JPH04360523A - 自公転型多数枚気相成長装置 - 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】本発明は、有機金属を用いた化合
物半導体の自公転型多数枚気相成長装置に関するもので
、多数枚の基板をクリーンな状態で結晶成長用サセプタ
ー上にセットすることを可能とし、結晶成長により汚れ
たインナーチューブや結晶成長用サセプタをクリーンな
状態で交換できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体の気
相成長による結晶成長は、現在広く一般的に用いられて
おり、縦型の気相成長装置にはバレル型、パンケーキ型
等の結晶成長用サセプタを用いたものが広く用いられて
いる。本発明者等は光素子のデバイスを量産すべく種々
検討の結果、パンケーキ型のサセプタを用いた量産用気
相成長装置を開発し、これを提案した。即ちステンレス
製リアクタ内に石英製インナーチューブを設置し、サセ
プタには多数枚成長できるように、基板を置くための溝
を設け、かつ自公転できる回転子を設けたものである。 実際の結晶成長はＧａＡｓの場合、成長温度が　６５０
〜７００　℃にセットされ、水素ガスをキャリアガスと
してＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＡｓＨ３　なとど
を反応リアクタ内に導入して行なわれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら多数枚成
長を行なう場合、多数枚の基板をクリーンな状態でセッ
トする方法が開発されておらず、またリアクタ内に設置
するインナーチュープ及びサセプタは結晶成長毎に汚れ
、ある期間毎に交換することが必要であったが、これ等
を交換するとき、気相成長装置内をクリーンな状態に保
持して交換する方法が開発されていない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、多数枚気相成長装置において、多数枚の基
板をセットできる様にし、かつ反応生成物で汚れたイン
ナーチューブ及びサセプタを気相成長装置内においてク
リーンな状態で交換できるようにした自公転型多数枚気
相成長装置を開発したものである。即ち本発明は、有機
金属を用いて多数の基板上に結晶を気相成長させる自公
転型装置において、結晶を気相成長させるリアクターの
下部に、基板をセットするチャンバー部と、インナーチ
ューブをセットするチャンバー部と、結晶成長用サセプ
タをセットするチャンバー部とを設け、基板をセットす
るチャンバー部に結晶成長用サセプタと同一構造の回転
することができるサセプタと基板搬送用フォークを設け
、該サセプタから結晶成長用サセプタ上に、また結晶成
長用サセプタから上記サセプタ上に基板を搬送できるよ
うにし、インナーチューブをセットするチャンバー部に
インナーチューブ搬送用治具を設け、結晶成長による反
応生成物で汚れたインナーチューブを真空装置内で交換
できるようにし、更に結晶成長サセプタをセットするチ
ャンバー部に結晶成長による反応生成物で汚れた結晶成
長用サセプタを真空装置内で交換できるようにしたこと
を特徴とするものである。

【０００５】

【作用】本発明は上記の如く、有機金属を用いて多数の
基板上に結晶を気相成長させる自公転型装置において、
結晶を気相成長させるリアクターの下部に、基板をセッ
トするチャンバー部と、インナーチューブをセットとす
るチャンバー部と、結晶成長用サセプタをセットするチ
ャンバー部を設け、各チャンバーによりそれぞれ結晶成
長を行った基板の交換、結晶成長による反応生成物で汚
れたインナーチューブの交換、結晶成長による反応生成
物で汚れた結晶成長用サセプタの交換を行なえるように
したもので、これらを大気にさらすことなく、クリーン
な状態で行うことができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を実施例について説明する。図
１に、本発明装置の一実施例の概略図を示す。この装置
は大きく別けて４つの部分（２８）、（２９）、（３０
）、（３１）からなる。即ち、結晶成長を行なうリアク
ター部（２８）、多数板の基板をセットするためのチャ
ンバー部（２９）、インナーチューブ（２）を取り出す
ためのチャンバー部（３０）、更にサセプタ（１３）を
取り出す際、高真空に保持しておくためのチャンバー部
（３１）から成り立っている。

【０００７】次に装置の操作手順について説明する。チ
ャンバー部（３１）においてゲートバルブ（１０）を閉
じた状態で、フランジ部（１９）よりサセプタ（１３）
、石英スカート（１２）、フローガイド（１４）、更に
サセプタ（１３）の突起部（２６）の上にインナーチュ
ーブ（２）をのせる。その後リアクタ部を高真空引き及
びガス置換をする。サセプタ（１３）の上下機構はＯリ
ング（１５）でシールされ、サセプタ（１３）をセット
するチャンバー部（３１）の下には不活性ガス等でガス
置換できるようなチャンバーが安全のために設置され、
サセプタ（１３）の上下機構はＯリング（１６）でシー
ルされる。そしてチャンバー部（３１）を高真空引きパ
ージ（常圧にする）した後、ゲートバルブ（１０）をあ
け、サセプタ（１３）をリアクター部（２８）まで上昇
し、図２に示すようにインナーチューブ（２）をサセプ
タ（１３）上面の突起部（２６）により、リアクタ（１
）の下部に内側に向って突出させた治具（３）にのせら
れるような位置までもち上げ、図３及び図４に示すよう
にサセプタ（１３）を回転させてインナーチューブ（２
）の下端に外側に突出させて設けた４個の係合治具（２
７）をリアクター（１）の下部の４個の突出治具（３）
にのせる。このようにしてインナーチューブ（２）をサ
セプタ（１３）から外した後、次いでサセプタ（１３）
を下げ、該サセプタ（１３）を基板がセットできる位置
に固定する。

【０００８】次に基板のセットの仕方について説明する
。先ずゲートバルブ（５）の下側のチャンバーにおいて
、フランジ（６）をあけ、模擬的サセプタ（２４）の上
に３枚の基板がセットされる。基板をセットするときは
模擬的サセプタ（２４）を回転させながら行う。この模
擬的サセプタ（２４）の回転軸（２５）はＯリング（７
）でシールされている。その後この模擬的サセプタ（２
４）上に基板をセットした後、当該チャンバー内を高真
空引及びガス置換を行い、ゲートバルブ（５）をあけて
模擬的サセプタ（２４）を上昇させる。この際基板搬送
用フォーク（２３）の位置に一致する所まで上昇させ、
ゲートバルブ（４）を開ける。なおこれら模擬的サセプ
タ（２４）とサセプタ（１３）　には基板（Ａ）をのせ
る位置に図５、図６及び図７に示すようにフォーク（２
３）を通す溝を設けてある。そして模擬的サセプタ（２
４）にセットした基板（Ａ）の下にフォーク（１３）を
さしこみ、模擬的サセプタ（２４）を下げてフォーク（
１３）に基板をのせ、成長用のサセプタ（１３）の基板
をのせる所まで搬送し、該サセプタ（１３）をわずかに
持ち上げ、フォーク（１３）を引抜くことにより基板（
Ａ）は成長用サセプタ（１３）にセットされる。次に模
擬的サセプタ（２４）と成長用のサセプタ（１３）を次
の基板がセットできるように回転させ、同様の作業をく
り返してすべての基板を成長用のサセプタ（１３）の上
に移し変える。この作業が終了した後ゲートバルブ（４
）を閉じ、模擬的サセプタ（２４）を下げ、ゲートバル
ブ（５）も閉じる。

【０００９】このようにしてサセプタ（１３）を所定の
位置まで上げて、半割式のバルブ（３２）を両側より閉
じてリアクター（１）内を機密にする。この状態でリア
クター（１）内にＧａＡｓの場合ＴＭＧ（トリメチルカ
リウム）とＡｓＨ３　（アルシン）を流して抵抗加熱ヒ
ータにより加熱し、成長温度　６５０〜　７００℃で成
長を行う。

【００１０】成長が終ったら半割式のバルブ（３２）を
両側より開き、サセプタ（１３）を基板取り付け位置ま
で下げ、前記基板取り付け工程と逆の工程で基板を取り
外し、再び新しい基板を取り付けて成長を行なうことを
繰返す。

【００１１】このようにして連続して成長を行なうこと
により、インナーチューブ（２）又はサセプタ（１３）
が反応生成物で汚れたら、サセプタ（１３）をリアクタ
ー（１）内でもち上げて突起（２６）でインナーチュー
ブ（２）を支持し、サセプタ（１３）を回転させてイン
ナーチューブ（２）の下端の係合治具（２７）がリアク
ター（１）の突出治具（３）に重なり合わない位置まで
回った後、インナーチューブ（２）を支持させたままで
サセプタ（１３）をゲートバルブ（９）の付近まで下げ
る。そしてゲートバルブ（９）をあけてインナーチュー
ブ搬送用フォーク（２１）を移動させ、インナーチュー
ブ（２）の下側に差し込んだ後、インナーチューブ（２
）がサセプタ（１３）にぶつからない高さまでサセプタ
（１３）を下げて、インナーチューブ（２）をチャンバ
ー（３０）内に引き入れ、ゲートバルブ（９）をしめる
。なおこのようにインナーチューブ（２）を取り出すと
きは、チャンバー（３０）内を高真空引きパージをして
おく。またサセプタ（１３）自体を取り出すときは、サ
セプタ（１３）を更に下降させて、ゲートバルブ（１０
）をあけてチャンバー（３１）内に入れた後、ゲートバ
ルブ（１０）をしめる。このときチャンバー（３１）内
は高真空引きパージをしておく。

【００１２】以上述べた様にして、本装置においては、
多数枚の基板をクリーンな状態で同時にセットすること
ができ、かつ成長後の反応生成物で汚れたインナーチュ
ーブ及びサセプタをクリーンな状態で交換することがで
きる。

【００１３】尚、その他の実施例としては、成長に用い
ているサセプタ（１３）を多数枚の基板をセットするた
めの模擬的サセプタ（２４）と入れ変える様に変更する
ことも可能である。その際サセプタを入れ変えるとき、
搬送用のフォーク（２３）をサセプタ取り出し用の大型
フォークとあらかじめ交換しておく。交換の際はチャン
バー（２９）内を高真空引きパージする。このようにし
て基板毎にサセプタにセットするのではなく、あらかじ
め基板をのせたサセプタ毎に交換することも可能である
。ただしこの場合のやり方としては、インナーチューブ
（２）は最初はのせないでチャンバー（３０）内に保持
しておき、サセプタを取り付けた後にインナーチューブ
をチャンバー（３０）から取出してサセプタ上にのせる
。後は前記実施例と同様の手順で行う。

【００１４】

【発明の効果】このように本発明によれば、多数枚の基
板を同時にクリーンな状態でサセプタ上にセットするこ
とが可能となり、作業時間を大幅に短縮することができ
、かつ成長後の汚れたインナーチューブやサセプタを真
空装置内でクリーンな状態で取り出すことができ、成長
回数も大幅に増やすことができ、量産化が可能で時間短
縮及び経費節約ができる等工業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明自公転型多数枚気相成長装置の一実施例
を示す説明図である。

【図２】インナーチューブをサセプタ上にのせてリアク
ター内にもち上げた状態を示す説明図である。

【図３】リアクター内でサセプタを回転させ、リアクタ
ー側の治具にインナーチューブをのせる操作を示す側面
図である。

【図４】リアクター内てどサセプタを回転させ、リアク
ター側の治具にインナーチューブをのせる操作を示す平
面図である。

【図５】基板搬送用フォークによりサセプタ上に基板を
のせる際のフォークの動作を示す説明図である。

【図６】サセプタ上に基板をのせた後、フォークの抜き
取り動作を示す説明図である。

【図７】基板搬送フォークに基板を載せた状態を示す平
面図である。

【符号の説明】

１　　リアクター ２　　インナーチューブ ３　　突出治具 ４　　ゲートバルブ ５　　ゲートバルブ ６　　フランジ ７　　Ｏリング ８　　Ｏリング ９　　ゲートバルブ １０　　ゲートバルブ １１　　Ｏリング １２　　スカート １３　　サセプタ １４　　フローガイド １５　　基板をのせる溝 １６　　Ｏリング １７　　サセプタをＯリングシールするための平板１８
　　スカートをのせるための平板 １９　　フランジ ２０　　インナーチューブ搬送用のベアリングを有する
台２１　　インナーチューブ搬送用フォーク２２　　Ｏ
リング ２３　　基板搬送用フォーク ２４　　基板をセットする模擬的サセプタ２５　　基板
を上下する搬送用軸 ２６　　インナーチューブをのせるための突超部２７　
　インナーチューブ取付用係合治具２８　　リアクター
部 ２９　　基板をセットするチャンバー部３０　　インナ
ーチューブ取り出し用チャンバー部３１　　サセプタ取
り出し用チャンバー部３２　　半割式バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　有機金属を用いて多数の基板上に結晶
   を気相成長させる自公転型装置において、結晶を気相成
   長させるリアクターの下部に、基板をセットするチャン
   バー部と、インナーチューブをセットするチャンバー部
   と、結晶成長用サセプタをセットするチャンバー部とを
   設け、基板をセットするチャンバー部に結晶成長用サセ
   プタと同一構造の回転することができるサセプタと基板
   搬送用のフォークを設け、該サセプタから結晶成長用サ
   セプタ上に、また結晶成長用サセプタから上記サセプタ
   上に基板を搬送できるようにし、インナーチューブをセ
   ットするチャンバー部にインナーチューブ搬送用治具を
   設け、結晶成長による反応生成物で汚れたインナーチュ
   ーブを真空装置内で交換できるようにし、更に結晶成長
   サセプタをセットするチャンバー部に結晶成長による反
   応生成物で汚れた結晶成長用サセプタを真空装置内で交
   換できるようにしたことを特徴とする自公転型多数枚気
   相装置。