JPH0513338A - 半導体気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、気相成長膜の品質を向上させ、
作業性、生産性ならびに安全性に優れた半導体気相成長
装置を提供することを目的とする。 【構成】 この発明は、気密封止される反応炉と、前記
反応炉と着脱自在に接合されて、導入される反応ガスに
より半導体基板上に気相成長膜を形成する成長室を前記
反応炉内に形成するベルジャと、前記成長室内に設けら
れ、半導体基板を加熱する抵抗ヒータを備え、半導体基
板が配置されるサセプタを載置して回転させる載置回転
機構と、前記ベルジャと前記反応炉とを前記反応炉を気
密状態で昇降着脱させる昇降機構と、前記サセプタが開
閉体を介して外部と搬出入される予備室と、前記予備室
と前記反応炉とをそれぞれ気密状態で連通制御するバル
ブと、前記載置回転機構と前記予備室との間で前記サセ
プタを搬送する搬送アームとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板上に気相
成長膜を形成する半導体気相成長装置に関し、特にＧａ
Ａｓ基板にＭＯの気相成長膜を形成する半導体気相成長
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体気相成長装置としては、例
えば図７に示すような構造のものが知られている。

【０００３】図７において、気相成長装置は、石英製の
ベルジャ１０１と台座１０２とで取り囲まれてなる反応
室に、回転軸１０３に支持されたサセプタ１０４に配置
されるウェーハ１０５が収納されて、ベルジャ１０１の
周囲に設けられた高周波加熱コイル１０６により加熱し
ながら回転軸１０３を回転させベルジャ１０１の上部に
設けられたガス導入口１０７から反応ガスを導入し、ウ
ェーハ１０５の半導体基板上に気相成長膜を形成する。

【０００４】このような気相成長装置において、ベルジ
ャ１０１はその下部にフランジ１０８が設けられており
Ｏリング１０９を介して台座１０２に接合され、ベルジ
ャ１０１のフランジ１０８の部分を押え金具１１０によ
り押えた後、押え金具１１０を複数のボルト１１１によ
り台座１０２に固定し、ベルジャ１０１と台座１０２と
が接合固定されていた。

【０００５】このようなベルジャ１０１と台座１０２と
の取り付け構造にあっては、サセプタ１０４にウェーハ
１０５を配置する場合に、押え金具１１０を台座１０２
に固定している複数のボルト１１１を緩めた後押え金具
１１０を取り外し、ベルジャ１０１を持ち上げるという
一連の作業が必要となる。

【０００６】このような作業にあっては、ベルジャ１０
１が石英製で破損し易いため、ベルジャ１０１の取り扱
いに十分注意しなければならず、作業性の悪化を招いて
いた。

【０００７】また、ベルジャ１０１を毎回台座１０２か
ら取り外す際に、ベルジャ１０１の内壁に付着堆積した
気相成長膜が剥離して、その破片がウェーハ１０５の周
囲に散乱していた。これにより、反応ガスを導入した際
に剥離した成長膜の破片がウェーハ１０５上に付着し、
良質な成長膜が得られないチップが発生していた。さら
にベルジャ１０１を毎回取り外す際に、反応室が毎回大
気に触れるため、気相成長膜の形成時に反応炉内に大気
中の酸素が残留し、純度の高い気相成長膜が得られなか
った。

【０００８】また、反応ガスには有害なガスが含まれる
場合があり、上述した一連の作業にあっては、作業者が
有害なガスを吸込むおそれがあり、安全性に十分な配慮
が必要であった。さらに、加熱源として高周波の熱源を
使用しているため、取り扱いに十分な注意を要してい
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
図７に示したような従来の半導体気相成長装置にあって
は、ウェーハを反応室内に配置する一連の作業におい
て、装置の保全の面から装置の取り扱いや作業に十分な
注意を要し、作業性の悪化を招いていた。また、上記一
連の作業がウェーハに悪影響を与え、気相成長膜の品質
低下や歩留低下といった不具合を招いていた。

【００１０】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、気相成長膜の
品質を向上させ、作業性、生産性ならびに安全性に優れ
た半導体気相成長装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、気密封止される反応炉と、前記反応炉
と着脱自在に接合されて、導入される反応ガスにより半
導体基板上に気相成長膜を形成する成長室を前記反応炉
内に形成するベルジャと、前記成長室内に設けられ、半
導体基板を加熱する抵抗加熱体を備え、半導体基板が配
置されるサセプタを載置して回転させる載置回転手段
と、前記反応炉を気密状態で前記ベルジャと前記反応炉
とを着脱させる着脱手段と、前記サセプタが開閉体を介
して外部と搬出入される予備室と、前記予備室と前記反
応炉とをそれぞれ気密状態で連通制御する連通手段と、
前記載置回転手段と前記予備室との間で前記サセプタを
搬送する搬送手段とから構成される。

【００１２】

【作用】上記構成において、この発明は、反応炉を真空
状態でベルジャを反応炉と着脱させて、成長室と予備室
との間で半導体基板を搬送し、反応炉と予備室とをしゃ
断した状態で半導体基板を予備室と外部との間で搬出入
するようにしている。

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１はこの発明の一実施例に係る半導体気
相成長装置の構造を示す図である。図１に示す実施例の
装置は、気相成長膜を形成する室とは別にウェーハを配
置したサセプタを収納する予備室を設け、この予備室と
気相成長膜を形成する室との間でウェーハを配置したサ
セプタを搬送するようにしたものである。

【００１５】図１において、成長装置はその反応炉が移
送室１，ベルジャ２，サセプタ回転機構３及びベルジャ
昇降機構４を主要な構成要素として備えている。

【００１６】移送室１はその底部にサセプタ回転機構３
が取り付けられ、サセプタ回転機構３の周囲には台座５
が設けられており、底部及び側部に排気口６ａ，６ｂが
設けられている。

【００１７】台座５には，Ｏリング７を介して着脱自在
にベルジャ２が接合され、移送室１とベルジャ２とで取
り囲まれた空間にサセプタ回転機構３を含んで成長室８
が形成され、この成長室８にベルジャ２の上部に設けら
れたガス導入管９から反応ガスが導入される。

【００１８】ベルジャ２は、ベルジャ昇降機構４を構成
するベローズ１０を介して移送室１の上部に接合され、
また調整ネジ１１が設けられたホルダ１２に接合されて
おり、調整ネジ１１を調整することにより移送室１に対
して昇降される。このようにベルジャ２を昇降させるベ
ルジャ昇降機構４は、フック１３とシリンダ１４とから
なるロック機構が設けられており、図１に示すように、
ベルジャ２が台座５にＯリング７を介して接合された際
に、ベルジャ２は上記ロック機構により台座５に対して
固定される。

【００１９】サセプタ回転機構３は、図２に示すよう
に、その上部にウェーハ１５が配置されたサセプタ１６
が載置され、載置されるサセプタ１６を気相成長膜の形
成時に回転させる。また、サセプタ回転機構３には、サ
セプタ１６が載置される下部に電極１７に接続された抵
抗ヒータ１８及び熱電対１９が設けられ、熱電対１９に
より温度を管理しながら抵抗ヒータ１８によりサセプタ
に配置されたウェーハ１５を加熱する。

【００２０】図１に戻って、上述したように構成された
反応炉は、その移送室１の側部が開口され、この開口部
にゲートバルブ２０を介して予備室２１が接合されてい
る。

【００２１】予備室２１は、図３に示すように、その底
部に軸部分が室外に延出されて上下動可能な受台２２が
設けられ、また、その上部に受台２２が室外との間で移
動されるように予備室２１を開放する開閉体２３が取り
付けられている。受台２２は、ウェーハ１５が配置され
たサセプタ１６が室外において載置あるいは離脱され
る。

【００２２】また、予備室２１の側部には、図４に示す
ように、サセプタ１６をはさんだ状態で支持して搬送す
る搬送アーム２４が設けられており、この搬送アーム２
４は受台２２と移送室１のサセプタ回転機構３との間で
移動が可能であり、支点２５を中心として円弧動作が可
能である。さらに、予備室２１には、予備室２１を移送
室１内と同程度の真空状態とするための排気口２５が設
けられている。

【００２３】次に、この発明の特徴とするところの、外
部から成長室８にウェーハを搬送し、気相成長膜の形成
後にウェーハを外部に取り出す一連の動作について説明
する。

【００２４】まず、予備室２１の開閉体２３を開放して
受台２２を室外に上昇させ、受台２２にウェーハ１５が
配置されたサセプタ１６を載置する。サセプタ１６が載
置された受台２２は下降されて予備室２１内に収納され
る。その後、開閉体２３は閉じられて、予備室２１内の
空気が排気口２６から排気され、予備室２１内が真空状
態となる。

【００２５】また、移送室１及びベルジャ２内の成長室
も排気口６ａ，６ｂにより排気される。それぞれの室が
排気されて、同程度の真空状態になった後移送室１と予
備室２１間のゲートバルブ２０を開放する。

【００２６】ゲートバルブ２０が開放された後、ベルジ
ャロック機構のシリンダ１４によりフック１３をベルジ
ャ２からはずしベルジャ２のロックを解除し、ベルジャ
昇降機構４の調整ネジ１１によりベルジャ２を図５に示
すように上昇させる。この時に、移送室１とベルジャ２
との間のベローズ１０が伸長するので、移送室１内の真
空状態は維持される。

【００２７】このような状態にあって、予備室２１の受
台２２に載置されたサセプタ１６は搬送アーム２４によ
りはさまれて支持され、図６に示すように、移送室１の
サセプタ回転機構３に搬送される。搬送されたサセプタ
１６はサセプタ回転機構３上に載置される。その後、搬
送アーム２４は予備室２１に戻されて、ゲートバルブ２
０が閉じられ移送室１と予備室２１とがしゃ断される。

【００２８】ゲートバルブ２０が閉じられると、ベルジ
ャ昇降機構４の調整ネジ１１によりベルジャ２が下降さ
れてＯリング７を介して移送室１の台座５に接合され
る。その後、ロック機構のシリンダ１４によりフック１
３を移動し、ベルジャ２をロックして移送室１に対して
固定する。

【００２９】このような状態において、ベルジャ２の上
部のガス導入管９から反応ガスを導入するとともに抵抗
ヒータ１８によりサセプタ１６のウェーハ１５を加熱
し、ウェーハ１５の半導体基板上に気相成長膜を成長形
成させる。

【００３０】気相成長膜の形成が終了すると、上述した
一連の動作手順と逆の手順でサセプタ１６が移送室１か
ら予備室２１に搬送され、予備室２１から外部に取り出
される。

【００３１】このように、気相成長膜を形成する毎にベ
ルジャ２を装置外に取り外す必要はなく、装置内で上下
動するだけであるので、ベルジャ２の取り扱いが簡便と
なり、作業がし易くなる。また、ベルジャ２の内壁に付
着堆積した成長膜が剥離することはなく、ウェーハ１５
上に剥離した成長膜の破片が付着することはなくなる。
これにより、従来に比して歩留りを高めることが可能と
なる。さらに、反応ガスが装置外に流出することはなく
なるので、作業者に有害なガスが及ぶことはなく、作業
を安全に行なうことができる。

【００３２】また、真空中でウェーハ１５の移動を行な
うため、ベルジャ２内での反応ガスの置換がなくなり、
反応ガスを大幅に節約することが可能となる。さらに、
ベルジャ２内に空気が混入することがなくなるので、良
質な気相成長膜を従来に比して半分程度の短時間で得る
ことができる。

【００３３】さらにまた、高価な石英製のベルジャを使
用する必要がなく、破損するおそれもなくなり、ランニ
ングコストを削減できるとともに、破損した場合に備え
てベルジャの予備を用意する必要もなくなる。

【００３４】なお、この発明は、上記実施例に限ること
はなく、サセプタ回転機構３，ベルジャ昇降機構４，ベ
ルジャロック機構及び搬送アーム２４は、その機能を備
えているならば、上記実施例に示した以外の他の構成で
あってもかまわない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ベルジャを反応炉から取り外すことなく真空状態で
半導体基板を成長室に搬出入するようにしたので、装置
の取り扱いが容易になるとともに有害なガスが外部に流
出するおそれがなくなり、作業性及び安全性を向上させ
ることができる。また、気相成長膜を良好な条件の下で
形成することが可能となり、膜質ならびに生産性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る半導体気相成長装置
の構成を示す図である。

【図２】図１に示す装置の要部構成を示す図である。

【図３】図１に示す装置の要部構成を示す図である。

【図４】図３に示す要部構成の上面を示す図である。

【図５】図１に示す装置の一状態を示す図である。

【図６】図１に示す装置の一状態を示す図である。

【図７】従来の半導体気相成長装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 移送室 ２ ベルジャ ３ サセプタ回転機構 ４ ベルジャ昇降機構 ５ 台座 ８ 成長室 １０ ベローズ １６ サセプタ １８ ヒータ ２０ ゲートバルブ ２１ 予備室 ２３ 開閉体 ２４ 搬送アーム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 気密封止される反応炉と、 前記反応炉と着脱自在に接合されて、導入される反応ガ
   スにより半導体基板上に気相成長膜を形成する成長室を
   前記反応炉内に形成するベルジャと、 前記成長室内に設けられ、半導体基板を加熱する抵抗加
   熱体を備え、半導体基板が配置されるサセプタを載置し
   て回転させる載置回転手段と、 前記反応炉を気密させた状態で前記ベルジャと前記反応
   炉とを着脱させる着脱手段と、 前記サセプタが開閉体を介して外部と搬出入される予備
   室と、 前記予備室と前記反応炉とをそれぞれ気密状態で連通制
   御する連通手段と、 前記載置回転手段と前記予備室との間で前記サセプタを
   搬送する搬送手段とを有することを特徴とする半導体気
   相成長装置。