JPH071789Y2 - 縦型気相成長装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、縦型気相成長装置に関し、特に気相成長反応
に伴って気相成長室内に生成する反応生成物により、気
相成長室と基板交換室との間のシール性が低下すること
を低減した縦型気相成長装置に関する。

〔従来の技術〕

気相成長室内に基板を配するとともに、該気相成長室内
に気相成長ガスを供給して前記基板上に各種の半導体薄
膜を形成する気相成長法、例えば有機金属気相成長法等
が知られている。この気相成長に用いる装置として、気
相成長室の下部に基板交換室を連設し、基板交換の際に
気相成長室内に大気、特に酸素等の薄膜形成の妨げとな
るガスの侵入を防止した縦型気相成長装置が知られてい
る。

第６図は、上記基板交換室を連設した従来の縦型気相成
長装置の一例を示す縦断面図である。

この縦型気相成長装置１は、底部に開口部2aを有する筒
状の気相成長室２と、該開口部2a下部に連設する基板交
換室３と、該基板交換室３の底部を貫通して昇降し、気
相成長室２と基板交換室３との間を開閉可能に仕切る蓋
部材４と、該蓋部材４を気密に貫通し、その上端部に設
けられたサセプタ５を気相成長室２と基板交換室３との
間で昇降させる軸部材６とで構成されている（実開昭63
-51432号公報参照）。

上記基板交換室３は、気相成長室２より大径に形成さ
れ、気相成長室２の開口部2aの外周に仕切壁3aが形成さ
れるとともに、上記蓋部材４の上端には気相成長室２の
開口部2aより大径の鍔部4aが形成されており、前記仕切
壁3aに当接する鍔部4aの外周部には環状のシール材（シ
ールリング）７が設けられている。

そして、この縦型気相成長装置１を用いて基板８に気相
成長を行うには、まず軸部材６を蓋部材４と共に降下さ
せて、軸部材６の上端のサセプタ５を基板交換室３内ま
で下降させ、サセプタ５上の処理済の基板８と、あらか
じめ基板交換室３内に仮置きされている未処理の基板と
を交換する。

尚、上記基板交換は、両室2,3内に外気が侵入しないよ
うに、基板交換室３の搬入口3bを閉じた状態のまま、外
部から遠隔操作あるいは自動交換装置等により行われ
る。

次いで、軸部材６と蓋部材４とを上昇させ、蓋部材４の
鍔部4aを仕切壁3aに圧接してシールリング７でシール
し、気相成長室２の開口2aを気密に閉塞するとともに、
軸部材６をさらに上昇させてサセプタ５を気相成長室２
内の所定位置にセットする。

次に気相成長室２上部の気相成長ガス導入部９からキャ
リアガスあるいは不活性ガス、例えば窒素ガスや水素ガ
ス等を導入し、気相成長室２底部の気相成長ガス排出部
10から排出することにより気相成長室２内をパージした
後、気相成長ガス導入部９から、例えばアルシン、ホス
フィン等の気相成長に必要な気相成長ガスを導入すると
ともに、加熱手段、例えば気相成長室２の外周に設置さ
れる高周波コイル（図示せず）に通電し、サセプタ５を
介して基板８を所定温度に加熱し、気相成長ガスを分解
させて基板８上に気相成長を行なう。

上記気相成長処理を終了したら、再び気相成長室２内を
不活性ガスによりパージした後、軸部材６を蓋部材４と
共に降下させて基板８の交換を行う。

基板交換室３内に置かれた処理済みの基板は、上記気相
成長を実施中、即ち蓋部材４により気相成長室２と基板
交換室３とが気密に隔離されている間に搬入口3bから取
出され、同時に未処理の基板が基板交換室３内に搬入さ
れる。

〔考案が解決しようとする課題〕

以上の操作によって基板８上に気相成長膜を形成するこ
とができるが、気相成長室２内に導入された気相成長ガ
スは、気相成長室２内で熱分解反応を起こして基板８上
に気相成長膜を形成するとともに、反応生成物Ａの一部
が気相成長室２の内壁面にも付着し、さらにその一部が
剥離して蓋部材４の上面に落下することがある。

この反応生成物Ａの落下が、蓋部材４を降下させた上記
基板交換の際、即ち前記第６図に想像線で示す位置に蓋
部材４を降下させた状態で生じると、シールリング７上
にも反応生成物Ａが落下してシールリング７のシール性
を低下させてしまう。

シールリング７のシール性が低下すると、気相成長時に
気相成長室２内に導入される有毒な気相成長ガスが、前
述のごとく搬入口3bを開いて処理済みの基板を取出す際
に漏洩する虞があるため、シールリング７の清掃を頻繁
に行いシール性を保つ必要があった。しかも、この清掃
作業は、前記搬入口3bから行わなければならず、手間が
かかるものであり、さらに、この種の反応生成物Ａは、
人体に有害なものが多いので、清掃には特別な安全対策
を講じる必要があった。

尚、シールリング７を、単に仕切壁3a側に設けただけで
は、蓋部材４上に落下した反応生成物が蓋部材４とシー
ルリング７との間のシール面に介在するため、同様のシ
ール性の低下を生じる。

また反応生成物Ａの落下による前記不都合を最小限にと
どめるため、蓋部材４の鍔部4aを大径に形成して、シー
ルリング７の位置をさらに外周にすることも考えられる
が、かなり大径にしなければならず、鍔部4aを大径にす
ると、蓋部材４を昇降可能に収納する基板交換室３も大
きく形成しなければならないため、装置製作コストが上
昇するだけではなく、基板８の交換が面倒となり、作業
性も低下してしまう。

そこで本考案は、反応生成物が蓋部材上に落下してもシ
ール性の低下をより低減できる縦型気相成長装置を提供
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的を達成するために、本考案は、気相成長室
の下部に基板交換室を連設し、該基板交換室内に、該基
板交換室上面の仕切壁に当接して、前記両室を開閉可能
に仕切る蓋部材を昇降可能に備えた縦型気相成長装置に
おいて、前記蓋部材の外周部に、前記仕切壁方向に突出
するシール縁を突設するとともに、該シール縁と前記仕
切壁との当接面の少なくともいずれか一方にシールリン
グを設けたことを特徴とする縦型気相成長装置、及び、
前記蓋部材の外周部に、前記仕切壁方向に突出するシー
ル縁を突設するとともに、前記仕切壁に、前記シール縁
の内周側もしくは外周側に対応する垂下縁を突設し、シ
ール縁と垂下縁との摺接面の少なくともいずれか一方に
シールリングを設け、特に、前記蓋部材のシール縁の摺
接面を、内周面が上方に拡径する斜面部、もしくは外周
面が上方に縮径する斜面部とし、かつ該斜面部からなる
シール縁の摺接面に対応する前記仕切壁の垂下縁の外周
面もしくは内周面を、前記シール縁の摺接面に対応して
下方が縮径もしくは拡径する斜面部としたことを特徴と
する縦型気相成長装置を提供するものである。

〔作用〕

上記のごとく、蓋部材にシール縁を突設するとともに、
該シール縁と仕切壁と垂下縁との当接面にシールリング
を設けることにより、シールリング上、あるいはシール
面への反応生成物の落下を低減でき、シール性の低下に
低減できる。

また、蓋部材のシール縁に対応させて仕切壁に垂下縁を
形成し、両者の摺接面にシールリングを設けることによ
り、反応生成物が落下しても、シールリング上、あるい
は摺接面に残留することがなく、シール性の低下を防止
するとともに、摺接面に反応生成物が僅かに残留したと
しても、蓋部材を閉塞する時にシールリングが該面に摺
接しながら圧接するので、該面に残留した反応生成物を
シールリング自身で排除することができる。

さらに、上記摺接面を斜面部とすることにより、蓋部材
を閉塞する際に、両斜面部間でシールリングを圧接する
ことができるので、シール性を高めることができる。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。尚、前記第６図に示した従来例と同一要素
のものには同一符号を付して詳細な説明を省略する。

まず第１図は、本考案の第１実施例を示す縦型気相成長
装置の要部縦断面図である。

気相成長室２と基板交換室３とを仕切る蓋部材11の鍔部
11aの外周部には、その全周に、上方、即ち気相成長室
２と基板交換室３との間に形成される仕切壁3a方向に突
出するシール縁12が突設されており、このシール縁12の
上面12aには、仕切壁3a下面の当接面3cに当接するシー
ルリング13が設けられている。

このように、蓋部材11にシール縁12を突設してシールリ
ング13の位置を、蓋部材11の鍔部11a上面より高位置に
したので、鍔部11a上に落下した反応生成物Ａがシール
リング13に付着することがなく、また、シールリング13
が幅狭のシール縁12の上面12aに設けられているので、
蓋部材11と軸部材６とを下降させて基板の交換を行う際
に、気相成長室２の壁面に付着した反応生成物Ａがシー
ルリング13上に落下しても、その殆んどがシール縁12の
両側に落下するため、シールリング13上に残留する量が
大幅に減少し、シール性の低下を低減することができ
る。

尚、シールリング13は、仕切壁3a下面の当接面3cに設け
ることもでき、当接面3cとシール縁12の上面12aの両方
に設けることもできる。また、本実施例は、蓋部材のみ
の形状を変更すればよいため、従来装置にも容易に適用
することができる。

次に、第２図は、本考案の第２実施例を示すもので、蓋
部材15の外周部全周に、仕切壁16方向に突出するシール
縁17を突設するとともに、前記仕切壁16に、前記シール
縁17の内周側に位置する垂下縁18を突設し、該垂下縁18
の外周面にシールリング19を設けたものである。

このように気相成長室と基板交換室との間の仕切り部を
形成することにより、蓋部材15が下降している基板交換
の際に反応生成物Ａが落下しても、シールリング19に摺
接するシール縁17内周の摺接面17aに残留することがな
く、しかも、シールリング19上には反応生成物Ａが落下
することがないので、シール性の低下を防止することが
できる。

尚、シールリング19をシール縁17の摺接面17aに設けた
り、仕切壁16に形成する垂下縁18をシール縁17の外周側
に位置させても、上記同様に反応生成物の残留を低減す
ることができ、シール性の低下を低減することができる
が、本実施例に示すごとく形成すれば、反応生成物Ａは
シールリング19上に落下することがないので、シール性
の低下を、より確実に低減させることができる。

第３図及び第４図は、本考案の第３実施例を示すもの
で、蓋部材20の外周部にシール縁21を突設し、仕切壁22
の下面に、前記シール縁21の内周側に位置する垂下縁23
を形成するとともに、両縁21,23の対向面を斜面部21a,2
3aとしたものである。

即ち、シール縁21の内周面には、上方が拡径する斜面部
21aを形成するとともに、垂下縁23の外周面には、前記
シール縁21の斜面部21aに対応して下方が縮径する斜面
部23aを形成したものである。

また、シールリング24は、上記垂下縁23の斜面部23aに
設けられており、前記第２実施例と同様に、反応生成物
Ａが直接落下することのない位置に設けられている。

このように気相成長室２と基板交換室３との間の仕切り
部を形成することにより、蓋部材20が下降した基板交換
の際に、気相成長室２の壁面に付着した反応生成物Ａの
斜面部21aに落下しても、斜面部21aの傾斜により蓋部材
20の上面に滑り落ちるので、シールリング24に摺接する
斜面部21aの摺接面には殆んど残留することがない。

さらに、反応生成物Ａが斜面部21aの摺接面に僅かに残
留したとしても、蓋部材20を閉塞する時にシールリング
24が該斜面部21aに摺接しながら圧接するので、シール
リング24の摺接の際に摺接面に残留した反応生成物Ａを
シールリング24自身で排除することができる。

また両斜面部21a,23aの間にシールリング24を配置した
ので、蓋部材20の閉塞時にシールリング24を十分に圧接
することができ、確実な気密閉塞を行うことができる。

ここで、本実施例に示す構造の縦型気相成長装置を用い
て気相成長の実験を行った。

実験に供した装置は、気相成長室の直径が100mmの２イ
ンチ用縦型MOCVD装置と、気相成長室の直径が150mmの３
インチ用縦型MOCVD装置であり、従来から行われている
一般的な方法で基板上に薄膜を形成した。その結果、前
記第６図に示す従来装置では、２〜３回で蓋部材のシー
ル性が低下するのに対し、本実施例装置では、数十回連
続的に気相成長を繰り返し行ってもシール性の低下は認
められなかった。

次に第５図は、本考案の第４実施例を示すもので、蓋部
材25の外周部に突設したシール縁26の外周面に、上方が
縮径する斜面部26aが形成するとともに、仕切壁27に突
設した垂下縁28の内周面に、前記シール縁26の斜面部26
aに対応して下方が拡径する斜面部28aを形成し、該斜面
部28aにシールリング29を設けたものである。

このように気相成長室と基板交換室との間の仕切り部を
形成しても、上記第３実施例と同様に、気相成長室から
落下する反応生成物Ａがシールリング29に残留したり、
斜面部26aの摺接面に残留するのを防止でき、良好なシ
ール性を保つことができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案の縦型気相成長装置は、蓋
部材の外周部にシール縁を突設するとともに、該シール
縁と仕切壁との当接面にシールリングを設けたから、蓋
部材を下降させた基板交換の際に蓋部材上に反応生成物
が落下しても、シール面に付着するのを低減でき、良好
なシール性を保つことができる。

さらに、仕切壁に垂下縁を突設し、シール縁と垂下縁と
の摺接面にシールリングを設けることにより、反応生成
物の残留を大幅に低減でき、たとえ、反応生成物がシー
ル面に僅かに残留したとしても、蓋部材を閉塞する時に
シールリングが摺接面に摺接しながら圧接するので、シ
ールリングの摺接の際に該面に残留した反応生成物をシ
ールリング自身で排除させることができる。

また両縁の対向面を斜面部とすることにより、蓋部材の
閉塞時にシールリングを十分に圧接することができ、シ
ール性を高めることができる。

従って、清掃回数を低減して生産効率の向上が図れる
他、蓋部材を小径に形成することが可能となり、基板交
換室も小さく形成できるので、装置の小型化が図れ、装
置コストの低減とともに、基板の交換も容易となり、基
板交換装置の簡略化や作業性の向上も図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す縦型気相成長装置の
要部縦断面図、第２図は同じく第２実施例を示す要部の
拡大縦断面図、第３図及び第４図は本考案の第３実施例
を示すもので、第３図は縦型気相成長装置の要部縦断面
図、第４図は同じく要部の拡大縦断面図、第５図は本考
案の第４実施例を示す要部の拡大縦断面図、第６図は従
来の縦型気相成長装置を示す縦断面図である。 ２……気相成長室、３……基板交換室、3a,16,22,27…
…仕切壁、11,15,20,25……蓋部材、12,17,21,26……シ
ール縁、13,19,24,29……シールリング、18,23,28……
垂下縁、21a,23a,26a,28a……斜面部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】気相成長室の下部に基板交換室を連設し、
   該基板交換室内に、該基板交換室上面の仕切壁に当接し
   て、前記両室を開閉可能に仕切る蓋部材を昇降可能に備
   えた縦型気相成長装置において、前記蓋部材の外周部
   に、前記仕切壁方向に突出するシール縁を突設するとと
   もに、該シール縁と前記仕切壁との当接面の少なくとも
   いずれか一方にシールリングを設けたことを特徴とする
   縦型気相成長装置。
2. 【請求項２】気相成長室の下部に基板交換室を連設し、
   該基板交換室内に、該基板交換室上面の仕切壁に当接し
   て、前記両室を開閉可能に仕切る蓋部材を昇降可能に備
   えた縦型気相成長装置において、前記蓋部材の外周部
   に、前記仕切壁方向に突出するシール縁を突設するとと
   もに、前記仕切壁に、前記シール縁の内周側もしくは外
   周側に対応する垂下縁を突設し、シール縁と垂下縁との
   摺接面の少なくともいずれか一方にシールリングを設け
   たことを特徴とする縦型気相成長装置。
3. 【請求項３】前記蓋部材のシール縁の摺接面を、内周面
   が上方に拡径する斜面部、もしくは外周面が上方に縮径
   する斜面部とし、かつ該斜面部からなるシール縁の摺接
   面に対応する前記仕切壁の垂下縁の外周面もしくは内周
   面を、前記シール縁の摺接面に対応して下方が縮径もし
   くは拡径する斜面部としたことを特徴とする請求項２記
   載の縦型気相成長装置。