JP2001035795A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JP2001035795A
JP2001035795A JP11207708A JP20770899A JP2001035795A JP 2001035795 A JP2001035795 A JP 2001035795A JP 11207708 A JP11207708 A JP 11207708A JP 20770899 A JP20770899 A JP 20770899A JP 2001035795 A JP2001035795 A JP 2001035795A
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pipe
vapor phase
phase growth
short
exhaust pipe
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JP11207708A
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Hideto Matsushita
英人 松下
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気相成長装置の運転中に排気管の堆積物を除
去できる機構を備えた気相成長装置を提供する。 【解決手段】 本気相成長装置は、排気管に堆積物脱離
機構を設けたことを除いて通常の気相成長装置と同じ構
成である。排気管20は、反応チャンバ12から垂下す
る垂下短管20aと、2本の分岐管20b、20cと、
垂下短管の延長方向に延びる延長管20dとからなる。
堆積物脱離機構30は、掻き落とし治具32と、延長管
20d内に設けられた傘状部材34とからなる。掻き落
とし治具は、延長管を通って垂下短管内に同心状に延び
る回転軸36と、垂下短管内の回転軸の回りに設けられ
た掻き取り刃38とを備え、回転軸は、延長管の下端の
軸支部40によって軸支、かつ封止され、回転装置の駆
動により回転する。傘状部材は、回転軸を摺動自在に貫
通し、延長管の内管壁に外周が接するように設けられて
いて、盲フランジから直立する支持柱42によって支持
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気相成長装置に関
し、更に詳細には、運転中でも、排気管に堆積した堆積
物を除去できるようにした気相成長装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】基板上に半導体等の薄膜を気相成長法に
よりエピタキシャル成長させる気相成長装置は、半導体
装置の製造過程で多用されている。特に、半導体レーザ
素子等の化合物半導体装置を作製する際には、気相成長
装置を使って、有機金属気相成長法(MOCVD法)に
より、GaAs系、AlGaAs系等の化合物半導体層
を成膜することが多い。
【0003】ここで、図3を参照して、気相成長装置の
基本的構成を説明する。図3は気相成長装置の基本的構
成を示す模式的透視斜視図である。気相成長装置10
は、図3に示すように、石英製等の円筒形反応チャンバ
12を備え、反応チャンバ12内には、1枚ないし複数
枚のウエハWを載置して、反応チャンバ12を横断する
ように延在する、反応チャンバ12の直径より小さい円
板状の基板ホルダ14と、基板ホルダ14を加熱する円
板状の加熱ヒータ16とを配置している。基板ホルダ1
4を回転させる回転機構を設けることもある。また、加
熱ヒータ16は基板ホルダ14の温度を設定温度に保持
するように制御され、これによりウエハWの温度を所定
温度に維持している。
【0004】反応チャンバ12の上部には、マスフロー
・コントローラ(図示せず)を備えたガス供給管18が
接続され、ガス供給管16から反応チャンバ12に原料
ガスが所定流量で供給される。
【0005】また、反応チャンバ12の下部には排気管
20が接続され、反応チャンバ12を所定の圧力に維持
するために、排気管20を介して反応チャンバ12から
未反応の原料ガス等を真空吸引装置(図示せず)により
吸引している。排気管20は、反応チャンバ12の下部
から下方に垂下する短い垂下短管20aと、垂下短管2
0aからT字状に分岐している分岐管20bと20cと
から構成され、分岐管20bはロータリ式真空ポンプ
(図示せず)に接続され、20cは短い水平短管であっ
て、端部は盲フランジ22で閉止されている。
【0006】原料ガスは、ウエハWの上で加熱分解さ
れ、ウエハ上でGaAs或いはAlGaAsの結晶とし
て成長する。未反応の原料ガスは基板ホルダ14と反応
チャンバ12の側壁との間を通過して排気管20に向か
う。
【0007】例えば、MOCVD法によるGaAs膜の
成長を例にして説明すると、通常、原料ガスとして、G
aの有機金属化合物である(CH33 Ga(TMG
a、トリメチルガリウム)と、Asの水素化合物である
AsH3 (アルシン)が用いられる。TMGaは、Pd
膜を拡散させて純化した水素をキャリアガスとして使っ
て、恒温槽中で蒸気圧を制御した状態でガス化される。
一方、AsH3 は高濃度水素で適当な濃度に希釈したも
のが用いられる。キャリアガスとしての水素とTMGa
とAsH3 とは、混合され、反応チャンバ12に導入さ
れる。反応チャンバ12内に導入された原料ガスは、次
第に、層流を形成して、650℃程度に加熱されている
結晶基板上に達することにより、 (CH33 Ga+AsH3 → GaAs+3CH4 という反応を進行させ、基板上にGaAsが成長する。
【0008】また、AlGaAs膜の成長には、Alの
原料として、例えば(CH33 Al又は(C25
3 Alを使用し、Gaの原料及びAsの原料にはGaA
sの成膜と同様にTMGa及びAsH3 を使用する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の気相
成長装置10では、垂下短管20a及びその直下のT字
状分岐部に堆積物が堆積し、排気管が詰まるという問題
があった。特に、AlGaAs系化合物半導体膜の結晶
成長では、成長温度が非常に高く、そのために、反応チ
ャンバ12から流出した未反応原料ガス或いは反応生成
物は、直ちに冷却されて、図4に示すように、排気管2
0の垂下短管20a及びその直下のT字状分岐部に付
着、堆積する。堆積物が堆積すると、排気管20の垂下
短管20a及び分岐管20bの流路が狭くなるために、
反応チャンバ12の排気、従って反応チャンバ12の圧
力制御が不安定となり、気相成長工程を継続することが
難しくなる。そのために、短期間で気相成長装置10の
運転を停止し、盲フランジ22を取り外して、排気管2
0の垂下短管20a及びT字状分岐部から堆積物を除去
することが必要になった。しかし、堆積物を除去するた
めに、気相成長装置の運転を停止するので、気相成長装
置の稼働率が低下し、生産性の向上が難しいという問題
点があった。また、堆積物はAs化合物を含むために、
堆積物を除去するに際しては、十分に注意して行うこと
が必要であって、この点でも、堆積物の除去は煩わしい
作業で、オペレータに負担を与えた。
【0010】そこで、本発明の目的は、気相成長装置の
運転中に排気管の堆積物を除去できる機構を備えた気相
成長装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る気相成長装置は、基板を上面に載置す
る基板ホルダと、基板ホルダ上の基板を加熱する加熱ヒ
ータとを内部に収容し、かつ底部より下方に垂下する排
気管を備える反応チャンバを有し、基板ホルダ上に載置
した基板を加熱しつつ反応チャンバに原料ガスを導入し
て、気相成長法により基板上に薄膜を結晶成長させる気
相成長装置において、排気管の管壁に付着、堆積した堆
積物を掻き取り、脱離させる掻き落とし治具を備えた堆
積物脱離機構が、外部から封止されて排気管内に設けら
れていることを特徴としている。
【0012】本発明では、堆積物脱離機構によって気相
成長装置の運転中に排気管に付着、堆積した堆積物を除
去できるので、気相成長装置の稼働率を向上させること
ができる。本発明は、気相成長させる薄膜の種類に制約
無く適用でき、例えばGaAs膜とかAlGaAs膜を
成膜するMOCVD装置に好適に適用できる。
【0013】本発明の好適な実施態様では、排気管が、
反応チャンバから垂下する垂下短管と、垂下短管から水
平方向にT字状に分岐する2本の分岐管と、T字状分岐
部から垂下短管の延長方向に延びる延長管とから構成さ
れ、2本の分岐管のうち1本は真空ポンプに接続され、
他方は短い水平短管であって、端部は盲フランジで閉止
されており、堆積物脱離機構が、延長管を通って短管内
に同心状に延びる回転軸と、短管内の回転軸の回りに固
定されたらせん状の掻き取り刃、又は短管内の回転軸に
沿って固定された帯状の掻き取り刃とを備えて、回転軸
回りに回転する掻き落とし治具と、延長管の下端に設け
られ、掻き落とし治具の回転軸を軸支し、封止する軸支
部と、回転軸を貫通し、かつ延長管の管壁に外周が接す
るように延長管内に設けられた傘状の部材とを備えてい
る。
【0014】本実施態様では、排気管に堆積した堆積物
を掻き取れる限り、掻き取り刃の形状は制約はない。掻
き落とし治具で排気管の短管から掻き落とされた堆積物
は、延長管内の傘状の部材上に堆積する。また、気相成
長装置の運転停止時には、盲フランジを取り外して、堆
積物脱離機構の点検、保守を行うことができる。
【0015】本発明の別の実施態様では、排気管が、反
応チャンバの底部から垂下する垂下短管と、垂下短管か
ら水平方向にL字状に曲がる水平管と、L字状曲がり部
から垂下短管の延長方向に延びる延長管とから構成され
ている。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る気相成長装置の実施形態
の一例であって、図1は本実施形態例の気相成長装置の
排気管に装着した状態の堆積物脱離機構の構成を示す模
式的部分断面図、及び図2は堆積物脱離機構の構成を示
す斜視図である。本実施形態例の気相成長装置は、排気
管に堆積物脱離機構を設けたことを除いて、図3を参照
して説明した気相成長装置10と同じ構成を備えてい
る。
【0017】本実施形態例の気相成長装置では、図1に
示すように、排気管20が、反応チャンバ12から垂下
する垂下短管20aと、垂下短管20aから水平方向に
T字状に分岐する2本の分岐管20b、20cと、T字
状分岐部から垂下短管20aの延長方向に延びる延長管
20dとから構成されている。2本の分岐管のうち分岐
管20bは、真空ポンプ(図示せず)に接続され、他方
の分岐管20cは短い水平短管であって、端部は盲フラ
ンジ22で閉止されている。また、延長管20dの下端
は盲フランジ23で閉止されている。
【0018】堆積物脱離機構30は、垂下短管20a内
に設けられた掻き落とし治具32と、掻き落とし治具3
2の下方の延長管20d内に設けられた傘状部材34と
から構成される。掻き落とし治具32は、延長管20d
を通って垂下短管20a内に同心状に延びる回転軸36
と、垂下短管20b内の回転軸36の回りに設けられた
掻き取り刃38とを備えている。回転軸36は、延長管
20dの下端の盲フランジ23に設けられている軸支部
40によって、軸支され、かつ封止され、更に下方に延
在している。回転軸36の下端は、図示しない回転装置
に連結され、回転装置の駆動により回転する。掻き取り
刃38は、回転軸36の長手方向に沿って延びる帯状体
として形成され、外縁に刃39を備えている。4枚の掻
き取り刃38が、図2に示すように、回転軸36の回り
に90°間隔に設けられている。
【0019】傘状部材34は、板体を傘状に巻いて形成
した部材であって、T字状分岐部から下方の位置、例え
ば約10cm程度の下方の位置で、回転軸36を摺動自
在に貫通し、かつ延長管20dの内管壁に外周が接する
ように延長管20d内に設けられている。傘状部材34
は、盲フランジ23から直立する支持柱42によって支
持され、盲フランジ23に固定されている。
【0020】本実施形態例では、定期的に、又は不定期
的に回転装置を起動し、掻き落とし治具32を回転させ
て、垂下短管20aの管壁に付着、堆積した堆積物を掻
き取り、傘状部材34上に掻き落とす。そして、気相成
長装置10の運転を停止した時に、盲フランジ23を開
放して、掻き落とした堆積物を取り出す。これにより、
従来のように、垂下短管20aに堆積物が堆積して、反
応チャンバ12の圧力制御が難しくなるようなことは生
じない。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、反応チャンバに原料ガ
スを導入して、気相成長法により基板上に薄膜を結晶成
長させる気相成長装置において、排気管の管壁に付着、
堆積した堆積物を掻き取り、脱離させる掻き落とし治具
を備えた堆積物脱離機構を、排気管内に外部から封止し
て設けることにより、気相成長装置のメンテナンスサイ
クルが伸びて、装置の稼働率を向上させることができ
る。また、排気管の詰まりが招じないので、良好な結晶
膜を安定して成長させることができる。更には、装置の
メンテナンス回数が減り、オペレータの安全性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例の気相成長装置の排気管に装着した
状態の堆積物脱離機構の構成を示す模式的部分断面図で
ある。
【図2】堆積物脱離機構の構成を示す斜視図である。
【図3】気相成長装置の構成を示す模式的透視斜視図で
ある。
【図4】堆積物の堆積状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
10……気相成長装置、12……反応チャンバ、14…
…基板ホルダ、16……加熱ヒータ、18……ガス供給
管、20……排気管、20a……垂下短管、20b……
分岐管、20c……水平短管、20d……延長管、2
2、23……盲フランジ、30……堆積物脱離機構、3
2……掻き落とし治具、34……傘状部材、36……回
転軸、38……掻き取り刃、39……刃、40……軸支
部、42……支持柱。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を上面に載置する基板ホルダと、基
    板ホルダ上の基板を加熱する加熱ヒータとを内部に収容
    し、かつ底部より下方に垂下する排気管を備える反応チ
    ャンバを有し、基板ホルダ上に載置した基板を加熱しつ
    つ反応チャンバに原料ガスを導入して、気相成長法によ
    り基板上に薄膜を結晶成長させる気相成長装置におい
    て、 排気管の管壁に付着、堆積した堆積物を掻き取り、脱離
    させる掻き落とし治具を備えた堆積物脱離機構が、外部
    から封止されて排気管内に設けられていることを特徴と
    する気相成長装置。
  2. 【請求項2】 排気管が、反応チャンバから垂下する垂
    下短管と、垂下短管から水平方向にT字状に分岐する2
    本の分岐管と、T字状分岐部から垂下短管の延長方向に
    延びる延長管とから構成され、2本の分岐管のうち1本
    は真空ポンプに接続され、他方は短い水平短管であっ
    て、端部は盲フランジで閉止されており、 堆積物脱離機構が、延長管を通って短管内に同心状に延
    びる回転軸と、短管内の回転軸の回りに固定されたらせ
    ん状の掻き取り刃、又は短管内の回転軸に沿って固定さ
    れた帯状の掻き取り刃とを備えて、回転軸回りに回転す
    る掻き落とし治具と、 延長管の下端に設けられ、掻き落とし治具の回転軸を軸
    支し、封止する軸支部と、 回転軸を貫通し、かつ延長管の管壁に外周が接するよう
    に延長管内に設けられた傘状の部材とを備えていること
    を特徴とする請求項1に記載の気相成長装置。
  3. 【請求項3】 排気管が、反応チャンバの底部から垂下
    する垂下短管と、垂下短管から水平方向にL字状に曲が
    る水平管と、L字状曲がり部から垂下短管の延長方向に
    延びる延長管とから構成されていることを特徴とする請
    求項1に記載の気相成長装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7879150B2 (en) 2006-09-06 2011-02-01 Denso Corporation Silicon carbide manufacturing device and method of manufacturing silicon carbide
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