JPH04105530U - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反応炉上部構成体101 と反応炉下部構成体10
2 とのガスケット103 を金属で形成することにより、ガ
スケット103 自体の耐熱性、耐化学性、耐衝撃性等を大
幅に向上させ、ガスケット103 の劣化による成長室104
の気密不良をなくし、より確実に成長室104 の気密性を
長時間にわたり保持することにある。 【構成】 気相成長ガスを供給する原料供給系と、気相
成長ガスを化学反応させ生成した物質を薄膜として成長
させる反応系115 と、反応済ガス等を排出する排気系と
を備え、反応系115 が反応炉上部構成体101 、反応炉下
部構成体102 、および加熱ヒータ105 より構成されてな
る気相成長装置において、反応炉上部構成体101 と反応
炉下部構成体102 とのガスケット103 が金属で形成され
ていることを特徴とする気相成長装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、基板表面に化合物半導体等の薄膜を形成するための気相成長装置で 有機金属気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）に関するものであり、特に反応炉を形 成する反応炉上部構成体と反応炉下部構成体とのシール材の改良に関するもので ある。

【０００２】

【従来技術】

基板表面に化合物半導体等の薄膜を成長させる有機金属気相成長装置は、原料 ガスとキャリアガスとを混合させた気相成長ガスを基板表面上で熱の励起エネル ギーと共に化学反応させ、これより生じた反応生成物を基板表面に薄膜として成 長させるものであり、気相成長ガスを供給する原料供給系、その気相成長ガスを 化学反応させ基板表面に薄膜を成長させる反応系、および残留ガス、反応済ガス 等を排出する排気系から構成されている。

【０００３】 この有機金属気相成長装置の反応系315 の構成を図３に示す。 図中、315 は反応系全体を示し、301 は金属製の反応炉上部構成体、302 は金 属製の反応炉下部構成体、303 はシール材で樹脂製のガスケット（以下、ガスケ ット303 と記す）、304 は反応炉上部構成体301 と反応炉下部構成体302 とで囲 まれた成長室、305 は加熱ヒータで、本例ではＲＦコイルを用いている。

【０００４】 成長室304 の気密は、反応炉上部構成体301 と反応炉下部構成体302 との接合 部306 に樹脂製のガスケット303 を挿入することにより保持される。 反応炉上部構成体301 の下部フランジ313 と反応炉下部構成体302 の上部フラ ンジ314 との接合面に樹脂製のガスケット303 を配置し、両フランジ313,314 を 押さえ金具307 で締めつけることによりガスケット303 を圧縮し、樹脂製のガス ケット303 の圧縮に対する弾性反発力により成長室304 の気密性が保持される。

【０００５】 尚、308 は原料ガスとキャリアガスとを混合させた気相成長ガスを供給する供 給口、309 は基板を配置するサセプタ、310 はサセプタ309 を支持するシャフト 、311 は残留ガス、反応済ガス等を排出する排気口、312 はガスケット303 を加 熱ヒータ305 の熱から保護するための水冷ジャケットである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前述した有機金属気相成長装置の反応系315 においては以下に示すような問題 点があった。

【０００７】 有機金属気相成長装置に用いられている気相成長ガスは可燃ガス、特殊ガス等 であり、それらのガスが成長室304 から外部へ漏洩することは安全上大きな問題 がある。 また、成長室304 で良好な薄膜成長を行うには成長室304 への不純物質の混入 等を極力防止しなければならないが、そのためには成長室304 を成長開始前に高 真空に排気する必要がある。 従って、安全面、薄膜成長面のいずれにおいても成長室304 の気密性を確実に 保持することが望まれる。

【０００８】 しかしながら前述したように、成長室304 の気密性は樹脂製のガスケット303 により保持されているので、ガスケット303 を構成する樹脂は加熱ヒータ305 の 熱や基板表面で発生する化学反応熱等の熱に晒されて熱的劣化し、また気相成長 ガスに直接触れることにより化学劣化し、さらには押さえ金具307 の締めつけに よる力学的変形等が生じて弾性力が失われ、成長室304 の気密性を長時間確実に 保持することが極めて困難になるという問題が生じていた。

【０００９】

【考案の目的】

本考案は前記問題点に鑑みなされたものでその目的とするところは、反応炉上 部構成体と反応炉下部構成体とのシール材を金属で形成することにより、シール 材自体の耐熱性、耐化学性、および耐衝撃性等を大幅に向上させ、シール材の劣 化による成長室の気密不良をなくし、より確実に成長室の気密性を長時間にわた り保持することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

前記問題点を解決するための本考案の構成は、気相成長ガスを供給する原料供 給系と、前記気相成長ガスを化学反応させ生成した物質を薄膜として成長させる 反応系と、反応済ガス等を排出する排気系とを備え、前記反応系が反応炉上部構 成体、反応炉下部構成体、および加熱ヒータより構成されてなる気相成長装置に おいて、前記反応炉上部構成体と前記反応炉下部構成体とのシール材が金属で形 成されていることを特徴とする。

【００１１】

【実施例】

本考案の実施例を図を参照して詳細に説明する。

【００１２】 本考案の一実施例を図１を用いて説明する。 図１は加熱方式として抵抗線加熱を利用した有機金属気相成長装置の反応系11 5 を示すもので、図中、101 は金属製の反応炉上部構成体、102 は金属製の反応 炉下部構成体、103 はシール材で本実施例では金属製のガスケット（以下、ガス ケット103 と記す）、104 は反応炉上部構成体101 と反応炉下部構成体102 とで 囲まれた成長室、105 は加熱ヒータで、本実施例では抵抗発熱線である。

【００１３】 この反応炉上部構成体101 と反応炉下部構成体102 との接合部106 は金属製の ガスケット103 によってシール（密閉）されている。反応炉上部構成体101 の下 部フランジ面108 と反応炉下部構成体102 の上部フランジ面109 との間にガスケ ット103 を配置し、その両面を押さえ金具107 で締めつけることによりガスケッ ト103 を圧縮して両フランジ面に密着させ、成長室104 の気密を保持する。

【００１４】 ガスケット103 の材質としては気相成長ガスと反応せず、また両フランジ面10 8,109 の締めつけにより両フランジ面と気密接触し得る金属、例えば軟質の金属 である軟性銅、あるいは耐熱性に優れたモリブデン等の金属が選定され、形状と しては、それぞれのフランジ面108,109 との接触面積が大きくとれるもので正方 形、あるいは長方形等にすることが好ましい。 また反応炉上部構成体101 及び反応炉下部構成体102 は共に気相成長ガスと反 応せず、劣化しないステンレスで形成されており、ガスケット103 とのシール性 （気密性）をより向上させるために下部フランジ面108 は鏡面仕上げになってい る。

【００１５】 更に、成長室104 は高真空排気仕様のためそれぞれのフランジ面108,109 には ＪＩＳ規格に準じたＩＣフランジのナイフリッジ加工を施し、成長室104 の気密 性をより確実に保持できるようにもしてある。 尚、110 は基板を配置するためのサセプタ、111 はサセプタ110 を支持するた めのシャフト、112 は気相成長ガスを供給するための供給口、113 は残留ガス、 反応済ガス等を排出するための排気口、114 は水冷ジャケットである。

【００１６】 また、本考案の構造を利用した反応系の構成として図２に示すものもある。

【００１７】 図２は加熱方式としてランプ加熱を利用した有機金属気相成長装置の反応系21 4 を示すもので、加熱ヒータとしての加熱ランプ205 を反応炉上部構成体201 の 内壁に固定したものである。 図中、201 は金属製の反応炉上部構成体、202 は金属製の反応炉下部構成体、 203 はシール材で、本実施例では金属製のガスケット（以下、ガスケット203 と 記す）、204 は反応炉上部構成体201 と反応炉下部構成体202 とで囲まれた成長 室、205 は加熱ランプである。

【００１８】 この加熱ランプ205 を反応生成物の付着から保護するために成長室204 に石英 製の保護カバー206 が設けられている。この保護カバー206 はその上端が反応炉 上部構成体201 の吹出し口207 にすれすれの状態で設けられており、供給口208 から流入した気相成長ガスを保護カバー206 の内側にのみ導き、保護カバー206 と反応炉上部構成体201 とが形成する隙間209 に気相成長ガスが流入することが ないように構成されている。そのため加熱ランプ205 に反応生成物が付着して加 熱性能を低下させるようなことはない。

【００１９】 尚、本構成の反応炉上部構成体201 、反応炉下部構成体202 、ガスケット203 等の構成、さらに反応炉上部構成体201 と反応炉下部構成体202 とのシール（密 閉）の方法等は第１の実施例と同じである。 また、加熱ランプ205 をＲＦコイルに置き換えることにより、ＲＦ加熱方式に 変えることも可能になる。 尚、210 は基板を配置するためのサセプタ、211 はサセプタ210 を支持するた めのシャフト、212 は残留ガス、反応済ガス等を排出するための排気口、213 は 水冷ジャケットである。

【００２０】 本実施例１において、ガスケット103 として断面が長方形で、且つ軟性銅製の ガスケットを使用してリークレイト測定を行った結果その値は4 ×10^-11 atm ｃ c/sec 以下となり、従来の樹脂製のガスケットを使用したその値の10^-9atm ｃc/ sec に対して２桁の改善が達成できた。

【００２１】 本考案の有機金属気相成長装置の反応系によれば、シール材自体を金属で形成 しているので、上述のように初期の気密性に優れ、また高圧、高温、および衝撃 等の外的要因によるシール材の劣化も極めて小さく、従って、シール材の劣化に よる成長室の気密不良を長時間にわたりなくすことができ、従来の樹脂性のシー ル材では困難であった成長室の長期安定性を達成することが可能となる。

【００２２】

【考案の効果】

本考案によれば、反応炉上部構成体と反応炉下部構成体とのシール材を金属で 形成しているので、シール材自体の耐熱性、耐化学性、および耐衝撃性等を大幅 に向上でき、シール材の劣化による成長室の気密不良をなくすことができ、より 確実に成長室の気密性を長時間にわたり保持できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す反応系の断面図

【図２】本考案の他の構成の反応系を示す断面図

【図３】従来の反応系の断面図

【符号の説明】

101,201 反応炉上部構成体 102,202 反応炉下部構成体 103,203 ガスケット 104,204 成長室 105 加熱ヒータ 106 接合部 107 押さえ金具 108 下部フランジ面 109 上部フランジ面 110,210 サセプタ 111,211 シャフト 112,208 供給口 113,212 排気口 205 加熱ランプ 206 保護カバー 207 吹出し口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 気相成長ガスを供給する原料供給系と、
   前記気相成長ガスを化学反応させ生成した物質を薄膜と
   して成長させる反応系と、反応済ガス等を排出する排気
   系とを備え、前記反応系が反応炉上部構成体、反応炉下
   部構成体、および加熱ヒータより構成されてなる気相成
   長装置において、前記反応炉上部構成体と前記反応炉下
   部構成体とのシール材が金属で形成されていることを特
   徴とする気相成長装置。