JP2015056635A - 気相成長装置及び気相成長方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板保持部を支持するベアリングの機能を長期間維持することができる気相成長装置及び気相成長方法を提供すること。
【解決手段】実施形態に係る気相成長装置は、サセプタと、基板保持部と、複数のベアリングと、複数の羽根部と、を含む。前記サセプタは、チャンバ内において軸を中心に回転する。前記基板保持部は、前記サセプタの上に設けられ前記軸と直交する面に沿って回転する。前記複数のベアリングは、前記サセプタと前記基板保持部との間に構成される収納部に配置される。前記複数の羽根部は、前記基板保持部の外周部に設けられ前記基板保持部の中心から放射方向に延びる部分を有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、気相成長装置及び気相成長方法に関する。
発光素子、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などの半導体デバイスの製作に使用される気相成長装置は、品質の高い膜を形成する上で重要な装置の一つである。特に有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を行う装置においては、量産を目的として多数枚のウェーハを一度に処理できるようになっている。気相成長装置において、ウェーハを搭載するサセプタには、複数の基板保持部が設けられる。複数の基板保持部のそれぞれにウェーハを搭載することで、一度に多数枚のウェーハに成膜処理を施すことができるようになる。
サセプタ上の複数枚のウェーハに対して均質な成膜を行うため、サセプタには回転機構が設けられている。さらに、サセプタ上の基板保持部にも回転機構が設けられている。基板保持部はベアリングを介してサセプタ上に回転可能な形で支持される。気相成長装置において、ベアリングの収納部に成長用ガスが流入してベアリング表面に堆積物が付着すると、基板保持部の回転に影響を及ぼすことになる。気相成長装置においては、ベアリングの機能を長期間維持できるようにすることが重要である。
特開２００７−２４３０６０号公報
本発明の実施形態は、基板保持部を支持するベアリングの機能を長期間維持することができる気相成長装置及び気相成長方法を提供する。
実施形態に係る気相成長装置は、サセプタと、基板保持部と、複数のベアリングと、複数の羽根部と、を含む。
前記サセプタは、チャンバ内において軸を中心に回転する。
前記基板保持部は、前記サセプタの上に設けられ前記軸と直交する面に沿って回転する。
前記複数のベアリングは、前記サセプタと前記基板保持部との間に構成される収納部に配置される。
前記複数の羽根部は、前記基板保持部の外周部に設けられ前記基板保持部の中心から放射方向に延びる部分を有する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る気相成長装置の構成を例示する模式図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、基板保持部の構成を例示する模式的断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、基板保持部及びトレイ部の構成を例示する模式的平面図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、他の羽根部の形状を例示する模式的平面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２の実施形態に係る気相成長装置の構成を例示する模式的断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、他の非接触シール部の構成を例示する模式的断面図である。 図７は、第３の実施形態に係る気相成長方法を例示するフローチャートである。
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る気相成長装置の構成を例示する模式図である。
図１（ａ）には、本実施形態に係る気相成長装置１１０の模式的断面図が表される。図１（ｂ）には、サセプタ１０及び基板保持部２０の模式的平面図が表される。
図１（ａ）に表したように、本実施形態に係る気相成長装置１１０は、サセプタ１０と、基板保持部２０と、複数のベアリング３０と、複数の羽根部４０と、を備える。気相成長装置１１０は、例えばＭＯＣＶＤ装置である。
気相成長装置１１０は、さらにチャンバ１と、ヒータ５０とを備える。サセプタ１０は、チャンバ１内において、軸ｃ１を中心に回転する。図１（ｂ）に表したように、サセプタ１０は、例えば円盤状になっており、円盤の中心に棒状の支持部５が取り付けられる。支持部５の軸方向の中心が軸ｃ１である。サセプタ１０は、図示しない駆動機構によって軸ｃ１を中心に方向Ｄ１に回転する。
基板保持部２０は、サセプタ１０の上に設けられる。図１（ａ）及び図１（ｂ）に表した例では、複数の基板保持部２０が設けられる。複数の基板保持部２０は、サセプタ１０の上に軸ｃ１を中心とした円周上に一定間隔で配置される。基板保持部２０は、例えば円盤状になっている。複数の基板保持部２０のそれぞれは、サセプタ１０の上において軸ｃ１と直交する面に沿った方向Ｄ２に回転する。基板保持部２０の回転には、サセプタ１０の回転に伴う公転と、基板保持部２０の回転である自転と、が含まれる。
円盤状の基板保持部２０の外周には図示しない歯車が設けられる。基板保持部２０の歯車は、サセプタ１０の外周を囲むように配置されたリング部材（図示せず）の内側に設けられた歯車と噛み合う。サセプタ１０の回転に伴い基板保持部２０が公転すると、基板保持部２０の歯車と、リング部材の歯車との噛み合いによって、基板保持部２０が自転することになる。
複数のベアリング３０は、サセプタ１０と基板保持部２０との間に構成される収納部３５に配置される。複数のベアリング３０は、基板保持部２０のサセプタ１０側の外周付近に配置される。基板保持部２０は、複数のベアリング３０の上に載置される。これにより、基板保持部２０は、複数のベアリング３０の転動作用によってサセプタ１０上を円滑に回転することになる。基板保持部２０の表面には、処理対象物である例えばウェーハＷが搭載される。
複数の羽根部４０は、基板保持部２０の外周部に設けられる。複数の羽根部４０のそれぞれは、基板保持部２０の中心から放射方向に延びる部分を有する。
気相成長装置１１０によって気相成長を行うには、先ず、サセプタ１０の基板保持部２０にウェーハＷを搭載し、サセプタ１０及び基板保持部２０を回転させる。次に、ヒータ５０によってウェーハＷを加熱する。そして、チャンバ１内に成長用ガスＧＳ１を導入する。これにより、成長用ガスＧＳ１が加熱されたウェーハＷ上で反応して、成長用ガスＧＳ１の成分に応じた所定の組成の膜が形成される。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、基板保持部の構成を例示する模式的断面図である。
図２（ａ）には、基板保持部２０の全体の模式的断面図が表され、図２（ｂ）には、基板保持部２０の外周部を拡大した模式的断面図が表される。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、基板保持部及びトレイ部の構成を例示する模式的平面図である。
図３（ａ）には、基板保持部２０のトレイ部１２側（下側）からみた模式的平面図が表される。図３（ｂ）には、トレイ部１２の基板保持部２０とは反対側（下側）からみた模式的平面図が表される。
図２（ａ）に表したように、サセプタ１０は、本体部１１と、トレイ部１２と、を含む。トレイ部１２は、基板保持部２０の下側に設けられる。トレイ部１２は、本体部１１の孔に嵌め込まれる。基板保持部２０は、トレイ部１２の上に配置される。
基板保持部２０の中央部分には凹部２０ａが設けられる。一方、トレイ部１２の中央部分には凸部１２ａが設けられる。基板保持部２０の凹部２０ａは、トレイ部１２の凸部１２ａに被せられる。凹部２０ａの内径は、凸部１２ａの外形よりも僅かに大きい。
また、基板保持部２０とトレイ部１２との間には、ベアリング３０の収納部３５が構成される。収納部３５は、基板保持部２０の外周部分のトレイ部１２側に設けられる。収納部３５は、トレイ部１２の凸部１２ａの外側を囲むように構成される。複数のベアリング３０は、収納部３５内において所定の数量で配置される。例えば、複数のベアリング３０は、収納部３５の中心を通る円周上に、その円周の６０％以上８０％以下程度の割合で配置される。
ベアリング３０の直径は、トレイ部１２の凸部１２ａの高さよりも僅かに大きい。したがって、収納部３５にベアリング３０が配置された状態で、基板保持部２０をトレイ部１２の上に被せると、基板保持部２０はベアリング３０によって支持される。基板保持部２０が複数のベアリング３０を介してトレイ部１２の上に配置されると、凹部２０ａの内面と、凸部１２ａの外面との間に隙間が設けられる。この隙間によって、基板保持部２０は、トレイ部１２の上でベアリング３０の転動作用によって円滑に回転できることになる。
基板保持部２０のトレイ部１２とは反対側（表面側）には、段差部２１が設けられる。この段差部２１にウェーハＷが載置される。
トレイ部１２には、カウンターガスＧＳ２の導入孔１２ｈが設けられる。カウンターガスＧＳ２には、Ｎ２等の不活性ガスが用いられる。カウンターガスＧＳ２は、チャンバ１内に導入された成長用ガスＧＳ１がサセプタ１０の下側に入り込まないように成長用ガスＧＳ１の流入を抑制するためのガスである。
導入孔１２ｈは、トレイ部１２の外周面（例えば、下面）からベアリング３０の収納部３５に達する貫通孔である。図３（ｂ）に表したように、導入孔１２ｈは、トレイ部１２の外周よりも僅かに内側の円周上に沿って所定の間隔で複数設けられる。導入孔１２ｈは、収納部３５に配置されるベアリング３０の中心の位置よりも外側または内側に配置されることが望ましい。これにより、ベアリング３０によって導入孔１２ｈが塞がれないようにする。
図３（ａ）に表したように、基板保持部２０の外周部には、複数の羽根部４０が設けられる。複数の羽根部４０のそれぞれは、基板保持部２０の中心ｃ２から放射方向に延びる部分を有する。図３（ａ）に表した例では、基板保持部２０の中心ｃ２から放射方向に直線上に延びる複数の羽根部４０が表される。
このような羽根部４０が設けられていると、基板保持部２０が回転（自転）した際に、基板保持部２０を中心とした収納部３５側の圧力は、収納部３５とは反対側の圧力よりも高くなる。すなわち、複数の羽根部４０の回転によって、基板保持部２０の表側と裏側とで圧力差が生じる。
図２（ｂ）に表したように、導入孔１２ｈから導入されたカウンターガスＧＳ２は、回転する複数の羽根部４０によって生じた圧力差により、収納部３５から羽根部４０とサセプタ１０の本体部１１との隙間を介して基板保持部２０の表面側に流れる。
気相成長装置１１０によって気相成長を行う際には、基板保持部２０の表面側に成長用ガスＧＳ１が送り込まれる。ここで、複数の羽根部４０とサセプタ１０の本体部１１との隙間において、成長用ガスＧＳ１が基板保持部２０の表面から収納部３５側へ流れる際の圧力をＰ１、カウンターガスＧＳ２が収納部３５から基板保持部２０の表面側へ流れる際の圧力をＰ２、とした場合、圧力Ｐ２が圧力Ｐ１よりも高くなるように羽根部４０を設ける。これにより、気相成長処理の際に成長用ガスＧＳ１がベアリング３０の収納部３５へ流れ込むことを抑制する。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、他の羽根部の形状を例示する模式平面図である。
図４（ａ）には、複数の羽根部４０Ａの一部の模式的平面図が表される。図４（ｂ）には、複数の羽根部４０Ｂの一部の模式的平面図が表される。
図４（ａ）に表した羽根部４０Ａは、曲線的な形状を有する。図４（ｂ）に表した羽根部４０Ｂは、放射方向に対して傾斜が設けられている。いずれの羽根部４０Ａ及び４０Ｂであっても、放射方向に延びる部分を有する。羽根部４０の形式としては、ターボ型、シロッコ型及びラジアル型など、各種の形式が用いられる。羽根部４０の大きさ、形状及び枚数は、基板保持部２０の大きさ及び回転数や、圧力Ｐ１及びＰ２の関係から適宜設定される。
本実施形態に係る気相成長装置１１０では、このような複数の羽根部４０による圧力差の発生によって、成長用ガスＧＳ１がベアリング３０の収納部３５へ流れ込むことを抑制することができ、ベアリング３０の表面に成長用ガスＧＳ１による堆積物が付着することを抑制することができるようになる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る気相成長装置について説明する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２の実施形態に係る気相成長装置の構成を例示する模式的断面図である。
図５（ａ）には、第２の実施形態に係る気相成長装置１２０のサセプタ１０及び基板保持部２０を拡大した模式的断面図が表される。図５（ｂ）には、基板保持部２０の外周部を拡大した模式的断面図が表される。
第２の実施形態に係る気相成長装置１２０は、収納部３５よりも外周側の基板保持部２０及びトレイ部１２（サセプタ１０）の構成が、第１の実施形態に係る気相成長装置１１０と相違する。その他の構成は同様であるため、説明を省略する。
図５（ａ）に表したように、本実施形態に係る気相成長装置１２０は、非接触シール部６０を備える。非接触シール部６０は、基板保持部２０とトレイ部１２との間であって、ベアリング３０の収納部３５よりも外側に設けられる。
気相成長装置１２０では、非接触シール部６０によって、基板保持部２０とトレイ部１２との隙間から成長用ガスＧＳ２がベアリング３０の収納部３５に入り込むことを抑制する。
図５（ｂ）に表したように、非接触シール部６０は、例えばラビリンスシールを含む。ラビリンスシールは、基板保持部２０とトレイ部１２との隙間をラビリンス構造にしてラビリンス効果を発生させるシールである。
非接触シール部６０において、基板保持部２０とトレイ部１２との隙間は、第１部分６１と、第２部分６２と、を有する。第１部分６１は、収納部３５と連通する位置６０１から基板保持部２０側（上側）へ延びる部分である。第２部分６２は、第１部分６１の最も基板保持部２０側の位置よりもトレイ部１２側へ延びる部分である。つまり、第１部分６１は、収納部３５と連通する位置６０１から上がる部分である。第２部分６２は、第１部分６１の最も上の位置から下がる部分である。第１部分６１と第２部分６２との間に他の部分（例えば、高さが変化しない部分）が介在していてもよい。
図５（ｂ）に表した例では、複数の第１部分６１と、複数の第２部分６２とが交互に設けられる。第１部分６１及び第２部分６２の数が多いほど、ラビリンス効果が増加する。
また、基板保持部２０とトレイ部１２との隙間のうち、非接触シール部６０の最も外側の位置６０２は、基板保持部２０の表面側（ウェーハＷが搭載される側）から離れていることが望ましい。位置６０２が基板保持部２０の表面に近いと、基板保持部２０の表側から成長用ガスＧＳ１が入り込みやすくなる。成長用ガスＧＳ１のシール効果を高めるため、位置６０２は、基板保持部２０の表面側から離れていることが望ましい。例えば、位置６０２は、位置６０１よりもトレイ部１２側に設けられていることが望ましい。
気相成長装置１２０によって気相成長を行う際には、基板保持部２０の表面側に成長用ガスＧＳ１が送り込まれる。そして、基板保持部２０にウェーハＷを搭載してサセプタ１０及び基板保持部２０を回転させる。基板保持部２０が回転することにより、非接触シール部６０でのラビリンス効果が発生する。このラビリンス効果によって、成長用ガスＧＳ１の収納部３５への流入が抑制される。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、他の非接触シール部の構成を例示する模式的断面図である。
図６（ａ）に表した非接触シール部６０Ａでは、第２部分６２が斜め下に向かって延びる構成である。すなわち、第１部分６１は、収納部３５の位置６０１から上に延びる。第２部分６２は、第１部分６１の最も上の位置から斜め下に向かい、位置６０２まで直線的に延びる。
図６（ｂ）に表した非接触シール部６０Ｂでは、収納部３５と連通する隙間の位置６０１が、収納部３５の下側に設けられている。非接触シール部６０Ｂにおいて、第１部分６１は、収納部３５の下側の位置６０１から上に向かい、収納部３５よりも上の位置まで延びる。第２部分６２は、第１部分６１の最も上の位置から下に延びる。
なお、非接触シール部６０の構成は、図５（ａ）〜図６（ｂ）に表した例に限定されない。
本実施形態に係る気相成長装置１２０では、このような非接触シール部６０によるシール効果によって、成長用ガスＧＳ１がベアリング３０の収納部３５へ流れ込むことを抑制することができる。したがって、ベアリング３０の表面に成長用ガスＧＳ１による堆積物が付着することを抑制することができるようになる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る気相成長方法について説明する。
図７は、第３の実施形態に係る気相成長方法を例示するフローチャートである。
本実施形態に係る気相成長方法は、先に説明した気相成長装置１１０及び１２０を用いて気相成長を行う方法である。
図７に表したように、本実施形態に係る気相成長方法は、ウェーハの保持（ステップＳ１０１）と、サセプタ及び基板保持部の回転（ステップＳ１０２）と、成長用ガスの導入（ステップＳ１０３）と、成膜（ステップＳ１０４）と、を備える。
ステップＳ１０１では、サセプタ１０の基板保持部２０の上にウェーハＷを搭載する。ウェーハＷとしては、例えばＧａＮ基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、Ｓｉ基板が用いられる。
次に、ステップＳ１０２では、サセプタ１０を回転させるとともに、基板保持部２０を回転させる。基板保持部２０は、サセプタ１０の回転に伴い公転するとともに、サセプタ１０に対して回転（自転）する。基板保持部２０の自公転に伴いウェーハＷも自公転する。次に、サセプタ１０及び基板保持部２０を回転させた状態で、ヒータ５０によってウェーハＷを加熱する。加熱温度は、例えば６００℃以上１３００℃以下程度である。
次に、ステップＳ１０３では、チャンバ１内に成長用ガスＧＳ１を導入する。成長用ガスＧＳ１としては、例えば有機金属を材料としたガスが用いられる。成長用ガスＧＳ１としては、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、シラン（ＳｉＨ４）、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）、アンモニア（ＮＨ３）等が用いられる。なお、キャリアガスには、例えばＮ２及びＨ２が用いられる。
例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＬＤ（Laser Diode）及びＨＥＭＴなどの半導体装置を製造する場合において、ＧａＮ系の膜を成長させるには、ＴＭＩ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＳｉＨ４及びＮＨ３が用いられる。また、ＧａＡｓ系の膜を成長させるには、ＴＭＩ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＳｉＨ４、ＡｓＨ３及びＰＨ３が用いられる。
また、ステップＳ１０３では、成長用ガスＧＳ１の導入とともに、カウンターガスＧＳ２の導入を行ってもよい。カウンターガスＧＳ２としては、不活性ガス（例えば、Ｎ２）が用いられる。
次に、ステップＳ１０４では、チャンバ１内のウェーハＷの表面に膜を形成する。すなわち、チャンバ１内に導入した成長用ガスＧＳ１をウェーハＷの表面で反応させて、ウェーハＷの表面に成長用ガスＧＳ１の材料に基づく膜が結晶成長する。
本実施形態に係る気相成長方法において、気相成長装置１１０を用いた場合には、基板保持部２０の回転に伴う複数の羽根部４０の回転によって、基板保持部２０を中心とした収納部３５の側の圧力を、収納部３５とは反対側の圧力よりも高くする。これにより、成膜中に、成長用ガスＧＳ１が収納部３５へ入り込むことを抑制する。また、カウンターガスＧＳ２の逆流も抑制する。
本実施形態に係る気相成長方法において、気相成長装置１２０を用いた場合には、基板保持部２０の回転によって収納部３５の内側と収納部３５の外側との間で例えばラビリンス効果による圧力差を発生させる。これにより、成膜中に、成長用ガスＧＳ１が収納部３５へ入り込むことを抑制する。
このような気相成長方法によって、ＬＥＤ等の発光素子や、ＨＥＭＴ、電力用トランジスタ等の半導体装置が製造される。
本実施形態に係る気相成長方法では、成長用ガスＧＳ１のベアリング３０の収納部３５への流れ込みが効果的に抑制される。このため、ベアリング３０の表面に、成長用ガスＧＳ１による堆積物が付着しにくくなる。すなわちベアリング３０の表面への堆積物の付着が抑制されることにより、ベアリング３０のトラブルに起因する装置稼働の中断や停止が減少する。よって、品質の高い半導体装置を生産性良く製造することができるようになる。
以上説明したように、実施形態に係る気相成長装置及び気相成長方法によれば、基板保持部２０を支持するベアリング３０の機能を長期間維持することができる。
なお、上記に本実施形態およびその変形例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、気相成長装置１１０及び１２０としてＭＯＣＶＤを例としたが、ＭＯＣＶＤ以外のＣＶＤ装置であっても適用可能である。また、前述の各実施形態またはその変形例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…チャンバ、１０…サセプタ、１１…本体部、１２…トレイ部、１２ａ…凸部、１２ｈ…導入孔、２０…基板保持部、２０ａ…凹部、２１…段差部、３０…ベアリング、３５…収納部、４０…羽根部、５０…ヒータ、６０…非接触シール部、６１…第１部分、６２…第２部分、１１０，１２０…気相成長装置

Claims (10)

  1. チャンバ内において軸を中心に回転するサセプタと、
    前記サセプタの上に設けられ前記軸と直交する面に沿って回転する基板保持部と、
    前記サセプタと前記基板保持部との間に構成される収納部に配置された複数のベアリングと、
    前記基板保持部の外周部に設けられ前記基板保持部の中心から放射方向に延びる部分を有する複数の羽根部と、
    を備えた気相成長装置。
  2. 前記サセプタは、外周面から前記収納部まで達するカウンターガスの導入孔を有する請求項１記載の気相成長装置。
  3. 前記基板保持部が回転した際の前記基板保持部を中心とした前記収納部の側の圧力は、前記収納部とは反対側の圧力よりも高い請求項１または２に記載の気相成長装置。
  4. チャンバ内において軸を中心に回転するサセプタと、
    前記サセプタの上に設けられ前記軸と直交する面に沿って回転する基板保持部と、
    前記サセプタと前記基板保持部との間に構成される収納部に配置された複数のベアリングと、
    前記基板保持部と前記サセプタとの間であって前記収納部よりも外周側に設けられた非接触シール部と、
    を備えた気相成長装置。
  5. 前記非接触シール部は、ラビリンスシールを含む請求項４記載の気相成長装置。
  6. 前記非接触シール部における前記サセプタと前記基板保持部との隙間は、
    前記収納部と連通する位置から前記基板保持部の側へ延びる第１部分と、
    前記第１部分の最も前記基板保持部側の位置よりも前記サセプタ側へ延びる第２部分と、を含む請求項４または５に記載の気相成長装置。
  7. チャンバ内において軸を中心に回転するサセプタと、前記サセプタの上に設けられ前記軸と直交する面に沿って回転する基板保持部と、前記サセプタと前記基板保持部との間に構成される収納部に配置された複数のベアリングと、前記基板保持部の外周部に設けられ前記基板保持部の中心から放射方向に延びる部分を有する複数の羽根部と、を含む気相成長装置を用い、
    前記基板保持部に基板を保持する工程と、
    前記サセプタ及び前記基板保持部を回転させる工程と、
    前記チャンバ内に成長用ガスを導入する工程と、
    前記成長用ガスを原料とした膜を前記基板の表面に形成する工程と、
    を備えた気相成長方法。
  8. 前記成長用ガスを導入する工程は、前記サセプタの外周面から前記収納部にカウンターガスを導入することを含み、
    前記サセプタ及び前記基板保持部を回転させる工程は、前記基板保持部の回転に伴う前記複数の羽根部の回転によって、前記基板保持部を中心とした前記収納部の側の圧力を、前記収納部とは反対側の圧力よりも高くして、前記カウンターガスの逆流を抑制することを含む請求項７記載の気相成長方法。
  9. チャンバ内において軸を中心に回転するサセプタと、前記サセプタの上に設けられ前記軸と直交する面に沿って回転する基板保持部と、前記サセプタと前記基板保持部との間に構成される収納部に配置された複数のベアリングと、前記収納部よりも前記基板保持部の外周側であって、前記基板保持部と前記サセプタとの間に設けられた非接触シール部と、を含む気相成長装置を用い、
    前記基板保持部に基板を保持する工程と、
    前記サセプタ及び前記基板保持部を回転させる工程と、
    前記チャンバ内に成長用ガスを導入する工程と、
    前記成長用ガスを原料とした膜を前記基板の表面に形成する工程と、
    を備えた気相成長方法。
  10. 前記非接触シール部は、ラビリンスシールを含み、
    前記サセプタ及び前記基板保持部を回転させる工程は、前記基板保持部の回転によって前記収納部の内側と前記収納部の外側との間でラビリンス効果を発生させることを含む請求項９記載の気相成長方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017043282A1 (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI729778B (zh) * 2020-04-21 2021-06-01 錼創顯示科技股份有限公司 載盤結構

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5436043B2 (ja) * 2009-05-22 2014-03-05 大陽日酸株式会社 気相成長装置
CN102804339B (zh) * 2009-06-19 2015-01-14 大阳日酸株式会社 气相生长装置
US20120321787A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Fang Cheng Chia Rotation system for thin film formation and method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017043282A1 (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置
JP2017055086A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置
US10930492B2 (en) 2015-09-11 2021-02-23 Showa Denko K.K. Method for producing SiC epitaxial wafer and apparatus for producing SiC epitaxial wafer

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