(57)【要約】【課題】高い生産効率で、再現性良く安定して製造が行える化合物半導体製造方法及び化合物半導体製造装置を提供する。【解決手段】雰囲気を個別に温度制御及びガス制御可能な前処理室２と本処理室３と後処理室４とをそれぞれ個別に開閉可能な開閉扉５，６，７を介して連絡させると共に、基板８を保持するための複数の試料台９が前処理室２、本処理室３、後処理室４、前処理室２と循環移動可能にしておき、前処理室２では、試料台９への未処理基板８の供給を含む前処理を行い、本処理室３では、半導体結晶を成長させる本処理を行い、後処理室４では、試料台９からの処理済基板８の回収と試料台９のクリーニングとを含む後処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相成長法により基板上に半導体結晶を成長させて行う化合物半導体製造方法において、試料台への未処理基板の供給を含む前処理と、試料台上の基板に半導体結晶を成長させる本処理と、試料台からの処理済基板の回収と試料台のクリーニングとを含む後処理とを隣接する別室でそれぞれ行い、試料台が各室間を移動して各処理を受けるようにしたことを特徴とする化合物半導体製造方法。
【請求項２】
気相成長法により基板上に半導体結晶を成長させて行う化合物半導体製造方法において、雰囲気を個別に温度制御及びガス制御可能な前処理室と本処理室と後処理室とをそれぞれ個別に開閉可能な開閉扉を介して連絡させると共に、基板を保持するための複数の試料台が開閉扉を通って、前処理室にあるものは本処理室へ、本処理室にあるものは後処理室へ、後処理室にあるものは前処理室へと循環移動可能にしておき、前処理室では、試料台への未処理基板の供給を含む前処理を行い、本処理室では、半導体結晶を成長させる本処理を行い、後処理室では、試料台からの処理済基板の回収と試料台のクリーニングとを含む後処理を行うことを特徴とする化合物半導体製造方法。
【請求項３】
各処理室における処理を同時に行った後、各処理室の試料台を一斉に次処理室へ循環移動させることを特徴とする請求項２記載の化合物半導体製造方法。
【請求項４】
前処理は、未処理基板の供給後に、常温から室間移動温度まで昇温する温度制御を含むことを特徴とする請求項２又は３記載の化合物半導体製造方法。
【請求項５】
本処理は、室間移動温度から成長温度まで昇温した後、室間移動温度まで降温する温度制御を含むことを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の化合物半導体製造方法。
【請求項６】
後処理は、処理済基板の回収後に、常温からクリーニング温度まで昇温した後、室間移動温度まで降温する温度制御を含むことを特徴とする請求項２〜５いずれか記載の化合物半導体製造方法。
【請求項７】
後処理は、処理済基板の回収後に、雰囲気をクリーニングガスとするガス制御を含むことを特徴とする請求項２〜６いずれか記載の化合物半導体製造方法。
【請求項８】
後処理は、本処理における成長時間から推定される堆積物の量に応じてクリーニングガスの供給レートとクリーニング時間を調整するガス制御を含むことを特徴とする請求項７記載の化合物半導体製造方法。
【請求項９】
本処理は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法によることを特徴とする請求項２〜８いずれか記載の化合物半導体製造方法。
【請求項１０】
炉内で気相成長法により基板上に半導体結晶を成長させて行う化合物半導体製造装置であって、炉が各々独立な前処理室と本処理室と後処理室とからなり、これら前処理室と本処理室と後処理室とがそれぞれ個別に開閉可能な開閉扉を介して相互に連絡されていると共に、基板を保持するための複数の試料台を有し、前処理室にある試料台は開閉扉を通って本処理室へ、本処理室にある試料台は開閉扉を通って後処理室へ、後処理室にある試料台は開閉扉を通って前処理室へと循環移動させる循環移動機構を備えることを特徴とする化合物半導体製造装置。
【請求項１１】
前処理室には、炉の外部から試料台へ未処理基板を搬入する搬入口と、搬入後の外部ガスを排出するガス排出口と、不活性ガスを導入するガス導入口と、雰囲気温度を制御する前処理室温度制御部とを備え、本処理室には、反応ガスを導入するガス導入口と、反応済みガスを排出するガス排出口と、雰囲気温度を制御する本処理室温度制御部とを備え、後処理室には、試料台から炉の外部へ処理済基板を搬出する搬出口と、後処理室内のガスを排出するガス排出口と、不活性ガスを導入する不活性ガス導入口と、クリーニングガスを導入するクリーニングガス導入口と、雰囲気温度を制御する後処理室温度制御部とを備えることを特徴とする請求項１０記載の化合物半導体製造装置。
【請求項１２】
炉が環状に形成され、この炉が周方向に３分割されて前処理室と本処理室と後処理室とが形成されることを特徴とする請求項１０又は１１記載の化合物半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い生産効率で、再現性良く安定して製造が行える化合物半導体製造方法及び化合物半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、気相成長法により基板上に半導体結晶を成長させて行う化合物半導体製造方法においては、基板の温度を常温から高温の成長温度へ上げる過程、高温において基板表面を清浄化する過程、半導体の成長を行う過程、半導体の成長後に基板温度を成長温度から常温へ下げる過程を含んでおり、これらの全過程は同一の成長室内で一貫して行う。
【０００３】
これに対し、清浄化室と成長室とを別々に設ける方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の方法は、窒化物半導体の成長方法において、例えばサファイア基板へのＭＯＶＰＥ装置による２段階成長法における２回の昇温過程、すなわち、常温→１０００℃（清浄化）→５００℃（低温バッファ層）、５００℃→７００〜１０００℃（成長温度）→常温（取り出し）、という２回の昇温過程において、基板を清浄化するプロセスと実際に半導体を成長するプロセスを平行処理することにより、生産効率を向上させ生産コストを効果的に低減させるというものである。
【０００４】
一方、この種の化合物半導体製造方法においては、結晶成長時に反応生成物が炉内壁や治具類（以下、構成部材と総称する）に付着し堆積する。この堆積物は、結晶成長時の微小異物等の原因となるため、発光デバイスとして用いるに十分な結晶性を得ることが困難になる。この堆積物による悪影響は窒化物半導体の気相成長では特に顕著になるため、窒化物半導体を大量生産するための装置を連続駆動させる場合には、再現性良く安定した成長を行うために構成部材を成長毎にクリーニングするのが必要不可欠になる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２８１９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の化合物半導体製造方法では、上述のような反応生成物が付着した構成部材をクリーニングさせるために成長室内にエッチングガスを導入させるような機構はない。
【０００７】
仮に、成長室に構成部材を気相エッチングするためのエッチングガスの導入口を設けた場合、５００℃（低温バッファ層）成長の前にクリーニングを行う必要があり、この場合、一度成長温度と同程度の１０００℃付近まで昇温させなければならないため、余計な昇降過程が加わり、生産性を上げるために清浄化室と成長室とを別々に設けた方法が意味をなさなくなる。
【０００８】
一方、清浄化室にエッチングガスの導入口を設けた場合、窒化ガリウム基板のような成長させる化合物半導体結晶と同じ材料の基板を設置した状態では激しいエッチングが生じるため実行できない。そこで、清浄化室に基板を設置せず構成部材のみをクリーニングすることになる。
【０００９】
構成部材のみをクリーニングする場合、クリーニング処理後、一度、基板設置可能な温度（２００℃以下）まで降温させてから基板の設置を行い、さらにその後、成長室が常に５００℃以上であることから、基板を成長室へ搬送可能にするために最低でも５００℃まで昇温させる必要がある。このため、やはり余計な昇降過程が加わってしまい、生産性を上げるために清浄化室と成長室とを別々に設けた方法が意味をなさなくなる。
【００１０】
窒化物半導体の結晶成長に用いられる基板の内、サファイア、炭化珪素、シリコン等に関してはこの限りではないが、窒化ガリウム基板は、近年生産が活発化してきているＧａＮ系青紫ＬＤ用ウエハの製作に必要不可欠なため、窒化ガリウム基板を用いた化合物半導体製造方法の実用性が無視できない。
【００１１】
なお、クリーニングに関する他の方法として、反応生成物が付着した構成部材を炉から取り外して、気相エッチング装置にセットしクリーニングする方法も考えられるが、この場合、交換作業時に構成部材を必ず大気中にさらすことになり、生産性、安定性の点で不安が残る。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高い生産効率で、再現性良く安定して製造が行える化合物半導体製造方法及び化合物半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明の方法は、気相成長法により基板上に半導体結晶を成長させて行う化合物半導体製造方法において、試料台への未処理基板の供給を含む前処理と、試料台上の基板に半導体結晶を成長させる本処理と、試料台からの処理済基板の回収と試料台のクリーニングとを含む後処理とを隣接する別室でそれぞれ行い、試料台が各室間を移動して各処理を受けるようにしたものである。
【００１４】
また、本発明の方法は、気相成長法により基板上に半導体結晶を成長させて行う化合物半導体製造方法において、雰囲気を個別に温度制御及びガス制御可能な前処理室と本処理室と後処理室とをそれぞれ個別に開閉可能な開閉扉を介して連絡させると共に、基板を保持するための複数の試料台が開閉扉を通って、前処理室にあるものは本処理室へ、本処理室にあるものは後処理室へ、後処理室にあるものは前処理室へと循環移動可能にしておき、前処理室では、試料台への未処理基板の供給を含む前処理を行い、本処理室では、半導体結晶を成長させる本処理を行い、後処理室では、試料台からの処理済基板の回収と試料台のクリーニングとを含む後処理を行うものである。
【００１５】
各処理室における処理を同時に行った後、各処理室の試料台を一斉に次処理室へ循環移動させてもよい。
【００１６】
前処理は、未処理基板の供給後に、常温から室間移動温度まで昇温する温度制御を含んでもよい。
【００１７】
本処理は、室間移動温度から成長温度まで昇温した後、室間移動温度まで降温する温度制御を含んでもよい。
【００１８】
後処理は、処理済基板の回収後に、常温からクリーニング温度まで昇温した後、室間移動温度まで降温する温度制御を含んでもよい。
【００１９】
後処理は、処理済基板の回収後に、雰囲気をクリーニングガスとするガス制御を含んでもよい。
【００２０】
後処理は、本処理における成長時間から推定される堆積物の量に応じてクリーニングガスの供給レートとクリーニング時間を調整するガス制御を含んでもよい。
【００２１】
本処理は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法によってもよい。
【００２２】
また、本発明の装置は、炉内で気相成長法により基板上に半導体結晶を成長させて行う化合物半導体製造装置であって、炉が各々独立な前処理室と本処理室と後処理室とからなり、これら前処理室と本処理室と後処理室とがそれぞれ個別に開閉可能な開閉扉を介して相互に連絡されていると共に、基板を保持するための複数の試料台を有し、前処理室にある試料台は開閉扉を通って本処理室へ、本処理室にある試料台は開閉扉を通って後処理室へ、後処理室にある試料台は開閉扉を通って前処理室へと循環移動させる循環移動機構を備えたものである。
【００２３】
前処理室には、炉の外部から試料台へ未処理基板を搬入する搬入口と、搬入後の外部ガスを排出するガス排出口と、不活性ガスを導入するガス導入口と、雰囲気温度を制御する前処理室温度制御部とを備え、本処理室には、反応ガスを導入するガス導入口と、反応済みガスを排出するガス排出口と、雰囲気温度を制御する本処理室温度制御部とを備え、後処理室には、試料台から炉の外部へ処理済基板を搬出する搬出口と、後処理室内のガスを排出するガス排出口と、不活性ガスを導入する不活性ガス導入口と、クリーニングガスを導入するクリーニングガス導入口と、雰囲気温度を制御する後処理室温度制御部とを備えてもよい。
【００２４】
炉が環状に形成され、この炉が周方向に３分割されて前処理室と本処理室と後処理室とが形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２６】
（１）高い生産効率で製造が行える。
【００２７】
（２）再現性良く安定して製造が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２９】
図１に示されるように、本発明に係る化合物半導体製造装置は、炉１が各々独立な前処理室２と本処理室３と後処理室４とからなる。この実施形態では、炉１は環状に形成され、この炉１が周方向に３分割されて前処理室２と本処理室３と後処理室４とが形成されている。炉１の形状はこれに限らず、角形でも楕円形でもその他の任意形状でもよく、前処理室２に対して本処理室３が隣接し、本処理室３に対して後処理室４が隣接し、後処理室４対して前処理室２が隣接していればよい。
【００３０】
前処理室２と本処理室３と後処理室４は、それぞれ個別に開閉可能な開閉扉５，６，７を介して相互に連絡されている。この実施形態では、開閉扉５，６，７は、炉１の径方向外向きに移動して炉１の外側壁１ａから外に退出することにより、隣室同士を連通させ、逆に、径方向内向きに移動して炉１の内側壁１ｂに接するまで戻ることにより、隣室同士を遮断するようになっている。開閉扉５，６，７の構造及び開閉方式はこれに限らず、炉１内外の機密保持と隣室同士の機密保持が保たれ、かつ、次に述べる試料台９が通過可能なものであればよい。
【００３１】
本発明に係る化合物半導体製造装置は、基板８を保持するための複数の試料台９を有する。試料台９は簡単のため各室に１個ずつ図示したが、総数が３個以上であってもよいし、１室に２個以上あってもよいし、タイミングにより０個の室があってもよい。試料台９は、従来よりサセプタと呼ばれているもの、もしくはそれを保持するための円形のテーブルを指す。この実施形態では、試料台９は基板８より径が大きい円盤状に形成され、その上面に４枚の基板８を載せて保持するようになっている。試料台９は、これに限らず、基板８を簡単に着脱でき、本処理室３内で半導体結晶成長に適した状態で基板８を保持できるものであればよい。基板８は、例えば、２インチ窒化ガリウム基板である。基板８の保持は、例えば、接着で行う。
【００３２】
本発明に係る化合物半導体製造装置は、前処理室２にある試料台９は開閉扉５を通って本処理室３へ、本処理室３にある試料台９は開閉扉６を通って後処理室４へ、後処理室４にある試料台９は開閉扉７を通って前処理室２へと循環移動させる循環移動機構１０を備える。この実施形態では、循環移動機構１０は、炉１の外側壁１ａと内側壁１ｂの中央を通る円環状の案内路１１に沿わせて試料台９を案内するようになっている。循環移動機構１０の構造及び移動方式は、これに限らず、試料台９を個別又は一斉に循環移動できるものであればよい。
【００３３】
前処理室２には、前処理補助室（図示せず）が隣接しており、前処理補助室と前処理室２との境界に内側扉、前処理補助室と外部との境界に外側扉が設けられる。炉１の外部から前処理室２に未処理基板８を搬入する際は、外側扉から前処理補助室に搬入した未処理基板８をいったん前処理補助室内で待機させ、外部ガス（大気）を排出して純窒素ガスを導入し、その後、未処理基板８を内側扉から前処理室２に搬入する。
【００３４】
ただし、ここでは、前処理補助室は省略し、搬入口１２として説明する。前処理室２には、試料台９へ未処理基板８を搬入する搬入口１２と、搬入後の外部ガス（大気）を排出するガス排出口１３（実際は前処理補助室にある）と、不活性ガスを導入するガス導入口１４（実際は前処理補助室にある）と、雰囲気温度を制御する前処理室温度制御部（図示せず）とを備える。
【００３５】
本処理室３には、反応ガスを導入するガス導入口１５と、反応済みガスを排出するガス排出口１６と、雰囲気温度を制御する本処理室温度制御部（図示せず）とを備える。ガス導入口１５は外側壁１ａに設けられ、ガス排出口１６は内側壁１ｂに設けられる。
【００３６】
後処理室４には、後処理補助室（図示せず）が隣接しており、後処理補助室と後処理室４との境界に内側扉、後処理補助室と外部との境界に外側扉が設けられる。後処理室４から炉１の外部に処理済基板８を搬出する際は、内側扉を通して後処理室４から後処理補助室に処理済基板８を搬入し、内側扉を閉じてから外側扉を通し外部に処理済基板８を搬出する。外側扉を閉じ、後処理補助室の外部ガス（大気）を排出して純窒素ガスを導入する。
【００３７】
ただし、ここでは、後処理補助室は省略し、搬出口１７として説明する。後処理室４には、試料台９から炉１の外部へ処理済基板８を搬出する搬出口１７と、後処理室内のガスを排出するガス排出口１８と、不活性ガスを導入する不活性ガス導入口１９と、クリーニングガスを導入するクリーニングガス導入口２０と、雰囲気温度を制御する後処理室温度制御部（図示せず）とを備える。
【００３８】
なお、不活性ガス導入口１９とクリーニングガス導入口２０は、図示のように一つのガス導入口を使用してガス源が切り替えられるようにしてもよい。同様に、ガス排出口１３、ガス導入口１４、ガス導入口１５、ガス排出口１６、ガス排出口１８、不活性ガス導入口１９、クリーニングガス導入口２０は、ガス源や排出先を適宜に切り換えて、他のガス導入・排出の目的に使用することができる。
【００３９】
さらに、各排出口や導入口の取り付け位置や形状は図示に限らずどのようであってもよく、ガス導入・排出ができればよい。
【００４０】
各室２，３，４の温度制御部は、例えば、ヒータと温度センサと冷却器とコントローラからなり、室内雰囲気の温度と試料台９及び基板８の温度を所望する時間に所望する目標温度となるよう昇温・降温自在に制御ができ、その目標温度を所望する時間の間、安定保持することができる。
【００４１】
図１の化合物半導体製造装置の動作を説明する。
【００４２】
本発明においては、前処理室２では、試料台９への未処理基板８の供給を含む前処理を行い、本処理室３では、半導体結晶を成長させる本処理を行い、後処理室４では、試料台９からの処理済基板８の回収と試料台９のクリーニングとを含む後処理を行う。
【００４３】
まず、前処理室２には、クリーニング済みの試料台９がすでに収納されているものとする。前処理室２及び前処理補助室は不活性ガス雰囲気（例えば、純窒素雰囲気）となっており、前処理補助室に基板８が待機しているので、入口１２を開いて前処理補助室から前処理室２に基板８を搬入する。
【００４４】
前処理室２では、基板８の搬入後、前処理室２の温度（室内雰囲気温度、試料台温度及び基板温度のこと；以下同様）を常温から室間移動温度まで昇温する。室間移動温度とは、本処理室３における最低保持温度のことであり、実際に成長させる化合物半導体により任意で変更可能だが、基本的には、常温以上、成長温度以下とし、基板８及び試料台９が安全に搬送可能な温度とする。
【００４５】
前処理室２の温度が室間移動温度に達すれば、開閉扉５を開いて試料台９を本処理室３に移動可能である。ただし、その時点で、本処理室３で半導体結晶を成長させる本処理が行われている場合は、本処理が終了し本処理室３の温度が室間移動温度に冷却された後、後処理室４に試料台９が移動されるため、それまで前処理室２の試料台９は室間移動温度に維持され、待機する。
【００４６】
前処理室２の試料台９が本処理室３に移動されると、本処理室３では本処理が実行される。前処理室２の試料台９が本処理室３に移動されるとき、その以前に本処理室３で本処理が行われていた場合は、前処理室２の試料台９が本処理室３に移動されると同時に本処理室３の試料台９が後処理室４に移動される。
【００４７】
本処理室３の試料台９が後処理室４に移動されるとき、その以前に後処理室４で試料台９のクリーニングが実行され、クリーニング済みの試料台９が室間移動温度で待機していた場合は、本処理室３の試料台９が後処理室４に搬送されると同時に、後処理室４の試料台９が前処理室２に移動される。
【００４８】
つまり、各室の試料台９は、すべての室が室間移動温度になったと同時または待機の後に次の室へ移動する。
【００４９】
本処理室３で試料台９上の基板８に対し成長プロセスが実行されている本処理の間、後処理室４では試料台９から処理済基板８を搬出するために、後処理室４の温度を常温まで下げる。また、本処理室３と後処理室４との開閉扉６が開閉されたことにより、後処理室４に反応済みガスが侵入するので、ガス排出口１８で反応済みガスを排出すると共に、ガス導入口１９より不活性ガスを導入することにより、後処理室４を不活性ガス雰囲気（例えば、純窒素雰囲気）にする。
【００５０】
その後、搬出口１７が開かれ、後処理室４の試料台９から処理済基板８が回収され、その処理済基板８が不活性ガス雰囲気となっている後処理予備室に図示しない基板搬出装置により搬出される。
【００５１】
後処理室４では、基板搬出後、搬出口１７を閉じる。その後、後処理室４では、試料台９に対して気相エッチングによるクリーニングを行う。このとき、試料台９の温度は、成長温度程度のクリーニング温度まで上げられる。
【００５２】
後処理は、堆積物の量に応じてクリーニングガスの供給レートとクリーニング時間が調整される。堆積物の量は、本処理における成長時間から推定される。よって、成長時間に応じてクリーニングガスの供給レートとクリーニング時間を調整するガス制御を行うことになる。
【００５３】
後処理室４では、クリーニング終了後は、室間移動温度まで降温され、本処理室３の本処理が終了し本処理室３が成長温度から室間移動温度まで降温するまで、後処理室４の温度が室間移動温度で保持される。
【００５４】
さらにこの間に、前処理室２の前処理予備室は、基板が用意され、不活性ガス雰囲気となる。前処理室２のクリーニング済みの試料台９が室間移動温度から常温まで降温されたら、搬入口１２が開かれて、図示しない基板搬入装置により基板８が搬入され、試料台９に供給される。既に述べたように、基板８の搬入後、前処理室２の温度が室間移動温度まで昇温され、本処理室３で本処理が終了し温度が室間移動温度に降温されるまで、前処理室２の温度が室間移動温度に保持される。また、前処理室２が不活性ガス雰囲気にされる。
【００５５】
以上の一連のプロセスが繰り返され化合物半導体の製造が行われる。
【００５６】
次に、特定の試料台９に着目し、試料台９が前処理室２、本処理室３、後処理室４を通過するのに合わせて行われる前処理Ｃ、本処理Ａ、後処理Ｂのタイムスケジュールを説明する。なお、ここでは、常圧ＭＯＶＰＥ法を用いた窒化ガリウム基板上へのＧａＮの結晶成長を行うものとする。
【００５７】
図２において、横軸は製造開始からの経過時間であり、縦軸は炉内温度である。図１に示した３つの試料台９に番号＃１，＃２，＃３を付し、図２の上段に試料台＃１、中段に試料台＃２、下段に試料台＃３のタイムスケジュールを示す。
【００５８】
製造開始時（時刻ｔ０）には、すでに、前処理室２には基板搬入前の試料台＃２が収納されており、本処理室３には本処理前の基板８を保持した試料台＃１が収納されており、後処理室４には基板８を搬出しクリーニング前の試料台＃３が収納されているものとする。
【００５９】
まず、前処理室２の試料台＃２に関しては、時刻ｔ０〜ｔ１において、搬入口１２から４枚の基板８が試料台＃２に搬入された後に、前処理室２が窒素雰囲気とされる。時刻ｔ１に開閉扉５が開けられると共に循環移動機構１０により試料台＃２が本処理室３に移動される。
【００６０】
この実施形態においては、以下に述べる全ての試料台移動時に、ガス排出口１３、ガス導入口１４、ガス導入口１５、ガス排出口１６、ガス排出口１８、不活性ガス導入口１９、クリーニングガス導入口２０を用いて炉１内部全体の雰囲気を窒素に置換する。
【００６１】
前処理室２の試料台＃２が本処理室３に移動されるとき（時刻ｔ１）、開閉扉６が開けられると共に循環移動機構１０により本処理室３内の試料台＃１が後処理室４に移動され、開閉扉７が開けられると共に循環移動機構１０により後処理室４内の試料台＃３が前処理室２に移動される。つまり、試料台＃２，＃１，＃３は同じタイミングで移動され、各室に各試料台９が移動終了後、各開閉扉５，６，７が閉じられる。
【００６２】
次に、時刻ｔ１〜ｔ２において、試料台＃２が収納された本処理室３では、本処理Ａとして、本処理室３内に水素を５０ｋｃｍ3／分のレートで導入しつつ、基板８を１０００℃付近の成長温度に加熱し、例えば、２μｍの厚さのアンドープＧａＮの成長を行う。この際のＧａ原料、窒素原料としては、トリメチルガリウム及びアンモニアをそれぞれ８０μｍｏｌ／分、１０ｋｃｍ3／分の供給レートで供給する。なお、本処理室３内へ原料およびガス供給を行う際、その供給レートと同等のレートでガスの排出を行う。
【００６３】
時刻ｔ１〜ｔ２に、本処理室３において上記一連の成長プロセスによる本処理Ａを実行している間、後処理室４では、後処理Ｂとしてクリーニング前の試料台＃１のクリーニングを行うために、後処理室４内に水素を５０ｋｃｍ3／分のレートで導入しつつ、試料台＃１の温度を１０００℃付近のクリーニング温度まで加熱し、その後、０．５ｋｃｍ3／分のレートで塩化水素ガスを２０分間供給する。クリーニング終了後は、試料台＃１は５００℃の室間移動温度まで冷却され、本処理室３での本処理終了まで、その温度のまま保持される。
【００６４】
さらに、時刻ｔ１〜ｔ２に、本処理室３と後処理室４で本処理Ａとクリーニングを含む後処理Ｂを実行している間、前処理室２では、前処理Ｃとして、搬入口１２を開いて４枚の処理済基板８を搬入し、前処理室２のクリーニング済み試料台＃３に保持させ、その後、前処理室２内に窒素を５０ｋｃｍ3／分のレートで導入しながら、試料台＃３の温度を室間移動温度まで加熱し、本処理室３での本処理Ａの終了まで、その温度のまま保持する。なお、この前処理Ｃの昇温プロセスは、本処理Ａの成長終了までに試料台＃３が室間移動温度になるように、タイミング及び速度を合わせて行う。
【００６５】
時刻ｔ１〜ｔ２に、本処理室３の試料台＃２上の基板８への結晶成長が終了後、試料台＃２は室間移動温度に冷却される。
【００６６】
試料台＃１，＃２，＃３の温度がそれぞれ室間移動温度となった時点（時刻ｔ２）では、炉１内全体が窒素雰囲気とされ、一斉に開閉扉５，６，７が開き、循環移動機構１０により試料台＃２は後処理室４に、試料台＃３は本処理室３に、試料台＃１は前処理室２に、同時に移動され、その後、開閉扉５，６，７が閉じられる。この間、試料台＃１，＃２，＃３の温度は室間移動温度に保持される。
【００６７】
時刻ｔ２〜ｔ３では、本処理室３へ移動された試料台＃３に関しては本処理Ａを実行し、前処理室２に移動された試料台＃１に関しては前処理Ｃを実行する。後処理室４に移動された試料台＃２に関しては、後処理Ｂとして、まず、温度を常温まで下げた後、後処理室４内が窒素雰囲気の状態で搬出口１７を開いて試料台＃２の処理済基板８を搬出し、その後、クリーニングを実行する。
【００６８】
時刻ｔ３以降も上述の一連のプロセスを繰り返す。これにより、例えば、約９時間で合計６回のＧａＮ成長を達成できる。
【００６９】
図３は、従来の化合物半導体製造装置（気相成長装置）において、上記実施形態と同様のＧａＮ成長を行った場合の成長室内と成長室外のタイムスケジュールを示したものである。従来の化合物半導体製造装置は、昇降温の一部と基板の出し入れを成長室外の炉で行うことで生産性の向上を図っているが、クリーニングのための機構は備えていない。図３の上半分は成長室内でのプロセスに注目し、下半分は成長室外でのプロセスに注目したものである。このとき、ＧａＮ成長の回数は、約９時間で本発明の実施形態と同じ６回である。
【００７０】
本発明と従来技術とを比較すると、本発明は試料台のクリーニング過程を含むにもかかわらず、従来技術と同じ生産効率を成功させていることから、化合物半導体の大量生産において、本発明がより再現性、安定性に優れていることを示している。
【００７１】
上記実施形態では窒化ガリウム基板上へのＧａＮのＭＯＶＰＥ成長を説明したが、例えば、ガリウム砒素基板上へのＧａＡｓのＭＯＶＰＥ成長も本質的に同じ成長手順が適用されるため、本発明は基板とその上に成長させる化合物半導体とが同じ材料のものであれば、広く化合物半導体製造に適用可能である。
【００７２】
以上説明したように、本発明は、雰囲気を個別に温度制御及びガス制御可能な前処理室２と本処理室３と後処理室４とをそれぞれ個別に開閉可能な開閉扉５，６，７を介して連絡させると共に、基板８を保持するための複数の試料台９が各室を循環移動可能にしておき、後処理室でクリーニングを含む後処理を行うようにしたので、従来技術にクリーニング処理を加えた場合に追加が必要となる温度昇降過程を省くことが可能になる。
【００７３】
前処理室２は、従来技術において試料台の衝突回避のため設けられた退避部とは異なり、未処理基板８の供給と、その後の常温から室間移動温度までの昇温をするためのものであり、これにより室間移動温度までの昇温過程をクリーニング処理の温度昇降過程とは独立に分離できる。
【００７４】
本発明によれば、化合物半導体を製造するのに必要な製造時間が、成長プロセスにかかる時間と同等にでき、かつ、後処理にクリーニングプロセスが含まれるため、生産性と安定性に優れた化合物半導体の製造を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態を示す化合物半導体製造装置の平面構造図である。
【図２】本発明の化合物半導体製造方法における試料台ごとのタイムスケジュール図である。
【図３】従来の化合物半導体製造方法における成長室内外のタイムスケジュール図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  炉
２  前処理室
３  本処理室
４  後処理室
５，６，７  開閉扉
８  基板
９  試料台（＃１〜＃３は特定の試料台を示す）
１０  循環移動機構
１２  搬入口
１７  搬出口
【図１】
2008130589.tif 000003
【図２】
2008130589.tif 000004
【図３】
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