JP2662695B2 - 気相結晶成長装置 - Google Patents
気相結晶成長装置Info
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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。
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、ロードロック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10-2Torr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、10-6Torrの高真空状態にする。
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、ロードロック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10-2Torr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、10-6Torr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10-6
Torrの高真空状態にされている。予備室１が10-6Torr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内の原料ガス導入パイプ６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。
レキュラーポンプ11およびロータリポンプ12により10-6
Torrの高真空状態にされている。予備室１が10-6Torr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内の原料ガス導入パイプ６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10-2Torr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。
備室に入れた後、大気圧から10-2Torr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、係る従来の問題を解消し、予備室内での
粉塵やパーティクルなどの基板への付着を抑制するとと
もに最小時間で予備室の高真空を実現できる気相結晶成
長装置を提供することにある。
粉塵やパーティクルなどの基板への付着を抑制するとと
もに最小時間で予備室の高真空を実現できる気相結晶成
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、予備室の排気速度を連続的に制御で
き、かつレイノルズ数Reが臨界レイノルズ数未満になる
ように予備室の排気を行なうための圧力制御手段が設け
られている。
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、予備室の排気速度を連続的に制御で
き、かつレイノルズ数Reが臨界レイノルズ数未満になる
ように予備室の排気を行なうための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、予備室の排気速度
を連続的に制御でき、かつレイノルズ数Reが臨界レイノ
ルズ数未満になるように予備室の排気を行なうための圧
力制御手段が設けられている。ここで臨界レイノルズ数
とは層流から乱流に移るときのレイノズル数をいう（改
訂三版 化学工学便覧 化学工学協会編 p.108〜109,
改訂四版 化学工学便覧 化学工学協会編 p.150〜151
参照）。つまり、このレイノルズ数Reを満たす限り、乱
流の発生による粉塵やパーティクル類などの舞い上がり
を防止することができる。
を連続的に制御でき、かつレイノルズ数Reが臨界レイノ
ルズ数未満になるように予備室の排気を行なうための圧
力制御手段が設けられている。ここで臨界レイノルズ数
とは層流から乱流に移るときのレイノズル数をいう（改
訂三版 化学工学便覧 化学工学協会編 p.108〜109,
改訂四版 化学工学便覧 化学工学協会編 p.150〜151
参照）。つまり、このレイノルズ数Reを満たす限り、乱
流の発生による粉塵やパーティクル類などの舞い上がり
を防止することができる。
また、圧力制御手段は、圧力を連続的に制御できるた
め、上記の粉塵などの舞い上がりを防止するようスムー
ズに圧力を調整でき、ゆえに最小時間で予備室を高真空
にすることができる。
め、上記の粉塵などの舞い上がりを防止するようスムー
ズに圧力を調整でき、ゆえに最小時間で予備室を高真空
にすることができる。
つまり、圧力を連続的に制御することおよび所定のレ
イノルズ数を満たすよう排気することとの相乗効果によ
って、予備室内での粉塵などの舞い上がりを防止しつつ
最小時間で予備室の高真空を実現することができる。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。
イノルズ数を満たすよう排気することとの相乗効果によ
って、予備室内での粉塵などの舞い上がりを防止しつつ
最小時間で予備室の高真空を実現することができる。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。
な指数関数的な真空排気特性になる。
ここで、Ｖ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。
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。
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。
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パイプ
６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およびロータ
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９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。
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パイプ
６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およびロータ
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９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は最初閉じた状態にし、徐々に開けた状態にし
ていく。これにより、大気圧から10-2Torr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10-2Torr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10の両方を働かせて、10-6Torr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。
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は最初閉じた状態にし、徐々に開けた状態にし
ていく。これにより、大気圧から10-2Torr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10-2Torr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10の両方を働かせて、10-6Torr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GaAs
ウエ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、ウエハを取出し、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。
ウエ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、ウエハを取出し、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10-2Torr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。
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、同じくGaAsウエハの表面に気相成長させた。予
備室１の真空排気後、ウエハを取出し、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。
用いて、同じくGaAsウエハの表面に気相成長させた。予
備室１の真空排気後、ウエハを取出し、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10-2Torr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。
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。
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、予備室の排
気速度を連続的に制御でき、かつレイノルズ数Reが臨界
レイノルズ数未満になるように予備室の排気が行なわれ
る。このため、従来問題になった、基板表面への粉塵や
パーティクルなどの付着を防止しつつ最小時間で予備室
の高真空を実現することができる。したがって、表面モ
ルフォロジーの良好な薄膜結晶を短時間で得ることが可
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。
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、予備室の排
気速度を連続的に制御でき、かつレイノルズ数Reが臨界
レイノルズ数未満になるように予備室の排気が行なわれ
る。このため、従来問題になった、基板表面への粉塵や
パーティクルなどの付着を防止しつつ最小時間で予備室
の高真空を実現することができる。したがって、表面モ
ルフォロジーの良好な薄膜結晶を短時間で得ることが可
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
SiO2、Si3N4等の絶縁性薄膜あるいはTiSiX、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。
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
SiO2、Si3N4等の絶縁性薄膜あるいはTiSiX、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。
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はロータリポンプ、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。
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はロータリポンプ、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。
Claims (1)
- 【請求項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
の排気速度を連続的に制御でき、かつレイノルズ数Reが
臨界レイノルズ数未満になるように前記予備室の排気を
行なうための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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63132436A JP2662695B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 気相結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63132436A JP2662695B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 気相結晶成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01302719A JPH01302719A (ja) | 1989-12-06 |
| JP2662695B2 true JP2662695B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=15081325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63132436A Expired - Fee Related JP2662695B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 気相結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662695B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2942239B2 (ja) * | 1997-05-23 | 1999-08-30 | キヤノン株式会社 | 排気方法及び排気装置、それを用いたプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| JP3352418B2 (ja) | 1999-01-28 | 2002-12-03 | キヤノン株式会社 | 減圧処理方法及び減圧処理装置 |
| EP2224475A4 (en) * | 2007-12-18 | 2011-03-02 | Sumitomo Electric Industries | PROCESSING METHOD AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING METHOD |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5958938U (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-17 | 日本電信電話株式会社 | 低圧処理装置 |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP63132436A patent/JP2662695B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01302719A (ja) | 1989-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |