JP4706531B2 - 気相成長装置 - Google Patents
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Description
図10に図示されるように、モータ21に連結された回転軸20は、気相成長装置1の反応容器2の上部を貫通して反応容器2内に挿入されており、公転サセプタ4は、反応容器2内に配置されていて、回転軸20の先端部に支持されている。
公転サセプタ4の下方には、原料ガス22が流通するエピタキシャル成長室5が形成され、上方側には加熱源としてヒータ16が配置されている。
公転サセプタ4内の外周部には周方向に沿って間隔を隔てて開口部9が形成されており、各開口部9には自転サセプタ10が回転自在に嵌合している。
図10乃至図13に示されるように、各自転サセプタ10の外周部には外歯車部37が形成されており、反応容器2の内面に固設された内歯車部38とそれぞれ噛合している。
図10に示されるように、自転サセプタ10は、基板11を嵌合する筒状に形成されており、自転サセプタ10の下部には、これに嵌合した基板11を支持するための支持部(図示せず)が設けられており、基板11の嵌合後、均熱板35が取り付けられる。
均熱板35の上端部外周面には自転サセプタ10の上端面に着座するフランジ部14が形成されている。前記ヒータ16を加熱すると、均熱板35が昇温され、基板11が均一に加熱される。
反応容器2の底面中央部にはエピタキシャル成長室5内に原料ガスを導入するための原料ガス導入口7が開口しており、基板の成長面の中心を下方側から臨んでいる。ガス排出口8は、エピタキシャル成長室5を区画する反応容器2の側壁に形成されている。
前記モータ21を駆動し、公転サセプタ4の回転により、自転サセプタ10を公転させながら自転させ、ヒータ16による加熱により基板11を均一に加熱した後に、原料ガス導入口7からエピタキシャル成長室5に原料ガス22を導入すると、原料ガス22が半径方向外側のガス排出口8へ向けて流れ、ヒータ16によって加熱された基板11上で熱分解する。この結果、基板11の表面にはエピタキシャル層が成長する。
これによれば、自転サセプタのフランジの半径方向長さが短い場合でも、歯の強度や寸法形状に関し、外歯車部の歯設計の自由度が大きくなる。
これによれば、反応容器内面に設けられた内歯車部の歯底円の位置を一定と考えたとき、これに自転サセプタのフランジの外周端面と前記公転サセプタの外周端面を最も接近させたことになるので、自転サセプタの中心位置が公転サセプタの面内で最大限半径方向外側に寄り、より多くの自転サセプタが公転サセプタ内に配置される。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る気相成長装置の断面を示す断面図、図2は図1のA部拡大図ある。
リング状基部3は公転サセプタ4に連続した気密な連続壁を形成するように公転サセプタ4の外周部を取り囲んでおり、リング状基部3と公転サセプタ4を挟んで上方側にヒータ室6が形成され、下方側に、原料ガス22が流通するエピタキシャル成長室5が形成されている。
反応容器2の底部中央には原料ガス導入口7が設けられ、また、反応容器2の外周部にはガス排出口8が設けられている。
モータ21の駆動により回転する回転軸20と一体となって公転サセプタ4が回転すると均熱板15が回転(公転)され、この均熱板15との接触面に働く回転力により自転サセプタ10が連れ周り回転(自転)する。従って、自転サセプタ10に支持された基板11が公転と自転を行う。
原料ガス22は、図1の矢印方向に公転サセプタ4の中心部の原料ガス導入口7から導入されて半径方向外側のガス排出口8へ向けて流れ、ヒータ16によって加熱された基板11上で熱分解し、結晶成長が行われる。
従来(図12)は、公転サセプタ4の外周部に対する基板11(直径76mm)の配置数が12枚であったが、図3に示すように、この実施形態では、14枚とすることができ、生産性は約17%向上した。
図5に本発明に係る気相成長装置の第2の実施形態を示す。
この実施の形態では、自転サセプタ10を薄肉化することで、さらに基板11の配置枚数を増加させるようにしている。
図5に示すように、自転サセプタ10のフランジ12の半径方向長さが軸受13の軸受幅dに相当する程度まで薄肉化され、その分、自転サセプタ10の中心位置が公転サセプタ4の面内で半径方向外側に寄せられている。この結果、内歯車部18と噛み合う外歯車部17の歯底円24が、自転サセプタ10の筒状の内周面10bより均熱板15の内側に配置され、基板11(直径76mm)を計15枚配置することが可能となった。
図7に、本発明に係る気相成長装置の第3の実施形態を示す。
第1の実施形態(図1参照)ではモータ21によって、公転サセプタ4を回転する構成としたが、この実施の形態では、公転サセプタ4の外周に公転用外歯車部25を形成し、公転用外歯車部25に噛み合う駆動歯車26を駆動軸27を介してモータ28によって回転駆動する構成としている。
このようにしても、均熱板15の外歯車部17と反応容器内面の内歯車部18との噛み合わせ部23を軸受13上に配置することが可能となり、その分、反応容器2の内面に寄せることができるので、公転サセプタ4に対する自転サセプタ10の配置数を従来よりも増加させることができる。
図8は本発明の第4の実施形態を示す。この第4の実施形態において、公転サセプタ4の回転駆動装置は図7と同一構成であるが、自転サセプタ10を自転させる駆動装置が異なっている。
すなわち、この第4の実施形態に係る気相成長装置1では、環状に配置された自転サセプタ10の各均熱板15の内側に、自転用外歯車29が配置され、これに各均熱板15の外歯車部17が噛み合っている。自転用外歯車29は、駆動軸31を介してモータ30に連結されており、第1のモータ30を介して固定系に支持されている。駆動軸31とモータ30とは第1の駆動装置を構成している。
モータ32を回転させ、回転駆動軸32と一体に公転サセプタ4を回転させながら、公転サセプタ4の公転用外歯車部25と噛み合う駆動歯車26を、第2の駆動装置としての第2のモータ32と駆動軸33により回転駆動すると、自転用サセプタ4が公転しながら自転する。
各均熱板15の外周部に設けた外歯車部17は、軸受13の上方に配置されており、公転用外歯車部25と駆動歯車26との噛み合わせ部は反応容器2の内面側に近接している。また均熱板15の外歯車部17の歯先円は、公転サセプタ4の外周端面に略一致する構成になっている。
このため、均熱板15の外歯車部17が軸受13より半径方向外側に配置された分、自転サセプタ10の中心位置が、公転サセプタ4の面内で半径方向外側に近接するので、この分、自転用サセプタ10の配置数を増加させることができる。
図9に示すように、比較例は、各均熱板15の外周部に設けられる外歯車部17が、軸受13よりも半径方向外側に設けている点で、図8で説明した気相成長装置1と相違している。
つまり、この比較例では、軸受13の外側に、均熱板15の外歯車部17が位置しているので、この分、自転サセプタ10の中心を外側に移動することができず、公転サセプタ4に対する自転サセプタ10の配置数が少なくなる。
しかし、図8に示した気相成長装置1では、均熱板15の外歯車部17が自転サセプタ10の軸受13の上方に配置され、均熱板15の外歯車部17を軸受13より半径方向外側に配置した場合との差だけ、自転サセプタ10の中心位置が、公転サセプタ4の面内で半径方向外側に寄せるようにしているので、このような課題が解消される。
2 反応容器
3 リング状基部
4 公転サセプタ
5 エピタキシャル成長室
7 原料ガス導入口
8 ガス排出口
9 開口部
10 自転サセプタ
10b 内周面
11 半導体基板
12 フランジ
13 軸受
15 均熱板
17 外歯車部
18 内歯車部
19 歯底円
23 噛み合わせ部
24 歯底円
25 外歯車部(公転用外歯車部)
29 自転用外歯車
Claims (3)
- 反応容器内に回転自在に配置され、反応容器内にエピタキシャル成長室を区画する公転サセプタと、
前記公転サセプタ内の外周部に円周方向に沿って間隔を隔てて設けられた複数の開口部と、
各開口部に回転自在に嵌合され、基板を収容する筒状部を備えた自転サセプタと、
前記自転サセプタの外周部に設けられた自転サセプタフランジ部と、
前記自転サセプタフランジ部を前記公転サセプタに回転自在に支持する軸受と、
前記自転サセプタの前記筒状部に一部が嵌合するように収容され前記自転サセプタと一体的な回転をする均熱板と、
前記筒状部から突出し、前記均熱板の外周部に設けられた均熱板フランジ部と、
前記均熱板フランジ部に設けられ、前記軸受の上方に配置される外歯車部と、
前記反応容器内面に設けられ前記外歯車部と噛み合う内歯車部と、
前記公転サセプタを回転させる回転駆動装置と、
を備え、
前記外歯車部と前記内歯車部との噛み合わせ部の位置が、前記公転サセプタの外周端より半径方向内側に設けられたことを特徴とする気相成長装置。 - 前記内歯車部と噛み合う前記外歯車部の歯底円が、前記自転サセプタの前記筒状部の内周面より前記均熱板の内側に位置することを特徴とする請求項1に記載の気相成長装置。
- 前記自転サセプタフランジ部の外周端面と前記公転サセプタの外周端面が同一面に揃えられ、この揃えられた面が前記内歯車部の歯底円に略一致することを特徴とする請求項1又は2に記載の気相成長装置。
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