JPH01257190A - 気相結晶成長装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体薄膜結晶を基板の上に気相成長させる
装置に関し、特に、有機金属気相成長法などを実施する
のに適した装置に関する。

（従来の技術） 従来、ＡｆＧａＡｓ系の半導体薄膜結晶は、有機金属気
相成長法（ＯＭＶＰＥ法）により成長させる。

この種の結晶成長では、空気中の水分や酸素が成長室に
混入すると、結晶の特性を低下させるという問題がある
ところから、真空排気手段を備えた予備室を用いること
により、水分や酸素を除去してから基板を成長室に移し
て気相結晶成長を行う装置が使用されている。

ノ 置の概念図である。第４図の装置は、縦型成長室１の下
方側壁にゲートバルブ３を介して予備室２を設けたもの
で、それぞれに排気手段を接続する。まず、ゲートバル
ブ３を閉じた状態で予備室２のサセプタ５に基板６を装
填し、予備室２を真空排気して残留水分と酸素等のガス
を除去した後、ゲートバルブ３を開け、サセプタ５を載
せた支持台４をロッド１０により成長室ｌの支持軸９の
上方に移動し、支持軸９を上昇させてサセプタ５を成長
領域に移動するとともに、支持台４を予備室２に戻して
ゲートバルブ３を閉じる。その後、高周波加熱コイル１
２に通電して基板６を加熱し、上方より原料ガス１１を
導入することにより基板６の上に結晶薄膜を成長させる
。所定の厚さの結晶薄膜を形成した後、原料ガス１１を
停止し、成長室１の残留ガスを排気する。次いで、ゲー
トバルブ３を開け、支持台４を成長室１に移動するとと
もに、支持軸９を下降させてサセプタ５を支持台４上に
回収し、支持台４を予備室２に戻してからゲートバルブ
３を閉じる。そして、予備室２から、結晶薄膜を有する
基板６を取り出し、新たな基板６をサセプタ５に装填し
、予備室のＴ：ｒ、空排気、成長室への移動、結晶成長
と上記の工程を繰り返す。

ゲ 第５図の装置は、縦型成長室１の上方にゲートバルブ３
を介して予備室２を設けたもので、該予備室２は真空排
気系と接続し、成長室１も別途排気可能とする。基板６
を装填したサセプタ５は、予備室２に収容され、真空排
気処理して残留水分や酸素を除去した後、ゲートバルブ
３を開はトランスファーロッド１０によりサセプタ５を
成長室ｌの支持軸９に搭載する。トランスファーロッド
１０を予備室２に引き−にげてから、ゲートバルブ３を
閉じ、高周波コイル１２で基板６を所定温度に保ち、原
料ガス１１を導入して基板６の−Ｈに薄膜結晶を成長さ
せる。

所定の膜厚に成長すると、原料ガス１１の供給を止め、
成長室Ｉの残留ガスを排気、または、不活性ガスでパー
ジしてから、再びゲートバルブ３を開けて、トランスフ
ァーロッド１０によりサセプタ５を予備室２に引き上げ
る。そして、ゲートバルブ３を閉じてから、予備室２の
蓋を開けて薄膜結晶を有する基板６を取り出し、新たな
基板６をサセプタ上に装填し、次いで予備室の真空排気
、成長室へのサセプタの移動、結晶成長等の操作手順を
繰り返して、複数の基板上に薄膜結晶を逐次成長させる
。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の装置では、１つのサセプタを用いて予
備室における真空排気から、成長室における結晶成長ま
で順次操作を行うために、基板の交換や予備室の真空排
気を行うときには、成長室を休ませなければならず、装
置全体の生産性を大幅に制約することになる。

そこで、本発明は、上記の問題点を解消し、結晶成長中
に予備室の基板交換と真空排気を行うことのできる気相
結晶成長装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、（１）縦型成長室にゲートバルブを介して予
備室を接続し、両者にそれぞれ排気手段を設けた気相結
晶成長装置において、基板を装填する２以−Ｌのサセプ
タを載せ、水平移動する支持台を上記の予備室に設け、
該支持台から成長室にサセプタを移動する手段を設けた
ことを特徴とする気相結晶成長装置、（２）縦型成長室
の下方に１つのサセプタを収容可能な空間を残して、そ
の上方側壁に予備室を接続し、予備室に対向する位置に
支持台の先端を収容可能な側室を設け、一方、上記の支
持台の中央にはサセプタを通す開口を設け、左右のサセ
プタを載せる位置から上記の開口に至る、成長室の支持
軸を通す貫通口を設けたことを特徴とする上記（１）記
載の気相結晶成長装置、及び（３）縦型成長室の上部に
予備室を接続し、中央にサセプタを通す開口を設けた支
持台を用い、支持台から上記の開口及びゲートバルブを
通して成長室の支持軸上にサセプタを移動するトランス
ファーロッドを設けたことを特徴とする上記（１）記載
の気相結晶成長装置である。

（作用） り 第８図は、本発明の装置を用いて基板上に結晶成長を行
う手順を示した説明図である。予備室の２つのサセプタ
にそれぞれ基板を装填し、予備室内を真空排気すること
により残留水分や酸素を除去した後、成長室に該サセプ
タの１つを移動して支持軸に搭載し、基板を加熱すると
ともに原料ガスを導入して基板上に結晶成長を行う。結
晶成長終了後、成長室内の残留ガスを排気又はパージし
てから、サセプタを予備室の支持台に回収し、新たなサ
セプタを該支持台から成長室に移動して、再び結晶成長
を行う。支持台上の最後のサセプタを成長室に移動した
後に、予備室を大気に開放して結晶成長終了後の基板を
取り出し、新たな基板をサセプタ上に装填し、かつ、予
備室を真空排気して、サセプタ交換に備える。このよう
にして、成長室はサセプタ交換時を除いて、連続的に稼
働させることができ、スルーブツトを大幅に向上させる
ことができる。

これに対して、従来の装置では第２図にみるように、１
つのサセプタで総ての操作を行うために、基板交換及び
予備室の真空排気を行う間、成長室において結晶成長を
行うことはできない。

（実施例） 第１図及び第２図は、本発明の実施例である気相結晶成
長装置の概念図である。同図（ａ）は全体図であり、（
ｂ）はサセプタ支持台の平面図である。

〕 第１図の装置は、第４図の改良であり、縦型成長室１の
下方側壁にゲートバルブ３を介して予備室２を接続した
ものである。予備室２に収容するサセプタ支持台４は、
中央にサセプタ５を通す開ロアを設け、その左右にサセ
プタ５を載せるようになっている。そのサセプタ５の位
置から上記開ロアに連ながる連通口８にサセプタ支持軸
９を貫通させた状態で移動可能とする。

サセプタ支持台４はロッド１０によりゲートバルブ３を
通して成長室１に移動可能とする。支持台４の右側に載
せたサセプタ５を支持軸９に搭載するときに、支持台４
の先端を収容するための、側室１３を設け、支持軸９に
搭載したサセプタ５を開ロアから支持台４の下方に下降
するときに、該サセプタ５を収容するための空間１４を
確保する。なお、成長室ｌの成長領域の周囲に加熱用の
高周波コイル１２を配置し、成長室１の上方より原料ガ
ス１１を導入する。図には、２つのサセプタを載せる支
持台を示したが、支持台及び成長室側室を長くして３つ
以上のサセプタを載せて、サセプタへの基板交換及び予
備室の真空排気の回数を減らすこともできる。また、図
には、パンケーキ型のサセプタを示したが、バレル型な
どのサセプタを使用して、１つのサセプタに多数の基板
を装填して同時に結晶成長させることもできる。

次に、第１図の装置の操作手順を説明する。

まず、ゲートバルブ３を閉じた状態で予備室２のサセプ
タ５に基板６を装填する。なお、基板６を装填したサセ
プタ５を予備室２の支持台４に載せるようにしてもよい
。その後、予備室２を真空排気して残留水分や酸素を除
去する。その際、成長室ｌも排気することが好ましい。

支持軸９を下降へせ、ゲートバルブ３を開けてから、ロ
ッド１０により支持台′４を成長室１内に移動し、結晶
成長工程に移すサセプタ５を支持軸９の上になるように
止める。それから、支持軸９を連通口８を貫通して上昇
させ、該サセプタ５を少し持ち上げ、支持台４を移動し
て、支持台の開ロアを支持軸９上のサセプタ５と一致さ
せ、サセプタ５を一旦支持台４の下の空間に下降させ、
支持台４を予備室２内に戻した後、ゲートバルブ３を閉
じる。それから、サセプタ５を成長領域まで上昇させ、
高周波コイル１２で基板６を加熱し、上方より原料ガス
１１を導入することにより、結晶成長を行う。所定の膜
厚を形成した後、成長室ｌを排気し、若しくは、不活性
ガスでパージして残留ガスを除去する。

そして、サセプタ５を成長室下方空間１４に下降してか
ら、ゲートバルブ３を開けて支持台４の開ロアを該サセ
プタ５の位置に一致するように支持台４を移動する。該
開ｒ７７を通してサセプタ５を支持台４の上に上昇させ
、再び支持台４をサセプタ回収位置にまで移動し、支持
軸９を下降して支持台４に該サセプタ５を載せる。

次いで、他方のサセプタ５を同様の手順で支持軸９に搭
載して結晶成長を行う。その間、予備室２のサセプタ５
から基板６を取り出し、新たな基板６を該サセプタ５に
装填し、予備室２を真空排気してサセプタ交換に備える
。

このように一方のサセプタの基板で結晶成長する間、他
方のサセプタは予備室で基板交換と真空排気することが
できるので、１同の結晶成のであり、縦型成長室１の上
部にゲートバルブ３を介して予備室２を配置し、それぞ
れ排気系と接続したものである。予備室２には、２つの
サセプタ５を載せる支持台４を収容し、該支持台４には
、同図（ｂ）に示すように、中央にサセプタ５を通す開
ロアが設けである。ゲートバルブ３を閉じた状態で予備
室２のサセプタ５に基板６を装填しする。次いで、予備
室２を真空排気した後、ゲートバルブ３を開け、成長室
１に移動するサセプタ５をトランスファーロッド１３の
下に位置するように、ロッド１０を用いて支持台４を移
動する。トランスファーロッド１３で該サセプタ５を少
し持ち上げてから、支持台４を再び移動して支持台の開
ロアを上記のサセプタ５の位置に合わせる。それから、
トランスファーロッド１３を下降して、成長室１の支持
軸９の上に該サセプタ５を搭載する。その後、トランス
ファーロッドＩ３を予備室２に引き上げてから、ゲート
バルブ３を閉じる。該サセプタ５を装填する基板６は高
周波コイル１２で加熱され、成長室ｌの上方から原料ガ
ス！■を導入することにより、結晶成長を行う。所定の
厚さの薄膜結晶が形成されると、原料ガスＩＩの導入を
止め、成長室１内の残留ガスを排気した後、ゲートバル
ブ３を開けてサセプタ５とともに、基板６を予備室２に
回収し、新たな基板６を装填するサセプタ５を上記の手
順で成長室１にセットする。この装置でも、第１図の場
合と同様に、支持台４上の一方のサセプタ５を成長室１
に移動した後、結晶成長を行う間に、別のサセプタ５は
予備室２で基板交換と予備室の真空排気を行い、次のサ
セプタ交換に備える。

（発明の効果） 本発明は、上記の構成を採用することにより、予備室内
に複数のサセプタを載せる支持台を設けて、真空排気処
理した状態の複数のサセプタを順次成長室に移動して連
続的に結晶成長を行うことができ、また、最後の結晶成
長の間に予備室の基板交換と真空排気を行い、次の結晶
成長に備えることができるので、大気中の不純物を成長
室に持ち込むことがなく、高純度の薄膜結晶を効率的に
形成することができ、スルーブツトの向上に大きく寄与
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１ｒＡ及び第２図は本発明の実施例である気相結晶成
長装置の概念図であり、図（ａ）は全体企図である。 第３図　　　　　　　第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）縦型成長室にゲートバルブを介して予備室を接続
   し、両者にそれぞれ排気手段を設けた気相結晶成長装置
   において、基板を装填する２以上のサセプタを載せ、水
   平移動する支持台を上記の予備室に設け、該支持台から
   成長室にサセプタを移動する手段を設けたことを特徴と
   する気相結晶成長装置。
2. （２）縦型成長室の下方に１つのサセプタを収容可能な
   空間を残して、その上方側壁に予備室を接続し、予備室
   に対向する位置に支持台の先端を収容可能な側室を設け
   、一方、上記の支持台の中央にはサセプタを通す開口を
   設け、左右のサセプタを載せる位置から上記の開口に至
   る、成長室の支持軸を通す貫通口を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲（１）記載の気相結晶成長装置。
3. （３）縦型成長室の上部に予備室を接続し、中央にサセ
   プタを通す開口を設けた支持台を用い、支持台から上記
   の開口及びゲートバルブを通して成長室の支持軸上にサ
   セプタを移動するトランスファーロッドを設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲（１）記載の気相結晶成長装
   置。