JP3066651B2 - 縦型気相成長装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、反応管内に基板を配するとともに、該反応
管内に原料ガスを供給して前記基板上に各種の半導体薄
膜を形成する気相成長法、例えば、有機金属気相成長法
を行う縦型気相成長装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は、従来の縦型気相成長装置の一例を示す縦断
面図である。

この縦型気相成長装置は、基板面に垂直に原料ガスを
供給して気相成長を行うもので、上部に原料ガスを導入
するガス導入部1aを有し、下方側部にガス導出部1bを有
する筒状の反応管１と、該反応管１の下部開口部1cに気
密に連接し、側部に扉2aを有する基板交換室２と、該基
板交換室２の底部を貫通する昇降部材3aの上端部に設け
られて昇降し、反応管１と基板交換室２との間を開閉可
能に仕切る蓋部材３と、該蓋部材３を気密に貫通する昇
降軸4aの上端部に設けられ、該昇降軸4aの上下動により
反応管１と基板交換室２との間を昇降し、その上面に基
板Ｐを載置するサセプタ４とにより構成されている。

このような縦型気相成長装置を用いて基板Ｐに気相成
長を行うには、該基板Ｐを基板交換室２内でサセプタ４
上に載置して、該サセプタ４を反応管１内の所定位置に
上昇させ、適当な加熱手段、例えば、反応管１の外周に
巻回したRFコイル５に通電してサセプタ４を高周波誘導
加熱により加熱し、該サセプタ４を介して基板Ｐを所望
の温度に加熱しつつ、前記ガス導入部1aから所定の原料
ガス（気相成長ガス）を導入し、熱分解反応させること
により行われる。

所定の気相成長を終えたら、サセプタ４を基板交換室
２に下降させ、基板Ｐを交換した後、上記手順を繰り返
す。

また、気相成長に消費された後の廃ガス及び未分解の
ガスは、反応管１を下方に流れて前記ガス導出部1bを通
して排気側配管に排気される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述の気相成長工程において、反応管
１内に導入された気相成長ガスは、反応管１内で熱分解
反応を起こして基板Ｐ上に気相成長膜を形成するととも
に、反応生成物の一部が反応管１の内壁に付着し（以下
これを付着物Ｃと称する）、基板交換時及びサセプタ４
の昇降時に剥離し、基板Ｐ上に落下付着して膜の品質を
著しく損なう不都合があった。

このため、反応管１を適宜取外して洗浄し、付着物Ｃ
を取除く必要があるが、反応管１の洗浄等のため、反応
管１を基板交換室２から分離，取外しを行う際に、反応
管１の内壁の付着物Ｃが落下，飛散し、人体に有害な付
着物Ｃが作業者の衣服に多量に付着したり、装置が設け
られた室内を汚染し、著しく作業性を悪化させてしまう
不都合があった。また、付着物Ｃの表面に黄リンが析出
した場合は、付着物Ｃが空気との接触によって発火し、
危険だった。

そこで、本発明は、反応管の内壁に付着した付着物Ｃ
が基板Ｐ上に落下して膜の品質を損なうことを防止する
とともに、反応管の取外し作業に際し、付着物Ｃが飛散
することを防止し、さらに、発火の危険も低減できる縦
型気相成長装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的を達成するために、本発明は、上部にガ
ス導入部を、下方側部にガス導出部を有する反応管と、
該反応管の下部に連設された基板交換室と、前記反応管
と該基板交換室との間を昇降するサセプタとを備え、前
記反応管内に配置される前記サセプタ上の基板に、前記
ガス導入部から原料ガスを供給して気相成長させる縦型
気相成長装置において、前記反応管の内部に、内径が前
記サセプタの外径よりやや大径で、外径が反応管の内径
より小径のガス案内筒を、その上縁部が気相成長時のサ
セプタの周囲を囲繞するように反応管内に立設し、該ガ
ス案内筒の下端外周を、前記ガス導出部より下方で反応
管の内周と気密に接続し、前記反応管内面とガス案内筒
外面との間にガス排出流路を形成するとともに、前記ガ
ス案内筒内を前記サセプタの昇降路となしたことを特徴
としている。

〔作 用〕

上記構成によれば、サセプタが昇降するガス案内筒の
内側には、ガス排出流路が形成されず、反応管内に導入
された気相成長ガスは、反応管内面とガス案内筒外面と
の間に形成されたガス排出流路を通ってガス導出部から
排気されるので、反応生成物の付着範囲を反応管内面と
ガス案内筒外面に限定でき、基板上に反応生成物が落下
することを防止できる。

また、反応管の取外しに際して、反応管内面とガス案
内筒外面に付着した反応生成物が剥離して落下しても、
反応管の底部に堆積するため、外部には飛散しないとと
もに、発火性のある付着物が生成されても、発火の範囲
が反応管内に限定されるため安全性が高まる。

〔実施例〕

以下、本発明を、第１図に示す一実施例に基づいて、
さらに詳細に説明する。尚、前記従来装置と同一の構成
要素には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。

本発明の縦型気相成長装置は、前記従来装置と略同様
に形成された基板交換室2,蓋部材3,サセプタ４を備えて
おり、前記同様の操作で基板Ｐ上に気相成長膜を形成す
るように構成されている。

一方、反応管11は、反応管本体部12と、反応管取付フ
ランジ13とに分割形成され、該反応管取付フランジ13を
介して基板交換室２に気密に接続されている。

また反応管11の内部には、底部外周が底板14により反
応管取付フランジ13の内面に気密に接合するとともに、
その内径が前記サセプタ４の外径よりやや大径で、その
外径が反応管11の内径より小径に形成されたガス案内筒
15が設けられており、該ガス案内筒15の外周面と反応管
11内周面との間には、十分な広さのガス排出流路16が形
成されるとともに、筒内を前記サセプタの昇降路となし
ている。さらに、ガス案内筒15の上縁部は、気相成長時
のサセプタ４を囲繞する位置まで達するように形成され
ている。

また、反応管取付フランジ13とガス案内筒15とを接続
する底板14の上面は、ガス導出部11bの底面と略面一に
なるように配置され、さらに該底板14より下方位置の反
応管取付フランジ13の側面には、原料ガスを搬送するキ
ャリアガスと同種のシールガスを導入するシールガス導
入管17が設けられている。

尚、上記反応管本体部12,反応管取付フランジ13,基板
交換室2,蓋部材３及び蓋部材３の昇降部材3a,サセプタ
４の昇降軸4aのそれぞれの接合部あるいは摺動部にはシ
ール用の気密パッキングＳが介装されており、反応管本
体部12,反応管取付フランジ13,基板交換室２はそれぞれ
適宜な固定手段で脱着可能に接合されている。

このように、ガス案内筒15を設けた縦型気相成長装置
で気相成長を行うと、ガス導入部11aから導入され、基
板Ｐ上での気相成長に消費された後の廃ガス及び未分解
のガスは、ガス案内筒15の内部が袋だまりとなっている
ので、その内部にはほとんど侵入せず、ほとんどが反応
管11とガス案内筒15との間のガス排出流路16に案内さ
れ、ガス導出部11bから排出される、特に、上記のよう
にシールガス導入管17を設けて、ガス案内筒15内に極僅
かでもシールガスを導入すると、サセプタ４とガス案内
筒15の間から、ガス案内筒15内に廃ガスが浸入すること
を、完全に防止することができる。

これにより、付着物Ｃの付着範囲を、反応管11の内面
とガス案内筒15の外面に限定することができ、これらの
部分に付着した付着物Ｃが剥離しても基板Ｐ上に落下す
ることがない。従って、付着物Ｃの落下による膜の劣化
を防止でき、良好な気相成長膜を得ることができる。

また、反応管11の内面等への付着物Ｃの付着により、
ガスの流れが阻害されたり、反応管11内の目視が困難に
なった場合には、反応管11を取外して洗浄する必要があ
るが、上記のようにガス案内筒15を設けたことにより、
反応管11の取外し作業に際しても、付着物Ｃの飛散を防
止でき、さらに、発火の危険も低減できる。

即ち、反応管11の取外しに際しては、ガス導出部11b
を確実な手段で封止した後、反応管本体部12と反応管取
付フランジ13とを接合したまま、反応管11を基板交換室
２から分離する。この時、付着物Ｃが剥離しても落下し
ても、反応管取付フランジ13とガス案内筒15とを接続す
る底板14上に堆積するので、外部には飛散することがな
い。

その後、反応管11の下部開口部を適宜な板で封止し
て、ドラフト等の、付着物Ｃの飛散を防止でき、また発
火しても危険のない設備中に持ち込んだ上、洗浄等の作
業を行えばよい。

尚、上記実施例では、ガス案内筒15を、清掃に便利な
ように、上部のガス案内筒本体15aと、下部の支持筒15b
とに分割形成し、着脱可能にしているが、一対的に形成
しても良い。また、反応管11は、製作性を考慮するとと
もに、洗浄作業を容易に行えるように、反応管本体部12
と反応管取付フランジ13との２部材で形成したが、一対
的に形成することも可能である。また、ガス案内筒15
は、その外面が反応生成物で著しく汚れた場合、ウエッ
トエッチング等の手段を用いて容易に洗浄できるように
石英ガラス製とし、さらに反応管11（反応管取付フラン
ジ13）と分離できるようにすることが好ましいが、他の
材質で形成することもでき、反応管11と一体に形成する
こともできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の縦型気相成長装置は、
反応管の内部に、筒内をサセプタの昇降路としたガス案
内筒を設けたので、反応生成物の付着範囲を大幅に限定
でき、サセプタ昇降時に反応管内壁の付着物が基板上に
落下することを防止できるため、良好な気相成長膜を形
成することができる。

さらに、反応管の取外し時に、付着物が剥離して落下
しても外部に飛散せず、また、空気との接触により発火
する付着物が生成されても、発火の範囲を反応管内に限
定できるため、大きな火災につながることはない。

従って、本発明の縦型気相成長装置は、品質に優れた
気相成長膜を安定して効率よく得られるとともに、反応
管取外し作業の環境及び作業の安全性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦型気相成長装置の要
部の縦断面図、第２図は従来の縦型気相成長装置の一例
を示す要部の縦断面図である。 ２……基板交換室、３……蓋部材、４……サセプタ、11
……反応管、11a……ガス導入部、11b……ガス導出部、
12……反応管本体部、13……反応管取付フランジ、14…
…底板、15……ガス案内筒、16……ガス排出流路、Ｐ…
…基板

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部にガス導入部を、下方側部にガス導出
   部を有する反応管と、該反応管の下部に連設された基板
   交換室と、前記反応管と該基板交換室との間を昇降する
   サセプタとを備え、前記反応管内に配置される前記サセ
   プタ上の基板に、前記ガス導入部から原料ガスを供給し
   て気相成長させる縦型気相成長装置において、前記反応
   管の内部に、内径が前記サセプタの外径よりやや大径
   で、外径が反応管の内径より小径のガス案内筒を、その
   上縁部が気相成長時のサセプタの周囲を囲繞するように
   反応管内に立設し、該ガス案内筒の下端外周を、前記ガ
   ス導出部より下方で反応管の内周と気密に接続し、前記
   反応管内面とガス案内筒外面との間にガス排出流路を形
   成するとともに、前記ガス案内筒内を前記サセプタの昇
   降路となしたことを特徴とする縦型気相成長装置。