JPH06326025A

JPH06326025A - 気相成長装置

Info

Publication number: JPH06326025A
Application number: JP11276693A
Authority: JP
Inventors: Yukio Komura; 幸夫香村; Koichi Toyosaki; 孝一豊崎; Michio Takahashi; 道生高橋
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1993-05-14
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JP3268687B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高温下でも歯車を円滑に回転させることがで
き、また歯が欠けても低コストで補修でき、しかも歯車
が気相成長に悪影響を及ぼすのを回避できる気相成長装
置を提供する。【構成】リアクタ２内にサセプタ３を配置し、サセプ
タ３の表面にトレー５を回転自在に配置する。トレー５
は、トレー回転遊星歯車９と、このトレー回転遊星歯車
９を噛み合わせて自転・公転駆動させる太陽歯車１２を
含むトレー回転機構１８で回転駆動させる。太陽歯車１
２は、歯車フレーム３０の周方向に複数のカーボン製の
ピン状歯３１を所定ピッチで交換可能に植設した構造と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リアクタ内のサセプタ
の表面にウエハを配置し、リアクタ内に原料ガスを供給
して該ウエハの表面に気相成長を行わせる気相成長装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の気相成長装置は、ガラス
製のリアクタ内にサセプタを配置し、該サセプタの表面
にウエハを配置し、該サセプタを例えば600 〜800 ℃に
加熱した状態で、リアクタ内に原料ガスを供給して化合
物半導体ウエハの表面にエピタキシャル成長を行わせる
構造となっていた。

【０００３】このようにして気相成長を行なう気相成長
方法は、ＭＯＣＶＤ法と呼ばれ、得られるエピタキシャ
ルウエハは、衛星放送用や携帯電話用の基本素子である
ＨＥＭＴ，ＦＥＴ等の素材として使われている。

【０００４】この場合、原料ガスとしては、ＡｓＨ
₃（アルシン）、ＴＭＧａ（トリメチルガリウム）、Ｔ
ＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）等が用いられてい
る。このような原料ガスの搬送用キャリアガスとしては
Ｈ₂が使われる。

【０００５】得られるエピタキシャルウエハの膜厚のば
らつきは、低い程良いが、通常装置では±５％位であっ
た。

【０００６】最近になって、後工程での歩留まり向上及
び高品質化の要求から、エピタキシャルウエハの膜厚の
ばらつきは±２％或いはそれ以下が要求されている。こ
のため、種々の工夫がなされている。

【０００７】特開平１−２１６５２１号公報には、膜厚
のばらつきを低下させるために、図６に示すような気相
成長装置が提案されている。この気相成長装置は、基板
１の上にリアクタ２を載置し、該リアクタ２内にサセプ
タ３を回転自在に配置し、サセプタ３の表面の凹部４に
はトレー５を回転自在に配置し、該トレー５の表面には
ウエハ６を支持させている。サセプタ３内には、歯車室
７を設け、この歯車室７内にはトレー５と一体のトレー
回転軸８を回転自在に突出させ、歯車室７内でトレー回
転軸８の先端にはベベル歯車よりなるトレー回転遊星歯
車９を支持させている。

【０００８】サセプタ３の下の基板１には同軸構造の外
部軸１０と内部軸１１とを、外部軸１０が基板１に対し
て回転自在となるようにして貫通させている。外部軸１
０はその上端にサセプタ３を支持させ、内部軸１１はそ
の上端にリング状のベベル歯車よりなる太陽歯車１２を
支持させている。この太陽歯車１２には、トレー回転遊
星歯車９が噛み合わされ、自転・公転駆動されるように
なっている。

【０００９】基板１の下には、外部軸１０と内部軸１１
の下端を包囲するようにしてケース１３が設けられて該
基板１の下面に取り付けられている。内部軸１１の下端
は、該内部軸１１が回転しないように該ケース１３に固
定されている。外部軸１０の下端を気密に閉塞するよう
に内部軸１１の下部外周には大径のシール部１４が設け
られている。ケース１３内で基板１の下面にはモータ１
５が取り付けられ、該モータ１５で回転駆動される歯車
１６が外部軸１０の外周の歯車１７に噛み合わされ、こ
れにより外部軸１０が回転され、サセプタ３が該外部軸
１０と共に該外部軸１０の軸心を回転中心として回転駆
動されるようになっている。

【００１０】この場合、内部軸１１，太陽歯車１２，ト
レー回転遊星歯車９，トレー回転軸８にて、サセプタ３
の回転を利用したトレー回転機構１８が構成されてい
る。

【００１１】リアクタ２内に開口するようにして、基板
１にはリアクタ２からの排気ガスを排出させる排気口１
９が設けられている。

【００１２】リアクタ２の外周には、サセプタ３を高周
波加熱することによりウエハ６を加熱する高周波加熱コ
イル２０が配置されている。また、リアクタ２の頂部に
は、該リアクタ２内に原料ガスを供給する原料ガス供給
口２１が設けられている。

【００１３】このような気相成長装置は、モータ１５で
外部軸１０を回転させると、サセプタ３が該外部軸１０
の軸心を回転中心として回転駆動され、該サセプタ３表
面のウエハ６が公転される。サセプタ３が回転すると、
その回転につれてトレー回転遊星歯車９が太陽歯車１２
に噛み合いつつ自公転する。トレー回転遊星歯車９の回
転によりトレー５を介してウエハ６が回転駆動される。
即ち、ウエハ６はサセプタ３の回転につれて自公転駆動
される。

【００１４】このようにウエハ６をサセプタ３の表面で
自公転させてエピタキシャルウエハを製造すると、自転
のみの気相成長装置に比べて、原料ガスの流れの中でウ
エハ６が自公転することによって、該ウエハ６の表面で
は上流，下流がなくなるので、エピタキシャルウエハの
膜厚のばらつきを低下させることができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の気相成長装置では、ベベル歯車よりなるトレ
ー回転遊星歯車９及び太陽歯車１２を、加熱時に不純物
を出さず気相成長に悪影響がでないように両方ともガラ
ス製とすると、これら歯車９，１２が気相成長時に加熱
されて熱膨脹した際に、これら歯車９，１２の回転を円
滑に行わせることができず、また歯が欠けたりする問題
点があった。歯車９，１２の歯が欠けると、その歯車を
交換しなければならず、ランニングコストが上昇する問
題点があった。更に、この場合、最悪時には歯車だけで
なく、サセプタ周辺のかなりの部分が破壊されることも
ある問題点があった。

【００１６】また、これらベベル歯車よりなるトレー回
転遊星歯車９及び太陽歯車１２が、カーボンを切削する
ことにより製造されている場合には、歯車フレームと各
歯が一体になった構造のものを切削して製造する関係
上、切削時に切削油を使う必要があるため、該切削油が
含浸され、この切削油が高温の使用下で蒸発して製造さ
れるエピタキシャルウエハに付着し、高純度のエピタキ
シャルウエハを製造できない問題点がある。

【００１７】本発明の目的は、高温下でも歯車を円滑に
回転させることができ、また歯が欠けても低コストで補
修でき、しかも歯車が気相成長に悪影響を及ぼすのを回
避できる気相成長装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の構成を説明すると、本発明はリアクタ内にサセプ
タが配置され、前記サセプタの表面にトレーが回転自在
に配置され、前記トレーは該トレーに支持されたトレー
回転遊星歯車と該トレー回転遊星歯車を噛み合わせて自
転・公転駆動させる太陽歯車を含むトレー回転機構で回
転駆動されるようになっている気相成長装置において、
前記トレー回転従動ギアと前記太陽歯車とのいずれか一
方は、歯車フレームの周方向に複数のカーボン製のピン
状歯が所定ピッチで交換可能に植設された構造になって
いることを特徴とする。

【００１９】

【作用】このように、トレー回転機構のトレー回転従動
ギアと太陽歯車とのいずれか一方が、歯車フレームの周
方向に複数のカーボン製のピン状歯が所定ピッチで交換
可能に植設された構造になっていると、カーボン製のピ
ン状歯が潤滑作用を有するので、高温下でも歯車を円滑
に回転させることができる。また、このピン状歯が欠け
ても、その欠けたピン状歯を正常なピン状歯に交換する
ことにより、低コストで補修でき、ランニングコストの
上昇を抑制することができる。更に、この場合、無理な
力が作用したときには、ピン状歯が欠けてその時の応力
を吸収できるので、サセプタ周辺のかなりの部分が破壊
される事故の発生を防止することができる。このような
ピン状歯は、型ダイス等を用いて簡単に製造でき、切削
油を使用しないでよいため、歯車から潤滑油が蒸発して
気相成長に悪影響を及ぼすのを回避することができる。

【００２０】

【実施例】図１及び図２は、本発明に係る気相成長装置
の一実施例を示したものである。なお、前述した図６と
対応する部分には、同一符号を付けて示している。

【００２１】図示のように本実施例の気相成長装置で
は、リアクタ２内に回転自在に且つ昇降自在に挿入され
ている回転軸２２として、大径部２２ａの上部に段部２
２ｂを介して小径部２２ｃが設けられた構造のものが用
いられている。小径部２２ｃは大径部２２ａと一体に連
結されていて、大径部２２ａの回転につれて一緒に回転
するようになっている。この場合、大径部２２ａはステ
ンレススチールで形成され、小径部２２ｃは石英ガラス
で形成されている。

【００２２】このような回転軸２２の小径部２２ｃの頂
部でカーボン製のサセプタ３が支持され、該回転軸２２
の回転でサセプタ３が一緒に回転駆動されるように、小
径部２２ｃの係止突起２３がサセプタ３の係止凹部２４
に係合されている。該サセプタ３の上部にキャップが被
さる場合、該キャップは例えばガラス製となる。

【００２３】回転軸２２の小径部２２ｃの外周には、ガ
ラス製の筒状の歯車スタンド２５が軸受２６を介して支
持されている。該歯車スタンド２５はガラス等の無理な
応力の作用で破断可能な連結子２７により反応炉壁２８
に固定されている。該反応炉壁２８は、排気部２９を介
してリアクタ２を支持する構造になっている。

【００２４】筒状の歯車スタンド２５の上部には、太陽
歯車１２が支持されている。該太陽歯車１２は、環状の
ステンレススチール等よりなる歯車フレーム３０を備
え、該歯車フレーム３０の上面には周方向に複数のカー
ボン製のピン状歯３１が所定ピッチで交換可能に植設さ
れた構造になっている。ピン状歯３１は、インボリュー
ト形状に近い形状（例えば、円弧の一部を利用した形
状）をした歯頭部３１ａと、その下面に一体に形成され
ている円柱状の歯脚部３１ｂとで構成されている。この
ようなピン状歯３１は、型ダイス等を用いて容易に製造
できる。歯車フレーム３０の上面には、周方向に所定ピ
ッチで歯植設穴３２が設けられ、これら歯植設穴３２に
各ピン状歯３１の歯脚部３１ｂが挿入され、ビス３３で
抜け止めされている。この場合、歯植設穴３２に挿入さ
れた歯脚部３１ｂと該歯植設穴３２との間には、1/100
〜2/10mm程のクリアランスが設けられ、これによって回
転時に加わる力を逃がすようになっている。

【００２５】このような太陽歯車１２に噛み合って自転
・公転するトレー回転遊星歯車９は、ガラスで形成され
ている。

【００２６】トレー回転軸８の外周とサセプタ３との間
には、カーボン製のブッシュ３４が介在されている。

【００２７】歯車スタンド２５の外周には、サセプタ３
の下端外周を流れるガスの流れを乱さないようにするス
カート部２５ａが設けられている。

【００２８】この場合には、歯車スタンド２５，太陽歯
車１２，トレー回転遊星歯車９，トレー回転軸８にて、
サセプタ３の回転を利用したトレー回転機構１８が構成
されている。

【００２９】このような気相成長装置では、一方のトレ
ー回転遊星歯車９が図３に示すように通常の歯３５を有
する歯車、他方の太陽歯車１２がピン状歯３１を有する
特殊歯車となっているので、図示のようなｘｙ平面に沿
っての移動を考えた場合、ｙ方向の動きがあっても円形
断面のピン状歯３１が通常の歯３５の直線状面に当接す
るためｘ方向（回転方向）のピッチＰが変わらずに駆動
できる。

【００３０】これに対し、両方の歯車の歯Ａ，Ｂが共に
図４に示すようにピン状歯の場合、ｙ方向の動きがある
と、ピン状歯Ａ，Ｂのｘ方向の当接位置Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ
₃が変り、ｘ方向（回転方向）のピッチＰ₁，Ｐ₂が変
ってしまう問題点があり、両方の歯車の歯Ａ，Ｂが共に
ピン状歯のものは使用できない。

【００３１】また、この気相成長装置では、太陽歯車１
２が、歯車フレーム３０の周方向に複数のカーボン製の
ピン状歯３１を所定ピッチで交換可能に植設した構造に
なっているので、カーボン製の該ピン状歯３１が潤滑作
用を有し、このため高温下でもトレー回転従動ギア９と
太陽歯車１２を円滑に回転させることができる。また、
このピン状歯３１が欠けても、その欠けたピン状歯３１
を正常なピン状歯３１に交換することにより、低コスト
で補修でき、ランニングコストの上昇を抑制することが
できる。更に、この場合、無理な力が作用したときに
は、該ピン状歯３１が欠けてその時の応力を吸収できる
ので、サセプタ３周辺のかなりの部分が破壊される事故
の発生を防止することができる。また、該ピン状歯３１
は、型ダイス等を用いて簡単に製造でき、切削油を使用
しないでよいため、歯車から潤滑油が蒸発して気相成長
に悪影響を及ぼすのを回避することができる。なお、ピ
ン状歯３１の製造はカーボン製の単純な形状をした歯単
体の製造のため、切削油を用いない切削加工でも容易に
製造できる。

【００３２】特に、本実施例のように、歯車スタンド２
５が、ガラス等の無理な応力の作用で破断可能な連結子
２７により反応炉壁２８に固定されていると、トレー回
転機構１８に大きな力が作用した場合、連結子２７が破
断されて歯車スタンド２５がフリーになり、トレー５が
自転しなくなり、その大きな力を逃がすことができ、ト
レー回転機構１８やサセプタ３の破損を防止できる。

【００３３】図５は、カーボン製のピン状歯３１の他の
実施例を示したものである。本実施例のピン状歯３１
は、円柱状の歯脚部３１ｂの歯頭部３１ａに隣接した部
分に小径となって破断をより容易にする弱強度部３１ｃ
が設けられている。この場合も、歯頭部３１ａの形状は
前述したと同様にインボリュート形状に近い形状に形成
されている。

【００３４】このようなピン状歯３１を用いると、無理
な力が作用した場合、更に容易に該ピン状歯３１が破断
されるようになり、トレー回転機構１８やサセプタ３の
破損を最小限に止めることができる。

【００３５】上記実施例では、太陽歯車１２をピン状歯
を用いたもので構成し、トレー回転従動ギア９を通常の
歯車で構成したが、その代わりに、トレー回転従動ギア
９をピン状歯を用いたもので構成し、太陽歯車１２を通
常の歯車で構成してもよい。また、上記実施例では、太
陽歯車１２を固定とし、サセプタ３の回転を利用してト
レー５を自転させるようにしたが、歯車スタンド２５を
フリーとし、該歯車スタンド２５を介して太陽歯車１２
を別の回転駆動手段で独自の回転数にて回転させること
もできる。このようなトレー回転機構１８によれば、ト
レー５を最適な回転数で回転することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る気相成
長装置によれば、下記のような効果を得ることができ
る。

【００３７】（Ａ）トレー回転機構のトレー回転従動ギ
アと太陽歯車とのいずれか一方が、歯車フレームの周方
向に複数のカーボン製のピン状歯が所定ピッチで交換可
能に植設された構造になっているので、カーボン製のピ
ン状歯が潤滑作用により、高温下でも歯車を円滑に回転
させることができる。

【００３８】（Ｂ）このピン状歯が欠けても、その欠け
たピン状歯を正常なピン状歯に交換することにより、低
コストで補修でき、ランニングコストの上昇を抑制する
ことができる。

【００３９】（Ｃ）トレー回転機構に無理な力が作用し
たときには、ピン状歯が欠けてその時の応力を吸収でき
るので、サセプタ周辺のかなりの部分が破壊される事故
の発生を防止することができる。

【００４０】（Ｄ）ピン状歯は、型ダイス等を用いて簡
単に製造でき、切削油を使用しないでよいため、歯車か
ら潤滑油が蒸発して気相成長に悪影響を及ぼすのを回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る気相成長装置の一実施例を示す縦
断端面図である。

【図２】図１のＡ部の拡大図である。

【図３】本実施例におけるトレー回転機構の通常の歯を
もつトレー回転遊星歯車と、ピン状歯をもつ太陽歯車の
各歯の噛合わせ状態を示す説明図である。

【図４】両方ともピン状歯をもつ歯車の場合の各歯の噛
合わせ状態を示す説明図である。

【図５】ピン状歯の他の実施例を示す側面図である。

【図６】従来の気相成長装置の縦断面図である。

【符号の説明】

２リアクタ３サセプタ４凹部５トレー６ウエハ７歯車室８トレー回転軸９トレー回転遊星歯車１２太陽歯車１８トレー回転機構１９排気口２０高周波加熱コイル２１原料ガス供給口２２回転軸２２ａ大径部２２ｂ段部２２ｃ小径部２５歯車スタンド２６軸受２７連結子２８反応炉壁２９排気部３０歯車フレーム３１ピン状歯３１ａ歯頭部３１ｂ歯脚部３１ｃ弱強度部３２歯植設穴３３ビス３４ブッシュ３５通常の歯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リアクタ内にサセプタが配置され、前記
サセプタの表面にトレーが回転自在に配置され、前記ト
レーは該トレーに支持されたトレー回転遊星歯車と該ト
レー回転遊星歯車を噛み合わせて自転・公転駆動させる
太陽歯車を含むトレー回転機構で回転駆動されるように
なっている気相成長装置において、前記トレー回転従動ギアと前記太陽歯車とのいずれか一
方は、歯車フレームの周方向に複数のカーボン製のピン
状歯が所定ピッチで交換可能に植設された構造になって
いることを特徴とする気相成長装置。