JPH01302719A - 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］ この発明は、化学的気相成長法や熱分解気相成長法等に
より薄膜結晶を成長させる気相結晶成長装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 第３図は、従来の気相結晶成長装置を示す概略構成図で
ある。第３図に示す成長装置は、パンケーキ型の減圧気
相結晶成長装置の一例であり、結晶成長を行なう成長室
２と、ロードロツタ室と呼ばれる予備室１とを備えてお
り、予備室１と成長室２の間にはゲートバルブ３が設け
られている。

このような装置で気相結晶成長させるには、まずサセプ
タ５を成長室２からトランスファロッド８で予備室１に
引き上げておく。予備室１の扉を開け、大気圧に開放し
た後、基板４をサセプタ５上に設置する。そして、扉を
閉じ、大気圧から１Ｏ−２Ｔｏｒｒの真空度までは、バ
イパスライン（図示せず）を通してロータリポンプ１０
により排気する。次に、バイパスラインのバルブを閉じ
、ターボモレキュラーポンプ９に接続されたラインによ
り、ロータリポンプ１０とターボモレキュラーポンプ９
の両方で排気し、１Ｏ−６Ｔｏｒｒの高真空状態にする
。

成長室２は、結晶成長を行なうとき以外は、ターボモレ
キュラーポンプ１１およびロータリポンプ１２により１
Ｏ−６Ｔｏｒｒの高真空状態にされている。予備室１が
１Ｏ−６Ｔｏｒｒの高真空状態になったところで、ゲー
トバルブ３を開け、基板４の載ったサセプタ５を成長室
２の所定の位置に、トランスファロッド８により移送す
る。次に、ゲートバルブ３を閉じ、成長室２内の原料ガ
ス導入バイブロから原料ガスを導入し、ヒータ７で基板
４を加熱しながら、所望の薄膜結晶を基板４上に気相成
長させる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の装置では、基板を予備
室に入れた後、大気圧から１０””Ｔ。

ｒ「の真空度へ予備的に真空排気する際、室内に蓄積さ
れた粉塵やパーティクル等が初期の排気の際に生じる乱
流によって舞い上がり、基板表面に付着するという問題
があった。このような粉塵やパーティクル等は、数μｍ
から１μｍ以下の微少粒子であり、基板表面全体に付着
する。このため、このような微少粒子が付着した基板を
用いてその上に結晶成長させると、薄膜結晶表面のモル
フォロジーが極めて劣化し、結晶の欠陥や結晶表面の凹
凸を生じる。このような薄膜結晶を次の工程の種々のデ
バイスプロセスに使用すると、製品の歩留りが極めて悪
くなり、生産効率の面から大きな問題となった。

この発明は、かかる従来の問題を解消し、予備室におけ
る初期の排気の際の粉塵やパーティクル等の基板への付
着を抑制することのできる気相結晶成長装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の気相結晶成長装置では、サセプタ上に基板を
設置した後内部が予備的に排気される予備室と、予備室
の内部を排気するための予備室排気手段と、基板上に薄
膜を結晶成長させるため予備室から移送されてくるサセ
プタを受け入れる成長室と、成長室の内部を排気するた
めの成長室排気手段と、予備室と成長室の間に設けられ
、予備室の内部が排気された後、サセプタを成長室へ送
るため開くゲートバルブとを備え、予備室と予備室排気
手段との間に予備室の内部の圧力を制御する圧力制御手
段が設けられている。

［作用］ この発明の気相結晶成長装置では、予備室と予備室排気
手段との間に圧力制御手段が設けられている。この圧力
制御手段としては、具体的にはたとえば圧力制御可能な
スロットバルブやバタフライバルブが用いられる。この
圧力制御手段は、予備室の初期の排気の際、最初閉じら
れた状態であり、徐々に開かれた状態となり、大気圧か
ら急激に低い真空状態になることを防止する。これによ
り、従来のように初期の排気の際に乱流を生じることが
ない。

従来の一般的な初期の排気の際には、次式に示すような
指数関数的な真空排気特性になる。

ここで、■は真空容器の容積、Ｓは排気速度、Ｐは圧力
、Ｑは真空容器内で発生するガス量を示している。

しかしながら、この発明に従う気相結晶成長装置では、
上記の式で示す真空排気特性よりも、より緩やかな排気
特性が得られる。

したがって、この発明の気相結晶成長装置では、乱流を
発生せず、予備室内の粉塵やパーティクル類等が舞い上
がり基板表面に付着するのを防止することができる。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例を示す概略構成図である
。この実施例の気相結晶成長装置も、従来の装置と同様
にロードロック室と呼ばれれる予備室１と成長室２を備
え、その間にはゲートバルブ３が設けられている。サセ
プタ５は、トランスファロッド８により予備室１と成長
室２の間を移送可能なように設けられている。成長室２
内には原料ガスを導入するための原料ガス導入バイブロ
および基板４を加熱するためのヒータ７が設けられてい
る。また、成長室２の内部を排気するための成長室排気
手段としてて、ターボモレキュラーポンプ１１およびロ
ータリポンプ１２が成長室２に接続されている。また、
予備室１には、予備室１の内部を排気するための予備室
排気手段としてターボモレキュラーポンプ９およびロー
クリポンプ１０が接続されている。ターボモレキュラー
ポンプつと予備室１の間には、圧力制御手段としてのコ
ンダクタンス可変バルブ１３が設けられている。このコ
ンダクタンス可変バルブ１３により、予備室１内の圧力
が制御される。

このような装置を用いて基板上に気相結晶成長させるに
は、まずサセプタ５をトランスファロッド８により予備
室１に引き上げる。予備室１の扉を開け、大気圧に開放
した後、サセプタ５に基板４を設置する。次いで、扉を
閉じ図示しないバイパスラインを通してロータリポンプ
１０により真空排気する。この際、コンダクタンス可変
バルブ１３は最初間じた状態にし、徐々に開けた状態に
していく。これにより、大気圧から１Ｏ−２Ｔ。

ｒｒの真空度までの排気が、緩やかになされ、予備室１
内に排気に伴なう乱流を生じることはない。

このようにして１Ｏ−２ＴＯｒｒの真空度に達した後は
、ターボモレキュラーポンプ９およびロータリポンプ１
０の両方を働かせて、１０−’Ｔ。

ｒｒの真空度の高真空領域まで排気する。予備室１が高
真空状態になった後、ゲートバルブ３を開けて、サセプ
タ５をトランスファロッドにより成長室２に移送させ、
気相成長を始める。

第１図に示す実施例の装置を用いて、前処理したＧａＡ
ｓウェハの表面に気相成長させた。予備室１内を真空排
気した後、ウェハを取出し、その表面に付着したパーテ
ィクル数を、表面パーティクル検査用設備を用いてカウ
ントした。この結果、この実施例の装置を用いたものは
１０個／Ｃｍ２以下のパーティクル数であった。

また、大気圧から１Ｏ−２Ｔｏｒｒの真空度までの排気
特性を真空計を用いて測定し、結果を第２図に実線で示
した。

比較として、第３図に示す従来の気相結晶成長装置を用
いて、同じ（ＧａＡｓウエノ＼の表面に気相成孔させた
。予備室１の真空排気後、ウニ／％を取出し、実施例と
同様に表面パーティクル検査用設備を用いて、表面に付
着したパーティクル数をカウントしたところ、この従来
の装置によるものは、１万個／Ｃｍ２以上のパーティク
ル数であった。

また大気圧から１Ｏ−２Ｔｏｒｒの真空度までの排気特
性を真空計を用いて測定した。この結果を第２図に点線
で示す。

第２図に示されるように、この発明の装置によるものは
、排気開始直後は緩やかに排気している。

したがって、従来のように急激な排気によって予備室内
に乱流が発生することはなく、このため予備室内に粉塵
やパーティクル等が舞い上がり基板に付着することが少
なくなる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の気相結晶成長装置では
、予備室と予備室排気手段との間に、圧力制御手段が設
けられており、この圧力制御手段により、予備室におけ
る初期の排気の際に乱流が発生するのを防止することが
できる。このため、従来問題になった、基板表面への粉
塵やパーティクル等の付着を防止することができる。し
たがって、表面モルフォロジーの良好な薄膜結晶を得る
ことが可能になり、製品の歩留りが向上し、工業的な生
産効率を高めることができる。

この発明は、化学的気相成長法や熱分解気相成長法等の
気相結晶成長法による結晶成長に幅広く適用されるもの
であり、たとえばＧａＡｓ系、ＩｎＰ系等の化合物半導
体のエピタキシャル結晶等の半導体薄膜単結晶や、たと
えば５ｉ０２．５ｔ３Ｎ４等の絶縁性薄膜あるいはＴｊ
Ｓｉｘ、ＷＳｉｘ等の導電性薄膜結晶などの薄膜多結晶
にも適用されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す概略構成図である
。第２図は、実施例の初期排気特性を示す図である。第
３図は、従来の気相結晶成長装置を示す概略構成図であ
る。 図において、１は予備室、２は成長室、３はゲートバル
ブ、４は基板、５はサセプタ、６は原料ガス導入パイプ
、７はヒータ、８はトランスファロッド、９はターボモ
レキュラーポンプ、１０はロークリポンプ、１１はター
ボモレキュラーポンプ、１２はロータリポンプ、１３は
圧力制御手段としてのコンダクタンス可変バルブを示す
。 特許出願人　住友電気工業株式会社 第２図 時　　間　（秒）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）サセプタ上に基板を設置した後、内部が予備的に
   排気される予備室と、 前記予備室の内部を排気するための予備室排気手段と、 前記基板上に薄膜を結晶成長させるため、前記予備室か
   ら移送されてくる前記サセプタを受け入れる成長室と、 前記成長室の内部を排気するための成長室排気手段と、 前記予備室と前記成長室の間に設けられ、前記予備室の
   内部が排気された後、サセプタを前記成長室へ送るため
   開くゲートバルブとを備える、気相結晶成長装置におい
   て、 前記予備室と前記予備室排気手段との間に、前記予備室
   の内部の圧力を制御する圧力制御手段が設けられている
   ことを特徴とする、気相結晶成長装置。