JP2009231530A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板保持部材をサセプタから取り外しても転動部材が落下することを防止するとともに、原料ガスや反応生成物がサセプタの裏面側に極力流れないようにした気相成長装置を提供する。
【解決手段】サセプタ１３の外周部に設けられた複数の収容孔２０の内周下部に内フランジ２０ａを周設する。基板保持部材１４の外周上部に内フランジ２０ａに対向する外フランジ１４ｂを周設し、内フランジ２０ａの内周側に外フランジ方向に突出するリング状の上向き突片２０ｂを設ける。外フランジ１４ｂの外周側に内フランジ方向に突出するリング状の下向き突片１４ｄを設ける。内フランジ２０ａ、外フランジ１４ｂ、上向き突片２０ｂ及び下向き突片１４ｄに囲まれた部分に、転動部材２１を回転可能に配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気相成長装置に関し、詳しくは、サセプタ上の基板を自公転させる機構を備えた気相成長装置に関する。

チャンバー内のサセプタに保持した基板を加熱手段で所定温度に加熱した状態でチャンバー内に原料ガスを供給し、前記基板面に薄膜を堆積させる気相成長装置として、サセプタを回転させるとともに、該サセプタの回転に伴って基板を保持した基板保持部材を回転させ、成膜中の基板を自公転させることによって複数枚の基板に均一に薄膜を形成できるようにした自公転機構を備えた自公転型気相成長装置が知られている。このような自公転機構では、基板保持部材の外周部に外歯車を、サセプタの外周位置に前記外歯車に歯合する内歯車を有する固定歯車部材を設け、前記サセプタの回転に伴って基板保持部材を自公転させるように形成するとともに、サセプタと基板保持部材との間に転動部材（ベアリング）を介在させ、基板保持部材が円滑に回転するようにしている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特開２００２−１７５９９２号公報 特開２００７−２４３０６０号公報

しかし、上述のような自公転機構を有する気相成長装置では、メンテナンスを行う際にサセプタを残して基板保持部材を取り外したときに、転動部材がチャンバー内に落下する虞があり、落下した転動部材を取り出すためにヒーターを取り外さなければならないなど、メンテナンスに余計な手間や時間が掛かることがあった。また、自公転機構を有する気相成長装置では、外歯車や内歯車、転動部材の部分からサセプタの表面側を流れる原料ガスや反応生成物がサセプタの裏面側に漏出し、サセプタ裏面側に配置されているヒーターや温度計等の機器を劣化させる虞があった。

そこで本発明は、基板保持部材をサセプタから取り外しても転動部材が落下することを防止するとともに、原料ガスや反応生成物がサセプタの裏面側に漏出することを極力抑えることができる気相成長装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置は、チャンバー内に回転可能に設けられた円盤状のサセプタと、該サセプタの外周部に設けられた複数の収容孔内にそれぞれ回転可能に収容された円盤状の基板保持部材と、該基板保持部材の外周に設けられた外歯車に歯合する内歯車を備えた固定歯車部材と、前記チャンバー内のサセプタ表面側に原料ガスを導入する原料ガス導入部と、前記チャンバー内からガスを排出する排気部とを備えた自公転機構を有する気相成長装置において、前記収容孔の内周下部に内フランジを周設し、前記基板保持部材の外周上部に前記内フランジに対向する外フランジを周設し、前記内フランジの内周側に前記外フランジ方向に突出するリング状の上向き突片を設け、前記外フランジの外周側に前記内フランジ方向に突出するリング状の下向き突片を設けるとともに、前記内フランジ、前記外フランジ、前記上向き突片及び前記下向き突片に囲まれた部分に、前記基板保持部材を回転可能に支持する転動部材を回転可能に配設したことを特徴としている。特に、前記上向き突片は前記基板保持部材の外周面に沿って設けられ、前記下向き突片は前記内フランジの内周面に沿って設けられていることを特徴としている。

本発明の気相成長装置によれば、メンテナンス時にサセプタから基板保持部材を取り外しても、転動部材は、収容孔の内周面と、内フランジの上面と、内フランジ外周側の上向き突片とによって形成された凹溝部分に保持された状態になるので、チャンバー内に落下することを防止できる。さらに、転動部材の周囲は、内フランジ、外フランジ、上向き突片及び下向き突片によって囲まれた状態になり、ガスが流れ難い状態となるので、サセプタの表面側を流れる原料ガスや反応生成物がサセプタの裏面側に漏出することを抑制できる。特に、上向き突片を基板保持部材の外周面に沿うように、前記下向き突片を内フランジの内周面に沿うように設けることにより、ガス流れをより効果的に抑制することができる。

図１及び図２は本発明の気相成長装置の一形態例を示し、図１は気相成長装置の断面図、図２は要部拡大断面図である。本形態例に示す気相成長装置１１は、偏平円筒状に形成されたチャンバー１２内に円盤状のサセプタ１３を回転可能に設けるとともに、該サセプタ１３の外周部に複数の基板保持部材１４を回転可能に設けた自公転型気相成長装置であって、サセプタ１３は、チャンバー１２の底面部分を貫通した回転軸１５により支持されている。チャンバー１２の下部にはヒーター１６が設けられ、ヒーター１６の周囲にはリフレクター１７が設けられている。また、チャンバー１２のサセプタ表面側中央部には原料ガス導入部１８が設けられ、外周部には排気部１９が設けられている。

前記サセプタ１３の外周部には、前記基板保持部材１４を回転可能に収容する平面視円形の収容孔２０が周方向に等間隔で設けられている。この収容孔２０の内周下部には内周側に突出した内フランジ２０ａが周設され、該内フランジ２０ａの内周側には、前記基板保持部材１４の外周面に沿って上方に突出したリング状の上向き突片２０ｂが設けられ、収容孔２０の内周面と内フランジ２０ａの上面と上向き突片２０ｂの外周面とにより、カーボンやセラミックで形成された多数の転動部材（ボール）２１を収容するリング状の凹溝２２が上方を開口して形成される。

基板保持部材１４は、厚板円盤状の本体部１４ａと、該本体部１４ａの外周上部には外周側に突出して下面が前記内フランジ２０ａの上面に対向するように周設された外フランジ１４ｂと、該外フランジ１４ｂの外周に設けられた外歯車１４ｃと、外フランジ１４ｂの外周側から収容孔２０の内周面に沿って前記内フランジ２０ａの方向に下方に突出したリング状の下向き突片１４ｄとを有している。

基板保持部材１４を収容孔２０に収容すると、基板保持部材１４の本体部１４ａが収容孔２０の上向き突片２０ｂの内周側に挿入され、基板保持部材１４の下向き突片１４ｄが収容孔２０の凹溝２２内に挿入された状態となり、基板保持部材１４を回転可能に支持する転動部材２１は、内フランジ２０ａ、外フランジ１４ｂ、上向き突片２０ｂ及び下向き突片１４ｄに囲まれた部分に転動可能に配設される。また、基板保持部材１４の外歯車１４ｃは、サセプタ１３の外周を囲むように回転不能な状態で設けられた固定歯車部材２３の内歯車２３ａに歯合した状態となる。

この状態で、転動部材２１との関係は、内フランジ２０ａの上面からの上向き突片２０ｂの高さ及び外フランジ１４ｂの下面からの下向き突片１４ｄの高さは、両者共に転動部材２１の直径より僅かに（０．１〜２ｍｍ）小さく設定され、上向き突片２０ｂの外周面と下向き突片１４ｄの内周面との間の距離は転動部材２１の直径と同等乃至僅かに（０．１〜２ｍｍ）大きく設定されている。また、下向き突片１４ｄの外周面と収容孔２０の内周面との間の距離ｄ１及び上向き突片２０ｂの内周面と基板保持部材１４の本体部１４ａとの間の距離ｄ２は、収容孔２０内での基板保持部材１４の回転を妨げない範囲でできるだけ小さく、例えば０．１〜２ｍｍ程度に設定されている。

上述の気相成長装置１１で、基板保持部材１４の上面に基板２４を載置させて、該基板２４の上面に薄膜を気相成長させる際に、回転軸１５を所定速度で回転させてサセプタ１３を回転させると、このサセプタ１３の回転により、サセプタ１３の軸線を中心として公転する基板保持部材１４の外歯車１４ｃが固定歯車部材２３の内歯車２３ａと歯合することにより、基板保持部材１４及びこれに保持された基板２４がその軸線を中心として自転し、これによって基板２４が自公転する状態となる。

一方、ヒーター１６を作動させてサセプタ１３及び基板保持部材１４を介して基板２４を所定温度、例えば１１００℃に加熱した状態で、原料ガス導入部１８から所定の原料ガス、例えばトリメチルガリウムとアンモニアとをチャンバー１２内のサセプタ表面側に導入し、外周の排気部１９から排出することにより、複数の基板２４の表面に所定の薄膜を堆積させることができる。

このとき、サセプタ１３の表面側を流れる原料ガスや反応生成物がサセプタ１３の裏面側に向かって流れるとすると、図２の矢印Ｇで示すように、下向き突片１４ｄの外周面と収容孔２０の内周面との間に形成される隙間、下向き突片１４ｄの下端面と内フランジ２０ａの上面との間に形成される隙間、転動部材２１同士の間の隙間、上向き突片２０ｂの上端面と外フランジ１４ｂの下面との間に形成される隙間、上向き突片２０ｂの内周面と本体部１４ａの外周面との間に形成される隙間を通ることになり、従来のように転動部材２１同士の間の隙間を通る場合に比べて流れ抵抗が大幅に増加するため、サセプタ１３の表面側から裏面側に流れるガス量を極力少なく抑えることができる。これにより、ヒーター１６を初めとするサセプタ１３の下面側に配設される機器が、原料ガスや反応生成物よって腐食することを極力抑制することができる。

また、上述の気相成長装置１１をメンテナンスする際に、基板保持部材１４や転動部材２１の点検、清掃、交換等を行うために各基板保持部材１４をサセプタ１３から取り外したとき、各転動部材２１は、凹溝２２内に収容された状態で保持されることから、転動部材２１がチャンバー１２内に落下する虞がなく、メンテナンス性の向上を図ることができる。

なお、本形態例では、基板保持部材の上面に基板を保持する構造の気相成長装置を例示したが、基板保持部材の下面に基板を保持する構造の気相成長装置にも適用可能であり、いわゆる横型の気相成長装置にも適用でき、各部の形状や構造は、基板の大きさなどの様々な条件に応じて適宜設定することができる。さらに、転動部材はボールに限らず、円錐ころなどを採用することもできる。

本発明の一形態例を示す気相成長装置の断面図である。 同じく気相成長装置の要部拡大断面図である。

符号の説明

１１…気相成長装置、１２…チャンバー、１３…サセプタ、１４…基板保持部材、１４ａ…本体部、１４ｂ…外フランジ、１４ｃ…外歯車、１４ｄ…下向き突片、１５…回転軸、１６…ヒーター、１７…リフレクター、１８…原料ガス導入部、１９…排気部、２０…収容孔、２０ａ…内フランジ、２０ｂ…上向き突片、２１…転動部材、２２…凹溝、２３…固定歯車部材、２３ａ…内歯車、２４…基板

Claims (2)

1. チャンバー内に回転可能に設けられた円盤状のサセプタと、該サセプタの外周部に設けられた複数の収容孔内にそれぞれ回転可能に収容された円盤状の基板保持部材と、該基板保持部材の外周に設けられた外歯車に歯合する内歯車を備えた固定歯車部材と、前記チャンバー内のサセプタ表面側に原料ガスを導入する原料ガス導入部と、前記チャンバー内からガスを排出する排気部とを備えた自公転機構を有する気相成長装置において、前記収容孔の内周下部に内フランジを周設し、前記基板保持部材の外周上部に前記内フランジに対向する外フランジを周設し、前記内フランジの内周側に前記外フランジ方向に突出するリング状の上向き突片を設け、前記外フランジの外周側に前記内フランジ方向に突出するリング状の下向き突片を設けるとともに、前記内フランジ、前記外フランジ、前記上向き突片及び前記下向き突片に囲まれた部分に、前記基板保持部材を回転可能に支持する転動部材を回転可能に配設したことを特徴とする気相成長装置。
2. 前記上向き突片は前記基板保持部材の外周面に沿って設けられ、前記下向き突片は前記内フランジの内周面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。

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