JPH0517695B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 金属製の反応容器を用いる気相反応装置におい
て、該金属製反応容器内部にアルミナのような耐
熱性絶縁材料から成る内壁で仕切られた空間を形
成し、該空間内で気相反応を行わせることによ
り、該気相反応にともなつて金属面に生成する付
着力の弱い膜の発生を回避し、これにより、装置
の保守を容易にし、かつ製品の歩留り・信頼性向
上を計る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造に用いられる気相反
応装置に係り、とくに、該気相反応装置の反応槽
内部の洗浄化方法の改良に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造に用いられる気相反応装置に
は、ステンレス製の反応槽を用いたものがある。
該ステンレス反応槽内部に反応気体を導入し、加
熱されたシリコンウエフアーのような基板表面で
反応気体を化学反応させ、目的とする半導体ある
いは絶縁体の膜を該基板表面に生成させる。この
ような反応は反応槽壁面でも多少は生じ、該壁面
にも膜を生成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、ステンレスのような面に対する膜の付
着強度は低く、また低温表面に生成した膜の付着
強度も低い。したがつて、このような器壁に生成
した膜は、鱗片状になつて剥離しやすく、反応槽
内部を汚染する。とくに、このような汚染物質が
被処理基板表面に付着すると、生成膜に欠陥が生
じ、半導体装置製品の信頼性と歩留りを低下させ
る結果となる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点は、底部に被処理基板を設置する
機構とを備えた、反応槽を有する気相成長装置に
おいて、 該反応槽内に設けられ、該底部に向かつた開口
を有し、該開口から該基板をその内部に収容可能
な大きさを有し、該底部に対して実質的に垂直方
向に移動可能に支持され、かつ耐熱性絶縁材料か
ら形成された内側槽と、 該内側槽の前記移動に伴つて該開口内に嵌脱可
能なように前記反応槽の底部に固定され、該内側
槽に嵌合した状態においては、該反応槽内に該内
側槽と該底部と共同して、隔離された空間を形成
する部材と、 該反応槽に設けられ、該反応槽と該内側槽との
間の空間に不活性気体を導入するための第一の導
入管および該不活性気体を排出するための第一の
排気管と、 該内側槽内部に反応気体を導入するための第二
の導入管と該反応気体を排出するための第二の排
気管と、 から成る本発明に係る二重槽型気相成長装置を提
供することによつて解決される。

〔作用〕

アルミナのような耐熱性絶縁材料は熱伝導性が
金属に比して低く、したがつて、アルミナから形
成された反応槽表面は比較的高温度になりやす
い。また、一般に、アルミナ等の耐熱性絶縁材料
の表面は粗面である。これらにより、その表面に
生成する膜の付着力は比較的大きく、容易に剥離
しない。その結果、剥離膜による被処理基板の汚
染が防止される。また、二重槽構造とすることに
よつて、反応槽から反応気体の漏れを防止するた
めの機密構造が簡易化できる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。なお、以下の図面において、矢印は反応槽に
出入りする気体の流れを示す。

第４図ａないしｃはステンレス製反応槽を用い
た従来の気相反応装置における上記問題点に対す
る防止方法を示す模式図である。すなわち、従来
の装置においては、第４図ａに示すように、ステ
ンレス製反応槽１０１に水冷管１０２のような水
冷機構を設け、該ステンレス製反応槽１０１の温
度を低温に保つことにより、気相反応により生成
する膜の付着を少なくするとか、第４図ｂに示す
ように、ステンレス製反応槽１０１の内壁および
反応気体分配機構１０３や被処理基板保持機構１
０４の露出表面に、アルミナを溶射して、阻面の
コーテイング槽１０５を形成することにより、生
成膜の付着力を大きくするとか、あるいは、第４
図ｃに示すように、ステンレス製反応槽１０１の
内壁および反応気体分配機構１０３や被処理基板
保持機構１０４の露出表面の前面に、ステンレス
あるいはアルミニウム等の薄板から成る、取外し
可能な遮蔽機構１０６を設け、該遮蔽機構１０６
を適宜更新する等の方策が採用されている。しか
しながら、ステンレス製反応槽１０１内部の構造
が複雑であり、その洗浄あるいは遮蔽機構１０６
の交換に多大の時間を必要とする欠点がある。

なお、第４図ａないしｃにおける符号１０８
は、上記基板保持機構１０４上に載置される被処
理基板（図示省略）を所定の温度に保持するため
の加熱機構を示す。

第１図は本発明に係る気相反応装置の一例を示
す断面図である。

第１図において、符号１０は通常円筒形をなす
ステンレス製の反応槽であつて、従来の装置と同
様に、その底部１２に載置された被処理基板（図
示省略）を所定の温度に保持するための加熱機構
１１と該被処理基板を該反応槽１０に出入りする
ための通路となるポート１３が設けられている。
該ポート１３は図示しない被処理基板収納容器に
連結されており、処理済基板は反応槽１０から該
基板収納容器に移され、一方、新しい基板が該基
板収納容器から反応槽１０内に供給される。符号
１６はサセプタを示す。

反応槽１０には、例えば窒素ガス（N2）のよ
うな不活性気体を導入するための第一の導入管１
４と該不活性気体を排出するための第一の排気管
１５とが設けられている。通常の気相反応装置に
おいては、第一の導入管１４および第一の排気管
１５に相当する管を通じて、ステンレス製反応槽
１０の内部に、反応気体が送入出されるのである
が、本発明においては、反応槽１０の内部には、
これらの管１４および１５を通じて、不活性気体
が送入出されるのである。

反応槽１０の内部には、例えば円筒形をなす内
側槽２０と該内槽２０の内側に嵌脱可能な円環部
材３０が設けられている。これら内側槽２０と円
環部材３０は、ともに、例えばアルミナのような
耐熱性絶縁材料から形成されている。図から明ら
かなように、内側槽２０は、該底部１２に向かつ
て開口を有し、該開口から該底部１２に載置され
た被処理基板をその内部に収容可能な大きさを有
する。内側槽２０は、例えば油圧シリンダのよう
な駆動機構２１によつて、該底部１２に対して実
質的に垂直方向に移動可能にされている。内側槽
２０には、さらに、その内部に反応気体を導入す
るための第二の導入管２２が接続されている。図
において、該第二の導入管２２は、内側槽２０の
前記移動にともなつて、反応槽１０の上部壁に設
けられた貫通孔内を滑動可能な構造で示されてい
るが、該貫通孔に連結された、例えばベローズの
ような可撓性の管であつてもよい。該第二の導入
管２２は、通常の気相反応装置に設けられている
のと同様の反応気体分配機構２３に接続されてい
る。

円環部材３０は、例えば、第２図に図示するよ
うに、樋状の断面を有している。そして、第１図
に示すように、その外周面を内側槽２０の内壁面
に接して内側槽２０に嵌合し、一方、その内周面
をサセプタ１６の外周に近接するようにして、そ
の底部が反応槽１０の底部に固定されている。円
環部材３０の底部には、導入された反応気体を排
出するための第二の排気管３１が設けられてお
り、反応槽１０の底部を貫通して外部へ導かれて
いる。図においては、反応槽１０の底部の一部
が、第二の排気環３１の外套管を形成するように
延長された構造となつている。

上記のようにして、反応槽１０の内部には、内
側槽２０と円環部材３０と反応槽１０の底部１２
とで区画された空間が形成される。ところが、駆
動機構２１によつて、内側槽２０が反応槽１０の
底部１２から離れるように移動されると、第３図
に示すように、円環部材３０は内側槽２０から離
脱し、上記の区画空間は破られる。そして、これ
ら内側層２０と円環部材３０の間に生じた隙間を
通じて、底部１２がポート１３との間を被処理基
板（図示省略）が移送される。

いま、該内側槽２０と円環部材３０とが嵌合さ
れた状態で、これらにより区画された空間に導入
される反応気体の圧力を、反応槽１０と内側槽２
０との間の空間に導入される不活性気体の圧力と
等しいか、もしくは若干低めに設定しておくと、
第二の導入管２２から導入された反応気体の反応
は該空間内のみで行われる。該空間の壁面の大部
分は、内側槽２０と円環部材３０を形成するアル
ミナで構成され、残りの壁面は、被処理基板表面
と反応気体分配機構２３の表面である。前記のよ
うに、アルミナ表面に対する気相反応生成膜の付
着強度は大きいので、従来の気相反応装置におけ
るような、弱い付着力の生成膜による汚染は著し
く低減される。また、反応気体分配機構２３が金
属製であつても、その保守・交換は容易に行うこ
とができる。

なお、第１図および第３図においては、内側槽
２０に駆動機構２１との接合部を形成するための
フランジ部２４が設けられている。また、同図に
おいて、符号２５は反応槽１０に対する駆動機構
２１の取りつけの機密性保持のためのベローズで
ある。第３図において伸びた状態のベローズは点
線で示してある。さらに、第二の導入管２２を反
応槽１０の上部壁面と電気的に絶縁した構造とし
ておけば、反応気体分配機構２３と反応槽１０の
底部１２との間に高周波電圧を印加して内側槽２
０および円環部材３０等で形成される空間内に逆
スパツタリングを生じさせ、清掃化を行うことも
容易に実施可能である。

上記実施例において、反応槽１０と内側槽２０
は円筒形に限らず、円環部材３０は必ずしも樋状
の構造を有する必要はなく、さらに、内側槽２０
と円環部材３０を形成する耐熱性絶縁材はアルミ
ナに限定されず、かつ第一の導入管１４および第
一の排気管１５、ならびに第二の排気管３１のそ
れぞれは複数でもよく、さらにそれらの位置も適
宜選定できることは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ステンレス製反応槽を用いる
従来の気相反応装置において問題となつていた、
該反応槽壁面に生成した弱い付着力の膜の剥離に
よる汚染を防止することができ、該装置を用いて
製造される半導体装置の歩留りおよび信頼性の向
上を可能とする効果がある。さらに、該装置の保
守作業能率を向上可能とする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る気相反応装置の構造を
示す断面図、第２図は、その円環部材の構造を示
す斜視図、第３図は、第１図における内側槽と円
環部材が離れた状態を示す断面図、第４図ａない
しｃは、ステンレス製反応槽を用いる従来の気相
反応装置における、反応槽壁面に生成する膜によ
る汚染防止方法を説明するための図である。 図において、１０は反応槽、１１は加熱機構、
１２は反応槽１０の底部、１３はポート、１４は
第一の導入管、１５は第一の排気管、１６はサセ
プタ、２０は内側槽、２１は駆動機構、２２は第
二の導入管、２３は反応気体分配機構、２４はフ
ランジ部、２５はベローズ、３０は円環部材、３
１は第二の排気管である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 底部を有し、該底部に被処理基板を設置する
   ための機構が設けられた反応槽と、 該反応槽内に設けられ、該底部に向かつた開口
   を有し、該開口から該基板をその内部に収容可能
   な大きさを有し、該底部に対して実質的に垂直方
   向に移動可能に支持され、かつ絶縁材料から形成
   された内側槽と、 該内側槽の前記移動に伴つて該開口内に嵌脱可
   能なように前記反応槽の底部に固定され、該内側
   槽に嵌合した状態においては、該内側槽と該底部
   と共同して、隔離された空間を該反応槽内に形成
   する部材と、 該反応槽に設けられ、該反応槽と該内側槽との
   間の空間に不活性基体を導入するための第一の導
   入管および該不活性気体を排出するための第一の
   排気管と、 該内側槽内部に反応気体を導入するための第二
   の導入管と該反応気体を排出するための第二の排
   気管と、 から成ることを特徴とする二重槽型気相成長装
   置。 ２ 前記反応槽はステンレス製であり、かつ該内
   側槽および該開口に嵌脱される前記部材はアルミ
   ナから形成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の二重槽型気相成長装置。 ３ 該開口は円形状であり、該開口に嵌脱される
   前記部材はその底を該反応槽の該底部に接して設
   けられた樋状円環部材であり、前記第二の排気管
   は該樋状円環部材の底に接続されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の二重槽型気
   相成長装置。 ４ 該第二の導入管が該反応槽と気密保持可能な
   ようにして該反応槽を貫通して設けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の二重
   槽型気相成長装置。