(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室内において、回転する載置台上に複数個の半導体ウェハを並置し、前記各半導体ウェハを加熱しつつ、前記反応室内に反応ガスを供給することにより前記各半導体ウェハの上面に成長膜を形成する化学気相成長装置であって、
前記載置台上の前記半導体ウェハを加熱する加熱手段と、
前記載置台を縦軸を中心として回転する回転手段と、
加熱された前記半導体ウェハから放射される赤外線の強度を検出する赤外線検出手段と、
少なくとも前記赤外線検出手段からの検出情報に基づいて前記加熱手段での加熱温度を制御する制御手段と、
前記赤外線検出手段からの赤外線検出情報受信時にこれと異なる異種情報の受信を前記載置台の回転に同期して間欠的に禁止する異種情報受信禁止手段とを備えた化学気相成長装置。
【請求項２】
反応室内において載置台を回転させながら載置台上の複数個の半導体ウェハを加熱手段で加熱し、前記半導体ウェハから放射される赤外線の強度を検出し、検出された赤外線の強度に基づいて温度制御しながら、前記各半導体ウェハの上面に成長膜を形成する化学気相成長方法において、
前記半導体ウェハからの赤外線の強度を検出する際に、
赤外線の検出スポットが半導体ウェハ上にあるときに赤外線の強度を検出する検出工程と、
赤外線の検出スポットが半導体ウェハ以外にあるときに赤外線の強度検出を禁止する禁止工程とが、前記載置台の回転に同期して間欠交互に繰り返される化学気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は加熱しながら半導体ウェハ上に成長膜を成長させるための化学気相成長装置および化学気相成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
＜第１の従来例＞
図７は半導体レーザ素子等の製造に用いられる第１の従来例の化学気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）を示す概略構成図である。図７において、１は半導体ウェハ、２は載置台、３はヒータ、４は載置台２を回転するモータ、４ａはモータ４の回転シャフト、５は熱電対、６はリアクタチャンバー、７は原料となるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）等の有機金属とアルシン等のハイドライドガスの混合ガスを供給する配管である。
【０００３】
次に動作について説明する。配管７より供給された混合ガスは、ヒータ３により載置台２を通して加熱された半導体ウェハ１上で熱分解し、半導体ウェハ１上に結晶成長が生じる。例えば半導体ウェハ１としてＧａＡｓを用い、ＴＭＧとアルシンからなる混合ガスを用い、半導体ウェハ温度を約７００℃とすることによりＧａＡｓが結晶成長する。またＴＭＧとジエチルジンク（ＤＥＺ）およびアルシンを用いるとｐ型の導電型を示すＧａＡｓが、またＴＭＧとトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とホスフィンからなる混合ガスを用いるとＧａＩｎＰが、夫々結晶成長する。このとき半導体ウェハ１の温度が変化すると、ｐ型ＧａＡｓのキャリア濃度が変化し、またＧａＩｎＰのバンドギャップが変化する。これを防止するため、半導体ウェハ１の温度は熱電対５から出る信号（電圧）をモニターし、ヒータ３の出力にフィードバックすることにより一定に制御される。また回転シャフト４は成長層の均一性を向上させるために設けられたもので、これにより成長中に半導体ウェハ１を回転させることにより、成長層の均一性を高めることができる。
【０００４】
＜第２の従来例＞
図８は第２の従来例のＭＯＣＶＤ装置を示す概略構成図である。図８において、半導体ウェハ１、載置台２、ヒータ３、回転シャフト４、リアクタチャンバー６および配管７は、図７と同一のものが用いられる。また９は温度の測定装置のひとつである赤外線検出器（パイロメータ）である。一般に物質から放出される赤外線の強度は、その物質の温度により異なる。したがって、赤外線検出器９によって半導体ウェハ１の表面より放出される赤外線の強度を測定することにより、半導体ウェハ１の表面温度を測定することができる。図８に示す第２従来例のＭＯＣＶＤ装置は、この赤外線検出器９の測定値をヒータ３の出力にフィードバックすることにより、半導体ウェハ１の温度を制御しｐ型ＧａＡｓのキャリア濃度やＧａＩｎＰのバンドギャップの制御性を向上させることを試みたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
＜第１の従来例における問題点＞
第１の従来例では、結晶成長を重ねるにつれ、図９に示すように半導体ウェハ１周辺の載置台２、ヒータ３の表面およびリアクタチャンバー６の側壁等に供給ガスの分解生成物８が付着する。その付着量が多くなると、半導体ウェハ１の周辺部の熱の放射特性が変化するため、熱電対５に伝わる温度と半導体ウェハ１の温度との関係が変化してしまう。そうすると、第１の従来例のように熱電対５の温度が一定となるようなヒータ出力の制御方法では、半導体ウェハ１の温度変化を熱電対５で正確に把握できないおそれがあり、半導体ウェハ１の温度を安定的に再現性良く制御することはできない。このため、例えばｐ型ＧａＡｓのキャリア濃度やＧａＩｎＰのバンドギャップ（または屈折率）の設定において、これらの設定値が成長工程ごとに経時変化を生じるといった欠点があった。
【０００６】
＜第２の従来例における問題点＞
第２の従来例では、赤外線検出器９で半導体ウェハ１からの赤外線の強度を直接測定することでその表面温度を測定しているため、周囲への分解生成物８の付着による影響はなく、第１の従来例で問題となった欠点は解消される。しかし、物質からの赤外線放出特性は物質の成分により異なり、特に半導体レーザ素子のようにヘテロ構造の作製が必要なものに対しては、各成長層ごとに赤外線放出特性が異なるといった新たな問題が生じる。図１０に可視光半導体レーザ素子のダブルヘテロ構造（ＤＨ構造）を示す。図１０において、１０はｎ型ＧａＡｓ基板、１１はｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層、１２はＧａＩｎＰ活性層、１３はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層、１４はｐ型ＧａＡｓコンタクト層である。このように半導体レーザ素子の作製には、順次異なった物質を結晶成長する必要が生じる。しかしながら、上述の如く、赤外線放出特性は物質により異なるため、異なった材料を成長した場合、図１１に示すように半導体ウェハ１の表面が同一温度であっても、赤外線検出器９は各成長層ごとに異なった値を出力する。したがって、かかる赤外線検出器９からの信号に基づいてヒータ３の出力を変化させようとすると、半導体ウェハ１の表面が同一温度であるにかかわらず、成長材料が異なるたびにヒータ３の出力を変化させてしまう。半導体ウェハ１の温度は、ヒータ３の出力の変化によっては瞬時に変化しないため、各成長層界面に変成層を生じさせることとなり、半導体レーザ素子の特性を劣化させてしまう。
【０００７】
また、図１０のようにｎ型ＧａＡｓ基板１０上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層１１のような屈折率の異なった材料を成長させた場合、半導体ウェハ１から放出された赤外線は、図１２に示すように例えばｎ型ＧａＡｓ基板１０およびｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層１１の間の界面Ｆ１と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層１１の上面Ｆ２との間で多重反射を生じ、干渉効果が生じるため、半導体ウェハ１の表面からの赤外線強度は、図１３に示すようにｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層１１の成長厚により周期的な変動を起こす。そして、赤外線強度が強いとき赤外線検出器９は温度が高いと判断し、ヒータ３をオフする等して温度を下げようとするため、適正温度に対して誤制御してしまうおそれがある。
【０００８】
さらに、図１４に示すように載置台２上に複数の半導体ウェハ１を配置し、半導体ウェハ１の中央部からの赤外線を赤外線検出器９で検出するようにした場合、成長層の均一性を向上させるため回転シャフト４により載置台２を自転させると、赤外線検出器９の検出スポットの中心点の軌跡は図１４中のＬｐのようになるが、半導体ウェハ１同士が離間して配置されると、前記軌跡Ｌｐは半導体ウェハ１だけでなく載置台２上をも通過するため、前記赤外線検出器９は半導体ウェハ１からの赤外線と載置台２からの赤外線とを交互に検出することになる。このことは、赤外線検出器９の半導体ウェハ１表面の温度判断の正確さを悪化させる。
【０００９】
これらのことから、半導体レーザ素子の特性が悪化し、歩留りが劣化するという欠点があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、ヘテロ界面に変成層を生じさせることなく、再現性よく半導体レーザ素子を製造するための化学気相成長装置および化学気相成長方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る課題解決手段は、反応室内において、回転する載置台上に複数個の半導体ウェハを並置し、前記各半導体ウェハを加熱しつつ、前記反応室内に反応ガスを供給することにより前記各半導体ウェハの上面に成長膜を形成する化学気相成長装置であって、前記載置台上の前記半導体ウェハを加熱する加熱手段と、前記載置台を縦軸を中心として回転する回転手段と、加熱された前記半導体ウェハから放射される赤外線の強度を検出する赤外線検出手段と、少なくとも前記赤外線検出手段からの検出情報に基づいて前記加熱手段での加熱温度を制御する制御手段と、前記赤外線検出手段からの赤外線検出情報受信時にこれと異なる異種情報の受信を前記載置台の回転に同期して間欠的に禁止する異種情報受信禁止手段とを備える。
【００１２】
本発明の請求項２に係る課題解決手段は、反応室内において載置台を回転させながら載置台上の複数個の半導体ウェハを加熱手段で加熱し、前記半導体ウェハから放射される赤外線の強度を検出し、検出された赤外線の強度に基づいて温度制御しながら、前記各半導体ウェハの上面に成長膜を形成する化学気相成長方法において、前記半導体ウェハからの赤外線の強度を検出する際に、赤外線の検出スポットが半導体ウェハ上にあるときに赤外線の強度を検出する検出工程と、赤外線の検出スポットが半導体ウェハ以外にあるときに赤外線の強度検出を禁止する禁止工程とが、前記載置台の回転に同期して間欠交互に繰り返されるものである。
【００１３】
【実施例】
［第１の実施例］
本発明の第１の実施例の化学気相成長装置は、化学気相成長工程の初めの昇温段階において赤外線検出器を用いた温度制御の下で行い、その後に続く高温安定段階において熱電対を用いた温度制御を行うものである。
【００１４】
＜構成＞
図１は本発明の第１の実施例の化学気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）を示す概略構成図である。図１中、２１は反応室を形成するリアクタチャンバ、２２は前記リアクタチャンバ２１内で半導体ウェハ２３を載置する載置台（サセプタ）、２４は前記載置台２２を縦軸２５（回転シャフト）を中心に回転する回転手段、２６は前記載置台２２上の半導体ウェハ２３を加熱する加熱手段（ヒータ）、２７は前記反応室内の所定位置の温度を検出する温度検知手段、２８は加熱された前記半導体ウェハ２３から放射される赤外線の強度を検出する赤外線検出手段、２９は前記温度検知手段２７および前記赤外線検出手段２８からの検出情報に基づいて前記加熱手段２６での加熱温度を制御する制御手段である。
【００１５】
前記リアクタチャンバ２１は、例えば石英管を使用した自然空冷型ものやステンレス鋼を使用したジャケット構造または銅管巻構造のもの等が用いられ、該リアクタチャンバ２１の上部は前記反応ガスを半導体ウェハ２３の上面に均一に供給すべく略円錐（コーン）状に形成され、その上端中央部には反応ガスを供給するための供給孔３１が形成されている。該供給孔３１はガス供給管３２を介してガス供給器３３に連通されている。また、前記リアクタチャンバ２１の上部の所定位置には、前記赤外線検出手段２８を取り付ける取付孔３４が形成されている。前記載置台２２は、例えばカーボンまたはＳｉＣでコートされたカーボン等を用いて円板状に形成され、前記反応室内の中央部に固定された支持筒３５の上端部に、図示しないベアリング機構等にて水平に支持され、かつ前記支持筒３５内に貫通された前記回転手段２４の縦軸２５に連結されて水平方向に回転される。前記回転手段２４は、半導体ウェハ２３の上面に成長膜（結晶）を形成する際に該成長膜の均一性を高めるために設けられたもので、回転誤差の少ない直流電動機等が用いられる。前記加熱手段２６は、前記載置台２２と略同形かつ略同面積に形成され、前記支持筒３５の上部外周に固定されることで前記載置台２２の裏面側に平行に配置される。前記温度検知手段２７は、例えば白金−白金ロジウム、アルメル−クロメル、銅−コンスタンタン、クロメル−コンスタンタン等からなる一般的な熱電対が使用され、反応ガスの半導体ウェハ２３への流れを阻害しないよう、前記リアクタチャンバ２１の底部に固定されている。前記赤外線検出手段２８は、微少な赤外輻射線の変化に対して高感度にかつ速い応答で感応することのできる熱型赤外線センサであり、例えばサーモパイル赤外線センサ、ＰｂＴｉＯ３薄膜焦電型赤外線センサ、または高分子焦電型赤外線センサ等が使用され、前記リアクタチャンバ２１の取付孔３４の奥部に取り付けられている。なお、前記赤外線検出手段２８の検出スポットの中心点は、前記各半導体ウェハ２３の平面視中心点付近を通過するように設定される。
【００１６】
前記制御手段２９は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータチップが用いられ、前記赤外線検出手段２８からの赤外線検出情報および前記熱電対２７からの検出情報のいずれかを選択する自動選択部４１と、前記自動選択部４１が前記赤外線検出情報を選択したときに該赤外線検出情報に基づいて半導体ウェハ２３の表面温度を演算する演算部４２と、前記自動選択部４１が赤外線検出情報から温度検出情報に切り換わったときに前記演算部４２で演算した半導体ウェハ２３の表面温度と前記熱電対２７での検出温度との差を求めて記憶する温度差記憶部４３と、該温度差記憶部４３に記憶した温度差を前記熱電対２７での検出温度から減算することで前記自動選択部４１が前記温度検出情報を選択したときの温度補正を行う温度補正部４４と、前記演算部４２または温度補正部４４からの温度情報に基づいて前記加熱手段２６を駆動制御する駆動制御部４５とを備える。ここで、前記自動選択部４１は、前記加熱手段２６での昇温開始時から、前記半導体ウェハ２３から放射される赤外線の強度が一定値となるまでの段階、すなわち昇温段階においては前記赤外線検出手段２８からの赤外線検出情報を選択し、前記昇温段階が終わり成長膜を形成するに適した所定の高温に安定した段階、すなわち高温安定段階においては前記熱電対２７からの温度検出情報を選択するよう機能する。また、前記駆動制御部４５は、前記演算部４２または温度補正部４４からの温度情報と、予め設定された温度基準値とを比較し、その大小関係から前記加熱手段２６をＯＮ−ＯＦＦ切換する。
【００１７】
＜動作＞
本実施例の化学気相成長方法を、図１０に示した半導体レーザ素子の成長を例にとって説明する。図２は上記化学気相成長装置を用いた化学気相成長方法を示すフローチャートである。まず、反応室内の載置台２２上にｎ型ＧａＡｓ基板１０となる単一の半導体ウェハ２３を載置し、これを加熱手段２６で加熱して反応室内の昇温を開始する（ステップＳ０１：昇温工程）。これと略同時に、半導体ウェハ２３から放射される赤外線の強度を、赤外線検出手段２８で検出し始める（ステップＳ０２）。この際、制御手段２９の自動選択部４１は赤外線検出情報および温度検出情報のうち赤外線検出情報を選択し、この赤外線検出情報に基づいて加熱手段２６の加熱制御を行う。すなわち、演算部４２にて赤外線検出情報から半導体ウェハ２３の表面温度を演算し、演算した表面温度が設定した値となったとき（ステップＳ０３）、加熱手段２６での昇温を停止し（ステップＳ０４）、反応室内を高温安定状態とする。なお、昇温停止から高温安定状態になるまである程度の時間を要するため、その後も赤外線検出手段２８による検出を続け、赤外線の強度が昇温停止に伴って安定したとき（高温安定段階）、制御手段２９はそのことを判断し、自動選択部４１での選択を赤外線検出情報から温度検出情報に切り換える。そうすると、赤外線検出手段２８は検出を停止し、同時に熱電対２７は反応室内の所定位置の温度検出を開始する（ステップＳ０５）。この際、温度差記憶部４３は、演算部４２で演算した半導体ウェハ２３の表面温度と、熱電対２７での検出温度との間の温度差を求めて記憶する。そうすると、半導体ウェハ２３の周辺に付着物が付いたために前記熱電対２７で得た温度検出情報に狂いが生じても、前記赤外線検出手段２８からの赤外線検出情報を用いて温度検出情報を正確に補正でき、後工程の熱電対２７での温度制御が正確となる。
【００１８】
また、自動選択部４１にて赤外線検出情報から温度検出情報に選択を切り換えるのと略同時に、反応ガスとして例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）等の有機金属とアルシン等のハイドライドガスの混合ガスを反応室内へ供給し始め、半導体ウェハ２３の上面での前記半導体ウェハ２３と異なる物質、すなわちｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層１１の成長を開始する（ステップＳ０６：成長工程）。同時に、温度補正部４４にて、熱電対２７での温度検出温度から温度差記憶部４３に記憶した温度差を減算することで、温度検出情報の温度補正する。そして、補正された検出温度を予め設定された基準温度と比較して、以後の加熱手段２６での温度制御を行う。この温度補正は、以後、最上層のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４の形成完了に至るまで続けられる（ステップＳ０７）。
【００１９】
ここで、熱電対２７による温度制御では半導体ウェハ２３の周辺の付着物（図９中の８参照）の影響を受けてしまい、成長温度を長期にわたって再現することが困難であるが、本実施例では、昇温段階において、周辺の付着物によって影響の受けない赤外線検出手段２８で半導体ウェハ２３の表面温度を一旦得た後、その後に熱電対２７での温度制御を行うので、まず赤外線検出情報に基づいて正確な温度水準を検出し、これに基づいて誤差を含む温度検出情報を補正でき、以後、補正された温度検出情報で温度制御できるため、第１の従来例で問題とされていた周辺付着物の温度制御への悪影響を防止できる。
【００２０】
また、半導体ウェハ１と異なった物質を成長した場合、赤外線放射特性は変化してしまい、また、赤外線の多重反射による干渉効果のため、赤外線検出に誤差が生じるが、本実施例では、成長膜形成工程においては熱電対２７で反応室内の所定位置の温度を検出することで温度制御を行うため、成長膜の物質の変化に影響されずに温度制御できる。したがって、第２の従来例で問題とされていた材質による赤外線放出特性の変化や、多重反射による干渉を防止でき、温度制御の安定性を確保でき、長期にわたり再現性良く所望の成長膜を成長することができる。
【００２１】
なお、半導体ウェハ２３の上面に成長膜が形成されることにより、加熱手段２６による加熱環境が僅かに変化し、そのために赤外線検出手段２８での赤外線検出情報および熱電対２７での温度検出情報に僅かな影響を与えるが、図８に示すように、たかだか数μｍの膜厚成長においては、１回の成長中にでの付着物または成長膜の影響による半導体ウェハ２３の温度変化は無視できるものである。
【００２２】
［第２の実施例］
本発明の第２の実施例は、化学気相成長工程の初めの昇温段階およびその後に続く半導体ウェハと同一物質の結晶成長段階は、赤外線検出器を用いた温度制御の下で行い、その後に続く半導体ウェハと異なった物質の結晶成長以降の段階においては、熱電対を用いて半導体ウェハの温度制御を行うものである。
【００２３】
＜構成＞
本発明の第２の実施例の化学気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）は、基本的には図１に示した第１の実施例と略同様の構成とされるが、制御手段２９の自動選択部４１において赤外線検出手段２８からの赤外線検出情報を熱電対２７からの温度検出情報に切り換えるタイミングを、第１の実施例においては赤外線強度の安定時に合致させていたのに対し、本実施例では、半導体ウェハ２３と同一物質から半導体ウェハ２３と異なる物質の成長（ヘテロ構造作成）段階に切り換わる時点に合致させる点で、本実施例は第１の実施例と異なる。
【００２４】
すなわち、前記制御手段２９の自動選択部４１は、内蔵された計時手段（タイマー）の計時判断に基づいて、半導体ウェハ２３と同一物質の成長段階が終了する時点で、赤外線検出情報から温度検出情報に選択を切り換える機能を有せしめられている。かかる制御手段２９の機能は、マイクロコンピュータチップのＲＯＭまたはＲＡＭに記録される。また、各成長膜形成用のガス供給器３３による反応ガスの供給タイミングは、内臓される計時手段によって決定づけられる。これらのタイミングは経験値に基づいて予め設定しておく。その他の構成は第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００２５】
＜動作＞
図３は本実施例の化学気相成長装置を用いた化学気相成長方法を示すフローチャートである。本実施例の化学気相成長方法は、まず、反応室内において載置台２２上に載置された半導体ウェハ２３を、加熱手段２６で加熱し、反応室内の昇温を開始する（ステップＳ１１）。これと略同時に、半導体ウェハ２３から放射される赤外線の強度を、赤外線検出手段２８で検出し始める（ステップＳ１２）。この際、制御手段２９の自動選択部４１は赤外線検出情報および温度検出情報のうち赤外線検出情報を選択し、この赤外線検出情報に基づいて加熱手段２６の加熱制御を行う。すなわち、演算部４２にて赤外線検出情報から半導体ウェハ２３の表面温度を演算し、演算した表面温度が設定した値となったとき（ステップＳ１３）、加熱手段２６での昇温を停止し（ステップＳ１４）、反応室内を高温安定状態とする。なお、赤外線検出手段２８はあと少しそのまま赤外線の強度を検出し続ける。赤外線の強度が昇温停止に伴って安定した後、図示しない計時手段からの信号に基づいて、反応室内への反応ガスの供給を開始し、半導体ウェハ２３の上面に成長膜を形成する。ここで、半導体ウェハ２３の上面にこれと同一の物質を形成する際には（ステップＳ１５）、引続き赤外線検出手段２８での赤外線強度検出に基づいて温度補正を行う（ステップＳ１６：同膜形成工程）。そして、半導体ウェハ２３と異なる物質の成長膜の成長を開始するとき（ステップＳ１７）、これと略同時に、自動選択部４１は、計時手段からの信号に基づいて、赤外線検出情報から温度検出情報に選択を切り換える（異膜形成工程）。そうすると、赤外線検出手段２８は検出を停止し、同時に熱電対２７は反応室内の所定位置の温度検出を開始する（ステップＳ１８〜Ｓ１９）。この際、温度差記憶部４３は、演算部４２で演算した半導体ウェハ２３の表面温度と、熱電対２７での検出温度との間の温度差を求めて記憶する。以後、温度補正部４４にて、熱電対２７での温度検出温度から温度差記憶部４３に記憶した温度差を減算することで、温度検出情報の温度補正しつつ、補正された検出温度を予め設定された基準温度と比較して、以後の加熱手段２６の駆動制御を行う。このようにすれば、本実施例によっても、第１の実施例と同様の効果がある。
【００２６】
［第３の実施例］
＜構成＞
本発明の第３の実施例の化学気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）は、図５の如く、反応室内において回転する載置台２２上に複数個の半導体ウェハ２３を並置し、前記各半導体ウェハ２３の上面に成長膜を形成するものであって、図４の如く、前記載置台２２上の前記半導体ウェハ２３を加熱する加熱手段２６と、前記載置台２２を縦軸２５を中心として回転する回転手段２４と、前記反応室内の所定位置の温度を検出する熱電対２７と、加熱された前記半導体ウェハ２３から放射される赤外線の強度を検出する赤外線検出手段２８と、前記熱電対２７および前記赤外線検出手段２８からの検出情報に基づいて前記加熱手段２６での加熱温度を制御する制御手段２９と、前記赤外線検出手段２８からの赤外線検出情報受信時にこれと異なる異種情報の受信を前記載置台２２の回転に同期して間欠的に禁止する異種情報受信禁止手段４９とを備えている。
【００２７】
前記反応室を形成するリアクタチャンバ２１は、第１の実施例と同様、上部に反応ガスを供給する供給孔３１が形成され、ガス供給管３２を介してガス供給器３３が取り付けられる。また、前記リアクタチャンバ２１の上部の所定位置には、前記赤外線検出手段２８を取り付ける取付孔３４が形成されている。前記載置台２２は、カーボンまたはＳｉＣでコートされたカーボンを用いて、図５のように複数個（３枚）の半導体ウェハ２３を並置できる径の円板状に形成され、前記反応室内の中央部に固定された支持筒３５の上端部に図示しないベアリング機構等にて水平に支持され、かつ前記支持筒３５内に貫通された前記回転手段２４の縦軸２５に連結されて水平方向に回転される。なお、望ましくは、該載置台２２の上面には各半導体ウェハ２３を位置決するための複数の凹部（図示せず）が形成され、該凹部は載置台２２の回転中心点を軸に互いに精度よく点対称に配される。
【００２８】
前記異種情報受信禁止手段４９は、図４の如く、前記リアクタチャンバ２１の取付孔３４の開口部付近を開閉するチョッパー５１と、該チョッパー５１を開閉駆動制御する開閉制御部５２と、該開閉制御部５２に開閉タイミングを提供する開閉タイミング提供部５３と、前記チョッパー５１からの間欠的な信号を平滑化する平滑回路５４とからなる。
【００２９】
前記チョッパー５１は、取付孔３４を開閉することで前記半導体ウェハ２３の上面と前記赤外線検出手段２８との間の赤外線を断続するものある。前記開閉タイミング提供部５３は前記載置台２２の回転角を検出するもので、フォトエンコーダ等が用いられる。そして、前記開閉制御部５２は、前記赤外線検出手段２８の検出スポットと前記載置台２２の回転角との対応関係が予め記憶された記憶機能と、前記開閉タイミング提供部５３からの回転角信号および前記記憶機能で記憶されたデータに基づいて前記赤外線検出手段２８の検出スポットが半導体ウェハ２３上に位置するか否かを判断する判断機能と、該判断機能にて前記検出スポットが前記半導体ウェハ２３上に位置すると判断したときに前記取付孔３４が開になり前記半導体ウェハ２３上に位置しない（禁止範囲にある）と判断したときに閉となるよう前記チョッパー５１を切り換える切換機能とを有せしめられている。
【００３０】
なお、本実施例における熱電対２７は、第１または第２の実施例と同様、昇温後の高温安定段階または半導体ウェハと異なった物質の成長開始以降において温度制御を行うものである。その他の構成は第１または第２の実施例と同様でよく、説明を省略する。
【００３１】
＜動作＞
図６は本実施例の化学気相成長方法を示すフローチャートである。図６の如く、まず、反応室内において載置台２２上に複数個（３枚）の半導体ウェハ２３を並置し、載置台２２を縦軸２５を中心として一定速度で回転しながら、加熱手段２６で半導体ウェハ２３等を加熱して反応室内の昇温を開始する（ステップＳ４１）。これと略同時に、赤外線検出手段２８での検出による温度制御を開始する（ステップＳ４２〜Ｓ４７）。この際、制御手段２９の自動選択部４１は赤外線検出情報および温度検出情報のうち赤外線検出情報を選択する。そうすると、赤外線検出手段２８は、入力された赤外線の強度を電気信号に変換しようとする。
【００３２】
ところで、載置台２２には、図５のように複数個の半導体ウェハ２３が並置されている。図５中、Ｌｐは赤外線検出手段２８の検出スポットの中心点の軌跡、Ｓｐは隣合う半導体ウェハ２３の間には隙間である。この状態で半導体ウェハ２３の中央部からの赤外線を赤外線検出手段２８で検出する場合、前記検出スポットの中心点の軌跡Ｌｐは、半導体ウェハ２３だけでなく、隣合う半導体ウェハ２３の間の隙間Ｓｐに露出した載置台２２上をも通過するため、赤外線検出手段２８は半導体ウェハ２３からの赤外線と載置台２２からの赤外線とを交互に検出することになる。ここで、載置台２２はカーボンまたはＳｉＣでコートされたカーボンである。一方、半導体ウェハ２３は一般にＧａＡｓないしはＩｎＰからなり、両者の赤外線放出特性が異なるため、両者からの赤外線をそのまま交互に検出した場合、半導体ウェハ２３の表面温度の測定精度が悪化する。そこで、本実施例では、前記隙間Ｓｐに露出した載置台２２からの赤外線の受信を、異種情報の受信として禁止する。具体的には、図４においてまず開閉タイミング提供部５３にて載置台２２の回転角を検出し（ステップＳ４２）、この検出結果が開閉制御部５２に伝達される。開閉制御部５２は、予め記憶された載置台２２の回転角と赤外線検出手段２８の検出スポットの位置との対応関係から、赤外線検出手段２８の検出スポットが半導体ウェハ２３上に位置するか否かを判断し（ステップＳ４３）、その判断結果に基づいて、半導体ウェハ２３上に位置すると判断したときはチョッパー５１にてリアクタチャンバ２１の取付孔３４の入口を開とし（ステップＳ４５：検出工程）、それ以外の禁止範囲、すなわち載置台２２上に位置すると判断したときは取付孔３４を閉とする（ステップＳ４４：禁止工程）。このように、検出工程および禁止工程を、載置台２２の回転に同期して間欠交互に繰り返す。そうすると、赤外線検出手段２８には、半導体ウェハ２３からの赤外線のみが入射される。そして、赤外線検出手段２８は赤外線の強度を電気信号に変換し、該電気信号は平滑回路５４にて平滑化されて直流信号となり、制御手段２９に伝達される。かかる動作は、赤外線の強度が一定値となるまで繰り返される（ステップＳ４６）。そうすると、赤外線検出手段２８での赤外線検出情報が正確になり、昇温段階での温度制御を適正化できる。
【００３３】
次に、赤外線の強度が一定値となったとき、図６の如く、加熱手段２６での昇温を停止し（ステップＳ４７）、反応室内を高温安定状態とする。なお、図６は、赤外線検出情報を温度検出情報に切り換えるタイミングを、第１の実施例と同様に赤外線強度の安定時に合致させた例である。図６の如く、赤外線の強度が昇温停止に伴って安定したとき、制御手段２９は赤外線検出情報から温度検出情報に選択を切り換え、以後、熱電対２７を用いて反応室内の温度制御を行いながら（ステップＳ４８）、半導体ウェハ２３の上面で成長膜を形成する（ステップＳ４９，Ｓ５０）。
【００３４】
このように、載置台２２に複数個の半導体ウェハ２３を並置しても、第１または第２の実施例と同様の動作を精度よく行うことができ、大量生産によるコスト低減の要請に合致する。
【００３５】
［変形例］
（１）第２の実施例において、新たな成長膜の形成開始を計時手段の計時情報に基づいて認識していたが、新たな成長膜が少しでも形成されると、赤外線検出手段２８で検出した赤外線の強度は急激に変化することを利用し、一定以上の速度で赤外線の強度が急激に変化したときに新たな成長膜が形成されたと判断し、この判断結果に基づいて、自動選択部４１のて赤外線検出情報から温度検出情報への選択切換を行ってもよい。
（２）第３の実施例において、赤外線検出手段２８の他に熱電対２７を使用していたが、熱電対２７を省略し、赤外線検出手段２８による温度制御のみの化学気相成長装置に適用してもよい。
（３）第３の実施例において、図６では、赤外線検出情報から温度検出情報に切り換えるタイミングを、第１の実施例と同様に赤外線強度の安定時に合致させていたが、第２の実施例と同様、半導体ウェハ２３と同一物質から半導体ウェハ２３と異なる物質の成長段階に切り換わる時点に合致させてもよい。
（４）第３の実施例において、赤外線検出手段２８の異種情報の受信を禁止後、平滑回路で平滑化することで温度制御を安定化させていたが、載置台２２の回転速度が遅い場合は、検出値の誤差を回路的に補正しにくい状況が生じる可能性がある。そこで、赤外線検出手段２８の異種情報受信禁止時は、熱電対２７からの温度検出情報を活用して温度制御してもよい。
（５）第３の実施例において、取付孔３４の入口を開閉するチョッパー５１で異種情報の受信を機械的に禁止していたが、これに代えて、赤外線検出手段２８からの出力をリレー等の電気回路を用いて開閉することで、異種情報の受信を電気的に禁止してもよい。
（６）第３の実施例の異種情報受信禁止手段４９において、異種情報の受信を禁止するタイミングは、載置台２２の回転角を検出することで行っていたが、回転手段２４の回転速度が正確ならば、計時手段によって異種情報の受信禁止タイミングを時間的に固定してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明請求項１および請求項２によると、反応室内において、回転する載置台上に複数個の半導体ウェハを並置して加熱する。この際、赤外線検出手段の検出スポットは、半導体ウェハ上面と、互いに隣合う半導体ウェハの間の隙間に現れる載置台の上面とを交互に通過する。検出スポットが半導体ウェハ上にあるときに赤外線の強度を検出する検出工程と、検出スポットが半導体ウェハ以外にあるときに赤外線の強度検出を禁止する禁止工程とを、載置台の回転に同期して間欠交互に繰り返すので、半導体ウェハからの赤外線検出情報と異なる異種情報の受信を禁止でき、赤外線検出手段での赤外線検出情報を正確にできる。
【００３７】
以上のことから、本発明によると、温度制御の安定性を確保でき、長期にわたり再現性良く所望の成長膜を成長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の化学気相成長装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例の化学気相成長方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施例の化学気相成長方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施例の化学気相成長装置を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第３の実施例において複数個の半導体ウェハを載置台上に並置した状態を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例の化学気相成長方法を示すフローチャートである。
【図７】第１の従来例の化学気相成長装置を示す概略構成図である。
【図８】第２の従来例の化学気相成長装置を示す概略構成図である。
【図９】第１の従来例の化学気相成長装置内における分解生成物の付着状態を示す図である。
【図１０】可視光半導体レーザ素子のダブルヘテロ構造を示す図である。
【図１１】第２の従来例において成長物質の違いによる赤外線検出器の検出赤外線強度の違いを示す概念図である。
【図１２】第２の従来例における赤外線の多重反射による干渉を示す概念図である。
【図１３】第２の従来例において赤外線の干渉の影響による赤外線検出器の検出温度の変動を示す概念図である。
【図１４】第２の従来例において複数個の半導体ウェハを載置台上に並置した状態を示す図である。
【符号の説明】
２２  載置台、２３  半導体ウェハ、２４  回転手段、２５  縦軸、２６  加熱手段、２７  温度検知手段、２８  赤外線検出手段、２９  制御手段、４１  自動選択部、４５  駆動制御部、４９  異種情報受信禁止手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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