JP2011506765A - Ｈｖｐｅリアクターの構成 - Google Patents

Abstract

反応チャンバ（１）と、反応チャンバにプロセスガスを導入するためのガス流入口（２）と、残留ガス排出口（３）と、反応チャンバから残留ガス排出口を介して残留ガスを排出するためのポンプ（４）とを備えるＨＶＰＥリアクターの構成であって、ポンプは、反応チャンバにおいて約１００ミリバール以下の圧力を生じ、維持することができる。本発明によれば、リアクターの構成は、ポンプの内面の残留ガスの物質の起こり得る寄生性の堆積を溶解するために、ポンプに溶解流体を供給するための手段（６、７、Ｖ２、Ｖ３）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ＧａＮベースの半導体基板および部品のエピタキシャル成長に使用される減圧ハイドライド気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）リアクターに関する。特に、本発明は、反応チャンバを真空にするためのシステムに関する。

ＧａＮ成長用に設計された既存のＨＶＰＥリアクターにおいて、１つの典型的かつ重要な問題は、リアクターの内面、特にプロセスガスの流出口近くおよび後ろに対する高速の異なる物質、特にＮＨ_４ＣｌおよびＧａＣｌ_３の寄生性の堆積である。結果として、リアクターの一部が、数時間の作動後でさえ既に遮断されてしまう。遮断の問題は、全体の排出システムに関係するが、特に排出ポンプに関係する。前記の固体の化合物により、リアクター内の圧力を減少させるための標準的な従来の真空ポンプを使用することが非常に困難になる。このことは、専用のシステムを必要とし、その結果、高コストにつながる。ポンプの閉塞を回避しようとする１つの公知の解決策は、ポンプの前に大きな凝縮チャンバを設置することである。凝縮チャンバは、残留ガスについてのトラップとして作用し、凝縮チャンバの壁付近に多量の残留ガスが蓄積する。しかしながら、必然的に、この解決策は、以前の問題を実際に解決するのではなく、閉塞を単に延ばすだけである。

従って、ガス排出システムの閉塞によって引き起こされる障害がなく、ＨＶＰＥリアクターの連続動作を可能にする、効果的で、好ましくは低コストの排出システムについての必要性が存在する。

本発明の目的は、ＨＶＰＥリアクターのための効果的で、好ましくは低コストの排出システムを提供することであり、その排出システムは、寄生性の堆積に起因するガス排出システムの閉塞によって引き起こされる障害がなく、リアクターの連続動作を可能にする。

本発明は、請求項１に開示されることを特徴とする。

本発明のＨＶＰＥリアクターの構成は、反応チャンバと、その反応チャンバにプロセスガスを導入するためのガス流入口と、残留ガス排出口と、その残留ガス排出口を介して反応チャンバから残留ガスを排出するためのポンプとを備え、そのポンプは、反応チャンバにおいて約１００ミリバール以下の圧力を生じ、維持することができる。

本発明によれば、このリアクターの構成は、ポンプの内面の残留ガスの物質の起こり得る寄生性の堆積を溶解するために、ポンプに溶解流体を供給するための手段を備える。

従って、本発明の主要な特徴は、ポンプに溶解流体を供給するための前記手段であり、これは、固体の寄生性の堆積を溶解し、ポンプおよびそれに続く排出チャネルからそれを洗い出すことを可能にする。この方法でポンプを洗浄することは、処理期間の間だけではなく、処理が作動している間にも実施され得る。リアクター設備が作動している間、溶解流体を供給する場合において、その溶解流体はまた、ポンプの内面に残留ガスの堆積または濃縮が防がれるように、以前にポンプに送り込まれた残留ガスを溶解する別の重要な機能を有してもよい。前記機構の両方は遮断からポンプを保護するので、障害がなく、リアクターの長期の作動を可能にする。このことは、高コストだが、容易に閉塞し、損傷する真空ポンプを利用する従来のシステムと比較して大きな利点を意味する。

本発明による構成に使用されるポンプは、前記真空を提供でき、ガスに加えて、液体および蒸気も移送できる任意の種類であってもよい。可能なポンプの種類は、例えば液封ポンプ、膜ポンプおよびピストン投与ポンプ（ｐｉｓｔｏｎ ｄｏｓｉｎｇ ｐｕｍｐ）である。例えば、工業用セラミック材料における液封式真空ポンプが好適な選択であり得る。ピストン投与ポンプは、ピストンの周期的な往復動作に基づいたポンプである。ピストン投与ポンプは、通常、一方向へのピストン動作の間、特定の流体の体積を内側に取り込み、反対方向へのピストンの動作の間、それを押し出す。従って、この動作は、連続流体移動の代わりにパルスされているといわれ得る。ピストン投与ポンプの種類の場合において、好ましくは、ポンプのパルスされる種類の動作による圧力変動を最小化するために、非同期的に使用される少なくとも２つのポンプが存在する。

溶解流体をポンプに供給するための手段は、好ましくは、ポンプ流入口と流体連結する溶解流体コンテナを備える。流体連結は、好ましくは、弁で制御可能である。１つの好ましい実施形態において、溶解流体コンテナは、ポンプ流入口および流出口の両方と流体連結し、それによって、溶解流体の長期間の使用を可能にする溶解流体循環経路を形成する。この実施形態において、好ましくは、必要な場合、流体循環に洗浄流体を添加するための補足的なコンテナとして役立つ別の溶解流体コンテナも存在する。

好ましくは、本発明のリアクターの構成は、追加的残留ガス排出口、続いて、例えば、リアクターをパージする間、およびポンプが使用されない他の状況において、残留ガスを排出するための代替の残留ガス排出経路として一緒に役立つエチレングリコールバブラーも備える。塩化アンモニア水溶液および他の廃棄物は、リアクターの一部に非常に有害であり得、少しのプロセスガスの流れの間、これらの溶液の蒸気の逆流は、成長プロセスにも負の影響を与え得る。エチレングリコールバブラーは、前記逆流を防ぐ弁のように動作する。

以下において、本発明は添付の図面を参照してより詳細に記載される。

図１は、本発明の一実施形態によるＨＶＰＥリアクターの構成の概略図を示す。

図１のリアクターの構成は、反応チャンバ１およびプロセスガスをチャンバに導入するためのプロセスガス流入口２を備える。簡略化のために、図１において、１つのプロセスガス流入口のみが示される。必然的に、実際の装置において、通常、多くのプロセスガス流入口が存在する。チャンバを通して流れる残留プロセスガスを排出するために、残留ガス流出口３、続いてポンプ４を備える構成であり、そのポンプ４の流入口は、残留ガス流出口を介して反応チャンバと流体連結するように構成される。この構成において、ポンプと残留ガス流出口との間には、反応チャンバとポンプとの間の流体連結を制御するために使用される二方向の第１の弁Ｖ１が存在する。二方向の第１の弁は、作動時間の間、ポンプライン、すなわちポンプならびに／またはポンプまで、およびポンプからのチャネルを洗浄および乾燥するための窒素または他の不活性ガスをポンプに供給するための不活性ガスライン５にも接続される。さらに、第２の弁Ｖ２を介してポンプの流入口と流体連結するように接続されるのは、寄生性の堆積によってポンプの内面に蓄積された残留ガス由来の物質をポンプから溶解および洗浄するための蒸留水をポンプに貯蔵および供給するための蒸留水コンテナ６である。ポンプの流出口は水タンク７に開き、次いで、その水タンク７は、第３の弁Ｖ３を介してポンプの流入口に戻るように接続される。従って、ポンプおよび水タンクを通る水の循環経路が存在する。タンクから水が流れ出すことを制御するための水タンクに接続される第４の弁Ｖ４も存在する。

代替の残留ガス排出経路として、追加的残留ガス流出口８、続いて第５の弁Ｖ５、エチレングリコールバブラー９、および第６の弁Ｖ６が存在する。この代替的な残留ガス排出経路は、例えば、リアクターをパージする時間の間または大気圧より高い圧力の条件の間に使用され得る。エチレングリコールバブラーは、チャンバに化学的に侵攻する化合物の逆流を防ぐ。２つの残留ガス排出経路は、最終的に、残留ガスをスクラバー（図１に示さず）に運搬するための共通の排出パイプ１０に対する開口部と一致する。

図１のリアクターの構成の動作を以下に簡潔に記載する。通常のプロセス動作において、残留ガスは、残留ガス流出口３を通して排出される。第５の弁Ｖ５および第６の弁Ｖ６は閉じているが、第１の弁Ｖ１は開いている。ポンプ４は、反応チャンバを真空にするために使用される。第３の弁Ｖ３は、ポンプの内面から寄生性の堆積を溶解し、洗浄することによってポンプを浄化するための水タンクからポンプまでの水の供給を制御するために使用される。ポンプを使用した後、水は水タンクに戻り、そこからの汚染した水は第４の弁Ｖ４を介して除去され得る。純粋な蒸留水が、第２の弁Ｖ２を介して蒸留水タンクから水循環に加えられてもよい。ポンプは、処理の間、および処理期間中に洗浄されることができる。

溶解する流体としての水は、単なる１つの簡単な例であることを留意することが重要である。必然的に、当業者にとって、任意の他の適切な流体または適切な薬剤の水溶液が純水の代わりに使用されてもよいことは明白である。例えば、ＨＣｌ、アンモニアガスおよび塩化アンモニアが、水よりもいくらかのアルコールによって、より効果的に溶解されてもよい。

処理動作中にリアクターをパージする場合、およびポンプが使用されない他の状況において、第１の弁Ｖ１は反応チャンバに対して閉じられ、第５の弁Ｖ５および第６の弁Ｖ６は開かれる。従って、次に残留ガスが、追加的残留ガス流出口８およびエチレングリコールバブラー９を通して流れる。次いで、ポンプ４は、例えば、二方向の弁Ｖ１を介して窒素フローによって乾燥されてもよい。

本発明が上記の例に限定されないことは、当業者にとって明白である。実際に、本発明の実施形態は、特許請求の範囲の範囲内において自由に変更させてもよい。

Claims (3)

1. 反応チャンバ（１）と、前記反応チャンバにプロセスガスを導入するためのガス流入口（２）と、残留ガス排出口（３）と、前記残留ガス排出口を介して前記反応チャンバから前記残留ガスを排出するためのポンプ（４）とを備えるＨＶＰＥリアクターの構成であって、前記ポンプは、前記反応チャンバにおいて約１００ミリバール以下の圧力を生じ、維持することができ、前記リアクターの構成は、前記ポンプの内面の前記残留ガスの物質の起こり得る寄生性の堆積を溶解するために、前記ポンプに溶解流体を供給するための手段（６、７、Ｖ２、Ｖ３）を備えることを特徴とする、ＨＶＰＥリアクターの構成。
2. 前記ポンプに溶解流体を供給するための手段が、前記ポンプ（４）の流入口と流体結合する溶解流体コンテナ（６、７）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のＨＶＰＥリアクターの構成。
3. 前記リアクターの構成が、追加的残留ガス流出口（８）、続いて、例えば前記リアクターをパージする間、前記残留ガスを排出するための代替の残留ガス排出経路として役立つエチレングリコールバブラー（９）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のＨＶＰＥリアクターの構成。

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