JPH01319930A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプラズマＣＶＤ法などに適用される気相成長装
置に関し、特にメンテナンス時に反応室内を冷却する手
段の改良に関するものである。

従来の技術 従来、プラズマＣＶＤ法に適用されている気相成長装置
においては、真空排気手段を接続された反応室内に、被
加工物を載置して回転するサセプタと、発熱体を付設し
た高周波電極とを対向させて配置し、かつ反応室内に反
応ガスとＮ８ガスを選択的に導入するガス導入手段を設
けた基本構成を有している。

ところが、高周波電極に発熱体を設けているため、反応
室内を真空にすると、発熱体内に侵入していたガス成分
が漏れ出して反応室内の真空度及びガス成分の高精度の
制御が困難であるという問題があった。

そこで、本出願人は先に、第３図に示すように、反応室
３１内に被加工物を載置して回転可能なサセプタ３２を
配置し、その上部に対向して内部に発熱体３４を内蔵し
た密閉構造の電極３３を配置し、この電極３３にマツチ
ングボックス３５を介して高周波電源３６を接続し、ま
た反応室３１に、真空バルブ３８とブースタポンプ３９
とロータリーポンプ４０から成る真空排気手段３７と、
反応室３１内に反応ガスとＮ２ガスを選択的に導入する
ガス導入管４１とを接続し、さらに前記電極３３内を真
空排気する真空バルブ４３とブースタポンプ４４とロー
タリーポンプ４５から成る第２の真空排気手段４２を設
けた気相成長装置を提案した。

このように電極３３を密閉構造とすることによって反応
室３１内の高精度の雰囲気制御が可能となり、かつ第２
の真空排気手段４２にて電極３３内を反応室３１に対応
する圧力状態とすることによって、高温状態で圧力差が
作用することによる電極３３の変形を防止している。

一方、メンテナンス時には真空排気手段３７．４２を作
動させながらガス導入手段４１がら反応室３１内にＮ２
ガスを導入することによって反応室３１内の反応ガスを
無害なＮ２ガスに置換するとともに反応室３１を冷却し
、反応室３１内が１００°Ｃ以下まで冷却すると、大気
圧にして外部に開放し、メンテナンス作業を行っている
。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記のように反応室内に冷却ガスを導入して
冷却しても加熱体を内蔵した電極がなかなか冷却せず、
所定温度に低下するまで長時間を要し、メンテナンスに
要する時間が冷却待ちのために長くなり、装置の稼働率
を低下させるという問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、反応室内、特に電極
の冷却に要する時間を短くできる気相成長装置提供する
ことを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、反応室と、反応室
内を真空排気する第１の排気手段と、反応室内に反応ガ
スと冷却ガスを選択的に導入する第１のガス導入手段と
、反応室内に配置され被加工物を載置するサセプタと、
反応室内に前記サセプタと対向して配置されるとともに
発熱体が内蔵された高周波電極と、前記高周波電極内を
真空排気する第２の排気手段と、前記高周波電極内に冷
却ガスを導入する第２のガス導入手段とを備えたことを
特徴とする。

冷却ガスとしてはＮ、ガスを用いることができるが、Ｎ
２ガスを用いるのが好ましく、さらにその後Ｎ２ガスに
置換するのが好ましい。

さらに、反応室内と高周波電極内の圧力を等圧にする調
圧手段を設けると良い。

作　　　用 本発明によると、メンテナンス時に、第１のガス導入手
段にて反応室内に、第２のガス導入手段にて高周波電極
内にそれぞれ冷却ガスを導入しながら、それぞれ第１の
排気手段と第２の排気手段にて排気することによって、
反応室及び高周波電極を所定温度まで冷却する時間を短
（でき、稼働時間を増加することができる。

また、冷却ガスとしてＮ２ガスを用いると、ガスが分散
し易く、熱を奪い易いので、さらに短時間で冷却するこ
とができる。

さらに、冷却ガスの導入時に調圧手段にて反応室内と高
周波電極内の圧力を等圧にすることによって高周波電極
に内外圧力差によって変形が生ずるのを防止できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

ｌは、密閉可能な反応室で、内部空間の下部に被加工物
であるウェハＷを載置支持するサセプタ２が配設され、
外部から回転駆動可能に構成されている。このサセプタ
２の上部に対向して高周波電極３が配設されている。こ
の高周波電極３は密閉構造に形成され、かつこの高周波
電極３を所定温度に加熱する発熱体４が内蔵されている
。また、この高周波電極３に高周波電圧を印加するため
、マツチングボックス５を介して高周波電源６が接続さ
れている。

７は、反応室ｌ内を真空排気する第１の排気手段で、真
空バルブ８、第１の調圧バルブ９、ブースタポンプｌＯ
及びロータリーポンプ１１から成っている。１２は、反
応室１内にＳｉＨ４ガスやＮＨ，ガス等の反応ガス又は
冷却及び置換用のＮ２ガスを導入する第１のガス導入管
である。

１３は、高周波電極３内を真空排気する第２の排気手段
で、真空バルブ１４、第２の調圧バルブ１５、ブースタ
ーポンプ１６及びロータリーポンプ１７から成っている
。なお、この第２の排気手段１３のブースターポンプ１
６及びロータリーポンプ１７は、図示していないが、反
応室１に対してウェハＷを出し入れするロード室の真空
排気手段にも兼用されている。１８は、高周波電極３内
に冷却用のＮ２ガスを導入する第２のガス導入管であり
、ストップバルブ１９とフローメータ２０が設けられて
いる。

次に、動作を説明すると、反応室ｌ内を第１排気手段７
にて真空状態に排気し、高周波電極３の発熱体４にて所
定の温度に保持した状態で、図示しないロード室からサ
セプタ２上にウェハＷを供給し、反応室ｌを密閉し、ウ
ェハＷを所定温度まで加熱した後、第１のガス導入管１
２から反応ガスを供給するとともに高周波電源６から高
周波電圧を印加することによってプラズマを発生させ、
ウェハＷ上にプラズマ気相成長にて反応ガス成分の薄膜
を形成する。なお、高周波電極３内も第２の排気手段１
３にて反応室ｌ内の真空度に対応する真空度に保持され
、熱と圧力差によって高周波電極３の下面が下方に膨れ
るように変形するのを防止している。この状態で所定時
間経過して所定の膜圧の薄膜が形成されると、ウェハＷ
を取り出す。そして、次のウェハＷを供給して上記動作
を繰り返す； 次に、反応室１内をメンテナンスする必要が生じた場合
には、第１の排気手段７を作動させた状態で第１のガス
導入管１２からＮ２ガスを反応室１内に供給し、反応室
ｌ内をＮ２ガスに置換するとともに反応室ｌを１００　
’Ｃ程度になるまで冷却する。それと同時に、高周波電
極３においても第２の排気手段１３を作動させた状態で
第２のガス導入管１日からＮ２ガスを供給し、発熱体４
を内蔵した高周波電極３を内部から冷却する。これら第
１と第２のガス導入手段１２．１８から冷却ガスとして
のＮ２ガスを導入する際に、第１と第２の排気手段７．
１３の第１と第２の調圧バルブ９．１５を作動させて反
応室ｌと高周波電極３内の圧力を対応させることによっ
て圧力差による高周波電極３の変形を防止できる。

こうして、冷却し難い高周波電極３を速やかに冷却でき
るため、反応室ｌ内を所定温度まで速やかに冷却でき、
必要なメンテナンス作業を開始することができる。従っ
て、メンテナンスのための稼働停止時間を短くすること
ができる。

上記第１実施例では冷却ガスとしてＮｔガスを用いた例
を示したが、Ｎ２ガスを用いて冷却効率を高めることも
できる。このＮ２ガスを冷却ガスとする第２実施例を第
２図により説明する。尚、第１実施例と共通の構成要素
については同一の参照符号を付して説明を省略する。こ
の第２実施例では、第２のガス導入管１８に対してスト
ップパルプ１９とフローメータ２０を介してＮＺガス源
が接続されるとともにストップパルプ２１とフローメー
タ２２を介してＮ２ガス源が接続されている。また、第
１のガス導入管１２に対しても反応ガス又はＮ２ガス、
或いはＨ、ガスを選択的に供給できるように構成されて
いる。

次しこ動作を説明すると、反応室ｌ内及び高周波電極３
を冷却する場合、第１と第２の排気手段７．１３を作動
させながら、第１と第２のガス導入管１２．１８から反
応室ｌ内及び高周波電極３内にＨ！ガスを供給する。す
ると、分散性が良く、熱を奪い易いＮ２ガスを冷却ガス
として用いることによって効率的に冷却でき、短時間で
所定温度まで温度を低下させることができる。その後、
Ｎ２ガスを供給することによってＨ！ガスをＮ、ガスに
置換した後反応室ｌを大気に開放する。

なお、冷却時にＨ２ガス単体を用いずにＮ２ガスとの混
合ガスを用いることもできる。

発明の効果 本発明によれば、メンテナンス時に、第１のガス導入手
段にて反応室内に、第２のガス導入手段にて高周波電極
内にそれぞれ冷却ガスを導入しながら、それぞれ第１の
排気手段と第２の排気手段にて排気することによって、
反応室及び高周波電極を所定温度まで冷却する時間を短
くでき、稼働時間を増加することができる。

また、冷却ガスとしてＨ２ガスを用いると、ガスが分散
し易く、熱を奪い易いので、さらに短時間で冷却するこ
とができる。

さらに、冷却ガスの導入時に調圧・手段にて反応室内と
高周波電極内の圧力を等圧とすることによって高周波電
極の内外圧力差により変形が生ずるのを防止できる等、
大なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の概略構成図、第２図は本
発明の第２実施例の概略構成図、第３図は従来例の概略
構成図である。 １・・・・・・反応室、２・・・・・・サセプタ、３・
・・・・・高周波電極、４・・・・・・発熱体、７・・
・・・・第１の排気手段、９・・・・・・第１の調圧パ
ルプ、１２・・・・・・第１のガス導入管、１３・・・
・・・第２の排気手段、１５・・・・・・第２の調圧バ
ルブ、１８・・・・・・第２のガス導入管、Ｗ・・・・
・・ウェハ。 代理Ａ４弁理士　中足　敏男　はか１名１−五応室 ２・・−リ゛ヒプタ 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応室と、反応室内を真空排気する第１の排気手
   段と、反応室内に反応ガスと冷却ガスを選択的に導入す
   る第１のガス導入手段と、反応室内に配置され被加工物
   を載置するサセプタと、反応室内に前記サセプタと対向
   して配置されるとともに発熱体が内蔵された高周波電極
   と、前記高周波電極内を真空排気する第２の排気手段と
   、前記高周波電極内に冷却ガスを導入する第２のガス導
   入手段とを備えたことを特徴とする気相成長装置。
2. （２）第２のガス導入手段は、冷却ガスとしてＨ＿２ガ
   スを導入するようにした請求項１記載の気相成長装置。
3. （３）　第２のガス導入手段は、冷却ガスとしてＨ＿２
   ガスを導入し、その後Ｎ＿２ガスにて置換するようにし
   た請求項１記載の気相成長装置。
4. （４）反応室内の真空圧と高周波電極内の真空圧を等圧
   にする調圧手段を設けた請求項１、２又は３記載の気相
   成長装置。