JPH0811718B2 - ガスソース分子線エピタキシー装置 - Google Patents
ガスソース分子線エピタキシー装置Info
- Publication number
- JPH0811718B2 JPH0811718B2 JP4078243A JP7824392A JPH0811718B2 JP H0811718 B2 JPH0811718 B2 JP H0811718B2 JP 4078243 A JP4078243 A JP 4078243A JP 7824392 A JP7824392 A JP 7824392A JP H0811718 B2 JPH0811718 B2 JP H0811718B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- gas
- molecular beam
- beam epitaxy
- gas source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000171 gas-source molecular beam epitaxy Methods 0.000 title claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 97
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 35
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 35
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 34
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 15
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002128 reflection high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/04—Diamond
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超高真空下で基板に
対して結晶の構成原子または構成分子をガス状態で供給
し、基板表面に吸着させ熱分解させることにより結晶薄
膜を成長させるようにしたガスソース分子線エピタキシ
ー装置であって、特にＳｉ系の結晶膜の製造に適するも
のに関するものである。
対して結晶の構成原子または構成分子をガス状態で供給
し、基板表面に吸着させ熱分解させることにより結晶薄
膜を成長させるようにしたガスソース分子線エピタキシ
ー装置であって、特にＳｉ系の結晶膜の製造に適するも
のに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製法として、従来から、ス
テンレス製の超高真空室内で固体原料をヒータ，電子ビ
ーム等により蒸発させ基板に蒸着させることにより結晶
を成長させる分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）が行わ
れている。しかし、この方法は固体原料を用いるため、
原料が空になった時点で、いちいち真空室の真空を解除
して原料を補充しなければならず、再度真空室内を超高
真空に戻すのに長時間を要するとともに、結晶膜の成長
が断続的になつて品質が不均一になるという欠点を有し
ている。
テンレス製の超高真空室内で固体原料をヒータ，電子ビ
ーム等により蒸発させ基板に蒸着させることにより結晶
を成長させる分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）が行わ
れている。しかし、この方法は固体原料を用いるため、
原料が空になった時点で、いちいち真空室の真空を解除
して原料を補充しなければならず、再度真空室内を超高
真空に戻すのに長時間を要するとともに、結晶膜の成長
が断続的になつて品質が不均一になるという欠点を有し
ている。
【０００３】そこで、上記のような欠点を克服するため
に、最近では結晶構成原料をガスの状態で供給する方法
（ガスソースＭＢＥ）が試みられている。この方法で
は、例えば図４に示すような原理の装置を用いる。すな
わち、この装置の真空室１内の中央部には、その上方か
らヒータ６が吊り下げられており、このヒータ６の下面
に、インジウム等によって基板２が貼り付けられた基板
ホルダ５が設置されている。そして、上記ヒータ６によ
って、上記基板ホルダ５および基板２に対し輻射加熱を
行いながら、下方の原料ガス供給配管９，１０から複数
の原料ガスを同時に供給して基板２の表面２ａに付着さ
せ結晶を成長させるのである。この反応は、通常、１０
-4〜１０-6Ｔｏｒｒ程度の高真空下で行われ、真空配管
８に連通される真空ポンプ（図示せず）によって真空引
きが行われる。この方法によれば、原料を連続供給する
ことができるので、従来のように真空状態を解除して原
料補充を行う必要がなく、短時間で高品質の結晶薄膜を
得ることができる。
に、最近では結晶構成原料をガスの状態で供給する方法
（ガスソースＭＢＥ）が試みられている。この方法で
は、例えば図４に示すような原理の装置を用いる。すな
わち、この装置の真空室１内の中央部には、その上方か
らヒータ６が吊り下げられており、このヒータ６の下面
に、インジウム等によって基板２が貼り付けられた基板
ホルダ５が設置されている。そして、上記ヒータ６によ
って、上記基板ホルダ５および基板２に対し輻射加熱を
行いながら、下方の原料ガス供給配管９，１０から複数
の原料ガスを同時に供給して基板２の表面２ａに付着さ
せ結晶を成長させるのである。この反応は、通常、１０
-4〜１０-6Ｔｏｒｒ程度の高真空下で行われ、真空配管
８に連通される真空ポンプ（図示せず）によって真空引
きが行われる。この方法によれば、原料を連続供給する
ことができるので、従来のように真空状態を解除して原
料補充を行う必要がなく、短時間で高品質の結晶薄膜を
得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ガ
スソースＭＢＥの方法を、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の化合物
半導体の製造に適用する場合には問題はないが、Ｓｉ，
ＳｉＧｅ等のＳｉ系半導体の製造に適用する場合には、
真空室１内における成長圧力が１０-5Ｔｏｒｒ程度にな
るとＳｉがヒータ６および基板ホルダ５に堆積し始め、
Ｓｉの結晶成長に最適な１０-4Ｔｏｒｒ前後で急激に堆
積してヒータからの熱輻射が妨げられて結晶成長の再現
性が悪くなることが判明した。また、Ｓｉは、成膜温度
を１１００℃以上に設定する必要があり、Ｇａ（成膜温
度７００℃）に比べて大量の熱量を要する。特に、シリ
コンウエハは熱透過率が高いので熱効率がさらに悪い。
このため、装置の熱効率を従来のものよりも大幅に向上
させることが強く望まれている。
スソースＭＢＥの方法を、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の化合物
半導体の製造に適用する場合には問題はないが、Ｓｉ，
ＳｉＧｅ等のＳｉ系半導体の製造に適用する場合には、
真空室１内における成長圧力が１０-5Ｔｏｒｒ程度にな
るとＳｉがヒータ６および基板ホルダ５に堆積し始め、
Ｓｉの結晶成長に最適な１０-4Ｔｏｒｒ前後で急激に堆
積してヒータからの熱輻射が妨げられて結晶成長の再現
性が悪くなることが判明した。また、Ｓｉは、成膜温度
を１１００℃以上に設定する必要があり、Ｇａ（成膜温
度７００℃）に比べて大量の熱量を要する。特に、シリ
コンウエハは熱透過率が高いので熱効率がさらに悪い。
このため、装置の熱効率を従来のものよりも大幅に向上
させることが強く望まれている。
【０００５】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、Ｓｉ系半導体を製造する場合にＳｉがヒータ
等に堆積することがなく、しかも熱効率に優れたガスソ
ース分子線エピタキシー装置の提供をその目的とする。
たもので、Ｓｉ系半導体を製造する場合にＳｉがヒータ
等に堆積することがなく、しかも熱効率に優れたガスソ
ース分子線エピタキシー装置の提供をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明のガスソース分子線エピタキシー装置は、
高度に真空になしうる真空室と、上記真空室内の略中央
に装着される基板と、上記装着された基板の片面側から
基板に輻射熱を与える加熱手段と、上記基板の他面側か
ら基板に向かって結晶膜形成用のガスを供給するガス供
給手段とを備えたガスソース分子線エピタキシー装置で
あって、上記基板の周囲に、真空室内を基板加熱スペー
スと結晶成長スペースの二空間に分ける分離板と、上記
二空間をそれぞれ別個に真空排気する真空排気手段と、
上記加熱手段の上部および側周部を囲う熱遮蔽体と、上
記熱遮蔽体を、結晶成長時に基板近傍まで進行させ、成
膜終了後に後退させる進退手段とを設けたという構成を
とる。
め、この発明のガスソース分子線エピタキシー装置は、
高度に真空になしうる真空室と、上記真空室内の略中央
に装着される基板と、上記装着された基板の片面側から
基板に輻射熱を与える加熱手段と、上記基板の他面側か
ら基板に向かって結晶膜形成用のガスを供給するガス供
給手段とを備えたガスソース分子線エピタキシー装置で
あって、上記基板の周囲に、真空室内を基板加熱スペー
スと結晶成長スペースの二空間に分ける分離板と、上記
二空間をそれぞれ別個に真空排気する真空排気手段と、
上記加熱手段の上部および側周部を囲う熱遮蔽体と、上
記熱遮蔽体を、結晶成長時に基板近傍まで進行させ、成
膜終了後に後退させる進退手段とを設けたという構成を
とる。
【０００７】
【作用】すなわち、本発明者らは、真空室内の真空度が
１０-4Ｔｏｒｒ前後になるとヒータにＳｉが堆積する原
因を追求したところ、結晶成長温度（５００〜１０００
℃程度）におけるＳｉの蒸気圧が、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等
に比べて低いため、真空度が低くなるとＳｉの分圧が高
くなってＳｉが堆積することが判明した。そこで、Ｓｉ
の結晶成長に最適な１０-4Ｔｏｒｒ前後の真空度を維持
しながら他の部分へのＳｉの堆積を防止するには、ヒー
タ周辺の雰囲気をＳｉが堆積しないような高真空に設定
し、基板の結晶成長部分の雰囲気を１０-4Ｔｏｒｒ前後
に設定すればよい、との着想から、真空室を、基板周囲
に設けた分離板によって二空間に仕切り、それぞれの空
間を別個に真空排気することのできる装置を開発した。
そして、この装置において、ヒータの上部および側周囲
部を熱遮蔽体で囲うようにすると、ヒータによる加熱を
基板に向かって集中させることができる。さらに、上記
熱遮蔽体を基板に向かって進退させることにより、加熱
時には熱遮蔽体の下端を分離板近傍まで接近させて熱効
率の大幅な向上を実現し、成膜終了後には上記熱遮蔽体
を上方に後退させて基板の熱を放散させて冷却すること
もできることがわかり、この発明に到達した。
１０-4Ｔｏｒｒ前後になるとヒータにＳｉが堆積する原
因を追求したところ、結晶成長温度（５００〜１０００
℃程度）におけるＳｉの蒸気圧が、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等
に比べて低いため、真空度が低くなるとＳｉの分圧が高
くなってＳｉが堆積することが判明した。そこで、Ｓｉ
の結晶成長に最適な１０-4Ｔｏｒｒ前後の真空度を維持
しながら他の部分へのＳｉの堆積を防止するには、ヒー
タ周辺の雰囲気をＳｉが堆積しないような高真空に設定
し、基板の結晶成長部分の雰囲気を１０-4Ｔｏｒｒ前後
に設定すればよい、との着想から、真空室を、基板周囲
に設けた分離板によって二空間に仕切り、それぞれの空
間を別個に真空排気することのできる装置を開発した。
そして、この装置において、ヒータの上部および側周囲
部を熱遮蔽体で囲うようにすると、ヒータによる加熱を
基板に向かって集中させることができる。さらに、上記
熱遮蔽体を基板に向かって進退させることにより、加熱
時には熱遮蔽体の下端を分離板近傍まで接近させて熱効
率の大幅な向上を実現し、成膜終了後には上記熱遮蔽体
を上方に後退させて基板の熱を放散させて冷却すること
もできることがわかり、この発明に到達した。
【０００８】つぎに、この発明を実施例にもとづいて詳
細に説明する。
細に説明する。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明の一実施例の縦断面図を示し
ている。このガスソース分子線エピタキシー装置は、円
筒形のステンレス製真空室１を備え、その真空室１内
に、円板状の基板２が、中央にガス透過用の中央穴を有
するリング状のシリコン板（図では省略している）を介
して、水平に設けられた基板保持用のトレイ４の中央開
口縁３に水平に載置され、着脱自在に装着される。上記
シリコン板によって基板２の全体の均一加熱が可能にな
る。真空室１の略中央に設けられたこの基板２は、処理
後は、真空室１の周壁の開閉部（図示せず）に設けられ
た基板交換用治具（図示せず）により、新たな基板と変
換される。そして、このトレイ４の外周縁４ａと、真空
室１の周壁１ａから内側に水平に突出するステンレス製
のガイドリング１ｂとの間の間隙に、その隙間を埋め
る、略リング状の分離板１１が取り付けられている。
ている。このガスソース分子線エピタキシー装置は、円
筒形のステンレス製真空室１を備え、その真空室１内
に、円板状の基板２が、中央にガス透過用の中央穴を有
するリング状のシリコン板（図では省略している）を介
して、水平に設けられた基板保持用のトレイ４の中央開
口縁３に水平に載置され、着脱自在に装着される。上記
シリコン板によって基板２の全体の均一加熱が可能にな
る。真空室１の略中央に設けられたこの基板２は、処理
後は、真空室１の周壁の開閉部（図示せず）に設けられ
た基板交換用治具（図示せず）により、新たな基板と変
換される。そして、このトレイ４の外周縁４ａと、真空
室１の周壁１ａから内側に水平に突出するステンレス製
のガイドリング１ｂとの間の間隙に、その隙間を埋め
る、略リング状の分離板１１が取り付けられている。
【００１０】上記略リング状の分離板１１は、その内周
側のリング部分と外周側のリング部分とからなり、内周
側部分がカーボンリング２０で形成され、外周部分が石
英リング２１で形成されている。上記石英リング２１
は、熱遮蔽効果が高いため、成膜時の加熱によって基板
よりも外周に位置する部分が基板２の中心側から外方向
に向かう熱によって、過度に加熱されるのを防止し、真
空室１の周壁１ａに対する伝熱を遮断する。
側のリング部分と外周側のリング部分とからなり、内周
側部分がカーボンリング２０で形成され、外周部分が石
英リング２１で形成されている。上記石英リング２１
は、熱遮蔽効果が高いため、成膜時の加熱によって基板
よりも外周に位置する部分が基板２の中心側から外方向
に向かう熱によって、過度に加熱されるのを防止し、真
空室１の周壁１ａに対する伝熱を遮断する。
【００１１】この種の装置では、成膜状態をその場で観
察するために、図３（図１とは異なる角度の縦断面図）
に示すように、真空室１にＲＨＥＥＤ等の観察機器２３
を取り付け、基板２の表面（図示の下側面）に電子ビー
ムを照射してその軌跡を反対側に設けたスクリーン（図
示せず）上に投影しその投影像を読み取ることが行われ
るが、このとき、上記分離板１１の石英リング２１は絶
縁性であり静電気を帯びて帯電しやすい。そして、この
ような帯電部分が存在すると、電子ビームは指向性を失
い、軌跡がスクリーンから大きくずれてスクリーン上に
は投影されなくなる。そこで、この装置では、石英リン
グ２１への帯電を防止するために、石英リング２１の下
面に、薄肉のカーボンプレート２２を取り付け静電気を
真空室１の周壁１ａに逃がすようにしている。また、分
離板１１のカーボンリング２０と基板２とは、上記石英
リング２１で真空室１の周壁１ａと遮断されており帯電
しやすいため、カーボンリング２０をタンタル線２５に
よってガイドリング１ｂにアースし静電気を真空室１の
周壁１ａに逃がすようにしている。
察するために、図３（図１とは異なる角度の縦断面図）
に示すように、真空室１にＲＨＥＥＤ等の観察機器２３
を取り付け、基板２の表面（図示の下側面）に電子ビー
ムを照射してその軌跡を反対側に設けたスクリーン（図
示せず）上に投影しその投影像を読み取ることが行われ
るが、このとき、上記分離板１１の石英リング２１は絶
縁性であり静電気を帯びて帯電しやすい。そして、この
ような帯電部分が存在すると、電子ビームは指向性を失
い、軌跡がスクリーンから大きくずれてスクリーン上に
は投影されなくなる。そこで、この装置では、石英リン
グ２１への帯電を防止するために、石英リング２１の下
面に、薄肉のカーボンプレート２２を取り付け静電気を
真空室１の周壁１ａに逃がすようにしている。また、分
離板１１のカーボンリング２０と基板２とは、上記石英
リング２１で真空室１の周壁１ａと遮断されており帯電
しやすいため、カーボンリング２０をタンタル線２５に
よってガイドリング１ｂにアースし静電気を真空室１の
周壁１ａに逃がすようにしている。
【００１２】上記真空室１は、先に述べた分離板１１，
トレイ４および基板２によって、基板加熱スペースＰと
結晶成長スペースＱの二空間に仕切られており、上記基
板加熱スペースＰ，結晶成長スペースＱのそれぞれに
は、真空ポンプ（図示せず）から延びる真空排気配管１
２，１３が連通されている。したがって、上記スペース
Ｐ，Ｑは、各別に、それぞれ異なる真空度に設定できる
ようになっている。この基板加熱スペースＰにおいて、
上記基板２の上方には、ヒータ（例えば板状カーボング
ラファイトに筋状切り込みを交互に設け、その両端に電
極を取りつけて構成した板状ヒータ等）６が設けられて
おり、その下に均熱板６ａが取り付けられている。これ
らは、真空室１の天井から吊り下げ保持されている。こ
のヒータ６は面状に均一加熱が可能で、特に上記均熱板
６ａとの組み合わせによって非常に均一に面状加熱を行
うことができるようになっている。
トレイ４および基板２によって、基板加熱スペースＰと
結晶成長スペースＱの二空間に仕切られており、上記基
板加熱スペースＰ，結晶成長スペースＱのそれぞれに
は、真空ポンプ（図示せず）から延びる真空排気配管１
２，１３が連通されている。したがって、上記スペース
Ｐ，Ｑは、各別に、それぞれ異なる真空度に設定できる
ようになっている。この基板加熱スペースＰにおいて、
上記基板２の上方には、ヒータ（例えば板状カーボング
ラファイトに筋状切り込みを交互に設け、その両端に電
極を取りつけて構成した板状ヒータ等）６が設けられて
おり、その下に均熱板６ａが取り付けられている。これ
らは、真空室１の天井から吊り下げ保持されている。こ
のヒータ６は面状に均一加熱が可能で、特に上記均熱板
６ａとの組み合わせによって非常に均一に面状加熱を行
うことができるようになっている。
【００１３】そして、上記ヒータ６および均熱板６ａ
は、開口を下向きにした状態で配設されたコップ状の熱
遮蔽体２６で囲われている。この熱遮蔽体２６は、図２
に示すように、８層構造の積層板からなり、内側の４層
２７がモリブデン材で形成され、外側の４層２８がステ
ンレス材で形成されている。この構造によれば非常に保
温性および加熱時の熱の指向性を高くできるため、ヒー
タ６の加熱領域を限定し、基板２に対する熱効率を大幅
に向上させることができる。
は、開口を下向きにした状態で配設されたコップ状の熱
遮蔽体２６で囲われている。この熱遮蔽体２６は、図２
に示すように、８層構造の積層板からなり、内側の４層
２７がモリブデン材で形成され、外側の４層２８がステ
ンレス材で形成されている。この構造によれば非常に保
温性および加熱時の熱の指向性を高くできるため、ヒー
タ６の加熱領域を限定し、基板２に対する熱効率を大幅
に向上させることができる。
【００１４】なお、上記熱遮蔽体２６（図１に戻る）
は、その上面が、真空室１の上面に取り付けられたシリ
ンダ２９のピストンロッドに連結されており、矢印Ｘで
示すように、昇降自在になっている。これにより、加熱
時には、その下端を分離板１１近傍まで接近させること
で上記熱遮蔽体２６による熱効率を高くすることがで
き、一方、成膜が終了すると、上記シリンダ２９の作動
により熱遮蔽体２６を上昇させ、熱を放散させて基板２
を冷却し、余分な結晶成長をある程度抑制するようにし
ている。また、上記熱遮蔽体２６を昇降させることで、
基板２の装着・取り出し（ローディング・アンローディ
ング）時にも、分離板１１の上を側方から進退する基板
保持用治具（図示せず）と当たらないよう考慮してお
り、基板２の装着・取り出し時には上記シリンダ２９の
作動により、上記熱遮蔽体２６が鎖線で示す位置まで上
昇し治具の進退が妨げられないようになっている。
は、その上面が、真空室１の上面に取り付けられたシリ
ンダ２９のピストンロッドに連結されており、矢印Ｘで
示すように、昇降自在になっている。これにより、加熱
時には、その下端を分離板１１近傍まで接近させること
で上記熱遮蔽体２６による熱効率を高くすることがで
き、一方、成膜が終了すると、上記シリンダ２９の作動
により熱遮蔽体２６を上昇させ、熱を放散させて基板２
を冷却し、余分な結晶成長をある程度抑制するようにし
ている。また、上記熱遮蔽体２６を昇降させることで、
基板２の装着・取り出し（ローディング・アンローディ
ング）時にも、分離板１１の上を側方から進退する基板
保持用治具（図示せず）と当たらないよう考慮してお
り、基板２の装着・取り出し時には上記シリンダ２９の
作動により、上記熱遮蔽体２６が鎖線で示す位置まで上
昇し治具の進退が妨げられないようになっている。
【００１５】また、上記基板加熱スペースＰには、基板
２の加熱面に対し常温Ｈ2 ガスを噴射しうるノズル３０
が設けられており、基板２の下面側に所望厚みで成膜を
行ったのち、即座に基板２を急冷して基板２の周囲に残
存する材料ガスによる余分な結晶成長を抑止することが
できるようになっている。上記Ｈ2 ガスは、熱冷却効果
が大きく、冷却ガスとして極めて優れているだけでな
く、原料ガスとしても使用されるものであり、プロセス
に全く影響を及ぼさない点でも有利である。しかも、特
別にボンベを用意したり、配管を設けたりする必要もな
いという利点を有している。なお、冷却ガスとしては、
上記Ｈ2 ガスに代えてＨｅガスを用いても上記と同様の
効果を奏する。
２の加熱面に対し常温Ｈ2 ガスを噴射しうるノズル３０
が設けられており、基板２の下面側に所望厚みで成膜を
行ったのち、即座に基板２を急冷して基板２の周囲に残
存する材料ガスによる余分な結晶成長を抑止することが
できるようになっている。上記Ｈ2 ガスは、熱冷却効果
が大きく、冷却ガスとして極めて優れているだけでな
く、原料ガスとしても使用されるものであり、プロセス
に全く影響を及ぼさない点でも有利である。しかも、特
別にボンベを用意したり、配管を設けたりする必要もな
いという利点を有している。なお、冷却ガスとしては、
上記Ｈ2 ガスに代えてＨｅガスを用いても上記と同様の
効果を奏する。
【００１６】一方、上記結晶成長スペースＱには、中空
円柱状のマニホールド７が設けられている。このマニホ
ールド７は、内部が中板４０で上下２室に区切られてい
る。この中板４０は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）コーティン
グのなされたカーボン板４０ａとモリブデン板４０ｂと
の２層構造になっている。モリブデン板４０ｂは熱遮蔽
性に富んでおり、マニホールド７の下室への熱侵入を阻
止する。マニホールド７の下室は、ステンレス製の第２
の反応ガス拡散室４１に形成され、その底部にはステン
レス製の第２の原料ガス供給配管４２が連通されてい
る。そして、上記第２の原料ガス供給配管４２の先端部
は開口に形成されヘッダー部４６になっており、この部
分から外方向に第２の原料ガスが噴射するようになって
いる。また、上記ヘッダー部４６の周囲には、略中空半
球状のステンレス製の反射板４７が設けられており、上
記第２の原料ガスは、その曲面に沿って矢印のように滑
らかに均一拡散しながら上昇するようになっている。マ
ニホールド７の上室はＳｉＣコーティングされたカーボ
ン材製の第１の反応ガス拡散室４３に形成され、その内
部には、側方からタンタル材製の第１の原料ガス供給配
管４４が導入されている。この原料ガス供給配管４４の
先端は閉じられていて、先端周壁部には、円周方向に所
定間隔で複数の吹出口４４ｂが形成されている。また、
上記吹出口４４ｂの上方には、タンタル材製の水平拡散
板４８が設けられている。これによって、第１の原料ガ
スが、破線矢印のように外周に向かって均一に拡がりな
がら上昇するようになっている。そして、上記第１の反
応ガス拡散室４３の天井部、すなわち、マニホールド７
の天板には、図５に示すように、一面に、均一な間隔
（例えばピッチ１８ｍｍ）で多数の開口（直径４．５ｍ
ｍ）４３ａが分布形成（基板面迄の距離３５ｍｍ）され
ている。図５において、開口４３ａは、各開口４３ａを
結んで横方向に延びる線Ｘに対し、各開口４３ａを結ん
で斜めに延びる線Ｙが略６０度の角度となるように形成
されている。符号２は基板を示している。そして、各開
口４３ａの略中心に、図１に示すように、第２の拡散室
４１の天井部から上方へ延びるタンタル材製の連通管４
０ｃの先端が位置し、各開口４３ａの開口壁との間に空
隙を設けている。第１の反応ガス拡散室４３に導入され
た第１の原料ガスは上記空隙を通って基板２に向かって
吹き出し、第２の拡散室４１に導入された第２の原料ガ
スは連通管４０ｃを通って基板２に向かって吹き出すよ
うになっている。通常は、２種類の原料ガスは、マニホ
ールド７の上部空間で均一に混合しながら基板２の結晶
成長面に導かれる。
円柱状のマニホールド７が設けられている。このマニホ
ールド７は、内部が中板４０で上下２室に区切られてい
る。この中板４０は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）コーティン
グのなされたカーボン板４０ａとモリブデン板４０ｂと
の２層構造になっている。モリブデン板４０ｂは熱遮蔽
性に富んでおり、マニホールド７の下室への熱侵入を阻
止する。マニホールド７の下室は、ステンレス製の第２
の反応ガス拡散室４１に形成され、その底部にはステン
レス製の第２の原料ガス供給配管４２が連通されてい
る。そして、上記第２の原料ガス供給配管４２の先端部
は開口に形成されヘッダー部４６になっており、この部
分から外方向に第２の原料ガスが噴射するようになって
いる。また、上記ヘッダー部４６の周囲には、略中空半
球状のステンレス製の反射板４７が設けられており、上
記第２の原料ガスは、その曲面に沿って矢印のように滑
らかに均一拡散しながら上昇するようになっている。マ
ニホールド７の上室はＳｉＣコーティングされたカーボ
ン材製の第１の反応ガス拡散室４３に形成され、その内
部には、側方からタンタル材製の第１の原料ガス供給配
管４４が導入されている。この原料ガス供給配管４４の
先端は閉じられていて、先端周壁部には、円周方向に所
定間隔で複数の吹出口４４ｂが形成されている。また、
上記吹出口４４ｂの上方には、タンタル材製の水平拡散
板４８が設けられている。これによって、第１の原料ガ
スが、破線矢印のように外周に向かって均一に拡がりな
がら上昇するようになっている。そして、上記第１の反
応ガス拡散室４３の天井部、すなわち、マニホールド７
の天板には、図５に示すように、一面に、均一な間隔
（例えばピッチ１８ｍｍ）で多数の開口（直径４．５ｍ
ｍ）４３ａが分布形成（基板面迄の距離３５ｍｍ）され
ている。図５において、開口４３ａは、各開口４３ａを
結んで横方向に延びる線Ｘに対し、各開口４３ａを結ん
で斜めに延びる線Ｙが略６０度の角度となるように形成
されている。符号２は基板を示している。そして、各開
口４３ａの略中心に、図１に示すように、第２の拡散室
４１の天井部から上方へ延びるタンタル材製の連通管４
０ｃの先端が位置し、各開口４３ａの開口壁との間に空
隙を設けている。第１の反応ガス拡散室４３に導入され
た第１の原料ガスは上記空隙を通って基板２に向かって
吹き出し、第２の拡散室４１に導入された第２の原料ガ
スは連通管４０ｃを通って基板２に向かって吹き出すよ
うになっている。通常は、２種類の原料ガスは、マニホ
ールド７の上部空間で均一に混合しながら基板２の結晶
成長面に導かれる。
【００１７】なお、この装置において、真空室１の周壁
１ａの内側には、上記熱遮蔽体２６と同一材質の積層板
からなる熱遮蔽筒５０が設けられており、ヒータ６の熱
が周壁１ａに伝達しないよう工夫されている。また、マ
ニホールド７の側方には、第２の原料ガスを熱分解する
目的のクラッカー４４ａが設けられているが、このクラ
ッカー４４ａの周囲も、同様の積層板からなる熱遮蔽筒
５１で被覆されており、原料ガスの熱が真空室１の周壁
１ａに伝達しにくくなっている。
１ａの内側には、上記熱遮蔽体２６と同一材質の積層板
からなる熱遮蔽筒５０が設けられており、ヒータ６の熱
が周壁１ａに伝達しないよう工夫されている。また、マ
ニホールド７の側方には、第２の原料ガスを熱分解する
目的のクラッカー４４ａが設けられているが、このクラ
ッカー４４ａの周囲も、同様の積層板からなる熱遮蔽筒
５１で被覆されており、原料ガスの熱が真空室１の周壁
１ａに伝達しにくくなっている。
【００１８】ところで、この装置において、上記分離板
１１とトレイ４との接触部分およびトレイ４と基板２と
の接触部分は完全な気密状態にすることは困難で、上記
基板加熱スペースＰおよび結晶成長スペースＱを完全に
分離することはできない。しかし、これらの隙間に起因
する両スペース間のコンダクタンス（真空引き抵抗）
を、基板２の直径，処理枚数等にもよるが、略０．５〜
５リットル／sec 程度に制御することができるため、そ
れぞれの真空排気配管１２，１３からの排気速度を５０
０リットル／sec とすれば、下部の結晶成長スペースＱ
と上部の基板加熱スペースＰとの圧力差を１００〜１０
００倍に設定することができる。
１１とトレイ４との接触部分およびトレイ４と基板２と
の接触部分は完全な気密状態にすることは困難で、上記
基板加熱スペースＰおよび結晶成長スペースＱを完全に
分離することはできない。しかし、これらの隙間に起因
する両スペース間のコンダクタンス（真空引き抵抗）
を、基板２の直径，処理枚数等にもよるが、略０．５〜
５リットル／sec 程度に制御することができるため、そ
れぞれの真空排気配管１２，１３からの排気速度を５０
０リットル／sec とすれば、下部の結晶成長スペースＱ
と上部の基板加熱スペースＰとの圧力差を１００〜１０
００倍に設定することができる。
【００１９】したがって、この装置を使用するに際して
は、下部の結晶成長スペースＱの成長圧力を、Ｓｉの結
晶成長に最適な１０-4Ｔｏｒｒ程度とし、上部の基板加
熱スペースＰの圧力を１０-6〜１０-7Ｔｏｒｒ程度に設
定した状態で、マニホールド７から第１の原料ガスとし
てＳｉＨ4 ，Ｓｉ2 Ｈ6 等のＳｉ系ガスを供給するとと
もに所定の第２の原料ガスを供給すれば、上記基板加熱
スペースＰではＳｉが堆積することがなく、一方、上記
結晶成長スペースＱでは長期にわたって再現性よく結晶
の成長が行われる。これがこの発明の第１の特長であ
る。また、ヒータ６の周囲に熱遮蔽体２６を設けてお
り、この熱遮蔽体２６を昇降させるシリンダ２９を設け
ている。このため、基板２の加熱時には、その下端を分
離板１１近傍まで接近させることができ、基板２に対す
る輻射加熱の熱効率が高く、成膜温度の高いＳｉ等の成
膜を行う場合に、加熱電力消費量を大幅に低減すること
ができる。一方、成膜が終了すると、上記熱遮蔽体２６
を上昇させて熱を放散させて基板２を冷却し、余分な結
晶成長をある程度抑制することができる。これがこの発
明の第２の特長である。しかも、この装置は、真空室１
を上下に仕切る分離板１１の材質を部分的に石英リング
２１にするとともに真空室１の内側に熱遮蔽筒５０を設
けており、かつ石英リング２１の内側に保持される基板
２およびカーボンリング２０の帯電を逃がす構造を設け
ているため、真空室１の外周面が内部の熱で熱くなるこ
とがなく、また、観察機器等の使用にも好都合である。
さらに、従来のように基板ホルダ（図４において５）に
直接基板２を貼り付けるのではなく、基板２をトレイ４
に載置して装着するようにしているため、大面積の基板
処理、あるいは多数枚の基板の同時処理を行うことがで
きるという利点を有する。さらに、この装置では、成膜
終了時に、基板加熱スペースＰに設けたノズル３０によ
り、即座に常温のＨ2 ガスを、基板２の加熱面に直接噴
射して基板２を急冷することができ、しかも、このＨ2
ガスの噴射と、上記熱遮蔽体２６を後退させることによ
る熱放散の効果とが相まって、他の冷却手段を用いるこ
となく効果的で充分な急冷が行えることから、基板の周
囲に残存する材料ガスによる余分な膜成長をほぼ完全に
抑止することができ、目的とする膜厚のものを精度よく
得ることができる。
は、下部の結晶成長スペースＱの成長圧力を、Ｓｉの結
晶成長に最適な１０-4Ｔｏｒｒ程度とし、上部の基板加
熱スペースＰの圧力を１０-6〜１０-7Ｔｏｒｒ程度に設
定した状態で、マニホールド７から第１の原料ガスとし
てＳｉＨ4 ，Ｓｉ2 Ｈ6 等のＳｉ系ガスを供給するとと
もに所定の第２の原料ガスを供給すれば、上記基板加熱
スペースＰではＳｉが堆積することがなく、一方、上記
結晶成長スペースＱでは長期にわたって再現性よく結晶
の成長が行われる。これがこの発明の第１の特長であ
る。また、ヒータ６の周囲に熱遮蔽体２６を設けてお
り、この熱遮蔽体２６を昇降させるシリンダ２９を設け
ている。このため、基板２の加熱時には、その下端を分
離板１１近傍まで接近させることができ、基板２に対す
る輻射加熱の熱効率が高く、成膜温度の高いＳｉ等の成
膜を行う場合に、加熱電力消費量を大幅に低減すること
ができる。一方、成膜が終了すると、上記熱遮蔽体２６
を上昇させて熱を放散させて基板２を冷却し、余分な結
晶成長をある程度抑制することができる。これがこの発
明の第２の特長である。しかも、この装置は、真空室１
を上下に仕切る分離板１１の材質を部分的に石英リング
２１にするとともに真空室１の内側に熱遮蔽筒５０を設
けており、かつ石英リング２１の内側に保持される基板
２およびカーボンリング２０の帯電を逃がす構造を設け
ているため、真空室１の外周面が内部の熱で熱くなるこ
とがなく、また、観察機器等の使用にも好都合である。
さらに、従来のように基板ホルダ（図４において５）に
直接基板２を貼り付けるのではなく、基板２をトレイ４
に載置して装着するようにしているため、大面積の基板
処理、あるいは多数枚の基板の同時処理を行うことがで
きるという利点を有する。さらに、この装置では、成膜
終了時に、基板加熱スペースＰに設けたノズル３０によ
り、即座に常温のＨ2 ガスを、基板２の加熱面に直接噴
射して基板２を急冷することができ、しかも、このＨ2
ガスの噴射と、上記熱遮蔽体２６を後退させることによ
る熱放散の効果とが相まって、他の冷却手段を用いるこ
となく効果的で充分な急冷が行えることから、基板の周
囲に残存する材料ガスによる余分な膜成長をほぼ完全に
抑止することができ、目的とする膜厚のものを精度よく
得ることができる。
【００２０】なお、上記実施例において、真空各スペー
スＰ，Ｑの真空排気を行う真空ポンプとしては、どのよ
うなものを用いてもよいが、例えばターボ分子ポンプや
拡散ポンプが好適である。
スＰ，Ｑの真空排気を行う真空ポンプとしては、どのよ
うなものを用いてもよいが、例えばターボ分子ポンプや
拡散ポンプが好適である。
【００２１】また、上記実施例は、分離板１１にトレイ
４を連結し、このトレイ４に基板２を載置するようにし
ているが、分離板１１とトレイ４を一体物にしても差し
支えはない。
４を連結し、このトレイ４に基板２を載置するようにし
ているが、分離板１１とトレイ４を一体物にしても差し
支えはない。
【００２２】そして、上記実施例では、基板２を、水平
に装着するようにしているが、基板２を垂直に装着して
水平方向からガスを供給するタイプのＭＢＥ装置にこの
発明を適用してもよい。この場合には、分離板１１，ヒ
ータ６，均熱板６ａ，熱遮蔽体２６等の一連のものを垂
直方向に設け、真空室１を左右に仕切ってそれぞれのス
ペースの真空排気を独立して行うようにする。
に装着するようにしているが、基板２を垂直に装着して
水平方向からガスを供給するタイプのＭＢＥ装置にこの
発明を適用してもよい。この場合には、分離板１１，ヒ
ータ６，均熱板６ａ，熱遮蔽体２６等の一連のものを垂
直方向に設け、真空室１を左右に仕切ってそれぞれのス
ペースの真空排気を独立して行うようにする。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、この発明は、従来一室で
あった真空室内を、分離板によって基板加熱スペースと
結晶成長スペースの２つのスペースに分け、各スペース
を個別に真空排気して互いに異なる真空度を設定できる
ようにしている。したがって、この発明によれば、蒸気
圧が低いためにヒータ，均熱板等の表面に堆積しやすい
Ｓｉ系の半導体を基板上に成長させる場合であっても、
基板加熱スペース側のみを、Ｓｉの成長圧力よりも低い
高真空に設定してＳｉを堆積させないようにする一方、
結晶成長スペース側ではＳｉの成長圧力に相当する真空
度に設定して最適な条件で結晶成長を行わせることがで
きるため、長期にわたって再現性よくＳｉ系の半導体を
成長させることができる。しかも、基板への加熱手段の
上面および側周部を熱遮蔽体で囲い、加熱手段の基板に
対する熱効率を高めている。したがって、成膜温度の高
いＳｉ等の成膜において、加熱電力消費量を大幅に低減
することかでき、エネルギーコストを下げることができ
る。しかも、上記熱遮蔽体を基板に向かって進退させ、
加熱時には熱遮蔽体の下端を分離板近傍まで接近させて
熱効率の大幅な向上を実現し、成膜終了後には上記熱遮
蔽体を上方に退き上げて基板の熱を放散させて冷却し、
余分な結晶成長をある程度抑制することができるように
なる。
あった真空室内を、分離板によって基板加熱スペースと
結晶成長スペースの２つのスペースに分け、各スペース
を個別に真空排気して互いに異なる真空度を設定できる
ようにしている。したがって、この発明によれば、蒸気
圧が低いためにヒータ，均熱板等の表面に堆積しやすい
Ｓｉ系の半導体を基板上に成長させる場合であっても、
基板加熱スペース側のみを、Ｓｉの成長圧力よりも低い
高真空に設定してＳｉを堆積させないようにする一方、
結晶成長スペース側ではＳｉの成長圧力に相当する真空
度に設定して最適な条件で結晶成長を行わせることがで
きるため、長期にわたって再現性よくＳｉ系の半導体を
成長させることができる。しかも、基板への加熱手段の
上面および側周部を熱遮蔽体で囲い、加熱手段の基板に
対する熱効率を高めている。したがって、成膜温度の高
いＳｉ等の成膜において、加熱電力消費量を大幅に低減
することかでき、エネルギーコストを下げることができ
る。しかも、上記熱遮蔽体を基板に向かって進退させ、
加熱時には熱遮蔽体の下端を分離板近傍まで接近させて
熱効率の大幅な向上を実現し、成膜終了後には上記熱遮
蔽体を上方に退き上げて基板の熱を放散させて冷却し、
余分な結晶成長をある程度抑制することができるように
なる。
【図１】この発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】上記実施例の要部拡大図である。
【図３】上記実施例にその場観察用の観察機器を取り付
けた状態の説明図である。
けた状態の説明図である。
【図４】従来のガスソースＭＢＥ装置を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図５】マニホールドの天板に分布形成される多数の開
口の説明図である。
口の説明図である。
１ 真空室 ２ 基板 ６ ヒータ １１ 分離板 １２，１３ 真空排気配管 ２６ 熱遮蔽板 ２９ シリンダ
Claims (4)
- 【請求項１】 高度に真空になしうる真空室と、上記真
空室内の略中央に装着される基板と、上記装着された基
板の片面側から基板に輻射熱を与える加熱手段と、上記
基板の他面側から基板に向かって結晶膜形成用のガスを
供給するガス供給手段とを備えたガスソース分子線エピ
タキシー装置であって、上記基板の周囲に、真空室内を
基板加熱スペースと結晶成長スペースの二空間に分ける
分離板と、上記二空間をそれぞれ別個に真空排気する真
空排気手段と、上記加熱手段の上部および側周部を囲う
熱遮蔽体と、上記熱遮蔽体を、結晶成長時に基板近傍ま
で進行させ、成膜終了後に後退させる進退手段とを設け
たことを特徴とするガスソース分子線エピタキシー装
置。 - 【請求項２】 上記分離板の内側部分がカーボンリング
で形成され、外側部分が石英リングで形成されている請
求項１記載のガスソース分子線エピタキシー装置。 - 【請求項３】 上記分離板のカーボン部分が真空室壁面
にアースされ、かつ分離板の石英部分の下面にカーボン
プレートが取り付けられている請求項２記載のガスソー
ス分子線エピタキシー装置。 - 【請求項４】 基板加熱スペースに、成膜終了と同時に
基板の加熱面に向かって冷却ガスとしてＨ 2 ガスもしく
はＨｅガスを噴射しうる噴射手段を設けた請求項１記載
のガスソース分子線エピタキシー装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078243A JPH0811718B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | ガスソース分子線エピタキシー装置 |
| US07/864,764 US5252131A (en) | 1992-02-27 | 1992-04-07 | Apparatus for gas source molecular beam epitaxy |
| KR1019920006245A KR100229949B1 (ko) | 1992-02-27 | 1992-04-15 | 가스소스분자선 에피택시장치 |
| TW081103099A TW198128B (ja) | 1992-02-27 | 1992-04-21 | |
| DE69226520T DE69226520T2 (de) | 1992-02-27 | 1992-05-27 | Anlage zur Gasquellen-Molekularstrahlepitaxie |
| EP92304762A EP0573707B1 (en) | 1992-02-27 | 1992-05-27 | Apparatus for gas source molecular beam epitaxy |
| US08/044,614 US5399199A (en) | 1992-02-27 | 1993-04-09 | Apparatus for gas source molecular beam epitaxy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078243A JPH0811718B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | ガスソース分子線エピタキシー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05238881A JPH05238881A (ja) | 1993-09-17 |
| JPH0811718B2 true JPH0811718B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=13656581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4078243A Expired - Fee Related JPH0811718B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | ガスソース分子線エピタキシー装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5252131A (ja) |
| EP (1) | EP0573707B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0811718B2 (ja) |
| KR (1) | KR100229949B1 (ja) |
| DE (1) | DE69226520T2 (ja) |
| TW (1) | TW198128B (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3604706B2 (ja) * | 1992-07-23 | 2004-12-22 | キヤノン株式会社 | 成膜方法 |
| JPH06244269A (ja) * | 1992-09-07 | 1994-09-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製造装置並びに半導体製造装置におけるウエハ真空チャック装置及びガスクリーニング方法及び窒化膜形成方法 |
| US5800686A (en) * | 1993-04-05 | 1998-09-01 | Applied Materials, Inc. | Chemical vapor deposition chamber with substrate edge protection |
| KR950020993A (ko) * | 1993-12-22 | 1995-07-26 | 김광호 | 반도체 제조장치 |
| US5562947A (en) * | 1994-11-09 | 1996-10-08 | Sony Corporation | Method and apparatus for isolating a susceptor heating element from a chemical vapor deposition environment |
| JP3360098B2 (ja) * | 1995-04-20 | 2002-12-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置のシャワーヘッド構造 |
| FR2734284B1 (fr) * | 1995-05-19 | 1997-06-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de traitement chimique superficiel d'un echantillon plat au moyen d'un gaz actif |
| US6002109A (en) | 1995-07-10 | 1999-12-14 | Mattson Technology, Inc. | System and method for thermal processing of a semiconductor substrate |
| US6090211A (en) * | 1996-03-27 | 2000-07-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus and method for forming semiconductor thin layer |
| US6046439A (en) * | 1996-06-17 | 2000-04-04 | Mattson Technology, Inc. | System and method for thermal processing of a semiconductor substrate |
| US6198074B1 (en) | 1996-09-06 | 2001-03-06 | Mattson Technology, Inc. | System and method for rapid thermal processing with transitional heater |
| US5914050A (en) * | 1997-09-22 | 1999-06-22 | Applied Materials, Inc. | Purged lower liner |
| US6210483B1 (en) | 1997-12-02 | 2001-04-03 | Applied Materials, Inc. | Anti-notch thinning heater |
| US6148761A (en) * | 1998-06-16 | 2000-11-21 | Applied Materials, Inc. | Dual channel gas distribution plate |
| US6499425B1 (en) * | 1999-01-22 | 2002-12-31 | Micron Technology, Inc. | Quasi-remote plasma processing method and apparatus |
| DE10024710A1 (de) | 2000-05-18 | 2001-12-20 | Steag Rtp Systems Gmbh | Einstellung von Defektprofilen in Kristallen oder kristallähnlichen Strukturen |
| US6500737B1 (en) * | 2000-06-08 | 2002-12-31 | Wafermasters, Inc. | System and method for providing defect free rapid thermal processing |
| US7017514B1 (en) * | 2001-12-03 | 2006-03-28 | Novellus Systems, Inc. | Method and apparatus for plasma optimization in water processing |
| US20050037521A1 (en) * | 2003-08-15 | 2005-02-17 | Uwe Wellhausen | Methods and apparatus for processing semiconductor devices by gas annealing |
| JP5191656B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2013-05-08 | 忠弘 大見 | 成膜装置および成膜方法 |
| US20060021703A1 (en) * | 2004-07-29 | 2006-02-02 | Applied Materials, Inc. | Dual gas faceplate for a showerhead in a semiconductor wafer processing system |
| US9574268B1 (en) | 2011-10-28 | 2017-02-21 | Asm America, Inc. | Pulsed valve manifold for atomic layer deposition |
| US9614026B2 (en) * | 2013-03-13 | 2017-04-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | High mobility transport layer structures for rhombohedral Si/Ge/SiGe devices |
| US10662527B2 (en) * | 2016-06-01 | 2020-05-26 | Asm Ip Holding B.V. | Manifolds for uniform vapor deposition |
| US11492701B2 (en) | 2019-03-19 | 2022-11-08 | Asm Ip Holding B.V. | Reactor manifolds |
| KR20210048408A (ko) | 2019-10-22 | 2021-05-03 | 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. | 반도체 증착 반응기 매니폴드 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4492852A (en) * | 1983-02-11 | 1985-01-08 | At&T Bell Laboratories | Growth substrate heating arrangement for UHV silicon MBE |
| JPS60140774U (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-18 | 富士通株式会社 | 分子線エピタキシヤル成長装置 |
| US4838201A (en) * | 1986-12-12 | 1989-06-13 | Daido Sanso K. K. | Apparatus and process for vacuum chemical epitaxy |
| US4751372A (en) * | 1986-12-12 | 1988-06-14 | Daido Sanso K.K. | Vacuum chamber heater apparatus |
| FR2621930B1 (fr) * | 1987-10-15 | 1990-02-02 | Solems Sa | Procede et appareil pour la production par plasma de couches minces a usage electronique et/ou optoelectronique |
| JP2612602B2 (ja) * | 1987-12-17 | 1997-05-21 | 東洋インキ製造 株式会社 | 連続蒸着フィルムの製造方法および装置 |
| JPH01278715A (ja) * | 1988-05-02 | 1989-11-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 膜製造装置 |
| JP2731855B2 (ja) * | 1989-02-14 | 1998-03-25 | アネルバ株式会社 | 減圧気相成長装置 |
| US4979465A (en) * | 1989-04-03 | 1990-12-25 | Daidousanso Co., Ltd. | Apparatus for producing semiconductors |
| JPH0650539Y2 (ja) * | 1990-04-24 | 1994-12-21 | 富士通株式会社 | スパッタ装置の基板冷却構造 |
| JP2510340B2 (ja) * | 1990-08-01 | 1996-06-26 | 大同ほくさん株式会社 | Ｓｉ系結晶薄膜の製法 |
| US5284521A (en) * | 1990-09-21 | 1994-02-08 | Anelva Corporation | Vacuum film forming apparatus |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4078243A patent/JPH0811718B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-07 US US07/864,764 patent/US5252131A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-15 KR KR1019920006245A patent/KR100229949B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1992-04-21 TW TW081103099A patent/TW198128B/zh active
- 1992-05-27 DE DE69226520T patent/DE69226520T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-27 EP EP92304762A patent/EP0573707B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-04-09 US US08/044,614 patent/US5399199A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05238881A (ja) | 1993-09-17 |
| US5399199A (en) | 1995-03-21 |
| DE69226520D1 (de) | 1998-09-10 |
| US5252131A (en) | 1993-10-12 |
| KR100229949B1 (ko) | 1999-11-15 |
| EP0573707B1 (en) | 1998-08-05 |
| EP0573707A3 (en) | 1995-01-18 |
| EP0573707A2 (en) | 1993-12-15 |
| KR930018646A (ko) | 1993-09-22 |
| TW198128B (ja) | 1993-01-11 |
| DE69226520T2 (de) | 1999-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0811718B2 (ja) | ガスソース分子線エピタキシー装置 | |
| KR100415475B1 (ko) | 기판 상에 박막을 성장시키는 장치 | |
| CN110438473B (zh) | 一种化学气相沉积装置及方法 | |
| GB2282825A (en) | Chemical vapour deposition apparatus | |
| JPH0322523A (ja) | 気相成長装置 | |
| CN113604874B (zh) | 一种气相外延系统及其维护操作方法 | |
| JP4703844B2 (ja) | グラファイトナノファイバー薄膜形成用熱ｃｖｄ装置 | |
| JP2881069B2 (ja) | 半導体デバイスの製法 | |
| JP2642829B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
| JP3126163B2 (ja) | ガスソース分子線エピタキシャル成長装置 | |
| JP2510340B2 (ja) | Ｓｉ系結晶薄膜の製法 | |
| JP3070567B2 (ja) | 縦型減圧気相成長装置とこれを用いた気相成長方法 | |
| CN113604875B (zh) | 一种气相外延系统及其维护操作方法 | |
| JP2983084B2 (ja) | 薄膜形成方法および、この方法を用いた真空成膜装置 | |
| JP3168275B2 (ja) | 半導体結晶成長装置 | |
| JP2721077B2 (ja) | 半導体デバイスの製法 | |
| JP3093716B2 (ja) | 縦型減圧気相成長装置 | |
| JPH1145858A (ja) | 化合物半導体気相成長装置および方法 | |
| JP3163342B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
| JP2721086B2 (ja) | 半導体デバイスの製法 | |
| JP4627860B2 (ja) | グラファイトナノファイバー薄膜形成用熱ｃｖｄ装置 | |
| JP2528165B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
| JP2000012469A (ja) | 結晶成長装置及び結晶成長方法 | |
| JP2002029889A (ja) | 半導体結晶薄膜の製法およびそれに用いる装置 | |
| JPH0831415B2 (ja) | 半導体製造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960723 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080207 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090207 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100207 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100207 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110207 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120207 Year of fee payment: 16 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |