(57)【要約】【課題】エピタキシャル成長を繰り返すことで閉塞するフィルターカートリッジの交換作業の頻度を減らすことができる化合物半導体製造装置を提供する。【解決手段】基板５上に化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長させる反応炉２に、反応炉２で生成された化合物を捕集するトラップ１２を接続した化合物半導体製造装置において、トラップ本体１８内にフィルターカートリッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃを多段に移動可能に設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長させる反応炉に、反応炉で生成された化合物を捕集するトラップを接続した化合物半導体製造装置において、トラップ本体内にフィルターカートリッジを多段に移動可能に設けたことを特徴とする化合物半導体製造装置。
【請求項２】
複数の前記フィルターカートリッジが前記トラップ内で排気ガス流れ方向に対して横断するよう連結され、連結した複数の前記フィルターカートリッジに移動手段を設けた請求項１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、複数枚の基板（ウェハ）に化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長させる化合物半導体製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ用光源として用いられる半導体レーザーや、携帯電話用受信アンテナなどに用いられるＨＥＭＴ等に化合物半導体の需要が増大しており、それに伴って低価格で高品質な化合物半導体が得られる技術が求められている。このため、有機金属成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用いて一度に多数枚のエピタキシャルウェハを製造できる技術が必要となっている。
【０００３】
化合物半導体をエピタキシャル成長させるには、例えばＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の場合には、ＩＩＩ族原料ガス、Ｖ族原料ガス、ドーパント原料ガス等をリアクタ（反応炉）内に導入し、サセプタ上に設置されたヒーターで加熱された基板上に、これらの原料ガスを供給し熱分解させることで、基板表面にＧａＡｓなどの化合物半導体結晶を気相成長させる。
【０００４】
図４に、従来の化合物半導体製造装置を示す。
【０００５】
図４（ａ）に示すように装置構成は、上流側より、原料供給系１、反応炉２、トラップ３、真空ポンプ４を配置した構成となっている。反応炉２内には、複数の基板５をセットしたサセプタ６が回転自在に設けられ、そのサセプタ６の下側には、原料ガスＧのガス流路を形成する石英管７が設けられる。サセプタ６の上側の反応炉２内には、ヒータ８が設けられる。反応炉２には、反応炉２内の圧力を測定するための圧力計９が設けられる。
【０００６】
トラップ３は反応炉２の石英管７の下流側に接続され、トラップ３と真空ポンプ４の間には、Ｎ2ガス導入ポート１０が接続され、このＮ2ガス導入ポート１０の供給側には、圧力計９で測定した圧力値の信号を受けて開度調整するバルブ１１が接続される。
【０００７】
この従来の化合物半導体製造装置では、石英管７内が真空ポンプ４で真空排気されると同時に、反応炉２内の雰囲気が、石英管７とサセプタ６の隙間を通して真空ポンプ４で排気され、圧力計９の測定値を基に、バルブ１１の開度を調整して、反応炉２及び石英管７内のガス流路が一定の減圧状態に保たれる。この状態で、原料供給系１から一定量の原料ガスＧを供給し、ヒータ８により加熱された基板５面の石英管７内で原料ガスＧを熱分解し、これを複数の基板５上でエピタキシャル成長させるようにしている。
【０００８】
この従来の化合物半導体製造装置において、エピタキシャル成長するには、反応炉２と石英管７内を一定の減圧状態に保つことが条件である。エピタキシャル成長すると、石英管７内で生成された未反応の粉体状の化合物が排気ガスと共に下流側に流れて行きトラップ３で捕集される。
【０００９】
このトラップ３は、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すようにフィルターカートリッジ１５が収容されてなり、そのフィルターカートリッジ１５に多数穴のあいた抵抗板１６が複数枚設けられてる。
【００１０】
このトラップ３で捕集できる化合物の量は有限であるので、許容量を超えると、トラップ３が閉塞し、反応炉２と石英管７内の圧力を一定に保つことができなくなる。そのため、トラップ３が閉塞したら、トラップ３を大気開放して中にあるフィルターカートリッジ１５を交換する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１６３１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、フィルターカートリッジ１５の交換でトラップ３を大気開放するためには、交換前に、Ｎ2ガス導入ポート１０等から不活性ガスを流し、不活性ガスでトラップ３内をガス置換する必要がある。又、ガス置換後にトラップ３内を一度大気開放すると、反応炉２内にも空気が入ってしまい、閉めた後には反応炉２内の純度回復のためのベーキング（真空引き）が必要である。よって、トラップ３内のフィルターカートリッジ１５を交換するためには、交換前の不活性ガスによるガス置換と交換後の反応炉２内の純度回復のためのベーキングの作業が付加されるため、スループットが低下してしまう。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エピタキシャル成長を繰り返すことで閉塞するフィルターカートリッジの交換作業の頻度を減らすことができる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】
【００１４】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、基板上に化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長させる反応炉に、反応炉で生成された化合物を捕集するトラップを接続した化合物半導体製造装置において、トラップ本体内にフィルターカートリッジを多段に移動可能に設けたことを特徴とする化合物半導体製造装置である。
【００１５】
請求項２の発明は、複数の前記フィルターカートリッジが前記トラップ内で排気ガス流れ方向に対して横断するよう連結され、連結した複数の前記フィルターカートリッジに移動手段を設けた請求項１記載の化合物半導体製造装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トラップ内に多段に設けたフィルターカートリッジを移動して交換できるため、トラップ内のフィルターカートリッジ交換に付加されている交換前のトラップ内の不活性ガスによるガス置換、交換後の反応炉のベーキングの頻度を減らすことができると共にスループットの低下を抑えることができるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明と従来例で成長させたエピタキシャル半導体の構造を示す図である。
【図３】本発明と従来例におけるエピタキシャル成長において、成長回数と反応炉内圧力の関係を示す図である
【図４】従来の化合物半導体製造装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る化合物半導体製造装置の概略的な断面図を示したものである。
【００２０】
図１（ａ）において、化合物半導体製造装置の構成は、トラップ１２を除いて、図４（ａ）で説明した従来の化合物半導体製造装置と同じであり、原料供給系１、反応炉２、トラップ１２、真空ポンプ４を配置した構成となっている。
【００２１】
反応炉２内には、複数の化合物半導体（ＧａＡｓ）からなる基板（ウェハ）５をセットしたサセプタ６が回転自在に設けられ、そのサセプタ６の下側には、原料ガスＧのガス流路を形成する石英管７が設けられ、サセプタ６の上側にヒータ８が設けられる。反応炉２には、反応炉２内の圧力を測定するための圧力計９が設けられる。
【００２２】
トラップ１２は、反応炉２の石英管７と導入側ダクト１７ｉで接続され、真空ポンプ４と排出側ダクト１７ｏで接続される。この排出側ダクト１７ｏには、Ｎ2ガス導入ポート１０が接続されると共にそのポート１０にバルブ１１が接続され、そのバルブ１１が圧力計９で開度調整されるようになっている。
【００２３】
さて図１（ｂ）〜図１（ｄ）はトラップ１２の詳細を示したものである。
【００２４】
先ずトラップ１２は、トラップ本体１８内に、ガス流れ方向に対して並列３段に連結したフィルターカートリッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが移動可能に収容される。フィルターカートリッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの高さは、それぞれ導入側ダクト１７ｉと排出側ダクト１７ｏの上下高さと同じに形成され、かつ各フィルターカートリッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、それぞれ通過する排気ガスが、他のカートリッジに流れ込まないように区画されると共に連結され、また、ガスの流れ方向に多数穴のあいた抵抗板１６が複数枚設けられている。
【００２５】
さて、下段のフィルターカートリッジ１５ａには移動手段としての操作棒１３が連結されている。トラップ本体１８は、導入側ダクト１７ｉと排出側ダクト１７ｏの上下高さに対して５倍の高さになるように形成され、トラップ本体１８の下面には、操作棒１３を導入して、導入側ダクト１７ｉと排出側ダクト１７ｏに対してフィルターカートリッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの位置を変えるための導入管１９が接続され、その導入管１９に上下２段にボールバルブ１４ａ、１４ｂが接続される。このボールバルブ１４ａ、１４ｂの弁体に形成される穴は、操作棒１３を挿通できる大きさに形成される。
【００２６】
図１（ｂ）は、導入側ダクト１７ｉと排出側ダクト１７ｏの間に下段のフィルターカートリッジ１５ａが位置した状態にあり、この状態で操作棒１３の下端が上段のボールバルブ１４ａの弁体に当たっており、上段のボールバルブ１４ａを開くと、操作棒１３の下端が上段のボールバルブ１４ａを通過しながら落下し、下段のボールバルブ１４ｂの弁体に当たって停止することで、中段のフィルターカートリッジ１５ｂが、導入側ダクト１７ｉと排出側ダクト１７ｏに位置するようになり、さらに下段のボールバルブ１４ｂを開くことで、操作棒１３の下端が下段のボールバルブ１４ｂを通過しながら落下して導入管１９に当たって停止することで、上段のフィルターカートリッジ１５ｃが、導入側ダクト１７ｉと排出側ダクト１７ｏに位置するようになるようにされる。
【００２７】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２８】
先ず、原料供給系１から原料ガスＧを流し、石英管７内で原料ガスＧを熱分解させて、エピタキシャル原料を基板５にエピタキシャル成長させる。この際、未反応の粉末状の化合物は、石英管７から排ガスと共に排気されてトラップ１２で捕集される。
【００２９】
本発明においては、このトラップ１２内の多段のフィルターカートリッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃを上下多段に連結しており、先ず、下段のフィルターカートリッジ１５ａを導入側ダクト１７ｉと排出側ダクト１７ｏに位置するようにし、そのフィルターカートリッジ１５ａで化合物を捕集する。その後、フィルターの目詰まりが起きたときに、ボールバルブ１４ａを開いて、多段のフィルターカートリッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃを１段下げて、中段のフィルターカートリッジ１５ｂを導入側ダクト１７ｉと排出側ダクト１７ｏに位置するようにさせ、その中段のフィルターカートリッジ１５ｂで化合物を捕集する。その後、その中段のフィルターカートリッジ１５ｂが目詰まりを起こしたときには、下段のボールバルブ１４ｂを開いて、上段のフィルターカートリッジ１５ｃを導入側ダクト１７ｉと排出側ダクト１７ｏに位置するようにして化合物を捕集するようにする。
【００３０】
このように、トラップ１２の外部からボールバルブ１４ａ、１４ｂを開閉し、操作棒１３を適宜下げることで、トラップ１２内の３段に連結したフィルターカートリッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃを順次降下させることができ、トラップ１２を大気開放することなく、フィルターカートリッジ１５ａ、１５ｂ、１５ｃを切り換えることができる。
【００３１】
したがって、フィルターカートリッジ交換に付加されている交換前の不活性ガスによるガス置換と交換後の反応炉２のべーキング作業の頻度を減らすことができる。
【実施例】
【００３２】
図４に示した従来の化合物半導体製造装置と図１に示した本発明の化合物半導体製造装置のそれぞれで、反応炉内の圧力をモニターしながら、図２のＧａＡｓ基板２０上に、ｕｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ２１を層厚５０ｎｍエピタキシャル成長させ、さらにｕｎ−ＧａＡｓ２２を１０００ｎｍエピタキシャル成長させた構造のエピタキシャルウェハを、繰り返しエピタキシャル成長し、所定の圧力範囲内（７８〜８２Ｔｏｒｒ）でエピタキシャル成長できる回数を比較した。
【００３３】
その結果は図３の通りである。
【００３４】
従来例の化合物半導体製造装置でエピタキシャル成長できる成長回数は１１回程度で、それ以上成長させるとフィルター閉塞で、反応炉内の圧力が上限の８２Ｔｏｒｒ以上となり、繰り返してエピタキシャル成長できなくなるが、本発明の化合物半導体製造装置を使った成長では、成長回数１２回で、反応炉内の圧力が上限の８２Ｔｏｒｒ以上となったとき、フィルターカートリッジを交換することで、反応炉の圧力は上限圧力以下に下がるため、エピタキシャル成長が行え、さらにそのフィルターカートリッジが閉塞して圧力が上がったときに、再度フィルターカートリッジを交換することで、従来技術の化合物半導体エピタキシャルウェハ製造装置を使った成長と比べ、約２．５倍の２７回の成長回数とすることができた。
【符号の説明】
【００３５】
２  反応炉
５  基板
６  サセプタ
７  石英管
１２  トラップ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ  フィルターカートリッジ
１８  トラップ本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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