JPH03253571A

JPH03253571A - 排気装置および化学気相成長装置

Info

Publication number: JPH03253571A
Application number: JP2049384A
Authority: JP
Inventors: Kinya Sugimoto; 杉本　欽也
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1991-11-12

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、排気技術および化学気相成長技術に関し、特
に、排気流中に含まれる反応生成物などの塵埃に起因す
る障害の対策などに有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、株式会社工業調査会、昭和６０年１１月２０
日発行、「電子材料」１９８５年ＩＸ月号別冊Ｐ５６〜
Ｐ６４などの文献に記載されているように、半導体集積
回路装置の製造工程においては、半導体基板に所望の物
質の薄膜を形成する一手段として低圧化学気相成長装置
が用いられている。

すなわち、半導体基板を収容した反応管の内部を所望の
温度に加熱するとともに、真空ポンプなどで所望の真空
度に排気しつつ、所望の組成の反応ガスを供給すること
で、半導体基板の表面における化学気相成長反応を促進
し、当該反応ガスの組成に応じた所望の物質からす：る
薄膜を半導体基板の表面に形成するものである。

ところで、化学気相成長反応の過程で生じた物質の一部
は、固形粒子となって反応管の内部を浮遊し、排気流に
乗って真空ポンプの側に吸引されるため、そのままでは
、真空ポンプなどの排気系における故障や汚染の原因と
なる。このため、前記文献にも記載されているように、
反応管と真空ポンプとを接続する吸引路の一部に反応生
成物などからなる固形粒子を捕捉するトラップを設ける
ことが行われている。

従来のこのようなトラップとしては、たとえば排気流に
接する領域に、リング状充填物を配置したり、複数の多
孔板を設置し、これらの表面に反応生成物などの固形粒
子を付着させて捕捉するとともに、定期的に外部に取り
出して洗浄するなどの保守管理を行うようにしたものが
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕ところが、上記のような従来のトラップでは、たとえば
吸着面積が飽和状態になると固形粒子の捕捉が不完全に
なり、捕捉を免れた固形粒子が真空ポンプに蓄積して、
シールや可動部などの劣化を促進し、真空ポンプを故障
させる原因となるという問題がある。

また、吸着面積を大きくして前述のような問題を解決す
べく、リング状充填物や多孔板の充填量や密度を大きく
すると、排気抵抗が必要以上に増大し、反応管内の真空
度の的確な制御が困難になったり、真空ポンプの排気性
能が損なわれるなどの他の問題を生じることとなる。

そこで、本発明の目的は、排気性能を損なうことなく、
吸引路からの固形粒子の流入を防止して、安定な稼働を
行うことが可能な排気装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、排気装置による処理室内の真空度
の的確な制御を損なうことなく、処理室から排気装置へ
の反応生成物などの固形粒子の流入を確実に防止して、
安定な薄膜形成作業を遂行することが可能な化学気相成
長装置を提供するこ乙にある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になる排気装置は、少なくとも１台の
真空ポンプからなる排気装置であって、真空ポンプの吸
引路側に電気集塵機構を設けるようにしたものである。

また、本発明になる化学気相成長装置は、被処理物が収
容される処理室と、この処理室内を所望の温度に加熱す
る加熱手段と、処理室に所望の組成および圧の反応ガス
を供給する反応ガス供給手段と、処、連室に吸引路を介
して接続され、当該処理室の内部を所望の真空度に排気
する排気装置とからなる化学気相成長装置であって、吸
引路に電気集塵機構を設けたものである。

〔作用〕

上記した本発明の排気装置によれば、たとえば、金属メ
ツシュなどからなり、コロナ放電などによって固形粒子
を（たとえば負に）帯電させる帯電電極と、たとえば平
面が排気流にほぼ並行になるように配置された金属板な
どからなり、帯電電極とは逆の（たとえば正）電位が与
えられた吸引電極とを電気集塵機構に設けることにより
、排気抵抗を増大させることなく、吸引路を通過して真
空ポンプに流入しようとする固形粒子を、静電気力によ
って確実に捕捉することができる。この結果、排気性能
を損なうことなく吸引路からの固形粒子の流入などに起
因する故障の発生を確実に防止して、安定な稼働を行う
ことが可能となる。

また、本発明になる化学気相成長装置によれば、処理室
と排気装置との間の吸引路に介設される電気集塵機構を
、たとえば、金属メツシュなどからなり、コロナ放電な
どによって固形粒子を（たとえば負）に帯電させる帯電
電極と、たとえば平面が排気流にほぼ並行になるように
配置された金属板などからなり、帯電電極とは逆の（た
とえば正）電位が与えられた吸引電極とを設けることに
より、吸引路における排気抵抗を増大させることｔ；く
、処理室から排気装置に流入しようとする反応生成物な
どの固形粒子を静電気力によって確実に捕捉することが
できる。この結果、たとえば排気装置による排気動作に
対する処理室内の真空度の応答性、すなわち排気装置に
よる処理室内の真空度の的確な制御を損なうことなく、
処理室から排気装置への反応生成物などの固形粒子の流
入に起因する排気装置の故障などを確実に防止でき、安
定な薄膜形成作業を遂行することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例である排気装置および化学気相
成長装置の一例について図面を参照しながら詳細に説明
する。

第１図は、本発明の一実施例である排気装置および化学
気相成長装置の構成の一例を示すブロック図である。

たとえば、石英管などからなる処理室１の周囲には、ヒ
ータ２が設けられており、当該処理室１の内部が所望の
温度に加熱される構造となっている。

処理室１の一端には、キャップ３が着脱自在に気密に装
着されており、たとえば石英などからなるボート４に搭
載された複数の半導体基板などからなる被処理物５の、
当該処理室１の内部への搬入および搬出が行われるよう
になっている。

処理室ｌとキャップ３との装着部は、シール３ａによっ
て気密状態が保持される構造となっている。

また、キャップ３には、一端が処理室１の内部に開口し
、他端部が、弁６ａを介してガス源７に接続されたガス
供給管６が貫通して設けられており、このガス供給管６
を通じて、ガス源７から所望の圧および組成の反応ガス
Ｇや、不活性ガスなどが必要に応じて処理室１の内部に
導入されるように構成されている。

一方、処理室１の他端側は縮径されて排気口１ａをなし
ており、この排気口１ａには、吸引管８を介して、たと
えば、メカニカルブースタポンプなどからなる真空ポン
プ９および、ロークリポンプなどからなる真空ポンプ１
０が直列に接続されている。そして、両者の排気動作に
よって、処理室１の内部が所望の真空度に排気されると
ともに、当該処理室１の内部で生じた排気流ｇの排除が
行われる構造となっている。

また、処理室１と複数の真空ポンプ９および１０を接続
する吸引管８には、自動圧力制御装置１１が介設されて
おり、この自動圧力制御装置１工は、処理室１および吸
引管８の内部の真空度を検出し、当該真空度が所定の設
定範囲に維持されるように、真空ポンプ９および１０の
動作を適宜調整する動作を行っている。

この場合、自動圧力制御装置１１の上流側、すなわち、
真空ポンプ９および１０の上流側における吸引管８の一
部は、はぼ鉛直下向きに凸のＵ字形部８ａを呈しており
、排気流ｇは、当該Ｕ字形部８ａに沿って鉛直下向きに
下降した後に上昇する経路を辿って真空ポンプ９および
１０の側に吸引されていくようになっている。

さらに、この場合、吸引管８のＵ字形部８ａには、電気
集塵機構１２が設けられている。

すなわち、この電気集塵機構１２は、Ｕ字形部８ａの下
降経路の途中に設けられ、たとえば排気流ｇが容易に通
過するような金属メツシュなどからなる帯電電極１２ａ
と、Ｕ字形部８ａの底部に設けられ、排気流ｇの流通を
妨げることｔ；＜、当該排気流ｇとの接触面積が充分に
大きくなるように配置された金属板などからなる吸引電
極１２ｂとを備えている。さらに、帯電電極１２ａと吸
弓電極１２ｂとの間には、たとえば帯電電極１２ａの側
が負に、吸引電極１２ｂの側が正になるように両者に直
流電圧を印加する直流電源１２Ｃが接続されている。

また、吸引電極１２ｂが配置されたＵ字形部８ａの底部
には蓋体８ｂが開閉自在に装着されており、当該吸引電
極１２ｂを随時外部に取り外す作業が可能になっている
。

以下、本発明の一実施例である排気装置および化学気相
成長装置の作用の一例について説明する。

まず、ボート４に搭載された複数の被処理物５が収容さ
れた処理室１を密閉した状態で、真空ポンプ９および１
０を適宜作動させることにより、処理室１の内部を所望
の真空度にするとともに、ヒータ２によって、被処理物
５を所望の温度に加熱する。

そして、ガス供給管６を通じて所望の組成の反応ガスＧ
を所望の流量で処理室ｌの内部に供給し、当該反応ガス
Ｇと、所定の温度に加熱されている被処理物５の表面と
の化学気相成長反応を起こさせ、反応ガスＧの組成など
の応じた所望の物質からなる薄膜を被処理物５の表面に
形成する。

この時、余剰の反応ガスＧや、化学気相成長反応によっ
て生じたガスなどが排気流ｇとなって、吸引管８を通じ
て真空ポンプ９および真空ポンプｌＯの側に吸引されて
排除されるとともに、処理室１や吸引管８の内部の圧は
、自動圧力制御装置１１によって常時監視され、反応中
の処理室１の内部の真空度（反応ガスＧの圧）が一定に
維持されるように、真空ポンプ９および１Ｇの制御が行
われる。

ここで、上述のような化学気相成長反応が進行中の処理
室１の内部では、反応ガスＧに接する内壁面などに付着
して剥落した反応生成物や、反応ガスＧから雰囲気中に
析出した反応生成物などが固形粒子となって処理室１の
内部雰囲気中を浮遊し、排気流ｇに乗って吸引管８の側
に排除されるが、本実施例の場合には、このような固形
粒子は、吸引管８のＵ字形部８ａを下降して帯電電極１
２ａを通過する間に負に帯電し、さらに、当該Ｕ字形部
８ａの底部に位置する正電位の吸引電極１２ｂの表面に
静電気力によって安定に吸引・捕捉される。

このため、吸引電極１２ｂを通過した排気流ｇは、固形
粒子などを含まない清浄な排気流ｇ１となって、真空ポ
ンプ９および１０の側に至り、処理室１の内部で発生し
た反応生成物などの固形粒子が、下流の自動圧力制御装
置１１や、真空ポンプ９および１０などに流入・蓄積す
ることが確実に防止される。

また、吸引管８の一部にＵ字形部８ａを設け、このＵ字
形部８ａに電気集塵機構１２を配置したことにより、当
該Ｕ字形部８ａの内部を鉛直方向に下降および上昇する
際の重力の作用による排気流ｇからの比較的径の大きな
固形粒子の除去作用が得られるとともに、Ｕ字形部８ａ
の底部に吸弓電極１２ｂを配置したことで、当該吸引電
極１２ｂを外部に取り出して行う清掃などの保守管理を
より容易に行うことができる。

この結果、処理室１の内部などで生じた固形粒子などが
、真空ポンプ９や１０などに流入蓄積して、当該真空ポ
ンプ９および１０などの故障の原因になることが回避さ
れ、真空ポンプ９および１０などの故障に起因する化学
気相成長装置の稼働停止の頻度が減少して、当該化学気
相成長装置による被処理物５への安定した薄膜形成作業
の遂行を実現することができる。

さらに、電気集塵機構１２においては、たとえば、当該
電気集塵機構１２を構成する帯電電極１２ａおよび吸引
電極１２ｂなどに印加される電圧を適切に設定するなど
の操作により、排気流ｇの通過抵抗を必要以上に大きく
することなく、固形粒子の捕捉効率を向上させることが
できる。

このため、たとえば、従来の充填物を用いたトラップの
ように、固形粒子の捕捉率を向上させる目的で充填物を
密にする際に不可避的に発生する排気流ｇの吸引管８に
おける排気抵抗の増大がなく、従って、真空ポンプ９お
よび１０による排気動作の調整による処理室１の内部の
真空度（圧）の制御の応答性などが良好となり、ガス供
給管６からの反応ガスＧの供給量の制御などと連携して
の、処理室１の内部における化学気相成長反応の制御な
ど的確に行うことができる。

この結果、半導体基板などの被処理物５の表面に形成さ
れる薄膜の膜質などを良好にすることができ、半導体基
板の薄膜形成工程における生産性が向上する。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、電気集塵機構の構成としては、前記実施例中
に例示したものに限らず、本発明の要旨に沿う他の構成
であってもよい。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。

すなわち、本発明になる排気装置によれば、少なくとも
１台の真空ポンプからなる排気装置であって、前記真空
ポンプの吸引路側に電気集塵機構を備えたので、たとえ
ば、金属メッンユなどからなり、コロナ放電などによっ
て固形粒子を（たとえば負に）帯電させる帯電電極と、
たとえば平面が排気流にほぼ並行になるように配置され
た金属板などからなり、帯電電極とは逆の（たとえば正
）電位が与えられた吸引電極とを電気集塵機構に設ける
ことにより、排気抵抗を増大させることなく、吸引路を
通過して真空ポンプに流入しようとする固形粒子を、静
電気力によって確実に捕捉することができる。この結果
、排気性能を損なうことなく、吸引路からの固形粒子の
流入などに起因する故障の発生を確実に防止して、安定
な稼働を行うことが可能となる。

また、本発明になる化学気相成長装置によれば、被処理
物が収容される処理室と、この処理室内を所望の温度に
加熱する加熱手段と、前記処理室に所望の組成および圧
の反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、前記処理室
に吸引路を介して接続され、当該処理室の内部を所望の
真空度に排気する排気装置とからなる化学気相成長装置
であって、前記吸引路に電気集塵機構を備えているので
、たとえば、金属メツシュなどからなり、コロナ放電な
どによって固形粒子を（たとえば負）に帯電させる帯電
電極と、たとえば平面が排気流にほぼ並行になるように
配置された金属板などからなり、帯電電極とは逆のくた
とえば正〉電位が与えられた吸引電極とを電気集塵機構
に設けることにより、吸引路における排気抵抗を増大さ
せることなく、処理室から排気装置に流入しようとする
反応生成物などの固形粒子を静電気力によって確実に捕
捉することができる。この結果、たとえば排気装置によ
る排気動作に対する処理室内の真空度の応答性、すなわ
ち排気装置による処理室内の真空度の的確な制御を損な
うことなく、処理室から排気装置への反応生成物などの
固形粒子の流入に起因する排気装置の故障などを確実に
防止でき、安定な薄膜形成作業を遂行することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である排気装置および化学
気相成長装置の構成の一例を示すブロック図である。１・・・処理室、１ａ・・・排気口、２・・・ヒータ、
３・・・キャップ、３ａ・・・シール、４・・・ボート
、５・・・被処理物、６・・・ガ・ス供給管、６ａ・・
・弁、７・・・ガス源、８・・・吸引管、８ａ・・・Ｕ
字形部、８ｂ・・・蓋体、９・・・真空ポンプ、１０・
・・真空ポンプ、１１・・・自動圧力制御装置、１２・
・・電気集塵機構、１２ａ・・・帯電電極、１２ｂ・・
・吸引電極、１２ｃ・・・直流電源、Ｇ・・・反応ガス
、ｇ・・・排気流、ｇｌ・・・固形粒子などが除去され
た清浄な排気流。

Claims

【特許請求の範囲】

１．少なくとも１台の真空ポンプからなる排気装置であ
って、前記真空ポンプの吸引路側に電気集塵機構を備え
た排気装置。
２．前記吸引路の一部が、鉛直下向きに凸のＵ字形部を
なし、当該Ｕ字形部に前記電気集塵機構を配置するよう
にした請求項１記載の排気装置。
３．被処理物が収容される処理室と、この処理室内を所
望の温度に加熱する加熱手段と、前記処理室に所望の組
成および圧の反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、
前記処理室に吸引路を介して接続され、当該処理室の内
部を所望の真空度に排気する排気装置とからなる化学気
相成長装置であって、前記吸引路に電気集塵機構を備え
たことを特徴とする化学気相成長装置。
４．前記吸引路の一部が、鉛直下向きに凸のＵ字形部を
なし、当該Ｕ字形部に前記電気集塵機構を配置するよう
にした請求項３記載の化学気相成長装置。