JPH06326036A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反応炉１とロ−ドロック室２を有する気相成
長装置において、ロ−ドロック室には、反応生成物や未
反応物が多量に存在していることがある。パ−ジガスを
導入するとパ−テイクルが舞い上がって基板の上に乗
る。そのまま気相成長させると欠陥のある薄膜が成長す
る。これを防ぐことが目的である。 【構成】 反応炉１とロ−ドロック室の間に搬送室をも
うけて、ここで清浄ガスを基板に吹き付けて基板上に乗
ったパ−テイクルを吹き飛ばす。ガス導入管の下部に
は、カバ−を付けておきガスを吹き込んだことにより舞
い上がるパ−テイクルが基板の上に再び乗らないように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロ−ドロック機構を
有し大気圧にて基板を搬送する気相成長装置において、
成膜前に基板を清浄にする機構を設けた気相成長装置に
関する。気相成長装置は、基板の上に気相反応で膜を形
成することのできる反応炉と、多数枚の基板をカセット
に収容して置く基板交換室と、基板交換室と反応炉の間
にあって試料の搬送を行うための搬送機構がある。これ
は水平の棒の先端に彎曲した基板保持部を持っている。
この上に基板を載せて基板を搬送する。搬送は真空中で
行うこともあり、大気圧下で行うこともある。本発明は
大気圧下で基板を搬送する気相成長装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来例に係る気相成長装置の概略
断面図である。縦型の反応炉１の内部には、サセプタ４
が回転軸により回転昇降自在に設けられる。サセプタの
上に基板を置いてサセプタを加熱し、上方の原料ガス導
入口６から原料ガスを導入する。原料ガスは加熱され
て、分解し基板の上に薄膜を形成する。反応炉１の側方
には基板交換のための閉空間がある。基板交換のための
空間は真空に引くことも出来るし大気圧で基板を交換す
ることもできる。

【０００３】別個の真空排気装置があるので、この空間
をロ−ドロック室と呼ぶ。直接に大気中と反応炉１との
間で基板を交換する装置もあるが、そうすると反応炉１
が水分や酸素で汚染される。反応炉１の汚染を避けるた
めに基板交換のためのロ−ドロック室を設ける装置が多
くなってきた。

【０００４】反応炉１は真空に引くことのできる空間で
あるが、内部にはサセプタ４が設けられる。これは回転
主軸に支持され回転昇降自在の円筒部材である。この上
に基板を載せて気相成長を行う。反応炉１の上頂部には
原料ガス導入口６がある。ここから原料ガスが導入され
る。これは反応によって生成すべき物質の有機金属化合
物や水素化物、水素ガスなどである。またチャンバ内を
パ−ジする場合は窒素ガスを導入する。

【０００５】サセプタと基板は加熱する必要がある。ヒ
−タとしてはサセプタの内部に抵抗加熱ヒ−タを設ける
こともある。あるいは図示したように反応炉１の外側に
ＲＦコイル５を設けて誘導加熱する場合もある。反応炉
１の下方にはガス排気口７があり反応後の排ガスが真空
装置（図示せず）によって排出される。しかし反応生成
物や未反応物の多くが反応炉１の底に蓄積されてゆく。

【０００６】基板交換のためのロ−ドロック室２はゲ−
トバルブ１１により反応炉１に接続される。ロ−ドロッ
ク室２には、カセット８が昇降自在に設けられる。カセ
ット８は多くの棚を持ちこれに基板を載せることができ
る。棚から基板を出し、棚へ基板を入れるのは搬送装置
による。ここでは搬送装置の先端のフォ−ク９のみが図
示されている。基板１０はフォ−ク９に載せて運ぶよう
になっている。カセットの昇降運動と、フォ−ク９の水
平運動により基板１０がカセット８から取り出され、ま
たカセット８へ載せられる。ゲ−トバルブを開くと、フ
ォ−ク９を延ばして反応炉１のサセプタ４の上に基板１
０を載せることができる。

【０００７】基板をサセプタ４に載せて、ゲ−トバルブ
１１を閉じ、反応炉１を真空に引く。サセプタ４を加熱
し、原料ガス導入口６から原料ガスを導入して基板の上
に気相成長により薄膜を形成する。薄膜の形成が終了す
ると、原料ガスの導入を停止し、真空度を高めた後、窒
素ガスあるいは水素ガスを導入し大気圧としてから、ゲ
−トバルブを開く。そして同じく窒素ガスあるいは水素
ガス雰囲気にあるロ−ドロック室２へ基板を運び、カセ
ット８のいずれかの棚に収容する。基板の搬送はこのよ
うにパ−ジガスの大気圧下で行うこともあり、真空中で
搬送することもある。本発明は大気圧で搬送するものを
対象にする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】反応炉の内部には様々
の反応生成物や未反応物がある。これは真空排気装置に
よって排除されずに残ったものである。またロ−ドロッ
ク室にも反応炉から飛来した反応生成物等が存在する。
これは軽くてガス中に浮遊する成分を含む。この浮遊す
る軽い成分をここではパ−テイクルと表現する。ロ−ド
ロック室や反応炉は真空に引いたりパ−ジガスを導入し
たりする。パ−ジガスを導入するとガスの勢いで底の方
に堆積していたパ−テイクルが舞い上がる。ために基板
の上面に乗ることがある。

【０００９】カセットに入れた状態では基板が清浄であ
るとしても、ロ−ドロック室の内部でガスの動きのため
に基板の上にパ−テイクルが乗ってしまうことがあるの
である。このまま反応炉に入れて気相成長を行うと、パ
−テイクルを核として異常膜が成長してしまう。すると
その後のプロセスで、なんらかの障害を発生する。また
製品の歩留りが低下する。基板の上にパ−テイクルが存
在した状態で気相成長してはならない。

【００１０】前述のような基板の汚染は、基板の本来の
汚れによるものではない。気相成長装置自体の汚れによ
るものである。反応炉では様々の反応が起こるので多様
な生成物や未反応物が発生する。これによりロ−ドロッ
ク室も汚染される。真空に引いたり、パ−ジガスを導入
したりすることが多い。ガスを入れる度にパ−テイクル
が舞い上がる。これによりせっかく清浄な状態で装入さ
れた基板が汚染されてしまう。本発明はこれを解決し、
基板からパ−テイクルを除去し清浄な状態で反応炉へ送
ることのできる装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の気相成長装置
は、反応炉と、ロ−ドロック室の間に新たに搬送室を設
けこの中に基板清浄化装置を設ける。搬送室自体独立に
真空排気することができる。清浄化装置は、昇降可能な
カバ−を下端に有する清浄ガスの導入管を搬送室を貫い
て設けカバ−の内部から清浄ガスを吹き出すことができ
るようにしたものである。

【００１２】

【作用】搬送装置で基板を搬送室３にまで運び、ガス導
入管の下方に停止させる。ガス導入管全体またはカバ−
のみを下ろし、カバ−によって基板の全体または上半分
を覆う。カバ−の内部から、清浄ガスを吹き出させる。
基板の上に清浄ガスが流れる。パ−テイクルがガスによ
って追い落とされる。ガスが搬送室３に吹き込まれるの
でパ−テイクルが舞い上がるが、カバ−があるので基板
の上に再飛来することがない。この後、反応炉へ基板を
搬送し、気相反応を行わせる。

【００１３】搬送室に基板の清浄化装置を設けたという
ことが重要である。これは反応の直前にパ−テイクルを
除去するのでこの後、パ−テイクルによって汚染される
という確率は少ない。ガスの吹き付けにより取れる汚れ
は軽くてガス中に浮遊するパ−テイクルだけである。し
かしこれで充分である。カセットには洗浄して汚れのな
い基板を収納するのであるから、この後にごみの舞い上
がりによって付着した軽いパ−テイクルを除去できれば
良いのである。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る気相成長装置の
概略断面図である。反応炉１とロ−ドロック室２とを持
つが、これらの間に搬送室３を新たに設けている。ここ
で基板の上に載っているパ−テイクルを除去しようとい
うものである。反応炉１は内部にサセプタ４を有しこの
上に基板を載せて気相成長反応を行う。サセプタ４は回
転昇降自在である。反応炉１の上頂部には原料ガス導入
口６がありここから原料ガスが導入される。反応炉１の
周囲にはＲＦコイル５があり、サセプタ４を加熱するよ
うになっている。反応済みのガスや未反応ガスが下方の
ガス排気口７から排出される。

【００１５】ロ−ドロック室２は、多くの棚を持つカセ
ット８があってここに基板を収容することができる。カ
セット８は昇降することができる。ロ−ドロック室２は
真空排気装置（図示せず）に接続され独自に真空排気す
ることができる。搬送装置があって、カセットへの基板
の出し入れや、反応炉１への基板の搬送などを行うこと
ができる。

【００１６】反応炉１と、ロ−ドロック室２の中間に新
たに設けられた搬送室３は、ゲ−トバルブ１１、１１に
よって反応炉１、ロ−ドロック室２に接続している。つ
まり３つの閉空間、ロ−ドロック室２、搬送室３、反応
炉１がありこれらが独自に真空に引くことができるよう
になっている。また独自にパ−ジガスを導入できるよう
になっている。

【００１７】フォ−ク９は、基板をロ−ドロック室２の
カセット８から、搬送室３を通り、反応炉１に運ぶこと
ができる。搬送室３には、基板の清浄化装置が設けられ
る。清浄化装置はガス導入管１２、バルブ１３、フィル
タ１４、ベロ−ズ１５、カバ−１８等よりなる。 ガス
導入管１２はパ−ジガスである窒素または水素ガスを導
入できる。バルブ１３はガス導入管１２の途中に設けら
れてガスの流れを通過遮断できる。フィルタ１４はパ−
ジガスに含まれるごみなどを除去する。ガス導入管１２
の下方の途中にはベロ−ズ１５があるが、これは伸縮可
能である。

【００１８】ガス導入管１２の最下端には基板１０より
大きい内径の周縁部を有するカバ−１８がある。カバ−
１８の下方は開口している。カバ−１８は基板１０の全
部または上半を覆うことができる。図２はカバ−１８と
基板１０、フォ−ク９の近傍の拡大断面図である。フォ
−ク９の前端の彎曲腕に、基板１０が乗っている。この
上にカバ−１８が下降して来て基板を覆うのである。パ
−ジガスとして窒素又は水素ガスを導入管から基板に向
けて吹き付ける。基板の上に軽く乗っていたパ−テイク
ルはガスの力で基板面から排除される。基板面が清浄化
される。この操作は搬送室３を大気圧にした状態で行
う。

【００１９】搬送室３は独自の真空排気装置を持つ、搬
送室３の下端のガス出口１７がこの真空排気装置につな
がっている。ガス出口１７は逆止弁１６を有しこれを通
ってガスが搬送室３から排出される。

【００２０】基板を覆うカバ−１８は、ガスを導入する
ことにより舞い上がってくるパ−テイクルが再び基板の
上に乗らないようにするものである。カバ−１８と基板
１０の間隙は数ｍｍ〜数ｃｍになるようにする。ベロ−
ズ１５が途中にあって、カバ−だけを特別な昇降機構
（図示せず）で昇降している。清浄化操作が終わればカ
バ−を引き上げる。

【００２１】これはベロ−ズと昇降機構を用いてカバ−
のみを上下させるものを示している。しかし、ベロ−ズ
を用いず、ガス導入管１２の全体を上昇下降させるよう
にしても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、気相成長装置の反応炉１とロ
−ドロック室２の間に別異の空間をもうけ、ここで基板
の上に清浄ガスを吹き付けてパ−テイクルを吹き飛ばす
ようにしている。ために基板の上に載っていたパ−テイ
クルがなくなり基板が清浄化される。基板を反応炉１に
入れて気相反応をさせ薄膜を形成すると欠陥のない高品
質の薄膜を得ることができる。後の工程に悪影響を及ぼ
すことがない。また欠陥のない薄膜ができるのでデバイ
スを作成した時の歩留りを高めることができる。単に清
浄ガスを基板に吹き付けるのではなく、カバ−で覆って
から基板にガスを吹き付ける。ためにパ−テイクルが舞
い上がってもこれが基板の上に付くことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る気相成長装置の全体の概
略断面図。

【図２】図１のカバ−と基板の近傍の拡大図。

【図３】従来例に係る気相成長装置の概略断面図。

【符号の説明】

１ 反応炉 ２ ロ−ドロック室 ３ 搬送室 ４ サセプタ ５ ＲＦコイル ６ 原料ガス導入口 ７ ガス排出口 ８ カセット ９ フォ−ク １０ 基板 １１ ゲ−トバルブ １２ ガス導入管 １３ バルブ １４ フィルタ １５ ベロ−ズ １６ 逆止弁 １７ ガス出口 １８ カバ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空に引くことができ基板の上に気相反
   応により薄膜を形成する反応炉と、真空に引くことので
   きる基板交換のためのロ−ドロック室と、反応炉とロ−
   ドロック室の間に設けられ真空に引くことのできる搬送
   室と、ロ−ドロック室と反応炉の間で基板を運ぶことの
   できる搬送装置と、搬送室に設けられる基板の清浄化装
   置とよりなり、基板清浄化装置は搬送室を貫いて設けら
   れるガス導入管と、ガス導入管の下端に設けられる昇降
   可能なカバ−とを含み、カバ−によって基板の少なくと
   も上半分を覆った状態で基板に清浄ガスを吹き付けて基
   板上のパ−テイクルを吹き落とすことを特徴とする気相
   成長装置。