JPH0719139Y2 - 気相成長装置の冷却装置 - Google Patents
気相成長装置の冷却装置Info
- Publication number
- JPH0719139Y2 JPH0719139Y2 JP13488685U JP13488685U JPH0719139Y2 JP H0719139 Y2 JPH0719139 Y2 JP H0719139Y2 JP 13488685 U JP13488685 U JP 13488685U JP 13488685 U JP13488685 U JP 13488685U JP H0719139 Y2 JPH0719139 Y2 JP H0719139Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bell jar
- cooling
- inert gas
- cooler
- gas
- Prior art date
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、水平に設けたサセプタの周囲に気密室を形成
し、該サセプタ上に載置した基板表面上に半導体物質の
エピタキシャル薄膜を気相成長させる縦型気相成長装置
の石英ベルジャ外壁を冷却するための冷却装置に関する
ものである。
し、該サセプタ上に載置した基板表面上に半導体物質の
エピタキシャル薄膜を気相成長させる縦型気相成長装置
の石英ベルジャ外壁を冷却するための冷却装置に関する
ものである。
従来一般に用いられていた気相成長装置のうちいわゆる
縦型気相成長装置と言われる装置は、第２図および第３
図に示すようになっていた。第２図に示す装置は、気密
室４を基台１とステンレス製金属ベルジャ13とで形成
し、この金属ベルジャ13を冷却管14で冷却して外部への
輻射熱の放出を抑えるようにし、さらに金属ベルジャ13
の内面に支持片15を取付け、この支持片15の上に石英ベ
ルジャ16を載置し、この石英ベルジャ16と金属ベルジャ
13との間の空間が石英ベルジャの内側の室（反応室）に
連通していた。ノズル８より反応ガスを供給し、気相成
長中に石英ベルジャ16が高温になるとその内面に半導体
物質が付着し、この付着した半導体物質が基板７の表面
に落下し成長欠陥を生じたり、また石英ベルジャ16が高
温になり過ぎると付着物質が成長し石英ベルジャ16に小
さなヒビ割れを起して透明を失い（失透）、石英ベルジ
ャ16が使用不可能になるため、金属ベルジャ13の上部の
供給口17から石英ベルジャ16外壁の冷却のため高純度の
水素ガスなどのパージガスを運転中常時流して、石英ベ
ルジャ16の昇温を抑えているが、このガスが気密室４を
通じ排気管11よりノズル８からの反応ガスと一緒に排気
されるようになっているため、このガスが基板７の成長
作用に悪影響を及ぼし、また金属ベルジャ13の内壁に発
生した腐蝕物等の異物が気密室４内に流入し、基板７の
エピタキシャル層に欠陥を生じさせていた。なお２はシ
ール材、５は回転軸６の上端に設けられたサセプタ、９
はRFコイル、10は石英製コイルカバーである。これに対
し第３図に示す特願58-205194号の装置は上述の欠点を
解消すべくなされている。すなわち石英ベルジャ20の外
壁の冷却ガスとして空気またはN2ガス等の不活性ガスを
使用し、冷却ガスの通路を気密室（反応室）４と分離
し、前記冷却ガスを冷却ガス流入口23から供給し、石英
ベルジャ20の外壁を冷却して昇温を抑制し、冷却ガス流
出口24より大気中に排気しているもので、これにより気
密室４内の反応ガスの流れに対する影響を避け、また金
属ベルジャ21の内面に発生した腐蝕物等の異物の気密室
４内への流入をなくしており、また金属ベルジャ21は２
重構造にして内部の空間21aに冷却水を注入して冷却
し、金属ベルジャ21の外壁からの輻射熱を抑え、さらに
石英ベルジャ20と基台１との間にリング状部材27を挾ん
で、リング状部材27の内部の流路28と基台１の内部に冷
却水を注入してシール部材29,30,22を高温から保護して
いるものである。サセプタ５と加熱部の構成は第２図と
ほぼ同じで同一符号で示してあり、18はクランプ片、26
はボルト、31は輻射熱しゃへい用円筒体である。なお冷
却ガス流入口23と冷却ガス流出口24は適宜複数個使用
し、入口・出口を逆にしても良いとされている。しかし
ながら上記特願58-205194号の発明者らは、所期の目的
は達したものの、冷却のガス量が100〜300l/分必要であ
り、空気を使用した場合には、石英ベルジャのヒビ割れ
などの損傷から気密室４内の水素ガスが洩れた場合に空
気中の酸素と反応し水素爆発の危険があり、またN2など
の不活性ガスを使用した場合には、使い捨てとなるため
ランニングコストが高価になると言う新たな欠点がある
ことを知った。
縦型気相成長装置と言われる装置は、第２図および第３
図に示すようになっていた。第２図に示す装置は、気密
室４を基台１とステンレス製金属ベルジャ13とで形成
し、この金属ベルジャ13を冷却管14で冷却して外部への
輻射熱の放出を抑えるようにし、さらに金属ベルジャ13
の内面に支持片15を取付け、この支持片15の上に石英ベ
ルジャ16を載置し、この石英ベルジャ16と金属ベルジャ
13との間の空間が石英ベルジャの内側の室（反応室）に
連通していた。ノズル８より反応ガスを供給し、気相成
長中に石英ベルジャ16が高温になるとその内面に半導体
物質が付着し、この付着した半導体物質が基板７の表面
に落下し成長欠陥を生じたり、また石英ベルジャ16が高
温になり過ぎると付着物質が成長し石英ベルジャ16に小
さなヒビ割れを起して透明を失い（失透）、石英ベルジ
ャ16が使用不可能になるため、金属ベルジャ13の上部の
供給口17から石英ベルジャ16外壁の冷却のため高純度の
水素ガスなどのパージガスを運転中常時流して、石英ベ
ルジャ16の昇温を抑えているが、このガスが気密室４を
通じ排気管11よりノズル８からの反応ガスと一緒に排気
されるようになっているため、このガスが基板７の成長
作用に悪影響を及ぼし、また金属ベルジャ13の内壁に発
生した腐蝕物等の異物が気密室４内に流入し、基板７の
エピタキシャル層に欠陥を生じさせていた。なお２はシ
ール材、５は回転軸６の上端に設けられたサセプタ、９
はRFコイル、10は石英製コイルカバーである。これに対
し第３図に示す特願58-205194号の装置は上述の欠点を
解消すべくなされている。すなわち石英ベルジャ20の外
壁の冷却ガスとして空気またはN2ガス等の不活性ガスを
使用し、冷却ガスの通路を気密室（反応室）４と分離
し、前記冷却ガスを冷却ガス流入口23から供給し、石英
ベルジャ20の外壁を冷却して昇温を抑制し、冷却ガス流
出口24より大気中に排気しているもので、これにより気
密室４内の反応ガスの流れに対する影響を避け、また金
属ベルジャ21の内面に発生した腐蝕物等の異物の気密室
４内への流入をなくしており、また金属ベルジャ21は２
重構造にして内部の空間21aに冷却水を注入して冷却
し、金属ベルジャ21の外壁からの輻射熱を抑え、さらに
石英ベルジャ20と基台１との間にリング状部材27を挾ん
で、リング状部材27の内部の流路28と基台１の内部に冷
却水を注入してシール部材29,30,22を高温から保護して
いるものである。サセプタ５と加熱部の構成は第２図と
ほぼ同じで同一符号で示してあり、18はクランプ片、26
はボルト、31は輻射熱しゃへい用円筒体である。なお冷
却ガス流入口23と冷却ガス流出口24は適宜複数個使用
し、入口・出口を逆にしても良いとされている。しかし
ながら上記特願58-205194号の発明者らは、所期の目的
は達したものの、冷却のガス量が100〜300l/分必要であ
り、空気を使用した場合には、石英ベルジャのヒビ割れ
などの損傷から気密室４内の水素ガスが洩れた場合に空
気中の酸素と反応し水素爆発の危険があり、またN2など
の不活性ガスを使用した場合には、使い捨てとなるため
ランニングコストが高価になると言う新たな欠点がある
ことを知った。
本考案の目的は、上記特願58-205194号の前述の欠点を
改善するためのもので、石英ベルジャを冷却する手段に
おいて、水素爆発の危険がない不活性ガスを使用し、か
つランニングコストの安価な気相成長装置の冷却装置を
提供するにある。
改善するためのもので、石英ベルジャを冷却する手段に
おいて、水素爆発の危険がない不活性ガスを使用し、か
つランニングコストの安価な気相成長装置の冷却装置を
提供するにある。
基台上に複数の基板を載置する水平でかつ回転可能に支
持されたサセプタの周囲に気密室（反応室）を形成し、
この気密室は、基台と石英製ベルジャとリング状部材と
で構成し、かつ上記構成部材間をシール部材で密封して
成り、さらに石英製ベルジャの外側に金属製ベルジャを
被せた縦型気相成長装置において、前記石英ベルジャと
前記金属ベルジャの間の空間にN2ガスなどの不活性ガス
を前記石英ベルジャの外壁の冷却ガスとして使用し、ブ
ロワーで圧送・供給して前記石英ベルジャの昇温を抑制
し、前記石英ベルジャを冷却・吸熱後に排気される冷却
ガスを冷却器で放熱・冷却して前記ブロワーの吸入口に
接続する循環型冷却回路を設けたものである。
持されたサセプタの周囲に気密室（反応室）を形成し、
この気密室は、基台と石英製ベルジャとリング状部材と
で構成し、かつ上記構成部材間をシール部材で密封して
成り、さらに石英製ベルジャの外側に金属製ベルジャを
被せた縦型気相成長装置において、前記石英ベルジャと
前記金属ベルジャの間の空間にN2ガスなどの不活性ガス
を前記石英ベルジャの外壁の冷却ガスとして使用し、ブ
ロワーで圧送・供給して前記石英ベルジャの昇温を抑制
し、前記石英ベルジャを冷却・吸熱後に排気される冷却
ガスを冷却器で放熱・冷却して前記ブロワーの吸入口に
接続する循環型冷却回路を設けたものである。
以下本考案の一実施例を示す第１図について説明する。
なお同図において第２図ないし第３図における部分と同
一の部分には同一符号を付し、説明を省略する。冷却用
として使用されるN2などの不活性ガスは、電動機等で駆
動されるブロワー32で圧送され、ダクト33を通り冷却ガ
ス流入口24から石英ベルジャ20と金属ベルジャ21の間の
空間25に供給され、石英ベルジャ20の外壁を冷却・吸熱
して昇温を抑制し、複数の冷却ガス流出口23から排気ダ
クト34に排気され、集気ダクト35に集気されて、ラジエ
タなどの冷却器36に入り、気相成長装置内で吸熱した熱
量をこの冷却器36で冷却・放熱してブロワー32の吸入口
に戻る連続・循環型冷却回路となっている。冷却用の不
活性ガスは石英ベルジャ20の冷却のため吸熱・加熱さ
れ、冷却器36で放熱・冷却される閉回路内をブロワー32
によって繰返し循環される。40はN2ガス等の不活性ガス
源で、切換弁37を開くと配管41,42を通り集気ダクト35
からブロワー32の吸入口に通じ、また切換弁38を開く
と、絞り弁39を通じ配管43,44を通り、同様にブロワー3
2の吸入口に通じて不活性ガス源40から不活性ガスが流
れるようになっている。集気ダクト35に接続するバルブ
45は安全弁で圧力計46で確認して圧力値をセットされ、
設定値以上になると自動的に開き、冷却回路内の不活性
ガスがオーバフローする。（このバルブは絞り弁等の抵
抗弁に置換えても実用上良い）。48は酸素濃度検知装置
で、集気ダクト35内の酸素濃度が或る値以上で切換バル
ブ47が開くようになっている。49は止め弁である。
なお同図において第２図ないし第３図における部分と同
一の部分には同一符号を付し、説明を省略する。冷却用
として使用されるN2などの不活性ガスは、電動機等で駆
動されるブロワー32で圧送され、ダクト33を通り冷却ガ
ス流入口24から石英ベルジャ20と金属ベルジャ21の間の
空間25に供給され、石英ベルジャ20の外壁を冷却・吸熱
して昇温を抑制し、複数の冷却ガス流出口23から排気ダ
クト34に排気され、集気ダクト35に集気されて、ラジエ
タなどの冷却器36に入り、気相成長装置内で吸熱した熱
量をこの冷却器36で冷却・放熱してブロワー32の吸入口
に戻る連続・循環型冷却回路となっている。冷却用の不
活性ガスは石英ベルジャ20の冷却のため吸熱・加熱さ
れ、冷却器36で放熱・冷却される閉回路内をブロワー32
によって繰返し循環される。40はN2ガス等の不活性ガス
源で、切換弁37を開くと配管41,42を通り集気ダクト35
からブロワー32の吸入口に通じ、また切換弁38を開く
と、絞り弁39を通じ配管43,44を通り、同様にブロワー3
2の吸入口に通じて不活性ガス源40から不活性ガスが流
れるようになっている。集気ダクト35に接続するバルブ
45は安全弁で圧力計46で確認して圧力値をセットされ、
設定値以上になると自動的に開き、冷却回路内の不活性
ガスがオーバフローする。（このバルブは絞り弁等の抵
抗弁に置換えても実用上良い）。48は酸素濃度検知装置
で、集気ダクト35内の酸素濃度が或る値以上で切換バル
ブ47が開くようになっている。49は止め弁である。
次に作用について述べると、運転の始めは先づ止め弁49
を開き、ブロワー32を起動し、同時に切換弁37と47を開
いて、ダクト内および石英ベルジャ20と金属ベルジャ21
の間の空間25の空気を不活性ガスに置換える。そして酸
素濃度計48が或る値以下になると発信する信号（タイマ
ーで代用可）により切換バルブ47と37を閉じ、代って冷
却器36を駆動し同時に切換バルブ38を開いて絞り弁39に
よって限定された少量の不活性ガスが循環回路内に流れ
る。ブロワー32で圧送された冷却用の不活性ガスは、冷
却ガス流入口24より供給され両ベルジャ空間25を通って
石英ベルジャ20の外壁を冷却して昇温を抑え、石英ベル
ジャ内面の半導体物質の付着や矢透を防止し、冷却ガス
流出口23より排気され、吸熱して温度上昇した不活性ガ
スは冷却器36で冷却され、ブロワー32により再循環を繰
返す。切換弁38から流れる不活性ガスは、循環回路内の
ガス洩れ量を補う程度の少量（約10l/分）で良く、絞り
弁39で調整される。安全弁45は圧力上昇異常を防止する
安全装置の役目を果している。気相成長のプロセスが終
了すると、切換バルブ38は閉じ、ブロワー32および冷却
器36の駆動は停止される。
を開き、ブロワー32を起動し、同時に切換弁37と47を開
いて、ダクト内および石英ベルジャ20と金属ベルジャ21
の間の空間25の空気を不活性ガスに置換える。そして酸
素濃度計48が或る値以下になると発信する信号（タイマ
ーで代用可）により切換バルブ47と37を閉じ、代って冷
却器36を駆動し同時に切換バルブ38を開いて絞り弁39に
よって限定された少量の不活性ガスが循環回路内に流れ
る。ブロワー32で圧送された冷却用の不活性ガスは、冷
却ガス流入口24より供給され両ベルジャ空間25を通って
石英ベルジャ20の外壁を冷却して昇温を抑え、石英ベル
ジャ内面の半導体物質の付着や矢透を防止し、冷却ガス
流出口23より排気され、吸熱して温度上昇した不活性ガ
スは冷却器36で冷却され、ブロワー32により再循環を繰
返す。切換弁38から流れる不活性ガスは、循環回路内の
ガス洩れ量を補う程度の少量（約10l/分）で良く、絞り
弁39で調整される。安全弁45は圧力上昇異常を防止する
安全装置の役目を果している。気相成長のプロセスが終
了すると、切換バルブ38は閉じ、ブロワー32および冷却
器36の駆動は停止される。
なお、冷却ガス流入口24と冷却ガス流出口23は逆にして
も良く、またその位置や数も適宜決定しても良い。
も良く、またその位置や数も適宜決定しても良い。
本考案の冷却装置は、冷却のため使用するガスを使い捨
てにせず循環型冷却回路として繰返し使用するため冷却
ガスの消費が少なくランニングコストをきわめて低く抑
えることができると共に、冷却ガスとして不活性ガスを
使用するので水素爆発の危険がなく安全である。
てにせず循環型冷却回路として繰返し使用するため冷却
ガスの消費が少なくランニングコストをきわめて低く抑
えることができると共に、冷却ガスとして不活性ガスを
使用するので水素爆発の危険がなく安全である。
第１図は本考案の一実施例を示す冷却装置回路図とそれ
を適用した縦型気相成長装置の概要断面図、第２図ない
し第３図は従来の縦型気相成長装置のそれぞれ異なる例
を示す概要断面図である。 １……基台、2,22,29,30……シール部材、４……気密室
（反応室）、５……サセプタ、６……回転軸、７……基
板、８……ノズル、９……RFコイル、11……排気管、1
3,21……金属ベルジャ、16,20……石英ベルジャ、17…
…供給口、23,24……冷却ガス流入口、24,23……冷却ガ
ス流出口、25……空間、32……ブロワー、33,34,35……
ダクト、36……冷却器、37,38,47……切換弁、39……絞
り弁、40……不活性ガス源、41,42,43,44,50……配管、
45……安全弁、46……圧力計、48……酸素濃度検知装
置、49……止め弁、
を適用した縦型気相成長装置の概要断面図、第２図ない
し第３図は従来の縦型気相成長装置のそれぞれ異なる例
を示す概要断面図である。 １……基台、2,22,29,30……シール部材、４……気密室
（反応室）、５……サセプタ、６……回転軸、７……基
板、８……ノズル、９……RFコイル、11……排気管、1
3,21……金属ベルジャ、16,20……石英ベルジャ、17…
…供給口、23,24……冷却ガス流入口、24,23……冷却ガ
ス流出口、25……空間、32……ブロワー、33,34,35……
ダクト、36……冷却器、37,38,47……切換弁、39……絞
り弁、40……不活性ガス源、41,42,43,44,50……配管、
45……安全弁、46……圧力計、48……酸素濃度検知装
置、49……止め弁、
Claims (1)
- 【請求項１】基台上に水平に設けられたサセプタと該サ
セプタ上に載置した複数の基板の表面に半導体物質のエ
ピタキシャル薄膜を気相成長させる気密室を前記サセプ
タの周囲に前記基台と石英ベルジャ等とによって構成さ
れると共に、前記石英ベルジャの外側に金属ベルジャを
被せて成る縦型気相成長装置において、前記石英ベルジ
ャと前記金属ベルジャの間の空間に冷却用不活性ガスを
供給するブロワーと、吸熱・昇温して前記空間から排気
される前記冷却用不活性ガスを冷却する冷却器とを備
え、前記冷却器の冷却用不活性ガスの出口を前記ブロワ
ーの吸入口に接続する循環型冷却回路を設け、かつ前記
循環型冷却回路に不活性ガス源から切換バルブを介して
冷却用不活性ガスを供給する手段を備えたことを特徴と
する気相成長装置の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13488685U JPH0719139Y2 (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 気相成長装置の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13488685U JPH0719139Y2 (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 気相成長装置の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6244434U JPS6244434U (ja) | 1987-03-17 |
| JPH0719139Y2 true JPH0719139Y2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=31036552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13488685U Expired - Lifetime JPH0719139Y2 (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 気相成長装置の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719139Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010171388A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-08-05 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法及び基板処理用反応管 |
-
1985
- 1985-09-03 JP JP13488685U patent/JPH0719139Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6244434U (ja) | 1987-03-17 |
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