JP5184410B2 - カバープレートユニット、及びそれを備えた気相成長装置 - Google Patents

Description

本発明は、縦型シャワー型気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置に備えられたシャワーヘッドを保護するカバープレートユニット、及びそれを備えた気相成長装置に関する。

従来から、発光ダイオード、半導体レーザ、宇宙用ソーラーパワーデバイス、及び高速デバイスには、化合物半導体が用いられている。そして、これらデバイスの製造においては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などの有機金属ガスと、アンモニア（ＮＨ_３ ）、ホスフィン（ＰＨ_３ ）またはアルシン（ＡｓＨ_３ ）などの水素化合物ガスと、を成膜に寄与する原料ガスとして成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させる気相成長法が用いられている。

気相成長法は、上記の原料ガスをキャリアガスとともに成長室内に導入して加熱し、所定の被処理基板上で気相反応させることにより、その被処理基板上に化合物半導体結晶を成長させる方法である。気相成長法を用いた化合物半導体結晶の製造においては、成長する化合物半導体結晶の品質を向上させながら、コストを抑えて、歩留まりと生産能力とをどのように最大限確保するかということが常に高く要求されている。

図６に、気相成長法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型気相成長装置の一例の模式的な構成を示す。

この気相成長装置においては、ガス供給源１０２から反応炉１０１の内部の成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスを導入するためのガス配管１０３が接続されており、反応炉１０１における内部の成長室１１１の上部には、該成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスを導入するための複数のガス吐出孔を有するシャワープレート１１０がガス導入部として設置されている。

また、反応炉１０１の成長室１１１の下部中央には図示しないアクチュエータによって回転自在の回転軸１１２が設置され、この回転軸１１２の先端には、シャワープレート１１０と対向するようにしてサセプタ１０８が取り付けられている。上記サセプタ１０８の下部には、該サセプタ１０８を加熱するためのヒーター１０９が取り付けられている。

さらに、反応炉１０１の下部には、該反応炉１０１における内部の成長室１１１内のガスを外部に排気するためのガス排気部１０４が設置されている。このガス排気部１０４は、パージライン１０５を介して、排気されたガスを無害化するための排ガス処理装置１０６に接続されている。

上記構成の縦型シャワーヘッド型気相成長装置において、化合物半導体結晶を成長させる場合には、まず、サセプタ１０８に基板１０７を設置し、回転軸１１２の回転によりサセプタ１０８を回転させ、ヒーター１０９の加熱によりサセプタ１０８を介して基板１０７を所定の温度に加熱する。その後、シャワープレート１１０に形成されている複数のガス吐出孔から反応炉１０１の内部の成長室１１１に反応ガス及びキャリアガスを導入する。

複数の反応ガスを供給して基板１０７上で反応せしめ薄膜を形成する方法として、従来は、シャワープレート１１０に多数設けられているガス吐出口から基板１０７に反応ガスを吹き出させる方法が採られていた。しかしながら、この方法では、シャワーヘッド１１０における基板１０７と対向する面（以下、シャワー表面と記す）上で混合したガスが、基板１０７及びサセプタ１０８からの熱輻射の影響により気相反応し、その生成物がシャワー表面に付着する。そして、この生成物が成長し、ガス吐出孔を覆い、目詰まりが生じるという問題が発生する。また、シャワー表面に付着した生成物が基板1１０７に落下し不良が発生するという問題が生じる。

このような問題を解決するための技術として、例えば特許文献１に開示の技術が挙げられる。特許文献１には、シャワーヘッドの側面及び底面を覆うカバー体が開示されている。そして、カバー体の底面には、シャワーヘッドのガス吐出孔に対応した細孔が形成されている。特許文献１の技術では、このカバー体の存在により、混合ガスの気相反応に生じた付着物がカバー体に成膜されることになる。それゆえ、このカバー体を定期的に交換することで、付着物の被処理基板への落下といった不良の発生を防いでいる。

また、特許文献２には、シャワー面のみをカバー体で覆い、該カバー体の周囲を保持する保持具を備えたプラズマエッチング装置が開示されている。そして、プラズマが発生しやすいシャワー面のガス導入孔部分をカバー体で覆うことにより、プラズマによるシャワーヘッドへのエッチングを回避し、カバー体がエッチングされることになる。そして、これにより、エッチング消耗によるシャワーヘッドの交換、この交換に伴う製造コストの発生、及びメンテナンス時間のロスを防止している。

特開平７−３３１４４５号公報（平成７(1995)年１２月１９日公開） 特開２００３−３３２３１４号公報（平成１５(2003)年１１月２１日公開）

しかしながら、上述のような従来技術は、成膜装置を大型化したとき、実用に供し得ないという問題がある。

上述のように、シャワーヘッドを用いた成膜技術においては、ガス吐出孔の目詰まり等を防ぐため、シャワーヘッドを覆うカバー体を用いる方法が採られている。一方で、被処理基板の全面に均一な成膜処理を行うために、シャワーヘッドのガス吐出孔は、被処理基板の設置範囲に均等に設けられる必要がある。また、シャワーヘッドを覆うようにカバー体を設置・保持するための保持部材は、ガス吐出孔から吐出したガスの流れに影響を及ぼさないように、シャワーヘッドにおけるガス吐出孔形成範囲よりも十分に外側から固定する必要がある。このため、カバー体の面積は、シャワーヘッドにおけるガス吐出孔形成範囲の面積（被処理基板の設置範囲の面積）よりも、大きくなる。したがって、デバイスの量産を考慮して成膜装置を大型化するとき、シャワーヘッドのシャワー面の面積が増大し、これに伴い、カバー体は、面積が大きくなり大型化する。ところが、一般的に、カバー体を構成する材料として、シリコンや石英といった、高価で加工が難しい材料が用いられることが多い。

特許文献１のように、1つの部材として構成されたカバー体を量産機（大型の成膜装置）に適用した場合、カバー体の製作コストが非常に大きくなる。また、カバー体の洗浄も難しくなる。それゆえ、成膜装置を大型化したとき、特許文献１の技術では、実用に供し得ないという問題がある。

このカバー体の製造コスト増大及び洗浄の困難性を解決する解決策としては、特許文献２のように、カバー体を、内側部材と該内側部材の周囲を囲む外側部材とに分割して作製し、これら部材を組み立てて使用して製作コストを下げる方法が考えられる。しかしながら、このような方法であっても、外側部材は、大径部品になるため、高コストになる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置を大型化したときにおいても、シャワープレートの付着物に起因するガス吐出孔の目詰まり、被処理基板の成長層への不純物混入を抑制するとともに、安価に作製可能なカバープレートユニット、及びそれを備えた気相成長装置を提供することにある。

本発明のカバープレートユニットは、上記の課題を解決するために、気相成長装置に備えられたシャワーヘッドを保護するためのカバープレートユニットであって、ガス通過孔を有する中心プレートと、上記中心プレートを載置する載置部が形成された周辺プレートと、上記周辺プレートを保持するプレート保持部材とを備え、上記周辺プレートは、上記中心プレートの周辺に配された複数のプレート片に分割されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、カバープレートユニットは、ガス通過孔を有する中心プレートと、上記中心プレートを載置するための載置部が形成された周辺プレートと、上記周辺プレートを保持するプレート保持部材とを備えているので、気相成長装置において、シャワープレートの付着物に起因するガス吐出孔の目詰まり、被処理基板の成長層への不純物混入を抑制することが可能になる。

さらに、上記の構成によれば、上記周辺プレートは、上記中心プレートの周辺に配された複数のプレート片に分割されているので、周辺プレートを１つの部材と作製する場合、もしくはカバープレートを１つの部材として作製する場合と比較して、構成部品（プレート片）のサイズを小さくすることができる。その結果、装置が大型化したときにおいても、カバープレートユニットの製作コストを低減することができる。

以上のように、上記の構成によれば、装置を大型化したときにおいても、シャワープレートの付着物に起因するガス吐出孔の目詰まり、被処理基板の成長層への不純物混入を抑制するとともに、安価に作製可能なカバープレートユニットを提供することができる。

また、本発明のカバープレートユニットでは、上記中心プレートの側面は、第１のテーパー面になっており、上記周辺プレートには、上記第１のテーパー面に沿った第２のテーパー面が上記載置部として形成されており、上記第２のテーパー面は、各プレート片に形成された傾斜面により形成されていることが好ましい。

特許文献２に開示された技術においては、カバープレートが内側部材と外側部材とに分割して作製されているので、これら部材同士を組み立てたとき、隙間が生じるおそれがある。そして、この隙間の影響で、シャワーヘッドのガス吐出孔とカバープレートのガス通過孔との位置決めが困難になるという問題が生じる。

上記の構成によれば、上記の問題が招来しない。すなわち、上記の構成によれば、上記中心プレートの側面は、第１のテーパー面になっており、上記周辺プレートには、上記第１のテーパー面に沿った第２のテーパー面が上記載置部として形成されており、上記第２のテーパー面は、各プレート片に形成された傾斜面により形成されているので、上記第２のテーパー面に滑らせて、中心プレートを周辺プレートに載置することが可能になる。そして、これにより、中心プレートの中心位置をシャワーヘッドの中心位置に精度よく合わせることができる。

したがって、上記の構成によれば、カバープレートユニットを安価に作製できると同時に、シャワープレートのガス吐出孔に対してカバープレートユニットのガス通過孔を精度良く位置決めし取り付けることが可能になる。

本発明のカバープレートユニットでは、上記プレート保持部材には、上記中心プレートに向かって突出した凸部が形成されており、上記中心プレートの側面には、上記凸部と嵌合する凹部が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記プレート保持部材には、上記中心プレートに向かって突出した凸部が形成されており、上記中心プレートの側面には、上記凸部と嵌合する凹部が形成されているので、中心プレートの回転を防ぎ、さらに正確な位置調整が可能になる。それゆえ、上記の構成によれば、中心プレートの姿勢を精度よく決定することができ、シャワーヘッドへ精度よくカバープレートユニットを取り付けることが可能となる。

本発明のカバープレートユニットでは、上記プレート保持部材は、上記プレート片を挿入するための開口部と、該開口部を閉塞するカバー部材とを備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記開口部を介してプレート片を挿入することで、プレート保持部材にプレート片を収容する作業が容易になる。

本発明のカバープレートユニットでは、上記プレート保持部材は、シャワーヘッドに対し上記周辺プレートを接近または離反させる昇降機構を備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記昇降機構を用いて、プレート保持部材をシャワーヘッドに対し上記周辺プレートを接近または離反させることで、カバープレートユニットのシャワーヘッドへの取り付けが容易になる。

本発明の気相成長装置は、上記の課題を解決するために、上述のカバープレートユニットと、ガス吐出孔が形成されたシャワーヘッドとを備えた気相成長装置であって、上記カバープレートの中心プレートは、ガス通過孔が上記ガス吐出孔と同軸になるように、位置調整されていることを特徴している。

上記の構成によれば、装置を大型化したときにおいても、シャワーヘッドの付着物に起因するガス吐出孔の目詰まり、被処理基板の成長層への不純物混入を抑制するとともに、カバープレートを安価に作製可能な気相成長装置を提供することができる。

また、本発明の気相成長装置では、上記中心プレートと上記シャワーヘッドとの距離が、周辺プレート及びプレート保持部材それぞれと上記シャワーヘッドとの距離よりも小さくなっていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記中心プレートと上記シャワーヘッドとの距離が、周辺プレート及びプレート保持部材それぞれと上記シャワーヘッドとの距離よりも小さくなっているので、シャーヘッドと中心プレートと間に原料ガスが滞留する空間が形成されることないので、中心プレートの汚染を防止することができる。

本発明のカバープレートユニットは、以上のように、ガス通過孔を有する中心プレートと、上記中心プレートを載置する載置部が形成された周辺プレートと、上記周辺プレートを保持するプレート保持部材とを備え、上記周辺プレートは、上記中心プレートの周辺に配された複数のプレート片に分割されている構成である。

また、本発明の気相成長装置は、上記カバープレートユニットと、ガス吐出孔が形成されたシャワーヘッドとを備えた気相成長装置であって、上記カバープレートの中心プレートは、ガス通過孔が上記ガス吐出孔と同軸になるように、位置調整されている構成である。

これにより、装置を大型化したときにおいても、シャワープレートの付着物に起因するガス吐出孔の目詰まり、被処理基板の成長層への不純物混入を抑制するとともに、カバープレートを安価に作製することができる。

本発明における気相成長装置の全体構成を示す概略図である。 プレート保持部材に周辺プレートのプレート片が設置される状態を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 リング部材に設置された周辺プレートの構成の一例を示す上面図である。 周辺プレートに中心プレートが載置されたカバープレートユニットの構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 本発明の実施の他の形態のカバープレートユニットの構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。 気相成長法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型気相成長装置の一例の模式的な構成を示す模式図である。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わすものとする。

図１に、本発明の気相成長装置としてのＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相堆積）装置の一例である縦型シャワーヘッド型のＭＯＣＶＤ装置１０の模式的な構成の一例を示す。

本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０は、図１に示すように、中空部である成長室１を有する反応炉２と、被成膜基板３を載置するサセプタ４と、上記サセプタ４に対向しかつ底面にシャワープレート２１を持つガス供給手段としてのシャワーヘッド２０とを含んでいる。

上記サセプタ４の下側には被成膜基板３を加熱するヒーター５及び支持台６が設けられており、支持台６に取り付けた回転軸７が図示しないアクチュエータ等によって回転することにより、上記サセプタ４及びヒーター５が、サセプタ４の上面（シャワープレート２１側の面）が対向するシャワープレート２１と平行な状態を保ちながら回転するようになっている。上記サセプタ４、ヒーター５、支持台６及び回転軸７の周囲には、ヒーターカバーである被覆板８が、これらサセプタ４、ヒーター５、支持台６及び回転軸７を取り囲むように設けられている。

また、ＭＯＣＶＤ装置１０は、成長室１の内部のガスを周辺のガス排出口１ａを通して外部に排出するためのガス排出部１１と、このガス排出部１１に接続されたパージライン１２と、このパージライン１２に接続された排ガス処理装置１３とを有している。これにより、成長室１の内部に導入されたガスはガス排出部１１を通して成長室１の外部に排出され、排出されたガスは、パージライン１２を通って排ガス処理装置１３に導入され、排ガス処理装置１３において無害化される。

さらに、ＭＯＣＶＤ装置１０は、ＩＩＩ族元素を含む原料ガスとしてのＩＩＩ族系ガス及びキャリアガスの供給源となるＩＩＩ族系ガス供給源３１と、このＩＩＩ族系ガス供給源３１から供給されたＩＩＩ族系ガスをシャワーヘッド２０に供給するためのＩＩＩ族系ガス配管３２と、ＩＩＩ族系ガス供給源３１から供給されるＩＩＩ族系ガスの供給量を調節することができるＩＩＩ族系ガス供給量調節部であるマスフローコントローラ３３とを有している。上記ＩＩＩ族系ガス供給源３１は、ＩＩＩ族系ガス配管３２によって、マスフローコントローラ３３を介して、シャワーヘッド２０のガス混合室２３に接続されている。尚、配管に取り付けられたバルブ類に関する記載は省略している。

また、このＭＯＣＶＤ装置１０は、Ｖ族元素を含む原料ガスとしてのＶ族系ガス及びキャリアガスの供給源となるＶ族系ガス供給源３４と、Ｖ族系ガス供給源３４から供給されたＶ族系ガスをシャワーヘッド２０に供給するためのＶ族系ガス配管３５と、Ｖ族系ガス供給源３４から供給されるＶ族系ガスの供給量を調節することができるＶ族系ガス供給量調節部であるマスフローコントローラ３６とを有している。上記Ｖ族系ガス供給源３４は、Ｖ族系ガス配管３５によって、マスフローコントローラ３６を介してシャワーヘッド２０のガス混合室２５に接続されている。尚、配管に取り付けられたバルブ類に関する記載は省略している。

上記マスフローコントローラ３３・３６は図示しない制御部にて制御されるようになっている。

ここで、本実施の形態において、ＩＩＩ族元素としては、例えば、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）又はＩｎ（インジウム）等があり、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族系ガスとしては、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスの１種類以上を用いることができる。

また、本実施の形態において、Ｖ族元素としては、例えば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）又はＡｓ（ヒ素）等があり、Ｖ族元素を含むＶ族系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ_３ ）、ホスフィン（ＰＨ_３ ）又はアルシン（ＡｓＨ_３ ）等の水素化合物ガスの１種類以上を用いることができる。

さらに、キャリアガスとしては、例えば、水素ガスや窒素ガス等を用いることができる。

シャワーヘッド２０は、図１に示すように、下から順番に、シャワープレート２１、冷媒供給部２２、及びガス混合室２３が積層されて構成されている。冷媒供給部２２は、ガス混合室２３とシャワープレート２１との間に設けられている。この冷媒供給部２２には、シャワープレート２１を冷却するために、冷媒装置３７から冷媒供給配管３８を通して冷媒が供給されるようになっている。尚、冷媒は、例えば、一般的な水を用いることができる。

上記シャワープレート２１、冷媒供給部２２、及びガス混合室２３は積層配置であるため、本実施の形態では、ガス混合室２３におけるＩＩＩ 族系ガスとＶ族系ガスとの混合ガスは、冷媒供給部２２を貫通して設けられた混合ガス供給管（不図示）を通してシャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１に流れる。そして、原料ガスは、シャワープレート２１に形成されているガス吐出孔Ｈ１を通過後、後述するカバープレートユニット４０に設けられたガス通過孔Ｈ２を通して成長室１に導入される。

上記シャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１は、複数のものが例えば格子状に配設されていると共に、カバープレートユニット４０にも、このシャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１に連通するようにしてガス通過孔Ｈ２が、同様に、格子状に複数配設されている。すなわち、シャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１と、カバープレートユニット４０のガス通過孔Ｈ２とは、ガス孔の中心軸が合う形で１対１に対応するように形成されている。

次に、カバープレートユニット４０について、詳述する。

本実施の形態では、シャワープレート２１における被成膜基板３側には、図１に示すように、このシャワープレート２１を覆うカバープレートユニット４０が配置されている。そして、上述したように、カバープレートユニット４０のガス通過孔Ｈ２は、シャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１に１対１に対応するように配設されている。

カバープレートユニット４０は、図１に示されるように、ガス通過孔Ｈ２が形成された中心プレート４１、この中心プレート４１を載置する載置部が形成された周辺プレート４２と、周辺プレート４２を保持するための保持機構を備えたプレート保持部材４３とから構成されている。周辺プレート４２は、複数のプレート片に分割されており、複数のプレート片が互いに接触した状態で、プレート保持部材４３により保持されている。上記複数のプレート片は、互いに接触するように組み立てられることで、中心プレート４１が載置される載置部を形成する。また、プレート保持部材４３は、シャワープレート２１に対し周辺プレート４２を昇降（接近または離反）させる昇降機構を備えている。

このように、中心プレート４１、複数のプレート片からなる周辺プレート４２及びそれらを周囲から保持するプレート保持部材４３とから構成されたカバープレートユニット４０を、カバープレートとして作製することにより、個々のパーツ（部品）のサイズを小さくすることができる。その結果、製作コストを削減できるとともに、カバープレートユニット４０をＭＯＣＶＤ装置１０へ取り付けるに際し、作業者の負担を低減することができる。また、個々のパーツの保管や使用済みパーツの洗浄を行うスペースをより小さくすることができる。

以下、図２〜４を参照して、カバープレートユニット４０の設置方法について、さらに詳述する。なお、以下の説明では、中心プレート４１に形成されたガス通過孔Ｈ２が延びる方向を上下方向とする。この上下方向は、被成膜基板３の被成膜面の法線方向と一致する。そして、カバープレートユニット４０を基準として、シャワープレート２１側を上側、被成膜基板３側を下側とする。

まず、図２（ａ）及び（ｂ）を参照して、周辺プレート４２及びプレート保持部材４３の設置方法について説明する。図２は、プレート保持部材４３に周辺プレート４２のプレート片４２ａが設置される状態を示し、図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は断面図である。

図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、プレート片４２ａは、円環を分割した部分円環形状であり、内周側側面が傾斜面４２ｂになっている。

また、図２（ｂ）に示されるように、プレート保持部材４３は、コの字型の断面を有するリング部材４４と、シャフト４５とを備えている。リング部材４４は、枠部材であり、該枠部材内に複数のプレート片４２ａを互いに接触させて収容することで、周辺プレート４２が組み立てられる。このリング部材４４は、円筒形状の側壁４４１と、側壁４４１に連結している上リング部４４２及び下リング部４４３とで構成されている。上リング部４４２及び下シング部４４３はそれぞれ、側壁４４１から中心軸Ｏへ延びている。側壁４４１と、上リング部４４２と、下リング部４４３とにより形成される凹部が、複数のプレート片４２ａの収容部になる。

リング部材４４は、切り欠き加工が施された切り欠き部４４ａを有し、この切り欠き部４４ａは、カバー部材４４ｂにより閉塞されるようになっている。この切り欠き部４４ａにより形成された開口は、プレート片４２ａの側壁部分よりもわずかに大きくなっている。カバープレートユニット４０においては、この切り欠き部４４ａからプレート片４２ａを挿入することにより、複数のプレート片４２ａがリング部材４４に収容されるようになっている。そして、全てのプレート片４２ａが収容されたとき、切り欠き部４４ａがカバー部材４４ｂにより閉塞される。

また、リング部材４４における、（シャワープレート２１と対向する）上リング部４４１の一部には、中心軸Ｏへ向かって突出した凸部４４ｃが形成されている。この凸部４４ｃは、上側から見て、周辺プレート４２の内周面から中心軸Ｏ側へ突出した構成になっている。この凸部４４ｃは、後述する中心プレート４１の位置合わせのために用いられ、複数設けられていてもよい。

リング部材４４は、シャフト４５により下方から支えられている。そして、リング部材４４は、その中心軸Ｏがシャワープレート２１の中心軸に一致するように設置されている。カバープレートユニット４０の設置は、このシャフト４５を昇降機構（図示せず）により昇降させることにより行われる。以下、周辺プレート４２の設置方法について、説明する。

まず、周辺プレート４２を構成する複数のプレート片４２ａをそれぞれ、リング部材４４の切り欠き部４４ａから挿入する。そして、プレート片４２ａをリング部材４４の内壁４４１に沿ってスライドさせる。このとき、上リング部４４１及び下リング部４４２がそれぞれ、プレート片４２ａの上面及び下面を支持するので、プレート片４２ａの落下を防止することができる。全てのプレート片４２ａがリング部材４４に収容した後、切り欠き部４４ａをカバー部材４４ｂで塞ぐことで、複数のプレート片４２ａからなる周辺プレート４２の設置が完了する。

図３は、リング部材４４に設置された周辺プレート４２の構成の一例を示す上面図である。

同図に示されるように、リング部材４４内で、複数のプレート片４２ａは、互いに接触した状態で保持されている。また、複数のプレート片４２ａは、互いに傾斜面４２ｂが対向し、かつ対向する傾斜面４２ｂの距離が上側から下側へ向かうに従い小さくなるように収容されている。その結果、周辺プレート４２は、中心に開口を有する円環形状になり、その中心軸は、リング部材４４の中心軸Ｏと一致している。また、中心の開口を形成する面がテーパー面（第２のテーパー面）になっており、後述する中心プレート４１のテーパー面４１ｂに沿った面になっている。周辺プレート４２のテーパー面は、複数のプレート片４２ａの傾斜面４２ｂにより構成されている。

また、図３に示された構成では、プレート片４２ａ同士の境目が、切り欠き部４４ａの中心に位置するように、複数のプレート片４２ａが配置されている。これにより、プレート片４２ａがリング部材４４の切り欠き部４４ａから落下することが防止される。

また、図３に示された周辺プレート４２を構成するプレート片４２ａは、円環を６分割した形状になっている。しかしながら、周辺プレート４２の形状は、図３に示される形状に限定されない。さらに、プレート片４２ａの形状は、限定されず、周辺プレート４２の形状をＮ分割した形状であればよい。

ただし、プレート片４２ａが円環をＮ分割した形状である場合、１つ当たりの部品形状を小さくしコスト低減を図る観点から、プレート片４２ａは、最低でも４分割された形状であることが好ましい。また、リング部材４４に形成された切り欠き部４４ａのサイズは、プレート片４２ａの側壁部分よりもわずかに大きいサイズであればよく、上述した分割数Ｎに応じて適宜設計することができる。

図４は、周辺プレート４２に中心プレート４１が載置されたカバープレートユニット４０の構成を示し、図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は断面図である。

図４（ｂ）に示されるように、中心プレート４１には、複数のガス通過孔Ｈ２が形成されている。このガス通過孔Ｈ２は、シャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１に１対１に対応するように配設されている。また、中心プレート４１は、その側面がテーパー面（第１のテーパー面）４１ｂになっている。このテーパー面４１ｂは、上側から下側に向かうに従い、中心プレート４１の直径が小さくなるように形成されている。そして、テーパー面４１ｂのテーパー軸は、中心プレート４１の中心軸に一致している。

また、プレート片４２ａの傾斜面４２ｂは、中心プレート４１のテーパー面４１ｂに沿った面になっている。すなわち、傾斜面４２ｂは、テーパー面４１ｂに平行になっており、傾斜面４２ｂとテーパー面４１ｂとを接触させたとき、隙間が生じないようになっている。さらに換言すると、中心プレート４１のテーパー面４１ｂのテーパー角と、傾斜面４２ｂにより形成されたテーパー面のテーパー角とが一致している。それゆえ、複数のプレート片４２ａ同士がリング部材４４内で接触・支持され、円環状の周辺プレート４２が組み立てられたとき、中心プレート４１を載置する載置部は、中心プレート４１のテーパー面４１ｂに沿ったテーパー面を有する。そして、このテーパー面は、各プレート片４２ａの傾斜面４２ｂにより形成される。

このように周辺プレート４１における中心プレート４１の載置部がテーパー面になっていることにより、中心プレート４１を周辺プレート４２に載置するに際し、中心プレート４１の中心位置と、周辺プレート４２及びリング部材４４の中心位置とを正確に合わせることが可能になる。

また、中心プレート４１の側面には、リング部材４４の凸部４４ｃに嵌合する凹部４１ａが形成されている。この凹部４１ａは、ガス通過孔Ｈ２が、シャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１と１対１に対応しかつ同軸になるように配設されたときに、凸部４４ｃに嵌合するようになっている。これにより、中心プレート４１の（中心軸を軸とした）回転方向のズレを拘束することが可能になる。さらに、ガス吐出孔Ｈ１とガス通過孔Ｈ２とがずれないように、中心プレート４１を位置合わせすることが可能になる。

また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０において、中心プレート４１の上面は、周辺プレート４２及びリング部材４４それぞれの上面と比較して、シャワープレート２１に近くになっていることが好ましい。すなわち、中心プレート４１とシャワープレート２１との距離が、周辺プレート４２及びリング部材４４それぞれとシャワープレート２１との距離よりも小さくなっていることが好ましい。

周辺プレート４２の上面もしくはリング部材４４の上面が、中心プレート４１の上面と比較して、シャワープレート２１に近くになっている場合、中心プレート４１とシャワープレート２１との間に、原料ガスが滞留する空間が生じてしまう。その結果、シャワープレート２１に付着した付着物が中心プレート４１を汚染する。

また、図３、図４（ａ）及び（ｂ）に示された周辺プレート４２は、平板になっている。しかしながら、周辺プレート４２は、図３、図４（ａ）及び（ｂ）に示された構成に限定されず、中心プレート４１を載置する載置部が形成されていればよい。例えば、周辺プレート４２への生成物の付着を低減するために、表面にパージガス導入孔が形成された構成であってもよい。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について、図５（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明すると以下の通りである。図５は、本実施形態のカバープレートユニット４０の構成を示し、図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は断面図である。

本実施形態のカバープレートユニット４０は、リング部材４４の形状が、実施の形態１と異なるのみであるので、中心プレート４１及び周辺プレート４２に関する説明を省略する。

図５（ｂ）に示されるように、本実施形態のカバープレート４０のリング部材４４は、Ｌ字型の断面形状を有する。すなわち、リング部材４４は、円筒形状の側壁４４１と、側壁４４１に連結している下リング部４４３とで構成されている。下シング部４４３は、側壁４４１から中心軸Ｏへ延びている。側壁４４１と、下リング部４４３とにより形成される段差部が、複数のプレート片４２ａの収容部になる。本実施形態のカバープレートユニット４０では、周辺プレート４２の上下方向の支持は、下リング部４４３のみで行われている。それゆえ、下リング部４４３は、周辺プレート４２を安定して保持するため、周辺プレート４２の底面において、外周から重心位置をカバーするような寸法である。

また、リング部材４４における側壁４４１の上側の一部には、中心軸Ｏへ向かって突出した凸部４４ｃが形成されている。この凸部４４ｃは、上側から見て、周辺プレート４２の内周面から中心軸Ｏ側へ突出した構成になっている。この凸部４４ｃは、中心プレート４１の位置合わせのために用いられ、複数設けられていてもよい。

また、本実施形態のカバープレートユニット４０では、リング部材４４がＬ字型の断面形状を有し、凸部４４ｃを除き上側が開放された構成になっている。これにより、リング部材４４の上側からプレート片４２ａを載置することが可能になる。それゆえ、実施の形態１で説明したリング部材４４の切り欠き部４４ａは、必ずしも必要ではない。リング部材４４に複数のプレート片４２ａを収容するに際し、組み立てられた周辺プレート４２が崩れることがないように、プレート片４２ａの厚さを大きくすることが好ましい。

また、本発明において、カバープレートユニット４０、及びその構成部品の形状が、図１〜図５に示された形状に限定されないことは言うまでもない。

（本発明の別の表現）
本発明は、以下の（１）〜（６）のように表現することができる。

（１）シャワーヘッドを保護するカバープレートおよびプレート保持部材からなるカバープレートユニットにおいて、カバープレートは、シャワー孔を有する中心プレートと、それを載置可能な、複数に分割された周辺プレートからなり、その周辺プレートがプレート保持部材により保持されることを特徴とするカバープレートユニット。

（２）（１）に記載のカバープレートユニットにおいて、上記中心プレートと上記周辺プレートはそれぞれに設けられたテーパーによって接触・支持されることを特徴とするカバープレートユニット。

（３）（１）または（２）に記載のカバープレートユニットにおいて、前記プレート保持部材の一部に１つまたは複数の凸部を有し、中心プレートに前記凸部と嵌め合わせ可能な一つまたは複数の溝を有することを特徴とするカバープレートユニット。

（４）（１）〜（３）の何れかに記載のカバープレートユニットにおいて、前記プレート保持部材の一部に上記周辺プレートの載置に十分な大きさの切り欠きを有し、周辺プレート載置後、上記切り欠き部分を覆うためのカバー部材を有することを特徴とするカバープレートユニット。

（５）（１）〜（４）の何れかに記載のカバープレートユニットにおいて、前記プレート保持部材は昇降機構を有することを特徴とするカバープレートユニット。

（６）（１）〜（５）の何れかに記載のカバープレートユニットにおいて、上記中心プレートのシャワーヘッドと対抗する面とシャワーヘッドの間の距離は、上記周辺プレート・前記プレート保持部材のシャワーヘッドと対抗する面それぞれがシャワーヘッドとの間に作る距離よりも短いことを特徴とするカバープレートユニット。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、シャワーヘッドの複数のガス吐出孔より基板表面に反応ガスを供給するシャワーヘッドを用いた縦型の気相成長装置に利用できる。

１ 成長室
２ 反応炉
３ 被成膜基板
４ サセプタ
５ ヒーター
１０ ＭＯＣＶＤ装置（気相成長装置）
２０ シャワーヘッド
２１ シャワープレート
２２ 冷媒供給部
２３ ガス混合室
４０ カバープレートユニット
４１ 中心プレート
４１ａ 凹部
４１ｂ テーパー面（第１のテーパー面）
４２ 周辺プレート
４２ａ プレート片
４２ｂ 傾斜面
４３ プレート保持部材
４４ リング部材
４４ａ 切り欠き部
４４ｂ カバー部材
４４ｃ 凸部
４５ シャフト
Ｈ１ ガス吐出孔
Ｈ２ ガス通過孔
Ｏ 中心軸

Claims (7)

1. 気相成長装置に備えられたシャワーヘッドを保護するためのカバープレートユニットであって、
   ガス通過孔を有する中心プレートと、上記中心プレートを載置する載置部が形成された周辺プレートと、上記周辺プレートを保持するプレート保持部材とを備え、
   上記周辺プレートは、上記中心プレートの周辺に配された複数のプレート片に分割されていることを特徴とするカバープレートユニット。
2. 上記中心プレートの側面は、第１のテーパー面になっており、
   上記周辺プレートには、上記第１のテーパー面に沿った第２のテーパー面が上記載置部として形成されており、
   上記第２のテーパー面は、各プレート片に形成された傾斜面により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカバープレートユニット。
3. 上記プレート保持部材には、上記中心プレートに向かって突出した凸部が形成されており、上記中心プレートの側面には、上記凸部と嵌合する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカバープレートユニット。
4. 上記プレート保持部材は、上記プレート片を挿入するための切り欠き部と、該切り欠き部を閉塞するカバー部材とを備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のカバープレートユニット。
5. 上記プレート保持部材は、シャワーヘッドに対し上記周辺プレートを接近または離反させる昇降機構を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のカバープレートユニット。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載のカバープレートユニットと、
   ガス吐出孔が形成されたシャワーヘッドとを備えた気相成長装置であって、
   上記カバープレートの中心プレートは、ガス通過孔が上記ガス吐出孔と同軸になるように、位置調整されていることを特徴とする気相成長装置。
7. 上記中心プレートと上記シャワーヘッドとの距離が、周辺プレート及びプレート保持部材それぞれと上記シャワーヘッドとの距離よりも小さくなっていることを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。

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