおよび未反応ガスはガス排出口５から反応室３の外部へ排出される。反応室３は、たとえば、石英などの、耐熱性を有しかつ原料ガスに対して不活性な材料から形成される。

反応室３のほぼ中央部には、開口部３ａが形成される。この開口部３ａをほぼ閉塞するように、サセプタ１１が設置される。サセプタ１１は、その表面１１ａに、基板６，７，８，９，１０を載置する５個の凹部１１ｂを有する。サセプタ１１の下方には、好ましくは、その底面１１ｃに接するように基板加熱手段１２が設けられる。基板加熱手段１２には、たとえば、ヒータが用いられる。基板加熱手段１２により、サセプタ１１に載置される基板６，７，８，９，１０が加熱される。サセプタ１１および基板加熱手段１２は、回転軸１４により支持される。回転軸１４はその軸線周りに回転し、それに伴って、サセプタ１１および基板加熱手段１２ならびにサセプタ１１上の基板６，７，８，９，１０を回転させ、基板６，７，８，９，１０の表面に形成される薄膜の膜厚および／または膜質の均一化に補助的に寄与する。

反応炉２の上面２ａと反応室３との間に設けられる温度制御部材１３は、反応室３から放散する熱エネルギである赤外線を反射、吸収または透過することによって、反応室３内の温度分布を制御する部材であり、熱反射性材料、熱吸収性材料および熱透過性材料から選ばれる１種または２種以上によって構成される。さらに温度制御部材１３には、熱反射性、熱吸収性または熱透過性であって、押圧力、引張力などの外部応力、熱などによって弾性変形が可能な材料が用いられる。基板加熱手段１２ならびに基板加熱手段１２によって加熱される基板６，７，８，９，１０を熱源として放散する熱エネルギは、反応室３を透過し、温度制御部材１３に至る。一方、基板６，７，８，９，１０では、サセプタ１１の中心部に載置される基板７と、サセプタ１１の周縁部に載置される基板６，８，９，１０とでは明らかに温度分布が異なる。このような温度分布の違いを、温度制御部材１３によって解消し、全ての基板において、膜厚および膜質の均一な同質の薄膜を形成することができる。

温度制御部材１３は、図示しない変形手段を含む。以下、図２に基づいて、変形手段１６を含む温度制御部材１３の構成例および温度制御部材１３の変形例について具体的に説明する。図２は、変形手段１６による温度制御部材１３の変形例を模式的に示す斜視図である。温度制御部材１３は、その底面１３ｘが図示しない反応室の上面を介して、サセプタ１１の表面１１ａおよび表面１１ａに載置される基板６，７，８，９，１０の薄膜形成面を臨んで配置される。変形手段１６は、複数の変形部材１７と、変形部材１７に接続され、変形部材１７をそれぞれ独立して矢符１８および矢符１９の方向に進退させる不図示の駆動手段とを含んで構成される。変形部材１７を矢符１８の方向に進めると、温度制御部材１３が押圧され、温度制御部材１３と変形部材１７との接触部分２０はサセプタ１１の表面１１ａに対して凸になるように面変形する。この時、変形部材１７の押圧力を適宜調整することにより、面変形の度合い、ひいては熱エネルギである赤外線の反射角度を調節することができる。一方、変形部材１７を矢符１９の方向に退かせる場合には、温度制御部材１３と変形部材１７とを、たとえば、図示しない耐熱性接着剤により予め接着した後、変形部材１７に引張力を加えると、温度制御部材１３が引っ張られ、温度制御部材１３と変形部材１７との接着部分２１を中心にして、サセプタ１１の表面１１ａに対して凹になるように面変形が起こる。この時、変形部材１７の引張力を適宜調整することにより、面変形の度合いおよび赤外線の反射角度を調節することができる。このように、変形部材１７による温度制御部材１３への押圧および／または引張を、基板６，７，８，９，１０の表面における温度分布の度合いに応じて経時的に適宜調整することにより、基板６，７，８，９，１０の面内における温度むらを無くし、均一化することで、膜厚および膜質の均一な所望の薄膜を形成することができる。

気相成長装置１による薄膜の形成は、たとえば、次のようにして行われる。まず、サセプタ１１の下に設けられた基板加熱手段１２によって、サセプタ１１に載置された基板６，７，８，９，１０を加熱する。この状態で、原料ガスをガス導入口４から矢符１５ａの方向に反応室３内へ導入する。この原料ガスは、基板６，７，８，９，１０およびサセプタ１１の表面近傍に到達し、熱によって活性化される。活性化された原料ガスが、高温に加熱された基板６，７，８，９，１０に接触すると、成膜化学反応が惹起して薄膜が形成される。このとき、一般的に、サセプタ１１の中心部に対して外周部が低温となるように温度分布が生じるため、サセプタ１１の中心部に載置される基板７と、サセプタ１１の周縁部に載置される基板６，８，９，１０とでは温度分布が異なることになるけれども、本発明においては、反応室３、特に基板６，７，８，９，１０表面および近傍は、温度制御部材１３によって、熱エネルギーの反射、吸収または透過を制御することで、均一な温度分布に保持される。成膜化学反応後の排ガスおよび未反応の原料ガスは、ガス排気口５から矢符１５ｂの方向に排出される。このようにして、所望の膜厚を得るまで薄膜成長を継続する。

本実施の形態においては、反応室３の内部または周辺に、図示しない温度センサ、サーモグラフィなどの温度検知手段を設置し、反応室３内部の温度分布を検出しながら、所望の温度分布に導くように自動的に温度制御部材１３の変形の度合いを決定し、赤外線の反射角度を調整してもよい。

図３は、本発明の実施の第２形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部２２を概略的に示す上面図である。図４は、図３に示す気相成長装置の切断面線Ｉ−Ｉ’における断面図である。本実施の形態の気相成長装置は、実施の第１形態の気相成長装置１に類似し、反応炉内の主要構成部２２以外の部分については図示および説明を省略する。なお、図３においては、サセプタ１１およびそれに載置される基板６と、反応室３の外周面３ｂを介して配置される温度制御部材２３との位置関係を説明するために、反応室３の外周面３ｂの図示を省略する。

主要構成部２２は、一端部にガス導入口４および他端部にガス排出口５がそれぞれ形成される反応室３、反応室３の長手方向の略中央部に設けられるサセプタ１１、サセプタ１１の基板６が載置される側と反対側に設けられる基板加熱手段１２、および図示しない反応炉の上面と反応室３との間に設けられる温度制御部材２３を含んで構成される。

反応室３、ガス導入口４、ガス排出口５、サセプタ１１および基板加熱手段１２は、実施の第１形態の気相成長装置１に類似し、説明を省略する。

温度制御部材２３は、熱反射材料からなる複数の直方体状部材である小部材からなり、該小部材は基板６の中心に対して周方向に放射状に配置され、図示しない位置制御手段により、反応室３の外周面３ｂに対して鉛直方向に進退可能にかつ小部材における前記鉛直方向に垂直な方向の軸心回りに角変位可能に支持され、熱源１２から放射される熱エネルギを基板６側に向けて反射するかまたは吸収することによって、基板６面および／または反応室内部の温度を適宜調整する。

つぎに、小部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈを例にとって、さらに説明する。これらの小部材は、サセプタ１１上に配置される基板６の直径およびその延長方向に一列に配置され、かつ基板６の中心および近傍の上方に位置しないように、小部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの一群と、小部材２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈの一群とが、基板６の寸法に応じて予め定められる間隔を設けて配置される。さらに、小部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈは、それぞれ独立に、図示しない位置制御手段を含む。

図５は、小部材２３ａが備える位置制御手段２４ａの構成を模式的に示す斜視図である。図５において、小部材２３ａは、その底面２３ｙが図示しない反応室３の外周面を臨むように配置され、反応室３の長手方向に垂直な方向の一側面とそれに対向する他の側面とを貫通する貫通孔２８を有する。位置制御手段２４ａは、小部材２３ａの貫通孔２８を挿通するように設けられる可動軸２５を含んで構成される。可動軸２５は、小部材２３ａをＺ軸方向（反応室３の外周面３ｂに対して鉛直方向）、すなわち矢符２６の方向に進退可能にかつその軸心回りすなわち矢符２７の方向に角変位可能に支持する。これによって、位置制御手段２４ａは、Ｚ軸を基準にして小部材２３ａの離隔位置および／または傾斜角度を調整する。
他の小部材も、小部材２３ａと同様の位置制御手段を含む。

温度制御部材２３の位置制御の具体例を図６に基づいて説明する。図６は、実施の第２形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部２２において、温度制御部材２３の小部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈの位置制御例を示す断面図である。

小部材２３ａ，２３ｂ，２３ｇ，２３ｈは、図示しない位置制御手段によって、反応室３の外周面３ｂに対する離隔位置および傾斜角度が調整される。小部材２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆは、図示しない位置制御手段によって、反応室３の外周面３ｂに対する傾斜角度が調整される。小部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ，２３ｈは、いずれも、基板６およびその近傍から放散される熱エネルギである赤外線２９ａを、基板６の外周部６ｂに向かう赤外線２９ｂとして反射する。これによって、基板６の中心部６ａよりも低温になり易い外周部６ｂの温度を上昇させ、基板６表面の温度を均一化することができる。小部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆの離隔位置および傾斜角度は、基板６表面における温度分布の度合いに応じて均一化されるように適宜調整される。

図７は、本発明の実施の第３形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部３０を概略的に示す断面図である。本実施の形態の気相成長装置における主要構成部３０は、実施の第２形態の気相成長装置における主要構成部２２に類似し、対応する部分については同じ参照符号を付し、説明を省略する。

実施の第３形態である気相成長装置の主要構成部３０は、温度制御部材３１が、熱吸収性材料（赤外線吸収材料）からなる直方体状部材である複数の小部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈを含んで構成されることを特徴とする。これらの小部材は一直線上に配置され、かつ、小部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄからなる一群と、小部材３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈからなる一群との間（さらに具体的には小部材３１ｄと小部材３１ｅとの間）に、基板６の寸法に応じて予め定められる間隔を開けて配置される。熱吸収性材料には一般的な赤外線吸収材料を使用でき、たとえば、セラミックス、有機物などが挙げられる。小部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈは、図示しない位置制御手段によって、反応室３の外周面３ｂに対する離隔位置および／または傾斜角度を調整することができる。

温度制御部材３１の位置制御の具体例を、図８に基づいて説明する。図８は、実施の第３形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部３０において、温度制御部材３１に含まれる小部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈの位置制御例を示す断面図である。小部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈは、図示しない位置制御手段によって、反応室３の外周面３ｂに対する離隔位置および傾斜角度が調整される。一方、小部材３１ｄ，３１ｅは、図示しない位置制御手段によって、傾斜角度が調整される。この位置制御により、小部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄおよび小部材３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈが、たとえば、それぞれ、一直線状にかつ反応室３の外周面３ｂに対して一定の傾斜角度をなすように直列に配置され、全体としてＶ字型の温度制御部材３１を構成する。この温度制御部材３１によれば、相対的に高温になり易い基板６の中心部６ａおよびその近傍から放散される赤外線３２ａは、反応室３に最も近接する小部材３１ｃ，３１ｄによって速やかに吸収される。一方、相対的に低温になり易い基板６の外周部６ｂおよびサセプタ１１の表面外周部１１ｄから放散される赤外線３２ｂは、小部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび小部材３１ｆ，３１ｇ，３１ｈが、反応室３から徐々に離反するように直線状に配置されるので、吸収され難くなる。この結果、基板６の高温になり易い中心部６ａの温度を速やかに低下させるかまたは中心部６ａが高温になるのを防止でき、反応室３内部の温度勾配を減少させ、反応室３内の均熱化、基板６表面の温度の均一化などを行うことができる。

本実施の形態では、温度制御部材３１の熱エネルギ吸収効率を高めるために、たとえば、小部材３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈの内部および／または周囲に、図示しない、冷却用水を循環させるパイプなどを設置し、これらの小部材中に蓄積した熱を熱交換によって冷却用水に移し、外部へ排出する機構を設けることができる。

実施の第３形態の気相成長装置によれば、熱吸収性材料からなる温度制御部材の位置および／または角度を調整することによって、反応室内の高温領域の熱エネルギを速やかに吸収して、その領域の温度を低下させ、全領域での均熱化を図ることができる。

図９は、本発明の実施の第４形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部３３を概略的に示す断面図である。本実施の形態の気相成長装置における主要構成部３３は、実施の第２形態の気相成長装置における主要構成部２２に類似し、対応する部分については同じ参照符号を付し、説明を省略する。

実施の第４形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部３３は、温度制御部材３４および、図示しない反応炉の上面と温度制御部材３４との間に設けられて、温度制御部材３４を変形させる変形手段３５とを含むことを特徴とする。

温度制御部材３４は、加圧などの外部応力、加熱などによって変形可能な赤外線反射性材料からなる。このような材料には、形状記憶合金、熱膨張性材料、弾性材料などが使用できる。温度制御部材３４は、変形手段３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆによってその赤外線反射面が反応室３の外周面３ｂに対して、部分的に、凹面または凸面に形成されるように変形される。温度制御部材３４がこのような構成を採ると、相対的に高温になり易い基板６の中心部６ａおよびその近傍から発せられる赤外線３６ａの大部分は、相対的に低温になり易い基板６の外周部６ｂおよび外周部６ｂのさらに基板６半径方向の外方に位置するサセプタ１１の表面外周部１１ｄに向いた赤外線３６ｂとして反射される。これによって、反応室３内の温度勾配が解消され、反応室３内部の均熱化を図ることができる。

図１０に基づいて、温度制御部材３４と部材変形装置３５ｃとの構成例および部材変形装置３５ｃによる温度制御部材３４の変形例について具体的に説明する。図１０は、部材変形装置３５ｃによる温度制御部材３４の変形例を示す斜視図である。温度制御部材３４は、加熱および冷却により可逆的に変形可能な材料から構成され、その底面３４ｘが図示しない反応室の上面を臨んで配置される。温度制御部材３４の中心部３７とそれ以外の周辺部とを熱変形率の異なる材料で構成することも可能である。温度制御部材３４の中心部３７の上方には、部材変形装置３５ｃが配置される。部材変形装置３５ｃには、たとえば、ヒータなどの加熱装置を使用できる。部材変形装置３５ｃによって温度制御部材３４の中心部３７が主に加熱されて膨張し、中心部３７は図示しない反応室の上面に対して凸面になるように変形することによって、図示しない基板６およびサセプタ１１の表面ならびにその近傍から発せられる赤外線の反射角度が調整される。温度制御部材３４を構成する材料を選択することによって、温度制御部材３４を図示しない反応室の上面に対して凹面になるように変形させることもできる。部材変形装置３５ｃによる温度制御部材３４への加熱を適宜調整することによって、変形の大きさひいては赤外線の反射角度を調節することができる。さらに、温度制御部材３４の一部を図示しない反応室の上面に対して凸に変形させ、他の一部を凹に変形させてもよい。

本実施の形態においては、反応室３の周辺に、図示しない温度センサ、サーモグラフィなどを設置し、反応室３内部の温度状態を随時検出しながら、所望の均熱状態に導くように自動的に温度制御部材３４の変形の程度を決定し、赤外線の反射角度を調整することもできる。

実施の第４形態による気相成長装置によれば、赤外線反射性の温度制御部材３４を変形させ、赤外線の反射角度を適宜調節することによって、反応室内の高温領域の熱エネルギを、低温領域に向けて反射させ、全領域での均熱化を図ることができる。

図１１は、本発明の実施の第５形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部３８を概略的に示す断面図である。本実施の形態の気相成長装置における主要構成部３８は、実施の第２形態の気相成長装置における主要構成部２２に類似するので、対応する部分については同じ参照符号を付し、説明を省略する。

実施の第５形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部３８は、温度制御部材３９が、赤外線反射性材料からなる反射層４０ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａと、赤外線吸収性材料からなる吸収層４０ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，４６ｂとを含み、直線状に配置される直方体状部材である複数の小部材４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６を含んで構成されることを特徴とする。小部材４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６は、それぞれ独立して、図示しない位置制御手段を含み、これによって、反射層４０ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａまたは吸収層４０ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，４６ｂが反応室３の外周面３ｂを臨むように調整される。

温度制御部材３９の位置制御例を図１２に基づいて説明する。図１２は、位置制御手段４７を含む小部材４０の構成を示す斜視図である。小部材４０は、その底面４０ｘが図示しない反応室の上面を臨むように配置される。位置制御手段４７は、小部材４０の反射層４０ａと吸収層４０ｂとの境界部分に、一側面４０ｙとそれに対向する他の側面４０ｚとを貫通するように形成される貫通孔４０ｃに挿通するように支持される回転軸４８を含んで構成される。回転軸４８は、好ましくは、小部材４０におけるＸ軸方向（小部材４０〜４６の配列方向）の軸線と一致するように設けられる。位置制御手段４７によって、小部材４０は、回転軸４８の軸線まわり、すなわち矢符４９の方向に回転可能になり、図示しない反応室の上面を臨む面を適宜変更することができる。

図１３は、図１１に示す気相成長装置における反応炉内の均熱化の一形態を概略的に示す断面図である。温度制御部材３９を構成する小部材４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６のうち、基板６の中心部６ａの上部に設けられる小部材４３は、吸収層４３ｂが反応室３の外周面３ｂを臨むように位置制御され、その他の小部材４０，４１，４２，４４，４５，４６は、反射層４０ａ，４１ａ，４２ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａが反応室３の外周面３ｂを臨むように調整される。相対的に高温になり易い基板６の中心部６ａから放散される赤外線５０ａは、小部材４３の吸収層４３ｂに到達して吸収される。一方、相対的に低温になり易い基板６の外周部６ｂおよびサセプタ１１の表面外周部１１ｄから発せられる赤外線５０ｂは、小部材４０，４１，４２，４４，４５，４６の反射層４０ａ，４１ａ，４２ａ，４４ａ，４５ａ，４６ａに到達し、外周部６ｂおよびサセプタ１１の表面外周部１１ｄならびにその近傍に向う赤外線５０ｃとして反射される。

本実施の形態では、小部材４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６の吸収層４０ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，４６ｂの内部および／または周囲に、図示しない、冷却用水を循環させるパイプなどを設置し、これらの小部材中に蓄積した熱を熱交換によって冷却用水に移し、外部へ排出する機構を設けてもよい。このような機構は、すべての小部材に設けてもよいし、または一部に設けてもよい。

図１４は、本発明の実施の第６形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部５１を概略的に示す断面図である。本実施の形態の気相成長装置における主要構成部５１は、実施の第２形態の気相成長装置における主要構成部２２に類似するので、対応する部分については同じ参照符号を付し、説明を省略する。

実施の第６形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部５１は、温度制御部材５２が、複数の赤外線吸収帯と赤外線反射帯とを含み、図示しない位置制御手段により任意の赤外線吸収帯または赤外線反射帯が反応室３の外周面３ｂを臨むように調整可能に支持される複数の小部材５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９を含んで構成されることを特徴とする。

図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、位置制御手段６０を含む小部材５３の構成を示す正面図および斜視図である。小部材５３は、赤外線吸収帯５３ａ，５３ｂ，５３ｃと赤外線反射帯５３ｄ，５３ｅ，５３ｆとを含み、これらの領域が連続的に遷移する無端ベルト状に形成される。赤外線吸収帯５３ａ，５３ｂ，５３ｃは、各帯を構成する赤外線吸収性材料の種類および／または含有量を適宜調整することにより、たとえば、赤外線吸収率が５３ａ＞５３ｂ＞５３ｃとなるように形成される。また、赤外線反射帯５３ｄ，５３ｅ，５３ｆは、各帯を構成する赤外線反射性材料の種類および／または含有量を適宜調整することにより、たとえば、赤外線反射率が５３ｄ＜５３ｅ＜５３ｆとなるように形成される。また、図１５（ｂ）に示すように、位置制御手段６０は、図示しない反応室３の外周面に平行になり、かつそれぞれの反応室３の上周面からの離間距離が異なるように配置される一対のプーリ６１，６２を含んで構成される。プーリ６１，６２は、それぞれの回転軸６１ａ，６２ａの軸線回り、すなわち矢符６３の方向に回転可能に設けられる。さらにプーリ６１，６２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向（Ｘ軸を含み反応室３の外周面に平行な面内でＸ軸に直交する方向）およびＺ軸方向に可動に設けられる。プーリ６１，６２の周囲には、小部材５３が巻回される。プーリ６１，６２を矢符６３の方向に回転させることにより、小部材５３の赤外線吸収帯４２ａ，４２ｂ，４２ｃおよび赤外線反射帯４２ｄ，４２ｅ，４２ｆの任意の帯が、反応室３の外周面３ｂを臨むように調整することができる。他の小部材５４，５５，５６，５７，５８，５９についても、小部材５３と同様の構成を有する。

図１６は、図１４に示す気相成長装置における反応室３内の均熱化の一形態を概略的に示す断面図である。温度制御部材５２を構成する７つの小部材５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のうち、相対的に高温になり易い基板６の中心部６ａおよびその近傍の上部に設けられる小部材５６は、赤外線吸収率の最も大きい赤外線吸収帯５６ａが、反応室３の外周面３ｂを臨むように位置制御される。相対的に低温になり易い基板６の外周部６ｂおよびサセプタ１１の表面外周部１１ｄならびにその近傍の上部に設けられ、小部材５６の左右両側に位置する小部材５５，５７は、赤外線反射率の最も小さい赤外線反射帯５５ｄ，５７ｄが、反応室３の外周面３ｂを臨むように位置制御される。基板６の外周部６ｂおよびサセプタ１１の表面外周部１１ｄを外れる部分の上方に設けられる小部材５３，５４，５８，５９は、赤外線反射率が最も大きい赤外線反射帯５３ｆ，５４ｆ，５８ｆ，５９ｆが、反応室３の外周面３ｂを臨むように位置制御される。このような構成を採ることにより、基板６の中心部６ａおよびその近傍から放散される赤外線６４ａは、主に、小部材５６の赤外線吸収帯５６ａによって吸収される。基板６の外周部６ｂおよびサセプタ１１の表面外周部１１ｄならびにその近傍から放散される赤外線６４ｂは、一部が小部材５５，５７の赤外線反射帯５５ｄ，５７ｄによって減衰を受けながら反射され、赤外線６４ｃとして反応室３内に戻り、他の一部が小部材５３，５４，５８，５９の赤外線反射帯５３ｆ，５４ｆ，５８ｆ，５９ｆによってほぼ減衰されることなく反射され、赤外線６４ｄとして反応室３内に戻る。これによって、反応室３内の温度を、きめ細かに均一化することができる。

本実施の形態では、温度制御部材を構成する小部材の少なくとも１つに、赤外線吸収帯における赤外線吸収効率を向上させるために、たとえば、小部材の内部および／または周囲に冷却用水を流過させるパイプなどを設置し、赤外線吸収帯に蓄積した熱を冷却用水との熱交換により外部へ排出する機構を設けることができる。

実施の第５形態および実施の第６形態の気相成長装置によれば、反応室内の相対的な高温領域から放出される熱を吸収し、かつ相対的な低温領域から放出される熱を反射して反応炉内に戻すように温度制御部材の構成を調整することによって、反応室内のきめ細かな均熱化を図ることができる。さらに、温度分布の度合いに応じて、経時的に、反応室内の温度分布を変化させ、膜厚および膜質の均一な薄膜を形成することもできる。

図１７は、実施の第７形態である気相成長装置における温度制御部材６５の構成を概略的に示す斜視図である。この温度制御部材６５は、赤外線を吸収する吸収部材６６と、赤外線を反射する反射部材６７，６８とを含んで構成されることを特徴とする。

吸収部材６６は、たとえば、セラミックス、有機物などの一般的な赤外線吸収材料を含んで構成される。

反射部材６７は、たとえば、石英などの赤外線透過性材料からなる透過性部材の表面に、金属などの赤外線反射性材料を所定の間隔を開けて帯状に塗布することにより、赤外線を反射する帯状の反射部と、赤外線を透過する帯状の透過部とが交互にかつ平行に並ぶようにスリット状に形成される。本実施の形態では、全ての反射部の帯幅が一定になるように形成されるけれども、それに限定されず、温度制御をさらにきめ細かく実施するという観点からは、反射部の帯幅が異なるように形成するのが好ましい。

反射部材６８は、たとえば、石英などの赤外線透過性材料からなる透過性材料の表面に、赤外線を反射する帯状の反射部と、赤外線を透過する帯状の透過部とが交互にかつ平行に並ぶようにスリット状に形成される反射部材であって、反射部および透過部の幅および／または帯の延びる方向が同一または異なる３つの同心円状の領域６８ｘ，６８ｙ，６８ｚに分割され、領域６８ｘ，６８ｙ，６８ｚがそれぞれ独立に、図示しない位置制御手段である駆動手段によって、その軸線回りに回転可能に設けられることを特徴とする。領域６８ｘは、図示しない基板の中心部の真上に位置する。領域６８ｙは、図示しない基板の中心部近傍の真上に位置する。領域６８ｚは、図示しない基板の外周部およびサセプタ表面の真上に位置する。反射部材６８において、領域６８ｘ，６８ｙ，６８ｚを図示しない駆動手段によって、それぞれ矢符６９，７０，７１の方向へ適宜回転させ、さらに反射部材６７との組み合わせによって、赤外線反射率を適宜調整することができる。たとえば、反射部材６７と反射部材６８の領域６８ｘとが重なる部分の赤外線反射率が０％、反射部材６７と反射部材６８の領域６８ｙとが重なる部分の赤外線反射率が５０％および反射部材６７と反射部材６８の領域６８ｚとが重なる部分の赤外線反射率が１００％になるように調整することで、反応室３内の均熱化を図ることができる。すなわち、最も高温になりやすい図示しない基板の中心部から放散される赤外線７２は、反射部材６７と領域６８ｘとが重なる部分（赤外線反射率０％）を透過し、吸収部材６５に吸収される。図示しない基板の中心部近傍から放散される赤外線７３は、反射部材６７と領域６８ｙとが重なる部分（赤外線反射率５０％）に到達し、半分が赤外線７３ａとして吸収部材６５に吸収され、残りの半分が赤外線７３ｂとして反射され、図示しない反応室内に戻る。図示しない基板の外周部およびサセプタ表面ならびにその近傍から放散される赤外線７４は、反射部材６７と領域６８ｚとが重なる部分（赤外線反射率１００％）に到達し、すべてが赤外線７４ｂとして反射され、図示しない反応室内に戻る。これによって、反応室内及び基板の温度むらが解消され、反応室内の温度を均一にすることができる。

本実施の形態では、吸収部材６８による赤外線の吸収効率を高めるために、吸収部材６８の内部および／または周囲に、冷却用水などを循環させるパイプなどを設置し、吸収部材６８に蓄積した熱エネルギを熱交換により外部に排出する機構を設けてもよい。

また本実施の形態では、赤外線反射性材料を含む、赤外線を反射させる反射部材と、石英などの赤外線透過性材料の表面に、赤外線吸収性材料を含む帯状の赤外線吸収層である赤外線吸収帯と帯状の赤外線透過層である赤外線透過帯とを交互にかつ平行に、すなわちスリット状に設け、赤外線を吸収しまたは透過させる吸収部材とを含んで構成される温度制御部材を用いることができる。

実施の第７形態の気相成長装置によれば、赤外線の反射、吸収または透過を適宜調節することにより、反応室内の均熱化を図ることができる。また、温度分布の度合いに応じて、所望の温度分布を得ることができる。

図１８は、本発明の実施の第８形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部７５を概略的に示す断面図である。本実施の形態の気相成長装置における主要構成部７５は、実施の第２形態の気相成長装置における主要構成部２２に類似し、対応する部分については同じ参照符号を付し、説明を省略する。

本発明の実施の第８形態である気相成長装置は、温度制御手段７６が、吸収部材６６と反射部材７７とを含むことを特徴とする。

反射部材７７は、赤外線反射性材料を含んで構成される板状部材であって、反応室３内における原料ガス流過方向に平行な方向に赤外線を反射する帯状の反射部７８ａ，７９ａ，８０ａと、赤外線を透過する帯状のスリット８１とが交互に形成され、図示しない位置制御手段によってそれぞれ独立に反応室３内の原料ガス流過方向に平行な方向またはその逆方向に移動可能に支持される反射小部材７８，７９，８０を含んで構成される。反射部材７７は、図１８では、反射小部材７８，７９，８０のスリット８１がいずれも開放された状態にある。反射小部材７８，７９，８０はそれぞれの反射部７８ａ，７９ａ，８０ａおよび／またはスリット８１が完全に重ならないように積層され、反射部材７７全体としては、赤外線が透過可能な部分が存在しないように形成される。このような積層状態にあるとき、基板６およびサセプタ１１から放散される赤外線８２は、反射小部材７８，７９，８０の反射部７８ａ，７９ａ，８０ａのいずれかによってほぼ完全に反射され、赤外線８２ａとして反応室３内に戻される。本実施の形態では、反射小部材７８，７９，８０において、反射部７８ａ，７９ａ，８０ａの反応室３内における原料ガス流過方向に平行な方向の帯幅は同じ長さに形成されるけれども、それぞれ異なる長さに形成してもよく、または１つだけを異なる長さに形成してもよい。また、本実施の形態では、反射小部材７８，７９，８０は鉛直方向において、それぞれの位置制御手段による移動に支障がない程度に近接して積層配置されるけれども、予め定められる間隔を設けて積層配置することもできる。

実施の第８形態の気相成長装置において、反応室３内の均熱化をさらに進めるには、反射小部材７８，７９，８０の積層状態を、たとえば、図１９に示すように調整すればよい。図１９は、実施の第８形態である気相成長装置の主要構成部７５において、反射部材７７を構成する反射小部材７８，７９，８０の積層の一形態を示す断面図である。図１９においては、反射小部材７８，７９，８０はいずれもスリット８１が開放状態にあり、反射小部材７８のみを図示しない位置制御手段である駆動手段によって矢符８３の方向にスライド移動させ、反射小部材７８のスリット８１と反射小部材７９のスリット８１とが完全に重なるように調整される。その結果、反応室３から放散される赤外線は、一部が赤外線８２のように反射小部材７９，８０の反射部７９ａ，８０ａによって反射され、赤外線８２ａとして反応室３中に戻され、他の一部が赤外線８４のように反射部材７７を透過して吸収部材６５に吸収されるので、反応室３内の温度の均一化を図ることができる。

図２０は、実施の第８形態である気相成長装置の主要構成部７５において、反射部材７７を構成する反射小部材７８，７９，８０の積層の別形態を示す断面図である。図２０においては、反射小部材７８，７９，８０はいずれもスリット８１が開放状態にあり、図示しない位置制御手段である駆動手段によって反射小部材７８を矢符８３の方向および反射小部材７９を矢符８５の方向にそれぞれスライド移動させ、反射小部材７８，７９，８０のそれぞれの反射部７８ａ，７９ａ，８０ａおよびスリット８１が重なるように調整される。その結果、図２０に示す均熱化と同様に、反応室３から放散される赤外線は、一部が赤外線８２のように反射小部材８０の反射部８０ａによって赤外線８２ａとして反射され、他の一部が赤外線８４のように反射部材７７を透過して吸収部材６５に吸収され、反応室３内の温度の均一化を図ることができる。

実施の第８形態の気相成長装置によれば、特に温度制御部材における反射部材または吸収部材にスリットを形成し、スリットの開放具合によって赤外線の透過乃至遮断を制御することによって、反応室内部の温度を均一化することができる。

本発明の実施の第１形態から第８形態の気相成長装置では、反応室３は、その底面が気相成長装置の設置面に対して水平方向に平行になるように設けられ、かつ、基板６も前記設置面に対して水平方向に平行になるように、反応室３の底面に設置されるサセプタ１１に載置されるけれども、本発明においては、従来から知られる反応室３の形態および基板６の反応室３内での配置方式をいずれも採用することができる。その中でも、原料ガスが、基板６の薄膜形成面に対して平行方向に供給されるような構造を有する反応室３および／または基板６の配置方式が好ましい。

図２１は、本発明の気相成長装置において好適に使用できる、反応室の形態および基板の反応室内での配置方式の具体例を示す図面である。図２１（ａ）〜（ｆ）は反応室の形態例および基板の配置例を示す断面図である。図２１（ｇ）は図２１（ｆ）に示す反応室の斜視断面図である。なお、図２１に示す反応室は、図１に示す反応室３に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図２１（ａ）に示す反応室３および基板６の配置方式は、実施の第１形態から第８形態の気相成長装置と同様である。

図２１（ｂ）に示す反応室１０３は、図２１（ａ）に示す反応室３と同様の形状を有するけれども、その上面１０３ｂに基板６を載置したサセプタ１１を配置する点で異なる。原料ガスは、基板６の下方を矢符１５の方向（すなわち基板６の薄膜形成面に対して平行方向）に流過する。なお、図示しない温度制御部材は、反応室１０３の下面１０３ｃの下方に設けられる。

図２１（ｃ）に示す反応室１０４は、図２１（ａ）に示す反応室３と同様の形状を有するけれども、その上面１０４ｂに沿って原料ガス流過路１０８が設けられ、さらに反応室１０４の下面１０４ｃに対向する原料ガス流過路１０８の側壁１０９に原料ガス供給孔１１０が形成される。側壁１０９は、熱透過性材料により形成される。また、基板６は、反応室１０４の下面１０４ｃに対して垂直になるように載置される。このとき、図示しないサセプタは、反応室１０４の下面１０４ｃに設けられる。反応室１０４では、図示しない原料ガス供給口から反応室１０４に供給される原料ガスが、原料ガス流過路１０８内を流過し、原料ガス供給孔１１０から矢符１５の方向に噴出するので、基板６の薄膜形成面に対して平行方向に原料ガスが供給される。

図２１（ｄ）に示す反応室１０５は、その側面１０５ｂ，１０５ｃが気相成長装置の設置面に対して垂直になるように設けられる。また、反応室１０５の内部には、側面１０５ｂに沿って原料ガス流過路１０８が設けられ、原料ガス流過路１０８の側壁１０９には、原料ガス供給孔１１０が形成される。一方、基板６は、その薄膜形成面が、気相成長装置の設置面に対して平行方向（すなわち水平方向）になるように反応室１０５内に配置される。このとき、図示しないサセプタは、基板６の、図２１（ｄ）に対して垂直方向の上方または下方に設けられる。原料ガスは、原料ガス供給孔１１０から矢符１５の方向に噴出するので、基板６の薄膜形成面に対して平行方向に原料ガスが供給される。

図２１（ｅ）に示す反応室１０６は、その側面１０６ｂ，１０６ｃが気相成長装置の設置面に対して垂直になるように設けられる。反応室１０６の中央部には、気相成長装置の設置面に対して垂直方向の軸線を有する正多角柱状のサセプタ１１が配置され、サセプタ１１の側面には基板６が載置される。原料ガスは、反応室１０６の側面１０６ｂ，１０６ｃとサセプタ１１との間を、上方から下方へ流過するので、基板６の薄膜形成面に対して平行方向に原料ガスが供給される。反応室１０６を有する気相成長装置は、一般にバレル型と呼ばれる。

図２１（ｆ）および図２１（ｇ）に示す反応室１０７は、その上面１０７ｂおよび下面１０７ｃが気相成長装置の設置面に対して平行方向（すなわち水平方向）になるように設けられ、その上面１０７ｂの中央部にガス導入口１１１およびその側部にガス排出口１１２ａ，１１２ｂが設けられる。ガス導入口１１１は、気相成長装置の設置面に対して垂直方向に形成され、かつ反応室１０７内部で下面１０７ｃに対して平行に折れ曲がるように形成され、その内部を仕切る複数の同心円状の隔壁１１３と、原料ガス供給孔１１４とを含んで構成される。図示しない原料ガス供給管からガス導入口１１１に供給される原料ガスは、隔壁１１３によって仕切られた空間を流過し、原料ガス供給孔１１４から矢符１５の方向に噴出する。したがって、原料ガスは、基板６の薄膜形成面に対して平行方向に供給される。

本発明の実施の第１形態である気相成長装置の構成を概略的に示す断面図である。 変形手段による温度制御部材の変形例を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の第２形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部を概略的に示す上面図である。 図３に示す気相成長装置の切断面線Ｉ−Ｉ’における断面図である。 位置制御手段を備える温度制御部材の構成を模式的に示す斜視図である。 図３に示す気相成長装置における温度制御部材の位置制御例を示す断面図である。 本発明の実施の第３形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部を概略的に示す断面図である。 図７に示す気相成長装置における温度制御部材の位置制御例を示す断面図である。 本発明の実施の第４形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部を概略的に示す断面図である。 部材変形装置による温度制御部材の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の第５形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部を概略的に示す断面図である。 位置制御手段を備える温度制御部材の構成を模式的に示す斜視図である。 図１１に示す気相成長装置における反応炉内の均熱化の一形態を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の第６形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部を概略的に示す断面図である。 位置制御手段を備える温度制御部材の構成を示す正面図および斜視図である。 図１４に示す気相成長装置における反応室内の均熱化の一形態を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の第７形態である気相成長装置における温度制御部材の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の第８形態である気相成長装置の反応炉内の主要構成部を概略的に示す断面図である。 図１８に示す気相成長装置における反応室内の均熱化の一形態を示す断面図である。 図１８に示す気相成長装置における反応室内の均熱化の別形態を示す断面図である。

本発明の気相成長装置において好適に使用できる、反応室の形態および基板の反応室内での配置方式の具体例を示す図面である。 従来の気相成長装置の構成を概略的に示す断面図である。 特許文献１の気相成長装置の構成を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１ 気相成長装置
２ 反応炉
３ 反応室
４ ガス導入口
５ ガス排出口
６，７，８，９，１０ 基板
１１ サセプタ
１２ 基板加熱手段
１３，２３，３１，３４，３９，５２，６５，７６ 温度制御部材
１４ 回転軸
１６，３５ 変形手段
１７ 変形部材
２２，３０，３３，３８，５１，７５ 主要構成部
２５ 可動軸
２８ 貫通孔
６０ 位置制御手段
６１，６２ プーリ
６６ 吸収部材
６７，６８，７７ 反射部材
７８，７９，８０ 反射小部材
８１ スリット

Claims (5)

1. 基板と原料ガスとを反応させる反応炉と、反応炉の内部に設けられて原料ガスを導入するガス導入口および排ガスを排出するガス排出口を備える反応室と、反応室の内部空間に設けられて１または２以上の基板を載置するサセプタと、サセプタに近接して設けられて基板を加熱する加熱手段と、反応室の外方であってサセプタに対向する位置に設けられて、反応室から外方に放射される熱を反射、吸収または透過する１または２以上の温度制御部材とを含み、基板表面に薄膜を形成する気相成長装置において、
   温度制御部材は、変形手段および／または位置制御手段を含み、かつ
   基板表面に薄膜が成長する過程で、温度制御部材に変形および／または位置制御が施されることを特徴とする気相成長装置。
2. 原料ガスは、
   基板の薄膜を形成する面に対して平行方向に供給されることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
3. 変形手段は、
   加圧圧力および／または加熱温度の調整により温度制御部材を変形させることを特徴とする請求項１または２記載の気相成長装置。
4. 位置制御手段は、
   温度制御部材の反応室外周面に対する離隔位置および／または傾斜角度を調整することを特徴とする請求項１または２記載の気相成長装置。
5. 温度制御部材は、
   熱を反射する熱反射率、熱を吸収する熱吸収率および熱を透過する熱透過率の少なくとも１つを可変に構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の気相成長装置。