JP4351556B2

JP4351556B2 - 気相成長装置

Info

Publication number: JP4351556B2
Application number: JP2004044332A
Authority: JP
Inventors: 晃山口; 敏宏高橋; 信尚大野; 邦全植松
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: JP2005236093A

Description

本発明は、気相成長装置に関し、詳しくは、基板上に半導体薄膜を成長させる気相成長装置に使用されているサセプタ、フローチャンネル、トレイ等の成膜構成部材に付着した反応生成物や分解生成物等の付着物を吸引手段やブロー手段等の付着物除去手段で簡単に除去することができる気相成長装置に関する。

発光ダイオードやレーザダイオードの発光デバイスや電子デバイスに用いられる化合物半導体等の薄膜を製造するための気相成長装置は、成膜室（チャンバー）に設置したサセプタを介して基板を加熱するとともに、成膜室に配置したフローチャンネル内に気相原料を供給することにより、基板上に半導体薄膜を成長させている。

このような気相成長装置は、成膜室に未処理基板を搬入したり、成膜基板を搬出したりするための基板交換室や基板搬送室が成膜室に隣接して設けられており、自動あるいは手動で基板を交換するようにしている。この基板交換室や基板搬送室は、成膜室内に大気が侵入しないように、成膜室との間を気密に遮断可能に形成するとともに、基板の出し入れに伴って基板交換室や基板搬送室内に侵入する大気成分をパージできるように形成している（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

また、気相成長装置では、成膜操作に伴って成膜室内に設置されるサセプタ、フローチャンネル、トレイ等の成膜構成部材の表面に反応生成物や分解生成物が付着堆積するため、定期的にこれらの表面から付着物を除去する必要がある。従来は、これらの付着物を除去するため、成膜室を開放してサセプタ、フローチャンネル、トレイ等を取り出し、それぞれに対して洗浄作業を行っていた。
特開平３−７６１１２号公報特開昭６４−２３５３８号公報

しかし、成膜室を開放すると、成膜室内が大気に暴露されて内部に水分等が大量に吸着されるため、室内全体を洗浄しなければなない。また、洗浄後のフローチャンネルあるいは新しいフローチャンネル等を成膜室内にセットした後には、成膜室内の真空置換やベーキング操作を十分に行う必要があり、その間は成膜操作を行えないため、これが生産性に大きな影響を及ぼしていた。

そこで本発明は、簡単な作業で付着物をある程度除去することにより、成膜室を開放して行う洗浄作業の頻度を大幅に少なくでき、また、洗浄後の部材又は新しい部材を成膜室内にセットした後の成膜室内の真空置換やベーキング操作も簡略化あるいは省略することができる気相成長装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置は、気相成長処理を行う成膜室に基板交換用の基板搬送室を連設した気相成長装置において、前記成膜室内に配置される成膜構成部材に付着した付着物を除去するための付着物除去手段とパージ手段とを有する清掃用のグローブボックスを、前記成膜室との間を気密に仕切る仕切手段を介して着脱可能に連設したことを特徴としている。

本発明の気相成長装置によれば、付着物除去手段として、例えば、ブロー手段から高速で噴射する窒素ガスをフローチャンネル等の表面に吹き付けて付着物を吹き飛ばしたり、スクレーパーで付着物を剥がしたりすることにより、付着物をある程度除去することができる。したがって、各部材表面に付着物が大量に堆積することを抑制でき、成膜室を開放して行う洗浄作業の間隔を引き延ばすことができる。また、フローチャンネル等の表面から除去された付着物は、グローブボックスに設けられたパージ手段によってグローブボックス外に排出することができる。

さらに、洗浄後の部材又は新しい部材を成膜室内にセットする際には、この部材をグローブボックス内であらかじめ真空置換等のパージ操作を行っておくことにより、成膜室にセットした後の真空置換やベーキング操作を簡略化したり、省略したりすることができ、部材交換後等の装置の立ち上げ時間を大幅に短縮でき、生産性を大幅に向上させることができる。

図１及び図２は、気相成長装置の参考例を示す概略図であって、図１は横断面図、図２はグローブボックスの縦断面図である。まず、図１に示すように、この気相成長装置は、成膜室１１と基板交換用のグローブボックス１２とを仕切扉１３を介して連設したものであって、成膜室１１内には基板を支持して加熱しながら回転させるサセプタ１４や、原料導入管１５ａから導入され、排気管１５ｂから排出される気相原料を基板上にガイドするためのフローチャンネル１５が着脱可能な状態で設けられている。

グローブボックス１２には、該グローブボックス１２内での基板交換等の作業を行うためのグローブ１６が設けられるとともに、該グローブボックス１２内をパージするためのパージガス導入管１７と排気管１８とが設けられている。さらに、グローブボックス１２の側壁には、扉１９を介して基板等を収納するための前室２０が設けられている。なお、前室２０には、基板等を出し入れするための開閉扉や前室２０内をパージするためのパージ配管等が、従来の前室と同様に設けられている（図示せず）。

さらに、図２に示すように、グローブボックス１２には、付着物除去手段としてのブローノズル２１が設けられるとともに、底部には清掃室２２が設けられている。この清掃室２２は、付着物の除去作業を行っているときに、フローチャンネル１５の表面等から剥がれ落ちた付着物がグローブボックス１２内に散乱しないようにするために設けられるものであって、清掃室２２との間には開閉可能な蓋２３が設けられるとともに、清掃室２２内から付着物等を吸引排気するための吸引管２４が設けられている。

このように形成した気相成長装置では、サセプタ１４やフローチャンネル１５等の成膜構成部材に反応生成物や分解生成物がある程度付着したときに、成膜操作を一時中断して仕切扉１３を開き、サセプタ１４やフローチャンネル１５をグローブボックス１２内に取り込み、仕切扉１３を閉じた状態で前記ブローノズル２１から窒素ガス等の不活性ガスを付着物に向けて噴射することにより、サセプタ１４やフローチャンネル１５の表面から付着物を除去する。

このとき、パージガス導入管１７から窒素ガス等のパージガスをグローブボックス１２内に導入するとともに、吸引管２４から清掃室２２内のガスを吸引しながら、清掃室２２内でブローノズル２１からサセプタ１４等に向けてガスを噴射することにより、ガス噴射によって剥離した付着物がグローブボックス１２内に散乱することなく吸引管２４から排出されるので、成膜操作における基板交換の際に基板に不純物が付着することがなくなる。また、仕切扉１３を閉じておくことにより、剥離した付着物が成膜室１１に侵入することを確実に防止できる。

さらに、蓋２３に代えて透明シート等からなるカバーでサセプタ１４等を覆った状態でブローノズル２１からのガス噴射を行うことにより、付着物がグローブボックス１２内に散乱することをより確実に防止することができる。また、ブローノズル２１からのガス噴射だけでなく、前室２０を利用してグローブボックス１２内にスクレーパーを入れておけば、ガス噴射だけでは剥がし落とすのが困難な付着物も、スクレーパーを用いることによって簡単に剥がすことができ、付着物を真空吸引する吸引ノズルを設けておくこともできる。

このようにして付着物を除去したサセプタ１４やフローチャンネル１５は、その作業過程で大気に触れていないので、付着物除去後のサセプタ１４やフローチャンネル１５を成膜室１１に戻した後、簡単なパージ操作を行うだけで成膜操作を再開することができる。これにより、成膜室１１を開放してサセプタ１４やフローチャンネル１５を洗浄する場合に比べて装置の停止時間やパージに要する時間を大幅に短縮することができ、薄膜の生産性を大幅に向上させることができる。

なお、本参考例では、基板交換用のグローブボックス１２に付着物除去手段としてのブローノズル２１やパージ手段としての吸引管２４、清掃室２２を設けるようにしているが、基板交換用のグローブボックス１２とは別に、これらの付着物除去手段やパージ手段を備えたグローブボックスを成膜室１１に連設するようにしてもよい。また、成膜室１１に対するグローブボックスの連設位置は任意であり、成膜室１１の上方に連設することもできる。

図３は、本発明における気相成長装置の一形態例の概略を示す横断面図である。この気相成長装置は、成膜室３１の一側に、基板交換を自動的に行うための基板搬送装置を収納した基板搬送室３２をゲート弁３３を介して連設するとともに、基板搬送室３２に基板の搬入及び搬出を行うための搬入室３４及び搬出室３５を、ゲート弁３６，３７を介してそれぞれ連設したものであって、通常の成膜操作は、成膜室３１内の基板交換を含めて自動的に行うように形成されている。

このような基板搬送室３２を備えた気相成長装置において、基板搬送室３２に対向する成膜室３１の側壁には、ゲート弁３８，３９を介して清掃作業用のグローブボックス４０を連設している。ゲート弁３８，３９は、成膜室３１及びグローブボックス４０をそれぞれ気密に仕切ることができるように形成されており、両ゲート弁３８，３９を閉じた状態でゲート弁３８，３９間を解結することにより、成膜室３１及びグローブボックス４０内に大気を侵入させない状態で成膜室３１からグローブボックス４０を分離できるように形成されている。また、両ゲート弁３８，３９の間には、両ゲート弁３８，３９を連結したときに、ゲート弁３８，３９間に存在する大気を排出するための排気管４１が設けられている。

グローブボックス４０は、前記形態例に示したグローブボックス１２と同様に、グローブボックス４０内で付着物除去等の作業を行うためのグローブ４２を有するとともに、パージガス導入管４３や排気管４４、ブローノズル４５等を有している。さらに、本形態例では、成膜室３１との間でサセプタやフローチャンネル等の成膜構成部材を搬入、搬出するための搬送装置４６を設けている。

このように形成した気相成長装置において、サセプタやフローチャンネル等の成膜構成部材から付着物を除去する必要が生じたときには、まず、両ゲート弁３８，３９を連結して成膜室３１とグローブボックス４０とを連結した後、両ゲート弁３８，３９を閉じたままでゲート弁３８，３９間の大気を真空ポンプを利用して排気管４１から排出する。さらに、グローブボックス４０内をパージしながらグローブボックス側のゲート弁３９を開き、ゲート弁３８からグローブボックス４０に至る部分の大気成分を十分にパージする。この状態で成膜操作を中断してゲート弁３８を開き、搬送装置４６を利用してサセプタやフローチャンネルをグローブボックス４０内に取り込み、ゲート弁３８，３９を閉じることにより、前記同様にして付着物の除去作業を行うことができる。

また、本形態例に示すグローブボックス４０は、成膜室３１に対して着脱可能な状態となっているので、サセプタやフローチャンネルをグローブボックス４０内に取り込んだ後、両ゲート弁３８，３９を閉じてから両ゲート弁３８，３９を分離することにによってグローブボックス４０を成膜室３１から分離できるので、これらを洗浄するための洗浄室等にグローブボックス４０を移動させてからサセプタやフローチャンネルを取り出し、薬品等を使用して洗浄することができる。

例えば、大気との接触により発火する可能性があるリン系の成分が付着しているような場合でも、付着物を大気に接触させずにサセプタやフローチャンネルから除去することができ、さらに、グローブボックス４０を安全な場所に移動させてからグローブボックス４０内に徐々に大気を導入したりすることにより、急激な発火を抑えて安全に作業することができる。

また、必要なときにグローブボックス４０を成膜室３１に連結すればよく、不必要なときには外して別の場所に置いておくことができるので、複数の気相成長装置を設置しているときには、各成膜室毎にこのようなグローブボックス４０を設けておく場合に比べて装置の専有面積を小さくでき、各成膜室に前述のゲート弁３８を設けておけば、一つのグローブボックス４０を複数の装置に兼用することができるので、スペースやコストを削減することができる。

なお、各グローブボックスに酸素濃度計や微量水分計等の分析器を設置し、グローブボックス内のパージ状態を確認できるようにしておくこともできる。また、ブローノズルから噴射するガスは、通常は窒素ガスが最適であるが、成膜条件、サセプタやフローチャンネルの材質等に応じて任意のガスを用いることができ、必要に応じて洗浄液を使用することも可能である。さらに、グローブボックス内を仕切って真空置換やベーキング操作を行える区画を形成しておくこともできる。

気相成長装置の参考例を示す概略横断面図である。同じくグローブボックスの概略縦断面図である。本発明の気相成長装置の一形態例を示す概略横断面図である。

符号の説明

３１…成膜室、３２…基板搬送室、３３…ゲート弁、３４…搬入室、３５…搬出室、３６，３７…ゲート弁、３８，３９…ゲート弁、４０…グローブボックス、４１…排気管、４２…グローブ、４３…パージガス導入管、４４…排気管、４５…ブローノズル、４６…搬送装置

Claims

気相成長処理を行う成膜室に基板交換用の基板搬送室を連設した気相成長装置において、前記成膜室内に配置される成膜構成部材に付着した付着物を除去するための付着物除去手段とパージ手段とを有する清掃用のグローブボックスを、前記成膜室との間を気密に仕切る仕切手段を介して着脱可能に連設したことを特徴とする気相成長装置。