JP4909613B2

JP4909613B2 - 気相成長装置

Info

Publication number: JP4909613B2
Application number: JP2006084531A
Authority: JP
Inventors: 貞弘山田
Original assignee: Nippon Sanso Holdings Corp
Current assignee: Nippon Sanso Holdings Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-03-27
Also published as: JP2007258633A

Description

本発明は、気相成長装置に関し、詳しくは、フローチャンネルを収納した金属製のチャンバに、チャンバ内を観察するビューポートを備えた気相成長装置に関する。

ＧａＮ等の化合物半導体膜を基板上に成長させる有機金属気相成長装置として、サセプタに保持された基板面に反応ガスを供給するためのフローチャンネルを密閉状態の金属製チャンバ内に収納するとともに、該チャンバの上面に、チャンバ内を観察するための透明板を備えたビューポート（観察窓）を設けたものが知られている。通常、このビューポートは、チャンバ上部に設けた開口部に、耐腐食性・耐熱性を考慮して石英ガラス板が気密に取り付けられて形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−６８４１５号公報

しかし、反応ガスとして有機金属を使用する有機金属気相成長装置は、反応温度が比較的高温で流量も多いことから、気相中で反応して生成した固形物がチャンバ内に堆積するとともに、ビューポートの透明板内面にも付着する。この透明板に付着した反応生成物と透明板との熱膨張率に大きな差異があると、基板加熱温度の輻射熱により加熱された透明板に熱応力による割れが生じる虞があり、特に、窒化物系の反応ガスを使用する際には、反応生成物の透明板への付着が強固となることから、短期間で透明板に割れが生じる虞があった。

透明板の破損は、チャンバ内の可燃性ガス、毒性ガス、腐食性ガスの外部への流出に繋がり、また、チャンバ内の圧力によっては大気がチャンバ内に流入し、チャンバ内のフローチャンネルやサセプタ等の機器を汚染する場合もある。

そこで本発明は、ビューポートの透明板に熱応力による割れが生じることがあっても、チャンバ内の反応ガスが外部に流出したり、大気がチャンバ内に流入したりすること防止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、本発明は、フローチャンネルを収納した金属製のチャンバ本体に開口部を設け、該開口部の外側に筒状体からなるガードチャンバを気密状態に連設し、前記ガードチャンバの内部側と外部側とに、第１透明板及び第２透明板をそれぞれ設けて、前記チャンバ本体内を観察するためのビューポートを形成した気相成長装置において、前記第１透明板と第２透明板との間の筒状体内にパージガスを導入、導出するパージガス流通手段を設け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、ビューポートの第１透明板と第２透明板とを介してチャンバ内を観察することができる。また、チャンバ内の雰囲気に接触する第１透明板に割れが生じても、チャンバ内のガスは筒状体内に流出するのみで、外部に流出する虞がなく、さらに、前記筒状体内にパージガスを流入しておくことにより、流出したガスを確実に排出させることができる。また、チャンバ本体内が減圧状態の場合でも、チャンバ内への大気の混入を有効に防止することもできる。

図１は本発明の気相成長装置の一形態例を示す説明図である。この気相成長装置１は、フローチャンネル７を収納する金属製のチャンバ本体２の上部に円筒状の開口部２ａを設け、該開口部２ａの外部側に筒状体からなるガードチャンバ３を気密状態に連設したもので、該ガードチャンバ３の内部側と外部側とに、第１透明板１２及び第２透明板１３をそれぞれ設けてチャンバ本体２内を観察するためのビューポート４を形成している。

前記フローチャンネル７は、反応ガス導入口７ａから導入される反応ガスをサセプタ６に保持された基板５の上面に供給し、反応後のガスを排気口７ｂから排出するもので、サセプタ６の下部には、基板温度制御用の温度を検出するための熱電対８が設けられている。サセプタ６は、ヒータ、ＲＦコイル、ランプ等に加熱され、基板５を所定温度に加熱する。

前記第１透明板１２及び第２透明板１３は、通常、耐腐食性や耐熱性を考慮して、適当な厚み、例えば板厚８ｍｍ程度の石英ガラス板が使用され、所定距離を空けて前記ガードチャンバ３に気密状態で取り付けられている。前記ガードチャンバ３の両透明板１２，１３間の周壁には、パージガス流通手段としてパージガス導入口３ａとパージガス排出口３ｂとがそれぞれ設けられ、パージガス導入管１４からパージガス導入口３ａを経て供給されるパージガスが両透明板１２，１３間のガードチャンバ３内を流通してパージガス排出口３ｂから排出される。

パージガス導入管１４には、流量計９，弁１０及び接点付圧力計１１が設けられており、ガードチャンバ３の両透明板１２，１３間に供給するパージガスを適当な流量、例えば５Ｌ／ｍｉｎ程度に調整できるようにするとともに、両透明板１２，１３間の圧力を監視できるようにしている。パージガスには、任意のガスを使用することが可能であるが、チャンバ本体２内への流入を考慮すると、窒素ガス等の不活性ガスを使用することが好ましい。

このように形成することにより、ビューポート４を構成する第１透明板１２と第２透明板１３とを介してチャンバ本体２の内部を観察でき、チャンバ本体２内の構成部品の状態を確認することができる。また、チャンバ本体２内で生成した固形物が第１透明板１２に付着し、付着した固形物と第１透明板１２との熱膨張率の差異によって第１透明板１２に割れが生じることがあっても、チャンバ本体２内の反応ガスはガードチャンバ３内に流出するのみで、外部に流出することはない。さらに、ガードチャンバ３内にパージガスを流通させておくことにより、ガードチャンバ３内に有害な反応ガスが流出したときでも、パージガス排出口３ｂから除害装置等に送って無害化することができる。また、ガードチャンバ３内よりもチャンバ本体２内の圧力が低い場合でも、チャンバ本体２内へはパージガスが流入することになり、大気が混入することを防止することができる。

なお、ガードチャンバは、第１透明板や第２透明板の清掃や交換を考慮してチャンバ本体に対してフランジ結合等で着脱可能としておくことが好ましく、その開口面積や長さは、チャンバ本体の大きさやビューポートの使用目的に応じて適宜に設定することができる。また、第１透明板及び第２透明板の材質、大きさ、板厚等も任意であり、ガードチャンバの開口面積等の条件に応じて適宜選択することができる。さらに、既存のビューポートの外側に、第２透明板及びパージガス流通手段を備えた筒状体を気密に連設してガードチャンバを形成することも可能である。

本発明の気相成長装置の一形態例を示す説明図である。

符号の説明

１…気相成長装置、２…チャンバ本体、２ａ…開口部、３…ガードチャンバ、３ａ…パージガス導入口、３ｂ…パージガス排出口、４…ビューポート、５…基板、６…サセプタ、７…フローチャンネル、７ａ…反応ガス導入口、７ｂ…排気口、８…熱電対、９…流量計、１０…弁、１１…接点付圧力計、１２…第１透明板、１３…第２透明板、１４…パージガス導入管

Claims

フローチャンネルを収納した金属製のチャンバ本体に開口部を設け、該開口部の外側に筒状体からなるガードチャンバを気密状態に連設し、前記ガードチャンバの内部側と外部側とに、第１透明板及び第２透明板をそれぞれ設けて、前記チャンバ本体内を観察するためのビューポートを形成した気相成長装置において、前記第１透明板と第２透明板との間の筒状体内にパージガスを導入、導出するパージガス流通手段を設けたことを特徴とする気相成長装置。