JPH0519949Y2

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Publication number: JPH0519949Y2
Application number: JP1200090U
Authority: JP
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1993-05-25
Anticipated expiration: 2003-05-25
Also published as: JPH03102727U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、MO−CVD法を実施するためのバ
レル型反応装置に関する。

［従来の技術］ガリウム砒素ウエーハ上にトリメチルガリウ
ム、アルシンガス等々を用いてエピタキシヤル成
長を促進し、シリコンウエーハ上に有機金属を用
いて−族、−族の化合物半導体の膜を形
成し、シリコンウエーハ上に有機タンタルを用い
酸素と混合させつつ高誘電の酸化膜を形成し、あ
るいはシリコンウエーハ上に超電導膜を形成する
等々して半導体を製造するための手法としていわ
ゆるMO−CVD（Metal Organic−Chmical
Vaper Deposi−tion）法が公知である。

かかるMO−CVD法を実施する反応装置の一
種として、第２図に示す如く、バレル型が広く利
用されている。

第２図において、１はベースプレートで、この
上に反応室２７を形成するアウトベルジヤー１０
とインナーベルジヤー２０とが重ねて配設されて
いる。

反応ガスは有毒であるからアウトベルジヤー１
０の脚部１２はシール部材１３を介してベースプ
レート１に固定され、また、インナーベルジヤー
２０はベースプレート１の穴２と同芯として配設
され、その脚部２２はオーリング１３を含むシー
ル部材２５を介してクランプ２４で固定されてい
る。

そして、反応室２７には、サポート１７で支持
されたサセプタ１６が配設されており、このサセ
プタ１６に複数のウエハ１５が取付けられる。一
方、インナーベルジヤー２０内には、加熱手段４
０（ランプヒータ４１、リフレクタ４２等）が収
納されている。

したがつて、供給口１１から反応ガスを流入し
かつ加熱手段４０を駆動して反応室２７つまりウ
エハ１５を例えば700℃に加熱すれば、ウエハ１
５上に半導体を形成することができる。排ガス
は、下方のガス排気口３から図示しない処理装置
へ導かれる。

ところで、加熱手段４０には、ヒータ４１保護
のため冷却用ガス（空気あるいはN₂ガス等）を
供給する必要がある。一般的にはリフレクタ４２
は水冷とされているが、特にヒータ４１がランプ
型の場合にはリード線４５を接続するランプ電流
端子４４を強力に冷却する必要がある。一方にお
いて、MO−CVD法では、ウエハ１５と反応ガ
スとを例えば700℃の所定温度下に維持すること
により半導体を生成促進するものであるから、イ
ンナーベルジヤー２０の反応室２７側表面が、そ
の温度である限りにおいて、その表面に半導体相
当化合物が付着する。この付着物を放置するとき
は、石英から形成されたインナーベルジヤー２０
の外側表面がくもることから上記輻射加熱方式の
加熱効率が著しく低下してしまう。さらに、半導
体品質の劣悪化要因となる。

ここに、従来は加熱手段４０の保護冷却とイン
ナーベルジヤー２０のいわゆるコールドウオール
化冷却とのために、ベースプレート１の穴２を通
して冷却用ガスをインナーベルジヤー２０に供給
する構成とされている。すなわち、インナーベル
ジヤー２０には、直接的、間接的に冷却用ガスの
供給・排出用の蛇腹管５５，５６が接続されてい
る。

［考案が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来構造には次のような問
題点がある。

加熱手段４０の保護冷却用とコールドウオー
ル化のための冷却用とを兼用するものであるか
ら、冷却用ガス量が膨大となり、設備大型化を
招いている。これは多量半導体を同時生産する
大型化を阻害する一つの原因ともなつている。

かかる犠牲を受忍して大量空気を供給して
も、インナーベルジヤー２０内の空気流動が複
雑であるからヒータ４１の冷却、ランプ電流端
子４４の冷却およびコールドウオール化の冷却
をそれぞれに適正冷却することは至難である。
したがつて、冷却ガス量をさらに過剰としなけ
ればならないので、一層の設備大型化はもとよ
り熱効率が悪い。しかも、冷却ガスが、例えば
N₂ガスを用いる場合には、ランニングコスト
を上げ不都合である。

一方において、冷却ガス量を慎重に検討して
必要最小限に押さえると、負荷変動や空気流動
経路のアンバランス等によつてインナーベルジ
ヤー２０が部分的ときには全面的にくもりが生
じるので加熱効率が低下する。

また、大量の冷却ガスを必要とし、かつイン
ナーベルジヤー２０が石英製であることから、
その下方に大径の蛇腹管５５，５６を設置しな
ければならない。このためウエハ１５のローデ
イング・アンローデイング作業が複雑かつ長時
間を要することになり生産性が悪い。

ここに、本考案は、最小の冷却ガスで最高の熱
効率をもつて加熱手段とインナーベルジヤーとの
適正冷却が行える設備小型で取扱容易なバレル型
反応装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本考案は、アウトベルジヤーとインナーベルジ
ヤーとの間に反応室を形成し、この反応室内のウ
エハを所定温度に加熱するための加熱手段をイン
ナーベルジヤー内に配設してなるMO−CVD法
を実施するためのバレル型反応装置において、前記インナーベルジヤーと加熱手段との間に両
者を隔離しかつ前記インナーベルジヤーとの間に
冷却室を形成する隔離ベルジヤーを配設し、該冷
却室内にインナーベルジヤーの冷却用ガスを流通
させかつ該隔離ベルジヤー内に前記加熱手段の保
護用ガスを流通させるように構成したことを特徴
とする。

［作用］本考案では、インナーベルジヤー内においてイ
ンナーベルジヤーと加熱手段とが隔離ベルジヤー
によつて隔離され、隔離ベルジヤーの外側とイン
ナーベルジヤーの内側とに冷却室が形成される、
とともにこの冷却室内と隔離ベルジヤー内とには
別個の冷却用ガス等が流通される。

よつて、加熱手段は保護用ガスで最適冷却され
かつインナーベルジヤーは冷却ガスで最適冷却さ
れるから、必要最小量のガス量をもつて最高熱効
率で加熱手段の保護とコールドウオールの達成と
を図ることができる。

［実施例］以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。

本バレル型反応装置は、第１図（縦断面図）に
示す如く、アウトベルジヤー１０とインナーベル
ジヤー２０と隔離ベルジヤー３０と加熱手段４０
と冷却手段５０とから構成され、加熱手段４０の
保護冷却とインナーベルジヤー２０のコールドウ
オール化冷却とを別系統に形成している。

まず、アウトベルジヤー１０は、反応ガス供給
口１１、脚部１２を有し石英ガラス製のバレル形
状とされ、シール部材１３を介してベースプレー
ト１上に固定される等基本構造が従来例と同じと
されているが、上記冷却系統の別個独立化による
冷却ガスの小量化によつて、同一枚数のウエハ１
５を同時処理する場合には、従来のアウトベルジ
ヤー１０よりも小径とされ小型化が図られてい
る。

また、このアウトベルジヤー１０と協働して反
応室２７を形成する石英製のインナーベルジヤー
２０も上記と同じ理由から小型化されているが、
その他の点については基本的に前出第２図に示す
従来構造と同じである。反応室２７内にサポート
１７で支持されるサセプタ１６は、グラフアイト
製であり複数枚のウエハ１５が取付可能に形成さ
れている。輻射加熱方式の加熱手段４０によつて
例えば700℃に加熱されるものである。

すなわち、隔離ベルジヤー３０は、インナーベ
ルジヤー２０内にあつてインナーベルジヤー３０
と加熱手段４０とを隔離しかつインナーベルジヤ
ー３０との間に冷却室２７を形成する役割をな
す。具体的には、輻射加熱方式のために、隔離ベ
ルジヤー３０はインナーベルジヤー２０と同じく
石英製とされ、かつ外形はインナーベルジヤー２
０と相似形である。但し、コールドウオール達成
のための冷却室３７に送る冷却用ガスの経路を形
成するために、中空部３１を有する２重カツプ構
造とされている。そして、ベースプレート１に着
脱可能なサブベースプレート５に取付けられてい
る。装着時はシール部材７を介して気密保持され
ている。

次に、加熱手段４０は、ヒータ４１をカーボン
フイーバー電極、金属電極等々を用いた抵抗加熱
方式として形成してもよいが、この実施例ではハ
ロゲンランプ４１とリフレクタ４２等から形成さ
れている。ヒータ４１は、ランプ電流端子４４、
リード線４５を介して図示しない電源に接続され
ている。

一方、冷却手段５０は、サプベースプレート５
に設けられたヒータ保護用ガス入口穴６１を通し
て保護用ガスを隔離ベルジヤー３０内の加熱手段
４０に供給し、ヒータ保護用ガス出口穴６２を通
して戻された保護用ガスを再び冷却する図示しな
い第１ガス冷却手段と、サブベースプレート５の
インナーベルジヤー冷却用ガス入口穴５１（隔離
ベルジヤー３０の中空部３１を形成する管部３１
ａが貫通されている。）を通して冷却ガスを冷却
室２７に供給し、出口穴５２を通して戻された冷
却用ガスを再び冷却する図示しない第２ガス冷却
手段とから形成されている。保護用ガスと冷却用
ガスとの温度は、それぞれ適宜にコントロールさ
れる。

なお、第１および第２冷却手段とは、一体的に
形成してもよいこと選択的事項である。また、保
護用ガスと冷却用ガスとを、例えば空気あるいは
N₂ガス等と、同一としてもよく、この場合には
隔離ベルジヤー３０は、サブベースプレート５に
載置する程度の固定で十分である。

また、各ガス出入穴３，５１，５２，６１，６
２に接続された管をまとめて処理することによつ
て、サブベースプレート５の下方に第１図で２点
鎖線で示す如くローデイングチヤンバー９が設け
られている。

次に、作用を説明する。

サセプタ１６に複数のウエハ１５を取付け、第
１図に示す状態とする。

まず、第１冷却手段を起動してヒータ保護用ガ
ス入口穴６１を通して隔離ベルジヤー３０内の加
熱手段４０に保護用冷却ガスを供給する。ランプ
電流端子４４も冷却される。ここで、ヒータ（ラ
ンプ）４１を点灯すると、その輻射熱は石英製の
隔離ベルジヤー３０、インナーベルジヤー２０を
通してサセプタ１６（ウエハ１５）を加熱して所
定温度（例えば700℃）にコントロールする。

続いて、第２の冷却手段を起動して、インナー
ベルジヤー冷却用ガスをその入口穴５１を通して
冷却室３７内に流通させる。インナーベルジヤー
２０は、冷却室３７内を均一かつ円滑流動する冷
却用ガスによつて、反応不能な温度に低下され
る。

しかる後に、アウトベルジヤー１０の上方に設
けられた供給口１１から反応室２７内に所定の反
応ガスを供給する。

すると、反応ガスは、所定温度に保持された各
ウエハ１５上を層流となつて流動しつつ半導体を
生成促進しその排気口３からガス処理装置へ回
収・処理される。

この際、インナーベルジヤー２０は、冷却ガス
によつて低温とされているので、反応ガスとの接
触があつてもその表面にくもりが生じないので良
好な輻射加熱が安定保持される。

しかして、この実施例によれば、インナーベル
ジヤー２０内にインナーベルジヤー２０との間に
冷却室２７を形成する隔離ベルジヤー３０を設
け、インナーベルジヤー２０をコールドウオール
とする冷却と加熱手段４０を保護する冷却とを別
系統とする構成とされているので、それぞれを適
正から高能率で冷却できかつ冷却ガスの必要最小
化が達成される。もつて、設備小型化・取扱容易
化を図りつつ熱効率が高く高品質の半導体を生成
できる。

また、冷却系統が別個独立であるから、コール
ドウオール冷却とヒータ４１等の保護冷却とを切
離して温度制御でき、インナーベルジヤー２０の
反応異物によるくもり発生防止と加熱手段４０の
過不足のない必要十分な冷却を行える。

さらに、冷却ガス量の最小化により各ベルジヤ
ー１０，２０の小型化が図れランニングコストも
低減できる。とともに反応装置の下方にローデイ
ングチヤンバーを設けるスペースが確保でき、作
業能率と生産性を向上できる。

［考案の効果］本考案は、隔離ベルジヤーを設けてインナーベ
ルジヤーのコールドウオール化冷却と加熱手段の
保護用冷却とを別系統とする構成であるので、最
小の冷却ガス量で最高の熱効率をもつて加熱手段
とインナーベルジヤーとの適正冷却が行える設備
小型で取扱容易なバレル型反応装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断面図およ
び第２図は従来のバレル型反応装置を示す縦断面
図である。１……ベースプレート、１０……アウトベルジ
ヤー、１５……ウエハ、１６……サセプタ、２０
……インナーベルジヤー、２７……反応室、３０
……隔離ベルジヤー、３７……冷却室、４０……
加熱手段、４１……ヒータ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】アウトベルジヤーとインナーベルジヤーとの間
に反応室を形成し、この反応室内のウエハを所定
温度に加熱するための加熱手段をインナーベルジ
ヤー内に配設してなるMO−CVD法を実施する
ためのバレル型反応装置において、前記インナーベルジヤーと加熱手段との間に両
者を隔離しかつ前記インナーベルジヤーとの間に
冷却室を形成する隔離ベルジヤーを配設し、該冷
却室内にインナーベルジヤーの冷却用ガスを流通
させかつ該隔離ベルジヤー内に前記加熱手段の保
護用ガスを流通させるように構成したことを特徴
とするバレル型反応装置。