JP2003158077A - Vacuum device and baking method - Google Patents
Vacuum device and baking methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、真空装置および
ベーキング方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vacuum device and a baking method.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体成長装置等では、真空装置を用い
た半導体素子製造プロセスが重要な位置を占めている。
近年は各種素子の高性能化のために、上記真空装置の真
空度の向上が求められており、残留不純物の排除を高精
度で行うことを目的とするプロセスの要求が高まってい
る。2. Description of the Related Art In a semiconductor growth apparatus and the like, a semiconductor element manufacturing process using a vacuum apparatus occupies an important position.
In recent years, in order to improve the performance of various elements, it is required to improve the degree of vacuum of the above vacuum device, and there is an increasing demand for a process for removing residual impurities with high accuracy.
【0003】このような真空度の向上が求められるプロ
セスの代表例とし、超高真空でエピタキシャル成長を行
う分子線エピタキシ法(MBE)があげられる。分子線
エピタキシ法は、10×10−11hPa台の非常に高
い真空度に排気された真空装置内で高純度のエピタキシ
ャル成長を行って、HEMT(高電子移動度トランジス
タ)や半導体レーザ等の高性能半導体素子を製造するこ
とができる。A molecular beam epitaxy method (MBE) for performing epitaxial growth in ultrahigh vacuum is a typical example of the process required to improve the degree of vacuum. The molecular beam epitaxy method performs high-purity epitaxial growth in a vacuum apparatus evacuated to a very high degree of vacuum of the order of 10 × 10 −11 hPa to obtain high performance of HEMT (high electron mobility transistor) and semiconductor laser. A semiconductor device can be manufactured.
【0004】従来、この種の真空装置としては、図2及
び図3に示すようなものがある。この真空装置は、図2に
示すように、真空室41と、この真空室41の内部に設
けられたクライオパネル40と、このクライオパネル4
0の内部に真空室41の外部から液体窒素を導入する液
体窒素導入口42と、上記クライオパネル40から真空
室41の外部に窒素を排出する窒素排気口43と、Ga
やAsなどの材料が蒸発する材料蒸発源44,45と、
上記真空室41を覆って真空室41を加熱するベーキン
グパネル46とを備えている。Conventionally, as a vacuum device of this type, there is one shown in FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 2, this vacuum device includes a vacuum chamber 41, a cryopanel 40 provided inside the vacuum chamber 41, and a cryopanel 4
0, a liquid nitrogen inlet 42 for introducing liquid nitrogen from outside the vacuum chamber 41, a nitrogen exhaust port 43 for discharging nitrogen from the cryopanel 40 to the outside of the vacuum chamber 41, and a Ga
Material evaporation sources 44 and 45 for evaporating materials such as As and As,
And a baking panel 46 that covers the vacuum chamber 41 and heats the vacuum chamber 41.
【0005】上記真空装置において、真空室41内の材
料の充填や部品のメンテナンスなどのために真空室41
を大気に開放した後の真空室41の排気時に、ベーキン
グパネル46によって外部から真空室41を加熱するこ
とにより、真空室41の内部およびクライオパネル40
の表面を昇温して、真空室41の内部およびクライオパ
ネル40の表面に吸着したガス分子を蒸発させて真空室
41の外部へ排出する。この工程を一般的にベーキング
という。In the above vacuum device, the vacuum chamber 41 is used for filling the material in the vacuum chamber 41 and for maintenance of parts.
The inside of the vacuum chamber 41 and the cryopanel 40 are heated by externally heating the vacuum chamber 41 by the baking panel 46 when the vacuum chamber 41 is evacuated after being exposed to the atmosphere.
The temperature of the surface of (1) is raised to evaporate the gas molecules adsorbed inside the vacuum chamber 41 and on the surface of the cryopanel 40, and discharge the gas molecules outside the vacuum chamber 41. This process is generally called baking.
【0006】ところで、上記真空室41の大気開放時に
真空室41に浸入する大気中の水分は、高真空が要求さ
れる化合物半導体薄膜の成長プロセス時に半導体素子に
有害な酸素の供給源となるため、充分に除去する必要が
ある。また、上記化合物半導体薄膜の成長プロセスにリ
ンを用いる場合、大気開放時にリンが真空室41中で酸
化してリン酸が生成されるが、このリン酸も水分同様に
半導体素子に有害な酸素供給源となる。By the way, the moisture in the atmosphere that enters the vacuum chamber 41 when the vacuum chamber 41 is opened to the atmosphere serves as a source of oxygen which is harmful to the semiconductor element during the growth process of the compound semiconductor thin film requiring high vacuum. , It is necessary to remove it sufficiently. Further, when phosphorus is used in the growth process of the compound semiconductor thin film, phosphorus is oxidized in the vacuum chamber 41 to generate phosphoric acid when exposed to the atmosphere. This phosphoric acid also supplies oxygen which is harmful to the semiconductor element like moisture. Be the source.
【0007】この後の成長プロセス中においては、真空
室41内の高真空度を達成するため、図3に示すよう
に、冷却トラップである上記クライオパネル40に液体
窒素導入口42から液体窒素47を導入し、真空室41
内に残留または発生したガス分子を上記クライオパネル
40の表面に吸着させる。上記クライオパネル40の表
面には、残留ガスの分子だけでなく、プロセス材料の分
子も吸着していて、多くの場合、固体化している。この
中でも、白リンは、真空室41を大気に開放した場合、
真空室41の内部で酸化燃焼するため大変危険である。
また、白リンは、燃焼した後、リン酸などの酸化物とな
り、その後の半導体素子製造プロセス時に半導体に有害
物質となる酸素の供給源となる。このため、特にリンを
使用する真空装置では、大気開放前にベーキングを行っ
て、白リンを充分に蒸発させて除去する必要がある。During the subsequent growth process, in order to achieve a high degree of vacuum in the vacuum chamber 41, as shown in FIG. 3, the cryopanel 40, which is a cooling trap, is supplied from the liquid nitrogen inlet 42 to the liquid nitrogen 47. Is introduced into the vacuum chamber 41
Gas molecules remaining or generated inside are adsorbed on the surface of the cryopanel 40. On the surface of the cryopanel 40, not only the molecules of the residual gas but also the molecules of the process material are adsorbed, and in many cases, they are solidified. Among these, white phosphorus, when the vacuum chamber 41 is opened to the atmosphere,
It is very dangerous because it oxidizes and burns inside the vacuum chamber 41.
In addition, white phosphorus becomes an oxide such as phosphoric acid after burning, and serves as a supply source of oxygen which is a harmful substance to the semiconductor during the subsequent semiconductor element manufacturing process. Therefore, especially in a vacuum apparatus using phosphorus, it is necessary to perform baking before opening to the atmosphere to sufficiently evaporate and remove white phosphorus.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の真空装置では、半導体素子製造中に高真空を実現さ
せるためのクライオパネル40は、真空室41の内部に
あり、外部と真空断熱されているため、上記真空室41
を外部からベーキングしてクライオパネル40の温度を
上昇させるのには長時間を要する。したがって、上記ク
ライオパネル40の表面に吸着しているガス分子を蒸発
させるのに長時間を要して、真空装置の稼動効率が悪い
という問題があった。However, in the above-described conventional vacuum apparatus, the cryopanel 40 for realizing a high vacuum during the manufacture of semiconductor elements is inside the vacuum chamber 41 and is vacuum insulated from the outside. Therefore, the vacuum chamber 41
It takes a long time to increase the temperature of the cryopanel 40 by baking the above from the outside. Therefore, it takes a long time to vaporize the gas molecules adsorbed on the surface of the cryopanel 40, and there is a problem that the operation efficiency of the vacuum device is poor.
【0009】そこで、この発明の目的は、真空室内部に
ある冷却トラップを短時間で昇温できて、再稼動にかか
る時間を短縮できる稼動効率の高い真空装置を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vacuum device having a high operating efficiency which can raise the temperature of the cooling trap in the vacuum chamber in a short time and shorten the time required for re-operation.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の真空装置は、真空室内にガス吸着用の冷
却トラップを有する真空装置において、上記真空室をベ
ーキングするベーキング手段と、上記冷却トラップの内
部に温媒を供給する温媒供給手段とを備えることを特徴
としている。In order to achieve the above object, the vacuum apparatus of the present invention is a vacuum apparatus having a cooling trap for adsorbing gas in the vacuum chamber, and a baking means for baking the vacuum chamber and the cooling unit. The trap is characterized in that the trap is provided with a heating medium supply means for supplying the heating medium.
【0011】この発明によれば、上記ベーキング手段で
真空室がベーキングされると共に、上記温媒供給手段に
より、温媒が上記冷却トラップ内部におくられる。した
がって、上記真空室の内部が真空断熱されていても、上
記温媒によって短時間で上記冷却トラップの温度が上昇
する。したがって、上記冷却トラップの表面に吸着して
いる分子を短時間で確実に蒸発させることができ、これ
により、真空装置の再生時間が短縮できて、上記真空装
置の稼動効率が上昇する。According to the present invention, the vacuum chamber is baked by the baking means, and the heating medium is placed inside the cooling trap by the heating medium supply means. Therefore, even if the inside of the vacuum chamber is vacuum-insulated, the temperature of the cooling trap rises in a short time due to the heating medium. Therefore, it is possible to surely evaporate the molecules adsorbed on the surface of the cooling trap in a short time, thereby shortening the regeneration time of the vacuum device and increasing the operating efficiency of the vacuum device.
【0012】また、1実施形態の真空装置は、上記温媒
の温度は白リンが蒸発する温度以上である。In the vacuum apparatus of one embodiment, the temperature of the heating medium is equal to or higher than the temperature at which white phosphorus evaporates.
【0013】上記実施形態によれば、上記温媒の温度
は、白リンが蒸発する温度以上であるから、上記冷却ト
ラップの温度は白リンの蒸発以上の温度になって、上記
冷却トラップ表面から白リンが蒸発する。したがって、
上記白リンを真空装置の外に排出して、上記真空装置の
大気開放時に、上記白リンが真空装置内で危険な酸化燃
焼をすることを防止できる。According to the above embodiment, since the temperature of the heating medium is equal to or higher than the temperature at which white phosphorus evaporates, the temperature of the cooling trap becomes equal to or higher than the evaporation of white phosphorus, and the temperature of the cooling trap surface is increased. White phosphorus evaporates. Therefore,
By discharging the white phosphorus to the outside of the vacuum device, it is possible to prevent the white phosphorus from performing dangerous oxidative combustion in the vacuum device when the vacuum device is opened to the atmosphere.
【0014】また、1実施形態の真空装置は、上記温媒
の温度は水分が蒸発する温度以上である。In the vacuum device of one embodiment, the temperature of the heating medium is equal to or higher than the temperature at which water vaporizes.
【0015】上記実施形態によれば、上記温媒の温度
は、水分が蒸発する温度以上であるから、上記冷却トラ
ップの温度は水分の蒸発以上の温度になって、上記冷却
トラップ表面から水分が蒸発する。したがって、化合物
半導体薄膜の成長プロセス時に半導体に有害な酸素を供
給する上記水分を真空装置の外に効率よく排出すること
ができる。According to the above embodiment, since the temperature of the heating medium is equal to or higher than the temperature at which moisture evaporates, the temperature of the cooling trap becomes equal to or higher than the evaporation of moisture, so that the moisture is removed from the surface of the cooling trap. Evaporate. Therefore, it is possible to efficiently discharge the water, which supplies harmful oxygen to the semiconductor, to the outside of the vacuum device during the growth process of the compound semiconductor thin film.
【0016】また、1実施形態の真空装置は、上記温媒
の温度はリン酸が蒸発する温度以上である。Further, in the vacuum apparatus of one embodiment, the temperature of the heating medium is equal to or higher than the temperature at which phosphoric acid evaporates.
【0017】上記実施形態によれば、上記温媒の温度
は、リン酸が蒸発する温度以上であるから、上記冷却ト
ラップの温度はリン酸の蒸発以上の温度になって、上記
冷却トラップ表面からリン酸が蒸発する。したがって、
化合物半導体薄膜の成長プロセス時に半導体に有害な酸
素を供給する上記リン酸を真空装置外に効率よく排出す
ることができる。したがって、半導体素子の品質を向上
させることができる。According to the above embodiment, since the temperature of the heating medium is equal to or higher than the temperature at which phosphoric acid evaporates, the temperature of the cooling trap becomes equal to or higher than the evaporation of phosphoric acid, and The phosphoric acid evaporates. Therefore,
The phosphoric acid, which supplies harmful oxygen to the semiconductor during the growth process of the compound semiconductor thin film, can be efficiently discharged to the outside of the vacuum apparatus. Therefore, the quality of the semiconductor device can be improved.
【0018】また、1実施形態の真空装置は、上記温媒
は、窒素である。In the vacuum device of one embodiment, the heating medium is nitrogen.
【0019】上記窒素は安価であるから、この真空装置
は運転コストが安くなる。また、上記窒素は化学的に安
定で、上記冷却トラップの材料を酸化させることがない
ので、上記冷却トラップの寿命を長くすることができ
る。Since the nitrogen is inexpensive, the operating cost of this vacuum device is low. In addition, since the nitrogen is chemically stable and does not oxidize the material of the cooling trap, the life of the cooling trap can be extended.
【0020】また、1実施形態の真空装置は、分子線エ
ピタキシ装置である。The vacuum apparatus of one embodiment is a molecular beam epitaxy apparatus.
【0021】上記分子線エピタキシ装置は、ベーキング
の時に、冷却トラップの表面に付着した分子を確実に短
時間で蒸発させることができるので稼動効率が高くな
る。The above-mentioned molecular beam epitaxy apparatus can surely evaporate the molecules attached to the surface of the cooling trap in a short time at the time of baking, so that the operation efficiency becomes high.
【0022】また、1実施形態の真空装置は、上記冷却
トラップは、液体窒素クライオパネルである。In the vacuum apparatus of one embodiment, the cooling trap is a liquid nitrogen cryopanel.
【0023】上記実施形態によれば、上記液体窒素クラ
イオパネルに冷媒としての液体窒素が使用され、真空装
置内のガス分子が、上記液体窒素クライオパネルの表面
に吸着して高真空が実現する。上記液体窒素は簡単に扱
うことができ、かつ、安価であるため、上記真空装置
は、取り扱いが容易で、運転コストが安い。According to the above embodiment, liquid nitrogen is used as a refrigerant in the liquid nitrogen cryopanel, and gas molecules in the vacuum device are adsorbed on the surface of the liquid nitrogen cryopanel to realize a high vacuum. Since the liquid nitrogen can be easily handled and is inexpensive, the vacuum device is easy to handle and the operating cost is low.
【0024】また、この発明のベーキング方法は、ガス
吸着用の冷却トラップを有する真空装置の内部を大気に
開放する工程と、上記内部が大気に開放された真空装置
を真空排気する工程と、上記真空排気された真空装置の
冷却トラップに吸着した分子を脱離させるために、温媒
を上記冷却トラップ内に導入する工程とを備えることを
特徴としている。In the baking method of the present invention, the step of opening the inside of a vacuum apparatus having a cooling trap for gas adsorption to the atmosphere, the step of evacuating the vacuum apparatus whose inside is opened to the atmosphere, And a step of introducing a heating medium into the cooling trap in order to desorb molecules adsorbed in the cooling trap of the vacuum apparatus that has been evacuated.
【0025】この発明のベーキング方法によれば、真空
装置が大気に開放されてから、稼動するまでの期間に、
上記温媒が上記冷却トラップ内に導入される工程があ
る。この工程によれば、上記冷却トラップ内に温媒を供
給するので、冷却トラップが真空断熱されていても、ベ
ーキングに要する時間が、大幅に短縮できると共に、上
記冷却トラップに吸着した分子を確実に離脱させること
ができる。したがって、この発明のベーキング方法によ
れば、真空装置の再生時間を短縮して、稼動効率を上げ
ることができる。According to the baking method of the present invention, during the period from the opening of the vacuum device to the atmosphere until the start of operation,
There is the step of introducing the heating medium into the cooling trap. According to this step, since the heating medium is supplied into the cooling trap, the time required for baking can be significantly shortened and the molecules adsorbed to the cooling trap can be reliably secured even if the cooling trap is vacuum-insulated. Can be released. Therefore, according to the baking method of the present invention, it is possible to shorten the regeneration time of the vacuum device and improve the operation efficiency.
【0026】また、この発明のベーキング方法は、ガス
吸着用の冷却トラップを有する真空装置を大気に開放す
る前に、上記冷却トラップに吸着した材料を脱離させる
ために、上記冷却トラップ内に温媒を導入する工程を備
えることを特徴としている。Further, in the baking method of the present invention, before the vacuum device having the cooling trap for adsorbing gas is opened to the atmosphere, in order to desorb the material adsorbed in the cooling trap, a temperature is kept in the cooling trap. It is characterized by including a step of introducing a medium.
【0027】この発明のベーキング方法によれば、真空
室を大気に開放する前に、上記温媒が上記冷却トラップ
内に導入される。したがって、上記真空室内が真空断熱
されていても、上記温媒で上記冷却トラップの表面温度
を速やかに上昇させて、上記冷却トラップの表面に吸着
している材料を確実かつ迅速に蒸発させることができ
る。According to the baking method of the present invention, the heating medium is introduced into the cooling trap before the vacuum chamber is opened to the atmosphere. Therefore, even if the vacuum chamber is vacuum-insulated, the surface temperature of the cooling trap can be quickly raised by the heating medium, and the material adsorbed on the surface of the cooling trap can be surely and quickly evaporated. it can.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.
【0029】図1は、この発明の第1の実施形態の真空
装置の一例としてのMBE装置(分子線エキピタシ装
置)を示している。このMBE装置は、真空室1と、こ
の真空室1の内部に設けられた冷却トラップの一例とし
ての液体窒素クライオパネル2と、上記液体窒素クライ
オパネル2の内部に真空室1の外部から温媒の一例とし
ての約160℃の窒素ガスを導入する窒素導入口3と、
上記液体窒素クライオパネル2の内部から真空室1の外
部に窒素ガスを排出する窒素排気口4と、上記窒素導入
口3に上記窒素ガスを送ると共に、上記窒素排出口4か
ら窒素ガスを回収する温媒供給手段の一例としての温媒
循環装置7と、GaやAsなどの材料を蒸発させる材料
蒸発源8,9と、真空室1を覆って真空室1を外部から
加熱するベーキング手段の一例としてのベーキングパネ
ル10とを備える。FIG. 1 shows an MBE apparatus (molecular beam exhaustion apparatus) as an example of a vacuum apparatus according to the first embodiment of the present invention. This MBE device includes a vacuum chamber 1, a liquid nitrogen cryopanel 2 as an example of a cooling trap provided inside the vacuum chamber 1, and a heating medium inside the liquid nitrogen cryopanel 2 from outside the vacuum chamber 1. A nitrogen inlet 3 for introducing nitrogen gas at about 160 ° C. as an example,
The nitrogen gas is discharged from the inside of the liquid nitrogen cryopanel 2 to the outside of the vacuum chamber 1, and the nitrogen gas is sent to the nitrogen inlet 3 and the nitrogen gas is recovered from the nitrogen outlet 4. A heating medium circulation device 7 as an example of a heating medium supply means, material evaporation sources 8 and 9 for evaporating materials such as Ga and As, and an example of baking means for covering the vacuum chamber 1 and heating the vacuum chamber 1 from the outside. As a baking panel 10.
【0030】上記温媒循環装置7には、図示しないがヒ
ータとファンが設けられている。Although not shown, the heating medium circulating device 7 is provided with a heater and a fan.
【0031】上記構成のMBE装置において、次のベー
キングを行う。The following baking is performed in the MBE apparatus having the above-mentioned structure.
【0032】先ず、材料の充填や部品のメンテナンスな
どのために、MBE装置の真空室1の内部を大気に開放
する。次に、上記真空室1を真空排気する。その後、上
記真空室1の全体を図示しない断熱パネルで覆い、真空
室1の外側に位置するベーキングパネル10によって真
空室1をベーキングすると共に、上記温媒循環装置7に
よって、液体窒素クライオパネル2の内部に約160℃
の窒素ガスを送って、上記液体窒素クライオパネル2を
加熱する。First, the inside of the vacuum chamber 1 of the MBE apparatus is opened to the atmosphere for the purpose of material filling and maintenance of parts. Next, the vacuum chamber 1 is evacuated. Thereafter, the entire vacuum chamber 1 is covered with a heat insulating panel (not shown), the vacuum chamber 1 is baked by the baking panel 10 located outside the vacuum chamber 1, and the liquid nitrogen cryopanel 2 of the liquid nitrogen cryopanel 2 is heated by the heating medium circulating device 7. About 160 ℃ inside
Is sent to heat the liquid nitrogen cryopanel 2.
【0033】このように、この第1の実施形態によれ
ば、上記ベーキングパネル10により真空室1がベーキ
ングされると共に、上記温媒循環装置7により、約16
0℃の窒素ガスが上記液体窒素クライオパネル2の内部
に送られる。したがって、上記真空室1の内部が真空断
熱されていても、上記窒素ガスによって短時間で上記液
体窒素クライオパネル2の温度が上昇する。したがっ
て、上記液体窒素クライオパネル2の表面に吸着してい
て、化合物半導体薄膜の成長プロセス時に半導体に有害
な酸素を供給する水分を短時間で確実に蒸発させること
ができるので、このMBE装置の再生時間を短縮でき
て、このMBE装置の稼動効率を向上できる。As described above, according to the first embodiment, the vacuum chamber 1 is baked by the baking panel 10 and about 16 by the heating medium circulating device 7.
Nitrogen gas at 0 ° C. is sent to the inside of the liquid nitrogen cryopanel 2. Therefore, even if the inside of the vacuum chamber 1 is vacuum-insulated, the temperature of the liquid nitrogen cryopanel 2 rises in a short time due to the nitrogen gas. Therefore, the moisture adsorbed on the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2 and supplying harmful oxygen to the semiconductor during the growth process of the compound semiconductor thin film can be surely evaporated in a short time. The time can be shortened and the operating efficiency of this MBE device can be improved.
【0034】上記第1の実施形態の場合、液体窒素クラ
イオパネル2の表面を高温にして、上記液体窒素クライ
オパネル2の表面に吸着している水分を蒸発させるの
に、約3時間要した。これに対して、従来のMBE装置
のように、ベーキングパネル10のみによるベーキング
の場合、液体窒素クライオパネル2の表面を高温にし
て、上記液体窒素クライオパネル2の表面に吸着してい
る水分を蒸発させるのに、略24時間以上を要した。し
たがって、蒸発に要する時間が第1の実施形態では、従
来と比べて1/8になっている。In the case of the first embodiment, it took about 3 hours to elevate the temperature of the liquid nitrogen cryopanel 2 to evaporate the water adsorbed on the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2. On the other hand, in the case of baking using only the baking panel 10 as in the conventional MBE apparatus, the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2 is heated to a high temperature and the moisture adsorbed on the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2 is evaporated. It took about 24 hours or more to perform. Therefore, in the first embodiment, the time required for evaporation is 1/8 of that in the conventional case.
【0035】このように、ベーキングに要する時間を大
幅に短縮できるので、第1の実施形態のMBE装置の再
生時間を短縮できて、MBE装置の稼動効率をあげるこ
とができる。As described above, since the time required for baking can be greatly shortened, the reproduction time of the MBE apparatus of the first embodiment can be shortened and the operating efficiency of the MBE apparatus can be improved.
【0036】また、この第1の実施形態では、温媒とし
て窒素ガスを使用したので、運転コストが安く、液体窒
素クライオパネル2の溶接部分などの酸化を防止し、液
体窒素クライオパネル2の寿命を長くすることができ
る。Further, in the first embodiment, since nitrogen gas is used as the heating medium, the operating cost is low, oxidation of the welded portion of the liquid nitrogen cryopanel 2 is prevented, and the life of the liquid nitrogen cryopanel 2 is reduced. Can be lengthened.
【0037】尚、この第1の実施形態では、水分を蒸発
させるための温媒として約160℃の窒素ガスを使用し
たが、温媒として窒素ガスの代わりにエアを使用するこ
ともできる。上記窒素ガスや上記エアの温度は150℃
以上が望ましいが、150℃未満の温度であっても使用
可能である。In the first embodiment, nitrogen gas at about 160 ° C. is used as the heating medium for evaporating water, but air may be used as the heating medium instead of nitrogen gas. The temperature of the nitrogen gas and the air is 150 ° C
The above is desirable, but it can be used even at a temperature of less than 150 ° C.
【0038】次に、第1図のMBE装置を用いて、第2
の実施形態のベーキング方法を説明する。Next, using the MBE apparatus shown in FIG.
The baking method of the embodiment will be described.
【0039】この第2の実施形態では半導体素子の材料
としてリンを使用する。真空室41の内部には、白リン
が多く付着し、特に化合物半導体薄膜の成長時に極低温
に冷されている液体窒素クライオパネル2の表面には、
白リンが多く付着する。したがって、化合物半導体薄膜
の成長が終了し、半導体素子材料の充填や部品のメンテ
ナンスのために真空室1を大気に開放する前には、ベー
キングにより白リンを充分排除する必要がある。そうし
ないと、大気開放時、真空室1の内部で非常に危険な白
リンの自然発火が起こることになる。In the second embodiment, phosphorus is used as the material of the semiconductor element. A large amount of white phosphorus adheres to the inside of the vacuum chamber 41, and particularly on the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2 which is cooled to an extremely low temperature during the growth of the compound semiconductor thin film,
A lot of white phosphorus adheres. Therefore, it is necessary to sufficiently remove white phosphorus by baking before the growth of the compound semiconductor thin film is completed and before the vacuum chamber 1 is opened to the atmosphere for filling the semiconductor element material and maintaining the parts. Otherwise, very dangerous spontaneous firing of white phosphorus will occur inside the vacuum chamber 1 when opening to the atmosphere.
【0040】これを効率よく防ぐために、この第2の実
施形態では、上記温媒循環装置7によって、真空室1の
外部から液体窒素クライオパネル2の内部に約210℃
の窒素ガスを送って、上記液体窒素クライオパネル2の
表面を昇温する。こうすることによって、液体窒素クラ
イオパネル2の表面に吸着している白リンを短時間で確
実に蒸発させることができる。蒸発した上記白リンは真
空室1の外部に排気することができるので、危険な白リ
ンの自然発火を防止することができる。In order to prevent this efficiently, in this second embodiment, the temperature of the heating medium circulating device 7 is about 210 ° C. from the outside of the vacuum chamber 1 to the inside of the liquid nitrogen cryopanel 2.
Is sent to heat the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2. By doing so, the white phosphorus adsorbed on the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2 can be surely evaporated in a short time. Since the evaporated white phosphorus can be exhausted to the outside of the vacuum chamber 1, dangerous spontaneous ignition of white phosphorus can be prevented.
【0041】この第2の実施形態では、上記温媒循環装
置7によって、約210℃の窒素ガスを真空室1の外部
から液体窒素クライオパネル2の内部に送り、液体窒素
クライオパネル2の表面を温めている。したがって、ベ
ーキングパネル10のみを使った従来の真空室1の外部
からのみのベーキングの場合と比べて、液体窒素クライ
オパネル2の表面が高温になる時間を大幅に短縮でき
る。従来の真空室1の外部からのみのベーキングの場
合、液体窒素クライオパネル2の表面を高温にして、上
記液体窒素クライオパネル2の表面に吸着している白リ
ンを蒸発させるのに、略24時間以上を要したが、本実
施形態の場合、約3時間で上記白リンを蒸発させること
ができた。In the second embodiment, the heating medium circulating device 7 sends nitrogen gas at about 210 ° C. from the outside of the vacuum chamber 1 to the inside of the liquid nitrogen cryopanel 2 to clean the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2. It's warming up. Therefore, as compared with the case of baking only from the outside of the conventional vacuum chamber 1 using only the baking panel 10, the time during which the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2 becomes hot can be shortened significantly. In the case of baking only from the outside of the conventional vacuum chamber 1, it takes about 24 hours to elevate the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2 to evaporate the white phosphorus adsorbed on the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2. Although the above was required, in the case of the present embodiment, the white phosphorus could be evaporated in about 3 hours.
【0042】このように、上記液体窒素クライオパネル
2の表面に吸着している白リンを短時間で蒸発排気でき
るので、上記MBE装置の再生時間を短縮できて、上記
MBE装置の稼動効率をあげることができる。As described above, the white phosphorus adsorbed on the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2 can be evaporated and exhausted in a short time, so that the regeneration time of the MBE device can be shortened and the operation efficiency of the MBE device can be improved. be able to.
【0043】尚、この第2の実施形態では温媒として約
210℃の窒素ガスを用いたが、温媒として窒素ガスの
代わりにエアを用いることもできる。尚、窒素ガスやエ
アの温度としては、他の蒸着物の上に堆積した白リンを
短時間で蒸発させるために、200℃以上の温度が望ま
しいが、白リンを蒸発させるには100℃以上の温度で
あればよい。In the second embodiment, nitrogen gas at about 210 ° C. is used as the heating medium, but air may be used as the heating medium instead of nitrogen gas. The temperature of nitrogen gas or air is preferably 200 ° C. or higher in order to evaporate the white phosphorus deposited on the other vapor deposition material in a short time, but 100 ° C. or higher to evaporate the white phosphorus. It may be any temperature.
【0044】次に、第1図のMBE装置を用いて、第3
の実施形態のMBE装置の大気開放後のベーキング方法
を説明する。Next, using the MBE apparatus shown in FIG.
The baking method after opening the atmosphere of the MBE apparatus of the embodiment will be described.
【0045】第2の実施形態に従って白リンを除去した
場合でも、幾らかのリン成分が真空室1の内部に残留す
る。これらは大気開放時に大気中の酸素と反応してリン
酸を生成する。MBE装置のメンテナンス中に、摩擦な
どにより赤燐が発火すると共に酸化して、リン酸が生成
する可能性もある。これらのリン酸は、MBE装置にお
いて化合物半導体薄膜の成長時に、結晶中への酸素の供
給源となり、半導体素子に非常に有害になる。Even when the white phosphorus is removed according to the second embodiment, some phosphorus components remain inside the vacuum chamber 1. When released to the atmosphere, these react with oxygen in the atmosphere to produce phosphoric acid. During maintenance of the MBE device, red phosphorus may be ignited and oxidized due to friction and the like to generate phosphoric acid. These phosphoric acids serve as a supply source of oxygen into the crystal during the growth of the compound semiconductor thin film in the MBE device, and are extremely harmful to the semiconductor element.
【0046】この第3の実施形態では、真空室1の大気
解放後のベーキング時に、温媒循環装置7によって、約
250℃の窒素ガスを真空室1の外部から液体窒素クラ
イオパネル2の内部に送ることにより、液体窒素クライ
オパネル2の表面に吸着しているリン酸を蒸発させるこ
とができる。In the third embodiment, at the time of baking the vacuum chamber 1 after releasing it to the atmosphere, the heating medium circulating device 7 introduces nitrogen gas at about 250 ° C. from the outside of the vacuum chamber 1 into the inside of the liquid nitrogen cryopanel 2. By sending, the phosphoric acid adsorbed on the surface of the liquid nitrogen cryopanel 2 can be evaporated.
【0047】尚、この第3の実施形態では温媒として約
250℃の窒素ガスを用いたが、温媒として窒素ガスの
代わりにエアを用いることもできる。尚、窒素ガスやエ
アの温度としては、リン酸を充分かつ短時間で蒸発させ
るために、約250℃以上の温度が望ましいが、200
℃以上の温度であれば有効である。In the third embodiment, nitrogen gas at about 250 ° C. is used as the heating medium, but air may be used as the heating medium instead of nitrogen gas. The temperature of nitrogen gas or air is preferably about 250 ° C. or higher in order to evaporate phosphoric acid in a sufficient time in a short time.
It is effective if the temperature is ℃ or more.
【0048】また、上記第1,第2,第3の実施形態で
は、真空装置の例として、MBE装置を挙げたが、CV
D装置(化学的気相成長装置)等であってもよく、内部
を真空にし、かつ、ベーキングを必要とする装置ならば
どのような装置であってもよい。In the above first, second and third embodiments, the MBE device is given as an example of the vacuum device.
D device (chemical vapor deposition device) or the like may be used, and any device may be used as long as the inside is evacuated and baking is required.
【0049】また、上記第1,第2,第3の実施形態で
は、冷却トラップとして液体窒素クライオパネルを用い
たが、必ずしも液体窒素クライオパネルである必要はな
く、冷媒および温媒を導入できる空洞の内部構造を有す
るものであれば、どのようなものであってもよい。Further, in the first, second and third embodiments, the liquid nitrogen cryopanel is used as the cooling trap, but the liquid nitrogen cryopanel is not necessarily required and the cavity into which the refrigerant and the heating medium can be introduced. As long as it has the internal structure of
【0050】[0050]
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の真
空装置は、真空室内の冷却トラップの内部に温媒を供給
する温媒供給手段を備えるので、真空室が真空断熱され
ていても上記冷却トラップの温度を短時間で上昇させ
て、上記冷却トラップの表面に吸着している分子を短時
間で蒸発させることができる。したがって、この発明に
よれば真空装置の再生時間を短縮できて、稼動効率をあ
げることができる。As is apparent from the above, since the vacuum device of the present invention is provided with the heating medium supply means for supplying the heating medium into the cooling trap in the vacuum chamber, even if the vacuum chamber is vacuum-insulated, The temperature of the cooling trap can be raised in a short time to evaporate the molecules adsorbed on the surface of the cooling trap in a short time. Therefore, according to the present invention, the regeneration time of the vacuum device can be shortened and the operating efficiency can be improved.
【0051】また、1実施形態によれば、上記温媒の温
度は白リンが蒸発する温度以上であるので、白リンを冷
却トラップ表面から短時間で蒸発させて、真空装置の外
に確実に排出することができる。したがって、上記真空
装置の大気開放時に、上記白リンが真空装置内で危険な
酸化燃焼をすることを防止できる。Further, according to one embodiment, since the temperature of the heating medium is equal to or higher than the temperature at which white phosphorus is vaporized, white phosphorus is vaporized from the surface of the cooling trap in a short time, and the white phosphorus is surely placed outside the vacuum device. Can be discharged. Therefore, it is possible to prevent the white phosphorus from performing dangerous oxidative combustion in the vacuum device when the vacuum device is opened to the atmosphere.
【0052】また、1実施形態によれば、上記温媒の温
度は水分が蒸発する温度以上であるので、水分は冷却ト
ラップ表面から短時間で蒸発させることができる。した
がって、化合物半導体薄膜の成長プロセス時に半導体に
有害な酸素を供給する上記水分を真空装置の外に確実に
排出させることができて、半導体素子の品質を向上させ
ることができる。Further, according to one embodiment, since the temperature of the heating medium is equal to or higher than the temperature at which water is evaporated, the water can be evaporated from the surface of the cooling trap in a short time. Therefore, the moisture that supplies harmful oxygen to the semiconductor during the growth process of the compound semiconductor thin film can be reliably discharged to the outside of the vacuum device, and the quality of the semiconductor element can be improved.
【0053】また、1実施形態によれば、上記温媒の温
度はリン酸が蒸発する温度以上であるので、リン酸は冷
却トラップ表面から短時間で蒸発させることができる。
したがって、化合物半導体薄膜の成長プロセス時に半導
体に有害な酸素を供給する上記リン酸を真空装置の外に
確実に排出させることができて、半導体素子の品質を向
上させることができる。Further, according to one embodiment, since the temperature of the heating medium is equal to or higher than the temperature at which phosphoric acid evaporates, phosphoric acid can be evaporated from the surface of the cooling trap in a short time.
Therefore, the phosphoric acid, which supplies harmful oxygen to the semiconductor during the growth process of the compound semiconductor thin film, can be reliably discharged to the outside of the vacuum apparatus, and the quality of the semiconductor element can be improved.
【0054】また、1実施形態によれば、上記温媒が安
価な窒素であるので、この真空装置の運転コストを安く
することができる。また、窒素は化学的に安定で、上記
冷却トラップの材料を酸化させることがないので、上記
冷却トラップの寿命を長くすることができる。Further, according to one embodiment, since the heating medium is inexpensive nitrogen, the operating cost of this vacuum device can be reduced. Further, nitrogen is chemically stable and does not oxidize the material of the cooling trap, so that the life of the cooling trap can be extended.
【0055】また、1実施形態の真空装置は、分子線エ
ピタキシ装置であるので、上記冷却トラップの表面に付
着した分子を確実に短時間で蒸発させることができて稼
動効率が高いという利点を有する。Further, since the vacuum apparatus of one embodiment is a molecular beam epitaxy apparatus, it has an advantage that the molecules attached to the surface of the cooling trap can be surely evaporated in a short time and the operation efficiency is high. .
【0056】また、1実施形態では、上記冷却トラップ
は、液体窒素クライオパネルであるので、上記真空装置
の取り扱いを容易にできて、上記真空装置の運転コスト
を安くできる。Further, in one embodiment, since the cooling trap is a liquid nitrogen cryopanel, the vacuum device can be easily handled and the operating cost of the vacuum device can be reduced.
【0057】また、この発明のベーキング方法は、真空
装置の内部を大気に開放した後に、真空装置を真空排気
して、次に温媒を冷却トラップ内に導入するので、上記
冷却トラップに吸着した水分やリン酸を短時間で離脱さ
せることができて、上記真空装置の再生時間を短縮し
て、上記真空装置の稼動効率を上げることができる。Further, in the baking method of the present invention, after the inside of the vacuum device is opened to the atmosphere, the vacuum device is evacuated, and then the heating medium is introduced into the cooling trap, so that it is adsorbed to the cooling trap. Water and phosphoric acid can be removed in a short time, the regeneration time of the vacuum device can be shortened, and the operation efficiency of the vacuum device can be increased.
【0058】また、この発明のベーキング方法は、ガス
吸着用の冷却トラップを有する真空装置を大気に開放す
る前に、上記冷却トラップに吸着した材料を脱離させる
ために、上記冷却トラップ内に温媒を導入する工程を備
えているので、真空室を大気に開放する前に、上記冷却
トラップに吸着した白リンなどの材料を、短時間で上記
冷却トラップの表面から脱離させることができる。Further, in the baking method of the present invention, before the vacuum device having the cooling trap for adsorbing gas is opened to the atmosphere, in order to desorb the material adsorbed in the cooling trap, a temperature is kept in the cooling trap. Since the step of introducing the medium is provided, the material such as white phosphorus adsorbed in the cooling trap can be desorbed from the surface of the cooling trap in a short time before opening the vacuum chamber to the atmosphere.
【図1】 この発明の真空装置の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a vacuum device of the present invention.
【図2】 従来の真空装置の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a conventional vacuum device.
【図3】 従来の真空装置の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a conventional vacuum device.
1 真空室、 2 液体窒素クライオパネル、 3 窒素導入口、 4 窒素排出口、 7 温媒循環装置、 8,9 材料蒸発源、 10 ベーキングパネル。 1 vacuum chamber, 2 liquid nitrogen cryopanel, 3 nitrogen inlet, 4 nitrogen outlet, 7 Heat medium circulation device, 8,9 Material evaporation source, 10 baking panels.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K029 CA01 DA09 FA09 5F045 AB09 AE01 AF04 BB08 CA07 DQ08 EB02 EB06 5F103 AA04 BB25 DD01 GG01 HH03 LL03 LL09 RR01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 4K029 CA01 DA09 FA09 5F045 AB09 AE01 AF04 BB08 CA07 DQ08 EB02 EB06 5F103 AA04 BB25 DD01 GG01 HH03 LL03 LL09 RR01
Claims (9)
有する真空装置において、 上記真空室をベーキングするベーキング手段と、 上記冷却トラップの内部に温媒を供給する温媒供給手段
とを備えることを特徴とする真空装置。1. A vacuum apparatus having a cooling trap for adsorbing gas in a vacuum chamber, comprising: baking means for baking the vacuum chamber; and heating medium supply means for supplying a heating medium into the cooling trap. Characteristic vacuum device.
記温媒の温度は、白リンが蒸発する温度以上、水分が蒸
発する温度以上またはリン酸が蒸発する温度以上である
ことを特徴とする真空装置。2. The vacuum apparatus according to claim 1, wherein the temperature of the heating medium is equal to or higher than a temperature at which white phosphorus is evaporated, equal to or higher than a temperature at which moisture is evaporated, or equal to or higher than a temperature at which phosphoric acid is evaporated. Vacuum device.
いて、上記温媒は、窒素であることを特徴とする真空装
置。3. The vacuum apparatus according to claim 1, wherein the heating medium is nitrogen.
真空装置において、上記真空装置は、分子線エピタキシ
装置であることを特徴とする真空装置。4. The vacuum apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the vacuum apparatus is a molecular beam epitaxy apparatus.
真空装置において、上記冷却トラップは、液体窒素クラ
イオパネルであることを特徴とする真空装置。5. The vacuum apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling trap is a liquid nitrogen cryopanel.
装置の内部を大気に開放する工程と、 上記内部が大気に開放された真空装置を真空排気する工
程と、 上記真空排気された真空装置の冷却トラップに吸着した
分子を脱離させるために、温媒を上記冷却トラップ内に
導入する工程とを備えることを特徴とするベーキング方
法。6. A step of opening the interior of a vacuum apparatus having a cooling trap for adsorbing gas to the atmosphere, a step of evacuating the vacuum apparatus whose interior is open to the atmosphere, and a step of evacuating the vacuum apparatus. And a step of introducing a heating medium into the cooling trap in order to desorb molecules adsorbed in the cooling trap.
て、上記吸着した分子は、主に水分または主にリン酸で
あることを特徴とするベーキング方法。7. The baking method according to claim 6, wherein the adsorbed molecules are mainly water or phosphoric acid.
装置を大気に開放する前に、上記冷却トラップに吸着し
た材料を脱離させるために、上記冷却トラップ内に温媒
を導入する工程を備えることを特徴とするベーキング方
法。8. A step of introducing a heating medium into the cooling trap in order to desorb the material adsorbed to the cooling trap before opening the vacuum device having the cooling trap for adsorbing gas to the atmosphere. A baking method characterized by the above.
て、上記吸着した材料が主に白リンであることを特徴と
するベーキング方法。9. The baking method according to claim 8, wherein the adsorbed material is mainly white phosphorus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|---|---|---|
JP2020153928A (en) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | 日本電波工業株式会社 | Detection sensor |
WO2024105582A1 (en) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | Silanna UV Technologies Pte Ltd | Material deposition system equipment maintenance |
-
2001
- 2001-11-21 JP JP2001356064A patent/JP2003158077A/en active Pending
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