特許 6299635 気相成長装置及び気相成長装置に用いるリフレクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6299635

(24)【登録日】2018年3月9日

(45)【発行日】2018年3月28日

(54)【発明の名称】気相成長装置及び気相成長装置に用いるリフレクタ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20180319BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20180319BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20180319BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/44 B

   C23C16/46

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-49551(P2015-49551)

(22)【出願日】2015年3月12日

(65)【公開番号】特開2016-171187(P2016-171187A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2017年3月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100131048

【弁理士】

【氏名又は名称】張川 隆司

(72)【発明者】

【氏名】神原 和彦

(72)【発明者】

【氏名】山田 透

(72)【発明者】

【氏名】芝田 有希

【審査官】 河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１０７３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０９５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１９８３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５１２９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１６３８０９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ２３Ｃ １６／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面、下面及び側面を有する反応炉と、
前記側面をリング状に囲むとともに、少なくとも前記上面又は前記下面の外縁部を覆うように延びて前記反応炉を保持するリング状のリング保持部と、
前記リング保持部が保持した前記反応炉の外側に位置して前記反応炉内を加熱するランプと、
前記反応炉の外側に位置するとともに、前記リング保持部の内側かつ前記リング保持部と同じ高さ位置に設けられた環状のリフレクタと、
前記ランプにより前記反応炉内とともに加熱される前記反応炉を冷却する流体を前記反応炉の外側から前記リング保持部の内側に導入して前記反応炉を冷却する冷却機構と、
を備え、
前記リフレクタと前記リング保持部の間に第１間隙を有し、かつ、前記リフレクタと前記反応炉の間に前記第１間隙と連なる第２間隙を有して、前記第１及び第２間隙を前記流体が流れるように前記リフレクタが前記リング保持部の内側に位置することを特徴とする気相成長装置。

【請求項2】

前記リフレクタは、環状の本体部と前記本体部から前記第１間隙に突出して前記リング保持部と対向する突出部を有する請求項１に記載の気相成長装置。

【請求項3】

前記突出部は、前記本体部の周方向に複数形成される請求項２に記載の気相成長装置。

【請求項4】

前記リフレクタが所定の温度以上になると前記リフレクタの熱膨張により、前記突出部は、対向する前記リング保持部と接触する請求項２又は３に記載の気相成長装置。

【請求項5】

前記所定の温度は２００℃である請求項４に記載の気相成長装置。

【請求項6】

前記本体部は、金薄膜を有する表層部を備える請求項２ないし５のいずれか１項に記載の気相成長装置。

【請求項7】

前記反応炉は、前記上面を含む上側蓋部を有し、
前記リング保持部は、前記側面をリング状に囲むとともに、前記上側蓋部の外縁部を覆うように延びて前記上側蓋部を保持する上側リング保持部を有し、
前記リフレクタは、前記上側リング保持部の内側に位置する上側リフレクタを有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の気相成長装置。

【請求項8】

前記反応炉は、前記下面を含む下側蓋部を有し、
前記リング保持部は、前記側面をリング状に囲むとともに、前記下側蓋部の外縁部を覆うように延びて前記下側蓋部を保持する下側リング保持部を有し、
前記リフレクタは、前記下側リング保持部の内側に位置する下側リフレクタを有する請求項７に記載の気相成長装置。

【請求項9】

上面、下面及び側面を有する反応炉と、
前記側面をリング状に囲むとともに、少なくとも前記上面又は前記下面の外縁部を覆うように延びて前記反応炉を保持するリング状のリング保持部と、
前記リング保持部が保持した前記反応炉の外側に位置して前記反応炉内を加熱するランプと、
前記ランプにより前記反応炉内とともに加熱される前記反応炉を冷却する流体を前記反応炉の外側から前記リング保持部の内側に導入して前記反応炉を冷却する冷却機構とを備える気相成長装置に用いるリフレクタであって、
前記リフレクタは環状に形成され、前記反応炉の外側に位置するとともに、前記リフレクタと前記リング保持部の間に第１間隙を有し、かつ、前記リフレクタと前記反応炉の間に前記第１間隙と連なる第２間隙を有して、前記第１及び第２間隙を前記流体が流れるように前記リング保持部の内側かつ前記リング保持部と同じ高さ位置に設けられたことを特徴とする気相成長装置に用いるリフレクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気相成長装置及び気相成長装置に用いるリフレクタに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、気相成長法によりシリコン単結晶基板の表面にエピタキシャル層（シリコン単結晶薄膜）を形成してシリコンエピタキシャルウェーハが作製される。このように作製したエピタキシャルウェーハは、バイポーラＩＣやＭＯＳ−ＩＣ等の電子デバイスに広く使用されている。

【0003】

近年、このような電子デバイスは微細化がされ、電子デバイスに用いるエピタキシャルウェーハの薄膜化や大直径化が進められている。その中でエピタキシャルウェーハに形成されたエピタキシャル層の層厚をウェーハの面内方向において均一化することが重要な課題の１つとなっている。

【0004】

そのため、例えば、直径２００ｍｍのシリコンエピタキシャルウェーハを製造する際は、複数枚の基板をバッチ処理する方法に代え、層厚分布等の制御が比較的容易な枚葉処理する方法が主流になりつつある。この枚葉処理をする場合は、例えば、反応炉内において、１枚のシリコン単結晶基板をサセプタで水平又は略水平に保持し、反応室の一端から他端に原料ガスを導入してエピタキシャル層を基板上に成長させる。こうして１枚１枚、シリコン単結晶基板にエピタキシャル層を成長させる。

【0005】

シリコン単結晶基板に成長させるエピタキシャル層の成長速度は、温度の影響を強く受けるため、エピタキシャル層の層厚の均一性を向上させるにはシリコン単結晶基板の面内方向における温度分布の制御が重要となる。そして、エピタキシャル層を成長させる加熱方式には様々なものがあり、例えば、上記の枚葉処理に用いる装置の場合には、シリコン単結晶基板の上下からハロゲンランプをヒーターとして加熱する方式を採用することが多い。このハロゲンランプに片口金型ランプを用いる場合には、例えば、サセプタを鉛直方向に貫く軸周りに片口金型ランプが時計の指針のように配置される。具体的には、片口金型ランプの金型側が時計の指針の先端側となるように片口金型ランプが軸回りに放射状に配置される。全体として複数の片口金型ランプがシリコン単結晶基板の上下にそれぞれ一列の円状に配列される。

【0006】

配列されたランプの近傍には、例えば、配列されたランプをサセプタ上の基板との間に挟むようにランプの上方や下方にランプからの熱線を反射して基板に照射するリフレクタが配置される（特許文献１及び２参照）。例えば、特許文献１ではサセプタの上方に配列されたランプをドーナツ状に上から覆うリフレクタが開示され、特許文献２にも同種のリフレクタが開示される。このようなリフレクタ以外にも特許文献１及び２には、サセプタに載置された基板の上下に円筒状のリフレクタが配置される。例えば、基板の下方に位置する円筒状のリフレクタはサセプタを支持する支持軸を保護し、基板の上方に位置する円筒状のリフレクタはサセプタ上の基板の温度を測定するための光路を確保する等のために設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１３−１１０１４５号公報

【特許文献2】特開２０１４−１０７３５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１及び２に開示されるリフレクタの表面には金メッキが施され、リフレクタの表面を、例えば、鏡面にすることでランプからの熱線を反射して反応炉内の基板を効率よく加熱する。

【0009】

このような反応炉では、反応炉の上蓋となるアッパードームと反応炉の下蓋となるロワードームを備える。これらのドームは、水冷機能を有するステンレス製のクランプリングによりそれぞれ保持されて固定される。例えば、アッパードームは、クランプリングによりアッパードームの側面から上面の外縁部を環状に覆うように保持される。よって、反応炉の上にはアッパードームの上面とクランプリングの内面により、例えば、凹状の空間が形成され、反応炉の下にも形状は違うが同じように空間が形成される。この空間には反応炉の外部に位置するブロワから風が送り込まれ、ランプにより基板とともに加熱される反応炉を冷却する。つまり、これらの空間は反応炉を冷却するブロワからの風の通り道となり、これらの空間にランプからの熱線を反射するリフレクタが設けられず、反応炉内を効率よく加熱できていない。

【0010】

本発明の課題は、反応炉内を効率よく加熱可能な気相成長装置及びその気相成長装置に用いるリフレクタを提供することにある。

【課題を解決するための手段および発明の効果】

【0011】

本発明の気相成長装置は、
上面、下面及び側面を有する反応炉と、
側面をリング状に囲むとともに、少なくとも上面又は下面の外縁部を覆うように延びて反応炉を保持するリング状のリング保持部と、
リング保持部が保持した反応炉の外側に位置して反応炉内を加熱するランプと、
反応炉の外側に位置するとともに、リング保持部の内側かつリング保持部と同じ高さ位置に設けられた環状のリフレクタと、
を備える。

【0012】

本発明の気相成長装置は、環状のリフレクタが反応炉の外側でリング状のリング保持部の内側かつリング保持部と同じ高さに位置する。反応炉の外側に位置するリング保持部の内側かつリング保持部と同じ高さ位置にリフレクタを設けることで、従来、リフレクタが存在しなかった空間にリフレクタを設けることで、反応炉内をより効率よく加熱することが可能となる。

【0013】

本発明の実施態様では、
ランプにより反応炉内とともに加熱される反応炉を冷却する流体を反応炉の外側からリング保持部の内側に導入して反応炉を冷却する冷却機構を備え、
リフレクタとリング保持部の間に第１間隙を有し、かつ、リフレクタと反応炉の間に第１間隙と連なる第２間隙を有して、第１及び第２間隙を流体が流れるようにリフレクタがリング保持部の内側に位置する。

【0014】

リング保持部の内側において、リフレクタとリング保持部の間の第１間隙とリフレクタと反応炉の間の第２間隙が連なり、それらの間隙に冷却用の流体が流れるようにリフレクタがリング保持部の内側に配置される。そのため、冷却用の流体がリング保持部の内側に流入したり、冷却用の流体がリング保持部の内側から流出したりする際に、第１及び第２間隙が１つの通路となる。したがって、リング保持部の内側にリフレクタが位置しても反応炉を冷却することが可能となる。そして、第１及び第２間隙が流体の通路となるため、リング保持部の内側にリフレクタが位置してもリフレクタが冷却用の流体の流れを大きく乱すのを抑制することが可能となる。

【0015】

また、反応炉の外側に位置するリング保持部の内側は、反応炉を冷却して高温（例えば１００℃以上）となった流体が通過するとともに、反応炉等からの輻射熱により高温となる空間である。よって、そのような空間にリフレクタを配置すると、高熱の影響でリフレクタが劣化する等の問題が生じる。しかし、上記のように流体の通路を確保することで、リフレクタも冷却されてリフレクタの性能をある程度、維持することが可能となる。

【0016】

本発明の実施態様では、
リフレクタは、環状の本体部と本体部から第１間隙に突出してリング保持部と対向する突出部を有する。

【0017】

これによると、リフレクタが仮に熱膨張しても本体部とリング保持部が近づかないように突出部がつっかえ棒の役割を果すことで、リング保持部と本体部の間に第１隙間を確保することが可能となる。この突出部は、本体部の周方向に複数形成されると、リング保持部と本体部の間に第１隙間を確保するのに効果的である。

【0018】

本発明の実施態様では、
リフレクタが所定の温度以上になるとリフレクタの熱膨張により、突出部は、対向するリング保持部と接触する。

【0019】

これによると、所定の温度以上になるとリング保持部と突出部が接触し、リング保持部と本体部の間に第１隙間を確実に確保できる。所定の温度を、例えば、２００℃にすると、エピタキシャル成長中などの高温時においても確実に第１隙間を確保できる。

【0020】

本発明の実施態様では、
本体部は、金薄膜を有する表層部を備える。

【0021】

これによると、リフレクタの反射効率を高めることが可能となる。また、突出部によりリング保持部と本体部との間に第１間隙を有すれば、本体部（金薄膜）とリング保持部とが接触するのが抑制される。よって、高温になるリング保持部と本体部（金薄膜）が接触することで金薄膜が変色するのを防ぎ、金薄膜の反射率の低下を抑制することが可能となる。

【0022】

本発明の実施態様では、
反応炉は、上面（反応炉の上面）を含む上側蓋部を有し、
リング保持部は、側面（反応炉の側面）をリング状に囲むとともに、上側蓋部の外縁部を覆うように延びて上側蓋部を保持する上側リング保持部を有し、
リフレクタは、上側リング保持部の内側に位置する上側リフレクタを有する。

【0023】

これによると、ランプにより反応炉内を加熱するのに要する電力を低減することができる。

【0024】

更に、反応炉は、下面（反応炉の下面）を含む下側蓋部を有し、
リング保持部は、側面（反応炉の側面）をリング状に囲むとともに、下側蓋部の外縁部を覆うように延びて下側蓋部を保持する下側リング保持部を有し、
リフレクタは、下側リング保持部の内側に位置する下側リフレクタを有する。

【0025】

これによると、より一層、ランプにより反応炉内を加熱するのに要する電力を低減することができる。

【0026】

また、本発明の気相成長装置に用いるリフレクタは、
上面、下面及び側面を有する反応炉と、
側面をリング状に囲むとともに、少なくとも上面又は下面の外縁部を覆うように延びて反応炉を保持するリング状のリング保持部と、
リング保持部が保持した反応炉の外側に位置して反応炉内を加熱するランプと、
ランプにより反応炉内とともに加熱される反応炉を冷却する流体を反応炉の外側からリング保持部の内側に導入して反応炉を冷却する冷却機構とを備える気相成長装置に用いるリフレクタであって、
リフレクタは環状に形成され、反応炉の外側に位置するとともに、リフレクタとリング保持部の間に第１間隙を有し、かつ、リフレクタと反応炉の間に第１間隙と連なる第２間隙を有して、第１及び第２間隙を流体が流れるようにリング保持部の内側かつリング保持部と同じ高さ位置に設けられたことを特徴とする。

【0027】

本発明は、気相成長装置に用いるリフレクタとして構成したものであり（前述の発明は気相成長装置として構成）、前述の気相成長装置の発明と同様に反応炉内をより効率よく加熱することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一例の枚葉式の気相成長装置を示す模式断面図。

【図2A】図１の気相成長装置における環状のリフレクタ（上側リフレクタ）の模式拡大平面図。

【図2B】図２ＡのリフレクタのＩＩＢ−ＩＩＢ模式断面図。

【図3A】図２Ａの上側リフレクタを上側クランプリングに取り付けた状態を示す模式平面図。

【図3B】図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ模式断面図。

【図4A】図１の気相成長装置における環状のリフレクタ（下側リフレクタ）の模式拡大平面図。

【図4B】図４ＡのリフレクタのＩＶＢ−ＩＶＢ模式断面図。

【図5A】図４Ａの下側リフレクタを下側クランプリングに取り付けた状態を示す模式底面図。

【図5B】図５ＡのＶＢ−ＶＢ模式断面図。

【図6】図３Ａの上側リフレクタの熱膨張により上側クランプリングと上側リフレクタの突出部が接触した状態を示す模式拡大平面図。

【図7】比較例に用いた枚葉式の気相成長装置を示す模式断面図。

【図8A】気相成長装置で基板に薄膜を堆積する間におけるヒーターの出力の合計値（ｋＷ）を示す比較例と実施例の各グラフ。

【図8B】図８Ａに示されるヒーターの出力の合計値（ｋＷ）と、各実施例と各比較例のヒーターの出力の変化量（ｋＷ）及び各実施例と各比較例のヒーターの出力の変化率（％）を示す表。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１は本発明の一例である枚葉式の気相成長装置１を示す。気相成長装置１により半導体基板である被処理基板にエピタキシャル層が気相成長され、エピタキシャルウェーハが製造される。例えば、シリコン単結晶基板にシリコンエピタキシャル層を成長してシリコンエピタキシャルウェーハが製造される。

【0030】

気相成長装置１は、被処理基板となる円盤状の基板Ｗを収容する反応炉２を備える。反応炉２は上面、底面及び側面を有する容器状に形成される。反応炉２は、円筒状の本体部３と、本体部３を上から蓋をする上側蓋部４と、本体部３を下から蓋をする下側蓋部５を備える。

【0031】

本体部３は上下に開口３ａ、３ｂを有する円筒状に形成され、本体部３には本体部３の外側（図１の左右）から本体部３の内側に通じる通路３ｃ、３ｄが形成される。

【0032】

上側蓋部４は、外縁部が隆起して中央部が窪んだ円盤状に形成される。上側蓋部４は、円筒状の本体部３の上方から本体部３の上側の開口３ａを塞ぐように位置するアッパードーム４ａとして構成され、アッパードーム４ａの上面が反応炉２の上面となる。

【0033】

下側蓋部５は椀状に形成される。下側蓋部５は、円筒状の本体部３の下方から本体部３の下側の開口３ｂを塞ぐように位置するロワードーム５ａとして構成され、ロワードーム５ａの下面が反応炉２の下面となる。なお、反応炉２の側面は、本体部３、アッパードーム４ａ及びロワードーム５ａの側面により構成される。

【0034】

アッパードーム４ａ及びロワードーム５ａは、リング状に形成されるクランプリング６（リング保持部）により保持されて固定される。クランプリング６は、アッパードーム４ａを保持する上側クランプリング６ａ（上側リング保持部）と、ロワードーム５ａを保持する下側クランプリング６ｂ（下側リング保持部）を備える。

【0035】

上側クランプリング６ａはリング状に形成され、アッパードーム４ａの側面をリング状に囲むとともに、アッパードーム４ａの側面からその上面の外縁部をリング状に覆うように延びるように位置する。上側クランプリング６ａは、本体部３との間にアッパードーム４ａ（例えば、アッパードーム４ａの外縁部の一部）を挟んだ状態で本体部３とアッパードーム４ａを密接させてアッパードーム４ａを保持し、固定する。また、下側クランプリング６ｂは、上側クランプリング６ａと同様にロワードーム５ａを保持し、固定する。

【0036】

上側及び下側クランプリング６ａ、６ｂはステンレス製である。上側及び下側クランプリング６ａ、６ｂは、例えば、アッパードーム４ａと上側クランプリング６ａの間及びロワードーム５ａと下側クランプリング６ｂの間に挟まれる図示しないＯリングを冷却する冷却機能を備える。具体的には、上側及び下側クランプリング６ａ、６ｂは内部に水等の流体が流通する流路（図示省略）が備わり、この流路を冷却用の流体が流通することで冷却機能が発揮される。

【0037】

上側及び下側クランプリング６ａ、６ｂにより保持されて固定された反応炉２の周囲では、反応炉２の上にアッパードーム４ａの上面と上側クランプリング６ａのリング状の内面で区画される凹状の空間Ｓ１が形成される。また、反応炉２の下にロワードーム５ａの下面と下側クランプリング６ｂのリング状の内面で区画される環状の空間Ｓ２が形成される。

【0038】

一方、反応炉２の内部には、基板Ｗを載置するサセプタ７と、サセプタ７を支持する支持部８と、支持部８を通じてサセプタ７を駆動（例えば、軸線Ｏ回りに回転）させる駆動部９を備える。

【0039】

反応炉２の外部には、反応炉２の左右にガス導入管１０及びガス排出管１１が配置されるとともに、反応炉２を収容するように反応炉２を覆うケース１２が配置される。

【0040】

ガス導入管１０は反応炉２の水平方向の一端側（図１左側）に位置し、本体部３の通路３ｃにつながり、反応炉２内に各種のガスを略水平に導入する。ガス導入管１０は、気相成長時には通路３ｃから反応炉２内に気相成長ガスを導入する。

【0041】

ガス排出管１１は反応炉２の水平方向の他端側（図１右側）に位置し、本体部３の通路３ｄにつながり、反応炉２内に導入されたガス（基板Ｗを通過した気相成長ガス等）を反応炉２外に排出する。

【0042】

ケース１２は、内部に反応炉２を収容するように反応炉２を覆って位置し、ケース１２と反応炉２の間に形成される空間にはランプ１３とリフレクタ１４が配置される。

【0043】

ランプ１３は反応炉２の上下に複数配置される。ランプ１３としては、例えば、片口金型のハロゲンランプ１３ａが用いられ、軸線Ｏ回りにハロゲンランプ１３ａが時計の指針のように配置される。具体的には、ハロゲンランプ１３ａの金型側が時計の指針の先端側となるように軸線Ｏ回りに放射状に配置される。全体として、複数のハロゲンランプ１３ａが反応炉２の上下にそれぞれ一列の円状に配列される。ハロゲンランプ１３ａは、気相成長時に反応炉２内を加熱して反応炉２内に位置する基板Ｗ等の温度を調節する熱源となる。

【0044】

リフレクタ１４は、ハロゲンランプ１３ａからの熱線や反応炉２等からの輻射熱を反射して反応炉２内の基板Ｗに熱線を照射する反射板である。リフレクタ１４は、ハロゲンランプ１３ａを覆うランプリフレクタ１４ａと、基板Ｗの上下に位置する円筒状リフレクタ１４ｂと、空間Ｓ１、Ｓ２に位置する環状リフレクタ１４ｃを備える。

【0045】

ランプリフレクタ１４ａは、反応炉２の上下にそれぞれ一列の円状に配列されるハロゲンランプ１３ａを覆うように反応炉２の上下に位置する。反応炉２の上側に位置するランプリフレクタ１４ａは、図示（図１）Ｍ字状に配置され、反応炉２の下側に位置するランプリフレクタ１４ａは、図示逆さＭ字状に配置される。

【0046】

円筒状リフレクタ１４ｂは基板Ｗの上下にそれぞれ配置される。基板Ｗの上方の円筒状リフレクタ１４ｂはサセプタ７に載置された基板Ｗの温度を測定する放射温度計（図示省略）の光路を確保する役割を果たす。また、基板Ｗの下方の円筒状リフレクタ１４ｂはサセプタ７を支持する支持部８を保護する役割を果たす。

【0047】

環状リフレクタ１４ｃは、反応炉２の上に位置する凹状の空間Ｓ１に配置される上側リフレクタ１５と、反応炉２の下に位置する環状の空間Ｓ２に配置される下側リフレクタ１６を備える。

【0048】

図２Ａ及び図２Ｂに示すように上側リフレクタ１５は、環状の本体部１５ａと、本体部１５ａの外壁の一部から側方に突出する突出部１５ｂと、本体部１５ａを支持する支持部１５ｃを備える。図２Ｂに示すように本体部１５ａは、環状の上部１５ａ１と、上部１５ａ１から下方に向かうにつれて縮径するテーパー状の下部１５ａ２を有し、全体として環状に形成される。本体部１５ａの表面には金メッキが施され、本体部１５ａの表層部には金薄膜が形成される。突出部１５ｂは、本体部１５ａの上端から側方に突出して本体部１５ａの上部１５ａ１と下部１５ａ２の境界まで延びるように形成される。突出部１５ｂは、棒状（例えば角棒状）に形成され、図２Ａに示すように環状の本体部１５ａの周方向に複数形成される。支持部１５ｃは、本体部１５ａの上端から側方に突出部１５ｂより突出し、環状の本体部１５ａの周方向に複数（突出部１５ｂの数＞支持部１５ｃの数）形成される。

【0049】

上側リフレクタ１５と上側クランプリング６ａを平面から見た図３Ａに示すように上側リフレクタ１５は支持部１５ｃが上側クランプリング６ａの上面の内縁部に引っ掛かるように上側クランプリング６ａに装着される。この状態で上側リフレクタ１５は上側クランプリング６ａの内側に位置し、図３Ｂに示すように上側クランプリング６ａとの間に第１間隙Ｇ１、かつ、アッパードーム４ａとの間に第１間隙Ｇ１と連なる第２間隙Ｇ２が形成される。この際、突出部１５ｂと上側クランプリング６ａとの間にも第３間隙Ｇ３が形成される。即ち、上側クランプリング６ａと上側リフレクタ１５は支持部１５ｃ以外では接触せず（図３Ａ参照）、アッパードーム４ａと上側リフレクタ１５は接触しないように上側リフレクタ１５は配置される（図３Ｂ参照）。

【0050】

一方、下側リフレクタ１６は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように環状の本体部１６ａと、本体部１６ａを支持する支持部１６ｂを備える。図４Ｂに示すように本体部１６ａは、環状に形成された環状部１６ａ１と、環状部１６ａ１から下方に僅かに縮径して突出するテーパー状の下端部１６ａ２を有し、全体として環状に形成される。本体部１６ａの表面には金メッキが施され、本体部１６ａの表層部には金薄膜が形成される。支持部１６ｂは板状に形成され、環状部１６ａ１と下端部１６ａ２の境界から側方に突出し、環状の本体部１６ａの直径方向の両端にそれぞれ１つ形成される。

【0051】

下側リフレクタ１６と下側クランプリング６ｂを底面から見た図５Ａに示すように下側リフレクタ１６は支持部１６ｂが下側クランプリング６ｂの下面の内縁部に取り付けられる。この状態で下側リフレクタ１６は下側クランプリング６ｂの内側に位置し、図５Ｂに示すように下側クランプリング６ｂとの間に第１間隙Ｇ１、かつ、ロワードーム５ａとの間に第１間隙Ｇ１と連なる第２間隙Ｇ２が形成される。

【0052】

図１に戻って、ケース１２の外部には、ケース１２の側方（図示右側）にダクト１７と冷却部１８が配置される。

【0053】

ダクト１７は、例えば、ケース１２の内面に沿って冷気Ｃを導入する導入通路と、導入した冷気Ｃをケース１２から排出する排出通路を備える。ダクト１７の一方にはケース１２が接続され、ダクト１７の他方にはブロワ、コンプレッサ及び熱交換器等を有する冷却部１８が接続される。

【0054】

冷却部１８は、ケース１２と反応炉２（及びクランプリング６）の間に形成される空間にダクト１７を通じて冷気Ｃを導入し、反応炉２の外壁とリフレクタ１４等を冷却する冷却手段として機能する。ケース１２内に導入された冷気Ｃは、例えば、アッパードーム４ａやロワードーム５の外面を沿うようにして流れた後、ケース１２外に排出され、冷却部１８に戻る。これにより、反応炉２やリフレクタ１４等が冷却され、ケース１２、ダクト１７及び冷却部１８等により冷却機構が構成される。

【0055】

以上のように構成された気相成長装置１に基板Ｗを搬入してサセプタ７上に基板Ｗを載置する。そして、基板Ｗに気相成長ガスを導入するとともに、ハロゲンランプ１３ａの出力を調節して基板Ｗを加熱し、基板Ｗにエピタキシャル層を成長する。気相成長装置１では、従来、リフレクタが存在しなかった反応炉２の周囲の空間Ｓ１に上側リフレクタ１５、空間Ｓ２に下側リフレクタ１６を設けることで、反応炉２内をより効率よく加熱することが可能となる。

【0056】

また、エピタキシャル成長時にはハロゲンランプ１３ａにより基板Ｗとともに、反応炉２やリフレクタ１４（例えば上側リフレクタ１５）が加熱される。ハロゲンランプ１３ａの熱線や反応炉２等からの輻射熱で上側リフレクタ１５が加熱されるにともない上側リフレクタ１５が熱膨張する。よって、図３Ａに示すように突出部１５ｂと対向する上側クランプリング６ａの間に形成される第３間隙Ｇ３が上側リフレクタ１５の熱膨張により次第に狭まる。そして、エピタキシャル成長時に上側リフレクタ１５の温度が、所定の温度（例えば２００℃以上）になると、突出部１５ｂと上側クランプリング６ａが接触する（図６参照）。その際、突出部１５ｂがつっかえ棒となり、上側クランプリング６ａと上側リフレクタ１５の本体部１５ａの間に第１間隙Ｇ１を確実に確保することができる。

【実施例】

【0057】

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。

【0058】

（実施例）
実施例では、気相成長装置１から上側及び下側リフレクタ１５、１６を取り外した装置を複数用意した。用意した装置としては、型式が異なる４種類の装置（型式１〜４の装置）を用意した。用意した各装置に上側リフレクタ１５を装着、又は、上側及び下側リフレクタ１５、１６の両方を装着した。次いで、各装置の反応炉２に直径２００ｍｍのシリコン単結晶からなる基板Ｗを搬入し、基板Ｗの中心温度を所定温度に調節して基板Ｗにエピタキシャル層を成長させた。そして、基板Ｗにエピタキシャル層を成長させている（薄膜を堆積させている）間のヒーター（ハロゲンランプ１３ａ）の合計出力（ｋＷ）を測定した。

【0059】

実施例１Ａでは、型式１の装置に上側リフレクタ１５のみ取り付けた装置１Ａを用いて基板Ｗの中心温度を１１００℃に調節して加熱した場合のヒーターの出力を測定した。実施例１Ｂでは、装置１Ａとは別に型式１の装置に上側及び下側リフレクタ１５、１６を取り付けた装置１Ｂを用いて実施例１Ａと同様の条件で測定をした。

【0060】

実施例２Ａでは、型式２の装置に上側リフレクタ１５のみ取り付けた装置２Ａを用いて基板Ｗの中心温度を１１７０℃に調節して加熱した場合のヒーターの出力を測定した。実施例２Ｂでは、装置２Ａとは別に型式２の装置に上側及び下側リフレクタ１５、１６を取り付けた装置２Ｂを用いて実施例２Ａと同様の条件で測定をした。

【0061】

実施例３Ａでは、型式３の装置に上側リフレクタ１５のみ取り付けた装置３Ａを用いて基板Ｗの中心温度を１１００℃に調節して加熱した場合のヒーターの出力を測定した。実施例３Ｂでは、型式３の装置に上側リフレクタ１５のみ取り付けた装置（ただし、装置３Ａとは異なる装置３Ｂ）を用いて実施例３Ａと同様の条件で測定をした。

【0062】

実施例４Ａでは、型式４の装置に上側リフレクタ１５のみ取り付けた装置４Ａを用いて基板Ｗの中心温度を１１００℃に調節して加熱した場合のヒーターの出力を測定した。実施例４Ｂでは、装置４Ａに下側リフレクタ１６を取り付けた装置４Ｂを用いて実施例４Ａと同様の条件で測定をした。

【0063】

（比較例）
比較例１Ａ〜４Ｂでは、実施例で使用した装置から上側リフレクタ１５又は上側及び下側リフレクタ１５、１６を取り外した装置１０１（図７参照）を用いる以外は実施例と同様の条件でヒーターの出力を測定した。即ち、比較例では、上側及び下側リフレクタ１５、１６を装着しない装置１０１によりヒーターの出力を測定した。なお、比較例１Ａは実施例１Ａに対応するように比較例は英数字が同一の実施例に対応する。以下では対応する実施例と比較例を一括りに実験とし、例えば、実験１Ａは比較例１Ａと実施例１Ａを示す。

【0064】

図８Ａは、各実験でのヒーターの出力の測定結果を示すグラフである。各実験の測定結果から明らかなように、いずれの実験においても比較例より実施例の方がヒーターの出力の合計値（ｋＷ）が低減した。図８Ｂは測定したヒーターの出力の詳細を示す表であり、測定したヒーターの出力の合計値（ｋＷ）、ヒーターの出力の変化量（ｋＷ）及びヒーターの出力の変化率（％）を示す。変化量は、各実験における実施例の出力の合計値を対応する比較例の出力の合計値で引いた値（実施例の合計値−比較例の合計値）により取得した。変化率は、取得した変化量をその変化量に対応する比較例の出力の合計値で除した値に１００を乗じた値（（変化量／比較例）×１００）により取得した。

【0065】

上側リフレクタ１５を装着した実験１Ａよりも上側及び下側リフレクタ１５、１６を装着した実験１Ｂの方がヒーターの出力の変化量及び変化率の絶対値が大きくなり、ヒーターの出力の合計値が大きく低減した。また、実験２Ａと実験２Ｂ及び実験４Ａと実験４Ｂでも同様の結果が得られた。したがって、上側リフレクタ１５のみを装着する場合よりも上側及び下側リフレクタ１５、１６の両方を装着することでヒーターの出力をより一層低減できることが分かる。

【0066】

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその具体的な記載に限定されることなく、例示した構成等を技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施することも可能であるし、またある要素、処理を周知の形態に置き換えて実施することもできる。

【0067】

上記の説明では、上側及び下側リフレクタ１５、１６の両方を装着する例及び上側リフレクタ１５のみを装着する例を例示したが、下側リフレクタ１６のみを装着してもよい。下側リフレクタ１６（図５Ａ）とし、本体部１６ａと支持部１６ｂを有する例を示したが、上側リフレクタ１５の突出部１５ｂに対応して下側リフレクタ１６の本体部１６ａから第１間隙Ｇ１に突出する突出部を設けてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１ 気相加熱装置 ２ 反応炉
３ 本体部 ４ａ アッパードーム
５ａ ロワードーム
６ クランプリング（リング保持部）
６ａ 上側クランプリング（上側リング保持部）
６ｂ 下側クランプリング（下側リング保持部
１３ａ ハロゲンランプ Ｗ 基板
１４ｃ 環状リフレクタ（リフレクタ）

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】