JPH02272724A - 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〕 この発明は、ＧａＡｓなとの化合物半導体膜を基板上に
成長させる有機金属化学的気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置
など、気相成長法により被成膜基板表面に膜形成を行う
反応炉と、該反応炉とゲートバルブを介して結合され内
部にサセプタに載置された被成膜基板を反応炉内での膜
形成に先立って予備加熱する加熱手段と、予備加熱終了
後に被成膜基板をサセプタとともにゲートバルブを通過
して反応室内へ移送する移送手段とを有するロードロッ
ク室とを備えてなる気相成長装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図にこの種従来の気相成長装置におけるロードロッ
ク室の構成例を示す、気相成長法により被成＊ｉｗ表面
に膜形成を行う反応炉１とゲートバルブ２を介して結合
されたロードロック室３の容器３ａの内部には、サセプ
タ７に保持された被成膜基板８を反応炉内での膜形成に
先立って予備加熱゛（以下ベーキングとも称する）する
加熱手段として、複数の赤外線ランプ６が一平面内に平
行に配され、この赤外線ランプ６にロードロック室容器
３ａの壁面を気密に貫通する絶縁端子１３を介して外部
の電源１０から電流を供給して基板８の温度を輻射によ
り通常１５０℃〜２００℃の温度に上昇させるとともに
、図示されない配管を介して容器３ａ内の真空引きをし
ながら基板８上の水分を除去する。

このようにして基板８が所定の温度に加熱されてベーキ
ングを終えるとゲートバルブ２を開き、基板８を保持す
るサセプタ７をアーム４ａの先端に支持する移送手段と
しての搬送機構４により基板８がサセプタ７とともにゲ
ートバルブ２を通って反応炉１内へ移送され、反応炉１
内に置かれた後、搬送機構４はロードロック室３内へ戻
り、ゲートバルブ２が閉じられ、反応炉１とロードロッ
ク室３とは再び気密に仕切られる。搬送機構４は、この
例では、アーム４ａと、このアームを水平方向に進退駆
動する駆動台４ｂと、駆動源としての駆動モータ９とを
備えてなり、駆動台４ｂに水平方向に取り付けられたね
じ棒を、ロードロック室容器３ａに容器内が外部に対し
て気密を保つように取り付けられた駆動モータ９で回転
駆動することにより、このねじ棒と螺合する。アーム４
ａに固定されたナツトを介してアーム４ａを水平方向に
駆動する構成としている。

反応炉１内へ移送された基板８の表面には、反応炉１内
に導入された原料ガス　（例えばＭＯＣＶＤ装置では、
Ｈ！ガスによりバブリングされてガス化した■族元素の
アルキル化物とＶ族元素の水素ン乙 化物との巻合ガス）の熱分解により生じた物質が堆積し
、基板表面に所定の成分からなる薄膜が形成される。成
膜された基板８のロードロック室３内への取り出しは、
前述と逆の順序で行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなロードロック室の構成における問題点は次の
通りである。すなわち、基板のベーキングに間隔をおい
て配された赤外線ランプが使用され、その輻射熱によっ
て基板が加熱されるため、基板の面に不可避的に温度分
布の不均一が生じ、べ゛−キングの効果にむらが生じる
とともに赤外線ランプと基板との間にギャップがあるた
め、赤外線ランプから発せられる輻射熱の多くの部分が
基板の加熱に消費されず、ベーキングに時間がかかると
いう問題があった。また、赤外線ランプに電流を供給す
るために気密絶縁端子（１３）を必要とし、ベーキング
時にロードロック室内を真空引きすると、ガス中の絶縁
強度に対するパフジエンの法則により、ある圧力で絶縁
強度に谷が生ずるため、充電部と接地部であるロードロ
ック室容器との間で放電を生じてしまうことがあった。

すなわち、赤外線ランプの端子間に供給する電圧あるい
はロードロック室内の真空度にある制約が課せられると
いう問題があった。

この発明の目的は、基板面を一様に加熱することができ
るとともに加熱効率がよく、かつ加熱手段への電力供給
が放電などにより制約されない加熱手段を備えた気相成
長装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明においては、基板
を予備加熱する加熱手段を、電流の通電により発熱する
線状もしくは帯状の発熱体を金属塊中にロードロック室
雲囲気内へ露出しないように埋め込み、この金属塊にサ
セプタを載置して伝熱的に基板を加熱する構成とするも
のとする。

〔作用〕

加熱手段をこのように構成すると、発熱体の発熱はすべ
て金属塊の温度上昇に消費され、一方、金属塊がおかれ
ている雰囲気は真空であるから、この金属塊から雰囲気
のガス分子に伝達される熱量は極めて小さく、はとんど
すべての熱が金属塊からサセプタに伝達され、さらに基
板へ伝達されるから、基板の予備加熱に要する時間が著
しく短縮される。さらに、金属塊とサセプタとの伝熱面
はそれぞれ平面に形成され、サセプタがｉａｚされた状
態で両転熱面は全面で接触し、かつサセプタは基板方向
へ厚みがあるため、サセプタの伝熱面全面から流入した
熱は伝熱面に平行な面内の温度勾配を埋めるように基板
方向へ流れるから、基板とサセプタとの接触面では面方
向の温度勾配が平坦化され、基板は従来と比べ、著しく
均一に加熱される。また、発熱体である線材あるいは帯
材はロードロック室内雰囲気へ露出しないように埋め込
まれるから、充電部がロードロック室内に露出すること
がなくなり、発熱体端子間に供給する電圧や、ロードロ
ック室内を真空引きする際の真空度などに制約がな（な
り、ベーキング工程でのロードロツタ室の自由な運用が
可能になる。

〔実施例〕

第１図に本発明による加熱手段を備えたロードロック室
構成の一実施例を示す０図中、第２図と同一の部材には
同一符号を付して説明を省略する。

この実施例では、発熱体として抵抗材料からなる金ｉ′
４１Ａを使用し、この金属線を金属製たとえばステンレ
スの中空パイプ内に耐熱性絶縁粉末を用いて中空パイプ
から絶縁状態に保持したシーズヒータ５ｃを金属塊５ａ
内に埋め込む構成としている。金属塊５ａは、ここには
特に図示しないが、厚みのある金属円板２枚を重ね合わ
せて構成され、それぞれの金属円板の互いの接触面に前
記シーズヒータ５ｃを密に埋め込むための渦巻き状の溝
が形成されている。そして、下方に位置する金属円板に
は案内筒５ｂが溶接等の手段で固設され、ロードロック
室容器３ａの壁面を貫通して下方へ延び、金属塊５ａへ
のシーズヒータ５ｃの導入部を形成している。このシー
ズヒータ５ｃへの１ｉ流供給は電ＳＸＯから変圧器１４
を介して行われる。なお、図中の符号１２．１３は、案
内筒５ｂとロードロツタ室３との間の気密を保持するた
めの０リングである。

加熱手段がこのように構成されたロードロック室内での
基板の予備加熱は次のように行われる。

すなわち、図示されない駆動機構により、加熱手段５を
案内筒５ｃの軸線方向に上方へ移動させ、図のように金
属塊５ａの上面をサセプタ７の下面に接触させる０次に
ｔ源１０のスイッチ１５を閉じてシーズヒータ５Ｃに１
を流を供給するとともにロードロック室３内を真空排気
しながら基板８を所定の温度に加熱する。このときの温
度検出は金属塊５ａに埋め込まれたサーモスタット１１
により行われ、この検′出温度によって電源１０をＯＮ
、ＯＦＦして基板の温度制御が行われる。基板８の温度
が所定値に達してベーキングを終えたら加熱手段５を再
び下方へ移動させ、搬送ａ構４のアーム４ａをサセプタ
７の下面側へ移動させてサセプタ７をアーム先端に支持
し、ゲートパルプ２を通って反応炉１内へ移送する。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、基板を予備加熱
する加熱手段を、電流の通電により発熱する線状もしく
は帯状の発熱体を金属塊中にロードロック室雰囲気内へ
露出しないように埋め込み、この金属塊にサセプタを載
置して伝熱的に基板を加熱する構成としたので、発熱体
の発熱はすべて金属塊の温度上昇に消費され、一方、金
属塊がおかれている雰囲気は真空であるから、この金属
塊から雰囲気のガス分子に伝達される熱量は掻めで小さ
く、はとんどすべての熱が金属塊からサセプタに伝達さ
れ、さらに基板へ伝達されるから、基板の予備加熱に要
する時間が著しく短縮される。

さらに、金属塊とサセプタとの伝熱面はそれぞれ平面に
形成され、サセプタがＲ置された状態で両転熱面は全面
で接触し、かつサセプタは基板方向へ厚みがあるため、
サセプタの伝熱面全面から流入した熱は伝熱面に平行な
面内の温度勾配を埋めるように基板方向へ流れるから、
基板とサセプタとの接触面では面方向の温度勾配が平坦
化され、基板は従来と比べ、著しく均一に加熱される。

また、発熱体である線材あるいは帯材はロードロック室
内雲囲気へ露出しないように埋め込まれるから、充電部
がロードロツタ室内に露出することがなくなり、発熱体
端子間に供給する電圧や、ロードロツタ室内を真空引き
する際の真空度などに制約がなくなり、ベーキング工程
でのロードロック室の自由な運用が可能になる。このた
め、本発明によれば、加熱手段に対し、これを上下動さ
せるための駆動機構を必要とするなど、ロードロック室
まわりの構成がやや大形化する面はあるものの、多重に
被成膜基板に薄膜を形成する際の製作工程における時間
の節約と使用電力量の節減と、および゛、基板面の温度
分布の均一化に伴う１１震品賞向上の効果とは、この大
形化による一時的なコスト面での損失を十分カバーして
余りあるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による加熱手段を備えたロー
ドロック室の構成例を示す縦断面図、第２図は従来例に
よる加熱手段を備えたロードロック室の構成を示す縦断
面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）気相成長法により被成膜基板表面に膜形成を行う反
   応炉と、該反応炉とゲートバルブを介して結合され内部
   にサセプタに載置された被成膜基板を反応炉内での膜形
   成に先立って予備加熱する加熱手段と、予備加熱終了後
   に被成膜基板をサセプタとともにゲートバルブを通過し
   て反応室内へ移送する移送手段とを有するロードロック
   室とを備えてなる気相成長装置において、前記被成膜基
   板を予備加熱する加熱手段が、電流の通電により発熱す
   る線状もしくは帯状の発熱体が金属塊中にロードロック
   室内雰囲気へ非露出状態に埋め込まれてなり、該金属塊
   にサセプタが載置されて被成膜基板がサセプタを介して
   予備加熱されることを特徴とする気相成長装置。