JPH04302138A - 半導体ウエハの気相成長装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハに所定
の化合物半導体からなる薄膜を生成するための半導体ウ
エハの気相成長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の気相成長装置は、真空容器内の
複数のサセプタ上に半導体ウエハを載置し、この状態で
、真空容器内、つまり、その反応室に原料ガスを導入す
ることにより、各半導体ウエハに化合物半導体からなる
薄膜を気相成長させるものである。

【０００３】半導体ウエハ上で成長する薄膜の厚みを均
一にするには、各半導体ウエハ上での原料ガスつまり反
応ガスの流れを均一にする必要がある。このため、真空
容器内には、反応ガスを案内する気流ガイドが配置され
ており、そして、各サセプタは、気流ガイド内に没入す
るようにして取り付けられている。つまり、気流ガイド
に於ける反応ガスの案内面と各サセプタ上の半導体ウエ
ハは同一面内に位置するものとなっている。

【０００４】また、各サセプタは、気流ガイドとの非接
触の状態にして、公転軸線を中心に公転しながら、その
軸線回りに回転するものとなっている。つまり、気流ガ
イドは、各サセプタの公転と同期して、公転軸線を中心
に回転するものとなっており、そして、各サセプタは、
気流ガイドに対して回転可能となっている。一方、半導
体ウエハ上の薄膜の組成を均一にするためには、真空容
器内に発生する反応ガスの堆積物が粒子となって、反応
室側に回り込むのを可能な限り阻止する必要がある。し
かしながら、前述したように各サセプタは、気流ガイド
に対して回転可能となっているから、これらサセプタと
気流ガイドとの間には、環状ギャップが存するものとな
っている。従って、これら環状ギャップから反応ガスが
侵入するのを避けることができず、このため、環状ギャ
ップ内に反応ガスの堆積物が生成されてしまう。このよ
うな堆積物は、気流ガイドにサセプタの固着させて、そ
の回転を阻止するばかりでなく、その一部が粒子となっ
て反応室側に飛び散ることから、半導体ウエハに於ける
薄膜の組成を均一にできない原因となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した理由から、各
サセプタと気流ガイドとの間の各環状ギャップに不活性
ガスからなるパージガスを供給し、このパージガスによ
り、各環状ギャップ内への反応ガスの侵入を阻止して、
堆積物の生成を阻止することが考えられるが、しかしな
がら、パージガスを使用しても、環状ギャップ内での反
応ガスの堆積物を完全に防止することは非常に困難であ
る。このため、パージガスの供給量が過度になると、各
環状ギャップからのパージガスの流出量が大となって、
半導体ウエハの周縁部上での反応ガスの流れが乱されて
、薄膜の厚みを均一にできないばかりでなく、流出する
パージガスによって環状ギャップから堆積物の粒子が飛
び散ることにもなる。しかも、反応室内が排気される際
にあっては、この反応室内の急激な圧力低下に伴い、各
環状ギャップからパージガスが噴出することになるので
、粒子の飛散量をも増加させてしまうことになる。

【０００６】この発明は、上述した事情に基づいてなさ
れたもので、その目的とするところは、半導体ウエハ上
での反応ガスの流れを均一にし、且つ、反応ガスの堆積
物からなる粒子が反応室内に飛び散るのを防止して、半
導体ウエハ上で気相成長する化合物半導体からなる薄膜
の厚み及び組成を均一にすることができる半導体ウエハ
の気相成長装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、真空容器と
、この真空容器内に設けられ、半導体ウエハの受け面を
有し、公転及び自転可能な複数のサセプタと、真空容器
内にサセプタの受け面側に位置して設けられた反応室と
、真空容器に設けられ、原料ガスを反応室に向けて導入
する導入ポート及び反応室を排気する排気ポートとを備
え、反応室内に導入された原料ガスにより、各サセプタ
の受け面上の半導体ウエハに化合物半導体からなる薄膜
を気相成長させる半導体ウエハの気相成長装置に於いて
、この発明の気相成長装置は、各サセプタの受け面を反
応室に露出させた状態で、これらサセプタを非接触にし
て囲み、導入ポートから真空容器内に導入された原料ガ
スが各サセプタの半導体ウエハ上を均一に流れるように
導く気流ガイドと、この気流ガイドと各サセプタの外周
面との間に形成された複数の環状ギャップと、環状ギャ
ップに不活性ガスからなるバランスガスを供給可能なバ
ランスガス供給手段と、環状ギャップ内のバランスガス
の圧力と反応室側の圧力と間の差圧を検出するための差
圧検出手段と、この差圧検出手段で得た差圧を一定に維
持すべく、各環状ギャップ内の圧力と反応室内の圧力の
少なくとも一方を制御する制御手段とを備えて構成され
ている。

【０００８】

【作用】上述した気相成長装置によれば、バランスガス
供給手段により、各環状ギャップにバランスガスが供給
する一方、制御手段により、これら環状ギャップ内の圧
力と反応室側の圧力との間の差圧を一定に維持するよう
にしてあるから、各環状ギャップから反応室側へバラン
スガスの流出量を一定値以下に抑えることができる。従
って、バランスガスの流出によって、反応ガスの流れが
乱されることもないし、また、環状ギャップ内から反応
ガスの堆積物が粒子となって、反応室側に飛び散るよう
なこともなく、半導体ウエハ上で気相成長する薄膜の厚
み及びその組成はともに均一となる。

【０００９】

【実施例】図１を参照すると、半導体ウエハの気相成長
装置は、石英からなる真空容器１０を備えている。この
真空容器１０は、円筒形状をなし、上側シェル１２と、
下側シェル１４とからなっている。上側シェル１２の上
面中央には、上方に向けて開口した導入ポート１６が設
けられており、この導入ポート１６は、図示しない原料
ガス供給源に接続されている。この原料ガス供給源から
は、キャリアガスとともに複数の原料ガスからなる混合
ガスが供給され、そして、この混合ガスが導入ポート１
６を通じて真空容器１０内に導入される。

【００１０】一方、下側シェル１４の周面には、排出ポ
ート１８が設けられており、この排出ポート１８は、反
応室排気ライン２０を介して、低圧源である真空ポンプ
２２に接続されている。従って、真空容器１０内は、真
空ポンプ２２により排気することができる。真空容器１
０内には、下側シェル１４内に位置して、回転円盤２４
が配置されている。この回転円盤２４の下面からは、公
転軸２６が同軸にして下方に延びており、この公転軸２
６は、下側シェル１４の底壁を気密を存し回転自在にし
て貫通されている。つまり、下側シェル１４の底面から
は、軸受部２８が突設されており、公転軸２６は、軸受
部２８をＯリングや磁気シール等の複数のシール３０を
介して貫通し、そして、軸受部２８に対して回転自在に
支持されている。

【００１１】真空容器１０から突出した公転軸２６の下
端には、プーリ３２が取り付けられており、このプーリ
３２と第１電動モータ３４側の出力プーリ３６との間に
は、駆動ベルト３８が掛け回されている。出力プーリ３
６は、第１電動モータ３４の出力軸に取り付けられてお
り、これにより、回転軸２６、即ち、回転円盤２４は、
第１電動モータ３４により回転駆動可能となっている。

【００１２】回転円盤２４の上面からは、複数の自転軸
４０が延びている。これら自転軸４０は、回転円盤２４
の周方向に等間隔を存して位置付けられ、各自転軸４０
の下端は、回転円盤２４に没入され、そして、一対の軸
受４２を介して回転自在に立設されている。公転軸２６
は、貫通孔４４が形成されており、この貫通孔４４は、
一方に於いて回転円盤２４の上面中央に開口し、他方に
於いては、公転軸２６の下端に開口している。

【００１３】貫通孔４４内には、公転軸２６に対し同心
的にして、駆動軸４６が配置されている。この駆動軸４
６は、貫通孔４４内の上下に配置した軸受４８，５０を
介して、回転円盤２４側に回転自在に支持されており、
また、公転軸２６と駆動軸４６との間には、Ｏリングや
磁気シール等の複数のシール５２が配置されている。駆
動軸４６の上端は、回転円盤２４の上面から上方に向け
て突出されており、一方、駆動軸４６の下端は、公転軸
２６の下端から下方に向けて突出されている。

【００１４】駆動軸４６の上端には、サンギア５４が設
けられており、このサンギア５４は、複数のプラネタリ
ギア５６が夫々噛合されている。これらプラネタリギア
５６は、対応する自転軸４０の夫々に取り付けられてい
る。一方、駆動軸４６の下端部には、プーリ５８が取り
付けられており、このプーリ５８と第２電動モータ６０
側の出力プーリ６２との間には、駆動ベルト６４が掛け
回されている。出力プーリ６２は、第２電動モータ６０
の出力軸に取り付けられており、これにより、駆動軸４
６は、第２電動モータ６０により回転駆動可能である。 従って、駆動軸４６が回転されると、サンギア５４及び
各プラネタリギア５６を介して、自転軸４０もまた回転
駆動されることになる。

【００１５】各自転軸４０の上端は、真空容器１０の上
側シェル１２内に位置しており、そして、これら上端に
は、サセプタ６６が夫々設けられている。これらサセプ
タ６６は、カーボン製の円形プレートからなり、その上
面には、半導体ウエハＷを載置可能な受け面６８が形成
されている。真空容器１０内には、気流ガイド７０が配
置されている。この気流ガイド７０は、下面が開口した
中空円筒状をなし、回転円盤２４の上方を覆うようにし
て、回転円盤２４に固定されている。従って、気流ガイ
ド７０は、回転円盤２４と一体にして回転でき、また、
気流ガイド７０と回転円盤２４との間で、内部空間７２
が規定されている。

【００１６】気流ガイド７０の上面には、前述した各サ
セプタ６６が遊嵌される円形の凹所が形成されており、
また、各凹所の底面には、内部空間７２に連通し、且つ
、自転軸４０を遊挿させる挿通孔が形成されている。 各サセプタ６６は、その半導体ウエハＷが気流ガイド７
０の上面と面一となるように位置付けられており、これ
によりと、気流ガイド７０は、その上面によって、真空
容器１０内の上部に、各サセプタ６６上の半導体ウエハ
Ｗが露出する反応室７４を区画して形成するものとなっ
ている。

【００１７】ここで、各サセプタ６６の底面と凹所の底
面との間には、所定の間隙が確保されており、これによ
り、各凹所は、一方に於いて内部空間７２に連通し、且
つ、他方に於いては、凹所とサセプタ６６との間に規定
された環状ギャップ７６を介して反応室７４に開口する
連通路７８が形成されている。更に、気流ガイド７０の
上面中央には、前述した導入ポート１６に向かって突出
するような円錐形状の突起８０が形成されている。従っ
て、前述したように、混合ガスが導入ポート１６を通じ
て真空容器１０内、即ち、反応室７４に導入されると、
この混合ガスは、気流ガイド７０の突起８０により、気
流ガイド７０の周縁に向かって均一に振り分けられて、
その上面に沿って流れることになる。

【００１８】なお、内部空間７２には、サセプタ６６に
近接してヒータコイル８２が配置されており、このヒー
タコイル８２は、真空容器１０の外部の交流電源８４に
接続されている。なお、ヒータコイル８２の代わりに、
高周波加熱コイルを使用してもよいし、更には、真空容
器１０の外側に多数の赤外線ランプを配置するようにし
てもよい。

【００１９】前述した気流ガイド７０の各環状ギャップ
７６には、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスや水
素ガス又は炭酸ガス等のバランスガスが供給可能となっ
ている。即ち、前述した駆動軸４６内には、その軸線方
向に延びる供給孔８６が形成されており、この供給孔８
６の上端は、サンギア５４の上端面に開口されていると
ともに、その下端は、前述したプーリ５８よりも下側に
位置して、駆動軸４６の周面に開口されている。

【００２０】そして、駆動軸４６の下端部には、コネク
タリング８８が取り付けられておいる。このコネクタリ
ング８８は、駆動軸４６の回転に対して固定されており
、その内周面には、供給孔８６の下端開口に連通する環
状溝９０が形成されている。この環状溝９０は、コネク
タリング８８の内周面に上下に位置して配置された一対
のＯリング９２により、外部に対してシールされている
。

【００２１】更に、コネクタリング８８には、環状溝９
０に連通する径方向孔９４が形成されており、この径方
向孔９４は、バランスガス供給ライン９６を介して、バ
ランスガス供給源９８に接続されている。従って、バラ
ンスガス供給源９８から吐出されたバランスガスは、バ
ランスガス供給ライン９６、駆動軸４６の供給孔８６、
気流ガイド７０の内部空間７２及び連通孔７８を通じて
、各環状ギャップ７６にバランスガスを供給することが
できる。

【００２２】バランスガスライン９６には、コネクタリ
ング８８側から第１圧力計１００及び第１ガス流量調整
器としての第１マスフローコントローラ（以下、ＦＭＦ
Ｃと称する）１０２が順次介挿されている。第１圧力計
１００は、バランスガス供給ライン９６内の圧力、即ち
、各環状ギャップ７６内のギャップ圧力ＰＧを検出し、
そして、その検出信号を差圧検出器１０４に供給する。 一方、ＦＭＦＣ１０２は、流量センサ、制御弁及び制御
回路を内蔵して構成されたもので、差圧検出器１０４か
らの制御信号を受けて作動されることにより、その内部
を流れるバランスガスの質量流量を調整するように構成
されている。なお、第１圧力計１００は、気流ガイド７
０の内部空間７２に配置してもよく、この内部空間７２
内の圧力を各ギャップ圧力ＰＧとして検出するようにし
てもよい。この場合、第１圧力計１００の検出信号は、
公転軸２６に取り付けられたスリップリングを介して、
差圧検出器１０４に供給されることになる。

【００２３】一方、差圧検出器１０４には、第１圧力計
１００の他に第２圧力計１０６からの検出信号をも供給
されるようになっており、ここで、第２圧力計１０６は
、真空容器１０内の圧力、つまり、反応室圧力ＰＲを検
出するものとなっている。従って、差圧検出器１０４で
は、第１及び第２圧力計１００，１０６からの検出信号
に基づき、ギャップ圧力ＰＧと反応室圧力ＰＲとの間の
差圧ＰＤを算出することができる。

【００２４】そして、前述した反応室排気ライン２０の
途中からは、バラストガス供給ライン１０８が分岐され
ており、このバラストガス供給ライン１０８は、バラス
トガス供給源１１０に接続されている。このバラストガ
ス供給源１１０もまた、前述したバランスガス供給源９
８と同様に、バラストガスとしての不活性ガスを供給ラ
イン１０８を介して反応室排気ライン２０に供給する。

【００２５】バラストガス供給ライン１０８には、反応
室排気ライン２０側から、第１弁１１２及びガス流量調
整器としての第２マスフローコントローラ（以下、ＳＭ
ＦＣと称する）１１４が順次介挿されている。第１弁１
１２は、常閉の開閉弁からなり、ＳＭＦＣ１１４は、Ｆ
ＭＦＣ１０２と同様な構造のもので、差圧検出器１０４
からの制御信号を受けて作動される。

【００２６】また、反応室排気ライン２０には、バラス
トガス供給ライン１０８の分岐点よりも、真空ポンプ２
２側の部位に、第１絞り弁１１６及び排気弁１１８が順
次介挿されている。この排気弁１１８は、反応室圧力Ｐ
Ｒに応じて、開閉される電磁弁からなっており、この排
気弁１１８の開閉は、反応室圧力ＰＲによって開閉され
る。

【００２７】一方、前述したバランスガス供給ライン９
６の第１圧力計１００と第１マスフローコントローラ１
０２との間の部位から、ギャップ排気ライン１２０が分
岐して延びており、このギャップ排気ライン１２０は、
反応室排気ライン２０の第１絞り弁１１６と排気弁１１
８との間の部位に接続されている。ギャップ排気ライン
１２０には、バランスガス供給ライン９６側から、第２
弁１２２及び第２絞り弁１２４が順次介挿されている。 第２弁１２２もまた、第１弁１１２と同様に常閉の開閉
弁である。

【００２８】次に、上述した気相成長装置の作動につい
て説明する。先ず、真空容器１０内の各サセプタ６６上
には、半導体ウエハＷが保持された状態で、真空容器１
０内つまり反応室７４内は、真空ポンプ２２により反応
室排気ライン２０を通じ、所定の圧力、例えば、１００
トール（Ｔｏｒｒ）前後まで排気される。一方、このと
き、ヒータコイル８２に通電され、各サセプタ６６上の
半導体ウエハＷは、約８００℃に加熱されている。なお
、反応室７４内の圧力、つまり、反応室圧力ＰＲが所定
の排気圧範囲に達すると、真空ポンプ２２の駆動が停止
されるか、又は、排気弁１１８が閉位置に切換えられる
。

【００２９】ここで、公転軸２６、つまり、気流ガイド
７０とともに回転円盤２４を回転させると、各サセプタ
６６上の半導体ウエハＷは、公転軸２６の回りを所定の
速度で公転する。このとき、各サセプタ６６の自転軸４
０のプラネタリギア５６は、駆動軸４６のサンギア５６
に噛合しながら、このサンギア５６の回りを回転するこ
とになる。そして、公転軸２６の回転と同時に、駆動軸
４６をも回転させると、サイギア５４及びプラネタリギ
ア５６を介して、各サセプタ６６の自転軸４０が回転さ
れることにより、各サセプタ６６上の半導体ウエハＷは
、公転しながら、所定の速度で自転することになる。

【００３０】このような状態で、反応室７４に導入ポー
ト１６を通じて、複数の原料ガスからなる混合ガスをそ
のキャリアガスとともに導入すると、この原料ガスは、
気流ガイド７０の突起８０により、この気流ガイド７０
の周縁に向かい一様にして振り分けられ、これより、気
流ガイド７０の上面に案内されて流れる。従って、混合
ガスは、各サセプタ６６の半導体ウエハＷ上を均一に流
れることになる。

【００３１】一方、反応室７４に導入された混合ガスは
、半導体ウエハＷ上で分解されて反応ガスとなり、この
結果、各半導体ウエハＷ上には、化合物半導体からなる
薄膜が気相成長される。ここで、薄膜は、ＧａＡｓ，Ａ
ｌＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＩｎＡｓＰ等のＩＩＩ族及び
ＩＶ族の元素からなっている。上述したようにして、各
半導体ウエハＷ上に薄膜が気相成長される際、気流ガイ
ド７０の各環状ギャップ７６には、バランスガス供給源
９８から、バランスガス供給ライン９６、供給孔８６、
内部空間７２及び連通孔７８を介して、バランスガスが
供給される。

【００３２】ここで、前述したギャップ圧力ＰＧは、前
述したように第１圧力計１００にて検出され、これに対
し、反応室圧力ＰＲは、第２圧力計１０６によって検出
されているから、差圧検出器１０４では、第１及び第２
圧力計１００，１０６からの検出信号に基づき、ギャッ
プ圧力ＰＧと反応室圧力ＰＲとの間の差圧ＰＤ（＝ＰＧ
−ＰＲ）が求められる。そして、差圧検出器１０４から
は、差圧ＰＤに基づいた制御信号がＦＭＦＣ１０２に供
給され、このＦＭＦＣ１０２は、上記差圧ＰＤが２トー
ル以下となるように、各環状ギャップ７６に供給される
バランスガスの流量を調整する。

【００３３】上述したようにして、ギャップ圧力ＰＧが
制御されると、これら環状ギャップ７６から反応室７４
に流出するバランスガスの流量は、殆ど無視できる程に
僅かであるから、図２に示されているように、半導体ウ
エハＷ上での混合ガス、即ち、反応ガスの流れがバラン
スガスによって乱されることはない。なお、図２中、矢
印Ａは反応ガスの流れを示し、矢印Ｂはバランスガスの
流れを示している。

【００３４】従って、気流ガイド７０により、各半導体
ウエハＷ上を反応ガスが一様に流れているとともに、各
半導体ウエハＷが公転及び自転しており、その上、反応
ガスの流れがバランスガスによって乱されることがない
ので、図３に示されているように、各半導体ウエハＷ上
の薄膜の厚みは、その中央部から周縁部に亘って均一な
ものとなり、薄膜の膜厚分布は、±１％以下に抑えられ
ている。

【００３５】また、差圧ＰＤを前述したように制御する
ことにより、環状ギャップ７６内や連通路７８内に反応
ガスの堆積物が発生するのを防止できるのは勿論のこと
、例え、環状ギャップ７６及び連通路７８内に堆積物が
発生したとしても、各環状ギャップ７６から反応室７４
側へのバランスガスの流出を抑えることができるから、
このバランスガスの流出に伴い、上記堆積物が粒子とな
って、反応室７４側に飛び散るようなこともない。 この結果、半導体ウエハＷ上の薄膜に粒子が付着するこ
ともないから、この粒子による薄膜の表面欠陥を低減す
ることができる。

【００３６】一方、前述したギャップ圧力ＰＧと反応室
圧力ＰＲとの間の差圧ＰＤが例えば、１０トール程に大
きくなると、図４に示されているように、矢印Ａの反応
ガスの流れは，環状ギャップ７６から噴出する矢印Ｂの
バランスガスの流れによって乱されてしまうことになる
。 従って、各半導体ウエハＷの周縁部上の反応ガスの濃度
は、その中央部側の反応ガスの濃度に比べて薄くなり、
この結果、図４に示されているように、半導体ウエハＷ
上で気相成長された薄膜の膜厚は、その中央部で厚く、
その周縁部で薄いものとなり、その膜厚分布は、±５％
程度にも達してしまう。

【００３７】また、各環状ギャップ７６からのバランス
ガスの噴出により、反応ガスの堆積物が粒子となって、
反応室７４内に飛び散ることから、半導体ウエハＷ上の
薄膜に粒子が付着して、その表面欠陥の数が増加するこ
とになる。このような表面欠陥は、図４中、Ｘで示して
あるように、半導体ウエハＷの周縁部に集中して発生す
る。

【００３８】しかしながら、差圧ＰＤが２トール以下に
制御されると、上述の不具合が解消されて、半導体ウエ
ハＷの薄膜の膜厚のみならず、その組成をも均一にする
ことができる。前述した気相成長装置の作動は、各サセ
プタの半導体ウエハＷ上での薄膜の気相成長が定常状態
で実施されている場合であるが、しかしながら、反応室
圧力ＰＲが所定排気圧範囲から外れて上昇すると、真空
ポンプ２２の駆動が再開されるか、又は、真空ポンプ２
２が既に駆動している場合には排気弁１１８が開位置に
切換えられることにより、反応室７４が反応室排気ライ
ン２０を介して真空ポンプ２２に接続される。従って、
反応室７４の排気が実施されて、反応室圧力ＰＲが低下
することになるが、このとき、反応室７４の排気が真空
ポンプ２２により直接に実施されるものであれば、反応
室圧力ＰＲは急激に低下し、ギャップ圧力ＰＧと低下し
た反応室圧力ＰＲとの間の差圧ＰＤが大となって、各環
状ギャップ７６からバランスガスが多量に噴出してしま
うことになる。このような多量のバランスガスの噴出は
、前述の説明から明かなように、各半導体ウエハＷ上の
薄膜の厚み及びその組成を均一にする上で好ましいもの
ではない。

【００３９】それ故、この発明の気相成長装置では、反
応室７４の排気が再開される直後に、第１及び第２弁１
１２，１２２が開かれ、同時に、第１及び第２絞り弁１
１６，１２４は、その開度が徐々に増加するように作動
される。ここで、第１及び第２絞り弁１１６，１２４の
開度は、図６に示されているように反応室７４の排気開
始時点から時間経過ととともに、同じ割合では開かれて
いき、そして、ｔ１時間経過後に全開（１００％）とな
る。

【００４０】従って、反応室７４の排気を実施する際、
第１弁１１２を開くことで、バラストガス供給源１１０
からバラストガス供給ライン１０８を通じ、反応室排気
ライン２０にバラストガスが供給され、しかも、第１絞
り弁１１６が徐々に開かれることにより、反応室７４の
排気が急速に実施されることはなく、よって、反応室圧
力ＰＲは急激に低下することはない。

【００４１】一方、各環状ギャップ７６側でみた場合に
は、第２弁１２２を開き、しかも、第２絞り弁１２４が
徐々に開かれことにより、バランスガス供給ライン９６
内、即ち、各環状ギャップ７６内もまた真空ポンプ２２
により排気されることから、反応室圧力ＰＲとともに、
ギャップ圧力ＰＧもまた徐々に低下させることができる
。

【００４２】しかも、この際には、ギャップ圧力ＰＧと
反応室圧力ＰＲとの間の差圧ＰＤに基づき、差圧検出器
１０４からＦＭＦＣ１０２のみならず、ＳＭＦＣ１１４
にも制御信号が出力されて、これらＦＭＦＣ１０２及び
ＳＭＦＣ１１４を通じて流れるバランスガス及びバラス
トガスの流量が同時に制御され、これにより、反応室圧
力ＰＲ及びギャップ圧力ＰＧは、その差圧ＰＤが２トー
ル以内に収まるように、同期して低下されることになる
。なお、反応室７４の排気が完了すると、第１及び第２
弁１１２，１２２、第１及び第２絞り弁１１６，１２４
は、初期状態の作動切換え位置に復帰される。

【００４３】図６を参照すれば、反応室７４の排気開始
時点からのＦＭＦＣ１０２及びＳＭＦＣ１１４からの吐
出流量、反応室圧力ＰＲ、ギャップ圧力ＰＧ及び差圧Ｐ
Ｄの時間経過に伴う変化が夫々示されている。図６から
明かなように、反応室７４の排気直後での差圧ＰＤは、
±３トール程変動しているものの、その差圧ＰＤは、直
ちに目標値である２トール以内に収束しているのが分か
る。この結果、各半導体ウエハＷ上での薄膜の気相成長
中、反応室７４の排気が再開されるような非定常状態で
あっても、前述した差圧ＰＤを一定値以下に確実に制御
することができるから、各環状ギャップ７６からバラン
スガスが過剰に噴出するようなこともないので、半導体
ウエハＷ上での反応ガスの流れがバランスガスによって
乱されることもない、バランスガスの流出に伴う汚染粒
子の飛散をも防止することができる。この結果、各半導
体ウエハＷ上での薄膜の厚み及びその組成を均一にする
ことができるから、その生産性を高めると同時に、品質
の著しい向上をも同時に達成することができる。

【００４４】この発明は、上述した一実施例に制約され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、一
実施例では、反応室７４の排気が再開される際、第１及
び第２弁１１２，１２２、また、第１及び第２絞り弁１
１６，１２４を手動で操作するものとして説明したが、
これらの弁の作動は、真空ポンプ２２又は排気弁１１８
の作動に連動して自動制御することもできる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
ウエハの気相成長装置によれば、各環状ギャップにバラ
ンスガスを供給するようにし、そして、環状ギャップ内
の圧力と反応室の圧力との間の差圧が所定値以下に収ま
るように、これら環状ギャップ内及び反応室の圧力の少
なくとも一方を制御するようにしたから、環状ギャップ
から反応室に向けて流出するバランスガスの流量を低減
することができる。従って、環状ギャップ内に反応ガス
の堆積物が生成されるのを防止できるばかりでなく、例
え、環状ギャップ内に堆積物が生成されたとしても、こ
の堆積物が粒子となって、バランスガスとともに反応室
側に飛散するようなことはない。よって、反応室内の半
導体ウエハ上で気相成長される薄膜の厚み及びその組成
を均一にできるから、生産性を高めると同時に品質向上
をせ同時に図れる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の気相成長装置を示した概略図である
。

【図２】図１の半導体ウエハ上での反応ガスの正常な流
れを示したサセプタ周囲の拡大断面図である。

【図３】図２の状態で、半導体ウエハ上に気相成長され
る薄膜の膜厚分布を示すグラフである。

【図４】半導体ウエハ上での反応ガスの流れが乱れた状
態を示すサセプタ周囲の拡大断面図である。

【図５】図４の状態で、半導体ウエハ上に気相成長され
る薄膜の膜厚分布を示すグラフである。

【図６】反応室の排気が実施される際、第１及び第２絞
り弁、第１及び第１マスフローコントローラ、反応室圧
力、ギャップ圧力及び差圧の時間変化を示したグラフで
ある。

【符号の簡単な説明】

１０　　真空容器 １６　　導入ポート １８　　排出ポート ２０　　反応室排気ライン ２２　　真空ポンプ ６６　　サセプタ ７０　　気流ガイド ７４　　反応室 ９８　　バランスガス供給源 １００　　第１圧力計 １０２　　第１マスフローコントローラ１０４　　差圧
検出器 １０６　　第２圧力計 １０８　　バラストガス供給ライン １１０　　バラストガス供給源 １１２　　第１弁 １１４　　第２マスフローコントローラ１１６　　第１
絞り弁 １１８　　排気弁 １２０　　ギャップ排気ライン １２２　　第２弁 １２４　　第２絞り弁 Ｗ　　半導体ウエハ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真空容器と、この真空容器内に設けら
   れ、半導体ウエハの受け面を有し、公転及び自転可能な
   複数のサセプタと、真空容器内にサセプタの受け面側に
   位置して設けられた反応室と、真空容器に設けられ、原
   料ガスを反応室に向けて導入する導入ポート及び反応室
   を排気する排気ポートとを備え、反応室内に導入された
   原料ガスにより、各サセプタの受け面上の半導体ウエハ
   に薄膜を気相成長させる気相成長装置に於いて、各サセ
   プタの受け面を反応室に露出させた状態で、これらサセ
   プタを非接触にして囲み、導入ポートから真空容器内に
   導入された原料ガスが各サセプタの半導体ウエハ上を均
   一に流れるように導く気流ガイドと、この気流ガイドと
   各サセプタの外周面との間に形成された複数の環状ギャ
   ップと、環状ギャップに不活性ガスからなるバランスガ
   スを供給可能なバランスガス供給手段と、環状ギャップ
   内のバランスガスの圧力と反応室側の圧力と間の差圧を
   検出するための差圧検出手段と、この差圧検出手段で得
   た差圧を一定に維持すべく、各環状ギャップ内の圧力と
   反応室内の圧力の少なくとも一方を制御する制御手段と
   を具備したことを特徴とする半導体ウエハの気相成長装
   置。
2. 【請求項２】　　制御手段は、バランスガス供給手段か
   ら各環状ギャップへのバランスガスの供給量を調整する
   第１ガス流量調整器と、排気ポートに連なる反応室排気
   ラインとは別に設けられ、反応室排気ラインが排気源に
   接続されたとき、各環状ギャップ内を排気可能とするギ
   ャップ排気ラインと、反応室排気ラインにバラストガス
   を供給可能なバラストガス供給手段と、バラストガス供
   給手段から反応室排気ラインへのバラストガスの供給量
   を調整する第２ガス流量調整器を備えてなり、反応室内
   で各半導体ウエハに薄膜が気相成長されている定常状態
   に於いては、第１ガス流量調整器により、前記差圧に基
   づいてバランスガスの供給量を制御する一方、反応容器
   内及び各環状ギャップ内が排気中にあるときには、第１
   及び第２ガス流量調整器により、前記差圧に基づいて、
   バラストガス及びバランスガスの供給量を夫々制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハの気相
   成長装置。