JPH0362922A - 有機金属気相成長装置 - 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を成長するための有機金属気相成長
装置に関するものであり、成長前および成長後にリアク
ターのキャリアガスを止めることなく基板のセツティン
グおよびメンテナンスを行うことを可能にしたものであ
も 従来の技術 最近　非常に薄い薄膜を利用した電子デノくイスや光デ
バイスが注目されている。例えｌ；ｉＨＥＭＴやＭＱＷ
レーザがあるｈ文　これらは非常に薄いだけでなく、広
い面積にわたって均一でありかつ高純度が要求されも　
これらの要求を満たす結晶成長法として有機金属気相成
長法（ＭＯＶＰＥ）が注目されるようになってき１．　
　第８図に示す装置はＧａＡｓを成長するために用いら
れているＭ○ＶＰＥ装置であも　１は石英ガラス製のり
アクタ−１２は高周波（ＲＦ）コイ）Ｉ、、　　３はカ
ーボン製サセプター　４は例えばＧａＡｓ基板、　８，
８′はゲートパルス　１０は排気ライン、　１４は圧力
調整バルブ、　１５、１７はロータリポンプ（ＲＰ）、
１６はターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、　４１、４２は予
備室であも　結晶成長を行う場合、予備室４２　ヘＧ　
ａ　Ａ　ｓ基板を入れて、ＴＭＰ１６とＲＰＩ７を用い
て十分真空引きを行ったの板　予備室４１も十分真空引
きを行Ｌ＼　予備室４１、４２の間のゲートバルブ４３
を開けて、予備室４１、４２のそれぞれの排気ラインの
バルブ５１．５２を締めて、バルブ４４を開けて高純度
の水素ガスを導入して、　リアクター１と同じ圧力にす
も　このときはりアクタ−１へのキャリアガスの導入は
停止していも　リアクター１と予備室４１間のゲートバ
ルブ８′を開けて、サセプター３を予備室４１へ移動し
てゲートバルブ８を下方に移動することによって閉じも
　サセプタ３およびゲートバルブ８′を予備室４１に移
動した状態を第８図中の破線で示す。予備室４２にある
ＧａＡｓ基板を予備室４１へ移動してサセプター３上へ
乗せたの板ゲートバルブ８を上部に移動することによっ
て開けて、再び、サセプター３をリアクター１内へ移動
し　結晶成長を行うようになってい九　ゲートバルブ８
′は図中の実線で示す８′の位置に移動することによっ
てゲートバルブは閉となる。

発明が解決しようとする課題 しかしながぺ　上記のＭＯＶ　Ｐ　Ｅ装置だと結晶成長
時は破線で示すようにキャリアガスは圧力調整バルブ１
４を通ってＲＰ１５に引かれるので、リアクター１内に
排気ラインＩＯに向かうガスの流れがある力交　結晶成
長前および結晶成長後にはりアクタ−１内へのキャリア
ガスの導入は停止しなければならなし１　何故ならば　
キャリアガスの流れを停止せずにリアクター１と予備室
４１間のゲートバルブをあけるとりアクタ−１内の付着
物が予備室４１内に非常に小さなフレイタとして入り込
へ　予備室４２にセットされた新しい基板をサセプター
３に乗せるために予備室４１と予備室４２間のゲートバ
ルブを開けたとき、新しい基板の表面に小さなフレイタ
が付着してしまう。結晶成長前後でリアクター１へのキ
ャリアガスが停止すると、リアクターｌ内に付着した生
成物等がわずかではある力交　リアクター１へのキャリ
アガス導入管へ拡散し　キャリアガス導入管４５は徐々
に汚染されていく課題があっ１．　　また　予備室４１
は上述のごとくフレイタ等で汚染されてはならず　リア
クター１が付着物で汚れるとＭＯＶ　Ｐ　Ｅ装置からは
ずして洗浄する必要があり、長時間同一リアクターで結
晶成長するのは困難であった本発明（上　キャリアガス
導入管の汚染が生じない方法を提供することを目的とし
　又キャリアガスの停止を行う必要のない方法を提供す
ることを目的とし　又高純度な薄膜を大面積にわたって
均一に作成する方法を提供することを目的とすも課題を
解決するための手段 結晶成長の前後でリアクター内へのキャリアガスの導入
を停止することなくおこなうために　本発明は第１のゲ
ートバルブを介して前記リアクターと第１の予備室が、
　第２のゲートバルブを介して前記第１の予備室と高真
空に保つことができる第２の予備室力丈　第３のゲート
バルブを介して前記第２の予備室と第３の予備室がそれ
ぞれ接続され　前記第１の予備室にはキャリアガスを導
入できる配管が接続され　前記第１の予備室からのキャ
リアガス排気ライン１２と前記リアクターからの排気ラ
イン１０との間に差圧計１１が具備され前記第１の予備
室からのキャリアガス排気ラインと前記リアクターから
の排気ラインはそれぞれバルブを介して真空装置に接続
され　前記サセプターは前記リアクター内から前記第２
の予備室内まで移動可能にする手段を用いる。また　本
発明は第１のゲートバルブを介して前記リアクターと第
１の予備室が、　第２のゲートバルブを介して前記第１
の予備室と高真空に保つことができる第２の予備室力交
　それぞれ接続され　前記第１の予備室にはキャリアガ
スを導入できる配管が接続され前記第１の予備室からの
キャリアガス排気ラインと前記リアクターからの排気ラ
インとの間に差圧計が具備され　前記第１の予備室から
のキャリアガス排気ラインと前記リアクターからの排気
ラインはそれぞれバルブを介して真空装置に接続され前
記サセプターは前記リアクター内に固定されている手段
を用いも　また本発明は　第１のゲートバルブを介して
前記リアクターと高真空に保つことができる第１の予備
室が、第２のゲートバルブを介して前記第１の予備室と
高真空に保つことができる第２の予備室が、　第３のゲ
ートバルブを介して前記第２の予備室と第３の予備室が
それぞれ接続され　前記第１の予備室にはキャリアガス
を導入できる配管が接続され　前記第１の予備室からの
キャリアガス排気ラインと前記リアクターからの排気ラ
インはそれぞれ圧力計が具備され　前記第１の予備室か
らのキャリアガス排気ラインと前記リアクターからの排
気ラインはそれぞれバルブを介して真空装置に接続され
　前記サセプターは前記リアクター内から前記第２の予
備室内まで移動可能にすること玄　結晶成長の前後でリ
アクターへのキャリアガスを停止しなくてもサセプター
上へ基板を乗せたり、サセプター上の基板を取り外した
りできも　また　第１のゲートバルブを介して前記リア
クターと高真空に保つことができる第１の予備室が、　
第２のゲートバルブを介して前記第１の予備室と高真空
に保つことができる第２の予備室力交　第３のゲートバ
ルブを介して前記第２の予備室と第３の予備室がそれぞ
れ接続され前記第１の予備室にはキャリアガスを導入で
きる配管が接続され　前記第１の予備室からのキャリア
ガス排気ラインと前記リアクターからの排気ライン間に
は差圧計が具備され　前記第１の予備室からのキャリア
ガス排気ラインと前記リアクターからの排気ラインはそ
れぞれバルブを介して真空装置に接続され　前記第１の
予備室には前記リアクター内の付着物を機械的に取り除
くための治具が具備されており、前記サセプターは前記
リアクター内から前記第２の予備室内まで移動可能であ
ることで、リアクターをＭＯＶ　Ｐ　Ｅ装置から取り外
すことなく、リアクターの付着物を取り除くことができ
も 作用 上記の手段をとることにより、次の作用がある。

結晶成長の前後でリアクターへのキャリアガスの導入を
停止しなくてもよく、キャリアガス導入管はつねにクリ
ーンに保たれる。また　サセプター移動型の場合、　３
つの予備室があるたべ　リアクターに最も近い予備室で
リアクターからの非常に小さなフレイタ等を防ぎ、第２
、第３の予備室は汚染されることなく、基板をサセプタ
ー上に乗せることができも　さらに　リアクター内へキ
ャリアガスを流しなか板　リアクターの付着物を機械的
に擦り取り第１の予備室内へ移すことができ、同一リア
クターで成長回数が飛躍的に延び１゜実施例 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図において、サセプター３が移動可能な場合であり
、リアクター１に隣接して予備室７を具備したものであ
り、予備室９、１３は基板交換のために用いられも　予
備室７においてキャリアガス導入管６がバルブを介して
予備室７に接続されており、予備室７から排気ライン１
２がバルブを介し　圧力調整バルブ１４を経由してＲＰ
１５に接続されていも　また　リアクター１からは排気
ラインｌＯがバルブを介して、排気ライン１２と同様に
ＲＰ１５に接続されていも　予備室９、１３の排気ライ
ンはバルブを介して、それぞれＴＭＰ１６およびＲＰ１
７に接続されていも　また　リアクター１との分離のた
めにサセプター３の支持棒１９に固定されたゲートバル
ブ５゛を予備室７の内面に押し打法　ゲートバルブ５′
およびゲートバルブ８′間をベロー１８で接続して、外
部と遮断すも　さらに　予備室９内において、支持棒１
９の二重管２０の先端に予備室７と予備室９の分離用の
ゲートバルブ８′を取り付けて予備室９の内面に押し付
けも　したがって、サセプター３を予備室７内に移動す
るときは支持棒１９のみを動かし　第２図のようにし　
さらにサセプター３を予備室９に移動するとき（よ　二
重管２０を動かＬ　　第３図に示すようにすることによ
り、外部と完全に遮断された状態でサセプター３をリア
クター１から予備室９まで移動させることができる。

結晶成長前にはサセプター３上には基板４は乗せていな
い力交　第１図に示すようにサセプター３がリアクター
内にあり、破線で示すようにキャリアガスが流されてい
る。基板をサセプターにのせるには従来は基板４をサセ
プター３上に乗せるためにキャリアガスの導入を停止し
て予備室との圧力を等しくして、ゲートバルブを開ける
爪　本発明で（上　予備室７にキャリアガスを導入して
差圧計１１を見なが転　差圧が零になるようにして、支
持棒１９のみを動かしてサセプター３を予備室７内に移
動する（第２図）。

キャリアガスは破線で示すように流れも　その後、予備
室７に設置しているゲートバルブ５を下方に移動してリ
アクター１と予備室７を分離すも分離の後予備室７への
キャリアガスの導入を停止して、予備室９と圧力を等し
くして、二重管２０を動かしてサセプター３と予備室９
内に移動し予備室９に設置しているゲートバルブ８を下
方に移、動して予備室７と９を分離する（第３図）。

基板をサセプター３上に乗せたのち上記と逆の手順でリ
アクター１内に移動する。このようにリアクター１内の
キャリアガスを停止することなく基板の交換を行えるの
で、結晶成長後、キャリアガス導入停止にともなうキャ
リアガス導入管の汚染が全く生じないので高濃度のドー
ピングを行ったのち高純度の結晶が容易に得られるよう
になった　また　長期にわたって高純度の結晶薄膜を作
製ためにはＭＯＶ　Ｐ　Ｅ装置の管理が非常に難しかっ
た力丈　それはキャリアガス停止による配管の汚染が主
な原因の一つだったので本実施例のごとくキャリアガス
を停止せずに全てのプロセスをおこなうことができ、装
置管理も非常に容易になっ九　例え（ヱ　非ドープのＧ
ａＡｓを結晶成長したとき、　ｎ≦Ｉ　Ｘ　１０　′ｓ
ｃｍ−’のものが長期にわたって得られ九 つぎに　第４図を用いて第２の実施例について説明すも
　これはサセプター３をリアクター１内に固定し　動か
さないものであん　この場合、第１の実施例と異なるの
（よ　ゲートバルブは予備室７と９に設置されたもの（
図中５，８）および基板交換用支持棒２１に固定された
もの（図中２４）であも　また　予備室も予備室７と９
の２室のみでよＬ〜　基板を交換するとき、予備室９の
基板交換台２２に基板をのせて真空引きをおこなった眞
予備室７と９の圧力を等しくして、ゲートバルブ８を開
１す、基板交換用支持棒２１を動かして、基板を予備室
７に移動し　リアクター１内へのキャリアガスの導入を
停止することなく、予備室７内へのキャリアガスを導入
して、　リアクター１と予備室７との差圧を差圧計１１
をもちいてなくしゲートバルブ５を開けて、基板交換用
支持棒２１を動かして、基板をサセプター３上に乗せも
　基板を取り出す場合は逆の手順で行えばよ（１この場
合も実施例１と同様リアクター１内のキャリアガスを停
止することなく基板の交換を行えるので、結晶成長後、
キャリアガス導入停止にともなうキャリアガス導入管の
汚染が全く生じないので高濃度のドーピングを行ったの
ち高純度の結晶が容易に得られるようになった　また　
長期にわたって高純度の結晶薄膜を作製ためにはＭＯＶ
ＰＥ装置の管理が非常に難しかった力支　それはキャリ
アガス停止による配管の汚染が主な原因の一つだったの
で本実施例のごとくキャリアガスを停止せずに全てのプ
ロセスをおこなうことができ、装置管理も非常に容易に
なっ九　例えは　非ドープのＧａＡｓを結晶成長したと
き、　ｎ≦Ｉ　Ｘ　ｌ　Ｏ”ｃｍ−”のものが長期にわ
たって得られｆ。

次に　第３の実施例を第５図を用いて説明すも第１の実
施例と異なる点は　差圧計の代わりにリアクター１と予
備室７の排気ラインにはそれぞれ圧力計を用いることと
、それにともない予備室７を高真空可能にするために排
気ラインをＴＭＰ１６に接続されていることである。基
板の交換は実施例１とほとんど同じ手順で行うことがで
きる力交　差圧計の性質から一方を大気圧に近く、一方
を高真空にすることはできなかったが、　リアクター１
と予備室７で別々の圧力計を用いると高真空にできるの
℃　基板の交換後、サセプター３をリアクターｌ内に移
動したの叡　予備室７を高真空に引く。このようにする
ことにより、この場合も実施例１と同様リアクター１内
のキャリアガスを停止することなく基板の交換を行える
ので、結晶成長眞　キャリアガス導入停止にともなうキ
ャリアガス導入管の汚染が全く生じないので高濃度のド
ーピングを行ったのち高純度の結晶が容易に得られるよ
うになっｔ４　　また　長期にわたって高純度の結晶薄
膜を作製するためにはＭＯＶＰＥ装置の管理が非常に難
しかった力交　それはキャリアガス停止による配管の汚
染が主な原因の一つだったので本実施例のごとくキャリ
アガスを停止せずに全てのプロセスをおこなうことがで
き、装置管理も非常に容易になった　例え（′Ｌ　非ド
ープのＧａＡｓを結晶成長したとき、さらに高純度のｎ
≦１ｘ　１０　”ｃｍ−”のものが長期にわたって得ら
れ？Ｑ。

つぎに　第６図をもちいて実施例４について説明する。

これは予備室７に付着物取り棒３１を取り付けたもので
も　実施例３と同じ手順でサセプター３を予備室９まで
移動すも　ゲートバルブ５は開けておき、リアクターｌ
の排気ラインのバルブは締めて、リアクターｌへのキャ
リアガスは予備室６に流しなが転　第７図に示すように
付着物取り棒３１をもちいて、リアクターｌの付着物３
２を予備室７に移も　このとき小さなフレイクが舞い上
がるがキャリアガスが破線のごとくながれているのでほ
とんど汚染することなく排気ライン１２の方向へ流れて
いく。リアクター■の付着物は成長回数を増すと少しず
つはがれて基板上に落ちて均一な結晶薄膜は得られなか
った力匁　本発明により、リアクター１の付着物を取り
除くことができるので基板上にリアクター１の付着物が
落ちて、均一な薄膜が得られないと言うことがなくなっ
ｔラ　　また　サセプター３は予備室９にあるのでサセ
プターに付着物がつくこともな（ち　また　付着物３２
はゲートバルブ５および排気ライン１２のバルブを閉じ
て予備室７の圧力を窒素ガスあるいは他の不活性ガスに
より大気圧にして扉３３をあけて付着物３２を取り除い
たの板　扉３３を閉じて予備室７を高真空に引き空気成
分を取り除く。

発明の効果 本発明（友　以上説明したようにリアクター１内のキャ
リアガスを停止することなく基板の交換を行えるので、
結晶成長眞　キャリアガス導入停止にともなうキャリア
ガス導入管の汚染が全く生じないので高濃度のドーピン
グを行ったのち高純度の結晶が容易に得られるようにな
った　また　長期にわたって高純度の結晶薄膜を作製た
めにはＭＯＶＰＥ装置の管理が非常に難しかったが、　
それはキャリアガス停止による配管の汚染が主な原因の
一つだったので本実施例のごとくキャリアガスを停止せ
ずに全てのプロセスをおこなうことができ、装置管理も
非常に容易になっ九　例えば　非ドープのＧａＡｓを結
晶成長したとき、さらに高純度のｎ≦１　ｘ　１０″ｃ
　ｍ　−３のものが長期にわたって得られｆ、　　リア
クター１の付着物は成長回数を増すと少しずつはがれて
基板上に落ちて均一な結晶薄膜は得られなかった力丈　
本発明により、　リアクター１の付着物を取り除くこと
ができるので基板上にリアクター１の付着物が落ちて、
均一な薄膜が得られないと言うことがなくなっ九本発明
を用いてデバイスを作製することにより、高純度の薄膜
が大面積にわたって均一性よく得られるので、歩留まり
は大幅に向上し　大幅なコストダウンが可能となった

【図面の簡単な説明】

第１＠　第２図および第３図は本発明の第１の実施例　
第４図は第２の実施例　第５図は第３の実施例　第６図
および第７図は第４の実施例の成長装置の概略は　第８
図は従来の成長装置の概略図であも ｌ・・・・・・リアクター、　２・・・・・・ＲＦコイ
ル、　３・・・・・・サセプター、　４・・・・・・基
板　５、５°　　８、８゛・・・・・・ゲートバルブ、
　６・・・・・・キャリアガス導入管、７．９、１３・
・・・・・予備室　１０Ｓ　１２・・・・・・排気ライ
ン、１１・・・・・・差圧計、　１４・・・・・・圧力
調整バルブ、　１５．１７・・・・・・ＲＰ、１６・・
・・・・ＴＭＰ、１８・・・・・・ベロー、１９・・・
・・・支持槻　２０・・・・・・二重管、　２１・・・
・・・交換用支特徴　２２・・・・・・交換台、　３１
・・・・・・付着物取り棒、 ２・・・・・・付着１扱 １ ２・・・・・・予備迄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）有機金属化合物を原料ガスとしてリアクター内に
   導入し、前記リアクター内に載置されたサセプター上の
   基板に結晶成長を行う有機金属気相成長装置において、
   第１のゲートバルブを介して前記リアクターと第１の予
   備室が、第２のゲートバルブを介して前記第１の予備室
   と高真空に保つことができる第２の予備室が、第３のゲ
   ートバルブを介して前記第２の予備室と第３の予備室が
   それぞれ接続され前記第１の予備室にはキャリアガスを
   導入できる配管が接続され前記第１の予備室からのキャ
   リアガス排気ラインと前記リアクターからの排気ライン
   との間に差圧計が具備され、前記第１の予備室からのキ
   ャリアガス排気ラインと前記リアクターからの排気ライ
   ンはそれぞれバルブを介して真空装置に接続され、前記
   サセプターは前記リアクター内から前記第２の予備室内
   まで移動可能であることを特徴とする有機金属気相成長
   装置。 （２）有機金属化合物を原料ガスとしてリアクター内に
   導入し、前記リアクター内に載置されたサセプター上の
   基板に結晶成長を行う有機金属気相成長装置において、
   第１のゲートバルブを介して前記リアクターと第１の予
   備室が、第２のゲートバルブを介して前記第１の予備室
   と高真空に保つことができる第２の予備室が、それぞれ
   接続され前記第１の予備室にはキャリアガスを導入でき
   る配管が接続され前記第１の予備室からのキャリアガス
   排気ラインと前記リアクターからの排気ラインとの間に
   差圧計が具備され前記第１の予備室からのキャリアガス
   排気ラインと前記リアクターからの排気ラインはそれぞ
   れバルブを介して真空装置に接続され前記サセプターは
   前記リアクター内に固定されていることを特徴とする有
   機金属気相成長装置 （３）有機金属化合物を原料ガスとしてリアクター内に
   導入し、前記リアクター内に載置されたサセプター上の
   基板に結晶成長を行う有機金属気相成長装置において、
   第１のゲートバルブを介して前記リアクターと高真空に
   保つことができる第１の予備室が、第２のゲートバルブ
   を介して前記第１の予備室と高真空に保つことができる
   第２の予備室が、第３のゲートバルブを介して前記第２
   の予備室と第３の予備室がそれぞれ接続され、前記第１
   の予備室にはキャリアガスを導入できる配管が接続され
   、前記第１の予備室からのキャリアガス排気ラインと前
   記リアクターからの排気ラインはそれぞれ圧力計が具備
   され、前記第１の予備室からのキャリアガス排気ライン
   と前記リアクターからの排気ラインはそれぞれバルブを
   介して真空装置に接続され前記サセプターは前記リアク
   ター内から前記第２の予備室内まで移動可能であること
   を特徴とする有機金属気相成長装置 （４）有機金属化合物を原料ガスとしてリアクター内に
   導入し、前記リアクター内に載置されたサセプター上の
   基板に結晶成長を行う有機金属気相成長装置において、
   第１のゲートバルブを介して前記リアクターと高真空に
   保つことができる第１の予備室が、第２のゲートバルブ
   を介して前記第１の予備室と高真空に保つことができる
   第２の予備室力が、第３のゲートバルブを介して前記第
   ２の予備室と第３の予備室がそれぞれ接続され、前記第
   １の予備室にはキャリアガスを導入できる配管が接続さ
   れ、前記第１の予備室からのキャリアガス排気ラインと
   前記リアクターからの排気ラインにはそれぞれ圧力計が
   具備され、前記第１の予備室からのキャリアガス排気ラ
   インと前記リアクターからの排気ラインはそれぞれバル
   ブを介して真空装置に接続され、前記第１の予備室には
   前記リアクター内の付着物を機械的に取り除くための治
   具が具備されており、前記サセプターは前記リアクター
   内から前記第２の予備室内まで移動可能であることを特
   徴とする有機金属気相成長装置（５）リアクターおよび
   第１の予備室の排気ラインは圧力調整バルブを介してロ
   ータリポンプあるいはドライポンプに接続されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
   又は第４項のいずれかに記載の有機金属気相成長装置。 （６）第２の予備室および第３の予備室の排気ラインは
   バルブを介してターボ分子ポンプおよびロータリポンプ
   に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第２項、第３項又は第４項のいずれかに記載の有機
   金属気相成長装置。