JP2007262434A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成されるエピタキシャル膜にパーティクルが付着することを防止する。
【解決手段】基板７が配置され、該基板７の表面に結晶を成長させる成長容器１と、成長容器内に配置され、基板７を保持するサセプタ４と、成長容器１内でサセプタ４と対向するように配置され、基板７およびサセプタ４を加熱する加熱部５と、成長容器１内でサセプタ４における加熱部５の反対側に配置された遮熱部２とを備えるＣＶＤ装置において、遮熱部２が、結晶の成長温度以上の融点を有する高融点金属またはその合金からなる遮熱板２ａを少なくとも含む１以上の遮熱板２ａ〜２ｃを有しているようにする。遮熱板２ａ〜２ｃが複数であり、サセプタ４および遮熱板２ａ〜２ｃとの間隔と、遮熱板２ａ〜２ｃ同士の間隔を、加熱部５により基板７およびサセプタ４が加熱されている際の遮熱板２ａ〜２ｃが配置される部位の温度が、高温になるにしたがって小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、サセプタに配した基板上に均一な膜厚のエピタキシャル膜を製造できるＣＶＤ装置に関する。

本出願人は、図１３に示すＣＶＤ装置を提案している（特許文献１参照）。このＣＶＤ装置では、成長容器Ｊ１内に断熱材Ｊ２、Ｊ３を介してサセプタＪ４と加熱体Ｊ５を配置すると共に、そのサセプタＪ４の表面に基板Ｊ７を配置し、ＲＦコイルＪ６によって加熱体Ｊ５を誘導加熱する。そして、加熱体Ｊ５の輻射熱によりサセプタＪ４および基板Ｊ７を加熱しながら成長容器Ｊ１内に成長ガスを導入することで、基板Ｊ７の表面にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させる。
特開２００４−３１５９３０号公報

サセプタＪ４の放熱を抑制するためにサセプタＪ４の周辺に配置される断熱材Ｊ２として、ポーラスカーボンが一般的に用いられる。このため、基板Ｊ７にエピタキシャル膜を成長させる際に断熱材Ｊ２からカーボンや吸着したＳｉＣのパーティクルが発生し、エピタキシャル膜に欠陥を発生させるという問題がある。特に１０００℃以上のような高温でエピタキシャル膜を成長させるＣＶＤ装置では、この問題が顕著になる。

本発明は上記点に鑑みて、基板上に形成されるエピタキシャル膜にパーティクルが付着することを防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、基板（７）が配置され、該基板の表面に結晶を成長させる成長容器（１）と、成長容器内に配置され、基板を保持するサセプタ（４）と、成長容器内でサセプタと対向するように配置され、基板およびサセプタを加熱する加熱部（５）と、成長容器内でサセプタにおける加熱部の反対側に配置された遮熱部（２）とを備え、遮熱部は、結晶の成長温度以上の融点を有する高融点金属またはその合金からなる遮熱板（２ａ）を少なくとも含む１以上の遮熱板（２ａ〜２ｃ）を有していることを特徴としている。

このように、遮熱板（２ａ〜２ｃ）として高融点金属を用いることで、エピタキシャル膜の成長過程でパーティクルの発生を抑制することができ、基板（７）上に形成されるエピタキシャル膜にパーティクルが付着することを防止できる。

また、高融点金属またはその合金からなる遮熱板（２ａ）は、結晶の成長温度における輻射率が０．３以下とすることができる。具体的には、遮熱板（２ａ〜２ｃ）として、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、ニッケル等の高融点金属またはそれらの合金を好適に用いることができる。

また、遮熱板は複数であり、サセプタおよび遮熱板との間隔と、遮熱板同士の間隔は、サセプタに近いほど小さくなっているようにすることができ、加熱部によりサセプタが加熱されている際の前記遮熱板が配置される部位の温度が高温になるにしたがって小さくなっているようにすることができる。これにより、輻射の寄与率が大きい高温領域でサセプタ（４）からの輻射による放熱を効果的に抑制できる。

サセプタおよび遮熱板との間隔と、遮熱板同士の間隔は、加熱部によりサセプタが加熱されている際の前記遮熱板が配置される部位の温度が、１５００℃以上の部位では２０ｍｍ以下、１０００℃〜１５００℃の部位では４０ｍｍ以下、５００℃〜１０００℃の部位では６０ｍｍ以下することで、サセプタ（４）からの輻射による放熱を効果的に抑制できる。

また、１以上の遮熱板をサセプタに対して近づく方向と遠ざかる方向に移動させることができる移動機構（１０）を設けることで、遮熱板による遮熱効果を変化させることができる。移動機構は、サセプタの温度に基づいて、１以上の遮熱板をサセプタに対して近づく方向または遠ざかる方向に移動させるようにすることで、例えば、昇温時には遮熱板間の距離を小さくすることで、サセプタ（４）からの輻射による放熱を効果的に抑制でき、降温時には遮熱板間の距離を大きくすること、放熱効率を向上させることができ、早期に温度低下させることができる。

また、遮熱板は複数であり、高融点金属またはその合金からなる遮熱板（２ａ）は、加熱部によりサセプタが加熱されている際の前記遮熱板が配置される部位の温度が１０００℃以上となる部位に配置され、加熱部によりサセプタが加熱されている際の前記遮熱板が配置される部位の温度が１０００℃未満となる領域に配置される遮熱板は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以下の材料から構成されているようにすることができる。これにより、輻射および熱伝導によるサセプタ（４）からの放熱を効果的に抑制できる。熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以下の材料としては、石英ガラスのようなセラミックスを用いることができる。

また、遮熱板の表面に凹凸形状が形成されているようにすることで、輻射率を小さくすることができ、遮熱効率を向上させることができる。また、凹凸形状によって遮蔽板の応力を緩和し撓みを抑制することができる。さらに、凹凸形状を遮熱板の両面に形成することで輻射率をより小さくすることができる。

また、成長容器内に配置され、サセプタおよび遮熱部とを結ぶ直線に直交する方向において、サセプタおよび遮熱部の周囲を覆うように、前記結晶の成長温度以上の融点を有する高融点金属またはその合金からなる環状遮熱板（１１）を設けることで、遮熱部およびサセプタとを結ぶ直線に直交する方向の放熱を抑制することができるため、遮熱効率をより向上させることができる。環状遮熱板は、結晶の成長温度における輻射率が０．３以下の材料から構成することができる。

また、遮熱板の数は３枚以上１０枚以下とすることで、効果的に遮熱することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態のＣＶＤ装置は、ＳｉＣエピタキシャル膜を成長させるように構成されている。

図１は、本実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図を示している。図１に示すように、両端が塞がった筒状の成長容器１内の上部に輻射熱を抑制する遮熱材２が配置され、下部に熱伝導を抑制する断熱材３が配置されている。遮熱材２については、後で詳細に説明する。

遮熱材２と断熱材３の内側において、遮熱材２と隣接するようにカーボンで構成されたサセプタ４が配置され、断熱材３と隣接するようにカーボンで構成された加熱体５が配置されている。なお、遮熱材２が本発明の遮熱部に相当し、加熱体５が本発明の加熱部に相当している。

サセプタ４は、円盤状に構成され、その中間位置がザグリ（凹部）４ａとされ、ザグリ４ａの中央部において貫通孔４ｂが形成された構成となっている。そして、ザグリ４ａ内に、円盤状のホルダー４ｃが配置され、貫通孔４ｂを通じてホルダー４ｃの中心に回転軸４ｄが接続された構成となっている。これにより、図示しない回転機構にて回転軸４ｄが回転され、回転軸４ｄを中心としてホルダー４ｃが回転させられるようになっている。

また、成長容器１の外壁面の近傍には、加熱体５が配置される部位と対向する部位において、高周波での加熱を可能とする加熱手段（誘導加熱手段）としてのＲＦコイル６が備えられている。このＲＦコイル６への通電により、加熱体５を高周波加熱できるようになっている。サセプタ４は、加熱体５の輻射熱により加熱される。本実施形態では、サセプタ４はＳｉＣエピタキシャル膜の成長温度以上の温度である１５００℃以上に加熱されるように構成されている。

サセプタ４のホルダー４ｃの内壁面には、ＳｉＣ単結晶で構成された基板７が配置される。サセプタ４および加熱体５は、互いに所定間隔離間、例えば室温において１０ｍｍ〜４０ｍｍ離れるように配置され、これらによって形成される間隙が原料ガスが流れるガス流通経路８になる。

成長容器１の長手方向の両端面には、原料ガスの供給用および排出用の孔が形成され、それらの孔を通じて原料ガスとしてのプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、シラン（ＳｉＨ₄）と雰囲気ガスとしての水素（Ｈ₂）等が図中矢印に示されるように基板７の表面に略平行な方向に流動し、サセプタ４と加熱体５の間のガス流通経路８に供給されるようになっている。

次に遮熱材２について説明する。遮熱材２は複数の遮熱板２ａ〜２ｃから構成されている。本実施形態では、遮熱材２は３枚の遮熱板２ａ〜２ｃからなり、サセプタ４に近い順に第１遮熱板２ａ、第２遮熱板２ｂ、第３遮熱板２ｃとなっている。各遮熱板２ａ〜２ｃは、それぞれサセプタ４に対応した形状の板状部材から構成されている。各遮熱板２ａ〜２ｃの中心をサセプタ４の回転軸４ｄが貫通しており、各遮熱板２ａ〜２ｃの中心をサセプタ４の回転軸４ｄに固定されている。このため、各遮熱板２ａ〜２ｃはサセプタ４の回転に同期して回転する。

各遮熱板２ａ〜２ｃは所定の厚みを有している。各遮熱板２ａ〜２ｃの厚みが１ｍｍより薄い場合には、強度が弱くなり過ぎ、各遮熱板２ａ〜２ｃの厚みが５ｍｍより厚い場合には、熱伝導の効果が大きくなり遮熱効率が低下する。このため、各遮熱板２ａ〜２ｃの厚みは１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とすることが望ましく、本実施形態では各遮熱板２ａ〜２ｃの厚みを２ｍｍとしている。

各遮熱板２ａ〜２ｃは、輻射熱を抑制するために輻射率が小さい材料から構成されている。本実施形態の遮熱板２ａ〜２ｃは、結晶の成長温度における輻射率εが０．３以下の材料から構成されている。具体的には、遮熱板２〜２ｃとして、モリブデン、タンタル、チタン、タングステンなどのエピタキシャル膜の成長温度（本実施形態では１５００℃）以上の融点を有する高融点金属またはそれらの合金を用いている。

次に遮熱板２ａ〜２ｃの枚数について説明する。図２は、ＲＦコイル６への供給電力を一定にした場合の遮熱板２の枚数に対するサセプタ４の温度変化を示している。図２に示すように、遮熱板２の枚数が１枚以上あれば遮熱効果が得られることが分かる。遮熱板２の枚数が３枚以上の場合に、サセプタ４の温度が安定し、遮熱効率が大きくなっていることが分かる。遮熱板２の枚数が１０枚以上の場合には、サセプタ４の温度はほぼ一定となっている。このため、遮熱板２の枚数が１枚以上で遮熱効果が得られるとともに、遮熱板２の枚数を３枚以上１０枚以下とすることで効果的に遮熱でき、サセプタ４の温度を保持することができる。本実施形態では、サセプタ４に近い順に第１遮熱板２ａ、第２遮熱板２ｂ、第３遮熱板２ｃからなる３枚の遮熱板２を設けている。

次に遮熱板２ａ〜２ｃの間隔について説明する。本実施形態では、複数の遮熱板２の間隔を、輻射によるサセプタ４からの放熱を効率的に抑制できる間隔に設定している。図３は、直径１００ｍｍで厚み５ｍｍの遮熱板を２枚用意し、これらの間隔を１〜１００ｍｍの間で変化させた場合の輻射と熱伝導の寄与率を計算した結果を示している。縦軸は輻射／熱伝導であり、１より大きい場合には輻射の寄与率が大きく、１より小さい場合には熱伝導の寄与率が大きい。２枚の遮熱板のうち一方を熱源に対向するようにし、熱源に対向する熱源面の温度を５００℃、１０００℃、１５００℃に変化させる。熱源の反対側に配置される遮蔽板の遠方には３００℃の物体が存在し、輻射により放熱するものとする。熱伝導の媒体は雰囲気ガスである水素とし、遮熱板の輻射率は１として計算してある。

図３に示すように、２枚の遮熱板の距離が小さいほど輻射の寄与率が大きくなり、２枚の遮熱板２の距離が大きいほど熱伝導の寄与率が大きくなることがわかる。具体的には、輻射の寄与を小さくできる遮熱板の距離の最適範囲は、５００℃以上１０００℃未満の部位では６０ｍｍ以下であり、１０００℃以上１５００℃未満の部位では４０ｍｍ以下であり、１５００℃以上の部位では２０ｍｍ以下である。

本実施形態では、基板７にエピタキシャル膜を成長させる際にサセプタ４が１５００℃以上に加熱されるため、第１遮熱板２ａが１５００℃程度、第２遮熱板２ｂが１０００℃程度、第３遮熱板２ｃが５００℃程度になると考えられる。このため、サセプタ４と第１遮熱板２ａとの距離Ａを２０ｍｍとし、第１遮熱板２ａと第２遮熱板２ｂとの距離Ｂを４０ｍｍとし、第２遮熱板２ｂと第３遮熱板２ｃとの距離Ｃを６０ｍｍとしている。このように、遮熱板２ａ〜２ｃの間隔を上記最適範囲の上限に設定した場合には、昇温時における加熱効率を維持しつつ、降温時における放熱効率を向上させることができ、早期に温度低下させることができる。

以上の構成を有するホットウォールＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＣエピタキシャル膜を成長させる。具体的には、まず、サセプタ４のホルダー４ｃの内壁面にＳｉＣ単結晶で構成された基板７を配置する。これにより、基板７の表面が下方向を向けられた状態となる。そして、水素を成長容器１内に供給し、ＲＦコイル６に対して１０ｋＨｚ以下、例えば８ｋＨｚ程度の周波数で通電を行い、加熱体５を高温となるように加熱することで、サセプタ４および基板７の表面が１５００℃以上となるように加熱する。

この後、サセプタ４のホルダー４ｃを回転軸４ｄを中心として回転させながら、原料ガスを供給するパイプ（図示せず）の流路を開き、原料ガスとなるプロパンおよびシランを成長容器１内に適宜導入する。これにより、原料ガスがサセプタ４および加熱体５のガス流通経路８を通じて、図中矢印で示されるように基板７に向けて供給される。そして、加熱体５の輻射熱によって基板７およびサセプタ４が充分に加熱されるため、原料ガスが充分に熱分解され、基板７の表面にＳｉＣ単結晶がエピタキシャル成長していく。

以上のように、遮熱板２ａ〜２ｃとして高融点金属を用いることで、エピタキシャル膜の成長過程でパーティクルの発生を抑制することができ、基板７上に形成されるエピタキシャル膜にパーティクルが付着することを防止できる。

また、本実施形態で用いている輻射熱を抑制する遮熱板２ａ〜２ｃは、熱伝導を抑制する断熱材に比べて遮熱効果が小さくなるが、遮熱板２ａ〜２ｃを複数設けることで、サセプタ４からの輻射による放熱を効果的に抑制できる。さらに各遮熱板２ａ〜２ｃの配置間隔を最適化することで、サセプタ４からの輻射による放熱を効果的に抑制できる。これにより、少ないＲＦコイル６の消費電力でサセプタ４と基板７を加熱することができ、かつ、成長容器１の温度を低くすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。本第２実施形態のＣＶＤ装置は、同時に複数の基板７にエピタキシャル膜を形成することができるマルチウェハＣＶＤ装置として構成されている。

図４は、本第２実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図を示している。図４に示すように、本実施形態のＣＶＤ装置には、基板７が配置されるサセプタ４が複数設けられている。遮熱板２ａ〜２ｃは、上記第１実施形態と同様の構成を有しており、各サセプタ４に対応して設けられている。ＣＶＤ装置の中央部には原料ガスを噴出するガス導入管９が配置されている。ガス導入管９は、円筒形に構成されており、内部に原料ガスが通過するガス流路９ａが形成され、先端に原料ガスが各基板７に向かって流れる様にノズル９ｂが形成されている。

以上の第２実施形態の構成によれば、同時に複数の基板７にエピタキシャル膜を形成することができるため、生産性を向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図５に基づいて説明する。上記各実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図５（ａ）、図５（ｂ）は、本第３実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図を示し、図５（ｃ）は、サセプタ４の温度と遮熱板２の距離との関係を示している。図５（ａ）、図５（ｂ）では、成長容器１、断熱材３、ＲＦコイル６等の図示を省略している。

図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、本第３実施形態のＣＶＤ装置では、第２遮熱板２ｂを移動させる移動機構１０が設けられている。移動機構１０は、第２遮熱板２ｂをサセプタ４に対し、近づく方向と遠ざかる方向に移動させるように構成されている。移動機構１０は、例えば回転軸４ｄに螺旋状のオスネジを設け、これに対応するメスネジを第２遮熱板２ｂに設け、第２遮熱板２ｂを停止させた状態で回転軸４ｄを回転させることで、第２遮熱板２ｂをサセプタ４に対して遠ざかる方向または近づく方向に移動させることができる。

図５（ｃ）は、第１遮熱板２ａおよび第２遮熱板２ｂとの距離とサセプタ４の温度との関係を示している。図５（ｃ）に示すように、サセプタ４の温度が高くなるにしたがって、第１遮熱板２ａおよび第２遮熱板２ｂとの距離を小さくし、サセプタ４の温度が低くなるにしたがって、第１遮熱板２ａおよび第２遮熱板２ｂとの距離を大きくしている。本実施形態では、サセプタ４の温度が１５００℃程度の場合には、第１遮熱板２ａおよび第２遮熱板２ｂとの距離を２０ｍｍ以下にし、サセプタ４の温度が５００℃程度の場合には、第１遮熱板２ａおよび第２遮熱板２ｂとの距離を６０ｍｍ以下にしている。

このような構成により、昇温時には、第１遮熱板２ａと第２遮熱板２ｂの距離を小さくすることで、サセプタ４の加熱効率を向上させることができ、サセプタ４からの輻射による放熱を効果的に抑制できる。これにより、少ないＲＦコイル６の消費電力でサセプタ４と基板７を加熱することができる。また、降温時には、第１遮熱板２ａと第２遮熱板２ｂの距離を大きくすること、放熱効率を向上させることができ、早期に温度低下させることができる。

なお、本実施形態では、移動機構１０を第２遮熱板２ｂの中心部に設けたが、これに限らず、移動機構１０を第２遮熱板２ｂの外周部に設けてもよい。また、移動機構１０は第２遮熱板２ｂに限らず、複数の遮熱板２ａ〜２ｃの少なくとも１つを移動可能とすればよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を図６に基づいて説明する。上記各実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図６は、本第４実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図を示している。図６に示すように、本第４実施形態では、第１遮熱板２ａと第２遮熱板２ｂとの距離と、第２遮熱板２ｂと第３遮熱板２ｃとの距離は同一にしている。

また、本第４実施形態では、複数の遮熱板２ａ〜２ｃを構成する材料を異ならせており、輻射の寄与が大きい高温領域（本実施形態では１０００℃以上の領域）では輻射率が小さい材料を用い、熱伝導の寄与が大きい低温領域（本実施形態では１０００℃未満の領域）では熱伝導率が小さい材料を用いている。輻射率が小さい材料として、結晶の成長温度における輻射率εが０．３以下の材料である上記第１実施形態と同様の高融点金属（モリブデン、タンタル、タングステンなど）を用いることができる。熱伝導率が小さい材料として、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以下のセラミックス（石英ガラスなど）を用いることができる。本実施形態では、サセプタ４に近い高温領域に位置する第１遮熱板２ａと第２遮熱板２ｂには高融点金属を用い、サセプタ４から遠い低温領域に位置する第３遮熱板２ｃにはセラミックスを用いている。

以上のように、遮熱板２ａ〜２ｃとして高融点金属やセラミックスを用いることで、エピタキシャル膜の成長過程でパーティクルの発生を抑制することができ、基板７上に形成されるエピタキシャル膜にパーティクルが付着することを防止できる。また、サセプタ４に近い高温領域に位置する遮熱板２ａ、２ｂには輻射率が小さい高融点金属を用い、サセプタ４から遠い低温領域に位置する遮熱板２ｃには熱伝導率が小さいセラミックスを用いることで、輻射および熱伝導によるサセプタ４からの放熱を効果的に抑制できる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を図７に基づいて説明する。上記各実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。本第５実施形態のＣＶＤ装置は、上記第２実施形態と同様、マルチウェハＣＶＤ装置として構成されている。

図７は、本第５実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図を示している。図７に示すように、本第５実施形態のＣＶＤ装置には、上記第２実施形態と同様、基板７が配置されるサセプタ４が複数設けられている。遮熱板２ａ〜２ｃは、上記第４実施形態と同様の構成を有しており、サセプタ４に近い高温領域に位置する第１遮熱板２ａと第２遮熱板２ｂには高融点金属を用い、サセプタ４から遠い低温領域に位置する第３遮熱板２ｃにはセラミックスを用いている。

以上の第５実施形態の構成によれば、同時に複数の基板７にエピタキシャル膜を形成することができるため、生産性を向上させることができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態を図８に基づいて説明する。上記各実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。本第６実施形態のＣＶＤ装置は、上記第２実施形態と同様、マルチウェハＣＶＤ装置として構成されている。

図８は、本第６実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図を示している。図８に示すように、本第６実施形態のＣＶＤ装置には、サセプタ４および遮熱材２とを結ぶ直線に直交する方向において、遮熱材２およびサセプタ４の周囲を囲むように環状遮熱板１１が設けられている。環状遮熱板１１は筒状であり、本実施形態では円盤状の遮熱材２およびサセプタ４の側方を覆うように円筒形に構成されている。また、環状遮熱板１１の板面は、遮熱材２およびサセプタ４の板面に直交するように配置されている。環状遮熱板１１は、少なくとも遮熱材２およびサセプタ４の周囲を覆っていればよい。環状遮熱板１１は、輻射率が小さい材料から構成されている。輻射率が小さい材料として、結晶の成長温度における輻射率εが０．３以下の材料である上記第１実施形態と同様の高融点金属（モリブデン、タンタル、タングステンなど）を用いることができる。

以上の本第６実施形態の構成によれば、遮熱材２およびサセプタ４の側方、つまりサセプタ４および遮熱材２とを結ぶ直線に直交する方向の放熱を抑制することができるため、遮熱効率をより向上させることができる。なお、本実施形態では、マルチウェハ型のＣＶＤ装置に環状遮熱板１１を設けたが、これに限らず、１つの基板７にエピタキシャル膜を形成するＣＶＤ装置に環状遮熱板１１を設けてもよい。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態を図９、図１０に基づいて説明する。上記各実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。本第７実施形態のＣＶＤ装置は、上記第２実施形態と同様、マルチウェハＣＶＤ装置として構成されている。

図９は、本第７実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図を示している。図１０（ａ）は遮熱板２ａ〜２ｃの平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。

図９に示すように、本第７実施形態のＣＶＤ装置では、遮熱板２ａ〜２ｃの板面が凹凸状に形成されており、さらに環状遮熱板１１の板面が凹凸状に形成されている。遮熱板２ａ〜２ｃおよび環状遮熱板１１では、凹凸形状が板面の両面に形成されている。図１０（ａ）に示すように、遮熱板２ａ〜２ｃは、複数の凹凸形状が同心円上に形成されている。図１０（ｂ）に示すように、遮熱板２ａ〜２ｃに形成された凹凸形状は、遮熱板２ａ〜２ｃの板面に対して傾斜して交互に折り返された形状となっている。遮熱板２ａ〜２ｃに形成された同心円上の凹凸形状の個数（片面側に現れる折り返し数）は、サセプタ４の温度分布に影響を与えず、遮熱板２ａ〜２ｃの輻射率を小さくしかつ遮熱板２ａ〜２ｃの応力を緩和するために３〜５個（図１０の例では５個）としている。

以上の本第７実施形態の構成によれば、遮熱板２ａ〜２ｃおよび環状遮熱板１１に凹凸形状を設けることで、遮熱板２ａ〜２ｃおよび環状遮熱板１１の輻射率を小さくすることができ、遮熱効率を向上させることができる。さらに、遮熱板２ａ〜２ｃおよび環状遮熱板１１の両面側に凹凸形状を施すことで、輻射率をより小さくすることができる。また、遮熱板２ａ〜２ｃおよび環状遮熱板１１に凹凸形状を設けることで、遮熱板２ａ〜２ｃおよび環状遮熱板１１に発生する応力を緩和し撓みを抑制することができる。

なお、遮熱板２ａ〜２ｃに形成された凹凸形状は、図１１や図１２に示す構成としてもよい。図１１は、遮熱板２ａ〜２ｃに複数の凹凸形状が同心円上に形成された例であり、凹凸形状は遮熱板２ａ〜２ｃの板面に対して直交方向と平行方向に交互に折り返された形状となっている。図１１に示す例では、遮熱板２ａ〜２ｃに形成された同心円上の凹凸形状の個数は３〜５個となっている。図１２は、遮熱板２ａ〜２ｃに複数の凹凸形状が放射状に等分した角度で形成された例である。図１２のような、凹凸形状が放射状に配置される場合には、サセプタ４の温度分布に影響を与えず、遮熱板２ａ〜２ｃの輻射率を小さくしかつ遮熱板２ａ〜２ｃの応力を緩和するために４個以上（図１２の例では８個）としている。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、基板７としてＳｉＣ単結晶で構成されたものを用い、基板７の上にＳｉＣ単結晶をエピタキシャル成長させる例を挙げて説明しているが、他の結晶成長に本発明のＣＶＤ装置を使用することもできる。

また、上記各実施形態では、遮熱板２ａ〜２ｃとして１５００℃以上の融点を有する高融点金属を用いたが、これらに限らず、遮熱板２ａ〜２ｃはエピタキシャル膜の成長温度以上の融点を有する高融点金属であればよい。例えば、エピタキシャル膜の成長温度が１０００℃程度の場合には、遮熱板としてニッケルを好適に用いることができる。

また、エピタキシャル膜の成長温度以上の融点を有していれば、モリブデンやタングステン等の金属単体に限らず、これらの高融点金属を含有する合金として構成してもよい。

第１実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図である。 遮熱板の枚数に対するサセプタの温度変化を示す図である。 ２枚の遮熱板の間隔を変化させた場合の輻射と熱伝導の寄与率を示す図である。 第２実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、第３実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図であり、（ｃ）は、サセプタの温度と遮熱板の距離との関係を示す図である。 第４実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図である。 第５実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図である。 第６実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図である。 第７実施形態のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図である。 （ａ）は第７実施形態の遮熱板の平面図であり、（ｂ）はＸ−Ｘ断面図である。 （ａ）は第７実施形態の遮熱板の変形例を示す平面図であり、（ｂ）はＸ−Ｘ断面図である。 （ａ）は第７実施形態の遮熱板の変形例を示す平面図であり、（ｂ）はＸ−Ｘ断面図である。 従来のホットウォールＣＶＤ装置の概略断面図である。

符号の説明

１…成長容器、２…遮熱材、２ａ…第１遮熱板、２ｂ…第２遮熱板、２ｃ…第３遮熱板、３…断熱材、４…サセプタ、５…加熱体、６…ＲＦコイル、７…基板、８…ガス流通経路、９…ガス導入管、１０…移動機構、１１…環状遮熱板。

Claims (14)

1. 基板（７）が配置され、該基板の表面に結晶を成長させる成長容器（１）と、
   前記成長容器内に配置され、前記基板を保持するサセプタ（４）と、
   前記成長容器内で前記サセプタと対向するように配置され、前記基板および前記サセプタを加熱する加熱部（５）と、
   前記成長容器内で前記サセプタにおける前記加熱部の反対側に配置された遮熱部（２）とを備え、
   前記遮熱部は、前記結晶の成長温度以上の融点を有する高融点金属またはその合金からなる遮熱板（２ａ）を少なくとも含む１以上の遮熱板（２ａ〜２ｃ）を有していることを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 前記高融点金属またはその合金からなる遮熱板（２ａ）は、前記結晶の成長温度における輻射率が０．３以下であることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
3. 前記遮熱板は複数であり、前記サセプタおよび前記遮熱板との間隔と、前記遮熱板同士の間隔は、前記サセプタに近いほど小さくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＶＤ装置。
4. 前記遮熱板は複数であり、前記サセプタおよび前記遮熱板との間隔と、前記遮熱板同士の間隔は、前記加熱部により前記サセプタが加熱されている際の前記遮熱板が配置される部位の温度が、高温になるにしたがって小さくなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のＣＶＤ装置。
5. 前記サセプタおよび前記遮熱板との間隔と、前記遮熱板同士の間隔は、前記加熱部により前記サセプタが加熱されている際の前記遮熱板が配置される部位の温度が、１５００℃以上の部位では２０ｍｍ以下、１０００℃〜１５００℃の部位では４０ｍｍ以下、５００℃〜１０００℃の部位では６０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載のＣＶＤ装置。
6. 前記１以上の遮熱板を前記サセプタに対して近づく方向と遠ざかる方向に移動させることができる移動機構（１０）を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のＣＶＤ装置。
7. 前記移動機構は、前記サセプタの温度に基づいて、前記１以上の遮熱板を前記サセプタに対して近づく方向または遠ざかる方向に移動させることを特徴とする請求項６に記載のＣＶＤ装置。
8. 前記遮熱板は複数であり、前記高融点金属またはその合金からなる遮熱板（２ａ）は、前記加熱部により前記サセプタが加熱されている際の前記遮熱板が配置される部位の温度が１０００℃以上となる部位に配置され、
   前記加熱部により前記サセプタが加熱されている際の前記遮熱板が配置される部位の温度が１０００℃未満となる領域に配置される前記遮熱板は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以下の材料から構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のＣＶＤ装置。
9. 前記熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以下の材料は、セラミックスであることを特徴とする請求項８に記載のＣＶＤ装置。
10. 前記環状遮熱板は、表面に凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のＣＶＤ装置。
11. 前記前記凹凸形状は、前記環状遮熱板の両面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のＣＶＤ装置。
12. 前記成長容器内に配置され、前記サセプタおよび前記遮熱部とを結ぶ直線に直交する方向において、前記サセプタおよび前記遮熱部の周囲を覆うように、前記結晶の成長温度以上の融点を有する高融点金属またはその合金からなる環状遮熱板（１１）を備えることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のＣＶＤ装置。
13. 前記環状遮熱板は、前記結晶の成長温度における輻射率が０．３以下の材料から構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のＣＶＤ装置。
14. 前記１以上の遮熱板は３枚以上１０枚以下であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載のＣＶＤ装置。
    

Images