JP3142329B2 - 薄膜製造装置 - Google Patents
薄膜製造装置Info
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- JP3142329B2 JP3142329B2 JP03304340A JP30434091A JP3142329B2 JP 3142329 B2 JP3142329 B2 JP 3142329B2 JP 03304340 A JP03304340 A JP 03304340A JP 30434091 A JP30434091 A JP 30434091A JP 3142329 B2 JP3142329 B2 JP 3142329B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成に気体が関与
する薄膜製造装置の改良に関する。
する薄膜製造装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】気体が薄膜形成に関与する薄膜形成技術
は、化学気相成長法等多くのものが知られている。この
ような技術を用いて薄膜を形成する場合、一般に、独立
の供給源から反応容器内に原料気体を導入し、反応容器
内で基板上に薄膜を形成する。意図する薄膜の種類に応
じ、導入する原料ガスを逐次バルブの開閉により切り替
える。この場合、一の気体を反応容器内に導入しようと
して、バルブを閉めた状態から瞬時に開けた場合、流路
内の気体の流れが急激に変化するため、流量が過渡的に
設定値から大きく変動する。この原料気体の流量の変動
は、薄膜製造工程を制御する上で悪影響を与える。例え
ば、複数種の原料気体を用いて気相反応により半導体上
に化合物半導体混晶薄膜を堆積させる工程においては、
流量の変動が気相反応の速度、堆積速度の変動を引き起
こし、膜厚および組成の制御性を著しく低下させる。
は、化学気相成長法等多くのものが知られている。この
ような技術を用いて薄膜を形成する場合、一般に、独立
の供給源から反応容器内に原料気体を導入し、反応容器
内で基板上に薄膜を形成する。意図する薄膜の種類に応
じ、導入する原料ガスを逐次バルブの開閉により切り替
える。この場合、一の気体を反応容器内に導入しようと
して、バルブを閉めた状態から瞬時に開けた場合、流路
内の気体の流れが急激に変化するため、流量が過渡的に
設定値から大きく変動する。この原料気体の流量の変動
は、薄膜製造工程を制御する上で悪影響を与える。例え
ば、複数種の原料気体を用いて気相反応により半導体上
に化合物半導体混晶薄膜を堆積させる工程においては、
流量の変動が気相反応の速度、堆積速度の変動を引き起
こし、膜厚および組成の制御性を著しく低下させる。
【０００３】そのため、上述した流量の過渡的な変動が
生じないように、二連切り替えバルブを用いて、反応容
器に供給される気体の流れを制御する方法が開発され
た。この方法では、二連切り替えバルブを用いることに
より、反応容器に気体を導入しない時でも別の排気系に
気体を流した状態で保持している。すなわち、常に一定
量の気体が流れた状態にあり、二連切り替えバルブによ
り流れの経路のみを切り替える。これにより、切り替え
時に流量が過渡的に設定値から大巾にずれることがなく
なる。しかしながら、この場合でも二連切り替えバルブ
から先の経路の排気コンダクタンスが、反応容器と別の
排気系とについてそれぞれ異なる場合は、切り替え時に
流量変化の遅延が生じることは避けられない。そのた
め、二連切り替えバルブから先の二つの系統（反応容器
につながる主系統、及び独立した排気系統）のコンダク
タンスが等価になるように設計することが望ましい。こ
れは、気体原料が１種類の場合には、二つの系統を形成
する配管の太さと長さを等しくすることにより容易に解
決できる。しかし、排気系の排気と反応容器の排気が共
通のポンプによって行われているため、複数の原料気体
供給系統について、すべて主系統と排気系統の配管の長
さを等しく設計することは、幾何学的な困難を伴うこと
が多い。さらには、主系統のバルブを開いた状態から閉
じたときに気体の流れを素早く切り替えるため、主系統
のバルブを反応容器の直近に設置することが要求され、
益々困難になる。
生じないように、二連切り替えバルブを用いて、反応容
器に供給される気体の流れを制御する方法が開発され
た。この方法では、二連切り替えバルブを用いることに
より、反応容器に気体を導入しない時でも別の排気系に
気体を流した状態で保持している。すなわち、常に一定
量の気体が流れた状態にあり、二連切り替えバルブによ
り流れの経路のみを切り替える。これにより、切り替え
時に流量が過渡的に設定値から大巾にずれることがなく
なる。しかしながら、この場合でも二連切り替えバルブ
から先の経路の排気コンダクタンスが、反応容器と別の
排気系とについてそれぞれ異なる場合は、切り替え時に
流量変化の遅延が生じることは避けられない。そのた
め、二連切り替えバルブから先の二つの系統（反応容器
につながる主系統、及び独立した排気系統）のコンダク
タンスが等価になるように設計することが望ましい。こ
れは、気体原料が１種類の場合には、二つの系統を形成
する配管の太さと長さを等しくすることにより容易に解
決できる。しかし、排気系の排気と反応容器の排気が共
通のポンプによって行われているため、複数の原料気体
供給系統について、すべて主系統と排気系統の配管の長
さを等しく設計することは、幾何学的な困難を伴うこと
が多い。さらには、主系統のバルブを開いた状態から閉
じたときに気体の流れを素早く切り替えるため、主系統
のバルブを反応容器の直近に設置することが要求され、
益々困難になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、複数の原
料気体についても、バルブ切り替え時における流量の変
動を極力防止することができる薄膜製造装置を提供する
ことを目的とする。
料気体についても、バルブ切り替え時における流量の変
動を極力防止することができる薄膜製造装置を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、薄膜形成に関与する気体の導入口手段を
備えた反応容器と、該反応容器を所定の減圧度に排気す
るための第１の排気手段を含む第１の排気系と、真空容
器および該第１の排気手段とは独立に配置され、該真空
容器を所定の減圧度に排気するための第２の排気手段を
含む第２の排気系と、該気体の流れを該反応容器および
該第２の排気系のいずれか一方の常時指向させるための
切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段から前記反
応容器に至る気体の経路と、前記切り替え手段から前記
第２の排気系の前記真空容器に至る気体の経路とを実質
的に同じ長さとすることによって、該切り替え手段の後
流側において、該反応容器を経由する第１の排気系の排
気コンダクタンスと、該第２の排気系の排気コンダクタ
ンスとを実質的に等価に設定したことを特徴とする薄膜
製造装置を提供する。
に、本発明は、薄膜形成に関与する気体の導入口手段を
備えた反応容器と、該反応容器を所定の減圧度に排気す
るための第１の排気手段を含む第１の排気系と、真空容
器および該第１の排気手段とは独立に配置され、該真空
容器を所定の減圧度に排気するための第２の排気手段を
含む第２の排気系と、該気体の流れを該反応容器および
該第２の排気系のいずれか一方の常時指向させるための
切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段から前記反
応容器に至る気体の経路と、前記切り替え手段から前記
第２の排気系の前記真空容器に至る気体の経路とを実質
的に同じ長さとすることによって、該切り替え手段の後
流側において、該反応容器を経由する第１の排気系の排
気コンダクタンスと、該第２の排気系の排気コンダクタ
ンスとを実質的に等価に設定したことを特徴とする薄膜
製造装置を提供する。
【０００６】本発明の好ましい態様においては、前記第
２の排気系の前記真空容器は、前記気体導入口手段の近
傍で前記反応容器を包囲するように配設される。
２の排気系の前記真空容器は、前記気体導入口手段の近
傍で前記反応容器を包囲するように配設される。
【０００７】また本発明は、薄膜形成に関与する気体の
導入口手段を備えた反応容器と、該反応容器を所定の減
圧度に排気するための第１の排気手段を含む第１の排気
系と、該第１の排気手段とは独立に配置された第２の排
気手段を含む第２の排気系と、該気体の流れを該反応容
器および該第２の排気系のいずれか一方の常時指向させ
るための切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段か
ら前記反応容器に至る気体の経路と、前記切り替え手段
から前記第２の排気手段に至る気体の経路とを実質的に
同じ長さとすることによって、該切り替え手段の後流側
において、該反応容器を経由する第１の排気系の排気コ
ンダクタンスと、該第２の排気系の排気コンダクタンス
とを実質的に等価に設定したことを特徴とする薄膜製造
装置を提供する。 この場合、前記第２の排気手段は、前
記反応容器の気体導入口手段の直近に設けられることが
好ましい。
導入口手段を備えた反応容器と、該反応容器を所定の減
圧度に排気するための第１の排気手段を含む第１の排気
系と、該第１の排気手段とは独立に配置された第２の排
気手段を含む第２の排気系と、該気体の流れを該反応容
器および該第２の排気系のいずれか一方の常時指向させ
るための切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段か
ら前記反応容器に至る気体の経路と、前記切り替え手段
から前記第２の排気手段に至る気体の経路とを実質的に
同じ長さとすることによって、該切り替え手段の後流側
において、該反応容器を経由する第１の排気系の排気コ
ンダクタンスと、該第２の排気系の排気コンダクタンス
とを実質的に等価に設定したことを特徴とする薄膜製造
装置を提供する。 この場合、前記第２の排気手段は、前
記反応容器の気体導入口手段の直近に設けられることが
好ましい。
【０００８】
【作用】本発明の薄膜製造装置においては、反応容器の
排気手段（第１の排気手段）とは独立に第２の排気手段
が設けられるので、第２の排気手段を反応容器の近傍に
設置することができるとともに、切り替え手段の後流側
において、反応容器を経由する第１の排気系の排気コン
ダクタンスと、第２の排気系の排気コンダクタンスとが
実質的に等価に設定されているので、切り替え手段の切
り替え時に、原料気体の流量変化の素早い応答が得られ
る。
排気手段（第１の排気手段）とは独立に第２の排気手段
が設けられるので、第２の排気手段を反応容器の近傍に
設置することができるとともに、切り替え手段の後流側
において、反応容器を経由する第１の排気系の排気コン
ダクタンスと、第２の排気系の排気コンダクタンスとが
実質的に等価に設定されているので、切り替え手段の切
り替え時に、原料気体の流量変化の素早い応答が得られ
る。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の薄膜製造装
置を説明する。図１に、本発明の薄膜製造装置の一実施
例を示す。
置を説明する。図１に、本発明の薄膜製造装置の一実施
例を示す。
【００１０】本薄膜製造装置は、縦型円筒形状の反応容
器１１を含む。反応容器１１は、ステンレススチール製
であり、その上面に、複数、例えば４本の気体導入用セ
ルポート１２1 、１２2 、１２3 および１２4 が同心円
上に設けられている。反応容器１１は、その底部に連設
された排気手段、例えばターボ分子ポンプ１３により真
空排気され、容器内を超高真空に排気することができ
る。
器１１を含む。反応容器１１は、ステンレススチール製
であり、その上面に、複数、例えば４本の気体導入用セ
ルポート１２1 、１２2 、１２3 および１２4 が同心円
上に設けられている。反応容器１１は、その底部に連設
された排気手段、例えばターボ分子ポンプ１３により真
空排気され、容器内を超高真空に排気することができ
る。
【００１１】外部真空容器１４が、反応容器１１の上部
の周囲を取り囲んで、反応容器の気体導入用セルポート
１２1 、１２2 、１２3 および１２4 の近傍に配置され
ている。外部真空容器１４は、中空環状円筒形であり、
反応容器１１の排気手段である分子ポンプ１３とは独立
の排気装置１９を有し、これにより排気される。
の周囲を取り囲んで、反応容器の気体導入用セルポート
１２1 、１２2 、１２3 および１２4 の近傍に配置され
ている。外部真空容器１４は、中空環状円筒形であり、
反応容器１１の排気手段である分子ポンプ１３とは独立
の排気装置１９を有し、これにより排気される。
【００１２】原料気体の導入のために、４本の配管１６
1 、１６2 、１６3 および１６4 が設けられている。配
管１６1 〜１６4 には、原料気体の供給源（図示せず）
が独立に接続されている。原料気体としては、モノシラ
ンガス（ＳｉＨ4 ）、ゲルマンガス（ＧｅＨ4 ）、ジボ
ランガス（Ｂ2 Ｈ6 ）およびフォスフィンガス（Ｐ
Ｈ3 ）を例示することができる。各配管１６1 〜１６4
の二連切り替えバルブ１５の上流側には、供給源からの
各原料気体の流量を制御するマスフローコントローラー
（図示せず）が取り付けられている。
1 、１６2 、１６3 および１６4 が設けられている。配
管１６1 〜１６4 には、原料気体の供給源（図示せず）
が独立に接続されている。原料気体としては、モノシラ
ンガス（ＳｉＨ4 ）、ゲルマンガス（ＧｅＨ4 ）、ジボ
ランガス（Ｂ2 Ｈ6 ）およびフォスフィンガス（Ｐ
Ｈ3 ）を例示することができる。各配管１６1 〜１６4
の二連切り替えバルブ１５の上流側には、供給源からの
各原料気体の流量を制御するマスフローコントローラー
（図示せず）が取り付けられている。
【００１３】各配管は気体の後流側において、反応容器
側と外部真空容器側とに分岐している。一方の分岐管１
６1a、１６2a、１６3aおよび１６4aは、それぞれ、反応
容器の気体導入用セルポート１２1 、１２2 、１２3 お
よび１２4 にそれぞれ連通して接続され、他方の分岐管
１６1b、１６2b、１６3bおよび１６4bは、外部真空容器
１４に連通して接続されている。
側と外部真空容器側とに分岐している。一方の分岐管１
６1a、１６2a、１６3aおよび１６4aは、それぞれ、反応
容器の気体導入用セルポート１２1 、１２2 、１２3 お
よび１２4 にそれぞれ連通して接続され、他方の分岐管
１６1b、１６2b、１６3bおよび１６4bは、外部真空容器
１４に連通して接続されている。
【００１４】二連切り替えバルブ１５が、各分岐管に取
り付けられている。二連切り替えバルブ１５は、気体導
入用セルポート１２および外部真空容器１４に近い位置
にあり、連動して作動する反応容器側バルブ１５ａおよ
び外部真空容器側バルブ１５ｂの開閉により、原料気体
の流れを切り替えることができる。これにより、目的の
原料気体は反応容器１１側に導入され、それ以外の原料
気体は、常に排気している外部真空容器１４側に導入さ
れる。すべての原料気体は、素早い応答で切り替えら
れ、常時いずれかの経路に流すことができる。
り付けられている。二連切り替えバルブ１５は、気体導
入用セルポート１２および外部真空容器１４に近い位置
にあり、連動して作動する反応容器側バルブ１５ａおよ
び外部真空容器側バルブ１５ｂの開閉により、原料気体
の流れを切り替えることができる。これにより、目的の
原料気体は反応容器１１側に導入され、それ以外の原料
気体は、常に排気している外部真空容器１４側に導入さ
れる。すべての原料気体は、素早い応答で切り替えら
れ、常時いずれかの経路に流すことができる。
【００１５】なお、反応容器１１内には、基板保持器１
７が設置され、反応容器の側面には回転・温度制御機構
１８が取り付けられている。回転・温度制御機構１８
は、基板保持器１７の回転および温度を制御する。
７が設置され、反応容器の側面には回転・温度制御機構
１８が取り付けられている。回転・温度制御機構１８
は、基板保持器１７の回転および温度を制御する。
【００１６】本装置において、バルブ１５から気体導入
用セルポート１２1〜１２4 および外部真空容器までの
配管の太さおよび長さを、すべて等しく設計することに
より、バルブ１５から先の、反応容器１１を経由する排
気系の排気コンダクタンスと、外部真空容器１４を経由
する排気系の排気コンダクタンスとが等価に設定されて
いる。
用セルポート１２1〜１２4 および外部真空容器までの
配管の太さおよび長さを、すべて等しく設計することに
より、バルブ１５から先の、反応容器１１を経由する排
気系の排気コンダクタンスと、外部真空容器１４を経由
する排気系の排気コンダクタンスとが等価に設定されて
いる。
【００１７】以下に、本装置を用いて、二連切り替えバ
ルブ１５により複数の原料気体の流れを外部真空容器１
４側から反応容器１１側、および反応容器側から外部真
空容器側に切り替えたときの流量変化を、反応容器内に
設置したビームフラックスモニター（ＢＦＭ）により測
定した結果を示す。
ルブ１５により複数の原料気体の流れを外部真空容器１
４側から反応容器１１側、および反応容器側から外部真
空容器側に切り替えたときの流量変化を、反応容器内に
設置したビームフラックスモニター（ＢＦＭ）により測
定した結果を示す。
【００１８】第一の測定例として、まず、３SCCMのモノ
シランガスおよび０．０５SCCMのフォスフィンガスを反
応容器１１側に流し、１SCCMのゲルマンガスおよび０．
０２SCCMのジボランガスを外部真空容器１４側に流した
状態にした。次にモノシランガスの流れを反応容器１１
に流した状態に維持し、フォスフィンガスの流れを外部
真空容器側に切り替えると同時に、ゲルマンガスおよび
ジボランガスの流れを反応容器側に切り替えた。このと
きの流量変化を図２に示す。図２より、ガスの流れの切
り替えによる流量のオーバーシュートおよびアンダーシ
ュートはほとんどみられない。
シランガスおよび０．０５SCCMのフォスフィンガスを反
応容器１１側に流し、１SCCMのゲルマンガスおよび０．
０２SCCMのジボランガスを外部真空容器１４側に流した
状態にした。次にモノシランガスの流れを反応容器１１
に流した状態に維持し、フォスフィンガスの流れを外部
真空容器側に切り替えると同時に、ゲルマンガスおよび
ジボランガスの流れを反応容器側に切り替えた。このと
きの流量変化を図２に示す。図２より、ガスの流れの切
り替えによる流量のオーバーシュートおよびアンダーシ
ュートはほとんどみられない。
【００１９】第二の測定例として、２SCCMのゲルマンガ
スを反応容器１１側に流し、５SCCMのモノシランガスお
よび０．０５SCCMのジボランガスを外部真空容器１４側
に流した状態にした。その後、ゲルマンガスを外部真空
容器側に切り替えると同時に、モノシランガスおよびジ
ボランガスを反応容器側に切り替えた。このときの流量
変化を図３に示す。第一の測定例と同様に、ガスの切り
替えによる流量のオーバーシュートおよびアンダーシュ
ートはほとんどみられない。
スを反応容器１１側に流し、５SCCMのモノシランガスお
よび０．０５SCCMのジボランガスを外部真空容器１４側
に流した状態にした。その後、ゲルマンガスを外部真空
容器側に切り替えると同時に、モノシランガスおよびジ
ボランガスを反応容器側に切り替えた。このときの流量
変化を図３に示す。第一の測定例と同様に、ガスの切り
替えによる流量のオーバーシュートおよびアンダーシュ
ートはほとんどみられない。
【００２０】第一および第二の測定例から、本発明の装
置を用いると、切り替えバルブ１５から気体導入用セル
ポート１２1 〜１２4 および外部真空容器１４までの距
離が短いので、ガスの経路を切り替えた際に流量変化の
素早い応答が得られることがわかる。
置を用いると、切り替えバルブ１５から気体導入用セル
ポート１２1 〜１２4 および外部真空容器１４までの距
離が短いので、ガスの経路を切り替えた際に流量変化の
素早い応答が得られることがわかる。
【００２１】本発明の別の実施例を図４に示す。横型円
筒形状の反応容器２１は、複数の、例えば２本の気体導
入用セルポート２２1 および２２2 を一方の端面の上部
に有している。また、同じ端面の下部には、原料固体を
加熱して蒸気にする２本の気化器２９1 および２９2 が
設けられている。もう一方の端面には、反応容器２１を
排気するためのポンプ２３が連設されている。
筒形状の反応容器２１は、複数の、例えば２本の気体導
入用セルポート２２1 および２２2 を一方の端面の上部
に有している。また、同じ端面の下部には、原料固体を
加熱して蒸気にする２本の気化器２９1 および２９2 が
設けられている。もう一方の端面には、反応容器２１を
排気するためのポンプ２３が連設されている。
【００２２】反応容器２１の頂部には、反応容器２１を
排気するためのポンプ２３とは独立の排気装置２４が、
気体導入用セルポート２２1 および２２2 に近接して設
置されている。
排気するためのポンプ２３とは独立の排気装置２４が、
気体導入用セルポート２２1 および２２2 に近接して設
置されている。
【００２３】原料気体の導入のために、２本の配管２６
1 および２６2 が設けられている。配管２６1 および２
６2 には、原料気体の供給源（図示せず）が独立に接続
されている。各配管２６1 、２６2 の二連切り替えバル
ブ２５の上流側には、供給源からの各原料気体の流量を
制御するマスフローコントローラー（図示せず）が取り
付けられている。
1 および２６2 が設けられている。配管２６1 および２
６2 には、原料気体の供給源（図示せず）が独立に接続
されている。各配管２６1 、２６2 の二連切り替えバル
ブ２５の上流側には、供給源からの各原料気体の流量を
制御するマスフローコントローラー（図示せず）が取り
付けられている。
【００２４】各配管は気体の後流側において、反応容器
側と排気装置側とに分岐している。一方の分岐管２
６1a、２６2aは、それぞれ反応容器の気体導入用セルポ
ート２２1 、２２2 にそれぞれ連通して接続され、他方
の分岐管２６1b、２６2bは、排気装置２４に連通して接
続されている。
側と排気装置側とに分岐している。一方の分岐管２
６1a、２６2aは、それぞれ反応容器の気体導入用セルポ
ート２２1 、２２2 にそれぞれ連通して接続され、他方
の分岐管２６1b、２６2bは、排気装置２４に連通して接
続されている。
【００２５】二連切り替えバルブ２５が、前述の実施例
の場合と同様に取り付けられており、同様にして原料気
体の流れを切り替えることができる。これにより、目的
の原料気体は反応容器２１側に導入され、それ以外の原
料気体は、排気装置２４側に導入される。すべての原料
気体は、素早い応答で切り替えられ、常時いずれかの経
路に流すことができる。
の場合と同様に取り付けられており、同様にして原料気
体の流れを切り替えることができる。これにより、目的
の原料気体は反応容器２１側に導入され、それ以外の原
料気体は、排気装置２４側に導入される。すべての原料
気体は、素早い応答で切り替えられ、常時いずれかの経
路に流すことができる。
【００２６】なお、反応容器２１内には、上部から基板
保持器２７が取り付けられ、反応容器の頂部には回転・
温度制御機構２８が設置されている。回転・温度制御機
構は、基板保持器２７の回転および温度を制御する。
保持器２７が取り付けられ、反応容器の頂部には回転・
温度制御機構２８が設置されている。回転・温度制御機
構は、基板保持器２７の回転および温度を制御する。
【００２７】前述の実施例の場合と同様に、本装置にお
いても、バルブ２５から気体導入用セルポート２２およ
び排気装置２４までの配管の太さおよび長さを、すべて
等しく設計することにより、バルブ２５から先の、反応
容器２１を経由する排気系の排気コンダクタンスと、排
気装置２４の排気コンダクタンスとが等価に設定されて
いる。
いても、バルブ２５から気体導入用セルポート２２およ
び排気装置２４までの配管の太さおよび長さを、すべて
等しく設計することにより、バルブ２５から先の、反応
容器２１を経由する排気系の排気コンダクタンスと、排
気装置２４の排気コンダクタンスとが等価に設定されて
いる。
【００２８】本装置においては、２種類の気体原料と２
種類の固体原料とを使用することができる。原料気体
は、真空容器に導入された後、クラッカーセル内で高温
加熱により分解され、成長用基板に供給される。固体原
料の供給は、原料金属を加熱して得られる蒸気の圧力を
制御することにより制御される。以下に、本装置を用い
て作製した薄膜の組成分布を分析した結果を示す。
種類の固体原料とを使用することができる。原料気体
は、真空容器に導入された後、クラッカーセル内で高温
加熱により分解され、成長用基板に供給される。固体原
料の供給は、原料金属を加熱して得られる蒸気の圧力を
制御することにより制御される。以下に、本装置を用い
て作製した薄膜の組成分布を分析した結果を示す。
【００２９】固体原料としては、ガリウムおよびインジ
ウムを用い、気体原料としては、アルシンおよびフォス
フィンを使用した。前記原料により、 InP基板上に InP
バファー層および InGaAsP層を成長させた。基板温度は
５８０℃、ガリウムおよびインジウムのセル温度はそれ
ぞれ１１００℃および９５０℃である。まず、３SCCMの
フォスフィンを反応容器２１側に、２．５SCCMのアルシ
ンを排気装置２４側に流した状態にした。その後、二連
切り替えバルブ２５を切り替えることにより、フォスフ
ィンを排気装置側に流すと同時に、アルシンを反応容器
側に流した。得られた成長層について、深さ方向の組成
分布を、二次イオン質量分析計で測定した結果を図５に
示す。図５において、急峻なヘテロ界面が得られてお
り、本装置を使用した場合も、実施例１の場合と同様
に、ガスの経路を切り替えた際の流量変化の遅延が押さ
えられたことがわかる。
ウムを用い、気体原料としては、アルシンおよびフォス
フィンを使用した。前記原料により、 InP基板上に InP
バファー層および InGaAsP層を成長させた。基板温度は
５８０℃、ガリウムおよびインジウムのセル温度はそれ
ぞれ１１００℃および９５０℃である。まず、３SCCMの
フォスフィンを反応容器２１側に、２．５SCCMのアルシ
ンを排気装置２４側に流した状態にした。その後、二連
切り替えバルブ２５を切り替えることにより、フォスフ
ィンを排気装置側に流すと同時に、アルシンを反応容器
側に流した。得られた成長層について、深さ方向の組成
分布を、二次イオン質量分析計で測定した結果を図５に
示す。図５において、急峻なヘテロ界面が得られてお
り、本装置を使用した場合も、実施例１の場合と同様
に、ガスの経路を切り替えた際の流量変化の遅延が押さ
えられたことがわかる。
【００３０】比較例として、従来技術により設計された
薄膜製造装置を図６に示す。図６に示す装置は、縦型円
筒形状の反応容器３１および排気装置３４を含む。排気
装置３４は、反応容器３１を排気して目的の原料気体を
導入する作用と、目的の原料気体以外の気体を流す、独
立した排気系としての作用とを有する。
薄膜製造装置を図６に示す。図６に示す装置は、縦型円
筒形状の反応容器３１および排気装置３４を含む。排気
装置３４は、反応容器３１を排気して目的の原料気体を
導入する作用と、目的の原料気体以外の気体を流す、独
立した排気系としての作用とを有する。
【００３１】反応容器３１は、その側面の上部に、３本
の気体導入用セルポート３２1 、３２2 および３２3 を
有している。また、側面の下部に設けられた排気用配管
３３により、離れて設置された排気装置３４に接続され
ている。
の気体導入用セルポート３２1 、３２2 および３２3 を
有している。また、側面の下部に設けられた排気用配管
３３により、離れて設置された排気装置３４に接続され
ている。
【００３２】原料気体の導入のために、３本の配管３６
1 、３６2 および３６3 が設けられている。配管３
６1 、３６2 および３６3 には、原料気体の供給源（図
示せず）が独立に接続されている。各配管３６1 、３６
2 の二連切り替えバルブ３５の上流側には、供給源から
の各原料気体の流量を制御するマスフローコントローラ
ー（図示せず）が取り付けられている。
1 、３６2 および３６3 が設けられている。配管３
６1 、３６2 および３６3 には、原料気体の供給源（図
示せず）が独立に接続されている。各配管３６1 、３６
2 の二連切り替えバルブ３５の上流側には、供給源から
の各原料気体の流量を制御するマスフローコントローラ
ー（図示せず）が取り付けられている。
【００３３】各配管は気体の後流側において、反応容器
側と排気装置側とに分岐している。一方の分岐管３
６1a、３６2aおよび３６3aは、それぞれ反応容器の気体
導入用セルポート３２1 、３２2 および３２3 にそれぞ
れ連通して接続され、他方の分岐管３６1b、３６2bおよ
び３６3bは排気装置３４に連通して接続されている。
側と排気装置側とに分岐している。一方の分岐管３
６1a、３６2aおよび３６3aは、それぞれ反応容器の気体
導入用セルポート３２1 、３２2 および３２3 にそれぞ
れ連通して接続され、他方の分岐管３６1b、３６2bおよ
び３６3bは排気装置３４に連通して接続されている。
【００３４】二連切り替えバルブ３５が、分岐した配管
に取り付けられている。二連切り替えバルブ３５は、連
動して作動する反応容器側バルブ３５ａおよび排気装置
側バルブ３５ｂにより原料気体の流れを切り替えること
ができる。これにより、目的の原料気体は反応容器側に
導入され、それ以外の原料気体は排気装置側に導入され
る。
に取り付けられている。二連切り替えバルブ３５は、連
動して作動する反応容器側バルブ３５ａおよび排気装置
側バルブ３５ｂにより原料気体の流れを切り替えること
ができる。これにより、目的の原料気体は反応容器側に
導入され、それ以外の原料気体は排気装置側に導入され
る。
【００３５】なお、反応容器３１内には、基板保持器３
７が設置され、その下部には、回転・温度制御機構３８
が取り付けられている。回転・温度制御機構は、基板保
持器３７の回転および温度を制御する。
７が設置され、その下部には、回転・温度制御機構３８
が取り付けられている。回転・温度制御機構は、基板保
持器３７の回転および温度を制御する。
【００３６】本装置においては、各二連切り替えバルブ
３５から反応容器３１への排気コンダクタンスは、排気
装置３４に対する排気コンダクタンスと全て等価になる
ように設計されているが、バルブから反応容器３１まで
の配管距離は長い。
３５から反応容器３１への排気コンダクタンスは、排気
装置３４に対する排気コンダクタンスと全て等価になる
ように設計されているが、バルブから反応容器３１まで
の配管距離は長い。
【００３７】本装置を用いて、５SCCMのモノシランガス
を反応容器側に、２SCCMのゲルマンガスを排気装置側に
５秒間、流した。その後、二連切り替えバルブを切り替
えることにより、モノシランガスを排気装置側に流すと
同時に、ゲルマンガスを反応容器側に流し、１０秒毎に
交互に流したときの反応容器内部で測定した気体の流量
の時間変化を図７に示す。本図より、配管の長さに起因
する気体の流量変化の遅延が１秒以上生じていることが
わかる。
を反応容器側に、２SCCMのゲルマンガスを排気装置側に
５秒間、流した。その後、二連切り替えバルブを切り替
えることにより、モノシランガスを排気装置側に流すと
同時に、ゲルマンガスを反応容器側に流し、１０秒毎に
交互に流したときの反応容器内部で測定した気体の流量
の時間変化を図７に示す。本図より、配管の長さに起因
する気体の流量変化の遅延が１秒以上生じていることが
わかる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の薄膜製造
装置において、二連切り替えバルブから先の、反応容器
を経由する排気系の排気コンダクタンスと独立した真空
容器を経由する排気系の排気コンダクタンスとを等価に
したことにより、供給気体の流れを急峻にして安定に切
り替えることができ、それにより、良質な界面を持つ半
導体結晶薄膜を製造することができる。
装置において、二連切り替えバルブから先の、反応容器
を経由する排気系の排気コンダクタンスと独立した真空
容器を経由する排気系の排気コンダクタンスとを等価に
したことにより、供給気体の流れを急峻にして安定に切
り替えることができ、それにより、良質な界面を持つ半
導体結晶薄膜を製造することができる。
【図１】本発明の薄膜製造装置の一実施例を示す図。
【図２】本発明の薄膜製造装置において、原料気体（モ
ノシラン、フォスフィン、ゲルマンおよびジボラン）の
流れを切り替えたときの反応容器内部における気体流量
の変化を示す図。
ノシラン、フォスフィン、ゲルマンおよびジボラン）の
流れを切り替えたときの反応容器内部における気体流量
の変化を示す図。
【図３】本発明の薄膜製造装置において、原料気体（ゲ
ルマン、モノシランおよびジボラン）の流れを切り替え
たときの反応容器内部における気体流量の変化を示す
図。
ルマン、モノシランおよびジボラン）の流れを切り替え
たときの反応容器内部における気体流量の変化を示す
図。
【図４】本発明の薄膜製造装置の他の実施例を示す図。
【図５】本発明の薄膜製造装置を用いて作製したInGaAs
P/InP 薄膜について、深さ方向の組成分布を、二次イオ
ン質量分析計により分析した結果を示す図。
P/InP 薄膜について、深さ方向の組成分布を、二次イオ
ン質量分析計により分析した結果を示す図。
【図６】従来技術により設計された薄膜製造装置を示す
図。
図。
【図７】従来技術により設計された薄膜製造装置におい
て、原料気体（ゲルマンおよびモノシラン）の流れを切
り替えたときの反応容器内部における気体流量の変化を
示す図。
て、原料気体（ゲルマンおよびモノシラン）の流れを切
り替えたときの反応容器内部における気体流量の変化を
示す図。
１１…反応容器，１２…気体導入用セルポート，１３…
ターボ分子ポンプ １４…外部真空容器，１５…二連切り替えバルブ，１６
…気体導入用配管 １７…基板保持器，１８…回転・温度制御機構 １９…外部真空容器用排気装置，２１…反応容器 ２２…気体導入用セルポート，２３…反応容器用排気装
置，２４…排気装置 ２５…二連切り替えバルブ，２６…気体導入用配管，２
７…基板保持器 ２８…回転・温度制御機構，２９…気化器，３１…反応
容器 ３２…気体導入用セルポート，３３…排気用配管，３４
…排気装置 ３５…二連切り替えバルブ，３６…気体導入用配管，３
７…基板保持器 ３８…回転・温度制御機構。
ターボ分子ポンプ １４…外部真空容器，１５…二連切り替えバルブ，１６
…気体導入用配管 １７…基板保持器，１８…回転・温度制御機構 １９…外部真空容器用排気装置，２１…反応容器 ２２…気体導入用セルポート，２３…反応容器用排気装
置，２４…排気装置 ２５…二連切り替えバルブ，２６…気体導入用配管，２
７…基板保持器 ２８…回転・温度制御機構，２９…気化器，３１…反応
容器 ３２…気体導入用セルポート，３３…排気用配管，３４
…排気装置 ３５…二連切り替えバルブ，３６…気体導入用配管，３
７…基板保持器 ３８…回転・温度制御機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−286116（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−28875（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−298034（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−143419（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/44
Claims (4)
- 【請求項１】 薄膜形成に関与する気体の導入口手段を
備えた反応容器と、該反応容器を所定の減圧度に排気す
るための第１の排気手段を含む第１の排気系と、真空容
器および該第１の排気手段とは独立に配置され、該真空
容器を所定の減圧度に排気するための第２の排気手段を
含む第２の排気系と、該気体の流れを該反応容器および
該第２の排気系のいずれか一方の常時指向させるための
切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段から前記反
応容器に至る気体の経路と、前記切り替え手段から前記
第２の排気系の前記真空容器に至る気体の経路とを実質
的に同じ長さとすることによって、該切り替え手段の後
流側において、該反応容器を経由する第１の排気系の排
気コンダクタンスと、該第２の排気系の排気コンダクタ
ンスとを実質的に等価に設定したことを特徴とする薄膜
製造装置。 - 【請求項２】 前記第２の排気系の前記真空容器は、前
記気体導入口手段の近傍で前記反応容器を包囲するよう
に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜製
造装置。 - 【請求項３】 薄膜形成に関与する気体の導入口手段を
備えた反応容器と、該反応容器を所定の減圧度に排気す
るための第１の排気手段を含む第１の排気系と、該第１
の排気手段とは独立に配置された第２の排気手段を含む
第２の排気系と、該気体の流れを該反応容器および該第
２の排気系のいずれか一方の常時指向させるための切り
替え手段とを具備し、前記切り替え手段から前記反応容
器に至る気体の経路と、前記切り替え手段から前記第２
の排気手段に至る気体の経路とを実質的に同じ長さとす
ることによって、該切り替え手段の後流側において、該
反応容器を経由する第１の排気系の排気コンダクタンス
と、該第２の排気系の排気コンダクタンスとを実質的に
等価に設定したことを特徴とする薄膜製造装置。 - 【請求項４】 前記第２の排気手段は、前記反応容器の
気体導入口手段の直近に設けられた請求項３に記載の薄
膜製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03304340A JP3142329B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 薄膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03304340A JP3142329B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 薄膜製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144733A JPH05144733A (ja) | 1993-06-11 |
| JP3142329B2 true JP3142329B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=17931834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03304340A Expired - Fee Related JP3142329B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 薄膜製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3142329B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003257875A (ja) | 2002-03-05 | 2003-09-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法および成膜方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328875A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-06 | Anelva Corp | ガス導入方法 |
| JPH01286116A (ja) * | 1988-05-12 | 1989-11-17 | Konica Corp | 磁気記録媒体 |
| JP2757944B2 (ja) * | 1988-11-25 | 1998-05-25 | 株式会社日立製作所 | 薄膜形成装置 |
| JPH02298034A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-10 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体製造用のｃｖｄ装置 |
-
1991
- 1991-11-20 JP JP03304340A patent/JP3142329B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05144733A (ja) | 1993-06-11 |
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