JP2007243024A - 気相成長装置および気相成長装置を用いた処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理効率の低下を伴うことなく、処理空間内で発生するパーティクルが処理に影響を与えることを抑制できる気相成長装置および気相成長装置を用いた処理方法を提供する。
【解決手段】気相成長装置は、被処理基板２が載置される載置面を含むサセプタ３と、被処理基板２を収容する内部空間６を形成し、内部空間６にガス流れが形成される反応管３２とを備える。反応管３２は、内部空間６に面する表面３４ａおよび３５ａを有する回転プレート３４および３５を含む。回転プレート３４および３５は、少なくとも被処理基板２よりもガス流れの下流側であってサセプタ３の近傍に位置する箇所とその他の箇所との間で、表面３４ａおよび３５ａが入れ替わるように動作する。
【選択図】図６

Description

この発明は、一般的には、気相成長装置および気相成長装置を用いた処理方法に関し、より特定的には、被処理物上に処理ガスを導入する反応管を備える気相成長装置および気相成長装置を用いた処理方法に関する。

従来、ＬＥＤ（light emitting diode）や半導体レーザーの製造方法として、トリメチルガリウムおよび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、ホスフィンおよびアルシンなどの水素化合物とを原料として、化合物半導体薄膜を形成するＭＯＣＶＤ法(metal organic chemical vapor deposition：有機金属化学気相蒸着法)が知られている。ＭＯＣＶＤ法では、原料を反応炉内に導入して混合させ、それを被処理基板上で熱化学反応させることによって、被処理基板上に薄膜を形成する。

ＭＯＣＶＤ法を利用した気相成長装置の１つとして、横型ＭＯＣＶＤ装置がある。横型ＭＯＣＶＤ装置は、膜厚および膜質の面内均一性に優れており、一般的によく用いられている。図１１は、従来の横型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。

図１１を参照して、横型ＭＯＣＶＤ装置１０１は、反応炉１０９と、反応炉１０９内に設けられ、被処理基板１０２を処理するための処理空間１０６を規定する反応管１０５とを備える。ガス供給口１０７およびガス排気口１０８が、反応管１０５の両端に接続されており、これら互いに接続された部材が反応炉１０９を貫通している。処理空間１０６のほぼ中央に位置して、被処理基板１０２が配置されている。被処理基板１０２は、反応炉１０９内に設けられたサセプタ１０３上に載置されている。サセプタ１０３の下方には、被処理基板１０２を加熱するためのヒータ１０４が設けられている。

横型ＭＯＣＶＤ装置１０１を用いて被処理基板１０２を処理する場合、ガス供給口１０７から反応管１０５に向けて処理ガスを供給する。またこれと同時に、ヒータ１０４に通電し、サセプタ１０３を介して被処理基板１０２を加熱する。処理空間１０６に導入された処理ガスは、加熱された被処理基板１０２上において化学反応が促進され、これにより被処理基板１０２上に薄膜が形成される。被処理基板１０２上を通過した処理ガスは、ガス排気口１０８から反応炉１０９の外部に排出される。このような成膜工程を繰り返し行なった場合、反応管１０５の内面に、成膜工程時の副生成物としてパーティクル１１０が堆積する。

また別に、フローチャンネルに付着した汚れに起因する成長再現性の低下を抑制することを目的とした気相成長装置が、特開２００１−１８５４８８号公報に開示されている（特許文献１）。図１２は、特許文献１に開示されている気相成長装置を示す断面図である。

図１２を参照して、フローチャンネル２１０内には、サセプタ２１２上に載置された基板２１１が配置されている。サセプタ２１２の下方には、ヒータ２１３が設けられている。基板２１１よりも上流側のフローチャンネル２１０の底板部分が、所定温度に加熱可能な付着物除去用ヒータ２２１によって構成されている。気相成長操作の終了後、フローチャンネル２１０内に適当なガスを流しながら、ヒータ２１３および付着物除去用ヒータ２２１に通電する。これにより、サセプタ２１２の表面や付着物除去用ヒータ２２１の表面に付着した汚れ２１５は、再蒸発し、フローチャンネル２１０内から除去される。
特開２００１−１８５４８８号公報

図１１中に示すように、横型ＭＯＣＶＤ装置１０１を用いて所定の成膜工程を繰り返した場合、反応管１０５の内面にはパーティクル１１０が堆積する。しかし、このパーティクル１１０を放置すると、成膜工程時に処理ガスの流れが妨げられたり、処理空間１０６の温度分布が変化したりするおそれがある。このことは、膜厚分布の均一性を著しく低下させ、被処理基板１０２上に良質な成膜を行なうことができないという問題が発生する。

また横型ＭＯＣＶＤ装置１０１を用いた場合、サセプタ１０３（詳細にはヒータ１０４）に対してガスが供給される方向の下流側で、パーティクル１１０が集中して堆積する傾向が見られる。このため、パーティクル１１０は、成膜工程を繰り返し実施すると特定位置に次々と堆積してゆき、パーティクル１１０の厚みが一定の限度を超えた時に反応管１０５の内面から自然に剥離したり、処理ガスの流れによって剥離したりするおそれがある。そしてこの場合、剥離したパーティクル１１０が、処理空間１０６で舞い上がり、その後ゴミとなって被処理基板１０２上に落下して付着するという問題が発生する。

このような問題を解決する手段としては、作業者が、反応管１０５の内面に堆積するパーティクル１１０の状態に注意しながら、定期的または不定期的に反応管１０５の内面を洗浄したり、反応管１０５を取り換えたりする方法が考えられる。

しかし、成膜時の条件にもよるが、一般的には、成膜工程を２０回程度繰り返しただけでパーティクル１１０は剥離するほどの厚みに堆積する。このため、少なくとも２０回のサイクルで上述のメンテナンスを実施しなければならない。しかし、この作業を行なうには長時間を要するため、横型ＭＯＣＶＤ装置１０１による処理効率を著しく低下させることとなる。また、パーティクル１１０が毒性を有する場合があるため、メンテナンスを頻繁に行なうことによって作業者の危険性は増大する。

また、反応管１０５の交換に際しては、反応炉１０９の内部が一部大気に晒されるため、交換直後の反応炉１０９の内部には、残留酸素や残留水分がかなり存在する。このため、真空ベークアウトなどの方法を用いて、残留酸素や残留水分の除去を行なう。しかし、成膜可能な状態まで除去を行なうためには、数時間から数１０時間の時間を要する。また、成膜を再び開始した直後は、膜質が安定しない。このため、良質な膜を形成するために、少なくとも５回程度のダミー成膜を実施する必要がある。

このように、反応管１０５の内面を洗浄したり反応管１０５を交換するメンテナンスは、たとえ１回の実施であっても大きな生産性の低下を招き、さらに、メンテナンスの回数が積み重なることによって、作業者の健康を害するおそれが生じる。

また、反応管に堆積したパーティクルを取り除くため、特許文献１に開示されているように、加熱によってパーティクルを再蒸発させる方法が考えられる。しかしこの場合、パーティクルを再蒸発させるためには、長時間を要する。（たとえば、パーティクルを再蒸発させるために必要なヒータの温度を１２００℃とした場合、ヒートショックによる被処理基板やヒータの破損防止を考慮すれば、少なくともヒータを昇温させるために３０分程度、降温させるために１時間程度要する。）このため、装置の処理効率が大きく低下するという問題が発生する。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、処理効率の低下を伴うことなく、処理空間内で発生するパーティクルが処理に影響を与えることを抑制できる気相成長装置および気相成長装置を用いた処理方法を提供することである。

この発明に従った気相成長装置は、被処理物が載置される載置面を含む保持部材と、被処理物を収容する内部空間を形成し、内部空間にガス流れが形成される反応管とを備える。反応管は、内部空間に面する表面を有する可動部を含む。可動部は、表面が少なくとも被処理物よりもガス流れの下流側であって保持部材の近傍に位置する箇所とその他の箇所との間で入れ替わるように動作する。

このように構成された気相成長装置によれば、処理を繰り返し行なうことによって、可動部の表面にパーティクルが堆積する。このパーティクルは、特に被処理物よりもガス流れの下流側であって保持部材の近傍に位置する箇所で発生する。そこで、可動部を動作させることによって、そのパーティクルが堆積した表面の部分を被処理物から離れた位置に移動させ、パーティクルが堆積していない表面の部分と入れ替えることができる。これにより、パーティクルが被処理物に対する処理に悪影響を与えることを抑制できる。また、反応管に可動部を設けることによって、作業者自らがパーティクルを除去する必要がなくなったり、除去するサイクルを長くすることができる。これにより、気相成長装置を用いた処理の効率を向上させるとともに、作業者の安全を図ることができる。

また好ましくは、可動部は、さらに被処理物に対向する箇所とその他の箇所との間で、表面が入れ替わるように動作する。また好ましくは、可動部の動作により、被処理物よりもガス流れの下流側であって保持部材の近傍に位置する箇所と、被処理物よりもガス流れの上流側であって保持部材の近傍に位置する箇所との間で表面が入れ替わる。また好ましくは、可動部の動作により、被処理物よりもガス流れの下流側であって保持部材の近傍に位置する箇所と、内部空間の外側との間で表面が入れ替わる。このように構成された気相成長装置によれば、パーティクルの局所的な堆積を防止できる。

また好ましくは、可動部は、反応管の全体である。このように構成された気相成長装置によれば、反応管を、可動部と位置が変化しない固定部とに分けて作製する必要がない。このため、反応管の構造を簡易にすることができる。

また好ましくは、気相成長装置は、内部空間にガスを供給するガス供給部と、被処理物に対してガス供給部とは反対側に設けられ、内部空間からガスを排気するガス排気部とをさらに備える。保持部材は、載置面上の被処理物を加熱する加熱部をさらに含む。可動部は、被処理物とガス排気部との間に設けられている。

このように構成された気相成長装置によれば、ガスが供給されるガス供給部に近い位置では、パーティクルが発生しにくい。パーティクルは、加熱されたガスが熱化学反応を起こす際の副生成物として形成され、ガス供給部から供給されて間もないガスは、加熱部によって未だ十分に加熱されていないからである。一方、被処理物とガスが排気されるガス排気部との間、特にその間に位置する被処理物の近傍では、パーティクルが発生しやすい。これは、ガスが加熱部によって十分に加熱され、熱化学反応を起こしやすい状態となっているからである。また特に、被処理物が載置される位置は、被処理物の処理が進行しやすいように諸条件が設定されており、このため副生成物としてのパーティクルも多量に発生するからである。

本発明では、このパーティクルが発生しやすい位置に可動部が設けられている。このため、可動部を動作させることによって、より効果的にパーティクルが堆積した表面の部分を移動させることができる。

また好ましくは、可動部は、動作前にガス供給部に接続され、動作後にガス排気部に接続される一方端と、動作前にガス排気部に接続され、動作後にガス供給部に接続される他方端とをさらに有する。このように構成された気相成長装置によれば、可動部の動作前、ガスの流れる方向の上流側にある一方端でパーティクルが発生しにくく、下流側にある他方端でパーティクルが発生しやすい。しかし、可動部を動作させることによって、その一方端の位置と、他方端の位置とを入れ替えることができる。このため、可動部の一方端側および他方端側でパーティクルを均一な割合で堆積させることができる。これにより、パーティクルが特定の位置に集中して堆積することを抑制し、パーティクルを除去するサイクルを延ばすことができる。

また好ましくは、表面は、載置面の周囲で環状に延在し、載置面とほぼ同一平面となる第１の部分と、第１の部分と所定の距離を隔てて配置される第２の部分とを含む。可動部は、第１および第２の部分が内部空間に供給されたガスの進行方向に平行な平面内で回転するように動作する。このように構成された気相成長装置によれば、被処理物に対してガスの進行方向の上流側および下流側で、パーティクルが発生しにくい領域と発生しやすい領域とがそれぞれ形成される。そこで、可動部を動作させ、第１および第２の部分を回転させることによって、第１および第２の部分の全体にパーティクルを均一な割合で堆積させることができる。これにより、パーティクルが特定の位置に集中して堆積することを抑制し、パーティクルを除去するサイクルを延ばすことができる。また、第１の部分は、載置面とほぼ同一平面であり、さらに第１および第２の部分は、ガスの進行方向に平行な平面内で回転する。このため、処理中に第１および第２の部分を回転させても、処理空間でガスの流れが乱されることがない。これにより、被処理物に対して安定した処理を行なうことができる。

また好ましくは、可動部は、載置面の近傍で帯状に延在し、載置面とほぼ同一平面となる第３の部分と、第３の部分と所定の距離を隔てて配置される帯状の第４の部分とを含む。可動部は、第３および第４の部分が内部空間に供給されたガスの進行方向に平行な平面内でスライドするように動作する。このように構成された気相成長装置によれば、可動部を動作させ、第３および第４の部分をスライドさせることによって、載置面の近傍にパーティクルが堆積していない新たな表面を供給することができる。また、第３の部分は、載置面とほぼ同一平面であり、さらに第３および第４の部分は、ガスの進行方向に平行な平面内でスライドする。このため、処理中に第３および第４の部分をスライドさせても、処理空間でガスの流れが乱されることがない。これにより、被処理物に対して安定した処理を行なうことができる。

また好ましくは、第３および第４の部分は、内部空間に供給されたガスの進行方向にほぼ直交する方向に沿ってスライドする。また好ましくは、第３および第４の部分は、内部空間に供給されたガスの進行方向に沿ってスライドする。このように構成された気相成長装置によれば、第３および第４の部分を所定方向にスライドさせることによって、上述の効果を得ることができる。

また好ましくは、保持部材は、載置面が自らの面内で回転可能なように設けられている。このように構成された気相成長装置によれば、載置面上に載置された被処理物を処理中に回転させることができる。これにより、被処理物の全体に均一な処理を行なうことができる。

また好ましくは、載置面には、複数の被処理物が載置される。保持部材は、複数の被処理物の各々を載置面に平行な平面内で回転させる回転機構をさらに含む。このように構成された気相成長装置によれば、処理中に複数の被処理物の各々を回転させることができる。これにより、被処理物の全体に均一な処理を行なうことができる。

この発明に従った処理方法は、上述のいずれかに記載の気相成長装置を用いた処理方法である。処理方法は、載置面に被処理物を載置する工程と、内部空間にガスを供給するとともに被処理物を加熱することによって、被処理物を処理する工程と、被処理物を処理する工程の後、可動部を動作させる工程とを備える。

このように構成された処理方法によれば、可動部を動作させる工程を被処理物を処理する工程の後に実施している。このため、被処理物の処理工程時、可動部の動作によって、処理空間でガスの流れが乱されることがない。これにより、パーティクルが被処理物に対する処理に悪影響を与えることを抑制するとともに、被処理物に対して安定した処理を行なうことができる。

また好ましくは、可動部を動作させる工程は、被処理物を処理する工程が完了する度に実施される。このように構成された処理方法によれば、堆積したパーティクルの厚みが大きくなる前に、可動部を動作させている。このため、パーティクルが被処理物に対する処理に悪影響を与えることを確実に防止できる。また、可動部の表面をパーティクルが発生しにくい位置と発生しやすい位置とで入れ替える場合、被処理物を処理する工程を複数回実施し、その後、可動部を動作させる場合と比較して、同じ厚みのパーティクルが堆積されてもパーティクルが可動部の表面から剥離しにくくなる。

以上説明したように、この発明に従えば、処理効率の低下を伴うことなく、処理空間内で発生するパーティクルが処理に影響を与えることを抑制できる気相成長装置および気相成長装置を用いた処理方法を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における気相成長装置を示す断面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った断面図である。図１および図２を参照して、気相成長装置１は、ＭＯＣＶＤ法を利用して、被処理基板２の表面に薄膜を形成するための装置である。

気相成長装置１は、成膜工程時に内部が真空状態とされる反応炉９と、反応炉９の向い合う側面にそれぞれ設けられたガス供給口７およびガス排気口８と、ガス供給口７およびガス排気口８に接続され、処理空間６を規定する反応管５と、反応炉９の内部に設けられ、載置面３ａを有するサセプタ３とを備える。

反応管５は、たとえば、矩形の断面形状を有し、一方端５ｍから他方端５ｎに向けて延びている。一方端５ｍは、ガス供給口７に接続されており、他方端５ｎは、ガス排気口８に接続されている。反応管５は、処理空間６に面する表面５ａを有する。ガス供給口７は、反応炉９の外部に設けられた図示しないガス供給装置に接続されており、ガス排気口８は、反応炉９の外部に設けられた図示しない吸気ポンプに接続されている。ガス供給口７、反応管５およびガス排気口８によって、被処理基板２の表面に成膜を行なうためのガスが通過するガス経路が形成されている。

反応管５の底面には、一方端５ｍおよび他方端５ｎの間のほぼ中央に位置して、円状の開口が形成されている。反応管５は、高温および反応性雰囲気に対して耐性のある材料、たとえば、石英などによって形成されている。反応管５は、たとえばモーターなどの図示しないアクチュエータに接続されている。

反応管５の底面に形成された開口には、その開口の直径よりも少し小さい直径で形成されたサセプタ３が配置されている。サセプタ３は、たとえば、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）でコーティングされたカーボン（Ｃ）などから形成されている。サセプタ３の載置面３ａには、処理空間６に収容されるように被処理基板２が載置されている。被処理基板２は、反応管５の表面５ａと被処理基板２の主表面とがほぼ同一平面となるように配置されており、被処理基板２およびサセプタ３が反応管５の底面の一部を構成している。

サセプタ３の下方には、サセプタ３を介して被処理基板２を加熱するためのヒータ４が設けられている。サセプタ３およびヒータ４は、反応炉９に固定された支持部材１３によって、反応炉９内の所定位置に支持されている。

反応管５に接続された図示しないアクチュエータを稼働させることによって、サセプタ３の中心を軸として反応管５を矢印１７に示す方向に１８０度回転させることができる。図３は、図２中の反応管が１８０度回転した場合の気相成長装置を示す断面図である。図３を参照して、反応管５を１８０度回転させると、一方端５ｍは、ガス排気口８に接続され、他方端５ｎは、ガス供給口７に接続される。

気相成長装置１を用いて処理を行なう場合、図１および図２を参照して、ガス供給口７から矢印１１に示す方向に所定のガスを供給するとともに、ヒータ４に通電し、被処理基板２を加熱する。処理空間６に導入されたガスは、反応管５の表面５ａに略平行に矢印１６に示す方向に進みながら、加熱された被処理基板２上において温度が上昇する。これにより、ガスは化学反応が促進される状態となり、被処理基板２の主表面に所定の薄膜が形成される。

この際、反応副生成物として媒状のパーティクル１０が処理空間６で発生し、成膜工程を繰り返し行なうと、そのパーティクル１０が表面５ａに堆積するという現象が起こる。パーティクル１０は、表面５ａに一様に堆積するのではなく、反応管５の形状や構造またはガス流の状態に起因して表面５ａの特定位置に局所的に堆積する。たとえばパーティクル１０は、ガスが十分に加熱されており、さらに処理が促進されるように諸条件が設定されている位置、つまり、ガスの進行方向の下流側であって、被処理基板２の近傍において特に集中して堆積する。本実施の形態では、被処理基板２近傍の他方端５ｎ側で、反応管５の頂面および底面の表面５ａにパーティクル１０が集中して堆積している。

被処理基板２上を通過したガスは、その後、ガス排気口８から矢印１２に示す方向に沿って外部に排出される。

図３を参照して、被処理基板２への成膜工程が完了後、図示しないアクチュエータを稼働させ、反応管５を１８０度回転させる。これにより、アクチュエータを稼働させる前には、一方端５ｍがガスの進行方向の上流側に位置し、他方端５ｎがガスの進行方向の下流側に位置していたのが、アクチュエータを稼働させた後には、他方端５ｎがガスの進行方向の上流側に位置し、一方端５ｍがガスの進行方向の下流側に位置することとなる。このため、アクチュエータを稼働させた後に次の成膜工程を実施すると、パーティクル１０は、被処理基板２近傍の一方端５ｍ側で集中して堆積する。これにより、反応管５の一方端５ｍ側および他方端５ｎ側で均一にパーティクル１０を堆積させることができる。

なお、成膜工程の完了後ではなく、気相成長装置１の待機時に、アクチュエータを稼働させても良い。これらのタイミングでアクチュエータを稼働させることによって、反応管５の回転が成膜工程の実施を妨げることを防止できる。

この発明の実施の形態１に従った気相成長装置１は、被処理物としての被処理基板２が載置される載置面３ａを含む保持部材としてのサセプタ３（およびヒータ４）と、被処理基板２を収容する内部空間６を形成し、内部空間６にガス流れが形成される反応管５とを備える。反応管５は、内部空間６に面する表面５ａを有する可動部を含む。その可動部は、被処理基板２の処理過程において形成される付着物が表面５ａの一定個所に留まらないように、少なくとも被処理基板２よりもガス流れの下流側であってサセプタ３に隣接する箇所とその他の箇所との間で、表面５ａが入れ替わるように動作する。その可動部は、反応管５の全体である。

気相成長装置１は、処理空間６にガスを供給するガス供給部としてのガス供給口７と、被処理基板２に対してガス供給口７とは反対側に設けられ、処理空間６からガスを排気するガス排気部としてのガス排気口８とをさらに備える。保持部材は、載置面３ａ上の被処理基板２を加熱する加熱部としてのヒータ４をさらに含む。可動部は、動作前にガス供給口７に接続され、動作後にガス排気口８に接続される一方端５ｍと、動作前にガス排気口８に接続され、動作後にガス供給口７に接続される他方端５ｎとをさらに有する。

このように構成された気相成長装置１によれば、反応管５を回転させることによって、パーティクル１０が特定位置に集中して堆積することを抑制できる。これにより、成膜工程を繰り返し実施した場合のパーティクル１０の堆積量が減少するため、パーティクル１０を除去するメンテナンスの実施サイクルを延ばすことができる。このため、気相成長装置１による生産性が大幅に改善され、さらにメンテナンス作業の危険性を最小限に抑えることができる。

なお、本実施の形態では、パーティクル１０が、ガスの進行方向の下流側であって、被処理基板２の近傍に集中して堆積するものとして説明を行なったが、パーティクル１０が集中して堆積する位置は、反応管５内の状態（ガスの組成、流量比、流速および温度等）や反応管５の形状などによって、さらに他の箇所にも存在する。しかし、その位置が表面５ａのどの部分であっても、対応する箇所で反応管５を動作させることによって、上述の効果を同様に得ることができる。

続いて、反応管５を回転させるタイミングについて説明を行なう。図４は、成膜工程の実施回数とパーティクルの堆積量との関係を示すグラフである。

図４を参照して、実線２１は、反応管５を全く回転させることなく、成膜工程の実施を繰り返した場合、実線２２は、成膜工程を１０回実施するごとに反応管５を回転させた場合、実線２３は、成膜工程を１回実施するたびに反応管５を回転させた場合、これらそれぞれの場合の成膜工程の実施回数とパーティクル１０の堆積量との関係を示している。

実線２１から分かるように、パーティクル１０の堆積量は、石英から形成された表面５ａが滑らかな状態の初期から成膜工程の実施回数を重ねるごとに、増加する割合が大きくなる傾向がある。そして、反応管５を全く回転させない場合、成膜条件にもよるが、成膜工程の実施回数が２０回に達した時にパーティクル１０の堆積量が厚みｔ（ｍｍ）となる。このとき、パーティクル１０は、表面５ａから剥がれたり崩れたりし、処理空間６に飛散しやすくなる。このため、少なくとも成膜工程を２０回行なうごとに、パーティクル１０を除去するためのメンテナンスを実施する必要がある。

成膜工程を１０回実施するごとに反応管５を回転させた場合、特定位置への集中的なパーティクル１０の堆積が緩和されるため、反応管５を全く回転させない場合の１．５倍から２倍程度となる３０回から４０回程度が、メンテナンスの実施時期となる。

成膜工程を１回実施するたびに反応管５を回転させた場合、連続して成膜工程を実施する場合と比較して、表面５ａが滑らかな状態がより長く持続するため、パーティクル１０が表面５ａに定着しにくくなる。このため、パーティクル１０が特定位置に堆積するペースがさらに遅くなり、メンテナンスを実施するサイクルをさらに延ばすことができる。

また、成膜工程を１回実施するたびに反応管５を回転させた場合は、他の場合と比較して、パーティクル１０の堆積量が厚みｔ（ｍｍ）になっても剥離が起こりにくい傾向にある。ガスの進行方向の下流側に位置していた部分が上流側に反転されている間、パーティクルの堆積層に応力緩和が起こる。このため、その部分がまたガスの進行方向の下流側に反転されても、パーティクルは応力緩和された堆積層上に堆積される。これにより、内部応力の増大による剥離が発生しにくくなるからだと考えられる。

（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２における気相成長装置を示す断面図である。図６は、図５中の気相成長装置の一部を示す斜視図である。この発明の実施の形態２における気相成長装置は、実施の形態１における気相成長装置と比較して、反応管の構造が主に異なる。以下、重複する構造については説明を省略する。

図５および図６を参照して、気相成長装置３１は、ガス供給口７およびガス排気口８に接続され、処理空間６を規定する反応管３２を備える。反応管３２の底面には、サセプタ３の直径よりも大きい直径の開口３３ｑが形成されている。反応管３２の頂面には、開口３３ｑに向い合う位置に開口３３ｐが形成されている。開口３３ｑには、サセプタ３の周囲を環状に延びる回転プレート３４が設けられている。開口３３ｐには、円盤状の回転プレート３５が設けられている。なお、反応管３２は、回転プレート３４および３５の直径よりも大きい幅で形成されている。

回転プレート３４および３５は、処理空間６に面する表面３４ａおよび３５ａをそれぞれ有する。表面３４ａは、サセプタ３の載置面３ａおよび反応管３２の内面とほぼ同一平面にあり、表面３５ａは、その表面３４ａに向い合う位置で、反応管３２の内面とほぼ同一平面にある。ガス供給口７、反応管３２、回転プレート３４および３５、ならびにガス排気口８によって、被処理基板２の表面に成膜を行なうためのガスが通過するガス経路が形成されている。

回転プレート３４および３５は、図示しないアクチュエータに接続されている。図示しないアクチュエータを稼働させることによって、サセプタ３の中心を軸として回転プレート３４および３５を矢印４１に示す方向に回転させることができる。この際、回転プレート３４および３５の表面３４ａおよび３５ａは、処理空間６でガスが流れる方向（図６中の矢印１６に示す方向）に平行な平面内でゆっくりと回転する。このため、成膜工程中に回転プレート３４および３５を回転させた場合であっても、ガスの流れが乱されることがない。これにより、安定した成膜工程を実施することができる。

なお、本実施の形態では、サセプタ３を反応管３２の底面側に設けたが、サセプタ３が反応管３２の頂面側に設けられ、回転プレート３４と回転プレート３５とが上下反転した形状となっていても良い。

サセプタ３の載置面３ａには、複数枚の被処理基板２が載置されている。サセプタ３には、その被処理基板２の各々を載置面３ａ上で回転させる回転機構が内蔵されている。さらに、サセプタ３およびヒータ４を支持する支持部材１３は、回転自在に設けられており、支持部材１３を稼働させることによって、サセプタ３を載置面３ａが延在する平面内で回転させることができる。成膜工程中に、これらの機構を稼働させることによって、被処理基板２に膜厚および膜質が均一な成膜を行なうことができる。

気相成長装置３１を用いて所定の処理を行なう場合、たとえば、成膜工程中に、回転プレート３４および３５を回転させる。これにより、表面３４ａおよび３５ａの特定位置に集中してパーティクル１０が堆積することを抑制できる。なお、回転プレート３４および３５を回転させるタイミングは、成膜工程の完了後であっても良いし、気相成長装置３１の待機時であっても良い。また、１８０度ごとまたは１２０度ごとに間欠的に回転させても良いし、連続して回転させても良い。

この発明の実施の形態２における気相成長装置３１では、表面は、載置面３ａの周囲で環状に延在し、載置面３ａとほぼ同一平面となる第１の部分としての表面３４ａと、表面３４ａと所定の距離を隔てて配置される第２の部分としての表面３５ａとを含む。可動部としての回転プレート３４および３５は、表面３４ａおよび３５ａが処理空間６に供給されたガスの進行方向に平行な平面内で回転するように動作する。

サセプタ３は、載置面３ａが自らの面内で回転可能なように設けられている。載置面３ａには、複数の被処理基板２が載置される。サセプタ３は、複数の被処理基板２の各々を載置面３ａに平行な平面内で回転させる回転機構をさらに含む。

このように構成された気相成長装置３１によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を奏することができる。

（実施の形態３）
図７は、この発明の実施の形態３における気相成長装置を示す断面図である。図８は、図７中の気相成長装置の一部を示す斜視図である。この発明の実施の形態３における気相成長装置は、実施の形態１における気相成長装置と比較して、反応管の構造が主に異なる。以下、重複する構造については説明を省略する。

図７および図８を参照して、気相成長装置５１は、ガス供給口７およびガス排気口８に接続され、処理空間６を規定する反応管５２を備える。反応管５２の底面には、帯形状の開口５３ｑが形成されている。開口５３ｑは、処理空間６でガスが流れる方向（図８中の矢印１６に示す方向）に直交して延びている。開口５３ｑは、被処理基板２に対して処理空間６でガスが流れる方向の下流側、つまり、被処理基板２とガス排気口８との間に形成されている。反応管５２の頂面には、開口５３ｑに向い合う位置に、帯形状の開口５３ｐが形成されている。開口５３ｑには、処理空間６でガスが流れる方向に直交して延びるスライドプレート５６が設けられている。開口５３ｐには、スライドプレート５６と同じ方向に延びるスライドプレート５５が設けられている。

スライドプレート５６および５５は、処理空間６に面する表面５６ａおよび５５ａをそれぞれ有する。表面５６ａは、サセプタ３の載置面３ａおよび反応管５２の内面とほぼ同一平面にあり、表面５５ａは、その表面５６ａに向い合う位置で、反応管５２の内面とほぼ同一平面にある。ガス供給口７、反応管５２、スライドプレート５６および５５、ならびにガス排気口８によって、被処理基板２の表面に成膜を行なうためのガスが通過するガス経路が形成されている。

スライドプレート５６および５５は、図示しないアクチュエータに接続されている。図示しないアクチュエータを稼働させることによって、スライドプレート５６および５５をそれぞれのプレートが延びる方向（図８中の矢印５８に示す方向）に移動させることができる。この際、表面５６ａおよび５５ａは、ガスが流れる方向に平行な平面内でゆっくりとスライドする。このため、成膜工程中にスライドプレート５６および５５を移動させた場合であっても、ガスの流れが乱されることがない。これにより、安定した成膜工程を実施することができる。

気相成長装置５１を用いて所定の処理を行なう場合、たとえば、成膜工程中に、スライドプレート５６および５５を移動させる。これにより、表面５６ａおよび５５ａの特定位置に集中してパーティクル１０が堆積することを抑制できる。なお、スライドプレート５６および５５は、間欠的に移動させても良く、微速度で連続的に移動させても良い。また、スライドプレート５６および５５を移動させるタイミングは、成膜工程中以外であっても良い。

この発明の実施の形態３における気相成長装置５１では、可動部としてのスライドプレート５６および５５は、被処理基板２とガス排気口８との間に設けられている。表面は、載置面３ａの近傍で帯状に延在し、載置面３ａとほぼ同一平面となる第３の部分としての表面５６ａと、表面５６ａと所定の距離を隔てて配置された帯状の第４の部分としての表面５５ａとを含む。スライドプレート５６および５５は、表面５６ａおよび５５ａが処理空間６に供給されたガスの進行方向に平行な平面内でスライドするように動作する。表面５６ａおよび５５ａは、処理空間６に供給されたガスの進行方向にほぼ直交する方向に沿ってスライドする。

このように構成された気相成長装置５１によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を奏することができる。

（実施の形態４）
図９は、この発明の実施の形態４における気相成長装置を示す断面図である。図１０は、図９中の気相成長装置の一部を示す斜視図である。この発明の実施の形態４における気相成長装置は、実施の形態１における気相成長装置と比較して、反応管の構造が主に異なる。以下、重複する構造については説明を省略する。

図９および図１０を参照して、気相成長装置７１は、ガス供給口７およびガス排気口８に接続され、処理空間６を規定する反応管７２を備える。反応管７２の底面には、処理空間６でガスが流れる方向（図１０中の矢印１６に示す方向）に延びる繰り出しプレート７４が設けられている。繰り出しプレート７４は、被処理基板２に対して処理空間６でガスが流れる方向の下流側、つまり、被処理基板２が設けられた位置からガス排気口８の位置まで延びている。反応管７２の頂面には、繰り出しプレート７４と同じ方向に延びる繰り出しプレート７３が設けられている。繰り出しプレート７３は、ガス供給口７からガス排気口８にまで延びている。

繰り出しプレート７４および７３は、互いに分離可能な複数のブロック７４ｔが組み合わされて構成されている。隣り合うブロック７４ｔは互いに重なり合っている。

繰り出しプレート７４および７３は、処理空間６に面する表面７４ａおよび７３ａをそれぞれ有する。表面７４ａは、サセプタ３の載置面３ａおよび反応管７２の内面とほぼ同一平面にある。ガス供給口７、反応管７２、繰り出しプレート７４および７３、ならびにガス排気口８によって、被処理基板２の表面に成膜を行なうためのガスが通過するガス経路が形成されている。

繰り出しプレート７４および７３は、図示しないアクチュエータに接続されている。図示しないアクチュエータを稼働させることによって、繰り出しプレート７４および７３をそれぞれのプレートが延びる方向（繰り出しプレート７４は矢印７７に示す方向、繰り出しプレート７３は矢印７６に示す方向）に移動させることができる。この際、表面７４ａおよび７３ａは、ガスが流れる方向に平行な平面内でゆっくりとスライドする。このため、成膜工程中に繰り出しプレート７４および７３を移動させた場合であっても、ガスの流れが乱されることがない。これにより、安定した成膜工程を実施することができる。

気相成長装置７１を用いて所定の処理を行なう場合、たとえば、成膜工程が完了した後に、繰り出しプレート７３をブロック７４ｔひとつ分だけ移動させる。また同時に、被処理基板２に最も近接するブロック７４ｔを繰り出しプレート７４から分離し、これを回収するとともに、繰り出しプレート７４をブロック７４ｔひとつ分だけ移動させる。これにより、表面７４ａおよび７３ａの特定位置に集中してパーティクル１０が堆積することを抑制できる。なお、繰り出しプレート７４および７３を移動させるタイミングは、たとえば、成膜工程を１０回実施した後であったり、成膜工程を１回実施するたびであっても良い。

この発明の実施の形態４における気相成長装置７１では、第３および第４の部分としての表面７４ａおよび７３ａは、処理空間６に供給されたガスの進行方向に沿ってスライドする。

このように構成された気相成長装置７１によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を奏することができる。

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。

この発明の実施の形態１における気相成長装置を示す断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿った断面図である。 図２中の反応管が１８０度回転した場合の気相成長装置を示す断面図である。 成膜工程の実施回数とパーティクルの堆積量との関係を示すグラフである。 この発明の実施の形態２における気相成長装置を示す断面図である。 図５中の気相成長装置の一部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３における気相成長装置を示す断面図である。 図７中の気相成長装置の一部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４における気相成長装置を示す断面図である。 図９中の気相成長装置の一部を示す斜視図である。 従来の横型ＭＯＣＶＤ装置を示す断面図である。 特許文献１に開示されている気相成長装置を示す断面図である。

符号の説明

１，３１，５１，７１ 気相成長装置、２ 被処理基板、３ サセプタ、３ａ 載置面、４ ヒータ、５，３２，５２，７２ 反応管、５ａ，３４ａ，３５ａ，５５ａ，５６ａ，７３ａ，７４ａ 表面、５ｍ 一方端、５ｎ 他方端、６ 処理空間、７ ガス供給口、８ ガス排気口、３４，３５ 回転プレート、５５，５６ スライドプレート、７３，７４ 繰り出しプレート。

Claims (8)

1. 被処理物が載置される載置面を含む保持部材と、
   被処理物を収容する内部空間を形成し、前記内部空間にガス流れが形成される反応管とを備え、
   前記反応管は、前記内部空間に面する表面を有し、前記表面が、少なくとも被処理物よりも前記ガス流れの下流側であって前記保持部材の近傍に位置する箇所とその他の箇所との間で入れ替わるように動作する可動部を含む、気相成長装置。
2. 前記可動部は、前記反応管の全体である、請求項１に記載の気相成長装置。
3. 前記内部空間にガスを供給するガス供給部と、
   被処理物に対して前記ガス供給部とは反対側に設けられ、前記内部空間からガスを排気するガス排気部とをさらに備え、
   前記保持部材は、前記載置面上の被処理物を加熱する加熱部をさらに含み、
   前記可動部は、被処理物と前記ガス排気部との間に設けられている、請求項１または２に記載の気相成長装置。
4. 前記可動部は、動作前に前記ガス供給部に接続され、動作後に前記ガス排気部に接続される一方端と、動作前に前記ガス排気部に接続され、動作後に前記ガス供給部に接続される他方端とをさらに有する、請求項３に記載の気相成長装置。
5. 前記表面は、前記載置面の周囲で環状に延在し、前記載置面とほぼ同一平面となる第１の部分と、前記第１の部分と所定の距離を隔てて配置される第２の部分とを含み、
   前記可動部は、前記第１および第２の部分が前記内部空間に供給されたガスの進行方向に平行な平面内で回転するように動作する、請求項１から４のいずれか１項に記載の気相成長装置。
6. 前記表面は、前記載置面の近傍で帯状に延在し、前記載置面とほぼ同一平面となる第３の部分と、前記第３の部分と所定の距離を隔てて配置される帯状の第４の部分とを含み、
   前記可動部は、前記第３および第４の部分が前記内部空間に供給されたガスの進行方向に平行な平面内でスライドするように動作する、請求項１から４のいずれか１項に記載の気相成長装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の気相成長装置を用いた処理方法であって、
   前記載置面に被処理物を載置する工程と、
   前記内部空間にガスを供給するとともに前記被処理物を加熱することによって、前記被処理物を処理する工程と、
   前記被処理物を処理する工程の後、前記可動部を動作させる工程とを備える、処理方法。
8. 前記可動部を動作させる工程は、前記被処理物を処理する工程が完了する度に実施される、請求項７に記載の処理方法。

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