JP2015002190A - Vapor phase growth device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気相成長装置に関し、詳細には、外周に歯車を有する基板ホルダー、外周に歯車を有するサセプタ、及び外周に歯車を有し外部からの回転駆動力を基板ホルダーまたはサセプタに伝達するための回転板が備えられた気相成長装置に関する。 The present invention relates to a vapor phase growth apparatus, and more specifically, a substrate holder having a gear on the outer periphery, a susceptor having a gear on the outer periphery, and a gear having an outer periphery to transmit a rotational driving force from the outside to the substrate holder or the susceptor. The present invention relates to a vapor phase growth apparatus provided with a rotating plate for the purpose.
結晶膜を基板上に成長する方法には、化学的気相成長(CVD)法等があり、基板加熱を伴うCVD法は熱CVD法等として知られている。近年、高温(例えば1000℃以上)で基板を加熱して行う気相成長が増加しており、青色若しくは紫外LED又は青色若しくは紫外レーザーダイオードを製作するためのIII族窒化物半導体の気相成長もその一つである。
例えば、III族窒化物半導体結晶膜の成長は、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、またはトリメチルアルミニウム等の有機金属ガスをIII族金属源として、アンモニアを窒素源として用い、1000℃以上の高温に加熱されたシリコン(Si)、サファイア(Al2O3)又は窒化ガリウム(GaN)等の基板上に結晶膜を気相成長する熱CVD法により行われることがある。
As a method for growing a crystal film on a substrate, there is a chemical vapor deposition (CVD) method or the like, and a CVD method involving substrate heating is known as a thermal CVD method or the like. In recent years, vapor deposition performed by heating a substrate at a high temperature (for example, 1000 ° C. or more) has increased, and vapor deposition of a group III nitride semiconductor for producing a blue or ultraviolet LED or a blue or ultraviolet laser diode has also been performed. One of them.
For example, the growth of a group III nitride semiconductor crystal film was heated to a high temperature of 1000 ° C. or higher using an organic metal gas such as trimethylgallium, trimethylindium, or trimethylaluminum as a group III metal source and ammonia as a nitrogen source. In some cases, the thermal CVD method is used in which a crystal film is vapor-phase grown on a substrate such as silicon (Si), sapphire (Al 2 O 3 ), or gallium nitride (GaN).
このような気相成長においては、気相成長中に基板を自転させることにより、基板面内で均一な膜厚及び膜質の結晶膜を成長させることができる。また、気相成長中に基板を自公転させることにより、同一基板面内だけでなく各基板間においても均一な膜厚及び膜質を得ることができる。
例えば、特許文献1〜3に記載されている気相成長装置においては、複数の基板ホルダーがサセプタにより回転自在に保持され、基板ホルダー及びサセプタの回転により基板を自公転させることができる。特許文献1に記載の気相成長装置には、外周に歯車が設けられ基板ホルダーが備えられており、特許文献2に記載の気相成長装置には、外周に歯車が設けられた基板ホルダー及びサセプタが備えられており、このような歯車で外部からの回転駆動力の伝達を受けて基板ホルダーやサセプタは回転する。また、特許文献3に記載されている気相成長装置には、基板を自公転させるための基板ホルダー及びサセプタの他に、外周に歯車を有し外部からの回転駆動力を基板ホルダーまたはサセプタに伝達するための回転板も備えられている。
In such vapor phase growth, by rotating the substrate during the vapor phase growth, it is possible to grow a crystal film having a uniform film thickness and quality within the substrate surface. In addition, by rotating and revolving the substrate during vapor phase growth, a uniform film thickness and film quality can be obtained not only within the same substrate surface but also between the substrates.
For example, in the vapor phase growth apparatus described in
このような気相成長装置においては、基板ホルダー、サセプタ、及び回転板のような回転物に設けられた歯車の磨耗が進行すると、歯車の噛み合わせに不具合が生じ、結晶膜の品質に悪影響が生じるので、磨耗が進行した歯車は、噛み合わせに不具合が生じる前に新品と交換されなくてはならない。このような回転物の歯車は、基板の加熱に伴う高温下に置かれ、反応性の原料ガスに接触することが多く、磨耗が通常の環境下よりも早く進行しやすいので、磨耗量を頻繁に測定して交換時期を見極めなければならなかった。そのため、前述のような回転物の歯車の磨耗量を容易に検知でき、交換時期に達したことを判断できる簡便な手段が求められていた。
従って、本発明が解決しようとする課題は、前述のような気相成長装置であって、容易に回転物の歯車の磨耗量を検知できる気相成長装置を提供することである。
In such a vapor phase growth apparatus, when wear of a gear provided on a rotating object such as a substrate holder, a susceptor, and a rotating plate progresses, a problem occurs in the meshing of the gear, and the quality of the crystal film is adversely affected. As a result, a gear that has been worn must be replaced with a new one before a meshing failure occurs. These rotating gears are placed under the high temperature associated with the heating of the substrate and often come into contact with the reactive source gas, and wear tends to proceed faster than in a normal environment. I had to determine the time for replacement. Therefore, there has been a demand for a simple means that can easily detect the amount of wear of the gear of the rotating object as described above and can determine that the replacement time has been reached.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus as described above, which can easily detect the amount of wear of a gear of a rotating object.
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、気相成長装置に備えられる基板ホルダー、サセプタ、及び回転板から選ばれる少なくとも1個の回転物の歯車の先端部に、磨耗量を視覚的に検知するためのマークを設けることにより、前述の課題を解決できること等を見出し、本発明の気相成長装置に到達した。 As a result of intensive studies to solve these problems, the present inventors have found that the tip of the gear of at least one rotating object selected from the substrate holder, susceptor, and rotating plate provided in the vapor phase growth apparatus is worn. The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by providing a mark for visually detecting the amount, and have reached the vapor phase growth apparatus of the present invention.
すなわち本発明は、外周に歯車を有する基板ホルダー、外周に歯車を有するサセプタ、及び外周に歯車を有し外部からの回転駆動力を基板ホルダーまたはサセプタに伝達するための回転板が備えられた気相成長装置であって、該基板ホルダー、該サセプタ、及び該回転板から選ばれる少なくとも1個の回転物の歯車の先端部に、磨耗量を視覚的に検知するためのマークが設けられてなることを特徴とする気相成長装置である。 That is, the present invention includes a substrate holder having a gear on the outer periphery, a susceptor having a gear on the outer periphery, and a rotating plate having a gear on the outer periphery and transmitting a rotational driving force from the outside to the substrate holder or the susceptor. A phase growth apparatus, wherein a mark for visually detecting an amount of wear is provided at a tip of a gear of at least one rotating material selected from the substrate holder, the susceptor, and the rotating plate. This is a vapor phase growth apparatus characterized by the above.
本発明の気相成長装置においては、基板ホルダー、サセプタ、及び回転板から選ばれる少なくとも1個の回転物の歯車に、磨耗量を視覚的に検知するためのマークが設けられているので、磨耗量を目視等により容易に検知でき、これらの回転物の先端部の摩耗量を直接的に測定することなく、交換時期に達したことの判断を容易に行うことができる。
また、気相成長は、通常、原料ガスが流通される容器に基板が収納されて行われ、前述のような回転物はこのような容器に収納されて用いられるので、マークを外部から視認できるビューポートを設けることにより、反応容器の開放等をしなくても磨耗量を容易に検知することができる。
In the vapor phase growth apparatus of the present invention, since a mark for visually detecting the wear amount is provided on the gear of at least one rotating object selected from the substrate holder, the susceptor, and the rotating plate, The amount can be easily detected by visual observation or the like, and it is possible to easily determine that the replacement time has been reached without directly measuring the amount of wear at the tip of these rotating objects.
In addition, the vapor phase growth is usually performed by storing the substrate in a container in which the source gas is circulated, and the rotating object as described above is stored and used in such a container, so that the mark can be visually recognized from the outside. By providing a viewport, the amount of wear can be easily detected without opening the reaction vessel.
本発明は、外周に歯車を有する基板ホルダー、外周に歯車を有するサセプタ、及び外周に歯車を有し外部からの回転駆動力を基板ホルダーまたはサセプタに伝達するための回転板が備えられた気相成長装置に適用される。
以下、本発明の気相成長装置について、図1〜図7に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。尚、図1は、本発明の気相成長装置において、回転物の歯車の先端部に設けられた磨耗量を視覚的に検知するためのマークの一例を示す平面図であり、摩耗前の歯車の状態を示す図である。図2は、図1の歯車の先端部の磨耗が進行した状態を示す平面図、図3は、図2の歯車の先端部の磨耗がさらに進行した状態を示す平面図である。図4は、本発明の気相成長装置に用いられる基板ホルダーの一例を示す構成図である。図5は、図4に示す基板ホルダーの垂直断面図であり、基板及び均熱板が設置された状態を示す構成図である。図6は、本発明の気相成長装置に用いられるサセプタの一例を示す構成図である。図7は、本発明の気相成長装置の一例を示す垂直断面図である。
The present invention includes a substrate holder having a gear on the outer periphery, a susceptor having a gear on the outer periphery, and a gas phase having a gear on the outer periphery and a rotating plate for transmitting an external rotational driving force to the substrate holder or the susceptor. Applied to growth equipment.
Hereinafter, although the vapor phase growth apparatus of this invention is demonstrated in detail based on FIGS. 1-7, this invention is not limited by these. FIG. 1 is a plan view showing an example of a mark for visually detecting the amount of wear provided at the tip of a gear of a rotating object in the vapor phase growth apparatus of the present invention. It is a figure which shows the state of. FIG. 2 is a plan view showing a state in which wear of the tip end portion of the gear of FIG. 1 has progressed, and FIG. 3 is a plan view showing a state in which wear of the tip end portion of the gear of FIG. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a substrate holder used in the vapor phase growth apparatus of the present invention. FIG. 5 is a vertical sectional view of the substrate holder shown in FIG. 4 and is a configuration diagram showing a state in which the substrate and the heat equalizing plate are installed. FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a susceptor used in the vapor phase growth apparatus of the present invention. FIG. 7 is a vertical sectional view showing an example of the vapor phase growth apparatus of the present invention.
本発明は、外周に歯車を有する基板ホルダー、外周に歯車を有するサセプタ、及び外周に歯車を有し外部からの回転駆動力を基板ホルダーまたはサセプタに伝達するための回転板が備えられた気相成長装置であって、基板ホルダー、サセプタ、及び回転板から選ばれる少なくとも1個の回転物の歯車の先端部に、磨耗量を視覚的に検知するためのマークが設けられてなる気相成長装置である。 The present invention includes a substrate holder having a gear on the outer periphery, a susceptor having a gear on the outer periphery, and a gas phase having a gear on the outer periphery and a rotating plate for transmitting an external rotational driving force to the substrate holder or the susceptor. A growth apparatus, a vapor phase growth apparatus, wherein a mark for visually detecting an amount of wear is provided at a tip of a gear of at least one rotating object selected from a substrate holder, a susceptor, and a rotating plate. It is.
本発明に用いられる基板ホルダー、サセプタ、及び回転板から選ばれる少なくとも1個の回転物の歯車には、例えば、図1に示すような歯車先端部の磨耗量を視覚的に検知するためのマークが設けられている。このように、最も磨耗が進行しやすい歯車先端部にマークを設けることにより、磨耗の進行を明確に検知することができる。本発明において用いられるマークは、磨耗の進行を確実に検知するために、歯車を構成するすべての歯に設けられることが好ましいが、歯車を構成する一部の歯のみに設けられてもよい。 For example, a mark for visually detecting the wear amount of the gear tip as shown in FIG. 1 is provided on the gear of at least one rotating object selected from the substrate holder, susceptor, and rotating plate used in the present invention. Is provided. Thus, by providing a mark at the tip of the gear that is most prone to wear, the progress of wear can be clearly detected. The marks used in the present invention are preferably provided on all the teeth constituting the gear in order to reliably detect the progress of wear, but may be provided only on some of the teeth constituting the gear.
本発明に用いられるマークは、高温や原料ガスとの接触により消えないように形成され、例えば、溝、段差、突起、模様、色またはそれらの組み合わせ等から構成されることが好ましいが、これらに限定されることはない。本発明において用いられるマークは、例えば、レーザ光によるマーキングにより形成することができる。また、本発明に用いられるマークは、長さを表す目盛り等が付与されたものであってもよいが、交換時期に対応して設定されたマークであれば、歯車が交換時期に達したことを容易に判断することが可能になる。例えば、図1に示すように、摩耗により回転不具合が発生する摩耗位置より先端側にマークを設け、図2に示すように、磨耗によりマークが消えかかった時点が交換時期となるように設定することによって、図3に示すような状態となり回転不良が発生する前に回転物を交換できるので、結晶膜の品質への悪影響を避けることができる。 The mark used in the present invention is formed so as not to disappear due to contact with a high temperature or a source gas, and is preferably composed of, for example, a groove, a step, a protrusion, a pattern, a color, or a combination thereof. There is no limit. The mark used in the present invention can be formed, for example, by marking with a laser beam. Further, the mark used in the present invention may be provided with a scale indicating the length, etc., but if the mark is set corresponding to the replacement time, the gear has reached the replacement time. Can be easily determined. For example, as shown in FIG. 1, a mark is provided on the tip side from the wear position where rotation failure occurs due to wear, and as shown in FIG. 2, the time when the mark disappears due to wear is set as the replacement time. As a result, the rotating object can be replaced before the rotation failure occurs as shown in FIG. 3, so that adverse effects on the quality of the crystal film can be avoided.
このようなマークが設けられた歯車を有する回転物の例としては、図4に示すような基板ホルダー、図6に示すようなサセプタ等が挙げられる。すなわち、図4に示す基板ホルダーは、基板を空間部4に設置することにより基板6を保持できる基板ホルダーであり、外周に歯車1を有し、歯車1を介して伝達される回転駆動力により回転できるように構成されている。また、図6に示すサセプタは、基板を保持する基板ホルダーを該サセプタの空間部9に設置することにより、複数の基板を保持できるサセプタであり、外周に歯車1を有し、歯車1を介して伝達される回転駆動力により回転できるように構成されている。そして、図4、図6に示すように、回転物の歯車の先端部に、磨耗量を視覚的に検知するためのマーク2が設けられる。この他に、外周に歯車を有し外部からの回転駆動力を基板ホルダーまたはサセプタに伝達するための回転板にも、前述のようなマークを設けることができる。
Examples of a rotating object having a gear provided with such a mark include a substrate holder as shown in FIG. 4 and a susceptor as shown in FIG. That is, the substrate holder shown in FIG. 4 is a substrate holder that can hold the
本発明の気相成長装置において、前述のようなマークが設けられた歯車を有する回転物は、通常、基板が収納され原料ガスが流通される容器の内部に設置される。例えば、図7に示す気相成長装置においては、図4に示す基板ホルダー3、図6に示すサセプタ8、外周に歯車を有し基板ホルダー3に回転駆動力を伝達する基板ホルダー回転板20、及び外周に歯車を有しサセプタ8に回転駆動力を伝達するサセプタ回転板23が、基板が収納され原料ガスが原料ガス導入部13から導入されて気相成長が行われる反応容器27の内部に設けられている。尚、基板ホルダー3、及びサセプタ8の他に、基板ホルダー回転板20、及びサセプタ回転板23にも、歯車の先端部に図1に示すようなマークを設けることができる。
In the vapor phase growth apparatus of the present invention, a rotating object having a gear provided with the above-described mark is usually installed inside a container in which a substrate is stored and a source gas is circulated. For example, in the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 7, the
本発明の気相成長装置において、歯車先端部の磨耗量を視覚的に検知する手段は、一般的には目視であるが、光学式センサ等のセンサを用いることも可能である。また、本発明の気相成長装置は、前述のようなマークを外部から視認できることが好ましい。例えば、図7に示す気相成長装置においては、基板ホルダー3、サセプタ8、基板ホルダー回転板20、サセプタ回転板23の各歯車に設けられたマークを、外部から視認できるビューポート(図示しない)を、反応容器27の1箇所または複数個所に適宜設けることができる。
In the vapor phase growth apparatus of the present invention, the means for visually detecting the amount of wear at the gear tip is generally visual, but a sensor such as an optical sensor can also be used. In the vapor phase growth apparatus of the present invention, it is preferable that the above-mentioned marks can be visually recognized from the outside. For example, in the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 7, a viewport (not shown) in which marks provided on the gears of the
前述のような回転物は、基板の加熱に伴う高温下に置かれ、反応性の原料ガスに接触することが多いので、耐熱性及び耐食性を有する材質で構成される。例えば、窒化ガリウム系化合物半導体が成長される気相成長装置は、基板が高温(例えば1000℃以上)に加熱される他に、アンモニア等の反応性の原料ガスが流通されるので、前述のような回転物は、このような条件下で耐熱性及び耐食性を発揮する材料から構成され、カーボン系材料、セラミック系材料、またはセラミック系材料でコーティングされたカーボン系材料等から構成される。尚、本発明の気相成長装置を用いて製造される窒化ガリウム系化合物半導体は、ガリウム、インジウム、アルミニウムから選ばれる1種または2種以上の金属と、窒素との化合物からなる窒化物半導体である。 The rotating object as described above is placed under a high temperature accompanying the heating of the substrate and often comes into contact with a reactive source gas, and thus is composed of a material having heat resistance and corrosion resistance. For example, in a vapor phase growth apparatus in which a gallium nitride-based compound semiconductor is grown, a reactive source gas such as ammonia is circulated in addition to the substrate being heated to a high temperature (for example, 1000 ° C. or higher). Such a rotating body is composed of a material that exhibits heat resistance and corrosion resistance under such conditions, and is composed of a carbon-based material, a ceramic-based material, or a carbon-based material coated with a ceramic-based material. The gallium nitride compound semiconductor manufactured using the vapor phase growth apparatus of the present invention is a nitride semiconductor composed of a compound of one or more metals selected from gallium, indium and aluminum and nitrogen. is there.
本発明において用いられる歯車を構成するカーボン系材料の例としては、カーボン、パイオロリティックグラファイト(PG)、グラッシカーボン(GC)等が挙げられるが、これらに限定されることはない。また、セラミック系材料の例としては、アルミナ、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si3N4)、窒化ホウ素(BN)等が挙げられるが、これらに限定されることはない。 Examples of the carbon-based material constituting the gear used in the present invention include carbon, pyrolytic graphite (PG), and glassy carbon (GC), but are not limited thereto. Examples of the ceramic material include, but are not limited to, alumina, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), boron nitride (BN), and the like.
次に、図7の気相成長装置を詳細に説明する。図7の気相成長装置において、結晶膜を生成するための気相成長反応は反応容器27の内部で行われる。反応容器27の内部には、結晶膜を気相成長させるための基板6、基板6を保持する基板ホルダー3、複数の基板ホルダー3に回転駆動力を伝達する基板ホルダー回転板20、均熱板7を介して基板6を加熱するヒータ11、複数の基板ホルダー3及び基板ホルダー回転板20をベアリングボール24により回転自在に保持する円盤状のサセプタ8、ベアリングボール24によりサセプタ8を回転自在に保持するリング状の基台26が備えられており、これらの部材は外形が円盤状の反応容器27の中に収められて密閉されている。サセプタ8は、サセプタの対面10とともに反応炉12を形成し、気相成長反応は反応炉12において行われる。基板6は結晶膜の成長が行われる成長面を下向きにして配置されているが、本発明は下向きの配置に限定されることはなく、例えば、基板は上向き又は横向きに配置されてもよい。また、本発明は、反応炉の中央部から原料ガスを供給し、周辺部から外部に排出する気相成長装置に限定されることはなく、例えば反応炉の一端から原料ガスを供給し、反応後のガスを他の一端から外部に排出する気相成長装置に適用することもできる。
Next, the vapor phase growth apparatus of FIG. 7 will be described in detail. In the vapor phase growth apparatus of FIG. 7, the vapor phase growth reaction for generating a crystal film is performed inside the
サセプタ8により回転自在に保持された基板ホルダー3は、基板ホルダー回転駆動器16からの回転駆動力を受けて回転する。すなわち、基板ホルダー回転駆動器16からの回転駆動力は、まず、磁性流体シール等の手段により反応容器27に対して回転自在に封止された基板ホルダー回転駆動軸17に伝達される。基板ホルダー回転駆動軸17は、基板ホルダー回転駆動軸17を上下動できるように、蛇腹等を介して反応容器27に設置されている。基板ホルダー回転駆動軸17のツメ18が基板ホルダー回転板20の差込口19に差し込まれることによって、サセプタ8により回転自在に保持された基板ホルダー回転板20に回転駆動力が伝達される。そして、基板ホルダー回転板20の外周に設けられた歯車と各基板ホルダー3の外周に設けられた歯車が噛み合わさることにより、各基板ホルダー3に回転駆動力が伝達され、各基板6は自転する。
The
また、基板6は自転に加えて公転によって回転する。基台26により回転自在に保持されたサセプタ8は、サセプタ回転駆動器21からの回転駆動力を受けて回転する。すなわち、サセプタ回転駆動器21からの回転駆動力が、磁性流体シール等の手段により反応容器27の密封性を損なわないように回転自在にシールされたサセプタ回転駆動軸22を介して、サセプタ回転駆動軸22のサセプタ側先端に固定されたサセプタ回転板23に伝達される。そして、サセプタ8の外周、及びサセプタ回転板23の外周には歯車が設けられており、これらが噛み合わさることによりサセプタ回転駆動器21からの回転駆動力はサセプタ8に伝達されて、各基板6は公転する。
Further, the
反応炉12の中心部には原料ガス配管15が設けられ、原料ガスは原料ガス導入部13から放射状に吹き出し、基板6の結晶成長面に対して水平に供給される。気相成長反応は、反応炉12において、ヒータ11により均熱板7を介して基板6を加熱しながら、原料ガス導入部13から原料ガスを供給することにより行われ、基板6の結晶成長面には結晶膜が形成される。気相成長反応に用いられた原料ガスは、そのまま反応ガスとして反応ガス排出部14から排出される。
A raw
気相成長中、基板6は、基板ホルダー3及びサセプタ8の回転により常時自転及び公転することが好ましい。基板ホルダー3及びサセプタ8の回転方向及び回転速度は、それぞれ、基板ホルダー回転駆動器16及びサセプタ回転駆動器21の回転方向及び回転速度を変化させることにより、任意に設定することができる。各基板間において均一な膜厚及び膜質を得るために、各基板ホルダー1は、原料ガス導入部13を中心とする同一円周上に配置され、原料ガス導入部13からの距離を等しくすることが好ましいが、そのような構成に限定されることはない。
During vapor phase growth, the
反応容器27を構成する材質には、金属又は合金が挙げられるが、これらの材質に限定されることはない。基板ホルダー3、均熱板7、サセプタ8、サセプタの対面10、基板ホルダー回転板20、及びサセプタ回転板23は、カーボン系材料、セラミック系材料、またはセラミック系材料でコーティングされたカーボン系材料から構成されることが好ましいが、そのような材質に限定されることはない。基板ホルダー回転駆動軸17及びサセプタ回転駆動軸22は、金属、合金、カーボン系材料、セラミック系材料、セラミック系材料でコーティングされたカーボン系材料、またはこれらの組み合わせが好ましいが、そのような材質に限定されることはない。ヒータ11はカーボンヒータ又はセラミックヒータが好ましいが、これらのヒータに限定されることはない。ベアリングボール24は、セラミック系材料であることが好ましいが、セラミック系材料に限定されることはない。
Although the material which comprises the
ここで、金属の例には、アルミニウム等があるが、アルミニウムに限定されることはなく、合金の例には、ステンレス又はインコネル等があるが、これらに限定されることはない。カーボン系材料の例には、カーボン、パイオロリティックグラファイト(PG)、グラッシカーボン(GC)等があるが、これらに限定されることはない。セラミック系材料の例には、アルミナ、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si3N4)、窒化ホウ素(BN)等があるが、これらに限定されることはない。 Here, examples of the metal include aluminum and the like, but are not limited to aluminum, and examples of the alloy include stainless steel and Inconel, but are not limited thereto. Examples of the carbon-based material include carbon, pyrolytic graphite (PG), and glassy carbon (GC), but are not limited thereto. Examples of ceramic materials include, but are not limited to, alumina, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), boron nitride (BN), and the like.
反応容器27を構成する材質はステンレスが特に好ましい。基板ホルダー3、均熱板7、サセプタ8、サセプタの対面10、基板ホルダー回転板20、及びサセプタ回転板23は、SiCコートカーボン、ヒータ11はカーボンヒータ、サセプタ回転駆動軸22はステンレス、ベアリングボール24はアルミナであることが特に好ましい。基板ホルダー回転駆動軸22は、強度を確保するために基板ホルダー回転駆動器側部分をインコネル製とし、基板ホルダー回転板20との噛み合わせを取る際の破損等を防止するために基板ホルダー回転板側部分をカーボン製とし、ネジ等で両者を固定することにより一体化したものが好ましい。
The material constituting the
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれにより限定されるものではない。
(気相成長装置の製作)
ステンレス製の反応容器27の内部に、基板ホルダー3(SiCコートカーボン製、3インチの基板を1枚保持可能)5個、円板状のサセプタ8(SiCコートカーボン製、直径600mm、厚さ20mm、基板ホルダー3を5個保持可能)、冷媒を流通する流路28を備えたサセプタの対面10(カーボン製)、ヒータ11(カーボンヒータ)、原料ガス導入部13(カーボン製)、反応ガス排出部14、基板ホルダー回転板20(SiCコートカーボン製)、サセプタ回転板23(SiCコートカーボン製)等を設けて、図7に示すような気相成長装置を製作した。尚、冷媒を流通する流路28として、配管1本を中心部から周辺部に向かって渦巻き状に配置した。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by this.
(Production of vapor phase growth equipment)
Inside a stainless
各基板ホルダー3、サセプタ8、基板ホルダー回転板20、及びサセプタ回転板23のそれぞれの外周には、円周方向に6mm突出した歯から構成される歯車を設けた。各歯車のすべての歯の先端部には、円周方向に0.8mmの幅を有する図1に示すようなマークをレーザ光によりマーキングした。尚、各歯車は、先端部の磨耗量が円周方向で1mm以下であれば噛み合わせが維持されるように噛み合わせた。尚、各々の歯車の先端部が外から目視できるように、反応容器27に透明石英ガラス製のビューポート(図示しない)を設けた。
On each outer periphery of each
原料ガス導入部13は、直径200mm、厚さ2mmの円板状の仕切り(カーボン製)2個により上下方向に仕切られた3個のガス噴出口を形成し、上層の噴出口からアンモニア、中層の噴出口からトリメチルガリウムを含むガス、下層の噴出口から窒素を供給できる構成とした。原料ガス供給部の各々のガス流路には、マスフローコントローラー等を介して、所望の流量及び濃度の各ガスが供給できるように配管を接続した。
次に、3インチサイズのサファイアよりなる基板を、各基板ホルダー3に1枚ずつ計5枚セットしたところ、ガスの噴出口の先端と基板との水平面の距離は32.4mmであった。
The raw material
Next, when a total of five substrates made of sapphire having a size of 3 inches were set in each
(気相成長実験)
このようにして製作した気相成長装置を用いて、基板の表面に窒化ガリウム(GaN)の成長する気相成長実験を行なった。
すなわち、原料ガス導入部13から水素を流しながら基板6の温度を1050℃まで昇温させ、基板6のアニールを行った。続いて、基板6の温度を510℃まで下げて、原料ガスとしてトリメチルガリウムとアンモニア、キャリアガスとして水素を用いて、サファイア基板6の上にGaNからなるバッファー層の成長を行い、バッファー層成長後に、トリメチルガリウムのみ供給を停止し、基板6の温度を1050℃まで上昇させた。
(Vapor phase growth experiment)
Using the vapor phase growth apparatus thus manufactured, a vapor phase growth experiment was conducted in which gallium nitride (GaN) was grown on the surface of the substrate.
That is, the
その後、原料ガス供給部13の上層の噴出口からアンモニア(流量:30L/min)、中層の噴出口からトリメチルガリウム(流量:60cc/min)と水素(流量:30L/min)、下層の噴出口から窒素(流量:40L/min)を供給して、窒化ガリウム膜を2時間成長させた。気相成長終了後、各基板ホルダー3、サセプタ8、基板ホルダー回転板20、及びサセプタ回転板23のそれぞれが有する歯車に設けられたマークを、透明石英ガラス製のビューポートから目視で確認した。
このような気相成長を5回繰り返した結果、基板ホルダー回転板20が有する歯車の明らかな磨耗が目視により確認され、さらに5回繰り返した後は摩耗が大きくなったことが目視により確認された。
Thereafter, ammonia (flow rate: 30 L / min) from the upper jet of the raw material
As a result of repeating this
本発明は、基板上に結晶膜を成長するために用いられる気相成長装置であり、特に、窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長装置として好適である。 The present invention is a vapor phase growth apparatus used for growing a crystal film on a substrate, and is particularly suitable as a vapor phase growth apparatus for a gallium nitride compound semiconductor.
1 歯車
2 マーク
3 基板ホルダー
4 空間部
5 基板支持部
6 基板
7 均熱板
8 サセプタ
9 空間部
10 サセプタの対面
11 ヒータ
12 反応炉
13 原料ガス導入部
14 反応ガス排出部
15 原料ガス配管
16 基板ホルダー回転駆動器
17 基板ホルダー回転駆動軸
18 ツメ
19 差込口
20 基板ホルダー回転板
21 サセプタ回転駆動器
22 サセプタ回転駆動軸
23 サセプタ回転板
24 ベアリングボール
25 ベアリング溝
26 基台
27 反応容器
28 冷媒を流通する流路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013124472A JP2015002190A (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Vapor phase growth device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2013124472A JP2015002190A (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Vapor phase growth device |
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Family
ID=52296556
Family Applications (1)
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JP2013124472A Pending JP2015002190A (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Vapor phase growth device |
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JP (1) | JP2015002190A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016161470A (en) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 富士ゼロックス株式会社 | Drive transmission device |
-
2013
- 2013-06-13 JP JP2013124472A patent/JP2015002190A/en active Pending
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