JP3536057B2 - Material layer forming device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、物質層形成装置に
関し、さらに詳細には、各種の材料からなる基板上など
に、例えば、半導体や金属などの薄膜や厚膜などのよう
な各種の物質の層を形成する際に用いて好適な物質層形
成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material layer forming apparatus, and more particularly, to various materials such as thin films and thick films of semiconductors and metals on a substrate made of various materials. The present invention relates to a material layer forming apparatus suitable for use in forming a layer.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の物質層形成装置として、例えば、
気相成長法を用いて基板としての半導体ウエハー上に物
質層として半導体結晶薄膜を形成するようにした結晶成
長装置が知られている。2. Description of the Related Art As a conventional material layer forming apparatus, for example,
A crystal growth apparatus is known in which a semiconductor crystal thin film is formed as a material layer on a semiconductor wafer as a substrate by using a vapor phase growth method.
【0003】図1は、上記した従来の物質層形成装置と
しての結晶成長装置の概念構成説明図であり、この結晶
成長装置100は、RF加熱コイル102により周囲を
覆われた結晶成長反応炉104内に、基板としての半導
体ウエハー106を支持するとともに当該半導体ウエハ
ー106を加熱するためのサセプター108が配設され
ている。FIG. 1 is a conceptual configuration explanatory view of a crystal growth apparatus as the above-mentioned conventional material layer forming apparatus. This crystal growth apparatus 100 has a crystal growth reaction furnace 104 whose periphery is covered with an RF heating coil 102. A susceptor 108 for supporting the semiconductor wafer 106 as a substrate and heating the semiconductor wafer 106 is provided therein.
【0004】また、RF加熱コイル102にはRF電源
110が接続されており、さらに、RF電源110には
マイクロ・コンピューターにより構成されたRF制御装
置112が接続されている。An RF power supply 110 is connected to the RF heating coil 102, and an RF control device 112 composed of a microcomputer is connected to the RF power supply 110.
【0005】そして、RF制御装置112によって、R
F電源110はその出力を制御される。即ち、RF制御
装置112によりRF電源110からRF加熱コイル1
02への給電が制御されるものであり、RF加熱コイル
102はRF電源110からの給電に応じてサセプター
108を加熱することになる。Then, by the RF control device 112, R
The output of the F power supply 110 is controlled. That is, the RF controller 112 controls the RF power supply 110 to drive the RF heating coil 1
02, the RF heating coil 102 heats the susceptor 108 in response to the power supplied from the RF power supply 110.
【0006】即ち、この結晶成長装置100において
は、RF電源110からRF加熱コイル102への給電
による渦電流誘起加熱により、サセプター108が加熱
されるものである。That is, in the crystal growth apparatus 100, the susceptor 108 is heated by the eddy current induced heating by feeding power from the RF power supply 110 to the RF heating coil 102.
【0007】ここで、図2には従来のサセプター108
の概念構成斜視図が示されているが、サセプター108
は略長方体形状を備えていて、その上面108aには、
半導体ウエハー106を配置するための凹形状の保持部
108bが形成されている。FIG. 2 shows a conventional susceptor 108.
Although a perspective view of the conceptual configuration of the susceptor 108 is shown.
Has a substantially rectangular parallelepiped shape, and its upper surface 108a has
A holding portion 108b having a concave shape for arranging the semiconductor wafer 106 is formed.
【0008】また、サセプター108内には、サセプタ
ー108の温度をモニターするための熱電対(図示せ
ず)が埋め込まれている。A thermocouple (not shown) for monitoring the temperature of the susceptor 108 is embedded in the susceptor 108.
【0009】なお、サセプター108は、例えば、カー
ボンなどにより形成されているものである。The susceptor 108 is made of carbon, for example.
【0010】一方、結晶成長反応炉104には、半導体
ウエハー106上に形成する半導体結晶薄膜の原料とな
る原料ガスやキャリアガスなどの各種のガスを導入する
ためのガス導入孔104aと、結晶成長反応炉104内
に導入された各種のガスを排出するためのガス排出孔1
04bとが形成されている。On the other hand, in the crystal growth reaction furnace 104, gas introduction holes 104a for introducing various gases such as a raw material gas and a carrier gas which are raw materials of a semiconductor crystal thin film formed on the semiconductor wafer 106, and crystal growth. Gas exhaust hole 1 for exhausting various gases introduced into the reaction furnace 104
04b are formed.
【0011】以上の構成において、サセプター108の
保持部108bに配置された半導体ウエハー106上に
所望の半導体結晶薄膜を形成するためには、当該所望の
半導体結晶薄膜を形成するために必要な原料となる原料
ガスを、ガス導入孔104aから結晶成長反応炉104
内へ供給する。In the above structure, in order to form a desired semiconductor crystal thin film on the semiconductor wafer 106 arranged in the holding portion 108b of the susceptor 108, the raw materials necessary for forming the desired semiconductor crystal thin film are used. The raw material gas is supplied from the gas introduction hole 104a to the crystal growth reactor 104.
Supply inside.
【0012】この際に、サセプター108内に埋め込ま
れた熱電対(図示せず)のモニターに基づいて、RF制
御装置112により制御されたRF電源110からの給
電に応じてRF加熱コイル102によってサセプター1
08が加熱されており、加熱されたサセプター108か
らの熱伝導によって、半導体ウエハー106も結晶成長
により半導体結晶薄膜を形成するのに最適な温度(以
下、「結晶成長により半導体結晶薄膜を形成するのに最
適な温度」を「最適成長温度」と適宜に称する。)に加
熱されるものである。At this time, based on a monitor of a thermocouple (not shown) embedded in the susceptor 108, the susceptor is driven by the RF heating coil 102 in response to power supplied from the RF power source 110 controlled by the RF controller 112. 1
08 is heated, and due to the heat conduction from the heated susceptor 108, the semiconductor wafer 106 also has an optimum temperature for forming a semiconductor crystal thin film by crystal growth (hereinafter, “the semiconductor crystal thin film is formed by crystal growth. The "optimal temperature" is appropriately referred to as "optimal growth temperature").
【0013】このため、結晶成長反応炉104内に導入
された原料ガスは熱により分解、反応して、半導体ウエ
ハー106上に結晶成長により半導体結晶薄膜が形成さ
れることになる。For this reason, the source gas introduced into the crystal growth reaction furnace 104 is decomposed and reacted by heat, and a semiconductor crystal thin film is formed on the semiconductor wafer 106 by crystal growth.
【0014】ここで、結晶成長装置100においては、
結晶成長の際に半導体ウエハー106の温度を最適成長
温度に安定に保つようにするために、サセプター108
を比較的大型に形成してその熱容量が大きくなるように
し、これによりサセプター108の温度の揺らぎを押さ
えて、サセプター108からの熱伝導により加熱される
半導体ウエハー106の温度が安定になるようにしてい
る。Here, in the crystal growth apparatus 100,
In order to keep the temperature of the semiconductor wafer 106 stable at the optimum growth temperature during crystal growth, the susceptor 108 is used.
Is formed to have a relatively large heat capacity, thereby suppressing fluctuations in the temperature of the susceptor 108 and stabilizing the temperature of the semiconductor wafer 106 heated by heat conduction from the susceptor 108. There is.
【0015】ところで、こうした結晶成長装置100を
用いて半導体ウエハー106上に半導体結晶薄膜を形成
する際には、異なる最適成長温度を持つ複数の半導体結
晶薄膜を交互に形成する場合がある。By the way, when a semiconductor crystal thin film is formed on a semiconductor wafer 106 using the crystal growth apparatus 100, a plurality of semiconductor crystal thin films having different optimum growth temperatures may be alternately formed.
【0016】この場合には、サセプター108内に埋め
込まれた熱電対(図示せず)のモニターに応じて、RF
制御装置112によりRF電源110の出力を制御し
て、RF電源110からRF加熱コイル102への給電
を制御することにより、サセプター108の温度を適宜
に変化させる必要があるが、サセプター108は熱容量
が大きいためにその温度を急激に変化させることは困難
であり、このため、半導体ウエハー106の温度を異な
る最適成長温度に急峻に変化させることも困難であった
(図5参照)。In this case, in accordance with the monitor of the thermocouple (not shown) embedded in the susceptor 108, the RF
The temperature of the susceptor 108 needs to be appropriately changed by controlling the output of the RF power supply 110 by the control device 112 and controlling the power supply from the RF power supply 110 to the RF heating coil 102. Since it is large, it is difficult to rapidly change the temperature, and thus it is also difficult to rapidly change the temperature of the semiconductor wafer 106 to a different optimum growth temperature (see FIG. 5).
【0017】即ち、サセプター108が昇温あるいは降
温する際の変化はなだらかであり、かなりの時間を要す
るものであった。That is, when the temperature of the susceptor 108 is raised or lowered, the change is gentle and it takes a considerable time.
【0018】従って、結晶成長装置100において異な
る最適成長温度を持つ複数の半導体結晶薄膜を交互に形
成する際には、半導体ウエハー106の温度の切り換え
に時間がかかるため、全体の処理時間が長時間となると
いう問題点があった。Therefore, when alternately forming a plurality of semiconductor crystal thin films having different optimum growth temperatures in the crystal growth apparatus 100, it takes time to switch the temperature of the semiconductor wafer 106, so that the entire processing time is long. There was a problem that
【0019】また、半導体ウエハー106の温度の切り
換えに時間がかかると、半導体ウエハー106上に形成
される半導体結晶薄膜の品質が劣化する恐れがあるとい
う問題点があった。Further, if it takes time to switch the temperature of the semiconductor wafer 106, the quality of the semiconductor crystal thin film formed on the semiconductor wafer 106 may be deteriorated.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、基板の温度を短
時間で急峻に変化させることができるようにした物質層
形成装置を提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems of the prior art, and its object is to make the temperature of the substrate steep in a short time. An object of the present invention is to provide a material layer forming apparatus that can be changed to
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項1に記載の発明は、サセプター
の温度を昇温または降温することにより当該サセプター
に配置された基板の温度を適宜に変化させながら、当該
基板上に物質層を形成する物質層形成装置において、基
板を配置する所定の熱容量より小さな第1の熱容量を備
える第1のブロックと、基板を配置しない上記所定の熱
容量より大きな第2の熱容量を備える第2のブロックと
を有して構成され、上記第1のブロックと上記第2のブ
ロックとが所定の間隙を有して離隔して配置され、上記
第1のブロックと上記第2のブロックとは熱輻射により
緩やかに熱的結合されるサセプターと、上記サセプター
を加熱し、パルス状に温度を昇温及び降温可能なRF加
熱コイルと、上記サセプターの上記第1のブロックと上
記第2のブロックとの温度をそれぞれ個別に検出する検
出手段と、上記検出手段の検出結果に基づいて、上記R
F加熱コイルが連続加熱するように上記RF加熱コイル
への給電を制御し、上記RF加熱コイルの加熱力の大き
さがパルス状に大小変化するように上記RF加熱コイル
への給電を制御する制御手段とを有し、上記制御手段に
よって、上記検出手段の検出結果に基づいて上記RF加
熱コイルへの給電が制御され、上記RF加熱コイルが連
続加熱して定常加熱状態の場合は、上記サセプターの上
記第2のブロックからの熱輻射により上記第1のブロッ
クが加熱されて、系全体が熱輻射による緩い熱的結合を
介して温度制御され、上記RF加熱コイルの加熱力の大
きさがパルス状に大小変化し、上記RF加熱コイルの出
力を短時間で急峻に上昇させた場合には、上記サセプタ
ーの上記第1のブロックのみが上記第2のブロックより
先行的に短時間で加熱されて急峻に昇温し、一方、上記
RF加熱コイルの出力を短時間で急峻に下降させた場合
には、上記サセプターの上記第1のブロックのみが上記
第2のブロックにより先行的に短時間で降温して急峻に
降温し、上記RF加熱コイルの加熱力の大きさをパルス
状に大小変化させる切り換えタイミングに追随して、上
記サセプターの上記第1のブロックならびに上記第1の
ブロックに配置された上記基板の温度の高さがパルス状
に短時間で高低に変化されるようにしたものである。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is such that the temperature of a substrate placed on the susceptor is raised or lowered by raising or lowering the temperature of the susceptor. In the material layer forming apparatus for forming the material layer on the substrate while appropriately changing, the first block having the first heat capacity smaller than the predetermined heat capacity for arranging the substrate and the predetermined block not disposing the substrate. A second block having a second heat capacity larger than the heat capacity, wherein the first block and the second block are arranged with a predetermined gap therebetween and are separated from each other by the first block. The block and the second block are gently thermally coupled by heat radiation, an RF heating coil that heats the susceptor and can raise and lower the temperature in a pulsed manner, and Each detection means for individually detecting the temperature of the susceptor of the first block and the second block, based on a detection result of said detecting means, said R
Control for controlling power supply to the RF heating coil so that the F heating coil continuously heats, and controlling power supply to the RF heating coil so that the magnitude of the heating power of the RF heating coil changes in a pulse shape. The power supply to the RF heating coil is controlled by the control means based on the detection result of the detection means, and when the RF heating coil is continuously heated and is in a steady heating state, the susceptor of The first block is heated by heat radiation from the second block, the temperature of the entire system is controlled through loose thermal coupling due to heat radiation, and the heating power of the RF heating coil is pulsed. When the output of the RF heating coil is sharply increased in a short time, only the first block of the susceptor precedes the second block in a short time. When the temperature of the RF heating coil is rapidly decreased by being heated and the output of the RF heating coil is rapidly decreased in a short time, only the first block of the susceptor is preceded by the second block. Arranged in the first block and the first block of the susceptor in accordance with the switching timing at which the temperature of the RF heating coil is rapidly decreased and the heating power of the RF heating coil is changed in magnitude in a pulse shape. The height of the temperature of the above-mentioned substrate is changed in a pulse shape in a short time.
【0022】また、本発明のうち請求項2に記載の発明
は、サセプターの温度を昇温または降温することにより
当該サセプターに配置された基板の温度を適宜に変化さ
せながら、当該基板上に物質層を形成する物質層形成装
置において、基板を配置する所定の熱容量より小さな第
1の熱容量を備える第1のブロックと、基板を配置しな
い上記所定の熱容量より大きな第2の熱容量を備える第
2のブロックとを有して構成され、上記第1のブロック
と上記第2のブロックとが所定の間隙を有して離隔して
配置され、上記第1のブロックと上記第2のブロックと
は熱輻射により緩やかに熱的結合されるサセプターと、
上記サセプターを加熱し、パルス状に温度を昇温及び降
温可能なRF加熱コイルとを有し、上記RF加熱コイル
が連続加熱して定常加熱状態の場合は、上記サセプター
の上記第2のブロックからの熱輻射により上記第1のブ
ロックが加熱されて、系全体が熱輻射による緩い熱的結
合を介して温度制御され、上記RF加熱コイルの加熱力
の大きさがパルス状に大小変化し、上記RF加熱コイル
の出力を短時間で急峻に上昇させた場合には、上記サセ
プターの上記第1のブロックのみが上記第2のブロック
より先行的に短時間で加熱されて急峻に昇温し、一方、
上記RF加熱コイルの出力を短時間で急峻に下降させた
場合には、上記サセプターの上記第1のブロックのみが
上記第2のブロックにより先行的に短時間で降温して急
峻に降温し、上記RF加熱コイルの加熱力の大きさをパ
ルス状に大小変化させる切り換えタイミングに追随し
て、上記サセプターの上記第1のブロックならびに上記
第1のブロックに配置された上記基板の温度の高さがパ
ルス状に短時間で高低に変化されるようにしたものであ
る。In the invention according to claim 2 of the present invention, the temperature of the susceptor is raised or lowered to appropriately change the temperature of the substrate placed on the susceptor, and the substance is placed on the substrate. In a material layer forming apparatus for forming a layer, a first block having a first heat capacity smaller than a predetermined heat capacity for arranging a substrate and a second block having a second heat capacity larger than the predetermined heat capacity for not disposing a substrate. A block, the first block and the second block are arranged with a predetermined gap, and the first block and the second block emit heat. A susceptor that is loosely thermally coupled by
When the RF heating coil that heats the susceptor and raises and lowers the temperature in a pulsed manner is provided, and the RF heating coil is continuously heated and is in a steady heating state, from the second block of the susceptor, The first block is heated by the heat radiation of, and the temperature of the entire system is controlled through the loose thermal coupling by the heat radiation, and the magnitude of the heating power of the RF heating coil changes in a pulse shape. When the output of the RF heating coil is sharply increased in a short time, only the first block of the susceptor is heated earlier than the second block in a short time to rapidly increase the temperature. ,
When the output of the RF heating coil is sharply lowered in a short time, only the first block of the susceptor is preliminarily cooled by the second block in a short time and then rapidly cooled. The high temperature of the first block of the susceptor and the temperature of the substrate arranged in the first block are pulsed in accordance with the switching timing for changing the magnitude of the heating power of the RF heating coil in a pulse manner. It is designed to be changed into high and low in a short time.
【0023】また、本発明のうち請求項3に記載の発明
は、サセプターの温度を昇温または降温することにより
当該サセプターに配置された基板の温度を適宜に変化さ
せながら、当該基板上に物質層を形成する物質層形成装
置において、基板を配置する所定の熱容量より小さな第
1の熱容量を備える第1のブロックと、基板を配置しな
い上記所定の熱容量より大きな第2の熱容量を備える第
2のブロックと、所定の厚さを備えたスペーサーとを有
して構成され、上記第1のブロックと上記第2のブロッ
クとが上記スペーサーを介して連結され、上記第1のブ
ロックと上記第2のブロックとは熱輻射により緩やかに
熱的結合されるサセプターと、上記サセプターを加熱
し、パルス状に温度を昇温及び降温可能なRF加熱コイ
ルとを有し、上記RF加熱コイルが連続加熱して定常加
熱状態の場合は、上記サセプターの上記第2のブロック
からの熱輻射により上記第1のブロックが加熱されて、
系全体が熱輻射による緩い熱的結合を介して温度制御さ
れ、上記RF加熱コイルの加熱力の大きさがパルス状に
大小変化し、上記RF加熱コイルの出力を短時間で急峻
に上昇させた場合には、上記サセプターの上記第1のブ
ロックのみが上記第2のブロックより先行的に短時間で
加熱されて急峻に昇温し、一方、上記RF加熱コイルの
出力を短時間で急峻に下降させた場合には、上記サセプ
ターの上記第1のブロックのみが上記第2のブロックに
より先行的に短時間で降温して急峻に降温し、上記RF
加熱コイルの加熱力の大きさをパルス状に大小変化させ
る切り換えタイミングに追随して、上記サセプターの上
記第1のブロックならびに上記第1のブロックに配置さ
れた上記基板の温度の高さがパルス状に短時間で高低に
変化されるようにしたものである。Further, according to a third aspect of the present invention, the material on the substrate is appropriately changed by raising or lowering the temperature of the susceptor to appropriately change the temperature of the substrate placed on the susceptor. In a material layer forming apparatus for forming a layer, a first block having a first heat capacity smaller than a predetermined heat capacity for arranging a substrate and a second block having a second heat capacity larger than the predetermined heat capacity for not disposing a substrate. A block and a spacer having a predetermined thickness, the first block and the second block are connected to each other via the spacer, and the first block and the second block are connected to each other. The block has a susceptor that is gently thermally coupled by heat radiation, and an RF heating coil that heats the susceptor and can raise and lower the temperature in a pulse shape. If the heating coil is continuously heated steady heating state is the first block is heated by thermal radiation from the second block of the susceptor,
The temperature of the entire system is controlled through loose thermal coupling due to heat radiation, the magnitude of the heating power of the RF heating coil changes in a pulse manner, and the output of the RF heating coil is sharply increased in a short time. In this case, only the first block of the susceptor is heated earlier than the second block in a short time to steeply raise the temperature, while the output of the RF heating coil is steeply lowered in a short time. In such a case, only the first block of the susceptor is preliminarily cooled by the second block in a short time, and the temperature is sharply lowered.
The high temperature of the first block of the susceptor and the temperature of the substrate arranged in the first block follow the switching timing of changing the magnitude of the heating power of the heating coil in a pulse shape. It is designed to change to high and low in a short time.
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】従って、本発明のうち請求項1に記載の発
明、本発明のうち請求項2に記載の発明、本発明のうち
請求項3に記載の発明によれば、第1のブロックは熱容
量が小さいので、短時間で加熱されて急峻に昇温される
とともに、短時間で降温されることとなる。このため、
第1のブロックに配置された基板の温度を、短時間で急
峻に変化させることができるようになる。Therefore, according to the invention of claim 1 of the present invention, the invention of claim 2 of the present invention, and the invention of claim 3 of the present invention, the first block has a heat capacity. Is small, the temperature is rapidly increased by heating in a short time, and the temperature is decreased in a short time. For this reason,
The temperature of the substrate arranged in the first block can be rapidly changed in a short time.
【0027】[0027]
【0028】また、本発明のうち請求項4に記載の発明
のように、本発明のうち請求項1、請求項2または請求
項3のいずれか1項に記載の発明において、さらに、上
記第1のブロックに対して光を照射して加熱する光源と
を有するようにしてもよい。Further, like the invention according to claim 4 of the present invention, in the invention according to any one of claim 1, claim 2 or claim 3 of the invention, the A light source for irradiating light to one block to heat it may be provided.
【0029】ここで、上記光源は、本発明のうち請求項
5に記載の発明のように、パルス状に点灯または消灯す
ることができる。Here, the light source can be turned on or off in a pulsed manner as in the invention according to claim 5 of the present invention.
【0030】また、本発明のうち請求項6に記載の発明
のように、本発明のうち請求項1、請求項2、請求項
3、請求項4または請求項5のいずれか1項に記載の発
明において、上記第1のブロックと上記第2のブロック
とは、カーボンにより形成され、上記第1のブロックの
体積は、上記第2のブロックの体積より小さいものとす
ることができる。Further, like the invention described in claim 6 of the present invention, any one of claim 1, claim 2, claim 3, claim 4 or claim 5 of the invention is described. In the invention, the first block and the second block may be formed of carbon, and the volume of the first block may be smaller than the volume of the second block.
【0031】また、本発明のうち請求項7に記載の発明
のように、本発明のうち請求項1、請求項2、請求項
3、請求項4、請求項5または請求項6のいずれか1項
に記載の発明において、上記第1のブロックと上記第2
のブロックとは、カーボンにより形成され、上記第1の
ブロックは薄板状に形成され、上記第2のブロックは厚
板状に形成されたものとすることができる。Further, like the invention described in claim 7 of the present invention, any one of claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5 or claim 6 of the present invention. In the invention described in Item 1, the first block and the second block
The block may be formed of carbon, the first block may be formed in a thin plate shape, and the second block may be formed in a thick plate shape.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明による物質層形成装置の実施の形態の一例に
ついて詳細に説明するものとする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an example of an embodiment of a material layer forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【0033】なお、以下に説明する実施の形態において
は、本発明による物質層形成装置を、気相成長法を用い
て基板としての半導体ウエハー上に物質層としての半導
体結晶薄膜を形成する結晶成長装置として実施した場合
について説明する。In the embodiments described below, the apparatus for forming a material layer according to the present invention is used for crystal growth in which a semiconductor crystal thin film as a material layer is formed on a semiconductor wafer as a substrate by using a vapor phase epitaxy method. The case of implementation as an apparatus will be described.
【0034】また、以下における図3乃至図9を参照し
ながらの説明においては、図1乃至図2に示す構成と同
一または相当する構成に関しては、図3乃至図9におい
て図1乃至図2において用いた符号と同一の符号を用い
て示すことにより、その詳細な構成ならびに作用の説明
は省略する。Further, in the following description with reference to FIGS. 3 to 9, the same or corresponding configuration as that shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS. By using the same reference numerals as those used, the detailed description of the configuration and operation will be omitted.
【0035】まず、図3には、本発明による物質層形成
装置の第1の実施の形態の概念構成説明図が示されてい
る。この第1の実施の形態は、上記したように、本発明
による物質層形成装置を結晶成長装置として実施したも
のであるが、図1乃至図2に示す結晶成長装置とは、サ
セプターの構成が異なっている。First, FIG. 3 shows a conceptual configuration explanatory view of a first embodiment of a material layer forming apparatus according to the present invention. In the first embodiment, as described above, the material layer forming apparatus according to the present invention is implemented as a crystal growth apparatus. However, the crystal growth apparatus shown in FIGS. 1 and 2 has a susceptor structure. Is different.
【0036】即ち、この第1の実施の形態における結晶
成長装置10のサセプター12は、図4に示すように、
第1ブロック12aと第2ブロック12bとに分割され
ており、これら第1ブロック12aと第2ブロック12
bとがスペーサー14を介して連結されていて、全体と
して略長方体形状を備えている。なお、第1ブロック1
2aと第2ブロック12bとスペーサー14とは、それ
ぞれカーボンなどにより形成されているものである。That is, as shown in FIG. 4, the susceptor 12 of the crystal growth apparatus 10 according to the first embodiment is as follows.
It is divided into a first block 12a and a second block 12b, and the first block 12a and the second block 12 are divided.
b is connected via a spacer 14 and has a substantially rectangular parallelepiped shape as a whole. The first block 1
The 2a, the second block 12b, and the spacer 14 are each made of carbon or the like.
【0037】ここで、サセプター12についてさらに詳
細に説明すると、第1ブロック12aは厚さの薄い薄板
形状(例えば、厚さは10mm以下である。)を備えて
おり、第2ブロック12bよりも熱容量が小さくなるよ
うに設定されている。The susceptor 12 will now be described in more detail. The first block 12a has a thin plate shape (for example, the thickness is 10 mm or less), and has a heat capacity higher than that of the second block 12b. Is set to be small.
【0038】なお、第1ブロック12aの上面12aa
には、半導体ウエハー106を配置するための凹形状の
保持部12abが形成されている。The upper surface 12aa of the first block 12a
A concave-shaped holding portion 12ab for arranging the semiconductor wafer 106 is formed therein.
【0039】また、第1ブロック12a内には、第1ブ
ロック12aの温度をモニターするための熱電対(図示
せず)が埋め込まれている。A thermocouple (not shown) for monitoring the temperature of the first block 12a is embedded in the first block 12a.
【0040】一方、第2ブロック12bは厚さの厚い厚
板形状(例えば、厚さは15mm以上である。)を備え
ており、第1ブロック12aよりも熱容量が大きくなる
ように設定されている。On the other hand, the second block 12b has a thick plate shape (for example, the thickness is 15 mm or more) having a large thickness, and is set to have a heat capacity larger than that of the first block 12a. .
【0041】なお、第1ブロック12aと第2ブロック
12bとの大きさは、例えば、第1ブロック12aの体
積が第2ブロック12bの体積の3分の1(1/3)以
下程度となるような大きさとすることが好ましい。この
ように、第1ブロック12aの体積を第2ブロック12
bの体積の3分の1(1/3)以下程度とすると、第1
ブロック12aの熱容量が第2ブロック12bの熱容量
の3分の1(1/3)以下程度の大きさとなる。The sizes of the first block 12a and the second block 12b are, for example, such that the volume of the first block 12a is about one third (1/3) or less of the volume of the second block 12b. It is preferable that the size is set to a small value. In this way, the volume of the first block 12a is adjusted to the second block 12a.
If the volume of b is about one-third (1/3) or less, the first
The heat capacity of the block 12a is about one third (1/3) or less of the heat capacity of the second block 12b.
【0042】さらに、スペーサー14は、所定の厚さt
(例えば、厚さは10mm以下である。)を備えた四角
柱状体である。Further, the spacer 14 has a predetermined thickness t.
(For example, the thickness is 10 mm or less).
【0043】そして、第1ブロック12aと第2ブロッ
ク12bとの間にスペーサー14を挟むようにして、第
1ブロック12aと第2のブロック12bとスペーサー
14とを連結するものである。なお、スペーサー14
は、第1ブロック12a(第2ブロック12b)の対向
する2つの端辺部に配置される。Then, the first block 12a, the second block 12b, and the spacer 14 are connected so that the spacer 14 is sandwiched between the first block 12a and the second block 12b. The spacer 14
Are arranged on two opposite side edges of the first block 12a (second block 12b).
【0044】従って、このサセプター12においては、
第1ブロック12aと第2ブロック12bとが所定の間
隙g(所定の間隙g=所定の厚さt)を有するように離
隔して配置されるものであり、第1ブロック12aと第
2ブロック12bとは熱輻射により緩やかに熱的結合さ
れるものである。Therefore, in this susceptor 12,
The first block 12a and the second block 12b are arranged so as to be separated from each other so as to have a predetermined gap g (predetermined gap g = predetermined thickness t), and the first block 12a and the second block 12b. Is a material that is gently thermally coupled by heat radiation.
【0045】以上の構成において、サセプター12の第
1ブロック12aの保持部12abに配置された半導体
ウエハー106上に所望の半導体結晶薄膜を形成するた
めには、当該所望の半導体結晶薄膜を形成するために必
要な原料となる原料ガスを、ガス導入孔104aから結
晶成長反応炉104内へ供給する。In the above structure, in order to form a desired semiconductor crystal thin film on the semiconductor wafer 106 arranged on the holding portion 12ab of the first block 12a of the susceptor 12, in order to form the desired semiconductor crystal thin film. A raw material gas, which is a raw material necessary for the above, is supplied into the crystal growth reaction furnace 104 through the gas introduction hole 104a.
【0046】この際に、第1ブロック12a内ならびに
第2ブロック12b内に埋め込まれた熱電対(図示せ
ず)のモニターに基づいて、RF制御装置112により
制御されたRF電源110からの給電に応じて、RF加
熱コイル102によって、サセプター12の第1ブロッ
ク12aおよび第2ブロック12bは加熱されている。At this time, the power is supplied from the RF power source 110 controlled by the RF controller 112 based on the monitor of the thermocouple (not shown) embedded in the first block 12a and the second block 12b. Accordingly, the RF heating coil 102 heats the first block 12 a and the second block 12 b of the susceptor 12.
【0047】ここで、サセプター12においては、RF
加熱コイル102の連続加熱による定常加熱状態におい
ては、第2ブロック12bからの熱輻射により第1ブロ
ック12aが加熱されて、系全体が熱輻射という弱い熱
的結合を介して温度制御されることとなり、「従来の技
術」の項において説明した従来のサセプターと同様な温
度安定性を備えているものである。Here, in the susceptor 12, RF
In the steady heating state by the continuous heating of the heating coil 102, the first block 12a is heated by the heat radiation from the second block 12b, and the temperature of the entire system is controlled through a weak thermal coupling called heat radiation. It has the same temperature stability as the conventional susceptor described in the section "Prior Art".
【0048】こうしたサセプター12の第1ブロック1
2aからの熱伝導によって、半導体ウエハー106も最
適成長温度に加熱されることになる。The first block 1 of the susceptor 12
Due to the heat conduction from 2a, the semiconductor wafer 106 is also heated to the optimum growth temperature.
【0049】このため、結晶成長反応炉104内に導入
された原料ガスは熱により分解、反応されて、半導体ウ
エハー106上に結晶成長により半導体結晶薄膜が形成
されることになる。For this reason, the source gas introduced into the crystal growth reaction furnace 104 is decomposed and reacted by heat, and a semiconductor crystal thin film is formed on the semiconductor wafer 106 by crystal growth.
【0050】ここで、この結晶成長装置10を用いて半
導体ウエハー106上に異なる最適成長温度を持つ複数
の半導体結晶薄膜を交互に形成するために、第1ブロッ
ク12a内ならびに第2ブロック12b内に埋め込まれ
た熱電対(図示せず)のモニターに基づいて、RF制御
装置112によりRF電源110の出力を制御して、R
F電源110からRF加熱コイル102への給電を制御
することにより、サセプター12の第1ブロック12a
および第2ブロック12bの温度を一旦比較的低温状態
に保持するものとする。Here, in order to alternately form a plurality of semiconductor crystal thin films having different optimum growth temperatures on the semiconductor wafer 106 using the crystal growth apparatus 10, the first block 12a and the second block 12b are formed. Based on a monitor of an embedded thermocouple (not shown), the RF controller 112 controls the output of the RF power source 110 to generate R
The first block 12a of the susceptor 12 is controlled by controlling the power supply from the F power source 110 to the RF heating coil 102.
Also, the temperature of the second block 12b is once kept relatively low.
【0051】そして、その後に、再びRF制御装置11
2によりRF電源110の出力を制御して、RF電源1
10からRF加熱コイル102への給電を制御すること
により、RF加熱コイル102の出力を短時間で急峻に
上昇させた場合には、サセプター12に関しては熱容量
の小さな第1ブロック12aのみが先行的に短時間で加
熱されて急峻に昇温されることとなり、熱容量の大きな
第2ブロック12bは「従来の技術」の項において説明
した従来のサセプターと同様にゆっくり昇温されること
になる。Then, after that, the RF control device 11 is restarted.
2 controls the output of the RF power source 110 to
When the output of the RF heating coil 102 is steeply increased in a short time by controlling the power supply from the RF heating coil 102 to the RF heating coil 102, only the first block 12a having a small heat capacity is advanced in the susceptor 12. As a result, the second block 12b having a large heat capacity is heated in a short time and the temperature thereof is sharply raised, so that the second block 12b having a large heat capacity is slowly heated similarly to the conventional susceptor described in the section "Prior Art".
【0052】このため、第1ブロック12aのみがその
温度を短時間で急激に昇温させ、これにより半導体ウエ
ハー106の温度を異なる最適成長温度に短時間で急峻
に変化させることができるようになる(図5参照)。Therefore, only the first block 12a rapidly raises its temperature in a short time, whereby the temperature of the semiconductor wafer 106 can be rapidly changed to a different optimum growth temperature in a short time. (See Figure 5).
【0053】即ち、第1ブロック12aが昇温する際の
変化は短時間かつ急峻であり、「従来の技術」の項にお
いて説明した従来のサセプターと比較すると、格段に短
い時間で第1ブロック12aを昇温することができるも
のである。That is, when the temperature of the first block 12a rises, the change is abrupt in a short time, which is much shorter than that of the conventional susceptor described in the section "Prior Art". Can be heated.
【0054】一方、第1ブロック12aを急激に短時間
で昇温した後において、第2ブロック12bの温度がそ
れほど上昇しないうちに、再びRF制御装置112によ
りRF電源110の出力を制御して、RF電源110か
らRF加熱コイル102への給電を制御することによ
り、RF加熱コイル102の出力を短時間で急峻に下降
させた場合には、第2ブロック12bの温度がそれほど
上昇していなくて第1ブロック12aへの熱輻射が弱い
ことと、第1ブロック12aの熱容量が小さいことか
ら、第1ブロック12aのみが先行的に短時間で降温さ
れることとなり、第1ブロック12aのみがその温度を
短時間で急激に降温させ、これにより半導体ウエハー1
06の温度を異なる最適成長温度に短時間で急峻に変化
させることができるようになる(図5参照)。On the other hand, after the temperature of the first block 12a is rapidly raised in a short time, the output of the RF power supply 110 is controlled by the RF controller 112 again while the temperature of the second block 12b does not rise so much. When the output of the RF heating coil 102 is sharply decreased in a short time by controlling the power supply from the RF power supply 110 to the RF heating coil 102, the temperature of the second block 12b does not rise so much and Since the heat radiation to the 1st block 12a is weak and the heat capacity of the 1st block 12a is small, only the 1st block 12a will be lowered in advance in a short time, and only the 1st block 12a will decrease its temperature. The semiconductor wafer 1 is cooled down rapidly in a short time.
The temperature of 06 can be rapidly changed to a different optimum growth temperature in a short time (see FIG. 5).
【0055】即ち、第1ブロック12aが降温する際の
変化も短時間かつ急峻であり、「従来の技術」の項にお
いて説明した従来のサセプターと比較すると、格段に短
い時間で第1ブロック12aを降温することができる。That is, when the temperature of the first block 12a is lowered, the change is steep in a short time. Compared with the conventional susceptor described in the section "Prior Art", the first block 12a can be changed in a significantly shorter time. The temperature can be lowered.
【0056】従って、RF制御装置112によりRF電
源110の出力の大きさをパルス状に大小交互に切り換
えて、RF加熱コイル102の加熱力の大きさをパルス
状に大小変化させることにより、こうした切り換えタイ
ミングに極めて追従するようにして、第1ブロック12
aならびに半導体ウエハー106の温度の高さをパルス
状に短時間で高低に変化させることができるものであ
る。Accordingly, the RF control device 112 alternately switches the magnitude of the output of the RF power source 110 in a pulse shape to change the magnitude of the heating power of the RF heating coil 102 in a pulse shape. The first block 12 is made to follow the timing very much.
The temperature of the semiconductor wafer 106 and the temperature of the semiconductor wafer 106 can be changed in a pulsed manner in a short time.
【0057】なお、第1ブロック12aならびに半導体
ウエハー106の温度制御を行う際には、上記したよう
に第1ブロック12aと第2ブロック12bとにはそれ
ぞれ熱電対(図示せず)が埋め込まれているので、これ
らの熱電対をそれぞれ個別にモニターすることにより第
1ブロック12aと第2ブロック12bとの温度をそれ
ぞれ個別に検出し、その検出結果に基づいてRF制御装
置112によりRF電源110の出力を制御して、適宜
の温度制御を行うようにすればよい。When controlling the temperature of the first block 12a and the semiconductor wafer 106, thermocouples (not shown) are embedded in the first block 12a and the second block 12b, respectively, as described above. Therefore, by individually monitoring these thermocouples, the temperatures of the first block 12a and the second block 12b are individually detected, and the output of the RF power supply 110 is output by the RF controller 112 based on the detection result. Is controlled to perform appropriate temperature control.
【0058】次に、図6には、本発明による物質層形成
装置の第2の実施の形態の概念構成説明図が示されてい
る。この第2の実施の形態による結晶成長装置20は、
第1ブロック12aならびに半導体ウエハー106を加
熱する加熱手段として、RF加熱コイル102に加え
て、光を照射する外部加熱用光源たる光源22を設ける
ようにしたものである。Next, FIG. 6 is a conceptual structural explanatory view of the second embodiment of the material layer forming apparatus according to the present invention. The crystal growth apparatus 20 according to the second embodiment is
As a heating means for heating the first block 12a and the semiconductor wafer 106, in addition to the RF heating coil 102, a light source 22 as an external heating light source for irradiating light is provided.
【0059】この光源22は、点灯/消灯制御装置24
によって、その点灯ならびに消灯が制御されるものであ
る。The light source 22 includes a lighting / lighting-off control device 24.
The lighting and extinguishing thereof are controlled by the.
【0060】なお、光源24としては、例えば、レーザ
ーやランプなどを用いることができる。As the light source 24, for example, a laser or a lamp can be used.
【0061】従って、この結晶成長装置20において
は、第1ブロック12aならびに半導体ウエハー106
の温度を短時間で急激に昇温させる際に、点灯/消灯制
御装置24の制御によって光源22を点灯すると、その
光源22の光照射に伴う熱エネルギーが相乗されること
によって、第一の実施の形態の場合よりも第1ブロック
12aならびに半導体ウエハー106を一層短時間で昇
温させることができる。Therefore, in this crystal growth apparatus 20, the first block 12a and the semiconductor wafer 106 are
When the light source 22 is turned on by the control of the lighting / extinguishing control device 24 when the temperature of the light source is rapidly raised in a short time, the heat energy accompanying the light irradiation of the light source 22 is synergized, and thus the first embodiment It is possible to raise the temperature of the first block 12a and the semiconductor wafer 106 in a shorter time than in the case of this form.
【0062】なお、上記した第1の実施の形態ならびに
第2の実施の形態においては、第1ブロック12aは熱
容量が小さい分、温度安定性は低下することになるが、
量子井戸などの薄膜形成時における瞬時の温度変化が必
要とされる際には、そうした温度の不安定性は薄膜形成
に大きな影響を与えることはない。In the above-described first and second embodiments, the first block 12a has a small heat capacity, so that the temperature stability is deteriorated.
When an instantaneous temperature change is required when forming a thin film such as a quantum well, such temperature instability does not significantly affect the thin film formation.
【0063】また、通常の定常状態による薄膜形成の際
には、上記したように、第1ブロック12aは第2ブロ
ック12bとの熱輻射による熱的結合により温度制御さ
れるので、十分な温度安定性を得ることができる。Further, when forming a thin film in a normal steady state, the temperature of the first block 12a is controlled by thermal coupling with the second block 12b by heat radiation as described above, so that sufficient temperature stability is achieved. You can get sex.
【0064】ここで、上記した各実施の形態を用いて、
実際に半導体の結晶成長させる場合の処理について説明
する。Here, using each of the embodiments described above,
A process for actually growing a crystal of a semiconductor will be described.
【0065】まず、InGaN/AlGaN系量子井戸
構造を形成する場合について、図7を参照しながら説明
する。First, the case of forming an InGaN / AlGaN quantum well structure will be described with reference to FIG.
【0066】即ち、緑色LEDや青色LEDなどの活性
層に利用されるInGaN層は、Inの取り込み率の確
保のために、InGaN層よりもバンドエネルギーが大
きなGaN層ならびにAlGaN層よりかなり低温で結
晶成長させる必要がある。即ち、InGaN層の最適成
長温度は、GaN層ならびにAlGaN層のそれよりも
かなり低温である。That is, the InGaN layer used as an active layer of a green LED, a blue LED or the like is crystallized at a much lower temperature than the GaN layer and the AlGaN layer having a band energy larger than that of the InGaN layer in order to secure the In incorporation rate. Need to grow. That is, the optimum growth temperature of the InGaN layer is considerably lower than that of the GaN layer and the AlGaN layer.
【0067】さらに、InGaN層に関しての結晶成長
後における昇温プロセスは、量子井戸層、障壁層間の原
子の相互拡散を誘発するため望ましくない。Furthermore, the temperature rising process after crystal growth for the InGaN layer is not desirable because it induces mutual diffusion of atoms between the quantum well layer and the barrier layer.
【0068】このため、従来には、InxGa1−xN
層の結晶成長に最適な温度で結晶成長は行われ、キャリ
ア閉じ込め層たるGaN層、AlGaN層に対しては決
して最適な成長温度で結晶成長が行われてはいなかっ
た。Therefore, conventionally, In x Ga 1-x N has been used.
The crystal growth was performed at the optimum temperature for the crystal growth of the layer, and the crystal growth was not performed at the optimum growth temperature for the GaN layer and the AlGaN layer as the carrier confinement layer.
【0069】従って、従来においては、キャリア閉じ込
め層として、InyGa1−yN(y<x)なる最適成
長温度が低いキャリア閉じ込め層を用いるか、最適温度
をはずしてGaNあるいはAlGaNによりキャリア閉
じ込め層を結晶成長させるといった手法をとらざるを得
なかった。Therefore, conventionally, as the carrier confinement layer, a carrier confinement layer having a low optimum growth temperature of In y Ga 1-y N (y <x) is used, or the optimum temperature is removed and carrier confinement is performed by GaN or AlGaN. There was no choice but to take a method of crystal growing the layer.
【0070】しかしながら、キャリア閉じ込め層として
InyGa1−yN(y<x)を用いる場合には、組成
変化の度合いが少ないために閉じ込めエネルギー差が少
なく温度特性が悪化し、また、キャリア閉じ込め層とし
てGaNあるいはAlGaNを用いる場合には、結晶品
質が悪化し所望の特性を出せないという問題を生じてい
る。However, when In y Ga 1-y N (y <x) is used as the carrier confinement layer, the degree of change in composition is small, the confinement energy difference is small, and the temperature characteristic is deteriorated. When GaN or AlGaN is used for the layer, there arises a problem that the crystal quality is deteriorated and desired characteristics cannot be obtained.
【0071】ところが、上記した第1の実施の形態ある
いは第2の実施の形態を用いて、基板の温度制御を瞬時
に行う場合には、高温における滞在時間が上記した従来
の手法より格段に短くなり、量子井戸層、障壁層間の原
子の相互拡散が抑制でき、所望の構造が保たれた形でな
おかつ最適成長温度が実現でき高品質化が望める。However, when the temperature control of the substrate is instantaneously performed by using the above-described first embodiment or second embodiment, the residence time at high temperature is significantly shorter than the conventional method described above. Therefore, mutual diffusion of atoms between the quantum well layer and the barrier layer can be suppressed, and the desired growth temperature can be realized while maintaining the desired structure, and high quality can be expected.
【0072】次に、Mgドーピング層を形成する場合に
ついて、図8を参照しながら説明する。Next, the case of forming the Mg doping layer will be described with reference to FIG.
【0073】即ち、Mgによるp型ドーピングにはCp
2Mgという有機金属ガスが用いられる。この分解を促
進するには比較的高温の成長条件が要求されるが、一般
的にLED、レーザーなどの発光素子では、既に下地に
InAlGaN系量子井戸構造が存在する。そのため、
量子井戸構造内での原子の相互拡散を抑制する必要があ
り、Mgドープ層の成長温度を十分に上げることができ
ない。That is, Cp is used for p-type doping with Mg.
An organometallic gas called 2 Mg is used. A relatively high-temperature growth condition is required to promote this decomposition, but generally in a light emitting element such as an LED or a laser, an InAlGaN-based quantum well structure is already present as a base. for that reason,
It is necessary to suppress interdiffusion of atoms in the quantum well structure, and the growth temperature of the Mg-doped layer cannot be raised sufficiently.
【0074】従来においては、成長後ポストアニールと
いった形で、昇温プロセスを経てデバイス化するのだ
が、上記した第1の実施の形態あるいは第2の実施の形
態を用いて、基板の温度制御を結晶成長中において瞬時
に行う場合には、ポストアニールのプロセスを行う必要
がなくなるとともに、p型層の高品質化を図ることがで
きるようになる。Conventionally, a device is formed by a post-growth post-annealing process such as a post-annealing process. However, the substrate temperature control can be performed by using the above-described first embodiment or second embodiment. If the annealing is performed instantaneously during crystal growth, the post-annealing process need not be performed, and the quality of the p-type layer can be improved.
【0075】次に、本願出願人が特願平11−3545
63号「半導体層の形成方法」として出願した、GaN
などのIII族窒化物半導体の貫通転移を抑制する転移
抑制物質であるTESiを供給する場合について、図9
を参照しながら説明する。Next, the applicant of the present invention filed Japanese Patent Application No. 11-3545.
GaN filed as No. 63 “Method for forming semiconductor layer”
9 shows a case of supplying TESi, which is a transition suppressing substance that suppresses threading transition of group III nitride semiconductors such as
Will be described with reference to.
【0076】即ち、本願出願人が特願平11−3545
63号「半導体層の形成方法」として出願したように、
III族窒化物半導体の貫通転位を抑制するには、転移
抑制物質たるTESiの供給量の制御を非常に厳密に行
う必要がある。That is, the applicant of the present invention has filed Japanese Patent Application No. 11-3545.
No. 63 “Method for forming semiconductor layer”,
In order to suppress threading dislocations in the group III nitride semiconductor, it is necessary to control the supply amount of TESi, which is a dislocation suppressing substance, very strictly.
【0077】ところで、下地層の成長温度と同じ温度で
TESiが供給されると、TESiの温度による分解を
経てSiが結晶表面に取り込まれることとなってしま
う。By the way, when TESi is supplied at the same temperature as the growth temperature of the underlayer, Si is taken into the crystal surface through the decomposition of TESi due to the temperature.
【0078】しかしながら、基板上におけるSiの取り
込み量の微妙な違いが面分布として生じると、結晶品質
の安定を妨げることになる。However, if there is a subtle difference in the amount of Si taken in on the substrate as a surface distribution, the stability of the crystal quality will be hindered.
【0079】こうした基板上におけるSiの取り込み量
の違いが面分布として生じないようにするためには、い
ったん低温(例えば、600℃以下)まで基板温度を下
げてTESiを吸着させるようにすればよい。この場合
には、Siは1個のエチル基がくっついた状態で基板表
面に吸着し、このエチル基のせいでSiが2モノレイヤ
ー以上付着しないという現象(自己終端作用)が起こ
る。この状態から、基板温度を上昇させると、残留して
いたエチル基がはずれてSiの1モノレイヤー吸着が完
了する。しかし、昇温プロセスに時間がかかると、下地
層より窒素の脱離が生じ結晶の品質が著しく劣化してし
まう。In order to prevent such a difference in the amount of Si taken in on the substrate as a surface distribution, the substrate temperature is once lowered to a low temperature (for example, 600 ° C. or lower) to adsorb TESi. . In this case, Si is adsorbed on the surface of the substrate with one ethyl group attached, and due to the ethyl group, Si does not adhere to more than two monolayers (self-terminating action). When the substrate temperature is raised from this state, the residual ethyl group is removed, and adsorption of one monolayer of Si is completed. However, if the temperature raising process takes a long time, nitrogen will be desorbed from the underlayer, and the quality of crystals will be significantly deteriorated.
【0080】ところが、上記した第1の実施の形態ある
いは第2の実施の形態を用いて、基板の昇温プロセスを
瞬時に行う場合には、この窒素抜けを防ぎながらTES
iの分解を促すので、結晶の品質を保持したまま高度に
転位抑制物質の吸着量を均質に制御することが可能とな
る。However, when the substrate temperature raising process is instantaneously performed by using the above-described first embodiment or second embodiment, TES is prevented while preventing the nitrogen escape.
Since the decomposition of i is promoted, it becomes possible to highly uniformly control the adsorption amount of the dislocation suppressing substance while maintaining the crystal quality.
【0081】なお、上記した実施の形態は、以下の
(1)乃至(11)に説明するように変形することがで
きる。The above-described embodiment can be modified as described in (1) to (11) below.
【0082】(1)上記した実施の形態においては、本
発明による物質層形成装置を結晶成長装置として実施し
た場合について説明したが、これに限られるものではな
いことは勿論であり、基板の温度を適宜に変化させなが
ら当該基板上に物質層を形成する各種の装置、例えば、
分子線エピタキシー装置、ハイドライド気相エピタキシ
ー装置などとして実施してもよいことは勿論である。(1) In the above-described embodiment, the case where the material layer forming apparatus according to the present invention is implemented as a crystal growth apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the substrate temperature is not limited to this. Various devices for forming a material layer on the substrate while appropriately changing, for example,
Of course, it may be implemented as a molecular beam epitaxy apparatus, a hydride vapor phase epitaxy apparatus, or the like.
【0083】(2)上記した実施の形態においては、サ
セプター12の第1ブロック12a、サセプター12の
第2ブロック12bならびにスペーサー14はカーボン
により形成されるものとしたが、これに限られるもので
はないことは勿論であり、サセプター12の第1ブロッ
ク12a、サセプター12の第2ブロック12bならび
にスペーサー14を、それぞれ適宜の材料、例えば、高
融点金属材料であるタングステン、モリブデン、タンタ
ルなどにより形成してもよいことは勿論である。(2) In the above embodiment, the first block 12a of the susceptor 12, the second block 12b of the susceptor 12 and the spacer 14 are made of carbon, but the present invention is not limited to this. Of course, the first block 12a of the susceptor 12, the second block 12b of the susceptor 12, and the spacer 14 may be formed of appropriate materials, for example, a refractory metal material such as tungsten, molybdenum, or tantalum. Of course good things.
【0084】(3)上記した実施の形態においては、サ
セプター12の第1ブロック12aとサセプター12の
第2ブロック12bとスペーサー14とをそれぞれ別体
として形成して連結するようにしたが、これに限られる
ものではないことは勿論であり、サセプター12の第1
ブロック12aとサセプター12の第2ブロック12b
とスペーサー14とを一体成形してもよいし、また、サ
セプター12の第1ブロック12aあるいはサセプター
12の第2ブロック12bのいずれかにスペーサー14
を突出形成するようにして、スペーサー14を突出形成
されたサセプター12の第1ブロック12aあるいはサ
セプター12の第2ブロック12bと、スペーサー14
を突出形成されていないサセプター12の第1ブロック
12aあるいはサセプター12の第2ブロック12bと
を、それぞれ連結するようにしてもよい。(3) In the above-described embodiment, the first block 12a of the susceptor 12, the second block 12b of the susceptor 12 and the spacer 14 are formed as separate members and are connected to each other. Of course, it is not limited to the first susceptor 12.
Block 12a and second block 12b of susceptor 12
And the spacer 14 may be integrally formed, and the spacer 14 may be formed on either the first block 12a of the susceptor 12 or the second block 12b of the susceptor 12.
So as to project the spacer 14 and the spacer 14 and the first block 12a of the susceptor 12 or the second block 12b of the susceptor 12 and the spacer 14
Alternatively, the first block 12a of the susceptor 12 or the second block 12b of the susceptor 12, which is not formed to project, may be connected to each other.
【0085】(4)上記した実施の形態においては、サ
セプター12はスペーサー14を介して第1ブロック1
2aと第2ブロック12bとが所定の間隙を有して連結
されるようにしたが、これに限られるものではないこと
は勿論であり、スペーサー14を用いることなしに、外
部の支持部材によって第1ブロック12aと第2ブロッ
ク12bとを所定の間隙を有して支持するようにしても
よい。サセプター14は、要するに、基板を配置する所
定の熱容量より小さな熱容量の第1ブロック12aと、
基板を配置しない所定の熱容量より大きな熱容量の第2
ブロック12bとが、所定の間隙を有するように離隔し
て配置され、第1ブロック12aと第2ブロック12b
との間が熱輻射により弱く熱結合をしているようになさ
れていればよい。(4) In the above-described embodiment, the susceptor 12 has the first block 1 via the spacer 14.
The second block 12a and the second block 12b are connected to each other with a predetermined gap between them, but the present invention is not limited to this. The first block 12a and the second block 12b may be supported with a predetermined gap. The susceptor 14 is, in short, a first block 12a having a heat capacity smaller than a predetermined heat capacity for disposing the substrate,
The second with a larger heat capacity than the predetermined heat capacity without placing the substrate
The block 12b and the block 12b are spaced apart from each other so as to have a predetermined gap, and the first block 12a and the second block 12b.
It suffices that the and are weakly thermally coupled to each other by heat radiation.
【0086】また、第1ブロック12aの熱容量の基準
となる所定の熱容量と、第2ブロック12bの熱容量の
基準となる所定の熱容量とは、それぞれ同一の値であっ
てもよいし、それぞれ異なる値であってよいが、これら
所定の熱容量は、装置の規模によって適宜に変化するも
のである。The predetermined heat capacity serving as the reference for the heat capacity of the first block 12a and the predetermined heat capacity serving as the reference for the heat capacity of the second block 12b may have the same value or different values. However, these predetermined heat capacities vary depending on the scale of the apparatus.
【0087】なお、第1ブロック12aの熱容量の基準
となる所定の熱容量とは、第1ブロック12aを所望の
短時間で急峻に昇温ならびに降温可能なほどの熱容量で
ある。The predetermined heat capacity, which is the reference for the heat capacity of the first block 12a, is a heat capacity that allows the first block 12a to be rapidly heated and cooled in a desired short time.
【0088】一方、第2ブロック12bの熱容量の基準
となる所定の熱容量とは、第2ブロック12bを所望の
短時間で急峻に昇温ならびに降温可能なほどの熱容量で
もよいが、第2ブロック12bを所望の時間(例えば、
第1ブロック12aが急峻に昇温ならびに降温する時間
よりも長い時間である。)で昇温ならびに降温可能なほ
どの熱容量であることが好ましい。On the other hand, the predetermined heat capacity as the reference of the heat capacity of the second block 12b may be a heat capacity capable of rapidly raising and lowering the temperature of the second block 12b in a desired short time. At the desired time (for example,
This is a time longer than the time required for the first block 12a to rapidly raise and lower its temperature. It is preferable that the heat capacity is such that the temperature can be raised and lowered by the above method.
【0089】(5)上記した実施の形態においては、サ
セプター12の第1ブロック12aとサセプター12の
第2ブロック12bとを同一の材料により形成し、第1
ブロック12aを薄板状に形成するとともに第2ブロッ
ク12bを厚板状に形成して、第1ブロック12aを第
2ブロック12bよりも薄く形成して小型化することに
より、第1ブロック12aの体積が第2ブロック12b
の体積よりも小さくなるようにしてそれぞれの体積を異
ならせ、これにより第1ブロック12aの熱容量を第2
ブロック12bの熱容量よりも小さくしたが、これに限
られるものではないことは勿論であり、材料を適宜に選
択することにより、第1ブロック12aの熱容量を第2
ブロック12bの熱容量よりも小さくするようにしても
よい。(5) In the above embodiment, the first block 12a of the susceptor 12 and the second block 12b of the susceptor 12 are made of the same material,
By forming the block 12a in a thin plate shape and the second block 12b in a thick plate shape and forming the first block 12a thinner than the second block 12b to reduce the size, the volume of the first block 12a is reduced. Second block 12b
To make the heat capacity of the first block 12a smaller than that of the second block.
Although the heat capacity is smaller than that of the block 12b, it is needless to say that the heat capacity of the first block 12a is not limited to this.
You may make it smaller than the heat capacity of the block 12b.
【0090】この場合には、第2ブロック12bの材料
としてカーボンを用いれば、第1ブロック12aの材料
として、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル
などを用いればよい。In this case, if carbon is used as the material of the second block 12b, tungsten, molybdenum, tantalum or the like may be used as the material of the first block 12a.
【0091】また、この際にも、第1ブロック12aの
熱容量の基準となる所定の熱容量と、第2ブロック12
bの熱容量の基準となる所定の熱容量とは、それぞれ同
一の値であってもよいし、それぞれ異なる値であってよ
いが、これら所定の熱容量は、装置の規模によって適宜
に変化するものである。Also in this case, the predetermined heat capacity as the reference of the heat capacity of the first block 12a and the second block 12a.
The predetermined heat capacities serving as the reference of the heat capacities of b may have the same value or different values, but these predetermined heat capacities appropriately change depending on the scale of the device. .
【0092】なお、第1ブロック12aの熱容量の基準
となる所定の熱容量とは、第1ブロック12aを所望の
短時間で急峻に昇温ならびに降温可能なほどの熱容量で
ある。The predetermined heat capacity, which is the reference for the heat capacity of the first block 12a, is a heat capacity that allows the first block 12a to be rapidly heated and cooled in a desired short time.
【0093】一方、第2ブロック12bの熱容量の基準
となる所定の熱容量とは、第2ブロック12bを所望の
短時間で急峻に昇温ならびに降温可能なほどの熱容量で
もよいが、第2ブロック12bを所望の時間(例えば、
第1ブロック12aが急峻に昇温ならびに降温する時間
よりも長い時間である。)で昇温ならびに降温可能なほ
どの熱容量であることが好ましい。On the other hand, the predetermined heat capacity serving as the reference of the heat capacity of the second block 12b may be a heat capacity capable of rapidly raising and lowering the temperature of the second block 12b in a desired short time, but the second block 12b. At the desired time (for example,
This is a time longer than the time required for the first block 12a to rapidly raise and lower its temperature. It is preferable that the heat capacity is such that the temperature can be raised and lowered by the above method.
【0094】(6)上記した実施の形態においては、サ
セプター12は全体として略長方体形状として形成した
が、これに限られるものではないことは勿論であり、サ
セプター12は全体として種々の形状(例えば、略立方
体形状、略円柱体形状など)として形成してもよい。(6) In the above-described embodiment, the susceptor 12 is formed as a substantially rectangular parallelepiped shape as a whole, but it is needless to say that the shape is not limited to this, and the susceptor 12 as a whole has various shapes. (For example, a substantially cubic shape, a substantially cylindrical shape, etc.) may be formed.
【0095】(7)上記した実施の形態においては、サ
セプター12の第1ブロック12aとサセプター12の
第2ブロック12bとを同一の材料により形成し、第1
ブロック12aを薄板状に形成するとともに第2ブロッ
ク12bを厚板状に形成するようにしてそれぞれの厚さ
を変化させて、第1ブロック12aの厚さを第2ブロッ
ク12bの厚さよりも薄く形成して小型化することによ
り、第1ブロック12aの体積が第2ブロック12bの
体積よりも小さくなるようにしてそれぞれの体積を異な
らせ、これにより第1ブロック12aの熱容量を第2ブ
ロック12bの熱容量よりも小さくしたが、これに限ら
れるものではないことは勿論である。(7) In the above-described embodiment, the first block 12a of the susceptor 12 and the second block 12b of the susceptor 12 are made of the same material,
The thickness of the first block 12a is made smaller than that of the second block 12b by forming the block 12a in a thin plate shape and the second block 12b in a thick plate shape so as to change the respective thicknesses. By reducing the volume of the first block 12a to be smaller than that of the second block 12b, the heat capacity of the first block 12a is made smaller than that of the second block 12b. Although it is smaller than the above, it is needless to say that it is not limited to this.
【0096】即ち、第1ブロック12aの厚さと第2ブ
ロック12bの厚さとを同一の厚さとするが、第1ブロ
ック12aの縦方向や横方向の長さを第2ブロック12
bの縦方向や横方向の長さより小さくすることにより、
第1ブロック12aの体積が第2ブロック12bの体積
よりも小さくなるようにしてそれぞれの体積を異なら
せ、これにより第1ブロック12aの熱容量を第2ブロ
ック12bの熱容量よりも小さくしてもよい。That is, the first block 12a and the second block 12b have the same thickness, but the length of the first block 12a in the vertical direction and the horizontal direction is the second block 12.
By making it smaller than the length of b in the vertical and horizontal directions,
The volume of the first block 12a may be made smaller than the volume of the second block 12b so that the respective volumes are different, whereby the heat capacity of the first block 12a may be made smaller than that of the second block 12b.
【0097】また、第1ブロック12aの厚さならびに
縦方向や横方向の長さを、第2ブロック12bの厚さな
らびに縦方向や横方向の長さより小さくすることによ
り、第1ブロック12aの体積が第2ブロック12bの
体積よりも小さくなるようにしてそれぞれの体積を異な
らせ、これにより第1ブロック12aの熱容量を第2ブ
ロック12bの熱容量よりも小さくしてもよい。Further, by making the thickness of the first block 12a and the length in the vertical and horizontal directions smaller than the thickness of the second block 12b and the length in the vertical and horizontal directions, the volume of the first block 12a is reduced. May be smaller than the volume of the second block 12b so that the respective volumes are different, and thereby the heat capacity of the first block 12a may be smaller than the heat capacity of the second block 12b.
【0098】(8)上記した実施の形態においては、ス
ペーサー12は、第1ブロック12a(第2ブロック1
2b)の対向する2つの端辺部にのみ配置したが、これ
に限られるものではないことは勿論であり、例えば、第
1ブロック12a(第2ブロック12b)の4つの端辺
部にスペーサー12をそれぞれ配置してもよいし、ま
た、第1ブロック12a(第2ブロック12b)の4つ
の角部に小型のスペーサー12をそれぞれ配置してもよ
い。(8) In the above-described embodiment, the spacer 12 is the first block 12a (second block 1).
2b) are arranged only on the two opposite side edges, but the present invention is not limited to this, and for example, spacers 12 are provided on the four side edges of the first block 12a (second block 12b). May be respectively arranged, or small spacers 12 may be respectively arranged at the four corners of the first block 12a (second block 12b).
【0099】(9)上記した実施の形態においては、加
熱手段としてRF加熱コイルを用いた渦電流誘起加熱法
の手法を用いたが、これに限られるものではないことは
勿論であり、加熱手段としては、例えば、抵抗加熱法な
どの手法を用いてもよい。(9) In the above-mentioned embodiment, the method of the eddy current induced heating method using the RF heating coil as the heating means is used, but it is needless to say that the method is not limited to this. For example, a method such as a resistance heating method may be used.
【0100】(10)上記した第2の実施の形態におい
ては、サセプターならびに半導体ウエハーの加熱手段と
してRF加熱コイルと光源との両方を備えるようにした
が、これに限られるものではないことは勿論であり、R
F加熱コイルを備えることなく光源のみを備えるように
してもよい。(10) In the above-described second embodiment, both the RF heating coil and the light source are provided as the heating means for the susceptor and the semiconductor wafer, but the present invention is not limited to this. And R
It is possible to provide only the light source without providing the F heating coil.
【0101】なお、RF加熱コイルを備えないようにし
た場合には、当然のことながら、RF電源やRF電源を
制御するRF制御装置も設ける必要はない。When the RF heating coil is not provided, it is not necessary to provide the RF power supply or the RF control device for controlling the RF power supply as a matter of course.
【0102】(11)上記した実施の形態ならびに上記
(1)乃至(10)に示す変形例は、適宜に組み合わせ
るようにしてもよい。(11) The above-described embodiments and the modifications described in (1) to (10) above may be combined appropriately.
【0103】[0103]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、基板の温度を短時間で急峻に変化させるこ
とができるようにした物質層形成装置を提供することが
できるという優れた効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it is excellent in that it is possible to provide a material layer forming apparatus capable of abruptly changing the temperature of a substrate in a short time. Produce an effect.
【図1】従来の物質層形成装置としての結晶成長装置の
概念構成説明図である。FIG. 1 is a conceptual configuration explanatory view of a crystal growth apparatus as a conventional material layer forming apparatus.
【図2】従来のサセプターの概念構成斜視図である。FIG. 2 is a conceptual configuration perspective view of a conventional susceptor.
【図3】本発明による物質層形成装置の第1の実施の形
態の概念構成説明図である。FIG. 3 is a conceptual configuration explanatory diagram of a first embodiment of a material layer forming apparatus according to the present invention.
【図4】本発明におけるサセプターの概念構成斜視図で
ある。FIG. 4 is a perspective view of a conceptual configuration of a susceptor according to the present invention.
【図5】サセプターの温度変化を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a temperature change of a susceptor.
【図6】本発明による物質層形成装置の第2の実施の形
態の概念構成説明図である。FIG. 6 is a conceptual configuration explanatory diagram of a second embodiment of the material layer forming apparatus according to the present invention.
【図7】InGaN/AlGaN系量子井戸構造を形成
する際のシーケンスを示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a sequence for forming an InGaN / AlGaN-based quantum well structure.
【図8】Mgドーピング層を形成する際のシーケンスを
示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a sequence when forming an Mg doping layer.
【図9】窒化ガリウムの貫通転移を抑制する転移抑制物
質であるTESiを供給する際のシーケンスを示す説明
図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a sequence of supplying TESi, which is a transition suppressing substance that suppresses the threading transition of gallium nitride.
10、20、100 結晶成長装置 12、108 サセプター 12a 第1ブロック 12b 第2ブロック 12aa、108a 上面 12ab、108b 保持部 14 スペーサー 22 光源 24 点灯/消灯制御装置 102 RF加熱コイル 104 結晶成長反応炉 104a ガス導入孔 104b ガス排出孔 106 半導体ウエハー 110 RF電源 112 RF制御装置 10, 20, 100 Crystal growth equipment 12,108 susceptor 12a first block 12b Second block 12aa, 108a upper surface 12ab, 108b holding part 14 Spacer 22 Light source 24 ON / OFF control device 102 RF heating coil 104 Crystal growth reactor 104a gas introduction hole 104b gas discharge hole 106 semiconductor wafer 110 RF power supply 112 RF controller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2001−135582(JP,A) 特開 平7−277885(JP,A) 特開 平5−315263(JP,A) 特開 平3−145123(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP 2001-135582 (JP, A) JP 7-277885 (JP, A) JP 5-315263 (JP, A) JP 3-145123 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/205
Claims (7)
ことにより該サセプターに配置された基板の温度を適宜
に変化させながら、該基板上に物質層を形成する物質層
形成装置において、 基板を配置する所定の熱容量より小さな第1の熱容量を
備える第1のブロックと、基板を配置しない前記所定の
熱容量より大きな第2の熱容量を備える第2のブロック
とを有して構成され、前記第1のブロックと前記第2の
ブロックとが所定の間隙を有して離隔して配置され、前
記第1のブロックと前記第2のブロックとは熱輻射によ
り緩やかに熱的結合されるサセプターと、 前記サセプターを加熱し、パルス状に温度を昇温及び降
温可能なRF加熱コイルと、 前記サセプターの前記第1のブロックと前記第2のブロ
ックとの温度をそれぞれ個別に検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいて、前記RF加熱コイ
ルが連続加熱するように前記RF加熱コイルへの給電を
制御し、前記RF加熱コイルの加熱力の大きさがパルス
状に大小変化するように前記RF加熱コイルへの給電を
制御する制御手段とを有し、 前記制御手段によって、前記検出手段の検出結果に基づ
いて前記RF加熱コイルへの給電が制御され、 前記RF加熱コイルが連続加熱して定常加熱状態の場合
は、前記サセプターの前記第2のブロックからの熱輻射
により前記第1のブロックが加熱されて、系全体が熱輻
射による緩い熱的結合を介して温度制御され、 前記RF加熱コイルの加熱力の大きさがパルス状に大小
変化し、前記RF加熱コイルの出力を短時間で急峻に上
昇させた場合には、前記サセプターの前記第1のブロッ
クのみが前記第2のブロックより先行的に短時間で加熱
されて急峻に昇温し、一方、前記RF加熱コイルの出力
を短時間で急峻に下降させた場合には、前記サセプター
の前記第1のブロックのみが前記第2のブロックにより
先行的に短時間で降温して急峻に降温し、前記RF加熱
コイルの加熱力の大きさをパルス状に大小変化させる切
り換えタイミングに追随して、前記サセプターの前記第
1のブロックならびに前記第1のブロックに配置された
前記基板の温度の高さがパルス状に短時間で高低に変化
されるものである物質層形成装置。1. A material layer forming apparatus for forming a material layer on a substrate while appropriately changing the temperature of a substrate placed on the susceptor by raising or lowering the temperature of the susceptor, wherein the substrate is placed. A first block having a first heat capacity smaller than a predetermined heat capacity, and a second block having a second heat capacity larger than the predetermined heat capacity in which the substrate is not arranged, and the first block. A susceptor in which a block and the second block are spaced apart from each other with a predetermined gap, and the first block and the second block are gently thermally coupled by heat radiation; and the susceptor. To individually detect the temperatures of the RF heating coil capable of heating and lowering the temperature in a pulse manner and the first block and the second block of the susceptor. Based on the detection result of the detection means, the power supply to the RF heating coil is controlled so that the RF heating coil continuously heats, and the magnitude of the heating power of the RF heating coil is pulsed. Control means for controlling power supply to the RF heating coil so as to change in magnitude, the power supply to the RF heating coil is controlled by the control means based on the detection result of the detection means, and the RF heating When the coil is continuously heated and is in a steady heating state, the first block is heated by the heat radiation from the second block of the susceptor, and the entire system is heated through the loose thermal coupling due to the heat radiation. When the output of the RF heating coil is controlled to change in magnitude in a pulse shape and the output of the RF heating coil is steeply increased in a short time, the first temperature of the susceptor is controlled. Only one block is heated earlier than the second block in a short time to steeply raise the temperature, while on the other hand, when the output of the RF heating coil is steeply decreased in a short time, the susceptor Only the first block lowers the temperature in a short time in advance by the second block to rapidly lower the temperature, and follows the switching timing at which the magnitude of the heating power of the RF heating coil is changed in a pulse manner. A material layer forming apparatus in which the temperature of the first block of the susceptor and the temperature of the substrate arranged on the first block are changed in a pulsed manner in a short time.
ことにより該サセプターに配置された基板の温度を適宜
に変化させながら、該基板上に物質層を形成する物質層
形成装置において、 基板を配置する所定の熱容量より小さな第1の熱容量を
備える第1のブロックと、基板を配置しない前記所定の
熱容量より大きな第2の熱容量を備える第2のブロック
とを有して構成され、前記第1のブロックと前記第2の
ブロックとが所定の間隙を有して離隔して配置され、前
記第1のブロックと前記第2のブロックとは熱輻射によ
り緩やかに熱的結合されるサセプターと、 前記サセプターを加熱し、パルス状に温度を昇温及び降
温可能なRF加熱コイルとを有し、 前記RF加熱コイルが連続加熱して定常加熱状態の場合
は、前記サセプターの前記第2のブロックからの熱輻射
により前記第1のブロックが加熱されて、系全体が熱輻
射による緩い熱的結合を介して温度制御され、 前記RF加熱コイルの加熱力の大きさがパルス状に大小
変化し、前記RF加熱コイルの出力を短時間で急峻に上
昇させた場合には、前記サセプターの前記第1のブロッ
クのみが前記第2のブロックより先行的に短時間で加熱
されて急峻に昇温し、一方、前記RF加熱コイルの出力
を短時間で急峻に下降させた場合には、前記サセプター
の前記第1のブロックのみが前記第2のブロックにより
先行的に短時間で降温して急峻に降温し、前記RF加熱
コイルの加熱力の大きさをパルス状に大小変化させる切
り換えタイミングに追随して、前記サセプターの前記第
1のブロックならびに前記第1のブロックに配置された
前記基板の温度の高さがパルス状に短時間で高低に変化
されるものである物質層形成装置。2. A material layer forming apparatus for forming a material layer on a substrate while appropriately changing the temperature of the substrate arranged on the susceptor by raising or lowering the temperature of the susceptor. A first block having a first heat capacity smaller than a predetermined heat capacity, and a second block having a second heat capacity larger than the predetermined heat capacity in which the substrate is not arranged, and the first block. A susceptor in which a block and the second block are spaced apart from each other with a predetermined gap, and the first block and the second block are gently thermally coupled by heat radiation; and the susceptor. And an RF heating coil capable of raising and lowering the temperature in a pulsed manner. When the RF heating coil is continuously heated and is in a steady heating state, the second heating element of the susceptor is used. The first block is heated by the heat radiation from the block, the temperature of the entire system is controlled through the loose thermal coupling due to the heat radiation, and the magnitude of the heating power of the RF heating coil changes in a pulse manner. However, when the output of the RF heating coil is sharply increased in a short time, only the first block of the susceptor is heated earlier than the second block in a short time, and the temperature is rapidly increased. On the other hand, when the output of the RF heating coil is sharply lowered in a short time, only the first block of the susceptor is preliminarily cooled by the second block in a short time to make it steep. Before the temperature of the susceptor is placed in the first block and the first block, the temperature is decreased and the switching timing for changing the magnitude of the heating power of the RF heating coil in a pulse manner is followed. A material layer forming apparatus in which the temperature of a substrate is changed in a pulsed manner in a short time.
ことにより該サセプターに配置された基板の温度を適宜
に変化させながら、該基板上に物質層を形成する物質層
形成装置において、 基板を配置する所定の熱容量より小さな第1の熱容量を
備える第1のブロックと、基板を配置しない前記所定の
熱容量より大きな第2の熱容量を備える第2のブロック
と、所定の厚さを備えたスペーサーとを有して構成さ
れ、前記第1のブロックと前記第2のブロックとが前記
スペーサーを介して連結され、前記第1のブロックと前
記第2のブロックとは熱輻射により緩やかに熱的結合さ
れるサセプターと、 前記サセプターを加熱し、パルス状に温度を昇温及び降
温可能なRF加熱コイルとを有し、 前記RF加熱コイルが連続加熱して定常加熱状態の場合
は、前記サセプターの前記第2のブロックからの熱輻射
により前記第1のブロックが加熱されて、系全体が熱輻
射による緩い熱的結合を介して温度制御され、 前記RF加熱コイルの加熱力の大きさがパルス状に大小
変化し、前記RF加熱コイルの出力を短時間で急峻に上
昇させた場合には、前記サセプターの前記第1のブロッ
クのみが前記第2のブロックより先行的に短時間で加熱
されて急峻に昇温し、一方、前記RF加熱コイルの出力
を短時間で急峻に下降させた場合には、前記サセプター
の前記第1のブロックのみが前記第2のブロックにより
先行的に短時間で降温して急峻に降温し、前記RF加熱
コイルの加熱力の大きさをパルス状に大小変化させる切
り換えタイミングに追随して、前記サセプターの前記第
1のブロックならびに前記第1のブロックに配置された
前記基板の温度の高さがパルス状に短時間で高低に変化
されるものである物質層形成装置。3. A material layer forming apparatus for forming a material layer on a substrate while appropriately changing the temperature of the substrate arranged on the susceptor by raising or lowering the temperature of the susceptor. A first block having a first heat capacity smaller than a predetermined heat capacity, a second block having a second heat capacity larger than the predetermined heat capacity not disposing the substrate, and a spacer having a predetermined thickness. The first block and the second block are connected to each other via the spacer, and the first block and the second block are gently thermally coupled by heat radiation. In the case where the susceptor and the RF heating coil that heats the susceptor and can raise and lower the temperature in a pulsed manner are provided, and the RF heating coil is continuously heated and is in a steady heating state Means that the first block is heated by heat radiation from the second block of the susceptor, and the temperature of the entire system is controlled via loose thermal coupling due to heat radiation. When the magnitude changes in a pulse shape and the output of the RF heating coil is sharply increased in a short time, only the first block of the susceptor precedes the second block for a short time. When the output of the RF heating coil is rapidly decreased in a short time by being heated by the second heating block, only the first block of the susceptor is preceded by the second block. The first block of the susceptor and the susceptor and the first block are followed in accordance with the switching timing at which the temperature is rapidly decreased and the temperature of the RF heating coil is changed in a pulse manner. An apparatus for forming a material layer, wherein the temperature of the substrate arranged in the first block is changed to high or low in a pulsed manner in a short time.
ずれか1項に記載の物質層形成装置において、さらに、
前記第1のブロックに対して光を照射して加熱する光源
とを有するものである物質層形成装置。4. The material layer forming apparatus according to claim 1, further comprising:
A material layer forming apparatus comprising: a light source that irradiates the first block with light to heat it.
て、 前記光源は、パルス状に点灯または消灯するものである
物質層形成装置。5. The material layer forming apparatus according to claim 4, wherein the light source turns on or off in a pulsed manner.
4または請求項5のいずれか1項に記載の物質層形成装
置において、 前記第1のブロックと前記第2のブロックとは、カーボ
ンにより形成され、 前記第1のブロックの体積は、前記第2のブロックの体
積より小さいものである物質層形成装置。6. The material layer forming apparatus according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, or claim 5, wherein the first block and the second block are Is formed of carbon, and the volume of the first block is smaller than the volume of the second block.
4、請求項5または請求項6のいずれか1項に記載の物
質層形成装置において、 前記第1のブロックと前記第2のブロックとは、カーボ
ンにより形成され、 前記第1のブロックは薄板状に形成され、 前記第2のブロックは厚板状に形成されたものである物
質層形成装置。7. The substance layer forming apparatus according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5, or claim 6, wherein: The second block is a material layer forming apparatus in which the second block is formed of carbon, the first block is formed in a thin plate shape, and the second block is formed in a thick plate shape.
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