JP6129666B2

JP6129666B2 - 気相成長装置及び気相成長用加熱装置

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Publication number: JP6129666B2
Application number: JP2013144928A
Authority: JP
Inventors: 一登三田
Original assignee: Furukawa Co Ltd
Current assignee: Furukawa Co Ltd
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: JP2015018924A

Description

本発明は、気相成長装置及び気相成長用加熱装置に関する。

ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの気相成長法に用いられる気相成長装置は、一般的に、基板を支持するサセプタと、サセプタを加熱するヒータと、を有しており、ヒータによりサセプタ及び基板を加熱しながら、気相成長により基板上に堆積物を形成する。

気相成長装置は、ヒータを覆うヒータケースを有する場合がある。ヒータケースは、ヒータからの輻射熱を反射することによる加熱効率の向上や、他の部材の支持を目的として設けられる。例えば、特許文献１には、ヒータケース（同文献のサセプタホルダ）を有する気相成長装置が記載されている。

特開平６−２１６０３３号公報

基板の加熱温度は、基板上に形成される堆積物の種類によって異なる。また、ヒータケースは、加熱により熱膨張し、その熱膨張の量は、ヒータケースの温度が高温となるほど増大する。本発明者の検討によれば、基板を比較的低温に加熱する場合には、ヒータケースが熱膨張しても、ヒータケースおよびそれを支持する支持部が応力を吸収することができるが、基板を比較的高温に加熱する場合には、ヒータケースの熱膨張の量が増大し過ぎて、応力を吸収しきれない可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、ヒータケースが熱膨張した場合にヒータケース及びそれを支持する支持部に作用する応力を抑制することが可能な気相成長装置及び気相成長用加熱装置を提供する。

本発明は、
基板の少なくとも一方の面に気相成長により堆積物を形成可能なように前記基板を支持する盤状のサセプタと、
前記サセプタの一方の面に対して対向する位置に配置され、前記サセプタを加熱するヒータと、
前記ヒータを覆うヒータケースと、
前記ヒータケースを支持する複数の支持部と、
を備え、
前記ヒータケースは、前記ヒータと対向して配置された面状の対向部を有し、
前記対向部には、前記複数の支持部の各々と対応する貫通穴が形成され、
前記複数の支持部は、それぞれ対応する前記貫通穴を貫通しているとともに、前記対向部における前記貫通穴の周囲縁部を支持しており、
前記貫通穴の各々は、前記対向部の面直方向に前記ヒータケースを見たときの前記ヒータケースの外形線上の一点から、前記外形線に囲まれる形状の重心へ向かう方向へと、前記支持部が相対的に移動することを許容する形状に形成されている気相成長装置を提供する。

この気相成長装置によれば、ヒータケースを支持する複数の支持部は、それぞれ対応する貫通穴を貫通しているとともに、対向部における貫通穴の周囲縁部を支持しており、貫通穴の各々は、対向部の面直方向にヒータケースを見たときのヒータケースの外形線上の一点から、この外形線に囲まれる形状の重心へ向かう方向へと、支持部が相対的に移動することを許容する形状に形成されている。よって、ヒータケースがその重心から外方に向けて熱膨張した場合に、各支持部は、貫通穴内においてヒータケースに対して相対移動することができる。これにより、ヒータケースが熱膨張した場合にヒータケース及びそれを支持する支持部に作用する応力を抑制することができる。

また、本発明は、
ヒータと、
前記ヒータを覆うヒータケースと、
前記ヒータケースを支持する複数の支持部と、
を備え、
前記ヒータケースは、前記ヒータと対向して配置された面状の対向部を有し、
前記対向部には、前記複数の支持部の各々と対応する貫通穴が形成され、
前記複数の支持部は、それぞれ対応する前記貫通穴を貫通しているとともに、前記対向部における前記貫通穴の周囲縁部を支持しており、
前記貫通穴の各々は、前記対向部の面直方向に前記ヒータケースを見たときの前記ヒータケースの外形線上の一点から、前記外形線に囲まれる形状の重心へ向かう方向へと、前記支持部が相対的に移動することを許容する形状に形成されている気相成長用加熱装置を提供する。

本発明によれば、ヒータを覆うケースが熱膨張した場合にケース及びそれを支持する支持部に作用する応力を抑制することができる。

実施形態に係る気相成長装置の正面断面図である。サセプタの平面図である。ヒータ及びヒータケースを示す平面図である。図４（ａ）および（ｂ）はヒータケースを示す図であり、このうち図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図である。図５（ａ）および（ｂ）は支持部によりヒータケースを支持している箇所を示す断面図であり、このうち図５（ａ）はヒータケースの半径方向に対して直交する方向において切断した構造を示し、図５（ｂ）はヒータケースの半径方向において切断した構造を示す。棒状電極がヒータケースを貫通している箇所を示す断面図であり、ヒータケースの半径方向において切断した構造を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

図１は実施形態に係る気相成長装置１００の正面断面図である。図２はサセプタ３０の平面図である。図３はヒータ１０及びヒータケース８０を示す平面図である。図４（ａ）および（ｂ）はヒータケース８０を示す図であり、このうち図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図である。図５（ａ）および（ｂ）は支持部１２０によりヒータケース８０を支持している箇所を示す断面図であり、このうち図５（ａ）はヒータケース８０の半径方向に対して直交する方向において切断した構造を示し、図５（ｂ）はヒータケース８０の半径方向において切断した構造を示す。図６は棒状電極４１がヒータケース８０を貫通している箇所を示す断面図であり、ヒータケース８０の半径方向において切断した構造を示す。

本実施形態に係る気相成長装置１００は、基板５０の少なくとも一方の面に気相成長により堆積物を形成可能なように基板５０を支持する盤状のサセプタ３０と、サセプタ３０の一方の面に対して対向する位置に配置され、サセプタ３０を加熱するヒータ１０と、ヒータ１０を覆うヒータケース８０と、ヒータケース８０を支持する複数の支持部１２０と、を備える。ヒータケース８０は、ヒータ１０と対向して配置された面状の対向部（例えば底板部８１）を有し、対向部には、複数の支持部１２０の各々と対応する貫通穴８４が形成されている。複数の支持部１２０は、それぞれ対応する貫通穴８４を貫通しているとともに、対向部における貫通穴８４の周囲縁部を支持している。貫通穴８４の各々は、対向部の面直方向にヒータケース８０を見たときのヒータケース８０の外形線上の一点（例えば図４（ａ）に示す点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）から、この外形線に囲まれる形状の重心Ｇ（図４（ａ））へ向かう方向へと、支持部１２０が相対的に移動することを許容する形状に形成されている。以下、詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る気相成長装置１００は、チャンバ１１０と、チャンバ１１０内において基板５０（図２）を保持するサセプタ３０と、サセプタ３０を支持する回転軸部６０と、を有する。

図２に示すように、サセプタ３０は、例えば円盤状に形成され、チャンバ１１０内において水平に配置されている。サセプタ３０の上面には、基板５０を位置決め状態で保持する基板載置用ポケット３１が形成されている。基板載置用ポケット３１には、サセプタ３０に対して平行に、基板５０を載置できるようになっている。

図１に示すように、回転軸部６０は、例えばサセプタ３０と一体的に形成され、サセプタ３０の下面より下方に突出し、且つ、チャンバ１１０の底板よりも下方に突出している。つまり、回転軸部６０は、その軸方向が上下方向となる状態で配置されている。回転軸部６０は、図示しないモータ等の回転駆動部により軸周りに回転させられるようになっている。回転軸部６０が軸周りに回転するのに伴い、サセプタ３０が水平面内において回転する。

気相成長装置１００は、更に、チャンバ１１０内に原料ガスを供給する原料ガス供給配管１１１、１１２と、チャンバ１１０内に設けられたガス分散部材１１３と、チャンバ１１０からの排気を行う排気管１１４と、を有している。ガス分散部材１１３には、多数のガス導出口１１３ａが形成されている。ガス分散部材１１３は、サセプタ３０の上方に配置され、サセプタ３０の上面と対向している。

ヒータ１０は、サセプタ３０の下方に配置され、サセプタ３０の下面と対向（例えばサセプタ３０に対して平行に対向）している。ヒータ１０は、例えば、二次元的に屈曲する線状のパターンからなるプレート形状に形成された、平板ヒータである（図３参照）。この線状のパターンは、所定の幅を有している。ヒータ１０のパターンの形状は特に限定されない。図３には、ヒータ１０が、第１部分１１、第２部分１２及び第３部分１３の３つのパターンからなる例を示している。これら第１部分１１、第２部分１２及び第３部分１３に対し、それぞれ個別に電流が印加されるようになっている。平面視におけるヒータ１０の外形形状は、サセプタ３０と同様に円形となっている（図３、図２参照）。

第１部分１１、第２部分１２及び第３部分１３の各々の両端部には、第１部分１１、第２部分１２及び第３部分１３の両端部をそれぞれ後述する棒状電極４１に固定するための止着部材１５を挿通させる固定穴１９がそれぞれ形成されている。

ヒータ１０の下方には、ヒータ１０から放射される熱をサセプタ３０側に反射する反射板２０が配置されている。平面視における反射板２０の外形形状は、ヒータ１０と同様に円形となっている。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、ヒータケース８０は、ヒータ１０と対向して配置された板状の底板部８１と、外周壁部８２と、内周壁部８３と、を有している。底板部８１は、例えば、ドーナツ状の平面形状に形成されている。外周壁部８２は、円筒状に形成され、底板部８１の外周端より上方に起立している。内周壁部８３は、外周壁部８２と同心の円筒状に形成され、底板部８１の内周端より上方に起立している。底板部８１、外周壁部８２および内周壁部８３によって、ドーナツ状の平面形状で、且つ、上向きに開口した受け皿形状のヒータケース８０が構成されている。ヒータケース８０は、サセプタ３０の下方に配置されている。ヒータケース８０は、ヒータ１０および反射板２０を収容しており、加熱効率を向上する機能を担う。ヒータケース８０は、例えば、金属により構成されている。

底板部８１の中心の開口、及び、内周壁部８３の内側の領域は、回転軸挿通穴８３ａを構成しており、該回転軸挿通穴８３ａに回転軸部６０が挿通されている。

図４（ａ）に示すように、ヒータケース８０の底板部８１には、複数の貫通穴８４と、複数の電極挿通穴８５と、が形成されている。貫通穴８４は、それぞれ対応する支持部１２０（後述）の上端部を貫通させるものである。電極挿通穴８５は、それぞれ対応する棒状電極４１（後述）を挿通させるものである。

ここで、図３に示すように、ヒータ１０およびヒータケース８０を平面視したとき（つまり、底板部８１の面直方向にヒータ１０およびヒータケース８０を見たとき）、ヒータケース８０の外形形状とヒータ１０の外形形状とは、実質的に互いに相似形であり、且つ、ヒータケース８０の外形形状における重心とヒータ１０の外形形状における重心が互いに一致している。

更に、図２に示すように、サセプタ３０およびヒータ１０を平面視したとき（つまり、底板部８１の面直方向にサセプタ３０およびヒータ１０を見たとき）、サセプタ３０の外形形状とヒータ１０の外形形状とは、実質的に互いに等しいか又は互いに相似形であり、且つ、サセプタ３０の外形形状における重心とヒータ１０の外形形状における重心とが互いに一致している。

図５（ａ）および（ｂ）に示すように、支持部１２０は、例えば、柱状の本体部１２１と、それぞれ絶縁材料からなる絶縁部材（絶縁部）１２２および絶縁部材１２５と、固定ネジ（固定部）１３０と、を有している。

本体部１２１は、例えば、チャンバ１１０の底板より支持されて、該底板上に立設されている（図１参照）。本体部１２１の上端面は、例えば平坦に形成され、水平に配置されている。

絶縁部材１２２は、円板状に形成され、本体部１２１の平坦な上端面に載置されている。絶縁部材１２２は、ヒータケース８０の底板部８１の下面における貫通穴８４の周囲縁部を支持している。

絶縁部材１２５は、第２絶縁部１２３および第３絶縁部１２４を有している。すなわち、第２絶縁部１２３と第３絶縁部１２４とは、互いに一体形成されている。第２絶縁部１２３は、底板部８１を挟んで絶縁部材１２２とは反対側に配置されている。第３絶縁部１２４は、第２絶縁部１２３と絶縁部材１２２との間に挟まれているとともに、貫通穴８４を貫通して配置されている。

固定ネジ１３０は、本体部１２１に螺入される軸部１３１と、軸部１３１の一端に形成された頭部１３２とを有する雄ネジである。

絶縁部材１２２は、平板なワッシャ形状に形成され、該絶縁部材１２２には、軸部１３１を挿通させる挿通穴１２２ａが形成されている。

また、絶縁部材１２５にも、軸部１３１を挿通させる挿通穴１２５ａが形成されている。なお、第３絶縁部１２４は、例えば円筒状に形成されている。また、第２絶縁部１２３は、円筒状の部分と、該円筒状の部分の下端部に連接された円板状の部分と、を有している。この円板状の部分の下面には、第３絶縁部１２４が連接されている。第２絶縁部１２３における円板状の部分よりも、第３絶縁部１２４の方が小径に形成されている。更に、絶縁部材１２５の第２絶縁部１２３には、頭部１３２を収容する座繰り部１２５ｂが形成されている。

挿通穴１２５ａおよび挿通穴１２２ａを通して、軸部１３１が本体部１２１に螺入されることにより、固定ネジ１３０は、絶縁部材１２２および絶縁部材１２５を一括して本体部１２１に対して固定している。すなわち、固定ネジ１３０は、絶縁部（絶縁部材１２２）、第２絶縁部１２３及び第３絶縁部１２４を一括して本体部１２１に対して固定している。

第３絶縁部１２４は、第２絶縁部１２３と絶縁部（絶縁部材１２２）との間隔を底板部８１の厚みよりも大きい間隔に維持させるスペーサを兼ねている。このため、第２絶縁部１２３が底板部８１の上面に接してしまうことが抑制されている。

ここで、ヒータケース８０を支持する支持部１２０の数は任意の複数個とすることができる。例えば、図４（ａ）に示すように、底板部８１には３つの貫通穴８４が形成されており、貫通穴８４と対応する数の支持部１２０、すなわち合計３つの支持部１２０によってヒータケース８０が支持されている。各８４は、底板部８１の周方向において互いに異なる位置に配置されている。貫通穴８４は、例えば、底板部８１の周方向において等角度間隔（１２０度間隔）で配置されている。

上記のように、貫通穴８４の各々は、底板部８１の面直方向にヒータケース８０を見たときのヒータケース８０の外形線上の一点（例えば図４（ａ）に示す点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）から、この外形線に囲まれる形状の重心Ｇ（図４（ａ））へ向かう方向へと、支持部１２０が相対的に移動することを許容する形状に形成されている。すなわち、支持部１２０が図５（ｂ）における左方向へと貫通穴８４に対して相対的に移動することが許容されるように、貫通穴８４の形状が設定されている。よって、ヒータケース８０がその重心Ｇから外方に向けて放射状に熱膨張した場合に、各支持部１２０は、貫通穴８４内においてヒータケース８０に対して相対移動することができる。これにより、ヒータケース８０が熱膨張した場合にヒータケース８０及びそれを支持する支持部１２０に作用する応力を抑制することができる。なお、重心Ｇは、ヒータケース８０の外形形状が円形や矩形状の場合は、当該外形形状の中心と一致する。

より具体的には、例えば、少なくとも２つの貫通穴８４の各々は、底板部８１の面直方向にヒータケース８０を見たときのヒータケース８０の外形線上の互いに異なる一点から、この外形線に囲まれる形状の重心Ｇへ向かう方向において、長尺に形成された長穴であり、それぞれ対応する支持部１２０を当該方向にガイド可能となっている。すなわち、少なくとも２つの貫通穴８４の長手方向における寸法は、支持部１２０の第３絶縁部１２４の外径よりも十分に大きく設定されているが（図５（ｂ）参照、各貫通穴８４の短手方向における寸法は、第３絶縁部１２４の外径よりも若干大きい程度に設定されている（図５（ａ）参照）。

本実施形態の場合、複数の貫通穴８４の各々が、底板部８１の面直方向にヒータケース８０を見たときのヒータケース８０の外形線上の互いに異なる一点から、この外形線に囲まれる形状の重心Ｇへ向かう方向において、長尺に形成された長穴であり、それぞれ対応する支持部１２０を当該方向にガイド可能となっている。図４（ａ）に示す３つの貫通穴８４のうち、貫通穴８４ａは、点Ｐ１から重心Ｇへ向かう方向において長尺な長穴であり、貫通穴８４ｂは、点Ｐ２から重心Ｇへ向かう方向において長尺な長孔であり、貫通穴８４ｃは、点Ｐ３から重心Ｇへ向かう方向において長尺な長孔である。

図１に示すように、気相成長装置１００は、更に、ヒータ１０に電力を供給する電力供給部７０と、棒状電極４１と、を有する。電力供給部７０は、棒状電極４１を介してヒータ１０へ電力を供給する。ヒータ１０は、電力供給部７０から供給される電力によって発熱する（ジュール熱を発生する）。具体的には、例えば、電力供給部７０は、ヒータ１０に対して電流を印加し、ヒータ１０を発熱させる。ヒータ１０が発熱することによって、サセプタ３０及びサセプタ３０上の基板５０を加熱することができる。

棒状電極４１は、例えば、以下に説明するようにヒータ１０を支持している。

例えば、図１に示すように、チャンバ１１０内に電流を導入するための複数の金属棒９０が、チャンバ１１０の下方から、チャンバ１１０の底板を突き抜けて、チャンバ１１０内に導入されている。各金属棒９０は、チャンバ１１０の底板に固定されている。各金属棒９０は、各棒状電極４１とそれぞれ対応しており、金属棒９０には、電力供給部７０から電力が供給される。なお、チャンバ１１０の底板と金属棒９０との間には、図示しない絶縁部材が介装されており、チャンバ１１０と金属棒９０とは相互に絶縁されている。更に、チャンバ１１０と金属棒９０との間は真空気密状態に保たれている。

金属棒９０は、金属等の導電体により構成された連結部材８９をチャンバ１１０の内部において支持している。連結部材８９と金属棒９０とは相互に導通している。金属棒９０と連結部材８９とは、例えば、螺子を用いた締結により相互に固定されている。連結部材８９は、ヒータケース８０の下方に位置している。

棒状電極４１は、連結部材８９から上方に突出するように連結部材８９に固定され、上下方向に延在している。連結部材８９と棒状電極４１とは、例えば、螺子を用いた締結により相互に固定されている。これにより、金属棒９０、連結部材８９及び棒状電極４１は、一体の導体として組み立てられている。

例えば、図６に示すように、棒状電極４１の下端部は、連結部材８９を上下に貫通している。また、棒状電極４１の外面には、雄ネジが形成されており、連結部材８９の下側及び上側の各々において、棒状電極４１に対してナット８８が螺合している。これらナット８８を互いに近づく方向に締結することにより、棒状電極４１が連結部材８９に対して固定されている。

棒状電極４１の上端面は平坦且つ水平に配置されている。そして、棒状電極４１の上端面にヒータ１０の端部（上記の固定穴１９が形成されている部分）が載置されている。

棒状電極４１の上端面には、雌ネジなどの止着穴４１ａが形成されている。雄ネジなどの止着部材１５を、固定穴１９を通して止着穴４１ａに止着（例えば螺入）することにより、ヒータ１０が棒状電極４１に固定されている。例えば、図３に示すように、ヒータ１０は、例えば、第１部分１１、第２部分１２及び第３部分１３の３つのゾーンに分割され、第１部分１１、第２部分１２及び第３部分１３の各々の両端部に、それぞれ固定穴１９が形成されている。そして、各固定穴１９に対応して、別個の棒状電極４１が配置され、第１部分１１、第２部分１２及び第３部分１３の各々の両端部が、それぞれ棒状電極４１に固定されている。こうして、ヒータ１０を構成する第１部分１１、第２部分１２及び第３部分１３は、棒状電極４１によって支持されている。

ここで、図６に示すように、棒状電極４１の下部はヒータケース８０の底板部８１の下側から、底板部８１の電極挿通穴８５を通して、底板部８１の上方へ突出している。上記のように棒状電極４１の外面には雄ネジが形成されており、ヒータケース８０の底板部８１の下側及び上側の各々において、棒状電極４１に対してナット８７が螺合している。これらナット８７の間には、例えば一対の絶縁部材８６が挟み込まれている。絶縁部材８６には、挿通穴８６ａが形成され、該挿通穴８６ａに棒状電極４１が挿通されている。絶縁部材８６は、例えば、円筒状などの筒状に形成された筒状部８６ｃと、該筒状部８６ｃよりも大径に形成され且つ該筒状部８６ｃの一端部に連接されたフランジ部８６ｂと、を有している。一対の絶縁部材８６は、互いの筒状部８６ｃの他端どうしが突き合わされる向きで配置されている。図６に示すように、筒状部８６ｃが電極挿通穴８５に挿通された状態となるように、上下方向における各ナット８７の位置が設定されている。これにより、ヒータケース８０の底板部８１と棒状電極４１との間に絶縁部材８６が介在し、底板部８１と棒状電極４１との短絡が抑制されるようになっている。

ここで、図６に示すように、電極挿通穴８５の内径は、筒状部８６ｃの外径よりも十分に大きく設定されている。電極挿通穴８５の各々は、底板部８１の面直方向にヒータケース８０を見たときのヒータケース８０の外形線上の一点から、この外形線に囲まれる形状の重心Ｇ（図４（ａ））へ向かう方向へと、棒状電極４１が相対的に移動することを許容する形状に形成されている。よって、ヒータケース８０がその重心Ｇから外方に向けて放射状に熱膨張した場合に、各棒状電極４１は、電極挿通穴８５内においてヒータケース８０に対して相対移動することができる。これにより、ヒータケース８０が熱膨張した場合にヒータケース８０及び棒状電極４１に作用する応力を抑制することができるようになっている。

次に、気相成長装置１００の各構成要素の材料の例を説明する。ヒータ１０は、電力の供給（例えば電流の印加）によってジュール熱を発生するものであれば、材質は問わない。ただし、より高温での気相成長を実現する上で、ヒータ１０は、タングステン（Ｗ）などの高融点金属や、輻射率が高いグラファイト又は炭化ケイ素などにより構成することが好ましい。ヒータケース８０は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）により構成されている。棒状電極４１は、例えば、タングステンにより構成されている。絶縁部材１２２、絶縁部材１２５および絶縁部材８６は、例えば、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）またはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などにより構成されている。

以上において、ヒータ１０、反射板２０、ヒータケース８０、電力供給部７０、棒状電極４１、連結部材８９及び金属棒９０等により、本実施形態に係る気相成長用加熱装置１５０が構成されている。
すなわち、気相成長用加熱装置１５０は、ヒータ１０と、ヒータ１０を覆うヒータケース８０と、ヒータケース８０を支持する複数の支持部１２０と、を備えている。ヒータケース８０は、ヒータ１０と対向して配置された面状の対向部（例えば底板部８１）を有し、対向部には、複数の支持部１２０の各々と対応する貫通穴８４が形成されている。複数の支持部１２０は、それぞれ対応する貫通穴８４を貫通しているとともに、対向部における貫通穴８４の周囲縁部を支持している。貫通穴８４の各々は、対向部の面直方向にヒータケース８０を見たときのヒータケース８０の外形線上の一点から、この外形線に囲まれる形状の重心Ｇへ向かう方向へと、支持部１２０が相対的に移動することを許容する形状に形成されている。

次に、動作を説明する。

気相成長装置１００を用いて気相成長を行うには、サセプタ３０の基板載置用ポケット３１に基板５０をセットし、サセプタ３０を水平面内で回転させるとともに、ヒータ１０によりサセプタ３０及び基板５０を加熱しながら、原料ガス供給配管１１１、１１２からそれぞれ原料ガスをチャンバ１１０内に導入する。チャンバ１１０内に導入された原料ガスは、ガス分散部材１１３により均一に分散されて、サセプタ３０上の基板５０の上面に供給される。その結果、基板５０上にエピタキシャル層等の堆積物が成長する（成膜される）。具体的には、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のIIIＶ族化合物薄膜を基板５０上に形成することができる。

電力供給部７０は、金属棒９０に対して電流を供給する。この電流は、金属棒９０、連結部材８９及び棒状電極４１をこの順に通して、ヒータ１０の第１部分１１、第２部分１２及び第３部分１３の各々に導入される。

ここで、加熱前の状態では、例えば、図５（ｂ）に示すように、支持部１２０は、貫通穴８４の長手方向における一端側（ヒータケース８０の周縁部側）に位置している。気相成長を行う際の加熱により、ヒータケース８０は、例えば、その重心Ｇから外方に向けて放射状に熱膨張する。これにより、支持部１２０は、図５（ｂ）における左方向へと、ヒータケース８０に対して相対的に移動する。この際、絶縁部材１２２の上面は、底板部８１の下面に対して摺動する。ここで、支持部１２０とヒータケース８０とが互いに干渉してしまうことが抑制されるため、ヒータケース８０が熱膨張した場合においてヒータケース８０及び支持部１２０に作用する応力を抑制することができる。

また、第２絶縁部１２３と絶縁部材１２２との間隔は、底板部８１の厚みよりも大きい間隔に維持されている。よって、絶縁部材１２２の上面と底板部８１の下面との摩擦力の増大が抑制され、絶縁部材１２２の上面が底板部８１の下面に対してスムーズに摺動することができる。

また、棒状電極４１についても、加熱前の状態では、例えば、図６に示すように、電極挿通穴８５に対して偏心した位置（ヒータケース８０の周縁部側）に位置している。気相成長を行う際の加熱によりヒータケース８０が熱膨張すると、棒状電極４１は、図６における左方向へと、ヒータケース８０に対して相対的に移動する。ここで、棒状電極４１（およびその周囲に設けられた絶縁部材８６）とヒータケース８０とが互いに干渉してしまうことが抑制されるため、ヒータケース８０が熱膨張した場合においてヒータケース８０及び棒状電極４１に作用する応力を抑制することができる。

以上のような実施形態によれば、複数の支持部１２０は、それぞれ対応する貫通穴８４を貫通しているとともに、底板部８１における貫通穴８４の周囲縁部を支持している。そして、貫通穴８４の各々は、ヒータケース８０の外形線上の一点から、この外形線に囲まれる形状の重心Ｇへ向かう方向へと、支持部１２０が相対的に移動することを許容する形状に形成されている。よって、ヒータケース８０がその重心Ｇから外方に向けて熱膨張した場合に、各支持部１２０は、貫通穴８４内においてヒータケース８０に対して相対移動することができる。これにより、ヒータケース８０が熱膨張した場合にヒータケース８０及びそれを支持する支持部１２０に作用する応力を抑制することができる。

また、少なくとも２つの貫通穴８４の各々は、底板部８１の面直方向にヒータケース８０を見たときのヒータケース８０の外形線上の互いに異なる一点から、この外形線に囲まれる形状の重心Ｇへ向かう方向において、長尺に形成された長穴であり、それぞれ対応する支持部１２０を当該方向にガイド可能である。よって、ヒータケース８０が熱膨張することによりヒータケース８０に対する支持部１２０の位置がずれた場合にも、ヒータケース８０の重心Ｇの位置が変化しないようにして、支持部１２０によってヒータケース８０を支持することができる。

また、ヒータケース８０は金属からなり、支持部１２０は、絶縁材料からなりヒータケース８０を支持する絶縁部材１２２を有するので、支持部１２０とヒータケース８０との短絡を抑制することができる。これにより、ヒータケース８０から支持部１２０へのリーク電流の発生を抑制することができる。

また、支持部１２０は、柱状の本体部１２１と、底板部８１を挟んで絶縁部材１２２とは反対側に配置された第２絶縁部１２３と、第２絶縁部１２３と絶縁部材１２２との間に挟まれているとともに、貫通穴８４を貫通して配置されている第３絶縁部１２４と、絶縁部材１２２、第２絶縁部１２３及び第３絶縁部１２４を本体部１２１に対して固定する固定ネジ１３０と、を有し、第３絶縁部１２４は、第２絶縁部１２３と絶縁部材１２２との間隔を底板部８１の厚みよりも大きい間隔に維持させるスペーサを兼ねている。よって、絶縁部材１２２と底板部８１との摩擦力の増大が抑制されるので、ヒータケース８０が熱膨張する際に、絶縁部材１２２が底板部８１に対してスムーズに摺動することができる。

また、第２絶縁部１２３と第３絶縁部１２４とは互いに一体形成されているので、気相成長装置１００の部品点数を低減することができる。

また、絶縁部材１２２、第２絶縁部１２３及び第３絶縁部１２４を本体部１２１に対して固定する固定部は、本体部１２１に螺入される軸部１３１と、軸部１３１の一端に形成された頭部１３２とを有する固定ネジ（雄ネジ）１３０であり、絶縁部材１２２は平板なワッシャ形状に形成され、第２絶縁部１２３には、頭部１３２を収容する座繰り部１２５ｂが形成されている。よって、絶縁部材１２２、第２絶縁部１２３及び第３絶縁部１２４を固定ネジ１３０により本体部１２１に対して容易且つ安定的に固定することができる。

なお、上記においては、ヒータケース８０が底板部８１の他に、外周壁部８２および内周壁部８３を有しており、ヒータ１０がヒータケース８０に収容されている例を説明したが、ヒータケース８０の形状はこの例に限らない。例えば、ヒータケース８０は、底板部８１のみからなり、ヒータ１０をサセプタ３０とは反対側において覆っているだけの構造であっても良い。

また、上記においては、気相成長装置１００が１枚（１段）のヒータ１０を有する例を説明したが、この例に限らず、気相成長装置１００は複数枚（複数段）のヒータ１０を有していても良い。

また、上記においては、ヒータ１０が平板ヒータである例を説明したが、ヒータ１０は、コイル形状に形成されたコイルヒータであっても良い。

また、上記においては、底板部８１の面直方向に見たときのヒータ１０の形状が円形である例を説明したが、ヒータ１０は他の形状であっても良い。同様に、上記においては、底板部８１の面直方向に見たときのヒータケース８０の形状が円形である例を説明したが、ヒータケース８０は他の形状であっても良い。

また、上記においては、サセプタ３０により保持された状態の基板５０の上面に対して原料ガスをダウンフローで供給する場合に、ヒータ１０がサセプタ３０の下方に配置されている例を説明したが、ヒータ１０とサセプタ３０との位置関係は、この例に限らない。例えば、ヒータ１０をサセプタの上方に配置し、且つ、サセプタにより保持された状態の基板の下面に対して原料ガスをアップフローで供給するようにしても良い。

１０ヒータ
１１第１部分
１２第２部分
１３第３部分
１５止着部材
１９固定穴
２０反射板
３０サセプタ
３１基板載置用ポケット
４１棒状電極
４１ａ止着穴
５０基板
６０回転軸部
７０電力供給部
８０ヒータケース
８１底板部（対向部）
８２外周壁部
８３内周壁部
８３ａ回転軸挿通穴
８４（８４ａ、８４ｂ、８４ｃ）貫通穴
８５電極挿通穴
８６絶縁部材
８６ａ挿通穴
８６ｂフランジ部
８６ｃ筒状部
８７ナット
８８ナット
８９連結部材
９０金属棒
１００気相成長装置
１１０チャンバ
１１１、１１２原料ガス供給配管
１１３ガス分散部材
１１３ａガス導出口
１１４排気管
１２０支持部
１２１本体部
１２２絶縁部
１２２ａ挿通穴
１２３第２絶縁部
１２４第３絶縁部
１２５絶縁部材
１２５ａ挿通穴
１２５ｂ座繰り部
１３０固定ネジ（固定部）
１３１軸部
１３２頭部
１５０気相成長用加熱装置

Claims

基板の少なくとも一方の面に気相成長により堆積物を形成可能なように前記基板を支持する盤状のサセプタと、
前記サセプタの一方の面に対して対向する位置に配置され、前記サセプタを加熱するヒータと、
前記ヒータを覆うヒータケースと、
前記ヒータケースを支持する複数の支持部と、
を備え、
前記ヒータケースは、前記ヒータと対向して配置された面状の対向部を有し、
前記対向部には、前記複数の支持部の各々と対応する貫通穴が形成され、
前記複数の支持部は、それぞれ対応する前記貫通穴を貫通しているとともに、前記対向部における前記貫通穴の周囲縁部を支持しており、
前記貫通穴の各々は、前記対向部の面直方向に前記ヒータケースを見たときの前記ヒータケースの外形線上の一点から、前記外形線に囲まれる形状の重心へ向かう方向へと、前記支持部が相対的に移動することを許容する形状に形成されている気相成長装置。
少なくとも２つの前記貫通穴の各々は、前記対向部の面直方向に前記ヒータケースを見たときの前記ヒータケースの外形線上の互いに異なる一点から、前記外形線に囲まれる形状の重心へ向かう方向において、長尺に形成された長穴であり、それぞれ対応する前記支持部を前記方向にガイド可能である請求項１に記載の気相成長装置。
前記ヒータケースは金属からなり、
前記支持部は、絶縁材料からなり前記ヒータケースを支持する絶縁部を有する請求項１又は２に記載の気相成長装置。
前記支持部は、
柱状の本体部と、
前記対向部を挟んで前記絶縁部とは反対側に配置された第２絶縁部と、
前記第２絶縁部と前記絶縁部との間に挟まれているとともに、前記貫通穴を貫通して配置されている第３絶縁部と、
前記絶縁部、前記第２絶縁部及び前記第３絶縁部を前記本体部に対して固定する固定部と、
を有し、
前記第３絶縁部は、前記第２絶縁部と前記絶縁部との間隔を前記対向部の厚みよりも大きい間隔に維持させるスペーサを兼ねている請求項３に記載の気相成長装置。
前記第２絶縁部と前記第３絶縁部とは、互いに一体形成されている請求項４に記載の気相成長装置。
前記固定部は、前記本体部に螺入される軸部と、前記軸部の一端に形成された頭部とを有する雄ネジであり、
前記絶縁部は平板なワッシャ形状に形成され、
前記第２絶縁部には、前記頭部を収容する座繰り部が形成されている請求項４又は５に記載の気相成長装置。
前記対向部の面直方向に前記ヒータおよび前記ヒータケースを見たとき、前記ヒータケースの外形形状と前記ヒータの外形形状とは、互いに相似形であり、且つ、前記ヒータケースの外形形状における重心と前記ヒータの外形形状における重心が一致している請求項１乃至６の何れか一項に記載の気相成長装置。
ヒータと、
前記ヒータを覆うヒータケースと、
前記ヒータケースを支持する複数の支持部と、
を備え、
前記ヒータケースは、前記ヒータと対向して配置された面状の対向部を有し、
前記対向部には、前記複数の支持部の各々と対応する貫通穴が形成され、
前記複数の支持部は、それぞれ対応する前記貫通穴を貫通しているとともに、前記対向部における前記貫通穴の周囲縁部を支持しており、
前記貫通穴の各々は、前記対向部の面直方向に前記ヒータケースを見たときの前記ヒータケースの外形線上の一点から、前記外形線に囲まれる形状の重心へ向かう方向へと、前記支持部が相対的に移動することを許容する形状に形成されている気相成長用加熱装置。