JPH02122616A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔題業上の利用分野〕 この発明は、主にｓ　ＧａＡａなどの化合物半導体膜を
クエーハ上に成長させる有機金属化学的気相成兼（ＭＯ
ＣＶＤ）装置を対象としたもので１）ｆ）、装置の構成
として、被成膜基板が周面に増り付けられる筒状または
中空台状のサセプタを加熱し、とのサセプタとこのサセ
プタを同軸に覆う円筒状容器との間に反応ガスを導入し
て前記被成膜基板に膜形成を行う気相成長装置に関する
。

〔従来の技術〕

第５図にこの種気相成長装置の従来の構成例を示す。基
板１２が周面に取り付け゛られる、ここでは台状く形成
されたサセプタ３は、たとえば石英ガラスで作られ回転
軸７と一体化され九ドーム状サセプタサポート１５に回
転軸７と同軸に支えられている。サセプタ３の内側には
、石英ガラスからなる内部容器４が、また外側には同様
に石英ガラスからなる外部容器１が回転軸７と同軸に配
置されており、この外部容器１とサセプタ３との間に形
成された空間に原料ガス（ＭＯＣＶＤ装置では、Ｈ，キ
ャリアガスを用いたバブリングによＶガス化された■族
元素のアルキル化物とＶ族元素の水素化物との混合ガス
、以下反応ガスと記す）が外部容器１の頂部から導入さ
れる。また、内部容器４の内側には、複数の赤外線ラン
プ５がサセプタ３と同軸に、かつサセプタ周面に平行に
なるように配列され、内部容器４を透過してサセプタ３
を背面側から輻射加熱する。

この輻射加熱によシ所定の温度に達したサセプタ３から
は、輻射により、熱が外部容器１を透過して容器外部の
空間を通りエンクロージャ２に達する。このエンクロー
ジャ２は、万一石英ガラス製の外部容器１が破損した場
合の危険防止と外部への高熱の発散防止とのために設け
られているもので、サセプタ３の温度が６００〜７００
°のような高温の場合にはエンクロージャ２の温度も高
くなるため、通常は、エンクロージャ２の外周面に冷却
水パイプを密層させ、冷却を行なっている。

一方、赤外線ランプ５０輻射熱のうち、サセプタ３とは
反対の側へ向かうものは冷却コーン６に６たり反射し、
前記サセプタ３へ向かう熱流となる。この反射をできる
だけ大きくするため、通常、冷却コー７６の表面は金め
っきされる。同時に冷却コーンの内側も冷却水により冷
却される。

サセプタ３０基板取付は面（周面）は、反応ガスが上流
側から下流側まで十分ゆきわたるよう、垂直方向の回転
軸７の軸線に対してわずかに傾けられており、下流側は
ど外部容器１との距離が短くなる台状に形成されている
。外部容器１の頂部から導入された反応ガスは基板面に
沿い層流の状態で通過し、高温に加熱されたサセプタの
面上で反応ガスが分解し基板表面に分解したガス粒子が
堆積して膜形成が行われる。基板面を通過したガスは、
図示されない下方の排気口から徘・気される。

基板面に沿って通過する反応ガスの流速はサセプタ周面
の同一周方向のすべての位置で同一であることが必要で
あるが、外部容器１とサセプタ３とは実際には必ずしも
幾何学的に完全な同軸とはならないため、これを補償す
る意味で前述の回転軸７をモータ９によυ伝達ベルト８
を介して回転させることが通常行われている。

第６図にこの種気相成長装置構成の別の従来例を示す。

この例は、サセプタの加熱が高周波誘導加熱（以下ＲＦ
加熱と略称する）により行なわれる場合の構成例を示し
、コイル１３が外部容器１を取シ巻いて一定のピッチで
、かつ外部容器１の外周面と一定のギャップをとりなが
ら巻かれている。このコイル１３に高周波電源１４から
高周波電流を供給すると、サセプタ３に渦電流が発生し
、サセプタ自身が発熱する。

他の部分の構造、作用は第５図の場合と同じでおるから
説明を省略する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、赤外線ランプちるいはＲＦ加熱コイルを加
熱手段として構成される気相成長装置における問題点は
次の通りである。すなわち、赤外線ランプを加熱手段と
した場合には、赤外線ランプが多数本、不透明なサセプ
タの内側に並列に配されるため、仮に外部容器を包囲す
るエンクローシャを内部点検のために除去可能に構成し
得たとしても・運転中にランプ切れが生じた場合、これ
を目視にて判別することは困難であり、また、うノブ切
れが生じるのは、多数本中の１本≠、多くても２本程度
であるから全電流の変化が少なく、継電器等による不足
電流検出も確実性を期し難いという問題があった。また
、ＲＦ加熱コイルを加熱手段とする場合には、サセプタ
が、基板を局面に密着状態に取り付けるため、第７図に
示すように、多角錐台状に形成されており、円形に巻か
れたコイルと多角錐台局面の周方向各部位との距離が全
周で等しく逢らず、このため発熱量が周方向各部位で異
なり、周方向に温度差を生じ、基板面で温度が均一にな
らないという問題があった。また、軸方向についても、
サセプタが台状であるため、均一な発熱を実現するため
には、コイルの巻；き径とピッチとを微妙に調整しなく
てはならず、実際上はある程度以上の調整は不可能であ
った。

この発明の目的は、赤外線ランプにおけるランプ切れの
ような事故時にも事故の検出が容易であり、かつ多角錐
台状サセプタ局面の温度分布を容易に実質均一ならしめ
５る加熱手段を備えた気相成長装置を提供することであ
る。

〔課組を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれは、被成膜
基板が局面に取シ付けられる筒状または中空台状のサセ
プタを加熱し、とのサセプタとこのサセプタを同軸に覆
う円筒状容器との間に反応ガスを導入して前記被成膜基
板に膜形成を行う気相成長装置において、前記サセプタ
を加熱する加熱手段を、サセプタの内側にかつサセプタ
と同軸に配される一２円筒状もしくは中空の円錐台状に
形成され該円筒もしくは円錐台の一方の端面と他方の端
面とから軸方向にスリットが交互に形成され電路が軸方
向に往復、蛇行する帯状に形成された抵抗発熱体とする
ものとする。

〔作　用〕

帯状の抵抗発熱体を形成するために一方の端面と他方の
端面とから軸方向にスリットが交互に形成される円筒も
しくは中空の円錐台は、カーがン粒子を篩にかけて粒度
を揃え、型に入れて圧縮成形し、鳳から取り出して焼成
し、然る後、軸方向スリットの切込み加工が行われるも
のでおる。従って、型を適宜に形成することにより、円
筒または中空円錐台の肉厚は、円筒の全壁面または中空
円錐台の全壁面にわたって同一厚さとすることもできれ
ば、周方向には同一厚さとし、軸方向に厚さが変化する
ものとすることも可能である。従って抵抗発熱体を円筒
状に形成する場合には、円筒の肉厚を周方向に同一厚さ
とし、軸方向に厚さを変化させ、円筒の一方の端面と他
方の端面とからＩ−・軸方向に一定幅のスリットを交互
に入れることに゛より、軸方向に往復、蛇行して形成さ
れる帯状電路の幅を帯の全長にわたり同一幅とするとと
、もに、反応ガスの流れの下流方向へ広がる多角錐台状
サセプタの内側の全血にわたシ均等に熱が与えられ−・
るようにする。また、抵抗発熱体を中空の円錐台状に形
成する場合には、円錐台局面の対軸傾胴角をサセプタ周
面と合わせるとともに中空円錐台の全壁面にわたり肉厚
を一定とし、円錐台の一方の端面と下方の端面とから軸
方向に交互に入れるスリットの幅を軸方向に変化させ、
帯状電路の全長にわたシ帯の幅を同一にするか、スリッ
トの幅は一定とし、中空円錐台の肉厚を軸方向に変化さ
せて通気断面積を電路の全長にわたク一定とする。

そして、円筒または中空円錐台の両端面から切り込まれ
るスリットの切込み深さは、円筒または中空円錐台の軸
方向長さの途中まででｂＤ、以下の実施例に示すように
、円筒または中空円錐台が軸方向に切ｐ分けられる個所
は存在しないから、円筒または中空円錐台は切込み後も
原形を保持し、従って切込み後Ｋ例えば耐熱磁器からな
る間隔片をスリットに挿入し、非磁性耐熱合金線でたが
状に締めあげることにより１強固な円筒状または中、空
円錐台状抵抗発熱体を形成することが容易に可能である
。

加熱手段をこのように形成することにより回転する多角
錐台状サセプタの内側の面に均一に熱を与えることがで
き、また、赤外線ランプのラング切れに相当する、焼結
体の破断時には、以下の実施例に示されるように、帯状
電路は２本並列に形成されるため、加熱電源から供給さ
れる電流が少なくとも５０％に減じ、検出が容易にかつ
確実に可能となる。

〔実　施　例〕

第１図ないし第４図に本発明の一実施例を示す。

高純度黒鉛からなり中空の多角錐台状に形成されたサセ
プタ３を内側から加熱する加熱手段である抵抗発熱体１
０は中空の円錐台状に形成され、従来の赤外線ランプの
位Ｒ（第５図参照）に取シ付けられている。この中空円
錐台は、前述のように、カーボン粒子を用いて成形焼成
した焼結体として作られ、第２図に示すように、上端面
と下端面とから軸方向に一定幅のス！ｊ　ｙ　）　１０
ｃ　＊　１０ｄが交互に切り込まれ、第３図の周方向展
開−に示されるような、軸方向に往復、蛇行する帯状の
電路を形成している。この帯の幅は、円錐台下方側が上
方側よシやや広いため、中空円錐台の肉厚を円錐台下方
側へ薄くなるようにし、帯の通電断面、従って電流密度
を帯の全長にわたυ一定としている。

この中空円錐台の一方の端面（第２悶では上端面）には
電極１０ｍ　、　１０ｂが固着され、抵抗発熱体１００
両端子を形成している。図示されない加熱電源の一方の
端子から電極１０ｍに流入した電流は、第４図に示すよ
うに、２つに分れ、一方は軸方向に往復、蛇行しつつ時
計まわりに進んで他方の電極１０ｂに達し、他方は反時
計まわりに進んで電極１０ｂに達して合流し、加熱電源
の他方の端子へ流出する。

このように、本発明の抵抗発熱体では、帯状電路が２本
並列に形成され、円筒または中空円錐台が軸方向に切り
分けられる個所が存在しないため、円筒または中空円錐
台はスリットの形成後も原形を保持し、ここには特に図
示しないが、例えば耐熱磁器からなる間隔片をスリット
に挿入し、非磁性耐熱合金線でたが状に締めあげること
により容易に機械的に強固な抵抗発熱体とすることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、被成膜基板が局
面に取シ付けられる筒状または中空台状のサセプタを加
熱し、このサセプタとこのサセプタを同軸に覆う円筒状
容器との間に反迅ガスを導入して前記被成膜基板に膜形
成を行う気相成長装置において、前記サセプタを加熱す
る加熱手段を、サセプタの内側にかつサセプタと同軸に
配される。。

円筒状もしくは中空の円錐台状に形成され該円筒もしく
は円錐台の一方の端面と他方の端面とから軸方向にスリ
ットが交互に形成され電路が軸方向に往復、蛇行する帯
状に形成された抵抗発熱体としたので、この抵抗発熱体
を形成する帯状電路の通１！断面積、従って電流密度を
、前記円筒または中空円錐台の軸方向の位置により適宜
の大きさとすることにより、この円筒または中空円錐台
と同軸の回転軸とともに回転する中空の多角錐台状サセ
プタを内側の面から均一に加熱することができるととも
に、この抵抗発熱体は２本の並列な帯状電路からなるた
め、従来の赤外線ランプのランプ切れに相当する電路破
断時の電流変化が少なくとも破断前の５０チに達し、破
断検出が著しく容易にかつ確実となシ、加熱が不足して
いる状態でのプロセス進行が防止される効果がある・ま
た・本発明では、円筒または中空円錐台を軸方向に切り
分けることなく、電流の入口と出口とを形成することが
でき、円筒または中空円錐台はスリット形成後も原形を
保つから、スリットに耐熱磁器からなる間隔片を挿入し
、非磁性耐熱合金線でたが状に締めあげることにより機
械的に強固な抵抗発熱体を形成するなどの作業が容易に
可能となるなどの副次的効果も得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による抵抗発熱体をサセプタ
の加熱手段として組み込んだ気相成長装置の縦断面図、
第２図は本発明の一実施例による抵抗発熱体の構造を示
す正面図、第３図は本発明による抵抗発熱体の電路構造
を示す、抵抗発熱体周方向の展開図、第４図は本発明の
抵抗発熱体における通電路を示す説明平面図、第５図お
よび第６図はそれぞれ従来の気相成長装置構成の別の例
を示す縦断面図、第７図は本発明が対象とする気相成長
装置におけるサセプタの構造を示す図であって、第６図
のＡ−Ａ位置において矢印方向にみた横断面図である。 １・・・外部容器（円筒状容器）、３・・・サセプタ、
５・・・赤外線ランプ、１０・・・抵抗発熱体、１０ｅ
　＊１０ｄ・・・スリット、 ２・・・基板（被成膜基板）、 ３　・・・ コイル。 （授ｊ屯力゛ス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）被成膜基板が周面に取り付けられる筒状または中空
   台状のサセプタを加熱し、このサセプタとこのサセプタ
   を同軸に覆う円筒状容器との間に反応ガスを導入して前
   記被成膜基板に膜形成を行う気相成長装置において、前
   記サセプタを加熱する加熱手段が、サセプタの内側にか
   つサセプタと同軸に配される、円筒状もしくは中空の円
   錐台状に形成され該円筒もしくは円錐台の一方の端面と
   他方の端面とから軸方向にスリットが交互に形成され電
   路が軸方向に往復、蛇行する帯状に形成された抵抗発熱
   体であることを特徴とする気相成長装置。